hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
血管の細胞シグナル伝達網制御を多項目連続測定可能な光学システムの開発

本研究の目的は、血管標本の細胞シグナル伝達網、エネルギー代謝、機能変化を、可能なかぎり同時連続観察できる光学システムを開発し、これを用いて血管の緊張制御や増殖制御機序を明らかにすることである。以下の成果を得た。(1)『血管平滑筋細胞質Ca^<2+>濃度([Ca^<2+>]i)-張力の同時連続観察光学システム』を完成した。これはシリーズ「METHODS IN MOLECULAR BIOLOGY」の1分冊「Calcium Signaling Protocols」の1章「Measurement of[Ca^<2+>]i in smooth muscle strips using front-surface fluorimetry」(DG Lambert編、Humana Press)として広く紹介された。(2)豚腎動脈において、フェニレフリン収縮中にタプシガルギンを投与すると、内皮細胞の容量性Ca^<2+>流入を伴って、3相性の内皮依存性血管緊張変化が引き起こされる。すなわち、平滑筋の[Ca^<2+>」i低下を伴った初期の一過性弛緩、[Ca^<2+>]i上昇を伴った一過性収縮、[Ca^<2+>]i変化を伴わない持続的弛緩である。これらの内皮依存性血管反応において、一過性収縮には主としてトロンボキサンA2が、初期の弛緩にはEDHFとNOが、持続的弛緩にはNOが関与することを明らかにした。(3)『[Ca^<2+>]iと[pH]i変化および張力の同時連続測定システム』を開発した。(4)このシステムを用いる、[Ca^<2+>]iと[pH]iの同時測定によって、血管平滑筋のアルカリ化における収縮増強作用の機序を検討した。NH_4Cl投与によるアルカリ化は、細胞外からのCa^<2+>流入と[Ca^<2+>]i上昇を引き起こし、収縮を増強することが明かとなった。このCa^<2+>流入にはSKF96365感受性Ca^<2+>流入経路、すなわち、おそらくは容量性Ca^<2+>流入が主要な経路であると考えられた。以下の成果を得た。本研究の目的は、血管の細胞(内皮細胞、平滑筋細胞)シグナル伝達網([Ca]i、c-AMP、c-GMP、[Na]i、pH)やエネルギー代謝(NADH)変化と、種々の血管機能(NO産生・緊張・増殖等)を、可能なかぎり同時連続観察できる光学システムを開発することにある。このシステムを用いて、血管の緊張や増殖制御機序とその異常を解明し、さらには血管作動薬の作用機序を明かにしたい。本年度は以下の成果を得た。(1)シリーズ「METHODS IN MOLECULARBIOLOGY」の1分冊「Calcium Signaling Protocols」の1章「Measurement of [Ca_<2+>]i in smooth muscle strips using front-surface fluorimetry」として我々の[Ca]i測定法が広く紹介された(THE HUMANA PRESS INC.,N.J.,U.S.A.,1999,1刊行)。(2)腎動脈において、1μMフェニレフリンによる持続収縮中に1μMタプシガルギンを投与すると、内皮細胞の容量性Ca流入を伴って、3相性の内皮依存性血管緊張反応が引き起こされた。すなわち、平滑筋の[Ca]i低下を伴った初期の一過性弛緩、[Ca]

i上昇を伴った一過性収縮、[Ca]i変化を伴わない持続的弛緩が認められた。L-NAMEの前処置によって、初期一過性弛緩相は部分的に、持続的弛緩相は完全に抑制された。TXA_2/PGH_2受容体遮断薬(ONO-3708)およびインドメタシンの前処置によって一過性収縮相は抑制された。インドメタシンとL-NAMEで前処置した血管標本でも、フェニレフリンで前収縮させる場合には、タプシガルギンは初期の一過性弛緩を引き起こすが、118mM K脱分極刺激で前収縮させる場合には、タプシガルギンによるこの弛緩は消失した。この結果、タプシガルギンが引き起こす豚腎動脈の内皮依存性血管反応においては、一過性収縮には主としてTXA_2が、初期の弛緩にはEDHFとNOが、持続的弛緩にはNOが関与することが明らかとなった。Ca^<2+>指示蛍光色素(Fura-2)とpH指示蛍光色素(BCECF)を、ラット大動脈初代培養平滑筋細胞に負荷し、細胞質Ca^<2+>濃度([Ca^<2+>]i)とpH変化の同時連続測定システムの開発を試みた。表面蛍光測定には我々が開発した装置(CAM230-OF3)を用いた。Fura-2蛍光(500nm)比(Ratio=F340/380)とBCECF蛍光(540nm)比(Ratio=F500/450)の記録には、光学線維束を用いた。2.Fura-2とBCECFを二重負荷した細胞におけるpH測定二重負荷した細胞のpHを変え、BCECF蛍光(540nm)比(Ratio=F500/450)を測定した。蛍光比の変化はBCECF単独負荷の場合と全く同様であった。逆に、Fura-2単独負荷細胞で、pHを変化させても蛍光比の変化は認められなかった。3.すなわち、Fura-2とBCECFを二重負荷した細胞における[Ca^<2+>]i測定とpH測定では、色素同志の干渉は無い事が判明した。4.以上の結果から、2台のCAM230をそれぞれに[Ca^<2+>]i測定とpH測定条件に設定し、高速測定切替えを行えば[Ca^<2+>]iと細胞質pH変化の同時測定が可能であるという実験的根拠を得ることができた。高速に2つの測定系を切り替えるには、光学線維束の試料側端あるいは光源側端を交互に遮蔽する装置を開発することで達成可能である。今後はこの方向で開発を続ける。本研究によって、『細胞質Ca^<2+>濃度([Ca^<2+>]i)と[pH]i変化の同時連続測定システム』を開発した。本年度は、これを用いて次の研究を行った。【目的】平滑筋収縮は主に[Ca^<2+>]iにより調節される。一方、[pH]iはこの収縮性に影響を与えること、特にアルカリ化は収縮性を増強することが報告されている。[Ca^<2+>]iと[pH]iの同時測定によって、この機序の一端を解明した。【方法】ラット大動脈初代培養平滑筋細胞にCa^<2+>指示蛍光色素(Fura-2)とpH指示蛍光色素(BCECF)を二重負荷し、蛍光測光を行った。【結果】20mMNH_4Cl添加により、[pH]
ジェイムズ・ジョイス作品の亡霊表象におけるトラウマ・ナラティヴとしての歴史研究

本研究は、歴史アーカイヴ研究と他のアイルランドの先行作家との比較を通じて、ジェイムズ・ジョイス作品の亡霊表象がトラウマ・ナラティヴとしての歴史の反映であることを明らかにするものであった。平成30年2月25日に早稲田大学より学位を授与された博士論文(英文学)では、主として理論的視座から、ジョイス作品における亡霊のモチーフは、作家の「個人史」だけでなく、宗教と政治の両者に於ける「植民地」アイルランドの「国史」の両者に関わることを論証した。審査員は合計3名で、早稲田大学・大島一彦教授、早稲田大学・栩木伸明教授、そして本研究の受入研究員である、一橋大学・金井嘉彦教授にお願いをした。主査の大島教授からは「幾つか不満な点がないわけではないが、先行研究の量が厖大であり、新しい論点を見つけることが容易ではないジョイス研究において、本論が亡霊表象といふ方法論的観点を採ることにより、各作品の一見無関係に見える要素を論理的に繋ぎ合せてゆく読解の手法は実に見事である。ジョイス研究史における筆者自身の立場の位置づけ、内外の先行研究の博捜と消化、テキストの精読、自己の論を支へる理論的支柱の構成、論旨の説得力、いづれの点においても優れ、本論文は課程博士学位の授与に相応しい論文であると評価出来る」との評価を頂いた。今後数年以内にこの博士論文を単著にまとめ、広く公表し、社会への還元を図る予定である。また、世紀転換期のアイルランド人の思想に影響を与えたナショナリズムとカトリシズムの亡霊、本研究が称するところの“haunting discourse"を分析すべく、政治と宗教双方のアーカイヴ調査を行った。University College Dublinの図書館に赴き(2018年3月:約3週間)、日本国内では入手できない貴重な資料を入手した。上述した単著を完成させるためにも、引き続き資料の収集と分析を行いたい。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
薄膜フォトトランジスタと多結晶シリコン薄膜トランジスタによる人工網膜

現在、人工網膜は、失明者に光を取り戻す手段として期待されており、LSI技術を用いた人工網膜の研究開発が進められているが、生体適合・広視野化という観点からは課題がある。一方、薄膜トランジスタ(TFT)は、フラットパネルディスプレイなどに広く用いられており、また、最近は、より高性能な低温多結晶シリコン薄膜トランジスタ(poly-Si TFT)の研究開発がさかんである。そこで、本研究では、薄膜フォトトランジスタ(TFPT)とpoly-Si TFTを用いた人工網膜を提案した。生体網膜と同様に積層構造とすることで、高機能の分化・光取込面の拡大・応答高速化などが実現でき、生体に刺激の少ない材料を使用できるようになることで、失明者へのインプラントを容易にする可能性があり、さらに、眼球の曲面と合致したフレキシブル基板を使用することで、人工視覚の広視野化が可能となる。平成22年度は、まず、前年度にひきつづいて、生体へのインプラントを想定して、人工網膜へのワイヤレス電力伝送を評価するために、インダクタカップリングによる電力伝送回路とダイオードブリッジとツェナーダイオードによる電圧安定化回路を作製し、人工網膜に接続した。伝送周波数を共振周波数とすることで、より確実なワイヤレス電力伝送が可能であることを確認した。また、やはり前年度にひきつづいて、グリーンレーザーによる2層Si同時結晶化を用いて作製した積層構造のデバイス試作を行い、十分な照度依存の出力電圧変調が実現できることを確認した。さらに、生体神経への信号電圧手段としてのActive Pixel Sensor型のパルス生成回路の設計を行った。フォトマスクまでは準備できたものの、委託試作ラインが震災で被災したため、予定よりも遅れることとなるが、今後は試作評価を行ってゆく予定である。平成20年度は、まず、試作した100画素の人工網膜により、明暗反応の応答速度が許容レベルであり、かつ動画認識が可能であることを確認した。つぎに、TFPTはpoly-Siの光物性を反映して可視3原色に対する色感度の差異が無視できないものの、提案したカレントミラーと可変負荷コンダクタンスを用いた画素回路によれば、人工網膜の出力信号としては色感度を均等化できることを示した。また、生体埋込を想定した評価として、消費電力は全明状態で10μW/pxであることを確認し、画素数にもよるが電力供給と発熱に問題ないことが予想された。さらに、生体神経への信号電圧手段として、Active Pixel Sensor型のパルス生成回路の開発に着手し、回路シミュレーションから実デバイスによる検証を継続する予定である。平成21年度は、まず、生体へのインプラントを想定して、生体神経への信号電圧手段としてのActive Pixel Sensor型のパルス生成回路の回路シミュレーションを行い、poly-Si TFTの特性に適した設計最適化を行うことで、照度依存の周波数変調が実現できることを確認した。また、人工網膜へのワイヤレス電力伝送を評価するために、インダクタカップリングによる電力伝送回路とダイオードブリッジとツェナーダイオードによる電圧安定化回路を作製し、人工網膜に接続した。ワイヤレス電力伝送による不安定な電源電圧でも、本人工網膜が確実に動作することを確認した。さらに、グリーンレーザーによる2層Si同時結晶化を用いて作製した積層構造のデバイス試作を行い、いまだ不十分なところはあるものの、少なくとも照度依存の出力電圧変調が実現できることを確認した。

生体網膜と同様に積層構造とすることで、高機能の分化・光取込面の拡大・応答高速化などが実現でき、生体に刺激の少ない材料を使用できるようになることで、失明者へのインプラントを容易にする可能性があり、さらに、眼球の曲面と合致したフレキシブル基板を使用することで、人工視覚の広視野化が可能となる。平成22年度は、まず、前年度にひきつづいて、生体へのインプラントを想定して、人工網膜へのワイヤレス電力伝送を評価するために、インダクタカップリングによる電力伝送回路とダイオードブリッジとツェナーダイオードによる電圧安定化回路を作製し、人工網膜に接続した。伝送周波数を共振周波数とすることで、より確実なワイヤレス電力伝送が可能であることを確認した。また、やはり前年度にひきつづいて、グリーンレーザーによる2層Si同時結晶化を用いて作製した積層構造のデバイス試作を行い、十分な照度依存の出力電圧変調が実現できることを確認した。さらに、生体神経への信号電圧手段としてのActive Pixel Sensor型のパルス生成回路の設計を行った。フォトマスクまでは準備できたものの、委託試作ラインが震災で被災したため、予定よりも遅れることとなるが、今後は試作評価を行ってゆく予定である。
ドーパミンニューロンを特異的に活性化する新しい栄養因子の精製・同定

中枢のドーパミンニューロン系に特異的に作用する栄養因子が神経回路障害時に増加することが明らかとなってきた。しかし、その蛋白の同定はまだ行われておらず、本蛋白の同定は、パーキンソン病患者に対して脳神経移植などの治療を行う上で重要な要因の1つと考えられる。まず始めに黒質を破壊したモデルパーキンソン病ラットを作製し、その尾状核組織抽出液より産生される活性因子をゲル濾過、イオン交換、ヘパリンアフィニティのカラムクロマトグラフィー法にて分離精製した。精製段階において本物質は、FGFと同様にヘパリンカラムに特異的に吸着されるがFGF,NGFとは異なること、また脳幹のドーパミンニューロン及びPC12D細胞の突起伸展・生着を高めることを明らかにした。しかし、精製が進むにつれて活性分画が数種類に分かれ、その中には微量すぎて精製に困難である分画も存在した。そこで、Differential Display法を用いて、遺伝子からの同定も同時に行うことにした。その結果、黒質破壊側で優位に増加しているmRNAを数種類見つけた。これらはalpha-actinin,creatine kinase,Human clone HFBEF54に高いホモロジーを持つ遺伝子であった。しかし、これらがすべて栄養因子の活性を持つわけではなく、その配列情報から判断して目的の栄養因子の遺伝子である可能性は逆に少なかった。今後は、蛋白精製によって明らかにされる情報をもとに、例えばヘパリン結合部位の存在など、スクリーニングをかけ、目的の遺伝子の同定を行う予定にしている。
障害者就労のパラダイム転換：障害概念の革新とソーシャルエコノミー

現行の障害者の就労の機会に関しては、労働市場における雇用と福祉施設における就労との分断が常態となっている。この研究はこうした分断状況を打破し、新たな労働と雇用の新たな条件を、社会的企業という制度に求めるものである。日本ではいくつかの自治体において新たな試みがなされている。海外に関していえば、欧州ではイタリアの社会的協同組合を始め様々な法律や制度が施行され、アジアでも韓国に社会的企業育成法が実施されており、障害者の第三の働き方が、ソーシャルエコノミーの分野に期待されている。この研究では日本において、障害者就労の二重市場を克服する第三の道を実現するための社会的政治的諸条件を明らかにした。研究の目的は、近年急速に進んでいる障害概念の転換に基づき、障害者就労の新たな可能性(第三の道)をソーシャルエコノミー(社会的経済あるいは社会的企業)に求め、国際的な制度比較および現場調査に基づき、日本国内における新制度生成の社会経済的条件を明らかにし、具体的提言を行うことにあった。国内では障害者制度改革推進会議での議論において、社会的企業の可能性に関しても言及され、さらに生活困窮者自立支援の政策的枠組みで「中間的就労」という名目で社会的企業の可能性への期待が持たれた。ヨーロッパで近年急速に進展しつつあるソーシャルエコノミーが、わが国における障害者就労の進展に大きな可能性をもたらすのではないかという認識を反映している。そこで、国内での取り組みと海外での経験を重ねて日本において福祉と雇用の架け橋をなすであろう第三の道の生成条件を明らかにするための研究調査を継続した。まず、調書にも記載したように障害者労働研究会を組織し、国内の種々の取り組みと政策動向に関して現場の実践家と経験の共有と情報交換につとめた。ついで、初年度に実施できず第二年度に延期していた欧州の社会的事業所の調査をフランスで実施した。先方の都合もあって春休みの時期に実施、特に北部リール圏域においてAlterEosグループをはじめ複数の事業所を訪問調査するとともに資料やデータを入手し、ケース記録をまとめている。くわえて、生活困窮者自立支援促進法にもとづく厚生労働省のモデル事業の開始に伴い九州圏内の中間的就労のケースに関する訪問調査を実施した。これらの調査結果を総合して、変転する状況に対応する具体的提言を盛り込んだ報告書を現在とりまとめ中であり、完成後公刊する。近年急速に進んでいる障害概念の転換に基づき、障害者就労の新たな可能性(第三の道)をソーシャルエコノミー(社会的経済あるいは社会的企業)に求め、国際的な制度比較および現場調査に基づき、日本国内における新制度生成の社会経済的条件を明らかにし、具体的提言を行う。国内では障害者制度改革推進会議、とりわけ総合福祉部会での議論において、社会的企業の可能性に関しても言及され、研究者の関心も呼んでいる。それは、ヨーロッパで近年急速に進展しつつあるソーシャルエコノミーが、わが国における障害者就労の進展に大きな可能性をもたらすのではないかという認識を反映している。本研究の目的は、日本において福祉と雇用の架け橋をなすであろう第三の道の生成条件を明らかにすることにある。この年度の研究計画に関しては、(1)資料と文献の収集およびその解析、(2)欧州調査、(3)国内訪問調査を予定しており、随時、研究成果を公表していくこととしていた。資料の収集については、国内外の関連文献の収集及び解読を実施し、それに基づき、関連データの入力整理を行ってきた。また、予定していた欧州調査については、先方の事情から延期し、メールなどを利用した情報収集に努めた。また、フランスから本研究テーマの第一人者であるDefourny氏が来日したことから、研究討議の機会を設けるとともに、ヒアリングを実施した。国内訪問調査については、札幌市、滋賀県、大阪府箕面市に直接関わる実務家と面会及び討議を実施するとともに、最新の情報入手に努めたところである。なお、着手した本研究についての中間報告として、社会政策学会全国大会などで報告し、専門研究者との研究の機会を得ることができた。本研究計画の第一年度は、障害者就労の第三の道の生成ソーシャルエコノミーの日本における生成条件を計画にし、障害者就労の拡大の場としての社会的企業に実現の必要性にかかる提言をおこなうという本研究計画の基礎的作業を実施するものと位置づけられていた。そのための情報収集、資料収集とその分析、問題構成の明確化は、順調に進んでおり、また、学会発表および著作の発表により、進化した討議の機会を創出することができた。ただし、この年度に予定していた欧州調査に関しては、フランスの政権交代によって、新たな担当部局が夏に設けられるとともに、2013年春以降に新しい法案が国会に提出されるという状況から、延期することとした。この点はすでに社会政策学会で報告したところであり、法律の成立と関連諸法規の整備が進むであろう2013年度に実施することが望ましいと判断したためである。

HPによる情報発信については、すでにweb頁の構築は完成しているが、アップロードするだけとなっており、速やかに嫉視される。提言の骨子となる素案を構築した上で、国内の研究者との討議や自治体関係者など担当部局へのヒアリングを進めて、仮説の検証と完成に向けた作業を実施する。また海外調査を実施し、最新の法制度の整備状況の把握を進めるとともに、日本国内の諸制度創出への参照可能性を検証する。これについては、下記は当該関係機関および研究者が不在がちであるため秋以降に実施される。これらを踏まえで、研究報告書の作成に向けての作業を進めていくものとする。前年度3万円あまり今年度に繰り越しているが、それらは調査旅費及び研究所所アルバイトに当てられる。研究費の使用計画としては、計画調書に示した通り、旅費および研究協力費(研究補助アルバイトならびに謝金)およびHPデータの更新に当てられる。
Ｄｍｒｔファミリー遺伝子による大脳新皮質神経幹細胞の維持機構の解明

発生過程における大脳神経幹細胞の領域・時間依存的な個性の獲得は、神経幹細胞から多種多様なニューロンが生み出される基盤であり、高次脳機能を支える最も基本的かつ重要なメカニズムの一つである。本研究では、胎生期マウス大脳背側部神経幹細胞に特異的に発現する核内因子であるDmrt3およびDmrta2が、胎生期における神経幹細胞の細胞周期制御に重要な因子であることを明らかにした。さらに、これらの因子は協調的に機能し、GABA作動性ニューロンの産生を担う複数の転写制御因子の発現を抑制することで、大脳新皮質領域におけるグルタミン酸作動性ニューロンの産生を保証していることを明らかにした。本年度は、哺乳類大脳背側領域神経幹細胞に特異的に発現する核内因子であるDmrt3およびDmrta2が制御する遺伝子発現ネットワークの解明を試みた。我々のこれまでの研究から、Dmrt3およびDmrta2の二重変異マウスでは、大脳新皮質領域においてGABA作動性ニューロンが異所性に産生されていることが明らかとなっている(Konnno et al (2012)、未発表)。そこで、Dmrt3およびDmrta2によるGABA作動性ニューロン産生の抑制メカニズムを明らかにするため、胎生12.5日におけるDmrt3およびDmrta2の二重変異体大脳背側部位を用いて、次世代シーケンサーによる網羅的遺伝子発現解析を行った。その結果、二重変異体の大脳背側領域において、大脳腹側領域の神経前駆細胞に特異的に発現する複数の転写因子の顕著な発現上昇が認められた。これらの遺伝子発現変化は、Dmrt3およびDmrta2の一重変異体では認められなかったことから、Dmrt3およびDmrta2は、大脳神経幹細胞の維持において協調的に機能していることが示唆された。さらに、クロマチン免疫沈降法と次世代シーケンサー解析の組み合わせにより、胎生12.5日大脳背側領域細胞におけるDmrtのゲノムDNA上での結合領域を網羅的に検索したところ、腹側特異的に発現する複数の遺伝子群のゲノム領域に結合していることが明らかになった。以上の結果から、Dmrt3およびDmrta2は大脳の発生過程において腹側の発生を制御する遺伝子の発現を抑制することで、大脳背側領域でのグルタミン酸作動性ニューロンの産生を保証していることが明らかとなった。本研究に用いたDmrta2遺伝子改変マウスは、Dmrta2遺伝子のexon2領域をloxP配列で挟む構築とすることで、Creリコンビナーゼの活性依存的に遺伝子機能を欠損させることができる。以前に行った予備実験から、これらDmrta2の条件的遺伝子欠損マウスを,Dmrt3遺伝子欠損マウス、続いて全身にCreリコンビナーゼを発現するマウスと交配させる事で得られたDmrt3/Dmrta2二重変異マウスは、大脳領域の背腹領域化における顕著な異常を示す事が明らかとなっている。そこで、これら完全二重変異マウスの表現型が、大脳発生のどの時期におけるDmrt3,Dmrta2遺伝子の機能欠損の結果なのかを明らかにする目的で、胎生10.5日以降の神経幹細胞特異的にCreリコンビナーゼを発現するNestin-Creトランスジェニックマウスを用いて解析した。得られた条件的二重変異体マウス胚は、完全二重変異マウスとは異なり大脳の大きさや形態に顕著な異常は認められなかった。しかしながら、大脳背側部に存在する神経前駆細胞において、野生型では認められない腹側部前駆細胞特異的な遺伝子であるGsx2の顕著な発現上昇が認められた。これまでの多くの研究報告から、マウス大脳領域における背腹領域の決定は胎生9.5日前後においてShhシグナルとGli3シグナルのバランスにより決定され、その後はこれらの因子が無くとも領域が維持されることが明らかとなっている。しかしながら、本研究により示されたDmrt3/Dmrta2の条件的変異体における背腹軸の異常は、発生中期以降(胎生10.5日以降)においても背腹領域化を恒常的に維持する分子機構が存在することを示しており、その中核となる分子がDmrt3/Dmrta2であることを示唆している。平成26年度は、大脳背側領域の神経前駆細胞に特異的に発現する核内因子であるDmrt3およびDmrta2の発現量と大脳神経前駆細胞の個性獲得における関連性を検討するため、細胞に可逆的に目的遺伝子を発現させる実験系であるTetーONシステムを導入した。具体的には、Dmrt3遺伝子を発現させるためのTet-ONベクターを構築し、これらをマウスES細胞に導入して安定導入株を単離した。今回用いたTet-ONシステムのTet activatorであるrtTA

2SM2の発現は、神経前駆細胞特異的な発現様式を示すNestinエンハンサーにより制御されるよう構築をデザインした。それにより、樹立したES細胞を各種神経分化誘導方により分化させ、かつテトラサイクリン誘導体であるドキシサイクリンを投与することにより、任意の時期に任意の量のDmrt3遺伝子を神経前駆細胞で発現させることが可能となった。上記の樹立ES細胞を、無血清凝集浮遊培養法(SFEBq)を用いて大脳皮質神経前駆細胞に分化誘導するとともにドキシサイクリンを投与し、Dmrt3遺伝子発現誘導が各種大脳領域マーカー遺伝子の発現に与える影響を解析した。その結果、Dmrt3遺伝子の発現量を段階的に増加させることにより、大脳皮質内側部に強く発現する各種遺伝子(Emx1, Emx2, Wnt3a, Wnt8b)の発現が有意に上昇した。以上の結果から、神経前駆細胞におけるDmrt3/Dmrta2の発現量が、大脳皮質形成プログラムにおける領域特異的な細胞運命の獲得に重要であることが明らかになった。神経発生学本年度は当初の目的通り、網羅的遺伝子発現解析とクロマチン免疫沈降法の組み合わせにより、Dmrtファミリー因子が発現を制御する下流遺伝子を同定することが出来た。これら下流遺伝子の発現変化は、Dmrt3およびDmrta2の二重変異体において認められるGABA作動性ニューロンの異所性な産生と良く一致しており、Dmrtが制御する大脳新皮質発生機構の理解が大きく進展した。当初の計画通り、異なる発生段階におけるDmrt3/Dmrta2の必要性を明らかにすることができた。その結果、これまで知られていなかった哺乳類大脳発生における背腹領域の決定・維持機構における新規なメカニズムを提案することができた。それに加えて、これら分子が制御する下流因子の候補として、ホメオボックス転写因子の1つであるGsx2を同定することができた。よって本研究はおおむね順調に進展していると判断することができる。研究計画に従って実験を進め、Dmrtファミリー遺伝子の発現制御を用いたES細胞の分化制御を試みる。現在までの研究が当初の計画通り進展しているため、今後は変異マウスの表現系解析から次世代シーケンサーを利用した遺伝子発現ネットワーク解析へと段階的にシフトする。それにより、Dmrt3/Dmrta2が制御する神経幹細胞の領域維持機構を明らかにする。それに加えて、初年度の研究成果から、Dmrt3/Dmrta2がこれまで知られていなかった神経幹細胞のアイデンティティーを継続的に維持するメカニズムに関与することが明らかとなった。そこで、これまでに知られている神経幹細胞の領域化を決定する分子経路の中核であるShhシグナリングとの関連性を、Dmrt3,Dmrta2,Shhの三重変異体の表現系を解析することによりその関連性を明らかにし、細胞のアイデンティティーを"決定"するメカニズムと"維持"するメカニズムの相同性と相違性を解明する。当初計画していた次世代シーケンサーの使用に関連した消耗品に関して製品の改良が進み、当初の計画から大幅に予算の削減が可能となったため。来年度の研究計画で使用する予定のES細胞およびiPS細胞に関して、その未分化性維持を飛躍的に向上させることができる培地組成の報告がなされた。よって、研究計画に関しては変更はないが、使用する培地の変更とそれにともなう各種阻害剤等の購入に予算を使用する計画である。該当なし
超高温高圧水蒸気爆砕を用いたセルロース系バイオマスの総合的有用製品化

未利用のタケから有用化学製品を合成するために、前処理として水蒸気爆砕処理を行い、処理物から水とアルコールを用いた抽出分離操作によりセルロースおよびリグニンを分離した。得られたセルロースにセルラーゼを供して酵素糖化し、この糖化液をブタノール生産菌の生育培地に炭素源として添加し、ブタノールを得ることができた。リグニンはエポキシ樹脂の原料として用い、ハンダ耐熱を上回る熱特性を有する樹脂を合成した。国産バイオ燃料の大幅な生産拡大を図るため、未利用のセルロース系バイオマスを水蒸気爆砕処理し、効率的なバイオエタノールに変換するプロセスの構築を目的として実験を行った。試料は徳島県内で容易に収集され、その有効な利用法が切望されているスギ間伐材チップ状を用いた。以下に得られた結果につい示す。スギチップ(長径4cm、短径2cm、厚さ1cm)を種々の水蒸気圧力(30,35,40,45,50atm)と蒸煮時間(1,3,5,10分)を組み合わせて水蒸気爆砕処理を行った。その結果、高圧長時間条件下において処理することにより、スギチップ中の木質構造が解繊されていることが観察された。これらの処理物からセルロースとリグニンを分離するために水とアルコールを用いた抽出分離操作を行った。水抽出残渣を常温下でメタノールで抽出し、メタノール抽出物と残渣に分離した。低分子量化したリグニンはアルコールに溶解する知見を得ていたことと併せて、このメタノール抽出物中の物質をFT-IRスペクトルにより確認したところ、低分子量リグニンと確認した。最も低分子量リグニンが得られた水蒸気爆砕条件は、水蒸気圧力45atm、蒸煮時間3分で処理した残渣であった。さらに水蒸気爆砕処理物の水およびメタノール抽出残渣の酵素による糖化を検討した。種々の水蒸気爆砕処理条件により処理したスギチップ処理物の水・メタノール抽出残渣を基質(20g/l}とし、メイセラーゼ(明治製菓(株)製)を基質の1/10倍量添加し、72時間(pH5.0,140回転数)糖化処理を行った。最も多くのグルコース量が得られたのは水蒸気圧力45atm、蒸煮時間5分で処理したものであり、13.9g/lのグルコースが得られた。これは水蒸気爆砕処理物中の多糖あたりほぼ100%の糖化率であることがわかった。国産バイオ燃料の大幅な生産拡大を図るため、未利用のセルロース系バイオマスを水蒸気爆砕し、効率的なバイオエタノールに変換するプロセスの構築を目的として実験を行った。試料は徳島県内で容易に収集され、その有効な利用法が切望されているスギの間伐材チップを用いた。以下に得られた結果について示す。スギチップ(長径4cm,短径2cm,厚さ1cm)を種々の水蒸気圧力(25,30,40,45,55atm)、と蒸煮時間(3,5,10,15分)を組み合わせて水蒸気爆砕処理を行い、処理物を水とメタノールで洗浄した残渣についてセルロース分解酵素により酵素糖化して得られたグルコース量とメタノール可溶性成分(低分子量リグニンが含まれる)の量を検討した。得られるグルコース量は水蒸気圧力45atmで処理した場合に多く得られる傾向にあり、メタノール可溶性成分の収率も同じく水蒸気圧力45atmで最大となった。一方で蒸煮時間の依存性は小さかった。得られたメタノール可溶性成分、すなわち低分子量リグニンをエピクロロヒドリンと反応させ、従来エポキシ樹脂としての原料として用いられていたビスフェノールAの代替原料としての可能性を検討した。反応により得られたエポキシ化リグニンは、エポキシ当量300g/eqであり、収率は75%であった。これを硬化剤により硬化後、TGを測定したところ、ハンダ耐熱として必要とされる280°Cにおいても状態を維持することが確認された。さらに、硬化剤として低分子量リグニンを用いて硬化させることも可能であることが明らかとなり、ほぼ100%バイオマス由来樹脂の合成が可能であることが確認できた。以上のことから、スギの未利用の間伐材から電子材料としての可能性を持つエポキシ樹脂を合成できることを示した。種々の水蒸気爆砕処理条件(蒸煮圧力25, 35, 45atmおよび蒸煮時間5, 10, 15分)によりスギ間伐材チップ(縦4 cm×横3 cm×厚0.2cm)を処理し、まず水で抽出し、可溶性糖を含むろ液とセルロースやリグニンを含む残渣に分離した。さらにその残渣をメタノールにより抽出し、メタノールに可溶化した低分子量リグニンとセルロースや高分子量リグニンを含む残渣に分離した。爆砕物100 gから得られる低分子量リグニンが最大量(17.5 g)得られたのは、水蒸気圧力45 atm、蒸煮時間5分で処理した場合であった。

また、メタノール抽出残渣にセルロース分解酵素を添加し、生成されるグルコース量を定量したところ、水蒸気圧力40 atm、蒸煮時間5分の処理条件で爆砕物100 gあたり46 g、また、水蒸気圧力45 atm、蒸煮時間5分では42 gが得られることがわかった。得られる低分子量リグニンおよびグルコースが共に多く得られる条件、すなわち水蒸気圧力45 atm、蒸煮時間5分をスギのチップの最適処理条件と決定した。得られた最適水蒸気爆砕処理条件により処理したスギチップのメタノール抽出残渣を用い、セルロース分解酵素とエタノール発酵酵母を同時に添加した同時糖化発酵を行ったところ(基質濃度100 g/L)、基質100 gから24.2 gのエタノールが得られた。さらに、得られたスギチップ由来の低分子量リグニンを用い、エポキシ化反応条件を検討した。付加反応温度100°C、反応時間は2時間、相関移動触媒をTBACを用いることでエポキシ当量211 g/eqのエポキシ樹脂を得ることができた。・スギを水蒸気爆砕したのち、水とアルコールを用いた抽出操作によりリグニンとセルロースを効率的に分離することが可能であった。また、得られるセルロースとリグニン量について大まかな水蒸気爆砕処理における最適化を行うことができたため。・スギから得られたリグニンを用いてエポキシ樹脂の合成に成功した。さらに、ほぼ100%バイオマスかちなるエポキシ樹脂の合成が可能であることが示されたため。24年度が最終年度であるため、記入しない。・スギより得られたセルロースおよびリグニンについての構造的特性、物性についてを詳細に解析する。.スギ由来のセルロースを酵素糖化する際に、市販のセルラーゼと海産物由来セルラーゼとを比較する。・スギ由来のリグニンを原料としたエポキシ樹脂の熱的特性、機械的特性についてさらに石油由来のエポキシ樹脂と比較しながら詳細に検討をすすめる。
Study of Joint Optimization of Quality of Service/Experience and Security for Differentiated Services in 5G Heterogeneous Networks

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
観光目的地におけるマネジメント組織に関する理論的・実証的研究

本研究の目的は、観光目的地の観光振興推進主体として期待されるDMOの進化を主テーマとして、DMOに求められる二つのマネジメント、つまりマーケティング機能に関するマネジメントと観光目的地内の多様なステークホルダーに関するマネジメントについて理論的・実証的に考察するとともに、国が進める日本へのDMO概念の導入において障壁となる阻害要因とは何かを明らかにすることにあった。欧米と日本の比較研究により、DMOによる市場に向けてのマーケティング・マネジメント及び観光目的地におけるエリアマネジメントの成果の差は、DMO組織そのもののマネジメントの違いによることを明らかにし、7つの阻害要因を抽出した。本研究は、観光振興推進主体として期待されるDMO(Destination Management Organization)の進化を主テーマとして、総合的なマネジメント組織としてのDMOに求められる二つの側面のマネジメント、つまりマーケティングをはじめとした機能に関するマネジメントと観光目的地内の多様なステークホルダーに関するマネジメントに焦点を当てながら理論的・実証的に考察することにある。初年度にあたる27年度は、海外調査や国内での各種調査を精力的に行なうとともに、理論面における探索的研究を行った。理論的研究においては、観光目的地のガバナンスに関する国外の文献を収集し、分析をおこなった。探索的研究においては、1地方の観光目的地において旅行者満足度調査を実施し、収集したデータを用いて探索的因子分析を行い,全体満足を構成する3因子を抽出した。2ディスティネーション・マネジメント(特に、ビジターコントロール活動時の地域内利害関係者連携の時間的変化と地縁関係の影響によるマネジメント阻害要因)について知見を得た。3観光目的地のマーケティング、マネジメントを進めるための資金として、法定外目的税としての宿泊税、地方目的税の入湯税の増税についてヒアリングをおこなった。これらの調査結果をもとに、2年目に向けた研究を進める。また、近畿運輸局・近畿経産局とともに、DMOの構築を目指す自治体向けに研究会を計4回開催し、専門的知識の提供、及びその共有を進めることができた。今年度の科研費を有効に活用し、弾力的に海外ヒアリング調査、国内アンケート調査・ヒアリング調査をおこなうことができた。2年目にあたる28年度は、1アメリカのDMO及びDMOの多様で安定した財源のあり方を支えるTID、BIDについてインタビューを実施し、昨年度のデスクリサーチ、国内関係者からのインタビューから取りまとめた仮説に対し実証的な検証と考察をおこなった2欧米に倣ってDMOの導入を試みている日本のDMOが、日本の社会に合った組織化と運営方法とはどのようなものかについて、多様な利害関係者に参画してもらいながら、ゆふいん観光協会、おぢかアイランドツーリズム、八ヶ岳ツーリズムマネジメント、いいやま観光局、阿智村観光局、阿蘇、雪国観光圏の代表から、観光地マネジメントの実際についてインタビューを実施した。34月に発生した熊本地震において、観光マネジメント組織の対応を記録しその役割やガバナンスのあり方を明らかにするために、九州観光推進機構はじめ熊本、大分を中心に九州の観光推進組織、自治体、旅館経営者、旅行業者など約20か所へヒアリング調査を行った。4一方で、旅行者側の購買意思決定プロセスに影響を与えると言われている知覚リスクに焦点を合わせ,量的調査を実施した。これらの実績をもとに3年目に向けた研究を進める。科研費を有効に活用し、海外DMOインタビュー、国内DMOインタビュー、震災時インタビュー、及び旅行者の重要な意思決定全般の量的調査を行うことができた。最終年度にあたる29年度は、これまでの2年間の研究成果を基に、DMOに関する理論構築をすすめるための補完研究をおこなうと共に著書、論文を上梓した。地方創生の柱として期待されるDMOは、観光目的地を多様な側面から統合的にマネジメントする組織で、それらのマネジメント機能を3つ(市場に向けてのマーケティング・マネジメント、観光目的地のエリアマネジメント、DMOの組織そのもののマネジメント)に整理することで、日本におけるDMOの概念導入の阻害要因がどこにあるのかを取りまとめることができた。DMOは欧米型の観光振興組織の概念であるが、その機能は日本の観光協会等の観光振興組織と大した違いはない。しかし、その機能が生み出す成果に差があり、その要因は「DMOの組織マネジメント」そのものにあることを明らかにするとともに、日本版DMOの事業計画を策定する際に必要な組織設計の枠組みを整理した。そのために、1日本の観光振興組織と欧米DMOとの比較分析の中から、DMOの組織設計とその運営にあたって欠かせないマネジメント特性を導き出し、組織構造の課題をとりまとめた。2国内3地区におけるエリアマネジメントの事例比較によって、「協働のマネジメント概念の枠組み」、「協働の発展過程と影響要因」について整理した。また、3熊本地震の被災地を例に、DMOのステークホルダー間のガバナンスの必要性は緊急時においても極めて重要であること、4「旅行予約後から旅行出発前」は「旅行先での行動」に関する情報探索が高まる段階であり、DMOによる情報発信のタイミングが観光客の観光消費を高める行動を促し、エリアマネジメントの実効性が担保されることも確認された。当初予定通りに理論的・経験的考察を進める。

また、先の考察での重要な発見と関係性の構築に伴い、本年度予算の一部を次年度に繰り越す手続きを行なった。内容についてはすでに概要は確定しており、随時スムーズな研究の推進を試みる。次年度の研究をもとにして、それ以降の考察方針を改めて確認するとともに、研究・予算の適切な執行のため、できるだけ前倒ししながら計画を立てていく予定である。予定通りに理論的・実証的考察をすすめ、日本の観光目的地に適応可能なDMO理論を構築する。また、出版、論文等での発表を予定している。なお、先の考察で重要な発見と関係性の構築に伴い、本年度予算の一部を次年度に繰り越す手続きをおこなった。内容については既に概要を確定しているため、スムーズな研究の推進を試みる。観光マーケティング研究会を実施し、先行研究の資料収集及び洗い出しに基づく理論的仮説の導出、探索的事例分析の選定を行い、海外の資料収集及び視察を実施する予定であった。しかし、海外の事例調査はハワイ・ツーリズム・オーソリティのみとなったため、次年度に調査の期間延長をするため使用額が生じることとなった。以下の3点の理由で、次年度に調査の期間延長をするため、次年度の使用額が生じた。1本年度の調査において,一般消費者モニターではなく,リサーチ会社が抱えるモニターを対象に調査を行うことで,調査費用を抑えたことによる。2国内事例の情報収集については、各地域で観光地域づくりリーダーとして実践している方々からインタビューにより成果がでたため、旅費の使用を抑えたことによる。3業務調整ができずDMO関連セミナーへの参加や海外先進DMO視察による情報収集が予定できなかったことによる。2016年9月までに、予定の海外調査を終了する。最終年度でもあり、2017年10月までに予定の調査を終了するように計画する。
分子イメージングと内用放射線治療を目指す腫瘍指向性ナノ粒子キャリア創薬研究

生体内安定性と腫瘍認識能の向上を目指して、ラクトソームの表面への機能性官能基付加ドラッグデザイン戦略の妥当性の評価を行うととともに、ラジオセラノスティクスとしての臨床適用を目指した基礎検討を開始した。「機能性ラクトソームの創製と放射性イメージングプローブとしての基礎評価」として、両親媒性ポリマーのPSar末端に葉酸基を有するラクトソームについて、その放射性ヨウ素体の効率的調製法を確立した。スズ前駆体から得た放射性SIBを、ポリ乳酸と反応させさらに府フィルム法により葉酸修飾両親媒性ポリマーとともに粒子化を行うことで、放射化学的収率67%で125I標識葉酸修飾ラクトソームを合成できた。インビトロ評価を行ったところ、葉酸受容体を発現するKB細胞において89nMと比較的高い親和性を示しまた飽和性のある結合が観察された他、ほとんど取り込まれなかったcolon26細胞に対して、KB細胞へは1.2%/mgとの高い特異的取り込みがみられた。今後はステルス性保持を有する葉酸修飾率の最適化を検討するとともに、インビボ安定性評価の比較のために内包ヨウ素ポリ乳酸の生体内分布の検討を行う予定である。「放射性標識ラクトソームの脳腫瘍イメージングの可能性評価」では、評価に使うモデルとしてメラノーマ細胞心室内投与による脳腫瘍転移モデルマウスの作成について概ね6割程度の成功率で作成する条件を確立した。ラジオセラノスティクスとしての可能性を有する111In標識ラクトソームを用いて脳腫瘍転移モデルへの投与後2時間および24時間の生体内分布を検討した結果、新たに腋下リンパ節と骨髄に比較的高い放射能分布がみられることを明らかにした。この脳転移モデルは血液脳関門(BBB)が破綻していることを明らかにしているが、脳腫瘍への分布は破綻したBBB通過と、リンパ系を介した分布の両方の可能性があるかもしれない。機能性ラクトソーム創製評価のうち、いくつか計画しているデザインから葉酸修飾体を先行して評価を進めている。ラクトソームの表面に機能性分子を導入する戦略の妥当性が明らかになれば、他の機能性分子導入にも応用できる。また安定性評価の基礎データは本体標識型ヨウ素ラクトソーム評価とも情報共有できると考えている。このため、葉酸修飾体評価を集中して進めることには意味がある。111In標識ラクトソーム評価は、脳腫瘍モデルの作成条件確立に時間を費やしたが今後は安定して評価ができる。また本モデルは、他のデザインのラクトソーム評価にも用いることが可能である。基本的には計画通りに推進していく予定である。本体標識型ヨウ素標識ラクトソームはインビボ評価に用いるための精製が課題である。またラクトソーム表面にヨウ素を導入することになるため、ステルス性を失わない修飾率の確定が重要でありそのため、葉酸修飾ラクトソームの最適化条件を参考にしたい。機能性ラクトソームのうち、葉酸修飾ラクトソームのインビボ評価を進める予定であり、ステルス性保持のための修飾率を確定する。並行して、他の機能性官能基(RGDペプチド、膜透過性ペプチド)の選定と導入法の検討を行っていく。ラクトソームの脳腫瘍イメージング評価については、111In標識ラクトソームの脳腫瘍転移モデルにおける生体内動態を他のタイムポイントでも検討するとともに、血中安定性についての評価を行い、リンパ節や骨髄の分布放射能の化学形を推定する。

また安定性評価の基礎データは本体標識型ヨウ素ラクトソーム評価とも情報共有できると考えている。このため、葉酸修飾体評価を集中して進めることには意味がある。111In標識ラクトソーム評価は、脳腫瘍モデルの作成条件確立に時間を費やしたが今後は安定して評価ができる。また本モデルは、他のデザインのラクトソーム評価にも用いることが可能である。基本的には計画通りに推進していく予定である。本体標識型ヨウ素標識ラクトソームはインビボ評価に用いるための精製が課題である。またラクトソーム表面にヨウ素を導入することになるため、ステルス性を失わない修飾率の確定が重要でありそのため、葉酸修飾ラクトソームの最適化条件を参考にしたい。機能性ラクトソームのうち、葉酸修飾ラクトソームのインビボ評価を進める予定であり、ステルス性保持のための修飾率を確定する。並行して、他の機能性官能基(RGDペプチド、膜透過性ペプチド)の選定と導入法の検討を行っていく。ラクトソームの脳腫瘍イメージング評価については、111In標識ラクトソームの脳腫瘍転移モデルにおける生体内動態を他のタイムポイントでも検討するとともに、血中安定性についての評価を行い、リンパ節や骨髄の分布放射能の化学形を推定する。理由の1つめは、年度末に成果発表のための国内学会があり、参加のための費用や旅費の執行が次年度となってしまった。次年度の早い時期に執行した。理由の2つめは、当初初年度に購入予定であったペプチド合成装置だったが、葉酸修飾ラクトソーム評価研究を優先して進める必要があったため、購入の優先順位を次年度以降に変更した。導入するペプチドを検討したのち購入予定である。山本文彦、有機合成化学をベースとした腫瘍指向性分子イメージングプローブ開発と治療薬への展開、東北医科薬科大学第5回医薬研究交流会、(仙台、2018年5月)
有限要素解析専用計算機の開発研究

本年度の研究の第1は,前年度までに開発した有限要素専用計算機のハードウェアについて,ファームウェア部の改良を実施した.本来は,ハードウェアのデータ転送用バスに問題があるのであるが,費用上の問題で,この改良は実施されなかった.ファームウェアの改良により若千の性能の改良をみることができた.第2に,この演算装置を用いて,浅水長波方程式と平面弾性体方程式とに対する有限要素解析を実施した.特に本演算装置の特徴を最も生かすためのアルゴリズムの作成を実行している.浅水長波方程式の解析に対しては, 2段階陽的有限要素法を用いる方法により,次の点を中心に検討を行っている.陽的演算においては,要素ごとに作成された係数行列と流速及び水位との積を求める演算が計算時間の大半をしめることになる.この演算を演算装置により,最も効率良く解析する方法を開発した.平面弾性体方程式については,共役勾配法による解折方法を用いるアルゴリズムを検討した.第3に,以上開発されたアルゴリズムを用いて,解析専用装置の計算効率の検討を実施した.特に,演算プロセッサーの個数と計算時間との関係に重点を置き,調査検討を行った.この結果,演算プロセッサを用いた場合と,そうでない場合では,演算効率が5.7倍に向上することが確認された.しかし,演算プロセッサーの個数を4個以上に増加させても,それ以上の効率は得られていない.第4に,大型コンピュータによって,演算プロセッサーに最も適するアルゴリズムの検討を実施した.この結果,要素ごとのマップの作成による方法が,最適であることが判明した.第5に,これらのアルゴリズムを流体解析に拡散応用した.流体解析は,非線形解析となるが,本研究によって開発されたアルゴリズムは,非線形解析についても,有効であることが確認された.本研究は,構造解析や流体解析における有限要素解析を実施するに当たってその解析をより高速化し,より効率の良い解析を行う専用計算機を開発する研究である.有限要素法の計算経過を詳細に検討すると,流体解析や構造解析などの分野によらずに,いかなる場合においても,ほとんど同一の計算過程により処理されることが判る.また,この計算過程が,有限要素法の独特の計算であることが理解される.そこで,この中心となる計算に着目し,その計算を特に高速化するアルゴリズムにより構成されている専用計算機が開発されれば,より効率の良い解析が実施できる.このためには,計算のアルゴリズムを内蔵するハードウェアが必要となる.これには,高額の費用が必要になるため,本研究においては, 8086/8087を主体とする演算プロセッサを6個,外づけする方法によって高速化を図る方法を用いた.この結果,演算プロセッサを用いた場合と,そうでない場合では,演算効率が5.7倍に向上することが確認された.しかし,演算プロセッサの個数を4個以上に増加させても,それ以上の効率を得ることができない.これは,演算に費される計算時間よりも,各演算装置へデータを割り付るための計算の方が計算時間が長くなるためである.この問題は,演算プロセッサを外づけする方法では解決できない.そこで,大型コンピュータにより,演算プロセッサに最も適するアルゴリズムの検討を実施した.この結果,要素ごとのマップの作成により,並列演算を実施するアルゴリズムが最適であることが判明した.またこの方法は,大型計算機を用いた有限要素解析においても有効であることが確認された.特に,実際の有限要素解析では,非線形計算が重要であるが,本研究により開発されたアルゴリズムは,非線形解析についても,有効であることとが,実際の計算例題により例証することができた.本年度の研究の第1は,前年度までに開発した有限要素専用計算機のハードウェアについて,ファームウェア部の改良を実施した.本来は,ハードウェアのデータ転送用バスに問題があるのであるが,費用上の問題で,この改良は実施されなかった.ファームウェアの改良により若千の性能の改良をみることができた.第2に,この演算装置を用いて,浅水長波方程式と平面弾性体方程式とに対する有限要素解析を実施した.特に本演算装置の特徴を最も生かすためのアルゴリズムの作成を実行している.浅水長波方程式の解析に対しては, 2段階陽的有限要素法を用いる方法により,次の点を中心に検討を行っている.陽的演算においては,要素ごとに作成された係数行列と流速及び水位との積を求める演算が計算時間の大半をしめることになる.この演算を演算装置により,最も効率良く解析する方法を開発した.平面弾性体方程式については,共役勾配法による解折方法を用いるアルゴリズムを検討した.第3に,以上開発されたアルゴリズムを用いて,解析専用装置の計算効率の検討を実施した.特に,演算プロセッサーの個数と計算時間との関係に重点を置き,調査検討を行った.この結果,演算プロセッサを用いた場合と,そうでない場合では,演算効率が5.7倍に向上することが確認された.しかし,演算プロセッサーの個数を4個以上に増加させても,それ以上の効率は得られていない.第4に,大型コンピュータによって,演算プロセッサーに最も適するアルゴリズムの検討を実施した.この結果,要素ごとのマップの作成による方法が,最適であることが判明した.第5に,これらのアルゴリズムを流体解析に拡散応用した.流体解析は,非線形解析となるが,本研究によって開発されたアルゴリズムは,非線形解析についても,有効であることが確認された.本年度は、前年度において試作を完了した有限要素法解析装置を使用して有限要素法の計算を高速化することを検討した。

ハードウエアは、最終的にCPUに8086/8087を組み合わせて用いることにし、計6組としている。このCPUに有限要素法独自の計算を割り当て、高速化を図ろうとするものである。ハードウエア上の問題点として、電源容量の不足による不安定性の発生,演算装置のハードウエアに対するソフトウエアとのプログラミングの誤り,ハンダの不良によるハードウエアの不安定性などが生じ、これらを克服するのに相当の時間が費された。本年度では、これらの試行がほぼ順調に行えるようになったので、実際に計算を実行することによりどの程度の高速化が可能かを検討することにした。有限要素解析の対象として、浅水長波方程式を用いることにした。これは、線形であること,発展方程式であること,応用範囲が広いことなどにより、本解析装置に最も適したもののうちの一つであると考えられるからである。有限要素法によって離散化し、離散化した方程式を本解析装置によって計算した。演算プロセッサの個数による効率化を検討した。この結果、演算プロセッサを2組用いると大巾な効率化が図れることが判明した。にもかかわらず、3組以上に増加させても、ほとんど効率の改良は望めなかった。これは、演算プロセッサの効率をとげるためには、それに適したソフトウエアが必要であることによるものである。次年度においては、この点に着目して、ソフトウエアの改良に力点を置いた検討を引き続き実施することにする。特に、データを主演算装置から転送するときの効率に問題があることが判明したのでこの点を改良することを目的とする。これは、ソフトウエアの面で充分に対応することが出来るものである。よって、この点を改良し、より応用範囲を広げることを考えたい。