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代数解析的手法による代数群の表現論の研究

3角型Frobeius中心指標に対して,baby Verma加群の類似物を構成すること,の2つが主たる目標である.これらのことは,奇数乗根ではよく知られていることであり,Frobenius中心のPoisson構造と密接に関係している.奇数乗根の場合,Frobenius中心のPoisson構造は,Gavariniの方法を用いてその記述を与えるのがもっとも簡単であるが,そのままでは偶数乗根の場合に通用しないので,ここからやり直す必要があった.この部分は,ほぼ完成したので,目標の達成までもう少しであるが,まだ完全解決には至っていない.また,最近の双対標準基底の研究の進展に触発されて,Drinfeld pairingの研究を行った.有限型とは限らない量子群の正部分が,braid群の作用に応じて正にとどまる部分と負に移る部分の2つのテンソル積になっていることを,Drinfeld pairingのみを用いて証明した.また,Drinfeld pairingがbraid群の作用に関して不変であることの簡単な証明を与えた.代数群の表現論研究目的で掲げた研究目的で掲げた4つの課題「(1)ベキ根における量子群の非制限型表現の研究」「(2)量子群に対する幾何ラングランズ対応の構成」「(3)アフィン・ヘッケ代数の幾何学的表現論の研究」「(4)アフィンSpringer束の幾何構造の研究」のうち,(1)に関しては十分に研究が進展しており,最後の詰めに入っている.また(3)も(1)と関連して研究が進んでいる.(2), (4)に関しては結果が得られている訳ではない.ただし(4)の有限次元版は,(1), (3)と関連して研究が進んでいる.また(2)は(1)の完成を待って,取り組むべき問題であろう.研究目的で掲げた4つの課題「(1)ベキ根における量子群の非制限型表現の研究」「(2)量子群に対する幾何ラングランズ対応の構成」「(3)アフィン・ヘッケ代数の幾何学的表現論の研究」「(4)アフィンSpringer束の幾何構造の研究」のうち,(1)に関しては具体的成果が得られ,予定以上に研究が進展した.特に,ベキ根の位数が偶数の場合にも奇数位数の場合と同様のアプローチが可能であることが明らかになったことは大きな前進であると思う.また,これを実質化して量子群の表現論の総合的理解を得るべく研究を継続して新たな知見も得られており,十分な成果が得られたものと考える.それ以外の(2), (3),(4)に関しても研究を行った.具体的成果が得られるところまでの進展は得られなかったが,それぞれの問題に関して,実例の計算を実行して理解の進展があった.特に(3)に関しては,Bezrukavnikovによる関連する結果を精査することにより,糸口が掴めたものと考える.研究目的で掲げた研究目的で掲げた4つの課題「(1)ベキ根における量子群の非制限型表現の研究」「(2)量子群に対する幾何ラングランズ対応の構成」「(3)アフィン・ヘッケ代数の幾何学的表現論の研究」「(4)アフィンSpringer束の幾何構造の研究」のうち,(1)を中心に研究を進めるが,関連する(3),(4)についても同時進行的にに取り組む.(1)が完成した後,これを用いて(4)の研究を進める予定である.研究目的で掲げた4つの課題「(1)ベキ根における量子群の非制限型表現の研究」「(2)量子群に対する幾何ラングランズ対応の構成」「(3)アフィン・ヘッケ代数の幾何学的表現論の研究」「(4)アフィンSpringer束の幾何構造の研究」のうち,
越南漢籍資料を用いた中国古典歌謡文学の研究

ベトナムは漢文化圏に属し、中国古典文学の大きな影響を受けてきた。本研究は、中国側の資料とベトナム側の資料とを併用することで、ベトナムにおける中国古典歌謡文学の受容について複眼的な研究をおこなうことに成功した。具体的にはベトナムにおいて、中国古典歌謡文学の一ジャンルである詞がいかに受容されてきたのかに着目し、「ベトナム西山朝の潘輝益と詞牌楽春風」などを論文として発表した。またベトナムに所蔵される日本関連資料についても調査をおこない、「ベトナム漢喃研究院図書館所蔵の『日本維新列家慷慨詩』および福田英子「致薛錦琴書」について」を論文として発表した。本研究は、ベトナムに所蔵されている漢籍、あるいはベトナムで刊行された漢籍を調査し、それを中国古典歌謡文学の研究に活用することを目的とする。この研究目的を遂行するために、主に二方面における資料収集をおこなった。ひとつは、日本・中国に所蔵されている中国古典歌謡文学に関連する資料の収集である。もうひとつは、ベトナムに所蔵されている漢籍の調査である。2014年度は、ベトナムの漢喃研究院図書館に赴き、中国古典歌謡文学に関わる漢籍の調査をおこなった。今回の調査では、特に『楽府探珠』という書物に着目した。『楽府探珠』は、中国古典歌謡文学の一ジャンルである「詞」のアンソロジーであり、ベトナムで編纂されたものである。この『楽府探珠』は、中国の唐代から清代にいたる詞作を収録するほか、ベトナム阮朝の詩人である阮綿審の詞をも収める。そこで、『楽府探珠』に収められた阮綿審の詞と、阮綿審の詞集『鼓枻詞』との比較を端緒として、ベトナム・中国双方の資料を活用することで、『鼓枻詞』の流伝に関する研究をおこなった。その結果、阮綿審は、中国清朝へ赴くベトナムの使者に、自らの『鼓枻詞』を託し、道中で中国の文人に添削を求めさせていたことを明らかにした。以上に述べた内容を整理して論文として発表したものが、「越南漢喃研究院図書館所蔵『楽府探珠』と阮綿審『鼓枻詞』について」である。また、日本・中国に所蔵されている中国古典歌謡文学に関わる資料の調査をおこない、これらを「『呉騒三集』について」・「名古屋大学文学部図書館蔵『楽府〔りん〕奇』について」の二本の論文にまとめた。さらに、ベトナム国家大学ハノイ校附属外国語大学から、Nguyen Dai Co Viet(阮大瞿越)講師を招聘し、2014年7月31日に立命館大学衣笠キャンパスにおいて、「ベトナム語と中国語」というテーマで、講演会を開催した。本研究は、ベトナムに伝来する漢籍を調査し、それを中国古典歌謡文学研究と結びつけることを目的とする。上記の目的を達成するため、2015年度は主にふたつの方面から研究をおこなった。ひとつは中国古典歌謡文学、とくに明代散曲の研究であり、またもうひとつはベトナム漢籍の研究である。まず、ひとつめの散曲研究については、歌謡文学の流行が詞から散曲へと移り変わるありさまを、〔いん〕括という行為に着目して研究を進めた。そしてその研究の成果を、論文としてまとめ「明代の〔いん〕括とその周辺」を発表した。ふたつめのベトナム漢籍の研究については、2015年8月23日から8月31日までの日程で、ベトナムのハノイで漢籍の調査をおこなった。この時に調査をおこなった資料に基づいて、2016年2月20日に中国古典小説研究会において「妙善故事の変遷と景興三十三年重刊本『香山宝巻』について」というテーマで口頭発表をおこなった。またベトナム国家大学ハノイ校附属外国語大学からNguyen Dai Co Viet(阮大瞿越)講師を招聘し、2015年11月27日に、立命館大学衣笠キャンパスにおいて、「フィールドワーク報告中国の少数民族「京族」の暮らし」というテーマで講演会を開催した。本研究において、ベトナム漢籍の研究と中国古典歌謡文学の研究とは、それぞれ別個に十分な研究の進展がある。2015年度は、ベトナム漢籍の研究について、「妙善故事の変遷と景興三十三年重刊本『香山宝巻』について」という口頭発表をおこなった。また中国古典歌謡文学の研究については、論文「明代の〔いん〕括とその周辺」を発表した。しかし現段階では、これら二方面の研究が十分に交差融合していない。研究を継続していき、双方の研究がさらに深化していく中で、この二領域の研究がどこかで交差しダイナミックな融合を遂げることが今後期待できる。本年度は、ベトナムにおいて実施した漢文文献調査の成果を論文にまとめ、「ベトナム漢喃研究院図書館所蔵の『日本維新列家慷慨詩』および福田英子「致薛錦琴書」について」(『立命館文学』648号、2016年8月)を公表した。日本の明治維新期に活躍した人物の漢詩や、日本の婦人運動の先駆者として知られる福田英子の書簡が、なぜベトナムに所蔵されているのか、その具体的な伝播の経路などを明らかにした。その経路と言うのは、日本から一度中国を経由してベトナムに至るというものであった。漢文は東アジアにおいて、かつて共通語としての役割を有しており、東アジア域内において国境を越えて伝播しうる可能性を有していた。そして今回の論文で紹介したように、日本で書かれた漢詩文が、中国・ベトナムで受容される事例も実際に存在した。

本研究の本来の目的は、ベトナムに所蔵されている漢文文献を利用して、中国の古典歌謡文学を研究しようというものであった。しかしその枠組みを越えて、日本・中国・ベトナムの三ヶ国間における漢文交流を論じるに至った。研究目的からの逸脱と言えば逸脱であるが、本研究が次の段階として、より大きなテーマである東アジア漢文学へと発展してゆく可能性を示すことができたのではないかと考える。また2016年5月28日に、ミニシンポジウム「東アジア漢籍の沃野ーその多様性を考えるー」が、東京大学附属図書館アジア研究図書館上廣倫理財団寄付研究部門の主催でおこなわれ、中国・朝鮮・ベトナム・日本で、漢籍がそれぞれどのように規定されているのかなどが話し合われた。このミニシンポジウムに、ベトナム担当として参加し、発表・討論をおこなった。ベトナムの漢文文献を利用して、すでに論文を二本公表し、研究発表を二回おこなった。論文とは、「越南漢喃研究院図書館所蔵『楽府探珠』と阮綿審『鼓枻詞』について」(『風絮』11号、2014年12月)と「ベトナム漢喃研究院図書館所蔵の『日本維新列家慷慨詩』および福田英子「致薛錦琴書」について」(『立命館文学』648号、2016年8月)である。研究発表とは、「妙善故事の変遷と景興三十三年重刊本『香山宝巻』について」(中国古典小説研究会・2016年2月20日)と、「東アジア漢籍の沃野ーその多様性を考えるー」(東京大学附属図書館アジア研究図書館上廣倫理財団寄付研究部門・2016年5月28日)である。以上のことから研究は順調に進展していると言える。中国古典歌謡文学は詩・詞・曲の順に展開した。この中で、ベトナムにおいて最も受容されたのは詩である。そして詞の受容については限定的で、作例は多くない。本研究ではベトナムの詞に着目し、中国古典歌謡文学の一ジャンルである詞が、ベトナムでどのように受容されたのかを検討した。ベトナムの西山朝(17881802)は、清朝の乾隆帝八十歳の祝賀のため、詞十首を作り献上した。西山朝は、この詞十首にベトナムの音楽をつけ、乾隆帝の面前で、楽人に歌唱させたことが資料から分かる。また清朝の楽人との共演もおこなわれたようである。この詞十首について、清朝側の資料には西山朝皇帝阮恵の名が冠してあるが、実際には清朝との対外交渉に当たった潘輝益が代作したものであることが『星槎紀行』によって分かる。この潘輝益が作った十首の詞の中には、楽春風という詞牌が含まれている。この詞牌は非常に特殊なもので、明代小説中にのみ使用例を見出せる。この詞牌楽春風を手がかりにして、ベトナムに残存する資料から推測するに、潘輝益はおそらく通俗類書『国色天香』を手本にして、詞を作ったと考えられる。また潘輝益の作った楽春風のスタイルから、彼の手本とした資料へと遡ろうと試みた。しかし、潘輝益の楽春風のスタイルは、他の楽春風の作例すべてと合致しない。その原因には、二つの可能性が考えられる。一つは、潘輝益が楽春風のスタイルを読み誤った可能性が考えられる。もう一つは、西山朝との交渉に当たった清朝の福康安は、乾隆帝に献上する前に、詞十首を校閲していたことが資料から分かる。校閲の際、詞譜などを参考にしていなかったようであるから、あるいは福康安によって楽春風のスタイルがくずされた可能性もある。以上に述べたような過程から、西山朝において、詞は詞譜ではなく、通俗類書を通じて受容されたことを明らかにした。
バーテックス作用素によるモンスターリー代数の研究

26個ある散在有限単純群のうち最大位数を持つモンスター単純群は数学の他の分野と不思議な関係を示しており,数学の研究の対象として他の有限単純群とは別格に扱われている.しかもフレンケル,レポウスキー,ミュアマンによって,特殊なバーテックス作用素代数の自己同型群であることもわかり,理論物理の弦理論などの共形場理論とも結び付くことも分かってきた.しかし,このバーテックス作用素代数の自然な構成は現在でも分かっておらず,モンスター単純群の作用も1つの小さい部分群を除いては,理解できていない.本研究ではモンスター単純群を構成する時に通常使われるリーチラティスを使わずに,さらに2次元拡張したローレンティアンラティスを利用し,リーチラティスの替わりにその中の基本ルート系のような性質を示すリーチルートを利用した.この方法は研究代表者である宮本がアメリカ合衆国オハイオ州立大学の原田耕一郎教授と共同研究を進めているdeep hole isotropic元,Leech glue rootsの研究の成果を必要とし,最近開発した方法である.この方法を使って,26次元偶ローレンティアンラティスの中にE^4_6型のコクスターディンキン図形を構成するリーチルートから自然に3元体上のアフィン平面の点と線が満足する隣接関係と同じ隣接関係を満足するような21個のリーチルートがあることが分かり,このリーチルートからそれぞれ,モンスター単純群の21個の位数2の元が構成され,しかも不思議なことに同じ隣接関係を満足することが本研究により明らかになった.この様な作用の構成法は以前の構成法とは異なり,一つの部分群に依存しておらず,モンスター単純群のバーテックス作用素代数への作用が自然であること,位数2の元によってその作用が説明付けられるであろう事等を暗示しており,更なる研究が必要と思われる.26個ある散在有限単純群のうち最大位数を持つモンスター単純群は数学の他の分野と不思議な関係を示しており,数学の研究の対象として他の有限単純群とは別格に扱われている.しかもフレンケル,レポウスキー,ミュアマンによって,特殊なバーテックス作用素代数の自己同型群であることもわかり,理論物理の弦理論などの共形場理論とも結び付くことも分かってきた.しかし,このバーテックス作用素代数の自然な構成は現在でも分かっておらず,モンスター単純群の作用も1つの小さい部分群を除いては,理解できていない.本研究ではモンスター単純群を構成する時に通常使われるリーチラティスを使わずに,さらに2次元拡張したローレンティアンラティスを利用し,リーチラティスの替わりにその中の基本ルート系のような性質を示すリーチルートを利用した.この方法は研究代表者である宮本がアメリカ合衆国オハイオ州立大学の原田耕一郎教授と共同研究を進めているdeep hole isotropic元,Leech glue rootsの研究の成果を必要とし,最近開発した方法である.この方法を使って,26次元偶ローレンティアンラティスの中にE^4_6型のコクスターディンキン図形を構成するリーチルートから自然に3元体上のアフィン平面の点と線が満足する隣接関係と同じ隣接関係を満足するような21個のリーチルートがあることが分かり,このリーチルートからそれぞれ,モンスター単純群の21個の位数2の元が構成され,しかも不思議なことに同じ隣接関係を満足することが本研究により明らかになった.この様な作用の構成法は以前の構成法とは異なり,一つの部分群に依存しておらず,モンスター単純群のバーテックス作用素代数への作用が自然であること,位数2の元によってその作用が説明付けられるであろう事等を暗示しており,更なる研究が必要と思われる.
微小血管節区分の発生学的研究

本研究は微小血管を中心に、血管新生増殖機序と節的形態分化の過程を明らかにすること目的としたものである。研究には、妊娠期授乳期にかけての乳腺、胎生期新生期レンズ血管層、DMBA誘発乳腺腫瘍、腸管膜を用い、組織切片の透過型電子顕微鏡による観察に加え、血管の合成樹脂鋳型法及び、血管周囲結合組織の選択的除去法による走査型電子顕微鏡による観察を行い、血管構築、血管壁細胞の形態と微細構造の発生学的検索を行った。これらの研究から、血管新生は主として毛細血管の出芽により起こるが、レンズ血管層においては既存の血管から独立した血管芽細胞が関与する可能性があること、血管の成長と血管網形成は、毛細血管の縦方向への成長、出芽部位の伸長とその端-端吻合によること等が示唆された。レンズ血管層の研究では、毛細血管周細胞は硝子体細胞に由来する可能性があることを示した。乳腺腫瘍の研究から、微小血管各節における血管平滑筋細胞と周細胞の形態分化は、各々の血管の成長方向によって規定されることを示唆した。血管内皮細胞、平滑筋細胞周細胞の発生学的研究については、微小血管の成長分化と血流動態との関係について、干渉位相差顕微鏡による観察、免疫組織学的検索を進めている。微小血管の生長と節区分の分化の過程を形態学的に解明すべく,現在下記の材料と方法によって研究を展開している.1.ラット乳腺内血管の新生増殖について授精後,授乳期,授乳停止後における乳腺小葉内微小血管の変動を,合成樹脂及び墨汁注入標本についてそれぞれ走査型電子顕微鏡及び光学顕微鏡的に形態計測を加え解析を行った.授精直後から微小血管網は,出芽と吻合によって著しい増殖を遂げ,授乳期直前に最も緻密な血管網を形づくる.この時期,腺終末部の大きさと形状を反映して,血管網は非常に規則正しい構築を示すが,授乳期では,血管網は疎となりその構築も不規則となることを明らかにした.2.ラット腸管膜血管発生の研究腸管膜血管は胎生期から出生直後にかけて著して生長を遂げるが,この血管について,その節区分の分化を明らかにするため,一方では干渉位相差顕微鏡による血流動態を観察し,一方ではFーアクチンを選択的に染めるファラシジンを用い,血管平滑筋細胞と周細胞の形態分化を明らかにしつつある.細動脈については一応の観察を終わり,発生初期には短く,不規則な走行を示す平滑筋細胞が次第に伸長し輪状配列を示すにいたることをあきらかにした.3.実験的発生腫瘍内血管についての研究DMBAの経口投与によって実験的に発生したラット乳腺腫瘍内及び腫瘍周囲の血管について,前述の合成樹脂注入標本,及び血管外膜結合組織除去法を施した試料の走査型電子顕微鏡による観察を行い,微小血管の異常な増殖過程と,多形態性を示す血管平滑筋と周細胞の形状を明らかにした.1)血管鋳型標本について、妊娠期ラット乳腺血管網の新生増殖を走査型電子顕微鏡で観察し、結果を論文に発表した。(業績参照)血管網の形成機序を明らかにするため、毛細血管出芽と、隣接する出芽先端間の吻合について、細胞間の構造的関係を解析し、また内皮細胞基底板の関与について組織化学的検索及び微細構造レベルでの詳細な解析を行っている。2)血管平滑筋細胞と周細胞の由来、発生分化について、走査型電子顕微鏡による研究を行った。ラット胎生後期、細動脈の平滑筋は、短紡錘状を呈し、血管の長軸に斜走あるいは輪走すること、以後平滑筋細胞は、細胞長軸方向へ成長し長い紐状の筋細胞へと成長することを示した。この変化は、内皮筒の拡張にともなって、筋細胞が受動的に伸長されることに基づくと考えられる。幼弱な毛細血管周細胞は、血管に沿って密な分布を示し、小数の不規則な突起を有する。以後隣接する周細胞間距離、血管長軸に向かう一次突起の長さが漸次増加する。この現象は、毛細血管が、血管横軸より、むしろ長軸方向へ成長することと密接な関係を有することを示唆している。3)DMBA誘発乳腺腫瘍血管について、本年度は主として透過型電子顕微鏡による微細構造解析を進めている。

急速に成長する腫瘍血管では、血管内皮細胞、周細胞、平滑筋細胞すべてにおいて、頻繁な細胞分裂像を呈し、正常新生血管で観察することが困難なこれら細胞の増殖分化の過程を明らかにすることが出来た。4)兎耳の動静脈吻合部について、その特異的な節分化と各節に於ける壁構造を初めて明らかにした。(業績参照)5)血管節分化については、脳血管、腸管膜血管について研究を続行している。微小血管は、その経過の過程で、機能的にも形態的にも異なる節的分化を示す。本年度は、大型血管から微小血管にわたる各種血管の壁構造の形態学的特徴を詳細にし、その結果を総説として発表した(業績参照)。本年度は、これら血管節の発生分化の過程を更に明らかにするため、腫瘍血管、レンズ血管層について解析を進めた。DMBA誘発ラット乳腺腫瘍内血管についてはすでに走査型電子顕微鏡による血管構築を観察したが、本年度は、電子顕微鏡による切片の観察を中心に、血管平滑筋と周細胞の発生分化の過程を追跡した。毛細血管内皮細胞のみならず血管平滑筋、周細胞にも頻繁に分裂像を示し、幼若な細胞学的特徴と形状を取り、血管長軸に沿って密な分布を示した。毛細血管は、主として長軸方向へ成長し、これに伴って、周細胞の一次突起は伸長し、血管長軸に疎な配列を成することが推測される。一方細動脈においては、管径の増大を示し、血管平滑筋細胞は輪状方向に成長すると考えられる。レンズ血管層は胎生期に発生し新生期に退縮するが、その急速な成長から、血管新生分化の研究に優れた実験系を成している。本年度は、血管周囲結合組織の選択的除去法を用い、新生期ラットのレンズ血管層について、走査型顕微鏡による構造解析を行っている(業績参照)。血管の新生と増殖は、毛細血管の出芽と血管芽細胞の関与によること、周細胞は、血管周辺の硝子体細胞に由来する可能性があることを示した。現在干渉位相差顕微鏡によって、腸管膜血管を生体下に観察し、血流路形成、血管壁細胞の発生分化についての検討を加えている。
ロボット工学とリハ医学の融合ー超小型計測センサと歩行ロボットのリハ医学への応用

超小型生体計測システムは、3軸加速度センサ・ジャイロセンサ・地磁気センサから構成され、被験者の7か所に貼付固定して研究を行った。若年健常男性10名、高齢者2名に対して、トレッドミル上での歩行、平地歩行、片麻痺模擬歩行を計測した。一部の被験者では、光学式との比較や屋外での歩行も計測した。歩行周期や関節角度変化を捉えることができ、光学式と比べて大きな差異はなかった。2足歩行ロボットの動きは人間の歩行パターンに極めて近く、腰部機能の備えることにより膝を伸ばしての歩行が可能となり、足部機構の改良により踵接地つま先離床が可能である。2足歩行ロボットによる疑似障害歩行モデルや福祉用具の評価の研究を行った。超小型生体計測システムであるWB-4Rは、3軸加速度センサ、3軸ジィロセンサ、3軸地磁気センサから構成され、大きさは20×17×8mm、重量2.9gと小形軽量である。消費電力は150mW、角度精度は2deg以下、サンプリング周波数は200Hzである。センサモジュールは、IMU間、central board間のデータ通信にはCAN BUSを使用し、central boardからPCへはBluetoothにより無線通信にてデータを送信した。被験者の第3腰椎、両側大腿部外側、両側下腿部外側、両側足背の7か所にサポーター、テープにて貼付固定した。背部に装着したcentral boardよりPCへ送信した。20、30代の健常男性10名に対して、6mの自由速度による平地歩行(施行5回)を計測した。被験者の右足にプラスチック短下肢装具を装着させ、T字杖使用による片麻痺模擬歩行も計測した。片麻痺模擬歩行において本システムにより歩行解析を行うことができた。模擬障害側の角度変化は小さく、特に足関節の角度変化は微小であった。障害側の足部のピッチ軸回りの角速度と角度との関係では、特異な所見が得られた。以上の結果から、本システムによる脳卒中片麻痺患者の歩行解析は可能と判断した。現在はセンサを9つまで使用しての歩行解析が可能になっている。また、本システムの再現性・妥当性の検討を行っている。超小型の超小型生体計測システム(姿勢センサWB-4R)を複数台使用して歩行を計測し解析を行い、本システムの有用性を検討した。被験者は20、30歳代の健常男性10名である。センサは、大きさ20x17x5.6mm、重量8.2gであり、3軸加速度センサ、3軸ジャイロセンサ、3軸地磁気センサからなる。被験者の第3腰椎後面、両側大腿部外側・下腿部外側・足背の7か所にサポーター・テープで固定した。傾斜角度が0度のトレッドミル上で、時速3km、4km、5kmの歩行速度にて各施行1分間の歩行を計測した。施行回数は各3回ずつで、サンプリング数は200Hzとした。また、6mの自由速度による平地歩行(施行5回)も計測した。一部の被験者では、光学式(赤外線カメラ)との比較や屋外での歩行も計測した。また、高齢者3名に対しても平地歩行、時速2kmでのトレッドミル上歩行を計測した。計測データはCentral boardを介してPCへ送信し、拡張カルマンフィルタを通して座標変換の後、各種分析を行った。トレッドミル上での歩行において、歩行周期や関節角度変化を捉えることができた。光学式と比べて歩行周期や角度変化に大きな差異はなかった。また、ストライド毎の絶対座標系での、足部のピッチ軸回りの角速度と角度との関係が得られた。平地歩行や屋外歩行、高齢者においても同様に歩行解析が可能であった。超小型生体計測システム(姿勢センサ)を利用して、歩行解析は可能である。測定場所を限定せず、測定準備も容易で、有用な計測評価法になりえる。本システムで得られる歩行の評価指標も存在する。本システムによる計測法は、ロコモティブシンドローム(運動器症候群)、脳卒中片麻痺患者の評価や、訓練効果の判定などに応用できると考える。2足歩行ロボット(WABIAN-2R)は全長150cm、重量64kgで、動きは人間の歩行パターンに極めて近い。41自由度の関節を搭載しており、2自由度の腰部機能を活用して、膝を伸ばしての歩行が可能となった。足部機構の改良により、踵から着地し爪先で離れる着地・離地動作が実現できた。人体運動シミュレータとしての応用として,障害者(片麻痺患者)の歩行を模擬した擬似障害歩行実験を行った。光学式モーションキャプチャーシステムにより計測した、障害者の歩行データを歩行パラメータとして使用し,擬似障害歩行パターンを生成した。

生成した片麻痺擬似障害歩行パターンを用いて、2足歩行ロボットによる歩行実験を行い、下肢の矢状面における軌道や関節角度の比較から模擬歩行実験の有効性を確認した。歩行器を用いた歩行実験を行った。人間の場合,歩行器のアームレストの高さは,通常直立姿勢時の肘の位置を目安としており,障害が重いほど低めに設定するとよいことが経験的に分かっている。2足歩行ロボットを用い、歩行器のアームレストの高さによる違いを検討した。アームレストの高さが下がるほど腕にかかる力が増加し,膝の負担が減少するという定量的なデータが得られた。これにより,これまで経験的に分かっていた事実を、人体運動シミュレータを用いることで定量的に評価可能であった。リハビリテーション科学超小型計測システムを用いて、疑似片麻痺患者の歩行解析の検討を行い、有効性の確認ができた。この結果から、本システムにより種々の障害者の歩行解析が可能であることが予測される。また、本システムの再現性・妥当性も高いレベルであることが確認された。研究2年目の研究目標はほぼ達成されたと考える。超小型生体計測センサによる歩行解析システムの研究において、健常若年者を被験者とした研究で、本システムの有用性が確認された。今までに広く用いられている光学式に比べて大きな差異はなく、利便性が証明され新たな評価法を得ることができた。また若年者だけでなく、高齢者の歩行解析にも使用可能であることが証明された。研究初年度の研究目標はほぼ達成されたと考える。超小型計測システムを用いて、各種疾患の歩行解析を行う予定である。特に特異な歩容を呈するパーキンソン病の患者に応用を検討している。また、赤外線カメラによる動作解析に、本システムのセンサを組み込む機器の開発を行う予定である。2足歩行ロボットのリハビリテーション領域での応用を検討中である。疑似障害歩行モデルや福祉用具の評価の研究を行うことを考えている。超小型生体計測センサによる歩行解析システムの研究では、このシステムを各種疾患の患者などの評価に応用したい。また本システムに筋電システムを組み合わせたり、画像で患者や被験者などにフィードバックできるシステムを構築する予定である。2足歩行ロボットの研究では、疑似障害歩行モデルや福祉用具評価手法の研究を推進したい。歩行支援ロボットの研究では、歩行介助の訓練機器を作製することを計画している。2013年度に購入予定の物品を次年度に持ち越したため。センサや機器開発費に使用する。研究に必要なカメラや消耗品の購入に用いる。研究成果発表のための学会参加の旅費、研究報告書の作成に使用する。センサや電極作製、機器改良費に研究費を使用する。またカメラや消耗品の購入に用いる予定である。研究成果の発表のため、学会参加費や旅費にも使用することを検討している。
原子核乾板検出器によるチャームペンタクォーク探索

本研究の目的はニュートリノ反応により生成される可能性のあるチャームペンタクォーク探索の基礎研究である。研究課題として(1)チャームペンタクォークを生成できる程度の低エネルギーのニュートリノ反応の検出、および(2)チャームペンタクォークの同定である。(1)に関しては反応で生成される粒子数の少ないものの検出効率の改善が要で前年に反応点から1本しかでないものでも反応点を確定できる方法を確立した。本年度は(2)のペンタクォークの同定の基礎研究を行った。我々は中性のペンタクォークを捉えることを考えている。ニュートリノ反応点から短距離走り2本(または4本)の荷電粒子に崩壊するものをとらえる。飛跡の見た目はOPERA実験で捕まえているD^0の崩壊と同じに見える。違いは崩壊娘の中に陽子がいることである。チャーム粒子と同定できる横向き運動量の大きなD^0様の崩壊で陽子を伴うものを探索する。崩壊粒子の運動量測定はクーロン電磁多重散乱による角度ずれを測定する事で行い20%30%の測定精度である。また荷電粒子の電離損失は飛跡の濃さ(現像銀粒子の数)で評価し、飛跡の濃さはほぼ電離損失量に比例する。実際には自動飛跡読み取り装置で飛跡を読み取っているので現像銀の個数を直接測定しているわけではなく乳剤を16層の断層映像に分けて再構成している。飛跡が断層映像16層中の何層に現像銀による像が写っていたかを飛跡の濃さのパラメータ(パルスハイト)として取り出している。このパルスハイトと運動量から計算される電離損失の対応の関係を粒子別に算出した。ニュートリノ反応点から放出されている荷電粒子を対象に運動量と電離損失を測定する事で陽子同定を行った。反ニュートリノによるチャームペンタクォークの探索で予想される困難、低エネルギーのニュートリノ反応点の検出およびチャーム粒子の崩壊検出、運動量解析ができている。また陽子同定についてもニュートリノ反応からの飛跡を使ってできている。反ニュートリノによるチャームペンタクォークの探索のための基礎研究をすすめてきた。次にやりたいのはニュートリノ反応で生成されたラムダCの崩壊をしっかりと陽子同定をして示すことおよび反ニュートリノによる実際のチャームペンタクォーク探索実験を立ち上げることである。本研究の目的はチャームペンタクォーク探索の基礎研究である。チャームペンタクォークの探索では、ちょうどチャームが生成される程度の低エネルギーのニュートリノ反応を検出する事が重要かつ解析の出発点である。本年度はOPERA実験のニュートリノ反応の内、反応点に荷電粒子が1本しかない事象の解析を行った。ニュートリノ反応を下流のターゲットトラッカーで捕らえられた情報を元にECC最下流からイベントを解析する手法はペンタクォーク探索の場合と同じである。ECC中で荷電粒子を各原子核乾板フィルムで確認し上流に追い上げ、飛跡が確認できなくなったフィルム直上の鉛中に反応点があるとして解析を行う。飛跡追い上げ時に想定される困難さはOPERAでの低エネルギーニュートリノ反応、つまり反応点からの荷電粒子の本数が少ない時と同じである。特に反応点から荷電粒子(MIP)が1本しか出ていないような場合、追い上げてきた飛跡が止まったのは本当に反応点がそこにあった為か電磁多重散乱で角度が変わった為か、飛跡の検出効率が低くかった為かを決着する必要がある。そこで、その存在が確認されればニュートリノ反応の確実な証拠となる核破砕片の検出方法・生成率の研究を行った。OPERAのイベントでバーテックスが組めなかった約200反応とバーテックスの組めた約600反応との比較分析を行った。スキャンの角度範囲を通常の0.6rad以下の場合で約40%、角度範囲1.0rad以下で約80%の確率で核破砕片が確認した。また核破砕片の確認された割合は反応点での荷電粒子の本数には依存していない。バーテックスが組めない場合でもしかりと反応点まで飛跡が追えていた事も証明できた事になる。この手法をチャームペンタクォークが準弾性散乱等で発生した時の反応点位置を正確に決めるのに用いる。

実際には自動飛跡読み取り装置で飛跡を読み取っているので現像銀の個数を直接測定しているわけではなく乳剤を16層の断層映像に分けて再構成している。飛跡が断層映像16層中の何層に現像銀による像が写っていたかを飛跡の濃さのパラメータ(パルスハイト)として取り出している。このパルスハイトと運動量から計算される電離損失の対応の関係を粒子別に算出した。ニュートリノ反応点から放出されている荷電粒子を対象に運動量と電離損失を測定する事で陽子同定を行った。反ニュートリノによるチャームペンタクォークの探索で予想される困難、低エネルギーのニュートリノ反応点の検出およびチャーム粒子の崩壊検出、運動量解析ができている。また陽子同定についてもニュートリノ反応からの飛跡を使ってできている。反ニュートリノによるチャームペンタクォークの探索のための基礎研究をすすめてきた。次にやりたいのはニュートリノ反応で生成されたラムダCの崩壊をしっかりと陽子同定をして示すことおよび反ニュートリノによる実際のチャームペンタクォーク探索実験を立ち上げることである。
視聴覚を利用した見まね学習によるアクティブな動的動作生成に関する研究

観察学習によるロボットの舞踊動作生成手法を確立した.舞踊動作を何をするかという共通動作に対応するタスクと個人差などのどのようにするかというスキルに分離し,ラバノーテーションを用いたタスク記述法とパラメータを用いたスキル表現法を確立した.これにより1)ロボットによる舞踊の再現,2)舞踊の個人差や音楽速度による変化の表現などが行えるようになった.さらにこういった工学的な成果に加え,得られたタスク記述法を用いて台湾原住民の舞踊を分類し,舞踊に基づく原住民の分類木が社会構造と高い相関を持つ分類木を得るという成果も得た.これは工学的手法と文化人類学的分野を融合した新たな学問体系の構築への足掛かりとなる.1)カメラ画像からの舞踊構造の抽出:環境型カメラシステムを構築し,新しい動作解析手法を開発した.[1]において,カラー距離画像による人体姿勢の計測システムを構築し,躰道の演武を計測して人体モデルの動作シーケンスを得て,デビッドマーにより提案された階層的な表現を用いて動作の記述を行うことで,動作のセグメンテーションがシンプルな処理で一意に行えることを示した.[2]において,従来のキーポーズに加え動作の最中にも変曲点が存在することを示した.2)舞踊再現時の音楽リズム推定および動作全体の計画:ロボットによるリアルタイム実行を可能とする動作テンポ変更アルゴリズムの設計を行った.3)ロボット動作軌道の生成:産総研で開発している統合ロボットソフトウェアChoreonoid上に、HRP-4Cロボットモデル、モーションキャプチャデータ、動力学シミュレーションを扱う機能を構築し、ロボット動作軌道生成アルゴリズムの開発とシミュレーションを行うソフトウェア環境を整備した.これまでに開発した舞踊動作の時間伸縮手法を統合し,オンラインでヒューマノイドロボットの舞踊動作を生成するための改良を行っている.とくに,動作セグメントの接続手法を設計し実装した.これにより,ロボットが数秒の時間サイクルで速さを更新しながら舞踊動作を実行する事を可能にした.ロボットの動作計画および動作生成に関して,動作計画により生成された動作をロボットに入力するにあたり,機械的な要因により必ずしもロボットが指令値どおりの姿勢にならない場合があることが分かった.その問題に対し,ロボットが鏡に映った自分の姿勢を観察することにより自動的に補正する手法を開発した.この鏡を用いた手法は,三次元位置計測手法として見ても従来法に比べて精度の良い計測が可能という利点があることが分かったため,この部分を整理・発展させて新たな三次元位置計測手法として発表した.また,ロボットが自律的に周囲に合わせたインタラクティブな動作を生成する手法の研究として,周囲の人間の意図を推定してそれに合わせた動作を実行する枠組みの開発を行った.本年度は上半身動作のみに注目して,動作主の意図をベイズ推定の枠組みで推定しつつ,ロボットが動作主の意図した物体を先まわりして把持して手渡すシステムを開発した.ロボットの動作軌道生成手法の改良として,身体部位間の近接を含む動作軌道をインタラクションメッシュを用いてロボットモデルに適用する手法について,関節角度制約や関節角速度制約のように不等式で表される拘束条件も含めて不等式条件付きの二次計画問題として解くシステムを設計し,この実装を行った.これにより,干渉を避けつつも,関節角度と関節角速度をロボットの制約内に確実に収めることが可能となり,多様な動作軌道のロボット実機による再現に向けて一歩前進することができた.舞踊構造の抽出を汎用的に行うために階層的記述を提案し[1]を発表した.[1]Uno,Sato,Kudoh,Ikeuchi,"武道におけるアクロバティックな全身動作の階層的記述と認識",日本ロボット学会第30回記念学術講演会(RSJ2012).舞踊動作をロボットに実現させる際,ハードウェア上の制約により,期待どおりの姿勢をとることができず,結果として人間の動作を十分に模倣しているとはいえないというケースがしばしば起こりうることが判明した.その問題に対処するため,外部補助力によりロボットに不足する力を補うための力学モデルを構築し[2],また,ロボットが自らの姿勢を自動的に補正するための手法の開発を行った[3].[2]松田,冨沢,工藤,末廣,"ワイヤ補助による小型ヒューマノイドの跳躍模倣"第13回計測自動制御学会SI部門講演会(SI2012), pp. 2783-2788.[3]林,冨沢,末廣,工藤, "ヒューマノイドロボットの鏡を用いた自己姿勢補正"SI2012, pp. 2775-2779.平成26年度は,タスクモデルで記述された舞踊動作からロボットで実行可能な動作軌道を生成する手法について,音楽テンポを変化させた場合でもロボット実機で実行可能であるかについて,どんぱん踊りと二足歩行ヒューマノイドロボットHRP-4Cを対象として検証した.その結果,動作生成プログラムの当初のバージョンでは,シミュレーションでは安定に動作しても,実機においてはロボットのステップが不安定になり転倒してしまう場合があることが判明した.この実験結果のログをもとに動作生成プログラムの改良を行い,より実機の特性に適合したスキルパラメータ制約の設定を行うことで,テンポを0.85倍,1.0倍,1.2倍と変化させたいずれの動作もHRP-4C実機で転倒せずに実行できることを確認した.この検証により,提案手法がその枠組みを変えること無くHRP-4Cのような人に非常に近い体型のロボットにも適用できることがわかり,手法の有効性が示された.踊りの視覚認識の課題において,台湾原住民の民族舞踊の中から14部族の代表的なフェスティバルダンスを選定し,そのすべての脚動作をラバノーテーションを用いて記述した.

その結果の分類を試み,踊りの枠内に制限されず民族毎の社会構造やDNA分類との類似性を調査した.その結果として,DNA構造との類似性は確認されず,社会構造との繋がりは有りそうだということが確認された.このような分析方法は類似の研究が少なく,踊りの本質的な特徴を追求する上で新しいアプローチになり得ると考えている.また,汎用的に広く使われている踊りの記述方法の一つであるラバノーテーションからロボットの動作生成を行うプログラムの開発を進めており,小型ロボットによる再現を試みた.本プロジェクトでは,ヒューマノイドロボットの動作生成に関して,主に人間の舞踊に焦点をしぼり,それのLearning-from-Observationによる実装を試みた.舞踊動作を「何をするか」というタスクと「どの様にするか」というスキルに分けてプロジェクトを実行した.タスクに関する中心的な成果は,Labanotationをベースに動作を記述するための手法を提案したことであり,スキルに関する中心的成果は,音楽の速度変化に応じて人間の動作がどのように変化するかをモデル化し,それをヒューマノイド上に実装したことである.このようにロボット上に舞踊を実装することの意義は,1)動作のより深い理解(動作のキモ)に基づく動作記述手法の研究としての意義,2)ダイナミックな動作を実行させることによりヒューマノイドロボットの動作可能な極限を拡張する研究としての意義,3)日々失われる無形文化財のデジタル保存の研究としての意義である.さらに,本研究で提案したLabanotationに基づく記述に基づいて,台湾原住民の舞踊を分類し社会構造と高い相関を持つ分類木を得るという成果も得ており,これはロボット工学的手法を文化人類学的分野へ持ち込むような新たな学問体系の構築への足がかりとなり得る成果と言える.今後は,スキルの詳細な解析,表現法の確立や,タスク解析といったロボット工学的手法を積極的に文化人類学的分野に適用するあらたな学問体系の構築といった方向を目指すべきだと考える.観察学習によるロボットの舞踊動作生成手法を確立した.舞踊動作を何をするかという共通動作に対応するタスクと個人差などのどのようにするかというスキルに分離し,ラバノーテーションを用いたタスク記述法とパラメータを用いたスキル表現法を確立した.これにより1)ロボットによる舞踊の再現,2)舞踊の個人差や音楽速度による変化の表現などが行えるようになった.さらにこういった工学的な成果に加え,得られたタスク記述法を用いて台湾原住民の舞踊を分類し,舞踊に基づく原住民の分類木が社会構造と高い相関を持つ分類木を得るという成果も得た.これは工学的手法と文化人類学的分野を融合した新たな学問体系の構築への足掛かりとなる.シミュレータにテンポを動的かつ部分的に変化させる機能を実装し,その処理速度もリアルタイムに収まる程度の性能を実現した.ロボットについても動作軌道を順次与えていくAPIを用意した.音楽のテンポをリアルタイムで認識する音声処理の実装が済めば,その場の音楽テンポに合わせたロボット動作もできるものと思われる.以上を考えると,本プロジェクトの中位層下位層にかけては,達成度はおおむね順調に進展していると言える.
生物時計及び原始視覚系に関与する機能分子の検索

1.ゾウリムシの光受容に関し、(1)レチナ-ルと結合したロドプシン様蛋白質[分子量、63,000(bursaria):55,000(multimcronucleatum)やGー蛋白が存在し、光受容物質として機能しているらしい、(2)cAMP・cGMP濃度は、昼高く夜低い。この変化は、恒暗でも観察される。明暗サイクル下では、光のオン・オフ時に一過的な変動が観察される、(3)PKCも基本的には、cAMPやcGMPと同じ変動を示す、ことなど、明らかになった。2.ショウジョウバエに関し、(1)複眼は時計の光受容系としては機能せず逆に複眼・単眼以外にも生物時計の光受容系が存在する。(2)新たに概日リズム周期の異なる二つの突然変異体、Toki・Ritsu並びに無周期突然変異1系統の分離に成功し、その遺伝学的・時間生間学的性質の解析を行った。3.その他多細胞動物の生物時計機構及び光受容系に関し、(1)ウズラ眼内メラトニンは、明暗サイクル及び恒暗下で明確なリズムを示すが、これが角膜上皮細胞分裂リズムに関係している可能性が高い、(2)遺伝的に杵体細胞を欠損するC3Hと正常細胞のCBAマウスの、白色光照射によるメラトニン合成阻害の感度閾値に約100倍の差が見られ、杵体細胞がメラトニン合成制御に直接関与している、(3)イモリ松果体は、一部分でも残っていればリズム同調の機能を果たすことができるが、リズムペ-スメ-カとしての働きは出来ない,ことなど、が明らかになった。4.哺乳動物の時計の座とされている視交又上核に含まれるペプチド量を、酵素抗体法で定量した。(1)視交叉上核腹外側で合成される血管収縮性ペプチド(VIP)とガストリン放出ペプチド(GRP)は、恒暗条件ではリズムを示さないが、光刺激に対して、VIPはレベルが下がり、GRPは上がる、(2)バソプレシン(AVP)とソマトスタチン(SS)恒暗でも明確な日周リズムを示し、SSのmRNAの量は恒暗下でct0で最大の濃度を、ct12最小の濃度を示す、ことなどが明らかにされた。1.今年度は研究計画初年度に当たり、班研究協力体制の早期確立のための班会議を重点的に行った。1)班員の研究計画の相互理解及び研究技術の交換を主とした第一回班会議(8月25日)。2)班員以外の研究者を招き、ショウジョウバエper突然変異種の生物時計に関する分子生物学的研究の情報収集・分析のための研究会(10月25日)。3)今年度の成果を踏まえて、来年度以降の研究重点項目の検討のための班会議(2月1日)4)そのほか、班員同士の個別研究打ち合わせ。2.今年度の班員の主な成果:1)ゾウリムシ(P.bursaria)の光受容蛋白、オプシンの分子量は8.2Kdである。2)特に直接光受容に関与するのは繊毛膜に存在するオプシンである。

4)ショウジョウバエ視覚欠損突然変異種の行動の概日リズムも明暗サイクルに完全に同調する、従って通常の視覚系とは異なる光受容系の存在が示唆される。5)眼球摘出ラットの視交叉上核に極在するソマトスタチン放出細胞のmRNA(0.6Kb)が、24時間周期で振動する。3.以上の結果を踏まえて、概日リズムの自律振動発現機構の解明には、光情報伝達系とエネルギ-合成系の連関の解明が重要であることが結論付けられ、これを来年度の重点項目とすることにした。I.計画年度2年目の今年度、班として行った主な行事は:1)脳細胞培養に関する勉強会(平成2年4月28日於早稲田大学人間総合科学研究センタ-)、2)班会議(9月2日4日於山梨県清里・地方公務員共済組合「清翠荘」)、及び3)生物物理学会第8会年会シンポジウム「生物時計に関与する原始視覚系の分子機構」(10月13日於九州大学)、である。II.各自分担作業に精力的を注いだ。新たに得られたな主な結果は、下記の通りである。1)ゾウリムシの静止膜電位は、昼深く(より陰性)で夜浅い(より陽性)。cGMP濃度は、昼濃く夜薄い。2)ゾウリムシにも11シス型レチナ-ル-が存在することを確認し、また抗カエルロドプシンウサギ抗体と結合するロドプシン様蛋白質を純度約50%まで部分精製した。3)ゾウリムシやアラスカエンドウの原形質膜にはATP・GTPともに結合するタンパク質(AGP)が存在し、特にアラスカエンドウでは赤色光照射により6種類のAGPのATP結合性に23倍の上昇が見られた。4)性的に成熟したゾウリムシにIP_3をinjectionすると、光パルス刺激と同様に接合活性が誘起された。5)エンハンサ-トラップ法を用いて、キイロショウジョウバエの生物時計突然変異系統の分離を試みた。その結果、短周期型6系統(自由継続周期、22.923.3h)及び長周期型4系統が得られた。6)抗ウシロドプシン抗血清及び抗ニワトリアイオドプシンモノクロ-ン抗体を用いて、ニワトリ及びウズラ網膜の免疫組織化学を行い、a)cone外節がアイオドプシン抗体で染色される、b)視細胞outer limittingmembraneのゴルジ体存在部位が染色されることなどを見た。7)幼若ラット脳の視交叉上核から遊離の神経細胞を調製・長期培養を行った。培養3週間後細胞還流液中のバソプレシンを測定し、約25%の培養皿から日内変動を観察した。1.ゾウリムシのcAMP・cGMP、及びprotein kinase Cの概日変化に関し、(1)cAMP・cGMP濃度は、昼高く、夜低いこと、)この変化は、恒案でも観察されること、そして明案サイクル下では、光のオン・オフ時に一過的な変動が観察されること、(2)PKCも基本的には、cAMPやcGMPと同じ変動を示すこと、などが明らかになった。2.ショウジョウバエの生物時計に関する分子遺伝学的研究研究遂行上のために、新たにショウジョウバエの概日リズム周期の異なる二つの突然変異体、Toki・Ritsuを分離し、その遺伝学的・時間生物学的性質を解析した。更に、エンハンサ-トラップ法によって無周期突然変異1系統を分離した。3.鳥類・ほ乳類の概日時計の光情報伝達機構に関し、(1)ウズラ眼内メラトニンは、明暗サイクル及び恒暗下で明確なリズムを示し、これが角膜上皮細胞分裂リズムに関与している可能性が高いこと,(2)遺伝的に杆体細胞を欠損するC3Hと正常細胞のCBAマウスを用いて、白色光照射によりメラトニン合成抑制を調べた結果、両系統の感度閾値に約100倍の差が認められたこと、これは杆体細胞の有無によるものと考えられること、などが明らかになった。4.ほ乳動物の時計の座とされている視交叉上核に含まれるペプチド量を、酵素抗体法で定量し、(1)視
LPSで誘導される好塩基球依存性多クローン性IgE産生誘導機構の解析

好塩基と肥満細胞はアレルギー性炎症の重要な効果細胞である。本研究において、これらの細胞がTh2/IgE応答を誘導して、アレルギー応答を誘導するか研究した。多くの病原体はその構成成分としてPAMPと呼ばれる特有のモチーフ(病原体成分)を有している。病原体の侵入に伴い、樹状細胞(DC)は自然免疫受容体(TLR)を用いてPAMPを認識し、CD80,CD86等の発現を高め、更にIL-12,IL-18その他炎症性サイトカインを産生する。従ってDC内におけるTLRを介するシグナルは、DCを活性化して選択的にTh1細胞を誘導並びに活性化する細胞にする為、Th2細胞を誘導することが出来ない。一方、自然免疫細胞がTh2細胞をどの様に誘導するのかはよく解っていない。本研究で私たちは好塩基球が自然免疫細胞としてTh2細胞を誘導するか検討した。はじめに好塩基球のTLR受容体発現と、TLR刺激を受けた時のTh2サイトカイン産生を調べた。その結果、好塩基球がTLR受容体を発現することを見いだした。更に、好塩基球はTLR刺激でIL-4を産生することを見いだした。また更に、好塩基球がIL-18とIL-33受容体を発現していること、そしてIL-18あるいはIL-33で刺激されると、好塩基球がIL-4を著明に産生することを見いだした。次に、好塩基球がTh2細胞を誘導するAPCであり得るか調べた。その結果、好塩基球がMHCクラスII、CD80(B7-1)/CD86(B7-2)分子を発現することが明らかになった。また、OVAでパルスされた好塩基球はTh0 conditionであってもCD4^+T細胞(ナイーブT細胞)をOVA特異的Th2細胞に分化誘導することを見いだした。最後に、抗原としてOVAの代わりにDNP-OVAを使用し、更に抗DNP IgE抗体を加え、抗原(DNP-OVA)/抗体(抗DNP-IgE)複合体を好塩基上で形成させた形で好塩基にOVAを取り込ませたところ、好塩基球がより効率よくAPC細胞として機能し、OVA特異的Th2細胞を強力に誘導出来ることが明らかとなった。好塩基球はLPS受容体であるTLR4を発現しており、LPS刺激を受けるとIL-4,IL-6,IL-13を産生する。報告者は既にLPSを正常なBALB/cマウスに投与するとIgMだけでなく、IgG1とIgE産生が誘導されることを見い出している。平成17年度は、LPS投与で誘導されるIgG1/IgE産生のメカニズムを研究した。得られた結果は以下の通りである。(1)LPSを正常野生型BALB/cマウスに投与するIgG1とIgE産生が誘導される。一方、LPSをBALB/cバックIL-4KOマウスに投与しても、IgE産生は誘導されなかった。またIgG1の誘導も低値であった。(2)好塩基球と肥満細胞のTLR19の発現をPCRで調べたところ、両細胞ともTLR1、TLR2、TLR4、TLR6を恒常的に発現していた。

(3)PGNとLPSで好塩基球と肥満細胞を刺激したところ、好塩基球はどちらで刺激されてもIL-4を産生したが、肥満細胞は産生しなかった。(4)LPSをC3H/HeJマウスに投与してもIgE産生は誘導されない。また、IgG1は基本値にとどまり、LPSによる強増は認めなかった。(5)LPSを投与されたマウスの脾臓では、cKit(-)FcεR1(+)の好塩基が著明に増加しており、PMAとionomycinでこの分画の細胞を刺激するとIL-4産生細胞の割合は、LPS非投与群のそれに比し、著明に高かった。(6)IL-3を投与したマウスの脾臓では、cKit(-)FcεR1(+)の好塩基球の数が増加し、それを陽性選別後、B細胞と混合した後、IL-3+LPS刺激を加えるとB細胞はIgEを産生した。好塩基球はIL-3の存在下で骨髄細胞から分化する細胞である。肥満細胞も同時に誘導される。はじめに肥満細胞と好塩基球のTLR発現を比較した。両者は共にTLR4を発現していた。次にLPSで刺激すると好塩基球は強力にIL-4とIL-13を産生した。一方、肥満細胞はIL-13を産生するが殆どIL-4を産生しなかった。次にLPSで刺激された好塩基球あるいは肥満細胞でB細胞を刺激してIgE産生の誘導の有無を検討したが、好塩基球はIgE産生を誘導したが肥満細胞にはその様な誘導能は認められなかった。次に正常なBALB/cマウスにLPSを投与したところ、好塩基球はIL-4を産生する様に活性化されており、血中では多クローン性のIgE産生が認められた。TLR4^<-/->あるいはIL-4Rα^<-/->にLPSを投与してもIgE産生誘導は得られなかった。また、LPS投与によってTh2細胞は誘導されなかった。以上の実験から、LPSで刺激された好塩基球の作用でB細胞が適当な刺激を受け、IgEを産生したと推測された。既にIL-18が好塩基球を刺激してIL-4産生を誘導することを明らかにしている。また、IL-18を正常なマウスに投与すると、IgE産生が誘導されることも明らかにしている。そこで、IL-18^<-/->マウスにLPSを投与した。このマウスの場合でもやはりIgE産生は認められた。この結果から、LPSで刺激された樹状細胞/マクロファージ由来のIL-18の作用によるものでないことが明らかとなった。IL-33も樹状細胞/マクロファージから産生される。今後はIL-33の関与を否定して、LPSが直接に好塩基球とB細胞を刺激することで、多クローン性のIgE産生が誘導されることを証明したい。好塩基球のAPC能、特にTh2細胞の誘導能を研究した。(1)表面分子の解析:APCであるために必要な分子群の発現をFACSで解析した。すなわち、MHCクラスII、CD80(B7-1)/CD86(B7-2)、ICAM-I、CD40を調べた。尚、好塩基球の調製は、BALB/cマウスの骨髄細胞をIL-3の存在下で10日間培養後、FcεRI^+c-Kit^-の細胞群を好塩基球として用いた。その結果、好塩基球はCD40以外は上述した全ての分子を発現していた。(2)Th2細胞の誘導:OVA分子あるいはOVAペプチドで好塩基をパルスした後、OVA特異的TcRを発現するDO11.10マウスから得たナイーブCD4^+T細胞とともに培養した。一方、比較検討の対象となるAPCとしてOVA分子あるいはOVAペプチドでパルスした樹状細胞を用いた。