hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
腎臓の構造と機能の分子生物学的解析

本研究の主旨は腎の構造と機能に関する分子細胞生物学的手法による研究の本邦における現状を把握し、今後のこの分野における研究の進むべき方向を各研究者間の議論などを通じて明らかにしていくことである。この趣旨の沿って平成4年1月18日に関連する研究者による報告会が開かれた。この会合において近年の分子生物学の発展は腎の構造と機能の解析にも応用され、この分野に大きな進歩と変化をもたらしつつあることが確認され、今後このような手法を用いた検討を進めていくことがさらに重要であることが改めて明らかとなった。その個々の研究の詳細については別に印刷物として配布するのでここではその詳細については省略する。概説すると腎糸球体に関しては近年TGFーβ,POGF,エンドセリンheat shock protein、線容系等の多くの増殖因子やホルモンなどが腎炎の発症機序や腎の徴小循環の調節などに関与することが知られるようになっているが、これらの産生や作用などに関する更なる検討が報告された。又、糸球体に存在し、炎症や血行動態の調節に重要な働きをすると考えられるメサンギウム細胞での刺激伝達系に関する検討や内皮細胞を用いた検討、細胞外基質の産生に関するmRNAレベルでの検討、モノクロ-ナル抗体により惹起される実験腎炎に関する検討等も発表された。一方尿細管に関してはイオン輸送とその調節に関する検討や物質代謝に関する検討が単離したチャンネルや尿細管細胞のレベルで行われており、様々な新しい観察が報告された。この他エンドセリンやバゾプレッシンのレセプタ-に関する報告や尿細管糸球体フィ-ドバック機構とその刺激伝達に関する細胞レベルでの考察なども発表された。このように腎の研究の分野でも分子細胞生物学的な手法がきわめて有用であることが明らかとなったが、解決すべき問題はまだ多く、今後の検討が期待される。
地域交通施策の評価方法のための様相性ファジィモデリングの応用に関する研究

交通基盤を整備するため様々な交通施策は、それが適用される地域特性によって、その効果が違った様相をとる。ここでは、道路整備施策とそれを受容する住民との間の相互システムを考え、その効果評価方法について多元的、総合的に検討した。その検討項目とその結果は、次の通りである。1)道路施策整備の重要度評価と、住民の生活環境向上への効果の計測→住民の道路整備による生活環境改善効果の評価プロセスと住民の認識プロセス評価方法を確立した。その結果、道路整備の効果が生活環境全体に波及し、直接的効果のみではなく、間接的効果を含めて住民の評価がなされていることが明らかとなった。この相乗効果評価には、ファジィ評価が導入され、チョ-ケ-積分を用いた、評価方法を見い出すことができた。2)トリップ需要特性によるトリップ集団構築と、車両路線決定とスケジューリングへの応用→ここでは、地域から発生するトリップ需要を、その特性によりグル-ピングし、それらの時間依存型需要集団を決定することにより、バス等車両の最適ルートと、運行計画に利用するものである。ここでは、グル-ピングをファジィ測度によるデータ作成と、ファジィ積分による評価をおこなう手順を構築した。これによって、地域から発生するあいまいなトリップ需要、合理的な路線と、運行計画へ適用することが可能となった。3)運転者の主観性を考慮した交差点の交通シミュレーション→運転者にとって、交差点での右折行動に対する意思決定ほど、主観的判断を必要とするものはない。ここでは、運転者の主観性をファジィ測度で表わし、モンテカルロ法と、ファジィ評価を結合させた意思決定シミュレーションを開発した。このことにより、交差点の交通現象をよりリアルに表現することが可能となった。以上のように、人間の感覚における様相性をファジィモデリングで行なうことによって、よりリアルで、信頼性の高い解析が可能となった。交通計画を行なう場合、交通活動に対する地域のかかわり合いが、大きな問題となることがよく知られたいる。しかしながら、地域の交通行動に対するニ-ズが、住民の要求の多様性、地域社会の構造の複雑性に伴ない明示的に評価できない場合が多い。また、交通施策の地域に対する効果を考えるにあたっても、その内部性と外部性をいかに評価するかによって非常に難しい側面がある。それに対して、評価に対して、ある幅を設定(認識させる)することによって、それらの評価に彈力性を持たせることが、ここでの目的である。すなわち、従来、評価方法に決定論的方法を導入してきたが、ここでは、評価に対する多値性(人間の持つ認識幅を真理とする考え方)を持たせ、それらの多値性の下での代替案評価を行なうことで、妥協的な解を見つける方法の開発を試みた。今年度は、地域住民や、意思決定者の中に存在するいくつかのゆらぎ(意見の流動性やダイナミック性)に着目し、それらの幅を認めることによって、どのように意思決定問題が不確実性を持つかについて、実際例を通して検証した。様相性は、自分の中の可能性を限りなく求める可能性測度と、自分の中のこれだけはゆずれないという必然性測度によって評価された。また、その中間的な測度も新たに提案した。実際例は、地域環境評価に基づく都市内地区整備代替案選択をパイロットモデルとし、道路周辺環境整備施策の選択をその次に検討した。方法は、パ-ソナルコンピュ-タによるモデルビルディング、評価によって行なうものとした。その結果、反対意見の影響,意見のばらつきの影響,あるいは、重要度,緊急達成度,非代替性などの属性,あるいは,それらの統合的評価によって,それぞれの代替案評価が異なり、また、その中でも安定性のある代替案を選択することによって,多様性や,複雑性を条件とした代替案評価ができることが分った。

今年度は、前年度に引き続き、道路整備が持たらす様々な効果について主として、地域住民の生活環境の改善度として評価する方法を検討した。ここでは、次のような検討手順を考慮した。1)交通施設整備に関わる改善度、地域の生活環境評価項目を言語変数(例えば、たいへんよい、やや悪いなど)によって地域住民に質問した。2)これららを、ファジィ測度による可能性分布によって定量化した。3)ファジィ測度によって得られた評価値を効用値として、各評価値属性の重要度の選好関係をファジィ寄与ルール法を用いて決定する。4)さらに各属性の効用の総合化による整備事後評価を行なう。ここでは、ファジィ積分によるファジィ評価方法を考える。5)最後に、交通施設整備による改善度、生活環境満足度評価の結合による事後評価法についての考察、検討を行なう。交通施設評価のための項目は、利便性、保健性、接近性などに関わる17項目、生活環境評価項目としては、15項目選定した。具体的な調査対象としては、北海道滝上町で、国道273号浮島トンネル開通効果について行なった。その結果を簡単に要約すると次のようになる。1)トンネル開通後の効果について、選好構造からみると、利便性、医療システム、近隣へのアクセス、観光レジャなどに効果があるとの評価が高かった。2)地域での生活環境の満足度は、防災水準、交通、情報、非公害、風紀性水準などが比較優位の立場にあることが分かった。3)これを踏まえて、トンネル開通後の生活環境改善に対する選好性は、保健水準、消費水準、娯楽性水準に著しい改善がみられたことが分かった。4)最後に、ファジィ積分による総合評価であるが、個々の評価項目の加法性によって、総合評価値を再現することは難しく、総合評価値は、それらの相乗効果が大きく寄与していることが分かり、ファジィ積分による評価モデルの適用可能性が大きいことが明らかとなった。今年度は、道路施策整備の重要度の評価、将来における生活道路のあるべき姿について、住民の総合的な評価を行うためのプロセスについて検討した。住民の道路整備による生活環境への影響評価は、個々の生活環境因子においては、それぞれの因子を独立に評価するが、総合的な評価に関しては、それらの相乗的あるいは相殺的な評価がみられる。すなわち、一般に環境評価は、部分がよくても、全体がそれほどではない、あるいは、部分が悪くても全体がよくなっているといった様相を示すことが非常に多い。この場合のそれぞれの結合は、統計的解析によって、主として線形的に扱うことが一般的であるが、パラメトリックな扱いは、その意味を説明することが十分にできない。したがって、ここでは、それらの結合を、単調性のみによって得るファジィ測度によって計測し、チョーケー積分によってファジィ評価した。これによって、個々の因子評価の結合によって、ここでは相乗的な総合評価が再現され、主観的評価のプロセスが、不都合なく得られることがわかった。
強誘電性配位高分子を用いた低電圧駆動メモリトランジスタの創製

有機電界効果トランジスタ(FET)はインクジェットなどの印刷技術を適用することで直接フレキシブル基板上に安価に無駄なく作製できるため、近年次世代の環境低負荷低消費電力デバイスとして注目されている。本研究では独自に開発した強誘電性配位高分子を用いることで低電圧駆動メモリトランジスタを開発する事を目的とした。今回、新たな強誘電性配位高分子の開発とトランジスタの作製および物性評価を行い低電圧駆動メモリトランジスタの開発を実施した。その結果いくつかの新規強誘電性配位高分子の合成に成功し、その誘電性と伝導性の評価を行った。また、強誘電性配位高分子に関して新たな成膜法を開発し、FET特性の評価を行った。トランジスタは情報の伝達、変換、蓄積の根幹に係わる電子デバイスであり、その性能はキャリア移動度など用いる半導体材料の性質に大きく依存する。本研究ではこれまで申請者らが独自に開発してきた強誘電性配位高分子を新たな半導体材料として用いることで、低電圧駆動メモリトランジスタを開発することを目的とした。平成25年度は主に新しい強誘電性配位高分子の開発と強誘電性配位高分子の薄膜作製法に関する研究を行った。それぞれの項目に関して以下に記す。(1)新規強誘電性配位高分子の開発:これまでの研究でジチオカルバミン酸を配位子とした単核銅二価錯体とハロゲン化銅を有機溶媒中で反応させることで種々の混合原子価配位高分子が生成することが明らかになっている。今年度は新たな強誘電性配位高分子の開発を目ざし、種々のジチオカルバミン酸誘導体を用いて配位高分子の合成を行った結果、ジメチルピペリジンを配位子とした銅二価単核錯体と臭化銅を反応させることで新規強誘電性配位高分子が生成することを明らかにした。(2)強誘電性配位高分子の薄膜作製法の探索:研究ではこれまで、強誘電性配位高分子単結晶を用いることで従来の有機FETに比べ1桁以上低電圧でFETが駆動することを見出している。しかしながら単結晶FETは電極界面およびゲート絶縁膜との接触の問題があり、なかなか再現性の良いデータが得られない。そこで今年度は特に強誘電性配位高分子の薄膜化を試みた。その結果、アセトンとアセトニトリルの混合溶媒に配位高分子を溶解し、一度構造を壊してバラバラにした溶液を、基板上に滴下することで配位高分子骨格が基板上に再生することを見出した。ただし、これまでのところこの配位高分子薄膜を用いたトランジスタに関しては電圧印加に対して非常に不安定であるため動作確認ができていない。これまで主にジチオカルバミン酸誘導体を配位子とした強誘電性配位高分子の開発を行い薄膜化が可能であることを見出してきた。しかしながらこの薄膜に関しては界面に電荷が溜まりすぎるためか数ボルトの電圧を印加するだけで簡単にショートしてしまいトランジスタとしての動作確認はできていない。そこで平成26年度は主に新しい強誘電性配位高分子の開発を行い、材料の幅を広げることを目指した。その結果、ベンゼンジチオカルボン酸およびヘキサアザトリフェニレン誘導体を配位子とすることで新たな強誘電性配位高分子の開発に成功した。平成27年度は主に新しい強誘電性配位高分子の開発と強誘電性配位高分子の薄膜作製法に関する研究を行った。今年度はヘキサアザトリフェニレンという平面性配位子とハロゲン化銅を反応させた配位高分子を合成し、その導電性などを評価した。そこで今年度は新たに合成したヘキサアザトリフェニレン誘導体を用いて配位高分子薄膜の作製を試みた。特に真空蒸着法でも配位高分子薄膜が生成することを見いたし、現在もトランジスタの作製と評価を行っている。

その結果いくつかの新規強誘電性配位高分子の合成に成功し、その誘電性と伝導性の評価を行った。また、強誘電性配位高分子に関して新たな成膜法を開発し、FET特性の評価を行った。本研究ではこれまで半導体特性と強誘電性が共存する新たな強誘電性配位高分子の開発を行い、特に今年度はジチオカルバミン酸以外の配位子を用いた系でも強誘電性配位高分子が生成することを見出した。ただし、これらの系において今のところトランジスタとして動作は確認できていない。錯体化学平成26年度は新たに導入したスプレーコーターを用いてこれまで合成してきた強誘電性配位高分子の薄膜化とトランジスタの測定を行ってきたが、動作確認はできなかった。現在このスプレー薄膜の膜質が悪いことがその原因の一つと考えており、最終年度はより均質な薄膜が作製できるように条件検討を行うつもりである。また、引き続き新たな強誘電性配位高分子の合成を行っていく。今年度、新たに強誘電性配位高分子の開発を目ざし、新規配位高分子の合成を行ってきたところ、目的の強誘電性配位高分子に関しては新規化合物の合成に成功したものの、従来のキャリア移動度を超える強誘電性配位高分子の合成には成功していない。また、配位高分子の薄膜化に関して新たな方法を見出したが、これまでのところ、この配位高分子薄膜を用いてトランジスタ特性は確認できていない。新規強誘電性配位高分子の開発においては、より長いアルキル基を有するジチオカルバミン酸誘導体を用いることで更にキャリア移動度の大きな強誘電性配位高分子の実現を目指す。すなわち、これまでの研究で比較的長鎖アルキル基を有するジチオカルバミン酸銅錯体と臭化銅(II)を反応させた際、高い確率でキャリア移動度の高い強誘電性配位高分子が得られることがわかっているためである。また、トランジスタに関しては単結晶トランジスタの研究も行うが、それと同時に強誘電性配位高分子薄膜を用いたトランジスタを重点的に研究する予定である。この強誘電性配位高分子薄膜に関してはゲート絶縁膜および電極とのコンタクトが単結晶よりも良いため、再現性の向上が見込まれる。また、平成26年度に新たに導入するスプレーコーターを用いて強誘電性配位高分子の薄膜化を行い、トランジスタ特性を評価する。合成用の消耗品として年度内に使用することを予定していたが、見積等の手続きが遅れてしまい、年度内に使用することができなかった。次年度分として直ぐに手続きを行い予定していた消耗品を導入した。
矯正治療に伴う歯根吸収のリスクファクターの診断法と予防法に関する総合的研究

本研究は、歯根吸収のリスクファクターを初心の段階で診断し、しかも、歯根吸収を積極的に予防する方法を確立することを目的として、基礎的、臨床的背景から歯根吸収に関して総合的に検索を行った。本学矯正科で矯正治療を行った症例を疫学的に検索すると、重篤な歯根吸収を起こした症例の約半数に、治療前の歯根に短根、ピペット歯根などの形態異常や歯根吸収像が認められ、ホスト側の要因が歯根吸収の発見に強く関わっていることが示唆された。低カルシウム食を歯根形成期に与えることにより形成した、歯根象牙質に低石灰化領域を有し、歯槽骨は正常なモデルラットを用いて矯正力により歯を移動したところ、正常歯根を有する対照群とは歯根吸収所見で大きな差はみられず、石灰化度の低い象牙質を有する歯根が必ずしも歯根吸収に対する抵抗性が低いわけではないことが示唆された。セメント芽細胞を免疫組織化学的に調べると、骨芽細胞と類似した基質タンパクを産生しており、セメント芽細胞は骨芽細胞と同様に、破歯細胞の誘導に大きく関与していると考えられた。また、歯根膜細胞はin vitroで圧縮力を負荷するとHSP47,60,70の産生ほ増強してメカニカルストレスに対応するとともに、破骨細胞様、破歯細胞様細胞の形成を抑制することが明らかになった。次に、強力な骨吸収抑制作用を有するビスフォスフォネートをラットに局所投与して矯正力により歯を移動したところ、歯根吸収が有意に抑制され、ビスフォスフォネートにより歯根吸収を積極的に予防する可能性が考えられた。本研究により、矯正治療に伴う歯根吸収の発見と重篤渡の個人的なバリエーションには、歯根形態、歯根歯質、歯周組織の特性などのホスト側の要因が強く関わっており、これらの要因をさらに解析することにより、歯根吸収のリスクファクターの診断法と予防法がより明確になると考えられた。歯根吸収の動物実験モデルとして、Wistar系ラットを用いて歯根形成期に合わせて低カルシウム食を与え、また、歯根完成後に正常食を与えることにより歯根形成不全症を誘導し、歯根および歯槽骨の形態学的、石灰化度の変化を調べた。その結果、低カルシウム食を与えた期間に一致して象牙質に石灰化不全帯が観察され、正常食に戻すと急速に正常石灰化象牙質が形成されることが明らかになった。現在この歯根形成不全症モデルを用いて矯正的歯の移動を行い歯根吸収状態について観察中である。また、ラットの生理的な歯の移動に伴う歯根セメント質の吸収、形成についても観察を行った。In vitroの実験としてヒト末梢血リンパ球細胞からの破歯細胞の誘導に対する歯根膜細胞の関与について混培養系および培養上清を添加することにより調べ、歯根膜細胞が破歯細胞様細胞の誘導を抑制することが明らかになった。薬理学的実験としてビスフォスフォネートをラット歯槽骨に局所投与して歯を移動し、ビスフォスフォネートによる破歯細胞の誘導抑制について形態学的に観察した。疫学的研究として本学矯正科の患者データベースを利用して重篤な歯根吸収を起こした症例を抽出し、歯根、歯槽骨、歯根膜の性状を中心に再検査を実施中である。また、エッジワイズ装置による治療予定の抜歯症例を用いて、治療開始前に便宜抜去歯について各種検査した後、定期的に治療終了時、保定終了時までX線写真で歯根吸収の状態を検査中である。

疫学的研究として本学矯正科においてフルブラケット治療を受けた200症例について歯根吸収の発症状況を調べた。その結果、歯根吸収が初診時歯根長の5分の1以上の重篤症例の発症率は23.5%であった。上下顎ともに前歯部で最も多く発症し,上顎では約8割,下顎では約6割に歯根吸収が見られた。軽症者群と重篤者群の比較すると、治療開始年齢,治療期間,骨格系,男女間に差は認められなかったが,重篤者群の方が初診時に歯根形態の異常が見られる割合が著しく高かった.頭部X腺規格写真で治療前後の上顎前歯の移動様相を軽症者群と重篤者群とで比較すると、重篤者群の方が水平方向,垂直方向,特に根尖垂直移動距離と歯軸変化量が大きい傾向があった.治療開始年齢と歯根吸収の関係についてYoung群とAdult群で重篤者の発症率にあまり差がなかったが、下顎前歯ではAdult群の方が歯根吸収が見られる割合が高かった.重篤者群の方が初診重篤症例に歯根形態異常を有するものが多いことから,歯根吸収の要因の1つとしてホスト側の要因が大きく関与していると思われた.また,重篤症例は歯の移動量が大きい傾向が認められたので,治療メカニクス上の問題も関わっていることが示唆された.重篤な歯根吸収を起こした症例については再検査を実施中である。歯根吸収の動物実験モデルとして、Wistar系ラットを用いて歯根形成期に合わせて低カルシウム食を与えて歯根形成不全症モデルを作製し、現在このモデルを用いて矯正的歯の移動を行い歯根吸収状態について観察中である。また、ラットの生理的な歯の移動に伴う歯根セメント質の吸収、形成についても観察を行った。In vitroの実験としヒト末梢血リンパ球細胞から誘導される破骨細胞、破歯細胞様細胞の特徴について調べた。本学矯正科で矯正治療を行った症例を疫学的に検索すると、歯根形態は、歯根吸収が軽症であった群(軽症者群)の約94%が正常であったのに対して、重症であった群(重症者群)では約36%に異常が認められた。軽症者群の治療前の歯根形態はその3%が短根状、他の3%が屈曲状であった。一方、重症者群では短根状が15.2%、ピペット状が15.2%、短根状でピペット状が6.1%であった。治療前に歯根吸収が認められたのは、軽症者群では9.1%、重症者群では36.4%であった。治療前に歯根に異常形態もしくは歯根吸収像を認めたのは、軽症者群では12.1%あったのに対して、重症者群では51.5%であった。以上の結果より、矯正治療前の歯根の異常形態所見が、治療による歯根吸収の発現と密接に関連していることが示唆された。低カルシウム食を歯根形成期に与えることにより形成した、歯根象牙質に低石灰化領域を有し歯槽骨は正常なモデルラットを用いて矯正力により歯を移動したところ、正常歯根を有する対照群とは歯根吸収所見で大きな差は見られず、石灰化度の低い象牙質を有する歯根が、必ずしも歯根吸収に対する抵抗性が低いわけではないことが示唆された。セメント芽細胞を免疫組織化学的に調べると、骨芽細胞と類似した基質タンパクを産生しており、セメント芽細胞は骨芽細胞と同様に、破歯細胞の誘導に大きく関与していると考えられた。また、歯根膜細胞はin vitroで圧縮力を負荷するとHSP47,60,70の産生を増強してメカニカルストレスに対応するとともに、破骨細胞様、破歯細胞様細胞の形成を抑制することが明らかになった。以上の結果より、矯正治療に伴う歯根吸収の発現と重篤度の個人的なバリエーションには、歯根形態、歯根歯質、歯周組織の特性等のホスト側の要因が強く関わっており、これらの要因をさらに解析することにより、歯根吸収のリスクファクターの診断法と予防法がより明確になると考えられた。
Rafに対するH-RasとR-Rasの作用の比較

今年度は,互いに相同性を持つ2つの低分子量GTP結合タンパク質Ras(H-Ras,K-Ras,N-Ras)とR-Rasが筋発生において役割分担を行っている可能性について、筋肉に存在する衛星細胞から樹立された筋芽細胞株C2C12を用いて行った.まず筋分化におけるRasとR-Rasの役割を調べた結果,活性変異型H-RasがC2C12の筋管細胞への分化を阻害するのに対して,活性変異型R-Rasは逆に促進することを見いだした.R-Rasによる分化促進の作用機構を解析した結果,R-Rasは細胞死抑制因子Aktを活性化することによって分化時における筋芽細胞の細胞死を抑制して筋分化を促進していると考えられた.また,C2C12が分化する際に内在性R-Rasの活性化が認められ,その一方でR-Rasの活性化を抑制する因子であるR-Ras-GAPを発現させたところ,C2C12の分化は抑制された.これらの結果から,筋分化においてR-Rasが重要な役割を果たしているのに対して、Rasは抑制的に働くことが明らかになった.次にC2C12の化学走性(chemotaxis)におけるRasとR-Rasの役割についても検討を加えた.その結果,bFGFやHGF,IGF-1といった走化性因子による内在性Rasの活性化が観察された.一方,これらの因子はR-Rasの活性には影響を与えなかった.さらに,優性抑制型H-RasによるC2C12の移動の阻害,および活性変異型H-RasによるC2C12の運動性の亢進が認められた.これらの結果から,筋芽細胞の移動においてはR-RasよりもRasが重要な役割を果たしていると思われる.今年度は,互いに相同性を持つ2つの低分子量GTP結合タンパク質Ras(H-Ras,K-Ras,N-Ras)とR-Rasが筋発生において役割分担を行っている可能性について、筋肉に存在する衛星細胞から樹立された筋芽細胞株C2C12を用いて行った.まず筋分化におけるRasとR-Rasの役割を調べた結果,活性変異型H-RasがC2C12の筋管細胞への分化を阻害するのに対して,活性変異型R-Rasは逆に促進することを見いだした.R-Rasによる分化促進の作用機構を解析した結果,R-Rasは細胞死抑制因子Aktを活性化することによって分化時における筋芽細胞の細胞死を抑制して筋分化を促進していると考えられた.また,C2C12が分化する際に内在性R-Rasの活性化が認められ,その一方でR-Rasの活性化を抑制する因子であるR-Ras-GAPを発現させたところ,C2C12の分化は抑制された.これらの結果から,筋分化においてR-Rasが重要な役割を果たしているのに対して、Rasは抑制的に働くことが明らかになった.次にC2C12の化学走性(chemotaxis)におけるRasとR-Rasの役割についても検討を加えた.その結果,bFGFやHGF,IGF-1といった走化性因子による内在性Rasの活性化が観察された.一方,これらの因子はR-Rasの活性には影響を与えなかった.さらに,優性抑制型H-RasによるC2C12の移動の阻害,および活性変異型H-RasによるC2C12の運動性の亢進が認められた.これらの結果から,筋芽細胞の移動においてはR-RasよりもRasが重要な役割を果たしていると思われる.
低線量多時相　Ｄｕａｌ　Ｅｎｅｒｇｙ　ＣＴ　による尿路系腫瘍検出能の改善

低線量多時相撮像法の開発について、現在、尿路系腫瘍検出には単純、腎実質相、排泄相の3相撮像が必要といわれているが、Dual Energy CTとsplit-bolus法を用いた造影後1相(腎実質相+排泄相)撮像から、疑似的な単純、腎実質相、排泄相(3相)の作成を行うことで、同等の情報が得られることを実証した。これにより、実際は1相のみの撮像を行うだけで、3相分の情報を得ることができ、被ばくを低減できることが示された。本研究の目的は、最新のDual Energy CTを用いた低線量多時相撮像データによる新たな画像開発(仮想全尿管拡張像、尿管および尿路上皮腫瘍の選択的描出像)であり、上部尿路腫瘍の臨床診断への応用を目指すものである。H24年度から当院で本格稼働している最新鋭320列MDCTを使用し実験を行っている。途中、検出器の変更があり再実験を余儀なくされた。更に、当院で採用されているDual Energy CT (DECT Toshiba社製)は、Fast kV Switchingが可能なGE、Dual SourceのSiemens社製と比べ、これまでDECT技術の活用に困難を伴い、実験が思うように進まずにきていた。そんな中、H25年8月に発表されたToshibaの新しいDECT技術が、H25年秋より当院でも使用可能となり、現在この技術を用いてファントムの再実験を行っているところである。H26年度中に、ファントムを用いた低線量多時相撮像データによる実験結果(仮想全尿管拡張像、尿管および尿路上皮腫瘍の選択的描出像)さらにその臨床応用とあわせ、国際学会および論文としての発表を行う予定である。尚、開発した撮像法を臨床例で応用する際、その診断能を検証する予定であるため、以前の当院の上部尿路腫瘍におけるCT画像をretrospectiveに検証し、上部尿路の診断法について現在論文を作成し、投稿予定である。これに基づき、新たな撮像法での臨床応用例について、診断能評価を行っていく予定である。血尿の原因として、結石の他に上部尿路(腎盂・尿管)腫瘍が重要であるが、その診断には侵襲的な内視鏡検査が必要であった。現在CT尿路撮像は、低侵襲で診断能も期待できるが、尿管蠕動、被曝等の未解決課題が残る。本研究の目的は、最新のDual Energy CTを用いた低線量多時相撮像データによる新たな画像開発(仮想全尿管拡張像、尿管および尿路上皮腫瘍の選択的描出像)であり、上部尿路腫瘍診断への応用を目指す。Dual Energy CTを用いて、virtual preenhanced imageによる被曝の低減、iodine selective imageによる尿路の選択的抽出および微妙な腫瘍濃染の検出等を考えている。更に、尿路の多時相撮像から非剛体変形統合法を応用し全尿管の拡張像を合成するソフトウェアを作成し、前述の技術を応用しDual Energy CTUの開発を目指する。本年度は、ファントム実験を開始した。尿管ファントムを使用し低線量多時相撮像法、仮想全尿管拡張像の開発を行う。内径3 mmのアクリルチューブに、模倣小結節および希釈したヨード造影剤を注入した尿管模倣ファントムを作成、このチューブを水で満たした円柱状容器(内径25cm)に埋没させた後、Dual Energy CTによるスキャンを行う。まず、Dual Energy CT scanに最も適した再構成スライス厚・間隔、スキャンFOV (field of view)、ディスプレイFOV、再構成関数等を検討した。今後、開発した撮像法を臨床例で応用する際、その診断能を検証する予定であるため、以前の当院の上部尿路腫瘍におけるCT画像をretrospectiveに検証し、上部尿路腫瘍の診断法について現在論文を作成中である。これに基づき、新たな撮像法での診断能評価を行っていく予定である。低線量多時相Dual Energy CTによる尿路系腫瘍検出能の改善が本研究のテーマで、当初の研究概要は、ファントム実験から仮想全尿管拡張像、低線量多時相撮像法の開発を行い少数の患者に対し上記手法を適応し、撮像法の改良を行うことであった。研究を行うにあたり、Dual Energy CTの技術的な開発を待つ必要があり、予定通り研究を始めることができなかった。その間当院の既存臨床例のCTによる尿路腫瘍の検出能についてretrospectiveに検討した。平成25年秋より当院のDual Energy CTで使用可能となった新しい技術を用いて、ファントム実験から、低線量多時相撮像法の開発を行った。また、この頃までに、尿路腫瘍検出のため尿管が拡張するまで何度も撮像するのは、被ばくとあわせメリットが乏しい、という報告が相次いでおり、仮想全尿管拡張像の開発は現時点で必要性に乏しいと考えられたため、行わなかった。

低線量多時相撮像法の開発について、尿路系腫瘍検出には現在単純、腎実質相、排泄相の3相撮像が必要といわれているが、造影剤投与法を工夫したsplit-bolus法を用いた造影後1相(腎実質相+排泄相)撮像から、疑似的な単純、腎実質相、排泄相(3相)の作成を行い同等の情報が得られることをファントム実験で実証した。これにより、実際は1相のみの撮像を行うだけで、3相分の情報を得ることができ、被ばくを低減できることが示された。実臨床でも応用可能と思われたため、当初の予定通り、少数の臨床例で試みるにいたった。しかし、現在の技術では、軽微な体動が画像の質を低下させてしまうため、臨床の撮像を、この撮像法に置換できるとまではいうことができなかった。今後、Dual Energy CTの開発がすすめば、臨床例でも実現可能と思われる技術をファントム実験では示すことが可能であった。この結果は、第74回日本医学放射線学会総会(H27/4/19)で発表し、現在、論文作成、投稿準備をすすめている。H24年度から当院で本格稼働している最新鋭320列MDCTを使用し実験を行っている。途中、検出器の変更があり再実験を余儀なくされた。更に、当院で採用されているDual Energy CT (DECT Toshiba社製)は、Fast kV Switchingが可能なGE、Dual SourceのSiemens社製と比べ、これまでDECT技術の活用に困難を伴い、実験が思うように進まずにきていた。そんな中、H25年8月に発表されたToshibaの新しいDECT技術が、H25年秋より当院でも使用可能となり、現在この技術を用いてファントムの再実験を行っているところである。そのため当初の予定より遅れているが、H25年秋からのファントム実験については現在順調にすすんでいる。平成24年度から本格稼働している最新鋭320列MDCTを使用しているが、途中検出器の変更がありファントム実験を再度行うことが必要となったため。上記事情により、当初の予定より実験の進行は遅れているが、H25年秋より行っているファントム実験は順調に進んでおり、H26年度中に、ファントムを用いた低線量多時相撮像データによる実験結果(仮想全尿管拡張像、尿管および尿路上皮腫瘍の選択的描出像)さらにその臨床応用とあわせ、国際学会および論文としての発表を行う予定である。今年度は、ファントムデータに対して、非剛体変形統合法を使用して異なる径の尿管を合成する方法を開発する(仮想全尿管拡張像)。Dual Energy CTを応用し、iodine selective image、preenhanced image、virtual monochromatic image等を作成し、その適正化を行う。
時空間的気候変異のもとでの植物の分布拡大における温度適応の役割の解明

近年日本に侵入し全国に分布を拡大したミチタネツケバナと在来種タネツケバナについて東日本の南北の緯度傾度に沿って集団を採取し、低温耐性と遺伝構造を解析した。ミチタネツケバナは4つのクレードに分かれ、4回日本に侵入したことが示唆された。低温耐性については、低温順化前での凍結損傷温度に集団間差が認められ、また、その違いは最低気温と相関があった。このことから、近年侵入した種でも機能的分化が起こっていることが明らかとなった。・稲作が始まった頃から国内で自生していると考えられている在来種タネツケバナと40年ほど前に日本に侵入したと考えられている侵入種ミチタネツケバナを材料とし、南北様々な場所の集団間で、温度適応にどのような変異があるかを調査した。・静岡から青森まで二つのラインにそって約50地点において両種の種子と親個体のサンプリングを行った。親個体のサンプルからDNAを抽出し、RAD-seq解析によって遺伝子変異を調べる予定であったが、サンプルのDNAが激しく断片化しており、DNA抽出は断念せざるを得なかった。種子は親個体別にサンプルしなかったため種子をDNA解析に使うことができず、DNA抽出は次年度再挑戦することとなった。・温度適応の指標の一つとして、葉の凍結温度を測定した。種子から発芽した個体を20度で育成し、サンプルした葉をチューブに入れて温度を低下させ、凍結が起こる温度を測定した。在来種タネツケバナでは南北の集団間で温度適応能力が分化していると予想していたが、予想に反して凍結温度に南北緯度に依存した差は見られなかった。一方、侵入種ミチタネツケバナではどの集団も同様の温度適応能力をもつと予想していたが、こちらも予想に反して北の集団ほど凍結温度が低いという集団分化が見られた。ミチタネツケバナの集団間変異に関しては、侵入元が異なる、あるいは侵入後に急速に進化した、という二つの可能性が考えられ、今後DNA解析の結果と併せて検討する予定である。昨年度は現地採取したミチタネツケバナ及びタネツケバナ個体からDNAを抽出するべく個体を採集したが、個体がもつ遺伝子が断片化していることが明らかとなったため、今年度改めて種子を採集した。個体別に種子を採集することにより、個体間の遺伝的多様性を解析可能とした。採集種子を発芽させ、育成した個体からDNAを抽出しようとしたが、シロイヌナズナなどで用いられている手法ではDNAを抽出することができないことが明らかとなり、新規に抽出法を開発した。一部の個体について遺伝子解析を行い、現在解析中である。新たに採集した種子から育成した個体を育成し、葉の凍結温度を測定した。今年度は新たに低温馴化前後の凍結温度を測定し、両種において低温馴化による凍結温度の変化に種内変異があることを明らかにした。新たに耐凍性を測定する実験系を開発した。この実験系では、植物の葉断片を低温にさらし、その後融解させたあとのクロロフィル蛍光測定と電解質の湧出量を測定することができる。40年ほど前に日本に侵入したと考えられるミチタネツケバナと、2000年以上前から日本に定着していると考えられる同属のタネツケバナについて、集団間の遺伝的な分化と機能的な分化がどのように異なるかを調べた。距離あたりの温度環境変化が大きいと考えられる東日本の青森県から静岡県まで2本のトランセクトを引き、合計50ヶ所から両種の種子をサンプリングした。うち36ヶ所の集団についてRAD-seqを用いた遺伝子解析を行い、18ヶ所の集団について耐凍性の解析を行った。遺伝子解析は、ゲノムを読むところまでは終了したが、系統樹の解析に若干てこずっており、最終的な結果はまだ出ていない。予備的な解析では、タネツケバナはかなり古い時代に集団間で分化し、その後集団間の違いは固定されていることが示唆された。ミチタネツケバナは遺伝的な距離が近い集団のグループがいくつか認められた。これはミチタネツケバナが日本に複数回侵入したことを示唆する。耐凍性については、通常温度で育成した個体と低温に数日さらして順化させた個体の葉について、凍結が始まる温度(凍結温度)と、光合成機能が50%低下する温度(障害温度)を調べた。未順化タネツケバナの凍結温度は生息地の日最低気温と正の相関があった。ミチタネツケバナの凍結温度とタネツケバナのLT50には有意な集団間差が見られなかった。ミチタネツケバナの障害温度には集団間差が見られ、最低気温と積雪深の交互作用が影響していた。以上から、両種とも生育地の環境に適応した結果集団間に機能分化が起こっていること、分化が起こっている機能が異なることが示唆された。なお、ミチタネツケバナの機能分化が侵入以前の違いを反映しているのか、侵入後の進化を反映しているのかを判断するのは、遺伝子解析の結果を待つ必要がある。

このことから、近年侵入した種でも機能的分化が起こっていることが明らかとなった。遺伝子解析、耐凍性の評価など順調に進行している。27年度が最終年度であるため、記入しない。植物生理生態遺伝子解析を進め、それぞれの種内の集団の系統樹を描き、各集団が成立した過程を明らかにする。耐凍性を評価し、低温耐性の種内分化のプロセスを明らかにする。耐凍性を評価する実験系を改良し、耐高温性を評価する。以上の結果から、温度適応が種内で分化する過程を明らかにする。当初予定では、初年度はDNA解析を行い、二年度めから温度適応の解析を行う予定であった。今年度はDNA解析に失敗したが、温度適応の解析を始めることができ、予定外の遅れと予定外の早まりがあり、両者が相殺していると考えた。遺伝子解析を外注したが、一部時間的に間に合わず、次年度に繰り越すこととした。・親個体からDNAを抽出することは困難であると認められたため、改めて種子のサンプリングを行う。・今度は親個体別に種子を回収し、その種子のDNAを解析することで、集団内・集団間の遺伝的解析を行う。・温度適応については、凍結温度に加え、耐凍性、耐高温性など測定項目を増やし、温度適応の全貌を明らかにする。遺伝子解析の外注に用いる。初年度にDNA解析を行う予定であったが、収集したサンプルのDNAが断片化しており、解析は不可能と判断された。再度植物サンプルを収集する。個体ではなく種子をサンプルし、新たに個体から発芽させることでDNA断片化が起きていないサンプルを得ることとした。サンプルからDNAを抽出し、RAD-Seq解析を行う。
新奇超伝導体における電子スピンの役割解明

平成17年度にCeColn_5の単結晶試料作成を精力的に行い、その結果、2.3Kで超伝導転移を示す3mm^*3mm^*0.5mm程度の大きさの良質な単結晶試料の作成に成功した。この試料を用いて、平成18年度前半に中性子小角散乱実験を行い、この系の磁束格子の観測に挑戦した。また、京都大学松田研究室からのCeRh_1-xCo_xIn_5系の単結晶試料の提供を受け、平成18年度に、中性子弾性散乱、準弾性散乱、非弾性散乱実験による磁気相関の観測をおこなった。この混晶では、Co濃度xに依存して、結晶に整合する周期を持った反強磁性秩序、非整合の反強磁性秩序、超伝導という3つの状態が発現することが予想されていた。我々の研究において、Co濃度xが低濃度側(x【less than or equal】0.3)では非整合の反強磁性秩序が存在し、一方、中間濃度領域(0.3【less than or equal】x【less than or equal】0.6)では整合の反強磁性と超伝導が共存することがわかった。ここでの最も注目すべき重要な成果は、非整合の反強磁性秩序と超伝導は共存し得ないことを見出したことである。この結果により、反強磁性転移にともなうフェルミ面上のギャップ形成によって超伝導が急激に抑制されることが示唆され、この系の超伝導を担うフェルミ面上の位置を特定することに成功した。これは、重い電子系超伝導体においては世界初の例であり、新奇な超伝導体における超伝導発現のメカニズム解明の核心に迫る極めて重要な手がかりとなった。現在Phys.Rev.Lett.に論文を投稿中である。平成17年度は、本研究推進のため、CeCoIn5の大型単結晶作成の条件探索を引き続き行った.作製法としてInによるフラックス法を用いた。全部で7回挑戦した結果,1-2mm2の薄片の単結晶が10mm*5mm*0.5mmの塊になっているものを得る事に成功した。磁化測定を行った結果、得られた単結晶は、この物質の最高転移温度2.3Kで超伝導転移を示した。塊の中にある単結晶についても、光の反射状況から、それぞれがほぼ同じ方位に揃っている事が分かった。しかし、中性子散乱実験では,さらにおおきな結晶が必要とされるため,作成条件の探索を継続する事になった.平成17年度最後に,原料を溶解し、CeCoIn5とInを接触させる方法を試行するためアーク炉を購入した.通常のフラックス法では原料をバラバラに混ぜ溶融後徐冷させる。新しい方法では、一度アーク炉で溶解した原料(CeCoIn5)をフラックス(In)と接触させながら溶融し、再結晶化時の大型結晶育成を狙う方法で,RENi2B2C系の大型単結晶育成の際に有効である事が確認されている.本研究では,来年度も引き続き試料サイズを大きくする努力を継続していく。
固相窒素吸収により表面高窒化した生体適合型ステンレス鋼およびβ型チタン合金の創製

ステンレス鋼SUS304とβ型Ti合金を高温の窒素中で焼鈍することにより,表面近傍に窒素が拡散するとともに窒化物が析出し,表面硬度が上昇した.いずれも摺動特性の悪い材料であるため,表面硬度の上昇は耐摩耗性の面で工学的重要性が大きい.また,SUS304は表面硬化で大気中の疲労強度が大きく向上した.一方で,鋭敏化現象によって腐食環境下での疲労強度は減少した.窒素中焼鈍後の後熱処理によって鋭敏化はある程度抑制できるが,完全な抑制は困難であった.β型Ti合金については,表面硬度の上昇にもかかわらず,熱処理中の結晶粒粗大化によって大気中の疲労強度が減少した.1100°Cおよび1200°Cの窒素環境下で窒素中焼鈍を行ったSUS304を用い,大気中にて疲労試験を行ったところ,未処理材と比較して疲労強度が大きく向上した.EDXによる面分析および線分析に基づき,マトリックス中に固溶した窒素のみで無く,窒化物CrNの析出による硬さ上昇が疲労強度向上の要因である事を指摘した.一方,塩水中における腐食疲労試験では,未処理材よりも疲労強度が低下した.その可能性として,結晶粒の粗大化と材料の鋭敏化が考えられたため,硝酸エッチングによる組織観察ならびに分極特性の解析を行った.その結果,窒素中焼鈍を行った材料のみに顕著な粒界腐食が認められ,窒素中焼鈍による腐食環境中における疲労強度低下が,粒界への窒化物析出と,それに伴うCr欠乏層の形成によることを実験的に明らかにした.そこで,窒素中焼鈍を施した材料に対して再溶体化(RST)処理を行う事で,窒化物の拡散・再固溶を試みた.RST処理によって粗大なCrNは消失したが,表面硬さや大気中の疲労強度は未処理材よりも高く,機械的性質向上が窒素固溶によって保たれている事が明確になった.しかしRST処理材を用いて腐食環境中で疲労試験を行ったところ,未処理材よりも疲労強度は低下した.すなわち,RST処理によって粗大な窒化物は消失するが,粒界に析出したサブミクロンサイズの窒化物が消失せず,RST処理では鋭敏化を解消することが困難である事が判明した.一方,β型Ti合金Ti-15Mo-5Zr-3Alを1200°Cで窒素中焼鈍したところ,表面にα型Tiが析出するとともに,TiNの析出も認められ,表面が硬化した.そこで,より多くの試料を用いて大気中の疲労試験を実施した.しかし,表面硬さが上昇しているにもかかわらず,疲労強度は未処理材よりも低下した.結晶粒の粗大化,もしくは粒界へのぜい性的なTiN析出が,疲労強度低下の要因と考えられる.ステンレス鋼SUS304とβ型Ti合金を高温の窒素中で焼鈍することにより,表面近傍に窒素が拡散するとともに窒化物が析出し,表面硬度が上昇した.いずれも摺動特性の悪い材料であるため,表面硬度の上昇は耐摩耗性の面で工学的重要性が大きい.また,SUS304は表面硬化で大気中の疲労強度が大きく向上した.一方で,鋭敏化現象によって腐食環境下での疲労強度は減少した.窒素中焼鈍後の後熱処理によって鋭敏化はある程度抑制できるが,完全な抑制は困難であった.β型Ti合金については,表面硬度の上昇にもかかわらず,熱処理中の結晶粒粗大化によって大気中の疲労強度が減少した.SUS304を用いて,1100°Cおよび1200°Cの窒素環境下で窒素中焼鈍を行った.その際,昇温状態で,封入した窒素の気圧が1気圧(0.1MPa)になるように調整した.また,焼鈍時間は30時間とした.光学顕微鏡観察とEDX成分分析により,1100°Cでは粗大なCr窒化物が表面近傍に多数形成されるが,1200°Cでは窒化物寸法がかなり小さく,これは1100°Cにおけるマトリックスへの窒素固溶量が1200°Cより小さいことに起因することを明らかにした.また,表面付近での硬さは1100°Cで窒素中焼鈍すると1200°Cの場合よりも著しく上昇したが,1200°Cの方が窒素の拡散速度が速いため,硬化相深さは1200°Cの方が深くなった.回転曲げ疲労試験の結果,表面硬化に起因して1100°C,1200°Cいずれの窒素中焼鈍の場合も疲労強度は未処理材よりも大きく向上し,特に1100°C材で顕著に上昇した.しかしながら,腐食環境中で疲労試験を行ったところ,焼鈍材の疲労強度は焼鈍温度や窒化物寸法によらず大気中よりも大きく低下した.SUS304では窒素固溶によって耐食性が向上する事も報告されているが,この場合は窒化物析出によって鋭敏化が生じたためである事を指摘した.一方,β型Ti合金Ti-15Mo-5Zr-3Alを1200°Cで0.5,1,2時間窒素中焼鈍(1気圧)したところ,表面にα型Tiが析出するとともに,TiNの析出も認められ,表面が硬化した.窒素はα安定化元素であるために表面近傍にα相が析出し,析出深さは焼鈍時間とともに深化した.β型Ti合金の表面硬化は,窒素固溶,α相析出および窒化物TiN析出の複合硬化である事を明らかにした.1200°Cで窒素中焼鈍を行ったSUS304を用い,大気中で疲労試験を行ったところ,未処理材と比較して疲労寿命が大きく向上したが,塩水中における腐食疲労試験では未処理材よりも寿命が低下した.

この原因として粒界への窒化物析出と,それに伴うCr欠乏層の形成によることが確認されたため,窒素中焼鈍を施した材料に対して再溶体化(RST)処理を行う事で窒化物の再固溶を試みた.しかし窒化物は十分に消失せず,RST処理では鋭敏化を解消することが困難であった.窒化物は,窒素中焼鈍処理における炉冷過程で生じていることが予想されたため,最終年度では,1200°Cの窒素環境下で窒素固溶処理を実施した後,窒素を充填した炉から直接試験片を水冷する焼き入れ(QT)処理を行うことで,窒化物析出の抑制を試みた.QT材は表面硬度については窒素中焼鈍材およびRST材と同程度であった.塩水中疲労試験を実施したところ,窒素中焼鈍材およびRST材よりは長寿命の疲労強度が得られ,窒化物の抑制に成功した.しかし,依然として未処理材よりも腐食疲労寿命が短く,硝酸エッチングによってごく一部にCr欠乏層が形成されていることが確認された.β型Ti合金Ti-15Mo-5Zr-3Alについては,結晶粒の粗大化もしくは粒界へのぜい性的なTiN析出によって,窒素中焼鈍材は未処理材よりも大気中の疲労強度が減少した.そこでβ型Ti合金に対してもRST処理を施し,TiNの再固溶を試みた.組織観察の結果,RST処理によってTiNは再固溶したが,結晶粒粗大化の影響が大きく,RST材の疲労強度は未処理材よりも低いままであった.期間全体を通し,固相窒素吸収によってSUS304およびβ型Ti合金の表面硬化に成功し,特にSUS304については大気中の疲労強度向上が著しかった.しかし窒素中焼鈍処理によってSUS304では鋭敏化,β型Ti合金では結晶粒粗大化が発生し,それらの影響は後熱処理によっても十分には抑制できなかった.材料強度学窒素中焼鈍によって,SUS304およびβ型Ti合金ともに表面硬度が上昇した.いずれも摺動特性の悪い材料であるため,表面硬度の上昇は耐摩耗性の面で工学的重要性が大きい.また,SUS304において疲労強度が大きく上昇したことは,材料の高強度化という観点からは目的が達成できたと言える.しかしながら,SUS304の腐食環境中における疲労強度は低下しており,生体材料としての適用を考えた場合に問題となる.窒素中焼鈍処理後の再溶体化処理によっても腐食環境中での疲労強度は向上しなかったが,硝酸エッチング等によってCr欠乏層に起因した鋭敏化のメカニズムが明らかとなった.すなわち,鋭敏化を防ぐ他の熱処理手法を適用する目処がついたことにより,当初の目標を達成したと言える.β型Ti合金については,大気中の疲労強度が,窒素中焼鈍によっても向上しなかった.そのメカニズムが明確では無いが,組織観察から結晶粒粗大化とTiN析出が要因と考えられる.要因を抽出できたことで,疲労強度向上の手法提案が可能となった点で目標を達成したと考えられる.SUS304およびβ型Ti合金ともに,窒素中焼鈍による窒素固溶で表面が著しく硬化することを明らかにしたが,特にSUS304では大気中の疲労強度が大きく上昇することを示しており,生体毒性のあるNiを増やすのではなく,窒素による強化に成功したことは,材料の高強度化という観点からは目的が達成できたと言える.また,表面硬化のメカニズムが窒素固溶のみでなく,CrNやTiNなどの窒化物析出,あるいはα相などの析出に起因することを明らかにしたことは学術的にも重要な成果であり,当初通りの目的が達成できていると考えられる.SUS304については,窒素中焼鈍によって大きく疲労強度が向上したが,同時に鋭敏化によって耐食性が低下すると言う問題が生じた.また,窒化物を再固溶させるような再溶体化(RST)処理を行ったが,RST処理でも鋭敏化を解消できなかった.SUS304の鋭敏化については,窒素中焼鈍過程での炉冷も主因となり得るため,高温炉から直接水冷できるようなシステムにより,窒素中加熱状態からの急冷によって鋭敏化を防ぐことを検討している.
広域仮想計算機基盤のための仮想ネットワークテストベッド構築に関する研究

仮想計算機技術の発達により、地理的に分散する大学や組織が提供する計算機資源をソフトウェア制御技術により動的に多数確保し、仮想計算資源を共有するマルチサイト・クラウド実験基盤の構築技術は成熟しつつある。しかし、このような広域に分散する仮想計算機基盤と統合して活用可能なネットワークの実験基盤の整備はまだ発展途上にある。本研究では、広域に分散するSDN (Software Defined Networking)サービスを複数相互接続し、仮想計算機基盤の構築と同時に、その仮想計算機基盤間をつなぐネットワークに関しても仮想化技術によってソフトウェアで完全に制御可能なネットワーク実験基盤(テストベッド)の構築を目指し、研究開発を実施してきた。当該年度は、主に本研究の成果報告に取り組むとともに、昨年度に引き続き複数管理ドメインにまたがるOpenFlowネットワークの管理のためのOpenFlowネットワークモニタリングツールの実証的評価を実施した。研究期間全体を通して、本研究では1) OpenFlow相互接続網の構築、2)複数管理ドメインにまたがるOpenFlowネットワークの仮想化技術の構築、3)複数管理ドメイン仮想化技術の実証実験、4)実アプリケーションを用いたネットワーク実験基盤の実証的評価に取り組んだ。国際環境におけるOpenFlowの相互接続網の構築にあたっては、日本3拠点、アメリカ3拠点、台湾1拠点、タイ1拠点、マレーシア1拠点を結んだ環境の構築を達成し、複数管理ドメインにまたがる管理手法としてSDN環境を仮想化するAutoVFlowの展開と実証実験を実施した。また、アプリケーションの実証としてマルチパスを用いた高速データ転送システム、複数管理ドメインにまたがるOpenFlowネットワークモニタリングツールの実証的評価を通して研究成果の評価を実施した。本研究では、広域に分散するSDN (Software Defined Networking)サービスを複数相互接続し、仮想計算機基盤の構築と同時に、その仮想計算機基盤間をつなぐネットワークに関しても仮想化技術によってソフトウェアで完全に制御可能なネットワーク実験基盤(テストベッド)の構築を目指し、研究開発を実施している。初年度にあたる当該年度は、1)国際環境におけるOpenFlowの相互接続網の構築、2)複数管理ドメインにまたがるOpenFlowネットワークの仮想化技術の構築に取り組んだ。国際環境におけるOpenFlowの相互接続網の構築の構築にあたっては、各国のアカデミックネットワークを相互に接続することで、これまでに日本の3拠点、アメリカ3拠点、台湾を接続した実証実験環境を構築した。また、複数管理ドメインにまたがるOpenFlowネットワークの仮想化技術の構築にむけ、NICTが開発したAutoVFlowと呼ばれる仮想化ソフトウェアを前述の国際実験環境において配備し、実証的評価を行った。本研究では、研究計画として、1) OpenFlow相互接続網の構築、2)複数管理ドメインにまたがるOpenFlowネットワークの仮想化技術の構築、3)複数管理ドメイン仮想化技術の実証実験、4)実アプリケーションを用いたネットワーク実験基盤の実証的評価という4つのマイルストーンを設定して進めている。当該年度では、研究計画通り、1)のOpenFlow相互接続網の構築を継続して実施しつつ、2)のネットワーク仮想化技術の構築に取り組んでいる。そのため、概ね当初の計画通り研究開発が推移していることから、順調に進展していると判断している。当該年度は昨年度に引き続き、1)国際環境におけるOpenFlowの相互接続網の構築、2)複数管理ドメインにまたがるOpenFlowネットワークの仮想化技術の構築に取り組んだ。国際環境におけるOpenFlowの相互接続網の構築の構築にあたっては、昨年度までに構築済みであった日本3拠点、アメリカ3拠点、台湾1拠点に加え、タイ1拠点に拡張し、実証実験環境の充実を図った。また、また、複数管理ドメインにまたがるOpenFlowネットワークの仮想化技術の構築にむけ、各国にまたがるOpenFlowネットワークの状況を俯瞰し、管理可能とするOpenFlowネットワークモニタリングツールの研究開発を進め、現在利用可能な実証実験環境で実験を実施した。当該年度では、研究計画通り、1)のOpenFlow相互接続網の構築を継続して実施しつつ、2)および3)の複数管理ドメインにまたがるネットワーク仮想化技術の構築およびその実証実験に取り組んでいる。