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経済数学としての積分方程式-貨幣のサーチ・モデルへの応用を通して-

本研究は、貨幣のサーチ・モデルなどへの応用という形で、積分方程式の理論の経済モデルへの適用の可能性を模索したものであり、特に以下の点を明確にすることを目的としていた。すなわち、1.経済学の問題に特有な、あるいは標準的などのような構造が、実際に適用される際の積分方程式の作用素にどのような性質をもたらすのか、特に、2.基礎となる経済モデルのどのような性質から、対応する作用素に完全連続性の性質を保証することができるのか、また、どのような経済モデルの場合に、対応する積分方程式の作用素がエルミート写像、ユニタリー写像となるのか、3.経済モデルに対応する積分方程式で、固有値や固有関数の問題をどの程度、基礎となる経済モデルの構造に基づいて分析できるか、という点であった。しかし、そもそもこの研究のきっかけとなり、また、この研究プロジェクトの最初の課題でもあった貨幣のサーチ・モデルにおける均衡の不決定の問題の解決が、当初の見込み通りには進まず、遅れていたため、平成21年度もこの問題の解決に優先的に取り組むこととなった。特に、貨幣のサーチ・モデルにおいて、交換過程を通して貨幣量が変化しないという法則があるが、この法則や貨幣の中立性が、対応する積分方程式の作用素の固有値などにどのような性質をもたらすのかという問題について、集中的に取り組んだ。結果的に、サーチ・モデルにおいて、経済全体で集計されたレベルでの貨幣量保存の法則と貨幣の中立性とのみから均衡の不決定を説明することは困難であるという見通しが得られたが、代替的な説明の方法については決定的な成果を得られなかった。なお、この、貨幣のサーチ・モデルに関する研究の部分は、究極的には、従来のミクロ経済学の体系とマクロ経済学の体系との問の理論的な空隙を埋めることを目的とするものであり、特に経済の貨幣的現象に対する理解を大幅に推し進めることを意図したものである。本研究は、貨幣のサーチ・モデルなどへの応用という形で、積分方程式の理論の経済モデルへの適用の可能性を模索するものであり、特に平成19年度は、貨幣のサーチ・モデルにおける均衡の不決定の問題に集中的に取り組んだ。貨幣のサーチ・モデルにおいては、これまで、貨幣の分割可能性を仮定する時、均衡の不決定の問題が発生することが経験的に知られているが、その発生のメカニズムは十分に解明されているとは言いがたい。ところで、貨幣のサーチ・モデルにおける均衡を数学的に描写するためには、一連の微分方程式とその初期条件、横断条件を用いることもできるが、これを、非線形の積分方程式を用いて記述しなおすことも可能である。特に積分方程式を用いて均衡を記述する場合、均衡の不決定の問題は、ある均衡の近傍でこの積分方程式を線形化したものが1を固有値として持っていることとほぼ同一視することができる。平成19年度の研究においては、貨幣のサーチ・モデルを、より一般的なdifferential gameの枠組みの中で捉えなおし、その中で貨幣のサーチ・モデルに特有な性質からの帰結を検討することで、貨幣のサーチ・モデルの均衡の不決定の問題が、貨幣の中立性あるいはモデルの諸構成要素が基本的には貨幣の単位に決定的には依存しないという性質と密接に関係している可能性を見出すことができた。このことは、マクロ経済の視点から見れば、交換の媒体としての貨幣と均衡の不決定あるいは経済の不安定性の要因としての貨幣を切り離して考えることは難しいという重要な示唆を与えるものである。本研究は、全体として、貨幣のサーチ・モデルなどへの応用という形で、積分方程式の理論の経済モデルへの適用の可能性を摸索するものである。当初、平成19年度のうちに貨幣のサーチ・モデルにおける均衡の不決定の問題について一定の成果を得ることを目指していたが、予想以上に研究が難航し、平成20年度も引き続きこの問題に取り組むことになった。貨幣のサーチ・モデルにおいては、以前から、貨幣の分割可能性を仮定する時、均衡の不決定の問題が発生することが経験的に知られていたが、その発生のメカニズムは必ずしも十分に解明されているとは言いがたい。平成20年度は、この問題について、potential gameの理論など、いくつかの新しいアプローチを試みた。また、本来の貨幣のサーチ・モデルにおける均衡の不決定については、いまだに問題の解決には至っていないが、このモデル自体を拡張して複数種類の貨幣を伴うサーチ・モデルに拡張することは容易である。そして、そのような応用は特に国際経済の分野での為替レートの問題や地域通貨などの問題を考察する際に有効なものとなるであろう。そこで平成20年度は、研究の対象をそのようなモデルの拡張についても広げ、特に複数の貨幣を含むサーチ・モデルの定式化について、いくつかの方法があることを確認し、またそのような複数通貨のモデルにおいても、本来のサーチ・モデルにおいて均衡の不決定の問題が発生するのであれば、同様に均衡の不決定の問題が発生しうることをいくつかのケースで確認することができた。

しかし、そもそもこの研究のきっかけとなり、また、この研究プロジェクトの最初の課題でもあった貨幣のサーチ・モデルにおける均衡の不決定の問題の解決が、当初の見込み通りには進まず、遅れていたため、平成21年度もこの問題の解決に優先的に取り組むこととなった。特に、貨幣のサーチ・モデルにおいて、交換過程を通して貨幣量が変化しないという法則があるが、この法則や貨幣の中立性が、対応する積分方程式の作用素の固有値などにどのような性質をもたらすのかという問題について、集中的に取り組んだ。結果的に、サーチ・モデルにおいて、経済全体で集計されたレベルでの貨幣量保存の法則と貨幣の中立性とのみから均衡の不決定を説明することは困難であるという見通しが得られたが、代替的な説明の方法については決定的な成果を得られなかった。なお、この、貨幣のサーチ・モデルに関する研究の部分は、究極的には、従来のミクロ経済学の体系とマクロ経済学の体系との問の理論的な空隙を埋めることを目的とするものであり、特に経済の貨幣的現象に対する理解を大幅に推し進めることを意図したものである。
糖尿病ならびに老化に伴う神経接着分子の発現異常とその神経再生能障害への関与

1.糖尿病に伴う神経再生能異常に関する研究:我々は昨年度までの研究により、迷走神経節状神経節(nodose ganglia(NG))及び脊髄後根神経節(dorsal root ganglia(DRG))の器官培養の系において、軸索切断端からの神経突起再生が、ストレプトゾトシン糖尿病マウス(DM)では正常対照マウス(control)に比べ有意に亢進していることを明らかにした(第44回日本糖尿病学会及び第24回日本神経科学学会で報告)。今年度はその機序の解明のため、培養NG及びDRGにおける神経栄養因子・接着因子・細胞外マトリックス分子等の発現変化をRT-PCR法及び免疫組織化学で解析し、DMとcontrolの間で比較検討した、RT-PCR法において、培養3日後以降の毛様体神経栄養因子(CNTF)mRNAの発現が、DMでは有意に上昇した。また免疫組織化学では、コンドロイチン硫酸プロテオグリカン、Hyaluronectin/Versican(HN)の発現がcontrolのDRG神経細胞周囲やシュワン細胞にみられ、培養後に染色強度が上昇した。一方、DMではHNの発現は弱く、培養後も染色強度の上昇はみられなかった。以上のことから、DMにおける神経突起再生亢進の機序に、シュワン細胞をはじめとしたDRG非神経細胞におけるCNTFmRNAの発現上昇やHNの発現低下が関与している可能性が示唆された。(Sango et al.,in submission)2.老化に伴う神経再生能異常に関する研究:24ヶ月齢の老化マウスでは3ヶ月齢の若齢マウスに比べ、NGならびにDRGからの神経突起再生能が有意に低下していることを明らかにした。現在これらの組織における神経栄養因子・接着因子・細胞外マトリツクス分子等の発現変化について検討している。1.糖尿病に伴う神経再生能障害に関する研究:(1)光顕(Nissl染色、TUNEL法)ならびに電顕を用いた観察により、DMならびにControlのDRG、NGにおいては、細胞死、神経細胞・線維の脱落、変性等が生じていないことを確認した。(2)RT-PCR法により、各神経節における神経接着分子(L1、NCAM)、神経栄養因子(NGF、IGF、GDNF、CNTF)等の発現を比較検討したが、DMとControlの間に有意な差はみられなかった。(3)DRG及びNGをコラーゲンゲル内で器官培養し、軸索切断端からの神経突起再生を検討した結果、糖尿病マウスでは正常対照マウスに比べ、再生突起数が有意に多かった。このことから、従来のin vivoでの報告と異なり、我々のin vitroの系においては、糖尿病に伴い脊髄ならびに迷走神経求心性線維の再生能が亢進することが示唆された。これは機能修復にはつながらない無秩序な神経線維の再生ではないかと考えられる。現在はin situ hybridization法や免疫組織化学法を用いて、糖尿病マウスならびに対照マウス各培養神経組織での神経接着分子や細胞外マトリックス構成蛋白の発現変化を比較検討している。2.老化に伴う神経再生能障害に関する研究:24ヶ月齢以上の老化マウスならびに3ヶ月齢の若齢マウスを用いて、1)と同様の手法で、DRG及びNGの形態・機能解析を始めた段階である。
層状結晶性有機半導体を用いる全塗布型・超高精細TFTアレイの開発

本研究では、超高精細な金属細線印刷が可能なスーパーナップ法と、高均質な層状結晶性有機半導体の統合と高度化により、全塗布型・高精細・高性能なTFTアレイの製造技術確立を目指した研究開発を実施した。各研究項目において、まず、1スーパーナップ電極を用いた低電圧駆動のデバイス構造構築では、ゲート絶縁層として用いるCytop層の層厚とリーク電流の関係を調べ、リーク電流を極力抑えつつ低電圧で駆動する素子を再現性よく得られることを確認した。またPFBTを用いた電極表面処理によりDA型ポリマー半導体層とのコンタクト抵抗の著しい低減を確認した。2Cytop表面上における半導体塗布技術の開発では、まずプッシュコート法を用いてDA型ポリマー半導体の均質製膜に成功した。これより得たTFTは電流ヒステリシスが0.3V以下、サブスレッショルドスイング(SS)値は最小で89mV/decの著しく鋭いスイッチング特性を示すとともに、長時間のバイアス印可でも閾ゲート電圧シフトが1V以下という高い安定性の実現を確認した。これにより高撥水性のCytpo表面を用いることで、極めてクリーンな界面の実現が確認された。さらに低分子系半導体製膜については、Ph-BTBT-Cnを用いた均質製膜に成功し、得られたデバイスが230mVという優れたSS値を示すことを確認した。以上により塗布型TFTの低電圧・高安定駆動を実現できることを実証した。3有機半導体材料の高度化では、均質製膜に適した高い層状結晶性・溶液プロセス性と、熱安定性を兼ね備えた低分子系半導体の開発を進めた。特にBTBT以外の拡張π電子系(BTNT系、BBBT系)をアルキル鎖置換した非対称分子系において、層状結晶性の極めて高い二分子膜構造が形成されることを確認した。本年度の取り組みにおいて、本研究で提案した全塗布型TFTが、低い電流ヒステリシス(0.3V以下)、著しく鋭いスイッチング特性(最小SS値89mV/dec)、低バイアスストレス(1時間で1V以下)の低電圧・高安定駆動を実現できることを実証することができた。以上の成果は、従来考案・試作されてきた塗布型TFTの常識を覆す画期的な成果である。研究は得られたデバイス性能の点において、当初の予想を越えてきわめて大きな進展を遂げつつある。超高精細な金属細線印刷が可能なスーパーナップ法と、高均質な層状結晶性有機半導体を組み合わせた、全塗布型・高精細・高性能な薄膜トランジスタアレイ製造技術の確立をさらに進めていく計画である。特に2年目以降は、300ppiの精細度のアレイ構造の構築を進めることにより高精細化の実現に必要な課題抽出とその解決を順次進める。またこれとともに製膜性・電極接合性を高める分子設計を並行して進めていく計画である。
EBPとしてのファミリーソーシャルワーク実践モデルの開発的研究(M-D&D)

近年、児童の社会的養護を取り巻く環境が変化し、施設養護を担ってきた児童養護施設がイノベーションを求められている。ファミリーソーシャルワーカー(IFSWer)の配置は、そうした期待の表れと考えることができる。本研究の目的は、この期待に応えうるファミリーソーシャルワーク(IFSW)実践のための実践モデル(practice model)を研究開発することである。開発は芝野(2002)のM-D&Dの手続きに沿って実施し、研究期間の最終年度である平成19年度までに、フェーズIの問題の把握、フェーズIIの実践モデルの叩き台の開発、フェーズIIIの点検と改良を終えた。平成17年度の量的調査結果の因子分析によって抽出されたIFSWの4役割群と、その役割群に基づき平成18年度に行った実践モデルの基本設計に従い、平成19年度は汎用データベースソフトであるFile Maker Pro 9を用いて実践モデルの試行版を開発した。児童相談所からの措置を受け、児童自立支援計画(CBIP:Child-Best-Interests Plan)策定から、(1)家族再統合、(2)養子縁組、(3)自立という3方向へと進むフローをプログラムし、ナビゲーションによってサポートされたIFSWerが援助の進行にしたがって入力する援助活動がデータベース化されるとともに、ケース検討や統計資料として必要な情報を所定の様式の形でプリントアウトできるシステムとした。グラフィック・インターフェースや入力の不具合(バグ)などを試行によって検討・改良し、最終的な叩き台とした。詳細は別冊の研究報告書に譲る。今後、研究期間終了後もフェーズIVの普及と誂え(カスタマイズ)を児童養護施設との協働によって進めて行きたい。平成19年度の研究協力者は、石田賀奈子・原佳央理・直島克樹・山岡美智子・樋口純一郎である。一昨年4月より全施設にファミリーソーシャルワーカー(家庭支援専門相談員)が配置されたが、業務内容の明確化と質の向上にイノベーションが求められている。本研究の目的は、児童養護施設におけるファミリーソーシャルワーク(IFSW)の実態を把握するとともに、エビデンス・ベースト・プラクティス(EBP)としてのファミリーソーシャルワーク実践モデルを研究開発することである。研究は、芝野(2002)によるM-D&Dの四段階に沿って進められており、研究期間3年の初年度である本年度は、フェーズI「問題の把握・理解」としてIFSW実践実態把握のために、4児童施設の施設長などエキスパートと考えられる専門家を対象として実施した質的調査の分析結果に基づき質問紙を作成し、全児童養護施設および乳児院の施設長とIFSWer各1名に対して量的調査を実施した。以下量的調査結果を中心に研究実績を報告する。質問紙は、エキスパートインタビューの内容分析と文献研究に基づき、IFSWの役割、実践条件の整備状況、実践阻害要因、そしてIFSWerの資質について尋ねた150弱の質問項目から構成され、後の探索的統計解析のために5件法尺度の形とした。調査対象は児童養護施設557ヶ所全数、乳児院117ヶ所全数、回収率はそれぞれ45.7%と73.5%であった。分析結果と考察の概要:詳細については、「子ども家庭福祉学」へ投稿済みで査読中の論文および6月予定の子ども家庭福祉学会での口頭報告(別途、報告書は5月発行予定)に譲るが、単純集計結果の分析からは、IFSWの役割については施設長の期待とIFSWワーカーの遂行の間に、施設内での児童へのケア役割を重く見る点で共通性が見出されたが、施設長は「親との信頼関係構築」を期待しているが、ワーカーは「親からの情報収集」を重視しているという点で違いが見られた。探索的な因子分析結果をハイライトすると、施設長の期待に関しては3因子、IFSWワーカーからは4因子が抽出された。施設長は「施設内スーパービジョン」「家庭復帰支援」「在宅支援」、ワーカーは「地域子育て支援」「施設内スーパービジョン」「家庭復帰支援」「里親支援」である。

今年度は極めて明確な実態把握ができたと考えられる。予想通り施設長、ワーカーともに従来型の施設ケアの役割にとどまっていることが浮き彫りにされる一方、IFSWの役割としては地域との連携因子が明らかになった。次年度の課題は、こうした因子の中で、期待および遂行実態の弱い因子が示す役割の遂行を阻害する要因の分析結果に基づき、IFSW実践モデルの構築を試みる。平行してモデルのITC化も継続する(研究成果参照のこと)。児童養護施設に措置されている子どもの8割に実親がおり、6割の子どもが親からの虐待を経験している。そうした児童養護施設においてファミリーソーシャルワーク(FSW)の実施が期待されている。すなわち、社会が要保護児童に対する施設養護のあり方にイノベーションを期待していると言える。本研究の初年度(平成17年度)は、全児童養護施設及び乳児院の施設長とファミリーソーシャルワーカーを対象として質問紙調査を実施し、こうしたFSWの具体的な役割の抽出を試みた。その結果は『児童福祉施設におけるファミリーソーシャルワーク実践に関する実態調査報告書』(代表芝野松次郎2006,総ページ数143)として公にした。この調査結果の報告は、第54回日本社会福祉学会全国大会、第7回日本子ども家庭福祉学会全国大会そして第12回日本子ども虐待防止学会宮城大会においても発表し、「子ども家庭福祉研究」及び「子ども虐待とネグレクト」に投稿、採択された(研究成果参照)。こうした調査結果および文献研究に基づき、本年度はさらに、ファミリーソーシャルワーク実践モデルのたたき台を作成すべく検討を進めてきた。すなわちM-D&D(修正デザインアンドディベロップメント)の第1フェーズから第2フェーズへと開発的研究を進め、ほぼ予定通りに進捗している。以下、たたき台としての実践モデルの概要について説明する。児童相談所からの措置を受け、児童の個別自立援助計画(子どもの最善の利益プラン:CBIP)を作成し、(1)施設での家族再統合ケースとして援助するか、(2)養子縁組を援助するか、それとも(3)児童が年長の場合は自立援助を行うかという3方向の援助フローを作成した。そして、それぞれのフローにおいてファミリーソーシャルワーカーとして情報収集と意思決定そして援助の実行という具体的な手続きを明確にした。このモデルは旧来のような意思決定フェーズを繋ぐ形のものではなく、単なるフローでもない。時系列のログ入力を軸とするまったく新しい形の手続き(due process)としてプログラムすることとした。こうした新たな手続き開発に関連する本年度の成果として公にした論文も11.の研究成果表に記載した。里親支援や専門職訓練のICTを活用したプログラム開発、そしてEBPに関わるものがそれらである。今年度も研究協力者は、石田賀奈子・山岡美智子・原佳央理である。近年、児童の社会的養護を取り巻く環境が変化し、施設養護を担ってきた児童養護施設がイノベーションを求められている。
固有直交分解を用いたパレート最適解群からの設計知識抽出法の確立と実証

「3つ以上の目的関数を持つ設計最適化問題への適用方法」の開発と実問題での実証に成功した.具体的には,任意の2つの目的関数値を軸とする非劣解群の2次元プロットに固有ベクトル成分値を色で表示させることなどでMAPODが3つ以上の目的関数を持つ設計最適化問題の理解にも役に立つことを確認し,太陽観測衛星の多目的軌道設計最適化問題で得られたパレート最適解群からの設計知識抽出を試み,開発された手法が実問題でも有効であることを確認した.本研究課題期間中に「3つ以上の目的関数を持つ設計最適化問題への適用方法」の開発と実問題での実証に成功した.具体的には,3つの目的関数を持つ設計最適化問題の分析について,任意の2つの目的関数値を軸とする非劣解群の2次元プロットに固有ベクトル成分値を色で表示させることでMAPODが3つ以上の目的関数を持つ設計最適化問題の理解にも役に立つことを確認し,太陽観測衛星の多目的軌道設計最適化問題で得られたパレート最適解群からの設計知識抽出を試み,開発された手法が実問題でも有効であることを確認した.4目的以上の設計最適化問題ではパレート最適解群を自己組織化マップで2次元マップに射影し,固有ベクトル成分を色情報を用いて可視化することで分析が可能であることを確認した.これらの成果により,MAPODが幅広い分野で設計知見の抽出に役立ち,設計プロセスの革新につながっていくと考えられる.今後は「パレート最適解群が3次元ベクトルデータや4次元ベクトルデータを持つ多目的設計最適化問題への適用方法の開発」についても検討を行っていく予定である.研究成果の対外発表に関しても,学術雑誌2件,国際会議6件,国内会議4件と積極的に研究成果の発表を行った.「3つ以上の目的関数を持つ設計最適化問題への適用方法」の開発と実問題での実証に成功した.具体的には,任意の2つの目的関数値を軸とする非劣解群の2次元プロットに固有ベクトル成分値を色で表示させることなどでMAPODが3つ以上の目的関数を持つ設計最適化問題の理解にも役に立つことを確認し,太陽観測衛星の多目的軌道設計最適化問題で得られたパレート最適解群からの設計知識抽出を試み,開発された手法が実問題でも有効であることを確認した.固有直交分解を用いたパレート最適解群が持つ大規模データからの設計知識抽出手法(MAPOD, Mode Analysis of Pareto-Optimal Designs)を発展させ,実問題での有効性を示すことを研究目的として研究を進めている.初年度は「3つ以上の目的関数を持つ設計最適化問題への適用方法」の開発と実問題での実証に取り組む計画であったが,ほぼ当初予定通り目的を達成した.具体的には,3つの目的関数を持つ設計最適化問題の分析について,2次元プロットに固有ベクトル成分値を色で表示させることでMAPODが3つ以上の目的関数を持つ設計最適化問題の理解にも役に立つことを確認した.また,太陽観測衛星の多目的軌道設計最適化問題で得られたパレート最適解群からの設計知識抽出を試み,開発された手法が実問題でも有効であることを確認した.現在はDESTINYと呼ばれる別のミッションの最適化結果からも設計に役立つ知見が抽出できるか実証を行っているところである.4目的以上の設計最適化問題ではパレート最適解群を自己組織化マップで2次元マップに射影し,固有ベクトル成分を色情報を用いて可視化することで分析が可能であることを確認した.これらの成果により,MAPODが幅広い分野で設計知見の抽出に役立ち,設計プロセスの革新につながっていくと考えられる.また,次年度に実施する予定の「パレート最適解群が3次元ベクトルデータや4次元ベクトルデータを持つ多目的設計最適化問題への適用方法の開発」についても予備検討を開始している.研究成果の対外発表に関しても,学術雑誌2件,国際会議3件,国内会議3件と積極的に研究成果の発表を行っている.当初予定通り,申請者によって開発された固有直交分解を用いたパレート最適解群が持つ大規模データからの設計知識抽出手法(MAPOD, Mode Analysis of Pareto-Optimal Designs)を3つ以上の目的関数を持つ設計最適化問題へ適用する方法を開発した.また,太陽観測衛星の多目的軌道設計最適化問題で得られたパレート最適解群からの設計知識抽出を試み,開発された手法が有効であることを確認した次年度は,「パレート最適解群が3次元ベクトルデータや4次元ベクトルデータを持つ多目的設計最適化問題への適用方法」を開発する.3次元ベクトルデータからの設計知識の抽出は既存の流れ場データの可視化手法を用いれば比較的簡単に実現できると考えられる.4次元ベクトルデータの分析は非定常流れ場の周波数分解手法やモード解析手法などを応用すれば可能ではないかと考えている.申請者らが過去に行ったロケットエンジン用ターボポンプの多目的設計最適化により得られたパレート最適解群の3次元定常流れ場データ(3次元ベクトルデータ)および3次元非定常流れ場データ(4次元ベクトルデータ)などを実証のためのデータとして用いることを考えている.研究成果の発表や最新の研究動向を把握するために国内旅費・海外旅費が合計80万円程度必要である.また,学会参加費・学術雑誌論文投稿料として40万円程度が必要になる.このほか,計算機周辺消耗品に約40万円を利用する予定である.
二重硬化弾塑性構成式の提案とそれに基づく地盤材料力学の体系化

・前年度までに定式化を行ったSYS Cam-clay modelと非関連DP modelが複合的な負荷状態を示す弾塑性構成式に改良を加え,より再現能力の高いモデルへと高度化することに成功した.特に,計算を安定化させるための,新たな誘導異方性の発展則の開発に成功した.・水土骨格有限変形解析コードGEOASIAへ開発した構成式を導入し,Verificationを行った.一様変形場での解析結果との比較を行うことで,提案する構成式を搭載した同解析コードが定式化通りに動作することを確認した.・遠心模型実験を対象にした再現解析を実施し,境界値問題の中で密な砂が示すサイクリックモビリティ挙動やそれに伴い発生する地表面加速度のスパイク挙動が適切に表現されることを確認した.また,地震後の圧密現象も適切に計算できることを確認した.なお,従前のモデルを用いた解析との比較も行い,上記の挙動が構成式の高度化によって表現されていることを確認した.・前年度までに蓄積したきれいな砂や自然堆積粘土の実験結果に加え,細粒分を含む砂質土でも実験データを得た.これらの実験データを開発した構成式で再現し,典型的な地盤材料の材料パラメータを得ることに成功した.また,得られたパラメータの傾向から,各土質材料の力学的特性を,モデルを通して解釈した.今後の研究で,データと材料定数の蓄積を進めてゆくための基盤を築いた.・細粒分含有率の異なる砂質土や,セメント改良土,短繊維補強土など,より広範な地盤材料に対しても要素実験を行い,実験データの蓄積した.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。・本研究課題において提案予定であったSYS Cam-clay modelと非関連DP modelが複合的な負荷状態を示す弾塑性構成式の定式化を完了させることができた.これは当初の予定通り,中間主応力を考慮することに成功した.また,新たな累積損傷指標を考案し,同構成式へ導入することで,安定的に液状化計算を実施することができるようになった.加えて,塑性変形抑制域なる新たな概念を提案することによって,液状化前の有効応力の減少過程や,片振り両振り挙動の違いなどを精緻に再現することが可能になった.・砂質土に対し,複雑な載荷経路を与える実験を行った.また,その結果を再現することで,同構成式が一般的な応力状態に対し適切な応答を示すことを示した.・砂質土に加え,粘性土に対する同構成式の表現能力の検証を行い,同構成式が高い表現能力を有していることを実証した.また,典型的な材料に対する同構成式の材料定数の蓄積を進めた.・セメント改良土の実験結果を元に,セメンテーション効果を上記の弾塑性構成式に導入した.また,実験結果との対比から,同手法の妥当性について示した.・上記構成式の材料定数の決定法について検討を行った.材料定数を弾塑性パラメータと発展則パラメータに大別し,前者については実験結果ら直接決定する方法を考えた.後者については,フィッティングにより同定するための手順について検討した.また,発展則パラメータの同定に関しては,実数型遺伝的アルゴリズムを用いた最適化計算により,自動決定するための研究に着手した.ほぼ,当初の予定通り進捗している.・本研究課題において提案予定であったSYS Cam-clay modelと非関連DP modelが複合的な負荷状態を示す弾塑性構成式の定式化を完了させることができた.これは当初の予定通り,中間主応力を考慮することに成功した.また,新たな累積損傷指標を考案し,同構成式へ導入することで,安定的に液状化計算を実施することができるようになった.加えて,塑性変形抑制域なる新たな概念を提案することによって,液状化前の有効応力の減少過程や,片振り両振り挙動の違いなどを精緻に再現することが可能になった.・砂質土に対し,複雑な載荷経路を与える実験を行った.また,その結果を再現することで,同構成式が一般的な応力状態に対し適切な応答を示すことを示した.・砂質土に加え,粘性土に対する同構成式の表現能力の検証を行い,同構成式が高い表現能力を有していることを実証した.また,典型的な材料に対する同構成式の材料定数の蓄積を進めた.・セメント改良土の実験結果を元に,セメンテーション効果を上記の弾塑性構成式に導入した.また,実験結果との対比から,同手法の妥当性について示した.・上記構成式の材料定数の決定法について検討を行った.材料定数を弾塑性パラメータと発展則パラメータに大別し,前者については実験結果ら直接決定する方法を考えた.後者については,フィッティングにより同定するための手順について検討した.また,発展則パラメータの同定に関しては,実数型遺伝的アルゴリズムを用いた最適化計算により,自動決定するための研究に着手した.ほぼ,当初の予定通り進捗している.・前年度までに定式化を行ったSYS Cam-clay modelと非関連DP modelが複合的な負荷状態を示す弾塑性構成式に改良を加え,より再現能力の高いモデルへと高度化することに成功した.特に,計算を安定化させるための,新たな誘導異方性の発展則の開発に成功した.・水土骨格有限変形解析コードGEOASIAへ開発した構成式を導入し,Verificationを行った.一様変形場での解析結果との比較を行うことで,提案する構成式を搭載した同解析コードが定式化通りに動作することを確認した.

・遠心模型実験を対象にした再現解析を実施し,境界値問題の中で密な砂が示すサイクリックモビリティ挙動やそれに伴い発生する地表面加速度のスパイク挙動が適切に表現されることを確認した.また,地震後の圧密現象も適切に計算できることを確認した.なお,従前のモデルを用いた解析との比較も行い,上記の挙動が構成式の高度化によって表現されていることを確認した.・前年度までに蓄積したきれいな砂や自然堆積粘土の実験結果に加え,細粒分を含む砂質土でも実験データを得た.これらの実験データを開発した構成式で再現し,典型的な地盤材料の材料パラメータを得ることに成功した.また,得られたパラメータの傾向から,各土質材料の力学的特性を,モデルを通して解釈した.今後の研究で,データと材料定数の蓄積を進めてゆくための基盤を築いた.・細粒分含有率の異なる砂質土や,セメント改良土,短繊維補強土など,より広範な地盤材料に対しても要素実験を行い,実験データの蓄積した.・土質試験・材料定数データベース化:これまでに蓄積してきた材料定数に加え、新たに細粒分を含む砂などに対して室内実験を実施し、典型的な地盤材料の材料定数の蓄積を進める。・最適化計算に基づく材料定数の自動決定法の提案:前年度に引き続き、材料定数を、限界状態線や圧縮線の勾配のように、計算を実施せずに土質試験から直接的に決定することができる材料定数と、計算を実施し、試行錯誤的なフィッティングにより決定せざるを得ない材料定数の二種類に大別する。また、各材料定数が持つ物理的意味を明確化する。また、フィッティングパラメータを最適化計算に基づく手法で決定するアルゴリズムを構築する。・開発した構成式を地盤解析ツールGEOASIAへの実装:開発した構成式を地盤解析ツールGEOASIAへの実装し、Verificationの一つとして、要素試験のシミュレーションを実施し、構成式の応答と比較する。また、Validationとして既に実施済みの模型実験の再現を実施する。・構成式の高度化が境界値問題へ及ぼす効果の検証:構成式の高度化が境界値問題へ及ぼす効果について検証するために、既往の構成式を搭載した計算との比較を行う。・典型的な地震応答解析例作成のためのシナリオ解析:幾つかのサイトを対象に、材料定数の決定から、地震前・地震中・地震後までを一つのセットにしたシナリオ解析を実施し、地震応答解析のモデルケースを作成する。・弾塑性力学に基づく地盤材料力学の体系化:得られた材料定数の特徴を整理し、提案する構成式を通して、各種地盤材料の力学的特徴を体系的にまとめる。粘土と砂の違いのような大きな違いの他にも、統計的な解析も取り入れながら、砂質試料において細粒分が増加することによる影響などについても体系化を図る。・土質試験・材料定数データベース化:これまでに蓄積してきた材料定数に加え、新たに細粒分を含む砂などに対して室内実験を実施し、典型的な地盤材料の材料定数の蓄積を進める。
超弦理論の代数的及び幾何的構造の解析

上原は、M理論の重要な素励起である超膜に着目して、S^1コンパクト化の際にあらわれるaffineLie代数の行列表現を与えることに成功した。また、T^2へのコンパクト化についても、代数構造は変わるが、連続パラメーターを2種類導入することで行列表現を与えることに成功した。さらに、超膜理論のT^2コンパクト化では、基本弦とD弦の結合状態と考えられる(p,q)-弦を、作用から直接導くことに成功した。青山は、4元数的Kaehler多様体を特徴づける3重キリングポテンシャルと計量やリーマン曲率を結びつける新しい公式を発見した。また、Kaehler多様体G/H上の非線形シグマ模型を線形化して、共形不変な形式に定式化した。ゴーストを導入することによってG対称なKac-Moody代数のカレントとプライマリーを構築する方法を確立した。これは、Kaehler多様体G/Hの幾何構造を利用したKac-Moody代数の自由場表現の新しい方法である。粟田は、重力場と結合した5次元超対称Yang-Mills理論の分配関数に対するネクラソフの公式は、自己双対条件を満たす特殊な場合はトーリックCalabi-Yau多様体上の位相的弦理論の散乱振幅に一致するが、自己双対とは限らない一般の定重力場と結合した場合の分配関数(ネクラソフの公式)が、一般のGopakumar-Vafa不変量の母関数でもあることを見いだした。更に、この一般のネクラソフの公式の位相的頂点作用素による構成を、三角型ライセナース模型の励起状態であるマクドナルド関数を用いて与えた。本年度は次のような研究をおこなった。IIB行列モデルとそのLarge N極限の場の理論に関係していると考えられているSchild modelの正則化したモデルについて、系のスケールを表す変数のN依存性についてMonte Carlo simulationを用いて調べ、Large Nでの振る舞いに差が出ることを示した。昨今注目を浴びている非可換幾何に基づいた場の理論は平坦空間で議論されることが多いが,超弦理論との関連では曲がった空間とりわけKahler商空間で研究することが重要であると考えられる。Fedosovの方法を用いてKahler商空間の量子変形を行い,Kahler商空間のファジィ構造を示すことに成功した。また,そのファジイ構造の座標依存性を研究し,量子変形されたKahler商空間特有の幾何学的性質を明らかにした。6次元E-弦を解析し、サイバーグ・ウイッテン微分の具体型の導出と楕円E_8不変式の具体的構成を行った。又、楕円的に拡張したE_8ワイル群(楕円アルチン群)のq-変形(楕円ヘッケ環)を解析し、表現の既約性のq依存性を見いだした。更に、南部括弧の量子化の例を発見し、それを用いて行列理論を相対論化する一つの方法を提案した。行列モデルにおいて、SU(N)→∞によるPoisson bracketの実現が随伴表現では可能であることを具体的に示し、基本表現の場合にもN→∞が取り得る基底表現を与えた。超面が一次元コンパクト化した空間へ巻き付いたモードは、コンパクト空間の半径が小さければ素朴には超弦と見做せる。実際このことは古典的には示されている。そこで量子論的に記述できるかどうか摂動の範囲で調べ、1次まではよいが2次では発散項がキャンセルしないことを具体的に示した。Feddsovの方法を用いて最も一般的なKahler商空間の量子変形を行ない、そこでの非可換代数構造の研究をした。この研究の応用として、球面S^4の調和関数系の量子変形を通して非可換球面S^4の解析を行なった。主眼点は、Kahler構造をもたないS^4の量子変形を、Kahler商空SO(5)/U(2)に埋め込むことによって可能にしたことにある。

また、この議論は偶数次元球面に一般化できることを示した6次元E-弦の解析に基づき、自己同型を持つK3曲面に付随した保型関数の構成を行うための表現論的基礎付けを行った。切断を有しHirzebruch曲面を底空間とする3次元楕円Calabi-Yau多様体にコンパクト化したF理論はE_8×E_8混成弦をK3曲面にその上の安定正則ベクトル束のデータを指定することによりコンパクト化した理論と双対であることが以前より予想されているが難解なため、いろいろな角度からの考察を行う必要がある。そこでこの予想を不変式論の立場から見ることにより新たな知見を得ることができた。本年度は次のような研究をおこなった。Superstring/M-theoryにおけるD-braneの力学についての研究をおこない、不安定なD-braneが1次元低い安定なD-braneとともにtachyon matterに崩壊していく、空間的に一様ではない漸近的解を見つけた。離散的光円錐量子化において、光円錐空間が無限大の極限でLorentz共変性がS-matrixでは回復するか詳しく解析し、ゼロモードのループ効果を取り入れる必要性を示し、そのためのcounter termsを具体的に与えた。3次元Calabi-Yau多様体を標的空間とする位相的弦理論に関してGromov-Witten不変量のD2-D0 braneによる書き換え問題、特にGopakumar-Vafaによる提唱との整合性を調べた。また、Hirzebruch曲面を底空間とする3次元楕円Calabi-Yau多様体のGromov-Witten不変量を弦双対性の立場から(部分的)に予想する問題の解明に繋がるヒントを見いだした。QCDのDijkgraaf-Vafa理論のWhitham変形を研究し、Whitham変形された場合におけるQCDの自由エネルギーの計算方法を定式化した。すなわち、Whitham変形のパラメータに物理的解釈を与え、これを使ってQCDの相転移を解析するための基礎付けをした。また、N=1^*理論の場合に詳細な計算を行ない、相構造の異なる多様な変形が可能であること具体的に示した。位相的場の理論の解析をおこない、Vafa達の位相的頂点作用素に対する自由ボゾンやフェルミオンによる表示を見いだした。それをもとに、5次元超対称Yang-Mills理論の分配関数に対するNekrasovの公式がMacdonald多項式を用いて表現できることを示した。また、E_8型特異点をヤコビ環で変形した超曲面の周期写像の解析をおこない、それらがPochhammerの超幾何関数で統制されていることを見いだした。本年度の研究実績概要は以下のとおりである。M理論の定式化の研究では、その励起状態である超膜が11次元の平坦な時空からトーラスへコンパクト化した状況を定式化できる代数の表現を調べた。もとの11次元平坦時空の超膜理論は、行列正則化により有限次元のLie代数で表現できることは知られているが、コンパクト化によりwinding modeが新たに加わるために、無限次元代数を扱うことが必要になる。
溶湯直接圧延を利用したポーラスアルミニウムコアサンドイッチパネルの開発

ポーラスアルミニウムコアサンドイッチパネルは軽量構造材料として高いポテンシャルを有している.しかしながら,ポーラスアルミニウムの材料コストや生産コストが高いため,ポーラスアルミニウムコアサンドイッチパネルの使用用途は,宇宙分野に限られている.本研究では溶湯直接圧延プリカーサ法を提案し,ポーラスアルミニウムコアサンドイッチパネルの作製を試み,提案法の有用性を確かめるとともに,ポーラスアルミニウムの圧縮強度およびポーラスアルミニウムコアサンドイッチパネルの曲げ強度を評価した.(1)ADC12アルミニウム合金溶湯に粒子径約1μmのアルミナ粉末を増粘剤として,粒子径45μm水素化チタン粉末を発泡剤として添加し,撹拌翼を用いて均一に分散した溶湯を縦型圧延機に注湯することにより,増粘剤および発泡剤が均一に分散したプリカーサを得ることができた.得られたプリカーサより試験片を切出し,948 Kで7 min保持する発泡試験を8回行った結果,平均気孔率60 %のポーラスアルミニウムの作製に成功した.気孔率の標準偏差は3.3 %であった.(2)溶湯直接圧延プリカーサ法を用いて作製したプリカーサをP1050アルミニウム合金板材ではさみ,圧下率50 %のクラッド圧延を施すことでスキン付きプリカーサを作製した.同様にSUS304板材をスキン材として接合したスキン付きプリカーサも作製した.スキン付きプリカーサを加熱保持することにより,気孔率約50 %のポーラスアルミニウムコアサンドイッチを得ることに成功した.(3)溶湯直接圧延プリカーサ法で作製して得られたポーラスアルミニウムの圧縮試験および,ポーラスアルミニウムコアサンドイッチの曲げ試験を行った.溶湯直接圧延プリカーサ法を用いて作製したポーラスアルミニウムおよびポーラスアルミニウムコアサンドイッチの強度特性を評価することに成功した.本研究ではポーラスアルミニウムサンドイッチを安価に製造する方法として溶湯直接圧延法を提案しその有効性を実験的に調べる.(1)Al-Si低融点アルミニウム合金を坩堝に入れ,坩堝ごと電気坩堝炉に挿入し大気雰囲気中で873Kに加熱して溶融させた.溶湯に増粘剤として純アルミニウム粉末およびAl2O3粉末を添加して500rpmで20min撹拌させたのち,発泡剤としてTiH2,CaCO3またはLi2CO3を添加・1200rpmで60 s撹拌後,銅製金型に注湯して円柱状のプリカーサを得た.冷却したプリカーサから試験片を切り出し,978Kに加熱して7min保持することで発泡体を得た.発泡体の密度をアルキメデス法で測定し気孔率を算出した.TiH2,CaCO3およびLi2CO3を発泡剤として添加した発泡体の最大気孔率はそれぞれ,80%,58%および73%であった.平成29年度の研究では市販の気孔率と同等の気孔率(80%以上)の発泡体が得られた発泡剤はTiH2のみであった.TiH2はCaCO3およびLi2CO3と比較して高価なので,安価なCaCO3やLi2CO3を発泡剤として気孔率80%以上の発泡体を作製可能か今後も実験的な検討を続ける.各発泡剤を用いた発泡体の圧縮試験を行った.どの発泡剤を用いた発泡体でもポーラスアルミニウムの特徴であるプラトー領域を有する圧縮挙動が観察された.(2)(1)の検討において最大気孔率80%の発泡体が得られた条件でプリカーサを作製し,縦型双ロール圧延機に注湯することで,厚さ1mmの板状プリカーサを得た.プリカーサを30x30x1mm3の板状試験片を切り出し978Kで7min保持する発泡試験を行った結果,気孔率60%の発泡体を得ることに成功した.溶湯直接圧延法を用いて作製したプリカーサからポーラスアルミニウムを作製可能であることが確認された.予期していなかったこと:借用予定の横型双ロール圧延機が撤去され,縦型双ロール圧延機が導入された.これに伴い圧延機が使用不可能な時期があった.増粘剤や発泡剤を溶湯に均一に分散させるために,10000rpmで撹拌可能なホモジナイザーを使用予定であったが,実験の安全の観点から使用することができなくなった.借用予定の圧延機が使えないことになったので,平成29年度はADC12アルミニウム合金溶湯に発泡剤を分散させる方法や最適な発泡剤についての検討を行った.高速回転可能なホモジナイザーを使わなくても,一般的な撹拌装置を用い鋳造により作製したプリカーサから市販のポーラスアルミニウムと同等の80%の気孔率を有する発泡体が得られた.縦型双ロール圧延機を用いて最適条件の溶湯を圧延することで発泡可能なプリカーサを得られることが分かった.平成30年度に圧延条件の最適化まで行えば,溶湯直接圧延法を用いてポーラスアルミニウムコアサンドイッチパネルの作製および強度評価は達成可能である.ポーラスアルミニウムコアサンドイッチパネルは軽量構造材料として高いポテンシャルを有している.しかしながら,ポーラスアルミニウムの材料コストや生産コストが高いため,ポーラスアルミニウムコアサンドイッチパネルの使用用途は,宇宙分野に限られている.本研究では溶湯直接圧延プリカーサ法を提案し,ポーラスアルミニウムコアサンドイッチパネルの作製を試み,提案法の有用性を確かめるとともに,ポーラスアルミニウムの圧縮強度およびポーラスアルミニウムコアサンドイッチパネルの曲げ強度を評価した.(1)ADC12アルミニウム合金溶湯に粒子径約1μmのアルミナ粉末を増粘剤として,粒子径45μm

水素化チタン粉末を発泡剤として添加し,撹拌翼を用いて均一に分散した溶湯を縦型圧延機に注湯することにより,増粘剤および発泡剤が均一に分散したプリカーサを得ることができた.得られたプリカーサより試験片を切出し,948 Kで7 min保持する発泡試験を8回行った結果,平均気孔率60 %のポーラスアルミニウムの作製に成功した.気孔率の標準偏差は3.3 %であった.(2)溶湯直接圧延プリカーサ法を用いて作製したプリカーサをP1050アルミニウム合金板材ではさみ,圧下率50 %のクラッド圧延を施すことでスキン付きプリカーサを作製した.同様にSUS304板材をスキン材として接合したスキン付きプリカーサも作製した.スキン付きプリカーサを加熱保持することにより,気孔率約50 %のポーラスアルミニウムコアサンドイッチを得ることに成功した.(3)溶湯直接圧延プリカーサ法で作製して得られたポーラスアルミニウムの圧縮試験および,ポーラスアルミニウムコアサンドイッチの曲げ試験を行った.溶湯直接圧延プリカーサ法を用いて作製したポーラスアルミニウムおよびポーラスアルミニウムコアサンドイッチの強度特性を評価することに成功した.(1)純アルミニウム粉末およびAl2O3粉末をADC12アルミニウム合金溶湯に添加することで,溶湯の増粘が可能であることは平成29年度の研究で分かったが,どの程度粘度が増加するのか定量的な評価ができていなかった.平成30年度の研究では純アルミニウム粉末およびAl2O3粉末を添加した溶湯がどの程度増粘されるのか定量的に調べる.(2)圧延条件の最適化を行うことで80%以上の気孔率を有する発泡体を溶湯直接圧延法を用いて作製可能か調べる.(3)溶湯直接圧延法を用いて作製したプリカーサにスキン材をクラッド圧延して接合したスキン材付きプリカーサを発泡させることでポーラスアルミニウムコアサンドイッチを作製する.(4)溶湯直接圧延法を用いて作製したポーラスアルミニウムおよびポーラスアルミニウムコアサンドイッチの強度を評価する.
エアロゾル粒子の大気環境影響

地球温暖化や酸性雨,オゾン層破壊などの地球環境問題が大きな関心を呼んでいる。これらの問題においては,従来からの地球環境汚染問題と同様,大気エアロゾル粒子が深く関わっている。しかしながら,エアロゾル粒子自身の性状が複雑で時間的に変動し,また地域的に偏りが大きいことなどから,大気アエロゾル粒子の環境影響に関しては定性的にも定量的にも未知な問題、不確かな問題が多い。本研究ではエアロゾルや大気環境を主研究テーマとした研究メンバーが3回研究会を開催し,地球環境問題や地域環境汚染に及ぼす大気エアロゾル粒子の影響に関する諸問題について議論し,「エアロゾル粒子の大気環境影響」に関する研究基盤を築くと共に,今後検討すべき課題,具体的方法について整理し,科研費「特定領域研究(A)」平成12年度発足特定領域(申請領域名:エアロゾルの大気環境インパクト)として申請した。申請領域研究の概要は以下の通りである。申請領域研究は次の4つの研究項目:(1)大気エアロゾルの性状特性や二次粒子生成など大気中での物理・化学反応、(2)大気エアロゾルの空間的分布と輸送・沈着、(3)大気エアロゾルの地球温暖化に対する抑制効果、(4)大気エアロゾルの地域地球規模での動態シミュレーションによる現象・影響解析、ならなり、エアロゾルの大気環境影響を定量的に評価することを目的とする。本研究を推進することにより、大気環境改善のための技術的方策及び科学的知見に基づく対策策定指針を与えることが可能となるものと考える。
細胞内局所イベントが作り出すグローバルな細胞・組織機能-改良型ケイジドCa^<2+>多光子レーザー分解および局所Ca^<2+>定量法の確立と応用-

本研究では、まず、交付された補助金額の範囲内で効果的な研究を行うために、二光子励起レーザー照射の光路系を改良することで、ケイジド化合物光分解の空間分解能向上を試みた。さらにケイジド化合物ごとに光分解に用いるレーザーの至適条件(照射波長、強度、時間)を求めることにより、ケイジドFITC、およびケイジドCa^<2+>の場合、水平方向0.7μm、垂直方向1.1μmの光分解空間分解能を得ることに成功した。今後、他のケイジド化合物に関しても至適条件を調べ、三光子励起光分解に研究を進める際の基礎データとしたい。ケイジドCa^<2+>試薬を用いた実験に関しては、ラット単離心室筋細胞スキンド標本においてMg^<2+>濃度を調節することにより、DM-Nitrophenを用いた場合にも二光子励起によりCa^<2+> waveを誘発するのに十分なCa^<2+>放出を起こすことに成功し、結果をJap.J.Physiol.に発表した。デキストラン結合Ca^<2+>指示薬については、Calcium Green-1とTexas redを結合したものをパッチピペットよりラット培養後根神経節細胞に導入し、Xenonランプを用いて肉眼的に細胞内で十分な潅流が行われたことを確認した後、細胞内Ca^<2+>ストアが枯渇した条件で、Ca^<2+>電流と細胞膜直下のCa^<2+>濃度を同時測定する実験を遂行中である。今後、結合するCa^<2+>指示薬の種類を変えて局所Ca^<2+>濃度を測定するために最適な組み合わせを探索してゆく予定である。
Th1/Th2バランス制御を介した抗腫瘍免疫の誘導とそのメカニズムの解析

(目的)CpGは強力なType 1型免疫を惹起するアジュバンドとして用いられている。我々はCpGと癌抗原を中空リポソームに封入し、担癌マウスに皮内接種する、CpG癌ワクチン治療を開発してきた。昨年の本学会では、OVAタンパクを仮想癌抗原としたEG-7(OVA-transfected T lymphoma)担癌マウスを用い、この治療法が強い抗腫瘍免疫と治療効果を誘導出来ることを報告した。しかし同様の治療法を上皮性腫瘍(LLC-OVA)に対して行っても、あまり強い抗腫瘍効果を誘導することができないのが現状である。ヒト腫瘍の場合上皮性腫瘍が多いことを考えると、上皮性腫瘍を治療できるワクチン療法を開発する必要がある。そこで今回、上皮性腫瘍担癌マウスに対し放射線治療とCpG癌ワクチン治療を併用し、強い抗腫瘍効果を誘導することに成功したので報告する。(方法と結果)上皮性腫瘍としてOVAを発現させたLewis lung carcinoma(LLC-OVA)を用いた。LLC-OVAをC57BL/6に2×10^6個皮内接種し、腫瘍の大きさが6mm8mmになったところで治療を開始した。放射線(X線)を照射する際、腫瘍部以外は厚さ4mmの鉛板で遮蔽し、腫瘍局所に1回14Gy(10G/min)で2日続けて2回照射した。2回目の照射が終わった直後にCpG(50ug/head)とOVAタンパク(200ug/head)をリポソーム(230ug/head)に封入し所属リンパ節近傍に皮内接種した。その結果、放射線治療単独群、CpGワクチン治療単独群では若干抗腫瘍効果が見られたが、顕著な延命効果は見られなかった。それに対し放射線治療とCpG癌ワクチン治療の併用群では顕著な抗腫瘍効果と延命効果が見られ、完全治癒するマウスも観察できた。これらのことはCpG癌ワクチン治療と放射線治療の併用が上皮性癌の治療においても非常に有用であることを証明している。現在さらに本併用治療における腫瘍拒絶のメカニズムを検討している申請者らは免疫バランスをTh1型に傾けることで生体内において癌特異的な抗腫瘍免疫を誘導し、癌を治療することを目指している。効果的なTh1細胞治療を実現化するためにはまずhelperT細胞の正と負の免疫制御のメカニズムを解明する必要があった。そこで平成17年度は1、helper T細胞(regulatory T cell ; Treg)による担癌生体内での負の免疫制御のメカニズムを解明し、2、非特異的Th1細胞(PPD特異的Th1細胞)を用いた正の免疫制御のメカニズムを解明した。1.申請者は担癌生体内において抑制性のhelper T細胞(Foxp3^+ Treg)が所属リンパ節で増加していることを発見した。さらに担癌生体内にanti-TGF-β抗体を投与するとこのTregの数が減少したことより、おそらくTregは癌由来のTGF-βによって担癌生体内で増加したものと考えられた。今後はanti-TGF-β抗投与とTh1主導型免疫治療を併用する必要があると考えられる。2.担癌マウスの腫瘍内にPPD特異的Th1細胞とPPDを腫瘍内に同時接種すると癌特異的CTLが誘導され腫瘍塊が完全に縮退することが明らかとなった。腫瘍拒絶のメカニズムではPPD特異的Th1が所属リンパ節で分裂し、続いて所属リンパ節で癌特異的CTLが誘導されることが確認された。リンパ節を欠損するAlyAlyマウスでは同様の治療により癌特異的CTLが誘導されないことより、癌特異的CTLの誘導には所属リンパ節が重要な役割を果たしていることが明らかとなった。以上のことより癌特異的Th1細胞の誘導が困難なときでも非特異的Th1細胞を用いることで癌特異的抗腫瘍免疫を誘導できることが明らかとなった。また同時にanti-TGF-β抗体を投与しTregを抑制することで、さらに効率よくTh1主導型免疫を誘導できる可能性があることを証明した。

2回目の照射が終わった直後にCpG(50ug/head)とOVAタンパク(200ug/head)をリポソーム(230ug/head)に封入し所属リンパ節近傍に皮内接種した。その結果、放射線治療単独群、CpGワクチン治療単独群では若干抗腫瘍効果が見られたが、顕著な延命効果は見られなかった。それに対し放射線治療とCpG癌ワクチン治療の併用群では顕著な抗腫瘍効果と延命効果が見られ、完全治癒するマウスも観察できた。これらのことはCpG癌ワクチン治療と放射線治療の併用が上皮性癌の治療においても非常に有用であることを証明している。現在さらに本併用治療における腫瘍拒絶のメカニズムを検討している