hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
有限温度・密度QCDの臨界点探索

本研究課題では、有限温度・密度量子色力学の臨界点をモンテカルロ法により決定することが目標である。この系には符号問題が存在することから、その方策として位相再重み付け法を採用した。特に、その位相を厳密に計算することにより揺らぎを抑え、かつ、申請者が開発した高速計算アルゴリズムの開発により高統計を実現したことによって、符号問題をある程度制御することに成功した。その結果、目標であった温度方向格子サイズ6での臨界点を定めることができた。具体的には、クォーク質量とクォーク化学ポテンシャルで張られる空間では臨界点が集合を成し「臨界線」を形成するのであるが、その曲率を統計的有意に決定することができた。第一段階としてのゼロ密度系の計算を終えたため。今年度ですでに有限密度系の臨界点、および、臨界線を決定できたが、これはあくまで温度格子サイズが有限の結果である。現在のパラメータ領域では、ゼロ密度計算の結果からの類推によれば、格子離散化誤差は比較的大きいと予想される。よって今後は、この誤差を除去するために連続極限を実行することが望まれる。しかし、今の方法のままであれば、より大きな温度格子サイズの計算をしようとしても、符号問題がより深刻化することが予想され、計算資源もさらに必要となる。そこで、今後の方針としては、ゼロ密度系に立ち返り、これまでまだよく調べられてこなかった2+1フレーバーQCD(アップクォークとダウンクォーク質量が縮退し、ストレンジクォーク質量はそれらとは異なる値をもつ系)の臨界線を決定することが有意義ではないかと考えている。これは、本年度で有用であると証明されたパラメータ再重み付け法などの解析手法の恩恵を十分に享受でき、かつ、物理的に重要なQCDの相構造の一部を探る非常に面白いテーマであると考えている。そのために必要な計算資源としては、筑波大学の学際共同利用、理化学研究所内のスパコン、RIST(一般財団法人高度情報科学研究機構)によるHPCI(High perfomance Computing Infrastructure)などによって調達する予定である。これらは、ここ数年に渡って資源を獲得した実績があり、今後も応募していく方針である。素粒子理論次の課題は有限密度系でシミュレーションを行うことである。ただし、3つのクォークの質量と化学ポテンシャルが縮退した系を取り扱う予定である。この計算の実施によって、質量と化学ポテンシャルの二つのパラメーターで張られる相空間上における臨界線を描くことができると期待される。その臨界線の曲率が正負のどちらであるかを特定したい。そのためには大規模計算資源が必要であるが、これは筑波大学計算科学研究センターの学際共同利用やHPCIなどに応募し計算資源を調達する予定である。計算コードや解析コードは既存のものを使う予定である。本年度に生じた残額は有意義な使用を行うには半端な金額となったため、次年度の助成金と合わせ使用することにより、より有効な使用計画が可能となると判断したことによる。
繊維廃材及び竹資源の有効活用を目指したバイオマス複合材料の開発

リサイクル率が低い繊維廃材を再生資源として活用し,環境負荷を低減する複合材料の開発が本研究目的である.繊維廃材と竹繊維を用いた複合材を提案し,三点曲げ試験による評価を行い,その有効性を示した.また,繊維廃材と樹脂との界面結合を向上させるべく,無水マレイン酸の配合量を変えた表面処理を施した熱可塑性繊維を界面改質材として利用し,繊維廃材との複合化を試みた.その結果,無水マレイン酸の添加により繊維間が接着され,力学的特性が向上することが分かった.さらに,日本農林規格の条件に基づいた有限要素解析を実施し,試験片厚さと曲げ特性の関係を評価し,フローリング材として適用条件を満たす構造を見出した.リサイクル率がわずか8%である繊維廃材を再生資源として活用し,環境負荷を低減するバイオマス複合材料の開発が本研究目的である.本年度は昨年度に引き続き,繊維廃材と樹脂との界面結合を向上させるべく,無水マレイン酸による表面処理を施した熱可塑性繊維(ポリプロピレン繊維)を界面改質材として利用し,繊維廃材との複合化を試みた.前年度の第1次試験片での結果を基に,無水マレイン酸の有無による第2次試験片を作成し,層間せん断試験,微小圧縮試験,三点曲げ試験を実施した.層間せん断強度は無水マレイン酸含有試験片の方が向上しており,試験後の試験片の断面観察の結果,ポリプロピレン繊維により繊維同士が接着し集合体として存在している傾向が見受けられた.また,微小圧縮試験の結果より,無水マレイン酸を付与することで圧縮強度および縮約弾性係数の変動係数が低減している.これは繊維間同士の界面接着性が向上し,圧子の押し込みをより大きな面で受けることによりばらつきが低減したと考える.さらに,三点曲げ試験の結果より,得られた曲げ強度は無水マレイン酸未含有試験片と比較して1.66倍に向上している.また,曲げ弾性率も2.09倍に向上することが分かった.さらに,無水マレイン酸を付与することで変動係数も低減している.繊維間の界面特性が向上しバラツキが抑えられたためと考える.また,提案する試験片は木材と同等の曲げ特性を得ることが確認でき,曲げ負荷を与えた際に最外層の割れなどは生じていない.以上より,提案する故繊維複合材料は木質代替材料への用途展開も期待できると考える.リサイクル率が低い繊維廃材を再生資源として活用し,環境負荷を低減する複合材料の開発が本研究目的である.繊維廃材と竹繊維を用いた複合材を提案し,三点曲げ試験による評価を行い,その有効性を示した.また,繊維廃材と樹脂との界面結合を向上させるべく,無水マレイン酸の配合量を変えた表面処理を施した熱可塑性繊維を界面改質材として利用し,繊維廃材との複合化を試みた.その結果,無水マレイン酸の添加により繊維間が接着され,力学的特性が向上することが分かった.さらに,日本農林規格の条件に基づいた有限要素解析を実施し,試験片厚さと曲げ特性の関係を評価し,フローリング材として適用条件を満たす構造を見出した.リサイクル率がわずか8%である繊維廃材を再生資源として活用し,さらに800万トンが放置され未利用の天然資源であり抗菌特性を有する竹資源に着目し,人類の健康・安全に供する抗菌特性を有し環境負荷を低減するバイオマス複合材料の開発が本研究目的である.本年度は繊維廃材と樹脂との界面結合を向上させるべく,無水マレイン酸による表面処理を施した熱可塑性繊維(ポリプロピレン繊維)を界面改質材として利用し,繊維廃材との複合化を試みた.その成形条件を選定し第1次試験片の製作を行った.材料の熱特性を明らかにするため示差走査熱量測定と熱重量測定を行った結果,一般的にポリプロピレンの熱分解温度は480°C付近であるが,繊維状にすることで表面積が大きくなり熱分解が急激に短縮化されることがわかった.また,600°C程度まで昇温するとほぼ全て分解し,無水マレイン酸を含浸させることでポリプロピレンの重量割合は減少しており,酸素と反応し残炭量が減少したと考える.また,強度保証の実験設備の選定も行い,製作した試験片を用いて層間せん断試験,破面観察,3点曲げ試験を実施した.層間せん断試験の結果,無水マレイン酸処理ポリプロピレンを用いることで層間せん断応力は2.7倍向上している.また,破面観察の結果より,無水マレイン酸が融解し繊維同士を接着させており,破断後の繊維露出が減少している様子が確認できる.さらに,曲げ弾性率ならびに強度ともに力学的特性が向上するとともに,変動係数は低減しばらつきが抑制できることを明らかにした.これらの結果について,平成25年度に日本繊維機械学会やICCM-19(第19回複合材料国際会議)で学会発表を行う予定である.

リサイクル率がわずか8%である繊維廃材を再生資源として活用し,環境負荷を低減するバイオマス複合材料の開発が本研究目的である.前年度までに,繊維廃材と生分解性樹脂(セラック樹脂)を用いた複合材を作成し,これを内部層とし,最外層に竹資源として竹繊維の不織布シートで強化を図った複合材を提案し,三点曲げ試験による評価を行い,その有効性を示してきた.ただし,曲げ負荷時の層間剥離や圧子部近傍での圧壊が見られ,さらなる物性向上に向けた課題が残された.これらの点から,厚さ方向に均質な強化が可能となるよう,繊維廃材と樹脂との界面結合を向上させるべく,無水マレイン酸の配合量を変えた表面処理を施した熱可塑性繊維(ポリプロピレン繊維)を界面改質材として利用し,繊維廃材との複合化を試みた.その結果,無水マレイン酸を添加することで繊維間が接着され,力学的特性が向上することが分かった.さらに,繊維廃材から作製した故繊維複合材料に2.0wt%未満の無水マレイン酸を添加することで,木材と同等の曲げ特性を有することも示した.無水マレイン酸量が増すことにより曲げ特性向上となる一方,コスト増も招くこととなる.そこで,無水マレイン酸を含む層を最外層に,含まない層を内部層としたサンドイッチ構造を提案し,フローリング材への適用のために,日本農林規格の条件に基づいた有限要素解析を実施し,試験片厚さと曲げ特性の関係を評価した.その結果,フローリング材として適用条件を満たす構造を見出した.さらなる界面特性向上に向けて,セラック樹脂のナノファイバー化を考え,その創製条件の検討を行った.セラックを溶質とし,高分子材を溶媒とした溶液の混合条件ならびにエレクトロスピニングによる紡糸条件の検討を行い,今後の研究の礎となる知見も得た.複合材料工学前年度に成功した第一次試験片の成果に基づき,繊維廃材と樹脂との複合化において重要となる界面結合の問題の解決を図るため,無水マレイン酸の配合量を変えた第二次試験片を作成し,マクロな強度特性評価の観点からの三点曲げ試験および試験後の断面観察を実施した.さらに,ミクロな力学的特性評価の観点から微小圧縮試験および層間せん断試験を実施し,ポリプロピレン繊維の界面特性の影響と力学的特性のばらつき(変動係数)の評価を実施した.得られた結果はこれまでの2年間の成果として,先行研究と比べても繊維廃材を活用した木質代替材としてはチャンピオンデータが得られており,研究としておおむね順調に進展しているものと判断する.当初計画していた第一次試験片を作成している.特に,繊維廃材と樹脂との複合化において重要となる界面結合の問題の解決を図るため,無水マレイン酸による表面改質に着目した結果,試験片の作成ならびに熱特性の把握を可能としている.さらに,層間せん断試験や3点曲げ試験の結果より,曲げ弾性率や強度等の力学的特性の向上が図れたことから,研究としておおむね順調に進展しているものと判断する.今後の研究方策として,木質代替材としての適用を図るため,提案する材料の燃焼実験を行い,難燃性特性の評価と行う.さらに,無水マレイン酸の配合量を変えた積層構造(サンドイッチ構造)の提案と,その力学的特性評価を実施する.無水マレイン酸の界面処理材の含有量の影響も考慮し,これらの材料選択を実験のみによる評価ではなく,数値解析シミュレーションを行うことにより提案する複合材の設計を行う.さらに,生分解性樹脂の繊維化(ナノファイバー化)にも試み,繊維廃材と樹脂との界面結合のさらなる向上を目指す.今後の研究方策として,引き続き第一次試験片を用いた力学的特性評価の実施,ならびに無水マレイン酸の界面処理材の含有量の影響等の評価に着手する.さらに,生分解性樹脂の繊維化(ナノファイバー化)にも挑み,繊維廃材と樹脂との界面結合のさらなる向上を目指す.併せて,リサイクル材の評価項目として重要な抗菌特性に関して,抗菌特性試験の実施も行う予定である.当初の研究計画の予定通り研究は進んでいる.これらの成果について広く論文投稿を行うことと学会発表を行い関連研究者との意見交換を進め研究を推進していくことを計画している.当該年度での学会発表の申し込みに間に合わなかったため,次年度の研究費として使用し,学会発表を行う.
疫学研究によって得られた科学的知見の法領域における活用手法の現代的探求

本研究の目的は、法領域における疫学研究の役割を探求するとともに、一般的因果関係と個別的因果関係との関係に考察を加えることにある。そのために、疫学的方法論や有毒物質による健康被害訴訟について、調査を行った。その結果、疫学研究によって得られた科学的知見の適正な活用とそのための訴訟制度の改善が必要であるとの結論を得た。本研究の目的は、最先端の疫学的視点から、疫学研究の法領域における活用手法を探求することにある。本研究は、(1)疫学領域における因果関係概念の考察(2)疫学研究によって得られた科学的知見を法領域において活用する手法の探求、というプロセスを辿る予定である。そのため本年度は、まず(1)について、因果関係の概念に関する議論の把握、統計解析手法の確認、科学的推論過程の考察のため、国内外の書籍・論文の渉猟を行うとともに、国内の関係機関で情報収集を行った。次に(2)では、第1に、国内の判例・研究状況の検討を行い、特に従来高い関心を集めてきた公害訴訟について、当時の社会情勢などの背景的事情も含めて、綿密な調査を行った。第2に、近年注目を集める「Public Health Law」(公衆衛生法)分野の検討に取り組むため、国外の資料収集及び精査に努めた。第3に、訴訟法的観点からの考察に取り組むための準備に入った。翌年度以降は手続法的な観点からの検討を加え、証明度を基軸にした研究に取り組むことを予定しているが、その一環として「科学裁判を考える」(独立行政法人科学技術振興機構(JST)社会技術研究開発センター(RISTEX)研究プロジェクト「不確実な科学的状況での法的意思決定」主催)などのシンポジウムに参加し、Concurrent Evidence制度など、海外で導入されている訴訟システムについての造詣を深めた。従来、疫学研究によって得られた科学的知見は、有毒物質による大規模な健康被害訴訟において、法的因果関係を認定する際に援用されることが多かったが、従来の法領域における考え方は高度に発展した現代疫学と乖離しており、最先端の疫学的方法論を反映した法領域における研究は見当たらない。本研究の意義は、このような法と疫学の間隙を埋め、法領域における疫学の活用手法について、最先端の現代疫学の見地から、従来の研究を批判的に吟味し、体系的に再構築する点にある。本研究の目的は、最先端の疫学的観点から、疫学研究によって得られた科学的知見を法領域において活用する手法を探求することにある。上記の目的を達成するため、(1)疫学領域における因果関係概念の考察(2)疫学研究によって得られた科学的知見を法領域において活用する手法の探求、というプロセスの下に研究が進められてきた。本年度は、(1)について、前年度に引き続き、国内外の書籍・論文の渉猟を行った。特に、疫学・医療統計学に関する海外の専門書については、重点的に収集を行った。また、関係医療機関を訪問し、疫学研究の実施方法、最先端の研究手法、運用上の問題点等についてヒアリングを行った。(2)では、第1に、国内の判例・研究状況の検討を行ったが、特に、近年問題となったタバコ訴訟や原爆訴訟、アスベスト訴訟等、新たな大規模・健康被害訴訟について、綿密な調査を行った。第2に、海外の判例・研究状況について、アメリカ法領域における「有毒物質による不法行為」(toxic tort)、「大規模不法行為」(mass tort)分野の判例を整理・分析するとともに、学説の展開を調査した。第3に、証明度を基軸とした訴訟法的観点からの考察に取り組んだ。そのために、従来から関心を集めてきた公害訴訟について、当該訴訟を担当した弁護士等の実務家から、民事裁判実務上の問題点についてヒアリングを行うとともに、当時の訴訟関係資料の提供を受けた。また、その他の関係機関を訪問し、タバコ訴訟等、近年の訴訟についてヒアリングを行った。以上のプロセスを経て、現在、法領域における科学的知見の活用手法を体系的に再構築する論文を作成中である。これに加え、従来十分な紹介が行われてこなかった海外の健康被害訴訟の展開と学説の変遷について解説する国内向けの論文及び日本国内の健康被害訴訟を海外に紹介する英字論文についても、随時作成・公表する予定である。
正データからのパターン推論に関する研究

本研究の目的は,例による学習の理論モデルである帰納推論の研究を通して,機械学習の実現可能性を探ることにある一般に,学習に用いられる例は,正のものと負のものに分類できる.言語(文法)の学習においては,正の例は,(文法的に)正しい文に相当する実験から得られるデータのうち,ある形質などに関連すると判断・分類されるものは,その形質を説明する正の例と考えられる.本研究では,正例のみに基づく帰納学習の原理的限界を解明するとともに,実際の応用の観点から効率的帰納学習アルゴリズムを探究していく.帰納学習の対象であるパターン言語について,本研究では,パターンの定数記号を定数記号変数に拡張することにより,より豊かな表現力をもつ定数記号変数つきパターン言語を導入し,その正例からの学習可能性について考察を行った.正例からの学習可能性そのものは,パターン言語のときとほぼ同様に示すことができる.しかし,実際的に学習アルゴリズムを構成する場合には,パターン言語の和の学習可能性なととの関係をあきらかにする必要がある.パターン言語の効率的学習アルゴリズムを拡張し,定数集合変数つきパターンの学習アルゴリズムを構成し,実際にアミノ酸配列データからのモチーフ抽出に適用したところ,良好な結果が得られることがわかった.また,このアルゴリズムの正当性や計算量についての理論的考察を行った.また,効率的学習のために必要となる言語受理機構の高速化に関する研究も行い,文字列パターン照合を活用することにより,パターン言語の一般化としてのElementary Formal Sysytemsのための反駁アルゴリズムを高速化できることを示したさらに,複数パターン言語の効率的アルゴリズムについて他の類似のアルゴリズムとの比較検討を行い将来の方向性を探った.本研究の目的は,例による学習の理論モデルである帰納推論の研究を通して,機械学習の実現可能性を探ることにある一般に,学習に用いられる例は,正のものと負のものに分類できる.言語(文法)の学習においては,正の例は,(文法的に)正しい文に相当する実験から得られるデータのうち,ある形質などに関連すると判断・分類されるものは,その形質を説明する正の例と考えられる.本研究では,正例のみに基づく帰納学習の原理的限界を解明するとともに,実際の応用の観点から効率的帰納学習アルゴリズムを探究していく.帰納学習の対象であるパターン言語について,本研究では,パターンの定数記号を定数記号変数に拡張することにより,より豊かな表現力をもつ定数記号変数つきパターン言語を導入し,その正例からの学習可能性について考察を行った.正例からの学習可能性そのものは,パターン言語のときとほぼ同様に示すことができる.しかし,実際的に学習アルゴリズムを構成する場合には,パターン言語の和の学習可能性なととの関係をあきらかにする必要がある.パターン言語の効率的学習アルゴリズムを拡張し,定数集合変数つきパターンの学習アルゴリズムを構成し,実際にアミノ酸配列データからのモチーフ抽出に適用したところ,良好な結果が得られることがわかった.また,このアルゴリズムの正当性や計算量についての理論的考察を行った.また,効率的学習のために必要となる言語受理機構の高速化に関する研究も行い,文字列パターン照合を活用することにより,パターン言語の一般化としてのElementary Formal Sysytemsのための反駁アルゴリズムを高速化できることを示したさらに,複数パターン言語の効率的アルゴリズムについて他の類似のアルゴリズムとの比較検討を行い将来の方向性を探った.本研究の目的は,例による学習の理論モデルである帰納推論の研究を通して,機械学習の実現可能性を探ることにある.一般に,学習に用いられる例は,正のものと負のものに分類できる.言語(文法)の学習においては,正の例は,(文法的に)正しい文に相当する.実験から得られるデータのうち,ある形質などに関連すると判断・分類されるものは,その形質を説明する正の例と考えられる.本研究では,正例のみに基づく帰納学習の原理的限界を解明するとともに,実際の応用の観点から効率的帰納学習アルゴリズムを探究していく.帰納学習の対象であるパターン言語はEFS(Elementary Formal System)というパターン上の論理プログラムによって自然な形で拡張することができる.本年度の研究では,その拡張であるEFS言語について効率的な処理系の実現を試みた.複数文字列を同時に検索できるという特徴をもつパターン照合アルゴリズムを活用することにより効率的なEFS言語処理系を実現することができた.これによりパターン推論や学習のさらなる効率化が期待できる.本研究では,帰納学習の対象として,つぎの二つを取り上げている.(1)パターン言語の組パターンとは,定数記号と変数からなる文字列である.例えば,a, bを定数記号,x, yを変数とすると,π=abxyやτ=axbxはパターンである.パターンπが表す言語L(π)は,πの変数に長さ1以上の定数記号列を代入して得られる文字列全体である.基本形式系とは,A←B_1,B_2,...B_nの形をした節の有限集合で表される論理プログラムの一種で,述語の引数にパターンを取るものである.正例からの学習可能性については,まず,効率を無視した原理的な可能性を明確にすることが重要である.この可能性を踏まえて,効率的な学習可能性を探る.効率的な学習の不可能性については,多くの場合,計算理論や計算量理論を用いて示すことになる.しかし,効率的学習可能性については,実際にアルゴリズムを設計し実現することも重要となる.そのために,EFSのための論理プログラム処理方式を開発し,その有効性を検証したことが本年度の主要な研究結果である.本研究では,帰納学習の対象として,つぎの二つを取り上げている.

(1)パターン言語の組パターンとは,定数記号と変数からなる文字列である.例えば,a, bを定数記号,x, yを変数とすると,π=abxyやτ=axbxはパターンである.パターンπが表す言語L(π)は,πの変数に長さ1以上の定数記号列を代入して得られる文字列全体である.基本形式系とは,A←B_1,B_2,...B_nの形をした節の有限集合で表される論理プログラムの一種で,述語の引数にパターンを取るものである.正例からの学習可能性については,まず,効率を無視した原理的な可能性を明確にすることが重要である.この可能性を踏まえて,効率的な学習可能性を探る.効率的な学習の不可能性については,多くの場合,計算理論や計算量理論を用いて示すことになる.しかし,効率的学習可能性については,実際にアルゴリズムを設計し実現するととも重要となる.そのために,EFSのための論理プログラム処理方式を開発し,その有効性を検証したことが本年度の主要な研究結果である.
論理的二元論論争再考のための現代論理学及び認知心理学の手法を用いた推論研究

本年度は以下の点を中心に研究を進めた.1.量化表現を含む論理推論を対象としたメンタルロジック理論の形式化をおこない,その性質を研究した.具体的には,Ripsによるメンタルロジック理論の体系の一つ(PSYCOP)を現代論理学の手法を用いて形式化をおこない,その証明可能性や論証構成についての明らかにした.これにより,これまで不明確であった量化表現を含むメンタルロジック理論と標準的な述語論理との関係を解明する糸口を得られた.本年度までに得られたメンタルロジックの形式化に関する成果をまとめ,来年度にその成果を発表する予定である.2.Johnson-Lairdらが提唱したメンタルモデルと証明論における体系的モデル検査手法や有限モデル理論のモデル検査手法との関係について研究をおこなった.これまでに得られたRipsらのメンタルロジック理論についての証明論的性質と結びつけて,メンタルロジック理論とメンタルモデル理論の認知科学的制約が現代論理学における一般的な証明構成法と反例検索法にどのような制限を与えたものになるかを論理学的な立場から研究を進めた.3.一般に,意味論的推論は反例モデルを構成する(論証の非妥当性を示す)のに有用であり,また構文論的推論は証明を構成する(論証の妥当性を示す)のに有用であることが知られている.そこで,メンタルモデルを反例モデルの構築,メンタルロジックを規則に従った証明構成の推論と仮定し,論理学のエキスパートを対象にそれぞれの推論時の脳内活動の相違(と類似性)を調査するための準備実験をおこなった.現在,実際の論理推論がメンタルモデル的な推論かメンタルロジック的な推論か,あるいはそれらを状況により使いわけているのかは依然解決されていない問題である.この実験は長年続いている論理推論のプロセスの問題を解決するために重要な意義をもつ.また,この実験は論理推論のプロセスが空間処理の操作であるか,言語処理の操作であるかという問題に対しての示唆を得る可能性も有す.本研究は,伝統的な論理学が捉える論理推論と認知心理学が捉える論理推論との間にあるギャップや伝統的論理とメンタルロジックとの対応について,これまでの先行研究で得られた手がかりをもとに,論理推論の基礎構造を解明し,論理的二元論に対する統一的な見方を提供することを目的としている.この目的のために,22年度は以下の研究を進めた.1古典論理を含む理論的な標準論理は,矛盾概念を用いた推論を中核としている.報告者はこれまでの研究で理論的な矛盾とRipsなどの認知心理学者による実際の日常の矛盾に対する捉え方のギャップを明確にした.本年度は,この成果を基にして,矛盾概念を用いた推論時の脳の働きを解明するための実験デザイン,課題作成をおこなった.2 PSYCOPと呼ばれるRipsによって提唱された理論的な推論モデルと適切さの論理(relevance logic)は,実質含意のパラドックス(の一部)を回避するという同様の目的を持つがこれまで比較されることがなかった.報告者の先行研究で得られたメンタルロジックの体系における証明可能性の制限についての結果を応用し,適切さの論理とメンタルロジックとの関係を明確にするための研究を進めた.3メンタルロジック理論における論証構成法を用いて,新たな正規形証明概念をシークエント計算において構成し,伝統的な正規形証明構成との比較を論理学の手法を用いて理論的分析を行った.4実際の日常の推論において,メンタルモデル的な推論とメンタルロジック的な推論がどのように使いわけられているかを調査するための実験の課題作成を進めた.5また,4の準備の一環として,論理学のエキスパートを被験者とし,意味論的推論(反例モデルを構成する推論)と構文論的推論(証明を構成する推論)がおこなわれる際の脳内活動の相違(と類似)を調査するための実験の準備を進めた.本年度は以下の点を中心に研究を進めた.1.量化表現を含む論理推論を対象としたメンタルロジック理論の形式化をおこない,その性質を研究した.具体的には,Ripsによるメンタルロジック理論の体系の一つ(PSYCOP)を現代論理学の手法を用いて形式化をおこない,その証明可能性や論証構成についての明らかにした.これにより,これまで不明確であった量化表現を含むメンタルロジック理論と標準的な述語論理との関係を解明する糸口を得られた.本年度までに得られたメンタルロジックの形式化に関する成果をまとめ,来年度にその成果を発表する予定である.2.Johnson-Lairdらが提唱したメンタルモデルと証明論における体系的モデル検査手法や有限モデル理論のモデル検査手法との関係について研究をおこなった.これまでに得られたRipsらのメンタルロジック理論についての証明論的性質と結びつけて,メンタルロジック理論とメンタルモデル理論の認知科学的制約が現代論理学における一般的な証明構成法と反例検索法にどのような制限を与えたものになるかを論理学的な立場から研究を進めた.3.一般に,意味論的推論は反例モデルを構成する(論証の非妥当性を示す)のに有用であり,また構文論的推論は証明を構成する(論証の妥当性を示す)のに有用であることが知られている.そこで,メンタルモデルを反例モデルの構築,メンタルロジックを規則に従った証明構成の推論と仮定し,論理学のエキスパートを対象にそれぞれの推論時の脳内活動の相違(と類似性)を調査するための準備実験をおこなった.現在,実際の論理推論がメンタルモデル的な推論かメンタルロジック的な推論か,あるいはそれらを状況により使いわけているのかは依然解決されていない問題である.

この実験は長年続いている論理推論のプロセスの問題を解決するために重要な意義をもつ.また,この実験は論理推論のプロセスが空間処理の操作であるか,言語処理の操作であるかという問題に対しての示唆を得る可能性も有す.
新しい多種感覚誘導性注意改善システムの開発と臨床応用

我々は、脳卒中患者において通常の作業療法の前に5分間の頸項部振動刺激を加えることが、半側空間無視の改善に効果的である事を確認した。また、片麻痺上肢の機能回復に対して、徒手的な伸張反射や皮膚筋反射を用い、さらに視覚刺激や聴覚刺激を用いた促通反復療法が有効であることを確認した。これらの知見を踏まえ、視覚性リーチング運動課題遂行中に感覚刺激の入力を変化させ、反応時間の変化を計測するシステムを完成させた。本研究の目的は、脳卒中患者に対して、1)注意に関する脳活動をモニタリング、かつフィードバックしながら、注意向上に有効な刺激を選択、調整、決定する、2)そして、脳損傷による注意障害あるいは片麻痺患者の運動や行動に対する意図や注意を高め、その状態で運動や行動を反復することでパフォーマンスの改善を図る、3)最終的に以上を備えた感覚誘導性注意運動改善システムを開発することである。これに対して本年度の計画に対して、以下のような研究の遂行による実績をあげた。1)注意障害を回復させる多種感覚刺激による認知・運動訓練の開発注意障害を効果的に回復させるための振動刺激や磁気刺激、視覚刺激呈示、温熱刺激等を工夫して、多種感覚誘導性注意改善訓練の新しい訓練パターンを創生することを目標とした。準備段階として方向性注意障害である半側無視に対して有効な振動刺激を模索していたが、臨床成績をまとめて国際誌へ論文投稿し、採択通知を得た(Kamada et al.2011)。その他、本年度は脳卒中片麻痺に対して多種感覚の誘導により運動麻痺の回復を促す促通反復療法の有効性に関する検討を行い、論文発表を行った他(下堂薗、2010)、国際誌への論文投稿に向けて準備をすすめた。また片麻痺患者における蛋白同化ホルモン併用下の筋力増強訓練の有効性に関する論文発表を行った(Shimodozono et al.2010)。2)フィードバックによる注意向上の実証とハードウエア開発多種感覚刺激[振動刺激や視覚(動き、色彩、座標系を変化させる)、温熱]を課題の時相や刺激の部位や強度、頻度、時間を最適に調整して注意障害の改善を促進し、かつその過程を評価できる装置の開発を目標とし、本年は注意検査や促通手技を用いた場合の脳血流の変化について基礎的かつ準備的な検討を行った。半側空間無視は脳卒中片麻痺患者に多く見られる注意障害で、身体外空間に対する方向性注意障害の他に、麻痺肢、非麻痺肢にかかわらず、運動や行動自体への注意低下のために機能回復や日常生活動作(ADL)能力の向上にしばしば難渋し、転倒・転落など安全管理上も重大な影響を及ぼしている。本研究は、半側空間無視患者に対して、1)脳活動をモニタリング、かつフィードバックしながら、注意向上に有効な刺激を選択、調整、決定する、2)そして、脳損傷による注意障害あるいは片麻痺患者の運動や行動に対する意図や注意を高め、その状態で運動や行動を反復することでパフォーマンスの改善を図る、3)最終的に以上を備えた感覚誘導性注意運動改善システムを開発することである。これに対して、平成23年度、以下のような実績をあげた。平成23年度の目標の一つは、半側空間無視の治療に、いかなる感覚刺激をどの程度の強度や頻度で加えるのが適当か明らかにする事であった。従来、頸項部の振動刺激が効果的である事が知られていたが、臨床的に応用するには治療時間が長いため非効率的な側面があった。今回、我々は通常の作業療法の直前に5分間の頸項部振動刺激を加えるというシステムを開発して臨床試験を実施し、その結果、5分間の振動刺激と作業療法との組み合わせが、作業療法単独より、半側空間無視の治療に効果的である事を国際リハビリテーション医学会誌に報告した(Kamada,Shimodozono,et al,2011)。また、脳卒中片麻痺に対する促通反復療法の前後で、片麻痺上肢の機能障害が改善することと、fNIRSにより測定した脳血流が変化する事の関連性についてデータを取得しつつある。脳卒中片麻痺患者において方向性の注意障害や片麻痺を改善させるには、目標とした位置へ、手や指などの身体部位が到達するように、意図した運動を実現した上で積極的に反復することが重要である。この運動を妨げる要因には、(1)片麻痺、(2)運動や行動に対する注意の低下などがあり、これらが複合して麻痺肢の機能回復や日常生活動作(ADL)能力の向上を阻害している。本研究は、脳卒中片麻痺患者に対して、(1)脳活動をモニタリング、かつフィードバックしながら、注意やパフォーマンスの向上に有効な刺激を選択、調整、決定し、(2)運動や行動に対する意図や注意を高めた状態で、意図した運動を反復、(3)その結果としてパフォーマンスの改善を図り、最終的に(4)これらを備えた多種感覚誘導性注意運動改善システムを開発することを目標としている。平成24年度の目標の一つは、片麻痺を改善させるために新しい多種感覚入力刺激による運動、訓練方法を開発することであった。

従来、促通法では片麻痺を改善させるという確かな根拠は得られていなかったが、我々は、意図した運動を視覚・聴覚刺激をも組み合わせた促通法で実現した上で、さらに高頻度に反復するという新たな片麻痺治療法、すなわち促通反復療法を開発した。今回、脳卒中回復期における片麻痺上肢に対する促通反復療法の有効性を検討するため、治療時間をマッチングさせた伝統的通常治療をコントロールとしたランダム化比較試験を実施し、伝統的通常治療に対して促通反復療法の有用性が有意に高い結果を示す研究成果を論文や学会において発表した。さらに視覚性リーチング運動課題遂行中に感覚刺激の入力を変化させ、反応時間などの変化を計測するシステムを完成させた。今後パフォーマンスや脳活動の変化について計測、データを蓄積して行く。脳卒中片麻痺患者に多く見られる注意障害である半側空間無視に対して、"通常の作業療法の直前に5分間の頸項部振動刺激を加える"という新しい治療システムを提唱しえたこと。脳卒中片麻痺患者に対する適切な感覚運動刺激(促通反復療法)によって脳血流の変化(脳の可塑性)が生じることのデータを取得中であること。24年度が最終年度であるため、記入しない。半側空間無視や片麻痺に対するリハビリテーション治療(物理刺激や促通反復療法)の効率性を高めるために、fNIRSを効率よく利用できないか基礎的なデータの蓄積と臨床効果との関連性を追求して行く予定である。
集積型ポルフィリン高分子錯体による酸素促進輸送

高分子配位子鎖上に、酸素分子結合の動的および平衡挙動の異なる一連のポルフィリン錯体が週続して結合した「集積型」のポルフィリン高分子錯体を構築、これら錯体から擁膜を作成、膜内に選択的かつ多量に取り込まれた酸素分子が、ポルフィリン錯体の集積場内を結合脱着を繰り返しながら拡散する動的過程を高速分光および透過測定から同時解析し、酸素が選択的に透する促進輸送現象として実証することを目的した。(1) 1-ビニルイミダゾール、4(5)-ビニルイミダゾール、2-ビニルピリジン、4-ビニルピリジン、4-イミダゾリルメチルスチレンとオクチルメタクリレートとの共重合体とピケットフェンスコバルトポルフィリン(COP)の集積錯体から柔軟な赤色透明膜を得た。酸素の結合平衡定数は芳香族アミンの塩基性とともに増加、特に分子内での水素結合ある(4)5-ビニルイミダゾール共重合体は高い酸素親和性を示した。フッ化アルキルメタクリレートとの共重合体配位子では、作動寿命が著しく延長された。(2)塩化ビニリデン共重合体とCoP錯体から、緻密かつ強靭な膜を作成、CoPを経由した酸素の膜透過(促進輸送)を明瞭に観測した。酸素配位の膜内in situ分光解析と透過挙動のシュミレーション(二元モデル)から、CoP錯体間をホッピングして移行する酸素の拡散定数が算出できた。(3) 1-ビニルイミダゾール、4-ビニルピリジン、2-ビニルピリジンの各共重合体とCoPの錯体から順次成膜し、3層薄膜を作成した。積層CoP膜の酸素結合平衡曲線は単独膜の加算平均に合致し、広い酸素分圧範囲で酸素結合に応答する膜となった。現在、この3層積層膜で酸素の促進輸送を測定している。
成育医療における骨・靱帯の生分解性足場材料の探索と融合蛋白質の創製

我々は細胞外マトリックスの代表的な細胞接着タンパクであるファイブロネクチンの持つコラーゲンへの高い結合性に注目した。本研究の目的は骨形成タンパクの一つであるBone morphogenic protein 4( BMP-4 )にファイブロネクチンのコラーゲン結合領域を融合させたキメラタンパクを作製し、コラーゲン複合化合成高分子担体へ結合させることで培養担体の持つ利点を生かしたまま、成長因子の供給も行うことのできるインテリジェント再生足場材料を開発することである。I.コラーゲン複合化合成高分子シートの作製として、生体吸収性合成高分子であるポリグリコール酸-ポリ乳酸共重合体(PLGA)からなるニットメッシュにアテロ化コラーゲンのマイクロスポンジを真空凍結乾燥法にて複合化させグルタールアルデヒド架橋を行った。メッシュの空隙をコラーゲンの網目で覆うことで細胞に対する親和性と表面積の増大を図った。キメラタンパクの作製として、ヒト正常細胞に発現するファイブロネクチンのmRNAを鋳型として増幅させた相捕的DNA遺伝子配列の中から既知であるコラーゲン結合領域の遺伝子配列(約1000塩基)を酵素処理にて切り出しを行った。同様に正常ヒト胎盤由来mRNAを鋳型として骨形成タンパクBMP-4の成熟型遺伝子配列(約400塩基)を抽出し、両者を連結したタンパク発現ベクターを作製した。また、シート上のキメラタンパク局在を生体外にて免疫組織学的に評価するとともに培養液中へのタンパク放出程度をファイブロネクチンの継時的なELISA法により推定した。キメラ化BMP-4の機能確認は培養未分化骨髄間質細胞へのキメラタンパクの添加および複合化シートへの細胞播種実験により、骨分化マーカー遺伝子の発現、alkaline phosphatase活性を測定した。本研究遂行のために、細胞を培養するCO2インキュベーター、無菌操作のためのクリーンベンチ、試薬等保存のための冷蔵庫、細胞保存のための液体窒素容器および、-80°Cフリーザーを備えている。また、細胞プロファイリングのためにタンパク質および遺伝子発現を解析するためのフローサイトメーター、PCR装置、DNAシークエンサー等も備えており、遅滞なく研究を進めることが可能であった。また、動物実験に関しても、飼育ブロックも割り当てられており、動物への移植実験についても何ら問題はなく遂行できた。シート上のキメラタンパク局在は生体外にて免疫組織学的に評価するとともに培養液中へのタンパク放出程度をファイブロネクチンの継時的なELISA法により推定する。

キメラ化BMP-4の機能確認は培養未分化骨髄間質細胞へのキメラタンパクの添加および複合化シートへの細胞播種実験により、骨分化マーカー遺伝子の発現、alkaline phosphatase活性の定量にて行う。さらにこの複合化シートを単独または未分化骨髄間質細胞を播種した状態で免疫不全マウス(NOD/SCID/IL-2ノックアウトマウス)へ移植し、骨への分化、骨再生方法を検討する。また各種条件下での足場の形態を確立する。加えて組織学的評価を通じて生体内における骨形成能と組織に対する毒性の有無を確認する。細胞培養のための試薬・器具、遺伝子解析用試薬を購入する。また成果発表のための旅費、研究補助者に対する謝金に充当する。
歯周疾患の病態解析に関する免疫学的研究

細菌学的、免疫学的な方法を用いて様々な歯周疾患の病態解析を試み、多くの成果を得た。その概要は次の通りである。1)7種類の歯周病原性細菌に対する重度歯周炎患者の血清IgG抗体価をELISA法により測定し、歯周疾患野進行度との関連性を検討したところ、B.gingivalisとA.actinomycetemcomitansが重要な役割を果たしていることが示された。2)歯周組織破壊における白血球機能の関与を調べる目的で、ダウン症患者の末梢血中の多形核白血球の走化能を測定したところ、多形核白血球の機能障害がダウン症患者の歯周組織破壊に関与していることが示された。3)活性化脂質である血小板活性化因子(PAF)について調べたところ、ヒト炎症性歯肉中に検出され、歯周疾患における炎症反応にPAFが関係することが明確にされた。4)末梢血多形核白血球機能に関連してアラキドン酸代謝における15-HETEの産生能を定量したところ、若年性歯周炎及び重度進行性歯周炎患者では産生能低下がみられたことから、これらの患者の末梢血多形核白血球の機能低下と関係が深いと考えられた。5)各種歯周病原性細菌の抗原性をImmunoblot法を用いて分析した。B.gingivalis W50、Veionella parvula ATCC17745、A.actinomycetemcomitansATCC9710については全菌体とouter membrane proteinsに分けて分析し、B.gingivalis 381株については全菌体を用いて分析した。この結果から、多種類の抗原蛋白質に対して患者の血清の強い反応が認められ、強い抗原抗体反応を示した各種細菌の抗原蛋白質に関する検索の重要性が示唆された。6)A.actinomycetemcomitansの抗原物質を明確にする目的でA.a.菌Y4株の抗原遺伝子のクロ-ニングを行い、抗原を発現している遺伝子として5つのクロ-ンを得ることができた。そしてクロ-ニングによる分析を行うことは今後、DNAブロ-ブやワクチン作成に寄与すると考えられた。最近の嫌気性菌の検索技術の進歩により、歯周疾患の発症と進行に関連する細菌が存在することが明らかになりつつある。歯周疾患は臨床上いくつかのタイプに分類されるが、各病型に特異的な細菌の存在も示唆されている。そこで、重度歯周疾患における歯周病関連細菌に対する免疫応答が病態との関連から重要視されつつある。今回重度歯周炎患者56名と健常者28名について、7種の歯周病関連菌に対する血清IgG抗体価をELISA法により測定した。患者群は年齢と骨破壊程度により若年性歯周炎(JP)高度進行性歯周炎(ADP)、成人性歯周炎(AP)に分類した。供試した細菌はBacteroides gingivalis B.loescheii,Fusobacteriam nucleatum,Actinobacillus actinomycetemcomitans,Eikenella corrodens, B.intermediusそしてCapnocytophaga ochraeaである。抗体価の評価は健常群の抗体価を基準にそれの【plus-minus】2SD以上のものについて抗体価の高低を決定した。

その結果、76.8%の患者にいずれかの菌種に対し高い抗体価が認められ、その多くはB.gingiralis,Ecovradenens,F.nucleatum,A.actinomycetemcomitassのうちの1種あるいは数種に対して抗体産生が抗進していた。抗体価が高い症例において、B.gingioalisが関連していたものは60.7%に観察された。しかし、B.gingiralisが単独に高いものは比較的少数(21.4%)であった。A.actinomycetemcomitansに対し高い抗体価を示した症例は12.5%であるが、この群は最も高度の骨破壊を伴っていた。一方、9症例(16.1%)に健常者の抗体価を下まわるものが認められた。そのうち3例はJPに属し、多形核白血球の走化能の低下が観察された。これらの症例には何らかの免疫機能の低下が考えられた。さらに、重度歯周炎患者10例のstap/aureusに対する好中球殺菌能を検討した研究からも10例中3例に殺菌能の低下が観察された。2つの研究から、重度歯周炎へ進行する過程で免疫応答の多様性が示された。今後病原性菌と生体応答の両面から病因を明らかにする必要が認められeの細菌学的、免疫学的な方法を用いて様々な歯周疾患の病態解析を試み、多くの成果を得た。その概要は次の通りである。1)7種類の歯周病原性細菌に対する重度歯周炎患者の血清IgG抗体価をELISA法により測定し、歯周疾患の進行度との関連性を検討したところ、B.gingivalisとA.actinomycetemcomitansが重要な役割を示していることが示された。2)歯周組織破壊における白血球機能の関与を調べる目的で、ダウン症患者の末梢血中の多形核白血球の走化能を測定したところ、多形核白血球の機能障害がダウン症患者の歯周組織破壊に関与していることが示された。3)活性化脂質である血小板活性化因子(PAF)について調べたところ、ヒト炎症性歯肉中に検出され、歯周疾患における炎症反応にPAFが関係することが明確にされた。4)末梢血多形核白血球機能に関連してアラキドン酸代謝における15-HETEの産生能を定量したところ、若年性歯周炎及び重度進行性歯周炎患者では産生能低下がみられたことから、これらの患者の末梢血多形核白血球の機能低下と関係が深いと考えられた。5)各種歯周病原性細菌の抗原性をImmunoblot法を用いて分析した。B.gingivalis W50、Veionella parvula ATCC17745、A.actinomycetemcomitansATCC9710については全菌体とouter membrane proteinsに分けて分析し、B.gingivalis 381株については全菌体を用いて分析した。この結果から、多種類の抗原蛋白質に対して患者血清の強い反応が認められ、強い抗原抗体反応を示した各種細菌の抗原蛋白質に関する検索の重要性が示唆された。6)A.actinomycetemcomitansの抗原物質を明確にする目的でA.a.菌Y4株の抗原遺伝子のクロ-ニングを行い、抗原を発現している遺伝子として5つのクロ-ンを得ることができた。そしてクロ-ニングによる分析を行なうことは今後、DNAプロ-ブやワクチン作成に寄与すると考えられた。
ヘムオキシゲナーゼ-1とM2マクロファージから見たループス腎炎の病態解析

ループス腎炎(LN)におけるM2マクロファージ(Mφ)の機能を解析した。活動性LNの糸球体にはHO-1発現が低下したM2Mφが浸潤し、M2 Mφ数と尿蛋白量は正の相関を認めた。ヒト単球から分化させたM2Mφへのtype IIFN刺激で、HO-1が低下し、HO-1転写抑制因子Bach1とIL-6の発現が増加した。Bach1欠損LNモデルマウスは生存期間延長と尿蛋白減量がみられ、これらはM2 Mφへの分化促進と腎でのHO-1増加が関係すると考えられた。LNにおいてM2Mφは炎症性に働くが、Bach1作用阻害によるHO-1発現促進を介したM2Mφの抗炎症作用の回復がLN治療に有用と考える。ループス腎炎(LN)は全身性エリテマトーデス(SLE)に併発する重要臓器病変であり,予後を左右する.マクロファージ(Mφ)を介した自然免疫応答がSLEの病態進展に重要であるが,以前の研究からSLEでは相対的なM2 Mφの機能低下が予想される.ヘムオキシゲナーゼ(HO)-1はM2 Mφに高発現し,種々の病態で抗炎症作用を示す.本研究は,1LN検体と2HO-1転写抑制因子Bach1欠損MRL/lprマウスの解析を通じて,SLE患者のM2 Mφの相対的機能低下の証明,HO-1発現誘導によるM2Mφの分化・機能促進と,LNの重症化抑制効果・治療効果の証明を目的としており,初年度は以下を行った.1LN腎生検標本の解析:まず,LN患者複数例の腎生検検体を用い,M2 MφのマーカーであるCD163やHO-1の免疫染色法の条件設定を行い,評価法を確立した.次に,LN患者40例の腎生検検体に対してCD163とHO-1の免疫染色を行い,浸潤細胞におけるM2Mφの割合とHO-1発現の程度を評価した.さらに,LNのISN/RPS分類の組織型,間質性腎炎・尿細管障害の程度,治療反応性,腎予後(蛋白尿や血清クレアチニン値の変化,透析の有無)との関連を解析した.ループス腎炎(LN)は全身性エリテマトーデス(SLE)の予後を左右する重要臓器病変である.マクロファージ(Mφ)を介した自然免疫応答がSLEの病態進展に重要であり,以前の研究からSLEでは相対的なM2 Mφの機能低下が予想された.ヘムオキシゲナーゼ(HO)-1はM2 Mφに高発現し,種々の病態で抗炎症作用を示す.本研究は,LN検体とHO-1転写抑制因子Bach1欠損MRL/lprマウスの解析を通じて,SLE患者のM2 Mφの相対的機能低下の証明,HO-1発現誘導によるM2Mφの分化促進,機能促進とそれによるLNの重症化抑制効果・治療効果の証明を目的とし,本年度は昨年度からの実験を継続し,以下の成果を得た.1LN腎生検標本の解析と臨床データとの比較;LN 19検体(17検体がISN/RPN分類のIIIまたはIV型,全例活動性病変を含む)で検討.糸球体にはM1 Mφに比べM2 Mφが多く浸潤し(p<0.01),生検時の蛋白尿と浸潤M1 Mφ,M2 Mφ数は各々相関した(r=0.56, r=0.66).興味深いことに,糸球体に浸潤したCD163陽性M2Mφのうち,HO-1発現細胞はごくわずかであった.このことから,活動性LNの環境下では,M2 MφのHO-1発現が低下し,それにより炎症が持続,促進される可能性が考えられた.2ヒトM2Mφのin vitro解析;健常人末梢血単球から分化させたM1Mφ,M2MφをLPS, IFNα2b,IFNβで刺激したところ,M2 Mφにおいて有意にHO-1 mRNA発現量が低下した.3Bach1欠損MRL/lprマウスの解析;MRL/lpr Bach1 -/-は野生型に比べ,生存期間が延長し,尿蛋白量は減量した.LN腎生検標本の解析,ヒト末梢血細胞を用いたin vitroの実験は予定通り進んでいる.一方,MRL/lpr Bach1 -/-の繁殖が進まず,マウス実験が予定より遅れている.現在,MRL/lpr Bach1 +/-同士での繁殖も行い,実験に用いるマウスの準備を行いつつ,平行してMRL/lpr Bach1 -/-と野生型の比較実験を行っている.今後繁殖が十分に進めば,まとまった数での比較実験ができる見込みである.ループス腎炎(LN)におけるM2マクロファージ(Mφ)の機能を解析した。LNにおいてM2Mφは炎症性に働くが、Bach1作用阻害によるHO-1発現促進を介したM2

Mφの抗炎症作用の回復がLN治療に有用と考える。ループス腎炎(LN)は全身性エリテマトーデス(SLE)の予後を左右する重要臓器病変である。マクロファージ(Mφ)を介した自然免疫応答がSLEの病態進展に重要であるが、以前の研究からSLEでは相対的なM2 Mφの機能低下が予想された。ヘムオキシゲナーゼ(HO)-1はM2 Mφに高発現し、種々の病態で抗炎症作用を示す。本研究は、LN検体とHO-1転写抑制因子Bach1欠損MRL/lprマウスの解析を通じて、SLE患者のM2 Mφの相対的機能低下の証明、HO-1発現誘導によるM2Mφの分化促進、機能促進とそれによるLNの重症化抑制効果・治療効果を証明することを目的とし、以下の成果を得た。1LN腎生検標本の解析;糸球体にはM2Mφの浸潤が優勢であったが、M2 MφのHO-1発現は低下していた。糸球体への浸潤M2Mφ数と尿蛋白量は正の相関を認めた。3Bach1欠損MRL/lprマウスの解析;Bach1欠損マウスは、同種野生型に比べ、有意に生存期間が延長し、尿蛋白量が減少した。Bach1欠損マウスの腎組織では、CD163とHO-1発現量が増加し、IFNα発現量は低下していた。Bach1欠損マウスへのLPS腹腔内投与で得たMφは、CD163とHO-1発現が亢進していた。以上から、LNではM2 MφのHO-1発現が低下し炎症性に働くこと、Bach1作用の阻害によりHO-1発現促進を介してM2 Mφの抗炎症作用を回復させることを示した。Bach1はLNの治療ターゲットとなりうる。基本的には平成27年度の研究計画を継続する.平成26年度,平成27年度にてMRL/lprマウスにおける蛋白尿,抗ds-DNA抗体値,補体価などのパラメータ評価法や腎組織の評価時期・評価法については確立しており,MRL/lpr Bach1 -/-マウスの数が確保でき次第,解析を進める.さらに,平成27年度にtypeIIFNとM2 Mφ,HO-1発現に関しての新たな知見が得られたことから,MRL/lpr Bach1 -/-におけるtypeIIFNとの関連性についての解析を加える.得られた結果を取りまとめ,論文投稿を目指す.リウマチ膠原病1LN腎生検標本の解析については,検討症例数・検体数を増やし,初年度と同様の解析を進める.当科のあるLN例約100件分のデータを収集し,解析を行う予定である.2Bach1欠損MRL/lprマウスの解析については,実験に用いるMRL/lpr Bach1 -/-マウスが十分に確保できた時点で,初年度に確立した評価法を用いて野生型との比較を行う.
不均一サイクロトロン共鳴における波動吸収の定量的解析

磁気閉じ込めプラズマの波動加熱を解析するためには、不均一高温プラズマ中の電磁波の吸収機構を明らかにすることが不可欠である。本研究では、加熱に本質的でありながらこれまで近似的にしか取り扱われていなかった不均一磁場中のサイクロトロン共鳴近傍における波動の伝播・吸収を定量的に解析する手法を確立することを目的としている。まず、電磁波との非線形相互作用による統計性を考慮に入れてミラー磁場中の粒子軌道の解性を行った。サイクロトロン共鳴における電磁波との相互作用により粒子軌道が統計性を示す条件を求め、数値計算により確かめた。その結果、通常の加熱実験に用いられている程度の振幅では、粒子運動は統計的となり、サイクロトロン共鳴を通過する毎の波の位相に相関がなくなることが示された。つぎに、不均一の特性長が波長と同程度である場合の波の伝播・吸収を自己無憧着に解析するために、不均一磁場中の軌道を無摂動軌道として粒子運動論的解析を行い、波動を記述する微積分方程式を導いた。そして、一次元不均一モデルに適用し、サイクロトロン共鳴の強磁場側から入射する遅進波(右回り円偏波)の反射・吸収を、有限要素法を用いて数値解析した。磁場勾配が緩やかな場合には遅進波はほぼ完全に吸収されて反射はなく、これまでの冷たいプラズマ近似の解析結果と一致する。しかし、磁場勾配が非常に強くなると波の一部がサイクロトロン共鳴で反射される。これは有限温度の効果によりサイクロトロン共鳴で波数が発散せずに0となるためである。いずれの場合にも吸収パワーの空間分布が求められ、温度や密度に対する依存性が調べられた。これらの結果は従来の幾何光学近似では取り扱えなかった問題であり、本研究によって初めて定量的解析が可能になった。