hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高保磁力・高耐熱性異方性ナノコンポジット磁石の開発

現在最強のNd-Fe-B系磁石を超える磁石として期待され、未だ実現されていない磁石に,ソフト磁性相とハード磁性相とをナノサイズで複合化させたナノコンポジット磁石がある。本研究では、水素プラズマ金属反応法、溶融塩の水素還元法ならびに高エネルギーボールミルによりソフト磁性FeーCo系とハード磁性SmCo5系ナノ粒子の作製を行った。その結果、水素プラズマ金属反応法により平均粒径82nm以下で飽和磁化220232Am2kg-1のFe-Coナノ粒子、平均粒径4863nmで保磁力0.651.03MAm-1のSmCo5ナノ粒子を作製でき、後者はこれまでで最も高い保磁力を示すSmCo5粒子となった。目的:永久磁石は低炭素社会の実現へのキーマテリアルとなっているが,現在最強のNd-Fe-B系磁石では,高保磁力,高耐熱性を得るため,資源リスクの高いDyを添加しなければならない。このためDyを含まない永久磁石の開発が切望されている。一方,ソフト磁性相とハード磁性相とをナノサイズで複合化させて高磁気特性を狙うナノコンポジット磁石は長年唱えられているが,磁化容易軸を一方向に揃えた異方性磁石ができず,高い磁気特性が未だに得られていない。本研究では,Dyなしでも高保磁力,高耐熱性を実現できるSmCo5系化合物に着目し,ナノ粒子の作製を目指す。さらに、Fe系ナノ粒子粉末と混合することにより,Nd-Fe-B系磁石を凌駕すると期待される異方性ナノコンポジット磁石の開発を目指す。平成24年度は水素アークプラズマ反応法を用いてSmCo5のナノ粒子の作製を試みた。実験方法:高周波溶解でSmCo5合金を作製し,水素アークプラズマ反応法を用いてナノ粒子の作製を試みた。得られたナノ粒子の磁気特性を振動式磁力計(VSM)で測定し,組織を走査電子顕微鏡(SEM)で観察した。結果と考察:(1)原料合金と粉末の組成にはずれが生じるが,微粒子の作製が可能であることがわかった。(2)Coを多くした原料合金を用いることにより,SmCo5組成に近い微粉末が形成することができた。(3)飽和磁化47.8Am2kg-1,残留磁化32.5Am2kg-1,保磁力0.65MAm-1なる磁気特性が得られた。(4)微粉末の平均粒径は58.5nmであった。(5)本研究で得られた保磁力は0.651.03MAm-1であり,他の方法よりも高い保磁力が得られた。目的:現在最強のNd-Fe-B系磁石では、高保磁力、高耐熱性を得るため、資源リスクの高いDyを添加しなければならない。一方、ソフト磁性相とハード磁性相とをナノサイズで複合化させて高磁気特性を狙うナノコンポジット磁石は長年唱えられているが、高い磁気特性が未だに得られていない。本研究では、水素プラズマ金属反応法、溶融塩の水素還元法ならびに高エネルギーボールミルを用いてナノコンポジット磁石用のソフト磁性Fe-Co系とハード磁性高保磁力Sm-Co系ナノ粒子の作製を行い、粒径および磁気特性を調査した。実験方法:高周波溶解でFe-CoまたはSmCo5合金を作製し,水素プラズマ金属反応法を用いてナノ粒子の作製を試みた。溶融塩の水素還元法によるFe-Coの作製では、原料としてそれぞれの硝酸塩を用い水素還元した。SmCo5合金では、高エネルギーボールミルでの粉砕も行った。磁気特性を振動式磁力計(VSM)で測定し,組織を走査電子顕微鏡(SEM)で観察した。結果と考察:(1)FeCo:溶融塩の水素還元法により平均粒径が64 nm、飽和磁化が208 Am2kg-1のFe-Co系ナノ粒子が作製できた。水素プラズマ金属反応法では、水素ガス分圧の調整により粒径82 nm以下のFe-Co系ナノ粒子の作製に成功し、その飽和磁化も220232 Am2kg-1と既存方法より高い値が得られた。(2)Sm-Co:高エネルギーボールミルで粉砕条件を制御することにより、従来報告よりもうすくかつ分布もせまく、さらにHc = 1.97 MAm-1と高保磁力なSm-Co系ナノ粒子が得られた。また、水素プラズマ金属反応法でも、保磁力が0.651.03 MAm-1で、平均粒径が4863 nmの球形粒子が得られ、82 nm以下のナノ粒子では現在最も高い保磁力となった。

目的:永久磁石は低炭素社会の実現へのキーマテリアルとなっているが,現在最強のNd-Fe-B系磁石では,高保磁力,高耐熱性を得るため,資源リスクの高いDyを添加しなければならない。このためDyを含まない永久磁石の開発が切望されている。一方,ソフト磁性相とハード磁性相とをナノサイズで複合化させて高磁気特性を狙うナノコンポジット磁石は長年唱えられているが,磁化容易軸を一方向に揃えた異方性磁石ができず,高い磁気特性が未だに得られていない。本研究では,Dyなしでも高保磁力,高耐熱性を実現できるSmCo5系化合物に着目し,ナノ粒子の作製を目指す。さらに、Fe系ナノ粒子粉末と高速ボールミルにて混合・はく片化・バルク化することにより,Nd-Fe-B系磁石を凌駕すると期待される異方性ナノコンポジット磁石の開発を目指す。平成23年度はSmCo5のナノ粒子ならびにナノ結晶フレークの作製を試み,安定して作製できる条件を得ることを目的とした。実験方法:高周波溶解でSmCo5合金を作製し,得られた合金を粗粉砕した後,界面活性剤を添加した有機溶媒中で高エネルギーボールミル(HEBM)にて粉砕した。この際,界面活性剤の投入量,ボールと試料の重量比,HEBMの速度,粉砕時間などの条件を変化させた。得られたナノ粒子またはナノ結晶フレークの磁気特性を振動式磁力計(VSM)で測定し,組織を走査電子顕微鏡(SEM)で観察した。結果と考察:φ5mm,φ0.6mmの粉砕ボールを用いた2段階の微粉砕によって,高保磁力とシャープな厚さ分布を有するSmCo5ナノ結晶フレークが得られた。その保磁力は2.45MA/mであり,従来報告されている保磁力よりも高い値であった。一方,2段目の粉砕条件を変えることにより,厚さ949nmとシャープな分布を持ち,保磁力1.97MA/mのナノ結晶フレークも得られた。従来の報告における保磁力よりも高い1.03MAm-1という保磁力を有し,平均粒径も58.5nmのSmCo5ナノ粒子が作成できた。また,その組成の制御も,水素アークプラズマ法に用いるインゴットの組成を制御することによって可能であることも確立できた。以上より,当初の計画通りおおむね順調に進展していると判断される。従来の報告における保磁力よりも高い2.45MA/mという保磁力をもつSmCo5ナノ結晶フレークが作成できた。また,その厚さ分布もコントロールできる2段階破砕法の条件も確立することができた。次年度はナノコンポジットのためのソフト磁性相を作製するため,同様の水素アークプラズマ法によりFe系合金のナノ粒子を作製し,その磁気特性,組織を調べる。具体的には,高周波溶解などによってFe系合金を作製し,その合金を用いて水素アークプラズマ法にてナノ粒子を作製する。得られた粒子はグローボックス内で回収する。さらに本年度で作製可能となったSmCo5ナノ粒子と混合してナノコンポジット化を図る。以上の過程によって得られた試料の相をXRDにて同定し,組織をSEM,TEMにて観察する。また,磁気特性をVSMで測定する。以上の結果を基に,作製条件と磁気特性および組織の関係を明確化し,ナノコンポジット磁石粉末の可能性を検討する。次年度はナノコンポジットのためのソフト磁性相を作製するため,物理的または化学的手法によりFe系合金のナノ粒子を作製し,その磁気特性,組織を調べる。具体的には,以下に示すとおりである。物理的手法においては液体急冷,高周波溶解などによってFe系合金を作製し,その合金を用いて真空蒸発法にてナノ粒子を作製する。一方,化学的方法では塩化物などを原料にして還元法にて作製する。
認知柔軟性の空間記憶表象制御に関与する神経機構の生理心理学的検討

本研究は、空間記憶表象の適切な制御において認知柔軟性に係る神経機構がどのような役割を果たしているのかを明らかにすることを目的としていた。そのため、(1)海馬や前頭前皮質、線条体、視床が形成する神経ネットワークが空間学習課題における認知柔軟性の機能をどのように果たしているのか、(2)空間表象の形成とその変更がなされる際に、どの領域間において、どのような神経生理学的、あるいは遺伝子発現上のメカニズムが働いているのか、(3)空間記憶に関する脳内表象がどのように外界の変化に合わせて形を変えたり、変化を抑制されたりするのかを、その動的な認知過程を支える心的メカニズムと神経ネットワークの働きの関連に注目して明らかにする必要がある。先行研究により、既にラットの背内側線条体コリン作動性介在神経細胞が空間記憶における逆転学習や消去学習に関与していることが示唆されてきたが、この時の認知柔軟性の調節の方向性に関しては議論が分かれている。そこで本研究ではイムノトキシン細胞標的法や薬理学的手法を用いて、試行間間隔の長さに依存して、背内側線条体コリン作動性介在神経細胞の空間学習柔軟性の制御の方向が抑制あるいは促進という形でに変化することを見出した。また、RNAスライシングによる実験と同様に、薬理学的手法においても、長い試行間間隔における背内側線条体コリン作動性介在神経細胞の空間学習柔軟性が線条体間接路ではなく直接路を介して出力されている可能性が示唆された。加えて、空間逆転学習遂行中のラットの線条体、前頭前野、海馬、視床領域の局所フィールド電位などを解析したところ、線条体と関連領域の神経活動にも違いがあり、特に前頭前野において特徴的な神経活動が見られるという結果を得た。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、空間記憶表象の適切な制御において認知柔軟性に係る神経機構がどのような役割を果たしているのかを明らかにすることを目的としている。今年度の研究ではイムノトキシン細胞標的法を用いて、視床髄板内核から投射を受けるラットの背内側線条体コリン作動性介在神経細胞を選択的に損傷し、迷路おける空間学習及びその逆転学習、消去学習における、学習成績とエラーの性質を検討した。更に、場所細胞活動の柔軟性や空間学習自体の亢進に関係していることが報告されている電位依存性チャネルであるHCN1チャネルに注目し、HCN1ノックアウトマウスを用いて物体探索課題を行った。結果、背内側線条体コリン作動性介在神経細胞損傷ラットに関して、短期、中期、長期の試行間間隔それぞれにおいて、異なる様相の逆転学習及び消去学習の遂行結果を得られた。このことは認知柔軟性が関わる空間学習変更過程において、3段階の時間的に異なる過程が進行しており、その3段階に関して視床ー線条体間の神経ネットワークに関わるコリン作動系がそれぞれ異なる方向性で関与している可能性を示すものである。また、HCN1チャネルが空間記憶に関与する証拠は見出されなかったものの、短期の順序再認記憶と長期の物体再認記憶に関与することが示された。今年度の研究では、空間表象制御を行う認知柔軟性に係る神経機構の詳細を明らかにするため、イムノトキシン細胞標的法によってラットの背内側線条体コリン作動性介在神経細胞を選択的に損傷し、短い試行間間隔と中間の試行間間隔の訓練スケジュールを用いて、十字迷路における空間学習及びその逆転学習、消去学習における、学習成績とエラーの性質を検討した。認知柔軟性の調節の方向性に関しては議論が分かれており、研究者によって、当該コリン作動性介在神経細胞が空間逆転学習の遂行を促進しているとしているものと、逆に空間記憶の逆転学習や消去学習の遂行を抑制していると主張しているものがあるのだが、我々は、この不一致の原因のひとつに、試行間間隔の長さの違いがあると考えたためである。実験の結果は、我々の以前行った長い試行間間隔の実験結果と考え合わせると、認知柔軟性が関わる空間学習変更過程において、3段階の時間的に異なる過程が進行しており、その3段階に関して視床ー線条体間の神経ネットワークに関わるコリン作動系がそれぞれ異なる方向性で関与していることを示唆するものであった。更に、場所細胞活動の柔軟性や空間学習自体の亢進に関係していることが報告されているHCN1チャネルに注目し、HCN1ノックアウトマウスを用いて物体探索課題を行った。この課題では、3min, 3h, 24hの遅延時間を置いた後、空間認識テスト、順序認識テスト、および新奇性認識テストを行った。HCN1チャネルが空間記憶に関与する証拠は見出されなかったものの、短期の順序再認記憶と長期の物体再認記憶に関与することが示された。現在、十字迷路遂行中のラットや物体探索課題遂行中のマウスにおける標的部位のユニット記録を計測するシステムを構築しつつある。従って、現在のところ概ね計画通りに研究が進行しているものと思われる。

本研究は、空間記憶表象の適切な制御において認知柔軟性に係る神経機構がどのような役割を果たしているのかを明らかにすることを目的としている。今年度の研究ではイムノトキシン細胞標的法を用いて、視床髄板内核から投射を受けるラットの背内側線条体コリン作動性介在神経細胞を選択的に損傷し、改良型丁字迷路における空間学習及びその逆転学習の学習成績とエラーの性質を検討し、行動に伴う標的脳部位のユニット記録を得た。更に、場所細胞活動の柔軟性や空間学習自体の亢進に関係していることが報告されている電位依存性チャネルであるHCN1チャネルに注目し、HCN1ノックアウトマウスを用いて聴覚性弁別課題を行った。結果、背内側線条体コリン作動性介在神経細胞損傷ラットに関して、短期、中期、長期の試行間間隔それぞれにおいて、異なる様相の逆転学習の遂行結果を得られた。背内側コリン作動性神経細胞の損傷により、短期、中期、長期の試行間間隔それぞれにおいて、異なる様相の逆転学習の遂行結果を得られたと言えるが、中期と長期の試行間間隔スケジュールの逆転学習では遂行成績に類似する部分も多いため、大まかに述べて、行動柔軟性のためには、短期型の空間学習システムと中期-長期型の空間学習システムが存在していると考えられる。このことは認知柔軟性が関わる空間学習変更過程において大まかに2段階の時間的に異なる過程が進行しており、その2段階に関して視床ー線条体間の神経ネットワークに関わるコリン作動系がそれぞれ異なる方向性で関与している可能性を示すものである。今年度の研究では、前年度に続き、空間表象制御を行う認知柔軟性に係る神経機構の詳細を明らかにするため、イムノトキシン細胞標的法によってラットの背内側線条体コリン作動性介在神経細胞を選択的に損傷し、短い試行間間隔と中間の試行間間隔の訓練スケジュールを用いて、改良型丁字迷路における空間学習及びその逆転学習における学習成績とエラーの性質を検討し、行動遂行中の神経活動を計測した。結果、背内側コリン作動性神経細胞の損傷により、短期、中期、長期の試行間間隔それぞれにおいて、異なる様相の逆転学習の遂行結果を得られたと言えるが、中期と長期の試行間間隔スケジュールの逆転学習では遂行成績に類似する部分も多いため、大まかに述べて、行動柔軟性のためには、短期型の空間学習システムと中期-長期型の空間学習システムが存在していると考えられる。このことは認知柔軟性が関わる空間学習変更過程において大まかに2段階の時間的に異なる過程が進行しており、その2段階に関して視床ー線条体間の神経ネットワークに関わるコリン作動系がそれぞれ異なる方向性で関与している可能性を示すものであることを示唆するものであった。更に、場所細胞活動の柔軟性や空間学習自体の亢進に関係していることが報告されているHCN1チャネルに注目し、HCN1ノックアウトマウスを用いて聴覚性弁別課題を行った。結果、全般的な遂行成績はHCN1ノックアウトマウスの方が野性型を上回っており、HCN1ノックアウトマウスの学習亢進を支持する結果であった。また、聴覚情報処理における音の"価値判断"や"好み"といった重み付けの段階においてHCN1チャネルの関与を示唆する結果が得られており、固執や行動柔軟性との関連が注目される。現在のところ概ね計画通りに研究が進行しているものと思われる。
シングルマスター・マルチスレーブ人間・ロボット協調遠隔微細作業に関する研究

現在、カーボンナノチューブ(CNT)、ナノワイヤー(NW)、ナノベルト(NB)などの極微細ナノ構造物を用いた先端デバイス分野は近未来多くのシステムの小型化、省エネに貢献できると思われる。これらのナノ構造物の特性はマイクロ・ナノマニピュレーションにより解明しつつありながらも、pNnNスケールのカセンシング可能なデバイスは未だに開発されていないのが現状である。本研究では3次元ヘリカールナノベルト(HNB)を用いた高精度・広範囲力センサーの開発することに成功した。ナノマニピュレーションによるHNBのピエゾ抵抗を解明することに成功し、その特性を用いたカセンシングを行った。メタル電極付きHNBを提案することにより接続抵抗やアセンブリ性を改善した。平成18年度には電子顕微鏡でのナノマニピュレーションシステムの構築、改善からそれを用い、3次元InGaAs/GaAsナノベルトのマニピュレーション、そのピエゾ特性分析に成功した。また、Auナノインクを用いた接続導電性改善などはナノアセンブリの新たな領域としての貢献がある。それらの成果を用い、平成19年度には分析したピエゾ特性を用いたナノスケールセンサーの開発に成功した。本課題の成果として本分野で権威の高い論文誌(6件)、国際会議(8件)、多数の国内会議などに論文を投稿するなど、実りある成果を得ることができた。また、これらの準備過程でより深く同分野の研究者らと議論することができ、今後の新たなブレークスルーとなると考えている。現在取り込んでいる研究分野はナノロボティックスを用いた加工・アセンブリでナノスケールのセンサー、アクチュエータの開発とその微細細胞への応用を狙い、工学・物理・生命科学の学際的な協調が強く求められている。また、世界レベルで非常に競争が激しい分野でもあり、これらの協調性は一層強く求められている。私は日本学術振興会特別研究員として、これらの問題意識を念頭にいれて、初年度を本分野の世界的なフロンティアである、スイス連邦工科大学(ETHZ)のネルソン教授グループに研究指導の委託として、共同研究を進めることになった。こちらの研究グループにて様々な分野からの研究者との共同研究を進めることができ、有意義な一年であった。それ以外にも、電子注射顕微鏡やクリーンローム、ナノロボティックマニピュレータなどの費用がかかる部分の装置を共同研究先で使用することができ、非常に効率高く研究に専念することができた。平成18年度には電子顕微鏡でのナノマニピュレーションシステムの構築、改善からそれを用い、3次元InGaAs/GaAsナノベルトのナノマニピュレーション、そのピエゾ特性分析に成功した。また、Auナノインクを用いた接続導電性改善などはナノアセンブリ新たな領域としての貢献がある。それらの成果を用い、平成19年度には分析したピエゾ特性を用いたナノスケールセンサーの開発を視野にいれている。これらの研究成果を世界での情報発信のため、本分野で権威の高い論文誌(6件)、国際会議(8件)、多数の国内会議などに論文を投稿するなど、実りある成果を得ることができた。また、これらの準備過程でより深く同分野の研究者らと議論することができ、今後の新たなブレークスルーを考えている。
HCV特異的細胞障害性T細胞におけるTCRアンタゴニズムの検討

我々の樹立したC型肝炎ウイルス(HCV)core抗原特異的細胞障害性T細胞株を用いて、C型肝炎ウイルスの88より96のアミノ酸のエピトープで肝炎ウイルス側の変異がいかに細胞性免疫に影響を及ぼしていくかを検討したところ、ウイルスが94位アミノ酸であるアラニンがスレオニンに変化する突然変異により細胞障害性T細胞株からの認識を弱いアゴニストとなることで逃れていることが明らかとなった。さらにこの変異による弱いTCRアンタゴニズムも認められた。本年度はさらにmulticlonalと思われる患者末梢血内T細胞全体にどのように影響を与えうるかを検討したところ、同様な弱いアゴニスト、弱いTCRアンタゴニズム作用が患者末梢血内T細胞ラインでも認められ、クローンのみで認められる特殊な現象ではなく、より普遍的に宿主対ウイルスの関係の中で働きうる事象であると考えられた。実際この患者末梢血内T細胞ラインを限界希釈法でcloningしてこの弱いアゴニスト、弱いTCRアンタゴニズム作用がどのくらいのpopulationで認められるか検討したところ、この患者では88%のT細胞株がTCRantagonismを示し、先のT細胞ラインにおけるアゴニズム、TCRアンタゴニズムの結果を裏付けた。さらに現在患者末梢血におけるT細胞ライン誘導におけるTCRアンタゴニズムの影響を予備的実験において検討したところ、今までのいわゆるeffector phaseのみならず、induction phaseでもTCRアンタゴニズムが効果的に働きうる可能性が示唆されている。
酸素センサ-を用いる食品の品質評価指標測定器の試作研究

(1)酸素センサ-による食品の品質評価指標測定器の開発を目的とし、まず既存の魚介類鮮度測定器KVー101およびオキシグラフ9型DO測定器による野菜・果物のビタミンCおよびグルコ-ス等の定量法を検討した。還元型ビタミンC(AsA)は、アスコルビン酸酸化酵素(ASOD)の作用による溶存酸素(DO)の減少量から定量した。酸化型ビタミンCはSH剤で還元してAsAとした後、ASODを作用させて総ビタミンCを求め、両値の差として求める方法を確立した。本法では酸素センサ-の出力電流を酸素量に正確に校正する必要があり、AsAーASOD反応系を用いる校正法を設定した。また、反応系のDOレベルを低く制御してのHPLCに近い高感度の定量法も開発した。グルコ-ス酸化酵素を用いるグルコ-ス簡易定量法も設定し、緑豆もやし保存中のビタミンC、グルコ-スの減少率を測定し、鮮度評価に有用なことを認めた。(2)魚介類の鮮度脂標K値の測定用の酵素の有効利用のために、多孔質ナイロン膜に適正な活性比に複合酵素を固定化することにほぼ成功した。ハムなどの食肉加工製品のヌクレオチド定量の結果、上級品のK値は比較的大きく熟成度の目安となる可能性を見出した。(3)過酸化水素を基質とした反応系におけるDOの上昇速度からきわめて迅速に食品中の微生物の概数を算定できる基礎デ-タが得られた。この測定に要する酸素センサ-の校正、検液のDO除去、基質添加時点の報知、酵素活性の演算等を自動化したコンパクトなマイコン内臓の測定装置をオリエンタル電気(株)の協力下に開発・試作した。モノ式振盪培養装置により培養した各種酵母のカタラ-ゼ活性の調査研究に本器を試用し満足すべき機能を有することを確認した。本器に測定モ-ド付加を行えば、微生物学的鮮度評価に限らず、上記した各種の測定に利用できる多機能の品質評価指標測定器を作成できるものと考えている。食品の鮮度を把握し、品質を適正に評価することは食品衛生のみならず、食品の加工特性、保存性、経済性、実用性を知る上でも必須なことである。しかし現在のところ、食品の品質評価は外観的な色、味、香りなどの経験的判定にとどまり、科学的な裏づけが行われていない。そこで、本年度は科学的な品質評価測定器作成のための基礎資料を得るため、酸素測定器(セントラル科学、オキシグラフ9型)を用いて、鮮度指標の1つとなるビタミンCの測定方法の検討を行った。測定にあたってはアスコルビン酸酸化酵素を用い、基質となるビタミンCの酸素消費を反応系における溶存酸素の減少量として定量した。酸化型ビタミンCの測定にあたってはデヒドロアスコルビン酸を前もってジチオスレイトール等のSH剤で環元し、過剰のSH基をNーエチルマレイミドで封鎖し、上記と同様の方法で定量した。低濃度のビタミンCの測定にあたってはその安定化に用いるメタリン酸濃度が高く、飽和溶存酸素量が変化するため補正を必要とするが、その校正法の条件設定をも行った。また、グルコースオキシダーゼを用い、ビタミンCの測定と同様の方法でグルコースの定量を行い、エンドポイント法によって容易に測定可能であることが示された。次いで、食品の鮮度測定のための応用例として上記の方法を用いて、緑豆もやしの貯蔵中におけるビタミンCおよびグルコース量の変化を測定し、両成分の含量変化と鮮度との間に相関のあることが示された。

以上、酸素センサーを用いる本法の応用によって複数成分の簡易、迅速測定が可能であり、食品の品質評価に利用できることが示された。食品の鮮度を正確に把握することはその加工特性や保存性を知る上で最も重要なことである。本年度は昭和63年度に得られたビタミンC測定方法の確立に加えて、魚肉や畜肉の鮮度判定の指標となる各種ヌクレオチド含量の迅速測定法の検討および分析コストの低廉化のための酵素の固定化を試みた。また、これらの成分の測定技法を応用して微生物菌数の簡易迅速測定法の開発のための基礎研究を行った。魚介類の鮮度測定の基準となるK値はATP関連物質である魚肉中のヌクレオチド総量に対するイノシンおよびヒポキサンチン含量の割合で表されるが、イノシン量はヌクレオシドホスホリラ-ゼでヒポキサンチンに、ヒポキサンチン含量はキサンチンオキシダ-ゼによって尿素に変換させ、その反応系の溶存酸素量の変化を測定して、分析することができる。また、ヌクレオチド総量もアルカリホスファタ-ゼ処理によってイノシンに変換させることにより測定が可能である。以上の測定は複数の酵素を用い、操作が煩雑であるばかりでなく、酵素の使い捨てによって分析コストが高くなるので、酵素の反復使用および低廉化を目的として酵素の電極膜への固定化を試みた。高分子多孔質ナイロン膜へのキサンチンオキシダ-ゼの固定化は再現性が認められたが、センサ-感度の低下がみられた。また、スピンコ-ティング法を用いたアミノ酸共重合膜への固定化は酸素透過性は高いけれども、酵素活性の著しい低下が認められた。カタラ-ゼ陽性菌に限られるが、上記の測定技法を用い、酵母および大腸菌の菌数とカタラ-ゼ活性との関連を求めたところ、高い相関が得られ、過酸化水素を基質とした反応系における溶存酸素量の変化から極めて迅速に食品中の微生物数の概数を算定できる基礎デ-タが得られた。食品の鮮度を正確に把握し、品質を評価することは、食品衛生のみならず食品の加工特性・保存性・経済性・実用性等を知る上で最も重要なことである。本年度においてはまず平成元年度に開始した魚肉等の鮮度判定指数K値を求めるためのヌクレオチド測定用酵素の固定化法の検討を進めた。活性基を有する多孔質ナイロン膜にキサンチンオキシダ-ゼ、ヌクレチオドホスフォリラ-ゼの両酵素を固定化する際、酵素液に適量のグルタルアルデヒドを添加した効果により、反復使用できる複合酵素固定化膜を得た。この酵素膜を酸素センサ-に装着使用することにより、K値の測定がより簡易に、経済的に行える見通しを得た。次にK値測定の応用として、ハム、ソ-セ-ジ等の食肉加工品についてJAS規格品の等級とK値との相関性を検討したところ、本測定値が製品の加工工程における熟成度の評価に有効とみられる結果を得た。さらに、前年度による新たに検討を開始したカタラ-ゼ活性の測定に基づく食品微生物の生菌数の推定法については数種の酵母菌を培養し、その環境因子である酸素供給度や炭素源のカタラ-ゼ活性に及ぼす影響について検討を加え、過酸化水素を基質とした反応系における溶存酸素量の増加からカタラ-ゼ陽性菌の概数がきわめて迅速に推定できるとを確かめた。なお、本研究遂行のために、酸素センサ-の感度校正、試料液溶存酸素除去、基質(H_2O_2)添加時期の報知、カタラ-ゼ活性の計算及び表示等を自動化したコンピュ-タ内臓の酸素測定装置を試作した。
鋼構造柱梁接合部の力学的挙動に及ぼす破断現象の影響:素材特性と幅厚比区分

本年度は,鋼構造柱梁接合部を対象に部分分解架構実験および弾塑性数値解析の双方を実施し,次の二点について考察を行った.1,柱鋼管壁の板剛性が梁部材の変形能力と崩壊形式に及ぼす影響2,梁断面形状が及ぼす影響考察対象とした崩壊形式は,梁部材の局部座屈と破断(延性破断と脆性破断)である.本年度の研究成果として下記の結果を得た.1.鋼構造柱梁接合部の崩壊形式は梁部材の幾何学的形状のみでなく,柱部材の板剛性にも強く依存し,梁部材と柱部材の相互の関係によって決定されることを明らかにした.2.梁部材の塑性変形能力は角形鋼管柱の板剛性が低下するほど小さくなることを確認し,それと同時に崩壊形式が局部座屈に伴う耐力低下から梁フランジの破断に変化していくことを実験的に確認した.3.梁部材の断面積に占める梁ウェブ断面積の割合が,部材の崩壊形式に強く影響を及ぼすことを明らかにし,柱鋼管壁の剛性の違いが強く影響することも実験および解析的に明らかにした.4.梁部材が取り付く柱部材の板剛性が十分に大きい前提のもとで,梁部材の崩壊形式(局部座屈or破断)を考慮した梁部材塑性変形能力評価式の提案を行い,その妥当性を明らかにした.5.梁部材板要素幅厚比,梁断面に占める梁ウェブの割合の双方を用いた崩壊形式三次元曲面を提示し,既往の実験結果も含めた結果との考察により,局部座屈により塑性変形能力が決定される領域と破断によって塑性変形能力が決定される領域を提示し,その有用性を示した.本年度は,鋼構造柱梁接合部を対象に弾塑性数値解析および部分分解架構実験の双方を実施し,柱梁接合部の力学的挙動を考察した。考察対象とした現象は,梁部材の崩壊形式であり,接合部変形能力が梁部材の局部座屈によって限界付けられるのか,或いは破断によって限界付けられるのかを考察した。本年度の研究では,数値解析及び部分分解架構実験より以下の結果を得た。1,梁部材の塑性変形能力を評価する際,最も基本である素材引張試験より得られる素材指標-修正補エネルギー比が有効であることを明らかにした。2,梁部材の幾何学的形状(ウェブ・フランジ幅厚比),部材に用いる素材特性(修正補エネルギー比)のみの情報で,梁部材の塑性変形能力が定量的に評価できる評価式を提案した。3,梁部材の崩壊形式として破断を考慮する場合,従来のウェブ・フランジ幅厚比区分のみでは不十分であり,三つ目の指標として梁断面に占めるウェブの割合が必要であることを示した。そして,その指標として梁の塑性断面係数に占めるウェブの塑性断面係数の割合が有効であることを明らかにした。4,梁部材の崩壊形式(局部座屈or破断)を考慮した梁部材塑性変形能力評価式の提案を行い,その妥当性を明らかにした。5,局部座屈に対する幅厚比区分と同様に,柱梁接合部の塑性変形能力が破断によって限界付けられる幅厚比領域を提示し,その領域が梁の塑性断面係数に占めるウェブの塑性断面係数の割合によって変化することを明らかにした。そして,ウェブ・フランジ幅厚比,梁の塑性断面係数に占めるウェブの塑性断面係数の割合の三次元空間で梁部材の崩壊形式の領域が表現出来ることを明らかにした。本年度は,鋼構造柱梁接合部を対象に部分分解架構実験および弾塑性数値解析の双方を実施し,次の二点について考察を行った.1,柱鋼管壁の板剛性が梁部材の変形能力と崩壊形式に及ぼす影響2,梁断面形状が及ぼす影響考察対象とした崩壊形式は,梁部材の局部座屈と破断(延性破断と脆性破断)である.本年度の研究成果として下記の結果を得た.1.鋼構造柱梁接合部の崩壊形式は梁部材の幾何学的形状のみでなく,柱部材の板剛性にも強く依存し,梁部材と柱部材の相互の関係によって決定されることを明らかにした.2.梁部材の塑性変形能力は角形鋼管柱の板剛性が低下するほど小さくなることを確認し,それと同時に崩壊形式が局部座屈に伴う耐力低下から梁フランジの破断に変化していくことを実験的に確認した.3.梁部材の断面積に占める梁ウェブ断面積の割合が,部材の崩壊形式に強く影響を及ぼすことを明らかにし,柱鋼管壁の剛性の違いが強く影響することも実験および解析的に明らかにした.4.梁部材が取り付く柱部材の板剛性が十分に大きい前提のもとで,梁部材の崩壊形式(局部座屈or破断)を考慮した梁部材塑性変形能力評価式の提案を行い,その妥当性を明らかにした.5.梁部材板要素幅厚比,梁断面に占める梁ウェブの割合の双方を用いた崩壊形式三次元曲面を提示し,既往の実験結果も含めた結果との考察により,局部座屈により塑性変形能力が決定される領域と破断によって塑性変形能力が決定される領域を提示し,その有用性を示した.
膜に対する溶質の吸着特性と膜汚れの制御に関する基礎的研究

膜ろ過法は排水の高度処理に用いられるようになっており、とりわけ膜分離バイオリアクターは新規な高度処理プロセスとして注目されている。膜ろ過法においては、膜汚れの制御が現象が共通した問題となっている。本研究では、基礎的なアプローチとして膜素材に対する有機溶質の吸着特性を明らかにするとともに、実際の排水処理に用いた膜表面に形成された汚れ物質のキャラクタリゼーションを目的とした。吸着特性は、セルロースアセテート(CA)、アルミナ、塩素化ポリエチレン(PE)などの膜素材を固定相とした高速液体クロマトグラフィーを用いて検討を行った。アルミナにはアルコール類およびベンゼンなどの有機溶質は吸着しなかったが、CAとPEでは有機溶質の吸着が認められた。後者の場合は、保持比(吸着量の指標:log k')の対数とオクタノール/水分配係数(log K_<O/W>)との間に直線関係が認められ、吸着は疎水性相互作用によることが示された。さらに置換基としてのハロゲンはカルボニル基と同程度にCAへの吸着を促進することが示され、また、アミノ酸、核酸塩基、ヌクレオシドなどは著しくpHの影響を受けることが示された。PEは芳香族化合物をとりわけ吸着し、固定相の表面積当たりの吸着量はオクタデシルシラン(ODS)より100倍程度大きいことが示され、これら物質は膜汚れを誘起しやすいことが示唆された。生活系排水処理に用いられた膜の汚れ物質は、EPMA、XPS、FTIRによる表面分析を行った。膜表面上の汚れ成分は見かけ上洗浄により容易に除去されることが示されたが、膜表面の元素分析の結果から、有機性の汚れ物質は完全には除去されないことが示された。このことと膜透過実験の結果から、膜の水透過性を回復するためには膜細孔内部の汚れ成分の除去が必要であることが示唆された。このためには、次亜鉛素酸ナトリウムによる膜洗浄が有効であった。生活排水の新奇な高度処理法として、生物学的処理と膜を組み合わせた膜分離活性汚泥法の開発が進んでいるが、膜分離法の課題は膜汚れの制御にある。本研究では、膜汚れ制御の基礎的な課題として、膜汚れ成分のキャラクタリゼーションと膜汚れ成分と膜との相互作用因子を解明することを目的とした。(1)膜汚れ成分のキャラクタリゼーション生活系排水処理に用いたセラミック膜およびそれを種々の方法で洗浄を行った膜について、SEMおよびEPMA、反射型FTIRなどの表面分析を行い、膜汚れ成分のキャラクタリゼーションを行うとともに、洗浄による効果をスペクトル変化から検討を試みた。SEMによる観察結果から、洗浄によって表面付着物は容易に除去されるが、膜の透水性を改善するためには、膜細孔内部の汚染物質の除去が重要であることが指摘できた。(2)膜に対する溶質の吸着特性代表的な膜高分子であるセルロースアセテートを高速液体クロマトグラフィーの固定相として、溶質の保持特性から膜に対する溶質の吸着特性を評価する方法の開発を行った。低分子量の非電解質有機化合物の保持特性から、疎水性相互作用が主たる因子であり、さらにカルボニル基やフェニル基による特異的な相互作用が指摘できた。糖類などの親水性に高い化合物は、吸着しないことが確認された。一方、アミノ酸などの電解質はpHの影響を強く受けることに加えて、等電点付近でもセルロースアセテートに対する親和性は低いものであった。さらに、フェニル基を有するアミノ酸でも特異的な相互作用が小さいことが指摘された。

膜ろ過法における膜汚れ現象は溶質の膜への吸着が要因となるため、基礎的な課題として膜素材に対する種々の溶質の吸着特性を明らかにする必要がある。本年度は、従来から検討を行ってきたセルロースアセテート以外の膜素材として、精密ろ過(MF)膜に用いられているアルミナと塩素化ポリエチレンを対象とした。これらの微細粒子をふるい分けて高速液体クロマトグラフィー(HPLC)のカラムに充填し、従来と同様に溶質の保持特定について検討を行った。アルミナにはアルコール類およびベンゼンなどの有機溶質は吸着しなかったが、2価カチオンおよび長鎖アルキル基を有するアンモニウムイオンがわずかに保持される傾向が認められ、弱いカチオン交換機能を有することが示された。塩素化ポリエチレン(PE)カラムでは、極めて低い溶質濃度でしか測定ができず、UV検出器で測定可能な芳香族化合物についてのみ検討を行った。なお、移動相に水を用いた場合には保持が大きすぎるため、メタノール/水系の移動相とした。セルロースアセテートの場合と同様に、保持比の対数(吸着量の指標:log k′)とオクタノール/水分配係数(log K_<O/W>)との間に直線関係が認められ、吸着は疎水性相互作用に支配されることが示された。また、o-terphenylのような非平面性分子は保持が小さいことから、保持は表面吸着によることが示された。PEの保持特性を代表的な疎水性固定相であるODSの保持特性と比較するために、表面積基準の分布係数を求めた結果、PEの吸着量はODSより100倍程度大きいことが示された。ODSが水溶媒系では疎水性有機物に対して優れた吸着剤であることから考えれば、PEにはより吸着し易く膜汚れを誘起しやすいことが示唆された。
進化的キャパシター の探索と量的形質の 遺伝変異緩衝機能

生物にとって、形や大きさの「遺伝しやすさ」というのは、進化の速度に直接影響する要因の一つである。例えば、「体の大きさ」という形質が遺伝しやすく、かつ体が大きいほど有利である場合には、その生物の体は大きくなる方向へと速やかに進化する事が予想される。本研究では、このような「形質の遺伝しやすさ」を制御している遺伝的なメカニズムを理解することを目的として研究を行った。その結果、そのような機能を持つと思われる遺伝子がゲノム上に複数存在する事が確認できた。進化的キャパシターとは、発生過程を安定化することで、環境、遺伝変異を緩衝し、表現型の多型を隠すことで、遺伝変異の集団中への蓄積を促進する機構を指したものである。現在、その有力な候補と考えられているのは、分子シャペロン遺伝子の1つであるHsp90だけであるが、未知の進化的キャパシターが存在する可能が、申請者の先行研究によって示されている。本研究では、Hsp90の進化的キャパシターとしての機能の検証と、新規の進化的キャパシターのさらなる探索と、そして適応促進効果の検証を目的として研究を行った。HSP90の阻害剤として知られている、ゲルダナマイシンを用いて、全身の細胞で比較的軽度の阻害を行った結果、キイロショウジョウバエ、オナジショウジョウバエにおいて、HSP90阻害処理下において、翅形態の遺伝分散量が増大する傾向が見られたが、統計学的に有意な効果は検出されなかった。また、GAL4-UAS-RNAiシステムを用いて,翅原基および脳神経系特異的なHsp90のノックダウンを行うことで、翅形態と概日行動リズムに対するHsp90の遺伝変異緩衝効果の評価を行うために、実験に用いる系統の作成を行った。既に詳細なスクリーニングの結果、Hsp90の発現を抑制することのできるRNAi系統を選別済みであり、翅の形態形成および、時計神経形成特異的なHsp90の発現抑制が可能である。現在は、これらのGAL4/UAS-Hsp90 RNAiのシステムに、遺伝変異を導入した系統を作成し、Hsp90の発現抑制が、翅形態および、概日行動リズムの遺伝分散に与える影響を検証する予定である。進化的キャパシターとは、発生過程を安定化することで、環境、遺伝変異を緩衝し、表現型の多型を隠す事で、遺伝変異の集団中への蓄積を促進する機構を指したものである。現在、その有力な候補と考えられているのは、分子シャペロン遺伝子の1つであるHsp90だけであるが、未知の進化的キャパシターが存在する可能性が、申請者の先行研究によって示されている。Hsp90の阻害剤として知られているゲルダナマイシンを用いて、キイロショウジョウバエとオナジショウジョウバエにおいて、HSP90阻害処理が翅形態の遺伝分散に与える影響を検証したが、統計学的に有意な効果は検出されなかった。また、キイロショウジョウバエにおいて、GAL4-UAS-RNAiシステムを用いて、翅原基および脳神経系特異的なHsp90のノックダウンを行う事で、翅形態と概日行動リズムに対するHsp90の遺伝変異緩衝効果の評価を行っている。現在もまだ実験を継続中であり、このHSP90ノックダウンの効果は、今後の実験結果を待つ必要がある。新規の進化的キャパシターの探索に関しては、キイロショウジョウバエに対して、ゲノム欠失系統を用いたスクリーニングを行い、剛毛数の遺伝分散に影響するゲノム領域を新たに10個発見した。研究成果は、現在学術雑誌に投稿中である。現在、その有力な候補と考えられているのは、分子シャペロン遺伝子の一つであるHSP90だけであるが、未知の進化的キャパシターが存在する可能性が、申請者の先行研究によって示されている。本研究では、HSP90の進化的キャパシターとしての機能の検証と、新規の進化的キャパシターのさらなる探索、そして適応促進効果の検証を目的として研究を行った。HSP90の阻害剤であるゲルダナマイシンを用いて、2種のショウジョウバエにおいて、HSP90阻害処理が遺伝分散に与える影響を検証したが、その効果は検出されなかった。この研究の成果は、学術論文としてまとめ、現在投稿準備中である。また、GAL4-UAS-RNAiシステムを用いて、翅原基および脳神経特異的なHSP90のノックダウンを行うことで、翅形態と街日行動リズムに対するHSP90の遺伝変異緩衝効果の評価を行った。実験の結果、HSP90の組織特異的阻害は、遺伝変異量に影響しない事が分かり、これまで提唱されてきた、HSP90が進化的キャパシターの1つであるとする定説に疑問を投げかける結果となった。新規の進化的キャパシターの探索については、ゲノム欠失系統を用いたスクリーニングを行った結果、剛毛数の遺伝分散に影響するゲノム領域を新たに10個発見し、研究成果はMolecular Ecology誌に掲載された。予定していた研究をほぼ遂行することができたが、今後は収集したデータの解析、論文執筆等などが必要である。

進化的キャパシターとは、発生過程を安定化する事で、環境、遺伝変異を緩衝し、表現型の多型を隠す事で、遺伝変異の集団中への蓄積を促進する機構を指したものである。現在、その有力な候補と考えられているのは、分子シャペロン遺伝子の一つであるHSP90だけであるが、未知のキャパシターが存在する可能性が申請者の先行研究により示唆されている。本研究では、HSP90の進化的キャパシターとしての機能の検証と、新規の進化的キャパシターのさらなる探索、そして適応促進効果の検証を目的として研究を行った。GAL4-UAS-RNAiシステムを用いて、翅原基および脳神経特異的なHSP90のノックダウンを行う事で、翅形態と概日リズムに対するHSP90の遺伝変異緩衝効果の評価を行ったが、HSP90の組織特異的阻害は遺伝変異量に影響しないことが分かり、これまで提唱されていた、HSP90が進化的キャパシターであるという定説に疑問を投げかける結果となった。また、野生型キイロショウジョウバエ20系統のHSP90の機能阻害を行った状態で翅形態および翅サイズを測定し、HSP90の機能阻害がその形質安定性および遺伝率に与える影響を調べた。その結果、HSP90阻害が形質安定性および遺伝率に与える影響は非常に小さいことが分かった。先行研究では、HSP90が質的形質の安定性や遺伝率に与える影響は検出されていたが、量的形質への効果は研究例がほとんどなかった。本研究の結果は、HSP90の効果が量的形質においては比較的小さい事を示した例と言える。今年度はこの研究の成果を投稿論文化、学術雑誌Geneticaに受理された。生物にとって、形や大きさの「遺伝しやすさ」というのは、進化の速度に直接影響する要因の一つである。例えば、「体の大きさ」という形質が遺伝しやすく、かつ体が大きいほど有利である場合には、その生物の体は大きくなる方向へと速やかに進化する事が予想される。本研究では、このような「形質の遺伝しやすさ」を制御している遺伝的なメカニズムを理解することを目的として研究を行った。その結果、そのような機能を持つと思われる遺伝子がゲノム上に複数存在する事が確認できた。GAL4/UAS-Hsp90 RNAi系統を用いたスクリーニングを開始しており、おおむね順調に計画が進んでいる。また、ゲノム欠失スクリーニングに関する研究成果も学術論文としてまとめており、最終年度中の受理が見込まれる事からも、順調に研究が進展していると考えられる。得られた研究成果は今後の研究の基礎となるものであるため、その効果が検出されなかったHSP90阻害などについて、詳細なメカニズムを検証していきたい。生態遺伝学予定通りにスクリーニングを行い、HSP90の進化的キャパシターとしての機能を検証したい。また、学術論文の学術雑誌への掲載受理を目指して、執筆活動を行いたい。GAL4/UAS-Hsp90 RNAiのシステムに、遺伝変異を導入した系統を作成中であり、おおむね予定通りの進度で系統作成が進んでいると考えられる。また、次年度に予定していたゲルダナマイシンによるHSP90阻害実験の一部を前倒しで行っており、順調に研究が進展していると考えられる。予定していた研究は、HSP90阻害実験のサンプリングがほぼ終了し、欠測データ等の補完を行う段階にきており、既に結果の大部分が得られている。現在は1)Hsp90の進化的キャパシターとしての機能および2)Hsp90が種間の形質ギャップに与える影響の解析および論文の執筆の段階にある。
動的に変化する多変量複雑システムの動画表現・構造同定・最適化工学への応用

自然界に存在する実システムは多数の要素の相互作用によって成り立ち,特に予期せぬ振舞いによって我々を翻弄する.この振舞いを予測するには過去の観測値を利用できるが,しかし観測した要素の全てが予測対象のシステムを構成している保証はない.そこで我々は,過去の観測値に対する予測精度を最大化するように,予測にとって本質的な要素を特定し,予測モデルを最適化する.またターケンスの埋め込み定理によれば,1変量データを多次元アトラクタに変換することでシステム全体の振舞いを再現できる.これにより因果関係にある要素を特定する必要はない.しかし埋込みにはパラメータが存在し,これらを最適化する必要がある.つまり,いずれにせよ最適化問題を解く必要があり,本研究ではメタ解法の一つである遺伝的アルゴリズム(GA)を用いた.さらに,実システムは動的に構造変化する可能性があるため,予測モデルの最適化を動的に繰返した.この動的最適化の有用性を検証すべく,実際の為替取引市場に対して適用したところ,予測精度の向上を実現できた.これはシステムが実際に構造変化していることを裏付けている.自然界に存在する実システムは多数の要素の相互作用によって成り立ち,特に予期せぬ振舞いによって我々を翻弄する.この振舞いを予測するには過去の観測値を利用できるが,しかし観測した要素の全てが予測対象のシステムを構成している保証はない.そこで我々は,過去の観測値に対する予測精度を最大化するように,予測にとって本質的な要素を特定し,予測モデルを最適化する.またターケンスの埋め込み定理によれば,1変量データを多次元アトラクタに変換することでシステム全体の振舞いを再現できる.これにより因果関係にある要素を特定する必要はない.しかし埋込みにはパラメータが存在し,これらを最適化する必要がある.つまり,いずれにせよ最適化問題を解く必要があり,本研究ではメタ解法の一つである遺伝的アルゴリズム(GA)を用いた.さらに,実システムは動的に構造変化する可能性があるため,予測モデルの最適化を動的に繰返した.この動的最適化の有用性を検証すべく,実際の為替取引市場に対して適用したところ,予測精度の向上を実現できた.これはシステムが実際に構造変化していることを裏付けている.自然界に存在する多くのシステムは,多数の要素が複雑に相互作用する多変量システムである.システム全体の振舞いは複雑化し予測や制御が困難になり,近年の経済危機や地球温暖化といった社会問題を引き起こす.問題解決のためには,システムの詳細を理解することが必須である.そのために本研究では,データのサンプリング方法から再検討した.サンプリング方法を誤れば,いかに優れた解析法を用いてもシステムのメカニズムは検出されない.本研究では特に,価格変動のようなジャンプ過程に対して最も適切なサンプリング方法を明らかにした.価格変動に着目した理由は,これも複雑な多変量システムによって生成される物理現象であるからである.たとえば株式市場では,それぞれの株式銘柄は単独で変動するのではなく,様々な銘柄からの影響を受ける.その結果,システム全体の振舞いはますます複雑化する.つまり複雑システムを解釈するには,因果構造を理解することが重要である.そこで本研究では,予測精度を向上させる要素ペアを検出することで因果推定を行う方法を検討した.さらに予測技法についても見直した.これまでの手法では,予測値に対する信頼度(=自信)を示すことができなかった.そこで,予測値と同時に予測が外れるリスクをも評価し,予測が難しそうな時は予測を避けることで,予測の安全性を向上させた.さらにこの予測リスクの概念は,ポートフォリオ選択理論に応用できる.従来のポートフォリオ理論では過去の価格変動を単純平均することで期待リターンを予測していたが,非線形予測法を融合することで期待リターンの予測に多様性を与えた.その結果,投資パフォーマンスを向上できることを示した.なお,ポートフォリオ選択問題は多目的最適化問題(MOP)の1例である.最適化問題の解法は多様にあるが,中でもカオスニューラルネットワーク(CNN)は単一最適化問題において高性能を示すことが知られているものの,MOPに適用した事例は無かった,そこで本研究ではCNNをMOPに活用できるかを検討したところ,最も代表的な遺伝的アルゴリズムよりも優れたパフォーマンスを得ることができた.今後は,ポートフォリオ選択問題などの実問題に対して検討を行う.自然界に存在する多くのシステムは,多数の要素が複雑に相互作用する多変量システムである.システム全体の振舞いは複雑化し予測や制御が困難になり,近年の経済危機や大地震のような自然災害を引き起こす.問題解決のためには,システムの詳細を理解することが必要である.そこで動画表現により,人間が持つ高度な認知能力を利用したシステム分析手法を検討している.その基礎研究として,本年度はデータのサンプリング方法を再検討した.サンプリング方法を誤れば,いかに優れた分析を行ってもシステムのメカニズムを理解できない.本研究では特に,価格変動のようなジャンプ過程に対して最も適切なサンプリング方法を明らかにした.さらにシステムの同定技法に用いられる時系列予測法についても見直した.従来は,予測に対する信頼度(=自信)を定量化することはなかった.そこで本研究では,予測値と同時に予測が外れるリスクも算出し,予測が難しそうな時は予測を避けることで,時系列予測の安全性を向上させた.今後この技術は,決定論的システムの検定法としての応用が期待される.さらにこの予測リスク評価の実務的な応用として,金融工学におけるポートフォリオ選択理論やテクニカル分析(ボリンジャーバンド)に活用し,将来資産の新しい評価モデルを提案した.なお,ポートフォリオ選択問題は多目的最適化問題(MOP)の1例である.

最適化問題の解法は多様にあるが,中でもカオスニューラルネットワーク(CNN)は単一最適化問題に対して効果的であるものの,MOPに適用された事例は無かった.そこで本研究では,CNNはMOPに対しても十分に効果的であることを確認した.今後はポートフォリオ選択問題など,実問題に対する効果を検証する,