hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
デジタルアース時代に対応した津波被災地認定技術の開発と認定結果公開手法の検討

本研究では,巨大津波災害発生直後の迅速な被害の推計/把握を目的とし,津波数値解析,人口統計を用いたGIS分析,および高分解能衛星画像によるリモートセンシング技術を融合した「津波被災地認定技術の基盤を築き,評価結果の公開手法を検討した.本研究で開発した被災地認定手法を,2004年以降の巨大地震津波災害に適用し,その国際災害救援における意義や課題について検討した.本研究では,巨大津波災害発生直後の迅速な被害の推計/把握を目的とし,津波数値解析,人口統計を用いたGIS分析,および高分解能衛星画像によるリモートセンシング技術を融合した「津波被災地認定技術の基盤を築き,評価結果の公開手法を検討した.本研究で開発した被災地認定手法を,2004年以降の巨大地震津波災害に適用し,その国際災害救援における意義や課題について検討した.津波被害把握のための情報として高解像度衛星画像に着目し,津波被災前後の画像から建物被害を抽出し,津波被害把握における衛星画像の利用可能性について検討した.まず,2007年4月に発生したソロモン諸島地震津波災害を対象として,津波数値解析と人口統計データ(LandScan)を統合したGIS分析により,津波被災地となり得る地域を特定した.その結果,2007年ソロモン諸島沖地震津波の被災地となり得る地域は,Ghizo島とChoiseul島南岸であることが判明した.この結果に基づき,Ghizo島を撮影した津波被災前後の高解像度衛星画像(QuickBird・パンシャープン合成画像)を入手して津波被害を目視判読及び画像処理により抽出した.目視判読では沿岸の建造物が受けた津波被害を破壊程度に応じて5段階で判定し,実際の被害分布とほぼ一致する結果を得た.次に,可視3バンドと近赤外1バンドからなるQuickBird画像から正規化植生指標(NDVI)を算出し,植生活性度の差異から浸水域を抽出した.目視で明瞭に確認できた津波遡上域境界上にある100地点のNDVI値を教師データとして,教師付き分類により浸水域を抽出することにより,津波浸水域を良好な精度で推定することができた.最後に,推定した津波浸水域内の建物被害判読の結果から,Ghizo島における家屋被害関数を求め,津波高と家屋被害の関係を明らかにすることができた.今後は,NDVI値と他の情報(例えば,地盤高など)を組み合わせたより正確な浸水域の抽出を行うことと,高解像度の衛星画像のデータ量に対応し得る新しい画像分類の手法として,オブジェクトベースの画像分類を従来のピクセルベースの画像分類とあわせて実行・比較することである.津波被害把握のための情報として高解像度衛星画像に着目し, 2004年インド洋大津波災害によるマングローブの破壊状況の分析と数値解析との統合によるマングローブ林の被害関数を構築した.被害関数とは,対象とする被害(家屋被害,人的被害,植生被害)の破壊率を,津波氾濫流の流体力学的な諸量の関数として表現する,新しい津波被害想定指標である.タイ・ナムケム,インドネシア・バンダアチェにおいて2004年インド洋大津波によるマングローブの破壊率を評価した結果,津波氾濫流の流速が2m/sを超えると,その破壊率は急激に増加し,津波の減勢効果を失うことが明らかになった.19年度に構築した人的被害に関する被害関数を用いて,インド洋沿岸諸国の津波リスクを明らかにした,各地域の津波危険度を,津波が発生した際に発生し得る人的被害の期待値として定量的に示すことができた.この結果は,津波防災対策推進地域の優先順位付けに利用できると考えられる.次に,インド洋沿岸において,津波による人的被害の軽減に効果的な沖合観測ブイの設置位置を推定した.主にミャンマー,ニコバル,インドネシアが津波観測情報発信国となればインド洋全体での人的被害の軽減が可能であることが分かった.各地の人的被害軽減率PMRを推計した結果,広範囲に多目的ブイのネットワークを構築すれば人的被害の大幅削減が可能であることが分かった.特にインド・スリランカ・バングラディシュ・タイなどでは最大96\%の軽減が可能であることが分かった.本研究では,巨大津波災害発生直後の迅速な被害の推計/把握を目的とし,津波数値解析,人口統計を用いたGIS分析,および高分解能衛星画像によるリモートセンシング技術を融合した「津波被災地認定技術の基盤を築き,評価結果の公開手法を検討した.本研究で開発した被災地認定手法を,2004年以降の巨大地震津波災害に適用し,その国際災害救援における意義や課題について検討した.2009年9月29日に米領サモア近海で発生した津波災害の被災地を探索した最新の結果では,数値計算で予測した津波高と人口分布との関連で被災地を探索,そこでの被災状況を衛星画像で確認した.地震発生の一報を受けてから津波高の予測計算を6時間で完了し,米領サモアの中央部(Pago Pago湾奥)が被災地の一つとなり得ることを発見した.その後衛星軌道の状況を調査し,米国QuickBird衛星が地震後4時間で定常撮影を行っていたことが分かり,発災後24時間以内に能動的に被災地を発見した世界初の例となった.この結果を世界で最も早く国連の災害救援機関に伝えて協力を要請し(国際津波情報センター),災害発生5日後の10月4日に被災地入りして,実際の被害状況を確認するとともに本研究で得られた成果の有効性を確認することができた.
酸性降下物によるモルタル・コンクリート建造物の劣化機構の解明

1.疑似酸性雨曝露実験...実験はモルタル柱状試料(直径5cm×高さ10cm)にpH3、4.7の疑似酸性雨と純水を5mL/minで2時間曝露した後、pH3は放置および乾燥(70°Cで4時間)という条件で、pH4.7と純水は放置条件のみで行った。pH3の疑似酸性雨のモルタル接触後の溶液pHは、ほぼ一年分の降水量に相当する曝露後5日目から3.2付近で一定となり、pH4.7と純水ではpH3と比べると溶液pHは高く、純水に比べてpH4.7の溶液の方がわずかに低いpH(約pH6.3)を示した。一方、モルタルからのCa積算溶出量はpH4.7と純水でほぼ同程度であるが、pH3の条件では圧倒的に多く、90日後にはpH4.7と純水に比べて56倍となった。なお、この時のCaの溶出速度はpH3で3.32mg/day、pH4.7で0.632mg/dayであった。モルタルの中性化は酸性度が高い程進行するが、pH3の疑似酸性雨では放置条件(3.7mm)に比べて乾燥条件(5.5mm)では90日間で約1.5倍促進されることが明らかとなった。また、曝露液量が同じ場合には、降雨強度が小さいほどCa、Siの溶出量は増加するが、中性化はほとんど促進されなかった。2.疑似酸性雲(霧)曝露実験...平均液滴径10μm以上のpH3の酸性霧を曝露した後(一回に2L/hrで2時間)に放置および乾燥するという条件を1サイクルとして合計30回行ったところ、中性化深さはそれぞれ1.63mm、0.83mmであり、いづれもpH3の酸性雨を曝露した時(それぞれ1.33、0.67mm)に比べて中性化が促進されることが明らかとなった。3.大気曝露実験...モルタル試料を乾性降下物のみ、乾性と湿性降下物の両方の2条件で屋外に曝露した。1年後の中性化深さは乾性降下物と乾性+湿性降下物の曝露条件でそれぞれ2.6、1.1mmであり、乾性降下物のみの方が約2.5倍中性化が進行していることが分かった。また、曝露表面のNO_3^-、SO_4^<2->含有量も測定したところ乾性降下物のみの方が高く、大気中の酸性ガスと反応してCa(NO_3)_2、CaSO_4などの腐食物が生成している可能性が示唆された。
洗濯用合成洗剤の主要成分であるアルキルベンゼンスルホン酸の免疫に対する影響解析

免疫抑制剤の標的酵素であるカルシニューリン(CN)のホスファターゼ活性を阻害する物質として、アクリロニトリルブタジエンゴム中から同定した直鎖型アルキルベンゼンスルホン酸(LAS)は、洗濯用合成洗剤の主要成分として我々の生活に密接に関係する物質であり、また環境汚染物質としても知られている。2018年度の研究では、市販標準品のC12-LASを用いて、リコンビナントヒトCN(rhCN)活性に対する影響を検討した。またLASは陰イオン界面活性剤でもあるので、シャンプーや化粧品等に汎用されている市販の陰イオン界面活性剤にも範囲を広げ、皮膚に対する影響を調べるため、コラーゲンを産生するヒト正常線維芽細胞(WI-38)と癌化した細胞(WI-38 VA13)を用いてそれぞれのIC50を検討した。C12-LASはウシ脳由来のCNのホスファターゼ活性を阻害することは明らかとしていたが、rhCNにおいても同様な阻害作用を認めた。またこの阻害を非イオン性の界面活性剤が抑制した。次にシャンプーや化粧品等に使用されている市販品(スルホン酸塩6種類、アルキル硫酸エステル塩2種類、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩4種類、脂肪酸塩1種類)をそれぞれ使用して、WI-38とWI-38 VA13に対するIC50を原液からの希釈倍率で求めた。また、同時に細胞の形態観察を行った。その結果、WI-38とWI-38 VA13のそれぞれのIC50は検討した13種類の陰イオン界面活性剤において、相対的にほぼ同様な傾向を示した。13種類の陰イオン界面活性剤に対する両細胞のそれぞれのIC50は数千倍から数万倍であり、例えば、同じスルホン酸塩でも数千倍から数万倍と大きな差が認められ、主成分の組成によりIC50が異なることが示された。また細胞の形態もこれに関連した結果が観察された。市販標準品のC12-LASを用いてrhCN活性に対する阻害作用の評価、市販品の陰イオン界面活性剤13種類を用いて、WI-38、WI-38 VA13に対するIC50の評価等を行ってきた。しかしながら陰イオン界面活性剤に対してWI-38細胞が産生するコラーゲン量の影響を検討する計画が一部しか達成されていないことから上記のような達成区分を選択した。2019年度は以下の通り、研究を進める1. WI-38細胞が産生するコラーゲンに対する市販の陰イオン界面活性剤の影響について検討を行う。2. Jurkat細胞のIL-2産生を指標とした陰イオン界面活性剤の細胞性免疫に対する影響解析を行う。3.市販標準品C12-LASによる細胞性免疫低下の作用機序の解析を転写調節因子の検討を中心に行う。
Bファクトリーを用いた質量起源の探求

1)bクォークのsクォークを含む終状態へ崩壊する過程である、3億8千6百万のB・反B中間子対から、B中間子がファイ中間子とKs6中間子、およびイータプライム中間子とKs中間子とに崩壊する反応を選び出し、それらのCP非対称を測定した。その結果、それらのCP非対称度の値が標準理論から期待される値からずれている可能性を得た。この結果は、標準理論を超える新しい物理につながる可能性があり、より一層の統計精度の向上が望まれる。2)B中間子が荷電パイ中間子対に崩壊する過程のCP非対称の測定の統計精度を高め、直接的CP対称性の破れについての信頼度を高めた。2億7千5百万のB・反B中間子対の解析から得られた直接的CP非対称の大きさA=0.56+-0.12+-0.06は、この反応における直接的CPの破れを4σの統計的有意さで示している。3)B中間子がストレンジネスを含むハドロンとレプトン対(電子・陽電子またはミューオン・反ミューオン)へ崩壊する電弱崩壊の精密測定を進めた。1億5千2百万のB・反B中間子対を解析することによって、その分岐比を(4.11+-0.83+0.85-0.81)×10^<-6>と決定した。この値を使って、いくつかの超対称性モデルに制限を与えることができる。さらに、B中間子がK*中間子とレプトン対に崩壊する反応のレプトンの角分布を測定し、角分布に前方後方非対称があることを世界で初めて示した。また、反応のWilson係数を決定し、新物理のモデルにも制限を与えた。平成14年度は、予定どおり大面積シリコントラッカーの製作を完了し、第2世代崩壊位置検出器を完成した。宇宙線を使った試験も順調に進み、この検出器は平成15年7月に、Bファクトリーのビームラインに設置される。また、Bファクトリービームからのバックグランド(主にガンマ線)に対する対策も進めた。物理の解析においては、CP非保存パラメータ、B中間子の寿命、B中間子-反B中間子混合パラメータの精密測定を進め、すべて学術雑誌に論文発表した。また、超対称性の効果に高い感度を持つ、bクォークがsクォークと2つのミューオンに崩壊する反応の世界初の検出に成功した。さらに統計精度の高い測定にとりかかった。特に、CP非保存パラメータについては、従来のファイ(1)角の測定精度を向上させると同時に、もうひとつの重要なパラメータであるファイ(2)角の測定を行い論文に発表した。このファイ(2)角の測定から、B中間子におけるCP非保存のあらたな証拠をみつけた。さらに、bクォークが、sクォーク、反sクォークとdクォークに崩壊する反応におきては、標準理論とは異なるCP非保存を示唆する測定結果もでてきており、今後の展開が期待される。また、超対称性の効果に高い感度を持つ、bクォークがsクォークと2つのミューオンに崩壊する反応の世界初の検出に成功し、ひきつづき統計精度の高い測定をめざしてデータをためている。本計画研究の研究者は、高エネルギー加速器研究機構のBファクトリーでBelle実験を行っている。Belleグループは、平成13年(2001年)7月、B中間子における粒子・反粒子非対称(CP非対称)を発見したが、当計画研究の研究者は、この発見の要であるシリコンバーテックス検出器(SVD1)の製作とそのデータ解析を担当し、CP非村称発見において中心的役割を果たした。平成14年度以降、データ量の増加を受けて、CP非対称度の測定のさらなる精密化をはかった。1999年4月から2003年7月までの4年3ヶ月におよぶ実験で得られた1億5200万個のB中間子・反B中間子ペアのうち、どちらかの中間子がJ/ψKSをはじめとするCP固有状態に崩壊した3000事象を使って、両中間子の崩壊時間差を測定した。この結果、sin2φ_1と呼ばれるCP非対称パラメータを、sin2φ_1=0.733±0.057(stat)±0.028(syst)と決定し、小林・益川理論の正しさを確実なものとした。B^0→π^+π^-は、グルーオンを含むプロセスに起因する「直接的」CP非対称の出現が期待される崩壊モードの一つであるが、分岐比が10^<-6>とB^0→J/ψK_Sに比べ2桁小さく、その測定が困難であった。平成14年度、我々は、8500万個のB中間子・反B中間子ペアから得られた約150個のB^0→π^+π^-事象を用いてCP非対称パラメータの解析を行い、この崩壊においてもCP対称性が破れている証拠をはじめて得た。超対称性事象など標準理論を越える物理の出現が期待させるb→sl^+l^-プロセス(lは、ミューオンまたは電子)の検出に成功し、その分岐比をBr(B→X_sl^+l^-)=(6.1±1.4^<+1.4>_<-1.2>)×10^<-6>と決定した。さらに、平成15年度の解析では、1億5200万のB中間子・反B中間子ペアから、これまで発見されていなかったB→K^*l^+l^-

崩壊モードの発見に成功し、その分岐比をBr(B→K^*l^+l^-)=(11.5^<+2.6>_<-2.4>±0.7±0.4)×10^<-7>と決定した。平成15年夏,本計画研究により第2世代シリコンバーテックス検出器(SVD2)を完成させた.その後,平成16年7月までに,このSVD2を用いて123M(1億2千3百万個)のB中間子反B中間子対のデータを記録し,それまでにSVD1(SVD2前身)を用いて蓄積した152MのB中間子反B中間子対のデータと共に物理解析を行い,以下のような主たる結果を得た.1)bクォークが3つのsクォークに崩壊する反応のCP非対称度の標準理論の期待値からのズレを発見した.B中間子のファイ(f)中間子とKS中間子への崩壊はペンギンダイアグラムと呼ばれる量子効果によって起こる.そこには新粒子を含む新しい物理の効果が出現する可能性がある.我々は,7種類のb→sss崩壊反応のCP非対称度を測定しその平均値0.39+-0.11を得た.この値は,標準理論の期待値0.73から約3sずれておりアノマリー(異常)と呼ばれ注目されている.今後さらに測定の統計精度を上げ,このアノマリーが新しい物理の結果であるかどうかを検証する.2)中性B中間子のp+p-対崩壊におけるCP非対称の精密測定.我々は,平成15年度にSVD1のデータ152MB中間子反B中間子対を用いて,この崩壊でCP対称性が破れている証拠を得た.今年度は,SVD2データを加えた解析により,測定精度を向上させた.その結果,CP対称性の破れは5.4sで確認され,さらに直接的CP対称性の破れについても4sの証拠を得た.我々の競争相手であるBaBarグループの結果とは依然として,2.3sの差があるが,中性B中間子のp+p-対崩壊におけるCP非対称はほぼ確定したと言える.3)超対称性など標準理論を超える理論に強い制限を与えるb→sm+m-,se+e-プロセスの精密測定を行い,その分岐比を(4.11+-0.83+0.85-0.81)×10-6と決定した.この測定は,現在世界最高の精度を誇っている.1)bクォークのsクォークを含む終状態へ崩壊する過程である、3億8千6百万のB・反B中間子対から、B中間子がファイ中間子とKs6中間子、およびイータプライム中間子とKs中間子とに崩壊する反応を選び出し、それらのCP非対称を測定した。その結果、それらのCP非対称度の値が標準理論から期待される値からずれている可能性を得た。この結果は、標準理論を超える新しい物理につながる可能性があり、より一層の統計精度の向上が望まれる。2)B中間子が荷電パイ中間子対に崩壊する過程のCP非対称の測定の統計精度を高め、直接的CP対称性の破れについての信頼度を高めた。2億7千5百万のB・反B中間子対の解析から得られた直接的CP非対称の大きさA=0.56+-0.12+-0.06は、この反応における直接的CPの破れを4σの統計的有意さで示している。3)B中間子がストレンジネスを含むハドロンとレプトン対(電子・陽電子またはミューオン・反ミューオン)へ崩壊する電弱崩壊の精密測定を進めた。1億5千2百万のB・反B中間子対を解析することによって、その分岐比を(4.11+-0.83+0.85-0.81)×10^<-6>と決定した。この値を使って、いくつかの超対称性モデルに制限を与えることができる。さらに、B中間子がK*中間子とレプトン対に崩壊する反応のレプトンの角分布を測定し、角分布に前方後方非対称があることを世界で初めて示した。
口腔癌の新生リンパ管網および所属リンパ節へのリンパ路・リンパ流に関する実験的研究

本研究の目的は、癌の増殖・転移における、新生リンパ管とそのネットワークを明らかにすることである。【材料】Wister系ラット(200300g、雄)を用いた。【方法】ラット背部に皮膚欠損層を作成、牛真皮由来コラーゲンスポンジ(テルダーミス)を移植した。正常皮膚および移植部分を摘出し、組織資料を作成した。連続切片を作成し酵素組織化学的染色、免疫組織化学的染色をおこない光学、および電子顕微鏡で観察した。【結果と考察】コントロールでは真皮、皮下組織のリンパ管が描出されており、とくに真皮毛包周囲に鮮明に認められた。皮膚欠損モデルにおいて、1週では移植部周囲から表皮の侵入が起こり始めた段階である。人工真皮内に旺盛な脈管の新生が見られた。2週でほぼ上皮化が完了した。表皮下に毛包や皮脂腺が断続的に見られた。表皮直下で皮脂腺との間にリンパ管の新生が見られた。4週において、リンパ管は明確に認識されるようになった。再生組織における新生リンパ管ではリンパ管内皮細胞が伸張している様子が観察された。皮膚におけるリンパ管の新生機序はこれまでに報告された血管新生機序と一部類似していた。リンパ管新生は癌の増殖・転移において重要な局面である.しかしリンパ管の発生機構は未だ十分に解明されていない.本研究では新生したリンパ管同士のネットワーク形成の過程さらには所属リンパ節へのリンパ流ならびにリンパ路を明らかにしたい.ウイスター系ラットの舌を用い,リンパ管を描出するための5'-nucleotidase(5'-Nase)反応陽性リンパ管を確認しその分布,ネットワークを調べた.また,血管のマーカーとの二重染色で血管と併走する毛細リンパ管をかんさつしている.現在,創傷治癒モデルにおいて,血管新生に関与するVEGF(脈管内皮細胞増殖因子)ファミリーのうち,リンパ管新生を促進するといわれているVEGF-CのrecepterであるVEGFR-3/Flt-4の発現と局在を調べ,またリンパ管の核の同定に有効なProx1や血管系を描出できるCD31等の発現を観察し微小循環系(リンパ管・血管)の新生,再構築の状況を検索している.本研究では形態学的解析法として酵素・免疫組織化学法用いた光顕・電顕を用いたに加えて,組織化学SEM法を用いて新生リンパ管の微細構造,構築を観察している.本研究の目的は、癌の増殖・転移における、新生リンパ管とそのネットワークを明らかにすることである。
サイトカイニン活性化機構の再検証

サイトカイニン(CK)活性化において、CKヌクレオチド体から活性型である塩基体へ変換させる活性をもつイネLOGと相同性の高いシロイヌナズナAt LOG遺伝子群について、生化学的、分子遺伝学的手法を用いて詳細な特徴付けを行った。At LOG:GFP融合タンパク質を用いた解析により、植物体内で機能していると考えられる7つのAt LOGタンパク質が全て細胞質および核に局在していることを明らかにした。また、GUS遺伝子を連結させた形質転換体を用いた解析を通して各AT LOG遺伝子についての詳細な発現様式を明らかにした。この解析を通じて、一部のAt LOG遺伝子の第一イントロンに組織特異的な発現に関わるシス因子が存在している可能性をみいだした。一方、各At LOG遺伝子の内部にT-DNAが挿入された突然変異体を単離し、At LOG遺伝子の発現が低下していることを確認した。各T-DNA挿入突然変異体では表現型に顕著な異常がみられなかったため、各At LOG遺伝子は機能的な重複がみられることが考えられた。そこで、多重変異体を作成したところ、At LOGs遺伝子の一部の組み合わせでの多重変異体において表現型に異常がみられた。更に、シロイヌナズナ植物体における同位体標識CKを用いたトレーサー実験方法を確立した。植物体にCKヌクレオシド体を添加し、その代謝パターンを調査したところ、CKヌクレオシド体の大部分はCKヌクレオチド体に変換され、その後一部が活性体や配糖体に変換されていることを確認した。また、サイトカイニン側鎖の違いによってその代謝パターンに明確な差がみられることを確認した。
血管収縮の内皮細胞依存性脱感作に関与する物質の解析

ノルエピネフリンの反復添加によって、ノルエピネフリン収縮が内皮依存性に漸減した。LーNーmonomethyl arginine, Lーargininosuccinic acid,Hemoglobin,などを共存させておくと、上記の脱感作現象は起きなかった。したがって、ノルエピネフリン収縮の脱感作現象には内皮由来血管弛緩因子の関与が考えられた。しかし、ノルエピネフリンによるアドレナリン受容体の頻回刺激が必要なのか、または張力の頻回発生自身で十分なのかを明らかにするためにさらに実験を行った。雄性SDラット(8ー12週令)の胸部大動脈リングを定法にしたがって調製し、オルガンバスにつるした。張力の発生は等尺性トランスジュ-サ-により検知した。ノルエピネフリン(1μM)による収縮を1回させた後、その収縮によって生じた張力と等しい張力を合計6回加えた。張力負荷は1回につき30分、各回の間には15分間の休止期間を設けた。第6回目の張力負荷終了後にノルエピネフリン(1μM)を添加して、1回目の収縮と比較した。1)ノルエピネフリンの添加によって発生する張力とほぼ等しい張力を繰り返して加えると、内皮依存性にノルエピネフリン収縮の脱感作が生じた。このことより、ノルエピネフリンによる受容体反復刺激は必要でなく、張力の頻回発生自身で十分であると結論された。2)LーNーmonomethyl arginineの添加によって脱感作が抑制された。このことより、前回に発表したノルエピネフリン頻回刺激の場合と同様に、EDRFが脱感作に関与しているものと考えられた。
多機能性レクチンの構造及びその活性領域の同定

ムラサキイガイの外套膜より精製したN-アセチルガラクトサミン結合性レクチンの一次構造をタンパク化学的に決定し、新規の構造を見い出した(論文投稿中)。本レクチンの相補的DNAを単離するため、化学合成したプライマーオリゴDNAを用いて、酵素的に遺伝子増幅を試みた。種々の部位より抽出した伝令RNAを用いて増幅を試みたが、現在までに本レクチンの一次構造に相当する相補的DNAの単離は成功せず、本研究課題の目的の一つである活性領域の同定を明らかにするには至らなかった。次にリンパ細胞に対する本レクチンの影響を調べるため、培養液中に単離したマウスの脾臓細胞とレクチンとを混ぜ、細胞の増殖をミトコンドリアを特異的に染める色素を指標として測定したところ、レクチンの濃度がμM程度から、濃度依存的にリンパ細胞を増殖させることを観察した。さらにレクチンによる細胞増殖活性が、細胞表面の糖鎖を介して働いているか否かを検討するため、レクチンが認識する糖であるN-アセチルガラクトサミンを共存下で細胞増殖活性を調べたところ、10mM程度の高い濃度の糖の添加はレクチンによる細胞増殖を阻害したが、低濃度では阻害せず、本レクチンによる細胞増殖活性は、糖結合活性以外の作用による影響があることを示唆した(論文投稿中)。ムラサキイガイよりN-アセチルガラクトサミン結合性レクチンを新たに精製し、その一次構造を決定した。特異的なタンパク分解酵素を作用させて得たレクチンのペプチド断片の混合物を、高速液体クロマトグラフィーで単一に精製して、各ペプチドのアミノ酸配列と質量を気相プロテインシークエンサー及び質量分析計を用いた分析により、全一次構造を決定した。本分子は154個のアミノ酸から構成される分子量16823の単一ポリペプチド鎖からなるタンパク質で、アミノ末端アミノ酸はアセチル化修飾されていたことが判明した。分子内に一個のトリプトファンを含み、塩基性アミノ酸であるリジンやヒスチジンの割合はそれぞれ8-10%程度と、比較的高含有であった。さらにシステインは含まれていないことも判明した。興味深いことに分子中に50%前後類似した3回の反復配列が見い出され、コンピューターを用いて検索したところ、本レクチンは既存のレクチンを含むいずれのタンパク質の一次構造とも有意な類似性は見い出されなかった。ゲルろ過クロマトグラフィーにより生理的条件下でのレクチンの会合状態を調べたところ、本分子は溶液内ではほとんど全てが単量体として存在していることが明かとなった。単量体の本分子に赤血球凝集活性を見い出しており、分子内の反復配列の各ユニットに、それぞれ糖結合活性が存在することが推定された。
同種皮弁移植における細胞間シグナル伝達分子の抑制による免疫寛容誘導

1,実験モデル移植モデルドナーレシピエントI群同種皮弁移植II群同種皮弁移植+Suflatides投与(前日および当日に1mgiv)III群同種皮弁移植+Sulfatides投与(前日および当日に1mgiv)上記の3群に分けて、レシピエントのLewisラットにドナーの遊離島状皮弁を移植し、顕微鏡下に動静脈を血管吻合する2,結果(1)移植片生着期間(日)平均II群13,14,16 14.3±1.53III群16,17,19 17.3±1.53(2)組織学的検討II群およびIII群において、I群と比較して明らかに白血球の浸潤が軽度であった。3,考察同種皮弁移植において、スルファチド単独およびスルファチドと抗LFA-1,ICAM-1moabの併用投与が生着延長を可能にすることが示唆された。今後、さらにnを増やし、免疫学的解析を行う予定である。
「他者の心」概念の発達に関する比較認知発達科学的研究

本研究課題では、乳幼児が、他者にも自分と同様に「心」があることを理解し、そうした他者の心の概念の発達過程を分析することを目的とした。そして、それに関連する複数の実験的分析をおこなった。以下、おもな成果を概略する。まず、1)ロボットを対象とした誤信念課題の実験から、幼児は、ヒトに対するのと同様にロボットにも誤信念を帰属させたが、「考える」といったような心的動詞は帰属させないことがわかった。そこに、ヒトとロボットに対する評価の違いが明確になった。2)「他者の心」を表象するためには、シンボルの二重表象性を理解する必要がある。そのことを検討するため、スケールモデル課題を用いて、2歳児と3歳児を対象に、その発達を調べた。その結果、シンボルの二重表象の理解は、2歳半から3歳にかけて劇的に発達することが明らかになった。3)テレビに映った映像と実際の映像はどのように関連づけられるのだろうか。ヒトと同じ霊長類のテナガザルを対象として、選択課題の手がかりを映像の中で呈示する条件と、実際に呈示する条件で正答率を調べたが、どちらの条件でも差は見られなかった。同様のことをヒト幼児で検討するため、データを収集している。4)乳児を対象として、コンピューター画面に呈示されるアニメーションオブジェクトに心的状態を帰属させるか否かの検討を通して、基礎的な「心」の想定条件を調べた。その結果、ある物体の行為を邪魔しているように見える物体よりも、その行為を達成するために援助しているように見える物体のほうを好んで見ることがわかった。1)幼児はロボットの誤信念をどう判断するか4歳から6歳の保育園児を被験児とした。被験児は年少群(平均4.5ヶ月)と年長群(平均6ヶ月)に分けられた。誤信念課題用の刺激として、a)自律移動型のロボットが2つの箱のうち一方におもちゃを隠し、それを見ていた別の人がおもちゃを入れ替え、その後ロボットが戻ってくる場面と、b)ロボットの代わりに人が同じことを演じる場面、の2種類を用いた。被験児は個別にこれらの刺激ビデオを見せられ、いくつか質問が与えられた。結果を概略すると、年長群と年少群では、いずれの条件においても、記憶質問(どこにおもちゃが入っていたかを問う)では差がなかったが、予測質問(どちらを探すかを問う)および表象質問(ビデオに出てくるエージェントはどちらにおもちゃが入っていると思っているかを問う)では、いずれも年長群のほうが優位に成績が良かった。ロボット条件と人間条件では目立った差が見られなかったものの、表象質問は、人間条件でより正答が多い傾向が認められた。すなわち、行動の予測(どちらの箱を探すか)はロボットでも人間でも可能であるが、「思う」といったような心的動詞はロボットには提供しない可能性を示唆する。人の心の成り立ちを検討する上で大変興味深い結果である。2)スケールモデルを用いたシンボル理解の発達2歳から3歳の保育園児を対象とした。スケールモデル課題とは、実際の部屋にいくつか家具などの物体を置いた場所にターゲットのおもちゃを隠しそれを被験児に探させる課題である。その際に手がかりとなるのは、その部屋と置かれた家具などのミニチュアモデルで、実際の部屋に対応するスケールモデルにおもちゃを隠す場面を見せる。すなわち、この課題を解決するには、部屋とスケールモデルの完全なマッピングとスケールモデルが実際の部屋のシンボル表象としての理解が必要となる。シンボルとそれにより指示される二重表象に到達することがポイントなるということである。本実験では、この二重表象に着目し、それに到達しやすいとされる単純な幾何学物体を使用して実験をおこなった。被験児を年少群と年長群の2群に分け、それぞれの群を、統制群と実験群に分けた。

統制群は、従来の実験と同様に隠し場所となる物体を家具など比較的複雑なもの、また実験群は、隠し場所となる物体を単純な幾何学物体にした条件でテストを受けた。結果を概略する。まず、年長群と年少群では、有意に年長群のほうの正答数が多かった。しかしながら、統制条件と実験条件の差は有意とはならなかった。しかし、被験者数の問題等もあり、今後さらなる検討をおこなう。本年度は、昨年に引き続き「他者の心」概念に関連する実験を複数おこなった。以下それぞれの研究ごとに記述する。【1】ロボットを用いた誤信念課題:まず、昨年度予備的におこなった、ロボットを用いた誤信念課題の追加データを収集し、昨年度得られた結果を確証することができた。幼児はロボットにもヒトと同様の誤信念を帰属させるが、その質問の仕方が、心理動詞(mental verb)を用いる条件、例えば、「どちらに入ってると思っているの?」といったような質問に対しては、ヒトに対する反応とは異なっていた。すなわち、ロボットに対しては、心理動詞を帰属させない傾向が認められた。これは、ロボットとヒトを幼児がどのように区別しているかに関わる大変興味深い結果となった。【2】テナガザルを対象とした映像情報の理解:テナガザルを被験体として、選択課題場面で、他者の示す行為の理解を映像および現実場面で手がかりとして与え、正しい選択肢を選ぶためにそうした情報を利用できるかどうかを検討した。映像場面では、実験者が正しい方のカップを指さしで示す場面、または、餌を隠す場面がリアルタイムの映像で示された。現実場面では、餌の入ったカップへの指さし、もしくは実際に餌を隠す場面が被験体に直接示された。その結果、テナガザルは、餌隠し場面および指さしが映像により示された場合でも、その情報を問題解決の手がかりとして使用することができた。また、比較認知科学的見地からの比較研究のため、ヒト幼児(「2歳6か月3歳児」を対象にデータを収集した。分析は完全には修了していないが、映像場面では、指さしのほうが若干成績が上がる傾向が見られた。今後さらに詳しく分析する予定である。【3】乳児による新奇者への反応:乳児が極めて早い時期から母親と母親以外の女性の弁別が可能であることはすでに多数の報告がなされている。本研究では、乳児のさまざまな年齢の人の映像を呈示し、表情や注視時間を指標としてそれぞれの刺激に対する行動を分析した。刺激映像は、被験児と同年齢の乳児の男児と女児、中学生男女、母親と同世代の男女、老年期の男女であった。最も注視時間が長くなったのは乳児の映像刺激に対してであった。また、老人に対する反応では、祖父母と同居している被験児とそうではない被験児で差が見られた。同居している被験児では、老人に対する注視時間がそうではない被験児よりも長くなった。すなわち、より正確に自分の祖父母と弁別できる場合に、注視時間が長くなったのではないかと解釈された。なお、表情に関しては特に記述すべき差はなかった。【4】乳児におけるアニメーションオブジェクトへの意図の帰属:乳児を対象として、コンピューター画面に呈示されるアニメーションオブジェクトに心的状態もしくは意図を帰属させるか否かを検討した。
水疱症、角化症発症機序をモデルとした細胞骨格/細胞接着構造と機能の分子医学的解析

表皮ケラチノサイトは細胞外からのシグナルに対応じて細胞骨格-細胞接着系の構造分子の集合と離脱を動的に繰り返し、細胞の分化(角化)と増殖を制御している。本研究は自己免疫水疱症、先天性表皮水疱症、角化異常症の発症機序の分子医学的解明をモデルとしてケライチノサイトの細胞骨格-細胞接着系分子構造の機能的制御機構を分子医学並びにシグナル伝達の観点からその病的状態と共に相補的に解明しょうとするものである。昨年度までに天疱瘡IgGが培養ケライチノサイト表面抗原(デスモグリエンIII)に結合することによって、細胞内Ca^<2+>とIP_3の一過性の上昇が見られ(J Invest Dermatol 104:33-37,1995)、この上流にはホスホリパーゼC(PLC)の活性化が関与し、最終的にはプラスミノーゲンアクチペーターの分泌誘導がある(J Invest Dermatol 105:329-333,1995)こと、さらに、この系においてCキナーゼ(PKC)の活性化、PKCの各種アイゾザイムの細胞膜への特徴的な転移パターンを生じること(J Invest Dermatol.108:482-487,1997)などを示した。今年度は、PKCの活性化に直接関与するダイアシルグリセロールがPLDではなくPC-PLC依存性に産生されることを示した(J Invest Dermatol 109:650-655,1997)。また、天疱瘡抗体依存性燐酸化の基質について、デスモソーム構成分子であるデスモグレイン、プラコグロビンの燐酸化の増強とその分子間結合の離開を発見した。さらにその結果、デスモグレインIIIの崩壊が生じることを見いだした(国際研究学会1998年5月発表予定)。類天疱瘡についてはヘミデスモソームの構成分子であるBP180がホルボルエステル(TPA)で燐酸化され、これに伴ってBP230が細胞質から細胞膜へ転移すること、これはPKC阻害剤(H7)で阻害され、同時にヘミデスモソームから分散することから、ヘミデスモソームの制御にはPKCが関与することを示した。(J Invest Dermatol,revised submitted)。細胞骨格-細胞接着系の構造分子は細胞外シグナルに対応して集合と離脱を動的に繰り返し、細胞の分化と増殖に深く関わっている。本研究は、先天性表皮水疱症、自己免疫水疱症、角化異常症の発症機序の分子医学的解明をモデルとしてケライチノサイトの細胞骨格-細胞接着系分子構造の機能的制御機構をその病的状態と共に分子細胞生物学的に相補的に解明しょうとするものである。本年度は、まず天疱瘡IgGが培養ケライチノサイト表面抗原(デスモグリエンIII)に結合した後の細胞内シグナル伝達について解明した。

抗体が結合すると、まず細胞内Ca^<2+>とIP_3の一過性の上昇が見られ(J・Invest・Dermatol 10433-37、1995に報告)、この上流にはホスホリパーゼCの活性化が関与し、下流には、Cキナーゼ(J Clinical Invest投稿中)と最終的にはプラスミノーゲンアクチベータ-の分泌の誘導がある(J Invest Dermatol 105:329-333,1995に報告)ことを示し、これが天疱瘡の水疱形成機序のひとつであることを見いだした。類天疱瘡については、抗体がヘミデスモソーム分子であるBP180に細胞表面で結合すると、細胞内に取り込まれ、ヘミデスモソームの形成を阻害することを前年度に報告しているが、本年はこのBP180の細胞内取り込みが実際の患者皮膚でも見られることを発見した(Arch dermatol投稿中)。一方、BP180はホルボルエステルでりん酸化されると同時にヘミデスモソームから分散すること、また分子量が190kDにシフトすることが分かり、これはCキナーゼ阻害剤で阻害されることから、ヘミデスモソームの制御にはCキナーゼが関与することが分かった(Epithelial Cell Biol 1995.印刷中)。先天性の表皮水疱症については、栄養障害型先天性表皮水疱症との異同が問題であるキンドラ-症候群の真皮表皮境界の電顕像を報告した(Br J Dermatol 1996印刷中、世界で3例目の電顕像)。また、タイプVIIコラーゲンの分子構造を検索中である。表皮ケラチノサイトは細胞外からのシグナルに対応して細胞骨格-細胞接着系の構造分子の集合と離脱を動的に繰り返し、細胞の分化(角化)と増殖を制御している。本研究は自己免疫水疱症、先天性表皮水疱症、角化異常症の発症機序の分子医学的解明をモデルとしてケライチノサイトの細胞骨格-細胞接着系分子構造の機能的制御機構を分子医学並びにシグナル伝達の観点からその病的状態と共に相補的に解明しょうとするものである。昨年度は天疱瘡lgGが培養ケライチノサイト表面抗原(デスモグリエンIII)に結合した後、まず細胞内Ca^<2+>とIP_3の一過性の上昇が見られ(J Invest Dermatol 10433-37、1995に報告)、この上流にはホスホリパーゼCの活性化が関与し、最終的にはプラスミノーゲンアクチベータ-の分泌の誘導がある(J Invest Dermatol 105:329-333,1995に報告)ことを示したが、本年度はこの系においてCキナーゼの活性化、Cキナーゼの各種アイゾザイムの細胞膜への転移を検討したところ、極めて天疱瘡に特徴的なパターンを占めした(J Invest dermatol,1997印刷中)。また、その基質の燐酸化について検討したところ、いくつかのセリン燐酸化、チロシン燐酸化蛋白が見つかった。また、デスモソーム構成分子であるデスモグレイン、プラコグロビンの燐酸化の増強も発見された(Soc Invest Dermatol 1997,4月、発表予定)。類天疱瘡については、ヘミデスモソームの構成分子であるBP180がホルボルエステル(TPA)で燐酸化されると分子量が190kDにシフトすること、これに伴ってBP230が細胞質から細胞膜へ転移すること、これはCキナーゼ阻害剤(H7)で阻害されることを見いだした。TPAは同時にヘミデスモソームから分散することから、ヘミデスモソームの制御にはCキナーゼが関与することが分かった(Can Res投稿中)。キンドラ-症候群の真皮表皮境界の電顕像を報告した(Br J Dermatol 135:503-504,1996に発表)。
実用領域のイオン伝導性を示す２価イオン伝導体の開発

本研究では、三次元網目構造を有する新規な2価イオン伝導体の創製を目的とし、(MgxHf1ーx)4/(4ー2x)Nb(PO4)3および(Sr0.05Hf0.95)4/3.9(Nb1ーyWy)5/(5+y)(PO4)3の開発を行った結果、ナシコン型構造を有する新規なMg2+イオン伝導体およびSr2+イオン伝導体であることが明らかとなった。また、(Mg0.1Hf0.9)4/3.8Nb(PO4)3が400 oC以下の中低温域においてこれまでで最も高いMg2+イオン伝導性を示すことを明らかにした。固体電解質とは、センサや化学電池の電解質材料など様々な電気化学デバイス材料への利用が期待されている、固体中をイオンが伝導する材料である。固体中でのイオン伝導性は伝導イオン種の価数に大きく依存し、高価数のイオンほど周囲に存在する対イオンとの静電的相互作用が強くなるため、固体中の伝導は困難になることから、1価イオンを伝導種とする固体電解質が広く研究されている。しかし、近年、電池材料としての2価イオン伝導体が注目を集めつつあり、実用的な2価イオン伝導体の開発が望まれている。本研究では実用的な2価イオン伝導体の開発を目的とし、三次元網目構造を持つナシコン型構造を有する新規な2価カチオン伝導体の開発およびそれらのイオン伝導性の評価を行った。合成した(MgxHf1ーx)4/(4ー2x)Nb(PO4)3はナシコン型構造単相試料であり、そのイオン伝導性を評価した結果、Mgの固溶限界組成である(Mg0.1Hf0.9)4/3.8Nb(PO4)3において最大の導電率を示し、400°C以下の温度域において多結晶系で最大のMg2+イオン導電率を示すことが明らかとなった。平成24年度は、新規なSr2+イオン伝導体の開発を目的とし、(SrxHf1ーx)4/(4ー2x)(Nb1ーyWy)5/(5+y)(PO4)3を合成し、そのイオン伝導性を調べた。その結果、Sr量xとしては0.05の組成で高いイオン伝導性が得られ、かつ、W量(y)が0.15のときに最大の導電率を示すことが明らかとなった。(Sr0.05Hf0.95)4/3.9(Nb0.85W0.15)5/5.15(PO4)3の導電率は900 °Cにおいて(Sr0.05Hf0.95)4/3.9Nb(PO4)3と比較して約2.6倍、SrZr4(PO4)6に対しては約3300倍高い値を示したことから、Srサイトを高価数イオンであるHfで、さらにNbサイトをより高価数イオンであるWで部分置換することで、Sr2+イオン伝導性が3桁以上向上することを明らかとした。本研究では、高いイオン伝導性を示す新規な2価イオン伝導体の開発を目的としており、イオン半径の大きなSrイオンにおいても従来の類似研究では達成できていない高い導電率を得ることに成功している。本研究で対象とする2価イオンは、Sr以外にもあるが、固体中での移動が比較的困難な大きなイオンにおいて高いイオン伝導性を得る開発指針が得られていることから、本成果を活用することで他のイオンについても高いイオン伝導性が得られると考えられる。今後は、よりイオン半径の小さなMgやCaについて、高いイオン伝導性を示す固体電解質の開発を行う。ここで、本年度の成果(移動がMgやCaより困難なSrで高いイオン伝導性が得られた)を用いることで、研究を推進する。該当なし
皮膚扁平上皮癌におけるPI3Kγの分子制御：臨床展開への模索に向けて

これまで我々は、癌抑制遺伝子であるPTENの表皮におけるホモ欠質は、ホスホイノシチド3-キナーゼ(PI3K)経路を活性化させることにより、皮膚扁平上皮癌を発生させることを報告した。また、最近の準備実験において、PI3Kのp110γ触媒サブユニット(p110γ)が、この機序に深く関与する所見を得ている。しかし、本研究を遂行する上で不可欠なPTENホモ欠損が、遺伝的背景の純化に伴い生後まもなく死亡するため、これ以上の詳細な解析が困難であった。そこで、昨年度までに、長期観察が可能なマウスを作成することを目標として、発癌物質に対する感受性の低いC57BL/6マウスから、感受性の高いFVB/Nマウスへと交配を重ねて第5世代(F5)まで遺伝子背景を変換した。さらに本年度は、これらのマウスを交配し、FVB/Nマウスへの遺伝子背景を持つPTENホモ欠損マウス、p110γホモ欠損マウス、PTENホモ欠損かつp11Oγホモ欠損マウスの作成を繰り返し試みた。しかし残念ながら、FVB/Nマウス遺伝子背景においても、PTENホモ欠損マウスの生存率は著しく低く、実験を開始するのに十分は個体数が確保できなかった。そのため、計画を一部修正し、PTENヘテロ欠損マウス、p110γホモ欠損マウス、PTENヘテロ欠損かつp110γホモ欠損マウスを用いて実験を遂行することとした。現時点ではPTENヘテロ欠損マウスとP11Oγホモ欠損マウスは十分な個体数が確保され、近日中にPTENヘテロ欠損かつP110γホモ欠損マウスも得られる見込みである。来年度は、これらのマウスにおける細胞増殖能、アポトーシス抵抗性、シグナル伝達分子の相互作用、腫瘍の発生頻度や選択的阻害剤の効果などの生物学的特性を解析する予定である。これら一連の研究は、皮膚扁平上皮癌の進展過程におけるp110γの動的役割を解明するのに寄与するものと期待される。これまで我々の研究室では、癌抑制遺伝子であるPTENの表皮におけるホモ欠質は、ホスホイノシチド3-キナーゼ(PI3K)経路を活性化させることにより、皮膚扁平上皮癌を発生させることを報告した。そこで本研究課題では、PTENホモ欠損かつp110γホモ欠損マウスを作成し、その細胞増殖能、アポトーシス抵抗性、化学発癌処理に対する抵抗性などを解析する。この成果は、p110γの皮膚扁平上皮癌の進展過程における動的役割を解明し、かつ新規分子標的治療法を探索する上で貴重な知見となるものと期待される。そこで本年度は、K5プロモーター下にCreを発現させたK5-CreトランスジェニックマウスとPTEN遺伝子にloxP配列を導入したPTEN-floxマウスを交配し、角化細胞特異的にPTENがホモ折損したマウスを作成することを試みた。その結果、PTENホモ欠損マウスはC57BL/6背景の純化が進むに連れて、生後まもなく死亡することが判明した。そこで、balb/cおよびFVB/Nマウスを用いて、我々が保持していた系統とは異なる遺伝的背景を有するマウスの交配を進めている。また同様に、佐々木雄彦先生(秋田大学)より供与されたp110γホモ欠損マウスもbalb/cおよびFVB/Nの遺伝子背景に変換中である。来年度は上記のマウスを交配し、PTENホモ欠損かつp110γホモ欠損マウスを得る予定である。

来年度は、これらのマウスにおける細胞増殖能、アポトーシス抵抗性、シグナル伝達分子の相互作用、腫瘍の発生頻度や選択的阻害剤の効果などの生物学的特性を解析する予定である。これら一連の研究は、皮膚扁平上皮癌の進展過程におけるp110γの動的役割を解明するのに寄与するものと期待される。
急性大動脈解離におけるMatrix metalloproteinaseの関与

急性大動脈解離は迅速で的確な診断と治療を必要とする致死的疾患である。本疾患では動脈硬化や高血圧などが危険因子として知られているが、その発症原因や誘因は解明されていない。本研究では、急性大動脈解離マウスモデルを作成し、その発症に好中球から分泌されるMatrixmetalloproteinase(MMP)-9が深く関与していることを明らかにした。この成果は急性大動脈解離の病態を探る研究の礎となるものである。2、Matrix Metalloproteinase(MMP)-9に注目し、このノックアウトマウスに同様の処置をおこなったところ発症率は10%と有意に低率であった。3、AngII投与開始2日前からMMPのinhibitorであるONO-4817, 300mg/kg/dayを経管投与する群を作成した。これにより発症率は60%に有意に低下することが確認された。(Inhibitor群)4、AngIIに替えNorepinephrine(NE)を持続皮下注する群を作成した。血圧を同程度まで上昇させた場合でも、急性大動脈解離の発症率は10%と低率であった。(NE群)5、AngII群Inhibitor群、NE群でRT-PCRおよびgelatin zymographyを施行した。RT-PCRではInhibitor群、AngII群、NE群の順にRNAが強く発現がしていたが、gelatin zymographyではMMP-9の活性はAngII群、Inhibitor群、NE群の順で強く認められ、MMP-9が急性大動脈解離の発症の契機になっている可能性が示唆された。1、3週齢の雄マウスに対し、β-aminopropionitrile(BAPN)を飲み水に溶解しに4週間投与した。7週齢に達したマウスにAngiotensinII(AngII)を2日間持続皮下注投与した。これによりマウスに大動脈解離を発症させることが確認され、その発症率は100%であった。(AngII群)2、Matrix Metalloproteinase(MMP)-9に注目し、このノックアウトマウスに同様の処置をおこなったところ発症率は10%と有意に低率であった。3、AngII投与開始2日前からMMPのinhibitorであるONO-4817を経管投与する群を作成した。この群では発症率は60%に有意に低下することが確認された。(NE群)5、上記3群でRT-PCRおよびgelatin zymographyを施行し、MMP-9が急性大動脈解離の発症の契機になっている可能性が示唆された。6、このモデルにおけるMMP-9が好中球由来であることを確認し、好中球中和抗体を投与した群では発症率を有意に低下(40%)させることができた。
コンタクトレンズ-角膜間の涙液の流れに関する研究

ハードコンタクトレンズ使用時、レンズ下の涙液の流れは、角膜への酸素供給と呼吸後の二酸化炭素排出に重要な役割を果たして長期的安全使用に大きな影響を与えるとともに、装用感の良否も左右する。本課題では、コンタクトレンズの最適処方や個人個人に対応したレンズデザイン決定のための指針や定量的資料を与えることを目的とした基礎的研究を行った。まず、既存研究や資料から瞬目時の角膜上におけるレンズの挙動に関する基礎的数値データを収集して、後の研究のために整理した。ついでこの資料に基づいて、数値シミュレーション手法により、コンタクトレンズ形状の主要パラメータ、レンズ下の圧力分布による角膜の変形および涙液粘性の擬塑性特性が、涙液の流れに与える影響を調べた。流れ計算では、円形の平面形状を有するコンタクトレンズを、潤滑工学における研究例が多い二次元スライダと平面とからなる動圧軸受に等価とみなし、Reynolds方程式を数値的に解いてレンズ下の圧力分布や流量、負荷容量や摩擦力を求め、前述の基本パラメータや各条件について比較した。さらに、流れ挙動に対する知見を実験的に得るとともに、今後のさらに進んだ流れ解析結果との比較のために、レンズ模型下の流れを観察・測定するための実験装置の設計・試作も行った。装置は透明な水槽とレンズ模型の運動機構とからなり、レンズ模型が直動電動スライダにより水槽底面と平行に直線移動しながら、カム機構により水平軸回りに回転して姿勢を変え、これにより生じる流れを透明な水槽の底面側から観察・測定できる。試作装置について、レンズ模型の動作と流れの観察実験を行い、設計仕様を十分に満たすことを確認した。平成12年度は、実験装置の設計・製作と動作システムの構築、及び流れの測定方法の検討に焦点を絞って研究を行った。実験装置の設計においては、コンタクトレンズ(以下、レンズ)と角膜・強膜とを単純な形状で近似することとして球面を平面に置き換え、それぞれ平面円盤、平面とした。角膜と強膜の曲率半径の違いは、両者の境界で平板の傾きを変えることで与えている。実験装置の取扱いや流れの測定を容易にするために、レンズ模型は直径175mm(実物の20倍)とし、実際のコンタクトレンズにおける流れとの流体力学的相似性を与えるために、涙液に対応する作動流体には粘度を広範囲に選択できるシリコンオイルを採用した。シリコンオイルをプールする容器はアクリルで製作し、容器下面から流れを観察・測定可能としている。レンズと容器底面(角膜に相当)との間隙は0.5mmから5mmの範囲で設定可能である。レンズ模型は、ステッピングモータ、送りネジ、リニアガイドを組合せた直動システムで容器底面に平行に移動させる(移動速さは最大24mm/sec)。角膜から強膜への乗り上げによるレンズの姿勢変化は、レンズ模型の移動に伴う揺動運動で近似しカム機構により与えている。レンズ模型の移動速度・パターンはパーソナルコンピュータからの信号により任意に設定できる。流れ測定法の検討では、装置規模からプローブ挿入や光学的測定手法の導入が困難であると考え、トレーサを用いた可視化手法を調査し、トレーサに蛍光粒子(平均粒径163μm)を選定した。現在、瞬目時の周期的非定常流れを画像処理により定量的に測定するための準備を行っている。流れの数値計算おいては、自由表面と移動境界を扱う流れ計算プログラムの構築を進めている。平成13年度は、実験装置の改良設計・製作と及び流れの観察・測定に焦点を絞って研究を行った。まず、平板状のコンタクトレンズ模型と平らな水槽底面との間の流れを、水槽の底を通して下方から観察・測定する場合に便利なように、レンズ模型移動装置及び水槽に装置台を追加し、また、水槽を傾斜して水槽内の流体とレンズ模型との間の相対姿勢を変更できるよう、装置フレームの改良設計・製作を行った。流れの可視化については、使用流体を前年度計画していたシリコンオイルから蒸留水に変更し、前年度準備済みの蛍光粒子(平均粒子径163μm)を用いたトレーサ法を用い、結果をデジタルビデオカメラで記録した。

平成12年度はコンタクトレンズのベベル部に相当するレンズ模型周辺の切り落とし角を45度の1通りとしていた。平成13年度は、これに対して、90度、30度、15度の3種類を追加し、レンズ周辺部形状の違いが流れに与える影響を調べることを試みた。また、角膜と強膜との間の曲率の差をモデル化した、水槽端部の傾斜面の角度は、基本を30度(平成12年度に準備済み)とし、今年度、傾斜の緩い15度を追加した。これらの模型追加により、レンズ模型端部形状と水槽側形状との組合せは8通りになる。流れ観察実験においては、先ず、水槽面とレンズ面とを平行にし、両者の間隙を一定に保ったまま移動する状態での流れを観察し、次いで、レンズと水槽面とが互いに角度を持つ場合(移動方向にレンズが開いた場合と閉じた場合)において、同様の流れの観察・記録を行った。さらに、当初の目的である、レンズ周辺が水槽と角度を有する斜面に沿って移動しながら、これに対応してレンズが姿勢を変える場合の流れについても同様の可視化実験を行った。これらの場合のレンズ模型の移動パターンには、定速及び起動-一様加速-最高速度維持-一様減速-停止の2通りを与えられるようにしている。現在、記録画像の解析を鋭意進めている。