hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
水害防護対策工の信頼性向上のための大規模水害シミュレータの開発

昨年度に続き,界面捕捉法で必要となる移流方程式の解法としてDiscontinuous Galerkin法に基づく手法の開発を行った.界面捕捉法であるVOF法では,VOF関数と呼ばれる関数を用いて界面を表現するが,この表現性能は解析メッシュの解像度に影響を受ける.解析領域全体を高解像度で分割すれば高精度に界面を表現することが可能であるが,計算コストが増大してしまう.一方,界面捕捉法では,高解像度メッシュが必要となるのは,界面近傍のみであり,この界面の動きに合わせて,解像度をコントロールする手法が必要となる.そのため,より効率的に解析精度を向上させるため,局所的にメッシュを細分化させ解像度を高くするadaptive法をDiscontinuous Galerkin法に基づく移流方程式の解法へ導入を行った.これにより界面関数の変化する部分,つまり界面近傍のみに高解像度のメッシュを用いることとなり,計算精度を維持したまま,計算コストの削減が実現できた.また,メッシュ解像度を向上させる方法として高次要素を用いる方法があるが,こちらに対しても数値実験において,高次要素の有効性を検討し,長時間の解析においてその有効性が確認できたので,その導入を検討している.また,当ブログラムの3次元化に着手している.加えて本年度は,流体ー構造連成手法の構築にも着手している.その動作確認として,未発表ではあるが2次元の剛体と流体の連成解析プログラムを作成し,バネで固定された剛体壁と流体に対し,地震加速度を入力し,その相互連成作用について確認を行っている.メッシュ再構築手法については,手法の3次元化が遅れているため,開発が遅れている.一方で,流体ー構造連成解析手法の開発には着手し始めているため,全体としての大きな遅れではないと考えている.遅れている3次元解析手法の構築は早急に行う予定である.3次元解析手法の整備を早急に行い,メッシュ再構築手法の開発に着手する予定である.その後,手法のVerificationを行い,実地形モデルを作成し,Validationを行う予定である.本年度は津波伝播解析,河川氾濫解析を行うための3次元自由表面流れ解析手法の精度を向上させるため,Discontinuous Galerkin法に基づく解析手法の構築を行った.界面捕捉法に基づくVOF法では,界面を定義するVOF関数に関する移流方程式を解くことになるが,この移流方程式の解析精度が水面形状,位置の精度に影響を及ぼす.精度が悪い場合には,津波遡上域の評価精度が低くなってしまうことはもちろんのこと,流況そのものを表現できない.この移流方程式の高精度解法として,安定化有限要素法に基づくSUPG法があるが,体積保存性に問題があり,このことは水域の評価に問題があった.そこで,本年度の研究では界面捕捉法における移流方程式の解法にDiscontinuous Galerkin法を用いる手法を構築し,その適用性と安定性,質量保存性の観点から検討を行った.結果として,局所的な質量保存を満足するDiscontinuous Galerkin法を用いた方法は,領域全体での質量保存性も高く,体積補正手法を用いたSUPG法で問題となっていた質量保存の問題を解決することができた.また,解析精度に関してもSUPG法と同等の解析結果を得ることができている.さらなる解析精度の向上方法として,高次要素を用いたり,局所的に解析メッシュの解像度を上げるAdaptive法の導入が挙げられる.要素ごとに独立した変数と補間関数を用いるDiscontinuous Galerkin法はこれらの高精度化手法の導入が容易であり,今後,検討を行う予定である.当初の計画では,界面捕捉法による津波伝播解析手法の高精度化のみを考慮していたが,浸水域の評価に大きく影響を及ぼす質量保存性に関する問題が存在することがわかった.そのため,高精度化手法として検討することとしていたDiscontinuous Galerkin法による解析手法の検討を先んじて行うこととした.前述の質量保存性に対する検討が加わったため,若干の遅れとなっているが,当初計画においてもDiscontinuous Galerkin法の導入を予定していたため,研究全体の遂行状況としての影響は少ないと考えている.昨年度に続き,界面捕捉法で必要となる移流方程式の解法としてDiscontinuous Galerkin法に基づく手法の開発を行った.界面捕捉法であるVOF法では,VOF関数と呼ばれる関数を用いて界面を表現するが,この表現性能は解析メッシュの解像度に影響を受ける.解析領域全体を高解像度で分割すれば高精度に界面を表現することが可能であるが,計算コストが増大してしまう.一方,界面捕捉法では,高解像度メッシュが必要となるのは,界面近傍のみであり,この界面の動きに合わせて,解像度をコントロールする手法が必要となる.そのため,より効率的に解析精度を向上させるため,局所的にメッシュを細分化させ解像度を高くするadaptive法をDiscontinuous Galerkin法に基づく移流方程式の解法へ導入を行った.これにより界面関数の変化する部分,つまり界面近傍のみに高解像度のメッシュを用いることとなり,計算精度を維持したまま,計算コストの削減が実現できた.また,メッシュ解像度を向上させる方法として高次要素を用いる方法があるが,こちらに対しても数値実験において,高次要素の有効性を検討し,長時間の解析においてその有効性が確認できたので,その導入を検討している.また,当ブログラムの3次元化に着手している.加えて本年度は,流体ー構造連成手法の構築にも着手している.その動作確認として,未発表ではあるが2次元の剛体と流体の連成解析プログラムを作成し,バネで固定された剛体壁と流体に対し,地震加速度を入力し,その相互連成作用について確認を行っている.メッシュ再構築手法については,手法の3次元化が遅れているため,開発が遅れている.

一方で,流体ー構造連成解析手法の開発には着手し始めているため,全体としての大きな遅れではないと考えている.遅れている3次元解析手法の構築は早急に行う予定である.今後の研究方針としては,まず3次元の津波伝播解析,氾濫解析を行うための自由表面流れ解析コードの高精度化を行う.これには本年度の研究成果であるDiscontinuous Galerkin法に基づく方法を用い,局所的にメッシュ解像度を向上させたり,補間関数の次数を上げるAdaptive法による方法を検討する.同時に,この3次元自由表面流れ解析コードの開発方針に即したメッシュ再構築手法の開発を行う.3次元解析手法の整備を早急に行い,メッシュ再構築手法の開発に着手する予定である.その後,手法のVerificationを行い,実地形モデルを作成し,Validationを行う予定である.購入予定であったデスクトップPCが販売時期による価格低下があり,若干の差額が生じた.差額分は次年度へ繰越し,計算機システム購入に伴う記憶装置(HDD)の購入費として使用する.
沖縄のフィリピン人-定住者としてまた外国人労働者として-

沖縄は第2次世界大戦後のアメリカによる占領により、多エスニック社会となった。現在では、外国人としてはアメリカ人、中国人、フィリピン人の順で多く沖縄に滞在しているが、フィリピン人は沖縄の歴史的特殊性により、オールドカマ-、ニューカマ-の2つに類別される特異な社会を形成している。そこで、本研究ではそのような歴史的背景を持つ沖縄におけるフィリピン人を国際社会学の視点から分析した。本研究では、在沖フィリピン人を分析する際の大前提となる海外への移動労働者を生み出す要因について最初に分析した。そして、まず在沖フィリピン人労働者の中でオールドカマ-と定義されるタイプが分析の対象とした。彼等は、戦後まもなく在沖米軍基地雇用員として流入した主として男性の単身赴任者であった。フィリピンと沖縄の最初の接触点とも言える明治期に始まる沖縄県からの移民の状況から戦後の在沖アメリカ軍の外国人雇用政策まで分析していきながら、このタイプの労働者の米軍基地を媒介とした移動と定着のプロセスを中心に分析した。つづいて、来沖の時期、背景、職種をオールドカマ-とまったく異にするフィリピンから沖縄への第2の労働力移動、ニューカマ-である県内の基地歓楽街にエンターテイナ-として参入した若干層のフィリピン女性労働者について分析した。ここでは、県内の基地売春の歴史的な展開から、なぜ、彼女たちが来沖するに至ったのか、渡航の方法、沖縄での就労、生活の実態に迫った。そして、オールドカマ-とニューカマ-より構成される沖縄のフィリピン人社会について構造化を試みた。そのうえで、日本本土と沖縄のエスニツク社会の特徴について比較し、沖縄の特異性についても分析した。
8の字型分子触媒の創製と共有結合性二重鎖の構築

本研究では、2本の直鎖状分子が共有結合で架橋された「共有結合性二重鎖」に着目し、その合成に挑む。その達成には、特定の2本の鎖状分子間で多数の反応点を連結する必要があり、予想される網目状構造の副生を抑えることが大きな課題となる。この課題を解決するにあたって“2つの環が結ばれ、中央に触媒サイトを持つ8の字型分子触媒の利用"を提案し、その創製とそれを利用した選択的な共有結合性二重鎖の合成を目指す。本年度は研究計画通り、大環状部位(シクロドデカフェニレン)合成収率の向上を目指し検討を行った。これまでに大環状部位(シクロドデカフェニレン)は、ペンタフェニレンジボロン酸とヘプタフェニレンジブロモ化合物の分子間鈴木カップリングにより単離収率10%程度で合成することに成功している。そこで反応濃度や反応溶媒、塩基またジボロン酸部位をピナコール保護した出発物質を検討したところ、基質濃度を1.0 mM程度、反応溶媒をトルエン、塩基に炭酸セシウム、そしてピナコールエステル保護体を用いた時に単離収率が33%まで向上することを見いだした。同条件で反応溶媒のみを1,4-ジオキサンに変更したところ、目的物はトレース量しか得られなかったことから溶媒の影響が大きいことがわかった。引き続き溶媒検討による更なる収率向上を目指したい。この環化条件を用いることで大環状部位の内部をOH基やNH2基で2箇所修飾した一連の化合物を合成することにも成功した。また、8の字構造の合成には大環状部位の外部修飾も必要となるが、今回大環状部位にあるCl基をBpin部位へと変換させることにも成功した。これらの結果は「内部や外部を修飾可能なシクロドデカフェニレンの合成」として学会にて発表を行った。8の字分子の構築検討において、大環状部位の十分な供給が必要となる。これまでに環化前駆体はグラムスケールで用意することに成功していることから、最終ステップである環化反応の効率が問題となっていた。本年度は、環化反応の条件を検討することにより、これまで10%前後であった単離収率を最大33%まで向上させることに成功した。この反応条件を用いることでOH基とNH2基で内部2箇所が修飾された一連の大環状分子(シクロドデカフェニレン)の合成にも成功した。また内部修飾のみならず、大環状分子(シクロドデカフェニレン)の外部にあるCl基をBpin基へと変換できた。これらの結果は、今後内部官能基を足がかりとした大環状部位への鎖状分子の導入や、2つの大環状部位を連結して8の字分子を構築するにあたり有用なものであると考えている。このことから研究は順調に進んでいると言える。本年度は大環状部位であるシクロドデカフェニレンの収率向上を行うことができた。そこで来年度は2つの大環状部位を触媒部位を導入できるユニットを介して連結させ8の字分子の構築を目指したい。連結ユニットとしては、ベンゼン環やカルバゾールを候補として考えている。また、同時に大環状部位への鎖状分子の導入の検討をはじめたいと考えている。本年度の結果として、内部に1つだけOH基を有する大環状部位の合成に成功している。そこでこのOH基に対し、動的共有結合にて鎖状分子を仮留めし、貫通させる。その後、鎖状分子の末端のアルキンに対し、アジド基を有する嵩高い置換基(エンドキャップ部)をHuisgen環化反応させて、貫通構造を構築する。貫通構造の検証として、環と鎖状分子の間を仮留めしてある動的共有結合を開裂した後にGPCによる分析を行い、大環状部位が鎖状分子から解離しないか調べる。今回用いる大環状部位であるシクロドデカフェニレンは42員環とかなり大きな環構造となっているためエンドキャプ部位の検討が必要となることが予想されるため、モデリングからのエンドキャップ部位の調査も行い検討していきたいと思っている。

また、8の字構造の合成には大環状部位の外部修飾も必要となるが、今回大環状部位にあるCl基をBpin部位へと変換させることにも成功した。これらの結果は「内部や外部を修飾可能なシクロドデカフェニレンの合成」として学会にて発表を行った。8の字分子の構築検討において、大環状部位の十分な供給が必要となる。これまでに環化前駆体はグラムスケールで用意することに成功していることから、最終ステップである環化反応の効率が問題となっていた。本年度は、環化反応の条件を検討することにより、これまで10%前後であった単離収率を最大33%まで向上させることに成功した。この反応条件を用いることでOH基とNH2基で内部2箇所が修飾された一連の大環状分子(シクロドデカフェニレン)の合成にも成功した。また内部修飾のみならず、大環状分子(シクロドデカフェニレン)の外部にあるCl基をBpin基へと変換できた。これらの結果は、今後内部官能基を足がかりとした大環状部位への鎖状分子の導入や、2つの大環状部位を連結して8の字分子を構築するにあたり有用なものであると考えている。このことから研究は順調に進んでいると言える。本年度は大環状部位であるシクロドデカフェニレンの収率向上を行うことができた。そこで来年度は2つの大環状部位を触媒部位を導入できるユニットを介して連結させ8の字分子の構築を目指したい。連結ユニットとしては、ベンゼン環やカルバゾールを候補として考えている。また、同時に大環状部位への鎖状分子の導入の検討をはじめたいと考えている。本年度の結果として、内部に1つだけOH基を有する大環状部位の合成に成功している。そこでこのOH基に対し、動的共有結合にて鎖状分子を仮留めし、貫通させる。その後、鎖状分子の末端のアルキンに対し、アジド基を有する嵩高い置換基(エンドキャップ部)をHuisgen環化反応させて、貫通構造を構築する。貫通構造の検証として、環と鎖状分子の間を仮留めしてある動的共有結合を開裂した後にGPCによる分析を行い、大環状部位が鎖状分子から解離しないか調べる。今回用いる大環状部位であるシクロドデカフェニレンは42員環とかなり大きな環構造となっているためエンドキャプ部位の検討が必要となることが予想されるため、モデリングからのエンドキャップ部位の調査も行い検討していきたいと思っている。今年度は小スケールでの条件検討が多かったため、試薬や溶剤等での使用が抑えられた。次年度は大スケールでの実験も増えてくるためさらなる試薬や溶剤等の購入が予定されており、そこで助成金を使用することを予定している。
東南アジア大陸山地部の小首長国の土地利用-展開過程と人口動態

この研究は、東南アジア大陸山地部を事例に、今後いかに自然資源の利用を行っていけばよいのかという問題に対して、過去数十年間に地域で行われてきた自然資源管理・利用を長期のフィールドワークとリモートセンシングを用いて経年的・定量的に復元し、慣習的な管理・利用の仕組みの形成過程に着目して、取り組んだ。この報告では、1.家族における水田の保有と分与がどのように行われてきたのか、2.水田の分与システムが社会階層の形成にどのように関係してきたか、3.水田の分与システムが耕地面積の拡大にどのように影響してきたかの3点について報告する。調査村では、開拓可能な水田面積の減少による世帯間の経済格差の固定化が、耕地拡大の背景のひとつになった可能性があった。一方で、市場経済が浸透し、商品作物と裏作などの新しい技術が導入され、それまで用いられていなかった乾季の水田や森林が土地として価値をもつようになった。このような土地の資源化は、水田面積による世帯階層の固定化を、土地利用の集約化と耕地の拡大によって緩和したと考えられる。東南アジア大陸部の自然資源利用がどのようにおこなわれてきたのかを明らかにするために、過去数十年の土地利用変化を復元し、その変化の過程と要因について研究している。研究対象地域は、ラオス北部の山岳地域に位置する盆地である。今年度は、盆地に位置する小首長国の耕地拡大のメカニズムを長期的、短期的な変化にわけて研究を行った。長期的な変化について、盆地底に位置する一村を対象に、1960年から2005年までの水田拡大におよぼした人口動態の影響を考察した。人口と毎年の水田開墾面積は時間的に変動していた。人口増加率は、1960年代と1975年1990年に特に高い傾向をしめした。1990年代後半からの水田開墾の拡大に従事した家族の世帯主の年齢を調べると、1960年代に生まれた人が多かった。よって、人口の変動と耕地の拡大には、密接な関係があり、さらに人口の増加は時間的なギャップをおいて、土地の拡大に影響していることがわかった。また、短期的な変化の特徴として、近年のこれまで利用されてこなかった森林の急激な耕地化があげられる。これは、これまで市場経済の浸透によるものと人口増加によるものと説明されてきた。しかし、この地域では、人口は10年前から目立った増加傾向をみせていないため、これが耕地化へ寄与したとはいえなかった。一方で、この地域には、2000年以降、市場経済の浸透によってさまざまな商品作物が導入されており、森林は、商品作物を作付けのために耕地化していた。しかし、耕地化された土地は、慣習的にある村の土地あるいはある村人の土地と地域住民に認識されてきた土地に、他の村や村人が耕作することで拡大していた。さらに、両者間に耕作の合意がなされていない場合が多かった。よって、耕地化の背景には、さらに検討を重ねていく必要があるが、地域に蓄積されてきたソーシャルキャピタルの崩壊が関係している可能性がある。今年度は、地域レベルにおいて、過去50年間にどのような土地利用の変化があったのかを検証した。山地部の森林は、1980年代に急激に耕地に転換したのち、1990年代から森林に戻っていた。森林への転換は、植林の事実がなかったことがら、植生遷移による回復であったと考えられる。また、同時期に、出生率と死亡率が上昇していた。昨年度までの調査結果から、人口の変動と耕地の拡大には、密接な関係があり、さらに人口の増加は時間的なギャップをおいて、土地の拡大に影響していることがわかっている。よって、1980年代の人口増加が直接同時期の森林転換に影響したとは考えられない。一方で、この時期は、社会的な混乱期、あるいは移行期にあたり、様々な社会的な慣習、地域における制度が否定され、中央政府による支配体系へと移行しようとした時期である。

結婚、出産に関する地域制度、土地利用における村落内、村落問の決まりごとなどが一時的に捨てられたことが、森林面積の減少、出生率、死亡率の増加を引き起とした原因であると考えられた。東南アジア大陸部の自然資源利用がどのようにおこなわれてきたのかを明らかにするために、過去数十年の土地利用変化を復元し、その変化の過程と要因について研究している。研究対象地域は、ラオス北部の山岳地域に位置する盆地である。今年度は、地域における低地村と山地村の歴史的関係を、農業生産、および自然産物採集の観点から明らかにした。ラオスでは、これまで低地にすむタイ系民族によるモン・クメール系民族の支配というモデルが提示されてきた。この理由のひとつが、水田と焼畑の農業生産性の違いによるものである。水田をおこなうタイ系民族は、高い農業生産性を背景として、焼畑に従事する山地民を従属させてきたというものである。この従来のモデルに対して、支配一被支配という関係では説明できず、むしろ対等な協力関係が結ばれてきた地域があること、水田と焼畑の生産性に差が大きくない場合にそのような関係が結ばれる可能性が高いこと、低地民と山地民の関係は固定的でなかった可能性があることを指摘した。
金融工学からＥＲＭへ：　基礎理論と実証に関する研究

統合的、全社的リスク管理(ERM)に影響を与える諸要因の研究とリスクの統合の在り方について連携を保ちながら、グループに分かれて研究を行った。具体的には、マクロ・金融時系列データの分析、金融工学とコピュラの研究、高頻度データ・金融市場データの理論と実証の研究、ノンパラメトリックおよびセミパラメトリックモデルを用いた統計的分析、である。とくにコピュラは、リスク統合の手段として非常に重要である。著名研究者を招いて、公開の国際研究会も毎年開催した。本年平成24年度には、研究の第1段階として現在国際的に行われている統合的リスク管理(ERM)に関する研究動向を調査し、その内容を共有することを主に行った。特に欧州での先進的な動向を見極めるため、研究代表者や研究分担者がフランクフルト、ブリュッセルで行われた国際会議に出席し研究状況の把握につとめた。また、北米やオーストラリアでの研究動向の調査も行った。個別の内容では、フラクショナル・ブラウン運動の研究においては、理論を統計学的観点から検討を行い、特に統計量としてよく使われる2次汎関数の分布特性を調べた。さらに、フラクショナル・ブラウン運動を誤差項にもつような確率微分方程式に対する確率解析を統計学の視点から考察し、推定問題や検定問題に取り組んだ。連接分布関数(Copulaコピュラ)の研究では、その概念の拡張と解析を行った。リスク事象間の相関を表すコピュラに対して、時間依存を含めるよう考案されたコピュラの時間発展方程式の研究を多次元の場合に深化させた。この時間依存の考えを既存の研究の流れの中に位置付けるための調査も行った。金融時系列データの研究では、各種の「閾値」モデルにおける閾値の設定や閾値数の設定に焦点を当てて包括的な展望を行った。いわゆる「Implied」な倒産確率やボラティリティーに対する統計モデルの研究では,理論の高度化に取り組んだ。関連するデータ解析を行うことにより、実証面で主に金、スプレッドからの倒産確率を、誤差を正しく評価しながら推定すべく研究を進めた。平成25年3月には、台湾から著名な研究者を招き、国内の研究者とともにERMの研究に関わる研究集会を開催し、今後の方向性を検討した。本年平成25年度には、研究の第2段階として、平成24年度以降に得られた統合的リスク管理(ERM)に関する成果を欧州やアジアで行われた国際会議で発表し、主要な研究者の批判を受けることで今後の研究の方向を調整した。さらに平成24年度に引き続き、現在国際的に行われているERMに関する研究動向を調査し、その内容を共有することを行った。そのために研究代表者や研究分担者がブリュッセル、パリで行われた国際会議に出席し研究状況の把握につとめ、また、アジアやオーストラリアでの研究動向の調査も行った。個別の内容では、連接分布関数(Copulaコピュラ)の研究においては、リスク事象間の相関を表すコピュラの時間発展の研究を深化させ、ひとつのまとめとなるような成果を得た。この時間依存の考えを既存の研究の流れの中に位置付けるための調査も引き続き行った。さらに、典型的なガウシアン・コピュラの信用リスク管理への応用を検討し、解説論文として公表した。次に、フラクショナル・ブラウン運動の研究においては、平均回帰過程に対して統計学的観点から検討を行い、推定問題や検定問題の成果を公表した。構造変化の回帰分析では、有用な統計手法を確立し論文として公表した。以上の研究においてBloombergのデータベースの活用は有益かつ必須であった。平成26年度以降の統合リスク管理の理論研究への重要な研究課題として、高頻度データに関する取り扱いが予想される。このために平成26年3月には、ドイツから当該分野の若手の優秀な研究者を招聘し、国内の研究者とともに高頻度データとERMの研究に関わる研究集会を開催した。平成26年度以降の方向性を検討するとともに、有望な研究課題の比較検討を行った。本年平成26年度の主要な成果は、平成25年度までに得られた統合的リスク管理(ERM)に関連する研究成果を深化させるものであった。まず連接分布関数(コピュラ)の研究では、リスク管理に必須である順位相関を表す指標の一般化を行った。これにより、リスク相関のより詳しい関係が解析できる可能性を開いた。他には、市場データという典型的な高頻度データに関して、市場取引に隠されたひとつの構造を明らかにするような成果を得た。これらの成果の多くは国際会議で公表し、専門家の批判を受けて、さらにERMにふさわしい内容となるような調整を行った。イタリアの応用解析に関する国際会議およびギリシアでの応用経済学に関する国際会議では、それぞれ、コピュラ発展およびコピュラの順位相関に関する研究を発表した。斬新で意義があるとの好意的な意見とともに、リスク管理への効果的な応用に関する疑義や拡張の示唆を得た。他にも、韓国やベトナムでの国際会議で成果の公表を行った。最新の研究の調査活動も、引き続いて行った。平成27年3月には、オーストリアから高頻度データやビッグデータの経済統計に関する世界的に著名なNikolaus Hautsch教授を招いて国際会議を開催した。研究分担者や関連する国内の研究者の講演とともに活発で中身のある議論がなされた。最終平成27年度の研究の総括に向けて、研究方向の極めて貴重な指針を得るとともに、世界的にみても最新の研究内容を示す有意義かつ重要な会議を主催することができた。

以前より調査してきた、国際的に行われているERM(全社的リスク管理)に関する研究動向を踏まえ、研究の方向の調整を行いながら計画に従って研究を行い、研究成果を国際会議等で発表した。更に海外からの招聘研究者や国内の研究者を招き、ERMの研究に関わる研究集会を平成28年3月上旬に開催し、研究分担者2名と連携研究者1名が研究発表を行った。その他、平成27年5月下旬の計量経済学に関する国際研究会SETA2015、平成27年8月上旬のFinancial Risk Managementに関する研究会Frontiers in Financial Econometricsに、リスク管理に関する研究者を招き、本研究に参加している研究者と議論した。具体的な研究内容は以下の通りである。マクロ、金融時系列データ、ビッグデータ、金融高頻度データ等に関する統計学的、計量経済学的な研究では、ERMを考える際に非常に重要である構造変化の検定と推定の研究、ERMに影響する数多くの要因を扱うための高次元データおよびビッグデータに対する変数選択とセミパラメトリックモデルの応用研究と次元の高い時系列データを少ない要因で説明するファクターモデルの研究、ERMとは不可分の金融リスクに関係する金融高頻度データに関する研究を行い、研究成果を国際誌へ投稿、掲載し、国際学会での発表も行った。金融市場に関する実証研究では、ニュースの市場に与える影響の分析等を行った。金融商品については、確率数値解析の立場から確率微分方程式の解に関する効率的な近似法・離散化法について研究した。統計学的手法、金融工学的手法、実証分析などで研究を行ってきた様々なリスク要因を結びつける道具としての連接分布関数(Copula、コピュラ)の研究では、ERMへの具体的な応用手法について検討した。統合的、全社的リスク管理(ERM)に影響を与える諸要因の研究とリスクの統合の在り方について連携を保ちながら、グループに分かれて研究を行った。具体的には、マクロ・金融時系列データの分析、金融工学とコピュラの研究、高頻度データ・金融市場データの理論と実証の研究、ノンパラメトリックおよびセミパラメトリックモデルを用いた統計的分析、である。とくにコピュラは、リスク統合の手段として非常に重要である。著名研究者を招いて、公開の国際研究会も毎年開催した。統合的リスク管理に関する学術研究の最新動向として、高頻度データやビッグデータに関する知見を深め、かつ成果を得ることができたため。27年度が最終年度であるため、記入しない。計量経済学順調に研究成果を得ており、今後の研究課題遂行の方策に特に変更は認められない。ただし平成27年度は最終年度であり、ERM関連の研究成果の発表、今後の研究の進展を考慮して、研究会の共催および主催を増やしていく方針である。統合的リスク管理の学術研究の第1段階とし、十分な研究動向調査と資料の収集を行うことができた。今後の研究成果につながる重要な契機を得た。統合的リスク管理の学術研究の第2段階として、十分な研究動向調査と資料の収集を行い、かつ基本的な成果を得ることができたため。さらに、今後の研究成果につながる重要な契機も得ている。順調に成果を得ていることもあり、今後の研究課題遂行の方策に特に変更を認めない。
「渇き」に対する新たな治療法のアプローチ

顎顔面領域における“乾燥症"としてドライアイ・ドライマウス・ドライノーズが知られ、眼球表面・鼻腔粘膜・口腔粘膜は常に基礎分泌により潤うことで外部環境の変化に対応している。我々は、眼球表面の乾燥に応答する一次感覚神経が存在し、痛みではない冷刺激やメントール(TRPM8作動薬)や高浸透に応答することを明らかとし、基礎分泌を支配する神経機構の存在を報告してきた。課題期間中、基礎分泌の低下を促す脱感作に着目し、その機構の解明を目的に課題を遂行した。その結果、TRPV1の作動薬であるCapsaicinが著しい脱感作を誘発することが明らかとなり、チャネル間での干渉が脱感作に寄与することを明らかとした。三叉神経領域における“乾燥"を愁訴とする疾患である乾燥症は、十分に粘膜や上皮細胞を水分によって保護できないことからくる乾燥・不快感が知られている。これに対する治療法も水分の補充という非常に限定された対症療法が主体である。そこで、新たな強力でありなおかつオルタナティブな治療のオプションとして、外分泌腺の“基礎分泌"に着目し、分泌を支配する神経回路を活性化させられる手法の確立を目的とし実験計画の遂行を行った。初年度において、実験的に涙腺を摘出することで作製したドライアイモデル動物における基礎分泌を支配する神経回路の変調を検討した結果、非摘出群と比較しその活動性が異なる、特に活動電位を伝達しない脱感作の状態を、通常では無害である刺激を加えることで容易に誘発されることを明らかとした。そこで、本年度はその脱感作現象を誘発する因子に着目し、脱感作を誘発するであろう神経線維に発現するChannelのリン酸化を解除する手法を明らかとすることが、乾燥症の改善に繋がると考えた。そこで、人為的にChannelの脱感作を起こす実験系の確立を目的として、炎症時にその数が増加することが知られるTRPV1 channelにフォーカスを当て、その作動薬であるCapsaicin刺激を与えることで神経活動に及ぼす影響を検討した結果、Capsaicin刺激は基礎分泌を支配する神経回路に対して有意にその活動を抑制させる、すなわち脱感作を引き起こすことを明らかとした。また、TRPA1 channelの作動薬が同様の効果を誘発することも明らかとし、Channelの脱感作を誘発する機構の一端を明らかとしてきた。脱感作モデルとしてCapsaicinの投与の有効性が明らかとなったので、そのモデルを活用し、リン酸化を引き起こす要因の解明に努め、最終目的である神経回路を活性化させられる手法の確立を目指したい。三叉神経領域における“乾燥"を愁訴とする疾患である口腔乾燥症・角膜乾燥症・乾燥性鼻炎は、十分に粘膜や上皮細胞を水分によって保護できないことからくる乾燥・不快感・炎症と灼熱痛といった痛みが知られている。そこで、新たな強力でありなおかつオルタナティブな治療のオプションとして、外分泌腺の“基礎分泌"に着目し、痛みを伴わず、基礎分泌を支配する神経回路を活性化させられる手法の確立を目的とし、本研究計画を立案した。口腔乾燥症と角膜乾燥症の症状の類似性や両者を併発する患者が多いことから、基礎分泌に関して非常に類似した神経機構によって管理されているという仮説を立て、基礎分泌の調節を司る神経機構を知るための予備実験として、角膜に化学物質を与えることで一過性の反射性分泌だけでなく、基礎分泌に関連する涙の分泌量が増加することを明らかにし、角膜などに分布する一次感覚神経が基礎分泌の調節に関与していることを示唆してきた。レーシック手術後に角膜乾燥症が頻発することや、角膜の感受性が低下するということから、申請者は外分泌腺の組織学位的な変性だけでなく、角膜上皮の受容器レベルでの変化が角膜乾燥症を引き起こすことに注目し、抑制された神経回路を活性化させられる手法の確立を最終目的に本研究計画を立案した。手法の確立を行うための前段階として、対象となりうる神経回路とそのターゲットチャネルは明確にすることが出来たので、次のステップとして角膜乾燥症はChannelが活動電位を伝達しない脱感作の状態であると仮説を立て、脱感作を誘発するリン酸化を解除することが角膜乾燥症の改善に繋がると考えた。そこで、まず本研究期間内に、1人為的にChannelの脱感作を起こす実験系の確立並びに、2Channelの脱感作を誘発する機構の解明を目的とした。申請者は予備実験の段階で角膜の乾燥に選択的に応答する一次求心性神経線維の同定に成功しており、そのノウハウは保有している。本研究計画を実施する上でも、一部の機器などの更新が必要であったものの、大部分は既存のセットアップを用いて遂行することが出来た。

実験計画1に該当する“人為的にChannelの脱感作を起こす実験系の確立"に関しては、人工的に涙腺を除去することにより、摘出2週後から有意な涙の分泌量の低下並びに自発性の瞬き数の増加が観られ、またフルオルセインを使った角膜の染色においても、広い範囲で角膜に傷が見られた。以上の結果から、人工的に角膜乾燥症を誘発するモデル動物の製作に関しては一定の成果を得た。さらに、電気生理学的手法により、乾燥に強く関連のある角膜関連の一次感覚神経線維の応答特性を検索した結果、非摘出側と比較して摘出側では該当神経線維の冷刺激に対する応答並びに作動薬とされるメントールに対しての応答が増強されるものの、その効果が早期に脱感作されるという興味深い知見を得ることが出来た。現在、上述の項目に関して論文投稿中であるが、平成24年度の研究実施報告までに出版に至らなかったことから、"順調に進展している"を選択した。平成25年度は研究計画の最終年度となるため、1人為的にChannelの脱感作を起こす実験系の確立並びに、2Channelの脱感作を誘発する機構の解明の両研究計画を平行して行うこととする。人為的に脱感作を誘発する実験系の確立というテーマに関しては、現在までに方向性は見えている。そこで、平成24年度に確立したモデルを用いて、脱感作を誘発すると考えられるプロテインキナーゼCやホスホリパーゼCなどの酵素類の脱感作機構誘発に及ぼす関与、またはブラジキニンやプロスタグランジンといった炎症性のサイトカインの関与も同様に作動薬や拮抗薬を用いて、その投与前後で比較検討を行うことで、その影響と関与の程度を知ることを目的とする。また、1人為的にChannelの脱感作を起こす実験系の確立に対しても、共同研究を行っているアメリカ・ニューイングランド大学における同モデル動物を用いた炎症性サイトカインの経時的変化を記録した実験において、摘出1ー2週経過群においてサイトカイン量の著しい増加を、そして摘出3週以降は一転減少するという知見を得ている。in vitroの研究においては、炎症サイトカインがチャネルの応答様式に影響を及ぼすことが報告されていることから、様々な時期における神経活動様式の変化を観察することで、慢性疾患に移行するドライシンドロームの病態を把握する上で重要な知見になると期待される。よって、平成25年度では、摘出1週群と2週群の両群動物を作成し、同様に一次求心性神経線維の活動を記録することで、その影響の程度を知ることを行う。次年度への繰り越しとなる研究費が8万円程度生じた。これは、実験に用いている微小電極を購入することを目的として計画していたが、購入元である米国のFHC社に対する注文が本年度の1月以降集中したことから、3月中旬までの電極の受け取りが困難になったためである。よって、次年度においては、早期に微小電極を購入するために当該研究費を割り当てることとする。
欠損部のあるテクスチャ画像の修復に関する研究

欠損部位が既知のテクスチャ画像の欠損部を、視覚的に不自然さがないように修復する手法を提案し、その有効性を視覚評価実験により示した。1.修復手法:処理対象とするテクスチャ画像は、その適当な大きさの部分画像のフーリエ振幅スペクトルパターンが位置に対して不変と考える。このような仮定が成り立つテクスチャ画像では、欠損部を含まない別の部分画像から振幅スペクトルを計算し、これを欠損部を含む部分画像の欠損する前の振幅スペクトルとみなすことができる。従って、欠損部の修復問題は、欠損する前の振幅スペクトルと欠損した後の画像から欠損部を推定する問題となる。本研究では、振幅スペクトルと画像の部分的知識のみから元の画像を再構成する手法(Feinup,1978)を参考とし、まず欠損部を適当に補間してフーリエ位相スペクトルを求め、これと、与えられた振幅スペクトルとを合成、逆フーリエ変換して得た画像を元にして、再び欠損部を補間し、これらの操作を繰り返していくという手法を基本とした。振幅スペクトルを求める際には、対象区間の両端における値の跳躍の悪影響を避けるために、ハニングの窓をかけた。10種類の自然テクスチャから64×64画素の画像を得、そのうち欠損部を11×11,16×16,22×22の正方形として修復実験を行った。処理ループの繰り返し数が34回でほぼ一定の画像に収束し、修復跡は欠損部16×16では半数が目だたなかった。2.視覚評価実験:10種類の自然テクスチャに対して、また、欠損形状を縦長,横長の矩形として、本手法を適用した画像と欠損部に任意の部分のテクスチャをたんに挿入しただけ(単純挿入法)の画像とを被験者に観察させ、欠損部の有無,形状を判別させる評価実験を行った。その結果、欠損跡が判別できたのは、本手法では半数ほどであったが、単純挿入法では9割にも達し、本手法の有効性が確認できた。
局在寸前の強相関遍歴電子系の磁性と超伝導の理論的研究

遍歴電子磁性と局在モーメント磁性の統一理論の完成は磁性の分野に於ける大きな課題である。この問題解決のためには何よりもまず、強相関電子系における局所量子スピン揺動効果を如何に正確に考慮するかという問題を解決しなければならない。局所量子スピン揺動効果を正確に考慮することは、近藤効果の有効模型であるアンダーソン模型を解く問題に帰着できる。この事実を利用して、局所量子スピン揺動効果を正確に考慮できる理論として、近藤効果を出発点としてサイト間スピン揺動効果を摂動で考慮する摂動理論を開発した。この摂動理論は数学的には無限次元からの展開、空間次元数をdとすると、1/d展開として定式化される。この理論枠組みには、解くべきアンダーソン模型を自己無撞着に決め、そして解くというかなり膨大な計算過程が必要とされる。この数値計算を実行すれば遍歴電子磁性と局在モーメント磁性の統一理解は可能と期待できる。しかし、近藤効果については従来の研究でほとんど完全に理解されている問題である。これまでの研究成果を利用して、遍歴電子磁性と局在モーメント磁性とがまさにクロスオヴァーする領域を除いて、次の個々のテーマについて相当に定量的な議論をした。1/d展開理論の応用により新しい成果を得たのは、(1)サイン波磁気構造とヘリカル磁気構造間の磁気構造のクロスオヴァー現象、(2)遍歴電子磁性におけるキュリーワイス則について、世の中で巾広く受け容れられている1/dの高次の機構に対する疑問から、新たに1/dの最低次の機構の提案、(3)銅酸化物高温超伝導体での準粒子とクーパー対形成相互作用を明らかにし、高温超伝導機構の解明、(4)これまでにない新しい型の磁気的交換相互作用の提案、(5)そして、新しい型の磁気的交換相互作用の応用で、重い電子系のメタ磁性機構の解明、等々である。1/dとk_BT_K/Uを小さな展開パラメターとする理論を発展させている。今年度は高温超伝導理論への応用をPhysical Revies誌に発表した。ここでdは空間次元数、k_Bはボルツマン定数、T_Kは局所近藤温度、Uは局所クーロン斥力である。この理論では、近藤効果型の局所量子スピン揺動と反強磁性スピン揺動により重い準粒子が形成され、その重い準粒子が磁気的交換相互作用でク-パ対を形成するとの提案がなされている。磁気的交換相互作用としては、主に超交換相互作用が働き、それが反強磁性スピン揺動により増強される。増強された部分は対形成において補助的役割を果たす。また増強された部分は、いわゆる現象論的スピンといえる。この理論により、銅酸化物系の高温超伝導物質で超伝導転移温度が最高をとる領域およびいわゆるオヴァードープ領域の正常状態、超伝導状態は説明できたと主張する。ホール濃度のドープの少ない領域のいわゆる異常「正常」状態の理論研究を続行中である。この研究においては、磁性におけるスピン揺動効果の研究が主目的である。微視的SCR理論の強相関電子系への拡張をめざし、研究を続行中である。その他、重い電子系のメタ磁性転移の理論、サイン波磁気構造とヘリカル磁気構造の競合の理論、1/dの最低次でも依存する新しいキュリーワイス則の理論、金属中の磁気的交換相互作用の理論等の研究を続行中である。これらについては来年度中には国際学術雑誌に発表できる予定である。1/dとk_BT_K/Uを小さな展開パラメターとする強相関遍歴電子系の理論を引き続き発展させている。

ここでdは空間次元数、k_Bはボルツマン定数、T_Kは局所近藤温度、Uは局所クローン斥力である。今年度は近藤格子でのスピン揺動のモード・モード結合理論とCeRu_2Si_2のメタ磁性の理論と遍歴電子磁性のクロスオヴァー領域で磁気構造のサイン波構造とヘリカル構造のクロスオヴァーの理論、遍歴電子系での磁気的交換相互作用の理論を日本物理学会欧文誌(Journal of the Physical Society of Japan)に発表した(2月号掲載予定で現在印刷中)。現在次のテーマの研究が進行中である。(1)高温超伝導体の正常状態異常の発現機構の研究。具体的には、増強された超交換相互作用によりGutzwillerの重い電子が軽い準粒子に繰り込まれることの可能性を調べている。これにより、正常状態における異方的擬ギャップの形成等が説明できると期待している。そのほかに、(2)CeRu_2Si_2のメタ磁性転移におけるパラマグノン効果の研究、(3)典型的遍歴電子磁性体におけるCurie-Weiss機構の研究、が進行中である。遍歴電子磁性と局在モーメント磁性の統一理論の完成は磁性の分野に於ける大きな課題である。この問題解決のためには何よりもまず、強相関電子系における局所量子スピン揺動効果を如何に正確に考慮するかという問題を解決しなければならない。局所量子スピン揺動効果を正確に考慮することは、近藤効果の有効模型であるアンダーソン模型を解く問題に帰着できる。この事実を利用して、局所量子スピン揺動効果を正確に考慮できる理論として、近藤効果を出発点としてサイト間スピン揺動効果を摂動で考慮する摂動理論を開発した。この摂動理論は数学的には無限次元からの展開、空間次元数をdとすると、1/d展開として定式化される。この理論枠組みには、解くべきアンダーソン模型を自己無撞着に決め、そして解くというかなり膨大な計算過程が必要とされる。この数値計算を実行すれば遍歴電子磁性と局在モーメント磁性の統一理解は可能と期待できる。しかし、近藤効果については従来の研究でほとんど完全に理解されている問題である。これまでの研究成果を利用して、遍歴電子磁性と局在モーメント磁性とがまさにクロスオヴァーする領域を除いて、次の個々のテーマについて相当に定量的な議論をした。1/d展開理論の応用により新しい成果を得たのは、(1)サイン波磁気構造とヘリカル磁気構造間の磁気構造のクロスオヴァー現象、(2)遍歴電子磁性におけるキュリーワイス則について、世の中で巾広く受け容れられている1/dの高次の機構に対する疑問から、新たに1/dの最低次の機構の提案、(3)銅酸化物高温超伝導体での準粒子とクーパー対形成相互作用を明らかにし、高温超伝導機構の解明、(4)これまでにない新しい型の磁気的交換相互作用の提案、(5)そして、新しい型の磁気的交換相互作用の応用で、重い電子系のメタ磁性機構の解明、等々である。
有機酸-アパタイトを基材とする歯科用セメントの開発

炭酸含有アパタイトを1700°Cの高温で加熱するとリン酸四カルシウム(TeCP)、β-リン酸三カルシウム(β-TCP)、及びナトリウムカルシウムリン酸化合物(Na_3Ca_6(PO_4)_6))を生成する。この3相は機械的な混合状態では得られないサブミクロン以下の微結晶集合状態で存在し、練和液として生体許容性のリンゴ酸、クエン酸などを用いると、6分以内で硬化し、また、粉液比3.1で30wt%リンゴ酸で練和したものは、比較として用い、同条件で保管した市販のカルボキレートセメントより高い圧縮強度(520kg/cm^2)を示すことが明らかとなり、生体セメントとしての有用性が示唆できた。培養系においてセメント練和物の細胞親和性についても検討を加えた。HeLa細胞培養系にセメント硬化直後の試料を導入し、細胞増殖並びに細胞形態変化に及ぼす影響を検討すると、市販カルボキレートセメントに比べ、有意に細胞親和性が高いことが示された。また、リンゴ酸練和硬化体では培養期間を通して為害作用は求められず、本セメントの細胞親和性が立証できた。同様の実験を破骨細胞培養系でも検討したが、リンゴ酸練和硬化体の場合、比較として用いた、炭酸含有アパタイト焼結体(破骨細胞付着性の点で骨片と同様の性質を有する)に比べ、それほど遜色しないことも確認できた。さらに、適当なリン酸カルシウム化合物を加熱分解するだけで、種々のα-TCP/Te-CP比を有するセメントを作成する手法を開発し、一部の組成セメントについては根管充填材としての応用も試み、種々の填塞充填方法で根尖封鎖性を検討し、いずれの填塞方法でも良好な封鎖性が得られることも示し、本手法で作成したセメントが生体活性セメントとして有用であることを示唆した。炭酸含有(約12wt%の炭酸イオン及び約4wt%のナトリウムを含む)アパタイトを1700°Cの高温で加熱すると、化学量論組成のアパタイトの他にリン酸四カルシウム(Te-CP)、βーリン酸三カルシウム(β-TCP)、酸化カルシウム及びナトリウムカルシウムリン酸化合物(Na_3Ca_6(PO_4)_6))を副産物をして生成する。この5相は機械的な混合状態では得られないサブミクロン以下の微結晶集合状態で存在し、希薄リン酸溶液で練和すると強度は不十分ながらアパタイトを形成しながら硬化することを見い出した。本年度の研究では、練和液として生体許容性のリンゴ酸、クエン酸などを用い、硬化時間、硬化体の圧縮強度並びに練和泥のpHの経時変化などを検討した。その結果、いずれの練和液を用いても硬化時間は酸濃度に比例して短くなり、30wt%酸濃度では、粉液比3.1-2.2の範囲内では6分以内で硬化し、特にリンゴ酸を用いた場合には3分程度で硬化することを確認した。また、粉液比3.1で30wt%リンゴ酸で練和したものを37°C、100%湿度中に1日弱保管した硬化体試料は、比較として用い、同条件で保管した市販のカルボキレートセメントより高い圧縮強度(520kg/cm^2)を示すことを明らかにした。また、練和泥のpHの経時変化を自動取り込みした結果、いずれの練和液を用いても、練和泥のpHは比較的短時間内に中性領域に達し、それ以降はpH9近傍の弱アルカリ領域を維持することがわかった。同時取り込みしたカルシウム濃度は1日後でも2mM以下の値を示し、溶出量に換算すると0.3%以下となり、練和直後に練和泥を水中浸漬したことを考慮すると、溶解量が極めて低いことが示唆できた。

また、計測中、セメント硬化体の崩壊は認めれず、崩壊量も極めて低いことが想像できた。現在、上述の練和液にリン酸を添加し、アパタイトの析出を促進し、さらに硬化反応がより中性近傍で推移する条件を検討中である。いずれにしても、練和液として高分子有機酸を用いると、歯質との接着並びに生体内での吸収も期待できる、高強度かつ生体親和性に富む実用的な歯科用セメントの開発を続行していく予定である。炭酸含有(約12wt%の炭酸イオン及び約4wt%のナトリウムを含む)アパタイトを1700°Cの高温で加熱すると、リン酸四カルシウム(Te-CP)、β-リン酸三カルシウム(β-TCP)、及びナトリウムカルシウムリン酸化合物(Na_3Ca_6(PO_4)_6))を生成する。この3相は機械的な混合状態では得られないサブミクロン以下の微結晶集合状態で存在し、練和液として生体許容性のリンゴ酸、クエン酸などを用いると、6分以内で硬化し、また、粉液比3.1で30wt%リンゴ酸で練和したものは、比較として用い、同条件で保管した市販のカルボキレートセメントより高い圧縮強度(520kg/cm^2)を示すことが明らかとなり、生体セメントとしての有用性が示唆できた。本年度では、培養系においてセメント練和物の細胞親和性についても検討を加えた。HeLa細胞培養系にセメント硬化直後の試料を導入し、細胞増殖並びに細胞形態変化に及ぼす影響を検討すると、練和液としてクエン酸を用いた場合には培養5日目で、若干の細胞為害作用が認められたものの、市販カルボキレートセメントに比べ、有意に細胞親和性が高いことが示された。また、リンゴ酸練和硬化体では培養期間を通して為害作用は求められず、本セメントの細胞親和性が立証できた。また、練和泥を培養液中で撹拌し、その浸出液の影響も同様に検討すると、リンゴ酸練和泥の場合、培養5日目でも細胞増殖阻害作用はほとんど認められず、本セメントが細胞親和性に優れることが再確認できた。同様の実験を破骨細胞培養系でも検討したが、リンゴ酸練和硬化体の場合、比較として用いた、炭酸含有アパタイト焼結体(破骨細胞付着性の点で骨片と同様の性質を有する)に比べ、それほど遜色しないことも確認でき、骨補填材などの生体材料としての有用性も示唆でき、来年度予定している動物実験への可能性がより現実的となった。今後は、練和液としての他の高分子有機酸の可能性についても検討し、高強度かつ生体親和性に富む実用的な歯科用セメントの開発を続行していく予定である。炭酸含有アパタイトを1700°Cの高温で加熱すると、リン酸四カルシウム(Te-CP)、β一リン酸三カルシウム(β-TCP)、及びナトリウムカルシウムリン酸化合物(Na_3Ca_6(PO_4)_6))を生成する。この3相は機械的な混合状態では得られないサブミクロン以下の微結晶集合状態で存在し、練和液として生体許容性のリンゴ酸、クエン酸などを用いると、6分以内で硬化し、また、粉液比3.1で30wt1%リンゴ酸で練和したものは、比較として用い、同条件で保管した市販のカルボキレートセメントより高い圧縮強度(520kg/cm^2)を示すことが明らかとなり、生体セメントとしての有用性が示唆できた。培養系においてセメントの練和物の細胞親和性についても検討を加えた。HeLa細胞培養系にセメント硬化直後の試料を導入し、細胞増殖並びに細胞形態変化に及ばす影響を検討すると、市販カルボキレートセメントに比べ、有意に細胞親和性が高いことが示された。
生活習慣病の慢性炎症を惹起する腸管由来エンドトキシンのプロファイル解析

生活習慣病の要因として、腸内細菌叢の悪化に伴う慢性炎症が重要視されている。腸内細菌が産生する最も強力な炎症誘導物質は、グラム陰性細菌の細胞壁構成分子リポ多糖(LPS)である。生活習慣病患者ではLPSが腸管から血中に移行し高LPS血症を呈するが、LPSは腸内環境に依存した化学修飾を受けるため活性は一様ではない。つまりLPS活性は、生活習慣に依存して量的にも質的にも変化している。しかし分析が困難であるため、その実態は全く不明である。LPSの脂溶性ユニットであるlipid Aは、LPSのエンドトキシン活性を担う最小単位であり、リン酸基が結合したグルコサミン2分子に脂肪酸が複数結合した複雑な化学構造をとる。菌種や生育条件(培養温度、pH、金属イオン濃度など)に依存したlipid A構造の変化・多様性(リン酸基の有無、結合しているアシル基炭素鎖の数、長さなど)はエンドトキシン活性に強く影響している。我々は既にlipid AのLC-MS分析法の開発に取り組んでいるため、本研究では本分析法を応用し、生体内のLPS活性変化を正確に評価し、生活習慣病の新規の予防・治療・診断法確立に向けた基礎研究を展開する。本年度は、食品成分の曝露による大腸菌lipid Aの構造変化と炎症活性を評価した。採取してある疾患モデル動物試料の分析・解析および生物活性試験を行っていく。研究が順調に進むようであれば、新たな疾患モデル動物の飼育を開始する。我々は既にlipid AのLC-MS分析法の開発に取り組んでいるため、本研究では本分析法を応用し、生体内のLPS活性変化を正確に評価し、生活習慣病の新規の予防・治療・診断法確立に向けた基盤研究を展開する。本年度はまず、分析用の試料採取のため、生活習慣病モデル動物を飼育し、糞便試料のサンプリングを行った。また、サンプリングした生体試料の余剰分を用いて、分析法の最適化を行った。今後更に分析の高感度化およびハイスループット化を目指した分析法を確立し、生体試料分析に応用していく。当初の計画通り、複数の疾患モデル動物の飼育を完了し、採取した試料の分析より、分析法の最適化を行っている。本年度は、昨年度サンプリングした生活習慣病モデル動物糞便試料の余剰分を用いて、サンプル調製法の再検討を行った。また、修飾lipid Aを生合成する組換え大腸菌を遺伝子操作により作成し、lipid AのLC-MS分析に用いる修飾lipid A標準品調製の検討を行った。Lipid AのLC-MS分析の際に使用する修飾lipid Aを生合成する組換え大腸菌を作成した。また、前年度に引き続きLipid AのLC-MS分析のためのサンプル調製法について再検討した。

LPSの脂溶性ユニットであるlipid Aは、LPSのエンドトキシン活性を担う最小単位であり、リン酸基が結合したグルコサミン2分子に脂肪酸が複数結合した複雑な化学構造をとる。菌種や生育条件(培養温度、pH、金属イオン濃度など)に依存したlipid A構造の変化・多様性(リン酸基の有無、結合しているアシル基炭素鎖の数、長さなど)はエンドトキシン活性に強く影響している。我々は既にlipid AのLC-MS分析法の開発に取り組んでいるため、本研究では本分析法を応用し、生体内のLPS活性変化を正確に評価し、生活習慣病の新規の予防・治療・診断法確立に向けた基礎研究を展開する。本年度は、食品成分の曝露による大腸菌lipid Aの構造変化と炎症活性を評価した。本年度の研究に引き続き、採取してある試料の分析・解析および生物活性試験を行っていく。研究が順調に進むようであれば、新たな疾患モデル動物の飼育を開始する。採取してある疾患モデル動物試料の分析・解析および生物活性試験を行っていく。