hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
身体機能低下に伴う動作ゆらぎを考慮した映像理解によるコミュニケーション支援の研究

本年度は,要介護高齢者や障害者の意図理解を目的として,色の異なるパッチを複数付けたカラーパッチ手袋を利用し,動作を伴うジェスチャ表現における手の形状,手指や腕の動きを検出する手法について検討した.具体的には,本年度の成果は次の2点にまとめることができる.1.カラーパッチ手袋を利用した腕の動き追跡と手指形状推定方法の検討ジェスチャ表現を行っている話者の上半身をビデオカメラで撮影した映像からカラーパッチ手袋上に張り付けたカラーパッチ部分を抽出し,それらの抽出されたカラーパッチ群の映像上での重心を求め,その重心の軌跡から腕の動きを検出することを行った.このとき,映像内では話者の上半身部分を撮影しているために抽出されるカラーパッチのサイズが小さくなり手指形状の推定が困難となることから,コンピュータによる制御が可能なアクティブカメラで話者の手指部分のみを前述の重心軌跡をもとに追跡撮影し,その映像から手指形状の推定を行った.2.連続映像からのジェスチャ単語分割とマカトンサインへの適用追跡撮影された話者の手指部分の連続映像からそれぞれ映像内のカラーパッチ群を抽出し,それらのカラーパッチの色の組合わせの遷移を求め,その遷移状態にしきい値を設定してジェスチャの単語を分割することを行った.さらに,両手分のカラーパッチ手袋を作成し,マカトンサインの推定を試みた.その結果,単語数の増加により推定率は低下するものの適用可能であると期待できる.本年度は,要介護高齢者や障害者の意図理解を目的として,色の異なるパッチを複数付けたカラーパッチ手袋を利用し,手指の屈伸動作におけるゆらぎの影響を軽減した手指形状の推定手法について検討した.具体的には,本年度の成果は次の2点にまとめることができる.1.カラー手袋の作成と冗長パッチの削除方法の検討カラーパッチ手袋は手袋の指部分の4側面上の各関節間に色の異なるパッチを複数付けることで作成した.また,作成したカラーパッチ手袋上から冗長なパッチを削除することを行った.冗長パッチの削除は,推定対象となる指文字を表現した手を撮影した画像から各パッチごとに画素数を検出して,はじめに各パッチごとの画素数の分散値が小さいパッチを削除し,次に削除されなかったパッチ群においてクラスター分析し,類似度が高いパッチの一方を削除することで行った.2.カラーパッチ手袋を用いた固有空間法による手形状推定手法の検討被観測者の手を撮影した画像からカラーパッチ手袋上のパッチを抽出し,その画素数を基に固有空間法を利用して手形状の推定を行った.カラー手袋上のパッチの抽出は画像撮影時の背景にある物体を抽出しないようにヒストグラム逆投影法を利用して行った.本研究の有用性を評価するため,手話における指文字を推定することを行い,95.0%の認識率を得た.本年度は,要介護高齢者や障害者の意図理解を目的として,色の異なるパッチを複数付けたカラーパッチ手袋を利用し,動作を伴うジェスチャ表現における手の形状,手指や腕の動きを検出する手法について検討した.具体的には,本年度の成果は次の2点にまとめることができる.1.カラーパッチ手袋を利用した腕の動き追跡と手指形状推定方法の検討ジェスチャ表現を行っている話者の上半身をビデオカメラで撮影した映像からカラーパッチ手袋上に張り付けたカラーパッチ部分を抽出し,それらの抽出されたカラーパッチ群の映像上での重心を求め,その重心の軌跡から腕の動きを検出することを行った.このとき,映像内では話者の上半身部分を撮影しているために抽出されるカラーパッチのサイズが小さくなり手指形状の推定が困難となることから,コンピュータによる制御が可能なアクティブカメラで話者の手指部分のみを前述の重心軌跡をもとに追跡撮影し,その映像から手指形状の推定を行った.2.連続映像からのジェスチャ単語分割とマカトンサインへの適用追跡撮影された話者の手指部分の連続映像からそれぞれ映像内のカラーパッチ群を抽出し,それらのカラーパッチの色の組合わせの遷移を求め,その遷移状態にしきい値を設定してジェスチャの単語を分割することを行った.さらに,両手分のカラーパッチ手袋を作成し,マカトンサインの推定を試みた.その結果,単語数の増加により推定率は低下するものの適用可能であると期待できる.
ナフサクラッカーを用いない新しいプロピレン接触合成法の開発

現行の石油化学プロセスを低炭素消費型に転換するため、バイオエタノールからプロピレンを合成する触媒反応系、シェールガス由来エタンをエチレンに転換し、さらに二量化、メタセシスを経由してプロピレンを合成する触媒反応系、過酸化水素やアンモニアのようにエネルギー多消費型の反応を省エネ型へ転換する反応系を開発した。第一項目ではSc/In2O3を開発し、反応がアセトアルデヒド、アセトン経由で進んでいることを明らかにした。第二項目ではNi/SiO2の高い触媒活性を見出し、反応が所期の機構で進んでいることを認めた。H2O2生成ではPt担持Pd触媒、NH3生成ではプラズマ電極触媒法を開拓した。本年度は以下の三点について検討し、有用な成果を得ることができた。(1)エチレンからプロピレンを合成する接触反応系の構築:ニッケルイオン担持シリカメゾ多孔体の調製法とニッケルイオン担持状態、反応機構の関連を追及した。シリカ上でニッケルイオンがフィロシリケート構造を取っていること、細孔壁上では5員環シリカ上に担持されたNi2+が二量化活性を有していることを明らかにした。(2)バイオエタノールをプロピレンへ転換する触媒の開発:我々は、バイオエタノールをプロピレンへ転換するETP反応について検討を進めている。本研究では、ニッケルイオン担持シリカメゾ多孔体、酸化イットリウムー酸化セリウム固溶体およびスカンジウム担持酸化インジウム(Sc/In2O3)を開発した。反応系への水や水素の添加、反応温度、流速等で収率や寿命は大きく変化した。現時点で、Sc/In2O3が最も高い活性を与え、プロピレンの単流収率は60%超に達した。反応機構をパルス法や赤外分光法で検討したところ、アセトアルデヒド、酢酸、アセトンを経由していることが結論できた。わずか炭素2個の化合物であるエタノールにこれまで全く知られていなかった反応経路が存在し、これをプラットフォームとする種々の反応系の構築が可能であることが明らかとなった。(3)過酸化水素合成等を効率的に勧める触媒系の開拓:主にPdを触媒とする過酸化水素の直接合成について検討した。Pd上での酸素および水素の吸着状態、吸着ポテンシャルをガウシャン法で推測するとともに実験も行い、Pdがなぜ最適触媒となるかを明らかにした。また、現状の触媒活性を少々改良しても実用触媒とはなり得ないことをシミュレーションにより明示した。現在、これらの知見に基づいて、合成速度をさらに向上させるためPt系の触媒特性改良を進めている。(1)エチレンからプロピレンを合成する接触反応系の構築:前年度までNiイオン担持シリカメゾ多孔体の触媒活性、発現機構、Niイオン状態について検討してきたが、今年度は金属酸化物が本反応に触媒作用を示すかどうかを検討した。第一遷移系列の金属を中心に触媒活性試験を行ったが、ピロピレン収率はいずれの場合も5%以下であった。SiO2-Al2O3等では比較的高い活性を与えたが、活性劣化が激しかった。(2)バイオエタノールをプロピレンへ転換する触媒の開発:我々は、バイオエタノールをプロピレンへ転換するETP反応について検討を進め、Sc/In2O3が最も高活性でプロピレン収率は60%超に達することを見出している。反応機構を詳細に検討し、まずエタノールのアセトアルデヒドへの脱水素がおこり、アセトアルデヒドが水(あるいは表面水酸基)で酸化され酢酸を生成、酢酸がケトニゼーション反応を起こし二酸化炭素を放出しながらアセトンを生成、アセトンは共存水素あるいは反応系に添加した水素によってイソプロパノールへ水素化され、さらにプロピレンへ脱水することを明らかにした。(3)過酸化水素合成等を効率的にすすめる触媒系の開拓:今年度はPd触媒へのPtの添加効果を検討した。PdにPtを極少量(Pt/Pd < 0.01)添加すると、水素の活性化能が10倍ほど向上し、全体の反応速度が顕著に向上すること、一方、過酸化水素の生成量はPd単独の約半分程度に減少することを明らかにした。水素と酸素の吸着ポテンシャル等をガウシャン法で計算し、Pt上での容易な水素活性化のため、全体の反応速度向上と生成H2O2の水素化分解が引き起こされることを明らかにした。バイオエタノールのプロピレン化反応の機構を明らかにできた。反応経路は前ページに記したように非常に複雑であったが、Sc/In2O3触媒では各ステップを高選択的に通過し、最終収率60%を達成できている。予想以上に良い触媒ができていることが明らかである。一方、エチレン→プロピレン反応の収率はNi-M41でも20%程度、他の金属酸化物系ではわずか数%にとどまっている。過酸化水素合成ではPd単独系の良さを再認識した。これらの諸点を勘案し、おおむね良好の判断とした。本年度は以下の二点について検討し、有用な成果を得ることができた。(1)バイオエタノールをプロピレンへ転換する触媒の開発:昨年度までの研究によりスカンジウム担持酸化インジウム(Sc/In2O3)が最良の触媒系であることを結論している。本年度は、In(OH)3の沈殿熟成時のpH依存性、In2O3そのものの焼成温度依存性、Sc担持量依存性、Sc/In2O3の焼成温度依存性を調べた。

沈殿熟成時のpHが上昇するに従い、In2O3の表面積が増大し、触媒寿命が延びることが明らかになった。これは、高pHでの熟成時に沈殿物の溶解再結晶が進むこと、高pHほど結晶核発生が起こりやすく、生成粒子が小粒子化し、高表面積になるためであることを明らかにした。焼成温度についても結晶成長との関係で最適温度を見出すことができた。これまでの結果に基づき、最長寿命の触媒系を開発できた。(2)バイオエタノール→イソブテン反応では鉄を添加したIn2O3が活性であることを見出したが、まだ触媒劣化が激しく、安定な活性を得られていない。(3)アンモニア合成を効率的にすすめる触媒系の開拓:これまでのアンモニア合成は全て固体触媒法で実施されている。これに対し、Mo等の錯体触媒を用いる均一溶液系での合成、プラズマによる窒素の活性化を利用したプラズマ触媒法の二つが研究途上である。本研究では、後者のプラズマ合成法の革新にトライした。電極構造の最適化研究の途上でウール状銅電極がこれまでのアンモニア合成に比べて格段に優れた結果を与えること、その合成効率は既存のプラズマ触媒法はもとよりFe系あるいはRu系の固体触媒法をも凌駕することを見出した。現時点で常温常圧でのアンモニア収率は3.5%に達し、論文等で知られている範囲で最も良い結果となっている。今後はこの成果がさらに伸びるように研究を続けたい。バイオエタノールのプロピレン化反応で収率60%を与えるSc/In2O3触媒の高活性化、長寿命化を達成し、実用化に一歩近づいた。予定以上に研究がうまく進行したと考えている。一方、プラズマ触媒法によるアンモニア合成においては、想定外の電極触媒法を発見し、その活性が使用回数とともに向上することを見出した。我々が達成した触媒活性は従来法の10倍以上であり、画期的な成果と考えている。しかし、バイオエタノール→イソブテンでは良い触媒の開発に至っていない。これらの点を勘案し、おおむね良好の判断とした。本年度は以下の二点を集中的に検討し、有用な成果を得ることができた。(1)バイオエタノールをブタジエンへ転換する触媒の開発:昨年度までの研究においてエタノールをプロピレンへ転換する触媒系を検討し、スカンジウム担持酸化インジウムが最良の触媒系であることを結論している。本年度は、タイヤ用ゴムの重要な合成原料であるブタジエンを高効率で生成する触媒系の開発を試みた。ブタジエン合成ではアセトアルデヒド経由ルートとエチレン経由ルートについて検討し、前者ではLa2O3-TiO2系が高い触媒活性を示すことを見出した。また、Znの担持により選択性や寿命を改善できた。反応はアルドール縮合を通って進んでいることを明らかにした。一方、後者のルートに活性な触媒は見出せなかった。Ni系触媒がエチレン中間体の二量化に活性を示すことを究明したが、生成したブテンの脱水素が困難なためブタジエンは生成しなかった。一部生成していたブタジエンはアセトアルデヒド中間体から生成したものであることを結論した。(2)プラズマ触媒法アンモニア合成系の開拓:これまでの高温高圧の固体触媒アンモニア合成法と異なり、当研究室ではプラズマによる窒素の活性化を利用する常温常圧プラズマ触媒法の開発を試みている。
南米パタゴニア氷原における完新世の環境変動の解明

エクスプロラドーレス氷河の前面にある大きなモレインの形成年代を推定すべく周辺で合計15点の^<14>Cによる年代測定試料を採取した。大きなモレインの6つの試料の年代は9250BPから820BPである。このデータからは形成年代に関して確定的なことは言えないが、モレインの堆積構造、試料の産出状況、植生、年輪などから14-17世紀頃の小氷期に形成されたと解釈した。氷河観測では、D-GPS静的測位を用いた氷河流動測定、D-GPS動的測位を用いた氷河表面形態の測量、5MHzアイスレイダーによる氷厚測定を行った。流動は各期に氷河上の巨礫を反復測定し、末端部付近では50m、アイスフォール下部では140m程度の水平流動を得た。また、末端部付近では著しい上方向の流動があることが観測された。レイダーによる氷河末端付近の氷厚は260300mと推定された。氷河流域の年間水収支を算出し、それにより氷河の質量収支を推定した。2004年12月から末端付近に自動気象・水文観測ステーションを設置し、観測を継続している。また、夏季(2004年12月)、冬季(2005年8月)の双方で、氷河上の気象要素分布・表面熱収支・融解量分布などの観測を実施して、氷河融解の特性を明らかにした。2004年12月から2005年12月までの1年間における末端付近の平均気温は7.4°C、降水量は約3300mm、さらに氷河流出河川の比流出量は約6600mmであった。ペリート・モレーノ氷河において、中流部の表面高度測量および歪速度観測、カービングフロント付近の氷河流動の短期変動観測および写真測量、融解観測、氷河湖水位観測、中流部におけるGPS記録計による年間流動の観測、氷河脇山腹における長期写真記録および温度計測を行なった。近年上昇していた中流部の表面高度が2004年2005年で減少していた。この地域に2004-2005年の期間にストレイングリッドを設置してひずみや上昇速度を観測したが、大きな下降速度が計算された。また移動速度は0.81.2m/dayの値が観測された。氷河末端部の測量からは、1.5m/dayを超える速度が多くの地点で観測された。今年度は大きく、環境変動班、氷河班、地質班に分かれて調査した。環境変動班は北パタゴニア氷原のエクスプロラドーレス氷河を対象として、モレイン調査ならびに氷河の流動を測定した。この氷河はパタゴニアの最高峰サン・バレンティン山(3910m)の北側に流出する大きな氷河で、末端前面に比高100mを越す大きなターミナル・モレインが形成されている。ここから採集した年代測定資料の一つ、木片から1900±50BPという年代が得られた。木片の由来を確定することは困難だが、モレインには土壌が形成されており、この年代前後に形成されたと考えても無理はない。氷河流動は11月30日から12月10日まで6点でGPSを使って計測した。

流動の日平均は6.5cmから11.4cmであった。この結果、厚いデブリに覆われている末端付近も動いていることが判明した。氷河班は11月末から12月にかけて、パタゴニア南氷原に分布するペリート・モレーノ氷河において、カービング機構に関する以下の調査観測を実施した。流動測定は1 2日毎のEDM測量と1日2回のステレオ写真測量で行った。氷河湖に設置した水位計の2秒毎の水位変動より、カービング現象の頻度と規模の観測を実施した。また、氷河中流部において、氷河横断面形状の観測を行った。氷河末端と中流部において、流動に関係する氷河上の水流と氷穴の調査を行った。氷河湖底の堆積物の層厚測定を音波観測によって行った。昨年春以来、氷河末端部は対岸に乗り上げて湖を分断し、一方の湖水の水面が上昇しつつあるので、ice-dam形成期におけるカービング活動の特性の解析を行なう。地質班は、中新世から完新世に至る地磁気変化を見積もるため、平成16年2月-3月にかけて現地野外調査を行い、チリ・パタゴニアに分布する中新世-鮮新世火成岩類試料、アルゼンチン・パタゴニアに分布する中新世-更新世火山岩類試料、国境地帯に分布する完新世湖沼堆積物と火山灰層の採取を行った。これらの試料については来年度以降に古地磁気測定と年代測定を行い、南半球での古地磁極と磁場強度の変遷の推定に用いる予定である。また、設置済みの地震計網の設置状況の確認を行った。今年度は南北パタゴニア氷原の氷河を対象として、2班に分かれて調査した。いずれも、昨年も調査して気象観測ロガーなどを設置して長期観測を続けている氷河である。チリ・北パタゴニア氷原の北東角に位置するエクスプロラドーレス氷河で、氷河流動観測、気象観測、氷河融解量観測、流出河川の流量観測を2004年12月に3週間行なった。さらに、モレインの年代決定のための資料サンプリング、並びに樹木の年齢測定を行なった。氷河流動測定では、短期間の流動に加えて、昨年設置した6基点のうち5基点をリカバリーして年間流動の測定を行なった。昨年モレイン上に残置した温度ロガーを回収して、年間の気温の資料を得た。新たに、気象観測点を氷河から50km離れた地点、モレイン上、氷河上に設けた。氷河上以外は次回まで設置して長期の記録をとる予定である.氷河融解量は15点で計測した。河川の流量観測は河川がモレインを横切るところに計器を設置して行なった。昨年に引き続き、カーボン14での年代測定のため、モレインから木片、腐食植物を8点採取した。アルゼンチン・パタゴニア南氷原のペリート・モレーノ氷河にて、2004年11月20日から12月22日まで氷河観測を行なった。継続観測の一つとして、氷河中流部の表面高度の測量をおこなった。昨年までのデータと比較することにより表面低下の可能性が観測された。また、同地域において5地点のディファレンシャルGPS観測点を利用したストレイングリッドを設定し、再測定することにより歪速度の観測をおこなった。モレーノ氷河末端の湖対岸より、三角測量によるカービングフロント付近の氷河ブロックの移動追跡をおこない、氷河流動の短期変動をしらべた。また同地域での写真測量、融解観測、氷河湖水位観測および波による崩壊モニター、中流部における年間流動観測用のGPS記録計設置、氷河脇山腹における長期写真記録計および温度計測のロガー設置などをおこなった。2005年度も北パタゴニア氷原エクスプロラドーレス氷河班と南パタゴニア氷原のペリート・モレーノ氷河班に分かれて現地調査・観測を行なった。
感染伝達ダイナミクスを重視したインフルエンザ予報システムの開発

本研究では,伝染の作用機序を取り入れた予測モデルにより,インフルエンザの国内流行を予測するシステムの開発に取り組んだ.複数の地域間での同期した感染者数のピークが観察されることから,都道府県毎のSIRモデルを結合したモデルを検討した.都道府県間の相互作用は都道府県間流動表を参照してデータに適合するようにMCMCにより改良する.独立SIRと比較して,感染者数の信頼区間は縮小できるものの,その平均値には大きな違いは見られなかったため,当初想定の方法で予測性能を向上することは難しいと結論づけられた.当初の目的ではないが風疹への適用を結検討し,2012-13年の国内流行を再現できることを確認した.都道府県別の週毎のインフルエンザ・データを観察すると、感染者数の時間変化プロファイルは、化学反応に類似した古典的な微分方程式ベースのモデルが教えるような、ある時期でピークを持つプロファイルにアトランダムに見える急激な変動が重畳したものになる。この急激な変動に複数の県での同期が見られるため。そこで、県ごとの大まかなプロファイルを捉えるモデルをはじめに構成し、それらの相互作用を急激な変化から抽出することで、日本全体の動向を捉えるモデルを構成することを試みた。しかし、後者のステップの準備として人工データを使った実験では、相互作用パラメータに識別性がない、すなわち同じような急激な変動を実現する多数のパラメータ設定が存在することがわかった。日本におけるインフルエンザの感染動向を記述するモデルとして、連結SIRモデルを候補モデルとして取り上げる。これは、各地区(都道府県) iに対して、その住人を感受性人口S_i、感染者人口I_i、回復者人口R_iに分けて、それぞれの時間発展を記述するものであるが、確率的に変動する結合定数ε_{ij}を通じて地区間相互作用を取り入れるものである。今年度は、このようなモデルに47都道府県での週毎の定点当感染者数を同化することで連結の強さを決めるパラメータを推定することを通して、その妥当性評価を行った。パラメータ推定のための最適化は、最急降下法とマルコフ鎖モンテカルロ(MCMC)を組み合わせたものとした。相互作用を0とした場合(ε_{ij} = 0)と比較して、予測誤差は連結した場合の方が小さくなるものの、平均的な挙動は大きな違いが見られなかった。観測時系列には、いくつかの県でピークを迎えた後にプラトーが見られるが、連結SIRモデルではこのような挙動が発生しないことが確認された。その結果として、独立したSIRモデルでも連結SIRモデルでも、同程度の(プラトーを外した)再現しかできなかったと考えられる。本研究では,感染症研究所が公開している定点観測データを参照して,インフルエンザの国内流行を予測するシステムの開発に取り組んできた.複数の地域の間で同期した流行のピークが見られることから,複数の地域にまたがる伝染を加味した非一様SIRモデルによる感染流行シミュレーションを検討した.このモデルでは,地域ごとに集団を感受性者(S: Susceptible),感染者(I: Infected),回復後免疫獲得者(R: Recovered)に分けてその人数変化を追跡するが,混合行列によって他県からの感染影響を取り入れられている.混合行列構成には,国土交通省による都道府県間流動表を用いた.各県の閉じた,すなわち県ごとの通常のSIRモデルと比較すると,感染者数の信頼区間は縮小できるものの,その平均値には大きな違いは見られなかった.当初想定した地域間の相互作用を取り入れることで,予測性能を向上することは難しいと結論づけられた.感染症数理モデルの識者から,インフルエンザよりも伝染速度が遅い風しんでのモデリングを検討すればどうか,また地域拡散の原因として交通による感染者の移動をモデルに取り込むほうが適切ではないかという助言を得た.そこで,平成27年度は,2012/13年の風しん感染者数時系列を参照してのモデル再設計を行った.当該期間において例年と異なり感染者の指数関数的増大が確認され,力学的な流行モデルの構成には適切である.再構成したモデルによって,流行の特徴である大規模都市圏での集中的な感染者の発生が再現できることを確認できた.また,その際に実効再生産数は感染者数の増大フェーズでも1にきわめて近い値となった.これは血清陽性率調査からわかる感受性者割合と整合的であり,妥当な設定のもとで再構成モデルは2012/13流行を再現できる能力を持つと結論づけられる.本研究では,伝染の作用機序を取り入れた予測モデルにより,インフルエンザの国内流行を予測するシステムの開発に取り組んだ.複数の地域間での同期した感染者数のピークが観察されることから,都道府県毎のSIRモデルを結合したモデルを検討した.都道府県間の相互作用は都道府県間流動表を参照してデータに適合するようにMCMCにより改良する.独立SIRと比較して,感染者数の信頼区間は縮小できるものの,その平均値には大きな違いは見られなかったため,当初想定の方法で予測性能を向上することは難しいと結論づけられた.当初の目的ではないが風疹への適用を結検討し,2012-13年の国内流行を再現できることを確認した.パラメータの最適化が十分でない判断したために、観測時系列に見られる特徴のひとつであるピーク後のプラトーを再現できないモデルを候補としていることに気付かず、研究の進展が遅くなった。データ同化,天体力学観察されたプラトーを再現するには、都道府県よりも小さい単位の流行を考える必要がある。市区町村レベルの時系列を全国で統一された形式で入手するのは難しいが、特定の都道府県に限定すれば利用できる見込みがある。このような市区町村レベルを参照して、モデル構成を見直したい。感染者数時系列だけでは、構想している感染症モデルを構成するには情報が不十分であった。

さらなる制約を与える利用可能な統計情報が必要になるが、その調査に時間を要した。研究の進捗が予定より遅れたために、計画していた海外発表および論文投稿を延期したため。都道府県間流動表とよばれるある県から別の県への移動人数の統計が国土交通省から公開されている。先に示した人工データによる予備実験によると、相互作用パラメータのスケールは感染者時系列で推定できるので、都道府県間流動表を事前情報として対象の地域に接続している他地域間の配分を推定しようと考えている。前年度に実施できなかった海外での研究結果の発表と学術論文誌への投稿に、前年度からの繰越金を充てる。数値実験用の小規模PCクラスタを導入する予定であったが、研究所設置のスーパーコンピュータのCPU時間を想定よりも長く確保できたためにPCクラスタを導入する必要がなくなったため。現在、研究所のスーパーコンピュータの更新作業が進行中である。実施研究にとり新環境での実験が困難である場合には、予定したPCクラスタを導入する。順調に新環境へ移行できた場合には、海外での成果発表に充当する。
超イオン導電体の構造と動的性質

本研究は、物理学、化学、材料工学等の学術分野でそれぞれ進められている、超イオン導電現象に関する研究を基礎物性の立場から見直し、問題点の整理し、総合的討論することにより、超イオン導電現象を支配しているメカニズムを解明することを目的として、平成元年、2年、3年年度の3か年にわたって計画されたものである。このための研究会を平成元年度は那須国民休暇村、2年度は乗鞍高原国民休暇村、そして3年度は東北大学川渡セミナ-ハウスにおいて開催し、「超イオン導電体の構造と動的性質」に関する研究発表(発表講演数:元年度;23件、2年度;25件、3年度;25件)と討論を行った。元年度は(1)物質の構造と超イオン導電性との関係、(2)超イオン導電機構と各種物性との関係を、2年度は(1)構造と超イオン導電性の関係、(2)超イオン導電機構と各種物性との関係を、そして、3年度は(1)構造とイオン伝導性、(2)超イオン導電体の各種物性とイオン伝導機構の研究を、中心に発表、討論された。これらの研究会を通して、「1.光学的方法でミクロな構造を議論する。」「2.超イオン導電体を不規則系として捕らえる。」「3.イオンのコア-電子の効果を理論計算に取り入れる。」「4.化学量論的立場や非平衡系での物質構築の立場で新しい物質を開発する。」等、従来からの研究手段に加えて新しい方法が取入れ、基礎物性のかなりの部分が明らかにされた。これら研究成果を元に問題点を整理し、検討を加えた結果、基礎物性に関する研究を充実するためには、1.諸物性が十分研究された結晶での研究することや、2.よく制御された試料(例えば、清浄表面や界面を持つ超イオン伝導性薄膜や超格子)を開発し、それを用いたイオン運動の現象を研究することが必要であり、更に、超イオン導電機構を解明するためには、超イオン導電体を構成しているイオンのコア-電子の物性も併せて研究する必要性があるとの結論に達した。本研究は、超イオン導電体におけるイオン・分子の拡散や伝導現象を基礎物性の立場から見直し、これらの現象を支配しているメカニズムとダイナミックスを解明するための基礎研究を推進することを目的として計画されたものである。本年度は、(1)物質の構造と超イオン導電性との関係、及び(2)超イオン導電機構と各種物性との関係、の2点に焦点を当てた研究会を、平成元年8月31日(木)及び9月1日(金)の2日間にわたり、那須国民休暇村において開催し、『超イオン導電体の構造と動的性質』に関する研究発表(発表講演数23)と活発な討論を行った。「物質の構造と超イオン導電性」の立場からは、従来の電子回析法に加え、サイト選択分光法や発光の寿命測定など、新しい計測手法による局所構造の研究が報告された。また、「超イオン導電機構と各種物性」の立場からは、ハイパ-ラマン効果、超音波吸収、熱測定、NMR、準弾性光散乱、イオン伝導度測定などによる超イオン導電体についての研究結果が報告された。

これらをもとに、今後推進しなければならない基本課題の整理と問題点の検討を進めた結果、基礎物性に関する研究をより充実するためには超イオン導電現象についてミクロな立場からの情報を与える計測法の開発が重要であると共に研究試料として人工的に良く制御された超イオン導電体の結晶やガラスの開発が必要があるとの結論に達した。一方、平成元年11月5日から7日間にわたって箱根で開催さ催された国際会議SSI-7(Int.Conf.on Solid State Ionics)の実行委員会と密接な連絡を行い、SSI-7における基礎物質に関する研究分野の企画運営に寄与することが、本研究班の初年度における役割の一つであったが、SSI-7への参加論文及びProceedingsへの投稿論文の中の基礎物性的研究分野の論文審査を本研究班が担当し、国際会議SSI-7の円滑な運営に多大の寄与をした。本研究は、超イオン導電体におけるイオン・分子の拡散や伝導現象を基礎物性の立場から見直し、これらの現象を支配しているメカニズムとダイナミックスを解明するための基礎研究を推進することを目的として計画されたものである。平成元年度に進められた研究から、超イオン導電現象についてミクロな立場からの情報を与える計測法の開発の必要性が指摘され、これをうけて本年度(平成2年度)は、超イオン導電体の各種基礎物性に関する研究を元年度に引き続いて進めた。これらの研究成果についての情報交換を行なうために、(1)構造と超イオン導電性の関係及び(2)超イオン導電機構と各種物性との関係、の2点に焦点を当てた研究会を、平成2年7月18日(水)、19日(木)及び20日(金)の3日間にわたり、乗鞍高原国民休暇村において開催し、『超イオン導電体の構造と動的性質』に関する研究発表(発表講演数:25)と討論を活発に行った。「構造と超イオン導電性」の立場からは、従来の電子回折法やサイト選択分光法に加え、X線異常散乱法による研究やEXAFS法とX線回折法を併用する研究手法による研究等、新しい計測手法による超イオン導電体に関する研究が報告された。また、「超イオン導電機構と各種物性」の立場からは、誘電特性やNMRの測定に加え、積分強度を利用する新しい準弾性光散乱計測法の開発やサイト選択分光法等超イオン導電現象についてミクロな立場からの情報を与える計測法の開発が進められ、これらを用いた研究状況が報告された。また超イオン導電ガラスの合成やガラス転移とモ-ド・カップリングの理論、更にスペクトル密度関数と物理量等理論的立場からの研究状況も報告された。これらをもとに問題点の検討を進めた結果、基礎物性に関する研究をより充実するためには、研究試料として人工的に良く制御された超イオン導電体の結晶やガラスの開発が必要があるとの結論に達した。本研究は、物理学、化学、工学等の学術分野でそれぞれ進められている、超イオン導電現象に関する研究を基礎物性の立場から見直し、問題点の整理と総合的討論により超イオン導電現象を支配しているメカニズムの解明を目的として計画されたものである。本年度(平成3年度)は、過去2年間(平成元年度、2年度)に行われてきた、超イオン導電体の諸物性の実験結果や理論的研究結果をまとめ、それらの研究を発展させるとともに、その本質に関する手がかりを整理し、今後研究分野が進むべき方向を検討した。そのための研究会を平成3年8月8日(木)と9日(金)の両日、東北大学川渡セミナ-ハウスにおいて開催し、「超イオン導電体の構造と動的性質」に関する研究発表(発表講演数:25)と討論を行った。「構造と超イオン導電性」の立場からは、化学量論的立場からの物質合成法や、光学的方法でミクロな構造を議論する新しい研究がみられた。「超イオン導電機構と各種物性」の立場でも、共鳴蛍光、ホ-ルバ-ニングといった量子エレクトロニクスの手法を用いて、これら物質群特有な不規則性の研究がなされた。このように、従来からの研究手段に加えて新しい方法が取入れらてきている。これは実験面だけでなく理論面でも同様で、例えば、分子動力学による計算にイオンコア-の効果を取り入れた研究がなされた。
遅発型男子オルニチントランスカルバミラーゼ欠損症の分子疫学と発症予防の研究

われわれは、ヒトornithine transcarbamylase(OTC)遺伝子のR40H変異を持つ個体の発症予防を目的とするスクリーニングと、一般人口中での遺伝子頻度を知るために同変異を簡便な検出方法の検討を行った。その方法として、昨年度は、まず野生型OTCとR40HOTCのそれぞれのPCR産物のTm値の差に基づいて両者を検出する方法を検討した。今回、そのためのPCRの至適条件を検討した。鋳型DNAとしては正常人末梢血および既知のR40H変異患者剖検肝から抽出したDNAを用いた。その結果、理論的な分子量のPCR産物の増幅可能な条件を確立できた。そこで今年度は引き続き、同条件でサイバーグリーンを用いた方法でPCR産物を電気泳動を行うことなくPCRチューブ内で野生型とR40H固体のPCR産物のTm値のちがいを検出する条件の検討を行ったが、野生型と変異型のTmの差異が理論値より小さく、両者の弁別は必ずしも確実にはできないことが分かった。そこで、今年度は方針を変更し、ARMS法に基づく変異検出の条件につき検討中である。すなわち、変異があると増幅しないが、野生型であると増幅するプライマーセット、野生型であると増幅しないが変異型では増幅するプライマーセットをそれぞれ設計して条件を検討中である。既報の方法で40番コドンを含む部分を増幅し、Nla III siteのgainでR40H変異を検出する方法は微量の血液を用いても可能であったが、ポリアクリルアミド電気泳動を要するため、操作が煩雑で、大量検体の処理にはもっと簡便な方法の開発が必要と考えられた。そこで、より簡便な操作で変異(一塩基置換)を検出する方法としてTm-shift genotyping法を用いた方法を検討した。これは複数個のPCR産物が、その塩基配列のわずかの差異(一塩基置換など)の存在によってTm値のちがいを生じることを利用して、一塩基置換などを検出する方法である。現在われわれは野生型とR40H変異を弁別できるPCRプライマーを設計しPCRの至適条件を検討中である。1.検体採取システムの整備検体として血液を用いるが、成人集団の検体の場合、本変異を持つ個体が淘汰されている可能性があるため、新生児の検体を分析対象にすることを計画した。この目的には、現行の新生児代謝・内分泌マススクリーニング検査の目的で採取される血液濾紙がもっとも利用しやすいが、これらの血液濾紙を本来の目的以外の研究に利用するためには、倫理的な問題をクリアする必要がある。そこで、この研究の目的が発症前診断ないし早期治療による障害発生予防にあることを明示して、もし変異が認められた場合、その結果を被検者(の保護者)に還元可能であり、いっぽう知ることを拒否する権利も保障されるを前提とした説明と同意を得る必要がある。倫理委員会に諮るために、この目的に沿った説明と同意の文案を作成中である。われわれはヒトornithine transcarbamylase(OTC)遺伝子のR40H変異を持つ個体の発症予防を目的とするスクリーニングと一般人口中での遺伝子頻度を知るために同変異を簡便な検出方法の検討を行った。その方法として、野生型OTCとR40HOTCのそれぞれのPCR産物のTm値の差に基づいて両者を検出する方法を検討した。プライマーのシークエンスは、上流プライマーはGTGTGGACAACCACTACAAAATAAAG TG、下流プライマーはCATATATTTAATTTCTTCTCCGGTAAAGTTT、容量を100μlとし、プライマーの濃度はいずれも0.5μM、Mg濃度は1.5mM、dNTP濃度は0.2mM、検体DNA量は0.1μM、Taqpolymaraseでhot startとして、まず94°C、9minで熱変性し、ついで、94°C、1min、60°C、1min、72°C、1minを30サイクルが至適条件と判定した。この条件で野生型および既知のR40H

変異個体由来のDNAを用いてPCRを行い、理論的な分子量のPCR産物がアガロースゲル電気泳動で検出されることを確認した。現在、サイバーグリーンを用いた方法で野生型とR40H固体由来のDNAを用いたPCR産物のTm値のちがいの検出条件を検討中である。われわれは、ヒトornithine transcarbamylase (OTC)遺伝子のR40H変異を持つ個体の発症予防を目的とするスクリーニングと、一般人口中での遺伝子頻度を知るために同変異を簡便な検出方法の検討を行った。その方法として、昨年度は、まず野生型OTCとR40HOTCのそれぞれのPCR産物のTm値の差に基づいて両者を検出する方法を検討した。今回、そのためのPCRの至適条件を検討した。鋳型DNAとしては正常人末梢血および既知のR40H変異患者剖検肝から抽出したDNAを用いた。その結果、理論的な分子量のPCR産物の増幅可能な条件を確立できた。そこで今年度は引き続き、同条件でサイバーグリーンを用いた方法でPCR産物を電気泳動を行うことなくPCRチューブ内で野生型とR40H固体のPCR産物のTm値のちがいを検出する条件の検討を行ったが、野生型と変異型のTmの差異が理論値より小さく、両者の弁別は必ずしも確実にはできないことが分かった。そこで、今年度は方針を変更し、ARMS法に基づく変異検出の条件につき検討中である。すなわち、変異があると増幅しないが、野生型であると増幅するプライマーセット、野生型であると増幅しないが変異型では増幅するプライマーセットをそれぞれ設計して条件を検討中である。
誘発脳波解析によるヒトの認識過程の時相同定

1.大脳の認知・認識・記憶などの高度機能の時相を無侵襲的かつ客観的に評価するために文字刺激・言語刺激に対する誘発脳波(事象関連電位)を対象とする計測・処理・表示システムの構築について研究した。2.長期記憶に関連する文字認識の脳波を判別するため、非文字呈示と文字呈示の各40データで、潜時を移動させながら128ms幅データについて、8100Hzの瞬時パワースペクトルを自己回帰モデルにより求め、その2群の判別分析を行ない、高β周波数(30Hz以上)成分が認知活動の際に顕著に現われることを明らかにした。3.聴覚刺激による短期記憶との照合実験を試行した結果,比較的長潜時(500ms以上)に顕著な判別が見られ、ここでも高β周波数が優位に寄与していることが判明した。4.頭皮上8点から誘導した脳波を刺激時刻を起点とし、32ms毎に上記判別分析し、さらに検定をしてあいまい性を減じ、その結果を動的トポグラフとしてブラウン管上に表示するシステムを完成させた。5.上記システムにより3名の被験者(学生)について英文字とランダムドットパタンを右視野にフラッシュ呈示した場合の判別トポグラフを比較検討し、潜時3060msで、周波数4555Hzの成分が、左後頭部で顕著に判別に寄与し、その後潜時90160msに瓦って判別寄与部分が右後頭部に移行し、さらに潜時300400msでも右側頭部での判別寄与が大きいという共通パタンが得られた。同時に周波数や潜時などに個人差があることも示すことができた。6.以上からヒトの認識過程の客観的計測に有効な方式を提起できた。チャネル数を増し周波数を色別として一画面に集約すれば、より便利なシステムとなる。
質的評価を媒介にした社会科及び生活科の授業改善に関する研究

本研究は、(1)社会科と生活科の授業の過程で具体的に生起していること、子どもたちや教師の意味づけの世界に光を当てる教育的フィールドワークを実施し、授業の改善を図ること、(2)諸外国における質的教育研究方法を検討して教育的フィールドワークの方法論的確立を図ること、(3)その観点から日本における社会科教育実践史を見直して教育実践における質的研究の観点を洗い直そうとすること、の三つを柱として総合的に行う3ヶ年にまたがる共同研究研究であり、本年度はその最終年次である。1.この3ヵ年間、福岡県内の小・中学校において、社会科・生活科の授業を中心とする教育的フィールドワークを実施し、授業の過程における意味づけの世界を分析する事例研究を蓄積した。特に授業改善を研究テーマとして掲げている学校の教師達との意見交換を行い、理論的反省を行った。また、質的教育研究に関する国内外の文献を収集して検討し、教育的フィールドワークの方法論的反省の作業を進めた。その結果の一つとして、授業改善のための具体的授業研究の方法として「参与観察と授業記録の書き起こしによる授業研究の方法」を確立し、それを用いて事例研究を蓄積した。また一方、日本の社会科を中心とした教育実践の記録を収集すると共に、日本における授業研究のあり方について質的教育研究方法の観点からの検討を行った。2.今年度までの研究を総括し、「研究成果報告書」を作成した。報告書は二部構成で、第一部「授業研究方法と授業改善」は、(1)「質的教育研究方法による授業研究の方法」において、授業記録の書き起こしによる授業研究の方法を提示している。(2)では小学校6年生の歴史学習の事例を、(3)では、複式学級における社会科の授業の事例を、(4)では、小規模校における生活科の合同授業の事例を述べている。(5)では、中学校の授業改善との関わりで実施した歴史学習についての調査を中心に述べ、質的アプローチの観点から計量的アプローチを関連づけて行う調査方法の開発を試みている。第二部「社会科教育実践史研究の再検討」は、3つの論文を掲載している。(6)は、社会科教育実践史を見直す視座を確立するための予備的考察であり、(7)と(8)は、実践史上の実践事例を考察したものである。3. 3ヵ年にまたがる本研究は、一応所期の目的は達成したが、更に、授業研究の事例を蓄積し、得られた臨床的知見を整理すること、及び、日本における授業研究・授業研究雲度の歴史を見直すことを課題として、研究の継続が必要であることを確認している。本研究は、(1)社会科と生活科の授業の過程で具体的に生起していること、子どもたちや教師の意味づけの世界に光を当てる教育的フィールドワークを実施し、授業の改善を図ること、(2)諸外国における質的教育研究方法を検討して教育的フィールドワークの方法論的確立を図ること、

(3)その観点から日本における社会科教育実践史を見直て教育実践における質的研究の観点を洗い直そうとすること、以上をを総合的に行う3ヶ年にまたがる共同研究研究であり、本年度はその第一年次である。本年度は次の通り研究作業を進めた。1.福岡市内の小・中学校において、社会科の授業を中心とする教育的フィールドワークを実施し、授業の過程における意味づけの世界を分析した。特に中学校においては、一つの学級の授業を継続的に観察することを通して、質的研究を進め、実際に授業改善を試みた。2.山村僻地の学校で教育的フィールドワークを実施し、生活科の授業観察と分析を行った。3.諸外国の質的教育研究に関する文献を収集して検討し、教育的フィールドワークの方法論的反省の作業を進めた。今年度は、特に、アメリカにおけるエスノグラフィーの方法の教育研究への応用の現状について検討した。また、臨床教育学の方法・知見との関連も検討を試みた。4.日本の社会科を中心とした教育実践の記録を収集すると共に、研究史的反省を行い、日本における質的教育研究の事例を抽出し検討した。その成果の一端は、日本社会科教育学会で発表した。5.年度末には集中的な文献研究を行うとともに、今年度の研究を反省し、次年度の研究に備えた。次年度以降も事例を蓄積し、最終年度の終わりには研究成果報告書を作成する予定である。本研究は、(1)社会科と生活科の授業の過程で具体的に生起していること、子どもたちや教師の意味づけの世界に光を当てる教育的フィールドワークを実施し、授業の改善を図ること、(2)諸外国における質的教育研究方法を検討して教育的フィールドワークの方法論的確立を図ること、(3)その観点から日本における社会科教育実践史を見直して教育実践における質的研究の観点を洗い直そうとすること、の三つを柱として総合的に行う3ヶ年にまたがる共同研究研究であり、本年度はその第二年次である。1.福岡県内の小・中学校において、社会科の授業を中心とする教育的フィールドワークを実施し、授業の過程における意味づけの世界を分析した。特に中学校においては、学校及び教師たちの協力を得ながら、一つの学級の授業を継続的に観察することを通して、生徒たちの歴史理解の内実に関わる調査を実施し、質的研究を進め、実際に、「わかる授業づくり」を中心に試みられている授業改善の取り組みに応用を試み、一定の成果が確認された。2.山村僻地の学校で教育的フィールドワークを実施し、複式学級の社会科と生活科の授業観察と分析を行った。3.諸外国及び国内における質的教育研究に関する文献を収集して検討し、教育的フィールドワークの方法論的反省の作業を進めた。今年度は、特に、授業過程の分析の具体的方法の定式化を試みた。4.日本の社会科を中心とした教育実践の記録を収集すると共に、日本における授業研究のあり方について質的教育研究方法の観点からの検討を実施した。5.年度末には今年度の研究を反省し、次年度の研究に備えた。次年度以降も事例を蓄積し、最終年度の終わりには研究成果報告書を作成する。本研究は、(1)社会科と生活科の授業の過程で具体的に生起していること、子どもたちや教師の意味づけの世界に光を当てる教育的フィールドワークを実施し、授業の改善を図ること、
近世後期の長崎貿易輸入商品の国内流通構造に関する研究

近世後期の長崎貿易輸入商品の国内流通構造を明らかにするという研究課題を実施するにあたり、今年度は関連する資料の調査、収集に力を注ぎ、長崎県立図書館や長崎市立博物館、その外長崎県内各地の資料館などで本研究課題に関連する資料の調査とマイクロフイルムによる収集を行った。また大阪商工会議所図書室でも長崎貿易商の伊勢屋の資料のマイクロフイルムによる収集を行った。さらに関東地方各地の県立図書館においても貿易品の流通に関する関連資料の所在調査を行った。このように資料収集の面では予期した成果をあげることができたということができます。マイクロフイルムによって収集した資料は、焼き付けやフイルムリーダーによるコピーによって、それを直接利用することができる状況にありますが、資料の調査はまだ継続中であり、かつ資料が量的に厖大なものになったために、それらを用いた研究の成果が十分に論文という形で結実するような段階にはまだ至っていません。しかし近いうちに発表できるものと確信しています。そのなかで、1.唐船毎の売出と、砂糖、小間物、薬種、唐反物などの輸入品の長崎会所での落札の仕組み、落札価格の形成、長崎の宿町の役割について、2.落札商人から大阪唐薬種問屋を経て仲買にいたる商品の流れと、仕切書に表れる取引の様子、前貸金融の在り方、廻船での輸送と船主の仕切について、3、大阪における仲間組織の在り方と大阪銅座の役割、大阪の仲買から他地方への移送の様子について、などの点について新たな知見を得ることができました。
結核菌感染におけるＩＬ－１７Ａ依存性成熟肉芽腫形成の分子メカニズム解析

IL-17ファミリーの中でもIL-17Aと相同性が高く、共通の受容体を用いるIL-17Fが粘膜組織における感染防御に深く関与することが近年報告された。しかし、肺におけるIL-17Fの関与は明らかになっていない。そこで、結核菌感染肺におけるIL-17Fの関与を検討した。IL-17Fは結核菌感染肺では肉芽腫の周辺のII型肺胞上皮細胞で強く発現され、感染早期の防御免疫に参加するものと推定された。すなわち、感染早期では肉芽腫近位のIL-17Fが肉芽腫成熟を誘導するが、肉芽腫構造がさらに拡張する感染後期では、IL-17F産生細胞が肉芽腫の中心から遠ざかるためにIL-17Fの影響が減弱すると考えられた。これまでにMycobacterium bovis bacillus Calmette-Guerin (BCG)感染により誘導される分子(MCP-1、LFA-1、ICAM-1など)がIL-17A遺伝子欠損(KO)マウスで発現低下することを見出している。IL-17A欠損状態で発現が変化する遺伝子のプロファイルを決定するために、結核菌を肺感染したIL-17A KOマウスと感染野生型マウスの発現する遺伝子の違いをDNAマイクロアレイ解析で検討し、その結果から発現の違いが認められた遺伝子について、real-time RT-PCR法で発現の違いを再確認した。IL-17AKOマウスを用いたDNAマイクロアレイによる遺伝子発現解析の結果より、BCG感染局所へのエフェクター細胞の動員に関与するケモカインレセプターとして、CCR5、CCR8、CCR9、CXCR6などがIL-17A依存的に発現上昇していることを明らかにした。また、エフェクター細胞が局所に速やかに浸潤するには、コラーゲンをはじめとする細胞周辺の細胞外基質の分解が必要であり、それにはマトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)が関与してくる。このMMPの発現を野生型マウスとIL-17A KOマウスのBCG感染後の変動を比較した結果、MMP-2やMMP-9の活性化誘導に関与するするMMP-13の発現レベルの上昇が野生型マウスの感染肺では認められたが、IL-17A KOマウスでは変化がみられなかった。一方、肺組織の組織病理所見の比較では、肉芽腫の形成不全がIL-17A KOマウスで認められた。さらに、エフェクターT細胞の走化性に関与するケモカインとしてCXCL9/MIG、CXCL10/IP10、CXCL11/I-TACなどの発現もIL-17A依存的である可能性が示唆された。結核菌感染により形成される肉芽腫は、病原菌の他臓器への播種を防ぐという観点からも重要な生体防御機構のひとつと考えられる。結核菌感染における肺組織でのIL-17A依存性肉芽腫形成不全を明確化にするため、野生型およびIL-17A KOマウスにBCGを経気道接種させた後に経時的に肺を採取し、肉芽腫の形成頻度とその構成細胞をHE染色およびZN染色法で調べた。肺組織の組織病理所見の比較では、BCG感染により形成されるマクロファージ集簇を取り囲むリンパ球浸潤、すなわち肉芽腫の形成不全がIL-17A KOマウスで認められた。同時に、感染局所への細胞の集簇に重要であると考えられる細胞間接着分子(LFA-1およびICAM-1)の発現をreal-time RT-PCR法で調べた結果、BCG感染肺において、IL-17A KOマウスでは肉芽腫構成細胞の菌局在部への集簇が明らかに不完全であり、細胞間接着分子および単球走化性因子/CCL2の発現も有意に低いことが明らかになった。次いで、DNAマイクロアレイを用いた遺伝子発現解析の結果より、BCG感染局所へのエフェクター細胞の動員に関与するケモカインレセプターとして、CCR5、CCR8、CCR9、CXCR6などがIL-17A依存的に発現上昇していることが明らかになった。また、肉芽腫形成段階で重要な因子と考えられるマトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)のうち、MMP-2やMMP-9の活性化を誘導するMMP-13の発現レベルの上昇がIL-17A KOマウスでは認められなかった。非常に興味深いことに、野生型マウスにBCGを接種させ、経時的に感染肺を採取して、MMP-2およびMMP-9の発現推移をreal-time RT-PCRで確認したところ、MMP-9よりもMMP-2の方が発現レベルの顕著な増加が認められた。結核菌が感染した肺ではマクロファージが結核菌を貪食すると同時に、その周囲にそのマクロファージを中心とした初期の肉芽腫の骨格が形成される。

その後、結核菌抗原を特異的に認識するTh1細胞が肉芽腫に組み込まれ、IFN-γによるマクロファージの活性化により結核菌増殖を抑制する成熟肉芽腫が形成される。しかし、初期肉芽腫から成熟肉芽腫への分化および成熟・維持メカニズムについては不明な点が多い。近年注目されている炎症性サイトカインであるinterleukin(IL)-17Aが結核菌感染における肉芽腫の成熟と維持に必須であることを見出した。これを手掛かりに、結核菌感染により誘導される成熟肉芽腫の形成及び維持に関与する分子メカニズムの解明を試みた。肉芽腫形成の過程にIL-17Aがどのように関与するのか、結核感染予防に用いられる弱毒生ワクチン株Mycobacterium bovis bcillus Calmette-Guerin (BCG)を感染させた正常マウス及びIL-17A KOマウスの肺組織から経時的に細胞接着分子および単球走化性因子の発現を比較した。その結果、感染早期において、ICAM-1及びLFA-1の発現が正常マウスに比べIL-17A KOマウスで有意に低いことが認められた。これらの発現増強にIL-17A産生TCR γδ型T細胞が直接的に関与しているのか解析したところ、正常マウス由来のTCR γδ型T細胞の混合培養でのみ細胞接着分子の発現増強が認められた。さらに、この細胞接着分子の発現増強にはCD40Lが関与することも明らかにした。以上の結果から、TCR γδ型T細胞から産生されるIL-17Aが細胞表面に発現するCD40Lを介した細胞間相互作用と共同して、細胞接着分子ICAM-1及びLFA-1の発現を誘導し、迅速に感染局所での肉芽腫形成を誘導する役割を担っていることが示唆された。IL-17Fは、IL-17Aと相同性が高く、その機能も同等な炎症性サイトカインであり、IL-17A同様に肺結核の制御に重要な炎症性サイトカインであると推定された。そこで、IL-17F欠損(KO)マウスを用いて結核菌感染におけるIL-17Fの役割について検討を行った。結核菌慢性肺感染モデルにおけるIL-17F KOマウスの生存率は、野生型マウスのそれと有意差は認められず、結核菌慢性感染時にはIL-17Fは感染防御に積極的には関与しないと推定された。一方、結核菌感染の比較的早期では、IL-17F KOマウスでは野生型マウスと比べて肺内菌数の増加と明瞭な肉芽腫の形成不全が認められ、その所見はIL-17A KOマウスのそれとほぼ同等であった。この結果は、IL-17Fが感染早期の防御免疫にIL-17Aと同様に重要である可能性を示唆した。産生細胞の検討では、IL-17A産生細胞が主に感染で誘導されるTCR γδ型T細胞であるのに対し、IL-17Fは非感染肺においてもII型肺胞上皮細胞より恒常的に産生されており、IL-17Fが感染後に即時的に作用できる可能性が示唆された。また、BCG大量肺接種モデルを用いて、獲得免疫に依存した肉芽腫が形成される感染後28日目のIL-17F産生細胞分布を検討すると、IL-17Fは肉芽腫内にはほとんど認められず、II型肺胞上皮細胞のマーカーであるSurfactant protein-Cと同位置に分布した。以上の結果から、結核菌感染による肉芽腫形成過程の初期において、肉芽腫内でIL-17AがTCR γδ型T細胞により産生されるとともに、II型肺胞上皮細胞によりIL-17F産生が行われ、それが成熟肉芽腫形成に関与すると考えられた。