hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
特殊環境下における歯車の負荷能力に関する研究

本研究では,まず低温用歯車衝撃試験機およびパルセ-タを用いて室温および低温(-60°C)下において浸炭焼入れ歯車に対して衝撃および曲げ疲労試験を行って,低温下における浸炭焼入れ歯車の衝撃および曲げ疲労強度について検討を加えた.つぎに高真空用動力循環式歯車運転試験機を用いて種々の材料の歯車に対して大気中および真空中(p=10^<-5> Torr)で運転試験を行い,真空中における歯車の摩擦・摩耗特性,効率などについて検討を加えた.その結果,次のような点が明らかになった.1.低温下における浸炭焼入れ歯車の曲げ疲労強度は室温下の場合よりも大きくなるが,衝撃荷重は逆に小さくなる.2.曲げ疲労強度は室温,低温下のいずれの場合もある一定の有効硬化層厚さで極大値を示し,曲げ疲労強度に対しては最適硬化層厚さが存在するのに対し,衝撃強度は硬化層厚さの増加につれて直線的に減少する.3.歯面の摩擦係数は,S45C歯車の場合には,大気中よりも高真空中の方が大きく,また回転速度の増加,ヘルツ応力の減少につれてわずかに増大する傾向を示すが,SUS440C(MoS_2)歯車およびジュラコン,ナイロン歯車の場合には,大気中と真空中ではほとんど変わらず,また回転速度,ヘルツ応力が変化してもあまり変わらない.4.摩耗重量は,S45C歯車の場合には大気中よりも高真空中の方が小さいが,SUS440C(MoS_2)歯車の場合にはあまり変わらない.本研究により,低温下および真空中における歯車の曲げ疲労強度,摩擦・摩耗特性などが明らかになり,特殊環境下における歯車の強度設計を行うための有用な資料を得ることができた.本研究では,まず低温用歯車衝撃試験機およびパルセ-タを用いて室温および低温(-60°C)下において浸炭焼入れ歯車に対して衝撃および曲げ疲労試験を行って,低温下における浸炭焼入れ歯車の衝撃および曲げ疲労強度について検討を加えた.つぎに高真空用動力循環式歯車運転試験機を用いて種々の材料の歯車に対して大気中および真空中(p=10^<-5> Torr)で運転試験を行い,真空中における歯車の摩擦・摩耗特性,効率などについて検討を加えた.その結果,次のような点が明らかになった.1.低温下における浸炭焼入れ歯車の曲げ疲労強度は室温下の場合よりも大きくなるが,衝撃荷重は逆に小さくなる.2.曲げ疲労強度は室温,低温下のいずれの場合もある一定の有効硬化層厚さで極大値を示し,曲げ疲労強度に対しては最適硬化層厚さが存在するのに対し,衝撃強度は硬化層厚さの増加につれて直線的に減少する.3.歯面の摩擦係数は,S45C歯車の場合には,大気中よりも高真空中の方が大きく,また回転速度の増加,ヘルツ応力の減少につれてわずかに増大する傾向を示すが,SUS440C(MoS_2)歯車およびジュラコン,ナイロン歯車の場合には,大気中と真空中ではほとんど変わらず,また回転速度,ヘルツ応力が変化してもあまり変わらない.4.摩耗重量は,S45C歯車の場合には大気中よりも高真空中の方が小さいが,SUS440C(MoS_2)歯車の場合にはあまり変わらない.本研究により,低温下および真空中における歯車の曲げ疲労強度,摩擦・摩耗特性などが明らかになり,特殊環境下における歯車の強度設計を行うための有用な資料を得ることができた.本研究では,まず試作した低温用歯車曲げ疲労試験機および低温用歯車衝撃試験機を用いて,室温および低温(-60°C)下において硬化層厚さの異なる3種類の侵炭焼入れ歯車に対してパルセータ試験および衝撃試験を行って,低温下における侵炭焼入れ歯車の曲げ疲労強度および衝撃強度について検討を加えた。つぎに,真空用歯車曲げ疲労試験機を用いて,大気中および真空中(p=9×10^<-3>,10^<-3>Torr)においてS45C調質鋼歯車に対してパルセータ試験を行って,真空中における歯車の曲げ疲労強度についても検討を加えた。その結果,低温下における侵炭焼入れ歯車の曲げ疲労強度は室温下の場合よりも大きくなるが,衝撃強度は逆に小さくなること,曲げ疲労強度は室温,低温下のいずれの場合もある一定の有効硬化層厚さ(Hv550に至るまでの表面からの距離)で極大値を示し,曲げ疲労強度に対しては最適硬化層厚さが存在するのに対し、衝撃強度は硬化層厚さの増加につれて直線的に減少すること,および曲げ疲労試験,衝撃試験における歯車のき裂発生位置,低温下のいずれの場合も,Hoferの危険断面近傍であることが明らかになった。また,曲げ疲労限界は大気中と真空中(p≦10^<-3>Torr)でほとんど変わらないが、曲げ疲労の寿命は大気中よりも真空中で長くなり,真空度が高いほど長くなることが明らかになった。次年度以降においては,低温下,真空中におけるパルセータ試験を継続するとともに,真空用動力循環式歯車運転試験機を用いて,真空中における歯車の歯面強度,効率,摩擦係数,摩耗特性などに及ぼすコーティング,材料・熱処理の影響などについても検討を加え,特殊環境下における歯車の負荷能力に関する広汎な設計資料を得ることにつとめる。本研究では、まず試作した低温用歯車衝撃試験機および低温用歯車パルセ-タを用いて室温および低温(-60°C)下において浸炭焼入れ歯車に対して衝撃および曲げ疲労試験を行って、低温下における浸炭焼入れ歯車の曲げ疲労強度に及ぼす衝撃荷重の影響について検討を加えた。

つぎに試作した高真空用動力循環式歯車運転試験機を用いてS45C調質鋼歯車に対して大気中および真空中(p=10^<-5> Torr)で、種々の運転条件下で運転試験を行い、真空中における歯車の摩擦係数、効率などについて検討を加えた。その結果、次のような点が明らかになった。1.室温下で衝撃荷重を1回作用させた場合の室温、低温下での曲げ疲労限度は、衝撃荷重が小さい場合(衝撃破壊限度荷重の80%程度以下)には衝撃荷重を作用させない場合とほとんど変わらないが、大きい場合にはかなり減少する。2.低温下で衝撃荷重を1回作用させても、その荷重値が衝撃破壊限度荷重の範囲内であれば曲げ疲労強度はほとんど影響を受けない。3.真空中(p=10^<-5> Torr)における歯車の歯面間の摩擦係数は、大気中の場合よりもかなり大きい。また大気中、真空中のいずれにおいても摩擦係数は回転速度の増大、ヘルツ応力の減少につれてわずかに増大する傾向を示す。4.真空中における歯車の伝達効率は、大気中の場合よりも少し低い、また大気中および真空中のいずれにおいても、伝達効率は回転速度、ヘルツ応力が増加してもほとんど変わらない。次年度においては、真空中における歯車の歯面強度、効率、摩擦係数、摩耗特性などに及ぼすコ-ティング、材料・熱処理の影響などについても検討を加え、特殊環境下における歯車の負荷能力に関する広汎な設計資料を得ることにつとめる。本研究では,まず低温用歯車衝撃試験機およびパルセ-タを用いて室温および低温(-60°C)下において浸炭焼入れの歯車に対して衝撃および曲げ疲労試験を行って,低温下における浸炭焼入れ歯車の衝撃および曲げ疲労強度について検討を加えた.つぎに高真空用動力循環式歯車運転試験機を用いて種々の材料の歯車に対して大気中および真空中(p=10^<-5>Torr)で運転試験を行い,真空中における歯車の摩擦・摩耗特性,効率などについて検討を加えた.その結果,次のような点が明らかになった.1.低温下における浸炭焼入れ歯車の曲げ疲労強度は室温下の場合よりも大きくなるが,衝撃荷重は逆に小さくなる.2.曲げ疲労強度は室温,低温下のいずれの場合もある一定の有効硬化層厚さで極大値を示し,曲げ疲労強度に対しては最適硬化層厚さが存在するのに対し,衝撃強度は硬化層厚さの増加につれて直線的に減少する.3.歯面の摩擦係数は,S45C歯車の場合には,大気中よりも高真空中の方が大きく,また回転速度の増加,ヘルツ応力の減少につれてわずかに増大する傾向を示すが,SUS440C(MoS_2)歯車およびジュラコン,ナイロン歯車の場合には,大気中と真空中ではほとんど変わらず,また回転速度,ヘルツ応力が変化してもあまり変わらない.4.摩耗重量は,S45C歯車の場合には大気中よりも高真空中の方が小さいが,SUS440C(MoS_2)歯車の場合にはあまり変わらない.本研究により,低温下および真空中における歯車の曲げ疲労強度,摩擦・摩耗特性などが明らかになり,特殊環境下における歯車の強度設計を行うための有用な資料を得ることができた.
結晶中の規則ナノ空間を活用した電子物性の探索

本研究では、自然に存在する結晶の規則構造をうまく活用した新規物性の探索および解析を主な目的としている。2008年、当研究グループで、鉄系超伝導体LaFeAsO_<1-x>F_xが発見され、銅酸化物超伝導体に続く第二の高温超伝導化合物として、高Tc化、新物質探索、メカニズム解明などのために世界的な研究がおこなわれている。しかし、最近では、Tcの上昇や新物質の発見に関して大きな進展が見られておらず、更なる進歩のためには、結晶構造や電子構造を考慮した物質探索が必要だと考えられる。発見の当初から、超伝導層であるFeAs層の結晶構造がTcと相関しているという説がいくつかあり、構造パラメータとTcの関係について整理・検証して日本物理学会誌に報告した。このFeAs層の構造に着目し、我々のグループで発見されたCaFeAsFという物質が、高Tcに適した構造であることをいくつかの学会で報告し、また、その実現を目指して合成にも取り組んだ。加えて、本年度は上記した停滞状況を打破を目指し、新しい結晶構造を持つ鉄ヒ化物の探索に取り組んだ。その結果、鉄系超伝導に必須であるFeAs層を有した新物質を合成することに成功した。ドーピングが難しく、まだ超伝導の発現には至っていないが、高Tcに適したFeAs層の構造を持っており、今後、構成元素等の改良などにより新たな高温超伝導物質として研究の発展に寄与すると期待される。我々の研究グループでは、結晶中にかご状の構造(ケージ)を持ったセメント化合物12CaO・7Al_20_3(C12A7)に注目し、そのケージに様々な活性陰イオン(H^-,O^-)や電子などを閉じ込めることによって、紫外線誘起伝導性を持たせたり、典型的な絶縁体を金属や超伝導体にするなど、これまでにない新しい機能性を開拓してきた。このような興味深い性質は、やはりそのユニークな結晶構造に由来する。このような陰イオンが実際にケージ内に包接されていることを実証し、また様々な陰イオンがケージに包接可能な理由を探るために、様々な陰イオンを包接したC12A7の結晶構造をMEM/Rietveld解析と呼ばれる手法によって研究してきた。ケージに最大限に電子を包接させた、金属的挙動を示すC12A7の結晶構造解析では、そのユニークな物性の起源に迫る非常に興味深い結果を得ることができた。それに引き続き、今年度はO^<2->およびOH^-イオンを包接したC12A7の結晶構造を解析し、それらの結果を比較することで、価数の異なる陰イオンがケージ骨格に及ぼす影響やその陰イオンのケージ内分布を明らかにすることを試みた。この解析の結果、O^<2->とOH^-を包接させた場合では、その価数の違いに起因して、それぞれケージの変形の仕方や陰イオンのケージ内での安定位置が異なることが明らかとなった。この研究結果は、C12A7のO^<2->イオン伝導性やOH^-イオンの安定性を理解する上で、またその他の陰イオンの包接を考える場合にも有益な情報となると考えている。本研究では、様々な結晶の構造をうまく活用した新規物性の探索および解析を主な目的としている。昨年の二月に、本研究室において鉄をベースとした新しい高温超伝導体LaFeAsO_<1-x>F_x(Tc=26K)が発見され、世界的な注目を浴びた。以来、集中的な研究が行われ、三ヶ月後には中国の研究グループが、SmFeAsO_<1-x>F_xでTcが55Kまで上昇したことを報告した。鉄系超伝導体のTcがBCS理論の上限である40Kを超えたことで、銅酸化物に続く第二の高温超伝導体として、そのメカニズムの解明や更なる特性の改善が急がれている。我々は、LaFeAsOの電気抵抗が低温で異常な挙動を示すことに目をつけ、この物質の低温粉末X線構造解析を行った。その結果、LaFeAsOの母物質は、低温で正方晶から斜方晶へと構造相転移を起こすことが明らかになった。一方、F置換した超伝導体では、構造相転移は起こらず、超伝導相では相転移が抑制されていることがわかった。また、LaFeAsOの第一原理計算から、斜方晶の結晶構造をとることで、Fe上のスピンがストライプ型に秩序化し、反強磁性相が安定となることが導かれた。銅酸化物系の母物質も反強磁性を示し、またその高温超伝導には反強磁性ゆらぎが関係していると考えられていることから、鉄系高温超伝導の発現にも似たメカニズムが関係していることが示唆される。今後の研究に期待が持たれる。我々は、新物質の合成にも取り組んだ。LaFeAsOと同じ構造を持つ、CaFeAsFとSrFeAsFの合成に世界で初めて成功し、Fe位置の一部をCo原子で置換することで、CaFeAsFでTc=22K、SrFeAsFでTc=4Kの超伝導を確認した。次に、AeFeAsFの構造解析を行い、CaFeAsFのFeAs層中のFeAs_4四面体の形は正四面体に近い一方、SrFeAsFのFeAs_4四面体は正四面体から離れた形であることを確認した。これより、FeAs_4四面体の対称性がその超伝導特性に重要だとする経験則を裏付けた。

2008年、当研究グループで、鉄系超伝導体LaFeAsO_<1-x>F_xが発見され、銅酸化物超伝導体に続く第二の高温超伝導化合物として、高Tc化、新物質探索、メカニズム解明などのために世界的な研究がおこなわれている。しかし、最近では、Tcの上昇や新物質の発見に関して大きな進展が見られておらず、更なる進歩のためには、結晶構造や電子構造を考慮した物質探索が必要だと考えられる。発見の当初から、超伝導層であるFeAs層の結晶構造がTcと相関しているという説がいくつかあり、構造パラメータとTcの関係について整理・検証して日本物理学会誌に報告した。このFeAs層の構造に着目し、我々のグループで発見されたCaFeAsFという物質が、高Tcに適した構造であることをいくつかの学会で報告し、また、その実現を目指して合成にも取り組んだ。加えて、本年度は上記した停滞状況を打破を目指し、新しい結晶構造を持つ鉄ヒ化物の探索に取り組んだ。その結果、鉄系超伝導に必須であるFeAs層を有した新物質を合成することに成功した。ドーピングが難しく、まだ超伝導の発現には至っていないが、高Tcに適したFeAs層の構造を持っており、今後、構成元素等の改良などにより新たな高温超伝導物質として研究の発展に寄与すると期待される。
生物的自己組織システムにおける自己崩壊過程の発生機構とその制御に関する研究

本研究の目的は、増殖し、修復しうる自己組織システムをセル・オートマトンによって表現し、自己組織と自己崩壊の過程がどのように関連し合っているかを計算機実験によって調べることである。そこで、生物システムの発生過程を、自己増殖セル・オートマトンによって表現する。各セルには、同一な遺伝子のセットを仮定する。セルの分化状態は、遺伝子セットの活性化状態のパターンによって表現することができる。おのおのの遺伝子は、お互いに複雑なネットワークを介して相互作用をしているので、ここではすべての遺伝子がランダムに相互作用していると仮定する。初期条件としては、1つのセルを選ぶ。あらかじめ、決められた遺伝子の活性化状態になると、1つのセルが分裂をおこし、2つの同一なセルを生成するとする。遺伝子は、ランダムに突然変異を起こしているとする。また、その結果、ある決められた変異パターンになると、セルが死ぬか、もしくは自己修復をしてセルの死を免れるとする。(ここでは、セルレベルの時間スケールと、セル集団レベルの時間スケールが異なっている。)しかし、この自己修復率は、必ずしも完壁ではなく、そのために自己修復の結果かえって、突然変異率が上昇する場合も考えられる。こうして、変異した遺伝子を持ったセルが、まわりのセルとの協調性を失ってしまうと、がん化した状態に発展する。こうして、セルレベルの死の回避が、組織レベルの崩壊を引き起こすことが明らかになった。つまり、自己組織過程と自己崩壊過程は、時間と空間の多重性のために因果律として結ばれることになるのである。このような視点は、がんはもとより、老化、死といった現代生命科学が抱える大問題に対し、新たな展開を促すことと期待される。
リボザイムを用いた、腫瘍性細胞増殖に関わるras癌遺伝子の機能解析

本研究は、リボザイム(RNA酵素)を用いてras癌遺伝子発現を特異的に抑制することにより、細胞レベルおよびin vivo腫瘍組織レベルでのras癌遺伝子の機能を明らかにするものであり、以下の実績が得られた。活性型K-ras遺伝子mRNAを標的とするリボザイム(anti-K-ras Rz)を作成し、活性型遺伝子を有するヒト膵癌Capan-1細胞に遺伝子導入したところ、K-ras発現の特異的抑制がみられ、増殖速度も52%と遅延した。Anti-K-ras RzをアデノウイルスベクターによりCapan-11膵癌細胞に感染導入したところ、活性型K-ras遺伝子発現抑制に続き、bc1-2発現の著明な減弱、細胞のアポトーシス亢進と増殖抑制が確認された。リボザイムによるK-ras発現抑制がbcl-2発現減弱を介してアポトーシスを誘導したと考えられた。in vivoでCapan-1膵癌腫瘍マウス異種移植系にアデノウイルスでanti-K-ras Rzを感染導入したところ、リボザイム導入腫瘍では、35%(7/20)の腫瘍が完全に消失した。この結果は、in vivoでも活性型rasによるアポトーシス抑制効果が、癌細胞の腫瘍性増殖に関わっていることを始めて明らかにした。活性型ras遺伝子を有するヒト大腸癌SW480細胞にanti-K-ras Rzを遺伝子導入したところ、アポトーシス亢進と分裂期細胞数の減少に加えて、VEGFの発現の低下(90%低下)とthrombospondin-1の発現亢進(80%増加)とが認められた。リボザイム導入SW480腫瘍は、腫瘍生着率が20%と低下し、生着腫瘍の増殖津度も28%と遅延した。活性型rasは、癌微小環境における血管新生関連因子の発現調節を介して血管新生を亢進させ、個体内での腫瘍生着や増殖にも関与していることが示された。ヒト癌で高頻度に点突然変異が認められるK-ras癌遺伝子の変異型mRNAを標的としたリボザイム(anti-K-ras Rz)をデザインし、アデノウイルスベクターに組み込んで、発現させる系を確立した。つまり、(1)ヒト膵癌で、高頻度に求められるK-ras癌遺伝子codon 12突然変異(GGT→GTT)mRNAに対するリボザイム(anti-K-ras Rz)をデザインし、これを発現するアデノウイルスベクター(Ad/anti-K-ras Rz)を作成した。(2)リボザイム発現アデノウイルスベクター(Ad/anti-K-ras Rz)を標的ヒト膵癌細胞(Capan-1細胞)に導入したところ、この導入細胞では変異型K-ras mRNAの発現が特異的に抑制された。経時的観察では、感染後2日目でK-ras mRNA発現抑制効果が最大となった。(3)Ad/anti-K-ras Rzによるリボザイム感染導入細胞では、細胞がアポトーシスとなり、これにより細胞増殖が抑制されることが確認された。(4)Ad/anti-K-ras Rzによるリボザイム感染導入細胞では、bcl-2蛋白発現の抑制ならびにDNAラダーが認めらた。これらのことより、Ad/anti-K-ras Rzはヒト膵癌の変異型K-ras mRNAを特異的に抑制し、その下流に位置するbcl-2発現抑制を介して、細胞をアポトーシスへと誘導し、細胞増殖抑制効果を示すものと判断された。

活性型K-ras遺伝子mRNAを標的とするリボザイム(anti-K-ras Rz)を作成し、アデノウイルスベクター内に組み込んだ(Ad/anti-K-ras Rz)。マウス異種移植系で活性型K-ras遺伝子を有するCapan-1膵癌腫瘍を作成し、Ad/anti-K-ras Rzを感染導入したところ、リボザイム導入Capan-1腫瘍ではアポトーシス亢進と増殖抑制が観察され、導入後1週間程度で35%の腫瘍が完全に消失した。この結果は、in vivoで活性型ras遺伝子発現によるアポトーシス抑制効果が、癌細胞の腫瘍性増殖に関わっていることを始めて明らかにした。活性型ras遺伝子を有するヒト大腸癌SW480細胞にanti-K-ras Rzを遺伝子導入したところ、アポトーシス亢進と分裂期細胞数の減少に加えて、血管新生因子VEGFの発現の低下(90%低下)と血管新生抑制因子thrombospondin-1の発現亢進(80%増加)とが認められた。リボザイム導入SW480腫瘍は、腫瘍生着率が20%と低下し、生着腫瘍の増殖速度も28%と遅延した。活性型ras遺伝子発現は、癌微小環境における血管新生関連因子の発現調節を介して血管新生を亢進させることにより、個体内での腫瘍生着や増殖にも関与していることが示された。以上のように、リボザイムを用いた遺伝子発現制御法で、アポトーシス抑制と腫瘍血管新生を介して腫瘍性増殖をになうというin vivoでの活性型ras遺伝子の新しい機能が解明された。今後、リボザイムを用いて活性型ras遺伝子を分子標的とする遺伝子治療の開発も期待される。
Decoy DNAによるTh1/Th2サイトカインの発現調節と免疫応答制御の検討

免疫応答を制御するサイトカインの産生制御機構の解析は、免疫応答の制御機構のみならず、自己免疫疾患や感染症に対する治療法の開発においても重要な課題である。そこでまず、IL-18刺激によるIL-13産生制御に関わる転写制御のresponsive-elementsの同定を行った。すでにクローニングしたヒトIL-13遺伝子の上流約1kbのDNA断片を用いて、5'-末端から一定領域を欠失させた変異体を作製した。これらのDNAをルシフェラーゼ試験用ベクターに連結し、IL-18刺激でIL-13を産生するマウス胸腺腫細胞、7(3)H細胞、に導入して、IL-18刺激によるルシフェラーゼの発現誘導を検討した。その結果、転写因子の一つであるGATA-3が結合する塩基配列が含まれる領域を欠失させた変異体では、ルシフェラーゼ発現誘導能が失われた。GATA-3を発現しないマウスNK細胞株、LNK細胞はIL-18反応性を示したが、IL-13を産生しなかった。しかしLNK細胞にGATA-3遺伝子を導入すると、IL-18依存性IL-13産生が誘導された。次に、IL-18依存性IL-13産生のシグナル伝達を検討した。7(3)H細胞では、MEKキナーゼ阻害剤の濃度に依存的なIL-13産生の低下が示されたが、p38MAPキナーゼ特異的阻害剤では、それが認められなかった。以上から、IL-18刺激は、p38MAPキナーゼを介してNF-κBへ伝達される従来の経路とは異なる、MEKからp38以外のMAPキナーゼ、例えばSAPKなど、を介してGATA-3に伝達される新たなシグナル伝達経路の存在が明らかとなり、IL-13遺伝子発現を誘導していることが示唆された。しかし、Decoy DNAの細胞内導入を効率良く行なうことができなかった。今後、このDecoy DNA導入に最適な実験条件を検討した上で、サイトカイン産生制御を検討する予定である。IL-13転写制御に関わるresponsive-elementsの同定を行った。すでにクローニングしたヒトIL-13遺伝子の上流約1kbのDNAを用いて、5'-末端から一定領域を欠失させた欠損変異体を作製した。これらのDNAをルシフェラーゼ試験用ベクターに連結し、IL-2とIL-18の共刺激でIL-13を産生する7(3)H細胞に導入し、サイトカイン刺激で誘導されるルシフェラーゼ活性を検討した。その結果、翻訳開始点より-166塩基から-124塩基の領域を欠失させた変異体ではルシフェラーゼ発現誘導能が失われた。この領域には転写因子の一つであるGATA-3が結合する塩基配列を含んでいた。IL-18刺激でIFN-γを産生するがIL-13を産生しないLNK細胞では、GATA-3を発現していなかった。そこで、LNK細胞にGATA-3遺伝子を導入すると、IL-18刺激によってIL-13も産生された。以上から、IL-18刺激によるIL-13遺伝子発現にはGATA-3が重要な役割を担っていることが示唆された。現在、部位特異的突然変異法によってGATA-3の結合部位を持たない変異体を作製し、このDNAのルシフェラーゼ活性誘導を検討している。7(3)H細胞を用いて、IL-18受容体からGATA-3活性化に至るシグナル伝達経路を薬理学的に検討した。現在までに、MEKキナーゼ阻害剤に対しては濃度依存的なIL-13産生の低下を示したが、P38MAPキナーゼ特異的阻害剤ではこれが認められなかった。以上から、7(3)H細胞では、IL-18受容体からのシグナルは、MEKからp38以外のMAPキナーゼ、例えばSAPKなど、によって伝達されていることが示唆された。現在、LNK細胞や末梢のNK細胞を用いて同様の検討を行っている。

以上から、IL-18刺激は、p38MAPキナーゼを介してNF-κBへ伝達される従来の経路とは異なる、MEKからp38以外のMAPキナーゼ、例えばSAPKなど、を介してGATA-3に伝達される新たなシグナル伝達経路の存在が明らかとなり、IL-13遺伝子発現を誘導していることが示唆された。しかし、Decoy DNAの細胞内導入を効率良く行なうことができなかった。今後、このDecoy DNA導入に最適な実験条件を検討した上で、サイトカイン産生制御を検討する予定である。
持続可能な開発指標（SDGｓ）と地域住民を含んだ観光まちづくり：首里景観形成地域

近年、我が国では、観光立国として様々な政策が行われ、外国人観光客数がめざましい勢いで伸びている。観光地が成熟する過程では、地域への様々な影響(経済、社会、文化、自然環境へのプラスとマイナスの影響)がもたらされる。観光地経営を担う観光地経営や計画に携わる機関(DMOなど)は、観光が地域にもたらすマイナスの影響をいかにコントロールしながらプラスの影響もたらすかが、持続可能なまちづくりの鍵となる。本研究では、住民の観光に対する態度の研究を、国際的な観光地となってきた首里景観形成地域で行い、観光とSDGs(国連の持続可能な開発指標)との関係を明らかにし、持続可能な観光まちづくりを推進する。
黄色ブドウ球菌臨床分離株における莢膜の本態

黄色ブドウ球菌は、血中より分離された株では90%が莢膜を保有しているとされているが、一般的にいわれている莢膜の抗食菌作用については疑問視されている。黄色ブドウ球菌の莢膜の血清型は11に型別されているが、臨床分離株のほとんどはは5型か8型に属している。我々は、血中より分離された莢膜保有株4株について、莢膜の構造を免疫電顕法をもちいて検討した結果、臨床分離株の莢膜は2型莢膜と比べ厚さが薄く、多くは細胞壁タイコ酸を覆い隠すことの出来ない不完全な莢膜であることを確認した。さらに、表層の性質を調べると、完全な莢膜を保有している株でも、著しい疎水性を示していることが分かった。この菌体表層の疎水性は、SDSやトリプシンンでは変化しないがペプシンで親水性に変わることから、タンパクが関与していることが予想され、SDS-PAGEによる解析では、分子量200kDa(CP-PA)と160kDa(CP-PB)の2種のペプチドが細胞壁に存在していた。そこで細胞壁よりこのタンパクの分離精製を試みた。トリプシン処理細胞壁をリゾスタフィンで可溶化し、Pheny1-Sepharoseカラムにより分画するとCP-PAとCP-PBに分画することができた。CP-PAをIFAと共に家兎に免疫し抗体を作製し、免疫電顕法でその局在を調べると、抗体は、菌体の莢膜表面と強く反応しているのが観察された。このCP-PAは化学分析や電顕的にさらに詳しく検討すると、莢膜多糖と結合した状態で存在していることが予想された。これらの結果から、黄色ブドウ球菌の臨床分離株の莢膜には疎水性タンパクが結合しており、菌体表面の性質を疎水性にするため、貪食細胞の食菌作用に対して抵抗性を示すことが出来ないばかりか、この疎水性莢膜は逆に宿主細胞にたいしての定着因子となっている可能性が示唆された。黄色ブドウ球菌臨床分離株NMは、電顕的に約50nmの莱膜を保有している。しかし、この株は予想と違い表面の性質は疎水性を示しており、SDSやトリプシン処理では変化はないが、ペプシン処理により親水性へと移行することが分かった。そこで、この疎水性を示す莱膜と関連していると考えられるタンパクの分離精製を試みた。NM株より細胞壁を分離し、SDSとトリプシン処理を行った後、リゾスタフィンで可溶化した。精製は、Phenyl Sepharoseカラムを用い、硫酸アンモニウム・エチレングリコールのグラディエントにより溶出分画した。得られたものは、約200kDaのものと約160kDaの2種類であり、それぞれをCP-PAおよびCP-PBと名付けた。CP-PAをアジュバントと共に家兎に免疫して抗体を作製した。この抗体は、細胞壁タイコ酸とは反応せず、CP-PAに特異的であった。電顕的に抗体と反応する局在について検討すると、NM株細胞壁の最外層に反応しているのが観察され、莱膜にこの疎水性タンパクが決挿入していることが示唆された。さらに、精製したCP-PAを解析していくとCP-PAにはタンパクのみならず糖も含まれていることが、糖の定量試験により明らかとなった。これらの結果から、CP-PAは、莱膜多糖と疎水性タンパクが共有結合により結合して構成されているように予想された。このCP-PAのタンパク部分のアミノ酸解析を現在行っており、多糖部分については、分離頻度の高い5型と8型莱膜を構成しているマンノサミンやフコサミンが検出されるかどうかを検討する予定である。また、現在までの結果を、本年6月にフランスで開催される国際ブドウ球菌研究会で口頭発表することにしている。

これらの結果から、黄色ブドウ球菌の臨床分離株の莢膜には疎水性タンパクが結合しており、菌体表面の性質を疎水性にするため、貪食細胞の食菌作用に対して抵抗性を示すことが出来ないばかりか、この疎水性莢膜は逆に宿主細胞にたいしての定着因子となっている可能性が示唆された。黄色ブドウ球薗は、血中より分離された株では90%が莢膜を保有しているとされているが、一般的にいわれている莢膜の抗食菌作用については疑問視されている。黄色ブドウ球薗の莢膜の血清型は11に型別されているが、臨床分離株のほとんどは5型か8型に属している。我々は、血中より分離された莢膜保有株4株について、莢膜の構造を免疫電顕法をもちいて検討した結果、臨床分離株の莢膜は2型莢膜と比べ厚さが薄く、多くは細胞壁タイコ酸を覆い隠すことの出来ない不完全な莢膜であることを確認した。さらに、表層の性質を調べると、完全な莢膜を保有している株でも、著しい疎水性を示していることが分かった。この菌体表層の疎水性は、SDSやトリプシンでは変化しないがペプシンで親水性に変わることから、タンパクが関与していることが予想され、SDS-PAGEによる解析では、分子量200kDa(CP-PA)と160kDa(CP-PB)の2種のペプチドが細胞壁に存在していた。そこで細胞壁よりこのタンパクの分離精製を試みた。トリプシン処理細胞壁をリゾスタフィンで可溶化し、Phenyl-Sepharoseカラムにより分画するとCP-PAとCP-PBに分画することができた。CP-PAをIFAと共に家兎に免疫し抗体を作製し、免疫電顕法でその局在を調べると、抗体は、菌体の莢膜表面と強く反応しているのが観察された。このCP-PAは化学分析や電顕的にさらに詳しく検討すると、莢膜多糖と結合した状態で存在していることが予想された。
近代数寄者の茶会記を素材とする政界・官界・実業界の横断的人脈形成に関する研究

新たに近代の茶会記60点余を発掘した。第1次データベースは2万2千件を超え、主要な7百人の生没年、屋号、茶号、流派、学歴、役職歴からなる第2次データベースを作成した。明治昭和戦後にいたる近代数寄者のネットワークを確認し、昭和前期に三井財閥を核とする近代数寄者のネットワークが崩壊する一方で、学者・芸術家のインテリ層の茶界への進出や女流茶人の台頭が明らかとなった。なお、研究がなかった関西、中京、金沢の茶界の実態も判明した。本年度は、「茶都」と呼ばれている東京、名古屋、京都、金沢に出張し、基本的な資料類の調査収集作業を重点的に行った。この結果、20点程度であった近代以降の「茶会記」を新たに30点余確認した。尚、これら「茶会記」の一部は古書市場、文献複写、デジカメ撮影によって収集した。又、近代数寄者に関する書籍を古書を含めて購入し、近代数寄者の活動を網羅的に調べた。資料類の吟味作業と資料収集は著しく進捗した。更に、資料収集作業と平行させて高橋義雄の諸「茶会記」、安田善次郎『松翁茶会記』、山本麻渓『古今茶湯集』などのデータのパーソナルコンピュータへの入力作業を開始し、第1次データベースとして延べ8,900余人の亭主並びに茶客を把握した。又、第2次データベースとして430人余の近代茶人及び道具商などの、生没年、屋号、茶号、流派、学歴、爵位、議員歴、役職歴などを内容とする基本名簿を作成した。これらのデータベースは次年度以降の作業によって一層の充実が期待される。本年度は、資料の調査収集作業と平行して、一部のデータを使用し大正初期から昭和10年代に至る近代数寄者のネットワーク形成と存在形態を明らかにした論文「近代数寄者のネットワークと存在形態」を発表し、通説への批判的な見解を提示した。次いで、明治期の実態を解明する論文「茶の湯復興期のネットワーク」の執筆を進めている。1、20年度は、茶道の「五都」である東京、京都、大阪、名古屋、金沢に加え松江、岡山に出張し、基本的な資料である「茶会記」の調査収集作業を重点的に行った。その結果、確認できた近代以降の「茶会記」は64点を数えるまでに増加した。これは本研究開始前の3倍に達する。これら「茶会記」は古書市場、電子式複写、デジタルカメラによる撮影により蒐集した。また、近代数寄者に関する書籍を古書を含めて購入し、近代数寄者の活動を網羅的に調べた。特に、三井文庫、三菱史料館、渋沢史料館での調査では、これまで明らかにされてこなかった財閥当主の茶会活動を知る資料類を多数入手した。2、さらに、資料収集作業と平行させて入手した「茶会記」のデータのパーソナルコンピュータへの入力作業を継続し、「小林一三日記」「富田重助日記」など日記類へと収録範囲を拡大し、第1次データベースは延べ18,500を超えた。3、20年度は蒐集整理が進んだデータを使用して、明治前期から和敬会成立以前の時期を対象とする論文「茶の湯の復興と近代数寄者の台頭」と、「茶会記」だけではない資料を使用して近代数寄者が行った大寄せ茶会と茶の湯に関係する社会文化事業の実態を明らかにした論文「近代数寄者の大寄せ茶会と社会文化事業」を発表し、近代数寄者研究の空白部分を埋めた。次いで関西、名古屋、金沢を舞台とする近代数寄者の地域的な存在形態と、その活動を明らかにする論文「(仮称)近代数寄者の地域的展開」の執筆を進めている。最終年度であり、構築したデータベースの充実とともに、データの分析検討と論文執筆を行った。その過程で近代数寄者の活動を把握できる高橋義雄『万象録』(全8巻)、佐々木三昧『茶の道五十年』、『高野山霊宝館建設報告書』、『高橋箒庵翁編纂大正名器鑑完成慰労会記』などの資料類のデータベース化も進めた。なお、20点程度であった近代以降の「茶会記」は本研究で75点確認した。21年度は、昭和初年から根津嘉一郎が死去する昭和15年までを検討期間とし、第二世代、第三世代に属する近代数寄者の最晩年の活動と、第四世代の析出を課題とする論文「近代数寄者の世代交代-第四世代の登場-」と、資料調査活動で収集できた資料類を使用して、これまでは近代数寄者研究がほとんどなされていなかった関西、中京、金沢の三地域における茶界の実態を明らかにした論文「近代数寄者の地域的展開-関西・中京・金沢-」の2本を発表した。前稿では昭和期になると三井財閥を核とする近代数寄者のネットワークの崩壊がはじまる一方で、学者・芸術家のインテリ層の茶界への進出がみられ、さらに、女流茶人の著しい台頭を確認した。

後稿においては、関西地域では東京ではほとんど見られなかった近代数寄者と諸流家元との交流が顕著であり、中京地域では富田重助を核とする実業家グループと、道具商が中心である敬和会グループが重層的に展開し、さらに、金沢地域の近代数寄者は商人層であったなどが判明した。なお、小林一三、松永安左衛門、畠山一清、仰木政次などの「茶会記」を使用し戦後段階の近代数寄者のネットワークを析出する論文「(仮称)近代数寄者の終焉」の執筆を進めている。
T細胞キメラマウスを用いた広東住血線虫に対する感受性と病態発現の分子免疫学的研究

研究期間中に得られた成果は以下の通りである。1.B10コンジェニックマウスを用いた実験から、広東住血線虫(Angiostrongylus cantonensis)に対するマウスの感受性はH-2遺伝視座には連鎖せず、H-2以外の背景遺伝子にむしろ依存すること、マウスの抗原特異的抗体応答と感受性や病態には相関がないことが分かった。3.C.B-17マウスは好酸球産生機構に欠陥があり、脳内虫体の殺滅ができない。その原因はC.B-17マウスの骨髄細胞にはβ-chain mRNAの発現に欠陥があるためである。4.C.B-17とC57BL/6間の骨髄細胞キメラマウスの実験から、C-B-17マウスの病態発現には骨髄由来細胞が主として関与するが、非骨髄由来細胞の関与の可能性もある。5.致死量のX線照射を行ったBALB/c-nu/nuマウスを同系の骨髄細胞で再構築を行い、さらに抗Thy-1.2抗体で処理した後、C57BL/6またはBALB/cの胸腺細胸を移入してT細胞キメラマウスを作製した。BALB/c T細胞キメラマウスはAc感染前に死亡する個体が多く、感染させ得たものも早期に死亡した。Sham chimeraは、感染後体重減少と高死亡率を示し、虫体回収数ではnu/nuや+/+との間に差異を認めなかったが、nu/nuに比べ虫体の発育障害を認めた。つまり、BALB/cのT細胞は感染後の病態の悪化に関与し、C57BL/6のT細胞は病態改善に寄与する。6.C.B-17とC57BL/6のF1、F2ならびに戻し交雑群を作製し、感受性、好酸球応答、病態を比較したところ、これらは複数の遺伝子によって支配されており、戻し交雑群において虫体回収数と髄液好酸球レベルの間に弱い相関を認めた。7.感染BALB/cマウスの脾臓のCD4^+T細胞は2256kDの複数の蛋白抗原に応答し、この応答が病態発現に関与する可能性がある。本年度得られた研究成果は以下の通りである。1.広東住血線虫(Angiostrongylus cantonensis.Ac)に抵抗性のC57BL/6(H-2^b)と感受性のBALB/c(H-2^d)、ならびにH-2ハプロタイプの異なる4系統のB10(C57BL/10(H-2^b))マウスにAcを感染させ、マウスの感染抵抗性と体重変化を指標とした病態のH-2への連鎖を検討した。その結果、H-2^dのB10.D2が他のB10コンジェニックマウスと同じ特徴を示し、また、H-2^dのDBA/2がBALB/cとB10の中間的な感受性を示すことから、これらはH-2遺伝子座へは連鎖せず、むしろH-2以外の遺伝子に支配されていることが分かった。また、マウスの抗原特異的抗体応答と感受性や病態には相関がない。2.IFN-γがAcの感染にいかなる影響を及ぼしているかを明らかにするため、IFN-γ欠損C57BL/6とBALB/c系マウス、ならびにそれらの野生型を用いて解析した。

その結果、両系統ともにIFN-γ欠損マウスと野生型で感染抵抗性にも病態にも本質的な差異は認められず、IFN-γは本虫の感染に大きな影響を与えないこと、C57BL/6に比べてBALB/cではIL-4、IL-5、IL-10応答がより強く起こり、また、野生型より欠損マウスの方がより強いことが分かった。IL-2は感染後18日に抗原刺激脾細胞から分泌されたが、IFN-γの産生は殆どない。3.抵抗性のC57BL/6とBALB/cのコンジェニック系で、やはり感受性の高いC.B-17マウスの間でF1、F2を作製し、これらにAcを感染させた場合の感受性と病態を調べたところ、F1はC57BL/6とC.B-17の中間型となり、F2の病態解析の結果から、病態は単一遺伝子支配ではないことが明らかとなった。現在、F1と各系統の戻し交雑群を作製し、感受性と病態が単一遺伝子支配か、複数遺伝子支配かを明らかにしつつある。4.現在、キメラマウス作製の基礎的条件を検討中である。本年度得られた成果は以下の通りである。1.C.B-17系マウスはBALB/cのコンジェニック系であるにも拘わらず、BALB/cと異なり好酸球産生機構に欠陥があり、そのために髄液好酸球増多が誘導できず、結局、脳内で発育中の広東住血線虫(Angiostrongylus cantonensis,Ac)を殺滅できない。つまり、C.B-17はAcに対してBALB/cよりさらに感受性が高い。2.C.B-17に致死量のX線照射を施した後、C57BL/6(低抗性系統)あるいはC.B-17の骨髄細胞を静脈移入して骨髄キメラマウス(C57BL/6→C.B-17,C.B-17→C.B-17)を作製し、Acに対する感受性や病態を調べた。キメラ状態はH-2typingにより確認した。感染C57BL/6→C.B-17では、20日後に髄液好酸球レベルは60%に達して30日まで持続し、30日後には有意な虫体の殺滅がみられた。また、感染後の体重減少も有意に抑制されており、マウスの生存率は80%であった。一方、C.B-17→C.B-17では骨髄、末梢血、髄液の好酸球増多は著しく軽微で、感染後29日までに全マウスが死亡した。つまり、C.B-17においても骨髄好酸球増多を誘導できれば、髄液に好酸球集積が起こり、脳内虫体の殺滅が可能であること、また、C.B-17の骨髄由来細胞は病態の悪化に関与すること、が判明した。3.BALB/c-nu/nuにX線照射後、抗Thy1.2抗体で処理したBALB/cの骨髄細胞で再構築し、その後にBALB/cあるいはC57BL/6の胸腺細胞を数回移入してT細胞キメラマウスを作製(BALB/cT→nu/nu、C57BL/6T→nu/nu)、Acを感染させた。T細胞構築マウスは対照のnu/nuに比べ髄液好酸球数が多かったが、脳内虫体回収数には差がみられなかった。一方、Ac感染後BALB/cT→nu/nuは明らかな体重減少を示したのに対して、C57BL/6T→nu/nuでは減少が抑制される傾向があり、BALB/cのT細胞が病態発現に関わっている可能性が示唆された。しかし、今回作製されたC57BL/6T→nu/nuの脾リンパ球には、C57BL/6由来のH-2Kb ^+CD4^+リンパ球は1%未満しか認められず、キメラ状態の改善が課題と考えられた。本年度に得られた成果は以下の通りである。1.C.B-17系マウスはBALB/cのコンジェニック系であるが、好酸球産生機構に欠陥があり脳内虫体の殺滅ができない。その原因はC.B-17マウス骨髄細胞のβ-chain mRNAの発現に欠陥があるためである。2.BALB/c-nu/nuマウスに致死量のX線照射を行い、6時間後にあらかじめ抗Thy-1.2抗体で処理しておいた骨髄細胞で骨髄の再構築を行い、骨髄細胞移入後12から57日までの間に計5回、C57BL/6またはBALB/cの胸腺細胞移入を行いT細胞キメラマウスを作製した。
細胞傷害性T細胞による細胞内寄生体の排除に関する分子機構

C57BL/6およびBALB/cマウスを用いてBCGに対する細胞傷害性T(Tc)細胞を誘導し、BCG感染マクロファージを標的細胞として6時間および18時間細胞傷害試験を行なったが、IL-2でTcを増幅させても十分なキラー活性を認めることはできなかった。つまり、Tc細胞はBCG感染に対する防御機構としては大きな役割を担っていないと考えられた。最近、我々はBCGの排除にはマクロファージによって産生される一酸化窒素(NO)がその重要な働きをすることを確認した。NOはIFN-γなどの刺激によって誘導的に発現するNO合成酵素(NOS)によって合成されるため、NOSの発現が細胞内寄生体の排除に大きく関与している可能性がある。NOS mRNAの発現はLPSやTh1細胞などにより産生されるIFN-γによって誘導され、Th2細胞によって産生されるIL-4やIL-10によって抑制される。そこで、これらの抵抗性(B10)及び感受性マウス(BALB/c、C3H)のNOS mRNA発現の制御を理解するためにBCGに対するサイトカインmRNAの発現様式を検討した。その結果、1)B10ではNOS,IL-2,-4,-12,IFN-γのmRNAが検出された。これに対し、BALB/cではNOS,IL-12,IFN-γのmRNA発現が低下し、C3Hではこれらに加えさらにIL-2及びIL-4のmRNAは検出されなかった。C3HではTh1,Th2共にBCGに対する反応性が低いことが示唆された。2)マクロファージのNOS mRNAの発現能を組換えIFN-γ刺激で調べたところ、B10ではこれら全てに強い発現が認められたが、BALB/c及びC3Hでは弱かった。3)IFN-γはマクロファージにIL-12 mRNAの発現を誘導することが判明したが、B10に比べBALB/c及びC3Hでは低下していた。以上により、BALB/c及びC3HではIFN-γ産生能の低下に加え、マクロファージのIFN-γによるNOS産生能の低下が加わり、BCG感受性を示すと考えられる。マクロファージによって産生されるIL-12はTh1細胞を誘導することが知られているが、我々はIFN-γがIL-12 mRNA発現を誘導すること、BALB/c,C3Hではこの誘導性が低いことを見出した。このことはIFN-γ〓マクロファージ〓IL-12〓Th1〓IFN-γというPositive regulatorycircuitが感受性マウスでは弱いため、抵抗性マウスに比べ、最終的に顕著に低いNOS mRNA発現を示すと考えられる。この研究の目的は細胞傷害性T(Tc)細胞の標的細胞内寄生菌に対する影響をみることにある。この目的を達成するため、次の二つの方向からアプローチしている。1)BCG

特異的Tc細胞の誘導とそのキラー活性の測定、2)細胞内寄生BCG菌の傷害度の迅速測定法の確立とこれによるTc細胞のBCG菌に与える影響の測定。1)膜腔及び静脈にBCGを投与して経時的(1、2、3、4週)にひ臓細胞を採取、更にin vitroでBCG刺激を3日間行い、Tc細胞を誘導した。標的細胞としては骨髄由来のマクロファージとBALB/c由来のマクロファージ細胞株J774.1を用いた。骨髄由来マクロファージは骨髄細胞をL929細胞の培養上清と共に一週間培養することによって得た。これを標的細胞としてBCGを感染させた場合、感染による細胞の変性効果が強く、標的細胞としては不適当であった。そこで、J774.1細胞株を用い、これにBCGを感染させ標的細胞とした。J774.1ではBCGによる細胞変性効果は軽微であったが、6時間_<51>Cr遊離法ではTc細胞のキラー活性が明瞭ではなく、もっと長時間の細胞傷害試験を行う必要があることが明かとなった。そこで現在、より長時間の細胞傷害能を測定する方法を検討している。C57BL/6およびBALB/cマウスを用いてBCGに対する細胞傷害性T(Tc)細胞を誘導し、BCG感染マクロファージを標的細胞として6時間および18時間細胞傷害試験を行なったが、IL-2でTcを増幅させても十分なキラー活性を認めることはできなかった。つまり、Tc細胞はBCG感染に対する防御機構としては大きな役割を担っていないと考えられた。最近、我々はBCGの排除にはマクロファージによって産生される一酸化窒素(NO)がその重要な働きをすることを確認した。NOはIFN-γなどの刺激によって誘導的に発現するNO合成酵素(NOS)によって合成されるため、NOSの発現が細胞内寄生体の排除に大きく関与している可能性がある。NOSmRNAの発現はLPSやTh1細胞などにより産生されるIFN-γによって誘導され、Th2細胞によって産生されるIL-4やIL-10によって抑制される。そこで、これらの抵抗性(B10)及び感受性マウス(BALB/c、C3H)のNOSmRNA発現の制御を理解するためにBCGに対するサイトカインmRNAの発現様式を検討した。その結果、1)B10ではNOS,IL-2,-4,-12,IFN-γのmRNAが検出された。これに対し、BALB/cではNOS,IL-12,IFN-γのmRNA発現が低下し、C3Hではこれらに加えさらにIL-2及びIL-4のmRNAは検出されなかった。C3HではTh1,Th2共にBCGに対する反応性が低いことが示唆された。2)マクロファージのNOSmRNAの発現能を組換えIFN-γ刺激で調べたところ、B10ではこれら全てに強い発現が認められたが、BALB/c及びC3Hでは弱かった。3)IFN-γはマクロファージにIL-12mRNAの発現を誘導することが判明したが、B10に比べBALB/c及びC3Hでは低下していた。以上により、BALB/c及びC3HではIFN-γ産生能の低下に加え、マクロファージのIFN-γによるNOS産生能の低下が加わり、BCG感受性を示すと考えられる。マクロファージによって産生されるIL-12はTh1細胞を誘導することが知られているが、我々はIFN-γがIL-12mRNA
スーパバイザリ制御系の構造的安定性と初期値問題に関する研究

スーパバイザリ制御の構造安定性と初期値問題に関して次の成果を得た。1.スーパバイザリ制御系の構造的安定性の定義を、切れ変え則を含めた制御系の安定性とし、その必要十分条件を研究対象とした。スーパバイザリ制御系は切り替えスイッチを内包する、切り替えスイッチは不連続な非線形素子であるため、安定解析は基本的にリヤプノフの安定性に帰着される。ここでは先ず、スーパバイザリ制御系の最良切り替え則、最悪切り替え則を明らかにした。ついで構造的安定性を保証するための共通リヤプノフ関数の性質を,制御系の特性-具体的には固有値の値-を幾つかのクラスに分け、明らかにした。2.スーパバイザリ制御の応用分野として非ホロノミック制御系を取り上げた。非ホロノミック制御を安定化するには適切な切り替えを行う必要があり、リアプノフ関数の直接法により安定化補償器の設計法を構築した。得られた結果を、2輪車及び4輪車のステアリング制御、磁気浮上系、水中移動体の制御に応用し,その有効性を確認した。3.スーパバイザリ制御系はハイブリッド制御系ともとらえることが出来る。そこで、2タンクハイブリッド制御系の挙動解析を行い、挙動は初期条件に大きく依存し、初期条件に応じて、非周期挙動、周期挙動、カオス挙動等からなることを明らかできた。4.2Dシステムの安定性を研究し、学習・適応の切り替えによる安定性の条件を明らかにした。またスーパバイザーの切り替え則に、過去の状態を織り込んだ制御則設計理論の糸口をつかむことができた。本年度は本研究に関して、主として次の2つの研究実績をあげることができた。1.スーパバイザリ制御系の安定性:制御系の状態変数の情報を基に、スーパバイザーが2つの安定補償器を切り替える場合の安定性について理論的な考察を行った。従来スーパバイザ制御系の安定性は、2次安定理論やLie環を用いた手法が研究されているが、きわめて保守的である。ここで導いた手法は、切り替え直線をポアンカレ横断面とし、制御系の挙動をその上の点列ととらえ、安定判別を行う方法を開発した。本手法は上述の手法に比べて、緩やかな判別方法であり、より実用的な理論といえる。ただし現時点では、2ないし3次元状態空間でしか論じることができなく、一般的な体系への拡張が次年度以降の研究課題である。2.2タンクスイッチドフローシステムの挙動解析:スーパバイザーが、2つのタンクに給水器のスイッチを切り替えるスイッチドフローシステムの挙動解析を行った。従来は、給水量と、排出量が等しい場合が研究されてきたが、ここでは給水量が排出量よりも大きい場合の挙動を解析した。このように条件をゆるめたために、挙動は格段に複雑となることが明らかになった。挙動はシステムの初期条件により、周期挙動、過渡挙動、非周期挙動など幾つかのクラスに分類される。非周期挙動の精密な解析が次年度の課題である。スーパバイザリ制御系は切り替えスイッチを内包する.切り替えスイッチは不連続な非線形素子であるため、安定解析は基本的にリヤプノフの安定性に帰着される。

得られた結果を、2輪車及び4輪車のステアリング制御、磁気浮上系、水中移動体の制御に応用し,その有効性を確認した。3.スーパバイザリ制御系はハイブリッド制御系ともとらえることが出来る。そこで、2タンクハイブリッド制御系の挙動解析を行い、挙動は初期条件に大きく依存し、初期条件に応じて、非周期挙動、周期挙動、カオス挙動等からなることを明らかできた。4.2Dシステムの安定性を研究し、学習・適応の切り替えによる安定性の条件を明らかにした。また今後のスーパバイザーの切り替え則に、過去の状態を織り込んだ制御則の糸口をつかむことができた。