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複合環境下における破壊の物理化学と制御システム

構造物の破壊事故を未然に防ぐために,力学環境,化学的環境,放射線環境あるいは超高温環境などが重畳して生じる複合環境下における材料・構造信頼性を確保することは極めて重要である.一般に局所的な損傷が経年的に拡大して大きな損傷に至る場合が多く,構造物の損傷を局所的段階で検出・評価することが不可欠になる.21世紀の科学技術はより微細,高速,高効率,高温高圧化を目指しており,その結果として材料が曝される環境は以前にも増して厳しいものになると考えられる.本研究プログラムの目的は破壊の力学とメカニズムに関して総合的な研究を実施し,構造物の破壊防止システムを構築することである.単に力学的環境下においては破壊力学的アプローチなど巨視パラメータによる構造設計や安全評価が有効であるが,き裂先端における物理化学的反応は破壊において重要な役割を示し,この反応が起こる環境下においては従来の巨視パラメータによる手法では限界があるのは明らかである.よって,複合環境下における破壊の機構解明のためには,破壊物理化学の観点からの局所的アプローチが必須である.この場合,局所材料特性,き裂先端における溶液環境などの局所情報・環境の計測が不可欠であり,き裂先端におけるひずみや微小欠陥計測も同様に重要である.このような局所情報計測の精度は数nmから数100μm,あるいは数10nlから数μlに及ぶ部材寿命を支配する様々な局所情報の統合による局所パラメータに基づいて,き裂発生,き裂進展初期段階に関する研究を行うことが特に重要である.本研究プログラムにおいては,下記の研究領域について研究がなされた.(I)破壊の物理化学的機構解明(II)-1局所材料情報計測の高精度化研究(II)-2局所環境情報計測の高精度化研究(II)-3局所力学情報計測の高精度化研究(II)-4局所欠陥情報計測の高精度化研究(III)局所情報の統合による破壊予測システムの構築各研究課題は,各研究グループにより破壊物理化学,粒界工学,超音波顕微鏡,知的計測,複雑系破壊,損傷計測等の分野で国際的に高い評価を得る成果をあげてきた.本プログラム終了後は,具体的拠点形成として「破壊制御システム研究施設」を廃止・転換し「エネルギー安全科学国際研究センター」を新たに設置し,研究組織の有機的連携,研究設備,研究ネットワークを維持し,中核的国際研究拠点としての研究活動のより一層の推進を図っている.構造物の破壊事故を未然に防ぐために,力学環境,化学的環境,放射線環境あるいは超高温環境などが重畳して生じる複合環境下における材料・構造信頼性を確保することは極めて重要である.一般に局所的な損傷が経年的に拡大して大きな損傷に至る場合が多く,構造物の損傷を局所的段階で検出・評価することが不可欠になる.21世紀の科学技術はより微細,高速,高効率,高温高圧化を目指しており,その結果として材料が曝される環境は以前にも増して厳しいものになると考えられる.本研究プログラムの目的は破壊の力学とメカニズムに関して総合的な研究を実施し,構造物の破壊防止システムを構築することである.単に力学的環境下においては破壊力学的アプローチなど巨視パラメータによる構造設計や安全評価が有効であるが,き裂先端における物理化学的反応は破壊において重要な役割を示し,この反応が起こる環境下においては従来の巨視パラメータによる手法では限界があるのは明らかである.よって,複合環境下における破壊の機構解明のためには,破壊物理化学の観点からの局所的アプローチが必須である.この場合,局所材料特性,き裂先端における溶液環境などの局所情報・環境の計測が不可欠であり,き裂先端におけるひずみや微小欠陥計測も同様に重要である.このような局所情報計測の精度は数nmから数100μm,あるいは数10nlから数μlに及ぶ部材寿命を支配する様々な局所情報の統合による局所パラメータに基づいて,き裂発生,き裂進展初期段階に関する研究を行うことが特に重要である.本研究プログラムにおいては,下記の研究領域について研究がなされた.(I)破壊の物理化学的機構解明(II)-1局所材料情報計測の高精度化研究(II)-2局所環境情報計測の高精度化研究(II)-3局所力学情報計測の高精度化研究(II)-4局所欠陥情報計測の高精度化研究(III)局所情報の統合による破壊予測システムの構築各研究課題は,各研究グループにより破壊物理化学,粒界工学,超音波顕微鏡,知的計測,複雑系破壊,損傷計測等の分野で国際的に高い評価を得る成果をあげてきた.本プログラム終了後は,具体的拠点形成として「破壊制御システム研究施設」を廃止・転換し「エネルギー安全科学国際研究センター」を新たに設置し,研究組織の有機的連携,研究設備,研究ネットワークを維持し,中核的国際研究拠点としての研究活動のより一層の推進を図っている.平成11年度においては以下の具体的課題について研究を推進した。(1)破壊の物理化学的機構解明(a)破壊の物理化学的機構解明を、環境助長割れにおける重要力学因子の評価及び複雑系破壊の観点より研究を推進した。またそのため、進展き裂先端局所水化学計測システム装置を設備し、高度に水管理された環境助長割れ試験が可能となった。(b)低ひずみ速度負荷装置付接触電気抵抗測定装置(平成11年度民間等との共同研究により購入)を開発し、変形活性表面上に形成される酸化膜における応力及び変形効果の検討に着手した。(c)転位群と水素の固着相互作用を考慮に入れることにより、転位群の逆集積物理モデルを構築した。(d)複雑系破壊については、数値シミュレーションコードの開発に着手し、岩石の開口型き裂進展とせん断型き裂進展の遷移挙動に関して、巨視き裂に先行する引張破壊き裂の発生が支配的であることを明らかにした。(II)

(1)局所材料情報の計測に関する研究(i)経年劣化のメカニズム研究経年劣化部材として環境助長割れ、ガスタービン用耐熱材料及びコーティング部材について材料情報計測に主眼をおいて研究を行った。き裂先端及び皮膜/母材あるいはコーティング/母材界面の材質劣化を明らかにした。(ii)粒界制御工学粒界設計制御による高温酸化脆性の制御に関する研究及び強磁性圧粉体の磁場中焼結について研究を進め、それぞれ粒界性格分布の制御とともに酸化の経路となる粒界の連結性が重要な因子となることを明らかにした。さらに、鋭敏化したニッケル合金をFE-TEMで観察し、電子回折菊池線解析による結晶粒界構造のキャラクタリゼーションと、EDXによる結晶粒界近傍のクロム濃度分析を詳細に行い、炭化物析出の結晶方位的特徴との間に法則を見出した。また、照射誘起応力腐食割れ機構解明のため、オーステナイト系ステンレス鋼粒界組成模擬合金を試作し、加圧水型環境中におけるSi、沸騰水型環境におけるSがき裂進展加速因子であることを明らかにした。(II)(2)局所環境情報計測き裂内溶液評価のためのマイクロサンプリング手法を改良し、4μlのサンプリング手法を考案し微量不純物アニオン種のき裂先端への濃縮プロセスを明らかにした。また、接触電気抵抗法により温度変動を繰り返し、酸化性(電位)の繰り返しによる表面皮膜の劣化を明らかにし、皮膜形成のヒステリシス及びその半導体的特性を明らかにした。また、き裂進展速度に及ぼす試験片板厚効果を検討し、き裂内液性が板厚により異なりそれがき裂進展特性に重要な役割を果たしていることを明らかにした。(I〓3)局所力学情報計測耐熱コーティング部材の経年劣化に大きな役割を果たしている界面の残留応力及び界面応力の評価のため、電磁気的物性の応力依存性、超音波特性評価、微小領域X線回折(平成11年度購入)及びラマン分光法(平成11年度購入)により、コーティング界面における局所的応力計測を行い、局所応力の計測を開始し、データ集積中である。また、ナノ領域弾性特性評価のため、超音波原子間力顕微鏡用のカンチレバーセンサの試作を行い、予備的な計測に着手した。(II)(4)局所欠陥情報計測欠陥を高感度・高精度そして高速に計測するため、本研究グルーブにおいて開発・着手された種々の手法について破壊制御の観点より研究を進めた。具体的には集中誘導型交流電位差法、磁気光学(ホール)素子、微小アンテナ法、マイクロ波探傷法、渦電流探傷法、超音波法について検討を進め、高精度化を推進し、従来にない新しい手法の提案の見通しを得た。(III)高温高圧水中におけるメカノケミカルなき裂の発生・進展・合体過程の連続的観察と、電気化学的ノイズ計測に関する実験的研究とデータベース化による診断手法としての可能性に着手した。本年度購入した進展き裂先端局所水化学計測システムにより、高温高圧水中におけるき裂発生、成長、合体過程の直接観察が可能となった。平成12年度においては、以下の具体的課題について研究を推進した。(I)(1)破壊の物理化学的機構解明(a)有限要素法を用いた数値シミュレーション手法を開発した。
放射線と生物学的応答修飾物質、増感剤との相互作用及び治療効果増強に関する研究

放射線治療にBRMを併用する意義について生物学的に評価し、また化学的に解析した。1)移植腫瘍の局所照射単独とBRM併用の治療効果について、局所制御率(TCD_<50>)、腫瘍成長(容積、重量)遅延時間から求めた等効果線量を検討した結果、線量修飾値(DMF)はOKー432,MKー1では1.21.4が得られた。MCXー912併用でも、高線量域では1.21.4であるが、低線量域では2.0に達し、多分割照射(1回低線量)に併用することの有用性が示唆された。SPG,PSKでも成長遅延が有意に認められた。また、SPGにILー2を併用することによって、さらに大きな効果が得られた。低酸素性細胞放射線増感剤KUー2285を併用すると、DMFは1.8であったが、これにさらにMCXー912を併用すると、DMFは2.0に修飾された。なお、増感剤にBRMを併用して治療効果を高めることも、本研究の目的のひとつであるが、増感剤の生体防禦に係わる免疫機構の障害を検討した結果、L3T4,Lytー2,GA1などのマウス末梢血リンパ球サブセットには影響を与えなかった;2)Lewes肺癌の皮下移植後、早期および進行期に局所照射し、肺転移数を検討した結果、SPGを併用することによって転移は有意に抑制された。しかし、生存率には有意差が認められなかった;3)局所照射後の腫瘍組織はOKー432,SPGの併用で、helper/inducer T,suppressor/cytotoxic Tの浸潤が著明であった;4)マウス全身照射後の造血系に対する防護、回復効果を検討した結果、GーCSFは末梢血顆粒球を、NMFは内因性脾コロニー形成を有意に増加させ、回復、防護効果を認めた;5)MCXー912は58%が有機成分で、その72%は21種類からなる蛋白と、12%の糖分であることが分かった。また、増感剤とNMFの各々の有効成分を結合させた物質(KINー806)が合成され、現在、照射に併用した場合の生物学的効果を検討中である。
脱髄機構と非免疫学的主要組織適合複合体(MHC)についての研究

我々は、先に非免疫学的現象であるWaller変性によって主要組織適合複合体(MHC)ClassII(Ia)抗原陽性のミクログリアが誘導されることを見い出した(J.Nueoimmunol.,1989)。今回我々はこの非免疫学的に出現したIa抗原陽性ミクログリアがどのように免疫学的事象と関わり合いを持つかについて検討した。Lewisラットを麻酔下に、大脳皮質の背外側領域のcoldlesionを作製、或は片側眼球を摘出した後、3,5,10日目にEAE細胞を移入した。すなわちモルモットのMBPで感作したLewisラットから脾細胞を採取し、MBPと共に3日間培養、2ー4x10^7の細胞を心腔内に注入した。細胞移入後2ー21日目にそれぞれ潅流固定し、浮遊切片或はパラフィン切片にて免疫染色(ABC法)および一般染色を施し、観察した。対照として正常ラットの脾細胞をMBPを添加せずに培養し、同様に移入した。一次抗体として、抗Ia抗体(OXー6)、抗T細胞抗体(W3/13、OXー8)、抗ミクログリア抗体(OXー42)を用いた。感作後5ー14日目のラットにおいて、通常認められるEAE病巣の他に、Waller変性の部位に一致して炎症細胞浸潤が認められた。すなわちcoldlesion例では視床領域に、片側眼球摘出例では対側の視索、上丘に、Ia抗原陽性ミクログリアの集積領域に一致して、単核球を主体とする著明な細胞浸潤が認められた。これらの単核球にはW3/13またはOXー8陽性Tリンパ球が含まれていた。以上の実験結果は、Waller変性によって非免疫学的に誘導されたIa抗原陽性ミクログリアが中枢神経内の一連の免疫反応を惹起せしめるトリッガ-となりうることを示したものであり、免疫神経疾患と考えられている多発生硬化症の発症あるいは再燃の機構を考える上で重要な現象であると思われる。我々は、実験的アレルギ-性脳脊髄炎(EAE)の組織破壊について主に形態学的側面から研究してきた(Acta Neuroーpathol.,1989)。その中で主要組織適合複合体(MHC)ClassII(Ia)抗原陽性細胞の出現に焦点を当て検討した結果、この陽性細胞はミクログリアでありWaller変性によって誘導されることを見い出した(J.Nueoimmunol.,1989)。今回我々は、このWaller変性によって誘導される、ミクログリアのIa抗原陽性の発現が中枢神経(CNS)においてどのような役割を果たすのかを検討した。まずラットのCNS組織に機械的障害(皮質の寒冷障害、眼球摘出)を加えて、Waller変性を惹起しておき、そのラットにmyelin basicprotein(MBP)で感作したラット脾細胞を移入して、受身EAEを作製した。典型的EAEの病巣に加えて、Ia抗原陽性ミクログリアの分布に一致して、明かな炎症像が出現した。すなわち寒冷障害の場合は同側の視床、眼球摘出の場合は同側の視神経、対側の視索、上丘にそれぞれ炎症像が認められた。これらの部位はEAEの好発部位とは異なっており、更に、免疫組織学的に浸潤T細胞の分画を検索したところ、EAEと同じ分画であった。すなわちEAEの非好発部位にEAEが発症していることが示された。

以上のデ-タは非免疫学的刺激で起こったWaller変性、もしくはその部位に浸潤しているIa抗原陽性のミクログリアがEAEの発症に重要な役割を担っていることを示唆するものであり、脱髄の発症機序を解明する一端となるであろう。我々は、先に非免疫学的現象であるWaller変性によって主要組織適合複合体(MHC)ClassII(Ia)抗原陽性のミクログリアが誘導されることを見い出した(J.Nueoimmunol.,1989)。今回我々はこの非免疫学的に出現したIa抗原陽性ミクログリアがどのように免疫学的事象と関わり合いを持つかについて検討した。Lewisラットを麻酔下に、大脳皮質の背外側領域のcoldlesionを作製、或は片側眼球を摘出した後、3,5,10日目にEAE細胞を移入した。すなわちモルモットのMBPで感作したLewisラットから脾細胞を採取し、MBPと共に3日間培養、2ー4x10^7の細胞を心腔内に注入した。細胞移入後2ー21日目にそれぞれ潅流固定し、浮遊切片或はパラフィン切片にて免疫染色(ABC法)および一般染色を施し、観察した。対照として正常ラットの脾細胞をMBPを添加せずに培養し、同様に移入した。一次抗体として、抗Ia抗体(OXー6)、抗T細胞抗体(W3/13、OXー8)、抗ミクログリア抗体(OXー42)を用いた。感作後5ー14日目のラットにおいて、通常認められるEAE病巣の他に、Waller変性の部位に一致して炎症細胞浸潤が認められた。すなわちcoldlesion例では視床領域に、片側眼球摘出例では対側の視索、上丘に、la抗原陽性ミクログリアの集積領域に一致して、単核球を主体とする著明な細胞浸潤が認められた。これらの単核球にはW3/13またはOXー8陽性Tリンパ球が含まれていた。以上の実験結果は、Waller変性によって非免疫学的に誘導されたIa抗原陽性ミクログリアが中枢神経内の一連の免疫反応を惹起せしめるトリッガ-となりうることを示したものであり、免疫神経疾患と考えられている多発性硬化症の発症あるいは再燃の機構を考える上で重要な現象であると思われる。
微小振動刺激による細胞の増殖・分化制御の基礎研究

申請者は、細胞内での反応を伝達する分子群が核膜、細胞膜および細胞骨格上に存在することに着目し、それらに存在するタンパク質の固有振動と共鳴するエネルギーを与えることによって、個別にタンパク質を活性化あるいは不活性化できるのではないかと考えている。本研究では、ナノメータレベルの微小な機械振動の付加による細胞機能制御法を開発し、細胞の機能変化についての分子レベルでの考察をすることを目的とし、1)微小振動装置の改造・改良、2)微小振動による細胞増殖・接着制御の評価、3)細胞機能の評価法の確立については検討した。初年度は、長時間の駆動と高周波数での駆動が可能な装置の開発を試みた。本年度は、昨年度に引き続き、振動付加時のマクロ観察による網羅的情報収集として、光学顕微鏡下での種々の細胞の接着・増殖を観察した。初代培養系のなかでも周辺環境変化に敏感な幹細胞に焦点をあて、ヒト間葉系幹細胞(hMSC)の分化誘導について検討を行った。hMSC培養にナノ振動を付加することにより、接着細胞の増加が示され、また、細胞の接着形態にも振動の有無による差異が観察された。細胞の分化について、染色により判別を試みたが、明確な効果は得られなかった。PC12細胞を用いた初年度の検討では、分化誘導因子の併用で有意な分化促進が示されたが、hMSCの場合には、より長時間の振動付加が必要であると推察された。以上の結果は、微小振動の生理学的意義を理解するうえでの新しい知見と考えられる。分化誘導における物理刺激については、細胞分化のタイミングと刺激付加のマッチングが重要と考えられた。(662字)申請者は、細胞内での反応を伝達する分子群が核膜、細胞膜および細胞骨格上に存在することに着目し、それらに存在するタンパク質の固有振動と共鳴するエネルギーを与えることによって、個別にタンパク質を活性化あるいは不活性化できるのではないかと考えている。本研究では、ナノメータレベルの微小な機械振動の付加による細胞機能制御法を開発し、細胞の機能変化についての分子レベルでの考察をすることを目的とし、1)微小振動装置の改造・改良、2)微小振動による細胞増殖・接着制御の評価、3)細胞機能のミクロ評価法の確立については検討している。本年度は、1)として、長時間の駆動と高周波数での駆動を行うために、装置の小型・軽量化を試みた。2)に関して、振動付加時のマクロ観察による網羅的情報収集として、光学顕微鏡下での種々の細胞の接着・増殖を観察した。樹立系細胞の場合は、これまでの結果と同様に、微小振動付加による変化は示されなかった。初代培養系においては、振動付加による接着細胞の増加が示され、また、細胞の接着形態にも振動の有無による差異が観察された。また、細胞の分化について、形態観察にて分化状態が観察できるPC12細胞を用いて振動付加時の突起伸張を評価した。振動付加のみでは、その有無による差異は示されなかったが、分化誘導因子の併用では、有意な分化促進が示された。3)として、上述の振動付加時のマクロ観察にて変化が大きかった条件について、分化に関与する遺伝子群の発現をRT-PCR法にて評価した。振動付加後の初期段階で分化関連遺伝子の発現増加が示された。また、得られた細胞変化現象において、マクロレベルと分子レベルとの相関が得られたことは、本研究の更なる推進における有用な結果と考えられる。(662字)
コンピュータウイルス撃退のためのセキュリティモデルの開発と性能評価

コンピュータネットワークを基本とした現在の高度情報化社会において,インターネットは不可欠な情報伝達媒体として認識されているが,同時にコンピュータウィルスの感染やサイバーテロなどの脅威に常にさらされているといっても過言ではない.本研究では,ウィルス撃退方法を確率モデルで記述し,コンピュータウィルス撃退のためのセキュリティモデルの開発を行う.さらに,期待ウィルス感染数やウィルス感染爆発確率,コンピュータウィルス撃退までの時間に関する尺度を定量的に導出することにより,当該ウィルス撃退方法の性能評価を行う.これにより,本研究で提案する自律的ウィルス撃退用セキュリティモデルの有効性を定量的に評価出来る.17年度は,これまでの研究成果を統括するとともに,開発されたセキュリティモデルの性能評価ならびに実証分析を行った.(1)評価実験:コンピュータネットワーク(PC数)の規模とウィルスの繁殖速度(推移確率行列)に応じてモデルの定量的な比較を行い,2つのモデルの特性について論じた[土肥].(2)模擬実験によるシステム評価:模擬実験では,研究室内に擬似的に構築されたLANシステム上で2種類のセキュリティモデルに基づいた耐ウィルス設計と避ウィルス設計を比較し,大規模なネットワークサイズを想定したシミュレーション実験を通じて,避ウィルス設計に対する耐ウィルス設計の頑強性を調べ,評価実験で得られた知見をより大規模なネットワークにおいて立証することを試みた.[土肥,岡村].上述の研究と平行しながら,初年度に達成した理論的知見,並びに実証研究の結果を内外で開催される学術会議で発表した.平成15年度は主に,コンピュータウィルスの自律的撃退モデルの解析,大規模マルコフモデルの解析,インターネットトラヒックの計測を行った.まず,コンピュータウィルスの自律的撃退モデルとしてウィルスへの感染が発見されると関連する経路に警告を発するキルシグナルモデルを連続時間マルコフ連鎖によって記述し,ウィルス感染と自律的撃退の時間的挙動をモデル化した.次に,大規模マルコフモデルの解析では,ソフトウェアの予防保全(若化)を実施するためのセミマルコフモデルを解析するための数値解析を行い,アルゴリズムの比較を行った.最後に,インターネットトラヒックの計測では,広島大学に設置している研究室内LANのトラヒックを計測し,キルシグナルモデルにおける時間遅れ(シグナル配信時間)をパラメータとして獲得することに成功した.ソフトウェア若化スケジュールを決定するためのセミマルコフモデルの解析結果は,電子情報通信学会論文誌(A)ならびにIEICE Transactions (A),(B),(D)において発表された.また,コンピュータウィルスの自律的撃退モデルの解析結果の一部は情報処理学会論文誌において公表予定である.実際のインターネットアクセスデータを計測し,不正アクセスの統計的検知を行った研究成果は,2004年度に開催予定の国際会議において発表する予定である.ここでは,送受信したパケット数やバイト数の相関を考慮し,不正アクセス確率の定量的評価を行った.平成16年度は,プレデターモデルとキルシグナルモデルの性能比較を行った.コンピュータネットワーク(PC数)の規模とウィルスの繁殖速度(推移確率行列)に応じてモデルの定量的な比較を行い,2つのモデルの特性について論じた.さらに,プレデターモデルとキルシグナルモデルの混合モデルの可能性について調査し,最良のコンピュータウィルス自律的撃退モデルを開発した.さらに,コンピュータウィルス自律的撃退プロトコルの開発を行った.評価実験と平行して,プレデターモデルやキルシグナルモデルを実際のサーバ管理システム上に実装するために必要なプロトコルの開発を行った.これにより,本研究で提案するウィルス撃退モデルをソフトウェアとして実現することが可能となり,コンピュータウィルスの撃退を目的とした基本システムを構築することが出来たと言える.また,模擬実験によるコンピュータウィルス自律的撃退システムの評価を行い,コンピュータウィルスアボイダンス(避ウィルス設計)とコンピュータウィルストレランス(耐ウィルス設計)の有効性を比較・検証した.具体的には,実際のLANシステム内でセキュリティモデルの性能を実証した上で,PC数が極端に増加した場合の大規模ネットワークを想定したシミュレーション実験を行った.まず模擬実験では,研究室内に擬似的に構築されたLANシステム上で2種類のセキユリティモデルに基づいた耐ウィルス設計と避ウィルス設計を比較した.次に,避ウィルス設計に対する耐ウィルス設計の頑強性を調べ,評価実験で得られた知見をより大規模なネットワークにおいて立証することを試みた.コンピュータネットワークを基本とした現在の高度情報化社会において,インターネットは不可欠な情報伝達媒体として認識されているが,同時にコンピュータウィルスの感染やサイバーテロなどの脅威に常にさらされているといっても過言ではない.本研究では,ウィルス撃退方法を確率モデルで記述し,コンピュータウィルス撃退のためのセキュリティモデルの開発を行う.さらに,期待ウィルス感染数やウィルス感染爆発確率,コンピュータウィルス撃退までの時間に関する尺度を定量的に導出することにより,当該ウィルス撃退方法の性能評価を行う.これにより,本研究で提案する自律的ウィルス撃退用セキュリティモデルの有効性を定量的に評価出来る.17年度は,これまでの研究成果を統括するとともに,開発されたセキュリティモデルの性能評価ならびに実証分析を行った.(1)評価実験:コンピュータネットワーク(PC数)の規模とウィルスの繁殖速度(推移確率行列)に応じてモデルの定量的な比較を行い,2つのモデルの特性について論じた[土肥].(2)模擬実験によるシステム評価:模擬実験では,研究室内に擬似的に構築されたLANシステム上で2種類のセキュリティモデルに基づいた耐ウィルス設計と避ウィルス設計を比較し,大規模なネットワークサイズを想定したシミュレーション実験を通じて,避ウィルス設計に対する耐ウィルス設計の頑強性を調べ,評価実験で得られた知見をより大規模なネットワークにおいて立証することを試みた.[土肥,岡村].上述の研究と平行しながら,初年度に達成した理論的知見,並びに実証研究の結果を内外で開催される学術会議で発表した.
世界におけるエキノコックス、テニア条虫の種分化、分子共進化研究

雌雄同体である条虫の生殖戦略は自家受精であるが、(1)無鉤条虫とアジア条虫の交雑個体が、両種が同所的に分布している地域で、(2)有鉤条虫の2つの遺伝子型、アジアとアフリカ型がマダガスカルで同所的に分布し、交雑個体がそれぞれ確認された。多包条虫ならびに狭義の単包条虫の遺伝子多型と地理分布についての新知見が得られた。これら成果は条虫種間、種内変異を正確に検出できる遺伝子診断、免疫診断法を確立できた結果である。中国(青海省)、モンゴル(ウランバートル)、インドネシア(バリ)、ブラジル(サンパウロ)を訪問し、エキノコックス属、テニア属条虫を入手し、さらにマダガスカルからも有鉤条虫サンプル、ヨーロッパ各国、オーストラリアの共同研究者からも、貴重なサンプルを郵送してもらった。これらのサンプルを用い、複数個のミトコンドリア遺伝子、核遺伝子をマーカーとして用い、分子分類学的再検討を実施した。これまでに判明してきている成績は(1)テニア属条虫も大きく2群に分かれること、(2)人体寄生テニア属条虫3種類のうち、無鉤条虫とアジア条虫の交雑個体がタイ、中国から少なからず発見されたこと、(3)これまでEchinococcus granulosus sensu lato(単包条虫)1種類とみなされていたものは5種類(Echinococcus granulosus sensu strict, E.equinus, E.ortoleppi, E.canadensis, E.felidis)に再分類されること、(4)エキノコックス属条虫はE.multilocularis, E.vogeli, E.oligarthrus, E.shiquicusを合わせ、計10種類に分類できること、(5)北半球に分布しているE.multilocularis(多包条虫)は4群に分かれること、(6)ヒトでの単包虫症をひき起こすE.granulosus s.s.について南米ペルーの個体群と中国新疆ウイグル自治区ならびに青海・四川省に分布している個体群についてhaplotype解析を実施した結果、中国国内、ペルーいずれの地域でも基本タイプは全く同じであること、すなわち、非常に小さな母集団が世界に拡散したことが強く示唆される結果であったこと、(7)中国の青海・四川省に分布している多包条虫のhaplotypeも同様に非常に小さな母集団から派生したと推定される結果が得られたこと、それに引き換え(8)青海・四川省に分布している新種、E.shiquicusのhaplotypeにはbottle neck効果が全く認められず、もともとこのチベット高原に分布していた固有種であること、(9)上記(5)でこれまで3群(北アメリカ、アジア、ヨーロッパ)ならびに、中国の内モンゴルの孤立個体とされていたE.multilocularisがモンゴルからの多包虫症患者サンプル追加により、内モンゴルのhaplotype個体が2例追加され、内モンゴル個体を内モンゴル群として記載した。中国、モンゴル、インドネシア、タイでテニア条虫、エキノコックス条虫のサンプリングならびに疫学調査を実施した。中国、四川省では無鉤条虫とアジア条虫の交雑個体が新たに発見された。交雑個体が発育すると期待されるブタの検査を実施したが、雑種個体の幼虫はまだ発見されていない。モンゴル北西地域でのエキノコックス条虫調査を実施したが、まだ発見に至らない。猟師に依頼し冬場にキツネ、オオカミの買い入れを実施し、これから剖検する段階である。エキノコックス症患者病理標本を用いる遺伝子解析から多包条虫、単包条虫にモンゴル特有の遺伝子系の存在が判明し始めている。インドネシア、バリ島における10年間の調査で遂に北東部の山村で有鉤条虫症患者が初めて発見された。嚢虫症流行に関する疫学調査が期待される。タイ北西地域のTaq県、ミャンマー国境沿いのカレン族住民から多数の有鉤条虫症患者が発見された。嚢虫症流行に関する疫学調査が必要である。以上、アジア各国で致死的な嚢虫症を引き起こす有鉤条虫の分布地域(村落)を特定できた。有鉤条虫の遺伝子解析から国ごとに特徴ある遺伝子が見つかっており、嚢虫症患者がどの国で感染したかを特定できる可能性が確認された。ロシア人研究者を招へいし、ロシアにおける上記条虫に関する遺伝子解析が進展し、中国、モンゴル、ロシア、カザフスタン、キルギスタン地域における遺伝子解析が可能になった。エチオピアから入手したテニア条虫の遺伝子解析から新種テニア条虫が発見されている。またマダガスカルから入手した有鉤条虫の遺伝子解析から、アジア型とアフリカ型が混在すること、両型間の中間型(交雑個体)も発見された。これは寄生虫の生殖戦略上大きな発見になる。人体寄生エキノコックス条虫ならびにテニア条虫の地理的拡散、起源を探る研究が(1)モンゴルでのサンプル、(2)ロシア人研究者の招へい、(3)無鉤

条虫とアジア条虫が同所的に分布している中国、四川省で前年度に入手したサンプル、(4)中近東から入手した単包虫(Echinococcus granulosus)サンプル、(5)エチオピアのハイエナから採取したテニア属条虫サンプルの解析を通して大きく進展した。(1)モンゴルの野生動物寄生エキノコックス条虫は2種類、オオカミから確認された単包条虫(Echinococcus canadensis)、多包条虫(モンゴル型)がアカギツネからだけ発見され、モンゴル型の好適宿主と期待されたコサックギツネからは発見されていないこと、(2)ロシア人研究者との共同研究からサンクトペテルブルグ市内で飼育されていた家猫が単包虫症(E.granulosus)に罹患していたこと(Konyaev et al. 2011. J Helminthol in press)、ロシア領アルタイ地域の病院で確認されたエキノコックス症は単包虫症(E.granulosus, E.canadensis)と多包虫症(アジア型)であること(Konyaev et al. 2012. Parasitol Int in press)、(3)無鉤条虫とアジア条虫の交雑個体が、これまでに発見されていたタイ以外に、中国四川省チベット族居住地からも確認された(Yamane et al. 2012. Parasitol Int ; Nkouawa et al. inprep.)。(4)世界に分布している単包虫(E.granulosus)のミトコンドリア遺伝子多型解析から中近東、イランから採取されたサンプルの遺伝子多型が最も多く、起源的にこれまで知られている単包虫(E.granulosus)の中で最も古いと推定された(Yanagida et al. 2012. submitted)。(5)エチオピアのハイエナ寄生テニア条虫が人体寄生有鉤条虫にもっとも近縁であると推定されており、ハイエナから採取された条虫の解析が始まっている。これまで未記録のテニア条虫数種が含まれている可能性が出てきている(Hailemarian et al. in prep.)。
IVR患者放射線被曝測定用リアルタイム線量計の開発

X線透視撮影下でのカテーテルインターベンション(IVR)は、患者の生命予後改善に極めて有用である。一方現在、IVRに伴う患者被曝は非常に重要な問題となっている。放射線障害回避のためIVR時の患者放射線被曝線量のリアルタイム測定評価が重要であり、それによって放射線障害が起こる前にIVRを中断すること等も可能である。しかし実用的なIVR用リアルタイム線量計は現在無い。よって当研究は、小型固体X線シンチレータ検出部と光ファイバーを用いた、IVR用リアルタイム患者被曝線量計の開発研究を行った。IVR時の患者放射線障害を回避するため、高感度でX線透過性が良く、かつ耐久性に優れそして毒性のない小型固体X線シンチレータと光ファイバーケーブルを用いた「リアルタイム患者放射線被曝線量計」を開発する。そのため、以下の基礎的検討を行った。1.固体X線シンチレータの特性評価:多数の固体X線シンチレータを用いて基礎的検討を行った結果、Y(イットリウム)系のX線シンチレータが有用であり、なかでも、Y_2O_2S蛍光体およびY_2O_3蛍光体は、医用X線領域において、感度やエネルギー特性が良好であることが分った。さらにこれらのX線シンチレータの発光波長は、長波長であり受光検出部として使用するフォトダイオードと波長がマッチングするため好都合であった。今後引続き、さらに高性能なX線シンチレータを探索する予定である。2.X線検出部の配置位置の検討:X線検出部を患者の最大皮膚線量部位に配置する必要があるため、冠動脈IVRにおける患者最大皮膚線量位置の分析を行った。実際に放射線皮膚障害(皮膚紅はん)を発症した数例における初期検討結果から、右冠動脈IVRの場合は、患者の右背部に放射線障害が起こることを明らかにした。よってその位置にX線検出部を配置させる必要がある事が分り、今後更に症例を重ね詳細な検討を継続する予定である。一方、ファントム実験結果から、患者被曝線量と術者被曝線量は相関することが分り、リアルタイム患者放射線被曝線量計は、術者の被曝モニターにも役立つ可能性があることが示唆された。〔連携研究者〕東北大学・医学系研究科・教授・千田浩一・シンチレータの特性評価実験などを担当〔研究協力者〕三菱化学株式会社・スクリーン部・部長・中村正明・シンチレタの基礎実験などを担当秋田県成人病医療センタ・医療技術部・係長・加藤守・検出部の配置位置検討などを担当本年度は、主にX線シンチレータの更なる探索、X線シンチレータの「一時的劣化と回復現象」について、そしてX線シンチレータの固型化について研究を進めた。1.X線シンチレータの探索(洞口、千田、中村)前年の基礎検討結果を踏まえて、さらに有用性のあるシンチレータを探索検討した。イットリウム系の蛍光体の他に、バナフォス系蛍光体とジャーマネイト系蛍光体について、感度、エネルギー特性、発光波長などを測定した。新たに種々の粒子径の各種シンチレータを用いて、詳細に測定評価を行った。さらに実際の診療用X線装置を使用して、X線透視およびX線撮影を行い、総合的に評価し最適なX線シンチレータを探索した。そして、粒子径を大きくしたX線シンチレータの有用性を確認した。2.X線シンチレータの「一時的劣化と回復現象」(洞口、千田、中村)上記の検討結果から、「一時的劣化と再結合による回復」現象を示す興味深い特徴をもつX線シンチレータが存在することが分った。診断領域X線エネルギにおいて、この現象を示すシンチレータを発見したのは、我々の知る限りでは世界初であると思われる。次年度も検討を続け、この現象の解明等を行いたい。3.X線シンチレータの固型化(洞口、千田、中村)粉末状のシンチレータを、防爆型乾燥機を使用しないで固形化する方法を考案した。この方法により、再現良く、高精度にX線シンチレータを固型化でき、検出部を量産することが可能になった。〔連携研究者〕東北大学・医学系研究科・教授・千田浩一・X線透視撮影装置における検出部の特性評価実験などを担当〔研究協力者〕三菱化学株式会社・スクリーン部・部長・中村正明・シンチレータの探索検討と固型化などを担当警IVR時の患者放射線障害を回避するためには、正確な患者被曝線量をリアルタイムに測定する必要がある。しかしこの目的にかなう実用可能なリアルタイム放射線測定器は無く、早急な開発が望まれている。そこで本研究の目的は、毒性の無い小型固体シンチレータと光ファイバを用いたIVRで実用可能な「リアルタイム患者被曝線量計」を開発することである。そのために、本年度は次に示す研究等を行った。1. X線シンチレータの特性評価:昨年までの検討結果を踏まえて、有用なシンチレータを選び、その緒特性を詳細に測定した。

さらにそれを含めた数種類のシンチレータの「診断領域X線エネルギにおける一時劣化と回復現象」(前年度に新たに発見した現象)についても、種々の条件下で詳細に比較検討した。2.線量計システムの製作:検出部(シンチレータ+光ケーブル)を作製し、検出部からの信号(光量)を、検出(変換)・増幅(アンプ)・表示させる線量計本体部を製作し、新しい高感度リアルタイム線量計システムを開発した。フォトダイオードにより発光量を検出変換し、線量値をデジタル表示させるように製作した。なお、シンチレータは、高感度でかつ、一時劣化現象がほとんどないものを使用した。3.線量計の校正定数の決定:診断用X線装置を用いて、電離箱式基準線量計(予め日本品質保証協会で国家標準と較正)と、製作したリアルタイム線量計との相互比較を行い、正確な線量評価および校正を行った(測定単位は、吸収線量ミリグレイ)。4.特許出願:新しく開発した高感度リアルタイム患者放射線被曝線量計の特許出願を行った。〔連携研究者〕:東北大学・医学系研究科・教授・千田浩一〔研究協力者〕:三菱化学株式会社・スクリーン部・部長・中村正明・大震災の影響によって達成度はやや遅れている(粉末状シンチレータを充填していた多数のバイアル容器が震災で破損し使用不能となったため)。24年度が最終年度であるため、記入しない。・新たに発見した現象(一時的劣化と再結合による回復現象)について、さらに基礎研究を進め、原因の解明等を優先的に検討したい。・X線シンチレータと光ファイバとフォトダイオートを用いたリアルタイム線量計の開発も同時並行で進めたい。そして開発した線量計の基本特性の詳細な比較評価研究を推進する予定である。
破砕帯・断層帯内に含まれる鉱物ナノ粒子に着目した新しい活断層評価法の確立

1596年慶長伏見地震で活動した有馬-高槻断層帯の断層試料を電子顕微鏡で観察・分析した結果、周辺の岩石と比較して、数10ナノメートル以下のサイズの非晶質な微粒子が、多く含まれていることを発見した。そこで、非晶質微粒子の溶解速度定数※3を文献値から参照し、現地の環境条件(温度・pH)にて、何年間保存されうるかを解析した結果、約1000年で完全に消失(地下水に溶解)することが明らかになった。この結果は、「非晶質微粒子が残存している断層≒約1000年前以降に活動した活断層」ということを意味し,活断層の新しい活動性評価手法として期待される。破砕帯・断層帯の活動性の評価では,地表付近に堆積している第四紀堆積層のズレが唯一の判断基準である.しかし,人工的な削剥などによって第四紀堆積層が存在しない場合,その評価は極めて困難である.そこで,本研究では,この大問題を打開すべく,破砕帯・断層帯内に含まれる鉱物ナノ粒子に着目した新しい活断層評価法の確立を目指している.断層帯における鉱物粒子の粒径減少や微粒子の存在は古くから報告されているが,活断層からの初めての報告は1999年に活動した台湾チェルンプ断層である.そのため,「鉱物ナノ微粒子に着目した新しい活断層評価法の確立」の一般化・普遍化には,第四紀での活動履歴が明瞭で,かつ様々なセッティング・岩相に発達した断層での分析が不可欠と言える.そこで,H27年度には,1596年慶長伏見地震で活動したことが明らかになっている有馬高槻構造線を対象とし,粉末X線回折法とRockJockプログラムを組み合わせた鉱物組成の定量分析,走査型・透過型電子顕微鏡観察を実施した.その結果,この活断層には,10数wt%の非晶質微粒子が含まれることが明らかになった.さらに,非晶質微粒子の水への溶解反応を速度論的に解析した結果,約1000年間は保存されうることが明らかになり,これは先の400年前の活動と整合的である.以上の結果は,「非晶質微粒子を含む破砕帯・断層帯≒1000年前以降に活動した活断層」という図式が成り立つ可能性を示唆している.H28年度には,速度論解析に用いるパラメータを実際の断層試料で構築し,上述の保存期間の精密化を進める予定である.「研究実績の報告」にて記述したように,第四紀での活動履歴が明瞭である有馬高槻構造線において,鉱物ナノ粒子を確認することができた.また,暫定的に,過去の文献値を用いた速度論的解析を実施した結果,「非晶質微粒子を含む破砕帯・断層帯≒1000年前以降に活動した活断層」という図式が成り立つ可能性を見い出すことが出来た.そのため,H27年度は当初の計画通り,順調に遂行できたと言える.1596年慶長伏見地震で活動した有馬-高槻断層帯の断層試料を電子顕微鏡で観察・分析した結果、周辺の岩石と比較して、数10ナノメートル以下のサイズの非晶質な微粒子が、多く含まれていることを発見した。1596年慶長伏見地震で活動した有馬-高槻断層帯)の断層試料を電子顕微鏡で観察・分析した結果、周辺の岩石と比較して、数10ナノメートル以下のサイズの非晶質な微粒子が、多く含まれていることを発見した。そこで、非晶質微粒子の溶解速度定数を文献値から参照し、現地の環境条件(温度・pH)にて、何年間保存されうるかを解析した結果、約1000年で完全に消失(地下水に溶解)することが明らかになった。この結果は、「非晶質微粒子が残存している断層≒約1000年前以降に活動した活断層」ということを意味する。これまで、活断層・破砕帯の評価では,地表付近に堆積している第四紀堆積層のズレの存在が唯一の判断基準であった。しかし、構造物を建築する際、敷地の整地時に第四紀堆積層を削剥し、かつ破砕帯の側方延長の調査でもこの層の露出が得られない場合、その評価はほぼ不可能であった。このようなケースにおいても、本研究で示すように、破砕帯に非晶質微粒子が含まれるかどうかを確認し、その場の環境条件を含めた溶解反応の速度論的解析を実施することによって、直近約1000年前以内に活動したのかどうかを判定することが可能になる。今後、歴史地震を引き起こした他の活断層にて検証を重ね、断層に含まれる非晶質微粒子の種類・結晶性等による影響の精査を行うとともに、溶解速度定数を各断層の試料にて実験的に決定することによって、最新活動時期の推定が期待される。鉱物ナノ粒子を用いた新たな活断層の活動性評価の基準の確立には,その溶解反応の速度論的解析が決定的に重要である.そこで,H28年度には,実際の断層試料を用いた水熱反応実験によって,速度論パラメータを正確に決定することを目指す.地震断層学
非侵襲性次世代型経鼻噴霧タイプ子宮頸癌予防ワクチンの開発

ヒトパピローマウイルス(HPV)は、子宮頸癌の原因ウイルスとして知られている。現行のHPVワクチンはその有効性が確認されているが、日本においてはその副作用により、HPVワクチン接種の積極的な勧奨の一時中止が決定された。本研究においては、副作用のないより有効なHPVワクチンを開発するために、L2やE7遺伝子を挿入した非増殖型パラインフルエンザ2型ウイルスベクター(hPIV2)を作製し、マウスに経鼻投与しワクチンの有効性を検討した。日本国内において、ワクチン接種後の慢性疼痛等の副作用により、世界中で有効性の確認されている現行のヒトパピローマウイルス(HPV)ワクチン(子宮頸癌ワクチン)接種の「積極的な勧奨」の一時中止が決定されたことは周知である。本研究においては、現行のHPVワクチンに代わる副作用の少ない非侵襲性の新規子宮頸癌ワクチン開発を、ゲノム上のM遺伝子2か所にストップコドンを導入しM蛋白発現を欠失させた非増殖型ヒトパラインフルエンザ2型ウイルス(hPIV2ΔM)ベクターを用いて検討した。実際には、HPV感染予防ワクチンとして、リバースジェネティクス法を用いて国内での感染率の最も高いHPV16型の外郭蛋白遺伝子であるL1ならびにL2遺伝子を搭載したhPIV2ΔM/L1ならびにhPIV2ΔM/L2を作製した。また同様に、子宮頸癌治療ワクチンとして、癌誘発遺伝子として知られている同E6ならびに同E7遺伝子を搭載したhPIV2ΔM/E6ならびにhPIV2ΔM/E7と、細胞性免疫(CTL/Th1)を誘導する抗酸菌由来のAg85B遺伝子を搭載したhPIV2ΔM/Ag85Bの作製を試みた。しかしながら、現在までのところhPIV2ΔM/E6については作製できていない。また、上記の作製できた3種のHPVワクチンにおいて、hPIV2ΔM/L2およびhPIV2ΔM/E7については、Balb/cマウスに経鼻投与し、それぞれのHPV抗原に対する抗体産生等の有無を確認中であり、hPIV2ΔM/L1についてはマウスの投与に必要なウイルス量を回収中である。さらに、現在、作製したワクチンの子宮頸癌治療効果を解析するための評価系作成のため、それぞれのHPV抗原ならびに上記の全てのHPV抗原を構成的に発現させたマウス由来の細胞株の樹立を行っているところである。子宮頸癌予防・治療ワクチンベクター用コンストラクト作製において、発注した人工合成遺伝子(HPV16-L1、-2、-E6、-E7)の納期の遅れたこと。さらに、それぞれの抗原遺伝子を挿入したhPIV2ΔMプラスミドの収量の低さ等によりワクチンベクターの作製が遅れた。これら抗原を挿入したワクチンベクターの収量については、種々のコンピテントセルを模索し、トランスフォームの際にNEB stable competent cellを使用することで安定した収量が得られるようになった。また、要因は定かではないが、リバースジェネティクス法を用いたリコンビナントウイルス作製においても、これまでに作製した他の抗原を挿入したhPIV2ΔMベクターと比較し、HPV抗原遺伝子挿入hPIV2ΔMの回収には時間を要した。ようやく作製はできたものの、特に、hPIV2ΔM/L1の作製には、作製のための諸条件の検討等に時間がかかった。しかしながら、hPIV2ΔM/E6については、現在も作製できておらず、さらに条件を変えて作製を続けている。リバースジェネティクス法を用いて、HPV抗原遺伝子(A、B、C、D)を挿入したhPIV2ΔMベクターの作製を複数回行ったが、AならびにC遺伝子を挿入したhPIV2ΔMベクターは研究期間内には作製できなかった。作製できたB/hPIV2ΔMおよびD/hPIV2ΔMについては、hPIV2-M遺伝子発現細胞にMOI=0.1で感染させウイルスの増殖能を解析した。AならびにC遺伝子を挿入したhPIV2ΔMが作製できなかったため、hPIV2のHN遺伝子を欠損させたhPIV2ΔHNを用いてリコンビナントウイルスの作製を試みた。B、C、D遺伝子を挿入したウイルスの作製には成功したが、A遺伝子挿入hPIV2ΔHNの回収はできなかった。得られた3種のウイルスをhPIV2-HN遺伝子発現細胞にMOI=0.01で感染させウイルスの増殖能を解析した。B/hPIV2ΔHNはB/hPIV2ΔMより安定した高いウイルス産生能が認められ、高タイターで回収できた。得られたワクチンベクターの子宮頸癌に対する予防効果を確認するために、作製したB/hPIV2ΔHN[2x10e6(TCID50)]を、マウスに経鼻投与(1週おき4回)し、血清中のHPV抗原に対する抗体産生能ならびに中和抗体価を蛍光抗体法ならびにELISAで解析した。ワクチンベクターに導入したHPV-B抗原に特異的な抗体産生が認められ、さらにHPVに対する既知の中和エピトープに反応するマウス血清も確認できた。これらの結果により子宮頸癌予防ワクチンとしての有効性が示唆された。

一方、D/hPIV2ΔM[3x10e5(TCID50)]を同様にマウスに投与し、子宮頸癌に対する治療効果を解析したが、ワクチンの接種量が少なかった為か、既知のCTLエピトープ刺激によるELISPOTアッセイ(INF-γ)では、そのワクチン効果は確認できなかった。まず、平成27年度に作製できなかったhPIV2ΔM/E6を早急に作製するとともに、すでにマウスに経鼻投与した単独抗原挿入HPVワクチン効果を詳細に解析する予定である。さらに、予定していた研究計画に従い、HPV融合蛋白抗原を挿入した複数の型のHPVとの交叉性をもつユニバーサル感染予防ワクチンおよび子宮頸癌治療ワクチンベクターを作製し、マウスに経鼻投与し、その効果を詳細に解析する予定である。子宮頸癌治療に関与する細胞性免疫誘導評価は、当初計画したすでに報告されているCTLエピトープを用いるin vitro系に加え、現在作製中のHPV抗原を構成的に発現する細胞の移植による子宮頸癌類似モデルマウスを作製し、このモデルマウスへのワクチンの経鼻投与によるin vivoの癌増殖抑制効果についても検討していく予定である。ウイルス学子宮頸癌ワクチンベクター作製の遅れにより、平成27年度に計画した予定数のマウスならびに有効性解析に使用するELISPOTアッセイキット、ELISA等に使用する各種抗体等を購入しなかったため次年度への繰り越し研究費が生じた。平成28年度は、上記に示した平成27年度に購入しなかったアッセイキットや各種抗体を購入し、研究の遅れた単独抗原挿入HPVワクチン有効性評価を計るとともに、平成28年度の実際の研究計画に示した、HPV融合蛋白抗原を挿入した感染予防ワクチンおよび子宮頸癌治療ワクチンベクターの作製のためのプラスミド精製キット、トランスフェクションキットおよび各種酵素・抗体等を購入予定である。さらに、作製したワクチンの有効性評価のためのマウスならびに各種キットを購入する予定である。また、平成28年度は、研究期間の最終年度であり、成果の学会発表ならびに論文投稿の費用としての使用を予定している。
中国広州市城中村の持続的居住環境形成に向けた集落固有性の評価

中国広州市の城中村および近郊農村を対象に、急速な経済成長を背景として行われた都市化、高密度住宅化を防止するための産業振興および居住環境整備の方策について検討した。その結果、これら農村集落がその歴史文化的,産業的な特性を生かした経済的振興と居住環境整備を両立させることには多くの障がいがあることが明らかとなった。不安定な外部経済への依存は持続的な集落経営に結びつかず,村(村民委員会)による将来計画の策定が望まれる。広州市は近郊農村の農業・観光産業育成に向けた技術的支援と資金提供を行うべきことを提言する。過去の研究実績にもとづき、まず、広州市城中村の固有性に関するチェック指標として文化・観光資源、福祉、地場産業、農業の4項目(12細目)を作成し、城中村の概況について把握した。次いで、これまでの調査集落に加えて新たに大嶺村、華嶺村、京塘村の3村を選定して予備的な調査を行った。調査内容は事前に白地図を入手した上での現地踏査による集落居住域内での建物のチェック(新築、増改築、取り壊し等の確認)、村民委員会でのききとりと資料収集である。これまでの既存調査4集落のうち2集落(黄辺村、小洲村)についても集落居住域内での建物チェックを行い、比較・考察を行った。結果として、以下の諸点が明らかとなった。1いずれの集落においても建物の新築と増改築が行われており、建蔽率、容積率は増加しているが、市中心に距離的に近い既存調査2集落と比較すると、新たに調査した3集落では建蔽率、容積率ともに小さく、増加率も低い。2歴史文化保護区に指定されている小洲村では、保護エリア、規制エリアのいずれにおいても階数が超過した違法建築が増加しており、また、居住域周辺の農地エリアも公園への転用が進んでいる。高層高密化が集落の固有性としての歴史文化景観を侵食している。3新たに調査した3集落の集落固有性については、伝統建築物や水路、池塘など歴史文化的な特徴を残す集落(大嶺村)、農業環境を生かしてグリーンツーリズムの萌芽的取組が見られる集落(京塘村、華嶺村)が見られた。城中村の不動産投資(住宅増改築)によらない持続的開発の可能性がある。4上述の3集落においても、若い世代を中心に農業以外の主に製造業など他産業への就業が進展し、集落農地は他集落農家の耕作、あるいは企業的経営に委ねられつつあり、このままでは農業環境という集落固有性の基盤の持続が危ぶまれる状況にある。城中村は中国大都市の市街地域に立地する、空間的には都市化しつつも社会経済的には農村的性格を残す集落である。経済発展に支えられ、土地や建物への投資により集落居住域は高層・高密化し固有性を喪失する一般的傾向にあるが、固有性を生かした居住域の再整備の可能性を探ることが本研究の目的である。前年度の調査に続き、新たに京塘村と蓮塘村の2村を選定し現地調査を行った。2つの村は広州市市街地中心から30km圏に位置するが、選定理由は都市化以前の原型により近い村の姿を把握するためである。調査は、村民委員会でのききとり調査と集落居住域での建物現況調査、集落域の土地利用現況調査である。広州市都市計画局が白地図を作成している京塘村は、白地図作成年度との比較も行った。調査時期は2014年8月、同9月である。広州市中心部から30km離れた両村について現地調査結果を記す。村周辺地域には、やや離れて工業団地や住宅団地の開発が始まっているが、土地利用面で農業が卓越しており、空間的には必ずしも城中村とは見なされない。その意味では、農業振興あるいはツーリズムによる観光産業振興の可能性を有する城中村の原型を確認できた。しかし、これら両村においても住宅を中心とする建物の建て替え、増築は徐々にではあるが進行しつつあること、世帯数増加に伴う新居住域の設定、工場跡地の再開発など村内の土地利用再編を契機として、さらには周辺地域の開発と連動して、空間的な都市化へと舵が大きく切られる可能性があることが確認できた。城中村は中国大都市の市街地域に立地する、空間的には都市化が進行しつつ、社会経済的には農村的性格を有する農村集落である。中国の経済発展に支えられ、土地や建物への集落内外からの投資により集落居住域は高層・高密化し固有性を喪失するのが一般的な傾向であるが、歴史や文化ならびに農業をはじめとする産業にもとづく集落の固有性を生かした居住域の再整備の可能性を探ることが本研究の目的である。前年度に現地調査を行った京塘村ならびに蓮塘村の2村に、過去数年内に現地調査を行った他の先行調査集落を加えて、比較分析を行った。広州市市街地中心から30km圏外に立地する京塘村ならびに蓮塘村について、以下の事項が明らかとなった。1住宅を含む建物総数については9.9%の減少(京塘村、2009年2014年)が見られた。2建物の構造種別では、木造+煉瓦造、煉瓦造という古いタイプが減少し、RC+煉瓦、RCという新しいタイプに建て替わっている(同上)。3また、平屋建てが減少し3階建て以上が増加しており、その内容は増築と建替えの双方から成っている(同上)。