hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
人工知能・ロボット・サイボーグの倫理的問題に関する理論的かつ実証的研究

本研究は,人工知能などの最新技術がもたらす倫理的空白を埋め,これからの社会制度の構築に資することを最終的な目的としている。こうした社会的意義を達成するため,本研究では,ネオ・サイバネティクスやメディア論を拠りどころとして,人工知能・ロボット・サイボーグの倫理的基礎づけを行い,また実証的知見を蓄積する。本年度に公開された研究としては,学術書の1章,学会からの依頼論文1本,事典の項目執筆(5項目)が挙げられる。学会シンポジウムにも2回登壇した。また政府の会議の構成員として発言を行っている。公開が確定している学術論文1本,学会発表1回もある。本年度は,研究成果は一部しか公開されていないものの,来年度に向けての準備を数多く行えた年度であったといえる。予定通り全国規模でのマスターサンプルを用いた郵送調査を1回実施し,基本的な分析がすでにできている。また,研究を進めている過程で,人工知能・ロボット・サイボーグの倫理的問題を考える手前に「自律性」の概念が多様なまま体系づけられずにいることが課題であることが見えてきたため,複数回研究会を実施し,その成果を書籍にまとめるべく準備を行った。さらに,前年度の成果をもとにAIやロボットに対する人間の欲望や期待をまとめる原稿の執筆を行った。加えて,AIを含めた最先端技術と倫理との関係は,アカデミズムだけにはとどまらず議論する必要があるゆえ,一般の人たちに読みやすいかたちでの書籍刊行の準備も行っている。一般の人たちを読者として分かりやすく説明することは,研究成果の社会的還元の一環と考えられる。いずれも来年度中に研究成果を公開できる見込みである。予定通り,社会調査を1度実施した。また,人工知能・ロボット・サイボーグの倫理的基礎づけに関わる理論研究を遂行し,すでに一部の研究成果を公開している。来年度中に多くの研究成果を公表していくための準備も整えることができた。研究を進めるにつれ本科研費の研究課題を深く考察するためには,申請時には予期していなかった自律性概念の体系的検討,AIネットワーク環境下の集合的責任の検討が要されることが明らかになっていったが,それらは研究課題に真剣に向かい合っているから生じている研究事項であると考えられる。来年度も,社会調査を1度実施する予定である。前回の社会調査の分析を進め,さらに仔細に検討すべき事柄を抽出し,その事柄を重点的に質問項目に入れ込む。また,前年度に準備した研究成果の公表を滞りなく行い,本科研費の最終年度として研究のまとめ等を積極的に行っていく。これまでの研究から,生物/機械の区分が人工知能倫理を考えるうえでの橋頭堡となることが見えていた。そこで本年度の研究では,基礎情報学における視点移動の操作により社会的次元の倫理と個人的次元のそれとの違いを見出し,その相違点を踏まえたうえで次元間の相互関係に着目する営為がビッグデータ型人工知能時代における情報倫理には不可避であることを述べた。社会的次元の倫理は個人を拘束するゆえに人工知能によって社会の自律性が差別の生成・助長を起こさないように注意しなければならない。また,個人的次元の倫理は社会的次元の倫理の基盤であり,現在でも人間の心理は,みずからの内部で思考を自分で作り出しており,人工知能が直接操作できるものではない。この点を忘れてしまえば,人間は機械と同等の存在になってしまう。これだけでなく,本年度の研究において「ロボット」という語がいかに新聞紙上で語られていたかを経年的に分析し,人工知能の語られ方と比較した。人工知能とロボットは,頻出語がかなり重複しており,似た文脈で語られる。記事数の総量をみると,人工知能に比べロボットの記事数が全般的に多い。また,ロボットは,人工知能と比べて明確なるブームを特定しづらく,2000年以降徐々に記事数が増えはじめ,第3次人工知能ブームと合わさって2014年以降記事件数を伸ばしている。平成29年度に予定していた人工知能倫理の理論研究は早目にまとまった。平成30年度に研究成果が学術書の一章として公開される予定である。またロボットの言説分析も予定通り実施しすでに研究成果を公開している。アンケート調査については,科学研究費補助金の支給前に思いがけず人工知能倫理のアンケート調査を行う機会を得られた。平成29年度の進捗は,総合的に考えると科学研究費補助金の応募の前に予定していた計画に比べて早く,おおむね順調であるといえる。

本年度は,研究成果は一部しか公開されていないものの,来年度に向けての準備を数多く行えた年度であったといえる。予定通り全国規模でのマスターサンプルを用いた郵送調査を1回実施し,基本的な分析がすでにできている。また,研究を進めている過程で,人工知能・ロボット・サイボーグの倫理的問題を考える手前に「自律性」の概念が多様なまま体系づけられずにいることが課題であることが見えてきたため,複数回研究会を実施し,その成果を書籍にまとめるべく準備を行った。さらに,前年度の成果をもとにAIやロボットに対する人間の欲望や期待をまとめる原稿の執筆を行った。加えて,AIを含めた最先端技術と倫理との関係は,アカデミズムだけにはとどまらず議論する必要があるゆえ,一般の人たちに読みやすいかたちでの書籍刊行の準備も行っている。一般の人たちを読者として分かりやすく説明することは,研究成果の社会的還元の一環と考えられる。いずれも来年度中に研究成果を公開できる見込みである。予定通り,社会調査を1度実施した。また,人工知能・ロボット・サイボーグの倫理的基礎づけに関わる理論研究を遂行し,すでに一部の研究成果を公開している。来年度中に多くの研究成果を公表していくための準備も整えることができた。研究を進めるにつれ本科研費の研究課題を深く考察するためには,申請時には予期していなかった自律性概念の体系的検討,AIネットワーク環境下の集合的責任の検討が要されることが明らかになっていったが,それらは研究課題に真剣に向かい合っているから生じている研究事項であると考えられる。理論研究や言説分析は,これまで順調にきているため従来どおり進めていく。アンケート調査は,平成30年度中に1回目を実施し,基本的な分析を完了させ,平成31年度中には研究成果の報告が可能になる予定である。来年度も,社会調査を1度実施する予定である。前回の社会調査の分析を進め,さらに仔細に検討すべき事柄を抽出し,その事柄を重点的に質問項目に入れ込む。また,前年度に準備した研究成果の公表を滞りなく行い,本科研費の最終年度として研究のまとめ等を積極的に行っていく。平成29年度に予定していた自動運転車の倫理基準に関する意識調査を申請前に予想していなかったかたちで実施することができたため,また交付決定金額が申請額を大幅に下回ったため,平成29年度はアンケート調査を見送り,平成30年度・平成31年度に調査予算を集中させることにした。平成29年度の研究計画をすでに満たしているのに加え,安価で信頼性の劣る調査を3回実施するよりも,信頼性のある調査を2回実施したほうが社会的意義・学術的意義が高まると推察されたからである。次年度の研究費だけでは信頼性のある調査を実施する費用としては足りず,今年度の費用の一部を次年度に回して社会的意義・学術的意義の高い研究を実施するための措置である。
藻場造成が可能な多孔質複合材料の開発

本研究は,貧栄養化した海域や磯焼け現象によって藻場が消失した浅海域に,藻類に適した栄養分を強化したセメント系の多孔質複合材料(ポーラスコンクリート)を沈漬し、藻類を早期に再生する方法を提供した。さらに,藻場が消失している海域の調査と前記のポーラスコンクリートを設置した海域の衛星観測データを用いた管理方法を開発した。具体的には、ポーラスコンクリートの製造法と強度や耐久性につき明らかにし、海藻類の成長に効果がある無機質の栄養素(鉄分・窒素及び燐成分等)を特殊なポリマー等によりシールし,ポーラスコンクリート内に挿入して沿岸海域に沈漬し,それらの栄養源を徐々に海域に溶出させ,藻場を造成する方法を提案した。また,自然海域に沈漬した藻類付着基盤材料の物理的及び化学的変化や海藻付着と内外部に付着する生物種と量の長期的な遷移状況や多様性生物に及ぼす影響等を継続して総合的に調査・検討した。更に栄養強化したポーラスコンクリートによる藻場造成術と衛星観測データから海洋表面のクロロフィル濃度分布を導出する研究結果を活用し,栄養強化したポーラスコンクリートを利用した藻場造成を効果的に行う方法と,その後の経過を管理する手法を研究した。平成1316年度の研究内容と研究成果は、それぞれ以下の内容である。1)多孔質複合材料であるポーラスコンクリートの製造法と各種物性につき調査した。特に、粗骨材に付着する結合材の分離性状を明らかにした。2)藻類付着基盤材料(ポーラスコンクリート)の長期的な物理変化や水域における耐久性の程度を把握した。特に,水中での遊離石灰の溶脱による耐久性や砂礫による摩耗特性について調査した。3)粒状化した窒素や隣成分を特殊なポリマーシールする方法を示し、藻類付着基盤材料から溶出する栄養塩類の制御方法を継続研究した。4)各種リサイクル材料を用いた藻類付着基盤材料への海藻類や小動物などの付着生物の遷移状況を調査した。5)海域で観測したクロロフィル濃度と衛星観測から測定した観測データの整合性を図るため,実海域での調査や観測データの収集と解析を行った。本研究は、貧栄養化した海域や磯焼け現象によって藻場が消失した海岸域に、藻場に適した栄養分で強化したセメント系の多孔質複合材料(ポーラスコンクリート)によって藻場を再生し、更に、藻場が消失している海域の調査と前記のポーラスコンクリートを設置した海域の管理方法を開発する。鉄系骨材の使用と栄養塩類を混入した藻場造成材料から溶出する肥料成分の量を制御する方法を検討した。また自然海域に沈漬する藻類の付着基盤材料の合理的な製造法確立し、各種配合とした供試体の物理的および化学的物性変化を調査している。また供試体の内外部に付着する生物種とその量の長期的な遷移状況や多様性生物に及ぼす影響を継続して調査・分析している。一方、栄養強化したポーラスコンクリートによる藻場造成技術と、衛生観測データから海洋表層のクロロフィル濃度分布を導出する研究成果を活用し、栄養強化したポーラスコンクリートを使用した藻場造成を効果的に行なう方法と、その後の経過を管理する手法を研究中である。これまでの研究を踏まえて、藻類に適した栄養分で強化した既設のポーラスコンクリート供試体、あるいは新規の供試体を海域に設置し、その周辺海域のクロロフィル濃度等の管理指標を実海面で測定し、同一時の衛生観測データから解析したクロロフィル濃度を整合させるための基礎的研究を実施している。

13年度は次に示す内容の研究を行い、それぞれ以下の研究成果を得た。1)ポーラスコンクリートの合理的な製造法の研究と、鉄系骨材と栄養塩類で強化した藻類付着基盤材料の物理的及び化学的変化を調査した。2)対象海域(瀬戸内海家島群島近海、伊勢湾浜島近海、大阪府岬町府水産試験場隣接海域等)に設置の栄養強化した供試体内外部への海藻類や小動物など付着生物の遷移状態を継続し調査している。4)栄養強化したポーラスコンクリートから溶出する肥料成分の量を分析し、さらにそれらが海域の生物に及ぼす影響を調査している。5)釧路港周辺海域等のクロロフィル濃度を人工衛星から観測し、現地データとの整合性を照査している。本研究は、貧栄養化した海域や磯焼け現象によって藻場が消失した海岸線に、藻類に適した栄養分で強化したポーラスコンクリートによって藻類を再生し、さらに、藻場が消失している海域の調査と前記のポーラスコンクリートを設置した海域の衛星観測データを用いた管理方法を開発している。具体的には海藻類の成長に効果がある無概質の栄養素(鉄分・窒素及び燐成分等)を特殊なポリマー等によりシールし、ポーラスコンクリート内に挿入して沿岸海域に沈漬し、それらの栄養源を徐々に海域に溶出させ、藻場を造成する方法を提案している。また、自然海域に沈潰した藻類付着基盤材料の物理的及び化学的変化や海藻着生と内外部に付着する生物種と量の長期的な遷移状況や多様性生物に及ぼす影響等を継続して総合的に調査・検討している。更に栄養強化したポーラスコンクリートによる藻場造成技術と、衛星観測データから海洋表層のクロロフィル濃度分布を導出する研究結果を活用し、栄養強化したポーラスコンクリートを利用した藻場造成を効果的に行う方法と、その後の経過を管理する手法を研究中である。14年度は、次に示す内容の研究を行い、それぞれ以下の研究成果を得ている。1)藻類付着基盤材料の長期的な物性変化や海域における耐久性について調査した。2)藻類着生基盤材料から溶出する栄養塩類の制御方法を明らかにした。3)対象海域に設置した藻類付着基盤材料への海藻類や小動物などの付着生物の遷移状態を継続して調査している。4)海域で観測したクロロフィル濃度と衛星観測から測定したデータの整合性を図るため、実海域での調査や観測データの収集を行った。具体的には海藻類の成長に効果がある無機質の栄養素(鉄分・窒素及び燐成分等)を特殊なポリマー等によりシールし、ポーラスコンクリート内に挿入して沿岸海域に沈漬し、それらの栄養源を徐々に海域に溶出させ、藻場を造成する方法を提案している。
鋼橋連結部の合理化構造に関する研究

本研究の目的は,鋼I桁摩擦接合連結部のすべり限界から破断に至るまでの挙動を解明し,使用限界をフランジ継手とウェブ継手の協働作用を考慮したすべり限界とし,終局限界をボルト孔の変形量を指標とした変形支圧限界とする,鋼橋連結部の限界状態設計法を提案することである.そして,その設計法をもとに,ボルトの脆性破断が発生せず,支圧による耐力上昇と塑性変形能を期待できる桁連結構造を提案することである.平成30年度は,高力ボルト摩擦接合継手の要素引張試験を行い,ボルト配置が高力ボルト摩擦接合継手のすべり後挙動に及ぼす影響を検討した.試験パラメータはボルト配置間隔(ピッチp・縁りあき距離e2・ゲージg)とし,端しあき距離e1 = 2.5d(d:ボルト軸平行部径)・板幅・板厚などのその他の条件は一定とした.ピッチp≧3.5d,縁りあき距離e2 ≧2.5dの範囲で変化させた.実験結果より,すべての試験体で一番初めに降伏した部位から破断が確認され,継手の最大荷重とボルト配置間隔の相関関係も破壊モードごとで変化した.したがって,今後は継手の最大荷重と変形性能が最大となる破壊モードをパラメトリック解析により明らかにし,それを踏まえて,支圧耐力評価式と最適なボルト配置間隔を提案する.本試験で対象としたボルト配置間隔においては,ボルト孔の変形量がボルト軸径の10%に到達したとき(支圧限界状態)の支圧応力が母板の降伏点の3倍以上となり,高い支圧応力を期待できることがわかった.したがって,現行の設計基準における配置間隔の制限範囲内で母板の断面構成(板幅・板厚)・ボルト本数・配置間隔などを調整すれば,実際の桁連結部においても高い支圧耐力を期待できる可能性があるといえる.今後,鋼I桁摩擦接合連結部の曲げ試験により桁連結部のすべり後挙動を検討する予定である.翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
完全再使用型宇宙往還機の実現に向けたリニアエアロスパイクノズル噴流の実験的解析

低コストの宇宙輸送システムの要求が高まる中,完全再使用型宇宙往還機の推進機関用ノズルとしてエアロスパイクノズルの実用化が期待されている.現在ロケット推進用に用いられているベル型ノズルと異なり,エアロスパイクノズルでは常に外気とつり合うように膨張するため,単一のノズルで低高度から高高度まで高い性能を維持できる特性を持つ.本研究では,NO-LIF法(レーザー誘起蛍光法)による可視化技術を用いて,リニア型エアロスパイクノズルの膨張流の任意断面における可視化画像を測定するとともに,気体流と干渉する固体表面の圧力分布計測が可能な感圧塗料(PSP)による圧力計測法を用いて,ノズル噴射時におけるスパイク表面の二次元的かつ連続的な圧力分布測定を行い,それらの結果を解析することによって複雑な噴流構造を実験的に解析した.二次元流を仮定して設計されるリニア型エアロスパイクノズルでは,設計で考慮しない側方への膨張が推力損失をもたらす可能性があるため,側方への膨張を抑制するためにノズルに側壁を設置する手法が有効である.本研究では側壁の有効性を検証するため,側壁の有無で異なる噴流構造およびスパイク表面圧力分布を実験により比較した.その結果,側壁により側方への膨張が抑制され,設計通りの噴流構造が得られたことを示すとともに,スパイク表面上に働く圧力も側壁のないノズルに比べて大きくなるため,側壁の設置により推力増加が見込まれることを明らかにした.さらに,側壁付きノズルの流れ場の解析結果から,エアロスパイクノズルの特徴である圧力比の変化に伴う噴流の変化を示し,特に設計圧力比未満の圧力比条件においてスパイク表面全域にわたって圧力が大気圧より低くならず,従来のベル型ノズルで生ずるような低圧力比条件における過膨張およびそれに伴う噴流の剥離が生じないことを明らかにすることで,本ノズルの有用性を示した.低コストの宇宙輸送システムの要求が高まる中,完全再使用型宇宙往還機の推進機関用ノズルとしてエアロスパイクノズルの実用化が期待されている.現在ロケット推進用に用いられているベル型ノズルと異なり,エアロスパイクノズルでは常に外気とつり合うように膨張するため,単一のノズルで低高度から高高度まで高い性能を維持できる特性を持つ.本研究では,NO-LIF法(レーザー誘起蛍光法)による可視化技術を用いて,リニア型エアロスパイクノズルの膨脹流の任意断面における可視化画像を測定するとともに,気体流と干渉する固体表面の圧力分布計測が可能な感圧塗料(PSP)による圧力計測法を用いて,ノズル噴射時におけるスパイク表面の二次元的かつ連続的な圧力分布測定を行い,それらの結果を解析することによって複雑な噴流構造を実験的に解析した.本研究で用いたリニア型エアロスパイクノズルは二次元流を仮定して設計を行ったが,考慮していない側方への膨張が推力損失をもたらす可能性がある.側方への膨張を抑制するためにノズルに側壁を設置する手法が提案されており,本研究ではその有効性を検証するため,側壁の有無で異なる噴流構造およびスパイク表面圧力分布を比較した.その結果,側壁の設置により側方への膨張が抑制され,設計通りの噴流構造が得られたことを明らかにするとともに,スパイク表面上に働く圧力も側壁のないノズルに比べて大きくなることを示し,側壁を付けることで推力増加が見込まれることを明らかにした.さらに,スパイクの一部を切断したリニア型エアロスパイクノズルに対する推力補填の影響を調査した結果,比較的高い圧力比条件ではスパイクの切断面(ベース面)付近で逆流が発生することによりベース面に圧力が働き,推力補填が起こるが,設計圧力比より低い圧力比条件ではこの逆流および推力補填が生じないことを明らかにした.低コストの宇宙輸送システムの要求が高まる中,完全再使用型宇宙往還機の推進機関用ノズルとしてエアロスパイクノズルの実用化が期待されている.現在ロケット推進用に用いられているベル型ノズルと異なり,エアロスパイクノズルでは常に外気とつり合うように膨張するため,単一のノズルで低高度から高高度まで高い性能を維持できる特性を持つ.本研究では,NO-LIF法(レーザー誘起蛍光法)による可視化技術を用いて,リニア型エアロスパイクノズルの膨張流の任意断面における可視化画像を測定するとともに,気体流と干渉する固体表面の圧力分布計測が可能な感圧塗料(PSP)による圧力計測法を用いて,ノズル噴射時におけるスパイク表面の二次元的かつ連続的な圧力分布測定を行い,それらの結果を解析することによって複雑な噴流構造を実験的に解析した.二次元流を仮定して設計されるリニア型エアロスパイクノズルでは,設計で考慮しない側方への膨張が推力損失をもたらす可能性があるため,側方への膨張を抑制するためにノズルに側壁を設置する手法が有効である.本研究では側壁の有効性を検証するため,側壁の有無で異なる噴流構造およびスパイク表面圧力分布を実験により比較した.その結果,側壁により側方への膨張が抑制され,設計通りの噴流構造が得られたことを示すとともに,スパイク表面上に働く圧力も側壁のないノズルに比べて大きくなるため,側壁の設置により推力増加が見込まれることを明らかにした.さらに,側壁付きノズルの流れ場の解析結果から,エアロスパイクノズルの特徴である圧力比の変化に伴う噴流の変化を示し,特に設計圧力比未満の圧力比条件においてスパイク表面全域にわたって圧力が大気圧より低くならず,従来のベル型ノズルで生ずるような低圧力比条件における過膨張およびそれに伴う噴流の剥離が生じないことを明らかにすることで,本ノズルの有用性を示した.
住宅のラドン汚染予測法に関する研究

住宅のラドン汚染機構を定量的に把握することを目標として,すでに,床下を持つ住宅とその周辺の土壌および外気を一つの系として、ラドンの移流・拡散をシミュレートする数式モデルを設定し、その電算プログラムを作成しているが,その主要なサブシステムである土壌層におけるラドンの移流・拡散計算における連立一次方程式の解法について線順法と前処理付き共役勾配法を比較し,計算速度,結果の安定性ともに後者の方が優れていることを確かめた。土壌層からの対流によるラドン移送について実測値とシミュレーション結果を照合したところ,土壌層の均質性を仮定したのでは両者を一致させることはできず,土壌層を透気係数の異なる二層モデルとすることによって良好な結果が得られる場合もあることを明らかにした。地表面から外気あるいは床下空間へのラドン移送特性を把握するため,上記のシミュレーションプログラムを用い,ある基本的建物モデルについて計算を行った。地表面とその上方の空気との間の物質伝達係数は上方の空気の流速の関数として与えているが,床下空間の気流速度予測が困難であるため,この気流速度のラドン移送量への影響を調べたところ,地表面ラドン濃度は気流速度に大きく支配されるものの,ラドン移送量にはほとんど影響を与えないこと,土壌特性としては透気係数が支配的な要因であることが分かった。その他の支配要因としては,土壌中のラドン発生量,透気性土壌層の厚さ,建物の煙突効果などが重要であることが明らかとなった。
カテゴリカル・リダクション

直観主義線形論理のカテゴリカルセマンティクスを、計算規則と解釈することを試みた。型付きラムダ計算の背後にある数学的理論として、カデゴリカルセマンティクスは古くから知られた基本的な理論である。実際、両者はある意味等価であり、そのことからいろいろな結果が得られる。しかし、このときの等価性はラムダ計算における計算規則を等式として見たときのものである。いわば、計算規則を静的なものと見たときの関係として、従来はとらえられてきた。われわれは、計算規則を動的、すなわち操作的にとらえたときにも、カテゴリカルセマンティクスとの等価性が成り立っているのではないかと考えている。そのためには、型付きラムダ計算では困難につきあたるので、それを精密にした直観主義線形論理を対象の計算体系として選択した。そのカテゴリカルセマンティクスとしては、biermannらによるものを考える。それを可換図式として記述した上で、その上に計算規則を導入した。カテゴリカルな計算規則が、もとの直観主義線形論理でどのような操作に対応しているか考察した。得られた体系の妥当性を検証する指標として、Church-Rosser性と正規性を証明することを訟みている。これらの性質は、多くの型理論の体系で成り立つものであり、計算体系として妥当であることを強く主張する性質だからである。現在のところ部分的な結果として、弱正規性が成り立つことが示されている。直観主義線形論理は、explicit substitution Looping graphなどの、実装の細部に踏み込んだ計算モデルと共通した考え方に基づいている。それらの体系との比較を行った。直観主義線型論理のシンタックスに関する考察を行なった.線形論理は,計算機言語における記憶領域などのリソースの使いかたを制御する道具として,主としてシステム内部で利用する方法が開発されてきた.われわれは一歩進んで,システム内部だけではなく,言語そのものの設計に線型論理を用いることを考えている.このとき重要なのは,ユーザがすぐに理解できるような簡明な計算規則が与えられていることであるが,この点に関しては必ずしも十分に解明されているわけではない.最初に考えるべきこととして,もっとも抽象度の高いレベルでの計算規則を考察した.この方向でもっとも完成度が高いのは,Barber-Plotkinによるdual intuitionistic linear logicであるが,そのシステムは等式論理として与えられているだけであって,どのように計算規則をいれれば良いのかは明らかではない.特に,linear contextをどう処理すべきかは難しい.この困難は,dual intuitionistic linear logicの場合のみにとどまらず,let構文を持つような言語を考えるときにいつでも付きまとうものである.そこで,問題を一般化して,通常のλ計算にcontext intrusionと呼んでいる新しい計算規則を加えた体系を考えて,その性質を研究した.この体系が,Church-Rosser性や強停止性といった基本的な性質を満たすかどうかを調べている.簡単な場合には,これらが成り立つことがほぼ確かめられた.context intrusionの体系に関する性質を用いると,dual intuitionistic linear logicだけではなく,他にもMoggiによるcomputational lambda calculusの強停止性など,いくつかの関連した問題に対する解答が得られる.直観主義線形論理のカテゴリカルセマンティクスを,計算規則と解釈することを試みた.型つきラムダ計算の背後にある数学的理論として,カテゴリカルセマンティクスは古くから知られた基本的な理論である.実際,両者はある意味等価であり,そのことからいろいろな結果が得られる.しかし,このときの等価性はラムダ計算における計算規則を,等式として見たときのものである.いわば,計算規則を静的なものと見たときの関係として,従来は捉えられてきた.われわれは,計算規則を動的,すなわち操作的に捉えたときにも,カテゴリカルセマンティクスとの等価性が成り立っているのではないかと考えている.そのためには,型つきラムダ計算では困難につきあたるので,それを精密にした直観主義線形論理を対象の計算体系として選択した.

そのカテゴリカルセマンティクスとしては,Biermannらによるものを考える.それを可換図式として記述した上で,その上に計算規則を導入した.カテゴリカルな計算規則が,もとの直観主義線形論理でどのような操作に対応しているか考察した.得られた体系の妥当性を検証する指標として,Church-Rosser性と正規性を証明することを試みている.これらの性質は,多くの型理論の体系で成り立つものであり,計算体系として妥当であることを強く主張する性質であるからである.現在のところ部分的な結果として,Church-Rosser性の仮定のもと,弱正規性が成り立つことが示されている.直観主義線形論理は,explicit substitutionやLamping graphなどの,実装の細部に踏み込んだ計算モデルと共通した考えかたに基づいている.それらの体系との比較を行った.
ポイントベースレンダリングの拡張による4次元粒子系とスカラ場の統一的可視化

広義の流体問題のモデル化は,関連物理量の場を定義し,その挙動を時間発展的に記述するオイラー的な方式と,流体を多数の粒子の系とみなし,その多体問題を解くラグランジェ的な方式に二分される。これに合わせて可視化の処理方式も異なり,前者に対してはサーフェスレンダリング,後者に対してはポイントベースレンダリングとよばれる基礎技術がそれぞれ対応してきた.ところが近年,より複雑な現象の解明に向けて,両者にまたがるハイブリッドシミュレーション方式が種々の問題に適用され始めてきている.そこで本研究では,2000年にPfisterらによって発表された,ポイントの密な集合によって面を可視化するサーフェル(surfels=surface elements)のコンセプトを拡張し,物理場の分布や粒子の挙動を統一的に可視化する方式を開発した.次に,この方式をベースに,旧来のサーフェスレンダリング,ボリュームレンダリング,パーティクルレンダリングのいずれも実行可能な汎用的処理系を開発し,以下の2種類の具体的な問題に適用して,その効果を実地的に検証した:1)放射性廃棄物の地層処分シミュレーション[データ提供:(株)富士総合研究所]放射性廃棄物の地層処分に伴う多孔物質内のコロイド粒子拡散のシミュレーションデータに適用した.多孔物質内部の構造体の壁面,地下水の流速,コロイド粒子の密度分布をすべて同一の処理系で描くことに成功し,とくに複雑な形状をもつ多孔物質内部の構造体の壁面は従来法よりも20倍程度の高速化が達成された.2)砕波のビジュアルシミュレーション[基本データ提供:越塚誠一氏(東京大学)]拡張サーフェルの処理系を,複雑な様相を呈する自然現象のなかでも最も表現の難しい砕波の統一的レンダリングに適用した.2次元鉛直断面の水柱崩壊現象を定性的に模擬したMPS(Moving Particle Semi-implicit)法のデータを,平行補間と飛沫粒子生成の2種類の方法によって疑似3次元化し,拡張サーフェルによってレンダリングを行うことで,うねり,さざなみ,しぶきの基本要素が混在するアニメーションを作成できた.広義の流体問題のモデル化は,関連物理量の場を定義し,その挙動を時間発展的に記述するオイラー的な方式と,流体を多数の粒子の系とみなし,その多体問題を解くラグランジェ的な方式に二分される。これに合わせて可視化の処理方式も異なり,前者に対してはサーフェスレンダリング,後者に対してはポイントベースレンダリングとよばれる基礎技術がそれぞれ対応してきた.ところが近年,より複雑な現象の解明に向けて,両者にまたがるハイブリッドシミュレーション方式が種々の問題に適用され始めてきている.そこで本研究では,2000年にPfisterらによって発表された,ポイントの密な集合によって面を可視化するサーフェル(surfels=surface elements)のコンセプトを拡張し,物理場の分布や粒子の挙動を統一的に可視化する方式を開発した.次に,この方式をベースに,旧来のサーフェスレンダリング,ボリュームレンダリング,パーティクルレンダリングのいずれも実行可能な汎用的処理系を開発し,以下の2種類の具体的な問題に適用して,その効果を実地的に検証した:1)放射性廃棄物の地層処分シミュレーション[データ提供:(株)富士総合研究所]放射性廃棄物の地層処分に伴う多孔物質内のコロイド粒子拡散のシミュレーションデータに適用した.多孔物質内部の構造体の壁面,地下水の流速,コロイド粒子の密度分布をすべて同一の処理系で描くことに成功し,とくに複雑な形状をもつ多孔物質内部の構造体の壁面は従来法よりも20倍程度の高速化が達成された.2)砕波のビジュアルシミュレーション[基本データ提供:越塚誠一氏(東京大学)]拡張サーフェルの処理系を,複雑な様相を呈する自然現象のなかでも最も表現の難しい砕波の統一的レンダリングに適用した.2次元鉛直断面の水柱崩壊現象を定性的に模擬したMPS(Moving Particle Semi-implicit)法のデータを,平行補間と飛沫粒子生成の2種類の方法によって疑似3次元化し,拡張サーフェルによってレンダリングを行うことで,うねり,さざなみ,しぶきの基本要素が混在するアニメーションを作成できた.今年度の実績は以下のとおりである:(1)2000年に発表されたポイントベースレンダリング法であるサーフェル(surfels)を拡張し,連続体と非連続体を統一的に表現する処理系を作成した.拡張サーフェルのプリミティブは,ディスクの法線とテクスチャ以外に,ガウシアン透明度テクスチャ,ディスク半径の情報も持ち合わせるため,旧来のサーフェスレンダリング,ボリュームレンダリング,パーティクルレンダリングのいずれも単一の処理系で描くことが可能になり,複雑な自然現象や科学技術データへの適用可能性を拡大することができた.(2)拡張サーフェルの処理系を,放射性廃棄物の地層処分に伴う多孔物質内のコロイド粒子拡散のシミュレーションデータの可視化に適用した.多孔物質内部の構造体の壁面,地下水の流速,コロイド粒子の密度分布をすべて同一の処理系で描くことに成功し,とくに複雑な形状をもつ多孔物質内部の構造体の壁面は従来法よりも20倍程度の高速化が達成された.(3)拡張サーフェルの処理系を,複雑な様相を呈する自然現象のなかでも最も表現の難しい砕波(breaking wave)の統一的レンダリングにも適用した.2次元鉛直断面の水柱崩壊現象を定性的に模擬できるMPS(Moving Particle Semi-implicit)法のデータを平行補間と飛沫粒子生成の2種類の方法によって疑似3次元化し,拡張サーフェルによってレンダリングを行うことで,うねり,さざなみ,しぶきの基本要素が混在するアニメーションを作成した.(4)以上の研究成果をふまえて,次年度の計画を策定した.

この手法に多重解像度機構を導入して,さらに高速化を狙うと同時に,より写実的な描画を目指して,専用の照明モデルの検討を行う.テクスチャプレーンへの最近隣射影を行うことで,GPUを利用して抜本的な効率改善の仕組みも同時に考慮していきたいと考えている.広義の流体問題のモデル化は,関連物理量の場を定義し,その挙動を時間発展的に記述するオイラー的な方式と,流体を多数の粒子の系とみなし,その多体問題を解くラグランジェ的な方式に二分される.これに合わせて可視化の処理方式も異なり,前者に対してはサーフェスレンダリング,後者に対してはポイントベースレンダリングとよばれる基礎技術がそれぞれ対応してきた.ところが近年,より複雑な現象の解明に向けて,両者にまたがるハイブリッドシミュレーション方式が種々の問題に適用され始めてきている.そこで本研究では,2000年にPfisterらによって発表された,ポイントの密な集合によって面を可視化するサーフェル(surfels=surface elements)のコンセプトを拡張し,物理場の分布や粒子の挙動を統一的に可視化する方式を開発した.次に,この方式をベースに,旧来のサーフェスレンダリング,ボリュームレンダリング,パーティクルレンダリングのいずれも実行可能な汎用的処理系を開発し,以下の2種類の具体的な問題に適用して,その効果を実地的に検証した:1)放射性廃棄物の地層処分シミュレーション[データ提供:(株)富士総合研究所]放射性廃棄物の地層処分に伴う多孔物質内のコロイド粒子拡散のシミュレーションデータに適用した.多孔物質内部の構造体の壁面,地下水の流速,コロイド粒子の密度分布をすべて同一の処理系で描くことに成功し,とくに複雑な形状をもつ多孔物質内部の構造体の壁面は従来法よりも20倍程度の高速化が達成された.2)砕波のビジュアルシミュレーション[基本データ提供:越塚誠一氏(東京大学)]拡張サーフェルの処理系を,複雑な様相を呈する自然現象のなかでも最も表現の難しい砕波の統一的レンダリングに適用した.2次元鉛直断面の水柱崩壊現象を定性的に模擬したMPS(Moving Particle Semi-implicit)法のデータを,平行補間と飛沫粒子生成の2種類の方法によって疑似3次元化し,拡張サーフェルによってレンダリングを行うことで,うねり,さざなみ,しぶきの基本要素が混在するアニメーションを作成できた.
戦時期日本の中央-地方関係の研究-

筆者は,戦時行政について,戦時的特殊性よりもその現代的普遍性の解明に焦点を当てて研究をおこなってきた。その結果,行政目的という点においては戦時的と戦後とでは大きく異なるものの,行政の専門分化の進展とそれを実現するための行政手段という点についていえば戦時期と戦後との連続性は大きく,その意味で,戦時行政は現代日本の中央-地方関係のひとつの始点として捉えられるべきであるとの見解を有するに至っている。現在のところ筆者は,こうした視点に沿って日本の中央-地方関係史の本格的な捉え直しをすることが必要であると考えている。やや詳しく言えば,現代日本の中央-地方関係は,(1)戦時期から占領期にかけて進展した機能的集権化-行政の専門的処理の要請に応じてなされる機能別の中央統制手段の増大(出先機関や補助金の増大など)-と,(2)占領期における内務省の権限喪失過程(戦後第1次第3次地方制度改革)により大きな変容を遂げ,内務省が知事の人事統制権をもつが行政の個別的機能に対応した技術的監督統制手段が未発達であった戦前の集権体制は,個別の行政機能ごとの統制手段の発達した戦後型の機能的集権体制へと変質(温存ではない!)したと考えている。筆者は,すでに,この視点に立って,学会発表「占領改革における集権と分権-現代日本の中央-地方関係史に関する-試論-」(日本地方自治学会,中京大学,1994年11月13日)を行ったが,現在,「温存か変容か-日本の中央-地方関係史の見直しのために(仮題)」(日本地方自治学会編『地方自治叢書8』掲載予定)を準備中である。
摂動下分光法の複合測定による(Al,In,Ga)N系半導体の光物性解明

本研究は,光・応力・電場・磁場といった摂動下における分光法を駆使することで,(Al,In,Ga)N系半導体の光物性を解明することを目的としている.本研究を達成するために,まず応力下分光測定系・電場下分光測定系・および光照射下分光測定系といった新規測定系の構築を行った.そして構築した測定系を用いて(Al,In,Ga)N系半導体の光物性を評価し,具体的には緑色発光InGaN量子井戸構造の緩和・再結合ダイナミクスの新たなモデルの提唱,深紫外発光AlGaNの再結合ダイナミクスの時空間的考察,およびAlNの励起子微細構造に関する新たなモデルの提唱を行った.本研究は,光・応力・電場・磁場といった摂動下における分光法を駆使することで,(Al,In,Ga)N系半導体の光物性を解明することを目的としている.(Al,In,Ga)N系半導体は2014年度ノーベル物理学賞の受賞対象となった青色発光ダイオードの材料であり,その混晶組成比を制御することで紫外近赤外領域の発光デバイスも作製可能である.しかしながら,青色領域以外で高効率発光デバイスは実現されていないのが現状であり,この問題を解決するために(Al,In,Ga)N系半導体の光物性解明が望まれている.(Al,In,Ga)N系発光デバイスにおいては,量子閉じ込め効果・変形ポテンシャル効果・歪み誘起内部電界・ポテンシャル揺らぎ・非輻射再結合中心の空間分布といった様々な物理現象が光物性に関わっている.どの物理現象が支配的かを知ることが極めて重要であるが,複数の物理現象が競合するときに最も支配的な物理現象を抽出することは通常困難である.そこで,本研究では摂動下分光法における分光評価を提案している.摂動を加えることにより,個々の物理現象の強さを変化させることができる.それにより,最も支配的な物理現象を抽出し,(Al,In,Ga)N系発光デバイスの高効率発光に繋がる知見を獲得できると考えている.今年度は本研究で提案する摂動下分光法を用いた評価を行うために,応力下分光測定系の拡張,電場下分光測定系の構築,および光照射下分光測定系の構築を行った.新しく開発した一軸性応力下吸収分光測定系を用いて,AlNと同じワイドギャップ半導体であるダイヤモンドを最初評価した.ダイヤモンドの励起子遷移の一軸性応力依存性を明瞭に観測し,新規分光測定系の構築に成功した.電場下および光照射下分光測定系の構築も行い,現在それぞれの測定系を用いて(Al,In,Ga)N系半導体の光物性評価を進めている.今年度は3つの摂動下分光測定系を新たに構築した.一軸性応力下吸収分光測定システム,極低温から室温における電場下分光測定システム,および摂動光照射下における顕微フォトルミネッセンス分光測定システムである.測定システムが正しく動作することを確認するために,一軸性応力下吸収分光測定システムを用いてAlNと同じワイドギャップ半導体であるダイヤモンドの吸収分光測定を行った.そして,ダイヤモンドの励起子遷移の一軸性応力依存性を明瞭に観測することに成功した.ダイヤモンドの励起子遷移の応力依存性を明瞭に観測したのは本研究が初めてである.以上により準備が整ったので,来年度より(Al,In,Ga)N系半導体の評価を行う予定である.次いで,極低温から室温にかけて電場を印加しながら分光測定が行える測定システムを構築した.本測定システムは立ち上がったばかりであるため,来年度より試験用発光ダイオードの電場下フォトルミネッセンス測定を行い発光効率の評価を行う予定である.最後に,摂動光照射下における顕微フォトルミネッセンス分光測定システムを構築した.まず今年度新たに超広帯域白色光源(スーパーコンティニュアム白色光源)を導入した.この白色光源を分光器で単色化することにより,任意波長における摂動光を発生させ,既存の顕微フォトルミネッセンス装置に組み込んだ.本測定システムも立ち上げたばかりであり,来年度より(Al,In,Ga)N系半導体の光物性を評価する予定である.以上により,今年度に応力・電場・光照射下における摂動下測定システムをした.磁場下分光測定システムについても構築を進めており,来年度より構築した分光測定システムを用いて(Al,In,Ga)N系半導体の光物性評価に直ちに取り組める状況となっている.(Al,In,Ga)N系半導体は青色発光ダイオードの材料であり,その混晶組成比を制御することで紫外近赤外領域の発光デバイスも作製可能である.しかしながら,青色領域以外で高効率発光デバイスは実現されていないのが現状であり,この問題を解決するために当該材料の光物性解明が望まれている.(Al,In,Ga)N系発光デバイスにおいては,量子閉じ込め効果・変形ポテンシャル効果・歪み誘起内部電界・ポテンシャル揺らぎ・非輻射再結合中心の空間分布といった様々な物理現象が光物性に関わっており,どの物理現象が支配的かを知ることが極めて重要である.しかしながら,複数の物理現象が競合するときに最も支配的な物理現象を抽出することは通常困難であるといった問題が存在した.そこで本研究では,摂動下分光法によって個々の物理現象の強さを変化させることで,最も支配的な物理現象を抽出し,(Al,In,Ga)

N系発光デバイスの高効率発光に繋がる知見の獲得を目的とする.今年度は,昨年度構築した応力下分光測定系,電場下分光測定系,および光照射下分光測定系を用いて,(Al,In,Ga)N系半導体やダイヤモンド等の光物性を評価した.また,新たな光学系として可視励起分光測定系,深紫外時空間分解フォトルミネッセンス測定系,および深紫外近接場分光測定系の構築に取り組んだ.本研究を通して,緑色発光InGaN量子井戸構造の緩和・再結合ダイナミクスの新しいモデルの提唱,深紫外発光AlGaNの再結合ダイナミクスの時空間的考察,ダイヤモンドの励起子微細構造に関する新しいモデルの提唱,といったことを行った.本研究は,光・応力・電場・磁場といった摂動下における分光法を駆使することで,(Al,In,Ga)N系半導体の光物性を解明することを目的としている.本研究を達成するために,まず応力下分光測定系・電場下分光測定系・および光照射下分光測定系といった新規測定系の構築を行った.そして構築した測定系を用いて(Al,In,Ga)N系半導体の光物性を評価し,具体的には緑色発光InGaN量子井戸構造の緩和・再結合ダイナミクスの新たなモデルの提唱,深紫外発光AlGaNの再結合ダイナミクスの時空間的考察,およびAlNの励起子微細構造に関する新たなモデルの提唱を行った.本研究で提案している摂動下分光測定システムの構築が今年度でほぼ完了したため,来年度から摂動下分光法を用いた(Al,In,Ga)N系半導体の光物性評価に移る.具体的には,一軸性応力下におけるInGaNおよびAlGaN量子井戸の吸収分光測定,極低温から室温にかけた電場下におけるAlGaN LEDの時間分解フォトルミネッセンス分光測定,磁場下におけるAlNホモエピタキシャル薄膜のフォトルミネッセンスおよび反射分光測定,および光照射下におけるInGaN量子井戸の顕微フォトルミネッセンス分光測定である.本研究とは独立に申請者は近接場分光法による(Al,In,Ga)N系半導体の光物性評価も進めており,近接場フォトルミネッセンス法や近接場過渡レンズ法,そして近接場時間分解分光法等の実験結果からも(Al,In,Ga)N系半導体の光物性にアプローチする.また,AlNと同じワイドギャップ半導体であるダイヤモンドの光物性についても,本研究で構築した測定系を用いて評価する.半導体光物性
胞状奇胎の悪性化に関連する癌抑制遺伝子と細胞周期調節遺伝子の相互作用

(1)胞状奇胎・絨毛癌・培養絨毛株における癌遺伝子および癌抑制遺伝子の発現とその遺伝子変異の同定(1)上記各腫瘍および細胞株よりDNAおよびmRNAを抽出し、c-myc,N-myc,L-myc,c-myb,c-mos,K-raoの癌遺伝子およびRb,p53,NF1,DCC,WT1,Krevの癌抑制遺伝子のサザンブロッティング、ノザンブロッティングを行い、各癌関連遺伝子の産物の量的異常の検索を試みた。数種類の腫瘍および細胞株より、サザンブロッティングにより、DNAのRFLPsの異常、またノザンブロッティングにより、癌遺伝子の増幅および癌抑制遺伝子の減少が認められた。(2)上記各癌関連遺伝子産物の質的異常を検討するために各腫瘍および細胞株より抽出したmRNAを各癌関連遺伝子特異的な合成オリゴヌクレオチドをプライマーとして、逆転写酵素を用いて、cDNAを合成し、polymerase chain reaction(PCR)法によって各遺伝子産物を得た。各癌関連遺伝子のPCR産物を一本鎖として、ポリアクリルアミドゲルに電気泳動し、銀染色を行って、conformation polymorphismをみることにより(SSCP)法、癌関連遺伝子に点突然変異を含むと思われる腫瘍を見いだした。その数種類の点突然変異は、直接シーケンス法により解析した。(2)初期絨毛の初期培養系の樹立初期絨毛をコラゲナーゼによって単一細胞とした後の各種コラーゲンをコートしたペトリディッシュ上で初期培養系を樹立した。各癌関連遺伝子のPCR産物を一本鎖として、ポリアクリルアミドゲルに電気泳動し、銀染色を行って、conformation polymorphismをみることにより(SSCP法)、癌関連遺伝子に点突然変異を含むと思われる腫瘍を見いだした。その点突然変異は、直接シーケンス法により現在解析中である。(2)胞状奇胎の初期培養系の樹立と各遺伝子産物の測定初期培養系の樹立には未だ至っておらず、初期絨毛を使用して条件設定を試みている。

各癌関連遺伝子のPCR産物を一本鎖として、ポリアクリルアミドゲルに電気泳動し、銀染色を行って、conformation polymorphismをみることにより(SSCP法)、癌関連遺伝子に点突然変異を含むと思われる腫瘍を見いだした。その数種類の点突然変異は、直接シーケンス法により解析した。(2)初期絨毛の初期培養系の樹立初期絨毛をコラゲナーゼによって単一細胞とした後の各種コラーゲンをコートしたペトリディッシュ上で初期培養系を樹立した。
末梢神経欠損部における神経再生に末梢断端の及ぼす影響

本研究の目的は末梢神経欠損部に動脈が伴行する場合になぜ神経は欠損部を越え再生するのか要因を明らかにすることである。特に動脈が温存されたことによって血行が良好な神経末梢断端に着目し血行の有無の及ぼす1)末梢断端の貧食細胞による変性進行・再構築の差異、2)末梢断端内シュワン細胞の活性化の差異について検討を加えるために、実験モデルを用いて1)末梢断端の形態学的検討、2)末梢断端の免疫組織学的検討を行った。まず基礎実験として、手術用顕微鏡下に兎の深腓骨神経に20mmの神経欠損部を作製し神経欠損部に動脈の伴行する動脈温存群と、動脈も切除した動脈切除群の2群を作製した。ついで術後2、4日目、1、2、3、4週目に神経の末梢断端の標本を採取し、光学顕微鏡下(H.E,染色、LFB染色)および走査電子顕微鏡下にWaller変性の進行の程度と、シュワン細胞の形態の変化と増殖について観察した。その結果術後1週目以降で動脈温存群と動脈切除群で差異が出たため、本実験では術後1および2週目のモデルを用いて検討を加えた。ついで本実験としてまず末梢断端の形態学的検討を行った。動脈温存群と動脈切除群を作製し術後1および2週後に末梢断端の標本を採取し1)軸索の変性の程度、2)神経細胞管基底膜の変性の程度、3)貧食細胞の出現の程度、4)シュワン細胞の増殖の程度の4項目について観察したところ、1)2)3)についてはほとんど両群で差異は認められなかったが、シュワン細胞の増殖は動脈温存群で明らかに優位であった。ついで末梢断端を免疫組織学的に検討した。免疫染色法としては、抗S-100抗体、抗GFAP抗体、抗laminin抗体を用いた。その結果抗S-1OO抗体を用いた免疫染色において動脈温存群で明らかに染色性は良好であった。神経欠損部に動脈が伴行しているモデルを日本白色家兎の深腓骨神経と伴行する前脛骨動脈を用いて作製し、なぜ神経欠損部に動脈が伴行する場合には神経は欠損部を越え再生しうるのかその要因を明らかにするために、特に今回は動脈が温存されたことによって血行が良好な神経末梢断端に着目して血行の有無の及ぼす1)末梢断端の貪食細胞による変性進行および再構築の差異、2)末梢断端内のシュワン細胞の活性化の差異について検討を加えた。このうち今年度では基礎実験として、手術用ルーペ下にマイクロサージャリー用手術器械を用い細心の注意を払い兎の深腓骨神経に20mmの神経欠損部を作製し神経欠損部に動脈の伴行する動脈温存群と、動脈も神経も切除した動脈切除群の2群を作製した。ついで術後2、4日目、1、2週目に神経の末梢断端の標本を採取し、光学顕微鏡下(H.E,染色、LFB染色)にWaller変性の進行の程度とシュワン細胞の増殖について観察した。その結果、術後2、4日目では動脈温存群と動脈切除群間にはWaller変性の進行の程度・Waller変性の進行の程度のいずれも差異は認められなかったが、術後1・2週目には遠位末梢断端内のシュワン細胞の増殖に明らかな差異が認められた。しかし免疫染色上は両群のシュワン細胞には明らかな差異は見いだせなかった。
Toll様受容体ファミリーによる樹状細胞の成熟分化機構の解析

自然免疫と獲得免疫を有効に機能させるために樹状細胞は必須である。樹状細胞上の一群の膜タンパクToll様受容体(TLR)は病原体成分を認識したのち、種々のサイトカイン、補助機能分子の発現を誘導するためのシグナル伝達機構を活性化する。本研究により、主として遺伝子欠損マウスを用いて、Toll様受容体の機能、シグナル伝達機構において下記のような重要な知見を明らかにした。1.Toll様受容体のうち、TLR7の認識するリガンドは抗ウイルス薬、および、ウイルス由来の一本鎖RNAであった。また、TLR7リガンド刺激が樹状細胞サブセットによって異なる生物活性を発揮した。さらに、TLR9リガンドであるCpG DNAも、同様にサブセット依存性の生物効果を示した。2.TLR4リガンドであるLPS(リポ多糖)は、インターフェロンβを介した経路によっても樹状細胞を活性化していた。このインターフェロンβの産生には、TLRに共通のアダプター分子MyD88ではなく、類似の構造を持つ新たな機能分子TRIF, TRAMが必須であった。また、TLR4シグナルは、MyD88を介して、樹状細胞のTh1細胞分化支持能を増強する一方、MyD88非依存性の経路でTh2細胞分化支持能を増強しうることが明かとなった。3.2本鎖RNAはTLR3シグナルを活性化するが、そのシグナルはには、TRIFが必須であり、TRAM, MyD88は必須ではなかった。Toll様受容体(TLR)のアダプター分子MyD88を欠損するマウス由来の樹状細胞、マクロファージにおいては、Toll様受容体刺激によるサイトカイン産生が誘導されない。したがって、MyD88欠損マウスはToll様受容体のリガンドの検索に有用である。このMyD88欠損マウスを用いて、抗ウイルス薬イミダゾキノリン誘導体がTLR7のリガンドであることを見出した。さらにTLR7リガンドのヒト樹状細胞に対する生物学的作用を検討したところ、サイトカイン産生パターンのみ樹状細胞サブセット特異的な応答を示すことが明かとなった。LPSの受容体TLR4は、MyD88非依存性に樹状細胞の成熟を誘導する経路を活性化する点で、TLRの中で特徴的である。正常樹状細胞はLPS刺激により、アロCD4陽性T細胞からのインターフェロンγ産生を誘導する能力を獲得する。一方、MyD88欠損樹状細胞はLPS刺激により、アロCD4陽性T細胞からのIL-4産生を誘導する能力を獲得する。すなわち、MyD88非依存性の経路により、樹状細胞のTh2細胞分化支持能が増強することが明かとなった。さらに、MyD88欠損マウスは、Th2優位の免疫応答を示した。このように、MyD88は、TLRシグナルによる樹状細胞活性化の重要な調節分子であると考えられる。さらに、MyD88欠損樹状細胞は、LPSにより、インターフェロンβを産生すること、そしてそのインターフェロンβがMyD88欠損樹状細胞の成熟に一部関与していることも明かとなった。Toll様受容体を介した刺激は樹状細胞を様々に活性化して、宿主の免疫能を活性化する。この生物活性の多様性はToll様受容体の細胞質内領域(TIRドメインと呼ばれる)と会合するアダプター分子の多様性に依存している。アダプター分子としては、これまでにTIRドメインを持つMyD88が知られており、すでにほとんどのToll様受容体シグナルに必須であることを明かにしてきた。MyD88に構造上類似したアダプター分子として、TIRAP, TRIF, TRAM, SARMの4種類が存在する。TIRAPはTLR2,TLR4シグナルに関与していることは、既に2002年に報告した(Nature,420:324-329,2002)。今回、TRIF, TRAMの遺伝子欠損マウスを作成、解析を行った。

2本鎖RNA刺激によるTLR3シグナル、LPS刺激によるTLR4シグナルは、MyD88欠損樹状細胞に作用し、NF-κB, IRF-3を活性化し、インターフェロン(IFN)-β産生を誘導する。TRIF欠損マウスにおいては、TLR3,TLR4によるこれらの作用が障害されていた。一方、TRAM欠損マウスにおいては、TLR4シグナルだけが選択的に障害されていた。これらの結果から、TRIFは、TLR3,TLR4シグナルによるMyD88非依存性経路に、TRAMは、TLR4シグナルによるMyD88非依存性経路に必須であることが明かとなった。以上の結果より、MyD88に構造上類似するアダプター分子TRIF, TRAMの生理的機能が明かとなった。