hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
リサイクルできる内視鏡下手術のためのロボットシステムの開発

球面モータを用いた手術用マニピュレータならびにそのロボットシステム(制御方法、モータドライバ、マスタスレーブロボット)の開発・性能評価を行った。1.球面モータを用いた手術用マニピュレータの開発と性能評価についてφ20ロータの手術ロボット用球面モータの開発を行った。従来の球面モータのサイズと比較し、1/31/4程度である。性能評価を行った。周波数応答試験では電磁モータを駆動源とするものと比べて510倍程度の、優れた応答性能を示した。位置決め精度は,0.05°,球ロータ表面距離にして8.7μmという結果を得た.最大トルクは3.7mNm,最大回転数は,62rpmである.また光ファイバを用いたセンシングを開発した。センシング精度は現在までに0.1mm以下である。2.ロボットシステム(制御方法、モータドライバ、マスタスレーブロボット)の開発について制御方法・ドライバの開発を行った。手術ロボットの安定性向上や誤動作防止のため,共振周波数の自動追従と位相差制御の可能なドライバの開発を行なった.共振周波数の自動追従機能により,トルク制御を行うことが可能になった.位相差制御によって,ロボット関節などの位置決めの際に問題となっていたオーバーシュートや振動を取り除くことが可能になった.バイラテラルマスタスレーブロボットの試作を行なった.マスタ側にも超音波モータを使用しており,術具の先端の力覚を,素早く的確にダイレクトドライブで伝えることが可能になった.またMRIコンパチビリティの開発を行った.MRI撮像中心において球面モータを駆動させたときでも,診断に使用できる程度の良質な撮像画像が得られた.球面モータを用いた手術用マニピュレータならびにそのロボットシステム(制御方法、モータドライバ、マスタスレーブロボット)の開発・性能評価を行った。性能評価を行った。手術ロボットの安定性向上や誤動作防止のため,共振周波数の自動追従と位相差制御の可能なドライバの開発を行なった.共振周波数の自動追従機能により,トルク制御を行うことが可能になった.位相差制御によって,ロボット関節などの位置決めの際に問題となっていたオーバーシュートや振動を取り除くことが可能になった.バイラテラルマスタスレーブロボットの試作を行なった.マスタ側にも超音波モータを使用しており,術具の先端の力覚を,素早く的確にダイレクトドライブで伝えることが可能になった.またMRIコンパチビリティの開発を行った.MRI撮像中心において球面モータを駆動させたときでも,診断に使用できる程度の良質な撮像画像が得られた.リサイクルできる内視鏡下手術のためのロボットシステムの開発のため、本年度はφ20球面モータと小型サンドイッチ型モータの開発に関する研究を行った。手術用ロボットへの応用のためφ5ステータの開発も行った。1.φ20球面モータ本年度はφ20mm球ロータとφ12mmステータで構成されるφ20球面モータを製作し、特性・位置決め精度・応答性を測定した。製作したφ20球面モータの外形寸法は45×40×25と、これまでに開発を行ってきた物の中でも最小の物となった。また、モータ質量は約37gと非常に軽量である。PTP制御による実験では目標点へ0.25°以下の誤差で収束させることができた。これは本実験で用いたセンサの最小分解能である。より分解能の高いセンサを用いることで、更に高い位置決め精度を出すことができると考える。また、実験によりモータの時定数は約2.5msecと非常に高い応答性を示していることがわかった。2.φ5ステータ手術用ロボットの更なる小型化のため、φ5mmのステータの設計及び試作を行った。このステータは極めて小さいため高次の振動モードを選択すると発熱が多く効率が悪くなってしまう。FEM解析を交え発熱の少ない効率の良い最適な振動モードとして3波の振動モードを選択した。3波の振動モードを発生することができた試作したステータは、φ8mm球ロータを効率よく回転させることができた。3.小型サンドイッチ型モータφ8.8の圧電素子をマイクロボールねじのナットに取り付けモータ化したものを製作した。外形寸法はφ10×20と小さく推力1kgfとなった。本研究では2枚のステータしか用いていないが同サイズの他のモータに比べ出力トルクを大きくすることができた。目標である20枚のステータを用いたものを製作することで更に大きな出力トルクを得ることができると考える。本年度はΦ20球面モータの高性能化、小型化、そしてセンシング・ドライバを含めたロボットシステムの開発に取り組んだ。1.Φ20球面モータまずステータ性能評価を行うため、高精度(分解能:0.01mNmまで測定できる)トルク回転数評価装置を開発した。高出力を得るためのステータの開発を行った。

動解析を行い共振時振幅が大きくなるような形状に設計した。かつロータとの接触面積が大きくなるよう設計を行った。実験を行った結果、ステータ出力は従来の約2倍となった。またサイズについては、球面超音波モータの小型化改良の結果、直径26mm(従来の約60%)まで下げることに成功した。前回の報告までに、MRIのような強磁場環境での影響を考慮されていなかったが、今回の設計ではMRI環境下でも問題なく動作できるよう非磁性材料を用いて設計を行った。2.センシングプラスチック光ファイバを用いたセンシングシステムを考案した。それにより、安価・省スペースであることはもちろん、MRIのような強磁場環境でも影響を受けず安定した動作ができるようになった。またこれらがMRI診断画像に影響することもない。光ファイバによって捕らえた位置情報をフォトダイオードを用いた信号処理回路でコンピュータに取り込んでおり、極めて早い応答を得ることができる。センシング性能は、現在までに1°先端で0.2mm)以下でセンシングできることを実験で確認している。3.ドライバステータは熱・振動・衝撃などの外乱によって共振周波数に変化し、球面モータの性能に影響を与える恐れがある。そこで共振周波数を追従できるドライバの開発を行った。これによって球面モータは安定した駆動ができるようになり、安全性を向上できた。本年度は手術ロボット用球面モータの性能評価、制御方法・ドライバの開発,マスタスレーブロボットの開発を行った。1.手術ロボット用球面モータの性能評価開発した手術ロボット用球面モータの性能評価を行った.入力を3°の正弦波追従とする周波数応答試験では,-3dB(70%)で45Hzという優れた応答性を示した.これは電磁モータを駆動源とするものの510倍の性能である.位置決め精度は,0.05°,球ロータ表面距離にして8.7μmという結果を得た.またトルク回転数特性試験で,最大トルクは3.7mNm,最大回転数は,62rpmであった.サイズはφ25mmと大幅な小型化(従来比の1/31/4)に成功した.実用的な大きさまであと一歩である.2.制御方法・ドライバの開発手術ロボットの安定性向上や誤動作防止のため,共振周波数の自動追従と位相差制御の可能なドライバの開発を行なった.共振周波数の自動追従機能により,時間に対して安定したトルクが得られるようになった.位相差制御によって,ロボット関節などの位置決めの際に問題となっていたオーバーシュートや振動を取り除くことが出来るようになった.3.マスタスレーブロボットの開発バイラテラル構造のマスタスレーブロボットの試作を行なった.マスタ側にも超音波モータを使用しており,術具の先端の力覚を,素早くダイレクトドライブで伝えることが可能になった.またMRIコンパチブルの開発を行った.MRIのコイルセンタにおいて球面モータを駆動させたときでも,癌細胞等を特定することができ,診断に使用できる程度の撮像画像が得られた.
位相情報を用いた物体認識のための高精度位置・姿勢推定に関する研究

物体検出は工業上の大きな重要テーマであり、国内外で多くの研究が行われている。しかし位置・姿勢推定についてはその重要性にも関わらず多くの研究が行われているとは言い難く、国外よりも国内の研究者によって活発に研究が行われているのが現状である。平成30年度は回転・スケール変換を含む姿勢推定を行った。従来POCの改良版としてLog-Polar変換を用いて、回転及びスケールの推定を可能にした回転不変位相限定相関(RIPOC)が提案されている。しかしLog-Polar変換はサンプリングに粗密が生じ、この時点で誤差が生じる。従って回転・スケール量にも誤差が生じ、高精度な姿勢推定は不可能である。そこで均一なサンプリングを行うことができ、トモグラフィー等で用いられているラドン変換を適用する。ラドン変換は回転角に対して周期的であり、同一の対象が回転すると、そのラドン変換は、回転量分だけ水平にシフトする。従って、横軸に対して、前年度提案し成果の得られた1次元の位相特性の近似による位相限定相関法を適用することにより、分数精度のシフト量を推定でき、その結果高精度な回転量推定が可能になった。次に得られた回転量によってラドン変換画像を補正すると、縦軸に関する相似画像が得られるから、縦方向の相似比がスケールに相当する。このようにラドン変換を用いることにより、よりロバストで高精度な姿勢推定が可能となった。最終的には対象画像の回転・スケールを補正したのち、2次元位相限定相関法により高精度な位置推定が可能になった。研究は順調に進んでいる。ラドン変換によりシフト・回転・スケール変換の高精度な推定が可能となり、その成果をIEEE Accessに投稿した。査読のやり取りの中で、査読者から提案法の問題も指摘され、従来法の引用から、推定の順序に関して大きな進展があった。すなわちフーリエ変換を利用して位置普遍性を担保した状態で、回転スケール推定を行い、その補正の後2つの物体のシフト量を推定することにより、よりロバストで高精度な推定が可能となった。この修正により投稿論文は採択された。最終年度では、それまで得られた知見を利用して、より高性能な応用研究を行う。課題研究の高精度さを示すために、ステレオビジョンによる奥行き推定と複数の低解像度画像から高解像度画像を再構成する超解像の応用研究を行う。1)ステレオビジョン:平行移動量推定の性能を見極めるために、これまで不可能だった低解像度のステレオ画像から高精度の移動量推定により、高精度の奥行き推定が可能になることを示す。2)超解像度技術:複数フレーム超解像技術についてはこれまで多くの研究が行われている。しかしそのほとんどが平行移動のみを考慮しており、任意姿勢の複数画像からの超解像度についての研究は殆ど行われていない。本課題では任意の姿勢で取得した複数画像から、提案法によって位置合わせを行い、従来法では復元できないような高解像度画像を復元できることを示す予定である。まず単純な問題として2つの対象が並行移動しているものとし、その移動量を求める。2つの対象の離散フーリエ変換を求め、その正規化相互パワースペクトルを求めると、位相回転項が得られるから、これを逆離散フーリエ変換して得られた数列を位相限定相関関数(POC)と呼び、そのピーク点が移動量に相当する。これによって整数精度の移動量が得られる。サブピクセル精度の移動量を求めるために、従来法ではsinc関数に似た理想関数を求め、POCに関数フィッティングして、その関数のピークを求めることにより、サブピクセル精度の移動量を推定していた。しかし対象に雑音が付加されたり、類似性が低い場合にはフィッティングそのものが困難となり、さらにフィッティングさせるために繰り返し計算が必要になり計算量は増大する。またその推定精度は一般に高くはない。本研究課題では、正規化相互パワースペクトルが位相回転項に相当する複素数であるから、ここで直接位相を算出する。ただし位相を単純に計算すると不連続性が生じ、その傾きを求めることができない。これが2次元になるとさらに複雑になり、連続にするためにアンラップという操作が必要になるが、これだけで研究テーマになる程困難な問題である。これを解決するために、POCから整数精度の移動量は得られるから、これに相当する位相回転項あらかじめから除算し、少数部分の位相回転項だけから位相を算出する。少数部分の位相は連続関数となり、煩雑なアンラップも不要になる。結局得られた位相は理想的には周波数に対して線形となるから、単純な最小自乗法を使って移動量が求まる。この際雑音や非類似性によって線型性が崩れる可能性があるが、重要な周波数領域に重みをかけたり、外れ値を除くことによってロバストで高精度な移動量推定が可能になる。簡単な試算によるとPOCに比べ、一桁以上高い精度の推定が可能になる。当初の予定通り、対象の平行移動に関して移動量の産出を行った。2つの対象の位相限定相関関数から、逆フーリエ変換を適用し、整数精度の移動量を算出する。これを位相限定相関関数から減算し、少数部分の位相回転項だけから位相を算出する。この際すでに整数の位相は減算されているため、位相のアンラップは不要となり、2次元の平面的な位相が計算できる。この2次元位相から、2つの軸上の位相を算出し、最小二乗法を適用して傾きを求め、すでに求めた整数移動量と合算して、全体の移動量を求めることができた。この際高周波成分は誤差の影響を受けるため、低周波領域に限定して傾きを求めることにより、よりロバストな推定が可能となった。

得られた結果を関数フィッチングによる従来法と比較すると、一桁以上の大幅な精度向上が見られた。これらの結果はすでに電子情報通信学会論文誌に掲載されている。物体検出は工業上の大きな重要テーマであり、国内外で多くの研究が行われている。しかし位置・姿勢推定についてはその重要性にも関わらず多くの研究が行われているとは言い難く、国外よりも国内の研究者によって活発に研究が行われているのが現状である。平成30年度は回転・スケール変換を含む姿勢推定を行った。従来POCの改良版としてLog-Polar変換を用いて、回転及びスケールの推定を可能にした回転不変位相限定相関(RIPOC)が提案されている。しかしLog-Polar変換はサンプリングに粗密が生じ、この時点で誤差が生じる。従って回転・スケール量にも誤差が生じ、高精度な姿勢推定は不可能である。そこで均一なサンプリングを行うことができ、トモグラフィー等で用いられているラドン変換を適用する。ラドン変換は回転角に対して周期的であり、同一の対象が回転すると、そのラドン変換は、回転量分だけ水平にシフトする。従って、横軸に対して、前年度提案し成果の得られた1次元の位相特性の近似による位相限定相関法を適用することにより、分数精度のシフト量を推定でき、その結果高精度な回転量推定が可能になった。次に得られた回転量によってラドン変換画像を補正すると、縦軸に関する相似画像が得られるから、縦方向の相似比がスケールに相当する。このようにラドン変換を用いることにより、よりロバストで高精度な姿勢推定が可能となった。最終的には対象画像の回転・スケールを補正したのち、2次元位相限定相関法により高精度な位置推定が可能になった。研究は順調に進んでいる。ラドン変換によりシフト・回転・スケール変換の高精度な推定が可能となり、その成果をIEEE Accessに投稿した。査読のやり取りの中で、査読者から提案法の問題も指摘され、従来法の引用から、推定の順序に関して大きな進展があった。すなわちフーリエ変換を利用して位置普遍性を担保した状態で、回転スケール推定を行い、その補正の後2つの物体のシフト量を推定することにより、よりロバストで高精度な推定が可能となった。この修正により投稿論文は採択された。今後は回転・スケール変換を含む姿勢推定を行う。そこで均一なサンプリングを行うことができ、トモグラフィーで用いられているラドン変換を適用する。従って原理的にはの横軸に対して、1次元の提案法を適用すれば、高精度な回転量推定が可能になると考えられる。
天文観測実習を経験してきた理科教員の養成

本研究では、その第一段階として天体望遠鏡「分光」観測システムの構築が行われた。この汎用分光に用いて、教育使用を目的とした天体スペクトルカタログの作成が行われた。続く研究の第二段階では天体望遠鏡「測光」観測システムの構築が行われた。北海道教育大学旭川校屋上の30cm反射望遠鏡に搭載し、同システムを自前の天体観測施設に設置することができた。これにより、本学における天文教育研究設備が整備され、これまで学外で行っていた天文教育研究活動が、実際に本学の学内で行えるようになり、卒業研究としてもまとめられた。天体からのスペクトル情報を取得するための「分光観測システムの構築」作業に加えて、今年度には天体からの電磁波の各波長域ごとの明るさを測定することを目的とした「測光観測システムの構築」を目指した。本研究の一部は、当該研究室において所属四年生の卒業研究の主題にも採用し、1年間かけて、システムの構築とその定量評価に関する研究を実行することができた。天体観測における測光観測の世界標準となっている「Johnson-Cousins標準測光システム」の観測フィルターを用いた観測システムを目標にしているが、現状ほぼ完成し、次年度に購入予定の観測フィルターによって、ハードの面においてはこれが目指していたゴールとなる。本研究ではその第一段階として天体望遠鏡「分光観測システム」の構築が行われた。これは可視光域を観測対象波長とする汎用分光器を制作し、それによる天文教育および観測研究を行うことにあった。この分光器を北海道大学附属ピリカ望遠鏡(名寄市)に搭載し、平成24年度の卒業研究題目「新開発分光器の観測システムの構築とスペクトルカタログの作成」(天文教育課題)、および新開発(北教大)分光器を用いたC/2009 P1 (Garradd)の分光観測」(天体観測研究)にまとめられた。また、研究代表者本人によって学会講演として、日本天文学会2012年度春季年会における口頭およびポスター講演また、日本地球惑星科学連合2012年度連合大会(千葉幕張メッセ)において「北大ピリカ望遠鏡搭載北教大可視光分光器による太陽系天体スペクトルカタログの作成」の研究発表がなされている。これに続く研究の第二段階として天文の測光観測研究を可能にする「天体観測システム」の構築が行われた。本学屋上の30cm反射望遠鏡に搭載し、本学において自前の天文教育観測研究用の天体観測望遠鏡を設置することが可能となった。平成25年度の卒業研究題目「本学屋上30cm望遠鏡における天体観測システムの構築/限界等級の決定」としてまとめあげられた。これにより同システムに「光学系」の整備が達成されたことになった。そして本研究の最終年度である今年度では、同屋上30cm反射望遠鏡の「駆動系」の刷新を行った。これによって本観測システム及び望遠鏡による天体導入の位置精度と天体追尾性能が格段に向上した。平成26年度の卒業研究題目「本学屋上30cm望遠鏡における装置駆動系の改装」としてまとめられた。本システムによって、北海道教育大学旭川校における自前の天文教育施設かつ天体観測研究システムが稼働することとなった。本研究における前段階となる、天体望遠鏡「分光観測システム」が前年度において完成している。これを用いて、本学の教育学部教員養成課程理科教育専攻4年生卒業研究として、研究グループの高橋ゆかりによって題目「新開発分光器の観測システムの構築とスペクトルカタログの作成」および同研究グループの奥貴憲によって題目「新開発(北教大)分光器を用いたC/2009 P1 (Garradd)の分光観測」という二つの卒業論文にまとめられている。また、研究代表者本人によって学会講演として、日本天文学会2012年度春季年会における口頭およびポスター講演として、題目「北大ピリカ望遠鏡搭載北教大可視光分光器による太陽系天体スペクトルカタログの作成」(関口朋彦(北教大)、河北秀世(京産大)、高橋ゆかり、奥貴憲、阿部雄太(北教大)、渡辺誠(北大))の研究発表がなされている。さらに来る日本地球惑星科学連合2012年度連合大会(千葉幕張メッセ)においても、上記の河北秀世教授と渡辺誠助教との申請者本人による共同研究として本研究の発展内容が報告される予定である。一方発表論文としては、観測研究に関する研究として4本の査読付き原著論文が海外の多数の研究者の共著として発表しており、研究初年度からの研究成果が挙げられている。今年度はこの「分光観測システム」に関する研究をさらに発展させ、天体望遠鏡を用いた天体の「撮像観測システム」を構築することが目的である。分光観測装置に加え、今年度は測光観測のための観測システムの構築を行うことができた。次年度にはJohnson-Cousins標準測光システムのフィルターを組み込むことによって、世界標準の規格での測光観測が可能になる。本研究における今年度の主たる目的は天体望遠鏡「撮像観測システム」の構築にある。

前年度において、この前段階となる天体望遠鏡「分光観測システム」が完成されており、これをさらに発展させる形が今年度の目標である。この段階での成果も出ており、おおむね順調に進展していると言える。1)昨年度に組み上げた分光観測装置に、波長較正用の輝線ランプを組み込むことによって、スペクトルデータの解析をより容易にする2)今年度組み上げた測光観測システムにJohnson-Cousins標準測光システムのフィルターを組み込むことによって、世界標準の規格での測光観測が可能になるこれらを行い、世界的にも通用する観測システムを用いて、教育研究の両方を可能にする設備を完成させる。これらを学生に自由に容易に使用できる場を提供し、大学教育に活用をはかる。地域や学内学生向けの天体観望会の開催も念頭におく。本研究における今年度の主たる目的は天体望遠鏡「撮像観測システム」の構築にある。前年度において、この前段階となる天体望遠鏡「分光観測システム」が完成している。今年度はこれをさらに発展させ、望遠鏡の駆動装置を正常化させる。装置および部品類を購入し、観測可能なシステムに組み上げることが当面の課題である。いったん、観測が可能になれば、実際の観測研究が可能になるため、これにより卒業研究が今年度の最終目標となる。該当なしまずは、天体望遠鏡の駆動装置の刷新をはかる。このためには装置の購入、および部品、工具類の購入を予定している。23年度の大型購入物品「天体撮像システム」は、輸入品であることから価格が変動するため、円高の理由により7万弱の未使用額となった。今年度の購入物品は定価上昇が見込まれ、繰り越しの額は24年度に使用予定である。
「不在」意識と美術表現との関連解析及びそれに基づく表現展開の研究

「不在」とは、「本来その場所に在るべきものがそこに無い状態」を意味するが、本研究に於いてはその「不在」の概念が、いかに美術家の制作意欲の源となり表現に可能性を与えて来たか、また鑑賞者には共通の意識として作品との交点を提供して来たか、という二つの観点から20世紀後半に活躍した美術家の作品および関連資料の調査を行ってきた。今年度の研究では昨年の研究対象作家の中から、アントニー・ゴームリー/Antony Gormiey、ルイーズ・ブルジョア/Louise Bourgeois、ヤン・ファーブル/Jan Fabreの3名に焦点を絞り、彼等の生い立ちや経験と、作品との関係についてさらに分析をおこなった。また今年度特に注目した作家は、1970年代の現代美術界においてカリスマ的存在であったドイツ人彫刻家ヨセフ・ボイス/Joseth Beuysである。ボイスは第二次世界大戦参戦中にクリミアで撃墜され、猛吹雪による寒さで生死の境をさまよっている時に現地の遊牧民に救われた体験を持つ。帰還後彼は、獣脂やフェルト等自身にその体験を喚起させる材料を使って、彫刻制作やパフォーマンスをおこなった。ボイスは生涯の芸術活動を通して、我々の社会に欠けている見えない存在を具現化しようと試みた作家であるが、その創造性とそれが社会に受け入れられた背景に「不在」という認識で本研究者が捉えている概念が大きく関わっている。さらに1933年のソ連邦生まれのイリア・カバコフ/Ilya Kavakovや、1950年イタリア生まれのエンゾ・クッキ/Enzo Cuoohi、その他ヤニス・クネリス/Jannis Kounellisu、ブルース・ナウマン/Bruce Nauman、日本の村岡三郎等の作家についても調査、研究をおこない、冒頭に記した二つの観点から考察をおこなっている。また本研究における「不在」という概念そのものについても意味と領域について考察を続けている。なお本研究においては、「不在」をテーマとした実験的作品制作を合わせておこなっており、平成11年度中に公開展示する予定である。本研究は平成9年度と平成10年度の2ヵ年間で行うものであるが、平成9年度は研究対象作家及研究対象作品の調査、分析を中心に研究を進めた。本研究では、作家の創造性を生むものとして「不在」意識が大きな役割を果たしているという視点から作品を調査し、個々の作家における「不在」意識、またすべての創造性に関わる共通の「不在」意識の存在について考察している。1950年生まれのイギリス人彫刻家アントニ-・ゴ-ムリ-Antony Gormleyは人型の表面を鉛張りした彫刻で知られる作家であるが、ここでは彼のドロ-イングに注目した。ドロ-イングも彫刻と同様、ある男がごくシンプルな状況下に描かれているものが多いが、その中で一つの人型からもう一つ人型が抜け出している様子がしばしば描かれている。ゴ-ムリ-にとって一つの人型は身体や意識を形象化したものであり、もう一つの人型は身体や意識の抜け殻であろう。彼の彫刻はこの抜け殻を表現したものであり、言い換えれば、身体や意識不在の人型容器と言えよう。その他、過ぎ去った幼児期の記憶を、時間や空間ごと再構築することを試みている1911年パリ生まれの女性彫刻家ルイーズ・ブルジョアLouise Bourgeoisをはじめ、ヤン・ファーブルJan Fabre、ジゥゼッペ・ペノ-ネGiuseppe Penone、ヤニス・クネリスJannis Kounellisu、ヨセフ・ボイスJoseth Beuys、ウィレム・デ・ク-ニングWillem de Kooning、、若林奮、等20世紀後半から現代に活躍する作家についてインタビュー資料の収集を含め調査、研究を行っている。同時に研究資料から考察し、そのなかで本研究者が強く共感できる部分を造形化(物質化)する、不在意識の作品化実験とそのプロセスの研究を行っている。

また本研究における「不在」という概念そのものについても意味と領域について考察を続けている。なお本研究においては、「不在」をテーマとした実験的作品制作を合わせておこなっており、平成11年度中に公開展示する予定である。
シリレンの単一ケイ素上に共存するルイス酸・塩基部位を利用したπ電子系改変反応

単離可能なジアルキルケイ素二価化学種(シリレン)の環化付加を利用した脱芳香族化反応、特に含窒素芳香環に焦点をあてて検討を行った。その結果、ピリジン類の脱芳香族化反応によるアザシレピンの一般的な合成法を確立することができた。さらに、通常は触媒として機能しないシラノールが触媒するシリレンのピリジンへの形式的CH挿入反応を見出し、その機構を明らかにした。また、ケイ素以外の元素を用いた脱芳香族化反応を検討するため、シリレンと等電子構造のカチオン性二配位リンカチオンの発生を試みた。また、その前駆体であるアンチモンおよびビスマス中心ラジカルを溶液中観測可能な化学種として発生させることに初めて成功した。本年度得られた研究成果を以下に示す。1.シリレンとノルコロールの反応により特異な電子状態を持つシラポルフィリノイドが選択的に得られることを見出し、生成物が近赤外領域に吸収を持つなどの特異な物性を有することを明らかにした。本研究は名古屋大学・韓国延世大・新潟大との共同研究であり、Angewandte Chemie International Edition誌に掲載された本論文は同誌のInside Coverに採択されるなど、高い評価を得た。2.分子内に複数のベンゾイル基を持つ化合物とシリレンとの反応を検討した。反応は速やかに進行し、期待された脱芳香族化反応が進行していることを各種スペクトル測定から確認した。しかし反応の位置及び立体選択性に乏しく、また反応混合物を分離することは出来なかった。そこで、反応様式の詳細を知るためにシリレンと置換ベンゾフェノン類との反応を行った。反応生成物はいずれも[1+4]型の脱芳香族化された化合物であり、電子豊富なベンゾフェノンの方が優先して環化付加することがわかった。また、非対称ベンゾフェノンとの場合は、電子豊富なアリール基へのシリレンの環化付加が優先するという予想外の結果であった。これらの結果は、シリレンとベンゾフェノン類との初期反応中間体であるカルボニルシライリドの電子状態を反映しているものと考えられ、重要な知見である。[3]ジケトンであるベンジルとシリレンの反応では、期待された化合物である[1+4]環化付加体に加えて、予期しない生成物である2,5-ジオキサ-3-シラビシクロ[2.1.0]ブタン誘導体が得られた。その反応機構を理論計算から推定し、ビシクロ化合物の持つ歪みエネルギーについても評価した(論文投稿中)。1.シリレンと環状尿素誘導体との反応では、酸素移動とその後続反応が進行し、シリレンが骨格に組み込まれたアゾメチンイリドやカルベンが得られる事が分かった。この反応は安定カルボニルシライリドを経由していると考えられ、現在反応機構の解明と得られた化合物の機能性について検討している。2.シリレンとピリジン類との反応では、用いるピリジンに応じて多様な生成物を与える事が分かった。一部のピリジン誘導体では、脱芳香族反応によるアザシレピンの生成と、2位のCH結合にシリレンが挿入する反応が条件に応じて進行した。また、電子豊富なピリジンとシリレンは予想に反して室温では反応が進行しなかった。反応溶液の分光学的測定の結果より、シリレンーピリジン錯体は生成するものの、そこからの反応が進行しないことが分かった。これらの結果はシリレンのルイス酸性とルイス塩基性を併せ持つ両性を反映しており、現在データの吟味を行っている。3.シリレンとビピリジン類の反応では、期待通り脱芳香族化に伴う不飽和高度共役系が得られた。電気化学測定から、得られた分子の電子供与能はかなり高い事が分かった。4.シリレンのアニオンラジカルと等電子構造のホスフィニルラジカルと安定ラジカルであるTEMPO等との反応では、酸素移動によるホスフォリルラジカルとアミニルラジカルの発生とその分解反応が進行するという知見が得られた。この詳細を論文として発表した。またその高周期類縁体であるアンチモンやビスマス中心ラジカルを溶液中で発生させ、そのの観測を行った。この結果は溶液中これらのラジカルの存在を明確にした初めての例である。この内容はAngewandte Chemie International Edition誌に掲載された際にFrontispieceに採用されるなど、高い評価を受けた。[1]シリレンとピリジン類の熱的な脱芳香族化反応によって、これまで反応中間体として推定されていた脱芳香族化によるシラアジリジンやアザシレピンに対してシリレンが付加した二環式化合物などの高歪み化合物を安定な化合物として得ることに成功し、これらの化合物の構造及び分光学的データの取得を行った。シリレンとピリジン類の環化付加反応によるアザシレピン生成の置換基効果を調べたところ、電子求引基を持つピリジンの方がより速やかにシリレンと反応するという予想外の結果を得た。これはシリレンがルイス塩基としてピリジン環に求核的に反応する段階が律速である事を示唆している。これらの結果はシリレンとピリジンとの反応機構、特にアザシレピン生成の機構を理解する上で極めて重要な知見である。[2]上記反応の詳細を調べる途上、嵩高いシラノールが触媒するピリジンの2-位に対するシリレンのCH挿入反応を見出した。この反応は同じ基質のアザシレピン生成より速やかに進行する。

本反応にはピリジンの配位によりシリレンの塩基性が高められ、シラノールと反応する段階があると考えられる。すなわちシリレンがルイス酸性、ルイス塩基性両方の性質を持っていることが反応の進行に関わっている。このようなシラノールが触媒するシリレンのピリジンへのCH挿入反応はこれまでほとんど例の無い型の反応であり、典型元素化合物を用いたCH結合の温和な官能基変換反応と捉えることができる。従ってこの反応機構を明確にすることを今後の検討課題の一つとした。[3]シリレンとイソプレンの反応では、[1+2]環化付加体と[1+4]環化付加体の両方が得られた。[1+2]環化付加体を分離し、溶液中加熱したが、[1+4]環化付加体への環拡大反応は起こらなかった。この結果はイソプレンとの反応において、二種類の反応があることを示している。今年度はシリレンとピリジン類の反応を精査し、その脱芳香族反応の詳細を明らかにした。これまでの定説と異なる反応の傾向が分かり、また中間体である高歪み化合物の単離など、有用な知見が多数得られた。またシラノールが触媒する特異な反応を見出したことも特筆すべき点である。以上の様にシリレンとピリジン類の反応に関しては予想以上の著しい進展が見られた。一方、上記結果の収集や解析に時間を取られたため、シリレンとイソプレンなどのジエンとの反応などについては初期検討に留まっており、こちらの進展は次年度の課題とした。以上の状況を総合的に判断し、進捗状況はおおむね順調に推移していると判断した。[1]嵩高いシラノールが触媒するピリジンの2-位に対するシリレンのCH挿入反応の機構について、重水素ラベルした基質を用いて調べた。その結果より、本反応にはピリジンの配位によりシリレンの塩基性が高められ、シラノールからプロトンを引き抜く過程があることがわかり、シリレンがルイス酸性、ルイス塩基性両方の性質を持っていることが反応の進行に関わっていることを確認した。[2]シリレンと種々の含窒素複素環との反応を行い、窒素の位置と数に応じて、生成物が大きく異なることを見出した。特に、ピラジンとの反応においては、ジアザジシラシクロオクタトリエンが得られ、その構造には著しく歪んだトランスアルケン部位がある事をX線結晶構造解析から明らかにした。この化合物は可視領域に吸収を持ち、その原因を理論計算から明らかにした。[3]シリレンとC60の反応を行った。反応条件の精査の結果、シリレンC60の1:1付加体の高収率合成および単離に成功し(単離収率45%)、その構造を最終的にX線結晶構造解析により決定した。その結果、シリレンはC60の(6,6)結合に付加していることがわかった。また、結合長から、これまでの計算による推定通り、シラシクロプロパン型の構造である事が明らかになった。興味深い事に、シリレンとC60の1:1付加体はテトラクロロエタン中でメチル基の転位を伴う異性化が進行し、最終的にはジシラシクロペンタン型の付加体となった。この反応ではメチル基の転位が進行する事から、中間体として、ケイ素が正電荷、C60側が負電荷の双性イオンの存在が強く示唆された。これらの結果は、シリレンのC60への付加が新規シリル化フラーレン誘導体の合成に有用である事を示しており、極めて重要であると考えている。単離可能なジアルキルケイ素二価
SCIDマウスを用いた単純ヘルペスウイルスの潜状及び感染防御機構の研究

SCID(重症複合型免疫不全)など免疫不全状態の宿主における単純ヘルペスウイルス(HSV)感染の発症病理の解明、特にHSVの特徴である潜伏感染・再活性化の解明を企図して研究を行った。免疫不全状態の動物として、SCIDマウスやT細胞機能を欠損しているヌードマウスを用いた。感染防御及び免疫病理学的機序への関与の考えられる、免疫担当細胞について、細胞自動解析装置(FACScan,当補助金にて購入)を用いたサブセット解析法を導入し、マウスやヒトの血液、脾、リンパ節の他、炎症の実際に起こっている角膜、網膜等種々の組織の細胞集団について検討した。生体及び試験管内において特定のリンパ球サブセットをモノクローナル抗体を用いて除去する実験条件を確立し、解析に使用した。またDNA合成装置(当補助金にて購入)を用いて作成したオリゴヌクレオチドをプライマーに使用してpolymerase chain reaction(PCR)法ならびにRNA PCR法のプロトコルを完成した。この手法を用いてHSVと同じヘルペスウイルス科に属するが分離の容易でないサイトメガロウイルスについて、患者末梢血等より検出し、報告した。さらに唾液中HSV DNAのPCR法による検出と、従来のウイルス分離による検出について比較検討し、報告した。HSV由来DNAまたはRNAの検出・解析を、潜伏及び再活性化機構解析を目的として行った。潜伏感染からの再活性化刺激の前後において、種々のウイルス遺伝子転写産物を経時的半定量的に検出した。そして再活性化刺激の違いにより、前初期遺伝子ICPOのみが検出可能である場合と、その他の遺伝子転写産物も十分に検出可能である場合のあることを報告した。また特異な病原性を示したHSV分離株について、そのエンベロープ糖蛋白Cおよびチミジンキナーゼ遺伝子について分子生物学的解析ならびにマウスにおける発症病理の解析を行い、報告した。免疫不全状態の宿主におけるヘルペスウイルス感染の発症病理の解明を目的として、免疫不全状態の動物モデルとしてSCID(重症複合型免疫不全)マウスを用いた実験を開始した。PCR法による微量のウイルス核酸の検出を導入し試験管内および生体内のウイルス遺伝子の同定、さらに分子生物学的手法の応用による潜状感染および再発を制御するウイルス遺伝子の同定を企図し、ウイルスの転写制御・複製などに関わる遺伝子群を増幅しうる種々のプライマ-をDNA合成装置を用いて作製し、逆転写酵素をもちいたRNAーPCR法による潜状感染を担当するウイルス遺伝子およびウイルス再活性化の前後に転写されるウイルス遺伝子の経時的追跡による解析を行なうための実験条件の設定を行なっている(分担研究者:藤)。同時に感染防御および発症病理に関与する免疫細胞サブセットの同定等を目的としてSCIDマウスに抗体その他の液性感染防御因子、あるいは正常BALB/cマウス由来免疫担当細胞をモノクロ-ナル抗体等種々の処理の後移入して感染からの治癒および潜状感染に対する免疫細胞の各サブセットの役割を解析するため、細胞自動解析装置(FACScan)を当教室にに導入し、マウス及びヒトの末梢血液または、脾、リンパ節など種々の材料から調製した解析プロトコルをほぼ作成した。(分担研究者:皆川)現在興味深い単純ヘルペスウイルス臨床分離株についても潜状及び感染防御の観点より分子生物学的及び免疫学的解析を続けている。本補助金を用いて、研究者代表者らは免疫不全状態の宿主における単純ヘルペスウイルス感染の発症病理の解明を企図している。免疫不全状態の動物モデルとして、SCID(重症複合型免疫不全)マウスを用いた実験に加えて、T細胞機能を欠損しているヌ-ドマウスも使用している。感染防御及び免疫病理学的機序への関与の考えられる、種々の免疫担当細胞サブセットの細胞自動解析装置(FACScan,当補助金にて購入)を用いた解析法はすでに確立し、マウスやヒトの血液、脾、リンパ節等種々の細胞集団の検討を行っている。

マウスリンパ球サブセット表面マ-カ-に対するモノクロ-ナル抗体を用いた、特定のサブセットの除去については、生体及び試験管内のいずれについてもプロトコルを確立し、解析に使用している。またDNA合成装置(当補助金にて購入)にて作成したオリゴヌクレオチドをプライマ-とした、PCR法,ならびにRT-PCR法もプロトコルを完成し、試験管内ウイルス感染細胞およびウイルス感染動物由来諸臓器における単純ヘルペスウイルス由来DNAおよびRNAの検出ならびに解析を進めている。潜伏感染および潜伏感染細胞からのウイルスの再活性化機構の解析の第一歩として主にimmediate early genesの転写レべルの経時的半定量的検出を進めている。また興味深い単純ヘルペスウイルス分離株について、分子生物学的解析ならびにマウス実験的壊死性網膜炎発症病理の解析を行い、報告した。免疫不全状態の宿主における単純ヘルペスウイルス感染の発症病理の解明を行った。免疫不全状態の動物モデルとして、SCID(重症複合型免疫不全)マウスを用いた実験に加えて、T細胞機能を欠損しているヌードマウスも使用した。感染防御及び免疫病理学的機序への関与の考えられる、種々の免疫担当細胞サブセットの細胞自動解析装置(FACScan,当補助金にて購入)を用いた解析法を確立した。マウスやヒトの血液、脾、リンパ節の他、角膜、網膜など炎症の実際に起こっている組織について、種々の細胞集団の検討を行った。マウスリンパ球サブセット表面マーカーに対するモノクローナル抗体を用いた、特定のサブセットの除去については、生体及び試験管内のいずれについても手法を確立し、解析に使用した。またDNA合成装置(当補助金にて購入)にて作成したオリゴヌクレオチドをプライマーとしたpolymerase chain reaction(PCR)法ならびRNA PCR法も手技を確立した。そしてウイルス感染細胞、実験感染動物の諸臓器における、単純ヘルペスウイルス由来DNAおよびRNAの検出ならびに解析を進めた。潜伏および再活性化の機構解析のためにいくつかのウイルス遺伝子の転写レベルの経時的半定量的検出を行った。再活性化において調べた遺伝子のうち前初期遺伝子のひとつ、ICPOの転写開始のみが検出可能な場合と、その他の遺伝子の転写産物も検出可能な段階まで起こる場合のあることを報告した。また特異な病原性を示した単純ヘルペスウイルス分離株について、その病原性に深く関与していると思われる遺伝子(チミジンキナーゼ遺伝子及びエンベロープ糖蛋白C遺伝子)を中心に分子生物学的解析ならびにマウスにおける発症病理の解析を行い、報告した。さらにPCRによる唾液中の単純ヘルペスウイルスDNA検出と従来のウイルス分離との比較検討を行い、報告した。
希土類材料における誘起状態の形成とフロンティア機能の発現

平成15年度の研究成果は以下の通りである。1希土類系化合物における誘起状態の形成と機能発現機構の解明本研究項目では、相対論ならびに電子相関を考慮した分子軌道計算により、4f軌道のエネルギー準位を各希土類元素毎に精密に決定する計算手法を検討した。また、4f軌道準位に関する理論計算の結果と対応させ、4f電子準位の制御の可能性を検討した。2自己組織化による希土類化合物および物質相の創製と機能希土類関連化合物および物質相の形態制御を系統的に行い、希土類のもつ特異な配位不飽和性とRedox機能に基づく新たな機能物性を発現する化合物ならびに物質相の探索を行った。また、これらの機能と4f電子に直接由来する磁性、導電性ならびに光学物性との複合機能の探索も併せて行った。3新規スピン-スピン相互作用系の構築と高性能、高機能磁性物質の探索従来の希土類-鉄系あるいは希土類-コバルト系以外も含めた合金ならびに化合物の磁性を調査すると共に、その発現機構を明らかにした。また、この結果をもとに、ナノ複合体等への形態制御による新規高性能、高機能磁性化合物および物質相の探索を行った。さらに、高圧条件下で4f電子スピンと伝導電子との強相関物性の測定と高機能化について検討を加えた。4光誘起4f電子機能材料の創製とその応用4f電子の特徴的な遷移過程に基づく光の吸収ならびに発光作用を利用して、光の波長変換、光強度の増幅、特定波長光の吸収と放出、光の航路変換等を効率よく行うことが可能な光機能材料およびシステムを探索した。また、これらの材料を用いて新規な光機能システムの可能性を調査、検討した。5研究成果のまとめ、総合評価と今後の展望本研究で得られた成果を整理すると共に総合的に評価し、そのフロンティア機能としての学術的体系化を行った。なお、以上の成果をもとに特定領域研究「希土類系自己組織化物質の創製と誘起機能」のヒアリングに臨んだが、今回は採択には至らなかった。
時計タンパク質の解離集合による時間自動補正メカニズム

シアノバクテリアの生物時計は3つの時計タンパク質KaiA、KaiB、KaiCとATPによってin vitroで再構成可能である。中心振動体であるKaiCのリン酸化状態が概日周期をもって変動する。Kaiタンパク質は複合体を形成することで、KaiC上のリン酸化状態を制御していることが知られている。概日振動の過程でKaiA-KaiC、KaiB-KaiC、KaiA-KaiB-KaiCなどの複合体が周期的に形成されるが、複合体を形成するサブユニットの化学量論や四次構造には未だ不明な点が多い。そこで本研究では、リン酸化状態を模倣したKaiC変異体を用いて、KaiB-KaiC複合体の解析を試みた。化学量論的な解析により、KaiBとKaiCは6:6のモル比で複合体を形成していることが明らかになった。一方、シアノバクテリアには、KaiCと相同性の高いタンパク質を複数保持している種が多く存在する。これまでに、これらのタンパク質の時計の関与や機能が調べられたことはほとんどない。そこで、本研究においては、Synechococcus elongatus PCC 7942由来ではないKaiタンパク質に着目した。糸状性シアノバクテリアに保持されているKaiCと相同性の高いLbKaiC2を大腸菌内で発現精製した。このタンパク質は、KaiC同様、六量体を形成し、リン酸化修飾されることがわかった。しかしながら、時計再構成条件においては概日振動は認められず、その機能の同定が次の課題として残された。27年度が最終年度であるため、記入しない。シアノバクテリアでは3つの時計タンパク質KaiA、KaiB、KaiCが、生物時計の中心的なはたらきを担っている。3つのKaiタンパク質とATPを混合することで、KaiCのリン酸化型と非リン酸化型が24時間周期で往来するという生物時計再構成系が構築された。生物時計の理解には、次の3つの特徴(1)恒常条件下での自律的な24時間周期リズムを生み出す(2)温度補償性(周期が温度に依存しない安定性をもつ)(3)環境の周期的変化に対する同調、を解明することが必要である。(3)の同調機能は、生命が環境に適応して、自己システムを新しい秩序に再編成するという点において、そのメカニズム解明が重要である。Kaiタンパク質で再構成された時計もこの機能を備え、モノマーシャッフリングとよばれる現象により成立すると報告された。本研究では生物時計再構成系を用いて、生物時計同調の分子メカニズム解明を目指す。今年度は、まず再構成系におけるKaiCの六量体構造に着目しKaiタンパク質の高次構造変化をBN-PAGEで解析した。その結果,KaiCにはBN-PAGEで分離できる2種類の構造変化が確認された。一方、シアノバクテリア変異株のin vivoでの解析により、KaiCの422番目のアラニン残基(A422)が変異することで、概日リズムは低振幅となりさらに時計の同調機能が阻害されるという重篤な変異形質を示すことが報告されている。本研究では、KaiC-A422Vタンパク質をin vitroで検証することで、時計の同調機能を解析する。今年度はKaiC-A422Vタンパク質を作製し、生物時計再構成系に供して解析した。KaiC-A422VとKaiAやKaiBとの反応の結果から、この変異型KaiCはin vitroでも細胞内と同様に極めて低振幅なリズムを生じることが明らかとなった。今年度の解析により見出した六量体KaiCの状態変化は、同調機能を成立させると推測されているモノマーシャッフリングとよばれる現象と同位相で生じると考えられる。モノマーシャッフリングは、KaiCが高リン酸化状態から低リン酸化状態へと変化する過程で起きているといわれている。

六量体KaiCの状態変化とモノマーシャッフリングの2つの事象が同一の分子メカニズムによるか否かを検証することで、今後同調機能解明につながると考えられる。27年度が最終年度であるため、記入しない。上記ですでに述べたように、今後は我々が見出した六量体KaiCの状態変化とモノマーシャッフリングの2つの事象が同一の分子メカニズムによるか否かを検証する。また、さらにKaiC-A422Vの複合体形成能を観察するとともに、KaiC-A422Vにおいてモノマーシャッフリングの検証を実施する。
北東アジア国際関係史:19世紀後半-20世紀初頭におけるロシア・中国・日本の国境

平成15年度科学研究費補助金(特別研究員奨励費)を利用して、モスクワで収集した資料をもとに、「『ロシア』の範囲:帝政期ロシアにおける『想像のロシア化』」という論文を執筆した。1850年代から、千島樺太交換条約が締結された1875年前後までの時期にロシアで刊行された新聞・雑誌・単行本のなかから、サハリンをめぐる論考を網羅的に検証し、帝政期ロシアにおいてサハリンがどのような空間としてイメージされていたかを分析した。確かに、千島樺太交換条約により、サハリンは国際法的にロシアの領土であることが確定した。しかし、当時のロシア人の心象地理において、サハリンは「想像上の国境」の外側=「非ロシア」の空間とイメージされていたことが、当時の言説分析によって明らかになった。北海道大学スラブ研究センター主催国際シンポジウム「スラブ・ユーラシアと隣接世界の再編」で、「帝政期ロシアの領域認識:心象地理のなかのサハリン」と題する報告をおこない、上記論文の分析をもとに、そのサハリン・イメージを帝政期ロシアの帝国的行動一般のなかに理論的に位置づける試みをおこなった。平成16年度科学研究費補助金を利用して、平成17年2月から3月にかけて、サンクトペテルブルクのロシア国立図書館にて資料収集をおこなった。この資料をもとに、上記論文同様の分析視角からの研究を、帝政崩壊までの時期にかけておこなう。平成15年未に交付を受けた本補助金を利用して、平成16年2月から3月にかけての約1ヶ月間、モスクワにて資料収集をおこなった。主として、ロシア科学アカデミー社会科学学術情報研究所、および、ロシア国立図書館で、19世紀後半にロシアで公刊されたサハリンをめぐる言説を、新聞・雑誌・単行本から可能な限り網羅的に収集した。論者は主に、海軍関係者、行政官、石炭開発関係者、ロシア帝国地理学協会員、流刑関係者などである。19世紀後半におけるサハリンをめぐるロシア側の言説の内容は、大きく3つに分類される。すなわち、(1)アイヌ等の異民族に関する人類学的・民族学的記録と異民族に対する統治政革、(2)石炭開発、(3)流刑をめぐる言説である。また、1875年に締結された樺太・千島交換条約以前にらいては、対日関係、サハリンにおける日本人との「雑居」(ロシア語では「共同統治」)状態をめぐる言説が多いことはいうまでもない。サハリンが、ロシア帝国という「想像の共同体」の枠内に組み入れられたのはまさしくこの時期であるが、サハリンが当時においてこの「共同体」の名実ともに確固たる一領域として認識されていたかどうかについては、上述の言説の論調をながめる限り、微妙な問題を含んでいる。たとえば、流刑者は、自由と市民権を剥奪されたいわば「非国民」としてサハリンに送られている。ロシアにとっては新領土であるサハリンを「ロシア化」するにあたって、その主たる構成要素として動員されたのが流刑者である。その「非国民」による土地に対して、どのような想像がおこなわれたか。収集した資料をもとにさらに綿密な言説分析をおこない、ロシアのサハリン=対日国境認識についての論文を平成16年度中にまとめる予定である。
合理的習慣形成に伴う景気変動及び経済成長の理論分析

これまで多くの経済学者が「消費者は正の消費成長経路において低い消費性向を持ち、逆に負の消費成長経路においては高い消費性向を持つ。」と主張してきた。しかしながら、その具体的メカニズムは明らかではない。本研究は合理的習慣形成モデルを用いてその理論的解明を行った。そして、習慣形成モデルは純時間選好率を内生化するが故に消費性向も内生的に変動し、上記の消費性向の動学的振る舞いが描写されることを示した。本研究は2004年日本経済学会秋季大会にて報告され、また現在、国際学術雑誌に投稿中である。本研究は前年度の研究成果である論文「Welfare Analysis of Debt Policy」の理論的結果を日本経済に適応し数値計算検証を行った。一般に、現日本経済のように多額の国債を発行すると次世代負担が生じると信じられてきた。しかしながら、本研究は現在の日本が不況であり非自発的失業者を有することを考慮すると1990年代初頭の不景気突入以来一貫して次世代負担は生じていないことを示した。原論文「Welfare Analysis of Debt Policy」は2005年度・第7回・大阪大学社会経済研究所・森口賞を受賞した。また大阪大学発行のDiscussion Paperになっている。これまで多くの実証研究が「長短金利スプレッドと経済成長率との正相関」を確認してきたが、それは理論の観点からはパズルであるとされてきた。本研究では、消費の耐久性を考慮することで単純な理論モデルにおいてそのパズルが解かれることを示した。本成果は2005年日本経済学会春季大会にて報告されることが決定している。1.「習慣形成、不可逆的資本投資、および失業」合理的習慣形成モデルに不可逆的な資本投資を導入し、賃金率の水準に関わらず失業が発生する事を示した。また、そのようにして発生した非自発的な失業は厚生を低下させるため、需要を刺激する財政支出が厚生の観点より有益となる事を示した。本研究にて示された失業を伴う不況は、好景気の後で発生しやすく、また習慣持続性が強い場合には景気回復は長期間を要する事が示された。2.「習慣と財政政策乗数」不完全競争モデルを用いた既存の研究においては、均衡財政支出は乗数効果を持つが、一方で必ず民間消費を減らし厚生を低下させるという結論を得ていた。しかし不完全競争モデルに習慣形成の要素を取り込む事で本研究は以下の新たな結論を引き出した。(1)生産面で収益逓増構造がある時、均衡財政支出は民間消費と厚生を改善し、消費における習慣形成はそれを強化する。(2)生産面に収益逓増構造が無い時でさえも、余暇に関する習慣形成を考慮すると均衡財政支出は民間消費および厚生を改善し得る。3.「不況期の負債政策の厚生分析」完全雇用を達成している好況期において国債発行は必ず将来世代の負担となる。しかし非自発的な失業を有する不況期においては、国債発行は世代間の所得再分配効果を通じて総需要を刺激するため好況期とはかなり異なる含意を持つ。国債の発行総量が既に大きな経済においては更なる国債発行は好況期と同じく将来世代に負担を転嫁する。しかし国債の発行総量が未だ小さな経済では、更なる国債発行は雇用創出効果により全ての世代にとって有益な(パレート改善政策)となる事を示した。」と主張してきた。
平滑化効果による偏微分方程式の構造研究

分散方程式に対する初期値問題の解の平滑化効果に関する研究は,とくに方程式の係数が時間や場所に依存する場合;今まで技術的に難しい問題として考えられてきたが,今回の研究において,新しい手法を開発することにより技術的困難を克服し,より一般的な形で証明することが出来た。その成果は国内及び国外の研究集会において発表した。とくに正則関数としての平滑化現象の存在をより一般的な分散方程式に対して証明することが出来たのは大きな研究の前進である。偏微分方程式に対する初期値問題の解の興味ある性質の一つとして、初期値と解の滑らからかさに差が生じる場合がある。典型的な例として、熱方程式の場合、初期値が不連続であっても解は正則関数になる。このように初期値に比べて解の正則生が良くなる場合を平滑効果を呼んでいる。また最近になって、シュレヂンガー方程式の解の正則性は初期値の空間変数に関する減衰オーダーと関係あることが解ってきた。特に、減衰のオーダーと解の平滑化の度合いの関係また減衰の方向と解の波面集合との関係を解析的なカテゴリーで研究する。シュレヂンガー方程式の一般形である高階の分散型方程式は平滑効果を持つと期待されており、大域的な平滑化現象については徐々にではあるが解明されつつあるが、超局所的解析はほとんどなされていない。この分散型方程式を中心に、解析的なカテゴリーにおける超局所的な平滑効果を持つ方程式の特徴付けを行った。PーLaplacianに対する境界値問題および熱方程式の初期値問題については、多くの研究があるが、これに対する双曲型方程式の初期値問題についての研究は皆無である。特にKirchhoff方程式は興味深い問題である。この方程式に対する初期値問題の局所界を得た。分散方程式に対する初期値問題の解の平滑化効果に関する研究はとくに方程式の係数が時間や場所に依存する場合,今まで技術的にむずかしい問題として考えられていたが,今回の研究において新しい手法を開発することによって,技術的困難を克服し,より一般的な形で証明することが出来た。