hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ソフトマターの秩序構造の光学的直接観察をサポートする理論的枠組みの構築

昨年度行った,鏡映対称性の欠如したキラルな液晶が平行平板間で示すサブミクロンスケールの周期的秩序構造に関する研究をさらに発展させ,それらが示すKossel像(特定の波長の光が強く反射される方向を可視化したもの.Kossel線と呼ばれる線の集合として現れる)についての検討を行なった.Kossel像はバルクの周期的構造からのブラッグ反射に起因するとされているが,今回考察している薄い系の場合は,系が有限のサイズを有することに起因する導波モードと液晶の周期的構造とのカップリングによってKossel線の形状や位置を説明できる(むしろブラッグ反射としては解釈できない)ことを,解析的な議論により明らかにした.さらに解析的議論だけでは捉えることのできないKossel線の強度やその位置依存性について理解するために,光の電磁波に関するMaxwell方程式を解いた結果を用いてKossel線の構築を試みた.連続体理論に基づくシミュレーションによって昨年度得られた種々の秩序構造(スカーミオンと呼ばれる渦状の構造のヘキサゴナルな格子,およびコレステリックブルー相と呼ばれる3次元秩序構造を特定方位の2枚の平面で薄くスライスした構造)について,計算で得られたKossel像が実験で得られたものとほぼ完璧な一致をすることを示した.この結果は,昨年度行なった光学顕微鏡像に関する計算結果とともに,シミュレーションで得られた秩序構造が実際の実験系で確かに形成されていることを示すものである.これらの成果は,1本の原著論文と,1本のProceedings論文として公表した.昨年度得られた成果をさらに発展させ,液晶の秩序構造の光学的性質に関して,本課題のスコープを超えた新たな知見を得ることができた.昨年度は「研究実績の概要」で述べたものの他に,液晶の位相欠陥の光学顕微鏡像に関する検討も開始したが,まだ十分な解析ができていないので,その解析をまず最優先する.また連携研究者や海外の協力研究者から興味深い実験結果の提示もいただいているので,それらの理論解析の検討も並行して行う.本年度は,鏡映対称性の欠如したキラルな液晶が平行平板間で示す示すサブミクロンスケールの周期的秩序構造について,その光学的性質に関する検討を集中的に行なった.より具体的には,開口数の大きい光学顕微鏡によって得られるそれらの秩序構造の顕微鏡像と,それらの秩序構造に対して垂直に入射する光に関する反射スペクトルと反射近接場光について,光の電磁波に関するMaxwell方程式を数値的に解くことで検討を行なった.前者については,渦状の配向秩序構造であるスカーミオンと呼ばれる構造のヘキサゴナルな格子と,コレステリックブルー相と呼ばれる3次元秩序構造を薄くスライスしたような構造について,実験による光学顕微鏡像をほぼ完璧に再現する結果を得て,スカーミオンのヘキサゴナル格子の生成の実験的な実証に理論の立場から貢献することができた.また後者については,液晶が示すサブミクロンスケールの秩序構造について近接場光がその同定に有効な情報を与えうることを示し,さらに反射スペクトルにおけるピーク位置について定量的な理論的説明を与えることにも成功した.これらの成果については,2本の原著論文を公表するとともに,前者の成果については九州大学からプレス発表を行なった.その他の問題として,コレステリックブルー相による光の散乱の性質に関する研究を行い,Proceedings論文として公表した.また,位相欠陥を含むネマチック液晶薄膜の秩序構造中を光がどう伝播するかについて幾何光学に基づいた考察を行い,そのような秩序構造の蛍光顕微鏡像が示す性質について行なった考察について,実際の顕微鏡観察を行った連携研究者とともに原著論文を公表した.サブミクロンスケールの周期的秩序構造について光学顕微鏡像を実際に計算でき,実験とほぼ完璧な一致を示したことは,大きな成果だと考えている.昨年度行った,鏡映対称性の欠如したキラルな液晶が平行平板間で示すサブミクロンスケールの周期的秩序構造に関する研究をさらに発展させ,それらが示すKossel像(特定の波長の光が強く反射される方向を可視化したもの.Kossel線と呼ばれる線の集合として現れる)についての検討を行なった.Kossel像はバルクの周期的構造からのブラッグ反射に起因するとされているが,今回考察している薄い系の場合は,系が有限のサイズを有することに起因する導波モードと液晶の周期的構造とのカップリングによってKossel線の形状や位置を説明できる(むしろブラッグ反射としては解釈できない)ことを,解析的な議論により明らかにした.さらに解析的議論だけでは捉えることのできないKossel線の強度やその位置依存性について理解するために,光の電磁波に関するMaxwell方程式を解いた結果を用いてKossel線の構築を試みた.連続体理論に基づくシミュレーションによって昨年度得られた種々の秩序構造(スカーミオンと呼ばれる渦状の構造のヘキサゴナルな格子,およびコレステリックブルー相と呼ばれる3次元秩序構造を特定方位の2枚の平面で薄くスライスした構造)について,計算で得られたKossel像が実験で得られたものとほぼ完璧な一致をすることを示した.この結果は,昨年度行なった光学顕微鏡像に関する計算結果とともに,シミュレーションで得られた秩序構造が実際の実験系で確かに形成されていることを示すものである.これらの成果は,1本の原著論文と,1本のProceedings論文として公表した.昨年度得られた成果をさらに発展させ,液晶の秩序構造の光学的性質に関して,本課題のスコープを超えた新たな知見を得ることができた.本研究で用いているMaxwell方程式の求解スキームは,本研究課題の主要な目的である顕微鏡像の直接計算に限らない波及効果があると考えており,現在は光散乱のより一般的な性質について,数値計算と純粋な理論的考察を組み合わせた検討を,実験結果との比較を念頭に行なっている.

また,本研究課題の遂行においては計算スキームの効率化が主要な課題であり,特に有限の厚さの系について厚さ方向の周期性をうまく取り入れられておらず,場合によっては計算機購入のための費用をテクニシャン雇用の費用に振り替えて効率化に取り組むことを検討している.昨年度は「研究実績の概要」で述べたものの他に,液晶の位相欠陥の光学顕微鏡像に関する検討も開始したが,まだ十分な解析ができていないので,その解析をまず最優先する.また連携研究者や海外の協力研究者から興味深い実験結果の提示もいただいているので,それらの理論解析の検討も並行して行う.
アリストテレスの「エネルゲイア」論の心の哲学としての現代的意義の研究

心がその一部である世界についての「理解のあり方」における心の占める位置についてのアリストテレスの立場と意義を確定するという本研究の狙いを遂行するためには、狭い意味での心の哲学のみならず行為や倫理的評価、さらには世界のあり方に関して重要な位置を占める「規範」的な「目的」概念の意義を明らかにする必要があるとの考え方もとづき、現代の心の哲学において標準的な立場であると思われ、またしばしばアリストテレスがその先駆的形態を示しているとされる「機能主義」的なアリストテレス理解に対してバーニートをはじめとする何人かの古典研究者が提出した批判を検討する形での『霊魂論』のテキストについての分析と、目的論について検討すべく『形而上学』第12巻についての検討作業、そして現代の進化論的な生物学についてのサーベイ作業も行い、研究報告書をまとめた。これらの作業から、アリストテレスの心の哲学における「目的」概念は、『形而上学』や『政治学』において示唆されながら必ずしも十分な注意と関心が払われることのなかった宇宙論的な「目的」概念と、現代の進化論的な生物学ならば「適応」という概念で語るであろう「機能」についての考え方との「狭間」の微妙な位置を占めているとの見通しをえ、その研究のために次年度の科学研究費補助金を申請した。本年度は本研究の初年度であるので、前回の科学研究費補助金による行為論研究の確認と修正をかねつつ、アリストテレスの心の哲学において重要な位置を占めると予想される「目的」の意義を、明らかに生物を中心に実体を考えているにもかかわらず、どのようにこの「生物学主義」が展開されているのかが必ずしも明らかではない『形而上学』において明らかにすることを通じて、「世界の理解のあり方」における心の占める位置を確定するという本研究の全体的な目的を遂行するために、その予備的な作業として、階層的な仕方で規定される心の定義に関する『霊魂論』の議論の分析を、その第1巻に関して行うとともに、目的論が論じられるべき場面を確定すべく『自然学』第1・2巻のテキストの分析を試みた。この作業は、目的論が心の哲学において占める位置は、通常論じられているように「実体=生物」の「生成」の場面において求められるべきではなく、むしろ、『形而上学』において構想されながら必ずしも十分な関心が払われ研究がなされてきたとはいえない宇宙論的な場面、あるいは「世界の理解のあり方」に関する心の占める位置、そして、ある意味では当然のことながら、そうした理解を背景とした「行為」ありかたに関して探求されるべきであるという予想のもとに、その確認を図るべく企図され、実際また、『自然学』における生物の生成に関する「目的」は、むしろ「形相」論の範囲内で論じられるべきこではないかという論点を今年度の研究に基づく暫定的な結論として「アリストテレスの目的論(上)」において提出した。心がその一部である世界についての「理解のあり方」における心の占める位置についてのアリストテレスの立場と意義を確定するという本研究の全体としての狙いを遂行するためには、狭い意味での心の哲学のみならず行為や倫理的評価、さらには世界のあり方に関して重要な位置を占める「規範」的なものである「目的」概念の意義を明らかにする必要があるとの考え方もとづき、そのための作業として本年度は、現代の心の哲学において標準的な立場であると思われ、またしばしばアリストテレスがその先駆的形態を示しているとされる「機能主義」的なアリストテレス理解に対してバーニートをはじめとする何人かの古典研究者が提出した批判を検討する形での『霊魂論』のテキストについての分析と、目的論について本格的に検討すべく『形而上学』第12巻についての予備的な検討作業、そして現代の進化論的な生物学についてのサーベイ作業を行った。これらの作業は、アリストテレスの心の哲学における「目的」概念は、『形而上学』や『政治学』において示唆されながら必ずしも十分な注意と関心が払われることのなかった宇宙論的な「目的」概念と、現代の進化論的な生物学ならば「適応」という概念で語るであろう「機能」についての考え方との「狭間」の微妙な位置を占めているとの見通しのもとになされている。倫理学的な問題と関連する形でなされた進化論的生物学に関する作業の一部は「「応用倫理学とは何なのか」と問う必要があるだろうか?」において、また世界の理解のあり方における「規範」的な枠組みの意義については責任論との関わりでその一部を「責任と情報倫理」において論じた。

心がその一部である世界についての「理解のあり方」における心の占める位置についてのアリストテレスの立場と意義を確定するという本研究の狙いを遂行するためには、狭い意味での心の哲学のみならず行為や倫理的評価、さらには世界のあり方に関して重要な位置を占める「規範」的な「目的」概念の意義を明らかにする必要があるとの考え方もとづき、昨年度からの継続として現代の心の哲学において標準的な立場であると思われ、またしばしばアリストテレスがその先駆的形態を示しているとされる「機能主義」的なアリストテレス理解に対してバーニートをはじめとする何人かの古典研究者が提出した批判を検討する形での『霊魂論』のテキストについての分析と、目的論について検討すべく『形而上学』第12巻についての検討作業、そして現代の進化論的な生物学についてのサーベイ作業も行い、研究報告書をまとめた。これらの作業から、アリストテレスの心の哲学における「目的」概念は、『形而上学』や『政治学』において示唆されながら必ずしも十分な注意と関心が払われることのなかった宇宙論的な「目的」概念と、現代の進化論的な生物学ならば「適応」という概念で語るであろう「機能」についての考え方との「狭間」の微妙な位置を占めているとの見通しをえ、その研究のために次年度の科学研究費補助金を申請した。
洋菓子産業における継続的成長にむけた協働のしくみに関する研究

地域産業が長期継続的成長を行うためには、グローバル化やテクノロージーの発展など激しい環境の変化のなかで、迅速に高い付加価値を継続的に生み続けるために、人材の専門性や多様性を高める人材育成が不可欠である。神戸の洋菓子業界を事例に、これまで地域産業をうまく維持してきた制度的補完性が、システムショックにより崩壊しようとしているとき、地域産業を維持発展するためにプレーヤーたちはどのような協働システムを構築しようとしているのかを明らかにする。
溶射法による複合皮膜の形成に関する研究

金属表面に耐摩耗性皮膜を形成するため、溶射法による複合皮膜の形成に関する研究を行った。溶射法については線爆溶射法とプラズマ溶射法を適用し、それぞれについて基礎的、応用的研究を行った。1線爆溶射法に関する研究(1)線爆溶射モリブデン及びWC-Co系皮膜の密着性:放電エネルギー密度を変えて作製した皮膜について、基材に対する密着強度を測定し、皮膜の気孔率等の諸パラメーターとの関係を求めた。(2)線爆溶射WC-Co系皮膜の組成及び密着性に及ぼす溶射条件の影響:放電エネルギー密度の変化により、得られたWC-Co度膜のCo含有量の減少、WCからWC_1-X、W_2Cへの脱炭の過程を明らかにした。(3)Ni-P合金を溶浸した線爆溶射WC-Co皮膜の特性:Ni-P合金の溶浸により皮膜の耐摩性が著しく向上した。(4)線爆溶射Mo、WC-6.5%Co皮膜及びそれらの複合皮膜の特性:WC-6.5%Co-Mo複合皮膜は、Mo含有量が25Vol%組成の皮膜で最もすぐれた耐摩耗性を示した。2プラズマ溶射に関する研究(1)PTFE-Al_2O_3複合皮膜の耐摩耗性:本複合皮膜がころがり摩耗において著しい耐摩耗性を示した。(2)HIPによるプラズマ溶射WC-Co皮膜の後処理:比較的低温、低圧力でのHIP処理によって、皮膜の耐摩耗性を溶射のままの皮膜に比べて約3倍向上させた。(3)メカノフュージョン・プロセスによる溶射用Ni-Al複合粉の作製:複合粉の特性を調査し、大気、減圧下でプラズマ溶射した皮膜の特性を市販品によるものと比較した。(4)エアロプラズマ溶射トーチ“ツインアノードα"による溶射したWC-12%Co皮膜の特性:造粒粉末を最適溶射条件で溶射した皮膜は、在来型大気圧プラズマ溶射による皮膜と比べて約2倍の耐摩耗性を示した。1線爆溶射法によるWCーCo系について溶射条件と溶射皮膜の組成,硬さ,密着性などの関係を調査し,溶射皮膜中のCo含有量が溶射線材中のCo含有量に比べてかなり減少していることを明らかにした。また線材のCo含有量が多くなる程,エネルギ-密度の増加に伴う脱炭の進行する度合が遅くなる。密着強度はCo含有量が多くなる程低い傾向にあり,また充電エネルギ-密度の増加に伴う密着強度が増加する割合する割合が緩やかになっている。2Moと超硬合金(WCーCo系)の線爆溶射を行い,エネルギ-密度と皮膜の密着強度との関係を調査し,エネルギ-密度の増加に伴い密着強度が増加すること,このことは皮膜の気孔率に起因することなど明らかにした。3線爆溶射WCーCo皮膜へNiーp合金を溶浸し,皮膜の緻密化に及ぼすめつき時間(Niーp含金量の因子)の影響を検討した結果,皮膜の硬さの点から16minのめつき時間が最適と考えられた。4プラズマ溶射WCーCo皮膜にHIP処理を行い,皮膜特性の向上について調査した。

すなわち無電解ニッケルめつきによる封孔処理を行い,低圧(0.9MPa,5MPa),8731273Kの各温度でHIP処理を行った。断面組織の調査,硬さ測定,アブレシブ摩耗の測定などにより評価した結果,例えばWCー12Coにおいて溶射のままの硬さHv870に比べて,HIP後はHv1200と上昇するなど顕著な特性の向上が見られ,実用的に応用可能であることが判った。5プラズマ溶射Al_2O_3皮膜にフッ素樹脂をコ-ティングしたPTFEーAl_2O_3複合皮膜について,アブレシブ摩耗,ころがり摩耗,摩擦係数の測定試験を行い,ころがり摩耗に関してこの複合皮膜がすぐれた耐摩耗性を示すことが判り,この分野における応用が期待される。1線爆溶射法によるもの(1)WC-6.5Co(G2)線材とMo線材の複合皮膜を形成し,これらの皮膜の耐摩耗性,密着性などを調査した。G2-Mo複合皮膜の硬さはMo含有量の増加に伴い減少した。密着強度はG2が最大値を示し,加熱処理後複合皮膜の硬さは増加した。溶射のまま及び加熱処理後の耐摩耗性はG2:Mo=2:1の複合皮膜のとき最もすぐれていた。(2)WC-6.5Co(G2)-Niの複合皮膜及びW皮膜を形成し,G2:Niの積層比による差異,HIPの効果,HIP処理方法の検討を行った。G2-Ni系はカプセルなしでは皮膜の気孔やクラックのためHIPの効果が見られず,無電解Niめつきによりシ-ルしてHIPしたとき,G2:Ni=2:1の積層比で硬さの上昇,緻密化が見られた。昇温先行型のHIP処理が有効であり,W皮膜の場合,線爆溶射Ag皮膜のシ-ルが有効であった。2プラズマ溶射法によるもの(1)メカノフュ-ジョンプロセスにより作製したNi-Al複合粉を減圧プラズマ溶射し,気中プラズマ溶射のものと比較した。その皮膜特性は硬さ,耐摩耗性,密着性などでかなり向上した。またメカノフュ-ジョンプロセスにより,WC-Co複合粉を作製し気中プラズマ溶射を行ったが,粒度が小さいことに起因して市販品に比べて皮膜特性が劣っていた。現在溶射粉として適当な粒度のものを作製中である。(2)新しく開発されたエアプラズマ溶射ト-チ“ツインアノ-ドα"によって形成したWC-Co溶射皮膜の特性を調査し,その最適条件を見出した。その結果従来の気中プラズマ溶射法に比べて格段にすぐれた皮膜が得られ,高速ガス炎溶射(HVOF)によるものと同等であった。1線爆溶射法によるもの(1)昨年度に引続き,WC-6.5Co(G2)とMoの複合皮膜の形成に関する研究を行った。すなわち最適溶射条件を決定する重要な因子である溶射距離と皮膜特性の関係を調べ,またWC-Co系超硬合金の溶射において,溶射時のCo含有量の減少分をMoで補足して粒子間の結合力を強化する目的でMoとWC-6.5Coの複合皮膜を形成し,これらの皮膜の密着性および対摩耗性について調査,檢討した。結論として比溶射距離d/rが30100の範囲では溶射距離による皮膜特性への影響はみられなかった。線爆溶射WC-6.5Co-Mo複合皮膜は,Mo含有量が2.5Vol.%組成の皮膜で最も優れた耐摩耗性を示した。(2)線爆溶射WC-Co系複合皮膜のHIP条件を檢討する前段階として,気中プラズマ溶射法により,WC-12Co皮膜の試験片を作製し,カプセル化の檢討を行った。ステンレスパイプにプラズマ溶射WC-12Co皮膜試験片を挿入し,溶接によりシールしてカプセル化を行った。10001200°Cで20MPaのAr圧力下でHIP処理を行ったが,皮膜内に空隙が見られる所があり,加圧が不均一であることが判った。カプセル化の改良についてさらに檢討を行っている。2プラズマ溶射法によるもの(1)メカニカルアロイングの一種であるメカノフュージョン・プロセスを用いてWC-12Co複合粉を作製した。
電磁流体力学的カタストロフの理論的研究

高温プラズマではしばしば、磁気エネルギーが熱および運動エネルギーに突発的に変換される現象が観測される。本研究ではこうした電磁流体力学的カタストロフ過程の物理を、最小エネルギー原理と数値シミュレーションに基づいて研究した。本研究においては、太陽コロナにおける典型的な磁場配位である磁気ループシステムを念頭に置き、太陽表面運動が磁気ヘリシティをシステム内部へ供給する場合の非線形ダイナミクスを計算した。その結果、磁気レイノルズ数の大小によって2つの異なるダイナミクスが発生することが明らかになった。磁気レイノルズ数が小さな場合、供給されたヘリシティは拡散によって失われる定常的な拡散平衡状態が実現する。しかし、磁気レイノルズ数の増加に伴い、拡散平衡状態の磁気ヘリシティも増加するため、磁気ヘリシティが臨界値を越えるとシステムは磁気アーケードモードに対して不安定となる。それゆえ、磁気レイノルズ数が大きな場合、蓄積された磁気ヘリシティは不安定性の結果としての磁気リコネクションを通してシステムの外に放出される。この過程は磁気ヘリシティの供給がある限り続き、ダイナミクスはある種のリミットサイクルを描く。その結果、磁気ループ内部の磁気ヘリシティ量の増加は磁気レイノルズ数の増加と共に飽和してしまう。すなわち、磁気レイノルズ数の大きな高温プラズマでは、間欠的なヘリシティ放出が能動的に生じるため、蓄積できる磁気ヘリシティの容量は有限の値に制限されることがわかった.高温プラズマではしばしば、磁気エネルギーが熱および運動エネルギーに突発的に変換される現象が観測される。特に、本年度は太陽フレアを対象としたシミュレーション研究を中心に研究を進めた。まず、階層的な構造を取り扱うことの出来る多層格子型数値シミュレーションコードを開発し、太陽コロナ磁気ループの不安定性を詳しく解析した。その結果、以下に示されるような様々な結果を得た:(1)磁気ループ不安定性の線形成長時間は磁気レイノルズ数の平方根によってスケールされる。(2)不安定性が非線形段階に近づくと、アルフベン時間の10倍程度の時間でループの中央に電流シートが形成され、磁気再結合が開始される。(3)電流シートの長さと幅の比は磁気レイノルズ数の平方根程度まで増加し、磁気レイノルズ数が10,000以上のとき、電流シートは不安定となってフィラメントを形成する。(4)フィラメントはアルフベン時間程度で形成された後、同程度の時間で再結合で発生したプラズマジェットによって排除される。この過程は再結合が終了するまで何度も反復される。以上の結論は、磁気ループ不安定性がその非線形効果によって、より小さな空間構造をより短い時間スケールに再生産する性質を持つ事を意味する。その結果として、不安定性のダイナミクスは線形から非線形段階へ移行する際に、爆発的に成長する。実際、シミュレーションにおいて運動エネルギーが時間の指数関数より早く成長することが確認された。すなわち、電磁流体力学的カタストロフの本質が、不安定性の逐次的駆動であることが明らかにされた。すなわち、磁気レイノルズ数の大きな高温プラズマでは、間欠的なヘリシティ放出が能動的に生じるため、蓄積できる磁気ヘリシティの容量は有限の値に制限されることがわかった.
魚類の初期発育過程における光受容能の発達と日周リズムの形成

仔稚魚が日周リズムを確立し、外部の日周変化にその位相を同調させるにはまず光受容器による明暗の識別が不可欠であるが、多くの魚種でふ化時にはまだ眼も完成しておらず、初期発育過程の光感覚機構に関する基礎的知見は極めて乏しい。本研究では、松果体と眼(網膜)の光受容細胞の発生を微細形態および免疫細胞化学的に数種の魚種について調べ、光受容能の発現の発現の時期を比較検討した。魚苗センタ-・水産試験場等より入手したアユ・ヒラメ・ニジマス・クロダイ・マイワシ等の受精卵を室内水槽で飼育し、経時的に採取・固定し、切片作製・免疫反応・染色処理等を施して光顕および電顕で観察・写真撮影した。1.受精後ふ化までの胚体期が比較的長いアユの沈性卵(10日)と、胚体期が短いヒラメの浮性卵(3日)を比較すると、胚体期の長短に拘らず両魚種において、松果体光受容細胞の外節層板膜(光受容装置)は受精後34日で分化し、網膜のそれは56日で認められた。2.胚体期がはるかに長いニジマスの沈性卵(28日)では、15日に松果体光受容細胞の外節およびシナプスの分化が認められ、17日から21日にはその数も増し分化も顕著であるが、網膜のそれは21日ではまだ認められず、ふ化の直前になって(27日)外節およびシナプスの分化が認められた。3.胚体期が同様に短にクロダイとマイワシを比較すると、前者ではふ化後まもなく(受精後53時間)松果体のみならず網膜においても光受容細胞外節の顕著な分化が認められるが、後者においては松果体でのみ認められ(53時間)、網膜光受容細胞の分化は5日以降に持ち越された。このように、クロダイの場合を除けば、いずれの魚種においても松果体光受容細胞の発生は網膜のそれに先立ち、初期発育過程の早い時期における(1)外界の明暗識別、(2)日周リズムの形成あるいは(3)概日リズムの確立等に松果体が関与していることが示唆された。
植物細胞壁中のリグニン・多糖結合の構造、生成機構とその分子制御

植物細胞壁中のリグニンの大部分は細胞壁多糖と化学結合しており、植物細胞壁の利用にとって大きな影響を与えている。飼料として用いられているイネ科植物の細胞壁中には、フェルラ酸を介したリグニン-多糖架橋結合が存在し、その消化性と深く関わっている。木質系植物細胞壁中ではパルプ製造との関わりで、リグニンと多糖の直接エーテル結合が重要である。それら結合の結合位置の決定及び結合量の定量的把握は植物細胞壁の生合成機構の理解及び有効利用開発にとって極めて重要である。本研究では、温帯イネ科植物細胞壁中に存在するフェルラ酸を介したリグニン-多糖架橋結合の結合部位に関して2,3-dichloro-5,6-dicyano-benzo-quinene (DDQ)を用いて処理することにより、糖残基の主要な結合部位はリグニン側鎖ベンジル位であることを明らかにした。また熱帯産イネ科植物については、温帯産とは異なり、p-クマール酸が結合に関与していること、その結合の様式は組織によって異なるとともに、同じ柔組織でも部位で異なっていた。細胞壁中のリグニン-多糖直接エーテル結合について針葉樹、広葉樹およびイネ科植物細胞壁を過ヨウ素酸酸化処理し、アルジトール・アセテート分析することにより、リグニン-多糖結合に関与した糖を糖残基の種類とその結合部位を検討した。その結果セルロースC6位がリグニンと結合していること、セルロース鎖のグルコース残基100個に1個程度結合しているようであった。これまでの知見とは異なり、中間層ではリグニン-多糖直接エーテル結合は少なく、二次壁ではセルロースがリグニンと高頻度でエーテル結合していることが、細胞壁をカルボキシメチル化することにより明らかになった。また、ホウ素を経由した多糖間の結合様式について明らかにした。本年度研究実施計画に基づき研究を行い、下記の成果が得られた。1.イネ科植物細胞壁中に存在するフェルラ酸を介したリグニン-多糖結合のフェルラ酸のリグニンへの結合位置。表記の件はフェルラ酸を介したリグニン-多糖結合の形成ばかりでなく、リグニンの生合成機構にも関わる重要な課題であった。リグニン側鎖のα-エーテル及びα-エステルを選択的に解裂する試薬である2,3-dichloro-5,6-dicyano-1,4-benzoquinone(DDQ)を用いて、リグニン-多糖結合を含む区分及び細胞壁を処理した。生成物を本研究費で購入したLC-MS及びGC-MSで定量的に分析した結果、少なくともフェルラ酸の80%以上はリグニン側鎖α位に結合していることが明らかになり、従来から本研究グループが主張してきた構造の正しさが証明された。なお本研究の一部は平成10年9月に英国で開催された国際細胞壁会議で報告した。裸子植物であるエゾマツ及び被子植物であるブナ細胞壁、及びそれらから単離したBjorkman LCC区分を過ヨウ素酸で処理し、それらに含まれるLCCに関与していない多糖を徹底的に分解除去した。反応条件を定めるため、反応時間、温度、試薬量等を変えて実験したところ、20°C48時間暗所で処理することにより、LCCに関与していない多糖をほぼ定量的に分解除去できることが明らかになった。分解残渣を分析したところ多量のエリスロース及び少量のグルコース、キシロースが存在し、主にセルロースのC6位がリグニン側鎖に結合しており、またセルロース及びキシランのC2またはC3位もリグニン-多糖結合に関与していることが明らかになった。イネ科植物の細胞壁中に存在するフェルラ酸を介したリグニン-

多糖架橋結合の結合位置を決定することは植物細胞壁の生合成機構の理解にとって極めて重要である。本研究ではこのフェルラ酸を介したリグニン-多糖架橋結合のリグニンの結合位置を確定すること、また植物細胞壁全体を用いて、リグニンへの多糖の結合位置およびリグニンと結合した糖残基の種類、結合位置を決定するとともに定量法を確立することを目的とした。さらにリグニン-多糖架橋結合および直接結合の植物の生長に伴う変化、および種々の環境ストレスのもとでの変化を本研究で開発された方法を用いて定量的に明らかにすることにより、植物細胞壁の生合成機構を解明することを目的としている。イネ科植物の細胞壁中に存在するフェルラ酸を介したリグニン-多糖架橋結合の結合部位に関してDDQを用いて処理することにより、糖残基の主要な結合部位はリグニン側鎖α位であることが判明した。また細胞壁中のリグニン-多糖直接エーテル結合について針葉樹、広葉樹およびイネ科植物細胞壁を過ヨウ素酸酸化処理し、アルジトール・アセテート分析するすることにより、リグニン-多糖結合に関与した糖を糖残基の種類とその結合部位を検討した。その結果セルロースC6位がリグニンと結合していることが判明した。現在定量的評価を進めている。さらに多糖はカルボキシメチル化されるがリグニンはされない条件で細胞壁をカルボキシメチル化し、分画して構造解析したところ、セルロースが高い割合でリグニンと結合していることが判明した。低温及び高CO_2濃度下等の環境ストレスもとで植物を育種した。現在分析を開始している。加えてリグニン生合成酵素系がブロックされている水棲維管束植物について、ブロックに関与する酵素およびc-DNAの単離を進めている。植物細胞壁中のリグニンの大部分は細胞壁多糖と化学結合しており、植物細胞壁の利用にとって大きな影響を与えている。飼料として用いられているイネ科植物の細胞壁中には、フェルラ酸を介したリグニン-多糖架橋結合が存在し、その消化性と深く関わっている。木質系植物細胞壁中ではパルプ製造との関わりで、リグニンと多糖の直接エーテル結合が重要である。それら結合の結合位置の決定及び結合量の定量的把握は植物細胞壁の生合成機構の理解及び有効利用開発にとって極めて重要である。本研究では、温帯イネ科植物細胞壁中に存在するフェルラ酸を介したリグニン-多糖架橋結合の結合部位に関して2,3-dichloro-5,6-dicyano-benzoquinene(DDQ)を用いて処理することにより、糖残基の主要な結合部位はリグニン側鎖ベンジル位であることを明らかにした。しかし熱帯産イネ科植物については、温帯産とは結合に関与する構造及び量が異なっていると考えられ、現在検討中である。細胞壁中のリグニン-多糖直接エーテル結合について針葉樹、広葉樹およびイネ科植物細胞壁を過ヨウ素酸酸化処理し、アルジトール・アセテート分析することにより、リグニン-多糖結合に関与した糖を糖残基の種類とその結合部位を検討した。これまでの知見とは異なり、中間層ではリグニン-多糖直接エーテル結合は少なく、二次壁ではセルロースがリグニンと高頻度でエーテル結合していることが、細胞壁をカルボキシメチル化することにより明らかになった。
浚渫汚泥の植栽土および農用培養土としての有効利用への挑戦

河川湖沼の水質浄化については、その必要性が理解されていながら、河川の環境基準達成率(BOD)は81%と前年同様で、湖沼の環境基準達成率(COD)に至っては僅か40.9%に過ぎず、過去25年間ほぼ同レベルに低迷しており、早急な浄化対策が望まれている。浄化対策で除去された汚泥の処理技術は確立されていない。今までの研究で、セルロースとリグニン主体の製紙スラッジの特性を生かし、それを成型した土壌還元型育苗ポットを開発した。また江の口川と石手川の脱水汚泥を培土とした各種植物の栽培試験より、植物の成長と発育には異常が認められないばかりでなく、むしろ成育が促進される傾向が認められた。脱水汚泥土壌にはもろもろの有機、無機の成分が含まれており、また土壌細菌検査による結果より、土壌消毒の必要が無いほどに有害土壌微生物は少なかったが、それらが植物成育に有利に作用したものと思われた。しかしながらCaやNaに見られる土壌中に含まれる塩類の上昇と汚泥土壌から流亡する同種塩類が周辺土壌へ流れ込み、注意を怠ると塩類集積を招来し植物の成育に悪影響を及ぼすようになる懸念がある。また培土としての利用に当たり、施肥も汚泥土壌に含まれている要素は減じて行う必要がある。今回使用した江の口川と石手川の脱水汚泥土壌に含まれる有害な重金属は微量であったが、これらは今回の2つの川の汚泥土壌でも認められたように、河川によりその含有されている物質と含有量が異なるものと思われるので、利用に当たり事前の化学調査は欠かせない。脱水汚泥は名前からは想像できないほど匂いも無く、見栄えは普通の腐食に富んだ土壌と遜色はない。道路工事現場への入れ土としての利用には未耕地山土より抑草作用が劣ったため、利用上問題が認められたが、逆に植栽度あるいは土壌改良をともなった畑土への客土としての利用の可能性が強く示唆された。高度経済成長期における大量生産・消費は、多量の廃棄物を生み出し、多くの環境悪化を誘発してきた。なかでも、生活廃水や工場廃水などは河川・湖沼の水質汚濁と、汚泥の堆積をもたらした。近年、河川湖沼の水質悪化が問題となり環境規制も強化されてきている。水質改善のために堆積した汚泥を取り除いて改善が図られることが多々あるが、浚渫される汚泥の処理方法及び再利用方法が問題となっている。そこで、河川より浚渫された汚泥の植栽培養土としての利用の可能性について検討した。また河川より浚渫された汚泥に加え、道路建設で発生する建設発生土及びダム湖底堆積土の野菜の植栽培養土としての利用について検討し、以下の結果が得られた。1.供試した都市型汚泥、製紙汚泥、ダム堆積土、建設発生土は、農用地土壌保全のための環境基準値以下であり、農用培養土として用いてもなんら問題ないことが明らかとなった。2.供試汚泥は畑土壌に比べ土壌病原菌が極端に少なく、土壌消毒の必要性はないと考えられた。また土壌養分の極端な集積は認められなかった。3.製紙汚泥は他の汚泥と異なり、植物の生育を抑制したてので、抑制の原因解明とその対策が今後の課題として残った。

4.ダム湖底堆積土は単独でキュウリの培養土として利用しても、生育は順調であったが、保肥性にかけたので、土質の改善を図るか、施肥法の改善とともに追肥の利用を考慮にいれる必要がある。5.採取場所の異なる汚泥は、その利用には十分な注意を要するが、土壌としての化学的特性をよく把握し、再利用の促進化が望まれる。近年河川湖沼の水質汚染に対し厳しい規制がなされるようになってきた。一方、汚濁している河川湖沼の水質浄化については、河川の環境基準達成率(BOD)は81%と前年同様で、湖沼の環境基準達成率(COD)に至っては僅か40.9%に過ぎず、過去25年間ほぼ同レベルに低迷しており、その必要性が理解されていながら、長年にわたり底部に堆積してきた汚濁物質の除去技術の困難さと、その後のヘドロ処理の問題などで、遅々として進んでない現状にある。都市型河川と一般河川について、無機置化剤土壌改良法により搬出された汚泥の特性と、植栽培養土としての再利用の可能性について調査した。今回は特に高知県仁淀川の川底に長年にわたり堆積してきた製紙スラッジの特性と、その植栽培養土としての再利用法について検討した。製紙スラッジは主成分がセルロースであり成型しやすいことより土壌還元型育苗ポットとしての再利用法についても、培養土に都市汚泥を利用した場合を含め検討した。1.製紙スラッジは都市型河川の江の口川スラッジと異なり、植物の生育に抑制的であり、スラッジ中に有害物質の難水溶性物質の存在が示唆されたが、今後植栽培土としての利用には、有害物質の除去あるいは中和か、土に少量混入して希釈利用することが望ましいと思われた。2.製紙スラッジ製土壌還元型育苗ポットは、スラッジ中に植物の生育に抑制的な難水溶性物質による生育抑制は、炭混入に見られるような改善策を要するが、主成分がセルロースであり、易分解性で成型しやすく、定植後の活着とその後の生育は順調に行われるため、育苗ポットとしての利用は多いに期待できる。3.製紙スラッジ製土壌還元型育苗ポットの培養土に都市汚泥を利用しても、植物の生育に致命的な障害は認められなかったことより、今後の利用開発の可能性が示唆された。河川湖沼の水質悪化が問題となり環境規制も強化されてきている。堆積した汚泥を取り除いて水質改善を図られることは多々あるが、浚渫される大量の汚泥の処理及び利用方法が問題となっている。今までに河川より浚渫された汚泥の土壌改良を図ることの必要性と製紙堆積土の育苗ポットとしての利用の可能性について報告してきた。また河川より浚渫された汚泥に加え、建設現場で発生する排出土及びダム湖底堆積土の植栽培養土としての利用の可能性について野菜や花卉類を用いて検討し、浚渫場所によっては生育抑制が著しく、何らかの改善の必要性があることを指摘した。早明浦ダム湖の土及び仁淀川浚渫汚泥区は植栽土として単独で使用しても植物の生育に支障を来すことになく、使用可能であることが示された。一方、須崎建設土及び江の口川浚渫汚泥はキュウリの生育が著しく抑制されたことから単独での使用は避けるべきであろう。江の口川浚渫汚泥はバーク堆肥を混合することにより生育は良好であったことから.江の口川浚渫汚泥を植栽土として利用する際はバーク堆肥を等量程度混合して利用することが望ましいと考えられた。しかし、須崎建設土はバーク堆肥を混合しても生育が顕著に抑制されたことから、混合割合についての検討及び生育抑制の原因解明の必要がある。農地培土としての利用を図るにあたり、重金属など環境の悪化を将来する物質の溶質も考えられ、これらは汚泥の浚渫源やpHなどの土壌の化学的性質と物理的特性が異なることが推察されるので、利用にあたってはそれぞれに応じた対応が求められる。なお今後、製紙堆積土の堆肥化試験を継続し、河川環境の改善と堆積土の有効利用を図る予定である。
極地産と温帯産黄金藻の比較研究

本研究はアラスカ湖沼産と日本産の黄金藻を比較検討し黄金藻の特徴を解明しようとするものである。1.材料:アラスカ極地湖沼からの試料;バロー地区、トーリク湖沼群スミス湖、パクソン湖沼群、キナイ半島湖沼群の5地域の計55湖沼から306点の試料を採集した。日本湖沼からの試料;本年新たに富士五湖、諏訪湖、六甲山泥地、那須深山湖の計6湖沼から52点の試料を採集した。2.現在までの結果:アラスカ試料について北端のバロー地区湖沼群から整理・検鏡を行っている。6月には各湖沼ともバクテリアが優占し、黄金藻は1種から多い湖(IBP池)で8種でParaphysomonas、Synura、Ochromonas各1種とPseudokephyrion2種が主要黄金藻であった。この時期、日照時間は24時間であるが、気温は0°Cと低く、大きい湖は凍結し、小さい池沼では雪融け水を湛えていた。バクテリアによる分解活動の開始にともない、バクテリア捕食者の黄金藻のいくつかの種が出現したものである。7月には、黄金藻19種と6月の2倍の種が出現した。気温は5°C内外、水温は510°Cと上昇し、全湖沼に氷はなくなっていた。バクテリアが引続いて優占しMallomonas4種、Paraphysomonas3種、Spiniferomonas2種、Dinobryon、Epipyxis各1種が加わった。これらの種は、汎世界的分布をしめすものであるが、出現細胞数が少なく温帯域に出現するものとの形態変異の相違は認められなかった。7月にはこれまで世界未記録のいくつかの包嚢が見出された。これらの親生物を明らかにすることが本研究の重要な課題の一つに加えられた。また緑藻類など他の藻類は殆ど出現せず、このような黄金藻優占の種構成は日本では稀であり、北極域の藻類相の特徴の1つではないかと考えられ、この点もまた解明すべき新たな課題の1つになった。
再生医療用における正常肝臓・腎臓細胞の不死化、機能評価および細胞維持法の開発

本研究は臓器を自在に創造する再生医用へ応用できるような臓器細胞、特に正常な肝臓・腎臓細胞を大量に培養増殖、機能化することを目的とする。前期の報告では牛由来の肝臓上皮細胞、腎臓糸球体上皮細胞の分離および初代培養の条件を検討し、不死化を目的とする遺伝子pSV3neoとhTERTを細胞に導入した。今回はさらに腎臓糸球体内に損傷しやすいメサンギウム細胞と上皮細胞の分離および初代培養の条件を見い出した。通常のmesh seiving方法ではなく、消化酵素を使わず、より弱い物理力で細胞を単離培養できた。細胞の同定はfactor VIII、Thy-1,ZO-1、synapotodinなど糸球体内皮、メサンギウムおよび上皮細胞のメーカを用いて確認した。機能評価としては、透過性を持つガーゼコラーゲンゲルを用い、両側に細胞を植付き、細胞の選択透過性および相互作用を測定する。その結果、メサンギウムが細胞外基質であるfibronectinを分泌し、ゲルを通して、上皮細胞の接着を強化させ、さらに極性を形成した。細胞最適保存法としては、形成した細胞のコロニーを選択し、96穴のプレートに移し、低温(-180°C)で凍結する方法を開発した。その利点は、形成した細胞のコロニーを継代しなくても、長期保存できることと、解凍するときの迅速常温度吸引方法により、細胞の生存率が高く維持できることである。細胞のPD(population doubling)も50100まで確認できた。肝細胞や腎細胞の培養において、プライマリ培養が報告されているが、in vitroで長期継代培養するのが不可能になる。そこで私達は、牛及びヒト由来の肝臓、腎臓細胞の分離および初代培養の条件を検討し、さらにSV40 largeT(SV40LT)抗原とテロメラーゼ遺伝子hTERTを初代培養細胞に導入することで、遺伝子発現したポジティブコロニー細胞を検出した。方法としてはウシより採取した新鮮な肝臓、腎臓組織片を細切した後、コラゲナーゼとディスパーゼを含む平衡塩類溶液で処理した。その細胞懸濁液を遠心分離して上清(比重の小さい細胞分画)と沈殿(末消化組織片を含む比重の大きい細胞分画)を分取し、それぞれ初代培養した。ヒト細胞は市販されている肝臓・腎臓のプライマリ細胞を用いた。初代培養後一週間以内の肝臓、腎臓由来細胞に、不死化を目的としてpSV3neo(SV40LT抗原およびネオマイシン耐性遺伝子が組み込まれたベクターDNA)やテロメラーゼ遺伝子hTERTをリン酸カルシウム法および電気開孔法により導入した。遺伝子導入細胞の選択および継代培養は、G418添加培養液で、SV40LT抗原の発現は、蛍光組織化学的手法により確認した。hTERTはRT-PCR法にて発現している遺伝子の解析を行った。その結果、初代培養では、比重の小さい細胞分画と組織片を含む比重の大きい細胞分画の両方で細胞増殖を認めた。遺伝子導入後にトリプシンに対する感受性の差を利用して、敷石状形態を呈する上皮様細胞と紡錘形を呈する非実質系細胞に分離して継代することができた。SV40LT抗原を安定に発現する肝臓細胞株としては4株(敷石状形態2株、紡錘形2株)が得られた。一方、hTERTを安定に発現する腎臓細胞株として2株(敷石状形態)が得られた。上皮様肝臓細胞株について発現遺伝子の解析を行った結果、アルブミン、c-Met、およびビメンチンの発現が確認されたが、αフェトプロテイン、デスミン、サイトケラチン19、およびファクターVIIIの発現は確認できなかった。腎臓細胞について、latex beads,アクチン、ビメンチンの発現は確認した。これらのことから、肝臓細胞には肝実質細胞を主とする細胞集団、腎臓細胞はメサンギウム細胞を主とする細胞集団が示唆された。

本研究は臓器を自在に創造する再生医用へ応用できるような臓器細胞、特に正常な肝臓・腎臓細胞を大量に培養増殖、機能化することを目的とする。前期の報告では牛由来の肝臓上皮細胞、腎臓糸球体上皮細胞の分離および初代培養の条件を検討し、不死化を目的とする遺伝子pSV3neoとhTERTを細胞に導入した。今回はさらに腎臓糸球体内に損傷しやすいメサンギウム細胞と上皮細胞の分離および初代培養の条件を見い出した。通常のmesh seiving方法ではなく、消化酵素を使わず、より弱い物理力で細胞を単離培養できた。細胞の同定はfactor VIII、Thy-1、ZO-1、synapotodinなど糸球体内皮、メサンギウムおよび上皮細胞のメーカを用いて確認した。機能評価としては、透過性を持つガーゼコラーゲンゲルを用い、両側に細胞を植付き、細胞の選択透過性および相互作用を測定する。その結果、メサンギウムが細胞外基質であるfibronectinを分泌し、ゲルを通して、上皮細胞の接着を強化させ、さらに極性を形成した。細胞最適保存法としては、形成した細胞のコロニーを選択し、96穴のプレートに移し、低温(-180°C)で凍結する方法を開発した。その利点は、形成した細胞のコロニーを継代しなくても、長期保存できることと、解凍するときの迅速常温度吸引方法により、細胞の生存率か高く維持できることである。細胞のPD (population doubling)も50100まで確認できた。
非線形分散型方程式の孤立波の安定性の研究

本年度は,前年度に引き続き一般化KdV方程式u_t+u_<xxx>+f(u)_x=0の複数の孤立波が現れる解の漸近挙動について研究した.非線形項は,f(μ)=|u|^<p-1>uという形でp<5の場合を考える.方程式が完全可積分系となる場合,多ソリトン解と呼ばれる特殊解が存在し,この解の各孤立波は安定であることが知られている.一方非可積分系の場合には,多パルスの特殊解の存在は知られていない.今年MartelとMerleが保存量を空間的に局所化し,多パルス解の安定性を議論するのに十分な擬似的な保存量を構成することで,多パルス解の漸近安定性を証明した.しかし彼らの結果は各孤立波を進行速度の大きな順に十分に分離した状態で右から並べ,各パルスの相対速度もある程度以上大きな場合を扱っており,以下に述べる各孤立波が各孤立波の相対速度が十分小さな場合の研究結果を含んでいない.前年度に,各孤立波の相対速度が十分小さな場合には,その線形化方程式の解は,0-固有値に相当する部分を除けば孤立波と同じ速さで動く進行波座標系において局所的に減衰することを考察した.本年度はその結果を複数のパルスの相互作用を調べるのに応用し,3<p<5で2つの孤立波が十分に分離しかつ相対速度が小さい場合には,同符号の孤立波は互いに反発して遠ざかり,異符号の孤立波は互いに引き付けあい近づくことを証明した.この問題では,各孤立波の安定性をリャプノフの方法を用いて示すのが困難なため,一般化KdV方程式の非線形散乱に関するHayahshi-Naumkin(1998)の結果を応用した.非線形散乱の結果を応用した複数の孤立波の安定性に関する研究は,空間1次元の非線形Schrodinger方程式のPerelmanの研究(1997)が知られているが,その場合は孤立波の相互作用は自明なものであり,本研究は孤立波の相互作用により各孤立波の速度が変化する様子を厳密に計算している点が目新しい.本年度は一般化KdV方程式の解に複数のパルスが現れる場合に,個々のパルスの安定性を調べることを目標とした.方程式が完全可積分である特別な場合(KdV方程式,修正KdV方程式)には,多ソリトン解と呼ばれる安定な多パルス解の存在が知られている.私は,非可積分系の一般化KdV方程式の多パルス解の安定性を関数解析的な手法を用いて解析することを試みた.方程式が非可積分系の場合,多パルス解の安定性を調べるには保存量の個数が不十分であるため,リヤプノフの方法を用いて多パルスの安定性を解析するのは困難である.私はPego-Weinstein(1994)のように無限次元力学系の観点から解析を試みた.無限次元力学系の観点から多パルス解の安定性を研究するには,多パルス解の周りでの線形化方程式の解の局所エネルギーの減衰評価を得ることが必要になる.1-パルス解の場合との大きな違いは線形化方程式に現れるポテンシャルが本質的に時間に依存する点である.私は,摂動論を用いて各孤立波が十分に分離しており,時間が経っても互いに衝突しない場合を,各孤立波の相対速度が十分大きな場合と十分小さな場合を研究した.相対速度差が非常に大きな場合には,空間1次元の非線形Schrodinger方程式を扱ったPerelman(1997)の方法に従い,線形化方程式の解の局所エネルギーの減衰評価を求めることを試みた.しかし,線形化方程式がSchrodinger方程式と違って3階の微分方程式であり固有値が連続スペクトルの中に含まれるため,解の低周波数帯の部分をうまく評価することが出来なかった.また相対速度差が小さな場合は,非常に特殊な重みつき空間に属する初期値に対しては,必要な線形化方程式の解の局所減衰評価が得られた.現在は,その評価を非線形方程式に適用することを試みている.本年度は,前年度に引き続き一般化KdV方程式u_t+u_<xxx>+f(u)_x=0の複数の孤立波が現れる解の漸近挙動について研究した.非線形項は,f(μ)=|u|^<p-1>uという形でp<5の場合を考える.方程式が完全可積分系となる場合,多ソリトン解と呼ばれる特殊解が存在し,この解の各孤立波は安定であることが知られている.一方非可積分系の場合には,多パルスの特殊解の存在は知られていない.今年MartelとMerleが保存量を空間的に局所化し,多パルス解の安定性を議論するのに十分な擬似的な保存量を構成することで,多パルス解の漸近安定性を証明した.しかし彼らの結果は各孤立波を進行速度の大きな順に十分に分離した状態で右から並べ,各パルスの相対速度もある程度以上大きな場合を扱っており,以下に述べる各孤立波が各孤立波の相対速度が十分小さな場合の研究結果を含んでいない.前年度に,各孤立波の相対速度が十分小さな場合には,その線形化方程式の解は,0-固有値に相当する部分を除けば孤立波と同じ速さで動く進行波座標系において局所的に減衰することを考察した.本年度はその結果を複数のパルスの相互作用を調べるのに応用し,3<p<5で2つの孤立波が十分に分離しかつ相対速度が小さい場合には,同符号の孤立波は互いに反発して遠ざかり,異符号の孤立波は互いに引き付けあい近づくことを証明した.

この問題では,各孤立波の安定性をリャプノフの方法を用いて示すのが困難なため,一般化KdV方程式の非線形散乱に関するHayahshi-Naumkin(1998)の結果を応用した.非線形散乱の結果を応用した複数の孤立波の安定性に関する研究は,空間1次元の非線形Schrodinger方程式のPerelmanの研究(1997)が知られているが,その場合は孤立波の相互作用は自明なものであり,本研究は孤立波の相互作用により各孤立波の速度が変化する様子を厳密に計算している点が目新しい.
一般化最小二乗モデル平均法とモデル平均推定量の信頼集合の構築

本研究は計量モデルの推定リスクを低減し推定精度を高めるために新しいモデル平均法を構築して、その漸近的性質を解明した。それらのモデル平均法は既存の方法より優れて、適用範囲が広くなっている。特に共変量が多く、ある程度データが大規模となっている場合でも利用できる。応用としてはマクロ経済指標や金融市場の予測などが考えられる。さらに自然科学の領域においても将来予測に応用できる。具体的に本研究は分散不均一に頑健なモデル平均法(HRCp)と一般化最小二乗モデル平均法(GLSMA)を構築し、その統計的な性質を解明した。さらに、モデル平均推定量の信頼集合を構築して、シミュレーション実験でその性質を調べた。平成25年度にはまずOLS推定量のモデル平均に関する論文の修正を行い、学術誌への掲載を達成した。さらに、一般化最小二乗モデル平均法(GLSMA)の開発と、その理論的性質、特に漸近的にリスクの下限に到達できるという最適性の検証を行った。GLSMAは、複数の候補となる線形回帰モデルを一般化最小二乗法(GLS)によりそれぞれ推定し、そして得られた推定結果を元にリスクを最小にできるように加重平均して最終の推定量を求めるという方法である。GLSMA推定量が漸近的にリスクの下限に到達できるという最適性を定理の形で示した。さらにGLSMAの有限標本下での性質を調べるためにMonte-Carloシミュレーション実験を行った。実験の結果として様々な既存方法より優れている性質を持っていることを示した。研究成果の応用例として、GLSMAを用いた日本上場企業のトービン(Tobin)のQの予測を行い、GLSMAの高い予測精度を確認できた。以上の研究成果により、非ベイズ的な領域で初めて最小二乗法(OLS)の代わりにGLSを利用してモデル平均法の構築に成功した。個々の候補モデルの初期推定にGLSを利用することで、分散不均一性の影響がかなりの程度まで除かれ、推定量のリスクが既存方法よりさらに軽減できた。実証研究のために適用範囲の広い、精度の高い新しい推定法を提供した。もう一つの成果として、次年度に予定していた研究、条件付きモーメント制約を用いた一般化モーメント法推定量(GMM)のモデル平均法の構築を既に進めている。GMMのモデル平均推定量の高次の平均二乗誤差(MSE)の推定量を構築し、それをもとにGMMモデル平均の最適なウエイトを求める手法を開発し、その方法の有限標本の性質を調べるためにシミュレーション実験を行った。理論的な性質はこれから解明して行く。平成26年度にはまず昨年度に投稿した一般化最小二乗モデル平均法(GLSMA)の論文の修正を行いました。GLSMAの有限標本の性質を調べるためにシミュレーション実験を追加し、最適性に関する漸近理論の証明を再検討しました。修正した論文を再々投稿をして国際学術誌Econometric Reviewsに採択されました。当該論文は既に数回国際著名雑誌の論文に引用されています。二つ目の成果は昨年度に始めた研究で、条件付きモーメント制約を用いた一般化モーメント法推定量のモデル平均法の理論的な性質の導出です。Zhou and Lee(2015)の方法を拡張し、モデル平均法を構築しました。その上、高次展開を利用して推定量のMean Squared Error(MSE)を導出して、モデル平均法の漸近最適性を調べました。三つ目の成果は最小二乗法(OLS)と一般化最小二乗法(GLS)という二つの異なった推定法のコンビネーションを利用したモデル平均法の構築です。有限標本の性質をシミュレーション実験を用いて調べました。さらに推定法の漸近的最適性を証明しました。当該研究は既に論文としてまとめて、国際学会で報告し、一回投稿して今は修正中です。四つ目の成果はモデル平均推定量の信頼集合の構築に関するものです。既に信頼集合を導出してシミュレーション実験を行いました。ある程度理論的な性質を調べました。これからさらに詳しくその性質を調べて行きます。平成27年度には一般化モーメント法(GMM)推定量のモデル平均、最小二乗法(OLS)と一般化最小二乗法(GLS)に基づくモデル平均、及びモデル平均推定量の信頼集合に関して研究を展開してきました。成果として、以下の三つがあります。一つ目はGMM推定量のモデル平均法に関して小標本の性質を調べるためにシミュレーション実験を追加して行いました。さらに、GMM推定量のモデル平均法の統計的性質を前年度の続きとしてさらに調べました。GMM推定量のモデル平均法の長所と欠点を明らかにしました。二つ目はOLSとGLSに基づくモデル平均法に関してレフリーのアドバイスをもとに証明を修正して、論文を完成度の高いものにしました。三つ目はモデル平均推定量の信頼集合の構築に関して、追加シミュレーションを行い、推定量の統計的性質をさらに詳しく調べました。