hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脚車輪型移動ロボットの高機動化と衝突時の衝撃力緩和の同時実現に関する研究

本年度では, N自由度制御の理論拡張・応用研究に関して以下の4項目を達成した. (i)2慣性系アクチュエータ(直列弾性アクチュエータ, SEA)への応用, (ii)多入力・多出力系に対するN自由度制御の適用を可能とする理論拡張の実施, (iii)ロボットマニピュレータのインピーダンス制御問題への応用, (iv)バイラテラル制御問題への応用.(i)では,昨年度までの成果を2慣性系アクチュエータ(SEA)に適用した.続いて(ii)では,単入力系のみを扱っていた昨年度までのN自由度制御の理論を,多入出力系に対して適用可能となるよう拡張した.本拡張によって,様々なアプリケーションへの応用が可能となった. (iii), (iv)は上述の多入出力系への拡張によって得られた成果である.ロボットマニピュレータは多入出力系であるので,前年度までの成果では扱うことができなかったが,本年度における理論拡張によって適用が可能となった.同様に,多入出力系であるバイラテラル制御問題に対してN自由度制御の適用することで, N自由度制御の応用範囲の広範さを示すことができた.以上の内容の一部は,国内研究会である電気学会メカトロニクス制御研究会,日本ロボット学会学術講演会,国際会議IECON2016にて口頭発表した.また,全体の内容をまとめ上げ, Trans. on Industrial Electronicsへと投稿した.翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。平成27年度は, 2つの研究目標(1) N自由度制御/振動抑制制御/衝突の推定及び衝突緩和制御/コンプライアンス制御を検証する実験機の製作,(2) N自由度制御の理論検討,について取り組んだ.(1)に関しては,位置・加速度・トルクを計測可能とする実験機を製作した.(2)に関しては,以下の3項目について検討した. (2-i)N自由度制御器の一般表現の導出, (2-ii)N自由度制御の等価構造の導出, (2-iii)モーションコントロールへの応用と実験検証. (2-i):N自由度制御はSISO系をベースとして,センサを追加して性能改善を考える場合に自然に適用できる方法である.そこで,複数のセンサを扱えるようにN自由度制御の表現を一般化した. (2-ii):N自由度制御の等価構造を解析すると,外乱オブザーバを複数有することが明らかとなった.この等価構造は,従来の外乱オブザーバを用いた研究例において見られない新しい構造であった.特に位置と加速度のセンサを有するモータ駆動系を解析すると,それら2つのセンサを相補的に利用し広帯域に外乱を抑圧する構成を有することが明らかとなった. (2-iii):今年度は,特に位置センサ及び加速度センサを有する構成に対するN自由度制御の適用を検討した.位置と加速度のセンサを用いた場合は, (2-ii)で明らかとなったように,広帯域な外乱抑圧が可能である.また,広帯域に外乱を抑圧しながらも,制御入力・出力におけるノイズの影響を抑圧可能であることを実験的に検証した.また,広帯域な外乱抑圧を外乱推定問題へと応用し,広帯域な力覚の推定が可能であることを実験的に検証した.さらに, N自由度制御は多慣性系に対しても適用可能であり,振動抑制においても効果があることを確認している.よって,モーションコントロール分野において更なる応用展開が可能である.以上の成果に関して, IEEE IECON, IEEE AMC,日本ロボット学会学術講演会において,研究発表を行った.本年度の成果では, N自由度制御は広帯域な外乱抑圧と広帯域な外乱推定を可能とする手法であることが明らかになった.これにより,高精度な位置制御及び力の制御においてN自由度制御が有効であると言える.よって,ロボットの駆動制御性能を向上させる方法として,広く一般的に用いることができる.本研究の目的は,移動ロボットの高機動化と衝突緩和の同時実現を達成するための制御設計法を見出すことである.その実現に際して,広帯域に力を検出しロバストに位置を制御可能なN自由度制御は,基盤となる技術となることが期待できる.このように,基盤となる方法論を初年度で確立できたことから,おおむね順調に進展していると言える.本年度では, N自由度制御の理論拡張・応用研究に関して以下の4項目を達成した. (i)2慣性系アクチュエータ(直列弾性アクチュエータ, SEA)への応用, (ii)多入力・多出力系に対するN自由度制御の適用を可能とする理論拡張の実施, (iii)ロボットマニピュレータのインピーダンス制御問題への応用, (iv)バイラテラル制御問題への応用.(i)では,昨年度までの成果を2慣性系アクチュエータ(SEA)に適用した.続いて(ii)では,単入力系のみを扱っていた昨年度までのN自由度制御の理論を,多入出力系に対して適用可能となるよう拡張した.本拡張によって,様々なアプリケーションへの応用が可能となった. (iii), (iv)は上述の多入出力系への拡張によって得られた成果である.ロボットマニピュレータは多入出力系であるので,前年度までの成果では扱うことができなかったが,本年度における理論拡張によって適用が可能となった.

同様に,多入出力系であるバイラテラル制御問題に対してN自由度制御の適用することで, N自由度制御の応用範囲の広範さを示すことができた.以上の内容の一部は,国内研究会である電気学会メカトロニクス制御研究会,日本ロボット学会学術講演会,国際会議IECON2016にて口頭発表した.また,全体の内容をまとめ上げ, Trans. on Industrial Electronicsへと投稿した.今後の検討課題は,以下の4つに大別される.(1)N自由度制御の枠組みにおけるモデル変動に対するロバスト制御設計法の検討,(2)力制御系に対するN自由度制御の適用,(3)多自由度マニピュレータに対するN自由度制御適用の検討,(4)移動ロボットにおける高機動化と衝突緩和動作を実現する運動生成手法の確立. (1)-(3)に関しては,平成27年度の延長線上に位置するため,現状の検討を引き続き継続し,製作した実験機を用いて実験検証を進める. (4)に関しては,本年度から検討を開始する.N自由度制御を駆動制御法の基盤としつつ,その上位制御系の実現を検討する.上位制御系としては優先度を考慮したモデル予測制御の適用を検討する.検討の際に問題となるのは, (1)高機動化と衝突緩和の実現問題におけるモデル予測制御に必要な計算周期, (2)タスクを遂行する際に最適なインピーダンス特性をいかに決定するか,である.以上の問題や本研究の目的を考えた上で,どのように制御系を設計すれば望ましい結果が得られるか,その制御設計指針を明らかにするため,検討を進める.翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
対流制御による高品質InGaSb結晶の育成

対流が抑制された条件にて、以下の新たな現象が見出された。1)成長結晶中の濃度均一性の向上や欠陥の減少に留まらず、成長量が多く結晶成長の高速化が起こった。この原因は通常条件では密度差対流が原料から成長界面近傍への均等な溶質輸送を阻害することによることが明らかになった。2)成長カイネティクスの影響が顕在化して(111)A、B面の結晶が共に平坦に成長した。また、溶解量、成長速度についても面方位依存性が見られた。原子モデルに基づく考察により、(111)A、B面の成長・溶解過程の違いは単位胞中の結合数が異なることが原因と考えられる。平成25年度年度は、原料結晶の準備、強磁場用加熱炉の改造と動作確認、強い静磁場中でのInGaSb結晶成長実験、そして数値シミュレーションを実施した。(1)Arivanandhan、早川は、原料と種結晶になるGaSb結晶および溶液帯となるTeドープInSbバルク結晶をチョクラルスキー法で育成した。(2)稲富は、試料移動・回転機構を新たに製作して既有の強磁場用加熱炉に組み込み、さらにその加熱炉をJAXA既有の超伝導マグネット(最大6T、ボア径30cm)の内部に設置した。そして、InGaSb結晶の代わりに(Sb種結晶)/Bi/(Sb原料結晶)試料を用いた予備試験を通して6テスラの静磁場中で加熱炉一式が問題なく動作すること、そして強磁場中でも熱パルス法により成長結晶中に不純物縞を周期的に導入出来ることを確認した。(3)稲富らは温度勾配徐冷法によるInGaSb結晶成長実験を実施した。成長結晶中の不純物縞は熱パルス印加時点での界面位置・形状に対応するため成長速度を求めることが可能である。その結果、浮力対流が強くされた条件では結晶界面形状の平坦性、また成長方向および半径方向の濃度均一性が向上することを明らかにした。そして、InGaSb結晶成長過程の数値シミュレーションを行った結果、成長界面でのカイネティクスが結晶界面形状の平坦化をもたらす可能性があることを明らかにした。従来の半導体結晶のバルク成長に関する研究では成長カイネティクスの影響を考慮されていなかったため、本研究では今後、成長カイネティクスの種結晶面方位依存性をも踏まえて成長界面形状および成長結晶中の濃度分布を考察する必要があるだろう。平成26年度は、原料結晶の準備および平成25年度に引き続き強磁場中でのIn0.11Ga0.89Sb結晶の育成を行った。そして、遠心機上でInGaSb結晶育成を行った。(2)稲富らは、6テスラの強い静磁場中でIn0.11Ga0.89Sb結晶育成を繰り返し行なった。その結果、磁場印加中では組成分布が均一化する傾向が見られた。(3)稲富は、円板型遠心機に搭載する小型真空加熱炉を新たに製作して周辺機器とともに遠心機に組み込んだ。そしてInGaSbのモデル物質として低融点のBiSb結晶を選びその結晶育成を通して動作確認を行った。その結果、回転無しの条件に比べて1.4Gの印加重力条件の方が組成分布が均一になる傾向にあることが確認された。これは遠心機の回転に伴うコリオリ力の作用により回転無しの条件に比べて融液中の対流が抑制された結果と考えられる。更に同装置を用いてIn0.11Ga0.89Sb結晶の育成を試みたが、再現性の良い組成分布を得るに至らなかった。(4)強磁場実験および遠心機実験の双方で、通常環境での育成に比べて種結晶からの成長量が増大した。対流が抑制されるのであれば成長量はむしろ減少するはずである。また、原料結晶の界面形状は数値計算の結果は溶液中の温度分布・濃度分布の影響を受けて丸みを帯びるが、磁場や遠心力の印加の有無にかかわらず実験における界面形状はファセットとなり、事前の予想に反していた。これらの実験結果から、種結晶側のみならず原料結晶側の溶解カイネティクスをも考慮して温度勾配除冷法のモデルを再検討する必要があることを明らかにした。平成27年度は、強磁場中および遠心機上にて液相中の対流を抑制した条件でInxGa1-xSb結晶の育成を行った。その結果、以下の点を明らかにした。1) In0.11Ga0.89Sb結晶成長ではIn0.03Ga0.97Sb結晶成長と同様に通常環境での育成に比べて種結晶からの成長量が増大した。そして、種結晶の結晶面方位が(111)Aおよび(111)Bのいずれの場合でも同様の傾向であった。この結果から、通常環境では原料結晶から溶解したGaSbの成長界面への輸送を対流が妨げるために成長速度が遅くなったと考えられる。2) In0.11Ga0.89Sb結晶成長では、In0.03Ga0.97Sb結晶に比べて、強く対流を抑制してもなお多結晶化し易いことを明らかにした。そして、より高いIn組成での結晶成長の場合、この傾向は顕著になった。これは、In組成が高くなると成長温度が低くなり偏析係数が大きくなるので界面形状の不安定性が増すことが一因として考えられる。3) InSb結晶を種結晶として組成xが1に近いInxGa1-xSb結晶成長を試みたが、2)と同様に多結晶化が見られた。

4)成長量および原料結晶の溶解量は結晶面方位により異なること、原料結晶の界面形状はいずれもファセットを示すことを見出した。成長カイネティクス係数を一定値とした数値シミュレーションの結果は、実験により得た成長界面および溶解界面の形状とその時間変化をうまく再現しないことを明らかにした。今年度の実施計画通り、強磁場実験および遠心機実験により幅広いIn組成での結晶成長実験を行い、かつ数値シミュレーションと実験結果の比較を行うことが出来た。そして、対流が抑制された条件で何故成長量が増大する原因を解明した。従って、当初の計画以上の成果を上げている。しかし、高いIn組成での高品質結晶育成技術の確立に向けて課題が残されている。・対流が強く抑制された条件において成長速度と温度勾配から求めた冷却速度により結品育成を行い、H27年度まで実現出来なかった均一組成分布のIn0.1Ga0.9Sb結晶を得ることに初めて成功した。・対流が強く抑制された条件では成長カイネティクスの影響が顕在化したため、特にGaSb(111)A、(111)B面の種結晶上に育成した結晶について、以下の3つの新たな現象が見出された。(1)他の面方位の場合と異なり共に平坦に成長した。(2)溶解量、成長速度に面方位依存性が現れ、いずれも(111)B面の方が(111)A面よりも大きかった。(3)結晶成長速度は成長が進むにつれて極大値を示した後に減少し、かつそれらの成長速度の差が大きくなった。・結晶格子モデルに基づく考察により、(111)A、B面の成長・溶解過程の違いは(111)Aと(111)面では、Ga原子とSb原子の総数は同じだが結晶格子の単位胞中の結合数が異なることが原因と結論付けられた。・新たに開発した数値シミュレーションの解析結果により、成長界面でのカイネティクスが原料結晶の溶解速度にも影響を与える可能性が示唆された。・なお、本研究で明らかにした溶解・成長界面におけるカイネティクスの差異の詳細な定量的裏付けは上記の結晶格子モデルでは得られない。従って、今後の研究の展開としては、第一原理分子動力学法に基づくミクロおよびメゾスコピックレベルでの大規模計算による本実験成果の再現、そして結晶成長過程のその場観察実験による定量化が必要不可欠と考える。対流が抑制された条件にて、以下の新たな現象が見出された。1)成長結晶中の濃度均一性の向上や欠陥の減少に留まらず、成長量が多く結晶成長の高速化が起こった。この原因は通常条件では密度差対流が原料から成長界面近傍への均等な溶質輸送を阻害することによることが明らかになった。2)成長カイネティクスの影響が顕在化して(111)A、B面の結晶が共に平坦に成長した。また、溶解量、成長速度についても面方位依存性が見られた。原子モデルに基づく考察により、(111)A、B面の成長・溶解過程の違いは単位胞中の結合数が異なることが原因と考えられる。平成26年度末までに強磁場実験および遠心機実験の双方を実施出来た。そしてそれらの実験にて育成結晶の成長量が増大すること、磁場や遠心力の印加の有無にかかわらず原料結晶界面がファセット化することを見出した点は、当初の計画以上の成果を上げている。しかし、遠心機実験による育成結晶の組成制御に課題が残されている。数値シミュレーションによる実験結果の再現性を高めるために、成長カイネティクス係数の面方位依存性に加えてステップ密度依存性、そして原料結晶の溶解界面においてもカイネティクス係数を考慮したモデルを検討する。
寝たきりとなる過程の解明および老化予防介入プログラムの効果

本研究の目的は、地域高齢者を対象とした縦断研究および介入研究により、高齢者が寝たきりとなる過程を解明するとともに、老化予防介入プログラムが地域高齢者の各種健康指標に及ぼす影響を明らかにすることにあった。まず、秋田県南外村の65歳以上の自立高齢者601名を6年間追跡し,BADLおよびIADL障害の新規発生の予測因子を明らかにした。BADLの障害では身体・医学的要因の関与が強かったが、IADL障害では心理・社会的要因の関与も重要であった。両者に共通する予測因子は、年齢、就労状況、睡眠時間、健康度自己評価、知的能動性および社会的役割、歩行能力などの体力水準、咀嚼力、入院歴、血清β_2-microglobulinであった。次に、新潟県与板町の65歳以上の地域高齢者1,544人を2年間追跡し、移動能力で分類された二つのタイプの閉じこもり(タイプ1、2)が活動能力の変化に及ぼす影響や、閉じこもりの新規発生の予測因子を明らかにした。タイプ2閉じこもりの、活動能力障害の新規発生に対する相対危険度は、歩行障害2.30(95%CI,1.14-4.61)、IADL障害2.85(同1.20-6.82)、ADL障害1.63(0.87-3.06)、認知機能障害3.05(1.06-8.78)であった。タイプ1発生の予測因子は身体・心理的要因(歩行機能、認知機能など)が、タイプ2発生のそれは心理・社会的要因(ソーシャルネットワーク、認知機能など)があげられた。最後に、秋田県南外村の高齢者約1,400人を対象として、栄養と運動の複合プログラム(老化予防)による介入事業を1年間展開し、対象者全体における介入前後の推移および集中介入群(107人)と一般介入群(377人)との比較を行った。その結果、運動習慣の定着、肉類や油脂類の摂取頻度の改善、血液学的栄養指標の改善、体力(歩行速度など)の維持、抑うつ度の改善などの介入効果を確認した。本研究により、高齢者の生活機能障害が老化に伴う心身機能(認知、咀嚼、歩行機能など)の低下や生活像(閉じこもり)により大きく影響をうけていることや、老化に伴う心身機能の低下や生活像は、外部からの働きかけによるライフスタイルの修正で予防や改善が可能であることが明らかとなった。1.縦断研究による高齢者の寝たきりとなる過程の解明1)既存データの分析秋田県N村に住む65歳以上の地域在宅高齢者を対象とした縦断研究のデータをもちいて,1992年のベースライン調査時に基本的ADL(BADL)および手段的ADL(IADL)の両者とも自立していた高齢者601名を6年間追跡し,BADLあるいはIADL障害の発生に関わる要因をCoxの比例ハザードモデルを用いて解析した.

BADLの障害では身体・医学的要因の関与が強かったが,IADL障害では心理・社会的要因も重要であった.両者に共通する予測因子は,年齢(高い),就労(なし),睡眠時間(8時間以上),健康度自己評価(低い),知的能動性および社会的役割(低い),歩行速度を中心とした4つの体力水準(低い),咀嚼力(低い),過去一年間の入院歴(あり),血清β_2-microglobulin(高い)であった.以上の成果は論文投稿中である.2)平成14年度も調査を継続N村に住む65歳以上の全高齢者1,418人(男589人,女829人)を対象とした健康調査を7月に実施した.医学的健診には1,068人(75.3%),質問紙による面接調査には1,327人(93.6%)が参加した.昨年度から本年度にかけての転帰調査も終了し,高い追跡率が確保できている.2.老化予防をめざした学際的介入プログラムの展開と評価高齢期の低栄養が老化を促進するとの仮説から,低栄養予防の食生活指針を作成し,1996年から当地において行政や地域組織を連携して栄養改善活動を行ってきた.平成14年度は,下肢筋力および歩行機能の向上のための事業を追加した.前者の介入研究の成果については論文投稿中である.3.新たな研究フィールドの設定新潟県Y町にもフィールドを開拓し、N村では不十分であった慢性疾患の新規発症の特定、認知機能や社会活動性指標を含め,高齢期の新たな健康問題(痴呆、閉じこもり、など)が研究できるようにした。ベースライン調査はすでに平成12年度に実施され高い参加率が得られていたが、平成14年10月に2年後の追跡調査を実施し,約1,500人(91.3%)から応答があった.本研究は地域在宅高齢者を対象とした縦断研究および介入研究により、高齢者が寝たきりとなる過程を解明することと、老化予防をめざした学際的な介入プログラムが地域高齢者の各種健康指標に及ぼす影響を明らかにすることを目的にしている。研究事業の2年目にあたる本年度は、寝たきりとなる過程における「閉じこもり」の関与について分析するとともに、地域における介入プログラムの展開に注力した。新潟県与板町の65歳以上の在宅高齢者1,544人を2年間追跡し、生命予後および活動能力(歩行能力、IADL、ADL、認知機能)の変化を観察した。2年間で81人が死亡、追跡時は入院・入所中が57人、追跡調査拒否88人、その他の理由で調査不能が35人であり、追跡調査に応答したのは1,283人であった。初回調査時の外出頻度と総合的移動能力で分類された二つのタイプの「閉じこもり」(タイプ1とタイプ2)が生命予後や活動能力の変化に及ぼす影響を、性、年齢および初回調査時の慢性疾患の保有個数を調整して検討した。初回調査時にそれぞれの活動能力に障害のない人のみについての検討では、タイプ2閉じこもりが新規の活動能力障害を発生する相対危険度は、歩行障害2.30(95%CI,1.14-4.61)、IADL障害2.85(同1.20-6.82)、ADL障害1.63(0.87-3.06)、認知機能障害3.05(1.06-8.78)であった。次に、秋田県南外村における介入プログラムの展開については、2002年度から「TAKE10!」(高齢期における介護予防のための運動・栄養プログラム)を作成し、これを教材として、行政の保健事業や地域組織活動において、運動習慣の定着と低栄養の予防についての啓発活動を進めてきた。地域高齢者の血清アルブミン値の上昇や運動習慣をもつ人の割合の増加などに効果が現れつつある。本研究は、地域高齢者を対象とした観察型および介入型の前向き研究により、高齢者が寝たきりとなる過程の解明と老化予防プログラムの評価を行うことを目的とした。研究事業の3年目にあたる本年度は、次の3点を明らかにした。
ビ-チロックの残留磁気についての基礎的研究:海洋域の完新世地磁気変動の測定

1試料採取1ー1ビ-チロック定方位試料(総計285個)(1)久米島島尻海岸(2ケ所,10,15個)(7)沖永良部島和泊町与名浜(30個)(2)宮古島東平安名岬(2ケ所,15,16個)(8)沖永良部島知名町大津勘浜(34個)(3)宮古島大浦東海岸(4ケ所,18,11,11,10個)(9)奄美大島笠利町アヤマル崎(35個)(4)沖縄本島大宜味村北東海岸(15個)(10)Heron Island,Australia[別件の国際学術調査中に採取](4ケ所,10,10,10,10個)(5)沖縄本島本部町備瀬(13個)(6)沖縄本島読谷村(12個)1ー2貝・珊瑚(放射性炭素年代測定のため)各サイト5個,総計75個1ー3珊瑚砂(ビ-チロックの磁化機構の実験に使用)奄美大島笠利町アヤマル崎(20Kg)2成果2ー1ビ-チロックの自然残留磁気強度は10^<ー7>10^<ー6>Am^2/Kgであり,常用の磁力計でも精密な測定が可能であることが分った。2ー2久米島,宮古島,沖永良部島,Heron Islandの一部のビ-チロックの自然残留磁気(NRM)の方向が現在の地磁気の方向と有意に異なる方向に非常によく揃った。とくに,久米島の例は交流消磁(60mT)に対してきわめて安定であった。NRM方向の集中度は試料個数の増加によって高めることができるので,『ビ-チロックを用いて海洋域の完新世地磁気永年変化を研究する』という当初の研究目的の基礎が達成できたと考えている。2ー3南北両半球のビ-チロックがそれぞれ上下方向の残留磁気を示したことから,類似した成因をもつSilcreteやCalcreteのようなChemical sedimentsが,測定可能な残留磁気を有し,かつ,過去の地磁気逆転を記録していることは確実であり,Chemical sedimentsの古地磁気という新しい研究分野が開拓できると考えている。2ー4携帯用エンジンカッタ-の開発により,ビ-チロックの定方位試料採取を能率よく行なえるようになった。2ー5現在,交流消磁を継続し,また,人工水流による珊瑚砂中磁性粒子の再配列の実験を行っている。放射性炭素年代は未測定である。1試験採取総計186個の定方位試料,および, ^<14>C年代決定のための具と珊瑚を採取した。(1)久米島島尻海岸(2ケ所,10,15個),(2)宮古島東平安名岬

(2ケ所,15,16個),(3)宮古島大浦東海岸(4ケ所,18,11,11,10個),(4)沖縄本島大宣味村北東海岸(1ケ所,15個),(5)沖縄本島本部町備瀬(1ケ所,13個),(6)沖縄本島読谷村(1ケ所,12個),(7)Heron Island,Queensland,Australia(4ケ所,10,10,10,10)[註(7)は別件の国際学術調査中に採取]2有用な測定結果測定はまだ未終了であるが,Heron Islandと久米島のビ-チロックについて,交流消磁後,NRMの方向が現在の地磁気の方向(I=-55,D=10;I=37,D=-3)と有意に異なる方向(I-40,D0;I+45,D0)にシャ-プに収束した。3成果(1)NRMが現在の地磁気からそれた方向へシャ-プな収束をすることから,本研究テ-マを具体化するための基礎が確保された。本研究をまとめた後,太平洋における完新世の地磁気変動測定を目指したい。(2)ビ-チロックが南北両半球においてそれぞれ上下方向の残留磁気を示したことから,ビ-チロック類似の成因をもつSilcreteやCalcreteのようなChemical Sedimentsが,測定可能な残留磁気を有し,かつ,過去の地磁気逆転を記録できることは確実と言える。私は本成果をもとにしてChemical Sedimentsの古地磁気という新しい研究分野を開拓したいと考えている。1試料採取総計99個の定方位試料,および,放射性炭素裕代測定に用いる貝殻・珊瑚を採取した。また,ビ-チロックの磁化機構(水の浸透による磁性粒子の再配列と考えている)を実験するために,海岸の珊瑚砂を20kg採取した。採取した試料のリストを次に示す。(1)沖永良部島和泊町高里与和浜,30個知名町大津勘浜,34個(2)庵美大島笠利町アヤマル崎上部ビ-チロック,27個下部ビ-チロック,8個海岸の珊瑚砂,20Kg2成果(1)前年度の試料も含めて,すべての試料の自然残留磁気(NRN)をスピナ-磁力計で測定した。その結果,今年度の宮古島・沖永良部島の試料,前年度のHeron Island,Australiaの未測定試料について,一部のNRM方向が極めてよく揃うことが判明し,交流消磁を継続している。このことは,一部のビ-チロックの残留磁気は固結時の地磁気の方向と一致していることを意味している。NRM方向の集中度は試料個数の増加によって高める古とができるので,『ビ-チロックを用いて海洋域の完新世地磁気永年変化を研究する』という根初の研究目的の基礎は確立されたと考えている。(2)試料採取に携帯用エンジンカッタ-を開発し,実用に耐えることを実証した。これは芝刈器を改造しドライタイプのダイヤモンド回転刃をとりつけたもので,回転刃の冷却水を用いないために,水タンクと加圧ポンプが不要となり操作が簡単である。試用の結果,摩擦熱による二次的熱残留磁気の影響が無視できることを確認したので,ビ-チロックの定方位試料を能率よく採取するのに最適である。
マグマ関連ケイ酸塩融体の電気化学的研究

本研究費により、電気化学測定のためのポテンシオスタットと測定のためのコンピューター、および高温発生のためのLaCr【O_3】発熱体による電気炉を購入・作成した。これらの機器を用い、ナトリウムケイ酸塩およびアルカリアルミノケイ酸塩融体中に混入させた少量の金属酸化物の酸化環元平衡を、電位走査法を用いて測定した。金属酸化物として、実験および理論的に塩基度の尺度として適当であることが確められたPbOを用い、種々の【Na_2】O/Si【O_2】比の融体について"Pb°の"析出電位を求め、【Na_2】O-Si【O_2】系について、当研究室において以前に求められた【Na_2】Oの活量に基いた塩基度との関連を調べた。これにより、PbOは典型的な塩基性酸化物であることが示された。次に【Al_2】【O_3】を加えた3成分系融体について同様の測定を行った。これにより、【Al_2】【O_3】成分の増加に伴って、【Pb^(2+)】/PbOの酸化環元電位が高くなることが顕著に示された。このことは、【Pb^+】の活量が【Al_2】【O_3】の量とともに増大することを示しているが、【Al_2】【O_3】が塩基性酸化物であると考えるよりはむしろ、Pbの配位環境の変化によるものと考えるべきであろう。構造化学的な詳しい考察が必要である。本研究のもう一つの目的として、高温下での電気化学測定に伴う諸問題の解決があった。電極系,試料調整,測定系,高温系などに改良が試みられ、いくつかの顕著な改善があった。これらのノウハウの蓄積をふまえて、より広範囲のケイ酸塩融体について、より高温での測定の可能性が、本研究により示されたと考える。
前癌病変における細胞骨格と細胞接着に関する研究

実験動物を用いたものについては計画どおりシリアンゴールデンハムスターにDMBAを用いて頬袋に腫瘍を作製し、組織を採取、試料とした。ハムスターという動物の種差によるものとおもわれるが、抗体による反応性もやや問題となっている、凍結切片を用いるものについては切片作製時に技術上の問題が起きているため、現在再度、切片の作製と抗体を用いて検討を加えている。培養細胞を用いたものは実験動物と同様にDMBAを用いて形質転換させて抗体を用いて染色を行ったが反応性についてやや問題ありと思われるため、現在再度検討を加えている。臨床からの組織を用いたものは凍結固定という条件のため外来との対応がうまくいかず試料数がまだ足りないのが現状であり、もうしばらく期間が必要と思われる。抗体の組織に対する反応は比較的よく凍結切片作製で問題なければ結果は出て来ると思われる。全体的にやや遅れぎみであるが実験動物と培養細胞を用いたものは比較的早期に結果として報告できるものと思われる。
アジアモンスーン形成・変動機構と水資源への影響に関する研究

この国際学術研究は熱帯地域(タイ、チャオプラヤ川流域とボルネオ島熱帯雨林)とチベット高原域を対象に本年度最終四半期に、現地での集中観測と継続観測、ルーティングデータ収集を行った。現地集中観測では、フラックス集中観測として、熱帯雨林内での集中観測(マレーシア、サラワク州のランビル国立公園内のツリータワー),乾燥熱帯雨林での集中観測(タイ、チェンマイのコグマ試験地),スコタイ近郊EGAT120mタワー,二次林、バナナ畑など,で熱水フラックス集中観測を一週間程度ずつ観測を行い、ルーチン観測では明らかにできなかった、乾季の蒸発量を同定することができた。また、EGATタワーでは、同時に潅木林地域での広域蒸発量推定を行うためにゾンデ観測を実施した。これに合わせて係留気球による地表面状態観測、更に土壌水分観測も行った。チベット高原上での既設水文、気象観測地点での観測を継続し、できるだけ欠損の少ない通年のデータセットを完成させるための厳冬季の観測法について、実験室を用いて検討を重ね、特に各センサーの低温時での動作状況、温度依存性について明らかにした。タイ、チャオプラヤ川流域とチベット高原域それぞれについて、現地共同研究者との研究打ち合わせを行った。チベット地域については1月に西安で、熱帯地域のについては3月にバンコクでそれぞれ研究打ち合わせを実施し、現在までの観測状況や解析結果を報告し、最新情報の共有を図とともに、共同研究方法と現地機関によるルーチンデータの収集の具体的方法を決定した。この国際学術研究は熱帯地域(タイ、チャオプラヤ川流域とボルネオ島熱帯雨林)とチベット高原域を対象に本年度最終四半期に、現地での集中観測と継続観測、ルーティンデータ収集を行った。
小数自由度非線形系における量子的干渉性の自発的喪失

窪谷(本人)・岡村・阪上(1995)らが示した量子カオス系による量子的な干渉性の破壊についての研究は、小数自由度系力学系においても、非線形性によるカオス性が存在することを暗示している。本研究の目的は、状況証拠によらず、それを明示的に検証することにある。まず、発表論文、阪上・窪谷(本人)・岡村(1996)では、カオス性として系の回帰時間に注目し、2自由度キック回転子と呼ばれるモデルで長時間積分をおこなった。状態に回帰性がみられず、すくなくともエルゴード的な振舞いをしていることがわかった。現在、2自由度キック回転子の時間発展を1次元に縮約し、1次元のダイナミックスとみなして、一次元のキック回転子と位相空間の運動としての違いを比較している。それは、縮約された1次元がどのように働くか解釈するためである。カオス性は縮約された状態に貯えられ、それが跳ねかえって来て、ランダム力(拡散項)として記述されるかどうかを検証している。さらに、その拡散性が干渉性を壊し、残りの注目している自由度にカオス的な古典運動を誘発するかどうかを明らかにすることも意図している。上述の数値実験のモデルの他に、Arnold Catと呼ばれるカオス系を用いた計算も検討している。量子論的なグリーン関数が解析的に積分可能となるので、数値実験の結果の理解を深めるモデルとして有効と考え研究中である。
聴覚・視覚の複数レベル実時間情報統合の研究

今年度は、大容量ディスク装置を始めとする研究用機材の整備を重点的に行った。本研究のテストベッドとなるロボットは、和歌山大学石黒教授開発のReplieというヒューマノイドを使用する予定であり、耳の設計や機材の検討を行ったが、完成が間に合わなかった。Replieの代替として科学技術振興事業団北野共生システムプロジェクトの上半身ヒューマノイドSIGを使用した。主な研究項目は以下の通りである。1.聴覚的中心窩-混合音から音声分離を行う方向通過型フィルタの方向依存性を評価した結果、正面方向と真横方向とでは4倍以上の精度の違いがあることが判明した。この現象は、人間の視覚で中心の解像度が高く、周辺は解像度が劣るという中心窩(fovea)に相当しており、『聴覚的中心窩(auditory fovea)』と名付けた。話者や音源に正対して聞く機能を実現するために、聴覚的中心窩を積極的に活用した注意制御システムをロボットに実装中である。2.話者識別・検証と顔識別・検証の相互作用-顔識別の結果から話者検証を行い、逆に、話者識別の結果から顔検証を行うという情報統合のためのアーキテクチャを検討した。ただし、話者識別・検証の性能が顔識別・検証のそれよりも相当悪いので、両者の統合による効果が得られていない。3.混合音からの音声分離と話者識別・音声認識-現在、混合音から抽出した音声に対して、話者識別と音声認識の予備実験を行っているが、使用している話者識別システム(Juno)と音声認識システム(Julian/Julius)単体の性能が悪いことが判明した。このため、音声認識システムについては、音響モデルを構築するために、できるだけ雑音の少ないデータの収録と収録データから分離した音声の人手によるラベル付けを行っている。また、Junoについては、詳細な性能評価を行い、機能が不足している部分の洗い出しを行い、使用機材のためのパラメータ設定のチューニングを進めている。
イスラエルにおける宗教考古学研究

エン・ゲヴ遺跡はイスラエルの北東部,ガリラヤ湖の東岸に位置する。海抜標高はマイナス約200mである。遺跡の東にはゴラン高原が迫る。このエン・ゲヴ遺跡は東西120m,南北250mほどの範囲で高まりになっているが,高さが5mたらずで,典型的なテルとはいえない。遺跡の北端が最も高く,これまでからアクロポリスあるいは城塞であろうと推定されていた。1961年には小規模ながら,第1回目の発堀調査がB・マザールらイスラエル考古局のメンバーによって,行われ,その結果,この地には紀元前10世紀前半期に城壁をめぐらせた都市が建設されたことが明かとなった。この上層には紀元前8世紀前半までの間に5層が累積している。今回の3カ年にわたる調査では遺跡の北端,すなわちアクロポリスと推定されている高みの東斜面を中心にトレンチを設け,合計487m^2を発堀した。その結果,鉄器時代に属する2層,ヘレニズム時代の1層,およびそれ以後の1層をあわせて4つの文化層が確認できた。ヘレニズケ時代以降の遺構としては,建物の基礎にあたる石積みの列で,長方形あるいは方形区画した建物が見いだされた。石列は幅約80cm,高さ約50cmほどのものが普通である。これらの石列は磁北より東に約17度振れている。当時この近くにあったデカポリスに1つ,古代都市ヒッポスとの関係も考えられる。鉄器時代の建物として重要なものの1つは列柱式建物である。すなわち,石積みの基礎石列で区画した東西に長い平面長方形の建物の中に,長軸方向に2列の石柱列を並列して3区分した形式のものである。建物の大きさは長さ17.5m,幅9.2mある。こうした建物と同大の建物が南側にもう1棟並置され,やや薄い隔壁で区分されている。建物の方位は磁北より東に約22度振れる。両方の建物の石柱列は元は1列につき9本づつの石柱が立っていたとみられるが,遺存しているのは合計19本である。石柱には石灰岩を用い建物の石列に玄武岩が用いられているのと対照的である。石柱は方柱状で,高さ約1.2m。1石で構成されるものと2石を積み重ねて高さを揃えたものとがある。この列柱式建物は出土土器から紀元前8世紀のものと考えられている。さらに部分探査により,この建物の下層にも石柱列が見られることから,下層にも同様な列柱建物が埋っているとみられる。しかし,上層の建物跡を保存する必要があり,調査期間に制限があったため,広い範囲にわたって確認できていない。一方,トレンチ東端で南北方向の巨大な石積みが2列見いだされた。これは二重の壁によって構成したケースメト・ウォールと呼ばれる城壁と考えられる。調査では少なくとも10mにわたって連続していることを確かめた。積まれた石材は約50cmの大きさのものが多い。この壁はそれぞれ幅1.8m,高さ3.3mはあり,両方の壁の間隔は下部で1.5m,上方で1.8mある。また,両者の間の底には石が敷かれている。城壁の外側は,壁の石積みを守る様に土を斜めに盛り上げたランパートが形成されている。城壁の外面から壁に沿って80cmの幅で犬走り状の礫敷きが施されていた。さらに,土層断面の観察より,城壁外面には漆喰を塗っていたことが分かった。城壁の時期は紀元前10世紀に比定しうる。城壁外面の漆喰塗りが確認できたのは,パレスチナ考古学上重要な成果である。以上にように,この遺跡は紀元前10世紀に建設され,ヘレニズム時代以降まで続いていたことが分かった。特にケースメト・ウォールは当時の重要な城塞都市のみに築かれていたものである。エン・ゲヴがアラムに対しての前線基地の役割もはたしていたことを物語っている。また,列柱式建物は,これまでイスラエル国内では11遺跡でしか見つかっていない。しかも既知の遺跡のいずれもがそれぞれの地域における拠点的な都遺跡である。この点で対アラムの基地として建設されたとみられるエン・ゲヴも重要な都市であった。エン・ゲヴは紀元前8世紀まで存続し,おそらくアッシリヤのティグラト・ピレセルIII世によって滅ぼされたと推定される。エン・ゲヴ遺跡が旧約聖書の列王記に伝える古代都市アフィックにあたるであろうことはすでに聖書地理学的研究により,Y.アハロニーが指摘しているが,今回の発堀によってその推測をほぼ確定したといえる。

今回の3カ年にわたる調査では遺跡の北端,すなわちアクロポリスと推定されている高みの東斜面を中心にトレンチを設け,合計487m^2を発堀した。その結果,鉄器時代に属する2層,ヘレニズム時代の1層,およびそれ以後の1層をあわせて4つの文化層が確認できた。ヘレニズケ時代以降の遺構としては,建物の基礎にあたる石積みの列で,長方形あるいは方形区画した建物が見いだされた。石列は幅約80cm,高さ約50cmほどのものが普通である。これらの石列は磁北より東に約17度振れている。当時この近くにあったデカポリスに1つ,古代都市ヒッポスとの関係も考えられる。鉄器時代の建物として重要なものの1つは列柱式建物である。すなわち,石積みの基礎石列で区画した東西に長い平面長方形の建物の中に,長軸方向に2列の石柱列を並列して3区分した形式のものである。建物の大きさは長さ17.5m,幅9.2mある。こうした建物と同大の建物が南側にもう1棟並置され,やや薄い隔壁で区分されている。建物の方位は磁北より東に約22度振れる。両方の建物の石柱列は元は1列につき9本づつの石柱が立っていたとみられるが,遺存しているのは合計19本である。石柱には石灰岩を用い建物の石列に玄武岩が用いられているのと対照的である。石柱は方柱状で,高さ約1.2m。1石で構成されるものと2石を積み重ねて高さを揃えたものとがある。この列柱式建物は出土土器から紀元前8世紀のものと考えられている。さらに部分探査により,この建物の下層にも石柱列が見られることから,下層にも同様な列柱建物が埋っているとみられる。しかし,上層の建物跡を保存する必要があり,調査期間に制限があったため,広い範囲にわたって確認できていない。一方,トレンチ東端で南北方向の巨大な石積みが2列見いだされた。これは二重の壁によって構成したケースメト・ウォールと呼ばれる城壁と考えられる。調査では少なくとも10mにわたって連続していることを確かめた。積まれた石材は約50cmの大きさのものが多い。この壁はそれぞれ幅1.8m,高さ3.3mはあり,両方の壁の間隔は下部で1.5m,上方で1.8mある。また,両者の間の底には石が敷かれている。城壁の外側は,壁の石積みを守る様に土を斜めに盛り上げたランパートが形成されている。城壁の外面から壁に沿って80cmの幅で犬走り状の礫敷きが施されていた。さらに,土層断面の観察より,城壁外面には漆喰を塗っていたことが分かった。城壁の時期は紀元前10世紀に比定しうる。城壁外面の漆喰塗りが確認できたのは,パレスチナ考古学上重要な成果である。以上にように,この遺跡は紀元前10世紀に建設され,ヘレニズム時代以降まで続いていたことが分かった。特にケースメト・ウォールは当時の重要な城塞都市のみに築かれていたものである。エン・ゲヴがアラムに対しての前線基地の役割もはたしていたことを物語っている。また,列柱式建物は,これまでイスラエル国内では11遺跡でしか見つかっていない。しかも既知の遺跡のいずれもがそれぞれの地域における拠点的な都遺跡である。この点で対アラムの基地として建設されたとみられるエン・ゲヴも重要な都市であった。エン・ゲヴは紀元前8世紀まで存続し,おそらくアッシリヤのティグラト・ピレセルIII世によって滅ぼされたと推定される。
体細胞寿命および新旧細胞間相互作用の解析

機能分化した細胞を生体内で不可逆かつ選択的に標識することで生涯追跡する技術を開発し、細胞寿命や分化、細胞の入れ替え速度、新旧細胞間相互作用を時間的要素を加えて解析する。これまで生まれた時期の区別なく解析されてきた細胞の機能的役割について、細胞年齢との関係性、あるいは形成時期が異なる細胞間における相互作用や競合を調べる。本研究では抗体産生機能を有したB細胞を対象に研究開発と解析を行うことで免疫記憶の成り立ちと抗体選択のメカニズムを明らかにする。このような解析を通じて個体生涯における細胞構成の変遷や相互制御を浮き彫りにし、個体老化や生理機能の理解に役立てる。
グリシンと痛覚情報伝達:小胞性GABAトランスポーターヘテロマウスの統合解析

小胞性GABAトランスポーター(VGAT)遺伝子の発現減少により動物にどのような影響を及ぼすか研究を行った。VGAT+/-マウスでは炎症性疼痛の閾値が低下していた。脊髄後角における電気生理学実験では、グリシン性電流の振幅、頻度が有意に減少し、高K+液による刺激実験ではグリシン性電流の増加量はVGAT+/-マウスでは有意に低下していた。以上のことからVGAT+/-マウスにおける炎症性疼痛閾値の低下はグリシン電流の低下によるものと推測された。抑制性シナプス伝達を担うGABAとglycineの放出が減少していると思われる小胞性GABAトランスポーター遺伝子(VGAT)ヘテロマウスを用いて、個体レベルでの脊髄におけるGABAとglycineの役割を解明すべく実験を行っている。今年度はVGATヘテロマウスにおいて疼痛閾値が低下しているという行動実験の結果を踏まえ、電気生理学的な違いはないか検討を行った。マウス脊髄スライス標本を作製し、脊髄後角第II層において直視下にホールセルパッチクランプを行い、微小自発性抑制性シナプス後電流(miniatureIPSC)を測定した。GABA受容体阻害薬であるビククリン(10μM)、グリシン受容体阻害薬であるストリキニン(300nM)をそれぞれスライスに還流させ、GABA性電流、グリシン性電流を同定し、野生型、ヘテロ型間においてそれぞれの電流の頻度と振幅を比較検討した。またシナプス前終末のGABA、glycineが枯渇するように高K液の還流刺激を行い、最大振幅値とchargeを測定し、GABA性電流、グリシン性電流それぞれにおいて比較検討した。Hot plateテストにてVGATヘテロマウスが野生型と比べ潜時の短縮がみられたため、さらなる実験としてグリシン再取り込み阻害剤であるALX-5407を腹腔内投与しグリシンの作用を増強させて潜時が濃度依存性に延長するか、3mg/kg、5mg/kgをそれぞれ投与し検討を行った。抑制性シナプス伝達を担うGABAとglycineの放出が減少していると思われる小胞性GABAトランスポーター遺伝子(VGAT)ヘテロマウスを用いて、疼痛閾値や麻酔感受性の変化について行動実験を行った。VGATヘテロマウスでは熱刺激による疼痛閾値と炎症性疼痛閾値が野生型マウスと比較して低下していることを認めたが、一方でGABA作動性麻酔薬、NMDA受容体拮抗性麻酔薬への感受性に変化はなかった。VGATヘテロマウスではGABA作動性麻酔薬の感受性に野生型と差がないことから、脳内GABAに大きな変化がないことが予想されたため、ヘテロマウスでの疼痛閾値低下は脊髄によるグリシンの放出低下によるものと考えられた為、より詳しく調べるために脊髄電気生理実験を行った。グリシン性シナプス後電流の頻度が減少しており、グリシンの放出低下が予想された。高K液還流によるシナプス前終末からの放出実験をおこなったところ、グリシン性電流では、野生型マウスで電流の著明な増加を認めたが、ヘテロマウスでは2次的な電流増加を認めたが、初期の急激な電流増加は認めなかった。GABAのみが低下しているマウスでは炎症性疼痛閾値に変化はないことからVGATヘテロマウスで認めた炎症性疼痛閾値低下は、VGAT減少によってもたらされるグリシン神経伝達低下によるものと考えられる。今回の研究によって炎症性疼痛治療に対してVGATは新たな治療薬のターゲットとなることが示唆された。以上の成果を日本神経科学で発表し、論文にまとめMolecular Pharmacologyに投稿し、今回掲載予定となった。

GABAのみが低下しているマウスでは炎症性疼痛閾値に変化はないことからVGATヘテロマウスで認めた炎症性疼痛閾値低下は、VGAT減少によってもたらされるグリシン神経伝達低下によるものと考えられる。今回の研究によって炎症性疼痛治療に対してVGATは新たな治療薬のターゲットとなることが示唆された。以上の成果を論文にまとめMolecular Pharmacologyに投稿し、4月に掲載された。また日本麻酔科学会、世界疼痛学会にて報告を行った。これらの成果を踏まえて、研究をさらに発展させるべく、慢性炎症性疼痛モデルを作成し、VGATヘテロマウスと野生型マウスでの変化を調べる研究準備を行っている。VGATヘテロマウスについて疼痛伝達に注目しながら、行動実験(自発性行動の評価、疼痛閾値の評価、麻酔感受性の評価)、電気生理学的実験、基礎実験としてウエスタンブロット法、HPLC法を用いて総合的に実験を行いその成果を論文にできたことによる。24年度が最終年度であるため、記入しない。グリシンを介した鎮痛薬は臨床の場では現在存在しない為、今後は臨床応用につなげるべく実験を行っていく予定である。具体的にはグリシン受容体のサブタイプを部分的に機能遮断することによって疼痛伝達がどのように変化するか、それによってグリシンを介した炎症性疼痛治療薬が可能かどうか、行動実験による疼痛の評価や脊髄性細胞外電位を測定し、検討を行っていく予定である。
偏光紫外ラマン強度差分光法による膜タンパク質の構造解析

配向試料中の紫外発色団の向きを定量的に決定することのできる偏光紫外ラマン強度差分光法を、膜タンパク質に適用できるように、理論的・実験的に拡張・発展させることを目的に研究を行い、以下の成果を得た。1.偏光紫外専用の高性能ラマン分光計を開発し、種々の系に適用して、その性能を確認した。2.代表的な膜タンパク質であるバクテリオロドプシンの配向膜を作製する方法を確立した。3.野生型バクテリオロドプシンおよび189番目トリプトファンをフェニルアラニンに置換したミュータントに偏光紫外ラマン強度差分光法を適用し、189番目トリプトファンのインドール環側鎖の配向状態を決定した。4.バクテリオロドプシンの光反応中間体の一つであるM中間体を低温で補足する方法を確立し、M中間体形成に伴う189番目トリプトファン側鎖の配向方向変化を決定した。5.偏光紫外ラマン強度差分光法を種々の膜タンパク質の静的および動的構造解析に応用するための基礎を確立することができた。6.インフルエンザウイルスの膜タンパク質であるM2イオンチャネルについて、チャンネル活性化に伴うヒスチジンおよびトリプトファン残基の構造変化を調べ、ヒスチジンのプロトン化とヒスチジン・トリプトファン間相互作用がチャンネル活性化機構において重要な役割を果たしていることを明らかにした。この研究により、偏光紫外ラマン強度差分光法を、M2イオンチャネルにも適用するための基礎固めができた。励起レーザー光の偏光面を試料の配向方向に対して平行および垂直にした場合の紫外共鳴ラマン散乱強度の差から、試料分子中の紫外発色団の配向方向に対する傾き角を定量的に決定することのできる偏光紫外ラマン強度差分光法を、膜内在性タンパク質(膜タンパク質)に適用できるように、理論的・実験的に拡張・発展させ、様々の膜タンパク質や膜結合ペプチドの構造解析を行うことが本研究の目的である。この目的を達成するために、以下の研究・開発を行った。1.紫外専用分光器および光学部品を購入し、偏光紫外ラマン強度差分光用システムの作製と改良を行った。再度の改良により、極めて良質の偏光紫外共鳴マンスペクトルを得ることのできるシステムを作製することができた。2.偏光紫外共鳴マンスペクトルから、紫外発色団の配向方向を求めるためのデータ解析法を理論的の定式化し、数値シミュレーションにより、理論式の妥当性を確認した。3.バクテリオロドプシンを高度好塩菌から規定の方法に従い抽出・精製し、種々の条件検討を行った結果、配向膜を作製することができた。また、配向度は吸収分光法を用いて確認した。4.バクテリオロドプシン配向膜の偏光紫外共鳴マンスペクトルを測定した。今後、ミュータントについても測定を行い、それらのスペクトルを総合的に解析することにより、光反応サイクル中での構造変化を明らかにする予定である。配向試料中の紫外発色団の向きを定量的に決定することのできる偏光紫外ラマン強度差分光法を、膜タンパク質に適用できるように、理論的・実験的に拡張・発展させることが本研究の目的である。前年度の予備的研究成果を踏まえ、今年度は以下の研究を行った。1.代表的な膜タンパク質であるバクテリオロドプシンの配向膜を作製する方法を確立した。また、配向度を吸収分光法と偏光可視共鳴ラマン分光法を用いて調べ、高度に(93%以上)配向していることを確認した。2.野生型バクテリオロドプシンおよび189番目トリプトファンをフェニルアラニンに置換したミュータントに偏光紫外ラマン強度差分光法を適用し、189番目トリプトファンのインドール環側鎖の配向状態を決定した。得られた結果は、X線構造解析により求められているものと良い一致を示した。

3.バクテリオロドプシンの光反応中間体の一つであるM中間体を低温で補足する方法を確立し、偏光紫外ラマン強度差分光法をM中間体にも適用することにより、M中間体形成に伴う189番目トリプトファン側鎖の配向方向変化を決定した。4.以上のように、偏光紫外ラマン強度差分光法を種々の膜タンパク質の静的および動的構造解析に応用するための基礎を確立することができた。5.インフルエンザウイルスの膜タンパク質であるM2イオンチャネルについて、チャンネル活性化に伴うヒスチジンおよびトリプトファン残基の構造変化を調べ、ヒスチジンのプロトン化とヒスチジン-トリプトファン間相互作用がチャンネル活性化機構において重要な役割を果たしていることを明らかにした。この研究により、偏光紫外ラマン強度差分光法を、M2イオンチャネルにも適用するための基礎固めができた。
古代ユーラシアの民族移動と気候変動

昨年度につづき、古代ユーラシア草原の遊牧民の民族移動をあとづける資料として銅ふく(釜)に注目し、現在知られているすべての銅ふくをカード化する作業を続行した。カード化にあたっては、形状、大きさ、出土地など10数項目を選び出して、分類の基準とした。また各カードには図・写真をできるかぎり添付するように努めている。旧ソ連や中国で出版された考古学文献では、一般的に遺物の写真が不鮮明で、図の場合には線が単純化され、考古学資料としての価値が大きく損なわれていることが多い。そこで研究代表者をはじめとして各メンバーは、これまでにも(他の科研などで)現地を訪れたときには可能なかぎり遺物の写真を撮影し、現地出版物の欠を補うよう努力してきた。それらの写真がようやく今回の科研で生かされることになったわけである。銅ふくのほかに民族移動をあとづけるものとして、林は大型円墳をとりあげ、6月に開かれた第6回「文明と環境」公開シンポジウムで発表し、その大要を論文にまとめた(『平井尚志先生古稀記念考古学論攷』II)。林は大型円墳の構造を比較研究して、その起源は紀元前8世紀ころユーラシア草原東部に求められ、その後カザフスタンから北カフカス・黒海北岸へと広まっていったことを論証した。菊池は北海道と大陸との交流をテーマとして「銀の道」と題する論文を発表した(『平井尚志先生古稀記念考古学論攷』II)。川玉は車輛の型式の発展を比較研究し、紀元前2千年紀に西アジア文明地帯から草原地帯に入って進歩した車が東アジアに伝わったことを論証した(「古代草原地帯の輻式車輛」『国土舘大学教養論集』35)。