hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
顔面神経麻痺患者のウイルス特異的免疫能－ワクチン接種による発症予防の基礎的研究－

このことから、VZV関連顔面神経麻痺患者においては、発症初期にVZV特異的細胞性免疫能が低下していることが明らかになり、この低下がHunt症候群やzoster sine herpeteの発症に関与する可能性が示唆された。これらの成果をを2014American Academy of Otolaryngology-Head & Neck Surgery AnnualMeetingや第115回日本耳鼻咽喉科学会総会・学術講演会、第6回近畿ヘルペス感染症研究会などで発表するとともに、英文論文にまとめ投稿中である。顔面神経麻痺のうち、水痘・帯状疱疹ウイルス(Varicella zoster virus)再活性化が原因のHunt症候群は難治で知られる。ステロイド、抗ウイルス剤、手術などの治療の組み合わせをもってしても治癒率は60%程度と、特発性顔面神経麻痺であるBell麻痺の90%に比べ低く、臨床上の限界といえる。今後はHunt症候群を発症させない、予防医学がより一層重要と考えられ、成人に対するVZVワクチン接種がその有力な候補である。この基礎的データを得るため、Hunt症候群およびBell患者のVZV特異的細胞性免疫能を測定した。対象はHunt症候群20例、Bell麻痺57例である。全血を採取し単核球を分離後、VZV抗原で刺激して産生されるインターフェロンγをELISPOT法でカウント・定量化した。その結果、Hunt症候群におけるELISPOT数の中央値87.3 SFCs/4×10^5 PBMCsはBell麻痺の62.3 SFCs/4×10^5PBMCsに比べ有意に高値であった。またHunt症候群においてELISPOT数と発症からの日数は強い正の相関があり、特に発症5日以内ではELISPOT数が特に低値を示し、80.0 SFCs/4×10^5を上回る症例はみられなかった。他方Bell麻痺では両者に相関はみられなかった。以上から、Hunt症候群の発症にVZV特異的細胞性免疫能の低下の関与が示唆され、VZVワクチンによるVZV細胞性免疫能のブーストはHunt症候群の発症予防に有効となる可能性が示唆された。水痘・帯状疱疹ウイルス(VZV)再活性化が原因の難治性顔面神経麻痺であるHunt症候群と特発性顔面神経麻痺のBell麻痺におけるVZV特異的細胞性免疫能を比較した。全血から単核球を分離後、VZV抗原刺激で産生されるIFN-γをELISPOT法で定量化した。その結果、Hunt症候群のELISPOT数87.3はBell麻痺の62.3に比べ有意に高値であった。Hunt症候群のELISPOT数は発症からの日数に強い正の相関を示し、発症5日以内で80.0を超える例はなかった。以上からHunt症候群の発症にVZV特異的細胞性免疫能低下の関与が示唆され、VZVワクチンでの発症予防が可能と考えられた。本研究の主たる目的は、顔面神経麻痺患者のヘルペス属ウイルス(HSVおよびVZV)の関与を検証すると同時に、宿主のウイルス特異的免疫能、特にVZVについては液性免疫、細胞性免疫両者から検討・評価することで、顔面神経におけるウイルス再活性化、顔面神経麻痺の発症メカニズムを解明することである。研究結果からVZV関連顔面神経麻痺患者においては、発症初期にVZV特異的細胞性免疫
CLEM-FIB/SEMを用いた接触皮膚炎惹起相におけるiSALTの三次元構築

実験計画1の<CLEM-FIB/SEM技術による皮膚観察技術の確立:接触皮膚炎惹起相におけるiSALTを介した皮膚内抗原提示を解析する要素技術>について、当初はハプテンで感作したC57BL/6マウスの表在リンパ節から回収したT細胞を赤色蛍光で標識し、これをCD11c-YFPマウス(CD11c陽性細胞(樹状細胞)がYFP蛍光を発するよう遺伝子改変されたマウス)へ養子移入したのち、マウスの耳介に接触過敏反応を惹起し、二光子励起顕微鏡を用いて皮膚炎惹起後の皮膚内でのdDCsとメモリーT細胞を可視化、かつ各タイムコース(惹起前、惹起直後、1時間、3時間、6時間、12時間、24時間)ごとに固定し、経時的形態変化を観察し、それに続きCLEM-FIB/SEMによる三次元電子顕微鏡観察を実施する予定であったが、研究責任者の臨床業務により充分な研究時間が確保できず、また人員不足もあり、マウスの購入・飼育ができなかったことから、本プロジェクトの進捗状況は滞っている。そこで、引き続き実験動物の導入準備を進めながら、同時にiSALTをヒトの皮膚で観察する計画を追加することとし、ヒトの接触皮膚炎患者から渉猟した皮膚試料に対しFIB/SEMを用いて皮膚内の樹状細胞ならびにT細胞の会合を観察することとした。具体的には、2人の接触皮膚炎患者から皮膚試料を渉猟し、FIB/SEMで撮像を行った。現在、本データを用いて三次元再構築を進めている。研究責任者の臨床業務により充分な研究時間が確保できなかったため。実験動物の管理・飼育をするための人員が不足しており、その導入が遅延しているため。引き続き実験動物導入のための体制を整えつつ、ヒトの接触皮膚炎患者からの皮膚試料渉猟に努める。実験計画1の<CLEMーFIB/SEM技術による皮膚観察技術の確立:接触皮膚炎惹起相におけるiSALTを介した皮膚内抗原提示を解析する要素技術>について、当初はハプテンで感作したC57BL/6マウスの表在リンパ節から回収したT細胞を赤色蛍光で標識し、これをCD11cーYFPマウス(CD11c陽性細胞=樹状細胞がYFP蛍光を発するよう遺伝子改変されたマウス)へ養子移入したのち、マウスの耳介に接触過敏反応を惹起し、二光子励起顕微鏡を用いて皮膚炎惹起後の皮膚内での真皮樹状細胞とメモリーT細胞の動態を可視化、かつ各タイムコース(惹起前、惹起直後、1時間後、3時間後、6時間後、12時間後、24時間後)ごとに固定し、経時的形態変化を観察し、それに続きCLEMーFIB/SEMによる三次元電子顕微鏡観察を実施する予定であったが、研究責任者が過密な臨床業務によって充分な研究時間が確保できず、また人員不足もあり、マウスの購入・飼育ができなかったことから、本プロジェクトの進捗状況は滞っている。現在、本データを用いて三次元再構築を進めている状況である。

(理由)実験動物の導入が遅延しているため。(使用計画)C57BL/6マウスおよびCD11c-YFPマウスの購入ならびに飼育・管理費用。ガリウムイオンソース、エクストラクターの購入。電子顕微鏡用試料作成にかかる、樹脂、試薬代、ならびにガラス・プラスティック製品等の購入。
異方的超伝導体における秩序間の競合と共存に関する理論的研究

異なる秩序間の競合における量子揺らぎの影響を調べるために、1次元の量子ANNNIモデルの研究を行った。とのモデルにおいては、波数q=0とπ/2の2つの古典秩序相の競合に、磁壁の量子ダイナミックスが取り入れられている。磁壁自由度をフェルミオン化する手法を用いることにより、2つの古典秩序の量子干渉効果による量子液体相が現れることを示し、この量子液体相と古典秩序相の相境界を決定した。さらに、高次の量子補正に対して検討を行い、量子液体相から無秩序相への転移を考察した。バナジウム・スピネル系における磁気長距離秩序の発現に関する軌道自由度の役割について数値的に研究を行った。高温における軌道長距離秩序の発現がトリガーとなって低温で複雑な磁気秩序を誘起する振舞いを量子モンテカルロ計算によって示した。一次元量子スピン模型の絶対零度における磁場中のスピン相関関数を密度行列繰り込み群法を用いて数値的に求め、それを低エネルギー有効理論を用いて解析的に計算した相関関数と比較することにより、相関関数の振幅を高精度で決定した。さらに、この結果を用いて、交替横磁場によるスピンギャップの大きさや動的構造因子の散乱ピーク位置を計算した。一次元拡張ハバード模型のハーフ・フィリングにおける基底状態の相図をボゾン化法と摂動論的繰り込み群により決定した。電荷秩序相とモット絶縁相の中間に、自発的にダイマー化した絶縁相が現れることを指摘した。さらに、交替サイト・ポテンシャルを加えた場合について考察し、上記の自発的ダイマー相がバンド絶縁相とモット絶縁相の中間相となるととを示した。本年度行なった研究成果の概要を以下に記す。・カイラルp波超伝導状態においては、外部から磁場をかけなくても電流と垂直な方向に電圧が生じる、いわゆる自発的なホール効果が起こる。この現象を、Bogoliubov-de Gennes方程式及び拡張されたGinzburg-Landau理論を用いて解析した。さらに、流体力学的な定式化を行ない、自発的ホール効果に対する定量的な評価を与えた。この理論は一般的であり、他の関連する現象に応用可能である。さらに、自発的ホール効果を検証する実験を提案した。・^3Heの超流動状態におけるスピン揺らぎのフィードバック効果を手本に、フィードバック効果の概念をカイラルp波超伝導状態に対して発展させた。この効果の定量的な大きさを評価した。・Ruを含んだSr_2RuO_4において絶対温度3度付近であらわれる不均一な超伝導状態に対する現象論を構築した。この理論は、これまで実験的に観測されたすべての特性を整合的に説明できる。理論を検証するための実験を、いくつか提案した。異方的超伝導体中の準粒子は、ランダムなポテンシャル(不純物)による散乱を受けることにより、空間的に局在した状態になると考えられる。このアンダーソン局在の問題を幅が有限で無限に長い準一次元素に対して理論的に研究した。系を記述するハミルトニアンが時間反転対称性を持つか否か、そしてスピン空間でのSU(2)対称性が有るか否かによって、超伝導体中の準粒子のアンダーソン局在は4種類のユニバーサリティークラスに分類される。これらのユニバーサリティークラスはフェルミ面近傍の低エネルギー準粒子のみについて適用される。それぞれのユニバーサリティークラスに対して、対応する対称空間のルート系の構造からある関数(ヤコビアン)が決まり、このヤコビアンを用いて準粒子の運動を記述する転送行列の固有値を支配するフォッカー・プランク方程式が導かれる。このフォッカー・プランク方程式を変形することにより、準粒子のエネルギー状態密度をヤコビアンによって表現する一般的な理論式を得た。低エネルギー極限での漸近形は、ランダム行列理論の予言と一致することを示した。磁場中のハイゼンベルグ梯子格子模型について、ギャップレス領域でのスピン・スピン相関関数を密度行列にくりこみ群法によって数値的に求め、ボゾン化法による結果と比較し、よい一致をみた。一次元の拡張ハバード模型の基底状態の相図を、ハーフフィールドの場合について決定した。用いた手法は摂動的くりこみ群とボゾン化法であり、自発的にボンド交替秩序をもったパイエルス絶縁状態が弱結合領域に存在することを解析的に示した。幾何学的にフラストレートした遍歴電子系の強相関効果を調べるため、カゴメ格子上のハバード模型を研究した。FLEX近似を用いてスピン帯磁率を計算し、クーロン斥力が強くなるとともに帯磁率の絶対値は大きくなる一方で、波数依存性に逆に弱くなり、波数空間で帯磁率最大の点が集積して連続した曲線を形成し、磁気秩序の不安定性が磁気揺らぎのモード結合によって抑制されることが判った。また、バナジウムスピネルにおける低温の2つの相転移をスピン自由度に軌道自由度と格子変形の自由度を加えて理論的に考察し、高温側の軌道秩序による磁気的フラストレーションの解消が低温側の磁気転移に重要な役割を果たす機構を提唱した。梯子格子上の拡張ハバード模型のハーフフィリングでの基底状態相図を研究した。相互作用のパラメータを変化させたとき、4種類の"電荷密度波"状態と4種のモット絶縁相があらわれ得ることを示した。これら8種の相は、ラングシングレット相やスタッガードフラックス状態を含んでいる。これらの相の間の量子相転移のユニバーサリティークラスを決定した。

副格子構造をもった格子上のランダムホッピング模型を2次元と準1次元について調べ、ゼロエネルギー波動関数の局在長等の性質や、ゼロエネルギー近傍でのエネルギー状態密度の特異的な振るまいについて、数値的及び解析的手法を用いて研究した。異なる秩序間の競合における量子揺らぎの影響を調べるために、1次元の量子ANNNIモデルの研究を行った。とのモデルにおいては、波数q=0とπ/2の2つの古典秩序相の競合に、磁壁の量子ダイナミックスが取り入れられている。磁壁自由度をフェルミオン化する手法を用いることにより、2つの古典秩序の量子干渉効果による量子液体相が現れることを示し、この量子液体相と古典秩序相の相境界を決定した。さらに、高次の量子補正に対して検討を行い、量子液体相から無秩序相への転移を考察した。バナジウム・スピネル系における磁気長距離秩序の発現に関する軌道自由度の役割について数値的に研究を行った。高温における軌道長距離秩序の発現がトリガーとなって低温で複雑な磁気秩序を誘起する振舞いを量子モンテカルロ計算によって示した。一次元量子スピン模型の絶対零度における磁場中のスピン相関関数を密度行列繰り込み群法を用いて数値的に求め、それを低エネルギー有効理論を用いて解析的に計算した相関関数と比較することにより、相関関数の振幅を高精度で決定した。さらに、この結果を用いて、交替横磁場によるスピンギャップの大きさや動的構造因子の散乱ピーク位置を計算した。一次元拡張ハバード模型のハーフ・フィリングにおける基底状態の相図をボゾン化法と摂動論的繰り込み群により決定した。電荷秩序相とモット絶縁相の中間に、自発的にダイマー化した絶縁相が現れることを指摘した。さらに、交替サイト・ポテンシャルを加えた場合について考察し、上記の自発的ダイマー相がバンド絶縁相とモット絶縁相の中間相となるととを示した。
中性子散乱による金属Crのスピン密度波の再調査-ストライプ秩序との接点を求めて-

1.Crの研究では、スピン密度波状態にて中性子非弾性散乱実験によるキャラクタリゼーションを行った。結果、低エネルギー磁気励起に現れる特殊モード(通称:Pincher-Burke[FB]モード)の磁気分散・ピーク強度が磁気的ゾーン中心に対して非対称である点を見出した。他のCr単結晶を用い、異なる装置で違う分解能を使っても再現すること、また温度上昇でこの非対称性が弱まることから、FBモード固有の特性か、何らかの別の因子(カイラリティ等)が働いている可能性を導いた。追跡調査するために、Mn/V等の不純物置換したCrの単結晶育成を試みた。アーク炉を用いてトライしたところ、1mmサイズの単結晶育成に成功した。育成条件を更に詰めることで、中性子非弾性散乱に必要な1ccサイズの育成が可能になる道筋を示した。2.一方、ストライプ秩序を示すLa2-xSrxCuO4(LSCO)へのNi不純物効果から、遍歴するホールのキャリア濃度が系の磁気相関と電気伝導を強く支配する結果を得た。これは、Crへの不純物置換において、格子非整合な静的磁気相関の周期が不純物濃度(バンド電子密度)に比例して変化する結果と類似している。しかしながら、Crで観られる特異なFBモードに相当する磁気励起は、いまだLSCOにおいて見出せなかった。本質的にそのような励起モードが無いのか、、散乱断面積が小さいだけか、あるいはCrと異なる(Q,ω)空間に励起モードが存在するか、実験的に答えを絞っていくことが重要である。3.CrとLSCOの中性子散乱研究の過程で、より高いS/N比と高いQ分解能を備えた分光器の必要性が生じた。世界でも例を見ないGeモノクロメータとPylorytic graphiteアナライザーの組み合わせを採用し、高Q分解能を保ちつつ十分な統計の非弾性散乱測定に成功した。今年度は、以下に示す二つの課題に取り組み、次年度に継続・発展させる予定である。1)クロム合金高品質大型単結晶育成のチャレンジ本研究課題の大きな目標は、東北大学金属材料研究所(以降、金研と呼ぶ)が持つ高度な結晶育成技術をクロム合金に応用し、その高品質・大型単結晶育成方法を確立することである。まず、これまでに報告されている育成方法とその育成結果のデータを吟味し、金研の宍戸助教授(結晶育成部門)と技術的な検討を重ねた。その結果、従来使われているアーク放電法では、育成ハースからの不純物の混入が避けられず、組成が不均質になり易い、大型結晶育成が困難といったデメリットが判明した。したがって、酸化物合成に多く使われているfloating-Zone法を、クロム合金に採用することにした。この方法では、育成るつぼ等を使わないために不純物の混入を極力抑えることができる。また、パルス的に熱を加えるアーク放電法と異なり準静的な育成方法の故に、大型高品質の結晶育成が比較的容易である。ただし、クロムの高い蒸気圧を見越した工夫が必要で、現在その課題克服に取り組んでいる。2)純クロム単結晶の磁気励起本研究グループが新たに見出した不可解な低エネルギー磁気励起(以降、newモードと呼ぶ)が、これまでに報告されている奇妙なサイレントピークとどのように関連しているか、明らかにしようとした。Single-Q化したCr単結晶を用いた中性子非弾性散乱実験を、海外在住の協力研究者である白根博士(ブルックヘブン米国国立研究所)とBoni博士(ミュンヘン工科大学)の両グループと共に、フランスILL研究所にて行った。ビームタイムの制約で、今回はnewモードの確認に留まったが、新たに低エネルギーフォノンに異常がある兆候を見出した。

したがって、次年度にはフォノンの再調査も平行して進める予定である。中性子非弾性散乱実験によるスピン密度波(SDW)状態での磁気励起の解明を目指し、韓国原子力研究所(KAERI)のSungil Park博士とCr合金の共同研究を開始した。まず、純Crの低エネルギー磁気励起に関する研究成果を、「第6回韓日中性子科学研究会」(2006年2月、東海)にて、連名で講演発表を行った。現在、金研の結晶作成室と共にCr合金大型単結晶作製に取り組んでいる段階である。その一方で、Crのスピン密度波と好対照な銅酸化物超伝導体La2-xSrxCuO4(LSCO)におけるストライプ秩序の研究が、最近大いに進展した。具体的には、LSCOに対してNi置換を施し(これは、Crに対するV置換効果に相当する)、LSCOの反強磁性絶縁相とアンダードープ超伝導相のSDW各々へのNi置換効果を調べた。Ni置換大型単結晶LSCOをFloating Zone法で作製し、日本原子力研究開発機構(JAEA)の脇本秀一博士と松田雅昌博士との共同研究で、中性子磁気散乱を測定した。反強磁性絶縁相の磁気構造解析と電気伝導の温度変化から、ホールの遍歴性と磁気秩序の間に働く強い相関を見出し、Papers of Editors' choice[J.Phys.Soc.Jpn.8月号(2005)]を受賞した。アンダードープ超伝導相においては、SDWの空間周期と磁気散乱断面積の観点から、CrとLSCOのSDWにおける対照的な不純物効果を見出した。また、LSCOにおける超伝導と静的磁気相関との競合関係のみならず、Ni不純物の高いホール吸収能が判明し、強相関電子系における遍歴するホールの新たな一面を明らかにすることが出来た。(太田聡一:東北大学修士論文、2006年)本研究により、不純物効果を通して、CrにおけるSDWの別の面を明かすことができた。
"死のメディエーター":HMG-1の高感度測定と多臓器不全の診断法の確立

HMGB-1(High Mobility Group Box protein-1)は核内に存在し、DNAの立体構造維持・転写に必須の分子である。しかし驚いたことに、このHMGB-1は、あらゆる有核細胞の壊死、そしてマクロファージ系細胞の場合には、諸刺激に際して細胞外に分泌されてきて、"死のメディエーター"として働くことが明らかとなりつつある。申請者らが今回明らかにしたことは、以下の諸事実である。1.HMGB-1の高感度測定法の確立純化HMGB-1で兎を免疫して単一、多クローン性抗体を作成し、これを用いたHMGB-1の高感度ELISA測定法を確立した。このHMGB-1ELI6Aキットは、ヒトの血中のHMGB-1を高感度に測定しえた(感度1ng/ml以上)。2.本方法でHMGB-1を測定して以下の結果を得た。1)HMGB-1はショックの重症例で高値を示し、HMGB-1が高値の場合には極めて重篤な病態であることが示された。3)血清HMGB-1は癌の場合にも高値を示し、これには癌細胞由来と、マクロファージ由来のものがある可能性を示しているが、現時点では分泌型と壊死型は分子論的には識別しえない。4.純化HMGB-1を細胞に作用させると、このRAGEを介して幅広いスペクトラム細胞に作用し、NF-kB活性化を介して、TNFαの産生、細胞のランダムな運動を誘導する。これはCDC42,Racを介するものである。これにより諸臓器のベリアー破綻と炎症が惹起されてくる。これらのことから、HMGB-1は"臓器不全"死のメディエーターエー"といいうる分子であることが明らかになった。"死のメディエーター"といわれているHMG-1に関して研究し、以下のことを明らかにした。1)核内蛋白HMG-1は、(1)全ての細胞の壊死で核内から細胞外へ遊離してくる。(2)しかし細胞のアポトーシスでは細胞外には出てこない。アポトーシスの場合にはヒストンDNAという形で細胞外に出てくるので、HMG-1はフリーの形では存在しえない。従ってHMG-1とヒストン・DNAを測定することで、アポトーシスか壊死(ネクローシス)を鑑別しうる。(3)単球、マクロファージをTNFα、アナンダマイドで刺激すると、活性化単球からHMG-1は細胞外に分泌される。(4)このように核内DNA結合蛋白HMG-1は死細胞から遊離して来る場合と、生細胞である(5)マクロファージ、活性化単球から分泌されるという2つの方法があることが判明してきた。(2)関節局所でこの経路が作動することが慢性関節リウマチの病因と考えられる4)本測定法で血清HMG-1を測定し、以下の結果を得た。(1)HMG-1は正常者の血清中には検出できない。すなわち正常血中にはHMG-1は存在しないか、存在してもng/ml以下の低濃度である。(2)しかし、敗血症性ショックでは血中濃度が著しく上昇していた。これらのことから、HMG-1は"臓器不全"のマーカーであり、敗血症性ショックの場合は、(多)臓器不全の結果、壊死に陥った細胞の核から遊離してくるものと推定されたHMGB-1(High Mobility Group Box protein-1)は核内に存在し、DNAの立体構造維持・転写に必須の分子である。
多軸疲労応用場に頑健な繊維補強コンクリート材料の体系化と構造部材への応用

複数ひび割れ型セメント系複合材料(HPFRCC)の一種であるECCの主応力軸回転下に頑健な材料の開発と構造への適用可能性の検証を目的とし、実験と数値解析を実施した。ひび割れ発生後のせん断性能を向上させるため粗骨材や鋼繊維を混入し、その混入率を変数とした実験を行うことで効果的な混入率を材料レベルの実験から探り、提案した混入率の材料を用いた構造試験と数値解析から、その適用性を示した。複数ひび割れ型セメント系複合材料(HPFRCC)の一種であるEngineered Cementitious Composite(ECC)の主応力軸回転下において性能低下を示す特異点を解消する材料を開発することを目的に,剛性の高い鋼繊維と骨材を混入することでひび割れ面でのせん断性能を向上させることの効果を確認する実験を行った。実験には研究者のグループで考案した,試験体に初期損傷を与えた後に主応力軸を回転し,その材料力学性能を確認する試験法を用い,通常のECCに鋼繊維を体積比で02.0%,または骨材を020%まで混入した際の引張,せん断性能とひび割れ性状の変化を確認した。また,実用化を念頭に施工性の確認もあわせて行った。初期損傷を与えた上で主応力軸を回転させた試験を実施し,荷重変位関係と損傷なしの試験から得られた性能との比を取り,耐力と変形能を評価すると共に,計測したひずみからひび割れ面上のせん断性能を確認した。これらの整理から,耐力は鋼繊維や骨材を混入することで向上することがわかり,変形能は混入率0.5%までは低下を示すが,それ以上の混入比率では混入なしの場合と同程度まで回復した。また,主応力軸回転に伴い発生する第二ひび割れの角度は鋼繊維または骨材の混入により10°程度で安定した。このことから,鋼繊維や骨材の混入により,初期ひび割れ面のせん断性能を向上させ,第二ひび割れ方向を主応力軸に沿ったものへと制御することに成功したことを確認した。以上の力学性能と,スランプフロー試験から得られた施工性能から総合的に性能を評価すると,本研究で得られた結果の範囲内では適切な混入比率は鋼繊維では1.01.5%,骨材では10%程度であると判断した。複数ひび割れ型セメント系複合材料(HPFRCC)の一種であるEngineered Cementitious Composite(ECC)の主応力軸回転下において性能低下を示す特異点を解消する材料を開発し,構造への適用可能性を検証することを目的に,23年度は数値解析と構造実験を実施した。既に行った実験結果をもとに数値モデルを構築しその妥当性を確認するとともに,有限要素解析を材料レベル,構造レベルにて行い,ひび割れ面のせん断性能が部材全体の性能に与える影響について検証した。また,テンションスティフニングモデルを構築すべく,R/ECCの一軸引張試験を実施し,ひび割れ分散性を考慮し鉄筋モデルに修正を加えた空間平均化数値モデルを導入した。材料レベルでの検討から導いた構造に適した材料を用いた梁のせん断載荷試験を実施し,構造レベルでの有用性を確認した。せん断性能が向上し,且つ施工性能も満たすと考えれたHPFRCCに鋼繊維混入率体積比1%と骨材10%の材料を用いて,梁のせん断試験を実施した。試験は,静的,疲労,初期損傷を与えた場合のケースについて,鋼繊維を混入しない場合と比較することで検討した。その結果,梁の静的せん断耐力は明確には向上しないものの,疲労寿命と初期損傷を与えた場合については,性能の向上が確認され,実構造部材で想定される長期共用や多軸応力状態への頑健性が高いことが示され,本研究で得られた成果の有用性を確認した。
並列細管熱輸送デバイスの熱輸送特性とそのメカニズム

本研究は,これまでに知られているどの熱輸送デバイスに比べても格段に優れた性能を発揮できる可能性を有する並列細管型熱輸送デバイスについて,基本性能の全体像を明らかにし,その熱輸送機構を解明することを目的とする.伝熱実験では,加熱・冷却部ヘッダ間を一列の細管6本で接続した銅製2次元テストセクション(作動流体R-134a)を温水で加熱した場合に加え,水を作動流体として2本の異径管(内直径6.5mmと3.5mm)または5本の同径管(内直径2.8mm)でヘッダ間を接続した場合の伝熱実験を電気ヒーター加熱にて行い,傾斜,加熱量,管長が熱輸送に与える影響について調べた.可視化実験では,内圧の高くなるR-134aを作動流体として用いるために,真鍮板に一辺2mmの正方形析面の溝(長さ100mm)を3本または6本加工し,透明塩ビ板またはポリカーボネート板で蓋をした耐圧性の高いテストセクションを製作し,可視化実験を行った.細管6本の場合には6本中の2本だけ一辺4mmとした異径管の場合も調べた.細管3本の場合には,ヘッダ間温度差の大小に応じて循環流と振動流が観察された.また,細管6本の場合には,異径管を組み合わせることで水平設置時の熱輸送量を増やせることが分かった.本研究で開発した画像処理システムを用いて可視化画像を解析することで,この上昇流・下降流の速度とその時間的な変化,さらに各細管での流動状況の組み合わせが捉えられるようになった.本研究は,これまでに知られているどの熱輸送デバイスに比べても格段に優れた性能を発揮できる可能性を有する並列細管型熱輸送デバイスについて,基本性能の全体像を明らかにし,その熱輸送機構を解明することを目的とする.伝熱実験では,加熱・冷却部ヘッダ間を一列の細管6本で接続した銅製2次元テストセクション(作動流体R-134a)を温水で加熱した場合に加え,水を作動流体として2本の異径管(内直径6.5mmと3.5mm)または5本の同径管(内直径2.8mm)でヘッダ間を接続した場合の伝熱実験を電気ヒーター加熱にて行い,傾斜,加熱量,管長が熱輸送に与える影響について調べた.可視化実験では,内圧の高くなるR-134aを作動流体として用いるために,真鍮板に一辺2mmの正方形析面の溝(長さ100mm)を3本または6本加工し,透明塩ビ板またはポリカーボネート板で蓋をした耐圧性の高いテストセクションを製作し,可視化実験を行った.細管6本の場合には6本中の2本だけ一辺4mmとした異径管の場合も調べた.細管3本の場合には,ヘッダ間温度差の大小に応じて循環流と振動流が観察された.また,細管6本の場合には,異径管を組み合わせることで水平設置時の熱輸送量を増やせることが分かった.本研究で開発した画像処理システムを用いて可視化画像を解析することで,この上昇流・下降流の速度とその時間的な変化,さらに各細管での流動状況の組み合わせが捉えられるようになった.本研究は,これまでに知られているどの熱輸送デバイスに比べても格段に優れた性能を発揮できる可能性を有する並列細管型熱輸送デバイスについて,基本性能の全体像を明らかにし,その熱輸送機構を解明することを目的とする.伝熱実験では先ず,加熱・冷却部ヘッダ間を一列の細管6本で接続した銅製2次元テストセクションを用いた.作動流体はR-134aであり,ヘッダ間温度差,テストセクション傾斜角度を変化させ実験を行った.テストセクション面に平行な水平軸回りに傾けると熱輸送性能はヘッダ間温度差の増加に対しすぐに飽和傾向を示し,細管外壁の温度は減少傾向を示した.つまり傾斜により加熱部からの上昇流が抑制された.また,直径6.5mmと3.5mmの2本の異径管だけでヘッダ間を接続した場合についても伝熱実験を行い,沸騰駆動流による熱輸送が起こることを確認した.可視化実験では,先ず,ガラス製テストセクション(内直径2.4mm,細管本数3本)を用い,高速度ビデオで撮影を行った.作動流体は水またはエタノールである.テストセクション面に平行な水平軸周りに傾斜させると沸騰による上昇流が弱まり,熱輸送量が減少する様子が確認された.また,R-134aを作動流体として用いるために,真鍮板に一辺2mmの溝(長さ100mm)を3本切り,石英ガラスで蓋をした耐圧性の高いテストセクションを製作し,可視化実験を行った.細管が3本の場合には,作動流体が上昇する管の本数が1本と2本の2つの場合が発生することがこれまでの伝熱実験で観測されている.新たに開発した画像処理システムを用いて可視化画像を解析することで,この2つの場合の上昇流・下降流の時間的な変化が捉えられるようになりつつある.本現象の把握,メカニズムの解明,さらに物理モデルの構築には,本現象の詳細な観察と様々な統計処理が必要であるので,現在この画像処理解析に注力している.

本研究は,これまでに知られているどの熱輸送デバイスに比べても格段に優れた性能を発揮できる可能性を有する並列細管型熱輸送デバイスについて,基本性能の全体像を明らかにし,その熱輸送機構を解明することを目的とする.伝熱実験では,加熱・冷却部ヘッダ問を一列の細管6本で接続した銅製2次元テストセクション(作動流体R-134a)を温水で加熱した場合に加え,水を作動流体として2本の異径管(内直径6.5mmと3.5mm)または5本の同径管(内直径2.8mm)でヘッダ間を接続した場合の伝熱実験を電気ヒーター加熱にて行い,傾斜,加熱量,管長が熱輸送に与える影響について調べた.可視化実験では,内圧の高くなるR-134aを作動流体として用いるために,真鍮板に一辺2mmの溝(長さ100mm)を3本または6本加工し,透明塩ビ板またはポリカーボネート板で蓋をした耐圧性の高いテストセクションを製作し,可視化実験を行った.細管6本の場合には6本中の2本だけ一辺4mmとした異径管の場合も調べた.細管3本の場合には,ヘッダ間温度差の大小に応じて循環流と振動流が観察された.また,細管6本の場合には,異径管を組み合わせることで水平設置時の熱輸送量を増やせることが分かった.本研究で開発した画像処理システムを用いて可視化画像を解析することで,この上昇流・下降流の速度とその時間的な変化,さらに各細管での流動状況の組み合わせが捉えられるようになった.
末梢血幹細胞(PBSCs)による移植膵島周囲の血管新生促進に関する研究

大動物モデルである犬を用いてPBSCsおよび間葉系幹細胞(MSCsを分離培養することが可能であった。犬膵島分離、移植モデルは既に確立されたが、マージナル膵島モデルを作成し、幹細胞同時移植モデルとの比較検討を行っている最中であ大動物モデルである犬を用いてPBSCsおよび間葉系幹細胞(MSCsを分離培養することが可能であった。犬膵島分離、移植モデルは既に確立されたが、マージナル膵島モデルを作成し、幹細胞同時移植モデルとの比較検討を行っている最中であ21年度はラット末梢血幹細胞(PBSC)を分離し、糖尿病ラットに膵島と同時移植する実験を行った。まず、PBSCドナーラットに200ug/kgのヒトGCSFを10日間投与し、実験に十分な量のPBSCが得られるかどうかを検討した。我々の以前の成果では間葉系幹細胞(MSC)では1匹の移植実験に1×10^7個のMSCを必要としたが、ヒトGCSFではラットでは十分な白血球増加が認められず、そのため、十分なPBSCを得ることができなかった。したがって、ラットではPBSCの分離を断念し、末梢血単核球を膵島と経門脈的に肝内に注入することと計画を変更した。ストレプトゾトシン(STZ)70mg/kgを静注するとラットはβ細胞が破壊され、インスリン分泌能が低下、速やかに糖尿病となる。STZ投与7日後の糖尿病ラットをレシピエントとし、同系膵島の移植を行うと、800個の膵島では80%糖尿病が治癒したのに対し、600個の膵島では糖尿病が治癒するラットはいなかった。したがって、600個の膵島と末梢血単核球を同時移植を行ったが、期待する糖尿病の治癒は得られなかった。ラットでは期待すPBSCが得られず、十分な実験成果が得られなかったことから、ビーグル犬を用いた大動物実験をすでに開始している。現在はヒトGCSFをビーグル犬に投与し、細胞分離装置COBE spectraによるPBSC分離に着手しているところである。22年度はまず、大動物膵からの膵島分離の効率を向上させるために、まず、膵島分離時の膵管内注入液の検討を行った。その結果、従来から臨床応用されているET-Kyoto液よりUW液の方が、膵臓保存に優れ、より多くの膵島収量が得られることが確認された。また得られた膵島のviabilityもUW液を膵管内に注入した時の方が優れていた。さらに昨年度末から行っているビーグル犬を用いた大動物におけるPBSCsの分離を細胞分離装置COBE spectraにより行った。得られた幹細胞はCD34陽性であることがFACSの解析により確認され、大動物モデルからのPBSCs分離が可能であることが明らかとなった。さらに従来から当研究室でラット膵島移植モデルにおいて有用性を報告しているMSCsを犬から分離、培養することも同時に行った。この犬MSCsは10継代を超えてもなお紡錘形細胞が非常に早い増殖能を有していた。また5代目細胞のFACSによる解析ではCD34陰性で、脂肪・骨芽細胞への分化誘導実験においてはそれぞれ、脂肪・骨芽細胞への分化が確認された。これら得られたPBSCsおよびMSCsはラットMSCs同様に移植膵島周囲の血管新生に寄与するかどうかを腎被膜下移植を行い検討中である。移植膵島周囲の血管新生に十分な寄与が確認されたのちに、犬膵島自家移植モデルにおいてPBSCs同時移植群とMSCs同時移植群のどちらが優れるかを今後比較検討する予定である。23年度も、大動物膵からの膵島分離の効率を向上させるために、まず、膵島分離時の膵管内注入液の検討を行った。膵島分離の際のコラゲナーゼに生体内に存在するビルベルジンを添加すると膵島収量が改善することが確認された。この研究は糖尿病ラットに対する移植モデルで引き続き、移植後の膵島機能の改善効果も認められるかどうかを検討中である。23年度は犬MSCおよび、犬PBSCsを犬自家膵島移植モデルに移植するために、まずコントロールとする自家膵島移植のマージナル膵島数を決定する実験を行っている。今後、同モデルを用いてさらに膵島移植数を減少させてマージナルな膵島移植数を決定し、コントロールとしていく。また犬PBSCsおよび犬MSCsはラットMSCs同様に移植膵島周囲の血管新生に寄与するかどうかをマウス腎被膜下移植を行い病理学的に検討中である。
家庭内環境を考慮した女性３世代の食習慣と健康状態に関する栄養疫学的横断研究

北海道から九州までほぼ全国にわたる35都道府県の栄養関連学科85施設の参加を得て、その施設の新入生ならびにその母および祖母およそ7000人ずつを対象に、食習慣と健康状態を尋ねる質問票調査を実施した。その結果、学生5132人、母4236人、祖母2441人が本研究に参加し、大規模なデータが構築された。データは調査に参加したすべての共同研究者に配布され、他の教員や学生も使用可能となるよう、幅広く使用できる仕組みを整えた。本研究データを使用して、これまでに3報が原著論文として国際誌に受理された。その他、国内の学会発表や、卒業研究および修士論文など、各施設でデータが使用され、研究成果が報告された。研究代表者が行い、今回の研究の基礎となった第2次栄養関連学科新入生調査の共同研究者ならびにその他の栄養関連研究者ネットワークを用いて、共同研究者(参加大学等)を募り、最終的に86の栄養士養成校施設(大学・短大・専門学校)の参加とそこに勤務する100余人の教員の共同研究者としての参加が確定した(期待対象者数は学生・その母・その祖母等がそれぞれ6879人である)。並行して、本研究に必要な「生活習慣ならびに健康状態に関する質問票(すでに妥当性が確認されているもの)」を先行研究のレビュー作業によって厳選・決定し、学生・その母・その祖母等用にそれぞれ20・24・24ページのマークシート式専用質問票を作成し、その印刷が完了した。同時に、食事習慣を把握するために用いる自記式食事歴法質問票(20ページ:学生・その母)と簡易型自記式食事歴法質問票(8ページ:その祖母等)の印刷も完了した。調査実施マニュアルなど調査実施に必要な書類等と連絡用ネットワークの作成ならびにその運用準備も完了し、調査大学等への質問票の配送もほぼ完了した。また、研究代表者の研究室にてこの研究専用の研究事務局を立ち上げ、共同研究者と密な連絡体制をとり、各参加校の実情に合わせ、かっ、最大限の標準化を図って研究を行うための体制を整えた。並行して、研究代表者の所属先の研究倫理審査委員会に研究計画を提出し、研究実施の許可が得られた。また、参加大学等のなかで各自の研究倫理審査委員会における審議と許可を要すると各自の研究倫理審査委員会が判断した場合には、そのように対応し、必要とされたすべての許可を得ることができた。本研究の実施のために、栄養関連学科研究ネットワークを構築し、北海道から九州までほぼ全国にわたる地域から85校の大学の参加を得て、その大学の新入生(ならびにその母と祖母)およそ7000人ずつを対象として4月に調査を実施すべく、2011年2月に新入生質問票一式(研究同意書を含む)を参加校に配布した。本来は85校すべてを対象とする予定であったが、調査予定の1か月前に東日本大震災が発生したため、調査の実施可能性ならびに期待されるデータの質の確保を考慮し、震災の被害ならびにその結果としての電力供給事情における問題がほぼなかったと考えられた西日本と北海道に属していた58校(当該学生はおよそ4500人)を対象として調査を実施した。その後、回答された質問票一式を各大学の分担研究者を通じて5月中に回収し、研究代表者の属する研究室に設置した研究事務局でとりまとめ、研究事務局にてあらかじめ決めておいた一定の規則にしたがってすべての質問票の回答内容を確認した。そして、再調査の必要を認めた質問票については、参加校を通じて学生に再調査を依頼した。10月をもってすべての調査がほぼ完了し、学生、その母、その祖母、それぞれ3272人、2673人、1593人から最終的な回答を得た。その後、データの入力作業を行い、食習慣質問票(自記式食事歴法質問票または簡易型自記式食事歴法質問票)および、その他の質問票共に12月までに入力がほぼ完了した。食習慣質問票から栄養価計算を行い、個々人の栄養素等摂取量を算出した個人結果帳票を作成し、参加校を通じて、12月中に参加者全員に返却した。一方、入力されたデータの内容確認を行い、解析に用いるためのデータセットを固定するための作業を行った。平成23年度および24年度に実施した調査の結果、学生5132人、母4236人、祖母2441人の食習慣および健康状態を検討するための大規模なデータが構築された。平成25年度は、世代間の食習慣の相違および3世代それぞれの世代での食習慣と健康状態(うつ、便秘、更年期障害、高齢者の虚弱など)の関連を明らかにするなどの検討を行った。データは調査に参加した栄養関連学科85校の共同研究者に配布しており、その共同研究者の責任の下で他の教員や学生も使用可能にするなど、幅広く使用できる仕組みを整えた。

その結果これまでに、原著論文で7件の利用申請があり、うち2報が国際誌に受理された。このうちの1報は、厚生労働省の取りまとめた「日本人の食事摂取基準(2015年版)策定検討会」報告書に利用され、国の政策上重要な論文として位置づけられるものとなった。また学会発表では第60回栄養改善学会において、9件の口頭発表が行われ、そのうちの8件で「公衆栄養・栄養疫学(9)成人期2」というひとつのセッションを占めるに至った。本研究に参加した共同研究者に加え、その他多くの研究者も本セッションを聴講するため会場に訪れ、活発な議論が行われた。その他にも、共同研究者の指導を受けている大学生および大学院生が、卒業論文、修士論文、博士論文などに、全体データまたは自校データのみを使用するなど、各地の大学でデータが使用された。また、今後本研究データを用いてさらに多くの原著論文が作成されるように、栄養改善学会自由集会にて、共同研究者との勉強会も開催した。本研究の実施のために、栄養関連学科研究ネットワークを構築し、北海道から九州までほぼ全国にわたる地域から85校の大学の参加を得た。参加の意思を示した大学の新入生ならびにその母および祖母およそ7000人ずつを対象とした調査を計画し、2011年度に西日本と北海道の58校で調査を実施した。2012年4月には、前年に調査を実施しなかった東日本(新潟、長野および静岡以東で北海道を除く)27校の調査を実施し、予定した85校全校での調査が完了した。回答された質問票一式を、各調査校を通じて5月中に回収し、研究代表者の属する研究室に設置した研究事務局でとりまとめ、研究事務局にてあらかじめ決めておいた一定の規則にしたがってすべての質問票の回答内容を確認した。そして、再調査の必要を認めた質問票については、各調査校を通じて参加者に再調査を依頼した。10月をもってすべての調査がほぼ完了した。その結果、学生、その母、その祖母、それぞれ1860人、1563人、848人から最終的な回答を得た。その後、データの入力作業を行い、食習慣質問票(自記式食事歴法質問票または簡易型自記式食事歴法質問票)および、その他の質問票共に12月までに入力がほぼ完了した。食習慣質問票から栄養価計算を行い、参加者個々人の栄養素等摂取量を算出した個人結果帳票を作成し、各調査校を通じて、12月中に参加者全員に返却した。一方、入力されたデータは2011年度に収集したデータと結合して内容確認を行い、解析に用いるためのデータセットを固定するための作業を行った。最終的に学生5132人、母4236人、祖母2441人のデータが構築され、2013年3月に全調査校にデータセット配布が完了した。北海道から九州までほぼ全国にわたる栄養関連学科85校の参加が得られ、東日本大震災の発生という不測の事態に遭遇したにもかかわらず、そのうち震災の影響が軽微と考えられた58校(およその期待学生数4500人とその母・その祖母)を対象として調査を実施でき、それぞれ3272人、2673人、1593人から最終的な回答を得られたこと、そして、予定内に、再調査、データ入力、そして、参加者への養素等摂取量を算出した個人結果帳票の返却を終了できたことなど、すべて確実に計画どおりの進捗を得たと考える。25年度が最終年度であるため、記入しない。
甲状腺ホルモンの細胞内輸送機構における細胞質ホルモン結合蛋白とその核内作用の研究

1.NADPH依存性細胞質甲状腺ホルモン結合蛋白のクローニング研究代表者は純化したこのNADPH依存性細胞質甲状腺ホルモン結合蛋白の一部のアミノ酸配列を決定を試みた。この蛋白のN末端はブロックされていたがV8プロテアーゼによる切断断片ペプチドの一部のAVTGADVIITVTMATEPRLFというアミノ酸配列を決定した。この配列は既知の蛋白と相同性がないことから、この蛋白は今までに構造解析されていない蛋白であると考えられた。この配列を元に、その両側のDNAプライマーを作成した。これを使ってPCRを行い、このできたオリゴヌクレオチドプローブの配列を決定し、このオリゴヌクレオチドプローブを使いたラット腎cDNAライブラリーのスクリーニングを現在施行中である。また、研究代表者はこの蛋白を特異的に認識するウサギポリクローナル抗体を既に得ているがこれを用いたlambdagT11ラット腎cDNAライブラリーのスクリーニングも現在施行中である。平成6年度前半にはクローニングできると思われる。2.細胞質甲状腺ホルモン結合蛋白作用の解明この蛋白を特異的に認識するウサギポリクローナル抗体を用いて、細胞質甲状腺ホルモン結合蛋白を解析したところ、腎臓、肝臓では甲状腺ホルモン欠乏状態で減少し、甲状腺ホルモン補充により増加した。一方、下垂体では甲状腺ホルモン欠乏状態で増加し、甲状腺ホルモン補充により減少した。脾臓、脳では甲状腺ホルモン欠乏状態、甲状腺ホルモン補充によりコントロールとの変化を認めなかった。即ち、この細胞質甲状腺ホルモン結合蛋白は甲状腺ホルモンにより臓器特異的な調節を受けていることが明らかになった。この蛋白の作用の解明はこの蛋白のクローニングにより一気に進展するものと考えられる。
耐熱性色素依存性D-乳酸脱水素酵素の機能・構造解析とバイオセンサー素子への応用

本申請研究の目的は、立体構造情報を基にバイオセンサー素子として最適な色素依存性D-乳酸脱水素酵素(Dye-DLDH)を開発することである。本申請研究はD-乳酸の新規測定法開発において重要な役割を果たすと考えられる。当該年度は、Dye-DLDHホモログの検索・大腸菌における発現系構築・触媒活性の同定・酵素精製・結晶化スクリーニングを実施した。超好熱菌・好熱菌のゲノム情報に基づき機能が特定されていないDye-DLDHホモログの検索を行った結果、10種類以上のDye-DLDHの存在を推定した。これらをコードする遺伝子に関して、クローニングと大腸菌における発現系の構築を行い、好熱菌Geobacillus kaustophilusのホモログに関して可溶性画分への発現が認められた。触媒活性の同定はNative-PAGEを用いた活性染色法によって行った。その結果、発現遺伝子からDye-DLDH活性が得られた。各種クロマトグラフィーによって本酵素の精製を行い、電気泳動的にほぼ単一に精製することに成功した。本酵素の結晶化スクリーニングにも着手し、タンパク質と思われる結晶を得た。今後は、本結晶に関して結晶化の最適化条件を検討し、X線回折実験を行うことを予定している。また、本酵素の酵素化学的諸性質の解明を行い、バイオセンサー素子としての有用性を評価していく。さらに、発現に成功しなかったホモログに関しても発現系を再検討する。複数の酵素を比較することで、バイオセンサー素子として優れた酵素を選抜する。29年度が最終年度であるため、記入しない。
言語組込みアクセス制御の高信頼化に関する研究

本研究ではまず,再帰プログラムPとセキュリティ仕様Sが与えられたとき,Sを満たすようにPにアクセス権検査文を埋め込む自動生成問題を定義した.そして,自動生成問題がco-NP困難であることを示した.次に,プッシュダウンシステム(PDS)モデル検査法を利用して自動生成問題を解くアルゴリズムを提案した.さらに提案アルゴリズムに基づく自動生成ツールを実装し,いくつかの例題について現実的な時間でアクセス権検査文の埋め込みが行えることを実証した本研究ではまず,再帰プログラムPとセキュリティ仕様Sが与えられたとき,Sを満たすようにPにアクセス権検査文を埋め込む自動生成問題を定義した.そして,自動生成問題がco-NP困難であることを示した.次に,プッシュダウンシステム(PDS)モデル検査法を利用して自動生成問題を解くアルゴリズムを提案した.さらに提案アルゴリズムに基づく自動生成ツールを実装し,いくつかの例題について現実的な時間でアクセス権検査文の埋め込みが行えることを実証した「言語組込みアクセス制御」と呼ばれる機構に着目し,ソフトウェアがセキュリティ要求を満たして動作することを保証するための解析・自動生成技術について以下の研究を行った.(1)言組込みアクセス制御モデルの表現能力の比較:AbadiとFournetらによる実行履歴に基づくアクセス制御(HBAC),正則パターンに基づくスタック検査(R-SI),Fongの狭履歴オートマトンの3つの形式モデルについて,そのどの2つの組合せを考えても一方が他方よりも表現能力が大きくないことを証明した.またHBACを拡張し,R-SIより表現能力が大きいモデルを提案した.(2)情報流仕様からの言語組込みアクセス制御文の自動挿入:プログラムを実行することにより望ましくない情報漏洩が生じる可能性がある.各データをtopsecret,confidential,normal等の機密度によってあらかじめ分類し,プログラムの実行によってどの変数や記憶域にどのような機密度のデータが流れ込んでよいかを規定したものを情報流仕様と呼ぶ.本研究ではプログラムPと情報流仕様Sが与えられたとき,PにHBACで用いられるアクセス検査文を自動的に挿入することによってSを満たすプログラムに変換する手法を考察した.提案手法ではまず,プッシュダウンシステム(PDS)モデル検査法を応用してPを情報流の観点から型推論する.その結果,型エラーを含む代入文が検出されれば,そのような代入文のそれぞれについて次の変換を行う:その代入文前方で最も近いアクセス検査文C(複数あればそれらすべて)において「型エラーの原因となるメソッド呼出しが行われたかどうかを検査し,もし実行された可能性があるならばプログラムを停止する」ようCのパラメタを調整する.「言語組込みアクセス制御」と呼ばれる機構に着目し,ソフトウェアがセキュリティ要求仕様を満たして動作することを保証するため自動生成技術について以下の研究を行った.1.アクセス制御モデルとしてHistory-based AccessControl(実行履歴に基づくアクセス制御)を仮定し,情報流の概念を用いて仕様記述言語を定義した.さて,情報流に基づくセキュリティ基準として非干渉性(noninterference)が知られている.しかし,非干渉性は一般の再帰プログラムに対しては決定不能である.そこでまず,再帰プログラムPとセキュリティ仕様Sに対し,Sにおける機密度を型とみなすことでSの下でのPの型安全性を定義した.そして,PがSの下で型安全ならば,PはSに対して非干渉性を満たすこと(型安全性は非干渉性の十分条件であること)を証明した.2.自動生成問題を「再帰プログラムPとセキュリティ仕様Sが与えられたとき,PがSの下で型安全となるようPにアクセス検査文を挿入する問題」と定義し,自動生成問題がco-NP困難であることを証明した.3.プッシュダウンシステム(PDS)のモデル検査法を利用して自動生成問題を解くアルゴリズムを提案した.PDSは再帰プログラム型の簡潔な計算モデルである.提案手法ではまず,与えられたプログラムPにおいて変数値をその機密度(型)に抽象化することによりPをPDS Mに変換する.Mに対してモデル検査を実行し,もし型安全性に反する実行列が発見されれば,その実行列が強制終了されるようMにアクセス検査文を挿入する.4.提案手法に基づいて自動生成システムを実装し,いくつかの例題に対して実験を行った結果,実用的な時間で自動生成が行えることを実証した.「言語組込みアクセス制御」と呼ばれる機構に着目し,ソフトウェアがセキュリティ要求仕様を満たして動作することを保証するため自動生成技術について以下の研究を行った1.昨年度までに,アクセス制御モデルとしてHistory-based Access Control(実行履歴に基づくアクセス制御)を仮定し,情報流の概念を用いて仕様記述言語を定義した.また,再帰プログラムPとセキュリティ仕様Sに対し,Sにおける機密度を型とみなすことでSの下でのPの型安全性を定義した.前年度までの理論的検討に引き続き,PがSの下で型安全ならば,PはSに対して非干渉性を満たすこと(型安全性は非干渉性の十分条件であること)の証明を完成させた2.プッシュダウンシステム(PDS)のモデル検査法を利用して自動生成問題を解くアルゴリズムを昨年度提案したが,今年度はそのアルゴリズムを改良した,PDSは再帰プログラム型の簡潔な計算モデルである.提案手法ではまず,与えられたプログラムPにおいて変数値をその機密度(型)に抽象化することによりPをPDS Mに変換する.Mに対してモデル検査を実行し,もし型安全性に反する実行列が発見されれば,その実行列が強制終了されるようMにアクセス検査文を挿入する3.提案手法に基づいて自動生成システムを実装し,いくつかの例題に対して実験を行った結果,実用的な時間で自動生成が行えることを実証した.

具体的に,「互いにセキュリティレベルの異なるk個の入力変数から一つを非決定的に選択して内部変数にその値を代入し,次に,互いにセキュリティレベルの異なるk個の出力変数のいずれか一つにその内部変数の値を書き出す」というプログラムをベンチマークとして実験を行った結果,k=200でも20秒以内で自動生成が可能であることを実証した
全脳透明化・脳切片培養による腫瘍幹細胞・iPS細胞由来神経幹細胞の時間空間的解析

iPS細胞の登場により様々な中枢疾患に対する細胞移植治療が脚光を浴びている。申請者は、かねてより悪性神経膠腫に対するiPS細胞由来神経幹細胞の挙動に着目してきた。そこで、本研究では、可視化技術を駆使し、さらに脳切片培養及び透明化技術を組み合わせることで、脳内の移植神経幹細胞の挙動を広範囲かつ3次元的に長期間捉える。本研究が、幹細胞を用いた様々な再生医療の足掛かりとなるものにしたい。