hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
計量ドレスト光子プローブによる原子構造体の３次元加工現象解析に関する基礎研究

ナノ機械加工における加工機序を解明するためには,加工現象を数10nmのナノ領域に局所化し,原子構造体(工具)と原子構造体(被加工物)の力学的相互作用によって生ずる温度場や応力場の原子スケールの過程を計測・解析する必要がある.そこで本研究は,2つの量子もつれ光子(量子もつれ光子対)の量子もつれ状態特有の強い量子的相関を利用することによって,量子もつれ光子対,ドレスト光子およびフォノンの量子効果と相互作用を機序とする計量ドレスト光子プローブの基本原理の確立を目的とする.この目的を達成するためには,プローブ性能を左右する構成要素である,量子もつれ光子を発生させる光源(量子もつれ光源)のおよび量子もつれ状態検出光学系の開発と基本特性の検証が最も重要な課題である.本年度は,前年度に開発した偏光量子もつれ光子対光源の基本特性をより精確に検証するため,同時計数計測手法の詳細な検討を行い,次の研究成果[1],[2]を得た.[1]偏光量子もつれ光子対の量子もつれ状態を詳細に検討するため,光子対をパルス信号として検出する高感度な2つの単一光子検出器,および2つのパルス信号が入力された時間差を測定可能な,時間振幅変換回路を用いた,量子もつれ状態検出光学系を構築し,擬似信号等による動作検証実験を行った.[2]波長402.7nm光子から波長805.4nmの偏光量子もつれ光子対が生成される量子もつれ光源を用いた,光子対同時計数測定実験を遂行した.2つの単一光子検出器の前に,それぞれ偏光子とバンドパスフィルタを配置し,4×4=16通りの直線偏光方位の組み合わせによる同時計数計測を行った.外乱光ノイズによるCHSHパラメータ,および密度行列を用いた評価指標である充実度の基本特性を詳細に検討することによって,偏光量子もつれ光源で生成された偏光量子もつれ光子数計数の不確かさが向上した.本研究は,新たな散乱ドレスト光子計測の基本原理確立を目的としており,計量ドレスト光子プローブ・散乱ドレスト光子計測系の構築とそれを用いた原理検証を基本構想とするものである.本年度は,プローブ性能を左右する最も重要な構成要素である,量子もつれ光源に関する基礎的検討と実験的評価を行い,次のような研究成果[1][3]を得た.[1]偏光量子もつれ光子対の発生原理に基づいた偏光量子もつれ光源の基本設計を行い,偏光量子もつれ状態の評価方法について検討した.偏光量子もつれ光子対は非線形結晶を用いたtype-I位相整合による縮退SPDCを利用した発生方法について検討した.さらに,偏光量子もつれ状態の定量的な評価方法として,CHSHパラメータ,充実度の有効性を数値解析によって示した.[2]量子もつれ光源の基本設計を行い,有効非線形定数が3.72pm/Vと他の結晶よりも高く,かつ潮解性がないという点から,偏光量子もつれ光源に用いる非線形結晶をBiBOに決定した.type-I位相整合による縮退SPDCの発生に必要な非線形結晶への入射光には,波長402.7nmの半導体レーザを用いた.光子のエネルギーと運動量保存に基づき,波長402.7nm光子から波長805.4nmの偏光量子もつれ光子対が生成される設計仕様とした.[3]量子もつれ光源の基本特性を明らかにするため,CHSHパラメータ,充実度の2つの指標を測定評価した.CHSHパラメータの値は2.71となり,2を超える値が得られた.さらに,充実度の測定結果も0.976となり,0.5を超える値が得られた.以上のことから,偏光量子もつれ光源から偏光量子もつれ状態が生成されていることが示された.また,偏光量子もつれ光源で生成された偏光量子もつれ光子対の数が0.354 coincidences /sであると見積もられた.量子もつれ光源の基本設計は,プローブの性能を十分配慮して行う必要がある.そのため,特に入力光源の波長域や出力,非線形結晶の選定などを進める際の検討項目が多く,数値解析等による解析結果に基づいて,量子もつれ光源の仕様・性能を慎重に検討したため,光学系構成や光学素子の選定などに多くの時間を要した.また,量子もつれ光源の出力特性に大きな影響を与える非線形結晶BiBOは,設計検討に基づいた特殊な寸法・形状を本研究独自に開発したものである.そのため,加工精度,結晶品質などの要求仕様を満足する素子の納期が長期となり,実験開始の時期が当初計画より大幅に遅れた.以上のような理由で,量子もつれ光源の光学系の構築が完了するまでに予想が困難な時間を要した上,光源の量子工学的な基本特性を検証するための,同時計数計測系の主要素子であるフォトンカウンタに予期できない初期不良が見つかったため,基礎実験への着手が当初計画よりも数ヶ月遅れた.量子もつれ光源および同時計数計測系の動作検証を行った後,偏光量子もつれ状態測定評価を遂行した.この実験においては16通りの直線偏光方位の組み合わせで測定された同時計数を用いて,波動関数と密度行列を推定した.測定された同時計数と推定された密度行列を用いてCHSHパラメータと充実度の測定から偏光量子もつれ状態を評価した結果,測定光源としての安定性と基本性能に課題が見いだされた.

その原因を調べたところ,偏光量子もつれ光子対の数が少ないことが大きな原因であることが判明した.本年度の当初計画では,プローブ計測系・基本光学系を設計・試作し,フォトン検出特性を調べる光学系動作検証実験を遂行する予定であったが,偏光量子もつれ光子対の数が少ない場合,当該実験を遂行することができないため,偏光量子もつれ光源の課題解決を優先したため,進捗状況として「やや遅れている」との評価を行った.ナノ機械加工における加工機序を解明するためには,加工現象を数10nmのナノ領域に局所化し,原子構造体(工具)と原子構造体(被加工物)の力学的相互作用によって生ずる温度場や応力場の原子スケールの過程を計測・解析する必要がある.そこで本研究は,2つの量子もつれ光子(量子もつれ光子対)の量子もつれ状態特有の強い量子的相関を利用することによって,量子もつれ光子対,ドレスト光子およびフォノンの量子効果と相互作用を機序とする計量ドレスト光子プローブの基本原理の確立を目的とする.この目的を達成するためには,プローブ性能を左右する構成要素である,量子もつれ光子を発生させる光源(量子もつれ光源)のおよび量子もつれ状態検出光学系の開発と基本特性の検証が最も重要な課題である.本年度は,前年度に開発した偏光量子もつれ光子対光源の基本特性をより精確に検証するため,同時計数計測手法の詳細な検討を行い,次の研究成果[1],[2]を得た.[1]偏光量子もつれ光子対の量子もつれ状態を詳細に検討するため,光子対をパルス信号として検出する高感度な2つの単一光子検出器,および2つのパルス信号が入力された時間差を測定可能な,時間振幅変換回路を用いた,量子もつれ状態検出光学系を構築し,擬似信号等による動作検証実験を行った.[2]波長402.7nm光子から波長805.4nmの偏光量子もつれ光子対が生成される量子もつれ光源を用いた,光子対同時計数測定実験を遂行した.2つの単一光子検出器の前に,それぞれ偏光子とバンドパスフィルタを配置し,4×4=16通りの直線偏光方位の組み合わせによる同時計数計測を行った.外乱光ノイズによるCHSHパラメータ,および密度行列を用いた評価指標である充実度の基本特性を詳細に検討することによって,偏光量子もつれ光源で生成された偏光量子もつれ光子数計数の不確かさが向上した.今回,偏光量子もつれ光源を試作したが,この光源により発生している偏光量子もつれ光子対の数が少ないことが明かとなった.そのため,外乱光による影響や,電気的なノイズの影響が大きく,偏光量子もつれ光子対の発生数がプローブ特性評価の為に十分な量であるとはいえない.偏光量子もつれ光子対の数は入射レーザのエネルギー密度を高めることによって増加する可能性があるが,レンズでビーム径を小さくしてエネルギー密度を高める方法では,レーザ光をコリメート状態で使用する場合と同程度までビームの広がり角を抑えることが困難である.また一定以上の入射角を持って非線形結晶に入射した光は偏光量子もつれ光子対の発生に関与できない.以上を考慮すると,入射レーザをより出力の大きい入射レーザに交換し,量子もつれ光子対の発生に用いることでこの課題を改善可能であることが明らかとなった.そこで今後は,偏光量子もつれ光源の性能が要求仕様を満足するように改善を進め,プローブ計測系の構築およびその動作特性の検証を進める.プローブ計測系の構成は,端面に半透膜を成膜したガラスファイバと,散乱ドレスト光子を効率よく集光するために先端を球状にレーザー加工し,表面に半透膜を成膜したマイクロガラス球を,カプラを介して光ファイバで接続する.初期照明のアイドラ光子も同カプラに接続された光ファイバによって導入され,マイクロ球から放射される.散乱ドレスト光子の再入射を繰り返し,周波数シフトを自己増幅することによって,フォノンの検出感度を高感度化する.
骨再生開始起点である血管新生とＣＣＮ３の相互関係の解析

CCN3は様々な細胞の増殖、分化に関与するCCNファミリーに属する。申請者らはマウス大腿骨の骨再生モデルにおいて、CCN3の発現が再生の初期で上昇することを見出した。骨芽細胞の分化と骨再生において、BMPシグナルとNotchシグナルがクロストークすること、またCCN3はそのNotchと結合して筋細胞の分化を抑制することが報告されていたため、BMPとNotchのクロストークにCCN3が関与すると考えて研究を進めた結果、CCN3がBMPシグナルとNotchシグナルを介して、骨芽細胞の分化を制御するコントロール遺伝子であることを明らかにした(J.Biol.Chem., 288, 2013)。骨再生時において、CCN3は骨芽細胞のみならず、破骨細胞のいずれの分化も、相互に制御、調整するコントロール因子である可能性が高いことが示された。このことは、骨格の維持に不可欠なリモデリング機構にCCN3が深く関わっていることを示すものである。骨再生には、過度の再生を抑制する制御因子の存在が重要であり、その役割をCCN3が担っていることは未だ報告がないことから、CCN3が骨再生のメカニズムを総合的に解明する上で極めて重要な因子として、さらに詳細な検討を行う必要性が示唆された。その後のCCN3遺伝子改変マウスを用いた骨再生過程の解析において、CCN3が再生過程を制御、調整する極めて重要なコントロール因子であることを示す研究に関与し、CCN3 protein participates in boneregenerationas an inhibitoryfactorと題して共同研究者として発表した(J. Biol. Chem.(査読有)288: 19973-5, 2013)。現在、CCN3遺伝子改変マウスと野生型マウスの骨再生過程において、極めて初期の段階で免疫組織学的に血管新生に差が生じていることが示されたため、分子生物学的手法を用いて解析を進めている。プレリミナリーな結果ではあるが、CCN3とVEGFの相互作用の程度により、血管新生に差異が生じている可能性が示唆されたため、現在、さらに詳細な検討を行っている。CCN3/NOVはCCNファミリーに属する分泌性因子で、種々の細胞の増殖、分化に関与している。本申請者はこれまで、CCN3が骨芽細胞、破骨細胞に対し、いずれの分化も制御、調整しているコントロール因子であることを突き止めた。骨再生には細胞や成長因子を供給するための積極的な血管新生が不可欠なため、組織修復部位でのBMDC、中でも血管内皮細胞へ高確率で分化するCD34陽性細胞による細胞治療の可能性が示唆され、また、そのBMDCは骨組織と骨髄の境界領域に高頻度に存在し、骨芽細胞との接触が幹細胞の維持に重要と考えられているが、それらに関する研究は未だ十分といえない。そこで、1骨再生を含めた組織再生には、過度の再生を抑制する制御因子の存在が重要で、今までの本申請者の研究により、CCN3が骨再生時の骨芽細胞と破骨細胞の重要な制御因子であることが突き止められたこと、2CCN3は血管内皮前駆細胞と発生的共通性を有する造血幹細胞を未分化な状態に維持していること(Science, 316, 2007)、3その造血幹細胞の維持、増殖に重要な微小環境、いわゆるニッチを血管内皮細胞が形成していること(Cell, 121, 2005)から、骨再生の開始起点で、その後の組織再生因子の供給路となる血管新生に対しても、CCN3が直接的に関与、とりわけ抑制的な働きをしていると考えられる。開始初年度は骨代謝におけるCCN3の役割をさらに探求するため、In vivoならびにIn vitroの実験を推し進めた結果、共同研究者とともにJournal of Biological Chemistryに論文投稿を行っている。また、これらの研究のなかで、当初の目的である組織再生時のCCN3の役割、特に血管新生との関係に関して、新たな知見を得たことから、それらの結果を踏まえて、平成25年度の実験を行う予定としている。開始初年度は骨代謝におけるCCN3の役割をさらに探求するため、In vivoならびにIn vitroの実験を推し進めた結果、共同研究者とともにJournal of Biological Chemistryに論文投稿を行ったが、これらの研究のなかで、当初の目的である組織再生時のCCN3の役割、特に血管新生との関係に関して、新たな知見を得たことから、それらの結果を踏まえて、平成25年度の実験を行う予定としている。現在、CD34陽性細胞の抽出、培養条件の設定に若干苦慮しているが、それらは近日中に解決可能と予想している。全体的な実験計画としては、おおむね順調と考えている。おおむね、研究調書に沿って実験は進行しているものと思われるため、平成25年度も予定通りに実験を行う予定としている。おおむね、研究調書に沿って実験は進行しているものであり、平成25年度も予定通りに研究費を使用し、実験を着実に行う予定としている。
ヒト免疫グロブリンG糖鎖の加齢に伴う構造変化とその生理的意義

1.健常人血清由来免疫グロブリンG(IgG)の調製健常人血清10才代4例、20才代14例、30才代16例、40才代16例、50才代14例、60才代14例、70才代2例の合計80例を得て、それぞれより常法に従ってlgGを精製した。また、得られた80種類の血清由来lgG標品の純度は、それぞれSDS-PAGE及び免疫化学的手法により、高純度であることが確認された。2.糖鎖の遊離、単離精製及び構造解析精製した80種類のlgG標品をそれぞれヒドラジン分解にかけてアスパラギン結合糖鎖を定量的に遊離後、NaB^3H_4で還元してトリチウム標識少糖を得た。得られた各lgG標品由来少糖を高圧濾紙電気泳動、Bio-Gel P-4 (-400mesh)カラムクロマトグラフィ、RCA120-HPLC各種グリコシダーゼによる逐次分解分析等にかけてその糖鎖構造を調べた。その結果、調べた80種のIgG標品では中性糖鎖が主成分であり、シアル酸を12分子含む酸性糖鎖も少量存在すること、脱シアル化糖鎖は±Ga13 1-4GlcNAcβ1-2Manα1-6(±GlcNAcβ1-4)(±Galβ1-4GlcNAcβ1-2Manα1-3)Manβ1-4GlcNAcβ1-4(±Fucα1-6)GlcNAcで示される16種類の構造を有していることを明らかにできた。そこで、各IgG標品におけるこれらの糖鎖の含有率を種々の統計処理にかけて、各種IgG糖鎖の年齢との相関関係をしらべた。その結果、加齢に伴ってヒトIgGでは、ガラクトースを2分子含む糖鎖が減少するとともにガラクトースの無い糖鎖が増加するが、ガラクトースを1分子含む糖鎖は変化しないことが判明した。また、この加齢に伴うIgG糖鎖の構造変化現象は、20才代から30才代の間および40才代以降で特に著しいことが判明した。本現象は、加齢に伴う体液性免疫能の低下や抗IgG抗体(リウマチ因子)の出現との関連を予想させる。
一般化アンサンブル法を用いたGaN結晶成長の解析

本研究は申請者が開発している自由エネルギー解析手法(一般化アンサンブル法)を用いて,GaNの結晶成長の全貌を明らかにしようとする萌芽的研究である.GaNは次世代の電力用半導体素子(パワーデバイス)として盛んに研究されており,これが実現されると著しい省エネルギー社会が到来すると期待されている.本研究で用いる手法は,従来の電子状態計算手法が苦手とする熱力学的・統計力学的観点を表に出したものである.したがって,本研究終了の暁には,実験と理論の橋渡し役として確立してきた計算物質科学の分野により強固な一面をもたらすことが期待される.本研究は申請者が開発している自由エネルギー解析手法(一般化アンサンブル法)を用いて,GaNの結晶成長の全貌を明らかにしようとする萌芽的研究である.GaNは次世代の電力用半導体素子(パワーデバイス)として盛んに研究されており,これが実現されると著しい省エネルギー社会が到来すると期待されている.本研究で用いる手法は,従来の電子状態計算手法が苦手とする熱力学的・統計力学的観点を表に出したものである.したがって,本研究終了の暁には,実験と理論の橋渡し役として確立してきた計算物質科学の分野により強固な一面をもたらすことが期待される.
合理的設計に基づく金属錯体の動的反応制御とテーラーメイド触媒への応用

金属酵素としてプロスタグランジン(PG)合成酵素と光合成系IIの酸素発生錯体(OEC)の反応機構解明を目指して研究を行った。いずれも中間に高原子価金属オキソ錯体(PGSでは鉄、OECではマンガン)を含むことからこれらの安定した発生が鍵となる。PG合成酵素モデルとして、本研究者らがこれまで研究に用いてきた光学活性ビナフトールを化学修飾した鉄'双環(TC)ポルフィリン'は、架橋ビナフトールにより形成された空隙内に存在するフェノール性水酸基が立体保護されており、過酸による酸化により初段で生成すると考えられる鉄(IV)ポルフィリンカチオンラジカルは迅速に分子内電子移動を起こした結果生成したフェノキシラジカル-鉄(IV)ポルフィリンを共鳴ラマン、ESR等により同定することに成功した。このラジカル中間体はビナフチル基の立体保護の効果により、低温で比較的安定であり、ジエン類に対して立体選択的な酸素添加反応を行うことを見出した。次に、マンガンイオン間距離を適切に制御し、2個のポルフィリンにより形成される空隙を立体保護したビスマンガンポルフィリンを過酸酸化することにより世界で初めて高原子価マンガン(V)オキソ錯体の安定した発生とその構造決定に成功した。この高原子価マンガン錯体は水の酸化により酸素発生を行うことを明らかにした。これは構造が明確な高原子価マンガン錯体により水を酸化し酸素発生した世界で初めて例である。
鉄触媒不斉クロスカップリング反応

現在の触媒的不斉合成技術の中核を担う,パラジウム,ロジウム,ルテニウム,ニッケル,銅のような希少あるいは毒性金属の代替,さらには凌駕する触媒機能を鉄で達成することを目指した。反応機構研究に基づき最適なキラルホスフィン配位子(BenzP*)を見出し,世界初の鉄触媒不斉クロスカップリングで達成した。同反応を用いデキシイブプロフェンやナプロキセンなどの消炎鎮痛剤の不斉合成を行ない,その有用性を示した。本研究では,均一系鉄触媒による高エナンチオ選択的なクロスカップリング反応を実現し,これを光学活性αアリールプロピオン酸誘導体の不斉合成に応用し,その有用性を示すことを目指す。現在の触媒的不斉合成技術の中核を担う,パラジウム,ロジウム,ルテニウム,ニッケル,銅のような希少あるいは毒性金属の代替,さらにはこれらの金属を凌駕する触媒機能を鉄で達成することに挑戦する。有機鉄反応活性種の溶液中での動的な会合挙動と分子構造変化,さらにこれらと連動するスピン状態変化を,適切なキラルホスフィン配位子を発見・創出することで制御し,イブプロフェンに代表される一群の消炎鎮痛剤の不斉合成を,世界初の鉄触媒不斉クロスカップリングで達成した。有機化学
脂質ナノチューブネットワークを用いた新規DDSの設計

本研究では,固定化された脂質ナノチューブネットワーク構造を新規DDSとして用いるための基礎データを収集すること目的としている.これまでに,親水性ゲル中に固定化された脂質ナノチューブネットワークの安定性ならびに外部刺激(温度,pH,コレステロールを一定割合で含むチューブネットワークに対するゲル外部からのシクロデキストリン添加等)による断片化による構造安定性の変化の調査を行った.これらの挙動にはゲルの強度と脂質膜の状態が大きく影響することが予想されたため,各サンプルの脂質膜および内水相の状態を確認するために随時,蛍光顕微鏡による直接観察を行った結果,ゲル強度および脂質濃度の初期条件に明確に依存したネットワーク形成能の違いが確認された.さらに,蛍光分光光度計を用いて,微量の蛍光脂質(脂溶性薬物モデル)により予めラベルした脂質チューブのゲル内へのネットワークの保持効率と,外部刺激による構造の崩壊外部溶液中への放出挙動を測定した.このネットワークを形成したチューブ内部には巨大分子(DNA,166kbp)をも封入可能であることが直接観察によって示された.また,封入されたDNA分子が,単一分子レベルでブラウン運動をおこなっている様子が高感度撮影により確認され,チューブ内部に親水性の空間が保持されていることが明らかになった.これらの結果を論文としてまとめたものをMHS2006にて発表した.本研究では,固定化された脂質ナノチューブネットワーク構造を新規DDSとして用いるための基礎データを収集すること目的としている.本年度は,親水性ゲル中に固定化された脂質ナノチューブネットワークの安定性ならびに外部刺激(温度,pH,コレステロールを一定割合で含むチューブネットワークに対するゲル外部からのシクロデキストリン添加等)による断片化による構造安定性の変化の調査を行った.これらの挙動にはゲルの強度と脂質膜の状態が大きく影響することが予想されたため,各サンプルの脂質膜および内水相の状態を確認するために随時,蛍光顕微鏡による直接観察を行った.その結果,ゲル強度および脂質濃度の初期条件に明確に依存したネットワーク形成能の違いが確認された.さらに,蛍光分光光度計を用いて,微量の蛍光脂質(脂溶性薬物モデル)により予めラベルした脂質チューブのゲル内へのネットワークの保持効率と,外部刺激による構造の崩壊外部溶液中への放出挙動を測定した.また,ネットワークを形成したチューブ内部には巨大分子(DNA,166kbp)をも封入可能であることが直接観察によって示された.以上の結果について本年度の高分子討論会にて議論を行った.現在,実験データの追加を行っており,論文投稿準備中である.本年度中に購入した備品を用いて,来年度は親水性薬物の徐放,ならびにこのネットワーク構造の細胞への物質輸送デバイスとしての利用を検討する予定である.本研究では,固定化された脂質ナノチューブネットワーク構造を新規DDSとして用いるための基礎データを収集すること目的としている.これまでに,親水性ゲル中に固定化された脂質ナノチューブネットワークの安定性ならびに外部刺激(温度,pH,コレステロールを一定割合で含むチューブネットワークに対するゲル外部からのシクロデキストリン添加等)による断片化による構造安定性の変化の調査を行った.これらの挙動にはゲルの強度と脂質膜の状態が大きく影響することが予想されたため,各サンプルの脂質膜および内水相の状態を確認するために随時,蛍光顕微鏡による直接観察を行った結果,ゲル強度および脂質濃度の初期条件に明確に依存したネットワーク形成能の違いが確認された.さらに,蛍光分光光度計を用いて,微量の蛍光脂質(脂溶性薬物モデル)により予めラベルした脂質チューブのゲル内へのネットワークの保持効率と,外部刺激による構造の崩壊外部溶液中への放出挙動を測定した.このネットワークを形成したチューブ内部には巨大分子(DNA,166kbp)をも封入可能であることが直接観察によって示された.また,封入されたDNA分子が,単一分子レベルでブラウン運動をおこなっている様子が高感度撮影により確認され,チューブ内部に親水性の空間が保持されていることが明らかになった.これらの結果を論文としてまとめたものをMHS2006にて発表した.
18、19世紀転換期のイギリス福音主義者の政治行動 : 対仏戦争とインド統治をめぐって

本研究は、18世紀末から19世紀初めにかけての対仏戦争期において、イギリスの福音主義者の国内における政治活動が、海外宣教運動をはじめとする彼らの帝国問題への関与の仕方、とくに当時もっとも大きな帝国問題のひとつであったインド統治問題への関与の仕方にどのような影響を与えていたのかを、福音主義者の人物誌的研究に基づいて明らかにしようとするものである。第三年次となる本年度は、帝国ネットワークと植民地インドの関係についての検討を行いつつ、福音主義者による宣教運動をより広い歴史的文脈に位置づけるための史学史的論文の執筆を行った。史学史的論文では、とくに1990年代以降の研究潮流に焦点を当てて、「新しい帝国史」研究、修正主義研究、帝国ネットワーク論を検討した。帝国ネットワーク論は、植民地総督、博愛主義者、入植者という本国と植民地を結ぶ三つのネットワークの競合という視点から19世紀前半のイギリス帝国史を捉えなおそうとする研究潮流である。この成果は、「帝国と宣教-19世紀イギリス帝国史における宗教の復権-」として『史学雑誌』(史学会)121編6号(2012年)に掲載予定である。また本年度も1806年のヴェロール反乱に関する事例研究を継続した。平成24年3月2日から12日にかけてイギリスに滞在し、英国図書館(British Library)においてインド関係史料および宣教関係史料を閲覧した。この調査・検討の成果は、1806年ヴェロール反乱に関する事例研究論文として公表することを予定している。またイギリス滞在中にロンドン大学のJon E. Wilson博士と面談し、史料や研究文献に関する情報を交換した。本研究は本年度をもって一応の終了を迎えるが、イギリス人による宣教と帝国ネットワークの関係を体系的に検討したことによって、帝国における宗教の問題を帝国の一般史のなかに位置づけて再検討するためのひとつの基礎を提供することができたと考えている。本研究は、18世紀末から19世紀はじめにかけての対仏戦争期において、福音主義者の国内政治との関わりが、奴隷貿易廃止運動や海外布教運動(ミッション運動)をはじめとする彼らの帝国問題への関わり方にどのような影響を与えていたのかを、福音主義者の人物史的研究に基づいて明らかにしようとするものである。本年度は、最新研究の把握に努めるとともに、基本史料を用いた予備的な考察を行った。前者としては、イギリス(東インド会社)によるインド支配、および福音主義に関する研究文献や基本史料を収集しながら読み進め、背景知識の獲得や新たな研究視角・研究手法の摂取に努めた。特に、統治者、博愛主義者、入植者という本国と植民地を結ぶ3つのネットワークの競合という視点でイギリス帝国を捉えなおす帝国ネットワーク論について集中的に読書した。後者としては、第一に、国内政治史における福音主義者の位置づけを再検討するために、修士論文の研究を進展させる形で、福音主義者の対仏戦争への反対運動に関する検討を継続して行った。これによって、国内の党派政治による影響から、福音主義者が反戦活動においては奴隷貿易廃止運動やミッション運動におけるような影響力を持ち得なかったことを明らかにした。この成果は9月に行われた第6回日英歴史家会議において報告し、さらなる研究のための助言を得た。また、前述の帝国ネットワーク研究のインド植民地史への適用可能性を検討するため、1806年のヴェロール反乱を契機とするミッション論争について検討した。この結果、帝国ネットワーク論の導入は本国-植民地の連関の解明という観点からのみならず、インドと入植植民地との比較という観点からも有効であるとの結論を得た。この成果は、3月の近代社会史研究会において報告し、さらなる研究のための助言を得た。また、2009年11月末から12月半ばにかけてイギリスにおいて関連史料の探索を行った。本研究は、18世紀末から19世紀はじめにかけての対仏戦争期において、福音主義者の国内政治との関わりが、奴隷貿易廃止運動や海外宣教運動をはじめとする彼らの帝国問題への関わり方にどのような影響を与えていたのかを、福音主義者の人物誌的研究に基づいて明らかにしようとするものである。第二年度目は、第一年度の調査によって示唆を得た帝国ネットワーク論に基づいて、さらなる研究動向の把握に努めると共に、基本的な一次史料の検討作業を継続した。まず、福音主義者の活動をイギリス帝国史全体の中に位置づけるために、福音主義およびイギリス帝国史に関する研究文献の検討を継続した。宣教を支持する博愛主義者のネットワークに関しては、当時のインドにおいてネットワークのひとつの結節点となり、本国に送る情報の収集という面でも重要だった東インド会社のチャプレンに焦点を当てて検討を進めた。東インド会社チャプレンについての本格的な研究はほとんど存在しないため、この検討は研究史的な意義を有するだろう。さらに、研究文献および一次史料の調査か、帝国ネットワーク論の三本柱のひとつである入植者のネットワークについても十分な検討が必要であることが判明した。インドにおける入植者社会についての研究は、特に本研究の対象とする1830年代以前に関しては非常に少ないが、この検討は、インドを白人定住植民地との比較史の中で検討するという新たな研究視座を開拓するという意義も有しているだろう。入植者ネットワークが宣教に関して統治者ネットワークおよび博愛主義者ネットワークとどのような関係にあったのかを検討する作業を進めている。

本研究は、18世紀末から19世紀初めにかけての対仏戦争期において、イギリスの福音主義者の国内における政治活動が、海外宣教運動をはじめとする彼らの帝国問題への関与の仕方、とくに当時もっとも大きな帝国問題のひとつであったインド統治問題への関与の仕方にどのような影響を与えていたのかを、福音主義者の人物誌的研究に基づいて明らかにしようとするものである。第三年次となる本年度は、帝国ネットワークと植民地インドの関係についての検討を行いつつ、福音主義者による宣教運動をより広い歴史的文脈に位置づけるための史学史的論文の執筆を行った。史学史的論文では、とくに1990年代以降の研究潮流に焦点を当てて、「新しい帝国史」研究、修正主義研究、帝国ネットワーク論を検討した。帝国ネットワーク論は、植民地総督、博愛主義者、入植者という本国と植民地を結ぶ三つのネットワークの競合という視点から19世紀前半のイギリス帝国史を捉えなおそうとする研究潮流である。この成果は、「帝国と宣教-19世紀イギリス帝国史における宗教の復権-」として『史学雑誌』(史学会)121編6号(2012年)に掲載予定である。また本年度も1806年のヴェロール反乱に関する事例研究を継続した。平成24年3月2日から12日にかけてイギリスに滞在し、英国図書館(British Library)においてインド関係史料および宣教関係史料を閲覧した。この調査・検討の成果は、1806年ヴェロール反乱に関する事例研究論文として公表することを予定している。またイギリス滞在中にロンドン大学のJon E. Wilson博士と面談し、史料や研究文献に関する情報を交換した。本研究は本年度をもって一応の終了を迎えるが、イギリス人による宣教と帝国ネットワークの関係を体系的に検討したことによって、帝国における宗教の問題を帝国の一般史のなかに位置づけて再検討するためのひとつの基礎を提供することができたと考えている。
補酵素結合型タンパク質の精密X線解析と生体触媒設計

天然のコンポジット触媒、PLP酵素およびFAD酵素を選び、それらの精密立体構造を、X線回折法を用いて決定した。次にこれらの酵素の基質認識、誘導適合、反応機構などの触媒機能を可能にするタンパク質の設計原理を解析した。1.天然のコンポジット触媒の立体構造と反応場の設計(1)イミダゾールグリセロールリン酸合成酵素。アンモニア合成部位と生成物合成部位を結ぶトンネルによるアンモニア輸送機構を提案した。(2)CTP(シチジン5'-三リン酸)合成酵素。アンモニアのトンネル輸送機構、アロステリックGTP活性化機構、およびATPとUTP依存型構造変化と活性化を解析した。(3)アルギノコハク酸合成酵素。基質認識機構を調べ、合成反応の擬時分割構造解析を行った。(4)キノヘモプロテイン脱水素酵素。新規補酵素キノン補酵素(CTQ)を同定し、異常なチオエーテル架橋結合の発見した。さらに、分子内電子移動を考察した。2.PLP酵素の立体構造と反応場の設計(1)ヒスチジノールリン酸アミノ基転移酵素。基質二重認識を可能にする設計原理を解析した。(2)分岐鎖アミノ酸アミノ基転移酵素。基質二重認識と反応機構を調べた。(3)トレオニン合成酵素。PLP酵素に可能なすべての中間体を経過して反応が進む。基質認識、誘導適合、反応の立体化学など活性部位の設計原理を解析した。(4)グルタミン/キヌレニンアミノ基転移酵素。高等動物で脳の高次機能にかかわる。基質二重認識と誘導適合について調べ、キヌレニン結合モデルを作成した。3.FAD酵素の立体構造と反応場の設計(1)中鎖アシル-CoA酸化酵素。脱水素酵素との比較に基づき、酸化酵素の設計原理を調べた。(2)中鎖アシル-CoA脱水素酵素。遷移状態アナログ複合体の構造と量子化学計算に基づいて、遷移状態を解析した。ピリドキサル酵素として、ヒスチジノールリン酸アミノ基転移酵素(HsPAT)、分岐鎖アミノ酸アミノ基転移酵素(BCAT)のX線構造解析を完成した。また、アセチルオルニチンアミノ基転移酵素、トレオニンデヒドラターゼ、ラセマーゼについても、結晶化に成功し現在構造の精密化を行っている。HsPATの基質の二重認識には、HsPATのopen-closed構造変化が重要である。基質の側鎖が活性部位の異なる部位に結合する機構を、活性部位の構造の特徴と誘導適合に基づいて説明できた。BCAT)の乱れたループは、基質が接近すると基質を溶媒領域から隔離する。また、この誘導適合のトリガーとなるのは、活性部位の近くのArgがその側鎖を、基質のα-カルボキシル基の方向に変えることによる。Argの側鎖により分極を起こしたβ-ターンが基質のα-カルボキシルを認識していたまた、フラビンタンパクについては、ラット肝臓中鎖アシル-CoA酸化酵素(ACO)の構造を明らかにした。ACOは基質結合時に大きなコンフォメーション変化を起こすことを推定し、酸素による還元型フラビン再酸化機構を調べた。天然のコンポジット触媒と言える、ヘテロダイマーのイミダゾールグリセロールリン酸シンターゼ(IGPS)、ヘテロトリマーのキノヘモプロテインアミン脱水素酵素(QHAmDH)の構造を決定した。IGPSはアンモニアを輸送する分子内チャネルを持っている。アンモニア輸送のの機構を調べた。

QHAmDHはヘムcを2分子結合するα-サブユニット、β-プロペラ構造を持つβ-サブユニットおよびキノン補酵素を持つγ-サブユニットからなる。γ-サブユニット中に、新規の共有結合型キノン補酵素と3つの分子内架橋結合を見出した。アルギニノコハク酸合成酵素(AsS)は、ATPを利用して、シトルリンとアスパラギン酸からアルギニノコハク酸を生成する反応を触媒する。高度好熱菌由来のAsS(tAsS)のネイティブ型、ATP(ATPアナログ)および基質(アナログ)などとの複合体のX線構造解析を行い、これらの立体構造を約2.2Å分解能で決定した。tAsSはD2対称を持つ4量体酵素で、サブユニットは大、小のドメインとC末端のアームからなる。複合体の構造はネイティブの構造と極めてよく似ていた。この事から、ATPと基質の結合に際して、大腸菌由来AsSに見られるようなコンフォメーション変化を、tAsSは起こさないことがわかった。ATPと基質は活性部位に互いに反応部位が隣接して結合し、反応が進むのに都合の良い幾何学的配置をとるので、tAsSは、反応を進めるのに、立体構造を大きく変化させる必要がないのである。イミダゾールグリセロールリン酸合成酵素(IGPS)は、イミダゾール環の形成反応を触媒している。IGPSは活性アンモニアを精製するhisHサブユニットと、サイクラーゼ活性を持つhisFサブユニットからなる。hisHで生成したアンモニアが、hisFの活性部位へと酵素内部を移動する。このアンモニア移動のメカニズムと活性調節を理解するために、高度好熱菌由来のIGPSのX線結晶構造解析を行い、その立体構造を2.3Å分解能で決定した。(α/β)8バレル構造をもつhisFとグルタミナーゼ構造をもつhisHの活性部位間は約20Åのトンネルで結ばれている。hisH/hisF境界面に存在する4つの極性残基のうちLys100が水素結合をスイッチすることによって、アンモニアが塩橋部分を通過するメカニズムを検討した。これらに加えて数種のPLP酵素およびフラビン酵素の構造と機能の研究を行った。Thermus thermophilusHB8由来のトレオニン合成酵素、グルタミンアミノ基転移酵素、CTP合成酵素およびそれらの基質アナログとの複合体の立体構造を、X線解析法を用いて決定した。全体構造と活性部位の構造に基づいて、触媒設計原理を考察した。1.トレオニン合成酵素(ThrS)はL-ホモセリンリン酸のβ,γ-置換反応により、L-トレオニンを生成する。ThrSはPLP酵素が利用するすべての中間体を経由すると考えられている。ThrSの複雑な触媒過程を中間体構造に基づいて詳細に検討し、その立体化学を明らかにすることができた。この中で、基質より遊離した無機リン酸が基質のC・原子へのプロトン付加を触媒するという新しい反応機構を提案した。2.グルタミンアミノ基転移酵素(GlnAT)は芳香族アミノ酸、キヌレニン、メチオニンおよびグルタミンに対して高い活性を示す。活性部位のポケットはおおむね疎水性であるが、極性部位がいくつか存在する。
大陸衝突帯地下深部における地殻流体の起源と活動時間スケールの解明

黒雲母の組成が塩素に富む場合の流体組成条件を制約するために岩石ー水相互作用の実験を行うことに焦点を当て、花崗岩粉末と塩水を入れた金チューブと、コールドシールタイプの水熱反応装置を用いた実験を行った。基本的な実験条件は、700°C、0.2GPa、実験時間は1週間とし、流体/岩石比と塩水の組成を変化させて反応物の比較を行った。塩水は、NaCl、KCl、CaCl2、HClを混合して作成した。いずれの組成の塩水も先行研究で提唱された相図に基づいてXH2Oを調整し、花崗岩粉末が溶けない塩水組成で実験を行うことで、黒雲母のOH基がClに置換する反応が起きると期待した。しかし、塩水の組成によっては、黒雲母が溶解している微細組織が観察された。複数回の実験の結果、黒雲母の安定領域が流体中のカチオン濃度に影響されること、黒雲母が塩素に富む組成を有するには流体のpHが大きく関係していることが分かった。この成果については公表に向けてまとめている状態である。1年目から取り組んでいた、塩水流入によって形成されたザクロ石ー角閃石反応縁の形成メカニズムと、壁岩への物質移動を議論した論文が、Journal of Petrology誌に受理・掲載された(Higashino et al., 2019)。12年目のスイス滞在中に得た成果は、本年度に再度渡航して追加の解析と議論を重ねた後、国際誌に投稿し、Major revisionの査読結果を受けて改訂中である。本論文は、ザクロ石のコア・リム境界で塩水が流入したと考えられる試料に対して、ザクロ石の局所酸素同位体分析を行うことで、塩水の起源と塩水が流入した変成条件の高温継続時間を議論したものである。この塩水の起源は、露頭で確認できていない岩相由来である可能性も捨てきれないが、既存の研究と比較すると、苦鉄質岩・超苦鉄質岩由来である可能性が高い。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。東南極セール・ロンダーネ山地に産する、角閃岩相高温部における塩水流入が確認される試料の解析を重点的に行った。本試料には、塩水の流入によって形成されたザクロ石ー角閃石脈が含まれる。そこで、脈から壁岩にかけての物質移動メカニズムを解明することを目的とし、岩石薄片の微細組織観察、および、脈からの距離に応じた鉱物の微量元素組成変化に対して、MATLABを用いた解析を行った。この解析から得た脈の中心部における鉱物の微量元素組成と、既知の鉱物ー流体間の分配係数を用いて、流入した塩水の微量元素組成を求め、先行研究で報告されている流体組成と比較した。その結果、塩水の組成は、マントル由来の流体組成に近い元素もある一方で、他の元素はブルーシストからエクロジャイトに遷移する際に放出される流体組成に近いことが分かった。塩水の微量元素組成のみから、塩水の起源を制約することはできない。しかし、大陸衝突帯の下部地殻中部地殻に相当する深度において、塩水が微量元素を運搬する役割を担っていることが明らかとなった。これらの議論をまとめた論文を、国際誌に投稿したところ、Major revisionの査読結果を受け、現在改訂中である。本年度後半には、スイス・ベルン大学に滞在し、先述の試料に対し、塩水の起源を制約することを目的とした同位体分析のための試料準備を行った。同位体分析は、スイス・ローザンヌ大学設置の二次イオン質量分析装置(SIMS)を用いて行う予定である。そのため、来年度のマシンタイム予約のためのプロポーザル申請手続きを行うなど、分析準備を進めている。スイスへの渡航時期の制約から、年次計画の順番の一部入れかえを行った。東北大学では主に塩水流入によって岩石中に形成される組織の、形成プロセスに関する解析を行い、ベルン大学では次年度への分析準備として、岩石薄片の加工などを行った。しかし研究課題全体としては、数値プログラム解析なども良い結果が得られ、投稿論文に反映することもでき、順調に研究が進んでいると言える。本年度は主にスイス・ベルン大学に滞在して研究を行った。東南極セール・ロンダーネ山地に産する、塩素に富む流体が流入したことが明らかな試料に対して、塩水の起源を制約する目的で、ザクロ石の酸素同位体分析を行った。分析試料は、下部地殻相当の温度圧力条件下で塩水が流入した痕跡を持つザクロ石ー黒雲母ー珪線石片麻である。二次イオン質量分析装置(SIMS)は、ベルン大学共同利用施設であるスイス・ローザンヌ大学のSwissSIMS設置のものを用いて、in situでザクロ石の酸素同位体分析を行った。分析試料は、基本的な化学分析により最適と判断されたザクロ石を薄片から切り出し、エポキシ樹脂にマウントした標準試料とともに、インジウムマウントを作成した。本試料は、ザクロ石のリムにのみ塩素に富む黒雲母が包有され、ザクロ石のコアリム境界で塩水が流入したと考えられている。そこで、ザクロ石コアからリムにかけて線分析を行った結果、コアからリムにかけてδ18O値が徐々に下がる拡散プロファイルが得られた。ザクロ石リムのδ18O値は、ザクロ石のコアリム境界で花崗岩あるいはマフィック岩由来の流体が流入したことを示唆する。

δ18O値のみから流体の起源を断定するには至っていないが、この流体が塩水と同一流体であると考えると、地下深部由来の塩素が変成作用に関与していると考えられる。また、この拡散プロファイルと既存のザクロ石中の酸素の結晶内拡散定数を用いることで、ザクロ石リム形成後の高温継続時間を見積もることができた。当初の研究計画では、ザクロ石の酸素同位体分析に加え、アパタイトの同位体分析も行う予定であった。アパタイトは新たな分析の立ち上げから行っていたが、試料準備とマシンのトラブルによる遅延が重なり、スイス滞在中に未知試料の分析を行うには至らなかった。しかし準備はおおむね整っているため、来年度には結果を出すことができると考えている。また、ザクロ石の分析は予定通りの精度で分析を行うことができたため、研究計画としてはおおむね順調に進展していると言える。黒雲母の組成が塩素に富む場合の流体組成条件を制約するために岩石ー水相互作用の実験を行うことに焦点を当て、花崗岩粉末と塩水を入れた金チューブと、コールドシールタイプの水熱反応装置を用いた実験を行った。基本的な実験条件は、700°C、0.2GPa、実験時間は1週間とし、流体/岩石比と塩水の組成を変化させて反応物の比較を行った。塩水は、NaCl、KCl、CaCl2、HClを混合して作成した。いずれの組成の塩水も先行研究で提唱された相図に基づいてXH2Oを調整し、花崗岩粉末が溶けない塩水組成で実験を行うことで、黒雲母のOH基がClに置換する反応が起きると期待した。しかし、塩水の組成によっては、黒雲母が溶解している微細組織が観察された。複数回の実験の結果、黒雲母の安定領域が流体中のカチオン濃度に影響されること、黒雲母が塩素に富む組成を有するには流体のpHが大きく関係していることが分かった。この成果については公表に向けてまとめている状態である。1年目から取り組んでいた、塩水流入によって形成されたザクロ石ー角閃石反応縁の形成メカニズムと、壁岩への物質移動を議論した論文が、Journal of Petrology誌に受理・掲載された(Higashino et al., 2019)。12年目のスイス滞在中に得た成果は、本年度に再度渡航して追加の解析と議論を重ねた後、国際誌に投稿し、Major revisionの査読結果を受けて改訂中である。本論文は、ザクロ石のコア・リム境界で塩水が流入したと考えられる試料に対して、ザクロ石の局所酸素同位体分析を行うことで、塩水の起源と塩水が流入した変成条件の高温継続時間を議論したものである。この塩水の起源は、露頭で確認できていない岩相由来である可能性も捨てきれないが、既存の研究と比較すると、苦鉄質岩・超苦鉄質岩由来である可能性が高い。本年度の研究成果内容をまとめた投稿論文の改訂を進め、受理されることを目指す。また、大陸衝突帯地下深部で見られる流体活動に関する情報を得ることを目的とした同位体分析を、スイス・ローザンヌ大学で行う予定である。スイスでは高圧変成岩に関する流体活動研究が盛んなため、高温変成岩と比較しながら、現象解明に臨む。本年度の成果は既に学会発表を行い議論を深めているため、学術誌に投稿し、受理されることを目指す。また、アパタイトの分析を行うとともに、当初の研究計画通り東北大学にて実験を行い、天然試料からアプローチしていたこれまでの研究成果と併せて総合的に議論しながら研究を遂行していく。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
GVL効果誘導/GVHD抑制の両立を可能にする同種細胞療法の研究

その結果、G-PBMCを抗CD3抗体とサイトカイン(IL-15など)とともに培養すると抑制性NK細胞受容体(CD94/NKG2A)発現CD8細胞が100倍以上に増幅されることが見い出された。このようにして増幅したCD94/NKG2A発現CD8細胞はHLA class I分子の発現が欠如した白血病細胞株K562に対して細胞障害活性を示したが、HLA class I分子を過剰に発現する自己あるいは同種PHA blastを障害することはできなかった。また、NOD/SCIDマウスにおけるK562の増殖をin vivoで抑制することができた。さらに、患者白血病細胞に対してもCD94/NKG2A発現CD8細胞は細胞障害活性を示したが、同時に自己あるいは同種PHA blastに対しては細胞障害活性を有していなかった。従って、CD94/NKG2A発現CD8細胞はHLA class I分子の発現をモニターしつつGVHD抑制/GVL増強効果を同時に発揮する可能性があると考えられた。このようにして増幅したCD94/NKG2A発現CD8細胞はHLA classI分子の発現が欠如した白血病細胞株K562に対して細胞障害活性を示したが、HLA classI分子を過剰に発現する自己あるいは同種PHA blastを障害することはできなかった。従って、CD94/NKG2A発現CD8細胞はHLA classI分子の発現をモニターしつつGVHD抑制/GVL増強効果を同時に発揮する可能性があると考えられた。
大自由度カオスにおける集団秩序

1)隠れた秩序と集団運動:カオス多体系の集団運動の性質を解析した。特に、要素系が同じでない場合には、かえって簡単な集団運動が出る事が見出された。これが要素の非一様性を利用して内部に分岐構造を形成し、その変化と集団運動の間に事故無撞着なフィードバック構造が作られることによることを示した。また、同様な考え方が同一のパラメータを持ったカオス結合系にもある程度あてはめられることを確認し、隠れた集団運動を集団的やリヤプノフ指数などで記述することも試みた。これとともにこの様な隠れた秩序の持つ意義を総合報告の中で議論した。2)時空カオス(乱流)における集団秩序:時空カオスにおいて集団秩序としてのパターン形成が生じる簡単なモデルを構築することに成功した。我々のモデルは空間並進対称性をもつので総計的状態の空間的不均一性は自発的対称性の破れによって生じる。また、この転移を数値的に詳しく調べることにより、伝統的な乱流粘性による解釈が、少なくとも現象論的にはる程度妥当であることがわかった。3)カオス写像ガスにおける乱れと秩序:カオス的な内部ダイナミクスを持つ要素が他の要素の内部状態と相互作用を行ないつつ空間を運動していくモデルのシミュレーションを進めた。その結果、内部ダイナミクスと相互作用の干渉によって、空間的な秩序が形成、崩壊を繰り返す状態が広くみられることを見出した。4)要素の生成消滅を含む大自由度カオス系の長時間構造:細胞集団を念頭においてその内部状態に応じて要素が分裂したり死亡したりするモデルを考察した。この結果、適度な強さのカオスがあって要素が同期したりはずれたりする場合に長時間の要素数の変動が生じることを見出した。この際、ある時間範囲で成長が持続し、これが要素の役割の分化によることが明らかにされた。カオスゆらぎがノイズと区別されるのは、何らかの意味ではカオスには秩序が備わっていると信じられるからである。大自由度カオス系で現れる集団秩序はカオス揺らぎに内在する秩序と深く関わってくる、根本的な問題である。この問題を抽象的な力学系のレヴェルから、乱流の現象論的側面のレヴェルまで議論した。1)隠れた秩序と集団運動:カオス多体系の集団運動の性質を、特に、要素系が同じでない場合に進めた。驚くべき事に要素系が同一でない方が、かえって簡単な集団運動が出る事を見出し、この機構を解析した。我々のモデルの空間並進対称性をもつので統計的状態の空間的不均一性は自発的対称性の破れによって生じる。また、この転移を数値的に詳しく調べることにより、伝統的な乱流粘性による解釈が、少なくとも現象論的にはある程度妥当であることがわかった。これが要素の非-様性を利用して内部に分岐構造を形成し、その変化と集団運動の間に自己無撞着なフィードバック構造が作られることによることを示した。また、同様な考え方が同一のパラメータを持ったカオス結合系にもある程度あてはめられることを確認し、隠れた集団運動を集団的なリヤプノフ指数などで記述することも試みた。

これとともにこの様な隠れた秩序の持つ意義を総合報告の中で議論した。2)時空カオス(乱流)における集団秩序:時空カオスにおいて集団秩序としてのパターン形成が生じる簡単なモデルを構築することに成功した。我々のモデルは空間並進対称性をもつので統計的状態の空間的不均一性は自発的対称性の破れによって生じる。また、この転移を数値的に詳しく調べることにより、伝統的な乱流粘性による解釈が、少なくとも現象論的にはある程度妥当であることがわかった。3)カオス写像ガスにおける乱れと秩序:カオス的な内部ダイナミクスを持つ要素が他の要素の内部状態と相互作用を行ないつつ空間を運動していくモデルのシミュレーションを進めた。その結果、内部ダイナミクスと相互作用の干渉によって、空間的な秩序が形成、崩壊を繰り返す状態が広くみられることを見出した。4)要素の生成消滅を含む大自由度カオス系の長時間構造:細胞集団を念頭においてその内部状態に応じて要素が分裂したり死亡したりするモデルを考察した。この結果、適度な強さのカオスがあって要素が同期したりはずれたりする場合に長時間の要素数の変動が生じることを見出した。この際、ある時間範囲で成長が持続し、これが要素の役割の分化によることが明らかにされた。
不均一光源下における照度差ステレオによる高精度3次元形状推定手法の開発

本研究では不均一な光源強度下、もしくはセンサ露光時間/感度が不均一な状況下における照度差ステレオ法の定式化と実装を行った.従来の照度差ステレオ法を一般化し、光源強度と3次元形状の同時推定問題と捉えることでこの問題が非負の双線形問題として定式化できることが明らかになった.また,この問題が一般的な双線形問題とは異なる構造を持ち、この特性を利用することで交互最小化の枠組みで一意な最適解が求まることを示した.この最適化手法をソフトウェアとして実装し,シミュレーションデータと実世界データの両方を用いて実験を行い,どちらにおいても従来手法に比して良好な結果が得られることを確認した.本研究では不均一な光源強度下、もしくはセンサ露光時間/感度が不均一な状況下における照度差ステレオ法(photometric stereo)の定式化と実装を行った.従来の照度差ステレオ法を一般化し、光源強度と3次元形状の同時推定問題と捉えることでこの問題が非負の双線形問題として定式化できることが明らかになった.また,この問題が一般的な双線形問題とは異なる構造を持ち、この特性を利用することで交互最小化(alternating minimization)の枠組みでユニークな最適解が求まることを示した.この最適化手法をソフトウェアとして実装し,シミュレーションデータと実世界データの両方を用いて実験を行い,どちらにおいても従来手法に比して良好な結果が得られることを確認した.また,従来のセッティング(均一光源強度、均一センサ感度)を仮定した場合においても,従来手法を下回らない性能が実現できることを確認した.さらに,光源の変化に応じて適応的にカメラセンサの露光時間を制御することで量子化誤差を低減し高いシグナル・ノイズ比(S/N比)を得られることに着目し,提案手法をそのようなデータに適用することで従来手法を上回る形状推定精度を達成することができた.H27の下半期では上述の結果をさらに発展させ,従来の線形反射モデルに依存しないロバスト推定の枠組みで再定式化を行った.また外れ値を適切に除去するロバストな行列因子分解法を適用することで,線形反射モデルに沿わないデータに関しても良好な推定結果が得られることを確認した.本研究では不均一な光源強度下、もしくはセンサ露光時間/感度が不均一な状況下における照度差ステレオ法の定式化と実装を行った.従来の照度差ステレオ法を一般化し、光源強度と3次元形状の同時推定問題と捉えることでこの問題が非負の双線形問題として定式化できることが明らかになった.また,この問題が一般的な双線形問題とは異なる構造を持ち、この特性を利用することで交互最小化の枠組みで一意な最適解が求まることを示した.この最適化手法をソフトウェアとして実装し,シミュレーションデータと実世界データの両方を用いて実験を行い,どちらにおいても従来手法に比して良好な結果が得られることを確認した.27年度が最終年度であるため、記入しない。コンピュータビジョン27年度が最終年度であるため、記入しない。