hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光合成生物の貯蔵多糖合成系の多様性と進化

光合成生物はその産物をグルカンの形で貯蔵するが、その構造は多様性に富む。本研究ではその出現機構の解明を目的とし、以下の検証及び解析を行った。1.原始紅藻Cyanidioschyzon(デンプン型)とCyanidium(グリコーゲン型)の酵素活性及び発現パターンの比較から仮説を立て、Cyanidioschyzonでイソアミラーゼ及び枝作り酵素の破壊株を作製、貯蔵多糖の分析を行った。2.ハプト藻から得られた酵母KRE6ホモログcDNAクローンの塩基配列を決定したところ、β-グルカンとの結合に関与すると考えられるアミノ酸配列が保存されていた。この遺伝子の機能を検証するため、発現抑制法の検討を行った。光合成生物はその産物をグルカンの形で貯蔵するが、その構造はグリコーゲン、デンプン等のα-グルカンあるいは種々のβ-グルカンと多様性に富む。本研究ではその出現機構の解明を目的とし、2年目である本年度は、これまでの成果を受け以下の結果を得た。1.デンプン型→グリコーゲン型移行仮説の検証:原始紅藻Cyanidioschyzon(デンプン型)とCyanidium(グリコーゲン型)のグルカン合成関連酵素群の活性の比較から、デンプン型はイソアミラーゼによる枝揃えが活発に行われることにより形成される可能性が考えられた。そこで、イソアミラーゼの比較を行うためクローニングを試みたが、Cyanidiumでは縮重プライマーでの増幅がうまくいかなかった。一方、Cyanidioschyzonでは2つのイソアミラーゼ遺伝子のクローニングに成功し、相同組換えも可能なため現在破壊株の作製を進めている。2.ピレノイドデンプンに関する仮説(ピレノイドデンプンは、伸長酵素の一種GBSSにより長鎖が作られるようになった藻類において形成されるようになったという仮説)の検証:ピレノイドを持たない緑藻Chloromonas2種でもGBSSを持つことが分かった。今後は、他のピレノイドを持たない分類群についても調べていく必要がある。3.ハプト植物のβ-グルカン合成酵素:βグルカン合成酵素候補遺伝子の発現を抑制することにより機能を検証することを目指して、先ず抑制法の検討を行った。抑制が検出しやすい系として、石灰化を指標に石灰化関連候補遺伝子の抑制を検討し、石灰化の抑制を示すことに成功した。次にこの方法をβ-グルカンに応用するために、細胞のβ-グルカン染色を試みたが、細胞の固定・抗体染色には成功したものの、β-グルカンの染色法は確立することができなかった。そのため、抑制効果の検証には定量が必要であると考えられた。光合成生物はその産物をグルカンの形で貯蔵するが、その構造はグリコーゲン、デンプン等のα-グルカン、あるいは、ラミナラン、クリソラミナラン、パラミロン等のβ-グルカン、と多様性に富む。本研究ではその出現機構の解明を目的としている。初年度である今年度は以下の結果を得た。1.デンプン型→グリコーゲン型移行仮説の検証:一次共生植物の中でも大きな多様性を示す原始紅藻(紅色植物)に注目し、Cyanidioschyzon(デンプン型)とCyanidium(グリコーゲン型)を用い、グルカン合成関連酵素群(伸長酵素、枝作り酵素、枝切り酵素)の活性を比較した。伸長酵素の活性を揃えてグルカン代謝関連酵素群の活性染色を行ったところ、枝作り酵素及びイソアミラーゼと思われる枝切り酵素の活性がともに、CyanidioschyzonでCyanidiumよりも高くなっていた。このことから、デンプン型では、イソアミラーゼによる枝揃えが活発に行われることにより特徴的なクラスター構造が形成される可能性が考えられた。枝作り酵素に関しても、Cyanidiumとは基質特異性の異なる酵素が働きデンプン合成の要因となっている可能性も考えられた。今後は、これらの酵素遺伝子のクローニングを行い、酵素の性質を比較して行く予定である。2.ピレノイドデンプンに関する仮説(ピレノイドデンプンは、伸長酵素の一種GBSSにより長鎖が作られるようになった藻類において、デンプン構造のflexibilityが増すことにより形成されるようになったという仮説)の検証:ピレノイドを持たない緑藻Chloromonasの培養を行い、GBSSを解析するための準備を進めている。3.ハプト植物のβ-グルカン合成酵素:我々が作成した円石藻ESTデータベースから酵母KRE6ホモログを抽出し、酵母、褐藻のものとのアラインメントを作成した。本研究ではその出現機構の解明を目的とし、3年目である本年度は、これまでの成果を受け以下の結果を得た。そこで、Cyanidioschyzonの2つのイソアミラーゼ遺伝子について発現に対する光の影響を調べたところ、どちらの遺伝子も明条件で発現し、暗条件に移すと発現が抑制されたことから、これらの遺伝子産物はデンプンの分解というよりも合成に関与している可能性が示唆された。これらの遺伝子産物の機能を検証するため、現在、破壊株作製用プラスミドを作製して野生株を形質転換し、得られたコロニーに着いて破壊株の確認を進めている。

2.ハプト植物のβ-グルカン合成酵素:円石藻ESTデータベースから得られた酵母KRE6ホモログクローンの全長塩基配列を決定したところ、β-グルカンとの結合に関与すると考えられるアミノ酸配列が保存されていた。このβ-グルカン合成酵素候補遺伝子の発現を抑制することにより機能を検証することを目指して、先ず抑制法の更なる検討を行った。抑制が検出しやすい系として、石灰化を指標に石灰化関連候補遺伝子の抑制を検討し、液胞が十分に発達した定常期のカルチャーで核酸導入率が高く、その後の生育にも問題ないことがわかった。次にこの方法をβ-グルカンに適用するために、少量の細胞でβ-グルカンを定量する方法を確立した。今後は、実際に発現抑制率の高い細胞でβ-グルカンを定量する。光合成生物はその産物をグルカンの形で貯蔵するが、その構造はグリコーゲン、デンプン等のα-グルカンあるいは種々のβ-グルカンと多様性に富む。本研究ではその出現機構の解明を目的とし、以下の結果を得た。1.デンプン型→グリコーゲン型移行仮説の検証:原始紅藻Cyanidioschyzon(デンプン型)とCyanidium(グリコーゲン型)のグルカン合成関連酵素群の活性の比較及び明暗サイクルにおける遺伝子発現パターンの解析から、デンプン型はイソアミラーゼによる枝揃えが活発に行われることにより形成される可能性、及びグリコーゲン型とは基質特異性の異なる枝作り酵素が働くことにより形成される可能性が考えられた。これらの酵素の機能を検証するため、Cyanidioschyzonで破壊株の作製を行った。これまでに、2つのイソアミラーゼ遺伝子の破壊株で顆粒の形態に異常がみられ鎖長分布にも変化がみられていることから、イソアミラーゼは顆粒の形成に重要な役割をもつ可能性が示唆された。2.ピレノイドデンプンに関する仮説(ピレノイドデンプンは、伸長酵素の一種GBSSにより長鎖が作られるようになった藻類において形成されるようになったという仮説)の検証:緑藻ChloromonasではGBSSの有無とピレノイドデンプンの有無に相関性はないことがわかり、さらなる検証には活性の定量や他の分類群でも調べる必要があることが示された。3.ハプト植物のβ-グルカン合成酵素:円石藻ESTデータベースから得られた酵母KRE6ホモログクローンの全長塩基配列を決定したところ、β-グルカンとの結合に関与すると考えられるアミノ酸配列が保存されていた。この遺伝子の発現を抑制し機能を検証するために、抑制法及びβ-グルカン検出法の検討を行った。細胞内可溶性β-グルカンの染色はできなかったが、少量の細胞でβ-グルカンを定量する方法を確立した。光合成生物はその産物をグルカンの形で貯蔵するが、その構造は多様性に富む。本研究ではその出現機構の解明を目的とし、以下の検証及び解析を行った。1.原始紅藻Cyanidioschyzon(デンプン型)とCyanidium(グリコーゲン型)の酵素活性及び発現パターンの比較から仮説を立て、Cyanidioschyzonでイソアミラーゼ及び枝作り酵素の破壊株を作製、貯蔵多糖の分析を行った。
肺がん患者の呼吸症状、対処行動とQOLの関連からみた症状マネジメントモデルの作成

本研究は、呼吸困難のある肺がん患者の呼吸症状、対処行動のQOLとの関連について明らかにすることを目的に、がん診療連携拠点病院に外来通院するIII、IV期の進行肺がん患者に質問紙調査を行った。回収数125人、回収率82.2%。有効回答116人とし有効回答率は76.3%であった。性別は男性82人、女性34人であった。総合的呼吸困難は37.9%に認められた。呼吸困難のある人は呼吸困難が出現・増強しないような行動や体動、環境調整などの対処行動をとっており、呼吸困難がある人はないと答えた人よりもQOLが低かった(有意差あり)。本研究では、進行肺がん患者の呼吸症状、対処行動とQOLとの関連について明らかにし、症状マネジメントモデルを作成することを目的としている。平成28年度は、文献検討および自記式質問紙を作成することを計画とした。まず、進行肺がん患者の呼吸症状や対処行動、QOLに関する文献検索・文献検討を行った。医学中央雑誌を用いて、「肺がん」「呼吸症状」「QOL」「対処行動」のキーワードで検索し、97件の文献の中で、本研究に関連する文献22件を文献対象とした。そして、文献検討の結果および、研究者が修士論文で明らかにした「呼吸困難のある肺がん患者の様相」をもとに研究概念枠組みを作成した。次に、作成した概念枠組みに基づき、自記式質問紙を作成した。対処行動の項目については、Total Dyspneaの観点から捉えるために、身体的側面のみでなく、社会的側面や、自己コントロール感などのスピリチュアルな側面も含め包括的に捉えることができる内容を抽出した。呼吸症状の項目については、肺がん患者の呼吸困難の評価に用いられ、呼吸努力感や呼吸不快感、呼吸不安感などの項目が含まれるCancer Dyspnea Scaleを使用した。また、QOLの測定指標としては、包括的尺度で8つの健康概念を測定することが可能であり、信頼性・妥当性も認められているSF-12(スタンダード版)を使用した。質問紙作成にあたり、対象者が呼吸症状を伴う可能性があることから、可能な範囲で回答することができることを考慮し、質問項目数を計60項目とした。さらに、作成した質問紙を洗練化するために、がん領域の教員および、がん診療連携拠点病院に勤務するがん看護専門看護師5名により妥当性・適切性の検討を行った。本研究の平成28年度の予定では、進行肺がん患者の呼吸症状や対処行動、QOLに関する文献検討を行い、自記式質問紙を作成することを計画していた。現時点では、文献検討を行い、作成した研究概念枠組みに基づき自記式質問紙を作成している。さらに、質問紙の洗練化のためにがん領域の教員およびがん看護専門看護師により質問紙の信頼性・妥当性について検討を行っているため、概ね順調といえる。本研究の目的は、呼吸困難のある肺がん患者の呼吸症状、対処行動のQOLとの関連について明らかにすることである。進行肺がん患者が、呼吸症状にどのように対処し、QOLとどう関連しているのかを明らかにするために、文献検討と概念枠組みをもとに質問紙を作成した。研究対象者はがん診療連携拠点病院に外来通院するIII、IV期の進行肺がん患者で、研究対象者に説明を行い同意を得た。回答は郵送法で、作成した自記式無記名質問紙による調査を行った。結果、回収数125人、回収率82.2%。対象者は男性82人(70.7%)、女性34人(29.3%)。年齢は70歳代が最も多く48.3%であった。がんの病期は、III期30.2%、IV期48.3%、不明19.8%であった。呼吸困難では、Cancer Dyspnea Scaleのカットオフ値8点以上を呼吸困難ありとし、総合的呼吸困難は37.9%に認められた。総合的呼吸困難は呼吸努力感(r=.93)、呼吸不快感(r=.63)、呼吸不安感(r=.75)に相関がみられた(p<.001)。対処行動では、呼吸が楽になるような体動の工夫や薬物療法、サポートの項目に関して正の相関があり、呼吸困難がない人よりもある人に有意差がみられた(p<.05)。呼吸困難がある人は、SF12の8下位尺度全ての平均値が標準より下回っており、SF12の活力以外の下位尺度項目で、呼吸困難がある人よりもない人に有意差がみられた(p<.05)。これらのことから、呼吸困難のある人は呼吸困難が出現・増強しないような行動や体動、環境調整などの対処行動をとっており、呼吸困難がある人はないと答えた人よりもQOLが低いことが明らかになった。今後は、分析した結果から、呼吸困難のある肺がん患者のセルフケアを向上させるための症状マネジメントモデルを作成する予定である。

呼吸困難のある人は呼吸困難が出現・増強しないような行動や体動、環境調整などの対処行動をとっており、呼吸困難がある人はないと答えた人よりもQOLが低かった(有意差あり)。平成29年度の予定としては、作成した自記式質問紙を用いて300名の肺がん患者にアンケート調査を行い、症状マネジメントモデルを作成することである。現在、調査を行うにあたり、倫理審査を受けている。研究倫理審査の結果に伴い、各施設でアンケート調査を開始する予定である。データ入力については、業者に依頼をしている。データ分析結果を基に、症状マネジメントモデルを作成する。作成した症状マネジメントモデルは、がん看護分野の教員とがん看護専門看護師により妥当性・適切性を検討する。29年度が最終年度であるため、記入しない。がん看護学29年度が最終年度であるため、記入しない。
高圧耐性の汎用光学測定セルと専用分光分析装置の試作研究

本研究課題は、高圧力下の分光分析を必要とする食品化学と生化学の研究を遂行するため、一定の高圧力に保持したままの変化とともに、所定の速度で昇圧力または降圧力しながらその過程の変化を測定する、汎用耐高圧光学測定セルと専用分光分析装置の試作研究をなすことを目的としている。そのため、第一にすでに研究室に既存の紫外可視分光光度計や蛍光分光光度計、並びに円二色性測定装置に適合し得る汎用の高耐圧性光学測定セルを設計試作し、高圧力環境下に置かれた生化学試料の分光的特性(吸光度、蛍光強度、円二色性)を観察し、圧力がタンパク質試料の分子構造、反応性、物性などに及ぼす影響を検討した。性能として、耐圧が最大500MPa(常時使用圧力400MPa)、測定波長域は紫外可視領域(200700nm)とし、セル容量は0.51.0ml以下の微量の試料を測定できるよう設計した。特に、円二色性測定用セルは装置の構成が複雑であるため、現有装置に適合する形状に設計した。材質は耐圧性の優れた素材(SUS-630)で構成し高圧配管でポンプに接続し測定試料に圧力を加える方式をとる。測定セルとポンプの間の圧力媒体は圧力伝導ユニット(フリーピストン)で区切り、相互の接触を防止した。さらに、試料温度の調節も可能とし、測定セルを分解せずに試料の入れ替えとセル内壁の洗浄ができるように設計した。加圧下でのタンパク質の円二色性のセルはサファイアやダイヤモンドの結晶形や厚さなどを変化させて試作し、歪みの影響を繰り返しテストし、信頼性を高めるように検討した。高耐圧光学セルを内蔵した専用分光分析装置の制作は、性能として耐圧が最大500MPa(常時使用圧力400MPa)、測定波長域が紫外可視領域(200700nm)、波長分解能が2.5nmとし、測定モードは吸光度、蛍光強度の測定用とした。以上の装置を用い、各種タンパク質(酵素や食品タンパク質)に対する圧力効果を検討した。特に、CDの測定については今後も継続研究し、高圧CDの研究分野を確立する。性能として、耐圧が最大500MPa(常時使用圧力400MPa)、測定波長域は紫外可視領域(200700nm)とし、セル容量は0.51.0ml以下の微量の試料を測定できるように設計した。

材質は耐圧性の優れた素材(SUS-630)で構成し高圧配管でポンプに接続し測定試料に圧力を加える方式をとる。測定セルとポンプの間の圧力媒体は圧力伝導ユニット(フリーピストン)で区切り、相互の接触を防止した。さらに、試料温度の調節も可能とし、測定セルを分解せずに試料の入れ替えとセル内壁の洗浄ができるように設計した。加圧下でのタンパク質の円二色性のセルはサファイアやダイヤモンドの結晶形や厚さなどを変化させて試作し、歪みの影響を繰り返しテストし、信頼性を高めるように検討した。高耐圧光学セルを内蔵した専用分光分析装置の制作は、性能として耐圧が最大500MPa(常時使用圧力400MPa)、測定波長域が紫外可視領域(200700NM)、波長分解能が2.5nmとし、測定モードは吸光度、蛍光強度、光散乱強度の測定用とする。このため、光源ユニットは光長、吸光度、蛍光、散乱などの測定モードや目的に応じて各種交換できるよう設計を現在行っている。本研究課題は、高圧力の分光分析を必要とする食品化学と生化学の研究を遂行するため、一定の高圧力に保持したままの変化とともに、所定の速度で昇圧力または降圧力しながらその過程の変化を測定する、汎用耐高圧光学測定セルと専用分光分析装置の試作研究をなすことを目的としている。そのため、第一にすでに研究室に既存の紫外可視分光光度計や蛍光分光光度計、並びに円二色性測定装置に適合し得る汎用の高耐圧性光学測定セルを設計試作し、高圧力環境下に置かれた生化学試料の分光的特性(吸光度、蛍光強度、円二色性)を観察し、圧力がタンパク質試料の分子構造、反応性、物性などに及ぼす影響を検討した。性能として、耐圧が最大500MPa(常時使用圧力400MPa)、測定波長域は紫外可視領域(200700nm)とし、セル容量は0.51.0ml以下の微量の試料を測定できるよう設計した。特に、円二色性測定用セルは装置の構成が複雑であるため、現有装置に適合する形状に設計した。高耐圧光学セルを内蔵した専用分光分析装置の制作は、性能として耐圧が最大500MPa(常時使用圧力400MPa)、測定波長域が紫外可視領域(200700nm)、波長分解能が2.5nmとし、測定モードは吸光度、蛍光強度の測定用とした。以上の装置を用い、各種タンパク質(酵素や食品タンパク質)に対する圧力効果を検討した。特に、CDの測定については今後も継続研究し、高圧CDの研究分野を確立する。
性器のヒトパピローマウイルス感染とその子宮頸部悪性化への関与

子宮頸癌組織から高率にヒト乳頭腫ウイルス(HPV)が検出されることからこのウイルスの細胞トランスフォーメーション能を考慮するとその病因的関係が示唆される。一方、HPVは、正常子宮頸部からも検出され、この間の関連性の解明がHPVの発癌の機序を明らかにする上で重要な鍵をにぎると考えられる。そこで、前癌病変である子宮頸部の異形成に焦点を当てて、その進行や消失の経時的変化とHPVやその他の因子がどのように関わっているかについて検討することを主な目的として本班は発足した。1.研究を開始するに当たり、多くの因子が関わっている可能性があるので、ケース・コントロール研究とコホート研究のデザインの策定を行った。このフォームに従って、産婦人科系班員が、研究を開始した。この際、HPV検出法には、コンセンサスプライマーを用いる方法(石橋班にて確立されたもの)を基準とすることとした。2.今年度の研究成果として、子宮頸部の異形成には、高率にHPVが検出されること、しかも、15種類以上の多くの型が検出されることが判明している。さらに、異形成の程度が進むにつれて、所謂、ハイリスク群(16,18,52,58型)の検出頻度が高くなることも判明した。3.子宮頸部の異形成患者について追跡調査した所、進行例では、ハイリスク群感染例が多いこと、また、持続感染例が多いことが判明してきている。4.来年度は、追跡調査を続けると共に、HPV以外の因子と異形成の予後について検討を行う。
プラズマ医療科学創成に関する総括研究

本総括研究では、プラズマの産業応用を世界的に牽引してきたプラズマプロセス分野の研究者と生物・医学分野の研究者が有機的に連携した学術研究組織を構築し、これまで異分野であったプラズマ科学者と医学・生物学者の接点を生みだし、プラズマの医療効果を革新的医療開拓に結びつけることを目的とした。1)領域全体の研究方針の策定、2)研究項目、研究内容の企画調整、3)研究協力の推進、4)研究成果の相互評価、5)研究成果の発信、広報と情報共有、6)運営、7)国際展開を戦略的かつ迅速に推進するための独創的な体制を構築し、従来に無い新たな分野融合型「プラズマ医療科学」の学術領域を創成した。平成25年度は公募班16班が加わり、計画班9班と合わせて25班の体制となり、プラズマと医学・分子生物学ならびに関連学術領域を融合した「プラズマ医療科学」の創成に向けて大きく前進した。本領域に公募班を迎えるため、5月11日に公募班員説明会を開催し、6月1日にはキックオフミーティング(拡大総括班会議)を開催した。9月28日には第2回公開シンポジウムを開催し、12月14日ー15日は仙台にて合宿形式の研究会と併せて拡大総括班会議を開催した。3月8日ー9日には平成25年度の活動を総括するための拡大総括班会議を開催した。加えて、新学術領域「プラズマ医療科学の創成」と共催の会議を4件、協賛の会議を2件開催した。さらに、名古屋拠点では医工集中ゼミと研究討議として8件開催し、九州拠点では医工連携ゼミと研究討議を合わせて15件開催した。アウトリーチ活動として、リフレッシュ理科教室での講義、長野高校ならびに呉三津田高校での出前講義、名古屋工業大学セミナー、九州大学講義、TEDxNagoyaU講義、名古屋大学オープンレクチャーなどで講義を行った。また高校生や大学生への研究室見学会なども開催した。平成26年度は、まず、本領域における研究の活性化と共に、領域内外での連携の促進、成果の発信を目的として、1)第3回公開シンポジウム(H26.8.9)を、新学術領域「プラズマとナノ界面の相互作用に関する学術基盤の創成」ならびに「統合的神経機能の制御を標的とした糖鎖の作動原理解明」との共催で開催し、異領域の研究者間での活発な議論が交わされた。2)市民公開講座「のぞいてみよう!プラズマと生物と医療の不思議な世界」を平成26年8月10日に開催すべく準備を整えたが、台風による気象警報発令のため、やむなく中止した。3)平成26年度「プラズマ医療科学の創成」研究会(H26.11.2223)を、合宿形式の研究会ならびに拡大総括班会議として、帯広畜産大学原虫病研究センターとの共催で開催し、領域研究の進捗に関する議論と共に、原虫病感染予防と制御を含めて活発な討論が行われた。4)第2回プラズマがん治療国際会議(H27.3.1617)を、企画(組織委員長・副委員長・実行委員長)から運営にわたり本領域が参画して名古屋大学で開催し、国内外の研究者による討論と共に、本領域の成果を発信した。5)平成26年度「プラズマ医療科学の創成」全体会議ならびに拡大総括班会(H27.3.2223)を開催し、領域全体での研究の進捗に関する討論が行われた。さらに、若手育成ならびに領域内での異分野間(プラズマ、医学、分子生物学、関連学術分野)の相互理解の加速化を目的として、6)名古屋拠点では新学術領域「プラズマ医療科学の創成」セミナーを開催し、九州拠点では医工連携ゼミと研究討議を開催した。7)領域に属する研究者ならびに学生に、プラズマならびに医学・分子生物学に関する学術・技術用語に関する解説を、「新学術メルマガ」(No. 2562)としてメール配信すると共に、本領域のホームページに掲載した。平成27年度は、本領域のおける研究の活性化に加えて、領域内外での連携促進と成果発信を目的に、以下の企画と方策を実施した。1)異なる新学術領域間での横断的な討論を目的に、本領域と新学術領域「統合的神経機能の制御を標的とした糖鎖の作動原理解明」との合同公開シンポジウムを「新学術の最前線プラズマと生物と医療の協奏曲」と題して開催(H27.8.5)し、異領域の研究者間での活発な議論を行った。2)プラズマ、生物、医療ならびにこれらの融合領域で世界トップレベルの研究内容に関する一般向けアウトリーチ活動の一環として、市民公開講座「のぞいてみよう!プラズマと生物と医療の不思議な世界」を開催(H27.8.6)し、本領域の研究活動の魅力と夢についてわかりやすく紹介した。3)本領域内での連携強化を念頭に、第4回「プラズマ医療科学の創成」研究会を合宿形式で開催(H27.10.31)し、活発な議論を行った。加えて、理研ライフサイエンス技術基盤研究センターと共同して「イメージング研究会」を拡大総括班会議として開催(H27.11.1)し、本領域での研究活動に深く関わる医療イメージングについて活発な討論を行った。4)第76回応用物理学会秋季学術講演会において、シンポジウム「プラズマ医療科学の最前線」を開催(H27.9.14)し、本領域内外の研究者を交えての満場の参加者による活発な討論が行われた。5)一般市民向けのアウトリーチ活動として、「サイエンスの扉」ならびに「サイエンスカフェ」を月一度のペースで定期的に開催し、本領域の成果をわかりやすく紹介した。

6)上述の企画に加えて、本領域に設置している拠点でのセミナー、本領域における医工連携と相互理解をはかるためのプラズマ医療に関する用語のメルマガ配信、ニュースレター発行をはじめ、本領域の内外への相互連携の強化に資する方策と共に情報発信を精力的に行った。本領域内での研究活動に留まらず、領域外を含む全国規模での文字通り学際的な学術的な討論も活発に行い、加えて、拡大総括班会議において新たな学術領域創成を指向した活発な議論を行った。若手国際ワークショップ「プラズマ科学アジア国際ワークショップ」(H27.2.13)7カ国総16名、加えて「プラズマ医療科学若手研究者ワークショップ」(H27.3.5)でも総11名の講演者を迎えて開催できた。来年度に開催予定のプラズマ医療国際会議(ICPM)の次回実行委員を務めるMachala教授の特別講演会(H27.3.11)も開催できた。その他、多くの会議の共催を行い、プラズマ医療の若手育成、国際共同研究を促す取り組みを推進できた。さらに、一昨年度から本領域内に設置したワーキンググループの活動により本領域内での連携を活性化し、密接な共同研究を推し進めている。当該ワーキンググループでは、止血、遺伝子導入、再生医療、安全性をターゲットに据えて、計画班と公募班に加えて関連する他の研究グループとの連携、さらに国際連携を強化し、国際的な学会においても評価を受けつつある。本領域でこれまで継続的に実施してきた拠点ゼミでは若手育成に資すると共に、多様なアウトリーチ活動の実施により広く社会への広報活動を積極的に行った。平成28年度は本領域研究の活性化に加え、領域内外での連携促進と成果発信を目的に、以下を実施した。1)プラズマ、生物、医療及び当該融合領域における世界トップレベルの研究に関する一般向けアウトリーチとして、市民公開講座「のぞいてみよう!プラズマと生物と医療の不思議な世界」を、本領域と新学術領域「脳タンパク質老化」とで共同開催(H28.8.10)し、本領域の魅力と展望を紹介した。2)本領域内での連携強化を念頭に、キックオフミーティングでは本領域内で有機的に融合したグループに分かれて終日討論し、更にグループ発表を領域全体で行い、本年度での終了に向けた活動方針を明確にした。(H28.4.25-26)。3)グループ融合の活動成果を踏まえ、第5回「プラズマ医療科学の創成」研究会を合宿形式で開催(H28.12.23)し、本領域での研究の総括に向けて活発に議論した。また九州大学春日キャンパスQuest施設の見学会を開催(H28.12.24)し、本領域にも関わる研究グループと活発に討論した。4)プラズマ科学プラットフォーム開所記念講演会(H28.4.26)を開催し、900名を超える聴衆に「プラズマ医療科学」の活動を紹介した。5)本領域主催の国際会議「International Conference on Plasma Medical Science Innovation」を開催(H29.2.26)し、海外からの多数の研究者を交えて、プラズマ医療科学の進展と展望を活発に討論した。6)一般市民向けアウトリーチとして、「サイエンスの扉」及び「サイエンスカフェ」を月一度、開催し、本領域の成果を紹介した。
常温溶融錯体に基づく新規イオン液体型イオン伝導体の創製

リチウム系二次電池の電解液として溶媒和イオン液体の更なる分子設計による機能化を進めた。第一に、ルイス酸であるI2とルイス塩基であるI-アニオンの錯形成による[I3]-を錯アニオンとする溶媒和イオン液体をLiI,グライム, I2を当モル混合することで調製した。また、この際、グライムに非対称性のグライムG4Etを用い、低融点化を達成した。各種分光法により溶融状態および溶液状態での安定な錯イオン[Li(G4Et)]+および[I3]-の形成を確認した。さらに、[Li(G4Et)][I]および[Li(G4Et)][I3]の電気化学測定より、約3 V vs Li/Li+における[I]-/[I3]-アニオンので可逆な酸化還元反応を確認した。この溶媒和イオン液体をカソライトとし、Li金属負極と組み合わせた半液体リチウム二次電池を作成したところ、安定な充放電挙動を示すことを明らかにした。同様に[FeX4]-を錯アニオンとする溶媒和イオン液体のグライムおよび錯アニオンを非対称構造化することより室温で液体のレドックス活性溶媒和イオン液体の調製に成功した。また、新たな溶媒和イオン液体として、ケトエステル系溶媒を用いたリチウム溶媒和イオン液体を調製した。ケトエステル系溶媒和イオン液体中では、Liイオンがケトエステル溶媒、対アニオンよりも速く拡散する極めて特異的なLiイオン輸送現象が観測され、Liイオン輸送がイオンホッピング、交換によって起こっていることが示唆された。Liイオン溶媒和構造を精査したところ、ケトエステル溶媒の2つの配位サイトが異なる2つのLiイオンに配位した鎖状の配位構造を形成していることが明らかとなり、Liイオンホッピング輸送と溶媒和構造の関係性が示唆された。当初の計画通り、溶媒和イオン液体への酸化還元特性の付与とそのカソライトと利用、分子設計による溶媒和イオン液体の低融点化を達成した。更に、溶媒構造とLiイオン輸送特性を詳しく調べた結果、Liイオンがホッピングする極めて特殊なイオン輸送を発現する溶媒和イオン液体を発見した。これまでの研究で得られた知見を基に、高速Liイオン輸送が可能な溶媒和イオン液体電解質の創出に繋げる。Liイオンとの相互作用が従来の溶媒に比べて弱く、動的架橋構造を形成し得るマルチ配位サイトを有する溶媒を用いる。すなわち、弱配位性で且つマルチ配位サイトを有する溶媒溶媒を用いた濃厚電解液中で高活性Liイオンを生成させ、配位サイト(溶媒およびアニオン)間のイオンホッピングを促進させる。Liイオン溶媒和と輸送ダイナミクスについて、FT-IRやラマン分光法によるLiイオンの配位環境の調査に加え、電気化学的手法によるイオン伝導率、限界電流値やLiイオン輸率の測定など、実際のリチウム系電解液として重要なパラメータを明らかにする。更に、磁場勾配NMR法による溶媒、Liイオン、対アニオン其々の自己拡散係数の測定も併せ、Liイオン伝導メカニズムの理解を深める。さらに、電極界面における電荷移動過程(Liイオンの脱溶媒和過程)について電気化学的手法で評価し、Liイオン活量(aLi+)との関係性を調べる。リチウム塩LiTFSAとオリゴエーテル系溶媒(トリグライムG3、テトラグライムG4)の等モル混合物からなる溶媒和イオン液体[Li(G3)][TFSA]および[Li(G4)][TFSA]を様々な分子性溶媒によって希釈し、その電解液特性について検討した。その結果、希釈溶媒の誘電率が2.4よりも大きな溶媒では溶媒和イオン液体との相溶性が高く、Li塩濃度1M程度の希釈電解液も調製できることが分かった。錯カチオンの安定性を磁場勾配NMR法によって得られるグライムとLiイオンの自己拡散係数比から評価したところ、低極性溶媒であるトルエン、ジエチルカーボネート、ハイドロフルオロエーテルや汎用有機溶媒であるアセトニトリル、アセトン中において錯カチオン[Li(G3)]+や[Li(G4)]+は希釈前同様に安定であった。一方、希釈溶媒に極性の高い水やプロピレンカーボネートを用いた場合、グライム配位子と希釈溶媒の間で配位子交換が起こり、錯カチオンが安定化できないことが分かった。以上の検討により、適切な溶媒で希釈することで、錯カチオンの安定性を保ちながら、溶媒和イオン液体の粘性を下げ、イオン伝導性を従来の有機電解液レベルまで増加させることに成功した。溶媒和イオン液体[Li(G3)][TFSA]をトルエンで希釈した電解液は4V以上の広い電位窓を有し、且つアルミ集電体の腐食も起こらないことを確認した。これを電解液とし、正極にコバルト酸リチウム、負極に黒鉛を用いたリチウムイオン電池の充放電特性を評価したところ、繰り返し充放電可能なことを確認した。すなわち、従来のリチウムイオン電池の構成成分であったカーボネート系溶媒、LiPF6を全く用いていない溶媒和イオン液体希釈系電解液を用いてもリチウムイオン電池の安定的な充放電が可能であることを明らかにした。当初の計画に従い、様々な方法で評価した錯イオンの安定性という観点から溶媒和イオン液体とはどのようなものかを定義する分子論的要件を明らかにしつつある。また、電気化学デバイスへの展開についても溶媒和イオン液体を電解液として用いた電池を作製、評価し、それらが実際に適用可能であることを実証することで着実に研究が進捗していると考えている。リチウム塩LiTFSAとオリゴエーテル系溶媒(テトラグライムG4)の等

モル混合物からなる溶媒和イオン液体[Li(G4)][TFSA]について、極性の低いヘキサンおよび非炭化水素系溶媒への溶解性を調査した。[Li(G4)][TFSA]はヘキサン、難燃性を示すフッ素系溶媒や難揮発性を示すシリコーン系溶媒の多くに数モル%程しか溶解しないことを明らかにした。しかし、非プロトン性イオン液体(APIL)を添加した[Li(G4)][TFSA]/APIL/非極性溶媒の3元系では、ある組成で均一な溶液が得られ、1 mol/LのLiイオン濃度かつ50モル%程度のヘキサンを含む非極性リチウム電解液が調製可能であった。この電解液は30°Cで1.5 mS/cmの比較的高いイオン伝導率を示した。また、構成イオンが錯イオンのみからなる溶媒和イオン液体の調製に着手した。具体的にはルイス酸であるFeBr3とルイス塩基であるBr-アニオンの錯形成による[FeBr4]-を錯アニオンとする溶媒和イオン液体[Li(G3)][FeBr4]をLiBr, G3, FeBr3を当モル混合することで調製した。[Li(G3)][FeBr4]は室温で固体で融点は80°Cであった。各種分光法により溶融状態および溶液状態での安定な錯イオン[Li(G3)]+および[FeBr4]-の形成を確認した。さらに、[Li(G3)][FeBr4]溶液の電気化学特性を調査したところ、[FeBr4]-アニオンが約3.4 V vs Li/Li+の電位で可逆な酸化還元反応を示すことが分かった。この溶液をカソライトとし、Li金属負極と組み合わせた電池を作成したところ、安定な充放電挙動を示すことを明らかにした。非プロトン性イオン液体を相溶化剤とすることで当初の目的の一つであった溶媒和イオン液体を用いた非極性リチウム電解液を調製することに成功した。また、想定よりも早い段階で錯カチオンおよび錯アニオンからなる溶媒和イオン液体の調製にも成功し、この電気化学特性を明らかにすることができたことから、着実に研究が進展していると考えている。リチウム系二次電池の電解液として溶媒和イオン液体の更なる分子設計による機能化を進めた。第一に、ルイス酸であるI2とルイス塩基であるI-アニオンの錯形成による[I3]-を錯アニオンとする溶媒和イオン液体をLiI,グライム, I2を当モル混合することで調製した。また、この際、グライムに非対称性のグライムG4Etを用い、低融点化を達成した。各種分光法により溶融状態および溶液状態での安定な錯イオン[Li(G4Et)]+および[I3]-の形成を確認した。さらに、[Li(G4Et)][I]および[Li(G4Et)][I3]の電気化学測定より、約3 V vs Li/Li+における[I]-/[I3]-アニオンので可逆な酸化還元反応を確認した。この溶媒和イオン液体をカソライトとし、Li金属負極と組み合わせた半液体リチウム二次電池を作成したところ、安定な充放電挙動を示すことを明らかにした。同様に[FeX4]-を錯アニオンとする溶媒和イオン液体のグライムおよび錯アニオンを非対称構造化することより室温で液体のレドックス活性溶媒和イオン液体の調製に成功した。また、新たな溶媒和イオン液体として、ケトエステル系溶媒を用いたリチウム溶媒和イオン液体を調製した。
フラットパネルセンサーを用いた医療被曝大幅低減X線撮影システムの開発

本研究の目的は、いかに少ないX線被曝で、どれだけ多くの診断情報を取り出せるかにある。昨年度、日本国内で普及しつつある間接変換方式のCanon製のフラットパネルセンサー(CXDI-11)から直接画像dataをDICOM画像サーバーを用いてし、現有の計算機へ転送し大容量のデジタル画像を解析できるシステムを構築した。そのシステムを用いてCXDI-11の応答特性、管電圧特性、画質特性等の物理特性を中心に解析した。本年度はこのシステムを用いて、アモルファスーセレニウム(a-Se)半導体を用いた直接変換方式フラットパネルセンサーHologic社製DirectRayの物理特性(X線感度の撮影電圧特性、MTF・NEQ等の画質特性等)、および画像処理方法の詳しい解析を進めた。その結果、直接変換方式であるDirectRayは間接変換方式であるCXDI-11に比べ高感度、高鮮鋭度であること、使用する管電圧により感度特性があるが鮮鋭度は変化しないこと、高感度のため量子ノイズの影響を受けやすいことがわかった。この結果を踏まえて、医療被曝大幅低減X線撮影システムのセンサーには直接変換方式の方が適していると判断し、現在DirectRayを用いたシステムを再構築している。また、医療被曝大幅低減X線撮影システムを臨床応用するため、ファントムを用いて最終チェックを必要があるが、市販のファントムでは違和感があり十分な結果は得られない。そこでより人体に近い胸部ファントムの作成を目指し、試行錯誤を重ねやっと満足のいくものを作り上げた。このファントムを用いていろいろなパラメータを調整中である。そこで、現在各社がしのぎを削って開発している次世代X線検出システムであるフラットパネルセンサーシステムのおいて、医療被曝の大幅低減の可能性を検証する。今回、日本国内で普及しつつあるCanon製のフラットパネルセンサー(CXDI-11)から直接画像dataを取り出すため、研究経費で購入したDICOM画像サーバーを用いて、現有の計算機へ転送し大容量のデジタル画像を解析できるシステムを構築した。このシステムを用いてCXDI-11の大画面アモルファスシリコンセンサ(LANMIT)および希土類蛍光体の物理特性、薄膜トランジスタTFT・A/D変換器の応答特性、X線感度の撮影電圧特性、MTF・NEQ等の画質特性、および画像処理方法の詳しい解析を進めている。一方、このDICOM画像サーバーを用いてマルチスライスCT画像の画質の基礎物理評価も行い報告した。また、得られた諸特性のほか、実際に散乱線を測定し散乱線の解析を行い結果を報告した。現在、これをもとに散乱線を含んだ劣化画像をKalman-Filterおよびマルコフ確率場モデルによる復元フィルタを用いて診断に適した画像に復元する、最適の復元フィルターの設計も進めている。医療被曝大幅低減X線撮影システムのチェックを行うため、より人体に近い胸部ファントムを制作中で、このファントムを用いていろいろなパラメータを調整し、臨床応用につなげる予定である。
1型糖尿病の治療標的となるT細胞サブセットの解析:Th17 versus Th1

【研究目的】1型糖尿病の発症では、膵島へのリンパ球浸潤(膵島炎)による、β細胞障害が重要である。膵島炎の中心は、IFN-γを産生するTh1タイプのT細胞が主体と考えられてきたが、IFN-γ受容体遺伝子欠損(Th1抑制モデル)はNODマウスの糖尿病自然発症に影響を与えない。最近、IL-17を産生するCD4陽性T細胞;Th17の重要性が報告されており、in vivoで、宿主防御免疫の後期ステージで、Th17自身がTh1に分化する可能性が示唆され、Th1とTh17細胞は、互いに協調して感染防御や自己免疫の病態形成に関与している可能性があり、1型糖尿病病態へのTh1 versus Th17の関与を検討する。【研究計画・方法】今回我々は、1型糖尿病のTh17抑制モデルとして、NODマウスの遺伝子背景を有するIL-17遺伝子欠損マウス(NOD-IL17^<-/->)とTh17 & Th1抑制モデル;として、IFN-γ受容体遺伝子とIL-17遺伝子のダブル欠損NODマウス(NOD-IL17^<-/->×IFNγR^<-/->)を作製し、その後の糖尿病進展を検討した。【研究成果】NOD-IL17^<-/->マウスにおいて、膵島炎進展抑制と糖尿病発症遅延を認めた.10週齢NOD-IL17^<-/->マウスからの脾細胞の養子移入では、糖尿病発症を有意に抑制したが、17週齢マウスの養子移入では、糖尿病発症抑制効果を認めず、Th17細胞が、糖尿病発症前の早期段階の病態形成に主要なサブセットであると考えられた。NOD-IL17^<-/->×IFNγR^<-/->マウスでは、現在、24週齢までの糖尿病自然発症を観察し、野生型マウスに比べ、有意な糖尿病発症抑制を認めおり、Th1とTh17細胞が互いに協調して1型糖尿病の病態形成に関与している可能性が示唆された。現在、インスリン自己抗体測定、組織学的検討、免疫学的検討を継続中である。
超音速よう素レーザーのパルス発振特性の解明

超音速流よう素レーザ(SCOIL)のQスイッチ(パルス)発振は、実用化の可能性が実証されているが、その発振特性には不明な点が多い。本研究は、その特性を、数値シミュレーションによって解明し定量化することを目的としたものである。定量的評価を行うためには、より精密な化学反応モデルと光学モデルを適用して計算を行い、SCOILのQスイッチ発振の詳細なメカニズム、レーザ発振と流れ場の干渉現象、レーザビームの質(モード)などを調べることが必要である。特に、回折やビームの質などの光学的な特性を評価するためには、幾何光学では不十分であり、波動光学の計算が不可欠である。初年度である前年度は、まず、波動光学の計算を確立するため、非定常近軸波動方程式を導出し、これを用いて新たに光学計算のコードを開発した。この結果に基づいて、本年度はより詳細なQスイッチ発振特性の検討を行った。流体計算については3次元ナビエ・ストークス方程式を計算した。流体を構成する化学種は10種とし、化学反応については、よう素原子の励起に関与する21段に、レーザ発振に関与する4段加え、計25段を採用した。この流体計算と、非定常近軸波動方程式による光学計算を組み合わせることにより、Qスイッチ発振におけるレーザ出力の空間的な強度分布や時間的な変化を計算により求め、その挙動を評価した。計算結果を詳細に調べたところ、レーザは発振開始直後にはほとんど発振が起こらず、開始後50nsで急激に強度を増し始めて90nsでピークに達し、その後減少して、定常発振に近いと思われる25,000nsまでにピーク時の1割程度になるという出力の推移がわかった。出力の空間分布をみると、ピーク時に得られるレーザ出力強度の分布が空間的にほぼ均一であるのに対して、定常発振時には、エネルギーが供給される上流側、発振領域中央付近で強く、それ以外の領域で弱い、偏った山なりの分布となることがわかった。ピーク時に出力強度分布が均一であるため、定常発振時における山なりの分布に比べてかえって回折の効果が大きく現れてしまい、そのためにレーザの質がやや劣る結果となることが分かった。本研究は、その特性を、数値シミュレーションによって解明し定量化することを目的とする。本年度は、まず、波動光学の計算を確立するため、非定常近軸波動方程式を導出し、これを用いて新たに光学計算のコードを開発した。流体計算については、計算負荷軽減のため、ナビエ・ストークス方程式を解いた3次元の結果を基に、1次元に単純化して解析を行った。

光学計算のタイムステップを3.3ps、流体計算のタイムステップを1nsとし、これらを組み合わせ、本年度導入した高性能・大容量ワークステーションを用いて計算を行うことにより、Qスイッチ発振の詳細な挙動を評価した。その結果、今回計算を行ったレーザシステムでは、回折損失を考慮できる波動光学のレーザー出力の計算が、回折損失を考慮しない幾何光学の計算に比べ、低い出力ピーク値を示し、回折損失が9%程度であることがわかった。一方、流体の状態やレーザ出力の時間変化などの定性的な挙動については、回折の考慮の有無による違いはほとんどなかった。また、波動光学を用いることによって、レーザの質を表す重要な指標である発散半角を計算することが可能となり、Qスイッチ発振の出力ピーク時におけるレーザの質が、定常発振時のそれと比べて、やや劣っていることが分かった。超音速流よう素レーザ(SCOIL)のQスイッチ(パルス)発振は、実用化の可能性が実証されているが、その発振特性には不明な点が多い。本研究は、その特性を、数値シミュレーションによって解明し定量化することを目的としたものである。定量的評価を行うためには、より精密な化学反応モデルと光学モデルを適用して計算を行い、SCOILのQスイッチ発振の詳細なメカニズム、レーザ発振と流れ場の干渉現象、レーザビームの質(モード)などを調べることが必要である。特に、回折やビームの質などの光学的な特性を評価するためには、幾何光学では不十分であり、波動光学の計算が不可欠である。初年度である前年度は、まず、波動光学の計算を確立するため、非定常近軸波動方程式を導出し、これを用いて新たに光学計算のコードを開発した。この結果に基づいて、本年度はより詳細なQスイッチ発振特性の検討を行った。流体計算については3次元ナビエ・ストークス方程式を計算した。流体を構成する化学種は10種とし、化学反応については、よう素原子の励起に関与する21段に、レーザ発振に関与する4段加え、計25段を採用した。この流体計算と、非定常近軸波動方程式による光学計算を組み合わせることにより、Qスイッチ発振におけるレーザ出力の空間的な強度分布や時間的な変化を計算により求め、その挙動を評価した。計算結果を詳細に調べたところ、レーザは発振開始直後にはほとんど発振が起こらず、開始後50 nsで急激に強度を増し始めて90 nsでピークに達し、その後減少して、定常発振に近いと思われる25, 000 nsまでにピーク時の1割程度になるという出力の推移がわかった。出力の空間分布をみると、ピーク時に得られるレーザ出力強度の分布が空間的にほぼ均一であるのに対して、定常発振時には、エネルギーが供給される上流側、発振領域中央付近で強く、それ以外の領域で弱い、偏った山なりの分布となることがわかった。ピーク時に出力強度分布が均一であるため、定常発振時における山なりの分布に比べてかえって回折の効果が大きく現れてしまい、そのためにレーザの質がやや劣る結果となることが分かった。
変分不等式とそれに関連する諸問題に対する手法

変分不等式は経済,交通,ファイナンス,力学など様々な分野に現れる均衡問題の数理モデルとして重要な役割を果たしている.本研究の目的は,特に相補性問題,最適化問題,ゲーム理論における問題などを含む,変分不等式と密接に関連した諸問題に対して,実用的な方法を開発することである.具体的には,固有値相補性問題,マルチリーダー・フォロワーゲーム,および非線形半正定値計画問題や非線形2次錐計画問題を含む錐最適化問題などに対する方法を本研究において開発した.変分不等式(variational inequality)は経済,交通,ゲーム理論,ファイナンス,力学など様々な分野に現れる均衡問題の数理モデルとして重要な役割を果たしている.本研究の目的は,特に相補性問題などを含む,変分不等式と密接に関連する諸問題に対する実用的な手法を開発することにより,変分不等式の応用領域の拡大に寄与することである.平成26年度に得た研究成果は以下のとおりである.1.変分不等式の制約集合は,通常,線形不等式あるいは有限個の凸不等式で与えられることが多いが,ある種の問題においては無限個の凸不等式によって表される場合もある.そのような制約集合をもつ変分不等式に対して,外部近似法の考え方に基づく新しい数値解法を開発し,その理論的性質を解明するとともに,計算面の有効性を検証した.2.固有値相補性問題は,対象とする行列が対称な場合と非対称の場合に大別される.平成26年度は,特に対称行列に対する固有値相補性問題の解をすべて求める方法を開発し,その有効性を確認した.さらに,固有値相補性問題をさらに発展させた2次の固有値相補性問題と呼ばれる問題の解法の開発を行い,その有効性を確認した.3.複数のリーダー(先手プレイヤー)がフォロワー(後手プレイヤー)の最適応答を考慮しつつ,各自の最適化を図るという状況を考えたマルチ・リーダー・フォロワー・ゲームに対するこれまでの研究成果を概観するサーベイ論文を発表した.変分不等式(variational inequality)は経済,交通,ゲーム理論,ファイナンス,力学などさまざまな分野に現れる均衡問題の数理モデルとして重要な役割を果たしている.本研究の目的は,特に相補性問題,最適化問題,ゲーム理論における問題などを含む,変分不等式と密接に関連した諸問題に対する実用的な手法を開発することにより,変分不等式の応用領域の拡大に寄与することである.平成27年度に得た研究成果は以下のとおりである.1.固有値相補性問題を拡張した一般的な閉凸錐上の2次固有値相補性問題に対して,問題を定義する行列の対称性を仮定しない一般的な場合において解の存在を保証する新しい十分条件を与えた.次に,行列が対称である場合を取り扱い,2次固有値相補性問題をある種の最適化問題に変換したうえで,特に閉凸錐が2次錐である場合に対して,スペクトル射影勾配法と呼ばれる新しい数値解法を提案し,数値実験によりその有効性を確認した.2.複数のリーダー(先手プレイヤー)と呼ばれるプレイヤーがフォロワー(後手プレイヤー)の最適応答を考慮しつつ,各自の最適化を図る非協力ゲームであるマルチ・リーダー・フォロワー・ゲームに対して,連続的最適化の視点から,問題を取り扱う方法の枠組み議論した.3.非線形2次錐計画問題に対して2乗スラック変数を導入することにより,通常の非線形計画問題に変換して取り扱う方法を開発した.この方法を用いれば,2次錐計画問題を取り扱うための特殊な技法を必要とせず,通常の非線形計画問題に対するさまざまな方法が適用可能となり,実用的な利点は大きいと期待できる.はじめに研究目的にあげた各項目について,それぞれ国際学術論文誌あるいは国際会議で発表することができ,目標はおおむね達成された.特に,固有値相補性問題については,海外の共同研究者との連携のもと,順調に進展している.変分不等式(variational inequality)は経済,交通,ゲーム理論,ファイナンス,力学などさまざまな分野に現れる均衡問題の数理モデルとして重要な役割を果たしている.本研究の目的は,特に相補性問題,最適化問題,ゲーム理論における問題などを含む,変分不等式と密接に関連した諸問題に対する実用的な手法を開発することにより,変分不等式の応用領域の拡大に寄与することである.平成28年度に得た研究成果は以下のとおりである.1.非負錐に関する相補性条件を2次錐に関する相補性条件に拡張した2次錐固有値相補性問題に関する研究を行った.まず,2次錐固有値相補性問題が特殊な変分不等式問題に帰着できることを示した上で,それをさらに非線形計画問題に再定式化した.次に,この非線形計画問題に対して半平滑ニュートン法を組み込んだ列挙型アルゴリズムを提案し,計算実験により提案手法が実際に有効であることを示した.2.リーダー(先手プレイヤー)と呼ばれる複数のプレイヤーがフォロワー(後手プレイヤー)の最適応答を考慮しつつ各自の最適化を図る非協力ゲームであるマルチ・リーダー・フォロワー・ゲームを,まず均衡制約をもつ均衡問題に再定式化し,次に均衡条件に含まれる相補性条件をペナルティ関数を用いて緩和した均衡問題を取り扱うことを提案した.さらに,得られた均衡問題の解を計算する方法として,ガウス・ザイデル型のアルゴリズムを提案し,計算実験によりその有効性を示した.3.非線形2次錐計画問題を2乗スラック変数を用いて通常の非線形計画問題に変換する方法に関するさまざまな理論的性質を明らかにした.

さらに,非線形2次錐計画問題と関連する重要な問題である,非線形半正定値計画問題に対しても2乗スラック変数法を適用する試みを行い,いつくかの興味深い結果を得た.はじめに研究目的にあげた各項目について,それぞれ国際学術誌の論文あるいは国際会議で発表することができ,目標はおおむね達成された.特に,固有値相補性問題については,海外の共同研究者との連携のもと,順調に進展させることができた.変分不等式(variational inequality)は経済,交通,ゲーム理論,ファイナンス,力学などさまざまな分野に現れる均衡問題の数理モデルとして重要な役割を果たしている.本研究の目的は,特に相補性問題,最適化問題,ゲーム理論における問題などを含む,変分不等式と密接に関連した諸問題に対する実用的な手法を開発することにより,変分不等式の応用領域の拡大に寄与することである.平成29年度に得た研究成果は以下のとおりである.本研究ではこれまで,錐最適化問題に2乗スラック変数を導入して錐制約を等式制約に変換することにより,通常の非線形最適化理論を用いて錐最適化問題の理論的性質を明らかにしてきた.本年度はその一連の研究の集大成として,非線形計画問題,非線形半正定値計画問題,非線形対称錐計画問題のそれぞれに対して,2乗スラック変数法を適用した結果をまとめた論文を発表した.複数のリーダーと呼ばれるプレイヤーがフォロワーと呼ばれるプレイヤーの最適応答を考慮しつつ各自の最適戦略を選ぶマルチ・リーダー・フォロワー・ゲームに対して,前年度までに提案していたペナルティ関数法とガウス・ザイデル法を組み合わせた反復法にさらに改良を加えた方法を開発した.この成果は国際論文誌に投稿するとともに,学会発表を行った.これまで取り組んできた固有値相補性問題とそれに関連する2次分数計画問題に対して,交互方向乗数法および分割法の考え方に基づく方法を開発した.これらの方法は対称型および非対称型の問題に対して適用可能であり,これらの問題に対する方法として従来には見られない新規性を有するものである.この結果は研究論文としてとりまとめる作業を行うとともに,国際会議で発表すべく準備を進めている.また,不確実性下の最適保守計画問題に対して多目的最適化の考え方を適用した方法を開発し,国際会議で発表した.変分不等式は経済,交通,ファイナンス,力学など様々な分野に現れる均衡問題の数理モデルとして重要な役割を果たしている.本研究の目的は,特に相補性問題,最適化問題,ゲーム理論における問題などを含む,変分不等式と密接に関連した諸問題に対して,実用的な方法を開発することである.具体的には,固有値相補性問題,マルチリーダー・フォロワーゲーム,および非線形半正定値計画問題や非線形2次錐計画問題を含む錐最適化問題などに対する方法を本研究において開発した.はじめに研究目的にあげた各項目について,それぞれ1篇ないしは2篇の論文にまとめることができ,目標はおおむね達成された.特に,固有値相補性問題については,海外の共同研究者との連携が効果を発揮し,当初の計画をやや上回る進展がみられる.これまで研究が順調に進捗しているため,当初の計画に大きな変更はない.特に固有値相補性問題に関する研究については,効果的に機能している海外の共同研究者との連携をより一層強化し,推進していきたいと考えている.