hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大規模非線形時空間パターン制御の実時間最適化アルゴリズムと応用

大規模かつ複雑なシステムでも最適に制御できるよう,非線形最適制御問題を高速に解くアルゴリズムについて研究し,さまざまな分野への応用を検討した.たとえば,大規模システムを制御する場合の最適化計算効率化,制御の応答を見通しよく調整する方法の提案,アルゴリズムのプログラミングを自動化するツールの開発などの成果を得た.そして,熱流体における温度や流速の制御,鉄鋼プロセスにおける製品ばらつきの抑制,高度下水処理施設の水質制御,スマートグリッドにおける需要誘導,浮体式洋上風力発電施設の発電量と動揺の制御など,多岐にわたる問題でアルゴリズムの有効性を示した.本研究の目的は,大規模非線形システムにおける時空間パターン制御の理論と実時間最適化アルゴリズムを構築し,それらを現実の問題に応用することである.具体的な課題は,1)時空間パターンの安定性と可制御性を解析する方法の解明,2)時空間パターン制御の実時間最適化アルゴリズム開発,3)並列計算やプログラム生成など時空間パターン制御の実装環境開発,4)スマートグリッドにおける需要誘導や反応拡散系におけるパターン形成に対する時空間パターン制御の応用,である.平成24年度には,時空間パターンの解析に関して,反応拡散系の数値シミュレーションによる予備検討を行い,時空間パターンの挙動を再現する簡易モデルに必要な条件を考察した.また,あるクラスの偏微分方程式に支配されるシステムを制御する問題において,最適化問題の特殊な構造に着目し,ある条件の下では簡易な計算によって最適化が行えることを示した.これによって,計算量を従来手法の1/5程度に低減できた.実装環境に関しては,実時間最適化アルゴリズムの並列処理について検討を行った.OpenMPというAPIを用いて逐次計算と並列計算の計算時間を比較したところ,現状の実時間最適化アルゴリズムの場合,並列処理のオーバーヘッドが大きく,並列計算による計算時間短縮は見られなかった.したがって,アルゴリズム自体を並列計算に適したものに修正する必要があることが分かった.さらに,鉄鋼プロセスにおける製品ばらつきの抑制,スマートグリッドにおける需要誘導などの応用にも取り組み,現時点では問題設定が限定されるものの,実時間最適化による制御の有効性を示した.本研究の目的は,大規模非線形システムにおける時空間パターン制御の理論と実時間最適化アルゴリズムを構築し,それらを現実の問題に応用することである.具体的な課題は,1)時空間パターンの安定性と可制御性を解析する方法の解明,2)時空間パターン制御の実時間最適化アルゴリズム開発,3)並列計算やプログラム生成など時空間パターン制御の実装環境開発,4)スマートグリッドにおける需要誘導や反応拡散系におけるパターン形成に対する時空間パターン制御の応用,である.平成25年度の研究成果としては,非線形システムにおける状態分布パターンを制御する手法の鉄鋼プロセスへの応用,スマートグリッドにおける需要誘導の基礎検討,バーガース方程式や波動方程式をはじめとする分布定数系に対する時空間パターン制御の応用が上げられる.また,基礎的な課題として,複雑な拘束条件を持つシステムの制御手法や,実時間最適化における評価関数の調整方法についても,具体的な応用を通じて確立することができた.さらに,並列計算については計算機科学の専門家と予備的な共同研究を進め,プログラム生成についても数式処理ソフトウェアの開発元と共同研究を行った.その結果,今後の実装環境開発に向けての基礎的な知見を得ることができた.本研究の目的は,大規模非線形システムにおける時空間パターン制御の理論と実時間最適化アルゴリズムを構築し,それらを現実の問題に応用することである.具体的な課題は,1)時空間パターンの安定性と可制御性を解析する方法の解明,2)時空間パターン制御の実時間最適化アルゴリズム開発,3)並列計算やプログラム生成など時空間パターン制御の実装環境開発,4)スマートグリッドにおける需要誘導や反応拡散系におけるパターン形成に対する時空間パターン制御の応用,である.平成26年度には,実時間最適化アルゴリズムの応用に関する研究が進展した.たとえば,電力系統において電力価格を操作量として需要と供給を変化させ,発電機の回転周波数を安定化させる問題に関しては,送電制約や発電機応答遅れを考慮した実時間最適化によって拘束条件を満足しつつ負荷周波数制御が可能なことを示した.さらに,再生可能エネルギーの供給も考慮した問題設定を行い,評価関数を適切に選ぶと,再生可能エネルギーを同一エリア内で消費するだけでなく他エリアにも分配し,社会全体で再生可能エネルギーの恩恵を受けられることを示した.その他,高度下水処理施設の生化学反応を考慮した大規模モデルの制御,タイヤ力の飽和と荷重移動を伴う四輪車両の操舵制御,横転しかけた四輪車両の安定化,自動車エンジンの回転数制御にも実時間最適化アルゴリズムを適用し,アルゴリズムの有効性を示した.また,数式処理を用いた自動コード生成に関しては,ソフトウェア会社と共同で従来とは異なる数式処理言語によるツールを開発し公開した.大規模かつ複雑なシステムでも最適に制御できるよう,非線形最適制御問題を高速に解くアルゴリズムについて研究し,さまざまな分野への応用を検討した.たとえば,大規模システムを制御する場合の最適化計算効率化,制御の応答を見通しよく調整する方法の提案,アルゴリズムのプログラミングを自動化するツールの開発などの成果を得た.そして,熱流体における温度や流速の制御,鉄鋼プロセスにおける製品ばらつきの抑制,高度下水処理施設の水質制御,スマートグリッドにおける需要誘導,浮体式洋上風力発電施設の発電量と動揺の制御など,多岐にわたる問題でアルゴリズムの有効性を示した.26年度が最終年度であるため、記入しない。制御工学26年度が最終年度であるため、記入しない。課題によって進度の差はあるものの,当初の計画よりも早く,多くの課題に関する知見が得られた.課題によって進度の差はあるものの,多くの課題に関する知見が得られた.26年度が最終年度であるため、記入しない。

引き続き,実時間最適化アルゴリズムの改良に取り組む.その際,並列計算への適合性も考慮するとともに,数式処理によるアルゴリズム実装環境の整備にも並行して取り組む.また,パターン形成とスマートグリッドに対する応用に関しても,問題設定を発展させていく.実時間最適化アルゴリズムに関しては,並列計算に加えて代数的な操作によって問題を解きやすく変形する手法についても新しい可能性として検討する.また,そのための数式処理についても,アルゴリズム実装環境整備の一環として取り組む.応用に関しては,引き続きスマートグリッドおよび分布定数系を対象として,問題設定を発展させていく.26年度が最終年度であるため、記入しない。分担研究者が当初想定したほどの予算を要さずに研究成果を上げることができた.そこで,一部の助成金は,次年度において,並列計算と数式処理に関して連携研究者および外部専門家の助言を仰ぐための出張旅費や,今年度後半に得られた研究成果を発表するための学会参加費,論文掲載料等に使用する.旅費と謝金が当初計画より少なかった.次年度の旅費と謝金に充て,現在投稿している論文の英文校閲料や掲載別刷料に充てる.
気相法カーボンナノチューブの選択成長とナノ構造制御ならびに機能評価に関する研究

カーボンナノチューブ(CNT)は基礎科学と応用においてグリーン・イノベーションを牽引する重要素材として、新半導体から先端複合材料、環境、バイオ応用など広範な分野で新技術創出の観点から期待がかけられている。本研究は、特に二層および多層CNT(DW, MWNT)の精緻な成長、構造の制御法開拓とその成長メカニズムの解明、それらの選択的成長法を中心に研究展開するものである。得られた高純度サンプルの構造や電子機能解析の検討を進め、さらに" Safe Innovation"の観点を踏まえて安全性・毒性についても検討し、CNTの基礎科学と応用基礎の両分野の貢献によってその発展に資することを目指すものである。カーボンナノチューブ(CNT)は基礎科学と応用においてグリーン・イノベーションを先導する重要素材として、新規半導体から先端複合材料、環境、医療・バイオ応用など広範な分野で新産業創出の観点から大きな期待がかけられている。本研究は、特に二層(DW)および多層(MW)CNTの精緻な成長、構造の制御法開拓とその成長メカニズムの解明、それらの選択成長法を中心に研究展開するものである。得られた高純度サンプルの構造制御法や電子機能解析の検討を進め、さらに"Safety for Success"の観点から構造制御されたCNTを用いての生体安全性評価も含め、CNT科学と応用の両分野への貢献を目指すものである。本研究は,二層(DW)および多層(MW)カーボンナノチューブ(CNT)の精緻な成長と構造の制御法開拓とその成長メカニズムの解明を中心に研究し,さらにCNTの安全性も含め,CNT科学と応用の飛躍的発展を目的としている。一年目の本年度は,次のように予定に沿った成果を得ることができた。すなわち(1)成長を制御して中空チューブ直径が1nmの極細DWNTを選択的に形成可能とし,この構造特異性を利用して内部にMo原子を1次元に並べて原子ワイヤーを形成することに成功。(2)電界効果トランジスタ(FET)特性の比較において,DWNTは双極子モーメントの影響により分散工程で用いる界面活性剤の影響がSWCNTより受け易く,FETの特性に大きく反映される。(3)Exohedralドーピングによる効果がDWNTのconfigurationによって異なることを理論計算とRaman分析を通して解明。(4)DWCNTへの硫酸ドーピング効果をSWCNTと比べて共鳴ラマン分析を利用し,光学特性を評価。(5)DWNTをフッ素化させ,ラマン分光,TEMによる分析を行い,外層のみが選択的にフッ素化され,それにより外層に起因するRBMの消失を確認。(6)DNAによってDWNTをラッピングし,特にCNT分散溶液のpHの低下と共に直径の大きいCNTを選択的に凝集分離でき,チューブ直径0.9nmのDWNTを選択的に高純度化し得ることを確認。(7)安全性評価は皮下埋没法を用いて異物に対する免疫関連細胞である全身血液中のT細胞やサイトカイン濃度により評価可能であり,MWNTはCBやアスベストに比べて,免疫学的にその毒性は低いことを示した。(8)CNTの金属触媒の残存に関して同様の免疫学的な検討を行い,鉄金属の含有量は20ppm以下がSafetyであることを導いた。これらの成果は多くの国際会議での基調講演,招待講演に反映され,当該分野の発展に寄与できた。本研究は、二層(DW)および多層(MW)カーボンナノチューブ(CNT)の精緻な成長と構造の制御法開拓とその成長メカニズムの解明を中心に研究し、さらにCNTの安全性も含め、CNT科学と応用の飛躍的発展を目的としている。二年目の本年度は、次のように予定に沿った成果を得ることができた。すなわち(1)CVD法とPeapodsまたはferrocene内包SWNTから生成したDWNTの構造比較を行い、これらDWNTの主な違いはInner tubeとOuter tubeのカイラリティペアーの違いであることを見出した。(2)触媒に安価なガーネット、炭素源に都市ガスを用いて、CNTが極めて大量にかつ高品質に成長制御およびガーネットとCNTを容易に分離できる手法を見出した。(3)DWNTの外部チューブに選択的に長い官能基を修飾して溶媒中で孤立化することを確認し、それを用いてPolyimideをIn situ Polymerizationすることで高強度、高伝導性、高熱安定性及び高い透明性膜を得た。(4)DWNTは内外チューブにより、四つに分けられる(半導体@金属、金属@半導体、半導体@半導体、金属@金属)。界面活性剤により分散したDWNTについて共鳴ラマンのRBMから構成によってチューブ間のspacingが違うことを実験的に初めて証明した。(5)表面改質を施したMWNTをフィラーに用いてゴム界面相並びに立体構造の制御すなわち新開発のセルレーション技術によって、現行の175°C、140MPaから260°C、240MPaの革新的耐久性を有する超高性能ゴムシール材を開発した。

(6)CNTの安全性をCNTに残存している不純物の影響を免疫学的な観点で評価し、高温熱処理により得られる高純度なCNTが高い生体親和性を示すことを見出した。これらの成果は多くの国際会議での基調講演、招待講演に反映され、当該分野の発展に寄与できた。本研究は、二層(DW)および多層(MW)カーボンナノチューブ(CNT)の精緻な成長と構造の制御法開拓とその成長メカニズムの解明を中心に研究し、さらにCNTの安全性も含め、CNT科学と応用の飛躍的発展を目的としている。三年目の本年度は、次のように予定に沿った成果を得ることができた。すなわち(1)熱処理により融合し直径の増大したSWNTやC60内包SWNTが、一般的なCCVD合成法で得られたCNTと同様にCNT特有の電子構造を有することを分光学の観点から明らかにした。(2)内層DWNTが同幾何学構造のSWNTと比較して蛍光特性に優れていることを光吸収分光および蛍光分光を用いて示した。(3)DNAを分散財に利用したDWNTから柔軟性を有するフィルムを作り、そのスーパーキャパシタとしての特性を評価した。(4)Peapodsから合成したDWNTを孤立分散させ、CVD合成のDWNTとの構造比較をRaman分光によって示した。(5)DWNTの内層と外層のカイラリティを収差補正TEMと画像解析により、カイラル角が±5°前後のものは層間が狭く、内外層の相互作用により制約を受けたと考えられた。(6)DWNTの水分子吸着特性分析から、疎水性カーボンのナノスペース中に、水吸着の証拠を見出し、さらに高温処理DWNTのウオータークラスターアクセシビリティの変化機構を解明した。(8)DWNTにC60を内包させたDWNT-Peapodを合成して熱処理を施すことにより初めて選択的に三層CNTの高純度合成に成功した。(9)CNT肺投与後、肺洗浄液(BAL)中の多核白血球、アルブミン、LDHを、時間経過を追って分析し、急性炎症、細胞傷害、組織変化の推移をCNT投与量や経過時間の関数でモニターし、肺における作用機序を明らかとした。これらの成果は多くの国際会議での基調講演、招待講演に反映され(計8回)、当該分野の発展に国際的レベルで寄与できた。本研究は、二層(DW)および多層(MW)カーボンナノチューブ(CNT)の精緻な成長と構造の制御法開拓ならびにその成長メカニズムの解明、物性解析を中心に研究し、さらにCNTの安全性・生体応用も含め、CNTの科学と応用の発展に向けた基礎科学的貢献を目的としている。4年目の本年度は、次のように予定に沿った成果を得ることができた。すなわち(1)2種類の異なった製法によるDWCNTs(触媒気相法とPeapodsの熱処理法)をラマン分光分析によって詳細な解析を行い、孤立状態および束状態のDWCNTsのラマン・スペクトルの違い、内外層チューブのカイラルベクトルの違いを解明した。(2)酸化および超音波処理によりカップ積層型CNTの長さ調製法を提案し、特に界面活性剤を用いず水に分散する方法を見出した。
カテコラミン産生細胞(PC12)の脳内移植による鎮痛法の開発

中枢神経系内に新たな内因性鎮痛系を形成することを目的として、カテコラミン分泌細胞(PC12)の脳室内移植実験を行い、疼痛閾値に対する影響を解析した。さらに、内因性鎮痛系の主要な神経核の一つである大縫線核(RM)神経細胞におけるカテコラミン受容体の役割、および脳幹-脊髄標本における疼痛伝達機構について研究を進めた。1.移植実験:PC12細胞をNEDHラットから分離、培養し、正常ラットの側脳室内に移植した。移植細胞は12週間後には片側側脳室内を埋める組織塊として生着していた。脳組織におけるカテコラミンレベルは正常ラットと比較して移植ラットで有意に高値であった。疼痛反応(尾部痛み刺激による体動)の抑制率は、吸入麻酔薬濃度(MAC)を指標とした実験では、移植ラットで高い傾向が認められた。この傾向は移植後2から4週間持続するが、その後、対照ラットと明らかな差は認められなくなった。以上のことから、PC12細胞の脳内移植により脳内カテコラミンレベルが一定期間上昇し、鎮痛効果が発現する可能性が示唆された。2.脳幹スライス標本:RM細胞の活動性に対するα2アドレナリン受容体作動薬であるクロニジンは一部の大縫線核細胞の自発発射活動を増加(33%)、減少(10%)、あるいは増減(13%)させた。また、α2受容体拮抗薬のヨヒンビンはRM細胞の発射活動を抑制(62%)した。このことからα2受容体は内因性鎮痛系に影響することが示唆された。3.新生ラット遊離脊髄/脳幹-脊髄標本:脊髄標本における脊髄側索の電気刺激実験から脊髄内抑制系が疼痛反応を抑制することが示唆された。また、脊髄および脳幹におけるヒスタミン受容体は疼痛伝達を様々に修飾することが示唆された。これにはH1、H2およびH3受容体が複雑に関与していることが示唆された。
コンビナトリアル生合成を指向したインドールジテルペンの酵素的合成

多様な構造を有するインドールジテルペン化合物の酵素による骨格構築に向け、マイコトキシンであるpaxillineの骨格構築に関わる候補遺伝子を発現し、酵素反応を検討した。paxillineおよびemindole-DAの生合成における鎖状前駆体が3-geranylgeranylindole(GGI)であることは、平成16年度に証明済みである。前年度の結果を踏まえ、鎖状前駆体GGIのエポキシ化および環化を触媒する酵素を特定するべく、酵素活性の検出を試みた。まず、酸化酵素の候補遺伝子(paxM)を発現ベクターpET-28aに組み込み、大腸菌(BL21)内で発現した。菌体を破砕しタンパクの可溶性画分を粗酵素液とした。酸化酵素の反応に通常用いられる補因子(FAD/NADPH,FMN/NADH)を添加して粗酵素液によるGGIのエポキシ化反応を検討した。補因子や緩衝液の組み合わせなど種々の条件で反応を行ったが、これまでのところ活性の検出には成功していない。次に環化酵素の候補遺伝子(paxC)を同様に大腸菌内で発現し、GGIのm-chloroperbenzoic acid処理により別途合成した17,18-epoxy-GGIの取り込み実験を行ったが、環化生成物を検出することは出来なかった。上記の発現系とは別に、インドールジテルペン生産菌の破砕菌体およびミクロソーム画分を用いて、GGI/epoxy-GGIの変換を試みた。反応条件の検討(プロテアーゼ阻害剤、各種補因子や金属イオンの有無など)を種々行ったものの、酵素活性の検出には至らなかった。更にpaxMと類似のエポキシ化機能を有するとされる他の酸化酵素を用いて、反応条件の設定を探ることにした。ポリエーテル系抗生物質の生合成における酸化酵素遺伝子を発現し、GGIと同様の3.置換オレフィンの酸化反応を検討したところ、反応における補因子(FAD/NADPH)を系中で触媒的に再生するためのFAD還元酵素が必要である可能性があり、既知の還元酵素SsuEを外部から添加する反応系を構築した。多様な構造を有するインドールジテルペン化合物の酵素による骨格構築に向けて、(1)paxilline生合成遺伝子クラスター中の酸化・環化に関わる酵素遺伝子の発現、及び(2)インドールジテルペン生合成経路における推定前駆体、3-geranylgeranylindole(GGI)の5,1'位重水素標識化合物(GGI-D_3)の生体内への取り込み実験を行った。(1)報告されている遺伝子の相同性から、paxM、paxCをそれぞれ酸化及び環化酵素遺伝子の候補として発現の検討を行った。Penicillium paxilli(paxilline生産菌)のcDNAを作成し、paxM、paxCの配列から設計したプライマーを用いてPCRにより各遺伝子を増幅した。得られたpaxM、paxCを発現ベクターpET-28aに組み込み、大腸菌BL21を形質転換してタンパクの誘導を行い、予想されるサイズを有する目的のタンパクを得ることができた。(2)GGI-D_3を3-lithioindoleとgeranylgeranylbromideの反応により合成した(重水素はカップリングの前に導入した)。得られたGGI-D_3をP.paxilli及びEmericella desertorum(emindole-DA生産菌)に投与して、生成したpaxilline及びemindole-DAを菌体から単離し、各々の^2H-NMRを測定した。その結果、各化合物の予想された位置に対応する重水素のシグナルが観測され、推定生合成経路に示された変換反応が起こっていることを明らかにした。標識化合物の取り込み率はそれぞれ0.86%、0.16%であった。また菌体抽出物中からGGIは検出されず、paxilline又はemindole-DAへの変換は速やかに進行することが示された。以上述べたように、(1)paxillineの骨格構築に関わる候補遺伝子を発現し、酵素反応に必要なタンパクを取得した。(2)GGIがpaxilline及びemindole-DAの生合成における前駆体であることを初めて証明し、かつ、インドールジテルペンはGGIがエポキシ化された後にカチオン中間体を経由する環化反応により生合成されていることを示唆した。

次に環化酵素の候補遺伝子(paxC)を同様に大腸菌内で発現し、GGIのm-chloroperbenzoic acid処理により別途合成した17,18-epoxy-GGIの取り込み実験を行ったが、環化生成物を検出することは出来なかった。上記の発現系とは別に、インドールジテルペン生産菌の破砕菌体およびミクロソーム画分を用いて、GGI/epoxy-GGIの変換を試みた。反応条件の検討(プロテアーゼ阻害剤、各種補因子や金属イオンの有無など)を種々行ったものの、酵素活性の検出には至らなかった。更にpaxMと類似のエポキシ化機能を有するとされる他の酸化酵素を用いて、反応条件の設定を探ることにした。ポリエーテル系抗生物質の生合成における酸化酵素遺伝子を発現し、GGIと同様の3.置換オレフィンの酸化反応を検討したところ、反応における補因子(FAD/NADPH)を系中で触媒的に再生するためのFAD還元酵素が必要である可能性があり、既知の還元酵素SsuEを外部から添加する反応系を構築した。
金利プセロスと期間構造の特異性のモデル化と統計的検証

倉澤は,金利の裏側ともいえる債券価格の問題を行動ファイナンスの観点から分析した。現実の金融市場には理論においては捨象される制度的制約があり,その存在が市場関係者の行動,ひいては債券価格,金利プロセスにどのような影響を及ぼすかをいくつかの問題において理論的に考察している。小林は金利プロセスの理論モデルとして、stochastic volatility modelとEGARCH Modelを考察し、前者が後者を特殊例として含むことに着目し、Lagrange Multiplier testを導出した。さらに、JumpをStochastic VolatilityおよびGARCH modelの中に取り込み,その存在の有無を検定する手法を提案した。また,複数の金利プロセスは似た動きをすることが多く,共通の因子が存在することが考えられる。そこで,小林は複数の金利プロセスが単一の因子を有するという仮説をdynamic factor modelの枠組みで考察し,その検定を提案した。いずれも帰無仮説のもと,いくつかの係数が識別できないという困難を有するが,ラグランジュ乗数検定を用いることにより,識別不能の係数の影響をうけない検定統計量の導出に成功した。森田は金利が確率的に変動する際の年金ポートフォリオ問題を扱い,いくつかの数学的な仮定のもとで,最適ポートフォリオを理論的に考察した。これは,査読の後,『現代ファイナンス』に掲載された。また,潜在変数が存在するときの金利決定モデルを考察し,現実の金利データの動きとの整合性の検証をおこなった。金利に代表される金融時系列のモデルにおいて、正規分布では表現できない分布の裾の広がりを表現するため、Stochastic VolatilityやGARCHなどのvolatility変動モデルを用いてきたが、それだけでは不十分と考えられ、これらにジャンプを導入するモデルが多く提案されている。本プロジェクトでは、ジャンプの存在の検定とジャンプの導入方式の検定を提案した。第1に、Stochastic Volatilityモデルのvolatilityの遷移方程式におけるジャンプの検定を開発した。第2に、Stochastic Volatilityモデルの観測方程式におけるジャンプの検定を、非線形カルマンフィルターの枠組み開発した。第3に、EGARCHモデルにおけるジャンプの検定を開発した。これはいずれもジャンプの分布の分散が0に退化するという仮定の検証に帰着するので、通常の方法では扱うことができず、Diracのdelta関数という方法を用いて統計量導出を行った。この方法を、円ドル為替レート、株価指数などに適用し、ジャンプの存在する時期としない時期の判別をすることが可能であることが明らかとなった。これらの結果のうち、第一の結果は、Asia-Pacific Financial Marketsという学術誌に投稿し、査読の結果、掲載許可となった。他の結果は、いずれも国際的な学術ジャーナルに投稿し、現在、査読中である。これらの結果のうち、第一の結果は学術誌(査読付)Asia-Pacific Financial Marketsに掲載され、他の結果は、acceptが決定している。金利の理論的なモデルについても、期待された理論的結果が得られ、出版準備中である。研究の最終年度にあたり,共同研究の結果を研究の分野における業績として,その結果を論文・学会報告という形で公表をおこなった。倉澤は,金利の裏側ともいえる債券価格の問題を行動ファイナンスの観点から分析した論文を学会報告した。

現実の金融市場には理論においては捨象される制度的制約があり,その存在が市場関係者の行動,ひいては債券価格,金利プロセスにどのような影響を及ぼすかをいくつかの問題において理論的に考察している。小林は金利プロセスの理論モデルとしてjumpをGARCHプロセスの中に取り込み,その存在の有無を検定する手法を提案した。また,複数の金利プロセスは似た動きをすることが多く,共通の因子が存在することが考えられる。そこで,小林は複数の金利プロセスが単-の因子を有するという仮説をdynamic factor modelの枠組みで考察し,その検定を提案した。いずれも帰無仮説のもと,いくつかの係数が識別できないという困難を有するが,ラグランジュ乗数検定を用いることにより,識別不能の係数の影響をうけない検定統計量の導出に成功した。森田は金利が確率的に変動する際の年金ポートフォリオ問題を扱い,いくつかの数学的な仮定のもとで,最適ポートフォリオを理論的に考察した。これは,査読の後,『現代ファイナンス』に掲載された。また,潜在変数が存在するときの金利決定モデルを考察し,現実の金利データの動きとの整合性の検証をおこない,その成果を学会報告した。
ヒメツリガネゴケとシロイヌナズナで体軸形成開始点としての不等分裂分子機構の解明

1、植物不等分裂に関わる遺伝子の網羅的単離、機能推定ヒメツリガネゴケ一過的過剰発現系を用いて、新たに約600種類の完全長cDNAのスクリーニングを行い、様々なプロトプラスト再生異常を引き起こす原因遺伝子を同定した。これまでに同定した再生異常を引き起こす遺伝子と併せて約200種類の再生異常の再現性、頻度を検討し、不等分裂に関わると考えられる候補遺伝子を58種類に絞り込んだ。これら候補遺伝子の全塩基配列を決定した。その中の18種類についてRNA干渉による遺伝子機能抑制による不等分裂の表現型を観察したところ、複数の遺伝子において機能抑制が不等分裂異常を引き起こすことがわかった。さらに、候補遺伝子産物の細胞内局在を調べるため、相同組換えを用いて蛍光タンパク質をノックインした安定形質転換体の作成を開始した。頂端幹細胞で特異的に蓄積するものなどが同定できた。2、ヒメツリガネゴケ原糸体軸上で不均等に発現する遺伝子の機能解析II型ユビキチン様タンパク質をコードしているyh78および姉妹遺伝子の二重破壊株の表現型の観察および、YH78-GFP融合タンパク質の細胞内局在を観察した結果、YH78は微小管の制御を通して細胞分裂と細胞極性決定の両方に関わると考えられた。酵母ツーハイブリッド法を用いて相互作用因子を探索し、26Sプロテアソームの構成タンパク質やDnaJ様タンパク質など複数の候補因子を同定することができた。植物特異的キネシンであるAPI1遺伝子の姉妹遺伝子を単離し、二重破壊株を作出した。今後この変異体の表現型の観察を行う。ET21遺伝子と姉妹遺伝子pphn19p09の二重破壊株やシロイヌナズナオーソログ誘導系変異体を作出し表現型解析を行い、機能を検討している。1、植物不等分裂に関わる遺伝子の網羅的単離、機能推定ヒメツリガネゴケ一過的過剰発現系を用いて、約1000種類の完全長cDNAのスクリーニングを行い、様々なプロトプラスト再生異常を引き起こす原因遺伝子を同定した。これまでに同定した再生異常を引き起こす遺伝子の再現性を確認し、不等分裂に関わると考えられる候補遺伝子を57種類に絞り込んだ。その中の10種類は既知の極性因子や不等分裂因子と類似していた。2、ヒメツリガネゴケ原糸体軸上で不均等に発現する遺伝子の機能解析(1)II型ユビキチン様タンパク質をコードしているyh78および姉妹遺伝子の二重破壊株の表現型の観察および、YH78-GFP融合タンパク質の細胞内局在を観察した。その結果、YH78は微小管の制御を通して細胞分裂と細胞極性決定の両方に関わる可能性が考えられた。現在、相互作用因子の探索を行っている。(2)植物特異的キネシンであるAPI1遺伝子は頂端細胞で発現し、細胞分裂間期に核、終期に細胞板に局在することがわかった。遺伝子破壊株、ドミナントネガティブ株などを用いた解析を行ったが機能は不明である。シロイヌナズナオーソログAtPAKRP2の誘導系ドミナントネガティブ株を作成し表現型を解析中である。(3)ET21遺伝子と姉妹遺伝子pphn19p09の二重破壊株の表現型解析を行っている。シロイヌナズナオーソログAtET21は分裂組織での発現レベルが高く、in xituハイブリダイゼーションを茎頂で行ったところ斑点状に発現が確認できた。ET21,pphn19p09,AtET21のいずれのプロモーターにも細胞周期特異的発現制御エレメントを見出した。以上から新規な細胞分裂制御因子である可能性を考えている。
熱帯地方の開発が地域住民にもたらす健康影響評価のための数理モデル応用研究

農業開発や鉱業開発が熱帯雨林にもたらす非可逆的変化が地域住民の生活に与える微視的な影響を,ライフスタイルの変化から自然環境へのフィードバックを含めて評価するために,パプアニューギニア低地のギデラ族を対象とした人口と環境の相互作用を含む数理モデルを構築した。成果としては,マラリアによる人口への影響に関してKyoto Conference for Mathematical Biology '96で発表し,微視的な人口再生産過程についてのシミュレーションモデルをMathematical Population Studiesに公表した。現在のところ,ギデラ族をとりまく環境変化のデータ整理が完了していないため,今年度の最終目的とした森林伐採と上流での採鉱という環境開発が彼らの健康に与える影響予測のシミュレーションは行っていないが,データ整理ができしだいシミュレーションを実施するための準備は完了している。つまり,環境モデルの構築は,ほとんど完了し,人口モデル,遺伝モデルとの結合は容易にできる状態にあるが,環境データの整理が完了するまではどのように結合すべきか決定できず,目下その検討中である。一方,日本で環境開発の健康影響が予想される地域への応用可能性の探索としては,環境データと人口・健康データをある程度のまとまりをもった空間・集団で収集することは極めて困難であったため,当初の構想にあったゴルフ場開発周辺地域を対象とすることは断念し,東京湾内で漁業に従事する人々を対象とするための予備調査を行った。環境評価のためのデータとしては,水サンプルを採集し冷凍保存中であり,これは97年度に分析予定である。
無形の文化財（芸能）の保護と活用に資する博物館的施設に関する研究

無形の文化財である芸能は、その他の有形無形の文化財に支えられており、保護の際には、関連する文化財についても考慮し包括的な保護を考える必要がある。また、文化財は、地域の魅力や価値を持つものとして地方創生や観光振興への積極的な活用が望まれている。無形の文化財の保護と活用を考える上で、それを主なコンテンツとした博物館的施設は、現在望まれる文化財の保護と活用の各面において有効あると考え、その現状を分析するとともに今後の活用について検討する。
ナノスケール伝導用スピンプローブの開発とそれによる表面ラシュバ系のスピン流の研究

本研究ではこれまで研究代表者の所属するグループが培ってきた微小領域電気伝導測定技術をスピン伝導へと発展させるための研究を行った。まず、スピンプローブとして磁性体被覆カーボンナノチューブ(CNT)探針を作成する技術開発を行った。そして作成したCoFe被覆CNT探針を4探針走査トンネル顕微鏡(STM)に組み込んで、ビスマス超薄膜の表面状態の電流誘起スピン偏極と思われるシグナルを世界で初めて測定した。本研究の目的は研究代表者のグループが長年培ってきたナノスケール電気伝導測定技術を拡張することである。そのためにまず、表面におけるスピン伝導を測定する新たなプローブを作成し、実際にそれを用いて表面ラシュバ系のスピン伝導計測が可能なことを実証したいと思っている。初年度の本年はプローブ作成を実際に行った。ナノスケール伝導測定用の金属被覆カーボンナノチューブ(CNT)探針は従来から使用していたが、非磁性体である白金を主にコーティングしていた。今回初めて磁性体であるコバルト鉄(CoFe)を被覆した探針の作成を試みた。蒸着スピードなど様々なパラメータを最適化し、実際にCoFe被覆のCNT作成が可能なことが分かった。この針を用いてAFM観察を行い、ハードディスクの磁気情報が検出できることが明らかになった。ただ酸化しやすいため、大気中に保管しておくと磁性体としての機能を保持できる期間が非常に短いことも分かった。そこで簡易真空槽を購入し、そこで保管しておくことで機能維持に努めている。今後は実際にスピン伝導へ応用できるか検証を行っていく予定である。さらに他の強磁性体や超伝導体を被覆したCNT探針を作成し、どの針がスピン伝導計測に最適かを詰めていく予定である。本研究では微小領域測定用のスピン検出プローブを開発し、それを用いてラシュバ分裂した表面状態によるスピン流を生成・検出、そして制御することを目的にした。本年度は通常のSTM探針であるタングステンにカーボンナノチューブを接合する方法を改良し、歩留まり良くカーボンナノチューブ探針を作成する方法を確立した。さらに昨年度より取り組んでいる、探針磁性体CoやCoFe被覆した探針の作成方法を最適化した。このように作成した針を用いて室温四探針STM装置でシリコン表面上のビスマス超薄膜を対象に電流誘起スピン偏極の検出に取り組んだ。その結果プローブ間隔が1マイクロメートル以内の場合に非磁性体と磁性体探針を用いた場合で明確な違いが見られ、何らかのスピン依存伝導現象を測定できていることが明らかになった。ただデータ点が少なく、今後より多くのデータを取得する必要がある。並行して新たな表面スピン依存伝導現象測定を行うための装置開発を行った。これは通常のSTM探針以外に二本の電流注入プローブを配置し、磁性探針を用いることでより微小領域でのスピン伝導が検出できる用になるはずである。本年度は装置の立ち上げと通常のSTM測定が問題なくできることが確認できた。前年度までに磁性体CoやCoFeを被覆したカーボンナノチューブ探針の作成方法確立と基礎的な特性評価を終えた。しかしこれらの探針をプローブとして用いる四探針STM装置はSEM観察をして位置制御を行うので装置内部に磁石を組み込むことができず、探針の磁化を自由に変えるというところまでは残念ながら至らなかった。そこで別装置として通常のSTMに二つの電流注入用のプローブを付加した装置を新たに開発し始めた。本年はこの新しく開発している装置を完成させることを目標にした。通常のSTM測定の他に走査トンネルポテンショメトリ測定(STP)のための回路を新たに作成し通常の電気伝導測定できちんと動いていることを確認しようと試みた。しかし装置のトラブルにより、電流注入プローブ付きのSTMヘッドのデザインを再考しなければならず、その再設計に多くの時間をとられた。そのため残念ながらSTP測定を行う段階まで至らなかった。今後この装置を用いて実際に微細領域での電気伝導計測を行い、さらに開発したスピンプローブを用いてスピン依存伝導現象検出を試みる予定である。従来の計画通り、磁性探針の作成、そしてそれを用いたスピン伝導の測定の実施と計画通りに来ている。あとは確かな実験データが得られれば問題はない。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は開発中の新装置に磁性探針を組み込んで表面スピン伝導現象測定に取り組んでいく。
高次非線形光反応による超解像空間パターニング

本研究では、サブミクロン領域にサブ100 fsの光パルスを集光し、光強度を変調させることで、フォトクロミック分子系の消色(二光子)及び着色(三光子)反応を選択的に誘起した。実験と併せて理論的(計算)シミュレーションも行い、得られた実験結果の解釈が妥当であることを確認した。本研究と過去に実施した研究の結果から、一波長のパルス光の強度変化によって三光子反応と二光子反応の反応性制御が様々な系で可能であることを実験、計算両面から明らかにし、本アプローチの一般性を示した。初年度は、レーザー共焦点顕微鏡をベースに、フェムト秒高次多光子顕微鏡の立ち上げを行った。光源として、チタンサファイアレーザーを用い、その第二高調波とフォトニック結晶ファイバの非線形光学効果を利用した波長変換により紫外域可視域に渡る広範な波長領域で試料を励起可能とした。参照用に、有機色素の微小集合体や単一蛍光分子などをポリマー薄膜に固定化した試料を準備し、単一粒子/分子からの蛍光を共焦点検出系でアバランシェホトダイオードにより検出した。次いで、光ビームの位相の空間分布を液晶デバイスにより変調し、対物レンズ下で集光された光強度分布を制御する、即ち光干渉型フォトマスクを形成するための光学系構築を行った。参照用に、連続発振レーザー光を用い、ドーナツ型の空間強度分布を回折限界程度まで集光可能な照射光学系を構築した。光強度の空間プロファイルは、半導体の蛍光性ナノ粒子(量子ドット)を極希薄に固体基板上に分散させ、その蛍光強度の空間分布をステージ走査型共焦点イメージを取得することで評価した。予備実験として、閉環体で強い蛍光を示すジアリールエテン誘導体をガラス基板上の高分子薄膜中に固定化した試料を準備した。まずは顕微鏡下でUV及び可視光により単一分子の光異性化反応を繰り返し誘起できることを蛍光発光のON-OFFスイッチング現象を確認することで確かめた。上記の一連の実験により、構築した共焦点顕微鏡システムを用いることで所望の照射スポット形状、強度分布、蛍光の高感度検出が可能であることを実証した。2年次は(平成27年度)は、初年度に構築したフェムト秒レーザー顕微鏡において、サブ100 fsのパルス幅を顕微鏡対物レンズ透過後の試料面上で実現するための最適化を行った。比較的NAの大きな(0.61.3程度)対物レンズにおける屈折率分散補償のためにプリズム対を用いて光学系を最適化し、蛍光及び第2高調波検出に基づき光パルスの自己相関関数測定からパルス幅を見積もった結果、60-70 fs程度のパルス幅が達成され、光源のスペクトルから予測される限界値にほぼ近いパルス幅をサブマイクロメートルの領域に集光することに成功した。次いで、上記顕微鏡を用い、一波長の光パルスの強度変調により三光子反応が優位に進行する状態と二光子反応が優位に進行する状態のスイッチングを行った。この実験の試料には種々の蛍光性ジアリールエテン誘導体(DE)を用いた。用いたDEの閉環体は強い蛍光を示し、一方開環体はと非蛍光性である。各光照射条件における開環体DEと閉環体DEの存在比は2光子蛍光強度から見積もった。光強度が比較的弱い場合は二光子反応(開環反応による消色、蛍光OFF)が支配的となり、光強度が高い場合は3光子反応(閉環反応による着色、蛍光ON)が進行した。当初計画にとおり、初年度は装置の構築とその評価をメインのターゲットとして研究をおこなった。紫外域可視域に渡る広範な波長領域で試料を励起可能とした光学系の構築とその評価、空間的な光位相変調技術による微小光マスクの実現とその評価、光異性化反応を示す分子系の単一レベルの光スイッチング実現などが達成され、当初計画を鑑みて研究はおおむね順調に進展していると判断した。レーザー光化学2年次(平成27年度)は、設計どおりのパルス幅を対物レンズ透過後の試料面上で実現するための最適化と高次多光子反応による異性化反応制御、空間パターニングを行う。分散補償用のプリズム対、或いは分散補償ミラーを用い、顕微鏡透過後のパルス幅< 40 fsとなるように最適化する。また、マスクパターンを通した場合の空間パターニンクグを計算機シミュレーションにより見積もるともに、実際の測定を行い、理論的(計算)予測と比較する。計算と実験結果の対応から、励起状態で起こる量子干渉の効果についても検討する。また一波長の光の強度変化によって三光子反応と二光子反応の反応性制御が一般におこる現象かどうかを、種々の光異性分子で確かめる。

得られた光照射条件を基に、微小領域パターニングサイズに対する効果を実験的に見積もる。さらに、時間が許せば、STEDのようにビームの中心のみの発光を可能とする超解像蛍光顕微測定にも挑戦する。これらの知見を総合して、高次多光子フォトクロミック反応を応用した超解像パターニングの研究結果を総括する。
ポテンシャル論

ポテンシャル論を多面的に研究し,多くの研究成果があがった.研究代表者(相川)の島根大学への転出のために平成7年度前半で主たる研究を終えたがそれでも以下に示すような研究実績を作る事が出来た.ポテンシャル論において調和関数や優調和関数の境界挙動は大きなテーマの一つとなっている.Fatouの定理に関連し,様々なポテンシャル論的アプローチを考察した.この結果はアメリカ数学会より発表される事になり,現在校正中である.(代表者)前記の境界挙動は実はある種の容量の測度的性質に帰着される.容量と測度との関係をより深く考察し,Bessel容量とHausdorff測度,集合の拡大,Nagel-Rudin-Shapiro,Nagel-Stein型の接近領域等を総合的に研究した.この結果はHiroshima Math.J.より発表される予定である.(代表者)リプシッツ領域よりさらに一般の領域にNTA領域がある.NTA領域に於いて,内部の部分集合が境界の近くにどれくらいあるかを,調和関数がどの程度規定されるかという問題と合わせて研究した.この結果は日本数学会より発表される予定である.(代表者)正の優調和関数,劣調和関数の可積分性に関連し,調和関数の平均の性質を研究した.リプシッツ領域に於いて調和関数がある種の密度のついた重みつき平均で表されるかどうか,特にその密度が0から離れているかについて,詳しく調べた.リプシッツ領域については完全に決定する事が出来た.この結果は現在投稿中である.その他研究分担者による多くの研究成果があがった.ポテンシャル論を多面的に研究し,多くの研究成果があがった.研究代表者(相川)の島根大学への転出のために平成7年度前半で主たる研究を終えたがそれでも以下に示すような研究実績を作る事が出来た.ポテンシャル論において調和関数や優調和関数の境界挙動は大きなテーマの一つとなっている.Fatouの定理に関連し,様々なポテンシャル論的アプローチを考察した.この結果はアメリカ数学会より発表される事になり,現在校正中である.(代表者)前記の境界挙動は実はある種の容量の測度的性質に帰着される.容量と測度との関係をより深く考察し,Bessel容量とHausdorff測度,集合の拡大,Nagel-Rudin-Shapiro,Nagel-Stein型の接近領域等を総合的に研究した.この結果はHiroshima Math.J.より発表される予定である.(代表者)リプシッツ領域よりさらに一般の領域にNTA領域がある.NTA領域に於いて,内部の部分集合が境界の近くにどれくらいあるかを,調和関数がどの程度規定されるかという問題と合わせて研究した.この結果は日本数学会より発表される予定である.(代表者)正の優調和関数,劣調和関数の可積分性に関連し,調和関数の平均の性質を研究した.リプシッツ領域に於いて調和関数がある種の密度のついた重みつき平均で表されるかどうか,特にその密度が0から離れているかについて,詳しく調べた.リプシッツ領域については完全に決定する事が出来た.この結果は現在投稿中である.その他研究分担者による多くの研究成果があがった.
高精細全脳イメージングによるマイクロ精神病態の探索

脳は高度に機能が局在しており、脳疾患の解明のためには、全脳細胞の形態・機能を捉え、仮説を設定することなく、その中に潜む症状と相関する変化を見出し、それを手掛かりに病態と治療機序の究明を目指す研究が必要である。本課題は、疾患モデル動物における脳細胞の形態・機能変化およびそれらと疾患モデルの表現型との関連を全脳レベルで解析して、新たなマイクロエンドフェノタイプの創出を目指すことを目標としている。このため申請者が最近構築した、全脳細胞をサブミクロンの分解能でイメージングするシステムを用いて、精神疾患モデル動物の全脳細胞の分布や神経活動等をメゾスコピックに解析して、新たなマイクロ精神病態を明らかにすることを目的とする。平成28年度は、昨年度に改良した高精細の全脳イメージング装置を用いて、統合失調症モデルマウスのイメージングを実施した。仮説なしに正常マウスと疾患モデルマウスの神経活動パターンを網羅的に比較した結果、統合失調症のマウスモデルとして考えられるNMDA受容体阻害薬MK-801投与マウスにおいて、これまでに着目されてこなかった内側眼窩前頭皮質が強く活性化することが見出された。一方で、MK-801投与マウスと同様に多動を示すメタンフェタミン投与マウスの脳では、内側眼窩前頭皮質の活性化はみられなかった。また、内側眼窩前頭皮質を化学的に損傷すると、MK-801により誘発される行動異常が部分的に抑制されることがわかった。さらに、MK-801誘発行動異常を改善する非定型抗精神病薬クロザピンは、内側眼窩前頭皮質の活性化を抑制し、このモデルの行動異常を改善しない定型抗精神病薬ハロペリドールは内側眼窩前頭皮質の活性化を抑制しないことがわかった。以上より、高精細な全脳イメージングにより、統合失調症モデルの新たなマイクロ精神病態が明らかになった。28年度が最終年度であるため、記入しない。このため申請者が最近構築した、全脳細胞をサブミクロンの高精細でイメージングするシステムを用いて、精神疾患モデル動物の全脳細胞の分布や神経活動等をメゾスコピックに解析して、新たなマイクロ精神病態を探索し、その解明を目指す。今年度は、高精細の全脳イメージング装置に、以下の改良を加えた。顕微鏡の光学系やカメラ、顕微鏡ソフトウェア、イメージデータファイルの転送など、細部を変更・改良することにより、空間解像度を低下させることなく、約6倍高速化した。また、必要に応じて、高精細に撮影する設定も可能にした。さらに、取得した全脳イメージングの画像処理や解析方法についても、新たな工夫や改良を加えた。一方、全脳イメージングの実施後に、その一部の切片について、通常の免疫組織化学染色や超解像顕微鏡観察を実施し、それらのイメージを最初に取得した全脳の3次元イメージに重ね合わせることも可能にした。この装置を用いて、これまでに、細胞種に特異的な標識法を用いた全脳イメージングや、ストレス後の神経活動の全脳マッピングなどを実施した。現在の全脳イメージング法における最大の障壁の1つは、イメージングの速度にある。とくに高い空間解像度での全脳イメージングは、依然非常に困難である。本課題では、研究実績の概要の通り、この問題を大幅に改善した。顕微鏡装置だけでなく、イメージデータの取扱いなど、ボトルネックを解消した結果、全体としての処理速度が大きく向上した。高性能な顕微鏡関連機器の導入が可能になったことなどの寄与も大きく、当初の計画を上回るレベルの改善になった。全脳イメージング法では、脳の継時的な観察ができないため、疾患脳と正常脳を、個体(群)間で比較する必要があるため、多数のサンプルのイメージングが必要である。イメージングスループットの向上は、今後の本課題研究の実施に大きく貢献するものと考えられる。

一方で、MK-801投与マウスと同様に多動を示すメタンフェタミン投与マウスの脳では、内側眼窩前頭皮質の活性化はみられなかった。また、内側眼窩前頭皮質を化学的に損傷すると、MK-801により誘発される行動異常が部分的に抑制されることがわかった。さらに、MK-801誘発行動異常を改善する非定型抗精神病薬クロザピンは、内側眼窩前頭皮質の活性化を抑制し、このモデルの行動異常を改善しない定型抗精神病薬ハロペリドールは内側眼窩前頭皮質の活性化を抑制しないことがわかった。以上より、高精細な全脳イメージングにより、統合失調症モデルの新たなマイクロ精神病態が明らかになった。今後は、種々の精神疾患モデル動物の機能障害あるいは構造変化を、予め仮説を設定することなく、網羅的に検出する研究を進める。これらの解析によって同定された脳領域や細胞が、行動異常や神経生理学的な機能障害に関与するかどうか、脳領域や特定細胞の機能制御技術を用いて確認するとともに、その領域や細胞の脳内結合を、トレーシング法などを用いて解析する。以上により、マイクロエンドフェノタイプを探索しその機構を解明する研究に貢献する。28年度が最終年度であるため、記入しない。
電流双方向形低電圧大電流DC-DCコンバータの開発

当年度研究課題取り組みの結果,以下の2テーマに関する良好な成果を得た。(1)ゼロ電流スイッチング方式高周波絶縁型双方向DC-DCコンバータ(2)非対称アクティブスナバ方式ゼロ電流スイッチング低圧大電流DC-DCコンバータ上記(1)の取り組みにおける成果として,直流電力変換器(DC-DCコンバータ)の高効率化と低電磁ノイズ化を実現する「ソフトスイッチング技術」の新しい手法として,スイッチトキャパシタスナバ方式のゼロ電流ソフトスイッチング回路トポロジーとその制御手法を考案した。これにより,従来方式にない広範な負荷変動に対応できるソフトスイッチング電力変換が実現でき,新型バッテリやスーパキャパシタなど改良がすすむ次世代電力貯蔵装置に対応するインターフェース回路として,有効であることを実証した。得られた研究成果は,学術論文3件(内1件受理・掲載予定)として広く公表した。次に,(2)における取り組みでの成果として,ソフトスイッチング低圧大電流出力形DC-DCコンバータの新回路トポロジーを考案した。ここでは,(1)での取り組みで得たロスレススイッチトキャパシタによるアクティブスナバ技術を応用して,倍電流整流方式非対称ハーフブリッジ回路のゼロ電流ソフトスイッチングトポロジーを考案した。シミュレーションと試作装置による動作評価の結果,広範な負荷変動および入力電圧変動に対応したソフトスイッチング電力変換が可能となり,様々な分野における電源システムとして有効であることを実証した。得られた研究成果は,国際学会および学術論文として今後広く公表する予定である。平成17年度の本研究課題に対する取り組みの実績として,次の各項目があげられる。1.新方式双方向DC-DCコンバータの提案と数値計算によるその動作解析.2.従来方式との比較・検討.3.試作装置を用いた実証試験による基本動作解析.4.研究発表会および論文誌掲載による課題中間結果の公表.第一段階として,実用性を十分考慮しつつ独自性と新規性をもったシステムの考案を目指した。とりわけ,本コンバータの燃料電池自動車をはじめとする次世代型自動車電源への適用を想定し,新電力貯蔵装置である電気二重層キャパシタと自動車動力機構との高効率なインターフェイスとして,本コンバータが十分機能するか詳細に検証した。その結果,提案システムの有効性が確かめられた。この結果をふまえて,従来方式との比較検討を行い,その特質を明らかにし,本コンバータの有用性と高効率特性についても明らにした。次に,試作装置を用いた実証評価試験により,提案システムの基本動作特性を確認し,そのデータと理論解析結果との突き合わせを行った結果,システムの有効性を実証することができた。さらに,この実証データをもとに本研究課題の中間結果を総括し,国内学術機関(電気学会)論文誌で研究開発レターとして公表した。また,国内の研究集会等で講演発表し,本システムの有効性と改善点などについて有識者らと活発に議論した。これより,本システムに残された課題を解決すべく新しい技術要素導入の必要性が明らかとなり,以下にあげる次年度における研究課題を取り決めた。1.本コンバータの効率改善と低ノイズ化を目的に,ソフトスイッチング技術の導入.2.低圧大電流動作に特化した新方式ソフトスイッチング回路トポロジーの考案.3.同技術導入による本システムの特性改善効果とその総合評価。4.課題研究の総括と論文発表,学会講演発表による公表.当年度研究課題取り組みの結果,以下の2テーマに関する良好な成果を得た。