hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
神経突起伸長・生存・分化を促進するGPR6の虚血脳における機能解析と治療への応用

GPR3, GPR6, GPR12は中枢神経系に豊富に発現するG蛋白質共役型受容体(GPR)であり、恒常的にGsと結合し細胞内cAMPレベルを維持するユニークな機能を持つ受容体である。研究代表者らはGPR3, GPR6, GPR12が小脳顆粒神経細胞において細胞生存に寄与し、低酸素環境下においても抗アポトーシス効果をもたらすことを明らかにした。さらに、脳虚血環境下においてもGPR3が梗塞巣サイズに影響を与えることが明らかになった。G蛋白質共役型受容体(GPR)は、7回膜貫通型の受容体で、リガンド結合によりG蛋白質を介し、様々な細胞内セカンドメッセンジャーシステムの活性化や抑制に関わっている。中でもGPR3, GPR6, GPR12は中枢神経系に豊富に発現するG蛋白質共役型受容体(GPR)であり、恒常的にGsと結合し細胞内cAMPレベルを上昇させる非常にユニークな機能を持つ受容体である。これまでに、これら受容体の神経突起伸長やミエリン阻害との関連性や、小脳顆粒細胞の分化制御因子であることを示してきた。本年度は、これらの受容体が神経細胞生存に与える影響を検討した。初代小脳顆粒細胞は高カリウム(2530mM)培養条件下では生存、分化するが、低カリウム濃度(510mM)に戻すと、その殆んどの細胞がアポトーシスを起こすことが知られている。我々は、二の小脳顆粒細胞のアポトーシスモデルを用いて、これら受容体の神経細胞生存への効果と、抗アポトーシス効果をWST-1アッセイ法とTUNNEL染色法によりそれぞれ解析、検討した。予測通り、GPR3, GPR6, GPR12を神経細胞に導入した群は、コントロール群に比し、低カリウム培養条件下での生存が増強され、アポトーシス陽性細胞は減少した。一方、GPR3ノックアウトマウスから採取した小脳顆粒細胞は、野生型マウスから採取した細胞と比しアポトーシス陽性細胞は増加していた。さらに、低酸素下(1% O2/5% CO2)におけるGPR3の抗アポトーシス効果をTUNNEL染色にて検討したところ、GPR3siRNAを小脳顆粒細胞に導入し遺伝子発現を抑制した群では、コントロール群と比し、有意なアポトーシス陽性細胞数の増加が観察された。今年度の研究では、GPR3, GPR6, GPR12が神経細胞生存効果を有し、低酸素条件下に於いても神経保護効果が明らかになった。来年度は、これらの結果をもとにGPR3ノックアウトマウスに脳虚血を負荷することにより、生体内で脳虚血下でのGPR3の神経生存効果を検討する。GPR3,GPR6,GPR12は中枢神経系に豊富に発現するG蛋白質共役型受容体(GPR)であり、恒常的にGsと結合し細胞内cAMPレベルを上昇させる非常にユニークな機能を持つ受容体である。これまでに、これら受容体の神経突起伸長やミエリン阻害との関連性や、小脳顆粒細胞の分化制御因子であることを示しており、昨年度は小脳顆粒神経細胞のアポトーシスモデルを用いて、これら受容体が神経細胞生存に関与し、さらに低酸素環境下においても神経保護効果を示すことを明らかにした。本年度はGPR3ノックアウトマウスを用いて、In vivoでのGPR3を介した神経保護作用を検討した。小脳顆粒神経細胞は生後間もなく外顆粒細胞層で盛んに増殖し、その後内顆粒細胞層へと移動し成熟した神経細胞になることが知られている。さらに、GPR3は生後7日目頃から内顆粒神経細胞層に存在する小脳顆粒神経細胞に発現が増加することが知られている。そこで、生後7日目のGPR3ノックアウトマウスと野生型マウスの小脳組織切片を作製し、抗cleaved caspase-3抗体を用いた免疫組織化学に供した。Caspase3陽性細胞はGPR3ノックアウトマウスで、内顆粒神経細胞層において、野生型マウスと比し有意に増加していた。一方で、外顆粒神経細胞層や分子層でのCaspase3陽性細胞数には両者間で有意な差はなかった。さらに、GPR3の脳虚血環境下での神経細胞保護効果を検討するために、7週齢のGPR3ノックアウトマウスと野生型マウスに一過性中大脳動脈閉塞モデルを作製し、梗塞サイズをTTC染色により解析した。GPR3ノックアウトマウスでは野生型マウスと比較して線状体を中心に梗塞サイズの拡大を認めた。これらの成果は、GPR3の神経保護効果をin vivoにおいても示すものであり、今後治療へと応用を考える上でも非常に重要な結果が得られたと考えられる。これまでに、研究代表者はこれら受容体の神経突起伸長やミエリン阻害との関連性や、小脳顆粒細胞の分化制御因子であることを示してきた。

本研究課題に関し、我々は昨年度までに、1)GPR3,GPR6,GPR12が小脳顆粒神経細胞の生存に関わること2)GPR3が低酸素環境下においても神経細胞生存に関与すること3)GPR3が発生段階の小脳顆粒神経細胞において神経細胞性存意関わること4)GPR3ノックアウトマウスの一過性中大脳動脈閉塞モデルを用いて、脳虚血環境下においてもGPR3が脳梗塞縮小効果を発揮することを示してきた。しかしながら、これら受容体を介した神経細胞保護効果のメカニズムに関しては不明であった。そこで、本年度はこれら受容体の下流に存在するシグナル伝達メカニズムに関して検討した。生後7日後のラット小脳から採取した小脳顆粒神経細胞にGPR3発現プラスミドを遺伝子導入した後に、様々な蛋白キナーゼ阻害剤を培地中に添加し、神経突起の長さを評価した。我々の研究グループの既報通り、GPR3を介した神経突起伸長は、PKA阻害剤であるKT5720(2μM)により阻害されたが、PI3キナーゼ阻害剤であるLY294002(50μM)やMAPキナーゼ阻害剤であるU0126(10μM)にても神経突起伸長が阻害されル事が明らかになった。更に、GβγスカベンジャーであるGRK-CTをGPR3と同時に発現させると、GPR3を介した神経突起伸長は阻害された。これらの結果から、GPR3下流にはこれまで報告してきたGαs-PKA経路に加え、Gβγ、PI3キナーゼ、MAPキナーゼを介した経路が関与している可能性があることが明らかとなった。
応力測定に基づいた月惑星ローバのロバストな自律航法システムの構築

本研究では,月惑星ローバのスリップに対してロバストな航法誘導の実現を目指し,車輪に働く応力の測定による新たな力学モデルの構築,およびそのモデルから推定される車輪スリップをローバの自己位置推定や経路計画に応用したシステムの研究開発に取り組んだ.また,本研究で提案するシステムの有効性について,ローバテストベッドを用いた実証試験から確認した.このシステムは,月惑星ローバや様々な不整地移動ロボットの航法誘導に幅広く適用可能であり,将来,当該分野での実用が期待される.本研究では,月惑星ローバのスリップに対してロバストな航法誘導の実現を目指し,車輪に働く応力の測定による新たな力学モデルの構築,およびそのモデルから推定される車輪スリップをローバの自己位置推定や経路計画に応用したシステムの研究開発に取り組んだ.また,本研究で提案するシステムの有効性について,ローバテストベッドを用いた実証試験から確認した.このシステムは,月惑星ローバや様々な不整地移動ロボットの航法誘導に幅広く適用可能であり,将来,当該分野での実用が期待される.本研究では,月惑星ローバのスリップに対して頑強な(ロバストな)自律航法システムの確立を目指し,(1)応力測定に基づいた車輪力学モデルの構築,(2)ローバの走破性を踏まえた経路計画アルゴリズムの提案,(3)車輪スリップの補償を組み入れた自己位置推定手法の構築に取り組んでいる.平成25年度の研究では,上記研究目的における(1)および(2)に焦点を置いて,研究を進めた.テラメカニクス(地盤と機械の相互関係を扱う学問)における車輪力学モデルを簡略化した,新たな力学モデルの妥当性を実験的に検証するため,車輪に働く応力を測定可能な車輪モジュールの新規開発に取り組んだ.続いて,開発した車輪を用いて,宇宙航空研究開発機構(JAXA)内の月面模擬フィールドで数多くの砂上実験を行った.これまで,異なる車輪スリップ条件下における実験を通じて,モデルの根拠となる基礎データを着実に累積している.このモデルの構築により,従来モデルでは困難であった,ローバの走破性のオンライン推定が可能になることが期待される.上記と並行して,車輪や履帯の走行挙動を実験的にモデル化し,その特性を反映させた経路計画アルゴリズムを構築した.また,本アルゴリズムに基づいた数値シミュレーションにより,その有効性を確認した.さらに,カメラやレーザ距離計を用いた3次元情報取得システムを開発し,これらをローバテストベッドに搭載することで,実機によるアルゴリズムの実証にも取り組んだ.このアルゴリズムにより,与えられた路面状況(地盤や路面傾斜)から推定されるローバのスリップや消費電力に基づいた,最適な走行経路を計画することが可能となった.今後の研究では,上記車輪モジュールによる走破性のオンライン推定と経路計画・自己位置推定アルゴリズムを統合することで,実用を見据えたローバの航法誘導システムの構築を目指す.本研究では,月惑星ローバのスリップに対して頑強な(ロバストな)自律航法システムの確立を目指し,(1)応力測定に基づいた車輪力学モデルの構築,(2)ローバの走破性を踏まえた経路計画アルゴリズムの提案,(3)車輪のスリップ情報を反映させた自己位置推定手法の構築に取り組んだ.平成25年度には,車輪に6軸力覚センサを内蔵することで,車輪に働く応力を測定可能な車輪モジュールを開発し,応力測定実験から車輪力学モデルを構築した.この車輪モデルを用いることで,車輪に働く応力の測定からスリップを推定する手法を提案した.併せて,ローバの走破性を踏まえた経路計画アルゴリズムを提案し,数値シミュレーションによりその妥当性を確認した.平成26年度には,上述の車輪モジュールを,姿勢センサ(加速度計およびジャイロスコープ)と併用することで,ローバの走破性をオンライン推定可能なシステムに発展させた.併せて,車輪モジュールから推定されるスリップ情報を組み入れた,RGB-Dカメラを用いた逐次地図構築システムを開発した.さらに,これらシステムと前年度に提案した経路計画アルゴリズムを統合し,ローバテストベッドに実装することで,屋内試験フィールドにて走行実験を行った.試験では,逐次地図構築を行い,車輪モジュールからオンライン推定した走破性情報を基に経路計画を実施した.フィールド内に設置した移動量計測システムを用いてローバの移動量の真値を取得することで,移動量(スリップ)のオンライン推定精度や経路計画アルゴリズムの優位性を評価した.車輪モジュールによる走破性のオンライン推定と,地図構築・経路計画システムを実装したローバによる走行試験から,本研究で提案するスリップに対して頑強な航法誘導手法の有効性を確認した.本研究の成果は,月惑星ローバや様々な不整地移動ロボットの航法誘導に幅広く適用可能であり,将来,当該分野での実用が期待される.26年度が最終年度であるため、記入しない。工学26年度が最終年度であるため、記入しない。当初計画において,平成25年度の研究では,研究目的における「応力測定に基づいた車輪力学モデルの構築」,および「ローバの走破性を踏まえた経路計画アルゴリズムの提案」に焦点を置いて研究を進めることを予定していた.年度内の早い段階から実験環境の整備に取り組んだことにより,科学研究費補助金の配算後,即座に車輪モジュールを開発し,数多くの実験を実施することができた.このため,当初の予定通り,新たな車輪力学モデルの根拠となる実験データを順調に累積している.また,数値シミュレーションを用いることで,早期に経路計画アルゴリズムの有効性が明らかとなったため,ローバテストベッドの整備や3次元情報取得システムの開発に早くから着手することができた.

その結果,当初予定していたテストベッドの整備に加え,次年度に予定していた,実機による提案アルゴリズムの実証試験を前倒しで実施している.以上に示す通り,前年度の研究は,当初の研究計画に沿って着実に進められた.このことから,現在まで研究はおおむね順調に進展していると考える.前年度に開発した車輪モジュールを用いることで,ローバの走破性をオンライン推定することが可能である.今後の研究では,まず,この車輪モジュールをJAXAが所有するローバテストベッドに搭載し,実機による走行試験を行うことで,走破性の推定精度について検証する.併せて,前年度に提案した経路計画アルゴリズムをローバに実装することで,車輪モジュールによりオンライン推定される走破性を基に,提案アルゴリズムの実証実験を行う.続いて,本研究における3番目の要素課題である,車輪のスリップを用いた補償をビジュアルオドメトリに組み入れた自己位置推定アルゴリズムの導出・検討に取り組む.このアルゴリズムを実証するため,ローバテストベッドにステレオカメラを搭載し,ステレオカメラによるビジュアルオドメトリ手法を実装する.具体的には,月面におけるクレータ内部での使用も想定し,広い光学環境に対応可能なワイドダイナミックレンジカメラを用いたステレオ処理を検討している.さらに,上述した車輪モジュールをローバに搭載することで,「車輪のスリップを推定し,そのスリップを用いた補償をビジュアルオドメトリに組み入れる」という一連の自己位置推定シーケンスに関する実証試験を行う.本研究の総括として,上述した経路計画および自己位置推定アルゴリズムに基づいた自律航法システムをローバテストベッドに実装し,実証試験を実施する.これにより,将来の実用を見据えたローバの航法誘導システムの実現を目指す.なお,これらの研究成果を取りまとめ,適時学術雑誌と学会において研究発表を行う.
脳リズム構造に着目したマルチモーダル感覚情報処理機構の解明

左右が反転した立体音響空間をウェアラブルに実現し,この特殊空間への約1ヶ月間に亘る接触時における順応過程を脳磁界計測法を用いて調べた.この接触によって,新しい統合ルールに基づいて情報間の誤差を補正する知覚と関連した早い順応,統合処理の優先度を変化させる行動と関連した遅い順応,およびそれらの中間過程の存在が明らかになった.また早い順応と遅い順応は,各々,脳リズムと誘発応答に反映されていると考えられた.マルチモーダル感覚情報処理は,一般にユニモーダルな脳活動の和では説明できない付加活動の観点から議論されてきたが,動的特性を有する構造化された脳リズムも重要であることが本研究によって明らかになった.本研究では,自然には存在し得ない特殊環境へ人間が順応する過程において,マルチモーダルな感覚情報間の誤差伝播に固有な脳リズム構造を調べ,ニューロン活動の量的な議論に終始しない動的なマルチモーダル感覚情報処理のメカニズムに迫ることを目的としている.平成26年度においては,第一に,誤差伝播に固有な脳リズム構造の確認を行った.具体的には,通常の環境で実施した視聴覚照合課題に対する脳磁界データにおいて,先行研究で報告されているθ-γ複合脳リズム等が観測されることを空間分布や時間周波数特性によって確認し,その後の順応実験の基礎とした.第二に,特殊環境の構築とその順応効果の検証を行った.特殊環境として,左耳(右耳)に到達した音が右耳(左耳)から聞こえるような立体音響をウェアラブルデバイスを用いて実現し,可能な限りの保護観察の下,デバイスを装着して貰った.その結果,主観的な違和感は約1週間で減少し始め,積極的な音源定位を行わない限り,鏡像関係の視聴覚情報が一致として解釈され始めた.また視聴覚照合課題下で計測した脳磁界においては,順応初期では通常環境と同様に,空間的に一致する視聴覚刺激よりも不一致刺激で大きな聴覚誘発応答や脳リズム構造の変化が観測されたが,約1週間後に後者のみ様相が変わり始めた.従って,構築した特殊環境の順応効果を行動レベルと脳レベルで確認できた.第三に,主に平成27年度以降の項目となる特殊環境(左右反転立体音響)への長期順応実験の準備と部分的な実施を行い,今後の研究に備えることができた.本研究では,通常では有り得ない特殊空間,特に左耳(右耳)に到達した音が右耳(左耳)から聞こえるような立体音響へ順応する過程の脳リズムを調べることで,ニューロン活動の量的な議論に終始しない動的なマルチモーダル感覚情報処理のメカニズムの解明を目指す.平成27年度においては,平成26年度に構築したウェアラブルな左右反転立体音響を用いて,可能な限りの保護観察の下,この特殊空間への約1ヶ月間にわたる順応過程を調べた.実験協力者には,左右いずれかに出現する視覚手掛かりと音の組み合わせに対して,一致か不一致かを右示指と右中指で応答する視聴覚照合課題を行って貰い,その際の脳磁界データの解析を行った.視聴覚空間情報に関する一致刺激に対して,視聴覚連合野において1週目から誤差伝播に固有の複合脳リズムが徐々に見られ始め,以後,増大していった.この間,主観的な違和感も1週目程度で減少し始め,その後は漸近的に減少していった.また,13週目では一致刺激より不一致刺激で大きかった聴覚野の誘発応答の強度が,約1ヶ月後には一致刺激で僅かに大きくなった.同様に,不一致刺激より一致刺激で短かった平均反応時間も,約1ヶ月後に不一致刺激で僅かに早くなった.左右いずれかの音に対して,同側あるいは対側の示指で応答する選択反応課題においても,類似の傾向が観測された.したがって,左右反転立体音響への長期にわたる接触においては,1新しい環境の統合ルールに基づいて視聴覚情報の誤差を補正し,知覚に影響を及ぼす視聴覚連合野由来の早い順応と2統合する視聴覚情報の優先度が可塑的に変化し,行動に影響を及ぼす聴覚野由来の遅い順応が存在することが分かり,平成28年度の研究に備えることができた.2年目となる平成27年度においては,平成26年度に構築したウェアラブルな左右反転立体音響を用いて,この特殊空間への長期順応過程におけるマルチモーダルな感覚情報処理の変遷を当初の予定通りに調べることができた.具体的には,約1ヶ月間にわたって,視聴覚照合課題と選択反応課題の遂行下における一週間毎の脳磁界を解析し,当研究課題の肝となる誤差伝播に固有の複合脳リズムや誘発脳活動の変化を明らかにすることができた.また行動レベルにおいても,感覚受容に対する違和感や反応性の変化を明らかにでき,想定していた通り,短期では見られなかった現象を脳レベルと行動レベルの双方で明らかにできた.これらの知見は,動的なマルチモーダル感覚情報処理のメカニズムの解明に繋がるものであり,平成26年度に引き続き,平成27年度の計画も概ね順調に実施できた.本研究では,動的なマルチモーダル感覚情報処理のメカニズムの解明を目的として,現実には存在しない特殊空間,特に左右の耳に届く音が反転して聞こえるような立体音響空間をウェアラブルに創出し,その空間への順応過程を脳リズム構造に着目して調べた.平成28年度においては,平成27年度に実施した左右反転音響への長期順応実験を引き続き行った.左右反転

立体音響への約1ヶ月間に亘る順応過程において,左右の空間情報に関する視覚と聴覚の照合課題を実施し解析を進めた.また得られた知見の検証のために,聴覚と運動感覚の照合課題等も同様に実施した.一般に,行動レベルにおいては,約1週間で主観的な違和感が減少し始めること,約2週間で手指の応答性が一時的に遅くなること,約1ヶ月間で非反転音に比べて反転音に関連した手指の応答性が相対的に早まること等が分かった.脳レベルにおいては,約1週間で誤差伝播に固有の複合脳リズムが変化すること,約2週間で聴覚野と他の感覚・運動野間の機能的結合が一時的に弱まること,約1ヶ月間で聴覚野における誘発応答の強度が変化すること等が分かった.したがって,マルチモーダル感覚情報処理では,主に知覚と関連する脳リズムレベルの処理と主に行動と関連する誘発応答レベルの処理,その移行過程の処理が存在し,接触頻度の高い環境や事象に対して段階的に最適化することで動的に変容し適応していることが明らかになった.従来研究の多くは,ユニモーダル条件では説明不可能なマルチモーダル条件の非線形脳活動の部位や強度を議論してきたが,本研究によってマルチモーダル感覚情報処理における脳リズム構造の重要性が示された.左右が反転した立体音響空間をウェアラブルに実現し,この特殊空間への約1ヶ月間に亘る接触時における順応過程を脳磁界計測法を用いて調べた.この接触によって,新しい統合ルールに基づいて情報間の誤差を補正する知覚と関連した早い順応,統合処理の優先度を変化させる行動と関連した遅い順応,およびそれらの中間過程の存在が明らかになった.また早い順応と遅い順応は,各々,脳リズムと誘発応答に反映されていると考えられた.マルチモーダル感覚情報処理は,一般にユニモーダルな脳活動の和では説明できない付加活動の観点から議論されてきたが,動的特性を有する構造化された脳リズムも重要であることが本研究によって明らかになった.初年度である平成26年度においては,通常環境でのマルチモーダル感覚情報の誤差伝播に固有な脳リズム構造の確認を予定通り行うことができ,特殊環境に対する順応を脳レベルで評価可能な状態にした.また本研究で最も重要な特殊環境である左右反転立体音響をウェアラブルデバイスのみを用いて適切に構築することができ,想定していた通り,その順応効果の存在を確認できた.ウェアラブルな左右反転立体音響の簡易な構築は近年の技術によって可能になったものであり,実際にこの特殊環境を実現できたことは今後の研究推進を強くサポートするものである.また,今後の主たる実験となる特殊環境への長期順応実験も既に始めており,平成26年度の実施計画は順調に実施できた.平成28年度においては,平成27年度に引き続き,ウェアラブルな左右反転立体音響を用いて,長期順応過程における視聴覚照合課題や選択反応課題に対する脳磁界の解析を進める.視聴覚照合課題については,視聴覚空間情報の明示的/非明示的な照合機構を調べる2課題を実施し,トップダウン処理の影響等を検討する.並行して,腹話術効果等の行動実験のデータを解析し,多角的に知見の集積を行う.最後に,得られた種々の知見を総合し,ニューロン活動の量的な議論に終始しない動的なマルチモーダル感覚情報処理のメカニズムに迫る.平成27年度と同様に,液体ヘリウムの価格高騰もあって,MEGの使用機会が限られる可能性があるが,その場合には,これまでに計測したデータを使用したり,MEGと同様に時間分解能の優れるEEGを使用したりし,当初の計画通りに進める.脳情報学
アイス・ベッド・クーリングによる高湿度氷温貯蔵環境の形成

本研究は、従来の空気冷却方式に代えて、貯蔵庫内の水槽水を直接冷却することによって氷水面を形成し、冷却と同時に高湿度が維持される氷温環境を形成しようとするものである。初年度は、本方式により野菜類の萎びを防ぐために不可欠な低温域での高湿度維持が容易になることに加えて、水・氷の潜熱容量が複雑な温湿度制御を不要にして、エネルギー消費を低く抑えながら安定した高湿度の疑似氷室環境が形成されることを確認した。本年度(最終年度)は、維持管理の容易な高湿度低温貯蔵庫の実用化を目指して、以下の2点に注目した試験を進めた。1.庫内上部に氷水槽を設置した"天井氷冷方式"により、空気攪拌を行わずに自然な下降冷気による低温庫を製作し、氷床冷却の効果と比較しながら、天井冷却の可能性と問題点の整理・検討を行う。2.付加価値が高く、一般的に保存が難しいとされる青果物について貯蔵試験を行い、その保存性の検証を試みる。1.については、陸送コンテナを改造した低温庫を試作し、氷水槽を上部に設置した天井冷却時の庫内温湿度環境の観察を行い、その効果や各種問題点の把握を進めている。2.については、前記の天井氷冷試験庫で、昨夏に完熟イチゴの試験貯蔵を行ったが、57日間を経てなお十分な食味と外観が保たれており、天井冷却方式の有用性が確認された。総括と課題:天井氷冷方式では、氷水槽(冷却パン)底面への結露が予想以上に多く、貯蔵障害となる結露の解消あるいは結露水の落下防止の工夫が重要な課題であることが知れた。現在、当学部実験室にて、氷水槽の設置高さ可変の小型貯蔵庫を制作中であり、本研究の継続として、問題点解消のための検討を加えることを予定している。初年度は、厚い断熱を施した小型試験貯蔵庫を作成し、小さな冷却力の導入により庫内に氷温面の形成を試み、氷水の形成状態と庫内の温湿度分布および氷温環境維持に要するエネルギー等の基礎計測を行った。試験貯蔵庫は、深さ10cmの氷水槽を内蔵した、床面積=約1.45m^2(間口:900mm,高さ:820mm,奥行き:1,620mm)内容積=約1,200リットルの断熱(FP板100mm)BOXである。氷床近傍(氷水面上+80mm)の温・湿度は3°C・88%,最上部は8.5°C・67%で、平均消費電力は29wattであった。庫内の空気を攪拌(0.5m^3/min)して温湿度の均一化を計った場合、氷床近傍は2°C・95%・最上部は3.5°C・84%で、平均消費電力は57wattであった。観測時の庫外温度はいずれも約21°Cである。本試験庫で氷水状態を維持するに要した電力は、通常(静穏)冷却時:約330watt/day(約12円/日),空気攪拌時=約640watt/day(約25円/日)で、気積当たりの消費電力は、一般的な家庭用冷蔵庫(内容積300400リットル)と比較して、おおよそ1/5(空気攪拌)1/10(通常冷却)であった。本方式により、野菜類の萎びを防ぐために不可欠な低温域での高湿度維持が容易になることに加えて、水・氷の潜熱容量が複雑な温湿度制御を不要にして、エネルギー消費を低く抑えながら安定した高湿度の疑似氷室環境の形成が可能となることを確認した。現在、当学部実験室にて、氷水槽の設置
心筋虚血再潅流障害時冠微小循環の解明と治療戦略

我々は既にラット心における心筋虚血再灌流時心筋内毛細血管床の形態学的異常つき報告した。虚血再灌流障害のメカニズム・治療法は未だ確立されていないが、近年心筋虚血再灌流時の微小循環障害に対するニコランジル(ArP感受性K channel opener)の効果が注目されている。我々の行った検討では、冠動脈閉塞直後のニコランジル投与により心筋内毛細血管の形態的変化が抑制され、毛細血管容量の減少も軽減することがわかってきている。本研究では、虚血再灌流時にニコランジル投与が心筋内毛細血管の形態学的変化に影響を与えるか否かをさらに検討し、さまざまな用法、容量および虚血再灌流条件によるその影響につき検討した。開胸ラット心の左前下行枝を結索、一定時間虚血の後再灌流させ、様々な条件下でニコランジル(Group N)または生食(Group S)を投与する。再灌流後にインドシアニングリーン静注により遅延なく染色されたものをReflow,染色不良のものをNo-reflowとする。Langendorff modeで、摘出した心臓の全毛細血管床に造影剤を注入する。共焦点レーザー顕微鏡にて毛細血管床の形態を3次元的に観察し、虚血再灌流部とコントロール部で毛細血管容量比を算出する。Group Nでは、Group Sと比較して再灌流後No-Reflow例が有意に少なく(20%vs.43%)、ニコランジル投与により再灌流障害が軽減されていることが考えられた。共焦点レーザー顕微鏡により観察したところ、両群とも毛細血管構築は変形していたが、毛細血管容量はGroup NでGroup Sに比べ有意に高値であり、微小血管障害の程度が少ないことが考えられた。以上より、虚血再灌流時の心筋内微小血管障害が、ニコランジルの静脈内投与により軽減されることが示唆された。本研究では、心筋虚血再灌流モデルの冠微小血管(毛細血管)を直接観察してその形態学的異常を検討して、心筋再灌流障害時の微小血管障害を視覚的かつ定量的に評価し、さらに各種心筋保護薬の冠微小循環に対する効果を判定することを目的とした。本年度はとくに、臨床的に虚血再灌流後の心筋障害に対して用いられているK_<ATP>チャネルオープナー、ニコランジルの効果を定量的に判定し評価することを目的とした。拍動心(麻酔下開胸にて)の左前下行枝を結索、7分間虚血の後3分間再灌流させた。虚血開始時よりニコランジルまたは生食を持続静注した2群間で検討した。虚血時及び再灌流後にコントラストによる染色を行い、灌流状態を評価し、染色不良のものをno-reflowとした。摘出した心臓の全毛細血管床に造影剤を注入しサンプルを作成、共焦点レーザー走査式顕微鏡にて毛細血管床の形態を3次元的に観察し、毛細血管容量比を算出した。結果、ニコランジル投与群ではno-reflowの割合が20%と、対照の43%と比較し小さく、毛細血管容量比はニコランジル投与群で28.8%と、対照の17.7%に対して高値であった。ニコランジル投与が、心筋内微小循環改善するメカニズムにせまることができた。虚血再灌流障害のメカニズム・治療法は未だ確立されていないが、近年心筋虚血再灌流時の微小循環障害に対するニコランジル(ATP感受性K channel opener)の効果が注目されている。

我々の行った検討では、冠動脈閉塞直後のニコランジル投与により心筋内毛細血管の形態的変化が抑制され、毛細血管容量の減少も軽減することがわかってきている。本研究では、虚血再灌流時にニコランジル投与が心筋内毛細血管の形態学的変化に影響を与えるか否かをさらに検討し、さまざまな用法、容量および虚血再灌流条件によるその影響につき検討した。開胸ラット心の左前下行枝を結索、一定時間虚血の後再灌流させ、様々な条件下でニコランジル(Group N)または生食(Group S)を投与する。再灌流後にインドシアニングリーン静注により遅延なく染色されたものをReflow,染色不良のものをNo-reflowとする。Langendorff modeで、摘出した心臓の全毛細血管床に造影剤を注入する。共焦点レーザー顕微鏡にて毛細血管床の形態を3次元的に観察し、虚血再灌流部とコントロール部で毛細血管容量比を算出する。Group Nでは、Group Sと比較して再灌流後No-Reflow例が有意に少なく(20% vs. 43%)、ニコランジル投与により再灌流障害が軽減されていることが考えられた。共焦点レーザー顕微鏡により観察したところ、両群とも毛細血管構築は変形していたが、毛細血管容量はGroupNでGroupSに比べ有意に高値であり、微小血管障害の程度が少ないことが考えられた。以上より、虚血再灌流時の心筋内微小血管障害が、ニコランジルの静脈内投与により軽減されることが示唆された。
植物栄養ゲノミクス研究のための転写制御因子の高速探索

シロイヌナズナのゲノム上には約2000個の転写制御因子が存在する。これらのうち、K,N,P,Sなどの栄養分の吸収を調節する転写制御因子として機能が明らかにされているものはごく一部である。本年度は、窒素栄養および硫黄栄養の吸収過程の制御を中心に研究を進め、特に、窒素栄養応答で重要な役割を果たす新規転写制御因子AGL21について以下に記載する成果を得た。昨年度、転写制御因子のコード領域または上流・100bpにトランスポゾンの挿入を有する303系統の遺伝子破壊株を用いて、硝酸イオントランスポーターNRT2.1のmRNA発現量が野生株と比較して変化する系統を複数系統単離した。その中で、AGL21遺伝子破壊株(agl21-1)は、低C/N条件でNRT2.1のmRNA発現量が野生株より顕著に増加する破壊株として単離された系統である。AGL21は、硝酸イオンの刺激に応答して側根の伸長を促進するANR1と相同性が高いMADS box型の転写制御因子であった。培地のC/N条件を変化させてagl21-1の表現型を観察した結果、AGL21が低N条件で主根の成長に必須の因子であることが明らかとなった。さらに、硝酸イオンセンサーとしての機能をもつと推定される硝酸イオントランスポーターNRT1.1の遺伝子破壊株(nrt1.1)は、低N条件でagl21-1と同一の表現型を示すことを見出した。この表現型は、高C/N条件で強まる傾向がみられた。野生型(Nossen)、agl21-1、nrt1.1を用いてマイクロアレイ解析を行った結果、agl21-1とnrt1.1において、窒素欠乏に応答する遺伝子群の発現プロファイルに強い相関が認められた。また、AGL21とNRT1.1は互いを制御する関係にはなく、何れかの欠損により、低N条件で主根の成長が抑制されることが明らかとなった。これらのうち、栄養同化系の調節に働く転写制御因子として機能が明らかにされているものはごく一部である。本研究では、K,N,P,S,Fe,Znなどの主要栄養元素の吸収同化系で中心的な役割を果たすトランスポーター群のmRNA発現を指標として転写制御因子の遺伝子破壊株をスクリーニングすることにより、目的とする栄養同化系の制御系上流で機能する新規転写制御因子を迅速に同定する。研究協力者の黒森ら(理化学研究所)により作製されたトランスポゾン挿入変異株を用い、転写制御因子のコード領域または上流-100bpにトランスポゾンの挿入を有する303系統(265遺伝子の転写制御因子の遺伝子破壊株に相当)を選び出しホモ系統を確立した。本年度は、窒素および硫黄の同化に着目して遺伝子破壊株のスクリーニングを進めた。上記303系統全ての遺伝子破壊株における硝酸イオントラスボーターNRT2;1、硫酸イオントランスポーターSULTR1;2のmRNA発現量をリアルタイムRT-PCRにより定量的に解析し、同トランスポーターの発現量が野生株より顕著に低下または増加する系統を複数系統単離することに成功した。これらの候補系統について二次スクリーニングを行い、NRT2;1 mRNA発現量の増加が再現する系統を2系統選抜した。これらの2系統の遺伝子破壊株で欠失した転写制御因子の硝酸イオン同化における役割について詳細な表現型解析を進めている。SULTR1;2 mRNA発現量の変動が観察された候補系統については、SULTR1;2プロモーター-GFPの発現を指標として同定した転写制御因子SLIM1との関連と硫黄同化における役割について次年度以降解析を行う。
オルガネラ内のレドックス異常と正常化の可視化を基盤としたケミカルバイオロジー

小胞体内に変異型Insulinを蓄積させると小胞体ストレスを引き起こし、小胞体内の酸化還元状態がより酸化的になることが前年度までに明らかとなっていた。本年度はこの作用機序を明らかにするため、小胞体内レドックス可視化プローブ(ERroGFPS4)を用いた新たなハイスループットスクリーニング系を確立し、小胞体ストレスを緩和する2種類のレドックスモジュレーターを同定した。1次スクリーニングにて用いた2,480化合物の結果を再解析した。コレステロール合成の律速段階を制御するHMGCR阻害活性を有するスタチン系化合物が、mIns2(C96Y)蓄積条件下で、小胞体におけるさらなる酸化的シフトおよび細胞毒性を誘導した。また1次スクリーニングにて選択された化合物には、ステロイド骨格を持った化合物が10%含まれており、更に、コレステロール代謝の律速段階であるHMG-CoA Reductaseを阻害するスタチン系の化合物は全て小胞体内のレドックス状態をさらに酸化的にする事を確認した。さらなる実験の結果、小胞体内のレドックス状態が小胞体膜上のコレステロール量と関係しており、小胞体膜コレステロール量が減少すると小胞体のレドックス状態が酸化的に変化すると考えられる。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
超臨界流体によるポリマーの結晶化

超臨界二酸化炭素雰囲気においてポリ乳酸(PLA)の結晶化速度測定を行った。測定には高圧ATRセルを備えたFT/IRを用い、1266cm^<-1>における吸光度変化とXRDによる結晶化度測定値を関連づけることにより結晶化度を定量した。通常の液体溶媒結晶化において結晶化速度を定量する場合、液体溶媒の溶解速度が遅いため結晶化速度のみを抽出するのは困難であるが、本測定法では試料の厚さを薄くできるため、二酸化炭素の溶解平衡に到達するのが短時間(前年度の拡散係数の測定結果から推算したところ10μm試料で9秒以内)で終了し、溶解速度の影響を受けていない結晶化速度のみを測定可能であることが期待できる。この点を確認するために試料の塗布厚さを10、50、100、250μmの4種類について、結晶化速度の測定を行った。この結果10と50μmの試料では吸光度変化の経時変化はほとんど同じとなったが、100と250μmでは厚くなるにつれ結晶化速度が遅くなることが判明した。このため以降の測定では10-20μmの厚さの試料を用い解析を行った。1、2MPaの処理圧力ではXRD法では結晶の存在は確認できなかったにもかかわらず、FT/IRによる測定結果では結晶の存在を示唆していた。これはXRDでは検出できない微細な結晶の可能性があると考えられた。この結果を確認するために処理した試料のDSC測定を行ったところ、処理圧力が高いほど冷結晶化の結晶化開始温度が低くなり、微細な結晶の存在を示す結果であった。また、吸光度の経時変化から、結晶化の初期に急激な微結晶が生成し、その後しばらくおいた後、ゆっくりと結晶が成長するという結晶化の機構が明らかになった。本年度はpolylactide(PLA)を試料とし、二酸化炭素による結晶化実験を行った。まず、PLA中の二酸化炭素の溶解度を磁気浮遊天秤法により温度50200°C,圧力10MPaの範囲で測定した。ガラス状態を除いて溶解度は圧力の増加と共にほぼ直線的に増加し、温度の上昇と供に減少した。ただしガラス状態である50°Cにおいて低圧領域では、高圧の測定値から推定されるよりも溶解度が高くなった。実験値が予想より高くなったのはPLAの結晶化による影響と考えられたので、PLAを二酸化炭素により結晶化させ、結晶化度の温度・圧力依存性をX線回折法により測定した。この結果、約2MPaの二酸化炭素を溶解させることにより急激に結晶化度が上昇し、約4MPa以上では圧力を増加させてもほとんど結晶化度は増加しないことがわかった。この結果を基に、結晶領域にはガスが溶解しないと仮定し、単位アモルファス領域中の二酸化炭素量について整理したところ、全温度範囲において溶解度は圧力に対してほぼ直線的に変化することがわかった。次に、高圧ATRセルを備えたFT-IRを用いてPLAの結晶化度のその場測定を試みた。この結果CHの変角振動とCOCの伸縮振動に帰属される1266cm^<-1>の吸収が結晶化度と相関があることがわかった。また、XRDによる観察と同様に約2MPa付近で急激に結晶化度が増加した。この結果を基に、FT-IRを用いて結晶化速度を求めAvrami式による相関を行ったところ、結晶の形態は繊維状が大半を占めラメラ晶も多少形成していると推定された。超臨界二酸化炭素雰囲気においてポリ乳酸(PLA)の結晶加速度測定を行った。

通常の液体溶媒結晶化において結晶化速度を定量する場合、液体溶媒の溶解速度が遅いため結晶化速度のみを抽出するのは困難であるが、本測定法では試料の厚さを薄くできるため、二酸化炭素の溶解平衡に到達するのが短時間(前年度の拡散係数の測定結果から堆算したところ10μm試料で9秒以内)で終了し、溶解速度の影響を受けていない結晶化速度のみを測定可能であることが期待できる。この点を確認するために試料の塗布厚さを10、50、100、250μmの4種腫について、結晶化速度の測定を行った。この結果10と50μmの試料では吸光度変化の経時変化はほとんど同じとなったが、100と250μmでは厚くなるにつれ結晶化速度が遅くなることが判明した。このため以降の測定では10-20μmの厚さの試料を用い解析を行った。1、2MPaの処理圧力ではXRD法では結晶の存在は確認できなかったにもかかわらず、FT/IRによる測定結果では結晶の存在を示唆していた。これはXRDでは検出できない微細な結晶の可能性があると考えられた。この結果を確認するために処理した試料のDSC測定を行ったところ、処理圧力が高いほど冷結晶化の結晶化開始温度が低くなり、微細な結晶の存在を示す結果であった。また、吸光度の経時変化から、結晶化の初期に急激な微結晶の生成が生じその後しばらくおいた後、ゆっくりとした結晶の成長が生じているという結晶化の機構が明らかになった。
魂の脱植民地化~日本とその周辺諸国のポストコロニアル状況を解消するための歴史学~

「魂」という学問で取り扱うことを忌避されてきた概念に、正当な地位を与えることができた。それは人間の創発を支える暗黙の次元に属する身体の作動であり、本来的に解明しえぬ(する必要のない)ものである。学問はそれを喜びをもって受け入れ、尊重し、その作動を抑圧するものを解明し、除去する役割を果たせばよい。そのような学問は、抽象的空間で展開する論理や実証ではなく、「私」自身を含む具体的な歴史的時空のなかで展開される合理的思考である。このような生きるための思考を通じた「私」の成長のみが、学問的客観性を保証する。この観点に立つことで我々は、日本とその周辺諸国におけるポスト・コロニアル状況の打破のためには、人々の魂の叫び声に耳を傾け、それを苦しませている「悪魔」を如何に打破するか、という方向で考えるべきであることを理解した。謝罪も反論も、魂に響くものでなければ、意味がなく、逆に魂に響くものであれば、戦争と直接の関係がなくても構わない。たとえば四川大地震において日本の救助隊が「老百姓」の母子の遺体に捧げた黙祷や、「なでしこジャパン」がブーイングを繰り返す観衆に対して掲げた「ARIGATO謝謝CHINA」という横断幕などが、その例である。我々の協力者の大野のり子氏は、山西省の三光作戦の村に三年にわたって住み込み、老人のお葬式用の写真を撮ってあげる代わりに、当時の話の聞き取りをさせてもらうという活動を行い、それをまとめて『記憶にであう--中国黄土高原紅棗(なつめ)がみのる村から』(未来社)という書物を出版したが、このような研究こそが、真に意味のある歴史学であるということになる。我々は,「魂の植民地化」とは何か,という問題を幅広い観点から検討した。その結果,「魂の植民地化とは,自らの視点を失い,他者の視点で自分自身を考えることであり,自らの視点を取り戻すことが,魂の脱植民地化である。」という一応の定義に到達した。この論点は,精神分析学,分析心理学などの分野で議論されてきた,意識と無意識との乖離の問題,さらには,哲学の分野で議論されたきた自己欺瞞という概念と密接に関連することが明らかとなった。また,歴史学との関連では,香港人,台湾人の心性をこの観点から考察し,共通の側面を取り出すことができた。更に,数理科学,微生物学などの全く異なる分野での成果を踏まえ,「創発とそれを阻害するもの」という観点から理論的考察を深め,こういった観点が,『論語』の思想と結びついていることを確認した。この問題は,人間の自由とはなにか,という問いと直結している。近代においては,「選択の自由」こそが自由である,という臆断が強い影響力を持っている。たとえば法律体系は,選択の自由と合理的判断とを行使しうる者に,その行為の結果への責任を求める,という前提の上に構成されている。また,標準的経済理論もまたこの両者のうえに構成される。ところが,スピノザやエーリッヒ,フロムらの指摘するように,自分自身の本来的ダイナミクスに従って行為することを「自由」とすれば,「必然」に従うことが「自由」である,ということになり,選択は自由や責任とは無関係となる。それどころか,本来のダイナミクスを否定されつつ,意味のない選択肢を大量に与えられることは,魂の植民地化に帰結する典型的な条件であることが明らかとなった。この呪縛された状況から抜け出す上で,網野善彦の「無縁」の概念が重要な意義を持つと考えられる。具体的な活動内容は以下のとおりである。5月2日大阪外国語大学にて研究会開催「ハラスメント理論について」

5月18日20日滋賀県伊香郡,西浅井町にて研究会および現地調査5月23日学士会館分館にて論語研究会と協同で研究会開催。「仁とサイバネティックス」6月23日龍谷大学アフラシア平和開発研究センターと協同で研究会開催。「紛争解決に関する理論研究:展望」6月30日国際高等研究所(けいはんな学研都市)「複雑系科学の再出発」研究会と協同で研究会開催。7月18日大阪外国語大学にて研究会開催「香港人の心性」7月24日JICA大阪にて研究会開催「三光作戦の村」,12月19日大日本印刷と協同で,同社五反田ビルにて研究会開催。「無縁と呪縛」このほか,中国,インド,香港,フランスで現地調査を行い,朝鮮,台湾,香港,イギリスの研究者を日本に招いて議論した。最終年度の最大の成果は、東京大学東洋文化研究所の発行す『東洋文化』(89号)を当研究会の特集号として、12本め論文を発表することができたことである。この論文集の締め切りは9月末であったので、19年度はじめからわずか一年半でこれだけのオリジナルな論文を集められたことになる。ここではこの論文集の内容を説明することで、実績報告とする(論文タイトルは成果目録を参照)。この論文集で特筆すペきは、研究対象と自分自身とを切り離さず、対象への問いが自らに向かうことの意味を、明示的に取り込むことに成功した点である。世界を観測する自分自身が何らかの無意識のゆがみを持っていた場合、世界の像はゆがんでしまう。この問題を近代学問は、手続きや概念操作の客観性によって保障しようとしてきた。しかし、アリス・ミラーらの明らかにしたよ引こ、多くの学者の研究は、無意識のゆがみを直接に反映していることが多い。そこで我々は、対象への問いが、自らへの問いとして跳ね返ってくることは、学問という営みにとって不可避のことである、と前提した上で、如何に客観性を確保するかを考えた。その結果、自らに向かってくる問いを受け止め、自分自身の無意識のゆがみの理由を考え、そこから離脱するという努力を続けることが有力な方法であると思い当たった。論文集の第一部(深尾論文、千葉論文、等々力論文)はそれを意識的に追求し、自分自身を明示的に研究対象に含めるというアプローチにより、魂の脱植民地化の過程を考察するものとなった。このように問題を設定した上で第二部は、魂を植民地化する過程についての理論を提出した。本修論文はべイトソンのダブルノくインド,理論の問題点を指摘し、サイバネティックな観点を徹底させることで、ハラスメント理論を提出した。ヴァイス論文は、colonizationという言葉が「耕す」という積極的意味を持つことを示し、脱植民地化過程は「本来の状態への回帰」ではなく、colonisationによって得られたものを吟味し、不要なものを捨て、自分に役立つものを自分のものとするaufhebenの過程であることを示した。第三部で安冨論文は、近代学問の前提のーつとなっている「共通のcommunis」という概念を考察し、この概念そのものが、魂を植民地化する役割を果たしていることを示し、こから自由な思考をもたらし得る概念として、網野善彦の提唱した「無縁」の重要性を示した。内田論文、輿那覇論文は、網野の無縁論が如何にして出現し、それが如何にして誤読されっづけたか、を詳細な文献的証拠に基づいて提示した。第四部では開発・環境問題を扱った。李論文は中国社会の自己植民地化状態とそこからの離脱の方策を示した。Dixon Wongは香港に進出した日本企業従業員の植民地的心性をフィールドワークに基づいて解明した。
海洋微生物が生産する硫酸ムコ多糖の構造解析

本研究では海洋微生物が生産する硫酸ムコ多糖の構造解析を行い、その有用性を探ろうとした。海洋細菌No.42菌によって生産される多糖の生産条件を検討した結果、液体培地よりも寒天平板培地の方が収量が高かった。ZoBell培地に蔗糖を加えることにより菌の増殖が促進され、これに伴い多糖の収量も増加した。寒天平板上に生じた粘質物から1%フェノ-ルで抽出し、第4級アンモニウム塩およびエタノ-ル沈澱法により精製した多糖標品はセルロ-スアセテ-ト膜電気泳動でアルシァンブル-に染まる単一なバンドを、また超遠心分析で単一のピ-クを示した。Asahipak GFA-7MカラムによるGPC分析で、Pullulan(Shodex standard kit P-82)を基準とした分子量は1.9x10^6となった。この多糖標品は粘度が高くNMR分析で糖鎖結合様式を示すアノメリックカ-ボンの明確な化学シフトが得られなかったが、^1H NMR分析で2.0ppm付近にN-アセチル基に由来するピ-クが観察されると共に、1.41.6ppmにはピ-クが認められず、この多糖にピルビン酸はないと推定された。酸加水分解後、ペ-パ-クロマト、GLC、HPLC、セルロ-スアセテ-ト膜電気泳動、アミノ酸分析などによりグルクロン酸、ガラクト-ス、グルコ-ス、グルコサミン、グルタミン酸を認めた。多糖に結合している硫酸基はイオンクロマトグラフを用い電気伝導度検出器によりHPLC分析し、硫酸基の対アミノ糖比はおよそ1と認められた。Hakomori-Purdie法によるメチル化で得られた部分メチル化アミノ糖の同定が遅れたため構造解析が完了していないが本年度の研究ではここに示したように海洋細菌No.42による硫酸ムコ多糖の生産条件と化学組成を明らかにし、構造解析の検討を行った。
非線形特性を活かしたモデル表現に基づく非線形制御系の解析・設計法

非線形システムに対するモデル表現とそれに基づいた特性解析・制御系設計法においては,物理情報を有する非線形特性を変形することなくそのまま扱えるものが望ましい.本研究では,このように非線形特性を活かしたモデル表現に基づく非線形制御系の特性解析法と制御系設計法の提案とその検証を目的として,以下の基礎的研究成果を得た.1.非線形ディスクリプタシステムに対する安定条件ディスクリプタ方程式をモデル表現として採用し,なめらかとは限らない一般的な非線形ディスクリプタ方程式に対する解の存在条件と安定条件を導出した.2.ルーリエ型ディスクリプタシステムの絶対安定条件ディスクリプタ線形システムと静的な非線形要素とのフィードバック結合であるルーリエ型ディスクリプタシステムに対して,解の存在性も含めた絶対安定条件を線形行列不等式(LMI)で与えた.3.線形時変ディスクリプタシステムの安定化線形時変システムに対する理論展開は非線形システム解析法の基礎理論につながるから,線形時変ディスクリプタシステムに対する安定条件と安定化可能条件を線形行列微分不等式(LMdI)の形で導出した.4.実システムを意識したモデリングと設計法実システムを意識し,制御量が空間分布している対象のモデリング法と設計問題の解法,そして,制御入力の大きさに制限がある場合について,外乱除去問題の解法を示した.非線形システムに対するモデル表現とそれに基づいた特性解析・制御系設計法においては,物理情報を有する非線形特性を変形することなくそのまま扱えるものが望ましい.本研究では,このように非線形特性を活かしたモデル表現に基づく非線形制御系の特性解析法と制御系設計法の提案とその検証を目的として,以下の基礎的研究成果を得た.1.非線形ディスクリプタシステムに対する安定条件ディスクリプタ方程式をモデル表現として採用し,なめらかとは限らない一般的な非線形ディスクリプタ方程式に対する解の存在条件と安定条件を導出した.2.ルーリエ型ディスクリプタシステムの絶対安定条件ディスクリプタ線形システムと静的な非線形要素とのフィードバック結合であるルーリエ型ディスクリプタシステムに対して,解の存在性も含めた絶対安定条件を線形行列不等式(LMI)で与えた.3.線形時変ディスクリプタシステムの安定化線形時変システムに対する理論展開は非線形システム解析法の基礎理論につながるから,線形時変ディスクリプタシステムに対する安定条件と安定化可能条件を線形行列微分不等式(LMdI)の形で導出した.4.実システムを意識したモデリングと設計法実システムを意識し,制御量が空間分布している対象のモデリング法と設計問題の解法,そして,制御入力の大きさに制限がある場合について,外乱除去問題の解法を示した.非線形システムに対する特性解析や制御則設計において,非線形特性の形を保存したモデル表現の検討と,そのモデル表現に基づく解析・設計法の提案と検証を目的とし,以下の成果を得た.1.一般系に対する安定論(基礎定理の導出・検討)非線形ディスクリプタ方程式は,非線形特性をそのまま表現でき,かつ,静的拘束条件などを動的要素と共に記述できるという特徴を有するから,これをモデル表現として採用した.まず,非線形ディスクリプタ方程式の解の存在性において,既存の結果では非線形関数に十分ななめらかさが仮定されていたが,本研究では実用的見地からこれを廃し,連続性のみの仮定で解の存在条件を導出した.そして,補助関数を2つ導入することでリアプノフの方法に基づく安定解析法を提案した.その際,非線形要素の形を崩さず複雑な計算を要しない条件,すなわち,変数変換や逆関数を用いず,代数方程式の解も不要な条件を導いた.2.ルーリエ系の絶対安定条件線形動的システム部と静的非線形要素からなるフィードバック制御系であるルーリエ系において,線形部に直達項のある場合には,静的なループが存在し,ディスクリプタ方程式でモデル表現される.このようなルーリエ系へ上記の基礎定理を適用し,絶対安定条件を線形行列不等式(LMI)で得た.得られた条件は,数値計算によって容易に調べることができるものである.3.実システムへの適用を意識した解析非線形特性を活かしたモデル表現として,実システムへの適用を意識すると,空間変数も導入した分布定数系も考慮すべきである.そこで,熱反応炉を制御対象として,制御則設計用モデルの構築をめざし,現在も検討中である.以上の成果の一部は既に口頭発表済みであるが,現在,いずれも論文投稿中である.非線形システムに対する特性解析や制御則設計において,非線形特性に変形を加えることなく特性を保存したモデル表現に基づく方法の提案とその検証を目的とし,以下の成果を得た.1.一般系に対する安定論(基礎定理)の確立前年度に引き続き,非線形ディスクリプタ方程式をモデル表現として採用し,なめらかとは限らない非線形特性を含んだディスクリプタ方程式に対する解の存在条件と安定解析法の導出と検討をさらに進めた.その結果,非線形要素の形を崩さず複雑な計算を要しない条件を確立し,論文として公表した.2.ルーリエ系の絶対安定条件の確立線形部に直達項のある多変数ルーリエ系を非線形ディスクリプタ方程式としてモデル化し,解の存在性を含めた絶対安定条件を線形行列不等式(LMI)で与え,1の結果と共に公表した.3.線形時変ディスクリプタシステムの安定条件線形時変システムに対する安定条件についての検討は,非線形システム解析法の基礎理論につながる.そこで,線形時変ディスクリプタシステムに対する安定条件と安定化可能条件を導出し,口頭発表した.4.実システムへの適用を意識したモデリング実システムへの適用を意識すると,熱反応炉や柔軟構造物などの空間変数を含む分布定数系も考慮すべきである.

そこで,関係する物理量の空間分布を目標形状へ制御するための基礎理論の確立を目指し,熱伝導系の温度分布を目標分布に近づける問題について,問題の定式化も含めたモデリング法について検討中である.非線形システムに対する特性解析や制御則設計において,非線形特性に変形を加えることなく特性を保存したモデル表現に基づく方法の提案とその検証を目的として,以下の成果を得た.1.多変数ルーリエ型ディスクリプタシステムに対する絶対安定条件一般の集中定数非線形動的システムは,システムが満たすべき拘束条件等も含めて,ディスクリプタ線形システムと静的な非線形要素とのフィードバック結合で表される.非線形要素がセクタ条件を満たす不確かさであるとき,このシステムはルーリエ型ディスクリプタシステムと呼ばれる.本研究では,ルーリエ型ディスクリプタシステムの解の存在性も含めた絶対安定条件を線形行列不等式(LMI)で与え,その成果を公表した.2.線形時変ディスクリプタシステムの安定化非線形システム解析法の基礎理論として,線形時変ディスクリプタシステムに対する安定条件と安定化可能条件を必要十分条件として導出し,その成果を公表した.3.実システムを意識したモデリングと設計問題の解法実システムを意識すると,制御量が空間分布している対象も考慮すべきであり,そのモデリング法と設計問題の解法を示し,その成果を公表した.