hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
三叉神経刺激に対する反応の臓器による差異に関する研究

侵害刺激を家兎の三叉神経に加えると,血圧の変動が生じる.まず,どのような刺激の際に昇圧反応あるいは降圧反応が生じるか明らかにするとともに,その際の自律神経活動の変動を確認した.眼窩下神経を5Hzで刺激すると降圧反応が,25HZで刺激すると昇圧反応がみられた.前者の際には腎交感神経活動(RSNA)の減少,後者の際にはRSNAの増加が認められ,三叉神経刺激による循環応答は交感神経を遠心路とした体性交感神経反射であることが示唆された.ついで,これらの反応に影響を与える因子を検討した.動脈圧受容体反射は降圧反応を増強し,昇圧反応を抑制した.プロポフォールは昇圧反応を,フェンタニルは降圧反応を抑制し,イソフルランは濃度依存的に両反応を抑制した.また,フェントラミンも両反応を抑制した.このことより,三叉神経刺激によって生じる昇圧反応と降圧反応においては,延髄における刺激伝達の経路が異なることが示唆された.さらに降圧反応が生じている際の総頸動脈(CA),腎動脈(RA),大腿動脈(FA)の血流量の変化を検討するとともに,各動脈血流量に対するフェンタニルの影響を観察した.オトガイ神経刺激を加え平均動脈圧を低下させた状態での血流量の変化をみると,RA, FA, CAの順で変化が大きく,CA, FAでは変化に有意差はなかった.以上の結果より,三叉神経刺激により生じる血流量の減少は,CAとFAでは明らかではなく,一方,RAでは顕著であり,部位により交感神経活動の減少の程度や血流の自己調節能に違いがあると考えられた.フェンタニルの投与を行うと,三叉神経刺激による血圧低下が小さくなったが,血管による反応性の違いはフェンタニルにより影響をうけなかった.侵害刺激を家兎の三叉神経に加えると,血圧の変動が生じる.まず,どのような刺激の際に昇圧反応あるいは降圧反応が生じるか明らかにするとともに,その際の自律神経活動の変動を確認した.眼窩下神経を5Hzで刺激すると降圧反応が,25HZで刺激すると昇圧反応がみられた.前者の際には腎交感神経活動(RSNA)の減少,後者の際にはRSNAの増加が認められ,三叉神経刺激による循環応答は交感神経を遠心路とした体性交感神経反射であることが示唆された.ついで,これらの反応に影響を与える因子を検討した.動脈圧受容体反射は降圧反応を増強し,昇圧反応を抑制した.プロポフォールは昇圧反応を,フェンタニルは降圧反応を抑制し,イソフルランは濃度依存的に両反応を抑制した.また,フェントラミンも両反応を抑制した.このことより,三叉神経刺激によって生じる昇圧反応と降圧反応においては,延髄における刺激伝達の経路が異なることが示唆された.さらに降圧反応が生じている際の総頸動脈(CA),腎動脈(RA),大腿動脈(FA)の血流量の変化を検討するとともに,各動脈血流量に対するフェンタニルの影響を観察した.オトガイ神経刺激を加え平均動脈圧を低下させた状態での血流量の変化をみると,RA, FA, CAの順で変化が大きく,CA, FAでは変化に有意差はなかった.以上の結果より,三叉神経刺激により生じる血流量の減少は,CAとFAでは明らかではなく,一方,RAでは顕著であり,部位により交感神経活動の減少の程度や血流の自己調節能に違いがあると考えられた.フェンタニルの投与を行うと,三叉神経刺激による血圧低下が小さくなったが,血管による反応性の違いはフェンタニルにより影響をうけなかった.比較的低頻度の電気刺激を家兎の三叉神経に加えると,交感神経活動の減少により平均動脈圧の低下が生じるが,その際の血液量の低下が部位あるいは臓器によって異なるかどうかについては検討されていない.そこで今回,三叉神経刺激によって血圧の低下を惹起させた際に,総頸動脈と大腿動脈の血流量の変化に差があるかどうかを検討した.実験には体重約3.5kgの日本白色種雄性家兎を用いた.ウレタン、α-クロラロース、ガラミンを投与し,気管切開した後,酵素・空気(吸入酸素濃度30%)による人工呼吸下にて実験を行った.オトガイ神経に電気刺激を加え血圧を低下させ,その際の血流量の変化を総頸動脈と大腿動脈にて検討した.オトガイ神経電気刺激は電気刺激装置ならびにアイソレータを用い白金製双曲電極にて行い,強度5V,頻度5Hz,持続時間0.5msの矩形波で10sの刺激を加えた.血流量の測定は,それぞれの動脈に直接プローベを装着し,電磁血流計で行った.大腿動脈にカニュレーションし,動脈圧を測定した.平均動脈圧は,三叉神経電気刺激により対照値の77.1%に低下した.総頸動脈血流量は,刺激により対照値の80.5%に低下した.一方大腿動脈血流量は刺激により対照値の56.2%に低下し,総頸動脈血流量の低下に比し,より低下が大きい傾向があった.以上の結果より,三叉神経刺激により生じる循環抑制の影響は,臓器によって異なる可能性があることが,血流量の測定によって示唆され,部位により血流の自己調節能の違いが存在すると考えられた.低頻度の電気刺激を家兎の三叉神経に加えると,交感神経活動の減少により平均動脈圧の低下が生じるが,臓器によってその際の血流量の減少の程度が異なる可能性がある.そこで.本年度は総頸動脈(CA),腎動脈(RA),大腿動脈(FA)の血流量の変化を検討した.

実験には体重約2.5kgの日本白色種雄性家兎を用いた.ウレタン,α-クロラロース,ガラミンを投与し,気管切開した後,酸素・空気(吸入酸素濃度30%)による人工呼吸下にて実験を行った.オトガイ神経に電気刺激を加え血圧を低下させ,その際の血流量の変化をCA, RA, FAで検討した.オトガイ神経電気刺激は電気刺激装置ならびにアイソレータを用い白金製双極電極にて行い,強度5Vから25V,頻度5Hz,持続時間0.5msの矩形波で10sの刺激を加えた.血流量の測定は,それぞれの動脈に直接ブローベを装着し,パルスドップラ血流計で行った.動脈圧は大腿動脈にカニュレーションし測定した.血流量は2動脈ずつ比較した.CAとRAとの検討では,平均動脈圧は三叉神経電気刺激により対照値の66.4%に低下し,CA血流量は刺激により対照値の70.2%,RA血流量は64.2%に低下した.CAとFAとの比較では,平均動脈圧は三叉神経電気刺激により対照値の75.7%に低下し,CA血流量は刺激により対照値の81.7%,FA血流量は75.6%に低下した.RAとFAとの比較では,平均動脈圧は三叉神経電気刺激により対照値の51.2%に低下し,RA血流量は刺激により対照値の56.1%,FA血流量は48.2%に低下した.以上の結果より,三叉神経刺激により生じる血流量の減少は,FA, RA, CAの順に大きい傾向があることが示され,部位により交感神経活動の減少の程度や血流の自己調節能に違いがあると考えられた.低頻度の電気刺激を家兎の三叉神経に加えると,交感神経活動の減少により平均動脈圧の低下が生じるが,臓器によってその際の血流量の減少の程度が異なる可能性がある.そこで.本年度は総頸動脈(CA),腎動脈(RA),大腿動脈(FA)の血流量の変化を検討するとともに,三叉神経による平均動脈圧の低下を抑制するといわれているフェンタニルの影響を観察した.実験には体重約2.5-3.5kgの日本白色種雄性家兎を用いた.ウレタン,α-クロラロース,ガラミンを投与し,気管切開した後,酸素・空気(吸入酸素濃度30%)による人工呼吸下にて実験を行った.オトガイ神経に電気刺激を加え血圧を低下させ,その際の血流量の変化をCA,RA,FAで検討した.オトガイ神経電気刺激は電気刺激装置ならびにアイソレータを用い白金製双極電極にて行い,強度5Vと25V,頻度5Hz,持続時間0.5msの矩形波で10sの刺激を加えた.血流量の測定は,それぞれの動脈に直接プローべを装着し,パルスドップラー血流計で行った.動脈圧は大腿動脈にカニュレーションし測定した.フェンタニルの影響を観察する際には,フェンタニルを0.7mlずつ耳介静脈より投与した.三叉神経刺激を加え平均動脈圧を低下させた状態での血流量の変化をみると,RA,FA,CAの順で変化が大きく,CA,FAでは変化に有意差はなかった.以上の結果より,三叉神経刺激により生じる血流量の減少は,CA次いでFAで小さく,部位により交感神経活動の減少の程度や血流の自己調節能に違いがあると考えられた.フェンタニルの投与を行うと,投与量の増大とともに,三叉神経刺激による血圧低下が小さくなったが,血管による反応性の違いはフェンタニルにより影響をうけなかった.
ラット骨基質由来59-KDaシアロタンパクの組換え体作製

ラット下顎よりリン酸を含まないシアロタンパクとして精製した59-kDaBSPは、そのcDNAのクローニングにより決定された塩基配列から、肝細胞で合成されインスリン受容体のチロシンキナーゼ阻害因子であるpp63と同一の蛋白であることが判明した。そこで、本年度は、本蛋白質の遺伝子組換え体を作成するために、59-kDaBSPをコードするcDNAを動物細胞発現ベクターに組み込み、動物細胞にて本蛋白質を発現させた。まず、動物細胞発現ベクターであるpCNADIに、59-kDaBSPをコードするcDNAをT4DNA ligaseを用いて組み込み、そのベクターを」大腸菌(JM109)を用いて増殖させた。そこで、組み込まれた発現ベクターをアルカリ法にて抽出し、様々な制限酵素を用いて組み込まれたcDNAの方向性を確認した。正しい方向性をもった発現ベクターを、チャイニーズハムスター卵巣由来細胞であるCHO細胞に遺伝子導入し、2日間培養した。その結果、培養液中に、初代培養肝細胞が分泌される59-kDaBSP(pp63)と同程度の59kDaBSPを酵素抗体法(ELISA)により検出した。尚、動物細胞発現ベクターであるpMAM-neoに関しては、そのマルチクローニング部位に存在する制限酵素認識部位の貧困さのために、組み込まれたcDNAの方向性の確認が困難であり遺伝子導入に至っていない。組換え体の分子量及び、燐酸化については現在検討中である。
ホヤ胚発生を支配する転写制御ネットワーク

ホヤはコンパクトなゲノムを持ち、胚の構造も単純であるため、ゲノムワイドかつ細胞単位のネットワークの研究が比較的行いやすい。また、ホヤはオタマジャクシ型の幼生をつくるなど、脊索動物に共通の基本的な体制を持っており、ホヤの発生の理解は脊索動物の起源の理解に直接つながる期待がある。昨年度に得た転写因子10個についてクロマチン免疫沈降法によるin vivoでの転写因子の結合プロファイルを解析した。これまでの遺伝子機能解析からは予測されない多くの結合が見つかった。そのうちの一部の結合は実際に機能的であることを実験的に確認した。また、これらの結合が過去の遺伝子機能解析から見いだすことができなかった理由のひとつは、その結合による遺伝子調節がきわめて少数の細胞においてのみ起こるためであった。たとえば、Twist-like1遺伝子は3つの系譜の間充織細胞で発現するが、このうちのひとつの系統でのみ転写調節因子ZicLが結合し、その転写を調節する。また、昨年度に引き続き、母性因子による胚性の調節遺伝子制御についても実験をすすめた。母性因子が胚性の遺伝子発現を制御する転写調節のロジックを明らかにするため、母性因子の網羅的ノックダウンと胚性遺伝子のシス制御の解析を同時に進めている。さらに研究を進め、遺伝子ネットワークを総合的に明らかにし、進化のメカニズムを考察していく予定であったが、本研究は別の科学研究費補助金の採用を受け、1ヶ月あまりの研究の後に廃止し、本研究で得られたデータを引き継いだ。ホヤは脊索動物でありながら、コンパクトなゲノムを持っている。また、胚の構造も単純であるため、ゲノムワイドかつ細胞単位のネットワークの研究が比較的行いやすいという特長がある。また、ホヤはオタマジャクシ型の幼生をつくるなど、脊索動物に基本的な体制を持っており、ホヤの発生の理解は脊索動物の起源の理解に直接つながる期待がある。本研究ではホヤの胚発生における遺伝子調節ネットワークの全貌を明らかにするため、以下の実験を行った。1、ホヤ神経系後部における遺伝子調節ネットワークを明らかにするため、ホヤ神経系後部で発現する調節遺伝子について網羅的にその発現パターンを細胞の単位で記載した。そのデータをもとに網羅的ノックダウンを行い、調節遺伝子間のお互いの調節の関係を明らかにし、ネットワークの再構成を行った。その結果、ホヤの脳の後部領域においてはFGF8/17/18によるシグナルが脳の領域化に必要であることを突き止めた。2、初期胚で発現する転写因子10個についてクロマチン免疫沈降法によって、in vivoでの結合領域をゲノムワイドに明らかにした。シス調節領域のレベルでの完全なネットワークの理解を行うため、データの解析中である。3、母性因子による胚性の調節遺伝子の発現制御について、網羅的に調べるため、およそ100個の母性に発現する調節遺伝子について過剰発現などをおこなった。いくつかの遺伝子について、もっとも初期に発現する胚性の調節遺伝子の調節を行っている可能性が示唆されたので、精査中である。
ウィルスによる遺伝子導入法を用いた線維芽細胞増殖因子の神経分化への役割の解析

線維芽細胞増殖因子(以下FGF)の神経分化に対するin vivoでの役割を解明するため、FGFシグナルを増強、あるいは停止させるウイルスを以下のようにして作成した。ベータガラクトシダーゼの遺伝子LacZを組み込んだspleen necrosis virus(Mikawa et al,1991)を用い、IRESを介してマーカーの上流に、(1)FGF1、(2)FGF受容体タイプ1、(3)FGF受容体タイプ1のチロシンキナーゼを取り除いた変異型、を組み込んだ各種のプラスミドを作製し、トランスフェクション後、それぞれのウイルス産生細胞のクローニングを行った。ウイルスを感染させた細胞で、二重免疫染色法にてベータガラクトシダーゼおよび目的遺伝子の両方が発現し、ウエスターンブロットにて、タンパク量で内因性の50倍以上で発現していることを確認した。コントロールにはLacZを組み込んだだけのウイルスを用いた。各ウイルスを別々に、ニワトリ胚2日目の神経管内に微量注入し、視蓋の神経幹細胞に感染させ、FGFシグナルを変化させることで、胚7日目までの発生経過にどんな影響が及ぶかを検討した。FGFシグナルを増強するウイルス(1)および(2)が感染したコロニーにおいて、細胞分裂数には変化がなかったが、細胞の脳表への移動(migration)が抑制され、神経分化した細胞が激減していた。FGFシグナルを停止させるウイルス(3)が感染した細胞は、細胞分裂が抑制され、小さなコロニーが脳室側底部に形成されていた。ウイルスによる外来遺伝子導入法を用い、in vivoにおける細胞系譜を解析した本研究により、FGFシグナルはニワトリ胚の視蓋においては、神経分化を抑制する役割を果たしていることが判明した。ベータガラクトシダーゼの遺伝子LacZを組み込んだspleen necrosis virus(Mikawa et al,1991)を用い、internal ribosome entry sequence(IRES)を介してマーカーの上流に、(1)FGF1、(2)FGF受容体タイプ1、(3)FGF受容体タイプ1のチロシンキナーゼを取り除いた変異型を組み込んだ各種のプラスミドを作製し、トランスフェクション後、それぞれのウイルス産生細胞のクローニングを行った。D17細胞にウイルスを感染させ、二重免疫染色法にて(1)のウイルスが感染した細胞ではFGF1およびベータガラクトシダーゼの両方の発現が、(2)と(3)のウイルスが感染した細胞ではFGF受容体タイプ1およびベータガラクトシダーゼの両方の発現がおこっていることを確認した。ウエスターンブロットにて、(2)と(3)のウイルスの感染した細胞からFGF受容体タイプ1がタンパク量で内因性の50倍以上で発現し、(2)の野生型に比べ(3)の変異型ではチロシンキナーゼの分だけ、分子量が少なくなっていることも確認した。上記の作製したウイルスを別々に、ニワトリ胎児(胎生2日目)の神経管内に微量注入し、視蓋の神経幹細胞に感染させ、FGFシグナルを変化させることで、胎生7日目までの発生経過にどんな影響が及ぶかを調べた。予備実験の結果であるが、ウイルス(1)およびウイルス(2)で感染したコロニーでは、細胞の脳表へ移動(migration)が抑制され、細胞が強く集合しあたかもcompactionを起こしているような形態を示した。(3)のウイルスで感染した細胞は、細胞分裂が抑制され、細胞数が少なく小さなコロニーを形成した。線維芽細胞増殖因子(以下FGF)の神経分化に対するin vivoでの役割を解明するため、ウイルスにてニワトリ胚の神経管の幹細胞に外来遺伝子を導入し、細胞系譜の手法による解析を行った。FGFシグナルを増強、あるいは停止させるウイルスを以下のようにして作成した。

マーカーとしてベータガラクトシダーゼ遺伝子LacZを組み込んだspleen necrosis virusを(1)コントロール・ウイルスとして用い、LacZの上流にinternal ribosome entry sequenceを介して、(2)FGF1、(3)FGF受容体タイプ1、(4)FGF受容体タイプ1のチロシンキナーゼを取り除いた変異型を追加して組み込み、計4種類のウイルスを作製した。各ウイルスを別々に、ニワトリ胎児(胎生2日目)の神経管内に微量注入し、視蓋の神経幹細胞に感染させ、FGFシグナルを変化させることで、胎生7日目までの発生経過にどんな影響が皮ぶかを検討した。それぞれのウイルスに感染した神経幹細胞から形成された細胞群落(コロニー)の形態およびコロニーでの細胞総数をX-gal染色後のパラフィン連続切片で解析した。神経分化は、神経分化マーカーであるHu蛋白を用いて凍結切片の免疫染色にて解析した。その結果、FGFシグナルを増強するウイルス(2)および(3)が感染したコロニーにおいて、細胞分裂数には変化がなかったが、細胞の脳表への移動(migration)が抑制され、神経分化した細胞が激減していた。FGFシグナルを停止させるウイルス(4)が感染した細胞は、細胞分裂が抑制され、小さなコロニーが脳室側底部に形成されていた。本研究により、FGFシグナルはニワトリ胚の視蓋においては、in vitro研究の知見と異なり、神経分化を抑制する役割を果たしていることが示された。
ヘテロポリ酸触媒による過酸化水素水を用いる実用的エポキシ化反応の研究

申請者は30%過酸化水素水を用いるオレフィンのエポシキ化を検討した結果、触媒量のタングステン酸ナトリウム、4級アンモニウム硫酸水素塩からなる系にα-アミノホスホン酸を添加することにより飛躍的に反応性が向上することを見い出した。この触媒系は過酸化水素水を用いるエポキシ化反応において、現在知られている触媒のうちで最高の活性を示すことを明らかにした。この反応は既存のエポキシ化反応では必須であった、環境および人体に有害な塩素化合物をまったく使用しない。さらに一切の有機溶媒は不要であり、反応後有機相を分離して蒸留するだけで対応するエポキシドを高収率で得ることができる。反応後の水相は、4級アンモニウム硫酸水素塩と30%過酸化水素水を加えることでそのまま再使用することができる。反応性の低い末端オレフィンの場合でも、100gの1-ドデセンから蒸留による単離収率87.2%で対応するエポキシドを得ることができる。1モルのオレフィンをエポキシ化するのに必要なコストは350円以下であり、実験室で広く用いられているm-CPBAによるエポキシ化の100分の1程度である。単純オレフィンのエポキシ化では、1置換から4置換オレフィンまでほぼ定量的に反応が進行する。分子内にエステルやケトンなどの官能基が存在しても90%以上の収率で対応するエポキシドを得ることができる。アリルアルコールは特に反応性が高く、室温以下でほぼ定量的にオレフィン部位だけが酸化される。本反応は安全性が高く、操作が簡便であり、コストが安く、環境に対する適応性が高いきわめて実用的な反応である。
含カルコゲンπ共役系のトポロジー制御による新規有機半導体の開発

ヒュッケル則における8π電子系反芳香族化合物の代表であるシクロオクタテトラエン(COT)は、実際には非平面tub型構造をとるため環状共役せず非芳香族として振舞う。しかし、COTに平面構造を強制すると、反芳香族性を発現することが最近見い出され、平面構造のCOT誘導体には多いに興味が持たれている。これまでに我々は中央に平面性COT骨格を有するシラシクロペンタジチオフェン二量体1を合成し、その平面性COT骨格により大きな反芳香族性が誘起され、それに伴い,HOMO-LUMOギャップが著しく減少するということを明らかにしてきた。本年度はチオフェンのβ位を硫黄で架橋したジチエノチオフェン二量体についてOSi/SiO_2基板上に有機薄膜を真空蒸着により形成させ、金をソース、ドレイン電極とするトップコンタクト型の素子を作製し、半導体特性を検討した。その結果、OTS処理を施した場合に、p型のFET特性を示し、電子移動度μ=4.5×10^<-3>cm^2/Vs、I_<on>/I_<off>=10^5、閾電圧は-25Vという値を示す有機半導体であることを明らかにした。またテトラエチル体についても同様にトップコンタクト型素子を作製しFET特性を測定し、電子移動度μ=1.9×10^<-4>cm^2/Vs、I_<on>/I_<off>=50のp型半導体として振舞うことを明らかにした。これまでに我々は中央に平面性COT骨格を有するシラシクロペンタジチオフェン二量体1を合成し、その平面性COT骨格に由来する性質について明らかにしてきた。本年度はチオフェンのβ位をジメチルシリル基の代わりに硫黄およびスルホニルで架橋したジチエノチオフェン二量体2および3を合成し、1より中央のCOT骨格の平面性が高い化合物であるということを結晶構造解析で確かめた。さらにこの高い平面性を反映して、この中で特に2が最も常磁性環電流が大きく、またHOMO-LUMOギャップが狭いことを1H NMRおよび吸収スペクトルにより確認し、COT環の平面性と反芳香族性の相関について初めて実験により系統に明らかにすることに成功した。さらに予備的に、1の電界効果トランジスター素子を作成したところ、1が10の-3乗程度の移動度を示すp型の有機半導体として振舞うことを確認した。
胎児発育遅延と母胎間ネットワークの解明

新生児の発育は、出産後の環境に規定されるだけではなく、むしろ出産前の母体内環境に大きく左右される。我々は、母体環境は胎盤を介する胎児との物質交換などの生理的相互作用によって構築されることが予想される事から、妊娠という現象とその病態異常を考察する場合、「母体」→「母胎」という概念への転換が必要であると考えている。そこで我々は、申請者らが世界で初めて開発した『妊娠高血圧モデルマウス』を用いて、平成19年度は以下のことを明らかにした。(1)母胎環境が病的状態での胎児の発育妊娠中毒症病態の発症・進展時に焦点を当て、発症前の胎生13日と発症後の胎生16日、および病態進展時の胎生19日目の胎盤に関して、生体の発生分化と病態形成に重要な生理活性物質関連遺伝子や薬物応答遺伝子に関する発現パターンを検証した。その結果、グルコース代謝系遺伝子群の発現変化が観察され、恒常性維持の異変が示唆された。一方、薬物応答遺伝子系には大きな変化は無かった。(2)胎児発育遅延を生じる受容体シグナル系の同定hRN-TgマウスとAPJ-KOマウスを戻し交配して作製したAPJ-/-/hRN-Tgマウスを用いて、♂APJ-/-/hRN-Tgマウスを交配し、♀APJ-/-/hAG-Tgマウスにおける胎児(APJ-/-)の発育を検定した。その結果、両者間では大きな差異は観察されなかった。本年度(平成18年3月31日)の研究実施計画妊娠高血圧マウスでは,母体における妊娠後期の高血圧に加え,胎盤構造の異常,求心性心肥大、たんぱく尿などが観察されている.胎児に関しては,顕著な子宮内胎児発育遅延(IUGR)と高い周産期死亡率、また産児に関しては心不全およびチアノーゼ様症状が観察されている(未発表).また,周産期死亡を回避できた個体に関しても,生後3ヶ月ほどで血管破裂による死亡などその後の罹患率が高いことが判明している(未発表).「妊娠高血圧マウス」(FASEB J.18,388-390,2004;Science274,995-998,1996)と新規7回膜貫通型受容体APJ受容体ノックアウトマウス(J.Biol.Chem.279,26274-26279,2004)を最大限活用し,平成17年度は下記の研究計画を実施した.(1)母胎環境が病的状態での胎児の発育妊娠高血圧マウス母体の胎児は,17日目を堺にIUGRが発生することが観察される(未発表).17日目以降のIUGRを伴う胎児の病理解析を行い野生型と比較した結果,肺と脳に相違点がある可能性が示された.(2)胎児発育遅延を生じる受容体シグナル系の同定妊娠高血圧マウスを発症する♀マウスは,ヒトアンジオテンシノーゲン(hAG)遺伝子が導入(Tg)されている.この妊娠高血圧マウスとAPJ受容体遺伝子ノックアウト(APJ-KO)マウスを戻し交配し,APJ-/-/hAG-Tgマウスを作製した。妊娠高血圧は,♂ヒトレニン遺伝子導入(hRN-Tg)マウスとの交配で♀hAG-Tgに発症するので,♀APJ-/-/hAG-Tgマウスと♂hRN-Tgマウスとの交配で,母体側APJシグナルのIUGRへの効果を検討した.その結果,APJ受容体の機能は,新生児重量に関しては最小限であることが判明した.妊娠高血圧マウスでは、母体における妊娠後期の高血圧に加え、胎盤構造の異常、求心性心肥大、たんぱく尿などが観察されている。胎児に関しては、顕著な子宮内胎児発育遅延(IUGR)と高い周産期死亡率、また産児に関しては心不全およびチアノーゼ様症状が観察されている(未発表)。さらに、周産期死亡を回避できた個体でも、生後3ヶ月ほどで血管破裂による脂肪などその後の罹患率が高いことが判明してている(未発表)。「妊娠高血圧マウス」(FASEB J.18,388-390,2004;Science 274,995-998,1996)と新規7回膜貫通型受容体APJ受容体ノックアウトマウス(J.Biol.Chem.279,26274-26279,2004)を最大限活用し、平成18年度は下記の研究計画を実施した。(1)母胎環境が病的状態での胎児の発育妊娠中毒症病態の発症・進展時に焦点を当て、発症前胎生16日と発症後の胎生17日、および病態進展時の胎生19日目の胎盤に関しで生体の発生分化と病態形成に重要な生埋活性物質関連遺伝子や薬物応答遺伝子を広く網羅した遺伝子チップを用いてゲノムワイドな発現解析を行った。(2)胎児発育遅延を生じる受容休シグナル系の同定妊娠高血圧マウスとAPJ受容体遺伝子ノックアウト(ARJ-KO)マウスを戻し交配して作製した♀APJ-/-/hAG-Tgマウうと=♂hRN-Tgマウスとの交配で作製した産児を解析したところ、母体側APJシグナルのIUGRへの効果は、新生児重量に関しては最小限であることが判明した。蘇生率や発達率も特に大きな変化はなく、APJ以外のシゲチルボ重要であることが示唆された。

新生児の発育は、出産後の環境に規定されるだけではなく、むしろ出産前の母体内環境に大きく左右される。我々は、母体環境は胎盤を介する胎児との物質交換などの生理的相互作用によって構築されることが予想される事から、妊娠という現象とその病態異常を考察する場合、「母体」→「母胎」という概念への転換が必要であると考えている。そこで我々は、申請者らが世界で初めて開発した『妊娠高血圧モデルマウス』を用いて、平成19年度は以下のことを明らかにした。(1)母胎環境が病的状態での胎児の発育妊娠中毒症病態の発症・進展時に焦点を当て、発症前の胎生13日と発症後の胎生16日、および病態進展時の胎生19日目の胎盤に関して、生体の発生分化と病態形成に重要な生理活性物質関連遺伝子や薬物応答遺伝子に関する発現パターンを検証した。その結果、グルコース代謝系遺伝子群の発現変化が観察され、恒常性維持の異変が示唆された。一方、薬物応答遺伝子系には大きな変化は無かった。(2)胎児発育遅延を生じる受容体シグナル系の同定hRN-TgマウスとAPJ-KOマウスを戻し交配して作製したAPJ-/-/hRN-Tgマウスを用いて、♂APJ-/-/hRN-Tgマウスを交配し、♀APJ-/-/hAG-Tgマウスにおける胎児(APJ-/-)の発育を検定した。その結果、両者間では大きな差異は観察されなかった。
次世代宇宙論研究・将来観測計画に向けた超新星に至る進化・爆発機構の解明

天体物理学上の大きな未解明問題である超新星に至る親星進化や爆発機構を解明することを目的とし、超新星の電波、可視からガンマ線にいたる多波長における理論、観測研究を推進した。様々なタイプの超新星に対して、親星進化や爆発機構について新たな知見が得られるとともに、新しい観測手法や理論解析手法の提案を行った。超新星の宇宙論研究へのさらなる応用手法を開拓するとともに、ダスト形成など銀河進化へのフィードバック効果の基礎を構築した。重力崩壊型超新星についても多次元輻射輸送研究を進めた(Rapoport, Sim, Maeda et al., ApJ, 759, 38)。観測的性質に視線方向依存性が現れる。これは今後大規模なサーベイデータと比較する基礎となる。多波長研究として、超新星電波放射理論研究を行った(Maeda, 2012, ApJ, 758, 81; Maeda, 2013, ApJ, 762, 14; Maeda, 2013, ApJ, 762, L24)。超新星親星・爆発前の質量放出・爆発の性質を突き止める手法を提案した。逆コンプトン過程を考慮することで高エネルギー電子加速機構に迫る可能性を示し、ALMA望遠鏡によるToO観測が採択された。すばる望遠鏡での観測も順調に進展している。本年度はその初期成果を投稿中である(Maeda et al., submitted)。最終年度:Ia型超新星の標準親星モデルである白色矮星ー恒星の連星系において超新星放出物質が伴星と衝突する効果をマックスプランク研究所の研究者と共同で調べた(Liu et al. 2013)。輻射計算により、これが多様性の一因になりえることを明らかにした(MAeda et al.,執筆中)。観測研究として、(特異な)Ia型超新星の後期スペクトル中に酸素の輝線を発見した(Taubenberger et al. 2013)。これは、親星と爆発過程について重要な示唆を与える。すばる望遠鏡データの解析を進めつつ、新たに採択された観測を行っている。また、上記進化理論から予想される濃い星周物質中で発生したと考えられるIa型超新星の観測研究を行った(Leloudas et al.,投稿中)。宇宙遠方(赤方偏移1.4)で発生した非常に明るい超新星が、Ia型超新星が重力レンズで増光された可能性が大きいことを提案した(Quimby et al. 2013)。重い星の超新星爆発についても様々な結果が得られた。すばる望遠鏡による観測にもとづく論文が採択され、超新星ダスト形成過程をこれまでにない詳細まで突き止めた(Maeda et al. 2013)。環境と超新星の性質の関係の観測研究を行った(Kuncarayakti et al. 2013ab)。非常に明るい超新星の理論、観測研究を展開した(Moriya et al. 2013ab; Takaki etal. 2013)。研究期間全体:Ia型超新星の理論、観測研究が非常に発展した。新しく理論予想を提出しつつ観測研究も順調に進み、上記の酸素輝線の発見など非常に重要な観測結果が得られた。さまざまな波長における理論研究が進展し、ALMA、Chandra、VLAなどでの観測提案が採択されている。以上を持ち、当初の提案以上に研究が進展したといえる。観測データ解析を進めるとともに、理論研究においては輻射輸送計算手法の開発を進めた。観測データ解析は現在も進行中である。今年度はすばる望遠鏡観測が3夜採択されたが、天候が悪く新たな観測データは得られなかった。輻射輸送計算において非常に大きな進展が見られた。これまで簡単化していた物理過程を詳細に取り入れ、約100万の原子遷移をとりいれながら物質と輻射の相互作用をあつかい輻射輸送を多次元で任意の形状・速度場を持つ物質上で解く計算コードを開発した。これは、世界的に見てももっとも最高峰の輻射輸送シミュレーション手法であるといえる。これ以外にも、以下のような成果を上げた。(1)Ia型超新星の色に注目し、より高精度の距離測定手法を提案した(Maeda et al. 2011; Cartier et al. 2011)。(2)近年話題となっている非常に明るい超新星について、その明るさの源を観測的に特定する手法を提案した(Moriya & Maeda投稿中)。(3)超新星におけるダスト形成の理論研究および観測的制限をつけた(Fallest et al. 2011; Nozawa et al. 2011; Tanaka et al. 2012)。(4)Ia型超新星の外層の組成に炭素が含まれることを発見し、爆発機構への新たな制限をつけた(Folatelli et al. 2012)。(5)それまで重い星の爆発の残骸と考えられていた超新星

残骸のX線による組成特定を行い、これがIa型超新星を起源とすることを明らかにした(Yamaguchi et al. 2012)。(6)最新の多次元爆発モデルに基づき、爆発の際に生成される放射性元素からのガンマ線放射の理論予測を提出し、これが次世代X-ガンマ線望遠鏡Astro-Hで検出可能であることを示した(Maeda et al.投稿中)。Ia型超新星の多次元爆発モデルに基づいた輻射輸送計算が順調に進展している。特に今年度は高エネルギー(硬X線ー軟γ線)放射の研究成果を発表し、これが2015年打ち上げ予定のAstro-Hにより検出が可能であることを明らかにした。これはIa型超新星からの放射性崩壊高エネルギー放射の世界発の直接検出につながることが期待され、Ia型超新星の爆発機構・元素合成の解明およびその宇宙論への応用の基礎の強化につながると期待される。重力崩壊型超新星においても(可視)多次元輻射輸送研究の初期成果を発表できた。これらの理論研究と相補的な、可視ー近赤外域における観測研究も順調に進展している。すばる望遠鏡に引き続き採択され実際に観測データが得られている。その一部の解析結果を現在投稿中である。また、多波長研究の試みとして、電波域での理論研究を開始し、基本的な理論計算手法を確立することができた。これにより、超新星の親星や爆発の性質に制限をつける新たな手法を提案することができた。これにより、ALMA望遠鏡の観測提案が採択されるなど、当初の予想を大きく上回る発展を見せた。以上、輻射理論研究・(可視ー近赤外)観測研究が順調に進展しその成果の査読雑誌での発表が続いているのに加え、電波からγ線にわたる超新星からの放射の研究が大きく進展した。これは、当初の計画以上の進展といえる。Ia型超新星の距離指標としての精度を高める方法を考案・提案することは本研究の大きな目標の一つであるが、超新星の色に着目しそのばらつきを補正することでより高精度の距離測定を行う可能性を提案した(Maeda et al. 2011; Cartier et al. 2011)。また、Ia型超新星外層部の組成を新たに導くことで爆発理論への新しい制限を得たが(Folatelli et al. 2012)、これはやはりその光度(したがって距離)の見積もりに応用できる可能性がある。このように、大きな目標のひとつであるIa型超新星宇宙論への応用手法をすでにいくつか提案できたことは初年度としては予想以上の成果である。今後は、これらの新しい観測的関係・知見をどのように爆発の物理過程に結び付け、さらに新しい方法を提案することが大きな目標となる。この点で、今年度に新しい多次元輻射輸送計算コードを開発・完成できたことは非常に重要である。この計算コードは超新星の光度曲線・スペクトル計算において世界最高峰のものであり、これをもって2012年度以降さまざまな理論予測を提出し、これまでに発見した観測的知見・今後増加する観測データの解釈を行うことができる。すでにいくつかの理論シミュレーションを開始している。また、さまざまな波長域での超新星の性質の包括的研究も本課題の目標の一つである。
現代中国農村における集市貿易の実態と変容に関する地理学研究

本年度は昨年度に引き続き、中国関係の図書・資料を豊富に所蔵する図書館・研究機関で近現代の中国の集市貿易に関する記事と様々な地図資料、統計資料の収集につとめた。また広東省で墟市のデータベースを作成し、墟市ごとに立地、規模、出店数、墟期、参加者数、主要商品等の属性を入力した。そして異なる地域において、集市貿易と集市(墟市、街市、場市、集市)の実態とその変容について比較分析した。さらに経済政策の揺れによる集市貿易の変化を、中華人民共和国建国から経済の改革開放政策実施後まで詳細な資料分析にもとづいた解明を試みた。研究の成果は以下のようにまとめることができる。1.建国後の集市貿易は、左右に揺れる経済政策のため度々評価が180度変わり閉鎖を繰り返した。しかし大躍進や文化大革命の時期でも日常生活の必要から厳しく取締まられても数多くの集市が交易活動を続けた。2.経済の改革開放政策の実施後、集市貿易は全面的に再開され、市場経済を農村に浸透させ商品の取引を活発化することで経済発展を牽引する役割を期待された。人々が現金収入を得る最も手っ取り早い方法であるため、集市の数は1980年の1997年には約8万7千と倍以上に増加している。3.集市貿易の有様は都市と農村で、また経済発展水準の違い、社会や文化の違いなどにより地域により大きな違いがある。一般的な傾向としては定期市から毎日市・常設市へ、市場も街路沿いや広場の露店から建物内の店舗へ、また高層化しつつある。4.集市貿易は多数の人々が参集するため、単に商品の売買の場であるだけでなく、明清時代同様、様々な機能が集積する中心地としての役割が大きく、娯楽施設などの建設も進められている。本年度は、現代中国の集市貿易に関する資料の収集とそのデータベース化を行った。国立国会図書館、東洋文庫、中国研究所、東大東洋文化研究所、京都大学文学研究科、京大人文科学研究所、神戸市外国語大学、東北大学理学研究科など国内で中国関係の図書・資料を豊富に所蔵している図書館・研究機関で、中国の清代・民国代の地方志と新修地方志叢書として1980年代より新たに編纂が進行している地方志に掲載される集市に関する記事を収集した。また中華民国や日本軍が作成した大縮尺の地形図の収集にも努めた。そして中国南部の広西壮族自治区と広東省の主要な市場(墟市)を掲載した『広西墟鎮手冊』と『広東墟集』をもとにアルバイトに依頼して集市のデータベースを作成した。データベースには集市毎の名称、所在地、起源、規模、設備、集期、商人数、参加者数、民族、主要言語、主要商品、交通条件等の属性を入力した。それと『全国主要集市名冊』『中国集市大観』等や清代・民国代の資料を用いて、時期別の集市分布図や小城鎮分布図など収集資料の地図化も行い、集市貿易の実態と変容について空間的また時間的に比較分析した。この結果、経済の改革開放政策が本格化した1980年代後半でも、中国の広い農村地域ではなお集市貿易は定期市として開催されることが明らかとなった。広西や広東では、集市が清代・民国代の立地や分布あるいは集期を踏襲している傾向が大都市から離れた地方で強くみられた。しかし多くの集市は規模のうえで市場集落から小城鎮に発展し、定期市の開催だけでなく常設店舗や郷鎮工業、様々な公共施設も立地して、農村の近代化を進める経済的・社会的中心地となっている。都市近郊では常設市化している事例が増えるが、江蘇・浙江とは異なり多くはなお定期的に開催されることが明らかにされた。

次年度はさらに長江中下流地域での資料を収集して、マクロな地域間の比較研究を進めていく。研究では、中国関係の図書・資料を豊富に所蔵する図書館・研究機関で近現代の中国の集市貿易に関する記事と様々な地図資料、統計資料の収集につとめた。また広西壮族自治区と広東省で墟市のデータベースを作成し、墟市ごとに立地、規模、出店数、墟期、参加者数、主要商品等の属性を入力した。そして異なる地域において、集市貿易と集市(墟市、街市、場市、集市)の実態とその変容について、資料を地図化して比較分析した。さらに中華人民共和国建国から経済の改革開放政策実施後までの経済政策の揺れによる集市貿易の変化を、詳細な資料分析にもとづいて年表を作成し解明を試みた。研究の成果は以下のようにまとめることができる。1.建国後の集市貿易は、左右に揺れる経済政策のため度々評価が180度変わり閉鎖と再開を繰り返した。しかし大躍進や文化大革命の時期でも日常生活の必要から、厳しく取締られても数多くの集市が交易活動を続けた。2.経済の改革開放政策の実施後、集市貿易は全面的に再開され、市場経済を農村に浸透させ商品の引取を活発化することで経済発展を牽引する役割を期待された。人々が現金収入を得る最も手っ取り早い方法であるため、集市の数は1980年の約4万から1997年には約8万7千と倍以上に増加している。3.集市貿易の有り様は都市と農村で、また経済発展水準の違い、社会や文化の違いなどにより地域に大きな違いがある。一般的な傾向としては定期市から毎日市・常設市へ、市場も街路沿いや広場の露店から建物内の店舗へ、また高層化しつつある。4.集市貿易は多数の人々が参集するため、単に商品の売買の場であるだけでなく、明清時代同様、様々な機能が集積する中心地としての役割が大きく、娯楽施設などの建設も進められている。
非天然型膜構造を持つ有機溶媒耐性型の新規菌体触媒の開発

本研究では、微生物の細胞表層に非天然分子を導入する新しい技術を開発し、菌体表層に有機溶媒耐性などの様々な機能を付与することを目指す。ビオチンーストレプトアビジン相互作用を利用して、酵母の細胞表層に非タンパク質性の機能性分子を導入する技術の開発に成功した。また、非天然分子を修飾可能な酵素を探索し、細胞表層改変できる可能性を示した。今後、これら非天然分子を導入した新規菌体触媒の機能評価を行っていく。本研究では、培地に非天然分子を添加して微生物とともに培養するだけで微生物の表層にその機能性分子を導入する技術を開発し、その技術を用いて有機溶媒耐性などの新たな機能を付与した微生物を創製して安定かつ高効率のバイオプロダクションプロセスの構築を目指す。微生物表層に非天然分子を導入し、既往の遺伝子工学的手法でのみでは困難であった有機溶媒耐性などをその微生物に付与する。この安定化された機能性微生物を用いて有機溶媒耐性を持っWhole Cell Biocatalyst(菌体触媒)を調製し、バイオディーゼル及び、ファインケミカルなどの高付加価値を持っ有用物質の低コスト・高収率なバイオプロダクションプロセスの構築、生きた酵母にアルコール耐性を付与し、一度の発酵で高濃度のエタノールが得られる低コスト・高収率なバイオマスからのエタノール生産プロセスの構築、の2点を目的とする。本研究開発では、細胞表層のタンパク質に機能性分子を導入することが重要となる。そのため、タンパク質に部位特異的に小分子を修飾する酵素の探索を行った。その中でも乳酸菌の1種であるL.prantrum由来の酵素、SortaseWを用いると、末端にアミンを持っ化合物をタンパク質へ部位特異的に修飾することができることを見出した。(学会発表済み)また、細胞の表層に非天然分子を修飾する技術として、ビオチンーアビジン相互作用に着目した。こちらはビオチンを表層に提示させることで、あとから培地に修飾ストレプトアビジンを加えることで非天然分子を修飾できる。本研究課題では細胞の表層にビオチンを提示させる技術の開発に成功し、今後非天然分子の提示へと拡張していく。(特許出願準備中)本年度は非天然分子を修飾する酵素の探索及びその改変を行った。バシルス属、コリネバクテリウム属などの微生物から酵素遺伝子を探索し、それぞれを大腸菌発現系を用いて発現、精製した。それらの酵素に対して、予想されたタグ配列を付加したEGFPをモデルタンパク質とし、酵素活性を評価した。すると、その中でも乳酸菌由来のタンパク質修飾酵素が、アミノ酸5つからなる基質配列を認識して第1級アミンを持つ化合物を認識して修飾することができることを見出した。この酵素は従来の酵素に比べて酵素活性はほぼ同等であり、また基質特異性が広範囲にわたることが判明した。続いてこの酵素の活性向上、基質特異性の改変を目指してタンパク質の合理的設計に基づく部位特異的ランダム変異を導入した。活性中心に着目し、活性中心部位の数アミノ酸を集中してランダムに変異させるランダムプラスミドライブラリを構築した。このライブラリからいくつかピックアップして変異体酵素を発現させたところ、発現が難しいことが分かった。そこで、発現と酵素活性を合わせてスクリーニングできるように、このライブラリを大腸菌に形質転換し、各コロニーを基質と混合し、ウエスタンブロッティングを行うことで新規酵素をスクリーニングした。これにより、基質特異性の異なる酵素をいくつか得ることに成功した。この酵素の遺伝子配列より、活性中心部位の変異は酵素の基質特異性改変に有用であることが示された。今後は、これら酵素の基質特異性の改変、活性の向上をはかるとともに、この酵素を用いて非天然型膜構造を持つ微生物の作製を行っていく。昨年度に引き続き、非天然分子を修飾する酵素の探索及び改変を行った。酵素の基質特異性を改変するように作製したランダムライブラリを用いて酵素の探索を行った。基質特異性は改変させることに成功したが、いずれも酵素の活性が低下してしまい、酵素の活性を向上させるのは困難であった。そこで、特異的かつ非常に強固な相互作用を持つ分子ペアを用いて非天然分子を提示させることにした。ビオチン-ストレプトアビジンは非常に強固な相互作用を持つことが知られている。そこで、ビオチンを提示した酵母の作製を行った。表層提示のためのアンカータンパク質としてFlo1を用い、ビオチンを特異的に付加する大腸菌由来のビオチン化配列を付加したFlo1を酵母に発現させた。その際、大腸菌由来のビオチンリガーゼを同時に発現させることで、ビオチン化されたFlo1が表層に提示されるようにした。ウエスタンブロッティングより、Flo1の発現及びビオチン化が確認され、酵母の表層にビオチンを提示することに成功した。また、そのビオチンに対してFITCで蛍光標識されたストレプトアビジンが結合し、細胞表層に蛍光を有することが確認できた。同様に酵母由来のビオチン化配列、酵母由来のビオチンリガーゼを用いて検討を行ったが、こちらは酵母菌体内での発現は確認できたものの、ビオチン化は見られ無かった。これより、大腸菌由来のビオチン化

配列、ビオチンリガーゼが適切であることが分かった。以上より、ビオチン-ストレプトアビジン相互作用を介して酵母表層に非天然分子を提示することに成功した。また、ストレプトアビジンの機能化をはかることで、今後様々な非天然分子を提示できることが可能となる。更には、酵素活性を向上させることで、非天然分子を結合した膜構造を有することが可能になると考えられる。
不確かな伝送遅延時間を持つサンプル値結合非線形システムの同期パターン制御

本研究では,不確かな時変伝送遅延時間を持つサンプル値結合非線形システムの同期パターン制御のための理論構築を目的に,3つの差婦テーマの下で研究を遂行している.本年度は,3つのサブテーマのうちa)サンプル値遅延結合ネットワークシステムの同期問題b)不確かな時変むだ時間サンプル値非線形システムの安定解析法,について主に検討を行った.特に,次の新たな結果を得た.まず二つの同一ダイナミクスをもつカオス系を同期サンプリングの下でサンプル値結合したシステムに対し,サンプリングタイムと同期条件の間の関係を検討し,サブシステムの強準受動性と収束的性質を保証するDemidovich条件の下で,同期条件としてサンプリングタイムと結合強度との間の関係式を導出した.この条件式は,遅延結合の際の結合強度とむだ時間に関する同期条件と同様の条件式として導出された.こレらの結果は,一部を国内会議で発表済みであり,その後の結果を現在,国際会議へ投稿している.また,実システムでの通信経路の一時的な断絶などを考慮するため,時変ネットワーク構造下での同期問題についても検討を行った.特に,非連結なグラフ構造を切り替えることにより,ネットワーク全体の完全同期が発生するための条件について検討した.ハイブリッドシステムの安定論を拡張し,同期問題と融合させることにより,ネットワーク完全同期のための十分条件と,それぞれの非連結グラフ構造での必要な滞留時間を導出し,得られた条件を数値例題で検証した.この結果については,国内会議で発表を行った.さらに,不確かな時変むだ時間サンプル値非線形システムの安定解析法について,近似線形化可能なクラスの非線形システムについて拡張した結果を学術雑誌に発表した.本年度は,研究実施計画に基づき,予定していた主要課題をほぼ解決して進んでいる.今年度は,結合を同期サンプリングによるサンプル値結合として検討を行ったが,各サブシステムの出力を非同期サンプリングにより実装した場合に対しても,1年目の結果と結びつけることで,拡張できることがわかっており,今後の遂行に特に問題は生じない.また,同期・非同期サンプリングのそれぞれの場合について,次年度検討する同期パターンについても,現在の方針通りで進められる見通しがついていることから,おおむね順調に進展していると判断している.これまでの研究経緯から,従来の計画通りに研究を遂行することを予定している.2019年度は,本研究課題の最終年度であり,2017年度,2018年度の2年間に得た知見をもとに,サブテーマc)「不確かな伝送遅延結合を持つサンプル値結合非線形システムの同期パターン制御」に取り組む.本サブテーマで検討すべき課題は,さきの2年間で実施した二つのサブテーマの結果を融合することにより解決できる見通しであり,結果として,不確かな伝送遅延時間を持ち,同期・非同期サンプリングによるサンプル値結合により実現される非線形サンプル値結合ネットワークにおいて生じる同期の条件と,発生する同期パターン制御に対する理論を構築する.また,可能であれば,サンプル値結合について,これまでと異なるタイプのサンプル値結合について,遅延を含めずに結合のタイプの違いで生じる同期パターンの差異について解析を行うことを検討している.このことにより,実装されうる2タイプのサンプル値結合について,タイプの違いにより生じる同期パターンへの影響について明らかにすることができる.さらにこれらと並行して,サブテーマb)で得られた安定条件を用いて,移動ロボットの同期制御実験への実装を行い,本研究課題の実用的側面としての適用例を示し,本研究課題を通して得られた成果の実用性を検証する.最後に,3年間を通じて,3つのサブテーマに基づき行った研究の結果をまとめ,成果の発表を行い,本研究課題のまとめとする.本研究では,不確かな時変伝送遅延時間を持つサンプル値結合非線形システムの同期パターン制御のための理論構築を目的に,3つのサブテーマの下で研究を遂行している.本年度は,3つのサブテーマのうちa)サンプル値遅延結合ネットワークシステムの同期問題b)不確かな時変むだ時間サンプル値非線形システムの安定解析法,について次の成果を得た.a)サンプル値遅延結合ネットワークシステムの同期問題これまでの連続時間遅延結合ネットワークシステムにおける同期条件および同期パターンの推定方法に関する結果をサンプル値結合に拡張することを検討し,数値シミュレーションによる検討および離散時間モデルを用いた同期条件の拡張について検討した.システムに対する条件を付加することで,サンプル値システムへの拡張が可能となることが分かった.また,サンプル値システムとして扱う際の問題点の抽出を行った.また,従来の連続時間遅延結合ネットワークシステムの同期問題について,外乱等の影響を考慮した実用同期条件を導出した.この結果は,非同期サンプリングの際の解析にも適用可能と考えられる.b)不確かな時変むだ時間サンプル値非線形システムの安定解析法これまでに既存の非周期サンプル値システムに対する安定解析法を用いて,不確かな時変むだ時間サンプル値線形システムに対する安定解析法を開発したが,その考え方を拡張して非線形システムに対する安定性判別条件を導出した.得られた判定条件を用いて,非線形システムへの適用例を数値シミュレーションにより妥当性を検討した.以上に示した研究成果は,一部年度内に発表を行ったが,未発表部分については次年度発表を行う予定である.本年度は,研究実施計画に基づいて,予定の研究項目をほぼ終えている.サブテーマa)では回路実験を予定していたが,数値シミュレーションにより十分に評価が可能であるとして,理論研究を先に進めることを優先した.そのため,当初2018年度に予定していた実用安定性の概念の導入による実用同期の観点からの同期条件や同期パターンの解析を連続時間結合システムに対して行い,非同期サンプリングシステムの同期解析へ拡張するための準備を進めた.また,サブテーマb)は当初次年度第1四半期までを予定していた内容を既に終えている.

また,同期パターンとネットワーク構造の関係に関するこれまでの研究成果の実システムへの応用可能性について,検討を行うことができた.したがって,全体として本研究の達成度は,おおむね順調に進展していると評価できる.本研究では,不確かな時変伝送遅延時間を持つサンプル値結合非線形システムの同期パターン制御のための理論構築を目的に,3つの差婦テーマの下で研究を遂行している.本年度は,3つのサブテーマのうちa)サンプル値遅延結合ネットワークシステムの同期問題b)不確かな時変むだ時間サンプル値非線形システムの安定解析法,について主に検討を行った.特に,次の新たな結果を得た.まず二つの同一ダイナミクスをもつカオス系を同期サンプリングの下でサンプル値結合したシステムに対し,サンプリングタイムと同期条件の間の関係を検討し,サブシステムの強準受動性と収束的性質を保証するDemidovich条件の下で,同期条件としてサンプリングタイムと結合強度との間の関係式を導出した.この条件式は,遅延結合の際の結合強度とむだ時間に関する同期条件と同様の条件式として導出された.こレらの結果は,一部を国内会議で発表済みであり,その後の結果を現在,国際会議へ投稿している.また,実システムでの通信経路の一時的な断絶などを考慮するため,時変ネットワーク構造下での同期問題についても検討を行った.特に,非連結なグラフ構造を切り替えることにより,ネットワーク全体の完全同期が発生するための条件について検討した.ハイブリッドシステムの安定論を拡張し,同期問題と融合させることにより,ネットワーク完全同期のための十分条件と,それぞれの非連結グラフ構造での必要な滞留時間を導出し,得られた条件を数値例題で検証した.この結果については,国内会議で発表を行った.さらに,不確かな時変むだ時間サンプル値非線形システムの安定解析法について,近似線形化可能なクラスの非線形システムについて拡張した結果を学術雑誌に発表した.本年度は,研究実施計画に基づき,予定していた主要課題をほぼ解決して進んでいる.今年度は,結合を同期サンプリングによるサンプル値結合として検討を行ったが,各サブシステムの出力を非同期サンプリングにより実装した場合に対しても,1年目の結果と結びつけることで,拡張できることがわかっており,今後の遂行に特に問題は生じない.また,同期・非同期サンプリングのそれぞれの場合について,次年度検討する同期パターンについても,現在の方針通りで進められる見通しがついていることから,おおむね順調に進展していると判断している.