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体脂肪分布の多様性の形成と代謝循環機能：日本人小児一般集団の大規模追跡研究

二重エネルギーX線吸収法(DXA法)では、脂肪量を上肢、下肢、体幹部などの部位別に測定することができ、DXA法による体幹・下肢脂肪比(TLR)や体幹・四肢脂肪比(TAR)は体脂肪分布の指標である。本研究課題では、地域在住の小児を追跡し、DXA法による体脂肪分布(TLRやTAR)と代謝循環機能について検討した。その結果、小児期の体脂肪分布の状態は発育の程度や母親を中心とした生活習慣に影響を受ける事が示唆された。さらに、体脂肪分布は糖・脂質代謝機能や循環器機能に影響を及ぼす可能性が示唆された。体脂肪分布は代謝循環疾患のリスクの評価に追加情報を付加するものではないかと考えられた。これまで、体脂肪の分布様式はウエスト・ヒップ比などで間接的に測定されて来たが、二重エネルギーX線吸収法(DXA法)は、直接的に脂肪分布を測定できる。本申請課題では、日本人小児一般集団の大規模追跡研究において、DXA法を用いて体脂肪分布を測定し、テクノ環境への適応結果として形成される体脂肪分布の多様性を明らかにする。さらに、体脂肪分布と糖・脂質代謝機能や循環器機能についても検討する。福島県喜多方市、静岡県浜松市、兵庫県淡路市において、DXA法を用いた「日本人小児一般集団の大規模追跡体組成研究」が進行している。平成26年度は、この大規模追跡体組成研究の部分研究として、浜松市の1小学校と1中学校、および淡路市の4小学校と2中学校において、小学1年生から中学2年生までの児童生徒(合計770名)の体脂肪等を調査した。体脂肪の測定は本研究グループの研究協力機関が管理するQDR4500A(DXA法測定装置)車載バスを各地に派遣して行った。上腕、体幹、下肢などの各部位別に脂肪量を測定し、体脂肪の分布様式は、体幹・四肢脂肪比、体幹・下肢脂肪比で評価した。また、血圧、体力、生活習慣などのデータも入手した。本研究への参加については、研究の目的、予想される結果、受診者の受ける利益と不利益などを文書で説明し、署名をもって承諾を得た。本研究は近畿大学医学部倫理委員会で承認のもとに行った。平成24年度に小学5年生であった者の3年後(平成26年度)の追跡調査では、体幹・四肢脂肪比は小学5年生の時点では男女差はみられなかったが、体幹・四肢脂肪比は男女共に中学2年にかけて増加し、その増加率は男子が女子よりも大きかった。末端部に対する中心部の脂肪の割合は思春期の発育とともに高くなり、このことは男子が女子よりも顕著であることが示唆された。二重エネルギーX線吸収法(DXA法)による体組成測定では、体幹や四肢に蓄積した体脂肪量を部位別に正確に測定できる。本課題では、日本人小児一般集団の体組成の大規模追跡調査の部分研究として、DXA法を用いて体脂肪分布を測定し、体脂肪分布の多様性を明らかにするとともに、体脂肪分布と糖・脂質代謝機能や循環器機能の関係についても検討する。福島県喜多方市、静岡県浜松市、兵庫県淡路市において、DXA法を用いた小児一般集団の大規模追跡研究が進行している。平成27年度は、この大規模追跡体組成研究の部分研究として、浜松市の1小学校と1中学校および淡路市の4小学校と2中学校においてベースラインおよび追跡調査を行い、合計826名の体脂肪等のデータを得た。体脂肪の測定は、本研究グループの研究協力機関が管理するQDR4500A(DXA法測定装置)車載バスを各地に派遣して行った。上腕、体幹、下肢などの各部位別に脂肪量を測定した。体脂肪の分布様式は、体幹・四肢脂肪比、体幹・下肢脂肪比で評価した。また、血圧、生活習慣などのデータも入手した。本研究は近畿大学医学部倫理委員会の承認のもとに行った。小学5年生であった者の3年後の追跡調査からは、ベースラインでの骨代謝マーカーが追跡時の体組成(全身骨量)を予測することが示された。また、ベースラインでの体脂肪分布が追跡時の血圧値を予測することが示された。このことは、体脂肪分布が循環器機能に影響を及ぼす可能性があることが示している。本研究課題においては、交付申請時の研究計画に従い平成27年度はDXA法による全身型体脂肪測定装置搭載バスを複数の学校に持ち込み、ベースライン調査を行うとともに追跡調査を行なった。その結果、年度内に予定していた解析対象者の測定が行われた。また、得られたデータの一部を解析し、一定の知見を得た。研究組織や研究方法は交付申請の内容と相違なく、これまで重大な問題は発生していない。従来、体脂肪の分布様式はウエスト・ヒップ比などで間接的に評価されてきたが、近年開発された二重エネルギーX線吸収法(DXA法)は、直接的に体脂肪分布様式を測定できる。本課題では、「日本人小児一般集団の大規模体組成追跡研究」の部分研究として、体脂肪分布を測定し、テクノ環境への適応の結果として発育期に形成される体脂肪分布の多様性の形成要因を明らかにする。さらに、体脂肪分布様式が糖・脂質代謝機能や循環器機能に及ぼす影響についても検討する。福島県喜多方市、静岡県三島市、静岡県浜松市、兵庫県淡路市において、DXA法を用いた大規模追跡研究が進行している。

平成28年度は、この大規模体組成追跡研究の部分研究として、喜多方市の1中学校と、浜松市の1小学校及び同市1中学校において、ベースラインおよび追跡調査を行い、新たに583名の体脂肪等のデータを得た。体脂肪の測定は、本研究グループの研究協力機関が管理するQDR4500A(DXA法測定装置)車載バスを各地に派遣して行った。上腕、体幹、下肢の部位別に脂肪量を測定し、体脂肪の分布様式は、体幹・四肢脂肪比、体幹・下肢脂肪比で評価した。また、血圧、生活習慣などのデータも入手した。本研究への参加については、研究の目的、予想される結果、受診者の受ける利益と不利益などを文書で説明し、署名をもって承諾を得た。本研究は近畿大学医学部倫理委員会の承認のもとに行った。小学5年生であった者の3年後の追跡調査においては、比較的痩せた小児において、ベースラインでの体脂肪分布が体幹部に偏っているほど追跡時の血圧が高値を示すことが明らかになった。また、小学5年生の横断解析では、体幹部の脂肪分布と血清アディポネクチンの間に負の関係がみられた。さらに、3年間の追跡研究においては、比較的痩せた児童において、中心型体脂肪分布と血糖値の間に関連性がみられる可能性が示唆された。本研究課題においては、交付申請時の研究計画に従い平成28年度はDXA法による全身型体脂肪測定装置搭載バスを複数の学校に持ち込み、ベースライン調査を行うとともに追跡調査を行なった。その結果、年度内に予定していた解析対象者数が得られた。また、得られたデータの一部を解析し、一定の知見を得た。研究組織や研究方法は交付申請の内容と相違なく実施しており、これまで重大な問題は発生していない。二重エネルギーX線吸収法(DXA法)による全身体組成測定では、骨量、脂肪量、除脂肪軟部組織量を上肢、下肢、体幹部などの部位別に測定することができる。この内、体幹部脂肪量を下肢脂肪量で除した体幹・下肢脂肪比や、体幹部脂肪量を四肢脂肪量で除した体幹・四肢脂肪比は、体脂肪分布の指標の一つである。本研究課題では、「日本人小児一般集団の大規模体組成追跡研究」の部分研究として、DXA法を用いて体脂肪分布を測定し、体脂肪分布の多様性の形成要因を明らかにすると共に、体脂肪分布様式が糖・脂質代謝機能や循環器機能に及ぼす影響についても検討することを目的としている。平成29年度は、三島市の2保育園と浜松市の1小学校においてDXA法による体組成調査を行い、新たに247名のデータを追加した。体組成(体脂肪)測定は、QDR4500A車載バスを各地に派遣して行った。また、血圧や生活習慣などのデータも入手した。本年度は、小学5年生の体脂肪量および体脂肪分布の形成要因について、母子健康手帳を用いた後ろ向きコホート研究を行った。その結果、妊娠前の母親の体格、3歳時の児の体格、小学5年生時の母親の体格が、小学5年生時の体脂肪量および体脂肪分布(体幹・四肢脂肪比)を予測することができた(正の関係がみられた)。一方、出生時の児の体格は小学5年生時の体脂肪量を予測しなかった(関係がみられなかった)。妊娠前の母親の生活習慣は現在の母親の生活習慣とトラッキングすることから、学齢期の児の体脂肪分布の形成は、母親の生活習慣の影響を受けることが推察された。
ダイズの開花期を支配するE1遺伝子の機能解析

ダイズの遺伝資源が示す開花期の遺伝的多様性に対して、ダイズにおける開花抑制因子であるE1遺伝子および、花成の誘導に関わると考えられるフロリゲン遺伝子の発現量との関係について、フロリゲン遺伝子と開花期との間には高い負の相関が認められた一方で、E1遺伝子の発現量と開花期の間には高い相関が認められなかったことから、E1遺伝子の寄与はダイズ全体の開花期の多様性に及ぼす影響は小さいと考えられた。E1遺伝子の機能解析に利用可能なE1遺伝子の高発現系統としてアキセンゴクや球磨1号等を見出した。一過的発現解析の結果、E1タンパクがダイズフロリゲン遺伝子のプロモーター領域に直接作用する可能性は低いと考えられた。1.E1遺伝子に対する抗体の作成と評価を行うために、E1タンパクに対するポリクローナル抗体の作成を行った。国産ダイズ品種「エンレイ」を用いて、作成した抗体によるE1タンパクの検出が可能かどうか検証を行った。E1遺伝子の発現が認められる長日条件下で明期開始から4時間毎にサンプリングを行い、E1遺伝子の発現とタンパクの発現を定量PCRおよびウェスタンブロットによって解析を行った。「エンレイ」を用いた場合、E1遺伝子の発現は検出可能であったが、E1タンパクの発現を検出することができなかった。そこで、E1遺伝子を過剰発現させた形質転換体を用いて同様の解析を行ったところ、E1遺伝子の発現をタンパク質レベルで検出することが可能であった。そのため今回作成した抗体はE1タンパクの検出およびE1遺伝子と相互作用する因子の探索に十分に使用可能であると思われる。2.ダイズコアコレクションを用いたE1遺伝子の高発現系統を探索するために、長日条件下でのE1遺伝子の発現時期をさらに詳細に検討を行った結果、E1遺伝子の発現時期は明期開始後1時間で最も高く、明期開始後5時間後でほぼ消失することが明らかとなった。このことはダイズのE1遺伝子の発現時期が厳密な制御を受けていることを示している。そこでダイズコアコレクションとして選抜された192系統を同一の条件下で栽培し、E1遺伝子の発現とダイズの花成ホルモンと考えられるFT遺伝子の発現量を解析した。各品種が示す開花期とFT遺伝子との間には有意な負の相関が認められた一方、E1遺伝子と開花期の相関は有意ではなかった。このことはコアコレクション内の系統にはE1遺伝子を介する花成制御経路とは異なる経路によって花成ホルモンの誘導を行っている系統が存在する可能性を示唆している。また、ダイズコアコレクションの中から、E1遺伝子の発現量が高い系統を複数見出した。ダイズコアコレクションが示す開花期の遺伝的多様性に対して、ダイズにおける開花抑制因子であるE1遺伝子および、花成の最終的な誘導に関わると考えられるダイズフロリゲン遺伝子の発現量がどの程度関係しているかを明らかにするために、昨年度行った半定量PCRによる解析を再度、リアルタイムPCRを用いることで、より正確に評価を行った。コアコレクション80系統の明期開始1時間、2時間の葉から抽出したRNAを分析した結果、ダイズフロリゲン遺伝子と開花期との間には高い負の相関が認められた一方で、E1遺伝子の発現量と開花期の間には高い相関が認められなかった。ダイズの開花期はダイズフロリゲン遺伝子の発現量を介していることが強く示唆されたが、その制御に及ぼすE1遺伝子の寄与はダイズ全体の開花期の多様性に及ぼす影響は小さいと考えられた。しかしながらE1遺伝子の機能を解析するうえで、E1遺伝子の高発現系統は実験材料として有用であることが期待されることから、コアコレクション内のE1遺伝子高発現系統の選抜を行ったところ、九州で栽培されている一般的な晩生品種「フクユタカ」と比較して、2倍ないし3倍まで高いE1遺伝子の発現量を示す品種「アキセンゴク」や「球磨1号」等を見出した。これらの品種はこれまでに育成した遺伝子組み換えによるE1遺伝子高発現系統と比較すると、その発現量は低いものの、免疫沈降等の実験に利用できる可能性があると期待される。ダイズの個々の品種が持つ日長感応性の違いは、それぞれの品種の地域適応性に重要な役割を果たしている。これまでの研究において、E1遺伝子は、劣性の対立遺伝子を持つことで開花期に対して1週間以上の違いを生む174個のアミノ酸をコードする遺伝子であるが、このE1遺伝子の機能を明らかにした報告は未だなされていない。そこで、ダイズの遺伝資源が示す開花期の遺伝的多様性に対して、ダイズにおける開花抑制因子であるE1遺伝子および、花成の最終的な誘導に関わると考えられるダイズフロリゲン遺伝子の発現量との関係について、ダイズフロリゲン遺伝子と開花期との間には高い負の相関が認められた一方で、E1遺伝子の発現量と開花期の間には高い相関が認められなかった。このことはE1遺伝子の持つ、ダイズ開花期の多様性全体に対する寄与は低いものと考えられた。E1遺伝子のモデル植物の生育に及ぼす影響を評価した結果、E1遺伝子を導入した形質転換体において導入遺伝子の遺伝子発現は確認できたが、シロイヌナズナの成育へ及ぼす影響は、野生型と形質転換体の表現型には、有意な差は認められなかった。E1遺伝子の細胞内局在をシロイヌナズナのプロトプラストを用いて評価したところ、自然変異で認められた劣性の対立遺伝子とは異なる変異を持つ3種類の劣性e1対立遺伝子で局在が変化したことから、異なるメカニズムで開花期を変化させる特性を持つ対立遺伝子が存在すると考えらえた。E1遺伝子がFT2

aプロモーターに作用し、GUSレポーター遺伝子の発現抑制に機能するかどうかをGUSタンパクの基質を用いた蛍光法で評価を行ったが、長日条件、短日条件のいずれにおいても正常型と劣性の対立遺伝子間にレポーター遺伝子の抑制には大きな差が認められなかった。ダイズの遺伝資源が示す開花期の遺伝的多様性に対して、ダイズにおける開花抑制因子であるE1遺伝子および、花成の誘導に関わると考えられるフロリゲン遺伝子の発現量との関係について、フロリゲン遺伝子と開花期との間には高い負の相関が認められた一方で、E1遺伝子の発現量と開花期の間には高い相関が認められなかったことから、E1遺伝子の寄与はダイズ全体の開花期の多様性に及ぼす影響は小さいと考えられた。E1遺伝子の機能解析に利用可能なE1遺伝子の高発現系統としてアキセンゴクや球磨1号等を見出した。一過的発現解析の結果、E1タンパクがダイズフロリゲン遺伝子のプロモーター領域に直接作用する可能性は低いと考えられた。本年度の実施課題のうち、E1遺伝子の高発現系統の選抜については概ね順調な進捗が認められた。E1遺伝子の発現量を制御する遺伝子座を明らかにするための遺伝分析については、分離集団の育成が完了していることから、次年度の実施が可能であると見込まれる。一方、E1遺伝子の機能を分子レベルで明らかにする実験では、E1遺伝子高発現系統の選定に期間を要したことから、現在においても、免疫沈降を実施する実験条件の検討が中途の状況にある。そのため、進捗状況を「やや遅れている」とし。また、予算についても、次世代シークエンサーを利用した免疫沈降に係る外部受託に必要な予算を次年度に繰越した。上記の点について、実験期間の短縮を図るためにダイズに比べて世代期間の短い実験植物であるシロイヌナズナ等を利用して、細胞内におけるダイズ開花関連遺伝子の相互作用を解析できる実験系を利用することで、研究予定に対する遅延を最小限に留める。植物遺伝育種学今年度得られたE1遺伝子高発現系統である「アキセンゴク」とE1遺伝子の発現量の低い「エンレイ」に由来する交雑集団を利用して、E1遺伝子の発現量に対する遺伝的安定性について評価を行い、E1遺伝子の発現量を制御する遺伝子座の有無について検証する。また「アキセンゴク」、「球磨1号」等のE1遺伝子高発現系統について、E1遺伝子を検出する抗体を利用したウエスタンブロットによるE1タンパクの検出および、E1遺伝子が物理的に結合するDNA配列を免疫沈降法を用いた次世代シークエンス解析技術によって明らかにする。既存の開花関連遺伝子とE1遺伝子の関係を明らかにするために、E1遺伝子を恒常的に発現するアラビドプシスを利用して、下流で機能すると考えられるFT遺伝子のプロモーターをGUS等のレポーター遺伝子の上流に組み込んだコンストラクトを利用することで、E1の物理的な機能について明らかにする。本年度に実施予定であった以下の3点について、各項目ごとに達成状況を示す。1. E1遺伝子を抑制する因子を持つ遺伝資源を選抜するために、E1遺伝子の発現が最も誘導されやすい条件で下で、ダイズコアコレクションの評価を行ない、E1遺伝子の発現量の高い系統を選抜した。
米国都市行政における市民事業体の準自治体化（ＰＤＡ）のガバナンスの位相と法的構造

平成25年度の「市民ガバナンスの位相」の調査、平成26年度の同「法的構造」調査の上に、平成27年度に「市民統治に基づく経営権能をもつ準自治体」たるPDA(公共開発機構)の諸相を確定し、理論類型化をおこなった。その結果、PDAが、都市経営パラダイムシフトのなかでも、コミュニティ開発法人(CDC)や公民連携とは異なり、次の点で独自の位相と法的構造を持つことを明らかにした。1州の監査下にある現実的コンフリクトの容態、2エリアマネジメントの他広範な諸領域での展開、3その法的安定性ゆえに民間団体も市等一般自治体も不可能な領域で、法的安定性に基づき都市サービスの供給システムに関わる仕組みとなり得ている。市民的ガバナンスと民間セクターの経営スキルを兼ね備えた「準自治体」という、極めて特有の制度的設定をもち、成果をあげているものとして、現在、「公共開発機関」(Public DevelopmentAuthority;以後PDAと略記)が米国における都市経営パラダイムシフトの最先端と着目されている。平成25年度は、PDAの根幹にかかわる「市民ガバナンスの位相」について焦点をあてて、調査を実施し、その結果を論文として公刊した。まず、「公共開発機関」PDAとして代表的とされる団体のうちから、SCIDPDA団体およびPike Place Market PDA団体(ともにワシントン州シアトル市)にあって、それぞれ事業本部長(executive director)および事業担当者等に面会し、1理事会の権限と執行スタッフのありよう、2地域コミュニティないし関係公衆とのコミット、3PDA団体の形成過程と現行の問題点等について、ヒアリング調査をおこなった(5月、8月、1月)。その調査結果に基づいて、PDAの「市民的ガバナンス」の位相についての二つの論文を刊行した。第一の論文(都市経営No.4(2013),pp.43-55)において、市民的運動と活動およびNPO等の市民的組織の発展が、PDAの制度化にあっての基盤となっていることを示し、第二の論文(都市経営No.5(2014),pp.25-39)で、PDAにあって市民的ガバナンスのミッションとしての有効な展開が、地区諸団体と関係者(小ビジネス等)の「組織化/組織網」と「アドボカシー」(資金調達支援等)の機能であることを示した。もって、平成25年度において、「市民的ガバナンス」の制度化における基盤のありようと、それを裏打ちする実際的機能の有効性について調査に基づいて明らかにし、3年間にわたる本研究の基礎的作業を遂行した。米国西海岸に実験的に、市民的ガバナンスと民間セクターの経営スキルと兼ね備えた「準自治体」としてのPDA(公共開発機構, Public Development Authority)という固有で先端的な方式がすすめられている。本年度は、このPDAの原則を定める設置書(Charter)の収集および関連団体へのヒアリング調査と分析をおこない、準自治体ながら市民理事による統治がなされている実態として「市民的ガバナンスの法的構造」の調査をおこなった。設置書とヒアリング分析を通じて、各PDA組織の権限、経緯、権能についての分析をおこなった。また、とりわけその分析の過程で、地域コミュニティ活性化にPDAがコミットする社会過程が重要な位相であることが判明してきたことから、さらに「地域コミュニティ活性化にコミットする社会過程・構造」について分析をおこなった。斬新かつ複雑な地域開発の手法である[市民統治に基づく経営権能をもつ準自治体PDA]につき、段階を踏んで現地ヒアリング・報告書・法令分析調査を主として、平成25年度に「市民ガバナンス位相」の調査、平成26年度における「市民ガバナンスの法的構造」調査をおこなった(2年で4本の関連論文を刊行した)。最終年度の平成27年度には、その両調査の結果を交差的に確認することにより、理論類型化をおこなった(当該年度にさらに2本の論文を刊行し、3年間で合計6本の論文を刊行した)。本研究の結果、1980年代から進行した都市経営のパラダイムシフトの動向において編み出されてきたPPPやCDC等の手法の中にあっても、とりわけ手法と法的位相にかかわるその独自な点として次の三点が明らかとなった。1PPPやCDCとは異なり、[準自治体PDA]がその準公共性からして州の監査下におかれることから生じる各種の現実的コンフリクトの中で展開されていることが確認された。2機能としてCDCと類似の類型(コミュニティの低所得者用ハウジング推進)もあるが、PDAにあっては、そのほかにi)エスニシティの擁護・展開、ii)観光市場の、歴史保全と一体的な経営、iii)地区零細店主への支援(店舗改装への資金アドバイス等)によるコミュニティ開発、iv)地区諸組織のハブとしての機能(準自治体として地区のNPOやCDCのプラットフォーム結節点)、v)社会的サービス財団の創出・支援、vi)コミュニティ文化活動の支援に特化した事業といった機能類型が確認された。3「都市サービスの供給システム」の構造の体系の中では、NPO、CDCやPPPといった民間団体・制度ではできず、また市町村等「一般目的政府」ではできない領域(上記)で有効的に機能する仕組みとなっていること、そしてそれが、準自治体(特別目的自治体)としての法的安定性を賦与されたことに基づいて可能となっていることが明らかとなった。

1州の監査下にある現実的コンフリクトの容態、2エリアマネジメントの他広範な諸領域での展開、3その法的安定性ゆえに民間団体も市等一般自治体も不可能な領域で、法的安定性に基づき都市サービスの供給システムに関わる仕組みとなり得ている。当初設定した研究計画にそって調査と分析をおこなった。複数のPDA(自治体設置のもの)、他のPDA(州設置のもの)および市行政へのヒアリングを実施することができた。かつ市の法務局担当法務官からインテンシブな解説と情報をえることとなった。その結果、分析が進むこととなった。その状況から、概ね、本年度は、当初設定した研究計画にそって研究を遂行することとなった。なお、今年度の研究成果は、国際社会学会(International Sociological Association: ISA)第18回世界社会学大会において報告し(平成26年7月)、また論文2本の刊行(平成26年8月および平成27年2月)、刊行著作(前山「ローカルイニシアティヴの方向性」(吉原直樹等『創られた都市空間』、法政大学出版局、平成27年1月)を通じて、公表した。都市社会学平成27年度は、PDA組織のありようについての理論的類型化をおこない、もってローカルガバナンス論において位置づける作業をおこなう。現在、日本さらにはアメリカ自体においても、PDAを理論的に位置づける研究がほとんどないことから、都市行政における大きなパラダイム転換のありようを呈する「市民統治を組み込んだ準自治体」としてのPDAについて、理論化することが都市行政のパラダイム転換に関わるローカルガバナンス論において危急に求められる。平成27年度は、PDAの制度的特質において、1市民ガバナンスの位相と法的構造、2それに基づく地域コミュニティへの制度的コミットの実相の検証をおこない、その姿をザッハリッヒに確定した形で、理論類型化しようとする作業をおこなことをめざす。平成25年度の研究計画の実施については、以下のことから、所期の研究計画はおおむね達成されていると捉えている。〇上記に加えて、さらにPDAがサポートした小ビジネス者(Kobo店舗等)にもヒアリングをおこない、地区コミュニティの視点から見た、PDAの地区コミットの状況を把握した。かつまた、関連する財団的団体(4Culturesd団体)にもヒアリングをおこない、地区における他組織からの視点から見た、PDAの地区コミットの状況を把握した.〇同調査に基づいて、論文2本(英文)を刊行した。(尚、2014年5月7日現在、機関リポジトリにおける上記第一論文へのアクセスは、472件に達している。)英文公正につき、複数会社を検討し、年度当初予定していた額よりも安価に注文することができた。その結果、有効にしようできる一定額ができた。なお、研究が進展する過程において、さらにテープ起こし等の必要が生じそうであることが判明したことから、そのためにキープすることとした。
束縛励起子と量子サイズ化した励起子の音響波効果

本研究によって得られた成果を以下に示す。1.CdS結晶に最大70ボルトまでの8MHzの電圧を印加して音響波を発生させ、I_1束縛励起子による発光強度の時間減衰を測定した。その結果、1200V/cmまでの電場を印加すると発光の減衰時間は1.2ナノ秒から少しだけ増加し、この電場以上になると再び減少し始め、1600V/cmで1.05ナノ秒になる。低電場での寿命の増加は電子と正孔の波動関数の重なりが音響波によるピエゾ電場のために減少することによると考えた。高電場下での寿命の減少は不純物中心の励起子に対するポテンシャル幅の拡がりによると説明できる。更にI_1発光線の音響波ウイングの増大や吸収端の低エネルギー側への移動、A_1モードのラマン線の消失等が観測され、これらの現象は音響波伝播による局所場への非一様電場の効果によるとして説明できる。2.ZnSをバリアー層としたZnSeに音響波を加えると、ZnSe量子井戸中の励起子による発光強度の時間応答曲線で短い寿命成分が現れ、その寿命は30%程度減少することを見出した。5層、7層の量子井戸で同様な現象が見られるが、3層の量子井戸ではその効果が少ない。5層の量子井戸において4eVの光励起の場合、発光強度は音響波を強くしてゆくと徐々に減少し、ある音響波強度になると急に減少して半分以下になる。しかし3.5eVの光強度の場合には減少がみられない。これらの結果を踏まえると、次のようなプロセスが推定される。発光強度の音響波による減少は自由励起子の電場によるイオン化が起こっており、このことは励起子の半径、結合エネルギー、音響波による電場から定量的に証明することができる。また、音響波によって自由励起子は局在化するために自由励起子の寿命が減少する。その結果、発光の寿命も減少すると考えられる。初めにトランスジューサーであるLiNbO_3の結晶の表面にフォトレジスト法により金属電極を蒸着した。試料はLiNbO_3結晶でCdSのピエゾ物質をはさんで作った。この場合にはトランスジューサーを通して表面に音響波が伝わり、荷電粒子は表面音響波による電場で摂動を受ける。外部電圧Uは310MHzの交流で最大電圧は70Vである。上記試料をクライオスタットに取り付け、液体ヘリウム温度まで冷却した。発光スペクトルの音響波強度依存性を励起レーザ光の波長を変えて測定した。音響波の強度は外部電圧によって決まるが、電圧が1600V/cmまでは発光強度がほとんど変化しない。即ち8MHzのラジオ波の電圧が70Vまでは発光強度の変化は見られなかった。他方、温度を液体ヘリウム温度より上昇させると、束縛励起子による発光強度は急激に減少する。このことは、音響波による試料の温度上昇は無視できることを意味している。更にピコ秒チタンサファイヤレーザの倍波を励起光源とし、発光は分光後ストリークカメラで検出することにより発光の寿命を測定した。その結果、電場のないときは発光の寿命が1.2ナノ秒であったものが、1200V/cmの電場が印加されると急激に減少することを見出した。またラマン散乱スペクトルを外部電場を変えて測定した。その結果、A_1,E_1モードのフォノン線が観測されていたものが、発光の寿命が減衰すると同時にA_1モードが消えてE_1モードだけになることが分かった。

現在、この方法で束縛励起子の音響波によってどのように変化するかそのダイナミクスについて検討中である。本研究によって得られた成果を以下に示す。1.CdS結晶に最大70ボルトまでの8MHzの電圧を印加して音響波を発生させ、I_1束縛励起子による発光強度の時間減衰を測定した。その結果、1200V/cmまでの電場を印加すると発光の減衰時間は1.2ナノ秒から少しだけ増加し、この電場以上になると再び減少し始め、1600V/cmで1.05ナノ秒になる。低電場での寿命の増加は電子と正孔の波動関数の重なりが音響波によるピエゾ電場のために減少することによると考えた。高電場下での寿命の減少は不純物中心の励起子に対するポテンシャル幅の拡がりによると説明できる。更にI_1発光線の音響波ウイングの増大や吸収端の低エネルギー側への移動、A_1モードのラマン線の消失等が観測され、これらの現象は音響波伝播による局所場への非一様電場の効果によるとして説明できる。2.ZnSをバリアー層としたZnSeに音響波を加えると、ZnSe量子井戸中の励起子による発光強度の時間応答曲線で短い寿命成分が現れ、その寿命は30%程度減少することを見出した。5層、7層の量子井戸で同様な現象が見られるが、3層の量子井戸ではその効果が少ない。5層の量子井戸において4eVの光励起の場合、発光強度は音響波を強くしてゆくと徐々に減少し、ある音響波強度になると急に減少して半分以下になる。しかし3.5eVの光強度の場合には減少がみられない。これらの結果を踏まえると、次のようなプロセスが推定される。発光強度の音響波による減少は自由励起子の電場によるイオン化が起こっており、このことは励起子の半径、結合エネルギー、音響波による電場から定量的に証明することができる。また、音響波によって自由励起子は局在化するために自由励起子の寿命が減少する。その結果、発光の寿命も減少すると考えられる。
自己組織化単分子膜およびナノ密着層を用いたグラフェンのガラスへの転写

本研究ではグラフェンの成長基板からシリコンやガラスなど対象基板への高効率転写を行った。グラフェンはCu箔上に化学気相蒸着法(CVD)などで合成する手法が一般化されている。しかし、Cu箔上に合成したグラフェンはデバイスとして応用するに当たってチップなどの基板上で固定して使用する必要がある。今回の研究では対象基板上に単分子自己組織化膜(SAM)を配置し、その上にグラフェンを転写することによって高効率かつ高品質のグラフェンの転写に成功した。本研究ではグラフェンの大面積および高品質転写を目指している。そのために、グラフェンの転写時に自己組織単分子膜(SAM)を用いて対象となる基板に転写する手法を開発する。今年度は、SAMを成膜した酸化シリコン基板へのグラフェン転写を行った。これを踏まえた上で、グラフェンの転写実験を行った。まず転写対象基板として□1cmの酸化シリコン基板を親水化にするため大気圧中で酸素プラズマ処理を行い。その後、前駆体である3-(aminopropyl)-triethoxysilaneをスピンコートし、SAM本体のMonoglycidyl eher-terminated PDMSを成膜後、80°Cでアニール処理を行った。その後、銅基板およびニッケル基板上に生成したグラフェンを直接SAM成膜基板に押しつけ、転写を行った。転写後に酸化シリコン基板をSEMおよびラマン散乱分光で確認したところ、グラフェンの存在が確認されたため、転写が成功したと言える。本研究では金属箔上に合成された高品質グラフェンを主に透明電極や極薄配線材としての応用を目指している。そのために、転写対象となる基板へ自己組織化単分子膜(SAM)を形成し、グラフェンを大面積および高品質転写する手法を開発している。転写手順は昨年度と同様、転写基板を親水化処理し、SAMを成膜した後、成長基板ごとグラフェンを対象基板に押下し、加熱脱水後、成長基板を剥離した。転写基板はレーザ顕微鏡およびラマン散乱分光器により評価した。しかし、その薄片は100umと小さかった。その理由として、成長基板の金属箔の表面粗さ数umに対し、転写基板は表面粗さが1nm以下であることから、グラフェンの接触面積が成長基板表面粗さの凸の部分のみに限られることが挙げられる。本年度は(1)グラフェンとガラスの密着層接合、(2)接合界面の観察、(3)グラフェンのパターニングを計画していた。しかし、前項にも挙げたとおり、SAMによる直接転写では成長基板の表面粗さという制約から、大面積での接合が未だ達成できていない。今後はまず直接転写だけでなく、従来のポリマー等を経由する転写方法で、本研究で目標としている高品質転写が可能であると考えられる、グラフェンの転写の大面積化を目指していく。その際、SAMにはvinyltrimethoxysilane,2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane、bis(3-(triethoxysilyl)propyl)tetrasulfide、monoglycidyl eher-terminated polydimethylsiloxaneを候補として挙げてグラフェンの転写を確認した。これにはシラン基が基板への固定に大きく関与していることから選定した。しかし、bis(3-(triethoxysilyl)propyl)tetrasulfideを用いると両端にシラン基を有しているため、グラフェンおよび基板への有効な転写が期待されたが、グラフェン側へのシラン基はグラフェンが薄すぎる故成長基板への反応があったため適していなかった。よって基板側がシラン基、グラフェン側がエポキシ系の修飾基をもつ2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilanが適しているとわかった。今年度は(1)グラフェンの生成および(2)グラフェンの表面処理、(3)SAM形成を計画していた。(1)に関しては、購入品の品質が必要十分に高いことが確認されたため、購入品を用いることにした。また、(2),(3)に関しては、SAMの選択によって必要となる修飾基が異なってくるため、as-receivedのグラフェンを用いて、SAMをMonoglycidyl eher-terminated PDMSとし転写の可否を確認した。しかし、転写されたグラフェンは数100um程度と、目標としているサイズに比べて非常に小さいため、用いるSAMやグラフェンの表面処理を検討する必要がある。本年度は直接転写の見直しを図り、従来のポリマー等を経由する転写方法でSAM成膜した基板へのグラフェンの転写の大面積化を試みる。

また、SAM膜およびナノ密着層を用いる方法で転写したグラフェンの高品質度を評価するため、電極パターニング後、ホール測定を主とした電気特性評価を行う。後に、グラフェンをガラス基板にパターニング転写し、サブミクロン幅でのグラフェンによる配線と電極の試作デバイスを試作し、本課題である密着層を用いた転写がグラフェンの高品質転写が可能であることを検証する。実装工学SAMを用いた転写手法でのグラフェンの転写は確認されたが、転写面積の拡大が必須となる。小片のみの転写になってしまった原因として基板への前駆対の形成が不十分であること、銅基板やニッケル基板上に生成したグラフェンが成長基板との接着性が予想以上に強固であることが考えられる。そこで対象基板への追加の表面処理およびグラフェンへの表面処理、またはグラフェン生成基板の変更を検討する。本研究で使用する消耗品などの価格改定が行われ、購入額が変化したため。購入品(SAM試薬)の諸経費が異なっていたため。消耗品の購入量を調整する予定。購入品の数量を増やす予定
琵琶湖周辺域における高分解能気候・水収支変遷史解明

湖底堆積物分析値と気象観測測器データとの関係を検討し,夏季平均気温と生物源シリカ濃度との間に最もよい相関があることを明らかにした.生物源シリカ濃度から夏季平均気温を導き出すための変換式(Transfer function)を確立し,この古気温推定値から温暖期と寒冷期の温度差は夏季平均気温で10°Cあったと推定した.REDFIT3.5(Schulz and Mudelsee,2002)を用いて周波数解析を行った結果,23000年周期のほかに4200年から230年に亘る16の周期性を確認した.その主なものは太陽活動周期・日射量変動周期・海洋循環周期である.本研究では、音波探査記録や堆積物含砂率に示される湖水面高度変化の情報と堆積物の生物源シリカ濃度に示される年間平均気温の情報を明らかにし、気候変化と水収支の対応関係を明らかにすることを目的とする。モデルフィールドを琵琶湖に設定し、既存のボーリング試料と音波探査記録について、これまでより高時間分解能で解析を行う。前課題で問題となったことのひとつが、琵琶湖内4地点で採取された試料の分析最適条件(生物源シリカ濃度測定の際の試薬濃度や生物源シリカの溶解時間など)の設定であった。19年度は改めて分析の最適条件を設定するための予備的実験を行った。珪藻殻の溶解状態を確認するために、一定時間毎に溶液中の懸濁粒子のスメアスライドを作成し、検鏡した。その結果、90分で珪藻殻が消失することを確認した。高分解能での分析を前提とした分析試料作成のため、古地磁気試料ケースに保存されている試料について試料採取間隔をあげたサンプリングを行った。19年度は上部20m分の試料について、細心の注意を払ってサンプリング(1cm間隔または5mm間隔)を完了させ、その一部について生物源シリカ濃度測定を開始した(5cm間隔)。ユニヴーム音波探査記録の解析を更に進め、反射面を構成する広域テフラを鍵層とした湖水面高度復元を行った。これまでの関連研究の成果は、2つの査読論文として発表された。本研究では、音波探査記録や堆積物含砂率に示される湖水面高度変化の情報と堆積物の生物源シリカ濃度に示される年間平均気温の情報を明らかにし、気候変化と水収支の対応関係を明らかにすることを目的とする。20年度は改めて4地点の柱状試料について生物源シリカの分析を行い、琵琶湖に近い気象観測地点である彦根測候所の気象観測データとの相関を検討した。その結果、年平均気温、春季から秋季の平均気温との相関が高いことが明らかになった。これは植物プランクトンの1種である珪藻のブルーム時期の気温を示すものであり、堆積物中の生物源シリカ濃度が湖内の1次生産量を示す指標になっているものと推定された。その他の気候指標、例えば、平均風速や降水量、日射量についても検討したが、有意な相関は見られなかった。20年度は前年度に引き続き、細心の注意を払ったサンプリングを継続した。

19年度は改めて分析の最適条件を設定するための予備的実験を行った。珪藻殻の溶解状態を確認するために、一定時間毎に溶液中の懸濁粒子のスメアスライドを作成し、検鏡した。その結果、90分で珪藻殻が消失することを確認した。20年度は改めて4地点の柱状試料について生物源シリカの分析を行い、琵琶湖に近い気象観測地点である彦根測候所の気象観測データとの相関を検討した。その結果、年平均気温、春季から秋季の平均気温との相関が高いことが明らかになった。これは植物プランクトンの1種である珪藻のブルーム時期の気温を示すものであり、堆積物中の生物源シリカ濃度が湖内の1次生産量を示す指標になっているものと推定された。その他の気候指標、例えば、平均風速や降水量、日射量についても検討したが、有意な相関は見られなかった。高分解能での分析を前提とした分析試料作成のため、古地磁気試料ケースに保存されている試料について試料採取間隔をあげたサンプリングを行った。21年度も前年度に引き続き、細心の注意を払ったサンプリングを継続し、過去約2万年間についての詳細な生物源シリカの分析を開始した。その結果、海洋酸素同位体比曲線に類似の変動曲線が得られた。研究目的:本研究では、音波探査記録や堆積物含砂率に示される湖水面高度変化の情報と堆積物の生物源シリカ濃度に示される年間平均気温の情報を明らかにし、気候変化と水収支の対応関係を明らかにすることを目的とする。研究方法:モデルフィールドを琵琶湖に設定し、既存のボーリング試料と音波探査記録について、これまでより高時間分解能で解析を行った。特に本年度は生物源シリカの分析に重点を置き、古地磁気測定用のプラスチックケースに保存されたボーリング試料について、内部を上下に2区分してサンプリングを行い、それぞれについて分析を行った。研究成果:日射量変動との関係では、5センチメートル間隔で分取された試料について生物源シリカ濃度の測定を行い,過去約14万年間の変動を明らかにした.その結果,グリーンランド氷床コアや中国の洞窟の石筍記録に示されるハインリッヒイベントやダンスガードーオシュガーサイクルが確認できた.同じ試料についてミランコビッチサイクルに相当する周波数を調べた結果,約23,000年の歳差運動周期が確認された.同じく日射量変動曲線との対応を検討した結果,多少のラグを見込めば日射量変動との高い相関が示された.周期性の検討では、REDFIT3.5(Schulz and Mudelsee,2002)を用いて周波数解析を行った.本研究での平均分解能が48年であるので,200年以下の周期性については議論していない.信頼度80%以上のスペクトル密度を示す周期を有意な周期とした結果,4200年から230年に亘る16の周期が確認された。その主なものは太陽活動の周期・日射量変動周期・海洋循環周期である.一方、琵琶湖における音波探査記録の解析の結果、古湖水位は数千年のラグをもって夏季日射量変動と調和的であるということが明らかになった。
大災害のリスクファイナンス　資本市場を通じた大災害リスクの測定と管理

日本は災害列島である。しかるに自然災害は景気後退や資本市場バブルの崩壊などと異なり分散可能リスクであるとされこれまで金融の枠内で検討すべき課題であるとはみなされてこなかった。この研究では大災害は分散できないシステマティックなリスクと考え株式やデリバティブ市場が自然災害リスクにどのように反映したかを、状態空間モデルを用いた新しいイベント研究の方法論をもちいて明らかにしようとした。また大災害リスクに対して新しい金融商品のデザインを行うとともに既存の保険地震保険や利益保険の問題点をも明らかにしようとした。研究計画調書でのべた2015年度の研究内容に関しては、次のような研究をおこない、その進捗をみた。(1)「大災害債券の発行データを収集」。当初の計画通り、2011年までのデータに加え、2014年第4四半期までの新規発行の大災害債券の発行利回りや格付等のデータの収集をおこなった。また発行利回りの分析を非完備市場価格決定モデルであるWang変換を用いて行い、実績利回りを説明かつ予測と投資家のリスクプレミアム推定が可能であるモデルの開発を行った。近年の世界的な大災害リスクの頻発による再保険価格の上昇と大災害債券の発行額の増加にともない、市場に明らかな変化が生じていることがわかった。(2)「オプション・先物価格から投資家の予想と危険回避度を推定」。東日本大震災前後の日経平均現物とオプション価格の日次データともう一つの非完備市場価格決定モデルであるEsscher変換を用いて、投資家が予想するインプライド確率を、日次データを用いた限定的な推定結果ではあるが、オプション市場は少なくとも1日前から大震災と予見していた可能性があることがわかった.(3)「新しいイベント研究の方法論の考察」。カルマンフィルターと個別企業の株価データを用い、動的かつ不確実に変化する企業のシステマティックおよび非システマティックリスクを同時に推定できるモデルを開発した。モデルは状態変数であるベータリスクに関し線形であるが、固定パラメータに関しては非線形であり、初期値問題を克服することが重要であったが、シミュレーション方法を考案しこの問題に対処した。こうした試みにより大災害の発生前後に企業のリスクの変化を可視化できると共に、統計的に厳密な検証を行うことが可能になった。日本の電力企業とガス会社の株式投資収益率データを用いた実証分析を行い、地震よりもそれにより引き起こされた原発事故の影響が大きいことがわかった。1)大災害の発生が、企業の信用リスクがどのように影響するかを、東京証券取引所全上場企業の日次株価データから債務超過確率や割引債の信用スプレッドを推定することによって確認をした。その場合、リーマンショックに代表される経済大災害と東日本大震災に代表される自然大災害とを比較をすることによって、その特徴を明らかにした。その結果、1)大災害の信用リスクに与える影響は、経済大災害に対する影響度合は、日経225採用銘柄のような大企業よりも、その他の上場企業を含む1部あるいは全上場企業に於いて顕著であることがわかった。しかし、2)経済大災害の影響は、その発生のかなりの前の期間より、その発生を予測すること可能であるのに対し、大災害リスクに関しては、困難であることがわかった。また、大災害リスクの影響は、当座の影響を大きい物の、その後の収束は、経済大災害に比べると、早いことがわかった。2)大災害の発生にともない休業を余儀なくされる企業に関して、休業補償を提供する「休業保障保険」の価格決定モデルを、オプションの一般均衡分析に基づいて構築した。従来の休業補償は、損害の発生面だけを考えたモデルであったが、利益と損失の両面をかんがえることにより、保険需要の分析をも同時に可能にした。3)幕末期(1885年)に発生をした安政江戸大地震が、米現物及び先物(帳合米)や岡大豆などのコモディティの価格、金銀・金銭為替に与える影響の分析を「日次」データにもとづいておこなった。価格ならびに収益率の水準だけでなく、そのボラティリティそのものの変動性の分析を、GERCHならびに線形カルマンフィルターを用いて分析をおこなった。なぜコメや大豆が影響を受けなかったのか、逆になぜ金銀為替相場に大きな影響があったのかを、従来の歴史社会学において明らかになった知見に基づいた分析をおこなった。概ね当初の計画通りに進捗を行っている。上記2015年の「休業保証保険」に関する研究については、企業損益に関し正規分布を仮定したことは、閉じた解をえるためであったにせよ、厳しい仮定であるとのコメントがあり、その点の拡張を試みている。最終年度において大災害のリスクファイナンスに関する理論モデルと実証研究の両面における研究を行なった。理論面としては大災害ともなう企業利益の損失を補填する手段としての利益保険(Profits for loss insurance)の理論価格を新しいオプション価格決定理論の応用として導いた。欧米では利益保険は企業のリスクヘッジ手段として広く復旧しているのに対しその理論的研究は内外を通じて十分にされていない。利益保険は企業利益を原資産とするプットオプションとみなすことができるが、その価格決定を通常の金融オプションの理論を適用することは利益がマイナスの値をとるが故に不可能である。この点を明示的に考慮したモデルを用いて利益保険の価格が、災害の結果生じるであろう利益の期待値とリスクの変化、企業の株主のリスク回避度などによってどのような影響をうけるかを分析した。その結果、例えば利益のボラティリが増加するとプットオプションの価格は「低下」することがあるなどこれまでのオプション理論では説明が不可能な興味深い結果を得た。また日本での利益保険の普及が進んでいないことの説明も行うことができた。

実証研究としては、日経225オプション価格の分刻みデータと線形状態空間モデル(カルマンフィルター)を用いて、東日本大震災とそれにもとづく福島第一原発事故が投資家の期待とリスクにどのような影響を与えたのかを分析をした。具体的には日経225のオプション価格から3ヶ月後の日経225の価格分布そのものが震災に伴う幾つかのイベントによって1分ごとにどのように変化を示したかを測定できた。研究計画書に当初述べた目標、すなわち大震災を始めとする大災害を資本市場がどのように受け止めたのか、大災害リスクをヘッジするための既存のそして新しい金融資産の具体的なリスクと商品設計をおこなうという本来の目的は達成できたと考えられる。日本は災害列島である。しかるに自然災害は景気後退や資本市場バブルの崩壊などと異なり分散可能リスクであるとされこれまで金融の枠内で検討すべき課題であるとはみなされてこなかった。この研究では大災害は分散できないシステマティックなリスクと考え株式やデリバティブ市場が自然災害リスクにどのように反映したかを、状態空間モデルを用いた新しいイベント研究の方法論をもちいて明らかにしようとした。また大災害リスクに対して新しい金融商品のデザインを行うとともに既存の保険地震保険や利益保険の問題点をも明らかにしようとした。研究計画調書でのべた2015年度の研究内容に関しては、概ね当初の計画とおりの進行、部分的にはそれ以上の進捗をみた。(1)「大災害債券の発行データを収集」新規発行の大災害債券の利回りや格付け、大災害生起確率などのデータについての入手とそのデータベース化をおこない当初の目的を達成することができたが、既発行の大災害債券についての過去の市場価格や利回りなどのデータについては、企業秘密であり、入手が困難であった。この点をどう克服するかが今後の課題である。しかし、新規発行債券のデータによる分析であっても、27年度の予定であった分析を一部前倒しておこない概ね大災害債券パズルを投資家のリスク回避度の大小によって説明できることを示した。(2)「オプション・先物価格から投資家の予想と危険回避度を推定」。日次データによる分析結果をおこない、日経平均オプション価格は、東日本大震災を少なくとも1日前には予測していたのではないかとう非常に興味ある結果を得た。この点に関し多くの研究者からより詳細な分析を行うことが必要であるとのコメントを得た。(3)「新しいイベント研究の方法論の考察」。カルマンフィルターを用いイベント研究に新しい方法論を提供することができた。これは大災害研究だけでなく、どのようなイベント研究に対しても適用可能な研究方法であり、その点については既存研究のサーベーを含め別途論文としてまとめる予定である。平生26年度では方法論だけの検証を行うはずであったが、更に進んで、本来は27年度に実施予定であった電力会社を対象とする分析をおこない、こうした新しい方法が大災害リスクの分析にあたっても極めて有効であることを示すことができた。
人口動態論から要請された非線形楕円型境界値問題の正値解に対する定性的研究

数理生物学の人口動態論に由来する,滑らかな有界領域において拡散効果を加味したロジスティック境界値問題,すなわち非線形楕円型境界値問題のパラメータの変化に付随した正値解の存在と挙動を研究した.本研究の成果は以下のとおりである.1.非線形境界条件のもとでの存在定理:ノイマン境界条件のべき関数型の非線形摂動を表す非線形境界条件のもとで,パラメータの変化に応じた正値解の存在及び多重性を局所分岐理論の立場から示した.クランダル・ラビノビッツの分岐理論,リヤプノフ・シュミット法に基づく有限次元空間における分岐方程式の解析,そして優解劣解を構成する方法により自明解の枝からの分岐解の存在を示した.さらに,制限付き極値問題に帰着させる変分的手法を援用することによって正値解の多重性と無限遠点からの分岐解の存在を示した.他方,領域内部の重み関数に関する上記存在定理の仮定に補完的な条件のもとで,自明解の枝からの分岐解の存在とその方向をクランダル・ラビノビッツの分岐理論に基づいて調べ,タイプの異なる3種の分岐曲線の存在を示した.分岐解の大域的容貌を解明することは今後の研究課題である.2.非線形境界条件のもとでの非存在定理:境界条件に含まれる係数に関する,先の存在定理における仮定に補完的な条件のもとで正値解の非存在を示した.弱いタイプの優解劣解の構成に基づく存在定理と変分的手法を組み合わせて論じた.3.線形固有値問題の主固有値の研究:考察対象の非線形ロジスティック境界値問題の線形近似である,符号不定な重み関数をもつ線形固有値問題を,固有値パラメータを境界条件に含むようなロバン型境界条件のもとで考察し,その正値主固有値の存在と一意,さらにその挙動が重み関数にどのように依存するかを研究した.存在と一意性はレイリー商による変分的特徴付けにより与えた.続いて,ノイマン境界条件のもとで正値主固有値を考察して,重み関数による主固有値の漸近挙動,特に発散現象を研究した.正値主固有値のレイリー商による変分的特徴付けを用いて,ディリクレ境界条件における既存の研究結果が並行して成り立たないことを示した.発散のための必要十分条件のより精密な考察,及びロバン型境界条件への拡張は今後の研究課題である.数理生物学の人口動態論に由来する,滑らかな有界領域において拡散効果を加味したロジスティック境界値問題,すなわち非線形楕円型境界値問題のパラメータの変化に付随した正値解の存在と挙動を研究した.本研究の成果は以下のとおりである.1.非線形境界条件のもとでの存在定理:ノイマン境界条件のべき関数型の非線形摂動を表す非線形境界条件のもとで,パラメータの変化に応じた正値解の存在及び多重性を局所分岐理論の立場から示した.クランダル・ラビノビッツの分岐理論,リヤプノフ・シュミット法に基づく有限次元空間における分岐方程式の解析,そして優解劣解を構成する方法により自明解の枝からの分岐解の存在を示した.さらに,制限付き極値問題に帰着させる変分的手法を援用することによって正値解の多重性と無限遠点からの分岐解の存在を示した.他方,領域内部の重み関数に関する上記存在定理の仮定に補完的な条件のもとで,自明解の枝からの分岐解の存在とその方向をクランダル・ラビノビッツの分岐理論に基づいて調べ,タイプの異なる3種の分岐曲線の存在を示した.分岐解の大域的容貌を解明することは今後の研究課題である.2.非線形境界条件のもとでの非存在定理:境界条件に含まれる係数に関する,先の存在定理における仮定に補完的な条件のもとで正値解の非存在を示した.弱いタイプの優解劣解の構成に基づく存在定理と変分的手法を組み合わせて論じた.3.線形固有値問題の主固有値の研究:考察対象の非線形ロジスティック境界値問題の線形近似である,符号不定な重み関数をもつ線形固有値問題を,固有値パラメータを境界条件に含むようなロバン型境界条件のもとで考察し,その正値主固有値の存在と一意,さらにその挙動が重み関数にどのように依存するかを研究した.存在と一意性はレイリー商による変分的特徴付けにより与えた.続いて,ノイマン境界条件のもとで正値主固有値を考察して,重み関数による主固有値の漸近挙動,特に発散現象を研究した.正値主固有値のレイリー商による変分的特徴付けを用いて,ディリクレ境界条件における既存の研究結果が並行して成り立たないことを示した.発散のための必要十分条件のより精密な考察,及びロバン型境界条件への拡張は今後の研究課題である.本研究の目的は,数理生態学の一分野である人口動態論に由来する非線形楕円型偏微分方程式を考察することにある.この方程式の特徴は反応項にロジスティックタイプの非線形項が現れることである.滑らかな有界領域において従来の斉次線形境界条件,すなわちノイマン境界条件,ロバン境界条件を一般化して,正値解の存在,一意性,多重性,及び物理量を表すパラメータに関する漸近挙動を調べた.1.まず,ノイマン型境界条件のべき関数型の非線形摂動を表す非線形境界条件のもとで,正値解のパラメータに関する非存在定理の確立を目指した.部分的な結果を次の2つの研究集会において発表した:Nonlinear Elliptic and parabolic Problems : A Special Tribute to the Work of Herbert Amann(チューリッヒ大学数学教室,スイス),平成16年6月;数理科学セミナー(茨城大学教育学部),平成16年7月.