hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
オーファングルタミン酸受容体δ2に結合する新規PDZタンパク質の分子機能解析

我々がグルタミン酸受容体(GIuR)δ2サブユニットのC末端と相互作用を示す新規タンパク質として報告したDelphilinの機能を解明するためにBiacoreを用いた表面プラスモン共鳴法により、DelphilinのPDZドメインを介して相互作用する他の分子の探索を試みた。Delphilinとδ2が共存する小脳プルキンエ細胞に存在する分子候補を探索した結果、モノカルボン酸トランスポーターMCT2のC末端とDelphilinのPDZドメインとが相互作用することが示された。C末端のアミノ酸1個を欠いたMCT2では、Delphilin-PDZとの結合が見られず、相互作用の特異性も確認された。また、我々はDelphilinのFH1ドメインを介するシグナル伝達経路を解析し、GluRδ2とDelphilinの相互作用が関与する情報伝達系の詳細を解明するため、DelphilinのFH1ドメインを介して、Delphilinと結合する分子の同定を行いつつある。DelphilinのFH1ドメインはProline-richな65アミノ酸残基から構成されており、これまでにActin結合タンパク質Profilinやプロテインチロシンキナーゼn-SrcのSH3ドメインとが結合することがin vitroの実験系において示されているが、FH1ドメインと結合する分子を更にスクリーニングし、『GluRδ2→Delphilin→』と続くシグナル伝達下流候補分子を得て更に同定、解析しつつある。我々は、小脳プルキンエ細胞シナプスにおいてグルタミン酸受容体(GluR)δ2サブユニットのC末端と相互作用を示す新規タンパク質Delphilinをクローニングし、報告した。DelphilinはPDZドメイン,FH1,FH2ドメイン、イルドコイル構造などのタンパク質間相互作用に関与する機能モチーフを持つ、いわゆるscaffolding protein(足場タンパク質)と考えられる。更にDelphilinの機能を解明するためにBiacoreを用いた表面プラスモン共鳴法により、δ2サブユニットの他にDelphilinのPDZドメインを介して相互作用する分子の探索を試みた。小脳シナプス膜画分の免疫沈降実験などを行い、in vivoにおいても両者が相互作用する可能性をさらに検討している。また、我々はGluRδ2よりの細胞内シグナルがDelphilinを介して伝達される可能性を考え、リガンドは未だ発見されておらず、直接、リガンドで刺激してその細胞内シグナリングを解析することが現在のところ困難であるGluRδ2受容体に代わりに、リガンドで刺激することによりcytoplasmic tailからのシグナル伝達を模倣するようなキメラ受容体タンパク質を作製することを試みた。野生型α2-δ2キメラ受容体と、変異型α2(R586Q)-δ2キメラ受容体を構築し、HEK293細胞に発現させ、免疫染色法および電気生理学的手法を用いて解析し、我々が構築、発現させたα2-δ2キメラ受容体が、膜表面に発現しているとともに、AMPAの刺激によって活性化される機能的な受容体を形成している受容体であることが示唆された。GluRδ2及びDelphilinを介する細胞内シグナル伝達を解析する良いモデルを作ることができたと考えられ、更に「GluRδ2→Delphilin→」に続くシグナル伝達下流分子を探索すべく解析を進めている。タンパク質として筆者ら自身がクローニングした神経シナプス足場タンパク質Delphilin(Journal of Neuroscience 22(3):803-814,2002)のFormin-Homology(FH)1ドメインを介するシグナル伝達経路を解析し、GluRδ2とDelphilinの相互作用が関与する情報伝達系の詳細を解明するため、DelphilinのFH1ドメインを介して、Delphilinと結合する分子の同定を行いつつある。DelphilinのFH1ドメインはProline-richな65アミノ酸

残基から構成されており、これまでにActin結合タンパク質Profilinやプロテインチロシンキナーゼn-SrcのSH3ドメインとが結合することがin vitroの実験系において示されている。しかし、これら以外にもDelphilinのFH1ドメインと結合する分子の存在が充分考えられる。そのため、Delphilin-FH1ドメインと結合する分子を更にスクリーニングし、FH1ドメインを介するシグナル伝達経路の解明の鍵となる分子の同定を目指した。FH1ドメインのC末端29アミノ酸残基を模した合成ペプチドを作製し、それをHitrap NHS-activated HP (Amersham Bioscience)に固定化し、FH1と相互作用する分子をスクリーニングするためのアフィニティーカラムとした。ネガティブコントロールとしてactivated NHSをblockしたカラムを用いた。Delphilinは小脳プルキンエ細胞後シナプス肥厚部に特異的に発現している分子であり、このカラムにApplyするサンプルとして、マウスの小脳よりSynaptosomal fractionを分画精製し、界面活性剤を含むbufferで可溶化して用いた。カラムに吸着し、塩濃度をあげて溶出したサンプルをSDS-PAGEにかけ、タンパク質を銀染色した。その結果、分子量75KD付近と50KD付近に、ネガティブコントロールには見られない有意なバンド2本を検出して『GluRδ2→Delphilin→』と続くシグナル伝達下流候補分子を得て更に同定、解析しつつある。
超広波長帯域光源実現のためのメタモルフィック材料集積の研究

環境ガス、医療用途の光センシング用光源として中赤外波長域で高い光出力を持つ半導体レーザの需要は大きい。これまで波長2.55ミクロン帯は半導体材料の基板の格子定数による材料制限により作製が難しく、近赤外帯域に比べると半導体レーザの開発が遅れていた。本研究では、有機金属気相成長法を用いて、基板の格子定数による制限を緩和するために意図的に転位を導入し、仮想的に異なる格子定数をもつ基板を作製する技術(メタモルフィック成長)を中赤外帯域に応用した。理論的検討として、仮想的な基板上に成長した半導体レーザを構成する材料のバンドオフセットの見積もりを行った。混晶組成および非線形因子を考慮した計算により、電子や正孔を十分閉じ込められる構造が可能であることを確認した。次に実験的検討として、ガリウムヒ素基板上に意図的に転位を導入するガリウムアンチモンから成るバッファ層を成長し、格子定数を変化させたあと、中赤外にバンドギャップ波長をもつインジウムヒ素アンチモンを結晶成長した。結晶成長条件の最適化により、平坦な成長表面を実現した。フーリエ変換型分光光度計(FTーIR)測定により波長3ミクロンから6ミクロン帯に吸収端を持つ複数の組成の異なる結晶ができたことを確認した。これらの検討により、これまで困難であった中赤外波長域での高性能な半導体レーザに必要な結晶成長技術の足掛かりをつかんだ。今後は実際に半導体レーザデバイスを作製し、光センシングの実証実験を行う予定である。27年度が最終年度であるため、記入しない。
チョウの飛翔メカニズムの解明と超小型飛翔体への応用

本研究課題では,蝶を模した羽ばたき翼-胴体モデルに種々の要素を付与して洗練化し,それぞれの要素が飛行性能に与える影響を明らかにするとともに,各要素において最も飛行性能の優れた最適なパラメタを明らかにして実際の蝶と比較することを目的としている.また,その知見を用いて超小型飛翔体の開発を目指している.平成30年度は,上記の目的のために,(1)推力を向上するための羽ばたき方の調査,(2)リード・ラグ角による姿勢制御の検討,(3)他の計算手法との比較による計算精度・効率の調査に取り組んだ.その成果として,(1)の研究については,羽ばたき中心角とリード・ラグ角を調整することで,推力を向上でき,実際の蝶の推進速度に達するほどの推力を発生できることを明らかにした.この結果は,平成30年度に国内学会で発表,国際学術雑誌に投稿予定である.(2)の研究については,翼に質量がない場合には可能であることが分かっていたが,翼に質量があって回転運動が激しい場合にはまだ分かっていなかった.これに対し,本研究により,翼に質量がある状態でも,リード・ラグ角をピッチング角に対してP制御することで,姿勢制御が可能であることを示した.この結果は国内学会で発表され,国際学術雑誌に投稿予定である.(3)の研究については,本研究グループで用いているIB-LBMという手法と,他の研究グループで開発された渦法という手法を比較することで,両者の利点・欠点を明らかにし,それぞれに適した用途について重要な示唆を得た.この結果は国内学会で発表され,国際学術雑誌に投稿予定である.本研究課題では,チョウを模した羽ばたき翼-胴体モデルに種々の要素を付与して洗練化し,それぞれの要素が飛行性能に与える影響を明らかにするとともに,各要素において最も飛行性能の優れた最適なパラメタを明らかにして実際のチョウと比較することを目的としている.また,その知見を用いて超小型飛翔体の開発を目指している.平成28年度は,上記の目的のために,(1)翼の形状の影響,(2)翼の質量の影響を調べるとともに,超小型飛翔体への応用として(3)羽ばたき角と迎角を変化させる機構の設計と作製に取り組んだ.その成果として,(1)の研究については,台形翼,長方形翼,実際のチョウの翼形状に対する飛行性能を計算し,テーパー比(翼端長さ/翼根長さ)が大きくなるほど,またアスペクト比(翼長/翼面積の平方根)が多くなるほど,揚力・推力は増大するものの,動力も増加することが分かった.さらに,実際のチョウの翼形状が最も効率よく飛翔できることが分かった.この結果は,国際学会で発表され,また国際学術雑誌に掲載決定している.(2)の研究については,全体の質量を一定にしたまま,翼の質量を大きくすると,羽ばたいている最中に胴体が大きく上下に振動してしまい,そのせいで揚力が小さくなってしまうことが明らかになった.この結果は国際学会で発表され,国際学術雑誌に投稿予定である.(3)の研究については,2つの往復スライダ機構とそれをつなぐクランクシャフトによって,羽ばたき角と迎角を変化させる機構を設計・作成した.また,小型のモータを接続することで,継続的に羽ばたかせることを可能にした.1.特に予期していない問題が起こったり,大きな課題に直面したりすることがなかったため.2.採用者の所属している研究グループ内で活発な議論を行い,多くの有益な意見を得たため.3.学会に参加し,他分野の研究者と活発な議論を行い,多くの有益な意見を得たため.本研究課題では,蝶を模した羽ばたき翼-胴体モデルに種々の要素を付与して洗練化し,それぞれの要素が飛行性能に与える影響を明らかにするとともに,各要素において最も飛行性能の優れた最適なパラメタを明らかにして実際の蝶と比較することを目的としている.また,その知見を用いて超小型飛翔体の開発を目指している.平成29年度は,上記の目的のために,(1)翼の翼弦方向の柔軟性の影響の調査,(2)実際の蝶の翼に匹敵する空力性能を持つ台形翼の作製に取り組むとともに,超小型飛翔体への応用として,(3)羽ばたき機械の改良と発生する揚力・推力の測定に取り組んだ.その成果として,(1)の研究については,飛行効率が最大となる最適な柔軟性を発見した.この結果は,平成30年度に国際学会で発表,国際学術雑誌に投稿予定である.(2)の研究については,アスペクト比,テーパー比,後退角,迎角回転軸の位置の4つのパラメタの最適な組み合わせを発見し,実際の蝶の翼に匹敵する空力性能を持つ台形翼を作製した.この結果は国内学会で発表され,国際学術雑誌に投稿予定である.(3)の研究については,羽ばたき機械の重心を変化させることで,慣性力による振動を抑える改良を施し,機械により発生する揚力・推力の測定について検討した.その結果,慣性力による振動を大きく低減できたものの,揚力・推力の測定に関して,電気的な高周波のノイズが確認され,測定が困難であることがわかった.1.羽ばたき機械の揚力・推力の測定における電気的な高周波ノイズは当初予期していなかったが,精密機構やロボット工学を専門とする研究協力者との議論を通して,解決のめどは既に立っているため.2.採用者の所属している研究グループ内で活発な議論を行い,多くの有益な意見を得たため.

3.学会に参加し,他分野の研究者と活発な議論を行い,多くの有益な意見を得たため.本研究課題では,蝶を模した羽ばたき翼-胴体モデルに種々の要素を付与して洗練化し,それぞれの要素が飛行性能に与える影響を明らかにするとともに,各要素において最も飛行性能の優れた最適なパラメタを明らかにして実際の蝶と比較することを目的としている.また,その知見を用いて超小型飛翔体の開発を目指している.平成30年度は,上記の目的のために,(1)推力を向上するための羽ばたき方の調査,(2)リード・ラグ角による姿勢制御の検討,(3)他の計算手法との比較による計算精度・効率の調査に取り組んだ.その成果として,(1)の研究については,羽ばたき中心角とリード・ラグ角を調整することで,推力を向上でき,実際の蝶の推進速度に達するほどの推力を発生できることを明らかにした.この結果は,平成30年度に国内学会で発表,国際学術雑誌に投稿予定である.(2)の研究については,翼に質量がない場合には可能であることが分かっていたが,翼に質量があって回転運動が激しい場合にはまだ分かっていなかった.これに対し,本研究により,翼に質量がある状態でも,リード・ラグ角をピッチング角に対してP制御することで,姿勢制御が可能であることを示した.この結果は国内学会で発表され,国際学術雑誌に投稿予定である.(3)の研究については,本研究グループで用いているIB-LBMという手法と,他の研究グループで開発された渦法という手法を比較することで,両者の利点・欠点を明らかにし,それぞれに適した用途について重要な示唆を得た.この結果は国内学会で発表され,国際学術雑誌に投稿予定である.現在まで順調に進展しており,研究の変更はない.研究計画通りに進める予定である.具体的には,(1)チョウの翼の柔軟性の影響の数値解析,(2)羽ばたき機械のモータ特性の測定と羽ばたき運動の制御,(3)羽ばたき機械による揚力・推力の測定及び流れ場の可視化を行う予定である.現在まで順調に進展しており,研究の変更はない.研究計画通りに進める予定である.具体的には,(1)蝶の翼の翼長方向の柔軟性の影響の数値解析,(2)羽ばたき機械の揚力・推力測定時の電気的な高周波ノイズの低減と揚力・推力の測定を行う予定である.国際学会に参加するための飛行機代が予想よりも安価であったため理由:国際学会に参加するための飛行機代が予想よりも安価であったため.使用計画:H30年度請求額と合わせてPC周辺機器の購入に充てる予定である.H29年度請求額と合わせてPC周辺機器の購入に充てる予定である
立体格子構造を持つシンチレータによる三次元放射線イメージングシステムの研究

代表者らのグループで以前から開発している格子状導波路構造を積層化し、3次元放射線イメージングが可能な測定システムを構築した。格子構造はアルミニウム合金で製作したものを積層化し、それをガラス及びアルミ合金でできた容器中に液体シンチレータで浸す形で封入した。高速中性子及びγ線による実験を通じ、本システムによって放射線と物質の相互作用分布を三次元的に測定できること及び放射線の大まかな入射方向についても測定可能であることを示した。平成20年度に交付を受けた基盤研究(C)において、(1)ガラス及び金属からなる容器に液体シンチレータ及び立体格子構造を封入する方法の確立、(2)信号処理システムの構築について当初予定よりも課題解決に時間がかかり、繰り越しをお願いしたものである。平成21年度の研究により、フッ素系の接着剤を用いることで有機溶剤である液体シンチレータをガラスと金属からなる容器に封入しシンチレーション光を外部に取り出すことが可能となった。また、取り出したシンチレーション光は容器のガラスに密着する形で配置した光ファイバで集光し、マルチアノード型光電子増倍管で測定を行う。これまでの研究で抵抗分割型の回路とし、抵抗チェーンの両端におけるパルス波高値を曲変換することで、どのチャンネルからどれだけの発光があったかを測定できるようになった。これらの成果により、放射線は液体シンチレータや立体格子構造にのみ照射された状態で、立体的な放射線とシンチレータの相互作用分布が測定可能となった。現在のところサンゴバン・クリスタル社BC501を用いて特性評価を行っている。液体シンチレータ中での光の減衰などにより感度の一様性が十分ではない状態であるので、平成22年度には特性評価を継続し、感度補正等を十分に行うことが必要である。また、現在の構成ではγ線と中性子の弁別性能が低いことから、中性子測定用固体シンチレータと波長シフト用の液体蛍光体を用い、中性子の空間分布を測定するシステムについても検討を行う。セキュリティ用途、加速器科学の分野では、放射線の入射方向を立体的に測定することに対するニーズが高い。そこで本研究では、金属製の立体的な格子構造を液体シンチレータで満たし、チャンネルごとに放射線のエネルギー付与量の空間分布を測定する手法について検討を行っている。平成21年度には、フッ素系の接着剤を用いることにより金属とガラスからなる容器に放射線計測用の有機液体シンチレータと立体格子を封入する方法を確立した。また放射線が入射した場合には容器中にシンチレーション光が発生するが、それらを周囲に設置した光ファイバで集光する体系を構築した。シンチレーション光はマルチアノード型光電子増倍管で光電変換し、オペアンプで構成した抵抗分割型の信号処理装置によって各チャンネルからのシンチレーション光の強度を独立に測定できる状態となった。γ線源による実験によって動作確認を行った後、高速中性子源炉「弥生」で実験を行う予定としていたが、実験直前にガラス部に破損が見られたため急遽、^<252>Cf中性子源による特性評価を行った。現在のところ液体シンチレータとしてはサンゴバン・クリスタル社製BC-501を用いており、γ線に対する感度が高すぎる傾向がある。今後、中性子に対する感度の高いシンチレータに変更し、γ線、中性子に対する特性評価を行うとともに、γ線感度の低い固体シンチレータと液体波長シフタによる中性子専用装置についても開発を行う予定である。平成22年度までに製作していた測定システムを改良し、3層構造において安定した測定を行えるようにした。具体的には読み出し部の光ファイバを除き、金属製の短距離導波路を用いて格子構造とマルチアノード型光電子増倍管の距離を小さくすることで測定効率の向上を図った。しかし、改良過程において、集光部で各層間のクロストークが起きていることが確認されたが、収集部の表面に黒色のクロストーク防止材を張り付けることによってクロストークを除くことができた。高速中性子源炉「弥生」において特性評価実験を行ったところ、高速中性子の位置の変化や入射角度の変化を十分に測定可能であるとの見通しが得られた。測定結果に対して医用イメージング分野で良く用いられるML-EM法を適用してデータの再構成を行ったところ、入射させた中性子ビーム(直径3mm及び10mm)にほぼ合致したビーム形状を再搆成することができた。一方、液体シンチレータを用いる場合にはγ線を高感度に測定してしまうことが、昨年度同様に課題として挙げられた。波長シフト溶液による実験を試みたが、現在のところ最適な波長シフト溶液の選択には至っていない状況にある。そこで、γ線を測定対象とし、ガンマカメラへの適用を念頭に置いた実験を行った。コリメートしたγ線を3層構造に垂直に入射させ、各層間のコインシデンスをとってγ線の散乱角を測定することを試みた。その結果、クライン-仁科の式で予想される散乱角分布と同様の傾向が見られた。現在のところノイズとの兼ね合いのために精度が低い状況なので、今後この点を改良し、ガンマカメラへの適用性について詳細に検討する予定である。
慢性的なクレンビュテロール投与がラットの心筋及び骨格筋の酸素供給系に及ぼす影響

近年、β2-アドレナリン受容体の作動薬であるClenbuterol(以下CL)の短期間投与が、心筋や骨格筋細胞の肥大を起こすことが報告されている。しかし、このような筋肥大が毛細血管の増加を伴うかどうかについては報告されていない。そこで本研究では、短期間のCL投与がラットの心筋及び骨格筋の毛細血管網に及ぼす影響を観察した。実験には、若いラット(10.5週令;YG)と中年ラット(10.5カ月令;MA)を用い、それぞれ投与群と対照群に分けた。CLは飼料に混ぜて(2mg/kg)10日間摂取させた。10日間の平均でCLの摂取量は、YG,MAでそれぞれ0.17、0.10mg/day/Kg-BWであった。CL投与後、体重は対照群に比べて投与群で有意に増加し、YGで14%、MAで6%の増加がみられた。左心室(LV)およびヒラメ筋、足底筋の湿重量もYG、MAともに投与群で有意な増加がみられた。左室心筋細胞断面積は、YGで37%、MAで31%有意に増大した。SOLの断面積もYGで15%、MAで20%有意に増大した。毛細血管密度は、LVではYGで9%、MAで20%減少し、SOLではYGで26%、MAで19%減少した。このため、毛細血管1本が担当する組織面積(CDA)は、LVではYGで13%、MAで30%有意に増大し、SOLではYGで34%、MAで22%有意に増大した。このような変化は腓腹筋及び足底筋でも同様に観察された。また、コハク酸脱水素酵素活性は全ての骨格筋でYG、MAともに投与群で有意に近い値を示した。このようなことから、短期間のCL投与では、心筋、ヒラメ筋ともに筋肥大は起こるが、毛細血管は増加せず、酸素拡散距離が延長することが推察された。さらに、骨格筋の酸化酵素活性も低下していたことから、持久性運動には不利になると考えられる。
中間層における杭の鉛直支持機構と評価法

地盤構成を種々変化させた大型加圧土槽を用いて回転貫入杭の鉛直載荷実験を行い,載荷の進行に伴う杭先端面と羽根面の支持力発現状況を明らかにした.支持力発現状況の異なる杭先端面と羽根面のそれぞれについて,標準貫入試験で採用するN値の地盤範囲と支持力係数を誘導した.更に,杭の打ち止め深度の異なる原位置載荷試験を実施して,本研究で構築した新たな支持力算定式の適用性を検証した.近年,環境負荷の軽減と社会資本整備の効率化が社会的な課題となっており,建築基礎構造においても材料,掘削土量,コスト等の縮減が求められている.本研究は,建築基礎工事における環境負荷の軽減とコスト縮減を諮るために,これまで等閑視されてきた比較的密な中間層の活用の可能性に着目して,施工法の異なる3種類(回転貫入杭,圧入杭,埋込み杭)の支持力評価法を構築することを目的とする.平成24年度に実施した研究を以下に示す.1)回転貫入杭の支持力評価法の構築当研究室でこれまで実施した大型加圧土槽における回転貫入杭の鉛直載荷実験結果を整理して,支持力発現状況の異なる杭先端面と羽根面の支持力係数を誘導し,中間層や支持層への根入れを考慮した合理的な新しい支持力評価法を提案した.2)埋込み杭と圧入杭の周辺地盤の可視化中間層地盤に支持された埋込み杭と圧入杭の杭周辺地盤の可視化実験を行い,杭先端部に形成される紡錘状の高密度領域とそれに接するせん断ひずみの進展を確認すると共に,杭周面の粗滑によるせん断ひずみ領域の進展状況の相違を明らかにした.近年,環境負荷の軽減と社会資本整備の効率化が社会的な課題となっており,建築基礎構造においても材料,掘削土量,コスト等の縮減が求められている.本研究は,建築基礎工事における環境負荷の軽減とコスト縮減を諮るために,これまで等閑視されてきた比較的密な中間層の活用の可能性に着目して,施工法の異なる3種類(回転貫入杭,圧入杭,埋込み杭)の支持力評価法を構築することを目的とする.平成23-25年度に実施した研究実績を以下に示す.1)回転貫入杭の押込み支持力評価法の構築:当研究室でこれまで実施した大型加圧土槽における回転貫入杭の鉛直載荷実験結果を整理して,支持力発現状況の異なる杭先端面と羽根面の支持力係数を誘導し,中間層や支持層への根入れを考慮した合理的な新しい支持力評価法を提案した.2)半円筒土槽における杭周辺地盤の可視化:中間層地盤に支持された鉛直荷重を受ける杭周辺地盤のPIV可視化実験を行った.埋込み荷重を受ける直杭では,杭先端部に形成される紡錘状の高密度領域とそれに接するせん断ひずみの進展を確認すると共に,杭周面の粗滑によるせん断ひずみ領域の進展状況の相違を明らかにした.引抜き荷重を受ける羽根付き杭では,最大荷重時および残留荷重時に対応した羽根端部から上方外側および上方内側への2種類の滑り線の進展を確認した.3)回転貫入杭の引抜き抵抗力特性の解明:回転貫入杭の杭体各部(杭周面,羽根面,杭先端面)において,それぞれ異なる引抜き抵抗力特性を示す.杭先端面の引抜き抵抗力は,回転貫入杭の施工に伴う残留応力の解放に起因する現象であることを確認した.地盤構成を種々変化させた大型加圧土槽を用いて回転貫入杭の鉛直載荷実験を行い,載荷の進行に伴う杭先端面と羽根面の支持力発現状況を明らかにした.支持力発現状況の異なる杭先端面と羽根面のそれぞれについて,標準貫入試験で採用するN値の地盤範囲と支持力係数を誘導した.更に,杭の打ち止め深度の異なる原位置載荷試験を実施して,本研究で構築した新たな支持力算定式の適用性を検証した.近年,環境負荷の軽減と社会資本整備の効率化が社会的な課題となっており,建築基礎構造においても材料,掘削土量,コスト等の縮減が求められている.本研究は,建築基礎工事における環境負荷の軽減とコスト縮減を諮るために,これまで等閑視されてきた比較的密な中間層の活用の可能性に着目して,施工法の異なる3種類(回転貫入杭,圧入杭,埋込み杭)の支持力評価法を構築することを目的とする.平成23年度に実施した研究を以下に示す.1)回転貫入杭の杭先端面と羽根面の支持力係数の検討当研究室でこれまで実施した大型加圧土槽における回転貫入杭の鉛直載荷実験結果を整理して,載荷の進行に伴う杭先端面と羽根面の支持力発現状況を明らかにすると共に,支持力発現状況の異なる杭先端面と羽根面の支持力係数を誘導した.次に,杭の打ち止め深度の異なる原位置載荷試験を実施して,前記の支持力係数の適用性を検証した.2)反円筒土槽における可視化実験載荷中の杭先端近傍の地盤挙動を把握することを目的にして,PIV画像解析法を導入した.最初に,杭を圧入したときの杭近傍地盤の挙動を可視化するために,画像解析における種々のパラメータ(探査領域,有効輝度,撮影時間間隔,格子間隔)を変化させた実験によって,砂粒子の追跡が明瞭となる最適値を見出した.

次に,中間層地盤に支持された埋込み杭と圧入杭の可視化実験を行い,杭先端支持力の発現機構に関係する知見として,(1)圧入杭では施工中に杭先端直下に高密度なコアが形成され,杭の施工が終了した時点でもコアが保持されること,(2)載荷初期には杭先端および杭周面の広い範囲で砂粒子移動が観察されるが,杭の載荷に伴い粒子移動は杭先端下部に限定されること,(3)中間層の薄い地盤ではパンチング破壊が観察され,圧入工法では施工終了時点で既にその兆候が現れること等が得られた.1)大型加圧土槽における回転貫入杭の鉛直載荷実験結果を整理して,中間層や支持層への根入れを考慮した支持力評価法を構築して,原位置の載荷試験結果との比較からその適用性を検証した.この評価法は平成25年3月の学位論文(回転貫入杭における先端部の支持力評価法に関する研究)にまとめられた.2)PIV画像解析による可視化実験によって,載荷の進行に伴い砂粒子挙動は杭先端下部に限定され,中間層の有無によって紡錘状の高密度領域(コア)の形成が異なることを確認できた.これらの成果は著者らが構築した既往の支持力実験式の妥当性を裏付けるものである.1)大型加圧土槽における回転貫入杭の鉛直載荷実験結果を整理して,載荷の進行に伴う杭先端面と羽根面の支持力発現状況を明らかにすると共に,支持力発現状況の異なる杭先端面と羽根面の支持力係数とそれに対応するN値の採用する深度を誘導した.これらの成果は日本建築学会の技術報告集(査読付き)に投稿を行った.大型加圧土槽による実験は加圧メンブレンの修理があって一時中断したが,H24年度で補うことが可能であり,全体の研究スケジュールに大きな影響を及ぼすことはない.2)PIV画像解析による可視化実験手法を確立することができ,中間層における杭の支持力メカニズムを概ね明らかにできた.これらの成果は平成24年の地盤工学会および日本建築学会に論文投稿を行った.1)回転貫入杭の支持力評価法中間層厚と拘束圧の影響に関する回転貫入杭の施工実験と支持力実験に基づいて,平成24年度に回転貫入杭の支持力評価法を構築したので,鉛直支持力に関しては終了と考えている.今後は,引抜き挙動の解明に向けた研究へと発展させることが重要である.2)埋込み杭や圧入杭の支持力評価法平成24年度までのPIV画像解析による研究によって,埋込み杭や圧入杭のコアの存在が明確になった.そこで,中間層を作製した大型加圧土槽で杭の載荷実験を実施して,著者らが三軸加圧土槽実験に基づいて導いた支持力算定式の妥当性を検証する.1)回転貫入杭の支持力評価法当研究室に整備されている大型加圧土槽を利用して,中間層厚と拘束圧の影響に関する回転貫入杭の施工実験と支持力実験を展開する.中間層への根入れを考慮した基本的な支持力算定法を平成23年度に構築したが,上記のような因子を変化させた場合についての適用性を検討する.2)圧入杭や埋込み杭の支持力評価法三軸加圧土槽による予備実験で支持力評価法の基本フレームを既に見出しているが,引き続き実施するPIV画像解析結果との比較を実施し,場合によっては基本フレームの修正があり得る.その後,大型加圧土槽を利用した圧入杭や埋込み杭の支持力実験や原位置載荷試験結果との比較によって,支持力評価法の検証を行う.主な研究費は,砂試料や歪ゲージ類等の物品,成果発表のための学会参加旅費である.地盤作成から施工実験そして載荷実験に至る2週間の実験過程において,杭体歪,変位,土圧などの計測を実施する.次年度の主な研究費は,これらの大量のデータを迅速に処理するための備品(高速データロガー,ひずみユニット,熱電対ユニット)の購入費である.その他に,杭体に貼付する歪ゲージ等の物品費や成果発表のための学会への参加旅費を使用予定である.
街並メッセージ論による繁華街構成の分析とその誘導可能性

平成17度は、まず街並みメッセージ論の既存研究成果に基づき、人の認識に基づく街路類型を導出した。その街路類型に基づき、繁華街の構成を取り扱う。まず全国の繁華街に存在する街路が、どの様な構成となっているか明らかにした。その結果、全国の繁華街構成に一定のパターンを見いだすことが出来た。これに関しては、別途の調査で、ある程度、明快な秩序を見いだすことにも成功している。また各繁華街の構成をエントロピー指標もしくは位相幾何学的な分析を行い、計量的な評価分析も試みた結果、魅力的であると定評のある繁華街は秩序を持ちつつ高いエントロピーを示していることまでが明らかになった。本年度(最終年度)は前年度に確認した繁華街構成の魅力に基づき、どのようにすれば、その魅力を高めていけるか、街路イメージに立ち戻り検討を行った。つまり、それぞれの魅力向上の為には、今まで街並みメッセージ論で対象としてきた「直接的記号」ではなく、現実的なまちづくりにおいて、改変費用も安く利用可能性の高い「婉曲的記号」に着目する必要がある。その「婉曲的記号」を整理の上再定義した。次に、街並みメッセージ論に基づく、街並みの規制誘導方策を提案し、その効果を、ケーススタディ箇所を選定した上で、フォトモンタージュを用いたSD法心理実験により導出し、ケース毎の比較を行った。これらの作業のために、調査・研究旅費を使用した。また調査結果をコンピュータに入力、フォトモンタージュ作成作業のための研究補助費を使用した。街並みとして、「婉曲的記号」が統一的化された場合、直接的記号と同程度の効果があることが明らかとなった。これらの分析・考察により、形態規制ではなく街並みメッセージ論に基づく情報量規制特に、「婉曲的記号」に基づく規制が現実的で有効であることを確認した。なお、この検討成果の研究発表を行った。平成17度は,まず街並みメッセージ論の既存研究成果に基づき,人の認識に基づく街路類型を導出した.これは多くの街路写真をサンプルとし、被験者に分類試験を実施することにより行ったものである。この類型は、すなわち、一般の人が暗黙の内に想定している街路類型を導出したことになる。その街路類型に基づき,繁華街の構成を取り扱う。まず全国の繁華街に存在する街路が、それぞれどのパターンに該当するか調査し,街路類型毎にどの様な構成となっているか明らかにした.その結果、全国の繁華街構成に一定のパターンを見いだすことが出来た.これは地理学で行われてきた、繁華街構造論の追証にもなっている。基本的に商業施設の立地は経済原理に基づくので,いくつかのパターンに収斂したものとなった.これに関しては、別途、街並みメッセージ論に基づく店舗種別毎に、どのような街路に立地しているのか、その特性を調査した。その結果、明快な秩序を見いだすことにも成功している。また各繁華街の構成をエントロピー指標もしくは位相幾何学的な分析を行い,計量的な評価分析も試みた結果,魅力的であると定評のある繁華街は秩序を持ちつつ高いエントロピーを示していることまでが明らかになった。これらの結果を用いて,平成18年度は、どの様な繁華街構成が魅力的であるか,再開発設計における街路網構成上の留意点、さらには、街路と立地特性の関係を用いた立地誘導方策などへ展開してゆく.平成17度は、まず街並みメッセージ論の既存研究成果に基づき、人の認識に基づく街路類型を導出した。
神経細胞mRNAスプライシングの人工制御法による脳機能解析

1.神経細胞mRNAの選択的スプライシングの解析(1)タウタンパクには選択的スプライシングによりチュブリン結合ドメインの数が異なる亜型があり微小管重合促進能に差がある。固定薄切切片からのmRNA解析によって、対照ヒト例の大脳皮質では3リピートタウが主体であり、アルツハイマー病大脳皮質で4リピートタウの比率が上昇することを明らかにした。(2)アセチルコリン合成酵素、コリンアセチル基転移酵素(ChAT)に選択的スプライシングによる亜型が存在することを明らかにしこの亜型(pChAT)に対する特異抗体を作製した。この抗体を用いてラットの全身の神経系を免疫組織化学的に検討したところ、pChATは副交感神経をはじめとする末梢のコリン神経に優位に発現することが判明した。また、従来、コリン作動性と考えられていなかった一次感覚神経系においてもpChAT陽性細胞を認め、コリン作動性一次感覚神経系の存在を示唆した。さらに、pChAT陽性神経は一部の中枢神経系(網膜神経節細胞と一部の視床下部ニューロン)にも存在することを明らかにした。これら新しく同定されたpChAT陽性神経含有組織についてRT-PCR解析を行い、pChAT型mRNAの発現を確認した。以上の成果は従来のわれわれのコリン神経の理解に対して見直しを迫るものである。2.神経細胞mRNAの選択的スプライシングの人工制御上記のデータをもとに、ラット網膜を対象としてChATをpChATへ人工的に変換する方法の確立を試みた。pChAT型mRNAはChAT mRNAのエクソン6-9を欠如する。したがって、第5イントロンと第6エクソン接合部(I5-E6接合部)、I6-E7接合部、I7-E8接合部、I8-E9接合部に対して、20塩基のホスホロチオエート・アンチセンスオリゴヌクレオチド(S-オリゴ)を作製し、ラットの眼球内に投与した。このうち、I7-E8接合部S-オリゴによって、一部のアマクリン細胞がpChAT陽性となり、RT-PCRによってもpChAT型mRNAの発現亢進の可能性が示唆された。以上の所見はスプライシング変換に対するS-オリゴの有用性を示唆するものであるが、通常型のChATの発現は殆ど変化が認められず、今後詳細な定量的解析が必要である。本研究の目的はアンチセンス・オリゴヌクレオチド投与法を活用することによって、生体内で人工的に選択的スプライシングを制御する方法を開発し、分子転換による脳機能変化を解析することにある。この目的を達成するために、平成10年度は下記の基礎実験を行った。1) MAP2mRNA前駆体のイントロン・エクソン接合部に対してホスホロチオエート・アンチセンスオリゴヌクレオチドを作製し、成熟ラット脳室内に投与した。RT-PCR法によるMAP2c・mRNAの検出を指標にして、投与量、投与部位、投与後の生存期間等を検討中である。2)アセチルコリンの合成酵素であるコリンアセチル基転移酵素(ChAT)に選択的スプライシングによるアイソフォームが存在することが、最近、本研究分担者によって明らかにされた。

このアイソフォームに対する抗体を作製し免疫組織化学的に検討したところ、末梢性コリン神経にのみ特異的に発現し、中枢性コリン神経には発現していないことが判明した。この抗体を用いることによって、中枢のChATの分子変換が容易に検出できることが期待されるため、ChATのイントロン・エクソン接合部に対してオリゴヌクレオチドを作製し、脳室内投与による分子変換の検討を開始した。本研究の目的はアンチセンス・オリゴヌクレオチド投与法を活用することによって、生体内で人工的に選択的スプライシングを制御する方法を開発し、分子転換による脳機能変化を解析することにある。アセチルコリンの合成酵素であるコリンアセチル基転移酵素(ChAT)に選択的スプライシングによるアイソフォーム(エクソン6-9を欠失;pChATと命名)が存在することが、最近、本研究分担者によって明らかにされた。このpChATに対する抗体を作製したところ、この抗体は通常型のChATを認識せず、スプライス亜型(pChAT)を特異的に認識した。この抗体を用いることによって、中枢のChATの分子変換が容易に検出できることが期待されるため、ChAT分子変換を検討対象として選んだ。昨年度までに、この抗体を用いて末梢及び中枢神経系のpChATの局在を検討した(虹彩及び網膜における局在に関して投稿準備中)。平成11年度は、ChATの第6-第9エクソンのイントロン-エクソン間、またはエクソン-イントロン間の配列に対するホスホロチオエート化アンチセンス・オリゴヌクレオチドを(1)側脳室内、または(2)眼球内に投与し、抗pChAT抗体を用いて通常型ChATからpChATへの分子転換を検討した。眼球内投与によって、分子転換の可能性が示唆されたため、様々な投与条件について遺伝子発現を検討中である。1.神経細胞mRNAの選択的スプライシングの解析(1)タウタンパクには選択的スプライシングによりチュブリン結合ドメインの数が異なる亜型があり微小管重合促進能に差がある。固定薄切切片からのmRNA解析によって、対照ヒト例の大脳皮質では3リピートタウが主体であり、アルツハイマー病大脳皮質で4リピートタウの比率が上昇することを明らかにした。(2)アセチルコリン合成酵素、コリンアセチル基転移酵素(ChAT)に選択的スプライシングによる亜型が存在することを明らかにしこの亜型(pChAT)に対する特異抗体を作製した。この抗体を用いてラットの全身の神経系を免疫組織化学的に検討したところ、pChATは副交感神経をはじめとする末梢のコリン神経に優位に発現することが判明した。また、従来、コリン作動性と考えられていなかった一次感覚神経系においてもpChAT陽性細胞を認め、コリン作動性一次感覚神経系の存在を示唆した。さらに、pChAT陽性神経は一部の中枢神経系(網膜神経節細胞と一部の視床下部ニューロン)にも存在することを明らかにした。これら新しく同定されたpChAT陽性神経含有組織についてRT-PCR解析を行い、pChAT型mRNAの発現を確認した。以上の成果は従来のわれわれのコリン神経の理解に対して見直しを迫るものである。2.神経細胞mRNAの選択的スプライシングの人工制御上記のデータをもとに、ラット網膜を対象としてChATをpChATへ人工的に変換する方法の確立を試みた。pChAT型mRNAはChAT mRNAのエクソン6-9を欠如する。
森林・木材資源としてのゴムプランテーションの新たな機能評価

本研究ではゴムプランテーションを従来の「農園」および「廃材」の視点ではなく、「森林・木材資源」として捉え、その新たな機能を評価することを目的とした。まず,木材市場におけるラバーウッドの貢献度をマレーシア、タイ,カンボジアを対象に調べ、木材資源としてのゴムプランテーションの重要性が明らかとなった。次に、バイオマス・幹材積推定式を開発し、基本的材質を調べて、木材生産機能および炭素固定機能を明らかにした。さらに、ゴム樹液生産量、林木成長および気象因子の相互関係を調べ、特に雨季において樹液生産:と木材生産のトレードオフが顕著にみられた。熱帯林の減少と劣化は地球環境問題として重要視されており、なかでもゴムプランテーションの造成は、熱帯林減少の主因として問題視されてきた。この背景には、ゴム樹液生産のための「農園」としての位置づけしかなく、ゴムプランテーションの有する「森林・木材資源」としての機能が軽視されている現状がある。ゴム樹液の採取を終えた25年生30年生の林木は、以前は無用とされていたが、1980年代以降は家具材等として利用されるようになり、日本でも「ラバーウッド」として広く流通している。しかしながら、「ラバーウッド」はあくまでゴム採取後の「廃材」として、安価で非効率的に取引されているのが現状であり、高炭素固定能を有する有用早生樹種としての位置づけは確立されていない。また、ゴムプランテーションの存在が、地域住民の生活様式や地域経済にどのような効果をもたらしているのかも明らかにされていない。そこで、本研究ではゴムプランテーションおよびラバーウッドを従来の「農園」および「廃材」の視点ではなく、「森林・木材資源」として捉え、その新たな環境保全機能(炭素固定,天然林保全)と社会・経済的機能(木材生産、地域経済)を評価し、これらの「森林・木材資源」としての機能と従来のゴム樹液生産機能を調和させるための多機能調和型経営システムのあり方を提示することを目的とし、具体的には以下の5つの内容を実施する。(1)炭素固定機能評価>ゴムノキの基本的な生産構造と加齢に伴うバイオマス成長特性を伐倒・重量測定より明らかにし、ゴムノキの炭素固定能を評価する。また、植栽密度試験を実施し、樹液採取量および植栽密度が炭素固定能に及ぼす影響を明らかにする。(2)天然林保全機能評価>集落でインタビュー調査を実施し、ゴム園の存在が地域の森林資源利用形態にどのような差異をもたらしているのか、そして近隣の天然林保全に貢献しているのかを明らかにする。(3)木材生産機能評価>伐倒調査により胸高直径と樹高を変数とした立木材積式を作成する。また、木材性質の個体間・個体内変動および加齢や植栽密度による変動を明らかにし、林齢や施業方法に応じた材積予測式、材質変動推定式を構築する。(4)地域経済効果評価>ゴム園の従業者や経営者および地域住民や関連行政官へのインタビュー調査を実施し、ゴム園が地域住民の生活様式に与える影響や地域経済効果の現状を評価する。そして、ラバーウッドが地域において家具材や薪炭材として効率的に有効利用されるための流通・生産システムのあり方を提示する。本研究ではゴムプランテーションおよびラバーウッドを従来の「農園」および「廃材」の視点ではなく、「森林・木材資源」として捉え、その新たな環境保全機能(A:炭素固定、B:天然林保全)と社会・経済的機能(C:木材生産、D:地域経済)を評価し、これらの「森林・木材資源」としての機能と従来のゴム樹液生産機能を調和させるためのE:多機能調和型経営システムのあり方を提示することを目的とした。18年度は,まず,代表的な3品種(GT1,PR107,PB235)毎にサイズがばらつくように約20本の供資木を選定し,地上部の階層ごとの現存量と地下部現存量を測定した。同時に区分求積法によって幹材積を推定するとともに,基本的木材性質の測定を実施した。次に,ゴム樹液採取開始直前の林分を対象に,上記の3品種毎に,3日間隔樹液採取区,4日間隔樹液採取区,および対象区を設定し(49本×3処理×3品種),直径と樹高の継続測定(約2週間毎)と気象観測を開始した。平成19年1月以降には樹液採取を開始し,樹液採取量が林木成長量の季節変化に与える影響とその要因を分析した。さらに,現行のプランテーションにおける植栽方法は6m×3mの間隔(555本/ha)が一般的であるが,植栽密度が樹液生産量と林木成長量との相互作用に与える影響に関する情報も皆無である。そこで,約2.5haの敷地内で植栽密度試験地を設定することとした。

植栽密度は999,777,555,444,333本/haの5段階であり,各密度区のサイズは約75m×30mで,各密度区2つの繰り返しを設けた。この試験地では毎年,林木成長量を測定するとともに,各密度区内に対象区と樹液採取区を設け,植栽密度が樹液生産量と林木成長量に及ぼす影響を定式化する予定である。本研究ではゴムプランテーションおよびラバーウッドを従来の「農園」および「廃材」の視点ではなく、「森林・木材資源」として捉え、その新たな環境保全機能(A:炭素固定、B:天然林保全)と社会・経済的機能(C:木材生産、D:地域経済)を評価し、これらの「森林・木材資源」としての機能と従来のゴム樹液生産機能を調和させるためのE:多機能調和型経営システムのあり方を提示することを目的とした。19年度は,まず,昨年度採取した伐倒調査データの解析をすすめ,代表的な3品種(GT1,PR107,PB235)毎に地上部・地下部バイオマス推定式と幹材積式を開発し,樹齢に伴う成長過程と伐期平均成長量を明らかにした。その結果,バイオマスshoot/root比は20%以下となり他の樹種と比較して少し低い傾向にあることが分かった。また,上記の3品種について木材の基本的性質に関する解析をすすめた。次に,ゴム樹液採取開始直前の林分を対象に,上記の3品種毎に,3日間隔樹液採取区,4日間隔樹液採取区,および対象区を設定し(49本×3処理×3品種),直径と樹高の継続測定(約2週間毎)と気象観測の途中経過を解析し,幹成長の明確な季節変動を明らかにした。さらに,昨年度設定した植栽密度のメンテナンスを実施し,は999,777,555,444,333本/haの5段階であり各密度区の活着率を明らかにした。最後に,ラバーウッド製材工場や地域住民へのインタビュー調査を実施し,ゴム材の流通過程を明らかにするとともに,ラバーウッドがゴム樹液輸出額の約70%もの経済効果を生み出していることを明らかにした。20年度は,まず,ゴム樹液生産量と林木成長の関係解析のために設定したモニタリンク試験地において,3日間隔樹液採取区,4日間隔樹液採取区および対象区(49本×3処理×3品種)の直径と樹高(約2週間毎),樹液生産量および気象因子の季節変動を調べた。その結果,雨季における樹液採取区の林木成長は対象区と比較して大幅に落ち込むことが明らかとなり,3日間隔と4日間隔とでは林木成長に大きな差異はないことも分かった。次に,初年度に設定した植栽密度試験地のメンテナンスを継続するとともに,999,777,555,444,333本/haの5段階であり各密度区において,地際直径の際を明らかにした。最後に,木材市場におけるラバーウッドの位置づけを明らかにするために,ラバーウッド先進国のタイとマレーシアおよび後進国のカンボジアにおいて,ラバーウッド輸出量のシェアや生産体制を調べた。その結果,木材製品輸出額におけるラバーウッドの割合は,約35割で推移しており,木材資源としてのゴムプランテーションの重要性が明らかとなった。
為替市場の板情報の数理モデル化とその応用

本研究では、外国為替市場の注文情報のヒストリカルデータを解析し、その数理モデル化を行った。26年度までの研究により注文情報の揺らぎと価格変動の関係は、溶媒中を揺らぐコロイド粒子の確率的な揺らぎを記述するランジュバン方程式で近似できることがわかっている。本年は、システムの離散性の強さを特徴付けるクヌッセン数を外国為替市場において新規に導入した。クヌッセン数は主に統計物理学や流体力学の分野で用いられるシステムを特徴づける量のひとつであるが、この値によりシステムを記述する方程式が連続極限または離散のどちらかに分類できる。例えば、大きなクヌッセン数を取るシステム(気体)であれば、ボルツマン方程式のような離散モデリングが必要となる。一方で、小さなクヌッセン数を取るシステム(流体)であれば、ナビエストークス方程式のような連続極限での近似が可能となる。外国為替市場の価格変動のモデリングはブラックショールズモデルなどを代表とした価格変動を連続極限でモデル化するものが存在する。この連続極限でのモデリングの妥当性を議論することを目的として、複数の通貨ペアの時系列データから、新たに外国為替市場におけるクヌッセン数として定義した量の統計的な性質を調べた。結果、観測した時間範囲においては、離散性が強く連続極限のモデリングが妥当ではない時間帯が観測された。大部分の時間帯は連続極限のモデリングは妥当ではあるものの、ごく短時間、特に市場が暴騰暴落するケースにおいては妥当ではないことが示唆されている。市場が不安定になり価格が一方的にどちらかの方向に進むケース(暴落や暴騰)の状態では、クヌッセン数の値は非常に大きくなり、システムの離散性が強くなることがわかった。27年度が最終年度であるため、記入しない。人間の集団行動と物質系システムの振る舞いは,一見異なるように思えるが,その数理モデルは似ていることがある.金融市場の場合,参加者の目的は「安く買い,高く売る」ことであるので,洗練された参加者同士はその行動が似通る.このような協調行動は,数理物理の道具を用いれば,シンプルに記述できる可能性があり,また既存の物理現象と経済現象の類似性を実証的に指摘する研究になると考え,本研究に取り組んでいる.また,金融市場は経済活動と密接に関わっており,その動乱は社会経済を揺らがす原因としてしばしば挙げられるが,本研究は,市場の数理モデルを構築することで,金融市場を監視している中央銀行などが,昨今社会問題となった金融危機などの異常事態をシミュレーションできる技術開発に繋がり,その社会的意義は大きい.実施した研究では,市場の注文情報のデータ解析を終え,「仮想的なコロイド粒子(市場価格に対応)が溶媒分子(指値注文に対応)の流れの中でランダムウォークしている描像」が適用できることがわかった.また、データから観測された統計的な性質は,ブラウン粒子の運動を記述する式のひとつであるランジュバン方程式で記述できることもわかった.加えて,アインシュタインがコロイド粒子の変動に対して考察した揺動散逸定理が金融市場においても同様に成り立つことを,データから実証できたことは,世界で初めてである.得られた研究成果をまとめ,米物理学会誌Phys. Rev. Lett.に投稿し,掲載された.なお,投稿から掲載されるまでの間に国際学会でポスター発表を1回,国内学会において口頭発表を2回行った.外国為替レートの最も簡単なモデルは価格の変動がランダムウォークするモデルであるが,過去データを詳細に解析するとそこからの乖離が観測できる.データの統計的性質をより精緻に再現する数理モデルを構築し,市場の安定不安定性を評価することが本研究の目的である.既存の数理モデルとして市場価格変動を詳細に記述できるものは提案されているが,注文情報まで含めた市場の数理モデルは現在進行形で研究されている.そこで本研究では,為替レートの揺らぎと指値注文の関係性に対して,物理学におけるブラウン粒子が溶媒中を揺らぐ系のアナロジーを導入し,物理学的視点から過去データ(ICAP社提供:為替市場の注文情報時系列)を解析した.アナロジーとしてこの物理描像が金融市場に適用できると仮定すると,市場価格をブラウン粒子の位置座標,また指値注文を溶媒分子として捉えることができる.また,実データ解析により為替レートと指値注文の揺らぎは,溶媒中で揺らぐブラウン粒子の確率微分方程式と同じように記述できることがわかった.また,数多くの指値注文が市場価格近傍に置かれている場合,価格変動はその量に反比例して小さくなることが明らかになった.これは,ブラウン粒子の平均自由行程が溶媒分子の密度に反比例することと同様であると解釈できる.その他,二つの系の類似性から流体力学で用いられる系の離散性の強さを定量化するクヌッセン数が為替市場においても導入できることを指摘した.新しい変数の導入により,これまでは価格時系列から議論されていた金融市場について,市場毎の離散性を定量的に議論できるようになった.応用としてこの変数を用いると,クヌッセン数が大きくなり注文情報の非対称性が顕著になったときに暴騰暴落が発生しやすい傾向が確認できた.以上の成果は,市場の相を分類する土台となる重要な性質を発見し,数理モデル化している.本研究では、外国為替市場の注文情報のヒストリカルデータを解析し、その数理モデル化を行った。

クヌッセン数は主に統計物理学や流体力学の分野で用いられるシステムを特徴づける量のひとつであるが、この値によりシステムを記述する方程式が連続極限または離散のどちらかに分類できる。例えば、大きなクヌッセン数を取るシステム(気体)であれば、ボルツマン方程式のような離散モデリングが必要となる。一方で、小さなクヌッセン数を取るシステム(流体)であれば、ナビエストークス方程式のような連続極限での近似が可能となる。外国為替市場の価格変動のモデリングはブラックショールズモデルなどを代表とした価格変動を連続極限でモデル化するものが存在する。この連続極限でのモデリングの妥当性を議論することを目的として、複数の通貨ペアの時系列データから、新たに外国為替市場におけるクヌッセン数として定義した量の統計的な性質を調べた。結果、観測した時間範囲においては、離散性が強く連続極限のモデリングが妥当ではない時間帯が観測された。大部分の時間帯は連続極限のモデリングは妥当ではあるものの、ごく短時間、特に市場が暴騰暴落するケースにおいては妥当ではないことが示唆されている。市場が不安定になり価格が一方的にどちらかの方向に進むケース(暴落や暴騰)の状態では、クヌッセン数の値は非常に大きくなり、システムの離散性が強くなることがわかった。本研究の目的は金融市場における価格と注文情報時系列の数理モデルを構築することにより,正確に市場の安定性や不安定性を評価することである.市場の統計的な性質を満たす精緻な数理モデルを導入することで,既存のリスク管理モデルよりも現実を反映した市場価格変動の揺らぎの評価ができると期待している.この目的のため,第一段階として為替市場の大規模なデータを解析し,為替レート変動とそれに伴う市場参加者の注文発注行動を調べその統計的な性質を明らかにした.その性質は物理学における溶媒分子の衝突により粒子が不規則な運動を繰り返すブラウン運動の数理モデルを用いて記述できることをデータ解析より示した.既存の価格時系列のみを利用するモデルと異なり,注文情報まで含んだ数理モデルであるため,より詳細に市場を記述できるようになった.今後,開発した数理モデルを用いた市場の時間発展を数値シミュレーションする方法を開発することで,市場の安定不安定性を評価する予定である.研究の大まかな進め方の方針は1)市場のデータ解析2)市場の統計的性質を満たす数理モデルの構築3)市場のシミュレーション方法の考案であるが,現段階では1と2のステップをおおよそ終えており,研究は順調に進んでいると評価している.27年度が最終年度であるため、記入しない。今後の推進方策についてであるが,既にデータ解析を終えてその統計的性質を満たす数理モデルは構築したため,次のステップはこれまでの結果を利用し市場の時間発展をシミュレーションする方法を考える.市場は複数の市場参加者が納得する価格で取引を行うことで時間発展していくため,そのシミュレーションを行うには,仮想的な市場参加者とその戦略を考えなければならない.固有の取引戦略を持つ市場参加者を複数用意し,取引させることにより市場取引の時間発展を計算機上で追跡することができる.