hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新規材料による布の撥水性に関する研究

新しい撥水剤としてセルロースとエステル結合して撥水効果を示すといわれるアルキルケテンダイマ(AKD)及びアルケニル無水コハク酸(ASA)を用いて、撥水剤のエマルション調製条件、布の処理法及び処理条件が、処理布の撥水性の発現に與える効果について研究した。これらの新規材料は中性で取り扱うことができ簡単な処理で撥水効果が得られることを明らかにした。以下に結果を要約する。1.従来の撥水剤と比較して、少量の適用によって撥水性を得た。2.AKDの布への吸着を確実にするため、0.5-1.0%濃度のカチオンポリマ水溶液で処理した。カチオンポリマはポリアミドポリアミンエピクロルヒドリンを用いた。歩留り助剤の使用法は(1)逐次浸漬法,(2)事後添加法,(3)混合液調製法の3方法について比較実験を行い,(2)が最も高い撥水性を発現することを見いだした。3.布の前処理としてNaOH水溶液処理及び液体アンモニア処理を行い、いずれの場合も綿布の比表面積の著しい増加と撥水性の向上を得た。4.撥水度の測定はJISでは散水法を採用しているが、測定は主観が入り客観性に乏しいので重量法によるコブサイズ度試験法を採用し良好な結果を得た。5.AKDもASAもほぼ同じような撥水度を示したが、いずれの場合も撥水剤処理後に熱処理を行うことが必要であり、撥水剤の融点より高い温度が有効であった。なおAKDは熱処理直後より数日後の方が撥水性は向上し、撥水度の評価に際して時間的要因を考慮したければならない欠点がある。6.これら新規材料による撥水効果は従来用いられてきたシリコン系もしくはフッソ系撥水剤に比肩し得る性能を持っていることが認められた。しかし耐洗濯性は十分でなく、液体アンモニア処理試料の場合を除いて改善の余地がある。濃度の異なるアルキルケテンダイマのサスペンションを調製し、40番手、60番手木綿及び綿ポリエステル混紡布をサスペンション中に浸漬処理してサスペンション調製条件、布の処理条件がはっ水効果に及ぼす影響を検討し、使用最適条件を求めた。サスペンションを調製するためにホモジナイザでケテンダイマと乳化剤を混合し攪拌速度が12000rpm以下では、はっ水効果が充分には得られなかった。(1)ケテンダイマの濃度を0.1%から2.0%まで変化させた。濃度の増加と共にはっ水性が高くなる傾向はあるがそれほど顕著ではなく、0.1%液で処理した試料でもかなりはっ水効果が得られた。いずれの試料も耐洗濯性は不十分で、特に0.1%処理試料では4回の洗濯によってはっ水性はほとんど失われた。(2)用いた試料の種類によりはっ水効果は異なり、40番手綿より綿-ポリエステル混紡試料が高いはっ水性を示した。60番手綿布は糸密度が高く15分処理によってもケテンダイマの布組織構造内への拡散が完全には起こらず、最も低いはっ水性しか得られなかった。0.1%ケテンダイマによる処理では3回の洗濯ではっ水性は完全に失われた。以上の結果よりケテンダイマのうどは0.3%が適当であると結論した。(3)従来採用されてきたスプレー法に代わって、コブサイズ度試験器を用いて測定した布の吸水量に基づくはっ水度測定法は試料間の相違を定量的に示すことが分かり、適切な方法であると結論した。

(4)ケテンダイマで得られた結果を市販のフッソ系はっ水剤の結果と比較するため、対照実験として0.3%及び0.5%濃度のフッソ系はっ水剤で上記試料を処理してはっ水度の測定行った。洗濯実験も含めてこれらの実験結果は、0.3%ケテンダイマ処理試料のそれらとほぼ同等の値を示し、アルキルケテンダイマによるはっ水処理が有効であることを確認した。耐洗濯性の改善が必要である。新しい撥水剤としてセルロースとエステル結合して撥水効果を示すといわれるアルキルケテンダイマ(AKD)及びアルケニル無水コハク酸(ASA)を用いて、撥水剤エマルション調製条件、布の処理法及び処理条件が、処理布の撥水性の発現に与える効果について研究した。これらの新規材料は中性で取り扱うことができ、簡単な処理で撥水効果が得られる。ことを明らかにした。以下に結果を要約する。1.従来の撥水剤に比較して、極めて小量の適用によって撥水性を得ることができた。2.AKD撥水剤の布への吸着を確実にするため、0.5-1.0%濃度のカチオンポリマ水溶液で処理した。カチオンポリマはポリアミドポリアミンエピクルヒドリンを用いた。歩留り助剤の処理法は、(1)逐次浸漬法、(2)助剤の後添加法、(3)混合液浸漬法の3方法について比較実験を行い、(2)の後添加法が最も高い撥水性を発現することを見いだした。3.布の前処理としてNaOH水溶液処理及び液体アンモニア処理を行い、いずれの場合も綿布の比表面積の著しい増加と撥水性の向上を得た。4.撥水度の測定はJISでは散水法を採用しているが、測定は主観が入り客観性に乏しいので、重量法によるコブサイズ度試験法を採用し良好な結果を得た。5.AKDもASAもほぼ同じ様な撥水度を示したが、いずれの場合も撥水剤処理後に熱処理を行うことが必要であり、撥水剤の融点よりかなり高い温度が有効であった。尚AKDは熱処理直後より数日後の方が撥水性は向上し、撥水度の評価に際して時間的要因を考慮しなければならない欠点があることが分かった。6.これら新規材料による撥水効果は、従来用いられてきたシリコン系若しくはフッ素系撥水剤に比肩し得る性能を持っていることが認められたが、耐洗濯性は十分でなく、液体アンモニア処理試料の場合を除いて改善の必要性がある。
パーキンソン病の原因解明:脳内におけるMPTP及びその類似化合物の代謝を司る酵素系の同定及びcDNAクローニング

申請者らは、ラット肝臓より単離したフラビン含有モノオキシゲナーゼ(FMO1A1)を酵母でさせることに成功しており、発現させたFMO1A1を用いてパーキンソン病を誘発すると考えられている内因性及び外因性化合物の代謝を検討した。外因性化合物であるMPTP及び内因性化合物であるTIQ、N-methyl-TIQ、1-methyl-TIQ、1-benzyl-TIQは、共にFMO1A1により代謝されることがわかった。FMO1A1は、N位を酸化することが知られている。したがって、FMO1A1がこれらの物質を代謝し、これらの化合物がモノアミンオキシダーゼBによって毒性を示す化合物に変換することを阻害していると考えられ、解毒化への過程をFMO1A1が触媒していると考えられる。特に内因性化合物のTIQとN-methyl-TIQは、そのKm値が2.0と32.0μMと非常に低いことより脳内で代謝をうけやすいと思われる。次に、すでに申請者らが脳内にFMOの存在を確認しており、実際に脳内に存在しているFMOが肝型FMOと同じものか否かを調べるためにラット脳のcDNAラブラリーを作成し、脳内に存在するFMO cDNAのクローニングを行った。現在のところ約300万個のスクリーニングを行ったが全くFMOと考えられるクローンの単離に成功していない。今後は、さらに詳細に検討していく予定である。
日仏会議「漢字文化圏における中国哲学の展開」の準備

昭和63(1988)年10月3日から13日まで、第五回日仏(日本・フランス)学術シンポジウムが開かれ、そこに東洋学諸分野の研究者が参加した。これはパリでの第四回会議の継続であるので、その第四回に参加した日本人学者が中心になって、「漢字文化圏における中国哲学の展開」をテーマとする研究部会を設立することにしたのである。東洋学諸分野の研究者が参加して来たので、このテーマ以外のテーマで他の部会を設立した人々もあり、延べ三百名以上の参加者になった。この学術シンポジウム開催の為の研究会と準備とが、本研究組織の目的である。先ず、研究会兼開催打ち合わせ会は、研究分担者が集まり、各自の研究分野に隨って提言した。即ち、研究分担者の楠山は司会者でありつつ、日本上代思想に対する中国哲学の影響について述べたわけである。研究分担者は各論において、(別紙の如き)役割分担で進行した。打ち合わせとしては、フランス側研究者が日本に到着した時から帰国するまでの詳細な日程表を作製する仕事にかかったが、他のテーマでの研究班との日程の調整に苦心し、幾度も変更を重ねた。準備の具体的作業としては、長崎へ7月2427日と8月2225日との間に研究分担者2名が訪れた。長崎には、明代以降の日本・中国の交流を示す寺院、遺跡が多く残っているので、シンポジウム開催後にフランス人学者を案内し、現地で討論会を開く為であった。長崎では孔子廟や中国系の崇福寺、興福寺は勿論のこと、気付かれず放置されている遺跡も発見できた。そこで長崎市の教育委員会とも連絡をとり、「長崎おくんち」見学の措置をとり長崎華僑の方々の協力も得ることになった。ところが、昭和天皇御不例により、長崎は「おくんち」は勿論、全ての祭礼を中止した為、我々も計画を全て破棄せざるを得なかった。しかし準備の段階での収獲はシンポジウム中に披露され、大いに有益であった。
ヒト角膜特異的マイクロアレイの開発による角膜疾患の分子病態の解明

我々は角膜に発現している遺伝子の分子構成(種類と量)の詳細なデータを独自に作成し蓄積してきた。本研究においては、このデータをもとに角膜特異的なマイクロアレイを作成し、円錐角膜と正常角膜における遺伝子の発現量比較の大規模解析を行う。最終的にはアトピー素因との関連を含め、円錐角膜の原因遺伝子、修飾遺伝子を明らかにし、早期発見のためのスクリーニング法の開発を目指すと共に、治療時期や治療薬の選択を可能にする計画である。今年度、我々はヒト角膜上皮の遺伝子発現プロファイルのデータをもとに角膜特異的なマイクロアレイの作成に必要な遺伝子を絞り込み、配列の検定を行った。発現頻度の高いものから順に既知遺伝子、未知遺伝子を問わず角膜上皮で優位に発現しかつ特異性の高い遺伝子を約100個選択し、既知遺伝子ではデータベース検索から特異性の高い配列を、未知遺伝子では比較的特異性が高いと言われている3'UTR領域の配列を、各々200bp以上を確保した。角膜上皮は組織が小さく得られるRNA量は非常に少ない。角膜上皮から抽出したtotal RNAの量的、質的検定を市販のマイクロアレイで検討した。角膜移植時にホスト角膜上皮を剥離しtotal RNAを抽出した15検体について調べたところ、1検体から抽出されるtotal RNAは最大2マイクログラムで、質的にはマイクロアレイに充分使用しうるものであることが明らかになった。
ＣＴ画像の空間分解能および結節の特徴に基づいたバーチャル３Ｄ肺がん像生成法の開発

IR画像におけるMTF測定法としてはCircular Edge法が広く用いられている。この方法では、コントラストの低い円柱状の被写体を撮影した画像を用いるため、コントラスト雑音比が低い画像となる。そこで、通常は複数の画像の加算平均処理を行った画像が用いられている。我々は、加算平均処理を伴うCircular Edge法の問題点を明らかにした。IR法では、被写体の輪郭領域におけるノイズ低減が難しく被写体の形状に歪みが生ずる可能性が高いと考え、画像生成系の基礎理論に新たな関数“変形関数"を定義して導入した。その結果、加算平均処理を伴うCircular Edge法によって測定されたMTFの精度低下を説明することができた。これはCircular Edge法のPitfallであり、特別な留意が必要であることを明らかにした。さらに円柱ファントムの画像を解析し変形関数を算定し、この変形関数を用いてMTFを補正する手法を考案した。考案法によるMTFの補正効果はエッジ強調効果の高いIRアルゴリズムにおいてより顕著であった。補正後のMTFを用いることにより画像シミュレーションの精度が明らかに向上することが確認され、考案法の有用性が認められた。IR画像における高精度なVirtual Nodule生成の可能性が示唆された。当初の研究計画については予定以上に良好な進捗状況である。ただし、本研究で想定していたCT画像はFBP画像のみであり、IR画像は研究対象とはしていなかった。IR画像はFBP画像に比べCT検査における線量の低減が容易であることから、画期的な被曝低減手法として近年注目されている。特にこの12年で急速に臨床現場へと普及している。そこで、本研究においても検討すべき対象としてIR画像におけるVirtual Noduleの生成に向け検討を加えた。IR画像では、一般にCircular Edge法を用いてMTFの測定が行われる。コントラストの低い円柱ファントム画像を用いるため、画像の加算平均処理が必要となる。この加算平均処理によってMTFの測定精度が低下することを解明するとともに、MTFの補正法を考案した。補正後のMTFの精度は、補正前のMTFよりも高くなることが確認された。CT画像生成系の基礎理論(すなわちVirtual Noduleの生成理論)に基づいた画像シミュレーションでは、精度の高い空間分解能指標(Point Spread Function:PSFやMTF、Slice Sensitivity Profile:SSP)の測定が必須である。考案した補正法により高精度なMTFの測定が可能となり、精度の高いVirtual Noduleの生成が期待される。以上の理由から、現在までの進捗状況は概ね順調であると判断した。IR画像におけるVirtual Nodule生成法の確立を目指す。そのために最も重要な課題は、精度の高い空間分解能指標(MTFおよびSSP)を測定する方法の確立である。今年度、高精度なMTF測定法を開発することができた。今後は、考案したMTF測定法について様々な条件(特に異なるCT装置における様々なIRアルゴリズム)で測定精度を検証する。さらに、SSPについても同様な検討を加える。これまでに、SSP測定法としてIR画像に特化した手法は開発されていない。従来のFBP画像で用いられてきた、ファントムのエッジ領域の画像を解析してSSPを算出する手法が用いられている。しかし、エッジ領域の解析では微分処理を要することから、低コントラストのファントム画像を用いる場合には雑音の影響が大きく、精度の高い解析は一般には難しい。そこで、IR画像に特化した新たなSSP決定法を考案する必要がある。我々の研究グループではこれまでに、球体ファントムを用いた逆重畳積分によるPSF決定法を開発してきた。このアルゴリズムをSSP決定法にも適用することにより、効率よく手法の開発が進められるものと考える。今年度は、まず複数のCT装置における点広がり関数(Point Spread Function:PSF)とスライス感度分布(Slice Sensitivity Profile:SSP)の測定を行った。精度の高いVirtual Noduleの生成には、PSFとSSPの精度が重要となってくる。特にPSFは、画像再構成関数の特性によっては精度の高い測定が難しい場合がある。そこで、我々の研究グループで開発した精度検証を伴うPSF測定法を用いた。これにより信頼性の高いPSFを得ることができた。次に、PSFとSSPを用いた逆重畳積分により被写体関数を算出する数値計算法の基礎を確立した。逆重畳積分は計算が容易な空間周波数領域における除算(インバースフィルタ)を用い実行したが、数値計算における不安定性(発散)がみられた。そこで、窓関数(Hanning Window)を適用し演算結果の発散を抑えた。そして、低コントラスト球体ファントムおよび簡易的に作成した模擬結節ファントムを用い、異なる2台のCT装置(CT-1およびCT-2)で撮像を行った。装置CT-1で撮像したファントムの画像(I1)から被写体関数を算出し、異なるCT装置(CT-2)の画像と等価な空間分解能特性をもつ画像(I2)を生成した。被写体関数の算出にはCT-1のPSFとSSPを、I2の算出にはCT-2のPSFとSSPを用いた。生成された結節像I2と実際にCT-2を用いて撮影した画像とを比較した結果、よく一致することが定性的・定量的に確認された。逆重畳積分による被写体関数の算出、およびそれを基に算出したVirtual Noduleの妥当性が示唆された。以上の検討を通し、考案するVirtual Noduleの生成法の基礎を確立することができた。当初の研究計画については順調な進捗状況である。

ただし、本研究で想定していたCT画像はフィルタ補正逆投影(Filtered Back Projection:FBP)法により再構成が行われた画像(FBP画像)である。逐次近似再構成(Iterative Reconstruction:IR)法による画像(IR画像)は研究対象とはしていなかった。IR画像はFBP画像に比べCT検査における線量の低減が容易であることから、画期的な被曝低減手法として近年注目されている。特にこの12年で急速に臨床現場へ普及しており、本研究においても検討すべき対象と考える。本研究で考案するVirtual Noduleは、CT装置のPSFおよびSSPを用いて算出される。従来のFBP画像におけるPSFとSSPは金属製の微小物体を用いて測定でき、信頼できる測定法が確立されている。一方、IR画像における空間分解能は被写体のCT値(コントラスト)に依存するため、PSFやSSPの測定では、従来の高いコントラストを持つ金属製の微小物体を用いる方法は適用できない。目的とする画像(被写体)と同等のコントラストを持つ物体を用いてPSFやSSPを測定する必要がある。Virtual NoduleをIR画像に適用するためには、IR画像のPSFとSSPが必要である。IR画像における新たなPSFおよびSSPの測定法の開発が試みられているが、測定精度については検証されておらず、信頼性の高い確立した方法は存在しない。以上の理由から、本研究計画にIR画像のPSFとSSPの測定法の考案が不可欠と考え、その検討を含めることとした。IR画像におけるMTF測定法としてはCircular Edge法が広く用いられている。この方法では、コントラストの低い円柱状の被写体を撮影した画像を用いるため、コントラスト雑音比が低い画像となる。そこで、通常は複数の画像の加算平均処理を行った画像が用いられている。我々は、加算平均処理を伴うCircular Edge法の問題点を明らかにした。IR法では、被写体の輪郭領域におけるノイズ低減が難しく被写体の形状に歪みが生ずる可能性が高いと考え、画像生成系の基礎理論に新たな関数“変形関数"を定義して導入した。その結果、加算平均処理を伴うCircular Edge法によって測定されたMTFの精度低下を説明することができた。これはCircular Edge法のPitfallであり、特別な留意が必要であることを明らかにした。さらに円柱ファントムの画像を解析し変形関数を算定し、この変形関数を用いてMTFを補正する手法を考案した。考案法によるMTFの補正効果はエッジ強調効果の高いIRアルゴリズムにおいてより顕著であった。補正後のMTFを用いることにより画像シミュレーションの精度が明らかに向上することが確認され、考案法の有用性が認められた。
有機電子移動反応を用いたトリフルオロメチルカチオン反応剤の創製

トリフルオロ酢酸あるいはその塩を電気化学的に酸化することによりトリフルオロメチルカチオン等価体の創製を試みた。現在までに、残念ながらその創製には至っていないが、クラウンエーテル等のエーテル系の添加剤を加えることによる酸化電位の低下する現象を見出し、また、フロー型のマイクロ電解装置を用いた支持電解質無しの条件下でトリフルオロ酢酸の酸化によるトリフルオロ化反応を行うことに成功した。このフロー型のマイクロ電解系が本課題を解決する上で一助となりうるのではないかと考えている。前年度までに、トリフルオロ酢酸、あるいはその塩の酸化電位が非常に高く、これを低下させるためにクラウンエーテル等のエーテル系の添加剤を加える試みを行ってきた。しかしながら、通常のバッチ系の電解装置ではこの問題の解決は非常に難しいことがわかった。そこで、根本的に反応システム自体を変更することとし、フロー型のマイクロ電解装置の開発に着手し、トリフルオロ酢酸をいかに電極上で効率よく酸化するか、という課題に焦点をあてて研究を進めた。モデル反応として、ベンゾニトリルとトリフルオロ酢酸を共存させ、これを電解酸化に供してトリフルオロメチル化する反応を採用し検討を行った。最初にフロー型のマイクロ電解装置としては炭素棒電極同士が向かい合ったものを作成して反応を行ったが、電流効率が著しく低く、効率的な反応はおこらなかった。そこで、バイポーラ電極を装置内に構築し電解を行なった。バイポーラ電極とは電源と非接触の電極を反応装置内に構築することにより、電極の面積を向上させることを目的とした電極である。バイポーラ電極を用いると、前者に比べてごく僅かな電気量で目的物を得ることに成功した。通常、電解反応においては電荷の移動を担うため支持電解質の存在が必要であるが、今回のマイクロ電解装置を用いた条件検討では支持電解質無しの条件下でも電解反応を行うことに成功した。この反応系では陰極側から陽極側に送液を行なっているため、電解によって発生したアセテートイオンが電荷の移動を担い、電解反応が進行しているものと考えられる。現在までに目的のトリフルオロメチルカチオンの生成は確認できていないが、このフロー型のマイクロ電解系が本課題を解決する上で一助となりうるのではないかと考えている。トリフルオロ酢酸からトリフルオロメチルカチオン反応剤を生成するためのnon-Kolbe型酸化の条件の精査に焦点をあて研究を行った。この際、電解反応の温度、溶媒の選択、電極材料やセルの形状を含めてどのような電解セルを用いるか?を精査し、non-Kolbe型酸化が選択的におこる条件模索した。比較的ドナー性の高いアセトニトリルやDMFなどの溶媒、あるいはこれまでに申請者らが開発したカチオンプール法に用いている塩化メチレンなどの比較的極性の低い溶媒を用いて、トリフルオロ酢酸あるいはそのナトリウム塩を低温下で電極酸化し、フェノールや1,3-ジケトンなどの求核剤を加えてトリフルオロメチルカチオンが生成しているかどうかの指標としたが、残念ながら、トリフルオロメチルカチオンの生成は確認できなかった。また、これらの求核剤や脂肪族アルコールを共存させた条件でも同様の検討を行ったが、トリフルオロメチルカチオンの生成は確認できなかった。トリフルオロ酢酸、あるいはその塩は、そもそも非常に酸化電位が高く(約2.0 V vs Ag/Ag+)、これを電解酸化する際には、どうしても溶媒の酸化も併発してしまう。しがたって、つぎに、これらのトリフルオロ酢酸の塩自体の酸化電位を低下させることを目的に検討を行った。トリフルオロ酢酸カリウムはトリフルオロ酢酸ナトリウムに比べてやや酸化電位が低いことがわかった。また、これらの塩に対してクラウンエーテルを加えて酸化電位を測定したところ、カリウム(18-Crown-6を添加)、ナトリウム(15-Crown-5を添加)いずれの場合も、酸化電位が著しく低下することがわかった。現在、この知見をもとに、より効率的なトリフルオロ酢酸の酸化条件を模索しているところである。トリフルオロ酢酸、あるいはその塩は、そもそも非常に酸化電位が高く、その効率的な酸化法に立ち戻って研究を進めているため。トリフルオロ酢酸、あるいはその塩のより効率的な電解酸化法を模索する。とくに、フロー電解系を用いた効率化を試み、トリフルオロメチルカチオンの発生へとつなげたい。次年度も、溶媒、試薬等の消耗品を中心に研究費を使用する。
乳がんの炎症関連形質の制御と悪性化因子の機能解明

本課題では、トリプルネガティブ乳がんのEMTに伴う炎症関連因子の高発現のがん悪性化に対する影響を、腫瘍微小環境や、Smad3と類似した構造を有する免疫関連転写因子の関係性から検討したが、in vivoの系の確立の難しさや、想定したSmad3とこの免疫関連転写因子との直接的な関連性が観察されなかったことに加え、現在のトリプルネガティブ乳がんの研究が、サブタイプ分類などに基づく個別化治療を1つの目標としている背景を踏まえ、トリプルネガティブ乳がんのサブタイプ分類に基づくEMTやTGF-β、免疫関連シグナルに関し再検討を行った。その結果、免疫に関連するシグナルが亢進していると報告されているトリプルネガティブ乳がんサブタイプにおいて、がん悪性化への寄与が数多く報告されているTGF-βシグナルが、抑制されている可能性を見出した。まず、トリプルネガティブ乳がんの中では予後が良好で、免疫に関わるシグナルの亢進などによって特徴づけられるサブタイプで高発現する分子に対し、患者の遺伝子発現データやCCLEにおけるがん細胞株の遺伝子発現データを用いたin silico解析によって、その分子の発現と発現が逆相関する遺伝子群を抽出すると、TGF-βの標的遺伝子を含むMesenchymalな表現型に関連する遺伝子発現が抑制されている可能性があることを見出した。続いて、その分子の発現が低く、TGF-βによるがん悪性化が報告されているMDA-231-D細胞に、その分子のリガンドをトランスフェクションし、そこにTGF-β刺激を行うと、トランスフェクションを行っていない細胞と比較してTGF-βシグナルが抑制されていることをTGF-βシグナルの下流因子であるSmad3の標的遺伝子の発現やそのリン酸化、TGF-βシグナルの活性を評価するレポーターアッセイなどによって示した。平成30年度は、トリプルネガティブ乳がんの予後に関わるシグナルの分子機序とその特徴をEMTや炎症関連因子、TGF-βシグナルなどの観点から理解することを目的として研究を行った。当初想定していた結果は得られなかったものの、トリプルネガティブ乳がんのサブタイプ分類に基づいたin silicoによる再検討によって、予後良好に関わる免疫関連シグナルがTGF-βシグナルを抑制している可能性を見出し、in vitroでもそれを支持する結果が得られた。以上のことから、本年度はおおむね順調に研究が進展したと判断した。平成30年度までに得られた結果を踏まえ、平成31年度は以下の点に関して検討を行っていく予定である。・TGF-βシグナルの抑制に関与していると考えられる分子をトリプルネガティブ乳がんに過剰発現、またはノックダウンすることによって、その分子のTGF-βシグナルの抑制を検討する。・また、その分子を過剰発現させた細胞株をマウスに移植し、その分子の腫瘍抑制作用を検討する。・その分子のTGF-βシグナル抑制メカニズムを探索する。
癌関連線維芽細胞の筋線維芽細胞への分化による腫瘍進展促進：PAI-1の関与の検討

背景;肺癌の抗癌剤への耐性化にCancer-associated fibroblast : CAFが注目され、CAFの中でもMyofibroblastへ分化したMyofibroblastic (MF)-CAFはこの耐性に強い関与が認められる。目的;PAI-1抑制によるCAFのMF形質抑制により化学療法への耐性が抑制できるかを検討した。結果;癌細胞をCAFと共培養すると、共培養しない場合よりも抗癌剤の効果が減弱したが、PAI-1阻害によりCAFのMF形質を抑制した場合は、その効果が増強した。結論;PAI-1は腫瘍内にMF-CAFを有し、化学療法に耐性を示す肺癌に対する治療標的となり得る。肺癌組織の中でPAI-1を産生する細胞を同定するため、ヒト肺癌組織のパラフィン切片をPAI-1抗体で免疫染色し、PAI-1発現細胞の同定を行った。その結果、PAI-1は肺癌組織間質内のマクロファージから主に産生されていることが明らかとなった。続いて、PAI-1のCAFの筋線維芽細胞への分化に対する関与の有無を調べるため、肺癌組織内のPAI-1発現量と筋線維芽細胞の割合に相関があるかを検討した。その結果、この両者に相関があることが明らかとなった。さらに、PAI-1がCAFの筋線維芽細胞への分化に直接関わっているかどうかを検討するため、in vitroでの検討を行った。線維芽細胞をTGF-βで刺激すると、線維芽細胞が筋線維芽細胞へ分化するが、ここでPAI-1阻害薬を添加すると、この分化が抑制された。以上より、PAI-1がCAFの筋線維芽細胞への変化に関わっていることが示唆されたと思われる。PAI-1が関わるCAFの筋線維芽細胞への分化が腫瘍進展に寄与するかどうかを検討するため以下の検討を行った。ヒト肺癌組織におけるPAI-1発現量と癌間質の筋線維芽細胞の割合が肺癌進展や予後に関係があるかどうかを調べたところ、PAI-1発現量と筋線維芽細胞の割合は肺癌のT因子と病期、予後に関係することが示された。当初予定していた5つの実験の内、3つが計画通りに進んでいるため。まず、肺癌組織内のPAI-1発現細胞を同定するために40例の肺腺癌手術検体の免疫組織染色をおこなった。この免疫染色により、PAI-1は主に腫瘍間質のリンパ球より産生され、この発現量は癌間質内の癌関連線維芽細胞の割合と相関することが明らかとなった(r=0.71、p < 0.001)。このことから肺癌組織内のPAI-1発現は癌間質の筋線維芽細胞の割合と関係することが示唆された。また、このPAI-1発現量は腫瘍のT因子1/2よりT3/4またstage1よりstage2/3の症例で高発現していることが示された。このことからPAI-1は肺癌組織内の筋線維芽細胞の割合と相関し、腫瘍進展に関わっていることが示唆された。in vitroの実験において、TGF-β刺激をしたヒト線維芽細胞株MRC-5と肺癌手術検体から得られた癌関連線維芽細胞のα-SMA発現がPAI-1阻害剤により抑制された。このことにより、PAI-1は線維芽細胞の癌関連線維芽細胞への分化とその形質維持に関わることが示された。癌関連線維芽細胞とヒト癌細胞株のA549細胞を共培養し、シスプラチンに加えてPAI-1阻害剤を添加したところ、シスプラチンによるA549の増殖抑制効果が増強した。以上から、PAI-1阻害によるCAFへの分化と形質維持の抑制によりシスプラチンの抗腫瘍効果が増強することが示唆された。癌関連線維芽細胞の形質維持にPAI-1がどのように関わるか検討するために、現在リン酸化アレーを行っているところである。5つの実験計画の内、3つが終了している。また、本年度は肺癌手術検体から抽出した癌関連線芽細胞を実験に用いることで、本研究の目的を達成するための重要な実験データが得られた。背景;肺癌は抗癌剤への耐性化を呈する頻度が多いことから、他の癌腫に比べて治療成績は未だ不良である。この肺癌の抗癌剤に対する耐性化に寄与する因子として、Cancer-associated fibroblast : CAFが注目されている。CAFは様々な分子機構を介して腫瘍細胞の浸潤や増殖能を促進しており、その中でも筋線維芽胞;Myofibroblast(MF)へ分化したものは腫瘍進展をより強く促進することが報告されている。Plasminogen activator inhibitor-1 (PAI-1)は線溶系の抑制因子だが、肺線維症において、線維芽細胞のMFへの分化に関わり、肺線維症の進展に関与することが明らかにされつつある。以上より我々は、PAI-1がCAFのMF形質維持にも関与し、CAFを有する肺癌の化学療法耐性に関与しているのではないかとの仮説を立てた。目的;PAI-1抑制によるCAFのMF形質の抑制の結果、肺癌に対する化学療法の耐性が克服されるかどうかを検討する。結果;1ヒト肺癌組織の免疫染色による癌間質内のPAI-1発現量はCAFのα-SMA発現量、つまりはMF-CAFの割合と相関していた。

2In vitroにおいて、PAI-1抑制剤をCAFの培養液に添加すると、CAFのα-SMA発現が低下し、Caspase活性やssDNA発現量が増加した。この結果から、PAI-1はCAFのMF形質維持にアポトーシスを介して関与することが示された。3A549細胞をCAFと共培養すると、CAFと共培養しない場合よりもCisplatinの効果が減弱した。しかし、PAI-1阻害によりMF形質を抑制したCAFと共培養した場合は、Cisplatinの効果が増強することが示された。結論;PAI-1は腫瘍内にCAFを有し、化学療法に耐性を示す肺癌に対する治療標的となり得る。背景;肺癌の抗癌剤への耐性化にCancer-associated fibroblast : CAFが注目され、CAFの中でもMyofibroblastへ分化したMyofibroblastic (MF)-CAFはこの耐性に強い関与が認められる。目的;PAI-1抑制によるCAFのMF形質抑制により化学療法への耐性が抑制できるかを検討した。結果;癌細胞をCAFと共培養すると、共培養しない場合よりも抗癌剤の効果が減弱したが、PAI-1阻害によりCAFのMF形質を抑制した場合は、その効果が増強した。結論;PAI-1は腫瘍内にMF-CAFを有し、化学療法に耐性を示す肺癌に対する治療標的となり得る。引き続き計画通りに進める予定であるが、今後は特にCAFの筋線維芽細胞への分化にPAI-1がどのようなシグナル伝達経路を介して関わっているか、さらにはここまで証明したことが動物実験でも再現できるかどうかを明らかにして行きたい。癌関連線維芽細胞の形質維持にPAI-1がどのように関わるか検討するために、現在行ってるリン酸化アレー解析を終了する。in vivoで、PAI-1阻害により癌関連線維芽細胞の形質維持と増殖を抑制すると、抗がん剤の抗腫瘍効果が増強することが示されるかどうかを検討する。肺癌予定より使用試薬が少なかったため次年度の繰越金で研究試薬を購入する予定
ヒト癌におけるムチン遺伝子発現の意義

本年度、サンフランシスコのYoung S.Kim教授との共同研究では、ヒトの膵や肝内胆管の浸潤性癌と膨張性癌におけるムチン抗原発現の研究をさらに推進し、シアル酸を特異的に切断するシアリダーゼによる組織切片の前処理の後の各種ムチン抗原の免疫染色により、コア蛋白と糖鎖の結合状況を解析した。さらに、肝内胆管癌については、ムチン抗原の発現パターンを加味した新しい分類法を提案し、その分類法が患者予後ともよく相関することをも明らかにした。ミネアポリスのSamuel B.Ho準教授とは、胃癌におけるリンパ節でのマイクロメタスターシスをRT-PCRで検出することを試み、通常のHE標本でのリンパ節の観察よりは、RT-PCR法がはるかに高感度にマイクロメタスターシスを検出できることを証明し、さらに、RT-PCRでの検出は、免疫染色を併用した場合よりもかなり高感度であることを明確にした(Gastroenterology 116:A422-423,1999)。また、さらなる先端研究交流推進の為に、研究代表者の米澤傑が、平成11年10月29日から11月8日まで米国を訪問し、オマハのMichael A.Hollingsworth準教授との詳細な共同研究計画の打ち合わせを行い、今後、MUC1ムチンの構造の各ドメインの働きを明確にする共同研究に着手することとした。ことに、これまで不明であったMUC1ムチンの細胞内ドメインの機能解明の研究も進行中である。一方、ちょうど米国カンザスシティに留学中の、中国第四軍医大学(西安)の王福安教授とも会見し、大腸癌におけるムチン抗原発現の免疫電顕による超徴形態的研究の研究結果の整理を行い、論文作成の主な部分を終了した。本年度は、本研究の初年度にあたり、研究代表者の米澤傑が、平成10年6月21日から平成10年7月6日まで米国の各共同研究機関を訪問し、共同研究計画の作成を行った。また、ちょうど米国留学中の、中国西安の第四軍医大学の王福安教授とも会見し、超微形態的研究の研究結果の整理を行った。平成11年2月12日には、鹿児島大学医学部において、米国の研究分担者3名を招聰して、「ヒト癌におけるムチン遺伝子発現の意義」と題するセミナーならびに関連会議を開催し、本年度の研究成果をまとめると共に、次年度の研究計画の打ち合わせを行った。なお、本年度の研究実績を以下に示す。(1)膵と肝内胆管の膨脹性発育腫瘍に時折認められる浸潤性発育部位では、予後不良因子の膜結合型MUC1ムチンが発現し、腫瘍の浸潤にかかわっている可能性が見い出された。(2)浸潤傾向の少ない「粘液産生性膵腫瘍」の分子病理学的検索により、分泌型ムチンのMUAC5AC(胃型)とMUC2(腸型)の遺伝子発現様式が各組織亜型により異なっていることを明らかにした。(3)膵と肝内胆管の浸潤性癌に特徴的に発現するMUC1ムチンにおいてはシアル酸エピトープが重要であることを明らかにした。(4)ヒト胃癌において、糖鎖の結合状況の異なる種々のMUC1ムチンと、MUC2ムチンの発現を検索したところ、MUC1ムチンの糖鎖の結合状況に関係なく、MUC1(+)・MUC2(-)のグループが最も予後が悪く、MUC1(-)・MUC2(+)のグループが最も予後が良いことが明らかとなった。(5)ヒト食道癌において、シアル酸の結合したMUC1ムチンの陽性群は陰性群に較べて明らかに予後が悪かったが、MUC1ムチンコア蛋白の陽性群と陰性群の間には予後の差はなかった。以上の研究成果をふまえ、さらに緊密な先端研究交流を行い、基礎から臨床に至る幅広い視点からの研究を遂行したい。

一方、ちょうど米国カンザスシティに留学中の、中国第四軍医大学(西安)の王福安教授とも会見し、大腸癌におけるムチン抗原発現の免疫電顕による超徴形態的研究の研究結果の整理を行い、論文作成の主な部分を終了した。
TEL-AML1陽性白血病の発症過程の解明と分子標的療法の開発

腫瘍化におけるTEL-AML1の協働因子を同定するために、TEL-AML1陽性細胞への附加的な遺伝子異常の導入により、造腫瘍能が獲得されるかどうか検討した。TEL-AML1発現ES細胞より得られたTie2陽性細胞にレトロウイルスベクターを用いてランダムに挿入変異を導入後、免疫不全マウスへの移植により造腫瘍能の獲得の有無を検討した。移植により、マウス骨髄内でB220陽性細胞の増殖を認めた。レトロウイルス挿入部位を同定すると、細胞膜構造蛋白や転写因子などをコードする遺伝子内に挿入していた。挿入部位に位置する遺伝子の発現異常がTEL-AML1融合遺伝子と協働して腫瘍化に作用していると考えられた。Chicken-b-actinプロモーター下にTEL-AML1を発現する発現ベクターを作製し、マウスES細胞に遺伝子導入し、恒常的にTEL-AML1融合遺伝子を発現するマウスES細胞を作製した。免疫不全マウスの血液中でES由来細胞を容易に識別するために、TEL-AML1のアミノ末端側にEGFP (緑色蛍光タンパク質)を結合した発現ベクターを作製し、実験に用いた。TEL-AML1を発現するES細胞を造血細胞へ分化させると、野生型のES細胞と異なり、早期の造血幹細胞を含む分画であるTie2陽性c-kit陽性分画は減少しており、Tie2陰性c-kit陽性の細胞群が増加する。これらのTie2陰性c-kit陽性の細胞群は造血細胞への分化に必要な転写因子群の発現が低下しており、造血コロニーアッセイにおいても造血コロニー産生能が著しく低下していた。このことからTEL-AML1発現細胞においては、少数産生されるTie2陽性c-kit陽性細胞群が白血病幹細胞を含み、白血病の発生母地となると考えられる。Tie2陽性細胞分画を分離して免疫不全マウス(NOGマウス)に尾静脈より移植し、白血病の発症の有無を検討したが、有意な白血病の発症は認められなかった。これはTEL-AML1融合遺伝子単独では白血病の発症に十分ではないことを示しており、TEL-AML1融合遺伝子以外に付加的遺伝子異常が必要であることを示唆している。TEL-AML1を発現するマウスES細胞に付加的遺伝子異常を導入するために、レトロウイルスによる挿入変異の実験系を用いた。現在マウスES細胞を同様にTie2陽性細胞へ分化させ、レトロウイルスベクターを導入して遺伝子変異を付加し、細胞の増殖能・分化能、免疫不全マウスでの白血病の発症の有無などを検討中である。Chicken-beta-actinプロモーター下にTEL-AML1を発現する発現ベクターを作製し、マウスES細胞に遺伝子導入して恒常的にTEL-AML1融合遺伝子を発現するマウスES細胞を作製した。TEL-AML1による白血病化の有無を検討するために、TEL-AML1を発現するマウスES細胞を未分化造血細胞を含む細胞分画であるTie2陽性細胞へ分化させて免疫不全マウス(NOGマウス)に移植した。移植後もNOGマウスに有意な白血病の発症は認めず、TEL-AML1融合遺伝子単独では白血病の発症に十分ではないと考えられた。TEL-AML1に加えて遺伝子異常を付加するために、レトロウイルスベクター(MSCV)による挿入変異を導入し、同様にNOGマウスに移植した。その際、骨髄へのホーミングを促進するためにCD44遺伝子のコーディング領域をレトロウイルスに組み込み、CD44が同時に発現する細胞を用いて検討した。TEL-AML1とCD44を発現するTie2陽性細胞をNOGマウスに移植すると、マウスの骨髄内ではB220陽性のBリンパ球に分化した細胞の増殖を認めた。同時に骨髄から漏れ出たと思われる骨髄外の腫瘤形成を認めた。この腫瘤もB220陽性であり、Bリンパ球系統に方向付けされた細胞と思われた。レトロウイルスの挿入部位を用いたクローナリティの解析では、骨髄内および腫瘍組織のB220陽性細胞はオリゴクローナルに増殖した細胞であった。実際のレトロウイルスの挿入部位を同定すると、細胞膜構造蛋白や転写因子などをコードする遺伝子の内部に挿入していた。遺伝子内にレトロウイルスが挿入していることより、挿入部位に位置する遺伝子の正常な発現は抑制されていると考えられた。現在これらの遺伝子の発現抑制がTEL-AML1融合遺伝子と協同して腫瘍化に作用する可能性について検討中である。免疫不全マウスへの骨髄内移植を用いて解析を行ったが、年度当初、骨髄内移植の手技が安定しなかったため、当初の達成目標より若干遅れている。Chicken-beta-actinプロモーター下にTEL-AML1融合遺伝子を発現するマウスES細胞を作製した。TEL-AML1融合遺伝子はES細胞の造血細胞や血管内皮細胞への分化を抑制するが、これらの前駆細胞であるTie2陽性細胞は減少しているが形成される。TEL-AML1融合遺伝子を発現するマウスES細胞を未分化造血細胞分画であるTie2陽性細胞へ分化させて免疫不全マウス(NOGマウス)に移植した。移植後1年程度の観察期間でも有意な白血病の発症は認めず、TEL-AML1融合遺伝子単独では白血病の発症に十分ではないことが示された。付加的遺伝子異常を導入するためにTEL-AML1融合遺伝子を発現するTie2陽性細胞にレトロウイルスベクター(MSCV)による挿入変異を導入した。レトロウイルスベクターを導入したTie2陽性細胞をNOGマウスに移植すると、マウスの骨髄内ではB220陽性のBリンパ球に分化した細胞の生着と増殖を認めた。

これらのB220陽性細胞はTEL-AML1融合遺伝子を発現していた。移植マウスでは肝臓や肺、軟部組織などにB220陽性細胞の浸潤による腫瘍形成を認めた。明らかな白血病の発症は認められなかったが、B220陽性細胞の浸潤・増殖を認めたことから、レトロウイルス挿入により、TEL-AML1を発現するTie2陽性細胞の増殖能亢進が得られたと考えられた。移植マウスに認められた腫瘍から抽出したDNAを用いて、レトロウイルスの挿入部位を同定し、TEL-AML1の腫瘍化に協働する遺伝子の同定を試みた。その結果レトロウイルス挿入部位にはCamk2b等の遺伝子が同定され、多くの場合、レトロウイルス挿入は遺伝子のコーディング領域内で生じており、遺伝子の発現異常が疑われた。同定された遺伝子の発現異常をヒト白血病細胞で確認したところ、発現減弱や亢進の発現異常が一部の症例で認められた。これらの遺伝子の発現異常がTEL-AML1融合遺伝子と協働して腫瘍化に作用するメカニズムについて今後検討を加えていく。腫瘍化におけるTEL-AML1の協働因子を同定するために、TEL-AML1陽性細胞への附加的な遺伝子異常の導入により、造腫瘍能が獲得されるかどうか検討した。TEL-AML1発現ES細胞より得られたTie2陽性細胞にレトロウイルスベクターを用いてランダムに挿入変異を導入後、免疫不全マウスへの移植により造腫瘍能の獲得の有無を検討した。移植により、マウス骨髄内でB220陽性細胞の増殖を認めた。レトロウイルス挿入部位を同定すると、細胞膜構造蛋白や転写因子などをコードする遺伝子内に挿入していた。挿入部位に位置する遺伝子の発現異常がTEL-AML1融合遺伝子と協働して腫瘍化に作用していると考えられた。TEL-AML1発現マウスES細胞へのレトウイルス感染と挿入遺伝子変異の導入が技術的に安定しなかったため、当初の達成目標より遅れている。1. TEL-AML1と付加異常の共発現による腫瘍化の検討白血病化に必要な付加異常が同定された場合、TEL-AML1融合遺伝子に加え、付加異常を導入したマウスES細胞を作製し、in vitroおよびin vivoでその腫瘍化能を検証する。In vivoでは免疫不全マウスに移植することにより、実際の白血病発症を検証するとともに、白血病幹細胞の骨髄内局在、表現型を免疫染色やFACSを用いて検討する。2. TEL-AML1陽性白血病の臨床検体・細胞株を用いた付加的遺伝子異常の同定マウスES細胞の実験系で得られた結果を臨床検体や細胞株を用いて検討する。腫瘍化の共役因子として同定された遺伝子の発現レベル、変異の有無に関して定量PCRや直接シークエンス法を用いて解析する。3.付加的遺伝子異常をターゲットとした分子標的療法の可能性の検討上記より得られた成果を基にして、TEL-AML1陽性白血病に対する分子標的療法の可能性について検討する。小児科学実験計画の推進に必要な実験手技はほぼ確立しており、今後の実験計画に沿って白血病モデルの作製と治療標的の同定に関して検討を進めていく。
電流機構の異なる磁化プラズマ結合系モデルによる非接触プラズマ径方向動力学の解明

本課題では、非接触プラズマ(磁場閉じ込め核融合装置の周辺領域では磁力線終端部に受熱板(ダイバータ板)があり、そこに至るプラズマの熱流を低減させるために、中性ガスの導入によってプラズマをダイバータ板から離すプラズマ非接触化が提案されている。このときのプラズマを「非接触プラズマ」と呼ぶ)を電流機構の異なる磁化プラズマ結合系としてとらえた理論モデルを構築し、先進的な数値シミュレーション、そして、直線型装置実験との相互検証を重ねることにより、非接触プラズマにおける径方向ダイナミクスの解明をめざす。
心臓の能動素子としてのメカノエナジェティクス

イヌ交叉灌流心標本の左室内に水を満たしたバルーンを装着し、自家製容積サーボポンプに接続した。このサーボポンプにより異なる左室容積で等容性収縮を起こすとともに、正弦波状の心室容積振動(20Hz、左室容積の±10%)を加えた。前回報告した左室前壁に機械振動を加えた場合と同様の約20%の収縮性(Emax)の低下を起こすためには左室容積の±5%程度の振幅が必要であった。振動負荷前後の心臓の酸素消費量(VO_2)-圧容積面積(PVA)関係を比較すると、振動負荷後のVO_2-PVA関係は負荷前のものより傾きが緩やかであった。心筋容積は不変であることから、PVAが大きくなる大きな心室容積では振動の影響をより多くの心筋がより強く受けていると考えらる。この結果より振動の影響の強さとそれを受ける心筋の量の差により収縮性低下に関わるメカニズムが変化すること示唆された。また今回得られたデータの解析から、容積振動に対する圧振動から求めた心室の瞬時容積弾性率は、収縮期末圧容積関係から求めた容積弾性率(Emax)より常に大きく、両者の差は同一の心臓でも心室容積が大きいほど顕著であることも明らかになった。
ネットワークを考慮したグローバルコンピューティングの構築と評価

本研究は,ネットワーク上に分散した多数の計算機等の様々な資源を効果的に共有化して,グリッドコンピューティングで利用できるようにすることを目的とする.このため,以下の研究計画を立案し遂行した.1.ユーザ主導のネットワーク利用の効果的な選択:サーバー型のネットワーク資源管理およびQoS経路制御を行う機構を用いて,利用者が要求する通信帯域資源を提供し,その通信品質を向上させる手法を提案して評価を行った.2.通信タスク分割を用いた通信スケジューリングアルゴリズム:グリッドコンピューティングにおける異機種計算機間の基本的通信操作に対して,通信タスクの分割を行うことにより,効率良く通信操作を行うことができる通信スケジューリングアルゴリズムの提案と実装を行った.3.ネットワーク性能推定からの情報を考慮するタスクスケジューリング:効果的なグリッドコンピューティングの為には,タスク間のデータ共有のための通信と負荷変動を伴う計算機資源の両方を考慮して利用する必要がある.このため,(1)プロセッサとメモリの利用状況を考慮して行うタスクスケジューリング手法CP/MM,(2)Divisible Workloadアプリケーションに対し,データ通信と計算時間を効果的に重ね合わせる,並列最適マルチラウンドスケジューリング(3)資源利用状況を把握するときに発生する不確実性や時間遅れにロバストな閾値付きランダム型負荷分散方式,(4)スケジューリングや負荷分散に利用するため,資源の負荷変動を過去の履歴からパターンマッチングで予測する計算機資源負荷予測,の各手法を提案し,評価を行った.本研究課題において,様々な資源の利用状況を考慮した,ネットワークの利用,資源確保,タスク割り当て手法に関する研究を実施し,その結果,本研究の目的に対する効果的な手法を示した.ネットワーク上に分散した大量の計算機等のさまざまな資源を効果的に共有化し,グリッドコンピューティングで利用するため,1.ユーザ主導のネットワーク利用の効率的な選択,2.ネットワーク性能推定からの情報を考慮するタスクスケジューリング,3.通信タスク分割を用いた通信スケジューリングアルゴリズムの研究を行っている.1.については,Gridコンピューティング環境でスーパースケジューラと連携して利用状況の管理や資源割り当て,経路制御等を行うネットワーク制御管理機構について検討を行なった.スーパースケジューラとネットワーク制御管理サーバが連携することで得られる情報に着目し,Gridアプリケーションが必要とする通信特性に応じた適切なネットワーク制御を行う手法を提案し,シミュレーションにより,その有効性を示した.2.については,ネットワーク分散計算環境でのマスタ/ワーカ型の並列計算において,アプリケーションのデータ送信と計算を複数のラウンドに分割し重ね合わせることにより良好な応答時間を達成するスケジューリング手法について検討を行ない,通信のタイミングを決定するアルゴリズムを提案した.その性能評価により,提案アルゴリズムがデータの送信時間がアプリケーション応答時間に与える影響を極力抑え,下限値に極めて近い性能を達成できる事を示した.さらに,マスタ/ワーカ以外の任意のタスク間のデータ依存や制御依存関係のある並列計算においてもネットワーク性能推定からの情報を考慮して,必要ならタスクの複製を行い通信を削減する新しいスケジューリング手法を提案し,実装して性能評価することにより,その有効性を示した.3.については,全対全通信の1つである完全交換操作を取り上げ,そこで必要とされる通信処理を効率的に実行するためのスケジューリング手法の提案と考察を行った.本研究は,ネットワーク上に分散した多数の計算機等の様々な資源を効果的に共有化して,グリッドコンピューティングで利用できるようにすることを目的とする.このため,以下の研究計画を立案し遂行した.1.ユーザ主導のネットワーク利用の効果的な選択:サーバー型のネットワーク資源管理およびQoS経路制御を行う機構を用いて,利用者が要求する通信帯域資源を提供し,その通信品質を向上させる手法を提案して評価を行った.2.通信タスク分割を用いた通信スケジューリングアルゴリズム:グリッドコンピューティングにおける異機種計算機間の基本的通信操作に対して,通信タスクの分割を行うことにより,効率良く通信操作を行うことができる通信スケジューリングアルゴリズムの提案と実装を行った.3.ネットワーク性能推定からの情報を考慮するタスクスケジューリング:効果的なグリッドコンピューティングの為には,タスク間のデータ共有のための通信と負荷変動を伴う計算機資源の両方を考慮して利用する必要がある.このため,(1)プロセッサとメモリの利用状況を考慮して行うタスクスケジューリング手法CP/MM,(2)Divisible Workloadアプリケーションに対し,データ通信と計算時間を効果的に重ね合わせる,並列最適マルチラウンドスケジューリング(3)資源利用状況を把握するときに発生する不確実性や時間遅れにロバストな閾値付きランダム型負荷分散方式,(4)スケジューリングや負荷分散に利用するため,資源の負荷変動を過去の履歴からパターンマッチングで予測する計算機資源負荷予測,の各手法を提案し,評価を行った.本研究課題において,様々な資源の利用状況を考慮した,ネットワークの利用,資源確保,タスク割り当て手法に関する研究を実施し,その結果,本研究の目的に対する効果的な手法を示した.
視覚・力覚同時提示可能な手持型ディスプレイの開発

仮想環境下において、注視対象の位置や形状を知るための重要な感覚として視覚と触力覚が挙げられる。触力覚情報を再現させるためには、ユーザーの腕や掌に装置を装着させるので、装着時に違和感を与えないように小型・軽量化を行うことが重要となる。力覚提示装置を小型化した研究は検討されているが、力覚情報のみの情報提示なので注視対象知覚に重要な感覚である視覚と力覚の相互作用に関して検討されていない。より効果的な情報提示デバイスを検討するためには、視覚・力覚の相互作用について考慮する必要がある。そこで、視覚と力覚情報を同時提示可能な手持型ディスプレイを製作し、視覚と力覚の効果的な情報提示条件の検討を目的とした。試作した視覚・力覚同時提示ディスプレイは、10.4inchカラーLCDの背面に4個のDCサーボモータと糸を利用して錘が2次元方向に移動可能な機構を付加する。DCサーボモータをPCから制御して錘を移動させ装置重心を変えて左右の手に加わる力を変化させる。この錘とLCDに表示した視覚情報を同期させることにより、視覚・力覚を同時に提示できる。錘の最大移動速度が0.7m/s、左右の手にかかる力の差は最大で2.45Nまで可能とした。本デバイスによる特性評価として、左右の手にかかる力の差が0.5N以上で力覚提示が可能であった。さらに錘の位置を時間的に連続して変化させることで、より少ない力覚提示が可能とであった。また視覚・力覚の相互作用として、視覚情報が変化させると同じ力覚条件でも重量感覚が変化することも明らかとした。