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高圧発生装置を用いない高圧実験法の開発

転位はホスト鉱物の塑性変形特性を表す組織である.本研究では流体包有物周辺に見られる転位組織を様々な手法で観察した.マントルの主要構成鉱物であるオリビンと斜方輝石では,流体包有物周辺の転位組織の発達に明瞭な違いが確認できた.これは両鉱物の降伏応力の違いを反映しており,流体包有物の流体圧力の差も説明できそうである.つまり,流体包有物周辺の転位の観察は,鉱物の流動特性を探るプローブとして機能することを確認できた.本申請課題では,大型放射光施設も高圧発生装置も用いることなく鉱物流動特性を測定する新手法の開発を目指している.研究作業の中で特に独創的だと思われるのは,加熱によって上昇した流体包有物の内圧を差応力源として利用する点である.流体を包有する鉱物を加熱すると流体圧力が上昇し,鉱物内部に急峻な差応力勾配が発生し,差応力分布に応じた様々な塑性変形機構の発現が予想される.それゆえ,流体包有物周辺の転位を詳細に観察すれば,様々なマントル鉱物の流動特性を一挙に究明することが可能となるであろう.そのために必要な主な作業は下記の5点であり,平成24年度は予定通り(3)および(4)の課題を滞りなく遂行できた.(1)マントル捕獲岩薄片の作製(2)流体包有物の流体密度の測定(顕微ラマン分光分析)(3)加熱ステージを用いた鉱物の焼き鈍し及び加熱中の鉱物内部の圧力分布測定(4)回収試料中の流体包有物の流体密度の測定(顕微ラマン分光分析)(5)集束イオンビームによる流体包有物周辺の薄膜切り出しおよびTEMによる転位密度測定.マントル捕獲岩はドイツ連邦共和国アイフェル地方Meerfelder Maarで採取した試料を用いた.平成25年度は加熱装置を整備した上で上記研究課題の(3)と(4)の継続実施,および(5)を新たに実施し,加熱に伴う流体包有物内圧の上昇によって引き起こされた周囲の鉱物の塑性変形について解析を行う予定である.本申請課題では,大型放射光施設も高圧発生装置も用いることなく鉱物流動特性を測定する新手法の開発を目指した.研究作業の中で特に独創的だと思われるのは,加熱によって上昇した流体包有物の内圧を差応力源として利用する点である.流体を包有する鉱物を加熱すると流体圧力が上昇し,鉱物内部に急峻な差応力勾配が発生し,差応力分布に応じた様々な塑性変形機構の発現が予想される.それゆえ,流体包有物周辺の転位を詳細に観察すれば,様々なマントル鉱物の流動特性を一挙に究明することが可能となる.そのために必要な主な作業は下記の5点であり,平成25年度は予定通り(5)の課題を滞りなく遂行できた.(1)マントル捕獲岩薄片の作製(2)流体包有物の流体密度の測定(顕微ラマン分光分析)(3)加熱ステージを用いた鉱物の焼き鈍し及び加熱中の鉱物内部の圧力分布測定(4)回収試料中の流体包有物の流体密度の測定(顕微ラマン分光分析)(5)集束イオンビームによる流体包有物周辺の薄膜切り出しおよびTEMによる転位密度測定.転位はホスト鉱物の塑性変形特性を表す組織である.本研究では流体包有物周辺に見られる転位組織を様々な手法で観察した.マントルの主要構成鉱物であるオリビンと斜方輝石では,流体包有物周辺の転位組織の発達に明瞭な違いが確認できた.これは両鉱物の降伏応力の違いを反映しており,流体包有物の流体圧力の差も説明できそうである.つまり,流体包有物周辺の転位の観察は,鉱物の流動特性を探るプローブとして機能することを確認できた.本申請課題では,大型放射光施設も高圧発生装置も用いることなく鉱物流動特性を測定する新手法の開発を目指している.研究作業の中で特に独創的だと思われるのは,加熱によって上昇した流体包有物の内圧を差応力源として利用する点である.流体を包有する鉱物を加熱すると流体圧力が上昇し,鉱物内部に急峻な差応力勾配が発生し,差応力分布に応じた様々な塑性変形機構の発現が予想される.それ故,流体包有物周辺の転位を詳細に観察すれば,様々なマントル鉱物の流動特性を一挙に究明することが可能となるであろう.そのために必要な主な作業は下記の5点であり,平成23年度は予定通り(1)および(2)の課題を滞りなく遂行できた.(1)マントル捕獲岩薄片の作製(2)流体包有物の流体密度の測定(顕微ラマン分光分析)(3)加熱ステージを用いた鉱物の焼き鈍し及び加熱中の鉱物内部の圧力分布測定(4)回収試料中の流体包有物の流体密度の測定(顕微ラマン分光分析)(5)集束イオンビームによる流体包有物周辺の薄膜切り出しおよびTEMによる転位密度測定マントル捕獲岩はドイツ連邦共和国アイフェル地方Meerfelder Maarで採取しさ試料を用いた.平成23年度に行う研究課題として上記以外に予定していた「鉱物の結晶方位測定(EBSD測定装置を使用)」も実施した.平成24年度は加熱装置を整備した上で上記研究課題の(3)および(4)を実施する予定である.代表者や分担者の異動により研究環境が大きく変わったため,その立て直しに時間をとったが,年度内に予定していた課題は全て実施することができた.平成24年度に予定していた研究課題は次の3点である.

(1)加熱装置の性能実験(2)流体包有物を含む鉱物の加熱実験(3)流体包有物の流体密度測定.(1)に関しては,管状加熱炉の移設に伴い前年度に決定した実験条件が使えなくなった.それゆえ平成24年度に最初に行った作業は必要な加熱性能を取り戻す調整作業であった.様々な工夫を施すことにより,移設前の性能に戻すことができた.(2)と(3)に関しては予定通りそれぞれ2回実施することができた.平成25年度にもそれぞれ2回の実施を計画している.平成23年度に予定していた研究課題は次の2点である.(1)マントル捕獲岩薄片の作製(2)流体包有物の流体密度の測定(顕微ラマン分光分析)(1)に関してはドイツ連邦共和国アイフェル地方で採取したマントル捕獲岩から40個を選び薄片に加工した.(2)に関しては作成した薄片のうち,流体包有物が多く観察されたものを17枚選び測定を行った.一部は再測定を行い分析値の再現性を確認した.分光分析が円滑に推移するか否かは流体包有物の存在度に依存しているが,用いた試料に予想以上の流体包有物が観察されたため,分光分析を円滑に行うことができた.そのため,次年度に予定している加熱実験の準備として,管状加熱炉を用い,試料焼きなまし実験の条件決定を行った.次年度も流体包有物を含む鉱物の加熱実験と,回収試料の流体密度分析を中心に行う.鉱物試料の加熱により,流体包有物の内圧が上がり,周辺の結晶格子が塑性変形を起こすことが予想される.その歪みは時間をかければかけるほど大きくなるため,より長時間の加熱実験によって流体包有物の流体密度の減少がより明瞭になると予想される.そして,流体包有物周辺の鉱物の透過電子顕微鏡観察により,変形機構を探ることができる.次年度は,流体包有物を含むマントル捕獲岩試料の焼き鈍し実験に移行する.焼き鈍し実験に際しては酸素雰囲気や温度,加熱時間を厳密に制御せねばならないため,計画では新たに導入する加熱ステージを用いる予定でいる.ただし,加熱ステージの価格が配分額を上回ってしまった場合は管状加熱炉を改良し,加熱ステージと同等の加熱条件が出せるよう工夫する.加熱中の試料の様子を観察できないという点は残念であるが,研究計画を遂行できるよう努める.次年度は,加熱実験と分光分析が主要な作業となるため,その消耗品の調達経費が主な使途となる.また,分担者の所属機関において透過電子顕微鏡観察を行うため,代表者の旅費も必要となる.さらに,研究成果に応じて,学会発表や投稿原稿に関わる経費が生じるものと思われる.次年度は,加熱実験が研究作業の主体になるため,主に加熱装置の整備や改良に研究費を使用する.加熱ステージの導入が価格面で困難であると判断できた場合は,既設の管状加熱炉を改造するために研究費を使用することになる.主な改造点としては下記3点があげられる.(1)酸素雰囲気を調整するためのガスの流量制御機構の設置(2)試料の加熱温度を精密に測定するための温度計の導入(3)試料を設置するための容器の導入
時系列の聴覚表象に頑健性を与える知覚属性間の交互作用に関する心理物理的研究

最新の聴覚モデルでは、聴覚は到来した音響信号を、蝸牛基底膜のフィルタバンクによる周波数分析の結果であるトノトピック情報と、聴神経の位相固定による周期の表現である時間間隔情報に符号化する。先行研究では、両者が統合されている可能性が示されてきた。両者が2次元空間表象として統合されると仮定し、この空間における遷移パタンの同定課題を行ったところ、仮定を支持する結果は得られなかった。ただし、聴覚初期過程の計算モデルAIMの出力では、波形の周期を表現する「安定化聴覚イメージ(Summary SAI)」にもトノトピック情報の手がかりのパタンが現れた。時間間隔情報上でトノトピック情報の手がかりと時間間隔情報の手がかりが干渉する可能性が示唆された。最新の聴覚モデルでは、聴覚は到来した音響信号を、蝸牛基底膜のフィルタバンクによる周波数分析の結果であるトノトピック情報と、聴神経の位相固定による音響波形の周期の表現である時間間隔情報に符号化するとされている。トノトピック情報は、音源の共鳴体の形状やサイズの知覚に対応し、時間間隔情報は音源のピッチ知覚に対応する。理論的に独立とされる両情報ではあるが、音源の共鳴体のサイズと音源のピッチの知覚判断を調査した先行研究では、(1)トノトピック情報と時間感覚情報が独立していることを示す結果と、(2)両情報間にトレードオフの関係があることを示唆する結果が得られていた。トレードオフの関係は、両情報が聴覚処理のいずれかの段階で統合されていることを示す。複数の信号の統合には、加重平均や多次元マッピングなどの方法が考えられる。本研究では、Pattersonらが提唱する聴覚初期過程の計算モデルである"聴覚イメージモデル"でも間接的に仮定されている、トノトピック情報と時間間隔情報による2次元空間表象での統合を仮定し、この表象にアクセスできるかどうかを確認する実験を行った。実験では、この空間における遷移パタンの同定課題を実施した。結果、トノトピック情報と時間間隔情報の2次元空間表象への統合を示唆する結果は得られなかった。ただし、両情報上の閾値に合わせた刺激を用いなかったことが実験結果の精度を下げた可能性と、2次元表象空間が今回仮定した直交基底ではない可能性が残る。現時点でトノトピック情報と時間間隔情報の交互作用がないと断定することはできない。一方、実験刺激の"聴覚イメージモデル"からの出力では、波形の周期を表現する安定化聴覚イメージ上に、トノトピック手がかりのパタンが現れた。時間間隔情報上でトノトピック手がかりと時間間隔手がかりが干渉する可能性が示唆された。我々の聴覚系は、受け取った音響波形から波形の周期を抽出し、ピッチとして知覚し、ピッチの時系列を音声のイントネーションやメロディとして認識する。それらは異なるピッチの範囲で再現されても同定される。波形の周期とは独立して、スペクトルのパタンも符号化して聴覚皮質まで伝達されており、ピッチ以外の音の要素である音色として認識される。このふたつの情報は独立していると考えられているが、ピッチの時系列上の変化である音程の知覚に音色が影響を与えることは複数の先行研究で実証されており、ピッチと音色の間にはその時系列パタンの知覚に必要な情報を処理する過程で何らかの関わりがあると考えられる。また、スペクトルのパタンから聴覚系が音源の共鳴体のサイズを抽出できる計算モデルが構築され、このモデルを支持する心理実験結果が報告されている。サイズはピッチと同様1次元的な表現が可能である。互いに独立であると同時にサイズとピッチの両方が聴覚表象に影響するという条件で考えられるのは、サイズとピッチの次元が2次元平面的な知覚空間を構成しており、その上での時系列パタンを利用できる可能性である。この仮説の検証は、音響波形に対して複数のコーディングを行う我々の聴覚系が、どのように情報を統合しているかということを明らかにする上で重要である。本年度は、聴覚の時系列パタンを知覚する際、音響信号から抽出される音のピッチと共鳴体のサイズによる2次元的なマッピングとして知覚表象を持ちうるか、を検証した。その結果、我々の聴覚系はピッチとサイズの次元が直交している2次元空間上の時系列パタンを利用できない、ということが明らかになった。直交していない2次元空間を持つ可能性、例えば、ピッチとサイズが相関している場合により良く時系列パタンを同定できる可能性については、次年度の実験で確認する。先行研究で提案されている聴覚の計算モデルに対するフィードバックにまでは至らなかったものの、予備実験からデータを追加し、仮説が検証できた。現在、投稿用の論文を執筆しており、上半期以内に投稿する予定である。申請書に記載した通り、心理実験による仮説の検証を進める。

検証の内容は、ピッチと音源の共鳴体サイズが相関する時、時系列パタンの認知が促進されるか、ということになる。前年度と異なり、予備データがほとんどない状態からの検証となるため、可能な限り早く予備実験を開始し、実験方法を策定する。また、前年度に得られたデータは、上半期以内に学術雑誌に投稿する予定である。本年度は科研費の交付決定と執行が5月まで遅れた。コンピュータや一部の実験機材に関しては、年度初めには必要であったため、当該科研以外の研究費より充当した。このために次年度使用額が発生した。次年度の予算は、実験のための人件費を確保しつつ、研究発表のための費用よりは論文投稿のための費用に重点を置く予定である。国際会議への参加は実験の状況によって決定する。
テザー衛星のダイナミクスと制御ならびに衛星フォーメーションの研究

テザー衛星は広範囲な工学的応用が可能であることが知られている。本研究では、テザー衛星系の力学的挙動と制御の面から研究を進め、各種応用への知見を得た。平成13年度から開始した本研究は、平成15年7月末を持って修了した。この間、4つに大別されるテーマについて積極的な工学的寄与を行い、その結果は7件の論文として刊行され、さらに1件はレビューの過程にある。テーマは、(1)凧状のテザー衛星の姿勢安定(2)テザー巻取りによる軌道制御(3)スピンする系からのペイロード打ち出しによる軌道変換(4)テザー結合衛星のフォーメーションフライト特に今年度はフォーメーションフライトに関し、最終的なまとめを行った。多数の衛星が一定の幾何学的配置をもつ場合、干渉計や分散ノードを構成することができる。通常の地球周回軌道では、推進剤を使った積極制御を行わない限り、多数の衛星の配置は時間的に変動する。これに対し、テザーで連結した場合にはこれを一定に保つことが可能である。具体的には、直線状に配列した多数の衛星は、鉛直方向にすべてが配置される形状で安定する。一方、テザーで連結した系を全体的に回転させることで、衛星の相対位置を一定にしつつ、回転軸の方向を任意に定めることができる。また、回転を伴う場合には、面的な連結をする場合でも一定の相対関係を保つことができる。ただし、回転させる場合は、場合によってはテザーの張力が保たれず、形状の安定性が損なわれる場合がある。本年度の研究では、各種の配置形態に関し、安定・不安定を検討し、回転方向と回転速度に関し系全体を安定化する方策と、その範囲を明確にした。結論を定性的に述べると、回転が軌道面内で行われる場合は広い安定範囲が存在するのに対し、軌道面外の運動成分がある場合には、回転速度を高くすることが必要であることがわかった。小型テザー衛星のダイナミクスの研究を通し、安定性と運用性を確保する観点から、従来の形態の改良と設置方法の新しい提案を行った。基本的には、テザーの振動および連結した子衛星の運動を考慮した、超小型テザー衛星の運動と制御の数学モデルを開発し、これを用いた数値シミュレーションによりシステムの運動を観察することにより、各種形態の工学的有用性を判断した。具体的には、1:凧状のテザー衛星と名付けた、新しいテザー衛星システムについて、運動と制御の数学モデルを開発した。数値シミュレーションにより、衛星の受動的な姿勢制御が実現可能であることを示した。2:テザー巻き取りを利用した、サービス衛星やペイロードの低コストな軌道変換方法を提案した。このシステムについて数学モデルを開発し、数値シミュレーションにより、軌道高度の大きな変換が可能であることを示した。3:スピン衛星からのペイロード射出の新しい方法を提案した。これについて数学モデルを開発し、数値シミュレーションの結果、ペイロードに大きな軌道高度変化を与えられることを示した。4:超小型衛星のフォーメーション・フライトについて、数学モデルを開発した。複数個の衛星をテザーで連結し、システムにスピンを与えることにより、全ての衛星が一定の配置形態を保持する条件を見出した。
院内助産システムにおける空間に関する研究

本研究の目的は、医療施設の事例を対象とした現地調査およびヒヤリング調査をもとに、院内助産分娩空間について、産科や助産所空間との関係性から類型化する、院内助産システムの理念に沿うための環境改善や、必要とされる分娩空間の要件を把握するなど、計画の実態を明らかにすることである。結果、分娩空間を規定する条件を軸に対象施設を6つに類型化し、各類型に対応する4つの室形式とその概要を把握した。また、一般的な家具や什器、畳床等のインテリアエレメントを用いて家庭的にしつらえるなどの整備が分娩空間に特徴的な要件とされる一方、それが必要時の医療機能を低下させることが懸念されるなど相反する要因を認めた。本研究は、院内助産システムにおける空間整備について分析、考察を行い、今後の病棟改築や新築の計画に資する基礎資料を、構築することを目的としている。平成25年度は以下の2点に取り組んだ。1)平成24年度からの、院内助産に関連する室の計画と使用実態、およびこれらに対する助産師の認識や評価に関する研究を継続し、さらなる協力機関を得て、1図面の提供を受け、関連する諸室の現地調査、2従事する助産師に対して、関連する諸室の良い点、要改善点についての評価のヒヤリング調査を実施した。調査1の結果は、分娩様式と産科に対する空間的独立性に基づいて分析、考察を行い、院内助産の分娩空間の基本形態タイプ6種を導出した。また各タイプについて、院内助産に適した空間構成とする配慮の考察を行い、調査対象の医療施設が定める助産師と医師によるチーム医療の実施方法により特徴が表れていること、産科に近いものから助産所に近いものまでの事例があることを把握した。調査2の結果は、プロトコル分析法に基づいて、施設的環境(分娩空間)に対する人的環境(妊産婦とその家族)ならびに医療的環境(助産と看護および医療)の評価を考察した。助産師は妊産婦やその家族の環境に強い関心を持っており、その評価は医療的環境に比して高いこと、また施設的環境についてはインテリアに強い関心を持っており、その評価は人的環境が高いのに対し、医療的環境は低いことがわかった。それは、病院臭の無い家庭的なしつらえが妊産婦の心理的安楽さにおいてプラス要因とされる一方、助産師の安全確保においてマイナス要因とされ、相反する内容を含む評価であった。2)1)の研究結果を踏まえて、分娩空間における妊産婦の居住性と助産師の機能性について、各々の要因とその関係性を把握するアンケート調査実施に向けて、協力機関に依頼を行った。本研究は、院内助産システムにおける空間整備について分析、考察を行い、今後の病棟改築や新築の計画、設計に資する基礎資料を構築することを目的としている。院内助産システムはまだ新しい試みといえる段階にあるため、建築計画上の十分な考察が行われているとは言い難い。現在どのような空間状況下で助産外来や院内助産が行われているのかを、明らかにすることが必要とされている。そこで平成24年度は、医療者・利用者の双方から空間の果たす役割の重要性がより多く指摘される院内助産を取り上げ、関連する室の計画と使用実態、およびこれらに対する助産師の認識や評価を明らかにすることを試みた。院内助産に従事する助産師を対象に、1図面に基づき院内助産に関連する諸室についての説明、2分娩入院から児娩出、回復終了までにおいて、妊産婦が主に使用する室の状況のヒヤリング、3各室について良い点と要改善点のヒヤリング、の3つの調査を実施した。結果、設営の概念により室タイプを抽出し、タイプごとで配置、型式・形式、専用性に特性のあることを明らかにしつつある。また、お産を取り巻く施設的環境の要因(空間の量、空間の質、設備、備品・什器等、配置)が、妊産婦や家族、および医療者とどのような関係性を持つかを、タイプごとに考察し、1妊産婦と妊産婦の家族が自由に過ごせる余裕あるスペースの必要性、2病院特有の雰囲気を出さない工夫と、必要とされる医療活動に対する環境整備という、相反する要因、3平座位、椅座位といったお産の形式に対応した設備や自由度の高い備品・什器等の整備の重要性、4通常の助産活動と、緊急対応等非常時の活動とを両立させる合理性、等のしかるべき要件を認めている。院内助産システムにおける空間について、建築計画上の考察はこれまでほとんど行われていなかったため、空間整備について分析、考察を行い、今後の病棟改築や新築の計画、設計に資する基礎資料を構築することが必要とされている。これに対して平成26年度の研究は、空間の果たす役割の重要性がより多く指摘される院内助産を取り上げ、医療施設の事例を対象に、既設の産科空間や助産所空間との関係性について類型化し、各類型の特徴を整理して計画の実態を把握することを目的とした。

前年度医療施設において実施した、空間計画上の要点と院内助産に適した空間構成とするための配慮に視点を置いた現地調査とヒヤリングに基づき、分娩空間の類型、環境改善事例、施設規模や特徴等を把握した。とりまとめた内容は次のようである。1)分娩空間を規定する条件を導出し、これに基づいて分娩空間を6つに類型化した。2)各類型に対応する4つの室形式を把握した。3)4つの室形式のうち、産科で近年導入されるようになったLDRは医療と居住性双方に配慮されており、院内助産でも広く用いられていた。4)分娩終了後分娩空間を病室として使用する院内助産固有の空間利用がみられ、今後の有効活用も考えられた。5)産科から空間的に独立するなど、院内助産システム推進において助産師の主導性を高めた空間を創出するには、一定の医療施設規模の必要とされる傾向がうかがえた。6)院内助産に適した空間構成とするための配慮は、家庭的居住環境を創出するための工夫に重点の置かれる傾向があった。建築・インテリア計画平成24年度の時点で遅れていた調査研究を平成25年度に実施し、分析を行ったことによる。また、院内助産システムを先行して導入し、評価されている施設のなかから、設置主体、所在地、規模、地域における位置付け等が異なる施設をいくつか選び、調査を行い、空間の特性や空間の要求機能の違いを比較検討する計画であったが、施設の選定および調査日程の調整が想定以上に困難であり、当初企画していた調査を十分に実施することができず、やむを得ず論文作成のみに取り組んだため、遅れが生じた。本研究は院内助産を導入している医療施設の事例分析によるものである。研究進捗がやや遅れていることに関する理由は以下のの2つがあげられる。1)研究倫理審査による。一般に、医療施設内での調査を伴う研究は倫理上の配慮に関する審査が厳しく、また、審査のうえ許可を受けなければ、研究を進めることは難しいとされる。本研究に関わる2件の調査研究も所属大学研究倫理委員会の審査を受けたが、1「院内助産システムにおける空間」というこれまでにない研究対象、2「看護学部との共同」というこれまでにない研究体制、の2点に関し、許可まで審議に時間を要し、調査開始が当初予定より遅れた。さらに場合によっては、医療施設側の倫理委員会の審査、許可を受ける必要が生じることもあり、調査開始に一層の遅れが生じた。2)研究協力機関確保困難による。全国で院内助産システム導入を標榜する施設を厚生労働省の資料より70余を抽出し、郵送により研究協力を依頼したが、承諾は2割程度にとどまっている(非協力の理由は業務繁忙が最も多い)。承諾を得た医療施設は全国に点在するうえ、先方の都合に合わせなければならないことから、調査実施が非効率的であった。企画済みのアンケート調査を早急に実施するため、研究分担者はじめ看護学部教員の応援を得てより多くの協力期間を確保することとする。また大学院生にサポーターを募るなどして、そのデータ処理は速やかに行い、研究の流れをスムーズにするとともに、並行して論文の執筆に励み、遅れを取り戻すことに努める。海外の先進的施設を見学し、院内助産の分娩空間と比較、考察するなどの新たな研究計画立案、展開に向けて、建築計画分野の研究者から広く指導を受ける。今後は、本研究に関しては研究倫理委員会の審査期間を通常より長いものと考え、早めの研究計画立案、委員会提出を行うようにするなど、スケジューリングを見直す。
ビーズアレイ法を用いた敗血症における多項目同時サイトカイン・ケモカインの変動解析

敗血症における生体内のサイトカイン・ケモカイン、細胞内リン酸化タンパク質の同時多項目定量および細胞表面上のHLA-DR、CD-14の発現量、血漿中のエンドトキシン値、可溶性CD-14値の定量を行い、敗血症におけるメディエーターネットワーク、免疫応答、治療の影響を検討した。ビーズアレイ法にて検体10ulにて同時多項目定量ぶ可能であった。腹腔内感染症に起因する敗血症症例の手術前、手術後におけるサイトカインネットワークの変動、評価を行った、末梢血白血球数が4000/mm^3未満(LW群)と4000/mm^3以上(HW群)での比較検討を行った。IL-1β,4,5,6,8,10,G-CSF,GM-CSF,IFN,MCP1,MIP-1βは術前後を通してLW群が有意に高値であった。腹膜炎手術症例のLPS刺激によるサイトカイン産生能の検討では、IL-6,8,1β,TNF-α,IFN-γ,MIP-1βの産生が抑制されていた。G-SCF,MCP-1,IL-10,12,13,17は抑制されていなかった。炎症性サイトカイン/抗炎症性サイトカインであるTh1系サイトカイン/Th2系サイトカインバランスの術前後において逆転することが認められた、このことは炎症反応と全身の免疫抑制状態が混在した病態を示しており、敗血症における臓器障害と易感染状態という難治性病態を形成していることが示された敗血症における生体内のサイトカイン・ケモカイン、細胞内リン酸化タンパク質の同時多項目定量および細胞表面上のHLA-DR、CD-14の発現量、血漿中のエンドトキシン値、可溶性CD-14値の定量を行い、敗血症におけるメディエーターネットワーク、免疫応答、治療の影響を検討している。現在、1)腹腔内感染症に起因する敗血症症例の手術前、手術後におけるサイトカインネットワークの変動、評価を行っており、末梢血白血球数が4000/mm^3以下の重症敗血症症例における白血球減少症例では、4000/mm3以上の症例と比較し末梢血の造血因子であるG-CSFが有意に高値であることがわかった。また、炎症性サイトカイン1抗炎症性サイトカインであるTh1系サイトカインノTh2系サイトカインバランスの術前後において逆転することが認められた。症例数を増し検討している。2)単核球における細胞内リン酸化タンパク質(JNK, P38,Erk1/2,IκB, Akt, stat3,ATF2,MEK2)、細胞表面上のHLADR, CH4の発現率を検討している。3)二次的感染症や感染の遷延化に関わる病態を明らかにするために、全血をLPSで刺激し、サイトカイン・ケモカイン、細胞内リン酸化タンパク質の変動を検討している。4)高感度エンドトキシン測定法により血中エンドトキシン濃度を測定しており、サイトカインネットワークと合わせ臨床的重症度との関連性を検討している。炎症性サイトカイン/抗炎症性サイトカインであるTh1系サイトカイン/Th2系サイトカインバランスの術前後において逆転することが認められた、このことは炎症反応と全身の免疫抑制状態が混在した病態を示しており、敗血症における臓器障害と易感染状態という難治性病態を形成していることが示された
プロスタグランジンエンドペルオキシド合成酵素-2の遺伝子発現調節機構の解明

プロスタグランジン生合成経路の律速酵素であるプロスタグランジンエンドペルオキシド合成酵素(PES)のうち,炎症の初期段階におけるプロスタグランジン産生の上昇に関与している可能性が示唆されるPES-2のヒト遺伝子の構造の解析を行った。ヒトPES-2遺伝子の5′上流には、NF-κB,NF-IL6,およびcyclic AMP response element(CRE)にコンセンサスな塩基配列が存在していたので、この領域をレポーター遺伝子(ルシフェラーゼ)の上流に挿入したトランスフェクションベクターを作製した。一方、U937細胞におけるPES-2のmRNAレベルは、未分化状態の細胞では非常に低いが、ホルボールエステル(TPA)でマクロファージ様に分化させるとPES-2の発現が上昇することが明らかになった。そこで、TPAで分化させたU937細胞をもちいてトランスフェクション実験を行った。その結果、挿入した領域にSV40プロモーターの約10倍という強力なプロモーター活性の存在することが明らかとなった。さらに、NF-κB,NF-IL6およびCREの各領域を変異させたものについて検討したところ、CREを変異した場合、野生型の示すプロモーター活性の約20%まで低下した。またU937細胞をTPA処理した後、PES-2遺伝子のCREに特異的に結合する転写調節因子が経時的に増加することが、ゲルシフトアッセイによって確認された。これらのことから、U937細胞の分化の過程におけるPES-2遺伝子の発現に、CREが重要な役割を担っていることが明らかになった。
新規LC-MS/MSイソプロスタン測定法の開発と陰性荷電変性LDL産生機序の解明

酸化ストレスのマーカーとして確立されている尿中F2-イソプロスタンはプロスタグランジンの立体異性体であり、多数の立体異性体と位置異性体が存在する。F2-イソプロスタンを高感度・高特異的に測定するために、新規多次元同相抽出法と新規バッファーフリーLC-MS/MS法を開発した。酸化LDLに代表される陰性荷電変性LDLは、マクロファージが好んで合食することが知られている。高コレステロール血症患者において、キャピラリー等速電気泳動(cITP)法により分析した陰性荷電LDL亜分画は、炎症マーカー、動脈硬化性リポ蛋白と関係することを示した。高コレステロール血症患者の血漿中に、中性脂肪リッチリポ蛋白(TRL)と同じ電気泳動泳動度(pre-beta)を有する新たな陰性荷電変性LDL亜分画(very-fast migrating LDL, vfLDL)の存在を発見した。また、vfLDL亜分画は、fast-migrating LDL(fLDL)亜分画と強く相関したが、正常荷電LDL亜分画と相関しなかった。vfLDL亜分画は、fLDLと同様にスタチン薬Rosuvastatinによって低下した。1)スタチン投与前,投与後3ケ月,6ケ月に,cITPslow LDLはLDLコレステロール値と正に相関したが,cITPfast LDLはHDL-C値と負に相関し,中性脂肪値,動脈硬化性リポ蛋白RLPCとsdLDL濃度,及び炎症マーカーhsCRP濃度とLDL分画PAF-AH活性と正に相関した。この結果から,cITP法による電気泳動移動度で分画されるLDL亜分画は,組成が異なり,動脈硬化促進作用も異なることは示唆された。2)低用量水溶性スタチンpravastatinと脂溶性スタチンsimvastatinは,CHD危険因子を有する高コレステロール患者において治療3ケ月,6ケ月後に有意にfast LDLとslow LDLを低下させた。この結果から,スタチン薬はLDL-C値を低下させるだけではなく,動脈硬化惹起性陰性荷電変性LDLも低下させるという新しい多方面作用があることが示された。1) vfLDL亜分画は、ヒト血漿中の中性脂肪リッチリポ蛋白(TRL)亜分画の一つであるsTRL (slow-migrating LDL)と同じ電気泳動移動度を有する。そのため、従来全血漿を使うリボ蛋白分析法では、vfLDLの分析ができない。従って、TRL除去血漿(d>1.006 g/ml血漿)分画を分離する定量超遠心法を用い、vfLDL亜分画測定法を開発した。2)心臓病危険因子を有する高コレステロール血症患者において、vfLDL亜分画が存在し、トータルLDLで占める割合は約8%だった。また、vfLDLは、主にsmall, dense LDL分画に存在することも示した。3) vfLDL亜分画値は、fLDL亜分画値との間に強い相関があり、両方ともLDLのサイズと負に相関し、TG値及びRLP-C濃度と正に相関した。また、Rosuvastatin投与により、vfLDLとfLDL亜分画値は、両方とも有意に低下した。このことは、vfLDLはfLDLと同様にLDL受容体によって代謝されることが示唆された。陰性荷電LDLと正常LDLとの代謝様式の違いはこれから検討する課題とした。
幹細胞の自己複製機構の解明

1,これまでの研究によって、mgcl-1 (mouse germ cell-less-1)遺伝子産物は始原生殖細胞や精子形成に大きな役割を果たしていること、また核膜に局在しており核構造の維持に関与していることが判明している。mGCL-1の機能を解析するためにyeast two hybridスクリーニングを行った結果、tumor susceptibility gene 101 (TSG101)がmGCL-1と結合することが見いだされた。この両者はin vitroおよびin vivoにおいても結合することが確認された。これまでの報告でTSG101はユビキチン化阻害によってMDM2の量を増大させることが知られているので、mGCL-1がMDM2-p53経路に及ぼす影響を調べた。その結果mGCL-1はMDM2の細胞内局在を核から細胞質へと大きく変化させることにより、MDM2の分解を促進することが判明した。さらに培養細胞にmGCL-1を遺伝子導入するとp53の蛋白質量、転写活性化能とも増大していることが明らかとなった。このようにmGCL-1が核膜においてMDM2の核外移行を行うことによって、MDM2-p53経路を制御していることを明らかとした。これらの結果をまとめて下記論文を発表した。2,これまでにSAGE法によって胚性幹細胞と始原生殖細胞で発現が異なる遺伝子を調べ、始原生殖細胞でのみ高い発現が見られる遺伝子、PGC7をクローニングした。この分子は始原生殖細胞の分化に大きな役割を果たしていることが分かっているが、その機構については全く分かっていない。PGC7の機能解析を行うためにtandem affinity purification (TAP)法を用いてPGC7と結合する分子のスクリーニングを行った。その結果、核移行に関与する分子Ran binding protein 5 (RAN-BP5)がPGC7と非常に強く結合することが判明し、この結果は培養細胞を用いたin vivo binding法でも確認された。現在PGC7の核内への移行、および局在変化がどのような作用を引き起こすか、についてさらに解析を進めている。1,当研究室のこれまでの研究によって、mgcl-1(mouse germ cell-less-1)遺伝子産物は始原生殖細胞や精子形成に大きな役割を果たしていること、また核膜に局在しており核構造の維持に関与していることが判明している。次にTSG101はユビキチン化阻害によってMDM2の量を増大させるので、mGCL-1がMDM2-p53経路に及ぼす影響を調べた。さらにこの時p53の蛋白質量、転写活性化能とも増大していることも明らかとなり、mGCL-1が核膜においてMDM2の核外移行を行うことによってMDM2-p53経路を制御していることが明らかとなった。
中国廃棄バイオマス不適切処理に伴う大気汚染への低減技術適用と住民健康被害抑制評価

本研究では、CO2の最大排出国の中国都市部とその周辺地域において、大量排出の廃棄バイオマスの実態情報を収集し、廃棄バイオマスの不適切な焼却・燃焼に伴うCO2, PM2.5排出の抑制に向けて、循環性エネルギの確保、無害化処理・化石代替燃料化技術などの大気汚染低減技術の適用を調査し、環境技術導入によるPM2.5や有害物質の生体毒性低減を評価する。異分野融合型事例研究を通じて、大気汚染低減技術の開発や適用普及を目指しようとしている。さらに、化石資源依存エネルギーや化学製品を廃棄バイオマスからの循環性化石代替燃料化の可能性を明確にし、循環性炭素資源の創出に貢献しようとしている。本研究では、CO2の最大排出国の中国都市部とその周辺地域において、大量排出の廃棄バイオマスの実態情報を収集し、廃棄バイオマスの野焼きや薪材などの不適切な焼却・燃焼に伴うCO2, PM2.5排出の抑制に向けて、循環性素材化や低エネルギーコストの無害化処理・化石代替燃料化技術などの大気汚染低減技術の適用を調査し、環境技術導入によるPM2.5や有害物質の生体毒性低減を評価する。特に、環境化学工学、エネルギー学、資源システム工学、並びに生体毒性学等の異分野融合型事例研究を通じて、上述の大気汚染低減技術の開発や適用普及を目指し、現地住民の健康被害を抑制しようとしている。さらに、日中間協力し合い、化石資源依存エネルギーや化学製品を廃棄バイオマスからの循環性化学素材化や化石代替燃料化の可能性を明確な形で切り拓き、循環性炭素資源の創出に貢献しようとしている。27-1.廃棄バイオマスの化学素材化、無害化処理の基礎的予備調査1.文献調査、資料収集(各都市の廃棄バイオマス(特に草本系、農林業系)の資源量と利用動態など)、廃棄物処理工場(浙江省など)について、調査した。2.農林業系や畜農製品加工業系のモデル都市の選定、エネルギー利用形態、廃棄バイオマス処理実態調査(情報・法令を収集するため、共同研究者の協力を得て、(1)農林業系調査ルート例:羽田→上海市(上海大研究者と合流)農林業系代表都市(浙江省など)→上海市→羽田などの調査を行った。特に、上海都市部における大気中浮遊粒状物質の調査の結果、廃棄バイオマス燃焼などによる深刻な大気汚染を観測した。それらの成果を国内学術誌のほか、Environmental Pollution(Impact factor=4.15), Vol.214, 149-160 (2016) DOI: 10.1016/j.envpol.2016.04.002など、多くの国際誌でも公表し、高い評が得られた。3.野焼きや薪材の不適切焼却・燃焼、各種燃焼装置仕様、普及状況調査を実施した。4.企業調査による各種ガス化炉の微粉炭燃料(石炭種、複合燃料混焼剤等)情報を調査した。27-2.廃棄バイオマスの循環性化学素材化・燃料化の現地適用調査・研究準備について進めてきた。国際学会で招待講演を行った。1.地域別廃棄バイオマス排出分布、化学素材・安定化処理技術の種類と資源化システム普及可能性を検討した。2.地域性を考慮した都市周辺地域のバイオマス種の選択、循環性炭素資源量を調査した。本研究では、CO2の最大排出国の中国都市部とその周辺地域において、大量排出の廃棄バイオマスの実態情報を収集し、廃棄バイオマスの不適切な焼却・燃焼に伴うCO2, PM2.5排出の抑制に向けて、循環性エネルギの確保、無害化処理・化石代替燃料化技術などの大気汚染低減技術の適用を調査し、環境技術導入によるPM2.5や有害物質の生体毒性低減を調査した。特に異分野融合型事例研究を通じて、中国の都市部とその周辺地域における大気汚染低減技術の適用普及に関する調査も行ってきた。この年度では、特殊な反応装置を開発して廃棄バイオマスの熱分解試験や減容化特性について調査した。また試作の燃焼装置による排ガス燃焼試験を行い、排ガスの計測試験などを行った。業者に特注した燃焼装置の部品や機材の納入が大幅に遅れたため。また排気ガス評価試験に使用した一部の試薬は海外メーカーでしか取り扱いがなく、欠品により遅れたため。本年度では、廃棄バイオマスのガス化試験や減容化特性について調査した。また排ガス燃焼試験を行い、排ガス低減効果などの調査を実施した。

本研究では、CO2の最大排出国の中国都市部とその周辺地域において、大量排出の廃棄バイオマスの実態情報を収集し、廃棄バイオマスの不適切な焼却・燃焼に伴うCO2, PM2.5排出の抑制に向けて、循環性エネルギの確保、無害化処理・化石代替燃料化技術などの大気汚染低減技術の適用を調査し、環境技術導入によるPM2.5や有害物質の生体毒性低減を評価する。異分野融合型事例研究を通じて、大気汚染低減技術の開発や適用普及を目指しようとしている。さらに、化石資源依存エネルギーや化学製品を廃棄バイオマスからの循環性化石代替燃料化の可能性を明確にし、循環性炭素資源の創出に貢献しようとしている。28-1.研究地域・計画の見直し、中国関連企業施設・処理装置の適用性調査、28-2.上海大学材料研究センターと共同して循環性化学素材の研究について、1.廃棄木質バイオマスのフェノール液化・樹脂合成技術、循環性ポリウレタンフォーム、ウレタン樹脂(以下PUF)の開発(液化酸触媒、条件適正化、性能評価)例えば、廃棄バイオマスを原料としてポリエチレングリコール有機溶媒を用いた液化生成物とイソシアネート類との重合反応によるポリウレタンフォーム、ウレタン樹脂合成、液化条件と各種性能への影響因子を評価する。2.各種廃棄バイオマスからの循環性ポリウレタンフォーム、ウレタンPUF樹脂の試験、地域別木質系廃棄バイオマスを選抜して液化物、残渣組成を含むPUFへの熱可塑性、熱硬化性、断熱性、生分解性等の性能を、密度、圧縮強度、表面形態、寸法安定性、熱伝導率等によって評価、特に、次の項目を調査する。(1)試作PUF試料の凍結破断面をSEMによる表面構造観察、(2)赤外全反射スペクトル法による液化生成物構造解析、(3)ゲル浸透クロマトグラフィーによる液化物分子量分布測定等を日中共同で研究する。28-3.廃棄バイオマスの無害化処理、微粉炭代替燃料化による大気汚染低減技術研究について、1.廃棄バイオマス熱分解による無害化、高分散微粉炭代替燃料における着火性・発熱量・火炎安定性向上、利用特性評価(金属触媒、排出成分評価、2.平成27度から得られた現地資源情報により、廃棄バイオマスの選定、3.前処理の最適化(細粉砕粒度分布、流動性、細孔分布などの条件解析)レボグルコサン等のトレーサ無水糖類、ガス状、イオン・炭素成分、芳香族炭化水素類(PAHs, PACs他)、有害金属等を含有するPM2.5の分析等を行う。研究計画を見直して必要な資材を変更したり、国内のメーカーに相談したりして対応した。また排気ガス評価試験にいても一部の試薬の納品に合わせて試験を調整した。無事に研究を終えた。29年度が最終年度であるため、記入しない。生物環境科学、有機資源化学29年度が最終年度であるため、記入しない。
胃神経内分泌癌の発生原因となる遺伝子異常の同定

胃神経内分泌癌の病態成立に必要な遺伝子群の同定を行い、それを治療の標的とするために、胃腺癌と胃神経内分泌癌における遺伝子異常とメチル化異常の解析を行った。治療標的となる遺伝子の発現異常の解析から、神経内分泌癌においてはVEGFR2の発現レベルが極めて高いことが明らかとなった。進行胃癌においては、VEGFR2に対する抗体薬であるramcirumabが保険適応で使用されており、VEGFR2抗体薬を含む化学療法を施行したところ著効した。これまでの過程を論文として報告した。まず、胃神経内分泌癌における遺伝子増幅を解析し、HER2, KRAS, FGFR2の増幅を同定した。遺伝子増幅しているHER2、KRAS、FGFR2について、免疫染色を行った結果、いずれについても癌部での発現が認められた。以上より、遺伝子増幅が発現亢進の原因となっており、これらの癌遺伝子の増幅は、腫瘍の増殖に寄与しているものと考えられた。平成27年度は、これまでに行った胃神経内分泌癌のゲノム網羅的メチル化解析からの絞りこまれた遺伝子異常の機能解析を行う予定としていました。しかし、絞り込みの手法を変更する必要があることが分かり、手法の変更により対象となる遺伝子異常についての論文検索が主な作業となった。このため、予算執行が遅れた。これまで胃神経内分泌癌における、腫瘍細胞特異的な遺伝子変異とDNAメチル化異常に着目して研究を進めてきた。今年度は、その他に腫瘍環境に関する検討を行った。神経内分泌腫瘍は以前より血管新生が高度であることが知られているが、最近、膵神経内分泌癌において血管内皮のマーカーであるVASH-1やnestinの発現はより分化度の高い腫瘍と同様に高度であることが報告された(Yandani S et al., Human Pathology, 2014)。今回、胃神経内分泌癌において、血管新生に関わる因子である、VEGFR2とVEGFに関する蛋白発現を解析すると、非腫瘍部においてその発現レベルは有意に高かった。このため、標準治療が終了した後に、倫理審査を経て胃癌に準じて、抗VEGFR2抗体であるramcirumabと微小管脱重合阻害剤であるPaclitaxelの併用療法を行ったところ著効した。本症例に基礎的検討を加え、現在論文を投稿中である。今年度は血管新生に関する新たな知見が得られたため、これに基づいた治療法の検討及び論文作成に時間を割いた。今後は、再度DNAメチル化とそれによる遺伝子発現低下を通した腫瘍発生に関しての検討を進めていく必要がある。胃神経内分泌癌の病態成立に必要な遺伝子群の同定を行い、それを治療の標的とするために、胃腺癌と胃神経内分泌癌における遺伝子異常の解析を行った。遺伝子変異についてIon Protonシーケンサを用い、55遺伝子250箇所の変異を解析し、メチル化異常についてInfinium Human Methylation450BeadChipによるゲノム網羅的なDNAメチル化解析を行いまいした。胃神経内分泌癌に特異的な遺伝子変異は認められなかったものの、メチル化異常として、13遺伝子(RPL37, ZNF175, SLC7A5P1, HAPLN3, GNG7, CCDC126, ZFP3, EIF2C1, HFN1B, ZNF665, TLE1, TMCO1, TMPRSS2)が同定されました。これらのうち、血管増殖を抑制する作用が報告されている遺伝子をデータベースサーチにより同定しました。神経内分泌癌におけるVEGFR2の発現レベルを周囲組織や胃腺癌と比較したところ、有意に高発現であり、治療標的と成り得ると考えられました。進行胃癌においては、VEGFR2に対する抗体薬であるramcirumabが保険適応で使用されておりました。胃神経内分泌癌に対する標準治療はなく、胃癌に準じた治療を行う事ができますので、VEGFR2抗体薬を含む化学療法を施行したところ著効しました。同症例の腫瘍部位のVEGFR2の発現は非常に高く、治療効果を裏付けるものでありました。これまでの過程を論文として報告しております。平成27年度中の検索作業により、対象となる新たな遺伝子異常を同定し終えたため、個別遺伝子の機能解析を行う予定である。主に、3個の遺伝子について、レンチウイルスベクターを用いた、細胞の増殖抑制、標的遺伝子発現の変化を検討する予定である。また、これまでに、サンプル数も増えましたので、これも同時に解析する方向としている。H28年度までの検討により、胃神経内分泌癌における疾患特異的な遺伝子のDNAメチル化異常は同定し終えている。個別遺伝子の機能解析を行うにあたり、以下の2つに留意する必要がある。1つは、遺伝子の機能が細胞の分化度に影響するかどうかであり、遺伝子の発現が低下した際に、内分泌マーカーの発現レベルが上がるかどうかを確認する必要がある。2つ目は、今年度に同定した血管新生との関連であり、遺伝子の機能が血管新生と関連するかどうかに注目して検討していく。消化器腫瘍

平成27年度は、これまでに行った胃神経内分泌癌のゲノム網羅的メチル化解析からの絞りこまれた遺伝子異常の機能解析を行う予定としていました。しかし、絞り込みの手法を変更する必要があることが分かり、手法の変更により対象となる遺伝子異常についての論文検索が主な作業となった。このため、予算執行が遅れた。今年度は血管新生に関する新たな知見が得られたため、これに基づいた臨床試験としての治療法の検討及び、その結果をまとめた上での論文作成に時間を割いた。平成27年度中の検索作業により、対象となる新たな遺伝子異常を同定し終えたため、個別遺伝子の機能解析を行う予定である。主に、3個の遺伝子について、レンチウイルスベクターを用いた、細胞の増殖抑制、標的遺伝子発現の変化を検討する予定である。また、これまでに、サンプル数も増えましたので、これも同時に解析する方向としている。今後は、再度DNAメチル化とそれによる遺伝子発現低下を通した腫瘍発生に関しての検討を進めていく必要がある。
問題の構造を利用した高速並列SATソルバの研究開発

充足可能性問題(SAT問題)は効率的に解くのが難しいと信じられている問題であるが、ソフトウェアや論理回路の検証等を行う際に使用される。そのため、この問題を解くSATソルバの高速化の意義は高く、本研究課題では大規模な問題を処理するための高速並列SATソルバを、グラフ理論の手法を用いて研究開発を行った。作成した並列ソルバは、SATソルバの性能を競う国際的な競技会で上位に入賞を果たし、その性能の高さを示した。本研究では、重要なNP完全問題の一つとして知られるSAT問題を解くSATソルバの並列化において、対象の問題の構造を考慮することで高速な探索を実現することを目的とする。具体的には、問題に含まれる変数と変数間の関係をグラフとして考え、特定の変数間に存在する強い依存関係(問題の構造)をグラフの構造として抽出し、その構造に対する集中的な探索を並列に行う処理の提案・実装を行う。これにより、従来の並列SATソルバでは回避が困難だった並列ワーカー間での探索空間の重複を意図的に避けることが可能となり、そして問題に内在する構造に対する探索をより加速させることで効率的かつ高速な探索を実現する。本年度の研究では、SAT問題をグラフに変換して互いに密に関係する変数の集合(コミュニティ)を抽出し、そのコミュニティを利用した手法で主に二つの成果をあげた。一つ目が、並列SATソルバの各ワーカーが異なるコミュニティに対する探索を行う手法であるcommunity branchingを実装したCBPeneLoPeが、SATソルバの性能を競う国際的な競技会であるSAT Race 2015の並列ソルバ部門において4位(著者別で3位)に入賞した。二つ目が、各ワーカーにおいて変数の割り当ての矛盾から学習される学習節のコミュニティ構造を利用した効率的な共有方法の提案である。学習節は探索空間の枝狩りを促進するための有益な情報であるため、ワーカー間で共有することが望ましいが、従来の手法では共有後に使われない学習節が多く存在したため、本提案手法はこの無駄を減らすことで通信量の削減と探索時間の短縮を実現した。競技会ではおおむね良い成績を収め、本研究成果を論文として執筆中(一部投稿完了)であるため。本研究では、重要なNP完全問題の一つとして知られる充足可能性問題(SAT問題)を解くSATソルバの並列化において、対象の問題の構造を考慮することで高速な探索を実現することを目的とする。本年度の研究では、前年度から引き続き開発を行っている、SAT問題をグラフとしてとらえ互いに密に関係する変数集合を抽出し探索に利用した並列SATソルバCBPeneLoPeが、SATソルバの性能を競う国際的な競技会であるSAT Competition 2016の並列ソルバSAT問題部門において3位に入賞した。また、CBPeneLoPeをベースに機械学習の手法を応用したCCSPeneLoPeが同部門の2位に入賞した。そして、SATソルバの探索において重要な技術の一つである節学習に関して、学習される節の評価方法に関して研究を行った。探索中に学習される節は探索空間の枝刈りに役立つものの、その全てを保持し続けることはメモリを圧迫することになるため、その一部を削除することが望ましいとされている。その際に使用される節の評価方法に関して、多くのSATソルバで使用されている評価尺度の改良を行い、より効率的な探索を実現した。本成果はIEEE International Conference on Tools with Artificial Intelligence (ICTAI) 2016に採択された。より高速な並列SATソルバの実現に向けて、SAT問題の構造を異なる視点からの解析も検討する。また、より大規模な環境に向けての実装にも取り組む。それとともに、国内外の学会に積極的に参加して成果の周知を行う。SATソルバ
ハイパーマテリアルの物性とhidden orderの探索

準結晶や近似結晶など、補空間を含む高次元空間で統一的に記述される物質群を高次元空間(ハイパースペース)のマテリアル、すなわち「ハイパーマテリアル」とする。ハイパーマテリアルは、その高次元性に起因して「補空間」という実空間と直交する隠れた空間の構造自由度を有する特徴がある。ハイパーマテリアルに特徴的な磁性・超伝導、熱電物性、格子物性、輸送現象のような物性を中心に据えて、実空間では複雑なハイパーマテリアルのダイナミクス・磁気秩序・電子状態等を補空間を使った物理で理解し、そこに潜む法則性(hidden order)を見出すことを目指す。
機械的人工換気による肺傷害とサイトカインネットワーク

(対象と方法)(結果)急性肺傷害ウサギに機械的人工換気(CMV)を行うことにより、肺酸素化能は有意に減少し、また肺胞内への好中球の著しい浸潤が見られた。また、好中球だけでなく肺胞マクロファージでの接着分子の発現増強が認められた。しかしながらHFOによる機械的人工換気では、肺酸素化能は有意に改善し、好中球も軽度であり、好中球・肺胞マクロファージ上での接着分子の発現もCMVに比べて軽度であった。(考察)従来の機械的人工換気は既存の肺傷害を増悪させた。その増悪の過程には白血球の活性化と肺胞への集積が関与している。肺胞の虚脱と伸展を防ぐHFOによる機械的人工換気は炎症を軽減し、肺傷害を軽減する可能性がある。
高レイノルズ数円管乱流の摩擦損失係数と普遍的速度分布型の確立のための国際共同研究

本研究においては、独PTBの研究グループと、高分解能や多点面計測といった高機能付加されたLDVを用いて、高レイノルズ数円管乱流における管摩擦係数と平均速度分布型を確定するための国際共同研究である。異なる二つの設備における実験結果から、円管流における管摩擦係数の値や対数速度分布則におけるカルマン定数の普遍的な値を検証し、確定することを主目的とする。