hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
可積分非平衡統計力学模型による揺動と相関の新理論構築

次の研究成果をあげることができた。(1)RosengrenーSchlosser(2006)が導入したアフィン・ルート系に付随した7種類のテータ関数が、パラメータをうまく調整するといずれも直交関数系を成すことを証明した。この結果により1次元上の7種類の行列式点過程を構成した。それらは1パラメータ族を成すが、そのパラメータを時間と見なすと、それぞれある有限の時間区間で定義される非衝突ブラウン橋とよばれる多粒子確率過程を与えることを示した。RosengrenとSchlosserは、Macdonald分母式という群の表現論で重要な関数に対する行列式表示を与えたのであるが、それとは別のKarlin-McGregor-Lindstorm-Gessel-Viennotの非交差経路行列式による表示を導いたことになる。非衝突ブラウン橋は、その初期配置と終配置(この2つは同一)が指定されるが、その配置の対称性がアフィン・ルート系によって定まる。得られた7つの系は、空間スケールを表すパラメータ、ブラウン橋の時間区間、および粒子数という3つのパラメータを有するが、それらに対する極限やスケーリング極限を系統的に調べた。その結果、これらの7つの系は、ランダム行列理論でこれまで知られていた古典的な行列式点過程の楕円関数拡張と見なせることを示すとともに、テータ関数を用いて相関核が表現される新たな無限粒子系を導くことに成功した。(2)上記のテータ関数で表現される7種の行列式過程は1+1次元時空上に構成された行列式点過程と見なすことができる。この着眼点を発展させることにより、2次元平面(複素平面)上での点過程を構成した。得られた2次元行列式点過程と、トーラス上の1成分プラズマ模型、及びガウス自由場との関連を明らかにした。それらの無限粒子極限として、3種類のGinibre行列式点過程を導いた。可積分非平衡統計力学模型として、ランダム行列理論、特に行列式点過程とその動的拡張である行列式過程を中心に研究し、多粒子系、さらには無限粒子系の相関関数の特性を調べてきた。当初は空間1次元、時間1次元系を研究対象としてきたが、本研究課題の最終年度になり、空間2次元上での行列式点過程について研究成果をあげることができた。その結果、2次元上の可積分プラズマ模型やガウス型自由場といった統計力学模型として重要な別の系との関係を厳密かつ詳細に調べることに成功した。この最終年度の内の前期半年間は、所属大学の在外研究制度を利用してオーストリアのウィーン大学で研究に専念することが出来たため、研究成果を直ちに論文にまとめて発表することができた。ヨーロッパ在住の機会を利用して、フランスおよびポーランドの確率論研究者を訪れ、多くの議論を行った。その結果、得られた結果を、確率微分方程式の理論を用いて整理し発展させるという新しい研究課題が見いだされた。この件に関して、Graczyk氏(フランス)とMalecki氏(ポーランド)と共同研究を開始したが、論文完成には未だ至っていない。そのため、本研究課題の期間延長を申請し、認可された。延長期間である今年度(平成31年)4月に、Graczyk氏が名古屋大学を訪問し滞在する機会を利用し、申請者の所属する大学に招へいし、さらなる共同研究を行った。期間延長は大変有用であった。上記のGraczyk氏とMalecki氏との、確率微分方程式に関する共同研究を推進させ、成果を論文にまとめる。これとは別に、白井朋之氏(九大マス・フォア・インダストリー)と、行列式点過程の一般化に関する研究を遂行する。上述のように、時空2次元系における行列式点過程から空間2次元トーラス系への拡張は重要な成果であり、それをさらに進めることで、さまざまな空間構造、あるいは高次元空間における行列式点過程を研究対象とすることが可能となった。系統的な研究を行いたい。(1)エルミート行列に値をとるブラウン運動の固有値確率過程は1次元上の相互作用するブラウン粒子系とみなせる。ランダム行列の分野ではこれを「パラメータβ=2のDysonのブラウン運動模型」とよぶ(以下、Dyson模型と略称する)。確率論においては、この多粒子確率過程は、Weyl chamberとよばれる部分配置空間内における吸収壁ブラウン運動をVandermonde行列式で与えられる調和関数を用いて調和変換したものとして定式化される。他方、数理物理の分野においては、Dyson模型は可積分確率過程の典型例として研究されている。ここでいう可積分性とは、任意の時空相関関数が時空点数のランクをもつ行列の行列式で表され、その行列の成分はすべて単一の連続関数(相関核とよばれる)の特殊値として与えられることを意味する。このような強い可積分性を持った確率過程を特に行列式過程とよぶことにする。我々は本研究において、行列式マルチンゲールという新しい概念を導入することにより、調和変換で与えられる多粒子確率過程は一般に行列式過程であることを証明することに成功した。そこにおいて、行列式マルチンゲールの要素を与える1粒子マルチンゲール関数と1粒子推移確率密度を用いて相関核を露わに与える公式を導くことができた。その結果、従来は多重直交関数系の構成とその積分表現を得ることで初めて行うことが出来た計算が、与えられた確率微分方程式から直接的に行えるようになった。(2)Dyson模型を三角関数や楕円関数で表される確率過程や時空を離散化した模型に拡張し、上述の公式を応用することにより、それらが行列式過程であることを証明した。

(3)マルチンゲールは確率論で用いられる概念であるが、統計物理学的には揺動過程を表すものである。上述の公式は非平衡可積分系での相関と揺動の関係を与えるものである。(1)本研究課題は、研究代表者(香取)が種村秀紀氏(千葉大)らの共同研究者とこの10年来行ってきたランダム行列に関係した多粒子確率過程に対する研究の成果に基づいている。より具体的にいうとこの研究は、粒子間相互作用の強さを表すパラメータであるβの値が2の場合のダイソン模型は、3次元ベッセル過程とよばれる1次元拡散過程を多変数に拡張したものであるとういう対応関係を明らかにし、それによりβ=2ダイソン模型のもつ著しい可解性を導くものである。この可解性をもつ多粒子確率過程を行列式過程とよぶ。他方、2次元上の臨界現象、フラクタル模型、境界共形場理論を統一的に記述するSchramm-Loewner evolution (SLE)は1次元拡散過程であるベッセル過程の複素数拡張とみなすことが出来る。香取はベッセル過程を基礎にして、SLEと行列式過程を統一的に議論してきたが、今年度、それを英文専門書にまとめSpringer社から出版した。(2)これまで行列式過程を記述する整関数として多項式と三角関数を用いてきたが、楕円関数を用いたものも構成することを示すことができた。得られた多粒子確率過程は、時間的に非斉次なものであり、非平衡統計力学モデルとして興味深いものであることが分かった。(3)いくつかの物理現象に対する数理モデル・確率モデルを考案し、それぞれの特性を研究した。具体的には、散逸を伴う砂山モデルの臨界現象、光照射の下での表面加工過程におけるドレスト光子(光子、電子、フォノンの結合状態)の役割をシミュレートする確率モデル、バクテリアの成長と運動の数理モデル化、などを行った。また、ランダム行列の特性関数に関する論文を発表した。研究代表者(香取)は、行列式過程の持つ強い可解性、すなわち時空相関関数が行列式で表されこれらの行列式はすべて相関核とよばれる一つの関数で支配されることに興味を持って研究してきた。この特性をもつ多粒子確率過程を行列式過程と総称する。行列式過程の可解性は行列式マルチンゲールという概念を用いて説明でき、この行列式マルチンゲールの各成分は複素ブラウン運動など基本的なマルチンゲールを共形変換したものとして得られる。したがって、この共形変換を与える解析関数の特定が重要である。これまではこの解析関数として多項式と三角関数を取り扱ってきたが、今回初めて、楕円関数を用いたレベルに拡張することが出来た。研究成果を深めることが出来た。古典可積分系と量子可積分系に加えて、最近、可積分確率過程の研究の重要性が広く論じられるようになってきた。可積分確率過程の典型例として行列式過程がある。一般に多粒子系においてn-粒子相関関数を計算するためには、着目するn粒子以外の粒子の運動を記述する変数について多重積分を実行する必要がある。強く相互作用する系においては、そのような多重積分を解析的に実行することは困難であるが、これが可能であり、任意の時空相関関数を行列式の形で明示的にあたえることが出来る系が行列式過程である。
高温超伝導磁石の高機械強度設計技術の開発

MRIやNMRなど高磁場下で使用する超伝導電磁石の高性能化には高温超伝導コイルの実用化が不可欠である。しかし、高磁場中で高電流密度を実現するためには、発生する電磁応力(磁束密度と電流密度の積に比例)に耐えられるように超伝導磁石の機械強度を高めることが必要であり、コイル化技術において最も重要な課題の一つとなっている。本研究は、YOROIコイル構造について実験と数値解析の両面からその補強性能を評価し、目標である機械強度1.2GPa(従来設計の2倍)、コイル電流密度200A/mm2(従来設計の2倍)を満足する高温超伝導コイルの設計に成功し、設計のためのYOROIコイル構造のツール開発を達成した。Y-based Oxide superconductor and Reinforcing Outer Integrated(YOROI)コイル構造は、Y系高温超伝導線材の強度のみに依存するのではなく、ローレンツ力を巻線外周に配置された枠材を介して、巻線を上下から挟み込む側板に伝えることで、巻線に加わる応力を軽減できる。そこで平成26年度は、YOROIコイル構造を円形コイルに適応し、内径45 mmで外径54 mmのYOROIモデルコイルを設計・製作してローレンツ力印加時のひずみ評価試験および数値モデルの構築・解析評価を行い、実験と数値解析の両面からYOROIコイル構造の補強効果の検証し、実験との比較により解析モデルの妥当性を確認した。そして、YOROIコイル構造の上下側板の厚みをパラメータとして、高温超伝導電磁石の高機械強度設計技術の開発に向けて応力分担効果の実験と解析評価を行った。ひずみ評価試験では、真空断熱のクライオスタットにYOROIモデルコイルを設置し、30 Kまで冷却した後に、高磁場応用を想定して10Tの外部磁場を印加した状態でモデルコイルを30 Aまで励磁してコイル内外層およびYOROI補強材のひずみを測定した。YOROIモデルコイルの数値モデル構築および解析は、まず外部磁場印加状態を想定したローレンツ力解析のための電磁場解析モデルを作成し、コイル内に発生するローレンツ力分布を詳細解析した。そして、応力ひずみ評価のための構造解析モデルを作成し、電磁界解析で得られたローレンツ力分布を代入して、コイル内部の詳細な応力ひずみ分布を解析した。その結果、本研究により初めてYOROIコイル構造の詳細な応力ひずみ分布の実験データが得られ、高精度の数値モデルの構築に成功した。本研究成果は2014年度秋季低温工学・超電導学会にて報告した。平成27年度は、前年度の成果として得られた円形モデルコイルの試験結果と構築した解析モデルに基づいて、より詳細にYOROIコイル構造の応力分担の主要因である上下蓋に関するパラメータ解析を行い、コイルおよび補強部の詳細な応力ひずみ分布の解析に成功した。また、YOROIコイル構造を冷却した際の、熱応力および熱ひずみについても詳細に解析評価を行い、前年度に得られた冷却試験結果との比較により、解析の妥当性が確認でき、冷却過程におけるYOROIコイル構造の詳細な熱応力および熱ひずみ分布について本研究により初めて明らかとなった。上記これらの研究成果は、国際会議International Conference on Magnet Technology 24にで発表し、国際誌IEEE Transactions on Applied Superconductivityへ投稿して、査読審査後採択され2016年2月に掲載された。以上の研究成果を踏まえて、1.2GPa(B×J×R計算、従来設計の2倍以上)のフープ応力と200A/mm2(従来設計の2倍以上)の電流密度を有する内径1mの実規模サイズのYOROIコイル構造について、開発した数値解析モデルを用いて解析評価を行い、超伝導特性が劣化しない上下蓋の厚みを探索した結果、1.2GPaの高機械強度と200A/mm2の高電流密度を両立できる高温超伝導電磁石の設計に成功した。以上から、本研究の目標であるYOROIコイル構造の高機械強度設計ツールの開発を達成できたと考える。研究実績にあるように、平成26年度の実施成果は当初予定の通りに進行している。超伝導工学昨年度に引き続き、数値解析により実規模の大口径高温超伝導コイルのYOROIコイル構造を適応した際の補強効果の検証を行い、1.2GPa(B×J×R計算、従来設計の2倍以上)の高機械強度と200A/mm2(従来設計の2倍以上)の高電流密度を両立できる高温超伝導電磁石の高機械強度設計ツールの開発を目指す。一方、予算の関係上当初予定していた非円形モデルコイルの設計、製作および試験は行わない。当初見積額との僅かな差額により生じた。研究会議のための出張費用として使用する。
排水中の有機汚濁物質の無酸素紫外線分解処理

有機汚濁物質を含む排水の紫外線分解処理における除酸素の有効性について研究した.検討したベンゼンモノ置換体,EDTA,EDTA-金属錯体の分解は一次の速度式に従った.速度定数を測定して,除酸素の効果を評価した.(1)ベンゼンのモノ置換体(置換基:NH_2,OH,CH_3,H,Cl,Br,COOH,NO_2)について,置換基の種類による分解性を評価した.その結果,分解速度は置換基の種類によって,NH_2<OH<CH_3<H<Cl>Br>COOH>NO_2の順となり,NH_2からClまでは電子吸引性の大きい置換体ほど速度は大きくなるが,Clをピークとして速度は減少した.なお,Cl,Br,COOHでは中間体としてベンゼンが検出されたが,NH_2,OH,CH_3では認められなかった.このことから,ベンゼン環と置換基の結合部位が切れる機構と先ずベンゼン環が開烈する機構の二つがあることがわかった.なお,除酸素の効果はCl置換体において最大で,無置換体(ベンゼン)と比較して,約3倍の分解速度の上昇があった.(2)キレート試薬であるEDTAとEDTA-重金属(Mn,Zn,Ni)錯体の紫外線分解挙動を調べた.いずれも,分解効率は低く,とくに錯体は低かった.これらの成分を含む排水の処理には紫外線法は適していないと判断される.除酸素によってもこれらの分解効率の改善はほとんどみられなかった.(3)安息香酸の紫外線分解において,Na_2SO_4やK_2SO_4が分解速度を3.13.4倍促進することを発見した.しかし,NaClでは逆にわずかに分解を抑制した.四塩化炭素の分解ではこれらの塩類の効果はほとんどみられなかった.このような無機塩の添加による促進効果は紫外線分解法の新しい可能性を示唆するものであり,本研究の大きな成果のひとつである.有機汚濁物質を含む排水の紫外線分解処理における除酸素の有効性について研究した.検討したベンゼンモノ置換体,EDTA,EDTA-金属錯体の分解は一次の速度式に従った.速度定数を測定して,除酸素の効果を評価した.(1)ベンゼンのモノ置換体(置換基:NH_2,OH,CH_3,H,Cl,Br,COOH,NO_2)について,置換基の種類による分解性を評価した.その結果,分解速度は置換基の種類によって,NH_2<OH<CH_3<H<Cl>Br>COOH>NO_2の順となり,NH_2からClまでは電子吸引性の大きい置換体ほど速度は大きくなるが,Clをピークとして速度は減少した.なお,Cl,Br,COOHでは中間体としてベンゼンが検出されたが,NH_2,OH,CH_3では認められなかった.このことから,ベンゼン環と置換基の結合部位が切れる機構と先ずベンゼン環が開烈する機構の二つがあることがわかった.なお,除酸素の効果はCl置換体において最大で,無置換体(ベンゼン)と比較して,約3倍の分解速度の上昇があった.(2)キレート試薬であるEDTAとEDTA-重金属(Mn,Zn,Ni)錯体の紫外線分解挙動を調べた.いずれも,分解効率は低く,とくに錯体は低かった.これらの成分を含む排水の処理には紫外線法は適していないと判断される.除酸素によってもこれらの分解効率の改善はほとんどみられなかった.(3)安息香酸の紫外線分解において,Na_2SO_4やK_2SO_4が分解速度を3.13.4倍促進することを発見した.しかし,NaClでは逆にわずかに分解を抑制した.四塩化炭素の分解ではこれらの塩類の効果はほとんどみられなかった.このような無機塩の添加による促進効果は紫外線分解法の新しい可能性を示唆するものであり,本研究の大きな成果のひとつである.紫外線による有機水質汚濁物貿の分解における除酸素の効果を検討した。1.EDTA並びにEDTA-重金属錯体の分解挙動エチレンジアミン四酢酸(EDTA)は重金属と安定な錯体を形成するために,重金属廃水の沈殿処理を困難とする。EDTA及び錯体を予め紫外線で分解する工程を組み合わせることが有効と考えた。(1)EDTAとEDTA錯休の分解性比較:Zn,Ni,MnのEDTA錯体の分解は,185nm+254nmの紫外線の照射において,いずれの錯体もEDTA自身に比べて,分解は遅かった。(2)除酸素の効果:除酸素の効果はほとんど見られなかった。これは,従来の,多くの化学物質の分解速度が除酸素によって著しく向上する結果とは全く異なる。2.ベンゼンモノ置換体の分解挙動前年まで,有機塩素化合物の中でも脂肪族の炭化水素を中心に,除酸素-紫外線分解法の有効性を確かめてきた。今回,ベンゼンの塩素を含めた種々のモノ置換体について,置換体の種類による除酸素-紫外線分解法の有効性を検証した。(1)ハメットの置換基定数と分解速度:置換基定数の小から大の順NH_2,CH_3,OH,無(ベンゼン),Cl,Br,COOH,NO_2の系列において,NH_2置換体から(無)ベンゼンまでは中間生成物が確認されなかった。一方,ClからCOOH置換体では中間体としてベンゼンが確認された。置換基の種類によって分解反応の経路が異なることが示唆された。(2)除酸素の効果:ClおよびBr置換体において顕著であった。つまり,この手法は,有機塩素化合物の分解に非常に有効であることが検証された。

3.実験廃水にクロロベンゼンを添加してこの方法の有用性を確かめた。なお,全研究を通して,分解過程での濃度の変化や中間体の同定・定量に高速液体クロマトグラフ(今年度補助金で購入した設備備品)を用いた。水中の有機物質の紫外線分解において、溶存酸素を除去すると、分解の効率が著しく向上する。除酸素の方法として、亜硫酸ナトリウムを添加した場合、除酸素の効果以外に亜硫酸イオン自身による分解の促進効果を見出した。さらに、他の無機塩についても、分解の促進あるいは阻害効果があることを見出した。1.安息香酸の紫外線分解における共存塩類の分解促進効果:種々の塩類の共存下で、紫外線分解の遅い安息香酸の分解速度定数を測定した。その結果、除酸素なしでも、0.1mol/Lレベルの硫酸ナトリウム、硫酸カリウムの添加によって安息香酸の分解速度が3.13.4倍大きくなることを見出した。塩化ナトリウムでは分解速度が遅くなった。陽イオン(ナトリウム、カリウム)による著しい差異は見られなかった。2.四塩化炭素の紫外線分解における共存塩類の効果:硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、塩化ナトリムいずれの塩類の添加によっても分解速度への影響は小さかった。むしろ、亜硫酸ナトリウムによる除酸素効果が大きかった。3.照射波長の影響:上記の塩類の添加効果は185nm+254nmを主波長とする紫外線の照射で観察されたが、254nmのみを主波長とする紫外線ではその効果は見られなかった。このように有機物の紫外線分解が共存無機塩類によって著しい影響を受けることは、本研究における新しい発見である。この効果の発現機構など解明すべきことは多いが、この効果は、紫外線分解による水処理の新しい可能性を示唆している。
アメリカの酪農部門におけるメガファーム形成に関する研究

アメリカの酪農部門では農場規模(搾乳頭数)の拡大とともに雇用労働力の利用が進行している.最大規模層の酪農経営では,搾乳部門だけではなく,給餌,分娩,子牛哺育の作業が細分化・単純化・マニュアル化されていた.一定の専門知識や熟練を要すると判断されている繁殖,分娩,病牛の治療,削蹄の作業部門においても時給による雇用労働力が利用され,月給で雇用されるのは被雇用者の監督業務を担当する者に限られており,このような労働力の利用方式が農場規模の拡大を支えている.アメリカの酪農部門では農場規模(搾乳頭数)の拡大とともに雇用労働力の利用が進行している.最大規模層の酪農経営では,搾乳部門だけではなく,給餌,分娩,子牛哺育の作業が細分化・単純化・マニュアル化されていた.一定の専門知識や熟練を要すると判断されている繁殖,分娩,病牛の治療,削蹄の作業部門においても時給による雇用労働力が利用され,月給で雇用されるのは被雇用者の監督業務を担当する者に限られており,このような労働力の利用方式が農場規模の拡大を支えている.本年度は研究期間の初年度として,アメリカにおける酪農経営の規模拡大についての既存研究,統計整理をおこなった.次に,アメリカでの経営調査をより明確に分析するため,アメリカの中小規模経営と近い規模を持つ北海道別海町における酪農経営を調査し,その技術体系を確認した.その結果,当初計画では本年度はカリフォルニア州における調査が予定されていたが,次年度に計画されていたウィスコンシン州における調査を先におこなうこととし,実施した.ウィスコンシン州では,より北海道と近い条件で酪農がおこなわれているため,まず,メガファームより一段階前でのアメリカ酪農の特徴が明確になった.ウィスコンシン州調査では,酪農協同組合,慣行および有機での中大規模酪農場8農場,ウィスコンシン大学のエクステンションおよび協同組合センター,ウィスコンシン州Ag-Source(旧DHI)を訪問した.酪農協同組合では,現在の乳業界再編の動向,組合員への技術指導を中心に聞き取り調査をおこなった.8場の酪農場調査ではそれぞれの農場での技術体系を確認し,その導入時期および契機,経営における課題を中心にヒアリングをおこなった.特に飼料作部門と酪農部門のバランスにおいて特徴があることが明らかになった.また,ウィスコンシン大学およびウィスコンシン州DHIでは,これまで日本で紹介されてこなかったアメリカのDHI(Dairy Herd Improvement)の仕組みについてヒアリング,資料収集ができた.カリフォルニア州における現地調査を中心に研究を進めた.カリフォルニア州サウスバレー地域において展開している大規模酪農経営の状況とその背景を調査するため,カリフォルニア大学農業改良普及センター,カリフォルニア大学獣医学教育研究センター,カリフォルニア乳牛検査協会,カリフォルニア州食料農業省を訪問し,各機関の組織体制や役割,酪農経営との連携について聞き取り調査をおこなった.また,大規模酪農経営の実態を調査するため大規模酪農場6,育成農場1,肉牛肥育農場1を訪問し,農場設備,経営状態,支援機関・企業との関わりについて聞き取り調査をおこなった.さらに同州チュラーレで開催される世界農業博覧会を訪問し,世界的乳価下落に関するセミナーに参加するなど,酪農に関する情報収集をおこなった.その結果,酪農メガファームの特徴として,乳牛飼養における群管理技術の発達,ミルキングパーラーによる搾乳技術の発達,広大な農場面積と温暖で乾燥した気候条件を背景とした簡易な牛舎設計,飼料生産部門のアウトソーシング,搾乳以外の飼養段階のアウトソーシング,TMR技術を背景とした農副産物の飼料使用によるコスト低減,糞尿処理施設への投資が,加えて,そのような酪農技術の一部はロサンゼルス近郊の都市型酪農の技術を基礎として発達したこと明らかとなった.この中で特に注目されるのは,酪農場および育成牧場内での飼養管理作業がかなり細分化・単純化されているらしいことが明らかとなったことである.これまで酪農メガファームにおける分業体制については,飼料作のアウトソーシングと搾乳作業の専門化が指摘されていたが,その他の飼養管理部分については明らかになっていなかった.ただ,その詳細については,研究分担者の健康上の理由から本年度の調査が行えず,来年度実施とした.カリフォルニア州における現地調査を中心に研究を進めた.カリフォルニア州セントラルバレー地域において展開している大規模酪農経営の飼養管理の作業細分化・単純化について調査するため,大規模酪農経営を2農場訪問し,聞き取りをおこなった.酪農経営への飼養管理技術の情報提供についてフレスノ郡農業改良普及所を訪問し聞き取り調査をおこなった.農場訪問の打ち合わせ,次期アメリカ農業法の酪農政策に関する動向の情報収集のため,カリフォルニア州デイビス校を訪問した.農場の訪問を農場の労働力問題に関する現地での議論をフォローするため,カリフォルニア州立大学バークレー校を訪問し,研究者との情報交換を行った.カリフォルニア州における畜産の糞尿処理問題および環境規制に関する制度について情報収集するため,カリフォルニア州水資源管理局,同州セントラルバレー地域水道局を訪問し聞き取り調査をおこなった.その結果,搾乳頭数で2千頭規模の酪農経営でも,熟練や専門知識が必要とされる月給制で雇用される従業員は農場経営者のほかには数名しかいないこと,そのほかは熟練を必要としない作業に分割され,時間給で雇用されていることが明らかになった。熟練・専門知識を有する従業員が担当するのは,単純作業従業員の監督の他では次の作業である.牛の病気の発見,治療の監督,分娩の監督,交配の検討,飼料受け入れの際の検品,機械設備の点検,糞尿処理施設の点検である.分娩作業,子牛の世話もマニュアル化され,作業の単純化が実施されていることが明らかとなった.
海綿由来の細胞毒性ペプチドをモデルとしたイオンチャネル分子の創製

N末端が適切に修飾されたgramicidin A・2倍長分子の調製Gramicidin Aが二重膜を貫通するためにはN末端同士が直列に結合して二量化する必要があること、および、C末端領域に位置するトリプトファン残基が、二重膜と媒質の水の間の境界面における相互作用を通して、β-ヘリックスの形成に重要な役割を担っていることに基づき、gramicidin Aと逆配列gramicidin A(retro-gramicidin A)を結合したペプチドをデザインした。また、ペプチドが溶液から二重膜に移行するためには疎水性の性質が求められるため、N末端はpolytheonamide由来のβ-ケト酸を結合させることとした。また、C末端はgramicidin Aが境界面に滞在することがら、その構造が有効であることが実証されているエタノールアミンを配置することとした。前年度と同様に、様々な条件を用いて37残基ペプチドそのものを固相合成により調製することを試みた。おおよそ予想されたサイズの分子が合成されていることがわかったが、得られた混合物の生成が著しく困難で、期待したペプチドを単離することはできなかった。そこで、逆配列gramicidin Aをまず合成し、別途gramicidin Aの酸処理によりdesformylgramicidin Aを調製し、両者を化学的に結合させた。16残基ペプチドのretro-desformylgramicidin Aは、Fmoc法を用いるペプチド合成により良好な収率で調製することができた。今年度は、N末端がFmocで保護された目的ペプチドの保護基を除去した後に、β-ケト酸との縮合を行った。Fmoc修飾体は細胞毒性を示さず、目的ペプチドも同様に細胞毒性を示さなかった。Gramicidin A・2倍長分子の調製Gramicidin Aが二重膜を貫通するためにはN末端同士が直列に結合して二量化する必要があること、および、トリプトファン残基がβ-ヘリックスの形成に重要な役割を担っていることに基づき、グリシンを介してgramicidin Aと逆配列gramicidin A(retro-gramicidin A)を結合したペプチドをデザインした。また、ペプチドが溶液から二重膜に移行しそこに止まるために重要な役割を担っていると考えられる両末端については、N末端はpolytheonamide由来のβ-ケト酸、C末端はgramicidin Aと同一のエタノールアミンとしたペプチド1を設計した。Gramicidin AのN末端同士をスペーサーを介して連結した分子の報告は過去にあるが、ペプチド1の様にgramicidin Aを模した鎖状ペプチドの合成はこれまでにされていない。Fmoc法を用いるペプチド合成において、様々な条件を行い37残基ペプチドそのものを固相合成により調製することを試みた。樹脂から切り出した段階でマススペクトルを測定すると、おおよそ予想されたサイズの分子が合成されていることがわかった。しかし、得られた混合物の生成が著しく困難で、期待したペプチドを単離することはできなかった。そこで、合成戦略を変えて、逆配列gramicidin Aをまず合成し、別途gramicidin Aの酸処理によりdesformylgramicidin Aを調製し、両者を化学的に結合することとした。16残基ペプチドのdesformylgramicidin Aは、Fmoc法を用いるペプチド合成により良好な収率で調製することができた。一方、gramicidin Aからdesformylgramicidin Aへの変換は、文献記載の方法で行った。このようにして、N末端がFmocで保護され、C末端にエタノールアミンが位置するペプチドを合成することができた。
経験強化型学習XoLに関する発展的研究

得られた経験を強く強化する機械学習手法である「経験強化型学習XoL」の発展として、「複数種類の報酬と罰を扱える手法」を完成させるとともに、応用の際に特に重要となる「報酬と罰の設計指針」の提示に成功した。具体的な応用例として、「科目の分類を支援する実システム」、「2足歩行ロボットの腰軌道学習」および「Keepawayタスクと呼ばれるサッカーを模したゲーム問題」への適用を行った。これらの成果により、伝統的な強化学習手法に対するXoLの優位性を強く主張できたと考える。このことは、報酬と罰が各々高々1種類の場合のXoLの基本的手法が確立されたことを意味する。また、当該研究成果は、平成23年度以降に行う予定である「複数種類の報酬と罰への対応」「XoLの応用例の探求」「報酬と罰の設計指針の確立」等の研究の進展に大きく寄与するものであると考える。平成23年度においては、複数種類の報酬に対応したXoLを満たす手法の提案を行った。当該研究成果は、第39回知能システムシンポジウム資料集に「複数報酬環境下における意識的意思決定方法に関する研究」として掲載された。本手法は、複数種類の報酬に対応した初めてのXoL手法であり、今後、本研究課題の最終目的である「XoLにおける報酬と罰の設計指針の確立」を実現する際の基本となるものである。一方、手法の提案とともに応用例の探求も本研究課題の重要なテーマである。XoLの応用例としては、平成23年度においては、まず第一に、独立行政法人大学評価・学位授与機構における科目分類支援システムへの適用を行った。当該研究成果は、第21回インテリジェント・システム・シンポジウムおよびThe 9th European Workshop on Reinforcement Learning(EWRL-9)において研究発表を行った。本応用例は、現実の問題へのXoLの応用例として特に重要なものであり、今後、さらなる発展が期待できる応用分野である。このように平成23年度は、手法の提案および応用例の探求ともに進展がみられ、本研究課題の最終目的実現に大きく寄与する年度であった。平成24年度においては、当初の予定通り、「連続値入出力に対応した複数種類の報酬と罰を扱える手法」を完成させるとともに「XoLにおける報酬と罰の設計指針」を提示した。これらの成果は、国内シンポジウム(平成24年度電気学会電子・情報・システム部門大会)および国際会議(2nd ATISR)において発表した。また、国際的な学術雑誌(Journal of Computers)に掲載される予定にもなっている。一方、手法の応用の関しては、2足歩行ロボット、および、独立行政法人大学評価・学位授与機構における科目分類支援システムへの応用を行った。科目分類支援システムへの応用に関しては、XoLを用いた学習機能を完成させ、国際会議(SCIS-ISIS 2012)で発表した。これにより、今後実施する予定である「データベース作成・更新機能の実現」及び「情報工学区分以外での有効性の検証」につなげるための準備を整えることができた。これらXoLに関する「報酬と罰の設計指針」および「複数の領域における応用例」が示されたことで、試行錯誤に基づく学習手法としてのXoLの存在意義を強く主張できたと考える。なお、これらの成果は、計測自動制御学会が発行する「計測と制御」誌のリレー解説「強化学習の最近の発展」の第5回に掲載予定であり、産業界も含めた一般的な読者へ強くアピールすることが期待できる。これまでにXoLの「連続入出力への対応」および「複数種類の報酬への対応」を行った。また、応用例として、独立行政法人大学評価・学位授与機構の科目分類支援システムへのXoLの適用に成功した。さらにKeepaway TaskへのXoL適用の基礎となる1台のLEGOロボットによる学習能力の検証を行った。このように、研究実施計画に従って、順調に「研発の目的」が進展している。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年度に提案した手法は、複数種類の報酬に対応する一方、罰の種類は1種類に限定されていた。そこで、平成24年度には、それを「複数種類の報酬と罰」に対応した手法に拡張することを第一に行う。また、その手法を基に、本研究課題の最終目的である「XoLにおける報酬と罰の設計指針の確立」を目指す。一方、応用例に関しては、まず第一に、平成23年度に実施した科目分類支援システムへの応用のさらなる発展を目指す。さらに、複数台のロボットによるKeepawayタスクへのXoLの適用に着手する予定である。
植物萎凋性病原糸状菌の病原性機構に関する研究

1)遺伝子破壊により得たトマト萎凋病菌の病原性欠損株の遺伝子解析遺伝子挿入により得たトマト萎凋病菌(Fusarium oxysporum f.s.lycopersici)の病原性欠損変異株(B02)の遺伝子挿入部位を特定し、ゲノミックライブラリーから回収したその周辺領域をクローニングして塩基配列を決定した。本変異株はフザリン酸の生産能が著しく低下し低るため、その合成に関わる遺伝子が破壊されたものと推察されるが、データベースによる検索の結果、本クローニング領域と相同性のある遺伝子の情報が得られなかったので、遺伝情報をむくむ領域は、プラスミド挿入部位の他方の領域に存在する可能性があると考えられた。Verticillium dahliaeの病原性特異的遺伝子領域の探索を目的として、病原タイプの異なる菌株のゲノムDNAを鋳型に、PCRで増幅されるDNA断片の電気泳動パターンを2448種頃のプラーマーを用いたRAPD解析を行なった。その結果、一種類のプライマーにより、トマトまたはピーマンに病原性のある系統に特異的な増幅産物が見出された。この増幅産物をプローブにして各菌株DNAに対するゲノミックハイブリダイゼーションを行った結果、それぞれの病原系統だけに検出されるバンドが認められた。さらに、トマト系統に特異的な増幅産物を含む領域をゲノミックライブラリーからクローニングして解析した結果、本領域にはトマト系統のレース1に特異的な領域が存在することが判明した。以上のことから、以上の増幅産物はその特異性から、菌の宿主特異性を支配する遺伝子に由来している可能性があるものと考えられた。以下の2項目について研究を行なった。1)遺伝子破壊により得た病原性欠損株の性状解析遺伝子挿入により得た病原糸状菌Fusarium oxysporumおよびVerticillium dahliaeの病原性欠損変異株の機能ならびに遺伝子解析を行なった。F.oxysporumの1変異株は野性株に比べてトマトの根に対する定着性はほとんど差異はなかったが、植物体侵入後の蔓延能力が低下し、萎凋毒素とされるフザリン酸の分泌量も低いことが判明した。また本菌の遺伝子挿入部位周辺領域をクローニングして塩基配列を解析した結果、酵母の分泌機能を担う遺伝子と高い相同性のあることが判明した。一方V.dahliaeの1変異株については、トマト根での定着密度が野性株に比べて著しく劣ることが判明した。調査の結果、この現象は根の組織成分による菌の生育阻害に起因するものと考えられた。このことから、本変異株はトマトの根の抗菌成分に対する耐性機能に変異を生じ推察した。2)病原菌株特異的遺伝子領域領域の探索V.dahliaeの病原性特異的遺伝子領域の探索を目的として、病原タイプの異なる菌株のゲノムDNAを鋳型に、PCRで増幅されるDNA断片の電気泳動パターンを24種類のプラーマーを用いたRAPD解析を行なった。その結果、トマト系とピーマン系菌株に共通して増幅されるDNA断片が見出された。このDNA断片をプローブにして各菌株のゲノミックサザン解析を行なったところ、トマト系菌株のレース1とトマト・ピーマン系菌株にだけ同じサイズのバンドを検出した。以上のことから、本DNA断片はこれらの菌株に特異的に存在するDNA領域に由来するものと推定されたので、現在その部分を含む遺伝子のクローニングを進めているところである。1)遺伝子破壊により得た病原性欠損株の遺伝子解析遺伝子挿入により得た病原糸状菌Fusarium oxysporumの病原性欠損変異株(B02)の遺伝子挿入部位を特定し、ゲノミックライブラリーから回収したその周辺領域の遺伝子の塩基配列を決定した。しかし検索の結果、それと相同性のある遺伝子の情報が得られなかったので、今後本領域を含む完全な遺伝子をクローニングし、機能解析を進めていく予定である。2)病原菌株特異的遺伝子領域領域の探索Verticillium dahliaeの病原性

特異的遺伝子領域の探索を目的として、病原タイプの異なる菌株のゲノムDNAを鋳型に、PCRで増幅されるDNA断片の電気泳動パターンを24種類のプラーマーを用いたRAPD解析を行なった。その結果、一種類のプライマーにより、ピーマンに病原性のある系統に特異的な増幅産物が見出された。この増幅産物をプローブにして各菌株DNAに対するゲノミックハイブリダイゼーションを行った結果、ピーマン病原系統だけに検出されるバンドが認められた。以上のことから、本増幅産物は、ピーマンに病原性を持つ菌株をDNAレベルで識別する遺伝子診断に応用し得ることが明らかとなった。また本産物は、その特異性から薗のピーマンに対する病原性を支配する遺伝子に由来している可能性があるため、それを含む遺伝子領域の解析を進めているところである。以下の項目について研究を行なった。1)遺伝子破壊により得た病原性欠損株の遺伝子解析遺伝子挿入により得た病原糸状菌Fusarium oxysporumの病原性欠損変異株(BO2)の遺伝子挿入部位を特定し、ゲノミックライブラリーから回収したその周辺領域の遺伝子の塩基配列を決定した。検索の結果、酵母の分泌機能を担う遺伝子と高い相同性のあることが判明した。本変異株は野性株に比べてトマトの根に対する定着性はほとんど差異はなかったが、植物体侵入後の蔓延能力が低下し、萎凋毒素とされるフザリン酸の生産量も低いことも確認された。以上のことから、この変異株は植物に萎凋を引き起こすフザリン酸の合成遺伝子が欠損しているのではなく、その分泌に関与する遺伝子に欠損を生じているものと推察した。2)病原菌株特異的遺伝子領域領域の探索RAPD解析によって見出されたVerticillium dahliaeのトマト系に特異的なDNA領域の周辺領域をさらにクローニングして塩基配列を決定し、特異領域の解析を行った。その結果、本領域にはトマト系のすべての菌株に共通して存在する領域と、トマト系のレース1にだけ存在する領域が含まれていることが判明した。しかし異常のDNAには翻訳領域は見出されなかったので、さらにその周辺領域の解析を試みているところである。一方、上記特異領域よりトマト系全体およびそのレース1に特異的なプライマーセットをデザインしたところ、いずれも高精度で検出できることが確認された。さらに、これらのプライマーを同一反応液に混合してPCRを行うマルチプライマー法により、増幅産物のバンド数に応じて本菌の病原生系統ならびにレースを同時に判別し得ることが確認された。以上の成果は、複数の病原系統やレースが存在するV.dahliaeを的確に診断するうえで極めて精度の高い手法であるといえる。
細胞間シグナル伝達物質としてのGPIアンカー蛋白質の細胞間transfer機構

GPI(glycocylphosphatiddylinositol)アンカー蛋白質(GPI-anchored protein;以下GPI蛋白)は、細胞膜表面にGPI-anchor部分で脂質二重膜の外層に突き刺さるようにして存在している分子である。同分子は細胞膜表面上を動きやすく、且つコレステロール・glycosphingolipidなどの脂質が多い膜表面上の特定部位(raft)に集合する性質を有している。GPI蛋白は、数多く同定されているが、一定の蛋白質がGPIアンカー型であることの生理的な意義は全く不明である。申請者は、GPI蛋白であるGPI-80分子をクローニングしており、過剰発現細胞(GPI-80/CHO)を樹立している。GPI-80分子の提供者としてGPI-80/CHOを用い、GPI-80を発現していない単球系細胞株THP1を受容者として共培養したところ、未固定のTHP1では、2-4時間をピークとするGPI-80分子のtransferが確認された。驚いたことに、受容者側のTHP1をパラフォルムアルデヒドで固定して共培養したところ、GPI-80分子のTHP1へのtransferが8時間まで経時的に増加する現象が確認され、transferされる量も未固定の場合と比較して多かった。また、提供者側をGPI-80の発現が認められているヒト好中球とし、受容者側を上皮系細胞株のHeLa細胞にした場合も同様の結果であった。この事から、実際には頻繁にGPI蛋白の細胞間のtransferが生じている可能性が考えられ、transferされたGPI-80分子は、細胞内へ取り込まれているか、細胞膜表面上で分解されている可能性が考えられた。そこで、GPIアンカー部分が受容者側へ移ることに重要であるかどうかを明らかにするため、可溶化型のGPI-80(sGPI-80/Fc)を作製し、THP-1の細胞表面にsGPI-80/Fcがtransferされるか検討した。その結果、提供者側が可溶化型の場合、受容者側が固定・未固定に関わらずGPI-80の転移が生じなかった。このことから、GPI-80の転移には、少なくとも提供者側がGPI-anchor型で細胞膜表面上に存在していることが重要であると考えられた。
多機能成長因子CTGF/エコジェニンのドメイン別測定法の開発と臨床検査法への応用

1)CTGF/エコジェニン(以下CTGFと略す)のIGF結合タンパク質様ドメイン(IGFBP)・フォンビルブランドファクター・タイプCリピートドメイン(VWC)、トロンボスポンジンタイプ1リピートドメイン(TSP1)、C末ドメイン(CT)の各ドメイン毎の発現ベクターを構築し、各組み換え体タンパク質の大量生産に成功した。現在、これらの各モジュールがCTGFの多面的作用のどれを担っているか解明しつつある。2)CTGFの1ないし2ドメインを欠損させたタンパク質を真核細胞内で発現させる10種以上のプラスミドを作製した。それらを応用してIGFBP、TSPドメインをそれぞれ欠いたCTGFを産生するHeLa細胞株を樹立した。3)上記のタンパク質を用いて、CTGFに対して調製した6種のモノクローナル抗体、及び2種の抗血清に対しエピトープがどのドメインにあるかを特定した。その結果、IGFBP、VWC、TSPおよびCTを特異的に認識する抗体をそれぞれ1種、3種、1種および1種得る事ができた。さらにそれらを組み合わせて応用し、(1)VWCとCTに対する抗体によるsandwich法で、全長CTGFを高感度で定量できる酵素抗体法(ELISA)。(2)GFBPとVWCを標的としたシステムで、N末前半断片を特異的に認識するELISA、2種の抗VWC抗体によりVWCドメインだけを認識し全長CTGFを認識しないELISA定量システムを確立した。4)CTGFが産生されてから分泌される間にprocessingを受けることも見いだした。5)CTGFが新たに低酸素状態や固形癌で誘導される血管新生因子であること、メカニカルストレスで誘導されることを見いだした。したがって、これらが関与する疾患における血中および組織液中CTGFを上記のELISA法で測定することは病態、病勢の把握に意義あるものと思われる。1ドメイン別発現プラスミド、及びその他変異体CTGF/エコジェニン遺伝子の作製-CTGF/エコジェニンcDNAに遺伝子操作を加え、構成する4個のドメイン-IGF結合タンパク質様ドメイン(IGFBP)、フォンビルブランドファクター・タイプCリピートドメイン(VWC)トロンボスポンジンタイプ1リピートドメイン(TSP1)、C末ドメイン(CT)を様々な形で欠損させた変異遺伝子を作成した。それらは真核細胞発現ベクターpcDNA3.1(-)に組み込まれ、哺乳類細胞における一過性過剰発現と、安定発現株の樹立に供用されている。このような形で本年度に構築を完了した変異体は以下の通りである。シングルドメイン発現ベクター:1)IGFBP、2)VWC、3)TSP1、4)CT。デュアルドメイン変異体発現ベクター:5)IGFBP+VWC、6)VWC+TSP1、7)TSP1+CT。シングルドメイン欠損変異体発現ベクター:8)VWC+TSP1+CT、9)IGFBP+VWC+CT。以上の変異体のうち、IGFBPを欠くものに関しては、細胞外分泌に必要なシグナルペプチドも除去したもの、及びN末端にシグナルペプチドを付加したもの両方を構築した。完成したプラスミドについてはすべてDNAシークエンシングを行い、その構造が完全であることを確認済みである。現在それぞれを用い様々な側面から機能解析を進めている。2 CTGF欠損変異体の検知、定量のための抗体の調製と解析-従来使用してきたCTドメインに対する抗血清に加えて、全長CTGFタンパク質に対して得られた新たなウサギ抗血清のIgG画分を精製しその性質を解析した。新たな抗血清は、従来のものより特異性が高く、またCTドメイン以外の部分を認識することが示唆されたので、今後の応用に向けて期待されている。既存のモノクローナル抗体の解析は現在進行中である。

1)昨年度に構築したCTGF/エコジェニンのIGF結合タンパク質様ドメイン(IGFBP)、フォンビルブランドファクター・タイプCリピートドメイン(VWC)、トロンボスポンジンタイプ1リピートドメイン(TSP1)、C末ドメイン(CT)の各ドメイン毎の発現ベクターを用い、Brevibacillus choshinensisで各組み換え体タンパク質の大量生産に成功した。現在、これらを用い各モジュールがエコジェニン/CTGFの多面的作用に如何に関与しているか、その生物活性の検定をおこなっている。2)CTGF/エコジェニンの一部のドメインを欠損させたタンパク質を真核細胞内で発現させる10種以上のプラスミドを作製し、それらを応用してIGFBP、TSPドメインをそれぞれ欠いたCTGFを産生するHeLa細胞株を樹立した。3)上記のドメイン単独タンパク質を用いて、CTGFに対して調製した6種のモノクローナル抗体、及び2種の抗血清に対しエピトープがどのドメインにあるかを特定した。その結果、IGFBPを認識するもの1種、VWCを認識するもの3種、TSPを認識するもの1種、CTを認識するもの1種のドメイン特異的抗体を得る事ができた。さらにそれらを組み合わせて応用し、以下の3種類の酵素抗体法(ELISA)定量システムを樹立した。(1)VWCとCTに対する抗体によるsandwich法であり、全長CTGFを高感度で定量できる。(2)GFBPとVWCを標的としたシステムで、N末前半断片を特異的に認識する。(3)1つは異なった抗VWC抗体によりVWCドメインだけを認識するシステムで、これは全長CTGFを認識せずにVWCを含む断片にのみ反応性を発揮するので、CTGF断片の追跡、機能解析に特に有用である。これらのELISAシステムはそれぞれの特徴が故に臨床検査法として極めて有用と考えられる。
楕円制限３体問題と楕円軌道上のフォーメーションの総合的研究

この研究では、地球・月・人工衛星の制限3体問題における小ハロー軌道の生成と維持およびハロー軌道近傍のフォーメーションフライトのためのフィードバック制御系設計法を提案した。また、地球周回楕円軌道上のフォーメーションフライトに関しては、連続時間制御、インパルス制御、パルス制御の低燃費フィードバック設計法を提案した。さらに、自由度を高めるためフォーメーションの軌道生成と維持に関する制御系設計法も提案した。楕円制限3体問題のハロー軌道上のフォーメーションフライトを実現するための準備として、円制限3体問題のハロー軌道上のフォーメーション問題を考察した。ハロー軌道の初期値は、数値計算により求めるため、軌道は厳密には周期解とならない。従って、ほぼ周期解となる1周期分の軌道の周期拡張をハロー軌道とみなしてこの維持を連続時間制御で行った。さらに、この軌道に設計した周期解を重ね合わせることで、フォーメーション用の参照軌道を生成した。出力レギュレーション理論により、ハロー軌道の周期である約半年間この軌道を維持するのに必要な総速度変化をシミュレーションにより計算した。ハロー軌道の維持のための総速度変化は、極めて小さく実質の燃料消費は十分少ないことが分かった。また、フォーメーションのための総速度変化も、実用に耐えうる小さい値がえられた。この研究の成果の一部は、第23回International Symposium on Space Flight Dynamics (ISSFD)において発表した。さらにインパルスおよびパルスを用いて、軌道維持に必要な総速度変化を調べた結果、連続制御と同等の結果がえられた。この結果は第23回AAS/AIAA Space Flight MechanicsMeetingおよびSICE13回制御部門大会で発表した。楕円軌道上のフォーメーションに関しては、自然な周期相対軌道よりも周期の短い相対軌道を用いるアクティブフォーメーションの手法を提案、その制御に必要な総速度変化を計算し、AIAAのJournal of Guidance, Control, and Dynamicsに発表した。主な研究課題は、楕円制限3体問題の小ハロー軌道生成と維持およびTschauner-Hempel方程式のパルス制御である。前者に関しては、楕円軌道の動径で正規化した運動方程式がラグランジュ点を平衡点として持つことを利用し、円制限3体問題と同様に、小ハロー軌道の生成と維持ができることを示した。燃費は、円制限3体問題程度になることを明らかにした。この結果は、第5回SFFMTで発表した。さらに同じ手法により、宇宙機を円制限3体問題のハロー軌道に維持することができること、そのときの燃費が円制限3体問題と同程度になることを示した。後者に関しては、TH方程式の周期解を用いるフォーメーション問題と外部システムにより生成した周期解を用いるアクティブフォーメーション問題を考察した。通常のフォーメーション形成問題では、1周期4回のパルスで連続時間制御と同等の軌道移行ができること、燃費を抑えるには、離散最適レギュレータの入力に関する重みを大きくすればよいことが確認できた。離散周期システムの出力レギュレーションでは、離散化したシステムが周期系となり、そのため離散周期システムの出力レギュレーション理論を構築した。その結果は、Systems & Control Lettersに投稿中である。またこの理論を用いて生成した目標軌道への制御が可能であること、連続時間システムで生成した軌道の維持は1周期8回のパルスで良好な制御ができることを示した。この結果は、2013年AAS/AIAA Astrodynamics Specialist Conferenceで発表した。そのほか、関連研究として1入力による軌道面内の運動制御、パルスによるアクティブフォーメーション、インパルス時刻の最適配置の研究を行い、成果をJournal of Guidance, Control, and Dynamics誌, SICE Annual Conferenceおよび第2回DyCoSSに発表した。1.楕円制限3体問題について:楕円制限3体問題の運動方程式は平衡点を持たないが、これを楕円の動径で正規化すると円制限3体問題のラグランジュ点が平衡点となることを示した。この方程式と円制限3体問題のラグランジュ点における広義ハロー軌道を用いて、楕円制限3体問題の広義ハロー軌道を生成する方法を提案した。さらに得られた軌道を維持するために必要な制御法と総速度変化を求めた。この広義ハロー軌道は中・短期のミッションに適している。2.楕円軌道上のフォーメーション問題について:楕円軌道上の相対運動方程式は、楕円軌道の動径と真近点離角を係数にもつため、その線形化方程式の周期解も複雑となる。面内運動の周期解について、その大きさと軌道上の位置を表すパラメータを用いて、グラフ的に周期解を生成する方法を提案した。また、周期解の初期条件を与える式を導出した。得られた結果は論文としてAIAA Journal of Guidance, Control, and Dynamicsに掲載が決定している。3.入力の大きさに制限のあるフォーメーション問題について:通常フォーメーションにおける制御の評価関数は燃費を表す総速度変化であるが、推力の大きさも実用上重要である。そこでこれらの2つの要素を考慮したフォーメーション問題を考察し、与えられた使用を満たす設計法を提案した。得られた結果はAAS/AIAA Astrodynamics Specialist Conference (Alaska, 2011.8)において発表した。制限3体問題のハロー軌道上のフォーメーション問題に関しては、厳密な周期軌道を求めることは困難であることが分かった。