hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
TGF-βとc-Mycの接点Myct1～その軟骨細胞分化・成熟における役割～

したがって、PEG10の発現制御と機能を考慮する限りにおいては、TGF-βシグナルの方がBMPシグナルより軟骨細胞分化誘導効率が良いと考えられた。しかし、PEG10のノックダウンは、軟骨細胞分化に一定の効果を与えず、TGF-β/BMPシグナルの強度以外の要素も分化度に貢献する複雑な分化制御機構が予想された。本研究は、軟骨肉腫におけるPEG10の発現と機能解析を行っている他研究と協調的に、データの収集と理解が進んでおり、現在それらをまとめて論文投稿中である。TGF-βシグナルは軟骨細胞分化を制御するが、その標的遺伝子はよくわかっていない。我々はTGF-β1がヒト軟骨細胞株においてc-Myc依存的にMyct1を強く誘導する事を見出した。しかしMyct1のノックダウンでは軟骨細胞分化に変化が起きなかった。そこでTGF-β1により発現が低下するPEG10について解析したところ、PEG10はTGF-β1により発現が下がる一方で、強制発現するとTGF-βシグナルを抑制する事がわかり、新たなTGF-βシグナル阻害因子として考えられた。実際、PEG10ノックダウンは軟骨細胞分化を促進し、そのnegative feedback機構が明らかとなった。MYCT1発現動態やメカニズムの検討に着手し、一定の評価を出来ており、発現ベクター構築もほぼ順調に進んでいる。PEG10のノックダウン、過剰発現による軟骨細胞分化への影響を、マーカーのmRNA発現やウエスタンブロット、及び基質染色で検証し、MYCT1と発現を影響し合う可能性も検討する。マウス軟骨におけるPEG10の免疫染色を行い、in vivoにおける役割のstageを予測する。また、PEG10とTGF-βシグナル、PEG10とc-Myc、それぞれの協調効果やgenetic interactionをダブルノックダウンや、共発現実験などで検証する。またTGF-βシグナルやc-Mycはがん関連シグナル分子であり、PEG10も各種がんにおける高発現や促進機能を指摘されているので、軟骨細胞へのがん化機能はないかも、細胞増殖や、細胞運動能、細胞浸潤能などを指標に評価していく。股関節外科MYCT1の発現メカニズムについてシグナル抑制剤なども動員してより細かい検討を行う。またMYCT1の軟骨細胞や、軟骨肉腫細胞における分化度に対する役割を検討するために、MYCT1 siRNAによるノックダウンや、MYCT1発現アデノウイルスを用いた過剰発現実験を行い、分化度をマーカーのqRT-PCRやウエスタンブロットや、アルシアンブルーやALP等の基質染色で評価する。MYCT1が軟骨肉腫の悪性度に影響を与える可能性を探るために、細胞増殖、運動、浸潤等の項目に対してsiRNAやアデノウイルス感染実験を行い、c-MYCと比較しながら検討する。MYCT1遺伝子がTGF-β-Smad2/3経路の直接標的である可能性が疑われたら、Smad結合エレメントをMYCT1プロモーター上に検索した上で、Smad2/3抗体を用いたクロマチン免疫沈降法を行い検証する予定である。
デジタル空間における計算幾何学の構築とその応用

デジタル空間における計算幾何学の構築とその応用に関する研究を行った。特に、デジタル空間においてユークリッドの基本公理を満たす線分族(Consistent Digital Line Segment)を構築し、これを用いて新しい画像処理や最適化のアルゴリズムの開発を行った。また、新しい勢力図の概念であるゾーン図や距離等分線に関する研究を行い、それらの理論基盤を与えた。成果は22本の学術論文と、38件の学会発表からなる。これらの成果は活発に国際共同研究の結実であり、また2014年には当該分野で最も格式のある国際会議SOCG2014を京都に招致し、実行委員長として開催した。本研究の目的は、計算幾何学におけるユークリッド幾何情報処理と、離散的なグリッド位相によるデジタル情報処理の融合である。幾何学最適化問題に対する計算手法において、ユークリッド距離空間と離散的なデジタル空間で乖離していた計算幾何学の枠組みを融合し、さらに柔軟な幾何学図形処理を行う新しい取り組みを提案する。特に代表者が最近開発した整合的デジタル線分の概念を用いてデジタル空間にユークリッド幾何学の類似の公理形を持つ構造を入れ、様々な図形描画、画像処理、最適化の問題をデジタル空間で行う場合の幾何的な整合性、計算量的な観点を考察し、デジタル幾何学概念による計算幾何学の取り扱いの理論構築を目的とすると共に、画像処理やデータマイニングへの応用を与える。平成22年度は、理論的な枠組みの強化としてデジタル空間における最適化、特に同時長方形や同時タブロー切出し問題の計算複雑度の解明、デジタル線分族を用いたデジタル凸図形の計算やデジタル星型図形を組み立てて出来る図形の高速計算、ゾーン図と呼ばれる均衡図の解析とデジタル計算幾何を用いたアルゴリズム設計、さらにイメージ情報検索における新たな不変量の探究と、アルゴリズム、さらにシステム設計の試作を行った。成果は予定していたSOCG2010での2本を含む5本の一流学術誌及び一流国際会議プロシーディングス論文に発表し、さらに格式の高い京都賞記念シンポジウム(Lovasz氏の京都賞受賞に際して稲盛財団主催のシンポジウム)を含む4件の招待講演、その他学会講演を行った。また、予定通り韓国、ハンガリーなどの若手研究者を短期招聘し、共同研究を開始した。平成23年度は、デジタル線分族を用いたデジタル凸図形の計算やデジタル星型図形を組み立てて出来る図形の高速計算、ゾーン図と呼ばれる均衡図の解析とデジタル計算幾何を用いたアルゴリズム設計、さらにイメージ情報検索における新たな不変量の探究と、アルゴリズム、さらにシステム設計の試作を行った。特に、イメージ切り出しに関しては、今までに開発したアルゴリズムを基盤に統合的なシステムを構築し、実験を行っている。成果は4本の一流学術誌及び一流国際会議プロシーディングス論文に発表し、さらに4件の招待講演、その他多数の学会講演を行った。また、予定通りスイスのETH(スイス工科大学)と協議し、国際会議と国際ワークショップを企画し、特に国際会議は予想を超えて日本の多くの大学の参加する日本-ETH国際シンポジウムとして実施し、今後継続する計画が始まっている。平成24年度は、デジタル線分族を用いたデジタル凸図形の計算やデジタル星型図形を組み立てて出来る図形の高速計算、デジタル計算幾何を用いたアルゴリズム設計、さらにイメージ情報検索における新たな不変量の探究と、アルゴリズム、さらにシステム設計の試作を行った。

また、韓国POSTECHとの共同研究の実施、AAAC国際会議誘致(2013年4月松島開催)を行い、今後の国際共同研究への継続を計画している。また、関連した幾何学に関する成果を、計算幾何学分野で最高権威である国際学会SOCGにおけるYoung Researcher's Forumで、世界の12人の若手博士学生の一人として、本研究に関わる研究室学生のNatsuda Kaothantongが研究発表を行った。本研究の目的は、計算幾何学におけるユークリッド幾何情報処理と、離散的なグリッド位相によるデジタル情報処理の融合である。幾何学最適化問題に対する計算手法において、ユークリッド距離空間と離散的なデジタル空間で乖離していた計算幾何学の枠組みを融合し、さらに柔軟な幾何学図形処理を行う新しい取り組みを提案する。本年度は、国際共同研究を重点的に行い、6月7日-11日に京都において、計算幾何学分野で最も権威あるSymposiumu of Computational Geometry (SOCG2014)及び周辺ワークショップからなるCG Week 2014を研究代表者の徳山が主催し、その一環として、本研究費を活用してワークショップを主催した。その他の共同研究として、8月に台湾の2名の研究者、11月にドイツベルリン自由大学のMulzer博士を招聘して共同研究を行った(成果の論文は準備中)。また、共同研究者である韓国POSTECHのAhn教授らと、1月に研究ワークショップを開催した。論文発表の成果としては、デジタル幾何学を用いた領域分割アルゴリズムを、より柔軟に複数の物体を切り出せるようにした成果と、幾何学マッチングの成果、幾何学最適化に関する移動直線パッキング問題に関する成果は、それぞれ国際的な一流誌のTheoretical Computer Science誌とAlgorithmica誌に掲載された。また、多次元にバランス良く施設を配置する問題に関する論文は、計算幾何学分野のトップ国際会議であるSOCG2014で発表された。また、6月に中国杭州で開催されたアジア計算理論国際会議(AAAC2014)において2件の講演を行った。これらの発表の旅費を研究費から拠出している。本年度は研究の最終年度であり、成果発表とともに、本技術を活用したビッグデータ解析への展開に向けた講演などを行った。本年度は、新しいデジタル幾何を用いた図形抽出、更にそれを用いた画像イメージ検索および画像への自動アノテーション技術の成果をあげた。
水の波の浅水波近似の数学解析

津波の伝播をシミュレートする際には,通常,水面の初期変位が海底地震による水底の永久変位に等しく,初期速度はいたるところ零であるという初期条件の下で,浅水波方程式が数値的に解かれている.本研究では,水の波の基礎方程式系から出発し,適当な仮定の下,この津波モデルの数学的に厳密な正当性を証明した.津波の伝播をシミュレートする際には,通常,水面の初期変位が海底地震による水底の永久変位に等しく,初期速度はいたるところ零であるという初期条件の下で,浅水波方程式が数値的に解かれている.本研究では,水の波の基礎方程式系から出発し,適当な仮定の下,この津波モデルの数学的に厳密な正当性を証明した.水の波の一つである津波は,主として海底地震による水底の変形によって引き起こされる水面の変形が重力を復元力として水面上を伝播する波であり,水深と比較して波長が非常に長い波として特徴付けられる.そのような波の伝播は,水の波の基礎方程式系の浅水波極限によって導出される浅水波方程式によって近似的に記述されることが知られている.その浅水波極限の数学的に厳密な正当性は,昨年度の研究代表者による研究によって与えられた.すなわち,水の波の基礎方程式系を出発点として,津波の伝播に関するモデルの数学的に厳密な正当性が与えられた.一方,津波の伝播をシミュレートする際には,通常,水面の初期変位が海底地震による水底の永久変位に等しく,初期速度はいたるところ零であるという初期条件の下で,浅水波方程式が数値的に解かれている.平成21年度は,この初期条件が妥当であるかどうか,もし妥当でないならば,どのような初期条件を課すのが最も妥当であるかを研究した.つまり,水の波の基礎方程式系を出発点として,津波の生成に関するモデルの数学的に厳密な正当性を与える研究を行い,以下の結果を得た.海底地震による水底の変形速度と津波の伝播速度があるgenericな条件を満たすとき,通常使われている津波のモデルの解が水の波の基礎方程式系の解を適切に近似していること,およびその誤差評価を与えることに成功した.さらに,ある特別な状況下では,初期速度も考慮に入れなければならないこと,およびその初期速度を与える公式を導出することにも成功した.水の波の一つである津波は,主として海底地震による水底の変形によって引き起こされる水面の変形が重力を復元力として水面上を伝播する波であり,水深と比較して波長が非常に長い波として特徴付けられる.そのような波の伝播は,水の波の基礎方程式系の浅水波極限によって導出される,浅水波方程式と呼ばれる偏微分方程式によって近似的に記述されることが知られている.さらに,津波の伝播をシミュレートする際には,通常,水面の初期変位が海底地震による水底の永久変位に等しく,初期速度はいたるところ零であるという初期条件の下で,浅水波方程式が数値的に解かれている.昨年度までの研究で,この津波の生成に関するモデルの数学的に厳密な正当性を与えることに成功している.一方,比較的揺れが小さい地震なのに大きな津波を引き起こす海底地震として「ぬるぬる地震」あるいは「津波地震」と呼ばれている地震がある.このような地震が起きる一つの要因として,海底の比較的ゆっくりとした地殻変動が挙げられており,上記の津波生成のモデルではその現象は上手く説明できていない.平成22年度は,このような「ぬるぬる地震」による津波のモデルを,海底地震による水底の変形過程が既知であるという仮定の下で数学的に厳密に解析し,零初期条件の下で外力付きの浅水波方程式で近似できることを示した.さらに,海底地震による影響が高次近似方程式であるGreen-Nagdhi方程式にどのように反映されるかを調べた.水の波の一つである津波は,主として海底地震による水底の変形によって引き起こされる水面の変形が重力を復元力として水面上を伝播する波であり,水深と比較して波長が非常に長い波として特徴付けられる.そのような波の伝播は,水の波の基礎方程式系の浅水波極限によって導出される,浅水波方程式と呼ばれる偏微分方程式によって近似的に記述されることが知られている.研究代表者らによるこれまでの研究によって,その極限の数学的に厳密な正当性を与えることに成功している.一方,浅水波極限による高次近似方程式としてGreen-Nagdhi方程式が知られている.その近似の数学的に厳密な正当性は,水底が平らな場合にLiによって与えられていたが,その証明には等角写像が本質的に使われていたため,空間次元が2次元に制限されていた.その後,Alvarez-Samaniego&Lannesにより,3次元空間で水底に凹凸がある場合にも,その正当性が証明されたが,その証明にはNash-Moserの陰関数定理が本質的に使われており,初期値に対して高次の正則性を仮定しなければならなかった.このような現状を踏まえ,研究代表者はNash-Moserの陰関数定理を使わずGreen-Nagdhi方程式の近似の正当性を証明し,それにより,初期値に対する仮定を大幅に弱めることに成功した.さらに研究代表者は,水底が時間と共に変化する場合を研究し,その場合の高次浅水波近似方程式,すなわち,拡張されたGreen-Nagdhi方程式を導出するとともに,その近似の数学的に厳密な正当性を与えた.
ドナー特異的可溶抗原の門脈または胸腺投与による移植免疫トランスの誘導

我々は、ラットの腎移植モデルにおいて、ドナー細胞をレシピエントの門脈に投与して、ドナー抗原特異的な生着延長(永久生着例を含む)が得た(Transplantation Vol 49 : 1990)。また、ドナー細胞膜を破壊して可溶化した抗原を抽出し、これをレシピエントの胸腺に投与することによって、100%の永久生着モデルを得ることに成功し、門脈投与よりもさらに効果があることを報告した(Transplantation Vol 58 : 1994)。そのトレランス誘導のメカニズムを検討したところ、胸腺に抗原を投与されたモデルでは、その抗原に対するT細胞クローンがdeletionまたはanergyの状態になっているのに対し、門脈投与モデルではレシピエントの血清中に何らかのドナー特異的な免疫抑制物質を含んでいることがあきらかになった(データ未発表)。次に、1995年以降の実験において、ラットクラスI抗原のα1領域、α2領域を、アロのラットのものと組み替えたキメラクラスI抗原を作成し、ラット心移植モデルに投与して生着を調べた。[方法]BUF (RT-1b,以下[b]由来のcell line 7316AにRT-1a(以下[a])を組み込み、さらにこの細胞のα1、α2領域のみを[u]のそれと組み替えたcellを作成した。この細胞をACI [a]→BUF[b]、WFu [u]→BUF、あるいはWFu→ACIの組み合わせの心移植モデルに投与してその免疫原性を検討した。[結果](1) α1が[u]他領域が[a]の細胞をBUFに投与すると、WFuの移植心には拒絶を促進し(4.4±0.5日)、ACI心には通常の拒絶反応を示した。逆にα2が[u]の細胞をBUFに投与すると、ACI心は(p<0.01)拒絶を促進された(3.8±0.4日)。(2) α1領域が[u]の細胞をACIに投与した場合、WFu心の生着が14.0±10.3日へと延長した。さらにこのα1 [u]細胞を溶解した可溶抗原を門脈に注入してCsAと組み合わせると、80% (12/15匹)のACI心が永久生着した。【移植モデル】近交系ラット(ドナーはBN、レシピエントにはLEW)を用いて心移植を行った。【可容抗原の生成】ドナーの単離肝細胞を3MKCl液中で撹拌して細胞質成分を溶出させた後その上清を採取した。この抽出液中には組織適合性抗原(クラスIおよびII)が可溶化したペプチドとして含まれている。この可溶抗原を適当な濃度に調節してラットに投与した。【移植トレランスモデルの作成】BN→LEWの無処置心移植群ではグラフトの平均生着期間は7.2±0.8日であった。可溶抗原をレシピエントの胸腺に投与し、同時に抗T細胞レセプターモノクローナル抗体(R73)を静注した。抗原投与後14日目に心を移植すると、胸腺投与群(it群)では100%が永久に生着、すなわち移植トレランスが誘導された。これらの移植トレランス誘導の機序をさらに調べるべく、以下の実験を行った。1)2nd allograft challenge:it群の長期生着ラット(移植後120日以上)にあらたなBNの心を移植すると、全例が永久に生着した(n=5)。2)adoptive transfer assay:it群の長期生着ラットの血清2mlまたはT細胞(1x10^8個)を新たなLEWレシピエントに投与し、BNの心を移植してその生着期間をみたところ、血清移入群では生着期間は移植心の生着期間はコントロール群と変わらなかったのに対し、T細胞移入群では生着が10.0±1.0日(n=5)と、有意(P<0.01)に延長した。[結果](1) α1が[u]

他領域が[a]の細胞をBUFに投与すると、WFuの移植心には拒絶を促進し(4.4±0.5日)、ACI心には通常の拒絶反応を示した。逆にα2が[u]の細胞をBUFに投与すると、ACI心は(p<0.01)拒絶を促進された(3.8±0.4日)。(2) α1領域が[u]の細胞をACIに投与した場合、WFu心の生着が14.0±10.3日へと延長した。さらにこのα1 [u]細胞を溶解した可溶抗原を門脈に注入してCsAと組み合わせると、80% (12/15匹)のACI心が永久生着した。
橋頭位に窒素原子を有するシクロファン型多架橋化合物の化学

分子内におけるπ電子とn電子との相互作用についての理論的、ならびに実験的研究を目的として研究を開始した。芳香環上に橋頭位の窒素原子を配し、芳香環のπ電子と、窒素原子の孤立電子対が相互作用できる化合物を設計した。側鎖のメチレン鎖の長さを変え、π電子雲とn電子対との相対的距離を変化させ、相互作用の変化を観測する。1、3、5-トリハロメチルベンゼンを出発原料として、トリエタノールアミンあるいはトリプロパノールアミンから得られたテトラアミン誘導体とのカップリングにより、橋頭位に窒素原子を有するアザシクロファン誘導体を得、脱トシル化、プロトン化、メチル化などを行い、それぞれについて、n-H-π相互作用に有無についての検討を行った。側鎖ベンジル位の窒素原子の存在のため、分子内空孔への確実なプロトンの包接を確認するため、橋頭位を覗く窒素原子のニトロソ化、脱窒素による側鎖部位の窒素原子の除去を狙った。しかし還元条件下での脱窒素環縮小は成功しなかったため、さらに硫黄架橋による大環状架橋化合物の合成、それからの脱硫黄原子による目的物の合成を目指した。予備実験で、硫黄架橋大環状化合物の合成、それからの脱硫黄反応による環縮小により、中央の窒素原子以外にはヘテロ原子を含まないシクロファン誘導体の合成に成功した。この手法を目的の1、3、5-置換体に応用するため、トリスメルカプトプロピルアミンとのカップリングを行ったところ目的のアザトリチア(1、3、5)シクロファンを得ることができた。現在のところ目的物を得るまでには至っていないが、環化化合物合成という、最大の難関を突破できたので初期の目的は近いうちに達成できると考えている。1.合成:トリハロメチルベンゼンとトリエタノールアミンからのテトラアミン誘導体とのカップリングにより、橋頭位に窒素原子を有するアザシクロファン誘導体を得た。側鎖の窒素をニトロソ化し、脱窒素環縮小反応により、目的の化合物を得ることを試みた。鎖長の違いにより、芳香環のπ電子雲と、窒素原子のn電子雲(孤立電子対)との相互作用の大きさを変化させるため、同様な反応をメチレン一つ長いトリアルカノール誘導体から、異なる鎖長のカゴ型化合物を合成した。2.反応:橋頭位窒素原子の酸との反応により、プロトン化が分子の外側で起こるのか、あるいは窒素原子と芳香環に挟まれた分子内空間で起こり、プロトン包接体が得られるのか、それが鎖長の変化とどのように対応するのかを調べた。またアルキル化を試み、橋頭位窒素原子の鎖長による反転の難易を議論した。1.得られたカゴ型化合物(側鎖のトリトシル誘導体)と、強酸との反応を行ったところ、プロトンが橋頭位窒素原子と芳香環に挟まれた分子内空間に強く包接された、プロトン包接体が得られた。これはプロトンに窒素原子が配位すると同時に、芳香環のπ電子が配位したものであり、非常に興味ある現象である。2.橋頭位窒素原子のアルキル化を、種々の強い条件下で行ったが、その結果橋頭位の窒素原子においては、立体的な要因により、反転が起こっていないことが明らかになった。すなわち、この化合物においては橋頭位の窒素原子の孤立電子対は、相対する芳香環のπ電子雲の中に頭をつっこんだ興味深い形となっていることが明らかになった。1、3、5-トリハロメチルベンゼンを出発原料として、トリプロパノールアミンから得られたテトラアミン誘導体とのカップリングにより、橋頭位に窒素原子を有するアザシクロファン誘導体を得、脱トシル化、プロトン化、メチル化などを行い、それぞれについて、n-H-π相互作用の有無についての検討を行った。

しかし側鎖のベンジル位の窒素原子の存在のために、分子内空孔への確実なプロトン包接の結果が得られなかったため、次ぎに側鎖部位の窒素原子の除去を狙った。橋頭位を除く窒素原子をニトロソ化し、これを以前我々の研究室において開発された、還元条件下における脱窒素環縮少反応により、目的の化合物を得ようと試みた。種々の反応条件を検討したが、複雑な混合物を与えるのみであり、単一の目的物は得られなかったので、硫黄架橋による大環状架橋化合物の合成、それからの脱硫黄原子による目的物の合成を行った。予備の実験として1、4-ビスハロメチルベンゼンとビス(3-メルカプトプロピル)アミン誘導体とのカップリングによりアザジチア[9]パラシクロファン誘導体を得、酸化によりジスルフォンとし、これを脱スルフォン化することにより中央の窒素原子以外にはヘテロ原子を含まないシクロファン誘導体の合成に成功した。その手法を目的の1、3、5-置換体に応用するため、トリスメルカプトプロピルアミンとのカップリングを行ったところ目的のアザトリチア(1、3、5)シクロファンを得ることができた。現在のところ目的物を得るまでには至っていないが、環化化合物合成という、最大の難関を突破できたので初期の目的は近いうちに達成できると考えている。
高い耐震性と優れた経済性という二律背反事象を同時に実現する橋脚基礎構造の開発

既製鋼管4本を、履歴型ダンパー機能を有するせん断パネルにより結合した鋼管集成橋脚は、損傷制御設計を適用した新しい橋脚形式である。本橋脚では、死荷重や交通荷重などの鉛直荷重を主部材である鋼管柱が支持し、地震慣性力などの水平荷重を二次部材である横つなぎ材が抵抗することで、地震時の損傷を横つなぎ材のせん断パネルに集約し、主部材である鋼管柱を健全に保つことができる。本研究では、この橋脚に対し基礎を合理化した杭基礎一体型鋼管集成橋脚を提案し、従来のフーチング形式と地震時挙動を比較することで構造成立性を検討した。具体的には、杭基礎一体型の利点である橋脚と基礎の剛性差の解消による柱基部のひずみの緩和、フーチングの省略による杭基礎の負担重量の軽減、ならびに地中梁の設置による杭体の応答ひずみや杭頭変位の抑制効果を、1/20サイズで作製した模型に対する振動台実験結果と三次元弾塑性FEM解析による再現解析およびパラメトリックスタディーにより明らかにした。また、杭基礎一体型鋼管集成橋脚はせん断パネルの塑性変形に伴うエネルギー吸収機能がより長く有効に働き、せん断パネル降伏後も主部材に大きな残存耐力を保持するなど、特に軟弱地盤において優れた変形性能を有することを明らかにした。これは、液状化するような軟弱地盤では地震時の応答変位が大きいことから、フーチングのような抵抗面積の大きな構造体が地中に存在したときには、大きな抵抗となるのに対し、フーチングを省略した本構造では抵抗面積が減少し、周辺地盤がすり抜ける受動杭のような振る舞いをすることに起因している。その抵抗力を,新たな模型実験とその数値解析により定量的に評価した。以上の成果に基づき、新しく提案した耐震性と経済性を同時に実現する橋梁構造を効率的かつ合理的に設計するための基礎データの整理、整備した。杭基礎一体型鋼管集成橋脚を対象とした大型振動台実験の結果を再整理するとともに,その再現解析を実施し,杭基礎一体型鋼管集成橋脚の動的挙動,損傷発生メカニズムおよび振動数特性について検討を行った.得られた知見は以下の通りである.地盤パラメータ,減衰パラメータを適切に設定することで,定性的にも定量的にも十分な精度で振動台実験の結果を再現することができた.構造物の固有振動数と入力振動数との関係による耐震性能への影響を把握するために,パラメトリックスタディーを行った結果,杭基礎一体型の耐震性能のフーチング型に対する優位性は構造物の固有振動数と入力振動数の関係に依存し,静的解析の結果には見られない現象であることが明らかになった.これは,上下部工・基礎・地盤一体として解析することの必要性を示唆するものであり,特に減衰力の設定が極めて重要になる.振動台実験および再現解析の結果において見られた,フーチング型に対する杭基礎一体型の耐震性能の優位性の要因は,せん断パネルの塑性化後では入力地震動に対する橋脚天端の応答加速度倍率がいずれの振動数帯においても杭基礎一体型よりもフーチング型において大きくなる傾向にあること,せん断パネルの塑性化に起因した構造全体の剛性の低下率も杭基礎一体型よりフーチング型において著しいことが相乗効果となって発生したものと考えられる.数値解析においても,フーチングを省略した杭基礎一体型鋼管集成橋脚は地盤の過大な応答変位や液状化が懸念される軟弱地盤でより優れた変形性能を発揮し,軟弱地盤においても高い適応性があることを示した.初年度に実施を予定していた通り,[A]再現解析の高精度化と[B]それに基づく提案構造形式が優れた耐震性能を発揮する条件の明確化を実行できた.本研究は,損傷制御設計思想に立脚し,地震ライフサイクルコストに優れた鋼管集成橋脚に対し,フーチングを省略し,杭本数を削減した杭基礎一体型鋼管集成橋脚の耐震性能,構造成立性を,従来のフーチング形式の地震時挙動と比較することで検討している.一連の研究では,実構造物の1/20サイズで作製した杭基礎一体型鋼管集成橋脚模型とフーチング型鋼管集成橋脚模型に対する大型振動台実験の結果に対し,土・水連成三次元動的弾塑性有限要素解析により再現解析を行い,杭基礎一体型鋼管集成橋脚構造の地震時応答特性および変形メカニズムを詳細に把握した.その結果,せん断パネルの塑性化により構造全体の剛性の低下が大きいフーチング型において,橋脚天端の応答加速度および応答変位が増幅され相対的に脆性的な挙動を示したことで,杭基礎一体型の方がより粘り強い構造体となることが確認できた.また,地震時の地盤の応答変位が大きくなる地盤環境,条件において,杭基礎一体型鋼管集成橋脚の優位性がより発揮できることを明らかにした.

一方,堆積環境が複雑で地層間の剛性差,強度差が大きい場合には,地盤の応答変位量が大きく異なるため,杭基礎構造には負担が大きいことで,慣性力が地震外力の主要因となる条件と,地盤の応答変位による外力作用が地震外力の主要因となる条件では,変形メカニズムが異なり,構造部材の塑性化順序,損傷程度にも影響が及ぶ.これらの影響度合いを確認するための数値実験を上記の数値解析手法により行い,損傷程度の推定手法を検討した.平成29年度に予定していた地中梁の剛性・強度変化に対する当該構造の終局状態への影響評価,表層地盤の過大変形からの地盤の剛性・強度の修復性について検討を行い,慣性力が卓越する場合と,地盤の応答変位が卓越する場合とで,変形メカニズムが異なり,構造部材の塑性化順序,損傷程度にも影響が及ぶことを明らかにし,構造体の損傷程度の推定手法を検討するなど,想定していた成果を得られたため.既製鋼管4本を、履歴型ダンパー機能を有するせん断パネルにより結合した鋼管集成橋脚は、損傷制御設計を適用した新しい橋脚形式である。本橋脚では、死荷重や交通荷重などの鉛直荷重を主部材である鋼管柱が支持し、地震慣性力などの水平荷重を二次部材である横つなぎ材が抵抗することで、地震時の損傷を横つなぎ材のせん断パネルに集約し、主部材である鋼管柱を健全に保つことができる。本研究では、この橋脚に対し基礎を合理化した杭基礎一体型鋼管集成橋脚を提案し、従来のフーチング形式と地震時挙動を比較することで構造成立性を検討した。具体的には、杭基礎一体型の利点である橋脚と基礎の剛性差の解消による柱基部のひずみの緩和、フーチングの省略による杭基礎の負担重量の軽減、ならびに地中梁の設置による杭体の応答ひずみや杭頭変位の抑制効果を、1/20サイズで作製した模型に対する振動台実験結果と三次元弾塑性FEM解析による再現解析およびパラメトリックスタディーにより明らかにした。また、杭基礎一体型鋼管集成橋脚はせん断パネルの塑性変形に伴うエネルギー吸収機能がより長く有効に働き、せん断パネル降伏後も主部材に大きな残存耐力を保持するなど、特に軟弱地盤において優れた変形性能を有することを明らかにした。これは、液状化するような軟弱地盤では地震時の応答変位が大きいことから、フーチングのような抵抗面積の大きな構造体が地中に存在したときには、大きな抵抗となるのに対し、フーチングを省略した本構造では抵抗面積が減少し、周辺地盤がすり抜ける受動杭のような振る舞いをすることに起因している。その抵抗力を,新たな模型実験とその数値解析により定量的に評価した。以上の成果に基づき、新しく提案した耐震性と経済性を同時に実現する橋梁構造を効率的かつ合理的に設計するための基礎データの整理、整備した。平成29年度以降では当初の予定通り,同様の解析手法を用いて,実構造物解析での検討,地中梁およびせん断パネルのせん断ひずみ量を観測パラメータとした杭基礎損傷程度の予測手法の提案,当該構造物の地震経験後における耐震性能低下の評価および地盤の修復性に関する予備検討を進める方針である.さらに数値実験ケースを拡充することで,種々の地盤環境下における当該構造物の耐震性能,変形メカニズムを精査し,提案構造物が優位に働く条件を合理的な形で整理し,実設計に資する情報,構造形式の簡易選択表,ノモグラムの作成を完遂する.
土を掘らずに地中探査用レーダを用いて樹木根バイオマスを推定する方法の確立

樹木根系は樹木個体の3割程度の炭素を蓄えている。樹木根を評価する方法は一般的に掘り取りが必要であるが、近年欧米で土を掘らずに地中探査用レーダを用いた方法が提案されてきた。本課題では地中レーダによる樹木根の検出精度と制限要因を明らかにすることを目的として、海岸クロマツ林でレーダ探査および根系調査を行った。その結果レーダを用いて直径1cm以上の根が54%検出できること、バイオマスでは68%推定できることを明らかにした。一方で根の生長方向とレーダ探査方向のなす角度が根の検出に大きく影響することも明らかにした。科研費前課題18380095で調査された幼齢(10年生で樹高5m程度)と若齢(20-40年生で樹高12m程度)のクロマツ林における地中レーダによる根の探知状況について、直接掘り取りによる根の垂直分布結果と比較することでさらなる詳細な解析を行った。地中レーダによる根の探知率(探知根数/掘り取り根数)は、両林分ともわずか14%足らずであった。しかし根の直径階級に注目すると、直径1cm以下の根では探知率が4%に対して、直径1cm以上の根では55%に上昇することが明らかとなった。さらに直径1cm以上の根が多く分布する若齢クロマツ林では、直径1cm以下の根が多く分布する幼齢クロマツ林よりも、バイオマスを精度高く推定できる可能性が示唆された。これらの傾向が他のクロマツ林などでも適用可能か否かを検証するために、三重県津市の樹高8m程度のクロマツ林分で地中レーダ探査を開始した。さらにレーダ探査により根の検出を過小評価する可能性のある、レーダの探査方向と根の方向性について、マサ土実験区を用いた制御環境下でのレーダ探査実験を開始した。この実験から得られたレーダ画像から、探査方向と根の方向が45度以下になると、レーダが根を探知しにくい傾向にあることが明らかとなった。今後根とレーダ探査角度が反射波形に与える影響について詳細な解析を行う予定である。地中レーダを用いた樹木根の検出で、検出を妨げる要因の一つに、レーダ探査方向と根の伸長方向が作る角度が挙げられる。すなわち、根の伸長方向と探査方向が直角90度の場合に、レーダ反射が最も強くなり、それらが平行しているすなわち角度0度の場合に最も弱くなる。このような根の方向性とレーダ探査角度が根の検出精度に与える影響を詳細に検討するため、マサ土実験区を用いたスギ丸太埋設実験を行った。これまでの実験によりスギ丸太はスギ根と同様のレーダ反射波が得られることが明らかになっている。根の方向性と探査角度を15度ずつ変えて、深さ30cmに埋設された直径2-8cmスギ丸太のレーダによる検出画像を解析した。その結果、角度が45度まで丸太のレーダ反射波が確認できたものの、それより小さい角度になるとレーダ画像上に視覚的に丸太を捕らえることはできなかった。レーダ反射パラメータと角度の関係は、正弦曲線にあてはまることが明らかとなった。これらの結果から、さまざまな方向に伸張している根は、レーダ探査方向と45度以上の角度があるときにのみレーダにより検出可能であり、さらにそれらの角度が直角でない根については、直角の根よりも過小評価となることが明らかとなった。これらのことは、レーダにより根の検出を行う場合、一方向だけの探査だけでは十分ではなく、垂直二方向すなわち格子状に探査測線を設置することが必要であることを示唆している。このように根バイオマス推定の際に根の伸長方向と探査角度が重要な影響因子の一つであることが明らかとなった。海岸クロマツ林で行ったレーダ探査について、根系の検出状況を解析した結果、直径1cm以上の根の本数は、54%程度の確率で検出できることが明らかとなった。一方で直径1cm以下の根本数は、7%程度検出できるのみで、根の直径がレーダによる根の検出に影響することが明らかとなった。またクロマツ林の根のバイオマスについて、レーダ探査後のサンプリングにより得られた根直径-単位長さあたりの根バイオマス関係式を構築し、レーダにより探査できた根のバイオマス推定をおこなった。その結果、直径1cm以上の根の分布が多い調査地では、存在する根の80%のバイオマスを推定することが可能であった。一方で、直径1cmの根の分布が多い調査地では、わずか40%であった。したがって、レーダで検出できるサイズ(直径)の根が多く存在する林分で、より精度高く根のバイオマス推定が可能であることを明らかにした。

地中レーダ探査で推定されるいくつかの土壌垂直断面における根直径の垂直分布を用いて、個体の根の構造を三次元化するために、三次元化構造復元のためのプログラムの開発を行った。20年生のスギ3個体の根系を掘り取り、10cm格子状の根の点座標をマニュアルで測定した。また根の点と点をつなぐ条件に、より近いものであること、自分より直径の大きい根につなぐこと、樹幹の中心に向かって結ぶことのアルゴリズムを用いた。その結果、点と点の根が正しくつながれる一致割合は、6割程度であり、根直径が大きい根はより正しくつながれることが明らかとなった。この根結合アルゴリズムをさらに向上させることで、根の三次元構造の簡単な復元が可能になることが示唆される。科研費前課題で調査されたクロマツ2林分についてレーダ探査のさらなる詳細な解析が進み、本研究で新たにクロマツ2林分の解析も解析を進めている。また、レーダのによる樹木根検出に影響する要因も明らかにしていくことで、レーダを用いた根バイオマス推定の方法を提案することが可能と思われる。24年度が最終年度であるため、記入しない。レーダの解析に時間がかかるため、新たにレーダ探査を行ったクロマツ2林分の解析を進める必要がある。個体根系レベルでの三次元図化を開始しているが、より現実に近い根系画像作成のためのプログラム作成をする必要がある。
SQUID-STM複合型顕微鏡の開発および新奇超伝導・磁性研究への応用

本年度は、走査型SQUID顕微鏡と走査型トンネル顕微鏡(STM)を組み合わせたSQUID・STM複合型磁気顕微鏡システムの開発に取り組んだ。このシステムは、従来の走査型SQUID顕微鏡と同等の磁気感度を有するにも関わらず、空間分解能は2桁ほど良い特長を持つ。本システムを構築する上で、主に(1)高磁気感度のSQUID素子、(2)超精密な走査システム、(3)STMのヘッドおよび(4)軟磁性体の針を用意する必要がある。(1)に関しては、今年度から金沢工業大学との共同研究を開始しており、来年度までにSQUID素子の開発を完了させる予定である。(2)に関しては、位置精度・ノイズレベルの問題から、従来のSQUID顕微鏡の走査システムを流用することはできないので、新たに用意する必要がある。こちらに関しては今年度中に準備が完了している。(3)と(4)については、来年度から開始する予定である。これら4つの部品が揃い次第、SQUID・STM複合型顕微鏡システムの構築を進める予定である。上記の研究以外にも、κ-H3(Cat-EDT-TTF)2がどのようなメカニズムで量子スピン液体状態を実現しているのかを解明するために、元素置換系であるκ-H3(Cat-EDT-d4-TTF)2とκ-H3(Cat-EDSe-TTF)2、κ-H3(Cat-EDT-ST)2の磁気トルク測定を行った。これらの磁気トルク測定は2年前に行なっていたが、カンチレバーなどのバックグランドの影響が大きく、試料の磁気信号を正確に評価できていなかった。今回はバックグランドの影響を取り除くことで、試料本質の磁気トルク信号を抽出することに成功した。この内容は、物理学会で発表している。上記(研究実績の概要)で報告した通り、SQUID・STM複合型顕微鏡の構築に取り組んでいる。このシステムは主に4つのパーツから構成されており、それぞれのパーツの作成は着実に進んでいる。来年度中には、システム全体の完成を目指す。これまでに極低温SQUID・STM複合型顕微鏡の前例はないので、その開発には困難を伴うことを踏まえると、現在のところ研究進捗状況には問題ないと考えられる。今後は、SQUID・STM複合型磁気顕微鏡システムの開発を完了し、テスト試料を用いてその性能を確認する。さらに可能であれば、ワイル磁性体やスキルミオン物質、強磁性超伝導などの研究に適用できればと考えている。
死および死者崇拝・死者儀礼の宗教的意義に関する比較文化的・統合的研究

本研究は死をめぐる宗教学的視点からのアプローチ、死者儀礼、死者崇拝、死生観などについてどのような研究がなされているか、全体像を把握することを可能にするような資料の整理を、できる限り偏らない統合的な視点から提供することを目的として開始された。本年度が研究の最終年度に相当する。本年度は前年度から引き続いて、資料の収集とその整理を行ったが、特に最終年度であることに鑑み、研究成果を報告書の形にまとめることに力点を置いた。本研究は、その目的に従い、二つの課題が設定されている。一つは、様々な研究分野・方法論における現在の死の状況に関する議論を広く収集し、それをビブリオグラフィー化すると同時に、各文献が基本的に生と死についてどのような見方を内包しているかを整理する作業である。研究報告書の第一部と第二部がそれに相当する部分である。第一部は本研究によって収集・整理した文献のビブリオグラフィーであり、第二部はそれらに対して行った整理の、いわばサンプルである。これらによって、死にかかわる宗教学的研究として、どのような文献が存在するのかを検索し、それらがどのような性格のものなのか、広く現在の研究状況を把握することが可能になっている。本研究のもう一つの課題は、様々な文化における死および死者に関する宗教的な現象・行為・観念の事例を収集し、人類文化全体として、それがどのような構造を持ち、またどのような可変性を持つのかを俯瞰できるような整理を試みることである。当然のことながら、単独の研究者が多くの文化に関してこの作業を行うことは不可能であり、先ず、研究代表者が専門とする文化について、一種のサンプルを提供するのが現実的である。研究報告書の第三部がこの部分に相当する部分であって、中国の古代から中世にかけて、死者の在り方がどのように変化していったか、それが何を表していたかを論じた。本研究担当者の視点が基本的に宗教学というディシプリンからのものである以上、本報告にも一定のバイアスが含まれることは否めないであろう。しかし、宗教的な死生観が死後の存続や他界の信仰といった表面的な特性によってのみ捉えられるべきではなく、死という破壊を有意義なものに変換するすることにより、生をも有意義なものにする営みでもあったこと、それ故に我々にとっても看過することのできない現代的な意義を有するものであることを示すことができたと思う。当初の計画の通り、本年度の研究は当該研究分野における先行研究を収集・整理することに重点を置き、収集した文献をコンピューターに入力して、ブリオグラフィーの作成を開始した。当初予想したように、世界中の諸民族の死者儀礼と死者崇拝に関する文献は膨大な量にのぼるが、比較的古い段階からそれらを比較し、共通のパターンを抽出しようとする研究は存在していたと言える。本年の整理でわかったのは、比較研究の視点から編集された論文集(共同研究やシンポジウムの発表原稿を集めたものが多い)がコンスタントに出版されてきたという点である。それらの論文集は一定の関心を共有しつつも、時代の推移とともに重点の推移を看取することができ、死に関する研究者の側の関心の推移に死をめぐる状況の変化が反映していると言える。

内容の摘記とともに研究書を時代順に並べることによって、そのような研究の関心の推移を浮かび上がらせることも可能であろう。整理の過程で、ワープロソフトとWWWソフト、データベースソフトを連動させることにより、情報を素早く検索する方法があることに気がついた。研究終了時の報告書においては、印刷媒体だけでなく、磁気媒体による報告も可能であるかも知れない。本年度は先行研究のコピー(書籍として入手することが困難なもの)が思ったように進展しなかった。来年度においては、その点を踏まえ、より総合的に文献を収集し、整理することを計画したい。また、限定した地域に限り実際に調査を行い、死者儀礼に関わる情報を集めたいと考えている。前年度から継続して、当該研究分野における先行研究の収集・整理、ならびにブリオグラフィーの作成を続けたが、本年度は特に重点を置いた分野の一つは、現代的死生観や生命倫理の分野である。この分野の日本で公刊された図書の収集・分析と整理を通して気がついたのは、近年の医療技術の進展が生命の始まりと終わりの双方に対して新しい状況を生み出しつつあり、それが新しい死生観を創出するであろうという点については、ほぼ共通した認識が存在する一方で、それがあたかも伝統とは乖離したところで世界中で普遍的に起こっているかのようにイメージされており、諸文化の伝統的な死生観が現代的状況の中でどのように反映するのかについての研究があまりなされていないということである。本研究は死に関する先行研究の分析を通して、諸文化の死生観の類型化を試みるものであるが、それが現代的な状況の中でどのように発現するかを考えていく必要性を認識した点は本年度の進展であったと言える。本年度に重点を置いたもう一つの分野は、研究代表者が専門とする中国における死生観と葬制・死者儀礼の資料を重点的に収集することであった。その中でも近年の考古発掘で得られた新出土資料には死生観を探る上で興味深いものが多い。それらの分析の結果、祖先崇拝を軸とする古代型の死生観から、死者供養を軸とする中世型の死生観への変転が存在し、その転機はおおよそ漢代に求められることが明らかになった。本年度でも先行研究のコピー(書籍として入手することが困難なもの)が思ったように進展しなかった。来年度は本研究の最終年度になるので、その点を踏まえ、手薄な部分の文献を収集し、その結果を報告書としてまとめたいと考えている。本研究は死をめぐる宗教学的視点からのアプローチ、死者儀礼、死者崇拝、死生観などについてどのような研究がなされているか、全体像を把握することを可能にするような資料の整理を、できる限り偏らない統合的な視点から提供することを目的として開始された。本年度が研究の最終年度に相当する。本年度は前年度から引き続いて、資料の収集とその整理を行ったが、特に最終年度であることに鑑み、研究成果を報告書の形にまとめることに力点を置いた。本研究では、その目的に従い、二つの課題が設定されている。一つは、様々な研究分野・方法論における現在の死の状況に関する議論を広く収集し、それをビブリオグラフィー化すると同時に、各文献が基本的に生と死についてどのような見方を内包しているかを整理する作業である。研究報告書の第一部と第二部がそれに相当する部分である。
重症心身障害者における生体内情報モニタリングに基づくコミュニケーション指導の研究

1.各種生理学的指標の同時計測およびその処理・評価法の検討心拍の呼吸性変動(RSA)の周波数解析による定量的評価法を検討した。従来用いられたFFT法を、データの定常性が保証されない重障者に適用することは困難である。そこで、健常成人と健常乳児について各種条件において心電図と呼吸運動曲線を同時計測し、次の2種の周波数解析法の適用を試みた。(1)短時間のデータ長で周波数特性を検討可能な最大エントロピー法(MEM)。(2)周波数特性の時系列変化を客観的に評価可能な局所定常AR法(LSAR法)。健常成人においては言語教示によって呼吸状態を変化させた。その結果、MEMでは正常時と深呼吸時とで異なるピーク周波数を検出でき、LSAR法では呼吸状態の変化に応じて呼吸と心拍の両モデルが切り替わり、短時間の周波数特性の変化を適切に検出できた。健常乳児では、睡眠時、覚醒安静時、母子相互交渉時の3条件で測定を実施した。相互交渉時にRSAを反映する高周波数成分のピークが消失し、覚醒および注意状態の変化をピークの消長により検討可能であることを明らかにした。2.重障者における各種生理学的指標の計測およびモニタリング13名の重障者において、覚醒安静条件、人が身近にいる条件、相互交渉条件の3条件において上記2指標の測定を実施した。MEMによる分析の結果、ピークの消長の条件間比較により対象者を4群に分けることができ、コミュニケーション指導において生じる覚醒および注意状態の変動を両指標により検討できることを明らかにした。現在、両指標の伝送システムを開発中であり、このシステムによりモニタリングを行うことが今後の研究課題である。
保存量を考慮した確率力学系の差分法とその応用

本研究では、確率力学系が何らかの保存量やそれを生み出す対称性を許容するとき、それから定まる力学構造を数値的に再現するような確率微分方程式の新しい差分法の開発をめざした。そのさい、基礎研究として確率力学系の保存量・対称性概念の理論整備をおこない、あわせて確率力学系や確率数値解析法が関連するいくつかの話題における本研究課題の展開の可能性を探った。得られた具体的な成果は、以下の通りである。三澤哲也は、エネルギーを保存量としてもつ確率ハミルトン系にたいし、エネルギー曲面を数値的に再現し、かつ局所次数2および4を実現する2種類の確率数値スキームを開発した。同時に関連する確率系の保存量・対称性概念の基礎研究として、確率系の許容する対称性から保存量を導く一般的手法ならびに系の簡約化理論を定式化した。特に確率ハミルトン系の保存量と対称性との基本的関係については詳細に調査した。研究課題の応用に関連する調査研究として、三澤は、時系列データのウェーブレット関数補間近似問題、国際資本移動を考慮したカルドア型景気循環モデルへの外乱の影響問題、景気変動を考慮した最適ポートフォリオ問題を取り上げた。清水昭信は、地理的構造をもつフレミング-ヴィオ過程の定常状態で有限個の粒子を無作為抽出したとき、何種類の粒子を取り出すか、という問題を研究した。宮原孝夫は、原資過程がjump型確率過程の場合の非完備市場のオプション価格を最小エントロピー同値マルチンゲール測度で定める問題を研究した。橋本佳明は、主に正定値の一般化された関数と熱方程式の初期値問題の解のt→0の増大度との関係を調べた。いずれの話題に置いても個別課題についての新しい知見を得ると同時に、その問題解決に確率数値シミュレーションの方法が有効に働きうることが検証できた。本研究は、確率微分方程式で記述される確率力学系が保存量や対称性といった何らかの力学構造を有するとき、その構造を数値的に再現しうる確率微分方程式の差分法を開発しその近似精度を含めた特性を明らかにするとともに、得られた結果を経済学、数理生物学物理学等に現れる具体的な確率系のシミュレーションに適用することでその有用性を検証することを課題としている。本年度は課題の基礎研究と将来の応用が期待される関連諸分野の調査研究を行い、研究代表者・分担者はそれぞれの担当課題に応じて、関連する雑誌・学会・研究会・外部からの研究者招聘などによる研究成果発表や情報収集を行った。得られた成果内容の概要は以下の通りである。(1)三澤はエネルギーを保存量としてもつ確率Hamilton系にたいし、その保存量を数値的に再現するような確率数値スキームを開発し、それが通常の3次のTaylor確率スキームよりも精度のよい近似数値解を与えることを示した。さらに関連する話題として確率系の対称性概念から保存量を導く新手法ならびに対称性による系の簡約化理論を定式化した。今後これらの結果を利用することでよりよい確率数値スキームの開発が期待される。(2)研究課題の応用にかんする調査研究の一環として、三澤は、非線形マクロ動学モデルにたいするノイズ摂動モデルの確率数値分析を関係する研究者と共同で行った。また清水は、数理生物モデルに現れるFleming-Viot過程の解析的研究を行い、あわせてその数値近似表現を得るさいに必要となる乱数の生成法について調査した。橋本は、関数方程式の近似解法に関連してwavelet関数系を用いた解の近似構成法について研究した。宮原は、ジャンプ型株価過程にもとづくオプション商品の価格付け理論を測度論的立場から展開すると共に、具体的に価格を求めるための計算アルゴリズムを開発した。

本研究では、確率力学系が何らかの保存量やそれを生み出す対称性を許容するとき、それから定まる力学構造を数値的に再現するような確率微分方程式の新しい差分法の開発をめざした。そのさい、本課題の基礎研究として確率力学系の保存量・対称性概念の理論整備や確率力学系や確率数値解析法が関連するいくつかの話題における本研究課題の展開の可能性を探った。そして本年度得られた具体的な成果は、以下の通りである。三澤哲也は、エネルギーを保存量としてもつ確率ハミルトン系にたいし、エネルギー曲面を数値的に再現し、かつ局所次数2および4を実現する2種類の確率数値スキームを開発した。同時に、関連事項として、確率ハミルトン系の保存量と対称性との基本的関係についての基礎研究も行った。また、研究課題の応用に関連する調査研究として、三澤は、時系列データのウェーブレット関数補間近似問題、国際資本移動を考慮したカルドア型景気循環モデルへの外乱の影響問題、景気変動を考慮した最適ポートフォリオ問題を取り上げた。清水昭信は、地理的構造をもつフレミング-ヴィオ過程の定常状態で有限個の粒子を無作為抽出したとき、何種類の粒子を取り出すか、という問題を研究した。宮原孝夫は、原資過程がjump型確率過程の場合の非完備市場のオプション価格を最小エントロピー同値マルチンゲール測度で定める問題を研究した。橋本佳明は、主に正定値の一般化された関数と熱方程式の初期値問題の解のt→0の増大度との関係を調べた。いずれの話題に置いても個別課題についての新しい知見を得ると同時に、その問題解決に確率数値シミュレーションの方法が有効に働きうることが検証できた。
超高速運動の進化から探る身体バネの局所計算機構

本研究の目的は、外骨格ばねを利用して筋収縮速度をはるかに超えた超高速運動を進化させた口脚類(シャコ)を研究対象として、外骨格ばねの局所的計算能力を定量化する方法を確立することである。シャコではタイプの異なる祖先型の刺撃型とそれより7倍程度速い打撃型との比較によって、外骨格ばねにアウトソースされた計算能力を探りたい。本年度はシャコの捕脚をネットワークと見立てた「計算機」を実装するのに必須である、外骨格変形機構(刺激装置)のプロトタイプを作製した。変形を誘導する方式については、さまざまな試作から、電磁石で骨格にパルス状の刺激を与える方式とした。パルス刺激は、今後骨格ばねの記憶容量を定量するためのもっとも基本的なタイマー・タスク設計に必須である。サンプルごとに与える変位を微調整するためのステージと、サンプルごとに相同な部位の計測を可能にするためのマニピュレータを採用した。これらの工夫によって、本研究目的である個体間、種間、捕食タイプ間の違いを定量化のためにサンプルに応じた個性に対して微調整を行うことが可能になった。現在、スキャナーと刺激装置との連携機構、その制御のためのソフトウェア開発を行っている段階にある。新しく作製する機構のため多くの試行錯誤時間を要している。別予算によるインライン・スキャナの追加により、骨格ばねを二方向より撮像できるようになった。さらに3台目の追加予定である。もともと3次元変形の実時間撮影に近ければ近いほどサンプルの能力を引き出すことができるため、多いほうがよいものである。しかし、それらと刺激装置の同期機構をつくる必要が生じたため、当初の構想より装置の規模が大きくなった。3台のスキャナーと刺激装置の同期機構を確立する。サンプルと機構との接着方法の工夫によりパルス刺激に対する耐久性の向上をはかる。記憶容量を測るタイマー・タスクがもっとも基礎的で、他のタスクに発展展開させるための技術的問題のほとんどを含む。よってタイマー・タスク実験の確立を喫緊の課題として取り組む。理由:装置の確立がやや遅れているため付随する支出が少なくなった。動物が不漁のため購入できなかった。使用計画:装置の完成と試料の固定撮像方法の確立を目指し機構部品、電子部品の購入に使用する。動物と飼育水槽の購入に使用する。