hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
半導体・超伝導体ハイブリッドテラヘルツ波デバイスの開発

本研究では、フォトミキシングにより単一周波数の高周波電磁波を発生させることが可能な半導体光伝導素子と数テラヘルツまでの電磁波の周波数を検出することが可能な高温超伝導体ジョセフソン接合素子を融合させた新しい光・高周波デバイス・システムの開発を目標としている.この様なデバイス・システムは,周波数可変の高精度発信器や,超伝導論理回路用光インターフェースなど様々な応用展開が可能であると考えられる.本年度では特に,システム内を伝達させるフォトミキシング信号の高周波化,低損失化等を実現する必要性の観点から,光ファイバーカップルによる信号入力を組み込んだ低温システムの構築を行い,フォトミキシング光による高周波信号の発生とその高温超伝導ジョセフソン接合による検出にこのシステムを適用した.光ファイバーカップル型システムの導入により,フォトミキサーの応答限界周波数である約51GHzの信号発生・検出が可能になった.また,システムのチューニング特性より,発生する電磁波の周波数を約300MHzの精度で制御可能であることが示された.この精度は,外部共振器を持つ半導体レーザーを光源と使用することで,さらに向上させることが可能である.更に,本研究では,光・高周波デバイスを評価するシステムとして,14年度に開発を行った後方散乱型テラヘルツ電磁波イメージングシステムを改良することで,LSIの非破壊検査に適用することが可能であることを示し,実際に,市販のICを評価することでその有用性を示した.本年度の研究ではフォトミキシング技術による高周波電磁波発生技術と高温超伝導体ジョセフソン接合素子による電磁波の波長検出技術を組み合わせた光-マイクロ波変換システムの提案,構築を行った.フォトミキシング技術は,強度が等しく波長を僅かにずらした2つのレーザー光を電圧印加した半導体光伝導素子へ照射することで,数10GHzから数THzの周波数範囲で任意の周波数の電磁波を発生させる技術のことを示す.また,この時,発生する電磁波の周波数はフォトミキシングに用いた2つのレーザー光の差周波数に一致する.従って,電磁波の周波数を高温超伝導体によって検出することで,レーザー光の波長情報を取り出すことが可能であると考えられる.本研究によって構築されたシステムの動作特性を評価することで,本システムが,光通信用光源の波長計測システムとして非常に有用なシステムの一つであることを示した.現在,レーザー光波長検出の検出精度向上及び,波長検出領域の拡大を目指し,上記システムを10mm角の基板上へ積層させたワンチップデバイスの開発を行っている.本年度の研究では更に,高温超伝導体デバイス作製において必要となる,後方散乱型テラヘルツ電磁波イメージングシステムの開発を行った.本システムは,従来の透過型システムとは異なり,測定試料の膜厚に依存しない評価が可能である.実際に,従来のシステムでは評価が困難であった膜厚500nmのYBa_2Cu_3O_<7-x>膜の評価などを行い本システムの有用性を示した.本研究では、フォトミキシングにより単一周波数の高周波電磁波を発生させることが可能な半導体光伝導素子と数テラヘルツまでの電磁波の周波数を検出することが可能な高温超伝導体ジョセフソン接合素子を融合させた新しい光・高周波デバイス・システムの開発を目標としている.この様なデバイス・システムは,周波数可変の高精度発信器や,超伝導論理回路用光インターフェースなど様々な応用展開が可能であると考えられる.本年度では特に,システム内を伝達させるフォトミキシング信号の高周波化,低損失化等を実現する必要性の観点から,光ファイバーカップルによる信号入力を組み込んだ低温システムの構築を行い,フォトミキシング光による高周波信号の発生とその高温超伝導ジョセフソン接合による検出にこのシステムを適用した.光ファイバーカップル型システムの導入により,フォトミキサーの応答限界周波数である約51GHzの信号発生・検出が可能になった.また,システムのチューニング特性より,発生する電磁波の周波数を約300MHzの精度で制御可能であることが示された.この精度は,外部共振器を持つ半導体レーザーを光源と使用することで,さらに向上させることが可能である.更に,本研究では,光・高周波デバイスを評価するシステムとして,14年度に開発を行った後方散乱型テラヘルツ電磁波イメージングシステムを改良することで,LSIの非破壊検査に適用することが可能であることを示し,実際に,市販のICを評価することでその有用性を示した.
鉄筋コンクリートの環境劣化に対するマルチスケール・マルチフィジックス解析

本年度は,まず,準脆性材料のひび割れ進展挙動を解析するために定型メッシュ解析法をミクロ構造の解析に適用した均質化法に基づくマルチスケール解析法を開発し,その結果の妥当性・有効性を検証した.さらに,これをコンクリートの経年的材料劣化の解析に応用することを意図して,拡散と変形のマルチスケール・マルチフィジックス解析手法へと発展させた.その結果,コンクリートの劣化現象で見られるような,拡散→ミクロな損傷→拡散特性の変化→マクロな劣化,といった実際的な一連の劣化現象を再現することができ,また,マクロ構造の境界条件や使用環境の相違による劣化形態の変化も再現することができた.コンクリート等の準脆性材料のひび割れ進展挙動をより適切かつ安定に扱うために,節点積分近似を応用した簡易なFEMベースのひび割れ進展解析手法を新たに開発した.これにより,これまでの定型メッシュ解析法よりもひび割れ進展挙動を安定的かつ高速に扱うこどに成功するとともに,既往の実験結果を再現することにより,その結果の妥当性・有効性を確認した.加えて,準脆性材料の破壊現象をモデル化するためのCohesive crack modelを改良して数値解析の安定性を向上させたことにより,従来の方法では困難であった問題の解析を可能とした.そして,これをFEMベースのひび割れ進展解析手法に組み込むことにより,Cohesive crack modelに特有の力学的エネルギー収支を考慮した準脆性材料の離散ひび割れ進展解析手法を構築するとともに,混合モード破壊の著名なベンチマーク試験を精度良く再現可能であることを示した.本年度は,まず,コンクリートの環境劣化を再現するには,コンクリートのひび割れ進展を精度良く解析することが重要であると考え,空間近似に優位な定型メッシュと有限被覆法(FCM)によるメッシュ制約の少ないひび割れ進展解析手法を開発した.さらに,界面近似手法とCohesive crackモデルを導入し,手法の高度化を行い,数値解析例によりその適用性・有用性を確認した.FCMと定型メッシュによる解析手法では,物理境界や材料界面付近において特殊な要素(一般化要素)の存在を許容するため,これに関する解析精度の検討を行った.固有値解析やFEMとの比較,パッチテストを行うことにより,一般化要素の精度保証を与えるとともに,一般化要素界面での近似方法に対する指針を示した.開発したFCMによる解析手法を,鉄筋コンクリート(RC)構造物における塩害劣化のひび割れ進展解析に応用して,典型的あるいは実際的なコンクリートのひび割れ進展挙動を再現することができた.まず,本手法によれば,鉄筋の腐食膨張を適切にモデル化することにより,塩害において代表的なひび割れ進展モードを再現可能であることを示した.そして,RC構造物の塩害劣化をモデル化するために,全体構造に対する局所的なひび割れ進展解析が可能なグローバル・ローカルFCMを開発し,その数値シミュレーションにより,使用環境を考慮したマルチスケール的な評価の必要性や重要性を示した.また,拡散問題の典型として熱拡散問題を取り上げ,微視スケールにおける空隙やひび割れ表面での熱伝達を考慮した新規のマルチスケール拡散解析手法を開発した.さらに,均質化法に基づく拡散と変形のマルチスケール・マルチフィジックス問題の定式化を行い,ひび割れ進展と拡散現象の時間の経過に伴う連成応答を数値的に再現し,マルチスケール・マルチフィジックス解析の基礎ツールを整備した.本年度は,まず,準脆性材料のひび割れ進展挙動を解析するために定型メッシュ解析法をミクロ構造の解析に適用した均質化法に基づくマルチスケール解析法を開発し,その結果の妥当性・有効性を検証した.さらに,これをコンクリートの経年的材料劣化の解析に応用することを意図して,拡散と変形のマルチスケール・マルチフィジックス解析手法へと発展させた.その結果,コンクリートの劣化現象で見られるような,拡散→ミクロな損傷→拡散特性の変化→マクロな劣化,といった実際的な一連の劣化現象を再現することができ,また,マクロ構造の境界条件や使用環境の相違による劣化形態の変化も再現することができた.コンクリート等の準脆性材料のひび割れ進展挙動をより適切かつ安定に扱うために,節点積分近似を応用した簡易なFEMベースのひび割れ進展解析手法を新たに開発した.これにより,これまでの定型メッシュ解析法よりもひび割れ進展挙動を安定的かつ高速に扱うこどに成功するとともに,既往の実験結果を再現することにより,その結果の妥当性・有効性を確認した.加えて,準脆性材料の破壊現象をモデル化するためのCohesive crack modelを改良して数値解析の安定性を向上させたことにより,従来の方法では困難であった問題の解析を可能とした.そして,これをFEMベースのひび割れ進展解析手法に組み込むことにより,Cohesive crack modelに特有の力学的エネルギー収支を考慮した準脆性材料の離散ひび割れ進展解析手法を構築するとともに,混合モード破壊の著名なベンチマーク試験を精度良く再現可能であることを示した.
経営者の労働市場における業績予想の利用可能性

経営者が公表する業績予想は経営者や投資家の過度な短期志向を助長する可能性があることから、近年、廃止しようとする気運が高まっている。しかし、業績予想の廃止は社会的なコストになる可能性がある。業績予想は経営者自身によって開示される情報であることから、経営者の能力が反映されていると考えられる。仮にそうであるならば、業績予想は経営者の能力を伝達するシグナルとなり、経営者の労働市場においてその能力を判断する重要な材料として利用されている可能性がある。このことは、業績予想が廃止されることで、経営者の労働市場が非効率的になりかねないことを意味する。本研究は業績予想の開示が実質的に強制されている日本企業を対象として、業績予想には経営者の能力が反映されているのか、経営者の労働市場おいて業績予想が利用されているのかについて実証的な分析を行っている。平成30年度は、まず関連する先行研究の包括的なレビューを行った。次に、業績予想に経営者の能力が反映されているかどうかを調査するにあたって必要となる経営者能力の尺度を、日本企業として構築し、その妥当性に関する分析を行っている。なお、本研究で用いる経営者能力の尺度はDemerjian et al. (2012)が考案したManagerial Ability Score(MA Score)である。分析の結果、MA Scoreはこれまで経営者能力の尺度として用いてきた総資産利益率や株式リターンと正に有意な相関を有していることが確認されている。また、総資産利益率や株式リターンが低い者から高い者に経営者が交代した際には将来業績は改善しないのに対して、MA Scoreが低い者から高い者に経営者が交代した場合、将来業績が改善することが確認されている。これらの分析結果は、日本企業を対象とした場合にもMA Scoreは経営者能力を有力な尺度となりうることを示している。当初予定していた通り、日本企業を対象としてMA Scoreが経営者能力の尺度として妥当であるかを検証することができ、またその研究成果を査読付きジャーナルである"The Japanese Accounting Review"に掲載することができた。こうした点から、平成30年度の進捗状況を「おおむね順調に進捗している」としている。令和1年度は、これまでに構築したMA Scoreを用いて、業績予想には経営者能力が反映されているかどうかを検証する。具体的には、業績予想の正確度と経営者能力との関係を分析することによって、経営者能力が業績予想情報に織り込まれているか否かを分析する。仮に業績予想に経営者能力が反映されているのであれば、能力の高い経営者が公表する業績予想ほど正確度の高い者となると予想される。本研究は、上記の仮説を、アーカイバルデータをもちいて検証をおこなう。
壁面拡散体および浮雲反射板の音響効果に関する研究

室内の音響特性をより良くする目的で、音響空間における壁面のディテールとして様々な形状の拡散体が設置され、またホールによっては空中に浮雲と呼ばれる不連続反射板が吊られることがある。拡散体に関しては、その単体での音波散乱性能に関して実験および数値解析による検討が多く行われ、その形状および寸法関係に関する設計チャートが提案されているものの、実際の音響設計に際しては明確な指針がない。浮雲に関しては、設計指針はさらに少なく、不連続性に起因する周波数特性の乱れが指摘されているが定量的検討は行われていない。ホールにおける壁面拡散体、浮雲などの反射板を有効に活用した音響設計を行うためには、「壁面拡散体および浮雲反射板等の音響反射板が室内音場全体に与える音響効果」に着目した研究が必要である。この目的のために昨年度に引き続き、次の内容について検討した。1.浮雲反射板の音響効果に関する数値解析今年度は、これまでの差分法による数値解析に加えて新たにFMBEM法を導入し、立体配列音響反射板における反射板間の相互作用を含めて考慮した場合の物理的検討を行った。昨年度、この浮雲反射板の配列と音響効果の関係については平面配列の場合について検討し、(1)その形状をランダムに変化させることによって反射音場内の多くの受音点において周波数特性が平坦化され、音響的に望ましいこと、(2)反射板を立体形状にすることによっても周波数特性が平坦化されること、等の知見を得ている。それに加えて不連続反射板を階段状に配置した場合には、(1)場所によって低周波数域の音圧レベルに大きな違いが生じること、(2)周波数特性については、顕著なディップが生じる周波数が分散し、それぞれのディップが緩和される傾向にあることが分かった。2.数値解析による多次元音場シミュレーションシステムの開発数値計算結果に基づいて聴感評価実験を行うために、新たに多次元音場シミュレーションシステムを開発した。このシステムは、設定した仮想の音場において、対象とする受音点での方向別インパルス応答を差分法により計算し、それらの方向別インパルス応答を無響室内に設置した多チャンネルスピーカにより再生するものである。本システムに関する原理的検討およびシミュレーション精度に関する基礎的検討を行った。単一反射音の方向再現性に着目し、その物理的再生精度を音響インテンシティ法を用いた物理実験により、聴感的再生精度を方向定位実験により検討し、本システムが十分な再生精度を有することを確認した。3.拡散体の音響効果に関する聴感評価実験2.において開発したシステムを用いて音響拡散体の周期の違いや形状の違いが聴感印象に及ぼす影響について評価実験を行った。フラッターエコー障害の除去効果および拡散体形状の違いによる空間的な印象の差違について検討した。フラッターエコーの程度に着目した場合には拡散体周期をパラメータとして整理できる可能性が見出せたが、単一反射音の聴感印象についてはその違いが微妙であり、今回の検討ではその判断基準を見出すまでには至らなかった。今後、本シミュレーションシステムを用いて体系的な検討を行う必要がある。以上本研究によって、拡散体形状と室形状の相互関係、浮雲反射板の形状およびその配列と音響物理特性の関係などについて多くの知見が得られたとともに、数値解析による聴感評価実験のための再生システムを開発することができた。室内の音響特性をよりよくする目的で、音響空間における壁面のディテールとして様々な形状の拡散体が設置され、またホール形状によっては空中に浮雲と呼ばれる不連続反射板が吊られることがある。拡散体に関しては、その単体での音波散乱性能に関して実験および数値解析による検討が多く行われ、その形状および寸法関係に関する設計チャートが提案されているものの、実際の音響設計に際しては明確な指針がなく、音響設計に際して曖昧な提案をせざるを得ないのが現状である。浮雲に関しては、設計指針はさらに少なく、不連続性に起因する周波数特性の乱れが指摘されているが定量的な検討は行われていない。ホールにおける壁面拡散体、浮雲などの反射板を有効に活用した音響設計を行うためには、「壁面拡散体および浮雲反射板等の音響反射板が室内音楽全体に与える音響効果」に着目した研究が必要である。このような目的のために、今年度は次の検討を行った。1.有限差分法によるホール空間の音場解析本研究では、音響拡散・反射体の効果を調べるための方法として、(1)実験(縮尺模型実験)による検討、(2)数値解析による検討を2本柱としている。数値解析に関しては、これまでに新たな音場解析法として有限差分法の定式化を行い、実験室実験によってその理論的妥当性を検証してきているが、本年度、まず最初に実ホール空間での測定結果と計算結果の比較を行い、ある程度周波数範囲は限られるものの、有限差分法が実ホール空間においても有効に適用可能であることを確認した。2.拡散・反射体の音響効果に関する数値解析上記で検討した解析手法を用いて、拡散・反射体の音響効果について基礎的な検討を行った。拡散体については、種々の室形状および拡散体形状の組み合わせ(バリエーション)について室の拡散性に対する音響効果を調べ、(1)長方形平面など中心性をもたない室形状に対してはポリシリンダ型の効果が高く、一般的には拡散体と認識されていない柱型もある程度の音響拡散効果を望めること、(2)扇形、楕円形など中心性が強い室形に対しては、柱型の効果は低く、屏風折れ型の効果が高いこと、などを確認した。また、浮雲反射体の音響効果についても数値計算による検討を行い、音波散乱性能について可視化手法を用いた検討を行った。3.拡散体の音響効果に関する模型実験上記数値解析と並行して、模型実験によって拡散体の音波散乱性能に関して基礎的検討を行った。

本実験では、特に音波入射角度に着目して検討したが、入射角度によって拡散性能が大きく変化することが分かった。特に柱型に着目すると、垂直に近い入射角度ではあまり効果が期待できないが、斜め入射の条件下では最も拡散性能が高いポリシリンダ型に比較しても遜色ない拡散効果が得られることが分かった。上記2,3の検討結果より、室形状から推測される音波入射角度確率と、拡散体の入射角度別散乱性能の2つを共に考慮した上で適切な拡散体を選択することにより、より良い拡散効果を持たせることができるとの知見が得られた。室内の音響特性をより良くする目的で、音響空間における壁面のディテールとして様々な形状の拡散体が設置され、またホールによっては空中に浮雲と呼ばれる不連続反射板が吊られることがある。拡散体に関しては、その単体での音波散乱性能に関して実験および数値解析による検討が多く行われ、その形状および寸法関係に関する設計チャートが提案されているものの、実際の音響設計に際しては明確な指針がない。浮雲に関しては、設計指針はさらに少なく、不連続性に起因する周波数特性の乱れが指摘されているが定量的検討は行われていない。ホールにおける壁面拡散体、浮雲などの反射板を有効に活用した音響設計を行うためには、「壁面拡散体および浮雲反射板等の音響反射板が室内音場全体に与える音響効果」に着目した研究が必要である。この目的のために昨年度に引き続き、次の内容について検討した。1.浮雲反射板の音響効果に関する数値解析今年度は、これまでの差分法による数値解析に加えて新たにFMBEM法を導入し、立体配列音響反射板における反射板間の相互作用を含めて考慮した場合の物理的検討を行った。昨年度、この浮雲反射板の配列と音響効果の関係については平面配列の場合について検討し、(1)その形状をランダムに変化させることによって反射音場内の多くの受音点において周波数特性が平坦化され、音響的に望ましいこと、(2)反射板を立体形状にすることによっても周波数特性が平坦化されること、等の知見を得ている。それに加えて不連続反射板を階段状に配置した場合には、(1)場所によって低周波数域の音圧レベルに大きな違いが生じること、(2)周波数特性については、顕著なディップが生じる周波数が分散し、それぞれのディップが緩和される傾向にあることが分かった。2.数値解析による多次元音場シミュレーションシステムの開発数値計算結果に基づいて聴感評価実験を行うために、新たに多次元音場シミュレーションシステムを開発した。このシステムは、設定した仮想の音場において、対象とする受音点での方向別インパルス応答を差分法により計算し、それらの方向別インパルス応答を無響室内に設置した多チャンネルスピーカにより再生するものである。本システムに関する原理的検討およびシミュレーション精度に関する基礎的検討を行った。単一反射音の方向再現性に着目し、その物理的再生精度を音響インテンシティ法を用いた物理実験により、聴感的再生精度を方向定位実験により検討し、本システムが十分な再生精度を有することを確認した。3.拡散体の音響効果に関する聴感評価実験
ヘリコバクター・ハイルマニー感染症解明の分離培養法確立と臨床細菌学的研究

(1)培養条件の模索には、「新鮮な培養菌体」の恒常的確保が必須である。分離培養法の確立に先立って、本研究の第一段階として既に成功している、我々の感染技術を駆使して、感染が確認されている4名の患者由来のCandidatus Helicobacter heilmanniiをマウス感染モデルを用いて継代して、検討に必要な4株の「新鮮な培養菌体」について、その安定供給を常に確保する状況を整えた。(太田浩良/羽山正義)(2)Candidatus Helicobacter heilmanniiは、分類学的には16S-rRNAとurease遺伝子の塩基配列をベースにした系統樹から整理されてきている。まず、遺伝学的手法により、ATCC株がtype 1に分類されることを今年度までに明らかにすることが出来た。なお、type 1は最新の論文では、Candidatus Helicobacter suisに分類されることが報告され、type 2に対して、改めてCandidatus Helicobacter heilmanniiが提案されている。(川上由行/小穴こず枝)(3)Candidatus Helicobacter heilmanniiと比較的に近縁と考えられているHelicobacter felisを用いて、最適な培養環境について昨年度までに我々は以下の事項について明らかにすることが出来た。具体的には、(1)Candidatus Helicobacter heilmanniiの最適な、N_2・CO_2・O_2濃度・湿度・温度・培養期間等の培養環境ついて、培養菌体の形態学的所見とも照合しながら評価を進め、実際的な最適培養環境について明らかにすることが出来た。(川上由行/小穴こず枝)(1)本研究の第一段階として既に成功している我々の感染技術を駆使し、昨年度までの4名に2名加え総計6名の患者由来のCandidatus Helicobacter heilmanniiをマウス感染モデルを用いて継代し、6株について、培養法の模索に必須である「新鮮な培養菌体」の安定供給を常に確保する状況を整えた。まず、遺伝学的手法により、ATCC株がtype1に分類されることを作年度までに明らかにすることが出来たが、昨年度までの4株の総てがtype1であることが確認された。type1は、最新の論文では、Candidatus Helicobacter suisに分類されることが報告されており、type2に対して新たにCandidatu Helicobacter heilmanniiが再提案されている。今年度新たに追加した2株中1株がtype2に分類されることが明らかになった。このtype2の株こそが、再提案されたCandidatus Helicobacter heilmanniiそのものである。(川上由行/小穴こず枝)(3)Candidatus Helicobacter heilmanniiと近縁と考えられているHelicobacter felisを用い、最適な培養環境について、今年度までに我々は以下の事項について明らかにすることが出来た。具体的には、(1)Candidatus Helicobacter heilmanniiの、CO_2・O_2濃度・湿度・温度・培養期間等の至適培養環境について、培養菌体の形態学的所見とも照合しながら評価し、実験系によって異なる最適培養条件を示すことが出来た。(川上由行/小穴こず枝)(3) 'Candidatus H. heilmannii'6株中で、SH6株については、16S rRNAおよびUrease遺伝子の解析から、これまでに全く知られていなかった'Candidatus H. heilmannii'に分類されることを明らかにすることが出来た(J. Microbiol. 47(4):201-207,2009)。(川上由行/小穴こず枝)
質感の埋め込まれたインターフェイス構築に向けた関係論的基礎研究

本研究では,関係論的なインターフェイス・デザインに応用を試みるための質感に関する基礎研究を行った.身近で見たり触れたりできるような質感のテクスチャ,あるいは感性のアフォーダンスに焦点を当てた.特に,素材や材料などの多様な質感を試料から得て,新たな質感の作成やその感性評価を模索した.その結果,対象とするモノに対する人間の知覚や認知の方向性は質感の観点から多様であり,また個人の中でもその質感に対する感性は大きく変化することがわかった.さらに,研究全体からも多様な質感が得られ,関係性デザインを構築する際に埋め込める質感の特性とその論点を示した.情報社会で暮らす我々人間は,情報や情報機器であふれかえる環境で生活している.そのあまりに「デジタル的」な印象は,戸惑いを感じさせるだけでなく,こころやカラダへのストレスや疲労,あるいは嫌悪感や忌避感さえ感じさせているかもしれない.結果として,情報へのアクセスの機会格差として知られるデジタルデバイドの一因が様々な場面でつくり出されていると言える.この研究では,情報や情報機器が取り巻く環境と,人の心のあり様との関係に注目している.ヒト・モノ・コトの間の関係性に視点を置く関係論と呼ばれる考え方で,親しみやすさややさしさが感じられるような関係性デザインを模索している.特に,親近感や親密感の感じられる情報の処理やその操作ができるような情報や情報環境のデザインを関係論的に捉えながら,情報と人の認知との間の関係がどのような感性や質感で満たされるとよいのかについて考えている.本年度の研究では以下の知見が得られた.1)視覚を介して触る感触が得られるような陰影のあるテクスチャの質感印象をオノマトペ(擬音語や擬態語など)で表現してもらった.その結果,陰影の方向を上下に変化させると,陰影テクスチャの質感が大きく変わり,ザラザラ,ガリガリした感触とツルツル,スベスベした感触のように,異なった質感印象になるテクスチャがあることがわかった.2)夜景に見られるような照明パタンをテクスチャと捉え,そのパタンを形作る光点の大きさを変化させて,オノマトペでテクスチャの感性評価をしてもらった.その結果,光点の大きさと美的な評価との関係は非線形となることがわかった.今後は,より多様なテクスチャの材料を探索し,どこか親しみやすく,すぐに触りたくなる感じのする質感を見つけ,能動的に近づいたり触ったりできるような関係性のデザインに向けた基礎的研究を続けていく予定である.この研究では,情報や情報機器が取り巻く環境と,人の心のあり様との関係に注目している.ヒト・モノ・コトの間の関係性に視点を置き,関係論的な見方と考え方で,親しみやすさややさしさが感じられるような関係性デザインを模索している.特に,親近感や親密感の感じられる情報の処理や操作ができるような情報や情報環境のデザインを関係論的に捉えながら,情報と人の認知との間の関係はどのような感性や質感でデザインできる可能性があるのかについて検討している.本年度の研究では,以下の知見が得られた.1)遠くから街を見下ろしたときの夜景の照明パタンについて,二次元平面での照明光源の分布としてのテクスチャと捉え,その構成要素として分布する光点の大きさが夜景パタンを見る人の感性評価に与える影響に関してオノマトペを用いて調べたところ,特定の大きさの光点径とオノマトペで表現された子音の分布との間に一定の関係性が見られた.2)日常的にもよく見られるオノマトペで表現されるテクスチャは,視覚情報から音声情報への変換であるものと捉え,テクスチャ画像とオノマトペの子音との関係を調べたところ,特定の音響特徴量がテクスチャの表現に大きく寄与していることがわかり,エフェクタとしてのフィルタを設計できる可能性が示された.3)前年度から検討を続けている陰影パタンを形作る三次元テクスチャモデルの作成とその感性評価について,特に,三次元画像における投影法とテクスチャモデルの厚さの変化にともなう質感印象の違いを検討し,投影法,光源位置,光源種類,テクスチャモデルの厚みなど,今後さらに変数として検討していく必要があることを示した.また,濃淡反転,テクスチャパタンの粒度および密度なども変数として取り入れ,新しい質感を作り出す感性情報についての検討を進めていく必要性についても示した.この研究では,情報や情報機器が取り巻く環境と人の心のあり様との関係に注目しながら,ヒト・モノ・コトの間の関係性に視点を置き,関係論的な見方と考え方で,親しみやすさややさしさが感じられるような関係性デザインを質感という観点から模索している.特に,身近であると感じられたり触れてみたいと感じられたりするような質感や感性のテクスチャ,あるいはアフォーダンスや関係性デザインを模索し,さらに試作したテクスチャの評価も行っている.本年度の研究では,新しい質感を感じたり多様な感性を引き起こしたりするテクスチャを見いだすための様々な模索を行い,以下の方法論と知見が得られた.1)三次元コンピュータグラフィックスによる凹凸の生成におけるパラメータの設定について網羅的かつ規則的に変化させて凹凸を生成した.その凹凸に対して,様々な光源からの照明によって形作られる陰影についてのシミュレーションを行い,凹凸の形状と照明の方向によって作り出される陰影のパタンから感じられる質感の関係を調べた.その結果,凹凸形状の設計に寄与するパラメータとできあがったテクスチャの画像特徴量との間に強い相関を示す組み合わせを見いだした.2)テクスチャの単純な繰り返し構造と粒度を設定することにより,かなり複雑で新奇なテクスチャパタンを作成できる可能性を見いだした.

特に,粒度と視角との関係を考慮することにより,同じテクスチャパタンであっても,見る距離によって質感が異なるテクスチャを表現できたものがあった.このことから,視角を変えるに従って同じテクスチャが網膜上で解像度を変化させられることにより,その感性情報も違ったものとしてとらえられる可能性を示した.前年度の多少の遅れを取り戻す形で研究環境の整備と研究協力者の育成を行ってきたが,特に,研究協力を得られる人材の不足から研究遂行に時間的な制約が生じているため,「やや遅れている」と判断した.この研究では,ヒト・モノ・コトの間の関係性に視点を置き,情報や情報機器が取り巻く環境と人の心のあり様に関係論的な見方と考え方で注目しながら,親しみやすさややさしさが感じられるような関係性デザインを質感という観点から模索している.特に,身近で見たり触れたりしてみたいと感じられるような質感や感性のテクスチャ,あるいはアフォーダンスや関係性デザインを模索し,試作したテクスチャの評価も行っている.本年度の研究では,以下の方法論と知見が得られた.1)凹凸のあるテクスチャモデルの凹凸パタンや照明の当て方を直接的に設計するだけでなく,テクスチャモデルの原画像となるパタンの質感の多様性についても検討するため,凹凸パタンに前処理をした上で画像パタンを重畳させることで質感表現が大きく変化する手法を試みた.画像処理としては,階調の反転,粒度と密度の変化,および透明化によるテクスチャパタンの重畳であった.その結果,テクスチャの中には,コンピュータグラフィクス(CG)による前処理と重畳によってかなり質感の異なる表現を作ることができるものがあった.また,二つの重畳させるテクスチャパタンの透明度の比率によって,重畳させたときの質感が元の二つの質感と大きく異なる表現となる組み合わせも作ることができた.一方,粒度と密度の操作においては,全体の質感が大きく変化することはあまりなく,もとのテクスチャパタンの質感を維持する傾向にあった.2)三次元CGで作成した陰影のあるテクスチャ画像をランダムに回転移動させたものを評価し,同じテクスチャ画像であるにもかかわらず,回転の角度によってその質感が大きく異なるテクスチャが見つかった.またその質感の変化は,実験参加者内での頑健性のあるものと,揺らぎのある頑健性のないものとがあり,テクスチャの質感や感性をデザインすることにおける困難性を示唆するものであった.前年度の多少の遅れを取り戻す形で研究環境の整備と研究協力者の育成を行ってきた.その中で,新たな試料を探すための研究環境として微視的な見方の工夫がさらに必要であると判断したこと,および,研究協力を得られる人材の育成に時間的な制約が生じている.したがって,研究遂行に必要な機材の調達と時間的な不足のため,「やや遅れている」と判断した.この研究では,ヒトとモノとの間に視点をおき,情報が取り巻く環境と人の心のあり様について,関係性デザインを質感という観点から模索してきた.特に,身近で見たり触れたりできるような質感や感性のテクスチャ,あるいはアフォーダンスに焦点を当ててきた.本年度は,最終年度として知見や方法論のまとめ作業と総括を行いながらも,いくつかの実験的試みも行い,試作したテクスチャパタンの評価も行った.
くも膜下出血後脳血管攣縮に対する蛋白セラピー

11R蛋白による脳血管壁細胞外から細胞内への蛋白質導入に関する研究成果として、今回、我々は、11Rに緑色螢光色素であるEGFP(enhanced green fluorescent protein)を融合させて、脳血管壁への導入をex vivo, in vivoで検討した。生理食塩水でラットの脳を灌流後脳幹を摘出し、11R-EGFP+DMEM(12.5μM)およびEGFP+DMEM(12.5μM)に静置した。凍結切片を作成し螢光顕微鏡で脳底動脈を観察したところ、11R-EGFP群で脳血管壁への著明な導入を認めたが、EGFP群では殆ど導入を認めなかった。次に、11R-EGFPおよびEGFPをそれぞれ最終濃度12.5μMとなるようにラット大槽内注入した。注入後、生理食塩水で灌流し脳幹を摘出、凍結切片を螢光顕微鏡で観察した。11R-EGFP注入群では、2時間後には既に、脳血管壁全層への著明な導入を認めた。しかし、EGFP注入群では脳血管壁への導入は認めなかった。血管の部位別導入効率に関しては11R-EGFP注入群は、EGFP及び生食注入群と比較し、中膜に高い螢光強度を示した。以上のように脳血管壁へ11Rによる蛋白質導入が可能であることを確認した後、われわれは、一酸化窒素合成酵素と11Rの合成蛋白を作成し、脳血管壁へのくも膜下出血モデルに対する導入実験にも成功した。くも膜下腔への同蛋白質注入2時間後、くも膜下血腫存在下においても本合成蛋白は脳血管壁に導入可能であった。現在、この蛋白により産生される一酸化窒素による、くも膜下出血後惹起される脳血管攣縮の抑制効果について研究を進めている。また、これらのデータは第21、22回スパズムシンポジウム、第64回日本脳神経外科学会総会、第5、6回日本分子脳神経外科学会等において発表した。人工的に合成された連続した11個のアルギニン、11Rは優れた細胞導入効率を有する蛋白透過ドメインであり、様々な大きさの蛋白質を細胞内に導入できることが明らかとなっている。我々は、脳血管攣縮に対する新たな治療戦略の一つとして11Rによる脳血管へのin vivoでの細胞内蛋白質導入(蛋白セラピー)の可能性を調べるため、11R-enhanced-green fluorescence protein(EGFP)のラット大槽内投与による、螢光蛋白の脳血管壁への導入を検討した。雄S-Dラットを用い、11R-EGFPを大槽内に1回注入した。対照群には同様にEGFPのみを注入した。注入後断頭、脳幹を摘出し凍結切片を作成。直ちに螢光顕微鏡にて観察を行った。蛋白透過ドメインを融合させていないEGFPのみを大槽内注入したラットは、脳血管壁細胞内へのEGFP導入を殆ど認めなかった。一方、11R-EGFPを大槽内注入したラットは、脳血管壁細胞内への著明な導入が見られた。注入2時間後には既に、多くの蛋白導入が認められた。部位別に導入効率を検討すると、特に、中膜へ多く導入される傾向にあった。現在までの研究では、大槽内からの11Rによる細胞内蛋白質導入により、脳血管壁細胞内に多量に蛋白質を導入することが可能であることが判明した。本法は短期間のみの治療蛋白導入で治療可能な脳血管攣縮という病態に適した、新たな治療法となる可能性がある。現在、脳血管障害の新たな治療法として血管拡張物質を組み込んだ11Rを作成中である。これらのデータは、第5回分子脳神経外科学会、第63回日本脳神経外科学会等で発表した。
生体膜中での疎水性ペプチドのα-ヘリックス構造およびその長さの必然性の実験的究漫

本年度は配分額が30万円であり、研究の取りまとめを行う予定であったが、昨年度に行って得た実験結果の再現性を調べる目的で、生体膜モデル中への疎水性ペプチドの組込み実験および組込まれた疎水性ペプチドの生体膜中での2次構造研究を行った。その結果、昨年度中に得られた実験事実は極めて良く再現されることがわかった。すなわち疎水性ペプチドNps(Met Met Leu)nOETおよび【CL^(○!-)】・【^(○!+)H_2】(Met Met Leu)nOET(n=6-10)は卵黄レシチンおよびそれとほぼ同一の膜厚を形成するであろうレシチン-ジオレオイルおよびジエライドイルから成るリポソーム中に全てα-ヘリックス構造を取って組込まれ、そのペプチド濃度は鎖長nが大きくなるにつれて急激に減少し、n=9以上ではこれらのリポソーム中に全く組込まれないことがわかった。さらにアミノ末端がNps基で保護されたペプチドは遊離末端をもつペプチドよりリポソーム中に組込まれにくいことがわかった。これらの結果は次のように説明されうる。α-ヘリックスを形成するペプチドの長さはn=6で約2.5,n=7で3,n=8で3.5,n=9で4nmであり、一方卵黄レシチン等から成るリポソーム中の疎水性部分の膜厚は大体3.0nmであるので、疎水性部分に安定に存在できるペプチド長も3.0nm程度であろう。実験結果はn=6は安定に組込まれ、n=7から減少し、n=8ではほんの少量しか組込まれず、n=9,10は全く組込まれなかったので、ペプチドのα-ヘリックス長と生体膜厚とが極めて良く相関していることを示している。さらにアミノ末端が遊離の方がリポソーム中に良く組込まれるのは、アンモニウム塩がリポソーム中のリン酸基と静電的相互作用して強い結合を助けることを示しており、この事実は分泌タンパク質のシグナルシーケンスがアミノ末端付近にアンモニウム塩のようなカチオンをもつことと関連して興味ある。
NMDA受容体チャネル欠損マウスの作成

本研究は、標的遺伝子組換え法によりNMDA受容体チャネルの各サブユニットを欠損した変異マウスを作成し、NMDA受容体チャネルの脳における神経情報伝達、脳の高次機能、脳の発生および脳の病態時における神経細胞死に果たす役割を個体レベルで解明することを目的とし、以下の成果を挙げることができた。クローン化したcDNAをプローブとしてマウスNMDA受容体チャネルの多様性を決定しているεサブユニットの遺伝子断片を単離し、エキソン部分にネオマイシン耐性遺伝子を挿入することにより、NMDA受容体チャネルのサブユニット遺伝子を不活化した。不活化した遺伝子をマウスES細胞にエレクトロポレーション法により導入し、遺伝子をノックアウトした細胞株を得た。ε1サブユニット欠損マウスは普通に発育し、脳神経系は形態学的にも組織化学的にも正常であった。海馬スライス標本にパッチクランプ法を適用し、NMDA受容体チャネル電流を測定した結果、ε1サブユニット欠損マウスではAMPA受容体チャネル電流に対するNMDA受容体チャネル電流の相対的な比率が約半分に低下していることを示した。残存するNMDA受容体チャネル電流はε2サブユニットによるものと推察した。さらに、ε1サブユニット欠損マウスでは高頻度により誘発される海馬シナプスの長期増強の程度も低下していること、すなわちシナプスの可塑性が減少していることを見い出した。最後に、ε1サブユニット欠損マウスの学習能力をモリスの水迷路学習法を用いて検討した。ヒドンプラットフォームテストおよびトランスファーテストのいずれにおいてもε1サブユニット欠損マウスは低い学習能力しか示さないことを明らかにした。すなわち、ε1サブユニットは実際に脳神経系で機能しているNMDA受容体チャネルを形成し、海馬シナプスの長期増強およびマウスの空間学習に関与していることを示した。これらの結果は、ある種の記憶・学習はシナプス可塑性に基づいているとの考えを支持するものである。本研究は、ジーンターゲッティング法によりNMDA受容体チャネルの各サブユニットを欠損した変異マウスを作成し、NMDA受容体チャネルのシナプス可塑性、シナプス伝達、記憶・学習、シナプス形成および脳の病態時における神経細胞死に果たす役割を個体レベルで解明することを目的とする。研究計画が順調に進展し、本年度は下記の成果を挙げた。1.クローン化したcDNAをプローブとしてマウスNMDA受容体チャネルの多様性を決定している4種類のεサブユニット(ε1、ε2、ε3およびε4サブユニット)の遺伝子断片を単離した。制限酵素地図を作成し、エキソン部分の塩基配列を決定することにより、単離した断片の遺伝子構造を明らかにした。2.NMDA受容体チャネルの各εサブユニット遺伝子のエキソン部分にネオマイシン耐性遺伝子を挿入することにより、NMDA受容体チャネルのサブユニット遺伝子を不活化した。さらにネガティブセレクションのためにジフテリアトキシン遺伝子を有するベクターに不活化したNMDA受容体チャネルのεサブユニット遺伝子を連結し、標的遺伝子組換えに用いるターゲッティングベクターを構築した。3.不活化したNMDA受容体チャネルの各εサブユニット遺伝子を連結したターゲッティングベクターをマウスES細胞にエレクトロポレーション法により導入した。G418耐性株を単離し、さらにPCR法およびサザンブロット法によりε1、ε2およびε4サブユニット遺伝子をノックアウトした細胞株を得ることに成功した。ε3サブユニット遺伝子については現在スクリーニングを続けている。我々はcDNAの単離、発現と機能解析によって、NMDA受容体チャネルのε1サブユニットおよびε2サブユニットがシナプス可塑性に関与しているとの作業仮説に到達した。

この仮説を検証し、同時にシナプス可塑性と記憶・学習との関係を明らかにすることを目的に、ε1サブユニット欠損マウスを標的遺伝子組換えにより作製し、以下の成果を挙げた。ε1サブユニット欠損マウスは普通に発育し、脳神経系は形態学的にも組織化学的にも正常であった。海馬スライス標本にパッチクランプ法を適用し、NMDA受容体チャネル電流を測定した結果、ε1サブユニット欠損マウスではAMPA受容体チャネル電流に対するNMDA受容体チャネル電流の相対的な比率が約半分に低下していることを示した。残存するNMDA受容体チャネル電流はε2サブユニットによるものと推察した。さらに、ε1サブユニット欠損マウスでは高頻度により誘発される海馬シナプスの長期増強の程度も低下していること、すなわちシナプスの可塑性が減少していることを見い出した。最後に、ε1サブユニット欠損マウスの学習能力をモリスの水迷路学習法を用いて検討した。ヒドンプラットフォームテストおよびトランスファーテストのいずれにおいてもε1サブユニット欠損マウスは低い学習能力しか示さないことを明らかにした。すなわち、ε1サブニットは実際に脳神経系で機能しているNMDA受容体チャネルを形成し、海馬シナプスの長期増強およびマウスの空間学習に関与していることを示した。これらの結果は、ある種の記憶・学習はシナプス可塑性に基づいているとの考えを支持するものである。
大動脈弓・骨格・腎臓形成に関わるMFH-1遺伝子の分子機構の解明

初年度は、骨格系についてMFH-1遺伝子とPax1遺伝子の関係を明らかにすることに焦点をあてた。その結果、MFH-1とPax1は硬節の腹側及び横側で共に発現していること、MFH-1が脊索依存性に発現すること、が判明した。また、MFH-1/Pax1ダブルノックアウトマウスでは、単独ノックアウトマウスよりさらに細胞増殖能が障害されていることが明らかになった。以上のことから、MFH-1とPax1は硬節細胞内で協調的に働き、脊椎骨の形成に関わっていることが明らかになった。次年度は、大動脈におけるMFH-1遺伝子とエンドセリン受容体A(ETA)の関係を明らかにすることに焦点をあてた。正常マウスにおける胎生期でのETAとMFH-1の発現、および、両ノックアウトマウスが同じ大動脈弓離断という症状を示すこと、からMFH-1とETAの間に上下関係があることが予測された。しかし、MFH-1とETAは互いに独立に大動脈弓血管の形成に働いていることが明らかになった。最終年度は、大動脈および骨格系における役割を検討した。まず、MFH-1/ETAダブルノックアウトマウスは胎生11.5日前後に心不全のために致死に至っていることが判明した。また、MFH-1遺伝子は骨が形成される少し前に最大の発現が起こり、骨分化が起こってしまうと発現が低下することが明らかになった。次に、マウス胎児の肢芽に骨形成因子BMPを含ませたビーズを移植して、MFH-1遺伝子の発現が変化するかどうかを観察したところ、BMPビーズの少し離れた場所でMFH-1遺伝子の発現が著明に増強することが観察された。このことから、BMPは直接的あるいは間接的にMFH-1遺伝子を制御していることが明らかになった。フォークヘッド遺伝子MFH-1の大動脈弓・骨格・腎臓形成における分子機構を明らかにする3年計画の初年度は、骨格系についてMFH-1遺伝子とPax1遺伝子の関係を明らかにすることに焦点をあてた。まず、胎生期9.5日、10.5日、11.5日におけるMFH-1とPax1の発現を詳細に検討した。MFH-1がPax1より早期に発現し、paraxial mesodermから硬節全体へと発現が認められる。一方、Pax1は硬節の腹側に発現するが、背側には発現が弱い。つまり、MFH-1とPax1は硬節の腹側及び横側で共に発現していることが明らかになった。また、MFH-1が脊索依存性に発現することを発見し、Pax1と同じであることが判明した。そこで、MFH-1/Pax1ダブルノックアウトマウスを作製した。脊椎骨異常の程度は、ダブルホモ体が最も強く、MFH-1、Pax1単独ホモ体では中等度であった。ダブルホモ体では、特に、椎体および椎弓部の軟骨原基がまったく形成されず、皮下の結合組織が拡張しているだけであった。組織学的に検討した結果、ダブルホモ体では背側および脊索周囲部で硬節細胞数が著明に減少していることが明らかになった。この原因として、硬節細胞のアポトーシスの亢進あるいは硬節細胞の増殖障害が考えられたので、順次検討した。まず、硬節細胞のアポトーシスはダブルホモ体も正常マウスも差異を認めなかった。一方、硬節細胞の増殖能をBrdUの取り込みで検討したところ、ダブルホモ体では、単独ホモ体よりさらに細胞増殖能が障害されていることが明らかになった。

以上のことから、MFH-1とPax1は硬節細胞内で協調的に働き、脊椎骨の形成に関わっていることが明らかになった。フォークヘッド遺伝子MFH-1の大動脈弓・骨格・腎臓形成における分子機構を明らかにする3年計画の次年度は、大動脈におけるMFH-1遺伝子とエンドセリン-1/エンドセリン受容体A(ETA)の関係を明らかにするすることに焦点をあてた。まず、正常マウスにおける胎生期10.5日および11.5日のMFH-1とETAの発現を詳細に観察した。MFH-1もETAも鰓弓間質、左右第3、4、6鰓弓動脈および背側大動脈に発現していた。このこと、および、MFH-1ノックアウトマウスとETAノツクアウトマウスが同じ大動脈弓離断という症状を示すこと、から転写因子MFH-1と受容体ETAの間に上下関係が示唆されたので、検討した。まず、MFH-1ノックアウトマウスにおけるETAの発現の変化を観察した結果、発現に変化がなかった。次に、ETAノックアウトマウスにおけるMFH-1の発現の変化を検討したところ、これも発現に変化がなかった。以上の結果から、MFH-1とETAは互いに独立に大動脈弓血管の形成に働いていることが明らかになった。さらに、MFH-1とETAの関係を生体内で検討するために、MFH-1/ETAダブルノックアウトマウスを作製した。胎生11.5日および12.5日の胎児の遺伝子型を解析した結果、11.5日では1/108(1%)、12.5日では1/95(1%)の頻度でダブルホモマウスが存在するのみであり、ダブルホモマウスは胎生11.5日あたりで死亡することが明らかになった。MFH-1遺伝子の分子機構を明らかにする3年計画の最終年度は、大動脈および骨格系における役割を検討した。大動脈弓におけるMFH-1遺伝子とエンドセリン-1/エンドセリン受容体A(ETA)の生体における関係を生体内で検討するために、MFH-1/ETAダブルノックアウトマウスを作製した。ダブルホモマウスは胎生11.5日あたりで死亡することが明らかになった。そこで、ダブルホモマウスの死因について詳しく検討した。心室や心房の形態、心筋の分化や肉柱の分化は野生型と差がなかった。心臓と大血管の連結部の異常もなかった。明らかに異常を示したのは、ダブルホモマウスで心房の拡張と心臓周囲腔の拡張が認められ、ダブルヘテロマウスや野生型にはこのような拡張は認められなかった。このことから、ダブルホモマウスは胎生11.5日前後に心不全のために致死に至っていることが判明した。また、MFH-1遺伝子の骨格系に関する分子機構を研究するためにいくつかの実験を行った。骨発生過程を追ってMFH-1遺伝子の発現を詳細に検討してみると、MFH-1遺伝子は骨が形成される少し前に最大の発現が起こり、骨分化が起こってしまうと発現が低下することが明らかになった。次に、マウス胎児の肢芽に骨形成因子BMPを含ませたビーズを移植して、MFH-1遺伝子の発現が変化するかどうかを観察したところ、BMPビーズの少し離れた場所でMFH-1遺伝子の発現が著明に増強することが観察された。このことから、BMPは直接的あるいは間接的にMFH-1遺伝子を制御していることが明らかになった。
アトピー性皮膚炎におけるTh2反応優位をもたらす機序-動物モデルを用いての解析

我々は、マウスにハプテンを連続塗布することにより、アトピー性皮膚炎(AD)類似の免疫反応を呈する動物モデルを確立している。本研究ではこのモデルを用いて、ADにおけるTh2優位の反応がもたらされる機序の解明を試みた。このモデルにおいては急性期のリンパ節細胞(LNC)はTh1優位であり、慢性期ではTh2優位となる。サイトカインの産生は、主にフローサイトメトリーを用いた細胞内サイトカイン測定により行った。驚いたことに、急性期、慢性期におけるIFN-γ産生細胞(CD8,CD4とも)の頻度においては有意差を見出せなかった。一方、IL-4産生CD4^+、γδ^+、NK細胞は慢性期において増加していた。しかし、抗IL-4抗体や抗IL-10抗体を培養系に加えても、慢性期LNCからのIFN-γ産生は、急性期LNC程には回復しなかった。そこで、IL-12を産生するCD11c樹状細胞(DC)の頻度を検討したところ、慢性期LNCにおける著明な減少を認めた。以上の結果より、慢性期LNCにおいてはCD4T細胞、γδT細胞、NK細胞からのIL-4の増加と、IL-12産生性CD11cDCの減少という2つの要素により、IFN-γなどのTh1サイトカインを産生するT細胞(CD8,CD4)は、活性化を阻害される結果として全体としてTh2にシフトするものと考えられた。ハプテンの繰り返し塗布により、皮膚及びリンパ節において産生されるサイトカインのパターンがT_H1からT_H2へとシフトするが、そのシフトが生ずる機序につき検討を行った。1.急性期と慢性期のリンパ節細胞を摂取し、フローサイトメトリーを用いた細胞内サイトカイン染色により、IFN-γ,IL-2,IL-4,IL-10がどの細胞から産生されるかの検討を行った。驚いたことに、全体としてT_H2サイトカインにシフトした慢性期リンパ節においても、主たるIFN-γ産生細胞であるCD8^+T細胞(Tc1)の頻度は急性期と同じ位認められた。主たるIL-4産生細胞であるCD4^+T細胞の分布密度が、慢性期では3倍に増加することが判明した。2.NK1.1やγδ細胞などのIL-4産生細胞数は、急性期、慢性期でとくに差違は認めなかった。3.慢性期リンパ節細胞を用いたin vitroの培養系において、培養上清中のIFN-γは急性期リンパ節細胞と比べて著明に低下している。この慢性期リンパ節細胞に抗IL-4抗体及び抗IL-4R抗体を添加することにより、IFN-γ産生能はある程度回復することが明らかになった。4.慢性期リンパ節細胞ではIL-4産生が早期に起こるため、IFN-γ産生が著明に抑制される可能性を考え、急性期慢性期リンパ節細胞からのIFN-γ,IL-2,IL-4,IL-10などのサイトカイン産生のkineticsを、フローサイトメトリーを用いた細胞内サイトカイン測定により検討した。その結果、急性期、慢性期リンパ節細胞からのこれらのサイトカイン産生のkineticsは差が認められなかったことより、この可能性は否定的と考えた。ハプテンの連続塗布により樹立したアトピー性皮膚炎(AD)類似の病態を呈する動物モデルを用いて、Th2反応優位をもたらす機序について解析を行った。1.AD類似のTh2主体の反応を呈する慢性期リンパ節細胞中には、IL-4産生性CD4^+(Th2)、γδT細胞、NK細胞が、急性期と比べ約23倍程度増加していた。一方、IFN-γを産生するCD8^+T細胞(Tc1)、CD4^+T細胞(Th1)の分布密度には急性期と差が認められなかった。このことより、慢性期におけるIL-4産生細胞の増加は、IFN-γ産生などのTh1反応の抑制に大きな役割を果たしていると考えられた。2.慢性期

リンパ節細胞におけるIFN-γ産生の抑制にIL-4が関与していることをさらに明らかにするために、in vitroの培養系に抗IL-4抗体、抗IL-4R抗体を添加しIFN-γ産生に対する影響を検討した。その結果、抑制はある程度の回復を認めたものの、急性期リンパ節細胞程には回復しなかった。3.慢性期リンパ節細胞中のCD11c^+樹状細胞の産生するIL-12を急性期と慢性期で比較したところ、慢性期には著明な抑制が認められた。慢性期及び急性期リンパ節細胞から各々CD11c樹状細胞を除き、in vitroにおけるIFN-γ産生を比較したところ、両者の差は著明に減少した。4.以上の結果から、慢性期リンパ節細胞中のCD4^+、γδT細胞、NK細胞からのIL-4産生の増加と、CD11c樹状細胞からのIL-12産生の低下が、慢性期リンパ節細胞のIFN-γ産生の著明な抑制をもたらすと考えられた。