hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
腰椎部脊柱管外病変に係る難治性疼痛のメカニズム解明と治療法開発

このことからIFNγは脊髄後角内のミクログリアにあるIFNγ受容体に結合し、CCL2シグナリングを介して膠様質細胞のNMDA受容体を活性化していることがわかった。以上のようにIFNγはミクログリアを介した間接的な作用にてNMDA受容体を活性化していることが判明したが、このことは腰部脊柱管狭窄症における神経障害性疼痛形成に寄与している可能性がある。腰椎部外側病変の神経障害性疼痛の形成には交感神経系が痛覚伝達に対して修飾している可能性がパッチクランプ法により示唆された。また脊髄内メカニズムとして、ミクログリアの活性化と脊髄膠様質細胞の興奮性との間にインターフェロンγ(IFNγ)が関連している可能性がある。IFNγは興奮性伝達物質グルタミン酸の受容体であるNMDA受容体の作動薬を流した際に観察される脊髄後角細胞の一過性の緩徐な内向き電流を有意に増強する。この作用はIFNγが脊髄後角内のミクログリアにあるIFNγ受容体に結合し、CCL2シグナリングを介して後角細胞のNMDA受容体を活性化していることが判明した。研究計画に従い、腰椎部脊柱管外病変(外側病変)における神経障害性疼痛の形成機序に関して、さらに解析を加えていく。具体的には交感神経系の関与と脊髄後角内のミクログリアの活性化がどのようにリンクしているのか、また何らかのサイトカインの関与があるのか電気生理学的及び動物行動学的な解析を用いて検討を行っていく。次年度の研究計画に従い、腰椎部脊柱管外病変(外側病変)における神経障害性疼痛の形成機序に関して、さらに解析を加えていく。具体的には交感神経系の関与と脊髄後角内のインターフェロンγなどのサイトカインによるミクログリアの活性化がどのようにリンクしているのか検討を行っていく。整形外科学実験に必要な機器購入のため、H28年度から前倒し使用で基金から受療したが残金が残ったため。ほぼ研究計画通りに進捗できているが若干の差が生じており、残金が残っているため、次年度に繰り越した。研究計画に従い、実験に必要な試薬や動物代などの消耗品に主に使用予定。また研究成果に応じて、国内外での学会等で研究成果を発表・発信する。引き続き次年度に予定している研究計画に従い、実験に必要な試薬や動物代などの消耗品に主に使用予定。
ダム湖沼・湿原における環境放射能の流出評価に関する研究

移動メカニズムの解明群馬県の12湖沼、福島県の14湖沼、栃木県の5湖沼(合計31湖沼)について、不攪乱コアサンプラーで採取した底泥コアのうち代表的なコアについて、表層から4cm毎に切り分けビニル袋に分けてセラミックカップ(Daiki製)で間隙水を分離し、固相と液相における放射性Csを分析した。底泥や泥炭底質の中を溶存して放射性Csが嫌気的状態で下方に移動するかどうかイメージングプレートを用いて実験的に解明した。また、間隙水中の溶存陽イオン(ICP分析)、溶存有機物量(島津TOC計)、アンモニア量(オートアナライザー)、有機酸量(イオンクロマト)を分析した。代表的なコアについて、乾重/生重比や有機物量から火山灰の有無を判定して、火山灰の含まれる層については年代分析を行い堆積速度を明らかにした。尾瀬ヶ原池溏や泥炭地の底質に含まれる溶存有機物は鉄酸化・還元細菌の主なエネルギー源である。その溶存有機物(DOM)や多く含まれるアンモニアによって放射性Csの溶出は起こりうると推定される。そこでDOMの成分を励起波長および蛍光波長での蛍光強度を測定できる三次元励起蛍光スペクトル(EEM)法で、複雑な混合物中に存在する蛍光性DOMの分析を行った。EEM法は蛍光特性を持つ物質のみを検出し様々なDOMが混在する環境水のような試料でDOMが同定された。洪水による影響をみるため、尾瀬ヶ原中田代(非洪水地域)と上田代(洪水地域)の湿原コアサンプルを比較したところ明らかに洪水地域で放射性セシウムが増加していた。流域からの再移動によるものと考えられ、予想どおりの結果を得ることができた。春の融雪洪水による流域からの放射性セシウムの移動について電磁流速計、水温計、インターバルカメラ等と駆使して再移動についてより詳細な現地調査を実施する。また、新たに簡易的な地下水流向流速計を応用して平水時の地下水の流動について定量的な研究を追加する。洪水に焦点を絞って、尾瀬ヶ原に池溏の堆積物における不攪乱コアサンプルを採取して、放射性セシウムの初期フォールアウトと二次的な移動について明らかにする。赤城大沼と尾瀬ヶ原の池とうにおいて航空写真から物質レベルまでのマルチ空間スケールでのモニタリング計測技術を確立するため、下記ような項目で調査を行った。有人ヘリコプター用いて、山間部、湿原や湖沼の空間線量の広域観測を行った。大沼湖底、覚満淵湿原、尾瀬ヶ原池とうにおける底質の放射性Csインベントリーの観測を行った。尾瀬ヶ原と覚満渕湿原における湿原の地下水位および湖水位の連続自動観測を行った。中禅寺湖と赤城大沼における沈殿フラックスの定期的な測定を行った。湖水および河川水の放射性Csの採取し分析した。隔離水界(20L)の分解実験による再回帰量の推定を行った。夏期と冬期における底泥コアのインキュベーション実験による陽イオンの溶出量の推定した。群馬県の12湖沼、福島県の14湖沼について、不攪乱コアサンプラーで底泥のコアを採取して、ダム湖および自然湖沼のインベントリー、堆積速度を明らかにした。同31湖沼における一般水質(水深、水温、電気伝導度、透明度等)を測定し、有効層における動植物プランクトンを採取し、放射性Csの分析を行った。各湖沼の湖心で成層状態の深さ方向に5水深で採水し、懸濁物質量(SS)、藻類量(Chl-a量)、粒度組成等を測定した。各湖沼におけるインベントリーを流域環境や気象状況等と総合的に解析し、放射性Cs蓄積の主要因を推定した。群馬県、福島県の湖底コアの採取は終了した。栃木県の湖沼である中禅寺湖は終了したが、他のダム湖については、採取許可等により調整が済んでおらずサンプリングがおくれている。そのため、平成30年度7月に実施することにした。

洪水による影響をみるため、尾瀬ヶ原中田代(非洪水地域)と上田代(洪水地域)の湿原コアサンプルを比較したところ明らかに洪水地域で放射性セシウムが増加していた。流域からの再移動によるものと考えられ、予想どおりの結果を得ることができた。群馬県の12湖沼、福島県の14湖沼、栃木県の5湖沼(合計31湖沼)について、不攪乱コアサンプラーで採取した底泥コアのうち代表的なコアについて、表層から4cm毎に切り分けビニル袋に分けてセラミックカップ(Daiki製)で間隙水を分離し、固相と液相における放射性Csを分析する。底泥や泥炭底質の中を溶存して放射性Csが嫌気的状態で下方に移動するかどうかイメージングプレートを用いて実験的に解明する。また、間隙水中の溶存陽イオン(ICP分析)、溶存有機物量(島津TOC計)、アンモニア量(オートアナライザー)、有機酸量(イオンクロマト)を分析する。代表的なコアについて、乾重/生重比や有機物量から火山灰の有無を判定して、火山灰の含まれる層については年代分析を行い堆積速度を明らかにする。春の融雪洪水による流域からの放射性セシウムの移動について電磁流速計、水温計、インターバルカメラ等と駆使して再移動についてより詳細な現地調査を実施する。また、新たに簡易的な地下水流向流速計を応用して平水時の地下水の流動について定量的な研究を追加する。洪水に焦点を絞って、尾瀬ヶ原に池溏の堆積物における不攪乱コアサンプルを採取して、放射性セシウムの初期フォールアウトと二次的な移動について明らかにする。
高品位鉄系超伝導薄膜を用いた超伝導接合技術の確立

近年発見された鉄系超伝導体は、新規高温超伝導材料として注目されている。本研究ではこれらの系の高品位薄膜の成長と、それを用いた様々な接合作製に取り組んだ。その結果、超伝導転移温度(Tc)が最も高いNdFeAs(O,F)では膜質が大幅に向上するとともに、Tcは少し低いものの結晶性が非常に高いBaFe2(As,P)2では幅広い組成の薄膜を実現した。また、CaFe2(As,P)2系の薄膜成長にも初めて成功した。一方、これらの薄膜の粒界接合の作製に成功し、その粒界特性を明らかにした。さらに、積層型接合に向けて平坦なCaF2バリア層を形成する手法を開発するとともに、ヘテロ接合などの作製も行った。分子線エピタキシー法を用いて、NdFeAs(O,F)薄膜の成長に取り組んだ。特に、フッ素化手法の改善に取り組んだ結果、母相のNdFeAsOをバッファ層とすることで、その上にフッ素ドープした薄膜を成長できることがわかった。この方法では、従来法と異なり、最上層が超伝導体になるため、接合作製には有望な手法となり得る。また、積層型超伝導接合の作製に向け、NdFeAsO上にCaF2を絶縁層として成長した。既に低温成膜後に高温アニールすると表面平坦性が大きく改善することを見出していたが、得られた試料表面にはピットが観測されていた。そこで、成膜条件のさらなる最適化に取り組み、成膜レートを下げるとピット形成が抑制され、表面が十分に平坦な試料が得られることがわかった。さらに、このようにして作製したCaF2層上にNdFeAsO層を積層し、第3層が二次元成長していることが確認できた。一方、BaFe2(As,P)2薄膜の成長にも取り組んだ。特に、MgO基板上に転移温度がバルク試料で報告されている最大値を2 K上回り、転移幅も鋭い良質な薄膜が得られた。MgO基板上では格子不整合によるエピタキシー歪が加わるが、これが転移温度の最大値が上昇した理由と考えられる。さらに、CaFe2As2薄膜の成長にも取り組み、CaとFeの蒸気圧比を中心に成長条件の最適化を行ったところ、この系の単相薄膜を初めて得ることに成功した。また、AsサイトをPに置換することで超伝導転移を示す薄膜も得られた。バルク単結晶で報告されている結果と比べて、超伝導が発現するPの組成領域が異なっていること、全体的に超伝導の組成領域が広がることなどを見出した。これは基板との格子不整合による歪みと、薄膜が基板上に束縛されるので低温での構造相転移が抑制されたためという可能性が考えられる。分子線エピタキシー法を用いて、NdFeAs(O,F)およびBaFe2(As,P)2薄膜の高品位化に取り組んだ。NdFeAs(O,F)薄膜では、表面平坦性が酸素供給量に大きく依存するため、その最適化を慎重に行った。また、装置改造により従来よりも高温での成膜を可能にした結果、薄膜の結晶性が大きく向上した。一方、BaFe2(As,P)2のP組成を様々に変化させた薄膜を成長し、全組成範囲で単相c-軸配向膜を得た。特に、MgO基板上に成膜すると超伝導転移温度が系統的にシフトすることを見出し、格子ミスマッチによる歪が原因であることを明らかにした。また、NdFeAs(O,F)薄膜をMgO双晶基板上に成長し、粒界接合を作製した。当初、フッ素ドープの際にフッ素が粒界に沿って優先的に拡散し、粒界近傍の結晶性が低下する問題が見られたが、膜厚を厚くし、ドライエッチングにより不要部分を除去することでこの問題を回避した。測定した電流電圧特性は、ジョセフソン接合で期待されるRSJモデルと、磁束フローモデルの和でよく記述できる。また、接合抵抗は小さく、ヒステリシスが観測されないため、結晶粒界が金属的であることがわかった。一方、粒内臨界電流値と比較することで、高温超伝導体と比べて、粒界角度依存性が小さいこともわかった。これは、超伝導対称性が異なるためだという可能性が考えられる。さらに、積層型超伝導接合の作製に向け、NdFeAsO薄膜上に絶縁層としてCaF2を成長したところ、表面が非常に荒いことがわかった。しかし、CaF2を低温で成長後に高温アニールすると、表面が平坦化することを見出した。そこで、成長温度やアニール温度を最適化したところ、表面粗さが大きく改善した。ただし、試料表面にはピットの形成が見られた。

ピット部以外は十分な平坦性を有しているため、今後はピット形成を抑制する手法を確立する必要がある。分子線エピタキシー法を用いて、NdFeAs(O,F)薄膜の成長に取り組んだ。この系は、鉄系超伝導体で転移温度が最も高い一方、フッ素ドープが困難という問題がある。昨年度は母相薄膜をバッファとする手法を試みたが、今年度はマイグレーションを上げる工夫をし、さらに成膜条件を再検討した結果、バッファ層を用いずに単相のフッ素ドープ薄膜を得ることが出来た。この手法で成長した薄膜は最上層まで超伝導相であるため、これにより、昨年度までに確立した平坦なCaF2を積層する手法と組み合わせることで、積層型超伝導接合の作製が可能になった。一方、昨年度薄膜成長に初めて成功したCaFe2As2を、今年度は様々な基板上に成長して結晶性などを評価した。その結果、(La,Sr)(Al,Ta)O3 (LSAT)基板上の薄膜が最も高い結晶性を有すること、基板との相対的な格子不整合によらずc軸長がバルク体より長いこと、これは基板との格子不整合により形成される45°ドメインに圧縮歪が加わり、ドメイン間の結合が強いために結果として薄膜全体のc軸長が伸びるためであること、などを明らかにした。さらに、LSAT基板上にP置換した薄膜を成長し、その電子相図の詳細を調べた。その結果、バルク体より広いP量で薄膜成長が可能であること、その結果として超伝導領域が広がり、これはc軸長の違いでよく整理できること、などを明らかにした。さらに、BaFe2(As,P)2薄膜を用いた接合作製にも取り組んだ。まず、フォトリソグラフィ等による微細加工の条件出しを行ない、これらの薄膜を目的形状に微細加工する手法を確立した。その上で、CaF2絶縁層および対向電極を蒸着して接合を作製した。様々に条件を変えて接合を作製・評価した結果、特に絶縁層膜厚を変えることで、一部にアンドレーエフ反射が重畳した電流-電圧特性を得ることができた。26年度が最終年度であるため、記入しない。超伝導工学・電子物性26年度が最終年度であるため、記入しない。NdFeAs(O,F)の新たなフッ素化手法の開発にやや時間を取られたが、その後、概ね順調に実験を進めることが出来た。また、当初予定していなかったCaFe2As2薄膜の成長にも成功し、材料選択の幅が広がった。したがって、研究はほぼ計画通りに進んでいる。研究を進めていく中で、積層構造のわずかなエピタキシャル乱れが特性に大きな影響を与えることがわかった。そのため、精密な構造解析が必要であり、その準備のために期間延長の必要が生じたが、その後、順調に実験を進めることが出来、最終的にはほぼ計画通りに進んだ。NdFeAs(O,F)薄膜については、新たに見出した母相物質層を用いる手法によって得られた薄膜の均一性を評価する予定である。また、フッ素ドープしたNdFeAs(O,F)相での3層構造の作製にも取り組む。AEFe2As2 (AE=Ba, Ca)系薄膜についても同様に3層構造の作製に取り組むが、当初予定していなかったCaFe2As2薄膜の成長にも成功したことで、材料選択の幅が広がった。そこで、CaFe2As2薄膜の超伝導特性をさらに評価した上で、適切な材料を選択して、接合作製に向けて取り組む。NdFeAs(O,F)薄膜については、以前よりも高温での成膜が可能になった結果、結晶性が大きく向上したが、成膜後のフッ素アニールによるフッ素ドープが困難になるということがわかった。今後、高い結晶性を維持しつつ、効果的なフッ素ドープ法を開発する必要がある。
戦後日本における鉄鋼製造技術の技術革新

昨年度、第二次大戦後の鉄鋼技術復興に向けた日本鉄鋼協会を中心とした精細な調査にもとづき、日本の基幹産業としての使命を達成するための技術指針が提示されたことを示した。この中で銑鋼一貫生産方式の採用、国際競争力を高性能・高品質の高級鋼材製造を志向する指針が提言されていた。この指針をもとに銑鋼一貫生産方式の一翼を担う薄鋼板量産可能な冷間圧延ミルの設置が進んだ。しかし当時の国産薄鋼板の材質レベルは米国産に比べて著しく劣っていた。このような状況下で、自動車と鉄鋼の二産業の研究者・技術者とを結びつける活動が進んでいく。東京大学の福井伸二は簡易に深絞り性を評価できる試験法を考案し、コニカルカップテスト研究会という同人会的集まりを作った。この研究会には自動車メーカーと鉄鋼会社の技術者が集まり、福井の弟子である理化学研究所吉田清太が中心となってコニカルカップ試験法のJIS標準化を目指した。コニカルカップテスト研究会は「薄鋼板のプレス成形と試験法研究会」さらに「薄鋼板成形技術研究会」へと発展していき、理化学研究所の吉田研究室は自動車用薄鋼板の実用開発の中核的な役割を果たしていく。1970年日本鉄鋼協会鉄鋼基礎共同研究会の中に大学、国立研究所、鉄鋼会社の研究者が参加、「薄鋼板製造技術の基礎としての再結晶現象および集合組織」に焦点を合わせた再結晶部会が設立された。この年鉄鋼協会の主催で、"International Conference on the Science and Technology of Iron and Steel (ICSTIS)"が開催され、戦後日本の鉄鋼科学技術の自立が世界的に認められた。また日本鉄鋼協会では、自動車用鋼板を対象とする低炭素鋼研究会が金属組織学的研究を進めて、今日の自動車技術と鉄鋼技術の重要な基盤を築いていった。敗戦の壊滅状態から、日本鉄鋼業は半世紀を経ずして世界有数の鉄鋼生産国へと成長した。こうした復興と発展の過程には多くの学ぶべき貴重な知見や経験が潜んでいる。これに関して、本年度は主に、日本鉄鋼協会「鉄鋼対策技術委員会」とその提言に関して調査研究を進めた。戦後日本の鉄鋼製造技術の発展の指針を与えたのは、敗戦翌年日本鉄鋼協会で作成された報告書『鉄鋼対策技術委員会報告書』であった。鉄鋼協会は、戦後直ちに会長三島徳七東京帝国大学教授のもと湯川正夫日本製鐵技術部長が委員長となって「鉄鋼対策技術委員会」を設置、鉄鋼技術復興の対策を検討した。その結果は僅か半年でまとめられ、1946年春に報告書が公表された。鉄鋼対策技術委員会の報告書は「鉄鋼生産方式としては銑鋼一貫法が資源の最有効活用が可能で最も合理的且つ効果的製鉄方式である」と結論した。鉄鋼業廃止論から屑鉄平電炉論や銑鋼一貫論などの当時の論議の中で、原料を輸入に頼る日本において副産物の利用や熱エネルギーの有効活用などの利点をもつ銑鋼一貫工場が最適な製鉄方式であると提言し、その上で限られた原料を用いて優良な製品を最も効率的に生産するため生産技術の合理化を徹底的に遂行、鉄鋼品質高級化を促進する技術開発の必要を説いた。この提言の実現を助けたのは、同じく敗戦直後発足した外務省特別調査委員会において、有澤廣巳東京帝国大学教授と幹事大来佐武郎技師が中心となって作成された『日本経済再建の基本問題』に示された問題意識とそれに従った施策であった。国土荒廃を防ぎ、最低限必要な食糧輸入に充当すべき資材と資金を得るため「生産に関する技術を振興することによって日本経済の将来を発展的創造的に建設する要がある」と指摘した。この提言に沿った経済施策が石炭と鉄鋼に重点化した傾斜生産方式や復興金融金庫からの融資などであった。第二次大戦直後日本鉄鋼協会鉄鋼対策技術委員会が、基礎産業である鉄鋼業の大きな役割を認識して高い先見性と理念をもって提言した鉄鋼技術の戦後復興対策は大きく結実し、世界の主要鉄鋼生産国に成長した。この発展過程で造船向溶接用鋼板、自動車向深絞り用鋼板、高透磁率電磁鋼板など高機能高品質の鋼材が開発され、強い国際競争力を獲得していった。

1970年日本鉄鋼協会鉄鋼基礎共同研究会の中に大学、国立研究所、鉄鋼会社の研究者が参加、「薄鋼板製造技術の基礎としての再結晶現象および集合組織」に焦点を合わせた再結晶部会が設立された。この年鉄鋼協会の主催で、"International Conference on the Science and Technology of Iron and Steel (ICSTIS)"が開催され、戦後日本の鉄鋼科学技術の自立が世界的に認められた。また日本鉄鋼協会では、自動車用鋼板を対象とする低炭素鋼研究会が金属組織学的研究を進めて、今日の自動車技術と鉄鋼技術の重要な基盤を築いていった。
ヒト肺癌の細胞生物学的特性にもとづいた転移能の診断に関する研究

本研究の目的は、肺癌の移転・再発を臨床病理学的、細胞生物学的側面より検索し、移転能の診断法を探ることにある。1)肺癌切除後の転移・再発と臨床病理学的因子との関連をみた。その結果、肺癌の2組織型-腺癌と扁平上皮癌-では、臨床病理学的諸因子と血行性移転との相関に明らかな相違のあることがわかった。2)肺癌患者の血清中ラミニンを測定した。ラミニンは基底膜を構成する細胞外基質成分のひとつであるが、最近、移転との関連が注目されている。検索の結果、小細胞癌患者と扁平上皮癌患者で高率に血清中ラミニンが異常高値を示した。肺癌の培養樹立細胞はin vitroでラミニンを産生していることが示された。癌細胞のラミニン産生と移転との関り、さらに血清中ラミニン高値の臨床的意義については、今後の研究課題である。3)肺癌組織抽出液中のチミジンキナ-ゼ(TK)活性を測定した。TKはDNA合成系におけるサルベ-ジ経路の酵素で、DNA合成能を反映し、ひいては癌の移転能の診断に役立つものと期待される。癌組織中のTK活性は、予後不良例のものが予後良好例のそれよりも有意に高く、本酵素が癌の転移能の診断に有用であることが示唆された。また、本酵素の精製法を確立し特異な性質を明らかにした。4)さらに、再発肺癌に対する治療法に確立をめざして、外科的切除の有効性を検討した。再発肺癌肺転移巣に対しては、肺部分切除術等の縮小手術を施工した。再切除後の5年制生存率は約60%と比較的良好であった。腫瘍分化度、リンパ節転移、再発までの期間、大きさ等が手術適応のけつていには重要で再発高危険群の設定、再発の早期診断により外科治療を含めた集学的治療が必要と考えられた。本年度は第一に当施設における臨床例について、肺癌手術後の転移・再発の実態を調査検討した。その結果、肺癌切除後の再発の病態につき種々の知見が得られた。すなわち、切除時の肺癌の進展度や組織型によって再発の頻度、再発様式、転移臓器、再発の時期などについて特徴的な点がみられた。ここで得られた結果は、肺癌切除後の再発を予測し、患者をフォローする上できわめて有用である。また、切除後の血行性転移について種々の臨床病理学的な因子との関連をみた。その結果、肺癌の組織型によってその関連様式に明らかな相違のあることがわかった。このことは、それぞれの組織型によって、転移能との関連においてその生物学的特性が異なっていることを示している。以上、臨床的検討から、個々の腫瘍における生物学的特性が転移能に密接にかかわっていることが示唆された。第二に、肺癌患者の血清中およびヒト肺癌細胞の培養液中のラミニン濃度を測定した。ラミニンは基底膜を構成する細胞外基質の成分の一つで、細胞の接着に関与する糖タンパクで、最近、転移との関連が注目されている。これまでの結果で、一部の肺癌患者は健常者に比べ血清中ラミニン濃度が高いことがわかった。この異常は肺癌の進展度とは明らかな関連を認めず、特定の組織型で異常値を示す頻度が高いことがわかった。

一方、肺癌細胞の培養液中のラミニン濃度の測定結果から、一部の培養肺癌細胞がラミニンを産生していることが示され、その肺癌細胞の由来した組織型は、患者血清中で異常値を示す組織型と一致することがわかった。このことから、一部の肺癌ではラミニンを産生し血液中に放出している可能性が示唆された。次年度は、これらの点をふまえ肺癌の転移にかかわる生物学的特性について臨床例および切除材料を用いて検討を加えてゆく予定である。本年度は、肺癌手術例の切除材料を用いて、癌組織抽出液中のチミジンキナ-ゼ(TK)の酵素活性について生化学的に検索し肺癌の転移、再発との関連をみた。また、肺癌切除後の再発肺転移巣に対する治療法の確立をめざして、外科的切除の有効性を臨床例をもとに検討した。1)TKはDNA合成系におけるサルベ-ジ経路の酵素である。これまでのわれわれの研究で、癌などの増殖性組織ではTKの2種のアイソザイム(細胞質型とミトコンドリア型)のうち細胞質型TKのみの活性が高いことが知られており、本酵素が腫瘍細胞の増殖能を反映し、ひいては癌の転移能の診断に役立つものと期待される。そこで肺癌の切除材料を用いて、TK活性と切除後の再発・転移について検索し本酵素の臨床的有用性について検討した。その結果、切除後1年以内に再発により癌死した症例のTK活性は1年以上生存例のそれよりも有意に高く、本酵素が癌の転移能の診断に有用であることが示唆された。さらに、われわれは本酵素の酵素学的性質を明らかにするために、エ-ルリッヒ腹水癌細胞を材料として本酵素を精製法を確立し本酵素に特異な性質を明らかにした。2)肺癌切除後の再発肺転移巣に対する治療法として、当施設では化学療法に加えて肺部分切除術あるいは肺区域切除術などの縮小手術を積極的に施行している。再発肺癌肺転移巣に対する外科治療の意義につき検討した。再切除が施行された9症例は、末梢型肺非小細胞癌、中分化型、NO症例で、腺癌6例、扁平上皮癌3例、再切除までの期間は5年以上のものが半数以上をしめていた。再切除后の3年生存率、5年生存率は共に60%と比較的良好で、特に再切除までの期間が長い方が成績は良好であった。以上より、再発高危険群の設定、肺転移巣の早期発見、早期治療により集学的に再発肺癌に対応していく事が成績向上のために必要と考えられた。
前期ペルム紀スーパープルームと礁生物群集・海洋環境の応答に関する研究

パンサラッサ海域下でスーパープルームが認められ,地球規模での気候期転換があったとされる前期ペルム紀の環境変化・礁生物群集変遷を,パンサラッサの海洋島起源である秋吉帯石灰岩の堆積学的・古生物学的・地球化学的検討により明らかにした.造礁生物群集はこの時期に,温帯域を特徴づける石灰藻類Palaeoaplysinaを主体とする群集から,過渡期の微生物卓越群集を経て,熱帯域に多い石灰質海綿類主体の群集へと大きく変化した.また堆積シーケンスはこの時期に厚層化し,またシーケンス下部に干潟堆積物が厚く発達するようになった.これらの変化はスーパープルームによる地球規模の温暖化,長周期海水準変動における海水準の上昇,短周期海水準変動の低振幅化を示唆する。パンサラッサ海域下でスーパープルーム活動が認められ,さらに地球規模での気候期転換があったとされる前期ペルム紀の環境変動・礁生物群集変遷を明らかにする目的で,その連続記録が保存されていると考えられるパンサラッサ海洋島石灰岩のコア掘削採取を行った.掘削は,秋吉台真名ヶ岳付近(帰り水ドリーネのすぐ東側)で平成18年度に実施したGS-MN-1(真名ヶ岳コア:掘削長100m)の孔を用いて,孔底から150m(孔口から深度100-250m)掘進した.掘削地点は国定公園第2種特別地域に相当するため,掘削は国定公園特別地域内の土石採取等の許可を得た上で実施した.86mm径のサンプラーを使用し回収率はほぼ100%だったため,良好なコア試料を採取できた.詳細な層序学的検討はこれからではあるが,掘削予定地域には変位の大きい断層はなく,地層は完全に逆転してはいるもののほぼ平坦に分布することが知られているため,今回の掘削により本研究の対象となる前期ペルム紀の石灰岩連続コア試料を採取できたものと思われる.コアは詳細な堆積相観察をするため全深度にわたり半割した.半割作業過程で行った予察的な観察では複数の層準で陸上露出を示唆する黒色石灰岩やペンダントセメントが認められ,保存も良好であるため,次年度以降の詳細な堆積学的検討及び古生物学的・地球化学的検討にも堪えうるものと考えられる.またコア以外でも,前期ペルム紀パンサラッサ海洋島の礁生物群集について,既存文献調査および独自の野外調査により得たデータをコンパイルし,この時期に礁生物群集が石灰藻類卓越群集から海綿類卓越群集へと変化したことを明らかにした2011年度は、秋吉台真名ヶ岳付近で掘削採取した下部ペルム系石灰岩のボーリングコア試料(真名ヶ岳コア;本研究での掘削は深度100250m区間)の観察・岩相記載・時代決定に主眼を置いて研究を実施した。コア試料は全深度(150m長)をコアカッターで半割し、半割面を希塩酸でエッチングする前処理を行った。その後、コア試料をルーペを用いて観察し、2分の1スケールでスケッチしながら石灰岩の岩相および含有する礁生物化石の詳細な記載を行った。またそれぞれの岩相ユニットを代表する部分および年代決定に重要なフズリナ化石を含む部分の岩石薄片を作成した。それらの観察の結果、コア試料の時代は前期ペルム期アルチンスキアンが主体であること、被覆性微生物を主体とする原地性礁石灰岩が多産すること、岩相は比較的変化に乏しいが複数の堆積サイクルが認められ、若い時代のサイクルには干潟堆積物が含まれることなどが明らかになった。また真名ヶ岳コアの浅部(最後期石炭紀グゼリアン期最前期ペルム紀アセリアン期)及び広島県の帝釈石灰岩の露頭(グゼリアン期)から石灰藻Palaeoaplysinaを主体とする礁石灰岩を、また同じ秋吉台の帰り水学術ボーリングの中部ペルム系から石灰質海綿を主体とする礁石灰岩を見いだした。これらをもとに、パンサラッサ海の海洋島では前期ペルム紀に礁構成主要生物がPalaeoaplysinaから石灰質海綿へと大きく変化したこと、そのタイミングはゴンドワナ氷床の衰退、氷室期から温室期への転換、そしてパンサラッサのスーパープルームの活動時期と概ね一致することを国際誌に発表した。2012年度は、秋吉台真名ヶ岳付近で掘削採取した下部ペルム系石灰岩のボーリングコア試料(真名ヶ岳コア;本研究での掘削は深度100250m区間)の詳細な岩相記載をもとに堆積環境を推定し、コアにラグーン域を特徴づける堆積サイクルを認定した。またフズリナ化石から年代決定を行い、検討区間は前期ペルム紀アルチンスキアンのChalaroschwagerina vulgaris帯からLevenella

leveni帯にほぼ相当することが明らかになった。また詳細な岩相観察から、今回検討した区間全体を通じて微生物岩(microbialite)が多産すること、特に中部のChararoschwagerina vulgaris帯上部からPseudofusulina ex gr. kraffti帯を中心として直径1020cmにも及ぶ巨大なオンコイド(球状の微生物岩)が特徴的に産出することが明らかになった。一方、既存の帰り水コア(秋吉台科学博物館所蔵)を再検討し、中部ペルム系から石灰質海綿からなる礁堆積物を見いだし詳細に記載した(Nakazawa et al., 2012)。既に秋吉帯石灰岩の最上部石炭系最下部ペルム系からは石灰藻Palaeoaplysinaを主体とする礁堆積物が見いだされていること(Nakazawa et al., 2011)から、パンサラッサ環礁の主要な造礁生物は、前期ペルム紀の劇的な環境変化(氷室期から温室期への気候期の転換及びゴンドワナ氷床衰退)により石灰藻Palaeoaplysinaから石灰海綿群集へと大きく変化し、その過渡期には巨大オンコイド等の微生物岩の多産で特徴づけられる極めて特異な環境が一時的に形成されたことが推定される。国定公園内でのボーリング調査許可申請(岩石採取許可申請)に始まり、実際のボーリングコア掘削採取、コア全深度の半割・エッチング処理、コア観察、岩石薄片作成など、本研究の根幹であり、かつ最も作業に時間がかかるプロセスをほぼ終了することができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。研究のベースとなるコア試料の岩相観察、年代決定、堆積サイクルの認定に関して見通しが立ってきたため、今後はそれらの確定作業を行うとともに、石灰岩試料の同位体分析および化学分析をすすめる。また研究成果は随時とりまとめ学会発表や論文発表を積極的に行う。
前立腺癌に対する転移抑制遺伝子の同定と遺伝子診断・治療システムの構築

前立腺癌には前立腺特異抗原(PSA)という有用な腫瘍マーカーがあるが、これを補完するものやキープレーヤー遺伝子が探索されている。本研究は、これらの遺伝子を同定し、前立腺癌の診断のみならず遺伝子治療の基礎を築くことを目的とする。ラット前立腺癌モデルを用いてヒト13番染色体に転移抑制遺伝子が存在することを示した。また10番染色体による転移抑制の機序を示した。8p21-12からラット前立腺癌の転移を抑制する60kbの領域をクローニングしたが、この遺伝子は蛋白をコードしていない可能性が高く、新しい展開を示唆する結果が得られた。前立腺癌摘除標本から、LCM装置を用いて微量な組織を採取し、抽出したDNAを用いてCGH解析を行い、欠失および増幅している領域を解析した。2q,4q,6q,8p,13q,16q,18qに欠失が高頻度にみられた。これらの異常のうち8pと13qの欠失はpT2よりもpT3において頻度が高かった。また、13qの欠失を認めた症例において病理学的悪性度が高く、6qの欠失を認めたもので生化学的再発までの期間が短かった。これらの領域は、PCR-LOH法により同定されていた領域とほぼ一致しており、LCM装置とCGH解析を用いた診断法が臨床的に有用であることを示した。すでに抽出してあった前立腺癌組織のDNAについてもPCR-LOH解析を行い、12p13-12については転移巣において約25%にLOHを認め、欧米とほぼ同様の傾向であることを示した。2番染色体については2p16.3,2p12-cen,2q21.3,2q23.1-32.1が癌の進展と関連した共通欠失領域であることを示した。その他、アンドロゲン受容体遺伝子に関する解析や、臨床症例のまとめや解析も行い、遺伝子解析によって得られた結果を新しい治療法の確立に応用していく道筋もつけることができた。前立腺癌には前立腺特異抗原(PSA)という有用な腫瘍マーカーがあるが、治療を必要としない早期癌も検出してしまうことなどから、このような弱点を補完する新しいマーカーが求められている。本研究は、このキープレーヤーとなる遺伝子を我々の確立したラット前立腺癌モデルを用いて同定し、前立腺癌の診断のみならず遺伝子治療の基礎を築くことを目的とする。既に確立したDunning R3327ラット前立腺癌を用いた手法により、ヒト13番染色体に転移抑制遺伝子が存在することを示し、論文として報告した。10番染色体にも転移抑制遺伝子が存在することを既に示していたが、この転移抑制は、局所での癌細胞の浸潤ならびに血管内に癌細胞が進入した後の段階の両者を抑制することを示し論文として報告した。また、研究に用いたラット前立腺癌細胞は72kD 4型コラゲナーゼ活性を持っているが、その活性に対して10番染色体は明らかな影響を示さないことも示した。これらと同時に、ヒト前立腺癌臨床検体も解析したが、7q31.1のLOH(loss of heterozygosity)は本邦ではほとんど認めなかった。12p13-12については転移巣において約25%にLOHを認め、欧米とほぼ同様の傾向であることを示した。前立腺癌における遺伝子異常の検出率を上げるために、微量な組織から核酸を抽出し解析するための工夫も必要である。本研究において本年度購入した組織細胞採取装置を用いて、前立腺癌のパラフィン切片から微量な組織を採取する方法を確立した。その他、家族性前立腺癌

関連遺伝子であるELAC2遺伝子の変異を解析し、コドン217がロイシンかつコドン541がトレオニンを示す症例において前立腺癌の危険性が増すことを示し論文として報告した。以上の研究成果を臨床に応用するため、臨床症例そのもののまとめや解析も行い論文として報告した。前立腺癌には前立腺特異抗原(PSA)という有用な腫瘍マーカーがあるが、治療を必要としない早期癌も検出してしまうことなどから、このような弱点を補完する新しいマーカーが求められている。本研究は、このキープレーヤーとなる遺伝子を我々の確立したラット前立腺癌モデルを用いて同定し、前立腺癌の診断のみならず遺伝子治療の基礎を築くことを目的とする。昨年までに得られた成果をもとに、同意の得られた前立腺癌患者から抽出したDNAやRNAを用いて、遺伝子診断確立のための基礎となるデータを以下のようなシステムを構築して蓄積した。前立腺癌は様々な悪性度を示す組織が混在しているため、これらの遺伝子解析を行うためには、本研究課題により昨年度購入したレーザー光線による組織細胞採取装置(LCM装置)を用いて、臨床検体から微量な前立腺癌組織を採取する必要がある。本年度設備備品として購入した凍結ミクロトームを用いて標本を作製し、LCM装置により微量な組織を採取し、遺伝子診断に用いるための良質なDNAやRNAを抽出するシステムを確立した。このDNAを用いて、ラット前立腺癌を用いた解析により前立腺癌転移抑制遺伝子の領域が明らかとなっている8p21-12のloss of heterozygosity (LOH)の有無と癌の悪性度や臨床経過を解析した。さらに微量な核酸を増幅し、前立腺癌の進展に関連する遺伝子の発現の変化や、マイクロアレー法を用いた遺伝子診断を行う方法も構築した。本研究は、このキープレーヤーとなる遺伝子を我々の確立したラット前立腺癌モデルや臨床検体を用いて同定し、前立腺癌の診断のみならず遺伝子治療の基礎を築くことを目的とする。同意の得られている前立腺癌摘除標本から、凍結ミクロトームを用いて凍結標本を作製し、LCM装置により微量な組織を採取した。本手法により遺伝子診断に用いるための良質な核酸を抽出することが可能となった。このDNAを用いて、まず染色体CGH解析により、全染色体について欠失および増幅している領域を解析した。その結果、1p,1q,6p,7q,11q,12q,15q,16q,17p,17q,20qに染色体の増幅、2q,4q,5p,5q,6p,6q,8p,9q,13q,18qに染色体の欠失が高頻度にみられた。また生化学的再発の有無との関連性をみたところ、8pの欠失を認めた症例では、術後早期に再発する傾向がみられた。この領域はラット前立腺癌モデルを用いて同定した領域とも一致していた。この8pについてさらにarray CGH解析により特定の領域との関連性を詳細に解析した。これらの成果は現在投稿準備中である。2番染色体についてもPCR-LOH法により前立腺癌の進展と染色体欠失の有無について解析を行った。その結果、2p
医用3次元画像処理の整形外科への応用

本課題ではX線CT装置によって撮影された連続断層像のディジタルデ-タを基にして、整形外科手術計画に利用するためのシステムの開発を行った。本システムは本研究者らがすでに開発した形成外科手術計画システムの基本機能を基盤として整形外科手術計画に必要な機能を新たに開発し、システムとしてまとめあげたものである。具体的に、次の諸機能を開発した。〔前処理〕手術シミュレ-ションを行うためには骨盤部と大腿骨が分離されていなければならない。3次元オペレ-タを利用した自動切り離し手順を開発した。〔表示機能〕骨領域のデ-タから3次元像を生成するための機能である。基本的には形成外科システムの表示機能をそのま用いた。ただし、骨盤ソケット部と大腿骨の接合部分を観察しやすくするため、半透明表示機能を追加した。〔操作機能〕手術のシミュレ-ション操作を行うための機能である。これも基本的には形成外科システムで開発した切断・移動の機能を用いている。ただし、切断に関しては新たに、球面状に切断するための機能を追加した。さらに、股関節部では骨どうしがお互いに干渉しないようにして移動させることが重要であるため、干渉判定の機能および、干渉を許さない移動の機能を追加開発した。〔評価機能〕手術自体の目的が大腿骨頭が骨盤ソケット部によく接触するようにし、体の荷重がうまく骨頭部で支えられるようにすることなので、シミュレ-ションで立案した手術方式の良さを評価するために両部分がお互いに接触している領域を骨頭部に表示する接触面表示機能を開発した。この他、操作性の向上などを目的として拡張機能を追加した。本研究では整形手術の中で最も症例数が多く重要度が高い股関節部の整形手術に対し、X線CTで計測した3次元画像を利用した手術計画支援システムを開発した。股関節部の整形手術は形態的な整形というよりも安定性・動きの良さといった機能的な意味での整形が要求される。そこで、機能的な整形の評価を行える形の手術計画支援システムの開発が必要となる。この目的で本年度に開発した主な機能を以下に示す。1.骨盤・大腿骨の自動分離骨盤部と大腿骨を3次元画像処理を利用して自動分離を行う方法を開発した。2.3次元表示と切断・移動シミュレーション基本的には我々が頭蓋形成手術計画システムで開発済を機能を利用した。これにより骨の3次元表示とほとんどの切断・移動シミュレーションが可能であることを確かめた。さらに新たに追加機能として骨盤ソケット部を球状に切り出す手術に対応する機能を開発した。また、関節部内部状態を観察しやすくするため半透明表示機能も新たに開発した。3.骨片の干渉チェック骨片を移動させるシミュレーションにおいて移動させた結果が重なり合うかどうかの判定機構を設けた。また骨が接触するまで最大可動距離を算出しそこまで自動的に移動させる機能を設けた。4.接触面表示手術後の間節が安定して体重を支持できるかどうかの判定のために、骨同士の接触面を色づけして表示する機能を開発した。以上のシステムを整形外科医にテスト利用してもらい非常に有用との評価を受けた。次年度は運動機能評価のより高度な機能を開発する。本システムは本研究者らがすでに開発した形成外科手術計画システムの基本機能を基盤として整形外科手術計画に必要な機能を新たに開発し、システムとしてまとめたものである。

〔表示機能〕骨領域のデ-タから3次元像を生成するための機能である。基本的には形成外科システムの表示機能をそのまま用いた。ただし、骨盤ソケット部と大腿骨の接合部分を観察しやすくするため、半透明表示機能を追加した。〔操作機能〕手術のシミュレ-ション操作を行うたその機能である。これも基本的には形成外科システムで開発した切断・移動の機能を用いている。ただし、切断に関しては新たに、球面状に切断するための機能を追加した。さらに、股関節部では骨どうしがお互いに干渉しないようにして移動させることが重要であるため、干渉判定の機能および、干渉を許さない移動の機能を追加開発した。〔評価機能〕手術自体の目的が大腿骨頭が骨盤ソケット部によく接触するようにし、体の荷重がうまく骨頭部で支えられるようにすることなので、シミュレ-ションで立案した手術方式の良さを評価するために両部分がお互いに接触している領域を骨頭部に表示する接触面表示機能を開発した。この他、操作性の向上などを目的として拡張機能を追加した。
構造多様なホスフィンブロックを主鎖構成要素とする新高機能性高分子材料の創成

本研究の中心課題は、構造の規定された有機ホスフィンオリゴマーを様々な有機・無機高分子で連結することによる新物質の創成であり、本年度は、そのために必要な構造が規定された重合可能な官能性有機ホスフィンオリゴマーの合成について検討を行った。現在のところ、側鎖官能基を変換可能な形で、2官能性直鎖状のリン原子2つ(P2)、および3つ(P3)を有する構造の規定された原料を合成出来ている。また、これらの化合物はリン原子上に不斉中心があるため、通常の合成法ではオリゴホスフィン誘導体はジアステレオマー混合物となり解析が困難となるが、申請者らの開発した不斉ホスフィン合成法を利用して単一ジアステレオマーの合成にも成功した。このP2およびP3オリゴマーをそれぞれ反応させることによって、環状4量体、6量体、8量体の合成を行い、本年度当経費で導入したリサイクル分取GPCシステムを用いてそれぞれを分離精製することに成功した。また、分岐状ホスフィン前駆体については、開発済みのクロスカップリング反応と脱保護反応を繰り返し利用し、それぞれ枝分かれが1つ(G1)、2つ(G2)、3つ(G3)のデンドロンを合成することができた。一方、ホスフィンオリゴマーの重合相手である官能性有機・無機マクロモノマーの合成については、PEG鎖を有する2官能性高分子モノマーの合成には成功したが、その他の有機・無機高分子モノマーの合成には至っていないため合成検討を継続する。合成出来たPEG鎖を有する2官能性高分子モノマーを用いたP2との重合については条件の検討を行い、ある程度の分子量の単峰性ポリマーが得られることを確認できた。本年度の研究計画として、(1)環状体、直鎖状体、分岐状体について、2官能性ホスフィンオリゴマーの合成・精製検討を行うこと、(2)ホスフィンオリゴマーの重合相手である官能性有機・無機マクロモノマーの合成検討を進めること、(3)合成・精製できた官能性有機ホスフィンオリゴマーと、官能性有機・無機マクロモノマーについて、重合条件の初期検討を開始すること、の3点を挙げていた。(1)については、側鎖官能基を変換可能な形で、2官能性直鎖状のリン原子2つ(P2)、および3つ(P3)を有する構造の規定された原料を合成出来た。このように、環状体、直鎖状体、分岐状体について、それぞれ2官能性ホスフィンオリゴマーの合成・精製に成功している。(2)については、PEG鎖を有する2官能性高分子モノマーの合成に既に成功している。(3)については、合成出来たPEG鎖を有する2官能性高分子モノマーを用いたP2との重合に成功している。以上のように、研究計画に示した3点のいずれもほぼ計画通り、あるいは計画以上に達成できており、概ね順調に進展していると言える。現在まで、概ね計画通り順調に進展していることから、これまでの計画通りに研究を進めるとともに、現在遅れ気味の官能性有機・無機マクロモノマーの合成検討を精力的に進める。特に、ポリスチレンやPMMA、シリコーン等が連結部位となるマクロモノマーの合成について、ATRP等の既存の高分子合成手法を応用した合成法を検討し、合成を達成する。また、オリゴホスフィン側の前駆体として、直鎖状体については、P2、P3以上の多数のリン原子を含むオリゴホスフィン誘導体やリン原子間の連結有機部分の構造の異なる誘導体についても合成・精製を行い、それらから得られるポリマーの重合度や物性への影響について調査を行う。また、これまでに合成した分岐状体については、デンドリマー状の分岐状ホスフィンを組み込んだポリマーは報告例がないことから、今後重合可能性について検討を進めるとともに、現在までにオリゴホスフィン合成上の問題点として浮上した新現象であるオリゴホスフィン類の金属包接能に着目した検討を進める。さらに、ホスフィンオリゴマーの重合相手である、両端ハロゲン化2官能性高分子モノマーについては、これまでにまだPEG鎖を有する2官能性高分子モノマーの合成しか達成できていないため、その他の有機・無機高分子モノマーの合成検討を継続する。これらの検討で得られるホスフィンオリゴマー、2官能性有機・無機マクロモノマーを用いた重合の検討を継続するとともに、得られる新規ポリマーの物性についても検討を始める予定である。

また、これらの化合物はリン原子上に不斉中心があるため、通常の合成法ではオリゴホスフィン誘導体はジアステレオマー混合物となり解析が困難となるが、申請者らの開発した不斉ホスフィン合成法を利用して単一ジアステレオマーの合成にも成功した。このP2およびP3オリゴマーをそれぞれ反応させることによって、環状4量体、6量体、8量体の合成を行い、本年度当経費で導入したリサイクル分取GPCシステムを用いてそれぞれを分離精製することに成功した。また、分岐状ホスフィン前駆体については、開発済みのクロスカップリング反応と脱保護反応を繰り返し利用し、それぞれ枝分かれが1つ(G1)、2つ(G2)、3つ(G3)のデンドロンを合成することができた。一方、ホスフィンオリゴマーの重合相手である官能性有機・無機マクロモノマーの合成については、PEG鎖を有する2官能性高分子モノマーの合成には成功したが、その他の有機・無機高分子モノマーの合成には至っていないため合成検討を継続する。合成出来たPEG鎖を有する2官能性高分子モノマーを用いたP2との重合については条件の検討を行い、ある程度の分子量の単峰性ポリマーが得られることを確認できた。本年度の研究計画として、(1)環状体、直鎖状体、分岐状体について、2官能性ホスフィンオリゴマーの合成・精製検討を行うこと、(2)ホスフィンオリゴマーの重合相手である官能性有機・無機マクロモノマーの合成検討を進めること、(3)合成・精製できた官能性有機ホスフィンオリゴマーと、官能性有機・無機マクロモノマーについて、重合条件の初期検討を開始すること、の3点を挙げていた。(1)については、側鎖官能基を変換可能な形で、2官能性直鎖状のリン原子2つ(P2)、および3つ(P3)を有する構造の規定された原料を合成出来た。このように、環状体、直鎖状体、分岐状体について、それぞれ2官能性ホスフィンオリゴマーの合成・精製に成功している。(2)については、PEG鎖を有する2官能性高分子モノマーの合成に既に成功している。(3)については、合成出来たPEG鎖を有する2官能性高分子モノマーを用いたP2との重合に成功している。以上のように、研究計画に示した3点のいずれもほぼ計画通り、あるいは計画以上に達成できており、概ね順調に進展していると言える。現在まで、概ね計画通り順調に進展していることから、これまでの計画通りに研究を進めるとともに、現在遅れ気味の官能性有機・無機マクロモノマーの合成検討を精力的に進める。特に、ポリスチレンやPMMA、シリコーン等が連結部位となるマクロモノマーの合成について、ATRP等の既存の高分子合成手法を応用した合成法を検討し、合成を達成する。
ネットワーク上の資源共用における情報の不完全性／非対称性を考慮した需給調整最適化

近年,個別の利用者がネットワーク上に提供する資源を不特定多数の利用者間で共用するシステム形態が注目されている.このようなシステム形態の代表例には,P2Pデータストレージシステムやコグニティブ無線ネットワーク等がある.本研究では,このようなシステムにおける特徴である,共用される資源の特性に関する情報の不完全性/非対称性を考慮した現実的で汎用的な需給関係モデルを構築した.さらに,最適化理論に基づいた数理的根拠を備えた資源配分調整手法を提案した.課題ア:個別の利用者がネットワーク上に提供する資源を不特定多数の利用者間で共用するという特徴を持つシステム(P2Pデータストレージシステム等)を対象とし,そのシステム上での資源取引におけるマクロ的(平均的)な需給関係を表現できるユーザ行動モデルについて検討した.この結果,平成23年度に検討したユーザ単位でのミクロ的な需給関係モデルでは表現できなかったシステム全体における需給関係の挙動を,本研究で対象とするシステム形態に対して広く適用できる汎用的な計算手続によってモデル化するための基本的な枠組を構築できた.また,個々の利用者が無線周波数資源を不特定多数のプライマリユーザとセカンダリユーザ間で共有するコグニティブ無線ネットワークを対象とし,周波数資源の需給関係を調整するチャネル選択手法の拡張を行った。この結果,平成23年度に検討した限定的なユーザ行動(移動)パターンにおける需給関係の挙動を,汎用的なユーザ行動パターンに対応可能な手法に拡張し,基礎評価を通じて手法の汎用性向上を確認した。加えて,トランスポート層で扱うデータとACKの非対称性に着目し,広帯域PLCと狭帯域PLCの特性を活用する手法を提案し,有効性を明らかにした.課題イ:平成23年度では,本研究で対象とするシステム形態における資源配分の決定問題をシステム運用者及び利用者からの多様な要求を考慮した複数の目的関数と制約集合からなる最適化問題として定式化し,その問題に関するシステム運用者主導の制御手法を提案した.平成24年度では,平成25年度に検討するシステム利用者主導の制御手法を実現するための基礎検討を行った.特に,平成23年度に検討した最適化問題が,各システム利用者のもつ目的関数と制約集合から成る部分最適化問題の合成として表現できることを明らかにした.本研究では,P2Pデータストレージシステムにおける需給関係を表現したユーザ行動モデルについて検討した.具体的には,従来研究において用いられていた需要関数,及び供給関数におけるパラメータを価格.comにおける公開データに基づき決定する方法について検討した.また,ユーザが所有しているストレージ装置の利用状況に依存する関数として,需要関数,及び供給関数を改良した.さらに,改良された供給関数,及び需要関数を用いて数値評価を行い,P2Pデータストレージシステムを維持するためのインセンティブを生み出す方策を社会的厚生の観点から比較した.2.多様な無線通信システム(コグニティブ無線ネットワーク,PLC,無線LAN)上の資源取引における情報の不完全性/非対称性を考慮した通信制御手法の検討本研究では,主に二つの課題に着目した.(1)将来のコグニティブ無線ネットワークシステムに着目し,無線周波数資源(チャネル)の需給関係を考慮したチャネル選択手法,(2)トランスポート層のデータとACKのトラヒック量と要求条件の非対称性に着目し,トラヒック量の需給関係を考慮した異種無線ネットワークの活用方法,を提案した.この結果より,多様な無線通信システム上の資源共有のための情報の非対称性,不完全性に着目した需給調整のための最適化手法について検討/提案した.3.資源の取引主体が持つ要求の多様性を考慮した需給関係の調整手法の検討本研究では,情報の不完全性/非対称性を考慮した需給関係モデルにおける資源配分最適化問題を考察し,その問題を解くためのシステム運用者主導型の需給関係調整手法及びシステム利用者主導型の需給関係調整手法を考案した.本提案手法は,ある条件の下で最適解に収束することが数理的に保証されている.近年,個別の利用者がネットワーク上に提供する資源を不特定多数の利用者間で共用するシステム形態が注目されている.このようなシステム形態の代表例には,P2Pデータストレージシステムやコグニティブ無線ネットワーク等がある.本研究では,このようなシステムにおける特徴である,共用される資源の特性に関する情報の不完全性/非対称性を考慮した現実的で汎用的な需給関係モデルを構築した.さらに,最適化理論に基づいた数理的根拠を備えた資源配分調整手法を提案した.課題ア:自身の所有する記憶資源(ストレージ)の未使用領域の一部を共用するというP2Pデータストレージシステムを対象として,ストレージ領域の取引に関する需給関係を表現したユーザ行動モデルについて検討した.この需給関係モデルは,ユーザが所有しているストレージ装置の利用状況や,現実の市場におけるストレージ装置の価格体系などのように,資源取引の際にユーザが把握している情報を考慮したものであり,従来モデルに比べて,ユーザの需要関数,及び供給関数をより現実的なものに改善できた.また,自身の所有する周波数資源(チャネル)の内,プライマリユーザが利用していない,つまりセカンダリユーザが利用可能なチャネルを複数のノード間で共有するというコグニティブ無線ネットワークシステムのための,データ通信用のチャネルを決定する手法について検討した.本研究で扱うモデルでは,各ノードが移動することを想定するため,利用可能なチャネルに関する情報がプライマリユーザの時間的・空間的な利用状況に応じて変化する.提案手法では,これらの変化を考慮してデータチャネルを選択するため,従来のチャネル選択手法に比べて,統計的な利用状況とリアルタイムな利用状況の双方を考慮したチャネル選択を実現できた.課題