hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多面体幾何学にもとづく球面駆動システムの研究

多面体幾何学にもとづいて球面モータの制御理論を構築し、一般的な電機機械システムの設計・解析・制御理論に展開した。トルクや材料特性をスカラー量としているモータの設計・解析・制御理論3次元ベクトル空間に拡張した。球面センサ、球面支持機構、球面減速機を多面体幾何学にもとづいて設計・試作し、球面アクチュエータと組み合わせて球面駆動システムを構築し、基礎実験により理論を検証した。球面駆動システム評価装置を用いて球面駆動システムの駆動特性を測定し、回転ベクトルの次元縮退現象など平面の1次元減速機では考えられなかった新しい現象を発見した。多面体にもとづいて球面センサ、球面支持機構、球面減速機を設計・試作し、球面アクチュエータと組み合わせて球面駆動システムを構築する。この過程で、従来のモータの設計・解析・制御理論を3次元ベクトル空間に拡張する。同時に、多面体幾何学を、一般的な電機機械システムの設計・解析・制御理論に拡張する。これらの研究目的に対し、これまでに以下の研究実績が上がっている。球面センサは2個の光学センサを用いた相対姿勢センサ、ホール素子を用いた絶対姿勢センサ、CCDカメラを用いた絶対姿勢センサの開発を行い、フィードバック制御ができる段階に移行しつつある。球面支持機構は空気浮上支持方式と球体ベアリング支持方式を比較し、摩擦がある球体ベアリング方式が現状では安定していることが判明した。球面減速機は摩擦球を使用する方式を検討している。平面減速機の理論を単純に3次元空間に拡張できず、数学および幾何学的に非常に興味深い問題を有していることがわかってきた。光学センサ、アクチュエータ、球体ベアリング支持機構、球面減速機を組み合わせた球面駆動システムのプロトタイプを試作し、駆動実験を行った。基底の取り替え行列を基本として球体姿勢を表現すると、センサ信号処理による姿勢表記が容易になること、球体回転子と電機子巻線の相対位置をパラメータとしてトルクマップを作成すれば球体ロータの姿勢制御が容易に行えることを示し、球面駆動システムの理論体系を確立しつつある。フィードバック制御実験を通じて、3次元空間におけるPID制御理論のアウトラインが明らかになりつつある。3次元空間内におけるPID制御理恵温が完成すれば、ロボットなどの多自由度システムの制御に適用して特性を大幅に改善できる可能性がある。この過程で、従来のモータ設計・解析・制御理論を3次元ベクトル空間に拡張する。同時に、多面体幾何学を、一般的な電機機械システムの設計・解析・制御理論に展開する。平成24年度は、球面センサと球面支持機構を開発する。球面センサとして、誘導巻線、イメージセンサ、ホール素子を検討した。誘導巻線は、「高調波重畳方式」を検討した。姿勢検出は原理的に可能だが、現状ではインダクタンス曲線が最適になる形状を決定するのが困難である。イメージセンサは、レーザマウスを2個使用し、ロータ姿勢を1回転数度以内で検出可能で、フィードバック位置決め制御が可能であることを確かめた。誤差が累積するため、絶対位置センサとの併用が必要である。ホール素子を多数配置したセンサは誤差が大きいが、絶対姿勢を検出できた。球体にマーキングして画像処理を行う絶対位置姿勢センサを試作し、実験を開始した。球面支持機構は、誘導巻線、空気圧支持、球体ベアリングを検討した。誘導巻線は、駆動用誘導巻線に磁気支持用電流を重畳することで非接触支持が可能なことを理論的に確認した。浮上支持には大電流が必要である。空気圧は摩擦を測定限界以下に低減できたが、回転中心がぶれる問題があった。球体ベアリングは摩擦が大きいが、駆動トルクが大きいとダンピングが効いて位置決めが行いやすいことがわかった。球面モータ研究の到達点と問題点を明らかにする目的で、学位論文をまとめた。多面体にもとづく座標系と基底の取り替え行列にもとづく座標変換を導入して過去の研究を記述することにより、従来のモータ理論を3次元空間に拡張する道筋と、マクスウエルの方程式を出発点として3次元のモータ理論を展開する道筋がより明確になった。球面センサは2個の光学センサを用いた相対姿勢センサ、ホール素子を用いた絶対姿勢センサ、CCDカメラを用いた絶対姿勢センサの開発を行い、フィードバック制御に成功した。球面支持機構は摩擦がある球体ベアリング方式が現状では最適と結論づけた。球面減速機は摩擦球を使用する方式が次元の縮退現象を有していることがわかった。多面体にもとづく減速機の基礎原理を考案した。センサ、アクチュエータ、支持機構、球面減速機を組み合わせた球面駆動システムのプロトタイプを試作し、評価装置を用いて駆動実験を行った。基底の取り替え行列を基本として球体姿勢を表現すると、センサ信号処理による姿勢表記が容易になること、球体回転子と電機子巻線の相対位置をパラメータとしてトルクマップを作成すれば球体ロータの姿勢制御が容易に行える。また、3次元空間内におけるPID制御は、1次元のPID制御の組み合わせとは異なることを示し、学位論文にまとめた。

3次元空間内におけるPID制御理論が完成すれば、ロボットなどの多自由度システムの制御に適用して特性を大幅に改善できる可能性がある。本研究課題の目標は、以下の2項目の大きな研究目標を達成するモデルケースとして球面駆動システムを組み上げ、研究目標が達成されたことを駆動実験により評価することである。1.多面体幾何学にもとづく3次元空間内の制御理論を構築し、一般的な電機機械システムの設計・解析・制御理論に展開する。2.トルクや材料特性をスカラー量としているモータの設計・解析・制御理論を3次元ベクトル空間に拡張する。平成26年度までに多面体幾何学にもとづく3次元空間内の制御理論を構築し、一般的な電機機械システムの設計・解析・制御理論に展開した。また、トルクや材料特性をスカラー量としているモータの設計・解析・制御理論を3次元ベクトル空間に拡張した。球面センサ、球面支持機構、球面減速機を多面体幾何学にもとづいて設計・試作し、球面アクチュエータと組み合わせて球面駆動システムを構築し、基礎実験により上記理論による駆動実験を行い、理論を検証した。これにより平成26年度までに上記2項目の目標を達成した。平成27年度は球面減速機の理論構築を目標として、球面減速機のデータが収集可能な球面駆動システム評価装置を用いて球面減速機の理論構築と構造設計を集中的に研究し、球面減速機における回転ベクトルの次元縮退現象など平面の1次元減速機では考えられなかった新しい現象を確認し、球面減速機の基本モデルを構築した。これにより球面減速機構の基礎理論構築の手がかりを得た。多面体幾何学にもとづいて球面モータの制御理論を構築し、一般的な電機機械システムの設計・解析・制御理論に展開した。トルクや材料特性をスカラー量としているモータの設計・解析・制御理論3次元ベクトル空間に拡張した。球面センサ、球面支持機構、球面減速機を多面体幾何学にもとづいて設計・試作し、球面アクチュエータと組み合わせて球面駆動システムを構築し、基礎実験により理論を検証した。球面駆動システム評価装置を用いて球面駆動システムの駆動特性を測定し、回転ベクトルの次元縮退現象など平面の1次元減速機では考えられなかった新しい現象を発見した。本研究課題は、以下の2項目の大きな研究目標を達成するモデルケースとして球面駆動システムを組み上げ、研究目標が達成されたことを駆動実験により評価することである。球面センサ、球面支持機構、球面減速機を多面体幾何学にもとづいて設計・試作し、球面アクチュエータと組み合わせて球面駆動システムを構築した。
近似代数計算

近似代数計算とは,数式処理の巖密計算を,許容誤差を許して実行し,対家とする方程式の解について,有用な情報をえる算法である.一例としてM.Gardnerの提出した三角形を四等分する問題に適用して好結果をえた.ひきつづいて,チルンハウス変換を利用した3次,4次代数方程式の解法に適用してみた.3次の場合は,古典的なカルダノの解法と同じであることがわかったが,4次の場合はフェラリの解法とは別種の技法である.いくつかの実例に対して好結果をえたが,数値的に微妙な問題を生じる実例に関する完全な追求には検討すべき課題が残り,今後の研究にまつことになった.本研究費補助により,有力な数式処理システムMAPLEを購入することができ,本研究だけでなく,諸種の研究のために有用な手段となった.残念なことに,代表者が海外出張中に追加交付の連絡を受け,実質的に帰国後3ヶ月の研究期間しかなかったため,十二分の成果を挙げえなかったが研究の萌芽として興味ある題材をいくつかえることができ,予備的な一応の成果をえることができたと信じる.精度評価の自動化などには,有用な印象である.今後の課題として,上述の数値的に敏感な問題への対処のほか,大規模な連立代数方程式など具体的な問題への応用例をつみ重ね,またそのために有用な補助のソフトウエア開発を考える予定である.近似代数計算とは,数式処理の巖密計算を,許容誤差を許して実行し,対家とする方程式の解について,有用な情報をえる算法である.一例としてM.Gardnerの提出した三角形を四等分する問題に適用して好結果をえた.ひきつづいて,チルンハウス変換を利用した3次,4次代数方程式の解法に適用してみた.3次の場合は,古典的なカルダノの解法と同じであることがわかったが,4次の場合はフェラリの解法とは別種の技法である.いくつかの実例に対して好結果をえたが,数値的に微妙な問題を生じる実例に関する完全な追求には検討すべき課題が残り,今後の研究にまつことになった.本研究費補助により,有力な数式処理システムMAPLEを購入することができ,本研究だけでなく,諸種の研究のために有用な手段となった.残念なことに,代表者が海外出張中に追加交付の連絡を受け,実質的に帰国後3ヶ月の研究期間しかなかったため,十二分の成果を挙げえなかったが研究の萌芽として興味ある題材をいくつかえることができ,予備的な一応の成果をえることができたと信じる.精度評価の自動化などには,有用な印象である.今後の課題として,上述の数値的に敏感な問題への対処のほか,大規模な連立代数方程式など具体的な問題への応用例をつみ重ね,またそのために有用な補助のソフトウエア開発を考える予定である.
バベシアの赤血球感染機構関連蛋白質を用いた組み換えワクチンの開発

バベシア症は世界の畜産業に対し、甚大な経済的被害をもたらす原虫病であるが有効な治療法やワクチンはない。バベシアの赤血球への侵入が、発熱、貧血などの臨床症状を引き起こす主因であり、生存に必須の機構であることから、赤血球を認識する原虫側分子は、理想的なワクチン候補、あるいは薬剤のターゲットとなる。シアル酸のBabesia bovisの赤血球侵入に対する影響を検討し、α2-3シアル酸依存性にB.bovisが赤血球に侵入することを明らかにした(Takabatake, et. al.2007)またGPA-/-マウスについて、赤血球膜上の糖蛋白質の解析と、B.rodhain感染に対する感受性の検討を行ったところ、α2-3シアル酸が減少したGPA-/-マウスは、野生型マウスに対して致死的なB.rodhainiの増殖を完全に抑制し、耐過した。このことがらマウスの赤血球膜上のシアル酸を含む糖蛋白質が、B.rodhainiの侵入に重要な受容体であることが示唆された(Takabatake, et al.2007)。一方で、GpA-/-マウス赤血球で増殖するB.rodhainiの変異体(OB1)が分離された。OB1は、GPA-/-マウス内で活発に増殖するものの、その増殖は感染5日後から抑制され、マウスは耐過した。このGPA-/-マウスの感染抵抗性には脾臓が必須であり、赤血球膜に対する自己抗体価が、GPA-/-マウスでは感染前から感染初期にかけて、野生型マウスより有意に低いが、感染に伴って上昇した後は、野生型マウスと同じレベルであった。これらの結果から、OB1に感染したGPA-/-マウスの脾臓での感染赤血球除去に自己抗体の関与することが示唆ざれた(投稿中)。これらの知見は、バベシアと宿主の相互作用の解明と、効果的なワクチンの開発に寄与するものである。バベシアはマダニによって媒介され、熱帯、亜熱帯地方の畜産業に対し大きな経済的被害を与える赤血球に寄生する原虫である。しかしながらいまだ有効な治療薬やワクチンがない。バベシアが宿主の赤血球に侵入することが、発熱、貧血などの臨床症状を引き起こす主因であり、また原虫の生存に必須な機構であることから、赤血球を認識する原虫側の分子は、理想的なワクチン候補、あるいは薬剤ターゲットとなると考えられる。マウスバベシアの感染耐過血清を用いたBabesia rodhaini cDNAライブラリーのイムノスクリーニングによって同定されたBr-7は、その予想アミノ酸配列から一回膜貫通型の膜蛋白質をコードしていると推測され、その細胞外ドメインの一部が、赤血球侵入関連因子であるPlasdmoium yoelii yoelii235 kDa rhoptry proteinとアミノ酸配列で25%の相同性を示した。そこでBr-7の赤血球侵入に関する機能を解析した。[結果と考察]大腸菌で発現させた組換えBr-7に対するマウス抗血清はB.rodhaini感染赤血球を抗原としたWestern blot解析において120kDaの蛋白質を認識した。また間接蛍光抗体法では赤血球内分裂虫体および赤血球外虫体に蛍光が観察された。続いてバキュロウイルス-昆虫細胞発現系を用いて組換えBr-7を作製し、その赤血球吸着活性を調べた。その結果、組換えBr-7がマウス赤血球に吸着することが明らかとなった。以上の成果は、Br-7が次の赤血球に侵入する準備が整った虫体に発現し、マウス赤血球表面と直接作用することによって、B.rodhainiの赤血球侵入に関与していると考えられる。近年のいくつかのin vitro研究によって、数種のバベシアが、宿主の赤血球に侵入する際に、赤血球表面上のシアル酸を認識していることが報告された。我々のグループでは獣医学領域でも最も重要なウシバベシアとウマバベシアで研究を行い、シアル酸を除去した宿主赤血球を用いてこれらのバベシアを培養すると、その増殖が抑えられることを発見した(論文投稿中)。我々は赤血球表面上のシアル酸の主要な担体であるGlycophorin A(GPA)という糖タンパク質に注目した。GPAノックアウトマウスとマウスバベシアを用いた感染実験の結果、マウス内でのバベシアの増殖は、コントロールと比較して有意に抑制された。特にマウスバベシアの一種であるB.rodhainiではその増殖が完全に抑制された。この結果はin vivoにおいてもバベシア原虫が赤血球に侵入する際、GPA上のシアル酸を認識していることを示唆する(論文投稿中)。現在マウス赤血球表面上のシアル酸、あるいはGPAを認識する分子の同定を試みている。

バベシアの赤血球への侵入が、発熱、貧血などの臨床症状を引き起こす主因であり、生存に必須の機構であることから、赤血球を認識する原虫側分子は、理想的なワクチン候補、あるいは薬剤のターゲットとなる。シアル酸のBabesia bovisの赤血球侵入に対する影響を検討し、α2-3シアル酸依存性にB.bovisが赤血球に侵入することを明らかにした(Takabatake, et. al.2007)またGPA-/-マウスについて、赤血球膜上の糖蛋白質の解析と、B.rodhain感染に対する感受性の検討を行ったところ、α2-3シアル酸が減少したGPA-/-マウスは、野生型マウスに対して致死的なB.rodhainiの増殖を完全に抑制し、耐過した。このことがらマウスの赤血球膜上のシアル酸を含む糖蛋白質が、B.rodhainiの侵入に重要な受容体であることが示唆された(Takabatake, et al.2007)。一方で、GpA-/-マウス赤血球で増殖するB.rodhainiの変異体(OB1)が分離された。OB1は、GPA-/-マウス内で活発に増殖するものの、その増殖は感染5日後から抑制され、マウスは耐過した。このGPA-/-マウスの感染抵抗性には脾臓が必須であり、赤血球膜に対する自己抗体価が、GPA-/-マウスでは感染前から感染初期にかけて、野生型マウスより有意に低いが、感染に伴って上昇した後は、野生型マウスと同じレベルであった。これらの結果から、OB1に感染したGPA-/-マウスの脾臓での感染赤血球除去に自己抗体の関与することが示唆ざれた(投稿中)。これらの知見は、バベシアと宿主の相互作用の解明と、効果的なワクチンの開発に寄与するものである。
包括的な破損・修理対策に向けた下肢装具ユーザー像の構築

本研究では、破損・修理に対する包括的な対処に役立てることを目的とし、規格作成の基盤となる下肢装具のユーザー像を構築する。具体的には、1工学的試験評価の観点から下肢装具の類型化、2工学的試験評価に関連するユーザー特性の抽出、3典型的な破損・修理の事例、ユーザー特性データの集積を行って、4下肢装具とユーザー特性との関係性を可視化するマップを開発する。平成30年度は、23について、以下の研究を行った。2文献調査およびインターネット調査により、下肢装具の種類や機能に応じたユーザー特性・適応を調査した。本結果について、装具の種類とユーザーの適応を対応づけた表を作成し、試験評価に関連するユーザー特性を示した。32018年10月末までに収集した75例の破損事例について、破損の種類ごとに、ユーザー特性(破断)体重、使用期間、活動度、年齢等)との関係を分析した結果、特定の破損を生じさせるユーザーの傾向や、特定の装具に共通する破損の傾向等が示される可能性が示唆された(義肢装具学会にて発表)。また、先行研究にて収集した事例と、義肢装具学会以後のデータ(2019年2月末現在)を合わせた計311件について、さらなる分析を行った(ストラップ類の破損135例、底材の摩耗やはがれ75例、金属製部品の破損43例、プラスチック製短下肢装具本体の破損36例)。金属製部品の破損については、43例中、27例が両側支柱付き金属製短下肢装具の破損であり、27例中20例があぶみ、または足板の破損であった。20例中18例が耐用年数(3年)以内に破損していた。あぶみの破損については、成人(40kg以上)かつ活動度の高いユーザーで破損が多く見られ、これらのユーザーを中心に、対策が必要な可能性が示唆された(本内容については、国際義肢装具学会で発表予定)。平成30年度の当初計画は、2、3を進める計画であり、概ね目標を達する成果が得られた。平成31年度は、3について、平成29年度から、31年度にかけて集積したデータを分析する。また、4について、類型化した下肢装具の種類毎にユーザー特性の項目と内容を対応づけたマップを作成する。平成29年度は、13について、以下の研究を行った。1義肢装具等完成用部品データベースや文献、学会(日本理学療法学術大会、義肢装具士協会学術学会、日本義肢装具学会学術大会)、義肢装具製作所、パーツメーカー等での情報収集結果を基に、下肢装具、継手の種類ごとの機能や材質を示す表を作成した。また、本表を基に、工学的試験評価およびISO/JIS規格作成の専門家と意見交換を行い、試験評価(強度、耐久性等)の観点から、下肢装具を類型化した。さらに、代表的な下肢装具、継手の種類毎に求められる試験評価の項目を抽出した。2回復期リハ病院や更生相談所を訪問し、装具療法に携わる医師、理学療法士、義肢装具士等にヒアリングを行い、下肢装具ユーザーに関する特性と処方や破損修理の実態について、聴取した。また、下肢装具の工学的試験評価を行っている大学研究室、支援機器の試験評価機関等を訪問して、最新の試験評価方法に関する動向調査を行った。3先行研究で収集した破損修理事例を分析し、金属製下肢装具/プラスチック製下肢装具の破損状況を明らかにし、義肢装具学会で成果を発表した。また、次年度以降に予定していた破損事例収集の計画を前倒しで進め、スマホアプリによる破損装具写真と関連情報の収集システムを構築した。さらに、義肢協会および鉄道弘済会に、事例収集への協力依頼をし、全国の義肢製作所100社から協力の内諾を得て、事例募集要領、事例登録に関するQ&Aを配布した。平成29年度の当初計画は、1、3を進める計画であり、概ね目標を達する成果が得られた。なお、3については、次年度以降に予定していた破損事例の収集を早めに開始することとし、アプリの構築を行った。さらに、2についても、情報収集を開始したことから、当初の計画以上に進展していると判断した。

32018年10月末までに収集した75例の破損事例について、破損の種類ごとに、ユーザー特性(破断)体重、使用期間、活動度、年齢等)との関係を分析した結果、特定の破損を生じさせるユーザーの傾向や、特定の装具に共通する破損の傾向等が示される可能性が示唆された(義肢装具学会にて発表)。また、先行研究にて収集した事例と、義肢装具学会以後のデータ(2019年2月末現在)を合わせた計311件について、さらなる分析を行った(ストラップ類の破損135例、底材の摩耗やはがれ75例、金属製部品の破損43例、プラスチック製短下肢装具本体の破損36例)。金属製部品の破損については、43例中、27例が両側支柱付き金属製短下肢装具の破損であり、27例中20例があぶみ、または足板の破損であった。20例中18例が耐用年数(3年)以内に破損していた。あぶみの破損については、成人(40kg以上)かつ活動度の高いユーザーで破損が多く見られ、これらのユーザーを中心に、対策が必要な可能性が示唆された(本内容については、国際義肢装具学会で発表予定)。平成30年度の当初計画は、2、3を進める計画であり、概ね目標を達する成果が得られた。平成30年度は、2について、JIS規格作成時の調査研究資料、文献、学会等での情報収集を基に、下肢装具ユーザーの障害関連特性、運動特性、生活特性、一般特性との項目、内容を整理した表を作成する。本表を基に、臨床現場の専門家にヒアリングを行い、下肢装具の種類毎に考慮すべきユーザー特性の内容を抽出する。さらに、工学的試験評価およびISO/JIS規格作成の専門家と意見交換を行い、装具への負荷を中心として、規格作成の際に参考となるユーザー特性の項目と内容を明らかにする。また、3について、平成30年度から、31年度にかけて破損事例を集積し、結果を分析する。平成31年度は、4について、類型化した下肢装具の種類毎にユーザー特性の項目と内容を対応づけたマップを作成する。平成31年度は、3について、平成29年度から、31年度にかけて集積したデータを分析する。また、4について、類型化した下肢装具の種類毎にユーザー特性の項目と内容を対応づけたマップを作成する。当初予定していた謝金の支出がなくなり、破損事例収集システム開発、運用・分析のためのパソコン購入等に宛てたが、残額が生じた。平成30年度は、破損事例収集に関して、サーバーソフトに29万、クラウド利用料金に、43万を支出予定である。他、学会参加費、情報収集のための旅費等を支出予定。当初計画より旅費が抑えられ、残額が生じた。平成31年度は、破損事例収集に関して、クラウド利用料金に、43万を支出予定である。
古代末期の写本画―古典古代からの伝統と中世への遺産

西洋の写本画史上、古代末期=初期キリスト教時代は、初期中世に先立つ第一の黄金時代である。この時代の写本挿絵を研究する場合、その資料は二種類に分けられる。一つは、5-6世紀に地中海沿岸地方で制作された写本の遺品、もう一つは9世紀のカロリング朝以降の西欧で制作された摸本である。本研究は、これらのオリジナルもしくはコピーで伝えられている冊子本の内、ギリシア語またはラテン語で著わされた世俗的内容の実用書および文学書の挿絵を取り上げ、先行する古典古代美術からの伝統の継承と、後継の中世美術への橋渡しという両面性を解明しようとした。本研究は実証的な分析を目指すため、主たる研究対象作品を六つに絞り、それらの関連資料を集中的に収集すると共に、各作品を各研究分担者に割り振り、各自の専門分野から導き出される特殊問題と照らし合わせて、具体的考察を行った。その主な成果は次の通りである。越宏一ディオスコリデス著『薬物誌』(ウィーン、国立図書館)のミニアテュールには、先行する様々な時代の手本に基づくものと、写本の制作時(512年頃)に新たに作り出されたものがある。辻成史本稿は、いわゆる『ヴェルギリウス・ヴァティカヌス』写本中に現存するおよそ50点に上るミニアチュールの中で、とくに夜間の場面とアエネアスの冥府下りの諸場面を取り上げて論じる。中山典夫ギリシア・ローマ絵画史の掉尾を飾る遺品『イリアス・アムブロシアーナ』について、巻物絵とコデクスの装飾絵との関係およびキリスト教化された世界における異教美術の問題を取り上げ、ここに古代の伝統の継承と新しい時代への出発点を見る事ができた。篠塚千恵子『ノティティア・ディグニタートゥム』に登場する「場所を表す擬人像」のリストの作成、挿絵と文書との関係、また擬人像表現と官職の職能やヒエラルキーとの関係、さらには擬人像の源をギリシア美術にまで遡って研究した。長田年弘マドリッド国立図書館にある『アラテア』写本には、ヘレニズム詩人アラトスの肖像画が含まれており、これについて古代から中世美術にかけての図像系列に関して調査を行った。本研究は、西洋古代末期美術の二面性、すなわち、先行する古典古代美術の継承と後続の中世美術への橋渡しという特徴について、写本画に中心に検討するものである。本年度は、まず、研究の基礎資料を構築するため、古代末期の非キリスト教写本挿絵に関する文献資料並びに図版資料を集中的に収集した。その際、彩飾写本のファクシミリ版も10点入手し、収集した写真・スライド等と併せて、画像入力機器を用いてコンピューターに入力し、作例のデジタルデータを作製した。これには主として薩摩雅登・小野寺玲子・熊澤弘があたった。この情報収集・処理作業と併行して、月一回の定例の研究発表集会及び臨時の研究連絡会議を開催し、研究代表者及び各研究分担者がそれぞれ独自に押し進めた研究成果の中間報告とそれについての討議を行った。研究集会における口頭発表において越宏一は、本研究の主たる研究対象6作品の中から、『アラテア』『ノティティア・ディグニタートゥム』『ディオスコリデス』を選び、各作品を概観すると共に、それらにおける古代末期写本のヤヌス的特徴を具体的に指摘した。

福部信敏は『イリアス・アンブロジアーナ』の奥行き表現をギリシア絵画の画面構成を見据えて考察し、長田年弘は古代美術における哲学者像の変遷を検討して、古代末期写本の著者像への伝承を論じた。また、中山典夫は「古典考古学から見た古代末期」という問題意識のもとに『イリアス・アンブロジアーナ』を取り上げ、名取四郎は後期古代ローマ美術における都市の表現についての発表を行った。なお、辻成史及び佐々木英也は『ウェルギリウス・ウァティカーヌス』、長塚安司は『ディオスコリデス』、永澤峻は、『フィロカルスの暦』、篠塚千恵子は『ノティティア・ディグニタートゥム』について、それぞれ特殊研究を進めた。その結果については次年度の研究集会で発表される予定である。本研究は西洋古代末期の写本画における、先行の古典古代美術の伝統の継承と中世美術への橋渡し、という二面性について検討するものである。本年度も、昨年度に引き続き、研究の基礎資料を整備するため、古代末期の非キリスト教写本挿絵関連の文献を収集すると共に、古代末期の原本に基づく数多くの中世の模本の未公刊写真資料を欧米の図書館などから入手することに努めた。また、彩飾写本の高価なファクシミリ版も1点購入した。これらの映像資料は画像入力機器を用いてコンピューターに入力し、作例のデジタルデータを作製した。これには主として薩摩雅登、小野寺玲子、熊澤弘があたった。この資料収集・処理作業と併行して、合計6回、研究発表集会・研究連絡会議を開催し、研究代表者および各研究分担者が研究成果の中間報告を行い、それについて討議が行われた。越宏一は、『ディオスコリデス』における集団著者像、ヘルバリウムのタイトル・ページ、マンドラゴラ図等を考察し、さらに『フィロカルスのカレンダー』の献呈図、ヴィクトリア図、月歴図等についても報告を行った。研究分担者の口頭発表の内容は次の通りである。辻成史=古代から初期中世にかけての航海図像、特に舟の表現。篠塚千恵子=『ノティティア・ディグニタートゥム』における都市及び属州の擬人像の起源。永澤峻=ダヴィデの受膏図像における古代風モティーフ。長塚安司=中世から古代への時代様式の流れ、特に衣襞表現。名取四郎=『イリアス・アンブロジアーナ』における都市表現。長田年弘=思想家とムーサ像。福部信敏=ヘレニズム絵画の空間。なお、中山典夫は、『イリアス・アンブロジアーナ』の図像研究を進め、その成果を次年度の研究集会で報告する予定である。本研究は4-6世紀に地中海沿岸地方で制作された写本のうち、ギリシア語およびラテン語で著わされた世俗的内容の実用書および文学書の挿絵について、先行する古典古代美術の伝統の継承と、後継の中世美術への橋渡しという両面から実証的研究を行うものである。最終年度に当たる本年度において、研究代表者および分担者は、研究成果報告書作成に向けて各自に割り当てられた研究対象6作品についてのまとめを行った。研究集会において中山典夫は、「古典古代美術から見た『イリアス・アンブロジアーナ』」と題する発表を行い,また、バーゼル大学のベアート・ブレンク教授を招聘して、各研究分担者の成果をレヴェーしてもらうと共に、「『ノティティア・ディグニタートゥム』と『ウェルギリウス・ロマヌス』:5世紀の創造」と題する特別発表を行ってもらった。本年度に各研究者が成果のとりまとめを行った課題は次の通りである。越宏一
線虫C.elegansにおけるガレクチンの生理機能の解明

線虫Caenorhabditis elegansは体長が約1mmの自活性土壌線虫で、発生や分化といった、ガレクチンが関わっているとされる生命現象の遺伝学的解析が詳細に進んでいる非常に優れたモデル生物である。C.elegansの32kDaガレクチンは脊椎動物のプロト型ガレクチンと相同なドメインが2回繰り返した構造をとっているが、組換え蛋白質を用いた実験により、βガラクトシド構造に対する親和性が両レクチンドメンが大きく異なることがわかった。32kDaガレクチンの組換え蛋白質は単量体で存在するが、ウサギ赤血球を凝集させる。両レクチンドメインが異なる糖リガンドを認識することにより、32kDaガレクチンが2価性の架橋蛋白質として機能していると予想された。また、抗血清を用いた免疫組織化学手法により、32kDaガレクチンは成虫のクチクラ層に大量に発現していることがわかった。このガレクチンは成虫のクチクラ層の形成に重要な役割をもち、発生に伴って発現量と発現部位の調節が行われていることが示唆される。さらにC.clegansにおけるガレクチンの生理的なリガンドを単離するため、組換え32kDaガレクチン(N32)を固定化したカラム(N32-Sepharose)を調製した。N32-Sepharoseはアシアロフェツイン、ラミニンを特異的に吸着したので、C.elegansのガレクチンのラクトサミン構造を認識していることが強く示唆された。C.elgansを破砕し、ラクトースでガレクチンを抽出除去後、非抽出画分をTX-100により可溶化し、N32-Sepharoseに特異的に吸着される画分を調べると、少なくとも2種類の蛋白質(分子量が非常に大きなものと、約66kDaのもの)が含まれていた。いずれもN32を用いてレクチンブロッティングで検出され、ラクトース存在下では検出できないことから、ラクトサミン構造をもっている可能性が高い。
水中のシリカを利用した建築用および空調用銅管の新しい防食法の提案

河川水や地下水などの淡水中にはシリカが数ppmから数十ppm含まれている。水中のシリカが鉄やアルミニウムなどの微量金属イオンと結びつきやすい性質があることを利用し,シリカと微量金属イオンとが結びついた皮膜を銅管上に人為的に生成させ,防食皮膜として利用するための基礎的データの収集を行った。シリカとアルミニウムとが結びついた皮膜が銅管上に生成した場合,銅管上に発生する孔食の数と深さが軽減される結果を得た。水中のシリカ成分が銅管孔食に及ぼす影響を調べるため,シリカを含む人工淡水とシリカを含まない人工淡水とを用意し,これら試験水に銅管を長期間浸漬する自然浸漬試験を行った。その結果,シリカを含む人工淡水では銅管表面に白色粒子状の皮膜が形成され,発生した腐食形態はマウンドレス型孔食に類似したものとなった。また,シリカおよび各種アニオン(硫酸イオン,塩化物イオン,重炭酸イオン)濃度を様々に変化させた試験水を用意し,これら試験水中で銅管に一定の電位を加え,腐食を加速させる定電位保持試験も行った。定電位保持試験の結果,人工淡水にシリカを含む場合と含まない場合とでは腐食状況が大きく異なることが分かった。具体的には,シリカを含む水の場合はマウンドレス型孔食と類似した形状の孔食が発生するのに対し,シリカを含まない水の場合は針状の緑青が発生し,その下部で孔食が進行している従来のII型孔食に類似した孔食が発生した。定電位保持試験後の試料表面観察により,マウンドレス型孔食に類似した孔食が発生する水中のシリカ濃度範囲は2060ppmであることが判明した。さらに,水中のシリカと微量金属イオンとの反応性を調べるため,ビーカー試験および管内満水保管試験を行った。微量金属イオンとして添加した鉄イオン,アルミニウムイオンはシリカとすぐに反応し,銅管表面にスケールを形成して沈着することが分かった。人工淡水を用いた銅管の浸漬試験より,銅管を淡水に浸漬して10日ほどで初期皮膜が形成されることが判明した。この初期皮膜は水中のシリカ,硫酸,塩化物,重炭酸イオン濃度に左右され,特に塩化物イオンが含まれると速やかに初期皮膜が形成されることが分かった。形成された初期皮膜厚さをカソード還元法により調べたところ,塩化物イオンは初期皮膜形成に加速因子として働き,重炭酸イオンは抑制因子として働くことが分かった。この初期皮膜形成に及ぼす微量金属イオンの影響を調べるため,淡水中の主要な成分であるシリカ,硫酸イオン,塩化物イオン,重炭酸イオンを単独で含む試験水を用意し,この試験水に微量の鉄イオンおよびアルミニウムイオンを添加し,その濃度変化を調べた。この結果,鉄イオンおよびアルミニウムイオンは重炭酸イオンを含む試験水中で速やかに減少することが判明した。また,鉄イオンは硫酸イオンを含む試験水中で緩やかに減少することも分かった。シリカおよび塩化物イオンを含む試験水中では鉄,アルミニウムともに濃度減少は見られなかった。このように水中に添加された微量金属イオンの挙動は,水中に含まれるシリカやアニオン種により大きく異なることが判明した。さらに,微量の鉄やアルミニウムを含む試験水中に銅管を浸漬し1年後の表面観察を行った。その結果,銅管表面に腐食は発生していたものの,金属イオンを含まない場合と腐食挙動が異なることが分かった。具体的には,試験水中に微量のアルミニウムイオンが存在する場合に発性した腐食孔の大きさが小さくなり,その数も少なくなることが判明した。
メタボリック・エンジニアリングを利用した新規生理活性物質の創出

本研究では、植物二次代謝のエンジニアリングのための遺伝子ツールとして、酵母の一次代謝に属するユビキノン生合成酵素prenyltransferase(PT)の遺伝子、coq2をPCRにより増幅した。ムラサキのシコニン生合成経路には本酵素と同様PHBとprenyldiphosphateを基質とする反応があり、これを酵母遺伝子coq2に行わせることで二次代謝の改変を試みた。単離したcoq2のDNA配列を植物用に改変し、以下の4種のバイナリー・ベクターを完成した:1)coq2全長(ミトコンドリア局在型)、2)△coq2(細胞質局在型)、3)coq2-ER1(2にER-配向シグナルを付加)、4)coq2-ER2(3にER保持シグナルを加えたER局在型)。これらを組込んだベクターをAgrobacterium tumefacienseおよびA.rhizogenesに導入し、それぞれ前者は対照であるタバコの、後者はムラサキの形質転換に用いた。現在まで各コンストラクトに対して、ハイグロマイシン耐性を示す形質転換タバコ植物体が715クローン得られている。これら植物のゲノムにおいて、各導入遺伝子が存在していることをPCRにより確認し、さらにNorthern blotによりそれらの発現レベルを検定した。mRNAレベルの高かった形質転換体におけるPT活性を測定したところ、coq2-ER2以外では高い酵素活性が認められなかった。そこで、ムラサキにはcoq2-ER2のみを導入することにした。Cq2-ER2を発現しているムラサキ毛状根では、PT産物であるm-garanyl-p-hydroxybenzoic acidの過剰産生とベンゾフラン誘導体の蓄積上昇が認められたが、シコニン含量に大きな影響はなかった。これはプレニル化以降の生合成に別の律速段階があることを示唆する。また、側鎖長の異なるキノン誘導体も現在のところ検出されていない。これより、高効率のメタボリック・エンジニアリングにはムラサキ内在のgeranyltransferaseの解析も必須と考え、本cDNAのクローニングをも行った。申請者は、ホスト植物にムラサキを用い、酵母の一次代謝系遺伝子coq2を導入して、新規な天然生理活性物質を創出するためのメタボリック・エンジニアリングの技術的基盤を確立することを目的としている。本年度は、まず酵母のゲノム遺伝子からユビキノン合成に関るprenyltransferase(PT)をコードする遺伝子COq2の全鎖長を含むDNA配列を、fidelityの高いPfuを用いて増幅し、これを鋳型として、細胞内での発現部位を念頭に置いた、発現コンストラクトののエンジニアリングを行った。すなわち、本酵素が本来の機能を発揮するのはミトコンドリアにおいてであるが、この酵素の働きで生産される物質はユビキノンであり、一次代謝産物に属する。一方、ムラサキの二次代謝においては、本酵素の2種の基質PHBとprenyldiphosphateは可溶画分に十分量存在し、小胞体(ER)膜上でさらなる代謝を受け、最終産物シコニンに変換されている。そこで細胞内において効率の良い二次代謝工学を達成するためには、PTをER膜上に局在させる必要がある。そこで基本であるミトコンドリアへのターゲティング・シグナルを持つcoq2-fullをはじめ、このシグナルを除いてcytosolicな画分に発現させるΔcoq2、リーダー・ペプチドをER targeting signalに置換し、さらにC-末端にER retention signalを付加してER膜上に発現させるようデザインにしたcoq2-erの3種のコンストラクトを作成することとした。

植物における外来遺伝子発現ベクターは、セレクションマーカーとしてhpt遺伝子を有し、プロモータには植物の多くの組織で高い活性を有するEl2-35Sを、ターミネータにはTocsを用いることとした。申請者は、酵母のcoq2遺伝子のゲノムDNA配列を用い、以下の改変バイナリー・コンストラクト4種を完成した;1)coq2全長(ミトコンドリア局在型)、2)Δcoq2(細胞質局在型)、3)oq2-ER1(2にER-ソーティング・シグナルを付加)、4)oq2-ER2(さらにER保持シグナルを付加したER局在型)。これらをサブクローニングしたバイナリーベクターをAgrobacterium tumefaciense、およびA.rhizogenesに導入し、それぞれ前者はタバコの、後者はムラサキの形質転換に用いた。現在まで各コンストラクトに対して、ハイグロマイシン耐性を示す形質転換タバコ植物体が、715クローン得られている。これらについて、ゲノムDNAを鋳型にしたPCRにより、各改変coq2が植物のゲノム内にインテグレートしていることを確認し、さらにNorthern blotにより、各遺伝子の発現レベルを検定した。mRNAレベルの高かった形質転換体におけるPPT活性を測定したところ、oq2-ER2以外では高い酵素活性が認められなかった。そこで、ムラサキにはoq2-ER2のみを導入することにした。oq2-ER2を発現しているムラサキ毛状根では、多量のPPT産物であるm-garanyl-p-hydroxybenzoic acidとベンゾフラン誘導体3種の蓄積が認められたが、シコニン含量に大きな影響はなかった。これはプレニル化とそれ以降の生合成反応の同調性がないことを示唆する。また、側鎖長の異なるシコニン並びにエキノフラン誘導体の生成も現在のところ認められていない。上記の結果より、高効率のメタボリック・エンジニアリングにはムラサキ内在のgeranyltransferaseの発現パターンの解析が必要と考え、本cDNAのクローニングをも行った。
廃棄物処理に伴うメタン発生の機構と制御

1.研究の目的本研究は、調査研究の極めて少ない都市ゴミ・汚泥の埋立地および家畜のふん尿の処理によるメタン発生機構、その発生量の原単位を測定算出してこれらの原因によるメタン発生量を制御するための基礎的知見を得る。2.研究の成果および考察家畜(牛,豚,鶏)ふん尿を供試液とし、有効容積2.4m^3の嫌気性発酵槽を用いてメタン発酵試験を実施した。各供試液の調整は、牛ふん20kg/日(BOD負荷量0.262kg/日、以下同様)、豚ふん20kg+水20kg/日(0.924kg/日)、豚ふん40kg+水40kg/日(2.408kg/日)および鶏ふん40kg+水50kg/日)(0.288kg/日)の4区とし、各々の発酵槽内滞留日数は、120日、60日、30日および40日となる。家畜ふん尿のBOD負荷量とガス発生量の関係で、BOD1kg当りのガス発生量(メタン発生量も同様)は、BOD負荷量が大きくなるにしたがって減少する傾向にあるが、1日当りのガス発生量は逆の傾向を示した。次に滞留日数とガス発生量の関係について、BOD負荷量の基礎数字を農林水産省が家畜ふん尿処理施設を設計する際に示した基準値から単位頭羽数当りのガス量および熱量を次式を根拠に算出した。CH_4+2O_2→CO_2+2H_2O+212.8KCal。その結果、前述の実験で求められた豚ふんBOD1kg当りのガス発生量1.2m^3/日を参考にすると、牛1頭のBOD負荷量0.6kg/日(BOD濃度24g/l、以下同様)の30日滞留で4000KCal/日、豚1頭BOD負荷量0.183kg/日(64g/l)の30日滞留で1200KCal/日、鶏の場合100羽でBOD負荷量0.975kg/日(65g/l)の45日滞留で11500KCal/日となり、y=3.25×x^<0.679>の関係式を得た。ただし、y:ガス発生量(m^3/日)、x:BOD容積負荷量(kg/m^3・日)1.研究の目的本研究は、調査研究の極めて少ない都市ゴミ・汚泥の埋立地および家畜のふん尿の処理によるメタン発生機構、その発生量の原単位を測定算出してこれらの原因によるメタン発生量を制御するための基礎的知見を得る。ただし、y:ガス発生量(m^3/日)、x:BOD容積負荷量(kg/m^3・日)
神経系に作用点を持つ有機化学物質の職域集団における生殖影響リスク評価

本研究では、神経系に作用点をもつ農薬類に曝露する職域集団で生殖機能評価を行った。殺虫剤生産工場に勤務する同意の得られた男性職員54名に自覚症状や子供の性比等についての問診票調査を行い、うち34名に血液中テストステロン、卵黄刺激ホルモン(FSH)、黄体形成ホノモン(LH)、時間加重平均個人曝露量、尿中の殺虫剤および有機溶剤代謝物の測定を行った。6名についてはWHOマニュアルに基づき精液指標を測定した。殺虫剤代謝物である尿中臭化物イオン濃度は、曝露作業者群で有意に高値を示し曝露を反映していた。有機溶剤への曝露濃度はトルエンで2.513.5ppm、酢酸エチルで1.57.3ppmであった他は一般環境と大差なく、混合曝露評価として許容濃度を下回っていた。曝露群,非曝露群との間で子供の有無,男女性比に有意差は認められなかった。また、FSHは曝露の有無に関係なく年齢と有意な正の相関が見られた。精液指標では明らかな異常値を示す者はみられなかったが、参加率が曝露群の11.5%と低く母集団を代表していないと思われた。安全衛生管理が十分行き届いている製造工場の曝露レベルでは、有意な影響が生じている可能性は低いと考えられた。また,害虫駆除作業で殺虫剤に曝露される作業者集団における生殖機能健康調査では、精液質の調査で作業密度の高い夏季に非曝露対照者集団に比べて運動性の低い精子の割合の有意な上昇を認めたが、他の調査した指標に関しては問題とすべきことが明らかな有意な所見を調査時点では認めなかった。このため,精巣毒性が疑われるジクロルボスをラットに9週間投与したが、運動精子率の有意な、しかし些少な低下が認められたものの、赤血球アセチルコリンエステラーゼ活性が大きく抑制される用量域での変化で、ヒト集団で認められた所見とジクロルボス曝露との因果関係は否定的と考えられた。過去50年間でヒトの精子数が半減しているとのCarlsenらの報告(1992)以来、環境化学物質が生殖機能に及ぼす影響の有無について関心が高まっている。しかし、ヒトでの影響に関する研究は立ち後れ、特に日本人でのデータはごく限られている。本研究では、神経系に作用点をもつ化学物質、特に農薬類に曝露する職域集団で生殖機能評価を行う。今年度は、殺虫剤生産工場に勤務する男性職員70名のうち同意の得られた54名に自覚症状や子供の性比等についての問診票調査を行い、うち34名に血液中テストステロン、卵黄刺激ホルモン(FSH)、黄体形成ホルモン(LH)濃度の測定、パッシブサンプラーによる時間加重平均個人曝露量の測定および尿中の殺虫剤および有機溶剤代謝物の測定を行った。殺虫剤代謝物である尿中ブロム濃度は、曝露作業者群で有意に高値を示し曝露を反映していた。子供のいる作業者は、曝露群、非曝露群とも7割で有意差はみられなかった。子供の男女性比は曝露開始後に妊娠した子供でほぼ1:1で、男性比の低下は認められなかった。

血中性ホルモン濃度は、標準値の範囲内でLHが曝露群で有意に高値となった。また、曝露の有無に関係なくFSHは年齢と有意な正の相関が見られた。精液指標では明らかな異常値を示す者はみられなかったが、参加率が曝露群の11.5%と低く母集団を代表していないと思われた。自覚症状については曝露群に有意に多くみられた。今回の調査の範囲においては、明確な生殖影響は集団としてみとめられなかった。今年度は昨年度に引き続き、研究参加への同意を得られたハロゲン化水素殺虫剤の製造事業所従業員と有機リン系殺虫剤散布作業者を対象に、生殖機能や自覚症状についての問診、血液・尿検査、精液検査、その他生殖影響の指標となる可能性のある項目の調査(前立腺体積など)を実施した。尿では、有機リン系殺虫剤の曝露指標として、尿中ジアルキルリン酸の測定も行った。また、対象とする化学物質は神経系への作用を有し、職域においては生殖機能に影響を与える曝露量以下で神経系への影響が現れる可能性もあるため、神経内科医による神経系のスクリーニング的評価並びに下肢の神経伝導速度検査をあわせて実施した。6月には、北欧を中心とする研究者らと研究交流を行い、精液検査の被験者参加率を向上させるための手法や精液標解析に関する技術的側面についても意見交換した。害虫駆除作業で殺虫剤に曝露される作業者集団における生殖機能健康調査では、精液質の調査で作業密度の高い夏季に非曝露対照者集団に比べて運動性の低い精子の割合の有意な上昇を認めたが、他の調査した指標に関しては問題とすべきことが明らかな有意な所見を調査時点では認めなかった。このため,精巣毒性が疑われるジクロルボスをラットに9週間投与したが、運動精子率の有意な、しかし些少な低下が認められたものの、赤血球アセチルコリンエステラーゼ活性が大きく抑制される用量域での変化で、ヒト集団で認められた所見とジクロルボス曝露との因果関係は否定的と考えられた。
ナノスケール潤滑膜のその場観察に関する研究

エリプソメータ(既存設備)を用いて、全反射エリプソメータ法を潤滑油の固液界面近傍におけるダイナミックな挙動の動的観察に応用した。プリズムとロータ間に挟んだ、100200ミクロンの油膜をロータの回転により10^310^5s^<-1>程度のせん断を与え、せん断による潤滑油膜とくに界面の100nmの構造変化を観察することに成功した。せん断により潤滑油の分子配向が生じ、これが反射光のΔ値の変化として観察された。せん断を続けると、指数関数的にΔ値が低下し、せん断の終了とともに静止時のΔ値に戻った。これらのダイナミックな挙動は、せん断による温度上昇に伴い試料油の粘度が低下するために生じたと考察した。これを確かめるために、界面近傍の温度上昇を測定するとともに、せん断による油膜の温度上昇をモデル的に解析し、いずれの結果もせん断による温度上昇による粘度低下を確認した。潤滑油基油に各種の脂肪酸を添加し、せん断場におけるダイナミックな挙動を上記の手法により観察した。いくつかの脂肪酸において特異な挙動が観察され、これは界面近傍において動的な構造が形成されたことを示しており、潤滑機構を検討する上で貴重な結果である。さらに、潤滑油にディーゼルエンジン排出のススのモデル物質として、カーボンブラックを潤滑油に添加し、せん断場における界面挙動を観察した。これまでの手法ではススによる遮光効果で観察が困難であったが、本法により界面油膜のススによる破壊を観察することに初めて成功した。油膜の破壊は、せん断速度や油膜条件に依存することを明らかにした。潤滑油の二次元的な流れを可視化することにより、ススによる油膜破壊は最も油膜が狭い中央部分で激しく、せん断により潤滑油は側方に流れるため、側方ではススによる油膜破壊が起こらないことを見出した。さらに、潤滑油添加剤を添加することにより、油膜破壊が起こらなくなり、界面構造がせん断場でも安定に存在し、改善が図れることを明らかにした。以上、新しく開発した全反射エリプソメータを用いることにより、潤滑というダイナミックな条件下におけるナノスケール界面構造のダイナミックな挙動を観察することに成功し、さらに本法の応用性を期待し研究を継続してゆく予定である。エリプソメータ(既存設備)に小型精密潤滑試験機を組み合わせ、潤滑界面の構造変化をダイナミックに捉えることが出来る装置を試作した。油膜厚さ10200ミクロンに調整し、直径100mmのローターを高速で回転することにより、潤滑油を高速10^6s^<-1>でせん断する潤滑試験装置をエリプソメータのX-Y-Zステージに設置した。エリプソメータのレーザ光をプリズムで全反射させ、試料油側に染み出た光により固液界面における潤滑油薄膜の構造変化をΔ値により解析した。なお、染み出し深さはプリズムへの入射角に依存し、ここでは50nm300nmである。試料液体として液晶(5CB)を用いたところ、せん断によりΔ値が矩形的に低下し、せん断停止により元の値に戻った。この現象は再現性良く観察され、せん断による液晶の分子配向によるものと考えられる。すなわち、本法により固液界面近傍のせん断による構造変化をナノメータスケールでダイナミックに捉えることがで、目的の初期的段階を満足することができた。そこで、試料油として粘度特性が異なる合成炭化水素油であるポリアルファオレフィンPAOおよびポリブテンPBを用いて同様の実験を行った。液晶の場合と異なり、せん断によりΔ値が急激に上昇し、せん断を続けると徐々に減衰した。さらに、せん断を停止すると、Δ値は一時的に低い値に現象し徐々にせん断前の値に回復した。これもせん断による界面近傍での潤滑油の分子配向構造によるものと考えられる。せん断初期のΔ値の最大変化量ΔMaxをパラメータとして、せん断速度および試料油の粘度との関係を検討した。その結果、ΔMaxはせん断速度に比例して増加した。すなわち、Δ値はせん断による分子配向によるものであることを支持している。また、粘度にも依存してΔMaxが増加した。本法により、ナノスケールの構造変化を捉えることができ、初期の目的を達成した。今後は、実験結果の解析法の開発、さらに潤滑油に各種添加剤を添加したときの構造変化について明らかにしてゆく予定である。

いくつかの脂肪酸において特異な挙動が観察され、これは界面近傍において動的な構造が形成されたことを示しており、潤滑機構を検討する上で貴重な結果である。さらに、潤滑油にディーゼルエンジン排出のススのモデル物質として、カーボンブラックを潤滑油に添加し、せん断場における界面挙動を観察した。これまでの手法ではススによる遮光効果で観察が困難であったが、本法により界面油膜のススによる破壊を観察することに初めて成功した。油膜の破壊は、せん断速度や油膜条件に依存することを明らかにした。潤滑油の二次元的な流れを可視化することにより、ススによる油膜破壊は最も油膜が狭い中央部分で激しく、せん断により潤滑油は側方に流れるため、側方ではススによる油膜破壊が起こらないことを見出した。さらに、潤滑油添加剤を添加することにより、油膜破壊が起こらなくなり、界面構造がせん断場でも安定に存在し、改善が図れることを明らかにした。以上、新しく開発した全反射エリプソメータを用いることにより、潤滑というダイナミックな条件下におけるナノスケール界面構造のダイナミックな挙動を観察することに成功し、さらに本法の応用性を期待し研究を継続してゆく予定である。
リベロマイシンA生合成遺伝子改変に基づく新規生体機能分子の創製

リベロマイシンAは、放射菌(Streptomyces reveromyceticus)が生産するポリケチド化合物であり、破骨細胞選択的にアポトーシスを誘導する。本研究では、リベロマイシンA生合成遺伝子クラスターを特定し、遺伝子機能改変による新規生体機能分子の創製を目標としている。リベロマイシンA生産に関わるポリケチド生合成遺伝子を取得するために、生産培地を用いて、生育時期に特異的に発現する遺伝子群の配列解析を行なった。Ketosyntase-Acyl transferase、Enoyl reductaseの遺伝子情報を利用し、RT-PCRにより特異的に増幅する遺伝子のカタログ化を行なった。さらに、S. reveromyceticusゲノムドラフトシークエンスから得られたcontig情報を統合することにより、遺伝子発現が活発な二つのポリケチド合成酵素遺伝子クラスターを見出し、詳細な塩基配列解析中により、リベロマイシンA生合成遺伝子クラスターを見出すことに成功した。また、同遺伝子クラスター中に存在するP450の機能解析の結果、リベロマイシンA生合成中間体のC-18位を特異的に水酸化することが確認された。P450遺伝子破壊による遺伝子機能の解析を進めるとともに、リベロマイシン新規誘導体の創製にむけて、P450のX線結晶解析を進めている。更に、生合成メカニズムの解明のためにS. reveromyceticusを生産培地で培養後、リベロマイシン類縁体を網羅的に単離し構造決定を行なった。リベロマイシン生合成遺伝子クラスター中のポリケチド合成酵素の解析から、最終生合成産物から推定されるよりも余分なポリケチド合成酵素モジュールが存在することが推定されていたが、培養液中の類縁体を探索した結果、遺伝子情報を支持する複数の鍵中間体を得ることが出来た。リベロマイシンAは、放線菌(Streptomyces reveromyceticus)が生産するポリケチド化合物であり、破骨細胞選択的にアポトーシスを誘導する。リベロマイシンA生産に関わるポリケチド生合成遺伝子を取得するために、生産培地を用いて、生育時期に特異的に発現する遺伝子群の配列解析を行った。Ketosyntase-Acyl transferase、Enoyl reductaseの遺伝子情報を利用し、RT-PCRにより特異的に増幅する遺伝子のカタログ化を行った。さらに、S.reveromyceticusゲノムドラフトシークエンスから得られたcontig情報を統合することにより、約300kbの範囲で遺伝子発現が活発な二つのポリケチド合成酵素遺伝子クラスターを同定することが出来た。現在、この領域の塩基配列を解析中であるが、ポリケチド合成酵素の各モジュールのドメイン構成から、一方は、リベロマイシンA生合成遺伝子クラスターであると推定された。更に、遺伝子配列情報をもとに遺伝子破壊用のベクターを構築しポリケチド生合成遺伝子、P450遺伝子組み換えを行っている。