hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
茶香気形成機構とその先駆体の検索

チャの生葉を熱水抽出し、凍結乾燥して熱水抽出物を調製した。除タンパク,除カテキン後ブタノ-ルで抽出し、目的とする配糖体混合物を得た。各成分の分離を高めるためアセチル化を行い、薄層クロマトグラフィ-(TLC)を指標として、シリカゲルクロマトグラフィ-により各配糖体を分離した。TLC上単ースポットを示した画分は13Aー6,BAー7であった。BAー7は白色針状結晶となり、物理定数の測定および各種スペクトルの解析からBenzylーβーDーglucopyranosideと推定した。推定化合物を定法により合成した結果、全ての点で一致した。BAー6は、スペクトル解析の結果、(z)ー3ーhexenglーβーDーglucopyranosideと推定した。特にアゲリコンの構造は、標準の(Z)ー3ーhexenolとのNMRを比較することにより決定した。チャ葉中の配糖体より、揮発性香気成分が形成されることを証明するため、生葉のアセトンパウダ-を調製し、粗酵素系のモデルとした。配糖体を大量に得るため,生葉の代りに緑茶よりの抽出法を検討した結果、熱水抽出物を除タンパク,除カテキン後、XADー2カラムに吸着させ、配糖体画分を酢酸エチル溶出部として得た。配糖体画分を上記のアセトンパウダ-,市販のβーDーグルコシダ-ゼによる加水分解および塩酸による非酵素的加水分解を行い、生成する香気成分をガスクロマト上比較した。主要生成物は共通であり、茶香気形成には、配糖体からの揮発性化合物の生成が重要であることが明かとなった。βーDーグルコシダ-ゼによりBenzyl alcohol,(z)ー3ーhexnolの生成が特に大きかったことは、両者がβーDーグルコシドとして存在する結果を支持するものである。チャの生葉15kgを熱水抽出し、可溶性画分1.2kgを得た。これをブタノ-ル抽出し、除タンパク,除カテキンを行い,最終的にブタノ-ル抽出部22.3gを粗配糖体画分とした。配糖体画分の一部を水溶液とし、チャ生葉より調製したアセトンパウダ-および市販のβーグルコシダ-ゼと処理後,遊離する揮発性成分をエ-テルで抽出し、ガスクロマトグラフィ-で検索した結果(Z)ー3ーヘキセノ-ル,ベンジルアルコ-ル他数種のモノテルベンアルコ-ルを同定した。この結果、茶香気中の主要成分が配糖体として存在していることが明きらかとなった。粗配糖体画分をシリカゲルカラムクロマトグラフィ-で精製を試みたが、個々の配糖体を単離することは困難であったため、一度ピリジン一無水酢酸によりアセチル化し、再びカラムクロマトにより分画した。薄層クロマトグラフィ-により、単一スポットを示したBAー7画分より結晶が析出したのでこれを再結晶し、mp98°Cの純品を得た。IR,HMR,CMR,MSなどの各スペクトルによりbenzylー(tetraーOーacetyl)ーβーDーglucopyranosideの構造を推定した。同一物質を合成し、標品との比較からこの推定を確かめた。混合物である他のacetylglycosideは、そのままCMRを測定し、アグリコン部の構造を推定し、(Z)ー3ーヘキセノ-ル,リナロ-ル,ゲラニオ-ル,フエニルエタノ-ルの存在が推定された。

今後CMRを主体とするスペクトルおよび推定配糖体を合成することにより、各配糖体の構造を確認し、これらを先駆体とする茶香気成分の生成機構を明らかにする。チャの生葉15kgを熱水抽出し、可溶性画分1.2kgを得た。これをブタノ-ル抽出し、除タンパク、除カチキンを行い、最終的にブタノ-ル抽出部22.3gを粗配糖価画分とした。配糖係画分の一部を水溶液とし、チャ生葉より調製したアセトンパウダ-および市販のβーグルコレダ-ゼと処理後、遊離する揮発生成分をエ-テルで抽出し、ガスクロマトグラフィ-で検索した結果(Z)ー3ーヘキセノ-ル、ベンジルアルコ-ル他数種のモノテルベンアルコ-ルを同定した。2の結果、茶香気中の主要成分が配糖係として存在していることが明きらかとなった。粗配糖値画分をシリカゲルカラムクロマトグラフィ-で精製を試みたが、個々の配糖値を単離することは困難であったため、一度ピリジンー無水酢身によりアセチル化し、再びカラムクロマトにより分画した。薄層クロマトグラフィ-により、単一スポットを示したBAー7画分より結晶が析出したのでこれを再結晶し、mp98°Cの純品を得た。IR,HMR,CMR,MSなどの各スペクトルによりbeugylー(tetraーOーacetyl)ーβーDーglucopyranosideの構造を推定した。同一物質を合成し、標品との比較からこの推定を確かめた。混合物である他のacetylgly cosideは、そのままCMRを測定し、アグリコン部の構造を推定し、(Z)ー3ーヘキセノ-ル、リナロ-ル、ゲラニオ-ル、フェマルエタノ-ルの存在が推定された。
ポートフォリオを活用した地域の包括的発達支援システムの構築-援助要請の観点から-

本研究の目的は、発達障害児ならびにその保護者(当事者)の主体的な援助要請を促すために、ポートフォリオを活用した包括的な発達支援システムを開発し、その学術的・施策的有用性を評価することである。2018年度は、ファイルの実態を分析し、母子保健と療育・教育の連携、および発達障害児・者とその保護者主体の地域での発達支援のあり方を検討した。方法は、「サポートファイル(相談支援手帳)」を推進している首都圏内A県の市町村で、HPで公開されているファイル書式および関連記事を収集した。データ分析は、マトリックス法ならびに計量テキスト分析ソフトKH Coderによる頻出語・自己組織化マップを用いた。結果、分析対象となった23市町村において、出現頻度が高い語は、“支援"“機関"“保護"“子ども"“記録"であった。出現回数が10語以上の抽出語を用いて、自己組織化マップを作成した結果、8カテゴリー<子どもの成長・発達の理解><ライフステージに応じた一貫した支援><入学時に活用><支援計画の作成><家庭に相談記録を提供><本人・保護者が資料を管理><サービスの利用時に提示><関係機関での情報共有>がファイルの使途であった。市町村の健診の際、保健師等がファイルに情報を「記録している」1件、「希望があれば」3件、「保護者に転記を指導」1件であり、「記録していない」17件(73.9%)であった。これらのことから、ファイルは、発達障害児のライフステージに応じた個別性の高い支援のために提案されているものであるが、母子保健との連動が希薄であった。発達障害児・者と保護者がその成長発達を確認し、主体的にサービスを選択していくためのツールとしてポートフォリオは有効であると考えるが、ファイルが支援者にとって必要な情報の集積のみになっていないか、今後は利用している当事者の実態を把握することが課題と考えた。本研究では、ポートフォリオを活用した当事者への発達支援を軸としているが、研究を遂行する中で研究計画の大幅な見直しが必要となったため、進捗が遅れている。その具体的な理由は、これまで文部科学省では、個別に配慮を要する子どもに対し、学校等が個別の指導計画の作成を推進していたところである。このような中、研究者は、この指導計画が保健や福祉と十分に連動していない現状を踏まえ、当課題に着手した経緯がある。しかし、文部科学省は最近になって2020年には配慮を要する子どもに対し、全て「個別カルテ」をするよう義務付けることを告示した。そのため、多くの自治体の教育・福祉部門において、カルテ書式を作成し、公開・試行し始める状況に至っている。この「個別カルテ」は、研究者のポートフォリオを活用した発達支援ツールに発想が類似するものである。実際に、各自治体において運用され始めたカルテ書式は、支援者間の情報共有を主にしたものから、当事者がサービスの自己選択ができるよう工夫したものまで、かなり独自性が高く、標準化には至っていない状況である。また、この運用において、乳幼児期から子どもの発達支援に関わる保健部門との連携は、ほとんどなされないままであることが明らかとなっている。研究者は、自治体等で標準的に使用できるポートフォリオ書式の開発から、部門を越えた連携のあり方を探るべく研究計画を立案していたが、実際の現場では既に新たな試みが動き始めていることから、研究計画の修正を余儀なくされているため、進捗に遅れが生じている。これまでの研究の結果、自治体の中で、個別カルテの義務化を見越した書式の開発・試用が進展していること、しかしながらその多くが保健分野との連携が希薄であることが明らかになっている。この状況を踏まえ、研究計画の見直しを図る。具体的に、2019年度においては、従来の個別支援計画ならびに個別支援カルテといった、教育と福祉を中心とした既存ツールを、当事者(発達障害児・者とその保護者)がどのように活用しているのか、どのような運用上の工夫をすれば主体的なサービス利用につながるかに焦点を当て、調査を行うこととする。具体的な研究の方法は、発達障害児の保護者ならびに支援者への調査から、ポートフォリオの構成要素や活用場面を検討しポートフォリオ案を開発、その後、モデル地区において当事者にポートフォリオを試用してもらい、包括的な発達支援システムを構築し、その有用性を実証的に検証する予定である。初年度にあたる平成29年度は、国内外の発達支援においてポートフォリオ等がどのように活用されているか、地域における包括的発達支援システムの実際を把握し、これらの効果・課題を洗い出すことに取り組んだ。具体的には、千葉県を中心とした「ライフサポートファイル」の取り組みの実態(活用している書式の構成要素、連携の実態など)の情報収集をし、これからからポートフォリオの構成要素ならびに関係機関との連携フローなどの実態を検討した。ポートフォリオは、子どもならびにその保護者の基本属性、身体状況、発達の経過や支援経過などが基本的な構成要素であるが、専門職間の連携を目的としたもの、当事者が発達を確認し主体的にポートフォリオを活用する目的であるものなど、その構成要素や利用趣旨は統一的ではなかった。また、地域における包括的発達支援システムの一例として、オーストラリア・クイーンズランド州ブリスベン市、ならびにクイーンズランド大学における家族支援クリニックの実践を視察し、包括的な発達支援には予防から療育まで階層的な支援システムを構築することが有効であるとの示唆を得た。

これらを踏まえ、平成30年度には、発達障害児者ならびにその保護者にインタビューを行い、ポートフォリオの試作・試用につなげる予定である。本研究の計画では、平成29年度は先行研究や実践事例、既存のポートフォリオに類似する資料分析に比重を置くことにした。当初計画していたインタビューは、これら事前準備の上で実施するのが効果的と判断し、平成30年度に先送りすることにしたため、当初計画よりやや進捗が遅れている状況である。本研究の目的は、発達障害児ならびにその保護者(当事者)の主体的な援助要請を促すために、ポートフォリオを活用した包括的な発達支援システムを開発し、その学術的・施策的有用性を評価することである。2018年度は、ファイルの実態を分析し、母子保健と療育・教育の連携、および発達障害児・者とその保護者主体の地域での発達支援のあり方を検討した。方法は、「サポートファイル(相談支援手帳)」を推進している首都圏内A県の市町村で、HPで公開されているファイル書式および関連記事を収集した。データ分析は、マトリックス法ならびに計量テキスト分析ソフトKH Coderによる頻出語・自己組織化マップを用いた。結果、分析対象となった23市町村において、出現頻度が高い語は、“支援"“機関"“保護"“子ども"“記録"であった。出現回数が10語以上の抽出語を用いて、自己組織化マップを作成した結果、8カテゴリー<子どもの成長・発達の理解><ライフステージに応じた一貫した支援><入学時に活用><支援計画の作成><家庭に相談記録を提供><本人・保護者が資料を管理><サービスの利用時に提示><関係機関での情報共有>がファイルの使途であった。市町村の健診の際、保健師等がファイルに情報を「記録している」1件、「希望があれば」3件、「保護者に転記を指導」1件であり、「記録していない」17件(73.9%)であった。これらのことから、ファイルは、発達障害児のライフステージに応じた個別性の高い支援のために提案されているものであるが、母子保健との連動が希薄であった。発達障害児・者と保護者がその成長発達を確認し、主体的にサービスを選択していくためのツールとしてポートフォリオは有効であると考えるが、ファイルが支援者にとって必要な情報の集積のみになっていないか、今後は利用している当事者の実態を把握することが課題と考えた。本研究では、ポートフォリオを活用した当事者への発達支援を軸としているが、研究を遂行する中で研究計画の大幅な見直しが必要となったため、進捗が遅れている。その具体的な理由は、これまで文部科学省では、個別に配慮を要する子どもに対し、学校等が個別の指導計画の作成を推進していたところである。このような中、研究者は、この指導計画が保健や福祉と十分に連動していない現状を踏まえ、当課題に着手した経緯がある。しかし、文部科学省は最近になって2020年には配慮を要する子どもに対し、全て「個別カルテ」をするよう義務付けることを告示した。
遺伝子治療の最適化を目指したバイオコンジュゲート化アデノウイルスベクターの創製

本研究は、安全性の高いバイオマテリアルであるポリエチレングリコール(PEG)によるアデノウイルスベクター(Ad)表面のバイオコンジュゲーションにより、Adの優れた遺伝子導入効率・発現効率を損ねることなく、ターゲティング能を有し、Adの欠点のみを克服したハイブリッド化Adの創製を目的としている。昨年度までの検討で開発した5K/PEG-Ad (PEG分子量5,000、修飾率90%)と20K/PEG-Ad (PEG分子量20,000、修飾率45%)に治療遺伝子を搭載し、肺転移癌モデルとして汎用されるB16BL6メラノーマ肺転移癌モデルマウス並びにCT26肺転移癌モデルマウスに対して単回全身投与したところ、未修飾Adと比較して有意な肺転移癌治療効果を示した。本結果より、PEG-Adは、転移癌をも標的とし得る全身投与型ベクターの有望な候補であることが判明した。また、腫瘍への能動的ターゲティングを目指して、PEG鎖先端に腫瘍指向性分子として汎用されるトランスフェリン(Tf)を付与したPEG-Ad (Tf-PEG-Ad)を創製し、Tf発現細胞における遺伝子発現特性を評価した。その結果、Tf-PEG-AdはTf受容体を介してPEG-Adより高い遺伝子発現活性を有することを明らかとした。したがって、今後TfやPEGの修飾率を最適化することで、さらに効率の良いターゲティングを達成し得る可能性が示唆された。本研究は、水溶性高分子Polyethylene Glycol (PEG)によるアデノウイルスベクター(Ad)表面のバイオコンジュゲーションにより、Adの優れた遺伝子導入効率・発現効率を損ねることなく、ターゲティング能を有し、Adの欠点のみを克服したハイブリッド化Adの創製を目的としている。本年度は「PEG修飾Adの修飾率と体内動態および遺伝子発現特性の連関評価」、「腫瘍への受動的ターゲティングを利用したPEG修飾Adの癌遺伝子治療実験」、「修飾PEG鎖の分子量や修飾率を種々検討することによる癌への受動的ターゲティング効果の最適化」、「RGD導入PEG修飾Adの結合特異性ならびにin vivo遺伝子発現特性」について検討し、以下のような成果を得た。PEG修飾AdのEPR効果を利用して、Meth-A担癌マウスに対してTNFα遺伝子を用いた癌遺伝子治療実験を行った結果、抗腫瘍効果の増強と肝臓での副作用の軽減が達成されることを明らかにした。EPR効果の最適化を目指して分子量や修飾率のことなる各種PEG修飾Adを作製し、in vivo遺伝子発現特性を評価した結果、分子量20000、修飾率40%程度のPEG修飾Adが、最も腫瘍選択的な遺伝子導入能に優れていることを明らかにした。RGD導入PEG修飾Adの結合特異性を競合阻害実験で評価した結果、integrin特異的な遺伝子導入を明らかにした。また、本ベクターはin vivo投与においても十分な遺伝子発現活性を示すことを肝臓で確認した。本研究は、水溶性高分子ポリエチレングリコール(PEG)によるアデノウイルスベクター(Ad)表面のバイオコンジュゲーションにより、Adの優れた遺伝子導入効率・発現効率を損ねることなく、ターゲティング能を有し、Adの欠点のみを克服したハイブリッド化Adの創製を目的としている。本年度は、PEG修飾Ad(PEG-Ad)の体内動態解析、腫瘍特異的TERTプロモーター制御型Ad(Ad-TERT)に対するPEG修飾の応用とそのin vivo遺伝子導入特性の解析を行った。昨年度までに開発した各種PEG修飾Adの中で、全身投与において優れた腫瘍組織集積性(EPR効果)を発揮した5K/PEG-Ad(PEG分子量5,000、修飾率90%)と20K/PEG-Ad(PEG分子量20,000、修飾率45%)の体内動態を解析した。その結果、20K/PEG-Adは5K/PEG-Adと比較して、より延長された血中滞留性を示し、ベクター粒子の腫瘍組織への分布量増大と肝臓への分布量低減をより効果的に達成できた。TERT(Telomere reverse transcriptase)プロモーターの制御下に遺伝子を発現するAd(Ad-TERT)を作製し、in vitroにおける腫瘍細胞選択的に遺伝子発現し得ることを確認した。さらに、本ベクターをPEG修飾(PEG分子量5,000、修飾率90%)したPEG-Ad-TERTを作製し、全身投与した際の遺伝子発現分布を解析した。その結果、PEG-Ad-TERTは腫瘍組織での高い遺伝子発現活性を保持しつつ、肝臓における遺伝子発現レベルを劇的に低減させることができた。したがって、ベクター粒子の体内動態制御と遺伝子発現制御とを融合させたPEG-Ad-TERTは、全身投与においてより高度に腫瘍標的化を達成できるベクターシステムであることが判明した。

また、腫瘍への能動的ターゲティングを目指して、PEG鎖先端に腫瘍指向性分子として汎用されるトランスフェリン(Tf)を付与したPEG-Ad (Tf-PEG-Ad)を創製し、Tf発現細胞における遺伝子発現特性を評価した。その結果、Tf-PEG-AdはTf受容体を介してPEG-Adより高い遺伝子発現活性を有することを明らかとした。したがって、今後TfやPEGの修飾率を最適化することで、さらに効率の良いターゲティングを達成し得る可能性が示唆された。
顕微光学法による免疫系と神経系のクロストークの研究

免疫系と神経系のクロストークを追求するために、アレルギー反応に関与するマスト細胞と神経節初代培養細胞との共存培養系の確立をまず行った。両者の細胞を神経成長因子(NGF)の存在下で数日間培養すると、神経節から神経突起が伸長し、伸長した神経突起はマスト細胞と特異的に接着し、シナプス様の構造を形成した。そこで、共存培養系に神経細胞を特異的に活性化するブラジキニンやサソリ毒を添加して、共焦点レーザ顕微鏡で両細胞の細胞内カルシウムイオン濃度の変化を解析した。その結果、活性化に伴って神経細胞の細胞内カルシウムイオンの濃度が上昇すると、数秒のlag-timeの後に、マスト細胞の細胞内カルシウムイオン濃度が上昇し、両者の細胞間に相互作用が存在していることが分かった。ブラジキニンやサソリ毒をマスト細胞に単独で加えただけではカルシウムイオン濃度上昇は起こらないので、上記で観測したマスト細胞のカルシウムイオン濃度上昇は、神経細胞の活性化にともない神経細胞から遊離した液性因子がマスト細胞を活性化していると推察した。また、抗体やNk-1受容体のアンタゴニストを使った実験から、その液性因子は神経ペプチド一種であるサブスタンスPであることも明らかにした。一方、マスト細胞を抗原で刺激すると、マスト細胞の活性化の後に、神経細胞のカルシウムイオン濃度上昇を誘導する逆方向のシグナルの観測できた。これらの実験結果は、免疫系と神経系とのクロストークの存在を実験的に示した世界で最初の研究成果であり、その研究成果は免疫学、神経生物学の基礎研究の発展に大きく寄与するだけてなく、情緒障害等の種々の精神病についてもその要因を臨床医学的に解明して行く際に重大な寄与をなすものと考えられた。免疫系と神経系のクロストークの研究のため、カナダMcMaster大学のBienenstock教授と共同で、アレルギーに関与する好塩基球の培養細胞と新生児マウスの初代培養神経節細胞との共存培養を行った。神経成長因子の存在下で数日間培養すると、神経節から神経突起が伸長し、伸長した神経突起は好塩基球と特異的に接着し、シナプス様の構造を形成した。そこで、ブラジキニンやサソリ毒を共存培養系に添加して、同時に、共焦点レーザ顕微鏡で細胞内カルシウムイオン濃度の変化を計測した。その結果、神経細胞が活性化され細胞内カルシウムイオンの濃度が上昇するとともに、数秒のlag-timeの後に、好塩基球の細胞内カルシウムイオン濃度が上昇した。ブラジキニンやサソリ毒を単独で添加した際には好塩基球の細胞内カルシウムイオン濃度の上昇は起こらないので、ここで観測した好塩基球のカルシウムイオン濃度の上昇は、神経細胞の活性化にともない神経細胞からの液性因子を介して、好塩基球の活性化が誘導されているものと推察された。そして、抗体と受容体のアンタゴニストを使った実験から、神経ペプチド一種であるサブスタンスPが神経細胞から好塩基球への情報伝達に関与していることを明らかにした。一方、好塩基球を抗原で刺激すると、好塩基球の活性化の後に、神経細胞のカルシウムイオン濃度上昇を誘導する逆方向のシグナルが観測された。これらの実験は、免疫細胞と神経細胞の間で相互のコミュニケーションが行なわれていることを示した世界で最初の研究であると考えられた。実験結果は、免疫系が生体の環境変化に対するアンテナの役割を果たし、生体内の環境情報を中枢神経システムに伝達する一方、中枢神経からは免疫系をコントロールする指令が働いていること推察させる根拠と考えられた。また、諸外国での関連分野に関する調査研究は国際研究、を遂行するにあたり多大の貢献をなした。免疫系と神経系のクロストークを追究するために、アレルギー反応に関与するマスト細胞と神経節初代培養細胞との共存培養系の確立をまず行った。両者の細胞を神経成長因子(NGF)の存在

下で数日間培養すると、神経節から神経突起が伸長し、伸長した神経突起はマスト細胞と特異的に接着し、シナプス様の構造を形成した。そこで、共存培養系に神経細胞を特異的に活性化するブラジキニンやサソリ毒を添加して、共焦点レーザ顕微鏡で両細胞の細胞内カルシウムイオン濃度の変化を解析した。その結果、活性化に伴って神経細胞の細胞内カルシウムイオンの濃度が上昇すると、数秒のlag-timeの後に、マスト細胞の細胞内カルシウムイオン濃度が上昇し、両者の細胞間に相互作用が存在していることが分かった。ブラジキニンやサソリ毒をマスト細胞に単独で加えただけではカルシウムイオン濃度上昇は起こらないので、上記で観測したマスト細胞のカルシウムイオン濃度上昇は、神経細胞の活性化にともない神経細胞から遊離した液性因子がマスト細胞を活性化していると推察した。また、抗体やNK-1受容体のアンタゴニストを使った実験から、その液性因子は神経ペプチド一種であるサブスタンスPであることも明らかにした。一方、マスト細胞を抗原で刺激すると、マスト細胞の活性化の後に、神経細胞のカルシウムイオン濃度上昇を誘導する逆方向のシグナルも観測できた。これらの実験結果は、免疫系と神経系とのクロストークの存在を実験的に示した世界で最初の研究成果であり、その研究成果は免疫学、神経生物学の基礎研究の発展に大きく寄与するだけでなく、情緒障害等の種々の精神病についてもその要因を臨床医学的に解明して行く際に重大な寄与をなすものと考えられた。
絶縁性非晶質薄膜のバンドギャップとボンドギャップの組成局所構造依存性

半導体及び絶縁体の光学的特性は吸収端近傍に関する研究が主体である。実際、吸収端近傍の振る舞いはバンド構造を知る上での基礎となる。しかし吸収端よりもエネルギーの高い吸収と低い吸収も基礎物性及び応用上重要である。高エネルギー側では固体を形成している結合の結合-反結合状態の分裂幅(ボンドギャップ)を議論することが出来るし、低エネルギー側(サブギャップ)ではデバイスの特性に大きな影響を及ぼす欠陥準位の測定が可能である。この研究では特に従来あまり測定されていないボンドギャップとサブギャップの測定を行った。ボンドギャップはSiO_xに対して分光エリプソから見積もり、酸素と混晶を形成することによりSi-Siの結合エネルギーを増加させていることがわかった。またSi-Si結合に由来するバンドはxが1.5を越えると急激に減少することが確認された。この傾向はP-CVDとスパッタで作成された試料で類似しているが定量的には異なる。P-CVDで作さされた試料には多量の水素が混入していることから水素の効果を取り入れて現在定量的に解析中である。サブギャップの測定は光熱偏向分光法によって行った。従来この方法ではバルクの欠陥の測定が主体である。この方法が表面の吸収に敏感であることは知られているものの半導体一絶縁体界面に応用した例は稀である。ここではTFTへの応用上重要であるa-SiN_x:H/a-Si:H界面の測定を試みた。この結果a-SiN_<1.7>:Hはa-Si:Hの保護膜として優秀であることが分光学的見地から確認された。さらにa-Si:Hの表面欠陥は表面の自然酸化膜の存在によって増加することも分かった。これらの結果は分光学的に興味有るのみでなくTFTの積層構造の最適化に重要な指針を与える。
Rom1遺伝子異常優性遺伝網膜変性マウスの分子基盤に関する研究

【Roml遺伝子異常網膜変性マウスに関する研究】Roml遺伝子異常網膜変性マウス(Roml^<Rgsc1156>マウス)は、変異によりRoml蛋白にTrp182Argが生じている。コドン182はintradiscal loop内に位置し、この構造はRoml蛋白またはPeripherin/rds蛋白との四量体形成に重要である。光顕レベルで視細胞変性が明らかでない3週齢のマウス網膜を用いた免疫組織化学では、野生型よりもヘテロ、ヘテロよりもホモでRomlおよびPeripherin/rdsの免疫反応が低下していた。さらに同週齢の網膜蛋白を用いたWestern blotの半定量解析で、野生型のRoml蛋白を100%とした時、ヘテロでは51.6%、ホモでは2.8%であり、野生型のPeripherin/rds蛋白を100%とした時、ヘデロでは59.3%、ホモでは17.4%であった。このことは、Kedzierskiらの研究で、Roml蛋白とRds蛋白の総量が野生型の60%を下回ると外節の障害が生じ網膜変性を引き起こるという結論に合致している。また、Roml^<Rgsc1156>ヘテロマウスとPeripherin/rds遺伝子変異によるハプロ不全が原因であるrds/メマウスの網膜変性の程度がほぼ同じであることから、Roml^<Rgsc1156>マウスの網膜変性は、変異Roml蛋白によって野生型Roml蛋白、特に野生型Peripherin/rds蛋白が減少するために生じるのではないかと考えられる。免疫組織化学の結果から変異Roml蛋白は野生型Roml蛋白や野生型Peripherin/rds蛋白と四量体を形成したあとで速やかに変性されるのではないかと示唆されるが、変異Roml蛋白の四量体形成や安定性の解析は、in vitroの生化学的実験が必要である。【Rom1遺伝子異常網膜変性マウスに関する研究】眼底観察したところ、網膜粗造化が約5週齢で認められ、その変化はヘテロよりもホモで強く認められ、週齢とともに程度は強くなり、網膜血管も狭細化した。光顕では、外顆粒層の厚さや外節の長さは、野生型に比べヘテロで薄くまた短くなっており、ホモではその程度が強かった。それは週齢とともに進行していた。電顕では、網膜変性マウスの外節の長さは短く、discの直径は不均一になっていた。網膜電図は、野生型よりもヘテロで、ヘテロよりもホモで振幅は減弱していた。39週齢のホモではほとんど振幅を測定できなかった。以上の結果からRom1遺伝子異常優性遺伝網膜変性マウスは、ヒト網膜色素変性と同様な変化を生じており、モデル動物と考えられる。【ヒトのROM1遺伝子解析】常染色体優性網膜色素変性患者150家系の発端者の末梢血白血球から抽出したDNAを鋳型に、ROM1遺伝子の全エクソンの塩基配列をPCR-ダイレクトシークエンス法で決定した。ROM1遺伝子変異患者に対して、peripherin/RDS遺伝子も解析した。同定した変異に関して正常人96人を対象に解析した。ROM1遺伝子にLeu141Ser変異を1家系(家系1)、Pro332Thr変異を1家系(家系2)、Leu114insG変異を2家系(家系3,4)に認めた。RDS遺伝子に家系1でAsp186Val変異、家系2でAla339Thr変異を認めたが、家系3,4では調べた範囲で変異はなかった。

これらの変異は、正常人96人中、Leu141Ser変異が2人、Pro332Thr変異が0人、Leu114insG変異が1人、Asp186Val変異が0人、Ala339Thr変異が0人、いずれもヘテロ接合体で認められた。臨床像は、定型RPから区画性RP、血管アーケードに沿って軽度の変性を呈するものと多様性がみられた。【Roml遺伝子異常網膜変性マウスに関する研究】(1)Peripherin/rds遺伝子の遺伝子解析:Roml遺伝子異常優性遺伝網膜変性マウスは、C57BL/6J由来のRoml遺伝子に変異が生じている。Peripherin/rds遺伝子の影響でないことを裏付けるために、C57BL/6J、DBA/2J、129Svマウス(Roml遺伝子ノックアウトマウスを作製する際に使用したES細胞が129Svマウス由来であるため)のゲノムDNAを用いて、Peripherin/rds遺伝子の翻訳領域の塩基配列を確認したところ、4つの系統において塩基配列の相違は認められなかった。(2)Roml遺伝子の発現解析:Roml遺伝子異常網膜変性マウスのヘテロ、ホモマウスおよびコントロールとしてC57BL/6JとDBA/2Jマウスの網膜からmRNAを調整した。インターカレーター法による判定量PCRを行い、各マウス網膜におけるRoml遺伝子の発現量をrhodopsin遺伝子(標準遺伝子とした)の発現量の相対値として算出した(各マウスN=3)。Roml/rhodopsin値(平均±標準偏差)は、C57BL/6Jで0.82±0.10、DBA/2Jで1.06±0.09、ヘテロで0.85±0.12、ホモで0.99±0.11であり、マウス間においてRoml遺伝子の発現量に有意差はなかった。(3)Peripherin/rds遺伝子の発現解析:前述と同様の方法でPeripherin/rds遺伝子の発発量を算出した結果、Rds/rhodopsin値(平均±標準偏差)は、C57BL/6Jで0.89±0.11、DBA/2Jで1.08±0.16、ヘテロで0.84±0.09、ホモで1.02±0.08であり、マウス間においてPeripherin/rds遺伝子の発現量に有意差はなかった。以上からこの網膜変性マウスは、Peripherin/rds遺伝子の影響を受けることなく、Roml遺伝子変異のみによって網膜変性を生じていることが証明された。さらに変異を生じたRoml遺伝子は、野生型Roml遺伝子と同様に発現されており、網膜変性のメカニズムは蛋白レベルで生じていることが示唆された。
幾何学に対するホモトピー代数的モデルの研究

三角圏のA∞増強は一般には一意的でないことを,その例を構成することによって示した.一方,トーラスファイバー束として記述されるシンプレクティック多様体と複素多様体の間のホモロジー的ミラー対称性について,その複素多様体のある非可換変形を定め,そのミラー対としてあるシンプレクティック多様体の変形を構成し,それらの間のホモロジー的ミラー対称性を肯定的に議論した.三角圏のA∞増強は一般には一意的でないことを,その例を構成することによって示した.一方,トーラスファイバー束として記述されるシンプレクティック多様体と複素多様体の間のホモロジー的ミラー対称性について,その複素多様体のある非可換変形を定め,そのミラー対としてあるシンプレクティック多様体の変形を構成し,それらの間のホモロジー的ミラー対称性を肯定的に議論した.A∞圏から得れる三角圏について,その三圏がA∞圏の情報をどれくらい保っているか?という問題について,少なくともいくらか情報の失われる三角圏の例が存在することが分かった.これについて本年度5月中国精華大学における国際研究会「Interplay between representation theory and geometry」において講演し,論文として現在準備中である.また,この議論の基礎となる三角圏,A∞圏と有限次元代数に付随する三角圏についての性質について本としてまとめて出版した.一方,シンプレクティックトーラスと複素トーラスの間のホモロジー的ミラー対称性の拡張として複素トーラスを複素非可換トーラスに変形することが可能であり,そのミラー側の描像としてシンプレクティックトーラスにおける深谷A∞圏の拡張が得られることが分かった.さらにこの議論をトーラスの場合からStrominger-Yau-Zaslowによるトーラスファイバー束のミラー対称性の設定に拡張できる.これらのことについて本年度5月にアメリカ合衆国のMSRI (Mathematical Science Research Institute)における国際研究会「Symplectic geometry, Noncommutative geometry and Physics」において講演し,論文としては現在準備中である.A∞圏から得られる三角圏について,その三角圏がA∞圏の情報をどれくらい保っているか?という問題について,少なくともいくらか情報の失われる三角圏の例が存在することが分かった.この情報の失われる三角圏の例に加え,あるクラスの三角圏においては情報が失われないことを本年度は論文にまとめた(投稿中).A∞圏から三角圏をとる操作は,ミラー対称性のホモロジー代数的定式化であるホモロジー的ミラー対称性において使われるものであり,ホモロジー的ミラー対称性は2つの三角圏の同値性として定式化される.しかし,三角圏をとると一般には情報が落ちるというこの結果は,ホモロジー的ミラー対称性を2つのA∞圏のレベルの同値性として定式化する方が精度が高いということを意味する.このことをはっきり確認したいというのがもともとの個の研究の動機のひとつであった.一方,シンプレクティックトーラスと複素トーラスの間のホモロジー的ミラー対称性の拡張として複素トーラスを複素非可換トーラスに変形することが可能であり,そのミラー側の描像としてシンプレクティックトーラスにおける深谷A∞圏の拡張が得られる.この議論は,トーラスの場合Strominger-Yau-Zaslowによるトーラスファイバー束のミラー対称性の設定に拡張できる.これらのことについても本年度論文にまとめた(投稿中).トーラスの場合,複素トーラスのある非可換変形のミラー対は,変形されたシンプレクティック構造と葉層構造を持つトーラスとなる.トーラスファイバー束の場合にもこのようなミラー対が自然に拡張され,さらにそれらの上の圏を次数付き微分圏として構成した.2つの次数付き微分圏の間には標準的な同型があり,特にシンプレクティックトーラスファイバー束の変形上の次数付き微分圏は深谷圏とA∞同値であることが期待できる.これを実際に示すことは来年度の研究計画に関係する.ホモロジー的ミラー対称性の定式化において,一般にA∞圏から三角圏を得る方法が提案された.このとき,A∞圏の情報がどのくらい三角圏に残っているか?という問題が考えられる.実際,様々な簡単なA∞圏の例において,それらの三角圏をとっても情報が失われないことが分かる.この問題について,三角圏をとると情報が失われるようなA∞圏の例を構成し,論文を投稿中であったが,本年度,一部主張のギャップを埋め,また証明をより詳しく書き直して再投稿し,受理された.ホモロジー的ミラー対称性予想は,シンプレクティック多様体上の深谷圏とそのミラー対称な複素多様体上の連接層の導来圏の同値性を主張するものであり,正確には深谷圏をA∞圏として構成し,それから得られる三角圏と連接層の導来圏(自動的に三角圏を成す)の三角圏としての同値として定式化される.よってこの予想を解決するために,この同値性が見える形で深谷圏のA∞構造を定めたい.これについて,過去に行ったシンプレクティック平面上の深谷圏のA∞構造の具体的構成の拡張として,現在シンプレクティック4次元平面上の深谷圏のA∞構造の具体的構成についての研究が進行中である.これは本研究テーマの中の最も主要なものの1つであるが,まだ実験段階であり,どのような形で定式化することになるかについては今のところ明確ではない.本年度2月13日から15日には,千葉大学理学部1号館141号室においてミラー対称性に関する小研究会を開き,非常に有益な情報交換を行った.本年度の目標であったトーラスとトーラスファイバー束のミラー対称性,及びホモロジー的ミラー対称性のある変形の構成について,実際に論文としてまとまったので予定通りである.24年度が最終年度であるため、記入しない。

予定通りに進んでいるので研究計画の変更はない.予定通り,今後ホモロジー的ミラー対称性の片側である深谷圏のA∞構造の具体的構成にとりかかる.これはこれまでより難解な問題であることが予想され,今までほど予定通りにはいかないかもしれないがそれは進めてみなければわからない.24年度が最終年度であるため、記入しない。
非開始コドンから翻訳されたタンパク質バリアント中のストレスバイオマーカーの探索

本年度は、ストレスに応答してeIF2A依存的に発現するタンパク質バリアントの推定を試みた。ここでは、共通のC末端領域を持ちながら、正規翻訳産物とはN末端長が異なるものに注目した。これらN末端長が異なるバリアントが、ストレスに応答して発現することが報告されている。これは、mRNAの5'非翻訳領域あるいはORF内に存在する、正規開始コドンと同一フレームにある非AUGコドンから翻訳が開始されたものである。これによりN末端シグナル配列やドメイン構造などの欠失・付加が起こり、ストレス応答性因子に変化すると考えられる。これらの中に、eIF2Aにより翻訳が開始されるものが存在すると仮定し、実験を進めた。前年度までに、リボソームプロファイリングに供する低分子RNAの調製を終えていたので、次世代シーケンサーによりこれらRNAの配列を決定した。野生型MEFおよびeIF2AノックアウトMEF由来のRNA配列を比較することで、eIF2A依存的に発現するタンパク質バリアントを推定した。得られたバリアントでは、開始コドンとしてCUG, GUGが多く用いられていたが、これは過去の報告と一致していた。次に、得られた因子について機能ごとにグループ化した。eIF2Aのノックアウトにより発現が減少したものとして、細胞骨格、細胞接着に関わる因子が複数同定された。これらは、熱ストレスに応答してeIF2A依存的に発現するタンパク質バリアントと考えられる。一方、当初予想していなかったが、eIF2Aノックアウトにより発現が上昇したタンパク質バリアントも得られた。これには、細胞骨格、細胞接着関連因子に加えて、ヒストンやリボソームタンパクなどが含まれていた。これらは、ストレスに応答してeIF2Aにより発現が抑制されるものと考えられる。本年度は、ストレス応答性タンパク質バリアントを同定し、この中からストレスバイオマーカーとして利用可能なものを選択することを計画していた。しかし、リボソームプロファイリングで得られた配列データの解析に多くの時間を要した結果、目的とするタンパク質バリアントの推定までしか到達できなかった。また、このことから期間延長を申請した。以上のことから「遅れている」と判断した。リボソームプロファイリングの結果から推定されたタンパク質バリアントに関して、これらが実際にストレスに応答して発現することを、培養細胞およびマウスを用いて実証する。また、eIF2Aは新規のストレス応答機構に関与することが示唆されており、新規バイオマーカー探索において重要と考える。そこで、eIF2Aの翻訳開始因子としての機能解析も進める。本研究は、AUG以外のコドン(非開始コドン)から翻訳されたタンパク質(タンパク質バリアント)の中から、酸化ストレスなどを検知するバイオマーカーを探索することを目的とする。近年、真核細胞において、これらタンパク質バリアントがストレスへの適応化などに関与することが示唆されている。原核生物の中には、ストレスに際して、自身の開始tRNA量を減らして非開始コドンからの翻訳を活性化、すなわちタンパク質バリアントを合成し、ストレス抵抗性を得るものが存在する。申請者は、真核生物でも同様の機構でタンパク質バリアントが発現すると考えた。そこで、人為的に細胞内開始tRNA量を減らした培養細胞を作製し、タンパク質バリアントを恒常的に発現させることを試みた。マウスゲノム上には開始tRNA遺伝子が10コピー存在する。このうち、配列上の違いを利用して一部の開始tRNA遺伝子を破壊出来るよう2種類のgRNA(gRNA1およびgRNA2)を設計した。これらgRNAを用いたCRISPR/Cas9法により、マウス線維芽細胞(Neuro2a)における一部の開始tRNA遺伝子の破壊を行った。条件を種々に検討し、gRNA1および2により最終的にそれぞれ22, 36クローンの細胞を得た。しかし、ほぼ全ての株で生育速度が大幅に低下していた。また大部分に形状の異常が見られ、実験に供することが困難と考えられた。近年、翻訳開始因子EIF2Aが非開始コドンからの翻訳に関わること、また、このEIF2Aは細胞分化やストレス適応に関与することが報告されている。そこで、破壊対象遺伝子を変更し、マウスC57BL/6受精卵のEIF2A遺伝子をCRISPR/Cas9法で破壊する実験を現在行っている。遺伝子破壊個体樹立を行うとともに、ここから胎児に発生させマウス線維芽細胞を得て、リボソームプロファイリングに供する予定である。本年度は、CRISPR/Cas9法を用いることで(1)細胞内の開始tRNA量を減少させた細胞培養株(開始tRNAノックダウン細胞)を樹立すること(2)開始tRNAノックダウン細胞に対してリボソームプロファイリングを行うことで、翻訳開始点を網羅的に解析することを実施する予定だった。しかし、細胞の生育や状態などに照らした結果、実験に供するのに適切と考えられるものが取得出来なかった。そのため、本年度の計画を達成できなかったが、その代替案として、EIF2Aノックアウト細胞の樹立を進めていることから、進捗状況を「やや遅れている」と判断した。昨年度より、非AUGコドンからの翻訳開始に関わる因子として、機能の詳細が不明であったストレス応答性翻訳開始因子eIF2Aに注目し、この因子の遺伝子を破壊したマウス胚線維芽細胞(MEF)の樹立を新たに開始した。本年度は、これを継続して行った。マウスC58BL/6の受精卵に対し、eIF2A遺伝子のエキソン2およびエキソン4を標的とし、CRISPR/Cas9法により遺伝子破壊を試みた。

このうち、エキソン2を標的とした場合、13.5dpcで全ての胚が退行しており、MEFの樹立が出来なかった。一方でエキソン4を標的とした際には、同13.5dpcで1腹から10匹の胎児が取得できた。このうち、配列解析および抗eIF2A抗体を用いたウエスタンブロッティングにより、適切に遺伝子破壊が出来たMEFを絞り込んだ。このeIF2AノックアウトMEFおよび野生型MEFに対して熱ストレスを作用させた後、リボソームプロファイリングに供する低分子RNAの調製を行った。また、Fibroblast Growth factor-2(FGF-2)において、ストレスに応答して非AUGコドンからの翻訳開始が促進されること、またHeLaなどの株化細胞では、こうした非AUGコドンからの翻訳開始が恒常的に活性化されていることが報告されていた。そこで、これにeIF2Aが関わると予想し、実験的に検証を行った。内在性FGF-2は、ウエスタンブロッティングによる検出が困難であった。そこで、エピゾーマルベクターよりFGF-2をHeLa細胞で強制発現させた。この株に対し、eIF2Aをノックダウンした際に、FGF-2の非AUGからの翻訳開始が抑制されるか検証中である。当初の実験計画では、昨年度中にリボソームプロファイリングを実施し、非AUGコドンからの翻訳産物を網羅的に解析する予定であった。しかし、リボソームプロファイリングに供する改変細胞の樹立が予想以上に長引き、本年度でようやく作製に成功した。また、本年度末までに、サンプルの調製まで終了させた。こうしたことから、当初本年度に計画していた「非AUGコドンからの翻訳産物の抗ストレス活性評価」まで到達することが出来なかったため「やや遅れている」と判断した。本年度は、ストレスに応答してeIF2A依存的に発現するタンパク質バリアントの推定を試みた。ここでは、共通のC末端領域を持ちながら、正規翻訳産物とはN末端長が異なるものに注目した。これらN末端長が異なるバリアントが、ストレスに応答して発現することが報告されている。これは、mRNAの5'非翻訳領域あるいはORF内に存在する、正規開始コドンと同一フレームにある非AUGコドンから翻訳が開始されたものである。これによりN末端シグナル配列やドメイン構造などの欠失・付加が起こり、ストレス応答性因子に変化すると考えられる。これらの中に、eIF2Aにより翻訳が開始されるものが存在すると仮定し、実験を進めた。前年度までに、リボソームプロファイリングに供する低分子RNAの調製を終えていたので、次世代シーケンサーによりこれらRNAの配列を決定した。野生型MEFおよびeIF2AノックアウトMEF由来のRNA配列を比較することで、eIF2A依存的に発現するタンパク質バリアントを推定した。得られたバリアントでは、開始コドンとしてCUG, GUGが多く用いられていたが、これは過去の報告と一致していた。
酸性リン脂質と金属カチオンとの相互作用に関する化学熱力学的研究

代表的酸性リン脂質,ジミリストイルフォスファチシリレグリセロール(OMPG)のベシクル状分子集合体形成に関しての金属イオンとしてのNa^+,およびCa^<2+>の影響を熱測定と電子顕微鏡観察から検討した。Na^+共存下においては,この金属カチオンのシヤヘイ効果によって,DMPGは球形ベシクル状の分子集合体を形成するか,このベシクルのサイズおよび2分膜層の多重性はNa^+濃度に依存した。この結果は,DMPG親水頭部の有効断面積の方向から説明され,この面積とベンクルの曲率半径との相関関係が大きく関わることが明らかにされた。一方,この多重膜ベシクルはゲル相温度の熱処理によって,結晶性集合体に移行し,極めて特色的構造を示した。これは,Na^+が拡散電気二重層を形成して,DMPGベシクルと相位作用するという方法ではなく直接,DMPG負電荷と静電的結合によって相位作用するために,このリン脂質の密な充填様式からもたされる結晶性構造体であることを明らかにした。Ca^<2+>共存下においては,このカチオンはNa^+とは異なる影響を及ぼすことが示された。Ca^<2+>はDMPGベシクルの直接の相位作用をするが,高温度Ca^<2+>共存下では,恐らくこのカチオンの力橋構造形成が関与していると考えられるが,これによってベシクル間をつなぎ止め,ベシクルの会含,それに続いての融合が起きることを明らかにした。Ca^<2+>とDMPGの化学量論的結合はモル比で2:1であり,この相位作用が飽和された状態で,バルク中に存在する遊離Ca^<2+>が上述の力橋構造形成をもたらすことも明らかにされた。さらに,Ca^<2+>のDMPG2分子膜の流動性に及ぼす影響は結晶相で著しく,いわゆる,かたい膜形成に関与することも明らかにされた。
キャパシタで駆動される小型電気自動車による未来の車両制御技術に関する研究

電気二重層キャパシタ(EDLC)は、二次電池に比べて内部抵抗が低く、化学反応を伴わないため、大電流での充放電効率の改善や大幅な充電時間の短縮が可能である。本研究では、EDLCを駆動源とする小型電気自動車C-COMS2を製作し、実車による走行実験を通じて、EDLC駆動電気自動車の効率のよさを明らかにした。また駆動モータをDDモータに取替え高性能制御を可能とし、走行実験によってEDLCと二次電池を比較することで、EDLCが車両運動制御上でも有用性を持つことを検証したものである。以下やや具体的に述べる。本研究の目的は、(1)電気自動車ならではの運動制御の可能性を、今回製作するキャパシタ駆動の超小型電気自動車を用いて、より原理原則的な側面をほり下げること、(2)キャパシタを搭載する小型電気自動車そのものの将来性に対する知見を得ること、である。電気自動車は従来のガソリン車にはない、(1)トルクの応答速度が非常に速い、(2)出力トルクを正確に把握することができる、(3)モータは小型化が可能であり各輪に分散配置できる、という3つの優れた特長をもっている。これを実証するために、小型の電気自動車によって、大きな電気自動車ではパワー不足であったり、危なくてできない実験、たとえば、タイヤの非線形領域まで踏み込んだ粘着制御、鋭いコーナリング性能の実現を行い信頼性の高いデータを収集することができた。キャパシタには、(1)寿命が長い(化学変化を伴わないので寿命は半永久的)、(2)大電流での充放電が可能、(3)重金属を用いないため環境にやさしい、(4)端子電圧から残存容量が正確にわかる、といった特長があり、キャパシタだけで駆動される電気自動車を製作して、その将来性について考察を行った。まず、キャパシタを小型電気自動車に搭載し、手軽な実験が行える実験車両を製作した。種車はトヨタ車体の一人乗り小型電気自動車コムスである。原車は鉛電池駆動であるので、制御用以外の電池は全部とりはずし、後輪2輪を独立駆動するインホイルモータは非常に高性能で十分使用に耐えるのでそのまま用いるが、電源電圧が大きく変動するため、インバータ30Vから100Vまでの範囲で動作するように設計変更を行い、またトルク指令が上位系から与えられるように工夫している。車両には諸種のセンサ類を搭載し、制御効果を確認しながら下記のような実験を行い、成果を得ることができた。すなわち、(1)車体すべり角βのタイヤの非線形預域での推定と制御、(2)ヨーモーメントオブザーバを用いた車両特性のノミナル化によるDYC制御、(3)非線形領域でのμ勾配の推定。(4)ドライバの意図を読みスムースな加減速を実現する速度パターンのリアルタイム生成、(5)横力の推定を用いた動的制駆動力配分制御、(6)疑モデル追従制御によるトラクション制御、(7)逆起電力オブザーバによるスリップ抑制制御、(8)油圧と電気によるハイブリッドABS、TCS、(9)他励直流機トルク垂下特性をまねる粘着制御、(10)ドライバ特性を考慮したドライバ支援技術、などである。すなわち、(1)車体すべり角βのタイヤの非線形

預域での推定と制御、(2)ヨーモーメントオブザーバを用いた車両特性のノミナル化によるDYC制御、(3)非線形領域でのμ勾配の推定。(4)ドライバの意図を読みスムースな加減速を実現する速度パターンのリアルタイム生成、(5)横力の推定を用いた動的制駆動力配分制御、(6)疑モデル追従制御によるトラクション制御、(7)逆起電力オブザーバによるスリップ抑制制御、(8)油圧と電気によるハイブリッドABS、TCS、(9)他励直流機トルク垂下特性をまねる粘着制御、(10)ドライバ特性を考慮したドライバ支援技術、などである。本研究の目的は,(1)電気自動車ならではの運動制御の可能性を,今回製作するキャパシタ駆動の超小型電気自動車を用いて,より原理原則的な側面をほり下げること,(2)キャパシタを搭載する小型電気自動車そのものの将来性に対する知見を得ること,である。電気自動車は従来のガソリン車にはない,(1)トルクの応答速度が非常に速い,(2)出力トルクを正確に把握することができる,(3)モータは小型化が可能であり各輪に分散配置できる,という3つの優れた特長をもっている。これを実証するために,小型の電気自動車によって,大きな電気自動車ではパワー不足であったり,危なくてできない実験,たとえば,タイヤの非線形領域まで踏み込んだ粘着制御,鋭いコーナリング性能の実現を行い信頼性の高いデータを収集する。キャパシタには,(1)寿命が長い(化学変化を伴わないので寿命は半永久的),(2)大電流での充放電が可能,(3)重金属を用いないため環境にやさしい,(4)端子電圧から残存容量が正確にわかる,といった特長があり,キャパシタだけで駆動される電気自動車を製作して,その将来性について考察を行いたい。本年度はまず,キャパシタを小型電気自動車に搭載し,手軽な実験が行える実験車両を製作した。種車はトヨタ車体の一人乗り小型電気自動車コムスである。原車は鉛電池駆動であるので,制御用以外の電池は全部とりはずす。後輪2輪を独立駆動するインホイルモータは非常に高性能で十分使用に耐えるのでそのまま用いるが,電源電圧が大きく変動するため,インバータは30Vから100Vまでの範囲で動作するように設計変更を行い,またトルク指令が上位系から与えられるように工夫している。車両には諸種のセンサ類を搭載し,制御効果を確認しながら下記のような実験を行う予定であるが,今年度はとくに(1),(4),(5),(8)において大きな成果を得ることができた。実現したい課題は,(1)車体すべり角βのタイヤの非線形領域での推定と制御,(2)ヨーモーメントオブザーバを用いた車両特性のノミナル化によるDYC制御,(3)非線形領域でのμ勾配の推定,(4)ドライバの意図を読みスムースな加減速を実現する速度パターンのリアルタイム生成,(5)横力の推定を用いた動的制駆動力配分制御,(6)疑モデル追従制御によるトラクション制御,(7)逆起電力オブザーバによるスリップ抑制制御,(8)油圧と電気によるハイブリッドABS, TCS(9)他励直流機トルク垂下特性をまねる粘着制御,(10)ドライバ特性を考慮したドライバ支援技術,などである。