hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
遺伝アルゴリズムを用いた多目的最適化のための新手法

本研究の目的は,多目的最適化問題に対する遺伝アルゴリズムを用いた新手法の開発である.ここで2種類の方法を開発した.すなわち,Distance法とパレ-ド最適集合分配法である.何れの方法も典型的な最適設計問題である拘束条件を含んだ高度な非線形モデルを解くことができる.Distance法では多目的最適化問題はGA手法で使用される適応度へ変換される.一方パレート最適集合分配法では,ランキング法の概念がGA手法で個々の最適解を選択するために用いられている.両方の方法に関し,コンピュータプログラムを作製し,典型的な試験問題と実際の工学的な設計問題で検証を行った.検証問題として3種類の最適化モデルを作製した.すなわち,梁の設計,歯車および歯車列の設計,バネの設計である.Distance法は,デコンポジション最適設計法や段付き梁設計問題で用いられる付加関数が使用される多目的ネットワーク最適問題を解くために使われた.ネットワーク最適問題の解法にGA法を用いることにより,Markov特性を持たない新しいネットワーク解を得ることができる.これらの問題は,動的なプログラミングによる従来の方法では解くことができない.パレート最適集合分布法は,また多くの局所解を含む目的関数によって高度に拘束された単一最適問題を解くために開発された.開発した本手法を用いることにより,他の手法より優れた結果を得ることができる.また両方法は連続変数,整数変数,離散変数,混合変数からなる問題も解くことができる.これらの問題は従来の方法では解くことが困難であり,本手法は大変有効である.本研究の目的は,多目的最適化問題に対する遺伝アルゴリズムを用いた新手法の開発である.ここで2種類の方法を開発した.すなわち,Distance法とパレ-ド最適集合分配法である.何れの方法も典型的な最適設計問題である拘束条件を含んだ高度な非線形モデルを解くことができる.Distance法では多目的最適化問題はGA手法で使用される適応度へ変換される.一方パレート最適集合分配法では,ランキング法の概念がGA手法で個々の最適解を選択するために用いられている.両方の方法に関し,コンピュータプログラムを作製し,典型的な試験問題と実際の工学的な設計問題で検証を行った.検証問題として3種類の最適化モデルを作製した.すなわち,梁の設計,歯車および歯車列の設計,バネの設計である.Distance法は,デコンポジション最適設計法や段付き梁設計問題で用いられる付加関数が使用される多目的ネットワーク最適問題を解くために使われた.ネットワーク最適問題の解法にGA法を用いることにより,Markov特性を持たない新しいネットワーク解を得ることができる.これらの問題は,動的なプログラミングによる従来の方法では解くことができない.パレート最適集合分布法は,また多くの局所解を含む目的関数によって高度に拘束された単一最適問題を解くために開発された.開発した本手法を用いることにより,他の手法より優れた結果を得ることができる.また両方法は連続変数,整数変数,離散変数,混合変数からなる問題も解くことができる.これらの問題は従来の方法では解くことが困難であり,本手法は大変有効である.
非平衡ガス反応における特異化学ポテンシャル場形成と反応制御

本研究では、非平衡反応場において生ずる特異的な化学ポテンシャル場を触媒反応場に利用可能か検討することを目的として、様々な検討を行ってきた。(1)偏光変調高感度反射赤外分光法(PM-IRRAS)による触媒表面の吸着種観察:特異化学ポテンシャル触媒反応場としての利用可能性が高い(La,Sr)Co03酸化物において、その場PM-IRRASにより高温下での吸着種の観察を行ったところ、吸着種に由来すると思われるピークが、10001200cm-1付近にそれぞれ観測された。この結果によりPM-IRRASにより、酸化物上でも、その場吸着種同定ができることが示された。また、水素透過膜として期待されているPd-Ag合金表面において非平衡状態で共存する一酸化炭素により水素透過時の表面反応速度が大きく減少するが、その時に吸着COが大きく影響していることが同手法によって直接的に明らかとなった。(2)Bサイト価数の触媒反応性への影響:(La,Sr)CoO3系酸化物(113相)を酸素還元触媒として用いた際に、一部(La,Sr)2CoO4の組成をとる214相と混在させることで触媒能が3桁程度向上することを見出した。これは混相となることで表面、特に界面に酸素収着のプリファレンスサイトが生成するためと考えられる。ただ、214相と113相のBサイト原子価が大きくずれる場合には性能向上が小さくなっており、酸素空孔量やBサイトイオンの価数が変化しながら、酸素収着サイトを減少させているためと考えられる。ペロブスカイト型酸化物は多機能な材料として知られており、触媒、ガスセンサーとしての研究も以前から盛んに行われている。これまでの研究で、LaCoO_3系材料において、NO_2による起電力変化からサンプルの酸素ポテンシヤルを測定したところ、600°CにおいてN0_2の導入により気相から予想されるより遥かに大きな1bar以上の酸素ポテンシャルが観測される条件があった。同様の特異酸素ポテンシャルは、気相に微量NO_xを導入した時にもサンプルの重量変化として観測され、NO_2分圧に対する依存性はどちらの実験においても一次であった。この結果から特異酸素ポテンシャル触媒活性はバルク材料の酸素収着量(酸素空孔量)に密接に関わることがわかった。この特性をセンサーや触媒などへ実際に応用する際には薄膜等へ加工し、効率よく試料を利用する必要がある。しかしながら薄膜化した際にもこれらの特異化学ポテンシャルの形成が維持されるのかは疑問が残るところである。そこで、パルスレーザーデポジション(PLD)法により、(La,Sr)CoO_3の緻密膜をGdをドープしたCeO_2上へ製膜し、三端子電気化学セルを作製、さらに複素インピーダンス測定などの電気化学測定により高温の非平衡ガス存在下での薄膜物性への特異酸素ポテンシャルの影響の評価を行った。複素インピーダシス測定および回路フィッテイングの結果、電極由来のキャパシタンス成分が醸素空孔量に対応することを見出した。この値は微量N0_2の導入により、大きく変化することから薄膜上でもバルク体と同様の特異化学ポテンシャル場が形成されていることが確認できた。このとき、質量分析計による出口ガス分析においてはNOが主要な生成物として観測されており、(La,Sr)CoO_3表面では主にNOへの分解が起こっていることが示唆された。本研究は、非平衡ガス反応の際に形成される特異化学ポテンシャル場を利用して、固体表面で起こる触媒反応を制御することを目的としている。特異化学ポテンシャル場の形成についてはペロブスカイト型酸化物(La,Sr)CoO_3において、バルク試料における酸素不定比量が微量のNO_2の存在により大きく変化することを確認している。触媒などの反応場としてこの特性を利用する場合には、試料を薄膜などより実用的な形状に加工する必要がある。そこで薄膜化した際のポテンシャル場の形成への影響および、偏光変調高感度反射赤外分光法による高温反応場における吸着種のその場観察について検討を行った。PLD法により(La,Sr)CoO_3緻密薄膜電極を固体電解質上に作製した電気化学セルを用い、NOxを導入した際の起電力変化から薄膜上でも特異化学ポテンシャル場が形成されていることを既に見出していたが、さらに、薄膜上でのポテンシャル場形成を詳細に検討するために種々の酸素分圧、温度でのキャパシタンスの変化を調べた。この結果、薄膜とバルクではポテンシャル場形成の挙動が異なることが示唆された。NOxによる特異化学ポテンシャル変化の絶対量も薄膜とバルク試料で異なることから、試料形状による特異化学ポテンシャル場への影響についても今後検討をしたい。偏光変調高感度反射法により、高温でのPt/YSZ系での吸着酸素の状態の電極電位、すなわち電極上の酸素ポテンシャルに対する依存性をみたところ、カソード分極下で、吸着酸素のピークが分極した電圧に応じて減少することから、電極上の酸素が反応により取り込まれていることを直接観察できることが分かった。また、ガスセンサーなどで被毒作用があるといわれているシリコーン系の物質が、電極上に吸着すると、反応が阻害されることも確認され、今後、同測定法で特異化学ポテンシャル状態の観測を行い吸着種の状態を行う予定である。(1)偏光変調

高感度反射赤外分光法(PM-IRRAS)による触媒表面の吸着種観察:特異化学ポテンシャル触媒反応場としての利用可能性が高い(La,Sr)Co03酸化物において、その場PM-IRRASにより高温下での吸着種の観察を行ったところ、吸着種に由来すると思われるピークが、10001200cm-1付近にそれぞれ観測された。この結果によりPM-IRRASにより、酸化物上でも、その場吸着種同定ができることが示された。また、水素透過膜として期待されているPd-Ag合金表面において非平衡状態で共存する一酸化炭素により水素透過時の表面反応速度が大きく減少するが、その時に吸着COが大きく影響していることが同手法によって直接的に明らかとなった。(2)Bサイト価数の触媒反応性への影響:(La,Sr)CoO3系酸化物(113相)を酸素還元触媒として用いた際に、一部(La,Sr)2CoO4の組成をとる214相と混在させることで触媒能が3桁程度向上することを見出した。これは混相となることで表面、特に界面に酸素収着のプリファレンスサイトが生成するためと考えられる。ただ、214相と113相のBサイト原子価が大きくずれる場合には性能向上が小さくなっており、酸素空孔量やBサイトイオンの価数が変化しながら、酸素収着サイトを減少させているためと考えられる。
弾性歪エネルギ-,界面エネルギ-のULSIプロセスへの影響

Si過剰CVDWSi_<2.6>/(100)Si系において,成膜状態ではWSi_<2.6>は非晶質であり,400°C1hの真空焼鈍によって六方晶WSi_2に結晶化し,600°C以上で正方晶WSi_2に変態する.膜中の過剰Siは結晶化の時点ですでに基板Siとの界面に析出し,1000°Cでの焼鈍により基板Siに対してエピタキシアル成長する.この界面への析出の駆動力として内部応力の緩和と界面エネルギ-の減少を考えて,膜応力の測定結果とシミュレ-ションの結果を対比したところ,界面への析出は応力緩和のためでなく界面エネルギ-減少のために起ったことが判明した.薄膜中には引張り応力が存在しており,外力を加えてより大きな引張応力が薄膜中に存在するようにすると界面への析出が減少し結晶化が進行するのに対して,10^<11>dyne/cm_2オ-ダ-の大きな圧縮応力が薄膜にかかるようにすると界面でのSi析出が増加し結晶化が遅れることが判明した.これらの結果は弾性歪エネルギ-,界面エネルギ-が薄膜の組織,構造変化に対して大きな影響力を有することを示しているが,複雑で理論展開が困難である.そこで,弾性的に等方性があり,基板と膜が弾性的につながっているSiーGe/Siについて理論展開をはかり実験結果との対応を調べようとした.サンプルとしてGe濃度が5%と10%のSiーGe/(100)Siを用いた.成膜状態では転位は観察されず焼鈍によって導入されることから,ミスフィット転位の導入には速度論を適用しなければならない.また,転位の質を把握することによって界面現象は平衡論的には理論化でき,それによってGeの異常拡散等の説明が可能になると期待できる.Si過剰CVDWSi_<2.6>/(100)Si系において,成膜状態ではWSi_<2.6>は非晶質であり,400°C1hの真空焼鈍によって六方晶WSi_2に結晶化し,600°C以上で正方晶WSi_2に変態する.膜中の過剰Siは結晶化の時点ですでに基板Siとの界面に析出し,1000°Cでの焼鈍により基板Siに対してエピタキシアル成長する.この界面への析出の駆動力として内部応力の緩和と界面エネルギ-の減少を考えて,膜応力の測定結果とシミュレ-ションの結果を対比したところ,界面への析出は応力緩和のためでなく界面エネルギ-減少のために起ったことが判明した.薄膜中には引張り応力が存在しており,外力を加えてより大きな引張応力が薄膜中に存在するようにすると界面への析出が減少し結晶化が進行するのに対して,10^<11>dyne/cm_2オ-ダ-の大きな圧縮応力が薄膜にかかるようにすると界面でのSi析出が増加し結晶化が遅れることが判明した.これらの結果は弾性歪エネルギ-,界面エネルギ-が薄膜の組織,構造変化に対して大きな影響力を有することを示しているが,複雑で理論展開が困難である.そこで,弾性的に等方性があり,基板と膜が弾性的につながっているSiーGe/Siについて理論展開をはかり実験結果との対応を調べようとした.サンプルとしてGe濃度が5%と10%のSiーGe/(100)Siを用いた.成膜状態では転位は観察されず焼鈍によって導入されることから,ミスフィット転位の導入には速度論を適用しなければならない.また,転位の質を把握することによって界面現象は平衡論的には理論化でき,それによってGeの異常拡散等の説明が可能になると期待できる.
積雪と植生が混在する地表面状態に対するリモートセンシングに関する基礎的研究

本研究の主な成果は以下の通りである。(1)葉面積指数をよりよく推定する新植生指標を提案した。(2)常緑針葉樹であるオオシラビソの分布規定要因を定量的に示した。(3)太陽高度の低い時期における衛星画像の地形効果補正法を提案した。(4)集中型モデルであっても融-流出量を精度よく推定できることを示した。(5)北方常緑針葉樹林の生育開始に融雪が影響している可能性を示した。(6)タブレットPCを用いた高速マッピングシステムを構築した。研究目的を遂行するために、平成19年度に行なった研究内容と研究実績は、以下のようにまとめられる。1.八ケ岳カラマツ林観測タワーにおいて得られた各季節・各時刻の方向別分光反射特性の解析八ケ岳カラマツ林観測タワーでの方向別分光反射特性の季節変化と日変化について観測と解析を行なった。可視域・近赤外域における日向葉と日陰葉の反射率の差は、季節変化・日変化ともに大きいことが分かった。そのため、異なる季節・時刻の観測値を比較する場合には、観測条件を統一する必要があることを実証的に示した。2.新潟県中越地方における山岳積雪水量の高度分布に関する調査2008年3月2325日に、新潟県中越地方に位置する巻機山において、山岳積雪水量の高度分布に関する調査を行なった。これは、3.で述べる融雪-流出解析の入力データの一部となる。当日は悪天のため、標高6001,400mの範囲におけるデータしか取得できなかったが、巻機山では例年よりも積雪が多かったことを確認した。3.魚野川六日町流量観測地点より上流域の積雪水資源量の推定衛星Landsatの画像より推定される積雪面積率を入力としてSRM(Snowmelt Runoff Model)を動かし、融雪-流出解析を行なうための準備に取りかかった。SRMがきちんと動作することはテストランによって確認できたが、入力となる衛星画像解析に時間がかかり、この地域における融雪-流出解析を実現するまでには至らなかった。平成20年度に行なった主な研究内容と研究実績は、以下のようにまとめられる。1.八ヶ岳カラマツ林観測タワーにおいて得られた各季節・各時刻の方向別分光反射特性の解析八ヶ岳カラマツ林観測タワーでの方向別分光反射特性の季節変化と日変化について観測と解析を行なった。可視域と近赤外域における日向葉と日陰葉の反射率が急激に変化する時期は、可視域と近赤外域とでは異なることが分かった(論文投稿準備中)。2.新潟県中越地方における山岳積雪水量の高度分布に関する調査、および融雪-流出量の推定2009年3月2426日に、新潟県中越地方に位置する巻機山において、山岳積雪水量の高度分布に関する調査を行なった。これは、融雪-流出量を推定する際の重要なパラメータとなるものである。これと同時に、Snowmelt-Runoff Model (SRM)を動かして、国土交通省六目町観測所における河川流量を推定した。推定結果は実用的レベルに達していた(論文投稿中)。3.北方針葉樹林帯における植生の生育開始時期のモニタリング積雪と植生が混在する地表面状態に関する応用的研究として、カナダにおける針葉樹林の生育開始時期を、衛星データから推定できるかどうか検討し、尾身ほか(2009)として公表した。平成21年度に行なった主な研究内容と研究実績は、以下のようにまとめられる。1.八ヶ岳カラマツ林観測タワーにおける各季節の方向別分光反射観測および葉面積指数の調査八ヶ岳カラマツ林観測タワー(宇宙航空研究開発機構所有)において、タワー上からの方向別分光反射特性の観側と、タワー周辺における葉面積指数の調査を行なった。そして、リモートセンシングデータ(衛星データおよびタワー上での観測結果)から葉面積指数を精度よく推定する手法を開発した。研究成果の一部はHasegawa et al.(2010)として公表した。2.新潟県巻機山における積雪水量の高度分布の調査、および融雪-流出量の推定2010年3月下旬に、新潟県巻機山において山麓から森林限界にかけて積雪深と積雪水量の観測を行なった。また、1993年の衛星画像を用いてSnowmelt-Runoff Model (SRM)を動かし、融雪-流出量を推定した。六日町観測所における河川流量を用いて検証したところ、推定精度は十分実用的であった。この研究成果は松山・泉(2009)として公表した。3.オオシラビソの分布既定要因の解明冬季でも、積雪と混在する常緑針葉樹の一つであるオオシラビソの分布規定要因について、決定木を用いて解析を行なった。地形と気候のデータを入力として決定木を構築し、2.の巻機山を含む上越山地周辺を対象地域として解析を行なったところ、暖かさの指数、積雪深、傾斜がオオシラビソの分布を規定する重要な要因であることが分かった。

この研究成果は比留間ほか(2009)として公表した。4.太陽高度の低い時期における衛星画像の地形効果補正法に関する検討太陽高度の低い時期における衛星画像の地形効果補正法に関する検討し、新しい地形効果補正法(DPR法)を提案した。この研究成果は、坂本ほか(2009)として公表した。
周波数変調方式液中原子間力顕微鏡によるその場観測：鉛蓄電池の充電特性の飛躍的改善

鉛電極表面での電気化学反応(EC)の高感度・原子レベルでのin-situ測定を行う事を目指して、周波数変調方式ー強酸液中原子間力顕微鏡(EC-FM-AFM)を構築した。まず、本実験遂行に必要な強酸液中EC-FM-AFM用カンチレバーホルダーの特注設計に必要な予備実験を実施し、カドミウムを参照電極としたAFM用カンチレバーホルダーを設計した。次に特注したカンチレバーホルダーでのEC-FM-AFMを実施し、強酸環境では難しいと考えられていたFM-AFM観測が行えることを実証した。溶液を水および希硫酸と変えても測定出来ることは分かったが、添加剤のリグニンを入れた場合の効果については確認できなかった。まず、本実験遂行に必要な強酸液中AFM用カンチレバーホルダーの設計に必要な要件を洗い出す予備実験を4ヵ月に亘り実施した。この予備実験を通して、参照電極には水銀ではなくカドミウム線を用いても問題ないことを確認した。更に、機構の制約を加味しながらAFM用カンチレバーホルダーを設計すると共に、溶液セル(小型シャーレ)への3つの電極の配置方法を検討した。サイクリックボルタンメトリーを繰り返し実験し、ECを行いながら電気的干渉なしにAFM観測が出来る電極配置を決定し、シャーレーは今後自作することに決定した。こうした予備実験を元に設計した特注カンチレバーホルダーが2月に納品された。その間、手持ちのカンチレバーホルダーを用いて、5%硫酸環境でのダイナミックモードEC-AFM観測を行い、これまで平井らが発表していた鉛電極表面での酸化還元反応中でのAFM観測の再現実験を行った。これらの結果から、硫酸濃度が薄い場合に硫酸鉛の結晶が大きくなる傾向などを再確認できた。次に、納品されたカンチレバーホルダーでのEC-AFMを実施し、ダイナミックモード観測でではあるが当初の期待通りの観測が行えることを確認した。飽和溶媒和でのFMモードでのAFM観測の予備実験は水を用いて行っており、29年度より希硫酸での実験に着手する環境を整えることが出来た。PH=-1の希硫酸環境でもAFM測定が繰り返して行えるような溶液セルを設計・製作した。設計に必要な環境データを得るために、元々所持していた液中AFM用溶液セル(構造的に中性・有機用であり強酸には耐えられない)を用いて、濃度が5%未満の硫酸を使い、電気化学(EC)-AFMの予備実験を行った。ダイナミックモードによる予備的観測には成功し、酸化還元反応による硫酸鉛の凝集/離脱の挙動を連続的に観測することが出来た。この予備実験のポイントは、次の2つである。(1)一般にECには参照電極として水銀を用いるが、AFMの複雑な機構の中に設置する溶液セルに水銀参照電極を設置することは難しいと考え、カドミウム線を用いることにして予めサイクリックボルタモグラムを取得し、カドミウムを参照電極としても本研究の目的から問題は生じないと判断した。(2)希硫酸の表面張力、カンチレバーおよびカンチレバーの励振機構が希硫酸に浸かってしまう事、電極の設置位置および配線の取り回しがAFM測定に影響しないか、など多くの予備実験を重ねた上で、FM-AFM用溶液セルを設計することとなった。その結果、既製品の溶液用カンチレバーホルダーを島津製作所に再設計して貰い、溶液ホルダーおよびEC用配線の入る空間を設けて貰った。我々も、液中AFM用溶液ホルダーに、工夫を凝らした。陰極はシート状にして溶液ホルダーの底面に敷き、溶液ホルダーの側面から陽極及び参照電極を入れるようにした。ここで、電極間の干渉が発生し、解決に時間を要してしまった。更に、AFMカンチレバーに当てるレーザー光の光路となる石英板と溶液ホルダーの機械的干渉の解決も必要であった。以上の問題点について、さまざまな試行実験を繰り返した結果、2月に希硫酸用溶液セルの特注品が完成した。3月に(1+3)硫酸によるダイナミックモードEC-AFM観測を行うことに成功した。鉛電極表面での電気化学反応(EC)の高感度・原子レベルでのin-situ測定を行う事を目指して、従来型AFM(振幅変調方式)と比較して分解能が高い“周波数変調方式(FM-)AFM"を用い、強酸液中原子間力顕微鏡(EC-FM-AFM)を構築した。まず、本実験遂行に必要な強酸液中EC-FM-AFM用カンチレバーホルダーの特注設計に必要な予備実験を実施した。カドミウムを参照電極とすることでコンパクトなAFM用カンチレバーホルダーを設計・製作することが出来た。こうして製作されたカンチレバーホルダーを用いEC-FM-AFMを実施した。希硫酸の濃度を変え、EC測定を行いつつ、充電後および放電後における負極表面像を取得した。その結果、硫酸濃度が薄い場合は、放電時に形成される硫酸鉛の粒径が大きくなることが再現された。AFM測定中に硫酸鉛が突然消える現象は、茸のような形状となった硫酸鉛が、AFMのチップが触れることで弾き飛ばされる現象であろうことが、ダイナミックモード測定からも確認できた。更に、強酸環境では難しいと考えられていたFM-AFM観測が行えることを実証した。

この測定で用いた鉛負極の表面は100nm近い凸凹が生じているため、原子レベルでの観測は困難であった。しかしながら、凸凹している鉛負極表面の上に、10nm程度の厚さの層が存在していることは明確に確認できた。この層は、硫酸鉛の層であると思われる。溶液を水および希硫酸と変えても測定出来ることは分かったが、添加剤のリグニンを入れた場合の効果については確認できなかった。これは、測定コンディションが最適化出来ていなかったからと思われる。今後は、リグニン添加剤の影響をナノスケールで探求し、飽和溶媒和観測から硫酸鉛層の成長および硫酸イオンと鉛イオンの混和層を見分ける実験を継続する予定である。鉛電極表面での電気化学反応(EC)の高感度・原子レベルでのin-situ測定を行う事を目指して、周波数変調方式ー強酸液中原子間力顕微鏡(EC-FM-AFM)を構築した。まず、本実験遂行に必要な強酸液中EC-FM-AFM用カンチレバーホルダーの特注設計に必要な予備実験を実施し、カドミウムを参照電極としたAFM用カンチレバーホルダーを設計した。次に特注したカンチレバーホルダーでのEC-FM-AFMを実施し、強酸環境では難しいと考えられていたFM-AFM観測が行えることを実証した。鉛蓄電池のほぼ同じ環境(希硫酸:PH=-1)におけるEC-AFM実験を遂行する。サイクリックボルタンメトリーを実施しながら、各電位状態における鉛電極表面の原子レベルでのトポロジーを得る。充放電を繰り返し硫酸銅が付着する(サルフェーション)問題の発生メカニズムを原子レベルで解明する。サイクル数・電圧勾配・環境(希硫酸濃度・温度)などを変えることで表面に付着する硫酸鉛の形成/離脱の様子をnmスケールで観測する。続いて、リグニンを添加することによってサルフェーションが抑制されるメカニズムを、原子レベルで解明する。同様に、サイクル数・電圧勾配・環境(希硫酸濃度・温度)およびリグニンの種類を変えることで、表面に付着する硫酸鉛の形成/離脱の様子をnmスケールで観測する。これらの結果から、リグニンがサルフェーション抑制に寄与しているメカニズムを明らかにする。現時点での予測は、リグニンが硫酸鉛のグレインの間に挟まり、充放電時の電子の移動に必要なバイパスを確保していると想定しており、リグニンの構造を変えることでバイパスの形状も変わると予想している。これらの予測に基づいて、分子量や分子骨格の異なるリグニンを用いて、EC-FM-AFMを行いながら充放電挙動を観測することも計画している。我々の予測が正しければ、鉛蓄電池の充電効率の低さは鉛電極の有効電極表面積を下げないように工夫することで改善できると考えられるため、自然界に存在するリグニンだけではなく、鉛蓄電池用リグニンについても提言が行えるであろう。界面科学
浄水発生土の有効利用は可能か？ー放射性セシウムの野菜への移行と被ばく評価ー

水道水をつくる過程で発生する土(浄水発生土)は,家庭用の園芸用土等として有効に再利用されてきた。ところが2011年3月に発生した福島原子力発電所の事故により,関東および東北地方を中心に,浄水発生土は放射性セシウム(Cs-134およびCs-137)により汚染され再利用が難しい状況となった。そこで,放射性セシウムで汚染された浄水発生土を用いて葉菜類を栽培し,汚染浄水発生土が園芸用土として有効利用可能か判断するための基礎データを収集した。浄水場で生じる浄水発生土は、グランド用土や園芸用土として有効利用されてきた。しかし、東京電力福島第一原子力発電所の事故により浄水発生土が放射性セシウムで汚染され有効利用できず、浄水場での保管量が増大し続けている。浄水発生土の有効利用は保管量の軽減および資源のリサイクルの点から重要であるが、有効利用による追加被ばくも考慮しなければならない。特に浄水発生土を園芸用土として有効利用した場合、野菜を栽培する可能性があり、浄水発生土から野菜への放射性セシウムの移行を評価することは重要である。そこで,平成24年度はコマツナによるCs-137の経根吸収について検討し,平成25年度は浄水発生土に含まれる放射性セシウムの経根吸収を抑制する園芸用資材について検討した。赤玉土、黒土、腐葉土、牛糞堆肥、化成肥料、および浄水発生土からなる土壌を準備し、これに土壌改良資材としてバーミキュライトあるいはパーライトを混合し4種類の栽培用土壌を作成した。これらの土壌でコマツナを栽培し,収穫後,コマツナ及び土壌の放射性セシウムを、Ge半導体検出器で分析した。バーミキュライトを混合した土壌では放射性セシウムのコマツナへの移行が明らかに抑制された。また、粒子の大きさが移行の抑制に影響することも分かった。小さな粒子は単位重量当たりの表面積(比表面積)が大きく、より多くの放射性セシウムがバーミキュライトに収着され、その結果コマツナに取り込まれる放射性セシウムが少なくなったと考えられる。一方、最も濃度が高くなったのはパーライトを混合した土壌で栽培したコマツナで、土壌-農作物移行係数も最大であった。今後、パーライト混合土壌で放射性セシウム濃度が高くなった原因について検討する必要がある。H24年度はコマツナによるCs-137の経根吸収について検討した。赤玉土、黒土、腐葉土からなる土壌(0S土壌)、0S土壌4.5 Lに対して浄水発生土を0.5 L混合した土壌(0.5S土壌)、および0S土壌3.5 Lに浄水発生土1.5 L混合した土壌(1.5S土壌)を作成し、コマツナを栽培した。栽培過程において各土壌で栽培したコマツナの草丈に差は無く、また収穫時の生重量は0S土壌よりも浄水発生土を含む土壌で栽培したコマツナで重くなった。これらの結果から、浄水発生土はコマツナの成長を抑制しなかったことが分かった。0S土壌、0.5S土壌、1.5S土壌で栽培したコマツナの収穫時における乾燥重量当たりのCs-137濃度は、それぞれ1.89 Bq/kg、153 Bq/kg、400 Bq/kgであった。これらを生重量当たりに換算しCs-134の濃度との和から放射性セシウムの濃度を求めたが、いずれも新基準値である100 Bq/kgを超えることはなかった。また、浄水発生土を含む土壌からコマツナの乾燥重量当たりのCs-137移行係数は、混合した浄水発生土の容積比にかかわらず0.1であり、生重量当たりの移行係数は0.007であった。これらの値は、我が国の農地で栽培した葉菜類のCs-137移行係数の範囲内であった。浄水場で生じる浄水発生土はこれまで園芸用土などに有効利用されてきが,福島第一原子力発電所の事故の影響で放射性セシウムにより汚染され有効利用できずにいる。浄水発生土の有効利用は保管量の軽減および資源のリサイクルの点から重要であるが,有効利用による追加被ばくも考慮しなければならない。近年,家庭でも気軽に野菜作りを楽しむことがあり,汚染された浄水発生土が園芸用土含まれていた場合,栽培した野菜が放射性セシウムで汚染される可能性がある。

従って,浄水発生土から野菜へ放射性セシウムの移行を評価することは重要である。そこで,これまでにコマツナによるCs-137の経根吸収,経根吸収を抑制する園芸用資材について検討してきた。今年度は土壌-植物移行係数(TF)に対する浄水発生土の粒子サイズの影響について検討した。粉砕した浄水発生土(粉砕浄水土),あるいは様々な粒子サイズを含む浄水発生土(未処理浄水土)を含む培養土を準備し,葉菜(コマツナおよびチンゲンサイ)を栽培した。これらの葉菜類を収穫し,葉菜類とそれを栽培した土壌中の放射性セシウムを,Ge半導体検出器で分析した。浄水発生土の粒子サイズは葉菜類の生長には影響しないが,葉菜中の放射性セシウム濃度には影響することが分かった。つまり,放射性セシウム濃度は未処理浄水土で栽培した葉菜類で低く,粉砕浄水土で栽培した葉菜類で高くなった。コマツナとチンゲンサイの比較では,チンゲンサイで放射性セシウム濃度が高くなる傾向があった。今回の試験で得られたTF値は0.0660.15の範囲であり,これは原子力発電所事故以前に我が国で得られたTFの範囲内であった。以上の結果より,浄水発生土を園芸用土資材として使用する場合,粒子サイズの小さい浄水発生土を除くことで,収穫した葉菜類に含まれる放射性セシウム量を減らすことができる可能性が示唆された。放射線生態学浄水場で水処理をする際に発生する浄水発生土は,園芸用土やセメント原料として有効利用されてきた。しかし,福島第一原子力発電所の事故により,東北や関東の浄水発生土は放射性セシウムで汚染されため,浄水場での保管量が増大し続けている。汚染された浄水発生土の一部はこれまで通り園芸用土として利用可能か?本研究は,汚染された発生浄水土を含む園芸土で野菜を栽培し,野菜への放射性セシウムの移行を評価すること,そして収穫した野菜を食すことによる内部被ばく線量を評価することを目的とする。平成25年度は浄水発生土に含まれる放射性セシウムの経根吸収を抑制する園芸用資材について検討し,バーミキュライトが浄水発生土からコマツナへの放射性セシウムの移行を抑制すること,抑制にはバーミキュライトの粒子サイズも影響すること,さらにパーライトを含む土壌では放射性セシウムの移行が促進される可能性があることを明らかにした。これらの成果の一部は平成26年度に開催され学会で発表する予定である。このように一定の成果が得られており,平成25年度の目標は達成できたと言える。浄水場で水処理をする際に発生する浄水発生土は,園芸用土やセメント原料として有効利用されてきた。H24年度は放射性セシウムで汚染された浄水発生土でコマツナを栽培し、浄水発生土からコマツナへの放射性セシウムの経根吸収および土壌-植物移行係数を求めた。目標達成のため、計画通り研究が進んでおり、まとまった成果も得られている。平成24年度に得られた成果は論文としてRadioisotopes誌に投稿し、受理された。バーミキュライトによる土壌から農作物への放射性セシウムの移行抑制効果はこれまでにも知られていたが,浄水発生土に対しても同様の抑制効果が働くことが分かった。
自律分散的コミュニティ形成のダイナミクスと学習効果に関する研究

近年のソーシャルメディアの発展は目覚ましいものがある。そのようなソーシャルメディアを通じて、多くの人が必要な情報を獲得していることが、2011年の東日本大震災での活用分析からも明らかにされている。本研究では、ソーシャルメディアにおけるネットワーク、特にコミュニティがどのように形成されるかということを調べるために、大学生専用に構築したSNSサイトを利用してコミュニティ分析を行った。我々が開発した新しいコミュニティ分析法を用いることにより、従来法より詳細なコミュニティを発見することが可能となった。本研究の目的は,SNSにおけるネットワーク,特にそのコミュニティの形成メカニズムを解明することである.25年度においては,SNSデータの分析とゲーム理論によるモデル構築が主たる目標であった.前者においては,新学術領域研究(20200042)で構築されたトモCOMと福井県内で実施されている戦略的大学連携支援事業Fレックスの2つのSNSから,人間関係ネットワークの構造を時系列的に分析した.分析手法としては,トモCOMにおいて用いたクリークパーコレーション法を同様に用い,Fレックスのネットワーク構造を調査し比較検討を行った.その結果,2つのSNSは基本的には同じ構造であったが,全体として単連結でないこと,クラスタリング係数がやや低いままで推移すること等の違いが明らかになった.これは,トモCOMが完全招待制のに対し,Fレックスが登録制であることによる違いであると推察された.後者においては,連携研究者の今井らが中心となって,ゲーム理論によるネットワーク形成モデルを用いて,状態空間分析を行った.SNSは各個人が利己的に振る舞って関係を形成するものとして考えられ,その安定状態を解析することで,コミュニティの形成の予測及びメカニズム解明につながることが明らかにされた.以上の分析とモデル化の研究及び研究分担者らによる教育工学における研究の諸成果は,2013年9月17-19日,ドイツで開催された国際会議AUTOMATA2013及び,10月25,26日に山形県南陽市で行われた研究会において発表され,今後の方針も含めて広く議論された.本研究の目的は,SNSにおけるネットワーク,特にそのコミュニティの形成メカニズムを解明することである.26年度においては,SNSデータの分析と実証実験が主たる目標であった.前者においては,新学術領域研究(20200042)で構築されたトモCOMと福井県内で実施されている戦略的大学連携支援事業Fレックスの2つのSNSから,人間関係ネットワークの構造を時系列的に分析した.分析手法としては,従来の分析手法であるクリークパーコレーション法を独自に拡張し,ACPM法と命名した.その手法を用いることにより,これまで見過されがちであった細かいコミュニティ構造も見つけることが可能となった.また,この手法のパラメータを変化させることにより,最適なコミュニティ数が推定できるという推論を得ることができた.後者においては,大学におけるグループ学習の授業において,会話の様子を記録・分析する実験を行い,会話がどのように活性化し,その結果としてグループ作業がどう効果を上げているかという検証も行った.以上の分析と実証実験における研究の諸成果は,2014年12月3-5日,オーストラリアで開催された国際会議SocialCom2014及び,12月20,21日に福井市で行われた研究会において発表され,今後の方針も含めて広く議論された.本研究の目的は、SNSにおけるコミュニティ形成のメカニズムと、グループ学習における学習効果を明らかにすることである。前者のコミュニティ分析の対象としたのは、新学術領域研究(20200042)で構築されたトモCOMと福井県内で実施されている戦略的大学連携支援事業Fレックスの2つのSNSであり、それらの内部の人間関係ネットワークの構造を時系列的に分析した。分析手法としては、本研究で昨年度に開発したAlternative Clique Percolation Method(ACPM)を更に改良したPseudo ACPMを開発しそれを用いた。これは従来のコミュニティ基準を更に緩和するものであり、今まで抽出できなかったコミュニティも抽出できるように改善された。後者に関しては、昨年度に引き続き、大学におけるグループ学習の授業において、昨年度より更に精度良く会話の様子を記録・分析する実験を行い、会話がどのように活性化し、その結果としてグループ学習の成果が上っているか検証できた。以上の分析と実証実験における研究の成果は、2015年12月1-4日香港で開催された国際会議NOLTA2015、2016年3月21-25日Savannahで開催された国際会議SITE2016、及び12月19-20日那覇市で行われた研究会において発表され議論された。本研究の大きな目的は,SNSにおけるコミュニティの形成メカニズムを解明することである.そのために,学生向けSNSの人間関係ネットワークを分析し,さらにグループ学習における実証実験を行った.SNSのネットワーク分析において,これまではコミュニティ分析手法の代表的な1つであるクリークパーコレーション法を用いてきた.この手法は,同時に複数のコミュニティに属することを許す分析手法で有用であったが,クリーク次数・コミュニティ数の決定方法が不明確であるという問題があった.

そこで,それを拡張する形で,ACPM法という手法を開発し,それがコミュニティ数の推定に有効であることを確かめた.また,学習効果の実証実験としては,グループ学習の授業において各グループ内で交される会話を記録し,グループのアクティビティがどのように変化していったかという実験を行った.詳細な分析はこれからであるが,27年度に再度同様の実験を行うことから,有意義な結果が得られると思われる.以上26年度の計画は,課題とすべきことは多いものの,7割程度は達成されていると考えている.複雑系科学今後の研究推進方策としては,まず昨年度に引き続きネットワークデータの分析が急がれる.26年度において,SNSのネットワークデータを分析するために,新しいコミュニティ分析手法を開発したが,それは従来手法に比べて非常に探索に時間がかかるという問題がある.この手法の単純な埋め込みは時間の浪費が激しい.そこで,グラフ列挙アルゴリズムをそこに取り入れることを考えており,それによる劇的な計算時間の短縮が望まれ,汎用的なコミュニティ分析手法として広く利用される可能性が生れるであろう.さらに,研究の大きな柱として実証実験が非常に重要であり,26年度に行ったグループ学習の授業におけるグループ内の会話の記録からの分析をさらに進めたいと考えている.27年度の対象となる授業は,26年度の授業より更にグループ内のディスカッションが重要となる授業であり,また,対象の学生にとってもこのような授業は初めて経験するとのことで,その効果の観察は非常に重要な結果を生むと考えられる.前年度は対象のグループが半分程度であったが,今回は全グループが対象となり,グループによる差異も観察されることが予想され,その詳細の分析とモデル化も期待される.本研究の大きな目的は,SNSにおけるコミュニティの形成メカニズムを解明することである.そのために,異なる2つの学生向けSNSの人間関係ネットワークを分析した.1つのSNSの分析については既に行われているので,同じ手法でもう1つのSNSを分析した.同じ手法で分析を行い比較することは,分析結果の信頼度を上げることになり重要である.研究実績の概要に記述しているように,その結果概ねネットワーク構造としては同じであるが,SNSの仕組みに起因すると思われる違いも観察された.目的に記載しているスモールワールド性の出現の検証については,Fレックスのネットワーク構造が単連結ではないことやクラスタリング係数がそれ程高くはないことから検証は行わなかった.
肝外組織を標的とするフェニルケトン尿症遺伝子治療

古典型フェニルケトン尿症(PKU)に対する治療ストラテジーとして、骨格筋を標的とする遺伝子導入を試みた。レポーター遺伝子を用いたin vitroならびにin vivoの検討により、自己相補型アデノ随伴ウイルス(scAAV)ベクターに搭載可能なサイズのなかで最も活性の高いプロモータを選定し、筋注用scAAVベクターを作製した。PKUの責任遺伝子であるフェニルアラニン水酸化酵素(PAH)搭載scAAVをPKUモデルマウスに単独筋注した場合、PAHの補酵素BH4の外部投与を併用しても有意な効果は得られなかった。PAH遺伝子搭載ベクターに加え、BH4合成系2酵素の遺伝子を搭載するベクターを混合筋注したところ、有意な効果が得られたが、十分な治療域には達せず、さらなるベクターの改善が必要であった。肝フェニルアラニン水酸化酵素(PAH)欠損に起因するフェニルケトン尿症(PKU)に対し、骨格筋にPAH遺伝子を導入してフェニルアラニンを代謝させるための基礎検討を行った。筋への遺伝子導には最も有望な自己相補型アデノ随伴ウイルス(scAAV)ベクターに搭載できるプロモータは、最大500bp程度である。そこで、小型の汎用プロモータとしてサイトメガロウイルスプロモータ(CMV)と翻訳延長因子I遺伝子コアプロモータ(EFS)を準備した。筋特異的発現を期待して、改変型筋クレアチンキナーゼ遺伝子エンハンサ(CKe)を同遺伝子のコアプロモータに1個(sMCK)または2個つないだもの(dMCK)、さらにCKeとEFSを組合せたハイブリッドプロモータ(sEFS)を作製した。これらのプロモータと、ヒト第IX因子(FIX)レポーター遺伝子をscAAV骨格に組込んで、発現ベクターを構築した。対照として、肝特異的プロモータ(LP1)を搭載したscAAVベクターを用いた。これらの発現ベクターを、ヒト腎由来の293細胞、肝癌由来のHuh7細胞、筋管細胞へ分化誘導可能なマウスC2C12細胞にトランスフェクトし、培養上清中のFIXをELISAならびにイムノブロットで、細胞中のFIXをイムノブロットで定量・半定量した。その結果、293細胞における活性はCMV>>その他、Huh7細胞にてはCMV>LP1>>その他で、ほぼ予想通りだった。一方、未分化C2C12細胞における発現はCMV>sEFS>>その他であったが、筋管細胞へと分化させるにつれてエンハンサ活性が顕著に現れ、分化誘導末期での発現はdMCK>sMCK>sEFS>CMV>>LP1となった。以上の結果から、scAAV/dMCK-PAHベクターによるPKUモデルマウスの治療実験へと進む予定である。肝フェニルアラニン水酸化酵素(PAH)欠損に起因するフェニルケトン尿症(PKU)に対し、骨格筋を標的とする遺伝子治療の基礎検討を行った。前年度の培養細胞を用いた検討から、筋注用自己相補型アデノ随伴ウイルス(scAAV)ベクターに搭載する小型プロモータとして、サイトメガロウイルスプロモータ(CMV)と改変型筋クレアチンキナーゼプロモータ(dMCK)を準備した。これらのプロモータと、レポーター遺伝子としてヒト第IX因子(hFIX)遺伝子を搭載するscAAVベクターを構築した(scAAV/CMV-hFIX、scAAV/dMCK-hFIX)。これらのAAVベクターを野生型マウスの後肢筋に注射し、血漿中のhFIXをELISAで定量追跡した。ベクター筋注後マウス血中のhFIXは緩やかに上昇し、scAAV/CMV-hFIX投与群は8週後に平均約2%、16週後に約6%に達し、以後4-5%で推移した。一方、scAAV/dMCK-hFIX投与群は8週後に平均約2%に至り、以後そのレベルで推移した。これらの値は期待よりやや低いものの、血友病Bの治療レベルに達しているため、PAH遺伝子搭載scAAVベクター(scAAV/CMV-mPAH、scAAV/dMCK-mPAH)を構築した。これらのベクターを用いてPKUモデルマウスでフェニルアラニンを代謝させるためには、PAHの補酵素BH4も同時に補充する必要があるため、BH4の投与法を検討した。混餌による経口投与も可能であったが、より確実な投与法として、100mg/kgまでの水溶液腹注も可能であることがわかった。以上の結果を受け、PAH遺伝子導入の効果判定には遺伝子導入モデルマウスについてBH4投与前と腹注8時間後の血中フェニルアラニン濃度を比較することとした。肝フェニルアラニン

水酸化酵素(PAH)欠損に起因するフェニルケトン尿症(PKU)モデルマウスに対し、アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターを用いて骨格筋を標的とするin vivo遺伝子治療実験を行った。(1)PAH遺伝子搭載AAVベクターを2×10^<11>vector genomes(vg)雌PKUマウス3頭に筋注し、テトラヒドロビオプテリン(BH_4:PAHの補酵素)に反応して血中フェニルアラニン(Phe)が低下するか検討した。筋注1週後に31.3±3.4mg/dLから23.5±1.6mg/dL(p=0.023)、2週後には30.3±2.8mg/dLから22.7±2.9mg/dL(p=0.031)、5週後には29.1±2.2mg/dLから17.4±4.9mg/dL(p=0.020)へと軽度の低下をみたが、BH_4投与後のPhe絶対値は、ベクター筋注前(26.5±3.2mg/dL)と有意差がなかった。(2)PAH搭載ベクターに加え、BH 4合成系の2酵素(GTPシクロヒドラーゼI、6-ピルボイルテトラヒフォロプテリンシンターゼ)の遺伝子を搭載するAAVベクターを4×10^<11>vgずつPKUマウスに混合筋注し(雄4頭、雌7頭)、静止時の血中Pheを測定した。雄(治療前31.9±1.1mg/dL)・雌(治療前29.4±2.7mg/dL)とも治療後2週から血中Pheは有意に低下し、その効果は27週後も持続していた(雄17.3±1.4mg/dL : p=0.00014、雌22.2±3.4mg/dL : p=0.00087)。この治療系はPAHベクターの単独筋注より優れた効果をもたらしたが、血中Pheは目標の治療域(<10mg/dL)には達しなかった。本実験で用いたサイトメガロウイルスプロモータより高発現なものを使用する必要があると考えられた。
MHCクラスII,III抗原を中心とした慢性関節リウマチの遺伝的背景についての研究

本研究では、慢性関節リウマチ(RA)の遺伝背景をMHCクラスII及びIIIについて検討し、RAの病因について考察した。HLADRβ鎖上の70-74番目のアミノ酸QRRAAをコードする配列との最も強い相関が確認された。同配列は、Dw15、DR1、Dw16に共通し、Dw4、DR10と近似している事から、民族を越えたRAの疾患感受性配列と考えられる。同配列は韓国RAとも相関し、韓国ではQKRAAの関与も認められた。又、β鎖の全体構造も重要と考えられる。C4AQ0も日本人RAと相関するが、白人型の欠損型ではなく、QRRAAや特定のDRとの相関はみられなかった。韓国でも増加していたが、有意なものではなく、C4B5は日韓ともにDw15に相関して増加していた。C4AQ0の非白人欠損型はSLE、PSSでも増加していたが、今回しらべた検体中にはC4AQ0のホモ接合体はみつからなかった。遺伝要因の有無は、病気の進行や、RA因子、炎症等の臨床像には影響せず、発症後は遺伝要因が異なっても比較的似た経過をとると考えられる。しかし、林の数量化II類を用いた判別分析では、遺伝要因の有無で患者をクラスターに分けられた。QRRAAの病因的意義を検討する為ホモロジーサーチを行った結果、いくつかのホモロジーをもつ因子がみつかった。このうちEBウィルスはRAで高抗体価を示すがQRRAAの有無と関連せず、臨床所見とも関連しなかった。アデノウィルスV型に対する抗体も、RAと正常で差を認めなかった。QRRAAを含むペプチドに対する自己抗体がRAで認められ、特にQRRAAをもつ群で高頻度であった。本抗体はRA患者の関節液中でも検出されたが、病因的意義は不明である。本研究を通じ、RAの発症に遺伝要因が関与する事が明らかになったが、発症機序、ウィルス他の環境因子との関連などの研究も今後必要と考えられる。慢性関節リウマチ(RA)は、原因不明の難治性自己免疫疾患でありその発症には、遺伝因子の関与がある事が明らかとなっている。疾患の病因を明らかにするためにはその遺伝的背景を明らかにすることが重要と考えられる。我々は、RAの“疾患感受性遺伝子"ハプロタイプとしてHLAーBw54/59ーC2CーBFSーC4A3ーC4B5ーDR4,1ーDQw4とC2CーBFSーC4AQOーC4B1/Zの2本のハイリスクハプロタイプがある事を報告した。本年度の研究ではHLADRβ鎖上の70ー74のアミノ酸QRRAAをコ-ドするDNA sequenceが最も強くRAと連鎖することがわかった。これは、DR4/Dw15、DR1に共通の部位でありDR4/Dw4、DRw10などの他の民族でRAに連鎖していると報告されている同じ部位のアミノ酸配列とくらべて、polarity上近似しており、ここがRAの病因と関連する部位であろうと考えられた。上記70ー74のアミノ酸QRRAAを含む合成オリゴペプチドに対する抗体が、RA患者中に存在した。現在少なくともlgGクラスの抗体があることは、わかっている。この抗体価は、患者が、QRRAAを有する群で、有しない群より高かった。患者での補体C4 typingは、蛋白レベルで行ない、以前の我々の報告と同じく、C4AQO、C4B5の増加があることが再現された。

患者アンケ-トを集計した結果、3親等以内のRA患者発生率は、RA患者家系では、1.97%(正常0.46%)と高く、2人以上の患者のいる家系は、9.44%(正常1.32%)と高かった。QRRAAをもつ人がRA上罹患する率は、約1.3%で、もたない人より約7倍罹患しやすいと推定した。今後デ-タ-そのものを再checkしていく必要があると考える。本研究によりRAを遺伝的背景によりいくつかのサブグル-プに分けて検討する事が可能になった。さらにRAの疾患感受性と考えられる分子の病態への関与について若干の知見が得られたが今後さらに推定されているTriggerとなる病原体を含めたRAの病因解明のための遺伝的研究を行う予定である。慢性関節リウマチ(RA)は、原因不明の難治性自己免疫疾患であるが、その発症に遺伝因子の関与がある事が前年度の我々の研究結果からも推定されている。本年度の研究では、前年度の研究でリウマチの発症に関与していると推定されたHLAーDRβ1鎖上の配列QRRAAの病因的意義を検討するための一つとして、相同配列をもつ環境因子をシ-クエンスサ-チを行なって検討した。その結果EBウィルス(EBV)、アデノウィルスなどいくつかの候補が明らかになった。EBVは、従来より、RAの病因の一つとして推定されてきた因子であり、今回は、RA患者でのEBV抗体価とQRRAA配列の有無の関連を検討した。RA患者では抗VCA、抗EBNA抗原が高値であったが、QRRAAの有無とは関連がなく、抗EBV抗体は患者の臨床像との関連がなかった。この事はEBVの病因としての意義を支持する結果ではなかった。患者血清中には、DRβ1鎖のQRRAAを含む領域に対する抗体(IgG)があり、それについて検討した。抗体価はQRRAAを有する患者郡で高く、リウマチ因子とは関連しなかった。コントロ-ルとしたペプチドではQRRAA陽性RAで高値を示し、交差反応をすると考えられた。前年度からラビットに上記ペプチドを免疫した結果、抗体を得た。この抗体は、次年度の実験に用いる予定である。もう一つの遺伝因子と考えられるC4AQOの解析のため、以降本年度も、前年度に引き続き、患者のスクリ-ニングを行ない、C4AQOのホモの患者を検索した。SLE患者、PSS患者でもC4AQOの増加がみられるため、この患者郡についても検索をすすめらたが、ホモの患者は認められなかった。一部のタイプ済の患者について電気泳動でC4遺伝子のRFLPを検討したが、白人型の欠損タイプは日本人にはみつからなかった。慢性関節リウマチ(RA)の原因は不明であるが,本年度の研究では過去2年間の我々の研究で明らかになった2つの遺伝因子,C4AQOとHLA-DRβ1鎖上のQRRAA配列の病因的意義について検討を加えた。C4AQ0遺伝子の解析では,RFLPによる多型の検討により,日本人RAでは白人型の欠損型は極めて稀である事がわかった。又C4AQOは、DR3と相関せず、(DR3が極めて稀なためであろう)、他のDRタイプとの相関も示さなかった。C4AQOのスクリーニングをPSS,SLEなどの自己免疫疾患に拡げたが,これらの疾患でもC4AQOの増加傾向は認められたが,白人型の欠損型はなく,特定のDRとの強い相関もなかった。患者をC4AQO,QRRAAの有無でサブグループに分け臨床所見を比較したが,群間に差がなく,RA発症後はこれらの遺伝因子は病気の進行にあまり影響していないのであろうと考えられる。