hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
MRI分子機能画像による子宮頸癌の治療効果の予測

一患者当たり、灌流MRIの撮影は1.放射線治療開始前5週間以内、2.放射線治療開始後4-5週目(day 22-35)(姑息・対症療法であれば治療終了直後頃)、3.放射線治療開始後8-9週目(day 50-63)の計3回とした。また、放射線治療の腫瘍縮小に対する効果の評価のため、治療半年後、1年後に病歴確認を行うこととした。局所制御についてはMRI、細胞診、腫瘍マーカーを指標とする。腫瘍サイズは通常のMRI撮像方法に基づき行うこととした。ただし、当施設では外科的切除を対象とする症例が多く、現時点では解析に必要な症例数が集まっていない。引き続き対象症例を追加しデータ収集を行い、各種灌流画像のパラメーターとして、Vp(毛細血管内の血漿の占める容積の割合),Ve(血管細胞外腔の占める容積の割合),Ktrans(造影剤の血漿から血管細胞外腔への移行の速度定数),Kep(造影剤の血管細胞外腔から血漿への移行の速度定数)などを計測し、BOLD画像と合わせて比較検討する予定である。
蜂の巣格子4d, 5d遷移金属化合物の新奇物性に関する理論研究

磁性原子が蜂の巣格子を形成する一群の4d、5d遷移金属磁性体には、幻の粒子と呼ばれるマヨラナ粒子が現れる可能性が約10年前に理論的に指摘された。その後、新奇な実験結果が次々と観測され、それらがマヨラナ粒子に由来するかどうかに注目が集まっている。本研究では、以下のテーマを理論的に調べる。1)候補物質に磁場をかけた場合に観測された興味深い実験結果が、マヨラナ粒子に起因するかどうかを調べる。2)候補物質にキャリアをドープした場合、従来の超伝導とは異なる特徴を持つ超伝導状態が現れるかどうかを明らかにする。以上の研究で得られる成果は、物質科学の基礎、および量子コンピュータの基礎としての意義がある。
加齢性内耳障害モデルラットの作成、病態および予防法の研究

ミトコンドリアトキシンである3-nitoropropionic acid(3-NP)を内耳に慢性的に投与誌,慢性ミトコンドリア障害による加齢性難聴モデルを作成した。内耳へ薬剤を局所投与するための,内耳障害が生じないように細径のチューブを作成し,これを浸透圧ポンプに接続し,持続的に低容量の薬剤が駆出できるようにした。これをラットの一側内耳に外側半規管経由で埋め込み,3-NPを持続的に内耳に局所投与した。その結果,10mMの3-NPを2ケ月間投与したところ,高音域(20kHz)を中心とした慢性の感音難聴が生じることがABRで確認できた。また,5mMの3-NPでは個体差が生じ,難聴を生じるものと,正常聴力のままである個体とが生じた。コントロールとして人工外リンパ液を投与したラットでは,聴力障害を認めなかった。以上の結果から,慢性のミトコンドリア障害によって慢性の感音難聴が生じることが明らかとなり,またコントロール群で難聴が認められなかったことから,本手術は薬剤を投与するのに適した方法であることが明らかとなった。この方法で生じた難聴は高音域を中心とした感音難聴であり,臨床的な老人性難聴の病態と極めて近いものであることが示唆された。組織学的にはコルチ器有毛細胞およびらせん神経節,さらに蝸牛外側壁線維細胞と蝸牛内のほぼ全ての組織に強い変性の所見を認め,これは蝸牛の全回転に対して認められた。さらに,このモデルに対してATPの蓄積を促すクレアチンの経口投与を行ったが,明らかな聴力保護効果を認めることはできなかった。ミトコンドリアトキシンである3-nitoropropionic acid(3-NP)を内耳に慢性的に投与誌、慢性ミトコンドリア障害による加齢性難聴モデルを作成することを目的に実験を行った。まず、内耳へ薬剤を局所投与するための、内耳障害が生じないように細径のチューブを作成し、これを浸透圧ポンプに接続し、持続的に低容量の薬剤が駆出できるようにした。これをラットの一側内耳に外側半規管経由で埋め込み、3-NPを持続的に内耳に局所投与した。その結果、10mMの3-NPを2ヶ月間投与したところ、高音域(20kHz)を中心とした慢性の感音難聴が生じることがABRで確認できた。また、5mMの3-NPでは個体差が生じ、難聴を生じるものと、正常聴力のままである個体とが生じた。コントロールとして人工外リンパ液を投与したラットでは、聴力障害を認めなかった。以上の結果から、慢性のミトコンドリア障害によって慢性の感音難聴が生じることが明らかとなり、またコントロール群で難聴が認められなかったことから、本手術は薬剤を投与するのに適した方法であることが明らかとなった。さらに、この方法で生じた難聴は高音域を中心とした感音難聴であり、臨床的な老人性難聴の病態と極めて近いものであることが示唆された。今後、本モデルにおける組織学的検討を行い、その責任病巣を明らかにするとともに、抗酸化物質やATPの蓄積を促すクレアチンの投与を行い、その予防について検討を行う予定である。
衝突・座礁に対する船体構造の強度評価法の研究

タンカーの船殻構造は,二重殻もしくはそれと同程度な効果を持つ構造とする事が義務づけられているが,タンカーからの油流出事故は度々発生しており,これによる環境海洋汚染が大きな問題となっている.また,近年,アルミ材を用いた双胴型・三胴型などが開発されており,これら新材料・新形式船の破損および破壊事故に対する,正確な構造強度評価の確立が求められている.船舶に限らず構造物の構造強度評価には,一般に有限要素法(FEM)が用いられる.しかしながら,現行のFEMでは,き裂の発生および進展・その後の破損解析には十分対応できない.また,有限要素計算自体の時間の増大だけでなく,有限要素メッシュが複雑となることによるメッシュ生成時間の増大も大きな障害となり,破損・破壊解析をさらに困難なものとしている.本研究は,現在提案されている有限要素法を基礎にした解析手法を改良することにより,上述の解析手法の問題点を解決し破壊解析に対応した迅速かつ精度良い解析手法を確立し,船舶の安全性評価への適用を目指すものであった.これまで,本研究では大変形などの非線形解析に適した解析手法である有限要素法を基礎とした有限被覆法(FCM)と剛体運動を基礎とした個別要素法(DEM)の応用を試み,衝突およびき裂進展解析が可能な勘弁な解析手法を開発してきた.そして,本年度の当初計画ではこれら解析手法を拡張し,き裂の発生から進展までを効率よく行える計算手法を開発することであった.しかしながら,構造物の強度は,き裂などの欠陥の存在により大きく低下し,破損・破壊解析にはこれら欠陥の発生・成長の取り扱いが非常に重要となることから,本年度の当初計画を若干変更し,き裂の発生・進展を定量的に正確に推定することに目的を絞り,船体構造部材におけるき裂解析の解析手法の確立を試みた.FEMによってき裂の解析を行うことは,き裂は不連続面となることから有限票素メッシュの生成が困難で,また,特異な応力状態を正しく推定することが非常に困難であり,船舶などの実構造部材中のき裂解析は,現行のFEMでは事実上解析は不可能である.本研究では,これらの問題を解決するため,西岡ら(1987)により開発された計算手法である交代繰返し法(FEAM)を採用し,船体構造物において最も基本的な構造部材となる溶接継ぎ手部に適用した.そして,溶接部材などの複雑な構造部材に対して効率よく解析できることを示した.FEAMはき裂のないFEM解析とき裂の解析解とを組み合わせることにより,複雑なFEMメッシュを作成することなく,き裂問題を効率よく,正確に解析する手法であり,この考え方はFCMなどのき裂判定に組み込むことが可能であると考えている.タンカーの衝突・座礁による油流出事故は頻繁に起こっており,それに伴う環境海洋汚染は大きな社会問題となっている.さらに近年,新材料・新構造を持った船舶の開発による高速化に伴い,衝突・座礁の危険性が増し,高速船に対応した新たな衝突・座礁に対する構造強度評価が求められている.船舶に限らず,一般の構造物に対する構造強度評価には簡易法か有限要素法(FEM)が用いられる.しかしながら,簡易法ではある特定の構造物にしか対応できず,近年の設計・製造のサイクルの速さには対応できない.また,有限要素法では船体の衝突・座礁による構造物の破損解析には十分対応できない.本研究では,現在提案されている有限要素法を基礎にした非線形解析手法を改良することによって,上記の解析手法の問題点を解決し衝突・座礁による破損解析に対応した解析手法を確立し,船舶の安全性評価に適用を目指す.船体の衝突や座礁の解析を行う際に問題になるのは,構造物の大変形や破れまでの解析を如何に行うかである.FEMを用いると,大変形時および亀裂発生時のリメッシュの問題や解析時間の増大,解析精度の悪化など多くの問題が発生する.本研究では,このような非線形解析に有限要素法を基礎とした有限被覆法(FCM)と剛体運動を基礎とした個別要素法(DEM)の応用を考えている.FCMに関してはすでに,2次元解析による亀裂の進展から崩壊までを模擬できる不連続体解析が可能なシミュレーションコードを開発しており,船体と氷板との衝突解析への適当を試みその妥当性を示した.そして,DEMに関しては,各要素の接触面にSphere Treeの考え方を導入することによって,各要素の接触状態に応じた接触力の評価が可能な解析コードを開発した.これにより,DEMによる亀裂進展時の応力評価や衝突時の衝撃力の,より厳密な解析が可能となった.タンカーの船殻構造は,二重殻もしくはそれと同程度な効果を持つ構造とする事が義務づけられているが,タンカーからの油流出事故は度々発生しており,これによる環境海洋汚染が大きな問題となっている.また,近年,アルミ材を用いた双胴型・三胴型などが開発されており,これら新材料・新形式船の破損および破壊事故に対する,正確な構造強度評価の確立が求められている.船舶に限らず構造物の構造強度評価には,一般に有限要素法(FEM)が用いられる.しかしながら,現行のFEMでは,き裂の発生および進展・その後の破損解析には十分対応できない.また,有限要素計算自体の時間の増大だけでなく,有限要素メッシュが複雑となることによるメッシュ生成時間の増大も大きな障害となり,破損・破壊解析をさらに困難なものとしている.本研究は,現在提案されている有限要素法を基礎にした解析手法を改良することにより,上述の解析手法の問題点を解決し破壊解析に対応した迅速かつ精度良い解析手法を確立し,船舶の安全性評価への適用を目指すものであった.

これまで,本研究では大変形などの非線形解析に適した解析手法である有限要素法を基礎とした有限被覆法(FCM)と剛体運動を基礎とした個別要素法(DEM)の応用を試み,衝突およびき裂進展解析が可能な勘弁な解析手法を開発してきた.そして,本年度の当初計画ではこれら解析手法を拡張し,き裂の発生から進展までを効率よく行える計算手法を開発することであった.しかしながら,構造物の強度は,き裂などの欠陥の存在により大きく低下し,破損・破壊解析にはこれら欠陥の発生・成長の取り扱いが非常に重要となることから,本年度の当初計画を若干変更し,き裂の発生・進展を定量的に正確に推定することに目的を絞り,船体構造部材におけるき裂解析の解析手法の確立を試みた.FEMによってき裂の解析を行うことは,き裂は不連続面となることから有限票素メッシュの生成が困難で,また,特異な応力状態を正しく推定することが非常に困難であり,船舶などの実構造部材中のき裂解析は,現行のFEMでは事実上解析は不可能である.本研究では,これらの問題を解決するため,西岡ら(1987)により開発された計算手法である交代繰返し法(FEAM)を採用し,船体構造物において最も基本的な構造部材となる溶接継ぎ手部に適用した.そして,溶接部材などの複雑な構造部材に対して効率よく解析できることを示した.FEAMはき裂のないFEM解析とき裂の解析解とを組み合わせることにより,複雑なFEMメッシュを作成することなく,き裂問題を効率よく,正確に解析する手法であり,この考え方はFCMなどのき裂判定に組み込むことが可能であると考えている.
急性冠動脈症候群の発症に関わる細胞接着分子機構の解明

1、研究目的急性冠動脈症候群の発症に冠動脈内血栓が関与し、この血栓形成過程に細胞接着分子が重要な役割を果たしている。細胞接着分子の1つであるP-selectinはトロンビンや活性酸素により血小板や血管内皮に発現し、白血球膜上のsialyl Lewis X(SLeX)糖鎖と結合することで白血球を活性化し安定した血栓を形成すると考えられている。一方、冠狭窄部の血小板活性化により冠血流が周期的に冠閉塞と自然再潅流を繰り返す現象(cyclic flow variations:CFVs)が急性冠動脈症候群に類似した病態である事を報告した。そこで本研究ではP-selectinのモノクロナール抗体(PB1.3)およびSLeX誘導体(SLeX-OS)をCFVsモデルに投与することにより、その抑制効果を観察し、血栓形成過程にP-selectinとSLeXの細胞間相互作用がどのような役割を果たしているかを検討した。2、研究実施計画(1)CFVsに対するPB1.3およびSLeX-OSの効果;CFVs出現後、a)生理食塩水b)PB1.3c)SLeX-OSおよびd)PB1.3とSLeX誘導体の併用を投与した。a),b)およびc)ではCFVsは変化しなかったが、d)ではCFVsに対して有効であった(p<0.05)。(2)フローサイトメトリー法による血小板膜糖蛋白P-selectinの検討;血小板膜表面のP-selectin発現は、CFVs出現後に有意に増加した(p<0.01)。(3)摘出冠動脈における血小板、白血球接着状態の走査電顕的検討;冠動脈狭窄部の走査電顕像では内皮細胞剥離および同部に血小板や白血球の接着像が確認された。以上より、冠動脈内血栓形成過程にP-selectinとSLeX糖鎖との接着分子機構が関与している事が示唆された。3、今後の研究の展開冠動脈狭窄部における血栓形成過程に重要な役割を担っている血小板-白血球の細胞間相互作用が同時におこる心筋虚血進展過程(冠狭窄部末梢の冠動脈や心筋内微小循環)にどのような影響を及ぼしているかを検討する。
反復した高強度の伸張-短縮サイクル運動中の疲労進行のメカニズム

高強度のジャンプ運動を連続して行うと、運動中に筋活動や動作が変容しパフォーマンスを維持しようと努めることが明らかとなった。さらに疲労運動中の変化の度合いがその後のパフォーマンスの減少や筋損傷の度合いと密接に結びついていた。したがって運動中の疲労の度合いが中枢神経系にも影響を及ぼし、ジャンプ動作を変容させパフォーマンスに影響を及ぼした事が明らかとなった。19年度は繰り返しドロップジャンプ中の動作の適応パターンについて調べた。男子体育専攻学生を被験者とし、100回の繰り返しドロップジャンプを行い、疲労の進行と共にジャンプ動作がどのように変化していくのか調べた。分析の結果、疲労が蓄積してくる終盤になると力曲線が小さくなり、特にジャンプ動作の開始期での力の減少が大きかった。一方ジャンプ動作時間は増加しており、被験者は力の減少を動作時間を延長することで補償し、ジャンプ高を保とうとしていることが明らかとなった。次にジャンプ動作中の下肢関節角度の変化を調べた。膝関節角度はジャンプ動作前(空中)および動作中(接地)において終盤になると変化した。一方足関節角度はジャンプ動作前(空中)において終盤になると変化した。これらの事から疲労が蓄積してくると動作前の準備動作が影響を受けその後のジャンプ動作に影響を及ぼすという重要な知見が得られた。また下肢筋群の筋電図を分析したところ、終盤で疲労が蓄積してくると筋放電の放電するタイミングがジャンプ動作の後半にシフトし、筋の作用機序が変化することがわかった。このようにジャンプを繰り返すと、発揮するパフォーマンスは同じであっても筋や関節の働き方は変化しており、疲労の状態に併せて動作を補償していることが示唆された。20年度はこれに下肢筋群のモデルを適応させ、筋内の適応パターンおよび動作の制御パターンについて研究する。20年度は人体のモデルを構築し、モデルの妥当性を検証しながらモデルの力学的パラメータと運動制御パターンとの関係、さらには運動後の筋損傷及びパフォーマンスとの因果関係について調べた。男子体育専攻学生を被験者とし、100回の繰り返しドロップジャンプを行い、疲労の進行と共にモデルの力学的パラメータがどのように変化してくるのか分析を行った。分析の結果、疲労が蓄積してくると下肢筋の弾性パラメータが減少し、粘性パラメータが増加した。また弾性パラメータの減少と動作時間の増加との間に正の相関が見られ。疲労の進行に伴う動作時間の増加には筋の弾性要素の減衰が関係していることが明らかとなった。さらに、弾性パラメータの減少と粘性パラメータの増加との間に関係があったことから、この二つの相反する要素が疲労の進行に深く関わっていることが示唆された。次に遅発性筋損傷を示す血液中のマーカーを調べたところ2日後に増加しており、遅発性の筋損傷を引き起こしていることが明らかとなった。運動中の粘性パラメータの増加と血中マーカーの増加との間に相関が見られたので運動中の筋損傷が筋の粘性に影響を及ぼしている事が示唆された。
超並列計算環境のための高精度かつ再現性のある行列計算ライブラリの開発

コンピュータによる科学技術計算で主として用いられる浮動小数点演算は有限桁であり,演算結果には真の値に対して丸め誤差が生じうる.また結合法則が成り立たないため計算環境に依存して計算順序が変わると計算結果が丸め誤差レベルで変わりうるため,同じ計算結果を再現できないことがある.これらの特性は特にスーパーコンピュータ上で実施されるような大規模かつ複雑な数値計算において,信頼性の担保やソフトウェア開発・保守の障壁となりうる.本研究では科学技術計算の基本演算となる行列計算において,計算の高精度化と再現性を実現し,かつ最新のスーパーコンピュータにおいて高性能を達成できるソフトウェアを開発する.コンピュータによる科学技術計算で主として用いられる浮動小数点演算は有限桁であり,演算結果には真の値に対して丸め誤差が生じうる.また結合法則が成り立たないため計算環境に依存して計算順序が変わると計算結果が丸め誤差レベルで変わりうるため,同じ計算結果を再現できないことがある.これらの特性は特にスーパーコンピュータ上で実施されるような大規模かつ複雑な数値計算において,信頼性の担保やソフトウェア開発・保守の障壁となりうる.本研究では科学技術計算の基本演算となる行列計算において,計算の高精度化と再現性を実現し,かつ最新のスーパーコンピュータにおいて高性能を達成できるソフトウェアを開発する.
三次元ナノパターンニング弾性基質の作製と再生医工学への応用

ハイドロゲルを効率良く2光子励起重合するため、アゾメチン化合物をベースにし、その両末端のアミノ基にカルボニル基を導入した親水性開始剤を合成した。従来の親水性開始剤はその2光子吸収断面積が100GM(1GM=1.^<-50>cm^4s/photonmolecule)程度しかなかった。これに対して我々が開発したアゾメチン誘導体の2光子吸収断面積は約650GMあることが判明した。この分子はカルボニル基がアミノ基の不対電子対を引きつけるため、最大吸収波長は短波長側にシフトし、その2光子吸収断面積はカルボニル基の無い分子と比較して半分に低下した。しかし、非共鳴波長領域の2光子吸収断面積は他の化合物と同じであった。2光子励起重合により、2-ヒドロキシエチルアクリレート(HEA)からなるマイクロニードルアレイをガラス基板上に作製した。マイクロニードルアレイの太さは約0.8μm、長さ7μm、間隔は5μmであった。また、ポストの弾性率は架橋剤の導入率により1x10^3Pa4x10^3Paの範囲で制御できた。このマイクロニードルアレイ上で繊維芽細胞である、Swis-3T細胞を培養し、ニードルの曲がり方から、細胞が発生する牽引力を測定した。マイクロニードル上では細胞は活発に移動し、細胞分裂も起こすが、平らな基板上では、細胞の移動は殆ど起こらなかった。この時、細胞が発生している牽引力はpNのオーダーであった。この値は従来報告されているバルク基板上で培養された細胞が発生している牽引力より3桁低かった。このような3次元の形状が制御されたマイクロニードルは細胞の機能制御に大変有用であることが判明した。我々は二光子吸収断面積の大きな光重合開始剤を開発し、赤外レーザー照射(二光子励起)によりハイドロゲルの三次元ナノパターン化を試みた。まず、二光子励起によるモノマー重合のメカニズムを推定するために、開始剤の蛍光寿命測定や過渡吸収スペクトルの測定を行った。その結果、モノマーの重合に寄与するものとしては、光電子移動によって生じるラジカルアニオンあるいは開始剤からのプロトン脱理によって生じる中性アミンラジカルであることが明らかになった。また、二光子吸収断面積が大きく、かつ励起状態寿命が長い光重合開始剤を用いると、光電子移動により、モノマーの重合速度が速くなることを見いだした。さらに、重合開始剤の他にトリエタノールアミンなどの還元剤を一緒にドープしておくと、ラジカルアニオン化したモノマーから開始剤への逆電子移動を防ぐために、重合速度がさらに速くなることを見いだした。また、二光子励起により、ラジカルが発生する分子でも電子吸引性が強いオニウム塩をドープすると、光電子移動が起こり、重合速度が大幅に向上した。2-ヒドロキシエチルアクリレートをモノマーとして用い、二光子励起により、長さ3ミクロン、幅550nmのハイドロゲルポストを作製した。このナノポストの弾性率は架橋剤濃度により制御できることがわかった。このポストをアレイ状に並べ、その上で肝実細胞を培養すると、弾性率の違いにより細胞の増殖を制御できることを見いだした。
Ｃｌａｕｄｉｎ－５　ｂｉｎｄｅｒによる薬物脳内移行性向上戦略の確立

本研究は、claudin-5 binderを用いて血液脳関門を制御し、薬物をより脳に送達させる戦略の確立を行うことを目的とする。本提案は、claudin binderを用いることで、claudinにより構成された細胞間隙密着機構であるtight junctionが可逆的に制御され、細胞間隙を介した薬物輸送を可能とする、という当研究室が明らかにしてきた知見に基づく。特にclaudin-5は、血液脳関門を構成する脳内血管内皮細胞で高発現しており、その欠失は特定の分子量以下の分子の透過を許容する血液脳関門を形成することが分かっている。本研究を遂行するためには、claudin-5の細胞外領域に特異的に結合するbinderの取得が必要不可欠である。本研究では、claudin-5を膜表面に有するプロテオリポソームを免疫することで、世界初となるclaudin-5特異的binderであるモノクローナル抗claudin-5抗体を複数クローン作製することに成功した。続いて、取得した抗体の中で最もヒトclaudin-5への結合親和性が高い2B12と名付けた抗体のバリア制御活性を、市販されている血液脳関門を模倣した培養系を用いて評価した。その結果、2B12を500 ug/mLの濃度で処置した場合、この模倣系の経内皮電気抵抗値を50%近く低下させることが分かった。本研究で得られた抗claudin-5抗体は、世界初のclaudin-5特異的binderであり、かつ、血液脳関門のバリアを緩める活性を持つことが分かった。今後は、本研究で得られた抗体及び抗体を用いて作製したclaudin-5 binderを用いて、claudin-5 binderによって血液脳関門の透過性を向上させ、脳内への薬物の移行量を向上させることが実際に動物モデルで可能であるかを評価して行く予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、claudin-5の細胞外領域を認識する抗claudin-5抗体を創出し、「claudin-5 binderを用いて血液脳関門を制御し、薬物をより脳に送達させる戦略」の確立を行い、中枢神経系疾患の治療効率の向上に寄与できるかを検討することを目的とする。本提案は、claudin binderを用いることで、claudinにより構成された、細胞間隙を密封するために存在するtight junctionが可逆的に制御され、細胞間隙を介した薬物輸送を可能とする、という当研究室が明らかにしてきた知見に基づく。特にclaudin-5は、血液脳関門を構成する細胞で多く発現しており、その欠失は特定の分子量以下の分子の透過を許容する血液脳関門を形成することが分かっている。そのような根拠より、本検討ではclaudin-5 binderを用いて血液脳関門の可逆的制御を目指す。現在、研究代表者の知り得る限り、claudin-5へ特異的に結合する分子は存在しない。そのため、本研究を遂行するには、claudin-5 binderを自ら作製する必要性が有る。このclaudin-5 binderとしては、研究代表者がモノクローナル抗体作製技術を有していることもあり、抗体を第一選択肢として考えている。本年度では、抗claudin-5抗体取得条件の最適化を、抗claudin-4抗体を取得する過程で行った。この過程により、免疫原、免疫スケジュール及び抗体産出ハイブリドーマの培養条件の最適化に成功した。この際、取得した抗claudin-4抗体のclaudin-4への結合特異性、及びその腫瘍標的抗体としての有用性はEuropean Cancer Congress 2015で発表を行った。次年度では、この最適化した条件を用いて抗claudin-5抗体の創製を試みる。抗体の取得難易度が高いとされる複数回膜貫通タンパク質に対する抗体を実際に取得できたため。

今後は、本研究で得られた抗体及び抗体を用いて作製したclaudin-5 binderを用いて、claudin-5 binderによって血液脳関門の透過性を向上させ、脳内への薬物の移行量を向上させることが実際に動物モデルで可能であるかを評価して行く予定である。28年度では、27年度で行ったclaudin-4を免疫した際の免疫条件で、claudin-5抗体の免疫を行い、抗体の取得を目指す。28年度が最終年度であるため、記入しない。
溶融合成法を用いた高性能シリサイド系熱電材料の創製 -最低熱伝導率への挑戦-

実用化可能な性能を示すマンガンシリサイドの作製を目指し,MnサイトのCo置換とCr置換を行い,それらが微細組織や熱電特性に及ぼす影響を調査した.液相を経て単結晶のマンガンシリサイドを作製した際には,その試料内にマンガンモノシリサイド層状欠陥があらわれる.この層状欠陥が存在していることで試料内にクラックが形成されやすく,マンガンシリサイドの機械的強度を損ねるため,これを除去する必要がある.これまでに,特定の元素で部分置換を行うと,層状欠陥が抑制されることは報告されていたが,なぜ抑制されるのかは明らかとなっていない.本研究では,溶融合成により単結晶マンガンシリサイドを作製し,電子顕微鏡観察や粉末X線回折(XRD)測定を行うことにより,CoやCrで部分置換した場合でも,ある一定の置換量を超えると層状欠陥が消失することを明らかにした.また,Rietveld解析を用いた結晶構造解析を行ったところ,粉末XRDパターン中の特定の回折ピークとマンガンモノシリサイド層状欠陥の間に密接な関係があることが分かった.熱電特性に関しては,Co置換やCr置換することで,ホールキャリア密度が増加した結果,電気伝導率が増加し無置換試料と比較して出力因子が大きく向上した.また,いずれの元素置換試料においても,元素置換量が増加するにつれて,格子熱伝導率が減少した.特に,Cr置換試料では,Co置換の場合と比べて固溶限が広いため,格子熱伝導率が大きく低減された.その結果,本研究では無次元性能指数zTを大きく向上させることに成功し,無置換マンガンシリサイド単結晶の2倍以上のzTを達成した.翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
高血圧発症における新規長鎖ノンコーディングRNAの機能解明

申請者は科学研究費助成事業若手研究(B)を活用し、高血圧発症における長鎖ノンコーディングRNAの機能について基礎的検討を行い、以下の成果を見出した。研究の成果:1心臓、腎臓、筋肉において当該長鎖ノンコーディングRNAは高発現していた。2通常飼育マウスの腎尿細管でて当該分子の強い発現を認めた。3加齢マウスにおいて、当該分子欠損マウスで収縮期血圧が有意に高く、腎臓におけるナトリウム再吸収に関与する分子の発現が増加。4食塩感受性高血圧モデルでは、当該分子過剰発現マウスは通常血圧および食塩感受性高血圧の軽減した。これらの知見は、当該分子を標的とした高血圧治療戦略の実現可能性を示唆するものである。申請者は科学研究費助成事業(若手B)の助成金を用いて、国民の健康に強い悪影響を及ぼす「高血圧症」の発症原因を明らかにすべく、長鎖ノンコーディングRNAに着目した基礎的検討を進めている。初年度は腎臓における当該分子の発現細胞の同定と実験動物モデルを用いた高血圧発症の分子機構の詳細を検討した。その結果、以下の1および2に示すように、当該分子が腎尿細管におけるナトリウム再吸収を亢進させることにより高血圧発症にかかわる可能性を見出したが、この知見を確かなものにするためには今後も検討を行っていく必要がある。1.新規長鎖ノンコーディングRNAの腎臓における局在解析:本研究では当該ノンコーディングRNAの組織における局在を明らかにするため、in situ hybridization法により当該分子の発現細胞の同定と発現解析を行っている。プローブ作成およびin situ hybridization法の条件検討を進めている。2.新規長鎖ノンコーディングRNA欠損マウスの解析:上記ノンコーディングRNAは高血圧発症に関与する可能性が示唆されている。申請者は当該RNAが高血圧発症に関与する分子メカニズムを探索するため、腎組織からmRNAを抽出し腎組織におけるナトリウム輸送関連膜蛋白の転写レベルを評価し、また、超遠心法を用いて腎膜蛋白分画におけるナトリウム輸送関連蛋白量を評価した。その結果、有意ではないものの腎尿細管におけるナトリウム再吸収に促進的な輸送体の転写亢進と蛋白量増加の傾向が認められた。現在は再現性確認と検出力確保のため新たなモデル作成を進めている。当該分子が高血圧発症に関与する傾向は認められているが、詳細な分子機構を明らかにするためには再現性確認や検出力確保が必要である。また、当該分子機能を明らかにするためには培養細胞を用いた検討も必要である。1.腎臓における当該分子発現の局在を明らかにするため、in situ hybridization法による検討を進める。2.高血圧発症における当該分子機能評価のため、in vivoおよびin vitroにおける実験を進める。3.今後の解析結果次第では高血圧以外の腎疾患における機能評価も並行して行っていく。腎臓内科学
赤痢アメーバの150-kDaレクチンを標的とした防御免疫の構築

赤痢アメーバが感染して病原性を発揮するには、宿主細胞に接着することが必須の過程である。我々が同定した赤痢アメーバの150-kDaレクチン(Ig11)について、全長[シグナル配列を除くamino acid(aa)14-1088]、N末端側(aa 14-382、N断片)、中央部(aa 294-753、M断片)、C末端側(aa 603-1088、C断片)に相当する組換え蛋白質を大腸菌で発現させた。4種類の組換え蛋白質と患者血清との反応性を、ELISAで調べた。健康人対照血清のOD平均値+3SDをcut-offとした結果、全長蛋白質を用いた際の感度は90%、特異性は94%であった。また、3つの断片を用いた場合の感度は、N断片で56%、M断片で92%、C断片では97%であった。一方、特異性はN断片では96%、M断片とC断片では99%であった。全長蛋白質、M断片、C断片に対して、無症候性赤痢アメーバ嚢子排出者の血清は全例が陽性反応を示し、M断片とC断片に対して偽陰性を示したのは、アメーバ性大腸炎患者の血清だけであった。従って、M断片やC断片上のエピトープを認識する抗体が、アメーバ虫体の組織侵入阻止に関与している可能性が示唆された。また、組換えC断片は、血清診断用の抗原としても有用であると考えられた。赤痢アメーバの接着を阻止できるマウスモノクローナル抗体と組換え蛋白質との反応性を調べた結果、エピトープの一つはaa989-1088の範囲に存在することが明らかになった。大腸菌で調製したIgl1の全長組換え蛋白質でハムスターを免疫した後、肝臓に栄養型虫体を接種して肝膿瘍形成の抑制効果について検討したが、有意な効果は認められなかった。Native Iglによる免疫は有効であることから、ワクチン効果を発揮するには糖鎖も必要であると考えられた。また、病原性のないEntamoeba disparにも2つのIgl遺伝子が存在し、それぞれ1110、1106アミノ酸をコードしていた。赤痢アメーバのIgl1とはアミノ酸レベルで73%の相同性を示したが、約12%含まれるシステインはすべて保存されていた。我々は、虫体表面に150-kDaのガラクトース・N-アセチルガラクトサミン特異的レクチン(Igl1およびIgl2)の存在を明らかにした。このレクチンは約12%ものシステインを含み、その多くがCXXCとして存在する特異な蛋白質であった。赤痢アメーバIglに対するポリクローナル抗体は、病原性のないEntamoeba disparとも反応することから、E. disparにも類似の蛋白質が存在すると考えられた。そこで、赤痢アメーバのIgl1遺伝子断片で、E. disparのcDNAライブラリーをスクリーニングし、遺伝子をクローニングした。この遺伝子は1110個のアミノ酸をコードしていた。赤痢アメーバのIgl

1とはアミノ酸レベルで77%の相同性を示したが、システインは同じ位置に認められた。サザンプロット解析により、E. disparにも少なくとも2つのIgl遺伝子が存在することが明らかになった。また、赤痢アメーバIglの全長、N末端側(N断片)、中央部(M断片)、C末端側(C断片)をコードする遺伝子を、それぞれ大腸菌に導入して発現させた。これらの組換え蛋白質と、抗赤痢アメーバIglポリクローナル抗体との反応性を、ドットプロットで調べた。全長の組換え蛋白質の反応性が最も強く、ついでC断片、M断片、N断片の順であった。また、アメーバの接着を阻止できるマウスモノクローナル抗体と組換え蛋白質との反応性を調べた。EH3033は全長の組換え蛋白質と反応したが、3つの断片とは反応せず、高次構造を認識していると考えられた。一方、EH3077は全長の組換え蛋白質とC断片に反応した。さらに小さい組換え断片を作製して反応性を調べた結果、この抗体のエピトープは9891088番目のアミノ酸の区間に存在することが明らかになった。赤痢アメーバの150-kDaレクチン(Igl1)について、全長[シグナル配列を除くamino acid(aa)14-1088]、N末端側(aa 14-382、N断片)、中央部(aa 294-753、M断片)、C末端側(aa 603-1088、C断片)に相当する組換え蛋白質を大腸菌で発現させた。これら4種類の組換え蛋白質と患者血清との反応性を、ELISAで調べた。抗原はマイクロプレート1穴当たり100ngを感作し、血清は、アメーバ性肝膿瘍患者由来(23検体)、アメーバ性大腸炎患者由来(34)、無症候性赤痢アメーバ嚢子排出者由来(15)、他種原虫感染者由来(40)、健康人由来(50)を用いた。健康人対照血清のOD平均値+3SDをcut-offとした結果、全長蛋白質を用いた際の感度は90%、特異性は94%であった。また、3つの断片を用いた場合の感度は、N断片で56%、M断片で92%、C断片では97%であった。一方、特異性は、N断片では96%、M断片とC断片では99%であった。全長蛋白質、M断片、C断片に対して、無症候性赤痢アメーバ嚢子排出者の血清は全例が陽性反応を示し、M断片とC断片に対して偽陰性を示したのは、アメーバ性大腸炎患者の血清だけであった。従って、M断片やC断片上のエピトープを認識する抗体が、アメーバ虫体の組織侵入阻止に関与している可能性が示唆された。また、組換えC断片は、血清診断用の抗原としても有用であると考えられた。大腸菌で調製したIgl1の全長組換え蛋白質でハムスターを免疫した後、肝臓に栄養型虫体を接種し、肝膿瘍形成の抑制効果について検討した。しかしながら、有意な効果は認められなかった。NativeなIglによる免疫は有効であることから、ワクチン効果を発揮するには糖鎖上のエピトープも重要であると考えられた。
人間共存型ヒューマノイドロボットのためのロボットハンド設計開発と評価

日本の人口の平均年齢は,世界中のどの国家よりも増加速度が速く,21世紀中頃までに,人口の1/3は,65歳以上になると予想され,次世代ロボット技術として高齢化社会を支援する技術が重要になると申請者は考えている.そのためには,ロボットがそのパートナーや環境に適応し、自然な方法でコミュニケーションを行うことが重要であると考える.そこで,ヒトの手が把持・感覚機能だけでなく,優れた情報伝達機能を有しており,コミュニケーションにおいて,重要な役割を担っていることに着目し,2003年度,本研究では人間とロボットの円滑なインタラクションの実現を目指し,把持・感覚・情動表出が可能なロボットハンドを開発することを目的とした.さらに,早稲田大学高西研究室で開発されている情動表出ヒューマノイドロボットWE-4Rの情動表出能力を向上させることを目的とした.今年度の成果としては,ニューマノイドロボットハンドRCH-1(Robo Casa Hand No.1)を開発した.RCH-1はヒトの手とほぼ等しい大きさと外観と有し,アクチュエータを除いた重量は320[g]となっている.5本の独立した指は合計で16の関節を持ち,6台のモータで各指の開閉と,親指の内転/外転運動が可能となっている.指の開閉には,前腕の内蔵されたDCモータによりワイヤ駆動され,親指の内転/外転は掌に内蔵されたDCモータにより直接駆動する.さらに,RCH-1には,親指と人差し指の先端に3次元力覚センサが内蔵され,掌および指の表面に16の接触センサが組み込まれている.また,手の甲にはFRSによる感覚センサを組み込み,接触だけでなく,触り方の検知が可能となっている.最後に,開発したロボットハンドRCH-1をWE-4Rに統合することで,情動表出ヒューマノイドロボットWE-4RIIを開発した.日本の人口の平均年齢は,世界中のどの国家よりも増加速度が速く,21世紀中頃までに,人口の1/3は,65歳以上になると予想され,次世代ロボット技術として高齢化社会を支援する技術が重要になると申請者は考えている.そのためには,ロボットがそのパートナーや環境に適応し、自然な方法でコミュニケーションを行うことが重要であると考える.そこで,ヒトの手が把持・感覚機能だけでなく,優れた情報伝達機能を有しており,コミュニケーションにおいて,重要な役割を担っていることに着目し,2003年度,本研究では人間とロボットの円滑なインタラクションの実現を目指し,把持・感覚・情動表出が可能なロボットハンドを開発することを目的とした.さらに,早稲田大学高西研究室で開発されている情動表出ヒューマノイドロボットWE-4Rの情動表出能力を向上させることを目的とした.今年度の成果としては,ニューマノイドロボットハンドRCH-1(Robo Casa Hand No.1)を開発した.RCH-1はヒトの手とほぼ等しい大きさと外観と有し,アクチュエータを除いた重量は320[g]となっている.5本の独立した指は合計で16の関節を持ち,6台のモータで各指の開閉と,親指の内転/外転運動が可能となっている.指の開閉には,前腕の内蔵されたDCモータによりワイヤ駆動され,親指の内転/外転は掌に内蔵されたDCモータにより直接駆動する.さらに,RCH-1には,親指と人差し指の先端に3次元力覚センサが内蔵され,掌および指の表面に16の接触センサが組み込まれている.また,手の甲にはFRSによる感覚センサを組み込み,接触だけでなく,触り方の検知が可能となっている.最後に,開発したロボットハンドRCH-1をWE-4Rに統合することで,情動表出ヒューマノイドロボットWE-4RIIを開発した.
卵胞の選択的死滅を決定する新規顆粒層細胞特異的アポトーシス受容体の探索とその制御

哺乳類卵巣では99%以上の卵胞が選択的に死滅する。この選択的死滅機構に顆粒層細胞アポトーシスが支配的に関与しているが、その誘導機構は未だ不明である。本研究の目的は、新規アポトーシス受容体を探索してこの機構を解明することである。すなわち、顆粒層細胞アポトーシスを局所的に支配する新規な卵胞特異的アポトーシス受容体とそれに関わるシグナル伝達機構を解明するため、健常卵胞の顆粒層細胞に特異的にアポトーシスを誘導できるモノクローナル抗体をプローブとして、アポトーシスを誘導する膜結合性新規アポトーシス受容体の同定、これをコードするmRNAの同定、新規アポトーシス受容体の糖鎖構造の解析、顆粒層細胞に特異的なアポトーシス・リガンドの探索、アポトーシスシグナルの細胞内伝達系の解析を行った。(1)新規アポトーシス受容体の同定・局在:抗体アフィニティーカラムを作製して受容体を精製し、発育ステージ別にアポトーシス受容体の発現と局在を明らかとした。(2)アポトーシス受容体mRNAの同定と発現・局在:細胞質リボゾーム部で「受容体-リボゾーム-mRNA複合体」を形成しているmRNAを精製し、これを鋳型として相補的DNAをin vitro合成し、アポトーシス受容体蛋白mRNAの全塩基配列を決定し、次いで相補的DNAをプローブとして、Northern hybridization法とin situ hybridization法を併用して発育ステージ別に顆粒層細胞におけるmRNAの局在の推移を明らかにした。(3)新規アポトーシス受容体の糖鎖構造の解析:受容体蛋白に結合する糖鎖は立体構造や細胞表層の配位を決定する重要な役割をもつ。グリコペプチダーゼ、エンド-β-ガラクトシダーゼ等の糖鎖配列を認識する酵素にて消化後、糖鎖構造を推定し、核磁気共鳴装置を用いて構造生物学的に構造決定を行い、Vliegenthart-糖蛋白由来糖鎖NMRスペクトルデータベースを検索して糖鎖構造を構造生物学的に決定し、アポトーシス受容体に結合している糖鎖の立体配位とその生理機能を明らかとした。ブタ卵巣の健常卵胞の顆粒層細胞にのみ特異的に発現し、健常卵胞由来の初代培養顆粒層細胞にアポトーシスを誘導できるモノクロナール抗体(PFG-1)を作製できた。下記のよう研究を進め、この抗体が新規アポトーシス受容体を認識していることが分かった。(1)PFG-1抗体アフィニティーカラムを作製し、アポトーシス受容体の調製・精製を進めるとともに、卵胞発育ステージ別にアポトーシス受容体の発現とその三次元局在を明らかとした。(2)上記PFG-1抗体力ラムを用い、細胞質リボゾーム部で「アポトーシス受容体-リボゾーム-mRNA複合体」を形成しているmRNAを分離・精製し、これを鋳型として相補的DNAをin vitro合成し、これをプロ一ブとしてアポトーシス受容体蛋白mRNAの塩基配列の一分を決定した。(3)新規アポトーシス受容体蛋白には糖鎖が結合しており、受容体の立体構造や細胞表層の配位を決定する重要な役割をもつことが分かった。すなわち、グリコペプチダーゼ、工ンド-β-ガラクトシダーゼ等の各種糖鎖配列を特異的に認識する酵素にて消化後、糖鎖構造を推定し、次いで核磁気共鳴イメージング装置を用いて糖蛋白由来糖鎖プロトン核磁気共鳴スペクトルを観測した。Vliegenthartらの糖蛋白由来糖鎖プロトン核磁気共鳴スペクトルデータベースを検索して糖鎖構造を構造生物学的に決定した結果、アポトーシス受容体に結合している糖鎖の末端にはシアル酸残基がalpha5-6結合していることが分かった。グリコ

ペプチダーゼ、エンド-β-ガラクトシダーゼ等の糖鎖配列を認識する酵素にて消化後、糖鎖構造を推定し、核磁気共鳴装置を用いて構造生物学的に構造決定を行い、Vliegenthart-糖蛋白由来糖鎖NMRスペクトルデータベースを検索して糖鎖構造を構造生物学的に決定し、アポトーシス受容体に結合している糖鎖の立体配位とその生理機能を明らかとした。
子ども期放射線被ばくによる発がんメカニズム～遺伝子ネットワークの解明

こどもは大人に比べて放射線に対する発がん感受性が高いと考えられている。これまでに異なる週齢で放射線を照射したマウスに誘発された胸腺リンパ腫の解析から、原因となる一部の遺伝子では、被ばく時の年齢によって変異パターンが異なることを報告した。本研究では、放射線照射後に発症した胸腺リンパ腫の次世代シークエンサーを用いたエクソーム解析及びDNAメチル化解析を行うことで、被ばく時年齢に依存した遺伝子変異パターンの全容と発がんのメカニズムを明らかにする。本年度は、前年度に引き続き胸腺リンパ腫の腫瘍の次世代シークエンスデータの取得、ゲノム変異解析を行った。また、解析対象サンプルの遺伝子発現およびメチル化アレイデータを取得した。H30年度の研究計画では、前年度に引き続き胸腺リンパ腫の腫瘍の次世代シークエンスデータの取得およびゲノム変異解析を行った。次世代シークエンスデータについては、解析に必要なデータ数を取得し、ゲノム変異解析を順次行った。また、次世代シークエンスデータ解析に用いたサンプルの遺伝子発現およびメチル化アレイデータを取得した。H30年度までに取得した次世代シークエンスデータを用いて、被ばく時年齢が異なる腫瘍に特徴的なゲノム変異について網羅的な解析を行い、関連する遺伝子およびゲノム変異を同定する。また、次世代シークエンスデータ解析に用いたサンプルの遺伝子発現およびメチル化アレイデータについて同様の解析を行う。それぞれの解析で得られたデータを統合し、関連遺伝子の同定およびパスウェイ解析を行う。本年度は、胸腺リンパ腫の腫瘍の次世代シークエンスデータの取得およびゲノム変異解析を行った。H29年度の研究計画では、胸腺リンパ腫の腫瘍の次世代シークエンスデータの取得およびゲノム変異解析を行った。次世代シークエンスデータの取得については、解析に必要なデータ数のおよそ半数のデータを取得した。ゲノム変異解析については、取得した次世代シークエンスデータを用いて、解析プログラムに必要なリファレンスゲノム情報を取得するとともに、解析条件の検討を行った。それぞれの解析プログラム(遺伝子変異:VarScan2、コピー数変異:FREEC)においてSNV/InDelとコピー数変異の解析条件を決定した。H29年度に引き続き、解析に用いる胸腺リンパ腫のサンプル調整および次世代シークエンス解析を進める。解析に必要なデータ数が揃い次第、被ばく時年齢が異なる腫瘍に特徴的なゲノム変異について網羅的な解析を行い、関連する遺伝子およびゲノム変異を同定する。実験の進み具合や試薬の使用期限を考慮に入れて、無駄のないよう効率的に使用する予定である。H30年度は、次世代シークエンスデータ解析を効率的に行うことができたので少額の余剰金が出た。次世代シークエンスデータなどの解析および成果発表のための旅費、参加費、論文投稿に必要な経費に使用する。また、解析で得られたデータを保存するために必要なメディアなどへの支出を計画する。
海産ポリエーテル毒シガトキシンの全合成研究

食中毒シガテラの主要原因毒シガトキシンは、神経興奮膜の電位依存性Na^+チャネルに特異的に結合し、これを活性化することで、神経毒として作用するポリエーテル化合物である。13個のエーテル環が縮合した分子量1110の巨大分子シガトキシンは非常に挑戦的な有機合成の標的分子である。また、天然物の調達が極めて困難であることから、詳細な作用機構の解明や微量検出法開発に必要な免疫抗体調製のためにも実践的な化学合成による量的供給が不可欠である。本研究では、巨大ポリエーテル分子シガトキシンの全合成およびその構造を基盤とした新しい活性分子の創製を目的とした。1.10環性モデル化合物の合成:昨年度の本重点領域研究において、(i)分子内γ-アルコキシアリルシラン-アセタール環化反応によるエーテル結合体の合成と(ii)SmI_2を用いるReformatsky型反応による9員環閉環反応を鍵反応として、縮環した9員環エーテルの新規構築法を開発した。今回、この手法を応用することにより、シガトキシンのF-M環部ポリエーテル骨格を含む10環性モデル化合物の収束的合成に成功した。2.ラジカル環化反応による収束的7員環エーテル結合体の合成:上記の分子内γ-アルコキシアリルシラン-アセタール環化反応は6員環形成には有効であるものの、7員環の合成には適用できなかったので、今回、分子内ラジカル環化反応による収束的な7員環エーテル結合体の合成法を開発した。さらに、SmI_2を用いるReformatsky型反応による9員環閉環反応を組み合わせることにより、シガトキシンのEFGH環部に相当する7/9/7/6-4環性化合物の合成を行った。
巨大光応答を示す新規誘電体薄膜の探索

本研究では、様々な誘電体の薄膜を作成し、それを用いて光照射下のテラヘルツ応答の変化を測定し、光照射によって巨大な光応答を示す物質の探索とそのメカニズムを解明することを目的として、研究を行った。その過程で、誘電体薄膜の膜質モニタ手法としてのテラヘルツ分光法の可能性を実証し、これを用いることで、より結晶性の高い、良質の薄膜作製手法を開発する一助にすることができることを示した。特に量子常誘電体のSrTiO_3薄膜のテラヘルツ電磁波応答を広帯域で測定することに成功し、その誘電特性を決定している、ソフトモードの誘電分散を前領域で明らかにしている。また酸素アニールによってその誘電特性が変化し、よりバルクに近い良質な結晶が得られることを示した。また、分子性の誘電体である強相関有機ラジカル結晶TTTAを測定し、光照射によっておこる光誘起相転移に伴って、テラヘルツ領域の振動モードが大きく変化することを示した。これによって、テラヘルツ領域の測定が広く一般に相転移を示す物質のモニタリング手法として適していることを示している。しかしながら、これまでのところ光照射によるテラヘルツ領域の誘電特性の変化を検出するには至っていない。今後はより高感度のテラヘルツ測定手法を開発していくことで、光照射による微小な変化をも検出できるように系を改良し、光照射下での物性変化メカニズムをテラヘルツ分光、超高速分光の手法を用いて明らかにする研究を行っていく予定である。本研究では巨大な光応答を示す誘電体薄膜を探索し、その光応答の起源を明らかにするために、光ポンプ=テラヘルツプローブ実験系を作成し、テラヘルツ領域の過渡応答を探索することを試みた。まず、精度良い測定が可能となるように、通常はテラヘルツ測定用のレーザーの一部を分けて用いる光励起のためのポンプ光を、テラヘルツ測定のためのレーザーとは別に用意し、それらのレーザーを同期することで、光ポンプ=テラヘルツプローブ実験を行うことを試みた。その結果、2台のレーザーのタイミング揺らぎ(ジッター)が2ps程度となるような実験系を構築することができた。これは、異なる台の上に乗っているレーザーの同期精度としてはかなり良いものと言える。また、これらの実験系を用いて、まずはテスト試料として、GaAs半導体における光励起状態のテラヘルツ分光を試みたが、今回の精度では光誘起信号は見られなかった。これはポンプ光の強度が小さいためであると考えられる。そこで、次年度以降は、より強力なレーザー光を用いた系に組み替えて実験を行う予定である。また、試料作成の過程で、誘電体の薄膜は、高温アニールすることで、膜質が大幅に改善することを見出した。これは、本研究のみならず、今後誘電体薄膜を研究する際には非常に重要となる知見である。また、テラヘルツ分光系における光伝導アンテナの構造や基板に用いる物質を見直し、信号雑音比を改善させることに成功した。
マルチホップ無線ネットワークにおける高効率・高品質マルチメディア配信技術の研究

H17年度は、マルチホップ無線ネットワークにおけるマルチパスルーティングプロトコルに関して、シミュレーションよる特性評価と、Linuxを積んだノートPCへのソフトウェア実装に重点を置いた検討を進めた。そして、複数台のノートPCから構成される実際のマルチホップ無線ネットワークを構築し、学内においてビデオ信号の配信実験を行った。具体的には、以下の項目の検討を行なった。(1)通信状況に適応して動的にパスを切替えるマルチパスルーティングのシミュレーション評価。(2)通信状況の変化をパス毎の受信電力の値に応じて判断するマルチパスルーティングのシミュレーション評価。(3)Linux上で動作するマルチホップ経路制御プロトコルであるKerne1AODVの実装とカスタマイズ。(4)複数台のノートPCで構築したマルチホップ無線ネットワーク上のビデオ配信実験の評価。H18年度は、マルチホップ無線ネットワークにおけるマルチパスルーティングプロトコルに関して、いくつかの成果発表を行なうと共に、映像圧縮方式としてH.264/AVCを用いたビデオ配信実験を行なった。また、実装評価実験からのフィードバックとして、実装評価環境を模擬したシミュレーション評価を実施した。(1)提案するマルチパスルーティングとマルチメディア配信実験応用の成果をまとめた論文発表。(2)H17年度に使用したH.263+の替わりにH.264/AVCを用いたマルチメディア配信実験の遂行。(3)実装実験環境の特徴を反映したマルチホップ無線ネットワークのシミュレーション評価。また、本申請で検討を進めるアドホックネットワークの応用例としてビジュアルセンシングシステムを想定したプロトタイプ実装も開始している。本年度は、マルチホップ無線ネットワークにおけるマルチパスルーティングプロトコルの検討を行い、シミュレーションによって種々の特性を明らかにすると共に、ノートPCにソフトウェア実装を行い、複数台のノートPCから構成される実際のマルチホップ無線ネットワークを構築し、学内においてビデオ信号の配信実験を行った。具体的に行った作業は以下の通りである。【シミュレーション実験】(1)通信状況に適応して動的にパスを切り替えるマルチパスルーティング方式の提案と有効性評価。(2)通信状況の変化をパス毎の受信電力の値に応じて判断する方式の検討と有効性評価。(3)階層的符号化、あるいはMDC (Multiple Description Coding)と呼ばれる方式を用いてビデオ信号を圧縮してマルチホップネットワーク上に配信する方式の検討。【実装評価実験】(1)Linux上で動作するアドホックネットワーク経路制御プロトコルであるKernelAODVのソースコード理解と動作検証(2)提案したマルチパスルーティングプロトコルをソフトウェア実装するためのKernelAODVのソースコード改造と動作検証(3)複数台のノートPCに上記の提案プロトコルを実装して構築したマルチホップ無線ネットワーク上のビデオ配信実験の評価と検証以上の成果をまとめて、国内学会に2件、国内研究会に1件の投稿・発表を行い、さらに国際学会に1件投稿して採択され、2006年度に発表予定である。本年度は、昨年度より続けてきたマルチホップ無線ネットワークにおけるマルチメディア情報の配信実験をさらに進め、かつ、その応用としてのビジュアルセンシングシステムに関する検討を開始した。具体的に進めた作業は以下の通りである。【マルチホップ無線ネットワーク】(1)通信状況に適応して動的にパスを切り替えるマルチパスルーティング方式の提案とマルチメディア配信への応用の成果をまとめ、論文発表を行なった。(2)(1)の改善方式として、無線通信状況の変化をパス毎の受信電力の値に応じて判断し、マルチパス経路を決定する方式を提案し、国内研究会で成果発表を行なった。(3)(1)(2)では映像圧縮方式として旧来のH.263+を使用したが、最新の国際標準化規格であるH.264/AVCを用いたマルチメディア配信実験を行ない、国内学会で成果発表を行なった。(4)(3)に関連して、実実験環境の無線特性を反映したマルチホップ無線ネットワークのシミュレーション評価を行った。【ビジュアルセンシングシステム】(1)カメラを備えたセンサーがマルチホップ無線ネットワークを構成し、サーバにセンシングデータを格納し、ユーザがそのセンシングデータをWebサービス的なプロトコルに従って取得、閲覧するシステム(ビジュアルセンシングシステム)のプロトタイプ実装を行い、国内研究会、ならびに国内学会で成果発表を行なった。