hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
山火事が生態系におよぼす影響とその跡地の修復に関する研究

また,秩父の父不見山でサンプリングした埋土種子分析用の土壌サンプルのうちの一部を篩がけ処理した(謝金による補助員).平成14年度は,関東・東北を中心に比較的大規模な山火事が発生したので,その跡地の調査を実施した.長野県松本市浅間温泉のアカマツ林焼失地では,ミズナラ,スゲ類,ワラビなどが栄養繁殖し,ツクシハギなどの種子繁殖個体も出現したが,全体にまばらで44個体/程度の密度にとどまった.一方,宮城県丸森町ではチヂミザサ,チゴユリ,アズマネザサなどが栄養繁殖し,ツクシハギやクマイチゴなどの種子繁殖個体も多かったため,密度は420個体/に達した.岩手県久慈市の1983年の火事跡は19年を経過し,コナラ,ミズナラ,マルバアオダモなどの二次林に発達している.今年度に調査を実施した場所は焼失以前からコナラなどの落葉広葉樹二次林で,平成15年度はアカマヅ林が焼失した場所の現在の植生を調査する予定でいる.北海道富良野市の東京大学北海道演習林内の古い火事跡(1914年焼失)で,平成13年度に実施した樹木調査および植生調査の成果を論文にまとめ投稿していたが,平成14年12月発行の植生学会誌第19巻2号に掲載された.火事直後から優占していたウダイカンバやシラカンバは後継樹が欠落しているため,植生が遷移していくとミズナラやハリギリなどの落葉樹にトドマツやアカエゾマツなどの針葉樹を含む針広混交林に変化していくことが予想された.その他,火が植生に与える影響を調べるために,渡良瀬遊水池などで温度を主体とする環境の測定を開始した.平成15年度は,比較的大規模な山火事が発生しなかったので火事直後の調査は実施せず,火事から長い期間が経過した火事跡の調査のみを実施した.岩手県久慈市における1983年の山火事の焼失地で平成14年度に引き続き植生の調査を実施した.落葉広葉樹林が焼失してから20年を経過し,再生林もすでに高さ10mほどまで回復していた.おもな林冠の構成種はコナラ,ミズナラ,クリ,ハクウンボク,カスミザクラ,イタヤカエデなどの落葉広葉樹で,焼失前の森林と同様の組成と構造になっていた.ほとんどは火事で焼死した幹の基部からの萌芽枝が生長したもので,いわゆる「株立ち」の樹形になっていた.また,焼失前の森林の林床に出現していて火事の直後には姿を消していたトリアシショウマ,チゴユリ,ツルウメモドキ,ヤマカシュウなどの林床植物も,再び山火事再生林の林床に出現するようになっていた.瀬戸内地方の来歴のわかっている火事跡の調査を実施した.岡山県日生町(1988年焼失),広島県竹原市(1994年焼失),岡山県玉野市(1994,1995年焼失),広島県安浦町(1997年焼失),広島県尾道市(2002年焼失),広島県生口島(2002年焼失),岡山県備前市(2002年焼失)などの火事跡に出かけ,現在の状況を調べた.2002年の火事跡ではまだ復旧工事がおこなわれていないところが多かったが,それ以前の火事跡では斜面に段をつくり,樹木の植栽をおこなっているところが多かった.したがって,自然の遷移にまかされている焼失地はほとんどなく,火事跡植生の修復過程の調査には適さない場所が多かった.平成16年度は,春に岩手県久慈市などの火事跡に出かけ,これまでの調査により不明になっていた植物種を確定するために標本採集をおこなった.とくに夏の植生調査時期には花・果実とも終わってしまっているカヤツリグサ科の植物などの同定は,春季におこなわない限り不可能である.久慈市の火事跡の他には,仙台市や釜石市の火事跡でもカヤツリグサ科植物および数種類の春植物(スミレ類やアネモネ類など)の採集をおこない,これまで不明種だった植物の種名を確定した.
構造規則電極近傍での吸着分子と電子移動反応の理論

本研究は、水に浸された電極-反応体間で起きる電荷対生成反応の自由エネルギー曲線を分子性液体の統計力学理論(RISM理論)を用いて調べ、その分子論的描像を与えたものである。特に本年度は、自由エネルギー曲線に現れる線形応答からのずれの原因と、その非線形性が電圧-電流曲線に与える影響を解析した。上で述べた非線形性に関して、注目すべき2種類の性質がある。ひとつは電子移動の方向に関する非対称性である。他のひとつは外場が強くなるにつれてより大きくなる非線形応答の存在である。前者の非対称性は水分子内の電荷分布の非対称性に由来しており、反応体が作る外場に対する水分子の応答が場の向きに関して非対称になっている事に原因がある。後者の非対称性に対して、我々は以前に酸化還元対の水和状態が疎水水和から負水和へと変化する事に関係していると推論した。今回、この点を確認する為に溶媒を超臨界水にした計算を行った。設定した条件での超臨界水は、水素結合が最近接分子の範囲に限定されていたため、疎水水和が存在せず、通常の水中で見られる様な大きな非線形性は消えると予想されるからである。計算の結果、予想通り非線形性は消失し、通常水中で見られた非線形性が水和状態の変化と密接に関係していることを確認できた。次に、非線形性が電圧-電流曲線に与える影響を確かめる為に、上記の自由エネルギー曲線から標準電極電位での移行係数を計算した。この移行係数は線形応答の場合正確に0.5になるため、それからのずれは非線形性の良い尺度になる。計算結果は多くの電荷生成反応の場合0.5以上となり、電子移動のモデルによっては0.65近くもなった。これらの結果は十分測定可能な値であるが、対応する水中での実験結果は知られていない。このため、現在、実験結果が知られている溶媒に関して計算を実行中である。
放射線感受性の個人差を規定する遺伝子の探索と同定

放射線防護基準は公衆に一律に定められているが、放射線感受性には個人差があることが知られており、将来的には個々人の感受性に応じて放射線防護基準を設定することも可能になると思われる。微小核法を用いて健常者集団の末梢血リンパ球を検討したところ、一部のヒトは微小核頻度が再現性をもって高値を示し、放射線感受性に個人差があることが明らかとなった。さらに、DNA修復欠損症家系の血液サンプルなどを用いて放射線感受性の分布を調べたところ、遺伝子変異の保因者に中等度の放射線感受性を見出した。すなわち、DNA修復遺伝子の変異または一塩基多型が放射線感受性の個人差を規定する遺伝的素因の有力な候補と考えられた。放射線防護基準は公衆に対して一律に定められているが、放射線感受性には個人差があり、将来的には個々人の感受性に応じて放射線防護基準を設定することも可能であると思われる。本申請研究は、このような次世代の放射線防護体系の確立に向けて、日本人の放射線感受性の個人差を規定するSNPの同定を目指しており、放射線リスクコミュニケーションを構築する上で重要な分子基盤を提供する。本年度は、微小核アッセイ法の検出感度等に関して、放射線高感受性遺伝病患者および家系構成員のEB株化リンパ球を用いて検討した。具体的には、株化リンパ球をRPMI1640培地で培養し、5,000個/100μ1の細胞を96ウェルプレートに分注した。細胞に0.5Gyまたは1Gyのガンマ線を照射後、サイトカラシンBを培地に4.5μg/mlの濃度で添加して28時間処理した。細胞をエタノールで固定して、Hoechst33342で核を、FITCで細胞全体を染色した。2核細胞中の微小核数をIn Cell Analyzer 2600で計測した。放射線高感受性遺伝病の患者細胞は、放射線線量に伴って微小核数が著明に増大した。一方、保因者である両親または患者同胞の細胞は、微小核数が正常と患者の中間値を示した。微小核アッセイ法は、疾患保因者の放射線感受性をも検出できる高感度の検査法であることを確認した。本年度は、多数の健常人からB細胞株を樹立して微小核形成率を測定するとともに、分裂期チェックポイントの先天性欠損症であるPCS症候群患者の家系サンプルを用いて微小核形成率を測定した。その結果、PCS症候群患者細胞のキネトコア陽性微小核の形成率が放射線線量に関わらず高値を示したことから、微小核形成法はDNA修復能だけではなく染色体分配異常の個人差の検出にも利用できる可能性が示唆された。今後は多検体のB細胞株の微小核形成率を測定して、DNA修復能と染色体分配能力の個人差を明らかにする予定であり、これに向けて自動計測機器を利用したオートマチック解析を進めている。電離放射線は生命活動の基本物質である二重鎖DNAを切断する。DNA二重鎖切断が細胞に一つでも残っていると、大量のゲノム情報が消失して細胞死やがん化などの重大な事態に陥る。これに対して生物は、DNA二重鎖切断修復機構を進化させて放射線からゲノムDNAを防護してきた。近年、細胞のDNA二重鎖切断(DSB)修復能を高感度に測定する方法として、微小核法(cytokinesis-block micronucleus (CBMN) assay)が注目されている。この検査法は、放射線によって生じたDSBが修復されないまま分裂期に入ると、分裂終期に微小核を形成することを利用したものである。この方法を用いて健常者集団の末梢血リンパ球を検討したところ、一部のヒトは微小核頻度が再現性をもって高値を示し、放射線感受性に個人差があることが明らかとなった。さらに、DNA修復欠損症家系の血液サンプルを用いて放射線感受性の分布を調べたところ、遺伝子変異の保因者に中等度の放射線感受性を見出し、DNA修復遺伝子の変異または一塩基多型が放射線感受性の個人差を規定する遺伝的素因の有力な候補と考えられた。26年度が最終年度であるため、記入しない。放射線生物学26年度が最終年度であるため、記入しない。細胞の放射線感受性のアッセイに微小核法が有用であることを確認できた。これによりおおむね順調に進展していると考えられる。予想以上に微小核形成法の放射線照射後のバックグランドが高かったため。

微小核アッセイ法は放射線感受性を高感度に検出できるが、放射線非照射でのバックグランドが高いという欠点がある。今後、バックグランドを低減させる改良法について検討する。放射線感受性の候補SNPを保有する細胞株を用いて、各細胞の微小核形成率を測定する。26年度が最終年度であるため、記入しない。微小核法の改良を優先させたため、初年度は正常ヒトリンパ球ライブラリーの購入と検定を行わなかった。次年度に、正常リンパ球について検討する。微小核形成法の放射線照射後のバックグランドを低減できるまで、正常細胞株の購入を控えたため。正常ヒトB細胞株の購入を進めて、放射線感受性アッセイを実施する。
がんのエコシステム攻略に向けたブール関数上における統計的モデリング手法の構築

がんゲノム研究では、次世代シークエンサーの爆発的普及により大規模臨床データやがん組織由来1000細胞株の超大規模オミクスデータの取得と解析が進められるとともに、生存期間や治療背景などの臨床情報や、ハイスループットスクリーニング技術に基づく大規模薬剤感受性データ、CRISPR-CAS9技術に基づく細胞株の網羅的ゲノム依存性データなど表現型(フェノーム)に関わるデータも蓄積されており、これら大規模ヘテロながんビッグデータを駆使して、がんの複雑なエコシステムを描出し、さらにゲノムによるがんシステムの理解とフェノームレベルでの理解を自在にシャトルする新たな方法論が必要とされている。従来の統計的機械学習に基づくアプローチの特徴は網羅性であり、ベイジアンネットワーク推定やスパースモデリングの基づく薬剤スクリーニングのように遺伝子の網羅的関係性や候補遺伝子の網羅的同定に有用であったが、近年課題となっているがん細胞集団が織りなす超複雑なエコシステムの描出とフェノームとの関連性解析においては、がん進化における遺伝子変異間の因果性や、薬剤スクリーニングにおけるシナジー効果を生み出す標的遺伝子相互作用の同定など、精緻性が重要であり、これまでの網羅性に立脚した従来アプローチではモデリングが困難である。さらに、生物学的な検証可能性を考慮すると、検証に膨大な時間を要する従来型の大規模モデリングから即時的な検証が可能な小規模精緻モデリングを新たに開拓していく必要がある。本研究では、超複雑がんエコシステムの攻略に向けて、1.がんサブクローン進化推定における数理モデリングと超高速推定法2.薬剤・生存に寄与するシナジー遺伝子相互作用同定におけるロバスト推定手法を開発する。本年度は、独自に開発しているがんの進化モデル推定をパスウェイレベルへ拡張したモデリング手法を開発した。当初の計画通り、課題を解決しながら順調に進んでいる。今後の方策としては、薬剤・生存に寄与するシナジー遺伝子相互作用の同定における論理回帰モデルのロバスト推定手法の開発へ向けて、パスウェイネットワークに基づいて構成した論理関数と薬剤感受性等の多様なフェノタイプデータを用いたブール関数上におけるモデリング手法を開発していく。研究計画には支障はないが、当初次年度に予定したデータ解析環境の基盤構築に必要な計算機購入のスケジュールに遅れが生じたため。
原子サイズから構造物サイズへのシームレス解析技術の開発

我が国の産業基盤構築に向けて,有機フィルムをベースとした薄膜多層回路技術は,次世代の情報通信機器成立の最重要課題である。構造解析に有限要素法が一般的に適用されているが,実装デバイスの全体寸法(μmmスケール)と評価すべき部位の寸法(μmスケール以下)の差が著しく,有限要素解析を行うには,要素の大きさはスケールの最も小さな部分に依存するため,領域全体の要素数も膨大な数となり,解析精度を加味すれば適用は困難となる。その解決を図ることが電子部品の高度化に向けて重要である。そこで本研究では,従来まで個々に扱っていた巨視的(マクロ)な機械的性質と微視的(ミクロ)構造の影響を連成させ,シームレスに解析可能とするハイブリッド・マルチスケール解析手法の開発を目的とし,有限要素多段解析手法の定式化ならびにプログラム開発を実施した。前年度までに開発した損傷力学に基づく有限要素多段解析手法の精度等を検証するため,電子デバイス回路基板に使用される繊維強化複合材料積層板を例に,マルチスケール損傷進展解析を実施した.前年度の研究成果(要素分割の影響や損傷判定基準の考察)を元に,ミクロ構造(強化繊維の縫合形態)がマクロな機械的特性(剛性値や損傷発生・進展挙動)を解析し,ミクロ構造の設計因子がマクロ特性に及ぼす影響を明確にした。さらに,本手法を準連続体力学手法と連結し,シームレス解析を実施すると共に,その有効性を確認した。さらに,先進複合材料に適用し豊富な実績を有するベルギー・カトリックルーベン大学とマルチスケール解析手法に関する技術交流も実施した。その研究成果について国内外の学会において広く成果発表を実施した.我が国の産業基盤構築に向けて,有機フィルムをベースとした薄膜多層回路技術は,次世代の情報通信機器成立の最重要課題である.構造解析に有限要素法が一般的に適用されているが,実装デバイスの全体寸法(μmmスケール)と評価すべき部位の寸法(μmスケール以下)の差が著しく,有限要素解析を行うには,要素の大きさはスケールの最も小さな部分に依存するため,領域全体の要素数も膨大な数となり,解析精度を加味すれば適用は困難となる.その解決を図ることが電子部品の高度化に向けて重要である.そこで本研究では,従来まで個々に扱っていた巨視的(マクロ)な機械的性質と微視的(ミクロ)構造の影響を連成させ,シームレスに解析可能とするハイブリッド・マルチスケール解析手法の開発を目的とし,有限要素多段解析手法の定式化ならびにプログラム開発を実施した.具体的には,Macro,Meso,Microのスケールの異なる領域における有限要素モデルを多段階に重ね合わせ,スケール間の連成問題として巨視的な変形状態と微視的な力学的挙動の把握を可能とする定式化を行った.さらに,全体領域は粗い要素分割とし(Macro要素),解析対象領域を詳細にモデル化した要素(Meso要素)を任意の空間に重ね合わせることにより,計算の高効率化を図った.これらの成果は,デバイス全体の応力・強度の同時評価ならびに計算の高効率化・解析コストの低減に貢献する意義を有している.また,適用例として,電子デバイス回路のプリント基盤としても使用されている織物複合材料積層板を対象に,マルチスケール損傷進展解析を実施した.その研究成果について国内外の学会において広く成果発表を実施した.我が国の産業基盤構築に向けて,有機フィルムをベースとした薄膜多層回路技術は,次世代の情報通信機器成立の最重要課題である.構造解析に有限要素法が一般的に適用されているが,実装デバイスの全体寸法(μmmスケール)と評価すべき部位の寸法(μmスケール以下)の差が著しく,有限要素解析を行うには,要素の大きさはスケールの最も小さな部分に依存するため,領域全体の要素数も膨大な数となり,解析精度を加味すれば適用は困難となる.その解決を図ることが電子部品の高度化に向けて重要である.そこで本研究では,従来まで個々に扱っていた巨視的(マクロ)な機械的性質と微視的(ミクロ)構造の影響を連成させ,シームレスに解析可能とするハイブリッド・マルチスケール解析手法の開発を目的とし,有限要素多段解析手法の定式化ならびにプログラム開発を実施した.前年度に開発した有限要素解析手法に基づき,損傷力学を組み込みマルチスケール損傷進展解析手法へ展開した.具体的には,Macro, Meso, Microのスケールの異なる領域における有限要素モデルを多段階に重ね合わせ,スケール間の連成問題として巨視的な変形状態と微視的な力学的挙動の把握を可能とし,ミクロな損傷状態がマクロな力学的特姓に及ぼす影響を評価した.電子デバイス回路のプリント基盤としても使用されている繊維強化複合材料積層板を対象に,マルチスケール損傷進展解析を実施し,要素分割の影響および損傷判定基準について検討を行った.また,マルチスケール解析手法について,先進複合材料に適用し豊富な実績を有するベルギー・カトリックルーベン大学との技術交流も行い,ミクロ構造の不確定性がマクロな特性に及ぼす影響を調査し,その研究成果について国内外の学会において広く成果発表を実施した.我が国の産業基盤構築に向けて,有機フィルムをベースとした薄膜多層回路技術は,次世代の情報通信機器成立の最重要課題である。

そこで本研究では,従来まで個々に扱っていた巨視的(マクロ)な機械的性質と微視的(ミクロ)構造の影響を連成させ,シームレスに解析可能とするハイブリッド・マルチスケール解析手法の開発を目的とし,有限要素多段解析手法の定式化ならびにプログラム開発を実施した。前年度までに開発した損傷力学に基づく有限要素多段解析手法の精度等を検証するため,電子デバイス回路基板に使用される繊維強化複合材料積層板を例に,マルチスケール損傷進展解析を実施した.前年度の研究成果(要素分割の影響や損傷判定基準の考察)を元に,ミクロ構造(強化繊維の縫合形態)がマクロな機械的特性(剛性値や損傷発生・進展挙動)を解析し,ミクロ構造の設計因子がマクロ特性に及ぼす影響を明確にした。さらに,本手法を準連続体力学手法と連結し,シームレス解析を実施すると共に,その有効性を確認した。さらに,先進複合材料に適用し豊富な実績を有するベルギー・カトリックルーベン大学とマルチスケール解析手法に関する技術交流も実施した。その研究成果について国内外の学会において広く成果発表を実施した.
高齢者の夜間運転の安全を高める環境順応・個人適応型コントラスト向上照明技術の構築

本研究は、最新のプロジェクター型の配光制御技術を適用した自動車前照灯と道路照明を組み合わせて連動制御することにより、高齢者の夜間運転時の安全性を向上する新規な全視野対応型の「コントラスト向上照明システム」を開発すること、具体的には、個人の視覚特性と道路環境の変化に応じて歩行者や障害物を検出できるかどうかを判定する「周辺視の視標検出モデル」と、運転者の複雑な視野から順応輝度を求める「順応輝度算出アルゴリズム」を構築することを目的とする。
底生生物群集に火山性溶岩が与える影響:群集構造の決定における基質の相対的重要性

幼生の供給量や海水の無機的環境と基質の地質学的性質が、潮間帯底生生物群集の構造決定に果たす相対的投割を明らかにするため、数回に渡る桜島の大噴火によって形成され、成立年代の異なる溶岩性の海岸を各2カ所ずつ選んで、以下の調査を行った。a)各海岸の底生生物の群集構造各海岸において、3ヶ月ごとに底生生物の種組成と現存量の調査を行い、各海岸の底生生物群集構造の特徴を明らかにした。海岸間の変異が大きく、種数にして2倍近く、個体数にして7倍の格差が見られた。b)植物プランクトンの現存量の海岸間差とその季節変化c)水質環境の海岸間差とその季節変化各海岸で毎月、植物プランクトンを採集してクロロフィル量を測定するとともに、海水中の栄養塩濃度を計測したところ、季節を問わず両者の間に一定の相関があることが明らかになった。d)底生動物の幼生加入量の海岸間差各海岸の幼生加入量を明らかにするため、着底板を設置し、一ヶ月後実験室に持ち帰って実体顕微鏡下で観察したが、着底を確認することはできなかつた。接写したデジタルカメラの映像から、着底直後個体数を算出できることが分かったため、現在解析中である。これまでの調査結果は、a)を中心に論文(桜島転石海岸の潮間帯における貝類群集と環境要因の関係)にまとめ、日本貝類学会誌に投稿中である。1.各海岸の底生生物の群集構造を比較(1)文明(1471-76年)、安永(1779年)、大正(1914年)、昭和(1946年)の噴火によって形成された転石海岸を各2カ所ずつ、計8海岸を選び、3ヶ月ごとに潮間帯の底生生物の種組成や現存量を調査した結果、各海岸内での底生生物の群集組成の変異は極めて少ないが、海岸間の変異は大きく、種数にして2倍近く、現存量(個体数密度)では7倍以上の格差が見られた。(2)現存量の季節変化を追跡することによって主な動物種の着底期を明らかにすることができた。2.基質の微細構造を定量化(1)棲息場所の空間構造をさらに詳細にとらえ、定量化するため、岩石表面の微細構造を石膏に写しとってその断面を顕微鏡写真に撮影しており、結果は解析中である。3.基質上の微環境の計測(1)底生生物をとりまく環境要因のうちでも、特に重要な影響を与えると考えられる基質上の環境を明らかにするため、転石上の温度や湿度等、棲息場所の環境条件を毎月測定した。その結果、物理的環境については海岸間の差より海岸内の高さによる違いや転石の上下での違いの方が大きいことが明らかになった。(2)餌となる微細藻類の現存量を計測した結果、海岸内の変異はもとより、海岸間の格差も大きかったため、転石の微細構造との関係を解析中である。4.底生生物群集に影響を与える環境要因の解明(1)底生生物の群集組成は海岸の成立年代とは相関せず、転石の個数との相関が大きかったため、付着面積と棲息場所の複雑さが群集構造に大きな影響を与えていることが示唆された。(2)転石の大きさに代表される基質の安定性や攪乱の頻度については、群集構造との関連を見いだすことはできなかった。a)各海岸の底生生物の群集構造(1)文明(1471-76年)、安永(1779年)、大正(1914年)、昭和(1946年)の噴火によって形成された転石海岸を各2カ所ずつ、計8海岸を選び、3ヶ月ごとに潮間帯の底生生物の種組成や現存量を比較する調査を継続した。その結果、各海岸間の底生生物の群集組成の変異は、海岸内の変異より大きかったが、海岸の成立年代との関連は見いだせなかった。b)動植物プランクトンの現存量の海岸間差とその季節変化(1)動物プランクトンは、各海岸の沿岸で3ヶ月ごとにプランクトンネットをひいて採集し、海水ホルマリン固定した。現在試料を分析中であるが、同定困難な種が見られるため、専門家に同定を依頼している。(2)植物プランクトンについては、海水を濾過したものを保存液中で冷凍保存し、クロロフィルaを測定して現存量を算出した。夏までの標本について解析したところ、海岸間変異、季節変動ともに著しいことが分かった。植物プランクトンの現存量は約2週間周期で変動を繰り返すとされているため、1ヶ月ごとの調査では変異のパターンをとらえるには至らなかった。c)水質環境の海岸間差とその季節変化(1)各海岸で毎月水温と塩分濃度を測定したところ、水温に関して海岸間変異は少なかったが、塩分濃度には大きな海岸間変異が見られた。特に夏期の変異が大きかったことから、梅雨の影響ではなく、台風による降雨の影響があったものと考えられる。(2)各海岸で毎月栄養塩濃度を測定したところ、アンモニア及び硝酸一亜硝酸体窒素の濃度は海岸間で大きく異なっていた。リンの濃度は海岸間での変異が少なく、また全体的に低濃度で推移した。d)未同定種の標本及び文献調査(1)平成14年度の調査で種が同定できなかった種について、標本と文献調査を行ったところ、藻類と節足動物数種について、種名が明らかになった。

幼生の供給量や海水の無機的環境と基質の地質学的性質が、潮間帯底生生物群集の構造決定に果たす相対的投割を明らかにするため、数回に渡る桜島の大噴火によって形成され、成立年代の異なる溶岩性の海岸を各2カ所ずつ選んで、以下の調査を行った。a)各海岸の底生生物の群集構造各海岸において、3ヶ月ごとに底生生物の種組成と現存量の調査を行い、各海岸の底生生物群集構造の特徴を明らかにした。海岸間の変異が大きく、種数にして2倍近く、個体数にして7倍の格差が見られた。b)植物プランクトンの現存量の海岸間差とその季節変化c)水質環境の海岸間差とその季節変化各海岸で毎月、植物プランクトンを採集してクロロフィル量を測定するとともに、海水中の栄養塩濃度を計測したところ、季節を問わず両者の間に一定の相関があることが明らかになった。d)底生動物の幼生加入量の海岸間差各海岸の幼生加入量を明らかにするため、着底板を設置し、一ヶ月後実験室に持ち帰って実体顕微鏡下で観察したが、着底を確認することはできなかつた。接写したデジタルカメラの映像から、着底直後個体数を算出できることが分かったため、現在解析中である。これまでの調査結果は、a)を中心に論文(桜島転石海岸の潮間帯における貝類群集と環境要因の関係)にまとめ、日本貝類学会誌に投稿中である。
圧力を利用したスピネル型酸化物の磁化制御－TEMによる軌道整列と磁性の相関解明－

透過電子顕微鏡を用いたその場観察技術を駆使し、MnV2O4酸化物の特異な磁気微細構造を研究し、圧力を利用した磁化分布制御に関する技術基盤を構築した。従来、液体ヘリウム温度域での圧力印加は技術的に困難であったが、本研究では集束イオンビームによる微細加工と、MnV2O4とMoプレートの熱膨張差を利用した独自の手法を考案し、磁気的ドメインに対する圧力効果の検証に活用した。低温域での圧力印加は、結晶学的ドメインの一種である軌道整列ドメインの形態制御を介して、MnV2O4の磁化分布操作に有効であることを実証した。低温域のセンサー開発に対する知見も含め、工学的応用に向けた重要な情報を獲得した。MnV2O4では、60K付近で結晶格子変態(立法晶ー正方晶)と磁気変態(常磁性ーフェリ磁性)がほぼ同期して起こり、その強い相関によって磁場誘起形状変化が観測される。この物質に対しては、圧力(結晶の変形)による磁化分布の操作という逆プロセスも有効な可能性がある。本研究では、MnV2O4の微細構造とその圧力依存性を透過電子顕微鏡による直接観察で明らかにすることを目的とする。平成25年度は、低温での圧力効果を検証するための基盤構築として、透過電子顕微鏡内で圧縮歪を負荷するための技術を整備した。研究連携者(有馬)との連携により、室温から相転移温度近傍までの線熱膨張をMnV2O4に対して求めた。この結果から、MnV2O4の試料片を熱膨張率の異なるMoプレートに埋め込んだ状態で60Kまで冷却すると、MnV2O4に0.05%程度の圧縮歪が負荷されることがわかった。液体ヘリウム冷却ホルダーを使って、種々の温度で回折コントラストを観察したところ、薄片化した部分に歪が効果的に負荷される事が示された。一方、磁気相図に不明な点のあるMnV2O4に対して、電子線ホログラフィーによる磁束分布の直接観察を試みた。電子線ホログラフィーは磁場に加えて電場にも敏感な手法である。MnV2O4は冷却と共に絶縁性が増長され、フェリ磁性が観測される温度域では、電子線照射に伴う帯電効果が激しく、詳細な磁束分布の解析が予想以上に困難であった。この問題を回避するために、異なる温度で得た位相情報の演算から不要な電場情報を除くという対策をとった。さらに、ローレンツ顕微鏡像の強度解析(強度輸送方程式の利用)による磁場情報の抽出も試みた。以上の解析を通して、MnV2O4における磁区構造の詳細を観察できる状態になった。本研究はスピネル型酸化物MnV2O4が示す結晶学的微細構造(軌道整列によって生じる正方晶ドメイン)と磁気的微細構造(フェリ磁性に伴う磁気的ドメイン)の相関関係を透過電子顕微鏡の先進技術を駆使して明らかにし、圧力による磁化分布の制御という材料工学の基盤技術を整備・構築することを目的として実施した。前年度の研究成果を踏まえ、平成26年度は正方晶ドメインと磁気的ドメインの形態に関する温度依存性、並びに正方晶ドメインの構造的特徴と磁化分布の関係について重点的に研究した。まず温度依存性に関しては、冷却に伴い磁気的ドメインの構造が大きく変化する温度域が二つあることが判明した。一点目は立方晶-正方晶の結晶格子変態が生じる60K付近である。更に40Kから50Kの温度域、つまり正方晶の状態でミクロンスケールの大きな磁気的ドメインが、数十nmオーダーの微細なドメインへと形態を変える現象をとらえ、この変化が冷却に伴う結晶磁気異方性の増強に起因することを示した。一方、本研究で開発した薄片化試料に対する圧力制御、つまり試料片の微細加工と支持板との熱膨張差を利用した圧力の調整技術を活用し、双晶関係にある正方晶ドメインの形態や体積分率、或いは双晶プレート交差の状態を操作可能なことを実証することができた。この研究を通して、双晶プレート幅が10nmから20nmという特異なドメイン構造が出現することを示した。この状態では、双晶プレート幅が磁気相関長より小さくなるため、もはや結晶学的ドメインと磁気的ドメインに一対一の対応関係が存在しない。双晶配置の制御と、それによる磁化分布の操作には、上記の一対一関係が必須である。従ってアクチュエーター開発では、試料へ加わる応力場の操作を通して正方晶ドメインのプレート幅を十分に広く設定することが重要と結論される。材料科学本研究では、透過電子顕微鏡本体に大がかりな改造を施す代わりに、集束イオンビームを使った微細加工でMnV2O4を金属プレートに埋め込むという試料作製の工夫によって、低温域で圧力効果を検証する。平成25年度の研究により、この方法によって、相転移温度近傍の温度域で効果的な圧力印加がなされていることが確認された。

また、電子線照射に伴う帯電効果によって強い電場情報がデータに重なるという問題についても、電場成分と磁場成分の温度変化率が大きくことなることを利用して、両者を分離することに成功した。従って当初の計画を遂行するために着手した初年度の研究は、ほぼ目的を達成できたと考える。初年度に構築した実験・解析の技術基盤を駆使して、平成26年度はMnV2O4が生じる結晶学的ドメイン(正方晶の双晶)・磁気的ドメインの温度依存性、並びに圧力依存性を明らかにする。さらに、結晶学的ドメインと磁気的ドメインの対応関係、特に複雑な形態を示す双晶組織に、磁区構造がどれだけ忠実に追従できるかという点を明らかにする。これらの要素研究を通して、圧力による磁化分布制御の指針を得る。本研究の遂行に必要不可欠な設備は、集束イオンビーム加工装置である。研究代表者の所属機関には集束イオンビーム装置が稼働しているものの、抽出した試料片を金属プレートに的確に埋め込むためのマニピュレータ機能がない。従って平成25年度の交付申請の段階では、同装置の消耗品(イオン源や可動絞り等)の他、マニピュレータ機能が装備された装置の借用、あるいは一部作業の外注費を計上していた。一方、25年度の研究では、光学顕微鏡に具備された既存のガラスマニピュレータを用いた試料作製を通して、比較的良好な試料が得られたため、同方式で実験を重ねた。また集束イオンビーム装置の部品消耗も予想以上に少なく、年度内の交換には至らなかった。以上の理由で、次年度使用額が発生した。前述した光学顕微鏡ベースの試料調整では、試料の装填方向を緻密に制御することが難しく、圧力効果の結晶方位依存性等を考察することができない。従って、平成26年度は、当初の予定通り作業の外注(一件あたり2030万円程度)を行う。集束イオンビームの部品交換も必要となる公算である。また、本研究内容を国際会議で発表する予定が組まれており、当初想定していた以上の旅費も必要となった。次年度使用額が発生したものの、これらの状況により、平成26年度の研究終了時には、直接経費合計額が使い果たされる見込みである。
メタロプロテアーゼによる組織内微小環境因子代謝の作用機構解明と制御

(研究1).MMPとADAMの相互作用分子探索とADAM28遺伝子欠損(KO)マウスの開発(研究2).癌の生物像を規定する組織内微小環境因子代謝機構の解析(研究3).組織の破壊・増殖・改築を伴う非腫瘍性疾患での組織内微小環境因子代謝機構の解析(研究4).MMPとADAMを標的とした診断・治療法開発の基礎的研究(1).MMP-9ノックアウト(KO)、MMP-13 KOおよびMMP-9/13ダブルノックアウト(DKO)マウスを用いて皮膚全層欠損創を作製し、創傷治癒過程を検討した。その結果、創傷治癒は野生型マウスに比べMMP-9 KO、MMP-13 KO、MMP-9/13 DKOで顕著な遅延がみられた。野生型マウスではMMP-9とMMP-13は先導部の表皮細胞で発現しており、培養表皮細胞でこれら遺伝子発現を阻害すると表皮細胞の運動が抑制された。一方、創傷部の肉芽組織での血管新生と筋線維芽細胞の分化・増殖はMMP-13 KOとMMP-9/13 DKOマウスで低下しており、MMP-13はconnective tissuegrowthfactorの分解によるvascular endothelial growth factor賦活化により血管新生に関わるとともに、潜在型transforming growthfactor-βの活性化により線維芽細胞増殖と筋線維芽細胞分化に働いていることを明らかにした。さらに、これらのMMP KOマウスの創傷部位に遺伝子欠損したMMPやこれらMMP誘導因子であるbasicfibroblast growthfactorを添加すると、創傷治癒の遅延が回復することを示した。これらのデータは、MMP-9やMMP-13がマウスの創傷治癒に重要な役割を担っていることを示すとともに、難治性皮膚潰瘍の治療にMMP-9あるいはMMP-13の補完や発現亢進が有効である可能性を示している。(2).ヒト腎癌では、ヘパラナーゼの発現が淡明細胞癌で高く、その発現レベルは癌の悪性化と正の相関を示し、生存率の指標になることを明らかにした。また、腎癌細胞株を用いたinvasion assayの実験から、ヘパラナーゼが癌細胞の浸潤に重要であることを示した。ヒト変形性関節症関節軟骨細胞をIL-1で刺激するとADAMTS4の遺伝子発現が誘導され、軟骨細胞を高分子ヒアルロン酸で処理するとIL-1誘導性ADAMTS4発現が抑制された。同時に、アグリカナーゼ活性も高分子ヒアルロン酸処理で低下した。このヒアルロン酸による抑制効果は軟骨細胞を抗CD44抗体あるいは抗ICAM-1抗体での前処理で消失した。IL-1によって誘導されたIRAK-1とERK1/2のリン酸化は、高分子ヒアルロン酸処理で発現誘導されるIRAK-Mによって抑制された。これらの結果から、高分子ヒアルロン酸はCD44とICAM-1のシグナル系を介してIL-1誘導性ADAMTS4発現を抑制し、アグリカン分解抑制に働くことが初めて明らかにされた。また、カルシウムペントサン硫酸は、ADAMTS4分子と直接結合することでADAMTS4のアグリカナーゼ活性を阻害した。Cre-Lox recombination法を用いてSox9発現細胞特異的にADAM17遺伝子を欠損するconditional knockoutマウスを開発した。その結果、本マウスでは骨格の発育障害、皮膚の異常、不妊などの症状がみられるものの、マウスは9-10ヶ月間生存した。特徴的な症状である骨粗鬆症と顆粒球系細胞の増生は、血中IL-17とG-CSF値の亢進によると考えられ、ADAM17が生体内でIL-17とG-CSFの調節に関わることが示唆された。MMP-13遺伝子欠損(KO)マウスと野生型マウスを用いて、マウス前立腺癌細胞株を脛骨骨髄内、皮下組織、筋肉内、脛骨骨膜周囲へ移植し、癌細胞の生着・増殖能を検討した。その結果、脛骨骨髄内ではいずれのマウス群においても癌細胞は生着しなかったが、その他の上記組織での生着率はMMP-13KOマウスで有意に低かった。皮下組織移植モデルでの解析により、MMP-13KOマウスでは移植した癌細胞のアポトーシス亢進が生着率低下の原因であることが示された。ADAM28KOマウス作製のために、相同領域の長さを充分に長くしたターゲティングベクターを完成させ、ES細胞への遺伝子導入と薬剤耐性セレクションにより、いくつかの候補クローンを得た。現在、サザンブロット解析により再スクリーニングを行っている。血清中ADAM28を測定可能な高感度ELISA系を開発し、ヒト非小細胞性肺癌患者血清中のADAM28レベルが肺癌患者における病期、リンパ節転移、術後再発の予測に有用であることを示した。また、yeast two-hybrid法によりヒト肺cDNAライブラリーをスクリーニングし、ADAM28結合分子としてvon Willebrand factor(VWF)を同定するとともに、ADAM28がVWFを切断することを証明した。さらに、ADAM28はVWF誘導性癌細胞アポトーシスをその分解により回避させ、癌細胞の血管内での生存延長により癌細胞転移促進に働いていることをin vitroとin vivoの実験で明らかにした。ADAM28のC末端部をbaitにしてyeast two-hybrid法によりヒト肺cDNAライブラリーをスクリーニングした。

その結果、ADAM28結合分子としてvon Willebrand factor(VWF)とconnective tissue growthfactor(CTGF)を同定するとともに、ADAM28がこれら分子を時間および濃度依存性に切断することを証明した。VWFは癌細胞のインテグリンαvβ3への結合によりp53のリン酸化とカスパーゼ3の活性化を通してアポトーシスを誘導し、ADAM28はVWFの分解によりVWF誘導性アポトーシスを回避し、癌細胞の血管内での生存延長を通して癌細胞転移促進に働いていることを実験的に明らかにした。ADAM28はCTGFと血管新生因子VEGF_<165>複合体に対しCTGF選択的分解によりVEGF_<165>を遊離し、ADAM28、CTGF、VEGF_<165>が共発現しているヒト乳癌組織において血管新生に働いている可能性を報告した。上部尿路癌では上皮間葉移行(EMT)を誘導するSnailの発現と悪性化が相関しており、Snail発現をsiRNAで低下させるとMMP-2やMMP-9の発現と浸潤能の低下を示し、移行上皮癌ではSnailがMMP発現を通して浸潤に関わることを明らかにした。MMP-7は間質性肺炎患者の肺胞洗浄液中で高値であり、過形成を示す肺胞上皮と細気管支上皮で主として産生され、肺胞上皮とマクロファージ上には活性型MMP-7と潜在型MMP-7活性補助分子であるCD151との共存が証明された。変形性関節症関節軟骨においては、MMPインヒビターの一つであるRECKが、軟骨の不完全な再生像である軟骨細胞のクローニング形成に働くことを明らかにした。V-Src、LMP1、ErbB2、Ha-Ras、c-Fosによる形質転換細胞株での検討で、ADAM28はV-Srcにより特異的に発現し、その発現にMEK/ERKとPI3kinase/mTORシグナルの関与が示された。マウスメラノーマ細胞株を用いてMMP-13ノックアウト(KO)マウスと野生型マウスで肺転移を検討したところ、肺転移はMMP-13KOマウスで有意に亢進していた。野生型マウスではメラノーマ細胞注入後、肺血管内皮細胞でのMMP-13誘導と肺組織でのendostatin産生亢進を認め、endostatinは培養メラノーマ細胞の遊走、マトリゲル浸潤、血管内皮細胞間遊走を阻害し、MMP-13KOマウスでの肺転移亢進はendostatin腹腔内投与で抑制された。これらから、MMP-13は肺組織でのendostatin産生を通してメラノーマ細胞の肺転移抑制に働くことが示された。ヒト急性動脈解離患者血漿でMMP-9が高値であり、幼若マウスにリジルオキシダーゼ阻害剤と血圧亢進剤投与により大動脈解離モデルの作製に成功した。本大動脈解離がMMP-9KOマウスや野生型マウスにMMP阻害剤投与で回避できるかを検討中である。ADAM17コンディショナルKOマウスと野生型マウスを用いてCaCl_2塗布法により腹部大動脈瘤を作製し、動脈瘤の発生がKOマウスで著明に抑制され、同部での炎症細胞浸潤、MCP-1、TNF-α、VEGF、酸化ストレス分子の発現が抑制され、ADAM17の大動脈瘤形成への関与が示唆された。ヒト変形性関節症
18F-標識PETプローブの次世代型マイクロスケール自動合成装置の開発

1.Kryptofix 222(K.222)の定量法としてキャピラリーカラムとFIDを用いるガスクロマトグラフィ分析法を確立して、イオン交換樹脂(Oasis MAX+MCX)から溶出するK.222量を正確に測定した。このGC分析により、反応バイアルに添加するK.222/KHCO3の最適量を決定できた。2.10μLスケール以下で効率的かつ再現性の良い合成収率を与える新しい方法を開発した。前年度では18F-イオンを含むMeOH溶出液中に予め反応スケール量のジメチルスルフォキシド(DMSO)を添加してMeOHを留去し、その後反応容器中のDMSOに前駆体のMeCN溶液を添加し標識反応を行う方法を開発したが、このDMSO添加をMeOH留去後に行い、反応溶媒のDMSOに効率的に捕集濃縮するため添加する前駆体のMeCN量を50μL以上に増加して反応容器壁に分散した18F-イオンを回収し、反応開始の1分以内にMeCNを選択的に留去させて反応を継続した。この方法により5-10μLスケールのDMSOで、[18F]FETを80%以上の放射化学的収率で得ることに成功した。また[18F]fallyprideの収率を80%以上に改善する方法を見出した。3.[18F]FETと[18F]fallyprideの分離精製法として分析用HPLCカラムで迅速に精製できることを示した。また[18F]FETを小さな固相抽出カートリッジ(Sep-Pak Light tC18)で簡便に精製する方法を開発した。これらによりマイクロスケール合成法の利点を実証できた。4.マイクロシリンジを用いる自動合成モジュールの試作を進め、制御ソフトウエアの開発をほぼ終了したが、ホット実験で実用性を示すまでには至らなかった。以上の結果を2019年5月に北京で開催される国際学会ISRS2019で発表する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。1.当初本研究の基礎となる[18F]フッ素イオン(18F-)の濃縮法として我々が開発した電気化学的濃縮チップの使用を前提としていたが、研究開始後ほどなくKryptofix 222とKHCO3とのコンプレックス(K.222/KHCO3)のメタノール溶液と市販の使い捨て陰イオン交換樹脂(Waters Oasis MAX)を使用する新たな方法が、電気化学的方法では最大で60%であった濃縮回収効率を95%以上に改善できる効率的で迅速な18F-の調製法であることを見出した。この方法により、K.222/KHCO3の量を最小値4μmol(20 mM-200μL)で使用して無水の反応活性を有する18F-を効率良く得ることができた。2.本法で得られた18F-を用いて溶媒のスケールを100μLまで減らし、18F-標識FDG、FMISO、THK-5351などの8種類のプローブ合成に応用し、文献値と比べ同程度の放射化学的収率で得ることができた。この成果を学術誌に投稿した。3.18F-とK.222/KHCO3を含むメタノール溶液から効率的にK.222/K+だけを除去する方法を開発し、反応溶媒量が50μL以下でもK.222/KHCO3濃度を高めることはく標識反応が行える方法を開発した。18F-標識FDG、Fallypride、FET、FESに関して、使用する反応容器と反応溶媒量などの条件を最適化し、30μLまでは高い収率で合成できることを明らかにした。加えて、反応スケールを最小化することで分析用のHPLCカラムによる精製が可能であることを実証した。これらの成果を国際学会で発表する予定である。4.開発したマイクロスケールの標識合成操作を自動化するため、マイクロシリンジを用いる自動合成モジュールの設計を進め、本年度は反応のための加熱炉とバイアルホルダーを試作した。当初予定していた電気化学的方法による無水の18F-調製法に代わり、イオン交換とメタノール溶媒で18F-を得る新しい方法を見出した。このため、標識反応に使用するK.222/KHCO3の量を任意に制御できるようになり、溶媒量を最小限にしてもK.222の濃度を一定に保つことが可能となった。加えて、使用する陰イオン交換樹脂は、繰り返して効率を減じることなく何度でも利用でき、実験回数を大幅に増加できた。また、当初目標としていた100μL以上に溶媒スケールを小さくでき、種々の18F-標識プローブに関して検討を加えることができた。2.この濃縮法に基づくマイクロスケール合成法を改良して、MeOH溶媒中に反応スケール量のジメチルスルフォキシド(DMSO)を添加することで、MeOH留去後に残る20μLまでのDMSO中に効率よくK.222/K[18F]Fを集めることを見出した。また、合成収率を大幅に改善することに成功し、代表的な5つの18F-標識プローブFallypride、FET、FES、FLT、FMISOのマイクロスケール合成に応用した。これらの世界初の実用的なマイクロスケール合成法の開発を学術誌に投稿し受理された。3.マイクロスケールワンポット合成の自動化のため合成操作を見直し簡便化を進めた。DMSOを含むMeOH溶液を使用することでDMSO添加操作を不要にした。

また18F-の溶出に使用するK.222/KHCO3は陽イオン交換カートリッジ(Waters Oasis MCX)で除去した後再び既知量を反応液に添加してその濃度を調整していたが、MCXによる除去を最適化することで、再添加を不要とした。4.反応容器をガラス製のバイアルから使い捨てのポリプロピレン製マイクロバイアルに変更することで、利便性を高めるとともに反応収率を改善することにも成功した。また、このバイアルの特性により実用的な10μLスケール合成を実現した。5.マイクロシリンジを用いる自動合成モジュールの試作を進め、本年度はほぼ全体の組み立てを完成させた。昨年度実現できなかった効率的な10μLスケールでの合成に関し、高沸点の溶媒であるDMSOをMeOHに添加することでMeOH留去による18F回収率の低下を防いで収率を改善する新しい方法を見出すとともに、使い捨てのポリプロピレン製マイクロバイアルの使用することで利便性と再現性を大幅に改善することに成功した。これは当初の目標を大幅に上回る成果であるとともにマイクロスケールでの実用的な合成法の世界初の開発に成功したと言える。また合成操作の簡便化にも成功し、来年度に完成する自動合成モジュールによるマイクロスケール合成の実現を確実にした。1.Kryptofix 222(K.222)の定量法としてキャピラリーカラムとFIDを用いるガスクロマトグラフィ分析法を確立して、イオン交換樹脂(Oasis MAX+MCX)から溶出するK.222量を正確に測定した。このGC分析により、反応バイアルに添加するK.222/KHCO3の最適量を決定できた。2.10μLスケール以下で効率的かつ再現性の良い合成収率を与える新しい方法を開発した。前年度では18F-イオンを含むMeOH溶出液中に予め反応スケール量のジメチルスルフォキシド(DMSO)を添加してMeOHを留去し、その後反応容器中のDMSOに前駆体のMeCN溶液を添加し標識反応を行う方法を開発したが、このDMSO添加をMeOH留去後に行い、反応溶媒のDMSOに効率的に捕集濃縮するため添加する前駆体のMeCN量を50μL以上に増加して反応容器壁に分散した18F-イオンを回収し、反応開始の1分以内にMeCNを選択的に留去させて反応を継続した。この方法により5-10μLスケールのDMSOで、[18F]FETを80%以上の放射化学的収率で得ることに成功した。また[18F]fallyprideの収率を80%以上に改善する方法を見出した。3.[18F]FETと[18F]fallyprideの分離精製法として分析用HPLCカラムで迅速に精製できることを示した。また[18F]FETを小さな固相抽出カートリッジ(Sep-Pak Light tC18)で簡便に精製する方法を開発した。これらによりマイクロスケール合成法の利点を実証できた。4.マイクロシリンジを用いる自動合成モジュールの試作を進め、制御ソフトウエアの開発をほぼ終了したが、ホット実験で実用性を示すまでには至らなかった。以上の結果を2019年5月に北京で開催される国際学会ISRS2019で発表する。反応スケールを10μLまで減じた合成も試みてきたが、このスケールでは合成収率は大幅に低下した。この原因を明らかにして、収率を低下させることなく更なるマイクロスケールでの18F-標識合成を可能にする方法の開発を目指す。また、このマイクロスケール合成の汎用性を示すため、今後入手可能な前駆体を用いて新しい18F-標識プローブ合成に応用する。
部分観測可能マルコフ決定過程を用いた不確実な観測下での繰り返しゲーム理論の再構築

観測にノイズが含まれる私的観測構造において利己的なエージェントが長期間の関係において協力関係を維持可能にするゲームの均衡解析プログラムの開発、及びその開発したプログラムを用いた様々なゲームにおける均衡解析を行った。解析の対象となったゲームは、多くのゲームの中でも利己的なエージェントが協力関係を築くことが難しいケースである。今年度は(i)典型的な二人ゲームである囚人のジレンマにおけるk期相互処罰戦略の解析、(ii)囚人のジレンマゲームの拡張(3人以上のプレイヤが存在する場合、協力と裏切りの間の中間的な行動の導入など)、(iii)複数の市場において影響力を持つエージェント間のゲーム(多市場接触)の解析などを行った。(i)に関しては、k期相互処罰戦略が均衡を構成するノイズレベルの範囲を理論的に示すことができた。また、(ii)に関しては、2人、2行動の場合と同様に、k期相互処罰戦略が均衡となることを確認した。また、(iii)に関しては、個々の市場が独立であったとしても、複数の市場の結果を統合することにより、エージェントがより強固な協力関係を構成可能であることを示した。その結果、未だ不明なところは多くあるけれど、その手がかりを示唆するいくつかの要素を見つけることが出来た。27年度が最終年度であるため、記入しない。まず様々なゲームにおいて、利己的なエージェントが協力関係を維持可能であるかを解析した。多くのゲームの中でも利己的なエージェントが協力関係を築くことが難しいケースである、ステージゲームにおいてナッシュ均衡が存在しない、もしくは存在するがそれが協力ではなくより効率的な協力状態が別に存在する(収穫逓減の法則など)ケースなど、以前より経済学界で難問とされてきた課題を重点的に研究した。その結果、新しい均衡戦略の発見及び、k期相互罰則が有効となる条件などを確認することが出来た。特にGo-Stop, Go-Stop-Blockゲーム(収穫逓減の法則を表す)に関する研究では、Go-Stopゲームでk期相互罰則が協力関係を維持できない理由を考察、Blockと言う行動とシグナルが必要となることを解明し、Go-Stop-Blockゲームで有効となることを示している。また、既存の均衡探索アルゴリズムの効率化の段階を飛ばし、均衡判定に特化したソルバを開発・検証した。既存のPOMDPソルバを用いるアルゴリズムを利用する場合、判定が難しかった・出来ないシグナル領域が存在していた。それに対し新しいアルゴリズムの場合、一部多くの時間がかかる特殊なケースはあるものの、ほぼ全領域において正しい判定を得ることが可能となった。その上、均衡判定に特化したため、既存のPOMDPソルバにおける不実用な手続きが解消された。それにより、ごく稀な例外を除けば既存のアルゴリズムと比べ101000倍以上の速度での判定が可能となっている。観測にノイズが含まれる私的観測構造において利己的なエージェントが長期間の関係において協力関係を維持可能にするゲームの特性を見出すことを目的とした。今回は典型的な2人ゲームではなく、例えば(i)行動を起こすものとその影響を受けるものが直接な関係を持たないゲーム(三角ゲーム)(ii)複数の市場において影響力を持つエージェントによるゲーム(多市場接触)などの様々な異なる形のゲームを分析し、典型的な2人ゲームで得られた結果などと照らし合わせ私的観測構造を持つ繰り返しゲームが持つ特性を見出そうとした。その結果、未だ不明なところは多くあるけれど、その手がかりを示唆する要素をいくつかの要素を見つけることが出来た。また、既存の均衡探索アルゴリズムのメモリ使用量を改善すべく、新しい均衡判定の手順を見直し開発・検証した。前年度まで開発されたソルバは既存のものと比べ十分に高速ではあるが、そのメモリ使用量を抑えることが出来ず、特定のケースに関しては判定が難しかった。それに比べ改善した手順を取り入れたソルバの場合、未だに扱いづらい特殊なケースはあるものの、メモリ使用量における改善は認められた。より一般的なゲームへの拡張は進んでおり、三角ゲームや他市場接触など様々な形態のゲームについて分析を進めることが出来た。それに対し、有限状態機械及び私的観測における均衡の特性付けに関してはまだ必要な手がかりが揃わず、後続の研究が必要である。

1・2年目で開発したアルゴリズムを、さらに一般化したゲームの均衡解析からアルゴリズムを検証する。具体的には、三エージェント以上のゲームや、毎期の利得表が確率的に変化するゲームなどにアルゴリズムの適用領域を拡張、効率化を進める。さらにこれまでの成果を総合し、大規模かつ複雑な現実に近い問題設定における繰り返しゲームの近似的な均衡概念の提案とその近似アルゴリズムを開発する。1年目の計画目標の内、様々なゲームに関する解析及び探索アルゴリズムの効率化は予定通りに進んでいる。特にいくつかのゲームにおいては多くの成果を得られている。また2年目の計画であった均衡判定に特化したソルバの開発・検証を行った。それに対し、有限状態機械及び私的観測における均衡の特性付けに関してはまだ後続の研究が必要である。27年度が最終年度であるため、記入しない。まず、1年目の計画であった有限状態機械及び私的観測における均衡の特徴付に関しては、検証データによる手がかりは乏しいため、数理的解析による特徴付けに専念する。2年目の計画の内、(i)さらに一般化した繰り返しゲームの均衡解析のためのアルゴリズムの開発・検証にとりかかる。まずは既存の手法で扱える問題表現への変換から始め、より一般化された問題を取り扱えるアルゴリズムの開発・検証に移る。(ii)また、均衡判定に特化したソルバの高速化にとりかかる。