hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
磁化回転変調法による走査トンネル磁気抵抗効果顕微鏡の開発

磁性体表面のスピン分布をnmの分解能で観察するスピン偏極走査トンネル顕微鏡(SP-STM)は、これまで原子レベルで平坦な単結晶試料の観察に限られていた。そこで、磁気ヘッドを利用したミクロンサイズの磁性探針を開発し、またヘッド駆動時の浮遊容量を介した電流ノイズをキャンセルする制御回路を導入することで、探針磁化変調方式のSP-STMを実現した。これにより、凹凸試料、磁性合金試料でもnmの分解能で、かつスピン情報のみ抽出することに初めて成功した。当年度に実施した研究成果を以下に記す.1.磁化反転探針部:ハードディスク装置内で使われている記録ヘッドを取り出し,FIB微細加工装置を用いNiFe磁性体を10μm程度に加工し,記録ヘッド内のポールピース(磁場発生部)直上に成形する技術を立ち上げた.この微細加工したNiFe磁性体が探針部となる.現在,3個の磁性探針を作製した.また,ヘッド上の磁性体の磁化方向をカー顕微鏡で評価する技術,およびカー効果を利用して磁性を評価(ヒステリシスループ)する技術も立ち上げ,NiFe磁性体探針部の磁性評価を行っている.これまでNiFe膜厚が数μmまでの磁化反転まで確認することができた.2.STMヘッド部:磁性体探針部に記録ヘッドを使用し,その内部にあるマイクロ電磁石を磁性探針の磁化反転に利用する.この電磁石を駆動するため,電流を導入する必要があるため,STMヘッド部は通常のものから大きくデザインを変更する必要がある.また,電磁石に交流を通電するため,ノイズ対策が非常に重要になってくる.現在,STMヘッド部の設計,製作,組み立てが終わり,ダミーの磁化反転探針(磁性探針を載せていない磁気ヘッド)を使用し,ノイズ評価を行っている.当初,電磁石に交流電流(10mA程度)を流すと,プリアンプ(10^9V/A)出力に1V程度の誘導電圧(ノイズ)が生じてしまったが,配線のシールド,探針マウント部のデザイン変更(静電シールド)等対策することで,現在10mV以下に減少することができた.現在,このダミーの磁化反転探針にPtIr探針(非磁性)を取り付け,HOPG試料のSTM観察を行っている.ダミーの磁化反転探針でのHOPG試料のSTM観察を行い,十分ノイズが小さいことを確認した後,本番の磁気ヘッド上に作製した磁性探針を使用し,超高真空中にて磁化方向に依存したトンネル電流の検出を行う予定である.今年度の実施計画では試料の磁化(スピン)の一方向成分を検出し,画像化を終了する予定であったが,半年程度の遅れが出ており,現在スピン信号の検出実験を行っている最中である.これは真空ポンプ,スパッタイオン銃等が故障し,試料の清浄表面が得られない状況が続いたためである.代替品の使用,また修理することなどにより,この状況から脱しつつあるが(ただし,まだ数%程度の炭素が試料表面に残存する),いまだスピン成分の検出には成功していない.しかし,当初予定の超高真空チャンバーの立ち上げ,STMヘッド系の立ち上げ等は終了しており,これらを使用して,実験を進めてきた.前年度報告した記録ヘッドに流す電流による検出信号のSN比が悪化する現象はシールド等により10mV以下に減少できたが,さらにヘッド電流と同周期の信号を利用して検出信号のノイズ成分を除去する専用プリアンプを開発し,実験を進めてきた.磁化反転探針部に関してはFIB微細加工装置を用い前年度のものを改良した探針3個作製し,カー効果を利用した磁性評価装置で検出方向と平行(反平行)に反転していることを確認した.また,評価実験試料はガラス,金属基板を使用し,NiFe,Fe薄膜を成膜したものを準備し,その磁性を磁性評価装置で評価した.これら探針,および試料を用い,スピン成分の検出評価実験を進めてきた.一方,2成分検出用磁性探針の実現を目指し,予備実験も同時に進めてきた.また検出信号のSN比向上のため磁性探針材料の高透磁率化(NiFeの熱処理,アモルファス合金の使用)も試みている.今年度の実施計画は,1)磁化回転変調法による磁性情報の検出,2)磁化回転変調伝による磁区像の取得の2つである.これまで開発した磁気ヘッドを使った磁化反転変調磁性探針の中に,ヘッド電流の大きさを制御することにより,磁化方向の制御ができる磁性探針があることを確認した.ただし,x方向には磁化を反転することはできるが,y方向にはy軸から60°程度も傾くため,y成分の信号としてはx成分の半分程度しか得られない.この探針に関しては磁区像(x成分)の観察に成功した.また,当初の形状異方性を利用した磁性体を磁気ヘッドに載せた探針をMOKEにより磁性評価を行った.ヘッドに流す正弦電流にしたがって磁化のx,y成分が現れるが,その振舞いは複雑で,現状

2成分検出用磁性探針として使用できるものではなく,磁区像の取得には至っていない.その他として,磁化反転変調方式にてスパッタ清浄化したNiFe多結晶薄膜のスピン像を得ることに成功した.この薄膜はアニール等で結晶性の回復は行っておらず,今回初めてスパッタ清浄化のみの試料でスピン像と凹凸像の同時観察に成功した.このような数ナノメータの凹凸のある合金試料では,これまでSP-STMで観察が行われておらず,この結果は本手法が多くの凹凸のある試料,合金等に適用可能であることを示している.また上記試料でのスピン信号(トンネル電流の非対称性)δのバイアス電圧依存性を調べ,-31 Vの範囲でδがほぼ5%であり,バイアス電圧依存性はあまりないことが分かった.さらに磁気記録媒体にFeを薄膜を蒸着した試料のスピン像観察を試み,数ナノメータの分解能で凹凸像とスピン像の同時取得に成功した.凹凸像から媒体表面は10 nm程度の結晶粒より構成されていることが分かり,同一視野のスピン像から磁区が大きく拡がっていることが分かった.
トランスポーターを用いたインテリジェントDDSによる先端的癌分子標的治療

抗癌剤を担癌生体に投与する場合に抗癌剤選択的なトランスポーター遺伝子を導入し、治療効果を増強させるべく研究を推進した。腫瘍選択性を考えシスプラチン封入Transferrin結合PEG-リポソームを用いて胃癌の癌性腹膜炎モデルの治療効果を得た。また、オキサリプラチン封入Transferrin結合PEGリポソームを用いて膵臓癌の癌性腹膜炎モデルにおいても生存日数の延長を認め治療効果を得た。オキサリプラチンおよびシスプラチン耐性癌細胞および非耐性癌細胞株を用いたDNAマイクロアレイの解析結果より、Tubrin特異的シャペロンEおよびCBP P300-Interacting Transactivater(CITED2)遣伝子の増幅を認めた。さらに、オキサリプラチンとシスプラチンの1:1合成化合物であるディプラチンを用いたマイクロアレイ解析により神経毒性の原因としてグリア細胞のSyntaxin B遺伝子やNeuromedia B受容体遺伝子の発現低下による神経伝達障害が一要因と想定された。また、トランスポーター遺伝子の解析により、PEPT1、OATP-C、OCTN1などの遺伝子が同定され、PEPT1はβラクタム抗生物質、アンギオテンシン転換酵素阻害剤、抗癌剤であるベスタチンの小腸粘膜の吸収に関係し、OATP-Cは肝細胞のペプチド排出に関係し、OCTN1はpH依存性の陽荷電分子の移動に関係することが解った。また、これらの遺伝子キャリアーの開発も平行して行い、プロトンスポンジ効果を持つポリエチレンイミンを用い、血清蛋白との凝集を阻止するカルボキシル側鎖を持つアニオン性PEG誘導体(PEG-C)を用いて複合体の表面をコートし新規ポリイオン複合体を形成した。この複合体にpH依存性膜融合ペプチドJTS-1とLactose修飾PEG-Cを用い6x10E9 RLU/mg proteinまで発現効率を高め得た。我々はインテリジェント・ドラッグデリバリーシステムを駆使して、新規白金抗癌剤を腫瘍特異的に集積させ、癌抑制遺伝子導入による脱癌化に基づく難治性癌の手術を含めた集学的治療を臨床応用へと進めていきたい。ドラッグデリバリーシステムとしてトランスフェリン-PEG-リポソームを用いて中性子捕捉療法のモデル実験を行った。ボロン中性子捕捉療法(BNCT)を用いて様々な癌に対する有効な治療法の確立を目指している。BNCTは、ホウ素の安定同位体(^<10>B)に熱中性子を照射することで生じるα線によって、癌細胞のみを殺傷することを狙った癌放射線療法の1つである。TF-PEGリポソームはトランスフェリン非結合型リポソームと比較して、5倍以上の癌細胞への集積を認めた。この取り込みは過剰のトランスフェリン処理で抑制された。また、プロナーゼ処理によって経時的な細胞内取り込みが認められた。以上のことから、TF-PEGリポソームはトランスフェリンレセプターを介したエンドサイトーシスによって、細胞内に内在化していることが示唆された。In vitroにおけるBNCTの検討においては、Colon26細胞及びAsPC-4細胞において、TF-PEGリポソームがその他のリポソーム及びBSH水溶液に対して有意な殺細胞効果を示した。BSH封入TF-PEGリポソームは、in vitroにおいて高い取り込み能及び殺細胞効果を持つことが示され、すでに報告している癌組織集積能と併せて、今後、有効なBNCT製剤として応用できると考えられた。この癌への選択的な集積能力を有するTF-PEGリポソームを用いて新規白金抗癌剤を封入していく予定である。

我々は、シスプラチンに続くプラチナ錯体の新規物質トランス-1-1,2-ジアミノサイクロヘキサンオキザロプラチニウム(II)(1-OHP)を用い、胃癌などの再発形式のひとつである腹膜播種に対する治療への検討を行った。腹膜播種は、現在まだ治療方法が確立されておらず、胃癌患者等において頻繁に起こり、致命的な臨床状況を引き起こすもののひとつであり、腹膜播種に対しての効率のよい化学療法が急務と考えられる。1-OHPは現在日本では承認されていない薬物だが、シスプラチンでおこる腎毒性を示さないことで注目されており、海外の臨床において優秀な効果を挙げている。我々は、この1-OHPをリポソームに封入し、トランスフェリン(Tf)を結合させた、トランスフェリン-PEG-リポソームを用いる腫瘍標的ドラッグデリバリーシステムに焦点を当て、その腹膜播種に対する化学療法の有効性について検討した。AsPC-1細胞での腹膜播種モデルでは、血中滞留性を持つPEGおよびTf-PEGリポソームにおいて治療効果が認めちれた。また1-OHPがAsPC-1腹膜播種モデルに対して非常に有効であることが確認できた。延命効果ついては平均生存日数においてコントロールが36日であるのに対し、PEGリポソームが64日、Tf-PEGリポソームが45日とともに平均生存日数の増加が確認できた。現在、Tf-PEGリポソームの特性である腫瘍指向性を確認するため、AsPC-1細胞よりもTfレセプターが約2.5倍多いMKN45P細胞を用いて検討中である。オキサリプラチンおよびシスプラチン耐性癌細胞および非耐性癌細胞株を用いたDNAマイクロアレイの解析結果より、Tubrin特異的シャペロンEおよびCBP/P300-Interacting Transactivator(CITED2)遺伝子の増幅を認めた。さらに、オキサリプラチンとシスプラチンの1:1合成化合物であるディプラチンを用いたマイクロアレイ解析により神経毒性の原因としてグリア細胞のSyntaxin B遺伝子やNeuromedin B受容体遺伝子の発現低下による神経伝達障害が一要因と想定された。また、トランスポーター遺伝子の解析により、PEPT1、OATP-C、OCTN1などの遺伝子が同定され、PEPT1はβラクタム抗生物質、アンギオテンシン転換酵素阻害剤、抗癌剤であるベスタチンの小腸粘膜の吸収に関係し、OATP-6は肝細胞のペプチド排出に関係し、OCTN1はpH依存性の陽荷電分子の移動に関係することが解った。また、これらの遺伝子キャリアーの開発も平行して行い、プロトンスポンジ効果を持つポリエチレンイミンを用い、血清蛋白との凝集を阻止するカルボキシル側鎖を持つアニオン性PEG誘導体(PEG-C)を用いて複合体の表面をコートし新規ポリイオン複合体を形成した。この複合体にpH依存性膜融合ペプチドJTS-1とLactose修飾PEG-Cを用い6×10E9 RLU/mg Proteinまで発現効率を高め得た。さらに、腫瘍選択性を考えシスプラチン封入Transferrin結合PEG-リポソームを用いて胃癌の癌性腹膜炎モデルの治療効果を得た。
変革期の選挙区政治における政治家の活動とそのネットワークに関する研究

現在、変容しつつある選挙区レベルでの政治家の活動や行政・団体とのつながりを具体的に調査し、政治と社会の結びつきを明らかにすることを目標に、本研究は(1)選挙区における政治家の政策面および選挙面での活動に注目し、その活動内容と接触対象を詳細に記述するとともに、(2)聞き取り調査をテキストデータ化した上で、これを利用した新しい分析手法を試験的に実施し、以後の本格研究の基礎を築くことが目的であった。そこで(i)県会議員を主とした政治家の選挙区活動についての聞取調査と記録作成、(ii)本格調査に向けた調査法の確立、(iii)本格調査に向けた仮説の構築、(iv)データ加工および新しい分析手法の適用可能性の検討を試みた。(i)については、複数の県会議員や周辺関係者から選挙区活動について聞取調査を行うことができ、その一部を記録化している。また、他の科研との共同作業として、全国の県会議員へのアンケート調査を行い、現在、データ化しつつある。(ii)については聞取調査の有効性を確認することができ、(iii)に関しても仮説構築の段階までに至らないものの、基盤研究(B)の申請へとつなげることができた。(iv)の新分析法については、なお試用を続けている段階である。本研究により、選挙時の集票活動あるいは平時の政策活動において、現在の日本の政治家が果たしている役割や活動内容、あるいは団体や行政との間に築いているネットワークの姿について基礎的な知見を蓄積することができ、今後の本格的研究活動に備え、一定程度の見通しを得ることができた。
有機無機ハイブリットプロセスによる高輝度白色発光材料の開発

本研究では、希土類を用いない酸窒化物蛍光体BCNOの高性能化を目的として研究し、次の成果を得た。(1)BCNO原料にAl源を添加することで白色発光蛍光体が合成できることを明らかにした。(2)マイクロ波加熱法より均一発光するBCNO蛍光体の合成に成功した。(3)水熱合成法によりコロイド状カーボン系発光材料の開発とポリマーとの複合化が可能となった。平成25年度は固相法による白色発光蛍光体の合成と特性評価について検討した。具体的には、以下の研究内容を実施した。Al系原料(水酸化アルミニウム)をBCNO蛍光体合成プロセスへ添加することで、単一の材料で白色発光する蛍光体AlBCNOを合成し、各種操作条件(Al原料の種類、添加量、ポリマーの種類、反応温度、反応時間、雰囲気)が発光ピーク、強度、量子効率、結晶性、バンドギャップ、組成、表面構造に及ぼす影響を実験的に検討した。合成した蛍光体の発光特性はPL、量子効率と吸収率は、量子効率測定装置、バンドギャップは、吸光光度計により分析した。なお、蛍光体粒子の結晶構造はXRDとTEM、形態はSEM、内部組成は、TEM-EELS、電子構造は、軟X線吸収分光装置(XAFS)、表面分析はFT-IRにより分析した。XRD測定結果より合成された粒子はB2O3、Al5BO9、Al3O3NおよびBNの混晶系であることが確認された。また、SEM写真より合成した白色蛍光体は板状または膜状中に粒子が複合化された構造であると明らかとなった。TEM-EELS解析より、膜状部分はB、CとNを多く含み、粒状部分はAlとOを多く含むことがわかった。合成粒子の発光スペクトルはBCNO蛍光体とAlCNO蛍光体のスペクトルを積算した波形で、370から570nmの広い可視光領域をカバーした半値幅がかなり広い蛍光体であることがわかった。さらに、CIE色度座標において、合成粒子の発光色は青色と黄色の間にあり、白色発光していることが確認された。これらの結果より、BCNO蛍光体の原料と水酸化アルミニウムを組み合わせることで白色に発光する新規蛍光体AlBCNOの開発に成功した。この白色蛍光体はワンステッププロセスで合成でき、レアアースを使用しない安価な蛍光体という特長を有している。これまでのBCNO蛍光体は粉末状のものだけであり、もし液状で発光するBCNO蛍光体の合成が可能になれば、ハンドリングが容易となりコーティングやポリマーとの混合など応用の範疇を広げることができる。以上の背景より平成26年度は、オートクレーブを用いた水熱合成法により液状で発光する高効率のBCNO蛍光体の合成について検討した。実験は超純水にホウ酸、尿素と炭素源(クエン酸など)を加え原料溶液を調製し、オートクレーブを用いて170度で60-120分加熱し合成を行った。その結果、世界で初めて水熱合成法を用いてBCNO成分から構成される液状発光材料の合成に成功した。NMR、FTIR、XPSなどの分析より、発光物質はクエン酸アミドの会合体または縮合体であり、アミド結合を介することで量子収率が向上することが明らかとなった(アミド結合を持たない場合の約40倍)。また、ホウ酸の最適な添加によっても量子収率が向上することが分かった(無添加の場合の1.4倍)。さらに、溶媒に有機溶剤を用いた場合にも発光することが明らかとなり、極性の高い溶媒ほど水素結合を形成して発光物質を束縛することで発光強度が高くなることが分かった。また、モノマーと混合して重合することで、発光ポリマーの合成に成功した。合成した発光ポリマーは優れた紫外線吸収機能を持つことが明らかとなった。平成27年度は、ポリマーとのコンポジット化が可能なコロイド状のBCNO蛍光体に着目し、1)コロイドBCNO蛍光体の発光機構の解明、2)コロイド状BCNO蛍光体のポリマーとのコンポジット化と発光特性評価について検討した。具体的には、マイクロ波加熱法によるBCNO蛍光体ナノ粒子の合成と水熱合成法によるカーボンドットの合成について検討した。マイクロ波加熱法により、ホウ酸、尿素、クエン酸の原料からBCNO蛍光体ナノ粒子の合成を検討した結果、従来の電気加熱炉を用いた合成法と比較して、低温かつ短時間で発光斑のないBCNO蛍光体ナノ粒子が合成出来ることを見出した。さらに水熱合成法によって、クエン酸と尿素よりカーボンドットを合成した結果、高い発光効率を達成する蛍光体を得るには、最適な反応時間があることが見出され、NMR、FTIR、TEMなどの分析により、発光物質の構造を明らかにした。さらに合成されたBCNOナノ粒子およびカーボンドットは、水、有機溶媒に溶解するという特性を利用し、有機溶媒に分散したBCNOナノ粒子およびカーボンドットを複合化したナノコンポジットポリマーの合成を検討した。その結果、ポリマー中への均一分散が可能となり、発光ポリマーおよび紫外線吸収フィルムなどへの応用可能性が示唆された。

今回、水熱合成法による合成を行ったところ、ナノサイズで非常に分散したBCNO蛍光体粒子の合成が可能となった、合成した液状の発光材料は、ポリマーとの均一混合、フィルターへの塗布などが可能であり非常に興味深い結果が得られた。これにより、BCNO粉末の分散、構造化の問題を解決する見込みが生じ、おおむね順調に研究が進んでいると判断した。微粒子工学平成27年度は、ポリマーとのコンポジット化が可能なコロイド状のBCNO蛍光体に着目し、1)コロイドBCNO蛍光体の発光機構の解明、2)コロイド状のBCNO蛍光体の発光色制御、2)コロイド状BCNO蛍光体のポリマーとのコンポジット化と発光特性評価について検討する。1)については、合成したサンプルのNMR、XPS、FTIR、TEMなどを用いて生成粒子のサイズ、分子構造を明らかにする。2)クエン酸以外のカーボン源を用いて発光色の制御を行い、3)については各種の水溶性ポリマーと混合することで有機無機ハイブリット発光ポリマーを開発する。また、可能であれば大型放射光施設(SPring8)の軟X線吸収分光測定(XAFS)などによる蛍光体の電子状態の解析をはじめとする各種物性情報から、原子構造および結晶構造のモデルを立てる。蓄積した各種条件下での蛍光体の物理的、化学的物性と発光特性の相関性を総合的に分析し発光機構を明らかにする。また同時に蛍光寿命を調査する。Al系原料(水酸化アルミニウム)をBCNO蛍光体合成プロセスへ添加することで、単一の材料で白色発光する蛍光体AlBCNOを合成し、操作条件が発光ピークに及ぼす影響を評価できた点で当初の計画通り、おおむね順調に研究が進展していると判断した。平成26年度に研究がおおむね良好に進展したため、合成したレアアースフリー蛍光体粒子をポリマーと混合するための装置部品関連を購入するためである。また、蛍光寿命などの依頼分析と旅費については、当初の予定よりも今年度に重点的に行う予定になったためである。平成26年度は高度分析技術による白色発光蛍光体の発光機構の解明について検討する。具体的には、以下の研究内容を実施する。1)大型放射光施設(SPring8)の軟X線吸収分光測定(XAFS)などによる蛍光体の電子状態の解析をはじめとする各種物性情報から、原子構造および結晶構造のモデルを立てる。2)BCNO蛍光体の末端基によるPL効率への影響(末端基の分子振動によるPL効率低下)を検証するため、末端官能基の分子振動抑制が可能な極低温下(約-260°C、約3時間)でのPL測定を行い、試料の熱収縮・膨張による測定場所の確認とPL強度のヒステリシスや蛍光体のレーザーによる劣化などを確認する。また合成した蛍光体を高温下にして、発光特性を測定することにより、発光機構が欠陥由来でないかどうかを検証する。また、蛍光寿命を調査する。3)発光の素性を探る手法として有効なストリークカメラを用いた波長ごとの蛍光寿命の評価(依頼分析)についても実施する。次年度は、BCNO
楕円関数を用いた非線形偏微分方程式の解の記述および関連する問題の研究

(1)楕円関数による非線形偏微分方程式の分岐問題の解の記述一般化されたChafee-Infante問題の大域的分岐構造の記述について,菅徹准教授(大阪府立大学)との共同研究に着手した。また、ワークショップ(九州工業大学数理講演会)を開催し、四ツ谷晶二教授(龍谷大学)、辻川亨教授(宮崎大学)などの参加者らとディスカッションを行い、変数係数の反応拡散方程式や非局所項を持つ反応拡散系における楕円関数の応用について情報を収集した。これらの経緯をもとに、今後の研究において楕円関数や不完全楕円積分に関するより詳細な情報が必要となることがわかった。解析のカギとなりうる既存公式を再調査し、これらの一部を微分方程式への応用に際して有用な表現に書き直すことに成功した。また、一般化されたChafee-Infante問題については、汎用数式ソフトウェアによる数値計算によりサドルノード型の分岐が起きる可能性が示唆された。このことから空間1次元の問題であっても境界条件により非常に複雑な大域的分岐構造が現れることがわかった。(2)分岐解に付随する線形化固有値問題の固有値・固有関数の解析一次元反応拡散系における多重フロント解や多重パルス解に付随する線形化固有値問題の固有値、固有関数について、栄伸一郎教授(北海道大学)らとの共同研究に着手した。栄氏の論文における力学系手法に基づき、安定性を規定する固有値および固有関数に対してある種普遍的な漸近公式が成立することが示された。また、1次元スカラー場方程式に対する多重スパイク解の線形化固有値問題を考察した。方程式に含まれる指数が特別な場合に、一部の特別な固有値および固有関数の代数的表示式を得ることができた。さらに固有値を決定する特性方程式の楕円積分表示に取り組んだが、技術的な困難のため解決に至らなかった。本研究課題の遂行に際し、国内外の出張により十分な情報収集を行うことができたが、論文執筆および投稿に関して当初見込んだスケジュールより遅れが生じている。分岐構造を決定づけるタイムマップ関数を楕円関数を用いて直接書き表すことができたが、これは本質的に不完全楕円積分に属するものとなるため、これまでの完全楕円積分に対する解析技法をより発展させる必要がある。また、スカラー場の方程式の線形化固有値問題については、固有値の決定方程式の導出に成功したが、その完全楕円積分による表示について、代数的な要因による技術的困難が残っている。これらの事情を踏まえ、楕円積分の解析技法の体系化に取り組んだが、これについてはある程度進めることができた。遅れが生じてはいるが、当初の研究計画に従い、上記問題の研究テーマを継続し、進展状況を考慮した上でLam'eの微分方程式の解の漸近公式による分類問題に着手する。Lam'eの微分方程式は1次元スカラー場方程式の線形化固有値問題のある意味での一般化に相当するため、スカラー場方程式の計算結果を随時検討しながら理論構築を目指す。また、Lotka-Volterra競争系の線形化固有値問題についても検討を行う。

遅れが生じてはいるが、当初の研究計画に従い、上記問題の研究テーマを継続し、進展状況を考慮した上でLam'eの微分方程式の解の漸近公式による分類問題に着手する。Lam'eの微分方程式は1次元スカラー場方程式の線形化固有値問題のある意味での一般化に相当するため、スカラー場方程式の計算結果を随時検討しながら理論構築を目指す。また、Lotka-Volterra競争系の線形化固有値問題についても検討を行う。
戦後ドイツにおける消費生活の発展とジェンダーーー東西ドイツの比較

1.研究実施計画に基づき、戦後西ドイツにおいて、経済発展のなかで都市勤労者世帯の消費生活がどのように変化したのかを、統計資料を用いて数量的に確認した。2.上記の都市勤労者を念頭に置きながら、a)戦後西ドイツにおける消費行動を巡る世代間の相違について検討し、そこから次のような知見を得た。すなわち、「豊かな社会」の到来を前にしての「節約」と「今ここで」という2つの消費原則の背後には、権威のあり方、ナチス時代という「過去」に如何に関わるかについての世代間の相違ないし対立が隠されていたことである。ついで、b)「今ここで」を原則とする若者の消費行動がジェンダー秩序に影響を与えたことを、ロックン・ロールの流行という現象を例に解明した。以上のa)b)についての研究成果は、論文「第2次世界大戦後の西ドイツにおける「アメリカ化」と消費生活の展開--1950年代の若者文化を中心に」にまとめられている。3.東ドイツについては、夏季休暇中にベルリンの連邦公文書館で東ドイツの商業・食料省関係の未刊行資料によりながら、主に1950年代後半の家庭生活の実態について調査を行った。またあわせて、ベルリン市公文書館で東ベルリン地区の繊維・衣料品産業における女性の就労実態についての調査を行った。この調査では特に、1960年代半ば以前は企業が女性就労者を確保するために福祉の充実に力を入れたことが、企業の設備投資に向ける余力を奪っている実態を確認することができた。東ドイツが母子の福祉に力を入れるのは1960年代半ばからであるが、それはこうした実態をふまえて、女性労働を保護するとともに、企業の設備投資を促進する狙いを持っていたのである。調査に基づくこのような知見は今年度に予定しているドイツでの実地調査によって、さらに拡充できるものと考えている。
最適化紫外極短パルス光を用いたコヒーレント核運動の観測と制御

本年度は、光化学過程の位相変調実験に必要な位相変調紫外パルス光を発生させるため、これまでに準備した位相変調器をもちいて紫外極短パルスのスペクトル位相を定量的に設定、制御し、その結果を周波数領域の干渉を利用したSPIDER法を用いて確認する実験をすすめた。定量的な位相変調を行うためには、変調素子である石英板の傾斜角とそれを制御するピエゾ素子に印加する電圧との間の関係を正確に知る必要がある。このため、石英板にレーザー光を当てその反射角を測定する方法で傾斜角-電圧特性を評価し、それを多項式表示した場合の係数を全48素子について各々求めた。実験は再生増幅したチタンサファイアレーザーで励起した非同軸光パラメトリック増幅器の出力を第2高調波に変換し、発生した紫外パルス光(波長360nm、パルス幅20fs)を用いて行った。周期的なスペクトル位相に対応する電圧パターンを印加し、SPIDER法で位相の変化分を測定したところ、同じ周期をもつスペクトル位相パターンが確認された。この結果は、本変調器をもちいて紫外パルス光のスペクトル位相を定量的に変調できていること、および、その位相構造をSPIDER法により正確に観測できていることを示しており、これまで困難とされていた紫外光の直接的な位相変調を実用的なレベルで実現できたといえる。現在、この位相変調された極短紫外パルス光をもちいて反応分子を光励起し、これにより生じるコヒーレントな分子振動(核波束運動)が光位相に応じて変化するかどうかを目標に実験をさらに続けている。研究実施計画に従い、今年度はまず、(1)紫外極短パルスの位相変調光学系と(2)変調光の位相構造を調べるためのSPIDER装置の製作をおこなった。光源として、増幅したチタンサファイアレーザー光により励起した非同軸光パラメトリック増幅器を用い、その出力(1020フェムト秒)を第二高調波に変換して極短紫外パルス光を得た。この紫外光の位相変調のために、回折格子と高反射鏡二枚から成るいわゆる4f光学系を組み、そのフーリエ面に角度制御した石英板48枚(厚さ1mm)を横一列に並べて変調光学系を構成した。石英板全体に波長分散した紫外光スペクトルが入射するように、回折格子の刻線数を2400gr/mm、凹面反射鏡の焦点距離を400mmと最適化した。変調器全体としてのエネルギー透過率は約20%であった。正確な4f光学系となるように回折格子-凹面鏡間隔を精密に調節し、4f光学系を通ることによるパルス幅の広がりがないことを自己相関測定により確認した。次に、紫外光のスペクトル位相を測定するためのSPIDER装置を製作した。この装置では、増幅した800nm光を高分散ガラスに通して発生させたチャープパルスをゲート光として使用した。ゲート光と紫外光との間の差周波光を発生させ、そのスペクトル干渉フリンジの観測から位相情報を得ることができた。このSPIDER装置とポンプ・プローブ分光装置の試料位置を光源側から見て等距離に配置し、同等の光学素子を用いた光学系を構成することにより、試料位置における励起光の位相構造を正確に評価できるように工夫した。この装置により数Hzのアップデート率での位相構造のリアルタイム表示を可能とした。
有機金属求核剤の活性化を基盤とする不斉触媒反応の開発

有機金属反応剤を用いるカルボニル化合物への炭素-炭素結合生成反応は有機合成化学の基幹反応である。従来の主流はカルボニル基の活性化を促すルイス酸化学であった。しかし、有機金属反応剤そのもの、すなわち炭素-金属結合が活性化できれば、求核性が増大し、反応効率は飛躍的に高まるはずである。研究代表者は種々の実用的な有機金属反応剤の求核能向上に着目し、炭素-金属結合の活性化を基盤とする触媒的炭素-炭素結合生成反応の開発を行い、不斉触媒反応へと展開した。本申請研究では、アート錯体型の酸塩基複合触媒を用いる独創的なアプローチにより、実用的な有機金属求核剤の炭素-金属結合の活性化を重点的に検討した。特に、求核剤の求核能向上と酸性部位の機能向上の双方を同時に達成させ、ケトン類を基質とする炭素-炭素結合生成を伴う新規触媒反応を開発し、エナンチオ選択的触媒反応へと展開した。検討項目「アート錯体型の酸塩基複合触媒の開発と触媒不斉アルキル化反応への展開」では、非不斉反応の充実(触媒量低減、金属種拡大、基質一般性の獲得)を最優先課題として検討を行なった。また、アート錯体触媒に対して、キラル源(Ln*)をカチオンまたはアニオン部位に導入し、基質や反応剤にあわせた触媒設計の検討を行なっている。その結果、不斉系・非不斉系とも、高濃度の有機金属試薬に、優れたアルキル化剤としての機能があることが明らかとなってきた。検討項目「キラルリン酸アルカリ金属塩を用いる有機ケイ素化合物の炭素-ケイ素結合活性化」では、種々の合成的価値の高い化合物が得られる有機ケイ素化合物、特にトリメチルシリル化合物の炭素-ケイ素結合活性化に的を絞り、リン酸アルカリ金属塩(R_2P(=O)OLi)を用いた不斉触媒反応の開発を行なった。具体的には、不斉シアノ化反応において、種々のリン酵エステル・リン酸アミドなどを合成し、アート錯体化した6配位ケイ素中間体を経る新規不斉触媒システムを構築した。アルカリ金属触媒は複雑な会合性を有しており、水、アルコール助触媒により会合度を変化させ、触媒活性向上を検討した。その結果、ケトン由来のシアノヒドリン合成において、80%ee85%ee程度の高エナンチオ選択性を発現させることに成功した。本申請研究では、アート錯体型の酸塩基複合触媒を用いるアプローチにより、実用的な有機金属求核剤の炭素-金属結合の活性化を重点的に検討した。H20年度は、新たに検討項目「トリメチルシリルエノラートを活性化するスーパーアニオン触媒の分子設計」で、アルカリ金属アルコキシド-クラウンエーテル複合触媒がケトンへの向山アルドール反応に極めて有効であることを見出した。同触媒はシリルホスホニル化反応に有効なルイス塩基触媒として機能する一方、直截的ヒドロホスホニル化反応に有効なブレンステッド触媒としての機能も発現させることに成功した。この手法により、次世代の開発に不可欠な多官能基化された第三級アルコール合成の不斉触媒化に向かう基礎を確立できた。一方、H19-20年度継続検討項目「アート錯体型の酸塩基複合触媒の開発と触媒不斉アルキル化反応への展開」では、非不斉反応の更なる検討を行なった。特に[(Me_3SiCH_2)_2ZnR][MgCl]を触媒的反応剤とする種々のカルボニル化合物に対するグリニャール反応を達成した。種類を問わないRMgX(X=Cl, Br, I)に適用できたことは、本研究の画期的成果といえ、工業的に極めて重要である。またグリニャール反応剤をアルキル源とする無溶媒条件でのキラル亜鉛(II)触媒を用いる光学活性アルコール合成も達成した。H19-20年度継続検討項目「キラルリン酸アルカリ金属塩を用いる有機ケイ素化合物の炭素-ケイ素結合活性化」では、不斉シアノ化反応のほか、不斉アルドール反応や不斉マンニッヒ型反応などを検討し、高活性触媒の創製に向けた基礎的な知見を得た。
複数のワークステーションを利用した並列処理によるホモロジーサーチの高速化

ゲノム情報解析の分野においてホモロジーサーチが最も重要なアプリケーションの一つであることは言うまでもなく、より高速なホモロジーサーチシステムを開発することが、遺伝子/タンパク質配列データベースの容量が急激に増加している今日、益々重要な研究課題となっている。そこで、大阪大学遺伝情報実験施設で学内の遺伝子情報解析をサポートするため平成6年3月に導入した30台規模のワークステーションを利用した並列処理によるホモロジーサーチの高速化をはかる研究開発を行なった。高速化の対象として主に次の2つの理由からfastaを選択した。1)fastaはblastよりサーチの感度は高いがその分計算時間が多くかかる。本施設で最も速いIRIS ChallengeLで、長さ500残基のアミノ酸配列のサーチ(ktup1,データベースpir rel.39)で約7分かかる。2)fastaで得られるスコア値は比較された配列間で決まるので、データベースを分割し別々にfastaを実行し得られた結果を集めるスコアの大きい順にソ-トした結果は、分割前のデータベースで実行したfastaの結果と同じとなる。本研究で開発した並列処理システムは次の2つの部分から成る。split:各ワークステーションの能力に応じて、データベースを分割し各ワークステーションのローカルディスクにコピーする。pfasta:各ワークステーションに担当するデータベース部分に対するfastaの実行を命じ、終了を待って各々の結果を集め編集し結果を出力する。pfastaはIRIS ChallengeL1台(3CPU)、SUN4/1000 2台(8CPU),SUN4/10 2台、SUN4/LX 10台の、計15台のワークステーション23CPUに実装し,本施設で最も高速な計算機(Challenge L)の約7倍の性能向上を得ている。
ICT機器を活用し映像を媒体とした児童の思考過程を表現し合う算数科の授業開発

本研究は,子どもの思考過程をICT機器を活用することにより,投影されたデジタル画像をいかして,児童が自らの思考をよりわかりやすく,適切に表現できるようになることをねらったものである。ICT機器として,実物投影機,電子黒板,プロジェクター(書画カメラ付き),タブレットパソコンを活用して,授業実践を実践することで研究を進めた。例えば,以下のような授業を実践した。(他にも同様の実践を行ってきた)・三角形の仲間分けの学習で,実物投影機で子どもたちが三角形を分ける作業の様子を電子黒板に投影し,次に,提示された仲間分けの視点について電子黒板に書き込みをしながら話し合いを進めた。(3年『三角形』)・学習プリントで提示された神奈川県のおよその面積を求める学習で子どもたちは,求め方をかいた学習プリントを実物投影機で投影し,考え方を説明した。さらに,投影した画像をその場でプリンターで印刷し,並べて提示することで複数の考え方の比較検討を行った。(6年『およその面積』)なお,どの実践もタブレットパソコンを介して画像の投影や課題の提示などを行った。ICT機器の活用することで以下のような効果があった。・子どもの考えをそのまま提示でき,また,必要な場面で子どもの考えをすぐに提示することができ,説明をさせることもできる。また,複数の考えもスムーズに提示できる。・自分の考えがそのまま投影されるので,子どもが説明しやすい。また,説明を聞いている子どもも,言葉だけでなく,画像とあわせた説明となり,理解がしやすい。それにより,話し合いがより活性化された。
地球市民社会の政治学

本研究は、地球市民社会に関する共同研究である。研究の実施過程で、ロンドン大、ケンブリッジ大、ダッカ大、韓国高麗大など各国研究者と研究打合せを実施し、地球市民社会に関する理論枠組をテーマとした研究会を行った。また、地球市民社会研究の基本資料として、市民社会、地球市民社会の二次文献を体系的に収集した。近代史を顧みると、政治的意志を持ち、それを表現する市民/個人、およびそのネットワークと運動体は、国家や地域、そしてそれらの境界を超えた国際的な舞台においても、政治的変革と規範形成の役割を果たしてきた。さらに民主主義が普遍化した今日、市民/個人は、国家や自治体においてのみならず、世界においても、決定的な重要性をもつものである。なぜなら、およそ人間行動に必要とされる統一的な決定や価値配分を正統化しうる主体は、市民あるいは個人の集合としての民衆以外にはないからである。ただし、一九七〇年代頃までは、世界政治は国家政府機構を主体とし、世界経済は営利企業が支配してきた。しかるにこうした趨勢は、二〇世紀末の世界において転換を示し、非国家組織(NGO)および市民運動・社会運動が、政府組織、営利企業に対比し、「第三の力」(アン・フロリーニ)と呼ばれている。さらには、世界政治において、国家アクターからNGOへの「パワーシフトが生じている」(ジェシカ・マシューズ)という大胆な議論まで、現れるにいたった。もはや地球市民社会が無視し得ないことは明瞭である。二一世紀初頭の世界において、市民とその地球的ネットワークが、現実政治のなかでどれほど政治的役割を果たしているのか。また、どれほどの政治的役割を担うことが可能であるのか。さらにどこまで、どのような役割を演じるのが適切なのであろうか。これらの問いに答えることが、本研究の課題となった。また本研究では、韓国、台湾、バングラデシュ、日本など、アジアにおける市民とNGOの考察が、重要な一本の柱となっている。市民という概念が生まれ、また地球市民社会が最初に興隆した西欧と対比して、アジアの政治経済風土においては、市民や個人、そしてNGOの果たす役割は、どこまで類似し、どのように異なっているのであろうか。このような課題に取り組んだ成果の一部である論文と収集資料のリストを報告書にまとめた。1)資料収集地球市民社会研究の基本資料として、英文による市民社会、地球市民社会、難民の二次文献を体系的に収集した。また一次資料として、とくにオクスファム(英国)、グラミンバンク(バングラデシュ)、グリンピース(オランダ・英国)、韓国市民運動の収集を、それぞれの現地を含め実施した。これらのカタログは作成途上である。2)理論枠組グローバル下の人間移動にともなう市民社会概念の変動を検討するため、研究会を組織した。そして、グローバル化における紛争構造とその市民社会的解決に関する研究会、韓国の研究者を招請した国際シンポジウムを含む計4回の研究会を実施した。研究代表者は、地球市民社会に関する理論枠組を構成した報告を行い、また「難民」概念を再検討する短い論文を執筆した。3)国際シンポジウム・共同研究の準備英国、韓国、バシグラデシュとの共同研究を推進するため、ロンドン大、ケンブリッジ大、ダッカ大・韓国高麗大などの研究者と、研究打合せを実施し、来年度以降の研究計画を立ち上げた。1)資料収集

地球市民社会研究の基本資料として、市民社会、地球市民社会の二次文献を体系的に収集した。地球的問題群としての環境問題、通貨危機を中心事例に、国家と非国家主体の対応を分析する資料の収集をすすめた。また一次資料として、とくにオクスファム(英国)、グラミンバンク(バングラデシュ)、グリンピース(オランダ・英国)、韓国市民運動の収集を、それぞれの現地を含め実施した。2)理論枠組昨年度、研究分担者を中心として組織した研究会において、グローバル下の人間移動にともなう市民社会概念の変動を検討し、共通理解を深めた。そして、グローバル化における紛争構造とその市民社会的解決に関する研究会、韓国や台湾の研究者を招請した国際シンポジウムを含む計4回の研究会を実施した。研究代表者は、各々の研究会において、地球市民社会に関する理論枠組を構成した報告(「グローバル・ガバナンスにおける部分共同体の形成権力」)を行った。3)国際シンポジウム・共同研究の準備英国、韓国、バングラデシュとの共同研究を推進するため、ロンドン大、ケンブリッジ大、ダッカ大、韓国高麗大などの研究者と、研究打合せを実施し、国際シンポジウムの準備を行っている。(1)資料収集地球市民社会研究の基本資料として、市民社会、地球市民社会の二次文献を体系的に収集した。プロジェクトの共通理解を深める、これらのデータベースは作成途上である。(2)理論枠組一昨年度、研究分担者を中心として組織した研究会において、グローバル下の人間移動にともなう市民社会概念の変動を検討し、共通理解を深めた。そして、グローバル化における紛争構造とその市民社会的解決に関する研究会、韓国や台湾の研究者を招請した国際シンポジウムを含む研究会を実施した。研究代表者は、各々の研究会において、地球市民社会に関する理論枠組を構成した報告(「帝国を抱きしめて-世界権力と民主主義の将来」)を行った。(3)国際シンポジウム・共同研究の準備英国、韓国、バングラデシュとの共同研究を推進するため、ロンドン大、ケンブリッジ大、ダッカ大、韓国高麗大などの研究者と、研究打合せを実施し、国際シンポジウムの準備を行っている。本研究は、地球市民社会に関する共同研究である。研究の実施過程で、ロンドン大、ケンブリッジ大、ダッカ大、韓国高麗大など各国研究者と研究打合せを実施し、地球市民社会に関する理論枠組をテーマとした研究会を行った。また、地球市民社会研究の基本資料として、市民社会、地球市民社会の二次文献を体系的に収集した。近代史を顧みると、政治的意志を持ち、それを表現する市民/個人、およびそのネットワークと運動体は、国家や地域、そしてそれらの境界を超えた国際的な舞台においても、政治的変革と規範形成の役割を果たしてきた。
酵素活性点と媒体の疎水性相互評価に基盤を持つリン脂質改質反応の最適化

自由溶液系におけるホスホリパーゼA_2(PLA_2)の反応活性とW/0マイクロエマルション滴の界面流動性及び滴内水相の流動性・疎水性の影響に関する相関を行った。また、PLA_2の固定化担体としてキトサンを用恥た固定化酵素系を構築した。本研究における両親媒性成分をリン脂質とし、有機相組成はイソオクタン(C8^*)を主溶媒とし、ブタノール(C_4)を補助溶媒としたW/0マイクロエマルション系を用いた。TMA-DPHを蛍光プローブとした蛍光分析によって明らかにした滴の界面流動性は、補助溶媒の添加量が0.02[mol-C_4/11mol-C_8*]から0.2[mol-C_4/11mol-C_8^*]の範囲において急激に流動性を増した。これは、補助溶媒の添加によって、リン脂質の界面占有面積が0.05nm^2から0.3nm^2まで拡張されたことによっても明らかである。また、滴内の流動性も同じ範囲において急激に流動性を増した。このように、界面や滴内の流動性が増大することで、PLA_2の反応活性が150倍まで加速(平成16年度の研究実績)されることを示した。成果は、Conference Proceedings (4^<th> World Congress on Emulsions, Lyon, France,3-6 Oct.,2006)において公表した。リン脂質又はAOTを両親媒性成分としたW/0マイクロエマルションの水分子を添加しない系における滴径は、リン脂質系では3nmであり、AOT系では2.5nmであることを示した。これより、両親媒性分子の分子サイズによって滴径が異なることを示した。また、系内における水分量(W=[mol-H_2O]/[mol-Amphiphile])の0.33乗に比例し、リン脂質を両親媒性成分とした系においても球形の滴が形成されていることを示した。この成果は、Colloids Surfaces A : Physicochem Eng.Aspects (Vol.293,Pp.241-246,2007)において公表した。PLA_2をキトサン分子鎖に共有結合させる担体結合法により固定化PLA_2系を構築した。固定化PLA_2は繰り返し利用が可能であり、その反応活性に対しては、固定化担体内へのリン脂質の拡散過程が重要な支配因子であることを明らかにした。平成16年度から18年度の研究成果により、酵素の高次構造と媒体の疎水性の相互作用にっいて明らかにし、リン脂質改質反応を最適化するための反応媒体の選択指針を得た。W/Oマイクロエマルションの物性とホスホリパーゼA_2(PLA_2)の反応活性の相関に関して検討を行った.PLA_2の反応活性は,補助溶媒の炭素数の減少に伴い向上した.C_4の添加に伴い有機相の疎水性が低下し,迅速な反応開始が得られた.また,Fischerの指標に基づいて酵素の疎水性を評価した.PLA_2は1.21となり,比較的親水性であり,補助溶媒が親水性ほど高活性であった結果と一致した.成果は,Biochem. Eng. J. (Vol.19, Pp.171-179, 2004)で公表した.W/Oマイクロエマルション滴の滴内疎水性・滴の形状・敵のダイナミクスを実験的に明らかにし,それらの物性がPLA_2のフォールディング状態や反応活性に与える影響に関して,定量的に検討した.それらの知見に基づいて,PLA_2のimprinting immobilizationの基本モデルを構築した.疎水性応答プローブであるクマリン343の蛍光波長解析によって検討したW/Oマイクロエマルション滴の滴内疎水性は,系内に可溶化している水分量(W≡[H_2O-mol]/[PC-mol])の増加に伴って徐々に親水的になった.また,W>10においては,滴内はバルクの水相と同じ親水性となることが明らかとなった.成果は,化学工学会第37回秋季大会(2005年,岡山,D216)において公表した.動的光散乱法によって求められたW/Oエマルション滴の直径は,W値の0.33乗に比例して増大することが明らかとなった.この傾向は,補助溶媒の種類に拘わらず常に一定であった.また,この相関から,リン脂質を用いたW/Oマイクロエマルション系においても,球状の滴が調製可能であることが明らかとなった.成果は,Colloid Surfaces A ; Physicochem.Eng.Aspectsに投稿した.蛍光分析とCDスペクトル測定によって検討されたPLA_2の高次構造は,W値の増加によってフォールディングされることが明らかとなった。PLA_2の反応活性は,W値の増加に伴って上昇したことより,高反応活性を呈するPLA_2のフォールディング状態を明らかにした.自由溶液系におけるホスホリパーゼA_2(PLA_2)の反応活性とW/0マイクロエマルション滴の界面流動性及び滴内水相の流動性・疎水性の影響に関する相関を行った。

TMA-DPHを蛍光プローブとした蛍光分析によって明らかにした滴の界面流動性は、補助溶媒の添加量が0.02[mol-C_4/11mol-C_8*]から0.2[mol-C_4/11mol-C_8^*]の範囲において急激に流動性を増した。これは、補助溶媒の添加によって、リン脂質の界面占有面積が0.05nm^2から0.3nm^2まで拡張されたことによっても明らかである。また、滴内の流動性も同じ範囲において急激に流動性を増した。このように、界面や滴内の流動性が増大することで、PLA_2の反応活性が150倍まで加速(平成16年度の研究実績)されることを示した。成果は、Conference Proceedings (4^<th> World Congress on Emulsions, Lyon, France,3-6 Oct.,2006)において公表した。リン脂質又はAOTを両親媒性成分としたW/0マイクロエマルションの水分子を添加しない系における滴径は、リン脂質系では3nmであり、AOT系では2.5nmであることを示した。これより、両親媒性分子の分子サイズによって滴径が異なることを示した。また、系内における水分量(W=[mol-H_2O]/[mol-Amphiphile])の0.33乗に比例し、リン脂質を両親媒性成分とした系においても球形の滴が形成されていることを示した。この成果は、Colloids Surfaces A : Physicochem Eng.Aspects (Vol.293,Pp.241-246,2007)において公表した。PLA_2をキトサン分子鎖に共有結合させる担体結合法により固定化PLA_2系を構築した。固定化PLA_2は繰り返し利用が可能であり、その反応活性に対しては、固定化担体内へのリン脂質の拡散過程が重要な支配因子であることを明らかにした。平成16年度から18年度の研究成果により、酵素の高次構造と媒体の疎水性の相互作用にっいて明らかにし、リン脂質改質反応を最適化するための反応媒体の選択指針を得た。
ファジィ推論の基礎的性質の解明とその応用に関する研究

従来のファジィ推論よりも大幅に規則数を削減可能にした単一入力ルール群結合型ファジィ推論法(SIRMs推論法)は様々な制御へ応用され良好な結果を得ているものの,規則数の少なさから,一般的には得られる推論値は単調なものとなってしまう.また,従来のファジィ推論法と単一入力型推論法との関係や基礎的性質の解明は行われていない.そこで本年度は以下の研究を行った.1.SIRMs推論法の拡張法として昨年提案したニューラルネットワーク型SIRMs推論法(NN-SIRMs推論法)とカーネル型推論法を1編の学術論文と1編の著書にまとめた.また2つの推論法の性能比較とラフ集合の適用可能性についてを述べた.2.従来のファジィ推論法と単一入力型推論法の間の等価性を明らかにした.また,単一入力型推論法であるSIRMs推論法とSIC推論法の間の等価性とその十分条件についても明らかにした.3.昨年行った単調性に関する研究を1編の論文にまとめた.さらに,その結果とファジィ推論の等価性の性質から,代数積-加算-重心法などの推論法にも,規則が単調性を持ったとしても,必ずしもその推論値が単調性を持たない可能性があることを述べた.4.ファジィ推論法による医療診断システムの構築を行った.NN-SIRMs推論法の一般化を提案し,鼻咽腔癌予測モデルの構築,糖尿病と肝臓病の診断システムの構築を行い,良好な結果を得ることができた.また,SIRMs推論法の拡張法の一つにモジュラーファジィモデルが存在するが,この推論法を非線形関数のモデリングと医療診断システムの構築の2つを行った.その結果,非線形関数の同定に関しては良好な結果を得たものの,医療診断ではすべての規則を用いた場合は必ずしも良好な結果をえられなかった.このことから,不必要な規則を削減することにより,良好な結果が得られる適用可能性を示した.ファジィ推論は様々な分野で用いられているが,更なる応用や適切なファジィ推論の使い分けのためにはその性質を知ることが重要となる.このことから本研究ではファジィ推論の性質の解明の一環として,ファジィ推論の等価性と単調性に関する研究を行った.まず等価性に関して,従来のファジィ推論と単一入力型ファジィ推論が等価となる条件を示した.また,単一入力型ファジィ推論による従来のファジィ推論の下限と上限が存在することを明らかにし,それらが存在するための条件を示した.次に,単調性に関して,単一入力型ファジィ推論の規則が単調性を持ったとしても,必ずしもその推論値が単調性を持つとは限らないことを指摘し,単調性を持つための十分条件をも示した.SIRMs推論法は排他的論理和を実現できないという欠点を抱えていることから,本研究ではSIRMs推論法とニューラルネットワークを融合した,ニューラルネットワーク型SIRMs推論法(NN-SIRMs推論法)を提案した.さらに,SIRMs推論法にカーネルトリックを適用した,カーネルトリック型SIRMs推論法(K-SIRMs推論法)を提案した.両推論法とも,排他的論理和を実現でき,良好な結果が得られた.また,NN-SIRMs推論法を医療診断システムへ応用した結果,精度の良い結果が得られた.同様に,K-SIRMs推論法も医療診断システムへ応用したが,従来のファジィ推論と比べると良い結果が得られなかった.これは,K-SIRMs推論法の学習能力が高く,用いた医療診断データが多くの矛盾を含んでいたことから,矛盾をも大きく学習しためであると考えられる.このことから,ラフ集合を用いてデータが含む矛盾を取り除くことにより,医療データにも精度良く対応する適応可能性を示した.従来のファジィ推論よりも大幅に規則数を削減可能にした単一入力ルール群結合型ファジィ推論法(SIRMs推論法)は様々な制御へ応用され良好な結果を得ているものの,規則数の少なさから,一般的には得られる推論値は単調なものとなってしまう.また,従来のファジィ推論法と単一入力型推論法との関係や基礎的性質の解明は行われていない.そこで本年度は以下の研究を行った.1.SIRMs推論法の拡張法として昨年提案したニューラルネットワーク型SIRMs推論法(NN-SIRMs推論法)とカーネル型推論法を1編の学術論文と1編の著書にまとめた.また2つの推論法の性能比較とラフ集合の適用可能性についてを述べた.2.従来のファジィ推論法と単一入力型推論法の間の等価性を明らかにした.また,単一入力型推論法であるSIRMs推論法とSIC推論法の間の等価性とその十分条件についても明らかにした.3.昨年行った単調性に関する研究を1編の論文にまとめた.さらに,その結果とファジィ推論の等価性の性質から,代数積-加算-重心法などの推論法にも,規則が単調性を持ったとしても,必ずしもその推論値が単調性を持たない可能性があることを述べた.4.ファジィ推論法による医療診断システムの構築を行った.NN-SIRMs推論法の一般化を提案し,鼻咽腔癌予測モデルの構築,糖尿病と肝臓病の診断システムの構築を行い,良好な結果を得ることができた.また,SIRMs推論法の拡張法の一つにモジュラーファジィモデルが存在するが,この推論法を非線形関数のモデリングと医療診断システムの構築の2つを行った.

その結果,非線形関数の同定に関しては良好な結果を得たものの,医療診断ではすべての規則を用いた場合は必ずしも良好な結果をえられなかった.このことから,不必要な規則を削減することにより,良好な結果が得られる適用可能性を示した.