hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
シトルリン化タンパク質の網羅的解析と発癌における機能解析

本研究では、PADI4のシトルリン化基質をプロテオミクス解析により網羅的に探索し、150以上のタンパク質をシトルリン化基質として同定した。その多くがRNA結合タンパク質であり、シトルリン化によりタンパク質間の複合体形成が阻害される事が示された。Padi4ノックアウトマウスのRNA sequence解析の結果、300以上の遺伝子のスプライシングが影響を受けている事が示された。次に、シトルリン化のコンセンサス配列を決定し、肝癌患者の17.5%でこの配列に対する自己抗体が陽性となっている事がわかった。本研究により、シトルリン化修飾についての知見が深まり、生理的な意義が明らかとなったと考えられる。本年度は、PADI4のターゲットを網羅的に探索するためMS-MS解析にてスクリーニングを行った。その結果、空ベクター、野生型PADI4、または酵素活性欠損型PADI4を導入した各細胞内においてそれぞれ4000程度のタンパク質が同定でき、また、PADI4導入細胞では2.2%のタンパク質においてシトルリン化修飾を確認できた。それらシトルリン化タンパク質群には、RNAおよびDNAに対する結合能を有するものが多く含まれており、実際に、数多くのシトルリン化ペプチドが同定されたものはhnRNPタンパク質群であった。最も顕著にシトルリン化を受けたhnRNP G(RBMX)に対する修飾抗体を作成した結果、in vivoでのシトルリン化が証明された。さらに、hnRNPタンパク質群はmRNAの転写から翻訳まで核内で多様な機能を発揮することが知られていることから、RNA splicingに対する影響を検討する目的でPADI4を過剰発現させた細胞由来のRNAを用いて、RNAシークエンスを施行した。現在データの解析を進めている。また、PADI4の癌化における生理的な意義を検討する目的で、Padi4-/-p53+/-マウス及びPadi4+/+p53+/-マウス間での発癌、生存の違いを検討した。その結果、PADI4-/-p53+/-群において生存期間の有意な短縮と、腫瘍発生が増加する傾向が認められた。またがん組織で報告されている変異について、酵素活性に与える影響を検討した所、多くの変異が機能消失型であることが示された。以上の結果より、PADI4はがん抑制遺伝子として機能する可能性が示された。本研究では、候補分子スクリーニングおよびプロテオミクス解析により新規シトルリン化基質の同定を網羅的に行い、さらに基質同定後は、修飾によるタンパク質の機能変化及びその生理的意義について解析を進めていく事を目的としている。本年度は、プロテオミクス解析により同定されたシトルリン化ペプチドの配列情報を用いて、修飾を受けるアルギニン残基の前後配列にどのような特徴があるか検討した。その結果、酸性アミノ酸と一部の極性アミノ酸が周辺に多いことが明らかとなった。そこで、シトルリン化修飾におけるコンセンサス配列に対してシトルリン化抗体の作製を試みた。また、アルギニン残基はメチル化修飾も受けうることから、メチル化とシトルリン化の両修飾の関係性について検討したところ、両修飾が同一アルギニンに対して競合している可能性が、in vitroおよびin vivoの実験にて示唆された。前年度に行ったRNA sequenceの結果を解析し、PADI4がSplicingに関与するか検討した。その結果、10遺伝子について、Padi4野生型マウスとノックアウトマウス間で、骨髄におけるvariantの発現パターンが異なることが明らかとなった。また実際に、リアルタイムPCRにて、骨髄におけるPADI4 mRNAの発現がマウス24組織中で最も高いことが示され、さらにWestern blottingにて骨髄でのPADI4タンパク質の発現を確認した。本研究では、プロテオミクス解析により新規シトルリン化基質の同定を網羅的に行い、さらに基質同定後は、修飾によるタンパク質の機能変化及びその生理的意義について解析を進めていく事を目的としている。はじめに、10000を超えるペプチドの分析から、PADI4発現細胞において250を超えるシトルリン化ペプチドを同定した。これらシトルリン化タンパク質の多くが、RNA結合タンパク質であることがわかった。次に、同定したシトルリン化ペプチドの配列情報を用いて、修飾を受けるアルギニン残基の前後配列にどのような特徴があるかを検討し、コンセンサス配列を決定した。さらに、この配列に対してシトルリン化モチーフ抗体を作製し、in vivoにおけるシトルリン化を検証した。シトルリン化修飾は、アルギニン残基の正電荷を消失させることで、タンパク質の高次構造に影響を与えることが知られている。これまでに、慢性関節リウマチをはじめ様々な疾患において、シトルリン化ペプチドが非自己として認識されることで、疾患発症と関連することが報告されている。そこで、本研究で決定したシトルリン化コンセンサス配列の修飾ペプチドを合成し、リウマチや癌などの患者血清中に同配列に対する抗体が存在するかどうか検討した。その結果、一部の疾患において、約15%の患者で自己抗体が陽性となっていた。本研究により、シトルリン化修飾についての知見が深まり、さらに生理的な意義が明らかとなったと考えられる。次に、シトルリン化のコンセンサス

配列を決定し、肝癌患者の17.5%でこの配列に対する自己抗体が陽性となっている事がわかった。本研究により、シトルリン化修飾についての知見が深まり、生理的な意義が明らかとなったと考えられる。当初の計画にある項目に関して、解析が無事に終了している。RNA sequenceの解析も完了し、PADI4がSplicingに関与する事が示された。プロテオミクス解析により同定されたシトルリン化基質群を用いたPathway解析によっても、PADI4のSplicingへの関与が示唆されており、結果に矛盾はないと考えられる。さらに、以前より注目されていたシトルリン化とメチル化の競合性について、新たな知見を得ることができた。こちらに関しては、今後さらに解析を行う予定である。27年度が最終年度であるため、記入しない。分子腫瘍学平成26年度は、質量分析による網羅的解析の結果得られたシトルリン化ペプチド群の配列を用いて、シトルリン化修飾のコンセンサス配列を導き出した。さらに、そのモチーフに対するシトルリン化抗体を作成した。これらの成果を元に、平成27年度は以下の解析を行っていく。b)シトルリン化部位の決定と特異的抗体の作成c)基質タンパク質にシトルリン化修飾が及ぼす影響の解析a)およびb)については、作成したシトルリン化モチーフ抗体を用いて、生理的条件下でのシトルリン化を検討する。U2OS細胞にDNAダメージを与えた系に加え、マウス臓器の中で最もPadi4の発現が高い骨髄を用いて、この検討を行う。実験としては、Western blotting、免疫染色などを予定している。また、シトルリン化モチーフのペプチドを作成し、リウマチ、癌などの患者血清中に、シトルリン化モチーフに対する抗体が存在するかどうか検討する。c)については、シトルリン化モチーフを持つ基質候補群に関して、各タンパク質の機能に沿った解析を行っていく。多くのタンパク質がRNA結合タンパク質であることがわかっている。そこで、どの段階のRNA processingの過程に関わっているかを検討予定である。また、PADI4遺伝子領域内の一塩基多型について、バイオバンクジャパンに登録されている13の癌種について約1000例ずつ用いて、遺伝子型の決定をInvader法により行う。その後、統計解析を行い各多型が疾患発症に関与するか検討する。これらの解析によって、PADI4を介したシトルリン化の発癌における意義について明らかにすることが可能となる。H25年度において、PADI4の新規基質を複数同定し、また癌化における意義について、ノックアウトマウス及びヒト癌での解析を進めた結果、PADI4が癌抑制遺伝子として機能する可能性を明らかとした。上記の結果より、研究は順調に進展していると考えられる。
旧東ドイツ地域の大学の「西ドイツ化」に関する研究

本研究の目的は、東西ドイツ統一により社会・経済・価値が変化し、それにより旧東ドイツ地域の大学教員も「西ドイツ化」したという「知的ヘゲモニーの西ドイツ化」の実体とその構造を、教授市場と人事の実体を分析することによって明らかにすることにある。特に本年度は、旧東ドイツ大学教員がどのような経緯で解雇されたのかに加え、旧西ドイツ大学教員の誰がどのような経緯で旧東ドイツ地域の大学に任命されたのか、フンボルト大学教育学部を中心にして、10年間のデータを収集した。調査を行った場所は主に、ドイツ国際教育研究所ベルリン分室、フンボルト大学教育学部、フンボルト大学古文書館である。附属図書館はヨーロッパ第二の規模を誇る教育関連図書館であるとともに、東ドイツ時代の教育科学アカデミーの資料がここに移管されている。また、教育科学アカデミーの教育学者で現在も研究に従事することのできている数少ない東ドイツ出身教育学者が当研究所で働いており、インタビューおよび研究交流を行った。旧東ドイツ地域の大学の改革に当たっては、旧東ドイツ大学教員に対して「政治審査」および「専門審査」があった。政治審査は、東ドイツ時代の国家保安省との関連、党との関連を問うものである。何らかのかかわりがあった者は旧体制に組していた者として、解雇される。政治審査をクリアしたものに対しては「専門審査」が課された。これまでの業績が評価された。ここに、いかに学問が評価されうるのかという問いが生じる。本研究では、「専門審査(業績の評価)とはいえ、政治的な配慮を含むものであり、結果として東ドイツ出身者による大学再編ではなく西ドイツ出身者による大学造りとなった」という仮説の妥当性を確認することができた。
経皮的管腔臓器バイパス術の臨床導入：乳糜胸水に対する胸管―下大静脈バイパス術

本研究の目的は、乳糜胸に対する新しい低侵襲治療として、胸管静脈瘻(胸管-静脈バイパス)を作成し圧較差を利用し胸管内のリンパ液を静脈に導く術式を確立させることである。乳糜胸に対する新たなドレナージ治療法としての経皮的胸管-下大静脈バイパス術を考案した。平成25年度は、豚における動物実験を行い、経カテーテル的に胸管内カテーテル留置・胸管造影の実行可能性を証明。1リンパ管造影(経皮的乳糜槽直接突刺法と外科的リンパ節穿刺)実行可能性、リンパ管・乳糜槽を含むリンパ系解剖を解明。2経皮的乳糜槽直接突刺法の実行可能性を証明。3経カテーテル的に正常胸管内圧および中心静脈内圧を測定。4体外ドレナージ法により、胸管から静脈側へ流動する圧角差を確認。本研究の目的は、乳糜胸に対する新しい低侵襲治療として、新たなドレナージ術として人工的胸管静脈瘻(胸管-静脈バイパス)を作成し圧較差を利用し胸管内のリンパ液を静脈に導く術式を確立させることである。我々のこれまでの経皮的管腔臓器バイパス術の研究成果を踏まえ、乳糜胸に対する新たな治療法としての経皮的胸管-下大静脈バイパス術を考案した。平成25年度の研究では、豚におけるリンパ管造影、経皮的乳糜槽直接突刺法および胸管内カテーテル留置の実行可能性を明らかにした。詳細は豚一頭使用し、全身麻酔下にエコーガイド下と外科的リンパ節穿刺の2通りにてリンパ管造影を行った。エコーガイド下に両側鼡径リンパ節を穿刺し、リンパ管造影を行った。鼡径リンパ節ではリンパ節漏洩が多く、充分量の油性造影剤リピオドール注入が困難であった。外科的穿刺法では、鼡径部切開の上、表在リンパ節直接穿刺法と、開腹下腹腔内リンパ節直接穿刺を行った。いずれの方法においても経時的に、透視下にリンパ管および乳糜槽、リンパ系解剖を同定できた。引き続き、得られたリンパ管造影をもとに、経皮的乳糜槽直接突刺法を施行。経皮経腹的アプローチにて胸管を穿刺し、マイクロカテーテルを挿入した。胸管造影を行い胸管と下大静脈圧を測定。しかし、豚は解剖学的に乳糜槽直上に大動脈が位置しており、経皮経腹アプローチでは穿刺経路に大動脈が妨げとなるという問題が判明した。pull through法により経静脈的胸管アプローチを試みたが不可。胸管へアプローチが可能であり、胸管造影の実行可能性を証明した。また、胸管へアプローチできたことにより、経カテーテル的に正常での胸管内圧および中心静脈内圧を測定した。またカテーテルを対外的に連結させることにより、インジコカルミン溶液にて着色し視認性を確保し、対外ドレナージでの液体の動向が、胸管から静脈側へ流動することを確認した。本年度は研究中断中のため実績はありません。本年度は研究中断中のため申請時の計画から遅れています。研究代表者の妊娠、出産、育児のため、妊娠中はエックス線透視下での動物実験ができず、その後出産、育児休暇となった。このため実験は計画通りに進まなかった。しかしながら、動物実験再開に向けた情報収集、臨床への導入方法、使用するデバイスの検討を詳細に行った。現在研究再開の見込みがまだ立っておりません。H27年度は研究を中断し、研究再開が可能となり次第、H26年度で行う予定であった研究を順次行っていく予定である。研究期間を延長し、研究全体終了を当初の計画より1年遅らせることにより、すべての研究を完遂できる予定である。研究再開までも、文献等の情報収集、デバイスの検討など研究室を離れても可能なことは行い、本格的な再開後に実験が順調に進むように準備する。平成24年度の研究において、豚一頭を使用して、全身麻酔下で左鼡径リンパ節をエコーガイド下にて直接穿刺し、リンパ管造影を行った。経静脈的胸管アプローチを試みたが不可。経皮経腹的アプローチにて胸管へマイクロカテーテルを挿入。胸管と下大静脈を体外ルートで接続したバイパスを作成。リンパ液の流れを観察した。引き続き胸管塞栓を行った。

胸管塞栓は実行できたが、カテーテルの閉塞により体内バイパスは施行不可能であった。平成25年度の研究では豚におけるリンパ管造影、経皮的乳糜槽直接突刺法および胸管内カテーテル留置の実行可能性を明らかにした。胸管閉塞乳糜胸モデル(豚)の作成も平成25年度の研究計画であったが、胸管に留置したマイクロカテーテルは操作性の問題が発生し、一時的アプローチとなり、引き続き、胸管損傷および胸管塞栓術まで完遂できなかった。途中経過までは進めることができ来年度以降の問題点を明確にすることができた。研究中断中のため研究費を使用しておりません。産前産後の休暇又は育児休業による中断のため、研究、特に動物実験を遂行できなかった。現在次年度使用の見込みは立っておりません。研究再開が決まり次第再開の手続きを行い、当初の研究計画に従って遂行いたします。本研究者らは、乳糜を灌流させる経路として、体外ドレナージ経路から末梢静脈へ還流させる胸管-末梢静脈バイパス術では、末梢静脈側へのリンパ液の還流は不良であることを検証している。流出路としての機能には、1胸管と静脈の圧較差、2バイパス路の摩擦係数を下げることが必要であり、最短のバイパス路で静脈圧の低い中心静脈とのバイパス術が適切と仮定している。豚におけるリンパ管造影、経皮的乳糜槽直接突刺法および胸管内カテーテル留置の実行可能性を明らかにする方針である。平成25年度までの研究成果を踏まえ、今後は胸管閉塞乳糜胸モデル(豚)の作成が可能にするとともに各年度において下記の通り、研究を推進すべく計画および実行中である。H26:胸管閉塞乳糜胸モデル(豚)にて体外を経由した胸管-下大静脈バイパス術(体外経由内瘻化)での実行可能性を明らかにし、ドレナージ効果を証明する。体外を経由させたカテーテル内のリンパ液の動態を計測し明らかにする。H27:これまでに得た胸管閉塞乳糜胸モデル(豚)における胸管-下大静脈バイパス術(体内内瘻化)の実行可能性を明らかにする。H28:H27での胸管閉塞乳糜胸モデル(豚)における胸管-下大静脈バイパス術後の慢性期における体内瘻孔形成の有無、体内人工的瘻孔のドレナージ効果および合併症の有無を明らかにする。本研究の結果、胸管-下大静脈バイパス術の有効性が明らかになると予想され、さらにこの過程でまだ不明な点が多いリンパ液の還流、静脈との圧較差、胸管の弁の役割なども明らかになると予想される。本研究により、乳糜胸水患者の致死率の改善、経皮的塞栓術での難治性の特発性乳糜胸水の治療法の確立、リンパ液の動態把握、胸管と弁の役割の解明も必要不可欠である。H26年度に行うべき実験を育児休業後に開始する予定であり、その必要経費として繰り越した。
インターネットは文学表現をどのように変えるか

研究計画書で提出した「研究目的」には「インターネットというサイバー・メディアの力が文学表現という活字メディアをどのように変質させうるか、を明かにし、今日の前衛文学が実際にインターネット上で創作されている過程を追うことにより、文学のテクノロジー化を理論化する」とあるが、この目的は概ね、『研究報告書』において達せられたと判断する。平成9年から11年度における「研究実施計画」も、研究当初の海外レヴュー(米国Stanford大学)や最終年の北京での学会発表および『研究報告書』の取りまとめに至るまで、ほぼ順調に達成できた。予算的には申請金額500万円が交付金額240万円と半減したことが残念であったが、設備備品、消耗品等は概ね、代表者・分担者共に希望の品目を購入できたと思う。尚、海外旅費の配分額が極めて制約の多い僅少の額になり、経費の多くを私費により賄わなけれがならなかった点は残念であり、今後の予算配分の在り方に一考を要する。また、当初の「研究目的」で目論んだデジタル化した研究業績の創出は、代表者および分担者のホームページ構築・整備にとどまり、DC/DVD媒体による研究成果を制作できなかったのは残念であり、今後の研究目標として設定したい。研究代表者・古賀は、研究テーマについての総合的なレビューを受け、理論化の方向性を確定するために、平成9年11月21日より30日まで米国Stanfordd大学にてMarjorie Perloff教授と懇談を行った。懇談内容は主としてポストモダニズム理論およびアヴァンギャルド芸術(言語詩)についてであるが、その詳しい内容は古賀のホームページ(現在構築中;http://www.lit.osaka-cu.ac.jp/^Λkoga)を参照されたい。尚、発表論文(1)の一部内容は当研究の出発点であるシンポジウム「Shall We Dance?-現代詩の復権:情報化・メディア時代における言葉の可能性とは?」(1996)の報告となっている。分担者・荒木は『生と死のレトリック-エリオットとイエイツ』(1996)で明らかにした立場を、よりテクスト分析の観点から再考しており、その具体的な成果は発表論文(2)の基本的主張(自伝と墓碑銘における自己表象の比喩形式)に現れている。分担者・菱川は電子ネットワーク上での詩の創作を調べる過程で、幾つかの興味深い事例を発見した。その一つは日本の伝統的な連歌に似た創作手法の共同執筆であり、そこではある詩人の書いたI行に別の詩人が別の行を繋げるという方法によって、行間に微妙な緊張関係が生成し、このことはネットワーク理論のみならず、詩の並行法理論(cf.http://www.lit.kobe-u.ac.jp/^Λhishika/^Λtokutei.htm)にとっても重要な意義をもつ。発表論文(3)では、二人の詩人間の微妙な影響関係を辿る作業においてこの種の共同創作の理論化を行っている。分担者・田口は60年代のビ-ト詩の再評価を分析するなかで、ビ-ト詩人相互のネットワークの基盤を歴史的に跡づけている(発表論文(4)(5)(6))。特に日本と、アメリカの交流史を中心に、ネットワーク生成の原理、その精神的背景を論じている。研究代表者・古賀は、研究テーマについての総合的なレビュー(平成9年11月21日より30日まで米国Stanford大学にてMarjorie Perloff教授と懇談)を行った成果を、古賀のホームベージ(http://www.lit.osaka-cu.ac.jp/koga)に報告した(平成11年3月更新予定)。また、平成10年12月18日の東京・浜離宮朝日小ホールにおけるシンポジウム「日中国際芸術祭」に出席し、平成11年度に予定している中国・北京における国際学会の準備となるべき知見を得た(同ホームページにて報告)^<*1>。(*1尚、補完的な報告文として発表論文(報告レポート)(3)を参照)分担者・荒木は、コンピュータ文化から逆照射して、印刷と声の文化について、伝達手段、発信者との関係等の視点から、理論化を検討中で、その成果の一端は、現在執筆中の「声とペルソナーdramatic monologue再考」(仮題)に発表の予定である。

分担者・菱川は既に発表済みの詩の「平行法」(http://www.lit.kobe-u.ac.jp/hishika/tokutei.htmを参照)の具体的な実例をEzra Poundの詩において(ヘブライ詩の観点から)検証する作業を学会発表した(日本パウンド学会、平成10年10月31日、関西大学)。尚、現在、上記北京における国際学会での発表にむけて、Poundの試論にとって重要な意味を持つFenollosaの詩学をヘブライ詩の原理と対比して検討すべく、準備中でもある。分担者・田口は昨年からの研究の続行として日本と、アメリカの交流史を中心に、ネットワーク生成の原理、その精神的背景を論じた論文「ビート・ジェネレーションとアメリカ社会」^<*2>を完成した。また、その実践として、白石かずこの詩作品をジョン・ソルト氏と共訳し、Sheep's Afernoon(指月社)〔業績(1)〕図書として出版した。(*2この業績は投稿中であるので,関連実績として論文(2)を参照)研究チームは最終報告書をとりまとめたが、その概要は以下の通り。<序>では今日のインターネットを介した前衛芸術、その一領域である前衛現代詩に現れる文学表現は、その「否定性」あるいは「対抗性」ゆえに重要であると提言。<第1章:インターネットにおける前衛詩の実験:サンプルおよび理論化>ではCharles Bernsteinが主宰するサイトElectric Poetry Center (EPC):<http://wings.baffalo.edu/epc/>および菱川英一氏に収録されたサイト集を題材として得られた文学表現のサンプルを理論化。<弟2章:インターネット上の前衛詩の実験に対抗するネットワーク>では言語以外のテクノロジーの発達が文学の表現様式をどのように変え、今後どのように変えていくかについてアメリカ現代詩を具体的に考察。<第3章:声と表象、或いはメディア史における認識論的展開>では詩人の自己表現という視点から、三つの文化(声→文字→コンピューター)のパラダイム・シフトを観察。<第4章脱近代,脱サイエンス、脱人間化へ、対抗的テクノロジーの思想>では今日の前衛詩がいかに表面的にはインターネットというようなメディアを取り込んだように見えながら、実は近代的な思想である科学テクノロジーを越えようとし、そのような超克のあり方が通常の分析的な「知」の解体およびその一般的な表象であるテクノロジー解体の方向にむかうものであり、さらに自らの身体性(表象性)によって非人間的テクノロジーの解体あるいは新たな人間観を記入するための解体行為に向かうという対抗的思想を表明すると観察。<結語:インターネットは文学表現をどのように変えないか、或いは言語表現のテクノロジー性を認識しつつ、人間的な身体性、そのマルチメディア性を表現することの大切さ>という内容。
コーディエライトの計算機シミュレーション実験

本研究の目的は、主要な造岩鉱物の一つであり、また工業的にも広く用いられているコーディエライトのa軸の低熱膨張性およびc軸の負の熱膨張性を、計算機シミュレーションを用いてミクロな面から明らかにすることである。昨年度は、コーディエライトの熱膨張機構を明らかにした。そこで、本年度は八面体サイト(Mサイト)と二種類の四面体サイト(T1,T2サイト)を占める陽イオンサイズの膨張性への寄与について主に研究を行い、以下の結果を得た。・300Kでの格子定数変化への影響:Mサイトを占める陽イオン半径が大きくなるほどc軸の格子が縮み、一方、T1サイト・T2サイトを占める陽イオン半径を大きくするとc軸は長くなることが分かった。a軸方向では、M, T2サイトを占める陽イオン半径を大きくすると膨張するのに対し、T1サイトを占める陽イオン半径を変化させてもほとんど変化が見られなかった。・M, T1,T2サイトのc軸の熱膨張率への影響:Mサイトを占める陽イオン半径を大きくした場合に負から正に増加し、逆にT2サイトを占める陽イオンでは逆に半径を小さくすると負から正に増加することが分かった。一方、T1サイトを占める陽イオンサイズにはほとんど影響しない事が分かった。・これらの膨張機構は昨年度の研究によって明らかにした膨張機構により理解が可能である。また、これらの計算機シミュレーションを行う上で、大規模な多粒子系で行う必要があるため、大規模の計算機シミュレーションに適したプログラムの開発も行った。本研究の目的は、主要な造岩鉱物の一つであり、また工業的にも広く用いられているコーディエライトのa軸の低熱膨張性およびc軸の負の熱膨張性や相転移のメカニズムを、計算機シミュレーションを用いてミクロな面から明らかにすることである。そこで、本年度は以下の研究を行った。1)コーディエライトの低熱膨張性、特にc軸の負の熱膨張性をよく再現するパラメーターを決定した。2)決定したパラメーターを用いて、完全に秩序化した低温型コーディエライトの膨張機構を明らかにした。すなわち、まず温度上昇によりTO_4四面体よりもMO_6八面体がより大きくなる。そのため、MO_6八面体と稜共有しているT1O_4四面体が正四面体になる方向にひずむ。その結果、T2O_4四面体からなる六員環が回転し、a軸方向の低熱膨張がおこる。また、この六員環の回転により0-T2-0角が小さくなり、c軸方向に負の熱膨張を示すことが分かった。3)各陽イオンの大きさの熱膨張への寄与を調べるため、パラメーターのうち原子半径の大きさを変えたシミュレーションも行った。その結果、Mgサイトを占める陽イオン半径が大きくなるほどc軸が縮み、一方Alサイト・Siサイトを占める陽イオン半径を大きくするとc軸は長くなることが分かった。また、c軸の熱膨張率はMgサイトを占める陽イオン半径を大きくした場合に負から正に増加するのに対し、Alサイト・Siサイトを占める陽イオンでは逆に半径を小さくすると負から正に増加することが分かった。またこれらの膨張機構は2)で明らかにした膨張機構により理解が可能である。
数理計画問題に対する高速数値計算手法

本研究の目的「より一般的で広範な数理計画問題を解く計算手法を開発する」に沿って、以下の研究を行った。1.研究代表者の小島等のグループが開発した大規模な線形計画問題の高速解法である主双対内点法を半正定値計画問題(Semidefinite Program)に拡張し、その理論的基礎を築いた。半正定値計画問題はシステムと制御、組み合わせ最適化、統計等に広い応用がある。2.線形計画問題、半正定値計画問題、線形相補性問題、凸2次計画問題等を統一的に扱える枠組みである対称行列の空間での線形相補性問題を提案し、この問題への主双対内点法の拡張を行なった。3.上述の数値計算手法をプログラム言語Mathematicaを使って、購入したPower Macintosh上に実装し、数値実験を行っている。
ビザンツ社会における宦官制度の総合的研究

1999年(1)宮廷宦官の称号及び官職の解明、(2)側近としての寝室長官の政治的役割の解明、(3)宦官儀典長の儀式における諸役割の解明、(4)女性専用宮殿における宮廷宦官の実態2000年(1)八名の宦官総主教(コンスタンティノープル)、宦官府主教及び宦官主教の経歴(聖人列伝より)の解明(2)宦官修道士及び聖ラザロ修道院の解明2001年ビザンツ帝国における宦官制度は、次の二つの因子により支えられている。(1)宦官は、奴隷、犯罪人、捕虜及び貧民の子供である。しかし、宦官になると、侍従となり、自由身分となり、同時に宮廷宦官として諸特権を得た。(2)宮廷宦官が皇帝の信頼を得ると、宦官は富と権力を得る機会を得た。宮廷宦官についての先行研究は、初期及び中期ビザンツの宮廷宦官の爵位及び階級の分析、更には行政機構上の職務内容の分析と説明を中心としたきた。即ち宮廷宦官は、皇帝の身辺警護兼側近として、宮廷儀式において「神と同等の地位にある皇帝と人たる臣下との間を仲介する存在」として、更にはギュネカイオンにおいて宮廷の女官の使用人として重宝された。だがこれまでの研究では宦官志望者の動機は解明されていない。本年度は、こうした先行研究に欠落していた宦官志望者の動機の分析を行った。ビザンツ宮廷において宦官となったのは、老若を問わず、奴隷と自由市民である。何よりも奴隷身分の者にとって、宦官が魅力的であったのは、宮廷宦官となった瞬間に、法的身分保証を得て、奴隷から自由身分になれたことである。更に自由身分の者を含めて、宮廷宦官は中央政府の階級制度に組み込まれ、諸特権を得て、自らの才覚により、皇帝・皇后或いは権力者グループと結びつき、社会的上昇、即ち出世する事が可能であった。宦官志望者は、高い教育や軍事的訓練を経なくても、単に宦官であると言うだけで出世の道を歩むことができた。そこに宦官になる、就中宮廷宦官になる大きな魅力があった。つまり宦官志望者は、自らの男性を放棄し、その代わりに出世を得ようとする男性であった。ビザンツ宮廷で宦官が多数存在したのは、先行研究で指摘された上記の理由以外に、自らの男性を放棄し、代わりに宮廷での出世を望む人間が多数いたことにも依る。ビザンツ帝国における宦官の総合研究の二年目に当たる本年は、聖職者および修道士宦官に焦点を当てた。聖人列伝(ActaSanctorum)や年代記に記録されている聖職者宦官の数は多く、総主教だけでも八名を数えている。これら宦宮総主教をはじめとする諸宦官聖職者は、宮廷宦官と異なり、人々の崇敬の的であり、人間としての欲望を自ら絶った聖者として崇められている。また、同様の記録は、宦官修道土にも見られ、宦官聖職者と宦官修道士は、ともに人々から尊敬を受けていた。中世初期に建立された聖ラザロ修道院は、宦官修道士専用の修道院であったことが知られている。これら宦官聖職者や宦官修道士は、神に仕える特別な存在として人々から認められ、「宦官」である事は、宮廷宦官とは逆に、積極的に評価されたのである。かくして、ビザンツ帝国における宮廷宦官は、皇帝側近として一大権力を振う事ができたが、他方で人々から疎まれることが多かった。聖職者宦官や修道士宦官は、まさに宦官であるがゆえに、人々の崇敬の的となった。ビザンツ帝国における「宦官」は、こうしたアンビィブァレントな性格をもつ、特異な、まさに「ビザンツ」的な存在であった。平成12年度の研究目標は、ビザンツ社会における宦官を、いわば宦官を使用する皇帝を初めとする支配者側からでなく、宦官自体からその存在理由を解明しようとする点にあった。奴隷、幼児、捕虜、罪人などが宦官となるために去勢手術を強制的に受けさせられた。この点、ビザンツ社会において、中国の宦官制度に見られるような自宮宦官が存在したが否かは、目下の研究では残念ながら不明である。強制的な去勢手術を受けさせられた宦官は、しかし、いったん宮廷に入り、しかるべき年齢に達すると最下位の侍従となる。すると、ユスティニアヌス法典12-5-4により、それまでの奴隷身分から解放され、自由身分を得ることが許された。この恩典は、以後継続する。

また侍従身分の宦官は、司法上の特権、諸賦役の免除、宦官でありながら遺産相続を許されるなどの特権を得た。更には、首都総督、法務官以外のすべての官職に就くことが出来たし、社会的上昇の象徴である「寝室長官」として、皇帝の名前で国政を左右することも出来た。従って、宮廷宦官は、奴隷身分から出発しながらも、いったん宮廷に侍従として採用されれば、あとは自らの才覚と能力で、一般の社会に働く人々よりも大きく出世し、富と権力を得ることも出来た。ここに宦官制度をいわば内側から支える要因があったといえる。この結論を今年度は論文にまとめることを得た。
大気圧低温プラズマによる細胞内DNA損傷の定量的解析による機構解明

本研究では、プラズマ医療における細胞応答の分子機構の解明に重要であるDNA損傷をターゲットにした。5'末端を蛍光物質で、3'末端を消光物質で修飾した、ステムループ構造をとりうるMolecular beacon (MB)を利用したDNA切断の迅速検出方法を考案した。プラズマジェットをMB溶液に照射し、照射後の溶液の蛍光強度を測定したところ、MBのステム部位が切断され、それまで近接していた蛍光物質と消光物質が分離し、蛍光増大が生じた。また人工細胞モデル(ベシクル)にMBを内封させてプラズマ照射しても蛍光増大を示したが、ベシクル崩壊は起きなかった。DNA切断因子の膜透過性が示された。本研究では、大気圧低温プラズマの生物・医療応用における細胞応答の理解に重要な示唆を与えるDNA損傷機構について解析している。これまでの研究により、DNAを懸濁させた水溶液に対してプラズマ照射を行うと、DNA切断が生じることがわかっていたが、その要因が明らかにされていなかった。水溶液中に溶解しているDNAに大気圧低温プラズマ照射により損傷を及ぼすのは、主として水溶液中に生成される化学的活性種であると考えられる。この種類と量がDNA損傷を起因ととする生体応答を引き起こす直接的な内部パラメータである。そこで今年度は電子スピン共鳴(ESR)とスピントラップ法を用いて、プラズマ照射によって水溶液中に生成する活性種の計測を主に解析した。まず一般的なスピントラップ剤であるDMPOを滅菌水に溶解し、アルゴンプラズマジェットを照射してOHラジカルの生成を計測した。その結果、信号強度比が1:2:2:1となる典型的なOHラジカルのESRスペクトルを観測した。また印加電圧・照射時間の増加とともにその強度は増加した。得られたシグナル強度とDNA切断回数を比較すると、両者は強い相関を示し、OHラジカルがDNA損傷の要因の一つであることが示唆された。さらに蛍光プローブを用いた計測でもOHラジカルの生成が示唆され、加えて過酸化水素・硝酸イオン・亜硝酸イオンなどの長寿命因子がプラズマ照射後の溶液に生成していることがわかった。また、がん細胞を用いた細胞応答計測の実験も立ち上げ、プラズマ照射培養液による細胞応答(生存率・アポトーシス誘導)を計測することに成功した。本研究は、プラズマ医療における細胞応答の分子機構の解明に重要である細胞内DNA損傷をターゲットにしている。プラズマ照射により水溶液中に生成する活性酸素種・活性窒素種(RONS)がプラズマ医療応用において重要な役割を果たしていることがわかってきており、本研究で扱うプラズマ装置においても、OHラジカル・過酸化水素・硝酸イオン・亜硝酸イオンが溶液中に生成していることが昨年度の研究で明らかになった。従って、水溶液中のRONSと生体分子損傷の関連はメカニズム解明に向けて重要な知見になり得る。水溶液中に生成するRONS計測には、電子スピン共鳴、蛍光プローブ、紫外線吸収などの方法が有効であり、特に蛍光プローブを用いると迅速・簡便にRONSを計測できる。一方、DNA損傷はアポトーシス誘導などのシグナル伝達経路と深く関わることから重要なターゲットであるが、従来の電気泳動に基づく解析は迅速性・定量性に欠ける。そこで今年度は、5'末端を蛍光物質で、3'末端を消光物質で修飾した、ステムループ構造をとりうるオリゴヌクレオチド(Molecular beacon: MB)を利用した、蛍光プローブによるROS検出の迅速・簡便さとDNA損傷特異性を兼ね備えた方法を考案した。酸化ストレスなどによりMBのステム部位が切断されると、それまで近接していた蛍光物質と消光物質が分離し、蛍光増大が生じる。この蛍光増大はDNA損傷を反映しており、迅速かつ定量的計測が可能であると考えた。プラズマジェットを所定の印加電圧・照射時間でMB溶液に照射し、照射後の溶液の蛍光強度を測定したところ、蛍光強度は照射時間依存的に有意に増大し、その時間変化率は放電電力に比例した。また、抗酸化剤を添加すると蛍光増大は有意に減少した。溶液中RONSがDNA損傷に寄与することを著明に示した。研究開始当初は巨大DNAと独自の解析手法でアプローチすることを想定していたが、今年度開発したmolecular beaconを用いた方法では、これまでよりも圧倒的に短時間で計測可能であることが示された。また、細胞内DNA損傷と試験管内DNA損傷のギャップを埋めるために、巨大DNAを人工細胞モデルに内包させ単純なモデルで実験することを考えていたが、molecular beaconは実際の細胞に導入することができると考えられる。すなわち、人工細胞モデルの構築が不要になり、かつ細胞内DNA損傷の迅速計測の実現に大きく近づいたと考えられ、当初計画以上の成果が得られる可能性がある。本研究では、プラズマ医療における細胞応答の分子機構の解明に重要である、細胞内DNA損傷機構に着目した。今年度さらに検討を進めた結果、スーパーオキシドも生成していることが示され、併せてDNA切断へのペルオキシ亜硝酸の寄与も示唆された。本研究では、前年度に5'末端を蛍光物質で、3'末端を消光物質で修飾した、ステムループ構造をとりうるオリゴヌクレオチド(Molecular beacon: MB)を利用した、蛍光プローブによるROS検出の迅速・簡便さとDNA損傷特異性を兼ね備えた方法を考案した。

今年度さらにこの方法を用いて、プラズマ照射条件とDNA切断の関連を検討した結果、プラズマと液面との接触が極めて重要であり、これはOHラジカルの生成特性と極めて類似していることが分かった。このことからもDNA切断においてOHラジカルが重要な役割を果たしていることが推察される。さらに、この実験系と人工細胞モデル(ベシクル)を組み合わせて、細胞内部へのDNA切断因子の浸透性を考察した。この実験では、MBをベシクルに内包させ、これに対してプラズマを照射した。その結果、プラズマ照射は人工細胞モデルを破壊しないが、その内部にDNA損傷を引き起こすことが示された。以上の結果から細胞内DNAに影響を及ぼす活性種とその細胞内への浸透性が示され、本研究で開発したDNA切断解析手法は非常に有用であると考えられる。本研究では、プラズマ医療における細胞応答の分子機構の解明に重要であるDNA損傷をターゲットにした。5'末端を蛍光物質で、3'末端を消光物質で修飾した、ステムループ構造をとりうるMolecular beacon (MB)を利用したDNA切断の迅速検出方法を考案した。プラズマジェットをMB溶液に照射し、照射後の溶液の蛍光強度を測定したところ、MBのステム部位が切断され、それまで近接していた蛍光物質と消光物質が分離し、蛍光増大が生じた。また人工細胞モデル(ベシクル)にMBを内封させてプラズマ照射しても蛍光増大を示したが、ベシクル崩壊は起きなかった。DNA切断因子の膜透過性が示された。申請時の計画では、DNAを内包させた人工細胞モデルの構築とプラズマ照射を1年目に計画していたが、人工細胞モデル構築は実験系構築に着手した段階であり、DNAを内包した細胞モデルへのプラズマ照射に至っていない。しかし、当初計画で2年目に実施予定だった研究内容(液中化学種の測定)が前倒しして1年目にほぼ計画通り実施された。また3年目に実施予定であった細胞応答計測についても実験系の確立に着手し、データの取得が始まっている。以上を総合的に勘案すると、本研究課題は順調に進展していると考えられる。当初3年目に行う予定だった細胞応答計測にはすでに着手しており、前年度の成果と合わせてプラズマ照射による細胞内DNA損傷を計測するフェーズに入ったと考えている。細胞内にDNAを導入する技術も有しており、今年度開発した手法で細胞内DNA損傷が観察可能かどうか実験的に検証する。さらにこれが観察された場合には細胞内活性種の役割が重要になると考えられる。必要な方法・試薬はすでに検討済みであり、上記と合わせて分子機構に迫る。プラズマエレクトロニクスプラズマ照射による細胞内DNA損傷機構の解明に向けて、溶液中に生成される活性種の種類・量と、細胞内に生成される活性種の関係に注目して研究を進めていく必要があると思われる。そのためには人工細胞モデル構築による活性種の細胞膜透過性と、細胞内活性種生成の両面から解析していく必要があると考えている。
酵母細胞におけるカルシウムイオンによる細胞機能の調節

生理活性物質に対する細胞機能の応答現象は生理化学上非常に重要な問題であり、特に外界刺激と応答の共役物質であるカルシウムイオンの重要性が指摘されてきた。本研究ではカルシウムイオンの細胞機能の調節機構を明らかにすることを目的とし、材料として単細胞真核生物である酵母を用いた。まず酵母細胞におけるカルシウムイオンの受容体であるカルモジュリンを精製することから始めた。これまで種々の問題から酵母のカルモジュリンは同定さえも行なわれていなかったが、アフィニティクロマトグラムなどを用いて世界で初めて単一標品にまで精製することに成功した。この精製した標品を用いてその物理化学的性質を調べたところ、哺乳動物のホスホジエステラーゼおよび植物のNADキナーゼをカルシウムイオン依存性に活性化することを見いだした。しかしカイネテックスの解析から動植物由来のカルモジュリンとは異なっていることがわかり、さらにアミノ酸組成もそれらのものとは異なっていた。さらにこの精製した酵母カルモジュリンをウサギに注射し、抗体を作成した。この抗体は動植物由来のカルモジュリンとは反応せず、動植物由来のカルモジュリンとは性質がかなり異なっていることが明らかとなった。さらにこの抗体を用いて、酵母細胞の細胞周期におけるカルモジュリンの量的変化をウエスタンブロット法を用いて調べたところ、細胞周期のG1期からG2期まではほぼ一定であるがM期に入る前から増加していくことが明らかとなった。一方この抗体を用いて間接蛍光抗体法で細胞内のカルモジュリンの分布を調べたところ細胞骨格と同じ部位に局在していることがわかった。これらの結果からカルモジュリンは細胞骨格と結合し、細胞分裂などにおいて重要な働きをしていることがわかった。
STM/STSによるシリコンウェーハ表面の金属汚染物の極微量元素分析

本研究では、走査型トンネル顕微鏡(STM :Scanning Tunneling Microscope)/走査型トンネル分光装置(STS : Scanning Tunneling Spectroscope)を開発し、試料表面のSTM像とSTSデータを同時に取得することが可能となった。この装置により、HOPG (Highly Oriented Pyrolytic Graphite)表面の炭素原子に相当する3回対称のSTM像や、Si表面の原子像、EEM加工面の形状観察を行った。HOPG表面の観察では、αサイトとβサイトにおける電子構造の違いを明らかにした。Ab-initio分子軌道法により金属原子が吸着した際のSi表面の電子構造を調べ、水素終端化Si表面との違いから、元素分析の可能性を示した。水素終端化Si表面と銅原子が吸着したSi表面において、STSデータに生じた顕著な違いは、Ab-initio分子軌道法で得られた波動関数の空間的な広がりを考慮することで説明づけられた。希フッ酸溶液処理したSi (001)水素終端化表面はダイハイドライドの支配的な表面になっており、長時間大気中に曝しても表面状態に変化がないことをFTIR-ATR法により確認した。平面波基底を用いた第一原理分子動力学計算により、Si (001) 2×1表面および金属吸着Si (001)表面の局所状態密度のシミュレーションを行った。超高真空STM装置を用い、Si (001) 2×1表面やAl, Cu原子を吸着させたSi (001)表面のSTM/STS測定を行い、局所状態密度の違いや測定の問題点を明らかにした。本年度は、次の3項目を達成することができた。各原子位置における電子のLDOSを求めるのがSTSである。試料バイアス電圧V、トンネル電流Iとしたとき、LDOSはdI/dV/I/Vに比例することが明らかにされている。そこで、STMで原子レベルの形状を計測すると同時に各測定点(原子位置)でI-V特性を測定し、dI/dV/I/Vを数値演算することから、すべての原子位置でのLDOSを求めるシステムを完成した。しかし、サンプル&ホールド回路のスイッチングノイズを低減する必要があることがわかった。なお、STM制御系の追従周波数を1KHzまで大幅に向上することに成功した。2)Si(001)水素終端化表面のSTM/STS観察3)Cu^<2+>で汚染したSi(001)水素終端化表面のSTM/STS観察Cu^<2+>を含む溶液中にSiウェーハを浸すことにより、Cu原子を吸着させたSi(001)表面をSTM/STSで観察した。その結果、STMからCu原子が吸着したと考えられる近傍で、2)で観察したSi(001)水素終端化表面とは違った特徴的なLDOSが測定された。このことより、表面吸着原子の元素分析の可能性が示せた。(1)トンネリング理論に基づき、チップ-試料間に生じるトンネル電流を算出し、本装置における仕事関数などに関する特性データを得た。(2)ピエゾ素子駆動型で1Å以下の空間分解能を持つXYステージを製作し、本装置全体を入れる真空計の設計、製作をした。(3)チップ-試料間距離の微動、粗動制御系を設計、製作した。(4)高密度表面形状の測定用プログラムを開発し、測定データの可視化プログラムを開発した。(5)STS測定に必要な制御系を設計し、STMとの同時測定が可能なプログラムを開発した。(7)HOPG表面のSTM/STS測定では、STMと同様の原子像を得るとともに、HOPG表面のαサイトとβサイトにおいて、電子構造の違いを明らかにした。(8)水素終端化Siウェーハ表面と、銅により強制汚染したSiウェーハ表面とでは、STM/STS測定により得られる電流-電圧特性に大きな違いがあることを明らかにした。(9)Ab-

initio分子軌道法を用いて、金属原子が吸着したSiウェーハ表面の電子状態を計算し、水素終端化したSiウェーハ表面との違いを調べ、元素分析の可能性を示した。(10)水素終端化したウェーハ表面と、銅原子が吸着したSiウェーハ表面について分子軌道の空間的な広がりを計算し、(8)のデータに対応する結果を得た。本研究では、走査型トンネル顕微鏡(STM : Scanning Tunneling Microscope)/走査型トンネル分光装置(STS : Scanning Tunneling Spectroscope)を開発し、試料表面のSTM像とSTSデータを同時に取得することが可能となった。この装置により、HOPG(Highly Oriented Pyrolytic Graphite)表面の炭素原子に相当する3回対称のSTM像や、Si表面の原子像、EEM加工面の形状観察を行った。HOPG表面の観察では、αサイトとβサイトにおける電子構造の違いを明らかにした。Ab-initio分子軌道法により金属原子が吸着した際のSi表面の電子構造を調べ、水素終端化Si表面との違いから、元素分析の可能性を示した。水素終端化Si表面と銅原子が吸着したSi表面において、STSデータに生じた顕著な違いは、Ab-initio分子軌道法で得られた波動関数の空間的な広がりを考慮することで説明づけられた。希フッ酸溶液処理したSi(001)水素終端化表面はダイハイドライドの支配的な表面になっており、長時間大気中に曝しても表面状態に変化がないことをFTIR-ATR法により確認した。平面波基底を用いた第一原理分子動力学計算により、Si(001)2×1表面および金属吸着Si(001)表面の局所状態密度のシミュレーションを行った。超高真空STM装置を用い、Si(001)2×1表面やAl,Cu原子を吸着させたSi(001)表面のSTM/STS測定を行い、局所状態密度の違いや測定の問題点を明らかにした。
長大土木構造物の最適震動制御に関する研究

本研究では.原子力発電施設や長大橋梁などの構造物に免震.制震構造を適用する場合に考慮しなければならに問題点を抽出すると共に.その解決法を提案することを目的とした。まず.建物の復元力をオンラインで調整して構造物の応答を制御する方法や入力される地震エネルギーを構造物内に設けられるエネルギー吸収装置で消費する工法などとの比較を行い.構造物の動特性が地震動の特性に反応して変化するような制御機能を有する構造物の可能性について研究を行うとともに震動制御のためのアルゴリズムを開発した。時間依存型の評価関数中に構造物へ入力する種々のエネルギーを導入することにより.制御量が状態量のみから決定される閉ループ制御則でなく.外力も考慮した形で求められる.閉開ループ制御則を開発した。この場合.地震エネルギーを導入すれば.最も良く地動加速度の影響を反映して構造物の震動制御が行えることがわかった。提案した制御則には.状態量.制御量に対する重みだけでなく.エネルギー量に対する重みが含まれる。これらの重みと.状態量および制御量の関係を調べることにより.重みが制御効果に及ぼす影響を明らかにした。また.積層ゴムを有する免震構造物に対しても.提案した手法を用いて解析を行い.免震構造物の最大の弱点である地盤と基礎との間の相対変位が大きくなることを防ぐための方法論についても考察を加えた。さらに.免震・制震構造に要求される事項としては.制御効率の改善のために構造物の質量や減衰.剛性などの構造パラメーターの推定値の誤差や制御時間遅れをできるだけ低いレベルに抑えることである。こうした要求に対処するため.自己学習機能を有するニューラルネットワークを用いた震動制御アルゴリズムや.自己回帰過程とカルマンフィルターを用いた制御時間遅れの補償アルゴリズムを構築した。土木構造物の耐震設計に際して用いるべき設計加速度が最近次第に高く設定される傾向にあり、構造物の長大化とあいまって、従来の設計法では部材の設計が不可能になる場合も生じる。こうした観点から、設計地震力を大幅に減少できる構造として、免震ならびに制震構造が脚光を浴びるようになった。本研究は、原子力発電施設や長大橋梁などの構造物に免震・制震構造を適用する場合に考慮しなければならに問題点を抽出すると共に、その解決法を提案することを目的とした。本年度はまず、既に開発済みの構造非線形を有する系の地震応答解析のための汎用解析プログラムを修正・改良して、免震・制震構造を有する長大土木構造系の3次元の地震応答解析に適用可能とした。そして、免震構造物の応答を推定するための方法論を展開し、地盤構造物系の非線形動的相互作用効果を考慮できる動的数値解析法の改良を行い、周波数に依存する相互作用の効果を組み込むための新しい数値時間積分法を開発した。制震特性に関してパラメトリックな検討を重ねて、動的破壊モ-ドと入力強度との関係を見いだし、各種の制震機構の震動制御機能と評価関数の重み係数との関連を明かにした。また、制震構造に要求される事項の中で、地震時の構造部材に発生する応力の減少、地震後における構造物の中立位置への復帰は重要な項目であるので、この点に対して免震材料特性ならびに制震機構と入力地震動特性の及ぼす影響を詳細に解析し、定量的な推定が可能な方法論を展開した。さらに、建物の復元力をオンラインで調整して構造物の応答を制御する方法や入力される地震エネルギ-を構造物内に設けられるエネルギ-吸収装置で消費する工法などとの比較を行い、構造物の動特性が地震動の特性に反応して変化するような自動制御機能を有する構造物の震動制御プログラムを開発した。時間依存型の評価関数中に構造物へ入力する種々のエネルギーを導入することにより、制御量が状態量のみから決定される閉ループ制御則でなく、外力も考慮した形で求められる、閉開ループ制御則を開発した。

この場合、地震エネルギーを導入すれば、最も良く地動加速度の影響を反映して構造物の震動制御が行えることがわかった。提案した制御則には、状態量、制御量に対する重みだけでなく、エネルギー量に対する重みが含まれる。これらの重みと、状態量および制御量の関係を調ベることにより、重みが制御効果に及ぼす影響を明らかにした。線形多質点モデルに加え、Tri-Linear型の履歴を有する非線形モデルも考え、開発した制御則が非線形系にも適用できることを示した。さらに、積層ゴムを有する免震構造物に対しても、提案した手法を用いて解析を行い、免震構造物の最大の弱点である地盤と基礎との間の相対変位が大きくなることを防ぐための方法論についても考察を加えた。開発した制御則は、連続時間系の制御理論であったので、当該時刻における状態量と入力から求めた制御量は同時刻に系に作用すると仮定している。そこで、連続時間系で求められた最適解が少し遅れて系に作用した場合についての考察を行い、時間遅れが大きくなると制御効率が極端に悪くなることを示した。この問題点を克服するために、入力地震動を自己回帰過程とカルマンフィルターを用いて予測し、制御時間遅れを補償するアルゴリズムを構築し、その有効性を検証した。構造物の質量や減衰、剛性などの構造パラメータの推定値に誤差が有る場合には制御効率が減少するので、そうした問題を克服するために、自己学習機能を有するニューラルネットワークを用いた震動制御アルゴリズムを構築した。