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高次骨機能診断を目指したX線回折による有機・無機複合ナノ構造の力学解析法

本研究では,新しい骨機能診断手法の開発を目的として,有機・無機複合ナノ構造の力学解析を行った.まず,X線回折によりアパタイト/コラーゲンからなる骨複合構造の力学解析を行った.骨組織に放射光を照射することでアパタイト結晶ならびにコラーゲン分子の両方の構造情報を含む回折光が同時に得られ,この情報から外的負荷に対する両者のふるまいを可視化し,骨アパタイト結晶およびコラーゲン分子の力学的役割を明らかにした.またその複合構造モデルとしての知見に基づき,新たな骨質評価手法としてのラマン分光法の有用性を検証するため,骨ラマンスペクトルから力学解析を行った.その結果,力学的負荷に対するラマン散乱の特性は,骨の構造異方性や加齢といった特性によって変化することが確認され,ラマン分光法が骨質評価手法として有用性を明らかにした.これまで骨の強度低下は骨粗鬆症に見られるような,骨量の減少による巨視的な骨密度の低下を主な原因と仮定されてきたが,近年,骨強度に関連する因子として骨量の他に,その骨質が影響していると指摘されている.そのためより精度の高い骨強度評価のためには骨量と骨質の両者を考慮した診断手法が望まれるが,そのような骨診断方法は未だ実現されていない.そこで平成24年度については,以下の研究を遂行した.物質に単一波長の励起レーザーを照射すると,入射光と同じ振動数の散乱光(レイリー散乱)と,異なる振動数の散乱光(ラマン散乱)が生じる.物質の特性に応じてラマン散乱の振動数すなわちエネルギーが変化することから,ラマン分光法により骨組織内の有機および無機両成分を同時に測定できる.本研究ではラマン分光法により骨の無機・有機成分の力学応答を観察した.試験片としてウシ大腿骨骨幹部皮質骨を用いた.引張負荷治具によって負荷した状態で,骨組織の顕微ラマン分光測定を行った.得られた骨のスペクトルからアパタイトおよびコラーゲン由来のラマンシフトを解析した.その結果,引張負荷によってアパタイトおよびコラーゲンのラマンシフトは線形的に減少した.また,その傾向は,骨の力学的異方性や加齢度によって異なった.以上の結果から,ラマン分光法は骨組織の無機相と有機相の負荷応答が測定可能であり,骨組織のラマン応答は異方性と加齢に依存することが確認できた.これらのことから,骨組織のアパタイト/コラーゲン構造に基づく骨強度評価のための新しい骨診断手法として,ラマン分光法による力学解析手法を提案することができた.本研究では,新しい骨機能診断手法の開発を目的として,有機・無機複合ナノ構造の力学解析を行った.まず,X線回折によりアパタイト/コラーゲンからなる骨複合構造の力学解析を行った.骨組織に放射光を照射することでアパタイト結晶ならびにコラーゲン分子の両方の構造情報を含む回折光が同時に得られ,この情報から外的負荷に対する両者のふるまいを可視化し,骨アパタイト結晶およびコラーゲン分子の力学的役割を明らかにした.またその複合構造モデルとしての知見に基づき,新たな骨質評価手法としてのラマン分光法の有用性を検証するため,骨ラマンスペクトルから力学解析を行った.その結果,力学的負荷に対するラマン散乱の特性は,骨の構造異方性や加齢といった特性によって変化することが確認され,ラマン分光法が骨質評価手法として有用性を明らかにした.これまで骨の強度低下は骨粗鬆症に見られるような,骨量の減少による巨視的な骨密度の低下を主な原因と仮定されてきたが,近年,骨強度に関連する因子として骨量の他に,その骨質が影響していると指摘されている.そのためより精度の高い骨強度評価のためには骨量と骨質の両者を考慮した診断手法が望まれるが,そのような骨診断方法は未だ実現されていない.そこで平成23年度については,以下の研究を遂行した.まずラマン分光法による皮質骨力学特性評価法の開発として,本研究ではアパタイト・コラーゲン特性の同時測定による骨強度評価を目的とし,ラマン分光法による骨微視構造解析を行った.骨組織はハイドロキシアパタイトからなる無機基質とI型コラーゲンを主成分とする有機基質から構成される複合材料である.ラマン分光法はラマン散乱による振動分光法であり,有機および無機両成分の構造解析が可能である.加えて,ラマン分光法は水分の影響を受けにくく,骨のような生体試料測定に適している.実験として,年齢の異なるウシ大腿骨皮質骨から骨試験片を作製し,顕微レーザーラマン分光測定装置を使用してスペクトル測定を行った.イメージングによる骨組織の構造特性分布を可視化し,力学特性と加齢の影響について調査した.また,放射光X線回折によるアパタイト/コラーゲン構造の微視的力学挙動観察として,本研究では,X線回折を用いて外的負荷に対するアパタイトおよびコラーゲンの微視的力学挙動を同時観察し,その動的メカニズムを明らかにすることを目的とする.シンクロトロン放射光施設にて実験系を組み,コラーゲンからの小角散乱像およびアパタイト結晶からの広角回折像を2つの検出器により同時に検出し,圧縮負荷下における力学的ひずみの動的挙動を観察した.本手法により外的負荷下における骨組織中の無機・有機両成分の力学的挙動を観察することが可能となった.

平成23年度の研究達成度について「おおむね順調に進展している」と判断する.理由として,平成23年度研究計画「1.コラーゲンーアパタイト同時力学挙動解析を目的としたX線小角・広角回折同時測定系の構築」については,放射光施設にて実験系を組み,コラーゲンからの小角散乱像およびアパタイト結晶からの広角回折像を2つの検出器により同時に検出し,圧縮負荷下における力学的ひずみの動的挙動を観察した.本手法により外的負荷下における骨組織中の無機・有機両成分の力学的挙動観察システムの検証を行った.また研究計画「2.加齢骨試料ならびに人工変性骨試料の作製」については,年齢の異なるウシ大腿骨皮質骨から骨試験片を作製し,顕微レーザーラマン分光測定装置を使用してスペクトル測定を行った.力学特性と加齢の影響について調査し,本研究で検証する加齢の条件を整理した.本結果をもとに,人工変性骨の作製条件を整理する予定である.また研究計画「3.フーリエ変換赤外分光による加齢骨および変性骨の構造分析」については,フーリエ変換赤外分光に代わり,ラマン分光法による皮質骨力学特性評価法の開発として,ラマン分光法による骨微視構造解析を行い,イメージングによる骨組織の構造特性分布を可視化し,力学特性と加齢の影響を評価する十分な可能性を見出すことができた.また研究計画「4.骨機能診断の基準となる巨視的力学特性に及ぼす骨質変性の影響評価」については,年齢の異なるウシ大腿骨皮質骨から試験片を作製し,顕微レーザーラマン分光測定装置を使用してスペクトル測定を行うと同時に,3点曲げ試験および衝撃破壊試験により,その力学特性と加齢の影響について明らかにした.また研究計画「5.X線回折によるコラーゲンーアパタイト複合構造の力学挙動観察」については,研究計画1.で実現した測定システムで,実際に両成分の力学挙動を観察することが実現できた.平成24年度については,下記に示す内容で研究を遂行する.まずアパタイトーコラーゲン複合構造に基づくマルチスケール力学モデルの構築を行う.骨の階層構造に基づく,骨コラーゲンーアパタイト複合構造力学モデルを考案する.固有の材料特性を有するコラーゲンおよびアパタイトを模擬するミクロ構造要素の配置ならびにそれらの力学的結合条件を,任意の材料特性を実現する最適設計問題として解く.これにより巨視的な骨構造モデルを形成し,階層的な骨の複合構造を模倣するマルチスケール力学モデルを構築する.X線回折から実測されたコラーゲンおよびアパタイトの力学挙動データ,および材料試験による巨視的力学特性データをもとに,材料パラメータ同定を行い,骨質変性指標としての有効性を検討する.最適化には,現有設備である有限要素パッケージ(ANSYS Inc.)ならびに最適化ツールを用いる.次に,アパタイトーコラーゲン複合構造モデルに基づく骨質評価手法の提案を行う.提案した骨コラーゲンーアパタイト複合力学モデルを用いた骨質変性度と各材料パラメータの関係をデータベース化し,コラーゲンーアパタイトX線回折データからマクロな骨力学特性を逆推定するアルゴリズムを提案する.人工的変性試験片と加齢試験片の比較検討を行い,コラーゲン変性に基づく加齢骨機能診断手法としての有用性について確認する.最後に,本研究の成果をまとめ,X線回折を利用した骨組織内コラーゲンーアパタイト両者の同時構造特性解析手法に基づく骨質評価手法について考察を行い,研究を総括する.
血行性転移における動く細胞と場のクロストーク

トリ胚の始原生殖細胞は発生の際、血管内を移動することで最終ゴールである生殖腺に到達する。代表者は前年度までに、トリの始原生殖細胞が血管内を循環移動し、のちに特定の毛細血管で移動を停止し、その停止位置に存在する血管壁を通り抜けることを見出していた。さらに、特定の毛細血管にて移動を停止する際には、生殖細胞がもつ高弾性(細胞として硬いということ)が重要であり、かつその硬さの担い手がActinであることも見出していた。当該年度はこの結果を受け、始原生殖細胞においてActin分子がノックダウンされた際の、血管内細胞挙動の解析を計画した。Actinを始原生殖細胞特異的にノックダウンする方法が必要であるが、血管内の始原生殖細胞に対してのみダイレクトに遺伝子ノックダウンを行うことが困難であることがわかった。そこで、始原生殖細胞の遺伝子操作を可能にするために、この細胞の培養法の確立を試みてきた。浸透圧を250mOsmに調整した特別培地にいくつかのサプリメント、成長因子、およびニワトリ血清を加えた条件でニワトリの始原生殖細胞が安定に培養できることがわかった。現在遺伝子導入条件の検討を行っており、この検討が終わり次第Actinの機能解析に移行し、H28年度中の論文投稿を目指す。27年度が最終年度であるため、記入しない。鳥類の始原生殖細胞が、一時的に血液内を移動したのち血管壁を通過して遠隔に転移する現象に着目し、その移動メカニズムの解明を目指して研究を行った。初年度は特に、始原生殖細胞が特定の毛細血管領域において循環移動を停止するメカニズムを明らかにすることを目的とした。蛍光標識を施した血管内の始原生殖細胞の動きをライブイメージング観察したところ、始原生殖細胞が毛細血管に挟まる(つまる)様を捉えた。他の血球細胞などは挟まらずに細胞形態を柔軟に変化させて通過していくことから、始原生殖細胞が硬いのではないかと予想した。つまり、始原生殖細胞の転移能は細胞弾性に依存しているのではないかと仮説を立てた。実際に始原生殖細胞の弾性を原子間力顕微鏡にて実測したところ、PGCは血球にくらべて28倍高弾性であることが分かった(約800Pa)。始原生殖細胞の循環移動停止において、3つの興味深い細胞挙動を捉えている。始原生殖細胞が血管壁に挟まる(当該年度報告)メカニズムを初年度に、その他の2つ(始原生殖細胞と血管には特異的な親和性がある、および始原生殖細胞は血球細胞と血栓様の細胞塊を形成する)を次年度に解析する予定であったが、当該年度は残すところ始原生殖細胞における高細胞弾性の実体解明を残すのみとなっている。また、他の2つの細胞挙動・機能解析についても準備が進んでいることを考え合わせ、研究はおおむね順調に進んでいると判断している。当該年度の結果をうけ、今後は始原生殖細胞における高細胞弾性の実体解明をを行う。また、高弾性が血行性転移を行うに十分なファクターであるかについて明らかにするために、人工合成生体ゲルを用いた転移アッセイを行い、ここまでの成果を論文発表する。始原生殖細胞と血管内皮細胞および血球細胞との特異的接着機構を明らかにするために、始原生殖細胞で発現する接着因子(タンパク質)および糖鎖の機能解析を行う。
ランダムな環境におけるネマチック液晶の非線形レオロジー

空間的に非一様なランダムネスが系の臨界的な振る舞いに対してどのような影響を及ぼすのかという問題は長年にわたって統計力学における中心的な課題の一つであった。クリーンな系の臨界現象を議論する際に有効な摂動論的な繰り込み群の手法をランダム系に適用すると、「次元削減」(Dimensional reduction)と呼ばれる結果が得られることが70年代から知られている。この性質は、ランダム系の臨界的な振る舞いが次元の2だけ低いクリーンな系のそれと等しいことを予想する。しかしながら次元削減は常に成立しているわけではなく、低い次元では誤った結論を導いてしまうことがある。こうした次元削減の破れはランダム系には素朴な摂動論では捉えられない非自明な物理が潜んでいることを示唆している。本研究では非平衡外力によって駆動されるランダム系の相転移や臨界現象を対象としている。この場合にも平衡系と同様に摂動論的な繰り込み群は破綻することが予想される。非平衡系に特有の非摂動論的な振る舞いを評価する上で、非平衡版の次元削減を定式化し、それがいつ・どのように破れるのかを明らかにすることは重要である。そこで本年度は、非平衡定常状態に駆動されるランダム系のある種のモデルに関して、新しいタイプの次元削減を導入し、非摂動論的な繰り込み群の手法を用いてそれがどのような場合に成立するのかを調べた。具体的には、ランダムポテンシャル中を一様かつ定常な速度で駆動されるスピンモデルと弾性界面の二種類のモデルを考える。温度がゼロの場合には、ある現象論的な議論から、これらのモデルの臨界的な振る舞いは次元が1だけ低いクリーンな平衡系のそれと等価であることが予想される。続いて非摂動論的繰り込み群を適用することで臨界指数を計算し、それを次元削減から予想される値と比較した。さらに、次元削減が成立するパラメーターの範囲も決定した。29年度が最終年度であるため、記入しない。1.本研究課題の目的は、多孔質媒質やエアロゲルといったランダムな環境中を流れるネマチック液晶のダイナミクスやレオロジーを、シンプルな有効モデルの導入とその解析を通して理解することである。ネマチック液晶は棒状の分子から構成されており、高温では等方的な液体として振る舞うが、ある温度以下では分子が特定の方向に揃うことで異方的な相(ネマチック相)が実現する。本研究の第一年目では、ランダムネスと流れとの競合がこうした秩序相の性質にどのような影響を及ぼすのかを調べた。ランダムな媒質中を一様な速度で駆動される液晶のダイナミクスを記述する数理モデルを、簡単な理論計算と数値実験とを組み合わせて解析することで、新しいタイプの秩序相(準長距離秩序相)が実現することが明らかとなった。この特殊な秩序相は、大域的な秩序はもたないものの、その近傍で秩序変数が急峻に変化するトポロジカル欠陥と呼ばれる構造をほとんど含まないという点で、通常の秩序相と無秩序相との中間の性質をもつものと言える。この新奇な相構造はランダムネスと流れとの絶妙な競合関係により実現するものであり、これに対応するものは平衡系では知られていない。2.ヘリウムのような相互作用するボース粒子系は極低温において散逸なしで流れる超流動を実現する。超流動状態にあるボース粒子系はある種の自発的な秩序をもつという点で液晶とよく似ている。ランダムネスと流れとの競合が生み出す非平衡ダイナミクスの普遍性や特殊性に関する理解をより深めるため、ランダムな環境中を流れる超流動ボース気体のダイナミクスに注目した。本研究ではその理解に向けた最初のステップとして、ランダムポテンシャル中の一様な流れの安定性を議論する理論的な枠組みを構築することに成功した。1.ランダム媒質中を駆動されるネマチック液晶の研究に関しては、最も単純な理論解析のレベルで非平衡相の性質を決定し、数値的な結果もそれをよく支持しているため、より詳細な解析へ向けた最初のステップとなる一年目の成果としては十分と考えられる。2.ランダムポテンシャル中を流れる超流動ボース気体の研究に関しては、非線形ダイナミクスの解析の最初の一歩とされる、定常状態に対する線形安定性解析の枠組みを確立した点で一年目の成果としては十分と考えられる。本研究課題の目的は、多孔質媒質やエアロゲルといったランダムな環境中を流れる液晶の相構造や相転移の性質を理解することである。ランダムネスと駆動外力との競合から誘起される新奇な非平衡ダイナミクスを統計力学的な手法を援用することで明らかにしたい。本年度には、ランダムな環境中を流れる液晶のダイナミクスを記述する最も単純なモデルとして、ランダム場中を一様かつ定常な速度で駆動される3次元XYモデルの相構造及び相転移の性質を理論的に解析した。このモデルは前年度の研究で行った数値計算から「準長距離秩序」と呼ばれる、巨視的な秩序は存在しないが、相関関数が距離に関して代数的に減衰する相を示すことがわかっている。さらにその相から無秩序相への転移は、クリーンな2次元XYモデルにおいてKosterlitz-Thouless(KT)転移として知られる、トポロジカル欠陥(渦)の構造の変化が伴う特異な相転移である可能性が示唆されていた。しかしながら、系のサイズが制限された数値計算のみから準長距離秩序やKT転移の性質を解明することは困難である。そこで本年度は、繰込み群と呼ばれる理論的な手法を適用することで、この系の長距離スケールにおける相構造を解析した。

その結果、系はランダム場が弱く駆動速度が大きい場合に準長距離秩序を示すことが証明された。この理論解析から得られた相関関数の振る舞いは、前年度の数値計算から決定されたものと定量的に一致することも確認された。さらに現象論的な考察から、転移点の近傍においてトポロジカル欠陥(渦)の構造がどのように変化するのかを明らかにした。すなわち、ランダム場が弱い場合に実現している準長距離秩序相は小さな渦輪が希薄に分布した状態と見なすことができ、無秩序相への転移が起こると、これらの渦輪は駆動方向に伸び広がった「組み紐」状に変化する。ランダム場中を一様かつ定常な速度で駆動される3次元XYモデルが準長距離秩序とKT転移を示す可能性は前年度の数値計算から示唆されている。しかしながら、数値計算では系のサイズに限界があるため、それらの存在には疑問の余地が残されていた。実際にランダム系では、ランダムネスと相互作用エネルギーとのバランスで決まるある長さスケールを境にして、系の振る舞いは定性的に変わり得ることが知られている。従って、系の長距離スケールでの振る舞いを理解するためには理論的な解析が不可欠であった。今年度に実施した研究において、繰込み群の手法を用いることで準長距離秩序とKT転移の存在を証明することに成功した。これらの結果は定量的にも数値計算の結果と整合している。従って、本成果によって非平衡状態に駆動されたランダム系の相構造及び相転移の特異性に関して新たな知見が確立されたことになる。空間的に非一様なランダムネスが系の臨界的な振る舞いに対してどのような影響を及ぼすのかという問題は長年にわたって統計力学における中心的な課題の一つであった。クリーンな系の臨界現象を議論する際に有効な摂動論的な繰り込み群の手法をランダム系に適用すると、「次元削減」(Dimensional reduction)と呼ばれる結果が得られることが70年代から知られている。この性質は、ランダム系の臨界的な振る舞いが次元の2だけ低いクリーンな系のそれと等しいことを予想する。しかしながら次元削減は常に成立しているわけではなく、低い次元では誤った結論を導いてしまうことがある。こうした次元削減の破れはランダム系には素朴な摂動論では捉えられない非自明な物理が潜んでいることを示唆している。本研究では非平衡外力によって駆動されるランダム系の相転移や臨界現象を対象としている。この場合にも平衡系と同様に摂動論的な繰り込み群は破綻することが予想される。非平衡系に特有の非摂動論的な振る舞いを評価する上で、非平衡版の次元削減を定式化し、それがいつ・どのように破れるのかを明らかにすることは重要である。そこで本年度は、非平衡定常状態に駆動されるランダム系のある種のモデルに関して、新しいタイプの次元削減を導入し、非摂動論的な繰り込み群の手法を用いてそれがどのような場合に成立するのかを調べた。具体的には、ランダムポテンシャル中を一様かつ定常な速度で駆動されるスピンモデルと弾性界面の二種類のモデルを考える。温度がゼロの場合には、ある現象論的な議論から、これらのモデルの臨界的な振る舞いは次元が1だけ低いクリーンな平衡系のそれと等価であることが予想される。
粘弾性体の粒子ベース数値計算法開発　－バラスト軌道沈下メカニズムの解明に向けて－

変形する沢山の物体をシミュレーションするには、物体間の衝突や粘弾性変形を同時に計算するための高い技術が求められる。本研究では、有限要素法(FEM)よりも簡単に粘弾性体の挙動を計算するQuadruple Discrete Element Method(QDEM)を開発した。まず、QDEMの計算精度を調べるために片持ち梁の振動解析を行い、振動の周波数と振幅がFEMの結果と良く一致したことから、QDEMの高い計算精度を確認することができた。最後に、バラストと枕木を解析するQDEMをレールの振動を解析するFEMと連成して、バラスト軌道の衝撃応答解析を行い、バラスト挙動の三次元的な分布を明らかにした。鉄道バラスト軌道における列車走行の低振動化及び安全性の確保には、バラスト道床の施工を適切に行う必要がある。しかし、列車の繰り返し走行によってバラスト軌道が沈下する原因は未だ詳しく解っておらず、バラスト軌道の施工は経験的知見に頼っている部分が多い。また最近では、数値計算も試みられているが、バラスト軌道沈下を再現する計算手法は見当たらない。そのため、個々のバラストの弾性変形とバラスト間の衝突や摩擦を考慮した新しい数値計算手法を開発することが求められる。まず、バラストや枕木を四面体要素で分割し、各四面体要素を構成する頂点に所定の大きさの球形粒子(頂点粒子)を配置する。異なる物体の頂点粒子間の接触力については、離散要素法で計算することで物体同士の相互作用を考慮した。さらに、各四面体要素に働く応力は、その四面体要素を構成する4つの頂点粒子座標と速度のみを用いて計算できる手法を開発した。そして各四面体要素に働く応力を頂点粒子に振り分け、ニュートンの運動方程式に従って各頂点粒子を動かすことで、物体の変形を陽解法によって解くことができる。以上の様に、粘弾性体の変形挙動を粒子法ベースで解法する手法を開発した。本手法の信頼性を確認するために、実際のバラスト軌道の沈下量を測定し、本シミュレーション結果と比較した。その結果、車輪が通過する毎にバラスト軌道が沈下する傾向が定性的に一致した。今後、本シミュレーションを用いて、個々のバラストを伝播する応力と変位の関係を詳細に数値解析し、バラスト軌道の沈下メカニズムを明らかにする。当初予定していた通り、粘弾性体に対する粒子法ベースの数値解析手法を開発できた。そして、個々のバラストや枕木が振動するモードを、本シミュレーションによって解析できることを確認した。さらに、実際のバラスト軌道の沈下量と本シミュレーション結果を比較し、定性的な一致が見られた。したがって、当初予定していた研究計画通りに、順調に研究が進展している。鉄道バラスト軌道は列車が通過する度に徐々に沈下するため、バラストの交換による定期的なメンテナンスが必要不可欠である。しかし、その沈下メカニズムは未だに良く解っておらず、実測およびシミュレーションによる研究が進められているところである。本研究では昨年度までに、新しいシミュレーション手法としてQDEMを開発した。QDEMは、四面体要素の4頂点の情報のみから、要素応力を算出することができ、実際の材料特性をそのまま用いることができる。さらに,物体間に相互作用力を考慮することで多体運動の解析も可能である。また、連続体力学の構成式を四面体要素単位で陽的に解くため計算効率が良い。しかし、これまでQDEMの精度検証は行われておらず、FEMと比べてどの程度の精度が有るのかが不明であった。そこで、QDEMの精度を検証するために、簡単な角柱の粘弾性変形解析を行い、FEMの結果および理論解と比較した。その結果、片持ち梁の弾性変形については、FEMと0.001%以下の相対誤差で、非常によく一致した。粘性減衰の影響については、振動の減衰やクリープリカバリー試験の理論解を良く再現することができた。以上により、本手法の高い信頼性が確認できた。さらに、QDEMを用いて鉄道バラスト軌道の解析を行った。本年度はバラストおよび枕木の振動特性に着目し、実測値との比較を行った。実測では、枕木およびバラストに加速度センサを取り付けて振動を計測した。シミュレーションでは実測と同様の位置で振動計測を行った。その結果、実測と同様の周波数帯に加速度のピークが現れる現象を再現することに成功した。特に、これまで不可能であったバラスト層と枕木の共振により現れる振動周波数のピークを再現することに成功した。今後は、さらにシミュレーションを大規模化し、線路方向に伝わる列車走行荷重による影響を明らかにし、研究成果のさらなる精緻化を図る。当初予定していた通り、粘弾性体に対する粒子法ベースのシミュレーション手法を開発し、鉄道バラスト軌道の解析を可能にした。そして、バラストと枕木の振動周波数特性を、実験及びシミュレーションによって解析し、両者の定性的な一致を確認することができた。また、GPU(Graphics Processing Unit)を複数使用した並列計算も可能にした。本研究ではこれまでに、新しいシミュレーション手法としてQDEMを開発し、その精度検証を行ってきた。

さらに、物体間に相互作用力を考慮することで多体運動の解析も可能である。また、連続体力学の構成式を四面体要素単位で陽的に解くため計算効率が良く、片持ち梁の弾性変形解析結果は、FEMと0.001%以下の相対誤差で良く一致し、非常に高い計算精度を有していることが確認できた。さらに粘性減衰の影響については、振動の減衰やクリープリカバリー試験の理論解を良く再現することができた。そして本最終年度は、FEMにより列車の走行にともなう車輪からの衝撃荷重を計算し、その結果を入力荷重とすることで、バラスト軌道全体の衝撃応答解析を行えるFEM-QDEM連成解析手法の開発を行った。その結果、解析的に得られる枕木やバラスト層の固有振動モードを本手法によって再現することに成功した。さらに、複数GPUを用いた大規模並列化コードの開発を行い、枕木の本数を昨年度までの4本から24本を含む計算領域まで拡充することに成功した。その結果、これまで調べられてこなかったバラスト軌道の3次元的な挙動を詳しく知ることが可能になった。特に、列車の加速方向や進行方向もバラストの運動に影響することを発見し、線路方向に対してバラスト軌道の沈下割合が均一では無い原因を明らかにすることができた。変形する沢山の物体をシミュレーションするには、物体間の衝突や粘弾性変形を同時に計算するための高い技術が求められる。本研究では、有限要素法(FEM)よりも簡単に粘弾性体の挙動を計算するQuadruple Discrete Element Method(QDEM)を開発した。まず、QDEMの計算精度を調べるために片持ち梁の振動解析を行い、振動の周波数と振幅がFEMの結果と良く一致したことから、QDEMの高い計算精度を確認することができた。最後に、バラストと枕木を解析するQDEMをレールの振動を解析するFEMと連成して、バラスト軌道の衝撃応答解析を行い、バラスト挙動の三次元的な分布を明らかにした。今後は、本シミュレーションの信頼性をさらに検証するための実験およびシミュレーションを行う。まず、理想的な問題として、コンクリート棒の静的解析を行い、有限要素法との比較検証を行う。さらに動解析についても同様に有限要素法と比較し、本シミュレーションの信頼性を確認する。また、本シミュレーションの大規模並列化も行い、複数枕木におけるバラスト軌道の挙動も解析できるようにする。そして、信頼性が得られたシミュレーションを用いて、バラスト軌道の沈下挙動を解析し、その沈下メカニズムを詳細に明らかにする。今後は、当初計画していた研究を発展させ、研究成果の精緻化を図るために、本シミュレーションのさらなる大規模化を行い、列車走行による線路方向への3次元的な衝撃荷重伝播によるバラスト軌道沈下挙動への影響を詳細に検討する。そのために、シミュレーションプログラムの改良を行い、並列化効率を改善することにより、複数のGPUを用いた大規模シミュレーションを実施する。
環状オリゴ糖/デンドリマー結合体を基本骨格とする高機能性遺伝子導入ベクターの構築

ガラクトシルα-シクロデキストリン(Gal-α-CyD)とGeneration 2のポリアミドアミンデンドリマー(デンドリマー)との結合体(Gal-α-CDE)およびα-シクロデキストリン(α-CyD)とガラクトシル化デンドリマーとの結合体(Gal-DE-α-CyD)を新規に調製するため、その合成法・精製法について検討した。また、これら結合体とプラスミドDNA(pDNA)との複合体形成、アシアロ糖蛋白レセプターを発現するヒト肝癌細胞HepG2細胞におけるレポーター遺伝子(ルシフェラーゼ)の発現効率をガラクトース非修飾デンドリマー/α-CyD結合体の場合と比較検討した。Gal-α-CDEは、Gal-α-CyDをトシル化後、DMSO中でデンドリマーと24時間反応させて合成した。一方、Gal-DE-α-CyDはデンドリマーと乳糖をバッファー(pH7.0)中で10日間反応させた後、トシル化α-CyDとDMSO中で24時間反応させて合成した。これら反応物はゲル濾過、アルコール沈殿、アフィニティークロマトグラフィーにより精製した。NMRスペクトルの結果より、結合体はα-CyDとデンドリマーがモル比1:1で結合していることを確認した。電気泳動法で検討した結果、これらα-CyD結合体とpDNAとの複合体形成能はデンドリマーと同様であった。Gal-α-CDE/pDNA複合体のHepG2細胞におけるレポーター遺伝子の発現は、デンドリマー/pDNA複合体と同程度であったが、Gal-DE-α-CyD/pDNA複合体では増大する傾向が観察された。デンドリマー中のGalの置換度を調節することにより、遺伝子導入効率の増大が示唆された。
生活習慣病に強相関する核酸メチル化の超高感度検出化学技術開発

われわれが開発した化学反応を基礎にして、高効率なエピジェネティクス検出研究を進めた。成果は次の通り。課題(i)腫瘍不均一性を解くためのDNA反復配列に現れるメチル化の超高輝度検出、課題(ii)腫瘍術後診断を効率化するDNA脱メチル化特異的反応生成物の超高性能分析、課題(iii)遺伝子発現を制御するヒストン構造の化学的再現と解析生活習慣病に強相関する核酸メチル化を化学的手法で検出することを目指した。その達成には、超高感度であること、配列選択的であること、高効率であることなどが必要である。オリジナルな化学プローブをオリジナルな化学反応をベースにして創出し、その高感度化を図ることによって生活習慣病をメチル基レベルで可視化する臨床応用可能な技術を包括的に開発することを行った。特に、5-ヒドロキシメチルシトシン(hmC)の効率的検出を目指して研究を推進した。hmCは、TETタンパク質によるmCの酸化によって生じるDNA脱メチル化経路の鍵物質である。グリオーマ、大腸がん、乳がん、メラノーマを含む固形腫瘍の多くで、5hmCレベルは低い。一方、腫瘍術後には、高メチル化が修正されるためにhmC量が増えると言われている。CとmCからhmCを区別するための基本原理としてわれわれは、hmCのアリルアルコール構造(C6=C5ーCH2OH)を標的にした二核ペルオキソタングステン酸カリウム塩、K2[{W(=O)(O2)2(H2O)}2m-O)]2H2OによるhmC特異的化学反応を創出した。生成物として、トリヒドロキシル化されたチミン(thT)が得られた。これを鋳型にしてDNA増幅反応を仕掛けることによって、元々hmCがあったところにTが入るので、CやmCと区別して高性能に検出することができた。さらに、thTを含むDNAを鋳型にしたDNA増幅反応の条件を探索した結果、オリジナルのhmCの相補側にアデニンが取り込まれることができた。対照的に、mCやCの反対側の位置には、グアニンだけが取り込まれることが確認された。当初は、thTを含むDNAを鋳型にしたDNA増幅反応の条件の探索だけを進める予定であったが、研究が予定以上に進展した。オリジナルのhmCの相補側にアデニンが取り込まれる反応の条件が決定し、ゲノムを用いて一塩基レベルでのhmC検出をワンポットで行うことができる実験システムを構築することができた。生活習慣病に強相関する核酸メチル化を化学的手法で検出することを目指した。その達成には、超高感度であること、配列選択的であること、高効率であることなどが必要であり、そのためにオリジナルな化学プローブをオリジナルな化学反応をベースにして創出して、その高感度化を図ることによって生活習慣病をメチル基レベルで可視化する臨床応用可能な技術を包括的に開発するための研究を展開した。概要は次の通り。1.腫瘍不均一性を解くためのDNA反復配列に現れるメチル化の超高輝度検出:L-DNAを基本骨格としたLT-FISH法を開拓して、細胞内のわずかな核酸ターゲットをハイブリダーゼーションにより標識して可視化できる方法を得た。シングルローカスメチル化を検出するための機能を得た。2.腫瘍術後診断を効率化するDNA脱メチル化特異的反応生成物の超高性能分析:タングステン酸によるワンポット検出法や銅TEMPOによる簡易検出法を開拓した。さらにゲノム中の86万か所の標的に対してこれらの化学反応を行ってヒト脳から新規のヒドロキシメチルシトシン塩基を見つけ出すことができた。3.肥満もしくはII型糖尿病に直結するRNAメチル化に対する超高効率標識分子の設計:酵素によるm6Aの認識に対して配列選択性を付与する。FTOのm6A認識にはある程度の配列の好みがあるものの、その限りではなかった。標的mRNAの配列に相補的な核酸配列を効率的にFTOもしくはALKBH5に付与することによりm6Aの配列選択的標識が可能になるだろう。当初ヒドロキシメチルシトシンを検出するための化学反応を探索して見つけ出すことを目標にしていたが、タングステン酸によるワンポット検出法や銅TEMPOによる簡易検出法を開拓し、さらにゲノム中の86万か所の標的に対して反応を行ってヒト脳から新規のヒドロキシメチルシトシン塩基を見つけ出すことができた。当初予定していた化学反応の発見にとどまらず、ゲノムサイエンスにおける重大な発見にまで結びつけたことで、大きく研究が発展したと言える。細胞の初期化や分化はどうやって起こるのか?この問いに答えるためには、5-ヒドロキシメチルシトシンなどのDNAのエピジェネティックな修飾やそれを折りたたむためのヒストンの構造に注目しなければならない。5-ヒドロキシメチルシトシンは、細胞内で遺伝子発現の調節に関わる重要なDNAの修飾の一つであり、その存在箇所を精密かつ簡便に調べる手法の開発が望まれている。過酸化タングステン酸を用いた5-ヒドロキシメチルシトシンの酸化をDNAシーケンス解析と組み合わせることによって、効率的なヒドロキシメチルシトシン検出を可能にした。また、銅イオンとニトロキシラジカルの併用もヒドロキシメチルシトシン特異的酸化反応の再現性が高く、その検出に有効な方法であることを見いだした。この方法によって、ゲノム中のヒドロキシメチルシトシンを1塩基レベルで検出することが可能になったとともに、CpGアイランドよりもその周縁部のほうがヒドロキシメチルシトシンを生じやすいことを見いだした。

また、ゲノム中に散在する繰り返し配列LINE1とAluをメチル化レベルに応じて可視化する方法を確立した。超解像蛍光顕微鏡による1細胞観察により、それらの配列がメチル化されてゲノム内に散在していることが蛍光観察された。また、ヒストンについてもその化学合成法(ネイティブケミカルライゲーションと脱硫反応を含む)を確立した。人工ヒストンとDNAを用いて複合体をつくる方法も確立し、望むヌクレオソームを自在に合成することができるようになった。われわれが開発した化学反応を基礎にして、高効率なエピジェネティクス検出研究を進めた。成果は次の通り。課題(i)腫瘍不均一性を解くためのDNA反復配列に現れるメチル化の超高輝度検出、課題(ii)腫瘍術後診断を効率化するDNA脱メチル化特異的反応生成物の超高性能分析、課題(iii)遺伝子発現を制御するヒストン構造の化学的再現と解析DNAのメチル化・脱メチル化に関係する臨床サンプルを用いて、われわれが見いだした様々な検出系の実証実験を進めていく。メチルシトシン検出のための高感度化反応に取り組んでいるが、LT-FISH法を開拓したのでこれを応用すればメチル化DNAの高感度検出の道筋にめどをつけることができる可能性が出てきたので、さらなる進捗を図る。研究協力者(臨床医)らと協力して、培養腫瘍細胞および腫瘍組織切片を用いて、連続反復配列・散在反復配列に対するMeFISH実験を行う。メチル化検出感度についてのデータをフィードバックし、プローブの高感度化の改良を進める。MeFISH実験から得られたイメージングデータに基づいて各細胞におけるメチル化量を解析し、腫瘍幹細胞を含む腫瘍組織の不均一性に関するデータ収集を進める。29年度が最終年度であるため、記入しない。生物有機化学29年度が最終年度であるため、記入しない。
強相関電子系の核磁気共鳴による研究

今年度は主として、強い磁気的フラストレーションで知られているパイロクロア型酸化物の中でもCd_2Re_2O_7について構造相転移に伴う電子状態の変化を、CdサイトとReサイトの核磁気共鳴(NMR)を観測することにより微視的に観察した。Cd_2Re_2O_7は物性研究所・廣井研究室においてパイロクロア型酸化物として初めて超伝導を示すことが発見され、また昨年度の本研究によってそれが等方的s波状態であることが明らかにされ、注目を集めている。この物質は、高温では理想的なパイロクロア構造をしているが、200Kと120Kにおいて逐次構造相転位を示す。これらの転位における構造変化の解明、それに伴う電子状態の変化を知ることは、転位のメカニズムや超伝導との関係を知る上で重要である。本研究では単結晶を用いた精密なNMR実験において、CdサイトのNMRスペクトルの磁場方向依存性を解析した。その結果、200K以下においてパイロクロア格子を形成する正四面体が1軸状に連続的にひずみ、さらに120K以下においてひずみの方向が不連続に逆転することが見いだされた。これはその後行われたX線構造解析とも首尾一貫した結果となっている。さらに120K以下の低温相において、単結晶におけるRe核のNMRスペクトルを解析することにより、電場勾配テンソルと磁気的なシフトテンソルを異方性まで含めて完全に決定した。これらの結果をバンド構造に基づく計算結果と比較することにより、遍歴電子系における軌道秩序の可能性について知見が得られることが期待される。
プライマリケアにおけるうつ病患者に対する早期介入及び予後に影響する要因

神奈川県内A病院及びY病院における総合内科初診の成人(20歳以上)94名に質問紙調査を実施した。調査期間は平成21年2月3月で、質問紙の回収は85名からであった(回収率90%)。回答者の概要は、性別は男性42名(49%)、女性43名(51%)、年齢は6069歳が最も多く26名(30.6%)で、平均年齢は57.1歳(SD±14.5)であった。職業は主婦が25名(29.4%)と最も多かった。自身でストレスを自覚している者は71%に及んだが、他者にストレスを指摘されていた者は32%であり、自覚と他覚にギャップがあることが示された。また過去半年間に何らかのライフイベントを経験している者は65%であった。47名(55%)に睡眠障害がみられ、それが週5日以上生じている者は40%近くに及んだが、それらの問題に対し66%の者は何も対処をしていなかった。精神科受診に対する抵抗感では60%以上の者が抵抗を感じているが、抵抗感の有無に係らず必要があれば受診すると回答した者は90%近くに及んだ。BDI-IIによる抑うつ度の判定では、正常範囲が33名(38.8%)、軽いうつ状態が24名(28.2%)、臨床的な意味でのうつ状態との境界レベルが10名(11.8%)、中等度のうつが7名(8.2%)重いうつが2名(2.4%)であった。精神科への相談が望まれるレベル(17点以上)の者が22.4%であり、軽いうつ状態と合わせると半数(50.6%)の者に抑うつがみられるという結果であった。抑うつの有無と各変数で検定を行ったところ、有意差がみられたのは"ストレスの自覚の有無""ライフイベントの有無""睡眠障害の有無"であった。これらの結果から、うつ病スクリーニングの知識や受診者全員にスクリーニングを実施する時間のない一般診療科看護師が活用出来るようなOverall Questionを検討するための示唆を得た。
朝鮮近世士族の社会的性格に関する総合的研究

本研究は、歴史資料の分析と現地調査(巡見)によって進められた。政治的・経済的・社会的・文化的諸側面から、近世朝鮮の支配エリートとして君臨した士族(士大夫)の存在様態を分析し、その社会的性格を通時的ならびに共時的に把握した。1.士族の系譜意識と血縁関係:a.養子を通して系譜意識を分析した。近世における系譜意識が基本的に士族階層の問題であり、19世紀まで非士族はその枠内に入っていなかったこと、および士族でもその社会的位置によって大きな差異があった。b.書院における氏族結合を分析した。父系血縁意識や氏族意識は時間的変化とともに高揚していき、植民地時期にはそれが民族的意識と結合した。2.士族と儀礼:日本軍が朝鮮を侵略した16世紀の壬辰倭乱時期における国家祭祀儀礼を主たる対象として分析した。朝鮮王朝を再造した明に対する恩義と義理を象徴する祭祀儀礼施設であって、士族は「夷狄」の清に対する自尊心と敵対心をもっていた。ここに儒者としての士族の自己認識が見られる。3.士族の女性:女性と儒教の関係を分析した。士族女性の儒教的教養は単に男性から押しつけられたものではなく、士族女性自らによって主体的に内面化されていた。朝鮮近世士族(士大夫)の社会的性格に関する総合的研究を行う4年計画の初年度として、血縁的系譜と姻戚関係を中心とした調査研究を行った。あわせて士族の社会的位相を理解する基盤として、常民・賎民など他身分・階層の存在様態との対比研究も進めた。1.研究会開催(1)吉田光男「全羅道の士族家門と地域社会」:全羅南北道に基盤をおく士族家門の存在様態に関して概観し、湖南士族の特質を抽出した。(2)山内民博「19世紀朝鮮の巫夫と巫女-慶尚道安義県戸籍大帳の分析から-」:戸籍台帳を資料として用い、比較的低位にある階層の血縁的関係などを分析して士族家門との相違を明確化した。(3)須川英徳「醴泉在住の咸陽朴氏日記史料」:16世紀から醴泉郡に居住する士族家門末裔の日記内容を検討し、地方士族の血縁的系譜ならび経済生活実態や地域社会との関係を考察した。2.現地調査(全羅北道・全羅南道)自然環境・社会環境の中で近世士族を研究すべく、文化人類研究者や現地研究者の協力も得て、全羅北道および全羅南道の士族宗家・郷校・書院などを巡見し、資料調査を行うとともに、扶安金氏・興徳張氏・海南尹氏・長興魏氏など士族門中・宗孫の聞き取り調査を行い、系譜・姻戚関係および地域社会との関係における湖南士族の地域的特色を把握した。3.文献資料調査日本では東京大学総合図書館、東洋文庫、京都大学附属図書館、同総合博物館、韓国ではソウル大学奎章閣、ソウル大学中央図書館、国立中央図書館、全北大学博物館等の諸機関において、近世士族関係史料の調査を行った。朝鮮近世士族の社会的性格に関して、本年度は社会的ネットワークを中心とした調査・研究活動を行った。1.研究会(1)2005年6月25日(東京大学)桑野栄治「朝鮮後期における国家祭祀儀礼の変動-壬辰倭乱直後の朝鮮と明」17世紀初頭における国家祭祀の変動とその性格について究明した。(2)2006年1月29日(東京大学)六反田豊「『西岳志』諸本の概要とその成立事情」士族家門と書院との社会的関係を、近世から近代までを射程に入れ、書院誌成立過程の検討を通じて究明した。2.湖西地方における現地巡見調査(1)2005年8月21日28日士族家門・士族集姓村・郷校・書院の巡見を行い、資料の調査と収集を行うとともに、宗孫を初めとする士族末裔からの聞き取りを実施し、湖西士族に関する知見を得た。現地協力者:公州大学(李海濬教授ほか)、韓国学中央研究院(任成彬部長ほか)

・瑞山文化院巡見調査地:瑞山(聖巌書院、慶州金氏集姓村)、唐津(忠壮祀、宜寧南氏宗家、秋史故宅、礼徳商務社)、礼山(韓山李氏修堂故宅)、牙山(外岩里マウル、孟思誠故宅)、青陽(青陽郷校、蔡済恭祠堂)、大田(同春堂、南澗精舎、霽月堂、懐徳郷校、安東権氏故宅)、金山(清風書院)、論山(坡平尹氏故宅、魯城郷校、闕里祠)、公州(光山金氏集姓村)3韓国人研究者との意見交換会開催2005年8月27日於公州大学(忠清南道公州市)現地研究者、宗孫、郷土史研究家4.士族に関する文献資料の調査と収集(1)日本東京大学総合図書館、東洋文庫、京都大学附属図書館、大阪府立中之島図書館(2)韓国ソウル大学附属図書館、ソウル大学奎章閣、韓国国立中央図書館、高麗大学附属図書館朝鮮近世士族の社会的性格に関して、本年度は政治支配構造を中心とした調査・研究活動を行った。研究計画は、以下のような形態で進めた。1.研究会2006年6月18日(東京大学)吉田光男「韓国近世における系譜と養子」吉田光男「近年発見の日本所在朝鮮近世史料について」2.嶺南地方における現地調査2006年8月27日9月3日安東大学・韓国国学振興院の協力を得て、嶺南地方(慶尚北道)安東地域において、安東(金鶴峰宗宅、安東権氏大師廟、河回村、文化柳氏宗家、安東金氏北涯故宅、ネアップ・マウル、義城金氏宗宅)、礼安(李退渓宗家、農巌宗宅)、醴泉(マッチル・マウル、醴泉権民宗宅)、奉化(酉谷里安東権氏宗宅)、栄州(仁同張氏宗宅)、聞慶(鳥嶺関門、仁川蔡氏宗宅、竹山金氏宗宅)を巡見調査し、士族家門、士族集姓村などの資料調査を行うとともに、宗孫など士族末裔からの聞き取り調査を実施した。3.韓国人研究者との意見交換会2006年8月30日安東市の慶尚北道立国学振興院において、現地研究者との間で韓国近世史研究に関して、方法論や資料ならびに近年の新知見等に関して意見交換会を開催した。(参加者23名)4.文献資料調査(1)日本東京大学総合図書館、東洋文庫、京都大学附属図書館、大阪府立中之島図書館(2)韓国ソウル大学附属図書館、奎章閣、韓国国立中央図書館、韓国学中央研究院、国史編纂委員会朝鮮近世士族の社会的性格に関して,本年度は政治,経済,社会,文化という諸側面にわたる4年間の研究総括を行った。本年度は現地巡見と史料調査を進めつつ,最終報告書の執筆を行った。研究計画は以下のような形態で進めた。1史料調査2007年47月東京大学附属図書館阿川文庫,大阪府立中之島図書館2007年8月韓国,ソウル大学奎章閣,韓国国史編纂委員会2京畿道地方現地巡見2007年8月26日9月2日韓国学中央研究院(城南市),安承俊教授,河南市博物館などの協力を得て,京畿道地方において,龍仁(海州呉氏宗家),河南(河南市博物館),広州(広州李氏宗家,広州安氏宗家,広州郷校),光明(忠賢書院,李元翼故宅),安山(星湖博物館),城南(蔵書閣,深谷書院),披州(栗谷申任師堂遺跡),議政府(溜南朴氏宗家)の巡見を行い,京華士族の特徴について知見を得た。3韓国人研究者との意見交換会2007年8月30日韓国学中央研究院において,韓国近世史研究者との間で研究方法と資料調査に関する意見交換会を行った。4最終報告書の執筆4年間の研究成果をまとめた。
日米欧の国際株式ファンドの資産配分に関する実証分析：集中vs.分散

本研究課題は、近年その保有資産データの利用が可能になってきた先進国(日米欧)で組成されたグローバル型の株式投資信託の個別企業株式の保有にどのような資産配分上の特徴が存在し、それがどのように運用成果に関連しているかを仮説に基づいて検証を行うものである。主要結果として、まずファンドの運用成果は国際の要因よりも業際の要因により影響を受け、次に運用担当者の国際的背景が国際資産の配分に逆ホームイアスをもたらし、大規模ファンドにおいては運用成果に有意に正の影響をもたらし、そして最後に我が国においては海外からのファンドは新規公開株の配分において国内ファンドよりも優遇され高運用成果を上げている結果を得た。本研究は日米欧で組成された(株式オープン型)グローバルファンドのholdingsをもとに、投資の集中度やホームバイアスがどのようにパフォーマンスに影響を及ぼしているかを実証的に明かすこと目的にしている。初年度においては、holdings、ファンドおよびマネジャー属性データを再整備し検証した。その成果として、Hiraki, Liu and Wang (2015)をJ. of Banking and Financeから刊行することができた。この論文においては、グローバル投資においては分散投資よりも集中投資の方パフォーマンスにおいて優れ、さらの地理的なものより産業集中の方がより結果を左右し「産業私的情報仮説」をグローバルファンドにおいても支持する結果を得た。また、米国系グローバルファンドのマネジャーのホームバイアスとパフォーマンスの関係、そしてファンドマネジャに属するホームバイアスの決定要因の細かい実証分析を行い、その結果をHiraki, Liu and Wang (2016ワーキングペーパー)として、2016年国内及び海外の有力ファイナンス学会(2016 Asian Finance Associationなど)で発表することになっている。このホームバイアスペーパーでは、リスク調整前あるいはUS国内ファクターで調整したリターンではホームバイアスとリターンの関係は統計的にほとんど有意性が見られないが、いったんグロバールファクターで調整するとホームバイアスとファンドパフォーマンスには正の有意な関係がみられる、非常に興味深い関係が存在することが分かった。またマネジャーの属性(海外経験、教育など)はファンドレベルのホームバイアスに有意な影響を与えていることが分かった。今後は整備を終えた日欧のholdingsデータを使用して日米欧でどのように結果の比較が可能か検証する。本研究はおおむね順調に進展している。まず、第1に非常に巨大である日米欧のファンドレベルでのholdingsデータベースを完成することできた点があげられる、第2に、先行して進めていた米国ファンドの研究を(Hiraki, Liu and Wang, 2015)をJ. of Banking and Financeから刊行することができた。この論文においては、グローバル投資においては分散投資よりも集中投資の方パフォーマンスにおいて優れ、さらの地理的なものより産業集中の方がより結果を左右し「産業私的情報仮説」をグローバルファンドにおいても支持する頑健な結果を得ることがた。第3に、米国ファンドのホームバイアスに関する研究結果をHiraki, Liu and Wang (2016)でワーキングペーパー)として完成させ、本年度国内及び海外の有力ファイナンス学会で発表する機会を得た。このホームバイアスペーパーでは、リスク調整前あるいはUS国内ファクターで調整したリターンではホームバイアスとリターンの関係は統計的にほとんど有意性が見られないが、いったんグロバールファクターで調整するとホームバイアスとファンドパフォーマンスには正の有意な関係がみられる、非常に興味深い関係が存在し、マネジャーの属性はファンドレベルのホームバイアスに有意な影響を与えていることが分かった。最後に、日欧で整備されたholdingsデータを使用して同様な研究にすでに入っているので、第2年目においてもさら成果きたされるからである。本研究の目的は日・米・欧の主要先進国で組成された国際投資信託(オープン型グローバルファンド)にどのような運用上の特性があるか、近年利用可能になったファンドレベルでの銘柄保有(holdings)データを通して解明することにある。第1の実績としては、本年度国内外の学会で発表し、現在トップジャーナルに投稿中の, Hiraki, Liu and Wang, "Do Global Funds Exhibit Home Bias"が挙げられる。米国ファンドが分析の中心であるが、投資対象は新興国を含むグローバル株式である。最も興味ある発見として、運用担当者(マネジャー)の国際教育背景やプロフェッショナルキャリアがファンドの保有資産の内外比率(いわゆるhome bias)と運用パフォーマンスに有意に係る点である。海外教育経験者やMBA所有者がマネージャーになっている場合には、委託投資家への価値創造の観点においてスキルがあると評価さてよい、との結果が得られている(つまり、バイアスは問題にならない)。第2に機関投資投資家としてのグローバルファンドの役割をわが国IPO(新規公開株)市場に焦点をあてて分析した成果がある。その1編に、昨年度以来国内学会で発表したHiraki, Ito, Liu and Honda, "How Do Financial Conglomerates Determine Underwriting and Allocation of IPOs"がある。この論文は現在投稿に向けて現在最終校正中にある。第3の成果はわが国において日・米・欧を母体とするグローバルファンドの投資行動パタンーンとその効果に関するものである。彼らがどのように資産配分を行い、どのような成果を投資家にもたらしているかを、これもファンドレベルでの銘柄保有に焦点を当て対し、ユニークな研究としてほぼ完結した。本研究の目的は日・米・欧先進国で組成された国際投資信託(オープン型グローバルファンド)にどのような運用上の特性があるかを、近年利用可能になったファンドレベルでの銘柄保有(holdings)データを通して解明することである。この観点で、主に米国系のグローバルファンドの分析から開始し、共著論文1点を現在投稿しているところである。来る最終年度にはほぼ確実にジャーナルでの刊行できる。

残りの2点の論文の1つ(国内IPOにおける投資信託への配分と国際機関投資家の役割)は投稿間近の状況であるが、研究目的の本流にに位置づけるにはやや無理がある(副産物的)成果物である。質的には優れているが、この観点でではその全体への貢献は割り引かねばならない。最後の論文は非常に目的に即した国際比較実証分析論文であるが、はまだ行わなければならないパフォーマンス特性の細部分析が残されている。本課題の最終年度ではこの未達成部分は十分達成可能と考えられる。したがって、全体としてはおおむね順調に進展しているいえる。当初においては、日・米・欧のグローバルファンドのholdingsデータを新規に獲得すれば分析上十分であると想定していたが、運用するマネージャーの属性データなど個別性の高いデータが追加で必要になる局面が2年目から恒常的に発生してきた。こちらへの対応が予算的にも困難をきたすことになり、内容的に多少の妥協を余儀なくされたきらいがある。日・米・欧のグルーバルファンドの特性分析を同時的に扱う分析にはまだたどり着いてない。この点は最終年度における残された課題とししたい。本研究プロジェクトでは国際投資信託(株式オープン型グローバルファンド)にどのような運用上の特性があるのか、近年利用可能になったファンドレベルでの銘柄保有(holdings)データを通して情報合理性あるいは行動学の観点から解明する。主研究実績はHiraki, Liu and Wang, "Do Global Funds Exhibit Home Bias"で、本年度においては2017年12月、2017 Paris Financial Management Conferenceにおいて最新版の発表を行った。この論文は年度末現在トップジャーナルの1つにおいて審査中である。重要な発見として、米国など先進国で組成されたグローバル株式ファンドにおいては運用担当チーム(マネジャーチーム)の教育やキャリアの平均的国際的背景スコアがファンドの保有資産内外比率(home biasの代理変数)と運用パフォーマンスに有意に影響する結果を得た。大規模ファンドにおいては海外教育経験者やMBA所有者が運用チームにより係わっているほどhome biasの程度は緩和され、そのことが投資家に正の超過リターンをもたらし、スキルベースの集中投資がhome baisの中で行われていることが有意に検出された。