hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高軸力を受ける異種鋼材を用いたH形鋼柱部材の塑性変形能力評価

本研究は,フランジには軟鋼を使用したまま,ウエブに高張力鋼を使用したハイブリッド柱部材を提案し,その塑性変形性能について検討したものである。柱部材としてH形断面を用いた場合,断面中心に位置するウエブが軸力負担能力を十分に有しているならば,高軸力下においてもフランジのみならず,ウエブも曲げ応力を負担することができ,柱部材の有する曲げ耐力と塑性変形能力は耐震設計上十分な数値を確保する事が可能となる。本研究では,高張力鋼が高い降伏点を有するという特長を利用し,ウエブのみに高張力鋼を使用することで高軸力を保持し,十分な塑性変形能力を有し得る柱部材を提案した。ウエブに80キロ級の高張力鋼を使用したハイブリッド柱部材の載荷実験を通して,特に高軸力Fにおける力学性状について検討を加えた。試験体は,比較のために行った軟鋼柱部材も含めて9体であり,軸力比,ウエブ板厚をパラメータとした。その結果,ハイブリッド柱部材では高軸力下においても塑性中立軸がウエブ断面内に存在していることで,ウエブ断面内の圧縮応力分担領域が減少し,その結果として部材の最大耐力,塑性変形能力が向上することを明らかにした。さらにウエブの板厚をフランジ板厚よりも厚くした場合には,同時に連成局部座屈を抑えることができ,さらに部材の塑性変形能力が向上することを示した。また柱部材の最大耐力,塑性変形能力についての実験式を示した。この実験式は軸力と幅厚比の二乗の積(γ)で整理され,最大耐力は指数曲線的,塑性変形能力は直線的に表される。γの増加にともないハイブリッド柱部材と軟鋼柱部材との開きが大きくなり,ハイブリッド柱部材の有効性が顕著になることを明らかにした。さらに,このハイブリッド柱部材の塑性変形能力を,短柱圧縮試験より得られる構成板要素の局部座屈耐力を用いた塑性変形能力評価法を使用して,軸力比及び幅厚比の関係で整理した。
パノスコピック形態制御された希土類系物質の強磁場誘起電磁物性

本研究プロジェクトでは、1高温超伝導体の実用化に向けた研究、2希土類材料における新規磁場配向法の確立、3磁気材料機能をもつMn酸化物の結晶化学と機能性について焦点を当てた。1では、高温超伝導体のバルク磁石応用に向けて、機械的強度向上効果のあるAg添加が臨界電流特性に与える影響を定量的に明らかにした。2では、希土類イオンの種類によって三軸結晶配向方向を制御できることを示した。3ではペロブスカイトMn酸化物の磁気抵抗および抵抗率は希土類の種類に大きく依存し定量的な局所構造の制御が磁気材料の機能性に直結することを見出した。酸化物材料物性
イントロンの起源と進化:ゲノム進化における新たな機能の解明

真核生物の核ゲノムの遺伝子には、多数のイントロンが存在する。これらイントロンの起源と進化、そしてゲノム進化における新たな機能を明らかにするために、バイオインフォマティクスおよび実験による解析を行い、以下の成果を得た。1.新規に獲得されたイントロンの同定:菌類の近縁種に着目したイントロンの獲得と消失のパターンを、最尤法を用いて推定し、フザリウムのゲノム中に新規に獲得された可能性のあるイントロン14個を発見した。これらのイントロンが内在する遺伝子とイントロンの存在を確認するために、フザリウムからゲノムDNAとトータルRNAを回収しPCR法で解析した。その結果、14カ所のうち10カ所については、タンパク質遺伝子が発現していること、および、イントロンが成熟mRNAから除去されていることを明らかにした。2.非翻訳型RNA遺伝子のイントロンにコードされたsnoRNAクラスター:インフォマティクスで同定した非翻訳型RNA遺伝子(ホスト遺伝子)内にあるsnoRNA遺伝子の発現を、イネいもち病菌のゲノムDNAとトータルRNAを用いたPCR法により確認した。また、snoRNA遺伝子クラスターの進化の過程を推定するために、菌類21種、後生動物5種、植物2種およびマラリア原虫のゲノム配列を用いて、インフォマティクスによりオーソログのsnoRNA遺伝子の構成を予測した。その結果、菌類にはsnoRNA遺伝子クラスターが存在し、そのうち、イネいもち病菌を含む9種ではイントロン内在型、出芽酵母を含む10種ではポリシストロニック型であることが明らかになった。菌類以外の生物7種では、オーソログのsnoRNA遺伝子はゲノム上にクラスターを形成していないことから、snoRNA遺伝子クラスターは10億年前の菌類の祖先生物で出現したと推測した。これらイントロンの起源と進化、そしてゲノム進化における新たな機能を明らかにするために、情報系と実験系からの解析を行い、以下の成果を得た。1. RPG(リボソームタンパク質遺伝子)データベースを拡充し、7, 000カ所のイントロンの獲得と消失のパターンを推測した。その結果、原生生物、植物、後生動物に共通の祖先生物には、すでに多数のイントロンが存在していたこと、また、共通祖先から現存する生物にいたる進化の過程で、イントロンの獲得と消失は活発に起きており、生物種によりその頻度・パターンは異なることが明らかになった。2.イントロンの出現時期を推定するために、ミトコンドリアRP遺伝子を用いてその獲得と消失のパターンを解析した。その結果、ミトコンドリアRP遺伝子においても、後生動物の祖先生物には多数のイントロンが存在していたこと、最近分岐した生物においてはイントロンの獲得と消失はあまり活発ではないことが示された。この結果は、イントロンの後生説を支持していた。3.イネいもち病菌で、非翻訳型RNA遺伝子のイントロンにコードされている6種のsnoRNAを発見した。そこで、これらのRNAが実際に発現していることを、イネいもち病菌のトータルRNAを用いて確認した。これらのsnoRNAは、各イントロンに1個ずつコードされており、クラスターを形成していた。このクラスターは、イントロンの獲得・消失の機構を解析するための良いモデルになると考えられる。4.snoRNAのオーソログの情報を整備するために、多種生物のsnoRNAの情報を網羅したデータベースsnOPYを構築した(http://snoopy.med.miyazaki-u.ac.jp/)。これにより、イントロンの獲得・消失とsnoRNA出現のパターンを比較解析することが可能になった。
オービフォールド符号数の特異点並びに特異ファイバーへの応用

第一に、高次元デデキンド和のザギエ相互律を、与えられた整数の組に関するより広い条件のもとに拡張した。我々の方法は幾何学的なもので、巡回商特異点どおしの不変量の比較公式がその相互律を与える。その際、非孤立固定点跡を持つ場合のオービフォルド符号数定理が本質的に用いられる。第二に、古典デデキンド和を連分数を用いて表すマイヤーソンらの公式を以下の形に拡張した。まず巡回商特異点の藤木解消を岡のトーリック双有理写像の合成により解釈し、その中から高次元連分数の概念を抽出した。それを用い、重みのない3次元フーリエデデキンド和を、この連分数を用いて表した。この研究により,解消過程の各段階での有理Chow環の動きを, Pommersheimの方法のある部分を拡張して考察することが可能になった。特に3次元の場合には,この解消の例外集合の交点形式の情報全体を我々の連分数を用いて明示的に書き下せる。またこの解消に伴うオービフォールドTodd類の足し上げにより,次数0の3次元Fourier-Dedekind和の連分数による明示公式を与えることができる。これは古典Dedekind和に対するMyerson-Holzapfel公式の拡張版と見ることができる。特異点論と数論の境界領域における方法論の一端が,切り開かれたものと自負している。すなわちOka-Fujiki modificationによって孤立巡回商特異点は複数の(一般には非孤立な)より構造の簡単な巡回商特異点達に分解するが、それらはお互いに次の関係にあることが示せた。通常の余接関数をAtiyah-Singer余接関数に置き換えることにより「重み付きDedekind和」の概念が定義できるが、これに関して上記特異点達の符号数、オービフォールド符号数、符号不足数の3つの不変量を比較することにより、Zagier相互律を含む新しい相互律が証明できた。Dedekind和の相互律の拡張については色々なタイプのものが知られているが、上記の成果は特異点の双有理対応から生じる明確な幾何的状況の中での不変量の比較公式から得られた点に意義があると考えられる。また証明の途中で非孤立な特異点跡を持つオービフォールドL類や符号不足数の具体的計算を行ったが、これらの量は従来具体的計算が容易ではないと考えられていたように思う。またこの研究により、さらに一般の特異点の数論的不変量を考察する上での方法論的基礎の一部分が確立されたかもしれないと自負している。本年度の成果は以下の二つに大別できる。もう一つは,非超楕円的種数3の曲線族に対するHorikawa指数及び局所符号数の明示的決定問題に関する前進があげられる。この場合に限らずこの種の問題全般に対する我々のアプローチは,吉川謙一氏と共に[Adv. St. Pure Math.,2009]で示したDeligne-Mumfordコンパクト化上の符号数因子の方法と, [Comment. Math. Helv.,2010]で示した符号不足数の方法を組み合わせるものである。このうち前者の方法が,リーマン面の自己同型に関するEichler跡公式のvariationを取り入れることにより格段にシャープなものになった。その一つの応用として周期的モノドロミーを持つ種数3の族に対する上記不変量を決定することができたのである。さらに進んで安定曲線の自己同型に関するEichler型の議論をケースバイケースで行えるようになってきたので,種数3については一般の擬周期的な場合も含めて解決が近いと感じており,鋭意研究中である。まず代数曲線の退化ファイバー芽の不変量の研究については、主として種数3の非超楕円的ファイバー芽のHorikawa指数の決定問題に取り組み次の進展を得た。我々の基本方針は、2009年に吉川謙一氏と共に提示した安定曲線のモジュライ空間上の符号数因子を用いる方法と,筆者が[Comment. Math. Helv.,2010]で示した符号不足数の方法を組み合わせるものであるが、このうち前者の方法の具現化が懸案であった。これに対し前年度得たアイデアをさらに拡張し、Lefschetzファイバー芽の自己同形群のケーラー微分と双対化層のテンソル積の大域切断への表現を詳しく見ることによって、この場合の符号数因子の引き戻しの寄与が明示化できるようになった。この量と符号不足数からの寄与を合わせて計算すると不思議なcancellationが起こり簡明な答となる。これによりモジュライ空間の高々余次元1特異跡をモジュライ点に持つ場合については問題は解決し、それを目的とする論文の執筆を開始した。もう一つのテーマである高次元連分数の数論的応用については、本年度はFujiki-Oka特異点解消から自然に生じる2次元連分数を用いて3次代数体の基本単数の明示公式を得ようとすることに取り組んだものの途中段階のままである。すなわち与えられた3次体の整環の生成元の組を射影平面の点として固定するSL(3,Z)の中の固定化部分群と、対応する3次整形式はうまく描写できるが、その不定方程式をFujiki-Oka型アルゴリズムに対応する連分数行列を用いて解くには至っていない。Fujiki-Okaトーリック写像自体は、4年間全体の成果として高次Dedekind和のZagier相互律の拡張や巡回商特異点解消の例外集合の幾何などへの有用性が明らかになったので、今後もこれらを含む様々な応用を探ってゆく予定である。

第一に、高次元デデキンド和のザギエ相互律を、与えられた整数の組に関するより広い条件のもとに拡張した。我々の方法は幾何学的なもので、巡回商特異点どおしの不変量の比較公式がその相互律を与える。その際、非孤立固定点跡を持つ場合のオービフォルド符号数定理が本質的に用いられる。第二に、古典デデキンド和を連分数を用いて表すマイヤーソンらの公式を以下の形に拡張した。まず巡回商特異点の藤木解消を岡のトーリック双有理写像の合成により解釈し、その中から高次元連分数の概念を抽出した。それを用い、重みのない3次元フーリエデデキンド和を、この連分数を用いて表した。昨年度掲げた目標のうち,第一点は論文完成により達成できた。に関する情報を完全に得られるような形での, Eichler型議論の一般化は現在も不明のままである。しかしながら種数3に限っては個々にそれができるようになってきた。すべてがわかってから論文を書くことにこだわらず,わかったところから書き始めるべきと感じている。第三点については,我々の連分数を3次体の単数群に応用すべく考察を進めているが,残念ながら現在はまだ公表すべき段階にはないと感じている。代数幾何以下の二点を中心に今後の研究を推進したいと考えている。第一点は,安定曲線のケーラー微分と双対化層のテンソル積層への群作用に関する固有値及び固有空間の次元等について,作用に関する固定点での局所情報から明示的に知り,かつそれをファイバー芽の局所不変量に応用する方法を探るということである。このテーマの周辺は過去にも何度か目標に掲げ,そのつどそれなりの進展を見ているが,なかなか満足の行く形には到達しない。とはいえ得た成果の部分だけでも論文としてまとめなければいけないと思っている。第二点は,古典連分数の2次体の整数論へのよく知られた応用を,我々の高次元連分数の応用として3次以上の代数体に拡張することである。このテーマ自体の歴史は非常に古くJacobi-Perronの方法及びそれの色々なvariationによるアプローチ等が様々な人々によって試みられている。我々の方法は,特異点のトーリック解消を通じて代数幾何と密接に関係しており,この点があるからこそ試みる価値があると信じている。ただ現在は必要なLemmataを積み重ねてはいるが,まだ具体的にその歴史に付け加える成果とは言えない。そのようになることを目指すことがここでの目標である。なお今まで同様,この科研費は国内外の研究者を集めて研究集会を開くための資金や,多くの研究者の旅費補助等に利用したいと考えている。上記連分数の役割を担う剰余多項式並びに切り下げ多項式と命名した非可換多項式の幾何的意味付けが明確な形で得られた点、並びに3次元に限定した形ではあるがFourier-Dedekind和に対する応用が開かれた点において,昨年度目標として掲げた第一点目は前進を見たと言える。昨年第二点目の目標として掲げた曲線族のファイバー芽の持つ不変量への,オービフォールド特性類の応用についても,まだ論文の執筆は開始していないが,発展性があると自負している有力なアイデアを持っておりその計算を遂行しつつある点も含め,達成度に対する評価を判断した。
データマイニングを加速する次世代リコンフィギュラブルアーキテクチャの創出

IoT社会の到来により、データマイニングに代表されるビッグデータ処理が計算処理の中心的課題となりつつある。本研究は、(1)データマイニング処理に適したリコンフィギュラブルアーキテクチャと、(2)HWアーキテクチャを考慮したデータマイニングアルゴリズムの二つの課題に統括的に取り組むことで、超高速・低電力なデータマイニング処理基盤の確立を目指すものである。H30年度はH29年度に続き、組合せ最適化問題の最適解を導き出すことを狙ったアーキテクチャ研究に注力した。イジングモデルのスピン状態や相互作用係数を適切に設定し問題を再現することで、モデルの「自動的に基底状態(最適解)にたどり着く」という性質を用いて、最適解を得ることができる。特に、組合せ最適化問題から生じる任意なグラフを、時間的な接続を持つスパースなハードウェアグラフ群を用いて効率的な処理を行う方式に関して、研究を進めた。従来の単一スパースハードウェアグラフでは、ハードウェアグラフより密なグラフを再現する際、スピンを複製し、擬似的に密なグラフを再現するという方法がとられる。しかし、そのような方法をとる場合、複製スピン間に新たな強い相互作用を加える必要があるが、この相互作用が、本来のグラフが持つフラストレーションを変えてしまうため、得られる解の精度が低下してしまうという問題がある。今年度は、スピンの状態の更新が、隣接スピンの状態とスピン間相互作用の積和演算によって再現されること利用して、スパースなハードウェアグラフ群それぞれに対して、時間方向の接続(積和演算を継続)を可能にすることで、複製スピンによる強い相互作用を加えることなく、処理を行うことを実現し、大規模な問題から高い精度の解を得ることを可能にした。アニーリング計算機に関して、ハードウェアを意識して、時間方向にグラフを展開する新たな提案を導き出すことができた。また、今や、知識情報処理分野のリコンフィギュラブルHWアーキテクチャの研究という観点では、DNNを中心として、アニーリング計算機やニューロモルフィックの知見を統合してより広義の知能コンピューティングを目指す方向が重要であるとの発想に立ち、具体的な研究展開を始めることができた。今後は、さらなるハードウェア側の最適化と、埋め込みやアニーリングアルゴリズムの検討を行う。ハードウェア側では、スピン間の接続や相互作用係数幅、ハードウェアグラフ群の数を任意に変更可能なイジング計算機コンパイラを用いて、組合せ最適化問題をイジングモデルに変換した際のスピン数や問題の複雑度(スピン間接続数や係数幅)によって、転写に適したハードウェア側のトポロジを探索していく。特に、完全二部グラフ等の、高次元グラフの埋め込みに適すると考えられるトポロジに関しても調査を行い、その収束速度や埋め込み速度を評価していく。また、ギブスサンプリングでは、大規模高次元グラフでは、一度に更新可能なスピン数に制約がかかるため、定常状態にたどり着くのが遅いという問題がある。そのような問題に対して、スピン状態の更新に用いた積和演算の結果を元に次のスピン状態を予測する投機処理を用いて、複数のスピン状態を高速に更新していくようなハードウェアアーキテクチャとアルゴリズムの創出を検討している。また、大規模な問題では、スピン状態の更新には、隣接スピンの情報のみが使用されるため、更新の情報が全体のグラフに拡散するのに時間がかかる。そこで、問題のイジングモデルをより、更新情報の伝達がより素早くなるように、問題からハードウェアへの埋め込みを単なる転写ではなく、問題のイジングモデルを変更したり、クラスター分割し、クラスター内と外で更新を分けることで、さらなる収束速度の向上に挑戦する。ストリームデータ処理(CEP、ストリームマイニング等)はデータセンターにおける最先端情報処理の根幹技術として既に注目されているが、今後小型端末が爆発的に増殖するに従い、ネットワークに送出する手前でストリームデータトラフィックを減らす処理(=小型端末のスマート化)としても更に重要性を増すと予想される。すなわち、ネットワークの向こう側(データセンター)でも手前側(小型端末)でも、ストリームデータ処理はますますその重要性を高めていくと予想される。データセンターの高性能化・低電力化、および小型端末の低エネルギー化・環境負荷低減が社会的に大きな課題であることを考え合わせるならば、超高速・低電力なストリームデータ処理の実現を目指す研究の産業的な価値は極めて高いと言える。このような問題意識のもと、今年度は、典型的かつ重要なストリームマイニング処理である頻出アイテムセットマイニング(Frequent ItemSet Mining: FISM)問題を題材に、FPGA実装を前提として、その最先端アルゴリズムのHWアーキテクチャの研究に注力した。特に、データベース関係の基幹学会であるSIGMOD2014で発表されたばかりで、特にストリーム向き高速・省メモリ指向の近似FISMアルゴリズムとして注目を集めているSkip LC-SSを研究対象として選び、このSkip LC-SSアルゴリズムを効率よくハードウェア化するための3つのハードウェア化要素技法について研究を進めた。また、データマイニングの一種である類似検索の比較的新しいアプローチとして注目されているLocality Sensitive Hashing (LSH)についてもそのHWアーキテクチャの研究を進めた。まず、ハッシュテーブルをベースによりコンパクトかつ、探索が容易なアイテムセットの表現を考案した。長さ1のアイテムセットに関しては従来の処理と変わらないが、長さ2のアイテムセット(a, b)に関しては、そのままハッシュするのではなく、aをハッシュして得られたアドレス(固有の値)とb(新たなアイテム)をハッシュすることで、アイテムセットa, bがテーブル内に存在するかどうかを確認する。これにより、アドレスとアイテムが固定長であるため、いかなる大きさのトランザクションに対しても、ハッシュテーブルに保存されるデータは固定長となる。

次に、HWによるソートの実行は並列性が確保できないため性能上のボトルネックになりがちだという問題に関しては、ヒットしたアイテムに対してのみソートを行うことでその処理を簡略化し、パイプライン化することでソートを効率化した。この場合のソートは、ヒットしたアイテムセットのカウントを1インクリメントし、元のカウントを持つアイテムセット群の一番上のアイテムセットとスワップを行うことになる。2つの情報を保持するメモリを分散させて書き込み優先で処理を行うことで、同一のメモリにアクセスが起きない場合はパイプライン処理が保たれるようにした。これによりマクロパイプラインにして、前段のハッシュテーブルでトランザクション内のアイテムセットがすべてヒットした場合にソート部がボトルネックになるという問題を解決した。最後に、1トランザクションの処理毎にテーブルのアップデートが必要だというアルゴリズムの特性上並列性の確保が難しいという問題に対して、置換処理をトランザクション毎に行うのではなく、複数のトランザクションをバッチとして処理し、そこから生成される置換候補の中から頻出のものを探索し、バッチ終了時に現在のエントリテーブルと結合(置換)するというアプローチを考案した。IoT社会の到来により、データマイニングに代表されるビッグデータ処理が計算処理の中心的課題となりつつある。本研究は、(1)データマイニング処理に適したリコンフィギュラブルアーキテクチャと、(2)HWアーキテクチャを考慮したデータマイニングアルゴリズムの二つの課題に統括的に取り組むことで、超高速・低電力なデータマイニング処理基盤の確立を目指すものである。28年度は、多数のデータ変数が絡んで組合せ爆発を起こすなかから最適解を取り出す組合せ最適問題に着目し、そのハードウェアアーキテクチャの研究を進めた。特に、イジングモデルの基底状態を探索するアニーリング計算機にアーキテクチャとアルゴリズムの協創の可能性を見出し、中心テーマとして研究を進めた。イジングモデルの基底状態探索問題は、組合せ最適化問題の最小エネルギーの探索問題に置き換えることで、組合せ最適化問題を解くことが可能となる。しかし、現状のFPGAベースのアニーリング計算機では、搭載可能なスピン数が少ないため、実用的な組合せ最適化問題に適用することは難しい。今年度は、大規模な組み合わせ最適化問題を解くために、対象の問題を時間方向に分割しFPGAのオンチップメモリを活用する離婚ふぃぎぃらブル型のイジング計算機を提案した。また、FPGA内部メモリであるBRAMの活用法や時分割処理に関する議論を行った。結果として、物理的なイジングモデルをそのままハードウェアにマッピングする従来アニーリング計算機と比較して、約64倍のスピンが搭載可能であるということがわかった。前年度のデータマイニング
学校数学における数学的推論の理解を促進する課題構成法に関する研究-認知学習理論の科学教育実践への適用方法論の検討-

本研究の当初目的に沿って、成果を述べる。1.問題解決過程の認知的分析に基づく「数学的推論の抽出法」学校教育で学ぶ教科内容の分析のためには、「数学的概念のよさ」や「効果的な判断」など多様な価値を含む推論を抽出する必要がある。本研究では、グラウンデッドセオリーに基づく質的分析法を課題分析に適用することを試みた。初等代数の文字式の論証(中学校2年次)を対象として、全271問からなる課題データベースを作成し、課題に含まれる数学的推論を質的に分析し、認知的な教育目標の抽出を行った。さらに、臨床心理学の「とらえ直し(retrospection)」の概念で方法論としての定式化を図った。抽出された文字式の「意義」(対象に含まれる要因を整理することができる、等)は、単純な文字の意味ではなく、文字の語用論的意味(プラグマティックな意味)に相当するものである。学習者の理解に関する調査を行った結果、語用論的意味の提示は、特に成績中位の学習者に対して有効であることが実証された。また、同一の手法を、コンピュータ操作技能の学習にも適用し、一定の成果を収めた。2.数学的推論をうまく適用できる「場面の設定法」抽出された認知的教育目標に対し、特に立式過程における数学的推論の理解を促進する条件を明確にするため、「カレンダー課題」に操作を加え、実験を行った。その結果、部分的に有効であると思われる条件が見いだされたが、全般的に有効であるという結果は得られなかった。教材開発は、教育目標の構造を明らかにするための「目標分析」と、目標達成のために学習者に取り組ませる対象、使用する手段、および学習者のための具体化されたプロセスの作成や選択のために行われる「教材分析」との2つの分析に基づいて行われる。目標分析については一定の成果が得られたが、教材分析については今後さらに検討を加て行く。研究初年度である平成11年度には,数学的推論の理解を促進するための課題構成法(目標分析,教材構成法)と,方法論・技術の他領域への適用による適用可能性判断,という2つの方向で研究を遂行した。1.数学的推論の理解を促進する課題構成法初等代数(中学校12年次)を対象として,課題の収集・分析を行った。研究は,データベース作成からボトムアップに作業を進める目標分析法と,数学的推論を促進するための教材構成法との2つを平行して進めた。(1)目標分析法:全271問からなる問題をデータベース化し,その問題解決過程の分析を進めた。分析は,質的研究法で用いられている技術を,数学の問題解決に適用するという方法によった。その結果,8タイプの問題に分類され,それらから文字式の論証において必要な推論(同類項関係の推論)を抽出することができた。(2)教材構成法:生徒の実態調査に基づき,特に立式過程での数学的推論を促進するための条件を大学生を対象として調査を行った。その結果,部分的に有効であると思われる条件が見出されたが,全般的に有効であるという結果は得られなかった。今後,目標分析の結果と統合してさらに検討を進める。2.方法論の教育実践への適用可能性学校数学を題材とすると同時に,質的研究法で用いられている技術を,学校数学以外の分野に適用する試みとして,児童のコンピュータ操作のための指導技能を明らかにする試みを行った。適用した結果,見出された結論(指導方略や,その概念化)は,他の現職教員と共有できるレベルのものであり,数学教育や科学教育への適用可能性が高いことが確認された。
異種移植におけるCD27-CD70細胞間シグナル伝達抑制による免疫寛容の導入

ラット-マウス間の異種移植での免疫寛容導入にCD27-CD70間の細胞間シグナル伝達抑制により免疫寛容が可能であるか否かを検討した。(方法)マウス異所性心移植の手技を用いて、ラットからマウスヘの心臓移植の手技を確立した。Mixed chimerismの作成は、ラットの骨髄細胞60x10^6個を3Gy全身放射線照射されたマウスヘ静脈内投与する事で行われた。抗CD40Lモノクローナル抗体(MR1)、抗CD8モノクローナル抗体(2.43)、抗ナチュラルキラー細胞抗体(NK1.1)、抗Thy1.2抗体(Ty1.2)、抗CD27抗体(CD70)を投与した群に対しての実験を行った。(結果)ラットからマウスヘの異種移植では、無処置群で37日目に移植心が拒絶された。抗体投与のみで骨髄移植を行わなかった群では、移植されたラットの心臓は移植後130日前後で全例拒絶された。抗体投与と骨髄移植を併用した群では、移植されたラットの心臓は移植後300目を超えて生着した。これらのマウスではmixed chimerismが認められた。免疫寛容が得られたか否かを2回目のラットの心臓を移植することで検討した。その結果、最初の移植心が生着したマウスでは、2回目の移植心も生着し、組織学検査では拒絶反応は認められなかった。以上の結果より、ラットの移植心に対して免疫寛容が得られた。一方で、抗CD8抗体の代わりに抗CD27抗体を用いてmixed chimerismが導入されるか否かを検討した。しかしながら、抗CD27抗体、抗CD40L抗体、抗Thy1.2抗体、抗NK1.1抗体を用いた場合mixed chimerismは導入されなかった。抗CD27抗体の効果をみるためにマウスを用いた同種モデルでmixed chimerismが導入されるかを検討したが、抗CD8抗体、抗CD40L抗体を用いた場合はmixed chimerismが導入されたが、抗CD27抗体、抗CD40L抗体を用いた場合にはmixed chimerismは導入されなかった。(結論)抗CD27抗体はCD8細胞を介した拒絶反応を抑制することができなかった。ラットからマウスへの異種移植の免疫寛容導入の有無をmixed chimerismを用いて検討した。1)実験モデルマウス異所性心移植の手技を用いて、ラットからマウスへの心臓移植の手技を確立した。2)現在までの結果ラットからマウスへの異種移植では、無処置群で37日目に移植心が拒絶された。MR1、2.43、NK1.1、Thy1.2抗体投与のみで骨髄移植を行わなかった群では、移植されたラットの心臓は移植後130日前後で全例拒絶された。MR1、2.43、NK1.1、Thy1.2抗体投与と骨髄移植を併用した群では、mixed chimerismが移植後6週頃まで続いたがその後10週目頃までには消失した。

現在までに分かったことは、MR1、2.43、NK1.1、Thy1.2抗体投与のみでは免疫寛容が得られないこと、これらの抗体投与のみではmixed chimerismは10週前後で消滅してしまうことが確認された。これらの拒絶反応には新たなcostimulatory moleculeを介した拒絶反応が存在することが確認された。4)今後の展開新たなcostimulatory moleculeを介した拒絶反応がCD27-70シグナル伝達である可能性は高いと考えている。今後は、CD70抗体を投与することでこの仮説を確かめたいと考えている。また、免疫寛容はMLR,CMLを用いて評価する予定である。また、そのメカニズムについてフローサイトメトリーを用いて検証していく予定である。ラットからマウスへの異種移植の免疫寛容導入の有無をmixed chimerismを用いて検討した。1)実験モデルマウス異所性心移植の手技を用いて、ラットからマウスへの心臓移植の手技を確立した。Mixed chimerismの作成は、ラットの骨髄細胞60x10^6個を3Gy全身放射線照射されたマウスへ静脈内投与する事で行われた。抗CD40Lモノクローナル抗体(MR1)、抗CD8モノクローナル抗体(2.43)、抗ナチュラルキラー細胞抗体(NK1.1)、抗Thy1.2抗体(Ty1.2)、抗CD27抗体(CD70)を投与した群に対しての実験を行った。2)現在までの結果ラットからマウスへの異種移植では、無処置群で37日日に移植心が拒絶された。MR1、2.43、NK1.1、Thy1.2抗体投与のみで骨髄移植を行わなかった群では、移植されたラットの心臓は移植後130日前後で全例拒絶された。MR1、2.43、NK1.1、Thy1.2抗体投与と骨髄移植を併用した群では、mixed chimerismが移植後6週頃まで続いたがその後10週目頃までには消失した。これらの抗体投与のみではmixed chimerismは10週前後で消滅したが、免疫寛容が得られたか否かを2回目の心臓移植で検討した。その結果、最初の移植心が生着したマウスでは、2回目の移植心も生着した。組織学検査では拒絶反応は認められなかった。一方で、最初の移植心が拒絶されたマウスは2回めの移植心も拒絶した。このため、mixed chimerismが消失しても免疫寛容は維持されていたと考えられた。4)今後の展開mixed chimerisを持続させるためには新たなcostimulatory blockadeが必要であると考える。CD27-70シグナル伝達間をブロックすることが有効か否かを今後検討したい。2)現在までの結果ラットからマウスへの異種移植では、無処置群で37日目に移植心が拒絶された。抗体投与のみで骨髄移植を行わなかった群では、移植されたラットの心臓は移植後130日前後で全例拒絶された。抗体投与と骨髄移植を併用した群では、mixed chimerismが移植後6週頃まで続いたがその後10週目頃までには消失した。ドナー反応性T細胞も消滅していなかったが、移植されたラットの心臓は移植後300日を超えて生着した。免疫寛容が得られたか否かを2回目のラットの心臓を移植することで検討した。その結果、最初の移植心が生着したマウスでは、2回目の移植心も生着し、組織学検査では拒絶反応は認められなかった。
量子フェージング通信路モデルを基礎とした無線量子通信に関する研究

本年度に行った研究を要約すると次のようになる.1.複数の雑音要因が複合的に重畳した状況の取り扱い:雑音の種類はガウス雑音がもっとも基本的であるため,複数の雑音としてガウス雑音と非ガウス雑音が混在する場合を考察した.具体的には,熱雑音などのガウス雑音と代表的な非ガウス雑音である位相雑音が混在するときの誤り率等の特性を明らかにするとともに,両雑音がそれぞれ単独で存在するときの数式を用いた誤り率近似式を提案し,その近似精度を定量的に示した.2.符号化による非対称信号の対称化手法の一般化:昨年度確立した純粋状態信号に適用可能な手法を一般化し,混合状態信号に適用可能とした.本研究は,雑音のある量子通信路がメインテーマであり,混合状態を取り扱うことが本質的であるため,これにより昨年度までの取り組みが本研究の中心へとつながったものといえる.さらに,確率的減衰で表されるフェージングや熱雑音を受けたコヒーレント信号に対し,本手法が適用可能であることを示した.3.トレース距離を用いた誤り率近似式と量子性との関連の考察:以前提案した誤り率近似式について,物理分野で研究されていた量子性の定量評価指標との関連を考察した.その結果,両者の変化の様子が極めて類似していることが明らかとなった.これは,物理分野の知見が量子通信の評価のためのツールに利用可能となりうることを示すものといえる.4.α次の相互レニー情報量の最大化:昨年度,情報伝送限界を測る指標として2次の相互レニー情報量について考察を開始したが,今年度はこれを一般化したα次の場合について研究を進めた.その結果,2次の場合と同様に,ある種の群共変的情報源に対しては群共変的な測定によりα次の相互レニー情報量が最大化されることを証明した.2次の場合については,さらにvon Neumann測定によっても相互レニー情報量が最大化されることを明らかにした.本年度は,昨年度純粋状態信号に対して確立した非対称信号の対称化手法を混合状態に一般化し,昨年度の成果を本研究の中心へとつなげることに成功した.さらに,α次の相互レニー情報量の考察,誤り率近似式と量子性との関連の考察など,基礎科学にも関連する研究を進めた.これは,本研究の枠を広げるもので,新プロジェクトにもつながる計画以上の成果と考えられる.一方で,通信路容量や誤り率等の数値特性の詳細を明らかにする成果はもう少し充実すべきであり,総合すると,おおむね順調に進展していると評価できる.これまでに計画以上に進めた研究として,符号化による非対称信号の対称化手法の確立,α次の相互レニー情報量の考察があるが,前者について,もし非対称信号を対称化すること無く取り扱うことも可能であれば,設計のバリエーションが格段に広がる.非常に難問であるとは言えるが,小規模でも公式を明確にするなど,本研究課題を推進する中で目に見えた成果を得ることを目指す.後者についても,基礎科学に関連することは明らかだが,年度内に論文誌にまとめて早期に公表し,広い分野の研究者に見える形とすることで,境界領域の研究の活性化にもつなげたい.その他は当初の計画を基本とし,研究を推進する本年度に行った研究を要約すると次のようになる.1.ビームワンダリングがある場合の量子信号伝送限界:量子暗号の実用化研究等において,通信路の不完全要因として最近注目されているビームワンダリングについて考察した.ビームワンダリングは,本来のフェージング現象とは少し異なるが,我々がこれまでに取り扱ってきた振幅の確率的減衰モデルにおいて,確率分布を変えることで記述可能である.この通信路の伝送限界として,2元及び多元の量子信号に対し誤り率を最小とする量子最適検出を導出した.また,離散化通信路容量の特性も調べた.両者とも,古典最適検出との明確なギャップがあることを確認した.後者においては,信号の最適先験確率分布の特性が,定量的には古典と量子で異なるものの,予想と反し,定性的には同様の結果となった.2.符号化による非対称信号の対称化:これまでの我々の主要な成果として,通信路行列公式の導出がある.これは,量子信号の対称性を利用し,通信路行列の解析解を与えるものだが,非対称信号を取り扱うことができなかった.しかし,非対称信号にも重要な信号があり,さらに,通信路容量などの限界特性により速く近づくのは非対称信号であることから,非対称信号を取り扱うことが長年の課題であった.量子通信において,究極的な特性を得るには符号化は不可欠であるが,元の信号が非対称でも符号化後に対称にできることを3ASK信号に対する例を通じ示した.3.トレース距離を用いた誤り率近似式の近似誤差特性:通信路の伝送限界特性を調べる際,信号の元数や符号語数などの規模が大きい場合は,計算が非常に困難となる.このため,我々は,トレース距離を用いた誤り率近似式を提案してきたが,その精度保証に向け,近似誤差の特性を詳細に調べた.その結果,誤差が誤り率の2乗程度という従来の大ざっぱな見積もりから,より精密な見積もりが可能となった.本年度は,量子情報分野における最近の研究動向を踏まえ,本研究で取り扱う量子フェージング通信路モデルと密接に関わるビームワンダリングについて特性解析を行った.また,長年の課題であった,非対称信号の解析的な取り扱いに関し前進した.前者は世界の動向に合わせ,当初計画した研究に加えて行ったものであり,後者は当初の計画以上の進展と言える.

一方で,当初計画からの修正があったことから,やや遅れている部分もあり,総合すると,おおむね順調に進展していると評価できる.本年度に行った研究を要約すると次のようになる.1.確率的減衰通信路における多モード信号の入出力特性:昨年度まで単一モード入出力のみを考えていたが,2モードのエンタングルド状態である2モードガウス状態と擬似ベル状態について考察した.前者について,プロトコルとして量子イルミネーションを扱い,エンタングルした2モードのうちの一方が,量子フェージング通信路に対応する確率的減衰を受けた場合の誤り率特性を明らかにした.後者については,量子リーディングを取り扱い,本年度は確率的減衰の基礎となる純粋減衰の影響を調べた.2.符号化による非対称信号の対称化手法:昨年度は,長年の課題であった非対称信号の対称化が可能であることを初めて例示し,設計論へと発展させることを今年度の重点課題の一つとしたが,今年度は,任意の純粋状態信号に適用可能な対称化手法を確立し,さらに大きく前進した.3.誤り率近似式理論:通信路の伝送限界特性を調べるために重要な,トレース距離を用いた誤り率近似式理論の研究を進めた.具体的には,近似式と最小誤り率のギャップの起源を探るため,最小誤り率の厳密解が得られているPSKの数式を詳しく分析し,我々の提案してきた近似式と厳密解のギャップが,古典的及び量子的な2つの起源に分けられることを明らかにした.4.2次の相互レニー情報量の最大化:情報伝送限界を測る指標は,相互情報量や誤り率が主であるが,セキュリティの研究に登場する2次の相互レニー情報量について取り扱った.これは,量子情報理論の基礎研究として,これまでに取り扱ってこなかった指標に研究対象を広げたものであるが,量子力学の基礎に関わる研究にもつながる可能性があることがわかってきた.本年度は,群共変的という対称性のある情報源に対して,ある条件を満たせば,やはり群共変的な測定により,2次の相互レニー情報量が最大化されることを明らかにした.本年度は,任意の非対称純粋状態信号に適用可能な対称化手法を確立したが,目標以上に速い展開である.これは,長年の課題であった,非対称信号の解析的な取り扱いに関する大きな前進であり,これまでに我々が主要な成果として示してきた通信路行列公式を,非対称信号の小さなクラスだけに留まらず,任意の非対称純粋状態信号という基本的な信号すべてに対し,適用する手法を示したこととなる.一方で,非対称信号の取り扱いを重点に研究した結果,量子フェージング通信路出力に相当する混合状態を想定した成果が,本年度はやや少なく,総合すると,おおむね順調に進展していると評価できる.本年度に行った研究を要約すると次のようになる.1.複数の雑音要因が複合的に重畳した状況の取り扱い:雑音の種類はガウス雑音がもっとも基本的であるため,複数の雑音としてガウス雑音と非ガウス雑音が混在する場合を考察した.具体的には,熱雑音などのガウス雑音と代表的な非ガウス雑音である位相雑音が混在するときの誤り率等の特性を明らかにするとともに,両雑音がそれぞれ単独で存在するときの数式を用いた誤り率近似式を提案し,その近似精度を定量的に示した.2.符号化による非対称信号の対称化手法の一般化:昨年度確立した純粋状態信号に適用可能な手法を一般化し,混合状態信号に適用可能とした.
ホヤの血球の文化と機能発現に関する総合的研究

原索動物のホヤの血球には、生体機能を解明する上で際だって有利な特徴が備わっており、これらを活かした研究は急速に進んでいる。それらの中でも、ホヤの自己・非自己の認識機構、組織特異性の発現機構そして金属濃縮機構に関する研究は進展が著しい。本研究班では、主としてこれらの3研究分野の研究を総合的・有機的に進めてきた。その結果、血球を研究するための基礎的成果として、ホヤの血球細胞に特異的なモノクローナル抗体ならびにポリクローナル抗体が数多く得られた。ホヤの血球は形態学的に訳10種類に区分されるがその同定をめぐっては混沌としていた。今回得られた抗体は細胞分化のマーカーとして有用であるばかりでなく、抗体の認識する抗原分子を究めることによりそれぞれの血球の機能の解析が格段に進展すると考えられる。一方、ホヤの自己・非自己の認識機構は脊椎動物の細胞性免疫の原始型であり、実験上の利点を多く備えたマボヤの血球を用いた研究はこれまでにも注目されてきたが、今回生体防御に関わる血球由来の因子が糖タンパク質であること、接触反応には血球細胞から放出されるペルオキシダーゼやプロテアーゼ阻害剤が関与することが新たに判明してきた。金属濃縮機構の研究では、今回新規の金属結合タンパク質の抽出・精製に成功し、それらの抗体の作製と構成するアミノ酸の部分配列を解明することができ、他の生物に例を見ない金属濃縮機構の化学的実体の解明が一段と近づいた。さらに血球細胞の培養系がほぼ確立されたため、今後in vitroでこれらの解析が進むと期待される。本研究班ではこれまでの特色ある成果を基にしてホヤの血球が関与する、(1)アロ認識機構、(2)組織特異性の発現機構そして(3)金属濃縮機構の3種類の生体機能に的を絞って、これらの生体機能に関与する血球の機能分類、血球の培養系の確立、幹細胞の分化と機能発現、細胞機能の分化調節ならびにアロ認識機構に関与する因子の抽出と構造決定、金属結合膜タンパク質の精製、そしてそれらをコードする遺伝子のクローニングに研究の重点を置き、生物に普遍的な機能物質の探究をめざしてきた。初年度の研究経過で著しい進展の見られた研究項目は、まず血球の形態的分類が進展してその機能との関連が判明しつつあることである。特にフェノール酸化酵素の存在を指標とした血球の形態・機能相関が進展している。このフェノール酸化酵素はアロ認識機構を構成するカスケードの一翼を担っていると考えられている。一方、群体ホヤと単体ホヤの両方で血球細胞の培養に成功した。また、種々の血球細胞を認識するモノクローナル抗体が得られており、造血組織の大まかな特定に成功した。さらに、血球細胞に特異的なcDNAが少なくとも20クローン得られ、発生過程で血球に分化する割球がB8.5であることが判明した。フェノール酸化酵素の存在を指標とした血球の形態・機能相関の研究が進展していることは、アロ認識機構に関与する分子とそれを分泌する細胞が近く明らかになることを期待させる。また、血球細胞の培養に成功したことは血球幹細胞からの細胞系譜を明らかにするための重要な進歩であると同時に、他の海産動物の細胞培養へも道を拓く可能性を秘めている。さらに、血球細胞に特異的なcDNAが少なくとも20クローン得られたことは、今後遺伝子レベルで血球の機能発現を追求する手だてを得たことになり、高く評価できる。

その結果、血球を研究するための基礎的成果として、ホヤの血球細胞に特異的なモノクローナル抗体ならびにポリクローナル抗体が数多く得られた。それらは細胞分化のマーカーとして有用であるばかりでなく、血球細胞の機能を解析する上でも欠くことができない。一方、生体防御に関わる血球由来の因子が糖タンパク質であること、接触反応には血球細胞から放出されるペルオキシダーゼやプロテアーゼ阻害剤が関与することが判明してきた。金属濃縮機構の研究では、今回新規の金属結合タンパク質の抽出・精製に成功し、それらの抗体の作製と構成するアミノ酸の部分配列を理解することができた。さらに血球細胞の培養系がほぼ確立されたため、今後in vitroでこれらの解析が進むと期待される。
ノトバイオートマウスを用いた腸管皮膚細菌フローラ誘導Th17細胞による乾癬の発症

無菌マウスの解析。無菌マウスを通常のSPF環境下で飼育したマウスをコントロールとして比較検討した。耳介、および剃毛後の背部皮膚を採取後、パラフィン切片を作成し、HE染色で病理組織学的に検討した。その結果、無菌マウスの表皮は病理組織学的にはSPFマウスと比較してやや萎縮傾向であった。また、真皮浸潤細胞はほとんどなく明らかな差異はなかった。さらにケラチンをはじめとする通常の分化マーカー、および異常分化のマーカーの発現を免疫組織学的に確認した。黄色ブドウ球菌、表皮ブドウ球菌を熱処理し不活化後、培養ヒト角化細胞に添加した。その結果、サイトカイン、抗菌ペプチド発現増強が認められた。乾癬モデルマウスの作成には感染症に関わる自然免疫を活性化するイミキモドを用いた。病理組織学的にも臨床的にも乾癬病変を誘発することを確認できた。無菌マウスの解析。無菌マウスの解析。従来のSPF環境下では、実験動物にさまざまな病原体がすでに体内外に定着しており、皮膚における細菌の影響を検討することは困難であった。そこで、無菌状態で飼育された無菌マウスにまず着目した。C57/BL6バックグラウンドの無菌マウスを無菌室で飼育した。この8週齢の無菌マウスと、通常のSPF環境下で飼育したC57/BL6マウスをコントロールとして比較検討した。マウスの表現型の観察。まず無菌マウスに無刺激の状態で異常がないかどうか、SPFC57/BL6マウスをコントロールとして比較観察した。皮膚臨床学的な解析。皮膚びらん、潰瘍、皮膚肥厚などの外観上の異常がないかどうか確認した。その結果、無菌マウスはSPFマウスと比較して明らかな皮膚の異常は認めなかった。病理組織学的解析。尋常性乾癬では表皮の分化異常がみられるので、さらにパラフィン切片を用いた免疫染色で表皮の分化異常を確認した。ケラチンをはじめとする通常の分化マーカー、および異常分化のマーカーの発現を免疫組織学的に確認した。その結果、無菌マウスの表皮では、SPFマウスの表皮と比べて明らかな差異はなく、正常に分化していると考えられた。さらに、増殖に関しては、Ki67染色にて確認した。尋常性乾癬は感染に関わるTh17細胞を中心とした免疫異常と考えられている。本研究では、病原体が乾癬発症に関わっているかどうか明らかにすることを目的とし、特定の細菌を用いて表皮角化細胞を刺激し乾癬発症に関わるかどうか明かにした。黄色ブドウ球菌、表皮ブドウ球菌それぞれ3株を65度40分熱処理し不活化後、培養のヒト角化細胞に添加し、タンパクの発現はWestern blot法、mRNA発現はRT-PCR法にて検討した。ついで、TLR-2,TLR-4のリガンドであるペプチドグリカン、LPSで角化細胞を刺激し、Western blot法にて検討した。こららの刺激により、LC3-IIの発現増強が認められた。乾癬モデルマウスの作成。感染症に関わる自然免疫を活性化するミキモドを用いた。具体的な皮膚病変としては、紅斑、鱗屑、皮膚肥厚を示標とした。生後68週令のマウス背部皮膚を脱毛し、イミキモドを5日間連続塗布し、病変の形成を試みた。その結果、塗布1週間で紅斑が生じ、鱗屑も伴うようになった。さらに経時的に皮膚病理組織標本を作製したところ、1週間で炎症所見がみられ、2週間で表皮肥厚が正常のほぼ倍となり、病理組織学的にも臨床的にも乾癬病変を誘発することを確認できた。培養角化細胞をイミキモドで刺激し、ELISAで検討した。その結果、イミキモド刺激によりインフラマソームが形成されcaspase-1が活性化され、IL-1 IL-18が産生された。
対称錐上の数理計画法に基づく構造物の非線形解析法

2次錐計画法や半正定値計画法などの新しい数理計画法の枠組みを用い,種々の不連続性や非線形性を有する構造物の解析法に関する下記の内容の研究を行った.1.膜に対するトータルポテンシャルエネルギー最小化問題を,有限変形の仮定の下で,無限個の半正定値制約を持つ凸計画問題に帰着した.また,この問題を離散化し,主双対内点法を用いて解くことで,膜の合形状を求める手法を提案した.2.ケーブルと剛体との接触問題に対し,有限変形の仮定の下で,2次錐を制約とした相補性問題を定式化した.また、ケーブルどうしの接触問題に対しても,同様の定式化を提案した.3.上記2.の相補性問題と等価な数理計画問題を定式化し,この問題を解くことでケーブルの接触問題における釣合形状を求める手法を提案した.コンピュータを用いて数値実験を行うことで,提案手法の有効性を検証した.4.3次元空間におけるCoulomb摩擦則を考慮した片側接触問題を,2次錐線形相補性問題として定式化し,これを解くことで準静的な接触問題における釣合形状を求める手法を提案した.5.上記4.の定式化に対し,2次錐の自己双対性を用いたFenchel双対問題を定義することで,既往の定式化との比較を行った.6.幾何学的非線形性を厳密に考慮した下で,1次元連続体としてのケーブルのトータルポテンシャルエネルギー最小化問題を,無限個の2次錐制約を持つ凸計画問題として定式化した.2次錐計画法や半正定値計画法などの新しい数理計画法の枠組みを用い,種々の不連続性や非線形性を有する構造物の解析法に関する下記の内容の研究を行った.1.膜に対するトータルポテンシャルエネルギー最小化問題を,有限変形の仮定の下で,無限個の半正定値制約を持つ凸計画問題に帰着した.また,この問題を離散化し,主双対内点法を用いて解くことで,膜の合形状を求める手法を提案した.2.ケーブルと剛体との接触問題に対し,有限変形の仮定の下で,2次錐を制約とした相補性問題を定式化した.また、ケーブルどうしの接触問題に対しても,同様の定式化を提案した.3.上記2.の相補性問題と等価な数理計画問題を定式化し,この問題を解くことでケーブルの接触問題における釣合形状を求める手法を提案した.コンピュータを用いて数値実験を行うことで,提案手法の有効性を検証した.4.3次元空間におけるCoulomb摩擦則を考慮した片側接触問題を,2次錐線形相補性問題として定式化し,これを解くことで準静的な接触問題における釣合形状を求める手法を提案した.5.上記4.の定式化に対し,2次錐の自己双対性を用いたFenchel双対問題を定義することで,既往の定式化との比較を行った.6.幾何学的非線形性を厳密に考慮した下で,1次元連続体としてのケーブルのトータルポテンシャルエネルギー最小化問題を,無限個の2次錐制約を持つ凸計画問題として定式化した.
抗Aβオリゴマー最小フラグメント抗体を用いた次世代抗体医薬品の開発

申請者らは,アルツハイマー型認知症(AD)の病態基盤分子であるアミロイドβオリゴマー(AβOs)のみを標的とする抗体を独自に開発した.本研究では,この発明抗体をもとに,より医療経済への負担が少なく中枢移行性に優れた最小フラグメント化抗体による抗体医薬品の開発する.ヒトのAD病理をよく再現する疾患モデル動物を用いて,これら抗体の投与経路毎の脳内動態と,ADの病態分子へ薬理作用とを高分子マイクロダイアリシス法を用いて一元的に解明することで,投与経路と投与間隔の最適化を計り,先制医療から根治療法までを切れ目なく網羅する画期的な標的分子医療の確立を目指す.申請者らは,アルツハイマー型認知症(AD)の病態基盤分子であるアミロイドβオリゴマー(AβOs)のみを標的とする抗体を独自に開発した.本研究では,この発明抗体をもとに,より医療経済への負担が少なく中枢移行性に優れた最小フラグメント化抗体による抗体医薬品の開発する.ヒトのAD病理をよく再現する疾患モデル動物を用いて,これら抗体の投与経路毎の脳内動態と,ADの病態分子へ薬理作用とを高分子マイクロダイアリシス法を用いて一元的に解明することで,投与経路と投与間隔の最適化を計り,先制医療から根治療法までを切れ目なく網羅する画期的な標的分子医療の確立を目指す.