hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
腸球菌の新たな接合伝達機構による高頻度接合伝達性プラスミドの分子遺伝学的研究

1.薬剤耐性プラスミドpMG1は腸球菌から分離され、その接合伝達系が今まで知られているものと異なる可能性が示唆されている。そこで、研究が進んでいるグラム陰性菌のプラスミドでも良く明らかになっていない接合伝達時のtra遺伝子の発現調節機構を明らかにするためにこのプラスミドを用いることにした。接合伝達時の調節機構の存在を明らかにするために接合伝達時に転写量が増加するプラスミド遺伝子をノーザンハイブリダイゼーションで探したところ1つの遺伝子(71ORF2遺伝子)を見いだした。2.遺伝子破壊実験から71ORF2遺伝子は接合凝集塊の形成あるいは安定化に関与していることが明らかになった。3.Tn917によりtra変異株を作製し、その変異体における71ORF2遺伝子の発現を調べたところ、接合伝達に関わらず常に高いレベルで発現しており71ORF2遺伝子が負の制御を受けていることがわかった。4.71ORF2遺伝子が構成的に発現しているtra変異株の1つについて相補性試験やDNA塩基配列の決定を行ったところ新たな遺伝子(75ORF4遺伝子)が71ORF2遺伝子の調節に関与していることがわかった。5.75ORF4遺伝子は71ORF2遺伝子とは逆に接合伝達時に転写が低下する事がわかった。これは75ORF4遺伝子が71ORF2遺伝子と同様に接合伝達時に発現調節を受ける遺伝子であり、71ORF2遺伝子を負に制御する因子であることを裏付けている。6.tra変異株における75ORF4遺伝子の発現を調べたところ、発現しなくなったり、発現が構成的になったりと必ずしも一定ではなく、71ORF2遺伝子の場合とは異なり75ORF4遺伝子は複雑な制御を受けていることが示唆された。1.腸球菌より分離されその接合伝達系が今まで知られているものと異なる可能性が示唆されている薬剤耐性プラスミドpMG1を用い、接合伝達時に発現が誘導される遺伝子を、クローン化したpMG1断片をプローブとしてノーザンハイブリダイゼーションを行うことにより探したところ1つの遺伝子の転写量が接合伝達時に増加することを見いだした。これにより接合伝達信号を検索するための手がかりができた。2.その遺伝子内部の断片をPCRにより増幅し腸球菌に対するスーサイドベクターにクローン化しエレクトロポレーションにより導入することによってその遺伝子が破壊された株を構築した。そして接合伝達に関する表現形を調べたところ固形培地上では親株同様の伝達頻度を示したが液体培地中では1万倍近い伝達頻度の低下が見られた。このことはこの遺伝子が接合凝集塊の安定化に働いているということを示している。3.Tn917によりpMG1のtra突然変異体を分離しpMG1上の挿入部位を決定した。その結果tra遺伝子はプラスミド全体の約半分を占める領域に散在していることがわかった。そのうちとりあえず12株についていろいろな表現形について調べた。その結果7株について前述の遺伝子の転写量が構成的になっていた。このことはこの接合凝集塊の安定化を行っている遺伝子が通常負の調節を受けていることを示唆するものである。(昨年度の研究成果)腸球菌から分離されその接合伝達系が今まで知られているものと異なる可能性が示唆されている薬剤耐性プラスミドpMG1を用い、接合伝達時に転写量が増加するプラスミド遺伝子(71ORF2遺伝子)を見いだした。この遺伝子は接合凝集塊の形成あるいは安定化に関与していることが遺伝子破壊実験から明らかになった。また、Tn917により得られたtra変異株におけるこの遺伝子の発現を調べたところ、接合伝達に関わらず常に高いレベルで発現しており71ORF2遺伝子が負の制御を受けていることがわかった。

この結果を受けて平成12年度は(1)71ORF2遺伝子が構成的に発現しているtra変異株について相補性試験やDNA塩基配列の決定を行ったところ新たな遺伝子(75ORF4遺伝子)が71ORF2遺伝子の調節に関与していることがわかった。また75ORF4遺伝子は接合伝達時に71ORF2遺伝子とは逆に転写が低下する事がわかった。これは75ORF4遺伝子が71ORF2遺伝子と同様に接合伝達時に発現調節を受ける遺伝子であり、71ORF2遺伝子を負に制御する因子であることを裏付けている。(2)この結果から71ORF2遺伝子を制御する遺伝子の存在が示唆されたためtra変異株における75ORF4遺伝子の発現を調べたところ、発現しなくなったり、発現が構成的になったりと必ずしも一定ではなく、71ORF2遺伝子の場合とは異なり75ORF4遺伝子は複雑な制御を受けていることが示唆された。
生体内義歯床下圧力動態測定に基づくＩ－ＰＯｄインプラント支持効果の検証

Implant-Supported Partial Overdenture,以下I-POdに加重した際の支台インプラント,直接支台歯に加わる三次元荷重,義歯床下粘膜荷重を同時測定し,各測定部位の荷重に対する支台インプラント本数,設置位置の影響を検討した.直接支台歯に加わる荷重ならびに義歯床下粘膜に加わる荷重は,支台インプラントを設置することにより,支台インプラント無しの場合に比べて有意に減少した.すなわち遊離端欠損部に埋入したインプラントをI-POdの支台として利用することにより,直接支台歯ならびに義歯床下粘膜に加わる荷重の低減効果が発揮されることが定量的に示された.本研究では,近年臨床に導入され注目を浴びているImplant-supported Partial Overdenture;I-POdの有用性の検証とその設計指針を確立することを目的として,申請者らが独自に確立した生体内義歯床下圧力分布測定システムを用いて, I-POdにおける支台インプラントによる支持効果を生体内にて検証し,インプラントの埋入位置,インプラント上部構造の種類,義歯とインプラントの接触条件,義歯設計等について検討することを目的としている.1)機能時のI-POdの義歯床下圧力動態を生体内測定する.2)同一義歯での,各種上部構造,義歯床ーインプラント接触条件における圧力分布から各種条件でのインプラント支持効果を検証する.3)同一被験者において,各種義歯設計(両側処理と片側処理,レジン床義歯と金属床義歯など)における義歯床下圧力動態を検討する.1)ー3)より,I-POdの有効性を検証し,さらに支台インプラント上部構造の種類,義歯床ーインプラント接触条件,義歯設計について生体力学的エビデンスに基づいたI-POd設計指針の確立を目指す.本年度は,コントロールとなる部分床義歯を想定した上部構造が無いバージョンの,生体内義歯床下圧力測定を行った.圧力測定システムおよびシート型触覚センサを用いて義歯床下圧力分布を測定し,その精度について検討した.また,各種上部構造の詳細,および,接触条件の規定を検討を,模型実験にて行った.近年,歯列の部分欠損部顎堤に埋入した少数のインプラントを支持・維持に用いたインプラント支台パーシャルオーバーデンチャー(Implant-Supported Partial Overdenture,以下I-POd)症例が増加している.しかしながら,機能時のI-POdにおける支台インプラント,支台歯および義歯床下粘膜の荷重負担の様相に関しては未解明であり,I-POdの設計指針がないのが現状である.本研究では,下顎片側遊離端欠損模型にてI-POdに加重した際の支台インプラント,直接支台歯に加わる三次元荷重,義歯床下粘膜荷重を同時測定し,各測定部位の荷重に対する支台インプラント本数,設置位置の影響を検討した.下顎第二小臼歯から第二大臼歯までの遊離端欠損模型の第二小臼歯および第二大臼歯相当部の2か所にインプラントを埋入、欠損顎堤部には付加型シリコン印象材製の人工粘膜を付与した.支台インプラント,支台歯荷重は小型水晶圧電式三次元力センサにて測定し、義歯床下内面に粘膜荷重測定用の圧力センサを設置した.荷重は,義歯の第一大臼歯相当部に垂直方向に付与した.直接支台歯に加わる荷重ならびに義歯床下粘膜に加わる荷重は,支台インプラントを設置することにより,支台インプラント無しの場合に比べて有意に減少した.義歯床下粘膜に加わる荷重量は,インプラントを2本設置した場合に大きく減少し,また第二大臼歯部に支台インプラントを1本設置した場合では,第二小臼歯部に設置した場合に比較して有意に減少した.すなわち遊離端欠損部に埋入したインプラントをI-POdの支台として利用することにより,直接支台歯ならびに義歯床下粘膜に加わる荷重の低減効果が発揮されること,さらに支台インプラントを欠損遠心部に設置することで,床下粘膜荷重のより大きい低減効果が得られることが定量的に示された.Implant-Supported Partial Overdenture,以下I-POdに加重した際の支台インプラント,直接支台歯に加わる三次元荷重,義歯床下粘膜荷重を同時測定し,各測定部位の荷重に対する支台インプラント本数,設置位置の影響を検討した.直接支台歯に加わる荷重ならびに義歯床下粘膜に加わる荷重は,支台インプラントを設置することにより,支台インプラント無しの場合に比べて有意に減少した.すなわち遊離端欠損部に埋入したインプラントをI-POdの支台として利用することにより,直接支台歯ならびに義歯床下粘膜に加わる荷重の低減効果が発揮されることが定量的に示された.本研究では,近年臨床に導入され注目を浴びているImplant-supported Partial Overdenture;I-POdの有用性の検証とその設計指針を確立することを目的として,申請者らが独自に確立した生体内義歯床下圧力分布測定システムを用いて, I-POdにおける支台インプラントによる支持効果を生体内にて検証し,インプラントの埋入位置,インプラント上部構造の種類,義歯とインプラントの接触条件,義歯設計等について検討することを目的としている.1)機能時のI-POdの義歯床下圧力動態を生体内測定.2)同一義歯での,各種上部構造,義歯床ーインプラント接触条件における圧力分布から各種条件でのインプラント支持効果を検証.3)同一被験者において,各種義歯設計(両側処理と片側処理,レジン床義歯と金属床義歯など)における義歯床下圧力動態を検討.

1)ー3)より,I-POdの有効性を検証し,さらに支台インプラント上部構造の種類,義歯床ーインプラント接触条件,義歯設計について生体力学的エビデンスに基づいたI-POd設計指針の確立を目指す.本年度は,1)として,圧力測定システムおよびシート型触覚センサを用いた生体内義歯床下圧力測定を行った.また,2)については,各種上部構造,義歯床ーインプラント接触条件における圧力分布を模型実験にて測定するため,実験用模型の作成,センサのキャリブレーション等を行った.本研究では,1)機能時のI-POdの義歯床下圧力動態を生体内測定.2)同一義歯での,各種上部構造,義歯床ーインプラント接触条件における圧力分布から各種条件でのインプラント支持効果を検証.3)同一被験者において,各種義歯設計(両側処理と片側処理,レジン床義歯と金属床義歯など)における義歯床下圧力動態を検討.以上1)ー3)より,I-POdの有効性を検証し,さらに支台インプラント上部構造の種類,義歯床ーインプラント接触条件,義歯設計について生体力学的エビデンスに基づいたI-POd設計指針の確立を目指すものである.義歯床下圧力測定の方法を確立し,コントロールとなる部分床義歯を想定した上部構造が無いバージョンの,生体内義歯床下圧力測定を行ったが,各種上部構造,義歯床ーインプラント接触条件における生体内床下圧力測定までは至っていない.模型実験にて各種上部構造,義歯床ーインプラント接触条件における圧力分布を測定し,I-POd装着被験者における生体内測定によって得られた生体内圧力動態と比較検討を行っていく予定である.現在はそのうち,模型実験にて,上部構造の種類・サイズおよび接触条件の規定等を検討している.本研究では,1)機能時のI-POdの義歯床下圧力動態を生体内測定.2)同一義歯での,各種上部構造,義歯床ーインプラント接触条件における圧力分布から各種条件でのインプラント支持効果を検証.3)同一被験者において,各種義歯設計(両側処理と片側処理,レジン床義歯と金属床義歯など)における義歯床下圧力動態を検討.以上1)ー3)より,I-POdの有効性を検証し,さらに支台インプラント上部構造の種類,義歯床ーインプラント接触条件,義歯設計について生体力学的エビデンスに基づいたI-POd設計指針の確立を目指すものである.1)については,義歯床下圧力測定の方法を確立したものの,I-POd装着被験者における床下圧力測定までは至っていない.2)については,模型実験にて各種上部構造,義歯床ーインプラント接触条件における圧力分布を測定し,I-POd装着被験者における生体内測定によって得られた生体内圧力動態と比較検討を行っていく予定である.現在はそのうち,模型実験を主に進行中である.本研究では,1)機能時のI-POdの義歯床下圧力動態を生体内測定.2)同一義歯での,各種上部構造,義歯床ーインプラント接触条件における圧力分布から各種条件でのインプラント支持効果を検証.3)同一被験者において,各種義歯設計(両側処理と片側処理,レジン床義歯と金属床義歯など)における義歯床下圧力動態を検討.以上1)ー3)より,I-POdの有効性を検証し,さらに支台インプラント上部構造の種類,義歯床ーインプラント接触条件,義歯設計について生体力学的エビデンスに基づいたI-POd設計指針の確立を目指すものである.
障害者における摂食・嚥下機能訓練とその評価に関する研究

従来、術者の経験により評価、判断されてきた嚥下機能訓練の進行度合いを客観的に提示することを目的として、正常有歯顎者と障がい者の試験食品嚥下時の内視鏡画像記録および嚥下音記録を行った。これらの結果を分析し、新たな診断基準を設定した。嚥下音記録から、嚥下の有無、誤嚥の有無の診断を行わせ、その診断精度を求めたところ、正診率は83%であり、スクリーニングテストとしての有用性が確認できた。I目的本研究の目的は、嚥下機能の改善の可能性を客観的に提示することであり、従来、術者の経験により評価、判断されてきた嚥下機能訓練の進行度合いを客観的に提示することである。このことは、多職種がかかわることの多い摂食嚥下リハビリテーションにおける共通認識を持った嚥下機能訓練の進行度合いの評価が可能となるものと考える。II方法若年健常有歯顎者5名および嚥下機能訓練を実施している嚥下障害患者3名を被験者とした。咀嚼試験の際の姿勢は、日常、患者が食事に取っている食事姿勢とする。嚥下試験においては、機能訓練効果の結果、無理なく嚥下できることが確認された食品あるいは同様のテクスチャーを有する試験食品、患者あるいは保護者が摂食可能性評価を希望する食品を嚥下試験食品として嚥下試験を行う。嚥下運動時の内視鏡検査には、経鼻的に挿入した耳鼻咽喉科電子ファイバースコープを用いる。嚥下音の観察には、生体信号検出ユニットと加速度型心音マイクを用い、甲状軟骨より側方3cmの部位に両面テープと粘着テープで固定することで聴取する。また、嚥下試験時の頭部の動きは、今回購入した高解像度ビデオカメラにて記録し、内視鏡画像、嚥下音と共に4チャンネル画像処理システムに同時記録する。III結果内視鏡で嚥下運動を記録した際に、ホワイトアウトが観察されるが、これは、嚥下第1音発生と同時期であることが観察できた。また、喉頭の挙上開始と嚥下第一音の発生が同時期であることが観察できた。また、正常嚥下では、嚥下第1音発生に引き続き嚥下第2音が発生し、喉頭蓋付近には食塊の残留が認められなかったが、嚥下障害を有する患者においては、梨状陥凹や喉頭蓋周辺に食塊が残留しており、誤嚥を来しやすい状況になっていることが観察できた。II方法正常有歯顎者5名、障がい者5名を被験者として、試験食品嚥下時の内視鏡画像記録および嚥下音記録を行った。嚥下運動時の内視鏡検査には、経鼻的に挿入した耳鼻咽喉科電子ファイバースコープを用いた。嚥下音の観察には、生体信号検出ユニットを介して超音波診断装置に接続した加速度型心音マイクを用い、甲状軟骨より側方3cmの部位に両面テープと粘着テープで固定することで聴取した。内視鏡画像データおよび嚥下音波形データを今回購入予定の高解像度ビデオデッキを介してデジタル画像データとして、4チャンネル画像処理システムを有するパーソナルコンピュータに取り込み、擬系列の分析を行った。また、嚥下試験時の頭部の動きは、今回購入予定の高解像度ビデオカメラにて記録し、内視鏡画像、嚥下音と共に4チャンネル画像処理システムに同時記録した。さらに、歯科医師30名を被験者として、我々の規定した診断基準を元に、嚥下音記録から、嚥下の有無、誤嚥の有無の診断を行わせ、その診断精度を求めた。III結果と考察内視鏡で嚥下運動を記録した際にホワイトアウトが観察されるが、これは、嚥下第1音発生と同時期であることが観察できた。正常嚥下では明確な2音が観察されるか、2音を合わせた持続時間が316msec以上であった。また、誤嚥時には、明確な咳の音波形を記録するか、呼吸に対応した小さな波形が観察された。以上の結果を基に設定した診断基準の正診率は83%であり、スクリーニングテストとしての有用性が確認できた。
複言語・複文化活動を通した学びの共同体の構築と有効性：外国語系学部と地域の協働

以下のサブテーマにおいて、実践共同体におけるプロジェクトの実践及び効果の評価を試みた:1)英語指導実践:教職志望の大学生が、近隣の小学校において英語活動に参加した際の活動記録や反省会の記録インタビューによって効果を検証し論文を執筆した。;2)中国語プロジェクト:ゼミの学生を対象に、協同学習の手法で中国語による街頭アンケートを実施した。アンケートの作成、翻訳、口頭練習、実践までの過程において、ミニッツペーパおよび振り返りシートを用いて教育効果を測定し、実践の改善点についても分析を加えた。;3)町おこし:福井県越前町熊谷地区等のフィールドミュージアム活動では、引き続き学芸員資格課程履修生、および公共政策ゼミ生が参加し、地域課題の解決に向けた活動を通した異文化コミュニケーション能力、課題解決能力の向上について視覚化を試みた。;4)地域高大連携:地元足羽高校中国語研究会学生と研究分担者が指導する学生、院生が高大共同で活動に参加し、リーダーシップ、サポーターシップ、協調性からその変化を観察した。;5)生態学:「昆虫食」をテーマに卒論を執筆していた学生とともに、東大阪大学で開催された「昆虫料理教室」に参加し広い視野で昆虫食をとらえた卒論を書くことができた。;6)文化遺産の継承教育:今年度もカナダ移民を資源化した地域再生事業をおこなう和歌山県美浜町三尾地区とカナダの日系人社会をつなげるグローカルな学生事業を展開した(例;トロントの日系文化会館、和歌山県人会との共催による日英二言語での動画の上映会、英語「語り部ジュニア」養成講座の合同企画、日系カナダ人のアテンド通訳) ;7)評価:本研究の評価を行うために、学習の動機付けやエンゲージメント、学習方略、異文化理解、ジェネリックスキル等を測定する質問紙を開発し、2019年度の実践での実施、分析の準備を行った。実践を行うフィールドの開拓は進み整備されつつある。具体的な成果としては、卒論やその他の制作物、学会発表等で視覚化されてきている。生態学プロジェクトでは学外活動によって、学生のモチベーションや卒業論文の質の向上が確認され、特に、卒業論文に関しては、規定の16000文字をはるかに超える34000文字の秀逸な論文となった。英語指導に関するプロジェクトに関しては、新たな地域や教育機関が参入し学びのフィールドが拡大された。文化継承教育に関するプロジェクトでは、学生によるプロジェクトの実施にとどまらず、共通の課題意識をもつ国内外の関係者とのネットワークが広がりつつあり、発表の機会や共同研究の萌芽につながり始めている。プロジェクトによっては継続的なテーマで実践に関わることができるフィールドの開拓ができた。中国語プロジェクトは、異なる中国語能力や文化的知識をもつ学生同士が学びの共同体を構築し、中国語による街頭アンケートを行ったことにより、他人と協同する力や中国語でのコミュニケーション能力の醸成に一定の効果があることが看取された。各プロジェクトに参加した学生の学びの成果を、統一の指標での効果が検証していくため、プロジェクト間で共通に測ることができる系統だった評価方法を開発した。さらにプロジェクトによって働きかけた各共同体(児童、地域、受益者、連携者、当事者)に対しても、取り組みが与えた効果を系統的に検証するために、個々のフィールドに適した評価方法を検討している。今後の方策として、引き続き各共同体において複言語活動プログラムの改善を試みながら実践を行いつつ、教育効果を測定する指標を用いて実践活動への参加学生の学び、及び共同体の変容について検証し、成果をまとめ報告する。また新たな形での学びの共同体の開拓可能性を探る。具体的には以下の方法で上記の方策を実現させる。1)実践を進めつつ、包括する形での枠組み(学びの共同体の構築、学習成果の評価)を考える。その実践内容や過程を共有し合う機会を持ち、お互いに示唆を得る。;2)プロジェクトの効果を客観的にする指標として2018年度に開発された共通尺度を用いて、プロジェクトの効果を検証する。;3)実践参加経験が、参加学生、地域、児童の成長等、活動共同体に与えたインパクトなど、各活動に特化した活動効果を評価するために、コンセプトマップ、インタビューやフィールドノート、ルーブリック、アンケートなどを用いて質的なデータを収集し、分析を試みる。;4)複数の分野の教員と学生が既に開拓済みのフィールドや、既に有する資源や機会を生かして協働プロジェクトの可能性を検討し試みる(例:昨年度実施した高大連携現地活動を拡大し、参加の効果や域に与えた影響についての評価を試みる。また、多言語多文化共生を目指して外国語での絵本の読み聞かせプロジェクトを既に実施されているイベント等で試み、今後の活動方法を検討し、新たな活動共同体を開拓する);5)各実践活動の評価結果を、学内外の学会や研究会で発表し、論文や報告書にまとめる。以下のサブテーマにおいて、複言語・複文化活動を通した地域貢献につながる実践共同体を構築し、プロジェクトの実践を試みた。その結果、プロジェクト型学習からの学生が得た学びや共同体側に与えた効果視覚化及び検証を試みた:1)英語指導実践:教職志望の大学生有志が、近隣の小学校において英語活動を実施し、参加学生の活動記録や反省会の記録インタビューによって効果を検証し、学会で発表した。実践共同体に与えた影響については、活動内容のビデオ観察や、参加児童による授業の振り返りを分析した;2)中国語プロジェクト:嵐山公園亀山地区にて、中国語圏からの訪日観光客を対象に中国語で、当該観光客が旅行中に言語面で感じた困難、問題点について聞き取り調査を行った。学びの過程を、振り返りシートを用いてインタビューを行った;3)町おこし:福井県越前町熊谷地区等のフィールド

ミュージアム活動に、学芸員資格課程履修生、および公共政策ゼミ生が参加し、地域課題の解決に向けてリーダーシップ、サポーターシップ、協調性から評価した;4)生態学:徳島県名西郡神山町における有機農法を用いて生産した野菜を地域で消費するFood Hubプロジェクトや、兵庫県豊岡市コウノトリの郷公園での日本で地域絶滅したコウノトリの野生復帰の取り組みについてのインタビュー調査を行い、「地産地食」の取り組みや「生物の絶滅」についての卒論が作成された;5)文化遺産の継承教育:戦前からカナダへ出稼ぎ移民を輩出してきた和歌山県美浜町三尾地区にて、地域の住民や行政・教育関係者またカナダの日系団体との連携し、学生が国内外で聞き取り調査を実施した。成果を日英二言語での動画のYoutubeでの公開及び国際学会でのポスター発表を実施した;6)PBLの実践手法の確立の試み:大学コンソーシアム京都のFDフォーラムで、「PBLの組織的な運用・実践」という分科会を運営した。実践を行うフィールドの開拓は進み整備されつつある。具体的な成果としては、卒論やその他の制作物、学会発表等で視覚化されてきている。英語指導に関するプロジェクトに関しては、新たな地域や教育機関が参入し学びのフィールドが拡大された。文化継承教育に関するプロジェクトでは、時宜的に美浜町の日ノ岬・アメリカ村再生事業が本格化し、運営団体としてのNPOも立ち上がるなかで、「美浜町と京都外大の連携協力に関する協定」を締結したり、美浜町およびカナダ、トロントでの研究・教育活動の枠を広げることが実現するなど、飛躍的な進捗も見られた。しかしながら、各プロジェクトに参加した学生の学びの過程を示す記録は、インタビューやアンケートなどで質的なデータは蓄積されているが、実践参加による学生の学びの成果を、プロジェクト間で共通に測ることができる系統だった評価方法が確立されていないので、統一の指標での効果が検証されていない。さらにプロジェクトによって働きかけた各共同体(児童、地域、受益者、連携者、当事者)に対しても、取り組みが与えた効果を系統的に検証する指標も開発することができていない。またプロジェクトによっては継続的なテーマで実践に関わることができるフィールドの開拓ができていない。中国語のプロジェクトでは、中国語の街頭インタビューにおいてアンケートの目的を、中国語圏からの観光客の消費傾向やニーズに応えるために必要な取り組みを把握することに絞るべきか現在検討中である。以下のサブテーマにおいて、実践共同体におけるプロジェクトの実践及び効果の評価を試みた:1)英語指導実践:教職志望の大学生が、近隣の小学校において英語活動に参加した際の活動記録や反省会の記録インタビューによって効果を検証し論文を執筆した。;2)中国語プロジェクト:ゼミの学生を対象に、協同学習の手法で中国語による街頭アンケートを実施した。
イノベ-ションと企業価値-医薬品産業の研究-

日本の大手医薬品企業は2000年以降、大型合併・企業結合、海外のバイオベンチャ-の買収を展開してきた。2000年以降の10年間の期間について経営分析を行った結果、大手医薬品企業の収益性は向上しておらす、ガバナンスコストやのれんの発生が収益性の低下をもたらしたと考えられる。本年度は欧州のバイオテクノロジー企業、とりわけ、ユニークな発展を遂げているフランス・バイオテクノロジー企業の生成と発展の論理について文献研究を行った。フランス・バイオテクノロジー企業の代表格であるTransgeneを考察することにより、次のことが明らかとなった。Transgeneは薬効探索を確立し、バリューチェーンの支点であるフェーズIIまでも自社で行い、成功確率を高めることにより、大手製薬企業と提携し、その提携をもとに資本市場からの資金調達を行うという資金の循環が形成されている。このことは、株式市場からの資金調達はバイオテクノロジー企業がコンピタンスを強化した結果として生じるのであって、こうした資金循環が生じるためには、まず、サイエンスを強化し、薬効探索を強固にすることである。このような条件がそろって初めて、資本市場からの資金調達が可能になるのである。こうした点を踏まえて、日本のバイオテクノロジー企業を取り巻く環境についてみると、日本の資本市場ではバイオテクノロジー企業に資金を融資するための仕組みが整備されていないことがバイオテクノロジー企業の発展の桎梏あるいはファイナンス・ギャップとして指摘されている。もちろん、融資の仕組みが重要であることは否定できないが、今後、日本のバイオテクノロジー企業が発展していくためには、融資を受けるための前提として、どのようにして研究の質を高め、薬効探索を高めるようなマネジメントを実施していくのかが課題であるといえよう。本年度は、医薬品産業を基礎づけているバイオテクノロジーの事業化について研究した。バィオテクノロジーは遺伝学、免疫学、分子生物学、細胞生物学、構造生物学の原理を適用した技術であり、未だ十分な研究がなされておらず、その成果を期待することが難しい技術である。一方、バイオテクノロジー産業.(医薬品産業を含む)は、専門化した知識が重要なインプットの産業であることから、バイオテクノロジーに関する知識を事業化するには次のような課題があることがわかった。第1に、科学者はセレンディピティ(serendipity:思わぬものを偶然に発見する能力)、自己組織化(self-organizing)、自己言及(self-reference)を重視している。このことは、彼らの知識を事業化するに際して、技術移転機関(technology-transfer offices)が関与すると、この機関が科学者のニーズを十分に理解できず、利益志向で動くことになり、科学者との間にコンフリクトを発生させる。第2に、バイオテクノロジーの発生をみると、バイオテクノロジーは遺伝学と医学研究のような科学における軌道を変更して生み出されたことから、科学者の研究の軌道についても研究しなければならない。第3に、バイオテクノロジー知識の事業化は、サイエンスやテクノロジープッシュがイノベーションの主要な推進力(driver)となっている。しかも、テクノロジー志向であるために未だ市場が存在しない。したがって、そのような状況で生み出された知識については、産業界からすれば、事業化できるという確証を得ることが必要であり、その確証が得られれば、次のプロセスに移行することができる。その意味で、バイオテクノロジーに関する知識は、徹底的な探索と学習プロセス(probe-and-learn process)が求められることから、産業界としてもどのようにして徹底的な探索を行うのかが課題となる。現在、会計学の分野で企業評価を行うためには、企業価値の測定が重視されている。企業価値は、将来キャッシュフローを資本コストで資本還元した現在価値で算出される。しかし、将来キャッシュフローと資本コストは予測の数値であるために、企業価値そのものも予測の範囲にすぎない。しかも、企業価値で測定した場合、業界や企業の特性も考慮されていないために、実態から乖離する傾向がみられる。そこで、本研究では、伝統的な手法で企業評価を行うことにした。その指標は、売上高営業利益率である。この指標は、企業が売れる商品をいかにして生み出して利益を上げているのかを示す指標である。今回の研究では、2005年に合併して誕生したアステラス製薬と経営統合した第一三共に注目した。両社とも合併ないし統合後、売上高は約2倍上昇した。売上原価が売上高に占める売上原価率は、両社とも30%前後で推移している。売上高販管費率についてみると、、アステラス製薬では45%前後で推移しているのに対して、第一三共では、55%前後で推移している。このため、アステラス製薬の売上高営業利益率は25%前後で推移しているが、第一三共では、15%前後で推移していて、両社には約10%の差が生じている。また、第一三共は、2008年度にインドのジェネリック医薬品企業であるランバクシー・ラボラトリーズを買収したために、2009年度には売上高販管費率が64%に上昇し、その結果、売上高営業利益率は10.5%にまで低下している。このように大型合併や統合により、両社には収益性においてかなりの開きがみられており、第一三共では、経営統合や合併にともない、統治費用(ガバナンスコスト)が発生していると推察される。統治費用はどのような原因によって発生したのか、両社の経営組織を考察することが残された課題である。

バイオテクノロジー分野はIT分野と比べて未だ未解明な領域が横たわっている。バイオテクノロジー分野の研究者にはセレンディピティが重視されており、科学者にとっては、バイオテクノロジーの知識の事業化とは違和感があるように思われる。一方、産業界からすれば、バイオテクノロジー分野の知識の事業化が経済成長の推進力になるという考えがある。このように相反する両者の論理をどのような指標(数値)で捉えることができるのか、未だ方向性が定まっていない。24年度が最終年度であるため、記入しない。経済の活性化のためにバイオテクノロジー分野の知識の事業化だけに重点を置いた政策を推進していくと、知識の源泉としての大学が衰退することになる。まず、大学の研究者の発見・発明を向上させるための仕組みが求あられる。また、大学の知識の事業化に対して研究者がどのように理解しているのかの解明も求められる。しかし、科学が複合化・システム化している今日、大学の知識を事業化しないと経済は衰退することになる。まさに、大学と産業界の相反する両者をどのような論理で統一化するのかが今後の課題である。
樹状細胞を標的とした上気道粘膜ワクチン開発-上気道炎と頭頸部癌への応用-

ケモカインCCL20は、樹状細胞の粘膜へ誘導させる作用を有することがわかっている。免疫応答の誘導や制御において、樹状細胞は中心的役割を担っているため、樹状細胞をターゲットにした免疫療法やワクチンは効果的であると考えられる。CCL20の鼻粘膜樹状細胞、および鼻粘膜免疫応答への影響について検討した。マウスに対しリコンビナントCCL20 10μgを経鼻的もしくは経腹腔的に投与し、2日後に鼻粘膜を採取し、免疫組織化学およびフローサイトメトリ?にて樹状細胞について解析した。次にCCL20投与後のマウスに対して、インフルエンザ菌のP6外膜タンパクにて経鼻免疫を行ない、抗原特異的免疫応答について解析した。その結果、経鼻的CCL20投与後、粘膜免疫誘導組織であるNALT(nasal-associated lymphoid tissue)中のCD11c^+樹状細胞が増加した。T細胞、B細胞への影響は明らかではなかった。経鼻免疫後、興味あることに経鼻的CCL20投与では抗原特異的免疫応答が増幅させた。このことからCCL20による樹状細胞をターゲットにした新しい免疫療法・ワクチンの可能性が示唆された。樹状細胞を標的として、すなわち生体内の樹状細胞を活性化することにより効率的に免疫応答を誘導しようという取り組みを行なってきており、非常に有効な戦略であることが、これまでの研究で明らかとなった。今回は樹状細胞そのものを投与した場合に免疫応答が誘導されうるかについて検討した。樹状細胞の細胞株を使用した。in vitroで樹状細胞をインフルエンザ菌の外膜タンパク抗原P6で刺激し、細胞をマウスに対し、経鼻的に投与し、P6特異的免疫応答について検討した。その結果、抗体価の上昇はほとんどなかったが、興味あることにインフルエンザ菌感染は抑制された。その機序として細胞傷害性T細胞の関与が示唆された。また樹状細胞を培養した後の培養上清からexosomeを抽出、精製し、これを経鼻投与することで抗原特異的免疫応答が誘導されうるかについて検討した。その結果、exosomeを投与した場合にはP6特異的抗体価の上昇を認め、インフルエンザ菌感染も抑制された。Exosomeのプロテオーム解析は今後の検討課題であるが、新しい粘膜ワクチンとなりうることが示唆された。樹状細胞の増殖因子であるFlt3Lを経鼻的もしくは経腹腔的にマウスに対し投与すると、粘膜免疫誘導組織であるNALTにおいて樹状細胞が著明に誘導された。興味あることに経鼻、腹腔といった投与ルートの違いにより誘導される樹状細胞サブセットが異なっていた。次にFlt3L投与後に、インフルエンザ菌の外膜タンパクP6を経鼻投与すると、Flt3L経鼻投与群において有意にP6特異的免疫応答が誘導され、鼻咽腔からのインフルエンザ菌の排除も促進された。以上のことから、Flt3L経鼻投与は新しい経鼻ワクチンストラテジーとなることが示唆された。免疫応答の司令塔である樹状細胞の活性化を介して、感染予防に有効な免疫応答を誘導しうるような経鼻ワクチンプロトコールの作成を試みた。樹状細胞の増殖因子であるFlt3Lをマウスに対し、単回経鼻投与すると上気道の粘膜免疫誘導組織であるNALTにおいて、成熟樹状細胞が増加した。興味あることに、経腹腔免疫でも樹状細胞は誘導されたが、投与方法により、誘導される樹状細胞サブセットが異なっていた。次にFlt3L投与後にインフルエンザ菌の外膜タンパクP6で3回経鼻免疫を行ない、抗原特異的免疫応答および鼻咽腔からのインフルエンザ菌排除効果について検討した。その結果、経鼻Flt3L+経鼻P6投与により粘膜系IgAおよび全身系IgGが誘導され、インフルエンザ菌のクリアランスも促進された。Flt3Lの経鼻アジュバントとしての有用性が示唆された(Vaccine 2010)。2.NKT細胞と樹状細胞による免疫誘導NKT細胞は樹状細胞の成熟を促進させ、両者の双方向性の細胞間相互作用は免疫応答において重要である。

NKT細胞のリガンドであるa-GalCerをアジュバントとして用い、抗原P6とともに経鼻免疫を行ない、抗原特異的免疫応答について検討した。その結果、NALTにおいてNKT細胞および樹状細胞の増加を認め、両者の細胞間協調の場がNALTであることが示唆された。a-GalCerをアジュバントとして用いることで強力な免疫応答が誘導され、インフルエンザ菌の排除効果も著明であった。新しい経鼻ワクチンの可能性が示唆された(Vaccine 2010)。
網膜疾患モデル動物を用いた網膜内神経ステロイドの産生と視機能調節機能の解析

失明などの重篤な障害を引き起こす網膜変性疾患は、神経細胞の障害が進む原因不明の疾患であり、その多くは有効な治療がない.本研究は、神経変性疾患の研究につながる基礎的研究と言う位置づけで、網膜における神経ステロイドの役割を分子生物学的および組織化学的手法を用いて解析を行った.様々な神経ステロイドを合成する酵素の網膜内での局在を調べるための抗体を作製し、正常な網膜における酵素の発現を調べた.これらの結果は、今後網膜変性疾患のモデル動物などを用いた研究結果との比較解析などを行うことにより、網膜変性疾患の原因究明、治療法の確立などへと展開することが期待できる.失明などの重篤な障害を引き起こす網膜変性疾患は、神経細胞の障害が進む原因不明の疾患であり、その多くは有効な治療がない.本研究は、神経変性疾患の研究につながる基礎的研究と言う位置づけで、網膜における神経ステロイドの役割を分子生物学的および組織化学的手法を用いて解析を行った.様々な神経ステロイドを合成する酵素の網膜内での局在を調べるための抗体を作製し、正常な網膜における酵素の発現を調べた.これらの結果は、今後網膜変性疾患のモデル動物などを用いた研究結果との比較解析などを行うことにより、網膜変性疾患の原因究明、治療法の確立などへと展開することが期待できる.網膜変性疾患は,失明などの視機能障害を引き起こす神経変性疾患の一つであり,その主な原因は網膜神経細胞のアポトーシスである。これらの網膜変性の発症機序の解明や,神経細胞の保護・再生療法の開発には,モデル動物系統の確立や,実験的に網膜変性を引き起こす手法などを通して研究が進められているが,神経ステロイドが網膜変性に対してどのような作用機序で関与しているのかについては,未だ十分な解明には至っていない。本研究では,網膜内で産生される神経ステロイドの一連の代謝経路を統合的に解析し,網膜疾患モデルにおける神経ステロイドの産生およびその変化をとらえることによって,網膜変性疾患の作用機序と網膜内神経ステロイドの連関,さらに神経ステロイドの視機能調節に果たす役割を明らかにすることを目的としている。本年度においては,まず正常ラット網膜を用いて各種ステロイド代謝酵素の局在を明らかにするために,これまでにウサギに免疫することによって得た抗血清を精製し,その抗体の特異性について検討を行なった。これまでに得た抗ステロイド代謝酵素抗体は,aromatase,5α-reductase type I,type II,5β-reductase,3α-hydroxysteroid dehydrogenase(3α-HSD),3β-HSD,CYP17であり,それぞれ動物組織ホモジネートを用いたウエスタンブロット法を行なった。また,5α-reductaseはtype I,IIといったisoformが子在するため各抗体の交差性の確認に,培養細胞にそれぞれのステロイド代謝酵素を強制発現させる系を作成し,それらを用いたウエスタンブロットにより検討をおこなっており,これによって抗体を用いた免疫組織化学法により各種ステロイド代謝酵素の網膜における発現,局在等を明らかにすることが可能となる。さらに胎生期からの一連の発生過程における神経ステロイドの役割,変性網膜と正常網膜との比較解析などから神経変性疾患の研究につながる基礎的研究として重要な意義があると考える。失明などの重篤な視機能障害を引き起こす網膜変性疾患は、アルツハイマー病やパーキンソン病といった神経変性疾患と同様に神細胞死の常によって発症して進行性に神経細胞の障害が進む因不明の疾患でありその多くは有効な治療がない。本研究では、近年アルツハイマーの研究などで大きな注目を集めているように神経変性疾患に見られるステロイドの脳内神経細胞の保護作用が、網膜変性疾患に対しても当てはまり同様な作用をステロイドが発揮するのではないかという視点から、網膜における神経ステロイドの割および性疾患における神経ステロイドの作用機序について、分子生物学および組織化学的手法を用いて解析することを目的としている。本年度では、正常ラット網膜を用いて各種ステロイド代謝酵素の局在を明らかにするために、これまでにウサギに免疫することによって得た抗血清を精製し、その抗体の特異性について検討を行なった。これまでに得た抗ステロイド代謝酵素抗体は、aromatase, 5α-reductase type I, type II, 5β-reductase, 3α-hydroxysteroid dehydroenase(3α-HSD)3-HSD, CYP17であり、それぞれ動物組織ホモジネートを用いたウエスタンブロット法を行なった。また、5α-reductaseはtype I, IIといったisoformが存在するため各抗体の交差性の確認に細胞にそれぞれのステロイド代謝酵素を強制発現させる系を作成し、それらを用いたウエスタンブロットにより検討をおこなっており、これによって抗本を用いた免疫組織化学法により各種ステロイド代謝酵素の網膜における発現、局在等を明らかにすることが可能となる。さらに胎生期からの一連の発生過程における神経ステロイドの役割、変性網膜と正常網膜との比較解析などから神経変性疾患の研究につながる基礎的研究として重要な意義があると考える。これらの正常網膜での結果を基にして、網膜変性疾患のモデル動物などを用いて、網膜変性過程におけるステロイド代謝酵素と産生される神経ステロイドの関与、作用機序の解明へと展開していくことを計画している。
ファージを用いた細菌間コミュニケーションの特異的な制御方法の確立

水処理現場における課題である窒素除去効率の改善には、複合系における特定細菌のシグナル伝達を活性化し、細菌間コミュニケーションを促進させることが重要となる。しかしながら、集団中の特定細菌のみのコミュニケーションを促進する手法は確立されていない。これまでの研究成果から、溶菌ファージによって特定細菌の膜小胞産生・シグナル放出を誘導する可能性が見出された。そこで本研究では、溶菌ファージを用いて、複合系中の特定細菌のコミュニケーションを制御する方法の確立を目指す。
オーストラリアの乾燥環境勾配に沿った染色体数減数現象の解析

29年度は、9月に南オーストラリア州、クイーンスランド州、ニューサウスウェールズ州にて、現地調査と試料の採集を行った。南オーストラリアでは、28年度にサンプリングができなかった分布域の北部および西部の半島部を中心に調査と試料の採集を行った。これらの試料は28年度に採取した試料とともにブラキコーム・リニアリローバ複合体の系統解析に使用した。29年度に採取したサンプルを加えた結果は、葉緑体DNA10,000bpによる系統樹、核DNAのITS領域による系統樹ともに28年度に得られた結果と矛盾することはなく、他殖型でn=2の染色体数を持つブラキコーム・ダイクロモゾーマティカが他の植物と基部で分かれて姉妹群となるものであった。クイーンスランド州、ニューサウスウェールズ州では東海岸地域を中心にn=9の染色体数を持つ植物3種と、西部の乾燥地域を中心にn=36を持つ植物6種をサンプリングし、DNA解析用、RNAseq解析用のサンプルと種子を採取した。28年度の採取したリニアリローバ複合体以外の同属植物の21種を加えた系統解析を行った。外群にはB. rigidulaを用いた。その結果、リニアリローバ複合体は系統樹の基部で分岐し、他の21種と姉妹群を形成した。この結果は、n=2のブラキコーム・ダイクロモゾーマティカを含むリニアリローバ複合体は、本属の成立の早い時期に分化した植物群から生じたものであり、他の同属植物とは近縁ではないことを意味する。しかし、まだ本年度に採取した他の種を加えていないので結論を出すには時期尚早であり、30年度での解析を待つ必要がある。28年度はサンプルの種子発が順調にいかず、29年7月まで研究期間を延長したが、29年度の野外調査は9月であったために、計画にはほとんど影響はなかった。30年度は、これまで得られた種の系統解析を重点的に行うとともに、RNAseqによるゲノム解析を行う。野外調査は西オーストラリアを中心に行う予定である。本年度は、9月に南オーストラリアでの現地調査およびゲノム解析用の試料採集を行った。現地調査は、n=2のブラキコーム・ダイクロモゾーマティカの分布の中心であるポートオーガスタ周辺で行い、ブラキコーム・ダイクロモゾーマティカを含むブラキコーム・リニアリローバ複合体について、異なる染色体数を持つサイトレースの分布域を網羅する25集団、約500個体をDNA解析用にサンプリングし、また2000個を越える種子の採取ができた。サンプリングした個体の乾燥葉よりDNAを抽出し、各集団の代表個体について葉緑体DNAの約10,000bpと核DNAのITS領域の配列決定を行った。これらの個体については、採取した種子を発芽させ、染色体数の確認を行った。系統解析の結果、葉緑体DNAで得られた系統樹では、n=2の他殖型ブラキコーム・ダイクロモゾーマティカと他のn=4, 5, 6, 8の自殖型植物とは姉妹群の関係にある事が明らかになった。核ITS領域による系統樹も上記の結果を支持するものであった。細胞学的知見と合わせて考えると、先に分化した他殖型が交雑によって染色体を他方の系統に供給することで、染色体数が増加する方向に進化したことが示唆された。また、分岐年代推定の結果、この群の多様化は45万年前以降に起きたことが示された。2月には、メルボルン州立植物園の植物標本庫において、ブラキコーム属植物の標本調査を行った。また、まだ入手していない種については次年度の系統解析用に標本の一部を分譲してもらった。平成28年9月、南オーストラリア調査において採取した個体の生育状況の悪さが、想定以上に採取個体のゲノム解析の結果に影響することが発覚した。研究遂行上、この影響を排除する必要があるため、発芽条件の検討に4ヶ月を要した。

しかし、まだ本年度に採取した他の種を加えていないので結論を出すには時期尚早であり、30年度での解析を待つ必要がある。28年度はサンプルの種子発が順調にいかず、29年7月まで研究期間を延長したが、29年度の野外調査は9月であったために、計画にはほとんど影響はなかった。28年度の研究期間を29年7月末まで延長することにより、28年度に計画していた研究は終了した。この延長による29年度計画への影響はほとんどなかった。30年度は、これまで得られた種の系統解析を重点的に行うとともに、RNAseqによるゲノム解析を行う。野外調査は西オーストラリアを中心に行う予定である。
動き検出用の高並列拡張命令セットの研究

複雑化する動画像符号化の汎用プロセッサでの高速処理実現に向け、小範囲高効率動き探索に対応するSIMD混載のスーパースカラ型データパス構成と、そのメモリ間のボトルネックを軽減するタイル/ライン両アクセス対応キャッシュメモリ構成と、これらの構成に基づく拡張命令を示した。また、構成検討の過程で、小範囲の高効率探索機能を活かす新規の動き検出処理法に加え、分割候補に対する分散特徴を活用したインター予測コスト評価低減法を提案し符号化時間を半減できることを示した。さらに、タイル/ライン両アクセス対応のキャッシュメモリにより、大規模な行列計算における一次キャッシュのミス率が1桁2桁低減されることを示した。【動き検出法改良】高効率ながら既存のSIMD拡張命令による高速化が困難なH.265参照ソフトウェア搭載の動き検出法TZsearchに対し、新たなSIMD拡張命令の追加による高速化法を探った。具体的には、SIMDの高並列性を活かせるように予測による方向限定探索を導入することで疎らな探索の低減を試みた。その結果、圧縮率の低下を2%以下に抑えながら、探索密度を1.5倍以上に高められることを明らかにできた。【タイル・ライン両アクセス対応の一次キャッシュの設計】昨年度示した基本構成にアドレス変換機構を付加することで、処理対象画像の横幅を2のべき乗サイズに収めればプロセッサ側からは従来のラスタ形式データと全く同じアドレス順でアクセス可能になることを示した。また、2ウェイ・ライトスルー構成で論理設計を行った。具体的には、VDECの0.18μm CMOSセルライブラリ使用による論理合成まで行い、性能低下要因となるアドレス割り振り切替とラスタラインアドレス生成ステージのレイテンシを1サイクル以内に抑えられることを明らかにした。【高並列拡張命令セットの制定】最小値抽出命令に次探索のためのロード領域のシフト量設定機能を付加した上でスーパースカラも利用することにしてスクエアサーチの処理時間を評価し直した。その結果、昨年度の結果の倍の従来比3倍以上にまで高速化されることを明らかにできた。また、タイル・ライン両アクセス対応キャッシュのタイルアクセス機能を利用した転置命令を設けることで、DCTや2次元データ処理高速化に有効な転置を既存命令に比べ4倍以上高速化できることを示した。【SIMD型高並列データパスの設計】これまでに制定した拡張命令セットに対応するデータパスの主要部分に位置付けられるキャッシュメモリインタフェースのパーミュテーションネットワーク、高並列処理の中核であるSAD演算部からなるデータパスとその制御回路の両方の論理設計を終えた。【動き検出法改良】現行提案法をベースに以下の2点の改良を試みた.11次探索の高効率化:H.265参照ソフトウェア(HEVC HM8.0)に3階層粗密探索を組み込み1次探索に対する拡張テンプレートの適用法を探ったものの、効果的な適用法を見つけるには至らなかった。2正方形パタンの中心点探索省略: 3×3点の正方形パタンの中心点を省略するデータパス向き8点スクエアサーチを評価し、1割程度演算量が増加するものの、探索精度の低下が生じないことを示した。【タイル・ライン両アクセス対応の一次キャッシュの提案】ラスタ走査とサブブロックアクセスを両立するキャッシュメモリの構成提案と概略設計を行った。1サブブロックアクセス対応の格納形式開発:4×4画素のタイルデータをSkewed Array形式で格納し、16画素幅ラインと4×4画素タイルアクセスの両立とタイル転置機能を提供するキャッシュメモリ構成を明らかにした。2提案キャッシュの論理設計を試み、ミスヒット検出、置換機能の設計上の課題を明らかにした。【SIMD型高並列データパスの基本設計】1高並列拡張命令セット仕様の検討:2サブブロック分の最小値検出を同時実行する命令を定め、1割演算量の増加する8点スクエアサーチと組み合わせても、従来法に比べ1.5倍高速化できることを示した。2高並列SAD演算部構成検討:8画素幅サブブロックとその内包サブブロックの構成ラインに対し,8探索点分(8×8=64並列)のSAD演算とその演算結果の最小値検出とを並行実行可能な構成の基本設計を行った.3レジスタ構成の検討:演算対象レジスタのライン割り当てを基に,最小限の容量のレジスタ(128ビットレジスタ17本)により、可変ブロックサイズ対応のSAD演算が完結できることを示した。【動き検出法改良】8×8を超えるブロックの探索において、探索中心から4ないし8画素以上離れた非近傍探索点に対してサブサンプリング画像を用いる一方、8×8以下のブロックの探索を近傍主体とすることで、参照画像のアクセスレートを23割低減しながら、SAD演算量を数分の一にまで低減できることを明らかにした。【タイル・ライン両アクセス対応の一次キャッシュの設計】通常アクセスモードとタイル・ライン両アクセスモードの切り替え、タイル単位のタグ割り当てによるタグメモリ容量低減などに加え、構成の最適化を進めた。その結果、ダイレクトマップ・4KBの容量の一次キャッシュの論理設計を9割がた終え、30%程度のハードウェア規模増で済むことを示した。【HEVCに対応するSIMD型高並列データパスの設計】これまで検討してきたライン単位の並列処理構成から、既存の汎用プロセッサのSIMD演算機構との共通性の高い8×4ブロック単位のSIMD並列処理をベースとする構成に全面的に見直した。

具体的には、ベクトルレジスタのバイト単位のアドレス修飾機能と256ビット単位のアクセスデータのバレルシフト機能、HEVCの大ブロック探索を可能とするベクトルレジスタの8番地までに対する番地間ローテーション機能、ブロック単位のSAD結果を必要なタイミングで書き込み読み出し可能とするFIFO機能などを、既存のSIMDデータパスに追加する構成に変更した。さらに、この構成に基づくSIMD命令とスカラ命令を静的に同時実行するスーパスカラ構成として、論理設計を8割がた完成させた。【高並列拡張命令セットの制定】データパスの設計と並行して8×4ブロック単位のSIMD並列処理をベースとする32ビット語長の拡張命令を一式(8命令)制定した。また、これらの命令を組み合わせることで、x86プロセッサのMPSADBW命令をベースとした探索処理に比べ、45倍程度高速化できることをシミュレーションにより明らかにした。【動き検出法・動き補償法改良】符号化対象ブロックの予測ユニット(PU)候補に対する動き検出の要否を分散値の大小により判定する手法を考案し、符号化の全処理時間を2から3割低減できることを明らかにした。【タイル・ライン両アクセス対応の一次キャッシュの設計】キャッシュラインサイズを4バイトに抑えた簡易版をシンプルスカラシミュレータに組み込み、前年度までに設計した4階層Z-order構成と従来の理想的なMorton-order構成との性能比較を行った。その結果として、4階層構成が理想的なMorton-order構成に劣らない性能を備えていることを明らかにした。【HEVCに対応するSIMD型高並列データパスの設計と高並列拡張命令セットの制定】前年度までに設計した動き検出対応のSIMDデータパスに、4x4サイズのブロックに対応する高効率のDCT演算機構を組み込み、従来のx86プロセッサ構成に比べ4倍以上高速化できることを示した。さらに、追加した高効率のDCT演算機構に対応するDCT演算命令のサブセットを示した。【チップの設計試作】前年度から継続中の論理設計を完了させて、VDECの0.18μmCMOSプロセスによりマスクパタンレイアウトを行った。これにより得た5mm×2.5mmのマスクパタンにより、チップの試作を行った。以下の4つの事情により、目標としたレベルのLSIチップの試作・評価に基づく拡張命令セットの制定と有効性検証が十分にできなかったためである。1昨年度からの構成設計、論理設計の遅れを挽回するだけの設計スキルがなかった。2マスクパタンレイアウトのノウハウが不足していたことから、完成までに当初予定の数倍の時間を要した。3動画像符号化高速化には必要不可欠との判断から追加することとした高効率DCT演算機能の設計が間に合わず、試作チップに組み込めなかった。4納入が年度末にずれ込んだ結果、試作チップの試験を全く行えなかった。複雑化する動画像符号化の汎用プロセッサでの高速処理実現に向け、当初目的の高効率動き検出の確立を、より大きな効果を得るためにインター予測モード適用可否判定の高効率化を含めるまでに研究範囲を拡大した。