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砂浜の保全における海浜植生の効果

海浜植生を活用した新しい砂浜の保全対策の検討を目的とし,愛知県表浜海岸を対象に, 2014年4月から12月にかけて,風や波による砂の輸送(侵食等)から砂浜を守っている海浜植生の生態やそれに伴う地形変化について調査を行い,以下の結果を得た.海浜植生の現状を把握するためにベルトトランセクト法を用いて生息範囲を記録した.海浜植生の生息域は, 2013年の台風の影響で砂浜が大きく侵食されたが, 2014年には,浜幅,植生幅ともに広い砂浜では植生が増える状況になった.浜幅が狭い砂浜では,少しあった植生が砂浜ごと侵食されたため1年経っても植生の回復が遅れている.海浜植生の生息・繁茂条件(環境)を知るために,山中式土壌硬度計を用い砂浜の硬度の比較を行った.植生が密集している地点では硬度指数が平均21mm,植生がない地点では約10mm以下の値を示した.この結果から海浜植生の生長は砂の補足を助長し,それによって砂面が締まり生息域も安定していくと考えられる.また,砂に含まれる有機物量を強熱減量試験で求めた.その結果,海浜植物の有無に関わらず有機物量は平均1.2%程度であり,海浜植物は貧栄養下の厳しい環境に耐えうることができる特有の植物であることがわかった.また,週1回の水準測量から,海浜植生が繁茂している場所としていない場所での標高の変化を比較した.その結果,海浜植生が繁茂している場所では標高が3cmと微増し,植生が無い場所では20cm減少した.短期間のデータのため砂の捕捉量としては少ないが,飛砂の発生を抑制していることを確認した.以上のことから,海浜植生は飛砂の発生を抑制し砂を捕捉し,砂の減少をくい止めている.植生を繁茂させることは砂浜の減少を防ぐために有効と思われる.海浜植生を活用した新しい砂浜の保全対策の検討を目的とし,愛知県表浜海岸を対象に, 2014年4月から12月にかけて,風や波による砂の輸送(侵食等)から砂浜を守っている海浜植生の生態やそれに伴う地形変化について調査を行い,以下の結果を得た.海浜植生の現状を把握するためにベルトトランセクト法を用いて生息範囲を記録した.海浜植生の生息域は, 2013年の台風の影響で砂浜が大きく侵食されたが, 2014年には,浜幅,植生幅ともに広い砂浜では植生が増える状況になった.浜幅が狭い砂浜では,少しあった植生が砂浜ごと侵食されたため1年経っても植生の回復が遅れている.海浜植生の生息・繁茂条件(環境)を知るために,山中式土壌硬度計を用い砂浜の硬度の比較を行った.植生が密集している地点では硬度指数が平均21mm,植生がない地点では約10mm以下の値を示した.この結果から海浜植生の生長は砂の補足を助長し,それによって砂面が締まり生息域も安定していくと考えられる.また,砂に含まれる有機物量を強熱減量試験で求めた.その結果,海浜植物の有無に関わらず有機物量は平均1.2%程度であり,海浜植物は貧栄養下の厳しい環境に耐えうることができる特有の植物であることがわかった.また,週1回の水準測量から,海浜植生が繁茂している場所としていない場所での標高の変化を比較した.その結果,海浜植生が繁茂している場所では標高が3cmと微増し,植生が無い場所では20cm減少した.短期間のデータのため砂の捕捉量としては少ないが,飛砂の発生を抑制していることを確認した.以上のことから,海浜植生は飛砂の発生を抑制し砂を捕捉し,砂の減少をくい止めている.植生を繁茂させることは砂浜の減少を防ぐために有効と思われる.
白血病細胞の紫外光吸収測定および蛍光観察のためのバイオチップ作製とその評価

白血病の治療に生じる副作用は患者にとって大きな負担である。化学療法や造血幹細胞移植などに代わる新たな治療手段が求められている。本研究の過去の成果では、ヒト白血病由来細胞に対してピーク波長365nmは高アポトーシス誘導することを見出した。最適な波長を発見するには、癌細胞の紫外光吸収測定を調査する必要がある。本研究では紫外・可視光源および受光デバイスを集積したバイオチップを作製し、評価する。本バイオチップは紫外光透過性に優れるアモルファスフッ素樹脂を母材とし、3次元流体構造を形成する。また、低屈折率のため鮮明な情報が取得可能である。本バイオチップは癌治療での副作用軽減の実現に不可欠な要素である。
暗号プリミティブの安全性検証の自動化への展開

暗号プロトコルの安全性自動検証手法APSG,およびT-PIOAの改良と事例研究の拡張を行い,各手法の性能を評価するとともに実用性を向上させた.また,低資源向き認証プロトコルGPS方式とHB-PUF方式の安全性解析を行い,既存方式の問題点を指摘するとともに,改良方式を提案した.暗号プロトコルの安全性自動検証手法APSG,およびT-PIOAの改良と事例研究の拡張を行い,各手法の性能を評価するとともに実用性を向上させた.また,低資源向き認証プロトコルGPS方式とHB-PUF方式の安全性解析を行い,既存方式の問題点を指摘するとともに,改良方式を提案した.1,安全性自動検証手法の1つT-PTOAにおける事例研究の拡張を行った.まず,新たに鍵交換プロトコルと電子署名プロトコルに対してT-PIOAを適用し,解析が可能であることを示した.また,適応的攻撃者モデル,能動的攻撃者モデルなどの複雑な攻撃モデルに対する解析法を提案し,実際にT-PTOAに適用可能であることを示した.これらの拡張により,T-PIOAの解析能力を評価し,UCSAやAPSGと比較することが可能となった.以下,比較を行った結果を示す.(1),UCSAとT-PIOAはどちらも鍵交換プロトコルの解析能力を持っているが,T-PIOAの方がより高度な攻撃モデルで証明可能.(2),APSGとT-PIOAはどちらも電子署名プロトコルの解析能力を持ち,かつ,もっとも高いレベルの安全性を証明可能.このように,3つのアプローチの適用領域の解明に繋がる成果が得られたと言える.2,低資源向き認証プロトコルの1つGPS方式の厳密な解析と拡張方式の提案をそれぞれ行い,以下のような成果を得た.(1),GPS方式の各種パラメータの厳密な解析により,実用的な安全性を確保するには,メモリ領域を大きく取る必要があることを証明.(2),認証成功確率を実用的に影響無い程度犠牲にすることにより,GPS方式よりも必要なメモリ領域が少なくて済む改良方式GPS^+を提案.このように,従来の低資源向け認証プロトコルの(非)実用性を明らかにし,また,実用的には問題無いレベルの安全性を持った効率的なプロトコルが得られた.1,暗号プロトコルの安全性自動検証手法APSGに基づく自動検証ツールCryptoVerifの問題点の指摘と改良を行った.まず,Diffie-Hellmanの鍵交換プロトコルとGDH署名を例として,CryptoVerifが誤った検証結果を出力する場合が存在することを指摘した.前者の例では,理論的に安全と判定されるべき検証が異常終了のため安全と判定されず,後者の例では,安全だと判定されてはいけない検証段階で安全と判定され検証が終了してしまっていた.本研究では,それぞれに原因を突き止めCryptoVerifのソースコードを変更することで,以下のように上記の問題点を解決した.・鍵交換:リストの比較の行い方を改良することで異常終了を回避し,正しく安全と判定されるようになった.・GDH署名:変数の変換処理を改良し,検証段階を漏れなく判定するようになった.このように,CryptoVerifの実用性を向上することができたといえる.2,低資源向き認証プロトコルGPS方式とGPS+方式の拡張方式の提案を行った.前年度の研究において,GPS方式より必要メモリ量を削減した改良方式GPS+を提案したが,認証が確率1では成功しないという問題点があった.本研究では,秘密情報の秘匿性を高めることにより,必要メモリ量を減らしたままで認証成功確率が1となる新たな改良方式GPS++を提案した.これにより,RFIDタグなどのより低資源なデバイス向けの認証方式を実現することに成功したといえる.暗号プロトコルの安全性自動検証手法APSGに基づく自動検証ツールCryptoVerifの証明能力を検証するために,ランダムオラクルからの情報漏洩をモデル化して,代表的な暗号プロトコル(FDH署名,Bellare-Rogawayの公開鍵暗号方式,RSA-KEM鍵配送方式)の安全性証明を試みた。情報漏洩のモデルとして,ハッシュ関数の安全性を議論するために成果を挙げているサブオラクルアプローチを採用した。既に知られていた4つのモデル(LRO,TRO,ERO,RO)に加えて,新たに弱EROモデルを定義して,それぞれのモデルにおける暗号プロトコルの安全性証明をCryptoVerifを用いて試みた。実験の結果,人手による証明結果と一致したのは,TROモデルの場合のみであった。ただし,一致しなかったのは,人手では証明可能と判定されているプロトコルに,CryptoVerifを用いては証明がつかないケースのみである。すなわち,安全でないプロトコルを安全と誤判定することはなかった。本実験により,既存の項書換え規則の拡充が必要な箇所,検証系の機能拡張が必要な箇所等,新たな知見が得られた。低資源向き認証プロトコルとして,処理量が少ないHB法が有望視されている。一方,被認証側を低資源な装置で実装すると秘密情報が漏洩する危険性が高まるので,その対策として,回路製造時の個体差に注目した処理を行うことで,秘密情報の保持を不要とできる物理的複製困難関数(PUF)という技術が注見されている。本研究では,これらを組み合わせた認証方式(HB-PUF法)の安全性を解析した。計算量を削減したHB系の殆どの方式において具体的な攻撃手順を指摘した。計算量の僅かな増加を許容し,僅かなタンパーなメモリ領域を用いることで,証明可能安全なアルゴリズム的耐タンパー認証装置を実現可能なことを示した。
原始的真社会性種の繁殖制御：遺伝子から行動まで

フタモンアシナガバチの、巣上の行動、血中のJH濃度、脳内アミンの動態、遺伝子発現、体表炭化水素について調査し、女王と産卵ワーカーとの違いを明らかにする事を目的とした。その結果、(1)ワーカーでは、相対日令と、尻振り行動(wagging)、外役頻度、産卵頻度の間に有意な正の関係が認められた、(2)産卵ワーカーと女王のJH濃度には違いが見られなかった、(3)脳内アミンにはJH処理の効果が認められた、(4)産卵ワーカーと女王の間には遺伝子発現に明瞭な違いが認められた、(5)産卵ワーカーと女王の間に体表炭化水の明瞭な違いが認められた。以上の事から、産卵ワーカーは生理的に女王と異なる事が明らかとなった。本研究では、昆虫社会の最大の特徴である産卵における女王とワーカー間の機能分化を、社会性の初期段階であるアシナガバチ類で明らかにすることを目的とする。今回は、3つのレベル、すなわち、遺伝子発現レベル、内分泌(脳内アミン)レベル、行動レベルでの違いを分析し、その制御機構の分化を明らかにする。平成24年度は、フタモンアシナガバチの女王、産卵ワーカー、非産卵ワーカーの脳内アミン量と卵巣発育の関係を調査した。同じ日に羽化した2匹のワーカーについて、一方にJHを処理し、もう一方にコントロールとして等量のアセトンを処理した。調査には5コロニーを使い、処理後の行動をビデオカメラで記録した。その結果、JH処理個体の方が有意に卵巣が発達しており、卵巣発育が進んだ個体のドーパミン量が上昇していることが明らかとなった。現在は、保存された行動データを分析し、JHとドーパミンレベルの上昇と攻撃性のレベルの上昇の間に相関関係が見られるか解析中である。各個体のJH濃度の測定のために、各個体から血リンパを抽出した。血リンパを精製し、LC-MS装置で分析した。その結果、血リンパ量とJHの量には有意な正の相関関係が認められたが、最低でも10鮮1以上の血リンパ量が採取できないと、JHの定量が不安定になることが明らかとなった。したがって、分析には、卵巣発育状態がある程度同一な個体を選抜し、さらにその血リンパを合わせてから分析する必要があると考えられた。遺伝子発現については、個体を回収し、頭部を液体窒素で固定し、-80°Cの冷凍庫に保存した。現在、卵巣発育程度のチェックを行っており、それが終了後に、頭部よりRNAを抽出し、標的とする遺伝子の発現量を定量的PCR法で測定する。平成25年度は、フタモンアシナガバチの(1)脳内アミンの定量と(2)JH(幼若ホルモン)の定量を引き続き行った。実験には、ワーカー羽化前の女王、ワーカー羽化後の女王、産卵ワーカー、非産卵ワーカーの4つのカテゴリーについて行った。脳内アミンについては、これまでに、産卵ワーカーと非産卵ワーカーについて行い、そのアミン量の違いを定量してきた。平成25年度は、新たに、ワーカー羽化前の女王とワーカー羽化後の女王について定量を行った。その結果、ワーカー羽化前の女王はワーカー羽化後の女王と同様に、ドーパミン量が産卵ワーカーや非産卵ワーカーよりも高い傾向が認められた。しかし、ワーカー羽化前の女王の量が個体間でばらついていた。このことは、ワーカー羽化前の女王は、完全に越冬から覚醒しておらず、そのため、ドーパミン量が低い状態の個体が含まれていたものと考えられた。ワーカー羽化後の女王のドーパミン量は高く、産卵ワーカーよりも高いレベルで維持されていた。これらの結果は、巣の創設前の越冬女王が、創設に成功し、ワーカーを生産できる様になる過程には、ドーパミンの上昇がパラレルに働いていることを示唆している。JHの定量では、先の4つのカテゴリーについてサンプルを作製した。JH定量には体液が17ul必要であることが予備実験で判明したので、各カテゴリーについて、その量になる様に3から4個体の体液を混合した。同時に解剖して卵巣状態のチェックを行った。現在、北海道大学でJH定量中である。以上のサンプル調整には約100コロニーの個体を使用し、JH定量用の個体の頭部は、全て、液体窒素で固定し、-80°Cで保存した。フタモンアシナガバチの、創設女王(F; foundress)、女王(Q; queen)、産卵ワーカー(RW; reproductive workers)、非産卵ワーカー(NRW; non-reproductive workers)の4グループに分けて、体液を回収し、JH濃度を測定した。その結果、QとRWのJH濃度が最も高く、NRWがその次に低く、Fは最低の濃度であった。

これは、FとNRWは、解剖をしてもそれ程卵巣が発達していないことと矛盾しておらず、本種では、JH濃度が卵巣発達とパラレルに変化しており、性腺刺激作用を有していると考えられた。また、頭部から、RNAを抽出した。RNAは先の4グループに加えて、新女王(G; gyne)を加えて分析した。分析に用いた遺伝子はmalv, Vg, ILR2, for, TOR, USPの6遺伝子である。これらの遺伝子について定量的PCR法で脳内の遺伝子発現量を定量した。これらのデータを元に、MANOVAで分析し、その結果を基に、UPGMA法でデンドログラムを作成した。その結果、女王は他の4グループと異なるグループに入ることが明らかとなった。また、残りの4グループでもFとNRWが同じグループ、RWとGが同じグループに入った。一般に、社会性昆虫では、産卵ワーカーは、(1)チーター(裏切り者)である、(2)インターカストである、の2つの可能性が考えられてきた。今回の結果では、RWがQとは大きく離れてグルーピングされたことから、RWの遺伝子発現はQとは全く異なっており、インターカストである可能性を示唆していた。この結果はこれまでの体表炭化水素の結果と矛盾していなかった。26年度が最終年度であるため、記入しない。昆虫生態学26年度が最終年度であるため、記入しない。JH、脳内アミン量、卵巣発育程度の三者の関係を実験的に明らかにすることが出来た。脳内アミンの定量は、予定通りに進み、予想通りの結果を得ている。追加の実験として、コアシナガバチの産卵ワーカーと非産卵ワーカーについて脳内アミンの定量を行う予定である。JHの定量については、一昨年度までの予備実験の結果を踏まえ、17ulの体液が最も定量しやすい量であることが判明した。昨年度はその実績を踏まえて、サンプルを調整した。また、体液の抽出方法にも改善を加えた。一昨年度までは、胸部を切開し、そこにマイクロキャピラリーを差し込んで体液を浸透圧によって採集したが、採集効率が悪く、1個体から十分なサンプル量が得られなかった。そこで、昨年度は頭部を切除した個体の、切除部分と腹部末端を接着剤で封入し、さらに腹部に切れ目を入れて5000rpm/sの条件で遠心することで、体液の摂取量を増やすことが可能となった。これにより、予定したサンプル数の9割方のサンプルを得ることができた。遺伝子発現については、予備実験を行い、充分に定量可能であることが判明した。飼育したコロニーは巣上の個体を全て個体識別し、巣上の行動をビデオカメラで記録した。JHの定量と遺伝子発現量の定量を中心に実験を行う。脳内アミンの定量については、フタモンアシナガバチの予定したカテゴリーについては全て終了したので、コアシナガバチについて追加実験を行う予定である。JHの定量については、現在4つのカテゴリーについて分析を進めているところであり、その不足分を、本年度新たに飼育コロニーを設けて、サンプル調整をして、分析する予定である。特に、本年度は、ワーカーの日令とJH量の変化を明らかにしたい。ワーカーの0日令、4日令、8日令、16日令の4つのカテゴリーについて、JH濃度と日令および卵巣の発達度の関係を明らかにしたい。遺伝子発現については、本年度集中的にとり組む予定である。
新たな重力負荷依存的な骨格筋の特性制御メカニズムの解明

骨格筋の特性は、体積や発現する速筋型/遅筋型ミオシン重鎖の割合等によって大きく異なる。また、特に遅筋線維を多く含む骨格筋(抗重力筋)には、長期間の宇宙飛行や臥床等に伴い萎縮や速筋化が生じ、発揮張力の減少や易疲労性の亢進を引き起こすことが知られている。本研究では、抗重力筋の廃用に伴う特性変化のメカニズムを追究し、ミオシン重鎖の各アイソフォームの遺伝子およびタンパク質発現は筋線維ごとに制御されており、神経細胞や筋活動パターンに加え筋線維内の遺伝子のエピジェネティックな修飾等も重要な制御因子となっていることを示唆する結果を得た。本成果は、廃用性筋萎縮等に対する新たな予防策を確立するうえで有用である。骨格筋の特性は、それを構成する筋線維の体積や発現するミオシン重鎖のタイプ(速筋型、遅筋型、速筋+遅筋型)等によって大きく異なる。また、筋線維の特性は、その電気的活動パターンやメカニカルストレスと密接に関係しており、これらの変化は筋線維に形態および機能的特性に変化を生じさせると言われている。これまでヒトやげっ歯類等を用いた実験では、微小重力環境下において特に抗重力筋を構成する筋線維に萎縮や速筋化(新たな速筋型ミオシン重鎖の発現)が誘発されることが報告されている。しかしこの時、抗重力筋内の筋線維に一様に特性変化が誘発されるのではなく、萎縮の程度は同じものの、速筋化が誘発される筋線維と誘発されない(非速筋化)筋線維が混在している。この違いが生じる原因・意味は明らかにされていないため、本研究では、両筋線維におけるミオシン重鎖発現調節の異なるメカニズムを解明することを目的とし、下記の実験を行った。10週齢のラットを14日間後肢懸垂飼育(不活動モデル)し、長内転筋に萎縮と速筋化を誘発させた。右脚より摘出した筋からは凍結横断切片を作成し、ラミニンおよびミオシン重鎖(速筋型、遅筋型)について免疫組織化学染色を行い、同週齢コントロール群と比較し、萎縮および速筋化の程度を確認した。また、左脚より摘出した筋からは単一筋線維を採取し、RNA抽出用試薬(ISOGEN)を用いて、一連の操作でRNAおよびタンパク質を順番に抽出した。そして、各筋線維における各ミオシン重鎖の遺伝子およびタンパク質レベルでの発現量についてリアルタイムPCR法およびSDS-PAGE法を用いた解析を行った。本解析を次年度も継続して行い、これまで骨格筋全体で観察されてきた速筋化の現象を単一筋線維において観察することで、新たなミオシン重鎖発現調節メカニズムの発見につながる重要な知見を得られる可能性がある。微小重力環境下において抗重力筋を構成する筋線維に萎縮や速筋化(新たな速筋型ミオシン重鎖の発現)が誘発される。この違いが生じる原因は明らかにされていない。本研究では、両筋線維におけるミオシン重鎖発現の異なる調節メカニズムを解明することを目指し、下記の実験を行った。10週齢のウィスターハノーバーラットを14日間後肢懸垂飼育し、抗重力筋にかかる重力負荷を抑制した。その結果、速筋型ミオシン重鎖を発現する筋線維の数が増加することを確認した。また、単離した単一筋線維内の速筋型および遅筋型ミオシン重鎖のmRNAおよびタンパク質の発現量について解析した結果、各ミオシン重鎖の発現はmRNAへの転写の段階で調節されている可能性が示唆された。先行研究により、ミオシン重鎖の発現は、筋線維の電気的活動パターンや支配される神経細胞の影響を受けることが報告されている。そこで、これらと遅筋線維の速筋化の関連性を追究する実験を行った。実験には、上記同様のラットを用い、「後肢懸垂飼育により抗重力活動に伴う後肢の持続的な筋活動を抑制したとき(電気的活動パターンの変化)」と、「坐骨神経切除により筋活動を完全に抑制したとき」のヒラメ筋の速筋化を比較した。14日後、どちらの処置も同等にヒラメ筋に速筋化を誘発したことから、筋線維が遅筋の特性を維持するうえで、神経細胞の作用および筋線維の電気的活動パターンが重要であることが明らかとなった。しかし同時に、遅筋型ミオシン重鎖のみの発現を維持した筋線維の存在も多数確認されたことから、これらとは別に、筋線維内におけるエピジェネティックな遺伝子制御も関与している可能性が示唆された。骨格筋の凍結横断切片の免疫組織化学的手法を用いた解析は、順調に進展している。

単離した単一筋線維からRNAおよびタンパク質を抽出・解析する手法も確立し、年度内にミオシン重鎖の発現量解析をスタートさせることができた。25年度が最終年度であるため、記入しない。骨格筋の凍結連続横断切片を作成し、免疫組織化学的手法を用い、筋線維の形態および発現量に差が確認されたタンパク質の局在等について解析を行う。骨格筋より単離した単一筋線維は、切り分けずにRNA抽出用試薬(ISOGEN)を用いて、一連の操作でRNAおよびタンパク質を順番に抽出し、それぞれリアルタイムPCR法およびウェスタンブロッティング法を用いた解析を行う。ウェスタンブロッティング解析の結果をもとに速筋化筋線維と非速筋化筋線維に分け、マイクロアレイ法および二次元電気泳動法を用いて、それぞれの筋線維において発現量に差のある遺伝子およびタンパク質を網羅的に解析する。
真に量子的な相転移とは何か?ー閉じ込めから脱した新しい素励起の数値的研究ー

統計力学では、本質的に多自由度であることにより創発する、相転移や臨界現象がひとつの重要なテーマである。相転移の基礎理論として、秩序変数に関する展開に基づいた(古典的な)ランダウ理論が確立されており、多くの量子相転移についてもうまく説明する。一方、古典的理論の範疇を超える「量子的」な相転移として、近年、脱閉じ込め転移が注目されている。ここで量子的とは、ベリー位相等の効果により、素朴には対応する古典系が存在しないという意味である。この転移点では、閉じ込めを脱した分数励起や非自明な保存量が理論的に予言されている。本課題では、2次元量子スピン系に対して経路積分量子モンテカルロ法を用い、新しい計算手法を開発しつつ、脱閉じ込め臨界における励起を数値的に調べた。本研究では計算手法開発も重要な要素である。我々は励起エネルギーを高精度で見積もる計算法を開発し、量子モンテカルロ法によるエネルギーギャップ解析を確立させた。最終年度では、これまであまり注目されてこなかった高エネルギーの励起状態を求める手法を開発した。これらと同時進行で、モンテカルロ法における新しい状態更新法を提案し、手法の効率を大幅に向上させた。これらの手法を武器として、スピンの2次と4次相互作用を持つJ-Q模型を用いて脱閉じ込め臨界を解析した。その結果、スピン1/2を持つスピノン励起の線形分散関係と励起速度を明らかにした。またスピノンの脱閉じ込めと整合する高エネルギーの非自明なレベル秩序を見出した。さらに転移点でハミルトニアンの持つ対称性より高い対称性が創発することを示唆する結果を得た。これは脱閉じ込め量子臨界理論の修正をせまる重要な発見である。本研究は相転移の基礎理論を超える臨界現象における励起状態を明らかにした点で、統計力学と物性物理の発展に大きく貢献する。今後非自明な対称性の創発等に関するさらなる研究が必要であろう。統計力学における基礎理論として、相転移現象を記述するランダウ理論が確立されている。本課題では、その理論の範疇を超える脱閉じ込め転移の物理を明らかにすることを目的とする。この相転移の最も非自明な点は、ハミルトニアンには陽に現れていない分数励起とゲージ場が長距離極限で創発される点である。分数励起の創発をスピン系の言葉で表すと、秩序相で閉じ込められているスピノンが臨界点で解放されることを意味する。この非自明なスピノン励起を明らかにすることは本研究の重要な目的である。2016年度では、脱閉じ込め転移を起こす最も基本的な模型のひとつであるSU(2)J-Q模型に対して量子モンテカルロ法を用い、励起分散関係を明らかにした。まず我々が以前開発したモンテカルロレベルスペクトロスコピーを応用し、転移点と臨界指数を高精度に求めた。次に励起分散関係のパラメータ依存性を調べ、磁気秩序相でのマグノン励起から臨界点でのスピノン励起への変化を明らかにした。注意深く有限サイズ効果を調べ、正方格子の場合、シングレットとトリプレットの両励起が(0,0),(0,π),(π,0),(π,π)の4点でギャップレスとなることを示した。また各ギャップレス励起モードにおける励起速度を計算し、熱力学的極限で全て一致する結果を得た。これらの結果は、臨界点でスピノンが解放され、線形分散関係を持つことを強く示唆する。またシングレットとトリプレット励起の非自明な縮退を見出し、臨界点では元々の模型より高い対称性[SO(5)]が創発される証拠を得た。これらの仕事をまとめてPhysical Review Bに発表した。本研究課題である脱閉じ込め転移において、分数励起(スピノン)を捉えることは最も重要な研究対象のひとつである。2016年度では臨界点におけるスピノンの非自明な線形分散関係を明らかにし、本課題を大きく進展させた。この励起構造は脱閉じ込め量子臨界の重要な特徴だと考えられ、他の模型や実験での同定や発見につながると期待される。本研究では非自明な統計力学的臨界現象を詳細に解析するため、できるだけ誤差の小さい解析を行うことが望ましい。仮に計算結果にバイアスがある場合では、興味のある熱力学的極限に外挿する際、正しい結果を得られない可能性がある。そこで本課題では経路積分量子モンテカルロ法を用い、バイアスの入らない解析を行なっている。この手法における計算誤差はモンテカルロ法における統計誤差のみとなる。よって統計誤差をいかに小さくできるかが重要な要素と言える。一方、経路積分量子モンテカルロ法では、ワームアルゴリズムと呼ばれる状態更新法が最も汎用的かつ効率的な手法のひとつとなっている。このアルゴリズムでは、モンテカルロ更新における確率に自由度があり、計算結果の統計誤差は確率の最適度に大きく依存する。またワームアルゴリズムは量子系のみならず古典系においても最も効率的な状態更新法のひとつであり、本研究対象を含む多くの統計力学的模型において、どのように確率を最適化するかが重要な問題となっている。そこで研究代表者は、「幾何学的配分法」を応用し、ワームアルゴリズムにおける一般的な確率最適化法を考案した。この手法を代表的な統計力学的模型の臨界点に適用し、既存のワームアルゴリズムと比較して約25倍計算効率を改善することに成功した。さらに良く知られているクラスターアルゴリズムよりも効率的であることを示した。これらの実績により、本課題のより高精度な解析が可能となった。

また提案手法は様々な模型において計算効率を改善すると期待される。本年度では、これらの成果をまとめて論文を投稿した。研究代表者らは2016年度に脱閉じ込め転移点におけるエネルギー分散関係(低エネルギースペクトル)を明らかにした。本課題では、低エネルギーだけでなく高エネルギーのスペクトルの解明を目的としている。この目的を達成するため、より効率的な手法の開発が重要な要素であった。本年度で開発した確率最適化法を用いることで、より高精度なスペクトル解析が可能となった。統計力学では、本質的に多自由度であることにより創発する、相転移や臨界現象がひとつの重要なテーマである。相転移の基礎理論として、秩序変数に関する展開に基づいた(古典的な)ランダウ理論が確立されており、多くの量子相転移についてもうまく説明する。一方、古典的理論の範疇を超える「量子的」な相転移として、近年、脱閉じ込め転移が注目されている。ここで量子的とは、ベリー位相等の効果により、素朴には対応する古典系が存在しないという意味である。この転移点では、閉じ込めを脱した分数励起や非自明な保存量が理論的に予言されている。本課題では、2次元量子スピン系に対して経路積分量子モンテカルロ法を用い、新しい計算手法を開発しつつ、脱閉じ込め臨界における励起を数値的に調べた。本研究では計算手法開発も重要な要素である。我々は励起エネルギーを高精度で見積もる計算法を開発し、量子モンテカルロ法によるエネルギーギャップ解析を確立させた。最終年度では、これまであまり注目されてこなかった高エネルギーの励起状態を求める手法を開発した。これらと同時進行で、モンテカルロ法における新しい状態更新法を提案し、手法の効率を大幅に向上させた。これらの手法を武器として、スピンの2次と4次相互作用を持つJ-Q模型を用いて脱閉じ込め臨界を解析した。その結果、スピン1/2を持つスピノン励起の線形分散関係と励起速度を明らかにした。またスピノンの脱閉じ込めと整合する高エネルギーの非自明なレベル秩序を見出した。さらに転移点でハミルトニアンの持つ対称性より高い対称性が創発することを示唆する結果を得た。これは脱閉じ込め量子臨界理論の修正をせまる重要な発見である。本研究は相転移の基礎理論を超える臨界現象における励起状態を明らかにした点で、統計力学と物性物理の発展に大きく貢献する。今後非自明な対称性の創発等に関するさらなる研究が必要であろう。2016年度ではエネルギーギャップを高精度に計算し、分散関係を明らかにした。今後はさらに高エネルギーのスペクトルを調べ、脱閉じ込め量子臨界の励起構造をより詳細に解析する。広範囲のエネルギースペクトルにおける特徴的な構造を明らかにできれば、実験との詳細な比較が可能となり、臨界点への接近も議論できる。一方、高エネルギースペクトル解析は非自明な計算であり、効率的な手法の開発が必要になると予想される。本研究では、手法開発も積極的に行い、新しく効率的な解析法の確立を目指す。今後は低エネルギーだけでなく高エネルギーのスペクトルも合わせて解析する。特に、臨界点に近づくにつれてスペクトルがどのように変化するかを調べる。
界面運動数理モデルに関する未解決問題の研究

1.フィンスラー幾何的手法の研究において、曲面特徴の表現について研究した。フィンスラー空間の表現において、特殊なベイル(Beil)計量について研究し、その数学的理論の確立に成果を上げた。また(α,β)-計量をもつフィンスラー空間について研究し、その幾何学的特徴について解明した。また、(α,β)-計量をもつフィンスラー空間は、加法のとき物理学者ランダースによって始めて研究されランダース空間と呼ばれる。ここでリーマン計量αの代わりにミンコフスキー計量μを考え、変分問題がどうなるかを研究した。2.不連続初期値を伴う1階偏微分方程式の解の概念を等高面法の観点から見直し,最大解,最小解を定量的にとらえることに成功した.また、3次元のクリスタライン・エネルギーによる運動方程式の解の概念の定式化を行う.特に速度の特徴づけを行う.またCahn-Hoffman予想を否定的に解決する.3.物理や工学の応用分野で重要なEguchi-Oki-Matsumura方程式の解析に使われている数値解析の方法を開発し発展した。また、無限次元力学系の研究に関連して、散逸系の偏微分方程式の解は長時間発展後には有限自由度の系で制御されるであろうことが知られている。我々は2次元の問題として、周期境界条件下のNavier-Stokes方程式,および磁気流体系の解の漸近挙動について研究した。一方、数値シミュレーションの結果は自明解以外の安定と思われる解の存在を示唆している。また、定常方程式はエネルギ関数の臨界点としても得られることを利用して,非自明解の存在を示すことができた.1.フィンスラー幾何的手法の研究において、曲面特徴の表現について研究した。また、定常方程式はエネルギ関数の臨界点としても得られることを利用して,非自明解の存在を示すことができた.1.特異性をもつ界面の運動の数理モデルについては、(角などの)特異性のある多角形のような図形の運動に対応できる方法を研究した。その一つの手法として、工学の応用分野で注目されるFacet法を研究し、角などの特異点もつ図形の運動に適用し新しい成果を得た。crystalline motionの力学系に対しても適用し、その種の運動のより詳しい特徴を明らかにした。また、Facet法を適用するための数値解析法の研究も進めている。2.曲線の運動問題について、これまで研究してきた閉曲面の等高面法に加えて、表面拡散などの手法によって特異な運動をする曲線が特異点(ピンチ点)を生ずる問題を研究し、ピンチ点が発生するときの特徴を解析した。理論的解析した上で、数値的にも検証できるように、設備やソフトの面で準備を進めている。3.フィンスラー幾何的手法の研究において、曲面特徴の表現について研究した。フィンスラー空間の表現において、一般ラグランジュ計量があるが、、特殊なベイル(Beil)計量については数学的理論はまだ確立していない。本研究ではベイル計量を組織的に研究し、その数学的理論の確立に成果を上げた。また、(α,β)-計量をもつフィンスラー空間について研究し、その幾何学的特徴について解明した。4.物理や工学の応用分野で重要なMHD方程式やNavier-Stokes方程式の解析に使われている数値解析の方法を開発・改善するとともに、曲面運動問題にも活用できるように、研究・開発に取り組んでいる。1.空間変数について一様な界面運動方程式で,その曲率の効果が非局所的である方程式を考える.この場合の方程式は通常の意味の偏微分方程式とはみなせない.それにもかかわらず平面上の閉曲線の運動について,解の概念をうまく与えると,曲率の効果が局所的である問題の極限とみなせ,いわゆる等高面の方法も拡張できることを示した.その応用として数値計算法のひとつであるクリスタライン・アルゴリズムの収束性を示した.2.フィンスラー幾何的手法の研究において、曲面特徴の表現について研究した。

3.物理や工学の応用分野で重要なEguchi-Oki-Matsumura方程式の解析に使われている数値解析の方法を開発し発展した。1.フィンスラー幾何的手法の研究において、曲面特徴の表現について研究した。フィンスラー空間においては、(α,β)-計量をもつフィンスラー空間についてさらに研究し、その幾何学的特徴に基づいた分類を調べた.その結果、Randers class,Kropina class及びMatsumoto classと呼ばれる分類が得られた。これらを利用すれば、新たな具体的(α,β)-計量をもつフィンスラー空間を構成することが出来るようになった。2.定正値曲率をもつフィンスラー計量を研究した。1977年に島田らにより定曲率的Randers空間に関する一つの分類定理を挙げられた。Randers多様体(M,F)が定曲率的であるための必要十分条件は、その多様体RCG-空間あるいはRCT-空間となることである。RCG構造は定負値曲率をもつフィンスラー構造のモデルで、RCT構造は定正値曲率をもつフィンスラー構造のモデルであることは良く知られている。この研究では、定Gauss曲率K=1という性質をもつRCT構造の例を与えた。3.物理や工学の応用分野で重要なEguchi-Oki-Matsumura方程式の研究を引き続き行い、新たな研究成果を得た。Eguchi-Oki-Matsumura方程式について、その定常解の性質を詳しく調べた。工学の分野で重要なKuramoto-Sivashinsky方程式について解析し、定常解の存在問題を研究した。詳しく解析した結果、Kuramoto-Sivashinsky方程式の単調な定常解の非存在性を明らかにした。同時に、関連する3階の常微分方程式についても、その単調解の非存在性も解明した。1.空間変数について一様な界面運動方程式で,その曲率の効果が非局所的である方程式を考える.この場合の方程式は通常の意味の偏微分方程式とはみなせない.それにもかかわらず平面上の閉曲線の運動について,解の概念をうまく与えると,曲率の効果が局所的である問題の極限とみなせ,いわゆる等高面の方法も拡張できることを示した。その応用として数値計算法のひとつであるクリスタライン・アルゴリズムの収束性を示した.2.フィンスラー幾何的手法の研究において、曲面特徴の表現について研究した。フィンスラー空間の表現において、特殊なベイル(Beil)計量について研究し、その数学的理論の確立に成果を上げた。また、(α,β)-計量をもつフィンスラー空間について研究し、その幾何学的特徴について解明した。
虚血心筋における心筋アポトーシスの変化と心臓リモデリングの予測

左心室のリモデリングは虚血性心疾患の代償性変化として起こる重要な病態であり、急性期をのりきった後に左心室の拡大として顕在化する。左心室リモデリングをアポトーシスのイメージングで予測できれば重要な診断ツールとなりうる。本研究は心筋虚血再灌流ラットモデルに放射性アイソトープ標識アネキシンV(Tc-99m AV)を用いて障害心筋のアポトーシスを画像化し、アポトーシスと左心室リモデリングの関係性を検討した。方法16匹のラットの左冠動脈を20から30分閉塞した後に、再灌流させ心筋虚血再灌流モデルを作成した。モデル作成2週間後にTc-99m AVを静注し、その1時間後に左冠動脈を再閉塞させ、心筋血流製剤Tl-201を静注した。心臓摘出後、2核種オートラジオグラフィーを行った。心筋短軸上で左心室拡張指数(左心室内腔面積/左心室全体面積)、左心室の壁厚比率(心筋虚血領域の壁厚/心筋非虚血領域の壁厚)、Tc-99m AVの心筋虚血領域への集積比率(虚血領域のTc-99m AVのカウント/非虚血領域のTc-99m AVカウント)を算出した。結果10匹のラットでTc-99m AVの集積を心筋虚血領域に認めた。左心室心筋全体における心筋虚血領域の面積は、Tc-99m AVの集積の有無と有意な関連は認めなかった。しかしながら、左心室拡張指数は心筋虚血領域にTc-99m AVの集積を認めた群で有意に高くなっていた。左心室の壁厚比率はTc-99m AVの集積を認めた群で有意に低くなっていた。左心室拡張指数と壁厚比率は各々Tc-99mAVの心筋虚血領域への集積比率と有意な相関を認めた。結論心筋虚血再灌流2週間後の傷害心筋へのTc-99m AVの集積は左心室リモデリングと関連しており、アポトーシスイメージングがリモデリング予測のための画像診断法になりうる可能性が示された。
高分子界面活性剤の合成と機能

両親媒性グラフトポリマーは高分子活性剤として興味があり、マクロモノマー法により合成できる。構造の明確な櫛型グラフトポリマーを分子量分布及び組成分布を狭く合成するためマクロモノマーの重合性を検討した。単独重合では高分子量のため拡散律速停止が有効に働き、分子量100万の多分岐ポリマーが重合初期から生成し、共重合では異種ポリマー鎖間の相分離に基づくマクロモノマーの反応性の低下が起こり易く重合溶媒の選択に注意することが強調される。櫛型グラフトポリマーの界面活性については、表面吸着状態の電子顕微鏡写真によりミクロ相分離したドメイン構造が確認され、表面析出機構の妥当性が示された。高分子活性剤のミセル形成と表面吸着について研究を進めるため水溶性グラフトポリマーを合成し溶液物性を評価した。枝が疎水性のメタクリレートで幹が親水性のメタクリル酸よりなるグラフフトポリマーの水溶液粘度の測定結果は同一分子量、組成のランダムポリマーに比し10倍も高粘度で、ミセル形成を示唆しているが、疎水性染料の可溶化データもメタクリレートが疎水基会合している事を示している。同様な疎水基の会合は親水性グラフトのハイドロゲル生成にも見られる。ポリスチレンマクロモノマーと親水性コモノマーとの共重合によるグラフトを親水性溶液から製膜すると透明なフィルムが得られ、水中で膨潤できる。その膨潤挙動、酸素透過挙動などの基本的性質はグラフトポリマーの一次構造や製膜溶媒に支配される。ハイドロゲルの平衡膨潤度や含水率は、疎水性基の重量分率に関係するが、隣接枝間の平均分子量を規準とした平衡膨潤理論に従っている。製膜溶媒をより親水性とすると疎水性ドメインが拡大して膨潤度も増加する。親水基として水酸基以外のカルボン酸基、スルホン酸基のいずれを用いても良好なハイドロゲルを形成し、優れた酸素透過性、生体適合性を示すと共に力学的強度の向上を示した。高分子界面活性剤としての両親媒性グラフトポリマーの構造を規制する要因を明らかにするためマクロモノマーの共重合反応性を検討した.末端メタクリル型ポリスチレンマクロモノマーとスチレンやレタクリル酸メチルとの共重合では,ベンゼンのような良溶媒中の場合ランダム共重合が起こり,モノマー反応性比は低分子間の値と等しく,立体効果と認められない.従ってマクロモノマーの分子量が一万程度では排除体積効果は無視できる.しかしシクロヘキサンのような貧溶番中の場合マクロモノマーの反応性比が低下し,グラフトポリマーの組成分布が広がり,ホモポリマーも副生する.コモノマーにメタクリル酸のような極性モノマーを用いると重合が不均一系になり,この傾向と更に著しくなる.この結果混合溶媒を用いて均一系に保った最適合成法を確立した.シリコン系マクロモノマーにもこの結果を応用して重合条件の選択法を検討した.つぎに高分子界面活性剤のミセル形成について研究するため,メタクリル酸メチルマクロモノマーとメタクリル酸とから構造の明確なグラフトポリマーを合成し,溶液性状について検討した.従来の常識に反しグラフトポリマーの水溶液粘度は対応するランダム共重合体と比較して10倍も大きい.またこの水溶液は油溶性染料の可溶化力が大きく,疎水基の凝集を示している.重水中の核磁気共鳴スペクトルも会合によるピークの広がりを示す.グラフトの枝をメタクリル酸ブチルやドデシルに替えても還元粘度や可溶化量は殆ど変化せず,疎水結合の特徴を示している.可溶化染料の柴外線吸収の長波長シフトからミセルにかなり極性の環境が存在すると考えられる.

このようなミセル形成に基ずく構造粘性の発現な応用が広いと考えられる.またスチレンーメタクリル酸系グラフトポリマーについて接触佐測定による表面自由エネルギーの求め方を検討し,親水性の表面を形成しいてることを証明した.高分子界面活性剤としての両親媒性グラフトポリマーの合成法の基礎として単分散マクロモノマーの重合性を検討した。マクロモノマーは高分子量のため、単独重合では停止反応が重合初期から拡散律速となり分子量100万もの多分岐ポリマーが生成した。共重合では異種ポリマー鎖間の相分離のためマクロモノマーの反応性比が低下し易いので重合溶媒の選択を慎重に行う必要があることが分かった。櫛型グラフトポリマーの界面活性については、表面吸着状態の電子顕微鏡写真によりミクロ相分離したドメイン構造が確認され、表面析出機構の妥当性が示された。疎水性溶媒中の櫛型グラフトポリマーがミクロ相分離構造を形成するのと対応して水溶性グラフトポリマーは水を吸収してハイドロゲルを構成し、すぐれた生体適合性を示すので興味深い。リビング重合法で作ったポリスチレンマクロモノマーと各種水溶性コモノマーとの共重合により櫛型グラフトポリマーを合成した。水酸基、カルボン酸基、スルホン酸基等の親水基を比較検討した。メタクリル酸グリセリルはイソプロピリデン基で保護して共重合し、最後に加水分解する方法を用いた。これらのグラフト共重合体を親水性溶媒から製膜すると透明なフィルムが得られ、水中で膨潤できる。その膨潤挙動、酸素透過挙動などの基本的性質はグラフトポリマーの一次構造や製膜溶媒に支配される。ハイドロゲルの平衡膨潤度や含水率は、疎水性基の重量分率に関係するが、隣接枝間の平均分子量を規準とした平衡膨潤理論に従っている。製膜溶媒をより親水性とすると疎水性ドメインが拡大して膨潤度も増加する。親水基として水酸基以外のカルボン酸基、スルホン酸基のいずれも良好なハイドロゲルを形成し、優れた酸素透過性、生体適合性を示すと共に力学的強度の向上が見られた。更にハイドロゲルの表面接触角から界面自由エネルギーを求め含水率依存性を証明した。
消化管ホルモンを介する臓器相関

1)Herrera及びThomasのカニュ-ラを用いて慢性膵胃瘻犬の作製に成功し、意識下膵外分泌動態と消化管ホルモン変動との関連を明らかにし得たのみならず、意識下で膵液・胆汁及び胃液分泌を同時に観察できるモデルである慢性胆膵胃瘻犬の作製に世界で初めて成功し、胆汁及び膵液分泌機序と消化管ホルモンの関与を明らかにし得た。空腹時における膵液分泌の周期性変動や、膵液によるnegative feedback controlと、消化管ホルモンの関与に関しても興味ある知見を得た。さらに、慢性膵胃瘻犬を用いて膵切除を行い、残存膵の再生と膵内外分泌動態及び消化管ホルモンの関与について明らかにした。2)レ-ザ-ドップラ-血流計及び超音波トランジットタイム血流計を併用することにより、腹部臓器血行動態及び各種消化管ホルモンの影響を有機的に捉えることが可能になった。プロ-ベの埋め込みによる意識下における腹部臓器血行動態を明らかにし、さらに、開腹術中における肝血行動態に関しても新たな知見を得ることができた。3)CCKの大分子系であるヒトCCK-33の作用機序について、受容体拮抗剤を用いた検討を行い、さらに小分子系のCCKとの活性比較や、受容体への特異的結合能について検索した結果、CCKの大分子系の生理的意義を明らかにし得た。4)消化器の広範囲臓器切除を伴う膵頭十二指腸切除後の栄養障害、機能障害は重大な問題であるが、術後の消化管ホルモン動態を検討することにより、BillrothI型再建が、機能的、生理的術式であることを証明し得た。5)胃切除後にみられる胆嚢運動機能障害や胆石形成に対してprospectiveなstudyを開始し、血中ホルモン動態との同時観察を施行することにより、その機序に関する興味ある知見を得た。6)イヌを用いて膵部分自家移植を施行し、脾摘前後及び移植前後、さらに長期経過後での移植膵における血行動態や消化管ホルモンに対する血流反応を観察し、興味あるデ-タが得られた。昭和61年度における研究実施計画に対する研究実績を要約すると以下の通りである。1)HerreraおよびThomasのカニューラを用いた慢性膵胃瘻犬の作製成功率は、現在のところほぼ90%に近く、1年以上の長期生存例も多数みるに至り、意識下膵外分泌動態に関する種々の検索が可能になった。2)慢性膵胃瘻犬を用いて空腹時及び食餌刺激後の長時間にわたる意識下膵外分泌動態を観察したところ、空腹時には膵外分泌の周期性変動が認められるが、これには主として神経性因子の関与が、また、食餌刺激後にみられる膵外分泌増加には、その時に放出される内因性CCKとの密接な関連によりCCKの関与が、それぞれ明らかにされた。3)レーザードップラー血流計および超音波トランジットタイム血流計を併用することにより、臓器血行動態を、臓器微小循環動態および動脈・静脈血流動態の両面から有機的に捉えることが可能となった。特に、今までに報告された血流測定法ではなし得なかった門脈血行動態を確実に捉え得ることの意義は大きい。4)Neuromedin-N,Valosin等の全く新しい合成消化管ホルモンや、VIP,Prostaglandin【E_1】の膵外分泌,血中ホルモン動態,さらには膵血流,肝動脈,門脈流に及ぼす影響について検討し、これらペプタイドの生理的意義に関する知見を得ることができた。5)膵頭部領域

癌に対して施行される膵頭十二指腸切除後の血中CCKおよびPP放出変動を観察し、残存空腸の代償性機転を明らかにするとともに、当教室で施行している膵頭十二指腸切除後の生理的再建術式に関する理論的な裏づけをなし得た。6)胃切除後にみられる胆嚢機能障害や胆石形成機序を追求すべく、エコーによる胆嚢運動機能と、RIAによる血中CCK動態の同時観察を施行したところ、示唆に富む極めて興味深い知見が得られた。現在、長期にわたるfollow upや、再建術式別による差、さらに他の内因性因子の関与等についても検討中である。昭和62年度における研究実施計画に対する研究実績を要約すると以下の通りである.1)HerreraおよびThomasのカニューラを用いて引続き慢性膵臓胃瘻犬を作製し,意識下膵外分泌動態に関する種々の検索を施行したが,このモデルの作製成功率は90%以上に及び,意識下膵生理に関する研究は,内外を通じて当教室が最も進んでいると考えられる.2)慢性膵胃瘻犬を用いて,膵液によるnegative feedback controlに関する研究を行ない,その存在の有無や,種差の問題について検討し,さらに体液性因子で膵液分泌に深く関わっているCCKやPPが,このfeed back controlに関与する可能性についても検索を進め,興味ある知見を得た.3)意識下で膵液,胃液のみならず,胆汁分泌をも連続的に観察できるモデル,すなわち, HerreraおよびThomasのカニューレを駆使して,慢性胆膵胃瘻犬の作製に,内外を通じて初めて成功した.慢性膵胃瘻犬および慢性胆膵胃瘻犬は,熟練した外科医の技術および術後管理に対する根気と情熱があってこそ初めて可能なモデルであり,特に慢性胆膵胃瘻犬は,食事負荷,十二指腸負荷,外因性負荷等が意識下で容易に施行でき,肝・胆・膵・胃・腸・臓器相関機構及びそれに対する消化管ホルモン,神経性因子の関与を解明する上で,最適のモデルであると考える.現在,当モデルを確実に作製し得る様になっており, 6ヶ月以上の長期生存率をみるまでに至り,肝胆膵生理に関する新しい情報を得つつある.4)レーザードップラー血流計,超音波トランジットタイム血流計の併用により,臓器血行動態を有機的に捉えることが可能になり,現在,種々の消化管ペプタイドの臓器血行動態に及ぼす影響を観察するのみならず,消化器手術中における術中臓器血流測定を行なうことにより,術式の選択や予後の判定に寄与し,さらに,イヌを用いて電極を植め込むことにより,意識下における臓器血行動態を観察し,新しい知見を得つつあるところである.昭和63年度における研究実施計画に対する研究実績を要約すると以下の通りである。1)我々は、意識下で膵液、胆汁及び胃液分泌動態を、しかも同時に観察できるという究極に近い動物実験モデルの作製に成功し、これを慢性胆膵胃瘻犬と呼んでいるが、このモデルを用いてCCKによる外因性刺激後の胆汁、膵液分泌動態を観察し、CCKの胆・膵に対する生理的意義を明らかにし得た。現在、同モデルを用いて内因性負荷後の分泌動態について検討中である。2)膵液による膵分泌に対するネガティブフィードバック機構が注目を浴びているが、イヌでは必ずしもこの機構が作動せず、CCKも関与しない可能性を示唆したが、現在ラット及びヒトにおいて検討中であり、膵液中の新しい因子についても探索中である。3)新しい合成ペプチドであるDYY、GIPやさらにKassininの生理活性について検討し、その生理的意義に関する知見を得ることができた。
食物アレルギーに対する経皮免疫療法とアジュバントの開発

食物アレルギーに対する免疫療法が検討されているが、未だ有効性・安全性に優れた方法は確立されていない。本研究では、免疫療法に用いる抗原をナノ粒子に封入して皮膚に塗布することで、抗原を皮膚の毛包周囲の樹状細胞に選択的に取り込ませ、制御性細胞を誘導することで免疫寛容を誘導する免疫療法の開発する。また、経皮免疫療法によりどのような制御性細胞が誘導されるかを明らかにし、実際の食物アレルギー患者の治療効果判定への応用を目指す。