hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
グリオーマの分子病態マーカーの機能性プロテオミクスによる探索と診断法の開発

本研究は、グリオーマの分子病態、すなわち、発症・細胞の浸潤や進展など悪性化に関与する分子異常を、プロテオミクスの手法(Differential proteomic display:二次元電気泳動法,スポット検出、泳動結果の解析、質量分析等による分子同定)により解析して、病態発現のメカニズムを解明し、それに基づきグリオーマの悪性の進行度や予後の予測、薬剤による治療効果などをモニタリング可能な、臨床病態マーカーの探索を目的する。臨床および病理学的に診断された様々なグレードのグリオーマ組織を用いて、グリオーマの増殖、病態に深く関与するチロシンリン酸化蛋白質を同定することでグリオーマの分子異常の病態マーカーの探索を試みた。同一患者から得られた、悪性度の異なるグリオーマ組織で、チロシンリン酸化たんぱく質の発現の差異を検討した結果、約40種類のチロシンリン酸化たんぱく質がグリオーマの悪性度に比例して増加することを検出した。さらに、これらのチロシンリン酸化たんぱく質が他の悪性度の異なるグリオーマの組織標本でもグリオーマの悪性の病態と関連して発現されていることを確認した。これらの分子を質量分析計等により同定を試みた結果、いくつかは分子の同定に成功した。それらのいくつかはすでに腫瘍関連分子として非リン酸化の分子が報告されている。注目すべき分子に関して、悪性度との関連について抗体等を用いて検討中であり、さらにリン酸化部位の決定やそれに基づくリン酸化部位特異的抗体の作成を進めている。脳腫瘍の早期診断や治療薬の標的となりうるタンパク分子の解明に役立てたい。脳腫瘍の約3分の1をしめるグリオーマは、脳という重要な臓器に浸潤性に進展し,その機能障害をもたらすという点で臨床上極めて悪性度が高い。QOL (Quality of Life)向上のためにも有効な病態マーカーを見出すことは、重要な課題である。本研究は、グリオーマの分子病態、すなわち、発症・細胞の浸潤や進展など悪性化に関与する分子異常を、プロテオミクスの手法(Differential proteomic display:二次元電気泳動法,スポット検出、泳動結果の解析、質量スペクトルを質量分析装置で解析)により解析して、病態発現のメカニズムを解明し、それに基づきグリオーマの悪性の進行度や予後の予測、薬剤による治療効果などをモニタリング可能な、臨床病態マーカーの探索を目的とする。グリオーマの増殖、病態に深く関与するチロシンリン酸化蛋白質を同定することでグリオーマの分子異常の病態マーカーの探索を試みた。同一患者から得られた、悪性度の異なるグリオーマの組織(グレード1,2、およびglioblastomamultiform (GBM))でのチロシンリン酸化たんぱく質の差異を検討し、悪性化に伴い増加する数種類のチロシンリン酸化蛋白質を検出・同定した。これらのリン酸化蛋白質には、既知の腫瘍関連分子のみならず腫瘍マーカーとして興味深い分子が含まれていた。現在さらにこれらのチロシンリン酸化たんぱく質とグリオーマの悪性の病態との関連性を、他のグリオーマ組織標本のチロシンリン酸化たんぱく質のプロテオーム解析を行うことで、悪性化に伴い特異的に発現されているかを確認している。脳腫瘍の早期診断や治療薬の標的となりうるタンパク分子の特定を進めている。同一患者から得られた、悪性度の異なるグリオーマの組織で、チロシンリン酸化

たんぱく質の発現の差異を検討した結果、約40種類のチロシンリン酸化たんぱく質がグリオーマの悪性度に比例して増加することを検出した。さらに、これらのチロシンリン酸化たんぱく質が他の悪性度の異なるグリオーマの組織標本でもグリオーマの悪性の病態と関連して発現されていることを確認した。これらの分子を質量分析計等により同定を試みた結果、いくつかは分子の同定に成功した。それらのいくつかはすでに腫瘍関連分子として非リン酸化の分子が報告されている。注目すべき分子に関して、悪性度との関連について抗体等を用いて検討中であり、さらにリン酸化部位の決定やそれに基づくリン酸化部位特異的抗体の作成を進めている。脳腫瘍の早期診断や治療薬の標的となりうるタンパク分子の解明に役立てたい。
国際ボランティアが途上国にもたらす変化とグローバル市民社会の形成

本研究の目的は、国際ボランティアが活動地域にもたらす変化と、それがグローバル市民社会の形成に及ぼす影響について分析することである。そして日本の青年海外協力隊(協力隊)を事例に取り上げ、社会関係資本(SC)、キャパシティ・ディベロプメント(CD)、感情共同体という3つの概念を導入して、さらに政治理論・思想史の立場からも考察を行う。また帰国したボランティアの進路についても検討を行う。30年度の実績概要は以下の通り。1各研究分担者が自身の研究テーマに沿って、調査を行い、先行研究の整理、分析アプローチの構築を行い、事例分析を開始した。2研究代表者と分担者の間で数回にわたり打ち合わせを行い、それぞれの調査・研究の進捗について議論を行った。また研究代表者は、学振主催の科研交流会に参加したほか、開発分野の専門家を招聘し、意見交換を行った。3海外調査については、研究代表者や分担者がオランダ・アムステルダムでの国際学会(ISTR)やカナダ・モントリオールでの国際ボランティア会議(IVCO 2018)に参加し、研究発表を行ったり、シドニー工科大学、カーティン大学、イリノイ大学などの海外の研究者との交流を進めた。42018年6月に青年海外協力隊の研究書の刊行セミナー、19年1月にJICA研究所と金沢大学の共催で研究セミナーを開催するなど、研究成果を積極的に発信した。以上の研究実績の一部は、後掲の通り、論文、学会発表、書籍の形で発表された。研究代表者および研究分担者の一部が、他の業務の増大および家庭の事情のために海外・国内調査の予定を変更せざるを得なかったために、2019年度まで期間を延長することになった。その点では進捗はやや遅れていると言わざるをえないが、1年の延長により、また研究協力者による現地調査を活用して、確実に実行する予定である。JICA研究所およびJICAの青年海外協力隊事務局、在外事務所、国内支所等の協力を得ながら、進捗の遅れている海外・国内調査を進め、完了する予定。また、一部の海外現地調査については、協力隊隊員報告書の精査を行うことで代替する予定である。すでにいくつかの研究成果は後述のとおり刊行・発表されてきているが、今年度は科研メンバーの研究会を開催し、それぞれの研究進捗と成果を相互に発表・検討する予定。その際、研究の質の向上や建設的批判を得るために、科研プロジェクトの外部の研究者(世界銀行や大阪大学等)を招くことも検討している。28年度の計画は、1先行研究の整理、2意識調査の設計・実施、3海外調査の実施、4研究会の開催である。以下、各項目の実績概要を記す。1各研究分担者が自身の研究テーマ(SC、CD、感情共同体、ボランティア活動に関する政治思想)に沿って先行研究を読解、整理した。2研究代表者と分担者の間で数回にわたり打ち合わせを行い、意識調査の質問項目、実施方法について検討を進めた。3海外調査については、研究代表者と分担者がドイツ・ボンでの国際ボランティア会議(IVCO 2016)に参加し、SC形成や能力向上に関する研究発表を行った。同時に、韓国国際協力団(KOICA)、国連ボランティア計画(UNV)、イリノイ大学研究者らとの間で、研究や実務動向に関する意見交換を行った。4研究代表者および分担者全員で9月に第1回研究会を開催し、研究全体の方向性や各自の研究構想・計画について打ち合わせを行った。研究会では、ボランティア活動の開発への効果、個人やコミュニティの能力向上に関する議論が行われたほか、人類学の感情共同体の概念に対する政治思想の立場からのコメントがなされるなど、異なる学問的背景を持つ研究分担者の間で創発的な議論が行われた。以上の研究実績の一部は、後掲の通り、論文や学会発表の形で発表された。先行研究の渉猟や整理は、予定通り進んでいる。意識調査の設計・実施については、JICA協力隊事務局の業務が多忙であったことや同局幹部の人事交代があったため、同事務局との打ち合わせに遅れが生じたためである。海外調査について、IVCO 2016への参加以外、途上国での調査は実施できなかった。これは、他国の国際ボランティア組織との人脈づくりを優先し、途上国での調査のための時間が取れなかったためである。しかし、IVCOでの人脈づくりは今後の調査研究の基盤となることが期待される。研究会の開催は1回のみであったが、集中的な形で行うことができた。全体としては、初年度の実質的研究期間が半年であったにもかかわらず、論文、学会、書籍での実績を上げることができた。29年度の実績概要は以下の通り。

2研究代表者と分担者の間で数回にわたり打ち合わせを行い、それぞれの調査・研究の進捗について議論を行った。また研究代表者は、学振主催の科研交流会に参加したほか、開発分野の専門家を招聘し、意見交換を行った。3海外調査については、研究代表者と分担者が韓国ソウルでの国際ボランティア会議(IVCO 2017)に参加し、研究発表を行ったり、海外の研究者との交流を進めた。同時に、韓国国際協力団(KOICA)、国連ボランティア計画(UNV)、イリノイ大学研究者らとの間で、研究や実務動向に関する意見交換を行った。48月および12月に第2、3回研究会を開催し、研究全体の方向性や各自の研究について発表・議論を行った。研究会では、異なる学問的背景を持つ研究分担者の間で創発的な議論が行われた。以上の研究実績の一部は、後掲の通り、論文、学会発表、書籍の形で発表された。これまでに、先行研究の整理は予定通り進んでおり、さらに具体的な調査の段階に入っている。同時に分析アプローチの構築や事例分析を行っており、すでに一部は研究成果の発表・刊行に繋がった。意識調査については、JICA協力隊事務局との調整を行いながら順次進めている。海外・国内調査については、IVCO 2017への参加、IVCO 2017での海外研究者との意見交換会、韓国での聞き取り・文献調査のほか、国内各地での聞き取りなどを実施した。研究会は2回開催し、研究の進捗を確認し合うことができた。全体としては、論文、学会、書籍での実績を上げることができた。本研究の目的は、国際ボランティアが活動地域にもたらす変化と、それがグローバル市民社会の形成に及ぼす影響について分析することである。そして日本の青年海外協力隊(協力隊)を事例に取り上げ、社会関係資本(SC)、キャパシティ・ディベロプメント(CD)、感情共同体という3つの概念を導入して、さらに政治理論・思想史の立場からも考察を行う。また帰国したボランティアの進路についても検討を行う。30年度の実績概要は以下の通り。1各研究分担者が自身の研究テーマに沿って、調査を行い、先行研究の整理、分析アプローチの構築を行い、事例分析を開始した。3海外調査については、研究代表者や分担者がオランダ・アムステルダムでの国際学会(ISTR)やカナダ・モントリオールでの国際ボランティア会議(IVCO 2018)に参加し、研究発表を行ったり、シドニー工科大学、カーティン大学、イリノイ大学などの海外の研究者との交流を進めた。42018年6月に青年海外協力隊の研究書の刊行セミナー、19年1月にJICA研究所と金沢大学の共催で研究セミナーを開催するなど、研究成果を積極的に発信した。研究代表者および研究分担者の一部が、他の業務の増大および家庭の事情のために海外・国内調査の予定を変更せざるを得なかったために、2019年度まで期間を延長することになった。
亜硝酸酸化細菌の代謝様式を紐解く－栄養的分類の再検討－

【亜硝酸酸化細菌Nitrotogaおよび共存細菌の分離培養】Nitrotogaは増殖速度が遅くコロニーを形成しないため,限界希釈法や平板培地法といった従来の方法では分離培養できない。そこでNitrotogaに適した培養方法を開発し,Nitrotoga sp. AM1を獲得した。具体的には,複数の抗菌薬を用いることで従属栄養細菌の菌種数を減少させた。また,アンモニアとピルビン酸を培地に添加し,Nitrotogaの増殖を促進させた。分離培養過程において,Acidovorax属に分類される細菌がNitrotogaの近傍に位置していることがわかった。Nitrotogaに近接するAcidovoraxは“生育因子"を受け渡している可能性がある。平板培地を用いることで共存細菌Acidovorax sp. NB1を分離培養した。【分離株のゲノムシーケンス】Nitrotoga sp. AM1の完全ゲノムを構築した。AM1はこれまでのNOBとは系統が異なる亜硝酸酸化還元酵素を用いて亜硝酸酸化すること,カルビンベンソン回路で炭素固定することがわかった。またAM1ゲノムには,putative sugar transporterや解糖系/糖新生,TCA回路に必要な遺伝子群が保存されており,一部の有機物も代謝できる可能性が示唆された。Acidovorax sp. NB1に関しては,コンティグ数が60このドラフトゲノムを構築した。【分離株同士の共培養実験】AM1単独培養系とAM1およびNB1の2菌種共培養系を用意した。共培養系の方が単独培養系よりも亜硝酸酸化速度が速く,AM1の世代時間が短くなる傾向があった。共培養系においてAM1の増殖速度が上昇したことは, NB1が産生する代謝物をAM1が栄養源として利用したことを示唆している。今年度は「亜硝酸酸化細菌Nitrotogaと共存細菌Acidovoraxの分離培養」と「獲得した分離株のゲノム解析」を完了させ,当初計画していた段階まで達成している。分離株を用いた生理活性試験では,異種細菌と共培養することでNitrotoga sp. AM1の増殖速度が高くなる傾向が観察されており,実験条件を改善することで有意差があるチャンピオンデータを取得できる見通しが立っている。「亜硝酸酸化細菌を異種細菌と共存させると,単独で培養した場合より細胞活性が高くなる」という現象が確認できたので,タンパク質発現レベルでも2群間に差異が見られることが予想される。プロテオーム解析を遂行するための技術的課題(十分なタンパク質量の確保,質量分析器の解析条件の最適化)は残っているが,当初予定していた段階までは完了しているので上記の評価にした。【AM1とNB1の共培養】昨年度はAM1単独培養系とAM1-NB1共培養系の2群間でAM1の世代時間を比較した。AM1の増殖活性が上昇した理由として,1)共凝集体を形成しNB1がAM1に直接接触することで影響を与えた,2)培地中へ拡散したNB1由来の代謝物がAM1のへ作用した,の2点が考えられる。どちらの仮説が正しいかを確かめるため,代謝物は通すが細胞は行き来できない二槽式透析フラスコ(別府フラスコ)を用いた共培養系を用意する。単独培養系,共培養系,透析膜を隔てた共培養系でAM1の世代時間を比較する。【共培養系の細胞内プロテオーム解析】NB1との共培養によってAM1が増殖速度の上昇する現象が確認された。単独培養系と共培養系における表現型の違いは,生命活動の根幹をなすタンパク質の発現量の違いを反映している。つまり,異なる条件でAM1を培養し網羅的にタンパク質の発現量を比較解析すれば,AM1細胞内で切り替わった代謝経路を理解できる。単独培養系,共培養系,透析膜を隔てた共培養系の3つの条件で培養したサンプルからタンパク質を抽出し,還元・アルキル化・トリプシン処理を施す。前処理したサンプルをLC-MS/MSへ供試し,断片化したペプチドを測定する。なお,最適なタンパク質抽出や前処理の条件,LC-MS/MSの運転条件は大量培養が容易なNB1を用いて検討する。

【分離株同士の共培養実験】AM1単独培養系とAM1およびNB1の2菌種共培養系を用意した。共培養系の方が単独培養系よりも亜硝酸酸化速度が速く,AM1の世代時間が短くなる傾向があった。共培養系においてAM1の増殖速度が上昇したことは, NB1が産生する代謝物をAM1が栄養源として利用したことを示唆している。今年度は「亜硝酸酸化細菌Nitrotogaと共存細菌Acidovoraxの分離培養」と「獲得した分離株のゲノム解析」を完了させ,当初計画していた段階まで達成している。分離株を用いた生理活性試験では,異種細菌と共培養することでNitrotoga sp. AM1の増殖速度が高くなる傾向が観察されており,実験条件を改善することで有意差があるチャンピオンデータを取得できる見通しが立っている。「亜硝酸酸化細菌を異種細菌と共存させると,単独で培養した場合より細胞活性が高くなる」という現象が確認できたので,タンパク質発現レベルでも2群間に差異が見られることが予想される。プロテオーム解析を遂行するための技術的課題(十分なタンパク質量の確保,質量分析器の解析条件の最適化)は残っているが,当初予定していた段階までは完了しているので上記の評価にした。【AM1とNB1の共培養】昨年度はAM1単独培養系とAM1-NB1共培養系の2群間でAM1の世代時間を比較した。AM1の増殖活性が上昇した理由として,1)共凝集体を形成しNB1がAM1に直接接触することで影響を与えた,2)培地中へ拡散したNB1由来の代謝物がAM1のへ作用した,の2点が考えられる。どちらの仮説が正しいかを確かめるため,代謝物は通すが細胞は行き来できない二槽式透析フラスコ(別府フラスコ)を用いた共培養系を用意する。単独培養系,共培養系,透析膜を隔てた共培養系でAM1の世代時間を比較する。【共培養系の細胞内プロテオーム解析】NB1との共培養によってAM1が増殖速度の上昇する現象が確認された。単独培養系と共培養系における表現型の違いは,生命活動の根幹をなすタンパク質の発現量の違いを反映している。つまり,異なる条件でAM1を培養し網羅的にタンパク質の発現量を比較解析すれば,AM1細胞内で切り替わった代謝経路を理解できる。単独培養系,共培養系,透析膜を隔てた共培養系の3つの条件で培養したサンプルからタンパク質を抽出し,還元・アルキル化・トリプシン処理を施す。前処理したサンプルをLC-MS/MSへ供試し,断片化したペプチドを測定する。なお,最適なタンパク質抽出や前処理の条件,LC-MS/MSの運転条件は大量培養が容易なNB1を用いて検討する。
ユビキチンリガーゼによるI型インターフェロン誘導制御の分子機構解析

本研究において掲げた目標の中で、TRIM25の機能解析に関しては残念ながら特筆すべき成果が得られなかった。そこで、TRIM25以外のユビキチンリガーゼについての機能解析をあわせて行った。この結果、RIG-Iをユビキチン化することで一型インターフェロン産生を負に制御するRNF125のC末端領域に新たなる機能が存在することを見いだした。本研究は、I型インターフェロンシグナルを制御するユビキチンリガーゼの機能解析を目的とした。当初の計画ではTRIM25によるTBK/IKKeの活性制御に注目していたが、TRIM25によるインターフェロンシグナルの制御については現時点で他の研究室で得られた結果を覆す、または上回る様な知見は得られていない。しかし、解析の過程でRNF125によるアダプター分子のユビキチン化、およびI型インターフェロンシグナルの制御に関する興味深い知見を得た。RNF125はI型インターフェロンの誘導に重要なRIG-I、MDA5、IPS-1といったアダプター分子をユビキチン化するユビキチンリガーゼである。RNF125によるユビキチン化に伴いアダプター分子はプロテアソーム依存性に分解され、I型インターフェロンシグナルは抑制される。本研究における解析の過程で、RNF125のカルボキシル末端領域が、別のユビキチンリガーゼを活性化してRIG-Iを始めとするアダプター分子をユビキチン化すること、さらにRNF125のカルボキシル末端領域はRNF125全長とは反対にI型インターフェロンシグナルを活性化することを明らかにした。この結果は、ユビキチンリガーゼによるインターフェロンシグナルの制御について新たな分子機構の存在を示唆したもので、インターフェロンシグナルを利用した抗ウイルス剤の開発にも有用な情報を提供できるものであると考えられる。今後、RNF125によって活性が誘導されるユビキチンリガーゼを同定することで、本年度に得られた知見を更に発展させる予定である。RNF125はN末端領域にRINGフィンガードメインを有しており、RIG-IをK48を介してユビキチン化することでRIG-Iの活性を負に制御するコビキチンリガーゼである。興味深いことに、RNF125のRINGフィンガードメインを欠失した変異体では、RIG-Iの一型インターフェロン誘導能が逆に増強していた。この変異体は、ユビキチンリガーゼ活性を有するRINGフィンガードメインを欠失しているにもかかわらず、RIG-Iをユビキチン化した。更に、RNF125のC末端領域によるRIG-Iのユビキチン化は、現在機能がよく知られているK48、K63以外のリジン残基を介していた。これらの結果から、RNF125のC末端領域は、未同定のユビキチンリガーゼをRIG-I近傍にリクルートし、その結果としてRIG-Iがユビキチン化され、一型インターフェロン産生を増強しているものと考えられた。今後は、この未同定のユビキチンリガーゼを同定することで、ユビキチンリガーゼによる自然免疫応答の新たな制御機構が明らかとなることが期待される。
看護職における問題解決型思考育成のためのE-learningに関する研究

問題解決型学習を支援するためのE-learning活用型教授・学習モデルを考案し、成人慢性期、地域、産業(15年度)、基礎、成人急性期、精神、小児(16年度)の各看護専門領域の教材コンテンツとそれらをコースウェアとして展開するプロトタイプシステム(E-learning教材)を開発した。開発した教材を用いた授業実践を看護学生に対して行った。授業は、各自1台ずつコンピュータで教材を使用させ、自己学習形式で進めた。授業後のアンケート調査により形成的評価を実施した結果、本教材で問題解決のために用いた手法(事例をイラストで提示し、対話型でナレーションさせた点)について9割以上の学生が、「良かった」と回答しており、対象者を把握・イメージ化するツールとして効果的であったと考える。しかし、看護問題の理解については5割から6割程度しか「できた」と回答しておらず、教材内容および活用方法等について今後の分析課題である。看護学生の情報通信機器の活用状況とE-learningに対する期待に関する実態調査においては、全国の看護系大学の10校の看護学生14年生1920名(回収率86.4%)から回答を得た。その結果、携帯電話の所有者は99.3%,パソコン所有者は40.6%,インターネット・電子メールともに経験者は97.6%であり、ほとんどの学生は情報通信機器を利用していた。また、コミュニケーションは携帯電話で、情報検索はパソコンで、と利用目的によって機器を選択していた。E-learningに対する期待は、学年進行に伴い「保健指導等のための情報検索」、「臨地実習前・中における知識や技術の確認」が高くなっていた。これらのことから、今後、看護教育におけるE-learningを考える上で、用途に合わせた情報通信機器の整備と学年進行に合わせてプログラム化されたE-learningコンテンツが必要と考える。本研究の目的は、看護に関する知識や技能を効率的に教授していくための新しい教育方法と学習機会を検討し、「適切な教材」「適期な教授方略」「適切な学習方略」の3つの要素を備えたE-learning活用型教授・学習モデルを考案し、看護専門職に求められる問題解決型思考育成に有効なE-learningシステムの機能要件を明らかにすることである。本年度は主として(1)国内外のE-learning教育と学習効果に関する文献検討(2)看護学生のE-learningに関する実態および意識調査(3)問題解決型学習を支援するE-learning活用型教授・学習モデルシステムの仕様設計・教材コンテンツの作成とプロトタイプシステムの構築の3つを行った。(1)から看護教育分野におけるITを活用した教育効果の確認とE-learningに対する高い期待、開発教材の不足などが明らかになった。(2)では、無作為抽出した看護系大学生に対し調査を実施中であるが、パイロットスタディからは活発なIT機器利用状況とE-learningに対する高い期待が明らかになった。(3)では「適切な学習方略」と「適切な教授方略」から考えた「適切な教材」の開発を行った。教材は状況設定問題形式とし、成人慢性期、地域、産業の各看護領域のプロトタイプシステムを完成させた。具体的には、学習目的・目標に沿った事例シナリオを展開させ、各事例に含まれる必要知識や技術はマルチメディアを用いた解説とした。事例分析過程が問題解決型思考を育成するという仮説を立て、スモールステップで分析ポイントの提示を行い、学習者自ら考え最終的に問題解決に至るような仕組みを取り入れた。次年度は開発した教材を用いた実践および評価を実施すると共に、精神、成人急性期、小児他の看護領域の教材コンテンツ作成を行い、最終的に問題解決型思考を育成するためのシステムの機能要件と運用方法を明らかにしていく予定である。問題解決型学習を支援するためのE-learning活用

型教授・学習モデルを考案し、成人慢性期、地域、産業(15年度)、基礎、成人急性期、精神、小児(16年度)の各看護専門領域の教材コンテンツとそれらをコースウェアとして展開するプロトタイプシステム(E-learning教材)を開発した。今年度は、前年度開発した教材を用いた授業実践を看護学生に対して行った。授業は、各自1台ずつコンピュータで教材を使用させ、自己学習形式で進めた。授業後のアンケート調査により評価を行なった結果、本教材で問題解決のために用いた手法(事例をイラストで提示し、対話型でナレーションさせた点)について9割以上の学生が、「良かった」と回答しており、対象者を把握するツールとして効果的であったと考える。しかし、看護問題の理解については5割から6割程度しか「できた」と回答しておらず、教材内容および活用方法等について今後の分析課題である。看護学生の情報通信機器の活用状況とE-learningに対する期待に関する実態調査においては、全国の看護系大学の10校の看護学生14年生1920名(回収率86.4%)から回答を得た。その結果、携帯電話の所有者は99.3%,パソコン所有者は40.6%,インターネット・電子メールともに経験者は97.6%であり、ほとんどの学生は情報通信機器を利用していた。また、コミュニケーションは携帯電話で、情報検索はパソコンで、と利用目的によって機器を選択していた。E-learningに対する期待は、学年進行に伴い「保健指導等のための情報検索」,「臨地実習前・中における知識や技術の確認」が高くなっていた。これらのことから、今後、看護教育におけるE-learningを考える上で、用途に合わせた情報通信機器の整備と学年進行に合わせてプログラム化されたE-learningコンテンツが必要と考える。
大気圧プラズマジェットの高精度位置決めによる自由曲面微細加工法

本研究では局在化した大気圧プラズマジェットを走査型プローブ顕微鏡技術を用いて高精度位置決めし,エッチングすることにより実現する自由曲面微細加工法の開発を行う.先端開口が数μmのマイクロピペットによってプラズマジェットを局在化し,そのピペットをプローブとしても用い,試料との位置決めに用いる.同装置構成で取得可能な3次元形状を加工工程にフィードバックすることで目標値と差異が1 μm以下の加工精度を実現する.そのために3次元位置決め・走査機構などを含むエッチング装置の構築,形状計測機構とそれらを制御するソフトウェアの構築を実施する.本研究では局在化した大気圧プラズマジェットを走査型プローブ顕微鏡技術を用いて高精度位置決めし,エッチングすることにより実現する自由曲面微細加工法の開発を行う.先端開口が数μmのマイクロピペットによってプラズマジェットを局在化し,そのピペットをプローブとしても用い,試料との位置決めに用いる.同装置構成で取得可能な3次元形状を加工工程にフィードバックすることで目標値と差異が1 μm以下の加工精度を実現する.そのために3次元位置決め・走査機構などを含むエッチング装置の構築,形状計測機構とそれらを制御するソフトウェアの構築を実施する.
頸部リンパ節診断のための画像診断報告データシステム

口腔癌にて頸部リンパ節郭清を行った患者を対象としたretrospective studyにより、頸部リンパ節の画像診断報告データシステム構築を目的とした研究である。H29年度は(a)単変量解析および(b)多変量解析による有用性判断、(c)ステップワイズ法による組み合わせの最適性判断を用い、診断基準の選定を行った。結果として選ばれた診断基準は、短径、門部、内部エコー、内部血流であった。H30年度は、この診断基準をもとに転移予測モデル式を作成し、病期分類基準の策定を行った。予測モデル式を作成するにあたり、所見の有無により評価スコアを0、1で判定した。また短径のcut off値はROC解析から算出している。つまり、診断基準において門部が確認できるもの、内部エコーが低いものや均一なもの、異常血流が見られないもの、短径が5mm未満のものを“0"と評価し、門部が認められないもの、内部エコーが高いものや不均一なもの、異常血流が見られるもの、短径が5mm以上のものを“1"と評価し、ロジスティック回帰分析を行い、その分析結果から、定数と各診断基準が転移に寄与する偏回帰係数を算出し、転移予測モデル式を作成した。モデル式では診断基準における所見数や寄与度の差によりが転移確率やrisk確率が変化した。現在、この式より得られた転移確率やrisk確率から病期分類基準策定とそれに合った報告書形式の作成を行なっている。ロジスティック回帰分析から、定数と各診断基準が転移に寄与する偏回帰係数を算出し、転移予測モデル式を作成できた。また、この式より得られたfitted probabilityやrisk確率から病期分類基準策定とそれに合った報告書形式の作成を行なっている。当初より計画していた通りに進んでおり、順調である。今後は、病期分類基準策定とそれに合った報告書形式を作成し、臨床に役立てたい。また研究結果を学術論文にまとめ報告したいと考えている。口腔癌にて頸部リンパ節郭清術を行った患者を対象としたretrospective studyにより、頸部リンパ節の画像診断報告データシステム構築を目的とした研究である。H29年度は、非転移リンパ節および転移リンパ節診断基準の策定のため、経験年数20年以上の歯科放射線医4名によるリンパ節の評価を行った。評価法は次の通りである。a)長径は、描出されたリンパ節の断面上の最長距離、b)短径は長径に直行する断面上の最長距離、c)門部については、B-modeおよびD-modeを用いる。B-modeではhilumにある脂肪層の高エコー像の有無を、D-modeではhilumにある動静脈の存在が示唆される線状血流(hilar flow)の有無で評価する。d)内部エコーは高低や均一性で評価する。高低は筋肉と比較して高ければ高エコー、同等もしくは低ければ低エコーとし、均一性は内部が全体的に同等のエコーレベルであれば均一、そうでなければ不均一とする。e)辺縁境界は外形をすべて確認できれば整、できなければ不整、f)内部血流は、リンパ節辺縁部にのみあるか、内部に散在性にあるか、辺縁部と内部散在性との両方あるか、血流が確認できないか。評価結果から、それぞれの所見が診断に与える有意性を判断し、転移リンパ節診断における診断項目を選出し、暫定的な診断基準を策定。方法としては、(a)単変量解析および(b)多変量解析による各診断基準の有意性判断、(c)ステップワイズ法による診断基準の組み合わせの最適性判断、を用いた。結果として、b)短径、c)門部、d)内部エコー、f)内部血流による評価が有用であった。現在、この診断基準をもとに転移予測モデル式の作成と病期分類基準の策定を行っている。非転移リンパ節および転移リンパ節診断基準の策定のため、複数の診断項目から有意なものを選出し、暫定的な診断基準を策定できた。また、この診断基準をもとに転移予測モデル式の作成と病期分類基準の策定を行っている。これは平成2930年度に計画していたことで、当初計画通りに進んでおり、順調である。

ロジスティック回帰分析から、定数と各診断基準が転移に寄与する偏回帰係数を算出し、転移予測モデル式を作成できた。また、この式より得られたfitted probabilityやrisk確率から病期分類基準策定とそれに合った報告書形式の作成を行なっている。当初より計画していた通りに進んでおり、順調である。今後は、転移予測モデル式から得られた転移予測確率数値をもとにカテゴリー化し病期分類基準を策定する。また報告書形式を策定し、臨床に役立てたい。研究成果については、学術論文にまとめ報告したいと考えている。今後は、病期分類基準策定とそれに合った報告書形式を作成し、臨床に役立てたい。また研究結果を学術論文にまとめ報告したいと考えている。今年度は暫定的な診断基準を策定した段階であり、資料整理のための人件費、謝金を使用しなかったが、次年度以降は転移予測モデル式の作成や病期分類基準の策定を行うため、膨大なデータ・資料整理を行う予定であるり、人件費、謝金として用いる予定である。今年度は、学会発表のための旅費を使用しなかったが、次年度は成果発表を予定している。またデータ・資料整理を行うための人件費、謝金としても用いる予定である。
肝細胞癌に対するRI標識リピオドールを用いた新しい放射線塞栓療法の開発

手術不能肝細胞癌において肝動脈塞栓術は治療の中心的な役割を果たしている。本研究では肝癌モデル家兎を用いて、従来法であるリピオドールによる肝動脈塞栓術(TAI)を行った群と放射性同位元素(RI)標識したリピオドールを用いてTAIを行った群、無治療群に分け、その治療効果を比較した。結果はRI標識リピオドールを用いた治療症例には3週以上の長期生存個体が見られた。特に標識リピオドール治療群では49日生存した症例が見られ、RIによる抗腫瘍効果の治療の上乗せ効果が期待される結果となった。RI標識リピオドールの作成を行った。具体的には、富士フイルムRIファーマ株式会社(FRI)にコンサルトし、111In-8-キノリノール-リピオドールの標識技術の提供を受け、RI標識リピオドールの作成した結果、98 %程度の標識率の薬剤を作成することができた。次いで、In vivo実験のpreliminary実験として、ヒト肝がん細胞HuH-7をヌードラットの肝臓に移植したモデルに上記の111In標識リピオドールを投与し、生体内での動態および、腫瘍集積に関する基礎データをFRIの施設において収集した。現在はvx-2細胞を用いた兎の肝腫瘍モデルを安定的に作成できる環境を整え、肝腫瘍モデルおよび肝転移モデルの作成に成功している。更に、同モデルに対し血管造影検査を行いtumor stainの確認も出来た。同時に兎の血管造影を複数回行い、その手技の確立にも努めている。上記の薬剤、および動物モデルの作成を安定させることが、研究の基盤となり、今後の研究結果にとって最も重要となる。また、治療効果判定を行うためには、薬剤投与を恒常的に同容量・同投与法で行わなければならず、兎の血管造影の手技を確立しておくことも極めて重要である。今後の予定として、上記のpreliminary実験を踏まえ、兎に対しRI標識リピオドールを用いたin vivo実験を行っていく予定である。当該年度(平成26年度)に実施した研究の成果具体的内容RI標識リピオドールの作成は、111In-8-キノリノール-リピオドールおよび90Y-8-キノリノール-リピオドールの生体内での動態に関するデータを収集した。111In-8-キノリノール-リピオドールの安定性はやや不安定であったため、改善の必要性ありと判断し、その安定性向上のため標識法を検討中である。一方90Y-8-キノリノール-リピオドールにおいては、生体内でも高い安定性を保つのに成功した。昨年度より行っていた肝転移モデルの作成と兎の血管造影手技の確立を行った。また、平成26年12月よりSPECT/CTが稼働したため、上記モデルのAngiographyと90Y-8-キノリノール-リピオドールでの肝動脈動注術を施行し、CTにてリピオドールの体内動態と、治療後経過を観察している。現在のところ2匹のみではあるが、リピオドールの投与直後から1週間後まで肝実質への貯留を観察できており、無治療群と比較して延命効果を得た結果を得ている。引き続き、Y-90非標識リピオドール治療群および無治療群と合わせて、nを増やし、群間差を確認していく予定である。意義、重要性薬剤および肝転移モデルの安定性は本研究の基本となるが、111In-8-キノリノール-リピオドールを除き、これらの確立がほぼできた状態となった。今後はこれらを用いて、実際のモデル動物への治療を行い、いかなる治療法が優れているかを検討し最終的には新しい治療レジメを提案したい。手術不能肝細胞癌において肝動脈塞栓術は本邦において開発・発展した手技であり治療の中心的な役割を果たしている。本研究では肝癌モデル家兎を用いて、血流に依存して分布し、腫瘍部位に長期に貯留する性質を有する油性造影剤(リピオドール)を用いて、従来法であるリピオドールによる肝動脈塞栓術(TAI)を行った群と放射性同位元素(RI)標識したリピオドールを用いてTAIを行った群、無治療群に分け、その治療効果を比較した。球状塞栓物質にRIを標識したRI製剤が欧米では臨床利用されているが、その粒径により分布が規定される。本研究では液状物質にRIを標識することでより細かく広いレベルでの治療が可能であると期待されたが、一定量を超えた投与を行うことで毛細血管を通過し、肺塞栓や肺の放射線障害が合併症になり得ることも判明した。しかしながら至適量のリピオドールで治療すると薬剤は1ヶ月以上も肝臓に停留し、標的臓器である肝臓へのRIキャリアーとして用いることができると考えられた。RI標識により動脈塞栓術の抗腫瘍効果が上乗せされる可能性が示唆された。従来行われているさまざまな腫瘍に対する動脈塞栓術にも応用できる可能性がある。

特に標識リピオドール治療群では49日生存した症例が見られ、RIによる抗腫瘍効果の治療の上乗せ効果が期待される結果となった。研究計画と照合し、ほぼ順調に進行している。現在までの結果を踏まえ、臨床応用を前提とした治療法を確立するため、さらに実験を進めていく。研究計画と照らし合わせ、多少の変更はあるが、ほぼ順調に進行している。成果発表にまで至っておらず、旅費等が残金として発生した。今後の予定として、上記のpreliminary実験を踏まえ、兎に対しRI標識リピオドールを用いたin vivo実験を行っていく予定である。さらに、ガンマカメラを用いたイメージングの評価を加えていく予定である。最終年度であり、実験は順調に進行しており予定額の使用が見込まれる。本年度は初年度であり、成果報告のための旅費の支払いがなかったため、残金が発生した。来年度には報告できる成果が期待できるため、その際に利用する予定である。
ハクジラ類頭部組織の物性分布からみたクリックス周波数決定メカニズムの解明

報告者の今年度の研究目標は,【標本の蓄積】,【解剖所見の蓄積】,【音響シミュレーションのための環境整備】であったが,研究が当初の予定よりも進展したため【音響シミュレーションの実施】にも着手することができた。【標本の蓄積】報告者が在籍する学術団体,ストランディングネットワーク北海道(SNH)において,北海道内の沿岸において漂着した鯨類の標本収集を可能な限り行った。平成29年度中にはネズミイルカ4,カマイルカ2,イシイルカ1の計7個体分の頭部標本を入手した。【解剖所見の蓄積】上記頭部標本から発音器官を採材し,外部計測を行った。データは,後述の音響シミュレーション実施時に活用予定である。また,既に所持していたカズハゴンドウ(標本番号EW05720)の頭部に関してCT画像解析と組織の物性測定を行い,報告者が以前に明らかにしていた別の3種のイルカの発音器官をカズハゴンドウのものと比較し,4種のもつクリックスの音響学的な特徴の種間差と発音器官構造の関係について議論した。この結果は,日本セトロジー研究会第28回(札幌)大会にて発表された。【音響シミュレーションのための環境整備】音響シミュレーションソフトにはLMS Virtual Lab. Acoustic(シーメンス株式会社)を選んだ。平成29年9月19日に実施されたトレーニングコースを受講し,有限要素法を用いた音響シミュレーションの理論について理解するともにソフトの操作方法を習得した。三次元CAD作成ソフトには,Fusion360(Autodesk)を選んだ。【音響シミュレーションの実施】現在,ネズミイルカの頭部発音器官の再現を目標に,有限要素法を用いた発音器官の三次元音響シミュレーションに取り組んでいる。CADを用いてほぼ実物大のネズミイルカ頭部のモデルを作成し,物性データを組み込みながらモデルの改良を重ねている。本年度は,研究に用いるイルカ頭部サンプルのさらなる蓄積をはじめ,これまで継続してきた頭部発音器官の軟組織の物性測定のほか,新たな試みである発音器官の三次元モデリングと有限要素法による音響シミュレーションに着手した。新しい手法を導入するにあたっては,報告者の専門外である工学分野の知識を多分に必要とするため,当初の予定よりも大幅に長い時間を要することが懸念された。しかし,共同研究者とのミーティングやトレーニングコースへの参加を経て独学で三次元音響シミュレーションを習得した結果,当初の目標であった研究環境の整備や理論の習得,音響シミュレーションソフトの操作習得に加え,実際にシミュレーションを行う段階にまで研究を進展させることができた。また,研究と平行して成果の発表も意欲的に行うことができ,6月にはカズハゴンドウの発音器官構造の機能形態に関するポスター発表を行い,3月にはイシイルカの頭部発音器官内におけるクリックス放射過程に関する論文を投稿した。本年度は,新たな手法の操作習得の時間を十分に取れ,シミュレーション研究を行う上で欠くことのできない試行錯誤に十分な時間を充てることができた。これは,自らの研究テーマにおける乗り越えるべき課題を早期に認識し,早めに解決策を講じることができたことが理由であると考えられる。これらのことから,今年度の研究の進捗状況は当初の期待以上であったと評価できる。次年度も引き続き,自らのもつ課題を事前に認識した上で,先を見据えた研究の遂行を心がけたい。現在は,ネズミイルカ1種に焦点を絞って,発音器官の3次元モデリングと音響シミュレーションに取り組んでいる。本種をはじめとする一部のイルカのクリックスの周波数特性は他のイルカの中でも特徴的であり,130kHzにのみ鋭いピークをもつ高周波狭帯域(NBHF)クリックスである。対して,他の大多数のイルカは30-110kHzにかけて緩やかなピークを持つ広帯域(WB)クリックスを用いる。本研究の最終目標は,このNBHFクリックスとWBクリックスの生成過程の違いを解明することである。そのために,ネズミイルカのNBHFクリックスを音響シミュレーション上で再現することを直近の目標としている。この目標が達成できれば,次はネズミイルカと異なる性質のクリックスを出すイルカの発音器官をモデリングすることで同様のシミュレーションを行い,WBクリックスの再現も試みる。これにより両者の生産メカニズムの違いを可視化し,発音器官のどの部位がクリックスの周波数特性の決定に寄与しているのかを明確に明らかにすることを目指している。本研究はNBHFクリックスを用いるイルカ(NB種)とWBクリックスを用いるイルカ(WB種)を比較する研究であるため,より充実した成果を得るためには,NBHF種およびWB種のイルカの頭部標本をできるだけ多く収集することが望まれる。本年度も引き続き,すでに所持している標本の解剖および新たな標本の収集を積極的に行うほか,CT撮影や物性測定を継続して行い,さらなるデータの蓄積を試みる。これらの研究から得られた成果は,学会発表や論文の投稿などにより随時報告を行う予定である。

また,既に所持していたカズハゴンドウ(標本番号EW05720)の頭部に関してCT画像解析と組織の物性測定を行い,報告者が以前に明らかにしていた別の3種のイルカの発音器官をカズハゴンドウのものと比較し,4種のもつクリックスの音響学的な特徴の種間差と発音器官構造の関係について議論した。この結果は,日本セトロジー研究会第28回(札幌)大会にて発表された。【音響シミュレーションのための環境整備】音響シミュレーションソフトにはLMS Virtual Lab. Acoustic(シーメンス株式会社)を選んだ。平成29年9月19日に実施されたトレーニングコースを受講し,有限要素法を用いた音響シミュレーションの理論について理解するともにソフトの操作方法を習得した。三次元CAD作成ソフトには,Fusion360(Autodesk)を選んだ。【音響シミュレーションの実施】現在,ネズミイルカの頭部発音器官の再現を目標に,有限要素法を用いた発音器官の三次元音響シミュレーションに取り組んでいる。CADを用いてほぼ実物大のネズミイルカ頭部のモデルを作成し,物性データを組み込みながらモデルの改良を重ねている。本年度は,研究に用いるイルカ頭部サンプルのさらなる蓄積をはじめ,これまで継続してきた頭部発音器官の軟組織の物性測定のほか,新たな試みである発音器官の三次元モデリングと有限要素法による音響シミュレーションに着手した。新しい手法を導入するにあたっては,報告者の専門外である工学分野の知識を多分に必要とするため,当初の予定よりも大幅に長い時間を要することが懸念された。しかし,共同研究者とのミーティングやトレーニングコースへの参加を経て独学で三次元音響シミュレーションを習得した結果,当初の目標であった研究環境の整備や理論の習得,音響シミュレーションソフトの操作習得に加え,実際にシミュレーションを行う段階にまで研究を進展させることができた。また,研究と平行して成果の発表も意欲的に行うことができ,6月にはカズハゴンドウの発音器官構造の機能形態に関するポスター発表を行い,3月にはイシイルカの頭部発音器官内におけるクリックス放射過程に関する論文を投稿した。本年度は,新たな手法の操作習得の時間を十分に取れ,シミュレーション研究を行う上で欠くことのできない試行錯誤に十分な時間を充てることができた。これは,自らの研究テーマにおける乗り越えるべき課題を早期に認識し,早めに解決策を講じることができたことが理由であると考えられる。これらのことから,今年度の研究の進捗状況は当初の期待以上であったと評価できる。次年度も引き続き,自らのもつ課題を事前に認識した上で,先を見据えた研究の遂行を心がけたい。現在は,ネズミイルカ1種に焦点を絞って,発音器官の3次元モデリングと音響シミュレーションに取り組んでいる。本種をはじめとする一部のイルカのクリックスの周波数特性は他のイルカの中でも特徴的であり,130kHzにのみ鋭いピークをもつ高周波狭帯域(NBHF)クリックスである。
環境適用型インタラクティブ並列化コンパイラの開発

計算機技術の発展に伴い,様々な応用分野,様々な計算機構成における並列処理が要求されている状況に対し,本研究では様々な環境に適用可能な環境適用型並列化コンパイラを開発することを目的としている.今年度は最終年度であり,システムの実装を中心として,タスク・スケジューリング方式について研究した.具体的には,環境適用型並列化コンパイラから出力されたタスク群を計算機で適切に実行可能とするタスク複製型スケジューリング方式を開発した.本コンパイラは様々な計算機環境を対象にしており,プロセッサ数が多数含まれている計算機環境においては,プロセッサを有効に利用することが必要である.タスク複製型スケジューリング方式では,依存関係により実行待ちタスクの要因となるタスクを複製して複数のプロセッサで実行することにより,タスク実行後のプロセッサ間通信を削除して効率よくタスク群を実行することが可能となる.従来までのタスク複製型スケジューリング方式では,複製可能なタスクをすべて複製することで実行効率を向上させているが,必要となるプロセッサ数が膨大となった.我々が開発したスケジューリング方式では,一般のスケジューリング方式でプロセッサ割当てした結果に基づき,2ステップでタスク複製を実現した.まず,現在使用されているプロセッサの中でアイドル部分に複製可能なタスクを割り当てる(タスク充填).タスク充填により,使用プロセッサ数を増加させないタスク複製が可能となった.次に,未使用プロセッサを有効に利用するため,無用なタスク複製,すなわち全体の実行時間が短縮しないタスク複製を排除するため,タスクグラフを深さ優先探索し,有効な複製候補タスクを選択し,空プロセッサに複製する(タスク複製).この2ステップの手法を用いることにより,プロセッサ数の異なる様々な計算機環境において有効なタスク・スケジューリングが可能となった.計算機技術の発展に伴い,様々な応用分野,様々な計算機構成における並列処理が要求される状況に対し,本研究では様々な環境に適用可能な環境適用型並列化コンパイラを開発することを目的としている.環境適用型並列化コンパイラを開発するための要素技術を,現在開発中の並列化コンパイラ・ツールキットの基で研究・開発した.まず,プログラム並列化処理を並列化ポリシと呼ばれるプログラム変形ルールの集合で記述し,プログラムから得られた依存関係グラフに対してルール集合を適用することによってプログラム並列化を達成する枠組みを開発した.本枠組みにより,数ステップから十数ステップで構成される並列化ポリシを数個組み合わせることで,現在までに開発されている主要な並列化アルゴリズムを実現することができた.また,実行環境となる計算機環境の構成を記述した環境パラメータに基づいて,計算機環境に適したタスクを生成する手法について検討した.並列処理環境においてはタスク間通信に伴う計算機間の通信コストをいかにして推定するかが重要となる.本研究では,計算機間の通信コストをネットワークの性質を表すパラメータから詳細に計算し,その結果をタスク割当てアルゴリズムに利用する手法を開発した.この手法により,様々なネットワーク環境において適切なタスク割当てを実現することができる.本枠組みの基で,コンパイラ開発者はプログラム並列化アルゴリズムをルールとして記述することができ,また,計算機環境の違いもパラメータの違いとして吸収することができる.これにより,開発者はプログラム並列化アルゴリズム,タスク割当てアルゴリズムの開発に集中することができ,並列化コンパイラを効率よく開発することができるようになった.計算機技術の発展に伴い,様々な応用分野,様々な計算機構成における並列処理が要求されている状況に対し,本研究では様々な環境に適用可能な環境適用型並列化コンパイラを開発することを目的としている.今年度は以下の成果を得た.1.環境適用型並列化コンパイラでは,プログラム並列化処理を,並列化ポリシと呼ばれるプログラム変形ルールの集合で記述する.そして,そのルール集合を対象プログラムや対象計算機環境に応じて変化させることで,様々な対象に柔軟に対応可能な枠組みとなっている.今年度はそのプログラム変形ルールのXML記述方法を開発した.プログラム並列化処理をXMLデータとして外在化させることで,XMLデータの交換・追加により様々な並列化アルゴリズムを駆動させることが可能となった.FORループ・ブロックに対する様々な並列化アルゴリズムをXMLとして記述することができることも確認した.2.プログラム変形ルールを記述するための,GUIインタフェースを開発した.開発したインタフェースにより,視覚的な操作でプログラム変形ルールのXMLデータを開発することができる.また,すでに開発されているプログラム変形ルール内のパラメータなども容易に変更可能となり,並列化ポリシの開発環境を整備することができた.3.記述された並列化ポリシの正当性を検査する枠組みを開発した.実用的な並列化コンパイラを実現するためには,多数のプログラム変形ルールを組み合わせて使用する必要がある.しかし,プログラム変形ルールの中には組合せにより矛盾や冗長性を生じるものが存在する.これを解決するために,グラフ書換え系の停止性解析に基づいた,並列化ポリシの正当性検証機構を開発した.プログラム変形ルールを,グラフ書換え系の一つであるDouble Push-outルールに変換することで,グラフ書換え系における数学的な検証手法を適用し,並列化ポリシの正当性を検証した.計算機技術の発展に伴い,様々な応用分野,様々な計算機構成における並列処理が要求されている状況に対し,本研究では様々な環境に適用可能な環境適用型並列化コンパイラを開発することを目的としている.今年度は最終年度であり,システムの実装を中心として,タスク・スケジューリング方式について研究した.

具体的には,環境適用型並列化コンパイラから出力されたタスク群を計算機で適切に実行可能とするタスク複製型スケジューリング方式を開発した.本コンパイラは様々な計算機環境を対象にしており,プロセッサ数が多数含まれている計算機環境においては,プロセッサを有効に利用することが必要である.タスク複製型スケジューリング方式では,依存関係により実行待ちタスクの要因となるタスクを複製して複数のプロセッサで実行することにより,タスク実行後のプロセッサ間通信を削除して効率よくタスク群を実行することが可能となる.従来までのタスク複製型スケジューリング方式では,複製可能なタスクをすべて複製することで実行効率を向上させているが,必要となるプロセッサ数が膨大となった.我々が開発したスケジューリング方式では,一般のスケジューリング方式でプロセッサ割当てした結果に基づき,2ステップでタスク複製を実現した.まず,現在使用されているプロセッサの中でアイドル部分に複製可能なタスクを割り当てる(タスク充填).タスク充填により,使用プロセッサ数を増加させないタスク複製が可能となった.次に,未使用プロセッサを有効に利用するため,無用なタスク複製,すなわち全体の実行時間が短縮しないタスク複製を排除するため,タスクグラフを深さ優先探索し,有効な複製候補タスクを選択し,空プロセッサに複製する(タスク複製).この2ステップの手法を用いることにより,プロセッサ数の異なる様々な計算機環境において有効なタスク・スケジューリングが可能となった.