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東アジア経済統合下における国土計画の動学的戦略外部性に関するゲーム論的研究

本研究では,ヒト・モノの動きが国境を越えて活発化している現代において,インフラ整備に関わる国土計画が果たす機能と役割について,以下の知見を得た.1)事前のコミュニケーションなく,分権的に各国が投資水準を決定する場合,投資水準が過大となる可能性がある.2)国土計画を通じて,自らのインフラ投資政策を公表することにより,インフラの整備水準戦略に関する調整が実現し,地域全体の厚生が最も高い状態を達成できる.3)国土計画に対するコミットメント能力が高い国ほど,より整備水準が高い均衡解を導くことができる.本研究は,東アジア諸国において,高度な経済的依存関係が深化する環境において,国土計画が果たしうる戦略的機能を明らかにすることを目的としている.1年目の平成23年度では,最もシンプルな形で戦略的外部性が存在する2国モデルの枠組みから分析を始め,国土計画の策定プロセスにおける戦略的相互関係の構造を明示的に表現し,国土計画が経済統合下における国土計画のコーディネーション機能のメカニズムについて主観ゲームの考え方を援用し分析した.しかし,昨年度のモデルは,国土計画を策定・公表する以前の段階において,政府間のコミュニケーションできない状況を前提としていた.平成24年度では,昨年度のモデルを拡張し,事前の政府間における戦略的情報交換が可能な場合の国土計画の策定プロセスについて分析を行った.具体的には,空港のように,自国だけではなく外国にも経済効果をもたらすスピルオーバー効果が存在する国際的インフラの整備計画を想定した2国モデルを構築した.スピルオーバーが存在する場合,2つの国の間でインフラのサービス水準に関する調整の失敗が生じる可能性がある.今年度の研究では,国際的なインフラ整備計画について国土計画を通じて策定,公表することにより,調整の失敗の可能性が軽減されることが示唆された.国土計画がもたらす,このような調整の失敗を軽減する機能を政策調整機能と呼ぶ.国土計画の政策調整機能は,政府の国土計画に対するコミットメントの強さに依存する.政府が事前の段階で国土を公表したとしても,公表内容を事後的に実施しないことが予想される場合には,国土計画の公表は,外国政府の意思決定に対して影響を与えない.国土計画に対するコミットメントの強さは,政府の従前の行動パターンから推論される.以上の理論的知見に基づき,25年度では,東アジアを対象とした具体的な政策論を展開する.従来の国土計画の策定にあたっては,政府が,社会資本整備や制度的仕組みを通じて国民の活動に何らかの形で働きかけて望ましい国の姿を実現するという意味で,政府と国民という2者関係のみが想定されていた.ところが,特に21世紀を迎えて以降,東アジア諸国の間での人・モノの動きは活発化し,社会経済的な統合が急速に進展している.1国のインフラ整備政策は,結びつきが強い諸外国にも無視できない経済的影響を及ぼす.そのため,従来の国土計画における政府と国民の2者関係の想定だけでは不十分であり,諸外国との戦略的な関係を想定した上で国土計画が策定されなければならない時代を迎えている.政府による国土計画の表明は,外国の政府,民間アクターの企業立地行動を通じて生じる産業集積に影響を与える.本研究では,政府による国土計画の表明が,将来のインフラ整備状況に関わる民間アクターの予想を形成する効果に着目した.その上で,産業集積の誘致を目的とする2国間のインフラ整備競争をプレイヤーの信念が不整合な場合も分析可能な主観ゲームによりモデル化を行い,国土計画の合理的策定・表明戦略とその経済的影響を明らかにしていた.その結果,国土計画の国際的な表明行為を通じて,調整の失敗によるインフラの過大供給を抑制できる,「国土計画のコーディネーション効果」の存在を明らかにした.ただし,国土計画に対する政府のコミットメントが信頼できない場合には,同効果が機能しない可能性があることが判明した.実務的示唆として,東アジア地域では,各国が国土計画に対するコミットメントへの信頼を維持するためにも,できるだけ整合的な前提条件に基づいた国際的インフラ整備計画を策定すべく政府レベルでの事前協議が必要であることを指摘した.本研究では,ヒト・モノの動きが国境を越えて活発化している現代において,インフラ整備に関わる国土計画が果たす機能と役割について,以下の知見を得た.1)事前のコミュニケーションなく,分権的に各国が投資水準を決定する場合,投資水準が過大となる可能性がある.2)国土計画を通じて,自らのインフラ投資政策を公表することにより,インフラの整備水準戦略に関する調整が実現し,地域全体の厚生が最も高い状態を達成できる.3)国土計画に対するコミットメント能力が高い国ほど,より整備水準が高い均衡解を導くことができる.東アジア諸国は,経済的に高度な依存関係にある.すなわち,一国の経済環境は,もはや国内の社会資本の整備状況だけではなく,外国の社会資本と経済活動にも影響を受ける.したがって,一国の国土計画に関する意思決定は,ただ国内の経済活動のみの影響を考慮するだけでは不十分である.国土計画の公表は,外国の経済活動にも影響を与える.さらに,外国の国土計画に関する意思決定にも影響を与えうる.その結果,国土計画の内容やその公表に関する決定は戦略性を有する.平成23年度(初年度)では,最もシンプルな形で戦略的外部性が存在する2国モデルの枠組みから分析を始め,国土計画の策定プロセスにおける戦略的相互関係の構造を明示的に表現し,国土計画が経済統合下における国土計画のコーディネーション機能のメカニズムについて主観ゲームの考え方を援用し分析した.

その結果,空港や港湾といった国際ハブ拠点形成に係わる国土計画については,自国にハブ拠点インフラを形成させ,経済活動上の利便性を獲得するために,国の間で利害が対立し競合関係になる.その結果,1)将来の国際交通ネットワーク形成に係わる不確実性が大きく,2)各国で想定されうる将来状態の予想に関する主観的評価の不一致の程度が大きくなるほどは,2国ともハブ拠点形成のための大規模投資を実施するという非効率な国土計画が形成されることが分かった.以上の結論は,政府が国土計画を策定する上で,あらかじめ両国同士のコミュニケーションが禁止されている前提条件に基づいて導かれている.しかし,国土計画を策定する前に政府同士のコミュニケーションが可能であれば,両者の戦略的情報交換を通じて,国土計画の策定プロセスに影響を与えうる.事前のコミュニケーションの機能の明示的分析は,平成24年度に取り組む.研究計画では,平成24年度以降に,「国土計画が諸外国の連携戦略に与える影響に関する分析」を実施する予定であった.平成23年度で実施した理論的モデルを拡張させることにより,事前の計画である.「国土計画策定,公表前に行われる戦略的コミュニケーションが,国際的交通インフラに係わる国土計画にどのような影響を与えるかを分析する.」という課題については,すでに結論を得ている.2国モデルから3国モデルへの拡張により得られる理論的示唆については,未だ,明確な結論を得ることができていないものの,国土計画に関する政策調整機能が生じるメカニズムの本質的な部分については,ほぼ特定されたと考える.平成23年度の研究計画では,1)東アジア諸国における国土計画策定プロセスに関する資料・情報収集と2)主観ゲームに基づく国土計画コーディネーション機能に関するメカニズムの解明の2点を実施することになっていた.1)に関しては,ウェブサイト等や文献を通じて入手した資料を相当程度の蓄積が完了している.また,国土計画に実際に携わる実務専門家を招聘し,文献のみでは入手不可能な情報についても,蓄積が進んでいる.蓄積した情報については,まだ完全には整理しきれていないが,平成24年度を通じて,今年度構築した理論的枠組みを基礎として,現状分析を行う.2)の国土計画コーディネーション機能に関するメカニズムの解明については,政府間同士のコミュニケーションの機能に関する分析が完成していないという点で,まだ課題を残している.しかし,当初の研究計画では,平成24年度に,国土計画が諸外国の連携戦略に与える影響に関して分析することになっていた.政府同士のコミュニケーションは,必然的に国土計画策定上の連携戦略に係わるものであり,当初の計画通り,平成24年度で扱う課題であると考えられる.以上の理由により,本研究は,平成23年度末現在,おおむねに順調に進展していると考える.3年の研究期間のうち,2年間は国土計画の基本的機能に関する理論的知見を導き出すことに重点を置いてきた.3年目の25年度は,導き出された理論的知見に基づいて,東アジア地域のための政策的示唆を導き出すことを目指す.具体的には,以下のような,具体的計画に基づいて研究を実施する.東アジア諸国における国土計画策定過程の現状分析(大西・松島):国土計画を巡る諸外国の戦略的構造モデルでは,極めて多様な前提条件のパターンが存在しうる.
三核柱状金属クラスターの機能物性

金属イオンクラスターの電子伝導特性を評価するためには、金属の数と配列が厳密に制御されたクラスターを合成する必要がある。本研究では、有機ピラー型かご状錯体内で、3分子のAu(I)3核錯体を積層することで、三核柱状型Au_9イオンクラスターを合成した。さらに、2個のAg(I)イオンと交互に積層することで、トリプルデッカー型Au_3-Ag-Au_3-Ag-Au_3イオンクラスターを合成した。各クラスターの構造は、X線結晶構造解析により決定した。Au_3nイオンクラスター(n=1-3)の単分子伝導度は、芳香族有機分子(ピレンジオン)の集積体の伝導度よりも高く、長距離電子輸送を可能にした。本研究は、自己組織化により形成される有機ピラー型かご状錯体の内部空間を多核錯体の集積場として活用することで、構成金属の数・位置が精密に制御された金属クラスターの合成を行った。多核錯体として平面状Au3核錯体を用い、金属を三角柱状に有限集積させたことにより発現する機能物性、特に、金属クラスターの単分子伝導度の解析に焦点を当てた。平成23年度は、有機ピラー型かご状錯体の内部空間に、Au(I)3核錯体を1分子、2分子、3分子集積させたAuクラスター(Au3, Au6, Au9)を合成した。Auクラスターの単分子伝導度は、1測定対象分子を含む水中でAu STM tipとAu結晶を機械的に接触、2金属接合破断後に分子を架橋させて測定した。得られた伝導度の値は、芳香族有機分子(ピレンジオン)を有限集積した系と比較してもさらに高い値であった。また集積数の増加に対する伝導度の減少が小さくなり、長距離電子輸送能力が高くなった。平成24年度は、金属が集積することにより、新たな伝導チャンネルがフェルミレベル近傍に形成されていることが理論計算により明らかになった。また、伝導度の温度依存を解析することにより、トンネル機構で電子輸送が行われていることが分かった。単分子伝導度測定と理論計算は共同研究にて行った。有機ピラー型かご状錯体の上下のパネルに3核錯体を導入して、(Au3)nがパネル上下を貫通したナノワイヤーを構築することも検討し、配位子合成までは達成した。金属クラスターの単分子伝導度の結果は、日本化学会第92,93春季年会にて口頭発表を行った。また、ドイツ化学会誌Angewandte Chemieにて論文発表した。本研究は、自己組織化により形成される有機ピラー型かご状錯体の内部空間を多核錯体の集積場として活用することで、構成金属の数・位置が精密に制御された金属クラスターの合成を行う。多核錯体として平面状金属3核錯体(Au, Ag, Cu)を用い、金属を三角柱状に有限集積させたことにより発現する機能物性を解明する。特に、金属クラスターの単分子伝導度に焦点を当てる。Auクラスターの単分子伝導度は、専門家と協力して測定を行った。具体的には、(i)測定対象分子を含む水中でAu STM tipとAu結晶を機械的に接触、(ii)金属接合破断後に分子を架橋させ、伝導度を測定した。平面状芳香族有機分子(ピレンジオン)を有限集積した有機ピラー型かご状錯体は、電子が積層したπ分子系を介して輸送されるため高い伝導性を示し、長距離電子輸送を可能にすることが既に分かっている(Angew. Chem. Int. Ed, 2011, vol. 50, p 5708-5711)。今回のAu(I)3核錯体を有限集積させた系の伝導度は、芳香族有機分子(ピレンジオン)を有限集積した系と比較してもさらに高い値を示した。このことは、金属が集積することにより、新たな伝導チャンネルが追加された可能性を示唆している。得られた成果は、日本化学会第92春季年会にて口頭発表を行った。平成24年度に予定していたAu(I)3核錯体を有限集積させた系の単分子伝導度測定を、平成23年度の期間で行えたので、研究が早く進展しているといえる。一方、平成23年度では、有機ピラー型かご状錯体の上下のパネルに3核錯体を導入して、(Au3)nがパネル上下を貫通したナノワイヤーを構築することも予定していた。トリアゾール

配位子をもつAu(I)3核錯体を合成していろいろ検討したが、当初目的としていたナノワイヤーを合成することができなかった。したがって、現在までの達成度を総合すると、おおむね順調に進展しているといえる。平成24年度は、有機ピラー型かご状錯体の上下のパネルに3核錯体を導入して、(Au3)nがパネル上下を貫通したナノワイヤーを構築することに主眼を置く。ピラゾール架橋型Au(I)3核錯体を母骨格として、さらに3方向にピリジン環を導入した拡張型パネル配位子の合成を予定している。また、平面状金属3核錯体として、Au以外にAg, Cuタイプの錯体を集積させることも考えている。Au(I)3核錯体の有限集積体は、Ag(I)イオンをサンドイッチ状に取り込むことが既に分かっている。Ag(I)イオンが挿入されたAu(I)3核錯体の有限集積体についても単分子伝導度を測定する。そして、伝導度特性におけるAg(I)イオンの挿入の効果を見積もる。得られた結果を取りまとめ、国内外での学会発表、海外一流専門誌に論文発表を行う。Au(I)3核錯体の有限集積体に関する単分子伝導度の結果は、平成23年度末に出たばかりである。そのため、この成果を学会発表する機会が少なく、研究費を旅費として使用する頻度は少なかった。Au(I)3核錯体の合成に使用しているAuの試薬は、この1年で価格が高騰し、研究費における物品費の占める割合が、当初より大きくなると考えられる。本研究を遂行する上でAuの試薬は必要不可欠であり、物品費が不足する場合には旅費から補填する予定である。
生活習慣病の予防と治療になぜ軽強度の有酸素性運動が有効なのか-特に血管内皮と骨格筋の機能に注目して-

糖尿病、高脂血症、虚血性心疾患、高血圧に共通した病因は、血管内皮と骨格筋の機能と構造異常によるものとの仮説に立ち、それらを組織化学、生化学、分子生物学的手法を用いて評価し、各パラメーターと上述した疾病のリスクファクター・有酸素性作業能や乳酸閾値(LT)強度の有酸素腱動によるトレニング効果との関係を明らかにすることを目的として研究を推進し、次の知見を得た。1.VO2maxと安静時血中NOx濃度の間に正の相関関係が得られた。2.組織化学的手法によりヒトの骨格筋でeNOS及びiNOSの存在が確認出来たが、LT強度のトレーニング前後で明確な差がみられなかった。3.一過性のLT強度の運動は、青年男子の血中NOx濃度を変化させなかった。4.青年男子を対象に6週間のLT強度のトレーニングを実施した結果、安静時血中NOx濃度と骨格筋毛細血管密度の両方が有意に増加した。このことが血清脂質プロフィールを改善する原因の一つと考えられた。5.トレーニング期間を12週間に延ばすと安静時血中NOx濃度がトレーニング前のレベルにもどった。高齢者を対象とした長期間トレーニング研究でも、青年男子と同様の結果が得られた。6.6週間のLT強度トレーニングで、青年男子の前腕のリアクテイブハイパーレミアが有意に増加した。また、このトレーニングでインスリン抵抗性が改善し、血中IGFBP-1濃度が高まる傾向がみられた。7.中年高血圧患者にLT強度でトレーニングを行いLTの増加、降圧効果を確認した。以上の結果から、LT相当の軽強度トレーニングは初期に内皮依存性の血管拡張能を高め、筋毛細血管の新生を促すことと、インスリン抵抗性の改善が生活習慣病のリスク軽減に関連すると考えられた。本年度は血管拡張、抗血栓・抗炎症、糖代謝促進作用を有するNOと運動の関連性を検討するため以下のような研究を行った。1.有酸素性体力と血中NO×の関係.2.一過性の運動時の血中NO×動態.3.乳酸閾値でのトレーニングが血中NO×に及ぼす影響.4.骨格筋NOSに対する持久的運動の影響.5.高齢者の体力と身体活動量と尿中NO×の関係.その結果次のような知見を得た。1.最大酸素摂取量と安静時血中NO×濃度に有意な正相関関係が得られた.2.若年者を対象にした場合一過性の運動負荷は血中NO×濃度を変化させなかった。3.6週間の乳酸閾値で長時間トレーニングで安静時血中濃度が上昇した。4.酵素抗体法による組織染色法で骨格筋のeNOSおよびiNOSの存在が確認できたが、トレーニング前後で明確な差が認められなかった。5.高齢者では女性にのみ身体活動量と尿中NO×排他量に有意な正相関関係が認められた。以上の結果は健康増進を促す運動により安静時の血中または尿中NO×濃度が高まる可能性を示唆している。本年度は乳酸閾値または50%Vo2max強度トレーニングが血管拡張、抗血栓・抗炎症、糖代謝促進作用を有するNO代謝または血管拡張能におよぼす影響について検討した。昨年の健常成人を対象にした6週間のトレーニング実験で得た大腿4頭筋の筋バイオプシーの組織化学的分析を終了した。その結果筋繊維組成には有意な変化が認められなかったが、毛細血管が有意に増加した。さらに本年度は8名の健常成人を対象に12週間のトレーニングを行い、長期の適応を観察した。その結果血中NOXは6週目では前回同様有意に上昇したものの12週にはトレーニング前の水準にもどった。

このような結果はトレーニング早期にはNOSが活性化されNO産生能が高まるがその時期に起こる毛細血管の増殖により、運動時のシェアストレスが減少したか、長期継続によりNO活性を維持する機序の適応が起こった可能性を示唆するものである。さらに骨格筋適応を調べるため8名の被験者に乳酸閾値強度のトレーニングを行っているが6週目終了時に前腕のリアクティブハイパーレミアが有意に上昇し、血管拡張能の改善が示唆された。高齢者トレーニングでは6ヶ月後の血中NOX濃度に変化は認められなかった。これは健常成人の12週後と同様の結果であった。本年度はさらに成年男子および高血庄患者に対する乳酸閾値(LT)または50%Vo2max強度トレーニングの効果を明確にするため例数を増やし次の知見を得た。1.成年男子のトレーニング研究●青年男子被検者にLT強度でトレーニングを6週または12週行いVO2maxとVo2LTの有意な増加を確認した。特にVo2LTの増加は顕著であった。●軽強度運動でも毛細血管は有意に増加することしかも早期に適応が起こることが明らかになった。このことが血清脂質プロフィールを改善する原因の一つと考えられた。●またNOxは果トレーニング6週目で上昇する傾向を示しその後低下する傾向を示した。さらに遺伝子発現を調べるためにSAGE法を試みたがcontrolを成功したのみでトレーニング経過を調べることは出来なかった。2.高血圧患者のトレーニング研究●中高齢高血圧患者にLT強度でトレーニングを行い、LTの上昇と降圧効果を確認した。トレーニング期間中の前腕のリアクティブハイパーレーミアを調べた結果初期に上昇する傾向を示したものの、有意な変化は認められなかった。●肥満・高血圧の地域住民を対象に実施した12週間の生活習慣改善指導(軽強度の有酸素運運動+栄養指導)の実践結果(対象195名)について解析した。指導の結果、初期の血圧の高いものほど指導後の血圧の低下は著明であり、また肥満度の強いものほど減量の程度も大であった。多変量解析の結果、肥満者では収縮期血圧の低下は初期血圧および最大酸素摂取量の増加と有意の相関を認めた。この結果は軽強度有酸素運動の有効性を支持するものである。
「ぴあチーム」によるリアルタイムコラボレーション型運動習慣形成システムの開発

本研究は、運動習慣が確立していない大学生にMID健康・運動支援アプリケーションをダウンロードしてもらい、どのような種類を選択し、どうように活用しているのか、どのような問題があるのか、を検討した。調査は、質問紙法で行った。分析対象者は、2018年8月および10月の2回を通じて回答が得られた大学1年生28名(18.3±0.6歳、男性:5名、女性:23名)であった。調査項目は、1.基本属性(性別、年齢)2.運動習慣:運動行動の変容段階、運動頻度、運動好意度、体育会系部・サークルへの所属など3.健康・運動に関する自信感:健康行動および運動習慣4.健康・運動支援アプリケーション活用:使用期間、内容(特徴)、イメージなど、であった。2か月間継続してアプリを利用した13名の運動行動の変容段階(8月調査)ごとの割合は、無関心期2名、関心期3名、準備期5名、維持期3名であった。運動習慣が確立していない10名が利用していたアプリケーションは、動画によるインストラクションを活用したフィットネスや筋力トレーニング、ゲーミフィケーション機能を活用した遊び感覚でのウォーキング、の傾向が認められた。2か月後の運動行動の変容段階は、2段階上昇が2名、1段階上昇が3名、不変が5名であった。運動習慣が確立していない大学生の運動習慣形成には、動画によるインストラクション、運動履歴、ゲーミフィケーション機能を有する健康・運動支援アプリケーションの活用が効果的に働く可能性がある。「自発的に楽しむ運動習慣形成」システムを開発するための基礎資料を段階的に収集することができ、研究目的を遂行するための課題を抽出できた。2019年度は「スポーツぴあサポーター」を養成し、「スポーツぴあチーム」のダイナミクスを活用した“自発的に楽しむ運動習慣形成"システムを開発し、その効果について検証する。「スポーツぴあサポーター」の養成は、研究分担者によって開発された“ぴあサポート養成法"を活かし、学生(志願)に教授する。また、自発的に楽しむ運動習慣形成システムは、2017年度の研究成果から得られた効果的な運動支援アケーション(無料)を採用し、養成された「スポーツぴあサポーター」を配置し、運用する。研究対象者(ボランティア)の運動習慣指標、健康体力指標、スポーツ活動に対するセルフエフィカシー、幸福度、ソーシャルキャピタルおよび運動支援アプリケーションの使用度・使用感などを、分析・評価する。本研究は、モバイル端末と運動支援・SNSアプリケーションを活用したリアルタイムコラボレーション型運動習慣形成プログラムを開発し、大学生の運動習慣形成の効果について、分析・評価を行う。また、「スポーツぴあサポーター」を養成し、「スポーツぴあチーム」のダイナミクスを活用した“自発的に楽しむ運動習慣形成"システムを普及させる。今年度(2017)は、既存の運動支援・SNSアプリケーションによる運動習慣形成の効果を検証するために、入学初期の大学生を対象として、健康・運動支援アプリケーションの活用(選好性:どんなアプリケーション機能を選択したか&受容性:どんなアプリケーション機能を活用したか)が、その後(8週間)のかれらの身体活動(運動頻度)に与える影響を明らかにすることを目的とした。健康・運動支援アプリケーションの選好性は、男女ともに、「運動履歴」と「運動した記録をシェアする」機能に認められた。また、健康・運動支援アプリケーションの受容性は、「5週間以上」活用群と「4週間以下」活用群に分けて観察した。「運動履歴」および「記録のシェア」機能が、健康・運動支援アプリケーションの「5週間以上」活用群で、「4週間以下」活用群と比較して、多く受容されていた。運動頻度は、健康・運動支援アプリケーションの「4週間以下」活用群で有意な差が認められた(p<.05)。しかし「5週間以上」活用群では、運動頻度に有意な減少が認められなかった。入学初期の大学生に対する健康・運動支援アプリケーションの活用は、かれらの身体活動(運動頻度)の減少を抑制する可能性がある。また女子は、男子と比較して、「ゲーミフィケーション」と「身体データの記録」機能を多く受容していた。したがって、女子における健康・運動支援アプリケーションを活用した身体活動の促進は、内発的に動機づけられることで効果的に働くと推察された。「自発的に楽しむ運動習慣形成」システムを開発するための基礎的資料を収集し、研究目的を遂行するための課題を抽出することができた。

2か月後の運動行動の変容段階は、2段階上昇が2名、1段階上昇が3名、不変が5名であった。運動習慣が確立していない大学生の運動習慣形成には、動画によるインストラクション、運動履歴、ゲーミフィケーション機能を有する健康・運動支援アプリケーションの活用が効果的に働く可能性がある。「自発的に楽しむ運動習慣形成」システムを開発するための基礎資料を段階的に収集することができ、研究目的を遂行するための課題を抽出できた。健康・運動支援アプリケーションの活用は、大学生(入学初期)の身体活動(運動頻度)の減少を抑制する可能性があることが示唆された。つまり、身体活動を促進する傾向は、必ずしも認めらなかった。そこで、本年度(2018)は「スポーツぴあサポーター」を養成し、「スポーツぴあチーム」のダイナミクスを活用した“自発的に楽しむ運動習慣形成"システムを開発し、その効果について検証する。「スポーツぴあサポーター」の養成は、研究分担者によって開発された“ぴあサポート養成法"を活かし、学生(志願)に教授する。また、“自発的に楽しむ運動習慣形成"システムは、2017年度の研究成果から得られた効果的な運動支援アプリケーション(無料)を採用し、養成された「スポーツぴあサポーター」を配置し、運用する。なお研究対象者(ボランティア)は、運動習慣が形成されていない(運動行動変容段階の関心期・準備期・実行期)学生に限定する。それぞれの期に属するかれらの運動習慣指標、健康体力指標、スポーツ活動に対するセルフエフィカシー、幸福度、ソーシャルキャピタルおよび運動支援アプリケーションの使用度・使用感などを、分析・評価する。2019年度は「スポーツぴあサポーター」を養成し、「スポーツぴあチーム」のダイナミクスを活用した“自発的に楽しむ運動習慣形成"システムを開発し、その効果について検証する。また、自発的に楽しむ運動習慣形成システムは、2017年度の研究成果から得られた効果的な運動支援アケーション(無料)を採用し、養成された「スポーツぴあサポーター」を配置し、運用する。研究対象者(ボランティア)の運動習慣指標、健康体力指標、スポーツ活動に対するセルフエフィカシー、幸福度、ソーシャルキャピタルおよび運動支援アプリケーションの使用度・使用感などを、分析・評価する。モバイルアプリケーション開発費用について、見直しの必要が生じた。モバイルアプリケーションの開発費の不足により、既存のアプリケーションを使用することとし、介入研究ボランティアへの支払いに充当したため。
変異がん原遺伝子ドライバー核酸配列を標的とした治療薬の開発

新規抗がん剤であるPIP-CBIを用い、様々な変異がん原遺伝子を標的とする薬剤の探索を行った。KRASのコドン12の変異配列を標的とする候補薬剤KR12を元に、KR12の誘導体KR12-αの新規合成を行い、その毒性試験を行った。また他の変異性ドライバーオンコジーンを標的とする化合物の合成を行った。その結果、ALK、PIK3CA、MYCに対する変異遺伝子をそれぞれ有する細胞株に対する強い毒性を有する各種PIP-CBIの合成に成功し、その抗腫瘍効果が確認された。以上の結果から、本研究は変異がん原遺伝子ドライバー核酸配列を標的としたPIP-CBIの創薬開発に大きく寄与する結果となった新規抗がん剤であるPIP-CBIを用い、様々な変異がん原遺伝子を標的とする薬剤の探索を行った。以上の結果から、本研究は変異がん原遺伝子ドライバー核酸配列を標的としたPIP-CBIの創薬開発に大きく寄与する結果となった本研究は現在でも最も治療の困難な膵臓がんに多く、また化学療法抵抗性の転移を有する大腸癌患者にもみられるKRAS遺伝子のコドン12の変異に対する変異がん原遺伝子ドライバー核酸配列を標的とした治療薬の開発という課題を元に、配列認識特異性の高いpyrrole-imidazole polyamide(PIP)の構造的な探究、遺伝子配列特異的なアルキル化候補薬剤の有効性の確認、そして動物実験を通じたその薬剤としての開発の可能性を追求することを目的としている。この指針に基き、本年度は環状型PIP(cPIP)の合成とポリアミド-CBIの縮合法について取り組んだ。cPIPの合成に於いて、5塩基認識を超えるDNAを認識させるためには柔軟なβアラニンを導入する必要があるが、このβアラニンが柔軟な構造であるため、環化反応の際に大量の副産物が生成してしまい合成出来ないことが判明した。そこで1反応ごとの反応効率を高める為に合成機の反応条件を検討した結果、合成機を密封し、湿度を20%以下まで抑え温度を30°C以上にすることで高い反応効率を得ることに成功した。またターン部位のγアミノ酪酸とイミダゾールという配列において反応効率が大きく低下することが明らかとなり、ダブルカップリングにより収率を高めることに成功した。またCBI-PIPの縮合反応を行うために必要なカルボキシル基の生成条件が困難であり、様々ナ条件検討を行った結果、1N水酸化リチウム:NMP=1:1の混合溶媒で1時間処理することでPIP-COOHを生成することに成功し、ここにCBIを縮合することでPIP-COOHの合成に成功した。本研究は変異がん原遺伝子ドライバー核酸配列を標的とした治療薬の開発というテーマの元、DNAの塩基配列認識特異性の高い小分子であるピロール・イミダゾールポリアミドとアルキル化剤であるindole-seco-CBIを縮合した新規抗がん剤であるPIP-CBI合成法の確立と、より効果の高いPIP-CBIの開発及び様々な変異がん原遺伝子を標的とする薬剤の探索を行ってきた。本年度はまずこれまで確立したKRASのコドン12の変異配列を標的とする候補薬剤KR12を元に、環状型KR12の合成を行ったが、固相合成では副産物が極めて多く、合成が困難であり、現在近年報告された新規ペプチド合成法であるLiquid phase synthesisによる合成法を検討している。次にKR12にγ-アミノ酪酸のα位にアミノアセチル基を導入することでより肝毒性を抑える効果が期待出来るKR12-α-NHAcの新規合成を行い、その毒性試験を行った。その結果、得られた化合物はKRAS変異癌細胞株に対し、KR12と同等の細胞毒性を有することが明らかになった。更にKRAS以外の変異性ドライバーオンコジーンを標的とするPIP-CBIの設計及び合成を行い、他の難治性がんに対する新たな候補薬剤を作成した。その結果、PIK3CA変異遺伝子及びALK変異遺伝子を有する細胞株に対する強い毒性を有するPIP-CBIの合成に成功した。また神経芽腫で発現するMYCNの増幅変異を標的とするPIP-CBIを合成し、細胞毒性及びマウスに対する抗腫瘍効果が確認された。以上のことから、この2年間における本研究は変異がん原遺伝子ドライバー核酸配列を標的としたPIP-CBIの創薬開発に大きく寄与する結果となった。ケミカルバイオロジー長鎖cPIPの合成は短鎖cPIPと異なり、βアラニンの導入による大幅な反応効率の低下が観測された為、出来るだけ副生成物が出ないような高効率の合成法を開発する必要性が明らかとなった。その為、この反応条件を模索することに大きな時間が掛かってしまっている。現在、この反応条件がほぼ改善されたため、様々な配列のPIPの合成が可能になり、cPIPの合成実験に取り掛かっている。また、カルボキシル基を有するPIP-COOHの合成法を確立し、アルキル化剤であるCBIやその他の機能性分子の縮合反応が可能になったため、様々な配列のドライバーオンコジーンを標的とする強力な配列選択的なアルキル化能有するPIPの合成が可能となった。

PIPの合成環境の改善に時間が掛かってしまったが、今後は最適化された合成条件を元に.1cPIP-CBIやKR12以外のドライバーオンコジーンを標的とするCBI-PIPの合成。2合成したPIPのDNA結合能の測定、3HPLCやLC-MSを用いた配列選択的なアルキル化の確認を早急に行い、同時にヒト癌細胞株に対する抗癌活性を評価する。この結果を元にヌードマウスにヒト癌細胞株を移植したゼノグラフトモデル実験を行い前臨床試験を進めて行く予定である。化合物の合成に大幅に時間が掛かってしまい、予定していた細胞やマウス、実験試薬、機器等の購入が遅れているために差額が生じている。25年度で行えなかった実験に必要な細胞、マウス、実験試薬、機器類の購入を予定している。また、PIPの合成条件の検討で消費した原材料の購入も予定している。
大腸菌の膜結合性コハク酸ユビキノン酸化還元酵素複合体のX線構造解析

大腸菌の膜結合性コハク酸ユビキノン酸化還元酵素複合体(SDH)の立体構造をX線結晶構造解析で解明し、その構造と機能の関係を明らかにするために、これまでに得られているSDH結晶の質の改良と再現性の向上を行った。結晶化に使うサンプルは、大量発現系を構築した大腸菌を培養、その内膜中に存在するSDHを界面活性剤スクロースモノラウレートで可溶化し、ルブロール存在下でカラム精製を行い調製した。このようにして精製したサンプルは、従来、安定性に乏しく数日で失活していたが、競合阻害剤であるマロン酸を共存させることで格段に安定性が増した。さらに、結晶化の際にルブロールだけでなく、ドデシルマルトシドやデシルマルトシドなどの界面活性剤との混合系を使用することで、結晶化の再現性を向上させることができた。この時の混合比は、SDHの結晶化の際のポリエチレングリコール濃度より少し高い濃度で、混合界面活性剤溶液に相分離が起こるような比率が良いことが分かった。このような条件下では、界面活性剤ミセル間の相互作用が強くなるため、疎水性部分を界面活性剤で取り囲まれているSDH分子間の相互作用も強くなり、結晶化が促進されるものと考えられる。そこで、様々な比率で界面活性剤混合溶液を調製し、それが相分離するのに必要なポリエチレングリコールの濃度を求めて相図を作製した。それをもとに、これまで使ったことのなかった界面活性剤混合系でSDHの結晶化を試みたところ、新たな結晶化条件を見つけることができた。現在、これらの結晶について、X線回折実験を行い、構造解析に適した結晶であるかどうかを調べている。大腸菌の膜結合性コハク酸ユビキノン酸化還元酵素複合体(SDH)の立体構造をX線結晶構造解析で解明し、その構造と機能の関係を明らかにするためにSDHの精製と結晶化を行った。このようにして得たSDHのリン脂質の含量を分析した結果、SDHが1分当たり数個のリン脂質が結合していた。これらは、おそらくSDHの分子構造や活性を保持するために必要なリン脂質で、結晶化を妨げるものではないと判断している。そこで、様々な結晶化条件を探索した結果、現在のところ、ポリエチレングリコールを沈澱剤とし、pH8付近で結晶ができることが分かった。この結晶は、海面活性剤としてルブロールの存在下で得られたものであるが、スクロースモノラウレートを添加すると結晶形が変わる。しかし、これらの結晶はX線を照射しても回折を示さないことが多く、また、示してもせいぜい6A分解能程度である。立体構造を解明するためには、少なくとも3A分解能は必要なので、SDHの精製や結晶化に使う界面活性剤の種類を変えたり、添加物を加えて結晶の分解能の向上を計っている。なかでも、可溶化の段階からコハク酸を共存させることによって、SDHのlpサブユニットの安定性を向上できることがわかった。このサブユニットはプロテアーゼによる加水分解を受けやすく、それが結晶の質に影響を及ぼしていると考えられる。そこで、菌体の粉砕や可溶化の際に種々のプロテアーゼ阻害剤のカクテルを加えることによってlpサブユニット保護を考えている。今後、そのような試みを行うことで結晶の質の向上を目指す。
環境ストレスが作物の窒素代謝に及ぼす影響の非破壊・細胞計測による解明

窒素はアミノ酸および核酸の構成元素であり、植物の遺伝発現、蛋白質代謝、成長、形態形成においては最も基本的な物質であるが、植物が水分ストレスなどの環境ストレス下におかれたときの窒素代謝に関する研究は不明な点が多く、非破壊計測を組み合わせての解析を試みた。植物細胞における非破壊計測のための基礎研究として、ダイズのモヤシ状の苗における細胞水分状態計測を行い、生長が起こっている細胞に特異的な水ポテンシャル場を発見し、非破壊状態における生理計測が生命現象を明らかにするためには不可欠であることが明らかにされた。非破壊細胞計測法をニンジンの不定胚分化過程の計測に応用し、また水耕栽培におけるトマト植物を用いて計測を行った。塩ストレス下におけるトマト果実の尻腐れ現象に関連した代謝変化を調べると、細胞骨格成分とストレプタビジン結合蛋白質に特異的に変化が起こってきていることがわかった。また、ニンジンの不定胚分化を誘導するさいアンモニアイオン濃度を減少させ、硝酸イオン濃度を増加させることで不定胚分化能が増加することがわかっており、不定胚分化能力を持たないカルス群の分化ではストレプタビジン結合蛋白質の合成が起こらず、硝酸イオン濃度を増加させ不定胚分化能を持ったカルス群を分化させるとストレプタビジン結合蛋白質が特異的に合成されることが発見された。不定胚分化が起こると細胞間に膨圧極性がみられ、高い膨圧を持つ細胞群が根に分化を始め、低い膨圧を持つ細胞群が葉に分化を始めることが明らかにされた。胚がハート型ステージにはいるとストレプタビジン結合蛋白質の量が減少し、細胞骨格成分蛋白質の量が増えてくることから、窒素源の変化によって誘導された不定胚誘導カルスでのストレプタビジン結合蛋白質が細胞骨格形成とその後の形態形成を誘導する要因として重要であることが示唆された。窒素はアミノ酸および核酸の構成元素であり、植物の遺伝発現、呼吸、光合成、糖代謝においては最も基本的な物質であるが、植物が水分ストレスなどの環境ストレス下におかれたときの窒素代謝に関する研究は不明な点が多い。これらの不明な点が起こる原因は、代謝物質の分析にあたりこれまでは植物体から単離した組織を粉砕して分析を行っていたため、組織および細胞間での特異的に起こる窒素代謝の系が分析を行うときの粉砕時点で変化していた可能性があり、組織の粉砕程度と部位の混合の程度で実験結果に差異がみられる可能性がある。これらの不明瞭な点を解決するためには、非破壊・細胞計測による窒素代謝に関する研究が不可欠となる。植物細胞における非破壊計測のための基礎研究として、ダイズのモヤシ状の苗における細胞水分状態計測を行い、生長が起こっている細胞に特異的な水ポテンシャル場の計測を行った。この生長に伴った水ポテンシャル場は、植物体の茎と根の切断や環境ストレスによっても容易に影響を受け、細胞伸長を直接支配している要因と考えられた。このことから、非破壊状態における生理計測が生命現象を明らかにするためには不可欠であることが明らかにされた。細胞計測を行うさいに、細胞溶液を単細胞から植物生長を妨げることなく抽出する方法を開発することができたため、細胞溶液に含まれる代謝成分を分析することにより、非破壊状態における生理代謝が明らかにできると考えられ、継続して研究を進展させる予定である。植物細胞における非破壊計測のための基礎研究として、ダイズのモヤシ状の苗における細胞水分状態計測を行い、成長が起こっている細胞に特異的な水ポテンシャル場を発見し、非破壊状態における生理計測が生命現象を明らかにするためには不可欠であることが明らかにされた。

細胞計測を行うさいに、細胞溶液を単細胞から植物生長を妨げることなく抽出する方法を開発することができたため、非破壊状態における生理代謝が明らかにできるようになった。計測法をニンジンの不定胚分化過程の計測に応用し、また水耕栽培におけるトマト植物を用いて計測を行った。塩ストレス下におけるトマト果実の尻腐れ現象に関連した代謝変化を調べると、細胞骨格成分とストレプタビジン結合蛋白質に特異的な変化が起こってきていることがわかった。また、ニンジンの不定胚分化を誘導するさいアンモニアイオン濃度を減少させ、硝酸イオン濃度を増加させることで不定胚分化能が増加することがわかっており、不定胚分化能力を持たないカルス群の分化ではストレプタビジン結合蛋白質の合成が起こらず、硝酸イオン濃度を増加させ不定胚分化能を持ったカルス群を分化させるとストレプタビジン結合蛋白質が特異的に分化されることが発見された。不定胚分化を起こると細胞間に膨圧極性がみられ、高い膨圧を持つ細胞群が根に分化を始め、低い膨圧を持つ細胞群が葉に分化を始めることが明らかにされた。胚がハート型ステージにはいるとストレプタビジン結合蛋白質の量が減少し、細胞骨格成分蛋白質の量が増えてくることから、窒素源の変化によって誘導された不定胚誘導カルスでのストレプタビジン結合蛋白質が細胞骨格形成とその後の形態形成を誘導する要因として重要であることが示唆された。
肺高血圧症罹患細胞により構築した血管モデルを用いた肺高血圧症進展機構の解明

肺高血圧症は,肺小細動脈の血管内腔が狭小化・閉塞することにより肺動脈圧が上昇し,右心不全に至る難治性疾患である.肺小細動脈の狭小化・閉塞を引き起こす肺血管リモデリングの本態は,肺動脈平滑筋細胞の異常増殖と考えられているが,その詳細な発症機構は明らかでなく,特に,メカノストレスの肺高血圧病態への影響はほとんど検討されていない.そこで本研究では,メカノストレスに着目して,肺高血圧症の病態進展に重要な肺動脈平滑筋細胞の増殖を制御する分子機構を解明することを目的として,以下の検討を行った.1肺高血圧症患者の肺動脈内の血流速を実測し,罹患者の肺動脈が実際に受けているメカノストレス強度を算出した.2ポリジメチルシロキサンを用いた微小血管モデル流路に,肺高血圧症患者の肺動脈から単離・培養した平滑筋細胞を播種した1層の血管モデルと,肺高血圧症患者由来肺動脈平滑筋細胞に内皮細胞を積層する2層の血管モデルを作成した.これらの血管モデルは送液可能であり,患者体内の肺動脈を再構成することができる.3作成した血管モデルに種々のメカノストレスを負荷した結果,メカノストレス依存性に細胞の配向性と増殖能の亢進が認められた.4メカノストレス負荷により,増殖因子が増加し,炎症が惹起された.5メカノストレス負荷により亢進した細胞増殖能を抑制可能な薬剤が複数見出された.6GeneChip解析を行い,肺高血圧症の病態進展やメカノストレス応答を制御する可能性のある分子の抽出を行った.本研究により,肺高血圧症患者の肺動脈では,メカノストレスにより病態が進展していることが示唆された.また,メカノストレスに関連した標的制御を介した新規肺高血圧症治療の創薬シーズの治療効果判定に利用可能な,肺高血圧症患者由来肺動脈平滑筋細胞を組み込んだ血管モデルの作成に至った.肺高血圧症(pulmonary hypertension: PH)は,肺小細動脈の血管内腔が狭小化・閉塞することにより肺動脈圧が上昇し,右心不全に至る難治性疾患である.これまでに複数のPH治療薬が開発されているものの,いまだ予後不良である.肺小細動脈の狭小化・閉塞を引き起こす肺血管リモデリングの本態は,肺動脈平滑筋細胞(PASMC: pulmonary artery smooth muscle cells)の異常増殖と考えられているが,その詳細な発症機構は明らかにされていない.特に,他の血管疾患の進展に重要と考えられている,メカノストレスのPH病態への影響はほとんど検討されていない.そこで本研究では,メカノストレスに着目し,PHの病態進展に重要なPASMCの増殖を制御する分子機構を解明することを目的として,PH症例から単離・培養したPASMCを用いて肺微小血管モデルを作成し,以下の検討を行った.1PH症例の肺動脈内の血流速を実測し,実際のずり応力を算出し,血管が受けているメカノストレス強度を算出した.この値を,本研究で負荷する至適メカノストレスとした.2ポリジメチルシロキサンを用いた流路を使用した微小血管モデル流路に,PH症例由来PASMCを一層播種した血管モデルを作成した.さらに,PH症例由来PASMCに内皮細胞を積層する2層培養状態の細胞を流路内に組み込んだ,送液可能な血管モデルの作成にも成功した.これらの血管モデルに対して,上記メカノストレスを加え,細胞の形態や増殖能や細胞内シグナルへの影響を観察した.PH症例の肺動脈にかかるずり応力を実測値から計算したところ,これまでに血管疾患で報告されている値より高いことが明らかとなった.この患者実測値に基づいたずり応力を負荷したところ,1層のPASMCだけで構成された血管モデルでは細胞剥離が起こり,血管モデルの維持が困難であった.そこで,コーティング方法などの適切な細胞播種条件を検討するとともに,内皮細胞を組み合わせた2層構造からなる血管モデルを作成したところ,高ずり応力下においても細胞維持が可能であった.本血管モデルの作成方法に関して特許出願を行った.初年度に計画していた成果が得られており,計画は概ね順調に進行していると考えられる.肺高血圧症(pulmonary hypertension: PH)は,肺小細動脈の血管内腔が狭小化・閉塞することにより肺動脈圧が上昇し,右心不全に至る難治性疾患である.これまでに複数のPH治療薬が開発されているものの,いまだ予後不良である.肺小細動脈の狭小化・閉塞を引き起こす肺血管リモデリングの本態は,肺動脈平滑筋細胞(PASMC: pulmonary artery smooth muscle cells)の異常増殖と考えられているが,その詳細な発症機構は明らかにされていない.特に,他の血管疾患の進展に重要と考えられている,メカノストレスのPH病態への影響はほとんど検討されていない.そこで本研究では,メカノストレスに着目して,PHの病態進展に重要なPASMCの増殖を制御する分子機構を解明することを目的として,以下の検討を行った.1PH症例の肺動脈内の血流速を実測し,実際のずり応力を算出し,血管が受けているメカノストレス強度を算出した.この値を,本研究で負荷する至適メカノストレスとした.2ポリジメチルシロキサンを用いた流路を使用した微小血管モデル流路に,PH症例から単離・培養したPH症例由来PASMCを播種した1層の血管モデルと,PH症例由来PASMCに内皮細胞を積層する2層培養状態の細胞を流路内に組み込んだ,送液可能な血管モデルの作成に成功した.

これらの血管モデルに対して,上記1で算出したメカノストレスを加え,細胞の形態や増殖能や細胞内シグナルへの影響を観察した.3作成した血管モデルにメカノストレスを加えて,PHの病態進展やメカノストレス応答を制御する可能性のある候補分子の抽出を行った.初年度に作成した,PASMCと内皮細胞を組み合わせた2層構造からなる血管モデルを用いて,ずり応力を負荷して様々な検討を行った.ずり応力の程度を変更してさまざまな強さのずり応力を加えた細胞を用いて,細胞の形態変化,細胞内シグナル伝達系の分子の発現量や活性化状態,細胞増殖能などを,免疫染色やRT-PCR法などを用いて評価した.これにより,シアストレスの程度や細胞増殖能がずり応力依存性に亢進することが明らかとなった.また,静置細胞と送液負荷細胞からそれぞれmRNAを抽出し,GeneChip解析を行い,PH病態の進展やメカノストレス応答を制御する可能性のある候補分子の抽出を行った.肺高血圧症は,肺小細動脈の血管内腔が狭小化・閉塞することにより肺動脈圧が上昇し,右心不全に至る難治性疾患である.肺小細動脈の狭小化・閉塞を引き起こす肺血管リモデリングの本態は,肺動脈平滑筋細胞の異常増殖と考えられているが,その詳細な発症機構は明らかでなく,特に,メカノストレスの肺高血圧病態への影響はほとんど検討されていない.そこで本研究では,メカノストレスに着目して,肺高血圧症の病態進展に重要な肺動脈平滑筋細胞の増殖を制御する分子機構を解明することを目的として,以下の検討を行った.1肺高血圧症患者の肺動脈内の血流速を実測し,罹患者の肺動脈が実際に受けているメカノストレス強度を算出した.2ポリジメチルシロキサンを用いた微小血管モデル流路に,肺高血圧症患者の肺動脈から単離・培養した平滑筋細胞を播種した1層の血管モデルと,肺高血圧症患者由来肺動脈平滑筋細胞に内皮細胞を積層する2層の血管モデルを作成した.これらの血管モデルは送液可能であり,患者体内の肺動脈を再構成することができる.3作成した血管モデルに種々のメカノストレスを負荷した結果,メカノストレス依存性に細胞の配向性と増殖能の亢進が認められた.4メカノストレス負荷により,増殖因子が増加し,炎症が惹起された.5メカノストレス負荷により亢進した細胞増殖能を抑制可能な薬剤が複数見出された.6GeneChip解析を行い,肺高血圧症の病態進展やメカノストレス応答を制御する可能性のある分子の抽出を行った.本研究により,肺高血圧症患者の肺動脈では,メカノストレスにより病態が進展していることが示唆された.また,メカノストレスに関連した標的制御を介した新規肺高血圧症治療の創薬シーズの治療効果判定に利用可能な,肺高血圧症患者由来肺動脈平滑筋細胞を組み込んだ血管モデルの作成に至った.
電力市場活性化のための需給予測型取引戦略とリアルタイム取引実験環境の構築

本年度は,当該研究テーマの拡張を念頭に,1.卸電力市場を利用する小売事業者の損失ヘッジ手法,2.太陽光発電事業者の予測手法と予測誤差デリバティブによるヘッジ手法,3.需給バランス制御実験システムの検証,4.人工市場シミュレーションによる市場安定効果分析,5.容量市場の検討を行った.1については,電力・気温デリバティブポートフォリオを用いたヘッジ問題を定式化し,電力需要・価格と気温の周期性相関を反映したヘッジ手法を提案した.また,実績データを用いて,調達コスト予測誤差に伴う収益変動が抑制されることを示した. 2については,太陽光発電出力予測誤差による損失ヘッジ問題に対し,日射量と気温の予測誤差に基づく天候デリバティブのクロスヘッジ手法を構築し,日射量単独のケースと比べてヘッジ効果が改善することを示した.3については,発電機周波数制御の数値シミュレーションを実施し,卸電力取引の結果から発電機運転計画を最適化することで,実機実験システムに適用する各種制御パラメータの選定,および周波数制御数値シミュレーションの妥当性を検証した.4については,経済的で安定した電力取引のための人工電力市場シミュレーション分析を行い,電力先物市場導入は,卸電力取引におけるスポット市場,時間前市場の約定量に主に影響を与えることを示した.5については,リスク回避的な発電事業者の電源投資行動を分析するための最適化モデルを構築・解析し,容量市場の存在が電源投資行動に与える影響を分析した.また,競争均衡に関する分析では,容量市場の影響により電力価格が低下する一方,容量市場における収入により,火力電源の利潤が増大することで,ミッシングマネー問題が解消され,容量市場が火力電源の投資回収の予見性の向上につながる可能性が示唆された.上記に加え,これらの成果を発信するためワークショップを実施した.理論構築,需給バランス制御を模擬する実験システムの構築と検証,および人工市場シミュレーションに関して一通りの検証は実施されており,研究目的については,2おおむね順調に進展している,といえる.理論構築については,ノンパラメトリック回帰手法を用いた需要予測手法および電力スポット価格予測手法,これらの成果と金融工学手法の一つであるエッシャー変換を適用した先渡価格付け手法,また,発電事業者や小売事業者のヘッジ戦略構築というように拡張されている.今年度は,これらの成果を学術論文として公表するとともに,完全自由化後のデータを中心とした分析やクロスビッディングの導入等,最近の電力市場動向を見据えたモデルの再検証を実施する.人工市場シミュレーションについては,実際の取引データや電力消費データを用いて先物取引の市場安定化効果を検証し,容量市場など,新たな市場設計についても検討する.さらに,人工市場シミュレーションの結果と実機による需給バランス制御を連動させることで,先物取引導入が周波数に与える影響,スポット取引による事前約定量増減やリアルタイム取引導入の影響について考察する.また,将来的に導入が検討されている,容量市場,需給調整市場,非化石価値取引市場について検討を行うとともに,結果の普及のため,国内外での発表を積極的に行い,研究内容をさらに発展させていく.今年度は,当該研究テーマに関する基礎と研究の土台を構築することを念頭に,1. JEPXスポット市場および先渡市場の価格予測手法と入札関数推定のための数値最適化手法の提案,2.模擬電力市場実験のための初期システム作成,3.容量市場メカニズムの検討,4.電力市場取引シミュレーションの基礎システム構築を行った.1については,まず,研究代表者山田を中心に,JEPXスポット価格を原資産とする先渡の価格付け手法の構築を行った.本手法は,現在,取引頻度が少ない先渡の取引価格指標を与えるもので,先渡取引を活性化する上で重要な役割を果たすことが期待される.また,入札関数推定については,研究分担者後藤を中心に,GAMの一種であるスプライン回帰を切片冪関数に基づく過年度の実装方法からBスプラインに基づくものへと変更した.その上で,多変量のスプライン回帰を考え,それに対し変数選択を行うための連続最適化の新しい方法の提示と予備的な数値実験を行い,いくつかのデータセットで,既存のl1型変数選択に基づく結果を改善する結果を得た.2については,研究分担者山口を中心に,集中電源とデマンドレスポンスを模擬する初期実験システムを構築した.