hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非自燃固体推進薬をN2Oアークで着火・同ガス流でON-OFF制御する小型ロケット

酸化剤を補うように供給する場合において、本提案概念が成立することを確認し、次いで、その概念成立適正範囲を絞込み確定させるべく酸化剤を供給しながら一定圧力下での燃焼試験が出来るストランド燃焼試験装置を完成させ確認した。最終年度までには、ストランド試験と、実機モデルを用いた試験を繰返し行い、以下のような結論を、まとめの成果として得た。1)ストランド試験においては,燃焼室圧力及びN2O供給方法が同一条件下であれば、N2O供給量の違いで燃焼速度に余り変化はないこと、通常の固体推進薬と同様に圧力の上昇に伴い燃焼速度は速くなることなどが示された。2)実機試験においては、比推力の換算実験値は理論値の3/4近くまで達成されたが理論値に及ばなかった理由として熱損失や燃焼に寄与しないN2Oの存在が考えられること、比推力はN2Oと固体推進剤の質量比が0.9以下では減少し0.9以上ではあまり変化しないという理論計算と同様の傾向を示すことなどが示された。本研究は、酸化剤不足の固体推進剤に、不足分の酸化剤成分ガスの供給調整によりON-OFFを含む推力制御が可能とする機構の小型の衛星用スラスタ技術を実験と解析により確率することを目的とした。ストランド燃焼器を用いた基礎的な現象解明においては,同一の燃焼室圧力及びN2O供給方法ではN2O供給量の違いで燃焼速度に余り変化はないこと、通常の固体推進薬と同様に圧力の上昇に伴い燃焼速度は速くなることが、試作機テストでは、まず本提案概念が成立すること,比推力は換算実験値で理論値の3/4近くまで達成されたが、理論値に及ばない理由として熱損失や燃焼に寄与しないN2Oの存在が考えられること、等が明らかにされた。今後は、これまでの研究結果をもとに、実機に求められるより広範囲の条件下での実験が行えるようなストランド試験装置の設計を完成させ、それを用いたデータ取得を行う。具体的には、推進薬の燃焼速度は、酸化剤照射流量、圧力に依存するであろうことが予想されるので、それらの対応関係を明らかにしていく。また、これまでの実験は全て、基礎データ取りに相応しい従来のストランド試験と同じく棒状ストランドを用いた端面燃焼方式で行っているが、照射酸化剤がより燃焼面に有効に供給される方式も同時に検討したいと考え、その装置の考案・試作も検討する予定である。上述したように、独自に完成させたストランド試験装置を用いて、どのような条件範囲下で目的とする動作が得られるかの研究が行えたので、今後は、ここまで得られた結果をもとに、モデル実機を設計・完成させ、モデル実機による推力特性を含むデータ取得を行う予定である。又、モデル実機では、内面燃焼の採用も候補になり得ると考えられることから、その場合のストランド試験を追加し、それをうけて、その結果を反映させたモデル実機の試作とその性能評価も、出来れば試みたいと考えている。燃焼学
ボウル型保護基を活用した硫黄―硫黄結合を有する新規3配位及び4配位有機硫黄化合物の合成

含硫黄有機化合物の研究において長く懸案であった課題の一つに、チオスルフィン酸(RS(O)SH)の合成がある。この化学種は硫黄-硫黄結合を有する一連の化合物の母体となるものであるが、極めて不安定であるために、これまでに合成例は報告されていない。チオスルフィン酸の安定化のためには、二分子間での反応を防ぐことが重要と考えられる。そこで、本研究では独自に開発したかさ高いボウル型立体保護基であるBmt基およびBpq基を活用して安定化を図ることとした。これらの置換基をもつスルフェン酸(RSOH)に対し、塩基存在下で単体硫黄を作用させることによりチオスルフィン酸塩を合成しようとしたが、反応が起こらないかあるいは複雑な混合物を与えた。そこで、スルフィン酸誘導体からチオスルフィン酸塩を合成した後、酸へと誘導する経路について検討することとした。対応する塩化スルフィニル(RS(O)Cl)に対し、アミン存在下硫化水素を作用させたところ、興味深いことに対応するスルフェン酸が良好な収率で得られた。BpqS(O)ClからチオエステルBpqS(O)SCH_2CH_2TMSあるいはBpqS(O)SSiPh_3へと誘導した後にフッ化物イオンを作用させた場合にも、スルフェン酸BpqSOHが得られた。これらの反応では、目的とするチオスルフィン酸塩が中間体として一旦生成するものの、そこからの脱硫反応が速く進行し、スルフェン酸を与えたものと考えられる。スルフィニル化合物からスルフェン酸への還元反応も、有機硫黄化合物の酸化還元過程の重要なステップであるが、通常もう一段階還元が進んだチオールを与えるため、これまで他の方法では実現されていなかった。このような硫化-脱硫プロセスを経る穏やかな還元反応が見出されたことは、有機硫黄化合物の生体内における相互変換の観点からも興味深い結果と言える。1.ボウル型置換基、4-t-ブチル-2,6-ビス[(2,2",6,6"-テトラメチル-m-テルフェニル-2'-イル)メチル]フェニル(Bmt)基を有するチオスルフェン酸BmtS(O)SHの合成については、BmtSOHの硫化反応について検討した。文献に従ってまず、BmtBrを合成し、ハロゲン-リチウム金属交換により、BmtLiとし、硫黄と反応させた後、生じたポリスルフィドをLiAlH_4により還元し、BmtSHを調製した。このチオールをPhIOを用いて酸化することによって、対応するスルフェン酸、BmtSOHを合成した。次に、BmtSOHにトリエチルアミン存在下、1当量の硫黄を作用させた後、酸処理により、BmtSOSHの合成を試みたところ、原料回収の他、少量の構造未同定生成物を得た。この未知化合物が目的化合物である可能性を含めて検討中である。2.スルフィン酸クロリド、BmtSOClと硫化水素あるいはその塩との反応による経路については、まず、BmtSOHとSO_2Cl_2との反応でBmtSOClを合成した。X線結晶構造解析により、芳香族スルフィン酸クロリドとしては初めて、その結晶構造の決定に成功した。
慢性関節リウマチの罹患関節近傍の骨髄細胞から形成される破骨細胞様多核細胞の解析

慢性関節リウマチ(RA)は慢性持続性の多関節炎を主微とし、進行性の関節破壊をきたす原因不明の疾患であり、その関節破壊における破骨細胞の関与は不明である。今回、我々は、RAと変形性関節症(OA)の滑膜組織に破骨細胞様細胞を見い出し、その特徴を明らかにした。滑膜に存在する破骨細胞様細胞は、酒石酸抵抗性酸ホスファスターゼ陽性であり、ビトロネクチンレセプターなどの破骨細胞の各種マーカーに対するモノクローナル抗体による免疫組織化学的検討においても、巨細胞腫の多核細胞(=破骨細胞)と同様に染色された。OAに比べ、RAの膝関節の滑膜組織において、より多くの破骨細胞様細胞が認められた。破骨細胞様細胞は単核が多く、多核の破骨細胞様細胞も認められた。骨以外の、かつ腫瘍でない組織における破骨細胞様細胞の存在は、今まで報告はなく、さらに破骨細胞の分化という点からも非常に興味深い。今後の研究の展開に関しては、滑膜に存在する破骨細胞様細胞の機能に関して、まず骨吸収能についての検討を計画している。これは骨片上での培養により形成される骨吸収窩の数及び面積から骨吸収能を検討する。なお、RA患者の骨髄由来の、顆粒球、マクロファージと破骨細胞の共通の前駆細胞であるgranulocyto/macrophage colony-forming units(CFU-GM)より、破骨細胞様細胞の形成をin vitroで行なったが、十分な骨吸収能をもつ細胞の形成は困難であったので、すでに確立されているマウスの骨芽細胞と骨髄細胞の共存培養による破骨細胞様細胞形成系での研究を現在続行中である。
老人の骨粗鬆症の早期発見、早期治療に関する研究

閉経後骨粗鬆症の早期発見、早期治療法の確立を行うために、1.中高年女性の生理的骨塩減少パタ-ン、2.中高年女性の各年齢層、閉経後年数から見た平均骨塩濃度すなわち正常値の設定、3.骨塩量測定法として簡便かつ普遍的な方法の確立、4.エストロゲンその他の薬剤の骨塩減少予防効果の4点を検討してきた。これまでの我々のMD法の成績では、正常な(自然閉経を迎えた)中高年女性では閉経期を境に閉経後約5年間に急激な骨変化がおこり、さらに閉経後10数年後に再び骨塩減少期を迎えるという2相性の減少パタ-ンが示されている。これらMD法による骨の形態学的変化は、血中AL-Pやオステオカルシンなど生化学的にも裏づけられ、この科研費で購入したQDR-1000による測定でも同様の骨塩減少パタ-ンが観察されている。これら中高年女性の生理的骨塩減少パタ-ンは中高年女性の骨粗鬆症を早期に発見する上でいつ骨塩測定を行うべきかを示唆するばかりでなく、骨粗鬆症リスク群の選択上きわめて重要な所見である。現在我々は、骨粗鬆症早期発見上スクリ-ニング法の確立および、精度の高いリスク群の早期発見法の確立をめざし年間骨塩減少率を検討中である。また、MD法は簡便な検査法であるにもかかわらず、正確な骨塩量測定には不適当であるとの批判がある。そこで今回購入したQDR-1000を用い腰椎、及び大腿骨の骨塩量を測定し、MD法で得られた各測定指標と比較検討したが、MD法の総合評点は骨塩密度の評価に不適当であっても、GSmin、ΣGS/Dは相関係数0.7以上で有意に相関を示すことを明かとした。さらに骨粗鬆症の簡便な診断法としてHI in dexを作成した。骨塩減少の予防対策の薬物療法として、これまで結合型エストロゲン、ビタミンD3の効果を検討しているが、いずれの薬物も閉経後の骨塩減少に対し予防効果のあることを明らかにした。当科中高年女性外来を訪れた女性全例について、腰推骨および大腿骨頚部の骨塩量を測定し、老人性骨粗鬆症の早期診断、早期治療のためのデーターを確立するのが本研究の目的である。骨塩量測定のために購入した米国ホロジック社の骨塩計QDRー1000型の納入が予定より遅れたため、外来患者の一部及び正常女性についての測定を3月10日までに63例について終了した。その結果、女性の20歳代から45歳までは第1腰推から第4腰推までの骨塩量BMD(g/cm_2)は、年令とともに増加を示したが、45歳過ぎから、BMD低値を示す症例が増え、60歳には腰椎のBMD値は45歳未満の女性のBMDの約50%位にまで減少していることが示された。加令と共に、又閉経と共に腰椎のBMD減少がどのように減少して行くのか、又病的骨折を起こすBMDの閾値はいくつ位であるのかなど、現在更に症例を増やして検討中である。

一方、我々は既にMicradensitometry法(MD法)を用いてこれまでに300例弱の症例について骨変化を観察してきたが、この簡便なMD法とQDRー1000型による腰椎あるいは大腿骨の骨変化との相関性についても検討中である。また今後の課題として上記の項目に加え、日本人女性の平均的な年間の骨減少率を年令別、閉経後年数別に求め、骨減少の緩急により骨粗鬆症の早期発見が可能かどうか、又エストロゲン、ビタミンDがこれら骨減少に対しどの程度効果があるかを検討する予定でいる。閉経後骨粗鬆症の早期発見、早期治療法の確立を行うために、1、中高年女性の生理的骨塩減少パタ-ン、2、中高年女性の各年齢層、閉経後年数から見た平均骨塩濃度すなわち正常値の設定、3、骨塩量測定法として簡便かつ普遍的な方法の確立、4、エストロゲンその他の薬剤の骨塩減少予防効果の4点を検討してきた。これまでの我々のMD法の成績では、正常な(自然閉経を迎えた)中高年女性では閉経期を境に閉経後約5年間に急激な骨変化がおこり、さらに閉経後10数年後に再び骨塩減少期を迎えるという2相性の減少パタ-ンが示されている。これらMD法による骨の形態学的変化は、血中ALーPやオステオカルシンなど生化学的にも裏づけられ、この科研費で購入したQDRー1000による測定でも同様の骨塩減少パタ-ンが観察されている。これら中高年女性の生理的骨塩減少パタ-ンは中高年女性の骨粗鬆症を早期に発見する上でいつ骨塩測定を行うべきかを示唆するばかりでなく、骨粗鬆症リスク群の選択上きわめて重要な所見である。現在我々は、骨粗鬆症早期発見上スクリ-ニング法の確立および、精度の高いリスク群の早期発見法の確立をめざし年間骨塩減少率を検討中である。また、MD法は簡便な検査法であるにもかかわらず、正確な骨塩量測定には不適当であるとの批判がある。そこで今回購入したQDRー1000を用い腰椎、及び大腿骨の骨塩量を測定し、MD法で得られた各測定指標と比較検討したが、MD法の総合評点は骨塩密度の評価に不適当であっても、GSmin、ΣGS/Dは相関係数0.7以上で有意に相関を示すことを明らかとした。さらに骨粗鬆症の簡便な診断法としてHI indexを作成した。骨塩減少の予防対策の薬物療法として、これまで結合型エストロゲン、ビタミンD3の効果を検討しているが、いずれの薬物も閉経後の骨塩減少に対し予防効果のあることを明らかにした。
資本予算におけるリスク管理の実証研究

当研究の目的は,資本予算におけるリスク管理の実態を実証的に明らかにしようとするものである。本年度は,企業価値評価を行う際に用いるDCF(Discounted Cash Flow)法に関する事例研究を論文として公表することができた。当該論文は,DCF法の運用事例について検討したものであるが,特に,将来の倒産リスクを考慮した継続価値の算定に焦点を当てているところに特徴がある。通常,DCF法を利用して企業価値評価を行う場合,将来のキャッシュフローを長期間にわたり予測する必要があるが,実際に直接的にキャッシュフローを予測することのできる期間は限られている。継続価値とは,キャッシュフローを直接的に予測した期間よりも,さらに先の期間に実現すると予測される経済的価値のことであり,通常は,直接的に予測した最終年度のキャッシュフローが一定の成長率または減少率で継続するといった前提に基づいて簡便的に計算される。しかし,この方法で算定される継続価値は過大に評価されやすく,さらに,DCF法で算定される企業価値のうち継続価値の占める割合が大きくなることも多いため,特に実務上,適切な継続価値の算定が課題となっている。そこで当研究では,税理士法人池脇会計事務所グループのコンサルティング部門による継続価値の算定に関する実務実践に注目した。ここでは,DCF法を用いる際に,3つの方法を用いて,多面的かつ総合的に企業価値を算定していた。3つの方法とは,(1)直接的な見積期間のみの企業価値評価額,(2)継続価値を考盧した企業価値評価額(通常の企業価値),(3)倒産リスクを考慮して調整計算された継続価値による企業価値評価額である。このように,多角的に企業価値評価を行う事例の詳細を整理し,共有することには,実務上のみならず,学術上も,継続価値の算定に関する課題を検討するうえで一定の意義があるものと考えられる。本研究の目的は資本予算におけるリスク管理の実態を明らかにしようとするものである。本年度は,まず1編の論文を公表することができた。当該論文は,事業投資評価を行う際に利用される,正味現在価値法の日本企業における運用実践について検討したものである。当該研究成果のうち,資本予算上のリスク面と関連の深い点は,キャッシュフローの予測に関する日本企業の実務実践の傾向に関する発見事項である。当該研究成果は,事業投資評価を行う際に,全期間のキャッシュ・フローを予測することなく,かつ,ターミナル・バリューも無視したうえで,すなわち,ごく一部の数年間のキャッシュ・フローの予測のみに頼って,正味現在価値を算定している企業が多数存在しているということを明らかにしている。現実の実務においては,将来のリスクを考慮した場合,長期間のキャッシュ・フローの予測を行うことは困難であり,それゆえにこのような簡易的な正味現在価値の算定方法が用いられているものと推察される。その一方で,この方法を利用している場合,本質的には,予測期間を制限した正味現在価値法は割引回収期間法と類似の方法を使用していることとなり,この点も重要な論点となりうる。このように,キャッシュ・フローの予測に関連した日本企業の資本予算実務の運用実践について,その一端を明らかにすることができた。公表された成果以外としては,資本予算に関連するリスク管理の実態の中でも,事業の撤退基準などについて検討している企業に訪問調査を行うことができた。現時点では,まだ撤退基準の具体的な設計や審議のあり方などについて試行錯誤しながら構築している最中であり,各種の課題が散見されているが,非常に興味深い実務実践にも触れることができた。これらの状況を踏まえたうえで,翌年度以降の取り組みの進展に注視していく予定である。本研究に関連する研究論文を初年度中に1編出版することができたという点では,本研究はおおむね順調に進展しているものと考えられる。ただし,初年度に実施予定の質問票調査について実施の準備や設計に遅れが生じたことにより,これを第2年度に実施することとした。その点については,研究の一部の進捗状況にやや遅れが生じている。当研究の目的は,資本予算におけるリスク管理の実態を明らかにしようとするものである。本年度は,2つの点において,研究を進捗させることができた。まず,第1点目として,初年度から実施の準備を進めていた質問票調査を確実に実施することができた。この質問票調査は,資本予算に関連するリスク管理のなかでも,特に,投資評価時の定性的リスクに対する対応の状況,および,投資後の撤退に関する対応の状況に関する実務について把握することを目的に実施したものである。結果として,160社以上の企業からの回答を得ることができ,日本企業の当該実務に関する現状の一端を捉えることができた。第2点目としては,前述の質問票調査の結果を踏まえた上で,その内容に言及する学術論文を1本提出することができた。概ねの傾向として明らかにすることができた点は,投資案件に関連するような定性的リスク項目について,多くの企業が検討しているが,その手続きが社内で公式化されていないケースが多いということ,および,8割程度の企業で,撤退基準が設定されていないということである。日本企業の実務の現状として,これらの事実については,これまでに明確には示されてきておらず,その点では,実務的にも,学術的にも,一定の意義がある結果を示すことができたものと考えられる。このほかに,初年度に引き続き,資本予算における事業の撤退基準などの設計・構築について検討している企業に訪問調査を行うことができ,そのプロセスについて観察することができている。残念ながら,まだ仕組みの運用が開始されていないため,引き続き取り組みの進展に注視していく予定である。

また,これとは別の企業において,投資案件の事後フォローに関する内部監査実務を実施していた事例についても話を聞く機会を得ることができた。この件についても,引き続いて翌年以降に,再調査を実施することとしたい。懸案であった質問票調査を無事に実施することができた。また,その調査結果に基づいた学術論文は,既に学術雑誌に掲載が確定している。初年度に公表した論文と合わせて,第2年度終了時点までで,関連する計2編の論文を作成しており,研究の進捗は,おおむね順調に進展しているものと評価している。当研究の目的は,資本予算におけるリスク管理の実態を明らかにしようとするものである。本年度は,以下の2つの点において,研究を進捗させることができた。まず第1点目として,日本管理会計学会の統一論題報告において,資本予算実務の課題について取りまとめた成果を報告する機会を得た。報告内容には,当研究課題において実施してきた資本予算にかかわるリスク管理に関する質問票調査の結果を織り込んだ。特に,投資評価時の定性的リスクに対する対応の状況,および,投資後の撤退基準の有無などに関する160社を超える日本企業の実務上の課題について論点整理を行い学会の場で議論をすることができた。第2点目としては,企業価値評価を実施する際のDCF法の運用に関して,将来の倒産リスクを考慮した実務事例について調査を行った。一般に,DCF法を利用して企業価値評価を行う場合,長期にわたり将来のキャッシュフローを予測する必要がある。しかし,実務運用上,キャッシュフローを直接的に予測する期間は限定せざるを得ない。具体的には,向こう5-10年程度の期間にわたりキャッシュフローを直接的に予測したのち,それ以降の経済的価値については,直接的な予測最終年度のキャッシュフローが一定の成長率または減少率で継続するといった前提に基づく簡便的な計算を行う。この簡便的な計算により予測される経済価値は継続価値と呼ばれている。しかし多くの場合,DCF法により予測される経済的価値のうち,この継続価値の占める割合が非常に大きくなることが多い。そのため実務上,DCF法による企業価値評価額は過大なものとして捉えられることが多いようである。この点に配慮して企業価値評価を実施しているコンサルティング会社の実務事例に触れる機会を得たのでこの調査を進めてきた。当該実務事例の意義を整理した事例研究を公表する予定で論文執筆を進めている。当年度は,第2年度末に依頼を受けた日本管理会計学会の統一論題の場において,当研究課題に関連する内容について報告することができた。また,当該報告内容に基づいた学術論文は,年度末に当学会誌の論壇として掲載された。以上,本研究課題に関連して,初年度から当年度終了時点までに計3編の論文を公表したこととなる。また,現在進捗中のDCF法にかかわる調査内容に関するケース研究も最終年度内に論文として公表される予定となっており,ここまでの進捗は,おおむね順調に進展しているものと評価している。
ビーミング推進機における電磁波ビームの爆風波へのエネルギー変換過程の解明

今後の宇宙開発の発展に不可欠となる大量物資輸送の低コスト化を目指し,外部からの電磁波ビーム照射により供給されるエネルギーを推力に変換するビーミング推進機「マイクロ波ロケット」を提案している.これを高性能化させるためのエネルギー変換物理解明が本研究課題である.エネルギー源からの出力形態である「電磁波ビーム」と,推力を直接的に機体に与える「爆風波」との間のエネルギー変換過程を解明することは,ビーミング推進機における入出力関係を明らかにすることに相当する.(1)「ミリ波ビームの電力密度空間分布に依存したプラズマ・衝撃波伝播構造の変化と,そのときのマイクロ波ロケットの推力変化」という前年度に得た結果を踏まえ,「フィラメント構造を形成する大気圧ミリ波プラズマの数値計算」コードを開発し,物理モデルについて検討した.入射電磁波の空間分布および電離モデルを改良し,進展形状と速度について実験結果に沿う一定の成果を得た.(2)最終年度における設計実証として,現在実施可能なビーミング推進機の最高性能をマイクロ波ロケットによって示すことを試みた.すなわち「1MW級ジャイロトロン一基によるkg級推進機の打ち上げ実証」である.ビーム伝送距離3mにおけるkg級推進機打ち上げ実験系をセットアップしたが,飛翔には至らなかった.原因を次の二点に絞り込んだ.飛行実証における時間スケール(50発照射時)では,パルス間の換気時間が不十分なときに放電開始位置が変動する現象が支配的となり,前年度に得た推力30N(0.2m伝送,5発照射)を定常的に維持できなかった.また,ビーム伝送後の再集光部においてビーム強度分布が偏ったため流体の加熱率を下げ,単パルスでの力積低下を招いた.一方で,並行して開発を進めてきた自発的作動によるリード弁式吸気機構は,50発照射時の力積回復効果を確認した.今後の宇宙開発の発展のために不可欠の輸送システムの低コスト化を目指し,電磁波ビームの照射により外部から供給されるエネルギーを推力に変換するビーミング推進機の効率向上のための物理解明に取り組んでいる.エネルギー源からの出力形態である「電磁波ビーム」と,推力を直接的に機体に与える「爆風波」との間のエネルギー変換過程を解明することは,ビーミング推進機における入力と出力の関係を明らかにすることに相当する.ガラスレーザー集光放電における爆風波へのエネルギー変換について衝撃波可視化・吸収エネルギー計測を行い,レーザーの照射・透過・垂直の3方向への爆風波進展を検証し,また生成プラズマへのエネルギーの吸収・透過の時間履歴からエネルギーの吸収プロセスについて知見を得た.炭酸ガスレーザー集光放電に対して適用した2波長マッハツェンダー干渉法・発光分光法によるプラズマ診断結果の解析を進め,結果を発表した.このプラズマ診断手法をガラスレーザーやミリ波集光における現象に適用する準備を進めている.ミリ波ビーム集光による放電プラズマについて,ビームプロファイルを変換し,プラズマの進展形状の変化や爆風波内部の圧力変化を観察した.このビームプロファイル変換やビーム長距離空間伝送に用いた2枚一組の準光学ミラー系を絡めた推進機形状の設計も興味深いテーマである,今後は波長の影響という切り口で新たな物理モデルを提案するため,上述の異なる波長のビームでの結果を比較検証していく.また,マイクロ波推進分野において我々が提案する大気吸込式電磁デトネーションエンジン「マイクロ波ロケット」を例にとり,その成立性の検討を行い,大量物資輸送に特化させることで有用性が最大限に引き出されるとの考えに至った.今後の宇宙開発の発展のために不可欠の輸送システムの低コスト化を目指し,電磁波ビームの照射により外部から供給されるエネルギーを推力に変換するビーミング推進機の効率向上のための物理解明に取り組んでいる.エネルギー源からの出力形態である「電磁波ビーム」と,推力を直接的に機体に与える「爆風波」との間のエネルギー変換過程を解明することは,ビーミング推進機における入力と出力の関係を明らかにすることに相当する.ミリ波ビーム集光において観察されるプラズマがフィラメント状伝播構造を形成するか否かによる推進性能への影響と,照射ビームのピーク電力密度増加による推進性能の飽和現象が示唆されたことから,照射ビームの電力密度分布を変化させ実験を行った.この実験はレーザーでは難しいがミリ波ではミラーや導波管を介して可能である.ミリ波ビームのプロファイルを位相補正鏡によりガウシアンからフラット状へと変化させた結果,約1.5倍の高い推進性能を得た.これは伝播するプラズマの領域が広がり衝撃波との接触面を広くとることができたため,勅率的なエネルギー授受が行われたと考えられ,照射ビーム中の一部のエネルギーが変換されず損失となっていることが示された.またテーパー型導波管を用いてミリ波ビームの径を小さくした実験を行った結果,ピーク電力密度の増加に従い推進性能が向上するものの,あるピーク電力密度を超えると推進器内部に維持される高圧ガスの圧力(プラトー圧)が飽和し,ピーク電力密度増加に従い上昇する電離波面伝播速度と衝撃波伝播速度の影響により推進性能も飽和した.このときのプラズマと衝撃波の伝播構造をレーザーシャドウグラフ法により可視化し,伝播形状と伝播速度の関係を得た.このプラトー圧飽和現象の解明が更なる推進性能向上のための今後の重要なテーマとなる.実験のみならず数値計算によるアプローチも用いて解明を目指す.今後の宇宙開発の発展に不可欠となる大量物資輸送の低コスト化を目指し,外部からの電磁波ビーム照射により供給されるエネルギーを推力に変換するビーミング推進機「マイクロ波ロケット」を提案している.これを高性能化させるためのエネルギー変換物理解明が本研究課題である.

エネルギー源からの出力形態である「電磁波ビーム」と,推力を直接的に機体に与える「爆風波」との間のエネルギー変換過程を解明することは,ビーミング推進機における入出力関係を明らかにすることに相当する.(1)「ミリ波ビームの電力密度空間分布に依存したプラズマ・衝撃波伝播構造の変化と,そのときのマイクロ波ロケットの推力変化」という前年度に得た結果を踏まえ,「フィラメント構造を形成する大気圧ミリ波プラズマの数値計算」コードを開発し,物理モデルについて検討した.入射電磁波の空間分布および電離モデルを改良し,進展形状と速度について実験結果に沿う一定の成果を得た.(2)最終年度における設計実証として,現在実施可能なビーミング推進機の最高性能をマイクロ波ロケットによって示すことを試みた.すなわち「1MW級ジャイロトロン一基によるkg級推進機の打ち上げ実証」である.ビーム伝送距離3mにおけるkg級推進機打ち上げ実験系をセットアップしたが,飛翔には至らなかった.原因を次の二点に絞り込んだ.飛行実証における時間スケール(50発照射時)では,パルス間の換気時間が不十分なときに放電開始位置が変動する現象が支配的となり,前年度に得た推力30N(0.2m伝送,5発照射)を定常的に維持できなかった.また,ビーム伝送後の再集光部においてビーム強度分布が偏ったため流体の加熱率を下げ,単パルスでの力積低下を招いた.一方で,並行して開発を進めてきた自発的作動によるリード弁式吸気機構は,50発照射時の力積回復効果を確認した.当初の研究計画をもとに進捗に応じて対応しており,研究目的達成に向けて大幅な遅れ等は生じていない.次年度が研究計画最終年度となり,この二年間の結果を踏まえて成果をまとめ,新たな議論を進めていくことで目的の達成を目指す.実験によるアプローチでこれまでに得られた結果を有機的に結合して幅広い議論へと深めていくため,数値計算によるアプローチも必要となる.最低限の必要な追加実験と並行して数値計算による現象のモデル化を進めていく.またこれまでの推進性能向上に向けた取り組みをもとに,現在提供可能な最高のパフォーマンスをマイクロ波ロケット打ち上げ実証実験により示すことを検討している.
外科的矯正治療における上気道閉塞部位診断評価システムと治療予測モデルの構築

顎矯正手術などによる上顎骨の移動は、上部気道形態変化を介して呼吸・睡眠動態に大きな影響を与えると考えられる。そこで、上顎骨上方移動を伴う顎矯正手術が鼻呼吸機能に与える影響を部位特異的に明らかにすること、および術中に併用する梨状孔下縁切削の効果を検証することを目的として、計算流体力学を用いて解析し、検討を行った。その結果、鼻腔の各部位における断面積と圧力損失は強い相関を示した。また、鼻腔前方部の圧力損失は術後に有意に減少し、中央部および後方部における圧力損失は術後に減少する傾向を示した。梨状孔下縁を切削しなかったシミュレーションの解析結果より、梨状孔下縁切削の有用性が示された。外科的矯正治療後の咽頭気道形態の変化について多くの検討が行われ、術後の気道の矮小化やその回復についての報告が散見される。わらに近年では睡眠時無呼吸障害が大きな論点となっている。そこで、『睡眠呼吸障害を伴う顎変形症患者の外科的矯正治療が、咬合や顔貌の改善のみならず、呼吸機能の改善にもつながる理想的な治療計画を考案する』ことを研究の全体構想として掲げ、なかでも上気道容積と形状の変化、吸気の気管内流れに着目し、『外科的矯正治療における上気道閉塞部位診断評価システムと治療予測モデルの構築』について明らかにすることを目的とした。平成27年度は、主に生理的条件下における吸気シミュレーションを行うための準備を行った。流体解析を行う際には、適切な計算格子(メッシュ)を切ることが重要となってくる。これまではリメッシュ機能が不十分なソフトしか所持しておらず、リメッシュを外部へ委託する手間があったため、モデル作製、流体解析という一連の流れをスムーズに行うことが不可能であった。しかし、本年度に新たにリメッシュ機能を有するソフトを導入したことにより、研究をスムーズに進めていくことが可能であると思われる。現在、術前術後のDICOMデータを用いて3次元モデルの作製を進めている。モデルの数を増やし、生理的条件などについても再度検討していく必要がある。一定数モデルを作製し、計算結果を増やしていくことで狭窄部位に当たりをつけていくことが必要であると考えている。そのため、計算結果を出すまでに時間がかかってしまっている。さらに近年では睡眠時無呼吸障害が大きな論点となっている。そこで、『睡眠呼吸障害を伴う顎変形症患者の外科的矯正治療が、咬合や顔貌の改善のみならず、呼吸機能の改善にもつながる理想的な治療計画を考案する』ことを研究の全体構想として掲げ、なかでも上気道容積と形状の変化、呼気の気管内流れに着目し、『外科的矯正治療における上気道閉塞部位診断評価システムと治療予測モデルの構築』について明らかにすることを目的とした。これまではリメッシュ機能が不十分なソフトしか所持しておらず、リメッシュを外部へ委託する手間があったため、モデル作製、流体解析という一連の流れをスムーズに進めていくことが不可能であったが、ソフトの導入によって作業をスムーズに行うことが可能となった。平成28年度は、新たに下顎後退症の患者モデルを作製し、より睡眠呼吸障害にフォーカスすることとした。しかし、モデルの追加を行ったことにより再度計算格子の設定などを構築する必要が生じてしまったため、時間を要してしまっている。今後モデルを増やし、より深い考察を加えていく予定である。今年度より下顎後退症の患者モデルも作製しているが、これまで行ってきていたモデルよりも計算が上手く回っていない状態にある。メッシュの条件など変更し、安定して計算が行える条件を探している。そこで、『睡眠呼吸障害を伴う顎変形症患者の外科的矯正治療が、咬合や顔貌のみならず、呼吸機能の改善にもつながる理想的な治療計画を考案する』ことを研究の全体構想として掲げ、なかでも上気道容積と形状の変化、呼気の気管内流れに着目し、『外科的矯正治療における上気道閉塞部位診断評価システムと治療予測モデルの構築』について明らかにすることを目的とした。我々がこれまで行ってきた研究で、手術中に梨状孔下縁を切削した症例で、術後に鼻腔の通気状態が改善するという結果を得ている。今回我々は、梨状孔下縁切削(2mm以上の切削を実施している)の効果を明らかにするため、梨状孔下縁を切削していなかった場合を想定した、梨状孔下縁狭窄モデル(1mmおよび2mm狭窄モデル)を作成し流体解析を行った。その結果、2mm狭窄モデルでは、術後に術前より鼻腔通気が悪化するという結果が数症例で見られた。それらの症例は術前から鼻弁断面が狭窄していたものであった。

2mmの狭窄は鼻腔断面積にそれほど大きな影響を与えないと考えられがちだが、術前から鼻弁断面が狭窄した症例では大きな影響を持つことが明らかとなった。この結果から、上顎骨上方移動術に際して梨状孔下縁を切削するというオプションを追加することが、呼吸・睡眠機能の点において有用である可能性が示唆された。今回行った『狭窄モデル』という考え方は、実際には行っていない、検証することが出来ないはずの症例について再考する機会を生むものである。このモデルを利用することで、手術の限界値や手術の設定による通気変化を予想・検証することができると考えている。顎矯正手術などによる上顎骨の移動は、上部気道形態変化を介して呼吸・睡眠動態に大きな影響を与えると考えられる。そこで、上顎骨上方移動を伴う顎矯正手術が鼻呼吸機能に与える影響を部位特異的に明らかにすること、および術中に併用する梨状孔下縁切削の効果を検証することを目的として、計算流体力学を用いて解析し、検討を行った。その結果、鼻腔の各部位における断面積と圧力損失は強い相関を示した。また、鼻腔前方部の圧力損失は術後に有意に減少し、中央部および後方部における圧力損失は術後に減少する傾向を示した。梨状孔下縁を切削しなかったシミュレーションの解析結果より、梨状孔下縁切削の有用性が示された。本年度に新たにリメッシュ機能を有するソフトを導入したことにより、研究をスムーズに進めていくことが可能であると思われる。流体解析の研究では、モデルを作製することが最も時間を要する。その後、計算を行う際にも時間を要するため、現在進捗が滞っていることは仕方がない部分もあると考えられる。今後は早期に計算モデルを構築し、症例数を増やしていくことが必要である。歯科矯正学商品の納品は3月までに済んでいたが、経理部の支払いが4月に入ってから行われたため。流体解析を行うには市販の流体解析ソフトウェアが必須となる。ソフトウェア自体は買取で購入していたが、仕様の変更に伴い年間保守費が発生する状態となった。その為、残額のみでは翌年のソフトウェア保守費を払うことが出来なくなり、当該年度に使用が予定されていた費用を凍結し、次年度以降の保守費へ充てることとした。3月までに商品購入済み。流体解析ソフトウェアの年間保守費用として充てる。
放射線照射に伴う規則析出相の不安定化と微細組織制御の可能性

本研究では、放射線照射に伴う合金の不規則化と析出粒子の溶解過程の速度論を理論ならびに実験の両面から検討を行っている。理論面では主にモンテカルロ法に基づく相変態過程のモデルを構築して、その計算機プログラムを開発した。一方、実験では今年度はNi基金属間化合物の基本形であるNi3Al合金(L12規則構造)に着目して、その1MeV電子照射にともなう不規則化過程を、最近日本で開発された高感度記録媒体であるイメージングプレートを利用した電子回折実験により定量的に検討を行った。以下に、得られた成果をまとめて記す。(1) 20×20×20のfcc格子からなる系を想定して、照射に伴う不規則化と熱的な原子の再配列を同時に計算する計算機プログラムを開発した。現在、様々な条件を想定してL12構造やD1a構造の照射による構造変化の計算を進めている。特に照射によって導入される不均質な構造が、不規則化や再規則化にどのような影響を与えるかに着目して解析を進めている。(2) L12構造を有するNi3Al単結晶試料に、140,198,ならびに300Kで1MeV電子を照射して、その不規則化過程を電子回折により観察した。140ならびに198Kでは照射とともに急速に不規則化が進行して、約0.9dpaを過ぎるとほぼ完全な不規則状態となった。その速度定数から不規則化の断面積を見積もると、原子のはじき出し断面積と同程度の値が得られ、不規則化が単純な原子のはじき出しによって進行することが示された。一方、室温で照射を行うと、不規則化は進むが完全な不規則状態には至らず、規則度Sは約0.4で定常状態となった。(3)初期の規則度Soが異なるNi3Al合金を室温で照射すると、So>0.4の場合は照射とともに規則度は低下してSが約0.4で定常に達するのに対して、So<0.4の場合はそれとは異なるS=0.2で定常になることが明らかになった。
CVM(仮想評価法)による環境共生建築・設備のライフサイクルバリュー評価

本研究では、いわゆるライフサイクルコストでは評価し得ない、建築における環境共生的手法や省エネルギー設備のもつ総合的な価値をライフサイクルバリューと定義するとともに、その内容を明らかにし、それをCVM(仮想評価法)により定量的評価する手法の開発を行うことを目的としている。1.建築における環境共生手法・省エネルギー設備の価値の把握と整理建築における環境共生手法・省エネルギー設備の価値には、いわゆる省エネルギー・省資源等のコストで計測可能な効果以外にどのようなものがあるかを調査し、その内容を分類・整理した。・CO2排出量低下による地球環境負荷削減効果・建設廃棄物低下による地球環境負荷削減効果・上水使用量低下による地球環境負荷削減効果・汚染物質排出低下による地域環境負荷削減効果・上記負荷削減による建築のイメージ向上効果・上記負荷削減による建築主の満足度向上効果・上記負荷削減による利用者の満足度向上効果2.CVMによる建築における環境共生手法・省エネルギー設備の価値の定量的評価CVM(仮想評価法)とは、アンケートなどを利用して環境が改善(あるいは破壊)されたときを仮想的に想定し、この環境改善(環境破壊)に対する支払意志額等を直接聞き出し、それをもとに環境資源の経済価値を評価する方法である。従って、本研究では、広く、建築主、建築利用者、建築設計者を対象に以下のようなアンケートを実施し、1で整理した価値の定量的評価を行った。3.環境共生手法・省エネルギー設備のライフサイクルバリュー評価による導入促進2で経済的に評価された定量的価値を建築の建設から廃棄までのライフサイクルコスト計算に組み込みライフサイクルバリューの評価を行った。またこれらの価値評価に、建築主や建築利用者の嗜好を組み合わせたAHP(階層分析法)を用いて、環境共生手法・省エネルギー設備の導入促進のための意思決定のための設計資料の整備を行った。
新しいEBウイルスゲノム改変システムを用いたEBNA1蛋白質の機能解析

EBNA1蛋白質は、すべてのEBウイルス感染細胞内において発現し、ウイルスゲノムの複製と分配、ウイルス遺伝子の発現調節など様々な機能を発揮している。EBウイルス感染細胞内に低いレベルで発現するEBNA1蛋白質を感度良く検出するために、エピトープタグ付きEBNA1遺伝子を組み込んだ組換えEBウイルスゲノムを作製し、これを用いた解析を試みた。C末端に3コピーのHAタグを付加したEBNA1蛋白質をコードするEBNA1-HA3遺伝子を作製し、BAC(bacterial artificial chromosome)ベクターにクローン化したEBウイルスゲノムのEBNA1遺伝子をEBNA1-HA3遺伝子で置換した。このBACクローンのDNAをAkata細胞(バーキットリンパ腫由来)へトランスフェクションして、これをエピゾーム(環状DNA)として維持する細胞株を樹立した。抗HA抗体を用いた蛍光免疫染色法により、EBNA1-HA3蛋白質は核内にドット状に局在することが認められた。同じBACクローンのDNAをプローブとして用いたFluorescence in situ hybridization(FISH)法によりEBウイルスゲノムの局在を解析したところ、EBNA1-HA3蛋白質はEBウイルスゲノムと細胞周期を通じて共局在していた。同調培養した細胞を用いて同様の実験を行った結果、細胞周期のG2期核内でEBNA1蛋白質は近接したダブルドットとして局在すること、またダブルドットはG2期未成熟染色体凝縮標本において約50%の確率で姉妹染色体上に対称性に局在することを明らかにした。以上の結果より、EBNA1蛋白質を介して、複製したウイルスゲノムは姉妹染色体上へ均等分配されている可能性が示された。EBウイルス(以下EBV)のウイルス蛋白質EBNA1は、EBVのBリンパ球への潜伏感染時に常に発現し、ウイルスゲノムの複製・分配、さらにウイルス遺伝子の転写調節にも関わるとされている。研究代表者らは、独自に開発した大腸菌人工染色体(BACベクター)を応用したEBVゲノム改変システムを用いて、ウイルスゲノム上においてEBNA1遺伝子を転写不活性型の変異型(HMGI-EBNA1遺伝子)に置換した遺伝子置換型(ノックイン)EBVゲノムを作製した。このBACクローンのDNAをAkata細胞(バーキットリンパ腫由来)に導入して、HMGI-EBNA1ノックインEBVゲノムのみをエピゾームとして維持しているAkata細胞を樹立した。HMGI-EBNA1キメラ蛋白質の発現レベルをウエスタン法により解析したところ、野生型ウイルス感染細胞におけるEBNA1蛋白質の発現レベルと比較して、著しく低下していることが明らかになった。またHMGI-EBNA1ノックインウイルス感染細胞においては、抗イムノグロブリン抗体刺激によるウイルス産生が認められなかった。またEBNA1蛋白質の特異的結合配列であるoriP配列、BamHI Cプロモーター配列、ルシフェレース遺伝子を連結したリポータープラスミドをトランスフェクションしたところ、野生型EBV感染細胞では強いルシフェレース活性を認めるのに対して、HMGI-EBNA1ノックインウイルス感染細胞においては、活性がほとんど認められなかった。以上より、HMGI-EBNA1ノックインウイルスはエピゾームとして感染細胞内に維持されるものの、EBNA1蛋白質による転写調節を欠くことにより、ウイルス蛋白質の発現やウイルス産生などに異常をきたしている可能性が示唆された。

このBACクローンのDNAをAkata細胞(バーキットリンパ腫由来)へトランスフェクションして、これをエピゾーム(環状DNA)として維持する細胞株を樹立した。抗HA抗体を用いた蛍光免疫染色法により、EBNA1-HA3蛋白質は核内にドット状に局在することが認められた。同じBACクローンのDNAをプローブとして用いたFluorescence in situ hybridization (FISH)法によりEBウイルスゲノムの局在を解析したところ、EBNA1-HA3蛋白質はEBウイルスゲノムと細胞周期を通じて共局在していた。同調培養した細胞を用いて同様の実験を行った結果、細胞周期のG2期核内でEBNA1蛋白質は近接したダブルドットとして局在すること、またダブルドットはG2期未成熟染色体凝縮標本において約50%の確率で姉妹染色体上に対称性に局在することを明らかにした。以上の結果より、EBNA1蛋白質を介して、複製したウイルスゲノムは姉妹染色体上へ均等分配されている可能性が示された。
ロドプシン類の発色団変換を利用した新規光遺伝学の確立

A1/A2レチノイド変換酵素を用いて、発色団レチナールをA2型に変換し、オプシンの吸収領域をより長波長シフトさせ、光遺伝学的に有用なオプシンツールを生体内で作り出すことを目標に解析を行った。前年度に引き続き、培養細胞系を用いて、ロドプシン遺伝子とA1/A2レチノイド変換酵素を同時に発現し、生成オプシン色素の吸収スペクトルや波長感受性の解析を行った。まず、レチノイド変換酵素のみを発現させ、A1レチナールがA2レチナールに変換される速度、量などを検討した。その結果、オプシンの発現速度とほぼ同じような発現プロフィールを示し、想定よりわずかな量のA1レチノイドしかA2型に変換されないことがわかった。オプシンの発現プロフィールとの比較から、同時に発現させるために、ロドプシン遺伝子とA1/A2レチノイド変換酵素を1つのプロモーターによりポリシストロニックに発現させることは、オプシンがA2レチナールを結合する割合をむしろ低くすることがわかった。さらに、A1/A2レチノイド変換酵素をオプシンよりも相対的に多量に発現する必要性も示唆された。すなわち、A1/A2レチノイド変換酵素を光遺伝学に用いるためには、A1/A2レチノイド変換酵素を先に、より強いプロモーターで発現させ、少なくとも細胞内あるいは組織内のA2レチノイドの比率を高めておく必要があることが示唆された。具体的には、熱ショックプロモーターと組み合わせることにより、光遺伝学的に利用できる可能性が考えられた。A2結合型オプシンはその波長感受性がA1結合型オプシンと比較して、長波長シフトすることが知られている。その性質を光遺伝学に応用するために、培養細胞系を用いて、ロドプシン遺伝子とA1/A2レチナール変換酵素を同時に発現させ、波長感受性の解析を、以下の通りに行った。・光遺伝学的利用を想定し、過剰のレチナールを加えない条件で、培養細胞でオプシンを発現させ、レチナールを加えることなく、光反応性を解析した。具体的には、非視覚型オプシン(GiまたはGs型タンパク質を介してcAMP濃度の光依存的変動をもたらす)とゼブラフィッシュで同定されたA1/A2レチナール変換酵素(Cyp27c1)を同時に培養細胞で発現させた。そして、レチナールの添加なしに、既に報告しているcAMP感受性の発酵タンパク質を用いる方法により(Sugihara et al., 2016)、培養細胞のさまざまな波長における光応答を細胞内cAMPの変化量により評価した。それを基に、オプシンの波長感受性から吸収スペクトルを推定し、A2レチナールを結合しているロドプシン類の割合を、解析した。そのために、A1レチナールを結合したオプシンのスペクトルとA2レチナールを結合しているオプシンのスペクトルが必要であるので、あらかじめA2レチナールを加えて人工的にオプシン色素を生成し、スペクトル測定を行った。そのA1スペクトルとA2スペクトルを用いて解析した結果、オプシンは確かに、酵素により生成されたA2レチナールを結合していることが示唆され、ゼブラフィッシュのA1/A2レチナール変換酵素が有効であると考えられた。・ポリシストロニックにロドプシン遺伝子とA1/A2レチナール変換酵素遺伝子を発現させる遺伝子コンストラクトを1種類作製し、培養細胞での検討を開始した。当初の計画通りに、レチナールA1からA2へと酵素的な変換に成功し、非視覚型のオプシンが酵素的に生成したA2を結合し、その波長感受性が赤色シフトすることが確認できた。一般に、オプシンがA2型レチナールを結合すると、A1型レチナール結合型オプシンと比較して、長波長シフトすることが知られている。その性質を光遺伝学に応用するために、培養細胞系を用いて、ロドプシン遺伝子とA1/A2レチノイド変換酵素を同時に発現し、波長感受性の解析を、以下の通りに行った。・前年度においては、培養細胞でオプシンを発現させ、レチノイドを加えることなく、光反応性を解析した。今年度は、全トランス型レチナールを結合し、そのことを分光学的に解析できることが分かっているナメクジウオロドプシンをゼブラフィッシュで同定されたA1/A2レチノイド変換酵素(Cyp27c1)と同時に培養細胞で発現させた。そして、レチナールの添加なしに、界面活性剤を用いて可溶化し、そのロドプシンの光反応を利用した分光学的解析により、A2レチナールを結合しているロドプシン類の割合を解析した。その結果、酵素により生成されたA2レチナールを結合しているオプシンの割合は、結合していたとしてもわずかであることが示唆された。ゼブラフィッシュのA1/A2レチノイド変換酵素によりレチノールがA1からA2に変換されることは既に報告されているので、今後、発現オプシンの細胞内分布と変換酵素の細胞内分布の比較を進めことが重要であることが示唆された。・ポリシストロニックにロドプシン遺伝子とA1/A2レチノイド変換酵素遺伝子を発現させる遺伝子コンストラクトを用いた解析を上述と同様にナメクジウオロドプシンを用いて開始し、上述と同様の結果が示唆された。レチナールA1からA2へと酵素的な変換を利用して、全トランス型レチナールを結合できるオプシンにA2が結合することを分光学的に捉えることを試みたが、十分量のA2を結合していることを示す結果を得ることはできなかった。

一方で、A2結合オプシンの比率を高めるためには、オプシンの局在と変換酵素の局在を一致させる必要がある可能性が明らかになった。昨年度からの研究進展状況を合わせて、おおむね順調に進展していると自己評価した。A1/A2レチノイド変換酵素を用いて、発色団レチナールをA2型に変換し、オプシンの吸収領域をより長波長シフトさせ、光遺伝学的に有用なオプシンツールを生体内で作り出すことを目標に解析を行った。前年度に引き続き、培養細胞系を用いて、ロドプシン遺伝子とA1/A2レチノイド変換酵素を同時に発現し、生成オプシン色素の吸収スペクトルや波長感受性の解析を行った。まず、レチノイド変換酵素のみを発現させ、A1レチナールがA2レチナールに変換される速度、量などを検討した。その結果、オプシンの発現速度とほぼ同じような発現プロフィールを示し、想定よりわずかな量のA1レチノイドしかA2型に変換されないことがわかった。オプシンの発現プロフィールとの比較から、同時に発現させるために、ロドプシン遺伝子とA1/A2レチノイド変換酵素を1つのプロモーターによりポリシストロニックに発現させることは、オプシンがA2レチナールを結合する割合をむしろ低くすることがわかった。さらに、A1/A2レチノイド変換酵素をオプシンよりも相対的に多量に発現する必要性も示唆された。すなわち、A1/A2レチノイド変換酵素を光遺伝学に用いるためには、A1/A2レチノイド変換酵素を先に、より強いプロモーターで発現させ、少なくとも細胞内あるいは組織内のA2レチノイドの比率を高めておく必要があることが示唆された。具体的には、熱ショックプロモーターと組み合わせることにより、光遺伝学的に利用できる可能性が考えられた。今今年度に引き続き、培養細胞系を用いて、ロドプシン遺伝子とA1/A2レチナール変換酵素を同時に発現し、波長感受性の解析を行う。特に、培養細胞にロドプシン遺伝子とA1/A2レチナール変換酵素を1つのプロモーターによりポリシストロニックに発現させ、オプシンがA2レチナールを結合する割合が高くなるような系を構築する。現在最も長波長に吸収極大が存在する微生物型(ReaChR)または動物型(ナミアゲハ赤視物質)が効率よくA2レチナールを結合するコンストラクトの作製を試みる。また、ポリシストロニックにロドプシン遺伝子とA1/A2レチナール変換酵素遺伝子を発現させる遺伝子コンストラクトを、ゼブラフィシュ胚の運動を制御する神経細胞やセンチュウの運動神経に発現させ、生体の窓の波長域付近の光により逃避運動が制御されるかの解析も試みる。さらに、他の動物由来のA1/A2レチナール変換酵素を用いて、効率の良さをゼブラフィッシュのA1/A2レチナール変換酵素と比較することも試みる。今年度に引き続き、培養細胞系を用いて、ロドプシン遺伝子とA1/A2レチノイド変換酵素を同時に発現し、生成オプシン色素の吸収スペクトルや波長感受性の解析を行う。その際、培養細胞にロドプシン遺伝子とA1/A2レチノイド変換酵素を1つのプロモーターによりポリシストロニックに発現させ、オプシンがA2レチナールを結合する割合が高くなるような系も利用する。
頑健統計量に基づく多変量統計理論

交互作用のある二元配置モデルにおいて尺度について不変なスチューデント化された頑健統計量に基づいて位置パラメータの点推定法を提案した。セルサイズが大きい場合の提案された頑健推定量の漸近正規性を漸近的線形性や分布収束の理論を使って導き,統計量の漸近的性質が調べられた。ヒューバーのM推定量の漸近理論ではFisher's consistencyが必要であるが,私の理論ではその条件が必要でなく密度関数が対称である必要はない。数式を基に正規分布のずれによる漸近検出力と漸近平均自乗誤差を多くの分布に対して調べ,観測値が正規分布以外の分布に従っている場合に,最小二乗推定量よりも提案した統計手法が非常に良く,正規分布のときは提案した手法がすこしだけ劣ることが解り,提案した手法の分布に対する頑健性が導けた。1標本と2標本モデルにおいて,尺度について不変なスチューデント化されたM統計量に基づく位置パラメータの区間推定法を漸近理論に基にして提案した。漸近理論とシミュレーションにより,信頼区間を構成するパラメータの値を決定した。正規理論による最良区間推定法に対する提案した手法の漸近相対効率を数値積分によって求めた。この結果,正規分布の場合には提案した手法は少し劣るが,ロジスティック,混合正規分布,両側指数分布の時には,提案した手法は非常に良いことが解った。さらに,非対称分布の場合は提案した区間推定法の有効性は顕著に良かった。これにより提案した手法の分布に対する頑健性が導けた。著書『統計科学』に,1標本と2標本モデルにおけるパラメトリック法,ノンパラメトリック法と研究対象のセミパラメトリック法についての紹介と,データの分布探索や正規性の適合度を基にした3種の手法の選択方式を掲載した。Y_iは応答変数,x_iは確率変数ではない説明変数,ε_iは誤差確率変数で独立で同一の連続型分布関数F((x)/(σ))を持つとするモデルY_i=h(x_i,θ)+ε_i,i=1,...,n,θ∈Θに含まれる交互作用のある二元配置モデルにおいて尺度について不変なスチューデント化された頑健統計量に基づいて位置パラメータの点推定法を提案した。ヒューバーのM推定量の漸近理論ではFisher's consistency∫^∞_<-∞>ψ(x)dF(x)=0が必要であるが,私の理論ではその条件が必要でなく密度関数が対称である必要はない。密度関数が対称である場合には,最小二乗法による推定量に対する提案した手法の漸近相対効率は一標本の標本平均に対するヒューバーのM推定量の漸近相対効率に一致している。さらに,密度関数が対称でない場合,提案した手法はヒューバーのM推定量よりも効率がよくなる。特に,正規分布から大きく離れた分布の場合は提案した推定量の有効性は顕著であった。小標本の場合に,分布と異常値に関する頑健性が成り立つかを計算機シミュレーションによって調べ,漸近的結果と同様の結論を得た。ウェーブレット関数やスプライン関数を用いて非線形回帰モデルの回帰係数の推定方法についても思考中であるがまだ頑健推定法の理論まで到達していない。