hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
進化計算を用いた分散適応型インタラクティブアートの実装技術に関する研究

主に魚や鳥の群れ行動に見られる創発的な行動形成のコンピュータシミュレーションと、カメラによる鑑賞者の動作検出を組み合わせ、人の動きに反応して群れが変化し、同時にそれに基づいた効果音や音楽を生成するシステム4種を開発し、アート作品として仕上げた。その中で効率の良い並列処理方法等を新たに考案した。作品のうち2つは国際コンクールで入賞し、1つはオランダにて現代バレエの舞台効果に応用された。群れ行動シミュレーションアルゴリズムに基づいたインタラクティブアート作品「群れオーケストラ」に実時間分散進化計算法の適用を試み、複数種類のシステムを構築し実験をおこなった。しかし、適切な適応度の設計が困難であることが確認されたため、方針を変更して、群れエージェントを複数の種に分割し、複雑な演奏パターンを生成するシステムを構築した。群れ行動を制御するパラメータを種毎に調整し、また、異種エージェントを移動障害物と見なすことで、より複雑な群れ行動が生成され、生成される音楽にもある程度の厚みをもたせることに成功した。オープンキャンパスおよび大学祭にて作品の展示を行い、一般来場者の反応を観察するとともにアンケート調査をおこなって、面白さやシステムの反応の適切性を調査した。その結果、面白さについては幅広い年齢層にわたって好評であることが確認された。この成果は1回の国内シンポジウムと2回の生成的システムに関する国際会議にて発表した。また、そのうち1回の国際会議では、研究協力者であるDaniel Bisig博士の協力のもと、プロジェクタとスクリーンを用いた展示を行い、参加者に体験してもらった。作成したソフトウェアはフリーウェアとしてインターネットおよびCD-ROMの形式で一般に配付した。2月下旬から3月上旬にかけて研究協力者を招聘し、研究打ち合わせを行うとともに国内の関連研究者および著名作家を訪問し当該プロジェクトについてのアドバイスを頂戴した。昨年度までに開発・拡張を行なったインタラクティブアート作品「群れオーケストラ」について、国際会議での展示を行なうとともに、新たに各エージェントが映像および音声データを表現する作品「MediaFlies」を構築し、国際会議で発表した。また、「群れオーケストラ」を元にIPネットワークで接続された複数のパーソナルコンピュータを利用した分散システムへの拡張を試みた。ビデオチャットの音声部分をエージェントによる伝言に置き換えたシステム「群れメッセンジャー」を作成し、オープンキャンパスおよび大学祭にて公開実験を行なった。訪問者の発話を促すようエージェント自身にも言葉を割り当て、会話を楽しめるよう拡張を行なった。訪問者の反応は好評で、新たなコミュニケーションツールとしても意味のある開発ができた。エージェントの言葉について、研究協力者Daniel Bisigの協力により、日本語以外に英語、フランス語、イタリア語、スペイン語、ヘブライ語も揃え、パーソナルコンピュータの言語環境設定によって使い分けられるように拡張を行なった。「MediaFlies」および「群れメッセンジャー」について、複数のメディアアート関連のコンクールに応募した結果、「群れメッセンジャー」はスペインのVida 9.0においてHonorary Mention、「MediaFlies」は文化庁メディア芸術祭アート部門にて優秀賞を獲得した。またそれらを記念する展示会にて実機による展示を行った。昨年度までに開発・拡張を行なったインタラクティブアートの3作品「群れオーケストラ」「群れメッセンジャー」「Media Flies」についてスペイン・バレンシアおよび英国・ウルバーストンでの展示を行うとともに、画面に表示される2次元空間を多数の群れエージェントで埋め尽くし、様々な描画方法によって相互作用的かつ生成的な動的パターンを生成する「アイデンティティ-老いと病い(Identity SA)」を構築し、国際会議で発表・展示した。前作品と同じく群れ行動シミュレーションとカメラ画像に基づく視覚的な相互作用、および、それらの情報を元に合成される効果音を組み合わせたものである。今回は空間を2次元とし2,000程のエージェントで空間を埋めることにより、新たな審美的パターンの生成を試みた。カメラで捉えられた画像から得られる色をエージェントの表示に加味することで、デフォルメされたダイナミックな鏡のような効果を得ることに成功した。「アイデンティティ-老いと病い」は、世界をリードする現代バレエカンパニーの1つであるネザーランドダンスシアターの振付家イリ・キリアンの新作「バニシング・ツイン-未完成な作品(Vanishing Twin-unfinished works)」の舞台効果として応用され、2月7日のオランダ・ハーグでの初演の後、オランダ各地で公演された。昨年度までに開発・拡張を行なったインタラクティブアートの4作品のうち「群れオーケストラ」についてオランダ・ライデンの子供向け学習支援施設Sportkinderenへの設置について検討を行うとともに、「アイデンティティ-老いと病い(ldentity SA)」について、生成する画像パターンと効果音の双方について改良を加えた。また、これらの実行を高速化し反応を滑らかにする方法として、新たにマルチコアCPUによるスレッド並列の効果を最大限に引き出す分散化スケジューリングのアルゴリズムを実装し、4コアのマシンで、以前の約1.7倍の性能を得ことに成功した。効果音の拡張を中心に、国際会議で発表・展示した。新たに赤外線カメラを応用し、対象物に群れエージェントを投影するシステムを試作した。これを応用して舞台上のダンサーの体の上をワームの群れが這い回るという効果を、世界をリードする現代バレエカンパニーの1つであるネザーランドダンスシアターの振付家イリ・

キリァンの新作「Gods and Dogs」に応用し、11月13日のオランダ・ハーグでの初演の後、オランダ各地で公演された。当該公演の後、研究協力者であるチューリヒ大学のDaniel Bisig博士を招聘し、協同で当該システムの実装方法に関する研究を実施した。
天然物リガンドを利用した生体膜経由の化学シグナル伝達機構の解明

a) αへリックス構造と梯子状ポリエーテルの相互作用:アミロイド様ペプチドであるIAPPが脂質膜中でαヘリックス構造を取ることが知られている。梯子状ポリエーテル構造を有する天然リガンドであるイエッソトキシンと一部のモデル化合物がIAPPに対して特異的な親和性を示唆する結果を得た。また、アセチルコリン受容体に特異的に結合するスピロリドの合成研究および構造活性相関研究を進捗することができた。b)電位依存性イオンチャネルに特異的に作用する生物活性リガンドの創製:海産天然物クランベシンBのカルボン酸部分の単純化合成アナログを使ってNavの阻害活性機構の研究を行った。また、フグ毒テトロドトキシンの推定生合成前駆体群を合成、Navの阻害活性を評価することであたらたなNavの機能阻害物質を探索した。c)新しい作用様式でイオンチャネルに作動する天然物リガンドの探索と機構解明:電位依存性Na+チャネル(Nav)に作用する化合物を簡便に探索する方法を確立したので、その方法を用いて実際に海洋生物より探索し、すでに陽性化合物として2種のセンブレンを同定した。1種は電気生理実験でNav阻害活性を確認できた。さらに天然素材や合成品などから広く本方法で陽性を示す化合物を探索した結果、別の陽性化合物が見つかった。d)ATPアーゼの膜貫通部位に働く天然物リガンドの創製:本年度は、ATPアーゼの阻害剤としてバフィロマイシンを主に取り上げ、これら強い阻害活性を有する天然物について、また、NMR測定用のフッ化アナログについて、生体膜への濃縮過程とATPアーゼへの結合過程を分離して阻害活性に対する寄与を評価した。研究実績の概要欄に示したように、本計画研究班の研究が顕著に進捗したことが伺える。本年度軌道に乗った方針を推進することによって、領域研究として重要な成果を挙げることが可能になった。したがって、順調に進展していると考えている。具体的には、イオンチャネルに特異的に作用する天然物リガンドであるクランべシン、ペラミン、スピロリドについて合成化学的な方法論を開発することができ、阻害活性についても定量的な評価が可能となった。特に、クランべシンの構造簡略化アナログはナノモルオーダーの強い阻害活性を示したことは特筆に値する。新たに確立した電気生理学的評価法によって天然物リガンドの探索研究を進め、有望は候補化合物を見いただすことに成功した。また、ATPアーゼに関する研究においては、膜貫通αヘリックスに結合する阻害剤・バフィロマイシンを重点的に取り上げた。具体的には、ATPアーゼ阻害剤であるバフィロマイシンが示す強力な活性は脂質膜に対する高い親和性による寄与が役30%を占めることを低活性誘導体との比較により示すことができた。a)イオンチャネル(IC)膜貫通αへリックスとポリエーテルの相互作用:新たな天然物リガンドとして、ポリエーテル性海洋天然物・スピロリド(SPX)に着目し、その阻害作用標的であるニコチン性アセチルコリン受容体(nAChR)との相互作用解析を行う。生物活性最小構造であるSPXの7,6-スピロイミン部分の効率的合成法を確立する。さらにAChRへの結合試験や阻害試験を実施することで、より強力かつサブタイプ選択的な化合物の創生を目指す。b)電位依存性ICに特異的に作用する生物活性リガンドの創製:海産天然物クランベシンBのカルボン酸部分の単純化合成アナログを使ってNaチャネル(Nav)の阻害活性機構の解明研究を行う。また、フグ毒テトロドトキシンの推定生合成前駆体群を合成、Navの阻害活性を評価することで新たなNavの機能阻害物質を探索する。最近、海産天然物アプリシアトキシン(ATX)の新たな類縁体とそれらが電位依存性カリウムチャネル(Kv)の阻害活性を示すことが報告されたので、ATX類の合成とKvの阻害活性評価を行ってその機構解明を目指す。c)新しい作用様式でICに作動する天然物リガンドの探索と機構解明:センブレンがNav阻害活性を示したので、入手可能な類似化合物で活性を比較する。また、本方法で化合物ライブラリーを探索して得た陽性化合物の構造決定を試み、作用機序について調べる。また、本領域内の共同研究先よりマイトトキシン感受性株・非感受性株についての配列解析が完了次第、欠損遺伝子に対するマイトトキシンが及ぼす影響をより直接、確かめる。d)上述以外の天然物リガンド:梯子状ポリエーテル化合物およびバフィロマイシン等についても、追加実験および研究成果のまとめを行う。c)新しい作用様式でイオンチャネルに作動する天然物リガンドの探索と機構解明:電位依存性

Na+チャネル(Nav)に作用する化合物を簡便に探索する方法を確立したので、その方法を用いて実際に海洋生物より探索し、すでに陽性化合物として2種のセンブレンを同定した。1種は電気生理実験でNav阻害活性を確認できた。さらに天然素材や合成品などから広く本方法で陽性を示す化合物を探索した結果、別の陽性化合物が見つかった。d)ATPアーゼの膜貫通部位に働く天然物リガンドの創製:本年度は、ATPアーゼの阻害剤としてバフィロマイシンを主に取り上げ、これら強い阻害活性を有する天然物について、また、NMR測定用のフッ化アナログについて、生体膜への濃縮過程とATPアーゼへの結合過程を分離して阻害活性に対する寄与を評価した。研究実績の概要欄に示したように、本計画研究班の研究が顕著に進捗したことが伺える。本年度軌道に乗った方針を推進することによって、領域研究として重要な成果を挙げることが可能になった。したがって、順調に進展していると考えている。具体的には、イオンチャネルに特異的に作用する天然物リガンドであるクランべシン、ペラミン、スピロリドについて合成化学的な方法論を開発することができ、阻害活性についても定量的な評価が可能となった。特に、クランべシンの構造簡略化アナログはナノモルオーダーの強い阻害活性を示したことは特筆に値する。新たに確立した電気生理学的評価法によって天然物リガンドの探索研究を進め、有望は候補化合物を見いただすことに成功した。また、ATPアーゼに関する研究においては、膜貫通αヘリックスに結合する阻害剤・バフィロマイシンを重点的に取り上げた。具体的には、ATPアーゼ阻害剤であるバフィロマイシンが示す強力な活性は脂質膜に対する高い親和性による寄与が役30%を占めることを低活性誘導体との比較により示すことができた。天然物は強力な生物活性と高い特異性を有しているものが多く、歴史的には、Na+チャネルがテトロドトキシンの結合分子として精製されたように、タンパク質研究に重用されてきた。本計画研究では、膜タンパク質に特異的に結合する生物活性リガンドを創製し、物理化学・構造生物学的手法によって生体膜でのシグナル伝達の分子機構を原子分解能で解明することを目的とし、初年度である平成29年度は以下に示す成果を挙げることができた。ナトリウムチャネルに作用するテトロドトキシンとサキシトキシン、クランべシンなどの誘導体の化学合成と生物活性について精査した。また、イオンチャネルに作用する天然物の探索研究を本格的に開始し、複数の候補化合物を得ることができた。さらに、膜脂質の生物活性発現における役割や膜タンパク質との相互作用を解明するために、天然リガンドを用いた研究を実施した。その結果、脂質二重膜に直接作用して生物活性を発揮するサポニン・OSW-1や環状ペプチド・セオネラミドについてステロールとの相互作用の詳細を解明することができた。この過程で固体NMRや親和性測定について研究手法を確立した。また、膜タンパク質に作用する梯子状ポリエーテル、バフィロマイシンやスピロライドなどの天然物リガンドについても合成化学的な構造修飾を介して、作用機構の解明を進めた。これら成果をもとに研究を展開することによって、リガンドの生物活性とタンパク質の機能を正確に関連づけることが可能になる。
糖尿病におけるアテローム血栓症の発症機序の解明

糖尿病患者の動脈硬化症は、進行が速く、予後も不良であることが指摘されてきたが、その詳細は不明で、有用な指標マーカーも存在しない。本研究では、ヒトと実験動物の病理標本を用いて、糖尿病におけるアテローム血栓症の発症機序の解明と新規治療法への展開を目的とした。家兔の糖尿病性動脈硬化モデルでは、非糖尿病性に比して脂質コアが大きく、血栓形成能の亢進がみられ、ヒトと同様の所見が観察された。メタボローム解析では、糖代謝・アミノ酸代謝を中心に、糖尿病・非糖尿病間で有意に増減が異なる代謝物質80種類を同定した(特願2012-084684)。これらは糖尿病性動脈硬化症の新規マーカーの候補と期待できる。糖尿病は、心血管イベント発症の強力な危険因子である。糖尿病は、動脈硬化巣の脂質コアの増大と破綻を促進するが、糖尿病患者の動脈硬化の病理像は非糖尿病患者とは異なっており、その破綻の機序も異なるメカニズムと推察される。本研究では、糖尿病性動脈硬化病変の病理像及び代謝物質、代謝経路を解析し、糖尿病におけるアテローム血栓症の発症機序の解明と新たな治療法への展開を目的としている。1)糖尿病性動脈硬化巣の性状剖検症例および冠動脈アテレクトミー標本を用いて、糖尿病患者と非糖尿病患者の動脈硬化巣を病理組織学的に解析し、糖尿病では脂質コアの形成が非糖尿病に比べて亢進していること、一方、狭窄を伴う進行病変においては脂質コアが退縮し、マクロファージ浸潤の程度も減弱し、線維性成分に富んだ病変に移行することを示した。2)血栓の組織性状非糖尿病・糖尿病患者の血栓吸引標本における組織成分の検討を進めており、糖尿病患者の血栓ではCD34陽性細胞が減少していることを見出した。3動物モデルでの検討家兎動脈硬化モデルを確立し、糖尿病性動脈硬化組織像の病理学的検討を進めている。これまでに糖尿病モデルでは、脂質コア形成がより著明で、病変形成早期より病変内の虚血領域が増大すること。これに対する生体防御反応が非糖尿病と比べて減弱していることを見出している。現在、糖尿病性動脈硬化巣のエネルギー代謝に関してメタボローム解析を進めている。心筋梗塞や脳卒中に代表されるアテローム血栓症は、日本人の死因の約1/3を占めている。これには高血圧、脂質異常症、糖尿病などの危険因子が関与しているが、中でも糖尿病の影響は極めて大きい。糖尿病患者では、動脈硬化の進行が速く、予後も不良である。また糖尿病による動脈硬化は他の危険因子のそれとは異なることが指摘されているが、その機序の詳細は不明で、治療効果判定に有用な指標マーカーも存在しない。本研究では、ヒトの病理標本と動物実験により糖尿病性動脈硬化の病理像と代謝物質・代謝経路を解析し、糖尿病におけるアテローム血栓症の発症機序の解明と新規治療法への展開を目的としている。25年度は動脈硬化病変における代謝系の変動を網羅的に解析し、それをベースとした画像診断への展開を中心に研究を進めた。ウサギの下肢動脈にマクロファージが豊富な動脈硬化病変と平滑筋細胞が豊富な病変を作成し、糖代謝系の網羅的解析を行った。その結果、マクロファージに富んだ病変では、解糖系が著明に亢進しており、これはマクロファージの活性化に依存するとともに、病変内の低酸素環境が深く関与しているを示した。一方、糖尿病性病変では、解糖系および脂質代謝系で非糖尿病とは大きく異なる代謝変動が観察された。これに基づいて、アイソトープ標識したグルコースアナログ(FDG)を用いて動脈硬化病変の画像イメージングを行った。その結果、アイソトープの取込は、動脈硬化巣に一致して明瞭に観察され、取込量は、マクロファージ数ならびに血栓形成能と正相関することを示した。また血栓能が亢進する機序としては、低酸素下においてマクロファージはNF-kBを介して組織因子の発現を亢進させることが観察された。糖尿病患者の動脈硬化症は進行が速く、動脈硬化性疾患(心筋梗塞・脳卒中)の予後も不良で、他の危険因子による動脈硬化症とは病態が異なることが指摘されてきたが、その詳細は不明で、治療効果判定に有用な指標マーカーも存在しない。本研究では、ヒトと実験動物の糖尿病性動脈硬化の病理像と代謝物質・代謝経路を解析し、糖尿病におけるアテローム血栓症の発症機序の解明と新規治療法への展開を目的としている。24年度は動物実験を中心に研究を進めた。

高脂血症ウサギの下肢動脈にバルーン障害とアロキサンにより糖尿病性動脈硬化を作成し、糖尿病性と非糖尿病性動脈硬化巣を分子病理学的手法と質量分析法(メタボローム解析)により解析した。その結果、糖尿病では、非糖尿病に比して脂質コアが大きく、虚血に関連した転写因子群・炎症性サイトカイン群の発現亢進が観察され、ヒト糖尿病動脈硬化巣の所見と矛盾しない結果であった。メタボローム解析では、糖代謝・アミノ酸代謝を中心に、約200種類の変動する代謝物質が確認され、糖尿病・非糖尿病間で有意に増減が異なる代謝物質80種類を同定した。これらは糖尿病性動脈硬化症の新規マーカーの候補と期待できる。(特願2012-084684)動脈硬化巣における虚血領域に着目し、グルコース取込を指標とした動脈硬化病変の可視化も試みた。アイソトープ標識したグルコースアナログ(FDG)と臨床用PET機器を用いて上記動物モデルの動脈硬化病変のイメージングに成功し、グルコース取込細胞は主にマクロファージで、取込量は病巣の血栓形成能を反映することが明らかとなった。この結果は、FDG-PETによる動脈硬化のイメージングは、病変の局在に加えて、危険度の高い病変の検出に有用な診断手法となる可能性を示唆している。糖尿病患者の動脈硬化症は進行が速く、動脈硬化性疾患(心筋梗塞・脳卒中)の予後も不良で、他の危険因子による動脈硬化症とは病態が異なることが指摘されてきた。しかし、その詳細な機序はまだ不明で、診断や治療効果判定に有用な指標マーカーも存在しない。本研究では、ヒトと実験動物の糖尿病性動脈硬化の病理像と代謝物質・代謝経路を解析し、糖尿病におけるアテローム血栓症の発症機序の解明と新規治療法への展開を目的としている。26年度は動脈硬化巣における代謝変化について低酸素の作用と血栓形成能との関連を中心に研究を進めた。高脂血症ウサギの下肢動脈にバルーン障害により動脈硬化を作成し、動脈硬化巣における低酸素領域の分布、ならびに硬化巣の血栓形成能との関連について解析した。その結果、低酸素領域は硬化巣の深部にみられ、病巣の増大に伴って拡大していた。低酸素領域では強い凝固活性が観察され、組織因子とPAI-1 (plasminogen activator inhibitor-1)の発現亢進がみられた。これらの発現は主にマクロファージにみられ、これらはNF-kBとHIF-1aのクロストークによって発現が調節されていることを明らかにした。硬化巣のメタボローム解析では、低酸素領域のマクロファージは糖代謝(解糖系)が著しく亢進しており、アイソトープ標識したグルコースアナログ(FDG)の取込も著増していた。動物モデルでは、臨床用PET機器を用いた画像診断により血栓形成能の高い動脈硬化巣の検出の可能性を提示しえた。一方、糖尿病性動脈硬化巣では、解糖系の亢進は抑制されており、硬化巣の血栓形成能や画像診断の指標には糖代謝系以外の代謝産物が必要となる。現在、ヒトの動脈硬化巣において、同様の検討を進めており、数種類の候補物質を同定している。26年度が最終年度であるため、記入しない。病理学26年度が最終年度であるため、記入しない。剖検症例を用いた検討では、糖尿病と非糖尿病の冠動脈硬化標本の病理像について解析が進んでおり、硬化巣における代謝関連因子の発現の差など新たな所見が見つかってきている。また動物実験では、糖尿病性家兎動脈硬化モデルの作成が進み、病理組織学的検討が順調に進んでいる。25年度は、動脈硬化病変における代謝系変動の網羅的解析と画像診断への展開を中心に行った。
CCD顕微鏡内摩擦実験によるセラミックス薄膜の摩耗のマイクロメカニズムの解析

本研究の目的は,研究代表者の開発したCCDマイクロスコープトライボシステムを用いてセラミックス薄膜の潤滑下での摩擦実験を行い,微視的摩耗過程の連続観察に基づき,幅広い荷重・すべり速度条件下における微視的摩耗形態の種類とそれらの機構を総合的に解明することである.得られた主な結果は,以下の通りである.(1)荷重と摩擦繰り返し数を両軸とする摩耗形態図により,一回目の摩擦から被膜の剥離(Spalling)を生じる摩耗形態,繰り返し摩擦後に被膜の剥離(Spalling)を生じる摩耗形態,被膜の剥離を生じず被膜自身の摩耗が生じる形態の3種類に摩耗形態が分類できることを明らかにした.(2)被膜白身の摩耗には,見かけの接触圧力と見かけのせん断応力の作用による大規模な脆性破壊型摩耗(Flake formation)と,真実接触圧力と界面せん断応力の作用による局所的な脆性破壊によるマイルドな摩耗(Powder formaiton)の2種類が存在することを明らかにした.本研究の目的は,研究代表者の開発したCCDマイクロスコープトライボシステムを用いてセラミックス薄膜の潤滑下での摩擦実験を行い,微視的摩耗過程の連続観察に基づき,幅広い荷重・すべり速度条件下における微視的摩耗形態の種類とそれらの機構を総合的に解明することである.得られた主な結果は,以下の通りである.(1)荷重と摩擦繰り返し数を両軸とする摩耗形態図により,一回目の摩擦から被膜の剥離(Spalling)を生じる摩耗形態,繰り返し摩擦後に被膜の剥離(Spalling)を生じる摩耗形態,被膜の剥離を生じず被膜自身の摩耗が生じる形態の3種類に摩耗形態が分類できることを明らかにした.(2)被膜白身の摩耗には,見かけの接触圧力と見かけのせん断応力の作用による大規模な脆性破壊型摩耗(Flake formation)と,真実接触圧力と界面せん断応力の作用による局所的な脆性破壊によるマイルドな摩耗(Powder formaiton)の2種類が存在することを明らかにした.本研究の目的は,研究代表者の開発したCCDマイクロスコープトライボシステムを用いてセラミックス薄膜の潤滑下での摩擦実験を行い,微視的摩耗過程の連続観察に基づき,幅広い荷重・すべり速度条件下における微視的摩耗形態の種類とそれらの機能を総合的に解明することである.平成9年度は,現有のCCDマイクロスコープトライボシステムを用いて,ベースオイルで潤滑下で,TiNプレートとダイヤモンドピンとの往復繰返し摩擦実験を行った.種々の荷重,すべり速度条件下で実験を行い,摩耗粒子の発生過程をCCD顕微鏡により直接観察し,同時に摩擦係数の変化も測定した.得られた主な結果は,以下の通りである.(1)荷重Wが臨界荷重W_<c2>以上では,一回目の摩擦から被膜の剥離(Spalling)を生じる.(2)荷重Wが臨界荷重W_<c1>以上かつW_<c2>未満では,繰り返し摩擦後に被膜の剥離(Spalling)を生じる.(3)荷重Wが臨界荷重W_<c1>以下では,被膜の剥離は生じず,被膜自身の摩耗が生じる.(4)被膜自身の摩耗には,見掛けの接触圧力と見掛けのせん断応力の作用による大規模な脆性破壊型摩耗(Flake formation)と,真実接触圧力と界面せん断応力の作用による局所的な脆性破壊によるマイルドな摩耗(Powder formation)の2種類が存在する.本研究の目的は,研究代表者の開発したCCDマイクロスコープトライボシステムを用いてセラミックス薄膜の潤滑下での摩擦実験を行い,微視的摩耗過程の連続観察に基づき,輻広い荷重・すべり速度条件下における微視的摩耗形態の種類とそれらの機構を総合的に解明することである.平成10年度は,現有のCCDマイクロスコープトライボシステムを用いて,ベースオイルで潤滑下で,アルマイト薄膜材料とダイヤモンドピンとの往復繰返し摩擦実験を行った.種々の荷重,すべり速度条件下で実験を行い,摩耗粒子の発生過程をCCD顕微鏡により直接観察し,同時に摩擦係数の変化も測定した.得られた主な結果は,以下の通りである.(1)荷重Wが臨界荷重W_<c2>以上では,一回目の摩擦から被膜の剥離(Spalling)を生じる.(2)荷重Wが臨界荷重W_<c1>以上かつW_<c2>未満では,繰り返し摩擦後に被膜の剥離(Spalling)を生じる.(3)荷重Wが臨界荷重W_<c1>以下では,被膜の剥離は生じず,被膜自身の摩耗が生じる.(4)被膜自身の摩耗には,見掛けの接触圧力と見掛けのせん断応力の作用による大規模な脆性破壊型摩耗(Flake formation)と,真実接触圧力と界面せん断応力の作用による局所的な脆性破壊によるマイルドな摩耗(Powder formation)の2種類が存在する.本研究の目的は,研究代表者の開発したCCDマイクロスコープトライボシステムを用いてセラミックス薄膜の潤滑下での摩擦実験を行い,微視的摩耗過程の連続観察に基づき,幅広い荷重・すべり速度条件下における微視的摩耗形態の種類とそれらの機構を総合的に解明することである.平成11年度は,各種硬質被膜材料の摩耗粒子の発生過程の総合評価を行った.得られた主な結果は,以下の通りである.(1)荷重と摩擦繰り返し数を両軸とする摩耗形態図により,一回目の摩擦から被膜の剥離(Spalling)を生じる摩耗形態,繰り返し摩擦後に被膜と剥離(Spalling)を生じる摩耗形態,被膜の剥離を生じず被膜自身の摩耗が生じる形態の3種類に摩耗形態が分類できることを明らかにした.

(2)被膜自身の摩耗には,見かけの接触圧力と見かけのせん断応力の作用による大規模な脆性破壊型摩耗(Flake formation)と,真実接触圧力と界面せん断応力の作用による局所的な脆性破壊によるマイルドな摩耗(Powder formation)の2種類が存在することを明らかにした.
グラフ構造を有する組合せ最適化問題に対する並列解法の構築

本研究は、グラフ構造を有する組合せ最適化問題に対して、並列計算を前提とした問題構造の解析に必要な理論体系を構築することを目的とする。また、得られた理論に基づいた解法の構築と実装方法の検討とその評価を行う。2年目の本年度は、本研究課題のまとめとして、一般グラフ上の最大マッチング問題を取り上げ、並列計算を前提とした問題構造の解析、並びに、得られた成果を基礎とした解法の提案とその実装を行った。これらによって、本研究課題の目的である理論体系の構築、特に、マッチングに関する理論の構築がなされたことになる。また、並列計算用のライブラリの拡張やその妥当性が検証された。本年度の主たる成果は、一般グラフ上の最大マッチングがもつグラフ上の構造を維持する、グラフの分割に関する定理を導出した点にある。具体的には、グラフ上の任意の4点からなる部分グラフがある性質をもつとき、その部分グラフを削除して得られるグラフ上の最大マッチングが必ず、もとのグラフの最大マッチングの一部となる、というものである。この定理によって、分割されたグラフ上での最大マッチングさえ求めれば目的の最大マッチングが得られることになるため、理論的な側面はもとより、計算量の面でも重要な結果となっている。また、この定理を基礎とした解法の提案、並びに、その実装を行った。実装においては、昨年度構築したライブラリの拡張を行い、ライブラリの充実を図った。その結果、より汎用性の高いライブラリが実現できた。さらに、本研究の成果は、計算機による実験を含めて、論文として投稿する準備を進めている。本研究では、グラフ構造を有する組合せ最適化問題に対して、並列珪酸を前提とした問題構造の解析を行うための理論体系を目的とし、得られた理論を基礎とした解法の提案と実装方法の検討を行う。1年目の本年度は、グラフ構造を有する組合せ最適化問題の代表的な問題を取り上げ、この問題に内在する問題固有の構造解析を中心に研究を行った。また、得られた結果を実装するための基本的なデータ構造やグラフ構造を導出した。これらによって、目的とする理論体系の枠組みの一部が構築された。問題構造の解析には、2倍グラフ上の最大マッチング問題を取り上げた。あるマッチングが最大マッチングであるための必要十分条件は既に理論的に導出されており、それは、そのマッチングに対する増加可能路が存在しないことである。そこで、本研究ではこの理論をもとに、あるマッチングに対する増加可能路の存在の有無を判定するための理論を並列計算の視点から構築した。具体的には、あるマッチングに対する非飽和点集合に含まれる任意の2頂点間の増加可能路は2辺彩色グラフ上の交互路に1対1対応することを示し、辺彩色グラフをもとに、交互路の存在の有無を判定する理論を提案した。また、交互路が存在する場合、交互路の数の上限を算出する列挙法にもとづく並列解法を提案し、その妥当性を理論的に検証した。さらに、実装において必要となるデータ構造の提案を行った。その結果、ライブラリ化可能なツールの構築が実現できた。なお、この研究成果は投稿論文として準備中である。本年度の成果を受けて、短時路問題や割当問題の問題構造の解析、ならびに並列解法の構築を行う予定である。
微小系気体流に対する一般すべり流理論の整備と非定常系への拡張

常圧から一万分の一気圧程度までの範囲にある気体(希薄気体)の振舞いを記述できるように流体力学を拡張する研究を行った.これは既存の時間変化がない場合の理論から時間変化がある場合の理論への拡張である.この拡張により,流体力学的な方程式にこれまでにない新しい項を加える必要があること,時間変化のある場合に特有の新しい現象が起こることが明らかにされた.この研究は,技術的には微視的な物理像に基づく方程式(ボルツマン方程式)がもつ対称性を利用した新しい方法論を含んでいる.また,数学上の難しい問題点を克服するための新しい数値計算法も開発された.常圧から一万分の一気圧程度までの範囲にある気体(希薄気体)の振舞いを記述できるように流体力学を拡張する研究を行った.これは既存の時間変化がない場合の理論から時間変化がある場合の理論への拡張である.この拡張により,流体力学的な方程式にこれまでにない新しい項を加える必要があること,時間変化のある場合に特有の新しい現象が起こることが明らかにされた.この研究は,技術的には微視的な物理像に基づく方程式(ボルツマン方程式)がもつ対称性を利用した新しい方法論を含んでいる.また,数学上の難しい問題点を克服するための新しい数値計算法も開発された.本研究は,軽度な「系の微小化」あるいは「気体の希薄化」効果を取り入れた流体力学的枠組みである一般すべり流理論の整備と,その非定常系への新展開を試みるものである.初年度は,まず,非定常系における対称性理論を検証する数値解析を行い,その妥当性をあらためて確認した(Takata & Oishi, Phys. Fluids 24,12003).この理論は,研究計画全般においてひとつの要となるものであり,この検証は,クヌッセン数展開の2次までに現れる種々のすべり係数を,精密解法が確立していない直接計算ではなく,簡易な間接計算によって導く新しい方法論に確証を与えるものである.また,一般理論の構築に先だって,非定常系に特有のすべり現象が現れる具体例の存在を,漸近解析,数値解析の両面から調べて実証した(Takata, Aoki, Hatori & Hadjiconstantinou, Phys. Fluids 24,32002).これは,本課題研究を立案した際の予測が正しく,非定常系に特有のすべりがクヌッセン数展開の2次で現れることを示す最初の事例報告である.この報告では,新しいすべり現象に対応するすべり係数が,直接計算を回避して上記の対称性理論を用いて間接的に容易に求められることも実証している.また,非定常系に特有の新しい輸送係数もこの事例によって定量的なレベルで同定した.一般論の枠組みについての予備考察によれば,非定常系に新しく現れる輸送係数は今回同定されたものに限られることがわかっており,次年度以降は,すべり条件と境界層の構造を同定することに集中できることになる.以上のように,初年度において,次年度以降に一般理論を構築し,それを(境界層の内部構造の詳細を除いて)定量的に完結する為の土台が整えられた.初めの2年間の研究で,これまで定常系に限定されていたクヌッセン数展開の2次近似までの一般すべり流理論の枠組みを,非定常系に拡張することに成功した.ついで,代表者によって導かれた一般的な相反(対称)関係式を用いて,1次近似レベルまでの古典的な気体運動論的境界層の基本解から,上記のすべり係数をすべて求めた.本年度は,まずこれらの成果の応用として,ラジオメータの羽根車のように表裏温度が不連続的に変わる物体を取り上げた.このような不連続な温度分布は一般すべり流の適用を許さないが,相反関係を媒介にして共役問題を考えることにより,それに働く力(ラジオメータ効果)の公式を一般すべり流理論により導けることを明らかにした.一方,前年度から着手している2次すべりに関する気体運動論的境界層の内部構造を直接解析するための数値解法の開発をすすめ,その開発に成功した.新しく開発した解法は従来の単純な差分解法とはことなり,境界層底部にみられる解の特異性に対応した積分方程式型の数値解法である.この解法では,解の特異な性質を半解析的に数値計算法に取り入れることができ,今後,気体運動論における様々な境界値問題の数理的研究に応用することが期待される.本研究では,クヌッセン数展開の2次レベルの境界値問題の解法に開発した方法を実装し,具体的計算まで行っている.これは曲率効果に代表される高次クヌッセン境界層の内部構造について,ボルツマン方程式に基づく信頼に足る解をはじめて確立したものである.本研究により,40年来,手つかずに残されていた問題が初めて解決された.また,BGK方程式に基づく数値計算により,境界の2次曲面近似に従わない境界の形状効果を吟味するとともに,気体潤滑に関連する円筒クウェット流における適応係数の影響を明らかにした.本研究は,軽度な「系の微小化」あるいは「気体の希薄化」効果を取り入れた流体力学的枠組みである一般すべり流理論の整備と,その非定常系への新展開を試みるものである.本年度は,分子間力や気体-表面相互作用模型を特定のものに制限することなく,線形理論の範疇における非定常型の一般すべり流理論の枠組みを構築した.

その結果,一般の理解とは異なり,「ほふく流」を対象とする線形理論においても気体の圧縮性に効果が流体力学方程式のレベルで現れることが明らかになった.時間発展系に特有の新しい温度の跳びは2種あるが,そのうちの一方はこのことが要因であり,蒸発・凝縮を伴う界面に現れるものと同種であることが明らかになった(もう一歩は前年度に発見した新種の温度の跳びである).つぎに前年度に非定常系においても有効性が確かめられた対称性理論を応用し,一般すべり流理論に現れるすべてのすべり係数の間に成り立つ関係をまず調べた.その結果,理論に現れるすべり係数はすべて,古典的な3つのすべり流問題(熱ほふく流,せん断流,温度の跳びの3問題)の解から構成可能であることを突き止め,すべてのすべり係数の表現公式を導いた.この公式は様々な分子間力ポテンシャル,気体-表面相互作用模型に対して成り立つ一般公式である.さらにこの公式をもとに剛体球分子模型,拡散反射境界条件に基づくすべてのすべり係数をクヌッセン数の2次のレベルまで導出することに成功した.以上のように,本年度において,非定常系における一般すべり流理論の基本的枠組みが構築され,境界層の内部構造の詳細を除いて,それを定量的に完結するすべての物理的係数が整備されたといえる.また,境界層解析の基礎となる積分方程式型解析方法の開発が進行中であり,その予備段階の成果を利用した数値解析によりクルックス放射計の回転原理を新しい視点から見直す知見を得た.計画の骨子となる漸近展開の理論展開については,ほぼ見通しが立ったと言える.一般理論を定量的に整備する為の基礎となる対称関係式の適用性,流体力学的方程式に現れるすべての輸送係数の同定,一部のすべり係数の同定にも定量的なレベルで成功している.25年度が最終年度であるため、記入しない。これまでのところ線形化ボルツマン方程式の対称的性質を利用する議論によって,一般すべり流理論にあらわれるすべり係数が,古典的な3つのすべり流問題の解から,その一部だけではなくすべて構築できることが明らかになった.このことは理論上の大きな進展,発見である.実際,このことにより,直接の取り扱いが難しい問題を数値計算することなく,すべてのすべり係数を具体的に整備することがすでに本年度に達成できている.一方で,境界層内部の構造解析のための数値解析法はまだ完成に至っていない.非定常系における理論体系の構築は順調に進んでおり,計画内容を変更する必要はない.ただ,数値計算では,分子間力模型や境界条件の一般化の方向ではなく,むしろBGK方程式と剛体球分子ボルツマン方程式の両者に対する数値計算を展開することに集中する.とくに高精度の数値解析が可能なBGK方程式では,境界の形状に関わる境界層の微妙な解析を田口とともに進める.また,2次すべりの境界層の詳細な構造を解明するための新しい数値解析法の開発を初鳥とともに進める予定である.小菅はこれらの解析を全般的に支援する.25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究計画では,一般すべり流理論における境界層の構造解析も進める予定である.この解析法の開発は進行中であり,予備的結果は得られているものの,まだ最終的に狙っている成果を得られる段階には至っていない.最終的に狙っている成果を得るには従来の単純な差分解析法だけでは不十分である.境界層問題が空間1次元問題に帰着されていることを利用して積分方程式が他に問題を帰着する定式化が有効である.現在,この方針のもとに境界層解析の研究を進めている.計算負荷の面では,いまのところ本研究補助金で整備した計算機システムによりその解析が十分可能な見通しを得ている.
ウイルス蛋白質の直接導入によるヒト遺伝子上の特定部位への目的遺伝子導入法の開発

野生型AAVは、非病原性であり、更にヒトの第19染色体の特定の部位(AAVS1領域)に組込まれる等の特徴を持ち、遺伝子治療のためにベクターとして開発が期待されていうる。しかし、その部位特異的組込みは、ウイルスのコードするRepタンパク質(Rep78/68)を介したウイルスゲノムの両末端の繰り返し構造(ITR)と第19染色体のAAVS1領域との非相同組換えにより起こると考えられている。この為、現行の組換えAAVベクターではRep遺伝子を取り除いているため、野生型AAVの持つ部位特異的挿入能を持ち得ず、ランダムな遺伝子挿入を行う。細胞毒性のあるRep蛋白質を部位特異的挿入に必要な時期(遺伝子導入時)にのみ、複製起点を持たない環状発現ユニットから発現させ、部位特異的挿入が行われた結果に基づき、Rep蛋白とAAVベクター遺伝子とを細胞へ直接に供給することにより部位特異的挿入を行う方法を確立を試みた。cationic liposomeやセンダイウイルスの膜融合能を利用したvirosome(膜融合リポゾーム)により、Rep蛋白と目的遺伝子複合体(AAVベクター遺伝子と、大腸菌で発現させたRep蛋白とを抱合)をヒト培養細胞へ供給し、その導入効率を改良を行った部位特異的挿入検出法を用いて検討した。この方法はAAVベクター遺伝子をAAVCap蛋白質でパッケイジングするという従来の組換えウイルスの作成法という方法論を捨てているため、AAVベクターの問題点の1つである導入遺伝子のサイズによる制眼を克服しているばかりか、標的細胞の健全性を損なわずにsilentなヒト第19染色体長腕(q13.4-19ter)領域へ目的遺伝子を選択的に導入する事が可能であり、非常に安全性の高い遺伝子導入法と成りうる。1)部位特異的に挿入された野生型AAVの検出方法をAAVS1とITR内にプライマーを設定したnested-PCR法およびそのプライマーセットの更に内側のプローブを用いたSouthern Blotとを組み合わせることにより確立し、AAVS1上へのITRの挿入を塩基配列の検討によって確認した。2)Rep遺伝子を大腸菌内でmaltose binding proteinとの融合蛋白質(Rep/MBP)として発現する系を確立し、部分精製したこのRep融合蛋白質とAAVベクターとを共にヒト培養細胞ヘリポフェクションすると、野生型AAVと同様な様式で部位特異的挿入が行われることを塩基配列においても確認した。従って、(1)部位特異的挿入はAAVベクタープラスミドが細胞導入時にRep蛋白質が存在するすれば行われる事、(2)AAVベクタープラスミドの部位特異的挿入機構は野生型AAVと同様な様式で行われる事、(3)大腸菌内で発現させたRep蛋白質は部位特異的挿入能を有している事、等が示唆された。一方、大腸菌由来のGST(gluta-thione s-transferase)との融合蛋白質としてRep蛋白質(7.8kDa)を発現させるプラスミドを作成し、PreScission Protease系(Pharmacia)を用いてGSTおよびProteaseを含まないRep蛋白質(7.8kDa)の調製を試みたが、大量に分離・精製することが出来なかった。そこで、HPLCを用いて、Rep/MBPの精製条件を検討した。さらに、Rep/MBPとAAVベクターとを用いてHVJ-virosomesを作成し、293細胞へ導入したところ、2つのcloneでSouthern Blot陽性のnested-PCRバンドを検出し、現在このバンドの塩基配列を検討である。HPLCを用いて、Rep/MBPの精製条件を検討した。hyrdophobic Interactionを用いるphenyl-SepharoseさらにAnion exchangerであるDEAE52-celluloseでは低分子量のバンド(30kDa)を分離できなかった。

Superdex 200HRカラムを用いるGel filtrationでは、Rep/MBPが会合を生じるためか、NaCl(pH7.4)が約200mM以上でそのelution patternが相違した。NaCl濃度を03M,045M,0.6Mおよび1.0Mと変化させ、0.6M(pH7.4)が最適な濃度であるあること決定した。この条件下でGel filtrationを行い、SDS-PAGEで単一バンド示す精製Rep/MBP分画を得た。精製Rep/MBP画のhelicase活性を単鎖M13に"-40primer"をアニーリング後、32P-dATP,dGTP,dTTP存在下でsequenaseにて伸展させた基質を作成し、測定したところ、濃度およびATP依存性の活性を示し、特異抗体によりその活性は阻害された。さらに、Rep/MBPとAAVベクターとを用いて中西らの方法に従ってHVJ-virosomesを作成し293細胞へ導入したところ、2つのcloneでSouthern Blot陽性のnested-PCRバンドを検出した。このバンドの塩基配列を検討したところ、1つはAAV Vector plasmidの3'-ITRが15bpの同定不明な配列を介してヒト19番染色体上のAAVS1領域に部位特異的に挿入されていた。これらの結果は現時点のRep蛋白質直接導入法による部位特異的な遺伝子挿入効率は低く、その導入条件をさらに検討する必要が、Rep機能を蛋白質として供給する方法は、Rep活性の細胞内での持続も短く、投与量の調節も容易であるため、細胞に障害を与えずに遺伝子を特異的に組込む方法として優れていることを示唆ものである。
沖積低地の地形環境ダイナミクスに関する研究

沖積低地の地形は後氷期の海水準変動や気候変動に応答して発達してきた。本研究では、沖積低地の地形環境のダイナミクスを明らかにするため、氾濫原における10^3年10^2年オーダーあるいはそれよりも短い時間オーダーでの堆積速度や形成過程の解明を津軽平野,濃尾平野,越後平野などを対象地域としておこなった。その結果、津軽平野では十和田平安噴火が岩木川およびその支流の氾濫原における地形環境動態(堆積・下刻)に多大な影響を与えたことが明らかにされた。また、濃尾平野と天竜川では、氷河性海水準上昇がほぼ終了した後に、氾濫原堆積物の累重が生じており、越後平野においては、海水準上昇期に氾濫原堆積物が海水準上昇速度にほぼ匹敵する速さで堆積していること、さらに、濃尾平野では、後背低地堆積物の累重速度は自然堤防堆積物よりも1桁小さいこと、後背低地堆積物のなかに砂質の破堤堆積物が含まれる場合、堆積速度が大きくなりうること、旧河道の傍にみられる輪中の起源がアバルジョンおよびそれに伴う自然堤防の形成と関係している可能性が高いことなども明らかになった。一方、タイ王国北部およびジャワ島の沖積低地の微地形と水害との関係に関する調査では、時系列で取得されたRADARSAT画像を用いて洪水による湛水域を抽出して、地形・洪水が水稲の作付けパターンへ与える影響の評価および水供給と水稲作付けパターンの季節変動を解析し、地形の高低差・湛水の有無(長短)・土地利用が互いに影響しあい、水稲作付けパターンに影響を与えている関係を明確に把握した。さらに、ベトナム中部Thu Bon川下流低地においてGISを用いてSRTMデータから土地分類を行い、水害との良好な関係を示すことが出来た。このほか、地形と画像データのGISを用いた統合的検討や、堆積物中から採取された木炭が、植物が光合成により大気中CO2を固定したときの年代を正しく示すことを明らかにするなど、GIS及び年代測定に関する基礎的な検討も行った。以上の調査・研究の結果、沖積低地の形成過程に関わる時間的・空間的ダイナミクスが明らかにされ、低地における水害の地域的特性や硫酸塩酸性土壌の形成など低地における人々の生産活動や居住に関わるさまざまな問題との関わりが明らかにされた。また、それらはとくに東南アジアの地域において明らかにされたものであり、その成果は現地の地域計画や人々の生活などに多大な貢献が出来るものと期待できる。本研究では沖積低地の地域的な場の条件,すなわち低地の土地条件が成立した背景を明らかにするとともに,将来起こりうる環境変動や,自然災害に対する潜在的なポテンシャルを沖積低地の地形環境ダイナミクスにもとづいて明確化・普遍化することを目的とする.そのために,微地形の時空間的変化を詳細に復元するとともに,調査対象地域における微地形の発達および微地形を取り巻く環境の変化をより高い精度で解明し,より高精度かつ空間的な視野に立って沖積低地の地形環境動態を明らかにする.また,得られたデータを地理情報システムの利用のもとに既往の水害や海面上昇に関するデータと重ね合わせて相互の関係を時空間的に解析し,自然システムの要素としての微地形の自然災害や人間活動に対する応答・役割を明確化する.また,より普遍的な成果を求めるため,我が国において進めた高精度な解明手法を途上国の沖積低地に適用し,水害・海水準変動に対する微地形形成環境ダイナミクスについての普遍性・一般法則を導き出し,沖積低地における洪水氾濫および海面上昇の影響に対する低地の地形環境動態についてのモデルを提示する.さらに,従来沖積低地の地形特性に関する情報が自然災害の軽減にほとんど生かされてこなかった途上国の沖積低地について,微地形の特質や低地の地形形成史および地形環境動態,自然災害ポテンシャルなどについて検討した成果を提供する.沖積低地の地形は後氷期の海水準変動や気候変動に応答して発達してきた。

このほか、地形と画像データのGISを用いた統合的検討や、堆積物中から採取された木炭が、植物が光合成により大気中CO2を固定したときの年代を正しく示すことを明らかにするなど、GIS及び年代測定に関する基礎的な検討も行った。以上の調査・研究の結果、沖積低地の形成過程に関わる時間的・空間的ダイナミクスが明らかにされ、低地における水害の地域的特性や硫酸塩酸性土壌の形成など低地における人々の生産活動や居住に関わるさまざまな問題との関わりが明らかにされた。また、それらはとくに東南アジアの地域において明らかにされたものであり、その成果は現地の地域計画や人々の生活などに多大な貢献が出来るものと期待できる。国内においては,濃尾平野北部において河道変遷にともなう地形や地層の形成過程を明らかにするための調査をおこない,簡易式の機械ボーリングおよびハンドボーリングにより表層堆積物を採取し,堆積物については層相解析や放射性炭素年代測定などを実施した.その結果,砂質堆積物の堆積開始年代は,河道がこの付近にきたとする歴史記録ともほぼ一致することが明らかになり,この河道の右岸にみられる輪中の形成が,河道変遷と関係のありそうなこともわかった.また,沖積低地の地形環境と弥生時代の水田開発との関連性を明らかにするために,青森県の津軽平野において地形・地質調査を実施した.調査地点の地表面下約1mには黒色腐植土層が広く発達しており,弥生時代の水田は,その直上の細粒堆積物層から検出される.これらの黒色腐植土層は河川の洪水堆積物の上位に発達しており,当地域における河川の堆積活動が静穏化した初期の段階で形成されたものであることが判明した.一方,タイ国のチャオプラヤ河中流域では,時系列的に撮影されたMODIS,Landsat ETMの画像解析をベースに微地形と雨季の洪水による堪水域及び農業的土地利用との関係を解析しつつあるほか,タイ国中央平原およびソンクラー湖湖岸低地,メコンデルタでは地形発達に関わる地形・地質調査をすすめると共にマングローブ林の発達や硫酸塩酸性土壌の形成についても検討を行った.また,2004年のインド洋大津波による氾濫と微地形との関係についても検討した.さらに,沖積低地における地形環境変動に関わるイベントについて高精度の年代推定を行うための年代測定研究,とくに14Cウイグルマッチングを用いた年代解析およびリザーバー効果の補正値の大きさを見積もる研究を推進したほか,地理空間データを活用するための空間解析手法の開発も進めている.国内においては,濃尾平野北部において平野の表層を構成する河成層についてとくに海成のデルタ堆積物から河成層への変化に着目して検討した.その結果,平野北西部(墨俣や安八)でデルタ堆積物の上に,比較的厚い河成堆積物(河道・自然堤防・クレバススプレー・後背低地堆積物)を確認できた.また,その堆積開始時期は,43 cal kyr BP以降であることを明らかにした.また,津軽平野,越後平野に関しても完新世後半における臨海沖積低地の詳細な地形変化とその要因を検討し,津軽平野北部では遺跡の埋没状況を明らかにするとともに,当地域に分布する自然堤防の発達過程について考察した.その結果,浅瀬石川沿いの自然堤防は平安時代に形成され,その後,大規模な下刻が生じたことが明らかになった.こうした地形発達は,河川上流から供給される土砂の急激な増加とその後の急速な減少によることが明らかになった.さらに,越後平野では中部の沖積層浅部に広く分布し,平安時代初頭の遺物を包含する黒色腐植土層の形成過程を検討した.
レーザー技術による機能性分子の秩序構造形成制御

本国際共同研究では、レーザーの電場やエネルギーの特性を駆使して「集める・回す・壊す」工作的アプローチを実現し、様々な機能性分子の秩序構造形成を自在制御する技術基盤を開拓することを目指している。本目的実現のため、台湾と日本が独自に開発してきた2種類のレーザー結晶化制御技術を組み合わせ、分子間の相互作用を動的かつ厳密に制御する方法を開発する。さらに、レーザー技術により様々な材料の秩序構造作製に挑む。
個体発生における筋分化制御因子Myogeninの機能の解析

1)myogeninノックアウトマウスの形態学的解析を行い、Myogeninが筋細胞分化に必須であることを明らかにした。4種のMyoDファミリー遺伝子、Id遺伝子など筋分化関連遺伝子の発現をWhole mount in situ hybridization法により調べ、MyoD, Myf5,Idは正常マウスと同様の発現パターンをとることが明らかにした。ノックアウトマウスの四肢に少量の未成熟な筋管細胞が観察されることから、この筋管細胞でのMRF4の発現を調べたところ、正常マウスに比べて強く発現していた。この結果はおそらくMyogeninがなくともMRF4が発現することにより一部の筋芽細胞は筋管細胞へと分化できると推定される。四肢においては多くの細胞はMyoD-Myogeninの組み合わせで分化するが一部にMyoD-MRF4の組み合わせで分化する細胞が存在すると推定される。2)Myogeninノックアウトマウスより筋芽細胞を分離し、その性質を調べた。増殖因子を取り除いた分化培地で培養するとMyogeninがなくとも筋芽細胞は筋管細胞に分化すること、また、生化学的分化マーカーの発現では正常と区別がつかないことが明らかとなった。さらにMyogeninノックアウトマウスより筋芽細胞の樹立に成功し、樹立された細胞は増殖がおそく、形成される筋管細胞が小さい。このような現象がMyogeninの欠失によっていることを確認するために樹立された細胞にMyogeninを強制発現したところ、コントロール細胞と同様な振る舞いをするようになったことから、樹立した筋芽細胞で観察された現象はMyogeninの欠失に依存している可能性が高いと判断した。3)筋の成熟、2次筋管の形成、神経筋接合の形成など、筋組織の発生後期に起こる事柄を解析した。その結果、Myogeninは筋成熟に必須でありMRF4では代償できないこと、2次筋管細胞はほとんど形成されないこと、2次筋芽細胞が存在すること、神経筋接合部はほとんど形成されないこと、などが明らかとなった。myogeninノックアウトマウスの形態学的解析を行い、Myogeninが筋細胞分化に必須であることを明らかにした。4種のMyoDファミリー遺伝子、Id遺伝子など筋分化関連遺伝子の発現をWhole mount in situ hybridization法により調べたところ、MyoD,Myf5,Idは正常マウスと同様の発現パターンをとることが明らかとなった。四肢においては多くの細胞はMyoD--Myogeninの組み合わせで分化するが一部にMyoD--MRF4の組み合わせで分化する細胞が存在すると考えている。Myogeninノックアウトマウスより筋芽細胞を分離し、その性質を調べた。さらに発生の各ステップより初代筋芽細胞を培養することにより、これまで知られていないタイプの筋芽細胞の存在を示唆する結果が得られ、新たな問題が提起された。Myogeninノックアウトマウスの解析により次に列挙するように発生におけるMyogeninの機能が明らかとなった。1)ノックアウトマウスの形態学的解析を行い、Myogeninが筋細胞分化に必須であることが明らかとなった。2)4種のMyoDファミリー遺伝子、Id遺伝子など筋分化