hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
昆虫の多様な外部形態　－　外骨格の形と色を司る分子の網羅的解析

本研究では、昆虫の外骨格(クチクラ)の形態を司ると考えられている多数のクチクラ構成タンパク質について、生体内での個々の機能を明らかにすることを目指した。キイロショウジョウバエを材料として研究を進めた。前年度(平成25年度)までにCG11142とCG2560が幼虫・蛹の体表を覆うクチクラの形態制御に重要な役割を果たすクチクラタンパク質を見出し、CG11142のノックアウト変異体の作製に成功した。今年度はこのノックアウト系統の表現型の詳細な解析を進めた。その結果、CG11142が蛹のクチクラの形態制御だけではなく、幼虫の後腸の正常な形態・機能の維持にも必要であることを見出した。CG11142ノックアウト系統では、孵化直後の幼虫の後腸が体外に突出し(脱腸)、100%の個体がこの時期に死に至った。CG11142タンパク質には2種類のスプライスバリアントが存在する。変異体個体において各バリアントを強制発現させるレスキュー実験によって、一方のバリアントが蛹のクチクラ形態の制御を担い、もう一方のバリアントが主に幼虫の後腸の形態・機能の維持に必要であることを見出した。また、CG11142, CG2560両タンパク質の生体内における発現・局在を正確に調べるために、各タンパク質のC末端に蛍光タンパク質を融合させた形の発現コンストラクトを持つトランスジェニック系統を得た。さまざまな発生ステージにおける蛍光シグナルを観察したところ、各遺伝子の変異体の表現型と一致する発現・局在が確認された。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、昆虫の外骨格(クチクラ)形態を司ると考えられている多数のクチクラ構成タンパク質について、生体内での個々の機能を明らかにすることである。キイロショウジョウバエを材料として研究を進めている。平成23年度には、各遺伝子の機能の基礎的理解を得るために、ショウジョウバエ生体において個々の遺伝子の発現を阻害した場合に成虫のクチクラに生じる異常の解析を行った。具体的な実施状況は以下の通りである。RNAi系統の2種類の公開ライブラリー(国立遺伝学研究所とVienna Drosophila RNAi Centerに、独立したライブラリーが存在)から取り寄せた系統を用いて、計101遺伝子についてRNAiによる発現阻害実験を完了した。うち約3割の遺伝子についてクチクラの形態異常が確認された。そのうち約1/3の遺伝子については、2種類のRNAiライブラリーによる表現型が一致しなかった。これはRNAi特有のoff-target効果(目的の遺伝子のみならず、類似した配列を持つ他の遺伝子も同時に阻害される効果)等による非特異的影響と考えられた。この影響を排除するため、各遺伝子の機能欠損変異体を入手または作製してその表現型を調べることにした。(B)機能欠損変異体による解析クチクラタンパク質遺伝子の約3割について機能欠損変異体と考えられる系統(染色体の欠損やコード領域へのトランスポゾン挿入など)が存在する。これらを入手して表現型の解析を進めた結果、幼虫・蛹の体表を覆うクチクラの形態に異常を示すもの、成虫肢の関節のクチクラ形態に異常を示すものなど、クチクラ形態の顕著な異常が多く観察された。以上のように、ショウジョウバエ生体の外骨格(クチクラ)形態の制御に個々のクチクラ構成タンパク質が必須の役割を果たすことを示した。この一群のタンパク質についてこれまでほとんど分かっていなかった、生体内での機能を明らかにすることができた。前年度に実施したスクリーニングの結果、約三十のクチクラ構成タンパク質についてクチクラの形態の制御への関与が示唆された。今年度はそのうち、幼虫・蛹の体表を覆うクチクラの形態制御に重要な役割を果たすCG11142とCG2560に注目し、各タンパク質がクチクラ形態を制御する機構の解明を目指した。野生型の幼虫は蛹化時にクチクラを前後軸方向に収縮させる。CG11142の機能欠損変異体においてはこのクチクラ収縮がほとんど見られなかった。一方、CG2560の機能欠損変異体の幼虫および蛹は、野生型よりも前後軸方向に短縮した体型を示した。これらのクチクラ形態の差異を生じさせる構造的機構を探るために、走査型電子顕微鏡を用いて幼虫クチクラの微細構造を観察した。その結果、野生型の幼虫のクチクラの内部表面には高さ約8umの畝状構造が前後軸方向に沿って並んでいることを見出した。CG11142機能欠損変異体の幼虫においてはこの畝状構造の高さ、密度ともに低下していた。逆にCG2560機能欠損変異体の幼虫では、野生型と同程度の高さの畝状構造が、野生型よりも高い密度で観察された。各タンパク質の強制発現によってそれぞれの変異体の表現型がレスキューされることを確認した。これらの結果より、野生型幼虫のクチクラの畝状構造は、蛹化時に前後軸方向の収縮力を生じさせるバネのような働きをもつと推測される。二つのタンパク質はこの畝状構造の形成の制御を通じて幼虫の体型全体に影響を及ぼすと考えられる。以上のように本年度は、個々のクチクラ構成タンパク質が、クチクラの微細構造の制御を通じてクチクラのマクロな形態をつかさどる機構に迫ることができた。

本研究では、昆虫の外骨格(クチクラ)の形態を司ると考えられている多数のクチクラ構成タンパク質について、生体内での個々の機能を明らかにすることを目指した。キイロショウジョウバエを材料として研究を進めた。前年度(平成25年度)までにCG11142とCG2560が幼虫・蛹の体表を覆うクチクラの形態制御に重要な役割を果たすクチクラタンパク質を見出し、CG11142のノックアウト変異体の作製に成功した。今年度はこのノックアウト系統の表現型の詳細な解析を進めた。その結果、CG11142が蛹のクチクラの形態制御だけではなく、幼虫の後腸の正常な形態・機能の維持にも必要であることを見出した。CG11142ノックアウト系統では、孵化直後の幼虫の後腸が体外に突出し(脱腸)、100%の個体がこの時期に死に至った。CG11142タンパク質には2種類のスプライスバリアントが存在する。変異体個体において各バリアントを強制発現させるレスキュー実験によって、一方のバリアントが蛹のクチクラ形態の制御を担い、もう一方のバリアントが主に幼虫の後腸の形態・機能の維持に必要であることを見出した。また、CG11142, CG2560両タンパク質の生体内における発現・局在を正確に調べるために、各タンパク質のC末端に蛍光タンパク質を融合させた形の発現コンストラクトを持つトランスジェニック系統を得た。さまざまな発生ステージにおける蛍光シグナルを観察したところ、各遺伝子の変異体の表現型と一致する発現・局在が確認された。26年度が最終年度であるため、記入しない。ショウジョウバエRNAi系統の公開ライブラリーから入手可能な系統の大部分について発現阻害実験を完了した。RNAi特有のoff-target効果等による非特異的影響は、当初の計画における想定(先行研究にもとづいた想定)より大きかったが、機能欠損変異体の入手によりこの問題を乗り越えることができた。総じて、研究はおおむね順調に進展していると考えられる。特定の時期・部位のクチクラ形態の制御に関与する複数のクチクラ構成タンパク質を同定した上で、個々のタンパク質がクチクラの微細構造の制御を通じてクチクラのマクロな形態をつかさどる機構に迫ることができた。各タンパク質コード遺伝子の機能欠損変異体および強制発現系統を作成し、前者の表現型を後者がレスキューすることを確認した。今後の研究計画の前提となるこれらの結果が揃ったことから、研究はおおむね順調に進展していると考えられる。研究計画の通りに研究を進める。すなわち、これまでにクチクラ形態の顕著な異常が見出された変異体について、原因遺伝子の強制発現がクチクラ形態に及ぼす作用を解析する。変異体における形態異常が強制発現によってレスキューされるか確認する。続いて、GFP等の標識の付加によって、タンパク質産物の局在を解析する。まず、GFP等の標識の付加によって、各タンパク質産物の局在を解析する。各タンパク質のアミノ酸配列から特徴となるモチーフを探索し、それぞれのモチーフの機能を強制発現系によって解析する。
歯周病原性菌のシステインプロテアーゼを標的としたDNAワクチンの開発

歯周病原性菌Porphyromonas gingivalisのリジン特異的システインプロテアーゼ(KGP)は,プロテアーゼとしての機能とヘモグロビン結合タンパクとしての機能を併せ持ち,本菌の増殖および病原性発揮に重要な役割を果たしていると考えられる.本研究では,KGPのプロテアーゼドメインと,P.g.のもう一つの主要なプロテアーゼであるアルギニン特異的システインプロテアーゼ(RGP)のプロテアーゼドメインを標的とした2種類のDNAワクチン,pSecTag2A/kgpcedおよびpSecTag2B/rgpcdを作製し,これらのDNAワクチンの抗原性とP.g.感染に対する防御効果をマウスモデルを用いて比較検討した.BALB/cマウスにそれぞれのDNAワクチンを週1回連続4週筋肉内注射し,7日おきに採血して血清中の抗原特異抗体価をELISA法により調べた.その結果,KGP特異抗体価はDNAワクチン初回接種日より3週目でほぼプラトーに達したが,RGP特異抗体価は4週目でKGPのそれの70%の上昇しか示さなかった.このことから,kgpDNAワクチン(pSecTag2A/kgpcd)は,rgpDNAワクチン(pSecTag2B/rgpcd)よりも高い免疫原性を有することが示された.次に,kgpDNAワクチンによって誘導された抗KGPcD IgG抗体がP.g.とヒトヘモグロビンとの結合に及ぼす影響を調べたところ,同抗体による結合阻害と,それに伴うP.g.の増殖遅延が認められた.さらに,マウスへのP.g.感染実験において,kgpDNAワクチンによる明確な感染防御効果が得られた.以上のことから,KGPはP.g.の鉄獲得のみならず,病原性の発揮においても重要な役割を果たしており,感染防御における標的分子として有効であることが示された.歯周病原性菌Porphyromonas gingivalisのリジン特異的システインプロテアーゼ(KGP)は,プロテアーゼとしての機能とヘモグロビン結合タンパクとしての機能を併せ持ち,本菌の増殖および病原性発揮に重要な役割を果たしていると考えられる.本研究では,KGPのプロテアーゼドメインと,P.gingivalisのもう一つの主要なプロテアーゼであるアルギニン特異的システインプロテアーゼ(RGP)のプロテアーゼドメインを標的とした2種類のDNAワクチンを同時に作製し,これらのDNAワクチンの抗原性とP.gingivalis感染に対する防御効果をマウスモデルを用いて比較検討することを目的として,まず2種類のDNAワクチンpSecTag2A/kgpcdおよびpSecTag2B/rgpcdを構築した.In VitroにおいてこれらのDNAワクチンを哺乳動物細胞NIH-3T3に遺伝子導入したところ,それぞれの標的遺伝子に特異的なmRNAの発現がRT-PCR法によって確認された.次に,BALB/cマウス後肢にそれぞれのDNAワクチンを週1回連続4週筋肉内注射し,7日おきに採血して血清中の抗原特異抗体価をELISA法により調べた.その結果,KGP特異抗体価はDNAワクチン初回接種日より3週目でほぼプラトーに達したが,RGP特異抗体価は4週目でKGPのそれの70%の上昇しか示さなかった.このことから,kgpDNAワクチン(pSecTag2A/kgpcd)は、rgpDNAワクチン(pSecTag2B/rgpcd)よりも高い免疫原性を有し,P.gingivalis感染防御に有効である可能性が示唆された.歯周病原性菌Porphyromonas gingivalisのリジン特異的システインプロテアーゼ(KGP)は,プロテアーゼとしての機能とヘモグロビン結合タンパクとしての機能を併せ持ち,本菌の増殖および病原性発揮に重要な役割を果たしていると考えられる.本研究では,KGPのプロテアーゼドメインと,P.g.のもう一つの主要なプロテアーゼであるアルギニン特異的システインプロテアーゼ(RGP)のプロテアーゼドメインを標的とした2種類のDNAワクチン,pSecTag2A/kgpcedおよびpSecTag2B/rgpcdを作製し,これらのDNAワクチンの抗原性とP.g.感染に対する防御効果をマウスモデルを用いて比較検討した.BALB/cマウスにそれぞれのDNAワクチンを週1回連続4週筋肉内注射し,7日おきに採血して血清中の抗原特異抗体価をELISA法により調べた.その結果,KGP特異抗体価はDNAワクチン初回接種日より3週目でほぼプラトーに達したが,RGP特異抗体価は4週目でKGPのそれの70%の上昇しか示さなかった.このことから,kgpDNAワクチン(pSecTag2A/kgpcd)は,rgpDNAワクチン(pSecTag2B/rgpcd)よりも高い免疫原性を有することが示された.次に,kgpDNAワクチンによって誘導された抗KGPcD IgG抗体がP.g.とヒトヘモグロビンとの結合に及ぼす影響を調べたところ,同抗体による結合阻害と,それに伴うP.g.の増殖遅延が認められた.さらに,マウスへのP.g.感染実験において,kgpDNAワクチンによる明確な感染防御効果が得られた.以上のことから,KGPはP.g.の鉄獲得のみならず,病原性の発揮においても重要な役割を果たしており,感染防御における標的分子として有効であることが示された.
ソウルと東京の近代化過程における都市空間の再編

本研究はソウルと東京の近代移行の具体的な過程を調べ、2つの都市の共通点と差異点を研究し、西洋や他の非西洋都市の近代移行とは区別されるソウルと東京、両都市の近代移行における「固有の近代性(indigenous modernity)」を確かめることを目的とする。本年度はソウルと東京の都市施設の変化について研究を進行し、主に宮殿をはじめとして皇室施設を中心にソウルと東京を比較しようとした。まず、前年度に引き続き東京についての日本の研究を整理し、ソウルと東京に対する資料を調べた。日本では国立公文書館、国立国会図書館、東京都立中央図書館、東京大学図書館、宮内庁書陵部の図書寮と公文書館、韓国では韓国学中央研究院、ソウル大学奎章閣韓国学研究院、国家記録院、国立中央博物館、国立古宮博物館などに所蔵されているソウルと東京の近代移行に関する資料を確認し収集した。こういう資料を基にして、近代移行時期韓国皇室の建築財政と建築活動を確認し、日本の影響下でソウルの全体的な建築と都市状況の変化を考察した。韓国の伝統的な宮闕である昌徳宮が日本人技術者によって明治宮殿を模倣して近代的な様相を示し始める過程、韓国皇室の都市改造事業に通してソウルが近代的な都市構造で変化する過程などを明らかにした。また、韓国最初の近代的な国立病院である大韓医院を日本の東京医学校の建築様式、構造、機能などと比べて、韓国と日本の近代的な都市施設の成立過程を考察した。こういう研究の成果物として、皇室建築組織と宮闕の近代的な変化に関する論文2編が掲載されて、大韓医院と東京医学校に関する論文は掲載予定、ソウル都市構造の近代的な変化に関する論文は審査中である。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究はソウルと東京の近代移行の具体的な過程を調べ、二つの都市の共通点と差異点を研究し、西洋や他の非西洋都市の近代移行とは区別されるソウルと東京、両都市の近代移行における「固有の近代性(indigenous modernity)」を確かめることを目的とする。本年度は皇室と国家の土地所有の変化を通じて二つの都市の近代移行の過程を探ろうとした。まず、東京についての日本の研究を整理し、ソウルと東京に対する文献を調べた。国立公文書館、国立国会図書館、東京都立図書館、東京大学図書館など、特に宮内庁書陵部の図書寮と公文書館で都市変化に関する資料を確認した。ソウルと東京の都市空間の変化における最も重要な要素として、皇室の土地と建物の所有関係、新築、増改築などの様相を研究している。研究の成果として、皇室の土地と建物の変化を主導した宮内部の建築組織に対する学術論文が韓国建築歴史学会の学会誌に掲載された。宮内部は1894年から1910年まで韓国皇室の行政を担当した機関である。宮内部の建築組織が営繕司から内蔵院土木課に変化した過程と近代移行の意味を述べた。内蔵院土木課の日本人技術者は明治宮殿の和洋風建築との関連性も示唆している。また、韓国宮殿の変化に対する学術論文が大韓建築学会で審査中である。宮殿はソウルと東京の近代移行に於いて最も重要な影響を与えた皇室施設である。1907年と1910年の間に韓国の宮殿昌徳宮は大きく変化した。その過程における明治宮殿との関連性と差異点を述べた。全体的に研究計画に沿って進展している。ただし、文献量が多く資料整理に想定以上の時間を要している。このため都市の全体の土地所有の変化に対する研究の進行が遅れている。次年度の研究調査の展開を計画的に進める。当初研究計画と同じように次年度にはソウルと東京の都市施設の変化について研究を進行する。主に宮殿をはじめとして皇室施設を中心にソウルと東京を比較する。
ナトリウムイオンクラスタリング貯蔵を実現するための新規ナノスペースカーボンの創製

本年度は,前年度に引き続きナトリウムイオンクラスタリング貯蔵を実現するためのナノスペースカーボン電極の探索を行うとともに,ナノスペースカーボンにおけるアルカリイオン貯蔵メカニズムの解明を目指した。具体的には,規則性多孔質炭素(メソポーラスカーボン)をナノスペースカーボン電極のモデル試料として設定し,研究を行った。本研究で用いたメソポーラスカーボンは,イオン貯蔵が期待できるナノスペースとして「細孔直径が約6nmの規則配列したメソ孔」,「細孔直径が約4nmのメソ孔」,および「細孔直径が2nm以下のミクロ孔」を含む材料である。ここで,このメソポーラスカーボンのナノ構造制御については,不活性雰囲気下における加熱処理により行うことができる。そこで,本年度は様々な温度(9002300°C)で加熱処理したメソポーラスカーボンを作製し,メソポーラスカーボンのナノ構造とアルカリイオン(リチウムイオン,ナトリウムイオン)貯蔵特性の関係性について検討を行った。なお,このメソポーラスカーボンにおけるナノ構造の温度変化を解析する過程の一部で,昨年度開発した粉末X線回折を利用した構造評価法を利用している。作製したメソポーラスカーボンのナトリウムイオン貯蔵特性は,メソポーラスカーボンを作用極,金属ナトリウムを対極, 0.5M NaClO_4/PCを電解液とした二極式セルを用いて,定電流充放電測定により評価した。メソポーラスカーボンのリチウムイオン貯蔵特性,ナトリウムイオン貯蔵特性はどちらも処理温度に応じて変化し,ミクロ孔容積のもっとも大きな試料(1200°Cで処理した試料)が最も大きな貯蔵容量(初回サイクルの可逆容量:約140mAh/g)を示すことが明らかとなった。本年度当初はナノスペースカーボンにおけるイオン貯蔵メカニズムの解明を進める予定を立てていた。本年度は様々な種類のナノスペースカーボンについてイオン貯蔵特性の評価を行うことで,イオン貯蔵サイトについての現象論的な検討がある程度進められたが, X線回折やラマン散乱を用いた分光学的な解析は当初の予定ほど進展しなかった。このため3と評価した。(抄録なし)本年度は,ナトリウムイオンの高容量貯蔵が可能な新規電池電極活物質の探索を目的として,ナノ構造が明確に規定された規則性多孔質炭素材料(メソポーラスカーボン,単層カーボンナノチューブ,C60内包単層カーボンナノチューブ,膨張化黒鉛)の合成と電気化学測定を行った。規則性多孔質炭素材料を作用極,金属ナトリウムを対極,0.5M NaC104/PCを電解液とした二極式セルを構築し,定電流充放電測定によってナトリウムイオン貯蔵特性の評価を行ったところ,本年度の検討対象とした多孔質炭素材料の充放電曲線の形状は互いに類似しており,100150mAh/gの可逆容量を示すことを確認した。ここでこれらの充放電曲線の形状は,従来から知られているハードカーボン系の材料のものとは大きく異なるものであった。この違いについては次年度の研究で明らかにする予定である。更に次年度以降に予定しているX線回折実験によるナトリウム貯蔵サイトの解明に使用するため,規則性多孔質炭素材料のX線回折を利用した構造解析法の開発を行った。本年度は二次元六方晶状に細孔が規則配列したメソポーラス材料について注目し,回折パターンの理論的な導出を行った。さらに導出したXRDパターンの妥当性について検討するため,さまざまな種類のメソポーラス材料を実際に合成し,実測パターンと理論プロファイルとの比較を行った。本研究で導出した理論パターンは実測パターンの特徴を良く再現しており,ピークプロファイルの詳細な分析を行う事で細孔の配列周期や細孔サイズを精度よく見積もれることを確認した。さらにピーク強度比の解析を注意深く行う事で,細孔サイズの分布や細孔間の骨格密度に関する情報が得られることが明らかになった。本年度当初に計画した実験(多孔質ナノカーボンの合成,電気化学的な特性評価)を計画通りに進めることができたため。

本年度は様々な種類のナノスペースカーボンについてイオン貯蔵特性の評価を行うことで,イオン貯蔵サイトについての現象論的な検討がある程度進められたが, X線回折やラマン散乱を用いた分光学的な解析は当初の予定ほど進展しなかった。このため3と評価した。本年度の実施内容を継続して高容量なナトリウムイオン二次電池負極材料の実現をめざす。さらに,具体的なイオン貯蔵サイト、貯蔵メカニズムの解明を進めるため,X線回折やラマン散乱を用いた充放電過程その場観察実験を行う予定である。(抄録なし)
土粒子と間隙水の直接表現に基づく数値計算ツールの高度化

離散体モデルと流体解析の連成解析を用いて、地盤材料の直接計算のための数値計算ツールの高度化を行った。多数の複雑形状粒子を含む流体解析のための計算の枠組みを高度化し、飽和地盤中の間隙水の流れを表現した。また、これまでに提案されている経験式を用いて得られた結果の有効性を確認した。不飽和土に関する定量的な数値解析までには到達しなかったものの、地盤材料の直接計算の可能性を示した。本年度は,飽和状態の地盤材料を対象として,地盤内部の間隙水の透水挙動の再現や,液状化現象の再現解析に対する直接計算の可能性を確認した.透水シミュレーションでは,解析の中で地盤材料の粒径や間隙比を変化させて,既存の透水係数の推定式を用いて解析結果を検証した.まず,ダルシー則が精度よく成立することを確認した上で,粒子の粒径や間隙比を変化させて解析を行った.間隙比が非常に小さい状態については,解析精度に課題が残ったものの,透水係数の粒径や間隙比に依存する効果を精度よく表現できることを確認した.また,導水勾配を変化させて流速を増加させていくと,ダルシー則が成立しない領域に達するという実験的事実についても表現可能であることを確認した.これらの結果は,実験的には知られていたものの,シミュレーションで再現することは非常に難しい現象であり,粒子-流体連成解析に基づく直接計算の優位性を示す重要な研究成果である.今後,粒度分布等の影響についても詳細に検証することで,間隙水の透水挙動に対する新たな知見を提供することができると考えられる.液状化現象の再現については,2次元解析により,過剰間隙水圧の上昇に伴う有効応力の減少などの表現を試み,その傾向は概ね表現できているものの,動的な条件においては,計算精度が計算解像度に大きく依存していることが明らかとなった.動的な条件に必要とされる計算解像度の明確化が今後の重要な課題である.本年度は,計算プログラムの3次元化,不飽和土の挙動の再現,並列計算による計算効率の向上の3つを目的として取り組んだ.計算プログラムの3次元化については,昨年度までの2次元解析のプログラミングの経験をもとに,大きな問題なく終了している.3次元状態で土粒子と水の挙動を微視的なモデルで同時に解くという試み自体が新規性のあるものであり,その計算アルゴリズムの提示は,今後の関連する研究に対して有益な情報である.特に,3次元状態の境界埋め込み法に関する計算アルゴリズムは,地盤工学のみならず,計算工学の分野でも有益な情報と考えられる.不飽和土の表現については,水の表面張力の効果を導入する必要があるため,数値流体解析の分野で広く用いられている表面張力モデル(CFSモデル)を導入し,各種検証を実施した.検証の結果,水中の気泡の動きや壁面に付着する水滴の挙動を表現できることを確認した.その上で,不飽和状態の粒状体内部の水の挙動の再現に取り組んだ.3次元状態において,粒子間に水滴が付着した際のメニスカスの形状など,定性的な挙動については再現可能であることを確認したものの,地盤材料全体としての不飽和土の挙動の再現にまでは至っていない,そのため,定量的な評価による検証が今後の課題である.並列計算については,MPIによる並列計算用のプログラムを作成し,粒子-流体連成場における計算の効率化について検証した.並列計算を導入しない場合に比べて,若干の計算の効率化が確認されたが,並列数が多い場合の十分な効率化は未だ達成されていない.特に,粒子挙動の計算に関する動的負荷分散が大きな課題となっている.昨年度までに3次元化および並列化を進めた解析プログラムをベースとして,同的負荷分散を考慮して個別要素法の並列化計算を効率化し,そのプログラムを用いて不飽和土の挙動を再現することを試みた.本研究で採用している地盤材料の直接計算手法は,土粒子サイズよりも細かい解像度で流体の挙動を表現するため,その適切な解像度を知る必要がある.そのため,まず,粒子サイズに対して必要となる流体計算格子の解像度について検討を行った.この検証により,解析条件が明らかとなったが,同時に適切な精度で不飽和土の挙動を直接再現するためには,極めて高い計算機能力が必要であることが明らかとなった.特に不飽和土の挙動再現のためには手法上の問題である流体の体積変化が大きなネックとなることが確認された.そこで,3次元解析に関して,現象を再現するための適切な解析条件について検証を行い,情報のとりまとめを行った.その結果,土内部が飽和した条件で土粒子が空間に固定された条件であっても,粒子の直径に対して流体の計算格子のサイズは10分の1以下とする必要があることが確認された.つまり,3次元解析においては,1つの粒子に対して1000以上の流体格子を必要とすることを意味する.また,粒子が自由に運動し,なおかつ不飽和のように土粒子間の間隙の中に自由表面が存在するような場合は,さらに流体計算の解像度を向上させる必要があることが確認された.また,粒子表面に配置する相互作用を表現するための格子は,流体計算用の格子のサイズと同等である必要があることが確認された.

これらの情報は,現象を正確に表現するための解析条件を定める重要なものである.不飽和土の挙動を定量的に再現するというレベルには達しなかったものの,今後の研究に対して重要な情報を整理した.不飽和土の挙動再現では,計算コストが今まで以上に高くなることが判明したため,最終年度に予定していた並列計算による計算の効率化を前倒しで実施した.現段階では,十分な効率化までには至っていないため,不飽和土の挙動に対する定量的な検証に踏み込めていない.この点に関しては予定よりも若干遅れが見られるが,並列計算による計算の効率化を前倒しで実施しているため,研究全体の進展状況としてはおおむね順調と判断する.24年度が最終年度であるため、記入しない。まず,並列計算について,十分な効率化を確認し,その後,当初の予定通り,不飽和土内部の微視的な挙動の再現,および,締固めなどの地盤材料の特徴的な挙動を表現し,提案する解析手法の利点と欠点を整理した上で,その適用限界についても言及する.24年度が最終年度であるため、記入しない。
アミロイド分解酵素不活化により内在性幹細胞の神経再生効果は促進される

脳梗塞と比べ脳内出血時には、初期からの組織破壊と広範な脳浮腫が生じる。体循環からの骨髄由来細胞の脳損傷部位への動員も梗塞巣と出血巣では異なると予想される。今回、GFP遺伝子導入マウスの骨髄細胞を5FU処置マウスの末梢血に注入しキメラマウスを作成、collagenaseを線条体に定位的に注入し脳内出血を作製した。出血後day28まで脳切片中の骨髄由来細胞の出現と消退について観察した。出血後1-3日では血腫内に末梢血中のGFP(+)の白血球が観察された。免疫染色にて、血腫周辺にて一過性にvWF(+)の管腔形成に骨髄由来細胞は関与した。また、Iba-1(+)細胞の出現をday8から認めこれはday28まで続いた。GFAP、Neu-Nに対しては骨髄由来細胞は陰性であった。骨髄由来細胞が神経系細胞へ分化する可能性については議論が多いが、今回の実験系では組織学的レベルで神経系細胞への分化は確認できなかった。一方、培養細胞系を用いて、マウス骨髄間葉系幹細胞(bone marrow stromal cell:BMSC)中に存在するSca-1抗原陽性細胞における神経分化の可能性に関して共培養系を用い検討した。S-D rat、E-14胎児の線条体から得られた神経細胞を無血清培地で培養した。BMSCはGFPマウスより採取し、微小磁気ビーズを用いてSca-1 cell sortingを行い共培養した。また、生後9日のS-D ratの海馬切片培養とBMSCの共培養も行い、vivoに近い状況での変化も観察した。いずれの培養においても、無血清ではBMSCは死滅傾向にあったが、血清培地に変えると、Sca-1陽性細胞は陰性細胞に比べ生存率が高く、形態学的分化能も優れていた。Sca-1抗原は未分化の指標と考えられた。Aβはアルツハイマー病のみならず、神経外傷、加齢、虚血など、さまざまな神経損傷時に局所に発現することが知られている。Aβの蓄積は、さらなる神経細胞死をもたらす。損傷脳においては、従って、二次的な神経細胞死をもたらすだけでなく、損傷後新たに出現した内在性神経幹細胞をも標的として細胞死に至らしめる可能性が考えられる。この一つの根拠として、Aβ発現mutant miceにおいて、subventriclar zoneからのneuroprogenitor cellの増殖、分化が有意に抑制されることが報告された。本研究では、内在性幹細胞をターゲットとした薬剤投与により細胞の生存率を高める、というアプローチでなく、薬剤投与により再生に有害な蛋白を不活化し、本来有している幹細胞の再生能を十二分に引き出す。本研究の予備実験として、正常マウスより摘出した骨髄間質細胞の多分化能の選択性を高める目的で、Thy-1およびSca-1の表面抗原によりsortingされた幹細胞をレチノイン酸存在下で培養し、神経系細胞への分可能を調べた。さらに、同様の細胞をラット海馬スライス培養上で共培養し、分可能を調べた。正常マウスより摘出した骨髄間質細胞の多分化能の選択性を高める目的で、Thy-1およびSca-1の表面抗原によりsortingされた幹細胞をレチノイン酸存在下で培養し、神経系細胞への分可能を調べた。

Aβ投与による神経幹細胞・骨髄幹細胞培養への細胞死の機序を調べるため、神経幹細胞培養を通常のmicrosphere法によりC57BL/6マウスより作成し、poly-D-lysinコートディッシュ上無血清培地にて培養、分化誘導開始時点より、Aβ1-42 oligomer(2,5,10ug/ml)を投与、幹細胞→神経系細胞への分化過程での、細胞生存率、Neu-N,MAP2、010、GFAP/Vimentin等の抗体で分化比率などについて解析した。生体内での分化能を調べるために、GFP遺伝子導入マウスの骨髄細胞を5FU処置マウスの末梢血に注入しキメラマウスを作成、collagenaseを線条体に定位的に注入し脳内出血を作製した。出血後day28まで脳切片中の骨髄由来細胞の出現と消退について観察した。出血後1-3日では血腫内に末梢血中のGFP(+)の白血球が観察された。免疫染色にて、血腫周辺にて一過性にvWF(+)の管腔形成に骨髄由来細胞は関与した。また、Iba-1(+)細胞の出現をday8から認めこれはday28まで続いた。一方、GFAP、Neu-Nに対しては骨髄由来細胞は陰性であった。骨髄由来細胞が神経系細胞へ分化する可能性については議論が多いが、今回の実験系では組織学的レベルで神経系細胞への分化は確認できなかった。培養細胞系を用いて、マウス骨髄間葉系幹細胞(bone marrow stromal cell: BMSC)中に存在するSca-1抗原陽性細胞における神経分化の可能性に関して共培養系用い検討した。S-Drat、E-14胎児の線条体から得られた神経細胞を無血清培地で培養した。BMSCはGFPマウスより採取し、微小磁気ビーズを用いてSca-1 cell sortingを行い共培養した。また、生後9日のS-Dratの海馬切片培養とBMSCの共培養も行い、vivoに近い状況での変化も観察した。いずれの培養においても、無血清ではBMSCは死滅傾向にあったが、血清培地に変えると、Sca-1陽性細胞は陰性細胞に比べ生存率が高く、形態学的分化能も優れていた。Sca-1抗原は未分化の指標と考えられた。一方、脳梗塞と比べ脳内出血時には、初期からの組織破壊と広範な脳浮腫が生じる。体循環からの骨髄由来細胞の脳損傷部位への動員も梗塞巣と出血巣では異なると予想される。今回、GFP遺伝子導入マウスの骨髄細胞を5FU処置マウスの末梢血に注入しキメラマウスを作成、collagenaseを線条体に定位的に注入し脳内出血を作製した。GFAP、Neu-Nに対しては骨髄由来細胞は陰性であった。
水熱電気化学法による機能性複合酸化物薄膜の作製と評価

活性な溶媒あるいは反応剤である高温高圧の水溶液を用いて人工の無機化合物あるいはその集合体であるセラミックスの合成に応用した。特に本研究では金属基板上に複合酸化物の膜を合成するという形態を制御したセラミックスの合成を行った。即ち、溶液(流体)と基板や基材と反応を用いることによって必要な箇所に必要な組織を持たせてinsitu(その場)に作製することに成功した。TiあるいはTiAl金属板をCa溶液を含む水溶液中にいれてオートクレーブ中で処理するとCaTiO_3膜が数μmの厚さで生成した。特に、次世代の軽量耐熱材料として注目を浴びているTiAlは耐酸化性の欠如しているという欠点があるが、CaTiO_3のコーディングにより耐酸化性が向上することが分かった。また、BaTiO_3、PbTiO_3またはSrTiO_3をTi基板上に薄膜として合成することに成功した。BaNbO_3、LiNbO_3やBa_5Nb_4O_<15>の薄膜をNb基板上に、LiTaO_3をTa基板上に合成することにも成功した。また、BaTiO_3膜/SrTiO_3基板の合成に成功した。さらに、SrTiO_3基板上にBaTiO_3膜をエピタキシャル成長させることに成功した。これらの相の同定には薄膜用のXRD装置を用い、微構造の観察にはSEMを用いて行った。また、ラマン散乱によってPbTiO_3が生成していることを確認することができた。本研究は機能性複合酸化物の薄膜を作製する新しい方法である水熱電気化学法の確立を目ざしたものであり、以下の成果が得られている。1)金属チタンを100°C以上のBa(OH)_2溶液中で通電処理するチタン基板上にBaTiO_3の薄膜が生成する。2)膜厚はBa(OH)_2の濃度、処理温度、処理時間、通電量に応じて増大する。4)交流を用いると膜厚は直流より薄いが均一生は優れいてる。5)ガラスあるいは耐熱プラスチック基板上にスッパタしたTiからBaTiO_3膜を合成することが出来る。6)得られたBaTiO_3膜は立方晶で半導体的である。7)400°C以上の高温の水熱条件で正方晶のBaTiO_3の膜が作製できる。8)同様の条件でSrTiO_3基板上にBaTiO_3エピタキシャル膜を成長させることができる。即ち、溶液(流体)と基板や基材と反応を用いることによって必要な箇所に必要な組織を持たせてin situ(その場)に作製することに成功した。特に、次世代の軽量耐熱材耐酸化性が向上することが分かった。BaNbO_3、LiNbO_3やBa_5Nb_4O_<15>の薄膜のNb基板上に、LiTaO_3をTa基板上に合成することにも成功した。
大気圧プラズマを用いた全低温半導体プロセスの開発と応用

高性能Siデバイスの低温形成に必要な要素技術として、大気圧プラズマ化学気相堆積法による570°Cでのドーピング・エピタキシャル成長技術、および400°Cでの大気圧プラズマ酸化によるSiO_2形成技術を開発した。太陽電池や薄膜トランジスタ等の半導体デバイスにおいて重要な電気特性であるキャリア寿命および移動度等を評価することにより、本方法で低温・高速形成したSiおよびSiO_2膜が、デバイス応用可能な品質を有することを示した。大気圧プラズマを用いた低温・高濃度ドーピングSiエピ技術、および酸化・窒化技術を開発することにより、500600°C以下の全低温半導体デバイスプロセスを確立することを目的とする。大気圧プラズマCVDによるSiウェーハ上でのSi成長特性を調べた結果、成長温度Ts=470570°Cで無欠陥のSiエピ成長に成功した。成長速度は、従来900°C以上の熱CVD法で得られていた値と同等であること、エピ層の少数キャリア発生寿命は、単結晶Siウェーハよりも優れており、高性能半導体デバイス作製に適用できることが明らかになった。B_2H_6をp型ドーピングガスとして、エピ成長実験を行った結果、570°Cにおいて約10^<20>cm^<-3>の高濃度Bドーピングエピ成長に成功した。成長したエピ膜は、断面透過電子顕微鏡観察から無欠陥であること、ホール移動度のキャリア濃度依存性がバルクSi単結晶と同じであり、高品質であることを確認した。n^+およびp^+層の作製が可能な独立した2チャンバー大気圧プラズマプロセス装置を設計製作した。直径6インチの基板サイズに対応し、2チャンバー間の基板搬送によって連続プロセスが可能な装置とした。単結晶Siウェーハの大気圧プラズマ酸化実験を行った結果、150400°Cで614nm/minの高速酸化が実現された。また、界面準位密度は6×10^<10>eV^<-1>cm^<-2>程度であり、デバイス応用可能であることが分かった。精密分光計測により、Si成膜中の大気圧プラズマのガス温度を測定した。その結果、基板表面温度とガス温度の差は高々数10°Cであり、高温ほど差が小さいことが分かった。第一原理分子動力学計算結果から、高品質Siエピ成長機構において、プラズマガス温度による加熱効果は小さいのに対し、化学反応熱が表面第2層までに局在することが表面原子のマイグレーション促進に寄与している可能性が示唆された。大気圧プラズマを用いたin situドーピングSiエピ技術、および酸化・窒化技術を開発することにより、500600°C以下の全低温半導体デバイスプロセスを確立することを目的とする。新しいn型用ドーピング原子として無害で安価なNの可能性を検証するため、N_2を用いて570°CでのエピタキシャルSi成長実験を行った。その結果、10^<17>cm^<-3>までのn型ドーピングが可能であること、電子移動度のキャリア濃度依存性がバルクSi単結晶と同じであり、電気的特性が優れていることを確認した。赤外吸収分光分析、2次イオン質量分析、キャリア濃度の熱処理時間依存性から、ドナー準位の原因は窒素-酸素の複合体(NO_x)と考えられ、キャリア濃度制御には窒素および酸素の同時ドーピングが有効と考えられる。これらの結果および昨年度の結果から、基板温度570°C以下で表面を酸化膜パッシベーションしたpn接合ダイオードの形成が可能となった。本プロセスを実用化する際、p型ドーピングガスであるB_2H_6の熱分解温度がSiH_4に比べて低いため、多孔質カーボン電極内でB_2H_6がロスすることが問題となることが明らかとなった。低He流量の成膜条件下では、SiH_4の電極内でのロスも同様に問題となるため、多孔質カーボン電極の冷却が必要である。多孔質カーボンを均一に冷却する装置の開発のため、成膜中のガス流れ、および電極周辺の温度分布を、熱流体シミュレーションにより解析した。その結果、低He流量の場合(<25L/min)、SiH_4が電極内でロスすること、He流量が大きい場合(>75L/min)、ウエハ外周部の成膜量が減少することが示された。これらの計算結果は、He流量を変化させて形成したSi膜のウエハ面内膜厚分布の測定結果と良い一致を示しており、実用装置およびプロセスの開発上、非常に重要な知見が得られたと言える。これまでに、上記目的を実現する各要素技術を確立した。本技術をよりニーズの高いエピSi太陽電池製造技術として応用するためには、(001)以外の面方位のSi基板への成膜、現成膜速度0.4μm/minの更なる高速化等の技術開発が必要である。Siエピ成長において、(001)以外の面方位では(111)面の成長が最も困難であるため、本年度はSi(111)基板を用いたエピ成長条件を検討した。

その結果、(111)面での成長速度は(001)面の1/10であり、(001)面に比べて表面原子のマイグレーションを、より促進する必要があることが分かった。この場合においても、大気圧プラズマCVDは、熱CVDに比べて、Si表面ヘエネルギー供給し易いため、成長速度の低下は、熱CVD(1/25)に比べて低く抑えられている。プラズマへの単位体積あたりのエネルギー供給効率、およびSiH_4の利用効率を高めるためには、プラズマギャップを縮小することが効果的であり、エピSi太陽電池製造技術への応用上、重要と考えられる。そこで、ギャップを0.81.0mmから0.40.6mmに縮小する効果を調べた。その結果、同じ投入電力でSiH_4の分解効率を上昇可能であることが示された。他の効果として、ギャップ間の気体圧力の増加に伴って電極中央部のガス流量が減少し、膜厚の不均一性が発生することが分かった。ギャップ間のガス流れシミュレーションを行い、流量均一化が可能な狭ギャップ電極形状を設計した。これにより、均一性が高く、SiH_4分解効率の高い電極を開発した。
大規模画像に加わったインパルス性雑音を除去する雑音検出型雑音除去フィルタの研究

デジカメ等に使われるイメージセンサのセルの感度差により生じるインパルス性雑音を除去するフィルタとして、多方向スイッチングメジアンフィルタ(多方向SMF)の開発を行い、その有効性を論文にて報告した。現在、本手法の画質の改善を目的として、画像を分割し、分割画像に個別のしきい値を設定して処理する方法について研究をしている。多方向SMFは、少ない処理数を特長のひとつとしている。近年、4Kや8Kと呼ばれる画素数の多い画像(大規模画像)の処理が増えつつある。大規模画像は画素数が多いことから、画素数に比例して1枚当たりの処理数も増加する。多方向SMFは処理数が少ない特徴から、その改善型の手法(画像分割型多方向SMF)も、大規模画像の処理に向くと考えられ、大規模画像に対する実験を行い有効性を確認することを本研究の目的としている。一昨年度末(2015年2月)に、画像分割型多方向SMFを、画像電子学会に論文投稿し、2015年7月号の学会誌に掲載された。論文の実験においては、他手法との比較のため、試験用の標準画像を使い、本手法の有効性を確認した。大規模画像に対する実験は一昨年度末に行っており、その有効性に関する報告も一昨年度末(2015年2月)に行った。画像分割型多方向SMFは、従来の多方向SMFのと比較して画質の改善は得られるが、処理回数が大幅に増加する問題がある。そこで昨年度は、画像分割型多方向SMFと同等以上の画質で、処理回数の増加をできる限り抑えた手法について模索を行った。また、多方向SMFの高速な実装方法についても研究を行い、その成果を報告した。
メタボリックシンドロームへの生活習慣教育の効果の総合評価:メタアナリシス

メタボリックシンドローム(MetS)に対する生活習慣教育の効果の評価に際し、異なる診断基準間の比較のためにMetSシミュレータを開発し、情報の欠損値を算定し、メタアナリシス(MA)を実施した。収集された論文は少なかったが、利用可能なデータを用いた場合と欠損値を補完した場合の両群でのMetSからの離脱率と診断項目の平均値の差を、変量効果モデル等を用い単変量・多変量MAを実施したところ、生活習慣教育の効果が示唆された。本研究は、特に以下のa)、b)に焦点を当て、研究を遂行する。a)メタボリックシンドローム改善のために、生活習慣教育の効果を、個別研究として最もエビデンスの高いと考えられる無作為化比較試験を対象としたシステマティック・レビューとメタアナリシスにより統合した評価を行う。この際、メタボリックシンドロームの複合症候群という特徴を考慮して、メタボリックシンドロームの改善・非改善のほかに、個別の診断基準の統合値を多変量メタアナリシスにより総合的に評価する。b)運動療法のみの場合および治療薬の効果に関するメタアナリシスとの比較を行い、生活習慣教育の効果に関する総合的評価を行う。平成20年度は、文献レビューおよび多変量メタアナリシスなどの方法論に関する情報収集を行った。さらに生活習慣教育の効果についてメタアナリシスを行った。また、本研究のレビューを進めるにあたり、国際的な診断基準の相違と診断基準の情報の欠損があり、この相違がメタアナリシスを遂行する上で大きな問題となっていることがわかった。そこで、この問題に対処してメタアナリシスを遂行するめに、診断基準項目のデータが多変量正規分布に従うという仮定の下で、統計的に得られていない基準値の要約統計量と異なった診断基準での診断結果も含めた診断を行うメタボリックシミュレータを開発した。平成21年度は、文献レビューおよび多変量メタアナリシスなどの方法論に関する情報収集、および生活習慣教育の効果についての文献情報の収集をさらに進めた。その結果、生活習慣教育の高価に関するRCT研究の論文発表はまだ数が少なく、さらに検討を進めることが必要であることがわかった。また、前年度検討したメタボリックシミュレータについて、多重代入法を用いた欠損値の処理を行えるようにらなる改良を行い、診断基準項目のデータが多変量正規分布に従うという仮定の下で、統計的に得られていない基準値の要約統計量を算定し、メタアナリシスへの応用を試みた。a)メタボリックシンドローム改善のために、生活習慣教育の効果を、個別研究として最もエビデンスの高いと考えられる無作為化比較試験を対象としたシステマティックレビューとメタアナリシスにより統合した評価を行う。平成22年度は、文献レビューの結果、生活習慣教育の高価に関するRCT研究の論文発表はまだ数が少なく、さらに検討を進めることが必要であることがわかった。定義の相違への対処としてメタボリックシンドロームの定義の相違を相互に比較可能なメタボリックシミュレータを開発し、論文発表した。さらにメタボリックミュレータを実際のメタアナリシスのデータに適用し、この結果を利用した多変量メタアナリシスを行い、国際学会に発表した。
近位尿細管管腔側酸分泌におけるNBCn2の生理的・病態生理的意義

近位尿細管管腔側Na依存性酸塩基輸送能を評価するために、管腔惻を露出させたラットおよびヒトの単離近位尿細管で、重炭酸を含まないHEPES灌流液からNaを除去した際の細胞内pHの変化を測定した。Na/H交換輸送体(NHE)1阻害剤HOE642は管腔が閉じたマウス近位尿細管細胞内pH変化を90%抑制したが、管腔を露出させた近位尿細管の反応には影響を与えず、管腔側を露出させた測定方法(split open法)により管腔側酸塩基輸送の評価が可能であることが確認された。この方法により測定した近位尿細管管腔側酸塩基輸送はNHE阻害剤EIPAによりラットでは約50%抑制されたが、ヒトでは10%以下の抑制であった。一方、重炭酸輸送体阻害剤DIDSはラット、ヒトの管腔側酸塩基輸送を30-50%抑制した。EIPA、DIDSを同時添加するとラット、ヒトの管腔側酸塩基輸送は85、80%抑制された。また、ラット近位尿細管管腔側にNa-HCO3共輸送体NBCn2が発現していることが最近報告されたがその機能は明らかになっていない。そこで、NBCn2に対するsiRNAをラット単離尿細管に作用させるとラット近位尿細管管腔側の酸塩基輸送を50%抑制した。一方、Na-HCO3共輸送体NBCe1に対するsiRNAはこの管腔側酸塩基輸送に影響を及ぼさなかった。さらに、ラットおよびヒト腎皮質組織においてNBCn2に対する抗体により免疫染色を行ない、近位尿細管管腔側へのNBCn2の発現を確認した。以上から近位尿細管管腔側の酸塩基輸送にNBCn2が関与している可能性が示された。近位尿細管管腔側のNa依存性酸塩基輸送機構はNBCn2による可能性が示されたため。今後はIRBIT、MAP17等の調節因子が近位尿細管管腔側の酸塩基輸送にどのように関わっているか。どのような輸送様式により酸塩基輸送が行われているかを明らかにしてゆく。試薬使用量が予想より少額であったため。次年度の試薬、実験動物等の費用として使用する。
拡大言語を用いた分散形有限状態ス-パバイザ設計法の開発とネットワーク制御への応用

以下の結果が得られた。1.分離可能な大規模離散事象システムにおいて全体システムの可制御性と各サブシステムの可制御性との関係を明らかにした。集中制御と同じ制御性能が分散制御によっても得られるための必要十分条件を証明した.特に,各サブシステムに対するローカルな制御仕様を同時に満たすように全体の制御仕様が与えられる場合に,集中制御によって可能なときに各サブシステム対して独立に制御器を設計する分散制御でも可能となることを示した.さらに分散制御系の設計法を提案した.2.初期状態が目標状態にないときに,ライブロックを起こさずに有限回で目標状態に遷移するような制御系の構成法を提案した.ブロッキングが発生しないような設計法とブロッキングを許容する設計法の2種類を提案した.ブロッキングに関しての指標を2種類提案し,それらを改善するための手法を提案した.3.分散制御において困難な問題の一つに部分観測の問題がある.n-可観測という概念を導入することにより,部分観測のもとでの分散制御が可能となる必要十分条件を証明した.部分観測のもとでのネットワーク資源配分問題に対して得られた結果を適用した.4.有限状態ス-パバイザが存在するような制御仕様の部分言語を求める多項式オーダのアルゴリズムを開発した.特にその部分言語が最大可制御部分言語となるための十分条件を明らかにした.さらに,有限状態ス-パバイザの存在とブロッキングがないことがトレードオフになるような制御仕様があることを示した.以下の結果が得られた。集中制御と同じ制御性能が分散制御によっても得られるための必要十分条件を証明した.特に,各サブシステムに対するローカルな制御仕様を同時に満たすように全体の制御仕様が与えられる場合に,集中制御によって可能なときに各サブシステム対して独立に制御器を設計する分散制御でも可能となることを示した.さらに分散制御系の設計法を提案した.2.初期状態が目標状態にないときに,ライブロックを起こさずに有限回で目標状態に遷移するような制御系の構成法を提案した.ブロッキングが発生しないような設計法とブロッキングを許容する設計法の2種類を提案した.ブロッキングに関しての指標を2種類提案し,それらを改善するための手法を提案した.3.分散制御において困難な問題の一つに部分観測の問題がある.n-可観測という概念を導入することにより,部分観測のもとでの分散制御が可能となる必要十分条件を証明した.部分観測のもとでのネットワーク資源配分問題に対して得られた結果を適用した.4.有限状態ス-パバイザが存在するような制御仕様の部分言語を求める多項式オーダのアルゴリズムを開発した.特にその部分言語が最大可制御部分言語となるための十分条件を明らかにした.さらに,有限状態ス-パバイザの存在とブロッキングがないことがトレードオフになるような制御仕様があることを示した.