hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
個人間協調運動の力発揮の相補性と同期性に関する研究

我々の先行研究は2人の実験参加者が同時に力発揮し,その総和を目標値に一致させる課題を行い,2人の力が負の相関関係(誤差補正)になり,その力発揮は高い同期性を示した(J Neurophysiol, 2013,2015)。本研究では2人同時力発揮課題の結果が3人以上の場合でも成り立つかどうかを検討し,最も高いパフォーマンスを示すグループの大きさを調べた。さらにグループの構成員の増加に伴い,怠慢な参加者がいるか(社会的怠慢)どうかも検討した。参加者は28名の健康な男子大学生である。この研究は1-4名の参加者より構成された1人課題,2人課題,3人課題,4人課題よりなる。2-4人課題では全ての参加者が1Hzで同時に力を発揮し,その総和が5%最大随意収縮(MVC)のvalley forceと10%MVCのpeak forceに周期的に一致させた。1人課題では1人の参加者が同一の目標筋力を発揮した。その結果,3・4人課題の力発揮の誤差補正は2人課題のそれより強かった。3・4人課題では,2人によって発揮された力の相関関係が負を示し,残りの1人ないし2人が中間の力を発揮した。2-4人課題の全ての参加者は力発揮の周波数を1Hzに一致させた。さらに,3・4人課題は1人課題より力と運動間隔の変動が小さかった。したがって,3・4人のグループは個人より高いパフォーマンスを示し,社会的怠慢はみられなかった。さらに,本研究課題の最終年度にあたり,7編の原著論文をもとに,個人間協調運動に関するモノグラフ(244頁)をSpringerより出版した。原著論文の内容に個人間協調運動の背景と先行研究の概要を加えて上梓した。2人1組の同時力発揮課題(ジョイント課題)の先行研究では,力発揮が負の相関関係になり,互いに誤差補正し(相補的力発揮),そのタイミングが高い同期性を示した。本研究では2人のジョイント課題の結果が3人以上の場合でも成り立つかどうかを検討した。2人課題,3人課題,4人課題では24人の参加者が1Hzで同時に力を発揮し,その総和が5%MVCのvalley forceと10%MVCのpeak forceに周期的に一致させた。その結果, 2人によって発揮された力の相関関係は負を示し,残りの1人ないし2人は中間の力を発揮した。したがって, 3人課題と4人課題では2人の参加者が相補的に誤差を補正し,“中間の力を発揮した"参加者が両者の間でその誤差補正を微調整していた。次に,個人の運動学習では動作の要素間の相互作用の強い系列動作は分習法より全習法が適していると言わせている。これを個人運動から個人間運動に拡張し,個人間の相互作用が強いと,分習法より全習法が適していることを明らかにするために,個人運動(個人条件)と個人間運動(ジョイント条件)を組み合わせて両者間の転移を検討した:個人条件-ジョイント条件-個人条件(IJI課題)とジョイント条件-個人条件-ジョイント条件(JIJ課題)。両課題共に,ポストテストはプレテストより力の標準偏差が小さく,ジョイント練習と個人練習との間に力の変動の両側転移が見られた。しかし,相関係数を検討すると,IJI課題ではジョイント練習の進行に伴って負の相関が強まり,個人条件のポストテストはプレテストより力の標準偏差が小さかったが,JIJ課題では個人練習の進行に伴う力の標準偏差の減少はジョイント条件のポストテストとプレテストの相関係数の有意差をもたらさなかった。つまり,2人の相互作用を練習するためには2人の練習が必須であることを示した。2人の個人間運動課題の結果を4人の個人間運動に拡張する研究の結果はJournal of Motor Behaviorに投稿し,査読中である。【背景】我々の先行研究は2人の被験者が同時に力発揮し,その総和を目標値に一致させる課題を行った(J Neurophysiol, 2013, 2015)。その結果,2人の力が負の相関関係になり,相補的な力発揮が行われることを見出した。多くの運動制御理論(たとえばuncontrolled manifold仮説)は被験者が作り出した誤差が増えると,誤差補正も増加すると予想している。【目的】本研究は2人の同時力発揮課題を行う時に他者から外乱が与えられると,その誤差を補正するために協力者は強い相補関係を作るかどうかを検討した。【方法】本研究は統制実験と外乱実験よりなる。統制実験は2人1組の10組で行われ,目標筋力は2人の右示指によって分離的に発揮される最大随意収縮の10%の総和である。外乱実験は3人1組の10組で行われ,2人の協力的な被験者aとbが統制実験と同一の目標筋力を発揮し,被験者cが母指あるいは示指で力発揮し,協力関係にある2人の力を加算あるいは減算することで外乱を与えた。外乱は目標筋力の1/4以下に設定した。【結果】被験者cによる力の変動は実験中一定であった。外乱の有無に関わらず,協力関係にある2人の力発揮は負の相関関係を示し,2人は相補的に力発揮を行っていた。さらに,外乱がある時はない時よりも力の絶対誤差と標準偏差が大きかったが,2人の力の負の相関関係が強くなった。【考察】

外乱は2人の同時力発揮課題のパフォーマンスを低下させたが,相補的力発揮を促進した。同様に,4人同時力発揮課題における力配分パターンの結果もJournal of Motor Behaviorでpublished onlineされている。個人内課題と個人間課題の間の両側転移の結果はExperimental Brain Researchに掲載された。我々の先行研究は2人の実験参加者が同時に力発揮し,その総和を目標値に一致させる課題を行い,2人の力が負の相関関係(誤差補正)になり,その力発揮は高い同期性を示した(J Neurophysiol, 2013,2015)。本研究では2人同時力発揮課題の結果が3人以上の場合でも成り立つかどうかを検討し,最も高いパフォーマンスを示すグループの大きさを調べた。さらにグループの構成員の増加に伴い,怠慢な参加者がいるか(社会的怠慢)どうかも検討した。参加者は28名の健康な男子大学生である。この研究は1-4名の参加者より構成された1人課題,2人課題,3人課題,4人課題よりなる。2-4人課題では全ての参加者が1Hzで同時に力を発揮し,その総和が5%最大随意収縮(MVC)のvalley forceと10%MVCのpeak forceに周期的に一致させた。1人課題では1人の参加者が同一の目標筋力を発揮した。その結果,3・4人課題の力発揮の誤差補正は2人課題のそれより強かった。3・4人課題では,2人によって発揮された力の相関関係が負を示し,残りの1人ないし2人が中間の力を発揮した。2-4人課題の全ての参加者は力発揮の周波数を1Hzに一致させた。さらに,3・4人課題は1人課題より力と運動間隔の変動が小さかった。したがって,3・4人のグループは個人より高いパフォーマンスを示し,社会的怠慢はみられなかった。さらに,本研究課題の最終年度にあたり,7編の原著論文をもとに,個人間協調運動に関するモノグラフ(244頁)をSpringerより出版した。原著論文の内容に個人間協調運動の背景と先行研究の概要を加えて上梓した。2人の個人間課題に1人の妨害者を設定し,2人が妨害に対してどのような制御方略をとるか検討する。第三者の妨害によって誤差が強くなると,2人はいっそう強く相補的力発揮を行い,2人の協力関係が強くなると予想される。7編の原著論文をもとに,個人間運動に関するモノグラフを出版する契約をSpringerと結んだ。現在,原著論文の内容に個人間運動の背景と先行研究の概要を加えて執筆中である。雑誌掲載料を使用しなかったため。旅費と謝金に使用する。
発生をすすめる転写制御因子複合体の核内ダイナミクス

発生をすすめる転写制御において、SOX2-POU因子複合体、SOX2-PAX因子複合体などの転写因子複合体が重要な役割を果たしている。このSOX2を含む転写制御因子複合体の核内ダイナミクスと転写制御機能との関連を分析した。具体的には、蛍光タンパク質と融合した転写制御因子(SOX2-EGFPなど)ならびにそれらの複合体の可動性をFRAPなどの光刺激の方法を用いて測定し、その時定数の違いをもとにして分子過程を解析した。体細胞全体の前駆体であるエピブラスト幹細胞(EpiSC)と分化した体細胞での転写因子のダイナミクスを比較した。次のことが明らかになった。(1)多くの転写制御因子の核内のFRAPの時定数は、数10秒程度であると報告されて来た。しかしそれは転写制御因子の過剰発現状態を反映するものであり、その状態の因子は転写制御に積極的には関与していない。転写制御に直接関わっている、生理的な発現レベルの転写制御因子の時定数は数秒以内であった。(2)生理的な発現レベルでのSOX2-EGFPのFRAP時定数は、細胞種(EpiSCと繊維芽細胞株10T1/2)の間で異なっていた。SOX2が形成する転写制御因子複合体のパートナーが、細胞種ごとに異なることが、時定数の違いをもたらしている可能性がある。(3) POU/PAXとの複合体形成ができないSOX2変異体では、FRAPの時定数が有意に小さくなった。この結果は、SOX2ーパートナー因子複合体と、SOX2単独の場合とで、クロマチン上での移動速度に大きな差があることを示している。最近、SOX2に、転写因子複合体として転写活性化に直接関与する分子モードと、Pioneer factorとして単独でクロマチン状態を変化させる分子モードがあることが示唆されているが、時定数が異なる2つの過程は、SOX2の2つの分子モードに対応している可能性がある。24年度が最終年度であるため、記入しない。発生をすすめる転写制御因子は、各分化段階に固有の遺伝子セットの制御領域に結合して、それらの遺伝子を活性化あるいは抑制する。それらの転写制御因子の多くは、他の転写制御因子との複合体をつくって作用している。SOX2-OCT3複合体やSOX2-PAX6/2複合体が代表例である。本研究では、着床後の胚発生過程に中心的な役割を果たす転写制御因子について、各々の核内ダイナミクスを系統的に研究する。FRAPなどの光刺激の方法を用いて、転写制御因子の可動性(mobility)の時定数を測定し、その時定数の違いをもとに分子過程を解析する。(1)細胞の分化状態に依存した、転写制御因子複合体の核内でのmobilityの変化の解析;(2)転写制御因子複合体の核内ダイナミクスと転写制御機能の関連の解析;(3)転写制御因子の核内相互作用の、核内の因子量への依存性の分析などを行う。平成23年度の研究によって、次のことが明らかになった。これまで転写制御因子の核内のmobilityの標準の時定数は数10秒と報告されて来たが、その値は過剰発現の状態での時定数であり、転写制御に直接関わっている転写制御因子のmobilityを示す時定数は数秒以内である(mobilityが高い)。このことを、核内の特定の転写因子の量を操作した上で、FRAPの時定数の違いとして確認した。この高いmobilityを示す分子種の時定数が細胞タイプに依存しており、このことは転写制御因子複合体の種類によってmobilityが変化することを示唆しているたとえばSOX2の低発現レベルでのmobilityは、エピブラスト幹細胞では繊維芽細胞内におけるよりも、約2倍速い。今後、これらのmobilityの相違を、他の転写因子との相互作用、クロマチン構造との相互作用などの要素に分解して解析してゆく。

この結果は、SOX2ーパートナー因子複合体と、SOX2単独の場合とで、クロマチン上での移動速度に大きな差があることを示している。最近、SOX2に、転写因子複合体として転写活性化に直接関与する分子モードと、Pioneer factorとして単独でクロマチン状態を変化させる分子モードがあることが示唆されているが、時定数が異なる2つの過程は、SOX2の2つの分子モードに対応している可能性がある。24年度が最終年度であるため、記入しない。野生型の転写因子を用いた実験研究では、概ね、研究開始時点で提案していたモデルを強く支持する結果が得られた。それは同時に、これまでの通説を塗り替える新しい転写因子の核内ダイナミクスを提示するものである。平成23年度の研究成果を踏まえて、FRAPでmobilityを計測する転写因子に、他の転写因子との相互作用ができない変異や、DNA結合を喪失させる変異を導入して、転写因子の核内ダイナミクスのモデルをより具体的なものにしてゆく。
大域的最適化と整数計画法の統合による非凸型最適化問題の解法

萌芽研究1年目の成果報告われわれは過年度(平成19、20年度)に、回帰分析における最適な変数の組み合わせを求める効率的な方法を開発した。これは一定数の説明変数の組合わせの中で、残差平方和もしくは絶対偏差和が最も小さくなるものを見つけ出す問題で、数学的には0-1整数線形計画問題として定式化される。従来この問題は、実用的意味では解けないとされてきたが、問題を定式化に工夫を施した上で最近著しく進歩した整数線形計画法を利用することにより、実用的計算時間の節囲で解けるようになった。本年度は、この方法をより大規模な問題に拡張するための二段階アルゴリズムを開発した上で、この方法を信用リスク分析問題に応用して、良好な結果を導くことに成功した。具体的には、候補となる100個の財務指標の中から、最も説明力め高い16個ないし18個の指標を抽出し、これらの財務指標が構成するユークリッド空間の中に、6個ないし9固の超楕円面を生成することによって、企業を格付けする方法である、この方法を使うことによって、95%以上の企業に対して、わが国の有力格付け機関が行った格付けと、高々1ランクしか違わない格付けを生成することが出来た。従来の方法の精度が85%程度であることを考慮すると、これは画期的な改善ということが出来る。なおこれらの成果をまとめた2編の論文は、現在専門誌で審査中である。以上本研究は、当初予定した以上の成果を生み出したものと考えている。数理計画法と計算機の進歩によって、2000年代に入って様々な大域的最適化問題の厳密な最適解が実用的時間の範囲で求まるようになった。われわれはこれまで数年の間に、取引コストの下でのポートフォリオ選択問題や、凹型コスト生産在庫管理問題に対する実用的解法提案し、これらの問題を効率的に解く事に成功した。この解法は、超直方体分割を利用した分枝限定法と0-1整数計画法を組み合わせたものである。今回の研究では、同様のアイディアを凸2次関数の比の最大化問題と凸絶対値和関数の比の最大化問題に適用し, (a)Lo-MacKinlayの最大予測可能性ポートフォリオ問題, (b)その絶対値関数を用いたバリエーション,(c)Rachevレシオ最適化問題に適用して、良好な結果を導く事に成功した。これら3つの問題は、ポートフォリオ最適化における事後パフォーマンスを改善するためのもので、特に問題(c)は、凸関数の比を0-1混合整数条件の下で最大化する難しい問題である。われわれは(a)と(b)に関しては、大域的最適化法を用いて厳密な最適解を実時間で求めること、そして(c)に対しては、大域的最適化法と0-1整数計画法を組合わせて、精度の良い近似最適解を効率的に求める事に成功し、これらのモデルが実用性をもつことを実証した。今年度の主要となる成果は、以下の2つである。1.資産運用においてインデックス・トラッキングを行う際に、パフォーマンス指標であるインフォメーション・レシオを改善するために、Transfer Coefficientに関する制約を追加した非凸型最適化問題を、0-1整数計画法と大域的最適化法を組合わせて効率的に解く方法を提案したことである。従来の手法では解くことができなかった非凸型問題を、大域的最適化と0-1整数化を組合せて解くこの方法は、より困難な問題の解法としても役立つものと思われる実際この方法を用いれば、実用規模の問題をパソコン上で1分以下で解くことが出来る。またこれによって得られたポートフォリオは、通常の方法で作られたポートフォリオに比べて、遥かに良好な事前・事後インフォーメーション・レシオを実現することが示された。2.信用リスク計量に用いられている「ロジット・モデル推計法」で採用されるファクターを選択するに当たって、通常の線形回帰モデルの代わりに、2次回帰モデルを採用する際に導かれる2次0-1計画問題を解く方法を提案したことである。前年度に開発したヒューリスティック解法を改善し、変数の上下限制約を追加することによって、従来より10倍以上高速にこの非凸型問題を解くことに成功した。この方法を用いれば、ロジット・モデルによる倒産確率推計の精度が飛躍的に高まるものと予想される。

従来の方法の精度が85%程度であることを考慮すると、これは画期的な改善ということが出来る。なおこれらの成果をまとめた2編の論文は、現在専門誌で審査中である。以上本研究は、当初予定した以上の成果を生み出したものと考えている。
乳腺上皮細胞における電解質透過性およびその調節機構の解明

乳汁分泌には乳腺分泌上皮細胞の選択的な電解質の輸送が重要であると考えられているが、どのようなイオンチャネルが機能しているかは明らかになっていない。本研究では、泌乳期のマウスから単離した乳腺分泌上皮細胞に電気生理学的手法(ホールセルパッチクランプ法)を適用し、電解質透過性を解析した。その結果、乳腺分泌上皮細胞には内向き整流性K+チャネル(Kir)が機能的に発現していることが示された。乳汁分泌におけるKirの役割についても大変興味深く、さらなる研究の進展が期待される。乳汁の生成機構を明らかにすることは、家畜の乳量や乳質の向上のために重要である。乳腺は、腺房と導管からなる外分泌腺の一つであり、乳脂肪、乳蛋白、乳糖のほか、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、クロライド(Cl)イオンなどの電解質を含む乳を分泌する。様々な動物の乳中のNa、Clイオン濃度は血漿中のそれらの濃度より低く、Kイオンは高い。よって、唾液腺や膵臓など他の外分泌腺で知られているように、乳腺においても腺房と導管における電解質の分泌と再吸収機構が存在し、乳の電解質濃度、浸透圧、pH、水分量などを調節していることが想像されるが、これら電解質輸送機構は不明である。そこで、乳腺腺房上皮細胞および導管上皮細胞の電解質透過性とそれに寄与するイオンチャネルなどの輸送体、さらにその発現、活性調節機構を明らかにすることを目的に研究を行った。まず、妊娠期乳腺から腺房上皮細胞を単離するための条件を決定した。次に、単離した新鮮な乳腺腺房上皮細胞を用いて電気生理学的解析を行い、特徴的な電解質透過性を検出した。また、その透過性を担っていると考えられるイオンチャネルファミリーの妊娠期乳腺組織におけるmRNA発現を解析した。平成23年度はこれまでに検出した電解質透過性の分子基盤の解明が課題であり、電解質透過性の各種性質(電位依存性や電解質選択性、薬剤感受性など)と、妊娠から泌乳にかけての候補分子の発現量変化や局在の解析から、乳汁生成に寄与すると考えられる分子を特定する。乳汁分泌機構を明らかにすることは、家畜の乳量や乳質の向上のために重要である。乳腺腺房細胞でのイオンチャネルを介した選択的な電解質輸送が乳汁分泌の駆動力を与えると考えられているが、乳腺腺房細胞で機能的に発現しているイオンチャネルは何一つ明らかではない。そこで、乳腺腺房細胞がもつ電解質透過性とそれに寄与するイオンチャネルなどの透過性分子、さらにその発現、活性調節機構を明らかにすることを目的に研究を行った。まず、泌乳期のマウスから乳腺腺房細胞を単離し、電気生理学的解析法のひとつであるホールセルパッチクランプ法を用いて細胞膜の電解質透過性を探索した。その結果、内向き整流性のK+電流(Kir電流)を発見した。このKir電流は細胞外のBa^<2+>(10^<-4>M)およびCs^+(10^<-3>M)により強く抑制された。また、細胞内、細胞外のpH変化はKir電流に影響を与えなかった。次に、強い(または中程度の)内向き整流性をもつことが知られているKir2.xチャネル(Kir2.1-2.4)とKir4.xチャネル(Kir4.1,4.2)の乳腺におけるmRNA発現をRT-PCR法を用いて解析した。妊娠前のマウス乳腺ではいずれのKirチャネルのmRNA発現も検出限界以下であったが、泌乳期のマウス乳腺ではKir2.1とKir4.2のみが強く発現していた。免疫組織化学染色法を用いて泌乳期のマウス乳腺組織におけるKir2.1、Kir4.2の局在を解析したところ、Kir2.1は乳腺腺房細胞において強い陽性を示した。一方Kir4.2は乳腺腺房細胞にかすかな陽性染色像を示すのみであった。以上の電気生理学的性質、薬物感受性、遺伝子およびタンパク質発現の解析から、乳腺腺房細胞にはKir2.1チャネルが機能的に発現していることが強く示唆された。このチャネルは様々な細胞において静止膜電位形成に関与していることが知られており、乳腺分泌における役割についても大変興味深く、さらなる解析が待たれる。
保有資産に異質性がある社会における最適金融政策の研究

本年度は、保有資産の初期値に違いがあるような経済主体から構成される内生的成長モデルを構築し、資産分布の異質性と経済成長率のかかわり方、そして金融政策の効果について研究を行った。本論文では、経済主体の労働供給を内生化し、より一般的な効用関数のもとで分析を行った。モデルにおいては、最終財、中間財を作る企業、および研究開発に携わる企業から構成されており、労働供給は最終財の生産及び研究開発のいずれかにかかわるという設定になっている。研究開発を行うことで、中間財の種類が増え、それを通して最終財の生産を増やすという、ローマーモデルに近い設定となっている。しかし、元のモデルとは、資産の異質性の考慮の点、そして労働供給の内生化の点で異なっている。この場合、初期の資産の分布は労働供給量に影響を与え、それが研究開発の程度にも影響を与えるという構図になっている。具体的に導いたことは、以下のとおりである。初期資産の値の異質性が経済成長率にどのような影響を与えるかは、経済主体が労働供給からどのように不効用を得るかに依存しており、場合によっては、資産分布が不平等になればなるほど、技術革新の度合いが低下し、経済成長率に悪影響を与えるということを示した。そしてその場合、名目利子率をプラスにする拡張的金融政策が経済成長率に一定程度プラスの効果を与えるが、拡張的金融政策の度合いが一定規模を超えると流動性の低下を通して労働供給を減らし、結果経済成長率に悪影響を与えるということを示した。資産分布の多様性を考慮した内生的経済成長モデルを構築し、その中で定常成長経路における経済成長率と資産分布の形状との関係を明示的に表すことができたという点では研究は順調に進展している。また、その中で、金融政策、具体的には名目利子率と経済成長率の関係も比較的簡単に導くことができ、その関係に資産分布がどう影響しているかをに示すことができたので、当該研究は順調に進んでいると考えている。今後の研究方針としては次の2通りを考えている。まず、社会厚生関数を考え、この社会厚生関数の値を定常成長経路化で計算し、それが金融政策からどのような影響を受けるか考えたい。具体的には定常状態での社会厚生が、名目利子率にどのように依存するのか考えたい。次に、資産の異質性に関するショックが時間とともに変わるケースを考えたい。今までは資産の異質性が初期資産の値のみであった。実社会は資産収益率などに常に個別ショックが働く。モデルに資産収益率に関する個別ショックを考え、その中で望ましい金融政策について考えたい。本研究の第一の目的は、人々の保有する資産が、収益率において不確実であり、かつその値が人々によって異なるような動学的一般均衡モデルを構築することである。そして第二の目的は、そういったモデルの中で、望ましい経済政策の在り方、、具体的には中央銀行の設定する金融政策の望ましいルールを考えることである。具体的には、連続時間重複世代モデルを用いて分析した。モデルにおいては、毎期毎期一定の死亡確率に直面している経済主体を考え、彼らが消費・貯蓄を決める際、資産形成の手段として、収益率が時間とともに異なるようないわゆる危険資産と、収益が時間とともに変わらない貨幣をともに持つことができると仮定した。各経済主体は、おのおのの効用を最大にするように両資産の保有状況を決める。そして中央銀行は、貨幣の供給量の増加率を決めることができると仮定して一般均衡を求めた。本モデルにおいては、インフレ率が低くなると、人々は貨幣保有の機会費用を減らすことができるが、その分危険資産の保有が減り、経済全体の発展を阻害するというトレードオフがある。現時点では、モデルにおいて、定常状態を示す均衡が唯一存在することを示すことができた。そして、生産性等いくつかのパラメータに条件を置くことで、定常状態における社会厚生関数を貨幣供給量の増加率についての関数として表現できた。しかしながら、現時点ではそれらの依存関係を完全に導出するまでには至らなかった。当該年度における目標は、各経済主体が保有資産収益率において異質な場合のモデルの構築と均衡の導出であった。定常状態に限った分析ではあるが、定常均衡を求めることができたため、順調に研究が進展していると判断できる。また、パラメータにいくつかの仮定をおくことで、定常均衡での社会厚生関数を導出することができたため、今後の研究の道筋がついたといえる。

初期資産の値の異質性が経済成長率にどのような影響を与えるかは、経済主体が労働供給からどのように不効用を得るかに依存しており、場合によっては、資産分布が不平等になればなるほど、技術革新の度合いが低下し、経済成長率に悪影響を与えるということを示した。そしてその場合、名目利子率をプラスにする拡張的金融政策が経済成長率に一定程度プラスの効果を与えるが、拡張的金融政策の度合いが一定規模を超えると流動性の低下を通して労働供給を減らし、結果経済成長率に悪影響を与えるということを示した。資産分布の多様性を考慮した内生的経済成長モデルを構築し、その中で定常成長経路における経済成長率と資産分布の形状との関係を明示的に表すことができたという点では研究は順調に進展している。また、その中で、金融政策、具体的には名目利子率と経済成長率の関係も比較的簡単に導くことができ、その関係に資産分布がどう影響しているかをに示すことができたので、当該研究は順調に進んでいると考えている。今後は、定常均衡における経済主体の社会厚生、具体的には初期時点における経済主体の期待効用を、より一般的な形で計算したい。そして、その社会厚生が、金融政策、つまり貨幣供給量の増減によりどのように依存するのか、そして社会厚生を最も高める金融政策の在り方について研究したいと考えている。特に、名目利子率をできるだけ低く抑えるべきというフリードマンの考え方が本モデルにおいて成立するかを分析していきたい。そして各大学にて研究発表をし、フィードバックやコメントを受け、さらによりよい研究にしていきたいと考えている。今後の研究方針としては次の2通りを考えている。まず、社会厚生関数を考え、この社会厚生関数の値を定常成長経路化で計算し、それが金融政策からどのような影響を受けるか考えたい。具体的には定常状態での社会厚生が、名目利子率にどのように依存するのか考えたい。次に、資産の異質性に関するショックが時間とともに変わるケースを考えたい。今までは資産の異質性が初期資産の値のみであった。実社会は資産収益率などに常に個別ショックが働く。モデルに資産収益率に関する個別ショックを考え、その中で望ましい金融政策について考えたい。本来は、研究において、社会厚生関数を完全な形で導出し、金融政策にどのように依存するかを数値計算する予定であり、その際ソフトウェアを購入する予定であったが、昨年度、均衡の発見に時間がかかり、購入を行わなかった。また、研究発表を行う予定であったが、結果が出ないこともあり、見送った。次年度において支出を行いたい。モデルの構築および結果の導出に時間がかかったため、研究結果に関する日本各地での研究発表を次年度に繰り越すことにした。そのため、次年度使用額が発生した。
都市における雨水流量予測と排水ポンプの予測制御に関する研究

全国各地で発生している都市型水害への対策が求められている.本研究では既存の排水施設の有効かつ合理的な活用のため,入手が容易なデータ、にもとづい、て雨水ポンプの運転計画を行うことを目指した.気象庁が一般に公開している降水ナウキャストデータと,過去のポンプ場の水位変化とポンプの排水量を用いて,将来の流入量,または水位を予測するモデルを作成した.予測した水位にもとづいて複数台のポンプの運転計画を算出するプログラムを作成した.実際にいくつかのポンプ場で測定されたデータを用いて数値シミュレーションを行い,本手法の効果を考察した.全国各地で発生している都市型水害への対策が求められている.本研究では既存の排水施設の有効かつ合理的な活用のため,入手が容易なデータ、にもとづい、て雨水ポンプの運転計画を行うことを目指した.気象庁が一般に公開している降水ナウキャストデータと,過去のポンプ場の水位変化とポンプの排水量を用いて,将来の流入量,または水位を予測するモデルを作成した.予測した水位にもとづいて複数台のポンプの運転計画を算出するプログラムを作成した.実際にいくつかのポンプ場で測定されたデータを用いて数値シミュレーションを行い,本手法の効果を考察した.近年,全国各地で多発する激しい降雨によって都市型水害が発生している.本研究では都市型水害に対処するために,気象庁が提供している降雨予測データ(降水ナウキャスト)を用いてポンプ場への雨水の流入量を予測し,予測した流入量にもとづいて排水ポンプの効率的な運転計画を提案することを目的としている.本年度は,まず,降雨からポンプ場の流入量までの流出系を線形モデルと仮定して定式化した.過去の測定データを用いてモデルパラメータを逐次修正しながら,流入量予測を行うアルゴリズムを作成した.この予測法を評価するために,理想的な降雨予測データを用いてシミュレーションを行った.シミュレーション結果より,降雨予測データを用いると流入量の予測誤差が減少することを確認した.つぎに,実際の降水ナウキャストデータを用いて流入量予測を行ったところ,予測誤差が増加した.そこで,降水ナウキャストの時間遅れを考慮して流入量の予測法を修正し,予測誤差を改善した.いくつかのポンプ場でのデータ計測の現状,ポンプの運転状況や特性を現地にて視察し,ポンプ運転における問題点や評価指標などの情報を収集した.これらにもとついて,ポンプ井水位の変動を評価とし,異なる性能を持つ複数台のポンプの最適運転計画問題を定式化した.降水ナウキャストは時々刻々更新されるので,評価期間を未来へずらしながら逐次最適化を行う.逐次最適化を可能にするために,分枝限定法や近似を用いて組み合わせ最適化計算の時間短縮を行った.実測データを用いてシミュレーションを行った結果,人が操作した場合に比べて頻繁にポンプを切替える場合があった.最適化計算の閾値を設けることで,この切替え頻度を調整することが可能になった.本研究では都市型水害に対処するために,気象庁が提供している降雨予測データやポンプ場で測定が容易なデータにもとづいて雨水ポンプの効率的な運転計画を提案することを目的としている.これまでポンプ場への雨水流入量の変化に注目して予測を行ってきたが,本年度は溢水の評価として直接的かつ重要であるポンプ場の水位に注目した.まず,降雨や排水量の時間変化とポンプ場の水位変化の関係を線形ARXモデルで近似し,モデルパラメータを過去の測定データから同定した.このモデルに将来の降雨予測値を代入して水位予測を行った.逐次最小二乗法を用いた同定を行うことで,各ポンプ場や降雨パターンに応じたモデルパラメータが得られた.提案したアルゴリズムを用いて水位予測を行った結果,ポンプ場において簡単に測定,入手できるデータのみを用いて水位を予測できる可能性が示された.しかし,急激な降雨時には予測誤差が比較的大きくなった.そこで,ポンプ井の断面形状と水位変化の関係を調査し,予測モデルに水理学の理論にもとづいた非線形項を導入した.非線形項の導入にあたっては,非線形制御の対象としてよく用いられるシステムを用いて非線形制御の効果やパラメータ調整法について検討した.水位予測シミュレーションを行って比較したところ,これまでに検討した非線形項ではモデル次数や忘却係数の変更に比べて予測誤差の顕著な改善は得られなかった.現在の予測精度では,ポンプの完全な自動運転に用いることはまだ難しく,人が操作する場合の補助情報として用いる可能性がある.そこで,ロボットの遠隔操作を対象に人の操作と自動制御が競合する場合について,操作者への情報伝達方法を検討した.本課題では都市型水害に対処するために,気象庁が提供している降雨予測データやポンプ場での測定が容易なデータにもとづいて雨水ポンプの効率的な運転計画を提案することを目的として研究を行った.昨年までにポンプ場への雨水流入量の予測にもとづいた雨水ポンプの最適運転計画問題を定式化した.これに対して,流入量よりも計測が容易であるポンプ場の水位に注目した予測モデルを作成した.本手法では降雨,排水量の時間変化およびポンプ場の水位の関係を表わす線形ARXモデルのモデルパラメータを過去の測定データから逐次同定する.降水ナウキャストから得られる将来の降雨予測値を代入して水位予測を行う.雨天時と晴天時ではモデルパラメータの違いがあるが,逐次モデルパラメータを同定して更新することで,状況に関わらず統一的に予測を行うことができる.実際にいくつかのポンプ場で測定されたデータを用いて,ポンプ場や降雨の状況が異なる場合の水位予測計算を行った.

ナウキャストの降雨予測の誤差が大きい場合は水位予測に大きな誤差が生じたが,理想的な降雨予測値が得られる場合には良好な水位予測値が得られた.利用するナウキャストデータの数,モデル次数や忘却係数などを変更して比較を行った.また,ポンプ井の断面形状と水位変化の関係にもとづき,予測モデルに水理学の理論にもとづいた非線形項を付加した.非線形項の導入にあたっては,非線形制御の対象としてよく用いられるシステムを用いて非線形制御の効果やパラメータ調整法について検討した.シミュレーションを行って比較したところ,水位予測誤差は今回導入した非線形項よりもモデル次数や忘却係数の変更によって改善される傾向があった.提案したアルゴリズムを用いて水位予測を行った結果,ポンプ場において簡単に測定,入手できるデータのみを用いて水位を予測できる可能性を示した.
肥満児童への教育的介入についての小児看護学の視点からの考察

茨城県、京都府、熊本県の7つの公立小学校の36年生の児童を対象に以下の調査を行った。研究1、真性肥満児童の抽出身長、体重を測定し、この値からKaup指数、Rhorer指数、肥満度の3つの体格指数を算出した。また、体脂肪測定器を用いて体脂肪率の測定を行った。以上の調査結果から肥満判定基準の検討を行い、真性肥満の児童を抽出した。研究2、食・生活習慣、健康度、身体症状の調査食・生活習慣、健康度、身体症状の調査を行い、肥満児童の生活上の問題点を明らかにした。調査は身体測定と同時期に実施し、肥満の分類基準は研究1の結果に基づいて肥満児童と非肥満児童の2群で比較した。研究3、肥満児童に対する教育的介入研究1において真性肥満と判定した児童とその親を対象に、各学校で食生活や肥満の問題点等についての指導を実施した。また、肥満は夏休みに増加することから、研究2で行った結果を活用しチェックリストを作成した。チェックリストの内容は肥満児童に共通の問題と個人の問題の両方に焦点を当てて作成し、「頑張り表」として夏休みの期間活用させた。チェックリストの効果は有効で、今後の介入に活用できる結果が得られた。肥満児童の健康問題の改善に有効な教育的介入の方法を見いだすことを目的に、平成8年910月にかけて茨城、京都、熊本の7つの小学校の36年生を対象に、食・生活習慣、健康度、不定愁訴、および過去2年間の体格指数の調査と科学研究費により購入した体脂肪測定器により体脂肪の測定を行った。現在全児童のデータを科学研究費により購入したコンピュータに入力を終え、肥満児童を抽出し(1)地域差、発達差、性差、(2)肥満児童個々人の身体的変化、(3)体格指数と体脂肪との関係(4)肥満・非肥満児童の食・生活習慣、健康度、不定愁訴等の特徴についての解析を開始している。現在までに明らかになった結果、(1)の地域差については都会の子どもより地方の子どもに肥満が多くみられている。これは地域差というよりもむしろ家族構造の相違によるものではないかと考える。これについては今後も継続して調査を行う。(2)、(4)は現在解析中である。(3)体格指数との関連から体脂肪測定器の肥満判定基準の問題点が明らかとなった。今後の研究課題、および方向、(1)(4)の結果を全て解析した後、その成果を活用し、介入の対象児童を抽出し、教育的介入を強く要望している茨城、熊本の小学校の養護教諭や学級担任と協議し共に介入を行う予定である。平成8年度の調査結果から教育的介入を必要とする肥満児童を抽出し、学校長、養護教諭、担任の協力を得て肥満児童とその親に対して介入を行った。1、肥満児童の抽出測定した体脂肪(男女共25%以上を肥満とする基準を新たに設定した)と過去2年間の体格指数(カウプ、ロ-レル、肥満度の3指数のうち2つ以上が肥満)の値から肥満児童を抽出した。2、介入の内容(1)平成8年度の食・生活習慣、健康度、不定愁訴等の調査結果を肥満児童と非肥満児童で比較検討し、肥満児童に特徴的な問題と、従来から肥満児童に問題とされている事柄について、調査校の対象児童とその親に対し説明を行った。(2)最も子どもの肥満が進行する夏休み期間に、肥満の増加を最小限にするための7項目を基本としたチェックリスト(頑張り表)を準備し、肥満の軽減と健康的な生活習慣の確立に努めさせた。3、研究の成果チェックリスト(頑張り表)は、(1)の内容を整理し肥満児童共通の問題を7項目と、子ども個々に応じた項目、最大11項目からなる。このチェックリストの活用前後には体脂肪率の測定を行い、チェックリストを回収した後、体脂肪率が減少した子どもと増加した子どもでチェックリストの項目に違いがあるか否かを確認し、有効な結果が得られた。2、肥満が最も増加する夏休みの7週間の間にチェックリストを用いて教育的介入を行った結果、体脂肪を減少させた子ども、あるいは体脂肪を増加させなかった子どもは九州の4校に多く、体脂肪を増加させた子ども、またはチェックリストを最後までやり通すことのできなかった子どもは茨城県の小学校に多くみられた。

そこで、茨城県の小学校については再度体脂肪率の測定と親と子ども、および教師に対して健康な体を作るための学習会を行い、教育的介入を実施した。熊本県の4校については追跡調査を行った結果、リバウンド現象を示している子どもは少なく養護教諭の定期的な指導で良好な状態を維持していた。したがって、熊本の小学校については4校の養護教諭との学習会だけを継続した。3、目的のひとつであるより正確な肥満児童の判定方法については、現在も検討中であるが、肥満度については20%以上、Kaup指数については22以上、Rohrer指数については身長の影響を受けやすいことから、身長別の評価基準を設け110129cmまでは170以上、130149cmまでは165以上、150cm以上は160以上を肥満とし、体脂肪率は現在の基準では男子20%以上、女子25%以上が肥満とされている。しかし、男子の場合20%以上を肥満とすると約半数の子どもが肥満となる。したがって、男子も女子と同様に25%以上を肥満と判定する方が妥当であると考える。
レーザー冷却を用いた原子核の8重極以上の高次電磁モーメントの測定

本研究では、安価、操作の容易などの特徴を持つ半導体レーザーを用いて、高分解能原子線半導体レーザー分光装置を開発した。この実験装置によって、希土類元素に対し、高分解能分光を行い、超微細構造と同位体シフトの系統的な研究を行ってきた。多くの原子準位に対し、基礎的な分光データである超微細構造定数を求めた。また、同位体シフトに重点をおき、原子核の位置における電子密度を導いた。電子密度の実験値とHartree-Fockの計算値を比較し、希土類領域における電子密度の系統性を調べた。レーザー冷却について、Doppler効果を用いて原子速度の計測方法を確立し、テスト実験としてSm原子線の速度を測定した。本実験においてRb原子に対し、熱原子線源による生成された速度の約400m/sの原子を約70m/sまで減速させることができた。さらに、Li, K,及びRbのレーザーRF二重共鳴分光を行った。レーザーRF二重共鳴分光は、精密分光法として装置が簡単、測定精度が高いなどの特徴がある。原子の超微細構造の高精度の測定には非常に有効である。このような精密測定によって、核の磁気分布を表す超微細構造異常が求められ、磁気8極子以上の高次の相互作用の研究もでき、原子核の高次電磁モーメントが得られる。本研究は、残留磁場におけるRF共鳴スペクトルを観測した。これは、従来の残留磁場を補正する方法より、方法が簡単で、磁場補正の不十分によるZeeman分岐の広がりがないため、測定精度が高い。本研究では、^<6.7>Li,^<39.41>K,及び^<85.87>Rb原子の基底状態の超微細構造を1kHz以下の精度で測定した。そして、超微細構造定数を求め、超微細構造異常を調べた。本研究では、まずレーザー冷却法を用いて、超低速度(約10cm/s)の原子線を作り、これを用いてレーザーRF二重共鳴分光法によって超高分解能・超高精度のレーザー分光を実現することを目的とする。今年度は、実験の準備と予備実験を行った。まず、レーザー冷却における原子線速度の測定に必要な外部共振器型波長可変半導体レーザーを設計・製作した。そのレーザーの特性を調べ、線幅の1MHz以下、波長可変領域の12nmという特性が得られた。そして、Rbのレーザー冷却のテスト実験を行った。Rb原子線を生成し、高分解能分光の実験を行った。Rbのスペクトルを観測し、レーザー冷却の予備実験として、レーザー冷却用のピークやレーザー周波数などの条件を決めた。さらに、Rbのレーザー冷却を行い、Doppler効果を用いて、レーザー冷却による減速された原子のDopplerシフトを測定した。そのDopplerシフトを用いて、Rb原子が通常の速度から約70m/sまで減速されたことが分かり、レーザー冷却による原子線の減速に成功した。今年度の科研費で、市販の外部共振器型波長可変半導体レーザーを購入した。このレーザーを用いて、今度は、本格的なレーザー冷却の実験、そしてレーザーRF二重共鳴分光によって超高分解能・超高精度のレーザー分光を行う。本研究では、レーザー冷却法を用いて、超低速度(約10cm/s)の原子線を作り、これを用いてレーザーRF二重共鳴分光法によって超高分解能・超高精度のレーザー分光を実現することを目的とする。今年度は、小型安価の半導体レーザーを用いて、Rb原子のレーザーRF二重共鳴分光を行い、超微細構造を高精度で測定した。。まず、レーザーRF二重共鳴分光のために、RFループや光ポンピングミラーを設置し、実験装置を改良した。

Rb原子の蛍光スペクトルを観測し、90%の光ポンピング効率を得て、光ポンピング用のピークを決めた。6GHz程度の高周波数のため、5種類のRFループを取り替えて、RF共鳴スペクトルを4観測し、最適なRFループを選んだ。そして、地磁気における^<85>Rbと^<87>RbのRFZeemannスペクトルの観測に成功した。さらに、Zeemannスペクトルの中心ピークを詳細に測定し、ゼロ磁場時の^<85>Rbと^<87>Rbの基底状態5s^2S_<1/2>の超微細構造分岐エネルギー、そして超微細構造定数を0.5kHzの高精度で決定した。決定した超微細構造定数から、核内磁気分布を反映する超微細構造異常を調べた。本研究では、レーザー冷却法を用いて、超低速度(約10cm/s)の原子線を作り、これを用いてレーザーRF二重共鳴分光法によって超高分解能・超高精度のレーザー分光を実現することを目的とする。今年度は、K原子について、レーザーRF二重共鳴分光を行った。Kは、^<39>Kと^<41>K2つの安定同位体及び^<40>K超長寿命放射性同位体がある。^<39>Kは中性子数のmagic numberの核種で、これらの同位体が核構造的にも興味深い。本研究では、まず、K原子線源を製作し、実験装置を改良した。レーザーRF二重共鳴分光を行うために、4s^2S_<1/2>から4p^2P_<1/2>への770nmの光学遷移を用いて、K原子の蛍光スペクトルを観測し、超微細構造ピークを同定した。そして、RFループを取り付け、光ポンピング効率を調べ、最適な実験条件を得た。本研究は、残留磁場におけるRF共鳴スペクトルを観測した。これは、従来の残留磁場を補正する方法より、方法が簡単で、磁場補正の不十分によるZeeman分岐の広がりがないため、測定精度が高い。観測されたRFスペクトルから、^<39>Kと^<41>Kの基底状態4s^2S_<1/2>の超微細構造分岐エネルギー、そして超微細構造定数を0.2kHzの高精度で決定した。決定した超微細構造定数から、核内磁気分布を表す超微細構造異常を調べ、超微細構造異常が大きいであることがわかった。
光励起多重項状態を利用した新規スピン化学の創出

本研究では、常磁性種と励起三重項色素間相互作用から形成される光励起多重項状態を利用することで、スピン選択的な光物理過程、エネルギー移動、化学反応を制御することを目的とする。昨年度までの研究から、(1)常磁性ラジカルとの相互作用から形成される光励起多重項状態を利用すれば、生体への毒性が高い重原子を用いずに、ラジカルスピンで一重項酸素量子収率を制御できること、(2)TEMPOラジカル結合型ケイ素フタロシアニン(SiPc)のヒト子宮頸癌由来細胞HeLaに対する光毒性を検討し、軸配位子TEMPOラジカルは、電子スピン効果、立体効果双方により、光線力学的効果を上昇できること等が明らかとなった。このラジカル結合型SiPcを腫瘍部位においてのみ生成できれば、腫瘍部位選択的な治療が期待できる。しかし一般に、ホモ開裂によるラジカル生成には、生体組織を透過しない紫外光が必要である。そこで本年度は、生体組織透過性の高い近赤外光により、ラジカル生成する色素の創製を行なった。その結果、近赤外光でプロピルラジカル、TEMPOラジカルを生成するSiPc、ケイ素ナフタロシアニン(SiNc)色素の開発に成功した。SiPc、SiNc色素の分子軌道計算は、Si-C、Si-O結合間のσ軌道がフロンティア軌道に存在するため、低エネルギーの近赤外光でもラジカル生成できることを示した。また、光線力学的治療への利用を目指し、SiNcとSiPcがTEMPOで架橋したヘテロ二量体も合成した。一般に、一重項酸素量子収率の上昇には重原子が必要であるため、光毒性の制御は困難であった。本研究成果より、光励起多重項状態と近赤外光によるラジカル生成を併用することで、腫瘍部位選択的光毒性を示す光増感剤創製への指針を得た。本年度は、励起三重項ケイ素フタロシアニン(SiPc)から三重項酸素へのエネルギー移動により生じる一重項酸素生成に対して、常磁性ニトロキシドラジカル(NR)結合の効果を検討した。このエネルギー移動は、項間交差、エネルギー移動と2つのスピン選択的過程を有する。結果として、1つのNRと結合することで50%、2つのNRと結合することで100%一重項酸素生成効率を上昇することに成功した(SiPcのみとの対比)。これは、以下に起因する。(1)SiPcの励起一重項-励起三重項項間交差はスピン禁制であるが、NRと結合することで、スピン多重度の等しい遷移に変換される。そのため、励起三重項量子収率が上昇する。(2)SiPcの励起三重項-基底一重項項間交差も、NRと結合することで、スピン多重度の等しい遷移に変換されるが、SiPc-NR間相互作用が弱いため、エネルギー移動に十分な長い寿命を持つ。一般に、常磁性種との相互作用は、光反応量子収率を下げる、励起状態の短寿命化を促進するのみと考えられていた。本研究成果は、これらの常識を覆し、常磁性種との相互作用により、一重項酸素量子収率を上昇できた貴重な例である。加えて、ポルフィリン化合物から生成する一重項酸素は、癌の光線力学的治療へ応用されている。本研究成果より、生体への毒性が高い重原子を用いずに、一重項酸素生成効率を高める方法論を確立できたことは重要である。また、光生成可能な常磁性ラジカルと色素を結合させることで、患部でのみラジカルを光生成させ、より強い光毒性を発揮する等の新規光増感剤創製への指針を得ることができた。本研究では、常磁性種と励起三重項色素間相互作用から形成される光励起多重項状態を利用すること下、スピン選択的な光物理過程、エネルギー移動、化学反応を制御することを目的とする。昨年度の研究では、励起三重項ケイ素フタロシアニン(SiPc)から三重項酸素へのエネルギー移動により生じる一重項酸素の生成機構に対して、常磁性ニトロキシドラジカル(NR)の効果を検討し、光増感剤に1つのNRが結合することで50%、2つのNRが結合することで100%、一重項酸素生成効率を上昇することに成功した(SiPcのみとの対比)。ポルフィリン化合物から生成する一重項酸素は、癌の光線力学的治療へ応用されており重要である。そこで本年度は、常磁性ラジカルとの相互作用から形成される光励起多重項状態を利用することで、生体への毒性が高い重原子を用いずに、光線力学的効果を高める方法を検討した。TEMPOラジカル結合型SiPcのヒト子宮頸癌由来細胞HeLaに対する光毒性を検討し、(1)5μM以下では、TEMPO結合型SiPcは毒性を示さないこと、(2)TEMPOと結合することでSiPcの光毒性が著しく上昇すること等を実験的に解明した。EPR、電子吸収スペクトル測定により、(1)細胞中においてもTEMPOは不対電子スピンを有すること、(2)軸配位子TEMPOがSiPcの会合を妨ぐこと等がそれぞれ明らかとなっており、軸配位子TEMPOの電子スピン効果、立体効果双方により、光線力学的効果が上昇することが解った。

一般に、常磁性種との相互作用は、励起状態の短寿命化を促進し、光反応量子収率を下げるのみと考えられている。本研究成果は、これらの常識を覆し、TEMPOラジカルとの相互作用から形成される光励起多重項状態を利用することで、細胞への光毒性を上昇できた初めての例であり、新規光増感剤創製への指針を得た。本研究では、常磁性種と励起三重項色素間相互作用から形成される光励起多重項状態を利用することで、スピン選択的な光物理過程、エネルギー移動、化学反応を制御することを目的とする。昨年度までの研究から、(1)常磁性ラジカルとの相互作用から形成される光励起多重項状態を利用すれば、生体への毒性が高い重原子を用いずに、ラジカルスピンで一重項酸素量子収率を制御できること、(2)TEMPOラジカル結合型ケイ素フタロシアニン(SiPc)のヒト子宮頸癌由来細胞HeLaに対する光毒性を検討し、軸配位子TEMPOラジカルは、電子スピン効果、立体効果双方により、光線力学的効果を上昇できること等が明らかとなった。このラジカル結合型SiPcを腫瘍部位においてのみ生成できれば、腫瘍部位選択的な治療が期待できる。しかし一般に、ホモ開裂によるラジカル生成には、生体組織を透過しない紫外光が必要である。そこで本年度は、生体組織透過性の高い近赤外光により、ラジカル生成する色素の創製を行なった。その結果、近赤外光でプロピルラジカル、TEMPOラジカルを生成するSiPc、ケイ素ナフタロシアニン(SiNc)色素の開発に成功した。SiPc、SiNc色素の分子軌道計算は、Si-C、Si-O結合間のσ軌道がフロンティア軌道に存在するため、低エネルギーの近赤外光でもラジカル生成できることを示した。また、光線力学的治療への利用を目指し、SiNcとSiPcがTEMPOで架橋したヘテロ二量体も合成した。一般に、一重項酸素量子収率の上昇には重原子が必要であるため、光毒性の制御は困難であった。本研究成果より、光励起多重項状態と近赤外光によるラジカル生成を併用することで、腫瘍部位選択的光毒性を示す光増感剤創製への指針を得た。