hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
LC-MS/MS分析による大豆サポニンの化学構造推定

(3)未確認サポニンアグルコン(ソヤサポゲノールH,I)の単離精製と化学構造解析,(4)未確認サポニン(ソヤサポゲノールJ配糖体)の単離精製と構造解析,(5)プロファイル解析手法を用いた大豆サポニン分析に関する妥当性の検討と評価加えて,EMS処理大豆系統を用いて,新規なサポニン組成表現型を示す変異系統をスクリーニングした結果,これまで自然界では見られなかった種々の変異系統が見つかった。これらの変異系統で観察される未確認サポニンの化学構造解析をプロファイル解析により推定した結果,大豆サポニン生合成に関与する酵素群は,それらの有無が遺伝的に制御されているだけではなく,基質となるサポニン前駆体をめぐって,これまで考えていた以上に複雑で巧妙な酵素反応を進めるものと考えられた。このように,極微量成分の化学構造を明らかにできる「プロファイル解析手法」は,生化学分野にも応用できると考えられる。大豆種子に含まれるサポニンは多様な分子種の総称であり,化学構造の違いにより健康機能性や呈味性が大きく異なると報告されているが,不明な点が多く再評価が求められている。一方,大豆種子サポニン組成は,各種酵素の発現を制御する多様な遺伝子の共優勢,優勢,劣勢遺伝の組み合わせで決定される。そこで本研究は,微量,不安定,単離精製が困難などの理由で構造解析できなかった各種サポニンの化学構造を,遺伝解析と薄層クロマトグラフィー(TLC)並びにLC-PDA/MS/MS分析に基づく総合判断で推定する新しい手法「プロファイル解析」の確立を目指す。(1)化学構造が異なる種々の既知サポニンを含む大豆種子アルコール抽出液をTLC並びにLC-PDA/MS/MS分析し,得られたデータとアグリコン骨格並びに糖鎖配列との相関関係をデータベース化した。(2)サポニン組成変異体で観察される新規サポニンを単離精製し,精密質量分析,赤外吸収スペクトル分析,核磁気共鳴スペクトル分析等で解析した結果,これらの化学構造は全て,プロファイル解析で推定した結果と完全に一致した。(3)化学変異原Ethylmethan-sulfonate処理で得られた大豆系統群からサポニン組成変異系統をTLCで一次スクリーニングした結果,多様な変異が発見された。変異体に含まれる未確認サポニンの化学構造はプロファイル解析で予測できるため,変異遺伝子の機能解析(推定)が容易となった。(4)今回得られた大豆サポニンに関するプロファイル解析のデータベースは,オレアナン型である大豆サポニン以外にも,各種トリテルペン型サポニンの化学構造解析に広く応用できる可能性がある。(5)種子子葉で部分的にアセチル基が取れた種々のグループA脱アセチルサポニンが確認された。プロファイル解析情報の活用で,食品化学的立場から各種大豆加工食品中のサポニン組成再検討が可能となった。大豆種子に含まれる大豆サポニンは,多様な分子種の総称である。大豆サポニンの健康機能性や呈味性は,化学構造の違いにより大きく異なると報告されているが,不明な点が多く再評価が求められている。一方,各種大豆サポニンは,複数遺伝子の共優勢,優勢,劣勢遺伝の組み合わせで生合成されることが明らかとなってきた。
平成16年7月新潟・福島、福井豪雨災害に関する調査研究

1洪水と破堤に関する気象学・河川工学・地盤工学からの検討(1)記録的な豪雨に対して,アメダス気象観測点の他に多数の雨量観測を収集した.雨量の解析から日雨量400mmを越える降雨は新潟県の栃尾地域のみではなく西部の出雲崎地域にも分布していたことが明らかとなった.(2)流域の3つのダムは,降雨初期には貯水効果を発揮したが,記録的な降雨量のため機能を超過したため,中流域では堤防を各地で越流する超過洪水となっていたことが明らかとなった.(3)2つの大規模な破堤地点での要因は,最終的には越流が引き金になっている.しかし,三条地域では旧河川流路にあたる砂礫地盤の直上部が破堤しており,堤外の水圧の増加に伴って砂礫地盤への浸透がおこり堤防が不安定になり一気に決壊したものと考えられる.(4)破堤部付近で住家の破壊・流出を含めた建物被害の分布と広域的な浸水深度と流向の測定を行ない,浸水の深度分布と拡散過程を明らかにした.2「災害弱者」の防災対策の検討高齢者など災害弱者を中心とした被災状況を詳しく調査・分析した.この結果,高齢者の中でも独居や要介護者が被災したことが明らかとなった.また,在宅避難のあり方についても提言を行なった.3地すべりなどの土砂災害に関する地質・地盤工学からの検討栃尾地域と出雲崎地域の斜面災害について,分布と要因を解析した.表層崩壊,岩盤崩壊,崩壊性地すべりなどいくつかのパターンに区分できた.4洪水が農作物に与えた被害の実態調査と今後の評価冠水地での水稲の生育被害を調査した.結果は冠水日数によって分げつ数の違いがあり枝穂の増加によって収量の低下が認められた.また,被災直後の衛星画像解析から,被害(収量減少)の予測が可能であることが明らかとなった.1洪水と破堤に関する気象学・河川工学・地盤工学からの検討(1)記録的な豪雨に対して,アメダス気象観測点の他に多数の雨量観測を収集した.雨量の解析から日雨量400mmを越える降雨は新潟県の栃尾地域のみではなく西部の出雲崎地域にも分布していたことが明らかとなった.(2)流域の3つのダムは,降雨初期には貯水効果を発揮したが,記録的な降雨量のため機能を超過したため,中流域では堤防を各地で越流する超過洪水となっていたことが明らかとなった.(3)2つの大規模な破堤地点での要因は,最終的には越流が引き金になっている.しかし,三条地域では旧河川流路にあたる砂礫地盤の直上部が破堤しており,堤外の水圧の増加に伴って砂礫地盤への浸透がおこり堤防が不安定になり一気に決壊したものと考えられる.(4)破堤部付近で住家の破壊・流出を含めた建物被害の分布と広域的な浸水深度と流向の測定を行ない,浸水の深度分布と拡散過程を明らかにした.2「災害弱者」の防災対策の検討高齢者など災害弱者を中心とした被災状況を詳しく調査・分析した.この結果,高齢者の中でも独居や要介護者が被災したことが明らかとなった.また,在宅避難のあり方についても提言を行なった.3地すべりなどの土砂災害に関する地質・地盤工学からの検討栃尾地域と出雲崎地域の斜面災害について,分布と要因を解析した.表層崩壊,岩盤崩壊,崩壊性地すべりなどいくつかのパターンに区分できた.4洪水が農作物に与えた被害の実態調査と今後の評価冠水地での水稲の生育被害を調査した.結果は冠水日数によって分げつ数の違いがあり枝穂の増加によって収量の低下が認められた.また,被災直後の衛星画像解析から,被害(収量減少)の予測が可能であることが明らかとなった.
イラン・イスラーム文献が描くモンゴル時代の世界像の研究

イラン・イスラーム文献が描くモンゴル時代の世界像を研究する第一の作業として、入手済みのイラン・イスラーム文献古写本のマイクロ・フィルムのなかから、とくに緊急性の高いものを選んで焼きつけ、解読をすすめた。その結果、モンゴル時代のイラン・イスラーム地域における世界認識は、13・14世紀の当時としては極めてすすんでおり、東は中国から中央アジア・インド亜大陸・中東をへて西はヨーロッパにいたるまで、諸文明圏にまたがって文字どおりユーラシア・サイズで、従来の常識的見解をはるかに上回るレヴェルで確実かつ具体性のある知見を有していたことが克明にわかってきた。これは人類史の理解を書き換える意義をもつ。15世紀末以降のヨーロッパ人の「地理上の発見」までは、人類は各文明圏の枠のなかで相互に孤立しあっており、文明圏をこえたかたちでの世界の客観的イメージや具体的な全体像をもつことはなかったとする"通念"は、ヨーロッパ近代の知のなかで創作された虚像であったといわざるをえない。また、これらの諸文明圏のなかで興亡した主要な国家や王朝についても、驚くべき正確さで描かれた「世界諸政権の交代系統図」とでもいっていいビジュアル化した文献がモンゴル時代のイランで作成された。この文献の存在は、13・14世紀において当時のモンゴル帝国の少なくとも支配層については、ユーラシア各地域の歴史と現状に関しての総合的情報とその認識が確実に存したことを証明する。人類史全体をひとまず総括する知的水準が、すでに13・14世紀に達成されていたわけであり、前近代アジアをともすれば低く見がちな19・20世紀型の知の体系は、根本的な誤謬をはらんでいたことを示している。こうしたイラン・イスラーム文献の解読・分析の一方、これに関連するモンゴル時代の多言語文献のうち、とくに厖大な情報量のある漢文文献についても、完全同時代の元代刊本による元代典籍文献のマイクロ・フィルムから写真焼きつけをすすめた。その結果、中国史上でも画期となる世界認識のいちじるしい拡大・変化がモンゴル時代に生じていたこと、そしてそれはイラン・イスラーム文献の研究からえられる中東における世界認識とあきらかに連動しており、アジアの東西をつらぬいてかつてない真の世界像の出現がモンゴル時代に訪れていたことが判明した。イラン・イスラーム文献が描くモンゴル時代の世界像を研究する第1の作業として,入手済のイラン・イスラーム文献古写本のマイクロ・フィルムのなかから,とくに緊急性の高いものを選んで焼きつけ,複写を一部ずつ研究分担者に提供して解読をすすめた。その結果,モンゴル時代のイラン・イスラーム地域における世界認識は極めてすすんでおり,中国・中央アジア・中東・インド・ヨーロッパの各文明圏について確実かつ具体性のある知見を有していたことが克明にわかってきた。また,これらの各文明圏の主要な国家や王朝の興亡についても「政権交代系統図」とでもいっていいビジュアル化した文献とそれにもとづく認識が,少なくとも支配層であるモンゴル王族・貴族とその政権担当者たちには確実に在したことが判明した。一方,モンゴル時代の関連する多言語文献,なかでも厖大な情報量のある漢文文献についても,完全同時代の元代刊本による元代典籍文献のマイクロ・フィルムからの写真焼きつけをすすめた。その結果,現在までの時点において,中国史上でも画期となる世界認識のいちじるしい拡大・変化がモンゴル時代に生じていたこと,そしてそれはイラン・イスラーム文献の研究からえられる中東における世界認識とあきらかに連動しており,アジアの東西をつらぬいてかつてない真の世界像の出現がモンゴル時代に訪れていたことがほぼ判明した。さらに,モンゴル時代の世界像を直接に示す「世界地図」の撮影・焼きつけをすすめつつあるが,その詳細なデータ整理にようやく取りかかったところであり,次年度に整理・研究を終えたい。これは、人類史の理解を書き換える意義をもつ。

平成12年度までの研究によって,モンゴル時代のイラン・イスラーム地域における世界認識は,13・14世紀の当時としては極めてすすんでおり,東は中国から中央アジア・インド亜大陸・中東をへて西はヨーロッパにいたるまで,諸文明圏にまたがって文字どおりユーラシア・サイズで,従来の常識的見解をはるかに上回るレヴェルで確実かつ具体性のある知見を有していたことが克明にわかってきた。これは,人類史の理解を書き換える意義をもつ。15世紀末以降の西欧人の「地理上の発見」までは,人類は各文明圏の枠のなかで相互に孤立しあっており,文明圏をこえたかたちでの世界の客観的イメージや具体的な全体像をもつことはなかったとする"通念"は,ヨーロッパ近代の知のなかで創作された虚像であったといわざるをえない。以上を踏まえて,平成13年度についてはモンゴル時代の世界像を直接に示す「世界図」について撮影・焼きつけ・閲覧・調査・分析などをすすめた。とくに東アジアがつくった現存最古のアフロ・ユーラシア図ともいうべき『混一疆理歴代国都之図』とその影響下にある一連の「世界図」については,有名な龍谷図と本光寺図のほか,京都妙心寺麟祥院に蔵される「世界図」を克明に調査し,それが『混一疆理歴代国都之図』のイメージを図の名に引きずりつつも,その一方で明代の別図の影響を顕著にうけつつ成立していることが確認できた。あわせて天理図書館所蔵の「世界図」についても本格的な調査を開始した。イラン・イスラーム文献が描くモンゴル時代の世界像を研究する第一の作業として、入手済みのイラン・イスラーム文献古写本のマイクロ・フィルムのなかから、とくに緊急性の高いものを選んで焼きつけ、解読をすすめた。その結果、モンゴル時代のイラン・イスラーム地域における世界認識は、13・14世紀の当時としては極めてすすんでおり、東は中国から中央アジア・インド亜大陸・中東をへて西はヨーロッパにいたるまで、諸文明圏にまたがって文字どおりユーラシア・サイズで、従来の常識的見解をはるかに上回るレヴェルで確実かつ具体性のある知見を有していたことが克明にわかってきた。これは人類史の理解を書き換える意義をもつ。15世紀末以降のヨーロッパ人の「地理上の発見」までは、人類は各文明圏の枠のなかで相互に孤立しあっており、文明圏をこえたかたちでの世界の客観的イメージや具体的な全体像をもつことはなかったとする"通念"は、ヨーロッパ近代の知のなかで創作された虚像であったといわざるをえない。また、これらの諸文明圏のなかで興亡した主要な国家や王朝についても、驚くべき正確さで描かれた「世界諸政権の交代系統図」とでもいっていいビジュアル化した文献がモンゴル時代のイランで作成された。この文献の存在は、13・14世紀において当時のモンゴル帝国の少なくとも支配層については、ユーラシア各地域の歴史と現状に関しての総合的情報とその認識が確実に存したことを証明する。人類史全体をひとまず総括する知的水準が、すでに13・14世紀に達成されていたわけであり、前近代アジアをともすれば低く見がちな19・20世紀型の知の体系は、根本的な誤謬をはらんでいたことを示している。こうしたイラン・イスラーム文献の解読・分析の一方、これに関連するモンゴル時代の多言語文献のうち、とくに厖大な情報量のある漢文文献についても、完全同時代の元代刊本による元代典籍文献のマイクロ・フィルムから写真焼きつけをすすめた。
がんに対する細胞移植/遺伝子治療の基礎的研究

遺伝子治療に用いるベクターの開発では、レトロウイルスベクター系については、標的細胞の特異性を変換する方法としてエンベロープの改変を試みた。また、導入効率の高いアデノウイルスベクター系の改良を行い、組換えアデノウイルスの作製効率を数十倍高めることに成功した。その他の遺伝子導入法としては、liposome法およびトランスフェリン受容体を介した方法の開発を進めた。特に後者は、in vivo投与で腫瘍細胞に遺伝子導入を行うことが可能であることを動物実験で確認した。遺伝子導入細胞の制御法については、HSV-1-TK遺伝子を予め導入しておくことによりガンシンクロビルによる殺細胞効果が得られ、その応用が可能であることを実験的に示した。白血病細胞の増殖抑制を目的としたin vitroの実験では、アンチセンスmybRNA発現ベクターの導入や、慢性骨髄性白血病に対してはBCR/ABLキメラmRNAの融合部分を狙ったアンチセンスオリコヌクレオチド処理の検討などを進めた。また、p53遺伝子異常を有する白血病細胞株に正常p53遺伝子を導入したところ、増殖抑制効果が観察された。遺伝子治療法の癌免疫療法への応用では、GM-CSF,IFN-γ,TNFなどのサイトカイン遺伝子を導入した腫瘍細胞をマウスに移植することによる、強い抗腫瘍免疫能が誘導され、治療効果ならびに再発・転移の予防効果が得られることを実験的に示した。その他、遺伝子ターゲッティングのメカニズムに関する基礎研究、造血幹細胞の増殖機構の解析、bispecific抗体によるLAK細胞のターゲッティング、SCIDマウスを用いた成人T細胞白血病細胞のin vivo増殖モデルの確立などを行った。以上、遺伝子治療に関する研究を多面的に実施し、我が国におけるがんに対する遺伝子治療の基盤づくりを行うことができた。
複素環の特性を利用した環境調和型有機合成反応の開発と応用

含窒素複素環の窒素原子が四級塩化された構造をもつ新規キラルイオン性リガンドを合成し、そのイオン性リガンドをRuおよび水素源としてギ酸を用いた触媒的不斉水素移動型還元反応(CATH)に用いると、プロキラルケトンの不斉還元が良好に進行した。このCATH反応系はイオン液体を反応媒体とすることで、反応系を繰り返し再利用できるCATH(RCATH)への展開が可能であった。このことによって、複素環の特性を利用した環境調和型有機合成反応の開発を達成することができた。また、ここで開発したRCATHを薬学的有用化合物の合成に応用し、医薬品の不斉合成に成功した。複素環の特性を利用して、環境調和型の有機合成反応を開発して、その方法を薬学的有用分子の効率的な合成法へ応用することを目的として本研究課題を企画した。当該年度(平成20年度)に実施した研究成果について以下(1)(2)にまとめる。(1)新規キラルイオン性リガンドの開発および、それを用いるリサイクル反応系を開発した。すなわち、キラルなジフェニルエチレンジアミンおよび含窒素複素芳香環化合物等から合成した、新規キラルイオン性リガンドおよびRuCl_2-ベンゼン錯体より調整される触媒と、水素源として5:2ギ酸-トリエチルアミン混合物を用いて、イオン液体を反応媒体とすると、アセトフェノンの不斉還元が進行し、キラルなβ-フェネチルアルコールが効率よく得られることが明らかとなった。(2)イオン性リガンドおよび遷移金属からなる触媒のうち、構造と触媒活性の相関研究を行った。すなわち、種々のキラルイオン性リガンドを合成し、それらの触媒活性を評価した。エナンチオ選択性発現に必須である不斉源に1,2-ジフェニルエチレンジアミン部を、不斉源とイオン構造部をつなぐリンカーに、直鎖アルキルオキシフェニルスルホニル基を用い、イオン構造部を変化させた種々のイオン性リガンドを合成した。イオン構造部には、含窒素複素芳香環化合物を用い、反応系内への固定化能、およびエナンチオ選択的な反応性を指標としてリガンドの活性評価を行った。その結果、イオン部には1-メチルイミダゾールより導かれるイミダゾリウム構造を用いると、触媒活性が最も良好であり、90%以上の鏡像体過剰率を発現した。また、本反応系は5回の繰り返し使用においても、ごくわずかの反応活性の減弱であった。当該年度(平成21年度)に実施した研究成果について以下(1)(2)にまとめる。(1)新規キラルイオン性リガンドの開発および、それを用いるリサイクル反応系を開発し、その効率的な実施のために、イオン性リガンドの構造と触媒活性の相関研究を行った。その結果、イオン部には1-メチルイミダゾールより導かれるイミダゾリウム構造を用いると、触媒活性が最も良好であり、不斉水素移動型還元反応において90%以上の鏡像体過剰率を発現した。(2)上記反応系を有用化合物の合成に応用した。すなわち、開発した繰り返し使用可能な不斉水素移動型還元反応を医薬品合成の重要鍵中間体の合成に応用した結果、現在ラセミ体で使用されている喘息治療薬テルブタリンの光学活性体の合成中間体を合成することに成功した。1新規キラルイオン性リガンドの開発および、それを用いるリサイクル反応系を開発し、その効率的な実施のために、イオン性リガンドの構造と触媒活性の相関研究を行った。エナンチオ選択性発現に必須である不斉源に1,2-ジフェニルエチレンジアミン部を、不斉源とイオン構造部をつなぐリンカーに、直鎖アルキルオキシフェニルスルポニル基を用い、イオン構造部を変化させた種々のイオン性リガンドを合成した。

その結果、イオン構造部に、含窒素複素芳香環化合物である1-メチルイミダゾールより導かれるイミダゾリウム構造を用いると、触媒活性が最も良好であり、不斉水素移動型還元反応において90%以上の鏡像体過剰率が実現できた。また、本反応系は5回の繰り返し使用においても、ごくわずかの反応活性の減弱であった。2上記反応系を薬学的有用分子である医薬品の光学活性体合成に応用した。すなわち、開発した繰り返し使用可能な不斉水素移動型還元反応をカテコールアミン関連医薬品である喘息治療薬の光学活性化合物合成の重要鍵中間体の合成に応用した。その結果、喘息治療薬テルブタリンの光学活性体の合成中間体、および光学活性テルブタリンを90%eeの光学純度で合成することできた。テルブタリンは一方の光学異性体が薬理活性本体であるが、現在はラセミ体で臨床使用されており、本研究実績は投与量の半減化に寄与できる。
中海干拓地の農業基盤整備に関する基礎的研究

1.暗渠の被覆材として、発泡スチロ-ル、モミガラ、園芸用疎水材を用いて現場試験、実験室試験によりその排水効果の比較を行った。その結果安価で耐用年数の期待できる被覆材として、発泡スチロ-ルを使用することの可能性を示唆した。2.干拓地土壌の牧草栽培による土壌構造変化の挙動と、土壌生態系の有機物への作用による土壌団粒化促進効果を各種調査、実験により明らかにした。3.干拓地の水や土壌中の陽イオン濃度の分析から、相互に相関の高い土壌イオンの存在すること、また干拓地内に地下浸透する湖水量は、湖水位と対応して周期的に変化する。湖水の浸透は土壌イオンの組成を変化させることなどを明らかにした。4.中海干拓彦名地区の土壌乾燥経過を各種試験で調査し、排水溝の効果が顕著であること、軟弱埋立て粘土層の圧密沈下量と乾燥沈下量の観測値と計算値の比較およびトラフィカビリチ-の経年変化を示した。5.雨水流モデルと長短期流出両用モデルを併合した流出モデルによる流出解析法を提示するとともに、その適応性を中海流入河川の高水、低水について検証した。また干拓地における長期および短期流出解析が可能なKWSTモデルを提案した。6.中海水域への代表流入河川である斐伊川、飯梨川等の日流量について年、および季節的特性を流況曲線等を用いて分析し、比較検討した。1)今尾は暗渠排水における有孔管の各種被覆材の比較検討を行うため,〓製実験容器に有孔管を設置し,その周囲をモミガラ,粗・細疎水材(園芸用),砂利等で被覆し干拓土壌を充填してその被覆効果を検討した結果,種々の問題点を含みながら,細疎水機が効果的であることを検証した.2)福桜は干拓地試験圃場の調査によって,牧草区では10mm以上の耐水性のPedが有意に増加するが,雑草区の構造は極めて弱く水中で容易に1mm以下に崩壊する.また牧草の栽培によって粗大間隙が減少し,有効間隙,微小間隙が有意に増加することを明らかにした.3)鳥山は彦名地区の第二次埋立て後の超軟弱粘土層の沈下測定結果より,一次圧密は90%以上生じ,今後は二次圧密沈下が主となること,各種の経年変化調査結果より乾燥の効果は表層の30cm程度までであること,さらに揖屋地区の畑地化圃場調査結果との比較により,彦名地区の乾燥による今後の沈下量は4050cmになることを推定した.4)松井は中海干拓地の水收支調査および土壌・地下水・暗渠排水中の塩分濃度測定から,塩分を含を湖水が地下浸透により干拓地内へ大量に入り込んでおり,特に夏期にその傾向が顕著となること,また湖水の地下浸透の影響を受け易い周辺地域では,土壌や暗渠排水中の塩化物イオン濃度が硫酸イオン濃度に比べ,著しく高まることを明らかにした.5)福島は新らしい流出解析モデルとして,雨水流モデルと長短期流出両用モデルを併合したモデルを提案し,斜面流への有効降雨,低水流出への補給高等が単位時間ごとに定量的に評価されることを検証した.6)田中は中海水域への主要流入河川である斐伊川・飯梨川の最近10年間の水文資料より流況特性を分折し,また菅原タンクモデルの最適同定および本研究の総括を行った.1)今尾は暗渠の被覆材として、発泡スチロールとモミガラの混合による疎水材を用いた現場試験によりその効果を確かめたが、これには土壌構造やキレツの発生等の要素が著しく関与し、疎水材そのものの効果は適切に判断できなかった。2)福桜は干拓地土壌の団粒分析、スレーキング試験およびPF水分試験の結果から、牧草栽培による土壌構造の変化は10mm以上の大塊量、大塊の耐水性、間隙構造の変化によって定量化できることを確認した。

3)鳥山は中海干拓彦名地区に、土壌乾燥が最もおそい場所と乾燥が進んだ場所に新しく測定杭を設置し、この2地点での乾燥進行状態を、排水溝からの距離による含水比、コーン支持力の変化を中心にして調査した。夏の雨量が多かったにもかかわらず、排水構の効果が顕著であるが従来の乾燥程度の影響もはっきり残っていることが判明した。4)松井は干拓地の水、土壌中の陽イオン濃度の分析を行ない、これと昨年度までの成果からNaはClと、CaはSO^<2->_4とかなり高い相関のあること、また干拓地の酸性硫酸塩土壌で生育した水稲は通常の土壌で生育した水稲に比べ、鉄、硫酸、ナトリウム濃度が高く、石灰の投与によってこれらの成分の濃度を低下させうることが明らかになった。5)福島は雨水流モデルと長短期流出両用モデルを併合した流出モデルによる流出解析法を提示するとともに、その適応性を中海水域流入河川の高水、低水について検証した。また安采工区、および背後低平農地(網場川)の2つの試験流域における流出特性を検討中である。6)田中は中海水域流入河川の代表的な斐伊川、飯梨川、意宇川および伯太川の長期水文資料を収集、解析し、各河川流況の経年的、季節的変化特性を対比、検討した、同一河川の上流、下流の流況も考察した。本研究の総括を行った。過去2年間の研究成果をもとに補足調査の実施と研究実績のとりまとめを行った。1.暗渠の被覆材として、裁断した発泡スチロ-ル、モミガラ、園芸用疎水材等を用いた5種類の実験土槽により各種の比較実験を行った。その結果安価で腐敗せず大量入手可能な被覆材として、裁断した発泡スチロ-ルを使用することの可能性を示唆した。2.水中に沈底した粘土に干拓地土壌の微生物相と基質(サッカラ-ゼ)を加えた結果、基質の量が多いほど沈底容積は減少し土壌微生物によって形成される団粒が増加し、土壌生態系の作用で有機物によって、粘土粒子が相互に結合されることが明らかになった。3.中海干拓揖屋地区を対象とした月間の水収支調査から、干拓地内に地下浸透する湖水の月間量は、湖水位と対応して周期的に変化する。湖水の浸透は土壌イオンの組成を変化させることを明らかにした。4.中海干拓彦名地区の軟弱埋立て粘土層の圧密沈下量と乾燥沈下量の現場実測値と計算値の比較を行った。またトラフィカビリチ-の経年変化が示されている。5.中海流入河川である斐伊川、飯梨川上流の布部および山佐ダム流域の日流量について、年及び季節的流況特性を流況曲線等を用いて分析検討した。6.出水ハイドログラフの解析を目的に、中海干拓地に試験流域を設定した。そして干拓地における長期、及び短期流出解析が可能なKWSTモデルを提案した。本モデルはKinematic Wave理論と貯留型モデルを併合したモデルである。
純中性子核物質の物性研究の開拓

1.二重荷電交換反応による4中性子系共鳴状態実験のPhysical ReviewLetters紙に論文を投稿した。非常に注目度の高い記事として、Editors' Suggestion(注目記事)に選出された。またこの成果について国際学会で発表を行い、フランスの理論グループの研究者などと議論を行い、本研究課題の理論的側面について議論を行い、実験と理論の両面から本研究課題が進められる基礎ができた。また、次に述べる超重水素7Hの崩壊による4中性子系の研究の研究課題のマシンタイムが採択される上で非常に重要な要素となった。2.超重水素7Hの崩壊による4中性子系の研究の課題を提案し、全日程グレードAで採択された。純中性子物質の物性研究の開拓として、4中性子系の共鳴状態のエネルギーと幅を高精度で決定すること、さらに異なる核反応で4中性子系を大量に生成して、前述の実験結果と相補的な理解を得ることが非常に重要である。そこで、純安定な超重水素7Hを陽子ノックアウト反応で大量に生成し、崩壊した粒子をすべて検出することにより、これまで得られたことがない4中性子系のすべての情報を得る実験を提案した。約140 keVという高いエネルギー分解能を維持しながら、実験デザインの詳細をモンテカルロシミュレーション等を用いて計算し、これらを実験提案書としてまとめて提出した。3.中性子検出器群の統合テストとテスト実験を行った。上記の実験デザインの考察により、当初予定していた陽子ノックアウト反応のための実験セットアップの購入は行わず、中性子検出器群の開発を行った。本研究の遂行に必要不可欠な多中性子検出器群を用いるためには、2つの独立な中性子検出器の読み出しシステムを統合するがあり、これを行った。同検出器群の責任者として実験を行い、正しく動作していることを確かめた。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
思春期学習障害児を対象とした「環境対話教育」のキャンプ効果

主なキャンププログラムとして、(1)思春期プログラム(2)グループワーク(3)認知・言語(4)ユーリズミックスを設定し、下記のような教育法の観点(一例)が見い出されました。(1)他人やシステムに合わせることがさらに苦手になるが、大人側の強い指示や過干渉を止めれば、合わせることも可能になる場合がある。(2)衝動的行為がみられる場合は、注意や説教よりも、触感やお世話による母性的対応が効果的であること。(3)いわれてもすぐに課題を始めない場合、課題をはじめる前に課題の内容や所要時間などを知らせて心構えをつくったり、簡単な知識テストやクイズなどで問題意識をもたせるなどのウォーミングアップすると効果的であること。(4)説明されたとおりに作業ができない場合、手順・順番を書いた流れ図(フローチャート)を見せたり、複雑な課題はいくつかのまとまりにして、まとまりごとに提示すると効果的。課題の一部分をやり忘れている場合、あるいは達成できなかった場合、子どもの能力からみて後でできるようになればよいことは気にしないこと。(5)強く、多様な刺激が増える時期であり、理解、注意、記憶、知覚の問題が起きにくい環境を調整(環境のコントロール)すると効果的。下記の日程で、思春期学習障害児を対象とした「環境対話教育」キャンプを実施した。(1)日時:平成9年7月29日(火)7月31日(木)(2)場所:岡山県倉敷市児島由加2708番地倉敷市少年自然の家(3)対象:本キャンプには、学習障害児とその保護者、その兄弟姉妹全21家族、52名と、環境対話教育の研修を受けた援助者(トレーナー)60名-臨床心理士、心理判定員、児童指導員、保母、教師、大学院生、大学生-が参加した。(4)内容:プログラム内容は、子どもを主対象とした心理検査、認知・言語トレーニング、教科指導、アスレチック、クラフト、保護者を対象としたグループワーク、リーダレスグループワーク、個別相談、子どもおよび保護者を対象とした音楽リズム遊び(リトミック)、キックベースボール、飯盒すいさん、キャンプファイヤー、そうめん流し等から構成されている。この内、グループワーク関連プログラムは、岡山県立大学短期大学部助教授上地雄一郎氏(臨床心理学)によって進められた。思春期学習障害児の教科学習上の、そして社会的行動学習上の問題が、上記のプログラムのなかにさまざまな点で露呈された。一般的にみられたのが、性、攻撃、友達関係、いじめ、身の回りの片付け、忘れ物、教師とのトラブル、お金の使い方、生活リズム、偏った食物などの問題である。こうした問題の分析、そしてこの研究の目的である改善・発達の教育臨床-環境対話教育-のマニュアル化については、3年間の経過をみながらまとめたいと考えている。平成11年3月12日(金)14日(日)の日程で、岡山市立少年自然の家(岡山市日応寺4)にて、「思春期学習障害児を対象とした『環境対話教育』のキャンプ」を実施しました。主なキャンププログラムとして、(1)グループワーク(2)ユーリズミックス(3)認知・言語を設定し、そうした活動のなかから下記のような特性が見いだされました。(1)異性への興味・関心のあらわれ方が特異.男子では女性トレーナーの胸に固執し、触ったり、女子では男性トレーナー複数に告白をしたりするなど。(2)緊張場面では身体的・言語的表現の仕方が粗雑になる。(3)学校や地域での嫌がらせやいじめに対する防衛力が欠如している。(4)突然行動することが多く周りに受け入れられにくい。(5)周りの状況を把握して言動を制御することが困難である。(6)聴知覚が弱く、周りの子の声を聞き取っていない場合がある。(7)分や文章を組み立てて話すことが困難である。(8)同年令の健常児に対して不安神経症的な反応をする。(9)自己に対してマイナスの劣等感情をもつ。(10)親や先生に対して反感感情をもつ。予備調査的に抽出したこうした特性に対し、今夏に開催する3年目の「環境対話キャンプ」では、プログラムの仕上げをしたいと考えています。なお、時期的に3月のキャンプになったため、論文作成は次年度以降になります。

平成11年7月30日(金)8月1日(日)の日程で、岡山市立少年自然の家(岡山市日応寺4)にて、「思春期学習障害児を対象とした『環境対話教育』のキャンプ」を実施しました。主なプログラムとして、(1)グループワーク(2)ユーリズミックス(3)認知・言語(4)思春期プログラムを設定し、こうしたなかから下記のような指導上のポイントが整理されました。(1)身体イメージを高める身体運動、(2)収納を工夫した整理・整頓・分類(3)叱るよりは後処理の仕方の援助、(4)環境刺激の強調と除去(5)反抗期の認知、(6)今の発達ニーズの発見(7)友達関係におけるプライドの保障、(8)父親の父性の大切さ(9)人の物と自分の物との区別、(10)結果だけではなくプロセスヘの賞賛(11)具体的・実際的な説明、(12)与える側ともらう側の区別(13)見通しをもった行動を示唆、(14)因果関係、原理原則の説明と理解(15)いくつかのテクニックによる大脳新皮質の活性化(16)進路・就職・恋愛など将来の話による方向付け(17)待つこと、耐えることへの慣れ、(18)人間相互の補い合いの理解(19)保護者とのつながっている感覚の演出(20)性の問題と善悪との関係のアドバイス平成911年度のキャンプ開催で発見された思春期学習障害児への教育方法は多岐にわたるため、さらに詳しい研究成果は研究発表〔図書〕の平山担当分にまとめています。
Wntシグナル伝達経路の異常による癌発症の分子機構の解析

Wntシグナル伝達経路はショウジョウバエからヒトに至るまで広く保存されており、発生、形態形成に重要な役割を果たしている。また、このシグナル伝達経路の異常は大腸癌などのヒト腫瘍の発症にも関係していることが明らかになり注目を集めている。分泌性タンバク質Wntが細胞質内のβ-カテニンの蓄積を引き起こし、蓄積したβ-カテニンはTCF/LEFファミリーの転写因子と結合して核へ移行し標的遺伝子c-myc、cyclin Dの転写活性化を引き起こすと考えられている。一方、大腸癌の癌抑制遺伝子APC産物はβ-カテニンの分解を誘導することによってWntシグナル伝達経路を負に制御している。我々の研究室ではWntシグナル伝達経路の解析の過程で、β-カテニンと複合体を形成する新規タンパク質ICATを見出した。TCF/LEFファミリーは単独では転写活性化能をほとんど示さず、β-カテニンと結合してはじめて転写活性化能を持つが、ICATはβ-カテニンとTCF-4の結合を拮抗阻害することで標的遣伝子の発現を抑制した。また、アフリカツメガエルの胚にICATのmRNAをインジェクションしたところWntシグナルが引き起こす背側の軸形成が阻害された。以上のことからICATはWntシグナル伝達経路を負に制御する極めて重要な分子であると考えられる。遺伝子の機能を本質的に解明する上で、その遣伝子を欠失したマウスの解析は必要不可欠である。私はES細胞での相同組換えを用いてICAT欠損マウスの作製に成功した。今後、Wntシグナル伝達径路が引き起こす発生、形態形成におけるICATの役割を解析し、ノックアウトマウスにおける癌の発症率および癌化に至るシグナル伝達経路の分子機構を明らかにする予定である。これらの知見は癌の発症機構の理解に大きな進展をもたらすことが期待できる。
乳癌における脈管形成を利用した選択的化学療法の試み

ヒト炎症性乳癌株(WIBC-9)を18代継代し、さらに、各代のカリオタイプを解析したことにより、世界で唯一の安定化ヒト炎症性乳癌マウス移植株の作製に成功した(Cancer Res.2001;61:445-51.)。同移植株を解析し、血管擬態(がん巣内において、血管内皮細胞の存在なく、がん細胞自らが管腔形成し、管腔内に血流を有する状態)の存在を明らかにした(Cancer Res.2002;62:560-6.)。387例の乳癌切除症例の検討により、血管擬態呈示腫瘍は腫瘍浸潤増殖能が高く、血管擬態呈示症例は血行性転移・再発率が高いことを証明した(Int J Cancer.2002;99:821-8.)。血管擬態呈示腫瘍内における血流動態の解析結果から、既存の血管を利用するだけでなく、血管擬態を利用する新しいmolecular targeted oder made chemotherapyの可能性を示唆した(Cancer Res.2002;62:860-6)。その可能性の1つとして、血管擬態呈示乳癌の遺伝子解析からVEGF-Flt-1, Tie-2-Angiopoietin1,2 pathwayを利用した血管新生とは異なる、がん細胞自体の増殖様式が示唆された(Int J Cancer.2002Jun20;99(6):821-8.)。同pathwayを阻害することを目的として、可溶化型Flt-1、Tie-2を発現するadenovirus vectorを作製し、ヒト炎症性乳癌マウス移植株に対して有効であることを証明してきた(Int J Cancer.2002May 20;99:344-51.)。平成16年度研究実績としては、1.マウス骨髄、末梢血からの効率を高めたEPC採取方法は既に開発し、前記論文にて報告しており、安定した新しいin vitro expansionの方法を用いて、実験中である。2.ヒトEPC、がん細胞に対して遺伝子導入効率を高めたウィルスベクターの開発については、アラバマ大学との共同研究(アラバマ大学David Curiel遺伝子、分子生物学教授指導の下、アラバマ大学遺伝子研究所にて行った)でCOX-II promotorを用いたLac-G発現adenovirusを作製した。同virusを増幅し、SK-BR3,MCF-7,へのin vit掬での遺伝子導入効率を確認し、WIBC-9を含めた実験動物においてin vivo実験を施行中である3.新たな血管擬態呈示乳癌株を作製し、各代のカリオタイプを解析を含めた新たな安定化ヒト乳癌マウス移植株を作製中である。我々は、ヒト炎症性乳癌株を10代以上継代し、各代のカリオタイプを解析したことにより、世界で唯一の安定したヒト炎症性乳癌マウス移植株を作製した(Cancer Res.2001:61:445-51.)。同移植株を解析し、血管擬態(がん巣内において、血管内皮細胞の存在なく、がん細胞自らが管腔形成し、管腔内に血流を有する状態)の存在を明らかにしてきた(Cancer Res.2002:62:560-6.)。331例の乳癌切除症例の検討により、血管擬態呈示腫瘍は腫瘍浸潤増殖能が高く、血管擬態呈示症例は血行性再発率が高いことを証明した(Int J Cancer.2002;99:821-8.)。血管擬態呈示腫瘍内における血流動態の解析結果から、既存の血管を利用するだけでなく、血管擬態を利用する新しいoder made chemotherapyの可能性を示唆した(Cancer Res.2002;62:860-6)。その可能性の1つとして、血管擬態呈示乳癌の遺伝子解析からVEGF-Flt-1,Tie-2-Angiopoietin1,2 pathwayを利用した血管新生とは異なる、がん細胞自体の増殖様式が示唆された(Int J Cancer.2002Jun 20;99(6):821-8.)。平成15年度研究実績としては、1.マウス骨髄、末梢血からの効率を高めたEPC採取方法は既に開発し、前記論文にて報告しており、安定した新しいin vitro expansionの方法を現在、検討中である。2.ヒトEPC、がん細胞に対して遺伝子導入効率を高めたウイルスベクターの開発については、アラバマ大学との共同研究(アラバマ大学David Curiel遺伝子、分子生物学教授指導の下、アラバマ大学遺伝子研究所にて行う)でCOX-II promoterを用いたLac-G発現adenovirusを作製した。同virusを増幅し、SK-BR3,MCF-7,へのin vitroでの遺伝子導入効率を確認中である。

同移植株を解析し、血管擬態(がん巣内において、血管内皮細胞の存在なく、がん細胞自らが管腔形成し、管腔内に血流を有する状態)の存在を明らかにした(Cancer Res.2002;62:560-6.)。387例の乳癌切除症例の検討により、血管擬態呈示腫瘍は腫瘍浸潤増殖能が高く、血管擬態呈示症例は血行性転移・再発率が高いことを証明した(Int J Cancer.2002;99:821-8.)。血管擬態呈示腫瘍内における血流動態の解析結果から、既存の血管を利用するだけでなく、血管擬態を利用する新しいmolecular targeted oder made chemotherapyの可能性を示唆した(Cancer Res.2002;62:860-6)。その可能性の1つとして、血管擬態呈示乳癌の遺伝子解析からVEGF-Flt-1, Tie-2-Angiopoietin1,2 pathwayを利用した血管新生とは異なる、がん細胞自体の増殖様式が示唆された(Int J Cancer.2002Jun20;99(6):821-8.)。同pathwayを阻害することを目的として、可溶化型Flt-1、Tie-2を発現するadenovirus vectorを作製し、ヒト炎症性乳癌マウス移植株に対して有効であることを証明してきた(Int J Cancer.2002May 20;99:344-51.)。平成16年度研究実績としては、1.マウス骨髄、末梢血からの効率を高めたEPC採取方法は既に開発し、前記論文にて報告しており、安定した新しいin vitro expansionの方法を用いて、実験中である。2.ヒトEPC、がん細胞に対して遺伝子導入効率を高めたウィルスベクターの開発については、アラバマ大学との共同研究(アラバマ大学David Curiel遺伝子、分子生物学教授指導の下、アラバマ大学遺伝子研究所にて行った)でCOX-II promotorを用いたLac-G発現adenovirusを作製した。同virusを増幅し、SK-BR3,MCF-7,へのin vit掬での遺伝子導入効率を確認し、WIBC-9を含めた実験動物においてin vivo実験を施行中である3.新たな血管擬態呈示乳癌株を作製し、各代のカリオタイプを解析を含めた新たな安定化ヒト乳癌マウス移植株を作製中である。
強相関f電子系における局在・非局在転移近傍の一粒子町描像に関する研究

強相関f電子系に対するLDA+U法のプログラムの一般的な拡張を引き続き行い、CeSbとCeRh_3B_2などの強磁性状態の計算をさらに拡張させ、CeRu_2Si_2のメタ磁性転移、CeIn_3の圧力誘起磁性・非磁性転移の計算を行った。計算される基底状態がUの大きさや磁場に強く依存することが解り、現在、これらのパラメータを変えた計算を精力的に行っている。また、LDA+U法を用いて電場勾配を計算出来るようにし、Prの4f_2 1重項を仮定した計算から、NQRで与えられるSbの電場勾配の異方性パラメータηが4f電子の異方的な電荷分布に強く依存している事を示した。これは、今後、バンド計算で多4f配置の電子状態を考える上で、NQRの結果と比較する事が重要であることを示している。さらに、j-j結合による多f電子状態の結晶場状態を考える際に、LS結合と定性的にも一致しないという問題について、有効結晶場モデルを提案した。具体的には、j-j結合でj=5/2の状態間には結晶場の6次の項が寄与しないので、f^2の状態でO_h場のΓ_3基底状態が現れないと言う問題があったが、スピン軌道相互作用の1次摂動の効果を考慮することで、j=7/2からの寄与が入り、LS結合描像と定量的にもよい一致をすることを示した。この方法を用いてT_h場でも同様の結果を示した。この結果は、多f電子系で広く用いられているLS結合描像と電子状態を考える上で基礎となるj-j結合描像を連続的につなぐ方法として、今後一般的に使われると思われる。結果は、論文にして投稿済である。強相関f電子系に対するLDA+U法のプログラムの一般的な拡張を行い、従来は実行不可能であった時間反転対称性の存在しない場合(磁気的な場合)の計算が、一部の系に対してではあるが実行可能となった。例として、CeSbとCeRh_3B_2の強磁性状態の計算を磁気的基底状態や有効クーロン積分Uを変えて行い、実験的に期待される占有状態の場合に、実験結果と対応するフェルミ面が得られる事を確認した。また、非局在・局在転移を示すCeRu_2Si_2の零磁場の計算をLDA+U法で行い、電子状態が占有された非局在電子の軌道にどの様に依存するか調べた。YbRh_2Si_2については、準備計算としてLDA法の計算を行い、基本的な電子構造を得た。低温で価数転移するYbInCu_4については、LDA計算の範囲内で格子定数やCu位置の内部パラメータなどを変化させてCu位置の電場勾配を詳細に調べ、価数転移に伴うNQR周波数の跳びの原因が単純な格子変化や価数変化ではなく、f電子の局在・非局在転移に伴い伝導電子からの電場勾配への寄与が大きく変化するためであるという結論を得た。さらに、クーロン相互作用、スピン・軌道相互作用、結晶場ポテンシャルを考慮して、充填スクッテルダイト化合物の結晶場状態が希土類イオンによって系統的に変化する様子を明らかにした。さらに、7軌道アンダーソン模型を数値繰り込み群法によって解析し、基底状態がΓ_1一重項でも、わずかな励起エネルギーでΓ_4三重項が存在すれば、低温まで磁気揺らぎが残り、それによって超伝導が発現する可能性を指摘した。

計算される基底状態がUの大きさや磁場に強く依存することが解り、現在、これらのパラメータを変えた計算を精力的に行っている。また、LDA+U法を用いて電場勾配を計算出来るようにし、Prの4f_21重項を仮定した計算から、NQRで与えられるSbの電場勾配の異方性パラメータηが4f電子の異方的な電荷分布に強く依存している事を示した。これは、今後、バンド計算で多4f配置の電子状態を考える上で、NQRの結果と比較する事が重要であることを示している。さらに、j-j結合による多f電子状態の結晶場状態を考える際に、LS結合と定性的にも一致しないという問題について、有効結晶場モデルを提案した。具体的には、j-j結合でj=5/2の状態間には結晶場の6次の項が寄与しないので、f^2の状態でO_h場のΓ_3基底状態が現れないと言う問題があったが、スピン軌道相互作用の1次摂動の効果を考慮することで、j=7/2からの寄与が入り、LS結合描像と定量的にもよい一致をすることを示した。この方法を用いてT_h場でも同様の結果を示した。この結果は、多f電子系で広く用いられているLS結合描像と電子状態を考える上で基礎となるj-j結合描像を連続的につなぐ方法として、今後一般的に使われると思われる。結果は、論文にして投稿済である。
統計的データ解析に基づく制御理論の構築

本研究では、統計的学習アルゴリズムを制御工学の問題に適用し、大別して三つの新しい成果を得た。第一に変分ベイズ法を用いた制御系のシステム同定手法を得た。第二に相互情報量を用いたシステム同定のための制御入力の設計法を与えた。第三にガウス過程回帰と呼ばれる非線形関数近似器を用いて非線形系の制御系設計手法を与えた。制御工学においては、制御対象の数理モデルに基づいて設計が行われるが、精密な数理モデルの獲得は容易ではない。本研究では、統計的データ解析のツールを援用することでこれまでにない制御系設計の一連のアルゴリズムを導いた。本研究の目的は、ベイズ推定等の統計的学習手法を制御工学に応用し、運転データに基づいた制御系の推定・設計手法を与えることにある。平成25年度はその基礎として以下の研究を行い、一定の成果を得ている。以下では推定と設計に分けて成果を記述する。まず推定に関しては、変分ベイズ法と呼ばれる推定手法を制御工学に応用する際の問題点を解析し、それを克服する手法の開発を行った。変分ベイズ法とは、ベイズ推定の近似解法の一つであり、ベイズ推定を正確に適用すると複雑すぎるような問題に対して、推定するパラメータを確定的なものと確率的なものに分け、さらにそれらの独立性を仮定することで交互に推定を繰り返すアルゴリズムである。この推定アルゴリズムは局所的な収束は保証されているのものの、制御工学で一般に用いられる状態空間モデルの推定に適用すると、数値的に不安定となることがあった。本研究ではこのアルゴリズムの非線形システムとしての挙動の解析を行い、従来法における変分法を勾配法に取り替えることで数値的な安定性の高いアルゴリズムを導いた。現在のところ簡単な数値例においてその有効性を確認しているが、今後はより実際的な問題に適用する予定である。設計に関しては、先に述べたベイズ推定等の推定手法によって得られた統計的データを設計に利用するためのモデル予測制御手法を提案した。制御対象のシステムパラメータ、および制御入力の未来の予測値の統計的情報が与えられているときに、それらのデータを推定し、最適制御を行うための要素技術を開発した。これらは確率的計画法と呼ばれる手法を用いることで設計に利用することができる。この手法の成果は、複数の数値例において効果を確認している。これまでにその問題設定及び基礎となる研究を行い、一定の成果を得ている。以下では、推定と制御に分けて成果を記述する。まず推定に関しては、変分ベイズ法と呼ばれる推定手法を制御工学に応用する問題に取り組んでいる。変分ベイズ法とはベイズ推定の近似解法の一つであり、ベイズ推定のアルゴリズムをそのまま適用すると複雑すぎて計算が困難となるような問題に対して、未知パラメータを互いに独立な変数に分類し、各変数群を交互に推定してゆくことで近似的に解を得る手法である。この推定アルゴリズムは、局所的な収束は保証されているものの、制御工学で一般に用いられる状態空間表現モデルの推定に適用すると、数値的に不安定になることがあった。本研究ではこのアルゴリズムの非線形システムとしての挙動の解析を行い、従来法における変分法を勾配法に取り替えることで、数値的に安定性の高いアルゴリズムを導いている。また、一般に状態空間モデルの推定問題は、伝達関数を求める問題に比べて未知変数に冗長性があり、より難しい問題である。このことから、より簡単な問題である、伝達関数の推定問題に対しても、変分ベイズ法を適用するアルゴリズムを開発している。設計に関しては、上に述べた手法によって得られる統計的データを制御系設計に利用する手法を開発している。制御対象のシステムパラメータ・制御入力の未来予測値などの統計的情報が与えられているときに、それらのデータを推定し、最適制御を行うための要素技術を開発した。これらは確率的計画法と呼ばれる手法を用いることで、設計に利用することができる。以上のように、推定から制御系設計までの一連の手順を、統計的学習手法に基づいて開発している。前年度までにその基礎となる研究を行い、一定の成果を得ている。まず推定に関しては、変分ベイズ法と呼ばれる制御手法を制御工学に応用する際の問題点を解析し、それを克服する手法の開発を行った。変分ベイズ法とはベイズ推定の近似解法の一つであり、ベイズ推定を正確に適用するには複雑すぎるような問題に対して、推定するパラメータを確定的なものと確率的なものに分け、さらにそれらの独立性を仮定することで交互に推定を繰り返すアルゴリズムである。この推定アルゴリズムは局所的な推定は保証されているものの、制御工学で一般に用いられる状態空間モデルの推定に適用すると数値的に不安定となることがあった。本研究では、このアルゴリズムを非線形システムとしてとらえ直すことでその挙動の解析を行い、従来法における変分法を勾配法に取り替えることで、数値的な安定性の高いアルゴリズムを導いた。設計に関しては、上に述べたベイズ推定等の推定手法によって得られた統計的データを設計に利用するためのモデル予測制御手法を提案した。制御対象のシステムパラメータおよび制御入力の未来の予測値の統計的

情報が与えられているときに、それらのデータを推定し、最適制御を行うための要素技術を開発した。これらは確率的計画法と呼ばれる手法を用いることで、設計に利用することができる。本手法に関しても複数の数値例で効果を確認しているが、より実際的な対象に対して適用してゆく予定である。研究実績の概要で述べたように、統計的学習に基づく制御のための推定・設計法の基礎となる結果が既に得られている。本成果に関する数件の学会発表および論文投稿を既に行っている。制御に関しては、システムパラメータの統計的性質を利用した最適制御手法、および制御入力の未来予測に基づくモデル予測制御手法を開発しており、こちらも学会発表や論文投稿を行っている。また本研究成果に関連して、鉄鋼業における操業データから、制御入力の未来予測を行うための予備検討に関する結果や、工場のバッチシステムをポアソン分布を用いてモデル化する手法等についても、国内の共同研究者とともに研究を行った。さらには、推定と制御を統合した手法の有効性の検証のために、簡単な実験機を用いたモデル化と制御の予備検討を行った。このように具体的な成果が多数得られており、本研究は順調に進展していると考えている。本研究の目的は、ベイズ推定等の統計的学習手法を制御工学に応用し、運転データに基づいた制御系の推定・設計手法を与えることにある。前年度までにその基礎となる研究を行い、一定の成果を得ている。以下では推定と設計に分けてその成果を記載する。推定に関しては、変分ベイズ法と呼ばれる推定手法を制御工学の問題に応用する際の問題点を解析し、それを克服する手法の開発を行った。変分ベイズ法とはベイズ推定の近似解法の一つであり、多くの未知パラメータがありベイズ推定を正確に適用するには複雑すぎるような問題に対して、各パラメータの独立性を仮定することで交互に推定を繰り返すアルゴリズムである。これまでこの推定アルゴリズムは線形システムの推定問題には適用されてきたが、非線形システムの推定問題に適用するにはいくつか問題点があった。まず非線形システムに変分ベイズ法をそのまま適用しただけでは、推定結果である変分事後分布の解析解が得られずさらなる近似が必要となる。そこで提案法では、非線形システムのモデルが未知パラメータに関してアファインである場合に問題を限定することで解析解を導出し、正確な推定を行える推定アルゴリズムを導いた。さらに従来法では、推定分布を単峰性のガウス分布に限定していたが、現実にはこの仮定は満たされないことも多いため、多峰性を有する分布を扱うために混合ガウス分布を用いたアルゴリズムも提案している。これらのアイデアによって高精度な推定が可能となった。その有効性は数値例を用いて確認した。設計に関しては、上に述べたベイズ推定等の推定手法によって得られた統計的データを設計に利用するためのモデル予測制御手法を提案した。制御対象のシステムパラメータ及び制御入力の未来の予測値の統計的情報が与えられているときに、確率的な意味で最適な制御を行うタメの要素技術を開発した。本手法に関しても数値例で効果を確認した。