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種間の小胞輸送による熱帯熱マラリア原虫の赤血球内寄生維持機構の解明

本研究課題は「熱帯熱マラリア原虫における膜輸送蛋白質の同定と機能解析」と題し、特にヒト・マラリア原虫(Plasmodium falciparum)の赤血球内寄生時における原虫外膜系の形成機構と血球膜へのタンパク輸送機構を分子(蛋白質)レベルで解明することを目的として研究を遂行してきた。平成20年度はその中でも特にこれまで明らかにしているN-ethylmaleimide-sensitive factorのマラリアホモログ(Pf NSF)が原を足がかりにいくつかの原虫由来の膜融合装置関連蛋白質について同定することを目指した。昆虫細胞を用いた強制発現系を用いてマラリアNSF(Pf NSF)を大量に発現させ、特異的抗体を駆使し膜融合装置関連蛋白質の候補を選び出した。これらの蛋白質の同定、生化学的、構造生物学的解析を行っていくことを考えている。さらに、赤血球内に寄生維持するマラリア原虫をこれら小胞輸送系を用いて簡便に検出できないかと考え、血中の特定蛋白質(バイオマーカー候補)の検出を念頭におき、簡便なバイオマーカー検出系の確立を試みた。その結果、極微量の全血をから血中のアミラーゼ活性を測定する方法を確立するにいたった(Maeda et al. 2008 Electrophoresis)。平成21年度は昨年度より解析を進めているN-ethylmaleimide-sensitive factorのマラリアホモログ(Pf NSF)が原を足がかりに昆虫細胞を用いた強制発現系と特異的抗体を用いていくつかの原虫由来の膜融合装置関連蛋白質についていくつか候補タンパク質を見いだした(sec23ホモローグ等)。これらが本当に原虫とヒトの種の間の行き来に関与するのか?またその小胞輸送をコントロールしているのか?さらに今後はこれらの蛋白質の遺伝子とGFPを融合した遺伝子をマラリアに発現させる系を構築し、蛍光顕微鏡下で可視化する。合わせてマラリアに特定のプラスミ遺伝子を発現するプラスミドを把持したものを簡便に検出できないかと考え、プラスミドへのライゲーションをマイクロチップ電位泳動装置を用いて確認する方法を確立した(Umemoto et al. 2010 JPharm Biomed Anal.)。今後これらの原理を応用しつつ特定の遺伝子(プラスミド)を保持したマラリア原虫の検出を行いたい。本研究課題は「熱帯熱マラリア原虫における膜輸送蛋白質の同定と機能解析」と題し、特にヒト・マラリア原虫(Plasmodium falcipaum)の赤血球内寄生時における原虫外膜系の形成機構と血球膜へのタンパク輸送機構を分子(蛋白質)レベルで解明することを目的として研究を遂行している。今年度はその中でも特にこれまで明らかにしているN-ethylmaleimide-sensitive factorのマラリアホモログ(Pf NSF)が原を足がかりにいくつかの原虫由来の膜融合装置関連蛋白質についてを同定することを目指した。昆虫細胞を用いた強制発現系を用いてマラリアNSF(Pf NSF)を大量に発現させ、特異的抗体を駆使し膜融合装置関連蛋白質の候補を選び出している。今後はこれらの蛋白質の同定、生化学的、構造生物学的解析を行っいくことを考えている。

さらに、赤血球内に寄生維持するマラリア原虫をこれら小胞輸送系を用いて簡便に検出できないかと考えている。そこで特定遺伝子(バイオマーカー候補)の検出を念頭におき、簡便な合成RNAの検出系の確立を試みた。その結果、合成RNAの迅速解析系確立するにいたった(論文1)。冷後これらの原理を応用しつつ小胞輸送関連蛋白質をターゲットとした検出系確立も行いたい。本研究課題は「種間の小胞輸送による熱帯熱マラリア原虫の赤血球内寄生維持機構の解明」と題し、特にヒト・マラリア原虫(Plasmodium falciparum)の赤血球内寄生時における原虫外膜系の形成機構と血球膜へのタンパク輸送機構を分子(蛋白質)レベルで解明することを目的として研究を遂行している。今年度はその中でも特にこれまで明らかにしているN-ethylmaleimide-sensitive factorのマラリアホモログ(Pf NSF)が原を足がかりに昆虫細胞を用いた強制発現系と特異的抗体を用いていくつかの原虫由来の膜融合装置関連蛋白質についていくつか候補タンパク質を見いだした(sec23ホモローグ等)。これらが本当に原虫とヒトの種の間の行き来に関与するのか?またその小胞輸送をコントロールしているのか?今後はこれらの蛋白質の遺伝子とGFPを融合した遺伝子をマラリアに発現させる系を構築し、蛍光顕微鏡下で可視化する。さらに、マラリアに特定のプラスミ遺伝子を発現するプラスミドを把持したものを簡便に検出できないかと考え、プラスミドへのライゲーションをマイクロチップ電位泳動装置を用いて確認する方法を確立した(論文1)。今後これらの原理を応用しつつ特定の遺伝子(プラスミド)を保持したマラリア原虫の検出を行いたい。
ADHD行動特徴に対する保育者の原因帰属と保育実践の関連

発達障害であるADHD(注意欠如多動症)は約6%の子どもに認められ,保育所・幼稚園などの就学前施設には診断の前後,グレーゾーンの幼児がクラスに在籍している。ADHDの行動特徴である多動性,衝動性,注意力の弱さ等は保育者や親からの叱責の対象となりやすく,破壊的行動や抑うつ等の二次障害をもたらしうる。本研究は,「この子はなぜこのような行動をしたのか」という原因帰属に着目し,幼児の示すADHD行動特徴に対する適切あるいは不適切なかかわりをもたらす保育者の原因帰属の様相を検証することを目的とした。初年度は,濱田(2011)のADHDの行動特徴を示す幼児の事例を用いて,保育者を対象とした質問紙調査を実施する予定であった。しかし,事例で示す行動は,ASDや破壊的行動ととれる行動を含んでいたことから,事例を作成する必要があると判断した。そして,ADHD行動特徴に対する親の原因帰属を検討した海外の研究者に事例の開示を求め,それとDSM-5を参考にADHD行動特徴と破壊的行動とを区別した事例を作成した。その後,作成した事例の妥当性の確認のため,発達障害児者の支援を専門とする臨床心理士2名に意見聴取をした。年度途中から産前産後休業・育児休業を取得したため,その期間は資料収集にとどまった。当初の計画になかった事例作成に時間を要したことと,産前産後休業・育児休業の取得により,一時研究が中断したため。作成した事例を用いて,計画の通り保育者を対象とした質問紙調査を実施する。事例の作成に時間を要し,今年度予定していた質問紙調査を次年度実施することになったため。
不整脈の周期性変動発現のメカニズムに関する実験的研究

目的不整脈の自然変動のメカニズムを基礎的に明らかにすることによって不整脈の診断、急死の予測、治療、心臓死の予防対策に資することを目的とした。研究実施計画と成果1)不整脈の実験モデルの作成さきにわれわれはラットを用いて、心拍数と徐脈性不整脈が日内リズムを示すこと、その中枢は親交叉上核にあることを示した。今回は家兎を用い、10日ないし14日間心電図をテレメトリーを用いて連続記録を行い、オーディオメーターから発する規則的な音刺激には無反応であったが、拍手による音刺激では40.7%に中等度ないし高度の徐脈性不整脈が誘発されることを知った。この不整脈はエピネフリン静注による不整脈と類似した。また高度の徐脈性不整脈を示した一羽が急死した。2)連結期と心室頻拍ないし細動の関係血中Ca濃度が連結期の長さに関与し、その濃度が高いほど短い連結期で心室細動がおこり、Ca^<2+>拮抗剤はこれを抑制することが示された。さきにわれわれはMnが家兎心房筋においてCa^<2+>ーインフラックスを抑制することを示した。今回、カフェインとマンガン(Mn)を用いて検討し、(1)カフェインのみでは拘縮は生じない。(2)Na欠乏では拘縮は生じやすくなる。Na^+ーCa^<2+>交換によるCa^<2+>汲み出しが抑制されるためと考えられる。(3)高K中でさらにカフェイン拘縮が生じやすくなる。脱分極によりNa^+ーCa^<2+>交換の抑制がさらに強くなるためと考えられる。(3)カフェイン拘縮はCa電流によるものと、筋小胞体からのCa^<2+>放出の2相にわけられることを知った。以上、重症不整脈の発生に音刺激、Ca、カテコラミン関与が示された。目的不整脈の周期的変動のメカニズムを基礎的に明らかにすることによって、不整脈の診断、治療、予後対策に資することを目的とする。研究当初は心室性期外収縮を主に対象としていたが、研究の進展に伴い、重症不整脈の周期性変動と心臓死、特に急死にまで拡大することにした。成果致死性不整脈の実験モデルの作成とその促進抑制機序の解明(1)まるごとの家兎を用い、デスラノシド0.2mg/kg静注群(A群)とデスラノシド0.2mg/kg+ディルチアゼム1mg/kg静注群(B群)について致死性不整脈の経過を比較した。いずれも心室性期外収縮、頻拍、細動、高度のブロックの周期性出現をへて死に至るが、両群共呼吸停止までの時間はほぼ等しいが(5060分)、その後の心ブロックの経過時間はA群約15分、B群では約65分で、【Ca^(2+)】拮抗剤の併用により明らかに生存期間は延長することが示された。(2)B群ではA群に比し、血中エピネフリン、C-AMPの上昇をみたが、1ルエピネフリンには差がなかった。(3)このジギタリス不整脈にみられる不整脈の種類は、エピネフリン誘発不整脈に類似した。しかしエピネフリン不整脈では死に至らなかっった。Ca【cl_2】誘発不整脈では典型的な心室細動が誘発され死に至った。

(4)家兎の左心房摘出標本を用いて収縮に及ぼすカフェインとCaの影響をみた。無Na液中では収縮はみられず、カフェイン添加の量に応じて拘縮は増強した。そこで正常リンゲル液にもどすと拘縮が強いほど、強い不整活動がみられた。結論ジギタリスによる致死性不整脈には自律神経過緊張、カテコールアミン。C-AMP増加、心筋虚血に伴う急激な細胞内Ca蓄積が関与している。今後の方針生体リズム異常と心臓死、急死の関係を特に重視して研究を発展させたい。目的:不整脈の周期性変動のメカニズムを基礎的に明らかにすることによって不整脈の診断,急死の予測,治癒,心臓死の予防対策に資することを目的とする.成績:(1)家兎を用いてジギタリス中毒による心臓死までの時間は, Ca拮抗剤の併用により延長することを確めた.(2)このジギタリス中毒による心臓死は,エピネフリンあるいはプロプロノロールの連続7日間腹腔内投与によって,有意ではないが,死亡までの時間が対照に比し短縮した.(3)ジギタリス中毒死までの経過は,心室細動を経過するものと,経過せず高度の徐脈で死亡するものの2群にわけられた.これら2群間で,死亡前の期外収縮数,周期性には差を認めなかった.(4)血圧,呼吸を心電図と同時誘導し,死亡まで連続記録したが,細動群と非細動群の間で差を認めなかった.(5)ジギタリス中毒に生体機能の日内変動の関与を明らかにするために,朝78時,夕56時に耳静脈より採血し,血清電解質,遊離脂酸,中性脂肪,カテコールアミンについて検討したが,細動群と非細動群間で明らかな日内変動の差を認めるには至らなかった.(6)ジギタリス中毒に関する実験的研究として,心筋のジギタリスレセプターの測定を行ない,心電図変化との対応を検討した.さらにラット心筋を摘出し,細胞膜を単離精製し, ^3H-Ouabainに対する濃度結合曲線を求め,これによりOuabain結合部位数と親和性を求めた.以上のパラメーターについてジギタリス中毒での心電図変化と対比検討した.総括:臨床における心臓死には心室細動によるものと,著明な徐脈によるものの2型が知られているが,実験的にも確認された.心臓死に至るまでの時間は自律神経緊張によって促進され,日内変動の関与は必ずしも明確でなかった.現在,脳波との同時誘導を行ない,さらに単離細胞膜レベルで心臓死のメカニズムを検討中である.目的ホルター心電図上みられる心拍数や不整脈の自然変動のメカニズムを基礎的に検討することを目的とした。方法家兎(雄10羽、体重3.84.9kg)を用い、10日ないし14日間、連続記録を行った。電極は双極誘導を用い、ペントバルビタール麻酔下に、背部に固定した。心電図の記録はバイオテレメトリー(モデルZB-141G、日本光電製)を用い、送信器は特別に作成したジャケットで固定した。1羽を除き、3羽を別々のケージに入れ、同一の部屋で飼育し、環境条件が同一になるよう配慮した。室温は23±0.5°Cで水、食事の摂取は自由とした。180ルックスの照明で午前6時より午後6時までを明。それ以外を暗とした。オーディオメータあるいは拍手を10回することにより音刺激を行い、不整脈の誘発を試みた。さらに別の10羽についてカテコールアミンを朝(78時)夕(56時)に耳静脈より採血し比較した。成績1)安静時心拍数(A)最大心拍数(B)最小心拍数(C)は、それぞれ243±45/分、293±32、218±33でAとCの間には有意の相関があった。(γ=0.6536、ρ<0.05)。2)4羽で自然状態下で軽度の徐脈性不整脈の散発が認められた。
古代日韓における非鉄金属製品の成分組成に関する比較研究

1.本研究は、古代の日韓とくに日本の古墳時代と韓国の三国時代における金属工芸技術と製品の交流に関わる問題をより明確にしようとして実施したものである。当時の韓国と友好関係にあった日本は、金属製品とその原材料および技術者を導入した。しかし、「日本書紀」や朝鮮半島の「三国史記」にみられるように、折々の複雑な国際情勢が反映して、日本と韓国の新羅・百済・伽耶諸国との交流は一様でなく、これに対応するかのように日本へ渡来した製品や技術も多様である。そこで、日韓両国の古墳出土金属製品を対象にして、その成分組成と技法を比較検討することにより、記録に残されなかった技術交流の系譜を検討しようとした。2.研究分担については、韓国側は、国立文化財研究所が中心となって国営調査による出土品から分析試料を採取するとともに自然科学的分析を担当したほか、釜山周辺の大学や博物館などの研究機関が大学調査による出土品からの分析試料の収集を支援した。日本側は、国立歴史民俗博物館が日本国内出土品からの分析試料の収集を担当した。自然科学的分析の方法については、主としてX線マイクロアナライザー付走査型電子顕微鏡を用いて金銅製品を観察して、組成元素の抽出や元素分布状態の視覚化を行ない、別に鉛同位体測定も実施した。3.自然科学的分析の結果を踏まえた基礎的研究成果は以下のとおりである。(1)鍍金製品の多くは、銅板の表面に金の薄膜を固定させた金銅と呼ばれるものであり、冠・大刀装具・武具・馬具の飾り板に用いられた。稀に、大刀装具の銀板に鍍金したものがあるが、これは金と銀の色調対比を強調したものである。また、この金銅板は馬具など強度を要する製品では鉄地板の装飾として用いられている。(2)金膜の品質については、厚さ10ミクロンまでのものがほとんどで日韓で極端な差異はない。しかし、金の純度は純金に近い資料と銀が含まれている資料がある。純金や純銀製品が多い韓国の新羅地域では金銅製冠の金膜が純金に近く高度な精製技術をもっていたことが推定される。銀を多く含む金膜は銀を意識的に混入させたと推定されるが、少量の銀を含む金膜は原材料の金が本来的に銀を含有していた可能性があるので、自然産出砂金を収集してその分析データを検討中である。一方、馬具などの装飾板として用いた金銅板はほとんどが金膜に銀をふくむ。この品質の差異は、地域による特色だけでなく、製品の種類によることも想定されるので、その歴史的背景はさらにデータを集積した後に総合的に推測することになる。(3)金膜の色調には、赤色がかった金色と白色がかった金色の2種があり、前者は純金で後者は銀が含まれるからであると言われていた。傾向としては、その見解が是認される。しかし、白色がかった金色を呈する資料の中には金膜中に通常以上の水銀を含む例がある。これは鍍金作業での加熱が不足のために金アマルガムの水銀が充分に蒸発せず残存したためその白色が色調に反映したものと判断される。したがって、肉眼的な色調観察のみで金膜の銀含有の有無を推定せず、自然科学的分析による正確な把握を必要とする。(4)地板は銅板とするものがほとんどである。しかし、その銅板も純銅に近いもののほか、鉛・錫・アンチモン・銀などを含むものがあって、その構成も多様である。それらが意識的な混入によるものか否かについては、再現実験を実施するなどで確認中である。(5)鍍金は銅板に施すのが一般的であり、鉄板には施すことができないために金銅板で被覆する方法が採用されていたと言われる。しかし、鉄板に特殊な金属を塗布した後、金アマルガム法で鍍金するという特殊な技法を用いた資料を確認した。(6)青銅製品に含まれる鉛の同位体比を測定した結果、伽耶地域出土の容器は形態の考古学的検討と同じく産地を中国と推定できた。また、日本製かと言われてきた武器武具の部品で最近同じ伽耶地域から多量に出土してその製作地に問題を投げかけた資料の鉛産地が朝鮮半島でなく、これもまた中国と推定できた点は注目される。

自然科学的分析の方法については、主としてX線マイクロアナライザー付走査型電子顕微鏡を用いて金銅製品を観察して、組成元素の抽出や元素分布状態の視覚化を行ない、別に鉛同位体測定も実施した。3.自然科学的分析の結果を踏まえた基礎的研究成果は以下のとおりである。(1)鍍金製品の多くは、銅板の表面に金の薄膜を固定させた金銅と呼ばれるものであり、冠・大刀装具・武具・馬具の飾り板に用いられた。稀に、大刀装具の銀板に鍍金したものがあるが、これは金と銀の色調対比を強調したものである。また、この金銅板は馬具など強度を要する製品では鉄地板の装飾として用いられている。(2)金膜の品質については、厚さ10ミクロンまでのものがほとんどで日韓で極端な差異はない。しかし、金の純度は純金に近い資料と銀が含まれている資料がある。純金や純銀製品が多い韓国の新羅地域では金銅製冠の金膜が純金に近く高度な精製技術をもっていたことが推定される。銀を多く含む金膜は銀を意識的に混入させたと推定されるが、少量の銀を含む金膜は原材料の金が本来的に銀を含有していた可能性があるので、自然産出砂金を収集してその分析データを検討中である。一方、馬具などの装飾板として用いた金銅板はほとんどが金膜に銀をふくむ。この品質の差異は、地域による特色だけでなく、製品の種類によることも想定されるので、その歴史的背景はさらにデータを集積した後に総合的に推測することになる。(3)金膜の色調には、赤色がかった金色と白色がかった金色の2種があり、前者は純金で後者は銀が含まれるからであると言われていた。傾向としては、その見解が是認される。しかし、白色がかった金色を呈する資料の中には金膜中に通常以上の水銀を含む例がある。これは鍍金作業での加熱が不足のために金アマルガムの水銀が充分に蒸発せず残存したためその白色が色調に反映したものと判断される。したがって、肉眼的な色調観察のみで金膜の銀含有の有無を推定せず、自然科学的分析による正確な把握を必要とする。(4)地板は銅板とするものがほとんどである。しかし、その銅板も純銅に近いもののほか、鉛・錫・アンチモン・銀などを含むものがあって、その構成も多様である。それらが意識的な混入によるものか否かについては、再現実験を実施するなどで確認中である。(5)鍍金は銅板に施すのが一般的であり、鉄板には施すことができないために金銅板で被覆する方法が採用されていたと言われる。しかし、鉄板に特殊な金属を塗布した後、金アマルガム法で鍍金するという特殊な技法を用いた資料を確認した。(6)青銅製品に含まれる鉛の同位体比を測定した結果、伽耶地域出土の容器は形態の考古学的検討と同じく産地を中国と推定できた。また、日本製かと言われてきた武器武具の部品で最近同じ伽耶地域から多量に出土してその製作地に問題を投げかけた資料の鉛産地が朝鮮半島でなく、これもまた中国と推定できた点は注目される。本研究は,古代の日韓とくに日本の古墳時代と韓国の三国時代における金属工芸技術と製品の交流をより明確にしようとして実施したものである。当時,韓国と友好関係にあった日本は,金属製品とその原材料および技術者を導入した。そのうち導入まもなく国産化に向かう鉄工技術に要する鉄素材の供給源を明らかにする分析研究はまだ有効す段階に至っていないが,非鉄金属製品とくに金銅製品については,銅地板に含まれる錫・鉛・アンチモン・銀・金膜に含まれて銀の含有比率あるいは有無によってその多様性を把握した。これらの比率の相異によって,日本出土品の成分組成が供給源である韓国の新羅・百済・伽耶地域のどの出土品と類似しているかを探この成分組成の比較による研究が有効であることは,日本の古墳出土品でも確認した。
B細胞腫瘍の病因解析のための病理学的・疫学的研究

20年以上の慢性膿胸羅患後に発生する胸膜リンパ種はB細胞リンパ種である。平成5年度は本リンパ腫について主に検討した。(1)慢性膿胸患者からの胸膜リンパ腫発生の危険要因を検討する目的で、ケース・コントロールスタディを行ったところ、人工気胸術施行が重要であることが判明した(膿胸患者での頻度は58%、リンパ腫では79%、relative risk492、P<0.05)。(2)胸膜リンパ腫はB細胞性である。このためEBウイルスのリンパ腫発症への関与をさぐる目的で、PCR法、in situ法を用いてEBウイルスゲノムの存在を調べたところ、膿胸のみの群では16例中2例に、胸膜リンパ腫合併群では33例中28例(85%)にEBウイルスゲノムが確認された。以上のことから胸膜リンパ腫発生には人工気胸術施行とEBウイルスの活性化が重要と考えられる。人工気胸術は、抗結核剤のない時代の結核治療法の一つであり、本邦では1回/2週で3-6年間にわたって胸腔内に空気を注入する。その際、透視下に行われることが多い。このため少なからぬ放射線被曝をうける。このことが腫瘍発生のイニシエーションとなっていると考えられる。その後20年以上にわたって胸膜炎が持続するが、炎症巣に産生されるIL-6などのサイトカイン、窒素酸化物が腫瘍発生に促進的に作用しているのであろう。そして、EBウイルスゲノムはリンパ腫では高率にみられるが、慢性膿胸では例外的にしかみられないことから、EBウイルスの活性化は胸膜リンパ腫発生の最終段階に起こっているものと考える。平成6年度は人工気胸後、膿胸に出現するリンパ球の性状とサイトカインの影響などについて検討したい。
熱と光で自在に動くロボット結晶の開発

光や熱などの外部刺激によってメカニカルに動く材料は、ソフトロボットなどへの応用が期待されている。私達は数年前から光を当てると曲がる種々のフォトメカニカル結晶を開発してきた。このようなメカニカル結晶を実用化するに当たっては、屈曲だけでなく多様な動き方をする結晶が必要となる。しかし、メカニカル結晶の開発研究が盛んになった現在においても、屈曲・伸縮といったその場での運動がほとんどで、結晶を別の場所に移動させることは実現できていなかった。最近、私達はキラルアゾベンゼン結晶を相転移点前後で加熱冷却を繰り返すと、結晶は基板の上を尺取り虫のようにゆっくりと動いていくという新しい現象を発見した。さらに、より薄くて長い結晶は、基板の上を屈曲し回転しながら高速で移動するという驚くべき現象も見いだし、ロボット結晶と名付けた。本研究では最初に、この結晶の加熱冷却による移動現象の発現機構を解明する。次いで、新たな移動結晶の探索と創製を行い、その後、熱と光の複合刺激による結晶の多様な動きの創出を検討する。最終的に、異なる動きを示す結晶を組み合わせて、熱と光の複合刺激によって自在に動き回るロボット結晶の実現を目指す。本初年度は、熱相転移によるキラルアゾベンゼン結晶移動の発現機構の解明、熱相転移による新しい移動結晶の探索と創製、光による結晶移動について検討した。その結果、熱相転移による結晶移動の発現機構を解明することができた。また、当初予想していなかった、結晶の全く新しい「光トリガー相転移」現象を発見した。熱相転移による結晶移動の発現機構の解明:このキラルアゾベンゼン結晶は、光を当てるとねじれ屈曲することを既に報告している。その研究の過程で、この結晶が145°Cで相転移し、しかも加熱・冷却を繰り返しても結晶が壊れない単結晶ー単結晶相転移であることがわかった。細長い板状結晶をホットステージに置いて加熱していくとわずかに屈曲する。これは、結晶は熱伝導によって下から暖まるため、先に下部が相転移して結晶構造が変化し、結晶の長さが少し縮むのに対して、結晶の上部はまだ相転移温度に達しておらず、結晶の長さは元のままのために屈曲が生じる。左右で厚みが異なる板状結晶を、相転移点前後で加熱と冷却を繰り返すと、結晶は屈曲を繰り返し、尺取り虫のようにゆっくりと歩いてくことを見いだした。さらに、より薄い板状結晶の場合は、加熱あるいは冷却を1回行うだけで、結晶は高速で走るように移動する。これは、結晶が曲がった時にバランスを保てずに傾いて倒れ込み、勢い余って加速度がつき何回も転がっていくためである。走る速さは秒速15 mmで、歩く速さ(秒速0.0008 mm)より2万倍も速い。結晶の形と動きとの関係を詳細に考察した結果、「歩く」、「走る」の推進力は、結晶の外形が非対称なことから発生することを明らかにした。結晶の新しい「光トリガー相転移」の発見:ソフトロボットなどへのメカニカル結晶の実用化に当たっては145°Cの相転移温度は高すぎるため、もう少し低い温度で相転移する結晶を探索した。その結果、キラルサリチリデンナフチルアミン結晶は、40°Cで単結晶ー単結晶相転移することを見いだした。驚いたことにこの結晶に光を当てると、マイナス50°Cの非常に低い温度から本来の相転移点40°Cまでの広い温度範囲にわたって、熱相転移と同様の相転移を起こすという、結晶の全く新しい「光トリガー相転移」現象を見いだした。これまでの研究を継続しつつ、新たに見いだしたキラルサリチリデンナフチルアミン結晶の「光トリガー相転移」の発現機構の解明を最優先課題として研究を推進する。キラルサリチリデンナフチルアミン分子は、結晶中で紫外光照射によりエノール体からトランスーケト体へと光異性化するが、このことが光トリガー相転移と大きく関わっていると考えられる。解明後は、新規光トリガー相転移結晶の探索と創製を検討する。新たな研究項目として、熱と光の複合刺激による結晶移動について検討する。上記検討により得られた知見から、熱でも光でも変形する結晶を選択する。加熱・冷却させながら様々なタイミングで光照射し、結晶の変形を観察する。熱のみ、光のみの場合の変形と比較し、熱と光の複合刺激によって創出された新しい動きを明らかにする。移動現象の観察にあたっては、熱源であるヒーターの温度変化周期は一定とし、光源のON/OFFのタイミングや照射時間、照射方向などの条件を変化させる。光と熱の複合刺激によって移動の速さや方向を制御し、自在に動き回るメカニカル結晶を実現する。また、熱と光の刺激によって様々なメカニカル特性を発言する結晶を組み合わせて、熱と光の複合刺激によって自在に動き回る結晶ロボットの作製を試みる。

さらに、より薄くて長い結晶は、基板の上を屈曲し回転しながら高速で移動するという驚くべき現象も見いだし、ロボット結晶と名付けた。本研究では最初に、この結晶の加熱冷却による移動現象の発現機構を解明する。次いで、新たな移動結晶の探索と創製を行い、その後、熱と光の複合刺激による結晶の多様な動きの創出を検討する。最終的に、異なる動きを示す結晶を組み合わせて、熱と光の複合刺激によって自在に動き回るロボット結晶の実現を目指す。本初年度は、熱相転移によるキラルアゾベンゼン結晶移動の発現機構の解明、熱相転移による新しい移動結晶の探索と創製、光による結晶移動について検討した。その結果、熱相転移による結晶移動の発現機構を解明することができた。また、当初予想していなかった、結晶の全く新しい「光トリガー相転移」現象を発見した。熱相転移による結晶移動の発現機構の解明:このキラルアゾベンゼン結晶は、光を当てるとねじれ屈曲することを既に報告している。その研究の過程で、この結晶が145°Cで相転移し、しかも加熱・冷却を繰り返しても結晶が壊れない単結晶ー単結晶相転移であることがわかった。細長い板状結晶をホットステージに置いて加熱していくとわずかに屈曲する。これは、結晶は熱伝導によって下から暖まるため、先に下部が相転移して結晶構造が変化し、結晶の長さが少し縮むのに対して、結晶の上部はまだ相転移温度に達しておらず、結晶の長さは元のままのために屈曲が生じる。左右で厚みが異なる板状結晶を、相転移点前後で加熱と冷却を繰り返すと、結晶は屈曲を繰り返し、尺取り虫のようにゆっくりと歩いてくことを見いだした。さらに、より薄い板状結晶の場合は、加熱あるいは冷却を1回行うだけで、結晶は高速で走るように移動する。これは、結晶が曲がった時にバランスを保てずに傾いて倒れ込み、勢い余って加速度がつき何回も転がっていくためである。走る速さは秒速15 mmで、歩く速さ(秒速0.0008 mm)より2万倍も速い。結晶の形と動きとの関係を詳細に考察した結果、「歩く」、「走る」の推進力は、結晶の外形が非対称なことから発生することを明らかにした。結晶の新しい「光トリガー相転移」の発見:ソフトロボットなどへのメカニカル結晶の実用化に当たっては145°Cの相転移温度は高すぎるため、もう少し低い温度で相転移する結晶を探索した。その結果、キラルサリチリデンナフチルアミン結晶は、40°Cで単結晶ー単結晶相転移することを見いだした。驚いたことにこの結晶に光を当てると、マイナス50°Cの非常に低い温度から本来の相転移点40°Cまでの広い温度範囲にわたって、熱相転移と同様の相転移を起こすという、結晶の全く新しい「光トリガー相転移」現象を見いだした。これまでの研究を継続しつつ、新たに見いだしたキラルサリチリデンナフチルアミン結晶の「光トリガー相転移」の発現機構の解明を最優先課題として研究を推進する。キラルサリチリデンナフチルアミン分子は、結晶中で紫外光照射によりエノール体からトランスーケト体へと光異性化するが、このことが光トリガー相転移と大きく関わっていると考えられる。解明後は、新規光トリガー相転移結晶の探索と創製を検討する。新たな研究項目として、熱と光の複合刺激による結晶移動について検討する。上記検討により得られた知見から、熱でも光でも変形する結晶を選択する。
アジア型持続的農業のファーミングシステムに関する予備的研究

アジア農業の特徴は小規模家族経営であり、その持続的発展には生態系(エコシステム)との調和のみならず経済性(エコノミー)の推進が必要不可欠である。そのような生態系保全と経済効率の両立を可能とする農業をエコエコ農業と呼び、必ずしも化学的投入財の全面的不使用を意味するものではないが、「低投入高産出」型農業発展を志向している。とくに作物選択、栽培方式および生産物販売方法などの改善によって実現できる新たな農業生産・経営システムを指している。本研究は、国内外において小規模家族経営の持続的発展方向をエコエコ農業経営の確立にあると認識し、とくにファーミングシステムの現状と改善方向を検討することを目的とした。すなわち、水田農業のみならず畑作農業経営を対象として、一般的な栽培方式といわゆる代替農業的栽培方式との比較検討によって、生態的・経済的視点からバランスのとれた新しいファーミングシステム確立への示唆を得ることを狙いとした。そのため、日本国内では茨城県笠間市と新潟県上越市において、また国外ではインドネシア高地野菜地帯で栽培・経営調査を実施し、エコエコ農業展開への課題と可能性を検討した。その結果、環境保全型稲作の確立には、農薬の節減、生物的防除の確立、化学肥料の節減、乾燥調製施設の差別化、および事務量増大への対応などが重要な課題と考えられた。新たな技術体系と地域農業支援システムの具体的検討が必要である。一方、熱帯高地の野菜栽培には多くの生態的経済的問題が存在する。技術的には、間作・混作システムが作物固有の生物機能を活用して経営的に補完・補合関係を樹立する可能性を秘めた農法であるが分かった。したがって、作物間の助長効果を踏まえたファーミングシステムの具体的検討が必要である。アジア農業の特徴は小規模家族経営であり、その持続的発展には生態系(エコ)との調和のみならず経済性(エコ)推進が必要不可欠である。本研究は国内外においてエコエコ農業経営の確立を図るため、ファーミングシステムの現状と改善方向を検討することを目的としている。水田農業のみならず野菜を中心とする畑作農業経営を対象として、「低投入高産出」型ファーミングシステムの構築へ向けて、主要な農業地帯で栽培方式の実態と問題点の解明を進めている。本年度は、新潟県上越市、兵庫県神戸市、茨城県笠間市、また国外ではタイの東部・中部およびインドネシアの西部ジャワ・バリにおいて実態調査を実施し、「低投入高産出」型ファーミングシステム確立の課題と可能性について探究した。わが国の稲作に関しては、低農薬・少化学肥料による栽培体系が環境保全型農業の方向として推進されているが、防除技術と土づくりに問題が多い。水田面積の2030%も減反しているので、緑肥による地力向上を目指した輪作体系の確立を進めるべきと考えられた。また、空散を止めた場合の病虫害防除体制が未確立で、予察システムの推進と耐病性品種の導入が望まれる。野菜栽培においても低農薬・少化学肥料化が進められており、その究極は完全無農薬無化学肥料栽培である。各地にそのような事例が存在するが、いずれも消費者個人や団体との提携の上に成立している。栽培方式に関しては、生物間相互関係を積極的に取り入れた間作・混作方式はほとんど見られない。しかし、インドネシア西部ジャワ・ではトゥンパンサリと呼ばれる間作・混作が支配的で、キャッシュフローの改善、リスクの分散あるいは土壌流出防止など経済的生態的意義が認められている。今後は、特定な作物間に認められている助長効果などを取り入れたファーミングシステムの構築に向けて生物間相互関係の同定が必要である。

すなわち、水田農業のみならず畑作農業経営を対象として、一般的な栽培方式といわゆる代替農業的栽培方式との比較検討によって、生態的・経済的視点からバランスのとれた新しいファーミングシステム確立への示唆を得ることを狙いとして、国内では笠間市と上越市、また国外ではインドネシアを中心に実態調査を行った。日本国内における環境保全型稲作確立の課題は次の5点に凝縮できる。第1は農薬の航空散布で、環境保全型技術の普及を阻害している。それ以上の個別散布の中止あるいは予察体制の確立が望まれる。第2は除草で、除草剤使用を止めて、鯉や鴨などによる生物的防除あるいは紙マルチなどの物理的防除技術を推進すべきである。第3に施肥量の節減が課題となっている。化学肥料に代えて堆肥や緑肥の利用を推進したい。第4に慣行栽培米とは別の乾燥調製施設が必要である。第5に直販の場合は事務的負担が増大する。以上のような課題を克服する技術体系と地域農業支援システムが開発されなければならないと考えられ、今後はより具体的な検討が必要である。熱帯高地における野菜栽培も土壌流出、農薬依存、価格変動など生態的経済的問題を多く抱えている。インドネシア高地における実態調査から、たとえばキャベツとトマトの間作には病虫害抑制効果があり農薬節減が可能になることが明らかになった。すなわち、生物機能を活用した栽培方式の確立が環境保全型の農業経営を推進する可能性があることが明らかになった。今後、具体的な作物間相互関係を踏まえたファーミングシステムの構築が新たな農学研究方向であると認識された。
カイコ胚休眠の誘導・覚醒の分子機構に関する研究

カイコは、初期発生の段階(嚢胚期)で細胞分裂・発育を停止し、休眠する昆虫である。形態形成に適温である25°Cに保存しても休眠は打破されない。休眠打破には、休眠間発育を終了させる事が不可欠である。休眠間発育は、5°C低温下でのみ進行する。休眠の誘導は、休眠ホルモン(DH)によってもたらされる。DHは蛹期の食道下神経節で合成され、血液中に分泌後、発育中の卵巣に作用し、休眠への情報を卵内に与える。DHが卵内に情報を与える機構、実際休眠が開始される機構及び低温による休眠覚醒の機構は未だ明らかではない。特にここでは、休眠開始機構を明らかにする事を目的とする。具体的には、休眠性卵と、産卵後24時間前後に約15%の塩酸で処理することで人工的に非休眠性卵に変換した卵とを比較し、発現の異なる遺伝子・タンパク質群を探索した所、休眠性卵で継続的に発現する遺伝子を単離する事ができた。推定されるアミノ酸配列からは、相同性の高い類似するタンパク質を見出す事はできなかったが、幾つかのドメインに限った場合には、類似するタンパク質が認められた。その中に哺乳類の酸化抵抗性タンパク質が見出された。カイコのこのタンパク質に対する抗体を作製し、ウエスタン・ブロット法で解析した所、100kDa付近に2本の特異的バンドを確認する事ができた。このタンパク質は、非休眠性卵では発育に伴い、一旦消失するが、休眠性卵では、継続的に発現する事が明らかとなった。次の課題は、このタンパク質の詳細な発現パターンを追跡する事、細胞内局在性を確認する事等を進め、生理機能を解析する事である。具体的には、休眠ホルモンが作用した受精卵でも、休眠に入る事のない突然変異体を用いる。この突然変異体はヘテロ接合体として継代されているので、まず、ホモ接合体個体を得るための継代・交配実験を開始した。現在ホモ接合体が完全に非休眠となる所まで系統を確保する事ができた。この突然変異体♀に非休眠系統N4♂を交配させた所、産下・受精卵は完全に休眠卵となった。これらのホモ及びヘテロ接合体を用い、種々の発現差異に基づく手法を駆逐し、休眠開始に関わる因子・遺伝子を単離する実験を開始した。
シャーガス病の感染防御機構の研究-免疫応答関連遺伝子の役割

Trypanosomacruziは宿主細胞内増殖性原虫であるため、細胞性免疫による防御機構を駆使して、細胞内の原虫を攻撃することが報告されている。他方、虫体の側には宿主の防御機構を巧みに逃れる機構が存在し、虫体のstrainにより感染後の病態に差が認められることがしられている。本研究ではこれらの複雑なシャーガス病の病態を解明する目的でTrypanosoma cruzi感染により産生されるヒトサイトカインIL-2,IL-4,IL-6,IL-8,IFN-α,β,γおよびTNF-aが虫体に対してどのように作用しているのかをepimastigoteの増殖、trypomastigoteのLLC-MK2細胞への感染でを検討した。その結果1)IFN-γでepimastigoteの強い増殖が認められたが、他のサイトカインには効果が認められなかった。2)IFN-γの存在下LLC-MK2細胞への感染率が上昇した。3)抗IFN-γサイトカイン抗体の存在下ではepimastigoteの増殖促進、LLC-MK2細胞への感染率上昇は抑制された。IFN-γはマクロファージなどを活性化して生体防御に働くサイトカインであるがT. cruziは宿主の防御機構を逆に利用して生存していることが推測される。シャーガス病の病型にはいろいろな差があることがしられている。その原因とし病原体であるトリパノソーマのstrainの差によっているものという説も有力視されている。中米のT. cruziのアイソザイムパターンを遺伝学的に解析し、その結果を南米産のものと比較しようと試みた。中米グアテマラからは57、南米からは11分離株について、12種の酵素のアイソザイム分析をおこない、UAPGMA法により系統樹を作成した。この結果10種のザイモデムが認められ、これらは遺伝的距離により大きく3グループに分けられた。第1グループはグアテマラ株の大部分を含み、第2グループはグアテマラの1株のみから成る。第3グループは南米に特有なもので南米11株中5株が含まれていた。この結果から病型とT. cruziの系統との関連性が示唆されるが、調べた株の数、特に南米産のものが少ないので今後さらに検討する必要がある。またハーディ、ワインベルグの法則による分布からのずれは統計的に有意で、遺伝子の交換を行っていない可能性がたかいことが示された。Trypanosoma cruziは宿主細胞内増殖性原虫であるため、細胞性免疫による防御機構を駆使して、細胞内の原虫を攻撃することが報告されている。本研究ではこれらの複雑なシャーガス病の病態を解明する目的でTrypanosoma cruzi感染により産生されるヒトサイトカインIL-2,IL

-4,IL-6,IL-8,IFN-α,β,γおよびTNF-aが虫体に対してどのように作用しているのかをepimastigoteの増殖、trypomastigoteのLLC-MK2細胞への感染でを検討した。その結果1)IFN-γでepimastigoteの強い増殖が認められたが、他のサイトカインには効果が認められなかった。2)IFN-γの存在下LLC-MK2細胞への感染率が上昇した。3)抗IFN-γサイトカイン抗体の存在下ではepimastigoteの増殖促進、LKC-MK2細胞への感染率上昇は抑制された。IFN-γはマクロファージなどを活性化して生体防御に働くサイトカインであるがT.cruziは宿主の防御機構を逆に利用して生存していることが推測される。シャーガス病の病型にはいろいろな差があることがしられている。その原因とし病原体であるトリパノソーマのstrainの差によっているという説も有力視されている。中米のT.cruziのアイソザイムパターンを遺伝学的に解析し、その結果を南米産のものと比較しようと試みた。中米グアテマラからは57、南米からは11分離株について、12種の酵素のアイソザイム分析をおこない、UAPGMA法により系統樹を作成した。この結果10種のザイモデムが認められ、これらは遺伝的距離により大きく3グループに分けられた。第1グループはグアテマラ株の大部分を含み、第2グループはグアテマラの1株のみから成る。第3グループは南米に特有なもので南米の11株中5株が含まれていた。この結果から病型とT.cruziの系統との関連性が示唆されるが、調べた株の数、特に南米産のものが少ないので今後さらに検討する必要がある。またハ-ディ、ワインベルクの法則による分布からのずれは統計的に有意で、遺伝子の交換を行っていない可能性がたかいことが示された。
GaN系面発光レーザの基礎設計と有機金属気相成長法による試作

本研究では、短波長発光材料として窒化ガリウム(GaN)、窒化アルミニウム(AlN)およびその混晶系を用いた場合の短波長面発光レーザの実現を理論的に検討した。また、新設の有機金属気相装置(MOVPE)を用いて、面発光レーザ素子ための結晶成長の検討を行った。以下に具体的に述べる。1.GeN系面発光レーザの最適構造の理論的検討面発光レーザ実現のための最適構造を従来のGaAsに代表されるIII-VI族化合物で用いられてきた線形利得の理論的検討を拡張して短波長発光材料であるGaN系に適応して、活性層、クラッド層および反射鏡の構造の理論的最適化を図った。また、GaN系レーザについて、II-VI族化合物の半導体レーザとの特性予測を行い、比較をした。2.GaN系材料の結晶成長新設の有機金属気相成長装置を用いてGaN系材料の結晶成長を行う。この際に、欠陥密度が少なくなるような基板の選択、および成長緩衝(バッファ)層の選択を行った。基板ついては、サファイア基板の面方位の選択、また、シリコンの使用など成長を実際行うことによって最適な基板を検討した。面発光レーザについて理論的に求めた構造を含めて構造の最適化を行うために、既存の設備である2結晶X線回折装置、フォトルミネッセンス測定装置などを用いて成長した結晶の最適構造を把握した。3.青色・紫外用高反射率反射鏡の製作理論的検討より、高反射率反射鏡の製作が不可欠であるとの結論を得たので緑色から紫外にかけて高反射率を有する多層膜反射鏡の検討製作を行った。
新しい胃癌の癌抑制遺伝子RUNX3の細胞分化・癌化機構の解明と治療法の開発

RUNX遺伝子ファミリーは、遺伝子発現調節をつかさどる転写因子であり、白血病や骨形成異常などヒト疾患に深く関わる重要な遺伝子群である。近年RUNX3遺伝子のノックマウスの胃粘膜病変が明らかとなり、胃癌発生と進展におけるRUNX3遺伝子の関与が示唆された。胃癌臨床検体92例における原発巣、腹膜転移巣でのRUNX3発現変化及びプロモーター領域のメチル化を調べた。さらにRUNX3遺伝子導入による腹水胃癌細胞の転移形成能の変化とDNAチップを用いた下流遺伝子群の解析を行った。【結果】RUNX3の発現低下は約65%に認められた。RUNX3発現低下は分化型胃癌、未分化型胃癌いずれにおいても認められ、進行度と有為の相関を認めた。胃癌腹膜転移巣では100%のメチル化による発現低下を示した。腹水胃癌細胞株KATO-IIIにRUNX3遺伝子を導入し、stable transfectant 4クローンを得た。これらはマウス腹膜転移モデルにおいて腹膜転移を形成しなかった。これらDNAチップ(約2300遺伝子)を用いてこれら4クローンに共通して発現亢進、発現現弱している遺伝子を約20種類同定した。この中には腹膜転移への関連が知られているMETなどが含まれていた。これらの遺伝子群のヒト正常胃粘膜、癌部、腹膜転移巣における発現をノザン法、定量PCR法にて確認した。【考察】RUNX3の発現低下により胃癌細胞はアポトーシス耐性を獲得することが知られている。RUNX3遺伝子は、胃癌発生のみならず、胃癌の転移浸潤、さらに腹膜転移においても重要な働きをしている可能性が示唆された。RUNX遺伝子ファミリー(RUNX1,RUNX2,RUNX3)は遺伝子発現調節をつかさどる転写因子として機能することが知られており、ショウジョウバエの体節形成に重要とされるsegmentation geneRUNTと高いホモロジーを有しており、ショウジョウバエからヒトまで進化の過程で高度に保存されてきた遺伝子群である。RUNX遺伝子ファミリーは、ヒトの疾患に深く関わる重要な遺伝子群であることが明らかとなってきている。今回我々は、世界に先駆けてRUNX3ノックアウトマウスを作製し、その解析をおこなったところ、胃粘膜の高度の過形成を認めた。これまでノックアウトマウスで胃粘膜に表現型の変化が認められるものは極めて珍しく、RUNX3遺伝子が胃粘膜の発生や分化に重要な役割をはたしており、この異常が胃粘膜の脱分化や異常増殖や癌化に関連する可能性が考えられた。これまでに胃癌細胞株及び臨床検体におけるRUNX3遺伝子の高頻度のコピー数減少、発現低下、1例に機能喪失型変異を確認した。これまでに我々は酵母のtwo hybrid systemを用いてRUNX3と結合する分子を複数個同定している。このうちCAF1(chromatin assembly factor1)は染色体分離に必須の分子でありRUNX3と生体内で協調して細胞の増殖や分化、細胞分裂に関与している可能性が高い。ヒトにおけるCAF1の機能及び癌への関連は未だ明らかではないが、植物でのCAF1ノックアウトで花弁形成に異常が生じることより生体の発生や分化に重要な働きをしていると推測される。これまでの実験より胃癌細胞株の約50%でCAF1の発現低下を確認している。またCBFbはRUNX3と結合して、その転写活性、DNA結合能を修飾することがしられている。またCBFbは16番染色体長腕16q22-23にマップされる。この領域は乳癌、前立腺がんの共通欠失領域のひとつであることが知られている。これも消化器がんの新規がん抑制遺伝子の一つである可能性があり、消化器がんでの発現、コピー数変化、変異の有無を検討する。膵臓癌、肝細胞癌、胆管癌におけるRUNX

3遺伝子の関与の可能性について細胞株や臨床検体を用いて検討し、そのコピー数変化や、遺伝子変異、発現低下のメカニズムや臨床病理学的因子との関連を検討する。将来的にはRUNX3遺伝子の異常を指標とした遺伝子診断や遺伝子治療への応用を試みる予定である。RUNX遺伝子ファミリーは、遺伝子発現調節をつかさどる転写因子であり、白血病や骨形成異常などヒト疾患に深く関わる重要な遺伝子群である。近年RUNX3遺伝子のノックマウスの胃粘膜病変が明らかとなり、胃癌発生と進展におけるRUNX3遺伝子の関与が示唆された。胃癌臨床検体92例における発原巣、腹膜転移巣でのRUNX3発現変化及びプロモーター領域のメチル化を調べた。さらにRUNX3遺伝子導入による腹水胃癌細胞の転移形成能の変化とDNAチップを用いた下流遺伝子群の解析を行った。[結果]RUNX3の発現低下は約65%に認められた。RUNX3発現低下は分化型胃癌、未分化型胃癌いずれにおいても認められ、進行度と有為の相関を認めた。胃癌腹膜転移巣では100%のメチル化による発現低下を示した。腹水胃癌細胞株KATO-IIIにRUNX3遺伝子を導入し、stable transfectant4クローンを得た。これらはマウス腹膜転移モデルにおいて腹膜転移を形成しなかった。これらDNAチップ(約2300遺伝子)を用いてこれら4クローンに共通して発現亢進、発現現弱している遺伝子を約20種類同定した。この中には腹膜転移への関連が知られてしいるMETなどが含まれていた。これらの遺伝子群のヒト正常胃粘膜、癌部、腹膜転移巣における発現をノザン法、定量PCR法にて確認した。[考察]RUNX3の発現低下により胃癌細胞はアポトーシス耐性を獲得することが知られている。RUNX3遺伝子は、胃癌発生のみならず、胃癌の転移浸潤、さらに腹膜転移においても重要な働きをしている可能性が示唆された。
古代エジプトの木造船に関する研究-設計から組み立てまで-

古代エジプトの木造船を対象とした調査で、寸法のデータを基にした分析からダハシュール船は4隻とも緻密に設計された船であることがわかり、このことはこれまでの既往研究において一部の学者から指摘されていた「所有者が王ではない」という考えに反論できる材料となった。また、実測図の比較を行うことで、使われた木材の数と形という点、さらに木目の観察から得られた知見から、同時期に造られたとされる4隻の船について差異が見られ、造船の工程がいくつかあった可能性が指摘された。平成20年度は、おもにアメリカ合衆国イリノイ州シカゴとペンシルバニア州ピッツバーグにそれぞれ所蔵されている2隻の「ダハシュール船」について写真測量と観察を行った。これらの2隻については、いずれの場合も所蔵博物館からのリクエストにより、収められているガラスケースを外して調査を行うことができなかったため、シカゴではおもに左舷、ピッツバーグでは右舷の写真測量にとどまった。しかし、観察したところ、エジプトに所蔵されている2隻との差異が明らかになってきた。というのも、エジプトの2隻についてはいずれも舷側板の上面の木目が船体のカーブに沿っておらず、このことからこれまでの調査で、ヘロドトスが著したように部材を積み上げた後で貴重な木材を削って船体のカーブを作り出したと考えていた。しかしアメリカの2隻については船体のカーブと木目が並行しており、削って整形したとは考えにくい。かねてから、エジプトの2隻とアメリカの2隻はそれぞれ対になっていると言われてきたが、このことを示す根拠はこれまでに提示されていなかった。しかし単純なことであるが、木目の観察から少なくとも両ペアについては類似性が確認された。このことを踏まえて、平成21年度は、アメリカで撮影した2隻の写真をもとに3次元モデルを作成し、その構造をエジプトのものと比較、さらに時代は異なるが構造は類似しているといわれているクフ王の第1の船について写真測量を行い、ダハシュール船との比較、さらにエジプト各地に点在する造船についての壁画資料から、木材加工に始まる造船の各プロセスについても検討していこうと考えている。昨年度、アメリカのシカゴとピッツバーグにそれぞれ1隻ずつ所蔵されている古代エジプトの木造船の実資料であるダハシュール船について行った調査では、多数の写真記録を得ることができた。これと、これまでの研究でデータを積み重ねてきたカイロ博物館に所蔵されている2隻との比較をまず行った。その結果、これまで行ってきた各部材の寸法のデータを基にした分析は設計という部分について有効であるが、実際の組み立ての部分になると別の角度からのアプローチが必要と考えた。そこで、明治時代まで活躍していた、前述のダハシュール船と構造がよく似た日本の「ひらた船」を比較対象として、福岡県北九州地域に4隻所蔵されているものについて調査を行った。ひらた船については昭和になって船大工の手によって復元されたという情報を得たので、今後改めて福岡で聞き取り調査などを進めていこうと考えている。これまでの研究を要約すると、寸法のデータを基にした分析からダハシュール船は4隻とも緻密に設計された船であることがわかり、このことはこれまでの既往研究において一部の学者から指摘されていた「所有者が王ではない」という考えに反論できる材料となった。また、実測図の比較を行うことで、使われた木材の数と形という点、さらに木目の観察から得られた、カイロ博物館の船は分厚い部材を配置したあとに削って造られたが、アメリカのものは削るのではなく木材を曲げて加工したものを組み合わせて造られているという点から、カイロ博物館所蔵の2隻と、アメリカに所蔵されている2隻がそれぞれ対である可能性も指摘された。以上のことを踏まえて、2010年3月10日に「古代エジプトの木造船について」という題で発表を行った。
積層型圧電素子による片持角柱の流体誘起振動のロバスト制御

高層ビル、橋梁、海洋構造物、航空機、流体機械など流体に接する構造物は、流体力によりギャロッピング、フラッタ、うず励振等の不安定振動が誘起されることが多い。これらの不安定振動は高速化や高性能化を目指すととくに著しく生ずるため、能動制御技術により流体誘起振動を制御することが必要不可欠になる。本研究では、防御、制振という観点から構造物の流体誘起振動の制御問題を取り上げ、理論と実験両面から構造物の流体誘起振動の制御方法を確立することを目的として構造物の流体誘起振動の制振を行った。本研究では、まず、初めに一様流中に垂直に置かれた角柱のまわりの流動特性を調べた。角柱のまわりを流れる一様流の流速が臨界流速を超えると角柱にギャロッピングが起きる。これは、流れの中に置かれた細長物体は、通常下流向きの力を受けているが、そのような抗力が流れの乱れ成分などにより物体の左右の平衡を欠き、わずかに傾きを誘発する。この傾きは、流れの相対速度を変化させ揚力を生じ不安定振動の原因になることを究明した。つぎは、角柱のギャロッピングに対してロバスト制御を行った。制御則を最大特異値に基づいたH_∝最適制御理論を適用して設計した。角柱のギャロッピングを、角柱の根元にあるベース板に取り付けられた積層型圧電素子をアクチュエータとして用い、シュミレーションおよび実験的に抑制できることを明らかにした。また、得られた制振効果を従来の最適レギュレータ制御による制振降下と比較検討し、制御対象の物性変動および外乱に対するロバスト性はH_∝制御の法が優れていることを明らかにした。上述の研究結果をまとめた論文が日本機械学会論文集(C編1994年1月号)に掲載されている。今後はこれまでの研究成果を発展させ、構造化特異値を取り入れたmuシンセシス制御理論を適用し、流体力の発生メカニズムが比較的複雑な円柱のうず励振の制御を行う予定である。