hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
社会移動過程におけるライフコース展望の形成と修正：福井県出身者の地域移動調査から

本研究は、計量調査および聞き取りにより、福井県という一つの地域の出身者の地域移動の履歴を追跡することで、同じ地域で高校生活を送った人々のライフコースが分岐していく社会的な選別の過程を明らかにした。外見的には多様にみえる高校卒業後の進路であっても、地域移動とキャリア形成のパターンのバリエーションは少なく、また固定化が進んでいる。当事者の意識としても、高校進学時点で、ある程度自身のキャリアと居住地の展望が形成されており、その後のライフイベントにおける選択も、そのイメージをなぞるようになされており、選別と分岐のパターンをより強固なものにしていることが明らかとなった。当初、平成25年度内に、福井県立高校同窓会と交渉し、同窓会会員を対象とした、ライフコース・地域移動に関する回顧型の調査票調査を実施予定であったが、先方の役員会開催スケジュールと時期が合わず、調査の実施は平成26年度に先送りすることとなった。そのため、平成25年度は、本研究グループがこれまでに行なってきた同一設計・同一テーマの調査データの整備、再分析と、平成26年度以降に実施予定の調査の準備を中心に研究を行なった。具体的には、実施予定の調査データとの合算が可能なように、本研究グループが過去に、本課題と同一の設計で実施した福井市内の公立高校6校卒業生のライフコース調査のデータ整備を行ない、基礎集計表および、中間報告書の作成を行なった。あわせて、福井県立高校の校長および進路指導・同窓会担当教員および福井県庁の帰住施策担当者への聞き取りを行ない、平成26年に実施予定の調査計画の調整を行なった。また、分析の結果、出身高校によって、その後のライフコースに大きな違いが確認されたこと、高校入学前からライフコースイメージを形成している者が多かったことから、福井市内の公立中学校の教員への聞き取りも併せて行なった。これまでの研究成果の小括として、世代、出身高校、進学行動、職業等の諸条件による、地域移動行動の違いについて、研究会で議論を行ない、その成果をもとに、研究グループ各員がUターン行動をテーマに論文を執筆、東大社研・玄田有史の編となる単行本『希望学あしたの向こうに希望の福井、福井の希望』(東京大学出版会)に収録、刊行された。当初年度内に実施を予定していた、福井市内の公立高校同窓会会員を対象とした調査票調査が、名簿管理者の承認が下りなかったため実施を断念し、代替として、これまでに得られた福井市内の公立高校6校卒業生のデータを補完するような、インタビュー形式の調査を実施することとした。インタビュー調査は、平成26年10月から12月にかけて、首都圏在住の2030歳代の女性(学生を除く)30名に対して実施した。対象の選定は縁故法によるスノーボール・サンプリングにより行ない、県外進学を選んだ背景、県外進学後に東京圏での就職・居住を決めた背景、現在の生活への満足感、今後のキャリア設計やUターン意向、県内と首都圏での進学先、就職先の条件の違い等について尋ねた。インタビューの記録はテキスト化し、本人確認のうえ、報告書の作成をすすめている。インタビュー調査は、平成27年度も継続して実施する予定だが、対象者選定の協力を得るため、福井市内の公立専門高校同窓会役員および、福井県庁の帰住政策担当者と、交渉、調整を行なった。また、本研究グループがこれまでに行なってきた、福井市内の公立高校6校(普通高校3校、専門高校3校)卒業生を対象とした同一設計・同一テーマの調査の分析を進め、3度の研究会での報告、討論を経て、研究メンバー5名がそれぞれが専門論文を執筆、論文集『「福井市内高校卒業後の地域移動調査」Discussion Papers vol.1』にまとめた。研究実績の概要2015年度は、前年度に実施した福井県出身の首都圏在住女性(2030歳代)インタビューを承け、同様の設計にて、より広い世代と、多様な地域移動歴、また男性を対象に加えて、地域移動とライフコースに関するインタビュー調査を、平成27年8月から10月にかけて実施した。福井市内の公立高校のうち、商業系専門高校1校、四年制大学への進学者が大半を占める普通高校2校の卒業生を対象として、縁故法により対象者の選定を行なった。専門高校卒業生については同校同窓会からの紹介、普通高校卒業生については、福井県庁総合政策部政策推進課を通じて紹介をえた。対象者の内訳は、性別、世代(20-30代、40-50代、60代以上)、出身高校、地域移動歴(県外他出なし、県外他出後Uターン、現在県外在住)の4変数の組合せごとに1名を割り当て、計36名にインタビューを行なった。インタビューにおいては、高校卒業後の進路決定の背景、学歴、職業歴、家族形成、今後のキャリア展望や地域移動に関する意向、出身地に関するイメージ等について尋ねた。インタビューの記録はテキスト化し、本人確認のうえ、報告書の作成をすすめるとともに、過去に本研究グループが実施した、福井市内の公立高校6校卒業生の地域移動とライフコースに関する計量データ、また2014年度に実施した、福井県出身の首都圏在住女性(2030歳代)インタビューとあわせて分析を進めた。また、これまでの研究成果をまとめて、日本社会学会大会にて報告を行なった。

当事者の意識としても、高校進学時点で、ある程度自身のキャリアと居住地の展望が形成されており、その後のライフイベントにおける選択も、そのイメージをなぞるようになされており、選別と分岐のパターンをより強固なものにしていることが明らかとなった。平成26年度内に実施予定であった、福井市内の公立校校同窓会会員を対象とした調査票調査が、名簿管理者の承認が下りなかったため実施できず、福井県出身者を対象とした聞き取り調査への調査設計の変更が必要となったため。社会学平成27年度は、平成26年度に開始した、福井県出身者へのインタビュー調査を継続して行なう。その際、居住地域(福井県内定住者/Uターン経験者/他地域定住者)、世代、性別、出身高校(進学を主とする普通高校/専門高校)等の条件を調整のうえ、3040名程度の対象者を選定する。また、ディスカッションペーパーに掲載した論文を、研究会、学会報告等を通じて発展させ、研究書の出版を目指す。研究実績の概要にも記したとおり、当初、平成25年度内に着手予定であった、福井市内の公立高校同窓会会員を対象とした調査票調査が、同窓会役員会開催スケジュールと時期が合わず、平成26年度以降に実施時期を遅らせることとなったため。平成26年度内に実施予定であった、福井市内の公立校校同窓会会員を対象とした調査票調査が、名簿管理者の承認が下りなかったため実施できず、福井県出身者を対象としたインタビュー調査への調査設計の変更が必要となったため。平成26年度中に、首都圏在住の若年女性を対象としたインタビューは実施することができたが、福井県内在住者(県内定住者/Uターン経験者)については、対象者の選定ができず、平成27年度に延期することとなった。引きつづき、福井県立藤島高校同窓会との交渉をすすめ、同窓会経由で対象者への調査票調査実施に向けた調整を行なう。交渉が成立した場合は、平成26年9月に同窓会名簿を台帳としたサンプリングを実施、11月に対象者に意思確認を行ない、12月から平成27年1月にかけて郵送法により調査実施を予定している。また、交渉が不首尾に終わり、サンプリング台帳としての同窓会名簿の利用が認められなかった場合は、居住地域、地域移動歴、世代、性別等の属性を調整した同校卒業生30名程度を対象とするインタビュー形式の調査に切り替えることも予定している。この場合、インタビューの実施時期は8月および平成27年2・3月を予定している。平成27年度には、当初の予定どおり、これまでの研究成果をまとめ、学会での報告、研究書の出版を目指す。継続して福井県出身者へのインタビュー調査を実施する。対象としては、居住地域(福井県内定住者/Uターン経験者/他地域定住者)、世代、性別、出身高校(進学を主とする普通高校/専門高校)等の条件を調整し、3040名程度に対して実施することを予定している。当初、平成25年度内に着手予定であった、福井市内の公立高校同窓会会員を対象とした調査票調査が、同窓会役員会開催スケジュールと時期が合わず、平成26年度以降に実施時期を遅らせることになり、当初予定していたサンプリング作業および対象者への意思確認手続が行えなかったため。福井県立藤島高校同窓会との交渉をすすめ、同窓会経由で対象者への調査票調査実施に向けた調整を行なう。
導電性高分子ナノファイバの３次元的制御形成による有機太陽電池の光電流増強

バルクヘテロ接合型の有機薄膜太陽電池ではナノドメイン構造がランダムに形成されるので,キャリアが効率よく捕獲されないかもしれないという懸念がある。本研究では,ファイバ化した導電性高分子をドナーに用い,それをアクセプタ材料でパッキングした有機薄膜を作製した。P3HTをエレクトロスピニング法で紡糸を行うことにより,直径が数百nmで高密度なナノファイバを作製できた。また,アクセプタ材料であるPCBMの塗布条件を詳細に検討してP3HTナノファイバをパッキングし,理想的な有機ナノへテロ構造を実現した。この有機ナノへテロ構造の電気的特性の評価を行ったところ,0.12 mA/cm2短絡電流が確認できた。本研究では、3次元的ナノ構造を有機薄膜内へ制御形成することにより有機薄膜太陽電池の性能を劇的に向上させることに挑戦する。その方策として、光吸収層内において高密度にマトリクス化された導電性高分子ナノファイバとフラーレン誘導体からなる有機半導体ヘテロ構造をはじめとした新規のデバイス構造を検討する。前年度は、エレクトロスピニング法を用いて作製したP3HTナノファイバとPCBMからなるヘテロ構造薄膜を作製し、その光電変換特性を評価した。その結果、実際に光起電力特性が生じることは示されたが、その変換効率は0.1%以下と小さかった。これはナノファイバの直径が数100nm程度と通常のバルクヘテロ構造のドメインサイズより大きいことなどがあげられる。今年度はまず、P3HTナノファイバ/PCBMヘテロ構造での光電変換効率改善につながる知見を得るために、その光応答特性の詳細な評価を行った。暗状態から光照射のONに対する光電流の時間的応答を観測したところ、バルクヘテロ構造では照射と同時にほぼ一定の光電流が得られるが、ナノファイバを用いた場合は照射後すぐに急激な光電流の減少を示すことが分かった。通常の太陽電池特性評価の際には照射後十分に時間が立った定常状態での電流値を記録しているが、照射直後は比較的高い電流値が得られていることになる。このような結果の原因としては、光照射により生成されたキャリアが薄膜内で蓄積していき、素子自身がコンデンサ的な特性を強く持つようになったためであると考えられる。例えば電極とナノファイバ間の接触不十分などが考えられる。また、3次元的ナノ構造の制御形成という同様の目的で、相互浸透構造を持つドナー/アクセプタのバイレイヤー構造のインクジェット法による作製についても検討を開始した。エレクトロスピニング法により作製される導電性高分子ナノファイバとフラーレン誘導体からなる有機薄膜太陽電池を作製し、その動作特性評価を行った。前年度までに主たる研究計画は完了しており、延長期間として設定した今年度では、それまでに得られた結果を取りまとめ、分子エレクトロニクス国際会議にて報告した。その内容として、発電効率の改善の手段としては、電荷分離が発生するドナー・アクセプタ界面において制御的に作製できるナノ構造を適用することが重要であることを実験的に示すことにより、導電性高分子ナノファイバーが有望であることを説明した。紡糸されるファイバー直径を小さくすることが今後の重要な開発要素となる。一方で、ドナー・アクセプタ界面の制御作製手段として、インクジェット法を用いた積層構造型の太陽電池素子についても検討を進めた。当初は、溶媒浸食によるナノヘテロ界面の制御作製を念頭に置いて検討を進め、良好な製膜構造の形成とナノ構造形成を両立させるためのインクジェット吐出条件を導き出した。沸点の異なる混合溶媒をうまく利用することが重要となる。また、インクジェットによる製膜前後のアニール条件も、ナノレベルで分離された混合層作製には重要な役割を果たすことを確認した。本研究では、3次元的ナノ構造を有機薄膜内へ制御形成することにより有機太陽電池の性能を劇的に向上させることに挑戦する。光吸収層内において高密度にマトリクス化された導電性高分子ナノファイバとフラーレン誘導体からなる有機半導体のヘテロ構造を作製し、ヘテロ界面の大面積化と光励起キャリアの高捕獲率を両立させる。これにより光電流と変換効率の増大を目指す。初年度は、制御されたナノ構造からなる有機半導体ヘテロ構造を実現することを最大の目的として研究を実施した。p型有機半導体材料としてポリチオフェン誘導体からなる導電性高分子ナノファイバをエレクトロスピニング法によりITO基板上に堆積させた。作製したナノファイバの直径は500-1000nmである。その後、有機溶液を用いた湿式プロセスを詳細に検討し、堆積したナノファイバとフラーレン誘導体とのヘテロ構造を実現した。この混合膜を光吸収層として太陽電池素子を作製したところ、変換効率はまだ小さいが、実際に光起電力効果を確認することができた。ナノファイバの直径、フラーレン誘導体の塗布条件に対する特性変化を詳細に調べたところ、フラーレン誘導体の電気特性が考えられているより良くないことが示唆された。

これはバルクヘテロ接合型有機太陽電池の性能向上をはかる上で重要な知見である。また、このフラーレン誘導体の導電性の悪さが原因となり、太陽電池素子の開放電圧と短絡電流にはトレードオフの関係が発生することがわかった。P3HTナノファイバを用いた有機薄膜太陽電池素子の詳細な電気特性評価とその物理機構の考察という当初の目的はおおむね実施できていると考えている。高効率化に向けての研究開発の指針も得られており、ナノファイバを使用することが光電変換の高効率化に有用であることも確認された。P3HTナノファイバ自身の光学的、電気的特性の解析も進んでおり、今後はさらに微細なファイバ径にて実際に素子を作製することを検討中である。一方、この材料系での実験結果を基にしてのバルクヘテロ接合型太陽電池の動作機構解明についてはまだ有力な知見は得られていないが、インクジェット法による相互浸透層形バイレイヤー素子や色素ドープバルクヘテロ接合型太陽電池素子などに関する結果から相補的な解析を進めることができている。研究実績の概要でも記した通り、ポリチオフェンナノファイバをドナー材料として使用した有機太陽電池素子を実際に作製し、その光起電力効果を確認した。これは、年度当初に予定していた目標事項とほぼ同等であり、おおむね計画通りに研究は進捗していると考えている。その一方で、デバイス表面のラフネスが予想以上であること、アクセプタ材料であるフラーレン誘導体の抵抗率が予想外に大きいことなどが、当初の想定とは別の課題として浮かび上がってきた。しかしながら、これらの課題に対してはファイバの微細化や紡糸膜厚の均一化などで対応できると考えており、今後の研究展開の方向性と基本的には同じであると言える。当初予定では本研究はH23-H24年度の2年計画としており、実際にこの期間内でおおよその研究目的を達成できている。しかしながら、その研究成果報告の一部などが期間内に完了できていないため、1年間の期間延長を行う。その間は引き続き、P3HTナノファイバサイズの低減と電極との接触抵抗低減を中心に検討、考察を進める。導電性高分子ナノファイバを用いた有機太陽電池素子の高効率化を実現するために、次年度は以下の3つのポイントに注力する。(1)P3HTナノファイバ直径のさらなる微細化:エレクトロスピニング技術を洗練し、100nmオーダー以下のナノファイバの高密度紡糸を実現する。(2)P3HTナノファイバとITO電極との接触抵抗低減:少なからず悪影響性を及ぼしていると思われるので、紡糸後の熱処理プロセスなどの導入を検討する。(3)PPV誘導体を用いたナノファイバの適用:前年度も少し検討しているが、P3HT以外の材料系による光起電力素子の可能性も検討する。前年度中の早い時期にと期待していた相互浸透構造型太陽電池に関する研究成果の取得が予想以上に遅れため、その成果発表のために準備していた予算が残った。そこで今年度は、研究期間延長の制度を活用し、前年度までに得られた研究成果の発表費用として残額を使用する。具体的には、論文投稿費、学会発表旅費、学会参加費としての使用を計画している。
白血球毒素産生細菌の環境応答と毒素産生の変動性

増殖環境を厳密に制御できるケモスタット培養装置を用いて,歯周病原性細菌,Actinobacillus actinomycetemcomitansの白血球毒素産生に影響を及ぼす環境因子を検討した。本研究により,以下の点が明らかになった。1)毒素産生は増殖速度に依存する:希釈速度を0.03h^<-1>から0.24h^<-1>にわたって設定したフルクトース制限の嫌気ケモスタット培養(pH7.0)では,希釈速度の上昇とともに,毒素の産生量は増加した。2)毒素産生は栄養基質濃度に依存する:主要な栄養基質としてフルクトースで細菌を培養する実験系では,菌体外に約1mM以上のフルクトースが存在すると,毒素産生は起こらなかった。3)pH:希釈速度0.1h^<-1>のフルクトース制限の嫌気ケモスタット培養では,増殖可能pHは6.0から7.7の範囲であり,有意な毒素産生はpH6.5-7.3の範囲で認められた。4)微好気性:フルクトース制限のケモスタット培養で炭酸ガスを添加しない条件では(希釈速度,0.1h^<-1>;pH7.0),ある特定の好気度の範囲で増殖収率と毒素産生が最大となった。この微好気性はこの細菌のecological niche,すなわち,微好気的環境である歯肉溝での存在を説明するように思われる。4)毒素非産生株:A.actinomycetemcomitansの毒素研究の初期から,毒素非産生株の存在が指摘されてきた。しかし,最近,毒素非産生株においても毒素遺伝子を持つことがわかり,毒素産生は複雑な制御を受けていることが推察されている。そこで,これまで用いてきた301-b株で毒素産生が起こる同じ条件で毒素非産生株(ATCC33384)や毒素産生不定株(ATCC29523)をケモスタット培養した。その結果,両株において有意な毒素産生が認められた。以上の結果は,次のステップである遺伝子レベルでの毒素の発現制御を研究するための重要な基盤になると考えられる。白血球毒素を産生する歯周病原性細菌,Actinobacillus actinomycetemcomitansをケモスタット培養し,毒素産生の変動性について検討した.また,毒素遺伝子の発現制御を解析するために毒素遺伝子のクローニングを行った.ケモスタット培養は,増殖速度,pH,酸化還元電位,培地のイオン強度を連続的に変化させて,得られた定常状態の培養について毒素の局在と産生量をイムノブロット法で分析した.毒素産生の変動性については以下の結果を得た.1)毒素の局在部位は菌体表層であり,核酸とイオン結合して存在することが推察された.したがって,培地のイオン強度を高めることによって,菌体から培養上清への毒素の遊離が起こった.2)pH7.0の嫌気培養で増殖速度が0.030.25h^<-1>の範囲の時,毒素産生は0.150.20h^<-1>で最大となり,毒素産生は増殖速度に依存した.3)pH7.0の嫌気培養に段階的に空気を通気すると,毒素産生は嫌気ないし微好気条件でのみ観察された.4)増殖速度0.10h

^<-1>の嫌気培養では,細菌の増殖可能pH範囲は5.97.8であり,毒素産生はpH6.57.5の範囲で観察された。以上の結果より、毒素産生は環境条件によって大きく影響を受けると結論できる.毒素遺伝子のクローニングは,A.actinomycetemcomitans301-b株の染色体DNAを制限酵素Sau3A Iで部分消化して得られた79kb画分をべクタープラスミドpUCl8に挿入し,大腸菌JM109で発現ライブラリーを構築して行った.このライブラリーによる形質転換体約25,000コロニーから抗毒素家兎血清と反応する3クローンを分離し,現在,分析を進めている.前年度の研究に引き続き,歯周病原性細菌,Actinobacillus actinomycetemcomitansの白血球毒素産生に影響を及ぼす環境因子を検討した。今年度は,バッチ培養とケモスタット培養での毒素産生の違い,そして栄養基質の濃度,酸素濃度が毒素産生に与える影響に重点をおいて研究を進めた。また,これまで用いてきた301-b株以外に,毒素非産生株(ATCC 33384)や毒素産生不定株(ATCC 29523)についても検討を加えた。1)毒素産生は栄養基質濃度に依存する:主要な栄養基質としてフルクトースで細菌を培養する実験系では,菌体外に約1mM以上のフルクトースが存在すると,毒素産生は起こらない。2)微好気性:炭酸ガスを添加しない条件では,ある特定の好気度の範囲で増殖収率と毒素産生が最大となる。この微好気性はこの細菌のecological niche,すなわち,微好気的環境である歯肉溝での存在を説明するように思われる。3)毒素非産生株:A.actinomycetemcomitansの毒素研究の初期から,毒素非産生株の存在が指摘されてきた。しかし,最近,毒素非産生株においても毒素遺伝子を持つことがわかり,毒素産生は複雑な制御を受けていることが推察されている。そこで,301-b株で毒素産生が起こる同じ条件で毒素非産生株や毒素産生不定株をケモスタット培養した。その結果,両株において有意な毒素産生が認められた。以上の結果は,次のステップである遺伝子レベルでの毒素の発現制御を研究するための重要な基盤になると考えられる。
砂糖の調理特性に影響を及ぼす新因子

市販のグラニュ糖は純度99.9%以上と試薬並みの結晶であることから,調理特性が異なるものがあるという認識なく使用されている。しかし,グラニュ糖には融点が大きく異なるものがあり,異なる熔融過程を示すこと,粒度の違いが示差走査熱量分析の結果に違いをもたらすことなどを明らかにした。また,粒度の異なるグラニュ糖を用いて加熱調理品を調製し,色差測定,生成糖分析,官能評価等により,できあがりに差が生じることを確認し,グラニュ糖のメーカや粒度の違いがその調理特性に影響を及ぼす新因子であることを明らかにした。結晶性の固体の融点は特有な一定値を示し、重要な物質定数の1つである。市販のグラニュ糖(スクロース結晶)の純度は99.9%以上と試薬並みであり、日常的には品質に差があるという認識なく使用されている。しかし現実には、グラニュ糖には融点の異なるものがある。砂糖は加熱熔融時の着色状況や熔融状況に差があるものがあり、その差異は、結晶構造の違いに起因していると考えられる。「砂糖の調理特性に影響する新因子」として操作性や食味の違いが生じる機序を明らかにし、これらの現象の原因を探ることが本研究の目的である。このことにより、我々の食生活および食品業界の品質管理に役立つデータを得ることができると考えられる。融点の異なるグラニュ糖は、異なる加熱過程を経て崩壊、熔融する。結晶の粒の大きさが異なるだけで示差走査熱量分析の結果が異なることは通常では考えられないことであるが、実際に、粉砕により生じた粒度の違いがDSC分析の結果に違いをもたらすこと、市販グラニュ糖製品を篩分したものにおいてもDSC分析結果が異なることを確認した。通常の分子構造解析に使用されるX線回折等の手法ではこれらのスクロース結晶の微細な構造の違いを解析できなかったが、放射光を利用する方法が有効であるという新知見が得られたため、それを検証し、方法に取り入れるための検討を優先的に行った。分子の電子状態について検討を行い、スクロース分子の内部での結合の強さに差異があるかどうか、分子内部の結合の切れやすさに差異があるかどうかについても検討して現象の機序解明を模索している。砂糖は我々の食生活のあらゆる場面で使用される重要な食品であるが、加熱熔融時の着色状況や熔融状況に差があるため、食品加工上の操作性や食味に大きな差異が生じる。これらの差異について、「砂糖の調理特性に影響する新因子」としてその機序を明らかにし、これらの現象の原因を探ることにより、我々の食生活および食品業界の品質管理に役立つデータを得ることがこの研究の目的である。この粒度の違いによる食味の差を科学的に解明するために、カラメルソースを粒度の異なるスクロース結晶を用いて調製し、カラメルソースの還元糖量や色差を測定し、官能検査によりその食味に明らかな差が生じることを確認した。また、液体クロマトグラフィーにより、スクロースの分解により生成する糖を分析し、その差異に関して詳細に検討しているところである。市販のグラニュ糖(スクロース結晶)の純度は99.9%以上と試薬並みであり,日常的には品質に差があるという認識なく使用されている。しかし現実には,グラニュ糖には融点の異なるものがある。これまでに進めてきた本研究により,融点の異なるグラニュ糖は,異なる加熱過程を経て崩壊,熔融すること,粉砕により生じた粒度の違いがDSC分析の結果に違いをもたらすことなどを確認した。さらに,この粒度の違いによる食味の差を科学的に解明するために,カラメルソースを粒度の異なるスクロース結晶を用いて調製し,還元糖量や色差,官能評価によりその食味に明らかな差が生じることを確認した。平成24年度は,種々のグラニュ等の粉砕による結晶の壊れやすさとスクロース分子の微量分解について検討した。また,粉砕処理を施したザラメ糖やグラニュ糖について,融点以下の100°Cおよび120°Cで加熱し,スクロースの分解を観察した。それらの着色状況および還元糖の生成について,粉砕前のものとの差異を検討した。

特に還元糖の測定については,ソモギ・ネルソン法,ジニトロサルチル酸法,液体クロマトグラフィーでの測定結果を合わせて検討し,高濃度のスクロース存在下での還元糖の測定および測定中のスクロースの分解についても詳細に検討し,妥当な測定方法を比較検討した。また,クッキー等の砂糖使用加熱調理品を粉砕糖を用いて調製し,粉砕糖の影響について検討した。砂糖は我々の食生活のあらゆる場面で使用される重要な食品であるが,加熱熔融時の着色状況や熔融状況に差があると,食品加工上の操作性や食味に大きな差異が生じる。これらの差異について具体的な加熱調理品における影響を検討し,その機序の解明を探ることにより,我々の食生活および食品業界の品質管理に役立つデータを得ることができた。粒度の異なるスクロース結晶を用いた加熱調理品における食味の差異を検討するために、まずはその差異を確認すべく飽やパンの調製を行ったが、思うような結果は得られなかった。しかしながら、カラメルソースを調製し、粒度の違いによる差異を明らかにすることができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。スクロースが分解して生じる還元糖の測定について、詳細に検討する必要がある。還元糖の測定方法については、ソモギ・ネルソン法、ジニトロ・サリチル酸法、液体クロマトグラフィー、旋光度測定、ブリックス等を併用し、測定方法による差異を比較検討しながら用いる。一方で、分子の電子状態について検討を行い、スクロース分子の内部での結合の強さに差異があるかどうか、分子内部の結合の切れやすさに差異があるかどうかについても検討して現象の機序解明を模索する。
パプアニューギニア、セピック丘陵地域における開発的介入とその現地社会への影響

1.研究分担者による個別の調査パプアニューギニア、セピック丘陵地域のいくつかの地点を選び、各研究分担者が担当領域の調査を個別に行った。(1)斉藤と川崎は、昨年度に続いて開発NGOを調査したほか、アンブンティ、ガホム地域などで、NGOの活動が村落社会にあたえる影響について調査した。また、新たな換金作物(バニラなど)の導入が村落社会にもたらす影響について調査した。(2)熊谷はブラックウォーター地域などにおいて観光化が村落社会にもたらす影響について調査した。観光化の影響が地域間にかなり差があること、それによって観光化の影響が小さい地域において外部社会への期待が高まっていることがわかった。(3)豊田はセピック川流域における観光化の実態とその影響、ならびに新たな換金作物(バニラなど)の導入が村落社会にもたらす影響について調査した。これまで以上の現金がこの地域に流入していること、それに伴い「開発」に対する期待が高まっていることがわかった。また、これまで外国人に独占されていた経済・商業活動に参加し始めた現地住民の活動について調査を行った。(4)研究協力者の新本は、マプリク地域において、伝統的な網袋製作の実態と、商業化に伴う影響について調査を行った。2.学会発表2004年3月に行われた「オセアニア学会」において斉藤・熊谷・豊田・川崎はシンポジウム「パプアニューギニアの開発問題」を組織し、今回の調査結果について発表・討論を行った。また新本は同学会において網袋の製作について発表を行った。研究代表者の斉藤と研究分担者の熊谷そして、2名の研究協力者(本田・新本)が2002年7月から9月にかけて、パプアニューギニア国東セピック州で、フィールドワークを実施した。各調査者の調査地、調査項目、および調査成果の概要は、以下のとおり。斉藤調査地:ウエワクおよひマプリク調査項目:演劇による啓発活動や識字教育に取り組むNGO調査成果の概要:政府機関や国際NGOの支援を受けて、ローカルNGOが活発に事業を展開している。しかし、政府の識字教育の転換によって各地に根付いた識字教育事業が打撃を受けたり、ローカルNGOの優秀な人材があらたに進出した国際NGOに引き抜かれるなど、開発に関わる諸機関の連携には問題も少なくない。熊谷調査地:ポートモレスビー、ウエワクおよびクラインビット調査項目:開発政策、人工動態、開発意識調査成果の概要:2001年末に都市部で警察官として働いていた村出身者が村長に就任した。新村長は自立した持続的な発展を目指している。外部依存的であったこれまでの高地周辺部の開発観とはおおきく異なっており、今後の動向が注目される.本田調査地:ウエワク、クラインビットおよびヌク調査項目:観光の村生活への影響調査成果の概要:観光がクラインビット村の生活にいっそうおおきな影響を与えるようになり、「伝統文化」のシンボルでもあった精霊堂が倒され、その支柱が売却されようとしている。新本調査地:ウエワクおよひマプリク調査項目:ローカバレ・マーケットにおける商業活動、網袋の製作と形態調査成果の概要:日常生活に不可欠なだけでなく、観光客のみやげ物などとして商品化もされている網袋の種類・用途・製法などを調べた。網袋にはさまざまな模様が編みこまれており、ひとびとは模様を見れば、それがどの村、あるいはどの地域のものかがわかる。さまざまな編み方と模様はひとびとの交流の歴史を映し出している。

(2)熊谷はブラックウォーター地域などにおいて観光化が村落社会にもたらす影響について調査した。観光化の影響が地域間にかなり差があること、それによって観光化の影響が小さい地域において外部社会への期待が高まっていることがわかった。(3)豊田はセピック川流域における観光化の実態とその影響、ならびに新たな換金作物(バニラなど)の導入が村落社会にもたらす影響について調査した。これまで以上の現金がこの地域に流入していること、それに伴い「開発」に対する期待が高まっていることがわかった。また、これまで外国人に独占されていた経済・商業活動に参加し始めた現地住民の活動について調査を行った。(4)研究協力者の新本は、マプリク地域において、伝統的な網袋製作の実態と、商業化に伴う影響について調査を行った。12.学会発表2004年3月に行われた「オセアニア学会」において斉藤・熊谷・豊田・川崎はシンポジウム「パブアニューギニアの開発問題」を組織し、今回の調査結果について発表・討論を行った。また新本は同学会において網袋の製作について発表を行った。
新規物理気相法によるナノダイヤモンド粉末の創製と異種元素ドーピングによる磁性付与

平成27年度の研究では,物理気相成長法の一つである同軸型アークプラズマガン(coaxial arc plasma gun: CAPG)を用いてナノダイヤモンド粉末の作製装置の開発と作製条件の確立に注力した.CAPGにグラファイトロッドを原料およびカソードとして取り付け,石英板にアークプラズマを照射することでナノダイヤモンド粉末の作製を行った.粉末X線回折測定より,作製した粉末中に直径10 nm以下のダイヤモンドが存在することが明らかとなった.さらに,放電エネルギーによりナノダイヤモンド粉末を2.4 nmから15 nmの範囲で制御することに成功した.アークプラズマの発光分光分析より,プラズマ中の粒子の内,炭素イオンがダイヤモンドの形成に大きく寄与していると考えられる.浮沈法を用いた密度測定より,作製した粉末中には約40 %のダイヤモンドが存在することが明らかとなった.この値は,現在のナノダイヤモンド粉末の主な生産方法である爆轟法の一次生成物と同程度の割合である.ダイヤモンド粉末への磁性付与は,Cr原子をin situドーピングすることで図った.ダイヤモンド格子中でCrが2価の状態で存在することで磁気モーメントが生じることが理論的に予測されている.X線光電子分光より作製した粉末中にCrが含まれていることは確認されたが,磁気測定によるCrドープナノダイヤモンド粉末の磁性は観測されなかった.これは,Crがダイヤモンド格子中ではなくアモルファスカーボン相に存在するためであると推測される.作製可能なナノダイヤモンドの粒径をさらに大きくすることで,ダイヤモンド格子中に取り込まれるCrの割合が増加し,磁性が観測できる可能性が高くなると期待できる.翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
多価カチオン含有電解液中におけるリチウムイオン電池用黒鉛負極の基礎研究

リチウムイオン電池の有機電解液中の溶媒和リチウムイオンの構造に焦点を当てた。ルイス酸性の異なるカチオンを添加することで溶媒和リチウムイオンの構造を制御し、黒鉛へのリチウムイオン挿入反応の可否を調べた。リチウム塩を溶解した炭酸プロピレンに種々の濃度でカルシウム塩を加えた結果、電解液中のLiに対するCaの存在量が1.1倍以上になると、黒鉛負極へのリチウムイオン挿入脱離が可逆に起こることを見出した。また、溶媒をジメチルスルホキシドとしてラマン分光測定により溶媒和リチウムイオンの構造を調べた。さらに実用電解液を想定して、低粘性溶媒である炭酸ジメチルの添加による粘性低下を行った。本研究ではリチウムイオン電池に使われている有機電解液中の溶媒和リチウムイオンの構造に焦点を当て、リチウムイオン電池黒鉛負極特性との相関を基礎的に明らかにすることを目的とした。本年度は昨年度に引き続き、ルイス酸としてカルシウムイオンを主に用いた。リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)アミド(LiTFSA)を溶解した炭酸プロピレン(PC)に種々の濃度でカルシウム塩としてCa(TFSA)2を溶解した電解液を調整した。このような電解液は高粘性であることから、実際の電池系に用いることを鑑みて、低粘性溶媒である炭酸ジメチル(DMC)を添加した。その結果、DMCの少量添加ではリチウムイオンの挿入脱離は進行しなかったが、DMC/PC=10になるとリチウムイオンの挿入が可能であった。このことからLi/Ca比およびDMC/PC比の両方がリチウムイオン挿入に影響を与えることが明らかとなった。また、PCとTFSAを用いた系ではラマン分光測定ではバンドが重なるため、明確な解析ができなかったので、溶媒をジメチルスルホキシド(DMSO)として、リチウムイオン挿入脱離について調べた。DMSOの場合でもPCと同様の挙動が見られた。そこで、ラマン分光測定により溶媒和リチウムイオンの構造を調べた。ラマンスペクトルからリチウムイオンの挿入が可能となる濃度ではフリーのDMSOが存在しないことが分かった。すなわち、カルシウム塩添加により、フリーな溶媒が存在しなくなることが黒鉛へのリチウムイオンの挿入を可能としたしたことが分かった。他のルイス酸としてマグネシウムイオンについても調べており、同様な結果が得られた。溶媒和リチウムイオンの構造制御のために、溶媒を変化させるのではなく、リチウムイオンとルイス酸性の異なるカチオンを添加することで溶媒和リチウムイオンの構造を制御し溶媒和構造と黒鉛へのリチウムイオン挿入可否のクライテリアを明確にすることで、溶媒和イオン構造の制御によるリチウムイオン電池の高性能化に向けた基礎的指針を得る。本年度はルイス酸としてカルシウムイオンを用いた。電解液中のLiに対するCaの存在量が1.1倍以上になると、黒鉛負極へのリチウムイオン挿入脱離が可逆に起こること見出した。電解液の物性として、イオン導電率および粘度を測定したが、Ca/Liに対して特異な変化はしなかった。したがって、このリチウムイオン挿入脱離を可能にしたのは電解液のマクロな物性の変化ではないことが明らかとなった。そこで、溶媒和リチウムイオンの構造をラマン分光測定により明らかにすることを試みた。ラマンスペクトルにおいて溶媒分子であるPCのバンドとアニオンのバンドが重なるため、明確な帰属は困難であったが、溶媒和リチウムイオンの構造変化が示唆された。したがって、ルイス酸であるカルシウムイオンの添加が溶媒和リチウムイオンの構造を変化させることに有効で、その結果、リチウムイオンの黒鉛負極への挿入脱離が可能となったことが明らかとなった。カルシウムイオンがルイス酸として機能することで、リチウムイオンからPCを引きつけ、溶媒和リチウムイオンの構造が変化するとの仮定のもと、本研究を行ったが、溶媒和リチウムイオンの構造変化を示唆する結果と、黒鉛負極へのリチウムイオンの挿入脱離挙動の相関が得られ、概ね順調に進展していると判断した。次年度はカルシウムイオン以外のルイス酸としてマグネシウムイオンを用いることでルイス酸性の違いが、リチウムイオン挿入脱離挙動にどのような影響を与えるのか調べる。また、PCに替わる溶媒を用いることで、ラマン分光法を用いた溶媒和リチウムイオンの構造変化を明確にする。該当なし
製薬プロセスの品質・生産性向上にむけた意思決定支援手法の開発

本研究の目標である品質・生産性に優れた製薬プロセスの実現に向け、バイオ医薬品の注射剤製造における製品収率と生産リードタイム管理に絞り研究を進めた。これらのテーマについて、以下の4つの遂行項目を設けた:1現状プロセスの課題を発見するための品質・生産性評価指標の開発、2課題の解決に向け、製薬固有の条件を考慮した解析手法の構築3得られた設計・対策案から多目的に最適なものを選択するための業務や情報の標準化、および4企業からの実データ取得や、手法の検証・実証。製品収率については1評価指標開発として、製造プロセスモデルと製品ロスの評価指標を構築した。2解析手法として、工程の改善がGMP基準をクリアしていても、他の面で悪影響を及ぼすかどうかをシナリオ分析により解析できるようにした。また、製品ロスに関連してエネルギーのロスについても検討を加えた。生産リードタイムの1評価指標についても、注射剤製造の生産計画に関するモデルを構築し、2として例えばボトルネックとなる工程を特定できるような手法開発に取り組んだ。また、3に関連して、注射剤製造を対象とする継続的改善活動のビジネスプロセスモデル構築に取り組んできたが、これを実践例とともにまとめた。また、すべての研究には4のように企業から取得した実データを用い、得られた改善案のうちいくつかは実際に製造現場で実践されようとしている。研究成果は論文や学会で発表した。今後は、対象をバイオ医薬品から、低分子も含めた医薬品全般とし、さらに注射剤から原薬も含むプロセス全体について研究を行う方針である。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
大腸菌のDNA複製終了、分配、細胞分裂過程及びこれを調節する遺伝子群の構造と機能

大腸菌における細胞周期調節の分子構造を明らかにする事を目的に、(1)F因子DNA複製と宿主大腸菌細胞分裂の共役を支配するLetA、LetD蛋白質作用の分子機構、(2)この共役に関与する宿主大腸菌遺伝子の検索を計画し、以下の結果を得た。1gyrA遺伝子の関与.DNA gyraseのサブユニットAがF因子のDNA複製と宿主大腸菌の細胞分裂の共役に関与することを明らかにした。細胞分裂抑制活性を持つLetD蛋白質を"抑圧"し得る大腸菌変異株(tdi変異株)を分離、解析し、既に報告した形態形成遺伝子groES、groEL(Miki et al.,J.Mol.Biol.201,327(1988))の他に、DNA gyraseの一つのサブユニットの構造遺伝子であるgyrA遺伝子が関与することを、(1)tdiF変異を相補するDNA断片の制限酵素地図と、小原らの大腸菌染色体DNAの制限酵素地図との比較、(2)形質導入によるマッピング、(3)欠失変異株を用いた相補性試験、(4)tdiF変異株のgyrA遺伝子領域の塩基配列の決定を行うことによって確認した。GyrA蛋白質が、LetD蛋白質の直接、あるいは最終的な標的蛋白質であることは、(1)GyrA蛋白質を多量生産していると思われる、組み換えプラスミドが、LetD蛋白質による大腸菌染色体DNAの分配および細胞分裂阻害を抑圧すること、(2)LetD蛋白質多量生産株の細胞抽出液がDNA gyraseの活性を抑制する事によって示唆された。2.大陽菌染色体DNA複製と細胞分裂を共役させる遺伝子の検索新しい遺伝子tdiDを見いだした。tdiD変異株は、LetD蛋白質活性を"抑圧"し得るばかりでなく、無チミン死耐性を示し、λファージを溶原化した場合、紫外線によってプロファージが誘発されないなど、大腸菌染色体DNA上のLetD様遺伝子に期待される性質を持つ。
神経細胞の膜特性を考慮した数理モデルと脳型デバイス開発への設計指針

本研究の2年度目にあたる本年度は,神経細胞の生理学的知見を工学応用するために,まず,神経細胞の位相応答曲線における摂動刺激の大きさ(以下,摂動強度と呼ぶ)の影響に関して理論研究を実施した.昨年度の研究により明らかになった,神経細胞の膜特性と位相応答曲線との解析的な関係を応用し,摂動強度に依存した位相応答曲線を,解析計算により導出することに成功した.その結果,位相応答曲線が摂動強度に依存して非線形に変化する原因は,位相応答曲線の高次非線形成分の影響であること示す結果が得られた.この成果は,国際学会の2011 International Conference on Neural Information Processingにおいて,英語口頭発表により公表した.また,英文学術雑誌(Lecture Notes in Computer Science誌)に受理され,既に公表されている.次に,神経細胞の位相応答曲線が示す非線形な変化に関して,神経細胞の数理モデルを用いた数値シミュレーションにより議論した.位相応答曲線における高次の非線形項の影響を定量的に議論した.その結果,位相応答曲線の測定には,用いる摂動強度に応じた高次の非線形成分を考慮する必要があることを示す結果が得られた.また,位相応答曲線の測定において,摂動強度に起因する高次の非線形成分の影響は,神経細胞の発火周波数に応じて変化する可能性が示唆された.これらの成果は,日本物理学会第67回年次大会及び電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会において公表した.神経細胞の集団的挙動を理解するには,非線形動力学における位相応答曲線が有効な指標となることが知られており,近年の生理学実験において,神経細胞の位相応答曲線が測定されている.膜電位の時間変化は神経細胞の電気生理学的な応答特性(以下,膜特性と呼ぶ)によって特徴付けられるため,神経細胞の膜特性と位相応答曲線との関係を議論する必要があるが,神経細胞の膜特性と位相応答曲線との解析的な関係は十分明らかになっていない.特に,生理学実験で位相応答曲線を求める際には有限摂動刺激を用いるため,無限小の摂動刺激に対する線形応答の議論では不十分であり,測定される神経細胞の位相応答曲線には摂動刺激の大きさに依存した非線形成分が混在すると考えられる.当該年度では,位相応答曲線が摂動刺激の大きさに依存して非線形に変化する原因を示すため,神経細胞の膜電位のインパルス応答が示す非線形性と,摂動刺激に対する位相応答曲線の非線形性について,議論した.まず,数値実験により,神経細胞の膜電位のインパルス応答が示す摂動刺激に対する変化を測定した.その結果,神経細胞の膜電位のインパルス応答が示す非線形性は,位相応答曲線の摂動刺激の大きさに対する非線形変化の原因としては主要な要因とは考えにくいことが明らかになった.さらに,位相応答曲線に摂動刺激の大きさに依存した非線形成分を理論的に考慮した場合,数値実験で得られる位相応答曲線が摂動刺激の大きさに依存した非線形な変化を説明出来ることがわかった.本研究の2年度目にあたる本年度は,神経細胞の生理学的知見を工学応用するために,まず,神経細胞の位相応答曲線における摂動刺激の大きさ(以下,摂動強度と呼ぶ)の影響に関して理論研究を実施した.昨年度の研究により明らかになった,神経細胞の膜特性と位相応答曲線との解析的な関係を応用し,摂動強度に依存した位相応答曲線を,解析計算により導出することに成功した.その結果,位相応答曲線が摂動強度に依存して非線形に変化する原因は,位相応答曲線の高次非線形成分の影響であること示す結果が得られた.この成果は,国際学会の2011 International Conference on Neural Information Processingにおいて,英語口頭発表により公表した.また,英文学術雑誌(Lecture Notes in Computer Science誌)に受理され,既に公表されている.次に,神経細胞の位相応答曲線が示す非線形な変化に関して,神経細胞の数理モデルを用いた数値シミュレーションにより議論した.位相応答曲線における高次の非線形項の影響を定量的に議論した.その結果,位相応答曲線の測定には,用いる摂動強度に応じた高次の非線形成分を考慮する必要があることを示す結果が得られた.また,位相応答曲線の測定において,摂動強度に起因する高次の非線形成分の影響は,神経細胞の発火周波数に応じて変化する可能性が示唆された.これらの成果は,日本物理学会第67回年次大会及び電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会において公表した.
メタヒューリスティクスによる計算困難問題の解決に関する研究

実社会に現れる組合せ最適化問題の解法として,局所探索を基盤にタブー探索,遺伝アルゴリズム,アニーリング法など,いわゆるメタヒューリスティクスと称される手法が種々提案され,精度の高い近似解を効率よく求めるために大きな成果を上げつつある.本研究の目的は,組合せ最適化問題に対しメタヒューリスティクスに基づく汎用性の高い高性能アルゴリズムを開発することで,実用性の高いソフトウェアを構築することである.具体的には,反復局所探索法,タブー探索およびその変形を中心に,探索空間や近傍の影響を考慮しながら設計を進めた.ここで,ターゲットとすべき組合せ最適化問題としては,現実に現れる様々な問題を一括して扱える汎用性の高い問題が望ましい.しかしその一方で,アルゴリズムの性能を高めるためには,個々の問題の特殊構造を活かすことが必要である.そこで本研究では,以下に挙げる問題を標準問題として用意し,これらに対するアルゴリズムの開発を行った:これらの問題はいずれも代表的な組合せ最適化問題であるが,本研究では,複雑な条件を有する現実問題も扱うことができるようアルゴリズムの適用範囲を拡げることに重点をおき,問題の定式化を行った.本研究で得られたアルゴリズムは,世界中で広く用いられているベンチマーク問題に対し,従来の最良解を更新するなど,その有効性が確認されている.また,現実問題に対しても良質の解を求めることに成功しており,幾つかのアルゴリズムは,すでに実用的な応用で利用されている.実社会に現れる組合せ最適化問題の解法として,局所探索を基盤にタブー探索,遺伝アルゴリズム,アニーリング法など,いわゆるメタヒューリスティクスと称される手法が種々提案され,精度の高い近似解を効率よく求めるために大きな成果を上げつつある.本研究の目的は,組合せ最適化問題に対しメタヒューリスティクスに基づく汎用性の高い高性能アルゴリズムを開発することで,実用性の高いソフトウェアを構築することである.具体的には,反復局所探索法,タブー探索およびその変形を中心に,探索空間や近傍の影響を考慮しながら設計を進めた.ここで,ターゲットとすべき組合せ最適化問題としては,現実に現れる様々な問題を一括して扱える汎用性の高い問題が望ましい.しかしその一方で,アルゴリズムの性能を高めるためには,個々の問題の特殊構造を活かすことが必要である.そこで本研究では,以下に挙げる問題を標準問題として用意し,これらに対するアルゴリズムの開発を行った:これらの問題はいずれも代表的な組合せ最適化問題であるが,本研究では,複雑な条件を有する現実問題も扱うことができるようアルゴリズムの適用範囲を拡げることに重点をおき,問題の定式化を行った.本研究で得られたアルゴリズムは,世界中で広く用いられているベンチマーク問題に対し,従来の最良解を更新するなど,その有効性が確認されている.また,現実問題に対しても良質の解を求めることに成功しており,幾つかのアルゴリズムは,すでに実用的な応用で利用されている.この研究の目的は,NP困難性に代表されるような,その解決がきわめて困難であるさまざまな組合せ最適化問題に対して,メタ・ヒューリスティックスに基づく実用性の高い汎用アルゴリズムを開発することにある.この目的を達成するため,局所探索,タブー探索などを中心に,この種のアルゴリズムの一般的な性質の解明を試み,その成果を利用しつつ,いくつかの代表的な問題に対するアルゴリズムの実装を行っていく予定である.今年度は、研究の初年度であるので、局所探索を中心に、一般的な特性の理論的および実験的解明に中心を置き、MAX-SAT(最大充足可能性問題)およびGAP(一般化割当問題)などを具体的な対象に研究を進めた。その結果、探索に用いる近傍のサイズと局所最適解の質のトレードオフ関係が明確になるなど、有用な知見が得られた。また、汎用性の高い問題解決エンジンを構築するためのプラットフォームとして、本研究ではCSP(制約充足問題),RCPSP(資源制約スケジューリング問題),GAP(一般化割当問題)を採用しており、すでに実装の作業を始めている。これらの解法としては,メタ・ヒューリスティックスの諸法の中でも,タブー探索に着目し、一部はすでに計算実験を始め、良好な結果を得ている.本年度の研究では、代表的組合せ問題として、最大充足可能性問題(MAX-SAT)、一般化割当問題(GAP)、資源制約プロジェクトスケジューリング問題(RCPSP)、集合被覆問題(SCP)、車両経路決定問題(VRP)、などを選び、それらに対し、汎用性を考慮しつつアルゴリズム開発を進めた。具体的には、メタヒューリスティクスの手法であるタブー検索を基本におき、それに可変近傍探索法、遺伝アルゴリズム、アユーリング法などの特徴を加味するというアプローチをとった。予備実験を通して、有望なアルゴリズムの枠組みを洗い出しつつ、プログラムの実装を進めた結果、メタヒューリスティクスの基本要素である局所探索法、とくにその中の近傍の定め方が重要であることに気づき、詳しく研究を行った。すなわち近傍のサイズはできるだけ大きく取るのがよいが、計算の高速化を実現するには、無駄な解を検索から除くための工夫が大切である。そのためには、探索にともなうデータを十分記憶して置くこと、排除連鎖法などの方法により有望解を先読みして深く探索すること、などの有効性が明らかになった。本年度の研究では、とくに、最大充足可能性問題(MAX-SAT)、一般化割当問題(GAP)のアルゴリズムの開発が大きく進展した。得られたアルゴリズムの性能は、DIMACSのnetlibや他のソースに貯えられているベンチマーク問題を用いて評価したが、すでに開発されている他のアルゴリズムと比較して遜色ないか、あるいはそれらを凌ぐものとなっていることが判明した。我々のアルゴリズムは汎用性を重視して作られているので、実用上の観点からは、ずっと広い適用範囲をもっているのが特長である。

現実問題に現れる組合せ最適化問題の解法として、局所探索を基盤に、タブー探索、遺伝アルゴリズム、アニーリング法などいわゆるメタヒューリスティクスと称される手法が種々提案され、精度の高い近似解を効率よく求めるために大きな成果を上げつつある。本研究では、いくつかの代表的な組合せ問題に汎用性の高いアルゴリズムを開発することで、実用性の高い問題解決システムを構築することを目指した。具体的には、メタヒューリスティクスの手法であるタブー探索を基本におき、それに反復局所探索法、可変近傍探索法、遺伝アルゴリズム、アニーリング法などの特長を加味するというアプローチをとっている。また、計算実験を通じて、これらのアルゴリズムについて近傍の構造とその探索法の影響、とくに局所最適解からの脱出効率などを評価し、実用的に有用な形にまとめあげるよう試みた。
詳細な人体解剖情報を加えた、新しい筋骨格コンピュータモデルによる関節運動の解析

筋骨格コンピュータモデルのための基礎情報となる骨や筋の形態モデルは、1970年代から1980年代前半に遺体を使った解剖学的情報や生体のX-P、CT、MRIの画像情報から作製されたものである。この時代における計測機器の精度から推測すると、検証する必要があると考える。一方、これまで筋骨格コンピュータモデルの情報に使用されている筋の起始や停止の情報は、骨に付着することを前提に採用されている。われわれの詳細な肉眼解剖的観察により、筋の起始や停止が隣接する筋に始まったり終わったりすることが分かってきており、その力学的作用が関節運動へ影響をおよぼすことが考えられるが、それらの情報も既存の筋骨格コンピュータモデルには組み込まれていない。そこで、詳細な肉眼解剖学的情報を組み入れた、新しい筋骨格コンピュータモデルを作成し、詳細な関節運動学の解析へ萌芽させることが目的である。そのため、本研究課題では、股関節周辺の筋骨格コンピュータモデルの作製に必要な、主に大殿筋を中心とする三次元的な筋の位置や、詳細な筋線維の始まりや終わりの位置の情報収集を、解剖学的に行った。その結果、大殿筋を中心とする股関節周辺の筋群の三次元的視点からの筋の位置を明らかにした。また、大殿筋の筋線維が終わっている大腿四頭筋の部位やその形状、大殿筋が始まっている中殿筋や胸腰筋膜の部位や形状を明らかにした。本情報を既存の筋骨格コンピュータモデルに組み込むことにより、より現実に近い新しい筋骨格コンピュータモデルを作製することができる状況になってきた。本研究により得られた結果を既存のプログラムに入力し、早急に新しいプログラムの完成に導いていく予定である。