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電子機器からの1GHz超電磁妨害波の予測とその抑制法の開発研究

本研究は1GHzを超える周波数を応用するようになった電子機器から発生する電磁妨害(EMI)の問題を解決するために,基本的な表面マイクロストリップ線路構造を給電ケーブルで駆動するモデルに対して,アンテナインピーダンスと信号成分ループアンテナを組み合わせた分布定数型等価回路モデルを提案した.予測結果は実験及び電磁界解析モデルとよく一致し,その妥当性が実証できた.本研究成果の展開及び適用により,複雑なモデルや試行錯誤に依らずに低電磁妨害な電子機器の設計が期待できる.本研究は1GHzを超える周波数を応用するようになった電子機器から発生する電磁妨害(EMI)の問題を解決するために,基本的な表面マイクロストリップ線路構造を給電ケーブルで駆動するモデルに対して,アンテナインピーダンスと信号成分ループアンテナを組み合わせた分布定数型等価回路モデルを提案した.予測結果は実験及び電磁界解析モデルとよく一致し,その妥当性が実証できた.本研究成果の展開及び適用により,複雑なモデルや試行錯誤に依らずに低電磁妨害な電子機器の設計が期待できる.本研究は1GHzを超える周波数を応用するようになった電子デバイスを実装した電子機器から発生する電磁妨害(electromagnetic interference:EMI)の問題を解決するために,電磁妨害の発生メカニズムを明らかにしながら予測法およびその抑制法を開発することを目的としている.複雑な放射メカニズム及び有効な放射抑制法を検討するには適切な検討モデルが必要不可欠である.平成19年度は最も単純で基本的な構造である表面マイクロストリップ線路を持つプリント回路基板で構成されるEMIアンテナモデルを用いて,電磁妨害の発生メカニズムの解明による予測法の基礎構築を行った.2つの不平衡EMIアンテナインピーダンスと,信号成分ループアンテナを組み合わせた分布定数型等価回路モデルを提案し,従来のメカニズムモデルでは困難である1GHz超の電磁妨害の予測を一部可能とし,18GHzまでの実験及び電磁界解析モデルとの比較によりその妥当性を実証した.また,現実モデルへ適用可能とするための基板の実装パラメータと等価回路モデル中の回路パラメータの定量化を進めた.グランド幅の影響について検討した結果,不平衡の抑制には大きなグランド寸法が有効であるという従来の考え方に対して,グランドインダクタンス低減には広くする必要があるが,その分アンテナ容量が増加してそれほど不平衡抑制に効果的ではないことを示した.本研究成果の展開及び適用により,複雑なモデルや試行錯誤に依らずに低電磁妨害な電子機器の設計が期待でき,高品質な電子情報化社会の確立に貢献するものと考えられる.本研究は1GHzを超える周波数を応用するようになった電子デバイスを実装した電子機器から発生する電磁妨害(electromagnetic interference : EMI)の問題を解決するために,電磁妨害の発生メカニズムを明らかにしながら予測法およびその抑制法を開発することを目的としている.EMIの根本的解決のためには設計の初期段階で効果的な対策を講じることが不可欠であるため,放射源の観点から発生要因を整理し, EM工の発生メカニズムを解明し,放射を電子機器の設計段階から予測可能にする.複雑な放射メカニズム及び有効な放射抑制法を検討するには適切な検討モデルが必要不可欠である.平成20年度も昨年度に引き続き,最も単純で基本的な構造である表面マイクロストリップ線路を持つプリント回路基板で構成されるEMIアンテナモデルを用いて,電磁妨害の発生メカニズムの解明による予測法の基礎構築を行った. 2つの不平衡EMIアンテナインピーダンスと,信号成分ループアンテナを組み合わせた分布定数型等価回路モデルを提案し,従来のメカニズムモデルでは困難である1GHz超の電磁妨害の予測を行い,実験及び電磁界解析モデルとの比較によりその妥当性を実証した.また,現実モデルへ適用可能とするために,基板を相互接続した場合についての拡張を図り,基板の実装パラメータと等価回路モデル中の回路パラメータの定量化を進めた.本研究成果の展開及び適用により,複雑なモデルや試行錯誤に依らずに低電磁妨害な電子機器の設計が期待でき,高品質な電子情報化社会の確立に貢献するものと考えられる.本研究は1GHzを超える周波数を応用するようになった電子デバイスを実装した電子機器から発生する電磁妨害(electromagnetic interference : EMI)の問題を解決するために,電磁妨害の発生メカニズムを明らかにしながら予測法およびその抑制法を開発することを目的としている.EMIの根本的解決のためには設計の初期段階で効果的な対策を講じることが不可欠であるため,放射源の観点から発生要因を整理し,EMIの発生メカニズムを解明し,放射を電子機器の設計段階から予測可能にする.複雑な放射メカニズム及び有効な放射抑制法を検討するには適切な検討モデルが必要不可欠である.平成21年度は,これまでの最も単純で基本的な構造である表面マイクロストリップ線路を持つプリント回路基板で構成されるEMIアンテナモデルを現実モデルへ適用可能とするために,実際の差動伝送線路構造の電磁妨害の発生メカニズムの解明による予測法の基礎構築を行った.EMIアンテナインピーダンスと,信号成分ループアンテナを組み合わせた分布定数型等価回路モデルを提案し,従来のメカニズムモデルでは困難である1GHz超の電磁妨害の予測を行い,実験及び電磁界解析モデルとの比較によりその妥当性を実証した.本研究成果の展開及び適用により,複雑なモデルや試行錯誤に依らずに低電磁妨害な電子機器の設計が期待でき,高品質な電子情報化社会の確立に貢献するものと考えられる.
「日本的経営」の再検討ー1980年代における「日本的経営」の変容ー

本研究は1985年G5プラザ円高合意を節目として「日本的経営」の変容をとらえた。(1)グローバリゼーションわが国企業の多国籍化は輸出代替的多国籍化である。「日本的経営」の海外移転は「ジャパン・プロブレム」を惹起こしており、この解決には企業と社会のあり方の変換が求められている。(2)財務高株価現象のなかに低コストの資金調達を行い、それを設備投資にとどまらず、金融資産投資にふりむけ、企業は営業利益ばかりでなく巨額な金融収益を得た。しかし、バブル経済崩壊後そのつけとして償還という新たな債務をつくり出している。(3)労務日本的労使関係は本質的には長時間労働と過密労働によって生産性を増大させたが、労働の非人間化をもたらした。そこで、創造性を前面に押しだした「新日本的経営」が提唱されている。(4)生産工程の自動化(FA化)は生産と販売を結びつけた統合生産システム(CIM)へと展開している。その展開方法は革新的、断続的ではなく発展的、逐次的であり、そこに「日本的」な特徴が見いだされる。(5)販売主として物流システムをみた。物流二法による「規制緩和」は共同化、情報化をもたらしたが、人手不足で労働時間延長などの問題に逢着している。(6)情報化わが国企業の情報化には「日本的」特性がみられる。すなわち、構築された情報システムを逐次改良するというものであり、チェックランドのいう「ソフト思考」である。わが国企業は不況を契機にして再編成をはかっており、それは逐次的、発展的な形態をとっている。
創造的研究開発推進のための研究者の育成と管理に関する国際比較研究

我々は平成9-11年度に以下のような調査研究活動を行なった。(1)我々がこれまで集めた日本および外国の研究者の調査票は、日本約2200、イギリス760、インド410、韓国1200、台湾510、フランス70、ドイツ120であるが、それらの国際比較データを、研究分担者が国際比較研究、基礎研究と開発研究の比較分析、産業別研究開発の比較、さらにインドと台湾のデータには民間と公的研究機関の双方が含まれているので、民間と公的部門の比較分析も行なわれた。(2)そのような重層的な比較研究によって、わが国の研究者の意識とキャリアの特徴が浮き彫りとなり、創造的研究開発成果をあげるための条件もより明確になった。同時に、日本のイノベーション・システム(National Systems of Innovation)の特色と問題点究明への示唆も得られた。また、これまでほとんど行なわれていないといってよいアジアの研究人材管理と研究者の意識の特徴(共通性と差異)もある程度明らかになった。(3)3年間の我々の研究成果の大部分は、慶応義塾大学産業研究所『組織行動研究』No.28、29、30の各号に掲載されているが、最新号には13編の論文として発表されている。また、IIRA国際労使関係協会世界会議(平成12年6月)において日本・アジア・EUの研究者の国際比較分析結果が発表された。3年間にわたる我々の調査研究の成果として、既に30以上の論文発表や学会報告が行なわれているが、今後も、産業組織心理学会、日本労務学会、国際ビジネス研究学会、組織学会など国内外の学会における報告や専門雑誌での論文発表が期待できる。我々の研究は、4年間に行われた日本企業の基礎研究者960名の調査結果をふまえ、それとの比較を念頭において企画された開発研究者の質問紙調査を実施し、すでに前回調査を上回る1,000以上の調査票を回収している。日本企業の基礎研究部門と開発部門の研究者・技術者の意識と行動がいかに違うかまたは類似しているかを明らかにし、独創的な研究開発の成果をあげるためには研究開発人材マネジメントはどうあるべきかの示唆を得ようとしたのである。他方、関連プロジェクトにおいて、欧米及びアジアの研究者の調査を始めており、すでにインドとイギリスで約350人の研究者の調査を実施している。今後、アメリカ、ドイツ、フランス、韓国の研究者の調査を行って、日本と欧米・アジアの研究者の意識と行動の異同を明らかにすることによって、わが国の研究開発人材マネジメントの特色を浮き彫りにしたいと考えている。以上のように、日本国内における研究と開発部門の比較、日本の研究者と欧米・アジア諸国の研究者の調査の比較というタテ・ヨコの比較分析によって、日本企業の研究開発人材マネジメントの特色を明らかにするとともに、創造的研究開発の成果をあげるためにはいかなるかたちの研究開発人材マネジメントを打ち出すべきかを探ろうとしている。これまでの調査の感触から、わが国の研究と開発の人材マネジメント間の差異は小さく、日本と欧米の人材マネジメントの間では、キャリア開発・異動、企業内外の情報交流とコミュニケーション、研究業績に対する評価と報酬・インセンティブのあり方には相当の差異が見られるようである。我々は平成10年度に以下のような研究活動を行った。(1)我が国の開発研究者1350名の質問紙調査を実施した。対象とした業種は、以前の調査の基礎・応用研究者の所属業種と同じで、製薬650、エレクトロニクス390、化学240、製鉄80の調査票を回収した。(2)インド、イギリス、韓国、アメリカ、台湾、オーストラリア、ドイツ、フランスの研究者の質問紙調査を実施するための準備活動を行った。その結果、インド350、イギリス570、韓国1700の調査票をこれまで回収した。オーストラリア、フランスとドイツの研究機関との間で調査の実施について、約定ができ、両国それぞれ300500の調査票の回収が約束されている。

アメリカについては2社の企業から調査実施の約束を得ているが、他の国々と同様に数百の調査票の回収を確保するためには新たな研究パートナーを見出すことを必要と判断し、打診している。以上のように、国内の開発研究者の調査の実施によって、基礎・応用研究者と開発研者の調査結果の比較分析が可能になり、欧米と開発途上国の研究開発担当者の調査によって国際比較が可能となり、独創的研究成果をあげるための諸条件が一層明らかになると期待している。日本とイギリスの研究者の比較分析結果はイギリス・クランフィールド大学のR&Dセミナーですでに発表されているが、平成11年3月刊の慶應大学産業研究所「組織行動研究」において、基礎と開発研究者の比較、日本とインド、オーストラリア、イギリスの比較研究が研究分担者および海外の研究協力者による13編の論文が公表される。その他、国際労使関係研究会議、産業組織心理学会、日本労務学会、組織学会などの場で研究成果の公表が予定されており、専門雑誌や紀要での論文発表も多数期待できる。我々は平成11年度に以下のような調査研究活動を行った。(1)フランスとドイツにおける基礎研究者それぞれ300人の質問紙調査を現地の研究パートナーに委嘱した。パートナーの努力にもかかわらず、調査の実施は容易ではなく、回収が遅れている。台湾での調査は順調に実施され結果をえている。すでに調査済みのわが国の基礎寄り研究者および開発研究者計2200のデータと比較できるのは現在のところ、インド(400)、韓国(2000)、台湾(600)、イギリス(700)のデータである。これらのデータを用いて、我々はR&D技術者のキャリア開発、年齢限界意識、報酬制度、情報交流、職務態度と満足感、研究業績の決定要因などの比較を行った。研究と開発の技術者の調査結果の比較から両者の人材マネジメントの要件の違いが明らかになった。また国際比較面では、従来の欧米との比較だけでなく、アジア諸国のデータとの比較が可能になったことの意義は大きい。これまで未知だったアジアの研究開発情況を知ることができるだけでなく、アジアとの比較によって、欧米との比較では得られないような新たな知見を引き出し、日本の研究開発の強みと弱みをより明確に描くことができた。今年度の研究成果は平成12年3月刊の慶應大学産業研究所「組織行動研究」No.30において12編の論文として公表されるが、その他、International Industrial Relations Association、日本労務学会国際シンポジウム、産業組織心理学会、組織学会などにおいて発表が行われる。3年間の調査を通じて、我々は研究と開発の人材マネジメントの差異をさまざまの角度から明らかにすることができ、また欧州だけでなくアジア諸国との比較を行い、日本の研究開発システム(National Systems of Innovation)の特徴を明らかにし、そこから独創的な研究成果を向上させるための政策的示唆を引き出すことができよう。
アジアおよび北米における日本食の受容と現地食文化との融合

海外市場において広く受け入れられ、各国固有の食文化との相互作用の中で独自の変容を遂げてきた日本食の「普及と現地食文化との融合過程」を明らかにするため、1980年代から北米および中国市場で事業を行ってきた複数の食品企業のマーケティングについて文献調査および現地ヒアリング調査を行った。市場参入に際して、現地市場(生活習慣や商慣習等)に精通している事業者と共同でマ十ケティング活動を行い、製品開発・販売段階においては現地の食嗜好や食習慣を調査し、現地消費者に受容されるよう適応化(マーケティング戦略の変更・修正)努力を行っていた。また市場開拓・普及期においては、「異文化・外来食」として知られていない食品そのものの認知度を高める地道なプロモーション活動や調理方法などについての啓蒙活動など、新規市場参入ゆえに必要となるマーケティング努力もあった。注目すべきは、食品企業が市場拡大を見据えて、「外来食」に対して先入観のない子ども世代の味覚形成にはたらきかけ、「次世代の顧客獲得」を目指すマーケティング活動を積極的に展開してきたことであり、日本食を提供する従来型の飲食店だけではなく、海外出店を加速させてきたコンビニエンスストア(CVS)が、日本の食(おにぎり、弁当、寿司、おでん等)を紹介する有力なチャネルとして現地に定着し、日本食普及の1大拠点となってきているということである。こうしたマーケティング手法やCVSの動向については、今後も継続的に検証・分析していく必要がある。以上、文化伝播・交流経路としての食品企業のマーケティング研究を通じて、食の異文化接触と受容、普及にともなって生ずる現地食文化との融合、現地食文化の変容という国際化時代の食の今日的位相を検証した。2005年度は、本研究の課題である(1)異なる食文化を持つ国々における企業のマーケティングによる日本食の普及プロセス、(2)現地消費者による日本食の受容と拒絶、および消費パターンの変容、(3)食における異文化接触と食文化の変容・融合、新たな食文化創造、国際化プロセス、以上3つのうち、課題の(3)に焦点を当て「食の異文化接触と融合」がどう具体化されたかといった点に関する分析を進めた。研究対象となっている<醤油>の国際マーケティングに関する文献や資料を収集し、先行研究で用いられた方法を摂取し、より詳しい分析を進めた。2005年12月には、独立行政法人日本学術振興会アジア研究教育拠点事業:「東アジア海文明の歴史と環境」第3回東アジア海文明セミナー「東アジア海文明における文化交流」報告者:趙榮光教授(浙江工商大学)に参加し、中国から伝播した醤油の日本における変容と多様化、日本の食文化との融合について、報告者らと意見交換を行った。また本年度は、次世代の食文化を担う<子ども>たちと海外市場における食品マーケティングに関する問題についても、研究を進めた。子ども向けの食品マーケティングの問題が顕在化している米国市場に注目し、現状と問題点を探った。子どもとマーケティングをめぐる問題については、下記のような研究成果の報告および論文執筆を行った。1.「マーケティング・ターゲットとしての「子ども消費者」問われる米国食品企業の社会的責任」日本消費経済学会部会(2006年3月25日・福島)2.「米国における子ども向けフード・マーケティングの動向:Self-Regulatory SystemとCARUガイドラインをめぐって」日本フードシステム学会全国大会(2005年6月19日・東京)平成18年度は、本研究の課題である(1)異なる食文化を持つ国々における企業のマーケティングによる日本食の普及プロセス、(2)現地消費者による日本食の受容と拒絶、および消費パターンの変容、(3)食における異文化接触と食文化の変容・融合、新たな食文化創造、国際化プロセスといった研究の3つの柱の中でも、課題の(1)に焦点を当て研究を進めた。具体的には、次世代の食文化を担う<子ども>たちの食をめぐる問題点と海外市場における食品企業のマーケティング展開についての研究を進めた。学会発表(2)天野恵美子(2006)「マーケティング・ターゲットとしての「子ども消費者」問われる米国食品企業の社会的責任」第31回日本消費経済学会(5月20日:佐賀大学):統一論題「消費のグローバリゼーション」1.天野恵美子(2007)「グローバル・マーケティングと子ども消費者-問われる米国食品企業の社会的責任-」『日本消費経済学会年報』第28集、pp.1-11.2.天野恵美子(2007)「米国における「子ども消費者」の発見と市場の生成-子どもはいかにして「顧客」になったか-」『生活経営学研究』No.42,pp.39-47.海外市場において広く受け入れられ、各国固有の食文化との相互作用の中で独自の変容を遂げてきた日本食の「普及と現地食文化との融合過程」を明らかにするため、1980年代から北米および中国市場で事業を行ってきた複数の食品企業のマーケティングについて文献調査および現地ヒアリング調査を行った。

また市場開拓・普及期においては、「異文化・外来食」として知られていない食品そのものの認知度を高める地道なプロモーション活動や調理方法などについての啓蒙活動など、新規市場参入ゆえに必要となるマーケティング努力もあった。注目すべきは、食品企業が市場拡大を見据えて、「外来食」に対して先入観のない子ども世代の味覚形成にはたらきかけ、「次世代の顧客獲得」を目指すマーケティング活動を積極的に展開してきたことであり、日本食を提供する従来型の飲食店だけではなく、海外出店を加速させてきたコンビニエンスストア(CVS)が、日本の食(おにぎり、弁当、寿司、おでん等)を紹介する有力なチャネルとして現地に定着し、日本食普及の1大拠点となってきているということである。こうしたマーケティング手法やCVSの動向については、今後も継続的に検証・分析していく必要がある。以上、文化伝播・交流経路としての食品企業のマーケティング研究を通じて、食の異文化接触と受容、普及にともなって生ずる現地食文化との融合、現地食文化の変容という国際化時代の食の今日的位相を検証した。
利益の品質が配当政策のコロボレーション効果に与える影響に関する実証研究

利益変化と配当変化が相互に関連付けて評価されることを「コロボレーション効果」という。本研究では、インプライド期待リターン(r)とインプライド期待成長率(g)を同時に逆算推定する手法を適用することによって、コロボレーション効果がrとgに与える影響を検証した。分析の結果、たとえば、増配予想の公表によってrとgは上昇するが、増益予想に裏付けられた増配予想のケースでは、rとgの上昇幅がさらに大きいといった事実を発見した。本研究は、利益の品質が配当政策のコロボレーション効果に与える影響を実証的に解明することを主たる研究課題としている。その一環として、初年度は主として、以下の2つの研究を行った。第1に、将来業績(将来の収益性、成長性、配当政策)に与える影響の観点から、日本企業の個人株主開拓の経済的意義を実証分析した。その結果、次の事実を発見した。1株主優待等の個人株主開拓策は、業績、配当、規模要因等を所与としてもなお、個人の株主数や持株比率を上昇させる。しかし、2個人株主が増加した企業は、利益率変化の次期反転、配当変化の収益性シグナリング、投資の効果などを所与としてもなお、次期の収益性、成長性、配当率がいずれも有意に低下する。この結果は、経営参加のインセンティブが小さい小口の個人株主が増加することで、経営規律が低下している可能性を示唆している。この証拠は、日本企業が積極的に行っている個人株主開拓に警鐘をならすという意義がある。第2に、近年注目されているインプライド期待リターンとインプライド期待成長率を同時に逆算推定する方法を適用することで、配当の成熟仮説を実証分析した。その結果、次期増配予想を行った企業の期待成長率と期待リターンは、いずれも有意に追加的に上昇していることが明らかとなった。この結果は、日本企業の次期増配シグナルが、平均的には、企業成熟よりも企業成長を示唆するものであることを示している。この証拠は、[増配=企業成熟、システマティック・リスクの低下]という米国の証拠が、必ずしも、日本企業にあてはまらないことを示している。初年度の分析によって、配当政策に対する資本市場の評価を分析する際、インプライド期待リターンとインプライド期待成長率の同時逆算手法の適用が有効であることが確認できた。そこで、2年目は、当該手法を適用することによって得られたインプライド資本コストおよびROEを、価値創造企業と価値破壊企業の間で比較した。分析の結果、価値創造企業として評価されるには、9%10%のROE達成が必要であることが明らかとなった。そのような企業は、遅くとも2期先には平均的に同程度のROEを実際に達成している。また、価値創造企業のROEは、価値破壊企業のそれと比べて、持続性(利益の品質)が有意に高い。以上の証拠は、市場が、一時的なROEの高低ではなく、株主資本コストを上回るROEを中長期的、持続的に達成できる企業に、株主資本簿価を上回る時価総額を与えている可能性を示している。1つの論文を公刊し、インプライド期待リターンとインプライド期待成長率の同時逆算手法の有効性を実証的に確認した。最終年の分析を行うためのリサーチ・デザインの構築に際して、2年目の研究成果が与える貢献は大きい。以上から、研究活動はおおむね順調であると判断する。初年度の分析によって、配当政策に対する資本市場の評価を分析する際、インプライド期待リターンとインプライド期待成長率の同時逆算手法の適用が有効であることを確認し、2年目は、当該手法を適用することによって得られたインプライド資本コストおよびROEを、価値創造企業と価値破壊企業の間で比較した。最終年度は、配当政策のコロボレーション効果の観点から、日本企業の企業価値に関してこれまで実施してきた実証研究を総括した。実証結果は、次のようにまとめることができる。日本企業の配当には、将来業績をシグナルする強い力が備わっている。市場は、増益(減益)に裏付けられた増配(減配)シグナルに、より大きなプラス(マイナス)の評価を与えるなど、コロボレーション効果の存在が認められる。日本企業の株主資本コストは平均的に7%前後であるが、価値創造企業たり得るには、10%以上のROEを長期持続的に達成する必要がある。株主構成についても、企業価値最大化の観点から、安易な個人株主・安定株主に逃避するのではなく、洗練された外国人投資家との対話を積極的に行うべきである。以上の証拠は、日本企業が、企業価値最大化の観点から、コロボレーション効果が備わっている配当政策を通じて、投資家と積極的にコミュニケーションすべきことを示している。2つの論文を公刊するとともに、日本会計研究学会第73回全国大会(2014年9月5日、6日)において、「資本と利益の実証研究の方向性」というテーマで統一論題報告を行った。

2年目以降の本格的な分析を行うためのリサーチ・デザインの構築に際して、初年度の研究成果が与える貢献は大きい。以上から、研究活動はおおむね順調であると判断している。学会や研究会で得たコメント等を反映したリサーチ・デザインの再構築と過年度の実証分析の精緻化をすでに行っている。その後、データベースが完成次第、本研究課題を実証分析に取りかかる。会計学学会や研究会で得たコメントに基づいて、すでに初年度の実証分析の精緻化を図っている。また初年度の研究成果を踏まえた上で、本研究課題のリサーチ・デザインを構築する。その後、データベースが完成次第、本研究課題の実証分析に取りかかる。次年度使用額が生じた理由は、学会や研究会での研究報告を次年度に積極的に行うためである。次年度は、最新データを用いて過年度の分析をさらに精緻化する予定である。次年度使用額が生じた理由は、海外での研究報告や英文ジャーナルへの投稿を次年度に積極的に行うためである。次年度は、最新データを用いて初年度のパイロット・テストをさらに精緻化させる予定である。次年度に使用する予定の研究費は、過年度の実証分析を精緻化させた上で、学会や研究会での研究報告への支出を予定している。最新のデータに基づく証拠を提供することが実証研究においてとくに重要であることに鑑みて、過年度に購入したデータベースを更新するとともに、東京証券取引所等に出張して最新データを収集する。次年度に使用する予定の研究費は、初年度の実証分析を精緻化させた上で、英文ジャーナルへの投稿(翻訳費用、投稿費用)や海外での研究報告(海外旅費)への支出を予定している。なお、最新のデータに基づく証拠を提供することが実証研究においてとくに重要であることに鑑みて、初年度に購入したデータベースを更新するとともに、東京証券取引所等に出張して最新データを収集する。
光増感剤を用いた汎用的センサーシステムの開発

外界の状況を的確に認識して物理的な応答を返す「分子ロボット」の創成には、外部からの入力シグナルを感知し下流へと受け渡すセンサの開発が必要不可欠である。論理応答を実行する分子センサとしてこれまで主に研究されてきたのは蛍光発光をアウトプットとするものであるが、これらのセンサは下流デバイスへのシグナル伝達効率という観点では不十分な点が多い。そこで本研究では、光励起に伴い一重項酸素等の活性酸素種(ROS)を産生する「光増感剤」に着目し、これを基盤とする新たなセンサの開発を目指している。本年度はまず、前年度において課題として残されていたリポソーム(GUV)表面への光増感剤の導入について研究を行った。具体的には、本新学術領域研究のメンバーでもある東京大学の豊田太郎博士と共同で遠心沈降法を用いたGUV調製の条件検討を行い、脂質膜内に光増感剤を導入したGUVの簡便な作成方法を開発した。続いて、蛍光色素あるいは加水分解酵素を内液に封入したGUVを作成し、光照射による内液成分の放出について検討を行った。その結果、蛍光色素の放出については「光増感剤あり、光照射あり」の時のみ有意なシグナルの上昇が確認され、本研究のコンセプトを示すことに成功した。一方、酵素の放出については差が観察されず、GUV上での光増感反応による膜透過性の向上は全ての分子に対して有効である訳ではないことが示唆された。換言すると、この結果は光照射によって所望の分子のみをベシクル内外へと輸送できる可能性を示すものであり、分子ロボティクスの観点から有用性が期待される。26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度はまず、光増感剤に分子認識能を付与するための検討を行った。具体的には、pHに依存して分子内のスピロ環形成が起こることで吸収波長が大きく変化し、結果的に光増感能が変化する化合物を設計・合成した。このデザインを拡張することで、様々な分子種を標的とする機能性光増感剤の開発が可能と期待される。また、酸性環境下で光誘起電子移動(PeT)が解消されることで増感能が上昇する化合物についても設計および合成を達成した。しかし、合成した増感剤はそのままでは脂溶性が高いため水溶液中では凝集体を形成しやすく、溶液中に単分散させた状態での機能評価は難しいことが判明した。続いて、合成した化合物を「分子ロボット」の骨格であるリポソーム(GUV)の表面に局在させて機能を評価することを試みた。正確な評価のためには安定して均質なGUVを作成する技術を確立することが不可欠であるが、標準的な遠心沈降法や静置水和法を用いた場合、増感剤を脂質に添加するとGUVの調製が上手くいかない場合があることが示唆された。そこで現在は、GUVの調製方法を工夫するとともに、増感剤の機能評価方法の確立に向けた検討を行っている。機能性増感剤の開発については当初の計画通り光誘起電子移動(PeT)や分子内スピロ環化を作動原理とする化合物を設計・合成することに成功し、種々の検討を行った。

当初の計画では本年度中の達成を予定していた、リポソーム中で期待通りの性能を示す化合物の開発には成功していないが、この部分は共同研究を通じて技術の習得に努めることで今後解決したい。光増感剤に対する複雑な分子認識機能の付与については今後の検討課題とし、まずはリポソーム表面で光増感剤を機能させることに注力する。当初の計画では増感剤に脂肪酸を導入する予定であったが、脂溶性が高い分子骨格を用いればあえて脂肪酸を修飾する必要がないことが示唆されたため、2I-BODIPYを初めとする平面的な光増感剤をそのまま利用することが可能と考えられる。リポソームについては、他の作成方法への変更も含めて引き続き条件検討を実施する。26年度が最終年度であるため、記入しない。
個人に合わせた生活習慣を提案する糖尿病リスクスコアの開発と効果検証

ライフスタイルの近代化と高齢化に伴い、糖尿病患者は約1,000万人と増加し、その対策が急務とされている。糖尿病予防に向けての危機意識を高めるために、今までに様々な糖尿病リスクスコアが開発されてきたが、その効果は弱かった。その理由として、一時的に対象者の危機感は高めるが個人に合わせた具体的な生活習慣を提案しないからであった。また、従来のリスクスコアは観察研究のベースラインデータを用いているため、生活習慣の変化には対応できていないことが判明した。ごく最近、米国で行われた糖尿病予防研究プログラム(US DPP)と食事介入研究で体重やHbA1c値をシュミレーションできる機序計算モデルが開発された。そこで、従来の糖尿病リスクスコアの短所を補うべく、機序計算モデルを用いて新たな糖尿病発症予測システムの開発を行うのが本研究の目的である。本年度は、糖尿病予防のための戦略研究J-DOIT1の被験者2,607名のデータの中から120名を抽出し、個人毎に生体指標(体重、空腹時血糖値、HbA1c)の時系列データに近似させた。予測データのRMSE(Root Mean Square Error、平均平方二乗誤差)は、通常の臨床的測定エラー範囲におさまった。モデルの近似により、個々人の生理学的特性(エネルギー必要量など)や実際のライフスタイルの変動を表すパラメータを推定することができた。機序計算モデルを用いることで個人毎の生体指標の5年間の変動を予測することが可能であった。糖尿病予防のための戦略研究J-DOIT1の被験者2,607名のデータを用いて、個人毎に生体指標(体重、空腹時血糖値、HbA1c)の時系列データに近似させることができたから。J-DOIT1は、空腹時血糖異常者2,607名を無作為に支援群と自立群に割付した電話支援による大規模な介入試験である。年齢、BMI、血圧、血液検査、食事・運動・睡眠・変化ステージなどの生活習慣や心理の調査票のデータから支援群と自立群からマッチさせた症例を抽出し、モデルの近似用群と実験群に区別した。モデルを個人毎に生体指標の時系列データに近似させるとともに、最適なエネルギー摂取量やお勧めの栄養素バランスを推定する。また、エネルギー摂取量をどの程度減じるかで5年間の生体指標の推移を予測する。さらに、個人毎に炭水化物比率を変えることで最適な炭水化物比率による各種生体指標の変化を予測する。予測データのRMSEには、通常の臨床的測定エラー範囲(格差5%以内)を採用する。データに関する作業などに生じる、人件費などに使用予定である。また情報収集、班会議、発表の為の学会参加などを予定しているため旅費などに支出する予定である。
メタボリックシンドロームの成因におけるL-PGDSの役割の検討

昨年度までの研究で、我々はリポカリン型プロスタグランジンD合成酵素(L-PGDS)遺伝子の欠損が生体内において炎症反応の調節を介して動脈硬化病変形成を促進し、肥満の増悪にも関与している可能性を見出した(Tanaka R et al.Biochem.Biophys.Res.Comaun.,378:851-6.2009)。当該年度は肥満の増悪に着目し、そのメカニズム解明を目指してin vitroの実験を行った。まず、L-PGDS遺伝子欠損が培養非成熟脂肪細胞分画(stroma1-vascular fraction,SVF)の脂肪細胞への分化におよぼす影響について検討を行った。野生型マウスおよびL-PGDS遺伝子欠損マウスよりSVFを採取、培養し、インスリン・デキサメタゾン等の刺激によって脂肪細胞の分化を誘導した。Oil red0陽性の分化した細胞数および単一細胞あたりの面積を比較したが、両群問に明らかな差は認められなかった。また、SVFにペルオキシゾーム増殖剤応答性受容体(PPAR)_γのリガンドであるトリグリタゾンを5日間添加し、脂肪細胞への分化を試みたところ、こちらも野生型およびL-PGDS遺伝子欠損マウスの間で細胞分化の割合および細胞肥大に明らかな差を認めなかった。脂肪細胞の分化にはPPAR_γが重要な役割を果たしており、L-PGDSにより生体内で産生されるPGJ_2はPPAR_γの強力な生体内リガンドであることがこれまでに報告されている。つまり、L-PGDS遺伝子の欠損により、PGJ_2の産生が低下し、脂肪細胞への分化を阻害した結果、肥大した脂肪細胞が増加して肥満を来している可能性があった。しかしながら、今回の結果ではL-PGDS遺伝子欠損による肥満の増悪は、少なくともPGJ_2の産生低下によるものではないと思われた。当該年度はL-PGDS遺伝子欠損(LKO)マウスに高脂肪食を負荷し、肥満およびインスリン抵抗性、動脈硬化を含めたその他の表現型についての検討を行った。野生型8週齢の雄C57BL/6野生型(wild-type; WT)マウス、LKOマウスに対して高脂肪食負荷を行い、20週齢で体重測定および腹部MR検査を施行し、28週齢で動脈硬化病変の評価を行った。高脂肪食負荷後のLKOマウスはWTマウスより有意に体重が増加していた。腹部MRI検査では、LKOマウスはWTマウスより皮下脂肪組織、内臓脂肪組織ともに有意に増加しており、組織切片においても脂肪細胞の肥大を認めた。血圧・血清脂質にっいては群間で有意な差を認めなかった。インスリン抵抗性についてもインスリン負荷テスト・糖負荷テストで検討したが有意差は認められなかった。大動脈脂肪染色ではLKOマウスでWTマウスより脂肪沈着増加を認めた。同様に、大動脈起始部の動脈硬化巣はLKOマウスで有意に増大しており、マクロファージ浸潤の増加を伴っていた。また、炎症性サイトカインであるmonocytechemoattractant protein-1(MCP-1)およびinterleukin-1β(IL-1β)の発現もLKOマウスで有意に増加していた。以上よりL-PGDS遺伝子の欠損は生体内において炎症反応の調節を介して動脈硬化病変形成を健進し、肥満の発症にも関与している可能性が示唆された。またインスリン抵抗性へのL-PGDSの関与は小さいと考えられた。この結果はBiochem Biophys Res Commun.(Tanaka etal.378;851-6,2009)に論文化して報告した。
光水素発生デバイスとしてのルテニウム白金含有超分子化合物の合成と機能評価

(i)白金ルテニウム二核錯体[Ru(bpy)_2(4,4′-bis[(3-aminopropyl)aminocarbonyl]-2,2′-bipyrdine)PtCl_2]-(PF6)_2の分光学的性質について明らかにした。この錯体は[Ru(bpy)_3]^<2+>と同様に良好な発光体であり、その発光寿命518nsは白金未配位の前駆体[Ru(bpy)_2(4,4′bis[(3-aminopropyl)aminocarbonyl]-2,2′-bipyridine)](PF6)_2の寿命244nsの約2倍であることが分かった。白金が錯形成することによりアルキル鎖の自由度が減り、振動失活が抑制されることが分かった。本課題の目的からはそれるが、前者がDNAの光切断効果を有することも明らかにした。なお、前者を原料とする白金多核化反応は失敗に終わった。(ii)[Ru(bpy)_2(5-amino-1,10-phenanthroline)]^<2+>を出発原料に用い、第二の遷移金属を超分子化学的に結合させるための配位子部位を導入する有機合成法の研究を行なった。本年度は3つの価値ある成果をえることが出来た。EDTA二無水物を作用させることにより、EDTA配位子を導入した錯体配位子[Ru(bpy)_2(5-edtaH_3-phen)](PF6)_2を得た。これに様々な金属イオンを作用させ[Ru(bpy)_2(5-edta(M)-phen)](PF6)_2を調製し、発光挙動を中心とする諸性質の変化について調べた。M=Ptについては良好なサンプルを得ることは出来なかったが、M=Coについて光水素デバイスとしての機能が認められた。一方、上記原料錯体に白金二核化配位子であるアミド基含有試薬を作用させ、[Ru(bpy)_2(5-(4-((phenyl)aminocarbonyl)butyramido)-phen)](PF6)_2の合成にも成功した。また、未配位ピリジンを有する錯体配位子[Ru(bpy)_2(5-(isonicotinamido)-phen)](PF6)_2の合成にも成功し、錯形成反応に伴う蛍光強度変化について明らかにした。次年度は最後に述べた三種の錯体配位子を白金錯体と反応させ、白金ルテニウム含有超分子錯体の合成を行ない、光水素発生デバイスとしての機能評価を行なう予定である。
Ｍ５ブレーン上の６次元（２，０）理論の解析

当該年度の研究では、非局所演算子を通じた6次元(2,0)理論の定式化や解析を行った。超対称性を保つように定義できる非局所演算子の一つがWilsonサーフェス演算子である。6次元(2,0)理論の定式化の一つとして5次元N=2超対称ゲージ理論に等価であるという仮説があり、この下でWilsonサーフェス演算子はWilsonループ演算子として扱うことができる。実は5次元N=2超対称ゲージ理論の分配関数は厳密に計算できChern-Simons行列模型で表現される。これらの事実を用いてWilsonサーフェス演算子の期待値を厳密に計算した。他方、AdS7/CFT6対応というAdS7×S4上のM理論と6次元(2,0)理論が双対な関係にあるという主張がある。この枠組みにおいて、Wilsonサーフェス演算子は泡状幾何とよばれる古典重力解に対応すると考えられてきた。前年度までの研究では、ゲージ群の対称表現と反対称表現に値をもつWilsonサーフェス演算子の期待値を求め、それに双対であると思われていた重力側の解が一致していることを見出した。これはAdS7/CFT6対応を強く支持するとともに、超対称性を保つ範囲で上述の仮説が正しいことを示唆している。本年度ではこの対応関係を一般表現のWilsonサーフェス演算子に拡張することを試みているところである。他の非局所演算子として余次元2をもつ欠陥演算子があるが、本年度の研究でこの演算子がある場合の分配関数の導出に成功した。6次元(2,0)理論の基本的な物体は粒子ではなくひも状の物体であることが知られている。6次元(2,0)理論のテンソルブランチと呼ばれる領域ではこのひもをM弦と呼ぶ。M弦の分配関数は位相的弦理論の手法によって計算できる。このM弦の観点から余次元2欠陥演算子が挿入された分配関数が系統的に計算できることを示し、演算子としての作用を同定した。28年度が最終年度であるため、記入しない。当該年度の主な成果として、5次元球面S5上のN=2超対称ゲージ理論の分配関数が局所化によってChern-Simons行列模型と呼ばれる有限次元積分で表されることを利用して、AdS_7/CFT_6対応の新たな証拠を確立した。具体的には重力理論としてAdS_7xS4上の11次元超重力理論を考え、AdS_7中のAdS_3xS3に巻き付く1枚のM5ブレーンと、AdS_7とS4それぞれに含まれるAdS_3xS3に巻き付く1枚のM5ブレーンの期待値を求めた。一方、ゲージ理論においてChern-Simons行列模型を用いてゲージ群の対称表現と反対称表現に属するWilsonループ演算子の期待値を計算し、それぞれがM5ブレーンそれぞれの期待値と一致することを示した。CFT_6として考えるのは通常6次元(2,0)理論であるが、これをS1コンパクト化した際に6次元理論のKKモードと5次元理論のインスタントンを同一視すると5次元N=2理論に等価であるという仮説が提唱されている。さらに、6次元(2,0)理論にはWilsonサーフェス演算子と呼ばれる2次元に広がった非局所演算子が定義される。上の仮説に基づくとS1コンパクト化したWilsonサーフェス演算子は5次元N=2理論のWilsonループに対応しているはずである。つまり、先述の結果はM5ブレーンとWilsonサーフェスの一致を表しており、AdS_7/CFT_6対応の証拠である。この結果の意義は、AdS_7/CFT_6対応を示す明確な証拠としては数少ないかつ新しい結果であり、AdS_7/CFT_6対応の存在を強く示していることである。そしてこの重要性は、6次元(2,0)理論と5次元N=2理論の間に成り立つ仮説が正しいと示唆しており、5次元N=2理論を調べることで6次元(2,0)理論の情報を知ることが出来るという事実である。当該年度の研究では、前年度の研究で得られたAdS_7/CFT_6対応を支持する新たな結果をより一般の場合に拡張することを試みた。研究の主な対象は6次元(2,0)理論におけるWilsonサーフェス演算子という非局所演算子であるが、6次元(2,0)理論が5次元N=2理論に等価であるという仮説に基づくとWilsonサーフェス演算子を5次元N=2理論におけるWilsonループ演算子として扱うことができる。このWilsonループ演算子の期待値はChern-Simons行列模型と呼ばれる有限次元積分によって計算される。前年度の研究ではゲージ群の対称表現と反対称表現のWilsonサーフェス演算子を用いたが、今年度は一般表現に拡張してChern-Simons行列模型における期待値を求めることが出来た。一方重力側では、前年度の結果として1枚のM5ブレーンに対する質量殻上の作用を計算し行列模型の結果と比較することでそれらの一致をみた。今年度は一般表現のWilsonサーフェス演算子に対応すると予言されている11次元超重力理論の泡状解を用いた質量殻上作用の評価に取り組んだ。この泡状解に対する作用は非常に複雑な形をしているため、現在その評価を継続しているところである。本研究の重要性は、M理論の枠組みであるAdS_7/CFT_6対応と、6次元(2,0)理論と5次元N=2理論の等価性の両方が正しく成り立つことを強く示唆していることである。

さらにこれに立脚すると、Chern-Simons行列模型によって6次元(2,0)理論の一部を解析できると期待される。本研究計画の1つであるAdS_7/CFT_6において、前年度に得られた結果をより一般化することを試みた。CFT_6側では一般表現のWilsonサーフェス演算子の期待値をChern-Simons行列模型において計算できたが、AdS_7側での泡状幾何の重力解を用いた計算を現在進めている。当該年度の研究では、非局所演算子を通じた6次元(2,0)理論の定式化や解析を行った。超対称性を保つように定義できる非局所演算子の一つがWilsonサーフェス演算子である。6次元(2,0)理論の定式化の一つとして5次元N=2超対称ゲージ理論に等価であるという仮説があり、この下でWilsonサーフェス演算子はWilsonループ演算子として扱うことができる。実は5次元N=2超対称ゲージ理論の分配関数は厳密に計算できChern-Simons行列模型で表現される。これらの事実を用いてWilsonサーフェス演算子の期待値を厳密に計算した。他方、AdS7/CFT6対応というAdS7×S4上のM理論と6次元(2,0)理論が双対な関係にあるという主張がある。この枠組みにおいて、Wilsonサーフェス演算子は泡状幾何とよばれる古典重力解に対応すると考えられてきた。前年度までの研究では、ゲージ群の対称表現と反対称表現に値をもつWilsonサーフェス演算子の期待値を求め、それに双対であると思われていた重力側の解が一致していることを見出した。これはAdS7/CFT6対応を強く支持するとともに、超対称性を保つ範囲で上述の仮説が正しいことを示唆している。本年度ではこの対応関係を一般表現のWilsonサーフェス演算子に拡張することを試みているところである。他の非局所演算子として余次元2をもつ欠陥演算子があるが、本年度の研究でこの演算子がある場合の分配関数の導出に成功した。6次元(2,0)理論の基本的な物体は粒子ではなくひも状の物体であることが知られている。6次元(2,0)理論のテンソルブランチと呼ばれる領域ではこのひもをM弦と呼ぶ。M弦の分配関数は位相的弦理論の手法によって計算できる。このM弦の観点から余次元2欠陥演算子が挿入された分配関数が系統的に計算できることを示し、演算子としての作用を同定した。本研究計画の1つであるAdS_7/CFT_6対応の検証に対して、新しい明確な証拠を示すことができ、その結果を学術雑誌に発表できたため。今後の方策としては、Wilsonサーフェス演算子が存在する場合のエンタングルメントエントロピーの重力双対を計算している先行研究において用いられている計算手法を本研究にも応用することである。先行研究ではAdS_7の境界上におけるWilsonサーフェス演算子のトポロジーは本研究と異なるためそのまま用いることは出来ないが、基本的な論理は同じなのでその計算手法を修正し泡状解を用いた質量殻上の作用をあらわに評価していくことを方針とする。また、M理論においてサーフェス演算子に対応するM5ブレーンが挿入されている系の応用として、M-stringsと呼ばれる位相的弦理論の手法を用いてサーフェス演算子があるAGT対応を拡張し定式化することを目指す。28年度が最終年度であるため、記入しない。今後の方策として、まずWilsonループ(サーフェス)の表現を一般化することである。
二次電池用超濃厚電解液の理論設計

本研究は、新奇電解液として注目されている超濃厚電解液を主たる研究対象として、電解液の組成(電解質・溶媒種・濃度)と物理化学的性質との関係を、理論化学シミュレーションを用いて明らかにすることを目的としている。2018年度は、Naイオン二次電池用超濃厚電解液を対象として、アニオン種依存性を検討した。超濃厚電解液にはFSAおよびTFSAという有機アニオンがよく用いられる。FSAとTFSAは互いに類似した分子構造を持つが、電解液としてのマクロスコピックな性質が異なる。我々の既往の研究において実績のある、分割統治型密度汎関数強束縛分子動力学法に基づいて、この差異を検討した。シミュレーションから、超濃厚電解液ではアニオンを媒介としてキャリアイオン(Naイオン)同士が互いに結合した、ネットワーク様の高次構造を有することがわかった。この構造は超濃厚電解液に特徴的で、希薄な溶液においては見られない。さらに、ネットワーク構造中でFSAがTFSAと比較してキャリアイオンに対する配位性がより高いこと、これを反映してネットワーク構造の動的な揺らぎに起因する配位子交換反応がより早いことを見出した。一方で、1分子レベルでの解析を実施したところ、キャリアイオンとFSAあるいはTFSAとの相互作用は同程度であることがわかった。この結果は、アニオン同士のわずかな化学的性質の違いが1分子レベルでは明確な違いとして現れないにもかかわらず、マクロスケールでは溶液構造の差として現れること示唆している。2018年度における研究によって、電解液を構成する分子のわずかな変化が溶液のマクロな性質を変化させることがシミュレーションによっても確認された。特にネットワーク構造に着目した解析が、溶液の性質の評価に有用であることがわかった。現在この知見を活かして、溶媒種依存性の検討、電解質の電離挙動の解析を進めている。超濃厚電解液の溶液としての性質と構成する分子の微視的な化学的性質との関係の解析は、概ね当初計画の通りに進んでいる。特に超濃厚電解液の性質の評価方法として、ネットワーク構造に対する解析が有用であることがわかったので、種々の電解質・溶媒種に対する系統的な検討へ展開している。また、電解液中での電解質での電離挙動については、特に希薄溶液系について重要であることがわかった。超濃厚電解液を主要な対象としていた当初想定とは異なるが、電解液における基礎的な性質として検討すべきであるとの結論に至った。必要な方法論については2018年度中に準備・検討が完了したので、種々の系に対する系統的な検討に着手した。以上より、全体として概ね当初の計画通りに研究が進展していると判断した。本研究において必要な解析手法およびシミュレーション手法については、2018年度中におおよその目処がたったため、種々の分子系に対する系統的な解析に着手している。これに際しては多数のシミュレーションを実施する必要があるため、当初計画の通りスーパーコンピュータシステムの利用によって計算資源を確保する。現在、利用するシステムの選定中であるが、特に障害となる研究遂行上の課題はない。

本研究において必要な解析手法およびシミュレーション手法については、2018年度中におおよその目処がたったため、種々の分子系に対する系統的な解析に着手している。これに際しては多数のシミュレーションを実施する必要があるため、当初計画の通りスーパーコンピュータシステムの利用によって計算資源を確保する。現在、利用するシステムの選定中であるが、特に障害となる研究遂行上の課題はない。購入物品の価格等を適切に検討した結果、3,000円程度の未使用額が生じた。不必要な使い切りは行わず、次年度に繰り越すことで有効に活用することとした。