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シルト質地盤の地震時安定性に関する研究

本研究で新たに得られた知見については以下に示す通りである。即ち、塑性指数が2及び5にシルト質土すなわち低塑性粘性土、ならびに塑性指数が10,30の試料について繰り返し並びに静的三軸試験を実施し、各試料の力学特性を調べた。低塑性粘性土の供試体は新たに開発した特殊モ-ルドを用いた凍結法により作成し、繰り返し三軸試験では特に初期間隙比、初期静的せん断力に着目して周波数並びに応力振幅比を種々変化させて実験を行った。これより、以下の様な結論を得ている。【.encircled1.】繰り返し載荷時の応力振幅が大きいほど、周波数が小さいほど、また塑性指数が小さいほど、間隙水圧の発生量は大きくなり、剛性の低下が著しくなる。【.encircled2.】初期間隙比が小さい、即ち過圧密試料の場合、正規圧密試料より繰り返し載荷に伴う間隙水圧の増加及び剛性の低下速度は小さい。【.encircled3.】低塑性土の繰り返しせん断特性は初期静的せん断力の大きさにより異なったものとなり、静的せん断力が小さな場合は剛性が完全に失われる液状化現象を示すのに対し、静的せん断力が大きな場合には剛性が完全に失われることはなく繰り返し載荷に伴い残留歪が増加する。【.encircled4.】初期せん断力が同じであれば、応力振幅によらず残留歪と残留間隙水圧には一義的な関係がある。2)剛性容器を用い、塑性指数が30、10、5、2の各試料からなる中央部に構造物を有する地盤に対して正弦加速度波並びにエルセントロ波を模した任意波を入力して遠心模型振動実験を実施した。このうち、塑性指数が5、2の低塑性な土については、プレロ-ディングにより地盤の初期間隙比を変えた振動実験も行い、これが地盤の地震時挙動に与える影響についても調べた。これより、以下の様な結論を得た。【.encircled1.】構造物を支持する低塑性粘性土地盤が地震動を受ける場合、振動中に構造物周辺に大きな間隙水圧が発生し、それに伴い構造物が沈下するが、振動終了後は沈下は殆ど発生しない。この振動に伴う沈下は、塑性指数が小さな土ほど大きい。【.encircled2.】試料が極めて低塑性の場合、振動初期において構造物近傍の地盤剛性が低下し、構造物の応答加速度が著しく減衰する。【.encircled3.】本研究で実施した低塑性粘性土により構成される過圧密地盤においては正規圧密地盤におけるより、振動時に発生する構造物の沈下量がやや大きく、その原因としては振動初期における構造物応答加速度、地盤応答加速度の増幅が、過圧密地盤においてより顕著であったことが挙げられる。これは、構造物の地震時の安定性を評価する場合、構造物と地盤の動的相互作用を考慮することの重要性を示唆するものである。【.encircled4.】構造物加速度の地盤加速度に対する応答倍率は、塑性の比較的高い土の地盤ほど卓越周波数で大きくなるが、高周波数領域では小さくなり地盤の低減フィルター特性が顕著となる。3)今回新たに開発したせん断箱を用いた正弦波による振動実験を実施し、剛性容器での同一条件での振動実験と比較し、以下のような結論を得た。地盤の側方のせん断変形を拘束しないせん断箱に較べ、剛性容器は側壁により地盤がある程度拘束し、このため構造物により大きな加速度が伝達され、構造物に生じる沈下量が最終的には若干大きくなった。しかしながら、発生する沈下量の試料に対する傾向については本研究に関する限り、剛性容器においても、せん断箱においても同様であることが確認された。

このうち、塑性指数が5、2の低塑性な土については、プレロ-ディングにより地盤の初期間隙比を変えた振動実験も行い、これが地盤の地震時挙動に与える影響についても調べた。これより、以下の様な結論を得た。【.encircled1.】構造物を支持する低塑性粘性土地盤が地震動を受ける場合、振動中に構造物周辺に大きな間隙水圧が発生し、それに伴い構造物が沈下するが、振動終了後は沈下は殆ど発生しない。この振動に伴う沈下は、塑性指数が小さな土ほど大きい。【.encircled2.】試料が極めて低塑性の場合、振動初期において構造物近傍の地盤剛性が低下し、構造物の応答加速度が著しく減衰する。【.encircled3.】本研究で実施した低塑性粘性土により構成される過圧密地盤においては正規圧密地盤におけるより、振動時に発生する構造物の沈下量がやや大きく、その原因としては振動初期における構造物応答加速度、地盤応答加速度の増幅が、過圧密地盤においてより顕著であったことが挙げられる。これは、構造物の地震時の安定性を評価する場合、構造物と地盤の動的相互作用を考慮することの重要性を示唆するものである。【.encircled4.】構造物加速度の地盤加速度に対する応答倍率は、塑性の比較的高い土の地盤ほど卓越周波数で大きくなるが、高周波数領域では小さくなり地盤の低減フィルター特性が顕著となる。3)今回新たに開発したせん断箱を用いた正弦波による振動実験を実施し、剛性容器での同一条件での振動実験と比較し、以下のような結論を得た。地盤の側方のせん断変形を拘束しないせん断箱に較べ、剛性容器は側壁により地盤がある程度拘束し、このため構造物により大きな加速度が伝達され、構造物に生じる沈下量が最終的には若干大きくなった。しかしながら、発生する沈下量の試料に対する傾向については本研究に関する限り、剛性容器においても、せん断箱においても同様であることが確認された。最近我が国の一部の研究者により、シルト質地盤の液状化の可能性が指摘され世間の注目を浴び、シルトのような低塑性粘性土の動的せん断特性に関する研究が盛んに行われるようになってきたが、この種の土質からなる実際の地盤の地震時挙動に関しては未だに殆ど明らかにされていない。本研究では、塑性指数10、5及び2程度の低塑性な粘性土を人工的に作成し、これについて動的三軸試験並びに構造物を支持する模型地盤に対し遠心模型振動実験を行い、シルト質地盤の動的挙動に関して、以下の結論を得た。即ち、(1)繰返し載荷時の応力振幅が大きいほど、周波数が小さいほど、また塑性指数が小さいほど、間隙水圧の発生量は大きくなり、剛性の低下が著しくなる。(2)多くの砂分を含む非常に塑性の低い粘性土が正規圧密状態にある場合、その液状化強度は中密な砂より小さい。一方、過圧密試料の場合、正規圧密試料より繰返し載荷に伴う間隙水圧の増加及び剛性の低下は小さい。また液状化強度は過圧密比が大きなほど、塑性指数が高いほど大きくなり、それは静的強度によって評価し得る。(3)構造物を支持するシルト質地盤が地震動を受ける場合、振動中に構造物周辺に大きな間隙水圧が発生し、それに伴い構造物が沈下するが、振動終了後は沈下は殆ど発生しない。(4)試料が極めて低塑性の場合、振動初期において構造物近傍の地盤の剛性が低下し、構造物の応答加速度が著しく減衰する。一方、過圧密地盤の場合、構造物周辺のみが劣化することはなく、地盤の広い範囲に繰返し荷重が伝達される。
電子放出サイトの原子レベル制御と電子波干渉電子源の開発

ビーム誘起堆積Pt冷陰極を用いた電子波干渉冷陰極の開発と、電子波干渉冷陰極の電子放出サイトのその場観察を行った。その結果、電子波干渉パターンは一つのPtナノ結晶中の2点から電子が放出した時にのみ生じることを明らかにした。また、電界放出および電界蒸発時のPt冷陰極の透過型電子顕微鏡その場観察を行った。その結果、電界蒸発時にPtナノ結晶がPt冷陰極先端に移動して先鋭化することが分かり、電子放出サイトの原子レベルでの制御の可能性を示した。電界放射顕微鏡(Field Emission Microscope : FEM)により酸素ラジカル処理を施したビーム誘起堆積Pt冷陰極の電子放出六ターンの評価を行った。これにより、酸素ラジカル処理を施したビーム誘起堆積Pt冷陰極の電子放出パターンは複数の縞状のパターンで構成されているごとが分かった。これらの縞状のパターンを複数のフラウンホーファ回折の重ね合わせモデルとして、2次元強度分布の計算を行った。その結果、計算結果と実験で観察した縞状の電子放出パターンが比較的良い一致を示した。このことから実験で得られだ縞状の電子放出パターンが電子波の干渉縞の重ね合わせであることを示した。また、酸素ラジカル処理を施す前後でのビーム誘起堆積Pt冷陰極の透過型電子顕微鏡像を観察することによって、酸素ラジカル処理によってビーム誘起堆積Pt冷陰極表面のアモルファスカーボン層が除去されて、冷陰極表面にPtナノクリスタルが露出していることを明らかにした。以上の結果は、ビーム誘起堆積Pt冷陰極から放射される縞状の電子放出パターンは1つのPtナノクリスタルに存在する二点の電子放出サイトから放射された電子波の干渉パターンであることを示唆している。この成果を平成20年7月にポーランドで開催された第22回国際真空ナノエレクトロニクス会議において発表した。集束イオンビーム誘起堆積Pt冷陰極の電子放出パターンと電子放出サイトを電界放射顕微鏡および電界イオン顕微鏡を用いて観察した。電界放射顕微鏡像から、特徴的な縞状の電子放出パターンを観測した。また縞状の電子放出パターンは室温測定では不安定であるが、冷却すると安定することが分かった。これらの縞状の電子放出パターンは、フラウンホーファ回折モデルでの計算結果と比較的よい一致を示した。更に、縞状電子放出パターンを観測した時の電子放出サイトを電界イオン顕微鏡により観察を行った。縞状の電子放出パターンが観測されたときの電界イオン顕微鏡像ではPtナノ結晶の結晶サイズ(23nm)以下の距離で離れた隣接する二点の電子放出サイトを観察した。縞状の電子放出パターンではないときは、電子放出サイト間の距離はPtナノ結晶の結晶サイズよりも離れていた。電界放射顕微鏡像と電界イオン顕微鏡像から、Ptナノ結晶の結晶サイズよりも短い距離の電子放出サイトでは電子波干渉が生じ、それ以外では電子波干渉が起こらないと仮定して、フラウンホーファ回折モデルでの計算を行ったところ、電界放射顕微鏡像と良い一致を示す計算結果が得られた。これらの結果は、縞状の電子放出パターンは、一つのPtナノ結晶中の隣接する二点の電子放出サイトから生じた電子波の干渉パターンであることを示している。この成果を平成21年7月に浜松で開催された第22回国際真空ナノエレクトロニクス会議において発表した。
てんかんモデルにおける海馬内グルタミン酸トランスポーターmRNAの発現解析

はじめに)グルタミン酸(Glu)の細胞外濃度調節作用を担うグルタミン酸トランスポーターは既にそのクローニングが行なわれ、その機能が注目されている。なかでも、GLAST(Storck,et al)はその高いKm値(77uM)からGluの異常な上昇時に作動する重要なトランスポーターであると推測され、種々な病態に関与すると思われる。そこで今回我々は、カイニン酸てんかんモデルの海馬におけるGLAST mRNAの発現解析を行なった。方法)実験には36匹のWistar系雄性ラット(250-300g)を用いた。〈Exp-I)6匹のラットにカイニン酸を20mg/kg腹腔内投与しけいれんを誘発した(I-Sz)。対照群6匹には同量のvehicleを腹腔内投与した(I-C)。投与3時間後、けいれん重積状態下で断頭し両側海馬を摘出した。〈Exp-II〉脳固定術にて24匹のラットに対しKAを右扁桃体に微量注入するためのカニューレを装着した。術後一週間後にKA(0.2M PBS溶解液)を0.5ug注入、同部位からの発作発射とラットが辺縁系発作から二次性全般化を来たす様子を全てにおいて確認した。注入日から一日後(II-D:n=6)、一週間後(II-W:n=6)、一カ月後(II-M:n=6)の発作間歇期にて断頭、両側海馬を摘出した。対照群にはvehicleを同量右扁桃体に注入した(II-C)。guanidineisothiocyanate/cesiumchloride遠心法にてtotal RNAを抽出し、nitrocellulose filterにtransterした。GLASTに対するcDNA probe(631bp)を[32P]にて標識、Northern blotを行ない、mRNAを検出した。得られた結果はFUJI BAS 2000を用いて定量化した。考察)〈Exp-I〉の結果ではGLAST mRNAが急性けいれん活動によって発現増大をみることを示した。〈Exp-II〉の結果は慢性てんかんモデルにおける発現量の増大が単にけいれんに依存したものばかりでなく、てんかん性異常獲得過程に伴う代償性変化としての発現であると考察した。
地球内部進化に果たすマグマの役割

地球の70%を占めるマントルはMgOに富むカンラン岩、30%は金属核からできている。地殻をつくる玄武岩はマントルの部分融解によりできたマグマが分離上昇し、地表付近で固まったものである。地球内部進化(化学分化)にマグマ(融解現象)が果たした役割は極めて大きい。本研究では地球形成時に起きたマグマオーシャンの結晶化作用を各圧力で実験的に再現し、マグマと結晶間の微量元素の分配係数の圧力依存性をPC-IR図上で定式化することに初めて成功した。我々は微量元素分配係数の示す圧力依存性を説明しえる理論を提案した。高橋は大学院生と共同して、地球初期進化に果たしたH20など揮発成分の役割を研究するため、これまで未解明であったFe-H系の相平衡と融点の圧力依存性をSpring-8放射光でのX線その場観察実験により世界で始めて明らかにした(Sakamakiほか2009)。この結果、地球外核に十分な水素が含まれた場合、外核条件での溶融金属Feの融点が水素の影響で最大1500°C低下する可能性があることが明らかなった。また、マントルに水が含まれた場合にはマントル対流を支配する実効粘性率が低下するため、岩石の流動特性が水を含まない場合に比べ大きく変化した可能性がある。西原らは、深さ300km付近の上部マントルで発見されるがその正体が未解明であった地震波X不連続面の起源が斜方輝石の相転移に伴う速度増加で説明しうる可能性があることを高温高圧実験に基づいて示した(Akashiほか2009)。この結果は上部マントルの化学組成不均質がこれまでの予想をはるかに超えて大きいことを示唆する。すくなくともその一部は地球形成過程のマグマオーシャンの結晶分化による影響が残存しているものかもしれない。マグマ生成条件を解明するうえで高温高圧実験産物ならびに火成岩およびマントル岩石に含まれる無水鉱物(nominally anhydrous mineral)中の微量のH20成分の挙動は大きな手掛かりとなる。また鉱物中に微量のH20成分が存在することにより鉱物の物性(特に流動特性)が非常に大きな変化を起こすことから、無水鉱物中のH20の挙動を明らかにすることは世界的に注目される研究テーマである。本科研費を用いて平成21年3月に東京工業大学に導入した全真空型の顕微FT-IR装置を用い、平成22年度は含水鉱物及び無水鉱物中のOHおよびH20の検出と定量分析のための技術開発を行った。従来のFTIR装置では光路中にある大気のH20およびCO2の吸収スペクトルのために邪魔されて測定が困難であった、10ppm以下のOHおよびH20の分析が可能となった。この技術開発の成果は平成23年になって斜長石中の微量の含水量の定量分析によるマグマ脱水過程の解明(Hamadaほか2011、EPSL誌)、マントル無水鉱物間の水の分配係数決定(Sakuraiほか2011,2012地殻流体国際会議)など多くの研究成果を出すことにつながった。さらに、平成22年度は地球初期進化に果たしマグマオーシャンの結晶化を定量的に議論するためカンラン石とペリドタイトマグマ間の微量元素の分配係数の圧力依存性を決定した(Imaiほか2010ゴールドシュミット会議)。その結果、PC-IR図で表現する分配係数に系統的な圧力依存性があることを施世界で初めて実証した。さらに初期地球化学分化におけるH20など揮発成分の役割を研究するため、これまで未解明であったFe-H系の相平衡と融点の圧力依存性をSpring-8放射光でのX線その場観察実験により世界で初めて明らかにした(Imaiほか2010高圧討論会)。本科研費を用いて平成21年3月に東京工業大学に導入した全真空型の顕微FT-IR装置を用い、平成23年度は含水鉱物及び無水鉱物(nominally anhydrous mineral)中のOHおよびH2Oの検出と定量分析のための技術開発を行った。従来のFTIR装置では光路中にある大気のH2OおよびCO2の吸収スペクトルのために邪魔されて測定が困難であった10ppm以下のOHおよびH2Oの分析が可能となった。この技術開発の結果、浜田は斜長石中の微量の含水量の定量分析によるマグマ脱水過程の解明した(Hamadaほか2011、EPSL誌)。またマントル無水鉱物間の水の分配係数を決定した(Sakuraiほか2011,鉱物科学会)。さらに、平成23年度は地球初期進化に果たしマグマオーシャンの結晶化を定量的に議論するため、鈴木らは鉱物とペリドタイトマグマ間の微量元素の分配係数の圧力依存性を決定し、その成果は国際誌Phys. Earth Planet Interに2編の論文として発表したSuzuki et al, 2012, Imai et al, 2012。

その結果、さらに初期地球化学分化におけるH2Oなど揮発成分の役割を研究するため、これまで未解明であったFe-H系の相平衡と融点の圧力依存性をSpring-8放射光でのX線その場観察実験により世界で初めて明らかにした(国際地球物理学連合メルボルン大会2011年7月および米国地球物理学連合2011年秋季大会で高橋が2件の発表を行った)。本科研費を用いて平成21年3月に東京工業大学に導入した全真空型の顕微FT-IR装置を用い、平成24年度は含水鉱物及び無水鉱物(nominally anhydrous mineral)中のOHおよびH2Oの検出と定量分析を行った。技術開発の結果、浜田は斜長石中の微量の含水量の定量分析によるマグマ脱水過程の解明した(Hamadaほか2011 EPSL誌)。さらに浜田らはこの手法を用いて含水マグマと斜長石間の水の分配平衡関係を解明し伊豆大島玄武岩マグマに5wt%以上の水が含まれていることを初めて明らかにした(Hamadaほか2013 EPSL誌)。伊豆大島、三宅島、富士火山の岩石学的研究成果から、日本列島の玄武岩マグマの含水量について高橋が2度の招待講演を行った(2012年5月地球惑星科学連合大会、および2012年9月鉱物科学会)。地球初期進化に果たしマグマオーシャンの結晶化を定量的に議論するため、鈴木敏弘、高橋と大学院生の今井崇暢は鉱物とペリドタイトマグマ間の微量元素の分配係数の圧力依存性を決定し、その成果は国際誌Phys. Earth Planet Interに2編の論文として発表した。Suzuki et al, 2012, Imai et al, 2012。これらの研究の結果、従来圧力による変化はないと考えられてきた結晶とシリケイトメルトの微量元素分配係数に明瞭な圧力依存性があり、高圧になると特定の結晶の配位置換席に入る元素の分配係数のイオン半径依存性が小さくなることが明らかになった。これは結晶席の「見かけヤング率」が高圧になると低下する(柔らかくなる)ことを意味するがそれは結晶全体が高圧下で圧縮されることと矛盾している。Imai et al, 2012はこれまで無視されてきたメルトのイオン席のヤング率を導入することによりこの矛盾が解消できることを示した。この結果、マグマオーシャンの広い圧力範囲のもとでの微量元素分配係数の圧力依存性を推定する道が開けた。15GPa 2000°Cまでの実験は年度内に完成したが20GPa以上の圧力領域で原始地球のマグマオーシャンや核マントル元素分別を再現する実験に用いるマルチアンビルのWC部材の破壊が大きく、年度内に実験が終了しなかった。このためにWC部材を供給するフジロイ社に依頼して高温高圧で破壊強度の高いWC材料の開発を依頼し、平成23年度から200万円を平成24年度に繰り越した。平成24年に入って供給を受けた新材質のWCを用いて20GPa 2200°Cまでの実験ができるようになり、その成果を用いてSuzuki et al (2012), Imai et al.(2012)の2つの論文を国際誌PEPIに発表できた。25年度が最終年度であるため、記入しない。最終年度である平成24年度は下部マントル条件に相当する24GPa 2800°Cまでの実験条件で地球形成過程のマグマオーシャンを再現する実験を行い、形成時の地球でマントルとコアの元素分別がどのように起きたかを解明する。
水ー脂質膜ー油バイオ界面のモデル創生と界面ナノ特性の解明

これまで、油水界面構造を持つ生体組織に関して、生物学的観点に基づいた研究が多数行われているが、物理的/化学的観点に基づいた研究はほとんど進展していない。その原因は、生物学的油水界面のモデル作製法が確立されておらず、界面を研究するための実験技術が非常に限られているためである。そこで本研究では、始めにモデル界面を基板表面上に作製する手法を開発し、蛍光顕微鏡を用いて油水界面と長鎖リン脂質ベシクルとの反応を調べた。始めに、モデル界面に低濃度のベシクルを添加し、蛍光顕微鏡を用いて個々のベシクルの動きを観察した。その結果、吸着の初期段階では、ベシクルは油水界面に接触した後、数十ミリ秒の間界面に吸着しながら界面上を運動し、その後、大部分のベシクルは溶液側へと再び移動することが分かった。そして、残り少数のベシクルは崩壊し界面にモノマーとして界面に吸着した。さらに複数の顕微鏡測定から、吸着がさらに吸着が進み界面にリン脂質がすると、一様なリン脂質単分子膜が形成されることが分かった。また、界面張力計を用いて、水ー油界面に形成された短鎖リン脂質単分子膜の分子密度を計測した。短鎖リン脂質はベシクルではなくミセルを形成する。上記のベシクルを用いて得られた結果と比較すると、脂質ミセルは非常に速い時間スケールで油水界面と反応することが分かった。界面張力測定の結果、油の種類に依存して、脂質単分子膜の分子密度が変化することが分かった。これまで、水ー脂質単分子膜ー油界面構造を持つ生体組織に関して、生物学的観点に基づいた研究が多数行われているが、物理的/化学的観点に基づいた研究はほとんど進展していない。そのため、この界面での脂質膜の振る舞いや膜ータンパク質相互作用等に関する基本的事象が解明されていない。そこで本研究では、界面の物理化学的性質をより明らかにするため、生体中に存在する水溶液ー脂質膜ー油界面に対応するモデル界面を基板表面上に作製する手法の開発を目的とする。また、このモデル界面と表面分析技術を用いて、ナノおよび単分子レベルでの界面の性質を明らかにすることも本研究の目的である。これらの目的を達成するため、今年度は、平らな基板上にモデル界面を作製する手法を開発することを計画していたが、計画通りに研究を進めることができた。具体的には、脂肪滴を構成する油成分を用いて、水溶液中に浸漬された基板表面上に油滴を形成した。基板表面を適切に修飾することによって、蛍光顕微鏡観察に適した大きさと形状を持つ油滴を形成することができた。そして、蛍光顕微鏡を用いて水溶液ー油界面への脂質およびタンパク質の吸着を観察した。また、脂質吸着時間に対する蛍光強度依存性およびタンパク質の非特異的吸着を観察することにより、脂質単分子膜の形成を確認することができた。さらに、ホスファチジルコリンからなる脂質単分子膜の拡散定数を計測し、単分子膜の流動性を確認することができた。また、脂質組成および油の粘度に対する拡散定数の依存性も確認することができた。今年度の計画通り、モデル界面作製法を開発することができた。水ー油界面に存在する生体膜に関して、生物学的研究は多数行われているが、物理化学的研究はほとんど進展していない。そのため、水ー油界面での脂質単分子膜の振る舞いや膜ータンパク質相互作用などの基本的事象が解明されていない。そこで平成28年度に、界面の性質を研究するために必要なモデル界面を基板表面上に作製する手法を開発した。平成29年度は、このモデル界面にベシクルを吸着させ脂質単分子膜を形成した後、拡散定数を測定し、拡散定数と油の粘度との相関を調べた。その結果、ある種の油のグループでは、油の種類によらず拡散と粘度の関係が一致した。一方、これらとは別の種類の油のグループでは全く異なる挙動が見られることが明らかとなった。しかし、界面に吸着した脂質膜の構造を詳細に明らかにすることが困難であったため、拡散と粘度との相関を説明する物理モデルを構築することができなかった。そこで、ペンダントドロップ式界面張力計等を導入し、水ー油界面での脂質構造を理解する研究を行っている。この実験では、水溶液中のベシクルではなく油中の脂質ミセルを用いて界面に単分子膜を形成する。油中の臨界ミセル濃度を決定することができれば、この濃度では脂質一分子の占有面積を計算することができ、膜の構造を決定することができる。臨界ミセル濃度を決定するためには、油中の脂質集合体の構造を理解する必要があるが、これまでほとんど研究がなされていないため、構造を予測することができない。そこで本研究では、界面の単分子膜の構造に加え、油中での脂質構造の研究も行っている。平成29年度以降、本研究で開発した水ー脂質膜ー油界面モデルを利用し、ストレプトアビジン単分子の拡散を追跡することによって、拡散定数と油の粘度との相関を解明することを予定していた。拡散定数と粘度との関係を調べることはできたが、脂質単分子膜の構造を詳細に解明することが困難であったため、拡散と粘度の相関を説明する物理的背景を理解することができなかった。

その原因は、生物学的油水界面のモデル作製法が確立されておらず、界面を研究するための実験技術が非常に限られているためである。そこで本研究では、始めにモデル界面を基板表面上に作製する手法を開発し、蛍光顕微鏡を用いて油水界面と長鎖リン脂質ベシクルとの反応を調べた。始めに、モデル界面に低濃度のベシクルを添加し、蛍光顕微鏡を用いて個々のベシクルの動きを観察した。その結果、吸着の初期段階では、ベシクルは油水界面に接触した後、数十ミリ秒の間界面に吸着しながら界面上を運動し、その後、大部分のベシクルは溶液側へと再び移動することが分かった。そして、残り少数のベシクルは崩壊し界面にモノマーとして界面に吸着した。さらに複数の顕微鏡測定から、吸着がさらに吸着が進み界面にリン脂質がすると、一様なリン脂質単分子膜が形成されることが分かった。また、界面張力計を用いて、水ー油界面に形成された短鎖リン脂質単分子膜の分子密度を計測した。短鎖リン脂質はベシクルではなくミセルを形成する。上記のベシクルを用いて得られた結果と比較すると、脂質ミセルは非常に速い時間スケールで油水界面と反応することが分かった。界面張力測定の結果、油の種類に依存して、脂質単分子膜の分子密度が変化することが分かった。平成29年度以降、凹凸を持つ基板上に水ー脂質膜ー油界面モデルを作製する手法の開発を計画していた。この計画を今年度に前倒しし、実験を行ったところ、凹凸を持つ基板よりも平らな基板の方がモデル界面の作製に適していることが分かった。そこで、今年度に開発した平らな基板上への油滴作製法を用いて、来年度以降に計画していた実験を行い、モデル界面の性質を明らかにする。ペンダントドロップ式界面張力計、蛍光顕微鏡、動的光散乱法、X線小角散乱法等を用いて、油中および水ー油界面に存在する脂質分子の集合体の構造を明らかにする。油中の脂質の臨界ミセル濃度を決定することができれば、臨界ミセル濃度では脂質単分子膜中の一分子占有面積を見積もることができる。従って、臨界ミセル濃度に限定すれば単分子膜の構造を知ることができる。界面張力計の購入を予定していたが、張力測定の実験を次年度以降に持ち越したため、装置を購入しなかった。平成29年度は主に蛍光顕微鏡測定を行ったが、顕微鏡観察での試薬の必要量は少量であるため、試薬やその他消耗品を購入する必要がなかった。そのため次年度使用額が生じた。平成30年度には界面張力測定、動的光散乱測定、X線小角散乱測定等を予定しており、これらの実験には試薬やその他消耗品を多く必要とするため、試薬等の購入に次年度使用額を使用する予定である。来年度以降、界面張力測定装置の導入を検討する。
半正定値基を用いた錐最適化問題の近似解法の開発

「数理最適化」は,生産システムやサービス事業の効率化や,さらに最近では人工知能を支える要素技術として,1940年代に誕生して以来,社会に役立つ数理モデル・計算技術として注目を集めている.本研究の目的は,この数理最適化分野で近年特に盛んに研究されている錐最適化の,とりわけ解くことが困難と言われている問題群に対して,研究代表者らが発案した「半正定値基」を用いて,全く新たな発想に基づく解法を提案することである.人工知能が搭載されたシステムは,自律的でありながら目的に沿った行動を実現するため,所与の制約の範囲内では任意の判断・行動を許す設計が行われている.この「制約の範囲内であるか」を判断する問題は制約充足問題と呼ばれ,数理最適化問題の典型的な問題の1つである0-1整数計画問題に帰着されることが知られている.0-1整数計画問題は,厳密解の求解が困難な「NP困難」と呼ばれる問題群に属しているため,様々な発見的解法や緩和解法が提案されている.本研究では近年注目を集めている「錐最適化緩和」に画期的な手法を提案する.今年度は,研究代表者らが発案した「半正定値基」に1スカラー変数を加えることで新たな基に拡張できることが分かり,このことにより,計算効率の点で好ましい行列の非ゼロ要素数が少ない,疎な半正定値基が得られることがわかった.この「拡張した半正定値基」を用いて計算機実験を行ったところ,計算時間の短縮と緩和精度の向上の2点について有効性を確認することができた.研究代表者らが発案した「半正定値基」に1スカラー変数を加えることで新たな基に拡張できることが分かったことは,当初予想していなかった大きな発見であり,このことにより,計算効率の点で好ましい行列の非ゼロ要素数が少ない,疎な半正定値基が得られること,さらにこの「拡張した半正定値基」を用いて計算機実験を行ったところ,計算時間の短縮と緩和精度の向上の2点について有効性を確認することができたことは,当初の計画以上に進展ができたと考えている.「半正定値基」を用いると,0-1整数計画問題に対して「半正定値基による二重非負値錐近似」というこれまでにない斬新な手法が提案できるが,今回「拡張した半正定値基」を提案できたことにより,さらなる研究の発展性が期待できる.研究代表者と研究室の学生による研究グループで,各問題に対して以下の作業を行う予定である.(A)理論的考察(拡張した半正定値基のさらなる性質の追求,各問題に対する緩和モデルとその解法,変数の数,1反復当たりの計算量等の要素について理論的に解析しアルゴリズムを構築)(B)計算機実験(アルゴリズムの実装後,乱数生成させた問題群に実行し,結果を考察・改良)(C)論文執筆(以上で得られた結果をまとめ,最適化関係の主たる国際学術誌に投稿)「数理最適化」は,生産システムやサービス事業の効率化や,さらに最近では人工知能を支える要素技術として,1940年代に誕生して以来,社会に役立つ数理モデル・計算技術として注目を集めている.人工知能が搭載されたシステムは,自律的でありながら目的に沿った行動を実現するため,所与の制約の範囲内では任意の判断・行動を許す設計が行われている.この「制約の範囲内であるか」を判断する問題は制約充足問題と呼ばれ,数理最適化問題の典型的な問題の1つである0-1整数計画問題に帰着されることが知られている.0-1整数計画問題は,厳密解の求解が困難な「NP困難」と呼ばれる問題群に属しているため,様々な発見的解法や緩和解法が提案されている.本研究では近年注目を集めている「錐最適化緩和」に画期的な手法を提案する.本研究の目的は,この数理最適化分野で近年特に盛んに研究されている錐最適化の,とりわけ解くことが困難と言われている問題群に対して,応募者らが発案した「半正定値基」を用いて,全く新たな発想に基づく解法を提案することである.具体的には,錐最適化問題の中で典型的な,半正定値最適化問題,二重非負値最適化問題,共正値最適化問題,完全正値最適化問題のそれぞれに対して,(あ)問題に応じて適切な半正定値基を選び,高精度の緩和解を低コストの計算量で求め,(い)半正定値基の選択法,解の精度,計算量の4要素の相関を明らかにし,(う)(表2)理論的考察・計算機実験・論文執筆を行い,新たな錐最適化の解法を提案し,情報発信することである.今年度は,本課題の基盤となる半正定値基の理論的性質や予備的な実験を行っている論文Akihiro Tanaka and Akiko Yoshise, ``Tractable Subcones andLP-based Algorithms for Testing Copositivity''について,査読者のコメントに従い追加実験を行い,学術誌Annals of Operations Researchに採択された.さらにこの論文での知見を基に,半正定値最適化問題や,二重非負値最適化問題に対して,あ)問題に応じて適切な半正定値基を選び,高精度の緩和解を低コストの計算量で求め,(い)半正定値基の選択法,解の精度,計算量の4要素の相関を明らかにする実験を行い,様々な学会で発表を行った.

「数理最適化」は,生産システムやサービス事業の効率化や,さらに最近では人工知能を支える要素技術として,1940年代に誕生して以来,社会に役立つ数理モデル・計算技術として注目を集めている.本研究の目的は,この数理最適化分野で近年特に盛んに研究されている錐最適化の,とりわけ解くことが困難と言われている問題群に対して,研究代表者らが発案した「半正定値基」を用いて,全く新たな発想に基づく解法を提案することである.人工知能が搭載されたシステムは,自律的でありながら目的に沿った行動を実現するため,所与の制約の範囲内では任意の判断・行動を許す設計が行われている.この「制約の範囲内であるか」を判断する問題は制約充足問題と呼ばれ,数理最適化問題の典型的な問題の1つである0-1整数計画問題に帰着されることが知られている.0-1整数計画問題は,厳密解の求解が困難な「NP困難」と呼ばれる問題群に属しているため,様々な発見的解法や緩和解法が提案されている.本研究では近年注目を集めている「錐最適化緩和」に画期的な手法を提案する.今年度は,研究代表者らが発案した「半正定値基」に1スカラー変数を加えることで新たな基に拡張できることが分かり,このことにより,計算効率の点で好ましい行列の非ゼロ要素数が少ない,疎な半正定値基が得られることがわかった.この「拡張した半正定値基」を用いて計算機実験を行ったところ,計算時間の短縮と緩和精度の向上の2点について有効性を確認することができた.研究代表者らが発案した「半正定値基」に1スカラー変数を加えることで新たな基に拡張できることが分かったことは,当初予想していなかった大きな発見であり,このことにより,計算効率の点で好ましい行列の非ゼロ要素数が少ない,疎な半正定値基が得られること,さらにこの「拡張した半正定値基」を用いて計算機実験を行ったところ,計算時間の短縮と緩和精度の向上の2点について有効性を確認することができたことは,当初の計画以上に進展ができたと考えている.今後は,まずこれまで得られた実験結果を基に,アルゴリズムの収束性なども議論しながら,学術論文としてまとめる予定である.さらにこれらの結果を発展させて,共正値最適化問題や完全正値最適化への発展や,組み合わせ最適化問題など,より具体的で応用例の多い問題例に対する計算機実験なども行い,知見を深める予定である.「半正定値基」を用いると,0-1整数計画問題に対して「半正定値基による二重非負値錐近似」というこれまでにない斬新な手法が提案できるが,今回「拡張した半正定値基」を提案できたことにより,さらなる研究の発展性が期待できる.研究代表者と研究室の学生による研究グループで,各問題に対して以下の作業を行う予定である.(A)理論的考察(拡張した半正定値基のさらなる性質の追求,各問題に対する緩和モデルとその解法,変数の数,1反復当たりの計算量等の要素について理論的に解析しアルゴリズムを構築)(B)計算機実験(アルゴリズムの実装後,乱数生成させた問題群に実行し,結果を考察・改良)(C)論文執筆(以上で得られた結果をまとめ,最適化関係の主たる国際学術誌に投稿)今年度は本課題の理論的側面の議論に時間が割かれ,経費がかかる計算機実験まで十分に取り掛かれなかったため,当初の計画から使用額に差が生じているが,来年度は今年度実施できなかったものについても実験を行う予定であり,実験環境の整備のための計算機の購入や、実験補助者に対する人件費に関して、計画通り使用する予定である.研究概要で述べたように、今年度は「半正定値基の拡張」という新たな知見を得,さらなる理論的研究の必要性が生じたことから,これらの研究に注力した結果,経費が必要となる計算機実験や海外での発表が相対的に少なくなり,次年度使用額が発生した.しかし理論的研究の目途もつき,投稿論文としてまとめ始めていることから,来年度は予算上の予定通り,計算実験や学会発表を活発に行えるものと考えている.
視線検出用カラーコンタクトレンズの設計と視線入力システムインタフェースの開発

昨年度までの視線検出用カラーコンタクトレンズの基本設計および検出精度向上に向けた改善を基に、本年度は応用に向けた研究を展開した。具体的には、次の内容について研究を進めた。1.新たな視線入力用カラーコンタクトレンズの設計これまで研究を行ってきた視線検出用カラーコンタクトレンズのマークの色・形状・配置などの基本設計を基に、更なる検出精度の向上・安定化を図るための検討を行った。これまでの基本アイデアでは、円形状のマークが画像平面に射影されたときの楕円の歪みを利用し、楕円の長短軸の比からコンタクトレンズの法線ベクトルを求めていた。本年度は、この円形状マークの直径の違いによる検出精度への影響を模型眼の実験により検証を行った。実験結果では、マーク直径が大きくなるほど検出精度は安定したが、後述の瞼によるマーク部分の隠蔽を考慮して、本研究ではマーク直径8mmのものを採用した。2.視線検出精度の向上に向けた改善本手法の実用的なレベルでの応用を考え、照明条件の変化による検出精度への影響について検証を行った。また、被験者の違いから生じる瞼によるマーク部分の隠蔽について、模型眼による実験により検出精度の評価を行った。実験結果より、瞼によりマーク部分の直径の15%が隠蔽された場合でも、応用に耐えうる検出精度が得られることがわかった。3.視線入力システムインタフェースの改善昨年度の本手法を応用した視線入力システムインタフェースの基本設計をもとに、文字入力インタフェースを想定したシステムの開発を行った。本年度、改善された検出精度をもとに、1アイコンあたりの大きさを50mm×50mmに設定し、インタフェースの画面構成をデザインした。本年度の実施計画に基づき、視線検出用カラーコンタクトレンズの基本的なデザイン設計を行った。具体的には、次の3つのステップで研究を進めた。1.コンタクトレンズのずれの計測:視線検出にコンタクトレンズを用いるときに検討すべきコンタクトレンズのずれは、眼球運動によるずれと、瞬きによるずれの二種類がある。それぞれのずれに関する被験者実験を行い、レンズとずれの関係について検討を行った。実験では、スポーツタイプのずれの少ないといわれているコンタクトレンズと、レンズ径、レンズ曲率の異なる一般的なコンタクトレンズを用いた。スポーツタイプのコンタクトレンズであれば、視線検出用として充分使用に耐えうる範囲のずれであることが確認された。2.マークの色の選定:画像処理の一手法であるクロマキー(Chromakey)のアルゴリズムを応用してマークの抽出を行った。評価実験として、照明条件が変化する環境でのマークの抽出実験を行った。被験者がレンズを装着した状態でも、クロマキーを用いているため輝度の変化には強く、安定したマーク抽出が行えた。3.マークの形状・配置;直径約1mmの円形マークを瞳孔エッジ近傍に正三角形になるよう配置し実験を行った。設計には、CADソフトを利用して行っている。評価実験では、CADソフトを利用したシミュレーション、プラスチック製の眼球モデルを用いた実験を経て、被験者実験を行っている。被験者実験では、注視時の視線検出の安定性について評価を行った。昨年度までの視線検出用カラーコンタクトレンズの基本設計を基に、本年度は応用に向けた研究を展開し、更なる視線検出用カラーコンタクトレンズの検出精度向上に向けた改善を行った。1)被験者の違い・照明条件の違いによる検出精度低下の改善本手法の実用的なレベルでの応用を考えると、被験者の違いによる検出精度のばらつきは最小限に抑える必要があり、また、照明条件の変化などの外乱に強いロバスト設計が必須である。前年度の基本設計により得られた視線検出用カラーコンタクトレンズを用いて、複数の被験者で、照明条件の異なるサンプルデータをもとに、視線検出精度向上のアルゴリズム開発を行った。2)視線入力システムインタフェースの開発本年度は、本手法を応用した視線入力システムインタフェースの基本設計を行った。第一段階として、視線によるカーソル制御を可能とするインタフェース開発を目的とし、ハードウエアの構築し、視線入力システムのためのプログラミング設計を行った。3)視線入力用カラーコンタクトレンズの改善これまで研究を行ってきた視線検出用カラーコンタクトレンズのマークの色、形状、配置などの基本設計を基に、更なる視線検出精度の向上・安定化を図るために、コンピュータグラフィックスを用いて検討を行った。一例として、円形状のマークが画像平面に射影されたときの楕円の歪みを利用し、楕円の長短軸の比からコンタクトレンズの法線ベクトルを求めた。

実験結果より、瞼によりマーク部分の直径の15%が隠蔽された場合でも、応用に耐えうる検出精度が得られることがわかった。3.視線入力システムインタフェースの改善昨年度の本手法を応用した視線入力システムインタフェースの基本設計をもとに、文字入力インタフェースを想定したシステムの開発を行った。本年度、改善された検出精度をもとに、1アイコンあたりの大きさを50mm×50mmに設定し、インタフェースの画面構成をデザインした。
STMその場観察と分子動力学解析による超微視レベルでのき裂先端の破壊機構の解明

本研究は,解析的研究と実験的研究から成り立っおり,以下の新しい知見が得られた。超微視的解析のための(分子シミュレーション+連続体力学)の新解析法について以下のように開発した。(1)分子動力学と体積力法を接合した新しい数値解析方法を開発した。(2)この方法により小規模降伏条件下での破壊挙動を解析したが,破壊現象を超微視的にとらえること,有限体を解析することの相反するテーマを同時に満足する優れた方法であることが確認された(MDの欠点は領域,時間について解析が工学的なオーダーまで可能でないことであったがそれらの問題はほぼ解消された)。(3)この方法をさらにトライボロジーの問題に適応し,摩耗現象・焼付き現象の原子レベルでの検討も行い新しい知見が得られが、その結果の妥当性については,改めて実験的検証を行うべきことが結論された。原子間力顕微鏡AFMによる破壊過程原子レベルでの観察を行った。(4)炭素鋼の高サイクル疲労における疲労き裂発生機構を原子間力顕微鏡AFMによって超微視的に観察及びエッチピットによる結晶方位の確定によって,すべりの不可逆量を基準にした,新しい疲労き裂発生モデルを提案した。この研究方法によれば,他の疲労き裂発生メカニズムを微視的レベルで解明されることが確認された。本研究は,解析的研究と実験的研究から成り立ったおり,以下の知見が得られた。(1)(MD+BFM)なる新しい解析方法を提案・開発した。(2)この方法は,破壊現象を超微視的にとらえること,有限体を解析することの相反するテーマを同時に満足する優れた方法であることがわかった。MDの欠点は領域,時間について解析が工学的なオーダーまで可能でないことであったがその問題はほぼ解消された。(3)界面などをどのようにあつかうべきかのような新たな問題が明確になった。(4)SPMの実験的研究による解析モデルの妥当性の検討,解析モデルの修正を行うことの必要性が強く認識された。(5)炭素鋼の高サイクル疲労における疲労き裂発生機構を走査型プローブ顕微鏡SPMによって超微視的に観察することによって,すべりの不可逆量を基準にした,新しいモデルを構築しつつある。以上のように研究は順調に進行しており,(2)の成果の一部は平成5年10月に日本機械学会第71期全国大会,及び日本機械学会材料力学講演会を行い,(5)の成果は平成6年6月日本材料学会総会講演会にて講演予定である。本研究は、解析的研究と実験的研究から成り立っており,以下の知見が得られた。超微見的解析にための(分子シミュレーション+連続体力学)の親解析法について以下のように開発しつつある。(1)(MD+BFM)なる新しい解析方法を平成5年10月に日本機械学会第71期全国大会にて提案した。(2)MDと連続体の接続に独創的工夫を多く導入することにより,最近ようやく具体的に解析可能となった。小規模降状条件下での破壊挙動をこの方法により解析したが、破壊現象を超微視的にとらえること,有限体を解析することの相反するテーマを同時に満足する優れた方法であることが確認された(MDの欠点は領域,時間について解析が工学的なオーダーまで可能でないことであったがそれらの問題はほぼ解消された)。この結果は平成7年日本機械学会材料力学講演会にて発表を行う。この方法をさらにトライボロジーの問題に適応し,摩耗現象・焼付き現象の原子レベルでの検討も行っている。走査型プローブ顕微鏡SPMによる破壊過程原子レベルでの観察を以下のように進めている。炭素鋼の高サイクル疲労における疲労き裂発生機構を走査型プローブ顕微鏡SPMによって超微視的に観察することによって,すべりの不可逆量を基準にした,新しいモデルを構築しつつある。この結果は平成7年度日本機械学会材料力学講演会にて発表を行う。本研究は,解析的研究と実験的研究から成り立っており,以下の知見が得られた。超微視的解析にための(分子シミュレーション+連続体力学)の新解析法について以下のように開発した。(1)(MD+BFM)なる新しい解析方法を開発した。

(2)小規模降伏条件下での破壊挙動をこの方法により解析したが,破壊現象を超微視的にとらえること,有限体を解析することの相反するテーマを同時に満足する優れた方法であることが確認された(MDの欠点は領域,時間について解析が工学的なオーダーまで可能でないことであったがそれらの問題はほぼ解消された)。(3)この方法をさらにトライボロジーの問題に適応し,摩耗現象・焼付き現象の原子レベルでの検討も行った。走査型プローブ顕微鏡SPMによる破壊過程原子レベルでの観察を以下のように進めた。(4)炭素鋼の高サイクル疲労における疲労き裂発生機構を走査型プローブ顕微鏡SPMによって超微視的に観察及びエッチピットによる結晶方位の確定によって,すべりの不可逆量を基準にした,新しい疲労き裂発生モデルを提案した。
「所有」・「所有権」概念の発達についての研究

今年度は5人の5歳児および6歳児(北海道大学教育学部附属乳幼児発達臨床センターの幼稚園に通園する園児)に面接を行い、前年度の面接を補強した。そこでは所持と所有の意味と定義、所持、所有の始期と終期、所持、所有の根拠、所有の根拠と金銭の支払い、所有の正当性と分配の公正などが尋ねられ、ナラティブの分析を通じて、次のような知見を得た。(i)5歳児であっても、所有の観念がある程度存在する。しかし、彼らのうちの何人かは「所持を失えば所有も失う」、「ものを人に貸せば所有も失う」という意味のことを述べる。このことは、彼らが、現実の所持と区別された所有の概念を理解していないことを示している。これに対し、6歳児は現実の所持と区別された所有の観念を有している。(ii)子供はしばしば「...を買ってくれた」と述べる。このことは、彼らが社会的概念としての売買を理解していて、売買が所有の始まりと所有の正当性についての観念をもたらしているように見える。(iii)子供は、金銭・売買・所有の帰属が何らかの形で結びついていることを漠然と理解している。しかし、交付される金銭が、所有権の移転のシンボルとして理解されているのか、それともものとの対価性を示すものとして理解されているのかは判断できない。(iv)分配の公正が所有の観念とどのように結びついているかははっきりしない。何人かの子供は所有(の正当性)を分配の公正と結びつけているが、他の子供は、権威(先生、親など)による分配と結びつけている。(v)5歳児は所有の相補性(自己の所有を主張するとともに他者の所有を尊重するという意味での)を十分には理解していない。それゆえ、彼らの所有の主張は自我の強さに起因しているのかもしれない。6歳児は所有の相補性についてかなり理解している。
犬におけるワクチン接種後の副反応としてのアナフィラキシーの原因解析

犬においてワクチン接種後の副反応としてアナフィラキシーなどワクチン成分に対するアレルギー反応が認められ、獣医学分野で大きな問題となっている。本研究において、このワクチン接種後のアレルギー性副反応の原因アレルゲンを検討した。12種類の市販の犬用混合ワクチン中に含まれる牛血清アルブミン(BSA)をサンドイッチELSIA法で測定したところ、高濃度(60μg-5mg/dose)のBSAがこれらのワクチンに含まれることを見いだした。このBSAは、ワクチン中のウイルスやレプトスピラを生産するときの培養液中の牛胎児血清(FCS)やBSA等の混入と考えられた。次にワクチン接種後のアナフィラキシーなどのアレルギー反応を起こした10頭の犬においてワクチンに対するIgE抗体を蛍光ELISA法で調べたところ、10頭中8頭で血清中のワクチンに対するIgEが認められた。また、陰性対照としてのワクチン接種後・副反応が何も無かった犬50頭において、血清中のワクチンに対するIgEを測定したところ、ワクチン特異的IgEは認められなかった。さらに、これらのワクチンに対するIgE抗体が認められた8頭においてワクチンに安定剤として含まれるゼラチンや混入しているFCSに対するIgEを測定したところ、全例でIgEが認められた。これらの結果より、犬のワクチン接種後のアナフィラキシー等の原因アレルゲンはワクチンに含まれるFCS成分や安定剤(ゼラチン)であることを明らかになった。日本における犬のワクチン副反応の現状を解析するために、農林水産省の家畜週報において1994年4月から2000年3月までの6年間に犬のワクチン副反応として報告された311症例を症状別に分類した。狂犬病ワクチンで副反応を起こした27症例では消化器症状が最も多く(26%)、次いでアレルギー性呼吸・循環器症状(22%)、アレルギー性皮膚症状(11%)であった。狂犬病ワクチン以外の単価、混合ワクチンで副反応を起こした284症例では、アレルギー性皮膚症状が最も多く(53%)、次いで消化器症状(16%)、アレルギー性呼吸、循環器症状(14%)であった。そしてこの6年間に副反応を起こした311症例中、11症例(3.5%)においてワクチン副反応としてのアナフィラキシーによる死亡が認められた。イヌにおける正確なワクチン接種数が不明のため、各副反応ごとの発生率を求めることはできなかったが、イヌにおいてワクチン接種後のアレルギー性の副反応が、多いことが明らかになった。また、アナフィラキシーによる死亡例も11例も認められ、獣医臨床上、ワクチン接種後の副反応は重要な問題であることも明らかになった。今後、ワクチン接種後の副反応の原因の解析および予防についての研究を行い、可能な限り、このようなワクチン接種後の副反応を減らしていく必要があると考えられた。また、陰性対照としてのワクチン接種後、副反応が何も無かった犬50頭において、血清中のワクチンに対するIgEを測定したところ、ワクチン特異的IgEは認められなかった。
IL-2シグナルの組織特異性を決定する細胞内因子の解析

IL-2シグナルの組織特異性を理解するためには、IL-2Rβに連結するシグナル伝達装置に組織間で多様性があるか否かについて解析することが重要である。そこで本年度は、種々の組織でIL-2Rβに共役するシグナルを選択的に増幅することを目的として、IL-2Rβを過剰発現するトランスジェニック(Tg)マウスを作製しその表現型を解析した。【1】IL-2RβTgマウスの作製:トリβアクチンプロモーターとサイトメガロウイルスIEエンハンサーの下流にマウスIL-2RαおよびIL-2RβのcDNAを挿入した導入遺伝子を用いTgマウスを作製した。IL-2Rβを単独で過剰発現するTgマウス由来の脾臓細胞および胸腺細胞では正常マウスリンパ球に比べIL-2反応性の亢進が観察された。【2】NK細胞およびThy-1+dECの欠損:IL-2RβTgマウスにおけるリンパ球の発生を解析した結果、IL-2RβTgマウスではNK細胞とThy-1+dEC(Thy-1陽性樹状表皮細胞)が選択的に欠失していることが判明した。これに対して、他の胸腺および脾臓リンパ球サブセットには正常マウスと比較して明らかな変化は認められなかった。現在のところIL-2Rβの過剰発現による細胞系譜特異的な欠損のメカニズムは明らかでないが、本Tgマウスと私達がすでに報告した抗IL-2Rβ抗体投与マウスの表現型がよく一致すること、およびIL-2欠損マウスにおいてNKおよびThy-1+dECはほぼ正常に分化するという報告を考えあわせると、IL-15などIL-2以外のIL-2Rβを機能的レセプターサブユニットとするサイトカインがNKおよびThy-1+dECの分化に重要な役割を持つ可能性が示唆された。今後、種々の組織でIL-2Rβに会合するチロシンキナーゼの分子種などを解析する予定である。