hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
次世代自己・バルーン拡張型薬剤溶出被覆ステントの開発と安全性試験

次世代のステントの基礎的研究を行った。既存のステントで問題となっている断端部での内膜肥厚解消法を検討した。末端部の形状を変更する方法、ニチノールパイプ厚を変更する方法、辺縁部に強い研磨をする方法、熱処理による記憶を替える方法などが提案された。ステント材としてニオブを使用することは、生体内の安全性試験ができず、現時点で確認ができていない。さらに安全性を考慮した金属材料、処理方法は今後の課題である。次世代自己・バルーン拡張型薬剤溶出被覆ステントの開発のために、過去の研究を見直し、主に新しい金属材料(ニオブ)の特性を活用したモデル構築を行った。ヨーロッパIVR学会などでの調査研究を同時に行い、我々の次世代ステントの有用性、開発の方向性、スケジュールなどについて確認した。世界中でまだこのタイプの研究は行われておらず、その優位性が確認できた。本年度内に試作ステント作成はできなかったものの、基礎的研究が共同研究者らによって遂行されており、二段階記憶法による自己拡張機能と、バルーン拡張機能とを備えたコンピュータモデルを試作中である。このモデルを次年度試作し、物理特性試験、安全性試験を試行する予定である。次世代自己・バルーン拡張型薬剤溶出被覆ステントの開発、改良のために、過去の研究を見直し、主にコンピュータシュミレーションにて動脈モデルにて血管壁に対するストレスの最適化するための検討を行った。既存の開発したニチノール材料を用いたセンダイステントを改良することを目標とした。臨床では症例ごとに血管の径が異なり、血管の弾力性などが異なるために、数少ない規格ステントの使用では、ステントの断端に強いストレスが生じ、内膜肥厚の原因となることが問題視されていた。そこでテーラーメイド型の医療を目指した断端部の拡張力を弱め、個々の患者の血管蛇行、狭窄などの状態に最適化されたステントモデルをコンピュータの力学モデルを用いて解析した。(Yoshino D, et al.Design method of self-expanding stents suitable for the patient's condition.Proc Inst Mech Eng H.2010;224:1019-1038)さらに、国際動向をヨーロッパIVR学会などでの調査研究を同時に行い、我々の次世代ステントの有用性、開発の方向性、スケジュールなどについて確認した。次年度内にこの最適されたモデルのステントを新しいレーザーカット法を導入し、より精度の高いコンピュータのモデルを試作することを計画し、動物実験で成犬の腸骨動脈に留置して安全性試験を試行する予定である。次世代自己・バルーン拡張型薬剤溶出被覆ステントの開発、改良のために、前年度に引き続き、過去の研究を見直し、海外動向を調査し、研究開発の正当性と妥当性とを検証しつつ、研究を行った。前年度同様に、コンピュータシュミレーションにて動脈モデルを用いて、血管壁に対するストレスの最適化するための検討を行った。新素材のニオブ合金の生体適合性、安全性試験は長期毒性試験を動物実験にて検証することは、東日本大震災もあり、動物実験が困難な状況から断念した。現在は、既存の開発したニチノール材料を用いたセンダイステントを改良することを目標とすることとした。最近のステント留置長期例では、ステント破損による内膜新生、閉塞などが報告されている。ステントの断端に強いストレスが生じ、内膜肥厚の原因となることも問題視されている。解決方法として、症例個別のテーラーメイド型でのステントを用意するこつが理想である。しかし、破断しずらいステントモデルの開発が急務と考え、コンピュータの力学モデルを用いて解析検討し、成果をとりまとめ中である。さらに、ステント開発が進んでいるヨーロッパの学会(ヨーロッパIVR学会、ヨーロッパ放射線学会)にも出席し、調査研究を同時に行い、我々の次世代ステントの有用性、開発の方向性、スケジュールなどについて確認した。次年度内には、この最適されたモデルのステントを新たなレーザーカット法用いて試作し、その安全性を動物実験(成犬の腸骨動脈)にて安全性試験を試行する予定である。新素材のニオブ合金を血管内留置ステントの材料として用いることは二重の記憶メモリという物性学的に新規性があるため、既存の自己拡張型ステントとバルーン拡張型ステントの長所を生かした新しいステント開発が期待されてきた。しかし、生体内留置したことのない新しい金属材料であることから、使用にあたり、金属のアレルギー試験、生体適合性、安全性試験等が欧米医用安全基準や国内の医薬品医療機器総合機構から審査に必要事項として求められている。特に、毒性試験を成犬やミニブタを用いて検証するには、長期の実験期間を要するため、試作ステントによる安全性試験は断念した。現時点ではステントに用いる材料としてニオブ金属はニチノール材に替わる物質と判定できない。そこで、本年度はコンピュータシュミレーションによるステントの金属疲労等を中心に研究した。

既存に開発したセンダイステントを用いたシュミレーションでは拡張系に応じた最適な短腕と湾曲率とを発見できた。この研究の成果は本学医工学研究科に引き継がれ、地域イノベーション研究、領域創世研究課題として引き継がれていく予定である。臨床的なアプローチでの検討では、金属疲労等によるステント破断の症例は国内外で報告されているが、我々の施設では未経験である。今後多くの症例の蓄積が必要と思われる。東日本大震災の影響で、動物実験の計画が遅れているが、シュミレーションの関しては、ほぼ予定通り進行している。24年度が最終年度であるため、記入しない。ステントの安全性試験を行うためにはそのガイドラインが定められていない。将来の欧米での薬事審査に耐えうる、国際化標準の判定基準や指標を意識した、研究結果を目指したい。
強震動および津波の予測と破壊能評価に関する研究

わが国の中枢都市に災害をもたらすと考えられる巨大地震を想定し、大地震による強震動の解析的再現と予測手法の系統化および津波の波高・流速の予測手法の開発を行って、強震動および津波の破壊能評価に資するとともに、精度の高い津波数値予報の手法確立を目的とする。研究は、a)強震動の解析的再現と予測手法、b)強震動の破壊能評価、c)津波の数値予報、の3つの分担課題により3ヶ年計画で行われている。(a)理論的手法と半経験的手法のそれぞれを1980年伊豆半島東方沖地震に適用しその結果を比較した。小地震波形を擬似グリーン関数とする半経験的手法がもっとも実用性が高いが、満足すべき観測波形の再現には当該地震の非一様破壊の実態を考慮する必要があることが分かった。仮想地震に対する強震動波形予測には、地震のスケイリング則の確立とともに、破壊の非一様性の予測が解決すべき重要な課題である。(b)大ネット・小ネットの強震動観測による波形の特徴抽出につとめるとともに、当該地域の微細速度構造を明らかにしつつある。不規則構造の応答計算については、境界積分方程式理論と離散的波数積分法とを比較検討し、後者の手法の短周期地震波に対する限界を明らかにした。この計算手法の開発と速度構造の解明により、観測波形の理論的再現を試みている。(c)比較的近地の観測点の強震動継続時間を利用する断層パラメターの即時的決定法を1983年日本海中部地震等に適用して満足すべき結果を得た。一方、前年度に開発された津波の高速・高精度数値計算手法に改良を加え、1960年のチリ津波にも適用して成功をおさめた。とくに、流速に関する理論計算結果と筏の被害結果との比較から、津波の破壊能評価の見通しを得た。さらに、1854年と1944年の東南海地震や1946年の南海地震の紀伊半島周辺域における津波資料の完全収集につとめている。
ハードな配位子を持つ後周期遷移金属ビニリデン種の発生を機軸とする新合成反応の開発

本研究では、ロジウムキノリノラト錯体がもつ特徴を使い、新規触媒反応の開発を目指して検討した。その結果、末端アセチレン2分子が活性メチレン化合物1分子と環化反応を起こしたシクロペンテン類を与える反応を見出した。さらに、末端アルキンとアクリル酸エステルとの反応では、[2+2]型付加環化生成物を与える新規触媒反応の開発に成功した。キノリノラート配位子にホスフィン部位を導入したPNO型三座配位子をもつロジウム錯体の合成法の開発にも成功した。後周期遷移金属であるロジウム上にハードなアニオン性二座配位子である8-キノリノラト(8-HQと略記)を配位させた錯体([Rh(8-HQ)(L)_n],n=1-2)は、末端アセチレンとの反応でビニリデン錯体を容易に形成することを見出している。本研究では、触媒反応への利用の検討がほとんどされていなかった、[Rh(8-HQ)(L)_n]錯体を触媒に用いた新規分子変換反応の開発を目指して研究を行った。平成24年度は、「末端アセチレンのアミンと酸素との反応によるアミドへの変換反応の開発」と「[Rh(8-HQ)L_n]錯体を触媒に用いて活性メチレン化合物のアセチレン類への逆Markovnikov配向での付加反応の開発」について検討を行ったフェニルアセチレンと第二級アミンの反応を酸素存在下で行うことにより、アミドが生成する新規分子変換反応を見出した。様々な条件検討を行ったところ、中程度の収率ではあるがアミドが得ることができた。この反応は、酸素と反応することによりケテンに変換された後、ケテンカルボニル炭素上ヘアミンが求核攻撃するとアミドが生成すると考えている。また、[Rh(8-HQ)(cod)]/P(P-anis)_3触媒に用いて末端アルキンへの活性メチレン化合物の付加反応の開発を目指して検討を行った。当初は、末端アルキンと活性メチレン化合物の1対1カップリング反応の進行を想定していたが、実際にはアルキン2分子と活性メチレン化合物1分子が反応した環化生成物であるシクロペンテンが得られることを見出した。この反応において活性メチレン化合物に代えて活性メチン化合物を用いて行えば、三置換アレンが生成することも見出した。この反応は、アルキンのhead-to-tail型二量化を経て進行していることも明らかにした。末端アセチレンを求電子種としたMorita-Baylis-Hillman型反応の開発を目指して検討を行ったところ、シクペンテン骨格をもつ化合物の合成を触媒的に行える反応系の開発に成功した。この反応では、2分子のアルキンと1分子の活性メチレン化合物が反応し、シクロペンテン骨格を形成する新規分子変換反応である。この新規反応に適用できる化合物を探索するため、多様な型のアルキンや活性メチレン化合物とのカップリング反応を検討した。本反応は芳香族アルキンを用いた場合に効率的に環化反応位が進行した。活性メチン化合物を用いた反応では環化反応は進行せず、末端アセチレン2分子と活性メチン1分子が反応したアレン誘導体が生成した。また、二分子の末端アセチレンとアミンがカップリングすることによるアミノジエン構造をもつ化合物が生成する反応の開発にも成功した。この反応における生成物は不安定であったことから、生成物をアミンに還元することにより単離した。また、生成物を加水分解することにより、対応するケトンへと変換することも検討した。この反応でアルキルアセチレン類を基質として用いた場合には、比較的低収率であったことから更なる条件検討を行った。その結果、1-オクチンとピペリジンの反応を、キノリノラトロジウム錯体とP(4-CF3C6H4)3を触媒として用いてCsF存在下DMA中80 °Cで行ったところ、アルキン二分子とアミン一分子の付加反応によるアミノジエンが生成した。このアミノジエンは単離精製が困難であったことから、続けて還元や加水分解を行った。1-オクチンとピペリジンの反応後、シアノ水素化ホウ素ナトリウムによる還元を行った場合にはエキソメチレン部位をもつアリルアミンが収率41%で生成し、また酢酸による酸加水分解を行った場合には対応するエノンが位置異性体の混合物として収率75%で得られた。これまでの2年間の検討において、(8-キノリノラト)ロジウム錯体を触媒に用いれば末端アルキンが効率的に活性化され、アセチレン炭素上へ炭素求核剤が攻撃して生じる四員環ならびに五員環化合物が得られる触媒反応の開発に成功している。本年度は、(8-キノリノラト)ロジウム錯体がもつ新たな触媒能力の探索、ならびにこれまで開発した触媒反応における中間体として推定しているビニリデンロジウム錯体の合成と反応機構に関する情報を得るための検討を行った。(8-キノリノラト)ロジウム錯体を触媒に用いる一連の反応では、ホスフィンを添加することにより触媒活性が大きく向上することを見出している。そこで、8-キノリノールの2位にホスフィン部位を導入した化合物を配位子にもつロジウム錯体の合成を検討した。その結果、[(2-Ph2PCH2-8-Q)(cod)Rh]錯体(Q =キノリノラト)の二量体を合成することができた。

この錯体は様々な配位子と反応し、[(2-Ph2PCH2-8-Q)(L)Rh]錯体(L = PPh3, P(4-MeOC6H4)3, P(4-CF3C6H4)3, C5H5N)へ効率的に変換することが可能であった。また、合成した錯体の構造は単結晶X線回折により確認した。cod配位子をもつ二量体を1-オクチンと反応させたところ、1-オクチン由来のビニリデン部位が2つのロジウム中心に橋架けした構造をもつ錯体が得られた。錯体の構造は各種NMRスペクトルならびに単結晶X線回折により決定した。これまでの研究で開発した反応の重要中間体としてビニリデンロジウム錯体を想定していたことから、得られたこの錯体は触媒反応の機構に重要な中間体の一つであると考えている。また、単離した架橋二核錯体は触媒活性を示すことも確認できた。本研究では、キノリノールから容易に調製できるキノリノラトを配位子にもつ一価のロジウム錯体を触媒に用いた新規触媒反応の開発を目指した研究を行っている。一価のロジウムは電子豊富であり、その配位子として強固に配位可能で高い電子供与能をもつキノリノラトを用いることにより、さらに金属上の電子密度向上し、これまでに無い新しい触媒活性が発現する、という作業仮説のもと研究を行っている。これまでの研究期間での検討において、(8ーキノリノラト)ロジウム錯体を触媒に用いた反応では、ホスフィンの添加が反応性に大きく変化することを見出していた。そこで、キノリノラート配位子にホスフィン部位を導入したPNO型三座配位子を合成し、それらを用いて触媒活性と反応中間体の構造解析を行った。ホスフィン置換キノリノラートロジウム錯体と末端アルキンとの反応により架橋ビニリデン錯体が生成することを前年度の研究で見出しており、それら中間体がもつ第二級アミンとの反応について検討を行った。架橋ビニリデン錯体と第二級アミンとの反応により、ロジウムアミノカルベン錯体が収率良く生成することを見出した。また、合成した錯体の単結晶X線構造解析により、アミノカルベン配位子はPNO配位子が成す平面に対して直交した構造をもつことを確認した。このロジウムアミノカルベン錯体から生成物であるエナミンを与える場合には、ホスフィンなどの添加剤の使用が反応性向上に関与していることを明らかにすることができた。これらの結果は、ほとんど例が無いロジウムアミノカルベン錯体の構造と反応性について重要な知見を与えるものである。本研究では、ロジウムキノリノラト錯体がもつ特徴を使い、新規触媒反応の開発を目指して検討した。その結果、末端アセチレン2分子が活性メチレン化合物1分子と環化反応を起こしたシクロペンテン類を与える反応を見出した。さらに、末端アルキンとアクリル酸エステルとの反応では、[2+2]型付加環化生成物を与える新規触媒反応の開発に成功した。キノリノラート配位子にホスフィン部位を導入したPNO型三座配位子をもつロジウム錯体の合成法の開発にも成功した。平成24ー25年度は末端アルキンを用いた新規触媒反応の開発を検討し、狙い通りの反応が進行し、炭素ならび窒素が求核攻撃をした化合物を与える新規触媒反応の開発に成功した。これら結果は一部を除いて学術誌においての報告ならびに国内外の学会において発表することができた。
新生食道の再生を目指したハイブリッド型人口食道の開発

コラーゲンとシリコン・チューブの複合体よりなる2層管の人工食道を開発している。この人工食道の特徴は最終的に生体内に異物が残らないということである。この人工食道を用いてイヌの頚部食道5cmの置換を試みシリコーン・チューブを術後4週間以上保持することによってこれまでの人工食道に頻発した合併症である狭窄、感染、縫合不全、逸脱を克服した。また再生食道において食道腺組織や横紋筋組織の再生を認め、正常食道と同様の組織構造を得ることができた。再生食道が正常食道のもつ生理機能である蠕動運動を有するかどうかを検討した。バルーン内圧法により再生食道における蠕動運動を検討した結果再生食道においても自己食道に協調する蠕動運動を認めた。またこれによって再生食道に神経の再生が生じていることが示唆された。我々の開発した人工食道を用いて得られた再生食道は形態的、組織的、生理的にも正常食道と同様のものであることが判明した。これまでに5cmの食道置換を行ってきたが実際の臨床の場で広く用いられるためにはより長い欠損部の置換に耐え得るものを開発する必要がある。そのため我々は10cmの人工食道を作製しイヌの頚部食道の置換を試みた。10cmの人工食道理植後4週目において、再生食道は口側吻合部より肛門側吻合部まで連続した粘膜上皮で覆われていた。また、5cmの人工食道の置換と同様、再生食道に置いて筋組織、食道腺の再生を認めた。現在10cmの人工食道を理植した人工食道犬は一年以上の長期生存を得ている。このことにより我々の開発した人工食道は実際の臨床において十分使用することが可能な嶽工食道であると思われる。今後、実際の臨床への応用を行うとともに、組織再生のメカニズムの解明を行って行く。我々は管状にしたシリコーンの外側をコラーゲンスポンジで覆ったものを人工食道として用いてきた。これにより食道置換時の早期合併症である感染、縫合不全を克服することができた。また、後期合併症であるステント脱落後の狭窄は粘膜上皮の完成度よりも粘膜下組織の完成度に依存すると考え、シリコーンステントの脱落時期をコントロールすることを試みた。これによって術後狭窄を予防し得ることが判明した。つまり術後4週以上シリコーンステントを保持すると、ステント脱落後の狭窄は生じず長期経口摂取が可能となり長期生存犬を得ることが判明した。このことは第39回アメリカ人工臓器学会において報告してきた。4週以上ステントを保持した場合の再生食道を組織学的に検討すると重層扁平上皮を認め、粘膜下組織においては上皮から形成されつつある食道腺や成熟した食道腺が観察された。またこれまで再生されないと考えられていた横紋筋組織の再生を認めた。また再生食道の生理学的機能を観察するため食道造影を行ったところ再生食道において蠕動運動を認めた。このことから再生食道は組織学的に正常な構造を有するだけでなく正常な生理機能をも有している可能性が示唆された。これを確認するため食道内圧を測定し自己食道と再生食道が連続した蠕動運動を有するかどうかを検討している。現在、より長い人工食道の置換を試るとも同時に、再生食道が器官として完成されたものかどうかの検討を行っている。我々は人工食道としてコラーゲンとシリコン・チューブの複合体よりなる2層管を開発している。この人工食道は最終的に生体内に異物が残らないという特徴がある。

この人工食道を用いてイヌの頚部食道5cmの置換を試み再生食道において食道腺組織や横紋筋組織の再生を認め、正常食道と同様の組織構造を得ることができた。今回、再生食道が正常食道のもつ生理機能である蠕動運動を有するかどうかを検討した。バルーン内圧法により再生食道における蠕動運動を検討した結果、再生食道においても自己食道に協調する蠕動運動を認めた。またこれによって再生食道に神経の再生が生じていることが示唆された。我々の開発した人工食道を用いて得られた再生食道は形態的、組織的、生理的にも正常食道と同様のものであることが判明した。今まで5cmの食道置換を行ってきたが、実際の臨床の場で広く用いられるためにはより長い欠損部の置換に耐えうるものである必要がある。そのため我々は10cmの人工食道を作製しイヌの頚部食道の置換を試みた。10cmの人工食道埋植後4週間目において、再生食道は口側吻合部により校門側吻合部まで連続した粘膜上皮で覆われていた。また5cmの人工食道の置換と同様、再生食道において、筋組織、食道腺の再生を認めた。現在10cmの人工食道を埋植した人工食道犬は一年以上の長期生存を得ている。このことにより我々の開発した人工食道は実際の臨床において十分使用することが可能な人工食道であると思われる。今後、実際の臨床への応用を行うとともに、組織再生のメカニズムの解明を行っていく。
アメリカ合衆国における先住民教育改革の歴史的検討

平成16年度18年度にかけての三年間に、アメリカ合衆国における先住民教育改革の歴史的検討という研究課題に基づいた研究を行なった。具体的には、土地制度や先住民の法的地位の変遷と対先住民教育政策の変遷を関連づけて、その歴史的意義を分析する作業を行い、研究会での口頭発表や論文発表を行った。2005年に一橋大学に提出した博士論文は、その集大成である。その要旨は以下の通りである。本論文は、20世紀前半の南西部の先住社会に焦点をあて、「インディアン」/「市民」という法的地位がどのように国家側から特定集団に付与されたのか、それに対して先住社会ではいかなる対応がみられたのかを論じたものである。具体的には、プエブロとナヴァホ(と国家によって同定された先住社会)に即して、「異国の自国化」のための必須の制度・機関である土地制度、法的地位、学校教育の三つの領域を重視し、諸施策の共時的な展開と通時的な変遷を関連づけて考察した。その結果、「インディアン」という曖昧な法的地位はその時々の為政者の都合で様々に解釈されてきたものの、南西部では、先住民側がその解釈の揺れを利用しうる余地があったことが示された。さらに、先住者としての諸権利(一定領域の占有権など)を主張する人々のあいだでは、市民として市民的諸権利(参政権など)を享受することは、自治権の制約などのある種の支配を伴うとの懸念があったことも明らかにされた。その他、「先住民・フロンティア・ボーダーランド」(紀平英作・油井大三郎編『グローバリゼーションと帝国』ミネルヴァ書房、2006年)など数編の単著論文を発表した。現在は、2007年度にこれらの論文と上述の博士論文をまとめて出版すべく、加筆修正中である。平成16年度における研究実績は以下の通りである。1)ナヴァホ・プエブロそれぞれの評議会の議事録や書簡集をもとに指導層の学校観を分析する作業を行なった。その一部は、『講座ファースト・ピープルズ第7巻北アメリカ』(明石書店、近刊予定)所収の論文「プエブロ-文化継承の戦略と課題」として発表した。2)ニューメキシコ大学南西部研究所所蔵のオーラル・ヒストリー・コレクション(聞き取り調査の未公刊記録)やディネ(ナヴァホ)・コミュニティー・カレッジで自費出版されたオーラル・ヒストリー集を収集し、当該社会における伝統的な子育て方法と対比しつつ、一般の人々の学校教育観を分析した。まず国内において、一橋大学総合図書館と東京大学アメリカ太平洋地域研究センター所蔵の先住民関連の機関誌集(Native American Periodicals、マイクロフィッシュ)の閲覧・収集を行った。さらに八月には、ニューメキシコ大学南西部研究所、プエブロ・インディアン文化センターにおいて必要な資史料の収集を行った。その成果の一部は、「『変則的存在』から『インディアン市民』へ」(『言語文化論集』第24巻第1号、2004年)として発表した。平成17年度の研究実績は以下の通りである。1)19世紀末から20世紀初頭のアメリカ合衆国南西部における先住社会の事例にもとづき、法的地位、土地制度、公教育の三つの領域に焦点を絞り、「市民」'と「インディアン」という法的カテゴリーがいかなる意味をもっていたのかを検証した。その結果は、論文博士号取得論文「『部族』の創出-合衆国南西部における先住社会の再編過程」(一橋大学大学院社会学研究科、2005年8月に社会学博士の学位取得)として発表した。2)19世紀後半の併合地(米墨戦争後に合衆国領となった、現在の合衆国南西部)において、「インディアン」という法的カテゴリーの内実がどのように変化していったのかを検討した。11月にはニューベリーライブラリー(シカゴ)において史料収集を行い、19世紀後半の合衆国で広く読まれた歴史書やポスターを閲覧した。これらの史料をもとに、「西部開拓」に対する歴史認識のなかで「インディアン」に対するイメージ(ステレオタイプ)がどのように形成されていったのかを検討した。さらに、スペインの新大陸における先住民政策が19世紀の合衆国における先住民政策に少なからぬ影響を与えていることに着目し、スペイン、メキシコ、合衆国による支配の対象となった現在のニューメキシコ州の事例を取り上げ、スペインと合衆国の先住民政策には、法理上の連続性がみられることを指摘した。これらの研究の成果は、「先住民・フロンティア・ボーダーランド-スペイン・メキシコ・合衆国による支配の比較検討」と題して日本アメリカ学会第五回例会(2005年12月10日、於明治大学)において口頭発表を行なった。また、同名のタイトルの論文は、『学際講座アメリカ第六巻』(ミネルヴァ書房、近刊予定)に所収される予定である。

具体的には、プエブロとナヴァホ(と国家によって同定された先住社会)に即して、「異国の自国化」のための必須の制度・機関である土地制度、法的地位、学校教育の三つの領域を重視し、諸施策の共時的な展開と通時的な変遷を関連づけて考察した。その結果、「インディアン」という曖昧な法的地位はその時々の為政者の都合で様々に解釈されてきたものの、南西部では、先住民側がその解釈の揺れを利用しうる余地があったことが示された。さらに、先住者としての諸権利(一定領域の占有権など)を主張する人々のあいだでは、市民として市民的諸権利(参政権など)を享受することは、自治権の制約などのある種の支配を伴うとの懸念があったことも明らかにされた。その他、「先住民・フロンティア・ボーダーランド」(紀平英作・油井大三郎編『グローバリゼーションと帝国』ミネルヴァ書房、2006年)など数編の単著論文を発表した。現在は、2007年度にこれらの論文と上述の博士論文をまとめて出版すべく、加筆修正中である。
霊長類脳における島皮質の機能的神経ネットワークマップの構築

本研究は小型霊長類であるマーモセットを実験動物とし、霊長類の島皮質の入力および出力系の連絡、すなわち島皮質のある特定の領域はどの大脳皮質領野と連絡しているかを、神経トレーサー物質の注入実験により解析し、島皮質の機能の細分化を神経解剖学的に明らかにすることを目的としている。2018年度は、島皮質の多シナプス的連絡を明らかにするため、マーモセットの島皮質に逆行性越シナプス的神経トレーサーである狂犬病ウイルスベクターを注入した。具体的にはマーモセット脳のMRI画像を取得し、島皮質の3つの亜領野(無顆粒性島皮質、不全顆粒性島皮質、顆粒性島皮質)を同定した。3つの亜領野にそれぞれ異なる蛍光タンパクを発現する狂犬病ウイルスベクターを注入し、灌流固定後、脳を採取した。実体蛍光顕微鏡で脳を観察した結果、3種類の蛍光ラベルが観察された。一部重複していたが、それぞれ注入部位ごとにラベルされた脳領域の相違がみられた。これは島皮質が領域ごとに異なる入力様式を持つことを示している。今後は組織標本の解析をすすめ、より詳細なラベルニューロンの分布様式の比較をおこなう。本研究により得られる解剖学的知見は、生理学的研究や脳機能イメージングなどによる島皮質の研究にも極めて有用であると考えられ、摂食、情動報酬系などの多種多様な行動の制御に関与し多様な機能を持つ島皮質の情報処理様式の解明に大きく貢献できると考えられる。さらに、島皮質は精神神経疾患への関連性が示唆されていることから、本研究による島皮質の入出力様式の解明は、これらの精神疾患の病態解明や治療法の開発などにもつながると期待できる。所属先の変更によって当該研究への取り組み開始に遅れが生じた。島皮質は他の大脳皮質に比べ深部にあり、島皮質の亜領野への限局的な注入を成功させるためには、注入実験の方法をこれまで以上の精度でおこなう必要があることが分かった。脳のMRI画像の撮像プロトコル、注入実験の条件、麻酔方法の検討が必要不可欠となったため、注入実験への取りかかりに遅れが生じた。また、本研究ではこれまでマーモセットに注入したことがない狂犬病ウイルスベクターを使用しており、目的のニューロンラベルを得るための適切な生存期間に関しても検討を開始し、現在進行中である。2018年度の注入実験によって得られたウイルスベクター注入個体の組織標本作製および解析をすすめる。特に島皮質へ多シナプス的に入力する大脳基底核(線条体、淡蒼球、視床下核、黒質)および小脳における逆行性越シナプス的にラベルされたニューロンの分布に着目し、島皮質の入力系について明らかにする。アデノ随伴ウイルスベクターを島皮質に注入し、順行性トレーシングをおこなうことによって島皮質の出力様式の詳細を明らかにする。MRIや注入実験の方法については、これまでに研究代表者がおこなったマーモセット帯状皮質へのアデノ随伴ウイルスベクターの注入実験や、当該研究の2018年度におこなった島皮質への狂犬病ウイルスベクター実験を参考に実施し、必要に応じて随時検討および改良をおこなう。得られた注入個体の組織標本を作製し、島皮質から順行性標識された軸索終末の分布を全脳に渡り解析することで、島皮質の出力先を総じて明らかにするとともに、主要な出力先を特定する。アデノ随伴ウイルスベクターによる順行性トレーシングのみでは不十分な場合は、島皮質からの出力を受ける領域に、異なる蛍光タンパクを発現する伝播能欠損型(G遺伝子欠損)の狂犬病ウイルスベクターベクターを注入し、島皮質における逆行性ラベルされた出力ニューロンの細胞分布を解析することによって、島皮質亜領野ごとの出力様式の詳細を明らかにする。上記の実験から島皮質の入力および出力について総合的に考察し、霊長類島皮質の機能マップを作成する。得られた研究成果については学会発表および論文の作成をおこなう。

所属先の変更によって当該研究への取り組み開始に遅れが生じた。島皮質は他の大脳皮質に比べ深部にあり、島皮質の亜領野への限局的な注入を成功させるためには、注入実験の方法をこれまで以上の精度でおこなう必要があることが分かった。脳のMRI画像の撮像プロトコル、注入実験の条件、麻酔方法の検討が必要不可欠となったため、注入実験への取りかかりに遅れが生じた。また、本研究ではこれまでマーモセットに注入したことがない狂犬病ウイルスベクターを使用しており、目的のニューロンラベルを得るための適切な生存期間に関しても検討を開始し、現在進行中である。2018年度の注入実験によって得られたウイルスベクター注入個体の組織標本作製および解析をすすめる。特に島皮質へ多シナプス的に入力する大脳基底核(線条体、淡蒼球、視床下核、黒質)および小脳における逆行性越シナプス的にラベルされたニューロンの分布に着目し、島皮質の入力系について明らかにする。アデノ随伴ウイルスベクターを島皮質に注入し、順行性トレーシングをおこなうことによって島皮質の出力様式の詳細を明らかにする。MRIや注入実験の方法については、これまでに研究代表者がおこなったマーモセット帯状皮質へのアデノ随伴ウイルスベクターの注入実験や、当該研究の2018年度におこなった島皮質への狂犬病ウイルスベクター実験を参考に実施し、必要に応じて随時検討および改良をおこなう。得られた注入個体の組織標本を作製し、島皮質から順行性標識された軸索終末の分布を全脳に渡り解析することで、島皮質の出力先を総じて明らかにするとともに、主要な出力先を特定する。アデノ随伴ウイルスベクターによる順行性トレーシングのみでは不十分な場合は、島皮質からの出力を受ける領域に、異なる蛍光タンパクを発現する伝播能欠損型(G遺伝子欠損)の狂犬病ウイルスベクターベクターを注入し、島皮質における逆行性ラベルされた出力ニューロンの細胞分布を解析することによって、島皮質亜領野ごとの出力様式の詳細を明らかにする。上記の実験から島皮質の入力および出力について総合的に考察し、霊長類島皮質の機能マップを作成する。得られた研究成果については学会発表および論文の作成をおこなう。計画時の精算と実績の支出に差異が生じているが金額として少額であり、次年度の物品購入に充当する予定である。
女性冠状動脈疾患患者のエストロゲン受容体異常に関する検討

近年,エストロゲンの抗動脈硬化作用が注目されている.その機序のひとつとしてエストロゲンの心血管系に対する直接作用の存在が明らかにされてきた.一方,虚血性心疾患と同様に閉経後に増加する骨粗鬆症とエストロゲン受容体遺伝子多型との関連が報告された.この知見は,特定の遺伝子多型が受容体機能異常を介し,疾患と関連する可能性を示唆する.本研究では,エストロゲン受容体遺伝子多型と虚血性心疾患との関連を検討した.冠状動脈疾患を有する女性75例の末梢血から抽出されたDNAについて,エストロゲン受容体遺伝子のイントロン1にある多型性部位(Pvu II site)を含む部位に特異的なプライマーを用いたPCR法を行い,制限酵素PvuIIによるRFLP解析を行った.さらに,その出現頻度を健常女性189例に同様の解析を行った結果と比較した.本法によりエストロゲン受容体遺伝子はPP,Pp,ppの3型に分類されるが,健常例における出現頻度はそれぞれ23%,47%,30%,冠状動脈疾患例では21%,59%,20%であった.閉経後骨粗鬆症との関連を検討した最近の報告では,骨塩定量法による骨密度はPP型で最も低く,pp型で高いとされる.本研究では,冠状動脈疾患例のpp型の出現頻度は健常例に比し低い傾向(p<0.1)を認めた.これらの結果は,pp型ではエストロゲンの作用が他の2型に比しより効果的に発現し,骨量の減少,あるいは動脈硬化の進行を予防している可能性を示唆する.今後,症例を重ねるとともに,虚血性心疾患の病型,あるいは危険因子との関連などを検討していく必要がある.近年,エストロゲンの抗動脈硬化作用が注目されている.その機序のひとつとしてエストロゲンの心血管系に対する直接作用の存在が明らかにされてきた.一方,虚血性心疾患と同様に閉経後に増加する骨粗鬆症とエストロゲン受容体遺伝子多型との関連が報告された.この知見は,特定の遺伝子多型が受容体機能異常を介し,疾患と関連する可能性を示唆する.本研究では,エストロゲン受容体遺伝子多型と虚血性心疾患との関連を検討した.冠状動脈疾患を有する女性75例の末梢血から抽出されたDNAについて,エストロゲン受容体遺伝子のイントロン1にある多型性部位(Pvu II site)を含む部位に特異的なプライマーを用いたPCR法を行い,制限酵素PvuIIによるRFLP解析を行った.さらに,その出現頻度を健常女性189例に同様の解析を行った結果と比較した.本法によりエストロゲン受容体遺伝子はPP,Pp,ppの3型に分類されるが,健常例における出現頻度はそれぞれ23%,47%,30%,冠状動脈疾患例では21%,59%,20%であった.閉経後骨粗鬆症との関連を検討した最近の報告では,骨塩定量法による骨密度はPP型で最も低く,pp型で高いとされる.本研究では,冠状動脈疾患例のpp型の出現頻度は健常例に比し低い傾向(p<0.1)を認めた.これらの結果は,pp型ではエストロゲンの作用が他の2型に比しより効果的に発現し,骨量の減少,あるいは動脈硬化の進行を予防している可能性を示唆する.今後,症例を重ねるとともに,虚血性心疾患の病型,あるいは危険因子との関連などを検討していく必要がある.
実験的原田病類似疾患を発症する有色ラットの系統の樹立とその免疫学的解析

有色ラットであるDAとLewis ratを交配させる。このF1にLewis ratを戻し交配させ、N2ratを作成する。N2ratの内有色のものにtyrosinase, tyrosinaserelated protein 1のpathogcnicpeptideを免疫し、疾患感受牲のあるものを選択した。これらの個体はMHCがRT1BLのホモ接合体となっており、有色のラットを互いに交配させた。これらの一連の操作によって有色ラットで、高率に実験的な原田病類似の疾患に感受性のある系統を作ることができた。私達の研究グループではtyrosinase family proteinを各種の実験動物に免疫することによりVogt Koyanagi Harada disease(原田病)類似の眼所見および全身所見を惹起できることを報告した。しかし実験的な自己免疫性の原田病類似の病気を惹起させることができるのは免疫学的な背景としてLewis ratのそれを持っている必要があるが、melanocyteに対する自己免疫疾患であるとされている原田病について研究する場合にはメラニン顆粒を欠き、最適の動物の系統は言い難い。このことから私達はpigmented ratとLewis ratを交配させ、実験的な原田病類似の病気に感受性のあるratの系統を作成することを試みた。有色ラットであるDBとLewis ratを交配させた。このF1にLewis ratを戻し交配させ、N2 ratを作成する。N2 ratの内有色のものにtyrosinaseのpathogenic peptideを免疫し、疾患感受性のあるものを選択した。これに加えN2 ratの有色のもの全べてについてMHCのgenotypeについて解析した。これにより疾患感受性とMHC genotypeとの相関を検討した。次に疾患感受性があると思われるMHCがRT1BLのホモ接合体となっている個体で、有色のラットを互いに交配させるか、あるいはこれらのラットとLewis ratを再度戻し交配させる。これらの一連の操作によって有色ラットで、高率に実験的な原田病類似の疾患に感受性のある系統を作成した。MHCがRT1BL(Lewis rat)の場合は80-90%の確立で実験的自己免疫性疾患を惹起することができた。現在このratを使ってtyrosinaseの発現の有無による免疫の違いについて検討中である。
カニクイザルにおける免疫学的研究のためのMHC遺伝子の多型検出と集団遺伝学的解析

本研究ではヒトの実験モデル動物としての高い資質を有するカニクイザルを用いた移植研究やワクチン開発を進展させるため、カニクイザル主要組織適合遺伝子複合体(MHC)抗原をコードする遺伝子群における多型解析、DNAタイピング法の開発ならびに集団遺伝学的解析を実行することを目的とした。その結果、カニクイザルのMHC領域には、約60個の極めて類似性の高いMHCクラスI遺伝子が位置するが、本年度では、HLA-A、HLA-B、HLA-DRBの直系遺伝子であるカニクイザルMHC-A、MHC-BならびにMHC-DRB(Mafa-A、Mafa-BならびにMafa-DRB)遺伝子を、末梢血由来のmRNAから特異的にPCR増幅させる技術を確立した。その後、Mafa-Aにおいて89個体(ベトナム産:32個体、フィリピン産:28個体、インドネシア産:29個体)の多型解析を進めた結果、1個体あたり14種類の塩基配列、合計121種類の塩基配列が同定されたこと、前年度に報告したMafa-DPB1に観察された3集団に共通な塩基配列は認められなかったことから、Mafa-A多型は3集団が分岐した後に生成されたと示唆された。今後、HLA-Aとの類似性を詳細に比較するとともに、ペプチド結合領域などの遺伝子構造の特徴付けにより、インフルエンザペプチドワクチンの開発に役立てる予定である本研究ではヒトの実験モデル動物としての高い資質を有するカニクイザルを用いた移植研究やワクチン開発を進展させるため、カニクイザル主要組織適合遺伝子複合体(MHC)抗原をコードする遺伝子群における多型解析、DNAタイピング法の開発ならびに集団遺伝学的解析を実行することを目的とする。以下に本年度における成果を記す。(1)Mafa-DPB1遺伝子において187個体(ベトナム産/中国産:99個体、フィリピン産:44個体・インドネシア産:44個体)の多型解析をおこなった結果、40種類のアリルを同定した。これらには、それぞれの集団特異的に同定された対立遺伝子、種を越えて保存されている対立遺伝子が含まれていた。また、マカク属サルの対立遺伝子の多くはヒトとの種分化前に生成されたものが維持されているのに対して、ヒトの対立遺伝子はマカク属サルとの種分化後に一部の対立遺伝子から生成されたことを明確にした。一方、Mafa-DQB1,Mafa-DRAの2遺伝子については64個体の多型解析をおこなった結果、それぞれ33,24種類の対立遺伝子がそれぞれ同定されており、現在Mafa-DPB1遺伝子と同様の解析を進めている。(2)Mafa-DQB1,Mafa-DRA,Mafa-B近傍に位置する3個のマイクロサテライトマーカーを用いて、ベトナム/中国産:140個体の多型解析おこなった結果、13,19,7種類のアリルをそれぞれ同定した。これらの多型の組み合わせ(ハプロタイプ)を推定した結果、136種類のハプロタイプが推定されたことから、カニクイザルのMHC領域は極めて多様性に富んでいると考えられた。今後、HLA-Aとの類似性を詳細に比較するとともに、ペプチド結合領域などの遺伝子構造の特徴付けにより、インフルエンザペプチドワクチンの開発に役立てる予定である
衣服型がヒトの免疫能に与える影響

2種類の異った衣服型,すなわち半袖シャツ・半ズボンと長袖シャツ・長ズボンのいづれかを着用し,温熱的に中性な環境で生活し,体温(直腸温で測定),全身7ヶ所の皮膚温を少なくとも24時間測定した。またこの間ヒトの免疫能の指標として唾液中のIgAを一定の時刻に4回測定した。得られた主要な結果は1.直腸温は半袖シャツ・半ズボン着用時に夜間有意に低く保たれた。2.四肢部の皮膚温は半袖シャツ・半ズボン着用時に日中は低く夜間は著明に増加した。3.唾液中のIgAは日中低く,夜間上昇するサーカジアンリズムを示したが,夜間の上昇は半袖シャツ半ズボンのほうが大きかった。夜間のIgAのレベルが半袖シャツ・半ズボン着用時に大きかったことと夜間直腸温のレベルが低く保たれたことは関連性があると考察した。
パルテノン神殿附属彫刻群の図像データベースの構築

平成10年度にCD化したパルテノン・フリーズ浮彫の石板毎の全図および部分図のうち、全図についてはそのすべてを、部分図については凡そ750図をデータ・ファイル化し、それを1、国際共通番号に従った石板順に配列し、2、各石板毎に全体図、部分図(俯瞰・斜角図を含む)、配列図、色分け図、ドリル痕跡図、実測断面図を配し、3、各図に任意の大きさへの拡大・縮小機能とドラッグ機能を与え、4、騎馬行進図と戦車行列図については色分け図を横一列につないで任意のスピードで左右に移動させながら表示することができる、オートプレイ機能をつけ加え、その全体をDVD一枚のパイロット・プロジェクタに仕上げた。その有用性の具体例は多数にのぼる、図像解釈上新知見をもたらすもの、様式判定に直接関わるもの、その結果制作工房の特定ひいては制作皇帝の割り出しに関わるもの、そしてギリシア美術の特性を如実に物語るものなどに大別される。なおこれらの写真撮影の手法と撮影データおよびデータベースの基本設計と構築法、および各機能の内容および操作法については、本基盤研究の研究成果報告書に詳しく説明した。また当初はこれらの図像データに加え、その各図について、パルテノン彫刻の主要先行研究および本研究で得られた観察結果を文字データとして入力する予定であったが、和文の細密さと文字量の多大さから翻訳が進まず、別途、研究成果公開促進費を申請して完成させることとした。またパルテノン南メトープの等高線図のデータ入力およびその立体画像表示については、そのデータ量が膨大なため、等高線図全18図については別途、メトープ版データベースを構築して公開することとした。また本プロジェクタの画像にはアクロポリス美術館、バーゼル古代彫刻館、大英博物館の著作権が厳しく及んでいるため、このことを明記した上、DVDそのものは専門の研究者に限って配布することとした。1パルテノン神殿附属彫刻群のうち、フリーズ浮き彫り部の図像・様式一覧を完成し、報告書(386頁)を作成した。報告書はパルテノンフリーズ一覧本体(230頁)、浮き彫り断面図とそのコメント(24頁)、色分けカラー図版(8頁)、図像特徴を一覧できる別表(28頁)、9編の論文からなる巻末まとめ(91頁)で構成されている。2巻末まとめ9編は次の観点からまとめられている。(1)パルテノン・フリーズの図像観察から得た新知見、(2)ジェスチャーとポーズ、顔と頭、(3)パルテノン・フリーズの騎士の衣裳について、(4)パルテノン・フリーズの馬脚表現の特質と復元の試み、(5)パルテノン・フリーズのたてがみ分類、(6)パルテノン・フリーズにおけるドリル技法の分類、(7)ドリル技法および実測断面図による着衣の制作技法分析、(8)パルテノン・フリーズの実測断面図とその分析、(9)ギリシア文化の精華・パルテノン一碑文からみる造営の歴史。3次にその文字および画像データのCDROMを以下の手順で行った。(1)プランニング:写真画像、図形、文字データの入力コンセプトの検討。(2) (1)に基づきシナリオを制作し、図形データ約400、写真データ約800、文字データ約2万語を用いることを決定した。(3)コンテンツ制作:(3)の文字および画像データの入力を開始。(4)インターフェース制作:情報展開と操作ボタンをつくり、各種インターフェースの試作を始めた。4予定されていた外国旅行は、報告書の英訳とCDROMのの完成近くに行うのが妥当と考え、平成11年度に実施することの計画変更した。

平成10年度にCD化したパルテノン・フリーズ浮彫の石板毎の全図および部分図のうち、全図についてはそのすべてを、部分図については凡そ750図をデータ・ファイル化し、それを1、国際共通番号に従った石板順に配列し、2、各石板毎に全体図、部分図(俯瞰・斜角図を含む)、配列図、色分け図、ドリル痕跡図、実測断面図を配し、3、各図に任意の大きさへの拡大・縮小機能とドラッグ機能を与え、4、騎馬行進図と戦車行列図については色分け図を横一列につないで任意のスピードで左右に移動させながら表示することができる、オートプレイ機能をつけ加え、その全体をDVD一枚のパイロット・プロジェクタに仕上げた。その有用性の具体例は多数にのぼるが、図像解釈上新知見をもたらすもの、様式判定に直接関わるもの、その結果制作工房の特定ひいては制作工程の割り出しに関わるもの、そしてギリシア美術の特性を如実に物語るものなどに大別される。なおこれらの写真撮影の手法と撮影データおよびデータベースの基本設計と構築法、および各機能の内容および操作法については、本基盤研究の研究成果報告書に詳しく説明した。また当初はこれらの図像データに加え、その各図について、パルテノン彫刻の主要先行研究および本研究で得られた観察結果を文字データとして入力する予定であったが、和文の細密さと文字量の多大さから翻訳が進まず、別途、研究成果公開促進費を申請して完成させることとした。またパルテノン南メトープの等高線図のデータ入力およびその立体画像表示については、そのデータ量が膨大なため、今回は古瀬政弘の論文として数例を挙げるにとどめ、等高線図全18図については別途、メトープ版データベースを構築して公開することとした。また本プロジェクタの画像にはアクロポリス美術館、バーゼル古代彫刻館、大英博物館の著作権が厳しく及んでいるため、このことを明記した上、DVDそのものは専門の研究者に限って配布することとした。
ファイバグレーティングによる面発光レーザのモード制御とLANの高速化への応用

面発光レーザは、半導体基板と垂直に発光するレーザであり、その出射ビームは円形であって光ファイバとの結合に都合が良い。また、二次元的に多数の素子を配列すれば並列光通信による大容量化にも適している。一方、ファイバグレーティングは光ファイバに紫外レーザ光を照射して回折格子を書き込んだ素子であり、特定の反射波長の光のみを反射するため、半導体レーザの狭帯域化や波長安定化等の目的でよく用いられている。本研究では、面発光レーザとファイバグレーティングとを結合し、発振スペクトルの狭帯域化ができることを示した。また、面発光レーザをディジタル変調し、光ファイバ伝送を行って、その符号誤り率特性を求めた。これにより、LANなどを想定した比較的短距離のディジタル伝送においてファイバグレーティングの効果を検証した。実験では、最初に、マルチモード光ファイバにグレーティングの書き込みを行い、ブラッグ波長840nm付近で、反射率30-40%、反射スペクトルの半値幅6-7nmのグレーティングが得られることを示した。次に、面発光レーザにこれを結合して、発振スペクトル幅を測定し、発振スペクトル幅を約半分に狭帯域化することができた。このような狭帯域レーザは光通信や光計測など種々の応用がある。次に、面発光レーザのマルチモードファイバによるディジタル伝送特性を測定した。ファイバ長1kmでは700Mb/sの伝送で、ファイバグレーティングを用いることにより符号誤り率が減少し、パワーペナルティーが最大2dB減少した。ファイバ長を2kmとすると700Mb/sの伝送はできなかったが、300-400Mb/sにおいて符号誤り率が若干減少した。これにより、ファイバグレーテイングの使用は、短距離・高速伝送の場合に特に効果的であることが分かった。符号誤り率減少の機構としては、ジッタの低減、波長分散の低減と、モード分散の減少の両方が考えられる。ファイバグレーティングは新型の光デバイスとして、半導体レーザやファイバレーザのスペクトル制御に用いられており、波長の安定化や狭帯域化が実現できる。また面発光レーザは円形のビームを出射するためマルチモードファイバ等の結合に適している。しかし面発光レーザとファイバグレーティングを利用した光ファイバ伝送はまだ行われていない。本研究では、マルチモードファイバグレーティングによって面発光レーザの狭帯域かつ特定モードの発振を行い、これを光源としたファイバ長数km、700Mb/sの光通信システムを実際に構成し、伝送特性の測定を行なった。最初にGI型マルチモードファイバに0.8μm帯のブラッググレーティングを形成し、これに面発光レーザを結合した。ブラッググレーティングの使用により発振スペクトル幅は1/21/3に減少した。また1kmのマルチモードファイバで700Mb/sのディジタル伝送を行なうと、符号誤り率10^<-9>でパワーペナルティーが最大2dB減少した。これらの特性はファイバグレーティングの温度に依存した。これらの実験結果をファイバの主モードとブラッグ波長の関係から考察した。また面発光レーザの横モードパターンを測定した結果、伝搬モードの減少が認められた。さらにファイバ長を2kmとしたところ、1kmの場合と同様、ファイバグレーティングの効果により、誤り率の減少が認められたが、実用レベルとされる10^<-9>の誤り率は700Mb/sでは実現できず、500Mb/sとなった。

面発光レーザは、半導体基板と垂直に発光するレーザであり、その出射ビームは円形であって光ファイバとの結合に都合が良い。また、二次元的に多数の素子を配列すれば並列光通信による大容量化にも適している。一方、ファイバグレーティングは光ファイバに紫外レーザ光を照射して回折格子を書き込んだ素子であり、特定の反射波長の光のみを反射するため、半導体レーザの狭帯域化や波長安定化等の目的でよく用いられている。本研究では、面発光レーザとファイバグレーティングとを結合し、発振スペクトルの狭帯域化ができることを示した。また、面発光レーザをディジタル変調し、光ファイバ伝送を行って、その符号誤り率特性を求めた。これにより、LANなどを想定した比較的短距離のディジタル伝送においてファイバグレーティングの効果を検証した。実験では、最初に、マルチモード光ファイバにグレーティングの書き込みを行い、ブラッグ波長840nm付近で、反射率30-40%、反射スペクトルの半値幅6-7nmのグレーティングが得られることを示した。次に、面発光レーザにこれを結合して、発振スペクトル幅を測定し、発振スペクトル幅を約半分に狭帯域化することができた。このような狭帯域レーザは光通信や光計測など種々の応用がある。次に、面発光レーザのマルチモードファイバによるディジタル伝送特性を測定した。ファイバ長1kmでは700Mb/sの伝送で、ファイバグレーティングを用いることにより符号誤り率が減少し、パワーペナルティーが最大2dB減少した。ファイバ長を2kmとすると700Mb/sの伝送はできなかったが、300-400Mb/sにおいて符号誤り率が若干減少した。これにより、ファイバグレーティングの使用は、短距離・高速伝送の場合に特に効果的であることが分かった。符号誤り率減少の機構としては、ジッタの低減、波長分散の低減と、モード分散の減少の両方が考えられる。
高効率細粒度並列処理システム

本研究の成果を以下に示す。(1)高効率細粒度並列処理を行なうハードウェアデータフローを考慮した同期システムの考え方に基づき、複数のCPU間の共有資源アクセスを制御して、異なるCPUの間でデータのストアと複数のデータロードが一度に同期して行なえるシステムを確立した。・EWS上でのシミュレーションから、以下のことが明らかになった。1.共有資源アクセスを複数のCPUで同期して行なうことによって、CPU間同期を共有メモリアクセス期間中にオーバラップして行なうことになり、事実上、同期処理時間がゼロになる。2.1台のCPUのストアと複数のCPUのロードをオーバラップさせることによって、従来C_S+_nC_lかかっていた共有メモリアクセスを、1サイクルで実現することができる。・4台のトランスピュータを核とする階層構造マルチCPUシステムのプロトタイプを設計し、実際にこれを試作した。現在、スケジュール誤差の改善効果の検討を行なっている。・これまでに得られている成果としては、従来26ステップかかっていたFFTのバタフライ演算の細粒度並列処理が、わずか14ステップ(従来の並列処理システムと比較して46.2%の高速化)で処理できることを確認できた。(2)高効率細粒度並列処理を実現するためのソフトウェア「共有資源のアクセス順序まで最適化するスケジューラ」に系統的シャフリングを適用し、提案したシステムの能力を最大限に引き出すソフトウェアを開発した。このスケジュラによって、タスクを微細に分割したことによって生じる重複通信を最小化する最適化を行なっている。・人間が手で最適化した14ステップを得ることはできなかったが、初期解で21ステップ、最終的には18ステップ(従来の並列処理システムに対し30.7%の高速化)の実用最適解を得ることができた。・現在、本システムを用い、通信命令を縮小させる最適化が進むことによって、一旦分割された小さなタスクが再び再構成され、最適なクラスタリングを行なったとほぼ同じ効果が得られることを確認している。