hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
サイトメガロウイルスに対する細胞性免疫能測定検査の開発と病態解明

本研究ではヒトサイトメガロウイルス(human cytomegalovirus; HCMV)に対する細胞性免疫を簡便に調べられる検査の開発を試みた。ヘパリン採血した末梢血にHCMVのタンパク・前初期タンパク(IE-1)またはpp65、または紫外線で不活化したウイルス粒子を加えて24時間培養後、分泌されたIFN-γの量をELISAで測定した。検討の結果、pp65タンパクが最も用量依存的にIFN-γを誘導した。しかし、ELISPOTとの相関は見られず、遊離されるIFN-γ量の個人差が大きく、正常値を求めることもできなかった。ただ、一個人の細胞性免疫の変動を評価には有効な検査であることが分かった。細胞内に寄生する微生物に対しては、感染細胞を排除する細胞性免疫が発症予防の中心となっている。そのため、感染の有無や発症の危険性を予測するための臨床検査として、様々な微生物に対する細胞性免疫を定量的に、しかも簡便に測定できる検査法の開発が臨床では望まれている。しかし、細胞性免疫能を測定するためには、HLAが一致した感染細胞をターゲット細胞として用意しなければならならず、重要であることが分かっていても測定されていない。近年、細胞内寄生性の細菌である結核菌に対する細胞性免疫能を、CD4リンパ球を結核菌抗原で処理し、抗原特異的に分泌されるインターフェロンγ量を測定することから類推する検査が世界で広く利用されるようになった(クウォンンティフェロン)。本研究では、この検査法を参考に、日和見感染症を起こす代表的なウイルスであるサイトメガロウイルス(Cytomegalovirus; CMV)に対する細胞性免疫能を測定できる検査法を開発する。本年度はCMV抗体陽性ボランティアから採血した血液を用い、以下の実験を行った。1)全血にUV照射して不活化したウイルス粒子、あるいは細胞性免疫の主たる抗原であることが分かっているCMV抗原であるIEタンパクまたはpp65タンパクを添加し、インターフェロンγが遊離される至適条件を決定した。2)上記の検査が適切に免疫能を判定していることを確認するため、別の検査としてELISpot assayと細胞内インターフェロンγを染色後、フローサイトメトリーで定量する実験系の確立に取り組んだ。1)の至適条件は決定できた。2)の実験は一部終了していないが、おおよそめどが立ったので、今後は臨床検体の測定を行う予定である。一昨年の研究成果より、サイトメガロウイルス(CMV)に特異的なCD4陽性細胞あるいはCD8陽性細胞の活性を測定する方法を検討した。抗原として精製したCMV粒子を用い、被験者の末梢血を24時間刺激後、培養上清に放出されたインターフェロンーγ(IFN-g)をELISAで定量したところ、CMV既感染者では抗原量に比例したIFN-gの遊離が認められた。一方、CMV非感染者の末梢血ではIFN-gの遊離は検出できなかった。市販のCMVタンパクであるpp65を抗原として用いた場合、高濃度ではCMV非感染者でも非特異的なIFN-gの遊離が認められたが、抗原の濃度を至適化することによって非特異的な反応を起こさずに、被験者のCMVに対する特異的な細胞性免疫能を測定できる検査が確立できた。抗原調整の簡便さからpp65を用いたCMV特異的な細胞免疫能を測定する検査法を確立した。この検査で測定できるCMVに対する細胞性免疫能が、その被験者の細胞性免疫能全般の指標と出来るか否かを検討した。およそ40名の被験者から採血し、その末梢血を用いてCMVに対する細胞性免疫能を測定後、被験者に8週間にわたってヨーグルトを連日摂取していただいた。その後、採血してCMVに対する細胞性免疫能を測定したところ、60%程度の人で免疫能の増強が認められた。この結果から、CMV感染者(日本人の80%程度)については免疫の状況を客観的に判断する検査として本研究で開発したCMVに対する細胞性免疫検査が利用可能であることが予想できた。最終年度である本年は、抗原刺激によって末梢血から遊離されるIFN-gに加え、IL-4を測定することによって、細胞性免疫と液性免疫のバランスを測定できる検査を確立し、再度、被験者の血液を用いてその妥当性を評価する予定である。当初の予定ではCMVに対する細胞性免疫能を測定する検査の確立を計画していた。最初の2年でこの検査は確立でき、最終年度には当初計画していなかった液性免疫能の測定も検討できることとなった。ウイルス感染の制御には細胞性免疫がより重要な役割を担っている。しかし、細胞性免疫を測定するにはHLAが一致したターゲット細胞が必要となるため、臨床の場ではほとんど測定されていない。我々の体内ではマクロファージの中で増殖する結核菌も細胞性免疫で制御される菌で、この菌に対する免疫能の測定法として抗原特異的インターフェロンγ(IFN-γ)遊離試験が一般検査として広く用いられている。そこで、本研究ではこの方法を参考に、サイトメガロウイルス(CMV)抗原特異的IFN-γ遊離試験の確立を試みた。抗原として紫外線照射したCMV粒子あるいはImmediate Early(IE)タンパク、pp65タンパクを用いた。ヘパリン採血した健康人の末梢血にいづれかの抗原を加えて1日培養後、遠心分離した血漿中のIFN-γ量をELISAで定量した。

その結果、いづれの抗原でも用量依存的にIFN-γの分泌量が増えたが、過剰量の抗原ではCMV非感染者でもIFN-γを分泌することから、抗原には至適量のあることが分かった。また、より明確に用量依存曲線を描けたのがpp65タンパクであったことから、pp65を抗原としてCMV抗原特異的IFN-γ遊離試験を確立した。pp65の至適量は1100 ng/mlである。上記の方法が実際にCMVに対する免疫能を反映するか否かを臨床試験で確認した。39名の健康な成人に8週間にわたって1日80gのヨーグルトを摂取していただいた。その前後で採血して免疫能を測定した結果、1IFN-γの遊離能にはかなり個人差があるため正常値を決定することはできないが、2一個人の免疫能の変動を見ると、ヨーグルトの摂食によって優位な免疫能上昇が認められた。以上の結果から、日本人の80%程度に感染しているCMVに対する免疫能測定は、個人の細胞性免疫能全体を知る方法として優れていることが分かった。本研究ではヒトサイトメガロウイルス(human cytomegalovirus; HCMV)に対する細胞性免疫を簡便に調べられる検査の開発を試みた。ヘパリン採血した末梢血にHCMVのタンパク・前初期タンパク(IE-1)またはpp65、または紫外線で不活化したウイルス粒子を加えて24時間培養後、分泌されたIFN-γの量をELISAで測定した。検討の結果、pp65タンパクが最も用量依存的にIFN-γを誘導した。しかし、ELISPOTとの相関は見られず、遊離されるIFN-γ量の個人差が大きく、正常値を求めることもできなかった。ただ、一個人の細胞性免疫の変動を評価には有効な検査であることが分かった。3年間の研究期間で、検査法の確立、臨床検体の評価を行う予定である。初年度でおおよそ方法の確立ができ、臨床検体を扱うための倫理申請の承諾も得られたことから、2年目の平成27年度には臨床例の解析に入れそうで、当初の予定通りに進展している。今後、pp65を抗原として末梢血を刺激することによって培地中に遊離されるIL-4を測定する。IL-4は形質細胞からの抗体産生を促すサイトカインであり、抗原特異的な抗体産生を定量化できる検査となりうる。この検査が確立できた場合は再度、ヨーグルト摂取者やステロイドの投与を受けている被検者の血液を用いて免疫能全体を類推できる新しい検査法の確立を試みる。ウイルス学新規測定法は確立できたが、その方法の妥当性を確認するための別の測定法を完全に確立しきれていない。まず、確認の検査を確実に実行できるように更なる至適化を今年度前半で終了する予定である。同時に、臨床診療科の協力のもと、免疫能が低下する治療を行う患者の治療前と治療後の血液検体を収集する。最終年度となる平成28年度に本研究で確立した検査を用いて臨床研究を行うことを計画したため、予算を可能な限り持ち越した。多数を検査を行うため消耗品並びに実験補助の人件費を計上した。
脳卒中に対する足圧-体性感覚バイオフィードバックによる歩行トレーニング法の開発

本研究では,脳卒中片麻痺患者の感覚麻痺を振動BFで補完しつつ,歩行トレーニングを効率的に遂行するための機構を案出し,実行可能性を検証した.本装置は療法士側にも振動BFを付与することで教示や褒めを提示することで運動学習を促進できる仕様とした.BFによる感覚補完の影響を検証するために,脳卒中片麻痺患者6名を対象として,3週間(週3回×3週)装置を用いた歩行トレーニングを適応した.歩行パフォーマンスの評価指標として10m歩行速度,関節角度指標として麻痺側離地時および初期接地時の足関節角度,麻痺側の蹴り出しの評価指標として床反力計を用いて健足重複歩距離を測定した.各々の指標に関してPreプレテストとポストテストをWilcoxonの符号順位和検定を用いて比較した.結果として,踵接地時の背屈角度に変化を認めなかったが,蹴り出し時の底屈が増加し,健足重複歩距離が上昇した.この結果から,知覚支援RTによる運動学的変化を認めた.しかしながら,10m歩行速度およびケイデンスついては向上を認めなかった.試験結果より本装置により脳卒中患者において歩行時の運動学的変化が見られたが,複合的歩行パフォーマンスの有意な向上には至らなかった.これまでの結果から,限界点の改善を目的として患者の歩容を保ったまま,ケイデンスを向上させるデバイスの試作機を開発した.患者に歩行リズムを振動フィードフォワード刺激により呈示し,そのリズムを患者が気づくことがないように短縮することで過剰な筋緊張を誘発することなくケイデンスを向上させるデバイスを構築した.今後は集団に対する振動BFの効果をコントロール群を含めて明らかにするとともに,リズム誘引デバイスの患者を対象とした検証を開始する.回復期脳卒中片麻痺患者を対象として,臨床試験を遂行し,その効果と限界点を明らかにした.本研究から人工的な体性感覚BF付与が歩行運動学習を目的としたリハビリテーションへ導入可能であること,また運動学的変化を誘引可能であるが,複合的歩行能力への効果は限定的であることを明らかにすることができた.30年度の実験から,体性感覚BFが脳卒中片麻痺患者の歩行障害に一部有効であることがわかった.実験効果には複合的歩行能力への効果に制限を認めたため,この結果を受けてシステム使用に関して打開策の検討を行う.さらに今回案出した歩行用システムの被験者数を追加した後,実証試験の結論を導き出す.1.体性感覚型バイオフィードバック(BF)による立位バランス能力への検証本研究では,振動BFが脳卒中片麻痺患者へ適応可能かを明らかにするために,バランス能力に対して体性感覚型BF装置の与える影響を検証した.実験では9名の慢性期脳卒中片麻痺患者を対象に立位姿勢課題でBFによる1か月間の介入効果を検証した.介入では,患者は静止立位および荷重位にてBF情報に基づいて安定性を保持することを要求した.実験の結果,介入前後において動揺面積において低減する傾向が得られた.また,特に臨床的指標であるBerg Blance Scale (BBS),Functional Reach Test (FRT),Timed Get up and Go Test(TUG)では前後間に有意な改善を認めた.しかしながら,BBSに関しては臨床的に意義のある変化(Minimal Detectable Change;MDC)には至らなかった.これらの結果から,慢性期脳卒中患者において,バランストレーニングに適応可能であることを示唆したが,その効果は複合的バランス課題までは反映しないことがわかった.2.歩行用バイオフィードバック(BF)に関する予備的研究本研究では,脳卒中片麻痺患者の感覚麻痺を振動BFで補完しつつ,歩行トレーニングを効率的に遂行するための機構を案出し,実行可能性を検証した.本装置は療法士側にも振動BFを付与することで教示や褒めを提示することで運動学習を促進できる仕様とした.BFによる感覚補完の影響を検証するために,感覚障害が重度な脳卒中片麻痺患者を対象として,2週間(週3回×2週)装置を用いた歩行トレーニングを適応した.患者は装置使用により体幹背部にて足底パターンが感知でき,歩行トレーニングとして導入することが可能であることを確認した.慢性期脳卒中片麻痺患者を対象として,1か月に渡る実証研究を遂行し,その効果と限界を明らかにした.本研究から人工的な体性感覚BF付与がバランス運動学習を目的としたリハビリテーションへ導入可能であること,また複合的バランス課題においてはBF付与方式に関して再検討する必要性を明らかにすることができた.さらに,歩行用BFに関してシステム構築および予備適応を図り,感覚麻痺の強い脳卒中片麻痺患者に対してBFシステムにより歩行パターンを提示できることを確認した.本研究では,脳卒中片麻痺患者の感覚麻痺を振動BFで補完しつつ,歩行トレーニングを効率的に遂行するための機構を案出し,実行可能性を検証した.本装置は療法士側にも振動BFを付与することで教示や褒めを提示することで運動学習を促進できる仕様とした.BFによる感覚補完の影響を検証するために,脳卒中片麻痺患者6名を対象として,3週間(週3回×3週)装置を用いた歩行トレーニングを適応した.歩行パフォーマンスの評価指標として10m歩行速度,関節角度指標として麻痺側離地時および初期接地時の足関節角度,麻痺側の蹴り出しの評価指標として床反力計を用いて健足重複歩距離を測定した.各々の指標に関してPreプレテストとポストテストをWilcoxonの符号順位和検定を用いて比較した.結果として,踵接地時の背屈角度に変化を認めなかったが,蹴り出し時の底屈が増加し,健足重複歩距離が上昇した.この結果から,知覚支援RTによる運動学的変化を認めた.しかしながら,10m歩行速度およびケイデンスついては向上を認めなかった.試験結果より本装置により脳卒中患者において歩行時の運動学的変化が見られたが,複合的歩行パフォーマンスの有意な向上には至らなかった.

これまでの結果から,限界点の改善を目的として患者の歩容を保ったまま,ケイデンスを向上させるデバイスの試作機を開発した.患者に歩行リズムを振動フィードフォワード刺激により呈示し,そのリズムを患者が気づくことがないように短縮することで過剰な筋緊張を誘発することなくケイデンスを向上させるデバイスを構築した.今後は集団に対する振動BFの効果をコントロール群を含めて明らかにするとともに,リズム誘引デバイスの患者を対象とした検証を開始する.回復期脳卒中片麻痺患者を対象として,臨床試験を遂行し,その効果と限界点を明らかにした.本研究から人工的な体性感覚BF付与が歩行運動学習を目的としたリハビリテーションへ導入可能であること,また運動学的変化を誘引可能であるが,複合的歩行能力への効果は限定的であることを明らかにすることができた.29年度の実験から,体性感覚BFが脳卒中片麻痺患者のバランス障害に一部有効であることがわかった.実験効果には複合的バランス能力への効果に制限を認めたため,この結果を受けて動的バランス課題において打開策の検討を行う.さらに今回案出した歩行用システムの被験者数を追加した後,トレーニング手法の検討を行い介入効果の実証試験へと繋げる.30年度の実験から,体性感覚BFが脳卒中片麻痺患者の歩行障害に一部有効であることがわかった.実験効果には複合的歩行能力への効果に制限を認めたため,この結果を受けてシステム使用に関して打開策の検討を行う.さらに今回案出した歩行用システムの被験者数を追加した後,実証試験の結論を導き出す.実験計画自体は計画通りに進捗しているが,当初計画と異なり,研究を実施する対象者への謝金がボランティアとして実施したため不要となった.繰り越し予算に関しては,成果報告に関わる論文投稿費用に充当する予定である.実験計画自体は計画通りに進捗しているが,当初計画と異なり,研究を実施する対象者への謝金がボランティアとして実施したため不要となった.また,システム変更が不必要となり,ハードウェア改変の支出が不要となった.繰り越し予算に関しては,成果報告に関わる論文投稿費用に充当する予定である.
Ｘ線回折援用粒界追跡法による３Ｄ／４Ｄ結晶方位マッピング手法開発

SPring-8の放射光を使った金属材料の変形組織における3D/4D結晶方位マッピングについて研究を行った。多結晶材料のX線回折シミュレーションの構築,方位マッピングアルゴリズムの検討,塑性変形による回折点の変化の調査,および,アルミニウム合金におけるデモンストレーション実験の実施が行われ,実験による多結晶材料中の変形組織形成メカニズム解明の可能性が示された。今年度は,実験においては基礎的なデータの取得を行った。実験用の試料として,Al-4Cu合金試料を鋳造し,それを加工熱処理することで結晶粒径の調整をおこなった。そして,SPring-8へ赴き,ビームラインBL20XUにその場観察用の試験機を設置し,作製した試料を用いてX線回折実験を行い,結晶方位解析に使うことのできるX線回折画像データセットを取得した。変形ひずみ状態の異なる条件で,結晶方位マッピングを試みるため,引張変形のひずみ量(7段階)を変化させて放射光実験を行った。実験の際には,X線集光デバイスを用いて,X線集光によるX線回折への効果の評価も行った。その結果,変形条件の違いによるX線回折強度や回折点の形態の広がりの違いを確認した。さらに,良好なX線回折が得られる集光条件を明らかにするとともに,X線回折シミュレーションを使って,集光を使った実験条件の検討および決定を行った。実験によって得られたデータは解析法検討の基礎データとして,引き続き詳細解析を進め,その結果をまとめる予定である。結晶方位マッピングの解析手法の検討としては,多結晶材料のX線回折シミュレーションの構築を進め,それによりシミュレーションX線回折画像を生成し,それをいくつかの検討中のアルゴリズムに供して結晶方位の算出を行うことで,有効性の確認を行った。これらの研究および検討の内容については,軽金属学会の秋期大会にて口頭発表した。SPring-8実験において,得られる回折点データは数千枚の画像データで,大量である。しかしながら,1枚の画像に写っている回折点の数は,それほど多くない。その回折点データを画像処理して回折点の座標を取り出し,逆格子空間での散乱ベクトルに変換,試料内空間を格子状のマッピング位置で分割し,その格子点一つ一つの結晶方位として,逆格子空間内で最も適合する散乱ベクトルの組合せを探索する一連のプログラム群の作成を進めた。結晶粒の方位探索には,ランダム探索,遺伝的アルゴリズム,粒子群最適化アルゴリズム,反復法を適用できるものとした。多結晶材料のX線回折シミュレーションは完成させた。シミュレーションでの回折画像生成は数日の時間を要する。そのX線回折シミュレーションにより生成した回折画像データを方位解析プログラムで順次解析することで,方位解析エラー,方位の高角度精度を評価した。方位の高角度精度を上げるために,離れた位置での回折データの必要性が明らかになり,その解決策として複数の検出器の導入がよいと結論付けた。1回目の実験での画像データの解析は,開発プログラムを使い手順を追って別途進めている。X線回折実験の画像取得時の回転角度ステップを細かくすることで,高いひずみ量で解析実行が可能性を検討している。なお,解析時間が長い問題点があり,何らかの高速化の検討が必要であるが,現在のところ,一連の解析流れが確立した後に手を加える予定としている。本年度の研究計画であった以下の事項について,概ね予定通り進んでいる。・2回目のSPring-8放射光実験。・3D結晶方位マッピング解析の実施。(アルゴリズムを幾つか変えて)・結晶方位探索アルゴリズムの評価。X線CTは,最近,金属材料の変形破壊に関する学術調査において有力なツールとなっている。CTによる4D(=3D+時間)ひずみマッピングと結晶方位情報を与えるX線回折援用粒界追跡法の組み合わせは,結晶粒レベルの不均一変形状態の研究に利用できる独自手法である。通常では観察困難である結晶粒内の変形ひずみと結晶組織変化を4D観察するため,X線集光デバイスの利用および結晶方位解析の最適解探索アルゴリズムを導入することでDAGTを発展させ,変形組織における3D/4D結晶方位マッピングを実現する。これは金属の降伏,加工硬化や変形集合組織発達のメカニズム解明に利用できる。本研究では,研究期間中にSPring-8にて8回の放射光実験を行っている。放射光X線回折において,結晶粒の塑性変形による回折点の変化について調査を行った。引張変形により回折点が広がり強度は低下する。その変化を調査したところ,ひずみ増分が11.46%で,ω角度に最大で25度,平均で6度広がった。ω角方向への回折点の広がりは,ディテクタのy,z方向に生じる。強度変化の少ない回折点も存在し,それは材料内部の不均一変形でほとんど変形しない結晶粒が存在するためである。また,アルミニウム合金の24%平面ひずみ圧縮について,Pb粒子をマーカーとして放射光CTを使って個々の結晶粒の局所ひずみを計測した。垂直・せん断ひずみ成分において,試料内部でひずみ量の違いがあり局所不均一変形が観察できた。おおよそ数十から数百μmの領域サイズで異なる方向にせん断する特徴もみられた。圧延集合組織の方位成分で,{112}<111>はひずみ量と粒内方位差に比例関係にあることや,{001}<100>は同程度のひずみ量を受けた他の方位に比べて粒内方位差や方位分散が小さいなどの特徴が見られた。実験による多結晶材料中の変形組織形成

メカニズム解明の可能性が示唆された。SPring-8の放射光を使った金属材料の変形組織における3D/4D結晶方位マッピングについて研究を行った。多結晶材料のX線回折シミュレーションの構築,方位マッピングアルゴリズムの検討,塑性変形による回折点の変化の調査,および,アルミニウム合金におけるデモンストレーション実験の実施が行われ,実験による多結晶材料中の変形組織形成メカニズム解明の可能性が示された。本年度の研究計画であった以下について、実験および調査・評価が予定どおり進んでいる。・試料の変形条件とX線集光による効果を明らかにし,最適な実験条件を得る。次年度は,計画に従って以下を推し進める。・追加のSPring-8放射光実験。・3D結晶方位マッピングソフトウエアの完成。(研究後に容易に利用できるものとする)・3D結晶方位マッピングにより,変形によるミクロ組織の4D変化をデモンストレーション。構造材料結晶方位決定のために,次年度は、逆格子空間中の散乱ベクトルセットの適合度を評価する関数の定式化を行う。そして,各種最適解探索アルゴリズム(ランダム探索,遺伝的アルゴリズム,粒子群最適化法,反復法など)の適用を試みる。最終的にベストな条件で3D/4D結晶方位マッピングをデモンストレーションして完了するために,2回目の放射光実験を行う。これには,1回目の実験解析の不足点の補充的な意味と,よりチャレンジングな大ひずみ条件で方位マッピングを行うという意味の二つがある。予定していた研究用物品の購入手配が年度内に間に合わず,翌年度の納入となってしまったため。予定していた研究用物品の購入,研究のための情報収集・成果発表に伴う学会参加旅費として使用する。
地震時に生じる断層のせん断層に関する実験的・理論的研究

本研究は基盤の断層挙動を再現したアルミニウム棒による模型実験を行い,せん断層の発生形態を観察し,基盤に作用する応力分布を測定するともにそのせん断層の生成に関する理論式を推定することを目的としている。本研究は現有の設備がないため,アルミ棒を用いた基盤上の応力が測定可能な最大層厚500mmまでの実験装置の製作から着手した。本装置は移動基盤と固定基盤のアルミブロックの組み合わせにより,鉛直及び斜め方向に上下動し,正・逆断層変位を模擬することができる。本年度では鉛直方向に基盤を上昇させた実験のみに注目したため,移動・固定基盤の接点角は90°としている。本装置は従来の実験装置よりも5倍のスケールの実験(層厚500mmまで可)が行えることにより,寸法効果についてより吟味することができる。また,ロードセルは移動基盤側に6個,固定基盤側に10個を配置し,各アルミブロックに作用する平均直応力が測定できるようになっている。基盤の鉛直断層変位に伴う層厚50400mmのアルミ棒積層体の実験において,局所的,大局所的に発達するせん断層の変形構造,すなわちせん断層の発生形態を明らかにし,せん断層の変形と基盤上に作用する応力とは相関性があることが分かった。さらに,せん断層はV(断層(鉛直)変位量)/H(模型地盤の層厚)=4.56.5(%)で地盤表面に到達し,W(模型地盤表面到達位置)/H(模型地盤の層厚)が固定基盤側(+側)で平均0.40,移動基盤側(一側)で平均-0.23となった。基盤上に作用する応力と位置は,層厚100400mmで固定・移動基盤境界付近における固定基盤上の応力は減少し,移動基盤上の応力は増加する。固定・移動基盤境界から離れた点の応力は変化しない。地盤表面に到達した位置とその時の断層変位量,基盤上に作用する応力と位置は,層厚100400mmで寸法効果がないということも分かった。残念ながら,せん断層を生成に関する理論式を推定するには至らなかった。
胃癌、胃十二指腸潰瘍の発症におけるヘリコバクター病原性因子の役割

胃癌、胃十二指腸潰瘍、胃炎におけるヘリコバクター感染の役割を明らかにするため以下の検討を行った。胃体部皺襞幅と胃癌の関連についての症例対照研究胃体部の皺襞幅と胃癌に関する症例対照研究を行い、皺襞の腫大が胃癌と関連しているか検討した。検診を受診し早期胃癌と診断された59名と、性と年齢をマッチさせた胃癌と診断されなかった対照群236名を対象とし胃二重造影X線フィルムより胃体部の代表的な皺襞の幅をmmの単位で測定した。ヘリコバクター感染率は皺襞幅3mm以下では20%、4mmでは66%、5mm以上では90%以上と皺襞幅5mm以上ではほとんどがヘリコバクター陽性であった。胃癌のオッズ比(95%CI)は4mm以下を1とすると皺襞幅5mmでは7.2(3.2-16.5)、6mmでは10.2(4.1-25.3)、7mm以上では31.2(8.9-108.8)と皺襞幅と胃癌の間に有意な関連が観察された。ヘリコバクター感染胃粘膜での免疫応答、サイトカイン、増殖因子の産生胃炎症例の中では胃癌発症が高率である腫大皺襞性胃炎症例では十二指腸潰瘍患者の背景胃炎である皺襞非腫大性のヘリコバクター前庭部胃炎に比し粘膜細胞の増殖が亢進し、増殖期細胞の増加、著明な好中球、リンパ球、マクロファージの浸潤が認められた。著明な酸分泌の抑制とともにインターロイキン-1及びhepatocyte growthfactorのmRNA量増加及び分泌亢進が観察された。腫大皺襞性胃炎症例で見られるこれらの変化はヘリコバクターの除菌によりほぼ正常化した。HPの産生する酸分泌抑制因子酸分泌抑制因子産生能の菌株による差異がないかHPの培養上清中及び抽出液の酸分泌抑制能を分離襞細胞よりの酸分泌を指標として検討したが、胃癌、胃十二指腸潰瘍、胃炎症例より分離した菌株による差異はみられなかった。結論:胃体部の皺襞腫大を伴うヘリコバクター胃炎は著明な細胞浸潤、酸分泌の抑制、粘膜細胞の増殖亢進がみられる病態であり、胃癌発症の頻度が高いと考えられる。
ヘゲモニー国家の役割とグローバルヒストリーの構築

1.1999年11月に、ロンドン大学パトリック・オブライエン氏、シカゴ大学ブルース・カミングス氏、アムステルダム大学タ一ト女史を招聘し、国内の有力研究者約10名を交えて、国際ワークショップ「ヘゲモニー国家の役割と世界システムの変容」を開催した。その成果は、ウィスコンシン大学のトマス・マコーミック氏の論文も含めて、英文のProceedingsとして刊行の予定である。また、2000年5月に大阪外国語大学が主催する、日本西洋史学会第50回記念大会での国際シンポジウムで発表される予定である。2.2000年2月には、ジョンズホプキンズ大学のジョバンニ・アリギ氏を招いて、ワークショップの内容を再検討するレビューセミナーを開催した。3.共同研究の周知徹底をはかるために、玉木俊明氏をオランダとイギリスに、松田武氏をアメリカに派遣し関係する研究者と対話を重ねた。
幾何学的変分問題の解の構造に関する研究

幾何学的変分問題の解の構造を研究することが本研究の目的であったが、特にフィンスラー多様体への調和写像の研究を進めるうち、特異点をもつ汎関数を本質的に扱う必要が生じた。そのため本研究では特異性を持つ汎関数に対する変分問題の解、もしくは係数が特異性をもつ非線形偏微分方程式の弱解の正則性の研究に重点の1つをおいた。この方面の研究のため、係数がVMO(Vanishing Mean Oscillation)と呼ばれる不連続性を許容する関数のクラスに属する偏微分方程式の代表的な研究者の一人であるCatania大学助教授・M.A.Ragusa氏の協力を得ながら、VMO係数をもつエネルギー汎関数の最小化写像の部分正則性について研究を行った。Ragusa氏との共同研究では、VMO係数をもつエネルギー汎関数の最小化写像が「部分正則性」と呼ばれる性質を持つこと、すなわち「定義域の次元をmとするとき、m-2-ε次元のハウスドルフ測度が0となる集合を除いて、クラスc^<0,α>となる」ことを示した。なお、この結果は写像の定義域の内部でのものであったが、今年度はその結果の一部を境界まで拡張することができ、論文として準備中である。一方、各研究分担者もそれぞれの分担分野の研究を行った。長澤氏は赤血球の形態変換の数学モデルであるHelfrich変分問題について研究し、小川氏は非圧縮性理想流体に対する自由境界問題の研究を行い、2次元平面内の非有界領域における初期値問題で、表面張力の影響を無視し、流体が渦なし運動する場合を考察した幾何学的変分問題の解の構造を研究することが本研究の目的であったが、特にフィンスラー多様体への調和写像の研究を進めるうち、特異点をもつ汎関数を本質的に扱う必要が生じた。長澤氏は赤血球の形態変換の数学モデルであるHelfrich変分問題について研究し、小川氏は非圧縮性理想流体に対する自由境界問題の研究を行い、2次元平面内の非有界領域における初期値問題で、表面張力の影響を無視し、流体が渦なし運動する場合を考察した今年度は、フィンスラー多様体への調和写像に関する研究を中心に行った。エネルギーの最小値を与えるような調和写像に対しては、定義域の次元が4以下の場合に対して、内部領域における部分正則性についてはすでにある程度の結果を得ており、この結果について、立川は研究集会等の機会を利用して発表を行い、多くの研究者との極めて有意義な意見交換が出来た。特に、東北大学理学研究科・西川青季教授からは、ハーツホーン予想に対する微分幾何学的証明等、極めて重要な応用も考えられるとの大変注目すべき示唆を受けた。来年度以降は、この方面への応用も意識した研究を行っていきたい。上に記したように、フィンスラー多様体への調和写像の、定義域の次元が低い場合に対しては、内部に於ける部分正則性に関しては、ある程度の結果を得ていたが、今年度は定義域の境界の近傍に於ける正則性についても研究を行い、ある程度満足すべき結果を得つつあり、論文としてまとめる準備をしている。これが成功すれば、フィンスラー多様体への調和写像に対するディリクレ問題に対して、部分正則性を持つ解の存在問題が、定義域の次元が4以下の場合に対して、解決されることになり、大きな成果を得られと言えよう。また、フィンスラー多様体への調和写像に関しては、上述した結果以外に、熱流の方法による存在証明の研究も開始したが、まだ、結果を得るには至っていない。昨年度、フィンスラー多様体への調和写像の部分正則性に関して研究を行った際、エネルギー密度の係数に特異性があることに由来する困難に直面した。そのため、今年度より、特異性を持つ汎関数に対する変分問題の解、もしくは係数が特異性をもつ非線形偏微分方程式の弱解の正則性の研究を始めた。海外共同研究者として本研究に参加したCatania大学助教授・M.A.Ragusa氏は、係数がVMO (Vanishing Mean Oscillation)と呼ばれる不連続性を許容する関数のクラスに属する偏微分方程式の代表的な研究者の一人である。6月にRagusa氏を招き、また11月には立川がCatania大学を訪問しVMO係数をもつエネルギー汎関数の最小化写像の部分正則性について研究連絡を行った。Ragusa氏との共同研究では、VMO係数をもつエネルギー汎関数の最小化写像が部分正則性を持つことを示すことが出来た。やや詳しく述べると次のようになる。

「vをm次元ユークリッド空間内の有界領域Ωで定義されたn次元ユークリッド空間に値を持つ写像とする。このような写像に対してVMO係数を持つエネルギー汎関数F(v)(正確にはエネルギー汎関数をもう少し一般化したもの)を考え、その最小化写像uを考える。このとき、最小化写像uは、適当なε>0に対して、m-2-ε次元のハウスドルフ測度が0となる集合を除いて、クラスC^<1,α>となる。」その結果は現在投稿中である。また、部分的な結果を数理解析研究講究録に発表した。一方、各研究分担者もそれぞれの分担分野の研究を行った。昨年度より、特異性を持つ汎関数に対する変分間題の解、もしくは係数が特異性をもつ非線形偏微分方程式の弱解の正則性の研究を始めた。昨年度に引き続き、海外共同研究者として本研究に参加したCatania大学助教授・M.A.Ragusa氏は、係数がVMO(Vanishing Mean Oscillation)と呼ばれる不連続性を許容する関数のクラスに属する偏微分方程式の代表的な研究者の一人である。9月に立川がCatania大学を訪問しVMO係数をもつエネルギー汎関数の最小化写像の部分正則性について研究連絡を行った。また、Catania大学の他にScuola Normale Superiore di Pisaも訪問し、変分間題の解の正則性に関する研究において世界的権威であるM.Giaquinta教授に研究報告をおこなった。Ragusa氏との共同研究では、VMO係数をもつエネルギー汎関数の最小化写像が「部分正則性」と呼ばれる性質を持つことを示した。これは詳しく述べると次のようになる。」この結果は昨年度得られたものだが、その結果を述べた論文は今年度中に2編掲載された。また、この昨年度得られた結果は、写像の定義域の内部でのものであったが、今年度はその結果の一部を境界まで拡張することができ、論文として準備中である。
機械学習を用いた早期の生体情報及び活動状況変化検知システムの開発

圧力センサを使用したリアルタイム活動状況測定システムの開発とクラウドサービスを利用した生活活動状況評価法について検討した。(1)リアルタイム活動状況測定システムに関しては、起き上がりおよび歩行の変化を検出するためベッド端と床に設置したストライプ状の8個のフレキシブル型感圧センサとデータロガーの組み合わせで得られた信号から3組の2特徴量を選び出し、3クラス分類を行った。小型のPCボードで動作可能なソフトPythonによりサポートベクターマシン(SVM)を用いた分類を被験者に模擬的な2種類の運動制限を行った場合と無制限の場合での測定を行いベッドサイドと歩行中のセンサからの信号を用いて、教師あり学習を行いテストデータで正解率を調べた。その結果、十分な学習データが得られていない状況であるが、多層ニューラルネットワークを用いなくとも80%以上の正解率が得られることが分かった。(2)生活活動状況評価に関しては、ウェラブル機器による脈拍測定と同時間帯の活動記録を試験的に実施した。日常的に記録を行うには簡便に使える必要がある。被験者により生活活動が異なっていることや非日常的な行事的活動の記録の追加、集計などで記録及び操作が煩雑になる傾向となったため、クラウドサービスを利用したカレンダー形式の記録方法へと変更した。活動状況の評価精度を向上させるため多くの情報を入力してもらうことが有用であるが、被験者によるデータ入力に関しての問題とウェラブルによる生体情報記録との整合性の点において課題が判明した。問題可決のため、必要な活動記録の最低項目、生体情報との整合性を図るための最低記録頻度を今後検討する予定である。また、入力者の負担軽減のためアンケート項目数の減少を行い追加で自由記述欄を設けてテキストマイニングなどの分析手法を用いることも試みる。ベッドからの起き上がりとそれに続く歩行時の状態を8個のフレキシブル型感圧センサを用いた簡易検出システムに機械学習を導入して改良するため、センサの応答時間の組み合わせから、2特徴量3クラス分類を行う機械学習を行った。運動制限に関しては右膝関節運動制限状態・右上腕固定による肩関節運動制限状態・運動制限無の3状態を想定した。機械学習で特徴量として有効と考えられる3通りの組み合わせを用い、それぞれ10個ずつ合計30個の教師データとそれぞれ5個ずつのテストデータを用いて正解率を求めた。分類には最も適すると考えられるSVMを用い、カーネルとしては線形と動径基底関数を用いた。最適化により正解率は80%以上が得られた。今回収集したすべてのデータを用いて機械学習により被験者を区別、同一の運動制限の有無の分類、運動制限状態の分類を試みた。各データファイルを0.1秒分のデータを1ベクトルとして扱い、クラス分類手法としてはSVMを用い、カーネルはガウシアンカーネルを用いた。分類タスクごとのデータの総数によって、パラメータを最適化した。その結果、運動制限状態の有無は7群交差検証で95.3%、運動制限状態の違いは5群交差検証により90.4%で正解が判別できることが確かめられている。Googleのクラウドサービスを用いたアンケート調査をおこなったが、記載に時間及び集計及び管理に関して自由度が少ないことが分かった。継続可能な点を重視して必要最小限の内容を10段階のクリックによる選択とし、追加で自由記載できるように変更した。市販のクラウドサーバー利用に変更して、被験者の追加や集計担当の変更等も容易となった。精度の向上、日常的な記録の継続、ウェラブルによる生体情報記録との整合性の点において課題が判明した。現在、市販のウェアラブル装置で収集しているデータとの対応をどのようにとるのかを検討している。LabVIEWのデータロガーを用いて測定条件を変え機械学習のための体調変化のデータ収集を行う。歩行時の体調の変化がより顕著にわかる透析後の患者の状態を測定する。それらのデータを機械学習させることで本システムの可能性を検証する。歩行時の初期的データからセンサ形状を1cm幅のストライプ状から幅を広げることと、配置を工夫することでより効率的に体調変化のデータがえられる可能性が出てきているので、センサの形状及び配置についても検討して高性能化を目指す。データ分析の結果から、0.1秒ごとに各センサからのデータを取り込めばよいので、高価なデータロガーを用いずに、デマルチプレクサーICを用いて、AD変換機能が組み込まれているラズベリーパイかアルディーノ等の安価なワンチップPCボードが有するセンサとの通信機能を利用したソフトを組み合わせることで簡易システムを試作しテストする。このシステムに、機械学習させた分類機能を組み込んだより高性能なPCを利用して機械学習させた機能を取り込ませることでワンチップPCボードの分類機能が向上できるかを検証する。市販の活動記録調査機能を最適化することで、入力しやすくかつウェアラブルウォッチのデータと対比しやすくする方法を検討し調査を行い体調変化との関連を調べる。現有のソフトを使い質的変化を検出する方法の検討を行う。また、テキストマイニング等の量的変化も取り入れられるようにする。フロアおよびベッド上からのデータ収集に関し、フロアマットの硬さ・弾力性とセンサの形状から検討した。硬さ・弾力性の異なる4種類の約30cm四方のフロアマット下に円状圧力センサを4個設置し、加重の程度を変えた抵抗値を測定した。また、円状と帯状圧力センサのデータ処理に関して、ベッドから起き歩き出しを想定して比較検討した。

測定では円状圧力センサ(米国インターリンクエレクトロニクス社製のFSR400、500円/個)を2次元マトリックス状に組んだ銅線の交錯する部分に20個接続し2次元アレイを試作し、これとGUIプログラムであるLabVIEWを用いて、パルススキャン及びデータロガー機能を制御するシステムを形成した。帯状圧力センサは、FSR408(1500円/個)を6個使用し、LabVIEWのデータロガー制御機能と組み合わせて用いて1次元スキャン方式として形成した。初期実験の結果から、ベッドからの起き歩き出し測定では1次元方式を用いることとした。次に、体調不良を想定し、下肢の右膝または右足首の屈伸をベルトで制限した場合と制限しない場合の移動に伴うセンサの反応の違いを計測した。制約条件により圧力変化のポイントが異なる結果が得られた。今回は明らかに下肢の動きを制限したが、実際の日常生活における体調不良で同様の結果が得られるかは今後の検討課題である。これらの基本的な違いから、ベッドの弾力や測定点の工夫と、身長・体重といった体格や年齢による体力が異なる被験者、高さや幅が異なるベッドによる起き上がりから歩きだしのデータを取集することの重要性の確認と機械学習への応用を検討した。活動量の評価について、市販の機器のデータと被測定者が入力したクラウドサービスを用いたアンケート調査による活動日時・活動時間・体調疲労感・眠気・ストレス・自由記載結果との関連性に関する調査を継続している2次元センサアレイにより睡眠時の寝姿の圧力分布データと覚醒時のデータ、そしてベッドから離れる歩行時のデータを収集することで、画像を用いることがなくプライバシーの問題が生じない見守りのシステムが作製可能であると予測し、x軸方向の一つの銅線に電圧を加えている間に、y軸方向の銅線を1本ずつスキャンしてセンサからの出力電圧を測定することを繰り返すプログラムを作製した。しかし、長時間測定を安価で簡便に実施するため2次元、1次元測定距離間隔等から再検討し、他の研究報告も参考にし、1次元センサ方式を試行することとした。現在、新たなシステムを作製し実験を行っている。具体的には、起き上がりから歩行開始時の測定では、ベッドの違いや、体調及び年齢による違いを明らかにするためのデータ収集を行いつつ、測定時に必要なセンサ数、機械学習に必要なデータ取得間隔の最適化を行っている。また、歩行時の測定に関しては長時間測定時のデータ収集のタイミングやセンサ設置間隔の検討を行っている。脈拍・活動測定センサを用いた長時間測定に関しては当初予定のホットウォッチャではメーカーサイドの問題で生データの入手が出来なかった。そこで、市販の時計型ウェラブル機器を用いて脈拍計測を行い、計測時の活動記録を照らし合わせ検討を行った日常生活で活用するには、使用者にとって負担のない方法が重要である。しかし、今回の計測時の活動記録法では負担が大きかった。このため、記録の負担・記録の容易さと、重要な活動記録の情報確保の点から、所定フォーマットを用いた記録と自由記載、記録時間・頻度について検討を行った。今後は、脈拍測定方法に合わせインターネットの活用を含めた記録方法の検討を行っている。
複数電荷応答を許容する固体マトリクスの探索

3価の鉄原料と還元剤かつカーボン源としての有機物との燃焼反応時の自己発熱により、2価鉄からなる均一性の極めて高い前駆体を生成させ、これを比較的低温で短時間処理することでカーボンコートされた最終生成物を得る方法を開発し、効率的な材料スクリーニングを可能にした。A2MP2O7系材料において複数の新規化合物や新規多形を見いだし、高電圧特性と高安全性を高度に両立可能な材料群であることを提示した。その他、シュウ酸塩系材料の電極機能も新たに提示した。酸素酸イオンの存在を前提に、その多様性と正極としての実用性の接点を追求すべく、Li_2O-MO-P_2O_53元系でのシンプルな組成の材料探査の盲点を慎重に再検討した。その結果、Li/M比が2で複数電子反応が期待できるラインとピロリン酸ラインの交点に位置する、複数電荷応答の可能性を有する組成の新規縮合リン酸塩Li_2FeP_2O_7を発見し、その結晶構造を決定した。空間群P2_1/c (Monoclinic;a=11.01847(4)Å, b=9.75536(3)Å, c=9.80517(3)Å, b=101.5416(2)°, V=1033Å^3)で指数付けされたこの新物質は、通常の固相法により容易に合成できるばかりでなく、2次元拡散系であることが予見され、炭素被覆処理を施さない1μm程度の粒子サイズでも1電子理論可逆容量で動作し、比較的良好な負荷特性を示した。これまで報告されている鉄系リン酸塩正極の中で最も高い3.5Vの電位を発生する。Mnとの固溶体の合成も可能であったが、固溶に伴い容量は単純に減少した。Li_2MnP_2O_7においては、Mnは2種類のサイトを完全に占有しているのに対し、Li_2FeP_2O_7では、化学量論組成を維持しつつFeは3種類のサイトに分布する。その際、1種類の6配位サイトを完全占有するが、残りの2種類の歪んだ5配位サイトには統計的に部分占有する形で分配される。このため、固溶体は極めて複雑な構造となる。電位範囲を広げると、2電子可逆反応に相当する可能性のある電気化学データが得られたが、副反応と競合している状況であり、今後詳細な検討が必要である。インターカレーション反応をベースにした蓄電デバイスの大幅な高エネルギー密度化を実現するには、複数電荷による可逆的酸化還元反応を実現する必要がある。その可能性を有する、我々が発見した新電極材料Li_2FeP_2O_7においては2種類の遷移金属サイトが存在し、配位数など局所構造が異なっている。この2種類のサイトに対応する鉄の酸化還元反応がMnによる部分置換系Li_2Mn_xFe_<1-x>P_2O_7において安定化され、「電位分裂」と「高電位シフト」として観測されることを見いだした。その局所構造の違いからFeの反応電位に差が現れ、「電位分裂」が生じ「不安定な局所状態の増加に由来するさらなる高電位シフトが生じたと考えられる。開回路電圧の測定結果から、鉄の2価3価の酸化還元による高電位側の反応電位は、3.8から4V付近にも達していることが示された。単純なリン酸塩材料におけるFe^<3+>/Fe^<2+>の反応によってこれだけ高い電位が実現されたことは興味深い。様々な材料系におけるFe^<3+>/Fe^<2+>の反応電位の中でも、今回観測された4Vにも達する電位は、最も高い分類に属する。近年、Li(Mn,Fe)SO_4Fにおいて、ありふれた高スピンFe^<3+>/Fe^<2+>の反応電位が3.9V程度であることが報告されたが、より電気陰性度の大きいSO4^<3->,F^-を含んでおり、この意味でも今回の結果は驚嘆に値する。このような鉄が酸化還元反応による高電圧発生現象はMn以外の元素置換によっても共通して観測され、現象の一般性も確認できている。これらの事実から、Fe^<3+>/Fe^<2+>の酸化還元反応を利用した実用的な高電位材料の可能性が見えてきたと言える。また、Li_2MnP_2O_7が4.4V付近で電気化学活性を発現することを合わせて見いだした。材料探索の範囲をリチウムゲスト系からナトリウムゲスト系まで広げて検討を行った結果、Na2FeP2O7,Na2MnP2O7,Na2CoP2O7,およびこれらの多形派生物の存在を発見し、これらについて電極活性を確認したが、いずれも2電子反応の兆候を得るには至らなかった。

酸化物イオンの酸化還元反応を利用すべく、原子軌道ベースの4d-2p準位が近接し、大きな軌道混成が期待できるRu-O系化合物に注目した。さらに、積層構造中の稜共有の2次元層中の遍歴電子が電荷補償を広い空間で柔軟に行う可能性や、Naゲストとすることで充電状態の層状構造が安定することを期待して、Na2RuO3を合成し電極特性を評価した。その結果、充電カットオフを4.2Vと低めに設定した場合においても1.1電子反応相当の可逆容量を再現性よく確認し、充放電条件を変更することでさらなる高容量化の可能性を示唆する結果も合わせて得られた。以上より、d電子が局在する酸素酸塩系正極材料よりも、より共有結合性と電子非局在性を持ち合わせる材料系において多電子反応系が見いだせる可能性が大きいことを、ひとつの方向性として提示した。この方向性を3d電子系で実現すべく、P2型層状構造中でのCoの酸化還元過程を調査するための試料を作成し、電極特性を確認した。難X線分光による3d-2p混成軌道による電荷補償機構の検討へと展開することができた。新たに発見した新材料の反応機構体系化に関して予想以上に進展し、鉄の酸化還元による異常高電位発生という新規な発見に繋がった。また、2電子反応の期待出来るマンガンによる電気化学特性も見いだされ、これらについての多くの学会発表と論文発表を行った。24年度が最終年度であるため、記入しない。新規材料の開発に向けた検討を加速する。これまでも、様々な組成の新物質合成を試みてきているが、物質の新規性と優れた電気化学特性の両立は実現できていない。候補材料についての設計ポリシーと優先順位をより明確化し、探索を継続する。
異種ネットワークを統合するユニバーサルネットワーク技術

初年度においては、ヘテロジニアス通信環境におけるネットワークの異種性に対応するため、汎用性のあるモデル定義とアルゴリズムの提案を行いました。次年度においては、より実用性に向けた簡略化したモデルを提案し、リソース管理の最適解を求めるための高速なDecision theoryを提案しました。最終年度においては、シミュレーション評価により、モデルの有効性とアルゴリズムの高速性の検証を行い、論文まとめを精力的に行いました。特に、NICTで展開中の新システムである二次元通信システムを取り入れ、線(有線)・面(二次元)・空間(無線)の異種通信媒体にまたがるヘテロジニアス通信ネットワークを対象とし、異種通信媒体に対応できるMACの統合設計および方式提案を行いました。本提案方式における我々の最大のコントリビューションは、最適性/複雑性/信頼性の三つの側面について、いずれも欠けずに統合的に配慮した分散的な適応アルゴリズムを提案したことです。そして最後に、提案方式の有効性を検証するため、我々はランダムアクセスに基づき、従来方式との性能比較により、キャリヤーセンシング、固定・変動チャネル測定、制御パワーの測定を実施し、チャンネルの測定性能が理論値の上限に達することを確認しました。初年度において,ヘテロジニアス通信環境におけるネットワークの異種性に対応するため,理論的に検証可能なアプローチと実証評価可能なアプローチの両方を用いてネットワーク統合技術の研究開発を行った.まず理論的に検証可能なアプローチにおいては,NICTで展開中の新システムである二次元通信システムを取り入れて,線(有線)・面(二次元)・空間(無線)の異種通信媒体にまたがるヘテロジニアス通信ネットワークを対象とし,異種通信媒体に対応できるMACの統合設計および方式提案を行った.本提案方式は従来のCSMA/CA方式を根本から見直すことにより,QoS保証のできるヘテロジニアス通信における最適なチャネルアクセル方式を提案した.また通信環境に適応する,アドミッション制御と送信パワー制御による提案方式の最適性を検証するため,システム全体の最大性能を理論的に導いて従来方式との比較を行った.その結果,提案方式は従来のIEEE802.11方式よりも性能が大幅に改善できることが分かった.しかし本アプローチは異種通信媒体に対応できる統一MACの新たな設計・方式提案であるため,従来方式との互換性が全くなく,新たなハードウェアの開発が必要となる.そのため,方式評価は理論検証およびシミュレーション実験の評価に留まり,実環境での評価が課題となる.次に実証可能なアプローチにおいては,従来方式と互換性をもたせるため,従来のネットワーク階層構造とプロトコルに基づき,データリンク層のみにおいて新たに異種通信媒体制御モジュールを設けて,以下4つの機能制御を行う仕組みを導入した:(1)通信媒体の特定(2)通信環境の認識(3)通信媒体の最適利用(4)通信媒体に適した経路制御とフロー制御.特に,センサー,WiFiと二次元通信のようなヘテロジニアスな通信環境において,通信状況に応じた通信経路の構築方法提案し,シミュレーション評価を行った.初年度において、ヘテロジニアス通信環境におけるネットワークの異種性に対応するため、汎用性のあるモデル定義とアルゴリズムの提案を行った。次年度においては、より実用性に向けた簡略化したモデルを提案し、リソース管理の最適解を求めるための高速なDecision theoryを提案した。更に、シミュレーション評価によりモデルの有効性とアルゴリズムの高速性の検証を行った。特にNICTで展開中の新システムである二次元通信システムを取り入れ、線(有線)・面(二次元)・空間(無線)の異種通信媒体にまたがるヘテロジニアス通信ネットワークを対象とし、異種通信媒体に対応できるMACの統合設計および方式提案を行った。すなわち、本提案方式は、エネルギーを共有するチャンネル配分の問題に着目し、信頼性のあるデータ転送を行うための最小SNIR(signalto-interference and noise ratio)が保証できることをターゲットとしている。システムデザインは(1)チャンネル配分における理論的な最適解の計算スキーム(2)実装の容易性(3)ターゲットとするSINRの実現性を見出すための情報フィードバック、といった三つの要素が含まれている。更に、提案アルゴリズムは分散干渉計測を用い、Foschini-Miljevicマトリクスのスペクトル半径について正確に実時間追跡を行っている。本提案方式における我々の最大のコントリビューションは、最適性/複雑性/信頼性の三つの側面について、いずれも欠けずに統合的に配慮した分散的な適応アルゴリズムを提案したことである。最後に、提案方式の有効性を検証するため、我々はランダムアクセスに基づき、従来方式との性能比較により、キャリヤーセンシング、固定・変動チャネル測定、制御パワーの測定を実施し、チャンネルの測定性能が理論値の上限に達することを確認した。

そして最後に、提案方式の有効性を検証するため、我々はランダムアクセスに基づき、従来方式との性能比較により、キャリヤーセンシング、固定・変動チャネル測定、制御パワーの測定を実施し、チャンネルの測定性能が理論値の上限に達することを確認しました。