hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
HSCデータ解析の為の並列パイプラインの構築

本研究では研究者らが素粒子物理学実験で培ったデータ処理の経験を生かし、最新の要素技術を用いてオンサイト(観測中)・オフサイト(本解析)の両方で使用できる並列分散処理の出来るパイプラインを構築する。パイプライン中で圧倒的に計算量の多いモザイキング・スタッキングなどの画像処理をグラフィックスプロセッサ(GPU)で分散処理出来るアルゴリズムを開発し実用化をめざす。本年度はフーリエ変換を使用した銀河形状の測定法に関して研究を行い、シアー測定を始めた。シアー測定の系統誤差を調べるため、ハッブル宇宙望遠鏡で撮影した銀河や、星をリング状に配置した人工的な銀河に暗黒物質の重力場による歪みを与えて、シアーを測定した。シアーの大きさ、シグナルとノイズの比等によって系統誤差がどう変わるか、あるいは理想的な条件において、バイアスがないか等を検討した。シアーの大きさは大きくても1%程度であるので、それに比べてバイアスが充分小さい必要がある。実際測定してみた所、バイアスが残ってしまった。詳細に研究を重ねた所、バイアスは、銀河の光量の正規化の違いから生ずる事がわかり、バイアスの無いシアーの測定方法を開発出来た。研究計画では、HSCのファーストライト後、実際のHSCのデータを使用して今回開発したパイプラインを使ってデータを解析する予定となっていたが、残念ながら、HSCのファーストライトが一年近く遅れてしまい、果たせなかった。H24年度には実際のデータがでる予定であるので、出次第今回開発したパイプラインを使用してみたい。更に最終の解析で行われるシアー(歪み)の測定に関しても、多数の銀河に関して解析を行うために、高速なアルゴリズムが必要である。本年度は、国立天文台・プリンストン大・IPMUの研究者と共にパイプラインをMPIを使用して並列化を行い、100個のCCDのデータをそれぞれ、2CPU8coreを持つ6台の計算機で並列に処理を行った。並列化のほとんどの部分を高級言語であるPythonで行い、解析データをオブジェクトとして並列プロセス間で受け渡しする技術を開発した。プリンストン大の所属するLSSTグループで開発されたシステムとの整合性を図るため、様々な工夫をこらす必要があり、時間を要した。また、フーリエ変換を使用した銀河形状の測定法に関して研究を行い、シアー測定を始めた。この測定法は、通常行われる様に銀河の形状をモデル化したりせず、極めてシンプルな測定方法であり、システマティックなバイアス等が入りにくいと思われる。この方法による測定の誤差の推定方法について研究した。GPUを3台搭載した計算サーバーを購入し、立ち上げた直後に地震が起こり、GPUの使用はできなかった。
表面力直接測定による高分子電解質層の研究

1.ポリメタクリル酸をブラシ状に並べた層について、表面力直接測定により高分子電解質層のイオン化、塩効果、2価イオンによる橋かけ効果等による膜の構造変化を明らかにした。分子内にイオン性とともに水素結合性基を持つポリグルタミン酸を親水基とする長鎖アルキル界面活性剤のLangmuir-Blodgett(LB)膜で雲母基板を修飾し、ブラシ状のポリグルタミン酸層を形成した。この単分子膜では、累積時の表面圧を変えることにより、α-ヘリックスやβ-シート等の2次構造を多く含む膜が調整できることがすでに定性的にわかっていた。定量的な評価のために、LB膜のFT-IRスペクトルにおける2次構造体の帰属を明らかにし、透過ならびに反射スペクトルの強度からその配向を決定した。また表面力直接測定により、それぞれの2次構造に特徴的な表面の相互作用があることがわかった。その変形のしやすさを定量的に示すポリペプチド1分子層の圧力弾性率を得た。イオン化した伸長鎖については、0.20.6MPa、水素結合性の配向した2次構造ではこれから1桁から2桁大きくなる。高分子1分子層の圧縮弾性率を世界ではじめて求めた例である。3.原子間力顕微鏡による表面力測定が可能となり、電気二重層力を測定している。4.たんぱく質の雲母上への吸着状態をFT-IRと原子間力顕微鏡で観察する手法を確立した。ポリメタクリル酸をブラシ状に並べた層について、高分子電解質層のイオン化塩効果、2価イオンによる橋かけ効果等による膜の構造変化を明らかにした。さらに、分子内にイオン性の官能基とともに水素結合性基を持つポリグルタミン酸を親水基とする長鎖アルキル界面活性剤のLangmuir-Blodgett(LB)膜で雲母基板を修飾し、ブラシ状のポリグルタミン酸層を形成した。この単分子膜では、累積時の表面圧を変えることにより、α-ヘリックスやβ-シート等の異なる2次構造を多く含む膜が調整できることがすでに定性的にわかっていた。さらに定量的な評価のために、LB膜のFT-IRスペクトルにおけるそれぞれの2次構造体の帰属を明らかにし、透過ならびに反射スペクトルの強度からその配向を決定した。これはα-ヘリックスは変形しやすく、一方β-シートはほとんど圧縮されないとして理解される。現在同システムについて研究を展開すると共に、原子間力顕微鏡による表面の観察、表面力の評価の研究も進めている。1.ポリメタクリル酸をブラシ状に並べた層について、表面力直接測定により高分子電解質層のイオン化、塩効果、2価イオンによる橋かけ効果等による膜の構造変化を明かにした。2.分子内にイオン性とともに水素結合性を持つポリグルタミン酸基を親水基とする長鎖アルキル界面活性剤のLangmuir-Blodgett(LB)膜で雲母基板を修飾し、ブラシ状のポリグルタミン酸層を形成した。この単分子膜では、累積時の表面圧を変えることにより、α-ヘリックスやβ-シート等の2次構造を多く含む膜が調製できることがすでに定性的にわかっていた。定量的な評価のために、LB膜のFT-IRスペクトルにおける2次構造体の帰属を明かにし、透過ならびに反射スペクトルの強度からその配向を決定した。その変形のしやすさを定量的に示すポリペプチド1分子層の圧縮弾性率を得た。イオン化した伸長鎖については0.20.6MPa、水素結合性の配向した2次構造ではこれから1桁から2桁大きくなる。
機能的MRIによる言語および文字の想起に関する研究

本年度は昨年度に引き続き「仮名文字の想起」を研究し、1996年Neuroreport 7,1917-1921にその成果を公刊することができた。「仮名文字の想起」について平成8年度に予報を行ったが、今年度は結論に達し、また、本年度は新たに漢字についても検討したのでその予報を述べる。1.「仮名の書字」について6例の右利きの男を対象とし、イメージで平仮名を書字させる課題を行わせた。課題は40秒で前後に休みを入れ3回繰返した。この間にGE社のSinga Advantage SR 100(1.5テスラ)を用い、EPI法により機能的MRIを行った。スライスの間隔は1.5cmでスライス厚は0.5cm、フリップ角は90°、TE=40ms、TR=399msであった。(1)左頭頂間溝周辺領域、(2)左上前頭溝の後部と左中心前溝の中部の周辺領域、(3)右頭頂間溝周辺領域、および(4)左右いずれか一方、あるいは、両方の帯状溝の周辺領域の4カ所で信号強度の増加が認められた。左右半球間の差は、全例において左半球の方が右半球より信号強度が有意に増加していた。左頭頂間溝周辺領域の方が左中心前溝中部より強く信号強度が増加したという結果は前者の方が書字にとって重要であることを示唆している。また、右頭頂間溝周辺領域と帯状溝周辺領域の信号強度が増加した。これら結果は本研究ではじめて明らかになったことである。2.漢字の書字イメージで漢字を書字させた点である。被験者は3名である。3名とも左半球の方が右半球より血流が増加した。3名とも1)左頭頂間溝付近、2)左中心前溝と左上前頭溝付近、3)右頭頂間溝付近、および4)左右帯状溝あるいは左右いずれか一方の帯状溝付近で血流の増加がみられた。上記の4つの領域で信号強度が増加しており、平仮名と漢字のイメージ書字課題では脳血流の増加部位にはっきりした違いは認められなかった。被験者は3名である。
術前予測治療のための波長6.0μmにおける生体組織の動的吸収係数の評価

本研究の最終目的は,波長6.0μm光を用いた,侵襲度の低いレーザー治療器の実用化である.生体組織を切除する場合,その切除量は吸収係数μ_aによって決定される.切除量を術前に予想する場合,レーザー照射中の吸収係数を定量的に測定する必要がある.18年度に,吸収特性計測システムの構築を実施し,100°C以下の温度領域で生体組織の擬似サンプルである水の動的吸収特性を得ることに成功した。19年度は,18年度に立ち上げた計測システムを用いて,以下の3つのことを主に行った。そして,6.0μm近傍の吸収特性変化は100°C以下では観測されず,100°C以上で顕著になることを明らかにした。しかしながら,計測用レーザー光源が短波長であったため,本研究の課題であった生体組織の吸収特性変化を定量することはできなかった。今後,レーザー光源を変えて同様の研究を継続する計画である。(1)放射温度計による温度評価:レーザー照射中の温度上昇を定量するために,放射温度計測を立ち上げた。(2)100°C以上の温度領域における水の吸収特性計測:6.0μm近傍において,100°C以下では吸収特性変化は観測されなかった。一方,100°C以上においてその変化が観測された。(3)ゼラチン(生体擬似サンプル)の吸収特性計測:蛍光信号が強く,吸収特性を観測できなかった。計測用レーザー光源に長波長のレーザーを使用する必要がある。本研究の最終目的は,波長6.0μm光を用いた,侵襲度の低いレーザー治療器の実用化である.生体組織を切除する場合,その切除量は吸収係数μ_aによって決定される.切除量を術前に予想する場合,レーザー照射中の吸収係数を定量的に測定する必要がある.18年度は,吸収特性計測システムの設計・構築を実施し,生体組織の擬似サンプルである水の動的吸収特性を得ることに成功した。具体的には,以下の通りである.(1)吸収特性計測システムの設計・構築:非接触で広帯域の吸収特性を計測するため,ラマン分光器を用いた分子振動由来の計測システムの設計を行った.生体組織由来の多数のラマンシフトが計測できるよう,観測波長範囲の広帯域化を実現するよう設計した(具体的には,レーザー光源,フィルター類,分光器の仕様を選定).ラマン分光は可視域で実施するため,簡便に一括で吸収特性を計測できる.当初予定していた,光反射法でも計測可能であるが,計測が単一波長に制限されてしまう.(2)水の動的吸収特性の取得:生体組織の擬似サンプルである水の動的吸収特性を得ることに成功した.特に,3300cm^<-1>,1600cm^<-1>近傍のラマンシフトピークが温度に影響を受けることを明らかにした.19年度は次の手順にしたがって,生体組織の動的吸収係数のデータベース化を試みる.温度・圧力の時間分解計測,水の吸収特性の温度・圧力依存性計測生体組織(硬組織,軟組織など)の吸収特性の温度・圧力依存性計測,データベース化本研究の最終目的は,波長6.0μm光を用いた,侵襲度の低いレーザー治療器の実用化である.生体組織を切除する場合,その切除量は吸収係数μ_aによって決定される.切除量を術前に予想する場合,レーザー照射中の吸収係数を定量的に測定する必要がある.18年度に,吸収特性計測システムの構築を実施し,100°C以下の温度領域で生体組織の擬似サンプルである水の動的吸収特性を得ることに成功した。
形質転換植物細胞株の作出と物質変換

土壌細菌の一種である毛根病菌Agrobacterium rhizogenesのRiプラスミドを薬用人参(オタネニンジンPanax ginseng)に導入して、薬用人参の毛状根培養系を確立した。この薬用人参毛状根はホルモン調節により得られた培養根と比べて、サポニンの高生産能を有し、さらにフェニルカルボン酸やジギトキシゲニンに対して優れた変換能を示すことが明らかにされた。今回はジンセノサイドと同様のトリテルベノイド骨格を有し、重要な生薬、甘草の主成分であるグリチルリチンのアグリコンのグリチルレチン酸(GA)を投与して変換物の検索を行った。その結果、新規物質3種を含む6種の変換物が単離,構造決定された。主変換物として、Cー30位のカルボキシル基にグルコ-スを配糖化したエステル型配糖体のGAー1を約15%の変換率で単離した。GAー2はGAー1のグルコ-スの2位にさらにもう1分子のグリコ-スが結合した、即ち2糖類のソホロ-スが結合した化合物である。GAー3はGAー1のグルコ-スの6位にマロン酸が結合した化合物で新規の化合物である。GAー4はアグリコンGAのCー3位の水酸基にソホロ-スが結合したエ-テル型の配糖体である。さらにGAー5はGAー4のソホロ-スの末端グルコ-スの6位にマロン酸が結合した化合物でこれも新規物質である。そしてGAー6はGAのCー3位にソホロ-スが、Cー30位にグルコ-スが結合した化合物でこれも新規物質である。薬用人参毛状根によるGAのエステル型及びエ-テル型配糖体の生成比率に関しては、エステル型配糖体の生成率が高いことが認められた。ソホロ-スは薬用人参のサポニンの構成糖として広く存在しており、さらにマロニル誘導体も薬用人参の常成分中にマロニルジンセノサイドRb_1,Rh_2,Rc,Rdとして存在していることが知られており、これら得られた変換物の糖鎖構造には類似性が認められた。現在、エ-テル型配糖体とエステル型配糖体について種々の条件で投与し、選択的な変換条件について検討中である。
高分子超音波センサの更なる高性能化を目指した符号積層開口技術に関する研究

本研究では,高分子超音波探触子の性能を大幅に改善する全く新しい技術(符号積層開口技術)を提案した.符号積層開口技術とは,高分子圧電膜内の双極子の極性方向をコントロールして積層を行うことにより超音波探触子の高機能化をはかる技術のことである.この技術によって,インパルス駆動のみでM系列変調波が送信可能なパルス圧縮超音波探触子を考案し,本技術の有用性を実証した.更に,膜厚をコントロールして積層することにより,チャープ波送信のみならず,探触子自信による復調(パルス圧縮)も可能であることを示した.本研究課題で提案する符号積層開口技術は,高分子圧電膜内の双極子の極性方向をコントロールして積層を行うことにより超音波探触子の高機能化をはかる技術である.本年度は,まず,次年度に引き続き高分子圧電膜の成膜技術の向上について検討を重ねた.また,高分子超音波探触子の製造・評価システムの見直しを行った.成膜時において埃等のゴミは,分極時に絶縁破壊を起こすだけなく,圧電率の低下にともう性能の低下が懸念される.そこで,製造システムに簡易のクリーンブースを作製するなど超音波センサの製造空間のクリーン化をはかった.その結果,これまでと比較して成膜面積を広くかつ薄膜化した場合でも一定の性能で成膜が可能になった.次に,高分子圧電膜の極性をコントロールして,適切な遅延層を挟んで,互いに位相が半波長ずれるように符号化して積層する新たな超音波探触子を開発した.これによって,各層から励起される超音波が互いに強調し合うように位相反転・遅延させることが可能となった.このようにして作製した積層超音波探触子を既存の単層超音波探触子と比較した結果,約2倍の感度向上をはかることができ,より微小な欠陥の判別が可能となった.さらに,M系列の符号系列に従って圧電膜の極性をコントロールして積層を行うことで,M系列パルス圧縮超音波探触子を考案した.このような探触子で発生させた超音波は,パルス圧縮と同じ効果が期待できる.実際に,M系列の符号長を7bitまで上げたパルス圧縮超音波探触子を作製し,点広がり関数を求めて既存の平板形超音波探触子との性能比較を行った.その結果,M系列パルス圧縮超音波探触子はより高分解能かつ高S/N比で超音波計測が行えることが実証された.また,符号長を長くすることで,探触子性能が向上することも確認した.本研究の最終目標は,高分子超音波探触子の性能を大幅に改善する全く新しい技術(符号積層開口技術)を提案し,この技術の有用性を実証することである.ここで符号積層開口技術とは,高分子圧電膜内の双極子の極性方向をコントロールして積層を行うことにより超音波探触子の高機能化をはかる技術のことである.まず,圧電素子を表すMasonの等価回路に,バッキング材や電極,遅延材,それに接着層を表す分布定数線路を組み合わせて符号積層開口を有する高分子超音波探触子を表現し,さらには伝搬媒質の減衰なども考慮した測定システム全体のシミュレーションにまで発展させた.一方で,簡易のクリーンブースを作製するなど超音波探触子の製造空間のクリーン化および製造システムの最適化をはかった.その上で, M系列の符号系列に従って圧電膜を積層することで,インパルス電圧の印加のみでM系列変調波が送信可能なM系列パルス圧縮超音波探触子を考案・試作した.一般の平板形超音波探触子との性能比較を行った結果,開発した超音波探触子はより高分解能かつ高S/N比で超音波計測が行えることを実証した.最終年度は,この技術の応用を更に進め,異なる膜厚の圧電フィルムを順に積層させることによって超音波探触子自身でチャープ波の送信が可能なチャープ波パルス圧縮超音波探触子の開発を行った.結果として,M系列パルス圧縮超音波探触子同様,特殊な装置を用いずとも,既存の探傷装置のみでチャープ波が発生可能なことを実証した.さらに,パルス圧縮に欠かせない後処理(相関検波)の機能を探触子側で実現する新たな手法も考案した.具体的には,チャープ波パルス圧縮探傷において,送信用と受信用で圧電膜を互いに逆の順序になるように積層することで,送信子で発生させた異なる周波数の波を受信子で同時に受信することになり,結果として後処理なしでパルス圧縮計測が実現可能なことを実証した.本研究では,高分子超音波探触子の性能を大幅に改善する全く新しい技術(符号積層開口技術)を提案した.符号積層開口技術とは,高分子圧電膜内の双極子の極性方向をコントロールして積層を行うことにより超音波探触子の高機能化をはかる技術のことである.この技術によって,インパルス駆動のみでM系列変調波が送信可能なパルス圧縮超音波探触子を考案し,本技術の有用性を実証した.更に,膜厚をコントロールして積層することにより,チャープ波送信のみならず,探触子自信による復調(パルス圧縮)も可能であることを示した.本研究課題で提案する符号積層開口技術は,高分子圧電膜内の双極子の極性方向をコントロールして積層を行うことにより圧電膜の高機能化をはかる技術である.本年度は,まず,高分子圧電膜の製膜技術の向上について検討を行った.

具体的には,圧電材料を有機溶媒で溶融して溶液とし,大きめのキャスト用の型枠を用意してそこに溶液を流し込み,所望の膜厚に等しいスペーサーを介してフラットなガラス板で溶液を挟み込む方法により圧電膜の均一化を試みた.この方法により面内の膜厚むらを±1μm以下にまで改善させることを目標としたが,結果として,大面積を均一化することは困難であった.この理由として,成膜した膜がガラス面に密着し,熱処理の際の収縮が一様でないことがわかった.製膜技術の向上については,来年度も引き続き検討を行いたいと考える.一方,高分子超音波探触子はPZTなどのセラミック超音波探触子とは異なり,圧電フィルムの音響インピーダンスが比較的小さいため,探触子を構成する電極や接着層の音響特性による影響を受けやすい.符号積層開口は,これらの構成材料に遅延材料が加わった多種多層構造となるため,所望する性能および機能を発現する超音波探触子を実現するにはこれらの構成材料特性を緻密にコントロールした探触子設計が必要となる.そこで,本研究では,圧電素子を表すMasonの等価回路に,バッキング材や電極,遅延材,それに接着層を表す分布定数線路を組み合わせて符号積層開口を有する高分子超音波探触子を表現し,さらには伝搬媒質の減衰なども考慮した測定システム全体のシミュレーションにまで発展させた.実際に,高分子圧電フィルムの双極子の向きをコントロールすることで変調波の送信を可能とした超音波探触子の設計・試作を行いシミュレーションとの比較を行った結果,開発したシミュレーション技術の有効性を確認することができた.本研究では,高分子超音波探触子の性能を大幅に改善する全く新しい技術(符号積層開口技術)を提案し,この技術の有用性を実証することを最終目標としている.これまで,高分子圧電膜の成膜技術の向上,および高分子超音波探触子を構成する材料の特性を緻密にコントロール可能なシミュレーション技術の確立を果たしている.本年度においては,所望の特性をもった高分子圧電膜を成膜するシステムを構築した.また符号積層開口技術を応用した超音波探触子の設計・試作を行った.その成果として,圧電膜で発生する超音波の遅延・加算を利用し,高分子超音波探触子の感度向上を実現した.また,当初の計画に加え,新たにM系列パルス圧縮超音波探触子を開発することで,これまでの高分子超音波探触子の性能を大幅に向上させることに成功した.以上のことから,本研究は当初の計画以上に順調に研究を遂行できている.本研究の最終目標は,高分子超音波探触子の性能を大幅に改善する全く新しい技術(符号積層開口技術)を提案し,この技術の有用性を実証することを目的としている.本年度において,均一な製膜技術の向上については課題を残している一方で,符号積層開口を有する高分子超音波探触子について,構成材料の特性を緻密にコントロール可能なシミュレーション技術の確立を果たしている.製膜技術の向上については,引き続き検討を重ねることとしたが,製膜したフィルムの均一な部分を使って,符号積層開口技術を応用した超音波探触子の設計・試作を既に行っている.そして,比較実験により開発シミュレーション技術の有効性をも確認しており,次年度の研究計画に順調に移行することが可能である.今後は,高分子超音波探触子の製造工程およびシステムの見直しをはかり,更なる改善および評価システムの自動化を進める.また,M系列パルス圧縮超音波探触子の最適化をはかるとともに,異なる膜厚の圧電フィルムを順に積層させることによって超音波探触子自身でチャープ波の送信が可能かどうかも検証する.このような探触子で発生させた超音波は,M系列パルス圧縮超音波探触子同様,パルス圧縮と同じ効果が期待できるだけでなく,任意波形発生装置などの特殊な装置を用いずとも,既存の装置のみでパルス圧縮波が発生・検波できるという大きな利点を有する.
加熱調理中の音響モニタリングによる食品の品質評価に関する研究

冷凍フライドポテトを電気フライヤー(形名:CDF-100JBSコンエアージャパン合同会社)を使用し、170°Cで揚げた。SONY製のPC MIC高音質PC用ボーカルマイクで加熱調理中の音を収集し、音解析ソフト「SoundEngine ver.5.21」で解析を行った。破断測定はYAMADEN製のRHEONERIIを使用し、水分・重量測定を行った。また、低水分の試料として春雨、複合的な高水分含量食品として、野菜の天ぷら、鶏のから揚げを用いた。プロの調理を参考にするために中華料理のシェフの調理の様子を撮影した。冷凍ポテトは、1回に揚げる量は1本では音が小さかったため、94.0g±0.5g(約30本)とした。音の波形は試料投入直後では大きく、その後小さくなり、1分30秒以降では変化が小さくなっていく傾向が見られた。一方で平均音量は投入直後(30秒)では、大きく1分後急激に小さくなったが、1分後1分30秒にかけて再び大きくなった。揚げ調理操作の映像を確認した結果、泡の大きさや量に大きな変化が見られていた。泡は30秒よりも1分で小さく量が少なかったが、1分30秒では1分に比べて大きく量も多くなった。破断測定では0秒30秒では破断歪率が大きく解凍状態のため軟らかく、3分30秒以降では破断応力が徐々に大きくなり、表面が硬くなっていくことが分かった。水分、重量測定では時間の経過につれて水分、重量ともに減少した。揚げ調理中に水分が急激に脱水され、比重が軽くなった。3分30秒頃からきつね色となり、表面が硬くなり始めた。春雨は加熱直後に最大音量を示し、短時間に波形は小さくなった。シェフの調理において、音だけでなく、食材を持ち上げた時の重量感覚を、揚げ上がりの判断材料として重視していた。また唐揚げの方法としては2度揚げを行っていた。平成30年度は、さまざまな食品の揚げ調理音のサンプル収集を行うこと。水分量と音の関係について調べること。音と力学特性の関係について調べることを予定していた。予備実験から続けていた冷凍のポテトを中心に、唐揚げ、天ぷらなど一部の食品については音の収集を行うことができた。また同様に一部の食品については調理音と力学特性の関係については検討することができた。さらに、31年度(令和元年度)に予定しているプロフェッショナルの調理人の映像撮影について一部行うことができた。ただし、音のサンプルはより多くの食品についてサンプルを収集し、水分、力学特性との関係を検討したいと考えていたことから、進捗状況としては「やや遅れている」と評価した。今年度の予定内容をすべて行うことはできなかったが、次年度の予備的検討として、プロフェッショナルの調理の状態を撮影することができ、その中でプロの調理増体の判断の一つが油から端で持ち上げた時の食材重量変化にあることを知ることができた。平成30年度は、食材の音データを取集数が、予定より少なかったため、次年度にかけて増やしたいと考えている。また、解析項目を増やすため、音解析ソフトの変更を検討している。平成31年度(令和元年度)の予定として、プロフェッショナルの調理人がどのような基準で揚げ調理の仕上がりを判断しているかを映像分析とアンケート調査を中心に検討する予定としていたが、これに加えて、平成30年度に不足していた音データの収集を合わせて行うことを予定している。全体としては、今年度のうちに昨年の遅れを取り戻す予定である。プロの調理人の映像としては、松本大学にプロの方に来ていただいて音を含めた映像撮影を行う場合と、調理人の方の仕事現場に伺い撮影を行う場合を想定している。アンケート調査は一部取材の形で松本市内の飲食店で行い、一部は郵送により行う予定である。

3分30秒頃からきつね色となり、表面が硬くなり始めた。春雨は加熱直後に最大音量を示し、短時間に波形は小さくなった。シェフの調理において、音だけでなく、食材を持ち上げた時の重量感覚を、揚げ上がりの判断材料として重視していた。また唐揚げの方法としては2度揚げを行っていた。平成30年度は、さまざまな食品の揚げ調理音のサンプル収集を行うこと。水分量と音の関係について調べること。音と力学特性の関係について調べることを予定していた。予備実験から続けていた冷凍のポテトを中心に、唐揚げ、天ぷらなど一部の食品については音の収集を行うことができた。また同様に一部の食品については調理音と力学特性の関係については検討することができた。さらに、31年度(令和元年度)に予定しているプロフェッショナルの調理人の映像撮影について一部行うことができた。ただし、音のサンプルはより多くの食品についてサンプルを収集し、水分、力学特性との関係を検討したいと考えていたことから、進捗状況としては「やや遅れている」と評価した。今年度の予定内容をすべて行うことはできなかったが、次年度の予備的検討として、プロフェッショナルの調理の状態を撮影することができ、その中でプロの調理増体の判断の一つが油から端で持ち上げた時の食材重量変化にあることを知ることができた。平成30年度は、食材の音データを取集数が、予定より少なかったため、次年度にかけて増やしたいと考えている。また、解析項目を増やすため、音解析ソフトの変更を検討している。平成31年度(令和元年度)の予定として、プロフェッショナルの調理人がどのような基準で揚げ調理の仕上がりを判断しているかを映像分析とアンケート調査を中心に検討する予定としていたが、これに加えて、平成30年度に不足していた音データの収集を合わせて行うことを予定している。全体としては、今年度のうちに昨年の遅れを取り戻す予定である。プロの調理人の映像としては、松本大学にプロの方に来ていただいて音を含めた映像撮影を行う場合と、調理人の方の仕事現場に伺い撮影を行う場合を想定している。アンケート調査は一部取材の形で松本市内の飲食店で行い、一部は郵送により行う予定である。音収集ソフトについて、平成30年度のうちに新しいソフトを購入する予定であったが、今年度の内容については既存の設備で対応してしまったため使用額に差が生じた。また、検討する食品が当初予定していたものより少なかったことも要因の一つである。平成30年度に予定されていた内容については、変更の予定はなく、平成31年度(令和元年度)に内容を持ち越して行う予定であり、次年度使用額は予定通り使用するものである。
増殖性硝子体網膜症(PVR)の発生機序とその予防に関する研究

本症の発生に網膜色素上皮細胞とグリア細胞が関与することを、細胞骨格染色など種々のマ-カ-を用いて明らかにし、又、コラ-ゲンなどの細胞間質も本症の発生に深くかかわっていることを明らかにした。間質は本来、硝子体にあるもののみでなく、増殖細胞の産出したものも関与する。これらの発生機序の各々の段階に対し、本症の治療の可能性を追及した。1.低眼圧が病因細胞の遊出を加速することが明らかである。遊離細胞は変質し増殖し始めるので副腎皮質ステロイドホルモンの術前投与の有効性が追求されたが確証に至らなかった。2.網膜の基底板の連続性の保持が本症の予防に連なると考えられた。手術時の注意が必要。3.増殖細胞の移動性が発症に関与すること、化学遊走物質の術眼での役割が論ぜられた。又、単なる重力による落下も関与するため、本症が下方象現に多発する事がわかった。4.増殖細胞が基底板に対着せねば本症は発症しないが、生物学的阻害物質や界面活性剤は、有効濃度で毒性が強く臨床応用が困難であることが明らかになった。5.細胞増殖の相同期性をずらすために抗ガン剤の眼内への除放システムを開発し、PVA製microsphereの実用化への道を開いた。又、放射線療法、温熱療法の可能性を追求し、動物実験において、その高い有効性を実証した。これにかかれる基礎的研究がなされた。6.増殖腔をsilicone油などで排除することが追求されたが、画期的な治療法はなかった。7.コラ-ゲン線維の収縮阻害は治療法として取り入れるのは難しいことが解った。8.神経網膜付着力を増すのに光凝固が有効であること、ミュ-ラ-細胞が付着力増強に関与することなどを明らかにした。以上の研究から、PVAの徐放システム、温熱療法、放射線療法が、現時点で臨床応用が可能である。以上の研究成果に基き、本症の治療専用の機械を設計、開発する必要が生じた。手術時の注意が必要。現在の網膜復位手術が直前した最大の問題である増殖性硝子体網膜症の発生機序を解明すべく実験研究を行い、次の成果を得た。(1)細胞骨格の、マーカーによる二重染色によって、臨床的に手術により摘出されたPVRの細胞由来を検討し、上皮性細胞と中杯葉由来の細胞の混在を確認した。その割合は症例によって異なり、治療方針を確立する上での複雑さを追認した。臨床PVRの発生は単発的なものではなく、2種の発生因を持つことが明らかである。この過程で細胞骨格染色法の臨床応用が派生した。(2)グリア由来を示すPVRが存在することがわかり、本症の発生に対してミューラー又はアストロ細胞の研究が必須であることが示された。(3)網膜色素上皮に特異的に反応するモノクロナール抗体が得られた。このことより同細胞の免疫組織学的局在の証明が可能となった。これを応用してPVRの細胞由来を研究できるようになった。(4)PVRの発生に細胞の動きが関与するのではないかとの考えから、ボイデンチャンバーを用いて培養色素上皮細胞の遊走を検査し、プロスタグランディン等の物質が遊走を起したり止めたりする様を観察した。

このことよりPVRの発生防止に、遊走阻害による治療の可能性を示した。(5)超高圧電顕によるミューラー細胞の観察,組織化学的方法による同細胞の同定から、手術による網膜の修復に個体差と侵襲特異性があることがわかり、ジアテルミーよりクライオでPVRが好発する原因究明の糸口をつかんだ。(6)網脈絡膜萎縮の自然発生する金魚を発見し、網膜の瘢痕化とPVRの関係についての研究に道を開いた。以上の研究からPVRの治療には幾多の問題が解決されねばならないことが明確となったが、いくつかの治療の糸口は示された。1.神経網膜下に水圧を使って網膜色素上皮との間に水胞状剥離を作り,その動態を観察した.剥離の消長は,渦静脈の結紮によって著しく遅延し,強膜開窓により促進された.今後,PVRの発生にかかわる剥離の長期化に対処すべく,治療法へ結び付けた.2.先にPVRの発生に,網膜色素上皮とグリア細胞が関与することを,細胞骨格染色により明らかにしたが,更にグリア細胞の動態は網膜の症状により著しく変化することをつかんだ.増殖組織のグリア成分の同定に,今年度から金コロイド法を導入した.3.PVR組織は体外で培養されることによって,その性状がかなり変化することを確認した.増殖の強いものは元来細胞成分に富むものであり,その弱いものは元々線維成分の多いものであることが明らかになった.4.細胞遊走にかかわる因子を更に追求し,プロスタグランディン以外にもいくつかの誘導因子があることを明らかにした.5.ミューラー細胞の網膜修復への動きは,クライオ,ジアテルミー,光凝固によるPVR誘発への関与が示唆された.6.網膜変性を自然発生する頂天眼の研究では,組織学的変化とERGによる網膜機能の連動を調べると共に,細胞内メッセンジャーの量的追求を行い,予備的な知見を得た.7.組織,組織化学的研究と臨床病歴の対比によるデーターの解析が試みられ,一定の成果が上ったが,臨床像からPVRの予後を断定するだけの根拠は得られなかった.1.ヒト網膜色素上皮細胞の培養成功から、それを用いて安定した家兎のPVRの作成に成功した。その多数例の観察から、自然経過をグレーディングすることが出来て、各種治療の有効性の判定の基礎が築かれた。2.上記の標本を用いて、放射線照射のPVR予防、治療効果を追求した。5001,000ラドの一回照射でPVRの発生及びそのグレードが抑制されることが明らかとなり、本法の臨床への応用が考えられることとなった。3.上記のヒト網膜色素上皮細胞へのin vitroでの放射線照射が増殖を抑制することを同位元素を使った実験から確認し、in vitroでのPVR抑制が確かに放射線の治療効果であることを確認した。4.加温して放射線照射する、いわゆる温熱療法によりPVRを効率よく治療しようという発想から、ヒト色素上皮網細胞の培養中に高温を負荷してみたが、加熱による細胞死が少ないことを知った。一方、高温の網膜に及ぼす影響について追求し、放射線との相乗作用により治療を考える基礎を作った。5.ヒトPVRの手術摘出標本の組織学的検討から、増殖細胞の基底部に存在が認められるコラーゲンには、本来の硝子体由来の変型したものと増殖細胞が作ったものが混在することを明らかにした。その割合により病型に差があることも明らかになった。6.臨床例の観察から、PVRが下方の網膜に初発することを統計的に示し、重力による細胞落下が発病の一因であることを明らかにした。7.5ーFUの除放製剤を作り、その硝子体内注入により、PVRの発生が抑制されることを確認した。1.ヒト網膜色素上皮由来の培養細胞などを用いた家兎のPVRモデルを使って、放射線と温熱療法の効果を多数例について追求した。
新医用形状記憶チタン合金アクチュエータの結晶方位配向化による高機能発現

平成17年度に得られた結晶構造に関する知見を元に,低温相(斜方晶)の双晶構造の解析ならびに形状回復の結晶方位依存性を理論・実験の両面から明らかとした.透過型電子顕微鏡による組織解析ならびに無拡散相転移の結晶学理論による解析によって形状回復変形のジオメトリーを明らかとした.これにより任意の結晶学的方向に対する形状回復歪みの上限値を知ることが出来た.またいずれの組成においても<110>方位付近に最大引張歪み,<100>方位付近に最大圧縮歪みを示すことが分かった.この様に結晶学的解析によって形状回復変形が示す結晶方位依存性を明らかとした.集合組織(配向方位)形成条件を明らかとするため,組成,冷間圧延率,熱処理温度を系統的に変化させ,発達する集合組織を詳細に調べた.その結果圧延率97%以上の強冷間加工を施した後に高温相(β相,bcc)域において再結晶させると極めて強く配向した集合組織が得られることが分かった.配向方位は組成依存性を持っており,Nb濃度の高いTi-22Nb-3Alにおいては{111}<112>が発達し,Nb濃度を低下させたTi-16Nb-3Alでは{011}<100>が得られた(いずれもβ相の指数で表示).いずれの方位においても圧延面内に回復歪み最大方向を有しており,例えばTi-18Nb-3Al合金においては最大6%の回復歪みが得られることが分かった.さらにこの様な配向方位の違いは圧延時の相(低温相もしくは高温相)によって決まることがわかり,熱間圧延などを利用することによってある程度発生する集合組織を選択できることも明らかとした.このように平成18年度においては結晶構造・双晶構造のジオメトリーと組成依存性を明らかにするとともに,形状回復に有利な集合組織が発達する加工熱処理条件を見出し,チタン基形状記憶合金の形状回復量を向上させるための組織制御・材料設計指針を明らかにした.Ti-Nb-Al合金において,形状回復量を決定する「双晶変形」の双晶系,双晶変形量の組成依存性を定量的に明らかにした.格子定数とマルテンサイト変態温度のNb, Al濃度依存性を系統的に調査し,室温で大きな回復歪みを発現させるための合金設計指針を得た.Nb,Alはともに40K/mol程度の変態点低下をもたらすことが変態温度の精密測定によって明らかとなり,変態歪みは主にNb濃度に依存し,Nb濃度の低下とともに大きくなるという知見を得た.これらの結果から,本合金においてはNb量をなるべく低くし,Al添加量を増加させることによって,室温で大きな形状回復歪みが得られると分かった.また,母相状態におけるTiNbAl形状記憶合金の圧延・再結晶集合組織の集合組織種・強度と冷間圧延率の関係を明らかとした.以上要するに,結晶方位配向化による形状記憶合金の高性能化を行う上で必要となる,形状記憶特性の結晶方位・合金組成依存性を明らかとしたことが本年度の主な成果である.平成17年度に得られた結晶構造に関する知見を元に,低温相(斜方晶)の双晶構造の解析ならびに形状回復の結晶方位依存性を理論・実験の両面から明らかとした.透過型電子顕微鏡による組織解析ならびに無拡散相転移の結晶学理論による解析によって形状回復変形のジオメトリーを明らかとした.これにより任意の結晶学的方向に対する形状回復歪みの上限値を知ることが出来た.またいずれの組成においても<110>方位付近に最大引張歪み,<100>方位付近に最大圧縮歪みを示すことが分かった.この様に結晶学的解析によって形状回復変形が示す結晶方位依存性を明らかとした.集合組織(配向方位)形成条件を明らかとするため,組成,冷間圧延率,熱処理温度を系統的に変化させ,発達する集合組織を詳細に調べた.その結果圧延率97%以上の強冷間加工を施した後に高温相(β相,bcc)域において再結晶させると極めて強く配向した集合組織が得られることが分かった.配向方位は組成依存性を持っており,Nb濃度の高いTi-22Nb-3Alにおいては{111}<112>が発達し,Nb濃度を低下させたTi-16Nb-3Alでは{011}<100>が得られた(いずれもβ相の指数で表示).いずれの方位においても圧延面内に回復歪み最大方向を有しており,例えばTi-18Nb-3Al合金においては最大6%の回復歪みが得られることが分かった.さらにこの様な配向方位の違いは圧延時の相(低温相もしくは高温相)によって決まることがわかり,熱間圧延などを利用することによってある程度発生する集合組織を選択できることも明らかとした.このように平成18年度においては結晶構造・双晶構造のジオメトリーと組成依存性を明らかにするとともに,形状回復に有利な集合組織が発達する加工熱処理条件を見出し,チタン基形状記憶合金の形状回復量を向上させるための組織制御・材料設計指針を明らかにした.
味覚情報変換カスケード内の感覚の潜時を規定する機能分子の同定

実験にはウシガエルを用いた。脊髄を破壊した動物から舌を摘出し多数の味覚円盤を切り出した。酵素処理により単離味細胞を得た。パッチクランプ法の全細胞記録法を用いて膜電位を固定し、味刺激で誘発される膜電流を記録した。両側の舌咽神経を切り出し、その内1本を双極の銀線上に置き流動パラフィンに浸し、神経インパルスを記録した。舌を正常外液で順応後、正常外液に溶かしたサッカリンで刺激すると、舌咽神経は一過性のインパルス発生を示した。サッカリンの濃度に依存して味神経応答の大きさは増大した。3mMサッカリンと0.3mMキニーネに対する味神経応答の交叉順応実験を行った。双方の応答の大きさは、正常外液順応後の大きさとほぼ等しく相互に干渉しなかった。従って、カエルは、サッカリンとキニーネを異なる味質として識別しているものと考えられた。10mMCl^-を含む電極内液で膜を破り全細胞固定の状態にして44個のロッド型細胞を30mMサッカリンで刺激すると、-50mVの保持電位で10個の細胞(23%)が10pA以上の内向き電流を示した。このサッカリン感受性を示す10個の細胞の内、6個の細胞は一過性の応答を示したが、他の4個の細胞は持続性の応答を示した。G蛋白の阻害剤であるGTP-β-S(0.5mM)を電極内液に加えると、16個のロッド型細胞は全くサッカリン応答を示さなかった。電極内液にIP_3リセプターの阻害剤であるヘパリン(1mg/ml)を加えると、ロッド型細胞のサッカリン応答は強く抑制され、1個の細胞だけがサッカリンによる内向き電流を示した。また、電極内液に50 MIP_3を加えて膜を破ると、13個のロッド型細胞の内5個(38%)が内向き電流を示した。しかしながら、Gαqと共役するホスホリパーゼCの活性化剤であるPasteurella multocida毒素の細胞内灌流は何の応答もロッド型細胞に誘発しなかった。以上の結果より、カエルのサッカリン応答においては、Gαq以外のG蛋白が関与してIP_3濃度を上昇させカチオン電流を誘発するものと考えられる。脊椎を破壊した動物から舌を摘出し多数の味覚円盤を切り出した。パッチクランプ法の全細胞記録法を用いて味細胞の膜電位を固定し、味刺激で誘発される膜電流を記録した。味細胞の膜電位を-50mVに保持しながら-100mVから+100mVの間のランプ電位変化に対して流れる膜電流を測定して電流-電圧(I-V)特性を求めた。両側の舌咽神経を切り出し、その内1本を双極の銀線上に置き流動パラフィンに侵し、神経インパルスを記録した。神経インパルス応答は増幅し、0.5Sの時定数で積分しペンレコーダに記録した。

舌を正常外液で順応後、正常外液に溶かしたサッカリンで刺激すると、舌咽神経は一過性のインパルス発生を示した。サッカリンの濃度に依存して味神経応答の大きさは増大した。神経応答のEC_<50>は0.4mMであった。3mMサッカリンと0.3mMキニーネに対する味神経応答の交叉順応実験を行った。両方の大きさは、正常外液順応後の応答の大きさとほぼ等しく相互に干渉しなかった。したがって、カエルには、甘味物質サッカリンと苦味物質キニーネを識別しているものと考えられる。10mM Clを含む電極内液で膜を破り全細胞固定の状態にして13個のロッド型細胞を30mMサッカリンで刺激すると、-50mVの保持電位で内向き電流が発生し、カチオン電流であると考えられた。味細胞のサッカリンに対する電流応答はEC_<50>は、味細胞のそれとほぼ等しく約0.4mMであった。カエル味細胞のロッド型細胞は、GTPγSまたはIP_3を細胞内に灌流すると同様な内向き電流が発生し、G蛋白の活性化→PLCの活性化→IP_3レベルの上昇→カチオン電流の発生といったカスケードが示唆される。実験にはウシガエルを用いた。脊髄を破壊した動物から舌を摘出し多数の味覚円盤を切り出した。酵素処理により単離味細胞を得た。カエル味細胞はフォーク型とロッド型に分類され、実験にはロッド型を用いた。パッチクランプ法の全細胞記録法を用いて味細胞の膜電位を固定し、味刺激で誘発される膜電流を記録した。味細胞の膜電位を-50mVに保持しながら-100mVがら+100mVの間のランプ電位変化に対して流れる膜電流を測定して電流-電圧(I-V)特性を求めた。また、-80mVの保持電位からのスナップパルスによっても電流-電圧特性を求めた。10mMCl^-を含む電極内液で膜を破り全細胞固定の状態にして36個のロッド型細胞を30mMサッカリンで刺激すると、-50mVの保持電位で9個の細胞が内向き電流を発生した。このサッカリン感受性を持つ9個の細胞の内、5個の細胞は一過性の応答を示したが、4個の細胞は持続性の応答を示した。G蛋白の活性化剤であるGTPγS(0.5mM)を電極内液に加え膜を破り26個のロッド型細胞の細胞内に灌流した。GTPγS灌流により2個の細胞が一過性の内向き電流を示した。GTPγSは電位依存性のNa^+電流とK^+電流には効果がなかった。サッカリン刺激に対して4個の細胞は一過性の内向き電流を示し、2個の細胞は持続性の内向き電流を示した。このように、GTPγSはサッカリン応答を特に増強することもなかったが、逆に抑制することもなかった。次に、G蛋白の阻害剤であるGDPβS(0.5mM)を電極内液に加えると、16個のロッド型細胞は全くサッカリン応答を示さなかった。GDPβSは、電位依存性のNa^+電流とK^+電流を抑制せずサッカリン応答を選択的に抑制した。以上の結果より、カエルのロッド型味細胞のサッカリン応答にはG蛋白が介在することが示唆された。脊椎を破壊した動物から舌を摘出し200300個の味覚円盤を切り出した。パパインを用いた酵素処理により単離味細胞を得た。味細胞の膜電位を-50mVに保持しながら-100mVから+100mVの間のランプ電位変化に対して流れる膜電流を測定して電流-電圧(I-V)特性を求めた。実験データは、パソコン内のハードディスクに保持し、ペンレコーダでも記録した。
地下き裂から放射されるコヒーレント弾性波の計測とき裂の性状評価

本研究は,開口した地下き裂に弾性波を入射した際に,地中に放出されるコヒーレント波を用いて,き裂の性状評価を行なうものである。本研究の研究実績の概要は以下の通りである。(1)フィールド計測実験-東北大学東八幡平実験フィールドで坑井間弾性波計測実験を実施した。ここではコヒーレント弾性波を用いて,き裂の性状評価を行なう目的で,特に以下の点に着目して実験を行なった。(a)一定圧で長時間にわたり,き裂を加圧した際のコヒーレント波の経時変化,(b)き裂への圧を連続的に変化させた際のコヒーレント波の変化。(c)これまでに取得したデータの再現性,(d)坑井内3軸ゾンデの固定状況とコヒーレンス波検出状況の関係。(2)コヒーレント波の検出-(1)で取得した信号を,時間-周波数コヒーレンス解析法により解析し,コヒーレント波の検出を試みた。-検出したコヒーレント波について,それが到来した時刻での3次元粒子運動軌跡をスペクトル行列により解析し,コヒーレント波の振動方向および周波数特性を推定した。(3)コヒーレント波によるき裂の性状評価-東八幡平フィールド人工地下き裂に関して,これまで他の方法で得られている知見と,本研究で得られた知見を総合し,コヒーレント波とき裂の開口状態の関係を推定した。-八幡平フィールド人工き裂を計算機上で模擬し,そこから放射されるコヒーレント弾性波の特性を検討した。(4)コヒーレント波を用いたき裂計測法の導出-これまでの研究成果から,坑井内3軸ダブルゾンデと時間-周波数コヒーレンス解析による,き裂の計測法について検討した。平成13年度の研究実績の概要は以下の通りである。(1)フィールド計測実験-東北大学東八幡平実験フィールドで,地表からの加圧により,き裂の開口幅を変化させながら,3軸ダブルゾンデおよび坑井内エアガンを用いて坑井間弾性波計測実験を実施した。本年度はコヒーレント弾性波の成因を明らかにする目的で,特に以下の点に着目して実験を行なった。(a)き裂と3軸ダブルゾンデの位置関係によるコヒーレント波の変化,(b)き裂へ印加した圧力とコヒーレント波の関係。これより,き裂加圧時の透過弾性波信号をきろくすることができた。(2)コヒーレント波の検出-(1)で取得した信号を,時間-周波数コヒーレンス解析法および3次元時間-周波数コヒーレンス解析法により解析し,コヒーレント波の有無,コヒーレンス,周波数帯域およびその到来時刻を検出した。-検出したコヒーレント波について,それが到来した時刻での3次元粒子運動軌跡をスペクトル行列およびクロススペクトル行列により解析し,コヒーレント波の振動方向および周波数特性を推定した。(3)コヒーレント波生成原因の推定-(2)の結果を踏まえ,コヒーレント波の生成原因を推定した。-き裂を固体/液体/固体の3層モデルにより単純化した場合について,コヒーレント波の発生をシミュレートできるか検討した。平成14年度の研究実績の概要は以下の通りである。本年度はコヒーレント弾性波を用いて,き裂の性状評価を行なう目的で,特に以下の点に着目して実験を行なった。

(a)一定圧で長時間にわたり,き裂を加圧した際のコヒーレント波の経時変化,(b)き裂への圧を連続的に変化させた際のコヒーレント波の変化。(c)これまでに取得したデータの再現性,(d)坑井内3軸ゾンデの固定状況とコヒーレンス波検出状況の関係。(2)コヒーレント波の検出-(1)で取得した信号を,時間-周波数コヒーレンス解析法により解析し,コヒーレント波の検出を試みた。-検出したコヒーレント波について,それが到来した時刻での3次元粒子運動軌跡をスペクトル行列により解析し,コヒーレント波の振動方向および周波数特性を推定した。(3)コヒーレント波によるき裂の性状評価-東八幡平フィールド人工地下き裂に関して,これまで他の方法で得られている知見と,本研究で得られた知見を総合し,コヒーレント波とき裂の開口状態の関係を推定した。-八幡平フィールド人工き裂を計算機上で模擬し,そこから放射されるコヒーレント弾性波の特性を検討した。(4)コヒーレント波を用いたき裂計測法の導出-これまでの研究成果から,坑井内3軸ダブルゾンデと時間-周波数コヒーレンス解析による,き裂の計測法について検討した。
家計生産理論による道路の需要予測と政策評価

本研究は、家計生産と最適料金の理論を総合化する道路経済学の一般均衡モデルを定式化し、日本における交通需要予測に関する最近の様々な問題を検討した。料金や投資の変更は、低所得グループと高所得グループ間の所得再分配を通じて、利用者のルート選択に影響を与える。各グループ内の所得格差のみならずグループ間の所得格差は、政策手段に関する社会厚生最大化に重要な効果を及ぼすことが明らかにされた。「道路料金形成理論」、「家計生産と時間配分の理論」および「最適課税と公共料金理論」に関する古典的文献の研究を行い、政府の料金・課税政策の評価を可能にする家計の時間配分と道路サービスの家計生産を考慮した基本的な一般均衡モデルを構築した。具体的には、マーリース流の能力差による所得格差モデル、ベッカー流の家計生産理論に基づくルート・交通機関選択モデル、ダイアモンド・マーリース流の間接(ガソリン)税・道路料金モデルを統合した「道路経済の一般均衡モデル」を作成し、以下のような基本的な分析結果を得た。(1)ある臨界賃金率以下の賃金率を得る低所得クラスに属する個人は、時間はかかるが金銭的費用が低いルート・機関を選択する。反対に、高所得クラスに属する個人は、金銭的費用は高いが時間節約的なルート・機関を選択する。(2)臨界賃金率は二つのルート・機関の間の時間差分の金銭的費用差に等しい。(3)ガソリン税・道路料金や公共財としての各ルートの道路容量は、臨界賃金率への影響を通じて経済全体の一般均衡効果をもたらす。この効果の社会厚生への影響を分析することで、政府の料金・課税政策の変更と道路整備の政策評価が可能となる。このモデルは実際の道路問題の調査と分析を行っている財団法人計量計画研究所や群馬大学、九州大学、神戸大学、北海道大学などの関連機関で報告され、意見交換が行われた。「派生需要としての道路需要や準公共財としての道路の定式化などについて、モデルを若干改善する必要がある」というのが出席者からの主要なコメントであった。また、「道路経済の一般均衡モデル」を実証分析用のモデルとするための検討と、パーソン・トリップ調査などを基にしたモデルのパラメータ推定のための資料やデータの収集が行われた。道路サービスの家計生産と政府の料金・課税政策の評価を可能にする道路経済の「基本モデル」を構築するための研究を行った。この研究は、以下の3つの論文としてまとめられた。共同研究者であるターンブル氏との共著論文で、日本経済学会2010年度春季大会(6月56日千葉大学で開催)で報告された。「基本モデル」を用いて、道路サービスの家計生産における労働集約度に影響を及ぼす公共支出は、それを資金調達する料金・課税政策による大きな影響を受けることを明らかにした。ターンブル氏との共著論文で、同志社大学、神戸大学、北海道大学、長崎大学、九州産業大学で開催されたセミナーで報告された。「基本モデル」が家計生産に貢献する公共財としての道路のケースに拡張され、道路が時間節約的か燃料節約的かで、道路への公共支出が国民所得と経済厚生に及ぼす効果が大きく異なることが示された。吉田による単著論文で、大阪大学、明治学院大学、北海道大学で開催された研究セミナーで報告された。「基本モデル」が異なるタイプの道路利用者がいるケースに拡張され、所得再分配の問題と道路建設を資金調達するための公的資金の限界費用と関係が研究された。また、「基本モデル」を実証分析用のモデルとするための検討と、モデルのパラメータ推定のための資料やデータの収集が前年度に引き続き行われた。本年度は、このプロジェクトの最終年度であるので、昨年度構築された「道路経済の基本モデル」を基礎にした道路サービスの家計生産と政府の料金・課税政策に関する研究成果を下記の三つの論文として取りまとめ、学会やセミナーで研究報告した。論文題目と要旨は以下の通りである。「本論文は、利用者のルート選択にユーザー・チャージがどのような効果を及ぼすかを研究した。道路容量や税とチャージは政策的にルート選択への影響を通じて臨海賃金率を変化させ、所得分配に影響を及ぼすため、道路利用、利用者厚生、および社会厚生は変化する。各政策変数の社会厚生最大化条件は、低所得者と高所得者のクラス内格差のみならずクラス間格差に決定的に依存することが示された。なお、本論文は吉田による単著論文として平成24年度日本経済学会秋季大会(九州産業大学)で報告予定である。」「本論文は、道路の最適供給問題を不完全競争経済の枠組みの中で研究した。道路が労働とガソリンなどの中間財を用いた道路サービスの家計生産をピックス中立的に高めるときには、道路の次善供給量は最善供給量に等しいことが示された。なお、本論文の草稿は平成23年度日本経済学会秋季大会で報告され、研究分担者であるターンブル氏との共同論文としてJapanese Economic Reviewに投稿している。」「本論文は、賃金格差が生じている道路利用者間の所得再分配問題と、道路建設を資金調達するための公的資金の限界費用の関係を研究した。

公的資金の限界費用は財需要の価格弾力性に依存し、弾力性が低く独占度が高い不完全競争経済では公的資金の限界費用は1を超えるが、反対に完全競争を含めて弾力性が高い経済では1未満になることが示された。なお、本論文は名古屋大学と龍谷大学で報告され、吉田による単著論文として国際雑誌に投稿準備中である。」