hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
エイズ制御のための基礎研究 柱1.HIVの複製における宿主因子

小柳はウイルス感染個体内でCD4陽性T細胞がアポトーシスに陥るのに関わる細胞性因子であるアポトーシス誘導シグナルとしてFasLでなくTRAILが関与することをSCIDマウスにヒト細胞を移植した感染系を用いて明らかにした。さらに神経組織にウイルスが侵入すると同じTRAILが中枢神経細胞を殺すことを見出した。塩田はウイルスのコレセプターであるCCR5にアジア人特有の遺伝子変異をみつけ、この変異によりこの分子の細胞表面への輸送が低下しHIVに対する感受性が低下することを見つけた。さらにIL-4の遺伝子変異が起こるとエイズ発症が遅延することも見出した。岡本はHIVの転写に必須の細胞性因子としてNF-κB p65のトランス活性化領域に結合してコレプレッサーとして働くAES/TLEとコアクチベーターとして働くFUS/TLSを発見し、ウイルス発現調節機構の新たなメカニズムを明らかにした。増田はHIVインテグレースの細胞核内への移行シグナル部位が従来考えられていたものと異なることを見つけ、この分子移行に関与する細胞性因子の同定を目指している。志田はウイルスRNAの核内から核外へ移行に必須であるウイルス蛋白質Revに結合するCRM1の機能ドメインを明らかにし、Revの多量体化にCRAM1が必要であること、さらにマウス細胞内でも機能を発揮することを見つけ、マウス細胞へのヒトCRAM1遺伝子の導入は意義のあることがわかった。本研究は、HIV-1のライフサイクルの素過程の解明を目的とし、とくに関与する宿主因子の同定と関与の実際のメカニズムの解明に力点をおいている。本年度はHIV-1を抑制するケモカインのひとつSDF-1が、ヘルパーT細胞表面に存在するCD26のdipeptidyl peptidase IVによりN端の2アミノ酸が特異的切断、除去されることにより不活化されることを見出し、CD26により生体の抗ウイルスレベルやSDF-1そのものの生理機能が制御されている可能性を示唆した。HIVやSIVエンベロープ蛋白には非常に密に糖鎖が付加される。SIVを用いそのgp120上の23個の糖鎖を個々に欠失したウイルスの回収を試みそれぞれの糖鎖のウイルス感染性への貢献度を詳細に評価、また同時に6箇所の糖鎖欠くウイルスの回収に成功した。これらの変異体は糖鎖の病原性及び宿主応答への影響を明らかにする上で極めて有用と考えられ、サルでの感染実験を開始した。この他に、HIV-1の逆転写において宿主トポイソメラーゼIやCDK7が新生鎖の伸長反応を円滑にすることに寄与していること、アクセサリー蛋白Nef及びVifがライフサイクル初期過程(エントリー又はDNA合成)に関与することを見出すと共に、タイで流行が始まったHIV-1サブタイプEの全塩期配列の決定も行うなど新たな知見と前進が得られた。本年度はHIV-1のEnv蛋白gp41サブユニットの3'末端部分は細胞特異的にEnvのウイルス粒子へのとりこみを制御すること、NefのMHC-Iをdown regulateする能力は、同じNefの感染性維持やCD4をdown regulateする能力とは互いに独立していることを明らかにした。さらに、侵入過程をバイパスさせることのできるヒトとサル細胞を使用してHIV-1感染成立過程を解析、両細胞において、ウイルスDNAの染色体への組み込み以降の差は認められないが、侵入と組み込みの間にあるステップを制御するウイルス必須のヒト細胞因子の存在を示唆した。HIV-1粒子吸着により、一部のCD4+細胞サブセット(CD4+/CD38-/CD45RO+/CD45RA-)がエフェクター活性を獲得し、これが周囲の非感染CD4+およびCD8+T細胞をアポトーシスに導くことを明らかにした。感染者でもこの分画がアポトーシスを制御していることが示唆された。さらに、樹状細胞においても同様のエフェクター活性を保持することを明らかにした。一方、HIV-1のNF-κB依存転写をRel Aとの相互作用を介して制御する新規物質、Rel A-associated inhibitorを発見すると共に、Rel Aに結合する別の因子(Groucho family蛋白)も同定した。

加えて、HIV-1制御ケモカインのひとつであるRANTESのプロモータ領域の特定の塩基置換がエイズ発症を遅延させるとこを示唆した。また、タイにおけるHIV-1 E型のV3領域の遺伝子配列を1995年から1997年にわたり追跡し、そのdiversityが1993年から拡大していることを明らかにした。1.HIV前期過程に関与する宿主因子ケモカインとコレセプターであるケモカインレセプターにつき、塩田はRantesのレセプターであるCCR5のC末端領域欠損が日本人に多いことを(J.Virol,印刷中)、その他、IL-4やIL-16プロモーターにも変異があり(J.Virol.,2000,Gene & Immunity,2000)、いずれも病状の進行と相関があることを見出し、欧米の結果とは異なる日本人におけるゲノムの変異の存在を証明した。増田はインテグレーションをつかさどるintegraseが逆転写や核移行過程にも関与していることを(J.Virol.,2000)明らかにし、ウイルス蛋白質の機能的多面性を明らかにしている。この機能的多面性は、ゲノムを節約するためのウイルスの戦略であると考えられる。2.HIV後期過程に関与する宿主因子ウイルス発現過程に関与する宿主因子が明らかになりつつある。岡本は基礎転写因子であるTFIIH複合体の構成成分であるCDK7を抑制するとTat機能が抑制されることを明らかにした(Virology,2000)。志田はウイルスRNAの核外移送をつかさどるRevの多量体化と移送を直接行なうCRM1がどのような相互関係をなしているかを明らかにし、Revと宿主因子との関係がはっきりしてきた。3.HIV病原性に関与する宿主因子小柳は感染モデル動物であるNOD-SCIDマウスの脾臓においてHIV感染によりTRAIL分子がCD4陽性T細胞へアポトーシスシグナルを送ることを見つけ、生体内における細胞破壊に関与する宿主因子を明らかにした(JEM、印刷中)。小柳はウイルス感染個体内でCD4陽性T細胞がアポトーシスに陥るのに関わる細胞性因子であるアポトーシス誘導シグナルとしてFasLでなくTRAILが関与することをSCIDマウスにヒト細胞を移植した感染系を用いて明らかにした。さらに神経組織にウイルスが侵入すると同じTRAILが中枢神経細胞を殺すことを見出した。塩田はウイルスのコレセプターであるCCR5にアジア人特有の遺伝子変異をみつけ、この変異によりこの分子の細胞表面への輸送が低下しHIVに対する感受性が低下することを見つけた。さらにIL-4の遺伝子変異が起こるとエイズ発症が遅延することも見出した。
近赤外半導体レーザーの差周波発生を利用したテラヘルツ分光計の開発

本研究では,2台の850nm帯近赤外半導体レーザーの差周波を,低温成長GaAsフォトミキサーで発生させた.得られた周波数可変なテラヘルツ波を利用して,様々な物質のテラヘルツスペクトルを観測するための分光計を開発した.当該研究期間に得られた成果の概要は以下のとおりである.(1)テラヘルツ波発生:分光計の製作に先立ち,フォトミキサーのバイアス特性,周波数特性,入射光パワー依存性を測定し,テラヘルツ波発生の最適条件を見出した(2)分光計の評価:(1)で得られたテラヘルツ波を利用した分光計を製作した.この分光計により水,メタノールのスペクトルを観測し,分光計の評価を行なった.(3)分光計の高精度・高分解能化:(2)では,レーザーがフリーランニングであったため,レーザーの周波数変動が原因となり,分解能が10MHz程度であった.より高分解能のスペクトルを観測するため,CsD_2線の飽和吸収にレーザーをロックして,周波数安定化を行なった.また,テラヘルツ波の周波数は,波長計で測定したレーザー周波数をもとに決定していたため,測定精度が30MHzに制限されていた.そこで,EO変調器型光コムを利用して,テラヘルツ波の周波数を高精度に計測するための予備実験を行なった.今後も研究を継続し,分光計の高精度・高分解能化を完成させるとともに,様々な試料のテラヘルツスペクトルを観測していく.本研究では,2台の850nm帯近赤外半導体レーザーの差周波を,低温成長GaAsフォトミキサーで発生させた.得られた周波数可変なテラヘルツ波を利用して,様々な物質のテラヘルツスペクトルを観測するための分光計を開発した.当該研究期間に得られた成果の概要は以下のとおりである.(1)テラヘルツ波発生:分光計の製作に先立ち,フォトミキサーのバイアス特性,周波数特性,入射光パワー依存性を測定し,テラヘルツ波発生の最適条件を見出した(2)分光計の評価:(1)で得られたテラヘルツ波を利用した分光計を製作した.この分光計により水,メタノールのスペクトルを観測し,分光計の評価を行なった.(3)分光計の高精度・高分解能化:(2)では,レーザーがフリーランニングであったため,レーザーの周波数変動が原因となり,分解能が10MHz程度であった.より高分解能のスペクトルを観測するため,CsD_2線の飽和吸収にレーザーをロックして,周波数安定化を行なった.また,テラヘルツ波の周波数は,波長計で測定したレーザー周波数をもとに決定していたため,測定精度が30MHzに制限されていた.そこで,EO変調器型光コムを利用して,テラヘルツ波の周波数を高精度に計測するための予備実験を行なった.今後も研究を継続し,分光計の高精度・高分解能化を完成させるとともに,様々な試料のテラヘルツスペクトルを観測していく.本研究は,2台の850nm帯近赤外半導体レーザーの差周波を,低温成長GaAsフォトミキサーで発生させ,得られる周波数可変なテラヘルツ電磁波を利用して,様々な物質のテラヘルツスペクトルを得る分光計を開発するものである.本年度の研究概要は以下のとおりである.1.半導体レーザーの周波数安定化周波数可変なテラヘルツ電磁波は,2台の外部共振器型半導体レーザーのうち一方をCsのD2線にロックし,他方の周波数を掃引することにより得る.周波数のロックに関しては,CsのD2線のスペクトルを観測して,それを基にエラーシグナルを作り,外部鏡に取り付けたPZTにフィードバックをかける方法で,MHz程度の精度のロックは達成できている.これは,液体,固体の分光には十分な精度であるが,気体の高分解能分光にはさらに高精度のロックが必要であるので,引き続き周波数の安定化に取り組んでいく.2.周波数計測発生したテラヘルツ電磁波の周波数は,2台の半導体レーザーの周波数の差から求められる.周波数をロックした方のレーザの周波数は既知である.パーソナルコンピューターからの指令でもう一方の半導体レーザーの周波数を掃引してその周波数を波長計で読み取り,テラヘルツ電磁波の周波数を計測するシステムを作製した.波長計による周波数計測の精度は30MHzであるので,さらに測定精度を上げるために,EO変調器で光コムを発生させ,周波数計測をする実験に着手した.3.テラヘルツ電磁波の発生近赤外半導体レーザーの光源に関しては,最低限の準備ができ,フォトミキサー周辺のレンズ,マウントの製作も完了したので,テラヘルツ波を発生させ,それを液体ヘリウムで冷却したボロメータで検出する実験に着手した.(1)レーザー周波数の安定化・周波数計測本研究では,フォトミキサーにより2台の半導体レーザーの差周波数としてテラヘルツ波を発生させる.その周波数掃引は,一方のレーザー周波数をロックし,もう一方のレーザー周波数を掃引することにより行なう.周波数のロックについては,CsのD2線の飽和吸収を利用して,1MHzの精度の周波数安定化を達成した.テラヘルツ波の周波数を知るために,掃引した方の周波数を光コムを利用して決定する.これまでにEO変調器を利用した光コムの発生が確認できたので,来年度はこれを利用したビート計測により,高い精度で周波数計測を行なえるシステムを完成させる.(2)テラヘルツ波発生実験分光を行なうために十分なパワーのテラヘルツ波を発生させる実験を行なった.しかしながら,現状では十分なパワーが得られていない.引き続き出力向上のため,光ファイバーにより差周波発生のための光のカップリング効率の向上,ミキサーへの集光方法等の改善を行なう.また,フォトミキサーの性能評価のため,フェムト秒レーザーでミキサーを励起してテラヘルツ波を発生させた.

その強度から差周波発生のためのミキサーの特性が推定できることが明らかになったので,この情報をもとに励起波長,アンテナ形状等に関し,差周波発生の最適条件を模索する.(3)ハロゲン化水素のBorn-Oppenheimer近似の破れ分光計の評価実験を行なう予定のハロゲン化水素と,それと同じ電子配置をもつProtonated Rare Gasイオンのテラヘルツスペクトルを解析し,分子量子力学の根幹をなすBorn-Oppenheimer近似の破れを明らかにした.本研究では,2台の850nm帯近赤外半導体レーザーの差周渡を,低温成長GaAsフォトミキサーで発生させた。得られた周波数可変なテラヘルツ波を利用して,様々な物質のテラヘルツスペクトルを観測するための分光計を開発した。成果の概要は以下のとおりである。(1)テラヘルツ波発生:分光計の製作に先立ち,フォトミキサーのバイアス特性,周波数特性,入射光パワー依存性を測定し,テラヘルツ波発生の最適条件を見出した。(2)分光計の評価:(1)で得られたテラヘルツ波を利用した分光計を製作した。この分光計により水,メタノールのスペクトルを観測し,分光計の評価を行なった。(3)分光計の高分解能化:(2)では,レーザーがフリーラン状態であったため,レーザーの周波数変動が原因となり,分解能が10MHz程度であった。より高分解能のテラヘルツスペクトルを観測するために,半導体レーザーの周波数安定化を行なった。安定化は,Cs,D2線の飽和吸収にレーザーをロックすることにより行なった。(4)高精度の周波数計測:(2)では,波長計で測定したレーザー周波数をもとにテラヘルツ波の周波数を決定していたが,これでは波長計の性能から,測定精度が30MHz程度に制限される。そこで,EO変調器型光コムを利用して,テラヘルツ波の周波数を高精度に計測するための予備実験を行なった。Cs,D2線を中心に±1。5THzのコムの発生を確認した。
陽電子対消滅によるサイト選択的イオン脱離過程の研究

本研究では、陽電子入射によって引き起こされる固体表面からのイオン脱離現象の機構解明を進めてきた。昨年度までの研究から、イオン脱離が主として陽電子と表面の電子との対消滅で起こることがわかった。また、電子衝撃イオン脱離との比較から,特定の原子が顕著に脱離することが明らかになった。これらの結果から、陽電子が持つ消滅サイト選択性や元素選択性によってサイト選択的なイオン脱離が起こると結論した。その一方で、陽電子消滅に起因する脱離現象をより詳細に調べるためには、装置の質量分解能を向上させる必要や、試料温度を広範囲に渡って精度よく制御する必要がでてきた。そこで、本年度の前半は装置の改造を集中しておこなった。具体的には、飛行時間法において脱離イオンの飛行距離を延長して質量分解能を向上させた。その一方で、脱離イオンを効率よく検出するために電極配置や構造を改良した。さらに、超高真空対応のヒーター材を購入し、新たな試料ホルダーを製作した。これにより、試料温度を室温から800°Cまで制御することを可能にした。改良した実験装置を用いて、これまで用いてきた二酸化チタン結晶以外にも、フッ化リチウム結晶を試料とした実験を開始した。電子衝撃による脱離と比較したところ、陽電子入射でのみ分子イオンの脱離が観測され、それらの収率は試料温度に強く依存することを明らかにした。この結果から、これまで観測してきたサイト選択性以外にも、試料固体に入射した陽電子自身がその表面において分子イオンの形成に関与する可能性を見出した。陽電子ビームの照射によって起こるTiO2結晶表面でのイオン脱離現象の機構解明を目的として、脱離イオン収率の入射エネルギー依存性を測定した。陽電子の入射エネルギーが10eVから500eVの範囲において、イオン脱離収率はほぼ一定であることが明らかになった。この結果から、イオン脱離が主として陽電子と表面の電子との対消滅で起こることがわかった。また、陽電子入射と陽電子入射によるイオン脱離現象を観察するために、電子銃本体と電子線をパルス化するための電子回路を開発した。これにより、パルス幅30ns以下のパルス電子ビームの生成に成功した。電子銃を装置に取り付けて陽電子入射と陽電子入射によるイオン脱離を観測したところ、脱離イオン収量や脱離イオン種が大きくことなることがわかった。陽電子消滅の場合、特定の元素のイオンについて電子衝撃よりも1桁以上高い効率で脱離が起こることが明らかとなった。これらの結果は、固体に入射した陽電子の表面局在性や消滅サイト選択が反映されたと解釈できる。さらに次年度の実験準備として、試料ガス導入機構を製作した。脱離イオン収率の入射エネルギー依存性の測定,パルス電子線の生成システムの開発,試料ガス導入系の製作について,おおむね計画通りに進めることができた。昨年度に準備したガス導入系を用いて、二酸化チタン表面上に水が吸着した系における陽電子刺激脱離の測定をおこなった。また、新たに開発した電子刺激脱離測定用のシステムを使い、同一試料において電子衝撃脱離の測定もおこなった。その結果、電子衝撃脱離の場合には表面に吸着した水に由来する水素イオンや水酸基イオンの信号が増えたのに対して、陽電子刺激脱離では清浄表面と同様に酸素イオンの脱離が主体であることが明らかになった。この結果は、陽電子消滅によるサイト選択的な脱離を反映していると考えられる。固体中に入射した陽電子は、固体内で拡散しながら自身が好むサイトを探し出し、そこに局在して対消滅するという性質をもつ。二酸化チタン内においては、陽電子はチタン原子周辺よりも酸素原子周辺に陽電子が集まるという理論計算結果が報告されている。つまり、陽電子消滅による酸素イオンの脱離は、二酸化チタン表面のチタン原子よりも酸素原子の内殻電子消滅によって起こることが推測できる。一方、電子衝撃で観測される水素イオンは、水分子がチタン原子上に解離吸着して形成した水酸基から脱離すると考えられている。つまり、陽電子はチタン原子やその上に吸着したOH基の電子と消滅する確率が小さいためにサイト選択的な脱離が起こると考えられる。新たな試みとして、二酸化チタン表面から陽電子消滅により酸素イオンの脱離が起こるという機構を検証するために、陽電子が対消滅する際に放出する消滅ガンマ線のエネルギースペクトルの入射エネルギー依存性も測定した。その結果、入射エネルギーに対する脱離イオン収率と消滅ガンマ線スペクトルから求めたSパラメータの変化に相関があることがわかり、これまで提唱してきた陽電子消滅誘起脱離のモデルと矛盾しないという結果を得た。当初の予定通り、表面吸着系からの脱離の観測をおこなった。電子衝撃脱離と比較測定をすることで、陽電子対消滅によるサイト選択的イオン脱離に関する知見が得られた。おおむね計画通りに実験を進めることができた。その一方で、より詳細なデータを取得するためには、脱離イオンに対する質量分解能を向上させる必要があることがわかった。これを踏まえて、今後の研究計画を一部変更して装置の改良をおこなうことにする。

その一方で、陽電子消滅に起因する脱離現象をより詳細に調べるためには、装置の質量分解能を向上させる必要や、試料温度を広範囲に渡って精度よく制御する必要がでてきた。そこで、本年度の前半は装置の改造を集中しておこなった。具体的には、飛行時間法において脱離イオンの飛行距離を延長して質量分解能を向上させた。その一方で、脱離イオンを効率よく検出するために電極配置や構造を改良した。さらに、超高真空対応のヒーター材を購入し、新たな試料ホルダーを製作した。これにより、試料温度を室温から800°Cまで制御することを可能にした。改良した実験装置を用いて、これまで用いてきた二酸化チタン結晶以外にも、フッ化リチウム結晶を試料とした実験を開始した。電子衝撃による脱離と比較したところ、陽電子入射でのみ分子イオンの脱離が観測され、それらの収率は試料温度に強く依存することを明らかにした。この結果から、これまで観測してきたサイト選択性以外にも、試料固体に入射した陽電子自身がその表面において分子イオンの形成に関与する可能性を見出した。製作した試料ガス導入系を測定容器に組み込み、異種分子が吸着した系からの脱離イオンの観測を進める。同時に電子刺激脱離の測定もおこない、吸着系に対する陽電子刺激脱離との違いを明らかにする。さらに、イオン脱離を誘起する対消滅が起こった際に放出されるガンマ線を検出し,そのエネルギー分布の測定から脱離過程に関する情報を引き出すことを試みる。二酸化チタン上に水以外のガスを吸着させて測定する予定であったが、測定装置の質量分解能を高める必要が出てきた。そこで、まずは電極の追加と配置の見直しを進める。装置の改良が終わり次第、清浄な二酸化チタン表面及び、水が吸着した試料表面における陽電子刺激脱離を再度測定する。これにより、これまでのデータと比較することにより質量分解能の向上を確認するだけではなく、データの再現性についても確証もおこなう。これらの測定が終わった後に、ガス吸着系からのイオン脱離の観測を進める。研究の進み具合によっては、二酸化チタン結晶以外の試料を用いて測定することも視野に入れる。高出力半導体スイッチを購入して電子ビームのパルス化機構を製作する予定であった。しかしながらは当初の計画よりもパルス幅を狭める必要があることが判明したために、そのスペックを満たす回路を自作することにした。使用した電子部品自体は購入予定であった半導体スイッチよりも安価であった。また、電子銃を製作する予定であったが、他の装置に使用していた電子銃を譲ってもらうことができた。そのために部品の加工と消耗品の購入のみで電子銃を組むことができた。これらの理由により繰り越しが生じた。研究を進めていくなかで、装置の質量分解能を向上させる必要がでてきた。そこで、当初予定していた主要な測定を遂行しつつ、計画を一部変更して翌年度に装置の改良をおこなうことにした。この理由から当該助成金が生じた。翌年度分の助成金は、主に装置の改造費と新しい試料購入費に充てる。
日本人多発性硬化症の全ゲノム関連解析に基づくγδT細胞と自然免疫を標的とした治療

本年度はMSの臨床病型と関連する遺伝因子について解析を行い、MSの障害度進行とlipoprotein(a)遺伝子、leptin遺伝子のSNPとの関連を明らかにした。Lipoprotein(a)の血清中濃度は関連SNPのアリル数と関連がみられた。またMRIによる空間的散在性についての診断基準とヨーロッパ系人種におけるMSリスクバリアントの個人の集積度には関連が認められた。またIgGオリゴクローナルバンド陽性にはmajor histocompatible complex(MHC)領域と最も強い関連があることを明らかにした。健常者例については末梢血モノサイトからマクロファージへの分化を行い、再生サイトカインの発現量について確認を行った。MS臨床像との遺伝的関連の解析により、幾つかの着目すべき遺伝領域を同定できた。また末梢血中のγδT細胞分画の特徴的パターンについて一定の観察結果が得られた。培養細胞系についても実験を開始することができ、限定的ながらその結果を得た。34例の未治療のMS患者と22例の健常者で末梢血のγδT細胞受容体の使用頻度に差がないかをフローサイトメトリー法で検討した。その結果、MS患者では健常者に比して、有意にVδ1+γδT細胞が増加し(p = 0.001)、Vδ2+γδT細胞、なかでもVδ2+Vγ9+T細胞が有意に減少していることが示された(p = 0.001)。Vδ1+/Vδ2+γδT細胞比は、総合障害度と有意な正相関(r = 0.4728, p = 0.0170)を、そして制御性T細胞の頻度と有意な負相関を示した(r = -0.5927, p = 0.0037)。さらに、TCR領域の欠失型CNVを有するMS15例、欠失型CNVを有さないMS15例、健常対照7例で、T細胞受容体α、β、γ、δ鎖のV、D、J遺伝子の使用頻度を、現在解析中である。Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis(MAP)のオーバーラッピングペプチドを抗原とするELISA法により、ヒトT細胞受容体γ鎖のC領域と交差反応するMAP295-303のみに対して抗体陽性率がMS全体で11/120(9.2%)、健常対照で1/50(2.0%)で、MS症例での陽性者は、有意にMSの疾患感受性遺伝子アリルであるHLA-DRB1*15:01アリルの保有率が健常対照より高かった(p=0.0298)。多発性硬化症患者におけるγδT細胞の機能分画を明らかにし、MAPペプチドとの交差反応、HLAとの関連についての解析が行われた.30例の未治療寛解期多発性硬化症(multiple slcerosis: MS)患者と23例の年齢性別をマッチさせた健常者で末梢血のγδT細胞受容体(TCR)の使用頻度に差がないかをフローサイトメトリー法で検討した。MS患者では健常者群と比較してγδT細胞中のVδ2+およびVδ2+Vγ9+細胞比率が有意に低下し、Vδ1/Vδ2比率が上昇していた。γδT細胞中のVδ2+およびVδ2+Vγ9+細胞比率は臨床的重症度と逆相関していた。Vδ2+γδT細胞中のIFNγ+およびIFNγ+IL17A+細胞比率は健常者群と比較してMS群で有意に減少していた。健常者群ではVδ2+およびVδ2+Vγ9+細胞のCD3+細胞中の比率は調節性T細胞の表現型であるCD25+CD127low/ーのCD4+細胞中の比率と強く正に相関したが、MS群ではこの相関は存在しなかった。これらの結果はγδT細胞内における機能的分画の変化がMSの経過に影響することを示唆する。この結果はFrontiers in Immunologyに発表した。また私たちがMS発症リスクとして報告したT細胞受容体γ鎖遺伝子の欠失型copy number variation(CNV)の有無によりγδT細胞分画の特徴を検討したところ、CNVあり群(15例)ではCNVなし群(11例)と比較してγδT細胞中のVδ1+Vγ9-の割合が低い傾向が認められた。一方TCRのレパトア解析では、CNVあり群ではなし群と比較してTRGJ1発現が有意に低下していることが明らかとなった。またTCRレパトアの多様性についてはTCRα鎖遺伝子については健常者群と比較してMS群で有意に高かったが、γ鎖については有意なさは見られなかった。末梢血マクロファージのサイトカイン産生パターン、末梢血γδT細胞の機能的分画と遺伝要因との関連性について、現状で疾患関連性が推定される領域について、それら表現型との関連を明らかにする。γδT細胞と関わりが深い、マイコバクテリウム属細菌の慢性感染について確認し、それらの感染との関連を明らかにする。ヒト末梢血からγδT細胞を誘導し、MAPペプチド刺激下でのサイトカイン発現のパターンを明らかにする。これらのパターンをTCR領域の欠失型CNVの有無において比較する。顆粒球・マクロファージでのZBTB20発現をノックアウトしたマウスでのexperimental autoimmuneencehalomyelitis(EAE)導入を行い、wild typeとの比較を行う。神経免疫学

フローサイトメトリーに用いる抗体などで、すでに購入済みのものが利用可能であったため、想定よりも物品費の使用が少額で研究の遂行が可能であった。残額については次年度の複数のサイトカイン発現量の測定、動物実験に利用する。
多角的アプローチによる“土器製作者個人の高確度同定法”の完成とその応用研究

土器製作者個人の多角的高確度同定法の精緻化と方法の簡易化について、土器形態の計測や微細痕跡の精細な形状取得(主にSfM-MVS)等をさらに実施し、理想的な条件の資料だけでなく実資料に即し制約のあるもので検討した。以前から懸案であった回転施文について、縄文時代早期の押型文土器で有効に3Dマッチングができ、思いがけない身体技法の復元に展開するなど大きな成果を得た。また、個人同定可能な資料はもとより、本研究の視点と方法を幅広く応用しさらなる展開の可能性を探索した。今年度も特殊器台に多角的アプローチを適用し、類似性の判断、製作者の身体技法や製作姿勢、動作連鎖、生産ー流通システム等の諸問題の解決に役立つ、昨年度を上回る成果を得た。同様に縄文時代草創期の石製品の解釈など、多岐にわたる成果を得ており、これらは将来的展開の基盤となろう。なお、これまでに収集した現代土器に関するデータの分析やその可能性についても考察した。注目されている三次元計測について、その精度等も本研究の観点から考察し提言を行った。引き続き方法の普及と情報収集にも力を入れた。今年度も調査・実験等の折に見てもらい、質問等に積極的に応じた。遺物の三次元データの幾何学的形態測定への拡張など新たな分析法や、CGやVRの可能性についても専門家を含めて議論し、成果を得るとともに情報やデータの提供も行った。ひらめき☆ときめきサイエンスや公開研究会等への協力も積極的に行った。最終年度にあたり、これまでのまとめと展開について学会等で発表し議論するとともに、本研究に関連する講演なども行った。本研究の開始時やその前身となった研究課題の頃と比べ、学界で土器製作者「個人」をはじめとする用語や、本研究で開発・採用した方法の適用例が増加し、詳細観察等の諸視点などを含めて、直接・間接に影響を与えているとみられる。こうした点も大きな成果と考える。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、我々が考古科学的手法等を駆使しつつ開拓・発展させた、多角的アプローチによる“土器製作者の高確度同定法"に関して、方法の完成度を飛躍的に高め実用化することや、実践的に広く実資料に適用しながら同一個人の製作品と認定できる資料を多く見出すことを大きな目的としている。また、それを通じて高次の問題解明をし、個人を基礎とする実証研究分野を興そうと企図している。そこで、本研究の初年度にあたり、方法論やその意義についてまとめ、それを提示した。さらに、個人同定の観点をとることが考古学的に高次の問題解明に役立つことも主張した。また、実資料への適用研究として、例えば鹿児島県麦田下遺跡の弥生土器で検討を行った。一括出土品に本法を適用し、特に特徴が類似した2個体について同一個人が製作した可能性が高いことを指摘することができた。身体技法の観点からの微細痕跡の観察や、三次元計測による形態の把握、検出力の高い波長分散型蛍光X線分析、微細痕跡のマッチング等を駆使することにより、遺存状態が必ずしも良くない個体の検討にも有効性を発揮することが確認でき、個人同定の常識であった「条件の良い限られた資料」という制約に縛られず飛躍的に検討対象を増加させうるという意義の一端を示すことができた。弥生土器等のほか様々な対象についても検討を行い、古代・中世の瓦など他の遺物への適用の研究にも着手した。土器製作の民族調査については、北タイの伝統的土器製作村で実施し、我々が継続的に蓄積してきた諸データを更新することができた。とくに、製作者個人において、土器の形態やサイズ、製作者の身体技法等が、年を経てどのように安定しておりどう変化していくのかを定量的に把握することは重要であるが、信頼に足るデータは世界的にほとんど存在しないため、大きな意義があると考える。土器の精細三次元形状の取得や表面の微細形状の取得等に関する検討を行った。狭小なハケメ等の「引きずり痕」にSfMによる形状取得を適用できる見通しが立つとともに、それを応用してミガキ痕や製作者の指紋などの微細形状取得にも有効性があることを確認した。3Dスキャナとの比較も行い、各手法の特性による使い分けや作業の迅速化・簡易化等の点で進展があった。蛍光X線分析による胎土分析についても迅速化・簡易化を意識しつつ行い、同一製作者の製品の分析値の幅の評価に役立つ成果等を得た。本研究の特徴である「多角的アプローチ」の点では、諸方法の組み合わせやその比重の軽重についても検討し成果を得つつある。今年度もタイ北部で土器製作の民族調査を継続し、通常では得難い製作具・工具痕・身体技法間の関係の科学的把握に資するデータを蓄積した。中世初期の中国南宋系瓦について「多角的アプローチ」を応用し、福岡市博多遺跡群、箱崎遺跡と中国寧波の3者間で同笵関係の証明に成功したことは特筆できる。技法や蛍光X線分析の検討も合わせ、日本の中国系瓦が寧波産の搬入品であることをつきとめ、日宋貿易や該期の文化導入の解明への手がかりを得た。なお、日中間での同笵瓦の発見は長らく待望されていたもので、国内で広く報道されるとともに中国等でも報道された。

同様な調査を韓国でも実施したほか、特殊器台、埴輪等にも方法を適用するなど、対象資料を大幅に広げるとともに高次の考古学的研究に役立つ基礎を得つつある。学会での成果発表等に積極的に取り組んだほか、国内・海外を問わず調査時に関係者に見てもらえるよう配慮し、質問や意見交換も行った。資料・情報提供等の協力者を増やすよう努力した。報道機関への協力、街頭イベント、国民文化祭での2週間にわたるブース展示・解説、ひらめき☆ときめきサイエンスなど、あらゆる機会を捉えて成果の普及・還元にも務めた。開発・洗練させつつある個人同定法を高度に応用した展開・普及について、当初の予想を超える進展があった。中世初期の中国系瓦について方法を応用し、九州と中国寧波での同笵関係の証明や製品の移動の実証に大きな成果が上がった。また、同様に韓国や日本の瓦の分析なども行った。埴輪や特殊器台の研究にも範囲を拡張して役立てることができた。このように、広範囲の資料への適用ができたこと、思いがけない大きな成果を得ることができ、大きく展開しつつある。土器製作者個人の多角的高確度同定の精緻化と方法の簡易化について、土器形態や微細痕跡の三次元精細形状取得等(主にSfM)を引き続き実施し、向上させた。また、蛍光X線分析による胎土分析を多数実施し、検出力や特性を経験的に把握した。以上について、本研究の実用上差支えない精度等を見極めるために、様々な対象と条件で試験・検討を行い格段の成果を上げた。「多角的アプローチ」についても、対象の多様な条件に対応させるべく諸方法の組み合わせや比重の軽重の検討をし、一定の成果を得た。通常の弥生土器はもちろん、特殊器台、埴輪、瓦など様々な資料に多角的アプローチを適用するよう努めた。出土・遺存状況等で困難な条件をもつものも積極的に検討し、形態・胎土等の類似度と変異に関して従来知られていない豊富な知見が得られてきた。また、同一製作者と推定された個体間でさらに詳細な検討を進めたところ、こうした微細なレベルでの検討が過去の行動/行為等の具体的推定に役立つことなどが従来に増して判明してきた。個人のレベルから実証的に過去を復元するという、オルタナティブな展開への貢献を可能とする手がかりが得られつつあり、近く論考を公表予定である。このように方法・理論面での進展にも寄与することが示されつつある。土器製作の民族調査を今年度も実施した。継続実施で蓄積した記録は膨大であり、整理や検討も進めた。方法の普及に努め、世界考古学会議World Archaeological Congress(WAC-8)を含む多数の学会発表等を行った。また、資料調査等では多くの関係者に方法を見ていただき、情報提供等への協力の輪も広げた。ひらめき☆ときめきサイエンス、街頭イベント等あらゆる機会を捉えて成果の普及・還元に努めた。なお、三次元計測・記録への関心が高まりつつあり、本研究の成果を盛り込んだ考古学専門誌の特集への協力も進めつつある。個人同定法を高度に応用した展開・普及について、昨年度は九州と中国寧波間で瓦の同笵関係や製品の移動の実証に成功し国内外で報道されるなど大きな成果を得ており、また広範囲の資料への適用により当初の予想以上の思いがけない成果を得ている。それらについて継続的に研究を実施しており、実証・方法・理論の各面にわたって当初の予測より深化・発展していることに加え、考古学あるいは他の学問分野に貢献できる成果も上がりつつある。
原子直視法による単一分子デバイスの開発

その場透過電子顕微鏡法を用いて、中空および金属や炭化物を内包したフラーレン分子とカーボンナノカプセルを主構成要素とする、これまでに作製されていない型の単一分子接合デバイスを作製し、そのときの原子ダイナミックスを観察した。さらに、同時に、それらと対応させた電気伝導・機械的特性を解析した。本研究で実施した項目は、(1)分子とカプセルの合成、(2)分子を挟むナノメートルサイズ金属電極とそれらによるナノギャップの作製、および(3)電子顕微鏡内における単一分子デバイス作製と構造・物性評価であった。従来不明であった個々の単一分子デバイスの原子配列と電気伝導特性の相関を実験的に解明できる手法が確立された。次世代を担う単一分子デバイスをマクロシステムに集積化するときの材料設計の基本となる構造と物性を解明するとともに、構造と物性の関係を系統立てて整理することを目的として本研究を開始した。本年度は、研究代表者が、これまでに開発してきた原子直視法を用いて、フラーレン分子を主構成要素とする単一分子デバイスを作製し、そのときの原子ダイナミックスを観察し、さらに、それらと対応させた電気伝導・力学・光学特性を同時に解析することを試みるための準備を進めた。本年度は、単一分子デバイスの主構成素材である各種フラーレン分子、特に金属および炭化金属を内包するフラーレン分子とカーボンナノカプセルの合成と、原子直視顕微鏡内における単一分子デバイス作製と構造・物性評価法の開発を平行して進めた。具体的には、まず、単一分子デバイスの各種フラーレン分子を、2種類の手法、つまり、微粒子の代表的な合成法であるガス中蒸発法と、申請者がこれまで開発してきた液-液界面析出法を用いて合成した。後者では、C_<60>、C_<70>等の基礎的なフラーレン分子を原料にして、繊維状のフラーレン結晶である純フラーレンナノファイバーと金属元素固溶フラーレンナノファイバーを合成し、出発原料とした。これらの手法により、鉄、ニッケル、コバルト等とその炭化物を内包するカーボンナノカプセルが合成され、その原子配列を明らかにした。電子顕微鏡観察の手法開発では、電気伝導や機械的特性評価の他に、単一分子の個別分光が可能なシステムを完成させた。本研究では、単一分子デバイスの主構成素材である各種フラーレン分子の合成と、原子直視顕微鏡内における単一分子デバイス作製と構造・物性評価に分けて、以下に示すように開発を進めた。まず、単一分子デバイスの主構成素材である各種フラーレン分子を合成した。申請者がこれまで開発してきた液一液界面析出法を用い、C_60、C_70等の基礎的なフラーレン分子を原料にして、繊維状のフラーレン結晶である純フラーレンナノファイバー・ナノチューブと金属元素固溶フラーレンナノファイバーを合成した。これらの繊維状結晶を熱処理して、ナノメートルサイズの殻状カーボンフラーレン分子(カーボンナノカプセル)を作製した。また、ガス中蒸発法を用いて、同様な分子を合成した。原子直視顕微鏡の試料室で、金属ナノチップを操作し、各種ナノカーボン分子の一つをチップの間に挟み、金属/単一分子/金属接合構造を作製した。この作製過程を高分解能透過電子顕微鏡格子像法により、その場で観察し、その原子ダイナミックスと最終的に形成された原子配列を調べ、これらのデバイス形成の機構を調べた。本研究では、フラーレン分子観察に対応するように操作間隔を狭くし、また、分子に高い電圧が印加できるように装置を改良した。単一分子接合構造の作製後に、単一分子と金属電極間の強度は十分であり、室温において十分安定な構造であることを明らかにした。これらにより、単一分子接合素子の構造と特性を解析するに礎を築いた。本年度は、昨年までの液ー液界面析出法に加えて、ガス中蒸発法、特に、直流アーク放電を加熱源として、中空および金属内包カーボンナノカプセル(巨大フラーレン分子)を効率的に合成した。合成した材料は、金属ではニオブ、ニッケルおよびコバルトを、炭化物ではバナジウム炭化物とコバルト炭化物を内包したカーボンナノカプセルである。合成時の各種条件を変え、目的粒子合成の効率を改善し、単一分子素子合成時の成功率を高めた。合成したナノカーボンを、透過型電子顕微鏡法で観察し、各ナノカーボンの外形、表面、欠陥、および両者の界面構造の原子配列を観察した。特に界面構造に関しては、各単一分子素子の構造と特性を支配する因子となるために詳細に解析し論文にまとめた(研究発表欄参照)。また、代表的な中空フラーレン分子であるC60分子を高分解能透過型電子顕微鏡観察し、格子像の計算機シミュレーションとの対比から、構造決定の結像条件を明らかにして論文にまとめ、このフラーレン分子を用いた単一分子デバイス研究の基礎を固めた(研究発表欄参照)。上記の単一分子を本研究者の開発してきたその場高分解能透過電子顕微鏡法を用いて、単一分子接合デバイスを作製した。

まず、原子直視顕微鏡実験顕微鏡の試料室内部で、単一分子を挟むための一組の金属ナノチップを作製した。次に、金属ナノチップを操作し、各種ナノカーボン分子の一つだけを金属チップの間に挟み、単一分子デバイスを作製した。作製したデバイスで用いた分子は、前述のカプセルでコバルトと炭化コバルトを内包したカーボンナノカプセルである。この作製過程をその場で電子顕微鏡観察し、その原子ダイナミックスを調べ、これらのデバイス形成の機構を明らかにした。こうした構造のその場観察と同時に、作製中、および作製後のデバイスの電気伝導特性を構造観察と同時に評価し、論文にまとめた(研究発表欄参照)。本研究の目的は、次世代を担う単一分子デバイスをマクロシステムに集積化するときの材料設計の基本となる個々の単一分子デバイスの原子配列構造と物性を解明し、構造と物性の関係を系統立てて整理することである。このために、申請者がこれまでに開発してきた透過型電子顕微鏡法を基盤とする原子直視法を用いた。本年度は、この趣旨に沿って、以下の3項目に関して研究を進めた。1.単一分子素子の主構成要素となる種々ナノカーボン分子の合成:液ー液界面フラーレン結晶析出法およびガス中蒸発法によって、中空のカーボンナノカプセルとその内部に金属と金属炭化物を内包したカーボンナノカプセルを合成した。合成に関する基礎条件が把握された。2.合成したナノカーボン分子の構造解析:項目1で合成した種々のナノカーボン分子を、単一分子素子に組み入れる前に、その構造を通常の高分解能電子顕微鏡法で解析した。特に、金属と金属炭化物を内包したカーボンナノカプセルでは、その特性はカプセル内部の異種物質とカプセルの殻であるグラフェン層との界面に大きな影響を受けるために、この界面の原子配列を解析した。この結果、安定な界面方位関係と原子配列、および界面の層間距離を明らかにすることができた。層間距離に関する成果は、内部界面を解析できる本手法でのみ得られるものであり、現在急激に研究開発が広まっているグラフェンの応用に大きく貢献すると期待された。3.単一分子素子の作製と観察:項目2で解析を進めたナノカーボンの中で、コバルトおよび炭化コバルトを内包したカーボンナノカプセルを個別に操作して、単一分子素子を作製した。この作製過程を高分解能観察から明らかにした。また、作製した素子の電気伝導を測定し、この素子の伝導はナノカプセル内部を通過する伝導よりも、カプセル表面の伝導が大きく影響することが明らかになった。本年度、単一分子として用いるカーボンナノカプセル(巨大フラーレン分子)に新たに内包させた物質は、鉄、ジルコニウムとそれらの炭化物、ランタノイド系元素の金属とその炭化物である。特に、合成時の各種条件を変え、目的粒子合成の効率を改善し、これによって単一分子素子形成の成功率が高まった。これまで本プロジェクト研究で確立してきた手法論に沿って、合成したナノカプセルを、透過型高分解能電子顕微鏡法で観察し、各ナノカプセルの外形、表面、欠陥、および両者の界面構造の原子配列を観察した。特に界面構造に関しては、各単一分子素子の構造と特性を支配する因子となるために詳細に解析した。
東アジアの鉛釉陶器-考古資料にみる鉛釉陶器生産と唐三彩の影響

唐代に盛行する多彩鉛釉陶器である唐三彩は、東西アジアに広く伝わり、各地の鉛釉陶器生産に大きな影響を与えた。近年の発掘調査の進展は中国国内での唐三彩の生産、消費、流通の様相を明らかにしつつある。また、日本各地でも唐三彩の出土件数は増加しており、本研究ではそれら資料を収集し、データベース化をすすめることで、奈良時代に盛行する奈良三彩の成立や技術的系譜を考察する基礎データを蓄積することができた。本年度は、これまで奈良文化財研究所と中国社会科学院考古研究所が共同調査でおこなった中国唐長安城太液池の調査で出土した唐三彩について、実見した資料の観察記録の整理およびデータベース化をすすめた。また、同じく奈良文化財研究所が中国河南省文物考古研究所と共同ですすめている鞏義市黄冶窯の発掘調査で出土した資料についても、これまで数次にわたって収集してきた唐三彩の窯跡および出土資料の観察記録を整理し、現在データベース化をすすめているところである。鞏義市黄冶窯の唐三彩については、巽淳一郎氏を中心に研究所内で研究会が4度にわたっておこなわれ、6月と3月にはビデオ撮影による発掘調査の内容について報告をおこなった。とくに河南省文物考古研究所との共同研究では、黄冶窯より出土した発掘資料について、日中双方で図録を出版する予定で、すでに昨年度中国側で出版されたのを受け、今年度は日本側で刊行する準備を進めてきた。この図録の執筆を一部担当し、担当の器物を中心に、これまで中国の雑誌や報告書に掲載された資料を収集するとともに、データベース化をすすめた。また、本年度は唐長安城に比較的近く、主要な唐三彩の産地のひとつである陜西省銅川黄堡窯(耀州窯)の窯跡遺跡を実見した。耀州窯博物館など黄堡窯出土唐三彩の資料収集をおこなうとともに、黄冶窯出土資料との比較を通じて各窯の特徴や共通の属性を整理するとともに、太液池出土資料との比較研究をおこなう基礎データを収集した。中国の陶磁器のコレクションを有する上海国立博物館や陝西歴史博物館などを訪れ、唐三彩資料の収集もおこなった。本年度は奈良文化財研究所の発掘調査で出土した唐三彩、奈良三彩の資料に関する整理とデータベース化をすすめた。今年の発掘調査では西大寺食堂院の井戸SE950や平城宮東院地区の発掘調査で、多くの奈良三彩が出土し、これらの整理作業をすすめた。とくに西大寺食堂院SE950から出土した奈良三彩の椀、奈良二彩杯、盤、包含層から出土した奈良二彩鉢、白釉杯は正倉院に残るセットと似ており、寺院が保管する鉛釉陶器の実態を考えるうえで重要な資料を得た。また、二彩盤の底部片に窯道具の痕跡をもつものを含み、これは西隆寺の調査で出土した二彩盤と似ることから、奈良三彩の焼成技術を考えるうえでも興味深い資料である。また、奈良三彩とともに、猿投窯産とみられる緑釉椀も出土しており、奈良三彩から緑紬へという鉛釉陶器の大きな変化を考えるうえでも重要な資料である。SE950は延暦年間の木簡も出土していることから、これらの資料は西大寺造営から延暦年間という年代幅が確実な資料としても重要である。これらの資料の整理作業および報告書作成に付随して、奈良三彩資料の出土例の整理をすすめた。また、これまで中国河南省鞏義市の黄冶窯の発掘調査で出土した資料について写真、観察記録を整理した。2006年度は黄冶窯より南の水地河遺跡で窯跡の調査が行われており、ここより出土した唐三彩資料について、写真、観察記録の整理をおこなった。また、今年度は台湾歴史博物館が所蔵する唐三彩の資料を実見した。これらの資料は、河南省より運ばれたものも多く、黄冶窯の産品と思われる資料も含まれていた。今年度も引き続き、これまで奈良文化財研究所の発掘調査で出土した古代の鉛釉陶器の資料に関する整理とデータベース化をすすめた。西大寺食堂院の井戸SE950や平城宮東院地区などの昨年度の発掘調査で、緑釉陶器や奈良二彩・三彩が多く出土したため、これらの整理作業も継続してすすめるとともに、これまでの発掘調査で出土した奈良三彩・奈良二彩のデータベースを拡充させる目的で、既存の資料についても調査をおこなった。とくに東院と隣接する立地にある法華寺から1977年度の発掘調査で出土した奈良三彩の水瓶、多嘴壺は、長らく法華寺に保管されていたため、詳細な観察ができていなかった資料である。これらを一時的に借用し、実測、観察等をおこない、データベースに追加した。また、今年度は東京国立博物館が所蔵する唐三彩の陶枕資料について、資料の実見・観察および写真撮影をおこなった。これらの資料は発掘出土品ではないが、陶枕の製作技法や意匠を考えるうえで重要な資料である。

奈良市大安寺出土の陶枕および中国河南省黄冶窯、陜西省黄堡窯、唐長安城大明宮などで出土した陶枕は、製作技法に6枚の粘土板を組み合わせるタイプ、上下を型作りで中央で接合するタイプ、側面を型作りして枕面と底面を張り合わせるタイプがある。東京国立博物館所蔵の陶枕は、製作技法、意匠などの点で、これらと異なる点もあり、産地によって多様な差異をみせる陶枕の製作技法に、あらたなデータを蓄積することができた。本年度は我が国における三彩陶の生産を考えるうえで重要な大安寺出土の陶枕について、再整理をおこなった。鉛釉陶器の生産は、すでに7世紀代には朝鮮半島の影響を受け、すでに緑釉陶器の生産がはじまっていたことが、飛鳥池遺跡の発掘調査によって明らかになっている。しかし、奈良時代になって盛行する奈良三彩は、器種、意匠や釉色の多彩さなどの点から、中国の唐三彩の影響を強く受けたものである。おそらく遣唐使を介して将来された唐三彩と、それを摸して独自に生産を始めた契機を示す資料として、大安寺出土資料がもつ資料的価値は高い。大安寺からは約200点、50個体にのぼる数の陶枕が出土した。中国国内の生産地、消費地の遺跡においても、これだけの量が出土した例はなく、唐代前期の陶枕を集めた一大コレクションである。明らかに将来された陶材のなかにまじって、器壁が厚く、奈良三彩に似た釉質、釉色を呈するものがあり、これらは唐三彩を模して国内で生産されたものと考えられる。すでに大安寺の陶枕は発掘報告のなかで、報告されているが、これらは火災を受け、表面が焼けただれた資料も多く、文様が明らかでないものが多かった。今回は再整理にあたり、自然科学的分析を取り入れた研究を試みたところ、X線を透過することによって、これまで不明であった文様が浮かびあがってきた。今年度の研究は、この大安寺の陶枕をCR(デジタルX線透過装置)の成果を取り入れ、資料全点の実測を行い、製作技法や意匠から分類を行うとともに、その生産地や国内外の資料と比較検討するための基礎資料となるデータを作成した。
海中ビークルの開発支援用フライトシミュレーションシステムの開発研究

曳航式海洋観測ロボットを対象としてフライトシミュレーションシステムの開発を実施した。1)ケーブル運動のモデル化より深い水深までの計測を実施するためには長大な曳航ケーブルが必要となり、その長さは数百メートル以上となるため、曳航体、曳航ケーブル、曳航母船より成る系全体において曳航ケーブルの運動が支配的となる。ケーブル運動のモデル化にはランプドマス法、差分法などが多く用いられる。LQIコントローラ等のモデルベースの制御系の設計には対象の動力学を正確に表現する数学モデルが不可欠であるが、ランプドマス法、差分法に基づくケーブル運動のモデルは制御系設計のためには適さない。そこでケーブル運動の基礎方程式を固有関数展開を用いることにより近似し、数学モデルとして採用することを考え、モデルの精度について検討した。2)非定常揚力の影響海中ビークルの運動制御に用いられる動翼の発生する揚力は通常、定常近似を用いて表現され、運動制御系もこのモデルに基づいて設計される。設計された制御系を用いた実海域での運用時に、シミュレーションでは発生しない尾翼の振動を原因とする制御の不安定性が見られたことから、これまで使用してきた数学モデルの尾翼に関する部分に誤差を含んでいることが考えられた。そこで、観測中の各動翼の運動データに基づいて、翼に発生する非定常揚力をシミュレートし動翼の数学モデルを検討した。その結果、運航中曳航体のピッチ角とロール角を制御するために使用される尾翼は絶えず短周期の振動を続けており、発生する揚力は定常近似ではうまく表せないことを確認した。この非定常影響を一時遅れモデルで近似する方法を提案し、これに基づき制御系の設計を行った例を示した。3)海洋実験による検証得られた数学モデルに基づいてLQI制御方式による運動制御系を設計し、海洋実験でその有効性を調査した。その結果定常状態においては、深度は1m以内、ロール角とピッチ角の振幅は2度以内に押さえられ、連続的な深度変更時にも指令深度に対する遅れの少ない優れた制御性能を示した。海中ビークルの開発のためのフライトシミュレーションシステムにはシステムを記述する高精度な数学モデルが不可欠である。曳航式の海中ビークルにおいては曳航ケーブルの長さが数百メートルに及び系全体の運動特性において支配的になるため特に、その曳航ケーブルのモデル化が重要となってくる。本研究では従来ランプドマス法により離散モデルで近似されていた曳航ケーブルのダイナミクスに代わり解析的な数学モデルに基づくケーブルダイナミクスの計算を制御系の設計及びシミュレーション計算に取り入れた。即ち、曳航ケーブル運動方程式を無限次数の固有関数で展開し有限次数までの固有関数で近似した。得られた曳航ケーブル運動の近似モデルを曳航体運動方程式と連成させ曳航体開発用数学モデルとした。このモデルを用いることにより従来のランプドマス法を用いたモデルに比べて少ない状態変数でより精確にケーブルダイナミクスを表せるようになった。近年主流となりつつある現代制御理論に基づく制御系設計においては制御対象のダイナミクスを精確に表した数学モデルが不可欠であるが、曳航式の海中ビークルではケーブルのダイナミクスを精度良く記述するために、数学モデルの状態変数が増加するのを避けるのが困難であった。今回開発された数学モデルを用いればロバスト制御理論等の導入が簡単となり高精度な海中ビークル制御系の開発が期待できる。得られたモデルに基づき設計した制御系は実機に実装され海洋実験においてその有効性が検討された。その結果同程度の数の状態変数でランプドマス法により記述されたモデルによる制御系に比べ安定な制御性能を示すことが確認された。

その結果定常状態においては、深度は1m以内、ロール角とピッチ角の振幅は2度以内に押さえられ、連続的な深度変更時にも指令深度に対する遅れの少ない優れた制御性能を示した。