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ＭＨＣ発現量を考慮した薬剤性肝障害の増悪・劇症化予測のための基盤研究

医薬品はごく稀に特定の患者で致死的な肝障害を引き起こす。原因は免疫系の個人差によると考えられている。個人差を含め動物で肝障害を再現することは困難だが、本研究ではこれを再現しうる動物の作出に成功した。将来的にこのマウスを使って事前にそのリスクが評価できる可能性がある。また、将来的にこのマウスでより鋭敏に毒性リスクを判定するための条件を決めるとともに背景機序についても明らかにすることができた。さらに、動物を用いること無く毒性評価が可能となる新たな実験系も構築した。本研究課題においては、臨床での発現頻度、発症時期、ならびに重症化への進展に関して予測困難な薬剤性肝障害(DILI)の発症メカニズムとして免疫担当細胞への肝細胞による抗原提示能力の変化に注目している。すなわち肝細胞は生来の性質として薬物代謝能力が高い一方で抗原提示に関わるMHC発現量が他の体細胞に比べて低いこと、何らかの理由で肝細胞におけるMHC発現が誘導されることでDILIが増悪するのではないかという仮説を立てて、これを実験的に検証していくものである。今年度は実験に関わるツール作成と臨床データの調査を並行して行なった。以下にはこれまでデータの得られている後者に関して概要を述べる。東大病院に入院中の患者(DILI患者54名、非DILI患者94名)においてDILI発症のリスクと関連する臨床検査値等を網羅的にカルテ調査した。その結果、炎症性マーカーであるCRPと、性別がリスクと関連することを示唆するデータを得た。炎症性マーカーがDILI発症と関わる点については、別集団を対象に行なった以前の我々の結果ならびに、in vitro初代培養肝細胞において炎症性サイトカイン類を暴露することで薬物による細胞障害が増強することと合致する結果となり、あらためて炎症とDILIとの関連性を強く示唆することができた。現時点でCRP、性別ともに抗原提示能力とどのような関連性を有するかは不明であり、今後、炎症背景と肝細胞表面上のMHC発現量変化、さらには外来性にMHC分子を高発現させた実験動物においてDILI発症・増悪にどのような影響が見られるかについて現在作成を試みている実験ツールを利用した解析を進めていく予定である。本研究では、薬剤性肝障害(DILI)リスクと関連するMHCとして知られるヒトHLA class I B*5701を肝臓に高発現させたTgマウスを作製し、DILI増悪・劇症化の動物モデルとしての利用を目指している。今年度は、マウス肝に内因性MHCがどの程度発現しているかmRNAレベルで調べた。その結果、少なくともマウス肝臓では陽性対象である脾臓と比較して遜色ない発現量が観察された。ヒト肝においてMHC classI発現は低いとする報告からすると、ヒトとマウスで種差があることが示唆された。しかし実験動物として汎用されるマウスでは多くの薬物で連投してもDILI増悪は見られず、一般的なマウスのMHC型では多くの薬物を抗原提示しない可能性が改めて示された。本研究では上述のヒトB*5701アリルを全身に高発現するマウスを作出予定であるが、今年度はこれに必要な材料作製を行い、ほぼ準備することができた。一方、本研究目的に関連して新たに、DILIからの回復を薬物が阻害する可能性についても検討を進めてきた。特に肝細胞を培養後に急速に毛細胆管が伸長する現象に着目し、種々のDILI薬物を添加して影響を見たところ、複数で阻害が見られた。特に劇症化DILIにより市場撤退したトログリタゾンでは臨床濃度に近接した濃度で見られる現象であったことからDILI発症増悪メカニズムに関連する可能性が示唆された。毛細胆管伸長にはミトコンドリア機能の重要性が知られているが、実際にここで影響の見られた薬物では多くでミトコンドリア機能障害を確認することができた。以上、今年度は最終年度に向けてDILI増悪における免疫系の関与を含めた動物モデルの作出のための準備をするとともに、新たにDILI増悪のメカニズムとしてDILIからの回復過程でミトコンドリア機能障害を介した肝細胞の極性形成不全の可能性を新たに見いだすことができた。特異体質毒性と関連するHLA-B*57:01多型に焦点を当て、マウス体内で機能しうるヒト-マウスキメラ型HLA遺伝子を構築し、in vitroにおける発現を確認した後に遺伝子導入マウス(キメラ型HLA-Tgマウス)を作出し、in vivoモデルとしての有用性を検討した。(i)キメラ型HLA-B*57:01とヒトβ2-microglobulin(β2m)をポリシストロン配列で繋いだ遺伝子を構築し、in vitroにおけるその発現を確認した。また、細胞表面に十分量のHLA発現を認め、免疫沈降法から、HLA-B*57:01特異的な薬物の提示を確認した。LC-MS/MSを用いてHLA-B*57:01特異的に提示される薬物の定量を行った結果、キメラ型HLA-B*57:01によっても過去のHLA-B*57:01での報告と矛盾しない提示量の増加を確認することができた。そこで次に、CAGプロモーターを用い、理論上はキメラ型HLA-Tgが全身に発現するマウスを作出し、HLAの発現レベルをmRNA及びタンパク質組織別に検討した。(ii)作出したキメラ型HLA-Tgマウスはメンデル則に従って得られ、生殖発生過程には異常がないことが示唆された。

また、また、導入したHLA複数臓器で、キメラ型HLA遺伝子由来タンパク質発現を確認した。一方で発現量は臓器によって違いを認め、臓器特異的毒性発症との関連も考えられた。本研究を足掛かりに、キメラ型HLA-Tgマウスを利用した特異体質毒性の発症メカニズムの解明研究が加速すると期待される。本研究では、動物で再現困難な特異体質性の薬物性肝障害(DILI)、特に増悪化して劇症化まで進むモデルの作製を目指している。前年度までに作製したキメラ型HLA-B*5701を導入したトランスジェニックマウス(以下5701-Tgマウス)では心臓や肺では導入遺伝子の高発現を認めたが、肝を含む他臓器での発現は極めて低かった。そこで、並行維持していた別系統のTgマウスについて各臓器でのHLA発現量を調べた。その結果、肝を含めた全身臓器で十分量のHLA発現を認めるTgマウス系統を見いだすことができた。また、陰性対照としてHLA-B*5703を導入したトランスジェニックマウス(以下5703-Tgマウス)の作出も行った。このマウスでは各臓器で十分量のHLA発現を確認できた。将来的にHLA-Tgマウスでの薬物感作実験を行うためには、薬物自身が軽度に肝障害を惹起する必要がある。肝障害の惹起には自然免疫系の活性化が背景にあると考えられている。そこで、自然免疫を活性化するLPSと薬物の併用条件の検討と、その際に毒性が生じるメカニズムについても調べた。この結果、ラットにおいてはLPSを事前に単独してから薬物を投与することで軽度の肝障害に至ること、さらにその背景メカニズムとして酸化ストレスによる脂質過酸化、ミトコンドリアの膜透過性遷移が関わることを見いだした。加えて、臨床におけるDILIリスクにはミトコンドリア毒性に加えて胆汁酸蓄積も重要であるとの報告が最近なされたことから、この点についても検討した。ラットあるいはヒトサンドイッチ肝細胞に対し薬物曝露した毒性評価系を作製し、これを用いたDILIリスク予測精度を調べたところ、いずれでも臨床のDILIリスクを精度よく判定可能なことを確認した。本モデルマウスにLPSや胆汁酸、さらにはミトコンドリア毒性負荷を組み合わせることで、特異体質性肝障害の発症と増悪を再現可能な系が完成すると期待される。医薬品はごく稀に特定の患者で致死的な肝障害を引き起こす。原因は免疫系の個人差によると考えられている。個人差を含め動物で肝障害を再現することは困難だが、本研究ではこれを再現しうる動物の作出に成功した。将来的にこのマウスを使って事前にそのリスクが評価できる可能性がある。また、将来的にこのマウスでより鋭敏に毒性リスクを判定するための条件を決めるとともに背景機序についても明らかにすることができた。さらに、動物を用いること無く毒性評価が可能となる新たな実験系も構築した。HLA-B*5701を有する遺伝子改変動物は平成26年夏頃に作出できたが、比較コントロールとなるHLA-B*5703の作出が遅れてしまった。このため、in vivoでの薬物毒性評価等が完遂していない状況である。実施できていない部分については平成27年度まで期間を延長した上で行って行く予定である。27年度が最終年度であるため、記入しない。医薬品安全性学陰性対照となるキメラ型HLA-B*5703
末梢および中枢化学感受性システムによる階層性血液化学情報処理機構と摂食調節

ラット血中に同定した3,4-dihydroxybutanoic acid(3,4-DB)、2,4,5-trihydroxypentanoic acid(2,4,5-TP)および2-buten-4-olide(2-B40)について、これらが内因性の摂食調節物質である可能性を検討し、以下の結果を得た。1)、正常摂食下のラット血中濃度は3,4-DBは100μM、2,4,5-TPは230μM、2-B40は3μMであるが、絶食時3,4ーDBは40μM、2,4,5-TPは100μMおよび2-B40は10μM上昇する。絶食時の2,4,5-TPの濃度は絶食12時間後に大きく上昇し、いったん低下の後、再び上昇する。3,4-DBと2-B40の濃度は絶食36時間以降に上昇が見られる。2)、第III脳室内投与後の摂食行動を調べた結果、3,4-DB、2-B40は摂食抑制、2,4,5-TPは促進性に作用する。3)、視床下部単一ニューロンに対する作用を調べた結果、3,4-DBはLHAブドウ糖感受性ニューロンの活動を抑制し、VMHブドウ糖受容ニューロンの活動を促進した。これらの作用機構はブドウ糖と同様であり、LHAニューロンではNa-Kポンプの活性化、VMHニューロンに対してはK^+の透過性減少によるものである。これとは逆に、2,4,5-TPはLHAニューロン膜を脱分極させ、VMHニューロン膜を過分極した。2ーB40は3,4ーDBと同様のメカニズムでVMHニューロンを脱分極した。3)、横隔膜下迷走神経刺激によって同定したNTSおよびDMVニューロンに対する視床下部からの投射様式を調べた結果、LHA、VMHの電気刺激はNTSおよびDMVニューロンにおいて興奮性初期応答を示した。以上の結果より、これら有機酸は内因性摂食調節物質として視床下部化学感受性ニューロンの活動を調節して摂食行動を制御するとともに、遠心性にも末梢臓器の機能の調節に関与すると考えられる。摂食行動や生体の代謝調節機構は視床下部に存在する血液化学情報をモニターする化学感受性ニューロン群を中心とする神経回路網により神経性および体液性に調節されている。本年度は内因性摂食調節物質の作用機序を視床下部脳切片標本を用いて単一ニューロンレベルで解析した。内因性摂食調節物質としては、われわれが絶食ラット血中に同定した、2-DTA(摂食抑制物質)、3-DPA(摂食促進物質)、グルカゴンおよびカルチトニンなどについて、膜電位、膜コンダクタンスの変化を指標として解析した。視床下部外側野(LHA)のニューロンに対し、2-DTAは膜を過分極させるが、その際膜コンダクタンスの変化は認めなかった。多連微小電極法を用いた急性実験でも、2-DTA投与による放電活動の抑制が、ウッドインの同時投与で消失することなどから、2-DTAはグルコースと同様Na-Kポンプを活性化することにより膜を過分極すると考えられる。3-DPAは膜コンダクタンスの減少を伴って膜を脱分極させた。一方、視床下部腹内側核(VMH)ニューロンは2-DTAにより脱分極した。

その際膜コンダクタンスは減少しており、その平衡電位が約-90mVであることから、グルコースと同様gkの減少による脱分極である。3-DPAは膜コンダクタンスの増大を伴って膜を過分極させるが、これもその平衡電位からgkの増大によるものである。これらの結果は麻酔下のラットで多連微小電極法で得られた結果と完全に一致する。摂食行動抑制ペプタイドであるグルカゴン、カルチトニンの作用をLHAニューロンで検討した結果、両者ともLHAニューロン膜を過分極させた。前者はグルコース、2-DTAと同様膜コンダクタンスの変化は認められず、またウワバインの同時投与により、その抑制効果が阻害された。後者は膜コンダクタンスの減少を伴ったことから、静止時における【Na^+】あるいは【Ca^(++)】の流入をブロックすることによる過分極と考えられる。摂食行動を調節する体液生因子として絶食ラットの血清から抽出した短鎖有機酸、3,4-dihydroxybutyric acid γ-lactone(2-DTA)が摂食抑制物質であることは行動学的および神経生理学的実験によってすでに同定したが、全身投与で効果がなく、リポゾーム包埋することによって効果が出現することから、脳-血管関門を通過しにくい物質と考えられた。そこで2-DTAの3番目の炭素からOH基を除きより脂溶性が強くなった2-buten-4-olide(2-B40)を合成しその効果を検討した。2-B40をラットに経口および腹腔内投与すると、飲水量および行動量は変化せず摂食量だけが有意に低下した。第【III】脳室内投与では末梢投与の1/1001/200で十分効果を示したことや、麻酔下ラットでLHAのブドウ糖感受性ニューロンの活動を特異的に抑制したことから、LHAは2-B40の作用部位の一つであると考えられる。一方、絶食ラットの血中有機酸の動態を再検討した結果、2-B40が内在性物質として血中に存在し2-DTAと同様の変動を示すことがわかった。すなわち2-DTAはラットの正常血中濃度が110μΜであり、絶食後36時間より増加して48時間目で最大値170μΜとなりその後徐々に減少した。2-B40は正常値が約3.5μΜであり、2-DTAと同じく36時間目から増加し48時間目で最大値13.5μΜとなり摂食によって正常値に復帰した。また、2-B40は少量の静脈内投与で膵臓、肝臓および副腎の交感神経の活動を著明に上昇させたことから、膵臓からのインスリン分泌の抑制、肝臓でのグリコーゲン分解および副腎髄質からのカテコラミン分泌の促進をおこし糖・脂肪代謝に影響を与えていると考えられる。以上の結果から2-B40は内在性有機酸として血中に存在し、おそらく2-DTAと互いに移行しながら、ともに視床下部の化学感受性ニューロンに作用して摂食行動および末梢自律神経を介した代謝系を調節していると考えられる。絶食ラットの血中有機酸の動態を再検討した結果, 2ーbutenー4ーolide(2ーB4O)が内在性摂食抑制物質として血中に存在することが判明した.2ーB4Oをラットに径口および腹腔内投与後,摂食量が有意に減少した.しかし飲水量および行動量には有意差を認めなかった.この抑制機序を明らかにするため麻酔下ラットについて実験し,特異的にLHAブドウ糖感受性ニューロンの活動を抑制し,腹内側核のブドウ糖受容ニューロンの活動を促進させたことから視床下部が2ーB4Oの作用部位と考えられる.また2ーB4Oの静脈内投与で膵臓,肝臓および副腎の交感神経の活動を上昇させたことから,膵臓からのインスリン分泌の抑制,肝臓でのグリコーゲン分解および副腎髄質からのカテコールアミン分泌の促進をおこし,糖・脂肪代謝に与えていることが明らかとなった.
CO選択酸化触媒をハイブリッドした自浄機能を備えた燃料電池電極の開発研究

水素燃料電池に使用するH2はCOによる電極の濃度を避けるため、その濃度を10ppm以下にする必要がある。そのため、多量の水素中のCOを選択的に酸化しCO2に変換するCOのPROX(preferential oxidation)反応が用いられる。現在用いられているRu-触媒は150170°Cで使われており、室温では殆ど活性がない。我々は、1wt%Pt/TiO2触媒に100wt.%という多量の酸化鉄を被せることで室温で高い活性と選択性を示す新触媒の開発に成功し、特許を申請した。さらに同様の効果がAu/TiO2触媒にも起きることが分かった。FT-IRによる中間体の検出によりCOの室温酸化は従来のCO酸化反応とは全く異なる機構で起きていることが分かり、H2あるいはH2Oによる反応の促進される、さらにD2,D2Oによる同位効果が説明できた。その後、さらにカーボンナノチューブに担持したPt触媒が室温で高い活性を示す新触媒であることを発見し、活性の原因がナノチューブカーボンを作るときの用いたNi-MgOが助触媒として機能していることを明らかにした。この結果を用いて、極めて高い低温活性をもつ触媒の開発に成功し、この触媒を燃料電池の前方に装着することで1000ppmのCOを含む水素を使った発電に成功した。水素燃料電池に使用するH2はCO濃度を10ppm以下にすることが求められている。そのため、多量の水素中のCOを選択的に酸化しCO2に変換する触媒が望まれる。我々は、1wt% Pt/TiO2触媒に100wt.%という多量の酸化鉄を被せることで高活性・高選択性触媒に変わることを発見し、特許を申請した。さらに同様の効果がAu/TiO2触媒にも起きることが見つかり、FeOxを100%被せることでFeOxAu/TiO2触媒は1wt% Pt/TiO2触媒よりはるかに高活性になることを見つけた。これらの触媒を用いてハイブリッド電極を装着した燃料電池の基礎試験を試みた。1 cn2のPt/C電極を装着した単セル電池を作り、この電極に上記の触媒をハイブリッドしてCOに対する自浄作用を調べた。まだ予備実験ではあるが数百ppmのCOを含むH2を用いても60-70%の発電効率が得られたので、さらに改良し1000ppmのCOに耐える電極を得ようと計画している。一方、100wt.%という多量の酸化鉄を被せると何故水素中のCOの選択酸化反応に高活性・高選択性を示す触媒になるのかを調べ、活性の本質が明らかになった。FeOxを被せることにより、CO+O2反応がH2あるいはH2Oにより著しく加速されることが分り、さらにD2,D2Oによる同位体効果が出ることを見出した。これらの結果から、この新触媒は通用のCO酸化反応とは異なる反応ルートで反応が起きていることが示唆され、この中間体を赤外分光により調べる予定である。H_2中のCOを選択酸化するPROX(preferential oxidation)触媒としてはRu, RhがPtより優れた特性を持っていることは衆知でありRu/Al_2O_3をベースとしたものが実用触媒として使われている。高分子電解質膜水素燃料電池(PEMFC)に使われる水素ではCO濃度は電極の耐被毒性の限界から10ppm以下にする必要がある。COの被毒に強いPt-Ru電極でも50ppmのCOを含む水素を用いた場合には出力低下が著しいと報告されている。そのため、メタノールや炭化水素の改質で得た原料水素のCO(5,00010,000ppm)を10ppm以下まで低減するPROX(preferential oxidation)触媒の開発が重要となる。現在、定置型水素燃料電池で使われているPROX触媒はRu/Al_2O_3あるいはRuPt/Al_2O_3触媒であり130°C付近で使われている。本研究は従来に無い視点からRu以外の新しいPROX触媒の開発を行ない、室温でも高い活性を示すPROX触媒FeOx/Pt//TiO2の開発に成功した。

即ち、1wt.%のPt/TiO2にTiO2同等あるいはそれ以上のFeOxを被せることで元のPt/TiO2とは比較にならない高活性と高選択性が得られ、室温でも速い速度でCOを選択酸化するが、燃料電池の作動温度80Cで最も高い活性を示すので電池と一体化して機能させることが可能になる。なぜFeOxを多量に被せると活性になるかのメカニズムを18年度の研究で明らかにできた。拡散反射フーリエ変換赤外分光法により明らかになった反応機構は、これまでに考えられたことのないH2O分子の触媒作用という新しい触媒反応機構であった。COとH2の競争反応で説明される機構とは本質的に異なり、COの酸化反応は(HCOO)を中間体として進むことがしめされ、H2Oは中間体(HCOO)の生成と分解を促進し、しかも繰り返し反応に関与することで選択性が高くなっていることが分かった。Auの触媒作用もこの機構で働いていることが示され、3nm以下の微粒子でなくてもFeOxを被せることで著しく活性になることを明らかにした。このような反応機構は水素燃料電池の動作条件と近いので、この新触媒を燃料電池と一体化させ機能させる研究を進めている。
小児の造血細胞移植における同胞ドナーへの看護支援システムの開発

同種造血細胞移植は成功率や安全性の高いHLA一致の同胞がドナーの第一選択となる。自己決定判断能力が未熟である健常小児がドナーになることは倫理的問題を含むことから2002年に倫理指針が策定されたが、遵守状況としては依然低い。さらに、造血細胞提供に伴うドナーの身体的苦痛は避けられず、提供がレシピエントである患児の病状に直接影響を与えること、小児同胞ドナーが成長発達段階の途中にあることから、心理社会的苦痛も考えられるため、提供後の継続的支援の確立は必要不可欠である。しかし、小児同胞ドナーの支援に関する研究は国内では皆無であり、海外においても長期的視野に立脚した支援は明らかにされていない現状である。したがって、小児同胞ドナー経験者とその家族における心理社会的問題や変化のプロセスを明確にし、造血細胞提供前の看護支援プログラムを作成、介入を実施する。本年度は、小児同胞ドナーによる造血細胞移植をした場合の問題点および、ドナー当事者と家族における移植前後の体験を明らかにすることを目的に、以下の3点を実施した。1)我が国の造血細胞移植における小児同胞ドナーについて言及している文献から、現状の問題点について分析をした。病児や小児がん患児の同胞における研究は増加してきているものの、同胞ドナーに限ると事例報告や資料にとどまり、質的研究による分析は1件のみであった。現状の問題点として<小児を同胞ドナーとした場合の倫理的問題><造血細胞提供後のフォローアップシステムの未整備>が明らかとなった。2)小児同胞ドナーによる骨髄移植を実施した子どもをもつ家族の療養体験を理解するために、移植後5年が経過した子どもをもつ一組の夫婦の語りから、当事者の視点でストーリーを記述する方法を用いて両親、家族に起こった出来事の意味を解釈した。その結果、療養生活の構築には「子どもとの闘病に取組む夫婦の姿勢」と「祖父母のサポート」が深く関与し、「子どもの病の意味」に影響を及ぼしていることが明らかになった。家族が安定した療養生活を送るためには、父親と母親が支えあう関係を維持し、効果的なソーシャルサポートが活用できるような援助の必要性が示唆された。3)小児期に同胞への造血細胞提供の経験がある者とその親から、造血細胞提供前後の体験について聞き取り調査を行った。まだ対象者数が少ないため分析はできていないが、引き続き調査を行う予定である。小児同胞ドナーが、きょうだいが病気になったときから造血幹細胞提供後の長期間にわたりどのような体験をしているのかを明らかにするために、小児同胞ドナー経験者と両親を対象に面接調査を行った。しかし、ドナー経験者を対象とした面接は同意が得られにくく、本年度は1名のみであった。対象者は、造血幹細胞提供を決意した過程と理由、提供後における病児への思い、ドナーになったことへの思いなどを語り、病児を救ったことへの誇りを持っていた。次年度も対象者数を増やすため、引き続き調査を継続する予定である。両親への面接からは、親が捉えた同胞ドナーの体験とわが子をドナーとした移植を行ったことへの思いなどについて、半構成的面接で調査した。研究協力してくれた親は、移植時期が「健常小児ドナーからの造血幹細胞採取に関する倫理指針」が策定された2002年前後と混在していたが、幹細胞源は骨髄で一致しており、病児は寛解を維持している状態であった。親は同胞ドナーに対し、病児が発病した時点で、病気について同胞に理解できるように説明をしていた。HLA検査を受けることや骨髄提供の意思決定過程に関しては、同胞の意思により決定したと捉えている場合と、親の意思により決定したと捉えている場合とがあった。ドナーと病児の関係は、ドナーの病児に対する一体感、病児のドナーへの感謝の気持ちが影響しているため、移植前に比べて親密になったのだと感じていた。小児期に同胞へ造血幹細胞を提供し、レシピエントが長期寛解(治癒)となった小児同胞ドナー経験者とその親それぞれの主観的体験について理解を深める目的で、面接調査により得られた1組の親子の語りを質的記述的に分析した。小児同胞ドナー経験者の対象者は、現在青年期に達した女性であり、女性は、骨髄提供を要請する親の言葉など、ドナーになった経緯を詳細に記憶していた。躊躇する気持ちや親の期待を感じながらも、自分の意思で骨髄提供を決めたと認識していた。また、骨髄提供後は妹との一体感を感じるようになったこと、現在は、ドナーになってよかった、自慢できることだと捉えていることが明らかになった。

小児同胞ドナー経験者は、現在の状況からドナーになった理由を捉え直すこと、レシピエントのQOLがドナーの自己価値観に影響を及ぼすことが示唆された。また、この女性の母親は、病児だけでなくドナーとなる子どもも失うかもしれない恐れを抱きながら、移植実施を決意して骨髄提供を要請していた。骨髄提供はドナーである子どもの意思ではなく、親の意思により実現したと捉えており、少なからず自責感を感じていた。これらのことから、親も含めた継続性のある支援が必要なこと、ドナーへの直接的支援と同時に、思春期・青年期における自己存在の認知に影響を与えるレシピエントに対する支援が、間接的にドナーへの支援につながることが考えられた。
急性期脳卒中患者の発症から医療機関到着までの時間に関する研究

研究の目的;沖縄県内の2次救急医療施設を受診した急性期脳卒中患者の発症から医療機関到着までの時間を調査し,現時点における脳梗塞の早期治療の可能性について検討するとともに到着が遅れた要因について検討した。本年度の研究実地計画;対象地域を沖縄県南部医療圏(人口;245,574人)とし,圏内にある5施設に平成11年12月平成12年2月の3ヶ月間の調査を依頼した。調査対象は発症1週間以内に受診した急性期脳卒中患者(TIA,脳梗塞,脳出血,くも膜下出血)で,調査項目は以下の通りである。1)脳卒中病型,2)脳卒中初発再発の区別,3)発症時刻,4)医療機関に到着した時刻及び受診場所,5)発症場所,6)発症時近くに人がいたか,7)脳卒中の症状,8)利用した交通機関,9)来院経路(直接受診か1次医療機関を経由したか),10)受診時の意識状態,11)到着から頭部CT撮影までに要した時間結果;脳卒中の発症は男性20名,女性18名,合計38名で,平均年齢72.3歳(3899歳)であった。脳卒中の病型は脳梗塞21名、脳出血9名、くも膜下出血5名、その他(TIA)3名であった。発症から医療機関到着までの時間は3時間以内17名(44.7%),324時間11名(29.0%),17日10名(26.3%)であった。到着までの時間と各調査項目の関係を単変量で解析すると(x2検定),性別(男性が短時間),交通機関(救急車が短時間),受診時の意識状態(意識障害強いほうが短時間),近くに人が(いた場合は短時間)で有意な関連が認められた。院内発症は1名(到着まで0分),老人保健施設内発症6名(到着まで111時間),離島からの搬送2名(到着までに34日)であった。病型による違いはみられず,脳梗塞に限ると到着までに3時間以内7名(33.3%),324時間8名(38.1%),17日6名(28.6%)であった。結論:当地域における脳梗塞発症3時間以内の医療機関到着は33%で,発症時近くの人が早めに気付いて救急車を呼ぶことが早期受診につながると考えた。
焼酎蒸留粕を用いる医薬品・機能性食品および化粧品の開発に向けた基礎研究

従来バイオマスとして扱われている焼酎蒸留粕を分離・精製し、有効成分(焼酎粕パウダー)を得た。この焼酎粕パウダーは、様々ながん細胞に対する抗腫瘍効果を示し、その抑制メカニズムはアポトーシスであることが示唆された。また、正常マウスへの尾静脈投与により、血中のIFN-γ産生量が増大し、免疫賦活効果を示した。さらに、悪性黒色腫細胞を用いた実験から、チロシナーゼ活性の抑制によりメラニン産生を抑え、美白化粧品への可能性が示された。1.焼酎粕固形物は、エタノール抽出操作により抽出物と焼酎粕パウダーに分離された。焼酎粕パウダーは、粉末状で水に溶けやすく、焼酎粕特有の発酵臭がなかった。また、固形物に比べ吸湿性が低いため長期保存が容易であると考えられる。2.黒米・麦・芋・米の各焼酎粕固形物、抽出物およびパウダーのヒト胃がん(MKN-45)細胞およびヒト肝臓がん(Huh-7)細胞に対する50%細胞増殖抑制濃度(IC_<50>)の測定から、抗腫瘍成分の多くがパウダーに含まれていることが示唆された。また、各焼酎粕パウダーのHuh-7細胞に対する細胞増殖抑制効果は、黒米>麦>芋>米の順となった。3.米、黒米焼酎粕パウダーの尾静脈投与による急性毒性試験等において、体重変化および体重比器官重量ともに共にコントロールと同等の値となった。また、血液検査及び血液生化学検査においても正常値の範囲内であり、米及び黒米焼酎粕パウダーの高い安全性が確認された。4.免疫抑制モデルマウスに対する免疫賦活効果について、麦焼酎粕パウダーを投与したマウスは、投与しなかった場合よりも高いIFN-γ産生能を示した。5.共焦点レーザー顕微鏡による蛍光観察およびフローサイトメーターによるDNA断片化率の測定から、麦焼酎粕パウダーの添加によりヒト肺扁平上皮がん(RERF-LC-AI)細胞にアポトーシスを誘導できることが明らかとなった。1.各種焼酎粕パウダーに含まれる有機酸は、とくに黒米焼酎粕パウダーが最も含有量が高く、なかでもクエン酸に特徴的な機能性を有する可能性が示唆された。また、アミノ酸含有量は、グルタミン酸、アルギニン、アスパラギン酸が多く含まれおり、それらを含有するタンパク質の存在が示唆された。2.麦焼酎粕パウダーのゲル濾過クロマトグラフィーを用いた分取による分離、精製を試みた結果、分子量22000以下のタンパク質、オリゴペプチド、多糖類が含まれている可能性が示唆された。また、その分取成分のヒト肝臓がん(Huh-7)細胞に対する増殖抑制効果について検討した結果、麦焼酎粕パウダー使用時とほぼ同等もしくはやや高い抑制効果が確認され、抗腫瘍成分を多く含んでいることが示唆された。3.麦焼酎粕パウダーのB16-FOメラノーマ(悪性黒色腫)細胞への添加により、細胞の白色化が目視にて確認されるとともに、顕著なメラニン産生抑制効果および濃度依存的なチロシナーゼ活性抑制効果が確認され、美白効果が示唆された。4.正常マウスに対する各焼酎粕パウダーの投与時の免疫賦活効果について検討した結果、麦焼酎粕パウダーを投与した場合のマウスの脾臓細胞の細胞傷害活性能を向上させる傾向が認められ、また、マウス血清中のIFN-γ濃度について、芋焼酎粕パウダーの投与時に、他の焼酎粕パウダー投与時よりも高いIFN-γ産生能を示すことが明らかとなり、焼酎粕パウダーの医用素材への転換が期待される。
ＦＤＧ－ＰＥＴ／ＣＴを用いた冠動脈ステント留置部位の分子病態の解明

我々は、ステント留置後の局所炎症をFDG-PETと多列化CTを用いて描出し、ステント留置後に生じる種々の問題点との関連について検討した。心筋のFDG集積を抑制する目的で12時間以上の絶食とヘパリン前投与を行ったが、心筋のFDG集積を完全に抑制することはできなかった。冠動脈におけるFDG集積の評価が可能な例でステント留置部のFDG集積が強い例では、慢性期の冠動脈造影において狭窄が進行し、黄色調病変が多く、血管内皮機能が低下していた。また、遅発性ステント圧着不良やステント部位の付着血栓を認め、ステント部位にFDG集積が確認された。ステント留置局所の炎症がこれらの事象に関与していることが推察された。平成23年度は、冠動脈近位部にステントを留置した症例を対象にFDG-PET/多列化CT検査を施行し、ステント留置部のFDG集積の評価が可能であるかどうか検討したが、心筋のFDG集積が認められる例が存在し、冠動脈領域のFDG集積の評価を困難にすることがあった。ヘパリンは、血中の遊離脂肪酸を上昇させ、心筋のエネルギー基質をブドウ糖から脂肪酸へシフトすると考えられている。平成24年度の検討では、FDG投与前にヘパリン50 IU/kgを静脈し、静注前、10分後、60分後、120分後の血糖値、インスリン値、遊離脂肪酸値を計測した。その結果、ヘパリン投与により血糖値やインスリン値は著変を示さないが、ヘパリン静注10分後から120分後まで、静注前と比べて有意に遊離脂肪酸が上昇することが確認された。しかしながら、ヘパリン前投与による遊離脂肪酸の上昇では、心筋のFDG集積を抑制することは困難と考えられた。心筋のFDG集積は、、冠動脈における関心領域のFDG集積を計測する上で大きな影響を与え、今後の研究を遂行する上で重要な問題点である。そこで、研究が当初計画どおりに進まない時の対応として初期計画に挙げているように、心筋集積に影響を受けることが少ない左冠動脈主幹部を評価ターゲットにすることとした。しかしながら、左冠動脈主幹部ステントを留置する例は限られており、血管内視鏡での評価は困難な例が多く、左冠動脈前下降枝、または回旋枝にステントを挿入した例でも左冠動脈主幹部のFDG集積を評価した。FDG集積の評価が可能であった例においては、FDGの集積程度が強い例ほど、慢性期の冠動脈造影においてステント部位における狭窄度が強く、血管内皮機能が低下しており、ステント留置局所の炎症が関与していることが推察された。我々は、冠動脈病変やステント留置後の局所炎症を18F標識fluorodeoxyglucose (FDG)をトレーサーとしたポジトロン断層撮影(positron emission tomography: PET)を用いて描出・定量化し、ステント留置後に起こる種々の問題点との関連について検討することを目的としている。これまでの研究により心筋のFDG集積は冠動脈における関心領域のFDG集積を計測する上で大きな影響を与え、今後の研究を遂行する上で重要な問題点であると考えられ、心筋集積に影響を受けることが少ない左冠動脈主幹部を評価することとした。また、右心室はFDG集積を認めることは少なく、右冠動脈は評価対象として継続した。しかしながら、左冠動脈主幹部ステントを留置する例は限られており、血管内視鏡での評価は困難な例が多かった。したがって、左冠動脈前下降枝、または回旋枝の近位部にステントを挿入した例でも左冠動脈主幹部のFDG集積を評価した。FDG集積の評価が可能であった例においては、FDGの集積程度が強い例ほど、慢性期の冠動脈造影においてステント部位における狭窄度が進行、血管内皮機能が低下しており、ステント留置局所の炎症が関与していることが推察された。また、ステントを挿入していない冠動脈主幹部にFDGが高集積する例を認め、慢性期の冠動脈造影にて狭窄度が進行していることが確認された。このことについては、大動脈の炎症が冠動脈主幹部にspill-overしている可能性やステントを挿入する際に冠動脈主幹部に血管内皮障害を引き起こしている可能性が示唆された。さらには、耐糖能障害や2型糖尿病症例に対してFDG-PET/造影CTをおこない、インスリン抵抗性改善薬の冠動脈病変に対する抗炎症効果についても確認した。我々は、ステント留置後の局所炎症を18F標識fluorodeoxyglucose (FDG)をトレーサーとしたポジトロン断層撮影を用いて描出・定量化し、ステント留置後に起こる種々の問題点との関連について検討することを目的としている。

平成23年度は、冠動脈近位部にステントを留置した症例を対象にFDG-PET/多列化CT検査を施行し、ステント留置部のFDG集積の評価が可能であるかどうか検討することを目標にした。これまでの経験では、虚血心筋のみならず、健常心筋においても心筋のFDG集積が認められる例があり、冠動脈における関心領域のFDG集積の評価を困難にすることがあった。この点については、今後の研究を遂行するにあたり、非常に重要な問題点になると考えられ、今回の検討における最重要課題点とした。ヘパリンは、血管内皮のリポプロテインリパーゼを遊離させ、血中の遊離脂肪酸を上昇させることが知られている。血中遊離脂肪酸の上昇により心筋の利用エネルギー基質がブドウ糖から脂肪酸へシフトすると考えられ、今回の検討では、心筋のブドウ糖代謝を低下させる試みとしてFDG投与前にヘパリン50 IU/kgを静脈注射した。ヘパリン前投与により血糖値やインスリン値に影響を及ぼすことなく、有意に遊離脂肪酸が上昇することが確認された。しかしながら、今回の検討にてヘパリン前投与をおこなっても心筋のFDG集積を認める例が存在し、ステント留置近傍の虚血心筋がブドウ糖代謝にシフトしていることが推察された。ステント留置部位におけるFDG集積の評価が可能であった例においては、FDGの集積程度が強い例ほど、慢性期の冠動脈造影においてステント部位における狭窄度が強かった。また、黄色調の病変が多く、ステント留置局所の炎症が、それらの結果に関連していると推察された。FDG集積の評価が可能であった例では、FDG集積強度をstandarized uptake value (SUV)を用いて定量化した。下大静脈相のSUV値を計測し、冠動脈における関心領域のSUV値を静脈SUV値で除した値をtarget-to-background ratio (TBR)として算出した。その結果、ステント留置部や左冠動脈主幹部のTBRが高い例ほど、慢性期の冠動脈造影においてはステント部位における狭窄の程度が強く、アセチルコリン負荷による血管内皮機能が低下していた。ステント留置局所のみならず、狭窄を認める冠動脈全体の炎症がこれらの結果に関連していることが推察された。症例数を増やし、さらなる検索を進める予定である。FDGの排泄能が個人により異なることから、下大静脈相のSUV値を計測し、冠動脈における関心領域のSUV値を静脈SUV値で除した値をtarget-to-background ratio (TBR)として算出した。その結果、ステント留置部のTBRが高い例ほど、慢性期の冠動脈造影においてはステント部位における狭窄の程度が強く、血管内視鏡を用いた評価では黄色調の病変が多かった。統計学的検討をおこなう上で十分な症例数には達していないが、ステント留置局所の炎症がそれらの結果に関連していることが推察された。前述のごとく、ヘパリン前投与のみでは、心筋のFDG集積を完全に抑制することが出来なかった。今後は、心筋集積に影響を受けることが少ない左冠動脈主幹部や右冠動脈を評価対象として、計画を進める予定である。また、対象症例が限られていることから、ステントを挿入しない冠動脈狭窄例に対しても評価を拡大し、スタチンやインスリン抵抗性改善薬などによる薬物介入で炎症を制御することにより、冠動脈の分子病態がどのように変化するかも検討を試みる予定である。
広い空間での遠隔作業指示に有効な予期を可能にする非言語表現の伝達手法

機器に関するサービス,保守,安全性の向上などを目的とし,現地の「作業者」の状況を把握しながら遠隔地の熟練「指示者」が作業者へ指示を出す遠隔作業指示の必要性が高まっている.本研究では,コミュニケーションにおける予期を可能にし,作業を円滑にする,身振りや手ぶりといった非言語表現に着目している.これらを提示可能なシステムを構築し,コミュニケーションにおける対話者の行為の理解・予期に関するメカニズムを解明することを目的としている.平成30年度は,昨年度までに開発した遠隔作業指示システムについて,より精度の高い情報を取得できるよう改良を行った.具体的には,指示者が観察する作業空間の3次元情報をKinectからIntel社のRealsenseで取得するようにし,また,作業指示のための,指示者の非言語表現の取得を,KinectからOptitrackへ変更した.構築したシステムを用いて,指示者の非言語表現を手先のみ,腕と手先,全身,と選択的に作業者に見せることで,作業効率や印象,ユーザビリティにどのような影響を及ぼすか実験を行った.実験の結果,全身アバタを備えた遠隔指示システムのユーザビリティは,それ以外の条件よりもより高い評価を得た.加えて,作業者は,全身アバタの方が手のみのアバタよりも容易に追跡することができた.今後は,実験時に撮影したビデオを分析し,指示者の非言語表現によって,作業者が次の指示の予期ができているかどうか,また,その速度が向上しているかを確認する予定である.成果については2019年3月の情報処理学会インタラクション2019シンポジウム,およびIEEE-VR2019にてポスター発表を行った.昨年度計画した通り,申請書に記載した「(2-b)抽出した非言語情報を単純化して提示する「減算提示」」について,開発した遠隔作業指示システムを用いて指示者の非言語表現を段階的に変更し,作業効率や印象,ユーザビリティにどのような影響を及ぼすか,実験によって評価した.今回,「(2-b)抽出した非言語情報を単純化して提示する「減算提示」」について,評価実験を行った結果,全身アバターによる遠隔指示システムのユーザビリティは,それ以外の条件よりも高い評価を得た.加えて,作業者は,全身アバターを手先のみのアバターよりも容易に追跡できた.しかし,指示内容の理解しやすさに関しては,条件間に差は見られなかった.この理由として,今回のタスクがブロックに触れるという単純なタスクであったため,差が見られなかったものと考えられる.例えばプラント保守などを想定した場合,パネルのダイヤルを操作する,基盤を入れ替える,ケーブルをつなぎ変える,といった作業が想定される.また,工場のライン作業では,複数のパーツを組み立てるといった作業も想定される.よって今後は,ブロックを回転させる,移動させる,組み立てる,といったより複雑なタスクにすることを検討している.また,今回は事前に記録した指示者の動作のみを作業者に提示したが,実際には,指示者は作業者の作業経過を観察しつつ指示を行う.また,音声による指示も同時に行われる.よって,指示者の指示をリアルタイムにすることや,音声指示と組み合わせた場合の効果についても検討する必要があると考えられる.機器に関するサービス,保守,安全性の向上などを目的とし,現地の「作業者」の状況を把握しながら遠隔地の熟練「指示者」が作業者へ指示を出す遠隔作業指示の必要性が高まっている.本研究では,コミュニケーションにおける予期を可能にする,身振りや手ぶりといった非言語表現を提示可能なシステムを構築し,コミュニケーションにおける対話者の行為の理解・予期に関するメカニズムを解明することを目的としている.平成28年度は,遠隔作業指示システムの開発を行った.開発したシステムでは,指示者は,Kinectで取得した作業空間の情報を見ながら作業者に指示を行う.作業指示のための,指示者の身振り・手振り・顔の向きなどの非言語表現はKinectおよびヘッドマウントディスプレイ(HMD)のヘッドトラッカを用いて取得する.HMDについて,当初はOculus Riftによる実装を検討していたが,より広い範囲での作業者・指示者のヘッドトラッキングが可能なHtc viveを用いて開発を行った.指示者の非言語表現は仮想のアバタにマッピングされ,作業者はこれを見ながら作業を行う.非言語表現による予期が有効となるのは,作業領域が広く,視界に全体像が収まらない場合であると考えられる.実験用に,想定する作業領域として幅180cmの机を横に2台並べ,その上のオブジェクトを移動させるタスクを設定した.開発したシステムを用いて,指示者の非言語表現が作業効率や精度,印象にどのような影響を及ぼすか,予備実験を行い,実験設計を行った.当初計画ではシステムの構築を行い,システムを用いて作業する場合と,作業者と指示者が同じ場所で実際に作業をする場合において,相手に提示する非言語表現(相手の身振り・手振り,相互の位置,顔・体の向き,視線など)を様々に変更し,作業時間,作業の正確さなどを評価する予定であった.しかし,産休を挟んだことから,システムの構築および予備実験にとどまっている.機器に関するサービス,保守,安全性の向上などを目的とし,現地の「作業者」の状況を把握しながら遠隔地の熟練「指示者」が作業者へ指示を出す遠隔作業指示の必要性が高まっている.本研究では,コミュニケーションにおける予期を可能にし,作業を円滑にする,身振りや手ぶりといった非言語表現に着目している.これらを提示可能なシステムを構築し,コミュニケーションにおける対話者の行為の理解・予期に関するメカニズムを解明することを目的としている.平成29年度は,昨年度までに開発した遠隔作業指示システムを用いて指示者の非言語表現が作業効率や精度,印象にどのような影響を及ぼすか,実験をおこなった.

開発したシステムでは,指示者はKinectで取得した作業空間の情報を見ながら作業者に指示を行う.作業指示のための,指示者の非言語表現はKinectおよびHMDのヘッドトラッカを用いて取得する.ここでは,非言語表現を身振り手振りを提示するだけでなく,肉眼では視認できない注視点も可視化して提示する「加算提示」も試みた.被験者実験の結果,提案手法の有無による作業時間,主観評価に有意差は見られなかったが,身体動作を提示することで指示者の動作を作業者が予期できることがわかり,作業効率の向上可能性が示唆された.今後の実験では,より複雑なタスクにおいて予期が作業効率に与える影響について調査することや,視線情報を取得し,詳細な分析を行うことを検討している.成果については2017年9月の日本バーチャルリアリティ学会,2018年3月に情報処理学会HCI研究会において口頭発表を行った.計画した通り,H28年度までに開発した遠隔作業指示システムを用いて指示者の非言語表現が作業効率や精度,印象にどのような影響を及ぼすか,実験をおこなった.中でも,申請書に記載した「(2-b)抽出した非言語情報を単純化して提示する「減算提示」および,補助的な情報を付与し,拡張して提示する「加算提示」という2種類の提示方法を提案する」について,・身振り手振りなどの動きを仮想のCGアバタにマッピングして提示(減算提示)・実際には視認できない,相手の視線を可視化して相互に提示(加算提示)を実装,評価した.機器に関するサービス,保守,安全性の向上などを目的とし,現地の「作業者」の状況を把握しながら遠隔地の熟練「指示者」が作業者へ指示を出す遠隔作業指示の必要性が高まっている.本研究では,コミュニケーションにおける予期を可能にし,作業を円滑にする,身振りや手ぶりといった非言語表現に着目している.これらを提示可能なシステムを構築し,コミュニケーションにおける対話者の行為の理解・予期に関するメカニズムを解明することを目的としている.平成30年度は,昨年度までに開発した遠隔作業指示システムについて,より精度の高い情報を取得できるよう改良を行った.具体的には,指示者が観察する作業空間の3次元情報をKinectからIntel社のRealsenseで取得するようにし,また,作業指示のための,指示者の非言語表現の取得を,KinectからOptitrackへ変更した.構築したシステムを用いて,指示者の非言語表現を手先のみ,腕と手先,全身,と選択的に作業者に見せることで,作業効率や印象,ユーザビリティにどのような影響を及ぼすか実験を行った.実験の結果,全身アバタを備えた遠隔指示システムのユーザビリティは,それ以外の条件よりもより高い評価を得た.加えて,作業者は,全身アバタの方が手のみのアバタよりも容易に追跡することができた.
動作レベルおよびレジスタ転送レベルのハードウェア記述に対する形式的検証手法の研究

本研究課題では,動作レベルの記述を扱うことができるフォーマル検証技術の確立を目指している.この背景には,今後,設計生産性向上のため,動作レベルからの設計および自動合成が広く利用されるようになるであろうという予測がある.具体的な研究テーマとして,記号シミュレーションを利用した,動作レベル/レジスタ転送レベルの検証手法に関して,次の点を目標とした.特にCプログラムで数百行相当,レジスタ転送レベルでの実行ステップ数が数万サイクルの設計を目標とした.1.記号シミュレーションに基づく等価性判定アルゴリズムの省メモリ化/高速化.2.プロパティ・チェック手法の開発.3.第1階述語論理の部分クラスに対する恒真性判定アルゴリズムの高速化.平成13年度は,3.のアルゴリズムの作成およびそれに基づく1.のアルゴリズムを実装して評価を行った.3.のアルゴリズムに対して「記号関数表」,1.のアルゴリズムに対して「強制同期」と名付けたヒューリスティクを用いることにより,研究開始前に作成していたプロトタイプに比べ,高速化と省メモリ化に成功した.具体的には,1GBのメモリを要し,24分かかった例題(DSPの設計例)を,386MBのメモリで4分で検証することができるようになった他,制御構造に2重ループを含むような例題(レジスタ転送レベルの実行サイクル数が37500サイクル)についても,検証が可能となった(検証時間は8時間20分).プロトタイプのシミュレータでは,必要記憶容量が大きすぎ,この例題を扱うことはできなかった.2.のプロパティチェックアルゴリズムについては,上記の記号シミュレータをベースにして,ユーザが与えた有限サイクル数分について,プロパティチェックを行うアルゴリズムを開発した.また,これを実装して,簡単な例題への適用を試みた.当初の計画通り,第一階述語論理の部分クラスに対する記号シミュレーションを,より大きな設計例へ適用できるようになりつつある.しかしながら,この部分クラスの論理のセマンティクスでは,本来等価となるべき例でも等価にならない場合がある.現在,この問題に対する解決策の1つとして,限定的な等式制約のもとでの等価性判定について検討を進めている.大規模集積回路技術の進展により,1チップに集積されるトランジスタ数は年々指数的に増大している.これに伴って,設計を開始するレベルも,レジスタ転送レベルから動作レベルヘと移行しつつある.本研究では,設計階層の上位レベルでの工程に対する形式的検証手法の確立を目指して,特に動作レベル記述とレジスタ転送レベルの記述との間の等価性判定,ある特定の振舞をするかどうかを確かめるプロパティチェツクについて研究を進めている.本年度は特に,動作レベル記述とレジスタ転送レベルの記述との間の等価性判定について研究を行って,省メモリ化と高速化に関して成果を得た.具体的に,省メモリ化については,従来手法では,非常に大きな論理式によって表現されていたブロック同士の等価条件の処理を,記号関数表と呼ぷデータ構造を導入することによって不要とし,結果として20-30%削減することができた.また,アルゴリズムの改良により,信号値変化系列の追跡のため従来必要であった巨大な配列が不必要となり,必要記憶領域を40%程度削減することができた.高速化については,特にパラメタライズされた2重ループを含むような動作レベル記述に対して,強制同期と呼ぶ操作を施すことにより,設計例によっては約50倍の高速化が確認され,総合すると従来手法では取り扱うことができなかった37500サイクルの記号シミュレーションを必要とする設計例を約30,000秒で検証することが可能となった.本研究課題では,動作レベルの記述を扱うことができるフォーマル検証技術の確立を目指している.この背景には,今後,設計生産性向上のため,動作レベルからの設計および自動合成が広く利用されるようになるであろうという予測がある.具体的な研究テーマとして,記号シミュレーションを利用した,動作レベル/レジスタ転送レベルの検証手法に関して,次の点を目標とした.特にCプログラムで数百行相当,レジスタ転送レベルでの実行ステップ数が数万サイクルの設計を目標とした.1.記号シミュレーションに基づく等価性判定アルゴリズムの省メモリ化/高速化.2.プロパティ・チェック手法の開発.3.第1階述語論理の部分クラスに対する恒真性判定アルゴリズムの高速化.平成13年度は,3.のアルゴリズムの作成およびそれに基づく1.のアルゴリズムを実装して評価を行った.3.のアルゴリズムに対して「記号関数表」,1.のアルゴリズムに対して「強制同期」と名付けたヒューリスティクを用いることにより,研究開始前に作成していたプロトタイプに比べ,高速化と省メモリ化に成功した.具体的には,1GBのメモリを要し,24分かかった例題(DSPの設計例)を,386MBのメモリで4分で検証することができるようになった他,制御構造に2重ループを含むような例題(レジスタ転送レベルの実行サイクル数が37500サイクル)についても,検証が可能となった(検証時間は8時間20分).プロトタイプのシミュレータでは,必要記憶容量が大きすぎ,この例題を扱うことはできなかった.2.のプロパティチェックアルゴリズムについては,上記の記号シミュレータをベースにして,ユーザが与えた有限サイクル数分について,プロパティチェックを行うアルゴリズムを開発した.また,これを実装して,簡単な例題への適用を試みた.当初の計画通り,第一階述語論理の部分クラスに対する記号シミュレーションを,より大きな設計例へ適用できるようになりつつある.しかしながら,この部分クラスの論理のセマンティクスでは,本来等価となるべき例でも等価にならない場合がある.現在,この問題に対する解決策の1つとして,限定的な等式制約のもとでの等価性判定について検討を進めている.