hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
セミパラメトリック計量経済モデルにおける統計的推測理論の構築

第一に、「生成された独立変数」を含むセミパラメトリックモデルの統計的推測法を提案した論文を改訂した。本改訂では、提案した手法が部分パラメータの統計的推測にまで適用可能であることを示すとともに、その有限標本性質を数値実験によって検討した。この結果は、学会誌に再投稿中である。第二に、高頻度データの経験尤度法による統計的推測法を提案した論文を改訂した。本改訂では、論文全体の構成を大幅に見直すとともに、数値実験によってより広範囲の手法との比較を行った。この結果は、Journal of Business and Economic Statisticsに掲載決定した。第三に、セミパラメトリック・モーメント条件モデルのJackknife Empirical Likelihoodによる統計的推測法を提案する論文を執筆・改訂した。本論文では、一般のセミパラメトリック・モーメント条件モデルにおいてJackknife法と経験尤度を用いた統計的推測法を提案した後、nonstandard asymptoticsの下で理論的性質を導出し、またその修正法を提案した。具体例として、加重平均限界効果の推定、多操作変数の場合の操作変数モデル、多説明変数の場合の線形回帰モデルを扱い、提案した手法の有用性を議論した。この結果は、最終的な確認と修正を行った後、学術誌に投稿予定である。以上の3件は、理論研究と数値実験を組み合わせた研究であり、数値実験(パラメータの推定及びシミュレーション実験)においては高性能コンピュータが中心的な役割を担った。第四に、日本の戦前期の水道普及がもたらした影響をセミパラメトリックモデルを用いて分析した論文を執筆した。この結果は、Economics and Human Biologyに掲載された。本年度は、主に3つの研究課題に取り組んだ。第一に、Otsu氏とXu氏との共著論文である"Empirical Likelihood for Regression Discontinuity Design"の執筆・改訂に取り組み、Journal of Econometricsに掲載が決定した。具体的には、近年の計量分析において重要な分析デザインの一つとなっている回帰分断デザインにおいて、経験尤度法を用いた新たな統計的推測法を提案し、漸近理論によってその理論的性質の良さを示した。また、高次の漸近理論を用いることによって、提案した推測手法をさらに改良することが可能であることを示し、従来の方法に対する優越性を証明した。第二に、Otsu氏とCamponovo氏と共同研究を行い、実現ボラティリティの推定においてノンパラメトリック尤度を用いた新しい統計的推測法を提案した。また、高次漸近理論によりその理論的正当性を示した。第二に、より一般のセミパラメトリックモデルにおいて、経験尤度法を用いた新しい統計的推測法を提案した。本手法は、従来の手法では避けることができなかったアドホックな修正なしに統計的推測を行えることに加え、数値実験において良い性質を持つことを示した。理論的正当化は現在進行中である。以上、ノンパラ・セミパラメトリック計量経済モデルにおいて、いくつかの新たな統計的推測法の開発とその性質を検討した。第一に、平均処置効果(Average Treatment Effect)のセミパラメトリック統計的推測を経験尤度法を用いて改良する手法を提案し、これを一般のセミパラメトリックモデルに拡張する研究を行った。本手法は、推定量の分散(あるいは標準誤差)の推定なしに統計的推測を行うことができるという利点に加え、スムージングパラメータの選択について従来の手法よりも弱い仮定の下で正当化されるという利点を持つことを示した。この研究の後半部分はOtsu氏との共同研究である。第二に、高頻度データを用いたボラティリティの新たなノンパラメトリック統計的推測法を提案した。具体的には、(i)ノンパラメトリック尤度を用いることにより、統計的推測の高次漸近性質を改良できることを示した。(ii)また、確率過程にジャンプがある場合とマイクロストラクチャーノイズがある場合、それぞれについて、ノンパラメトリック尤度を用いた統計的推測法を提案した。(iii)さらに、ジャンプの検定法を提案した。この研究は、Camponovo氏とOtsu氏との共同研究である。第三に、説明変数に内生変数がある場合のプロビットモデルの一般化積率法による新たな推定法を提案し、その効率性について議論した。この研究は、川口氏と内藤氏との共同研究であり、Japanese Economic Reviewに掲載が決定した。いくつかのノン・セミパラメトリックモデルにおいて新たな統計的推測法を提案し、その理論的正当化を行うと共に、数値実験によって有限標本における実用性も示した。また、これらの研究を、より一般的なセミパラメトリックモデルの統計的推測に拡張する研究に着手した。第一に、高頻度データの経験尤度法による統計的推測法を提案した論文を改訂し、学術誌に投稿した。本論文では、高頻度データを用いたボラティリティについて、経験尤度を用いた新たな統計的推測法を提案し、その理論的性質を議論した。また数値実験によって、有限標本性質の検討も行った。第二に、生成された独立変数を含むセミパラメトリックモデルの統計的推測法を提案した論文を執筆し、学術誌に投稿した。本論文では、生成された独立変数を含むセミパラメトリックモデルにおいて経験尤度を用いた統計的推測法を提案し、その実用上・理論上の利点について議論した。第三に、ノンパラメトリック要素を含むモーメント条件モデルのJackknife Empirical likelihoodによる統計的推測法を提案する論文を執筆中である。

本論文では、一般のノンパラメトリック要素を含むモーメント条件モデルにおいてJackknife法と経験尤度を用いた統計的推測法を提案し、その実用上・理論上の利点について議論した。第四に、セミパラメトリックモデルの経験尤度に基づく統計的推測についてまとめ、論文(初稿)としてまとめた。本論文では、まず一般のノンパラメトリック要素を含むモーメント条件モデルにおける経験尤度を用いた統計的推測法についてまとめた上で、いくつかの具体的なセミパラメトリックモデルに適用する際の条件について議論した。また数値実験によって、有限標本性質の検討も行った。以上、セミ・ノンパラメトリックモデルの統計的推測理論の構築のために有用な結果を得た。本年度中に学術誌に受理されることを期待していた幾つかの論文が受理に至らなかったという点は予定通りとはいかなかったが、研究自体はそれらの論文の改訂と共に、新たな幾つかのトピックについての研究も始めることができ、順調に進んでいると考えている。第一に、「平均処置効果」及び「加重平均限界効果」のセミパラメトリック推定問題において、経験尤度法を用いた新たな統計的推測法を提案し、さらに評価関数が滑らかでないモデル(分位点回帰モデルなど)に拡張した。この結果は、Japanese Economic Reviewに掲載が決定した。第二に、生成された独立変数を含むセミパラメトリックモデルの統計的推測法を提案した論文を改訂し、学術誌に再投稿した。本改訂では、提案した手法をセミパラメトリックモデルにおいて経験尤度を用いた統計的推測法の一般論の拡張として位置付け仕直し、またその実用上・理論上の利点について議論した。第三に、高頻度データの経験尤度法による統計的推測法を提案した論文を改訂した。(共著者担当分の改訂を待って再投稿予定。)本改訂では、提案した統計的推測法の「経験尤度を用いた統計的推測理論」の中で位置付けを明確にするとともに、その有限標本性質を既存の手法と比較しながら、数値実験によって詳細に検討した。第四に、セミパラメトリック・モーメント条件モデルのJackknife Empirical Likelihoodによる統計的推測法を提案する論文を執筆した。本論文では、一般のセミパラメトリック・モーメント条件モデルにおいてJackknife法と経験尤度を用いた統計的推測法を提案した。現在、理論部分をおおむね完了し、数値実験を進めている。第五に、日本の戦前期のデータとセミパラメトリックモデルを用いた実証研究を行った論文を執筆し、Cliometricaに掲載を決定した。いくつかのセミパラメトリックモデルにおいて新たな統計的推測法を提案するとともに、実際のデータを用いた実証分析を行った。結果、二本の論文が学術雑誌に掲載決定し、別の二本の論文は再投稿及び再投稿準備中である。
学習記憶メカニズムの多重性と階層的制御機構の解明

瞬目反射の古典的条件付けにおける小脳、海馬および内側前頭前野の役割を検討した。1.GluRδ2欠損マウスにおける小脳依存性の検討小脳皮質の機能に重篤な障害を持つGluRδ2欠損マウスは海馬依存的に短トレース課題(トレース時間が短いトレース課題)を学習する。本項目では、その小脳依存性について検討した。GluRδ2欠損マウスを短トレース課題で条件付けた後、両側の小脳を吸引破壊した。2週間の回復期間の後に再条件付けを行ったところ、記憶保持に重大な障害が見られたが、その後、再学習した。この結果は小脳の皮質機能が大きく障害されているマウスにおいても小脳依存的に学習することを示すとともに、小脳が無くても補償的に他のメカニズムにより学習が可能であることを示唆した。2.野生型マウスにおける小脳依存性の検討野生型マウスにおける瞬目反射条件付けの小脳依存性を、海馬依存性の低い遅延課題、および、海馬依存性の高い長トレース課題を用いて検討した。上記同様に、学習後破壊による顕著な記憶障害とその後の再学習が認められた。3.GluRδ2欠損マウスの海馬θ波の解析GluRδ2欠損マウスの海馬θ波を解析したところ、野生型マウスに比べてθ波の割合が有意に低かった。学習が進むにつれて野生型マウスにおいてθ波が減少したが、GluRδ2欠損マウスでは軽微であった。この結果は、小脳機能に障害を持つマウスでは学習中を含めて海馬の機能が野生型マウスとは異なることを示唆した。4.トレース課題における内側前頭前野の役割ラット内側前頭前野にNMDA受容体阻害薬であるAPVを局所投与したところ、毎日の学習前あるいは学習後の阻害により長トレース課題が顕著に障害されることが明らかとなった。この結果は、内側前頭前野のNMDA受容体が、記憶獲得の初期過程および記憶固定化の初期過程に重要な役割を果たすことを示唆した。1.小脳皮質特異的に障害を持つマウス(GluRδ2欠損マウス)の海馬θ波(4-12Hz)を解析したところ、学習前には、野生型マウスに比べてGluRδ2欠損マウスのθ波の割合が有意に低かった。学習が進むにつれて野生型マウスにおいてθ波の割合が減少したが、GluRδ2欠損マウスではその減少が軽微であった。type1(8-12Hz)とtype2(4-8Hz)に分けて解析すると、野生型マウスにおいてはtype1は学習初期に一度増加しその後減少していたが、GluRδ2欠損マウスではほとんど変化していなかった。type2は両方のマウスにおいて毎日の条件付けに伴って減少する傾向があった。以上の結果は、小脳機能に障害を持つマウスでは学習中を含めて海馬の機能が野生型マウスとは異なることを示唆している。2.GluRδ2欠損マウスの学習が小脳に依存していることを示すために、条件付ける目と同側あるいは対側の小脳半球を吸引除去してから条件付けを行ったところ、どちらの小脳半球を破壊しても学習が大きく障害されることがわかった。この結果は、小脳皮質の機能が大きく障害されているマウスにおいてもこの学習が小脳依存的であることを示すとともに、この学習が両側性であることを示唆している。

現在、野生型マウスにおける小脳依存性について再検討を行っている。3.トレース課題における内側前頭前野の役割を検討するために、ラット内側前頭前野にNMDA受容体阻害薬であるAPVを局所投与したところ、毎日の学習前あるいは学習後の阻害により、トレース課題が顕著に障害されることが明らかとなった。この結果は、内側前頭前野のNMDA受容体が、記憶獲得の初期過程および記憶固定化の初期過程に重要な役割を果たすことを示唆している。本年度は、まず、マウス瞬目反射条件付けにおける同側および対側小脳の関与を、種々の破壊実験によって調べた。まず、Chenら(1996)の報告に従い、中位核を含む深部核領域を両側性に電気破壊した後、3日間の回復期間を置いて条件付けを行ったところ、両側破壊群は顕著な学習障害を示した。同様な実験を同側および対側破壊群でも行ったところ、両群ともに中程度の学習障害を示した。ところが、回復期間を2週間設けた場合には、全ての破壊群が対照群と同様に学習した。そこで、破壊をより確実に行うために吸引除去による同側もしくは対側の小脳半球破壊を行い、2週間の回復期間をおいてから条件付けを行ったが、学習障害は全く認められなかった。一方、十分学習した後に小脳半球を破壊し、2週間の回復期間をおいてから再び条件付けを行った場合には、破壊前に獲得した記憶の保持に顕著な障害が見られ、その後、中程度の再学習した。以上の結果は、マウス瞬目反射条件付けには同側および対側の両方の小脳が関与していること、小脳がない場合でも、破壊後2週間後には何らかの補償的なメカニズムを使って学習することが可能になる、ということを示唆している。この学習に対する海馬の関与を調べるために、小脳破壊を行ったマウスが学習した後に海馬を破壊し、2週間の回復期間をおいた後に記憶の保持を検討したところ、対照群と同等の記憶の保持が見られた。このことは、海馬は少なくとも記憶の保持および想起には関与していないことを示唆している。現在、海馬以外の部位の関与の検討を行っている。1.野生型マウスにおける小脳依存性および海馬の役割の検討前年度に引き続き、野生型マウスにおける瞬目反射条件付けの小脳依存性を、海馬依存性の高い長トレース課題(トレース時間が長いトレース課題)を用いて検討した。野生型マウスを長トレース課題で条件付けた後、麻酔下に両側の小脳を吸引除去した。その後、2週間の回復期間をおいて再び条件付けを行い、記憶保持の程度と再学習能力を調べた。その結果、遅延課題と同様に、小脳破壊群は対照群に比較して再条件付け1日目の条件応答が大きく障害されていた。しかしながら、再条件付けを繰り返すことにより、条件応答を再獲得することが明らかとなった。この結果は、長トレース課題においても通常は小脳に依存して記憶が獲得されるが、破壊などにより小脳がない場合には補償的に他のメカニズムにより学習が可能であることを示唆した。2.GluRδ2欠損マウスにおける小脳依存性の検討小脳皮質の機能に重篤な障害を持つGluRδ2欠損マウスにおける瞬目反射条件付けの小脳依存性を検討した。GluRδ2欠損マウスを短トレース課題で条件付けた後、両側の小脳を吸引破壊した。2週間の回復期間の後に再条件付けを行ったところ、記憶保持に重大な障害が見られたが、その後、条件付けを繰り返すことにより再学習した。この結果は、小脳皮質に異常があるGluRδ2欠損マウスにおいても小脳に依存して学習が行われることを示唆した。
急性リンパ性白血病に発現される骨髄球系抗原の解析

我々はこれまでに、小児急性リンパ性白血病(ALL)の中でも極めて予後不良である17;19転座型ALLでは骨髄球系抗原のCD33が高頻度に発現されており、転座由来のE2A-HLF融合転写因子がCD33の発現を誘導することを報告してきた。本研究では、E2A-HLFによるCD33発現誘導の機序の解明に焦点を絞り解析を行い、E2A-HLFによるCD33遺伝子の発現誘導には転写開始点下流のPEA3結合部位が重要であることを確認した。またPEA3結合部位は、代表的な小児難治性ALLであるPhiladelphia染色体陽性ALLと11q23転座型ALLのCD33発現においても必須であった。これらの知見は、難治性ALLで認められるCD33の発現が、PEA3結合部位の活性化を介した共通の機序で誘導される可能性を示唆している。急性リンパ性白血病(ALL)はTまたはBリンパ球前駆細胞の白血化であるが、このうち532%の症例で骨髄球系抗原の発現が認められる。その中でもCD33陽性の小児B前駆細胞型ALL症例の予後が陰性例と比べて際立って不良であると報告され、小児ALLにおける骨髄球系抗原、特にCD33発現の意義が注目されているが、その発現機序と機能的意義に関しては現在も不明である。我々は、小児ALLの中でも著しく予後不良である17;19転座型ALLでは高頻度にCD33が陽性であり、17;19転座に由来するE2A-HLF融合遺伝子がCD33の発現に関与することを見出した。本研究はE2A-HLFをはじめとする転座由来の融合遺伝子産物による骨髄球系抗原の発現誘導の機序を明らかにし、骨髄球系抗原の白血病細胞の増殖・生存などへの影響を解析することを目的とするが、本年度はE2A-HLFによるCD33発現誘導の機序の解明に焦点を絞り解析を行った。これまでの解析からE2A-HLFによるCD33遺伝子の発現誘導に重要な領域をプロモーター上の200塩基の領域にまで絞り込むことに成功していたが、この部位には骨髄球系細胞でCD33の発現に中心的な役割を果たすPU.1の結合配列が含まれていた。そこでCD33遺伝子のプロモーター活性に対するPU.1結合配列の変異導入の影響をルシフェラーゼによるレポーター・アッセイで検討したところ、骨髄球系細胞株とは異なり17:19転座型ALL細胞株では同部位の変異導入によるプロモーター活性の低下は認められなかった。この結果からE2A-HLFは骨髄球系細胞とは異なる機序でCD33発現を誘導する可能性が推測される。CD33陽性が小児B前駆細胞型ALLの予後不良因子として注目されていることから、ALLにおけるCD33の発現機序を明らかにすることは、その治療成績向上に大きな意義を持つと考えられる。その中でもCD33陽性の小児B前駆細胞型ALL症例の予後は陰性例と比べて際立って不良であると報告されており、小児ALLにおける骨髄球系抗原、特にCD33発現の意義が注目されている。我々は、小児ALLの中でも極めて予後不良である17;19転座型ALLではCD33が高頻度に発現されており、17;19転座に由来するE2A-HLF融合遺伝子がCD33の発現を誘導していることを報告した。本研究は、ALLにおける骨髄球系抗原の発現誘導の機序を明らかにし、それらの発現が白血病細胞の増殖や生存へ与える影響を明らかにすることを目的とする。本年度はE2A-HLFによるCD33発現誘導の機序の解明に焦点を絞り解析を行い、E2A-HLFによるCD33遺伝子の発現誘導には転写開始点下流のPEA3 siteが重要であることを確認した。興味深いことに、PEA3 siteは、代表的な小児難治性ALLであるPhiladelphia染色体陽性ALLや11q23転座型ALLのCD33発現においても必須であった。これらの知見は、難治性ALLで認められるCD33の発現が、PEA3 siteの活性化を介した共通の機序で誘導されている可能性を示唆している。またPEA3 siteに結合する転写因子は、Ewing肉腫において、EWS遺伝子と融合遺伝子を形成することが知られているため、これらの転写因子が白血病の進展にも関与し、その結果としてCD33の発現が予後不良のマーカーとなっている可能性も考えられる。

CD33陽性が小児B前駆細胞型ALLの予後不良因子として注目されていることから、ALLにおけるCD33の発現機序を明らかにすることは、その治療成績向上に大きな意義を持つと考えられる。
衝突破壊の超高速X線トモグラフィーによる小惑星族の多様性に関する研究

微惑星内部の熱進化過程は、小惑星族の研究から再構築が可能である。本研究では、衝突破壊時に作られる破片の由来を調べるために、新しい実験解析手法を開発する。それは、4台のフラッシュX線を用いた超高速X線トモグラフィーである。この手法を熱進化した微惑星の模擬試料を使った高速度衝突実験に応用する。そして、衝突破片の3次元形状とその飛翔速度をX線トモグラフィーにより決定する。この衝突実験の結果を初期条件として衝突破片の重力再集積の数値計算を行って小惑星族を再現する。その結果、小惑星族を構成する個々の小惑星に集積した破片の由来を特定し、微惑星内部の熱進化過程を再構築する。衝突破壊による小惑星族とそこに含まれる岩片集積天体の形成過程を、独自の装置と実験系の工夫による衝突破壊の内部観察実験とこれを入力とする軌道数値計算により明らかにする課題である。特に超高速X線トモグラフィーを組み込み、破壊現象を直接観測することに独自性があり、現在の宇宙空間を漂う小惑星の起源や様々な物理的履歴を解明する上で重要な研究である。初期太陽系の微惑星、小惑星の衝突現象やその後の物理的、熱的進化過程が、超高速X線トモグラフィー観測と数値シミュレーションによるモデル化によって、今まで以上の高解像度で理解が進むと期待される。瓦礫が集合したタイプの小惑星の宇宙探査などが現在進行中であり、その探査に貢献できるタイムリーな提案となっている。
通信プロトコルにおけるエラーリカバリ法の記述と検証に関する研究

1.再送回数等をパラメータ化して扱うために,プロトコルマシンを,非負整数を保持する有限個のレジスタから成るオートマトンとしてモデル化できるかどうかを検討した.そして,このモデルの枠組みの中で, BSC手順やHDLC手順等実用のプロトコルに基づくプロトコルマシンの仕様記述を行い,それらに対しては,このモデルでエラーリカバリ方法も含め,仕様を記述できることを確かめた.2.また, 1.で定義したオートマトンから成る通信系(ネットワーク)全体の動作並びにエラーリカバリ性を形式的に定義した.例えば, 2局間通信の場合, 1.で検討した2つオートマトンの直積マシンが通信系全体を表すと定義し,直積マシンの状態対を正常な状態対とエラーの状態対に分類し,エラーの状態からいつかは正常な状態対に到達とエラーの状態対に分類し,エラーの状態対からいつかは正常な状態対に到達できる時,且つその時のみ,エラーリカバリ性をもつと定義した(2局間以外の場合も同様に定義する).3.さらに,エラーリカバリ性をもつための一つの十分条件を与え,その十分条件が成り立つかどうかの判定問題を整数線形計画問題の解の非存在性の判定問題に帰着して判定する方法を考案した.整数線形計画問題の解の非存在性判定プログラムは作成してある.現在, HDL手順を例として,実用規模のプロトコルに対してこの方法が適用可能かどうかについて検討を行なっている.代数的手法及びテンポラルロジックを利用した記述・検証法についても検討を進めている.4.エラーリカバリ性の定義及びエラーリカバリ性を持つための十分条件等については,昭和63年電子情報通信学会春季全国大会で発表する.また3.の整数線形計画問題の解の非存在性判定に基づいてプロトコルマシンの互換性(等価性)を証明する方法についても検討し,その結果を電子情報通信学会論文誌(D)に投稿中である.1.再送回数等をパラメータ化して扱うために,プロトコルマシンを,非負整数を保持する有限個のレジスタから成るオートマトンとしてモデル化できるかどうかを検討した.そして,このモデルの枠組みの中で, BSC手順やHDLC手順等実用のプロトコルに基づくプロトコルマシンの仕様記述を行い,それらに対しては,このモデルでエラーリカバリ方法も含め,仕様を記述できることを確かめた.2.また, 1.で定義したオートマトンから成る通信系(ネットワーク)全体の動作並びにエラーリカバリ性を形式的に定義した.例えば, 2局間通信の場合, 1.で検討した2つオートマトンの直積マシンが通信系全体を表すと定義し,直積マシンの状態対を正常な状態対とエラーの状態対に分類し,エラーの状態からいつかは正常な状態対に到達とエラーの状態対に分類し,エラーの状態対からいつかは正常な状態対に到達できる時,且つその時のみ,エラーリカバリ性をもつと定義した(2局間以外の場合も同様に定義する).3.さらに,エラーリカバリ性をもつための一つの十分条件を与え,その十分条件が成り立つかどうかの判定問題を整数線形計画問題の解の非存在性の判定問題に帰着して判定する方法を考案した.整数線形計画問題の解の非存在性判定プログラムは作成してある.現在, HDL手順を例として,実用規模のプロトコルに対してこの方法が適用可能かどうかについて検討を行なっている.代数的手法及びテンポラルロジックを利用した記述・検証法についても検討を進めている.4.エラーリカバリ性の定義及びエラーリカバリ性を持つための十分条件等については,昭和63年電子情報通信学会春季全国大会で発表する.また3.の整数線形計画問題の解の非存在性判定に基づいてプロトコルマシンの互換性(等価性)を証明する方法についても検討し,その結果を電子情報通信学会論文誌(D)に投稿中である.
タンデム形超磁歪素子を用いたコモンレール用超高圧電子インジェクタの研究

本研究は、デイーゼルエンジンの排気ガス中の窒素酸化物、排気黒煙および黒煙微粒子の低減を目的に、噴射率を電子信号に応じて自在に制御できる高速作動するコモンレール用電子インジェクタの開発に関するもので、連続可変噴射率制御と0.3msの高速噴射を実現するため、パイロット弁にタンデム形超磁歪アクチュエータ(GMA)を、主ニードル弁に流体位置フィードバック機構をもっ比例弁を開発したことにある。GMAは、直径3.5mm、長さ30mmの超磁歪素子3本を1セットとし、これをZ形ホルダに2セット直列結合することにより、1つのコイルで従来の2倍の歪を発生できるものとし、全長40mmのGMAは100kA/mの起磁力(300turnコイル、1.5Ω、インダクタンスL16mH)で45μの変位を発生できるものとした。また、比例弁はフィードバックスロットをもつことにより、パイロット弁開度に比例する主弁開度を制御でき、かつ液圧支持することにより従来のばね支持に比べ、固有振動数を数kHzと高いものとした。また、設計解析に専用のボンドグラフを作成し、主弁の応答性と安定性に及ぼす設計パラメータの最適化と、油撃圧力に及ぼすパイプ径の影響を容易に解析できるようにした。開発試験例として、4Lデーゼルエンジン用としてノズル径0.16mm穴数6のノズルを用いて、160MPa、30mm^3/msの噴射率を、0.3msで噴射できることを確認するとともに、電流(8A11A)ごとに可変噴射できることも確認した。本研究は、ディーゼルエンジンの排気ガス中の窒素酸化物、黒煙微粒子の低減を目的に、燃焼状態を制御するためのコモンレール用の超高速高圧電子インジェクタの開発研究に関するもので、申請者らが開発した、全長を抑え2倍の変位をとれるようにした直列結合形の新形超磁歪素子をパイロット弁に用い,主弁にはフィードバックスロットを持つハイドロメカニカル位置サーボ機構をもつインジェクタの実用性を理論と実験により調べることである。平成12年度の成果は、(1)インジェクタの作動確認:全長30mmで50μmの変位を取り出せるタンデム形超磁歪素子をパイロット弁に適用し、これで制御される比例形のインジェクタを3本作製し、160MPaの軽油圧力で噴射率30mm^3/msを0.3msで噴射することを確認し、さらに、噴射率の制御をソレノイド電流を可変とすることにより、電気信号に比例して連続的に噴射率を可変制御できることを示した。(2)設計パラメータの決定法の確立:本インジェクタの主用設計パラメータをボンドグラフ解析により一律に決定できるような解析手法を確立した。これにより、最大噴射率、最大圧力、開閉に所要する時間、主弁のステップ応答時の安定性を速やかに検討できるようになった。(3)高圧時の漏れ試験:パイロット弁及び主弁のシート部の160MPaでの漏れは、接触部の最大ヘルツ圧力と関係していることを解析と実験により確認できた。これにより、漏れと耐久性のある熱処理法との設計指針が得られた。本研究は、デイーゼルエンジンの排気ガス中の窒素酸化物、排気黒煙および黒煙微粒子の低減を目的に、噴射率を電子信号に応じて白在に制御できる高速作動するコモンレール用電子インジェクタの開発に関するもので、連続可変噴射率制御と0.3msの高速噴射を実現するため、パイロット弁にタンデム形超磁歪アクチュエータ(GMA)を、主ニードル弁に流体位置フィードバック機構をもつ比例弁を開発したことにある。

GMAは、直径3.5mm、長さ30mmの超磁歪素子3本を1セットとし、これをZ形ホルダに2セット直列結合することにより、1つのコイルで従来の2倍の歪を発生できるものとし、全長40mmのGMAは100kA/mの起磁力(300turnコイル、1.5Ω、インダクタンス1.16mH)で45μの変位を発生できるものとした。また、比例弁はフィードバックスロットをもつことにより、パイロット弁開度に比例する主弁開度を制御でき、かつ液圧支持することにより従来のばね支持に比べ、固有振動数を数kHzと高いものとした。また、設計解析に専用のボンドグラフを作成し、主弁の応答性と安定性に及ぼす設計パラメータの最適化と、油撃圧力に及ぼすパイプ径の影響を容易に解析できるようにした。開発試験例として、4Lデーゼルエンジン用としてノズル径0.16mm穴数6のノズルを用いて、160MPa、30mm^3/msの噴射率を、0.3msで噴射できることを確認するとともに、電流(8A11A)ごとに可変噴射できることも確認した。
非平衡定常/非定常系における磁気スキルミオンの駆動状態とダイナミクスの研究

位相幾何学とは連続体を分類する概念であり、通常のトリビアルな状態とは位相が異なる幾何学的位相欠陥は古くから研究されている。空間反転対称性の破れた磁性体で観測される磁気スキルミオンは、幾何学的位相欠陥の一つである。磁気スキルミオンで系の微視的情報が得られる中性子回折を行い、現在研究が停滞している幾何学的位相欠陥の非平衡定常状態/非定常状態での動力学の解明を目指す。本研究では系を非平衡定常/非定常状態にするため定常/変動電流を用いる。そのため、それらの電流下での小角中性子回折と電圧ノイズの同時測定技術の構築を行うことからスタートする。
偏微分方程式に対する非標準的な有限要素近似解法の研究

非標準的な有限要素法を中心とする諸問題を研究し次のような研究成果を得た。代表者の加古は、外部無限領域での波動伝播について研究し、混合法的定式化による非局所作用素のディリクレ・ノイマン写像の非標準的有限要素近似法を見出し、2次元放射問題に対する高い波数まで有効な計算手法を開発した。応用として、音声発生問題における周波数応答で実際の母音に近いフォルマントの形状を計算出来るようになった。また、シェルなどの構造体と音場の連成問題に対する数値計算手法を開発した。さらに、有限要素法近似における本質的スペクトルの重要性を明らかにした。研究分担者の牛島は、円外帰着波動問題の基本解近似解法を研究し収束性と誤差評価に関する結果を得た。大塚は、FreeFem+プロジェクトで、マニュアルの作成や操作環境などの研究を行った。河原田は、海岸への油の付着浸透現象の数理モデルの構築と数値計算、その応用を研究した。菊地は、板曲げ問題などで新有限要素の開発と数値的応用例を与え、Nedelecの辺要素について数値解析的研究を行った。小山は、3次元外部ヘルムホルツ問題の仮想領域法とシュワルツの交互法を組み合わせた有限要素計算法を考案し解の一意可解性に関する結果を得た。竹田と福原は、階層型ニューラルネットワークによる偏微分方程式の近似解法の研究を進めた。田端は、地球マントル対流問題を3次元球殻領域で解く有限要素スキームを作成してその誤差評価を与え、数値シミュレーションを行った。張は、新しい積型反復法の開発、可変的前処理の提案、特異な行列への適用とその収束性の保証などを行った。中尾は、精度保証付き有限要素計算法のさまざまな問題への適用を進めた。三好は、亀裂の伸展方向と曲率を定める式を提案しその性質について議論した。山本は、有限要素法の近似能力を行列の一般固有値問題に還元することにより精度保証付きで評価する方法を研究した。本研究の目標は、非標準的な有限要素法に内在する数学的諸問題を明らかにしてその解決をはかり、現象の「予測・設計・制御」へ向けた応用の基礎を確立することである。このための研究交流・情報交換の活動として、8月に研究集会「数値解析研究の最前線」を開催し、年末には応用数学科研費合同研究集会を共催した。また、エジンバラで開催された「国際応用数学者会議」に参加し研究発表と情報交換を行い、10月には「第12回領域分割法国際会議」で招待講演を行うと共に、サテライトシンポジウムを開催し、諸外国の参加者から領域分割法の最新の研究動向についてレビューを受けるなど情報収集に努めた。次に、本年度の研究実績として、研究代表者の加古は、外部無限領域へ接続する有界領域での波動伝播について、近似解の構成法と解の存在と収束性を示し、音声合成への応用を考究した。また.シェルと音場の連成振動問題について、本研究費で購入した並列計算機を有効に利用して数値計算を行った。研究分担者では、中尾と山本は、定常ナヴィエ・ストークス方程式に対し、精度保証付き数値計算の定式化と検証を行った。大塚は、「数値破壊解析システム」の開発で成果を挙げた。牛島は、有限要素・基本解近似結合解法の有効性を研究した。河原田は、海岸への油の付着浸透現象の数理モデルの構築、数値計算とその応用を研究した。竹田と福原は,.階層型ニューラルネットワークによる偏微分方程式の近似解法の研究を進めた。三好は、亀裂の伸展方向と曲率を定める式を提案し、その性質について議論した。

菊地は、板曲げ問題などで新要素の開発と数値的応用例を与えた。小山は、波動方程式に対する新たな人工境界条件を見い出した。張は、大規模線形計算に対する新しい反復法を提案し収束の必要十分条件を得た。田端は、表面張力を考慮した非定常非圧縮性流体の自由境界問題の有限要素スキームを構成し解の誤差評価を与えた。研究の2年目にあたる本年度において、研究代表者は、初年度に購入したコンピュータシステムを有効に活用し、無限領域における構造と音場の連成問題を中心に大学院生や学部学生と共に数値計算手法を開発し、幾つかの研究成果を得て論文にまとめ学術雑誌に投稿した。特に、混合法的定式化による非局所作用素の有限要素近似法を考え、高速計算技法と組み合わせて2次元放射問題に対する高い波数まで有効な計算手法を開発し数値的にもそのことを確認した。また、領域分割計算において、領域内の十字点の取り扱いについて、今後の本格的な計算に向けての基礎データを集めることが出来た。一方、フランスのリヨンにおける第13回領域分割法国際会議での波動問題の数値計算法に関するミニシンポジウムの開催を始めとして、ECCOMASや日中数値数学セミナーなどでこの分野の研究者と国際的に研究交流を深めると共に、国内でも、第50回NCTAMでの理論応用力学関係のミニシンポジウムの開催、国際研究集会MSCOM(山口)での招待講演など、各種の研究集会や国際会議において研究活動を組織し、そこにおいて研究発表・研究交流を行った。研究代表者以外による顕著な研究成果としては、有限要素法関連として、二次元破壊問題での一般J積分の有限要素法による誤差の理論解析(大塚厚二)、有限要素メッシュ全体の近似能力を行列の一般固有値問題に還元することにより精度保証付きで有限要素法の近似能力を評価する方法の研究(山本野人)、地球マントル対流問題で粘性係数に温度依存性を導入したモデルに対する収束保証された有限要素コード作成と3次元数値シミュレーションの実行(田端正久)などがある。また、変分不等式、楕円型固有値問題、逆固有値問題等の解に対する精度保証付き数値計算法の定式化とその計算例による実証(中尾充宏)、積型を含むクリロフ部分空間法の新しい計算手法の研究(張紹良)、仮想領域法とシュワルツの交互法の組合せによる計算手法の研究(加古、小山大介)、基本解近似解法の研究(牛島照夫)でも研究が進展しており、さらに、ニューロ計算の非線形問題の数値解法やデータ同化問題への適用(竹田辰興、福原誠)は、従来の有限要素法を超える新しい近似解法の模索として位置づけられ、興味深い研究成果が得られ始めている。最終年度に当たる本年度において、研究代表者の加古は、無限領域における放射散乱問題に対し、大学院生とともに領域分割法と仮想領域法の考え方を用いた数値解法とその応用につき考究した。特に、ディリクレ・ノイマン写像の数値的取り扱いについて非局所作用素の非標準的な近似解法を導入し、数値的にその有効性を確認するとともに理論誤差解析を行った。放射問題の数値解法の応用として音声発生問題の数値シミュレーションを行い、数値計算により実際の母音に近い周波数応答曲線を得ることに成功した。また、ストークス問題を始め、有限要素法近似における本質的スペクトルの重要性について解析を深めた。
生体内の幹細胞を動員する新規心臓再生治療薬の開発

本研究は、これまでに申請者がES/iPS細胞に対して心筋分化促進効果を示したCDC1を、心疾患に対する治療薬として最適化し、心臓組織自己再生治療法の開発を目的とする。研究期間内に、CDC1に対する1)類縁体の合成展開による最適化、2)相加・相乗効果を及ぼす化合物の探索、3)生体吸収性ゼラチンハイドロゲルの開発を試みた。CDC1と同等の活性を示すいくつかの類縁体を同定した。相加・相乗効果を及ぼす新たな化合物の同定には至らなかったが、偶然にもCDC1とは異なる有望な化合物を同定した。さらにゼラチンハイドロゲルを用いて治療薬としての最適化を検討している。近年、生後不変であると考えられた心筋細胞もターンオーバーしていることが報告されている(Bergmann O. Science. 2009.)。心臓内においても幹細胞→前駆細胞→心筋細胞に至る組織再生プロセスが考えられる。しかし、その再生能力は限定的であり、心筋梗塞などの傷害を自然治癒するまでには至らない。また、薬剤(化合物)などの外因的な刺激を加え、生体内の幹細胞の増殖・分化を増強し、生体内の再生を惹起することが考えられるが、薬剤により心臓内の幹細胞・前駆細胞を動員するような組織再生治療法は報告されていない。これまで申請者は、多能性幹細胞から効率的な心筋細胞分化を誘導する新規化合物CDC1を同定し、心筋梗塞に対して一定の治療効果を示している。しかし、この新規化合物は「薬剤」として最適化されていない。本研究では、新規化合物を「薬剤」として最適化し、心疾患に対して薬剤による心臓組織自己再生治療法の開発を目指す。当該年度では、新規化合物CDC1を「薬剤」として最適化を行うために、主にCDC1の類縁体の合成展開を行い、その活性測定を行った。1つの類縁体に対して複数の濃度の活性を測定するために、これまでに我々が確立したマウスES細胞を用いた心筋分化誘導スクリーニング系を用いた。百種類近くの類縁体を試した結果、いくつかの類縁体は強い活性を示した。また評価を行った類縁体については構造活性相関を行っている。本研究は、薬剤(化合物)などの外因的な刺激を加え、生体内の幹細胞の増殖・分化を増強し、生体内の再生を惹起し、薬剤により心臓内の幹細胞・前駆細胞を動員するような組織再生治療法を開発することを目的としている。これまで申請者が同定した多能性幹細胞から効率的な心筋細胞分化を誘導する新規化合物CDC1は、心筋梗塞に対して一定の治療効果を示している。しかし、この新規化合物CDC1は天然化合物由来であり、まだシード化合物の域である。前年度より、新規化合物CDC1を「薬剤」として最適化を行うために、CDC1の類縁体の合成展開および活性測定を継続して行い、構造活性相関を行った。またCDC1と相加・相乗効果を示す化合物の同定において、既に臨床試験が開始されており、今まで心筋分化促進効果が報告されていない化合物を新たに見出した。この化合物はヒトiPS細胞にも同様に効果を及ぼしたことから、ラット心筋梗塞モデルへの治療効果の確認を検討している。優れた薬剤を創出するためには、化合物自体の構造に高活性・低毒性を有していることが非常に重要である。この優劣によって、薬剤としての価値が決定するため、シード化合物から多くの類縁体を合成し、生物活性を評価する必要がある。しかしながら、一般的に天然化合物は合成化合物に比べ構造が複雑であり、さまざまな類縁体を合成する段階において非常に困難を要する。本年度は、マウスES細胞を用いた心筋分化誘導スクリーニング系を用いて、百種類近くの類縁体を様々な濃度範囲において、活性及び毒性を評価できたことは順調な進捗であると考えられる。またこの結果に基づき、化合物の構造及び官能基と活性の相関を解析することが可能となった。次年度はこの構造活性相関をもとにより優れた薬剤の創出が可能であると考えられる。幹細胞生物学当該年度において得られた構造活性相関をもとに新たな類縁体を合成し、そのスクリーニングを継続して行う。より薬剤として優れた高活性・低毒性の最適化化合物の開発を目指す。また1つの化合物によって複数の効果を持たせることは非常に困難である。本研究では、HIV/AIDSの治療で用いられるような多剤併用治療を考えている。

そこで標的分子既知の様々な化合物ライブラリーを用いて、相加・相乗効果を及ぼす化合物の探索も併せてスクリーニングを行う。CDC1及び有望な類縁体については、梗塞巣に特異的に効果を及ぼす生体吸収性ゼラチンハイドロゲルの開発を進め、ラット亜急性期心筋梗塞モデルに対して治療効果を検討する。治療効果については、梗塞巣の組織学的検査・心エコーによる心機能の評価を行う。これらを相互に結び付けることによって、心疾患に対して薬剤による心臓組織の自己再生治療法の開発及び再生メカニズムの解明を目指す。研究の進捗に必須となる試薬が、当該年度内に納品及び購入が間に合わなかったため。次年度の研究を円滑に進めるために、物品費として使用することを予定している。
テクスチャー情報を計算する大脳皮質腹側視覚経路における内部機能構造の解明

物体表面が持つテクスチャーは、質感知覚や物体認識にとって重要である。霊長類大脳皮質において、テクスチャー情報の処理は腹側経路で行われ、一次視覚野(V1)から中次視覚野(V2, V4)に向けて段階的に進展する。これらの領野はそれぞれ、視覚応答特性、線維連絡などが異なるサブ領野構造(V1野のブロブ・ブロブ間隙、V2野の3種のストライプ、V4野の色・方位ドメイン)から成るが、そのどこでテクスチャー情報が処理されているかは不明である。その解明は、テクスチャー情報抽出の神経回路メカニズムや他視覚属性との相互作用を理解する上で大きな手がかりを与える。本研究では、テクスチャー情報を伝える機能構造を特定し、さらに個々の神経細胞がテクスチャー情報と他の視覚属性をどう統合・分離しているかを明らかにする。以上より、テクスチャー情報を計算する腹側経路内部の機能回路および他視覚属性情報との統合・分離過程を解明することを最終目的とする。この研究目標の達成には、広域にわたるイメージングによりサブ領野構造の同定ののちに、それぞれのサブ領野に存在する個々の神経細胞の活動を2光子イメージング法により可視化しなくてはならない。本年度は、サブ領野同定のための内因性信号の長期安定計測と、ウイルスベクターを用いた2光子カルシウムイメージング技術の開発と実現を達成した。GCaMP6sシステムを用いたカルシウム感受性色素の導入を行い、同定されたサブ領野における神経細胞の活動を計測を行なった。内因性信号光学計測による大脳皮質のマクロ機能構築の可視化と、2光子カルシウムイメージングによる単一細胞レベルでの神経活動計測を両立させるためには、(1)広域の脳表面を露出し内因性信号計測を可能にする技術と、(2)ウイルスベクターを用いたカルシウム感受性色素による神経細胞の標識の二つの技術を開発、実現する必要があったが、その両者の目標を今年度達成した。今年度、実現に成功した、内因性信号光学計測と2光子イメージングの両者を同時適用して、V2野におけるテクスチャー情報処理過程を解明する。内因性信号光学計測によりV2野の3つの機能的区画(「太い縞」thick stripes、「細い縞」thin stripes,「淡い縞」pale stripes)を同定し、それぞれの区画における神経細胞群のテクスチャー刺激に対する反応を調べる。また、他の視覚特徴(色、両眼視差)に対する反応も調査し、個々の細胞が複数のモダリティーをどう統合しているかを明らかにする。
未開社会の土器生産と縄文社会の比較研究

パプア・ニューギニアのイーストケープ地方で家庭的土器生産に関する民族誌調査を実施し、土器型式が集団内で分有され世代間に継承されるメカニズムと、それが一定の地理的範囲に分布する要因を調査した。縄文土器の型式と分布に直接関わるテーマで、単系出自社会であること、婚姻とトーテムなどの親族構造と係わることを解明した。比較のために千葉県印旛村の戸ノ内貝塚を調査し、姥山II式とその分布の実態を比較した。パプア・ニューギニアのミルンベイ州、イーストケープ地方のダワタイ村にて、8月11日から同25日まで、家庭的土器生産の実態を検討するために民族誌調査を実施した。伝統的な土器生産様式で、製作技術や装飾文様などが母親から子供(娘)を通じて継承されるために、比較的斉一的な土器型式がイーストケープ地方に分布する。この現象は縄文時代の土器型式と共通した分布状況である。したがって、縄文土器型式の地域的分布をもたらしたエイジェンシーが、一体何であるのかを、確認するには最良の比較材料となる。ダワタイ村に居住しながら、早稲田大学の大学院ゼミ生3名、東京大学大学院生1名、合計5名で合宿しながら民族誌調査を実施した。土器型式がどのような経緯で地理的空間的に分布するのかについて調査するために、イーストケープ地方の村々を巡回して調査した。村々の位置をGPSで正確に記録しながら、家ごとに保有する土器を写真や実測図ですべて記録し、その製作者の氏名や親子・親戚関係等を逐一記録しながら調査を進めた。土器型式の分布が、製作者である女性の婚出や移動などと関連するので、親族組織のあり方や婚姻関係について特に注意しながら聴き取り調査を進めた。また型式変化を促す要因として、地域で一番優れた土器製作者の動向が最も重要なので、ダワタイ村のデロガニ女史に聴き取りを行い、合わせて彼女の製作した土器を多数実測記録した。縄文土器型式の実態を調べ、民族誌データと比較するために、千葉県印旛村所在の戸ノ内貝塚の発掘調査を実施した。早稲田大学が実施する考古学実習(9月1日同24日)を利用して、幸運にも縄文晩期の竪穴住居が検出されたので、そこから出土する土器型式をすべて抽出して、実測などの基礎作業を行った。一軒の家から出土した一型式内の変異を調べ、民族誌と比較するための準備を整えた。縄文時代の土器型式が、なぜ一定期間特定の地域に継承され、また一定の地理的空間的分布を形成するのかについて、従来は部族社会を背景にした理由付けや、女性の婚姻を巡る移動などを前提に考えてきた。しかし、それらはあくまでも仮説であって、それを証明するには実証的な研究が必要である。そこで、2007年(8月11日8月25日)、2008年(8月9日8月23日)の2年間に亘って、パプア・ニューギニア、ミルンベイ州、イーストケープ、トパ村に滞在しながら、女性が家庭的土器生産を行い、親族組織や婚姻が基盤をなす社会において、土器生産に関する民族誌調査を実施した。トパ村の多数の集落をめぐり、土器の種類や製作者を記録し、伝承される技術的系譜関係を知るために家系図や婚姻関係を調査した。その結果、母から娘、孫娘へと継承される伝統技術があり、母系制社会における技術の伝承のあり方を知ることができた。またそれらが一定の地理的空間に拡散する理由として、トーテムに根ざした婚姻関係や氏族関係、婚後居住形態のあり方が重要な要素になることが推測された。一方、千葉県印旛郡印旛村に所在する戸ノ内貝塚を発掘調査し、安行2式、3a式、3b式の文様構成と地域の関係や、地理空間的な分布状況について大まかではあるが把握する事ができそうである。両者を比較してみると、型式の分布と内部に細分化できる型式のまとまりがあり、それらが異なる地理的分布を成すらしいことが理解される。パプア・ニューギニアの民族誌では、そのような細別型式と分布の関係は、生産に係わった人々の保有する技術的な差異と伝統の継承、製作者である女性の移動、特に婚後居住のあり方と関係するらしいことがわかってきた。これらの成果について論文や学会で発表した。
化学反応動力学の量子制御に関する理論的研究

今年度の目的は、ランダムに空間分布した鏡像異性体のラセミ体(L体、R体50%:50%混合)からL(R)体の片方をレーザーを利用して生成させる墨子制御法を確立することであった。この鏡像異性体の光変換は有機・生化学的また、物理化学的に重要な課題である。これまでの鏡像異性体の制御理論は全て配向が揃っている条件下で行われてきた。本研究では、つぎの2つの量子制御過程に別けて取り扱った。第一に、ランダムに分布したラセミ体の配向を赤外レーザーにより制御する。次に、この空間制御された反応系を紫外レーザーによりキラリティ変換してL(R)体の片方をつくる。具体的量子制御として、H_2POSHを取り上げた。最適電場はいずれも直線偏光の電場である。配向制御の取り扱いでは、分子の双極子モーメントと分極率をab initio法で求めた。1ピコ秒以内に配向をそろえることができた。分子回転には約16ピコ秒かかるのでこの配向制御は非断熱的な取り扱いである。その制御機構は基本的にはP-S基の伸縮振動の基本振動数とその半分の振動数の倍音を持つ光との干渉によるものである。これにより空間非対称性が分子系に誘導される。次に、キラリティの制御のエッセンスは、L-体とR-体とでは双極子モーメントが異なるということを利用することにある。このことからレーザーの偏光を制御変数として異性化反応を制御できた。ポンプーダンプの方法と断熱的偏光依存性による方法の2種類の方法を開発した。いずれの方法でも、90%以上の収率が実現されていた。これらの成果の一部は既に国際雑誌J.Chem.Phys.等に発表(受理)された。今年度の目的は、我々が開発した局所最適化理論および核・電子波束法を化学的に興味の鏡像異性体の選択分離やクーロン爆発解離のように化学的に興味のある系に適用し、制御に対する重要な知見を得ることであった。得られた結果は次の通りである。(1)左手系と右手系の鏡像異性体が等しく存在するラセミ体から片方のエナンチオマーを分離生成する量子制御に関する2つの基本的法則を証明した。一つはラセミ体混合状態から片方の鏡像異性体の最低エネルギーの基底状態を生成することは不可能であること。従って、片方の鏡像異性体の振動励起状態にも分布させるようなターゲットを指定することが要求される。第二点は空間にランダムにあるラセミ体を双極子相互作用を通してレーザーによって分離生成することは出来ないこと。もしレーザーの絶対位相が利用できるならこの限りでない。従って、相対位相のみを問題とする制御に於いては、鏡像異性体を配向させる必要があること。以上を考慮して、ダイナミックキラリテイーをもつH_2POSHのラセミ体の分離生成を制御する最適レーザー場を設計した。最適電場は直線偏光の電場であった。これの物理的意味を明らかにした。制御法はこの直線電場を用いたポンプープローブ型の制御である。(2)核・電子波束法を水素分子イオンに適用し、核・電子の両方が関係するクーロン爆発解離過程に於いて、核と電子が相関してイオン化・解離が起っていることを明らかにした。この結果はアト秒時間スケールでの電子運動制御の可能性を示唆している。
精子鞭毛の超活性化運動能力を指標とした黒毛和種の繁殖能力評価法の開発

H18年度検討内容(1):様々な濃度のcBiMPSを含むBO-H液に精子を浮遊させ,38.5°Cで13時間インキュベートしたところ,0.1mM cBiMPS添加およびインキュベーション3時間が好適で,37%の精子で鞭毛超活性化運動(HA)が誘起された。この結果はcAMPシグナリングを活性化することにより黒毛和種精子で効率的にHAを誘起できることを実証している。H18年度検討内容(2)と(3):上述の好適条件で処理した精子では少なくとも9種類のタンパク質でcAMP依存的なチロシンリン酸化(pY)反応が認められたが,pYの程度はブタ精子よりかなり低レベルであった。また黒毛和種精子ではcAMP-PKA-SYKシグナリングは検出されなかったが,これとは別にcAMP-FAK様pYタンパク質シグナリングが存在することを指摘した。以上の結果は,黒毛和種精子でのHAがブタ精子とは異なる細胞内シグナリングにより制御されることを示唆している。H19年度検討内容(1):岐阜県産低繁殖症個体の精子ではcBiMPSに対する反応(HAへの変化途上の運動様式円運動の発現)に明瞭な遅延が見られ,この遅延を調べることで個体の繁殖能力を予測できる可能性を見出した。他方,兵庫県産低繁殖症個体の精子では上述の遅延現象を見出せなかったが,精子の運動保持性が繁殖能力評価法の生物学的指標となりうることを示唆した。H19年度検討内容(2):高HA精子では105kDaと130kDaのpYタンパク質が対照区(中HA精子)よりも有意に高い強度で検出された。また,94kDapYタンパク質も高HA精子でより強く検出される傾向にあった。つまり,これらのpYタンパク質は繁殖能力評価法の生化学的指標になりうる分子である。なお94kDapYタンパク質は鞭毛主部に分布するFAK様タンパク質として同定した。検討内容(1):洗浄処理後の黒毛和種精子をBO-Hepes液に浮遊させた後(精子濃度:5.0×10^8精子/ml),cAMPアナログ(cBiMPs)を様々な濃度で添加し,38.5°Cで13時間インキュベートしたところ,0.1mM cBiMps添加およびインキュベーション3時間が好適で,2048%の精子で超活性化運動が誘起された。しかしcBiMps無添加区ではいずれのインキュベーション時間においても超活性化運動を示す精子はほとんど認められなかった。以上の結果から,ブタ精子に対して良好であったのとほぼ同じ処理条件で黒毛和種精子に超活性化運動を誘起できることが明らかとなった。なおこの点は,ウシ精子での超活性化運動の制御にカルシウムシグナリングが主に機能し,cAMPシグナリングは関与しないとするSuarezらの仮説とは一致しない。従って上述の結果は既存の仮説とは異なり,黒毛和種(ウシ)精子に超活性化運動を制御するcAMPシグナリングが存在することを示唆している。検討内容(2)および(3):超活性化運動の誘起に好適であった条件で処理した黒毛和種精子をウエスタンブロッティングに供してタンパク質チロシンリン酸化状態を調べたところ,少なくとも9種類のタンパク質でcAMP依存的なチロシンリン酸化反応が認められた。しかし,同一条件で処理されたブタ精子での結果に比べてリン酸化の程度はかなり低レベルであった。