hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
代替性のない魅力が生み出すファンツーリズムに関する研究

平成27年度末に、聞き取り調査を行った韓国人女性ファン(当時日本在住)の紹介で、ソウルにおいて、ファン友だちへの聞き取り調査を実施した。その結果、日本のファン同様、「ファン行動レベル」に沿って、ファン度が進展していたが、テレビ番組などで日常的に「嵐」に接する機会が少ない外国人ファンにとっては、「茶の間」の段階が短いか、ほとんどなく、「購入」から一気に「参戦者」へと進展すること、また「大学生(大人)になってもアイドルなんて」という社会的雰囲気から、ファンであることを表明したがらないといった特徴が明らかになっている(崔・幸田・臺:2017、発表予定)。平成28年度当初の打ち合わせの結果、質問紙調査などの量的調査では、「茶の間」や「購入」レベルのファンも多数混じってしまうのではないか、という問題点が指摘された。そのため、居住地近くだけでなく、居住地から遠く離れたコンサートなどにも「参戦」するファンを選んで、聞き取りなどの質的調査を優先的に継続しようということになった。いろいろなルートで「嵐」ファンを探し、そのネットワークで、他のファン友だちを紹介してもらうという方法で調査を進めているため、日程調整なども含め、時間はかかるが、ファンによる観光行動としてのファンツーリズムの概念を提示するという研究目的に沿った研究内容になると考えている。研究実績の概要に記載した通り、「ファン行動レベル」モデルは、聞き取り調査による成果であり、またファン行動とファンツーリズム(幸田・臺・崔:2016)を、「外的行動&内的行動」と「社会適合性」の2軸で示したことによって、ファンツーリズムとは何か、という概念の枠組みを図示できたといえる。ただ「嵐」ファンの発掘・聞き取り調査日程調整に時間がかかっているため、「イ・ビョンホン」ファンへの再調査などが進んでおらず、平成24年度26年度の科研調査データを再分析するなどの対応が必要と考えられる。平成27年度から継続してきたアイドルファンへの聞き取りをもとに、平成29年度は、学会発表論文2本と論文1本を発表した。日本のアイドルの外国人ファンも、日本人ファン同様、「茶の間」「購入」「参戦」という発展段階を示すが、テレビなどで視聴するというような日常的なファン行動が難しいため、興味を持ち始めた段階から一気に積極的な「参戦者」になるという特徴が見られた(崔・幸田・臺:2017)。日本人ファンを対象とした聞き取りでは、宿泊を伴う「遠征」と呼ばれるファン行動において、最初に参戦するのは居住地から最も近い公演地であることが多いが、次第に公演地である5大ドーム各地へと行動半径が広がり、参戦回数も増える傾向が見られた。また通常とは異なる限定公演への遠征行動をとるファンにおいては、「代替性の低さ」が誘致力を一層高めていることが確認された(幸田・臺・崔:2017)。臺・幸田・崔(2018)では、3年の研究期間における調査・研究の発表成果を整理し、「ファンツーリズム」の基本構造を把握することを目的とした。ファン行動における「会う」「見る」「楽しみの共有」「リトリート」「購入する」の5つの分類に加え、そのファン行動に影響を与える要素として「費用」「時間」「理解」を指摘、それぞれが関わるファン行動レベルを「茶の間」「購入」「参戦者」と名付けた。
霊長類の脳の形態的および機能的性分化の特性

脳の性分化について「動物脳の原型は雌型であり、臨界期に性ステロイドホルモンに曝露することによって雄型に変化する」という古典的概念にはおさまらない事実が近年明らかになっている。齧歯類とは異なり、霊長類の脳の性分化では、アンドロゲンがエストロゲンに転換されず、そのまま働いている可能性があるとの報告もなされたが詳細は明らかではない。また、霊長類の脳の性分化おける芳香化酵素の必要性、ARの役割も不明である。本研究は、「霊長類の脳の性分化には、アンドロゲンがそのまま働いて、必ずしも芳香化酵素は必要ではない」という仮説に基づき、ヒトに近縁な実験動物であるマカクザルを用い、性ステロイドホルモンと転換酵素、さらにその受容体が、脳の形態的性分化と行動にどのように関与するかを明らかにすることを目的としている。本年度は当研究所個別ケージ飼育のカニクイザルおよびニホンザルをTimed Mating法により、交配し、受胎日の明らかな妊娠ザルを作成し、その新生児および幼児について実験をおこなった。本年度は9頭の妊娠カニクイザルおよび6頭の妊娠ニホンザルを作成することが出来た。これらのうち、一部はコントロールとし、出産後直ちに4%PFAを心臓より潅流、固定し、脳および性腺の組織学的検索を行った。残りの妊娠ザルはそれぞれテストステロン、ジハイドロテストステロンまたはエストロゲンを妊娠ザルに投与した。これらのホルモンの投与前から投与後さらに妊娠が終了するまでの間、サルの採血および採尿を行った。また、これらのうち既に出産した個体では、その新生児を用いて実験を行った。その結果、新生児の外生殖器などの変化を検討したところ、ステロイドホルモン負荷の妊娠ザルから生まれた新生児の母子間行動異常が認められた。現在、免疫組織化学法により、エストロゲン受容体α、β、アンドロゲン受容体含有ニューロンの脳内分布およびその性差を検討している。現在までに投薬群および非コントロール群ともに、新生児視床下部にエストロゲン受容体α、β、アンドロゲン受容体含有ニューロンが認められた。すべての新生児が得られたのちに、同様の方法を用いて検索し、性差について検討する。これらのうち、一部はコントロールとし、出産後直ちに4%PFAを心臓より灌流、固定し、脳および性腺の組織学的検索を行った。また、これらのうち既に出産した個体では、その新生児用いて実験を行った。その結果、新生児の外生殖器などの変化を検討したところ、ステロイドホルモン負荷の妊娠ザルから生まれた新生児に発達異常が認められた。免疫組織化学法によるエストロゲン受容体α、β、アンドロゲン受容体含有ニューロンの脳内分布およびその性差を検討している。現在までに投薬群および非コントロール群ともに、新生児脳内にエストロゲン受容体α、β、アンドロゲン受容体含有ニューロンが認められた。

これらのうち、一部はコントロールとし、出産後直ちに4%PFAを心臓より潅流、固定し、脳および性腺の組織学的検索を行った。残りの妊娠ザルはそれぞれテストステロン、ジハイドロテストステロンまたはエストロゲンを妊娠ザルに投与した。これらのホルモンの投与前から投与後さらに妊娠が終了するまでの間、サルの採血および採尿を行った。また、これらのうち既に出産した個体では、その新生児を用いて実験を行った。その結果、新生児の外生殖器などの変化を検討したところ、ステロイドホルモン負荷の妊娠ザルから生まれた新生児の母子間行動異常が認められた。現在、免疫組織化学法により、エストロゲン受容体α、β、アンドロゲン受容体含有ニューロンの脳内分布およびその性差を検討している。現在までに投薬群および非コントロール群ともに、新生児視床下部にエストロゲン受容体α、β、アンドロゲン受容体含有ニューロンが認められた。すべての新生児が得られたのちに、同様の方法を用いて検索し、性差について検討する。
高次元小標本データにおける判別手法の提案

近年、情報化の進展も相まって、高次元データを解析する機会が増えつつある。これまで、特に高次元判別問題に焦点をあて研究を行ってきた。高次元判別問題の具体的な例としては、DNAマイクロアレイデータの分類や画像データの識別問題などがあげられる。本研究では、これまで、シミュレーションによる期待誤判別確率の比較・期待誤判別確率の漸近評価などを用いることで、リッジ型判別法の有用性を主張してきた。また、そこで得られた結果に基づく誤判別確率の2次漸近不偏推定量を与えた。これらの成果は、学術誌「Journal of Multivariate Analysis」に掲載された。さらに、本年度は、誤判別確率の2次漸近不偏推定量を変数選択問題へ応用することを考えた。具体的には、候補のいくつかの変数の組のうち、誤判別確率の2次漸近不偏推定量を最小にする変数の組を選択する変数選択法を行えばよい。しかし、この方法により選択された変数の組に関して言及する必要がある。そこで、期待誤判別確率の2次漸近不偏推定量を変数選択規準として用いた変数選択法のある種の漸近的最適性に関して議論し、最適性を有するための易な十分条件を与えた。結果として、提案規準によって選択された変数の組は、条件付き誤判別確率を最小にする変数の組と漸近的に同等であることが主張できる。尚、これらの成果をワーキングペーパーとしてまとめ、学術誌にも投稿した。一方で、次元がサンプルサイズを超えた場合の議論も実用上重要な問題である。この状況においても、利用可能であるAIC型変数選択基準の開発を行い、学術誌「Journal of statistical planning and inference」に掲載が決定した。関連する話題として、平均ベクトル間の多重比較法に関しても結果を与えた。また、通常用いられる方法が、使用できない画像データの解析へ提案手法を適応した。これらの成果は、学術誌「Communications in Statistics - Simulation and Computation」に掲載された。次元が、サンプルサイズを上回らない場合の高次元データに関する結果は与えることが出来たが、次元がサンプルサイズを上回る場合の結果を与えることが出来なかった。次元がサンプルサイズを上回る場合は、通常の線形判別関数が定義できない点に注意が必要である。次元がサンプルサイズを上回る場合の結果を与える必要がある。まずは、多くの提案判別法の中で、よく用いられるナイーブな判別法に対して、次元がサンプルサイズを上回らない場合で扱ってきた事項と同種の議論を行う必要がある。一方で、多くの判別法が混在するので、それらをすべて用いて新たな判別法を提案することができればと考えている。そのためには、各判別法の相対的な重要度を決定しておく必要がある。そこで、本研究では変数選択法に用いた誤判別確率の漸近不偏推定量を利用することを考えている。近年、情報化の進展も相まって高次元データを解析する機会が増えつつある。そこで、本研究では、特に高次元判別問題に焦点をあて研究を行ってきた。高次元判別問題の具体的な例としては、DNAマイクロアレイデータの分類などがあげられる。本研究では、これまでシミュレーションなどでリッジ型判別法の有用性を主張してきた。しかしながら、リッジ型の判別法が従来の線形判別法よりも優れるということは一般には不明である。そこで、次元が標本サイズよりも小さいが十分に大きい場合のリッジ型線形判別法の誤判別確率の漸近挙動を調べた。その結果から、リッジ型線形判別法が線形判別法よりも優れるためのパラメータに関する十分条件を導いた。この十分条件は、マハラノビス距離が大さけれは成立しやすい条件であるため、誤判別確率が小さいところで、リジ型線形別法を用いる法が良いとえられる。また、そこで得られた結果を基にした誤判別確率の2次漸近不偏推定量を与えた。これらの成果は、現在学術誌に投稿中である。また、変数選択問題に関しては、次元数がサンブルサイズを超えた場台も利用可能であるAIC型変数選択基準を導出し、学術誌に受理された。尚、掲載予定は2012年である。関運する問題として、平均ベクトルの検定問題に関しても幾つかの結果を与えた。1つは、デンブスター型統計量による次元数が標本サイズよりも大きい場合の平均ベクトル間の多重比較法である。他の1つは、共分散行列が異なる2標本問題においてデンプスター型統計量に基づく検定法を与えている。

結果として、提案規準によって選択された変数の組は、条件付き誤判別確率を最小にする変数の組と漸近的に同等であることが主張できる。尚、これらの成果をワーキングペーパーとしてまとめ、学術誌にも投稿した。一方で、次元がサンプルサイズを超えた場合の議論も実用上重要な問題である。この状況においても、利用可能であるAIC型変数選択基準の開発を行い、学術誌「Journal of statistical planning and inference」に掲載が決定した。関連する話題として、平均ベクトル間の多重比較法に関しても結果を与えた。また、通常用いられる方法が、使用できない画像データの解析へ提案手法を適応した。これらの成果は、学術誌「Communications in Statistics - Simulation and Computation」に掲載された。本年度は、主に次元数が標本サイズを超えない状況における判別問題に関する議論を行ってきた。次元数が標本サイズよりも大きい場合の判別問題は、議論を行っていないため研究目的である高次元小標本での適切な判別法の提案へは未だ至らなかった。次元が、サンプルサイズを上回らない場合の高次元データに関する結果は与えることが出来たが、次元がサンプルサイズを上回る場合の結果を与えることが出来なかった。次元がサンプルサイズを上回る場合は、通常の線形判別関数が定義できない点に注意が必要である。今後は、判別分析に要する変数選択法を、本年度得た誤判別確率の推定量を利用し提案する予定である。また、この変数選択基準が、他の変数選択基準と異なる点などを言及していく予定である。また、次元数が標本サイズを越えた場合にいくつかの既存の判別手法の良し悪しを明確にして行きたい。平均の検定に関する研究から得られた知見を下にこれまでとはことなる判別手法を提案し、その理論的な性質を議論して行きたい。次元がサンプルサイズを上回る場合の結果を与える必要がある。まずは、多くの提案判別法の中で、よく用いられるナイーブな判別法に対して、次元がサンプルサイズを上回らない場合で扱ってきた事項と同種の議論を行う必要がある。一方で、多くの判別法が混在するので、それらをすべて用いて新たな判別法を提案することができればと考えている。そのためには、各判別法の相対的な重要度を決定しておく必要がある。そこで、本研究では変数選択法に用いた誤判別確率の漸近不偏推定量を利用することを考えている。
頸神経根の微小循環動態(Micro-Circulation)の解明

頸椎症性神経根症患者の罹患神経根断面積は、正常神経根断面積と比較して、著明な浮腫変化を起こしていたことがわかった。その診断的カットオフ値は、第五頸神経根12.2mm2、第六頸神経根16mm2、第七頸神経根14.5mm2であった。さらに、造影超音波法を用いることにより、罹患神経根は正常神経根と比較して有意な造影効果の遅延(造影剤iv開始直後から造影ピークまでの時間:罹患神経根19秒、正常神経根14秒, P<0.01)が認められ、それは罹患神経根じたいに血流の鬱血が起こっていることが強く示唆された。以上より、頸椎症性神経根症患者の罹患神経根の浮腫変化と神経自体の血流鬱血は関与していると思われた。頚椎症性神経根症を患った患者様(100名)は、健常者(200名)の頸椎神経根と比較して、著明に太くなり浮腫性変化を有意に起こしていた事が、体表超音波を用いた研究から証明できた。体表超音波は頚椎症性神経根症の新しい診断技術になる可能性分かった。このことについては現在、論文投稿中である。さらに、造影超音波検査をすることにより、頚椎症性神経根症に罹患した神経根は、正常神経根と比較して異なる造影所見を呈することが分かってきた。現在、症例すを重ねながら調査中である。頸椎症性神経根症を患う患者さんでは罹患神経が著明に浮腫性変化を起こしていることが分かった。さらに、造影所見では浮腫化した神経根自体は造影されることなく、正常神経根と比較して造影所見は明らかに異なっていた。中枢神経系、とくに頸髄は以前から非常に脚光を浴び、f-MRIを用いた脊髄機能画像評価、頸髄内循環動態研究などは行われている。しかし、頸髄から分岐した頸神経根についてはほとんど行われていない。2017年European Radilogyで、我々は健常人と比べて、頸椎症性神経根症患者(CR)の罹患頸神経根は浮腫性変化を起こしていると報告した。その原因は頸神経根の局所炎症による血流増加か、または絞扼性障害による局所静脈灌流障害に起因するものかわかっていない。本研究では、造影超音波法で正常頸神経根と浮腫性変化を呈した罹患頸神経根の微小循環動態を調査し比較したので報告する。超音波検査:神経所見、画像所見を知らない研究協力者の超音波技師が頸椎超音波検査(左右第5、6、7頸神経の測定)を行う。次に医師立ち会いのもと頸部造影超音波検査を行う際、竹内幹伸(研究代表者)から調査して欲しい頸神経のレベルを、超音波技師に伝える。介入群:罹患神経根側:Golden Standard(頸椎MRI)で診断した罹患頸神経根を頸部超音波で同定し、ペルフルブタン8uLを静注し罹患神経根の造影パターン(微小循環動態)を確認する。コントロール群:正常神経根側:Golden Standardで診断した罹患頸神経根と同レベルの対側の神経根を頸部超音波で同定し、ペルフルブタン8uLを静注し正常神経根の造影パターン(微小循環動態)を確認する。介入群とコントロール群で微少循環動態に違いがあるかどうかを比較検討する。頸椎症性神経根症と診断した16名に対して罹患側と、同レベルの健側神経根の造影超音波を施行した。方法;体表超音波(HITACHI Ascendus)、13-5MHzリニアプローブを用いた。ペルフルブタン0.12mL/kgを静脈注入し、罹患側神経根(CR-CN)、頸動脈(CR-CA)、頸静脈(CR-CV)、胸鎖乳突筋(CR-SCM)の造影剤注入地点から造影ピークまでの時間(Time To Peak;TTP)を調査し、健常側のそれぞれ(N-CN, N-CA, N-CV, N-SCM)と比較した。結論:頸椎症性神経根症の罹患頸神経根浮腫性変化は、神経根の静脈灌流障害が原因であると思われた。まず第一弾として頸椎症性神経根患者の罹患頸神経根と、同じ頸椎レベルの正常者の正常頸神経根を比較し、罹患頸神経根は著明な浮腫政変かを示したと英語論文で発表した(M.Takeuchi, European Radiology 2017)。次に、頸椎症性神経根症患者において罹患頸神経根と反対側の正常神経根ではどうかを調査した。対象患者は頸椎症性神経根症を患った102名(男性65名、女性37名、平均年齢52歳)である。超音波技師4名により罹患神経側と正常神経側の神経断面積を計測した。Reference StandardはMRIである。超音波技師には患者の病歴、罹患神経などは知らせずBlindで検査をおこなってもらった。頸椎症性神経根症患者の罹患神経根断面積は、正常神経根面積と比較して、著明な浮腫変化を起こしていたことがわかった。その診断的カットオフ値は、第五頸神経根12.2mm2(感度80%、特異度90%、第六頸神経根16mm2(感度85%、特異度96%、第七頸神経根14.5mm2(感度89%、特異度91%)であった。

超音波技師の検内一致率は0.71, 0.74, 0.61, 0.71で、検者間一致率は0.71だった。さらに、頸椎症性神経根症患者16名において造影超音波法を用いることにより、罹患頸神経根と正常神経根の血流動態を調査した。罹患神経根は正常神経根と比較して有意な造影効果の遅延(造影剤iv開始直後から造影ピークまでの時間:罹患神経根19秒、正常神経根14秒, P<0.01)が認められ、それは罹患神経根じたいに血流の鬱血が起こっていることが強く示唆された。以上より、頸椎症性神経根症患者は頸神経根の絞扼性障害により、罹患神経根の浮腫変化と神経自体の血流鬱血は密接に関与していると思われた。頸椎症性神経根症患者の罹患神経根断面積は、正常神経根断面積と比較して、著明な浮腫変化を起こしていたことがわかった。その診断的カットオフ値は、第五頸神経根12.2mm2、第六頸神経根16mm2、第七頸神経根14.5mm2であった。さらに、造影超音波法を用いることにより、罹患神経根は正常神経根と比較して有意な造影効果の遅延(造影剤iv開始直後から造影ピークまでの時間:罹患神経根19秒、正常神経根14秒, P<0.01)が認められ、それは罹患神経根じたいに血流の鬱血が起こっていることが強く示唆された。以上より、頸椎症性神経根症患者の罹患神経根の浮腫変化と神経自体の血流鬱血は関与していると思われた。さらに症例数を増やし、随時検討していく。データーをまとめ、学会発表、論文投稿を予定している。脊椎脊髄物品購入額の見積額と実際の購入額の差異が生じたため予備の造影検査をするための造影剤代金、国内かつ国際学会発表、英語論文投稿かつ英語添削などにかかる費用が必要であったため。今年度の使用予定額と合わせて効率的に執行予定である予備検査のための造影剤購入代、論文作成・投稿のための費用、学会発表のための費用に充てる。
時間大域的確率制御とその応用

制御項を含む半マルチンゲールの最小化大偏差確率の漸近評価に関して双対性定理を導いた。また、その結果をモデルの不確かさを容認した設定に対応する問題のロバストな評価を得る事に相当する、双対性定理に拡張した。ここでは、対応する双対問題に関するエルゴード型H-J-B方程式とその微分に関する解析と、その方程式を確率微分ゲームの問題のH-J-B方程式と捉える事が鍵となっていた。一方、時間無限範囲で最適消費・投資問題のH-J-B方程式の解の存在・一意性、及び検証定理を示した。制御項を含む半マルチンゲールの大偏差確率の漸近評価に関して、双対性定理を導いた。これは、市場の数理モデルに関して、投資家の保有する総資産額の成長率が目標とする値を下回る確率の時間大域的評価を問題として得られたダウンサイドリスク最小化に関する従来の結果を、制御項を含む確率積分として表される半マルチンゲールの大偏差確率の漸近評価として一般化したものである。マルコフ過程の加法的汎関数に対する大偏差原理の研究はこれまで広く研究され、多くの応用が展開されてきたが、当該研究の結果は、制御項を含み、かつまたセミマルチンゲールまで広げたものになっており、さらに広範囲の応用が見込まれるものとなっている。その結果を得るにあたっては、エルゴード型H-J-B方程式とその微分に関する詳しい解析と、考察する確率を、微分ゲームの値関数とみなす解析がキーポイントとなっている。またさらに、その結果を、モデルの不確かさを容認した設定で、ロバストな大偏差確率の評価に関して同様の双対性定理を得た。すなわち、対象とする確率過程のずれの係数に関して不確かさを容認し、互いに絶対連続な確率過程の集まりの中で、考察する大偏差確率の評価が最悪の場合における漸近評価に関して双対性定理を得た。この結果を得るにあたっては、対応するH-J-B-Isaacs方程式の詳しい解析が基礎となっている。すなわち、考察する確率に対応するリスク鋭感的確率微分ゲームを定式化し、その下側値関数に対応するH-J-B-Isaacs方程式を対象とする解析である。市場の数理モデル、特に非完備な市場の数理モデルとしてしばしば考察されるファクターモデルについて、モデルの不確かさを容認した設定の下でダウンサイドリスク最小化問題を考察した。問題の定式化にあたって、対数効用最大化問題を資産成長率最大化問題と捉え、不確かさによる処罰項として、相対エントロピーを付加することにより、モデルの不確かさを容認した資産成長率最大化問題を定式化した。そして、その問題のrisk-sensitive control versionを定式化し、対応するH-J-B方程式の解析を行った。また考えるべきダウンサイドリスク最小化に関する大偏差確率の評価はこの問題の双対問題と捉えられると考え、必要な解析を行った。すなわち、エルゴード型H-J-B方程式の導出、そのリスクパラメータに関する微分の解析と、問題となっている大偏差確率の評価である。その結果、モデルの不確かさを考慮に入れない場合と類似した双対型定理を得ることが出来た。そして、付加した相対エントロピーに乗じた定数の逆数が不確かさの程度を表すことを、エルゴード型H-J-B方程式の解の評価から示す事が出来た。一方、無限時間範囲で最適消費・投資問題のH-J-B方程式の解の存在と一意性、及び強検証定理を示した。ここでは、許容戦略のクラスをH-J-B方程式の解を用いて定義したため、その解の一意性が問題となるが、リスク回避的な場合とリスク志向的な場合それぞれに応じて一意性定理を得た。また、消費問題の特性を表す乗法的汎関数の時間大域的挙動を調べる事により、検証定理が成立する事を示した。制御項を含む半マルチンゲールの大偏差確率の漸近評価に関して双対性定理を導いた。これは、市場の数理モデルに関して、投資家の保有する総資産額の成長率が目標とする値を下回る確率を最小にする大偏差確率の時間大域的挙動に関する従来の結果を一般化して、制御項を含む確率積分として表される半マルチンゲールに関する最小化大偏差確率の漸近評価を得たものである。マルコフ過程の加法的汎関数に対する大偏差原理の研究はこれまで広く研究され、多くの応用が展開されてきたが、当該研究の結果は、制御項を含む半マルチンゲールに関する最小化大偏差確率に関するものであり、今後のさらなる応用の展開を見込もうと企図するものである。その結果を得るにあたっては、双対問題に関するエルゴード型H-J-B方程式とその微分に関する解析とともに、その方程式をある確率微分ゲームの時間無限範囲の問題のH-J-B-Isaacs方程式として捉える事が鍵となっている。さらにその結果をモデルの不確かさを容認した設定に対応する問題のロバストな評価に対応する、双対性定理を得た。これらの結果は再度、ファイナンスの数理モデルに立ち戻り、予め設定された確率過程をベンチマークとし、それを下回る確率に関する最小化大偏差確率の漸近挙動の考察や、不確かさを容認した設定でのファイナンスの数理モデルに対する問題へと展開させてゆく。一方、時間無限範囲で最適消費・投資問題のH-J-B方程式の解の存在、一意性、および強検証定理を示した。

ここでは、対応する双対問題に関するエルゴード型H-J-B方程式とその微分に関する解析と、その方程式を確率微分ゲームの問題のH-J-B方程式と捉える事が鍵となっていた。一方、時間無限範囲で最適消費・投資問題のH-J-B方程式の解の存在・一意性、及び検証定理を示した。ダウンサイドリスク最小化問題をモデルの不確かさを容認した設定で考察する研究が進展している。すなわち、先行研究ではモデル化に際しランダムネスを標準ブラウン運動として定式化したが、ここでは、過去に依存したランダムネスを含む確率過程として組み入れた形で不確かさを容認したモデル設定を行い、モデル不適切要因に対する処罰項としてエントロピーを導入して、ダウンサイドリスク最小化問題を研究し、対応する微分ゲームのH-J-B -Isaacs方程式の解析を通じて、類似した結果を得ている。一方また、無限時間範囲での最適消費・投資問題の研究も順調に進んでいる。確率論ダウンサイドリスク最小化問題についてモデルの不確かさを容認した設定で考察する研究を、さらに詳しく進め、具体的な市場モデルで解析解が得られるような場合の詳しい計算を実行する。また、対応する微分ゲームのH-J-B -Isaacs方程式の解析を進め、不確かさの程度を表すパラメータ依存性の解析を進める。また、最適消費・投資問題の時間大域的挙動を考察するとともに、この問題に関しても、モデルの不確かさを容認した設定で、考察する。市場の数理モデルに関するダウンサイドリスク最小化問題に対して得られた大偏差確率の評価に関する結果を、一般的な設定で考察し、制御項を含む半マルチンゲールの大偏差確率の漸近評価に関する双対性定理を導いた。またさらに、その結果をモデルの不確かさを容認した設定に拡張して考察し、ロバストな大偏差確率の評価に関して同様の双対性定理を得た。すなわち、対象とする確率過程のずれの係数に関して不確かさを容認し、互いに絶対連続な確率過程の集まりの中で、考察する大偏差確率の評価が最悪の場合における漸近評価に関して双対性定理を得た。これは、当初計画より1年近く早く到達したものである。購入予定であった書籍が年度内に納入できそうになかったため、次年度に注文する事とした。次のステップとして、市場の数理モデルに立ち返り、最適消費・投資問題の期待効用最大化を考察する。この問題を時間無限大範囲と時間有限範囲で考察し、対応するH-J-B方程式の時間大域的挙動を調べる。まずは、大数の法則のレベルの問題の解析からとりかかる。その上で、消費と投資に関する制御項が入った大偏差確率の評価を考察する事になる。繰り越された助成金は書籍(消耗品費)等として使用予定である。次年度分は研究連絡のための、国内・外国旅費、招聘旅費、その他、研究遂行に必要となる関連図書、マニュアル類の購入や印刷費、研究補助のための謝金等として使用予定である。平成25年度に予定していた招聘研究者と日程の調整がつかず、招聘旅費が未使用に終わった。26年度に再度当該研究者と日程調整し、招聘旅費として使用したい。飛躍型確率過程の市場の数理モデルの研究、最適制御が時間的に一貫性を持たないような確率制御問題の研究や、最適消費・投資問題の研究を行っている研究者を招聘し、当該研究に関する研究連絡のために前年度未使用分を使用する。
転写伸長機構を介したDNAメチル化機構の解明

次世代シーケンサーを用いた解析により、転写活性の高い遺伝子のgenebodyが高メチル化状態になっていることが明らかになっている。本研究計画は、DNAメチル化機構と転写伸長機構が、どのようにしてDNAメチル化模様形成に関わっているのかを明らかにすることを目的にした。その結果、1.細胞内においてDnmt3aとRpb1は結合していること、2.転写が活性化している遺伝子のgene bodyにおいて、Dnmt3a、Rpb1とH3K36me3が存在していること、3. Dnmt3aおよびDnmt3bの両方がgenebodyのDNAメチル化に関与していることを明らかにした。次世代シーケンサーの登場によって、様々な細胞や組織のDNAメチル化模様が明らかになってきている。これまでDNAメチル化は転写抑制に働いていると考えられてきたが、転写が活性化状態にある遺伝子の遺伝子内領域が高度にメチル化されていることが明らかになった。私は、これまでにde novo型DNAメチル基転移酵素Dnmt3aと結合する因子の候補として転写伸長因子であるRPB1とSpt6を同定しており、転写伸長機構とDNAメチル化機構が協調して転写が活性化している遺伝子内領域のメチル化模様を形成すると考えている。本年度は、Dnmt3aとRPB1相互作用を明らかにした。もう一つの候補因子であるSpt6との結合は確認できなかった。現在、細胞分化に伴いDNAメチル化される領域の解析をおこなっている。新規DNAメチル基転移酵素Dnmt3aとマウスES細胞内で相互作用する因子について探索したところ、転写伸長に関わるRpb1とSpt6を同定した。今年度は、マウスES細胞内において、転写が活性化している遺伝子のgene body領域にDnmt3aが局在しているかどうかの検討をおこなった。まず、既報のRNA-seqデータ(GSM1177739)とメチロームデータ(GSM1027571)を用いて、候補遺伝子の抽出をおこなった。遺伝子全長が1kb以上のもので、マウスES細胞における発現が最も高い遺伝子(Top 200)について、gene bodyのメチル化状態を解析した。その結果、転写開始点付近が低く、転写終結点に近づくにつれて、メチル化されている傾向が見られた。この遺伝子群の中からAtp5b遺伝子に注目して、gene bodyにおけるDnmt3aの局在をクロマチン免疫沈降法で解析した。その結果、Dnmt3aの結合量は、Atp5b遺伝子の転写開始点が低く、転写終結点に近づくにつれて高くなる傾向が見られた。また、同時に転写伸長のマークであるヒストンH3K36me3の局在について解析したところ、Dnmt3aと同様な傾向が得られた。このことは、転写伸長とDnmt3aの局在がカップルしている可能性を示唆している。次世代シーケンサーを用いたDNAメチル化状態の網羅的解析により、さまざまな細胞におけるメチル化模様が明らかになってきている。これまでDNAメチル化を触媒する酵素は同定されているものの、どのようにメチル化模様を形成するのかわかっていない。私は、メチル化模様形成機構を明らかにする目的で、de novo型DNAメチル化酵素Dnmt3aと結合するタンパク質の網羅的解析を行った。その結果、Dnmt3aと結合する候補タンパク質として転写伸長因子Rpb1を同定した。本研究計画は、Rpb1とDnmt3aの結合様式を明らかにすることを目的にしている。これまでに、細胞内においてRpb1とDnmt3aが結合していることや転写が活性化されているAtp5b遺伝子上でDnmt3aが存在していることを明らかにした。最終年度は、Dnmt3a欠損ES細胞を用いて、Dnmt3aがAtp5b遺伝子内のメチル化模様形成に関与しているかについて調べた。その結果、Dnmt3a欠損ES細胞では、Atp5b遺伝子内のDNAメチル化レベルが約50%低下していることが明らかになった。また、Dnmt3a/Dnmt3b両欠損ES細胞では、Atp5b遺伝子内のDNAメチル化が消失していた。次に、Rpb1とDnmt3aの結合様式を調べる目的で、Rpb1遺伝子cDNAをサブクローニングして、発現ベクターに組み込み、293T細胞内でDnmt3aと結合するかを検討した。その結果、Rpb1とDnmt3と結合することを確認した。Rpb1とDnmt3aが直接結合するかを確認するために、リコンビナントRpb1の精製することを検討した。現在は、Rpb1 cDNAをバキュロウイルスに組み込み、昆虫細胞での発現を試みている。高発現している遺伝子におけるDnmt3aの局在を解析した結果、転写伸長とカップルしている可能性を見いだしており、申請書の計画どおりに進んでいる。エピジェネティクス転写伸長反応が、gene bodyにおけるDnmt3aの局在に直接関与しているかを検討する。

具体的には、Rpb1の転写伸長反応を阻害するDRBやFlavopiridolが、Dnmt3aの局在およびDNAメチル化に変化を与えるかどうかの検討をおこなう。Dnmt3aと結合しているRPB1のリン酸化状態を明らかにし、転写伸長中のRPB1と結合している可能性を見いだした。さらに、Dnmt3aとリン酸化RPB1の結合にはRNAを介していないことを明らかにすることができた。Dnmt3aはSpt6と結合していないことを明らかにした。今年度では、細胞内においてDnmt3aとリン酸化RPB1が結合していることを明らかにすることができた。今後はリコンビナント蛋白質を作製し、in vitroでの結合実験をおこなっていく。また、RPB1のリン酸化は転写伸長に重要であることから、Dnmt3aは転写伸長中のRPB1と結合している可能性が高い。筋芽細胞C2C12の分化過程において、myod1遺伝子の発現開始と共に遺伝子内領域がメチル化されることから、myod1遺伝子領域に注目して、転写伸長機構とDnmt3aの関係を詳細に調べていく予定である。実験計画では、高価な培地を使用するマウス胚性幹細胞を用いた分化実験をおこなう予定であったが、低血清培地で分化実験が可能な筋芽細胞を用いた実験が可能かを検証しているため。海外の国際発表をする予定にしていたが、もう少しデータを加えて発表した方がよいと考え、本年度の発表をおこなわなかった。研究のクオリティーをあげるために、新たに次世代シーケンサーを用いた網羅的解析をおこなう予定である。
証拠性（evidentiality）から見る日英語比較統語論

本研究は、「証拠性」と統語構造の関連性を洗い出し、その結果を生成文法の日英語比較統語論の観点から分析することを主目的とする。英語、日本語では、証拠性は、意味論・語用論からのアプローチが主流であり、統語構造との関係については十分な研究がなされていない。談話と命題との繋がりに研究に光を当ててきた生成文法のカートグラフィー研究、並びに証拠性構文と呼ばれる一連の構文パターンを足掛かりとして、証拠性に関与する統語構造の特性を解明することになる。さらに、認知言語学が明らかにしてきた事態把握と証拠性の関係を調査することで、事態把握と統語構造との結びつきを見ることになる。
酸素受容・活性化に伴うリガンドシグナルの生成と制御

1.生体内酸化修飾分子の網羅的解析:LC-ESI/MS/MSを用いて、マウス個体、培養細胞における、酸化修飾イミダゾールジペプチドの産生と酸化ストレスとの関連性を明らかにした。また、安定同位体酸素、ラジカル補足剤を用いて酸化修飾の分子機構を明らかにした。2.酸素活性化を起源とするタンパク質酸化修飾による生体防御応答機構の解析:タンパク質をピロール化する内因性因子の同定を目標に、糖質および脂質などについてスクリーニングを行なった結果、脂質過酸化生成物であり、解糖系分子でもあるグリコールアルデヒドを同定した。一方、植物性小分子酸素センサーであるポリフェノール類に関して、抗酸化剤の作用により生成するタンパク質カルボニルが自然抗体のエピトープとして認識される作用機構について詳細に解析した結果、タンパク質表面の陰性荷電がその認識に関わっていることが推測された。3.タンパク質酸化修飾を基軸にした修復・再生応答機構の解明:ホモシステイン化アルブミンの研究では、ホモシステイン化が遊離SH基だけでなく、ジスルフィド結合にも生じるという画期的発見に至った。心筋が低酸素環境下で活性酸素を生成する機構の解析の結果、アントラサイクリン系抗がん剤は心筋細胞に多く含まれる酸素貯蔵タンパク質ミオグロビンから鉄を引き抜き、貯蔵酸素を解離させることで低酸素ストレスを誘発することを見出した。また、低酸素誘導性のTRPC3チャネルタンパク質がNADPH酸化酵素(NOX2)を複合体形成依存的に安定化し、増加したNOX2が活性酸素を生成することで、心筋萎縮を誘発することをマウスで明らかにした。生体内酸化修飾分子の網羅的解析では、イミダゾールジペプチドの2-oxo化の分子機構の解明に到達している。オリジナリティの高いタンパク質のピロール化では、内因性のピロール化因子を同定しており、酸素に起因する修飾タンパク質の生物学的意義の解明につながる可能性を示唆する。また、血清アルブミンのジスルフィド結合に対するホモシステイン化は画期的発見であり、SH化合物のリザーバーとしての血清アルブミンの新たな機能性の解明につながるものと期待される。最終年度にあたり、成果発表(論文)を念頭に以下の項目について重点的に進める。1.酸化修飾イミダゾールジペプチドが、シグナル分子として機能しているかどうかを様々なモデル実験系で検証する。また、酸化修飾に関連するニトロ化、メルカプト化など他の修飾分子の探索、他の化合物(タンパク質など)中での修飾イミダゾール基の探索を行う。2.グリコールアルデヒドによるピロール化機構について詳細に解析するとともに、脾細胞などを用い、ピロール化タンパク質による自然免疫応答の分子機構を解析する。3.活性酸素による心筋の可塑性にはミトコンドリア分裂が関与しており、そのメカニズムとしてdynamin-related protein 1 (Drp1)タンパク質C末端にあるシステイン修飾が関与することも見出している。今後は、Drp1のシステイン修飾様式とDrp1活性との関連を明らかにし、そこを特異的に阻害することで心疾患リスクが軽減されることを検証する。1.生体内酸化修飾分子の網羅的解析:LC-ESI-MS/MSを用いた酸化生成物・付加体の化学構造解析を行い、動脈硬化症モデル動物(アポE欠損マウス)血清において特定の付加体の蓄積を認め、その構造解析を行った結果、これまでに報告のない酸化脂質-リジン付加体であることが判明した。また、赤血球についてもLC-ESI-MS/MSを用いた同様の解析を行った結果、未知付加体の有意な生成を観察した。現在、その構造解析とともに生成機構の詳細な解析を進めている。2.酸素活性化を起源とするタンパク質酸化修飾による生体防御応答機構の解析:植物性小分子酸素センサーがタンパク質のカルボニル化を惹起すること、さらに共通した分子機構として、これらの酸素センサー分子の酸化型中間体生成を介したタンパク質の酸化的脱アミノ化反応を明らかにした。さらに、これらのカルボニル化タンパク質は自然抗体の優れたリガンドであることを明らかにした。3.タンパク質酸化修飾を基軸にした修復・再生応答機構の解明:修復・再生応答の一つとして、マクロファージにおけるシクロオキシゲナーゼ-2 (COX-2)誘導を指標にした血管修復・再生に関与する血清分子の探索・同定を行い、詳細な分子機構の解明を進めた。その結果、血清アルブミンにCOX-2誘導活性を見いだし、その分子機構の解析の結果、COX-2発現誘導には細胞膜コレステロールの引き抜きが関与していることを明らかにした。さらに、血清アルブミンをカラムクロマトグラフィーにより分画し、アッセイを行ったところ、血清アルブミンの酸化型に強いCOX-2誘導活性が見られた。1. LC-ESI-MS/MSを用いた生体内酸化修飾分子の網羅的解析:昨年度までに確立したタンパク質付加体の網羅的解析により、新しい生体内酸化修飾としてタンパク質ピロール化を発見した。LC-ESI-MS/MSを用いたピロールリジンの定量解析法を確立し、動物およびヒト血清からの検出・定量に成功した。特に、動脈硬化症モデル動物(アポE欠損マウス)血清において著明な増加が観察され、疾患との関連性が示唆された。さらに、酸化リポタンパク質において顕著な生成が見られたことから、脂質過酸化反応の関与が示唆される。また、ピロールリジンの相互作用する分子としてアポリポタンパク質Eを同定した。2.酸素活性化を起源とするタンパク質酸化修飾による生体防御応答機構の解析:植物性小分子酸素センサーであるEGCGによるタンパク質の酸化的脱アミノ化反応において、不安定中間体であるアミノ化EGCGの検出・定量に成功し、反応の全体像を確立した。

また別の酸素センサーであるピロロキノリンキノン(PQQ)に関する研究では、その結合標的分子である乳酸デヒドロゲナーゼA (LDH-A)に結合したPQQが自動酸化を介してNADHを酸化し、ピルビン酸産生を促進するという新規の酵素反応制御機構を明らかにした。3.タンパク質酸化修飾を基軸にした修復・再生応答機構の解明:昨年度までに、修復・再生応答の一つとして、マクロファージにおけるシクロオキシゲナーゼ-2 (COX-2)誘導を指標にした血管修復・再生に関与する血清分子の探索・同定を行い、ヒト血清アルブミン(HSA)を同定した。本年度は、さらにHSAに関する解析を進め、高脂血症患者血清中に高濃度のCOX-2誘導活性を示す異常HSAが存在し、その本体がホモシステイン化HSAであることを明らかにした。質量分析装置を用いた安定同位体希釈法によるピロールリジンの定量法を確立し、動物およびヒト由来血清におけるピロールリジンの定量に成功した。特に、動脈硬化症モデル動物(アポE欠損マウス)由来血清において著明な増加が観察され、疾患との関連性が示唆されたことは意義深い。さらに、血中タンパク質の中でも特に酸化リポタンパク質において顕著にピロールリジンが検出されたことから、その生成には脂質過酸化反応が関与している可能性が示唆された。さらに、ピロールリジンと相互作用する血清タンパク質としてアポリポタンパク質Eを同定したことは、酸素生物学における新たな発見と考えられる。EGCGによるタンパク質の酸化的脱アミノ化反応における不安定中間体であるアミノ化EGCGの検出・定量に成功した。また、乳酸デヒドロゲナーゼAに結合したピロロキノリンキノン(PQQ)が自動酸化を介してNADHを酸化し、ピルビン酸産生を促進するという新規の酵素反応制御機構を明らかにしており、成果として評価できる。さらに、高脂血症患者血清中に、COX-2誘導活性を示す異常HSAが存在し、その本体がホモシステイン化HSAであることを明らかにしており、今後さらなる成果が期待される。1. LC-ESI-MS/MSを用いた生体内酸化修飾分子の網羅的解析:LC-ESI-MS/MSによるピロールリジンの定量解析の結果、ヒト高脂血症患者血清において有意な増加が観察された。さらに、アポリポタンパク質Eとの相互作用機構について、詳細な解析を行った。2-オキソ-イミダゾール基を有する新しい生体内酸化修飾ペプチドを同定し、安定同位体希釈法による定量的解析法を確立した。この方法を用いて、マウスの各臓器での存在様式を明らかにした。敗血症脳炎モデルマウスの脳内において顕著に増加することを確認するとともに、株化神経細胞を使用して酸化ストレスに起因した増加を確認した。2.酸素活性化を起源とするタンパク質酸化修飾による生体防御応答機構の解析:植物性小分子酸素センサーであるポリフェノール類に関して、タンパク質修飾に伴う自然抗体エピトープの生成について検討し、最も強力な誘導物質としてレスベラトロール代謝物であるピセアタンノールを同定した。
津波・高潮のデータ同化によるリアルタイム予測法の開発

本研究では,海洋短波レーダにより取得された海表面流速場を用いて,津波のリアルタイム予測法の開発を行っている.観測データの同化手法は,基本的には4次元変分法を用いて大容量の計算を行うことによりその実施が可能である.しかしながら,完全な同化結果を得るには収束演算を数十あるいは数百回程度行わなければならないので,多大な容量のメモリが必要であり計算時間がかかり過ぎるという課題があった.特に津波の予報の場合には,震源域が陸地に近かければ,5分から10分程度で海岸に来襲するため,このデータ同化手法をそのまま用いることは難しい.そこで本研究では,海洋レーダにより観測される海表面流速場を用いて,簡便なデータ同化手法により,津波のリアルタイム予報を行える方法を開発した.海洋レーダで観測される海表面流速は,連続的に観測されているため,連続した2枚の流速場を用いて水位分布を推定する方法を考案した.津波に関する連続式および2方向の運動方程式を用いて,水位変動に関する楕円方程式を誘導し,それをSOR法で解くことによりある時刻の水位分布を得ることができる.ここで問題となることは,得られる流速場の時間間隔と水位推定の精度であった.これを定量的に評価するために,数値シミュレーションを行い確認したところ,2つの瞬間的な流速場を用いた場合には10s程度以内でないと水位の推定に有意な誤差が生じることが分った.しかしながら,1分間の平均流速場を用いる場合にはその時間間隔が1分程度でも推定水位の精度が余り低下しないことが分った.このことより,海洋レーダで1分間毎に観測して,その平均流速を用いれば,実用に供することのできる精度で津波のリアルタイム予測が可能であることが確認された.さらに本手法の沿岸域での精度を検証するために,津波のリアルタイム予報を行い,沿岸で観測される水位(真値)と予測水位との比較を行った.その結果,すべての地点で相関係数が0.99以上となり,誤差の標準偏差も0.2m以下となることが示された.このことからも,本研究で開発された手法は実用に供することができるものと判断された.本研究では,海洋短波レーダにより取得された海表面流速場を用いて,津波のリアルタイム予測法の開発を行っている.観測データの同化手法は,基本的には4次元変分法を用いて大容量の計算を行うことによりその実施が可能である.しかしながら,完全な同化結果を得るには収束演算を数十あるいは数百回程度行わなければならないので,多大な容量のメモリが必要であり計算時間がかかり過ぎるという課題があった.特に津波の予報の場合には,震源域が陸地に近かければ,5分から10分程度で海岸に来襲するため,このデータ同化手法をそのまま用いることは難しい.そこで本研究では,海洋レーダにより観測される海表面流速場を用いて,簡便なデータ同化手法により,津波のリアルタイム予報を行える方法を開発した.海洋レーダで観測される海表面流速は,連続的に観測されているため,連続した2枚の流速場を用いて水位分布を推定する方法を考案した.津波に関する連続式および2方向の運動方程式を用いて,水位変動に関する楕円方程式を誘導し,それをSOR法で解くことによりある時刻の水位分布を得ることができる.ここで問題となることは,得られる流速場の時間間隔と水位推定の精度であった.これを定量的に評価するために,数値シミュレーションを行い確認したところ,2つの瞬間的な流速場を用いた場合には10s程度以内でないと水位の推定に有意な誤差が生じることが分った.しかしながら,1分間の平均流速場を用いる場合にはその時間間隔が1分程度でも推定水位の精度が余り低下しないことが分った.このことより,海洋レーダで1分間毎に観測して,その平均流速を用いれば,実用に供することのできる精度で津波のリアルタイム予測が可能であることが確認された.さらに本手法の沿岸域での精度を検証するために,津波のリアルタイム予報を行い,沿岸で観測される水位(真値)と予測水位との比較を行った.その結果,すべての地点で相関係数が0.99以上となり,誤差の標準偏差も0.2m以下となることが示された.このことからも,本研究で開発された手法は実用に供することができるものと判断された.津波を早期に検知し,より正確なリアルタイム津波予報を行うためには,平面的な海表面流速場を利用することである。近年では,海洋短波レーダを用いて迅速に測定することができるようになっている。本年度は,このような海表面流速場が得られたとき,より正確な水位変動場を推定する手法の開発を行った。比較的時間的に近接している流速場が得られる場合には,それぞれの流速場の発散をとり,その差分をとることによって水位変動の時間に関しての2階微分値が得られる。そのデータを連続式と運動方程式から得られる楕円方程式に用いることにより,容易に水位分布が得られる。本研究では,まず数値シミュレーションを用いてその妥当性を検討した。その結果,流速場が10s程度以内で得られれば,比較的精度よく水位が再現されることが分った。しかしながら,20s30s以上では水位加速度の推定値が低いために,その時点の水位分布を上手く再現することはできなかった。この問題を解決するために,1つの実測の流速データを用い,Δt時間後の流速場は移流方程式から算定することにした。その結果,実測の流速データに誤差がない場合にはほぼ正確に推定できることが分った。

本研究の手法は,ある時刻の流速場(観測値)と水位変動(推定値)が得られるので,時間を逆転することにより津波の初期水位分布も同時に推定できる。数値シミュレーションの結果,比較的良好な一致が見られた。以上の研究より,実用的なリアルタイム津波予報が可能となったが,より精度を上げるためには,測定誤差の除去法や空間的に欠損データがある場合の処理法をさらに開発しなければならない。本研究では,海洋短波レーダにより取得された海表面流速場を用いて,津波のリアルタイム予測法の開発を行っている.観測データの同化手法は,基本的には4次元変分法を用いて大容量の計算を行うことによりその実施が可能である.しかしながら,完全な同化結果を得るには収束演算を数十あるいは数百回程度行わなければならないので,多大な容量のメモリが必要であり計算時間がかかり過ぎるという課題があった.特に津波の予報の場合には,震源域が陸地に近かければ,5分から10分程度で海岸に来襲するため,このデータ同化手法をそのまま用いることは難しい.そこで本研究では,海洋レーダにより観測される海表面流速場を用いて,簡便なデータ同化手法により,津波のリアルタイム予報を行える方法を開発した.海洋レーダで観測される海表面流速は,連続的に観測されているため,連続した2枚の流速場を用いて水位分布を推定する方法を考案した.津波に関する連続式および2方向の運動方程式を用いて,水位変動に関する楕円方程式を誘導し,それをSOR法で解くことによりある時刻の水位分布を得ることができる.ここで問題となることは,得られる流速場の時間間隔と水位推定の精度であった.これを定量的に評価するために,数値シミュレーションを行い確認したところ,2つの瞬間的な流速場を用いた場合には10s程度以内でないと水位の推定に有意な誤差が生じることが分った.しかしながら,1分間の平均流速場を用いる場合にはその時間間隔が1分程度でも推定水位の精度が余り低下しないことが分った.このことより,海洋レーダで1分間毎に観測して,その平均流速を用いれば,実用に供することのできる精度で津波のリアルタイム予測が可能であることが確認された.さらに本手法の沿岸域での精度を検証するために,津波のリアルタイム予報を行い,沿岸で観測される水位(真値)と予測水位との比較を行った.その結果,すべての地点で相関係数が0.99以上となり,誤差の標準偏差も0.2m以下となることが示された.このことからも,本研究で開発された手法は実用に供することができるものと判断された.
ＭＥＭＳ駆動可変構造による光メタマテリアルの高機能化

光を自在に操作するために、光メタマテリアルの動的制御は不可欠である。MEMS(微小電気機械システム)駆動方式により光メタマテリアルを動的制御することができれば、広帯域かつダイナミックな強度変調が可能となる。本研究は、MEMS駆動可変構造により光メタマテリアルの高機能化を図ることを目的とする。研究項目は、1MEMS駆動に適した光メタマテリアル構造を設計・試作し、2駆動特性や光学特性を調べ、3MEMS駆動特有の問題点やキーポイントを明らかにすると共に、4実験と理論の両面から本方式による光制御の適用範囲を明らかにする。本年度は、前年度の1次試作で明らかになった問題を改善するためにプロセスを変更し、デバイスの2次試作および評価を行った。プロセスの改善に合わせて再度数値計算を行った。Si細線導波路の側面から100nmの位置に幅150nm、厚さ260nmの長方形の金属ロッドが周期300nmで10個配列しているとき、導波路の減衰スペクトルを計算し、間隔を変化させることで波長選択性可変光減衰器として機能するデバイスになることを確認した。製作は、電子線(EB)描画でパターニング、高速原子線によりエッチングし、EB蒸着装置により金属蒸着後、リフトオフを行う。ダイシングにより導波路の端面を出し、気相フッ化水素酸エッチングにより犠牲層をエッチングすることで導波路およびアクチュエータが自立する。電子顕微鏡での解析から自立構造を確認し、本研究で製作技術を確立できた。また、MEMSアクチュエータによるメタマテリアルの動的制御に成功した。一方、メタマテリアル構造の製作誤差に対する許容度が厳しく、測定スペクトルに個体差が生じた。製作精度の改善はEB描画時の加速電圧を130kVに変更することで数段よくなることを確認したので、今後、試作を続けて再現性の良いスペクトルを取得していく。24年度が最終年度であるため、記入しない。研究項目は、(1)MEMS駆動に適した光メタマテリアル構造を設計・試作し、(2)駆動特性や光学特性を調べ、(3)MEMS駆動特有の問題点やキーポイントを明らかにすると共に、(4)実験と理論の両面から本方式による光制御の適用範囲を明らかにする。本年度は、MEMS駆動光メタマテリアルの基本設計を行い、1次試作を行った。以下に、成果の要約を示す。光学設計は、Finite-difference time-domain(FDTD)シミュレーションを用いてSi細線導波路を導波する通信帯波長の光に対して吸収効果をもつメタマテリアルの構造を設計した。また、設計をもとに静電櫛歯アクチュエータによりメタマテリアルを可動させるデバイスを提案、製作した。製作は、Silicon-on-insulator基板を用い、電子線描画、高速原子線加工、電子線蒸着、リフトオフ、O_2アッシング、犠牲層エッチングなどの手法を用いた。製作したデバイスは犠牲層(SiO_2層)をリリースしてもパターンが壊れず、電極に電圧を印加すると正常に可動した。製作したメタマテリアルパターンは線幅などが設計と違う箇所が存在したがこれは電子線描画の最適条件を探すことにより解決できると考えられる。当初の計画通り、MEMS駆動光メタマテリアルの基本設計および1次試作を行うことができたため。

24年度が最終年度であるため、記入しない。研究計画通り、MEMS駆動光メタマテリアルの2次試作と評価を行う予定である。2次試作では、1次試作で明らかとなった光学設計や製作方法に関する改善点を取り入れ、形状見直しやプロセスの条件出しを進め、狙いに近い構造体や光学特性を実現していく。