hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
確率過程における統計的推測とそのロバスト性の研究

確率過程の統計的推測は,ファイナンス,環境統計,生物統計におけるテータ解析における不可欠な手法として,ここ10年間急速に理論と応用両面において発達している.今日では,実際データが含む欠測値の処理,付加的な異常値の混入,非線形的変動など新たに提起された解決すべき問題への対応が必要になっている.実際データが含むこれらの問題に対して,時系列GARCHモデルのファイナンスデータへの適用に関するロバストな技術の研究開発や指数型確率過程モデルの離散観測に対するロバストな統計的推測法の研究開発を行うことが本研究の目的である.我々は確率過程の様々な統計モデルにおける母数推定理論の研究を行い,連続データに基づく統計推測理論に対し,実際問題の離散化データに基づく統計推測による情報量損失を計算をした.最尤推定法,コントラスト推定法,マルティンゲール推定法による推定量の有効性と実効性の比較を行った.ロバスト推定法として,潜在時系列の二値化観測データに基づくコレログラムのロバストな方法を提案した.さらに,双曲超平面モデルにおけるフィッシャー情報量損失とエフロンの情報量曲率の計算を行い,正確な情報量損失が統計的曲率に収束そる速度を計算した.指数型確率過程の尤度理論に基づく統計的推測について研究し,閾値モデルの統計的推測について研究した.マルコフ過程従属性を持つような二値データに対する多様な連の定義とその分布的性質を考察し,条件付き確率母関数の漸化式を使った理論と数式処理によるコンピュータ計算によってそれらの分布を実際に求めた(安芸).また,多変量解析に現れるモデルの選択の研究を行った.環境統計でよく現れる多変量空問データは,非常に多くの情報を含み多変量解析や時系列解析の手法を駆使する必要があるが,統計グラフ理論や標本バリオグラムとクリギングの適用を行い,空間データの解析を行った.確率過程の統計的推測は,ファイナンス,環境統計,生物統計におけるテータ解析における不可欠な手法として,ここ10年間急速に理論と応用両面において発達している.今日では,実際データが含む欠測値の処理,付加的な異常値の混入,非線形的変動など新たに提起された解決すべき問題への対応が必要になっている.実際データが含むこれらの問題に対して,時系列GARCHモデルのファイナンスデータへの適用に関するロバストな技術の研究開発や指数型確率過程モデルの離散観測に対するロバストな統計的推測法の研究開発を行うことが本研究の目的である.我々は確率過程の様々な統計モデルにおける母数推定理論の研究を行い,連続データに基づく統計推測理論に対し,実際問題の離散化データに基づく統計推測による情報量損失を計算をした.最尤推定法,コントラスト推定法,マルティンゲール推定法による推定量の有効性と実効性の比較を行った.ロバスト推定法として,潜在時系列の二値化観測データに基づくコレログラムのロバストな方法を提案した.さらに,双曲超平面モデルにおけるフィッシャー情報量損失とエフロンの情報量曲率の計算を行い,正確な情報量損失が統計的曲率に収束そる速度を計算した.指数型確率過程の尤度理論に基づく統計的推測について研究し,閾値モデルの統計的推測について研究した.マルコフ過程従属性を持つような二値データに対する多様な連の定義とその分布的性質を考察し,条件付き確率母関数の漸化式を使った理論と数式処理によるコンピュータ計算によってそれらの分布を実際に求めた(安芸).また,多変量解析に現れるモデルの選択の研究を行った.環境統計でよく現れる多変量空問データは,非常に多くの情報を含み多変量解析や時系列解析の手法を駆使する必要があるが,統計グラフ理論や標本バリオグラムとクリギングの適用を行い,空間データの解析を行った.数理ファイナンスや環境統計という分野において,複雑な変動データの統計解析のための重要な方法として多様な時系列モデルや確率過程母数モデルが研究され,現在,ファイナンスにおけるボラティリティのGARCHモデルや指数型確率過程モデルによる統計的推測が行われているけれども,実用化のためには解決すべき問題が多数存在している.本研究では,時系列GARCHモデルのファイナンスデータへの適用に関するロバストな技術の研究開発や指数型確率過程モデルの離散観測に対するロバストな統計的推測法の研究開発を行うことが研究目的である.我々は確率過程の統計モデルにおける母数推定理論の研究を行い,実際にシミュレーション実験を行った.シミュレーションでは,確率過程の見本関数を発生させ,それからの離散データに基づく最尤推定法,コントラスト推定法,マルティンゲール推定法などによる推定量を求め,それらの有効性の比較を行った.また,それらの推定において起こってくるロバストな推定法の必要性を議論した.これらの成果を論文とする準備をしている.さらに,ベイズ的なモデル適合を提案して,実数を超母数にもつディリクレ分布を事前分布として採用したときディガンマ関数の導入によってその評価が可能になることを示した(kumagai and Inagakiの論文).実際のファイナンスデータの統計解析のために,データベースの作成,データ活用技術の開発,予測と検証,表示法などを現在準備しており,リアルタイムでのデータ解析についても研究している.

従来は独立同分布からのデータに基づく手法と考えられていたものを積極的に従属データにも適用することを推し進め,そのための前提条件の検討やその結果の検討を行い,大偏差理論を時系列データで展開した(Taniguchiの論文).また,マルコフ過程従属性を持つデータに対する多様な連の分布的性質を考察し,条件付き確率母関数を使った理論と数式処理によるコンピュータ計算によってそれらの連の分布を実際に求めた(Aki and Hiranoの論文).環境統計でよく現れる多変量空間データは,非常に多くの情報を含み多変量解析や時系列解析の手法を駆使する必要があるが,統計グラフ理論や標本バリオグラムとクリギングの適用を行い,空間データの解析を行った(白旗の論文).独立観測から従属観測への理論展開は確率統計の長期にわたる課題であるが,ここ10年間急速に理論と応用両面において発達している.従属観測である確率過程,時系列,多変量の取り扱いは,ファイナンス,環境統計,生物統計において欠かせない手法である.しかし今日では,実際データが含む欠測値の処理,付加的な局外値の混入,非線形的変動への対応など新たに提起され解決すべき問題が生じている.実際データが含むこれらの問題に対して,時系列GARCHモデルのファイナンスデータへの適用に関するロバストな技術の研究開発や指数型確率過程モデルの離散観測に対するロバストな統計的推測法の研究開発を行うことが本研究の目的である.我々は確率過程の統計モデルにおける母数推定理論の研究を行い,連続データに基づく統計推測理論と実際には不可避的な離散データに基づく統計推測を検討し,離散化による情報量損失を計算した(シンポジュウム発表).最尤推定法,コントラスト推定法,マルティンゲール推定法などによる推定量の有効性と実効性の比較を行った.また,鰯の豊漁期不漁期のように,時系列を二値化し,コレログラムなどにおける情報の保存を可能にするロバストな方法を提案した(シンポジュウム発表).ベイズ的なモデル適合を提案して,実数を超母数にもつディリクレ分布を事前分布として採用したときディガンマ関数の導入によってその評価が可能になることを示した(kumagai and Inagakiの論文).実際のファイナンスデータの統計解析のために,データベースの作成,データ活用技術の開発,予測と検証,表示法などを研究している.さらに,双曲超平面モデルにおける情報量損失とエフロンの情報量曲率の計算を行った(投稿中).マルコフ過程従属性を持つデータに対する多様な連の分布的性質を考察し,条件付き確率母関数を使った理論と数式処理によるコンピュータ計算によってそれらの連の分布を実際に求めた(Aki and Hiranoの論文).環境統計でよく現れる多変量空間データは,非常に多くの情報を含み多変量解析や時系列解析の手法を駆使する必要があるが,統計グラフ理論や標本バリオグラムとクリギングの適用を行い,空間データの解析を行った(白旗の論文).確率過程の統計的推測は,ファイナンス,環境統計,生物統計におけるデータ解析における不可欠な手法として,ここ10年間急速に理論と応用両面において発達している.しかし,今日では,実際データが含む欠測値の処理,付加的な異常値の混入,非線形的変動など新たに提起された解決すべき問題への対応が必要になっている.実際データが含むこれらの問題に対して,'時系列GARCHモデルのファイナンスデータへの適用に関するロバストな技術の研究開発や指数型確率過程モデルの離散観測に対するロバストな統計的推測法の研究開発を行うことが本研究の目的である.
ヒトパピロ-マウイルスの遺伝子機能発現と子宮頚癌発生機構

子宮頚癌の発生に密接に関係すると考えられるHPV16型の癌遺伝子機能につきin vivo,in vitro両面から検討を加え、本年度は以下の結果を得た。HPV16型E6E7遺伝子のin vivoにおけるがん化能、及びがん化に関与する細胞側因子の解析を目的として.同遺伝子を導入したtransgenic mouseを3系統作成することに成功し、うち1系統(181系)ではすべての雄マウスに睾丸腫瘍(seminoma)が発生すること、seminoma細胞中でE6E7遺伝子の活性化に加えcーkit遺伝子及びそのligandであるstem cell factor(SCF)遺伝子が活性化されていることを明らかにし、seminomaの発生にE6E7遺伝子に加えてSCF/KIT autocrine loopが重要な役割を果している可能性を示した。また181系以外のtransgenic mouse(274系)を用いて、睾丸腫瘍の発生に加え、多くの雌マウスの腟スメア中に高度異型細胞が出現することを確認した。上記研究と平行して、子宮、腟部でのHPV16型E6E7遺伝子の影響を調べるため、E6E7遺伝子を持つキメラレトロウイルスを作成し、マウス腟内に接種することにより、子宮、腟上皮に異形成が高頻度に出現することを認めた。また化学発がん物質などを同時に処理することにより、同物質単独処理に比べ、扁平上皮癌の発生頻度が有意に増加することを認めた。II、培養細胞を用いたHPVE6E7遺伝子機能の解析悪性型(16型)、良性型(6型)間でキメラE7遺伝子を作成し、E7蛋白のN末端から30アミノ酸を含む領域がtransform活性に重要であることを明らかにした。また現在悪性型E6E7遺伝子によるtransformationを抑制する遺伝子や子宮頚癌抑制遺伝子の分離で成果をあげつつある。その他、HPV検出用材料として、尿中の細胞が使用可能であることを明らかにした。
第15族元素多環状分子の設計と五角安定性

第14族元素単環状飽和分子では6員環がもっとも安定であることが知られているのに対して、第15族元素分子(XH)n(X=N, R, As)では、5員環が最も安定であることを明らかにし、ひずみの少ない新規単環および多環状分子を設計した。第15族元素5員環の原子上の孤立電子対は、その非結合性n軌道と両隣のビシナル位のX-X結合の反結合性σ*軌道、三つの軌道の間の位相が連続して、環式に非局在化しやすいことを明らかにした。結合モデル解析法によって、n-σ*相互作用による安定化がX=Nでは少なく、X=P, Asでは顕著であることが明らかにした。実際、窒素の5員環は6員環よりひずんでいるが、リンおよびヒ素では、5員環は負のひずみエネルギーを示し、6員環より安定であることを示した。この五角安定性に基づいて、リンおよびヒ素の5員環を融合して、これまでにない新規の多環状シグマ共役分子を設計し、それらのひずみが少ないことを示し、合成化学者の標的分子として十分有望であることを示した。シクロペンタンの炭素原子一つを、エネルギーの高いn軌道の孤立電子対を持つ原子に置換した結果、アルミニウムアニオン、カルベン、シリレン、ゲルミレンは、五角安定性を持つことが明らかにした。また、反応の遷移状態構造においても、五角安定性を確認した。シクロペンタンの脱プロトン化反応の活性化エネルギーは4.25kcal/molと、シクロヘキサンの反応4.52kcal/molより小さくなった。シクロヘキサンに代表される第14族元素飽和分子では6員環がもっとも安定であることが知られている。これに対して、第15族元素から成る単環状分子(XH)n(X=N, P, As)では、5員環が最も安定であることを明らかにしたそして、5員環をさまざまな様式で融合することによって、ひずみの少ない安定な新規多環状分子を設計した。まず、第15族元素飽和環状分子の孤立電子対が、環内シグマ結合を通じて環式に非局在化する難易度と環の大きさの関係を軌道位相理論から予測した。5員環では、ひとつの原子上の孤立電子対の非結合性n軌道と両隣のビシナル位のX-X結合の反結合性σ*軌道、三つの軌道の間の位相が連続して、孤立電子対がσ結合を介して環式に非局在化しやすいことが明らかになった。次に、孤立電子対とビシナル位のX-X結合の相互作用は、n-σ相互作用による反発とn-σ*相互作用にもとづく電子非局在化よる安定化からなる。これを結合モデル解析法で数値解析した結果、窒素では安定化が少なく、リンおよびヒ素では顕著であることが明らかになった。これらのの結果は、ホテデスモティック反応熱によって評価される環ひずみエネルギーによって支持された。すなわち、窒素の5員環はかなりの環ひずみをもち、6員環よりひずんでいるが、リンおよびヒ素では、5員環は驚くことに負のひずみエネルギーを示し、正のひずみエネルギーをもつ6員環より安定であることが示された。最後に、リンおよびヒ素の最も安定な5員環を融合して、これまでにない安定な新規の多環状シグマ共役分子を設計し、それらのひずみが少ないことを示し、合成化学者の標的分子として十分有望であることを示した。第14族元素飽和分子では6員環がもっとも安定であることが知られている。それに対して、昨年度、(1)第15族元素から成る単環状分子(XH)n(X=N, P, As)では、5員環が最も安定であること;(2)5員環では、ひとつの原子上の孤立電子対の非結合性n軌道と両隣のビシナル位のX-X結合の反結合性σ*

軌道の三つの軌道の間の位相が連続して環式相互作用(n,σ^*,σ^*)相互作用が促進され、孤立電子対がσ結合を介して環式に非局在化しやすいことが原因であることを明らかにした。本年度は、シクロペンタンの炭素原子一つを、エネルギーの高いn軌道の孤立電子対を持つアルミニウム、炭素、ケイ素、ゲルマニウム、窒素、リン原子に置換した分子の五角安定性を検証した。その結果、アルミニウムアニオン、カルベン、シリレン、ゲルミレンを含むものについては、ホテデスモティック反応熱によって評価される環ひずみエネルギーが、6員環より5員環の方が低く、五角安定性を持つ環状分子であることが明らかになった。これらのことから、n軌道とσ^*軌道のエネルギー差が環式電子非局在化に影響を及ぼし、五角安定性を左右することが明らかになった。また、反応の遷移状態構造においても、五角安定性を確認した。シクロペンタンのメチルアニオンによる脱プロトン化反応の活性化エネルギーは4.25kcal/molと、シクロヘキサンの反応4.52kcal/molより小さくなった。
介添えのいらない階段昇降可能な車椅子の開発

下肢不自由者の多くは、車椅子によって日常の生活を行っているが、公共の場である、例えば駅などにおいても、段差乗り越えや階段昇降など、通行に介助者を必要とする所が多く、車椅子使用者にとって不自由であるばかりでなく、移動用車椅子開発の大きな課題となっている。本研究では車輪と脚を持つ車椅子を提案しているが、階段昇降中、滑落が生じたり車椅子の姿勢の変動が大きい等、乗り心地の面で不具合が生じた。しかし、傾斜センサの採用により車体を水平に保ち、脚を垂直に制御できるよう改造を行い、センサの負担を軽くし滑落を防いだ。接触、近接センサの使用に際しては、その設置スペースの確保が難しく、足回りの小型、簡素化ができず、またセンサの誤動作、外乱等の予測とその除去が難しく、また安全を確保できない等は、CCDカメラを用いて階段昇降時には安全性確保のため足元のセンサ専用とした。また、アクチュエータに故障が生じたり、階段を踏み外したりした時の安全性の対策として、リライアブルコントロール法の採用を試みた。また開発途中で、次々とシステムを改変する事無く設計方法を付加でき、更に環境の変化にも対応できるサブサンプションアーキテクチャ法を用い、人間と共存して移動できるシステムの構築を目指した。実物大の車椅子の作製には至っていないが、2分の1モデルの作製により、階段昇降時における高速性を考慮したCCDカメラの画像処理による階段計測システムの作成を行い、カメラは平地自動走行の際にも用いられ、実験検討を行った結果、問題は残るが、目的は7割方達成できたと確信している。下肢不自由者の多くは、車椅子を利用して日常の生活を行っているが、段差乗り越えや階段昇降など通行に介助者を必要とする所が多く、移動用車椅子開発の大きな課題となっている。本研究では、将来車椅子に適応させることを目的とした、階段昇降が可能なロボットの開発に当たってその問題を以下に示す。(1)階段昇降中、滑落が生じたり、車椅子の姿勢の変動が大きい等乗り心地の面で不具合が生じた。(2)接触センサー、近接センサーの使用による設置スペースの確保が難しく、小型、簡素化できない。(3)また開発してきたセンサーの誤動作、外乱等の予測とその除去が難しく、安全を確保できない。(4)ロボットの制御には、計算機を用いた従来型の制御手法を用いたが、開発途中での制御手法の改変、また予測外の環境の変化等に対応できない。以上のような問題解決のため、この1年で行なった研究を示す。まず(1)について、傾斜センサーにより車体を水平に保つ制御を行い、それにともなって、脚を垂直に制御できるよう改造を行ない、センサーの負担を軽くし、滑落を防いだ。(2)(3)については、CCDカメラを用い、階段昇降時には安全確保のため足元のセンサー専用としたつカメラは平地自動走行の際にも用いられる。(4)については、開発時の制御手法変更等において、システムを改変する事無く、新しい手法を付加することによって対応できる新しい手法を用いた。更に環境の変化にも対応でき、安定性、高速性を備えた手法であるサブサンブションアーキテクチャ法を用い、人間と共存して移動できるシステムの構築を目指している。車椅子の作製には至っていないが、CCDカメラの画像処理、モデルの作製、実験により、本年度の目的は八割達成できたと思われる。研究成果は、平成11年3月18日機械学会関西支部、関西大学にて発表の予定である。下肢不自由者の多くは、車椅子によって日常の生活を行っているが、段差乗り越えや階段昇降など、通行に介助者を必要とする所が多く、移動用車椅子開発の大きな課題となっている。本研究では車輪と脚を持つ車椅子を提案している。階段昇降中、滑落が生じたり車椅子の姿勢の変動が大きい等、乗り心地の面で不具合が生じたが、傾斜センサの採用により車体を水平に保ち、脚を垂直に制御できるように改造を行い、センサの負担を軽くし滑落を防いだ。

接触、近接センサの使用に際し、その設置スペースの確保が難しく、足回りの小型、簡素化ができず、またセンサの誤動作、外乱等の予測とその除去が難しい、また安全を確保できない等は、CCDカメラを用いて階段昇降時には安全性確保のため足元のセンサ専用とした。また、アクチュエータに故障が生じたり、階段を踏み外したりした時の安全性の対策として、リライアブルコントロールの採用を試みた。また開発途中で、次々とシステムを改変する事無く設計方法を付加できる、更に環境の変化にも対応できるサブサンプションアーキテクチャ法を用い、人間と共存して移動できるシステムの構築を目指した。実物大の車椅子の作製には至っていないが、2分の1モデルの作製により、階段昇降時における高速性を考慮したCCDカメラの画像処理による階段計測システムの作成を行い、カメラは平地自動走行の際にも用いられ、実験検討を行った結果、問題は残るが、目的は7割方達成できたと確信している。
非線形最適制御問題に対する決定的な大域的最適化法の開発

非線形最適制御問題を含む非線形最適化問題の大域的最適解は,確率的アルゴリズムなどでその候補を求めるしかないとされているが,ほぼすべての非線形最適制御問題には,問題の特性から大域的最適解を求める決定的アルゴリズムが存在するというアイディアに基づいて研究を開始した.非線形最適制御問題は,有理多項式で表現される最適制御問題に変換される.そうした状態方程式,不等式・等式拘束条件,初期条件,終端条件,評価関数が状態変数と制御変数の多項式で表される多項式最適制御問題を,半正定値緩和によって緩和問題に変換して解く大域的最適化法の研究を行った.状態方程式と評価関数が状態変数と制御変数の多項式で表される非線形最適制御問題(多項式最適制御問題)を,半正定値計画緩和によって緩和問題に変換して解く大域的最適化法を研究した.すなわち,多項式最適制御問題の双対問題への変換,随伴変数の多項式近似,非負多項式の2乗和多項式表現,双対問題への再変換による緩和問題(緩和最適制御問題)の導入について,とくに理論的側面から研究を行った.この緩和最適制御問題は元の多項式最適制御問題に自明な制約条件を加え,半正定値計画緩和して得られた問題でもあることも判明している.また,この緩和問題は唯一の大域的最適解を持ち,緩和度に応じて元の最適制御問題の大域的最適解の近似解が得られることが分かっている.とくに適用可能な最適制御問題の厳密な定義と,提案しようとする最適化法の理論面の研究を中心に行った.状態方程式,不等式・等式制約条件,評価関数が状態変数と制御変数の多項式で表される多項式最適制御問題を,半正定値緩和によって緩和問題に変化して解く大域的最適化法の研究を行った.これまでは状態方程式のラグランジュ関数を状態変数の適当な次数の多項式で近似していたが,状態方程式に制御変数を追加して線形化し,新たに生じた制約条件を拡張ラグランジュ関数として評価関数に含めれば,確実に大域的最適解を求めることが可能であることを見出した.当初の目標であった有利多項式関数を持つ最適制御問題に対する決定論的な大域的最適化法に関する研究に関して,数理計画法の従来手法との組み合わせによる新たな知見を見出し,新たな進展をみせている.状態方程式,不等式・等式拘束条件,初期条件,終端条件,評価関数が状態変数と制御変数の多項式で表される多項式最適制御問題を,半正定値緩和によって緩和問題に変換して解く大域的最適化法の研究を行った.これまでは状態方程式のラグランジュ関数を状態変数の適当な次数の多項式で近似していたが,状態変数を新たに定義した制御変数によって置き換え,状態変数はペナルティ関数として評価関数に加えれば,近似ではなく正確な大域的最適解を求めることができることを見出した.当初の目標であった有理多項式関数を持つ多項式最適制御問題に対して,確率論的な手法によらない決定論的な手法に基づく大域的最適化法として,一般的な多項式最適化問題の最適化手法として提案されている半正定値計画緩和法を最適制御問題に合わせて応用し,新たな進展を見せた.非線形最適制御問題を含む非線形最適化問題の大域的最適解は,確率的アルゴリズムなどでその候補を求めるしかないとされているが,ほぼすべての非線形最適制御問題には,問題の特性から大域的最適解を求める決定的アルゴリズムが存在するというアイディアに基づいて研究を開始した.非線形最適制御問題は,その大域的最適解を決定的に解くことができる簡便な最適制御問題,すなわち有理多項式で表現される最適制御問題に変換されることを利用する.本研究によって,最適制御の理論と解法,さらにその応用分野に大きな影響を与えることを期待した.ゆえに,本研究の目的は,可能な限り大きな規模の非線形最適制御問題の大域的最適解を求めることができる決定的な大域的最適化法を確立させることである.本研究の成果として,状態方程式,不等式・等式拘束条件,初期条件,終端条件,評価関数が状態変数と制御変数の多項式で表される多項式最適制御問題を,半正定値緩和によって緩和問題に変換して解く大域的最適化法の研究を行った.当初,状態方程式のラグランジュ関数を状態変数の適当な次数の多項式で近似していた.しかし,これでは近似的な大域的最適解しか得られず,数値計算の収束性にも問題があることが研究の途中で判明した.そこで,状態変数を新たに定義した制御変数によって置き換え,状態変数はペナルティ関数として評価関数に加えれば,近似ではなく正確な大域的最適解を求めることができることを見出した.非線形最適制御問題を含む非線形最適化問題の大域的最適解は,確率的アルゴリズムなどでその候補を求めるしかないとされているが,ほぼすべての非線形最適制御問題には,問題の特性から大域的最適解を求める決定的アルゴリズムが存在するというアイディアに基づいて研究を開始した.非線形最適制御問題は,有理多項式で表現される最適制御問題に変換される.そうした状態方程式,不等式・等式拘束条件,初期条件,終端条件,評価関数が状態変数と制御変数の多項式で表される多項式最適制御問題を,半正定値緩和によって緩和問題に変換して解く大域的最適化法の研究を行った.当初の目標であった有理多項式関数を持つ最適制御問題に対する決定的な大域的最適化法に関する研究に関して,半正定値計画緩和法に基づく方法を計画通りに実施することができた.理論的な考察を深めつつ,最適制御問題のテスト問題を解きながら提案手法の有効性を確認する.

得られた成果を発表し,外部の識者から評価を得る.航空宇宙工学いくつかの代表的な最適制御問題をテスト問題として解きつつ提案解法の有効性を確認する.また,解法の適用範囲を一般的な最適制御問題に広げる研究を行う.大きな支出を必要としない理論的研究に多くの時間を割くことになったため.研究成果の対外発表が遅れているため.大きな支出を必要としない理論的研究に多くの時間を割くことになったため.研究成果の発表,提案解法を検証する計算に使用する計画である.平成29年度10月までに使用の予定.研究成果の発表,提案解法検証用の計算機を取得する計画である.
CAD/CAMシステムを用いた新規修復技法の確立と臨床経過に関する研究

1.セレイおよびセレックインレーの窩壁適合性におよぼす窩洞形態の影響を調べた結果,いずれの製作法を用いても,3種類の窩洞形態間に有意差がみられた。2.レーザー光を応用した三次元曲面形状計測装置を用いて研究用模型の計測を試み,歯科用電気エンジンを取り付けた球面SCARロボットを用いて再構築を行ったところ,元の形態をほぼ再現することができた。3.セレイポーセレンブロックの厚さの違いによる色の変化を調べたところ,a^※値よりもL^※値,b^※値に大きく影響した。またKubelka-Munk方程式を用いて色予測を行うことが可能であった。4.セレックインレー専用ポーセレンのin vitro摩耗量は,高密度フィラー配合コシポジットレジンに比べ有意に少なかった。しかし対合エナメル質の摩耗量は,ポーセレンのほうが大きかった。5. 2級ポーセレンインレー修復物の平均セメント層の厚さは,セレック2群では53.8156.1μm,焼成群では51.673.7μmであった。6. CAD/CAMシステムGN-1を使用し,専用レジンブロックから加工したMODインレーの適合性は,スペーサーを使用して調整を行うことにより向上した。7.セレックインレーとコンポジットレジン充填とを併用した2級コンビネーション修復物象牙質歯肉側窩縁部の辺縁封鎖性は,セレック単独インレーとほぼ同等であった。8.セレック2ラミネートベニアの平均セメント層の厚さは,ディスクのみの切削法で277μm,ディスクとバーを併用したExtended Machining法で247μmであった。9.セレックインレーの適合性は,合着材として使用したレジンセメントの重合収縮,熱膨縮により大きな影響を受けた。10.レジンセメントの非膜厚さが増すと,摩耗深さも増加する傾向が認められた。また接着システムの応用はレジンセメントの摩耗を有意に減少した。11.セレックインレーの6年目の臨床観察で,セメントラインの摩耗が15例中7例に,対合歯のエナメル質の摩耗が15例中5例に認められた。CAD/CAMシステムを用いた新規修復技法を確立し,良好な臨床成果を得るために,本年度は次の項目について検討を行った。1,セレック2インレーの窩壁適合性試験をセレック1を対照として行った。箱形II級窩洞でセメント層の厚さを測定し窩壁適合性を調べた結果,セレック2は117.9μmとなり,セレック1の143.6μmと比較して,セメント層の厚さが小さくなる傾向を示した。2,CAD/CAM用陶材Vita Celay Blocksの表面性状が色調の測色値に及ぼす影響を調べた。その結果,表面を細かく研磨していくと,測色値が変化していくことが分かった。3,セレック2専用陶材(Vita-blocs MarkII)およびフィラー高密度配合コンポジットレジンインレー材料(エステニア)とを,咬合運動を模倣した摩耗試験器でヒト抜去下顎小臼歯頬側咬頭と直接接触させ,材料の摩耗量を測定するとともに,対合エナメル質の摩耗性を走査型電子顕微鏡で観察した。

その結果,ポーセレンの摩耗量はレジンに比べ有意に少なかったが,対合エナメル質の摩耗量はポーセレンのほうが大きかった。4,エナメル質接着を原則とするラミネートベニア窩洞に対し,切削部がジスクのみで構成されているセレック1ではベニアの製作が困難であったのに対し,切削部にバ-を追加併用したセレック2では容易になった。しかしながらセレック2によるベニアも,窩洞に適合させるためには辺縁部および内面部の調製が必要であること,また症例によりベニア中心部が薄くなる場合のあることが明らかとなった。5,In vitroにおいてthree-body摩耗試験器を用いてCAD/CAMセレックインレー辺縁に露出したレジンセメントの幅と摩耗深さとの関係を4種のレジンセメントについて測定した結果,いずれのセメントにおいても,セメントの幅が増すと摩耗深さも増加する傾向が認められ,セメント幅500μmの部位で約50μm程度の摩耗がみられた。CAD/CAMシステムを用いた新規修復技法を確立し、良好な臨床成果を得るために、本年度は次の項目の検討を行った。1.セレック2を用い、Extended machining法がラミネートベニアの適合性に及ぼす影響を調べた。その結果、Extended machining法ではセメント層の厚さが平均247μmとなり、ディスクのみでの切削に比較して小さな値となった。2.CAD/CAM用陶材において、厚さ、大きさ、形態の違いにより色調がどのように変化するか測色した。2種類の陶材(A2、A3)において、ラウンドおよびスクエアーの形態の違いと、大きさ(表面積)の影響を調べたところ、形態の違いよりも表面積の違いにより色が大きく変化した。3.セレックインレー修復6年の臨床経過観察を実施し、レプリカ模型のSEM観察では対合歯エナメル質の摩耗を調べたところ、全ての歯で程度の差はあるものの摩耗を認めたが、特に15歯中5歯(33.3%)に顕著な摩耗が認められた。また、in vitroでセレックインレーとヒト抜去小臼歯エナメル質咬頭との間での摩耗を試作衝撃・回転摩耗試験器を用いて調べたところ、セレックインレーでの対合歯摩耗はレジンインレーよりも顕著に認められた。4.セレック2により製作されたラミネートベニアは、無調整では窩洞に適合せず、実用に供するためには、ベニア周辺部のバリの除去と適合試験材を用いた数回の内面調整が必要である。5.ヒト象牙質にセレックインレーをレジン系合着材および試作コンポマー系合着材を用いて合着し、接着強さをmicro-tensile法にて測定した。また、ヒト抜去歯に形成したMO窩洞にこれらの合着材を用いインレーを合着し、thermal stress負荷後の窩壁適合性について検討した。その結果、コンポマー系合着材による接着強さはレジン系と同等であったが、重合収縮応力や熱変化ストレスをうける窩洞においては適合性が劣っていた。(1)セレックインレーの臨床経過観察で,15例中の5例において対合歯摩耗が認められた。この対合歯摩耗は2年次まで進行が著しかったが,その後はさほど進行しなかった。(2)レーザー光を応用した三次元曲面形状計測装置を用いて研究用模型の計測を行ったところ,死角の存在が大きな問題となった。そこで,多方向からの分割計測法を応用し,この問題を解決した。(3)分光測色器を用い陶材の測色を行い,光学特性を考慮したより客観性のあるデータをもとにKubelk-Munk方程式を応用した予測式を用い色予測を行った。
ブラックホール時空中におけるブレーンの研究

1990年代の超弦理論の研究によると,理論には必然的に模(ブレーン)状の拡がりをもつ物体が入り込んでくるという事が明らかにされた。さらに一歩踏み込んで,その模こそが,我々の宇宙であるという,謂る模宇宙論が提唱されている。その模宇宙論は,ゲージ理論の階層性問題を解決する可能性をもつ。すなわち,我々が通常観測している,重力がなぜ極端に弱いのかという疑問を,余次元の存在によって自然に説明する事ができる。具体的には,重力の基本スケールを,10^<12>eV程度まで低減するシナリオも可能となる。もし,これが実現しているならば,数年後の加速器実験で,ブラックホールの生成が観測されるはずであり,余次元の存在が実験的に証明されると共に,量子重力理論の実験的研究手法を与えることとなる。本研究では,このブラックホール生成の素過程を詳しく調べた。第一に,ブラックホールが電荷を帯びている状況を,考察する準備として,回転する定常ブラックホールを支配する,方程式を解析した。その結果,系は非線形シグマ模型に帰着される事を示した。また,電荷を帯びない,定常ブラックホールの解が,唯一つに限られる事を証明し問題の簡単化に成功した。ブレーンワールドシナリオにおけるブラックホール(BH)に関する研究を主に行った。ブレーンの張力が無視できる状況を考えた。これは、CERNLHCで検出される可能性のある高次元BHでは十分満たされる。第一に、その様な高次元BHの平衡状態を考え、その様なBHは、解が一意的に定まり、球対称となる事を数学的な定理をして証明した。第二に、高次元BHの形成条件を調べ、BHの特徴的なスケールと質量の間に、ある不等式が成立している事を示した。第三に、LHCで検出される可能性のあるBHに関し、理論的及び現象論的な立場から、考察を行った。まず、LHC等の衝突実現で生成されるのは、主に、回転BHである事を示した。次に、回転するBHから放出されるHawking幅射を定量的に評価した。この評価を可能にするために、ブレーン場の方程式を研究し、変数分離可能性を示した。その結果、フェルミオンと光子に関しては、power spectrumに大きな角依存性がある事を示した。これは、BH生成の顕著な信号となり、強い予言能力を与えている。第四に、バルク場に関しては、スカラー場に関して、変数分離可能性を示した。
メタボリックシンドローム予防に向けた脂肪細胞におけるEGF-ErbB系の機能解析

培養脂肪細胞において、EGF受容体(ErbB)ファミリーであるErbB14はすべて発現しており、分化に伴って発現量の変化がみられた。経口糖尿病薬・グリクラジドおよび茶カテキンは、EGFによるErbB1のリン酸化を抑制し、分化を促進することがわかった。さらにグリクラジドは成熟脂肪細胞の核抽出物におけるPPARγのDNA結合能を低下させ、転写活性にも作用することを明らかにした。これらのことより、脂肪細胞におけるEGF-ErbB系を制御することによってメタポリックシンドロームの予防・治療に寄与することが示唆された。平成19年度は、次の基礎実験を行った。1.経口血糖降下薬・グリクラジドは、脂肪前駆細胞および成熟脂肪細胞においてEGFによる受容体のリン酸化を抑制し、それにより脂肪前駆細胞の増殖を抑制し成熟脂肪細胞への分化を促進することを明らかにした。これにより、グリクラジドは、細胞内情報伝達系を制御することによって肥満の予防・治療にも寄与することが示唆された。2.ライチ由来新規低分子ポリフェノールは、高脂肪食による肥満マウス・脂肪組織において抗酸化作用を示し、炎症性サイトカイン遺伝子の発現抑制作用もみられ、肥満の予防・改善に有効なツールになることが示唆された。1.EGFファミリーおよびその受容体ErbBファミリーの発現をmRNAおよびタンパク質の発現量で解析を行った。これらのファミリーは種類が多いので代表的なメンバーから順次解析を行っている。2.上記で発現の見られた因子を用いて、脂肪細胞への反応の解析を並行して行った。3.脂肪細胞との共培養での効果を検討するために、実験動物の海馬から神経細胞を分離しprimary cultureを行い、その手法の確立を行った。平成20年度は、引き続き脂肪細胞におけるEGF-ErbB系の機能解析を進めることによりメタボリックシンドローム予防へ向けた分子機購を明らかにしたい。1.脂肪細胞株を用いた解析脂肪細胞での解析のためにマウス白色脂肪細胞株HW細胞および褐色脂肪細胞株HB2細胞を用いた。ErbBファミリーは現在ErbB14の4種類が知られているが、HW細胞およびHB2細胞においてErbB14のすべての発現が確認され、それらの発現量は脂肪前駆細胞から成熟脂肪細胞への分化に伴ってそれぞれ変化することもわかった。これらの中でErbB1およびErbB2の機能解析を重点的に行った。さらにグリクラジドは成熟脂肪細胞の核抽出物におけるペルお期しゾーム増殖剤応答性受容体γ(PPARγ)のDNA結合能を低下させ、転写活性にも作用することを明らかにした。2.脂肪幹細胞を用いた解析脂肪細胞は骨髄間質細胞から分化することが知られている。そこで、まずSprague-Dawleyラットの骨髄から骨髄間質細胞を採取し、その初代培養系を確立した。さらに脂肪組織由来幹細胞(adipose tissue-derived stem cell:ADSC)を用いて脂肪細胞への分化過程における遺伝子発現の解析をした。その結果、運動トレーニングによりADSCの脂肪細胞への分化を抑制し、血管内皮細胞への分化を促進させることを明らかにした。これにより、脂肪組織あたりの脂肪細胞数の減少と血管内皮細胞数の増加を引き起こすことが示唆された。以上のことより、脂肪細胞におけるEGF-ErbB系を制御することによってメタボリックシンドロームの予防・治療に寄与することが示唆された。
脳内脂質代謝の中枢作用とその機構

本研究は、脳内エネルギー代謝と睡眠などの高次脳機能との関連メカニズムについて明らかにすることを目的とした。脂質代謝と密接な関連のあるPPARsやAMPKのアゴニストや活性薬はマウスの睡眠を深くするとともに、情動行動にも影響を及ぼした。また絶食後の再摂餌の時間を調節することで、その後の睡眠の深さに変化が認められた。本研究の結果から、脳内脂質代謝は中枢のPPARsやAMPKを介して、睡眠や情動系などの脳機能の調節に関与している可能性が示唆された。睡眠制御におけるperoxisome proliferator-activatedreceptors(PPARs)のリガンド投与の影響が中枢性か末梢性かについて検討するため、ベザフィブラートの脳室内投与を行った。PPARsリガンドは従来脂溶性であるため、これまで中枢に投与することは難しかった。そこで新しく開発された水溶性のベザフィブラートの脳室内投与を行ったところ、ノンレム睡眠期の脳波デルタパワーの増大が認められた。このことから、ベザフィブラート投与による睡眠深度の増強は中枢性の可能性が示唆された。次に、PPARα、PPARγの各選択的リガンドの脳室内投与を行ったところ、脳波デルタパワーの変化は認められなかった。現在PPARδの選択的アゴニストの脳室内投与を行うとともに、各サブタイプの選択的アンタゴニストの投与にを行い、睡眠制御に関わるPPARsのサブタイプの特定を行っている。また、エネルギー代謝を制御する重要な因子として近年注目されている物質に、視床下部のAMP-activated protein kinase(AMPK)があげられるが、6時間の断眠はマウスの視床下部のAMPKを活性化するとともに、AMPKシグナリングの上流や下流にある遺伝子発現を増大させた。さらにAMPKの阻害薬(Compound C)および、活性化薬(AICAR)をマウスの脳室内に投与したところ、Compound Cはノンレム睡眠時の脳波デルタパワーを減少させるのに対し、AICARはデルタパワーを増大させた。また、Compound CやAICARの脳室内投与は断眠後のリバウンドを抑制した。これらの結果は、中枢における脂質代謝機構が睡眠のホメオスタシス機構と深く関わっていることを示している。なお、この内容についてはNeuropharmacologyに掲載された(Chikahisa et al.,2009)。睡眠制御におけるperoxisome proliferator activated receptors(PPARs)の役割について3つのサブタイプ(α、β、γ)ごとに調べるために、まず始めにPPARαノックアウトマウスの睡眠測定を行った。覚醒・睡眠量に関しては、PPARαノックアウトマウスと野生型マウスの間に有意な差は認められなかった。しかし、PPARαノックアウトマウスのノンレム睡眠時のデルタパワーは野生型マウスに比べて大きく増大しているとともに、断眠に対するリバウンドが小さかった。このことから、PPARαは睡眠深度および睡眠のホメオスタシスに関与している可能性が示唆された。またこれらのマウスに対して24時間の絶食を行ったところ、野生型マウス、PPARαノックアウトマウスともに心拍数と血圧の低下が認められるが、PPARαノックアウトマウスの方がその低下が極めて顕著であった。このことから、絶食時の循環調節にはPPARαが必須であることが明らかとなった。また、絶食時の外側視床下部のプレプロオレキシンとそのレセプター、ニューロペプチドYレセプター、弓状核のニューロペプチドY、AgRPやPomCなど、摂食関連遺伝子の発現変化について検討を行った。その結果、PPARαノックアウトマウスは通常時のPomCの発現が増大しているとともに、絶食時のニューロペプチドYレセプターの発現が低下していたことから、中枢のPPARαがこれらの遺伝子と相互作用している可能性が示唆された。現在、中枢のPPARαのみをノックダウンする方法を用いて、中枢PPARαの睡眠制御への役割について検討中である。
アコースティック・エミッションによる樹木の水ストレスの測定

近年、酸性雨、虫害などによって、森林の健康状態が危ぶまれている。森林生産物である木材を十分に利用している我々にとって、森林破壊はゆゆしい問題である。森林は一本一本の樹木からなるので、個々の樹木の健康状態の管理が重要である。特に、水ストレスは樹木の健康にとって重要な因子であるが、これを非破壊で簡便に計測する手段は未だに確立されていない。そこで、本研究では樹木の健康診断のためのAE聴診器の開発を目指し、様々な状態の植物のアコースティック・エミッション(AE)を計測し、以下の結果を得た。植物体から発生するAEは連続型で、AEエネルギーとAE継続時間との間に相関性が認められた。スギ苗木では日射量と苗木の水分状態によりAE発生が起こり、日照のない時間帯では発生しなかった。これは、苗木では水を貯蔵する木部の容積が小さいので、日射量の変化に水分通道が敏感に対応するためだと思われる。しかしながら、ヒマラヤスギ成木の場合は、水を貯蔵する木部の容積が大きいので、AEの発生は一日の日射量の推移には対応せずに常に発生する。今後、成木について検討を進めるには、より長いスパンの時間にたいする日射量、雨量等の条件を調べる必要があろう。また、成木からのAEには発生機構が異なると思われる2種類のAEが計測された。カラマツ枝条培養からのAEは育成光の時間帯とは対応しなかった。AEの発生頻度は不定根の形成状態や植物体の水分状態によって異なった。AE発生機構については、根の吸水に伴うものか、根の成長によるものか、今後の研究で検討する必要がある。長崎被爆クスノキのAE計測の結果から、日照量、気温(気象台のデータ)とAEの発生数の関係から、明らかにAEはクスノキの蒸散活動に伴って発生している。また、AEの波形は朝、昼、夕で異なっており、AE発生機構の解明には、今後の継続的な研究が必要である。また、可聴域にした音で聞いた場合の蒸散活動に伴うAEは「ピュー」であったのに対し、センサー付近の葉をむしり取った場合は「ギャ-」という音であった。葉をむしった音が葉の柄の破壊音であるのか、柄からの空気の進入による木部内の水圧変化によるものであるか検討する必要があるが、人間の心理では木の悲鳴に聞こえる。このAEによって、植物の診断の他にも、植物も我々と同じ生物として生きていること、植物を大切にすることを教える、情操教育の教材にも利用が期待できる。
パワーエレクトロニクス機器が発生する電磁障害の解明と抑制技術の研究

近年のパワーデバイスの低損失・高速化に伴い,インバータを用いた交流電動機可変速駆動システムは電流・電圧・トルクの制御能力が向上し,騒音・振動も大幅に低減した。しかし、最新のIGBT(Insulated-Gate Bipolar Transistor)の電圧上昇率(dv/dt)は3,000V/us以上に達し,周辺のコンピュータや電子機器にノイズや誤動作を引き起こす恐れがある。本研究はパワーエレクトロニクス機器のEMI発生機構を理論的に解明し,実用的かつ効果的なEMI抑制技術を開発することを目的としている。本研究ではパワーエレクトロニクス機器の中で,EMI対策が最も必要とされている交流電動機可変速駆動システムについて,以下の点を明らかにした。1.200V,3.7kW汎用インバータを使用した駆動システムを対象として,コモンモードに対する等価回路とノーマルモードに対する等価回路を導出し,各等価回路定数の周波数特性を実測し,高周波漏れ電流,モータ軸電圧,ベアリング電流などの実測値と等価回路から算出した理論値を比較・検討した。2.モータ中性線を利用したパッシブEMIフィルタを設計・製作し,優れた抑制効果を実証した。さらに,等価回路から算出した理論値と実測値を比較検討し,理論の妥当性を確認した。3.模擬電源回路網(LISN)を用いて伝導性EMIを測定し,抑制効果を評価した。4.400V,15kW中性点クランプ(3レベル)電圧形PWMインバータを用いた交流電動機駆動システムに適したパッシブEMIフィルタを設計・製作し,その抑制効果を検証した。1)現有の200V,3.7kW電圧形PWMインバータ(汎用インバータ)とかご形誘導電動機(中性点付)を使用した実験システムを構築し,コモンモード対する等価回路とノーマルモードに対する等価回路を導出した。2)本研究のパッシブEMIフィルタの主要部品はコモンモードチョークである。このコモンモードチョークの周波数特性がEMI抑制効果に直接関係するので,磁性材料や巻線構造などについて理論と実験の両面から詳細に検討した。その結果,現在入手可能な磁性材料としてはナノ結晶軟磁性材料(商品名:ファインメット)が総合的に最も優れている。そこで,ファインメットを使用したコモンモードチョークを設計・製作し,周波数特性(10kHz10MHz)を測定した。3)設計・製作したパッシブEMIフィルタを実験システム(200V,3.7kW)に設置し,EMI抑制効果を実測した。具体的には,モータから接地線へ流出する高周波漏れ電流,放熱フィンから接地線へ流出する高周波漏れ電流,モータフレームとシャフトに発生する軸電圧,軸受けの電食の原因となるベアリング電流を測定した。さらに,本年度に購入した模擬電源回路網(LISN)を使用して伝導性EMIを測定した。1)三相ダイオード整流回路,中性点クランプ(3レベル)電圧形PWMインバータ,誘導電動機(400V,3.7kW/15kW,4極)とから構成した可変速駆動システムを対象として,本研究のモータ中性線を利用したパッシブEMIフィルタを設計・製作した。さらに,可変速駆動システムにパッシブEMIフィルタを設置し,伝導性EMI,モータからの漏れ電流,モータに発生するマイクロサージ,ベアリング電流を効果的に抑制できることを実証した。2)インバータ駆動交流電動機の軸受電食の原因と考えられているベアリング電流は,軸受油膜の絶縁破壊に起因するベアリング電流(放電電流)と軸受油膜が絶縁破壊しない場合にも発生する発生するベアリング電流(変位電流)に分類できる。そこで,モータ内部の浮遊静電容量などを考慮したコモンモードに対する等価回路とその各定数の物理的意味を検討し,ベアリング電流の発生メカニズムを解明した。すなわち,変位電流が軸受電食を引き起こす可能性は極めて少ないこと,軸受電食対策としては放電電流を抑制する必要が急務あることを指摘した。本研究のモータ中性線を利用したパッシブEMIフィルタは,放電電流を完全に抑制することができ,しかも変位電流についても約1/2に低減できることを実証した。

3)三相電圧形PWMコンバータ・インバータと埋込磁石型同期電動機(190V,5.5kW,6極)とから構成した可変速駆動システムに適したパッシブEMIフィルタを設計・製作し,伝導性EMI,コンバータ・インバータの放熱フィンとモータからの漏れ電流,モータに発生するマイクロサージの抑制効果を実験によって検証した。
水晶振動子法による洗浄過程のモデル的研究

水晶振動子法は、水中での重量変化を周波数変化としてナノグラムオーダーで測定できることから、この方法を洗浄系での固体汚れの除去のモデル的実験に利用することを試みてきた。本研究では、1.水晶振動子の表面に、固体脂肪汚れモデルのトリパルミチンとラードを付着させ、界面活性剤の存在下での酸化剤の添加効果を検討した。また、実際の洗浄条件に近い実験条件として市販洗剤と市販漂白剤を使用した洗浄条件で実験を行った。2.固体脂肪汚れに対する酵素の効果を明らかにするために、水晶振動子に脂肪汚れモデルとしてトリミリシチンとラードを付着し、バッファ中での酵素による除去過程を追跡し、以下の結果を得た。固体脂肪汚れに対する酸化剤の効果に関しては、1.酸化剤による脂肪の膨潤作用が認められた。脂肪汚れに対する酸化剤の添加効果の1つに、脂肪が酸化剤により酸化されて膨潤しやすくなることがあることがわかった。酸化剤を添加した後界面活性剤を添加すると、まず酸化剤によって膨潤した状態に加えた活性剤による膨潤が加わって脂肪が除去されやすくなる。2.酸化剤の汚れに対する効果は活性剤の種類によっても異なることがわかった。3.市販漂白剤は、弱アルカリ性洗剤との共存下では除去量が増加し、脂肪の除去に効果的であった。酵素の効果については、1.バッファの種類によるリパーゼの効果の変化を確認し、バッファの種類により酵素の脂肪の加水分解の効果が異なることがわかった。2.リパーゼによる固体脂肪汚れモデル、TM、ラードの除去過程は、リパーゼが固体脂肪汚れにゆっくり吸着され、その後、徐々に固体脂肪が除去される過程であることがわかった。3.界面活性剤とリパーゼが共存する場合の固体脂肪汚れの除去過程を、陰イオン界面活性剤及び非イオン界面活性剤共存系において実験し、陰イオン界面活性剤の場合は添加濃度がcmc以下の低い濃度の場合に、除去効果が上昇したが、非イオン界面活性剤の場合は、cmc以上で活性剤濃度が高いほどリパーゼの効果が高くなることが認められた。水晶振動子法は、水晶振動子の電極表面に付着した基質の脱離状態を、共振周波数の変化から重量変化として経時的に測定できる寿法である。特に、水中での重量変化をナノグラムオーダーで測定できることから、この方法を洗浄系での固体汚れの除去のモデル的実験に利用することを試みてきた。これまで、タンパク質汚れについては、界面活性剤、酸化剤、酵素による除去の相乗作用について、また、脂肪汚れについては、アルカリの作用と界面活性剤を添加した場合の脂肪の除去の機構を報告してきた。今年度は、水晶振動子の表面に、固体脂肪汚れモデルのトリパルミチンとラードを付着させ、界面活性剤の存在下での酸化剤の添加効果を検討した。さらに、固体脂肪汚れの重量を観測する水晶振動子法の裏付けとして、洗浄液への汚れ成分の溶解を観測できるFT-IRを使用して、脂肪の脱離を確認する実験を試みた。その結果、まず酸化剤による脂肪の膨潤作用が認められた。酸化剤の汚れに対する効果は活性剤の種類によっても異なることがわかった。

さらに、市販漂白剤は、弱アルカリ性洗剤との共存下では除去量が増加し、脂肪の除去に効果的であった。一方、FT-IRを使用して水晶振動子法で使用した洗浄液中の成分の定量を試みたが、定性的には脂肪の溶出は認められたものの、定量的な解析には至らなかった。今後、検討したい。本研究は、洗浄機構解明の研究の一環として、水中での微小な重量変化を経時的に測定できる水晶振動子法を用い、汚れモデルが繊維表面モデルから除去する過程を明らかにすることを目的とする。水晶振動子法は、水晶振動子の電極表面に付着した基質の脱離状態を、共振周波数の変化から重量変化として経時的に測定できる方法である。特に、水中での重量変化をナノグラムオーダーで測定できることから、この方法を洗浄系での固体汚れの除去のモデル的実験に利用することを試みてきた。昨年度は、固体脂肪汚れの酸化剤の効果について報告した。今年度は、固体脂肪汚れに対する酵素の効果を明らかにするために、水晶振動子に脂肪汚れモデルとしてトリミリスチン(TM)とラードを付着し、バッファ中での酵素および界面活性剤が共存した場合の除去過程を追跡し、以下の結果を得た。(1)バッファの種類によるリパーゼの効果の変化を確認し、バッファの種類により酵素の脂肪の加水分解の効果が異なることがわかった。(2)リパーゼによる固体脂肪汚れモデルのTM、ラードの除去過程は、リパーゼが固体脂肪汚れにゆっくり吸着され、その後、徐々に固体脂肪が除去される過程であることがわかった。(3)界面活性剤とリパーゼが共存する場合の固体脂肪汚れの除去過程を、陰イオン界面活性剤及び非イオン界面活性剤共存系において実験し、陰イオン界面活性剤の場合は添加濃度がcmc以下の低い濃度の場合に、除去効果が上昇したが、非イオン界面活性剤の場合は、cmc以上で活性剤濃度が高いほどリパーゼの効果が高くなることが認められた。