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「古インド・アーリヤ語歴史文法形態論」の作成

本年度は,Boppのサンスクリット文法出版200年記念学会(5月ドイツBerlin, Jena),インド・イラン祭式儀礼文献研究会(6月ベルギーLiege),Hoffmann没後10年追悼学会(11月ドイツErlangen)に招かれて発表し,インド・ヨーロッパ語学会の5年毎の大会とこれに引き続く動詞語根に関する研究会(9月オーストリアWien)に参加し,積極的に議論に加わった。本年3月にはミュンヘン大学に留学中のPan氏が盛岡に滞在し,東京の学生一名を加えて,1ヶ月間ほぼ毎日ヴェーダ文献,アヴェスタ,古ペルシア語の研鑽に努めた。これらはいずれも本研究課題に直接関わる示唆や成果をもたらした。この1年間,特に海外の研究者たちとの議論交流を通じて,より詳細な歴史文法の作成の必要性が意識された。特に,本来専門とする動詞研究の分野について,本報告者がこれまでに蓄積してきた資料,分析結果を今のうちにできるだけ発表しておく必要性を痛感し,残された動詞の章を新たな構想で著すべく決意した。本研究の主要部分は名詞グループ(名詞,数詞,代名詞,名詞複合語)と動詞グループ(定動詞語形,派生名詞・副詞形など)とから成る。これまでに,名詞に関する部分について著述を終えた。残された課題は動詞である。動詞部分については,信頼できる文法が書かれておらず,また,本報告者がその作成にこれまでの研究生活を懸けてきたということが問題を複雑にしている。過去にHoffmann教授とともに収集記録してきた動詞語形は厚いファイル16冊分になるが,文献に確認されるそれらの語形の中に,本研究に活かすべき語形,典拠が依然多数残されていることを,この一年の作業と海外交流とから改めて知らされた。そこで,資料集自体の公表は先になるが,重要な事項を選んで,本研究計画に反映させるべく努める。このため,動詞文法の作成に予定以上の時間が懸かることとなった。本研究は古インド・アーリヤ語(広義の「サンスクリット語」)の語形を,(1)語根,語幹,接尾辞,語尾などに分節し,活用の組織と具体的中味,語形成の原理と機能を正確に分析把握し,(2)古イラン諸語との比較を通じて復元されるインド・イラン祖語形に遡って説明を試み,(3)インド・ヨーロッパ祖語からの展開次第を可能な限り跡づけ,(1)-(3)を基に,形成原理を検証し,歴史文法の観点に立って,古インド・アーリヤ語形態論を具体的語形に即して著すことを目的としている。インド・ヨーロッパ語比較言語学,古イラン諸語文法,古インド・アーリヤ語文法の分野に,今日的水準に立つ入門書,概説書が欠けているという認識から,語形や活用に留まらず,音韻論,統語論,語彙,概念の確認,文献の性格などに亘って正確な情報が得られる入門書を目指し,インド,イラン文献研究に必須の参考書を提供する。2017年度はこれまでに作業を終えた名詞,数詞,代名詞の部分について調整と精密化とを計り,次年度から本格的に取り組む動詞篇の準備に当てた。これまでに蓄積してきた動詞語形の収集資料,分析等に関する大量のノートを前年度に整備したが,これに基づき,動詞の具体的語形とその機能の幾つかについて補充,改良を加えた。その成果の一つとして,印欧祖語に復元される*Herという形を持った3つの重要語根のインド・イラン段階における展開を精密に跡づけ,論文とした。さらに,動詞活用の構造と原理全般に亘って,最新の研究の成果をも勘案して理論的精密化を図った。これらの準備作業を基に,次年度から動詞部分の作業に取り掛かる。加えて,副詞,前置詞,間投詞等についても作業を終える。
ロボティクス・ハプティクス技術に立脚したヒトの自他認識操作技術の創成

これまでの認知科学研究によって,視触覚刺激などの適用により健常者の身体認知・自己認識は実験的操作が可能であることが分かっている.またその知見は,近年様々な分野に取り入れられつつあり,工学技術を絶妙に組み込むことでさらなる可能性と展開を生み出せるものと期待できる.本研究課題では,身体認知研究のさらなる発展を目指して,ロボティクス・ハプティクス技術に立脚した触力覚操作により,ヒトの身体認知・自他認識を「賢く騙す」ための基盤技術の創成を試みる.その技術により,身体認知・自他認識の主要因および機序の解明を促進し,それに関わる精神・神経疾患や運動障害の診断・治療などに対して基礎データの蓄積を行う.これまでの認知科学研究によって,視触覚刺激などの適用により健常者の身体認知・自己認識は実験的操作が可能であることが分かっている.またその知見は,近年様々な分野に取り入れられつつあり,工学技術を絶妙に組み込むことでさらなる可能性と展開を生み出せるものと期待できる.本研究課題では,身体認知研究のさらなる発展を目指して,ロボティクス・ハプティクス技術に立脚した触力覚操作により,ヒトの身体認知・自他認識を「賢く騙す」ための基盤技術の創成を試みる.その技術により,身体認知・自他認識の主要因および機序の解明を促進し,それに関わる精神・神経疾患や運動障害の診断・治療などに対して基礎データの蓄積を行う.
心筋梗塞時のT細胞活性化機構における接着分子及びRAS遺伝子の役割に関する研究

従来より我々は、心筋リモデリングにおける心臓組織レニン・アンジオテンシン系(C-RAS)の役割および遺伝子制御機構を検討し、C-RASが心筋梗塞心筋壊死巣、肥大心において亢進していることを確認した。この際C-RAS発現部位は心筋内膜側、血管及び血管周囲ことに内膜が主体であることが判明した。急性心筋梗塞は白血球増加を伴うことからも炎症としての側面を有する。炎症組織における共通する所見の一つはT細胞の集簇的漫潤である。これはT細胞が循環血液中より大量に遊出した結果であると同時に、組織内でT細胞が活性化され増殖した結果でもある。我々は、T細胞においてもACE遺伝子が発現することを明らかにし、T細胞と血管内皮細胞の相互関係が免疫学的機序を巻き込んだ心筋リモデリングの中心的な場になる可能性を考えた。in vitroにおいて、C-RAS亢進の結果産生されるアンジオテンシンIIは、細胞の分化、増殖の初期段階に重要な細胞接着シグナルRGD(Arg-Gly-Asp)配列を有するオステオポンチン(OPN)発現を制御することが知られる。そこで、OPNに注目し、in vivoにおける発現制御機構について検討した。その結果、心筋細胞間質の線維化部分に一致してOPNを認め、その遺伝子発現は心筋線維化初期から増加し、心筋線維化の増減に平行して変動することを確認した。OPNは線維化を直接制御する因子であり、OPN制御により線維化進展を抑制できる可能性が考えられた。一方、健常人の末梢血から分離したリンパ球からT細胞を無菌的に分離、調整後AGPC法を用いRNAを抽出。アンジオテンシン変換酵素(ACE)cDNA及び作成したオリゴプライマーを用いRT-PCR法により遺伝子発現を確認した。ACEが発現していることを確認したjurkat細胞を用いT細胞活性化の程度を観察しACEのT細胞活性化への関与を検討した。また、ACE遺伝子をトランスフェクションするためのアデノウイルスベクター系Adex1CAACEを作成し、制限酵素Xhol切断パターンの確認、Southem Blotting、ACE活性測定によって構造・機能を確認した。今後、jurkat細胞、培養心筋細胞へのAdex1CAACEを用いた過剰発現系を確立、co-cultureし、培養心筋細胞におけるapoptosisの誘導、あるいは、細胞障害の程度を確認する予定である。本年度の研究目的は心筋梗塞急性期及びリモデリング機構におけるTリンパ球、心筋細胞、心筋線維芽細胞の相互関係、さらに、局所レニン-アンジオテンシン系の役割を明らかにすることである。心筋リモデリング機構に関する検討では、心筋症モデルハムスターを用い、種々のカルシウム拮抗薬の慢性投与実験を行い、長時間作動性の薬剤に心機能改善及び心筋線維化巣の抑制効果を認めた。その抑制効果の機序を解明するために、心筋におけるカルシウムイオン調節蛋白質である、リアノジン受容体、フォスフォランバン、Ca-ATPase各遺伝子の発現を検討した。その結果、モデル動物と健常ハムスターの間には有意な変化が認められたが薬剤の影響を確認できず、現在心筋内微小血管の構造を解析中である。T細胞におけるレニン-アンジオテンシン系(RAS)

遺伝子の発現に関する検討では、線維芽細胞、T細胞からAGPC法を用いRNAを抽出し、ACE遺伝子cDNAオリゴプライマーを用い、RT-PCR法によりACEmRNA発現を確認した。また、Eμの発現ベクターにACE遺伝子を組み込み、培養線維芽細胞、大動脈内皮細胞にトランスフェクションしACE活性、ACEmRNA発現を確認した。また、ACE遺伝子をin vivoでトランスフェクションするためにアデノウイルスベクター系の作製に成功した。今後、作製したEμ-ACE、アデノウイルスベクターによりACE遺伝子を組み込んだT細胞を用い、線維芽細胞、培養心筋細胞とco-cultureし、細胞増殖能、細胞障害の程度、IL-2産生能、接着分子の発現、Ca濃度上昇を検討する。さらに、ACE遺伝子の発現によるT細胞活性化機構を解析するために、ACEが発現していることを確認したT細胞セルラインにおいて、その作用がアンジオテンシンIIによるものかどうかをアンジオテンシン受容体拮抗薬、ACE阻害薬、ブラデイキニン受容体拮抗薬を用い検討する予定である。従来より我々は、心筋リモデリングにおける心臓組織レニン・アンジオテンシン系(C-RAS)の役割および遺伝子制御機構を検討し、C-RASが心筋梗塞心筋壊死巣、肥大心において亢進していることを確認した。この際C-RAS発現部位は心筋内膜側、血管及び血管周囲ことに内膜が主体であることが判明した。急性心筋梗塞は白血球増加を伴うことからも炎症としての側面を有する。炎症組織における共通する所見の一つはT細胞の集蔟的浸潤である。これはT細胞が循環血液中より大量に遊出した結果であると同時に、組織内でT細胞が活性化され増殖した結果でもある。我々は、T細胞においてもACE遺伝子が発現することを明らかにし、T細胞と血管内皮細胞の相互関係が免疫学的機序を巻き込んだ心筋リモデリングの中心的な場になる可能性を考えた。in vitroにおいて、C-RAS亢進の結果産生されるアンジオテンシンIIは、細胞の分化、増殖の初期段階に重要な細胞接着シグナルRGD(Ar g-Gly-Asp)配列を有するオステオポンチン(OPN)発現を制御することが知られる。そこで、OPNに注目し、in vivoにおける発現制御機構について検討した。その結果、心筋細胞間質の線維化部分に一致してOPNを認め、その遺伝子発現は心筋線維化初期から増加し、心筋線維化の増減に平行して変動することを確認した。OPNは線維化を直接制御する因子であり、OPN制御により線維化進展を抑制できる可能性が考えられた。一方、健常人の末梢血から分離したリンパ球からT細胞を無菌的に分離、調整後AGPC法を用いRNAを抽出。アンジオテンシン変換酵素(ACE) cDNA及び作成したオリゴプライマーを用いRT-PCR法により遺伝子発現を確認した。ACEが発現していることを確認したjurkat細胞を用いT細胞活性化の程度を観察しACEのT細胞活性化への関与を検討した。
日本のアニメーションおよび「アニメ」に関する理論的言説についての歴史的研究

本研究の目的は、日本のアニメーションについての理論的言説、とりわけ「アニメAnime」にかかわる言説を歴史的に検討することで、日本のアニメーションおよび「アニメ」の特性についての基礎認識を確立することである。近年の国際的なアニメ受容をふまえると、国内の言説に加え、英語圏などにおけるメディア理論的研究を調査することによって、日本のアニメーション研究における理論的言説研究をさらに推し進める必要がある。また国際社会において存在感をみせる日本文化の一つとしてのアニメーションおよび「アニメ」について、形式的・制度的特性の歴史的変遷を調査することで、日本特殊論に陥ることなくその魅力を分析することを目指す。
ネオニコチノイド系殺虫剤の下水処理場からの排出実態解明と河川水における排出源解析

水試料中のネオニコチノイド系殺虫剤7化合物とフェニルピラゾール系殺虫剤フィプロニル,および3種のネオニコチノイド系殺虫剤(ニテンピラム,チアクロプリド,アセタミプリド)の分解物の同時分析法を開発した。下水処理場放流水から複数のネオニコチノイド系殺虫剤とフィプロニル,アセタミプリド分解物を検出した。その濃度レベルは河川水と同程度であったが,フィプロニルやイミダクロプリドの占める割合が大きいという特徴がみられた。ネオニコチノイド系殺虫剤とフィプロニル,アセタミプリド分解物は,流入水と放流水で同程度の濃度で検出され,処理過程で分解や除去がされにくいことが示唆された。埼玉県内の河川水の測定データに非負値行列因子分解を行ったところ,フィプロニル,イミダクロプリドを主とし,アセタミプリド分解物も構成成分とする濃度構成比の因子が得られたが,下水処理放流水の平均的な濃度構成比の因子は得られなかった。これは,農業で使用し河川に移行したものと下水処理放流水との濃度構成比の違いが一つの因子として得られたためと考えられる。そこで,下水処理放流水をひとつの因子と想定して,その濃度構成比を実測で得た下水処理放流水のそれとし,これを変化させない条件下で非負値行列因子分解を行った。下水処理水の影響が予想される試料では,下水処理放流水の濃度構成比の因子の濃度が高い結果となっており,妥当な結果が得られた。濃度においてその因子の占める割合は,ゼロのものからほとんどを占めるものまでさまざまであったが,平均すると約1割であり,河川水中濃度の約1割が下水処理放流水に由来すると推算された。また,他の因子の濃度をみると,それぞれ濃度が高い地域が異なり,地域的な特徴がみられた。我々は,ネオニコチノイド系殺虫剤7化合物とフェニルピラゾール系殺虫剤フィプロニルの同時分析法を開発してきた。我々が行った先行研究において河川水からの検出率が低かったニテンピラムとチアクロプリドは,環境中あるいは生体中で分解されて他の化合物に変化していることが懸念されため,本研究では,これらの殺虫剤化合物のそれぞれの代表的な分解生成物であるN-(6-クロロ-3-ピリジルメチル)-N-エチルホルムアミドとチアクロプリドアミドを測定対象物質に追加することとした。また,ヒトの尿からの検出が報告されているアセタミプリドの代謝物であるデスメチルアセタミプリドも測定対象物質に追加することとした。本研究では,測定対象物質として追加した3化合物も同時に測定できるように分析法を改良した。下水処理場の放流水10試料について,ネオニコチノイド系殺虫剤とフィプロニルの濃度を測定したところ,ジノテフラン,クロチアニジン,イミダクロプリド,チアメトキサム,アセタミプリド,フィプロニルを検出した。河川水と同様に出荷量が比較的多いジノテフランが他の化合物より高濃度となる傾向がみられた一方で,放流水ではフィプロニルが比較的高い濃度で検出されることを見出した。このように,放流水と河川水での化合物濃度比に差異がみられたことから,非負値行列因子分解による汚染源解析の可能性が示唆された。そこで,埼玉県内38地点で河川水を採水し,ネオニコチノイド系殺虫剤とフィプロニルの濃度を測定して得られた結果に対して非負値行列因子分解を試みたところ,主要な汚染源は3種類であり,そのうちのひとつの汚染源の化合物濃度比は,下水処理場放流水のものに類似していた。また,この汚染源からの寄与があると計算された地点は,下水処理場放流水の影響が想定される地点であり,妥当な結果が得られた。本研究であらたに測定対象物質に追加する化合物を検討し,我々が行った先行研究において河川水からの検出率が低かったニテンピラムとチアクロプリドのそれぞれの代表的な分解生成物,ヒトの尿からの検出が報告されているアセタミプリドの代表的な代謝物を選択した。我々がすでに開発したネオニコチノイド系殺虫剤7化合物とフェニルピラゾール系殺虫剤フィプロニルの同時分析法を基に,本研究で追加した3化合物も同時に測定できるように分析法を改良した。非負値行列因子分解を行うためのプログラムをコーディングし,動作を確認した。また,下水処理場放流水の実測データをあらかじめ汚染源の一つとして与え,非負値行列因子分解を行うプログラムもコーディングし,その動作を確認した。下水処理場放流水10試料について,ネオニコチノイド系殺虫剤とフィプロニルの濃度を測定し,ネオニコチノイド系殺虫剤5化合物とフィプロニルを検出した。放流水と河川水で化合物濃度比に差異を見出したことから,非負値行列因子分解による汚染源解析の可能性が示唆された。そこで,埼玉県内38地点で採水した河川水試料の測定結果に対して非負値行列因子分解を試みた結果,非負値行列因子分解を用いた汚染源解析の妥当性を確認することができた。また,下水処理場の流入下水と放流水について,ネオニコチノイド系殺虫剤とフィプロニルの濃度を測定したところ,大きな差異が認められなかったことから,調査した2施設の下水処理場の処理方法では,濃度をほとんど低減できないと考えられた。これまでに得られた研究成果の公表を準備している。

水試料中のネオニコチノイド系殺虫剤7化合物とフェニルピラゾール系殺虫剤フィプロニル,および3種のネオニコチノイド系殺虫剤(ニテンピラム,チアクロプリド,アセタミプリド)の分解物の濃度を初年度に開発した同時分析法で測定した。非負値行列因子分解による汚染源解析の対象データを得るため,埼玉県内の35河川38地点の河川水を調査した。県内9か所の流域下水道の処理場の放流水の全てから複数のネオニコチノイド系殺虫剤成分とフィプロニル,アセタミプリド分解物を検出した。その濃度レベルは河川水と同程度であったが,フィプロニルやイミダクロプリドの占める割合が大きいという特徴がみられた。農業集落排水施設の放流水からもこれらの化合物を検出した。ネオニコチノイド系殺虫剤とフィプロニル,アセタミプリド分解物は,流入水と放流水で同程度の濃度で検出され,処理過程で分解や除去がされにくいことが示唆された。下水処理場放流水とその流入する河川の上下流地点の河川水を調査したところ,物質収支は良好であり,放流水中のネオニコチノイド系殺虫剤成分とフィプロニルの影響を下流地点で確認した。処理過程で分解や除去がされにくいこと,河川水と放流水で異なる濃度構成を示したことから,河川水データへの汚非負値行列因子分解による染源解析の適用可能性が示唆された。非負値行列因子分解では,初期値に乱数を使用するため,1回の計算で最適な解が得られないことがあるため,複数回実施する必要があることを確認した。そこで,従来のアルゴリズムより計算の高速化が期待されるニュートン法による非負値行列因子分解法をコーディングし,その動作および計算の高速化を確認した。今までに得られた研究成果の一部を国内学会および国際学会で発表した。また,所属機関が主催した一般向けの講演会でも今までに得られた研究成果の発表を行った。埼玉県内の35河川38地点の河川水を調査し,非負値行列因子分解による汚染源解析の対象データを得た。ネオニコチノイド系殺虫剤7化合物とフェニルピラゾール系殺虫剤フィプロニルの下水処理施設から河川への排出実態と下水処理過程での分解や除去の程度を把握するため,処理人口が埼玉県人口の約8割に相当する埼玉県内9か所の流域下水道の処理場の放流水と流入水および,3か所の農業集落排水施設の放流水を調査した。これらの結果から,処理過程で分解や除去がされにくいこと,放流水と河川水の濃度構成比に違いがあることを見出した。下水処理場放流水の河川への影響の有無を調べるために,下水処理場放流水とその流入する河川の上下流地点の河川水の調査を5回行った。濃度と流量から得た物質収支は良好であり,放流水中のネオニコチノイド系殺虫剤成分とフィプロニルの影響を下流地点で確認した。非負値行列因子分解法による汚染源解析では非負値行列因子分解を多数回実行する必要があることから,従来のアルゴリズムより計算の高速化が期待されるニュートン法によるものをコーディングし,その動作および計算の高速化を確認した。これまでに得られた研究成果の公表を準備している。水試料中のネオニコチノイド系殺虫剤とフェニルピラゾール系殺虫剤フィプロニル,および3種のネオニコチノイド系殺虫剤(ニテンピラム,チアクロプリド,アセタミプリド)の分解物の濃度を初年度に開発した同時分析法で測定した。下水処理水の測定データを補完するために,農業集落排水施設12施設からの放流水を調査した。流域下水道の処理場の放流水と比較して施設によって濃度構成比に違いがみられたものの,平均すると良好に一致した。
非線形性を指標とした化学分析法による共存物質の応答評価

1.二成分ガス共存下における各ガス種の定性・定量と共存効果の評価n型半導体ガス検出では、燃焼反応が検出原理であるので、試料以外の可燃性ガスの存在が妨害ガスとして応答する誤作動が生じる。本研究では、温度と拡散の周期的摂動によるガス種の燃焼反応のダイナミクスの違いを利用し、ガス分析の分離能の向上を行った。まず、アルコール→アルデヒド→カルボン酸とセンサ応答の時間変化とこれらの成分比の変化プロセスをモニターし、ガスクロマトグラフィーにより同時分析した。その結果、非線形応答により得られたフーリエ変換の高調波を指標として、これらのプロセスで生じた複数成分の濃度比が評価できた。また、二成分間の相互作用について、高調波により評価(抑制、選択、増幅応答)できた。これらの共存応答を解明するために、FTIRによる吸着分子の同定とAFMによる表面構造変化を確認した。また拡散速度の実験によるセンサ応答の増幅に成功した。2.非線形応答の物理化学的シミュレーション特異的な非線形応答の発現メカニズムについて物理化学的パラメータと半導体の物理的特性の評価により、新システムヘの発展と分離能の向上のための最適条件の検出を理論的に見出すことを目的とした。半導体の式としてShotkeyのバリアポテンシャルを用い、ガス反応として、酸素分子の吸着・脱離、試料ガスの吸着、吸着酸素との燃焼反応、及び表面近傍での放射熱による試料ガスの燃焼反応を含め、反応速度としてアレニウスの式を用いて計算機シミュレーションを行った。それにより、非線形応答のパラメータ評価と実験結果を再現するとともに、計算機実験の観点から分離能の高い測定条件を設定することが可能になった。3.時空間発展現象を指標とした化学分析法のシステム設計非線形反応場で生じる時空間発展現象を指標とした化学分析システムについてモデル実験系の確立を実験と理論の両面から確立した。これまで開発されてきた化学センサでは、一般にセンサからの直流電圧(一次元情報)が化学物質の定性・定量の指標として用いられてきた。ところが、センサ応答が共存物質の影響を受ける場合、この一次元的な情報だけで特定成分の定性・定量を行うことは原理的に不可能である。また化学分析として幅広く使用されているクロマトグラフィーは、試料をカラムで分離した後、各物質の定性・定量が行われるため、この共存物質の効果は含まれていない。そこで本研究では、非線形応答を指標とした化学分析法として、複数成分系における個々の物質の定性・定量に加え、共存物質の効果を評価する新規な化学センサの開発を行った。本研究期間では、半導体ガスセンサの非線形応答を活用した、2成分ガスの定性・定量と共存による応答の実験と解析を行うとともに、共存物質の応答の計算機シミュレーションにより物理化学的な評価を行うことを目的とした。まず、2成分混合ガス系に関する実験を行い、非線形応答を指標として個々のガス種の定性・定量を行うと同時に、センサ応答に含まれるガス種間の競争的応答の評価実験を行った。その結果、混合ガスの組み合わせの違いによるセンサ応答が、3つのパターン(選択的・増幅・抑制)に分類されることがわかった。次に、センサ表面でのガス種の反応機構を明らかにするために、ガスクロマトグラフィーによるガス種の反応過程のモニターと分光器での吸着測定を行ったところ、センサ表面とバルク間の中間層の存在が重要であることがわかった。これらの現象を、非線形の拡散反応方程式により、計算機シミュレーションを行ったところ、実験結果を定性的に再現することができ、中間層での反応が、センサ応答の履歴現象に関っており、それらが特異的応答に反映されることがわかった。1.二成分ガス共存下における各ガス種の定性・定量と共存効果の評価

n型半導体ガス検出では、燃焼反応が検出原理であるので、試料以外の可燃性ガスの存在が妨害ガスとして応答する誤作動が生じる。本研究では、温度と拡散の周期的摂動によるガス種の燃焼反応のダイナミクスの違いを利用し、ガス分析の分離能の向上を行った。まず、アルコール→アルデヒド→カルボン酸とセンサ応答の時間変化とこれらの成分比の変化プロセスをモニターし、ガスクロマトグラフィーにより同時分析した。その結果、非線形応答により得られたフーリエ変換の高調波を指標として、これらのプロセスで生じた複数成分の濃度比が評価できた。また、二成分間の相互作用について、高調波により評価(抑制、選択、増幅応答)できた。これらの共存応答を解明するために、FTIRによる吸着分子の同定とAFMによる表面構造変化を確認した。また拡散速度の実験によるセンサ応答の増幅に成功した。2.非線形応答の物理化学的シミュレーション特異的な非線形応答の発現メカニズムについて物理化学的パラメータと半導体の物理的特性の評価により、新システムへの発展と分離能の向上のための最適条件の検出を理論的に見出すことを目的とした。半導体の式としてShotkeyのバリアポテンシャルを用い、ガス反応として、酸素分子の吸着・脱離、試料ガスの吸着、吸着酸素との燃焼反応、及び表面近傍での放射熱による試料ガスの燃焼反応を含め、反応速度としてアレニウスの式を用いて計算機シミュレーションを行った。それにより、非線形応答のパラメータ評価と実験結果を再現するとともに、計算機実験の観点から分離能の高い測定条件を設定することが可能になった。3.時空間発展現象を指標とした化学分析法のシステム設計非線形反応場で生じる時空間発展現象を指標とした化学分析システムについてモデル実験系の確立を実験と理論の両面から確立した。
グラフェンの非平衡キャリアダイナミクスを利用した新原理テラヘルツレーザの研究

本研究は、室温動作可能な集積型の小型コヒーレントテラヘルツ光源の実現を目的とし、グラフェンの非平衡キャリアダイナミクスを利用した新原理テラヘルツレーザを創出するものである。本年度の成果としては、1.前年度に引き続き、新実験系の構築をおこなった。前年度にテラヘルツ光源として動作が確認できなかったテルル化亜鉛結晶の代替として市販のテラヘルツ時間分解計測モジュールを導入し、これに同期する高強度赤外パルスを用意することで、計画していた実験系の構築を試みた。この系の構築は年度内に完了しなかったが、赤外励起光の光路および遅延装置等を配置することにより、光学励起グラフェンのテラヘルツ利得発生のメカニズムを精査することが可能になる。2.前年度に設計した、デュアルゲート部に分布帰還型の周期構造を導入したグラフェンFETについて試作および評価をおこなった。その結果、ゲート絶縁膜の剥離が起こりやすく、また、ゲートリークが大きいことがわかり、期待したトランジスタ動作を確認することはできなかった。今後の設計では絶縁膜の材料や膜厚の検討が必要である。3.既存の近接場赤外励起・テラヘルツプローブ・赤外プローブ時間分解測定系により、光学励起グラフェンにおいて生じる反転分布および負性導電率に起因するテラヘルツ利得の生じる位置のマッピング測定をおこったところ、光学励起グラフェンの表面においてプラズモン・ポラリトンを励起する偏光方向にのみ巨大な利得を観測した。これにより、グラフェン単層による利得限界: 2.3%を大きく上回る利得を得る可能性を示した。以上の成果2.および3.に、前年度までのプラズモン共鳴に関する成果を組み合わせ、新原理テラヘルツレーザの構造を提案した。交付申請時の研究実施計画で示したレーザ設計論の体系化までは至らなかったものの、将来のテラヘルツ応用の実現に向け、大きく貢献することができた。(抄録なし)本年度の成果としては、まず、1.光学励起した剥離グラフェンのテラヘルツ(THz)帯での利得特性を実験的に調べた。また、2.リボンパターンを形成したエビ成長グラフェンにおけるプラズモンモードの観測を試みた。1.の実験には、ポンプ・プローブ測定法において検出器として用いている電気光学結晶内で生じたテラヘルツフォトンエコーを利用し、光学励起後、数ピコ秒だけ時間経過したグラフェンにおける誘導増幅放射の観測に成功した。フォトンエコーが光励起からより遅れてグラフェンに入射した際、グラフェンの示すTHz帯利得スペクトルは狭窄化し、また、その利得も減少した。このことから、グラフェンが光学励起されたあと、ピコ秒オーダーよりも早い過程でキャリアがテラヘルツ周波数帯に反転分布を形成し、その後、時間経過により平衡状態に緩和していくキャリアの影響を確認することができた。この結果は数値解析により得られる傾向とよく一致する。この成果は学会にて発表をおこなった。2.の実験については、アメリカRice大学のKono研究室での共同研究をおこなった。6H-SiC基板上にエビ成長後、フォトリソグラフィで形成したリボンパターンを形成したグラフェンについての透過THz波のスペクトル変化を時間分解計測系により測定した。その結果、リボン形成による明瞭なプラズモンモードの顕現を確認することはできなかった。実験系の測定可能周波数帯域が不十分であったことが原因であると考えられる。2.の実験経験および測定結果をふまえ、我々は新実験系を構築している。これは、本年度の研究実施計画に組み込んでいた、赤外ポンプ経路とTHzプローブ経路とを分離した透過型測定系の構築に対応する。また、光学励起よりも効率よく反転分布を形成可能であると予想される、電気的バイアス印加を動作原理とした電流注入型グラフェンデバイスについても試作・評価を進めている。本年度の成果としては、1.まず、新実験系の構築をおこなっている。この実験系の完成により、光学励起したグラフェンの光キャリア緩和・再結合過程をより詳細に調べることが可能となる。現在は光源として用意したテルル化亜鉛結晶からのテラヘルツ電磁波発生が観測できていないのが問題点である。これについては代替の光源を用意して、発生の確認をおこなう予定である。その後、テラヘルツ検出および水分除去機構の構築および動作確認をおこない、全体として高感度、高励起強度および光学励起時間可変なテラヘルツ時間分解測定系の実現を目指す。2.また、グラフェンレーザデバイスに導入する共振器構造の設計をおこなった。これは、発生ターゲットである数テラヘルツ電磁波の波長に対応する数10μm周期の凹凸構造をグラフェントランジスタのデュアルゲート電極部分に組み込むことにより、対象の単一波長のみを利得媒質としてのグラフェン領域に閉じ込める分布帰還型の共振器を形成し、テラヘルツレーザデバイスを実現するものである。本構造を導入したデバイスは現在、試作段階であり、完成次第、上記1.の新実験系および既存の周波数分解測定系においてテラヘルツ放射スペクトルの検証実験をおこなう。3.さらに、米国ライス大学での共同研究においてテラヘルツ反射型の時間分解計測系において、グラフェンを周期リボン構造に加工した試料について、プラズモン共鳴現象を起因とする吸収ピークを観測することができた。これは、昨年度の測定においては確認することのできなかったものであり、この現象を利用し、グラフェンの励起効率を格段に向上させる原理を示すことができた。以上の2.および3.は交付申請書の年次計画にある「横型共振器構造の検討」および「プラズモン共鳴機構」にそれぞれ該当するものであり、それらを一体化することで高効率な新原理テラヘルツレーザの実現を目指す。

本研究は、室温動作可能な集積型の小型コヒーレントテラヘルツ光源の実現を目的とし、グラフェンの非平衡キャリアダイナミクスを利用した新原理テラヘルツレーザを創出するものである。本年度の成果としては、1.前年度に引き続き、新実験系の構築をおこなった。前年度にテラヘルツ光源として動作が確認できなかったテルル化亜鉛結晶の代替として市販のテラヘルツ時間分解計測モジュールを導入し、これに同期する高強度赤外パルスを用意することで、計画していた実験系の構築を試みた。この系の構築は年度内に完了しなかったが、赤外励起光の光路および遅延装置等を配置することにより、光学励起グラフェンのテラヘルツ利得発生のメカニズムを精査することが可能になる。2.前年度に設計した、デュアルゲート部に分布帰還型の周期構造を導入したグラフェンFETについて試作および評価をおこなった。その結果、ゲート絶縁膜の剥離が起こりやすく、また、ゲートリークが大きいことがわかり、期待したトランジスタ動作を確認することはできなかった。今後の設計では絶縁膜の材料や膜厚の検討が必要である。3.既存の近接場赤外励起・テラヘルツプローブ・赤外プローブ時間分解測定系により、光学励起グラフェンにおいて生じる反転分布および負性導電率に起因するテラヘルツ利得の生じる位置のマッピング測定をおこったところ、光学励起グラフェンの表面においてプラズモン・ポラリトンを励起する偏光方向にのみ巨大な利得を観測した。これにより、グラフェン単層による利得限界: 2.3%を大きく上回る利得を得る可能性を示した。以上の成果2.および3.に、前年度までのプラズモン共鳴に関する成果を組み合わせ、新原理テラヘルツレーザの構造を提案した。交付申請時の研究実施計画で示したレーザ設計論の体系化までは至らなかったものの、将来のテラヘルツ応用の実現に向け、大きく貢献することができた。リボンパターンを形成したグラフェンのけるプラズモン共鳴の顕現は明瞭には観測できていないものの、電気光学結晶によるフォトンエコーを利用したポンプ・プローブによる測定の結果、光学励起グラフェンのキャリア平衡化を理論的、実験的に観測することに成功した。新実験系の構築はやや遅れているものの、グラフェンレーザデバイスに必要な共振器構造の設計をおこなった点と、昨年度は観測できなかったグラフェンリボンサンプルにおけるプラズモン共鳴の顕現を観測できた点から、本研究は順当に進展していると考えられる。次年度は、新しい透過型測定系の構築を進める。その系の完成後は、平面およびリボンパターンのグラフェンについて、詳細なキャリア平衡化およびプラズモン共鳴の顕現を調べる。また、電流注入型グラフェンデバイスの放射特性について調べる。さらに、グラフェンレーザー共振器の設計・数値計算による評価、試作および反射率測定による評価をおこなう。最終的に、共振器構造を導入したグラフェンレーザーを試作し、そのテラヘルツ波放射特性を評価することを次年度の目標とする。次年度は構築中の新実験系を完成させ、光学励起グラフェンにおける光キャリア緩和過程についてのより詳細な調査実験をおこなう。
ACE阻害薬の降圧を超えた新たな薬効メカニズム:ACEシグナリングの新展開

アンジオテンシン変換酵素(ACE)阻害薬には、他のレニンアンギオテンシン系(RAS)抑制薬にはない種々の多様性効果が報告されている。特に、ACE阻害薬の多様性効果による臓器保護作用が注目されている。アンジオテンシンII(Ang II)慢性刺激による高血圧ラットを作製し、この環境下でのACE阻害薬のAng II産生抑制以外の効果を解析した。ACE阻害薬投与による血圧降下は確認されなかったが、心臓の線維化および心機能の低下が抑えられていたことを明らかにした。ACE阻害薬のRAS抑制非依存的効果は、ACE細胞内情報伝達活性化によって誘導されたシクロオキシゲナーゼ-2(cyclooxygenase-2:COX-2)を介したものであると考えられる。これはCOX-2がACE阻害薬の多様性効果の1つに関与する初めての報告である。レニン-アンジオテンシン系(RAS)は、心血管系の機能調節、疾患形成において重要な役割を果たしている。アンジオテンシン変換酵素(ACE)阻害薬はアンジオテンシンII(Ang II)の産生を抑制するが、Ang II産生抑制以外のRAS抑制非依存的作用があると言われている。2007年に報告されたBPLTTCでは、ACE阻害薬による主要冠動脈疾患イベントに対する、血圧非依存性抑制効果はACE阻害薬では見られたがアンジオテンシンII1型受容体プロッカーでは認められなかったことが確認された。ACE阻害薬のRAS抑制非依存的作用は、循環器系臓器保護作用の重要な部分を司っている可能性が高いことが明らかである。そこで、ACE阻害薬のRAS抑制非依存的作用の実験法を確立し、その作用を解明することを目的とした。病態モデルとして、Ang II慢性刺激による高血圧ラットを作製し、この環境下でのACE阻害薬のRAS抑制非依存的効果を解析した。外的なAng IIの強制刺激環境下では、理論上ACE阻害薬は有効性を示さない。しかし、ACE阻害薬の降圧を超えたRAS抑制非依存的効果を解明するには、この実験環境は極めて有効だと考えた。Ang II投与ラットでは血圧の上昇、心肥大、心臓の線維化、心臓超音波検査により心機能の低下が確認された。ACE阻害薬投与による血圧降下は確認されなかったが、心臓の線維化および心機能の低下が抑えられていたことを明らかにした(論文投稿準備中)。また、このACE阻害薬の作用はブラディキニンB2受容体拮抗薬によって抑制されなかったことから、ブラディキニンによる可能性は極めて低い。組織染色の結果から、COX-2の可能性が示唆された。ACE阻害薬がACEに結合し、ACE細胞内情報伝達が活性化され、COX-2の発現を誘導することによると考えられる。今後、さらに詳細な心機能評価および細胞内情報伝達メカニズムの解析を進めていきたい。これらの結果は、ACE阻害薬が高血圧の治療のみならず、心疾患に対するより緻密な治療法の開発に貢献することが期待される。アンジオテンシン変換酵素(ACE)阻害薬のレニン-アンジオテンシン系(RAS)抑制非依存的作用を解明する為、アンジオテンシンII (Ang II)慢性刺激による高血圧ラットを作製し、この環境下でのACE阻害薬のRAS抑制非依存的効果を解析した。昨年度の結果より、ACE阻害薬のRAS抑制非依存的効果はACE細胞内情報伝達活性化の可能性が示唆された。そこでACE細胞内情報伝達活性化(COX-2の発現誘導)が臓器保護効果に関与しているのか検討を行った。組織染色の結果から、ACE阻害薬を投与したラットにおいてのみ、心臓におけるCOX-2の発現が観察された。また、動物実験におけるACE阻害薬の作用はCOX阻害薬によって抑制された。細胞実験の結果から、ACEを発現させた細胞にACE阻害薬を投与すると、COX-2の発現が増加することが認められた。以上の結果より、ACE阻害薬のRAS抑制非依存的効果は、ACE細胞内情報伝達活性化によって誘導されたCOX-2を介したものであると考えられる。
中間エネルギ-重イオンによる核反応生成物に関する放射化学的研究

1.昭和63年および平成元年夏までに、本研究費によって名古屋大学に導入した高感度ガンマ線測定装置の整備と調整を終え、理研リングサイクロトロンのE3コ-スに設置した落送球照射装置の実際の入射粒子による試験も完了した。また測定結果の自動解析システムの開発とデ-タベ-スの整備も順調に進んだ。2.リングサイクロトロンからの^<14>N(35および135MeV/u)および^<40>Ar(26MeVおよび95MeV/u)によってAl,V,Cu,Nb,Ho,Auの単体の箔を照射した。生成核の同定と定量は全てガンマ線の測定によった。(1)銅は全ての入射粒子によって照射され、^7Beから^<72>Asにいたる生成核が定量できたが、質量数が65より大きい核種の生成は^<40>Ar照射(26MeV/u)の場合にのみ顕著であり、融合反応は必ずしも起りやすくないことを示した。また薄いアルミ箔をキャッチャ-とした生成物の平均飛程の測定では、入射エネルギ-が高いほど飛程が短く、^<40>Ar照射の方が^<14>N照射よりも飛程が長くなる傾向が示された。これは重イオン核反応の反応機構の考察の際に重要な知見である。(2)金の重イオン照射は常に複雑なガンマ線スペクトルを与える。結果の解析は遅れているが、長期間にわたるスペクトルの変化の解析からよい結果が得られる予定である。現在のところ^7Beから^<199>Auにいたる50種類以上の核種が同定されている。(3)その他の標的物質についての放射能測定も順調に進み、よい結果が得られつつある。3.予備的な結果は日本化学会春季年会において発表し、さらに詳細な報告は放射化学討論会(10月、於東京)でおこない、近い内に学術雑誌への投稿論文もまとめる予定である。本年度は実験設備の整備と実験の準備、予備テストをおこなった。1.重イオンによる照射系の整備ー理研リングサイクロトロンのE3実験室に落球式自動照射装置を設置し、その駆動テストを完了した。2.ホットラボ室の整備ー照射ずみのターゲット物質の化学処理をするための設備が整備され、短寿命核種の測定に用いるガンマ線測定システムの設置、調整を完了した。3.測定系の設置と整備ー名古屋大学における現有のガンマ線測定システムの能力を拡充するために、高純度ゲルマニウム検出器を購入し、その性能が要求通りであることを確認した。現在遮へい体の有効な利用とヨウ化ナトリウム検出器とのコインシデンス法の適用によってバックグラウンドの低減化に努めている。これによって速やかな測定と低レベル放射能の正確な測定が可能となる。本研究を進める際にぜひ必要な核反応生成物の微分飛程と角度分布の測定への道が開けた。4.データ解析システムの開発と改良ーガンマ線スペクトルの解析によって核種を同定・定量するプログラムの整備と理化学研究所・名古屋大学の間のデータ収集システムの統一は完了した。現在実際の使用の過程を想定してデータ・ベースの検討・整備を続けている。5.従来の研究のまとめーこれまでにおこなった原子核反応に関する研究結果を取りまとめて報文として公表するように作業を進めている。現在ニッケル・コバルトを陽子で照射した際のニッケルの長寿命同位体(ニッケル59、ニッケル63)の生成断面積の測定結果を整理している。1.放射線測定装置の整備と理研リングサイクロトロンに設置されたに設置された重イオン反応照射設備(落送球式自動照射装置)の整備

・予備試験を完了した。また測定デ-タの解析システムの開発とデ-タベ-スの整備も進みつつある。2.リングサイクロトロンからの照射粒子として^<14N>(35Mev/u,135Mev/u)および^<40Ar>(26Mev/u,95Mev/u)を選び、Al、V、Cu、Nb、Ho、およびAuを照射した。生成核の同定と定量はもっぱらガンマ線スペクトロメトリ-によった。(1)銅は全ての入射粒子によって照射した。^<7Be>から^<72As>にいたる生成核の同定と定量ができたが、質量数65を越える核種の生成は^<40Ar>照射(26MeV/u)の場合にのみ顕著であり、融合反応は必らずしも起こりやすくないことを示した。また薄いアルミ箔を用いた平均飛程の測定では、入射エネルギ-が高いほど飛程が短く、^<40Ar>照射の方が生成物の飛程が長くなる傾向がわかった。これは重イオン核反応の反応機構の考察の際に重要な知見である。(2)金は^<40Ar>(26MeV/u)以外の入射粒子で照射したが、常に非常に複雑なガンマ線スペクトルが得られた。結果の解析は遅れているが、長期間の測定によって良好な結果を得る見込みである。^<7Be>から^<199Au>にいたる50種類以上の核種がすでに同定されている。(3)その他の標的物質についての放射能測定も順調に進み、良い結果が得られつつある。3.予備的な結果な日本化学会春季年会において発表し、さらに詳細な報告は放射化学討論会(10月、於東京)でおこない、近い内に学術雑誌への投稿論文もまとめる予定である。
温度依存性性決定の分子メカニズム

本研究では、温度依存性性決定機構を持つヒラメを用いて、温度依存性性決定の分子メカニズムの解明を試みた。アロマターゼは、ヒラメ雌への性分化に不可欠であり、高水温による雄化に伴い発現量が減少する。このアロマターゼ遺伝子の発現を調節する因子の候補を得るため、ヒラメアロマターゼ遺伝子の5'上流域の塩基配列を調べたところ、Fox12 binding siteとcAMP response element(CRE)を確認した。このことから、転写因子Fox12及びCREを介するシグナル伝達経路を持つ生殖腺刺激ホルモンが、アロマターゼの発現に性差を導きだす因子の候補として挙げられた。昨年度、ヒラメFox12 cDNAの塩基配列を決定し、そのmRNAの発現パターンを調べ、ヒラメFox12とFox12 binding siteとの結合性を確認した。そこで今年度は、レポーターアッセイを用いてFox12がアロマターゼの転写活性を上昇させるどうかを調べた結果、Fox12の濃度依存的に転写活性が上昇することが明らかとなった。これらのことから、Fox12はアロマターゼ遺伝子の発現を直接誘導している可能性が考えられた。次に、生殖腺刺激ホルモン(FSH, LH)及びその受容体(FSH受容体、LH受容体)mRNAの発現をRT-PCRで調べた結果、FSH、LH、LH受容体mRNAの発現は雌雄で検出されたが、FSH受容体mRNAの発現は、高水温(雄化温度)で飼育した個体でのみ抑制されていた。また、無血清培地を用いたヒラメ生殖腺培養系を初めて開発し、この系にリコンビナントFSH(rFSH)またはrLHを投与して培養した結果、rFSHを投与した試験区でのみアロマターゼmRNAの発現が維持されたことから、性分化時期におけるアロマターゼ遺伝子の発現制御に、FSHシグナリングが関与している事が示唆された。本研究では、温度依存性性決定機構を持つヒラメを用いて、温度依存性性決定の分子メカニズムの解明を試みると同時に、温度により遺伝子発現が制御されるアロマターゼとミュラー管抑制物質(MIS)の発現制御機構及び生理的役割を調べるため、ヒラメだけでなく機能解析に優れたメダカも用いて解析を行った。1.ヒラメの性分化機構の解析アロマターゼは、雌への性分化に不可欠であり、高水温による雄化に伴い発現量が減少する。この発現制御に関わっている候補因子として、転写因子Fox12を同定した。その発現パターンを調べた結果、Fox12遺伝子の発現は、アロマターゼ遺伝子と同様に、性分化時期において雌の生殖腺でのみ検出された。また、アロマターゼ遺伝子の5'上流域にはFox12の結合配列が存在していた。今後、Fox12がアロマターゼの発現制御を行っているかどうか調べるため、レポーターアッセイ等を行っていきたいと考えている。一方、高水温による雄化に伴い発現量が増加するMIS遺伝子の5'上流域を解析した結果、転写因子Ad4BP/SF-1及びLRH-1が結合する配列が存在していた。そこで、ゲルシフトアッセイを行った結果、その配列にAd4BP/SF-1及びLRH-1が結合する事が確認された。これらのことから、MISの発現制御には、転写因子Ad4BP/SF-1及びLRH-1が深く関与している可能性が示唆された。今後は、メダカを用いてin vivoでのMISの発現制御機構を解析していく予定である。2.生殖腺の性分化におけるMISの機能解析メダカを用いて性分化におけるMISの機能を解明するため、MIS-アンチセンスオリゴをolvas-GFPトランスジェニックメダカ(体外から生殖細胞を可視化できる系統)の受精卵へと顕微注入してMISの機能を阻害し、生殖細胞数をカウントした。その結果、MISの機能阻害により、有意に生殖細胞数が減少した。このことから、MISは性分化時期の生殖細胞の増殖に関与していることが明らかになった。

また、無血清培地を用いたヒラメ生殖腺培養系を初めて開発し、この系にリコンビナントFSH(rFSH)またはrLHを投与して培養した結果、rFSHを投与した試験区でのみアロマターゼmRNAの発現が維持されたことから、性分化時期におけるアロマターゼ遺伝子の発現制御に、FSHシグナリングが関与している事が示唆された。
システム安全性検証のための逆方向シミュレーション

システムの安全性を評価する方法として、逆方向シミュレーションを研究している。異常結果を起点に、それを引き起こす可能性のある入力範囲が存在すれば、安全でないと判定する。しかし、逆方向モデルの作成は一般に困難であるので、数値的な逆方向モデルを使って、場合分け処理によりシミュレーションの実現を試みた。具体的に、電気料金のダイナミックプライシング、暖房による室温変化、一般的なインパルス応答の逆算に適用し、有効であることを示した。また、逆算の分岐数と計算量、計算精度に関する評価も行った。システムの安全性を評価する確実な方法が必要である。研究者らは、異常出力を起点にシステムの動作を遡りながら異常の可能性を探る逆方向シミュレーションが、安全性評価の効果的な方法と考えている。しかし、逆方向シミュレーションで必要となる各システム要素の逆方向モデルは、一般的には作成が困難である。そこで、本研究の逆方向シミュレーションでは、逆方向モデルに数値モデルを用いることで実現を容易にする。ただし、数値化のために異常可能性を逸失しないよう必要十分な数値範囲を逆方向情報として設定し、研究者らが汎用通信フォーマット(UCF)と呼ぶ文字列データ表現により、一般的なシミュレータとして、理論・アルゴリズム・分散処理などの検討が行える方式を採用する。さらに困難なのは、入力が複数ある要素の逆方向モデルの実現であるが、入力の相互依存関係を値範囲の組で表現し、その組を任意の精度に細分化することで精度の高いシミュレーションを行う方法の実現を目指している。具体的な安全性検証対象として、電力需要制御方法として検討が進んでいるダイナミックプライシングをテーマとしている。電気ヒータ等の消費電力特性と、ユーザの室温と電気料金とに対する応答モデルから、数値表として順方向モデルを作成し、それを逆方向モデルに変換する。ひとつの消費電力値に対する室温と電気料金の可能性を複数の値範囲組に分割表現し、それぞれの組に対して逆方向シミュレーションを行えるようした。その結果、複数ユーザが各々の機器を独立に利用したときの制限電力超過の可能性評価図を作成できた。値範囲組の細分化による精度と計算時間に関する評価は、来年度の中心テーマである。まず、逆方向の計算モデル作成が困難な場合があるが、数値逆モデルを導入して解決した。数値化のために異常可能性を逸失しないよう必要十分な数値範囲を逆方向情報として逆流させる。次に、入力が複数ある要素の逆方向は、入力の相互依存関係を値範囲の組で表現し逆流させた。組情報を任意の精度に細分化することで、精度の高いシミュレーションも実現可能である。具体的な安全性検証対象として、電力需要制御方法として検討が進んでいるダイナミックプライシングをテーマとして、電気ヒータ等の消費電力特性と、ユーザの室温と電気料金に対する応答モデルとを、数値表として順方向モデルを作成し、それを逆方向モデルに変換し、シミュレータを構成した。ひとつの消費電力値に対する室温と電気料金の可能性を複数の値範囲組に分割表現し、それぞれの組に対して逆方向シミュレーションを行った結果、ユーザ利用が制限電力超過をする可能性の場合分け図を作成することができた。さらに、過渡応答モデルの一般形としてFIRフィルタを想定し、その逆方向シミュレーションを実現した。その結果、一般的な応答モデルに対する逆フィルタが形成できた。その際、精度と計算時間に関する範囲分割数の効果、モデル誤差に対する耐性、ノイズと精度限界の関係についての知見を得ることができた。また、逆方向シミュレーションでは、場合分け数が増大しやすいが、時間同期の取りやすい場合には順方向モデルを組み込むハイブリッド方式で、場合分け数を増大させることなく計算可能なことを見出した。情報ネットワークとシステムの安全性初年度の第一のテーマは、数式モデルの作成が困難なシミュレーション要素を、実測に基づき数値モデルとして作成し、次に逆変換して数値逆方向モデルを実現することである。実測値間の補間法、逆方向での範囲のとり方、複数入力での入力値範囲組の設定などに選択の自由度があった。第二のテーマは、シミュレーション結果の精度を上げるため範囲信号の「範囲」を狭めていく必要があるが、それはシミュレーションを場合分けして行うことで実現し、その場合分けの処理を機械的かつ効率的に行う方法を検討した。シミュレータ内部で自動処理可能な仕組みを検討の結果、タスクスタックによるケース分岐と分岐終了判定による逐次処理を基本方式としてシミュレータを実現した。次に、シミュレータ要素間の制御通信を用意して多重分岐、分岐時のデータ記録・復元を実現することで、一般的なシミュレーションに対応できるようにした。検証対象例としている電力供給のダイナミックプライシング方式について、電気ヒータモデル、室温と電気料金に対するユーザ反応モデルを作成し、小規模単純構成でのシステム異常可能性を逆方向シミュレーションで行った。

具体的に、制限超過電力使用量を与えると2入力(室温、電気料金)の組で表現される範囲信号を複数生成しながら、使用電力超過の起きる可能性を範囲として求めた。使用機器とユーザ応答モデルによって超過使用が発生するのであるが、その範囲を室温に対して特定する結果が得られることを確認した。最終年度は、過渡応答モデルへの対応と、計算精度・データ量・計算時間の関係を中心に実用性の評価を行う。入出力応答として一般的な要素は、インパルス応答特性による過渡応答なので、その逆方向モデルを生成し組み込めば、一般的な逆方向シミュレーションが実現可能となる。しかし、インパルス応答をFIRフィルタとして近似すると、フィルタ段数に対応した内部状態を持つ逆方向モデルとなり、内部状態を逆方向ミュレーションで扱う必要がある。その解決方法として、内部変数の外部化を考えている。構造が複雑になるが、不定要素を括り出し、範囲信号の場合分けシミュレーションによる解決を試みる。FIRフィルタの場合には入力側に合流点ができ、そこではすべての合流信号が一致しなければならない。したがって、範囲信号の絞り込みができる。また、過渡応答では、信号の時間処理も必要になるが、シミュレーション時間ステップを設定することで、機械的に処理する方法を考えている。多段数、多次元のデータにも適用できるようにすることで、逆方向シミュレーションの実用性が高まると考えているが、計算量も含めて評価を行う。シミュレーション対象とするダイナミックプライシングにおいて、結果が出るまでの計算時間と精度との関係を求め、実用的なシミュレーションを行うのに必要な計算時間の見積もりを行い、逆方向シミュレーションの総合的な評価としたい。また、実測値に基づく数値逆演算では、誤差が原因で信頼性のある結果が得られないおそれもあるが、範囲信号の区分細分化による誤差の限定効果を確認したい。温度センサの購入を検討していたが、予算が不足したので、繰越して次年度購入予定とした。繰越と合わせて次年度の予算の中で購入する予定である。