hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
東・南部アフリカ諸国におけるコミュニティの変容と学校教育の役割に関する比較研究

本研究では、東・南部アフリカ諸国において、学校教育を現実社会から切り離さず、それぞれの地域社会の文脈性のなかで観察し、変容するコミュニティとその中での学校教育の役割と課題について、フィールドワークにもとづき多面的に検討した。その結果は、次の8つの観点から考察された。(1)子どもを守る場所としての学校、(2)保護者や子どもの教育に対する熱意、(3)保護者の教育の質に対する厳しい見方、(4)教師の役割と問題、(5)体罰といじめの問題、(6)中途退学と進学の障壁、(7)生活言語と教授言語の相違、(8)紛争がもたらす負の遺産。アフリカ諸国においても、近年、国家レベルの教育機会の拡充は急速に図られつつあるが、その教育の質的側面(特に個人にとっての教育の意味や役割)については、いまだ課題が多い。本研究の目的は、東・南部アフリカ諸国において、変容するコミュニティのなかの学校をめぐり、ミクロな質的な分析を行い、学校教育の役割、あり方を多面的に考察し、直面する課題の解決策、コミュニティ支援モデルを探索しようとするものである。学校教育を現実社会から切り離さず、それぞれの社会の文脈性のなかで観察し、その現実に寄り添い、生活感をもって描き出そうとする「国際比較フィールドワーク」を企図している。今年度は準備段階として、関連の文献レビューを行うと共に、ケニアを中心として複数の研究者がチームとなりフィールドワークを行い、その過程で基礎となる情報を共有し、将来的に共通する研究の枠組みを構築する計画であった。そのため、まず連携研究者、研究協力者、海外共同研究者の参加を得て、研究組織を確立することとした。上記計画は、ほぼ予定どおり行うことができた。今年度の研究の成果は、次のとおりである。(1)ケニアおよびマラウイにおいて合同のフィールドワークを行った。(2)研究の新たな視点や次年度の調査に向けた課題や問題点が明確になった。(3)研究成果を学会等で発表し、アフリカ教育研究における新しい流れをつくった。(4)初期的な研究成果を『アフリカ教育研究』(第1号)に投稿し、公表した。(5)アフリカ諸国と日本の研究者の交流を促進した。アフリカ諸国においても、近年、国家レベルの教育機会の拡大は急速に図られつつあるが、その教育の質的側面(特に個人にとっての教育の意味や役割)については、いまだ課題が多い。本研究の目的は、東・南部アフリカ諸国において、変容するコミュニティの中の学校をめぐり、ミクロな質的な分析を行い、学校教育の役割、あり方を多面的に考察し、直面する課題の解決策、コニュニティ支援モデルを探索しようとするものである。学校教育を現実社会から切り離さず、それぞれの地域社会の文脈性のなかで観察し、その現実に寄り添い、生活感をもって描き出そうとする「国際比較フィールドワーク」を企図している。前年度(準備段階)の調査結果とその分析をもとに、6カ国で行う比較研究の枠組みの構築を試みながら、ケニア、ウガンダ、タンザニア、マラウイ、ザンビア、南アフリカの対象6か国で本格調査を実施した。また、中間的な研究成果は、個別の研究発表に加え、次の2学会で特別セッションを組み、関係者と率直な意見交換を行った。・日本比較教育学会:ラウンドテーブル「東・南部アフリカの社会変容と学校教育」・国際開発学会:企画セッション「ケニアの教育(質的調査)」このような学会活動に加え、アフリカ教育研究フォーラムを4月(神戸大学)および10月(早稲田大学)に年2回定期閉催すると共に(毎回2030件の発表がある)、『アフリカ教育研究』第2号を刊行し(12月)、当該分野の研究成果の公表、研究活動の活性化に貢献した。初等教育の完全普及達成に向けて、国際社会は積極的に支援を展開している。サブサハラ・アフリカ諸国においても、「国家」レベルの教育機会の拡大は急速に図られつつあるが、その教育の質的側面においては、いまだ課題が多い。すなわち、学校へのアクセスの改善(量的拡大)ばかりが注視され、「個人」にとっての教育の役割や意味について、十分な検討がなされてこなかった。本研究では、マクロな教育統計が比較的整備され、かつ先行研究も多い東・南部アフリカ6カ国を取り上げ、ミクロな質的な分析を小学校レベルで行う。外的・内的要因により変容するコミュニティ(生活世界)とその中での学校教育の位置づけについて、特に両者間の相互作用に注目し、学校教育のあり方を多面的に考察した。これは学校教育を現実社会から切り離さず、それぞれの地域社会の文脈性のなかで観察し、その実態を生活感をもって描き出そうとする「国際比較フィールドワーク」である。

これまでの調査の成果を踏まえ、あらたな研究の視点を得るためにケニアにおいて集中的に調査すると共に、将来研究上有望な国である南スーダンにおいて補完的な調査を行い、当初の目標である「国際比較フィールドワーク」の成果を検証すると共に、学校を核としたコミュニティ開発のあり方を検討した。最終年度であり、研究結果は英文でも執筆し、国際学会(英国)において発表すると共に、国際雑誌への投稿の準備をしている。また、最終的な研究成果の集大成として、平成26年に『アフリカの生活世界と学校教育』(明石書店)の刊行が決定している。サブサハラ・アフリカ諸国においても、「国家」レベルの教育機会の拡大は急速に図られつつあるが、提供される教育の質的側面においては、いまだ課題が多い。すなわち、学校へのアクセスの改善(量的拡大)ばかりが注視され、「個人」にとっての教育の役割や意味/価値について、十分な検討がなされてこなかった。本研究では、東・南部アフリカ6か国を取り上げ、ミクロな質的な分析を小学校レベルで行う。外的・内的要因により変容するコミュニティ(生活世界)とその中での学校教育の位置づけについて、特に両者の相互作用に注目し、学校教育のあり方を多面的に考察し、直面する課題の解決策、コミュニティ支援モデルを探索する。本年度は、それぞれのコミュニティにおける学校の現状や課題を抽出し、その構造と特質を分析した。そして、研究の成果をコミュニティ開発支援の実践に結び付けていくため、その最適支援モデルを検討した。その際、地域住民の自助努力、自主性をいかに有効に支援するかに留意した。これまでの研究成果は、随時、国内外の学会で発表した。具体的には、次の事項を実施した。(1)全体研究会議の開催(比較教育学会年次大会を活用)、(2)現地本格調査(大学院生等との共同研究の実施)、(3)公開シンポジウムの開催(アフリカ教育研究フォーラムのセッションとして実施)、(4)国内学会における成果発表(アフリカ学会、比較教育学会、国際開発学会など)、(5)国際開発学会における研究発表(全米比較国際教育学会、英国エジンバラ大学アフリカ研究学術大会など)、(6)研究論文等の公表(関係の学術雑誌)。研究期間前半(23年度まで)において、研究の達成目標として、コミュニティにおける学校の価値と役割、および教師と生徒を通じたコミュニティ開発(活動)への貢献の事例を数多く収集することを設定していた。この目標はおおむね達成されているため、上記の区分と評価した。25年度が最終年度であるため、記入しない。本格的な現地調査をほぼ計画どおり実施し、対象国の小学校において質的調査、分析を行った。これまでの研究成果を国内外の学会において発表し、研究論文を公表あるいは投稿し、具体的な実績を出すことができた。特に『ケニアの教育と開発ーアフリカ教育研究のダイナミズムー』を出版助成を得て商業出版できたことは、成果として小さくない。研究分担者全員に本研究実施の目的を再確認し、研究期間の後半(2425年度)へ向けて個別の研究成果を全体の目的へ向けて収束できるよう関係者の意思統一を図っていく。
マイクロメータ分解能を有する高精度光飛行時間型撮像素子に関する研究

本研究では、これまで距離分解能が乏しいとされていたTime-of-Flight距離撮像素子を、新たなTOF距離計測方式と高速な電荷変調素子により、マイクロメータ距離分解能まで向上させることを目的としている。TOF距離イメージセンサの距離分解能は、理想的にはフォトンショットノイズによって決定されるが、時間分解能にしてピコ秒を上回る100umを超える距離分解能の領域においては、クロックのゆらぎであるジッタが距離分解能を律速する。これを解決するための手法として考案した参照光サンプリング法では、参照光は既知の距離に固定面を計測し、これを主画素アレイの結果と差分を取ることで、共通な揺らぎ成分(クロック生成部やレーザのドライバ回路のジッタ)を除去する。本年度は、参照光サンプリング法を適用した3タップTOF距離撮像イメージセンサのより詳細な解析を行った。参照光サンプリング法を適用することで、距離分解能が180umから64umまで向上し、時間分解能にして430fsが得られた。さらに、列方向の距離分解能に大きな相関があり、ゲートクロックのジッタが距離分解能を律速しており、またランダムテレグラフノイズ(RTN)に類似したジッタが見られることを明らかにした。これらのジッタ成分を定量的に分析するために、提案するインパルス駆動型の距離分解能のモデル式を構築した。ピコ秒レーザの時間応答をガウス関数でモデル化し、ジッタ成分を考慮して理論式を導くことで、上記のモデル式が実験結果と良く一致することを明らかにした。さらに、この評価系を用いて、3次元スキャン画像の取得を試み、複数方向からの3次元画像を取得し、これらの位置合わせを行い合成を行うことで、良好な3次元データの取得に成功した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、これまで距離分解能が乏しいとされていたTime-of-Flight距離撮像素子を、新たなTOF距離計測方式と高速な電荷変調素子により、マイクロメータ分解能まで向上させることを目的としている。本年度は、3出力型ラテラル電界制御型電荷変調素子を搭載したTime-of-Flightイメージセンサを開発した。これによって、光源の揺らぎに起因する雑音がキャンセルされ、これまでの1出力型の排出制御型電荷変調素子に比べて分解能向上が期待される。さらに、光の利用効率も3倍となり、フレームレートも向上できる。開発した撮像素子を評価した結果、低い周波数のジッタ成分が抑えられ、距離分解能が向上できることが明らかとなった。特に100枚平均化した場合には、50um以下の距離分解能も得られている。また、イメージングの際に重要となるスキュー補正について、高速で取扱いが容易な全電子式のカラム並列スキュー補正回路を開発した。これまでの光源を利用したスキュー補正の方式では、補正値を得るまでに補正用の光学系と多くの計測点が必要であるため、1素子の補正に十数時間かかっていた。これに対し、新たに開発した全電子式のスキュー補正回路では、位相検出器と遅延制御回路を全カラムに組み込むことで、素子内で完結した補正が行えるため、数十マイクロ秒での補正が実現できる。評価の結果、補正後のスキューも実用上で問題ないレベルが得られている。本研究の後半で取り組む予定であった全電子式のスキュー補正技術についても第一段階の開発を終えており、当初よりも計画が進んでいるため。Time-of-Flight距離イメージセンサの距離分解能は、理想的にはフォトンの到来ゆらぎ(ショットノイズ)によって決定される。しかしながら、現在の取り組んでいる撮像素子では距離分解能を律速している要因は、ショットノイズではなく、撮像素子内および外部光源から重畳するジッタであることがこれまでの解析からわかってきた。これは要求される時間分解能がピコ秒を下回るものとなり、Time-of-Flight距離撮像素子の時間分解能として未踏の領域に入っているためである。この課題を解決するために、本年度は距離分解能を向上させるための光学系を含めたシステム開発を行った。開発を進めている距離撮像素子では多点計測が可能であるという特長活かして、光学系を工夫することにより、これらジッタの多くの成分を除去できる手法を考案した。この手法の原理検証を行うために、光学素子の選定、光学ブレットボード上にテスト系を実装した。この評価系を用いた実験により、1フレーム計測においても距離分解能を大きく向上させることに成功し、前年度の100枚平均に匹敵する結果が得られている。本手法は、1フレームでの距離分解能の向上だけでなく、平均化によって得られる効果の向上も期待できるものである。距離分解能を向上させるための手法を考案し、その原理検証までを行えているため。TOF距離イメージセンサの距離分解能は、理想的にはフォトンショットノイズによって決定される。しかしながら、現在取り組んでいる撮像素子では、時間窓ゲートクロックおよびレーザトリガのジッタが律速していることがこれまでの解析でわかっている。これは要求される時間分解能がピコ秒を下回るものとなり、TOF距離撮像素子の時間分解能として未踏の領域に入っているためである。

これを解決するために参照光を撮像素子の画素の一部に入力する、参照光サンプリング法を考案した。参照光サンプリング法では、参照光は既知の距離に固定面を計測し、これを主画素アレイの結果と差分を取ることで、共通な揺らぎ成分(クロック生成部やレーザのドライバ回路のジッタ)を除去することができる。前年度まではフレーム平均によってこの効果が見られていたが、参照画素の詳細な距離の補正や駆動条件を設定することで、1枚の距離分解能で100umを上回る結果が得られている。また、本撮像素子の機能性を向上させるために、幅広い反射率の対象物の距離データ取得のための回路を組み込んだTOF距離イメージセンサを試作した。製造プロセスは0.11umCMOSイメージセンサプロセスで、3タップの変調素子を画素に集積化している。H30年度において、この新たな試作チップの評価を進め、提案手法の有効性の実証を試みる。当初の計画通り、距離分解能を向上させるための手法を考案し、原理検証を行い、球の形状データの取得まで成功しており、提案手法の有効性について明らかとなったため、おおむね順調に進展している。本研究では、これまで距離分解能が乏しいとされていたTime-of-Flight距離撮像素子を、新たなTOF距離計測方式と高速な電荷変調素子により、マイクロメータ距離分解能まで向上させることを目的としている。TOF距離イメージセンサの距離分解能は、理想的にはフォトンショットノイズによって決定されるが、時間分解能にしてピコ秒を上回る100umを超える距離分解能の領域においては、クロックのゆらぎであるジッタが距離分解能を律速する。これを解決するための手法として考案した参照光サンプリング法では、参照光は既知の距離に固定面を計測し、これを主画素アレイの結果と差分を取ることで、共通な揺らぎ成分(クロック生成部やレーザのドライバ回路のジッタ)を除去する。本年度は、参照光サンプリング法を適用した3タップTOF距離撮像イメージセンサのより詳細な解析を行った。参照光サンプリング法を適用することで、距離分解能が180umから64umまで向上し、時間分解能にして430fsが得られた。さらに、列方向の距離分解能に大きな相関があり、ゲートクロックのジッタが距離分解能を律速しており、またランダムテレグラフノイズ(RTN)に類似したジッタが見られることを明らかにした。これらのジッタ成分を定量的に分析するために、提案するインパルス駆動型の距離分解能のモデル式を構築した。ピコ秒レーザの時間応答をガウス関数でモデル化し、ジッタ成分を考慮して理論式を導くことで、上記のモデル式が実験結果と良く一致することを明らかにした。さらに、この評価系を用いて、3次元スキャン画像の取得を試み、複数方向からの3次元画像を取得し、これらの位置合わせを行い合成を行うことで、良好な3次元データの取得に成功した。現在の距離分解能は低い周波数のジッタ成分で律速されている。
高速伝送用フレキシブル基板の構造最適化およびチューナブルアンテナへの応用

基板厚の薄いフレキシブルプリント基板の高周波用途に対する構造最適化のために,高周波回路の伝送特性およびアンテナの放射特性を評価した.まず,基板に用いる銅箔の表面粗さを無粗化,低粗度,標準と変化させ高周波線路の挿入損失を評価した.次にこの結果を踏まえて同基板を用いた5.8GHz用マイクロストリップアンテナを試作評価した.標準銅箔と比較して無粗化銅箔を用いることで放射素子の無負荷Qは約2倍となることが実験的に確認できた.さらに利得としては,標準銅箔と無粗化銅箔では3.6dBもの差があることがわかり,開発した基板の有用性を示すとともに,チューナブルアンテナへの応用可能性を示すことができた.基板厚の薄いフレキシブルプリント基板の高周波用途に対する構造最適化のために,高周波回路の伝送特性およびアンテナの放射特性を評価した.まず,基板に用いる銅箔の表面粗さを無粗化,低粗度,標準と変化させ高周波線路の挿入損失を評価した.次にこの結果を踏まえて同基板を用いた5.8GHz用マイクロストリップアンテナを試作評価した.標準銅箔と比較して無粗化銅箔を用いることで放射素子の無負荷Qは約2倍となることが実験的に確認できた.さらに利得としては,標準銅箔と無粗化銅箔では3.6dBもの差があることがわかり,開発した基板の有用性を示すとともに,チューナブルアンテナへの応用可能性を示すことができた.高周波回路の設計のために,現在フレキシブル基板として用いられているエポキシおよびポリイミド系の誘電体基板を選定し,これらの比誘電率および誘電正接を空洞共振器法により測定した.次に得られた材料定数を用いて,次年度に予定している高周波回路の試作評価に向けた回路設計を実施した.具体的には,特性インピーダンス50Ωのマイクロストリップラインとミリ波帯用低損失線路として知られているポスト壁導波路を設計し,さらにフレキシブルプリント基板を用いたマイクロストリップアンテナを設計した.これらのアンテナを2次元的に配列したアレーアンテナについても設計が概ね完了している.低損失誘電体基板としてガラスクロスにフッ素樹脂を含浸させた基板を選定し,その誘電率および誘電正接を共振器法により測定した.そして上記基板を用いた100μm厚のマイクロストリップライン(MSL)を設計および試作した.同基板には,無粗化,高周波用途に使われる低粗度,標準の3種の表面粗さの異なる銅箔を用い,表面粗さに対するMSLの減衰定数を評価した.測定結果から,銅箔の表面粗さによって減衰定数は大きく変化し,無粗化銅箔を用いた場合の減衰定数は標準銅箔のそれに比べて半分以下であることがわかった.これより薄型基板の損失は,銅箔の表面粗さによる導体損の影響が多大であることを実験により定量的に確認した.さらにこれらの銅箔の実効比導電率を推定した結果,無粗化銅箔のそれは概ね50GHzまで1で一定であり,表面粗さによる伝送損失の影響が少ないことを確認した.次に,同基板のアンテナへの応用について検討した.薄型基板を用いたアンテナの設計では放射素子の導体損および誘電体損が無視できないため,反射損を抑えるために一般的に用いられる設計式とは別にこれらの損失を考慮しアンテナの設計および試作を行った.そして各放射素子のQ値は無粗化銅箔で37.7,標準銅箔では19.0と約2倍のQ値が得られることを実験的に確認した.さらに利得は,標準銅箔と無粗化銅箔では3.6dBもの差があることがわかり,開発した基板の有用性を示すとともに,チューナブルアンテナへの応用可能性を示すことができた.マイクロ波,ミリ波当初の計画では初年度の目標として,「1.フレキシブル基板材料の選定および材料定数の評価」,「2.高周波回路およびアンテナの設計」の二点を挙げていた.前述のように,これらの項目は完了している.更に当初は二年目に購入を予定していたマイクロ波プローバを前倒して購入し,既に導入・設置済みであることからも二年目に予定している試作評価の準備は概ね整っていると考えており,概ね計画通りであると判断した.前年度に引き続き,当初の計画通りに研究を進める.具体的には,まずフレキシブル基板を用いた高周波回路を試作しその特性を評価する.高周波回路の伝送特性評価には,予定を繰り上げて本予算にて購入し既に設置済みであるマイクロ波テストテーブルを用いて実施する.またアレーアンテナとその素子アンテナを試作し,基板の曲げ半径に対する反射および放射特性を測定し,アンテナ特性のチューニングレンジを定量的に確認する.フレキシブルプリント基板の材料定数測定用サンプルを購入する予定でいたが,無償にてサンプルを入手できたため,この分の予算が残ることとなった.次年度使用額については,二年目にフレキシブルプリント基板の試作費にあて,複数回試作を行うことで,より精度の高い測定結果が得られると考えている.
Si酸化膜表面におけるポテンシャル分布のnc-AFMによるナノスケール測定

本研究では、非接触型原子間力顕微鏡(nd-AFM)に接触電位差法(CPD)の機能を付加することで、表面の局所領域におけるポテンシャル分布を原子一個の分解能で検出し、その構造と直接対応させつつ、定量的に評価することを目的とした。nc-AFM(P測定において、探針-試料間に直流成分に交流成分を重畳した電圧を印加すると検出される力の勾配に変調が生じるが、加える直流電圧が両電極間の接触電位差(CPD)に等しい場合には変調成分は現れない。そこで、この変調成分をロック・イン検出し、その値がゼロになるようにバイアス電圧の直流成分をフィードバック制御しつつ、試料表面上を走査すれば、直流電圧の変化からCPDの二次元分布を得ることができる。この原理に基づくCPD測定機構を作製し、平成14年度に改良を行ったnc-AFMシステムに組み込む事を行った。作製したnc-AFM/CPDシステムを用いて、表面の局所領域における構造評価とポテンシャル分布測定を行い、その空間分解能・エネルギー分解能を評価した。測定対象としてGe/Si(105)-1×2表面を用いた。まず、本表面の高分解能AFM観察を行い、従来STMを用いても観察困難であった最表面の原子配列を直接画像化するに成功した。さらに、これと同時にCPDを用いて本表面におけるポテンシャルの二次元分布を測定し、本構造の重要な安定化機構が電荷の再分布を直接確認することに成功した。これにより我々の作製したAFM/CPDシステムが、原子オーダー(<1nm)の空間分解能かつ約10meVのエネルギー分解能を有することが示された。本研究では、非接触型原子間力顕微鏡(nc-AFM)に接触電位差法(CPD)の機能を付加することで、絶縁体表面の局所領域におけるポテンシャル分布を原子一個の分解能で検出し、その構造と直接対応させつつ、定量的に評価することを目的としている。AFMの分解能を向上させるには、距離依存性の小さい長距離力(ファンデルワールス力、静電気力など)の寄与を減らし、短距離力(化学結合力)のみを抽出すれば良い。我々は、カンチレバーの振幅を可能な限り小さくし、出来る限り鋭利な探針を用いることで、それが達成可能であると考えた。しかし、振幅を小さくすれば当然S/Nの面では不利である。そこで、まず、カンチレバーの振幅検出に用いる光源を高輝度かつ平行性の良いレーザーダイオード光源を用いることで、力の検出感度ならびに検出信号のS/Nを向上させた。さらに、位相検波ループ(PLL)型の励振機構を導入し、振動の安定性を向上させた。また、鋭利な探針形状を保ったまま表面の酸化膜を除去するために、電子衝撃加熱法による探針の高温アニールを行った。この処理に伴い、カンチレバーのQ値が向上し、検出信号のS/Nにも改善が見られた。これらの改良の改良を施したシステムを用いてSi(111)-(7×7)表面のnc-AFM観察を行ったところ、最表面原子(アドアトム)だけでなく、第二層目の原子(レストアトム)を観察することに成功した。この成果はAFMの分解能が走査トンネル顕微鏡(STM)と同レベルに達したことを示すものとして世界的に注目を浴びた。さらに、探針-試料間に働く力の距離依存性を解析した結果、先に述べたような高分解能が得られている条件下では、単一のSi-Si化学結合力が検出出来ていることが明らかとなった。これらの成果は、所期の目的を達成に向けての、十分な下地となるものである。
複数のアソシエイトをもつブロック計画とその関連計画に関する研究

1.3つのアソシエイトをもつブロック計画であるrectangular designの中で,ブロックサイズが3であるもの(rectangular triple system)の存在のための必要条件を導き,そのうち7割程度のケースについては十分性を証明した.2.Buratti(2001)が予想してからこれまで解決されていなかったdicyclicgroup上の1-rotationaltriple systemの存在のための必要条件が十分でもあることを証明した.この結果は現在投稿中である.3.光多元接続通信に用いられるconflict-avoiding codeのうち,アクティブユーザ数が3人,符号長が4の倍数となる場合ものの最大符号語数について,昨年度導いた上界を満足する符号の存在を直接構成法によって示した.具体的には,符号長がn=16mかつmが奇数の場合である.この結果は現在投稿準備中である.4.量子誤り訂正符号の構成にデザイン理論を利用するため,これまで体系的にまとめられていなかった量子誤り訂正符号と古典加法性符号,及び射影幾何との関係を整理した.1.2つのアソシエイトをもつブロック計画として,2重完全3部グラフのショートサイクルによる分解について研究し,Chou and Fuによる既知の結果を改良した.また,この改良により一般化偽標数の値が変わらないことも証明した.2.光CDMAなどで用いられる符号として,光直交符号と並んでconflict-avoiding codeと呼ばれる符号がある.Conflict-avoiding codeは自己相関を考慮する必要がなく,相互相関だけを1とするような符号であり,広い意味で2つのアソシエイトをもつブロック計画と考えられる.本研究では,アクティブユーザ数が3で,符号長が4の倍数となるようなconflict-avoiding codeの最大符号語数について,線形計画法を用いることでLevenshteinによる既知の上界を改善するとともに,符号語長がn=4mかつm≡2(mod4)となる場合について,直接構成法を与えることにより,厳密な最大符号語数を示した.この結果は,IEEE Trans.Inform.Theoryに投稿中である.3.アクティブユーザ数3で,符号語長がn=16mとなるconflict-avoiding codeについて,線形計画法を用いて改善した最大符号語数の上界を満足する最適符号の存在を16≦n≦304の範囲においてシミュレーションにより検証し,n=48,64以外のときの存在を確認した.また,n=48,64のときは,線形計画法により得られる最適解が示す上界値よりも1だけ小さくなることを理論的に証明した.1.3つのアソシエイトをもつブロック計画であるrectangular designの中で,ブロックサイズが3であるもの(rectangular triple system)の存在のための必要条件を導き,そのうち7割程度のケースについては十分性を証明した.2.Buratti(2001)が予想してからこれまで解決されていなかったdicyclicgroup上の1-rotationaltriple systemの存在のための必要条件が十分でもあることを証明した.この結果は現在投稿中である.3.光多元接続通信に用いられるconflict-avoiding codeのうち,アクティブユーザ数が3人,符号長が4の倍数となる場合ものの最大符号語数について,昨年度導いた上界を満足する符号の存在を直接構成法によって示した.具体的には,符号長がn=16mかつmが奇数の場合である.この結果は現在投稿準備中である.4.量子誤り訂正符号の構成にデザイン理論を利用するため,これまで体系的にまとめられていなかった量子誤り訂正符号と古典加法性符号,及び射影幾何との関係を整理した.
位置と接触の履歴情報を用いた遅延耐性ネットワークの経路制御技術

遅延耐性ネットワーク(DTN)を使ったメッセージ送信時に,受信者にいつ頃メッセージが届くかを,送信者に提示することを主たる目的として,利用者と周辺の人々との接触履歴を準計画的接触モデルとしてモデル化し,このモデルを使って配信時刻を予測する方法を示した.遅延耐性ネットワークは,送受信端末間を結ぶ経路全体がどの時点においても存在しないような連結性が低いネットワークでも通信可能なように移動する端末がメッセージを蓄積・運搬するネットワークである.あらかじめ接触モデルを流通させておくことで,配信時刻を予測できるようにする.インターネット網や携帯電話網に依存できない環境での利用が見込まれる.本研究では,インターネット接続環境の整備が遅れている地域や,低コストな通信基盤の需要がある地域で遅延耐性ネットワーク(DTN)が利用されやすくなるように,DTNの経路制御技術について研究している.本年度は,あらかじめ定められた予定に従い周期的に移動する移動体(メッセージフェリーと呼ぶ.バスや電車のようなもの)によってメッセージを運ぶ場合の遅延時間の推定を試みた.メッセージの送信者と受信者がそれぞれタイミングよくメッセージフェリーに接触するかどうかにによって,メッセージが届けられるまでの時間(遅延時間)にばらつきがあることが計算機を使ったシミュレーションによって確認された.遅延時間の推定が可能になると,郵便や宅配便などのように配達予定日時を送信時に知ることができる.DTNは,現状のインターネットと違いほぼ即座に届くわけではないので,このような配達予定日時を予測し,利用者に提示する技術が重要性になる.「ある日時までに届けるためには,いつまでに送信すればよいか」を送信者に提示する技術につなげていきたい.また,接触履歴を取得する際に利用されるであろう無線LAN屋内測位についても検討を始めた.無線LANで用いられている直交周波数分割多重方式(OFDM)は,多くの搬送波を同時に用いる.屋内などでは周波数選択性フェージングと呼ばれる特定の周波数で強く減衰するなどの現象が起こるといわれている.周波数選択性フェージングと,無線LAN端末の周辺状況の関係の有無について検討している.加えて,無線メッシュネットワークにおける伝送タイミング制御に関しても検討した.TCPの送信間隔制御に加えて,データリンク層でも連続するパケット伝送に適切な間隔を挿入することで,データリンク層でのパケット衝突の可能性が下がり,スループットが向上する場合があることを計算機シミュレーションにより確認した.本研究では,インターネット接続環境の整備が遅れている地域や,低コストな通信基盤の需要がある地域で遅延耐性ネットワーク(DTN)が利用されやすくなるように,DTNの経路制御技術について研究している.本年度は,あらかじめ定めた予定に従う周期的な接触として,大学生が各自の時間割に沿って講義や実験に出席する場合を扱う.各学生がすべての履修科目に出席し,講義等が行われる各教室で学生同士が接触すると仮定し,同一科目を履修する学生がその科目の開講曜日と時限に接触するとみなす.分析対象の学生数は7千名強,科目数は2千科目強,ある一学期を分析した.分析の結果,全学生は11の連結成分に分かれ,もっとも学生数の多い連結成分(主クラスタと呼ぶ)に学生の95%が含まれた.学生間での情報流通が各教室でのみ行われると仮定しても,23程度の講義で情報発信すれば1週間以内に主クラスタの全学生に情報が伝わることや,その日の最初の講義で情報発信した場合に,その日のうちに1,800名程度(中央値)に情報が伝わることなどが明らかになった.日常的な大学生間の接触による情報拡散の可能性について部分的にではあるが明らかにできたと考える.また,周辺の研究として,無線マルチホップネットワークで用いられる最適化リンク状態経路制御プロトコル(optimized link state routing protocol,OLSR)について,マルチポイントリレー(multipoint relay)の選択方法を提案した.マルチポイントリレーは,各端末が周辺端末の一部を選択したもので,OLSRで経路制御パケットを中継する端末の選択に用いられる.従来は,マルチポイントリレーの選択を各端末が独立に行っていたのに対して,提案手法では,各端末が周辺端末と似通った選択をすることで,経路制御パケットの中継回数が削減できることを計算機シミュレーションで確認した.人の移動や接触の履歴を周期性や定時性の観点でのモデル化が不十分なため,やや遅れていると評価している.本研究では,インターネット接続環境の整備が遅れている地域や,低コストな通信基盤の需要がある地域で遅延耐性ネットワーク(DTN)が利用されやすくなるように,DTNの経路制御技術を研究している.本年度は,あらかじめ定めた予定に従う周期的な接触を利用したDTNの経路制御技術について検討を進めた.ただし研究成果の発表には至っていない.接触とは,二人以上のユーザの所有するデバイスが,Wi-Fi DirectやBluetoothなどで直接通信できる程度に近くにある状態をいう.検討している内容は,送信時点で受信者までの経路を確定するソースルーティング方式であり,受信者に送信データが到着する確率が一定値を上回る時刻を送信時点で予測する方法である.データの複製数に制約を与えることによって,Spray and Wait方式と同様に無線や電力,ストレージなどの資源の利用を抑えられると期待している.日常生活での利用者間の接触パターンから時間ごとの接触確率が得られていると仮定し,送信者から受信者に至る複数のDTN経路それぞれについて,到着時刻とその時刻までの到達確率を求める.複数の経路を組み合わせて同時に使うことで,受信者に到着する確率を十分に上げるとともに,到着時刻を予測する.この方法について次年度も引き続き検討していく.また,DTNに限定せず,より一般的なネットワークを対象として,小直径グラフに関する研究を行った.ネットワークの直径を小さくし,さらに全ノードペア間の経路長の平均を小さくするネットワーク構成法を提案した.各ノードと隣接するノードの数(次数)に制約がある場合を扱った.小直径なネットワークとして一定次数

ランダムグラフがあるが,ランダムグラフより理論的な限界に近い直径と平均ホップ数のグラフを構成する経験的アルゴリズムを提案した.人の移動や接触の履歴を周期性や定時性の観点でモデル化すること,および到達確率の定式化に時間を要しているため,やや遅れていると評価している.本研究では,インターネット接続環境の整備が遅れている地域や,低コストな通信基盤の需要がある地域に遅延耐性ネットワーク(DTN)の導入を促進すべく,DTNの経路制御技術を研究した.最終年度は,配信時刻予想について検討し,準計画的接触モデルを提案した.このモデルによって,時間によって変化する習慣的な接触端末群を状態遷移モデルで表現する方法を明らかにした.また,実装例を構築すべくiOS上のアプリケーションを開発することで,市販スマートフォンを使って遅延耐性ネットワークが実現できることを確認した.AirDropでも用いられる複数ピア接続フレームワークを利用し,BluetoothあるいはWi-Fiで接続した端末間でメッセージを交換する.送信メッセージに宛先と送信データを格納することで,中継スマートフォンを経由したメッセージ伝送できるアプリケーションを作成した.送信データは写真とした.上記に加え,研究期間全体を通じて以下のことを明らかにした.1)あらかじめ定められた予定に従い周期的に移動するバスや電車のような移動体(メッセージフェリーと呼ぶ)を使ったメッセージ運搬の場合であっても,送信時刻と移動周期とずれによって遅延時間にばらつきが生じること.2)あらかじめ定めた予定に従う周期的な接触として大学生が各自の時間割に沿った行動を想定し,メッセージの到達性を調査した.ある大学の履修登録科目を用いた調査によって,7千名の学生数が11の連結成分に分かれること,もっとも学生数の多い連結成分に学生の95%が含まれること,ある日の朝に情報発信を始めた場合にその日の夕方までに1,800名程度(中央値)に情報が伝わることなどを明らかにした.3)また,マルチポイントリレー(multipoint relay)の選択方法の改良方法についても明らかにした.遅延耐性ネットワーク(DTN)を使ったメッセージ送信時に,受信者にいつ頃メッセージが届くかを,送信者に提示することを主たる目的として,利用者と周辺の人々との接触履歴を準計画的接触モデルとしてモデル化し,このモデルを使って配信時刻を予測する方法を示した.遅延耐性ネットワークは,送受信端末間を結ぶ経路全体がどの時点においても存在しないような連結性が低いネットワークでも通信可能なように移動する端末がメッセージを蓄積・運搬するネットワークである.あらかじめ接触モデルを流通させておくことで,配信時刻を予測できるようにする.インターネット網や携帯電話網に依存できない環境での利用が見込まれる.
溶液X線散乱とNMR残余双極子結合を用いた解けた状態のタンパク質の構造特性解析

解けた状態にあるタンパク質の構造特性を明らかにすることは,球状タンパク質の折り畳み問題はもとより,天然変性タンパク質の機能発現における分子機構の解明においても重要である。しかし,膨大な多コンホメーション状態であるこれらの構造特性を解析する手法は確立されていない。そこで解けたタンパク質の構造解析に有効な,ランダムコイル鎖分子モデリング法を新たに開発した。本モデリング法は,原子間衝突のない構造を極めて短時間に生成することが出来る。また本法で得られる構造は,少ないステップ数で近傍のエネルギー極小構造に達する,信頼度の高い構造であることが確かめられた。このモデリング法とNMRの残余双極子結合(RDCs),溶液X線散乱(SXS)の予測計算を組合せて,尿素変性状態と酸変性状態のアポミオグロビンの構造特性解析を行った。その結果,近隣残基との立体障害の効果を考慮すれば,その他の配列効果を考慮せずとも実測のRDCsは概ね説明できる事がわかった。更に,隣接アミノ酸残基情報を用いたアミノ酸配列依存性解析や数十残基程度のフラグメントに対する摂動解析により,実験再現性が向上することが明らかとなった。これらの結果から変性状態タンパク質は,基本的にはアミノ酸残基の種類に依存した残基構造の組合せであること,更に数十残基程度の局所的な配列に依存して構造分布が変化していることが示唆された。また,天然変性タンパク質であるα-シヌクレインに関して同様の解析を実行することが出来た。多次元NMR法から得られる主鎖アミノ基の残余双極子結合(RDCs : residual dipolar couplings)は,解けたタンパク質でも観測可能であり,またその酸配列依存性は、理想的なランダムフライト鎖のそれとは異なることが知られている。RDCsの配列依存性は,局所的なアミノ酸配列と溶媒条件によって決定されると推測されるが,その詳細は明らかではない。そこで,解けたタンパク質の構造集団に対する各アミノ酸残基のRDCsを推定する計算方法を新たに開発した。この方法と主鎖2面角頻度分布に基づく解鎖構造生成法と溶液X線散乱(SXS)法を使って,尿素変性状態と酸変性状態のアポミオグロビンの構造特性解析を行った。その結果,近隣残基との立体障害の効果を考慮すれば,その他の配列効果を考慮せずとも実測のRDCsは概ね説明できることが明らかとなった。また,実測のRDCsを再現することができる主鎖2面角頻度分布の特徴も同時に明らかとなった。更に,実測したSXSプロフィルとの比較から,その溶媒条件で実質的に作用する溶媒和ポテンシャルの大きさを見積もることが出来た。
津波荷重と津波規模評価の高度化に関する研究

津波氾濫水の密度については、データの蓄積とより実際的なデータを得るために水理実験を継続するとともに、氾濫水密度の簡易評価法を提示した。この評価法は土砂の流水断面平均濃度(∝氾濫水密度)を対象とし、掃流土砂と浮遊土砂を分離せずに全流送土砂で論じている点に特徴がある。この評価法の開発過程において、多種多様である移動床下の氾濫流の抵抗則例を論じ、氾濫水密度の水理実験で得られた諸データを用いて移動床下の氾濫流の摩擦損失係数を例示した。土砂の流水断面平均濃度を測定する水理実験や推定する現地調査を実施するならば、この評価法は津波氾濫流に限らず土砂を含むいろいろな氾濫流、例えば河川氾濫流にも適用可能なものである。津波の再現・想定計算や歴史津波の規模評価に関係する津波の遡上距離、土砂堆積距離、土砂堆積厚の氾濫水密度への依存性については、より実際的なデータを得るために水理実験を継続し、氾濫水密度と土砂水遡上距離/清水遡上距離、土砂堆積距離/土砂水遡上距離、平均土砂堆積厚/土砂堆積距離の関係を検討して、既提案式の有用性を確認した。津波荷重の氾濫水密度への依存性については、土砂水と清水を用いた水理実験に基づき、氾濫水密度と波周期のRC造建築物に作用する水平力と鉛直力への影響を検討した。土砂水による水理実験と両水による水理実験結果の比較・検討法が限られているが、氾濫水密度と波周期がRC造建築物に作用する津波荷重へ影響することを実証し、建築物前面浸水深や前面浸水深係数(前面浸水深/入射氾濫水深)が同じ場合、(1)水平力は、氾濫水密度が高くなれば、波周期に関係なく大きくなり、波周期が長くなれば、頭打ちとなるが大きくなる、(2)鉛直力は、氾濫水密度が高くなれば、波周期が長い場合には大きくなり、波周期が短い場合には建築物模型周りの土砂堆積の状況次第で小さくなる場合があることを明らかにした。津波氾濫水の密度については、水理実験を実施し、入射フルード数や入射氾濫水深、氾濫水密度を定量的に評価し、土砂の中央粒径をパラメータとして氾濫流の入射フルード数と氾濫水密度の関係を検討している。また、入射フルード数と土砂粒径に基づく氾濫水密度の簡易評価法を提示しており、当初予定より実験ケースが少ないことを除けば、ほぼ予定通りに研究は進展している。津波の遡上距離、土砂堆積距離、土砂堆積厚の氾濫水密度への依存性については、水理実験水路の水平部に続く短い上り斜面に続けて粗度増を目的として砂を貼付けた緩斜面固定床を設置した条件において氾濫流実験を実施し、氾濫水密度と土砂水遡上距離/清水遡上距離、土砂堆積距離/土砂水遡上距離、平均土砂堆積厚/土砂堆積距離の関係を検討してきており、ほぼ予定通りに研究は進展している。津波荷重(水平力と鉛直力)の氾濫水密度への依存性については、水理実験水路の水平部に続く短い上り斜面に続けて粗度増を目的として砂を貼付けた水平固定床または砂を貼付けていない水平固定床と建築物模型を設置した条件において土砂水と清水の氾濫流実験を実施し、建築物前面における浸水深、前面浸水深係数、入射フルード数のそれぞれが同じ場合において、RC造建築物に作用する津波荷重が氾濫水密度や波周期に依存することを実証している。また、建築物周りの土砂堆積状況は波周期や土砂粒径次第で異なるが、土砂堆積が建築物前面の水平力を受ける受圧面積に影響しないこと、建築物前面における堆積土砂の粒径は氾濫前のものとほぼ同じで、背面ではやや小さめであることも確認しており、当初予定より実験ケースが少ないことを除けば、ほぼ予定通りに研究は進展している。当初の研究計画通り、最終年度(令和元年度)は水理実験を実施せず、前年度までに得られた実験データ(氾濫水密度、遡上距離、土砂堆積距離、土砂堆積厚、津波荷重)の総合的な取りまとめを行い、津波荷重と津波規模評価の高度化方法の提案および研究成果の取りまとめに続き、社会への研究成果の還元方法を検討する。特に津波荷重と津波規模評価の高度化方法の提案を重点的に推進することにする。研究成果を査読論文(土木学会論文集B2(海岸工学))へ投稿し、公表する。さらに、市民講座などにおいて研究成果をわかり易く国民に発信する。これらの推進において問題となるものは特にない。津波荷重の評価精度の向上に関係する津波氾濫水の最大密度については,土砂の中央粒径をパラメータとして氾濫流の入射フルード数と氾濫水密度の関係を実験的に検討し,入射フルード数が大きくなるにつれて,また中央粒径が小さいほど,氾濫水密度が高くなることを確認し,高い方の氾濫水密度を包絡する近似式を提示した.津波の再現計算・想定計算や歴史津波の規模評価に関係する津波の遡上距離,土砂堆積距離と遡上距離の比,土砂堆積厚の氾濫水密度への依存性については,氾濫水密度と土砂水遡上距離/清水遡上距離,土砂堆積距離/土砂水遡上距離,平均土砂堆積厚/土砂堆積距離の関係を実験的に検討し,氾濫水密度が高くなるにつれて,順に急激からゆっくりと減少,ゆっくりと単調的に減少,急激からゆっくりと増加することを確認し,各々の関係に対する近似式を提示した.

清水の場合と比べて津波荷重(水平力,鉛直力)が最終的に大きくなるかどうかに関係する建築物に作用する津波荷重の氾濫水密度への依存性については,粗度増を目的とした砂の貼付けは行っていない水平固定床における土砂水と清水の氾濫流実験を実施し,建築物前面における浸水深,前面浸水深係数が同じ場合と入射フルード数が同じ場合の三つにおいて,建築物に作用する津波荷重が氾濫水密度に依存することを実証した.ただし,鉛直力については,清水の場合が意外にも土砂水の場合より大きいことを確認した.これは建築物周りの土砂堆積の影響と考えられる.また,本研究の実験では建築物周りの土砂堆積は建築物前面の水平力を受ける面積に影響せず,建築物前面における堆積土砂の粒径は氾濫前のものとほぼ同じで,背面ではやや小さめであることを確認した.津波氾濫水の最大密度については,実験水路を自作し,入射フルード数や氾濫水深,氾濫水密度を定量的に評価し,土砂の中央粒径をパラメータとして氾濫流の入射フルード数と氾濫水密度の関係を検討しており,当初予定より実験ケースが少ないことを除けば,ほぼ予定通りに研究は進展している.津波の遡上距離,土砂堆積距離と遡上距離の比,土砂堆積厚の氾濫水密度への依存性については,実験水路の水平水路部に続く上り斜面に続けて粗度増を目的として砂を貼付けた緩斜面固定床を設置し,氾濫水密度と土砂水遡上距離/清水遡上距離,土砂堆積距離/土砂水遡上距離,平均土砂堆積厚/土砂堆積距離の関係を検討しており,当初予定より実験ケースが少ないことを除けば,ほぼ予定通りに研究は進展している.建築物に作用する津波荷重の氾濫水密度への依存性については,実験水路の水平水路部に続く上り斜面に続けて粗度増を目的とした砂の貼付けは行っていない水平固定床と建築物模型を設置,土砂水と清水の氾濫流実験を実施し,建築物前面における浸水深,前面浸水深係数が同じ場合と入射フルード数が同じ場合の三つにおいて,建築物に作用する津波荷重が氾濫水密度に依存することを実証している.また,建築物周りの土砂堆積は建築物前面の水平力を受ける面積に影響せず,建築物前面における堆積土砂の粒径は氾濫前のものとほぼ同じで,背面ではやや小さめであることも確認しており,当初予定より実験ケースが少ないことを除けば,ほぼ予定通りに研究は進展している.津波氾濫水の密度については、データの蓄積とより実際的なデータを得るために水理実験を継続するとともに、氾濫水密度の簡易評価法を提示した。この評価法は土砂の流水断面平均濃度(∝氾濫水密度)を対象とし、掃流土砂と浮遊土砂を分離せずに全流送土砂で論じている点に特徴がある。この評価法の開発過程において、多種多様である移動床下の氾濫流の抵抗則例を論じ、氾濫水密度の水理実験で得られた諸データを用いて移動床下の氾濫流の摩擦損失係数を例示した。土砂の流水断面平均濃度を測定する水理実験や推定する現地調査を実施するならば、この評価法は津波氾濫流に限らず土砂を含むいろいろな氾濫流、例えば河川氾濫流にも適用可能なものである。津波の再現・想定計算や歴史津波の規模評価に関係する津波の遡上距離、土砂堆積距離、土砂堆積厚の氾濫水密度への依存性については、より実際的なデータを得るために水理実験を継続し、氾濫水密度と土砂水遡上距離/清水遡上距離、土砂堆積距離/土砂水遡上距離、平均土砂堆積厚/土砂堆積距離の関係を検討して、既提案式の有用性を確認した。津波荷重の氾濫水密度への依存性については、土砂水と清水を用いた水理実験に基づき、氾濫水密度と波周期のRC造建築物に作用する水平力と鉛直力への影響を検討した。
糖鎖結合性抗生物質の糖鎖構造認識機構の解析とその応用

本研究では、我々が最近開発に成功した糖蛋白質糖鎖の糖脂質化技術を駆使して様々な糖蛋白質糖鎖を導入した人工糖脂質を作製し、これを糖鎖プローブライブラリーとして用いて、抗真菌剤であるPradimicin A及びその誘導体の糖鎖構造認識機構を明らかにし、その作用機構を解明すること、また、この物質がもつ糖鎖認識機構を利用して細菌やウイルスの宿主への接着過程等における細胞表面糖鎖の生理機能を解析するとともに、糖鎖に着目した細菌感染やウイルス感染の防御・治療法を確立することを目的として研究を開始した。まず、6種類の糖蛋白質からヒドラジン分解法を用いて糖鎖を遊離した後、HPLCを駆使して様々な構造を有するオリゴ糖鎖を調製した。次に、糖蛋白質糖鎖の糖脂質化技術を駆使して、これら糖鎖から様々な糖鎖構造を有する糖鎖プローブ(人工糖脂質)ライブラリーを作成した。この糖鎖プローブライブラリー、各種単糖をBSAに導入した種々の人工糖蛋白質、および天然の糖蛋白質に対するPradimicin A及びその誘導体の結合能をニトロセルロース膜やTLCプレート上で解析した。また、HIV感染阻止活性及びHIV糖鎖によるその活性阻害試験は、HIV(IIIB)感染H9細胞による合胞体形成を指標にして解析した。その結果、Pradimicin A誘導体であるBMY-28864はgp120とMan-BSAに結合し、そのほかの天然の糖蛋白質や人工糖蛋白質には結合しないこと、その結合がEGTAやマンノースによって阻害されること等が示され、この物質がCa^<2+>依存性の糖鎖結合性抗生物質という全く新しい概念の物質であると結論された。また、Pradimicin A及びBMY-28864がHIV感染を阻止し、しかもその阻止活性がHIVのgp120糖鎖の内でも高マンノース型糖鎖の添加によって解除されることや、人工糖脂質を用いた実験から、BMY-28864はHIV表面のgp120糖鎖の内の高マンノース型糖鎖に結合することでHIV感染を阻止していることが示唆された。
分子生物学プロファイリングによる膀胱上皮内癌治療効果と予後予測マーカーの探索

膀胱上皮内癌のBCG療法抵抗性には、膀胱癌組織のOCT3/4、vimentinの発現上昇、E-cadherinとCXCL1の発現低下、CD4、CD8、CD56、CD204、Foxp3陽性細胞の誘導の有無が関連する。局所浸潤や転移の予後には膀胱癌組織における浸潤に関連するCLDN4、癌微小環境で再発・進展・薬剤耐性に関与するCXCL1、およびtumor buddingを誘導するcollagen type VIα1 / XIIIα1が関連する。また、筋層浸潤の予測には、尿中IL8、MMP9、MMP10、angiogenin A、APOE、SDC1、A1AT、PAII、CA9、VEGFのパネルが有用である。膀胱上皮内癌症例の臨床病理学的データを集積し、検体試料の採取を行い、治療抵抗性に関連する候補遺伝子の解析を行っている。上皮間葉転換と血管新生関連遺伝子群のDNAメチル化異常、遺伝子発現、ならびにBCG処理と遺伝子群の変化を解析した。1)蛍光膀胱鏡使用下での膀胱上皮内癌組織と治療後の経時的尿試料の採取:蛍光膀胱鏡(光力学診断システム)による内視鏡切除術を施行した膀胱癌20症例の尿および膀胱癌組織を採取している。さらに術後経時的に尿を採取し、再発時には初回手術時と同様に尿と癌組織を採取している。既に上皮内癌については前向きに8症例から尿と組織を採取した。2)治療後経時的尿を対象とした網羅的DNAメチル化プロファイリング:膀胱癌患者、膀胱癌切除後患者および健常者の尿と膀胱組織を対象にDNAメチル化プロファイリング解析を行い、unsupervisedクラスタリング解析から特異的なDNAメチル化プロファイルを作成し、膀胱癌の再発の原因となるエピジェネティックフィールド効果を確認した。3)膀胱上皮内癌に特異的に生じるEMTと血管新生関連遺伝子群のDNAメチル化異常の網羅的解析:BCG膀注療法を施行した膀胱上皮内癌を対象に、治療抵抗性に関与する因子としてtight junctionマーカーであるclaudin (CLDN) 1とCLDN 4、間葉系マーカーであるvimentin、さらに癌幹細胞マーカーであるOCT3/4の発現を評価し、OCT3/4発現がBCG膀注療法抵抗性に関与することを確認した。また、膀胱全摘86例の標本を用いてCLDN4の発現が局所浸潤や転移に関連することを確認し、抗ヒトCLDN4モノクローナル抗体による細胞増殖・浸潤能の抑制、アポトーシスの誘導、細胞透過性の亢進、さらに抗癌剤の抗腫瘍効果に上乗せ効果を確認した(論文投稿受理)。前向き研究の検体採取には、もう少し時間を要すると思われるが、概ね予定の研究は進行している。関連研究として、膀胱上皮内癌における抗老化蛋白Klotho(KL)の意義についても検討しており、筋層非浸潤性膀胱癌155例の免疫組織染色の結果から、再発および進展予後との関連を解析した。KLβ発現は随伴上皮内癌、間質浸潤(T1)、high grade、脈管侵襲と関連しており、随伴上皮内癌、T1/high grade、脈管侵襲陽性が進展予測因子となり、多変量解析ではKLβ高発現のみが独立した進展予測因子であること、さらにKLβは膀胱癌細胞の増殖能、浸潤能、血管内皮細胞透過遊走能を亢進させ、足場非依存性増殖能獲得にも関与していることを明らかにした(論文投稿受理)。また、in vivoモデルを用いたBCG処理による遺伝子変化の検討を既に進めている。BBN誘発マウス膀胱癌モデルにおいてBCGおよび各種抗癌剤の膀注療法により惹起される免疫細胞誘導と全身および局所のサイトカイン誘導について検討した。BCG膀注療法ではCD4、CD8、CD56が誘導されるが、CD204、制御性T cell、PD-L1は抑制されず治療抵抗性に関連することが示され、一方、抗癌剤のマイトマイシンではCD56、CD204、Foxp3は抑制された。サイトカインは、BCGはIL-1A、IL-l2、IL-17Aを誘導し、マイトマイシンはIL-4、IL-17Aを誘導するなど、薬剤により誘導する免疫応答が異なることを確認した。筋層浸潤癌、非筋層浸潤癌ならびに上皮内癌の3つのタイプの膀胱癌症例の臨床病理学的データおよび組織・血液・尿検体の採取を行い、上皮内癌の局所再発・進展と治療抵抗性に関連する分子を明らかにし、予後を予測するバイオマーカーの探索を行った。癌微小環境あるいはtumor buddingの視点から、ケモカイン、サイトカイン、血管新生因子、上皮間葉転換関連因子など幅広く癌の発育進展にかかわる分子を解析した。また、膀胱局所治療による免疫細胞の誘導とサイトカイン分泌の変化についても解析し、宿主免疫と癌の発育進展の関係についても検討した。BCG膀胱内注入(膀注)療法の抵抗性因子としてtight junctionマーカーであるclaudin (CLDN) 1とCLDN 4、間葉系マーカーのvimentin、さらに癌幹細胞マーカーのOCT3/4の発現を評価し、OCT3/4発現がBCG膀注療法抵抗性に関与することを確認した。また、Multiplex urinary immunoassayにより、尿中のIL8、MMP9、MMP10、angiogeninA、APOE、SDC1、A1AT、PAII、CA9、VEGFのバイオマーカーパネルが有用であることを確認した。さらに、癌微小環境においてCXCL