hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
コロナグラフによる2千万度超高温フレア画像の検出

6画像を記録装置に取込むためのテストを行っている。結果として主目的である超高温太陽リムフレア画像の検出及び、プロミネンスの磁場測定、コロナ輝度変化などの観測資料を得られる見通しがついた。更に精度を高めるための観測方法についての検討及び、画像処理、プログラムに関するソフトウェアの開発が進められている。4.本研究は4年次計画の第2年次であるが、計画は順調に進んでおり平成2年8月より本観測に移り、今期太陽活動期に集中観測を行ない太陽物理学上の物理を追求するための成果が充分期待される。1.本年は4年次計画の第3年次であるが、研究計画は順調に進んでいる。平成元年度には望遠鏡を乗鞍コロナ観測所の10cmコロナグラフ用赤道儀に据付けてCCDカメラによる初期観測に成功したが、本年度は、テスト観測を行いつつ画像のソフトウェアの開発を行ない、大まかなところは完成した。微弱ではあるが干渉フィルタ-によるゴ-ストが残っており、一部は取除くことに成功した。2.以上の準備の後、秋より定常観測に入った。その結果.連続光(6630A^^°)において、太陽面中央の輝度の10^<-6>の強度の微弱なプロミネンス及びコロナの画像までを取得しつつある。また、フレア後半におけるル-プ構造を検出することに成功し、当初の目的に近づいたといえる。3.なお前記1などの像のむらが残っており、今一歩の検討を要する。またデ-タ取得の時間間隔がパソコンから来る制約の為2分程度と長く、更に画像デ-タ処理の効率があまりよくないので、これらを改善することが必要である。1、本年度は4年次計画の最終年である。8月末に太陽X線観測衛星「ようこう」が無事打上がり、画期的なフレア及びコロナの画像を取得し始めた。12月3日に研究課題そのものである「コロナグラフによる2千万度超高温フレア画像の検出」に初めて「ようこう」との同時観測により成功した。その結果最初の計画調書に目標として掲げた項目、即ち「ようこう」のX線画像よりエミッションメジャ-(ne^2l°,ne電子密度cm^<ー3>,l幾何学的厚みcm)と、新コロナグラフによりコラム密度(nel)をフレアについて求めることができ,その結果として、電子密度(ne=3×10^<10>cm^<ー3>)と厚み(l=1000km)を独立に世界に先駆けて求めることができた。なかんずく1000kmという厚みは、このフレアの見掛けの大きさ2万kmに比べて極めて小さいので、フレアのエネルギ-解放の理論に非常に重要な役割りを果たす観測となったといえる。今後の理論上の発展が待たれる,2、本年度は約100日の観測を行うことができ、とくに連続光の画像は明るいサ-ジ,紅炎で得られた。そのうちの一つ爆発型紅炎の観測は、東大院生入交君の電波との同時観測による博士論文となって結実し、また〔FeKIV〕5303Å(百万度で発光)による画像と「ようこう」の軟X線画像の同時観測は温度解析に用いられ東大院生原君の修士論文に用いられた。3、来年度以降も引続き観測し、第1項の課題に取組む他、偏光観測により紅炎コロナの磁場を求める観測を行う。また、更に精度を高めることを目指す.4、結語.4年次の本研究は、充分にその目的を果たしつつあるといえる。
検診応用に向けたＤＳＣＴとＣＴＤＩを用いた超低被曝灌流画像作成法に関する基礎研究

MDCTは、高速に高精細な三次元再構成画像が得られるため、肺血管性疾患の定量的および定性的診断に役立っている。しかし、例えば肺寒栓の診断において、CT画像では血栓そのものの描出による診断はできるが、シンチグラフィのように病態生理に基づいた診断はできない。しかし、DSCTはエネルギーの異なる2種類のX線で同時に画像形成ができるため、従来のCT値の画像化とは異なる次元での濯流画像を得ることができ血管性疾患の病態生理の解明につながる可能性がある。そこでDSCT画像に対して、大幅に被曝線量を低減する線量指標CT dose indexと我々のこれまでの研究成果であるCDSR法とを組み合わせて用いることで詳細な造影剤の分布を可視化できる濯流画像作成し、その精度と可能性について検証を行っている。平成28年度は、「1.臨床に必要なDSLP画像の解像度や表示方法について検討する。」、「2.臨床画像をリアルタイムで用いて扱えるようにシステムを改良する。」、「3.実際に臨床データ人力し、システム全体をチェツクする。」、「4.システム全体に改良を加え、本システムをさらに進化させる。」の4つの研究計画を立て、DSLPを作成するシステムを完成させ、臨床で使えるシステムにまで進化させることを目指した。その結果1および2については、ほぼ計画通り進んでいる。しかしながら3.で使用する臨床データの入手が計画通り進んでおらず、新たな臨床データを使ってシステム全体をチェックすることが出来ないため、4.の本システムをさらに進化させる、全体として計画より遅れている。平成28年度の計画について、「1.臨床に必要なDSLP画像の解像度や表示方法について検討する。」は、読影者実験をおこない、読影に必要な解像度や表示方法について検討している。「2.臨床画像をリアルタイムで用いて扱えるようにシステムを改良する。」は、大容量のデータをリアルタイムで扱えるように、専用の画像処理装置を中心としてDSLP画像作成システムを完成させるため構築システムについてアルゴリズムの検証を行い、プログラムの改良を繰り返している。「3.実際に臨床データ人力し、システム全体をチェツクする。」ため、実際に複数の患者の大容量臨床画像データ人力し、システム全体をチェツクする予定でしたが、対象とする疾患の患者データの入手出来なかったため、現有のデータ等でしか行えていない。「4.システム全体に改良を加え、本システムをさらに進化させる。」ため1の成果を踏まえて、2および3を繰り返して行うことにより、システム全体を再検討し、アルゴリズム・プログラム・処理方法・各種パラメータに改良を加え、本システムをさらに進化させる予定であったが、3で使用する新たな臨床データが入手出来ない状況が続いており、計画通り進められていない。平成29年度は、DSLP作成プログラムの完成と臨床応用に向けた問題点の洗い出しを行う。1DSCTのdual energy imagingにおける2管球の撮影条件についてCTDIを基に検討する。さらに画像再構成を行う際のパラメータについても検討し、ヨウ素成分の抽出・分離時のパラメータの最適化を行う。21で最適化したパラメータを用いてimagingした画像を、これまでの研究成果であるCDSR法を用いてヨウ素成分が可視化するように、プログラムを改良する。3ここまでの研究成果を集結し、画像処理装置に最適化された撮影条件で撮影したDSCTの画像データを転送後、CDSR法を応用してヨウ素成分を可視化することによりDSLPを作成する一連のプログラムを完成させる。4実際に複数の患者の大容量臨床画像データ入力し、システム全体をチェックする。54を繰り返して行うことにより、システム全体を再検討し、アルゴリズム・プログラム・処理方法・各種パラメータに改良を加え、本システムをさらに進化させる。研究成果を報告するために積極的に国際学会に演題申し込みを行うMDCTは、高速に高精細な三次元再構成画像が得られるため,肺血管性疾患の定量的および定性的診断に役立っている。しかし、例えば肺塞栓の診断において、CT画像では血栓そのものの描出による診断はできるが、シンチグラフィのように病態生理に基づいた診断はできない。しかし、DSCTはエネルギーの異なる2種類のX線で同時に画像形成ができるため、従来のCT値の画像化とは異なる次元での灌流画像を得ることができ血管性疾患の病態生理の解明につながる可能性がある。そこでDSCT画像に対して、大幅に被曝線量を低減する線量指標CT dose indexと我々のこれまでの研究成果であるCDSR法とを組み合わせて用いることで詳細な造影剤の分布を可視化できる灌流画像作成し、その精度と可能性について検証を行っている。平成27年度は、1.DSCT画像を画像処理装置に転送するネットワークを構築する。2.評価用ファントムを用いて、DSCT画像を収集し解析をおこなう。3.ヨウ素成分の抽出・分離の精度検証をおこなう。4.EIを基にDSCTの撮影条件および画像再構成パラメータの最適化をおこなう。5.CDSR法でヨウ素成分を可視化するプログラムを作成する。6.DSLPを作成するプログラムを作成する。の6つの研究計画をたて、DSLPを作成するシステムの完成を目指し、1.2.についてはほぼ可能になっている。3.4については現在もデータ収集を行っている。5.6については予定より進んでいない状況である。そのため全体として予定より少し遅れている。平成27年度の計画について、「1.SCT画像を画像処理装置に転送するネットワークを構築する。」は、DICOM画像サーバー経由で画像処理装置に転送すれば形式を変換する必要は無いが、セキュリティーの問題が有るためデータ収集を行う時にだけ接続できるように工夫し、運用できることが確認できている。

「2.評価用ファントムを用いて、DSCT画像を収集し解析をおこなう。」については、特注でSCTでさまざまな造影剤濃度とCT値を正確に測定できる評価用ファントムを作成した。「3.ヨウ素成分の抽出・分離の精度検証をおこなう。」については、特注のファントムを用いて、造影剤のヨウ素濃度とCT値の関係を、DSCTのdual energy imagingを用いて詳細に測定するためのデータ収集をおこなっている。「4.EIを基にDSCTの撮影条件および画像再構成パラメータの最適化をおこなう。」は3.と同時に進めている。「5.CDSR法でヨウ素成分を可視化するプログラムを作成する。」については4.にパラメータの最適化が遅れているため予定まで進んでいない。「6.DSLPを作成するプログラムを作成する。」15までの研究成果を集結し、画像処理装置に最適化された撮影条件で撮影したDSCTの画像データを転送後、CDSR法を応用してヨウ素成分を可視化することによりDSLPを作成する一連のプログラムを完成させる予定であるが予定より少し遅れている。MDCTは、高速に高精細な三次元再構成画像が得られるため、肺血管性疾患の定量的および定性的診断に役立っている。しかし、例えば肺寒栓の診断において、CT画像では血栓そのものの描出による診断はできるが、シンチグラフィのように病態生理に基づいた診断はできない。しかし、DSCTはエネルギーの異なる2種類のX線で同時に画像形成ができるため、従来のCT値の画像化とは異なる次元での濯流画像を得ることができ血管性疾患の病態生理の解明につながる可能性がある。そこでDSCT画像に対して、大幅に被曝線量を低減する線量指標CT dose indexと我々のこれまでの研究成果であるCDSR法とを組み合わせて用いることで詳細な造影剤の分布を可視化できる濯流画像作成し、その精度と可能性について検証を行っている。平成28年度は、「1.臨床に必要なDSLP画像の解像度や表示方法について検討する。」、「2.臨床画像をリアルタイムで用いて扱えるようにシステムを改良する。」、「3.実際に臨床データ人力し、システム全体をチェツクする。」、「4.システム全体に改良を加え、本システムをさらに進化させる。」の4つの研究計画を立て、DSLPを作成するシステムを完成させ、臨床で使えるシステムにまで進化させることを目指した。その結果1および2については、ほぼ計画通り進んでいる。しかしながら3.で使用する臨床データの入手が計画通り進んでおらず、新たな臨床データを使ってシステム全体をチェックすることが出来ないため、4.の本システムをさらに進化させる、全体として計画より遅れている。平成28年度の計画について、「1.臨床に必要なDSLP画像の解像度や表示方法について検討する。」は、読影者実験をおこない、読影に必要な解像度や表示方法について検討している。
習慣性流産と子宮NK細胞の生殖免疫学的関連

齧歯類の着床胎盤形成期において、間膜腺・基底脱落膜に局在する子宮NK細胞の機能は未だ不明であるが、細胞傷害性タンパクであるperforinを持つことから、流産に関連しているとの仮説がある。本研究の目的は、流産と子宮NK細胞の生殖免疫学的関連、特に流産に際しての子宮NK細胞の動態を明らかにすることである。流産マウスモデルとして、♀CBA/2J(H-2^k)×♂DBA/2(H-2^d)を用いた。これは自然流産モデルで、妊娠満期には正常・流産吸収等の様々な段階の胎子がみられる。このモデルの妊娠10,12および14日で、流産および正常の各胎盤を採取し、PAS染色、免疫組織化学的手法によるperforin含有細胞およびasialoGM1陽性細胞の分布・動態、さらに電顕による微細構造を比較検討した。妊娠1014日は胎盤の形成完成期で、子宮NK細胞は間膜腺・基底脱落膜で有意に見られる。この時期での流産率は40.5%(17/42)であった。perforin陽性、asialoGM1陽性の子宮NK細胞は、流産胎盤においても間膜腺・基底脱落膜に局在し、退行性変化を示す胎盤迷路部や胎子遺残物に侵襲している象は観察されなかった。その数は正常と比較して有意差はなく、perforinは依然として顆粒内に含有されており、流産に際して分泌された形跡は見られなかった。また、顆粒の微細構造的特徴である中心に均一な電子密度の芯および周囲の膜性帽子状構造に変化は見られなかった。以上の結果は、子宮NK細胞が流産には関連しないことを示唆している。現在、本モデルでのB・Tリンパ球およびマクロファージの動態を検討中である。
協定関税ネットワークの伸張と近代日本貿易政策の展開：グローバル経済史的アプローチ

平成27年7月には、バルセロナ自治大学(スペイン)で行われた第5回近・現代史若年研究者学会に参加した。申請者は同16日に開かれたパネル「トランスナショナル史学と比較史ー過去・現在・未来」において報告と議論を行い、グローバル歴史学をめぐる方法論的諸問題について欧米各国の若手大学院生や研究者と意見交換を行った。また同月には、19世紀後半から20世紀前半における関税条約網の拡大の背後に、どのような経済外交的側面、制度史的背景があったのかを調査するため、ジュネーブ(スイス)の国際連合欧州事務局内にある国際連盟図書館で史料調査を行った。特に1927年に同連盟経済・金融委員会が主催した世界経済会議において、関税や通商自由化の問題がどのように扱われたか、その議論において日本がどのような役割を果たしたか、の2点に重点をおいて調査を行った。その結果、同会議の開催に至る担当者間の書簡や、これまで出版物として確認してきた会議声明の草稿などを確認したほか、日本の担当者との連絡の内容も確認した。また、同会議においては連盟の事務担当者や各国官吏のみならず、カッセルら経済学界からも人々が参加していることが明らかになり、通商政策史の研究が経済思想史的研究と密接に関連して行われるべきことが確認された。同8月に国立京都国際会館(京都府京都市)で開かれた世界経済史会議に出席し、貿易史関連のパネルを中心に参加し、近年欧米を中心に国際経済学・経済史の双方の立場から進められている市場統合史の進展を確認した。初めに述べた学会報告では、本年新しく発見した(従来の政策史研究で用いられてこなかった)農商務省史料の分析を行い、同時代の日本政府担当者が通商協定網の役割とそれの日本との関係とを的確に理解していたのではないかと提起し、従来欧州のみに存在すると考えられてきた同網がアジアにも広まっていた可能性を指摘することができた。27年度が最終年度であるため、記入しない。
熱帯泥炭地域の炭素吸収ポテンシャルと荒廃地修復

熱帯の沿岸域に広く分布している泥炭湿地は効果的な炭素の吸収源・貯蔵庫として機能している。しかし、泥炭地域の多くは農地として開発されているが、泥炭土壌生成過程の特性から、農耕不適地となり二次林のような荒廃地として放置され、結果として巨大な炭素の発生源となっている。泥炭土壌からの炭素発生に関する特性、荒廃地を炭素の吸収源とするための方策について検討を行った。その結果、泥炭農地からの炭素発生量は土壌水分状態によって大きく変化することが明らかになった。泥炭荒廃地を炭素の吸収源とするためには、本来の生態系、すなわち泥炭湿地林に戻し、さらにメラルーカ(Melaleuca cajuputi)を植林し、且つ材を利用していくのが最適な土地管理・利用方法であるとの結論を得た。(1)タイ国ナコンシタマラート県の排水されている泥炭湿地荒廃地(クアンクレン地区)に2ブロックの試験圃場を造成した。1ブロックは周囲に土手を築き、湛水状態で水管理を行う湛水区、他の1ブロックは通常の畑条件の対照区とした。(2)造成試験圃場において、両ブロックに環境造林候補樹種のMelaleuca cajuputiの苗を2m×2mの間隔で植栽した。今後継続して生残と成長を測定し、補植を行う。研究終了時にはバイオマス成長量を測定する予定である。(3)チャウアット地区のMelaleuca cajuputi人工林の細根のバイオマスと回転率の測定を開始した。Melaleuca cajuputiとEucalyptus camaldulensisについて、低酸素ストレス下での光合成産物の転流に関する実験をおこない、低酸素ストレスによりEucalyptus camaldulensisでは根におけるスクロース分解が阻害されエネルギー状態が悪化するが、湛水耐性種のMelaleuca cajuputiではスクロース分解が阻害されずエネルギー状態が維持されることがわかった。(4)造成圃場および人工林において、土壌呼吸量の測定を行った。土壌水分量によって土壌呼吸量は大きく影響されるが、日変化の測定の結果、土壌呼吸量においても日変化が見られ、温度依存性も大きいことが明らかになった。(5)Melaleuca cajuputi、および、単位葉面積あたりの呼吸量を測定した。さらMelaleuca cajuputi再生林の林分高と樹皮面積、葉面積の関係を調べ、メラレウカ再生林地上部からの呼吸量と林分高との関係を求めた。(6)試験圃場において、土壌の沈下測定(泥炭層消失)および、地下水位、地温・気温測定、降水量の測定を開始した。植栽した環境造林候補樹種Melaleuca cajuputiの生残と成長を測定し、補植を行った。初期の植栽木の植栽15ヵ月後の生残率は湛水区で13%、対照区で70%だった。生残個体の平均樹高成長量は湛水区で9cm、対照区で52cmだった。(2)チャウアット地区のMelaleuca cajuputi人工林の細根のバイオマスと純生産量の測定を行った。予備的なデータではあるが、3プロットの平均バイオマスは0.6MgC ha^<-1>で、平均純生産量は0.5MgC ha^<-1>y^<-1>であった。(3)Melaleuca cajuputiとEucalyptus camaldulensisについて、低酸素ストレス下の根の嫌気呼吸における光合成産物の消費に関する実験をおこなった。両樹種の根で低酸素ストレスにより発酵系酵素の活性が誘導された。しかし、Eucalyptuscamaldulensisでは根のCO_2放出速度に低酸素ストレスによる変化が認められず、嫌気呼吸による光合成産物の消費が実際には増加しないことが示された。湛水耐性種のMelaleuca cajuputiの根ではCO_2放出速度が高まったことから、低酸素ストレス下で嫌気呼吸による光合成産物の消費が増加することが明らかになった。(4)泥炭土壌呼の吸量の測定を行った.土壌水分量によって土壌呼吸量は大きく影響されるが、日変化の測定の結果土壌呼吸量においても日変化が見られ、恒温室を用いて、温度依存特性の実験を行った。(5)Wetland-DNDCモデルを用いて、泥炭湿地域での、湛水・農地状態での二酸化炭素ガスおよびメタンフラックス量についての検討を行った。

(1)ナコンシタマラート県の排水されている泥炭湿地荒廃地(クアンクレン地区)に2ブロックの試験圃場を造成した。1ブロックは周囲に土手を築き、湛水状態で水管理を行う湛水区、他の1ブロックは通常の畑条件の対照区とし、土壌の沈下測定(泥炭層消失)および、地下水位、地温・気温測定、降水量め測定を行った。(2)タイ南部の湿地の在来種11種の大苗を用いて、苗畑で湛水環境に曝して順化させ湛水ブロックに植栽したところ、初期の生残率が高い4種が見出され、そのうち2種で湛水順化処理による生残改善効果がみられた。湿地在来種14種の泥炭土壌上での葉の分解速度を測定したところ、1年後の残存率は1484%の範囲であり、種により大きく異なった。(3)造成地において土壌呼吸量の測定を行った。その結果、畑条件のCフラックスは地下水の深さよりもむしろ、地表面近傍の土壌水分状態に依存し、泥炭地域の炭素発生量を軽減するには湛水状態を維持する必要がある事が明らかになった。(4)地球観測衛星TerraのMODISデータとFAOの世界土壌図を用いて,東南アジアに分布する熱帯泥炭湿地の面積とその中の開発地面積を推計した.さらに精度を高めるために、高空間解像度のデータであるLandsatTM,ETM+画像データから作成された西暦2000年を基準年とするGeocoverデータと該当国の縮尺1:50,0001:200,000の土壌図(FAO)を用いて,再計算を行い、より信頼性の高い推計値が得られた。(5)DNDC(DeNitrification-DeComposition)モデルを用い、泥炭地からの二酸化炭素、メタン発生量の推定をおこなった。その結果、湛水状態においては無視し得ない量のメタン発生の可能性が示唆された。今後、可能ならば実測を行う必要がある(6)伝統的生活文化の集落を対象とした泥炭湿地における植物資源の持続性メカニズムの解析を行った。1)泥炭湿地林からの炭素流出;河川水中に含まれる全有機体炭素濃度、河川流量、流域面積から、泥炭湿地林から1 tC ha-1 y-1の有機体炭素が流出していると推定された2)泥炭沈下からの炭素放出;長期にわたる泥炭沈下測定結果から、開発泥炭土壌地域では21 tC ha-1 y-1、この中でも野火による泥炭消失は14 tC ha-1 y-1にのぼる事が明らかになった。3)泥炭土壌からの炭素放出;泥炭分解による二酸化炭素放出量は、常時湛水を維持した場合は0.9 tC ha-1 y-1に留まるが、排水をし、農地化した開発地においては24 tC ha-1 y-1に達すると推定された。この値は、土壌表面の土壌水分状態によって大きく左右されることが明らかになった。4)湛水造林技術の改善;苗木の湛水順化処理を行うことにより、湿地林構成種10種のうち7種の湛水順化処理苗で植栽8ヵ月後に生残していた個体がみられた。湛水順化処理の有效性が確認され、新たな造林候補樹種を見出すことができた。5)熱帯泥炭土壌面積の推定;衛星画像データ(LandsatTM,ETM+画像データ)を用いて推定を行った。泥炭地面積は、東南アジア全体で2,137万ha、残存する泥炭湿地林は1,267万ha,開発されたココヤシやアブラヤシのプランテーションや畑地、二次林、裸地、市街地は合計550万ha、水域、被雲域、地形の陰影域は合計320万haと推計された。
精子幹細胞におけるRNAi法による

まず、精子幹細胞においてRNAi法による遺伝子ノックダウンが有効であるかを検討すべく、緑色蛍光(EGFP)マウス由来精子幹細胞へ、EGFPに対するRNAiを導入した。レンチウイルスベクターによるRNAi導入によりEGFPの発現を有意に抑制することができたが、完全にノックダウンすることはできず、個体を作製するには至らなかった。一方このRNAi導入法を用いてDNAメチル転移酵素1が精子幹細胞の生存に重要であることを示したが、これは同時に、この課題で確立したRNAi法による遺伝子ノックダウンが内在性の遺伝子に対しては有効であることを示唆している。本研究は、平成20年度に『マウスおよびラットGFPTg精子幹細胞の樹立』と『GFPTg精子RNAiコンストラクト導入とその安定発現株の樹立』、平成21年度に『樹立したRNAi導入精子幹細胞の精子細胞除去精巣への移植と子孫の作製』及び『RNAi導入精子幹細胞由来子孫の性状解析』を計画している。平成20年度はまず、マウスおよびラットGFPTg精子幹細胞の樹立を試みた。新生児GFPTgマウス・ラット精巣をトリプシン・コラゲナーゼ処理にて分散させ、胎児繊維芽細胞上GDNF,LIF,EGF,FGF-2存在下で培養することで、安定した増殖挙動を示すGFPTg精子幹細胞を樹立することができた。次に、マウスGFPTg精子幹細胞に、GFPに対するRNAiコンストラクト(阪大岡部勝博士より供与、ネオマイシン耐性遺伝子、赤色蛍光タンパク質HcRedを共発現する)をGFPTg精子幹細胞にリポフェクション法により遺伝子導入したところ、ネオマイシン耐性クローンを複数得たものの、いずれもRNAiによるGFP蛍光の減弱は認められなかった。そこで、リポフェクション法よりもより強力且つ簡便にRNAi効果を得るために、レンチウイルスを用いたRNAi導入を検討した。GFPに対するRNAiを発現するレンチウイルスを調製しマウスGFPTg精子幹細胞に感染させたところ、GFP蛍光の減弱が認められた。本研究は、平成20年度に『マウスおよびラットGFPTg精子幹細胞の樹立』と『GFPTg精子幹細胞へのRNAiコンストラクト導入とその安定発現株の樹立』、平成21年度に『樹立したRNAi導入精子幹細胞の精子細胞除去精巣への移植と子孫の作製』及び『RNAi導入精子幹細胞由来子孫の性状解析』を行うことを計画し、遂行した。平成21年度で得られた結果をもとに、レンチウイルスを用いたRNAi導入によるGFPノックダウンマウスの作成を試みた。GFP発現精子幹細胞へGFPノックダウンRNAiをレンチウイルスにより導入したところ、優位にGFP発現が抑制されたものの、GFPの蛍光が完全に消去された精子幹細胞株を得ることができなかった。そこで、レンチウイルスよりもさらに強力にRNAiを導入するべく、トランスポゾン『PiggyBac』を用いた新規遺伝子導入法に着目した。まず、精子幹細胞に前述の遺伝子導入法が有効か否かを検討すべく、野生型精子幹細胞へのGFP発現ベクターがPiggyBac法により導入可能かを検討した。結果、安全且つ簡便なリポフェクション法との組み合わせにより遺伝子導入が可能であることを明らかにした。そこで、GFPに対するRNAi発現コンストラクトをPiggyBacベクターヘ組み換え、その効果を検討中である。
キー・コンピテンシーに基づいた, 生徒の公衆関与力を育む中学理科カリキュラムの開発

○研究目的キー・コンピテンシーに基づいた中学理科カリキュラムを編成し,社会が未解決の問題を,理科の授業で学んだことを根拠に市民目線で共に考えさせる。さらに,企業や大学の専門家と生徒の交流の場を設定し,社会の中に生きる科学を実感させたり,よりよい未来を科学の力で切り開こうとしている研究者と直接意見を交流する場を設定したりする。そして,生徒が社会の中にある様々な問題を自分のこととしてとらえ,科学的根拠をもって考えたり対処しようとしたりする力を育成し,生徒の公衆関与力を育む。○研究方法本校の学習単位である「学習のくくり」を,コンテンツ・ベースとコンピテンシー・ベースの2つの側面から見直した。「学習のくくり」は,つかむ学習,追究する学習,つなげる学習から構成されるが,つかむ学習はコンテンツ・ベースの学習とし,理科の本質を追究した理科固有の知識やスキルを基本に,全生徒が身につけられるように授業を構想した。追究する学習は前半と後半に分け,前半は教科横断的なメタな学習課題を設定し,協同で行う課題解決型の学習とした。後半は生徒が個人テーマを設定する追究学習とした。また,適切な時期に企業や大学の専門家と直接対話ができる機会を設定した。つなげる学習ではアーギュメント・スキルに基づき,自分の提案の根拠や変化に自ら気づくことができるよう工夫して行った。○研究成果コンテンツ・ベースの学習において目標分析を活用することは,確実な科学的リテラシーの育成と追究学習の時間確保のために有効であることがわかった。中学校理科では,エネルギー領域として発電やエネルギーの問題,物質(粒子)領域として物質(イオン)が環境に与える影響の問題,生命領域として遺伝子に関する研究の問題,地球領域として核廃棄物の地層処分の問題が,キー・コンピテンシーに基づいた公衆関与力の育成に向けた学習課題設定時のヒントとなることがわかった。
確率過程に対する統計的漸近理論と損害保険数理への応用

離散観測に拡散モデルの推測問題に関しては,観測間隔が一定で観測時間が長い場合については,時系列解析における推定量の漸近展開と同様の展開が得られた.ジャンプを持つ拡散過程については,エルゴード的である場合とノイズが小さい場合の最尤推定量の漸近正規性を証明が強い条件の下でできた.クレーム総額のモデルを複合ポアソン過程から飛躍付拡散過程に一般化し,倒産確率の漸近展開を形式的に求めた.顧客のリスクファクタとして有効な指標を定式化するための多重決定法を提案し,その方法は観測値の分布が連続なときはFDRを小さく保つことを証明し,離散的なときは数値実験により検証した.離散観測に拡散モデルの推測問題に関しては,観測間隔が一定で観測時間が長い場合については,時系列解析における推定量の漸近展開と同様の展開が得られた.ジャンプを持つ拡散過程については,エルゴード的である場合とノイズが小さい場合の最尤推定量の漸近正規性を証明が強い条件の下でできた.クレーム総額のモデルを複合ポアソン過程から飛躍付拡散過程に一般化し,倒産確率の漸近展開を形式的に求めた.顧客のリスクファクタとして有効な指標を定式化するための多重決定法を提案し,その方法は観測値の分布が連続なときはFDRを小さく保つことを証明し,離散的なときは数値実験により検証した.状態空間モデルに対する予測・平滑化に関する時系列解析手法に関して,(1)調査研究と(2)フィルタリング精度と(3)推定問題の検証を行った.(1)モデルが線形で正規性を持つ時は,カルマンフィルタによるフィルタリングが確立されていて,その応用として最尤推定量を求めるアルゴリズムが得られていることが分かった.非線形で非正規の場合はモンテカルロフィルタが有効な手段として期待されるが,フィルタリング精度と推定問題における最適化に安定性が認められず,発展途上の手法であることが分かった.(2)フィルタリングの精度に関して数値実験を行った.モデルが線形であれば,ノイズが正規性を持たなくてもカルマンフィルタは高い予測精度を持つことが分かった.何らかの意味で中心極限定理が機能しているものと予想される.また,モデルが非線形でノイズが非正規の場合には,モンテカルロフィルタが高い予測精度を持つことが分かった.(3)最尤法による推定量の精度に関して数値実験を行った.母数が1次元の時は,カルマンフィルタによる最尤推定量は漸近的に不偏性を持つことが分かったが,誤差分散の推定量は大きな分散を持ち推定精度が悪いことが分かった.母数が2次元以上の時は,尤度の最大化プロセスにおいて微分情報が利用できないことが問題となり,推定量が極めて不安定になることが分かった.また,モンテカルロフィルタによる最尤推定量は,尤度のモンテカルロ近似が不安定であるため,求まらないことが多いことが分かった.最大化プロセスの各ステップで同一の乱数を用いることで,その問題を解決できることが分かったが,母数が2次元以上になると,やはり不安定であった.以上の結果より,連続時間確率過程を用いた保険数理モデルの推定問題の漸近安定性の研究を進めることにした.時系列の最良線形予測量に関する逐次アルゴリズムの効率と多変量解析における未観測変量を含むモデルの推定問題の頑健性について検証した.(1)時間経過とともに観測値が蓄積される状況において予測問題を考える時,逐次的な予測アルゴリズムが効率的であり,従来,ダービン=レピンソン・アルゴリズムとイノベーション・アルゴリズムが用いられてきた,どちらも,ヒルベルト空間における正規直交基底を適当にとることによって,新しい情報の過去の情報に依存しない成分を取り出すことによって,過去の予測結果を有効に活用する方法であることがわかった.また,定常時系列への推定問題への応用においては,自己回帰型にはダービン=レビンソン・アルゴリズムが高い効率を持ち,移動平均方にはイノベーション・アルゴリズムが優れていることが経験的に知られていたが,因果性を仮定して,自己回帰型を移動平均型で表現した時,イノベーション・アルゴリズムに対応する正規直交基底に情報損失がみられることが明らかになたった.(2)多変量データに未観測変量が含む場合,観測変量と未観測変量の関係は共分散構造に現れる.観測変量の共分散構造を明らかにする汎用的な手法として構造方程式解析が主に用いられるが,その理論的根拠は誤差の正規性に依存するものであった.実際のデータでは必ずしも正規性が満たされとは考えにくいものが多数あり,正規性に基づく手法の検証が重要な課題である.今年度は正規性を楕円性まで拡張した時に,従来の手法がどの程度有効なのか,漸近分散により評価した。その結果,楕円性を仮定した手法と正規性を仮定した手法では,正規性が崩れた時にでも,同等の有効性を持ち,因子分析モデルでは,正規推定量の情報損失がないことが数値実験から明らかになった.マルコフ性を持つ確率過程に対するM推定量の確率分布に対して,高精度な近似を行うため,2次のエッジワース展開を求め,その近似精度を検証した.その時,エッジワース展開の展開係数を偏微分方程式の差分法やモンテカルロ法により求め,その精度と計算時間の比較を行った.また,係数に対する近似誤差が確率分布の近似に及ぼす影響に関して,観測時間の長さを変化させて実験を行った.さらに,M推定量の分散を母数の関数として陽に表し,その推定量を構成した.求められた分散の推定量を用いて,M推定量をスチューデント化し,その確率分布の2次のエッジワース展開とコーニッシューフィッシャー展開を求めた.

得られたパーセンタイルの推定量を用いて信頼区間を構成し,その被覆確率をモンテカルロ法により検証した.モデルにおける母数の非線形性により,近似誤差が大きくなることがしばしばあることが確認された.損害保険数理における破産確率のルンドベリ上限に対して,その高精度修正を検討した.高次エッジワース展開により修正を試みたが,十分な結果が得られなかった.ルンドベリ上限自身の乖離度が比較的小さいモデルに対して,その推定量と分散の推定量を導出した.そのスチューデント化統計量の漸近展開を求め,ルンドベリ上限の高精度信頼区間を構成した.離散観測に関する推定量の確率分布に対する考察や検定問題への応用に関する考察は今後の課題である.また,ビュールマンモデルに関する信頼度に関しても,数値シミュレーションの結果,著しい発見はなかった.離散観測に基づく確率過程の推測に関して,以下の成果を得た.(1)状態空間モデルの状態推定において,観測変数の次元が高くなるとカルマンフィルタに基づく推定アルゴリズムの実行が困難になる.つまり,大きなサイズの逆行列の計算を多数行うことになり,計算速度や数値的な精度が問題となる.その問題を回避するアプローチとして,観測変数間の相関をゼロになるような変換を行い,観測変数全体を1次元時系列化する方法がある.この方法を実装し,その計算速度や数値精度と次元の関係を調べた.(2)状態変数が非定常である時,状態推定に必要な初期値の推定ができなくなる.その時,分散の非常に大きい適当な初期分布を用いる散漫初期化というアプローチがあり,関連する多数の手法が提案されている.その多くは,初期分布の分散が大きいことを利用し,正確なアルゴリズムを簡便なものに置き換えるものである.そこで用いられる解析的な評価法に数学的な根拠が乏しく,得られた状態推定の有効性は明らかにされていなかった.本年度は,散漫初期化に関する各種の手法の数学的な正当性を考察し,首尾一貫したオーダー評価により,いくつかの手法を修正した.また,数値実験により設定する分散の大きさと状態推定の精度や初期分布の乖離の影響がなくなる時間について考察した.(3)マルコフ性を持つ時系列では,尤度関数が条件付き期待値の積で表されることを利用して,最尤推定量を求めることが一般的である.ただし,尤度関数の未知母数に関する勾配は数値的にしか求めることができないため,最尤法は準ニュートン法などの数値解法を用いて求められている.これに対して,固定区間平滑化法を利用し,尤度関数から未知母数に関連する部分が分離することで,解析的に勾配を求める手法がある.この手法を多くのモデルでも利用できるよう一般化し,数値的な精度と計算速度を確認した.当初想定した統計量は,古典的な最尤推定墨や尤度比検定統計量を念頭に置いたものであったが,保険数理への応用においては,確率分布を想定しない最小2乗型の統計量が多用されており,それらの漸近展開の正当性や展開係数の導出において必要な性質を整理する必要があった.また,未観測変数のあるモデルが応用上重要であることが分かったので,それらの頑健性についても明らかにする必要性が生じた.25年度が最終年度であるため、記入しない。
三次元ヒト生体組織による階層性リンパ管網の形成ダイナミズムと分子機構の解明

1.三次元ヒト生体組織におけるリンパ管網形成のライブイメージング解析システムを確立した。これにより数日で血管内皮細胞が2次元的なネットワークを形成するのに対し、リンパ管内皮細胞は2次元的な初期ネットワークを形成した後、組織深部に向かって新たなネットワーク形成を行い、同期間内に3次元的なネットワークを形成することが明らかになった。そのネットワーク形成では第一段階として、平面的に分布するリンパ管内皮細胞群の一部に島状の集合体が出現し、その内部に管腔が生じ、管壁の内皮細胞の一部より伸長する細胞質突起が糸状仮足をもつ探触子として他細胞の細胞質突起または細胞体と接触を繰り返すことでvasculogenesisによる原始的なメッシュワーク形成を行っていた。さらに、メッシュワークの管壁の一部に細胞質突起を組織深層に向かって伸長する内皮細胞(動的細胞)が出現し、それらの細胞質突起は枝分かれと成長円錐を形成しながら他の動的細胞や細胞質突起をもたない静的細胞と接着や退縮を繰り返し、angiogenesisに基づくリモデリングにより3次元的なネットワークを構築していた。2.リンパ管網形成過程を構成する前述の各イベントには、それ特有の分子シグナルが時空間的に発現していることがプロテオームアレイおよび分子形態学的解析において確認された。これらの特異分子に対するRNAiを用いたイメージング解析によりangiopoietin-2を初めとした複数種の機能分子が動的細胞および静的細胞の動態を含む各イベントの進行を綿密に制御していることが明らかになった。レンチウイルスベクターを用いてGFP遺伝子を導入したヒトリンパ管内皮細胞とヒト新生児線維芽細胞を用いて細胞集積法により1 cm径の3次元ヒト生体組織を構築した。これらにおいて培養開始1272時間後より12時間を1タームとしたリンパ管網形成のライブイメージングをタイムラプス撮影装置により取得し、リンパ管内皮細胞のセルダイナミズムの解析を行うとともに、分子形態学的手法ならびに文政生物学的手法により一部の機能分子の発現解析を行った。その結果、リンパ管内皮細胞は管腔形成を行いながらまず2次元的なメッシュワークを形成するが、その管壁において静的な内皮細胞と激しく動く動的な内皮細胞がモザイク状に出現した。動的な内皮細胞は壁外の複数の方向に向かって探触子のように細長い細胞質突起を盛んに伸長し、マッチングできる細胞と接触するとドッキングし、新たなリンパ路を形成した。マッチングができない場合は退縮し、静的な細胞に変換し、他の静的な細胞が複数の細胞質突起を伸長する新たな動的細胞に変化した。その動的作業の間に、組織深部に向かって太い細胞質突起を伸長する複数の新たな動的細胞がモザイク状に出現し、その細胞質突起群は分岐しながら互いに吻合と離脱を繰り返すことで次第に三次元的なネットワークを形成した。このリンパ管網形成におけるセルダイナミズムに同調するように内皮細胞はNotch1、Dll4、VEGFR3などの機能分子を発現した。現在さらに脈管新生因子アレイによる網羅的な機能分子発現解析を行っている。3次元的リンパ管網形成における脈管新生アレイによる網羅的な解析がやや遅れている。三次元ヒト生体組織における血管・リンパ管網形成のライブイメージング解析により、血管内皮細胞が平面的な広がりをもつ脈管網を形成するのに対し、リンパ管は2次元的なメッシュワークを形成した後、これよりさらに組織の深部に向かって内皮細胞突起と管腔の伸長と退縮を繰り返し、数日後には3次元的な深さをもつ広範囲のネットワークを構築することが明らかになった。そのプロセスにおいてリンパ管内皮細胞はオートファジー機構を作用させることで自らの形態のリモデリングを行い、管腔形成を行っていた。また、リンパ管網形成を行う三次元ヒト生体組織において脈管新生因子アレイによる機能分子発現の網羅的解析を行い、複数種の脈管成長因子群(PIGF, Angiopoietin-2, VEGF, endostatin, VEGF-Cなど)と組織形成関連因子群(MMP, TIMPなど)、ならびに免疫細胞誘導因子(MCP-1, DPPなど)が抽出された。これらの機能分子群で特に高い発現を認めたAngiopoietin-2、ならびにリンパ管形成において重要視されるProx1, VEGF-R3, podoplanin, LYVE-1, VE-cadherinなどの時空間的発現を分子形態学的に解析し、脈管形成、内皮細胞チップの形成・伸長、移動、吻合などのネットワーク形成イベントに対する各分子の特異的な発現を明らかにした。リンパ管壁細胞の成熟化のための条件設定と評価、ならびに機能解析に必要なiRNAの条件設定にやや時間を要しており、当初の予定より少し遅れているため。

さらに、メッシュワークの管壁の一部に細胞質突起を組織深層に向かって伸長する内皮細胞(動的細胞)が出現し、それらの細胞質突起は枝分かれと成長円錐を形成しながら他の動的細胞や細胞質突起をもたない静的細胞と接着や退縮を繰り返し、angiogenesisに基づくリモデリングにより3次元的なネットワークを構築していた。2.リンパ管網形成過程を構成する前述の各イベントには、それ特有の分子シグナルが時空間的に発現していることがプロテオームアレイおよび分子形態学的解析において確認された。これらの特異分子に対するRNAiを用いたイメージング解析によりangiopoietin-2を初めとした複数種の機能分子が動的細胞および静的細胞の動態を含む各イベントの進行を綿密に制御していることが明らかになった。三次元リンパ管網形成におけるセルダイナミズムに同調した脈管新生因子アレイを用いて機能制御分子の発現・局在を明らかにする。これにより抽出された制御分子に対するRNAiを用いて分子シグナルの機能解析を行う計画である。リンパ管網形成における時空間的分子発現成績を基盤に、重要関連因子においてRNAiによる特異的分子機能発現抑制を行い、ネットワーク形成ダイナミズムを解析することにより、機能的側面からも三次元ヒト生体組織におけるリンパ管網形成の分子機構の解明を行う計画である。
網膜色素上皮におけるGPx4可視光障害について

視細胞特異的なGPx4のconditional knockout(cKO)マウスを作製したところ、P12までは正常な網膜形成が観察されたが、その後、急速に視細胞は脱落し、P21までに視細胞は全て消失した。このドラスティックな表現形のメカニズムを探るべく、以下のような検討を加えた。1.細胞死のメカニズムとして、TUNEL陽性細胞を伴うものであることを確認した。また、apoptosis inducing factor(AIF)の免疫染色を行って、cKOマウスの視細胞ではcontrolマウスには認められない核移行の現象を確認した。よってcKOにおける視細胞死のメカニズムとしてAIF-dependentなapoptosisであることが明らかとなった。2.Wild-typeマウスにおけるGPx4タンパクの視細胞での局在が外節ではなく内節に特に多く発現していることから、GPx4のsplicing variantsのうちミトコンドリア型GPx4が視細胞にとって重要なのではないかと考えた。実際、cKOマウスでは視細胞の脱落が起きる以前よりミトコンドリアDNAのreplicationや量が減少していることを明らかにした。また、cKOマウスの視細胞では視細胞死が起きる以前よりconnecting ciliaの数が減少しており、外節の構造異常をきたしていることが分かった。また、光による色素上皮(RPE)におけるVEGF発現と脈絡膜血管新生(CNV)増大作用についても並行して実験を行った。マウスに対する強い生理光を15lxと定義し(光によるマウスの退避行動の結果に基づく)、RPEでVEGFの発現上昇とCNV増大を確認した。そして、そのメカニズムとして、強い生理光→RPEによる視細胞外節の貧食亢進→PGC-1 alphaのoveractivation→VEGF upregulation→CNV増大、であることを明らかにした。この結果は現在論文を投稿中である。実験はほぼ完了し、論文は1本が既に受理されている。本研究において、視細胞や網膜色素上皮細胞におけるPGC-1 alphaやミトコンドリアの重要性が明らかとなった。今後はこの点に注目して、新規治療法の開発に取り組んで行きたい1、網膜色素上皮(RPE)におけるGPx4についてconditional knock-out (CKO)mouseの作成については成功しなかったため、GPx4+/-,GPx4+/+,GPx4 overexpressionのマウスをそれぞれ作成し、脈絡膜新生血管(CNV)モデルで検討を行ったところGPx4の発現上昇とともにCNVサイズが減少することが分かり、機序としてGPx4が生理的な場面ではVEGFを増加させ、病的な状況ではVEGFを減少させることが分かった。今後論文としてまとめていく段階である。また、RPEでのCreマウス作成をやり直し、再びCKOマウス作成にチャレンジする予定である。2、網膜でのGPx4について視細胞特異的CKOマウスの作成に成功した。CKOマウスはneuroblastic layerから視細胞への分化に影響はしなかったが、その後の網膜の成熟と維持期に急速な網膜変性を来した。網膜変性において酸化ストレスの関与の重要性はこれまでに多くの報告があったが重要な抗酸化酵素が何であるかは全く不明であったため、今回GPx4が重要な抗酸化酵素であることが判明した意義は大きいと考えられる。研究成果はARVO 2011annual meetingで発表される予定になっており、論文として投稿を始める段階である。3、光障害におけるGPx4について光とRPEからのVEGF産生とCNV増悪効果をこれまでに見いだしたが、残念ながらGPx4は重要な関係因子ではないことが分かった。しかし、光によってRPEでVEGFの上昇がおこることはこれまで全く知られていなかった現象であり、今後その機序の解明と研究成果の発表につなげていく予定である。

実験はほぼ完了し、論文は1本が既に受理されている。本研究において、視細胞や網膜色素上皮細胞におけるPGC-1 alphaやミトコンドリアの重要性が明らかとなった。今後はこの点に注目して、新規治療法の開発に取り組んで行きたい
ATM構内網におけるマルチメディア環境を考慮したトラヒック制御方式の研究

マルチメディア環境におけるATM LANに適応したトラヒック制御方式として、トラヒック種別にサービスを行なう方式を提案し、解析的手法によってその評価を行なった。本方式においては、バースト性を持つトラヒック向けのサービスを提供するトラヒック制御方式として、FRPに代表される高速帯域予約方式を用い、また、動画像転送等のストリームメディア向けのサービスを提供するトラヒック制御方式として、呼単位でのピーク値帯域割当を行なう方式を用いることにより、マルチメディア環境におけるデータ転送を実現することが可能になった。帯域予約方式は呼設定時にVCの経路選択のみを行ない、情報の転送直前に、そのピークレート、および最小許容帯域を網に申告して帯域予約を行なった後、転送を開始するものである。従って、網内では、セル廃棄のない高速データ転送が実現できる。しかしながら、高負荷時には帯域予約が拒否される可能性があり、その場合、他に割り当てられた帯域が解放されるのを待つといった制御を行なう必要がある。本研究では、それらを考慮した有効な制御を提案した。さらに、2種のトラヒック制御方式が混在する網において、それぞれの制御がトラヒッククラスごとの性能に及ぼす影響について考察を与え、適切なパラメータ設定を示すことができた。
緊急・重要通信のためのIPネットワークサービスのアシュアランス化

本研究の目的は、状況変動に対する適応性が得られるアシュアランス技術をIPネットワークサービスに対して適用し、IPネットワーク上で緊急・重要通信サービスを実現するために必要となる基礎技術を確立することである。以下、研究成果を示す。(1)ネットワーク変化への適応性が高いトランスポートプロトコルであるSCTPに対して、帯域と遅延を考慮したパス切替え方式の提案を行った。シミュレーション評価の結果、提案方式は緊急通信サービスの提供に望ましいことが分かった。(2)インターネットのように動的に状況変動するIPネットワーク上で重要なデータを高信頼かつ高速に送信可能な技術として、複数サーバから同時に通信を行う並列ダウンロード技術について検討した。その結果、アシュアランス技術のネットワーク応用として、ネットワークおよびサーバの状況変動に対して有効な並列ダウンロード技術を開発した。また、必要なサーバを自動選択可能な代理サーバ技術も開発し、提案した並列ダウンロード技術との統合化についても考察した。シミュレーションと実装による評価実験の結果、提案技術が有効に動作することを確認した。(3)アドホックネットワークのようなパケットロス率が高く品質の保証が難しいネットワーク上で、信頼性の高い重要通信サービスを可能とするHTTPとUDPの組合せによるデータ転送方式の検討を行った。シミュレーション評価の結果、提案方式は従来方式よりも高いスループットが得られることを確認した。(4)SCTPによる複数経路を用いた通信技術と広帯域・高遅延ネットワークに対して高い適応性を持つ輻輳制御方式を統合化する技術について検討した。(5)災害時等の緊急時においては、無線通信環境が大きく変動することが予想され、その通信が困難になる可能性がある。そこで、無線通信環境における、MIMO技術の緊急・重要通信への適応可能性について検討した。品質の保証が無いIPネットワークであるインターネットを通信路として利用する通信サービスは、最悪の場合、生命の危機にあるような重要な瞬間に通信サービスが提供されない可能性がある。このような問題の解決を目指した緊急・重要通信技術の開発が必要である。現在、ニーズの異種性と状況変動に対する適応性を満たし異種システムを共存させる技術としてアシュアランス技術が注目されている。本研究の目的は、このアシュアランス技術をIPネットワークサービスに対して適用し、IPネットワーク上で緊急・重要通信サービスを実現するために必要となる基礎技術を確立することである。まず、マルチホーミング機能を持ち、ネットワーク変化への適応性が高いトランスポートプロトコルであるSCTPに着目し、その緊急通信サービスへの適応可能性を検討した。従来のSCTPはパス切替えに時間がかかり、緊急通信に必要となる実時間性を満たせない。そこで、帯域と遅延を考慮した新たなパス切替え方式の提案を行った。次に、ネットワークシミュレータNS2を用いて提案方式と従来方式とを比較評価した。その結果、提案方式は転送にかかる時間および転送に成功したデータ量が向上し、緊急通信サービスの提供に望ましいことが分かった。次に複数のサーバと同時に通信を行う我々が開発中の代理サーバ技術の重要通信技術への適応可能性について考察した。従来の代理サーバは、1台のサーバと通信するため、選択したサーバが利用不可になると通信サービスが中断し、重要通信において問題となる。そこで、複数台のサーバからデータを同時かつ並列的に取得する技術を代理サーバに組み込んだ。実ネットワークを用いて提案方式を評価した結果、複数台のサーバを用いることでデータ転送の中断が生じにくく、提案方式は重要通信に適していることが分かった。インターネットを通信路として利用する通信サービスは品質の保証が無いため、最悪の場合、生命の危機にあるような重要な瞬間に通信サービスが提供されない可能性がある。まず、マルチホーム環境に対応したSCTPに対して、平成16年度に開発した代理サーバ技術の導入の検討を行った。

次に、SCTPの輻輳制御に関する検討を行った。現在のSCTPの輻輳制御は代表的なトランスポートプロトコルであるTCP-Renoを基にしている。そのため、広帯域なネットワークにおいてSCTPを使用すると、TCP-Renoと同様に帯域を十分に利用できないという問題が生じる。その結果、緊急・重要通信に必要なスループットが確保できない可能性がある。そこで、SCTPで利用可能な、広帯域・高遅延ネットワークに対して高い適応性を持つ新たな輻輳制御方式を提案した。また、複数の送受信アンテナを用いて切れにくい通信を可能にするMIMO通信技術に関する検討を行った。無線LANを用いて緊急・重要通信を行うためには、安定した通信路の確保が必要となる。特に、屋外でのMIMO固有ビーム伝送における伝送容量は、アンテナ配置に依存すると考えられている。そこで、この依存性を軽減し安定した通信を行うための正20面体アンテナ配置を検討した。シミュレーション評価の結果、提案方式は安定した距離特性が得られ、提案方式の有効性が明らかとなった。本研究の目的は、状況変動に対する適応性が得られるアシュアランス技術をIPネットワークサービスに対して適用し、IPネットワーク上で緊急・重要通信サービスを実現するために必要となる基礎技術を確立することである。次の4つの基礎技術について検討した。(1)インターネットのように動的に状況変動するIPネットワーク上で重要なデータを高信頼かつ高速に送信可能な技術として、複数のサーバから同時に通信を行う並列ダウンロード技術について検討した。その結果、アシュアランス技術のネットワーク応用として、ネットワークおよびサーバの状況変動に対して有効な並列ダウンロード技術を開発した。また、必要なサーバを自動選択可能な代理サーバ技術も開発し、提案した並列ダウンロード技術との統合化についても考察した。シミュレーションおよび実装による評価実験の結果、提案技術が有効に動作することを確認した。(2)アドホックネットワークのようなパケットロス率が高く品質の保証が難しいネットワーク上で、信頼性の高い重要通信サービスを可能とするHTTPとUDPの組合せによるデータ転送方式の検討を行った。シミュレーション評価の結果、提案方式は従来方式よりも高いスループットが得られることを確認した。