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新倒産法制の下での契約に関する法的研究

本研究では、近年の大改正を経た新しい倒産法制の下で倒産手続が契約に及ぼす影響を検討した。まず、倒産法改正により直接的影響を受ける各種の契約(賃貸借契約、請負契約等)の検討をした。改正により多くの問題が解決されたが、なお残る問題は少なくない。特に、賃料債権の処分等の効力をどこまで認めるべきかについて、実体法上の検討が必要である。次に、双方未履行双務契約について検討した。今回の改正では、基本的には従来の規律が維持されているが、今後、破産法53条の原則とその例外のあり方についてなお検討する必要がある。根底には、倒産法と平時実体法との関係、及び、倒産手続開始後の契約の帰趨(更に、債務不履行における契約と債権の関係)という大きな問題がある。また、重要な現実的課題である知的財産権ライセンス契約の適切な規律について検討した。ここには、契約上の地位の法的評価という理論的問題と、特許法における登録制度及び通常実施権制度のあり方という制度的問題がある。更に、当初の研究計画から発展する問題として、否認権と契約、及び、新信託法制の下での信託と倒産の関係についても検討した。前者では、新制度の下での否認権と詐害行為取消権との関係を検討し、平常時から倒産時に移る段階での契約のあり方を考察した。後者は、信託財産破産等の新しい法制度の検討をした。本研究により、新しい倒産法制の下での倒産法と契約法の主な問題点を分析することができた。その結果、実体法の検討がなお必要な問題が少なくなく、それらはいずれも基礎的な問題に関わるものであることが確認できた。根本的には、平時実体法における私的自治及び自由競争の尊重の理念と倒産手続における債権者平等及び衡平の理念との接合、並びに、平時実体法自体の規律の問題がある。倒産手続の効率性及び平時及び倒産時の実体法の社会的影響も考慮しなければならない。なお研究を進めていきたい。本研究は、新たな倒産法制の下で、倒産手続が契約に及ぼす影響について理論的・実践的検討をすることにより、契約法学及び倒産法学に理論的・基礎的寄与をすることを目指している。本年度(平成16年度)は、まさに新たな倒産法制の整備がなされた1年であった。すなわち、新破産法の制定、これに伴う民事再生法・会社更生法の改正があり(平成16年6月2日公布、同17年1月1日施行)、特別清算等の見直しに関する法制審議会の要綱答申があった(平成17年2月9日)。この動きの中で、本研究の第1段階として、新たな倒産法制の下での各種の契約の帰趨を中心に研究した。第1に、賃貸借契約・請負契約・相場がある商品の取引に係る契約・継続的給付を目的とする双務契約について、新倒産法制の下での取扱いを検討した。特に、敷金のある賃貸借契約において賃貸人が破産した場合について、やや詳しい検討をした。第2に、知的財産権のライセンス契約において、ライセンサーが倒産した場合のライセンシーの立場について検討した。これは、新破産法制定後も産業界からなお検討が求められている問題であるが、本研究においては、基礎的問題に遡って検討した上、今後の立法に当って考慮すべき点を具体的に示した。第3に、倒産手続における双方未履行双務契約の取扱いに関する研究を進めている。これは、新倒産法制の下でも規律は変わらないが、かねてから活発な議論のある問題である。

本研究では、管財人の解除権の制限法理等について、倒産法と契約法の関係という本質的問題を考慮しつつ、検討している。16年度は、このうち第1・第2について、研究成果を公表した(ジュリスト増刊は平成17年4月発行見込み)。これらは、いわば各論的研究であるが、基礎的な問題との関連性も意識している。第3は、より基礎的な研究であり、次年度は、これを中心にしつつ、上記目標の達成に向けて研究を進める予定である。本研究は、新たな倒産法制の下で、倒産手続が契約に及ぼす影響について理論的・実践的検討をすることにより、契約法学及び倒産法学に理論的・基礎的寄与をすることを目指している。16年度は、新破産法の制定を始め新たな倒産法制が整備されたが、17年度は、個別的な整備が進んだ。即ち、1、会社法成立に伴う特別清算に関する新法制の発足、2、信託法と倒産法に関する法整備の準備、3、知的財産権のライセンシー保護法制の検討等である。また、4、抵当権設定契約に係る詐害行為取消権と否認権の異同に関する最高裁判例が現れ注目される。17年度は、このうち24について研究を進めた。2の信託法と倒産法については、「信託法・倒産法研究会」(平成17年10月11月)に参加し、信託財産破産に関する基本問題を検討した。その成果は、法制審議会信託法部会での審議の際に用い、また、「信託226号」(信託協会)掲載予定論文の一部に反映させた。3の知的財産権ライセンス契約については、「知的財産の流通・流動化に係る制度的諸問題の調査研究委員会」(平成17年7月18年3月)に参加し、ライセンサー倒産時のライセンシー保護制度を検討した。その成果は、上記委員会報告書に盛り込まれる予定である。4の詐害行為取消権と否認権については、新破産法の否認権制度が民法の詐害行為取消権に及ぼす影響について研究を進めている。その成果は、『倒産判例百選[第4版]』(有斐閣)及び『新破産法の理論と実務』(判例タイムズ社)に掲載予定である。このほか、倒産手続における双方未履行双務契約についても引き続き研究を進めている。なお、平成17年5月、後記論文が予定通りジュリスト増刊号に掲載された。以上の通り、本研究は、現実の法制度の発展と同時並行的な形で進められてきたが、17年度は研究期間の最終年度であるので、これまでの研究を総合し、成果をまとめるものである。
圧力差を利用したキャップ固定による試料の作製から分析までの可搬式真空一貫プロセス

本研究は試料の作製から分析まで基板表面を大気曝露せず真空状態に保つことで酸化を防ぎ、成膜後の基板を的確に分析を行う可搬式真空一貫プロセスについて開発することを目的とした。ロードロック式ではない装置でこの目的を実現するために、大気圧と真空の圧力差を利用したキャップ固定による方法を用いた。真空中での成膜直後の試料は清浄な状態であるが、大気リークの影響によりTiやAlなどの材料は表面汚染・酸化されやすい。そこで、試料の作製から分析まで基板表面を大気曝露せず真空状態に保つことで酸化を防ぎ、成膜後の基板を的確に分析を行うことが可能か実験を行った。可搬式真空一貫プロセスの導入系についてはキャップの出し入れ、キャップの脱着が必要なため回転導入系を使用した。キャップについては本研究では大気リークすることでキャップ内圧力は真空が保たれたまま、チャンバー内は大気圧となるためキャップの内側と外側に圧力差が生じ、吸盤のように固定されることから、外気圧によりキャップが変形しない様、強度のあるSUS304を使用し作製した。また、キャップを隙間のできないよう押し付ける部分にはOリングを付けることでキャップ内への大気リークを抑えた。回転導入系と作製したキャップを用いて、真空状態での試料の出し入れが可能であることを確認した。その後、成膜後の基板が大気リークの影響で分析に影響を与えていると考えられるため、真空一貫プロセスを使用した場合と使用しない場合での成膜基板をEDX分析することで提案する方法の有用性を確かめる実験を行った。Si基板上にAlを成膜し、真空一貫プロセスを用いて非大気曝露にて取り出した基板と大気曝露した基板をEDX分析した結果、非大気曝露基板は大気曝露した基板に比べにO含有量が約3at%程度少なく酸化されにくいことが分かった。真空一貫プロセスにより大気曝露による薄膜の酸化を防ぐことができ本研究の有用性を確認することができた。
近代日本勢力圏下の市場統合と情報効率性の時変構造―内地・朝鮮米穀市場を中心に―

本研究は,戦前期日本の米穀市場における情報効率性と統合速度の通時的な変動とその変動要因の解明を試みた.具体的には,東京・大阪の先物・現物月次価格を取得したうえで時変計量経済モデルによる計量分析を実施した.そして,第1に第1次大戦期まで情報効率性は台鮮米が受渡代用品に指定された時期に低下したこと,第2に1920年代以降の情報効率性は台鮮米が受渡代用品に指定された時期でも低下しなかったこと,第3に米穀法・米穀統制法が施行された両大戦間期に情報効率性は政府が有する政策的裁量性の縮小によって上昇したこと,第4に電報利用の拡大に牽引された市場統合速度の上昇は1910年代末まで継続したことを明らかにした.まず,研究代表者である野田と連携研究者である伊藤は,本研究課題の分析を進めていくための時変計量経済モデルの統計的特性の確認を行った.具体的には,Ito, Noda and Wada (2014, Applied Economics)で提案された非ベイズ時変ベクトル自己回帰モデルを理論的に拡張した,非ベイズ時変ベクトル誤差修正モデルを用いて分析していくために必要な統計的検定手法について理論的検証を進めてきた.ここで,Ito, Noda and Wada (2014, Applied Economics)による一連の時変計量経済モデルを用いることで,パラメータの事前分布に依存することなく分析が可能になっただけではなく,頻度論統計学に基づいた既存の検定統計量が利用可能になることが改めて示された.研究分担者である前田・大豆生田と連携研究者である井奥は,第1に時変計量経済モデルによる分析の結果を解釈するために必要な史料の調査・収集,第2に収集した史料に基づく経済史的考察を進めた.第1の史料調査・収集は,平成26年度まで継続的な調査を実施してきた農林水産省筑波産学連携センター(旧・農林水産省農林水産技術会議筑波事務所)所蔵農林省米穀局作成史料のほか,平成27年度は新たに農林水産省図書館所蔵農林省作成史料,郵政博物館資料センター逓信省作成史料,関西大学図書館所蔵大阪堂島米穀取引所作成史料を調査・収集した.第2の経済史的考察では,第1の点で述べた調査で収集した史料を用いることで,時変計量経済モデルによる分析から示された戦前期二大米穀市場(東京・大阪)間における統合のスピード上昇は,主に電報及び市内電話の利用拡大に起因していたことを明らかにした.時変計量経済モデルの統計的特性の確認を担当する野田と伊藤は,前項「研究実績の概要」に示した点についての検証を進めた.具体的には,Ito, Noda and Wada (2014, Applied Economics)で提案された非ベイズ時変ベクトル自己回帰モデルのケースと同様に非ベイズ時変ベクトル誤差修正モデルにおける誤差修正項のパラメータが時間を通じて変化しているかどうかを検証するためブートストラップ法を用いた検定統計量を開発してきた.ここで,誤差修正項に掛かる係数パラメータの時間を通じた変化を計測することによって,複数市場間の価格統合の進捗を明らかにすることができることが示された.経済史的考察を担当する大豆生田・前田・井奥は,野田と伊藤により示された戦前期二大米穀市場(東京・大阪)間における統合のスピード変化について,一次史料を用いることで考察を加えた.これまでの市場史研究においても明治期以降の日本における電信導入が国内市場の統合を促進したことは示唆されてきた.しかしながら,一方で通信業史研究において電信利用は料金の改定に強く影響されたために単調な拡大は示さなかったことが指摘されてきたにも関わらず,実際における電信利用の動向と市場統合の経過を対比させた研究は皆無であった.こうした研究動向のなかで本研究は,電信料金政策の推移を視野に収めつつ,電信利用の拡大と市場統合の進展を対比させることで,戦前期日本における市場統合の過程が電信料金政策に強く規定されていたことを明らかにした.まず,研究代表者である野田と連携研究者である伊藤は,研究分担者の大豆生田・前田と連携研究者の井奥が作成した戦間期大阪堂島米穀取引所における価格データを用いた分析を行った.そして,研究分担者の大豆生田・前田と連携研究者の井奥は,分析結果について記述史料を用いた経済史的考察を中心に進めた.具体的な研究成果は以下の通りである.第1に時変計量経済モデルの分析に用いる価格データと分析結果の解釈に用いる史料の調査・収集,第2に収集した史料に基づく経済史的考察を進めた.第1の史料調査・収集は,平成27年度まで継続的な調査を実施してきた農林水産省農林水産技術会議筑波産学連携支援センター,農林水産省農林水産政策研究所,関西大学図書館所蔵堂島米市場文書のほか,大阪府立中之島図書館,大阪市立大学学術情報総合センター,岡山大学附属図書館資源植物科学研究所分館でも実施した.これらの調査によって収集した史料から191439年における大阪堂島米穀取引所の日次先物米価系列を復元した.戦前期先物商品価格の日次データは管見の限りで存在しなかったことから,上記の米価系列復元は先駆的な試みとして位置付けられよう.第2の経済史的考察では,第1の点で述べた調査において収集した史料を用いることで,時変計量経済モデルによる分析から示された戦間期大阪堂島米穀取引所における価格形成の情報効率性が変動した要因を検討した.そして,米穀政策の運用時における政府の裁量性を法令が制限している場合に効率性が上昇することを明らかにした.計量分析を担当する野田と伊藤は,前項「研究実績の概要」に示したように前年度までに開発した時変計量経済モデルを用いた分析を行った.

具体的には,Ito, Noda and Wada (2014, Applied Economics)で提案された非ベイズ時変ベクトル自己回帰モデルを用いて戦間期大阪堂島米穀取引所における先物米価形成の時変効率性を計測して,各時点において市場が効率的であったかどうかを検証した.さらに,経済史的考察を担当する大豆生田・前田・井奥は,野田と伊藤が示した戦間期大阪堂島米穀取引所における先物米価形成の時変効率性について,史料を用いることで考察を加えた.米穀政策を考察した既往研究は,1920年代以降に米穀市場へ対する政府の介入が強化されたことを指摘した.その一方で,商品先物市場を考察した先行研究は,米穀取引所の指標価格形成機能は戦間期にも維持されていたと主張した.そのために,米穀政策の展開が米穀先物市場の価格形成に及ぼした影響は明らかにされてこなかった.こうした研究動向のなかで本研究は,米穀法・米穀統制法下における政府の米穀市場介入が米穀先物市場の価格形成に及ぼした影響は,既往研究が着目した介入の規模ではなく,米穀政策運用時において法令が政府に認めた裁量性の程度に規定されたことを明らかにした.以上のように,本研究課題の中心的な研究となりうる分析を完了できた点において,現在までの達成度は良好であると判断できる.本年度は,本研究課題の最終年度として平成28年度までに得られた研究成果の発信を進めた.平成28年度までに本研究課題は,戦前期日本内地における米穀市場の情報効率性が,台鮮米と称された植民地米の取引所における取扱を規定した米穀政策・取引所政策の変遷に強く規定されて変動したことを示してきた.したがって,本研究課題の成果は日本経済史研究のみならず植民地史研究,朝鮮史研究,台湾史研究としても重要な意義を有している.そこで,本年度においては台湾・韓国の研究者と議論を重ねることに力点を置いた.そして,日本・京都(京都産業大学)と台湾・台北(国立台北大学)において,International Conference on Economic Historyと題した国際カンファレンスを開催することで日本人・韓国人・台湾人研究者から多様なコメントを受け,またアメリカ合衆国・サンディエゴで開催されたWestern Economic Association International 92nd Annual Conferenceにおいても研究報告を実施することで世界中から集まった研究者らと活発な議論を交わす機会を得た.以上の成果を踏まえ,本年度には平成30年度にアメリカ合衆国・ボストン(マサチューセッツ工科大学)で開催されるWorld Economic History Congressに応募し,採択を受けることができた.本研究は,戦前期日本の米穀市場における情報効率性と統合速度の通時的な変動とその変動要因の解明を試みた.具体的には,東京・大阪の先物・現物月次価格を取得したうえで時変計量経済モデルによる計量分析を実施した.そして,第1に第1次大戦期まで情報効率性は台鮮米が受渡代用品に指定された時期に低下したこと,第2に1920年代以降の情報効率性は台鮮米が受渡代用品に指定された時期でも低下しなかったこと,第3に米穀法・米穀統制法が施行された両大戦間期に情報効率性は政府が有する政策的裁量性の縮小によって上昇したこと,第4に電報利用の拡大に牽引された市場統合速度の上昇は1910年代末まで継続したことを明らかにした.
ヌクレオフォスミンの新規ターゲットの探索と解明

NPM(ヌクレオフォスミン)は、中心体複製等の制御に関与する多機能性蛋白質である。本研究では、中心体から離脱したT199リン酸化NPMがスプライシングを抑制する事に注目し、選択的スプライシングへの関与を検証した。まず、NPMの標的となる選択的エキソン群が不明であった為、エキソンアレイ解析を行なった。解析には、リン酸化NPMを模倣する変異型を細胞に過剰発現させ、そのtotal RNAを使用した。アレイ解析とRT-PCR法による検証で確認できた標的エキソンは予想以上に少なかったが、細胞周期に関与するG蛋白質や白血病に関連する転写因子等の選択的エキソンがNPMにより制御される事が示唆された。NPMは多機能性を有すタンパク質であり、リボソームの生合成、細胞周期制御、中心体複製、ゲノム安定化やアポトーシスなどに関与する。細胞内のNPMは核小体、核質および中心体などに検出される。G1期の中心体に局在するNPMは、中心体複製を抑制的に制御している。細胞周期進行の準備が整うと、CDK2/cyclin Eにより199番目のスレオニン(T199)がリン酸化される。T199リン酸化NPMは中心体から離脱し、中心体複製が開始する。離脱したT199リン酸化NPMは、スプライシングが行われる核スペックルに局在化した。我々はこのリン酸化NPMがin vitroの反応系でスプライシングを抑制的に制御することを報告した。本研究では、リン酸化NPMの新規標的エキソンを同定し、スプライシング制御因子としての役割や、ガン化とスプライシングの関係を明らかにする。T199リン酸化NPMの局在化やスプライシング抑制活性を模倣する為、活性化型NPM (T199D-NPM)と不活性型NPM (T199A-NPM)を用いて解析を行なった。これらの変異型タンパク質はHEK293細胞に過剰発現されて、total RNAを回収した。これらのサンプルを用いたエキソンアレイ解析により、標的エキソンの候補が得られている。また、細胞膜関連の遺伝子群が、活性化型NPMにより発現誘導される事が示唆されている。これまでに、約30個の選択的スプライシングをRT-PCRにより検証した。その結果、数個の選択的スプライシングで活性化型NPM依存的な変化が見られたが、顕著な変化が観察されたものはさらに少数であった。これらのNPM標的エキソンの制御に関して検証していく。これまでに、T199リン酸化NPMの局在化やスプライシング抑制活性を模倣する活性化型NPM (T199D-NPM)と、これらの活性を示さない不活性型NPM (T199A-NPM)の発現ベクターを調製した。そして、これらの変異型タンパク質をHEK293細胞で過剰発現し、total RNAを回収した。このtotal RNAを用いてエキソンアレイ解析を行った結果、300個程度の標的エキソンの候補を抽出した。この結果を検証するため、RT-PCRによる解析を行っている。また、エキソンアレイ解析から、遺伝子発現の変化を検出しGene ontology解析を行った。その結果、細胞膜に関与する遺伝子群が有意に変化することが明らかとなった。T199リン酸化NPM(ヌクレオフォスミン)の標的エキソンを探索するため、NPM依存的な選択的スプライシングを細胞内で人為的に誘導する必要がある。平成24年度、T199リン酸化NPMを模倣する活性化型NPM(T199D-NPM)とその不活性型NPM(T199A-NPM)の発現ベクターを調製した。これらをHEK293細胞に導入して過剰発現を行いtotal RNAを抽出した。

そして、細胞内で発生したスプライシングの変化をエキソンアレイにより解析した。平成25年度、エキソンアレイ解析を元に生物情報解析を行い、NPM依存的に細胞膜関連遺伝子群の発現変化が示唆される結果を得た。選択的スプライシングでは、標的エキソン候補群から無作為にRT-PCRによる検証を行なった。しかし、変化が認められる選択的エキソンは少数であった。そのため平成26年度は、T199D-NPMとT199A-NPMの比較において、顕著なスプライシングが期待できる標的エキソンを同定する事とした。特に、アレイ解析の生物学的duplicateで矛盾しないスプライシングを示唆する事、既知の選択的エキソンである事を確認し、平均値として大きなSI値(スプライシングインデック)を示した選択的エキソンから順次RT-PCRによる検証を行なった。その結果、SI値が5以上を示す選択的エキソン群では、約半数のエキソンで変化が確認された。その後、プライマー設計が容易なSI値1.6までの候補エキソンを検証したが、急激に擬陽性率が増大した。最も顕著な変化は、白血病関連の転写因子で検出され、活性化型NPMによりC末側を欠失したアイソフォームの増大が示唆された。選択的スプライシングにおけるNPMを検証する上で興味深い標的エキソンが得られたといえる。分子生物学T199リン酸化NPMの標的エキソンを探索するため、人為的にNPM依存的な選択的スプライシングを細胞内で誘導する必要がある。研究計画では平成24年度までに予定した、T199リン酸化NPMを模倣する活性化型NPM (T199D-NPM)と不活性型NPM (T199A-NPM)の発現ベクターを調製し、NPMの過剰発現とtotal RNAを抽出した。また、この細胞で発生したNPM依存的な選択的スプライシングをエキソンアレイによる解析を完了した。平成25年度の研究計画としては、エキソンアレイ解析の結果得られたNPM依存的な遺伝子群に関する生物情報解析、エキソンアレイ解析で得られたNPM依存的な選択的エキソン群の検証、標的エキソンの細胞周期依存的なスプライシングの変化、NPMと標的エキソンの結合解析を予定した。生物情報解析では、NPM依存的に遺伝子発現を変化された遺伝子群には、細胞膜関連のものが多く存在する結果が得られた。また、エキソンアレイ解析の結果得られた標的エキソン候補群のRT-PCRによる検証では、約30個の選択的スプライシングを解析し、30%程度のものでNPM依存的な選択的スプライシングが観察された。ただしその変化は極めて微弱のものが多く、顕著な変化はさらに少数のものに限られた。NPMのT199リン酸化は、G1/S期からS期に起こる為、標的エキソンも細胞周期に依存した変化が期待される。細胞周期同調剤を用いて、時期特異的な選択的スプライシング変化の検証を行なっている。また、NPMと標的エキソンの詳細を解析する為、ミニ遺伝子の構築を検討している。平成24年度における研究計画では、NPMの過剰発現とtotal RNAの抽出、及びエキソンアレイによる解析を予定した。T199リン酸化NPMの標的エキソンを探索するため、人為的にNPM依存的な選択的スプライシングを細胞内で誘導する必要がある。T199
低周波電磁波ノイズ源可視化システムの開発

電気・電子・情報機器や産業機器のどこから不要電磁波ノイズが放射されているかが目に見えるようになれば、機器のノイズ対策(EMC/EMI対策)にとって非常に有用な情報が得られる。本研究では、特に従来あまり研究のなされていなかった低周波(数十MHz以下)を対象として、機器の周辺で複数の電磁界センサにより測定された電磁波ノイズ分布から、機器内部の波源分布を推定して目に見えるように「可視化」する「低周波電磁波ノイズ源可視化システム」を開発することを目的とする。当該研究期間において、主として以下の研究成果を得た。1.従来、ダイポール点波源のみに適用可能であったMUSIC法による波源推定手法を拡張し、直線電流波源やループ電流波源に対して、その位置及び向きだけでなく長さやループサイズなどの空間的広がりを推定する手法を開発した。2.複数波源の信号波形が時間的に高い相関を持つ(コヒーレントな)場合、従来のMUSIC法では複数波源を分離できなかった。そこで、複数波源の同時走査及びRAP-MUSIC法を新たに導入することで、複数のインコヒーレント及びコヒーレント波源が混在している場合においても、それらの位置及び向きを精度良く推定できる手法を開発した。3.AD変換及び無線送信機能を持つ1チップマイコンを用いて、センサで受信された磁界波形データの収集及び無線伝送を行う小型のワイヤレスセンサシヌテムを設計・試作した。4.電磁波源可視化システムにおいて、計測波形データの収集→計測磁界の較正→MUSIC法による波源推定→カメラ画像上への波源可視化、の一連の処理を統一的、またグラフィカルに行えるソフトウェアを開発した。5.実際の電気・電子機器(電気ストーブ、液晶テレビ、ノートPC等)から放射される低周波電磁波ノイズを計測して波源の位置推定及び可視化を試み、電磁波源可視化システムの動作を評価した。今年度は、主として以下の研究を行った。(1)有限サイズ波源の推定手法の開発従来、ダイポール点波源のみに適用可能であったMUSIC法による波源推定手法を拡張し、線電流波源やループ電流波源に対して、その位置及び向きだけでなく長さやループサイズなどの空間的広がりを推定する手法を開発した。シミュレーション及び実験により、その有効性を確認した。また一方で、波源探索アルゴリズムを見直すことにより、波源推定の計算速度を56倍に高速化した。(2)磁界センサの小型化及びワイヤレス化従来20cm程度の長さを持っていたサーチコイル(低周波磁界センサ)を数cm程度に小型化するための検討・設計を行った。また、AD変換器内蔵マイコンを用いて、センサで受信された磁界波形のAD変換及び無線データ伝送を行う小型のワイヤレスセンサシステムを検討・設計した。これらは次年度に試作・評価する予定である。(3)波源可視化手法の検討推定された波源位置は、同時にカメラで撮影された実際の映像に重ねて表示され、あたかも波源が光っているように「可視化」される。

従来、MUSIC法の評価関数自体をボリュームレンダリングなどにより表示していたが、波源から発生する磁界強度分布を直接表示することにより、より直感的に波源の位置及び形状を可視化できる手法を開発した。電気・電子・情報機器や産業機器のどこから不要電磁波ノイズが放射されているかが目に見えるようになれば、機器のノイズ対策(EMC/EMI対策)にとって非常に有用な情報が得られる。本研究では、特に従来あまり研究のなされていなかった低周波(数十MHz以下)を対象として、機器の周辺で複数の電磁界センサにより測定された電磁波ノイズ分布から、機器内部の波源分布を推定して目に見えるように「可視化」する「低周波電磁波ノイズ源可視化システム」を開発することを目的とする。今年度は、主として以下の研究を行った。1.複数波源の信号波形が時間的に高い相関を持つ(コヒーレントな)場合、センサアレイ出力の共分散行列に対する信号固有値が一つしか存在せず、従来のMUSIC法では複数波源を分離できなかった。そこで、複数波源の同時走査及びRAP-MUSIC法を新たに導入することで、複数のインコヒーレント及びコヒーレント波源が混在している場合においても、それらの位置及び向きを精度良く推定できる手法を開発した。2.特に実験において、波源の推定精度を大きく劣化させる要因の一つであるセンサの配置誤差を補正する手法を検討した。3.AD変換及び無線送信機能を持つ1チップマイコンを用いて、センサで受信された磁界波形データの収集及び無線伝送を行う小型のワイヤレスセンサシステムを設計・試作した。4.電磁波源可視化システムにおいて、計測波形データの収集→計測磁界の較正→MUSIC法による波源推定→カメラ画像上への波源可視化、の一連の処理を統一的、またグラフィカルに行えるソフトウェアを開発した。5.実際の電気・電子機器(電気ストーブ、液晶テレビ、ノートPC等)から放射される低周波電磁波ノイズを計測して波源の位置推定及び可視化を試み、電磁波源可視化システムの動作を評価した。
難剥離性極薄アパタイト皮膜チタン材料製造のための新表面処理技術の確立

ナノレベルの極薄ハイドロキシアパタイト(HA)被膜をチタン表面に簡便に形成できる新しい表面処理プロセスを開発した。この技術の確立を図るため、処理条件の最適化をおこない、さらにその形成被膜の生体適合を評価した。最適条件下で形成した被膜は、HA含む高密着性酸化被膜であり、その膜厚は約300 nmであった。さらに、細胞試験により、この被膜を有するチタンは十分な生体安全性を持ち、さらに骨芽細胞による骨形成を促進できることが明らかとなった。本研究では、難溶性のハイドロキシアパタイト粉末に、少量の水を加えて攪拌することで作製できる、粘性を持った泥状(スラリー状)の処理剤中に、チタン基材を完全に埋没させ、そのままスラリーごと試料を熱処理するという簡便な表面処理を用いて、難剥離性の極薄アパタイト被膜をチタン基材上に形成し、チタン材料の生体適合性を向上させることを目指している。本年度は、この表面処理における適切な熱処理条件を検討することで、医療材料に適する被膜を作製する条件を確定することを試みた。まず、種々の熱処理条件下を用いて、極薄ハイドロキシアパタイト被膜をチタン基材上に形成し、その後、これら被膜の結晶構造、表面形状および断面構造を、X線回折法(XRD)、走査電子顕微鏡(SEM)および透過電子顕微鏡(TEM)を用いて調べた。また、被膜のチタン基材に対する密着強度を、ナノスクラッチ法で調べた。最後に、種々の熱処理温度で形成した被膜に、マウス骨芽細胞様細胞/MC3T3-E1を播種し、表面における細胞の接着および増殖の様相を調べることで、生体適合性を評価した。表面処理に用いる熱処理温度を873K以下とすると結晶化したハイドロキシアパタイト被膜を形成できない。熱処理温度を873 K以上とすると、結晶化したハイドロキシアパタイトを含む酸化物層を形成できるが、温度の上昇に伴い、被膜の密着強度は低下した。また、種々の温度で形成した被膜表面におけるMC3T3-E1細胞の初期接着および増殖の挙動は、処理温度に拠らずほぼ同じであった。これらの結果をまとめて、ハイドロキシアパタイト被膜の形成、被膜密着強度および細胞適合性の観点から考察すると、本表面処理を用いて医療材料に適する被膜を作製できる熱処理条件は、698 Kであるという結論を得た。本研究では、難溶性のハイドロキシアパタイト粉末に、少量の水を加えて攪拌することで作製できる、粘性を持った泥状(スラリー状)の処理剤中に、チタン基材を完全に埋没させ、そのままスラリーごと試料を熱処理するという、新しい表面処理プロセスを利用することで、剥離しにくいナノレベル膜厚のハイドロキシアパタイト(HA)皮膜、チタン基材表面に形成させることで、チタンインプラントが骨とより早くより強く結合できるように改良することを目指している。平成24年度は、種々の処理条件で作製したHA皮膜を詳細に調べることで、皮膜特性に及ぼす各種処理パラメーターの影響を明らかにし、同品質なHA皮膜を安定的に大量作製する技術を確立することを目指した。しょ種々の処理パラメーターのうち、特に熱処理温度に着目し検討をおこない、その結果、1処理温度600°C以下で形成した皮膜は、疑似体液中におけるリン酸カルシウム析出性能が極端に低く、骨形成性能に劣ると推察されること、2処理温度650°C以上で形成した皮膜は、リン酸カルシウム析出性能に優れるが、皮膜膜厚の増加により、皮膜密着強度が極端に低下すること、以上の結果を得た。これらの結果より、安定的に良好な皮膜を大量生産するためには、処理温度625°Cが最適であるという結論を得た。平成24年度および25年度の研究では、本研究課題における表面処理技術で極薄アパタイト被膜をチタン材料表面に形成するための最適処理条件の検討をおこなってきた。平成26年度は、これまでの研究成果を踏まえて、適切な表面処理条件を用いて作製した極薄アパタイト被膜を有するチタン材料の体安全性および骨適合性を調べ、本表面処理技術で作製した材料の医療材料への適用可能性を検討した。ハイドロキシアパタイト(HAp; Ca10(PO4)6(OH)2)粉末に対して水を混練することでスラリー状処理剤を調整し、この処理剤の中にチタン材料を完全に埋没させ,そのまま汎用電気炉などを用いて873 Kで2時間保持した。その後、材料を処理剤から取り出し,蒸留水で洗浄した後に大気中で乾燥させることで試料を作製した。生体安全性を確かめるために、スラリー処理チタン材料表面に、骨芽細胞様細胞MC3T3E-1を播種し、24時間後および72時間後での生細胞数を計数した。さらに骨適合性を評価するために、試料をラット大腿骨に埋入し、試料周囲における新生骨の形成を評価した。スラリー処理材料表面における生細胞数は、いずれの時間においても未処理材料とほぼ同じ結果であり、統計学的有意差もなかった。

すなわち、スラリー処理したチタン材料は、未処理材料と同等の生体安全性を持っていることがわかった。さらに、ラットを用いた動物実験によって、スラリー処理を施したチタン周囲では、未処理チタンと比較して、迅速に新生骨を形成できることを確認した。金属表面改質平成25年度の目的である「医療用材料に適する被膜作製条件」を確定することができ、本年度の当初目的を予定通り、達成することができたので、順調に進展していると評価できる。交付申請書における本年度の研究目標は、「処理パラメータの影響を明らかにし、適切な処理条件を見つけることで、同品質なHA皮膜を安定的に大量作製する技術を確立すること」であった。本年度の研究により、支配的な処理パラメーターである「熱処理温度」の影響を皮膜の生体適合性および機械的特性の面から詳細に検討し、その結果、安定作製に適した、最適な熱処理温度を確定することができた。この条件を用いることで、次年度以降、試料を大量生産することが可能となり、その試料を用いることで、次年度以降の研究を滞りなく遂行できると考える。故に、本年度における研究目的はおおむね達成され、順調に進展していると自己評価する。平成25年度は予定通りに、医療用材料に適する被膜作製条件を確定することができた。次年度は、確定したこの表面処理条件を用いて作製した、ハイドロキシアパタイト被膜を有するチタン材料を、ラット等の小動物中に埋入して、本材料の有効性を、動物実験にて評価をおこなう。また、実用化への展開を考えると、本処理が純チタン材料だけではなく、チタン系合金にも適用できことを示す必要性がある。そこで、平成26年度は、金属合金薄膜を作製できる小型のスパッタ蒸着装置を導入し、この装置を利用して形成した種々のチタン合金被膜に、本表面処理を適用することを試みる計画である。次年度以降においては、当該年度の研究にて決定した、処理条件を利用して作製したHA皮膜の細胞適合性密着強度および骨形成性能を、in-vitroレベルで評価することで、医療材料に適する皮膜を作製できる処理条件を確定する。骨形成性能の評価は、マウス骨芽細胞様細胞/MC3T3-E1をHA皮膜チタン材料上にて育成し、その分化の様子を観察することで評価する。具体的な研究としては、以下の手順にて実施する。1マウス骨芽細胞様細胞/MC3T3-E1を、HA皮膜チタン上に播種する。2培養後した細胞を、ホルマリンで固定した後エタノールにて脱水し、その形態を走査電子顕微鏡にて観察する。3接着細胞数をWST法にて評価する。4培地にアスコルビン酸,β-グリセロリン酸ナトリウムおよびデキメタゾンを添加し、骨芽細胞の分化を誘導する。5骨芽細胞の分化活性度を、アルカリホスファターゼ(ALP)活性にて評価する。6培養を継続し、石灰化結節の形成をアリゼリンレッド染色後、光学顕微鏡にて観察して評価する。当初計画では、細胞培養実験に必要な物品を、当該年度に購入する予定であったが、該当する装置を本学内研究者からお借りすることが出来、そのため予定していた装置の購入が不要になったため本研究にて開発をおこなっている表面処理技術を、純チタン材料だけではなく、チタン合金にも適用できるかどうか、検討をおこなう予定である。その検討のために必要な、チタン合金薄膜を形成できる、スパッタ蒸着装置を導入するために、生じた次年度使用額を使用する計画である。
樹木培養細胞によるヒノキチオールの生成機構

ヒノキチオールはトロポロンの一種で幅広い抗菌性を示すため、多くのヒノキ科樹木心材の耐久性に寄与している。本研究では針葉樹培養細胞による生成機構を明らかにしようと試みた。細胞にエリシターを作用させると一定期間後にヒノキチオール生産が開始されることから、細胞表面のエリシターレセプターからヒノキチオール生産酵素までのシグナル伝達について検討し、G-protein、リポキシゲナーゼ、及びプロテインキナーゼの活性化が伝達に関与していること、またcAMPやCa2+がメッセンジャーとして機能していることを明らかにした。また、当該細胞中の主なモノテルペン合成酵素はテルピノレンシンターゼであることが示されたので、同酵素のクローニングを試みた。RT-PCRを行って、データベース上の既知植物モノテルペンシンターゼと相同性の高い断片を得た。これをプローブとして用い、エリシテーション1日目のmRNAから作成したcDNAライブラリーをスクリーニングして、テルピノレンシンターゼをコードしている可能性が高い3種のクローンが得られた。さらに、このテルピノレンシンターゼの酵素活性はエリシターの刺激によって初めて現れることがわかった。そこで、エリシターによって誘導されるmRNAがヒノキチオール生産関連遺伝子を表わすと予想し、マクロアレイ法による発現遺伝子の検索を行った。エリシターの作用1日目のcDNAライブラリーから調製した各クローンをメンブランに配列して結合させてテンプレートとし、これに対してエリシター作用前後の細胞のmRNAから放射性dNTPを用いて合成したcDNAをプローブとして、発現に増減の見られるクローンを検索した結果、エリシターの作用により増加する48のクローンが見つかった。(1)細胞選抜:ヒノキチオール高生産性細胞株の選抜を目指して、先ずCupressus lusitanicaの培養細胞よりプロトプラストを調製する条件を検討した。継代後1週間培養した細胞を、Cellulase Onozuka R-10(1%)、Macerozyme R-10(0.5%)、クエン酸カリウム、デキストラン硫酸カリウムの溶液(pH5.6)で処理して得られたプロトプラストの生存率は98%であった。これを、0.6Mマンニトールを含むB5培地(pH5.5)で培養すると、細胞壁の再生は認められたが細胞分裂・増殖は観察されなかった。そこで、プロトプラストを経ずに小細胞塊に分離後培養して細胞選抜を試みつつある。(2)エリシター源の探索:特に優れたエリシター効果を示す真菌培養液は見出されなかったが、アルギン酸、キチン及びジャスモン酸メチルはCupressuslusitanica細胞によるヒノキチオール生産を促進することが認められた。次年度以降ジャスモン酸の作用様式を含め、シグナル伝達について精査する。(3)生合成中間体の投与:リンゴ酸、ピルビン酸、フマール酸、コハク酸、酢酸等の有機酸投与がCupressuslusitanica細胞によるヒノキチオール生産を促進したことから、ヒノキチオール生合成と酢酸・ピルビン酸代謝あるいはTCAサイクルとの間に関係があると不唆された。モノテルペン類の投与は多くの場合ヒノキチオール生産に阻害的に作用したが、2-カレンと酢酸テルピニルの投与は促進作用を示した。これら2種のモノテルペン(誘導体)はヒノキチオール生合成に関与している可能性が推測されるため、次年度以降に一般モノテルペンの生合成との関連を検討する。(4)初期細胞密度、培地交換などと生産量との関係から、ヒノキチオール生産は生成物フィードバック制御されていると推測した。(1)エリシターシグナル伝達経路の解明エリシター又はジャスモン酸メチル処理後のCupressus lusitanica

培養細胞における、過酸化水素、リポキシゲナーゼ,cAMP、等の経時変化を追跡し,各種酵素阻害剤及びイオンチャンネル阻害剤によるヒノキチオール生成への影響から,エリシターのレセプターからヒノキチオール生産酵素系までのシグナル伝達にG-proteinやリポキシゲナーゼ及ぴプロテインキナーゼの活性化が関与していること,またcAMPやCa2+がメッセンジャーとして機能していること等を明らかにした。(2)生物活性モノテルペンの検索及び培養細胞のモノテルペン生産の消長追跡C. lusitanica培養細胞を生育培地及びヒノキチオール生産培地で培養し,ヒノキチオール以外のモノテルペンが生成するかを調べた。その結果,myrcene, limonene, terpinolene, sabinene, β-ocimene, methy 4-hydroxyphellandrate, 4-terpineol, α-terpineol, (1S,2S,6S)-(+)-1,6-epoxy-4(8)-p-menthene-2-olのde novo合成が確認された。興味深いことに,ヒノキチオール生成量は培養4日目まで増加し4日目から8日目にかけて減少するのに対し,これらモノテルペンは培養8日目から顕著に増加した。さらに、ヒノキチオールは細胞中にある程度蓄積されるがそれらのモノテルペン類は細胞外に蓄積された。これらのモノテルペンもヒノキチオール同様エリシター添加によって生合成が開始されるが,その制御機構は互いに独立であろうと推測される。(3)ヒノキチオール合成遺伝子の検索過去のテルペンシンターゼのシーケンスデータとのホモロジーをベースに,全長の遺伝子をとり,他のシンターゼと比較する試みには成功していない。したがって,cDNAを大腸菌に導入して,発現した酵素の諸性質を調べる段階に到達できなかった。この点は次年度への課題としたい。ヒノキチオールはトロポロンの一種で幅広い抗菌性を示すため、多くのヒノキ科樹木心材の耐久性に大きく寄与している。ここではC.lusitanica培養細胞にるヒノキチオールの生成機構を明らかにしようと試みた。前年度に、当該細胞中の主なモノテルペン合成酵素はテルピノレンシンターゼであることが示されたので、既知のテルペンシンターゼのcDNA配列を参考にホモロジーを利用したテルピノレンシンターゼのクローニングを試みた。データベース上の植物モノテルペンシンターゼのアミノ酸配列から設計したdegenerateプライマーを調製し、RT-PCRを行って予想塩基数に近い断片を得た。この断片の塩基配列は既知モノテルペンシンターゼと相同性が高いことを確認したので、これをプローブとして用いてエリシテーション1日目のmRNAから作成したcDNAライブラリーをスクリーニングした。その結果、現在までに全長配列を含む3種のクローンが得られた。このクローンがテルピノレンシンターゼをコードしている可能性が高い。また、このテルピノレンシンターゼの酵素活性はエリシターの刺激によって初めて現れることがわかった。そこで、エリシターによって誘導されるmRNAがヒノキチオール生産関連遺伝子であろうと予想し、マクロアレイ法による発現遺伝子の検索を行った。
末梢神経圧排とＴＲＰＶ２に注目した難治性骨がん疼痛の機序解明と新たな治療法の開発

骨がん・骨転移による痛みはオピオイド抵抗性の難治性疼痛である。TRPV2に着目して新たな治療法の開発を目的として本研究を進めてきた。マウス大腿骨骨がんモデルは、疼痛関連行動として自発痛、運動時関連痛を呈する。コントロール、骨がんモデルともに持続でsiRNAを持続で投与できるように脊髄くも膜下カテーテルを埋め込んだ。脊髄くも膜下カテーテルからsiRNAを投与した結果、骨がん疼痛関連行動のうち自発痛に関してはコントロール群と比較して改善傾向は認めなかった。運動時関連痛に関しては、siRNA投与群で改善傾向が認められた。骨原発がんおよび骨転移による痛みはオピオイド抵抗性の難治性疼痛である。新たな治療法の開発を目的として本研究を進めてきた。骨髄内での腫瘍細胞の進展様式に注目し、末梢神経圧排による疼痛形成メカニズムを検討している。はじめにTRPV2の正常骨髄内での発現・分布解析を免疫染色法を用いて行った。また逆行性神経トレーサーであるフルオロゴールドを用いた実験においてマウス大腿骨骨髄内へ投与したフルオロゴールドの後根神経節TRPV2への取り込みを確認した。結果から脊髄知覚神経が大腿骨骨随へ投射経路を有しTRPV2は骨髄内での知覚を感知していることが示唆された。次に骨がん疼痛モデルの作成を雄性C3H/HeJマウス(5-6週齢、24-28g)を用いて行なった。骨がん細胞を濃度調整し、インスリン注射器を用いて全身麻酔下にマウスの左大腿骨骨髄内へ注入したのち、アマルガムにて注入部位を塞ぎ腫瘍細胞の流出を防ぎ、腫瘍の増大をはかった。骨がん疼痛関連行動を自発痛、運動時関連痛に分類して観察・解析を検討した。以上の先行研究に基づき平成24年度は、骨がん疼痛モデルを作成すると同時にくも膜下カテーテルを全身麻酔下で挿入したモデルを作成、siRNA投与を行った。大腿骨へ骨がんを注入してから10日間ほどで疼痛関連行動が顕著になるため、TRPV2に対するsiRNAを投与量、回数をかえて投与して疼痛関連行動の変化を検討した。TRPV2機能抑制の骨がんモデルでは疼痛関連行動、特に運動時関連痛を改善させた。TRPV2ノックダウンは後根神経節を採取したのちウエスタンブロット法で確認した。今研究において、オピオイドによらない骨がん疼痛の新たな治療法をTRPV2をターゲットにしたsiRNAを用いることで検討している。骨原発がんおよび骨転移による痛みオピオイド抵抗性の難治性疼痛である。骨髄内での腫瘍細胞の進展様式に注目し,末梢神経圧排による疼痛形成メカニズムを検討した。TRPV2の正常骨髄内での発現・分布解析を免疫染色法を用いて行った。逆行性神経トレーサーを用いた実験においてマウス大腿骨骨髄内へ投与したトレーサーの後根神経節TRPV2への取り込みを確認,脊髄知覚神経が大腿骨骨髄へ投射経路を有しTRPV2は骨髄内での知覚を感知していることが示唆された。次に骨がん疼痛モデルの作成を雄性C3H/HeJマウス(5-6週齢、24-28g)を用いて行った。濃度調整した骨がん細胞をインスリン注射器を用いて全身麻酔下にマウス左大腿骨骨髄内へ注入、腫瘍の増大をはかった。骨がん疼痛関連行動を自発痛,運動時関連痛に分類して観察・解析を行った。以上に基づき,骨がん疼痛モデルを作成すると同時に,くも膜下カテーテルを挿入してsiRNAの投与を行った。がん注入後,10日間ほどで疼痛関連行動が顕著になるため,TRPV2に対するsiRNAを投与量・回数をかえて疼痛関連行動の変化を検討した。TRPV2機能抑制の骨がんモデルでは疼痛関連行動のうち,安静時痛には関与しないが,運動時関連痛を改善させた。siRNA投与による疼痛改善に組織の血流変化が関与しているか否かを調べた。血流動画測定装置を用いてsiRNA投与群とスクランブルRNA投与群で比較したところ病変部位を含め血流の変化はなく,今実験においては組織血流の関与を認めなかった。ウエスタンブロット法を用いて,TRPV2をターゲットにしたsiRNAの効果判定を行った。コントロールにスクランブルsiRNAを使用して,比較検討した。運動時関連痛の改善がみられた骨がんモデルはウエスタンブロット法にてTRPV2のノックダウン効果が得られていることも確認できた。新たな治療法の開発を目的として本研究をすすめた。骨髄内での腫瘍細胞の進展様式に注目し、末梢神経圧排による疼痛形成メカニズムを検討した。まず骨がん疼痛モデルの作成を行った。

雄性C3H/HeJマウス(5-6週齢、24-28g)を用いて作成した。骨がん細胞を濃度調整しインスリン注射器を用いて全身麻酔下にマウスの左大腿骨骨髄内へ注入した後、腫瘍細胞の流出を防ぐためにアマルガムにて注入部位を塞いだ。対照マウスには培養液のみを注入した。モデルの完成はX線写真による骨破壊像と行動学的評価にて確認、さらに対照群と比較した。次にTRPV2の正常骨髄内での発現・分布解析を行った。骨髄へ投射する知覚神経を確認するための実験を行った。マウス骨髄内へ逆行性神経トレーサー(Fluoro gold)を注入後、マウスを還流固定したのちに後根神経節を採取した。後根神経節においてFluoro gold陽性細胞は主に小型から中型細胞に認められた。さらに神経マーカーとして、PGP9.5(神経マーカー)、CGRP(ペプチド含有無髄神経)、IB4(ペプチド非含有無髄神経)、NF200(有髄神経マーカー)を用いて免疫染色法により骨髄内へ投射する知覚神経の性質を調べた。結果として骨髄にはペプチド含有無髄神経と有髄神経が投射し、ペプチド非含有無髄神経の投射は少なかった。TRPV2は骨髄内で痛みを感知していることが示唆された。骨がん疼痛モデルの作成に関しては安定したモデル作成が行えている。TRPV2ノックダウンマウス作成において、全身投与では多量のsiRNAが必要であるため投与方法を検討した。くも膜下カテーテルを挿入することでsiRNAの持続的な投与が可能となり、投与量や投与回数の調整も容易となった。骨がんモデルにくも膜下カテーテルを挿入し、骨がんモデルにおいてマウス後根神経節TRPV2を効率的にノックダウンすることができた。TRPV2ノックダウンはウエスタンブロット法を用いて確認できた。骨がん疼痛モデルにおいて後根神経節TRPV2をくも膜下カテーテルからsiRNAを投与することで疼痛関連行動、特に運動時関連痛を改善することを確認できた。以上の実験からTRPV2機能抑制によりオピオイドによらない骨がん疼痛の治療に向けて今実験がおおむね順調に進んでいると判断した。またTRPV2ノックダウンマウス作成に向けてマウスへの投与方法を検討してみた。全身投与では多量のsiRNAが必要である。また、くも膜下腔へ穿刺して注入すると投与量、投与回数の調整が困難となる。そのためマウスくも膜下腔へカテーテル挿入を試みた。カテーテルを挿入することで持続的な投与が可能となり、投与量、投与回数の調整も可能で効果的なノックダウンが期待できる。カテーテルを挿入することで運動障害や感染等も懸念されるが清潔かつ慎重な操作を行うことで実現可能とさせる。まだモデルとして必要数は完全ではないが、試験的に作成している段階ではカテーテルの安定性に期待ができる。マウス後根神経節のTRPV2ノックダウンを効率的に行うための過程を検討できていることから、おおむね順調に進展していると評価した。TRPV2機能抑制による骨がん疼痛関連行動の変化を引き続き検討する。疼痛関連行動を自発痛、運動時関連痛に2分して検討すると、TRPV2ノックダウンモデルでは自発痛には関与しないが、運動時関連痛に関与することが分かった。
統計力学にもとづくCDMAマルチユーザ復調方式の解析

スピングラス理論分野における解析手法であるレプリカ法を使って、ランダム拡散および大システム極限の仮定のもとで、各ユーザの情報シンボルの事前分布として任意の分布を許し、また無線通信路での信号劣化過程として各ユーザからの信号の線形重ね合わせに依存して実際の受信信号が確率的に決まるという一般的な条件のもとでCDマルチユーザ復調方式の解析的性能評価を行った。Guoらによって主張されたデカップリング原理(各ユーザは漸近的にそれぞれ単独でガウス通信路を占有して通信をしているとみなせる、という主張)が、本研究での一般的な条件のもとでもやはり成立することを示す結果を得て、統計力学的解析の有効性を示した。さらに、低密度パリティ検査符号を用いた符号化CDMAシステム、フェーディング通信路モデルにおける情報シンボルと信号振幅との同時推定の効果、および周波数ホッピング方式を想定したモデルの解析を行った。並行して、CDMAマルチユーザ復調に対するアルゴリズムのひとつである並列干渉除去方式について検討した。具体的には、ニューラルネットワークの連想記憶モデルとの形式的類似性にもとづき、統計神経科学の枠組みを並列干渉除去方式の復調ダイナミクスの解析に適用した。また、Divsalarらの部分干渉除去法のダイナミクスを記述する解析的な枠組みを議論した。さらに、並列干渉除去方式と確率伝搬法との関連を考察し、後者のダイナミクスを記述する枠組みである密度発展法を使って並列干渉除去方式のダイナミクスを研究した。得られた結果を線形並列干渉除去方式の検討に適用し、decorrelatorや最小平均二乗誤差復調器などの「一撃」アルゴリズムとの等価性条件を考察した。また、ユーザ間で信号振幅にばらつきがある場合におけるストリッピングを使った並列干渉除去方式の性能評価に際して、提案した解析的枠組みが有効であることを示した。電力制御が不完全なCDMAシステムのモデルについて、ベイズ決定理論にもとづくCDMAマルチユーザ復調問題の定式化、および統計力学のスピングラス理論の分野での解析手法であるレプリカ法を使ってのCDMAマルチユーザ復調方式の解析的性能評価をおこなった。また、マルチユーザ復調の代表的なアルゴリズムのひとつであるマルチステージ復調器に対して、ニューラルネットワークの研究分野で開発されてきた統計神経力学の枠組みを適用して、その復調ダイナミクスを記述する解析理論を定式化した。統計神経力学の理論には、一次理論と称される甘利、馬被の理論、およびそれを高次に拡張した岡田の理論があり、その双方について適用をおこなった。また、不完全電力制御の条件のもとでマルチステージ復調器による復調の数値実験を実施し、数値実験と復調ダイナミクスに対する解析理論との比較、および、数値実験によって最終的に達成される性能とレプリカ解析による結果との比較をおこなった。さらに、復調ダイナミクスの理論解析結果にもとづいて、マルチステージ復調器において多元接続干渉成分を各ステージで部分的に除去する「部分干渉除去」のアプローチについて検討した。部分干渉除去の考え方はDivsalarらにより最初に提唱されたものであるが、彼らは干渉除去の程度を決める係数(干渉除去係数)を発見的に決定していた。本研究では、解析理論にもとづくことにより最適な干渉除去係数を解析的に決定できることを示し、それにもとづいた新しいマルチステージ復調アルゴリズムを提案した。また、提案したアルゴリズムについての数値実験を実施し、従来手法を上回り、かつDivsalarらの提案手法と同等の性能を示す結果を得た。有色ガウス通信路に対するCDMAマルチユーザ復調方式の性能評価をスピングラス理論における解析手法であるレプリカ法によって行い,通信路ノイズの有色性を復調側で適切に考慮することによる性能向上を定量的に評価できる解析的枠組みを与えた.