hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
神経再生におけるMacrophageの役割

ラット坐骨神経圧挫モデルを用いて、Macrophageの末梢神経再生への効果を検討した。Macrophageを減少させたラットにおいて、血液神経関門(BNB)の再生はコントロール群と比べ有意な違いはなかった。血液神経関門再生に関してはMacrophageの与える影響よりも,schwann細胞等の他因子の影響が強い可能性が考えられた。成熟ラットの坐骨神経を坐骨切痕の下で155g/mm2圧の血管クリップを用いて圧挫し、axonotmesisモデルを作製した。Clodronate Liposome(macrophageをapoptosisに誘導する薬剤)を損傷前日、損傷後2日、損傷後5日にラット尾静脈より2ml投与を行った。対照群にはPBS Liposomeを同様に投与、損傷後1, 3, 7, 14, 21, 28, 56日に坐骨神経を坐骨切痕中枢から末梢まで採取し、未固定凍結横断切片をそれぞれ作製した。macrophageの減少を見るために抗ED-1抗体をマーカーとして用い、免疫組織化学染色を行った。抗体に対する陽性細胞数を画像解析ソフトを用いて計測し、神経圧挫後より経時的、圧挫部より部位的に検討を行った。Clodronate Liposomeの効果をみるために、脾臓にてMacrophageが著明に減少していることを確認後、坐骨神経にてMacrophage数の検討を行った所、Macrophage数は損傷後14・21日にて有意に抑制されていた。また、投与経路を腹腔内投与にかえて検討を行ったが、有意なMacrophage数の減少はみられなかった。今年度はこの静脈内投与によりMacrophageを抑制したラットを用いて、軸索、血液-神経関門(Blood-nerve barrier)、サイトカインの変化を検討する予定である。ラット坐骨神経圧挫モデルを用いて、Macrophage (Mφ)の末梢神経再生への効果を検討した。成熟ラットの坐骨神経を坐骨切痕の下で155g/mm^2圧の血管クリップを用いて圧挫し、axonotmesisモデルを作製した。Clodronate Liposome (Mφをapoptosisに誘導する薬剤)を損傷前日、損傷後2日、損傷後5日にラット尾静脈より2ml投与を行った(A群)。対照群にはPBS Liposomeを同様に投与(B群)、損傷後14日に坐骨神経を末梢まで採取し,未固定凍結横断切片を作製した.抗ED-1抗体(Mφ)、抗EBA抗体(血液関門因子)、抗RECA1抗体(血管上皮細胞)を用いて免疫組織化学染色を行った。抗体に対する陽性細胞数を画像解析ソフトを用いて計測し、検討を行った。B群と比較しA群はED-1陽性細胞数が約50%と有意に減少した。血液神経関門(BNB)はbarrier機能を持った血管の割合をEBA陽性細胞数/RECA1陽性細胞数として数値化して評価したところ、B群とA群に有意差はなかった。我々の過去の検討では、ラットの坐骨神経圧挫モデルにおいて、損傷後14日目にMφ数がピークとなり、Mφが軸索再生の環境を整えると考えられた。しかし今回の結果から、Mφ減少モデルでもBNBはコントロール群と同等に再生していることがわかった。この理由として、BNB再生に関してはMφの与える影響よりも,schwann細胞等の他因子の影響が強い可能性が考えられた。以上を日本整形外科学会基礎学術集会にて発表予定である。また、今後は同モデルにおけるschwann細胞やサイトカインの変化を検討する予定である。
環状ケイ素化合物の光化学と不安定中間体に関する研究

環状ポリシランの光化学及び光物理過程についてレ-ザ-光分解法、時間分割単一光子計数法及び低温剛性溶媒法により研究した。特に光反応において生ずる不安定中間体の動的挙動について検討した。(1)シクロテトラシランの光分解反応:シクロテトラシランの光分解反応は、その光分解の様式が分子構造に著しく依存することを見出した。平面型のパ-シリルシクロテトラシランは、293Kでは420nmに吸収のピ-クをもち、77KのMPガラス中では415nmに吸収を持つ中間体のジシレンを生ずる。これに対して折れ曲がり構造を持つパ-アルキルシクロテトラシランでは、293Kの光分解反応によりシリレンとシクロトリシランを生ずる。ジイソプロピルシリレン、t-ブチルメチルシリレン及びジメチルシリレンはそれぞれ530、515及び470nmに過渡吸収をもち、寿命は38、50及び380nsであった。これらシクロテトラシランの光分解反応は励起一重項状態から進行することがわかった。(2)シクロテトラシランの蛍光特性:シクロテトラシランは77K、MPガラス中及びポリエチレンフィルム中において極端に大きなスト-クスシフト(最高13700cm^<-1>)をもつ蛍光を与えることを見出した。これはSi-Si結合が励起一重項状態において伸びるためフランク-コンドン不安定化エネルギ-が大きくなるためとして説明された。(3)シクロヘキサシランの光分解反応:シクロヘキサシランは室温においてレ-ザ-光分解では470nmに吸収をもつ中間体ジメチルシリレンを生ずる。この一重項ジメチルシリレンは反応性に富みメタノ-ルやトリエチルシランとほぼ拡散律速に近い速度で反応を起こす。77Kにおける光分解反応では453nmに吸収をもつジメチルシリレンを生じ、その蛍光は645nmにピ-クをもち、1.3nsの寿命が観測された。ジメチルシリレンの^1B_1←^1A_1 0-0遷移エネルギ-53.7kcal mol^<-1>が実験から決定された。本研究は、環状ケイ素化合物の励起状態における物理的及び化学的な基本的性質を明らかにするため励起分子の動的挙動を+1秒レーザー分光法及び+1秒時間分割ケイ光分光法により検討したものである。(1)シクロヘキサシランの光分解反応:シクロヘキサシランの脱気下、293Kで、Nd^<3+>YAGレーザー第4高調波266nmパルス照射によって生ずる過渡吸収(470nm)は、ジメチルシリレンによるものと帰属した。その寿命は、約200+1秒であり、メタノール及びトリエチルシランと拡散律速に近い速度(それぞれ9.1×10^9、M^<-1>S^<-1>及び3.6×10^9、M^<-1>S^<-1>)で反応を起こす。ジメチルシリレンの^1B-^1A遷移エネルギーは53.7kcalmol^<-1>であり、蛍光寿命は77Kにおいて、1.3+1秒が得られた。(2)シクロトテトラシラン化合物の光分解反応:分子構造による著しい依存性シクロトテトラシラン化合物の光分解反応を、メチルシクロヘキサン、293Kと77K剛性溶媒中において検討した。

光分解反応は分子構造に著しく依存することが見出された。即ち、平面構造をもつ分子では、四員環の中央部で結合が切断して、二つのジシレンを生ずる。一方、折り曲り型分子ではシリレンとシクロトリシランを生成する。これらの反応は、励起一重項状態での結合切断によって生ずる中間状態の安定度が分子構造に依存する枚である。(3)77K剛性溶媒中におけるシクロトテトラシラン化合物の蛍光:著しく大きなストークスシフト77K剛性溶媒中において、極めて大きなストークスシフトをもつ蛍光が観測された。この大きなストークスシフト(1.37×10^3cm^<-1>)は環中のSi-Si結合距離がSoに比較してS_1で長くなるために大きなフランクユンドン不安定エネルギーを与えるとして説明された。蛍光特性もシクロトテトラシランの分子構造(平面型と折れ曲り型)に依存することが明らかになった。今年度はドデカイソプロピルトリシクロ〔4.2.0.0^<2.5>〕オクタシランの光物理過程と光分解して生成したシクロジシレンについて研究した。(1)ドデカイソプロピルトリシクロ〔4.2.0.0^<2.5>〕オクタシランの吸収、発光スペクトルと発光寿命:77K剛性溶媒中での吸収スペクトルは310nmと340nmに肩を示す。(λ_<MAX>=310nm(ε=3400))。310nm励起では430nm及び540nmの2つのピ-クを持つ蛍光が観測された。430nmの発光ピ-クでモニタ-した励起スペクトルは吸収スペクトルと一致せず、長波長の発光ピ-ク(540nm)でモニタ-した励起スペクトルは吸収スペクトルと一致した。この分子の構造から考えて折れ曲がり型とねじれ型の二つの異性体が考えられる。これを裏付けるために、発光スペクトルの温度変化を測定した。77140Kの範囲で等発光点が観測され、このことから430nmのピ-クは不純物によるものではなく異性体によるものであり、両者の間で平衡が成り立っているものと考えられた。またこれらの異性体の発光寿命は14nsと5nsであり、その成分比は3:7と決定された。(2)光分解生成物の吸収、発光、蛍光寿命:ドデカイソプロピルトリシクロ〔4.2.0.0^<2.5>〕オクタシランを光分解して得られた中間体の77K剛性溶媒中での吸収、発光スペクトルを測定した。励起スペクトルに見られる420nmのピ-クは、シクロテトラシラン化合物から生成したジシランのスペクトルとよく対応しており、環状構造を持つジシレン(シクロテトラシラン-1、2-エン)に帰属できると考えた^<3)>。600nmでモニタ-した発光寿命は2成分(5ns及び24ns)であった。この二つの成分は現在の所よくは分からないが、シクロテトラシラン-1、2、-エンの二つの構造異性体に帰属できるものと考えられる。
環境低負荷型リン酸ナノ繊維不織布による汚染土壌の浄化技術

有害金属や放射性物質で汚染された土壌の浄化には多大な経費と期間を要し、さらに市販の粒状吸着材は土壌に散布すると回収が困難となる問題がある。そこで、本研究では、環境にやさしいバイオマス資源であるセルロースを基体とするリン酸セルロース不織布を合成し、その金属イオン吸着性能を評価することを目的としている。基体繊維は、エレクトロスピニング法で作成したものを用いた。本年度、リン酸セルロース不織布の強度を向上することを目的として、合成過程に加圧処理を加えた。改良法で得られたリン酸セルロース不織布をフィルターホルダーに装着し、希薄な0.2 mM金属イオン溶液(Cu(II)、Cs(I)、Pb(II)、Cd(II)、Sr(II))を0.2 mL / minで通液して固相吸着試験を行ったところ、各金属イオンを効率よく吸着可能であることがわかった。また0.2% NaCl共存下でも同様の吸着試験を行い、吸着量がほぼ変わらないことを確認した。また、1.0 M硝酸水溶液を溶離液として用いて吸着した金属イオンを回収、繰り返し使用可能であることを確認した。次にCu、Cs、Pb、Cdの各元素で汚染された人工汚染土壌を作成し、有害金属イオンの溶出試験を行った後、リン酸セルロースと直接接触させることで、有害金属元素の除去を検討した。その結果、クエン酸水溶液存在下でリン酸セルロース不織布が土壌中の有害金属イオンを吸着できることを確認した。特にPb汚染真砂土から、Pb(II)を効率よく回収可能であることが明らかとなり、リン酸セルロース不織布とクエン酸を用いた有害金属汚染土壌の浄化への応用が期待される。研究時間の確保が難しかったことに加え、リン酸セルロース不織布の強度向上を目的として、合成過程の改良を行ったこと、人工汚染土壌の評価に時間を要したことなどがあげられる。人工汚染土壌から有害金属イオンの吸着除去試験を引き続き評価し、研究成果をまとめる予定である。そこで本研究では、環境にやさしいバイオマス資源であるセルロースを基体とするリン酸セルロースナノ繊維不織布を合成し、その金属イオン吸着性能を評価し、実際の汚染土壌の浄化に関する提案を行うことを最終目的としている。本年度は、リン酸セルロースナノ繊維不織布の合成と評価に取り組んだ。具体的には、酢酸水溶液に酢酸セルロースを溶解したものをエレクトロスピニング法で紡糸した後、0.05 M水酸化ナトリウム/エタノール水溶液に1日浸漬してケン化し、セルロースナノ繊維不織布を得た。非晶性セルロースを用いて尿素,リン酸法で合成したリン酸セルロースは水溶性となることが報告されていることから、X線回折測定を行った。得られたセルロースナノ繊維不織布のX線強度曲線は、低角側に裾を引く無定形ハローを示し、一部結晶化しているものの大部分は非晶セルロースであることがわかった。そこで、結晶化処理条件を検討し、3%水酸化ナトリウム水溶液に5分間浸漬処理することで、結晶化することを確認した。この結晶化セルロースナノ繊維不織布を用いて、尿素、リン酸法により、合成条件を変えてリン酸化を行い、リン酸セルロースナノ繊維不織布を得た。合成した繊維は、SEM観察、FT-IRスペクトルによるリン酸基の確認、マイクロウェーブ酸分解-ICP質量分析法によるリン含量の測定を行い、合成条件を決定した。リン酸セルロースナノ繊維不織布の金属イオン選択性を評価するため、Cs(I)、Cu(II)について、バッチ法による硝酸水溶液からの金属イオンの吸着率のpH依存性より、溶液中の50%の金属イオンが吸着される半抽出pH値(pH1/2)を算出した。他の金属について、引き続き検討している。研究計画として挙げたリン酸セルロースナノ繊維不織布の合成と評価について取り組んだ。エレクトロスピニング法で作成した酢酸セルロースをケン化し、さらに3%水酸化ナトリウム水溶液で処理することで結晶化したセルロースナノ繊維不織布を得た。この結晶化セルロースナノ繊維不織布を用いて尿素、リン酸法によるリン酸化の合成条件を決定することができた。以上より、概ね順調に進展していると評価できる。エレクトロスピニングにより作成した酢酸セルロースナノファイバーを脱アセチル化してセルロースナノファイバーとした後、尿素リン酸法によりリン酸セルロースナノファイバーを得た。フーリエ変換赤外分光法、X線回折および走査型電子顕微鏡により、セルロースおよびリン酸セルロースの化学的および形態学的構造を調べた。リン含量は、試料をマイクロ波酸分解した後、ICP質量分析法により、O2リアクションガスを用いて質量シフトMS/MSモードで測定し算出した。合成したリン酸セルロースのリン含量は0.55 mmol/g、中和滴定法による酸容量は1.3 meq/gであった。研究計画として挙げたリン酸セルロースの追加合成およびバッチ法による硝酸水溶液からの金属イオンの吸着率のpH依存性よい溶液中の50%の金属イオンが吸着される半抽出pH(pH1/2)を算出し、金属イオン選択性の評価を行うことができた。

基体繊維は、エレクトロスピニング法で作成したものを用いた。本年度、リン酸セルロース不織布の強度を向上することを目的として、合成過程に加圧処理を加えた。改良法で得られたリン酸セルロース不織布をフィルターホルダーに装着し、希薄な0.2 mM金属イオン溶液(Cu(II)、Cs(I)、Pb(II)、Cd(II)、Sr(II))を0.2 mL / minで通液して固相吸着試験を行ったところ、各金属イオンを効率よく吸着可能であることがわかった。また0.2% NaCl共存下でも同様の吸着試験を行い、吸着量がほぼ変わらないことを確認した。また、1.0 M硝酸水溶液を溶離液として用いて吸着した金属イオンを回収、繰り返し使用可能であることを確認した。次にCu、Cs、Pb、Cdの各元素で汚染された人工汚染土壌を作成し、有害金属イオンの溶出試験を行った後、リン酸セルロースと直接接触させることで、有害金属元素の除去を検討した。その結果、クエン酸水溶液存在下でリン酸セルロース不織布が土壌中の有害金属イオンを吸着できることを確認した。特にPb汚染真砂土から、Pb(II)を効率よく回収可能であることが明らかとなり、リン酸セルロース不織布とクエン酸を用いた有害金属汚染土壌の浄化への応用が期待される。研究時間の確保が難しかったことに加え、リン酸セルロース不織布の強度向上を目的として、合成過程の改良を行ったこと、人工汚染土壌の評価に時間を要したことなどがあげられる。次年度は、リン酸セルロースナノ繊維不織布を追加合成し、バッチ法による硝酸水溶液からの金属イオンの吸着率のpH依存性より、溶液中の50%の金属イオンが吸着される半抽出pH値(pH1/2)を算出して金属イオン選択性の評価を実施した後、水溶液中の有害金属イオン(Cs(I), Sr(II), Cd(II), Pb(II))の吸着試験、人工汚染土壌から有害金属イオン(Cs(I), Sr(II), Cd(II), Pb(II))の吸着除去試験を行う。次年度は、人口汚染土壌から有害金属イオンの吸着除去試験を行い、研究成果をまとめる予定である。人工汚染土壌から有害金属イオンの吸着除去試験を引き続き評価し、研究成果をまとめる予定である。真空ポンプ溶媒回収セットが安価に購入できたこと、学科出張を次年度に変更したため差額が生じた。(理由)シリンジポンプを安価に購入できたため。(使用計画)吸着試験に必要な物品購入および研究成果発表のための旅費として使用する。補助事業期間延長申請を行い承認されたため、次年度の人工汚染土壌からリン酸セルロース不織布を用いて有害金属イオンの吸着除去試験を実施するために必要な物品購入に使用する。リン酸セルロースナノ繊維不織布の金属イオン吸着特性評価に必要な物品購入および研究成果発表のための旅費として使用する。
連結財務諸表情報と企業価値の関連性に関する理論的・実証的研究

本研究は、会計情報と市場の価格形成の関連性を長期的な関連性を実証的に検証し、会計が経済のインフラとして機能するための要件、および、市場を基礎とする会計研究の企業実務への適用を検討している。この研究の目的は、利益、配当や資本などの長期時系列データにもとづいて、個別財務諸表情報と連結財務諸表情報が,どの程度まで企業価値を説明していたかを統計的に検証し、20世紀後半の会計制度を再検討することである。本研究では、配当割引モデルとクリーンサープラス関係のもとで、会計変数の確率過程を特定し、会計情報にもとづく評価モデルを導出している。利益や株主資本簿価と株価(あるいは、株式リターン)の長期的な関連性は失われていないことが確認されている。個別、連結財務諸表情報と株式リターンの関連性は、自由度調整済決定係数でみると、おおよそ5%から20%とのレンジにある。無形固定資産や研究開発費の増大傾向などの要因をコントロールしてもなお、その関連性は低下していると推察できる。投資家は、また、営業キャッシュフローよりもむしろ発生主義会計にもとづく当期利益を重視する傾向にあることが発見された。さらに、業績評価と会計情報、企業グループ戦略としてのM&Aと会計情報の関連性が検証されている。1990年代に実施された日本企業の企業結合・再編の便益について、イベントスタディーの手法で調査した。その結果、平均すれば、買手企業とターゲット企業の株主は、アナウンスメント時に、それぞれ、統計的に有意な0.9%、4%程度のリターンを獲得している。さらに、企業のグループ戦略に関する会計情報が企業価値と関連することを発見した。本研究の目的は、企業価値と関連する情報を投資家に提供する点で、日本の会計制度が、長期にわたって、インフラとして有効に機能していたかを検証することである。Ohlsonモデルに従い、決算期末株価を一株当たり当期利益と株主資本主義簿価で線形回帰する。ここでは、企業価値の代理変数として株価を利用する。各変数は、規模の影響を取り除くために、前決算期末の株価でデーフレートした。サンプルは、1999年末に、東京証券取引所、大阪証券取引所、名古屋証券取引所に上場している企業である。分析期間は1968年から1999年の32年間である。対象企業数は、1968年から1971年の最初の4年間はデータの関係で300社前後と少ないが、それ以降の年では995社から2046社にのぼる。決算期変更のあった年のデータは分析からはずされている。過去30年間で、株価と会計数値は、自由度調整済決定係数でみれば、1%から15%という弱い関係にある。1970年代から1980年代にかけて、株価と会計数値の関連性は減少している。1990年代前半では、株価と会計数値の関連性は、1980年代よりは強まる。この理由の一つは、株主資本簿価の説明力が高まったことである。しかし、1990年代後半になると、その関連性が低下している。次に、持分法が強制的に適用された1984年から1999年まで、連続ベースの利益と株式資本と株価の関係をみる。連結会計情報の有効性は、個別会計情報よりも若干上回るものの、平均して高いとはいえない。この理由の一つは、これまで、日本企業の多くが連結グループ経営というよりも親会社中心の経営であったからである。実際、連結企業グループの規模は親会社に比べれば、それほど大きくない。売上高でみれば、連結グループの範囲は、親会社のほぼ1.2倍である。この水準は、1984年から1999年にかけて、ほとんど変わっていない。

ここでは、企業価値の代理変数として株価を利用する。各変数は、規模の影響を取り除くために、前決算期末の株価でデーフレートしている。サンプルは、1999年末に、東京証券取引所、大阪証券取引所、名古屋証券取引所に上場している企業である。ただし、銀行、証券、保険業に属する企業は除かれている。決算期変更のあった期のデータも分析から除かれている。分析期間は1965年6月決算期から1999年12月決算期の35年間である。個別財務諸表情報と株式リターンの関連性は、自由度調整済決定係数でみると、おおよそ5%から20%のレンジにある。無形固定資産や研究開発費の増大傾向などの要因をコントロールしてもなお、その関連性は低下していると推察できる。連結財務諸表情報の有効性も個別財務諸表情報と同様な傾向を示してる。次に、1965-1999年の期間で、株式リターンを営業キャッシュフローで回帰した結果、自由度調整済決定係数は、平均0.016となった。平均的には、モデルから期待されたように、営業キャッシュフローは、株式リターンに対して統計的に有意な正の関連性を有している。キャッシュフローベースと発生主義ベースのリターンモデルで比較した結果、株式リターンの変動を説明する点で、営業キャッシュフローが当期利益よりも優っているとは結論づけられない。この結果は、プールされたサンプルでも同様である。平均して、利益情報は、キャッシュロー情報より株式リターンとの関連性が高い。ただし、利益が赤字の場合には、キャッシュフロー情報は利益情報と同程度の情報効果をもつことが明らかになった。本研究の目的は、連結会計制度が投資家に有用な情報を提供するという意味で有効に機能しているかどうかを検証することである。本研究では、第1に、企業のグループ戦略が株主価値に影響をもたらすことが検証されている。これは連結会計制度の前提の一つである。第2に、制度導入以降、長期的にみて、連結会計情報と企業価値(株価)の関連性は、個別会計情報とほぼ同程度であることが明らかにされた。連結会計制度は1977年4月以後開始する事業年度から導入された。制度化の背景は、日本企業の国際化と多角化の進展である。その後、連結経営重視の傾向が強まっているという前提で、2000年3月決算期以降、単独決算から連結決算主体に制度上の転換がなされた。1990年代に実施された日本企業(上場・店頭登録企業)どうしの企業結合・再編120件が株主に便益をもたらしたかについて、イベントスタディーの手法で調査した結果、平均すれば、買手企業とターゲット企業の株主は、アナウンスメント時に、それぞれ、統計的に有意な0.9%、4%程度のリターンを獲得している。これは企業結合・再編に関連する情報が企業価値と関連することを示唆している。さらに、1979年から2001年の期間で連結と個別の両方の財務諸表を公表している企業、653社(1979年)から2,322社(2001年)について、サイズ効果を調整して、株価を利益と株主資本で年ごとに回帰した結果、連結会計情報と個別会計情報は、クロスセクションの株価変動のうち、平均すれば、それぞれ、26.4%、27.6%を説明する。
想定地震の工学的設定とリスク適合地震動の生成による地震ハザードGISの開発

本研究の成果を要約すると次の通りである。(1)本研究では従来別個の考え方として用いられてきた想定地震と確率論的地震危険解析を結合した「確率論的想定地震」の概念を,活断層を考慮した低頻度巨大外力の評価へ拡張し得ることを示した。神戸をはじめとする全国主要都市における確率論的想定地震の評価例や広域の地震危険度評価のための確率論的想定地震によるハザードマップの作成例を通じて有用性を検証した。また,兵庫県南部地震以降,活発に行なわれている活断層の調査結果を反映した地震危険度評価手法を確立することを目的に,活断層の活動履歴に関する情報量に応じた地震危険度解析手法を提案した。(2)自治体などで行われる地震被害想定では,広範な地域における強震動分布の推定が必要であり、マイクロゾーニングと呼ばれる局所的な地盤の影響を取り入れた簡便な手法が用いられることが多い。被害想定では,大きな地震動を対象とすることから,地震動強度推定には,入力強度に依存するいわゆる地盤の非線形性を取り入れることが必要である。このような目的に用いうるマイクロゾーニング技法として,工学的基盤と堆積地盤での強震動の変換係数を提案した。その後,通常の等価線形化法について指摘されてきた問題点,すなわち軟弱地盤での過剰な地震動の減衰をある程度解決する手法を提案した。この手法を用いた地盤応答解析を再度行い,先の地震動強度の変換係数のモデル化を行うとともに,我が国の主な鉛直アレー観測記録を用いてその妥当性を検証した。(3)地理情報システム(GIS)上で確率論的想定地震の設定とリスク適合地震動のシミュレーションを行うための,情報処理・評価システムとしてのGISの活用法を考察し,多元的な分析・処理を行うために有効であることを実証した。平成7年度の研究成果を要約すると以下のとおりである。(1)兵庫県南部地震の発生という事態に照らして、解析モデルの再構築し、神戸を対象として確率論的想定地震を算出し、危険度評価を行った。これにより、地震危険度解析に活断層の情報を組み込むこと、対象とする年発生確率を10^<-3>のオーダーとすることによりはじめて兵庫県南部地震のタイプの地震危険度を評価できることを明らかにした。(2)上記(1)の手法をさらに一般化するため、サイトを宇治市に選んで歴史地震と活断層データを組み合わせた地震危険解析と確率論的想定地震の算出を行い、周期帯域ごとに影響する活断層と地震域が異なることを明らかにするとともに、その影響度を確率的想定地震による貢献度の概念で定量的に評価できることを示した。(3)確率論的想定地震の手法の応用のため、各地震域の貢献度の分布図、各サイトと貢献度が最も高い地震域の関係図などのハザードマップを用いることを提案し、近畿地方とその周辺地域について適用例を示した。(4)内陸活断層を震源とする強震動分布をシミュレーションにより求め、地図上に表すための解析システムを開発した。ケーススタディとして、広島県内の己斐断層、徳島県域における中央構造線の一部、大阪府における上町・長居断層系、岐阜愛知県域においける養老・伊勢湾断層系を対象に、それぞれの断層破壊による強震動分布を地図上に示した。(1)本研究では従来別個の考え方として用いられてきた想定地震と確率論的地震危険度解析を結合した「確率論的想定地震」の概念を,活断層を考慮した低頻度巨大外力の評価へ拡張し得ることを示した。神戸をはじめとする全国主要都市における確率論的想定地震の評価例や広域の地震危険度評価のための確率論的想定地震によるハザードマップの作成例を通じてその有用性を検証した。

また,兵庫県南部地震以降,活発に行われている活断層の調査結果を反映した地震危険度評価手法を確率することを目的に,活断層の活動履歴に関する情報量に応じた地震危険度解析手法を提案した。(2)自治体などで行われる地震被害想定では,広範な地域における強振動分布の推定が必要であり,マイクロゾーニングと呼ばれる局所的な地盤の影響を取り入れた簡便な手法が用いられることが多い。被害想定では,大きな地震動を対象とすることから,地震動強度推定には,入力強度に依存するいわゆる地盤の非線形を取り入れることが必要である。このような目的に用いうるマイクロゾーニング技法として,工学的基盤と堆積地盤での強震動の変換係数を提案した。その後,通常の等価線形化法について指摘されてきた問題点,すなわち軟弱地盤での過剰な地震動の減衰をある程度解決する手法を提案した。この手法を用いた地盤応答解析を再度行い、先の地震動強度の変換係数のモデル化を行うとともに,我が国の主な鉛直アレー観測記録を用いてその妥当性を検証した。(3)地理情報システム(GIS)上で確率論的想定地震の設定とリスク適合地震動のシミュレーションを行うための,情報処理・評価システムとしてのGISの活用法を考察し,多元的な分析・処理を行うために有効であることを実証した。
アパタイト光触媒を利用した歯の漂白

アパタイト光触媒と過酸化水素水を併用したオフィスホワイトニング剤を開発した。過酸化水素水の濃度を変化させ,アパタイト焼結体着色モデルとヒト抜去歯を用いて低濃度での過酸化水素水との漂白効果を検討した.その結果,初回の漂白処理による効果が高く,さらに、処理回数が多いほど非常に高い効果がみられることや低濃度の過酸化水素水でも漂白効果は高く,市販の二酸化チタン光触媒と6%過酸化水素水のオフィスホワイトニング剤より漂白効果が高かった.漂白処理後の漂白表面の表面粗さは低濃度の場合では,影響はほとんど見られないが,処理回数に伴い表面硬さは低下する傾向を示した.研究の目的:新規漂白剤の開発とその漂白効果について検討した。研究実施計画:初年度は、まず主剤として過酸化水素水、助剤として新規アパタイト光触媒を使用した新規漂白剤を試作し、その漂白効果について検討する。なお、漂白効果の評価についてはアパタイト焼結体の着色モデルを用いた方法で行った。実験内容:1.新規アパタイト光触媒の合成:アパタイト光触媒にはランタンオキシアパタイトを使用し、乾式法で合成した。2.合成物のキャラクタリゼーション:可視光応答性は、紫外可視近赤外分光光度計の拡散反射スペクトルにより検討した。光触媒能は白色光照射時のメチレンブルー水溶液の色素分解能で検討した。3.新規ホワイトニング剤の試作:主剤として過酸化水素水、助剤として合成アパタイト光触媒を使用し、50wt%混合して使用した。4.着色モデルに対する漂白効果:着色モデルは、市販のHAP焼結体を着色したものを作製して使用した。漂白方法は着色モデルに漂白剤を塗布し、ハロゲンランプによる光照射によって処理した。測色と漂白効果の評価について、測色にはL*a*b*表色系を使用し、色調変化には簡易測色計により測定した。研究の成果:1過酸化水素水のすべての濃度で、初回の漂白処理によるL*値, b*値の増加が大きかった。2過酸化水素水のすべての濃度で、漂白処理回数が多いほどL*値、b*値は増加した。3漂白処理回数が多いほど、色差の値は増加し、漂白効果が高くなった。4過酸化水素水の濃度が高いほど、色差の値の増加傾向がみられ、漂白効果が高いことがわかった。5低濃度(5%)の過酸化水素水でも、3回の漂白処理により、着色前のL*値, b*値に戻った。6新規漂白剤は,光触媒を使用した市販の漂白剤より、漂白効果が高く、低濃度の過酸化水素水でも良好な結果が得られた。研究の目的:新規漂白剤のヒト抜去歯に対する漂白効果研究実施計画:初年度は着色モデルを使って、新規漂白剤の漂白効果について検討し、十分な成果が得られた。次年度はヒト抜去歯(エナメル質と象牙質)に対しての漂白効果について検討した。研究の成果:5%、15%、25%濃度の過酸化水素水の場合,漂白前のエナメル質のL*値に対して,漂白処理前と処理後との間で,それぞれ有意差がみられ,値は増加した.エナメル質のb*値についても漂白処理前と処理後との間で,それぞれ有意差がみられ,各濃度において,漂白処理回数が多くなるほど,b*値は減少傾向を示した.これにより黄色の色合いが脱色されることがわかった.漂白処理前の象牙質のL*値に対して,漂白前後でそれぞれ有意差がみられたが,漂白処理の回数間では有意差はみられなかった.漂白処理回数が多くなるほど,エナメル質と同様に象牙質のL*値は増加傾向を示した.象牙質のb*値は,漂白処理初回は,エナメル質の場合と比べると急激な値の低下がみられた.また,エナメル質同様に黄色の色合いが脱色されることもわかった.エナメル質の漂白処理後の色差は,5%濃度の場合,13回処理で3.26.5,15%濃度の場合4.47.3,25%濃度の場合4.98.1となった.濃度が高くなるほど,色差の平均値は増加したが,統計的には各濃度間において有意差はみられなかった.一方,象牙質の漂白処理後の色差は,5%濃度の場合,13回処理で6.79.8,15%濃度の場合8.212.3,25%濃度の場合8.212.2となった.エナメル質の場合と同様に過酸化水素水の濃度が高くなるほど,色差の平均値は増加し,各濃度間では有意差はみられた.また,エナメル質の場合と比べると色差の値は大きくなった.象牙質への漂白処理は,エナメル質に比較して漂白効果が大きいことがわかった.ヒトエナメル質に新規漂白剤を適用した結果、着色モデルと同様に、十分に漂白効果があることが年度内で示された。当初の実験計画にしたがって行われ、研究計画の進行度、研究結果等を総合的に判断して、順調に進展していると思われる。漂白により、HAP焼結体表面への影響について検討した結果、顕微鏡像、硬さ、表面粗さについて以下のことが示唆された。

1.顕微鏡像では,どの濃度での漂白処理でも,表面の部分的な範囲で少し脱灰された箇所も観察されたが,全体的に過酸化水素水による極端な脱灰像は観察されなかった.2.5%過酸化水素水を使用した新規ホワイトニング剤による漂白処理回数と着色モデル表面のビッカース硬さとの関係では、漂白処理前のHAP焼結体表面の硬さは554.3で,漂白処理回数1回では534になり,2回では507.3,3回では473.3になった.処理前と2回,3回との間には有意差がみられ,1回と3回,2回と3回にそれぞれ有意差がみられた.これより漂白処理にともなうビッカース硬さの低下傾向が起こることがわかった.3.HAP焼結体の表面粗さは148nmであったが,33回処理後の表面粗さは,主剤の過酸化水素水濃度によって異なった.すなわち,5%濃度で172nm,15%濃度で185nm,25%濃度で216nm,35%濃度で231nmになり,濃度が高くなるほど表面粗さは大きくなった.漂白処理によるHAP焼結体表面への影響について,過酸化水素水の濃度が高いほど表面粗さの値が大きくなる傾向がみられた.実験は概ね終了し、良好な結果が得らている。ただ、実験データが多く、データ処理していないものもあるため、未処理のものには、今後詳細に検討していく。【目的】:主剤として過酸化水素水,助剤としてアパタイト光触媒を使用したホワイトニング剤を試作し,新規ホワイトニング剤の漂白効果の評価についてヒトの抜去歯を用いた方法で行い,さらに,新規ホワイトニング剤の漂白表面への影響について表面荒さと硬さにより検討した.【材料と方法】:アパタイト光触媒にはランタンオキシアパタイトを使用した.主剤として過酸化水素水(535%),助剤として光触媒を使用した.1.ヒト抜去歯に対する漂白効果1)漂白用切片の作製:抜去歯をレジン包埋後,歯冠部のみ水平に切断して漂白用切片とした.2)ヒト抜去歯の漂白方法:水平切片に漂白剤を塗布後,ハロゲンランプによる光照射した.3)測色と漂白効果の評価:漂白処理による水平切片の色調変化の測色は微小面分光色差計により,測色にはLab表色系を使用し,色調変化には簡易測色計で測定した.2.漂白処理のHAP焼結体表面への影響は,表面観察、表面粗さおよび表面硬さにより検討した.表面観察と表面荒さはナノスケールハイブリッド顕微鏡,表面硬さはビッカース硬度計で測定した.【結果と考察】:エナメル質,象牙質とも過酸化水素水のすべての濃度で漂白処理回数が多いほどL*値は増加傾向を, b*値は減少傾向を示した.エナメル質,象牙質とも漂白処理回数が多いほど色差は増加し,漂白効果が高かった.低濃度(5%)の過酸化水素水でも,歯質に対する漂白処理後の色差は大きく,漂白効果の高かった.漂白処理によるHAP焼結体表面への影響について,過酸化水素水の濃度が高いほど表面粗さの値が大きくなる傾向がみられた.低濃度の過酸化水素水(5%)を使用した場合,3回の漂白処理でも表面粗さへの影響はほとんどみられなかったが,漂白処理回数が2回で表面硬さへの影響がみられた.アパタイト光触媒と過酸化水素水を併用したオフィスホワイトニング剤を開発した。過酸化水素水の濃度を変化させ,アパタイト焼結体着色モデルとヒト抜去歯を用いて低濃度での過酸化水素水との漂白効果を検討した.その結果,初回の漂白処理による効果が高く,さらに、処理回数が多いほど非常に高い効果がみられることや低濃度の過酸化水素水でも漂白効果は高く,市販の二酸化チタン光触媒と6%過酸化水素水のオフィスホワイトニング剤より漂白効果が高かった.漂白処理後の漂白表面の表面粗さは低濃度の場合では,影響はほとんど見られないが,処理回数に伴い表面硬さは低下する傾向を示した.合成した新規アパタイト光触媒の光触媒能は、色素分解能から検討した結果、十分なものであった。また、それを使用した新規漂白剤の漂白効果も予想通り、満足する結果が得られた。今年度は、研究実施計画にしたがって、実験を進ることができた。
ネットワークを用いた情報教育の遠隔システムの開発

本研究では1)ネットワークを利用した遠隔研修システムの開発2)遠隔教育における教育・教材作成方法の分析3)教員養成カリキュラムへの本システムの適用と効果の分析4)校内研修での本システムの利用と効果の分析について明らかにする事を目的とし,遠隔教育システムを利用した現職の再教育,教員養成のあり方に関する実運用モデルを提案した.情報教育に関する教員養成,現職教員研修カリキュラムの多くは,教育現場の実態に即していないことが問題視されている.今回開発したシステムでは,教員相互で直面している問題点について議論を行うことが可能なシステムを組み込んでおり,より効果的な学習が行えるような設計が施されている.また,本システムではシステムと実際の講師の参加のバランスをとりながら,計画的に,また学習ペースを把握しながら学習を進められるよう設計が行われている.本システムを,富山県民カレッジインターネット市民塾において実際に運用し評価を行った.その結果,教師が抱くインターネットの操作に対する不安を取り除き,操作スキルを向上させることができた.そしてこの操作スキルに関わる情報活用の実践力も向上させることができた.また教師が持つ情報教育に関するイメージについても正確な理解を促すことができた.本研究では1)ネットワークを利用した遠隔研修システムの開発2)遠隔教育における教育・教材作成方法の分析3)教員養成カリキュラムへの本システムの適用と効果の分析4)校内研修での本システムの利用と効果の分析について明らかにする事を目的とし,遠隔教育システムを利用した現職の再教育,教員養成のあり方に関する実運用モデルを提案した.情報教育に関する教員養成,現職教員研修カリキュラムの多くは,教育現場の実態に即していないことが問題視されている.今回開発したシステムでは,教員相互で直面している問題点について議論を行うことが可能なシステムを組み込んでおり,より効果的な学習が行えるような設計が施されている.また,本システムではシステムと実際の講師の参加のバランスをとりながら,計画的に,また学習ペースを把握しながら学習を進められるよう設計が行われている.本システムを,富山県民カレッジインターネット市民塾において実際に運用し評価を行った.その結果,教師が抱くインターネットの操作に対する不安を取り除き,操作スキルを向上させることができた.そしてこの操作スキルに関わる情報活用の実践力も向上させることができた.また教師が持つ情報教育に関するイメージについても正確な理解を促すことができた.
南海トラフの巨大津波による大規模火災の危険予測と防火対策

津波火災の主因は木造家屋の倒壊により発生した瓦礫であるため、延焼予測は、瓦礫の堆積厚とその分布を評価することで可能となる。東日本大震災の事例から、1津波火災を再調査した結果、10mを超える浸水深より、2mから7mまでの低中程度の場合に頻発していることを明らかにできた。2発生瓦礫の陸上への残留率は、岩手県の瓦礫処理実績や解体工法研究会編の瓦礫種別の空隙率から検討した結果、3070%であったことがわかった。3津波瓦礫の堆積厚と分布の影響因子について検討し、瓦礫堆積を予測する簡易評価モデルを構築した。簡易評価モデルは、堆積厚と堆積確率の各々について検討し、堆積厚は「津波の浸水深」・「地形勾配」・「地形の地域特性比」を説明変数とし、堆積確率は「津波遡上距離」・「建物の存在有無指標」・「地形の地域特性比」を説明変数として評価できた。瓦礫堆積の観測と予測について大槌町で検証した結果、瓦礫厚は0.53.0倍程度、堆積確率は70%程度で予測できることを示した。南海トラフの巨大津波において津波火災の危険性が高いと想定される上位20の市街地を、内閣府公表の津波諸情報に基づいて選出し、この中から静岡県下田市の市街地を検証モデル地区に選定した。上記の簡易評価モデルに瓦礫火災シミュレーションモデルを組み合わせることにより、津波瓦礫火災の予測が可能となった。防火対策については、瓦礫着火の主因が海水の冠水による車両のバッテリーであることも調査の結果明らかとなり、短絡防止装置の開発が最も有効であることがわかった。また、津波瓦礫拡散の抑止には、街路樹などの樹林帯が有効であり、瓦礫抑制に資する評価モデルを構築した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。南海トラフの巨大津波による津波火災の危険性を予測するため、内閣府の「南海トラフの巨大地震モデル検討会」のデータを入手し、10mメッシュの平均浸水深をGIS上で把握した。これに、国土地理院の基盤地図情報から建物情報として、堅牢建物と普通建物の別をGISのポリゴンデータとして照合し建物面積を算出した。普通建物は木造建築を表しており、津波によって倒壊流出し、可燃瓦礫となる。建物面積と可燃物量の関係は国土技術政策総合研究所の「まちづくりにおける防災評価・対策技術の開発」から得た。さらに、浸水深に応じた被害率から可燃瓦礫の発生量を把握するに際して、別に平均地形勾配を求める必要がある。これについては、GISにより地域の浸水範囲の地形勾配を5mメッシュ単位で求めた。発生した瓦礫が津波で流され引き波によって堆積する特性については、東日本大震災による実例によって把握する必要がある。そのために、瓦礫の堆積分布を正確に把握する必要がある。東日本大震災直後の標高を表わした航空レーザ測量データとしてのオリジナルデータ(DSM)と同時期の地盤の高さを表わしたグラウンドデータ(DEM)の差分からメッシュ単位で瓦礫の堆積量を把握する方法を用いる。この木質瓦礫の分布と量を説明づける変数として、津波の浸水深、木造家屋の配置、地形の勾配、そして残留建築等との関係性を、今後、定量的に明らかにする予定であるが、今年度は。オリジナルデータとグラウンドデータを入手してデータ内容の確認を行った。一方、津波による車両火災の発生要因を明らかにするため、関連する公開情報を調査した。その結果、ガソリンの漏出状態においてバッテリーからの電力の短絡火花による着火の可能性、あるいは、漏電による樹脂等の加熱による火災発生の可能性が仮説として立てられたので、津波火災の被災地における動画や写真情報にもとづく確認実証へつなぐことができる。津波火災の予測に際しては、研究計画どおり、南海トラフにおける内閣府の津波データを用いることができた。ただし、可燃瓦礫の堆積分布とその量を水理実験によって求める計画については、地盤の摩擦抵抗の再現性が困難であることが明らかとなった。そのため、東日本大震災直後の標高を表わした航空レーザ測量データとしてのオリジナルデータ(DSM)と同時期の地盤の高さを表わしたグラウンドデータ(DEM)の差分から瓦礫の堆積量を把握する方法を新たに採用することとした。その結果、むしろ、精度的信頼性が格段に向上することになった。以上のように、研究方法としての水理実験計画を航空レーザ測量データを用いる地理情報処理へと変更することで、研究の遂行が可能となった。南海トラフ地震の対象地域における津波火災の予測に用いるため、本年度は東日本大震災直後の航空レーザ測量データにもとづいて木質系瓦礫の分布と量を正確に把握するとともに関連変数との関係を考察した。その結果、1津波到達線付近で瓦礫量が極めて大であることがとらえられ、市街地への延焼拡大が示唆された。一方、地形勾配が緩い場合に瓦礫が堆積しやすいことも概ね推察された。さらに、残留建物および残留基礎の分布範囲における瓦礫の堆積も推察された。なお、航空レーザ測量データは津波来襲から10日以上経過しているため、1週間以内に撮影された連続する2枚の航空写真によるステレオ画像解析から瓦礫量と分布を求める手法についても検討した。一方、東日本大震災における津波火災発生地域と浸水深との関係を解析した結果、津波による市街地火災発生の要因は,家庭内のLPガスボンベ,石油備蓄,自動車の3つであることが明らかとなった。

前述の航空レーザ測量データから求めた単位当りの瓦礫量にもとづいて、瓦礫の燃焼実験を実施し、熱流速を測定した。その結果、瓦礫火災シミュレーションプログラムを用いる被害予測に不可欠な基礎データを得ることができた。津波による大型危険物貯蔵タンクの移動被害を防止するために構造設計が必要となる。そのために、漂流物の衝突確率を算定するとともに漂流物の有無による衝突力を求めて、タンクの内液比およびアンカーのせん断について限界浸水深との関係を比較・検討した。東日本大震災の航空レーザ測量データにより、高精度で瓦礫の分布と量を求めることができた。ついで、津波到達線からの距離に対応して、説明変数としての地形勾配、津波の浸水深、残留建物について瓦礫堆積の要因分析を進めることができた。ただし、瓦礫の堆積予測には、面的な分布に対する説明変数の関係を求める必要性が明らかとなり、そのための瓦礫の分布と量のデータ処理と解析が課題として残された。津波火災の主因は木造家屋の倒壊により発生した瓦礫であるため、延焼予測は、瓦礫の堆積厚とその分布を評価することで可能となる。東日本大震災の事例から、1津波火災を再調査した結果、10mを超える浸水深より、2mから7mまでの低中程度の場合に頻発していることを明らかにできた。2発生瓦礫の陸上への残留率は、岩手県の瓦礫処理実績や解体工法研究会編の瓦礫種別の空隙率から検討した結果、3070%であったことがわかった。3津波瓦礫の堆積厚と分布の影響因子について検討し、瓦礫堆積を予測する簡易評価モデルを構築した。簡易評価モデルは、堆積厚と堆積確率の各々について検討し、堆積厚は「津波の浸水深」・「地形勾配」・「地形の地域特性比」を説明変数とし、堆積確率は「津波遡上距離」・「建物の存在有無指標」・「地形の地域特性比」を説明変数として評価できた。瓦礫堆積の観測と予測について大槌町で検証した結果、瓦礫厚は0.53.0倍程度、堆積確率は70%程度で予測できることを示した。南海トラフの巨大津波において津波火災の危険性が高いと想定される上位20の市街地を、内閣府公表の津波諸情報に基づいて選出し、この中から静岡県下田市の市街地を検証モデル地区に選定した。上記の簡易評価モデルに瓦礫火災シミュレーションモデルを組み合わせることにより、津波瓦礫火災の予測が可能となった。防火対策については、瓦礫着火の主因が海水の冠水による車両のバッテリーであることも調査の結果明らかとなり、短絡防止装置の開発が最も有効であることがわかった。また、津波瓦礫拡散の抑止には、街路樹などの樹林帯が有効であり、瓦礫抑制に資する評価モデルを構築した。東日本大震災における航空レーザ測量データの標高差分から、木質瓦礫の量と分布を把握し、その説明変数として、津波の浸水深、木造家屋の配置、地形の勾配、そして残留建物等との関係性を求める。一方、南海トラフの巨大津波の対象地域において、浸水深に応じた木造家屋流出率を用いて木質瓦礫の発生量を求め、上記の説明変数にもとづいて分布を把握する。これにより、「瓦礫火災シミュレーションプログラム」を用いて津波火災の発生状況を予測することができる。車両およびLPガスボンベによる着火については、統計値の発火率と対象地域の浸水範囲から推定する。以上の危険予測にもとづいて、瓦礫の堆積防止、発火要因の防護および発火阻止等の防火対策を検討する。
実応用に向けた非線形力学系を用いた最適化手法と機械学習の融合技術の開発

本研究では,実問題に応用可能な非線形力学系モデルを用いた最適化手法と機械学習の融合技術の開発を目的とした研究を実施している。本年度は,(1)前年度までに提案した勾配正規化と学習率調整機構を導入したミニバッチ学習法の改良,(2) SMOを用いた複数集団経路選択ゲーム問題の高速解法の提案,(3)計算知能技術の熱源機器運用計画問題の解法,自動ピッキングシステムの運用計画問題の解法,上水道ポンプ運用計画問題の解法への応用,(4) Autoencoderと特徴量抽出機構を伴った新たなニューラルネットワークの学習法の開発を行い,1件の論文発表,6件の国内学会発表を行った。本年度の成果を含めて、研究期間全体を通して、冗長経路除去とSMOを用いたネットワークルーティング問題の高速解法の開発,非線形力学系モデルを用いた最適化手法の深層学習問題への応用と新たな深層学習アルゴリズムの開発,自己組織化マップとその派生法を用いたパレート解可視化手法の開発,パラメータ調整を伴わない非線形力学系モデルを用いた最適化手法の開発と並列化を達成した。そして,これらを含む計算知能技術の実問題への応用を行い,その有効性を確認した。昨今,人工知能技術が大きな注目を集めているが,その根幹をなすのが,機械学習と最適化技術を中心とする計算知能技術である。本研究課題で得られた成果は,この計算知能技術のうち,非線形力学系を用いた最適化手法と機械学習の融合技術の開発に関するものである。また,その有用性を実問題を用いて検証しており,計算知能技術,ひいては人工知能技術の発展に資する研究成果であるといえる。本年度は,(1)冗長経路の除去によるネットワーク経路選択問題の高速解法の提案,(2) SOM-NGを用いたパレート解可視化手法の解析,(3)学習データの分布に基づいたラジアル基底関数ネットワーク学習法の提案,(4) SMOを用いた利己的経路選択問題の高速解法の提案,(5)カオス最適化手法の高速化とパラメータ調整則の最適化を行い,1件の査読付き論文発表,2件の査読付き国際会議での発表,9件の国内学会発表を行った。(1)では,ネットワーク経路選択問題における可変計量勾配射影力学系を計算モデルとする解法において,冗長となる経路をあらかじめ特定し削除する高速解法を提案した。(2)では,これまでに提案したSOM-NGを用いたパレート解の可視化手法について,その有用性を詳細に解析した。(3)では,ラジアル基底関数ネットワークについて,学習データの分布に基づいて基底関数の数と形状を自動的に調整する学習法を提案した。(4)では,問題クラスの類似性に着目して,サポートベクターマシンの高速学習法として知られるSMO (Sequential Minimal Optimization)を利己的経路選択問題に応用した高速解法を提案した。(5)では,数値微分によるカオス最適化手法の勾配計算をGPUを用いて並列化した手法の提案と,準カオス最適化手法のパラメータ調整則を遺伝的プログラミングを用いて進化させる手法を提案した。当初予定した研究計画にしたがって研究を遂行した結果,研究実績の概要でも説明したように,本研究課題の目的に大きく寄与する手法と解析結果を得るに至っている。本年度に得られた一部の成果は,学術論文誌に投稿を準備中である。したがって,おおむねに順調に進展していると評価できる。本年度は,(1)勾配正規化と学習率調整機構を導入したミニバッチ学習法の提案,(2) SMOを用いた最適経路選択問題の高速解法の提案,(3)計算知能技術の実問題への応用,(4)カオス最適化手法のパラメータ調整法の高速化を行い,2件の査読付き国際会議での発表,4件の国内学会発表を行った。(1)では,Deep Learningの学習アルゴリズムの1つである勾配正規化機構を有するミニバッチアルゴリズムに対して,勾配の符号変化に基づいた学習率調整機構を導入したアルゴリズムを提案し,その有効性を検証した。(2)では,前年度に提案した逐次最小化最適化法を用いた利己的経路選択ゲーム問題の解法を最適経路選択問題の高速解法として応用した手法を提案し,その有効性を検証した。(3)では,最適化技術を応用した形式不明データの自動分割法と,CNNを応用したトイレ見守りシステムにおける安全性判断システムを提案し,その有用性を示した。(4)では,すでに提案したファイゲンバウム定数の計算法に基づいたカオス最適化手法の初期離散化幅調整手法について,その高速化アルゴリズムを提案した。いずれの研究成果においても,実問題に応用可能な非線形力学系モデルを用いた最適化手法と機械学習の融合技術に資する成果を得ている。

本年度は,(1)前年度までに提案した勾配正規化と学習率調整機構を導入したミニバッチ学習法の改良,(2) SMOを用いた複数集団経路選択ゲーム問題の高速解法の提案,(3)計算知能技術の熱源機器運用計画問題の解法,自動ピッキングシステムの運用計画問題の解法,上水道ポンプ運用計画問題の解法への応用,(4) Autoencoderと特徴量抽出機構を伴った新たなニューラルネットワークの学習法の開発を行い,1件の論文発表,6件の国内学会発表を行った。本年度の成果を含めて、研究期間全体を通して、冗長経路除去とSMOを用いたネットワークルーティング問題の高速解法の開発,非線形力学系モデルを用いた最適化手法の深層学習問題への応用と新たな深層学習アルゴリズムの開発,自己組織化マップとその派生法を用いたパレート解可視化手法の開発,パラメータ調整を伴わない非線形力学系モデルを用いた最適化手法の開発と並列化を達成した。そして,これらを含む計算知能技術の実問題への応用を行い,その有効性を確認した。昨今,人工知能技術が大きな注目を集めているが,その根幹をなすのが,機械学習と最適化技術を中心とする計算知能技術である。本研究課題で得られた成果は,この計算知能技術のうち,非線形力学系を用いた最適化手法と機械学習の融合技術の開発に関するものである。また,その有用性を実問題を用いて検証しており,計算知能技術,ひいては人工知能技術の発展に資する研究成果であるといえる。本年度までは,当初予定した研究計画にしたがって研究が進んでいる。来年度も本年度に得られた成果をもとに,研究計画通りに研究を遂行する。本年度までに得られた研究成果をさらに発展させ,非線形力学系モデルを用いた最適化手法による深層学習法の改良,ラグランジュ・ニュートン力学系モデルを用いた有制約最適化手法の改良と応用,SOMの派生法を用いた選好解探索手法の改良,SMOを用いた最適経路選択問題の高速解法の改良等の研究を行い,その成果を取りまとめる。
疾患iPS細胞を用いた発作性夜間血色素尿症の病態解析：新規治療法の開発を目指して

PNHは後天性のPIG-A遺伝子変異による溶血性貧血を主徴とする造血幹細胞疾患であるが、病因には未知の点が多いため治療法開発は困難である。そこで、我々が樹立に成功したPNHクローン由来iPS細胞を利用し、造血異常の原因解明を目指す。これらのiPS細胞を造血前駆細胞(HPC)に分化させ、病因遺伝子の同定し、造血に与える影響を解明する。またPIGA遺伝子はX染色体上にあるため、不活性X染色体の再活性化より、PNH由来HPCのPIG-A正常化を試み、造血能回復および新規治療法開発の可能性についても検討する。本研究はPNH-iPS細胞を用いる画期的なものであり、治療法開発の礎となることが期待される。