hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超臨界域におけるCO_2の細管内擬似相変化伝熱過程の解明

1.超臨界圧力下でのCO2の管内層流強制対流冷却過程の数値解析内径0.6mmの平滑円管内での超臨界圧力下でのCO2の管内層流強制対流冷却過程の数値解析を行い,以下の結論を得た.(1)軸方向速度と軸方向温度の半径方向分布は,物性値の変化のために軸方向に連続的に変化することを示した.(2)局所熱伝達係数及び平均熱伝達係数はバルク温度が擬臨界温度近傍で極大値をとり,その値は系の圧力が臨界圧力に近づくほど大きくなることを見出した.(3)冷却壁面温度が擬臨界温度に一致するときに局所熱伝達係数が若干減少することを明らかにした.(4)熱流束の増加とともに,平均熱伝達係数の極大値は増加し,極大値での平均バルク温度は上昇することを示した.(5)平均バルク温度が擬臨界温度に近づくとともに,全圧力損失は増加すること及び熱流束が増加するに従い,全圧力損失に対する運動量変化の割合は増加することを見出した.2.超臨界圧力下での扁平多孔管内のCO2の冷却伝熱実験超臨界圧力下でのCO2の内径1.2mmの10穴アルミニウム製扁平多孔管内での強制対流冷却田園津実験を行い,以下の結論を得た.(1)局所熱伝達係数及び平均熱伝達係数は擬臨界点近傍で最大値をとり,その値は質量速度が増加するほど,また圧力が臨界圧力に近づくほど大きくなることを実験的に検証した.(2)擬臨界点の極近傍以外の平均熱伝達係数の実験値は通常の乱流単相熱伝達の予測式として提案されているGnielinskiの式による予測値とよく一致した.本実験では接触熱抵抗の問題が生じ,局所の熱流束や管外壁面温度が正確に測定できないところがあった.擬臨界点の極近傍における局所熱伝達特性を明らかにするためには,局所の熱流束や管外壁面温度の測定において,より高い精度が要求されることが明らかとなった.1.超臨界圧力下でのCO2の管内層流強制対流冷却過程の数値解析内径0.6mmの平滑円管内での超臨界圧力下でのCO2の管内層流強制対流冷却過程の数値解析を行い,以下の結論を得た.(1)軸方向速度と軸方向温度の半径方向分布は,物性値の変化のために軸方向に連続的に変化することを示した.(2)局所熱伝達係数及び平均熱伝達係数はバルク温度が擬臨界温度近傍で極大値をとり,その値は系の圧力が臨界圧力に近づくほど大きくなることを見出した.(3)冷却壁面温度が擬臨界温度に一致するときに局所熱伝達係数が若干減少することを明らかにした.(4)熱流束の増加とともに,平均熱伝達係数の極大値は増加し,極大値での平均バルク温度は上昇することを示した.(5)平均バルク温度が擬臨界温度に近づくとともに,全圧力損失は増加すること及び熱流束が増加するに従い,全圧力損失に対する運動量変化の割合は増加することを見出した.2.超臨界圧力下での扁平多孔管内のCO2の冷却伝熱実験超臨界圧力下でのCO2の内径1.2mmの10穴アルミニウム製扁平多孔管内での強制対流冷却田園津実験を行い,以下の結論を得た.(1)局所熱伝達係数及び平均熱伝達係数は擬臨界点近傍で最大値をとり,その値は質量速度が増加するほど,また圧力が臨界圧力に近づくほど大きくなることを実験的に検証した.(2)擬臨界点の極近傍以外の平均熱伝達係数の実験値は通常の乱流単相熱伝達の予測式として提案されているGnielinskiの式による予測値とよく一致した.本実験では接触熱抵抗の問題が生じ,局所の熱流束や管外壁面温度が正確に測定できないところがあった.擬臨界点の極近傍における局所熱伝達特性を明らかにするためには,局所の熱流束や管外壁面温度の測定において,より高い精度が要求されることが明らかとなった.(1)内径0.6mm微細円形流路が22個並列に配置された水ジャケット方式のテストセクション及び内径1.8mmの単円管からなる電気加熱方式のテストセクションを試作し,それらを組み込んだ試験ループを製作した.水ジヤケット方式のテストセクションは,冷却及び加熱実験が可能であり,局所の伝熱面温度,熱流束及び圧力が測定できる構造となっている.一方,単円管のテストセクションは加熱実験のみ可能であり,局所の伝熱面温度及び熱流束と全体の圧力損失が測定可能である.(2)試験ループ及び計測方法の基本特性を把握するために,まず亜臨界域における液単相加熱実験を行った.そして,いずれのテストセクションの場合も,摩擦係数は層流域では理論式と一致し,乱流域ではBlausiusの式に一致すること,平均熱伝達係数は層流域では十分発達した場合の理論値に一致し,乱流域ではGnilinskiの式に比して若干低い値を示すことを確認した.(3)液単相加熱実験に次いで,試験ループ及び計測方法の基本特性を把握するために,亜臨界域での沸騰蒸発実験を行った.いずれのテストセクションの場合も熱伝達係数は従来の比較的大きい直径管の熱伝達に関する吉田らの式と比較的良い相関を示すが,クオリティ変化に対する熱伝達係数の変化の特性は若干異なること及び二相流摩擦圧力損失は直径の影響を考慮した三島・日引の式と比較的良い相関が得られることを確かめた.

(4)細管内で冷却される超臨界域CO_2の層流強制対流熱伝達に関して,特に擬臨界点が伝熱過程内で出現する場合を対象とした,物性値変化を厳密に考慮した数値解析コードの開発を完了し,系の圧力レベル,入口温度を変えた場合の数値解析を試みた.A.超臨界圧力下でのCO2の管内層流強制対流冷却過程の数値解析内径0.6mmの平滑円管内での超臨界圧力下でのCO2の管内層流強制対流冷却過程の数値解析を行い,以下の結論を得た.(1)軸方向速度と軸方向温度の半径方向分布は,物性値の変化のために軸方向に連続的に変化することを示した.(2)局所熱伝達係数及び平均熱伝達係数はバルク温度が擬臨界温度近傍で極大値をとり,その値は系の圧力が臨界圧力に近づくほど大きくなることを見出した.(3)冷却壁面温度が擬臨界温度に一致するときに局所熱伝達係数が若干減少することを明らかにした.(4)熱流束の増加とともに,平均熱伝達係数の極大値は増加し,極大値での平均バルク温度は上昇することを示した.(5)平均バルク温度が擬臨界温度に近づくとともに,全圧力損失は増加すること及び熱流束が増加するに従い,全圧力損失に対する運動量変化の割合は増加することを見出した.B.超臨界圧力下での扁平多孔管内のCO2の冷却伝熱実験超臨界圧力下でのC02の内径1.2mmの10穴アルミニウム製扁平多孔管内での強制対流冷却田園津実験を行い,以下の結論を得た.(1)局所熱伝達係数及び平均熱伝達係数は擬臨界点近傍で最大値をとり,その値は質量速度が増加するほど,また圧力が臨界圧力に近づくほど大きくなることを実験的に検証した.(2)擬臨界点の極近傍以外の平均熱伝達係数の実験値は通常の乱流単相熱伝達の予測式として提案されているGnielinskiの式による予測値とよく一致した.(3)本実験では接触熱抵抗の問題が生じ,局所の熱流束や管外壁面温度が正確に測定できないところがあった.擬臨界点の極近傍における局所熱伝達特性を明らかにするためには,局所の熱流束や管外壁面温度の測定において,より高い精度が要求されることが明らかとなった.
放線菌汎用宿主における安定した物質生産のための遺伝子導入技術の開発

我々は、avermectinの工業生産菌である、Streptomyces avermitilisの大規模欠失体(SUKA)を宿主とした異種微生物由来の種々の二次代謝産物生産について検討してきた。これまでに接合伝達性線状プラスミド(SAP1: 94,287 bp)をベクターとして、巨大DNA断片を効率よく導入する方法を開発し、SUKA株をより汎用的な異種二次代謝産物生産のための宿主として利用できるようになった。本申請期間内において、組込型ベクター上のintがコードするintegarseの逆反応活性を利用することによって、SAP1ベクター上から二次代謝産物生合成遺伝子群を染色体上へ転移させることに成功した。最終年度においては、このシステムを利用し、SAP1を用いて、複数の異なる生合成遺伝子群を同時にSUKA株へ導入する事によるコンビナトリアル生合成によって非天然型の新規誘導体の創製を目指した。我々は、Streptomyces属細菌に近縁のKitasatospora setaeが生産するポリケチド化合物であるbafilomycin B1とStreptomyces neyagawaensisが生産するconcanamycinの母核構造である大環状ラクトン構造が類似していることに注目し、bafilomycin B1の母核構造である、bafilomycin A1をS. neyagawaensisの培養液に添加することによって、bafilomycin A1が配糖化されることを見出した。そこで、我々は、各生産菌より、bafilomycinならびにconcanamycinの全生合成遺伝子を含むBACクローンを取得し、これら生合成遺伝子を、SAP1ベクターを用いてSUKA株に同時導入した結果、bafilomycinが配糖化された、新規化合物が検出された。放線菌Streptomycesavermitilisの大規模欠失体(SUKA)を宿主とした二次代謝産物の異種生産系において、100 kbを超える様な巨大な生合成遺伝子群の場合、接合伝達性の線状プラスミドSAP1をベクター(SAP1.3; SAP1::attB_phiC31-attB_R4-attB_TG1-attB_phiK38-1-attB_phiBT1)として用いることで、比較的容易に導入できる。本研究では、導入した遺伝子群の安定的保持を目的として、SAP1.3に導入した種々の二次代謝産物生合成遺伝子群を含むファージ由来の組込み型ベクターを染色体上へ移動することを試みた。そこで我々は、溶原化ファージの宿主ゲノムからの切り出しに関与するexcisionase (Xis)を利用すれば、SAP1ベクター上の組込み型ベクターが切り出され、SUKA内在性のattBを介して、ベクター上にコードされるIntegrase(Int)の触媒によって染色体上へ部位特異的に移動できると推測した。そこで、lactacystin生合成遺伝子を含む5種(phiC31, R4, TG1, phiK38-1, phiBT1)の組込み型ベクターを保持するSAP1.3をSUKAに導入した後、各ファージから見出したxisを強発現した。得られた接合体について、パルスフィールド電気泳動による制限酵素消化パターンの解析ならびにサザン解析を行った結果、xis遺伝子の導入の有無にかかわらず、内在性のattBを介してSAP1ベクター上から染色体上へ部位特異的に転移していた。この事は、Intが逆反応活性を有しており、SAP1.3上の組込型ベクターの切り出しに関与すること、また、切り出された組込み型ベクターが、再度Intの触媒によって、部位特異的にSUKAの染色体上へ組込まれたと判断された。平成28年度においては、ファージの溶原化ならびに宿主ゲノムからの切り出し機構を利用して、SAP1ベクター上から染色体上へ二次代謝産物生合成遺伝子群を移動する系の構築を目指した。大腸菌のラムダファージに代表される、tyrosine integraseをモデルにした解析から、バクテリオファージの溶原化はintegraseの触媒によってファージ染色体上のattPと宿主染色体上のattBの部位特異的組換えによって生じ、また、ファージ染色体上のxis遺伝子がコードするexcisionase (Xis)はIntとの相互作用により、宿主染色体からファージ染色体を切り出す反応を触媒することが一般的に知られている。一方で、今回使用した5種のファージ(phiC31, R4, TG1, phiK38-1, phiBT1)が有するintegaraseは、ラムダファージとは異なり、serine型である。serine integraseを保持するファージにおいても、ラムダファージの知見と同様に、切り出しにはXisが関与することがphiC31をモデルにした解析によって示されている。しかしながら、我々のこれまでの解析から、それらserine integraseが組込みと切り出しの両方の反応を触媒する可能性が強く示唆された。この事は基礎生物学的に新しい知見であり、非常に興味深い。すなわち、SAP1ベクター上から染色体上への二次代謝産物生合成遺伝子群の移動は、それらserine integraseの活性によって、可逆的かつ自発的に進行することが示され、xis遺伝子を強制発現する必要がないことが明らかとなった。この結果、当初の予想とは異なっていたが、平成28年度の目的を達成することができた。我々は、S. avermitilisの大規模欠失体(SUKA株)を宿主とした異種発現系を開発し、二次代謝産物の効果的な生産を目指して研究を進めてきた。

これまで、本菌の制限系により、100 kbを超える様な巨大な生合成遺伝子群の導入が困難であったが、線状プラスミドSAP1に種々のファージ由来のattBサイトを導入してベクター化した結果、接合伝達により効率良く導入する事が可能となった。前年度では、SAP1ベクターに導入した、生合成遺伝子クラスターを含む組込型ベクターを染色体上へ移動する手法を開発した。これにより、導入した遺伝子クラスターがより安定して宿主に保持されることが期待できる。本年度は、目的遺伝子を染色体上に移動した後の不要なSAP1ベクターを効率良く脱落させる系の開発を試みた。これにより、SAP1ベクターを用いた多重遺伝子導入が可能となり、SUKA株を用いたコンビナトリアル生合成への応用が期待できる。そこで、CRISPR/Cas9系を用いて、SAP1の分配に関与するParA遺伝子を標的とした剪断によって、SAP1ベクターを脱落させる系の開発を目指した。CRISPR/Cas9発現ベクター(ACS synth. biol.4:723, 2015)を用いて、parAの部分配列を有するgRNAを連結した後、SUKA株に導入して発現させた。その結果、極めて低い頻度(1%以下)ではあったが、SAP1ベクターの脱落が確認できた。しかしながら、さらに効率良く脱落させるため、Cre/loxP系による方法を再検討した。SAP1ベクター上のparAを挟み込むように、2つのloxPを導入した新たなSAP1ベクター(SAP1.14)を構築した。SAP1.14を保持するSUKA株にCre発現ベクターを導入した結果、高い効率(20%以上)でSAP1.14が脱落することを確認した。初年度に、SAP1ベクターを用いて導入した生合成遺伝子クラスターを含む組込型ベクターが、SUKA株内在性のアタッチメントサイト(attB)に部位特異的に転移することを見出した。詳細な機構は不明であるが、おそらく、組込型ベクター上のintがコードするintegraseの逆反応活性によるものと推測された。SAP1を保持している細胞に対して、SAP1ベクターを再度導入する場合、不和合成によって導入効率が約千倍以上低下する。よって、SAP1ベクターを用いた多重遺伝子導入のためには、SAP1を脱落させることが肝要である。既に開発されていた放線菌で使用可能なCRISPR/Cas9発現ベクターであるpCRISPomyces2 (ACS synth. biol.4:723, 2015)を用いて、SAP1の安定性に関与するparA領域の部位特異的剪断によってSAP1を容易に脱落させることが可能であると推測した。しかしながら、本発現ベクターの導入のみで、SUKA株の生育が著しく低下した。また、SAP1ベクターの脱落頻度が1%以下と極めて低い頻度であった。そこでさらに効率良くSAP1ベクターを脱落させるため、Cre/loxP系による方法を再検討した結果、parAを挟み込むように、2つのloxPを導入しCreを発現させることによって高い効率(20%以上)でSAP1ベクターが脱落することを確認した。
炎症性サイトカインとしてのレプチンの病態生理的意義の解明と医学応用

一側尿管結紮(Unilateral Ureteral Obstruction; UUO)によるマウス腎間質線維化モデルを用いて、炎症・線維化促進因子としてのレプチンの病態生理的意義を検討した。レプチンを欠損するob/obマウスを用いてUUOを施行し、経時的に腎組織像と遺伝子発現を検討した。野生型マウス(WTマウス)において認められる著しい腎実質の緋薄化とマクロファージの浸潤および腎間質の線維化は、ob/obマウスでは著しく抑制されていた。ob/obマウスの腎臓では炎症関連遺伝子であるケモカインやマクロファージマーカー、線維化に関連するTGF-βや細胞外マトリックスの遺伝子発現の亢進が有意に抑制されていた。一方、レプチンの持続投与によりob/obマウスにおいて観察された腎障害抑制効果が消失した。レプチン受容体(Ob-Rb)遺伝子に変異を有するdb/dbマウスにおいても同様に腎障害が軽減していた。摂食量を制限することによりレプチン投与ob/obマウスと同程度に体重が減少したob/obマウスでは、レプチン非投与ob/obマウスと同程度の腎障害が観察された。単球・マクロファージ系細胞あるいは尿細管上皮細胞を用いた培養実験では、いずれにおいてもレプチンは炎症関連分子の遺伝子発現に変化をもたらさなかった。以上より、マウス腎間質線維化モデルにおいてレプチンはOb-Rbを介して炎症・線維化促進をもたらすこと、これがレプチンによる体重減少作用によるものではないことが示唆された。レプチンは脂肪組織に由来する代表的なアディポサイトカインであり、主に視床下部を介して強力に摂食量の減少とエネルギー代謝の亢進をもたらし、肥満と体重増加を制御するとされている。一方、レプチンの受容体は、視床下部のみならず末梢組織において広範に分布しており、構造的にはサイトカインのシグナル伝達分子であるgp130と類似しているため、多くの組織において炎症性サイトカインとしてのレプチンの病態生理的意義が注目されている。本研究では、一側尿管結紮(Unilateral Ureteral Obstruction ; UUO)によるマウス腎間質線維化モデルを用いて、炎症・線維化促進因子としてのレプチンの病態生理的意義を検討した。遺伝的にレプチンを欠損するob/obマウスと野生型マウスを用いてUUOを施行し、経時的に腎組織像と遺伝子発現を検討した。野生型マウスでは著しい腎実質の緋薄化とともにマクロファージの浸潤および腎間質の線維化を認めたが、ob/obマウスではこれらの変化が著しく抑制されていた(図1)。ob/obマウスの腎臓では野生型マウスと比較して、炎症関連遺伝子であるケモカイン(MCP-1、RANTES)やマクロファージマーカー(F4/80、CCR2)、線維化関連遺伝子であるTGF-βや細胞外マトリックスの遺伝子発現の亢進が有意に抑制されていた。また、浸透圧ミニポンプによるレプチンの投与により持続的に高レプチン血症にした場合には、ob/obマウスにおいて観察された腎障害抑制効果が消失した。遺伝的にレプチン受容体遺伝子に変異を有するdb/dbマウスにおいてもob/obマウスと同様に腎障害の軽減を認めた。以上より、UUOによるマウス腎間質線維化モデルにおいてレプチンは炎症および線維化促進作用を有することが明らかとなった。レプチンは視床下部を介して強力な摂食抑制をもたらす代表的なアディポサイトカインであるが、炎症性サイトカインとしても作用する可能性がある。我々は既に、遺伝的にレプチンを欠損するob/obマウス(ob/ob)では野生型マウス(WT)と比較して一側尿管結紮(Unilateral Ureteral Obstruction ; UUO)による腎間質線維化が軽減することを証明し、レプチンの炎症・線維化促進作用を明らかにした。

本研究では、UUOによる腎障害におけるレプチンの炎症・線維化促進作用の分子機構を検討した。レプチンを持続投与したob/obにUUOを施行したところ,レプチン非投与ob/obにおいて認められる腎障害の軽減は消失した。摂食量を制限することによりレプチン投与ob/obと同程度に体重が減少したob/obでは、レプチン非投与ob/obと同程度の腎障害が観察された。一方,レプチン受容体(Ob-Rb)に変異を有するdb/dbマウス(db/db)ではUUOによる腎障害が著しく抑制された。db/dbあるいはWTに由来する骨髄細胞を用いてWTに骨髄移植したところ、db/dbの骨髄細胞を移植したWT(骨髄細胞においてOb-Rbを発現しないマウス)とWTの骨髄細胞を移植したWT(対照マウス)ではUUOによる腎障害に明らかな差は認められなかった。更に、単球・マクロファージ系細胞あるいは尿細管上皮細胞を用いた培養実験では、いずれの細胞においてもレプチンは炎症関連分子(TNFαとMCP-1)の遺伝子発現に変化をもたらさなかった。以上より、マウス腎間質線維化モデルにおいて、レプチンはOb-Rbを介して炎症・線維化促進をもたらすこと、これがレプチンによる体重減少作用によるものではないことが示唆された。
常微分方程式の解の漸近的性質の研究

非線形2階常微分方程式の周期解及び振動解について研究。リエナ-ル方程式系(dy)/(dx)=y-F(x),(dy)/(dx)=-g(x)が周期解を持つための十分条件を調べている。特に,g(x)=λx(λ>0)かつF(-x)=-F(x)として、関数F(x)がxの増加とともに正負の符号を変え,(F(x)=0となるxを順に0,Z_1,Z_2,......としておくと)振動しながらその振幅を増大させる場合に周期解が存在することはN.G.ロイドやP.ポンゾ-N.ワックス等の研究によって知られている。特に後者等により,an=∫^<Zn>_<Zn-1>|F(x)|dxとするときa_1<a_2であればよいことが示されている。これに対し,F(x)の振幅が減少する場合にも周期解が存在し得ることを示した。即ち,F_L(x)=min{|F(x)|,|F(2e_n-x)|}Fu(x)=max{|F(x)|,|F(2e_n-x)|},Zn-1≦x≦Zn但しe_n=1/2(Zn-1+Zn) Zn=nTとするときF(x)により定まる1より小さな定数Knに対し,2≦n≧Nのとき∫^<Zn>_<Zn-1>F_L(x)dx≧Kn∫^<Zn-1>_<Zn-2>Fu(x)dxが成り立つとき,少なくとも(N-1)個の周期解が存在する。この結果によれば,例えばF(x)=1/2e^<-1/4|x|>sin xに対して,Zn=nπとするとき,a_1>a_2でありながら周期解が存在することが導き出される。
筋幹細胞が自律的に筋線維型を初期決定する分子メカニズムの解明

食肉の質の向上には、骨格筋細胞の筋線維型を制御する必要がある。一般的に、筋線維型は運動神経の支配下にあると考えられてきた。しかし申請者らは、遅筋または速筋に局在する筋幹細胞(衛星細胞)は新生筋線維を形成する過程において、それぞれで自律的に筋線維型を初期決定できるシステムを見出した。この応用により、容易に筋線維型を変換する新技術開発に繋がることが期待されるが、同時に分子メカニズムの理解が不可欠である。そこで本研究では、1各筋線維型にオリジナルな衛星細胞の特定とその動態の観察、および2筋組織内の環境が衛星細胞に特異性を与える機序に着目したアプローチを展開し、基礎的知見の捻出を目的としている。
GPUクラスタ上での高速並列計算およびリアルタイム分散可視化

安価で高性能なため優れた計算資源として注目されるGPUを複数用いてクラスタを組み、この上で高速な並列分散計算とリアルタイムな分散可視化を実現した。この上に世界で初めてCIP法やILU(0)前処理付き共役勾配法、THINC/WLIC法やVSIAM3といった先進的な手法を実装し、安定で精度良い計算とCPUよりも大幅な高速化を実現した。また計算結果を即時に分散可視化し、結果を統合する手法を開発した。単一GPU上で実装していた数値シミュレーションおよびリアルタイム可視化手法をGPUクラスタ環境での分散処理に対応させるために,平成21年度においてはLinux上のMPIを基本とした環境へ移行する準備と,数値計算手法のさらなる拡張と可視化の高速化をはかった.数値計算および可視化を従来Windows上のシェーダ言語HLSLで実装していたものを,数値計算についてはCUDAへの移行を行い,可視化についてはOpenGL環境でのシェーダ言語GLSLに移行した.これによりLinuxを含む複数のプラットフォームへの対応が可能になった.特に数値計算部分についてはCUDAへ移行したことにより,オーバーヘッドの減少による高速化と,自由度の高い並列処理が可能となった.これによりクリロフ部分空間法の前処理手法として有効な不完全LU分解を世界で初めてGPU上に効率的に実装することが可能となった.このILU(0)前処理を適用した共役勾配法は,他の前処理を用いた従来のGPU上での共役勾配法と比較して圧倒的に高速かつ安定的に問題を解くことが可能であり,CPU実装と比較しても大幅に高速であることが示された.本研究では主に流体の数値シミュレーションを対象として研究しているが,このGPU上での高速なILU(0)前処理付き共役勾配法は有限要素法へもGPUが本格的に利用可能であることを示した.また可視化については2次元でのスカラー場の色付けや等値線の表示,流れ場の矢印による表示とパーティクルの移流による流れ場の可視化を実現した.これをLinux上のMPIによる分散並列化に対応させ,構築したGPUクラスタ環境において高速なリアルタイム分散可視化が可能となることを示した.これらの成果によりGPUクラスタ環境で高速に数値計算および分散可視化を行うための基盤が出来上がった.平成22年度は21年度の成果を元に数値シミュレーション手法の高度化とリアルタイム可視化の分散化への対応を中心に,研究開発を推進した.数値シミュレーション手法のうち多相流体計算に必要な保存性の高い界面獲得スキームとしてMARS法, THINC/WLIC法をNvidia社の新しいFermiアーキテクチャGPU上にCUDAを用いて実装した.数値実験の結果どちらの手法も十分に精度良く計算可能であることが確認されたが,3次元における実装の容易さからTHINC/WLIC法がGPUに向いているという結論を得た.さらに精度と安定性で定評のあるVSIAM3を世界で初めてGPU上に実装することに成功した.現時点でVSIAM3はCPUクラスタ環境ですら並列化の報告がないため,GPU上での並列化は画期的である.VSIAM3とTHINC/WLICおよびCIP-CSL3を組み合わせた多相流体計算スキームは,3次元ダムブレイク問題やRayleigh-Taylor不安定性問題に対しても単精度浮動小数点数を用いた場合ですら非常に高い体積保存性と計算安定性を示した.そしてさらにそれを複数GPU上で分散計算および可視化させることに成功した.リアルタイム可視化については3次元の等値面表示としてCUDAによるMarching Cube法を効率的に実装し,界面表示等に大いに役立てた.さらにGPU上でCUDAによりレイトレーシング法を実現し流体の界面における反射や屈折を扱えるようにしたため,科学的可視化のみならずGPU上での流体シミュレーション結果を写実的に表示する手法も実装した.GPU上でのレイトレーシングはシェーダによる科学的可視化と組み合わせることも可能なため,可視化の表現形式がさらに豊富になった.平成23年度は22年度の成果を元に,数値シミュレーション手法のさらなる発展と,分散可視化における画像データ転送の高速化,そしてノード内複数GPU上対応などの拡張を行った.数値シミュレーション手法としては昨年度実装したGPU上でのVSIAM3に基づく多相流体解析手法に液体の表面張力を考慮する計算を導入した.これにより高い保存性を有しながら物理的により忠実な計算が可能となった.また圧力ポアソン方程式の反復解法については前処理付きクリロフ部分空間法等による効率化を行った.Nvidia社自身がGPU上でのICCG法をライブラリとして提供し始めたのでこれも評価したが,我々の実装の方がより効率的で安定的に収束することが確認された.また圧力と速度の計算を同時に反復計算する手法についてもGPU上で効果的に実装した.さらに分散可視化の際にノードごとに作成した可視化画像をクラスタ内でギガビットネットワークを介して通信する際に,転送時間を短縮するために事前にGPU内で高速にウェーブレット変換に基づく画像圧縮を行なってから転送する手法を実装した.これにより画質の劣化を人目に感じさせない範囲で画像自体は数十分の1程度に圧縮し,転送時間を大幅に短縮することに成功した.

また可視化手法についてはNvidia社のOptixライブラリを活用することで,昨年度実装した手法よりも高品位なレイトレーシングによる可視化をGPU上で高速に実行可能とした.またクラスタ間での通信を軽減するために同一ノード内に複数GPUを搭載してノード内の分散並列計算を実装した.これによりノード内での単一GPUを用いた場合よりも高速な計算が可能となり,また通信と計算の同時実行による通信の隠蔽も効率的に実装したため,今後のGPUクラスタの大規模化を想定した際のスケーラビリティの確保に成功した.
複雑系における過冷却液体およびガラス転移の統計物理学的研究

様々なガラス形成物質において見られるガラス転移近傍における特徴的な現象を最近研究代表者が提案した平均場理論に基づく統一的観点から解析し,次の二種類の"普遍則"を見出した.(1)異なる系において,それぞれ任意の原子を選び,それらの自己拡散係数が同じ値を取るときは,それぞれの原子のダイナミクスは全く同じ式(即ち,マスター方程式)によって記述される,原子の種類に依らない.(2)任意の原子の自己拡散係数は,その原子がどのようなことなる他の原子と結合していても,同じ式(マスター方程式)に従う.本研究課題の目的は,様々な複雑系において観測されるガラス転移現象のメカニズムを理解する為の統計物理学的基礎理論の構築である.現在下記が遂行中である.(1)スーパーコンピュータによる,様々な異なる体系での大規模計算機実験.(2)研究代表者により最近提案された分子場理論による,実験およびシミュレーションデータの統一的観点からの解析(3)森射影演算子法に代わる,徳山森射影演算子法を用いた新しいモード結合理論の構築.様々なガラス形成物質において見られるガラス転移近傍における特徴的な現象を最近研究代表者が提案した平均場理論に基づく統一的観点から解析し,次の二種類の"普遍則"を見出した.(1)異なる系において,それぞれ任意の原子を選び,それらの自己拡散係数が同じ値を取るときは,それぞれの原子のダイナミクスは全く同じ式(即ち,マスター方程式)によって記述される,原子の種類に依らない.(2)任意の原子の自己拡散係数は,その原子がどのようなことなる他の原子と結合していても,同じ式(マスター方程式)に従う.1.ガラス転移近傍での普遍的法則の研究徳山は,自らが最近提案した分子場理論に基づき,様々なガラス形成物質における平均二乗変位のダイナミクスを詳細に解析・比較し,次の普遍的法則を見出した.1)長時間自己拡散係数の値が同じであれば,例えどんなに体系が異なっていても,それらのマクロなダイナミクスは,分子場理論で提案されているマスターカーブで記述される.2)長時間自己拡散係数はパラメータの非特異関数で記述され,ガラス転移点でゼロとなる特異性を示さない.また,漸近曲線は異なるメカニズムに対して普遍で,含まれる係数のみがメカニズムに依存する.3)複雑な系のダイナミクスは,より簡単な系の研究により得られたデータを用いて模擬できる.2.二種類の大規模計算機実験の遂行徳山の提案した分子場理論を確かめる為に,剛体球流体および二成分レナードジョンズポテンシャル系に対する二種類の分子運動学的大規模シミュレーションを遂行し,理論を正当化しうる充分なデータを得た.現在この成果は,Physical Review Eに投稿中である.3.薄膜内に閉込められた磁性コロイド鎖からなる分散系における,外部磁場変化によるガラス転移現象の研究4.国際会議の開催徳山は,ガラス転移現象のメカニズムを解明する為に、この分野で活躍する研究者(国外8名、国内14名)を仙台に集め、第4回複雑系国際ワークショップを1月10-12日に開催した.発表者の持ち時間を長く取ったことにより、活発な研究討論・議論が集中的になされ、これからの基礎研究の大いなる礎となった.1.ガラス転移に対する新しい理論の提案ガラス転移現象を理解する為に,モード結合理論が提案されてから20数年になるが,近年その方程式の数値解が求められ,シミュレーション結果との比較が可能となった.しかし,最近徳山により提案された平均場理論の統一的観点から両者を比較すると,着目する粒子がまわりの粒子に閉じ込められるケージ効果が最も顕著な段階(β緩和段階)で,両者のダイナミクスは全く一致しないことが,徳山により明らかにされた.シミュレーションの結果は,平均場理論により,良く記述されることをベースとして,徳山はMori射影演算子法ではなく,Tokuyama-Mori射影演算子法を用いて,新しいモード結合理論を提案し,Physica Aに発表した.この理論の提案により,ガラス転移近傍での1粒子のダイナミクスに関する従来の考え方や結果を緊急に見直す必要が有ると考える.2.国際会議の開催徳山は,ガラス転移現象のメカニズムを解明する為に,この分野で活躍する研究者179名(国外88名(22カ国),国内91名)を仙台に集め,第5回複雑系国際ワークショップを9月25-28日に仙台で開催した.活発な研究討論・議論が集中的になされ、これからの基礎研究の大いなる礎となった.報告書はAmerican Institute of Physicsより2008年3月に出版された.[A]大規模シミュレーションによる徳山理論の検証:徳山が提案している,弱いガラスから強いガラスまで,あらゆるガラス形成物質に見られるガラス転移近傍での"普遍的法則"を確かめる為に,次の二つの異なる原子系における大規模シミュレーションを実行した.(1)バルク金属ガラス形成物質Cu_<60>Ti_<20>Zr_<20>. (2)二酸化ケイ素SiO_2.シミュレーションの結果を徳山平均場理論により分析し,このような異なった系においても,他の弱いガラス形成物質に対して確かめられている普遍性が存在し,平均場理論でそれらのダイナミクスが良く記述されることが示された.

このことは,より簡単な物質に対して第一原理より簡単な基礎理論を構築することにより,より複雑な体系のダイナミクスの予想が可能になることを示唆している点で大変重要である.これらの結果は,現在論文および国際会議のプロシーディングスに投稿中である.[B]モード結合理論の検証:徳山が提案している平均場理論の観点に基づいてLennard-Jones系に対して大規模シミュレーションを遂行し,ガラス転移現象をよく記述すると言われているモード結合理論の検証を行った.ガラス転移点近傍に近づくにつれ,モード結合理論の数値解はシミュレーション結果から,ベータ緩和過程で大きくずれることが示された.これは徳山が1976年に提案した射影演算子法に基づく予想と完全に一致することを示し,新しい理論的取組みの必要性を促すこととなり,現在その理論構築に早速取組中である.検証結果は,雑誌Physica A 387, 4749(2008)に発表済みである.複雑な多成分ガラス形成物質におけるガラス転移点近傍での普遍性の存在を検証することを目的として,研究実施計画に沿って研究を遂行した.様々なガラス形成物質系の実験データやシミュレーション結果を研究代表者が2006年に提案した平均場理論に基づく統一的立場から分析し,ガフス転移点近傍で次の二つの晋遍性が成立つことを見出した.普遍性(1):異なる体系において,それぞれの長時間自己拡散係数が同じ値を持つ場合は,それらの系のダイナミクス(例えば,平均二乗変位や平均四乗変位など)は全く同じである.これにより,体系に依らず特性時間や特性長も長時間自己拡散係数同じ関数に従うことが示唆され,実際,様々な系で確かめられている.普遍性(2):ある原子の長時間拡散係数は,その原子がどのような多成分ガラス形成物質系に属していても,同じ普遍関数(マスタ-カーブ)に従う.これにより,一旦,ある原子に対して長時間自己拡散係数が測定されたら,他の系に属する同じ原子の自己拡散係数は,単に一点の測定データが有れば,容易に推測出来ることを示している.測定が困難な複雑系に対しては,簡単な系からの情報で拡散係数が推測出来るので,この普遍性の発見は実験やシミュレーションに多大な便宜を提供するものと期待される.このように,ガラス転移点近傍でのガラス形成物質に置ける普偏性の実証は,様々な体系に対して当初の研究実施計画通り達成されたものと考える.
物質科学に基づいたフラクタル多項媒質系の摩擦法則に関する計算的研究

南海トラフ付加体内部断層や東北太平洋沖地震における浅部の滑りなどを解明するためには、岩石やその摩耗物の摩擦特性に関する理解が必要である。この目的のため興味深い摩擦実験が多数行われているが、結果を定式化し背後にある物理過程を同定することは未だ出来ていないようである。本研究課題の目的は、主に理論的手法により、フラクタル多孔媒質としての断層ガウジの摩擦特性を解明することである。とくにすべりの安定性の決定に重要な役割を果たす、定常状態摩擦係数の速度依存性を解明することを目指している。粒子一つ一つをモデル化した離散要素シミュレーションと理論によるアプローチで、摩擦係数が断層を特徴づける様々な条件によって変化する仕掛けをその物理的原因まで含めて明らかにする。まずガウジ内部でのエネルギー散逸率が摩擦係数を決定することを利用し、平均場的な近似と粒子ダイナミクスに関するある仮定に基づいて摩擦係数を計算した。その結果は以下のように要約される。i)摩擦係数は各々異なる物理過程に起因する二つの項の和で書ける:すなわち、粒子間摩擦による散逸に起因する項と、粒子の非弾性変形による散逸に起因する項である。ii)第一項は粒子間の摩擦係数ほぼそのままであり、潤滑物質や粒子形状(回転のしやすさ)などの影響を強く受ける。iii)第二項は粒子の再配置率に比例するため、密度が低いほど(膨張するほど)強くなる。一般にガウジ層はすべり速度とともに膨張するので、第二項は本質的に速度強化的である。なお粒子の非弾性変形によるエネルギー散逸過程は粒子形状・岩石種・潤滑物質の有無にはさほど依存しないと考えられる。そうだとすると第二項のもたらす速度強化性は普遍的である。これらの理論的結果は実験やDEMシミュレーション結果とも整合的である。当初の計画においては、摩擦発熱による化学反応の影響まで具体的に取り込んで、摩擦特性のシミュレートまでする予定であったが、それは年度中には果たせなかった。予定では、平成23年度の前半に理論の定式化を終え、年度後半に具体的化学反応のモデル化に取りかかる予定であったが、理論の定式化に予想以上の時間がかかり、結局年度のほとんど全てを理論の定式化にあてることとなった。粉体層の摩擦特性(とくにすべり速度依存性)を記述する理論モデルはその大枠が完成した。ただし本理論はまだ完全に閉じた形式となっておらず、すべり速度と粉体層の膨張を記述する式をインプットとして必要とする。この部分を第一原理的に定式化し、本理論をself-containedな閉じた理論とすることは優先度の高い課題であろう。また本理論では摩擦熱と化学反応を取り込むことは出来なかったが、これらの要素を理論に取り込むことは、実際の断層における化学反応の影響の評価を定量的に行うために重要である。今後はこれら二つの点を中心に研究を更に推進して行く予定である。本研究課題の目的はフラクタル多孔媒質の摩擦法則の解明である。H22においては、これまで断層摩擦特性に影響を及ぼすと考えられてきた粒径分布のダイナミクスを理論的に理解するため、脆性摩擦における摩耗の理論モデルを作成した。具体的には、摩耗過程に対するある仮定のもと、粒径分布関数の時間発展を記述する微積分方程式を書き下し、その方程式が定常解として指数-2.5のベキ分布を持つこと、またこの定常解が粒子の破壊条件の詳細によらないことを示した。非定常状態については計算機によって数値解を求め、初期条件に依らず上記の定常解へ漸近して行くことを確かめた。次に、粒径分布が摩擦係数へ及ぼす影響を研究した。粒径分布関数として様々なベキ関数を用意し、それぞれの系について離散要素法シミュレーションによって摩擦係数を計算した。その結果、摩擦係数は粒径分布関数の指数にはほとんど依存しないことが分かった。このことは摩耗過程によって摩擦係数は変化しないことを意味する。フラクタル性が摩擦に対して特別な役割を果たさないことは不思議であるが、その物理的原因については次年度の研究に持ち越された。ii)

第一項は粒子間の摩擦係数ほぼそのままであり、潤滑物質や粒子形状(回転のしやすさ)などの影響を強く受ける。iii)第二項は粒子の再配置率に比例するため、密度が低いほど(膨張するほど)強くなる。一般にガウジ層はすべり速度とともに膨張するので、第二項は本質的に速度強化的である。なお粒子の非弾性変形によるエネルギー散逸過程は粒子形状・岩石種・潤滑物質の有無にはさほど依存しないと考えられる。そうだとすると第二項のもたらす速度強化性は普遍的である。これらの理論的結果は実験やDEMシミュレーション結果とも整合的である。当初の計画においては、摩擦発熱による化学反応の影響まで具体的に取り込んで、摩擦特性のシミュレートまでする予定であったが、それは年度中には果たせなかった。予定では、平成23年度の前半に理論の定式化を終え、年度後半に具体的化学反応のモデル化に取りかかる予定であったが、理論の定式化に予想以上の時間がかかり、結局年度のほとんど全てを理論の定式化にあてることとなった。粉体層の摩擦特性(とくにすべり速度依存性)を記述する理論モデルはその大枠が完成した。ただし本理論はまだ完全に閉じた形式となっておらず、すべり速度と粉体層の膨張を記述する式をインプットとして必要とする。この部分を第一原理的に定式化し、本理論をself-containedな閉じた理論とすることは優先度の高い課題であろう。また本理論では摩擦熱と化学反応を取り込むことは出来なかったが、これらの要素を理論に取り込むことは、実際の断層における化学反応の影響の評価を定量的に行うために重要である。今後はこれら二つの点を中心に研究を更に推進して行く予定である。
遺伝子をターゲットとした新規機能性金属モチーフの設計

ヒトゲノムがほぼ解読された今日において、特定の遺伝子を認識しその発現制御を人為的に行うことのできる分子は、生命科学や医学・薬学の進歩に貢献すると考えられる。本研究では、天然に存在するDNA結合タンパク質の一種であるAntennapedia Homeodomain (Ant-wt)を改変し、構造変化を利用してそのDNA結合能を制御することのできる人工タンパク質を設計した。また、その構造変化のメカニズムを熱力学的解析により解析し、構造変化を誘起し、機能制御可能な分子の設計法について考察した。目的とするタンパク質の設計は、亜鉛イオンをリガンドとして構造変化が誘導されるように、Information-based StrategyによりCys2His2型亜鉛フィンガーの共通配列をAnt-wtを組み込むことにより行った。設計したタンパク質Ant-Fは、各種分光法の結果から、亜鉛イオンとS2N2型四面体構造を形成し、構造変化を誘起することが示された。さらに、ゲル電気泳動の実験から、Ant-Fは、亜鉛イオンと結合することによって、DNA結合能を制御することのできる機能性分子であることが示された。次に、Ant-Fの構造変化のメカニズムについて、熱力学的解析を行ったところ、亜鉛イオンと結合することによって、タンパク質のフォールディング安定性は不安定化し、アポ構造のフォールディング安定性の上昇により、亜鉛結合能は、低下することが示された。熱力学的相関から以上の結果を考察すると、構造変化において、アポ・ホロ構造のフォールディング安定性に加え、アンフォールドした構造に対する亜鉛イオンの結合が重要であると考えられる。本研究の結果は、構造変化を誘起する分子の設計法およびDNA結合能制御に関する新しい方法論に関し有用な知見を与え、生命科学や医学・薬学の分野への応用が期待される。ポスト・ヒトゲノム時代において、特定の遺伝子を認識しその発現制御を人為的に行うことができる人工分子は、生命現象を遺伝子レベルで理解するうえで、有用なツールとして期待できる。本研究では、高い親和性と特異性で遺伝子の特定の塩基配列を認識するDNA結合タンパク質を改変し、そのDNA結合能を構造変化により人工的に制御できる人工タンパク質を設計した。もととなるタンパク質は、Motif Searchingを利用したInformation-based Strategyにより探索し、構造・機能ともに解明されているAntennapedia Homeodomainとした。構造変化を誘起する制御因子は、生物毒性の少なく配位様式が比較的単純な亜鉛イオンとし、制御配列をCys2His2型亜鉛フィンガーの共通配列として、Antennapedia HomeodomainにくみこんだAnt-Fを設計した。円二色性スペクトルの測定結果から、Ant-Fは亜鉛イオンと結合し、構造変化を誘起することが示された。また、NMRスペクトルの測定結果から、その三次構造が大きく変化していることが示唆された。さらに、亜鉛イオンとの結合によって、熱安定性についても、大きく変化することが示された。一方、Ant-Fとの亜鉛イオンとの配位様式を調べるため、コバルトイオンを分光プローブとして電子吸収スペクトルを測定したところ、配位子のタイプはS2N2型で、配位構造は四面体であることが推定された。次に、Ant-Fの機能制御能を調べるために、ゲル電気泳動の実験を行ったところ、Ant-Fは亜鉛イオンの結合により、顕著にDNA結合能を抑制させることができることが示された。以上の結果は、金属タンパク質の新たな設計法について、有用な知見を提供し、遺伝子をターゲットにした新規分子として、生命科学の分野への応用が期待される。
「月次祭礼図模本」の総合復元研究

中世京都の祭礼が描かれた「月次祭礼図模本」(東京国立博物館蔵)は、室町時代に描かれた屏風を江戸時代に写したものである。失われてしまった原本の全貌がどのようなものであったかを探るため絵画技法・美術史・歴史の各分野から多角的に研究し、同時代の作品や資料を基に古典技法に則り描かれた当初の姿を再現した。この研究により応仁の乱前後の祇園祭をはじめとする祭礼や風俗についての考察が深まったと同時に、復元した「月次祭礼図屏風」は室町時代の大和絵屏風の全貌解明の足がかり的な屏風となるであろう。金箔小片を撒き潰したこの復元屏風は室町時代のたおやかで煌めく大和絵の世界感を私達に伝えるものとなるはずである。3年計画の初年度の27年度は定期的に学内研究会、合同研究会を開催し、技法・美術史研究者による類似作例の調査、歴史研究者による祭礼・風俗研究と共に、図像の分析といったこれまでの先行研究や現在進めている研究成果を共有しながら復元案の検討を行うことから始めた。11月には復元研究の原本となる『「月次祭礼図」東博模本』の特別観覧を行い、描かれている内容、表現や筆致、文字として書き込まれている描画指示などについて写真では得られない詳細な情報を得るために詳細な調査を行った。また、同時に同時代制作の参考となる「松島図屏風」も特別観覧することが出来、金属箔の切られたサイズや蒔き方、彩色の方法や使用される絵具などの調査を行った。この2点の原本調査やその他の類似作例の調査・熟覧、歴史研究者による祭礼・風俗研究の分析での成果を研究会で協議、検討を行い復元案の方向性が検討され、今回の復元研究の大きな課題となる雲形表現や絵画表現ついて一致した方向性を定めることに至った。技法研究では紙の種類、雲母下地の加減など様々な組み合わせの試作を作成、検討し、基底材になる雁皮紙の選定を行い、紙継、ドーサ引き、雲母塗布といった本紙の準備まで完了した。線描復元・人物彩色、金属箔の蒔き、雲形の輪郭の扱いについても復元試作を重ねて検討し、28年度から始まる制作の下図案を進めている。●「月次祭礼図模本」復元図制作・・・・・人物彩色技法と試作・景物彩色技法と試作・絵画材料の検討・雲形表現の検討・本紙の選定、紙継・ドーサ引き、雲母塗布●「月次祭礼図模本」の原本調査及び検討・・・・・絵画様式⇒模本筆致の検証と類似作例の検討。・時代考証⇒描かれる祭礼・風俗についての検討。以上のように復元作業の試作品の制作や本紙の準備が完了し、復元案の検討が順調に協議されていることにより27年度の研究はおおむね順調に進捗したと考える。本研究は東京国立博物館所蔵の「月次祭礼図模本」について、技法・歴史・美術史・材料の各分野からの専門知識や研究成果を総合して、原本の図像復元を行うものである。本図に描かれる雲形表現や江戸時代の狩野派により模本が作成されたことで、狩野派による洛中洛外図の原形と考えられる事が多かったが、研究を進めることで本図の表現は洛中洛外図などで観られる金雲や空間表現とは全く異なる土佐派による室町時代特有の絵画表現が施された作品であることが推測される。根本理解には復元的考察が不可欠であることより、失われた原本図像を復元し、その過程で得られる各分野の研究成果を集約することで、中世と近世の狭間にある本図の表現や成立背景について解明を試みる。28年度は数回の学内研究会においてこれまでの研究成果を総合し、復元案をとりまとめ、実際に復元画の制作に着手し進めた。学内研究会以外にも10月には京都文化博物館での合同研究会において検討を行うことで、これまで不明だった図像についても再現を行うことが可能となった。中でも金雲と共に霞表現が作品全体の空間の見え方に大きく影響することより、雲と霞の重なり方や、金、銀箔の蒔き方のバランス、霞の色味の選択や彩色の程度などは念入りに検討を行った。CG案の作成と共に室町時代日本画研究の専門家にも意見を仰ぎ、模写制作者それぞれが室町時代独特の美的観念の理解と同時認識に努め、より当時の絵画に近付けるように作画作業を行った。当初の予定では彩色に入るところまでが平成28年度の目標であったが、彩色については広範囲の山や川などの水表現、建物や祇園祭、人物の一部まで進むことが出来たのでほぼ予定通り、または予定以上の進捗となっている。研究最終年には祭事などの細部表現や彩色も全て決定し、作画を完了しなければならず、完了までの検討課題は現状では多少残るが、28年度中に予定通りに進行出来たことで課題が明確となり29年度の研究に繋がっている。復元図の制作については、14扇(的始、賀茂祭礼)を岩永・阪野・中神が、56扇(祇園会)については岩永・安井・中神が中心となって進め、金雲試作、絵画材料の検討、雲形表現の検討の各課題について担当を決め並行して行い、再現模写制作は次の手順で進めた。1本紙紙継ぎの寸法を検討し、雁皮紙を紙継ぎし、裏打ちを行い本紙の準備を完了した。2本紙をパネルに張り込み、雲母下地を塗布した。

3東京国立博物館より借用した原寸大資料の上に原本調査時に撮影した詳細な画像を重ね原寸大の下図を作成。4上記1の資料の上に一旦パネルより剥がした本紙を重ね、ライトテーブルで下図を透かしながら墨線を描き起こす。金雲形の形取りや欠損など不明な個所の再現も同時に行う。5墨線描画が完成した後に再度パネルに張り込む。6金雲型内に蒔く金箔と銀箔切りを京都造形大学にて製作を進め、完成した金、銀切箔を雲形内に布海苔と膠を接着剤として蒔く。7金雲の完成後、ロール石州紙で面蓋を施す。8模本に指示のある色のうち、まずは広範囲に広がる遠景の山より彩色を進めた。復元画制作過程においても作画研究担当の組織で確認を行いながら進めていき、問題点や課題を共有するように努めた。3月の段階で部分的にではあるが彩色に入れたことは、今後の彩色表現の細部を検討する上でも妥当な進行となった。本研究は東京国立博物館所蔵の「月次祭礼図模本」について、技法・歴史・美術史・材料の各分野から専門知識や研究成果を総合して原本の制作当初の図像復元を行うものである。本図に描かれる雲形表現や、研究対象の模本が江戸時代の狩野派によって作図されたことにより、狩野派の洛中洛外図屏風の原型と考えられる事が多かったが、調査・研究を進めるに従い、原本の表現は洛中洛外図に多く観られる金箔による金雲表現や空間表現とは異なる土佐派による室町時代特有の絵画様式、切箔の蒔箔・砂子表現の作品であったのではないかと推測するに至った。根本理解は復元的考察が不可欠であることより、失われた原本図を復元し、その過程で得られる各分野の研究成果を集約することで中世と近世の狭間にある本図の表現や成立背景について解明を試みる。最終年の29年度ではそれまでに解決に至らなかったいくつかの事項について、専門家との意見交換や研究会にて一応の解決策を選択し、彩色復元を進めて行った。1雲霞-屏風全体の空間の見え方などにも考慮し形態や強弱を再検討した。括りについても「浜松図」の作例も考慮し、薄青・薄赤色の括りを入れることとした。2雲母地-粒子や塗布分量、範囲についても光具合や砂子の分量を考慮しながら検討、決定した。3祭礼・行事-それぞれについて専門に意見を求め、同時代の類似作品を参考しながら、色や模様、役別の装束の細かい決まり事などについても細かく検討を行い決定し線描き、彩色を行った。4植物-類似作品を参考に、幹は平面的な描写、線は立て付け風を目指し復元を行った。5最終調整-作品全体の見え方、構図、色のバランスを確認し、修正、調整し完成とした。6屏風仕立て-本来は屏風装であったことより、屏風装に仕立て完成とする。以上で「月次祭礼図模本」の復元図を完成させた。中世京都の祭礼が描かれた「月次祭礼図模本」(東京国立博物館蔵)は、室町時代に描かれた屏風を江戸時代に写したものである。失われてしまった原本の全貌がどのようなものであったかを探るため絵画技法・美術史・歴史の各分野から多角的に研究し、同時代の作品や資料を基に古典技法に則り描かれた当初の姿を再現した。この研究により応仁の乱前後の祇園祭をはじめとする祭礼や風俗についての考察が深まったと同時に、復元した「月次祭礼図屏風」は室町時代の大和絵屏風の全貌解明の足がかり的な屏風となるであろう。金箔小片を撒き潰したこの復元屏風は室町時代のたおやかで煌めく大和絵の世界感を私達に伝えるものとなるはずである。●復元案の決定⇒作画制作を進める際には詳細な復元案が不可欠となることから、欠損部分や模本の中に指示書き込の無い情報については美術史、風俗史の専門家より意見を聞きながら協議、検討を進め、復元案を確定してゆく。