hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
乾燥地の天水コムギ栽培における種子ハードニングの作用機構解明と適正技術開発

乾燥地の天水農地における減収の主要因のひとつである出発芽不良を改善するための種子予措技術として種子ハードニング(種子に一度吸水させ,再乾燥させてから播種する手法)がある.これに着目し,乾燥地の主要穀物であるコムギを対象に,種子ハードニングの効果の遺伝的差異,作用機構の解明,収量への影響について調査した.その結果,デュラムコムギと合成パンコムギでは出発芽向上効果に遺伝的な差異があること,その効果にはジベレリンとα-アミラーゼが関与すること,播種後の降水が十分な場合は種子ハードニングを行っても子実収量の増加は認められないが,減少もしないことを明らかにした.作物が乾燥ストレスに対して最も感受的な生育段階は出発芽期である.乾燥地は播種期の降雨が不安定であるため出発芽や初期成長が抑制されることが多く,天水農地における減収の主要因のひとつとなっている.これに対し,播種前に種子を一度吸水させてから再乾燥させる「種子ハードニング」とよばれる種子予措を行うと,乾燥土壌下における出発芽が向上することがコムギなどの作物種で明らかにされている.しかし,その向上程度の品種間差異やメカニズムは十分に解明されておらず,向上効果を最大化する手法も確立されていない.本年度は由来の異なる様々なコムギ品種を対象に「種子ハードニングによる出発芽向上の効果に遺伝的な差異はあるか」を明らかにすることを主目的として以下の実験を行った.昨年度明らかにした,種子ハードニングによる出芽率向上効果が著しく異なるデュラムコムギ2品種を乾燥土壌に播種して初期成長に与える影響について調査した.その結果,種子ハードニングの処理効果が高い品種では,処理個体のほうが無処理個体より有意に高い光合成速度,草高,根長を示したが,処理効果が低い品種では処理間差異はみられなかった.次に,国際乾燥地農業研究センター(ICARDA)が開発したパンコムギの合成六倍体派生3系統およびシリア在来の耐乾性1品種について,乾燥土壌における種子ハードニングの出芽率向上効果を調査したところ,いずれの系統についても顕著な処理効果は認められなかった.さらに,種子ハードニングによって乾燥ストレス下におけるコムギ収量が増加するかを検証するため,乾燥地の現地圃場における栽培実験を行った.中国科学院遺伝および発育生物学研究所農業資源研究センターにおいて,パンコムギ8品種を天水栽培した結果,いずれの品種においても種子ハードニングによる地上部乾物重,子実収量,収量構成要素,収穫指数の増加は認められなかった.作物が乾燥ストレスに対して最も感受的なのは出発芽期である.乾燥地ではこの時期の降雨が不安定であるため,出発芽や初期成長が抑制されることが多く,天水農地における減収の要因のひとつになっている.これに対し,播種前の種子に一度吸水させてから再乾燥する「種子ハードニング」とよばれる種子予措を行うと,乾燥土壌下における出発芽が向上することがコムギなどの作物種で明らかにされている.しかし,その向上程度の遺伝的差異やメカニズムは十分に解明されていない.本年度は,遺伝的背景がほぼ同じ合成コムギ系統を対象に,乾燥ストレス下での発芽に対するハードニング処理の効果とその系統間差異を明らかにすることを目的とした.また,同処理がジベレリン(GA)とα-アミラーゼ活性に与える影響や外生GAの投与効果についても検討した.ICARDAが開発したパンコムギの合成6倍体3系統(SYN8, SYN10, SYN15)とその戻し交配親であるシリア在来系統Cham6を供試材料とした.PEG溶液におけるCham6の発芽率は,永久萎凋点でハードニング処理種子のほうが無処理種子に比べて有意に高かった.同条件で供試4系統を調査したところ,ハードニング処理による発芽率の向上程度に顕著な系統間差異が認められ,その程度はSYN15が最大,SYN8が最小であった.SYN15では,無処理種子よりもハードニング処理種子およびGA3を吸収させた種子のほうが高い発芽率を示したのに対し,SYN8ではそのような差異はなかった.また,α-アミラーゼ活性は発芽率とほぼ同様の傾向を示した.これらの結果は,ハードニング処理による発芽率の向上に,GAとそれが誘導するα-アミラーゼが関与することを示唆している.また,ハードニング処理中に外生GA3を投与すると,その濃度の影響は明確ではないが,系統に関わらず発芽率が向上することが明らかとなった.乾燥地の天水農地における減収の主要因のひとつである出発芽不良を改善するための種子予措技術として種子ハードニング(種子に一度吸水させ,再乾燥させてから播種する手法)がある.これに着目し,乾燥地の主要穀物であるコムギを対象に,種子ハードニングの効果の遺伝的差異,作用機構の解明,収量への影響について調査した.その結果,デュラムコムギと合成パンコムギでは出発芽向上効果に遺伝的な差異があること,その効果にはジベレリンとα-アミラーゼが関与すること,播種後の降水が十分な場合は種子ハードニングを行っても子実収量の増加は認められないが,減少もしないことを明らかにした.作物が乾燥ストレスに対して最も感受的なのは出発芽期である.乾燥地ではこの時期の降雨が不安定であるため,出発芽や初期成長が抑制されることが多く,天水農地における減収の主要因のひとつとなっている.

これに対し,播種前の種子に一度吸水させてから再乾燥する「種子ハードニング」とよばれる種子予措を行うと,乾燥土壌下における出発芽が向上することがコムギなどの作物種で明らかにされている.しかし,その向上程度の品種間差異やメカニズムは十分に解明されておらず,向上効果を最大化する手法も確立されていない.初年度である本年度は「種子ハードニングによる出発芽向上の効果に遺伝的な差異はあるか」を明らかにすることを主目的として以下の実験を行った.起源地に近い地中海沿岸諸国のデュラムコムギの在来および改良40品種を乾燥土壌に播種したところ,全ての品種において種子ハードニングによる出芽率の向上が認められた.しかしその向上程度は品種間で異なっており,この程度が高い品種は出芽後の初期成長も良好であった.次に,種子ハードニングによって乾燥ストレス下におけるコムギ収量が増加するかを検証するため,乾燥地の現地圃場における栽培実験を行った.国際乾燥地農業研究センター(シリア)において,パンコムギの合成六倍体派生3系統および在来の耐乾性1品種を異なる2時期に播種して天水栽培した.その結果,いずれの時期に播種してもハードニング処理による子実収量・バイオマスの増加は認められなかった.また出芽率,栄養成長期における気孔コンダクタンス・草冠温度にも処理間の差異はなかった.中国科学院遺伝および発育生物学研究所(中国)においても在来8品種を用いて同じ実験を行ったところ同様の結果が得られた.その要因として,いずれの現地試験においても播種直後に十分な降雨があったため,無処理種子でも出発芽と初期成長が良好であったことが挙げられる.コムギ起源地の周辺地域から収集した遺伝的に多様なデュラムコムギ品種を用いた実験においては,「種子ハードニングによって乾燥土壌下での出発芽が向上する」という効果が全供試品種で認められ,処理効果が高い品種は初期成長においてもその効果が持続することを明らかにした.しかしながら,遺伝的背景が同じパンコムギの合成六倍体派生3系統と戻し交配親品種を用いた実験では,種子ハードニングによる顕著な出芽向上効果がみられず,次の研究段階である「種子ハードニングによる出発芽向上のメカニズム」と「種子ハードニングによって特異的に発現する遺伝子の解明」という課題を進めることが出来なかった.本年度はこの遅れを取り戻すべく,新たな材料も加えてこの2課題を実施するとともに,「種子ハードニングの効果を最大化する手法の開発」についても同時並行して研究を進める.起源地周辺から収集した遺伝的に多様で,多数のデュラムコムギ品種を用いた本年度の実験において,「種子ハードニングによって乾燥土壌下での出発芽が向上する」という効果が全供試品種で認められた.この結果はコムギにおける種子ハードニングの効果を一般化できることを示唆している.また,この効果が品種によって大きく異なることも明らかにした.このことから,今年度の当初に計画した「種子ハードニングによる出発芽向上の効果に遺伝的な差異はあるか」を明らかにすることができたといえる.これに加えて,本年度は種子ハードニングが最終的な子実収量を増加させるかについても乾燥地の現地圃場で検討を行った.この実験では「播種後の寡雨によって出発芽や苗立ちが抑制されると子実収量が減少するが,種子ハードニングを行うとこれが軽減される」という仮説を設定し,シリアおよび中国において実験を行った.いずれの実験においても播種直後の多雨のために仮説の検証は出来ず,ネガティブなデータしか得られなかった.しかしながら,種子ハードニングを行っても子実収量が減少しないことを確認できたという意味において一定の価値があったといえる.
フレデリック・ダグラスの政治的言説-「マスキュリニティの戦略的利用をめぐって」

今年度は既往の研究では南北戦争後は失われたと考えられてきたフレデリック・ダグラスのマスキュリニティ言説が、実は彼の晩年まで一貫して存在していたことに焦点を当て、それが南北戦争期とは異なるかたちで構築されていく過程を検証した。それにより以下のことが明らかになった。1.南北戦争後、再建期を経て南北の和解が成り、南北戦争の大義は次第に失われ、その記憶をめぐる議論から黒人は除外されていった。そういった状況の中で、ダグラスが著したハイチ独立の指導者であるトゥサン・ルヴェルチュールに関する未発表の原稿と、黒人雑誌に掲載されたルヴェルチュールに関する記事をもとに、ダグラスのマスキュリニティ言説の変容をたどった。すなわちダグラスはルヴェルチュールに代表される理想的黒人のヒロイズムを18世紀サント・ドミンゴ(現ハイチ)に限定されたものから、100年後の世紀転換期のアメリカに敷術させたのである。2.黒人女性の問題と関連させダグラスのアイダ・B・ウェルズとの関わりを通して、彼の最晩年のマスキュリニティ言説を明らかにした。特に、黒人男性のリンチにおけるジェンダーやセクシュアリティの観点から分析した。また、1893年のシカゴ万博においてアメリカの黒人が排除された事実に対しダグラスが著した文書をもとに、ダグラス最晩年のマスキュリニティ言説を探った。そしてダグラスのマスキュリニティ言説とは文化的に規定される「男らしさ」の規範を超え、「人間性」にまで広がりを持つものであると、結論付けた。それは「人種」によってジェンダー化された視点を通し、また時に生物学的性差やセクシュアリティまでも戦略として用いることで、19世紀のアメリカ黒人全体を解放しようとする試みであった。今年度はフレデリック・ダグラスの奴隷制廃止運動家としての初期の段階における黒人男性の「マスキュリニティ」の戦略的な利用を、彼の最初の自伝Narrative of the Life of Frederick Douglass, Written by Himselfを中心に分析し、以下のことが明らかになった。1.ダグラスの自伝において、"masculinity"の強調が現代のジェンダー論的視点に基づいて「父権主義」的であると批判される要素は、彼自身が意図的にとった戦略であった。2.隷属状熊にある黒人奴隷たちを団結へと向かわせ、集団的抵杭へと方向付ける一つの言説として"masculinity"が機能するがゆえに、黒人の"masculinity"の出現を阻むことが奴隷制度における重要な目的の一つということを知った上で、ダグラスは黒人男性の"masculinity"言説構築を試みた。3.奴隷であるがゆえに「存在しない」とされてきた黒人の「人間性」を取り戻すためには命を懸けた力による抵抗が時に必要であることを"Fight with Covey"として知られるエピソードで意図的に示し、ジェンダー論において限定された狭い意味での「男らしさ」とは異なる意味での"masculinity"を提示し、戦略的に利用した。4. 19世紀当時の時代背景を考慮した上で、ダグラスが父権的価値観を内面化していたという推測は可能であり、そこに彼の限界があるかもしれない。しかし黒人解放運動を推進するにあたって彼が重視したことは、指導者としての「公的人物」としての表象をいかに戦略的に構築し、白人主義社会の中で圧倒的不利な立場にいる社会的集団としての黒人にとって政治的に有利な言説を生み出すかであり、ダグラスは"masculinity"を戦略的に利用し、それを黒人全体の解放のための政治的言説として用いた。今年度は1850年代のアンテベラム期から南北戦争期を中心にフレデリック・ダグラスのマスキュリニティ言説に焦点を当て、それが状況に応じて巧みに取捨選択、あるいは構築されていく過程を検証した。1.ダグラスは英語のmanあるいはmanhoodという語のもつ、文脈に応じて「男性/人間」、「男性性/人間性」と意味が変わる曖昧さを巧みに利用し、黒人の人間性があらかじめ否定されていた社会において「存在しないはず」の黒人のマスキュリニティを主張した。2.1850年代における黒人による武力解放を主軸としたmanhoodの提唱は、ダグラスが目的とした黒人の人間性の回復というよりむしろ、男らしさの証明として男性性が内包する暴力の危険性が浮き立つ結果として現われた。このことはダグラスの演説や論説、また彼の唯一の中編小説である"The Heroic Slave"の分析から明らかになった。3.南北戦争を機に、黒人の北軍参加を推進したダグラスは白人の反発を巧みにかわし、黒人のマスキュリニティ言説における武力行使を政治的に安全性が確認されたかたちへとつなげた。すなわち、連邦の維持という大義のもと黒人が連合軍の軍服をまとい白人とともにアメリカ人として反逆者である南部連合から祖国を守るというイデオロギーを生み出し、その実現によりどのような概念的罠にも回収されない黒人のマスキュリニティの構築を可能にした。

すなわちダグラスはルヴェルチュールに代表される理想的黒人のヒロイズムを18世紀サント・ドミンゴ(現ハイチ)に限定されたものから、100年後の世紀転換期のアメリカに敷術させたのである。2.黒人女性の問題と関連させダグラスのアイダ・B・ウェルズとの関わりを通して、彼の最晩年のマスキュリニティ言説を明らかにした。特に、黒人男性のリンチにおけるジェンダーやセクシュアリティの観点から分析した。また、1893年のシカゴ万博においてアメリカの黒人が排除された事実に対しダグラスが著した文書をもとに、ダグラス最晩年のマスキュリニティ言説を探った。そしてダグラスのマスキュリニティ言説とは文化的に規定される「男らしさ」の規範を超え、「人間性」にまで広がりを持つものであると、結論付けた。それは「人種」によってジェンダー化された視点を通し、また時に生物学的性差やセクシュアリティまでも戦略として用いることで、19世紀のアメリカ黒人全体を解放しようとする試みであった。
幕末維新期における学校の組織化に関する総合的研究

幕末から明治維新を経て「学制」領布に至る間、幕藩体制下に設立された藩校と、明治初年の藩校・明治新政府の管轄下に設けられた諸学校と、の教育の目的・内容・方法の変化・相違点は学校の組織化にあるということを課題とし、この課題を実証的に解明すること、その過程に見出される教育の本質・属性の連続・非連続の問題も併せて考究することを意図してこの研究は進められた。藩校は江戸後期に急増するが、士道の振気と、藩財政の窮乏を打開するために儒教倫理にもとづく教育による人材の育成を目的として設立されたという点では、共通の課題を持っていた。しかし藩校の制度の定型はなく、また各藩の教育外条件は一様ではなかったので、250に及ぶ藩校は、250の様態をもっていた。更に洋学の受容、外圧という条件が加わると、学ぶべき洋学の選択、外圧の影響の強弱によって藩校は多様化を一層進めてゆくことになった。加えて幕末の国内情勢の二分化により、学校観も多様化した。幕末までの学校は、制度・組織を先例に倣って類似的に完結されていたが、外国の規制度に関する知識を直接に或は間接的に学ぶことによって、更に明治新政府の対藩政策によって学校改革の必要に迫られる。そのため伝統的な閉鎖的・個別的な性格から脱皮しなければならなくなり、自律的に或は他律的に共通性をもった相似的なものへと変化していった。このような経緯・動向が「学制」に示された、組織化を推進しようとする学校制度の実施を容易ならしめたのである。本研究は藩校教育を核として、幕末維新期の教育の各領域における組織化の過程を今後も継続していくことになっている。平成2年3月、3年3月に、幕末維新期の学校調査、昌平坂学問所、5藩校、郷学校、数学教育、医学教育、お雇い教師に関する11編の報告を発表した。平成4年には、藩校、儒学教育、数学教育、芸道教育に関する報告をおこなう。本研究の学校・教育施設の組織化部門では次の研究を進めた。1)武芸の教育は各地に分散した道場で行われていたが、幕末、洋式近代戦にふれた藩は武芸道場を城下に集中し、兵学校を組織して旧来の藩学校と並立させた。これを金沢藩・松江藩で実証した。2)鹿児島藩を事例として、当藩特有の郷中教育、郷学校、藩校との関連で藩内全域の学校組織化の過程を調査し、これが維新後のこの地域の小学校に連続することを実証した。幕藩体制・明治期学校の部門では次の研究が進められた。1)幕末期における学校の試験を幕府直轄学校を事例に探究した。即ち、昌平黌の学問吟味、春秋試、若年寄見分を通して、それが部分的には人材登用になり得ても、本質的には勉学督励として機能し、維新後の試験制度に連動することを考察した。2)明治元年から4年にかけて各藩でつくられた「藩治職制」百数十種を収集し、これを分析して学校が藩行政に組み入れられたことを実証した。さらに松江藩を事例として、従来、公私の別が不明であった藩学校が松平家から分離してゆく過程を実証した。3)明治3年から私塾が政府に統制されるようになるが、東京府下の私塾・私学を事例に江戸藩邸学校との関連において調査した。

その結果、維新期の私学には藩邸学校との連続が認められるものがあることが判明した。さらに、それらが維新期の学校制度に組み込まれる過程も明らかにした。4)新潟県を事例に、維新期において県学校を中核校に県域内諸学校を組織化する過程、その風土的、政治的、経済的理由を明らかにした。学校論・学制論の部門及び西洋近代科学導入の部門については、本年度は資料収集に専念した。両部門の分析及び成果は、次年度以降に報告する予定である。平成元年度第1回(通算第7回)研究会は、6月25・26日の両日、山口市において開かれた。第1日目は、山口県立文書館において毛利家文書のうち、藩政期学事関係史料と明治初期文部省との往来文書の採訪をおこない、第2日目は研究分担者による研究発表が行なわれた。(高木靖文:越佐天領における教育の史的展開-佐渡を手掛かりとして-、竹下喜久男:長州における西洋学引立の契機-遊学の動向と藩の対応-、名倉英三郎:旧岩国藩学制教育概略引用書類について)第2回(通算8回)研究会は、10月6日静岡市において開かれ、本年度の研究方針の確認・研究報告書についての討議等がなされた。第3回(通算9回)研究会は、11月27日東京において開き、研究分担者による研究発表が行なわれた。(生馬寛信:幕末・維新期の佐賀藩学校-明治初年の学制改革を中心として-、蔵原三雪:お雇い外国人と学校-福井藩の場合-)各回の研究発表は、いずれも豊富な資料に基づいた綿密な研究発表であり、活発な質疑応答がおこなわれた。また、各研究分担者の研究進捗状況、資料収集の報告、情報交換がおこなわれ、意義深い実りある研究会となった。昭和63年度、平成元年度の研究成果のうち、下記のものを本研究の第1次報告書として、本年度末に刊行する。報告書は、次年度も刊行の予定である。本年度に収録する論文は次の6篇である。生馬寛信:幕末期佐賀藩教育史研究の基礎資料について-鍋島文庫蔵「直正公御年譜地取」における教育関係記事-、井原政純:明治初期の郷学について-とくに設立基盤・要因を中心に-、神邊靖光:幕末維新期における毛利藩学校の組織化、高木靖文:佐渡の国における近代学制の素地、名倉英三郎:近世における学校調査、橋本昭彦:明治初期オランダ人医学教師による学則の制定-その教育課程と試験の規定を中心に-。平成2年度の研究は前年に続き,幕末維新期におこった藩校の改革を事例に即して検討した。合同研究会を6月24日(松江市),12月10日(東京都文京区)に開き,下記の諸問題を討議した。(1)加賀藩の数学教育提案発表者蔵原清人(2)足利学校の再興と足利藩学校の設立提案発表者吉岡栄(3)明治初期の豊津藩校育徳館提案発表者新谷恭明(1)は研究実施計画(C)「西洋近代科学の導入にともなう教育の変化」にもとづいたもので,加賀藩を事例に和算から洋算の転換と学校の組織化との関係を究明した。(2)(3)は計画(B)「学校.教育施設の統合.組織化」(D)「明治初期における府藩県諸学校の歴史的位置づけ」にかかわるもので,前者は通説となっている明治維新における足利学校再興説を退け,足利藩校設置説を提起した。後者は豊津藩校育徳館が人民共立第35番中学校に連続する経緯を検証した。計画(A)「幕末維新期の学校論.学制論」については名倉英三郎が「近世の学校調査」を発展させ,(A)(B)に関連して竹下喜久男が「鳥取藩尚徳館の学制改革と改革意見」を,(B)(D)に関連して高木靖文が「佐渡の国における近代学制の素地」をまとめた。
四肢虚血リモートプレコンディショニングと酸化ストレス，フリーラジカルの関与

四肢虚血リモートプレコンディショニングによる神経保護効果の機序として、酸化ストレス、フリーラジカルの関与に着目して研究を行ってきた。実験方法としてはフリーラジカルそのものを測定することは困難であるため、何らかの酸化物質の変化量を測定する方法以外に今回の研究ではフリーラジカルを消去するフリーラジカルスカベンジャーをプレコンディショニング前に投与して、そのトリガーを抑制することで、実際にその保護効果が減弱、あるいは打ち消されるかどうかを検討した。前年度はDimethylthiourea (DMTU)を使用したが、有意な神経保護効果の減弱は認めなかった。そこで視点を少し変え、内因性のフリーラジカルスカベンジャーでもあるケトン体の一つのβヒドロキシ酪酸をその候補物質とした。ケトン体はβヒドロキシ酪酸、アセト酢酸、アセトンの総称であるが、βヒドロキシ酪酸がその中で主な物質である。ただ近年食事誘発性や実際にケトン体投与による様々な臓器保護効果も報告されていることから、まずは今回の実験系である中大脳動脈閉塞モデル(middle cerebral artery occlusion: MCAO)におけるβヒドロキシ酪酸自体の影響を確認し、実際に血中濃度を測定して投与経路・投与時間・投与量を決定した。その結果βヒドロキシ酪酸の投与自体で脳梗塞体積が増加したことが判明したため、フリーラジカルスカベンジャーとしての投与はできなかった。βヒドロキシ酪酸に関してはヒトにおける臨床的な血中濃度になるように投与量を決定したが、これまでの報告と比較してかなり大量となり、また血中濃度は思いのほか上がりにくいことが判明した。ケトン体投与によって神経保護効果よりむしろ脳梗塞の増悪を認めたことは意義のある研究結果と考え、第6回アジア神経麻酔集中治療学会で発表した。四肢虚血リモートプレコンディショニングにおける酸化的ストレス、フリーラジカルの関与を考え、プレコンディショニング前に何らかのフリーラジカルスカベンジャーを投与することで、プレコンディショニング効果が減弱すれば間接的な証明になるとしてDimethylthiourea (DMTU)やケトン体の一つであるβヒドロキシ酪酸を用いたが、神経保護効果の減弱は認めなかったり、投与自体で脳梗塞を増悪させることが判明したため、理想的な薬剤が同定できず、その先の詳細な機序の解明や治療応用まで進んでいない。フリーラジカルスカベンジャー自体は脳梗塞等の病態においては、保護的に作用するため、あまり作用時間の長い物質ではそれ自体の影響も無視できなくなる。一時的な繰り返しの四肢虚血時に生じるフリーラジカル、酸化的ストレスのみを抑え、その後の今回の実験系である中大脳動脈閉塞モデル(middle cerebral artery occlusion: MCAO)によって生じる脳梗塞自体には影響を与えないものが理想的だと考える。一旦候補となる薬剤があがってもそれ自体の毒性や虚血手技への影響、投与経路・投与時間・投与量などを検討する必要があるため、予想以上に時間がかかっている。フリーラジカルスカベンジャーの候補物質検討中に、MCAO前のケトン体投与によってむしろ脳梗塞が増悪することが判明し、その実験も併せて施行したため、本研究課題の進捗状況はやや遅れているとした。理想的なフリーラジカルスカベンジャーを同定することを最優先課題とする。実際に臨床使用しているエダラボンや内因性の物質としては尿酸なども挙げられる。中大脳動脈閉塞モデル(middle cerebral artery occlusion: MCAO)自体の手技としては十分に確立しており、安定して脳梗塞を生じることが出来るようになり、またばらつきも少なくなっている。ターニケットによる四肢虚血リモートプレコンディショニングは侵襲性も少なく、プレコンディショニングの時間・回数も確定しているため、今後の研究の推進に支障はないと考える。また薬剤投与以外にプレコンディショニングのトリガーを消去させる別の方法がないか別の視点から少し検討していきたい。四肢虚血リモートプレコンディショニングの中枢神経保護の機序として、脳血管の側副血行路の増強を示唆する研究結果もあり、そのシグナル経路は不明だが何らかの液性因子というよりは神経系の関与も報告されている。実際に四肢虚血リモートプレコンディショニングは心臓外科手術など一部臨床応用され、検討されている。脳をはじめ中枢神経系に関しても有意な保護効果を見出し、その機序を解明していくことは一つのbreakthroughとなり得る。新たな知見を加えることができるように研究を進めていきたい。四肢虚血リモートプレコンディショニング(remote limb ischemic preconditioning: RLIP)は短時間の四肢虚血を繰り返し施行することで離れた臓器の虚血耐性を誘導する.脳での報告はこれまで少なかったが,回数・間隔等の条件付けを検討することで,ラット中大脳動脈閉塞モデル(middle cerebral artery occlusion: MCAO)においてコントロール群と比較して有意な脳梗塞体積の減少と神経学的所見の改善を認めた.その保護効果の機序については不明な点も多いが,酸化ストレス,特にfree radicalに着目しfree radicalscavengerの前投与によりRLIPの保護効果が打ち消されるかどうか検討した.保護効果の減弱が認められれば,その機序の一つとして四肢虚血中に発生するfree radicalがtriggerになっている可能性が示唆される.free radicalscavengerとして様々な物質があるが,今回はdimethythiourea(DMTU)を使用することとした.これは当教室でも家兎の脊髄虚血の実験において使用した経験もあり,これまで広く使用されてきたfree radical scavengerである.投与量・投与時間はプレコンディショニング刺激の1時間前,ラットの尾静脈より500 mg/kgの投与を行うこととした.安全テストとしてDMTUの単独投与を行い,経過観察したが,DMTU投与自体がラットに悪影響を与える所見は認められなかった.

コントロール群,RLIP群,DMTU+RLIP群としてサンプルサイズの検討から各群12匹程度を目安として研究を行っている.MCAO実験自体で脳梗塞がきちんとできないケースが多く,挿入するナイロン糸の問題か,ドプラー血流計の問題か原因探求に時間を要した.手技を見直すことで安定した脳梗塞ができるようになったところである.またDMTUの尾静脈投与は投与量が多いためかなかなか静脈内投与にならないことも多く,濃度・量を変えるなど検討が必要であった.当初の予定であった各群のサンプル数にはまだまだ到達しておらず実験継続中である.四肢虚血リモートプレコンディショニングによる神経保護効果をラットでの2時間の中大脳動脈閉塞モデル(middle cerebral artery occlusion: MCAO)を用いて検討した。MCAOは虚血手技後の生存率も高く、脳梗塞体積の他神経学的所見も評価しやすいが、虚血のばらつきが多いモデルでもある。これまでの経験から安定した虚血手技が施行できるようになり、きちんと虚血になっているかどうか、ドップラー血流計を前頭側頭部に留置してモニターし、血流低下がみられない場合は虚血不十分と判断し除外している。リモートプレコンディショニングの条件付けに関しては、直接血管の閉塞を行うのではなく、侵襲を考えてラットの大腿部をハード型のvascular occluderで圧迫し、実際に血流が遮断されたかどうかは指尖部に装着したパルスオキシメーターの脈波消失で判断した。10分間の虚血後5分間の再灌流を3回繰り返し、3回目の再灌流から1時間後に2時間のMCAOを施行したところ有意に脳梗塞体積、神経学的所見が改善し、神経保護効果が認められた。四肢虚血リモートプレコンディショニングの機序として短時間の虚血・再灌流を繰り返すことでフリーラジカルが発生し、それがトリガーになっているのではと考え、プレコンディショニング前にフリーラジカルスカベンジャーを投与して神経保護効果が減弱するかどうか検討した。実際の薬剤については、これまでの他の報告からDimethylthiourea (DMTU)を用いて、その安全性,投与量,投与間隔・時間の検討を行った。条件付けについてはプレコンディショニング1時間前にDMTU500mg/kgを経静脈的に投与したが、リモートプレコンディショニングの神経保護効果は減弱しなかった。今回の結果からフリーラジカルの関与はそれほど強くない可能性も考えられた。フリーラジカルスカベンジャーとして今回DMTUを使用した。
ナノキャビティの表面プラズモン閉じ込め効果を用いた疾病センサーの開発

本研究の目的は、癌や心疾患などの疾病の早期診断を可能にする、小型かつ安価なセンサーを実現することである。ナノキャビティ(ナノスケールの厚みを有する金属側壁からなる溝)内に表面プラズモンを閉じ込めることで、微量の検体から、疾病バイオマーカーを高感度に検出する。ナノキャビティ内に光を閉じ込め、ナノキャビティの底面と側面に生じる表面プラズモンを結合させることで、共鳴に必要な構造を簡略化、センサーの小型化に実現する。ナノマイクロ加工
拡散プロセスを用いて作製した次世代鉄系超伝導線材技術の構築

我々はこれまで、一般的な超伝導線材作製の方法であるPIT(Powder-in-tube)法(超伝導体の原料を金属管に充填し加工後、熱処理を行うことで超伝導線材を得る方法)に独自の工夫を施した鉄拡散PIT法を開発した。鉄拡散PIT法を用いて作製したFeSe超伝導線材は多結晶体より約2 K高い超伝導転移温度(電気抵抗がゼロになる温度)Tc 10 Kを示した。本研究では、鉄拡散PIT法で作製したFeSe線材の結晶粒間結合を改善させるために、熱処理時間が超伝導特性に及ぼす影響を調べた。その結果、鉄拡散PIT法で作製したいずれのFeSe線材においても熱処理時間に関係なく、高いTcが得られた。電気抵抗がゼロである超伝導材料技術は創エネ・蓄エネ・省エネを推進する社会システムの改革を実現するキーテクノロジーである。鉄系超伝導物質は高い磁場中特性を示し、また、銅酸化物系にはない3次元等方性を示すため、次世代高温超伝導材料として高い潜在能力を持つ物質である。これまで、鉄系超伝導線材の実用化を目指し、一般的な線材作製法であるPIT(powder-in-tube)法(超伝導体の原料を金属管に充填し加工後、熱処理を行うことで超伝導線材を得る方法)に独自の工夫を施した鉄拡散PIT法を開発した。本研究では、低炭素エネルギー社会の構築を目指し、シース材料を超伝導物質の原料に利用した次世代鉄系超伝導線材技術の確立を目的としている。平成27年度は、鉄拡散PIT法に冷間圧延を組み合わせることでFeSe超伝導線材を作製した。Seを充填した鉄管の両端をアーク融解を用いて完全密閉し、熱処理と冷間加工を行い、圧延加工が超伝導特性と微細構造に及ぼす影響を調べた。鉄拡散PIT法に冷間圧延と再熱処理を組み合わせることでFeSe線材の超伝導転移を確認した。また、FeSeの関連物質であるKxFe2-ySe2の単相結晶育成の確立にも取り組んだ。出発原料としてK2Seを用い、900°Cという比較的低温で結晶を育成するOne-step合成の熱処理条件の変化が、育成される結晶の相制御に及ぼす影響を調べた。200°Cまで5°C/hで結晶を育成することでTconset = 44.2 Kの高Tc相が育成することがわかった。鉄拡散PIT法に冷間圧延と再熱処理を組み合わせることでFeSe線材の超伝導転移Tczero8.5 Kを観測したが従来の鉄拡散PIT法で作製したFeSe線材よりも低い。また、冷間圧延後、再熱処理後を行うことで結晶粒界特性はいくぶん改善されたが大きな臨界電流密度Jcの改善には繋がらなかった。One-step合成法の熱処理条件を変えることで高Tc相が育成することがわかったが、単相の結晶を育成するには至っていないので、達成度としてはやや遅れていると判断した。我々はこれまで、鉄系超伝導体の実用化を目指して、FeSeに代表されるPbO(11)型鉄系超伝導体に着目し、線材開発を行ってきた。その結果、一般的な線材作製の方法であるPIT(Powder-in-tube)法(超伝導体の原料を金属管に充填し加工後、熱処理を行うことで超伝導線材を得る方法)に独自の工夫を施した鉄拡散PIT法の開発に成功した。鉄拡散PIT法を用いて作製したFeSe多芯線は電気抵抗ゼロで流すことのできる最大の電流値である臨界電流密度Jcが1027 A/cm2(4.2 K)を示した。更に非常に興味深いことに鉄拡散PIT法で作製したFeSe線材は多結晶体より約2 K高い超伝導転移温度Tc 10 Kを示した。平成28年度は、鉄シースにSeを充填した鉄管をアーク融解を用いて完全密閉し、圧延加工を行うことで丸線とテープ線材を作製した。結晶粒間結合を改善させるために、熱処理時間がFeSe線材の超伝導特性に及ぼす影響を調べた。熱処理温度を800°Cに固定し、熱処理時間を2時間から10時間まで変化させた。SEM/EDXによる点分析の結果から、反応領域の組成はほぼFeSeになっていることがわかった。また、XRD測定結果からいずれの線材もFeSeのピークが確認できたため、シース材のFeが内部にまで均一に拡散し、Seと反応することでFeSeが合成されていると考えられる。作製したいずれのFeSe線材も超伝導転移温度Tcは約10 Kを示した。これらの結果から、丸線とテープ線材のいずれにおいても熱処理時間に関係なく、高いTcが得られることがわかった。また、FeSeのTc向上を目的に、電気化学的手法を用いてアルカリ金属であるK(カリウム)を放電させてインターカレートを試みた。XRD測定の結果からKxFe2-ySe2が合成できていることが確認された。

本研究では、鉄拡散PIT法で作製したFeSe線材の結晶粒間結合を改善させるために、熱処理時間が超伝導特性に及ぼす影響を調べた。その結果、鉄拡散PIT法で作製したいずれのFeSe線材においても熱処理時間に関係なく、高いTcが得られた。平成28年度は、鉄シースにSeを充填した鉄管をアーク融解を用いて完全密閉し、様々な厚さに圧延加工を行った後、結晶粒間結合を改善させるために、熱処理温度と熱処理時間を変化させることでFeSe超伝導線材の高Jc化を目指す。また、FeSe線材が高い多結晶体よりも高いTcを示すメカニズムの解明に取り組む。超伝導線材技術の構築の他に新しい材料開発としてFeSeの関連物質であるKxFe2-ySe2の単相結晶育成を確立すると共に、大型単結晶を育成し詳細な物性評価を行う。更にK以外の原子や分子、イオンのインターカレーションによって、新たな鉄系超伝導線材の材料開発を行う。28年度が最終年度であるため、記入しない。超伝導28年度が最終年度であるため、記入しない。
マイクロ流体過程を用いた効果的なクルクミン送達のためのポリエステルナノ粒子の合成

29年度が最終年度であるため、記入しない。
ジパラダ環状化合物の合成、構造および反応

本研究では、Pd-Pd結合が環骨格内に含まれる有機パラジウム錯体を合成し、それらの新規反応パターンを見出して、将来の画期的分子変換法を開発するための手がかりを得ることを目的とする。以下に本年度の成果をまとめる。1)アレニルジパラダサイクルの合成と求電子反応:Pd(I)-Pd(I)結合上にプロパルギル/アレニル基が架橋配位するジパラダサイクルの合成法を確立した。最も効率の高い方法は、プロパルギル/アレニル単核Pd(II)錯体とゼロ価Pd錯体の間のレドックス縮合法であることが分かった.種々の2核錯体の構造は、スペクトル解析やX線構造解析で決めた。構造的特徴は、C-C-C骨格とPd-Pd骨格が平行でほぼ等しい長さに並ぶことであり、全体としてホームベースの形をしたジパラダサイクルを構成する。最も新規な反応特性としては、求電子剤との高い親和力が挙げられる。これは、単核のπ-プロパルギル/アレニルPd(II)錐体が求核剤の攻撃を受けやすく種々の合成反応に応用されていることと対照的である。分子軌値計算で解析したところ、この異常な反応性の原因は、Pd-Pd結合の電子が配位子の、π^*軌道に逆供与されることによって中心炭素に大きなローブを有するHOMO軌道ができることにあると推定できた。2)アレニルジパラダサイクルを経る光学活性アレニル錯体のラセミ化:光学活性な単核アレニルPd錯体のラセミ化過程の動力学的解析を行い、系中で発生するPd(0)種によって出来るアレニルジパラダサイクルがラセミ化を促進することが判明した。この知見は、アレニルPd錯体を中間体とする触媒的不斉合成反応の構築に有用である。
臨床および家畜における薬剤耐性菌の実態解明とその関連性の解明

本研究では臨床などで蔓延する薬剤耐性菌の出現背景を包括的に解明すべく、ヒトならびに家畜(牛・豚)から分離される大腸菌を対象に解析を行った。ヒトと家畜とも臨床現場で頻用されるセフェム系薬に耐性を示すCTX-M型産生株が多く検出されたが、遺伝学的背景が異なり関連性が薄いことが判明した。さらに臨床現場で問題となっているカルバペネマーゼ産生菌の迅速検出法の開発を行った。日本で開発されたLAMP法を応用することでKPC型産生菌ならびにOXA-51型産生アシネトバクターを迅速に検出することが可能となった。本研究では臨床などで蔓延する薬剤耐性菌の出現背景を包括的に解明すべく、臨床ならびに家畜とその農家における耐性菌の実態調査を行った。カルバペネマーゼ産生菌などその蔓延が危惧される耐性菌については分子遺伝学的手法により詳細を明らかにした。本年度は下記について検討した。1家畜とその飼育者における耐性菌の実態解明牛、豚を対象とした家畜ならびにその農家の糞便を収集し、グラム陰性菌の分離同定を行った。最も多く分離された大腸菌についてセフェム系薬の耐性率を調べたところ、牛22%、豚15%、牛農家29%、豚農家17%という結果であった。牛が高い値を示し、それに従い牛農家も高い値を示したものと思われた。耐性遺伝子を解析したところ、そのほとんどがCTX-M型遺伝子を保有しており、臨床現場と同様の結果を示した。家畜、農家、臨床において耐性菌の水平伝播があるか解析する必要が考えられた。2臨床から分離されたカルバペネマーゼ産生菌の解明海外渡航歴のある患者よりセフェム系薬ならびにカルバペネム系薬に高度耐性を示す大腸菌と肺炎桿菌を臨床より分離した。耐性遺伝子を解析したところ、それぞれNDM-5遺伝子、NDM-1遺伝子を保有していることが判った。NDM-5は日本での初めての検出例であった。NDM-1産生肺炎桿菌はアミノグリコシド系薬に耐性を示すRmtC遺伝子も同時に保有するものであった。いずれもプラスミドを介して耐性遺伝子が広範に拡散される可能性を示したため、国内における伝播が危惧された。本研究では臨床などで蔓延する薬剤耐性菌の出現背景を包括的に解明すべく、臨床ならびに家畜から分離される薬剤耐性菌を対象に解析を行った。本年度は特にセフェム系薬に耐性を示すCTX-M型βーラクタマーゼ産生大腸菌について、家畜由来株と臨床分離株の特徴を分子遺伝学的手法により明らかにした。さらに臨床現場で問題となっているカルバペネマーゼ産生菌の迅速検出法の開発を試みた。1臨床と家畜におけるセフェム系薬耐性菌の実態解明昨年度に引き続き、牛、豚を対象とした家畜ならびにその農家の糞便を収集し、グラム陰性菌の分離同定を行った。分離された菌種は大腸菌(246株)が最も多く、セフェム系薬耐性大腸菌の耐性遺伝子を解析したところ、そのほとんどがCTX-M型遺伝子を保有していた。臨床分離株と比較したところ、家畜由来株(36株10遺伝子)、臨床分離株(120株15遺伝子)共にCTX-M-14遺伝子がその多くを占めていた。しかし、CTX-M-14以外のCTX-M型遺伝子の分布やゲノム型別ならびにプラスミド型別がそれぞれ異なっていることが判った。これまでのデータから家畜から臨床への伝播の推測を関連付ける明らかな情報は得られなかった。2カルバペネマーゼ産生菌の迅速検出法の開発臨床現場で特に問題とされているカルバペネマーゼ産生菌について、遺伝子増幅技術であるLAMP法を用いてその耐性遺伝子を迅速に検出できる方法を開発した。日本では報告が少ないが米国などのカルバペネム耐性腸内細菌科の多くから分離されるKPC型遺伝子と、日本で検出される多剤耐性アシネトバクターの多くが保有するOXA-51型遺伝子をそれぞれ対象とした。いずれも感度、特異度ともに高く、迅速性にも優れていることが判った。臨床分離株においてもその有効性が確認されたため、臨床現場で十分活用できるものと期待できた。家畜および臨床からの検体収集では多くの協力を得ることができ、予定通りに研究を行うことができた。迅速検出法の開発では順調にデータを得ることができた。これら研究成果の一部について、学会や学術論文にて発表した。1患者、家畜とその農家から分離されるセフェム系薬耐性大腸菌の実態解明患者、家畜(牛・豚)とその農家から分離されたセフェム系薬耐性大腸菌について、遺伝学的背景を解明しその関連性を明らかにした。いずれもCTX-M型β-ラクタマーゼを産生しており、中でもCTX-M-14遺伝子をコードしているものが多い特徴があった。しかし、これら大腸菌のゲノム型を分類したところ、家畜から分離された本菌は患者からの臨床分離株とは大きく異なる分類とその分布を示していた。さらにCTX-M型β-ラクタマーゼ遺伝子のコードされているプラスミドの型についても共通性は確認されなかった。

臨床分離株と家畜由来株について明確な共通性を確認することができず、お互いの耐性株の授受を認めることができなかった。最終年度には、農家由来株の一部がその家畜と同じ遺伝学的特徴(耐性遺伝子、ゲノム型、プラスミド型)を持つことが確認された。このことから家畜と日頃濃厚接触している農家においては、耐性株を共有することが明らかになった。以上より、患者の保有する耐性菌は家畜から伝播された可能性は低いことが判ったが、農家においては伝播する可能性が示された。2カルバペネマーゼ産生菌検出法の開発臨床現場で特に問題とされているカルバペネマーゼ産生菌について、LAMP法による検出法の開発を行った。本法は米国などで流行しているKPC型β-ラクタマーゼ遺伝子の検出を迅速に行うことが可能であった。最終年度は、新しい検出法CIM法を用いて本邦の耐性株を検証した。そのほとんどを検出可能であり、臨床検査において有用であることが判った。本研究では臨床などで蔓延する薬剤耐性菌の出現背景を包括的に解明すべく、ヒトならびに家畜(牛・豚)から分離される大腸菌を対象に解析を行った。ヒトと家畜とも臨床現場で頻用されるセフェム系薬に耐性を示すCTX-M型産生株が多く検出されたが、遺伝学的背景が異なり関連性が薄いことが判明した。さらに臨床現場で問題となっているカルバペネマーゼ産生菌の迅速検出法の開発を行った。日本で開発されたLAMP法を応用することでKPC型産生菌ならびにOXA-51型産生アシネトバクターを迅速に検出することが可能となった。家畜および農家からの検体収集では多くの協力を得ることができ、予定通りに研究を行えることができた。臨床においてもNDM産生菌を新たに分離することができた。これら研究成果については学会や論文にて発表した。これまで得られた検体について、さらに分子遺伝学的解析を進めデータを蓄積する。特にセフェム系薬耐性菌について、家畜と臨床での違いに着目して解析していく予定である。さらにメチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)についても分子疫学解析を行い、不明であった家畜から分離されるMRSAの実態を明らかにする。また、カルバペネマーゼ産生菌など臨床現場で問題となっている耐性菌についても引き続き注目して行く予定である。薬剤耐性菌検体収集について引き続き行う。家畜検体については糞便ならびに鼻腔拭い液も収集し、分離菌の同定ならびに耐性動向の調査を行う。特にメチシリン耐性黄色ブドウ球菌については、耐性遺伝子(mecA)の遺伝情報を決定する。セフェム系薬耐性菌について、本年度同様に耐性遺伝子の解析を行い、ゲノム情報などと関連性を明らかにする。臨床分離株については、カルバペネマーゼ産生菌を中心にその耐性動向と耐性機構の解明を目指す。その他、研究計画に従い実験を進めていく予定である。3つの実験テーマのうちの1つを次年度に集中して行うため。検体収集を優先し、分子遺伝学的解析用の試薬を購入していない。分子遺伝学的解析のため費用を必要としている。さらに国際学会にて、実験成果を報告する予定である。DNAシークエンシングを多く行う予定であるため、試薬の購入を予定している。所属機関異動のため不足している試薬や機器類の購入、さらに農家への結果報告も予定している。
ルビーによる高生産な超並列・超分散計算ソフトウェア基盤

本研究開発では、関数型オブジェクト指向言語であるRubyを拡張し、HPC向け高生産言語としてHPC Ruby言語を確立した。また、Rubyの特徴である計算環境の統合を生かし、HPC情報環境における新しいソフトウェア体系を実現した。HPC向け新言語の普及のため地球科学分野、天文分野、離散最適化分野においてRuby言語モデルを用いて問題定式化し、Rubyの科学技術計算位おける優位性を示した。分散実行環境の実証研究では、日米欧を100Gbpsインターネットで結び、その90%を高効率利用する通信方式を確立し、実験により実証した。これらの成果を総合し、Rubyを中心とした科学技術計算の体系を確立した。本研究開発では、(1)Ruby言語HPC最適化に関する研究、(2)Rubyを用いた問題定式化に関する研究、(3)超分散・超並列計算環境による評価の3サブテーマに分かれて研究を実施した。(1)では、Rubyの最適化コンパイラの開発と、動的プログラミングにおける最適化の研究開発を行った。現行のRuby言語仕様で問題となっている浮動小数点データおよび演算の取り扱い、多次元配列の扱いに関して検討をおこなった。平成23年度における最適化技法の著しい進展により、現時点では言語仕様の拡張なしで高い実行性能をあげることが可能になったため、拡張は平成24年度以降における並列化の実現で検討することとした。(2)では、天文学、物理学、探索問題におけるシミュレーションコードを開発し、その核部分のRubyによる定式化を実現した。(3)では、評価環境と評価環境における高速Ruby処理系を整備した。また、アムステルダム大学のS.F.PortegiesZwart教授他と連携して国際CosmoGrid実験を実施し、遠距離分散シミュレーションを行った。処理系の評価では、ネットワーク負荷分散装置の開発を進めたが、FPGAベースハードウェアの流量測定実験・調査をより詳しく行う必要性が生じたため、基本設計期間を十分にとることとし、部品実装、組立ては平成23年度に実施した。研究環境の確立では、国立天文台と連携してアプリケーション開発を行うためのネットワーク環境を整備し、更にアムステルダム大学と連携して分散シミュレーションを実施するための海外拠点(アムステルダム市、Vancis)を維持した。〔連携研究者〕東京大学・大学院情報理工学系研究科萩谷昌己(Rubyの理論的基礎の構築)国立天文台・理論研究部小久保英一郎(Rubyによる理論天文学の問題定式化)東京大学・情報システム本部玉造潤史(評価用システムの構築)本研究開発では、(1)Ruby言語HPC最適化に関する研究、(2)Rubyを用いた問題定式化に関する研究、および(3)超分散・超並列計算環境による評価の3個のサブテーマに分かれて研究を実施した。研究計画において、平成23年度に実施する予定であった研究項目のうち、(3)超分散・超並列計算環境による評価では、評価環境の構築として、Inteプロセッサを用いたクラスタを構築し、国際分散環境を整備し、評価を行う予定であった。しかしながら、評価に必要なIvyBridgeプロセッサを用いたサーバのIntel社からの出荷遅れにより、平成23年度中に評価環境を整備することが不可能となり、予算の繰り越しを行った。平成24年度には繰り越した予算によりクラスタ構成部品を調達するとともに、オランダ国アムステルダム市にある東京大学の研究拠点(産学連携研究組織、Vancis(旧SARA)ないに設置)の拠点整備を開始した。この結果、平成25年度に実施する最終評価のための基盤構築が実施され、平成25年における国際分散協調空間における評価へ備えた。本研究開発は、(1)Ruby言語HPC最適化に関する研究、(2)Rubyを用いた問題定式化に関する研究、(3)超分散・超並列計算環境による評価の3個のサブテーマに分かれて研究を実施した。サブテーマ(1)では、Rubyコンパイラに新しい型解析手法を導入し、高速なコンパイラと実行コードを実現した。Rubyの高速化において最大の困難点であった動的な型を型解析する新しい手法を発見したため、コンパイラがサポートできるプログラムの範囲が大きく拡大した。新しく開発した型解析手法では、肩を投機的に推定し、解釈を繰り返し行うことにより、プログラム記述が動的であっても静的コードによる高速化が適用できる範囲を拡大した。また、Rubyを用いる数値計算の方向性を更に推し進める、新しい言語的アプローチを開発し、その動作原理を確立した。これらの開発により、科学技術計算分野における実用言語としてのRubyを確立した。(2)ではコンパイラおよび実行環境を用いた問題定式化および評価を行う基盤を確立し、数値計算ライブラリの整備をおこなった。さらに天文学、物理学におけるシミュレーションコードを開発し、その核部分のRubyによる定式化を実現した。(3)では、評価環境と評価環境における高速Ruby処理系を整備し、アムステルダム大学との遠距離ネットワーク実験を実施するための準備を行った。

実験内容は、アムステルダム大学拠点と米国間を100Gbps速度の長距離インターネットで結び、データ転送系およびTCPプロトコルの評価を行うものである。整備は順調に行われたが、米国・オランダ間のネットワークアクセスが実験時期に間に合わなかったため、実際の実験実施が不可能となり、ローカルな評価の実験を実施した。2013年度ではTCP通信のバースト性制御に取り組み、ソフトウェア・ペーシング方式を開発した。この100Gbps通信の検証を目的として、2013年11月に日本、米国デンバー市、オランダ・アムステルダム市を結ぶ超遠距離100Gbps分散協調システム実験を計画していた。しかしながら、実験予定期間中に大西洋においてファイバ切断事故が発生し、実験実施が不可能となった。本実験を実施するため、2014年度に繰り延べて実験を行った。本目的を達成するため2014年11月に米国ニューオーリンズ市で開催されたスーパーコンピューティング国際会議(SC14)学術展示場において、SCinet(同学術展示場向けの特設ネットワーク)の100Gbpsネットワーク、米国内ネットワーク、大西洋横断ネットワークを用いてオランダ・アムステルダム市の東大機器との間で超高速TCPデータ転送実験を実施した。実証実験においては、40GbpsのNICを複数用いて最大97%(静的ペーシング併用)、85%(ソフトウェア動的ペーシング併用)のバンド幅利用率を得た。遅延時間やストリーム本数を決め打ちする必要のないソフトウェアペーシングが高効率を実現したことで、100Gbps遠距離インターネットの実用化に向けた基本技術としての同技術の重要性が示された。26年度が最終年度であるため、記入しない。情報科学,計算機科学26年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年度には、当初計画していたIntelクラスタの購入が遅れ、評価環境整備の遅れが発生した。しかしながら、平成24年に繰り越した整備を実施し、また国際分散評価環境の整備に着手し、平成25年度の研究計画に支障がない状況まで回復することができた。これらの結果をうけ、概ね順調に進展していると判断した。本研究開発は、(1)Ruby言語HPC最適化に関する研究、(2)Rubyを用いた問題定式化に関する研究、(3)超分散・超並列計算環境による評価の3個のサブテーマに分かれて研究を実施した。(1)では、Rubyコンパイラに新しい型解析手法を導入し、高速なコンパイラと実行コードを実現した。Rubyの高速化において最大の困難点であった動的な型を型解析する新しい手法を発見したため、コンパイラがサポートできるプログラムの範囲が大きく拡大した。また、Rubyを用いる数値計算の方向性を更に推し進める、新しい言語的アプローチを開発し、その動作原理を確立した。