hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
白血病・前白血病細胞の増殖機構と抗腫瘍剤およびサイトカインによるその制御の研究

前白血病状態と考えられている骨髄異形成症候群(MDS)に対するサイトカイン療法の有効性と安全性を調べるために以下の実験を行なった。即ちMDS患者19例(低リスクMDS群8例,高リスクMDS群6例,白血病移行群5例)および健常者4例の骨髄(一部末梢血)細胞から、免疫磁性ビーズ法にてCD34陽性分画を分離してG-CSFまたはGM-CSF存在下に7日間液体培養後、芽球の動態をインビトロで観察した。その結果各群ともCSF存在下で細胞数が増加したが、健常者群で芽球割合が低下して順調に分化成熟していったのに対して、MDS各群、とくにリスクの高い群では芽球がCSFによって著増した2例を含めて、芽球の残存傾向が見られた。培養前後に核型分析を施行し得た4例のMDSでは、異常核型のクローンがインビトロでCSFによって支持されていた。従ってとくに芽球割合の多い病型では、CSFによってさらに芽球の増加をきたす可能性が考えられた。次にMDS細胞の長期培養に取り組み、長期培養細胞株が得られたので報告する。患者は、RARSの52歳男性で、白血病化をみることなく出血傾向にて死亡した。生前の患者骨髄よりIL-3依存性細胞株MDS92が樹立された。MDS92は現在まで19カ月にわたって継代されている。形態上は芽球様細胞から成熟好中球・単球様細胞まで混在しており、IL-3、GM-CSFまたはSteel factor存在下で増殖し、種々のミエロイドコロニーを形成した。核型分析の結果、クローナルに5番,7番染色体の欠先を含む複雑な異常を認め、またN-ras遺伝子解析にてコドン12にGGT→GCTの点突然変異が検出された。以上よりMDS92は前白血病状態の特徴を反映するユニークな細胞株と考えられ、今後本細胞株用いて分子・細胞生物学的解析を予定している。
新しい概念に基づくC_<60>の化学変換

本研究分担者吉田は、C_<60>の先駆的予言を始め、球状60π系の理論系研究によりC_<60>の反応性(Superdelocalizabilityによる)はベンゼノイド芳香族とは全く異なりS^N>S^R>S^Eであること、PyracyleneやCorannuleneモデルでは説明できないこと、[5]ラジアレン単位が6個半球状となったC_<30>bowlで始めてモデルとなりうること、更に、水素化反応を行うための要因を明らかにした。また、C_<60>の常温600°CでのESR測定からC_<60>が高いradicalizabilityをもつことを見出した。これらの成果から、C_<60>のように科学史上例を見ない球状炭素クラスターの化学反応性の研究には確立された概念に加え、全く斬新な概念が必要と考え、C_<60>を1つのSuperatomと考える新しい概念を提出した。このSuperatomはLUMOとnext LUMO計6軌道の相互作用により、不対電子対をもつ原子を正八面体型に配位しうる。従って、例えば図1のようにSuperatomのベルト位(配座数4)を水中、アピカル位(配位数2)を疎水性空間に保つことができれば、配位しにくい分子(例えばN_2)でも疎水場では配位可能となり、各種の反応を選択的に行いうつであろう。このような観点から研究した結果、平成6年度は(1)C_<60>とγ-シクロデキストリン(γ-CyD)から図1の構造をもつ包接体の合成・単離に成功し、これがN_2分子と安定錯体を形成し、NH_3を生成することを見出した。
ショウジョウバエ ヘパラン硫酸プロテオグリカンの細胞間シグナル系における機能

キイロショウジョウバエdally遺伝子は細胞膜結合型ヘパラン硫酸プロテオグリカンのコアタンパク質をコードしている。dally突然変異体の幼虫中枢神経系では、神経芽細胞の分裂周期の進行が異常となる。また、翅、複眼、触角、外部生殖器などの成虫形態にも異常をきたす。以前の研究において、私はDallyがTGF-βホモログであるDppのシグナル伝達過程に機能を持つことを明らかにしてきた。一方初期胚においては、dally遺伝子はwg遺伝子と関連した発現パターンを示すことから、dally遺伝子のWgシグナル系への関与が示唆された。本研究では、dallyとwg遺伝子の関係に関して遺伝学的解析をおこない、次の結果を得た。1)dally突然変異体の胚表皮の表現型はwg突然変異体のものと同様であり、dally過剰発現による表現型はwg過剰発現により引き起こされる表現型と一致する。2)wg機能減少型突然変異はdally表現型を増強する。3)dally過剰発現により、wg機能減少型突然変異体の表現型が回復する。4)Wgシグナル系に必要な遺伝子としてUDP-グルコース脱水素酵素をコードするsugerless(sgl)のが知られているが、sgl/dallyトランスへテロ個体の胚表皮はwg表現型を示す。これらの結果から、細胞膜結合型プロテオグリカンDallyが胚期にWgシグナル系において機能すること、また、その活性には糖鎖の付加が必須であることが判明した。すなわち、Dallyは発生過程にDpp、Wgを含む複数の分子の補受容体として機能することを示唆している。この分子が糖鎖構造を変換することによりリガンド特異性を変化させている可能性が考えられる。
細胞工学を用いた膵島細胞シートの多次元化によるインスリン分泌機能の構築

Lewisラットの分離膵島をトリプシン処理にて単離し、Laminin-5を薄層コートした温度応答性培養皿にて接着培養を行った。培養2日目に培養温度を20°Cに変化させることにより、膵島細胞をシートとして回収した。これを1型糖尿病モデルSCIDマウスの皮下への移植し、機能的および組織学的評価を行った。膵島細胞シートの皮下移植により糖尿病マウスの血糖値は300日を超える長期において正常化を維持した。また、ブドウ糖負荷試験において、正常マウスと同等の血糖値の経時的変化を示した。【はじめに】我々は、膵島移植研究において、既に、ティッシュエンジニアリングの手法を取り入れた膵島細胞シートを発明している(Biomaterials.30:5943-9,2009)。膵島をsingle cellとし、温度応答性培養皿と細胞間マトリックスであるラミニンを用いることにより、シート状に再構築を可能とした。さらにin vitroにおいてはインスリン分泌機能を持つ事を明らかにしており、in vivoにおいても移植まで手技的にも可能である。今後、膵島細胞シートの積層化と血管内皮細胞との接着を促し、膵島機能の増大を図った。【方法】Lewisラットの分離膵島をトリプシン処理にて単離し、Laminin-5薄層コートした温度応答性培養皿にて接着培養を行った。作成した細胞シートをSCIDマウスの大網と皮下に移植した。積層化については、まずin vivoにおいて生着可能かどうか、大網および皮下に畳むように移植し、生着後移植部を摘出し、免疫染色にて組織学的評価を行った。また、移植予定部位において血管誘導処理を行ってから移植を行い、免疫染色にて組織学的評価を行った。【結果】大網及び皮下に畳むように移植した組織において、重層された膵島細胞が確認され、InsulinおよびGlucagon陽性細胞から構成される新たな膵島組織の作製に成功した。血管を誘導したモデルでは、炎症性細胞浸潤がみられ、移植後の組織の確認はできず、血糖値の正常化は認めなかった。【考察】in vivoにおいて積層化された膵島細胞シートの生着に成功した。今後、in vitroでの積層化実験を行う際、血管内皮細胞等の多細胞との接着が可能となれば、将来においても、iPS細胞やES細胞などのcell sourceを用いた膵島移植における有用な手法になりうると考えられる。【目的】我々は、膵島移植研究において、既に、ティッシュエンジニアリングの手法を取り入れた膵島細胞シートを発明している(Biomaterials.30:5943-9,2009)。In vitroにおいてはインスリン分泌機能を持つ事を明らかにしており、in vivoにおいても移植まで手技的にも可能である。今後、膵島細胞シートの積層化と血管内皮細胞との接着を促し、膵島機能の増大を図る事を目的とした。実験1:I型糖尿病モデルSCIDマウスの皮下への移植し、機能的および組織学的評価を行った。実験2:前年度の実験で、皮下移植後60日目の移植部位に新生血管内皮細胞が誘導されていた所見が得られた:事から移植直後、移植100日以降など、経時的変化に関して検討する。実験3:移植前に、移植部である皮下に血管を誘導させてからシートを移植し組織学的および機能的変化を検討する。【結果】膵島細胞シートの皮下移植により糖尿病マウスの血糖値は正常化した。組織学的解析において、皮下に機能的膵島組織が形成されていることを確認した。移植後300日以上、血糖の正常化が得られた。移植の前に、皮下に血管を誘導したが、移植後の組織学的検査所見では、高度な炎症細胞浸潤を認めた。【考察】膵島細胞から成る単層細胞シートの作製技術を開発し、皮下移植により血糖の正常化を得ることに成功した。皮下への組織作製は、低侵襲で行い得る事から、さらなる組織の高機能化と移植法の開発を進めている。【目的】膵島細胞シートの積層化と血管内皮細胞との接着を促し、膵島機能の増大を図る事を目的とした。

培養2日目に培養温度を20°Cに変化させることにより、膵島細胞をシートとして回収した。実験1:I型糖尿病モデルSCIDマウスの皮下への移植し、機能的および組織学的評価を行った。実験2:前年度の実験で、皮下移植後60日目の移植部位に新生血管内皮細胞が誘導されていた所見が得られた事から移植直後、移植100日以降など、経時的変化に関して検討した。実験3:移植前に、移植部である皮下に血管を誘導させてからシートを移植し組織学的および機能的変化を検討した。実験4:移植部位を,皮下,腸間膜表面,大網として同様に移植し検討した。【結果】膵島細胞シートの皮下移植により糖尿病マウスの血糖値は正常化した。また、ブドウ糖負荷試験において、正常マウスと同等の血糖値の経時的変化を示した。組織学的解析において、皮下に機能的膵島組織が形成されていることを確認した。移植後300日以上、血糖の正常化が得られた。移植の前に、皮下に血管を誘導したが、移植後の組織学的検査所見では、高度な炎症細胞浸潤を認めた。移植部は,移植手技と移植後の観察が可能な皮下が適当であると考えられた。【考察】膵島細胞から成る単層細胞シートの作製技術を開発し、皮下移植により血糖の正常化を得ることに成功した。皮下への組織作製は、低侵襲に行い得る事から、さらなる効率化の開発により臨床応用が可能である事が示唆された。in vitroにおいてインスリン分泌機能を持つ事を明らかにした事に引き続き、in vivoにおいて、長期間(300日以上)血糖の正常化に成功した。24年度が最終年度であるため、記入しない。細胞シート作製の効率化を目指すために、他細胞との混合培養実験を行う。また、異種及び同種移植の実験と、大動物膵島細胞シートの作製を行い、臨床応用の可能性を探る。
口腔粘膜疾患における局所免疫機構に関する研究

健常者および口腔扁平苔癬・白板症・口内炎などの粘膜疾患患者の唾液を採取し、その量・粘度(TOKIMECE型粘度計にて測定)・pH(HORIB compact pH meterにて測定)・分泌型IgA(MBL EIA s-IgAテストキットにて測定)の測定、検討を行った。唾液は刺激唾液を用いることとし、パラフィンワックスを5分間咀嚼してもらい採取した。健常者の若年層(2030代)は主に医局員、研究生で、中年層(40-60代)は、本院歯周病科にて加療中の患者である。ただし患者は、歯周治療を中心とした一口腔単位の加療をうけ、経過良好でメインテナンスを目的とし通院している者に限定した。量:流出量は中年層が少なく、若年層に多い傾向がみられた。(粘膜疾患患者は、ほぼ全員中年層に含まれる。)若年層は、5.713.8mlと個人差が大きく、中年層は3.042mlと比較的一定していた。量に関しては、咀嚼速度がかなり影響を及ぼしていると思われる。pH:若年層は中性アルカリ性、中年層は酸性傾向がみられた。これは、中年層が歯周病患者であることや、粘膜疾患患者がほぼ全員歯周病を併発している結果と考える。分泌型IgA濃度:健常者中年層、健常者若年層、粘膜疾患患者の順で高値を示した。現段階で結論は出せないが、分泌型IgA濃度が低いため粘膜疾患に罹患することが、示唆される。粘度:測定までの時間、環境設定などの実験条件が一定できず、測定値に傾向を見い出せなかった。現時点で、性差、年齢差、各々のパラフィンワックスの咀嚼速度や、唾液採取時間の一定化が難しく、実験条件がまだ確定していない。また、分泌型IgA濃度の二重測定値にもばらつきがみられる。唾液の採取・測定ともに今後の課題が多く、平成11年度も引き続き本実験を行っていく予定である。現在、予備実験として健常者の唾液を採取し、その量・粘度(TOKIMEC E型粘度計にて測定)・pH(HORIBA compacut pH meterにて測定)・乳酸桿菌(Orion DiagnosticaデントカルトLBにて測定)・カンジダ菌(Orion DiagnosticaデントカルトCAにて測定)・ストレプトコッカスミュータンス菌(Orion DiagnosticaデントカルトSMにて測定)の測定を行っている。当初、安静時唾液を採取し、各項目についての測定を予定していたが、測定の条件を一定にしやすく、臨床応用しやすいため刺激唾液を用いることとした。現時点では、性差、年齢差、各々のパラフィンワックスの咀嚼速度や測定にかかるまでの時間などの実験条件を確定している段階であるが、これらについてはほぼ確定できる段階にきている。また、分泌型IgAの測定は上記測定を行ったのち、検体を遠心分離器(クボタインバータ-マイクロ冷却遠心器)にかけたものを分注、凍結し、保存している。測定方法に関しては、いくつかの問題があり現在検討中であるが、近日中には測定方法が確立できる見込みである。分泌型IgAの測定は、ELISA法で行う予定である。4月ごろから本実験に入る予定であり、患者および健常者からの唾液採取を順次行って行く予定である。
メカニカルアロイングにより得たPbWO_4系イオン伝導体の欠陥構造の解析

PbWO_4はPbの一部をLaで置換すると酸化物イオン伝導性が発現する.Laの置換にはPb_<1-x>La_xWO_<4+x/2>およびPb_<1-x>La_<2x/3>WO_4の2種類があり,前者は格子間酸化物イオンを,後者は陽イオン空孔を形成する.これらの物質はメカニカルアロイング(MA)法によっても調製可能であり,Pb_<1-x>La_<2x/3>WO_4系ではMA試料でも焼結体でも同様の粉末密度を示したものの,Pb_<1-x>La_xWO_<4+x/2>系ではMA法で調製した試料の粉末密度は焼結体のものよりも低いものであった.昨年度は焼結体の中性子回折実験を行い,格子間酸化物イオンの位置を決定するとともに,FT-IR,熱容量測定,誘電緩和測定等により,調製法の違いによる欠陥構造の相違について議論した.本年度はMA試料の中性子回折実験を行い占有率から欠陥構造を議論するとともに,同型のPbMoO_4系酸化物イオン伝導体についてもMA法によって調製できることを示し,粉末密度測定やFT-IRによって欠陥構造を議論した.Pb_<1-x>La_xWO_<4+x/2>系について中性子回折を行い,Rietveld法により各サイトの占有率を調べたところ,Pbサイトの占有率が他のサイトのものに比べて低下していた.EDXによる組成分析では出発組成からのずれはなく,PbやLaの偏析が見られないことから,Pbは単独あるいは酸化物として灰重石型の結晶格子付近にアモルファス的に広く分散している可能性があった.またWとMoは類似した性質を示すことから,PbMoO_4についても焼結法およびMA法でLaを置換した系を合成し,イオン伝導性や欠陥構造について調べた.その結果Mo酸塩でも焼結体では酸化物イオン伝導性が発現することが明らかになり,また粉末密度測定およりFT-IR測定から,焼結体およびMA試料のいずれもW酸塩の場合と同様の欠陥構造を示すことがわかった.PbWO_4系酸化物イオン伝導体は焼結法によって調製されるが,メカニカルアロイング(MA)法によっても合成可能である.Pb_<1-x>La_<2x/3>WO_4系の粉末密度は調製法によらず,Pbサイトの欠損を仮定したモデルに一致するものの,Pb_<1-x>La_xWO_<4+x/2>系ではMA試料は格子間酸化物イオンをもつ焼結体よりも低い粉末密度を示し,MA試料の欠陥構造は焼結体のものとは異なっているものと考えられた.本研究では粉末中性子回折,FT-IR測定,熱容量測定,誘電緩和測定を行い調製法の違いによる欠陥構造とイオン伝導性について議論した.まず焼結体の中性子回折実験を行い,格子間酸化物イオンの位置を決定し,非等方性温度因子も含めた情報から拡散パスを推定した.次にこの物質でIR活性なW-Oの伸縮振動による吸収に着目し,Pbサイトに欠損を持つ系ではこの吸収ピークが高波数側にシフトするため,これを利用してPbサイトの欠損についてキャラクタライズした.焼結法で調製したPb_<1-x>La_xWO_<4+x/2>系では単一の吸収ピークを示すのに対し,MA法で調製した試料ではピークは分裂しPbサイトに空孔を形成すると考えられた.このようにして粉末密度の低下を説明できた.さらにMA試料の粉末中性子回折実験を行いサイト占有率を調べたところ,Pbサイトの占有率は低くなり,IR測定を支持する結果が得られた。また,MA試料のイオン伝導特性を導電が顕著になる高温で測定すると焼結が進行するので,低温熱容量測定を行った.100K付近ではいずれの系でも焼結体試料はMA試料よりもわずかに大きな熱容量を示した.焼結体では可動格子間酸化物イオンの運動の励起や格子間酸化物イオン周囲の振動数の低い局所的振動によるもの思われた.このことは間接的にMA試料が格子間酸化物イオンを含みにくいことを示した.さらに中温度領域での誘電緩和測定を行ったところ,MA試料と焼結体では,低温領域では異なる緩和挙動を示し,昇温してゆくと類似した挙動を示すようになった。以上のことから,MAで調製した試料は同一組成の焼結体とは欠陥構造のみが異なることを明らかにし,イオン伝導に関与する物性がこれらに大きく依存することを示した.PbWO_4はPbの一部をLaで置換すると酸化物イオン伝導性が発現する.Laの置換にはPb_<1-x>La_xWO_<4+x/2>およびPb_<1-x>La_<2x/3>WO_4の2種類があり,前者は格子間酸化物イオンを,後者は陽イオン空孔を形成する.これらの物質はメカニカルアロイング(MA)法によっても調製可能であり,Pb_<1-x>La_<2x/3>WO_4系ではMA試料でも焼結体でも同様の粉末密度を示したものの,Pb_<1-x>La_xWO_<4+x/2>

系ではMA法で調製した試料の粉末密度は焼結体のものよりも低いものであった.昨年度は焼結体の中性子回折実験を行い,格子間酸化物イオンの位置を決定するとともに,FT-IR,熱容量測定,誘電緩和測定等により,調製法の違いによる欠陥構造の相違について議論した.本年度はMA試料の中性子回折実験を行い占有率から欠陥構造を議論するとともに,同型のPbMoO_4系酸化物イオン伝導体についてもMA法によって調製できることを示し,粉末密度測定やFT-IRによって欠陥構造を議論した.Pb_<1-x>La_xWO_<4+x/2>系について中性子回折を行い,Rietveld法により各サイトの占有率を調べたところ,Pbサイトの占有率が他のサイトのものに比べて低下していた.EDXによる組成分析では出発組成からのずれはなく,PbやLaの偏析が見られないことから,Pbは単独あるいは酸化物として灰重石型の結晶格子付近にアモルファス的に広く分散している可能性があった.またWとMoは類似した性質を示すことから,PbMoO_4についても焼結法およびMA法でLaを置換した系を合成し,イオン伝導性や欠陥構造について調べた.その結果Mo酸塩でも焼結体では酸化物イオン伝導性が発現することが明らかになり,また粉末密度測定およりFT-IR測定から,焼結体およびMA試料のいずれもW酸塩の場合と同様の欠陥構造を示すことがわかった.
経済集積：その形成と秩序創発のメカニズム、および、政策的含意

産業集積検出のための統計的クラスタリング手法を開発し、集積の空間範囲についてミクロ経済学モデルの示唆を検証するための定量的な評価手法を提案した。また、人口・産業の集積パターンに関する秩序形成について、19802010年の日本のデータを用いて、個々の都市の規模・産業構造の変動は大きい一方で、都市の人口規模分布や相対的な産業構造が安定的であることを示した。更に、このような分布レベルでの構造的秩序の発現を分析するための高次非線形システムの解析環境を整備した。輸送網形成・輸送における規模の経済について、日本の物流センサスを用いて輸送時間価値・長距離/輸送密度の経済を定量的に評価した。本プロジェクトに用いるデータ収集および計算機環境の整備を行うとともに、基礎理論の構築を行った。データについては、研究開始後に必要性を認識したデータ(日本の産業連関など)について未整備分が残ったが、現時点の分析を進めるに十分なデータを収集し終えている。また、産業集積パターンの特徴付けにおいて用いる分析手法について、C++/Pythonプログラムにマニュアルを添えウェブサイトにて公開した。研究成果としては、産業集積検出に関する基本的枠組をまとめてJournal of Economic Geography誌より出版した他、本プロジェクトの根幹となる事実として、都市の(人口)規模分布と都市の空間パターンの間に分かち難い連関があることを、米国データを用いて示した。特に、物流センサスを用いて同定した経済圏に属する都市の(人口)規模分布には、共通のべき乗則が発現することを明らかにした。都市の規模は、産業構造・人口構成・所得・雇用・出生率等、都市の様々な性質と密接な関係を持つことが知られている。本成果は、規模分布のみならず空間パターンについても顕著な秩序が存在する事実を明らかにしており、都市・地域における広範囲な政策について、その実現可能性が、同定された秩序との整合性に依存することを示唆し、新しい視点を与えている。得られた成果は、ディスカッション・ペーパーとしてまとめ、北米地域科学学会(アトランタ)、および、応用地域学会(京都)において報告した。なお、日独データを用いた検証も進めており、とりわけ都市形成の空間的な自由度が比較的高いドイツにおいては、同様な秩序の発現が確認されている。さらに、日本の製造業について、物流センサス個票を用いた輸送費用の推計を行い、結果をディスカッション・ペーパーとしてまとめた。この成果は、次年度以降に、産業集積の空間パターンと輸送費用の関係を特徴付けるために用いられる。1.昨年度に準備した産業集積検出手法・データを用いて、日本の製造業の集積の空間パターンの特徴付けを行い、査読付き国際雑誌Journal of Urban Economicsに投稿し採択された。研究成果を応用地域学会大会(那覇市)にて報告した。3.1で得られた産業集積の空間パターンを輸送パターンと関連付ける研究、および、昨年度までに米国に関してまとめた都市規模と空間分布に関する実証研究を世界全体に適用するためのデータ収集を行った。産業集積の検出およびその空間スケールの評価指標を構築し、日本経済学会(新潟大学,6月)、第5回アジア地域科学セミナー(ハルビン工科大学,7月)、および、第5回欧州都市経済学学会(リスボン,8月)にて成果報告を行った。特に、本成果では、集積は局所・大域的な挙動が異なり、その空間パターン解析には、明示的に集積の空間スケールを反映させる必要があることを示している。この点は、既存の集積評価指標のいずれにおいても欠如しており、産業集積に関する実証研究において、抜本的な貢献があったと考えられる。都市システムにおける空間フラクタル構造に関する研究では、地域経済圏間で都市規模分布の共通べき乗則が発現する現象について、理論・実証分析を進めている。実証面では日本の物流センサスデータの整備を進めた。次年度は、最近のデータも加えた上で、日独米の比較を行う。理論面では、同秩序を再現するために新たな理論モデルを構築し、数値解析用のプログラムを構築中である。一方で、既存のモデルでは同秩序を再現できない理由を整理し、京都大学経済研究所よりディスカッション・ペーパーとして公表した。今後は、得られた結果をさらに一般化し、国際雑誌に投稿を予定している。また、次年度にはスーパーコンピューターを用いた本格的な数値解析を開始する。産業集積の要因特定に用いる実証分析枠組の構築に着手した。具体的には、上記の集積の空間スケールを明示的に考慮して、大域的な集積度を検出された集積の数、局所的な集積度を集積の平均面積とし、パネルデータを用いた分析枠組の構築を進めている。都市規模分布における秩序発現については、ミクロデータの入手に時間がかかったことで、当初の予定より遅れているが、その時間を利用して、同秩序を再現するための理論基礎について新しい結果を提示し、ディスカッション・ペーパーにまとめることができた。また、理論的には、都市規模分布のべき乗則は、産業集積の空間的協調から再現される予定であり、産業集積の要因分析枠組の構築を進めることができたことで、想定した理論メカニズムに対する実証分析の準備を進めることもできた。従って、総じて順調に進展していると考えられる。理論分析では、多地域空間における経済集積と分散の一般理論の構築を進めた。典型的な空間経済モデルを統一的に扱い、集積と分散の空間範囲を明示的に考慮し、集積パターンについて一般的な解析結果を得たのは、本研究が初めてであり、極めて意義深い研究成果と考えられる。特に輸送費と集積の関係に焦点を当て、輸送費が低いほど大域的集積・局所的分散が進む、経済集積の一般的な性質を理論的に解明した。また、輸送費の構造について、輸送における規模の経済を考慮し、輸送ハブ形成と集積形成の関係について分析を進めた。

成果の一部は、国際専門誌に出版する他、ディカッションペーパーとして公開した。実証分析では、集積・分散の空間範囲を明示的に扱い、集積パターンを解析する手法を開発した。特に、集積の程度を決める輸送費の影響について、上述の理論結果を日本のデータを用いて実証し、国際専門誌に出版した。都市の人口規模・空間分布に関するフラクタル構造及び経済地域間で成立する共通べき乗則に関する理論分析では、学際大規模情報基盤共同利用・共同研究拠点の公募型共同研究及び京都大学学術メディアセンターとの高度化共同研究を経て、スーパーコンピューターを用いた数値解析プログラムの整備を進め、均衡のブートストラップ標本の蓄積を進め、来年度からの本格的な数値解析環境の整備を終えた。研究の完遂には至っておらず、来年度も研究を継続する。産業集積検出のための統計的クラスタリング手法を開発し、集積の空間範囲についてミクロ経済学モデルの示唆を検証するための定量的な評価手法を提案した。また、人口・産業の集積パターンに関する秩序形成について、19802010年の日本のデータを用いて、個々の都市の規模・産業構造の変動は大きい一方で、都市の人口規模分布や相対的な産業構造が安定的であることを示した。更に、このような分布レベルでの構造的秩序の発現を分析するための高次非線形システムの解析環境を整備した。輸送網形成・輸送における規模の経済について、日本の物流センサスを用いて輸送時間価値・長距離/輸送密度の経済を定量的に評価した。昨年度にディスカッション・ペーパーとしてまとめた都市の規模と空間パターンに関する実証研究の大幅な改訂を進めており、最終的な研究成果の公開が遅れているが、一方で、京都大学学術情報メディアセンターの協力により、当初予定していなかった数値解析環境の大幅な高度化が実現しており、理論面での分析可能性は広がり、プロジェクト期間全体としてはバランス良く進行していると考えられる。また、ディスカッション・ペーパーおよび国際誌への出版も着実に重ねている。最終年度である次年度には、(i)都市規模分布における秩序形成について、実証分析結果をまとめる。(ii) (i)の基礎理論について本年度にまとめたディスカッション・ペーパーの結果を一般化する。(iii)スーパーコンピューターを用いたモンテカルロシミュレーションにて(i)の結果を理論的に再現する。(iv)産業集積の要因分析枠組を完成し、日本の製造業に対して適用する。(v)産業の共集積についてその検出手法を構築する。(i)(ii)(iv)についてはディスカッション・ペーパーにて公表し、国際雑誌へ投稿する。(iii)(v)については、少なくとも、基本的な枠組および暫定的な成果についてまとめ、ウェブサイト等で公開する。可能であれば、ディスカッション・ペーパーとしてまとめ公表する。28年度が最終年度であるため、記入しない。
可視・近赤外光を用いたサケ・マスの無侵襲リアルタイム肉質評価法の開発

サケ、マス魚体に照射した可視近赤外領域の光の減衰は組織の構造による散乱と内在の色素による吸収に起因する。内在の吸収物質は水、脂質、筋肉組織中のカロチノイド、ミトコンドリアのチトクローム類、赤血球内へのヘモグロビンにほぼ限られる。本年度は二つの装置の基礎研究を行った。まず必要となる各波長の吸収散乱特性を検討するのに必要な表層切片、筋肉片、血液、ホールボディの減衰スペクトルを得るために、生体試料用スペクトル解析装置の試作調整を行った。測定する波長領域を内在の色素に適するように設定された汎用装置の400nm-650nmを800nm-900nmに特徴的な吸収スペクトルをもつ水、脂質をも測定できるように400nm-900nmに拡張するために解析用のソフトウェアと検出用のホトマルチチューブを改良交換した。短波長側で散乱効果が著しく増加することから実際的には400nm-900nmの全領域のスペクトルを測定することが困難なために400nm-650nmと600nm-900nmの二つの領域に分けることにした。次に生体試料用多波長同時測定分光光度計に最適な干渉フィルターの選択とそのフィルターによる生体試料用スペクトル解析装置の精度の評価を行った。ミトコンドリア電子伝達系の末端酵素であるチトクロームオキシダーゼのヘム(鉄が配位したポルフィリン環)の酸化還元状態は605nmと622nmの吸光度差で知ることができる。あらかじめその分光特性がわかっている605nmと622nmのフィルターを生体試料用スペクトル解析装置で測定するとそれぞれ透過率60%と65%、半値幅7.5nmと5.2nmとなり、生体試料用スペクトル解析装置の高い波長分解能と測定精度が確認された。
新原理に基づく,Dyレス高耐熱希土類磁石の開発

本研究では,Dy添加量を抑制しつつNd-Fe-Bの保磁力を増加させ,従来の(Nd,Dy)-Fe-B合金磁石に比べて,低Dy含有量で優れた耐熱性を有する磁石の開発を目指している。平成20年度の研究では,まず,Nd-Fe-B/(Nd,Dy)-Fe-Bコンポジット磁石を仮定して,マイクロマグネティクス理論に基づく計算機シミュレーションを実施,等方性磁石においては,Nd-Fe-B結晶粒と(Nd,Dy)-Fe-B結晶粒の間でDyの拡散を起こすことにより,コンポジット化による特性改善が期待できることを見出した。次に,非晶質Nd-Fe-B急冷粉末及び(Nd,Dy)-Fe-B急冷フレークを作製し,混合・圧縮成形の後,熱処理によりDyの拡散を促した結果,コンポジット磁石において同Dy量含有の合金磁石の特性を上回る高磁気特性を得ることができた。平成21年度前半の研究において,熱処理の条件について詳細な検討を行ったところ,Dyの拡散は非晶質-結晶質転移の過程において非常に有効に行われていることが明確になった。そこで,Dy量の一層の低減を図る目的で,非晶質Nd-Fe-Bフレーク表面にPLD法でDyコーティングを施し,熱処理により結晶化と粒界を介したDyの拡散を同時に起こし,保磁力を増加させる手法を採用した。この方法で,Nd-Fe-Bフレークの残留磁化の減少を抑制しつつ,その保磁力を1.5MA/m以上まで増加させることができた。結晶化後にDyを拡散させた実験においては,前記の特性達成することができず,結晶化とフレーク表面からのDy拡散を同時に行うことにより,Dy量を抑制しつつ保磁力を増加させる手法の優位性を確認することができた。本研究では,Nd-Fe-B/(Nd,Dy)-Fe-Bコンポジット磁石を作製することにより,(Nd,Dy)-Fe-B合金磁石に比べて,低Dy含有量で優れた耐熱性を有する磁石の開発を目指している。平成20年度の研究では,まず,混合比を変化させたNd_2Fe_<14>B/(Nd_<0.7>Dy_<0.3>)_2Fe_<14>Bコンポジット磁石及び同量のDyを含有する(Nd_<1-x>Dy_x)_2Fe_<14>B合金磁石の磁気特性を,マイクロマグネティクス理論に基づく計算機シミュレーションにより解析した。解析結果より,異方性磁石の場合には,合金磁石の磁気特性が同Dy含有量のコンポジット磁石の特性を上回り,コンポジット化による特性改善は期待できないことが明らかになった。一方,等方性磁石においては,Nd-Fe-B結晶粒と(Nd,Dy)-Fe-B結晶粒の間でDyの拡散を起こすことにより,コンポジット化による特性改善が期待できることを見出した。このシミュレーション結果を確認するために,非晶質Nd-Fe-B急冷粉末及び(Nd,Dy)-Fe-B急冷粉末を作製し,混合・圧縮成形の後,熱処理によりDyの拡散を促した。その結果,コンポジット磁石において,同Dy含有の合金磁石の特性を上回る高磁気特性を得ることができた。以上の結果は,等方性(Nd,Dy)-Fe-B磁石においては,コンポジット化により低Dy含有量で高い耐熱性を有する磁石を作製可能であることを示唆している。
知覚と認知のメカニズムの計算論的及び実験的研究

実験的研究:岩村は、サル中心後回体性感覚野ニューロンのうち、手の自発的運動に伴って発火するものの性質を調べ、触対象の認知と操作のそれぞれにかかわる神経機構がこの領域にあることを明かにした。外山は、超高速CPUコンピュータ制御の3次元視覚刺激装置を開発し、ネコのPNLS野で運動視差、大きさの変化、陰影、テクスチャの変化など3次元の視覚認知のてがかりに反応選択性をもつニューロンを見いだした。斉藤は、ヒトのvisual flowの認知が、flowの一様性を乱す動きの方向ノイズに対してかなりの許容性をそなえていることを明かにし、サルのMST野の方向選択性ニューロンの活動を記録してヒトとの対応関係を調べた。さらにサルのIT野のニューロンが、V4野とちがって、繰り返し刺激に対し反応減少を示すこと(反応可変性)を明かにした。三上は、表情など複雑な図形認知の脳内神経メカニズムを知るため、サルの側頭連合野ニューロン活動記録から、側頭先端部(側頭極)が表情の認知と記憶に重要であること、周期的ニューロン活動が記憶に関係があることを示唆した。計算論的研究:永野は、ヒトが網膜周辺部に刺激をうけるとサッケードし、これを中心視するメカニズムを説明する注視点決定モデルを求めシミレーションを行った。初期段階ではモデルはボトムアップモデルによって注視点を決定するが、画像に対する知識を獲得したあとではトップダウンモデルルの入力と併せて注視点を決定することを示した。星宮は、時系列パタンを認識する方法として、時間とともに孤立局在興奮の位置が移動する近傍興奮一遠方抑制型の神経場を用意し、その発火パタンと入力パタンの論理積として得られる発火を保持することで時系列を空間パタンに固定するモデルを提案した。津田は、刺激存在下での確率的シナプス素量放出にもとずくニューロダイナミックスの一般的表現と、一次元パタンの複雑さの定義についての提案をおこなった。
気体分子運動論による気液二相流体の高精度計算手法の構築と界面ダイナミクスへの展開

本研究は気体分子運動論を用いて気液界面の気体論境界条件(Bolatmzann方程式に対する気液界面の境界条件)を決定することを目的としている.更に,本申請研究により得られた気体論境界条件を用いて,キャビテーション気泡の崩壊などに代表される気液二相流の数値解析を行う.本申請研究にて,Enskog-Vlasov方程式を基とした数値計算(Enskog-DSMC法)を行うことで,蒸発・凝縮が起こっている気液界面の気体論境界条件が液体温度のみで指定されることを示した.更にこの結果を用いて,流体力学方程式に適用可能な気液界面の境界条件を提案した.本研究の目的は,気体分子運動論を用いて,分子スケールから気液二相流体のダイナミクスを,高精度かつ高速に数値解析する手法を構築し,また,気液界面の物理(蒸発・凝縮)を分子レベルから解明することを目的としている.平成25年度は,当初の研究計画通り,気体-液体を取り扱うことが出来るEnskog-Vlasov方程式に対して,DSMC法を拡張したEnskog-DSMC法を用いて,蒸発・凝縮のメカニズムの解明を行った.本手法は,現在も広く使われている分子動力学法に比べて多数の粒子数を容易に取り扱うことができるため,高速かつ高精度に気液界面の物理を解析することが可能である.本年度は,温度の異なる2つの液膜で起こる蒸発・凝縮の問題に対して,Enskog-DSMC法を用いて数値解析を行い,蒸発係数・凝縮係数といった,気体論境界条件中に現れるパラメータを一意的に決定する手法の構築を行った.その結果,気液界面で正味の蒸発が起こっている場合,気体論境界条件中の蒸発係数と凝縮係数は同じ値を取ることがわかった.一方で,正味の凝縮が起こっている場合,凝縮係数の値は,蒸発係数の値に比べて,その凝縮の強さに応じて(蒸気中から気液界面に衝突する分子から構成される質量流束に応じて)大きくなることが示唆された.また,蒸発・凝縮によって誘起される気体中の正味の質量流束は,蒸気中から気液界面に衝突する分子から構成される質量流束と大きく関係していることがわかった.今後は,構築した手法を用いて,液体温度と蒸発・凝縮係数の値の関係などを調べ,分子気体力学解析に適用できる気体論境界条件の構築を行う予定である.液体の蒸発および気体(蒸気)の凝縮は,近年医療や新素材開発といった分野でよく見られるキャビテーション気泡の崩壊現象に対して,非常に重要な気液界面における物理現象の一つである.本研究では,蒸発・凝縮を伴う気体の流れを正確に記述するため,気体論境界条件(Boltzmann方程式に対する気液界面の境界条件)を気体分子運動論計算(Enskog-Vlasov方程式を用いた数値計算)より求めること,および,Enskog-Vlasov方程式やBoltzmann方程式の数値計算より,キャビテーション気泡や液滴の蒸発といった気液界面のダイナミクスに対して解析を行い,分子運動論の立場からその物理を解明することを目的としている.本年度は,研究実施計画通り,Enskog-Vlasov方程式を用いた数値計算を用いて,気液界面の蒸発・凝縮を伴う気体論境界条件の構築を行った.また,これまでは液体が十分低温の場合(臨界温度に対して0.6倍の液体温度やその付近)の気体論境界条件のみについて解析を行っていたが,広範囲の液体温度についても気体論境界条件の構築を行った.その結果,広範囲の液体温度に対して,気体論境界条件は液体温度のみで記述可能な関数であることを確認した.特にこれまでの気体論境界条件には,蒸発係数および凝縮係数といった二つのパラメーターが存在したが,これらを用いずに一つのパラメータで気体論境界条件は記述されることを確認した.現在,本研究で求めた気体論境界条件を用いて,Boltzmann方程式を用いた球形気泡の崩壊問題の数値解析に取り組んでいる.液体の蒸発や気体(蒸気)の凝縮は,近年,新素材開発や医療の分野でよく観察されるキャビテーション気泡の崩壊現象に対して重要な素過程の一つである.本研究では,蒸発・凝縮を伴う気体の流れを正確に記述するために,気体論境界条件(Boltzmann方程式に対する気液界面の境界条件)を気体分子運動論計算(Enskog-Vlasov方程式を用いた数値計算)や分子動力学計算より求めることを目的としている.さらに,構築した気体論境界条件を用いて,キャビテーション気泡の崩壊に代表されるような気液界面のダイナミクスに対して数値解析を行い,分子運動論の立場からその物理を解明することを最終目標としている.本年度は,非定常の蒸発・凝縮界面における気体論境界条件の確立を行った.その結果,昨年度の研究(定常計算)によって求められた広範囲の液体温度における気体論境界条件は,非定常蒸発・凝縮界面でも適用できることを確認した.この研究より,定常・非定常問わず,気液界面の境界条件は液体温度のみで指定できることを確認した.この結果は,流体力学や分子気体力学の分野に大きく貢献したと考えている.また,本年度は,本研究により構築された気体論境界条件を用いて,キャビテーション気泡の崩壊現象に関する数値解析も行った.更に本年度は,分子動力学法やEnskog-Vlasov方程式を用いて,これまで仮説とされていた「自発蒸発流束」を確認するための方法論の構築を行った.「自発蒸発流束」とは,気体の状態(温度や圧力)によらず,自発的に液体から蒸発する分子が存在するというものである.このとき,この蒸発流束は液体温度の関数となり,気体の状態によらず一定値を持つことになる.

本研究結果より,多様な気液非平衡状態においても一定の値を持つ蒸発質量流束(自発蒸発流束)が存在することを確認した.本研究は気体分子運動論を用いて気液界面の気体論境界条件(Bolatmzann方程式に対する気液界面の境界条件)を決定することを目的としている.更に,本申請研究により得られた気体論境界条件を用いて,キャビテーション気泡の崩壊などに代表される気液二相流の数値解析を行う.本申請研究にて,Enskog-Vlasov方程式を基とした数値計算(Enskog-DSMC法)を行うことで,蒸発・凝縮が起こっている気液界面の気体論境界条件が液体温度のみで指定されることを示した.更にこの結果を用いて,流体力学方程式に適用可能な気液界面の境界条件を提案した.現在のところ研究計画通りに研究は進んでいるが,Enskog-Vlasov方程式の高速計算手法の開発が少し遅れているため,早急にこれに取り組みたいと考えている.流体工学現在のところ,非常に限られた気体種ではあるが,液体の温度変化を考慮した上で気体論境界条件の構築が行われている.今後は,得られた気体論境界条件を,実際にBoltzmann方程式の計算に組み込むことで,キャビテーション気泡の崩壊や液滴の蒸発などの気液界面ダイナミクスに対して,気体分子運動論の立場から,そのメカニズムの解明を行う予定である.これより,本研究の申請課題である「気体分子運動論による気液二相流体の高精度計算手法の構築と界面ダイナミクスへの展開」の研究課題は達成されると考えている.気体論境界条件の構築については,当初の計画通り,きわめて順調に進展している.しかし,Enskog-DSMC法に対する高速計算手法については未だ完成していないため,今後の課題である.気体論境界条件の構築について,蒸発・凝縮係数に対する液体温度の依存性が未だ詳細に調べられていないので,今後はそれについて詳細に調べる予定である.また,Enskog-DSMC法に対する高速計算手法については,近年DSMC法で行われている高速計算手法を改良し,本計算に組み込む予定である.
生体内T細胞における活性化と免疫寛容の細胞内シグナル伝達機構

細菌性スーパー抗原に対する反応性が異なるヒト生体内の細胞を用いて、どのような細胞内シグナル伝達機構に基づいて反応性の差異が生じるのかを解明することをめざした。まず成熟胸腺T細胞は成人末梢血T細胞に比べて、細菌性スーパー抗原の刺激に対するサイトカイン産生能が非常に低く免疫寛容状態にある。この反応性が異なる2つの細胞系を用いて細胞内シグナル伝達の相違を検討した結果、シグナリング初期に関わるsrc family kinasee(Lck)の活性に顕著な差を認めた。刺激に伴い末梢血のLckはphosphataseCD45により速やかに脱リン酸化されキナーゼ活性も急激に上昇した。これとは対照的に、胸腺細胞ではCD45とLckが物理的に乖離していてLckは脱リン酸化されず、キナーゼ活性も全く上昇しなかった。さらに、シグナル伝達の機能的コンパートメントとして重要なmicrodomainであるraftへのLck分子の集積を検討したところ、この現象が末梢血のみで観察された。以上、細菌性スーパー抗原によるT細胞の活性化にはCD45によるLckの活性化が重要であること、また成熟胸腺細胞においては両分子の物理的乖離によりLckが活性化されず免疫寛容状態にあることが明らかとなった。次にヒトT細胞のサブセットであるCD4^+T細胞とCD8^+T細胞の細菌性スーパー抗原に対する反応性の差異を、増殖能・サイトカイン産生能・細胞障害活性の側面から検討した。その結果、CD4^+T細胞では、細胞増殖反応およびインターロイキン(IL)-2やIL-4の産生能が優位に、また、CD8^+T細胞ではインターフェロン(1FN)-γ産生能と細胞障害活性が優位であった。以上、それぞれ独自の反応性を有していることが明らかとなった。この相違にはLckの活性化調節機構が関与しているようであるが、詳細は現在検討中である。本研究の目的は、細菌性スーパー抗原により誘導される生体内T細胞の免疫寛容が、いかなる細胞内シグナル伝達機構の改変によって誘導されるのかを明らかにすることである。現在までの研究で、ヒトの成熟胸線細胞はヒト末梢血T細胞に比べて免疫寛容になりやすいことがわかった。この系を用いて、スーパー抗原刺激時の細胞内チロシンリン酸化や制御機構を、免疫沈降、western blot analysis、およびkinase assayにて検討した。その結果、胸線細胞は末梢血T細胞に比して、TSST-1刺激に伴うCD3 ζchainのチロシンリン酸化が弱かった。CD3ζchainは、T細胞内シグナル伝達において最も上流に存在するので、このチロシリン酸化の差は、T細胞の反応性の差を十分に説明しうるものと考えられる。さらに、ζchainのチロシリン酸化に関るtyrosine kinaseとして知られているLckは、胸線細胞において、C末チロシン残基が定常的にリン酸化されており、刺激によるキナーゼ活性の上昇はみられないことが明らかになった。以上の結果により、生体細胞における免疫寛容には、cell line化されたT細胞で報告されているシグナル伝達部位よりも上流が関与していることが明らかとなった。本研究の目的は、免疫寛容状態の生体内T細胞の細胞内シグナル伝達機構を明らかにすることである。細菌性スーパー抗原の刺激により、ヒトの成熟胸腺細胞はヒト末梢血T細胞に比べて免疫寛容になりやすいことがわかっている。昨年度の研究で、両細胞における細胞内シグナル伝達機構を比較検討したところ、胸腺細胞では、T細胞内シグナル伝達において重要なtyrosine kinaseとして知られるLck分子の活性が低いことが示されたので、Lck分子の活性調節に関わる因子について検討した。

現在までに得られたデータより、Lck分子の活性化因子として知られるCD45分子が、胸腺細胞では機能していないことが示唆されたので、CD45分子について検討した。胸腺細胞も末梢血T細胞も同程度のCD45分子を表現しているが、共焦点顕微鏡による観察では、刺激に伴って末梢血T細胞ではLckとCD45の両分子が同一部位に局在してくるのに対して、胸腺細胞では両分子の共存は観察されなかった。このことから、胸腺細胞の免疫寛容状態は、LckとCD45の両分子の動的乖離によるLckの活性化不全が関与していることが明らかとなった。最近raftと呼ばれる細胞膜構造がシグナル伝達の場として重要であるといわれているので、現在LckとCD45の両分子のraft内外の動きについて検討している。本研究の目的は、細菌性スーパー抗原に対するヒト生体内T細胞の細胞内シグナル伝達機構を明らかにすることである。まず、免疫寛容状態にある成熟胸腺T細胞と成人末梢血T細胞の比較について、昨年までに、src family kinase(Lck)の活性に顕著な差があることを報告した。すなわち、刺激に伴い末梢血のLckはphosphataseCD45により速やかに脱リン酸化されキナーゼ活性も急激に上昇するのとは対照的に、胸腺細胞ではCD45とLckが物理的に乖離していてLckは脱リン酸化されず、キナーゼ活性も全く上昇しないことを明らかにした。今年度は、シグナル伝達の機能的コンパートメントとして重要なmicrodomainであるraftへのLck分子の集積を検討した。その結果、raftへのLck分子の集積が末梢血のみで観察された。以上より、細菌性スーパー抗原によるT細胞の活性化にはCD45によるLckの活性化が重要であること、また成熟胸腺細胞においては両分子の物理的乖離によりLckが活性化されず免疫寛容状態にあることが明らかとなり、論文にて発表した。次にヒトT細胞のサブセットであるCD4^+T細胞とCD8^+T細胞の細菌性スーパー抗原に対する反応性の差異を、増殖能・サイトカイン産生能・細胞障害活性の側面から検討した。その結果、CD4^+T細胞では、細胞増殖反応およびインターロイキン(IL)-2やIL-4の産生能が優位に、また、CD8^+T細胞ではインターフェロン(IFN)-γ産生能と細胞障害活性が優位であった。以上、それぞれ独自の反応性を有していることが明らかとなり、論文にて発表した。現在この反応性の相違についてシグナル伝達の面から検討中である。
従属な拡張連続型　ｋ－システムの設計方法に関する研究

本研究は、コンポーネント故障が従属の拡張連続型k-システムの設計方法の提案を目的とした。成果として、基礎的なコンポーネントの状態とシステムの故障条件との関係を明確にするために、最適配置の評価基準をシステム状態の期待値と定め、多状態連続k-out-of-n:Fシステムの1)最適配置を一意に導くコンポーネントの状態確率の条件の数理解析、2)SAを用いた効率的な準最適配置算出による検証方法を新たに提案した。またこの考察から、3)従属をな場合の統一理論の構築のための基礎理論の考察、4)多期間制約サイクルにおける最適切替問題への応用、5)多目的ネットワークのパレート解算出方法の提案への応用を図った。拡張連続型k-システムとは、システムを構成するコンポーネントが1カ所に集中して故障するとシステム故障となるシステム(連続型k-システム)を平面、または立体へと多次元化したシステム、及び、システムとそれを構成するコンポーネントが複数の状態を持つ多状態化したシステムの総称である。これらのシステムは、例えば2次元や3次元の物体のパターン認識確率の評価、立体的に配置されたセンサー(例えば衛星)等による監視システムの評価、デジタルサイネージ・液晶画面に代表される集積画素を用いた表示器の評価、複数種類の発電方法を連携させて地域全体の給電を効率良く運用する電力のコミュニティグリッドの最適運用と評価などに適用される。本研究はコンポーネント故障が従属な拡張連続型k-システムの信頼度算出方法(状態分布関数)及び最適構成導出方法と設計指針提案を行うことを目的とする。本年度は前年度に引き続き、従属な拡張連続型k-システムの評価のための基礎的なコンポーネントの状態とシステムの故障条件との関係を明確にするために、最適配置の評価基準をシステム状態の期待値とした場合における多状態連続k-out-of-n:Fシステムの最適配置を一意に導く各コンポーネント状態確率の関係(条件)の調査を更に検討した結果、1)特定条件において一意に最適配置が決定できるコンポーネントの状態確率の関係を明確にした。加えて2)大規模な多状態連続k-out-of-n:Fシステムの最適設計問題のためにSAを用いた効率的な効率的な疑似最適配置算出方法を新たに提案した。更に1) 2)の考え方を引き続き検討し、3)多期間制約サイクル問題における最適切替問題への応用と、一般ネットワークの特別な場合に拡張した4)多目的ネットワークシステムのパレート解部分集合算出方法の新たな提案を行った。これらのシステムは例えば2次元や3次元の物体のパターン認識確率の評価、立体的に配置されたセンサー(例えば衛星)等による監視システムの評価、デジタルサイネージ・液晶画面に代表される集積画素を用いた表示器の評価、複数種類の発電方法を連携させるスマートコミュニティグリッドの最適運用と評価などに適用される。最終年度は従属な拡張連続型k-システムの評価のための基礎的なコンポーネントの状態とシステムの故障条件との関係を明確にするために、最適配置の評価基準をシステム状態の期待値とした多状態連続k-out-of-n:Fシステムの最適配置を一意に導く各コンポーネント状態確率の関係(条件)の調査を更に検討した結果、1)特定条件下においてシステムサイズn<6の場合に最適配置が決定されるコンポーネントの状態確率の条件を数理解析により導き、2)システムサイズを一般化した場合の数理解析手法を導いた。また3)SAを用いた効率的な準最適配置算出による検証結果を新たに提案した。更に1) 2)の考え方を検討し、4)「2Signature理論とDomination理論の統一理論の構築」のための基礎理論を考察し、加えて5)多期間制約サイクル問題における最適切替問題への応用と、一般ネットワークの特別な場合に拡張した6)多目的ネットワークシステムのパレート解導出方法の新たな提案を行った。