hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
無水銀紫外線光源の水処理への適用性に関する検討

無水銀紫外線光源の水処理への適用性に関する検討を行った。その結果、照射平均紫外線エネルギーあたりの細菌およびウイルスに対する不活化効果は従来の254nm紫外線よりも222nm紫外線が上回った。また222nm紫外線照射においては細菌の光回復が見られないことから、様々な損傷が不活化に寄与していることが示唆された。促進酸化処理への適用については、過酸化水素量減少が吸収紫外線エネルギーに比例するため、対象物質の除去速度を推定することが可能となった。研究開始2年目の本年度においては、単一波長光源の効果について、純粋株の微生物および環境試料中の微生物を用いて、実験的に調べること等を行った。用いた光源は、254nmの単一波長光源である低圧水銀灯、222nmおよび282nmのそれぞれ波長を発する無水銀光源であるエキシマランプ、さらに、複数波長光源から分光器を用いて取り出した220nmから290nmまでの10nm間隔の単一波長光である。さらに、230nmおよび250nmをピーク波長とする蛍光エキシマランプも光源として用いた。対象とした微生物は、純粋株としては大腸菌ファージMS2、大腸菌ファージφX174および大腸菌K12、環境試料中の微生物としては従属栄養細菌、一般細菌および大腸菌群である。単一波長光源の不活化効果は微生物種によって異なったが、波長222nmの紫外線が紫外線量当たりの不活化効果に優れ、波長260nmの紫外線がそれに次ぐという結果になった。細菌の光回復に関しては、波長254nmおよび282nmの紫外線においては顕著な濃度増大が観察され、光回復性のある損傷が生じていることが確認されたが、波長222nmの紫外線においては光回復が観察されず、不活化に至らせている損傷が光回復性を持たない損傷、すなわちピリミジン二量体でない損傷であることが強く示唆された。大腸菌ファージMS2に対する複波長光源の不活化効果については、分光器から得られた単一波長の紫外線による不活化データから算出した生残率と、実験的に得られた生残率の値が大きく異なった。従来の複波長光源の効果算定は、それぞれの波長の不活化効果を足し合わせることで行っており、この仮定が誤りであることが示唆された。水に紫外線を照射する処理法は、上下水道どちらにおいても使用され、一般的な技術となりつつある。しかし、そこで一般な光源は低圧紫外線ランプであり、封入されている水銀の事故時の流出および使用後の廃棄の問題が懸念されている。そこで、適用例のない無水銀光源であるエキシマランプを用いて、254nm以外のUVC領域波長の微生物不活化および微量有害物分解に対する効果を調べて254nmと比較し、基礎的なデータを得ることを目的とした。254nmよりも短い波長として222nm紫外線の効果を調べたところ、ウイルスおよび細菌の不活化に要する紫外線量が小さく、効率的に微生物を不活化できる波長であることが明らかになった。また、細菌の254nm紫外線照射後の可視光照射で生残率が増大する光回復現象は222nm紫外線を照射した場合には観察されず、特に下水処理水の消毒において優位性が発揮されることが明らかになった。254nmよりも長い波長として282nm紫外線を用いた場合、微生物の不活化に要する紫外線量は254nmよりも増大し、254nmの場合よりも不効率となる結果が得られた。しかし、光回復は254nmの場合よりも小さく、下水処理水のように共存物質が大きく短波長の吸光度が小さい場合には有効であることが示唆された。また、紫外線照射による微生物の不活化を行う場合に懸念される副次作用について、硝酸を含む水への照射により222nm紫外線は254nm紫外線と比較して約360倍の亜硝酸を生成したが、現実的な硝酸濃度と不活化に対応する紫外線量では水道水質基準を超過することはまずないことがわかった。また、残留塩素の分解は222nmのほうが254nmよりも2倍程度速いが、不活化の紫外線量では減少は顕著では無かった。以上より、254nm以外の光源の有効性を示したことに加え、その用途を開発する際の基礎的データが得られた。水に紫外線を照射する処理は上下水道どちらにおいても使用されているが、一般的に用いられている光源が低圧紫外線ランプであり、封入されている水銀の事故時の流出および使用後の廃棄の問題が懸念されている。そこで、適用例のないUVLED、エキシマランプ等の無水銀光源を用いて、従来の光源と同様の効果が得られるのか調べることに加え、新たに使用できるようになる254nm以外のUVC領域波長の微生物不活化および微量有害物分解に対する効果を調べ、基礎的なデータを得ることを目的とした。平成23年度は、従来の254nm紫外線を発する低圧紫外線ランプ、波長222nmのエキシマランプ、波長282nmのエキシマランプを用い、その用途のスクリーニングを研究の目的として実験的に検討を行った。

微生物の不活化に関しては、ウイルス、細菌の不活化実験を行った。現在までの経験あるいは既往文献より、紫外線による不活化の多くは一次反応的に記述されるため、少なくとも99.9%不活化まで様々な紫外線照度で不活化を行い、反応速度定数としての90%不活化紫外線量を各微生物および各光源において求めた。その結果、3種の大腸菌ファージのいずれにおいても、222nmエキシマランプは254nm低圧紫外線ランプの約50%、282nmエキシマランプは254nm低圧紫外線ランプの約2倍の紫外線量を90%不活化に要することが明らかになった。微量有害物の紫外線を用いた分解に関しては、モデル有害物としてトリクロロエチレンを選定し、過酸化水素、第一鉄イオン、シュウ酸イオンそれぞれの共存下で254nmおよび222nm紫外線を照射し、有害物濃度の変化を調べた。その結果、222nm紫外線の効果は254nmの効果を上回り、その有効性が明らかとなった。無水銀光源による微生物の不活化に関するデータの集積が進んで来ていること、複波長光源の評価に関しても試算を行って問題点を明らかにしつつあること、それらの理由により、目的の達成度に関してはおおむね順調であると考えられる。平成23年度計画の光源のスクリーニングに関しては、微生物および微量有害物の両者に対して実験を遂行し、基礎的データを得た。さらに、平成23年3月に生じた東日本大震災において被災した下水処理場の応急復旧対策において紫外線照射が有効である可能性について着眼し、当初の研究計画に無かった課題である、簡易下水処理水への紫外線照射の適用についても検討を開始した。その結果、無水銀紫外線ランプのうち長波長のものは従来の254nmよりも吸収が小さく、より効率的に微生物の不活化を行える可能性を示した。この点において、本研究は当初の計画以上に進展していると評価した。一方で、研究で用いている光源が市場において購入可能なものではなく特注品であり、出力、寿命、形状等の仕様が変更されやすいため、放射特性の把握については翌年度に持ち越すこととしたが、仕様が決定され次第検討可能であるため、遅れにつながるとは考えていない。当初の計画には無かった検討であるが、複波長光源の効果算定が従来の過程でうまく行かなかったことから、単一波長の紫外線を複数同時に照射することで、多波長光源の効果の算定に関する検討を進める。研究計画に従い、実際の上下水道システム適用のためのテーブル実験を行う。さらに、平成23年度より取り組んでいる、被災下水処理場の応急復旧対策の一つとして紫外線照射がどの程度有効であるか、被災下水処理場の実簡易処理下水を用いて実験的に検討を行う。中でも重要なのが、紫外線透過率の低い水に対する連続的照射槽における反応速度の検討であり、種々の光源および被照射液を用いて実験を行う。それらの検討を踏まえ、上下水道の代表的な水に対する紫外線照射の効果を最大限にするための設計法を検討する。実験に用いる試薬類およびディスポシャーレ等消耗品、実験補助の謝金、成果発表および情報収集のための旅費に支出する。未使用額が生じた理由は、業者による納品が少し遅れたためで、研究の進捗に大きく影響するものではない。主に紫外線照射の効果を調べるための試薬類およびガラス器具の購入に充当する。
ユービキタスネットワークにおける利用者認証を考慮した情報システムに関する研究

地理的位置情報を有効に用い、利用者が現在居る場所と、それに基づく情報提供サービスの構築を行った。具体的には、ロボットによってWWW情報を収集し、その中に含まれる住所や電話番号、郵便番号などから属性として地理的位置情報(緯度・経度)を与え、それらに基づいて検索サービスを行うシステムの構築を行った。また、利用者の位置に関する情報は、非常にプライバシレベルの高い情報であり、これらの情報に対してアクセスできるユーザの管理を行うシステムを構築し提案している。ここでは、ランダムに割り当てられるIDを用いて、アクセス権を持たない利用者には必要最小限の情報に対するアクセスだけを許可し、アクセス権を持つ利用者に対しては、より詳細な情報を提供するようにしている。ランダムなIDと実際のIDへのマッピング機構に工夫がこらしてあり、これによってこれらの機能を実現している。これらの成果は、INET2000及び情報処理学会研究会において発表を行っている。インターネット上に遍在する計算機を有効に活用することで、移動する利用者にとって有益な計算機環境を構築することが可能となる。この研究では、利用者の位置を特定しながら、その位置に応じた情報サービスを構築することを目標とし、そのためのオペレーティングシステム機能、通信機能、アプリケーションの開発を進めている。平成11年度は、こうしたシステムを構築するための基本機能の設計と実証を行なっている。まず、GPSを用いた利用者の位置検出のための基本機能の設計とプロトタイプシステムによる実験を行なった。また、こうした環境において利用者が有益な情報を入手するために各情報にメタデータを付加して情報の選別をより効果的行なえるようにするシステムについて提案を行なっている。特に、メタデータの付加の作業は情報生成者に負うのではなく、利用者も含むインターネット全体で生成することで、より有機的な情報の構成を目指している。これらの内容については、GNSS'99及びISDL'99において発表を行なっている。また、これ以外にも通信機能、オペレーティングシステム機能について基本的な設計と実装を進めている。平成12年度は、これらの成果を元にシステムとしての構成及び実証実験を進めていく。
一次元プロセッサアレイ型データ・ベースマシンの研究

本年度はハードウェアとソフトウェアに関する研究を申請書の計画にそって推進した。一次元プロセッサアレイのプロセッサ要素(PE:MC68020使用し16PEから本一次元プロセッサアレイは構成される)の設計・製作を行った。あわせてプロセッサ要素間を連結して申請者等が提案するネットワーク仮想メモリシステムを実現するストリームコントローラの設計・製作を行い、その性能をコントロール用ソフトウェアを製作することにより測定した。またシミュレーションの手法を用いることにより、より一般的の場合を想定し、さまざまなパラメータのもとでの性能の評価を行った。ソフトウェアに関しては、並列prologの開発と開発した並列prologシステムでのベンチマークプログラムの並列コンピュータ上での実行による性能評価を行い、優れた並列効果を発揮することを実証するとともに、効率の良い並列prologシステムの並列コンピュータでの実現方式を開発した。あわせてprologと関係データベースシステムの統合システムの研究を推進しsql型の呼出を可能としたprolog-RDB統合システムの開発し、そのうえに知識ベースの構築をこころみた。併せて並列コンピュータ上での実現方式の研究を行った。これらの研究成果の一部は平成3年5月に開催される「並列処理シンポジュウムJSPP'91」において発表本年度はハードウェアとソフトウェアに関する研究を申請書の計画にそって推進した。これらの研究成果の一部は平成3年5月に開催される「並列処理シンポジュウムJSPP'91」において発表本年度はハ-ドウェアに関する研究、ソフトウェアに関する研究、性能評価に関する研究を申請書の計画に沿って進めた。ハ-ドウェアに関する研究に於いては、ア-キテクチャの研究を進め一次元プロセッサアレイの構成とその上で実現するネットワ-ク仮想メモリの実現方式を開発した。本方式はネットワ-ク上のプロセッサに一様なアドレス空間を提供する優れた方式でオペレ-ティングシステムの実現、デ-タベ-スシステム開発を容易にする。ハ-ドウェア開発では論理設計、プリント基板設計を終え製作を行っている。プロセッサ間の高速通信を実現するストリ-トコントロ-ラはコプロセッサのかたちで実現を計る。ソフトウェアの研究に於いては並列デ-タベ-ス処理の基本となるデ-タの検索、挿入、範囲検索などを効率よく実現するアルゴリズムを研究し並列B木法を開発し、汎用並列コンピュ-タ上で実現し高い効率が得られることを確認した。またネットワ-ク仮想メモリの効率を予測するためにシミュレ-ションに取り組んだ。シミュレ-タをGPSSで開発し、実機のデ-タをパラメ-タとして与えて評価し、本ネットワ-ク仮想メモリが効率のよいデ-タベ-スマシン実現を可能にすることを確認した。本研究の成果の一部は情報処理学会の計算機ア-キテクチャ研究会で発表している。本年度はハ-ドウェアとソフトウェアに関する研究を申請書の計画にそって推進した。あわせてプロセッサ要素間を連結して申請者等が提案するネットワ-ク仮想メモリシステムを実現するストリ-ムコントロ-ラの設計・製作を行い、その性能をコントロ-ル用ソフトウェアを製作することにより測定した。またシミュレ-ションの手法を用いることにより、より一般的の場合を想定し、さまざまなパラメ-タのもとでの性能の評価を行った。ソフトウェアに関しては、並列prologの開発と開発した並列prologシステムでのベンチマ-クプログラムの並列コンピュ-タ上での実行による性能評価を行い、優れた並列効果を発揮することを実証するとともに、効率の良い並列prologシステムの並列コンピュ-タでの実現方式を開発した。あわせてprologと関係デ-タベ-スシステムの統合システムの研究を推進しsql型の呼出を可能としたprologーRDB統合システムの開発し、そのうえに知識ベ-スの構築をこころみた。併せて並列コンピュ-タ上での実現方式の研究を行った。これらの研究成果の一部は平成3年5月に開催される「並列処理シンポジュウムJSPP'91」において発表を予定している。
遅延フィードバックシステムの音声効果研究―英語学習者の自己調整を促進するか―

本研究は、音声の表出過程で「いかに調音するか」という点に焦点が当てられてきた従来の方法を払拭し、学習者に発音の「自己調整」を促進させることを目指すことを主眼とした。吃音治療に利用されてきた遅延聴覚フィードバックアプリ(DAF)を英語音声教育に適用、学習者の新たな音声表出に認められる効果を分析した。日本語話者(成人、教員、小学生)および非日本語話者(成人)を対象とした4回の実験の中で、小学生を対象とした場合が音声表出に最も効果が認められた。具体的には語彙が基本的レベルであれば、本方法により発音練習をさせた場合、指導がなくとも発音の自己調整が促進され、発音の正解率が5割から約7割へ向上された。小学校大学の英語音声教育では、モデル音声を模倣・調音させるリハーサルがいまだ一般的であるが、こうした方法がすべての学習者に充分安定的な音声表出を可能にするわけではない。本研究は、音声の表出過程で「いかに調音するか」という点に焦点か当てられてきた従来の方法から、学習者に自らの発話が「どう表出されているか」を意識させ、調音の「自己調整」を促進させることを目指す、新たなパラダイムへと転換することを主眼とする。具体的には、元来、吃音治療に利用されてきたDelayed Auditory Feedback (遅延聴覚フィードバック,DAF)を英語音声教育に適用、学習者の無意識的な調音を一旦白紙に戻すことで新たな音声表出に認められる効果を分析、英語音声教育方法としての可能性を追求するものである。本年はその第1段階として、発話および聴覚に問題のない成人を対象に、遅延聴覚フィードバックシステムが母語および外国語の読み上げ状況にいかなる影響を及ぼすか検証することを目的とした。母語の読み上げの場合はその速度へのDAFの影響には個人差が大きく、先行研究を追認する結果となった。もともと流暢性が高いため、DAFを無視しなければ読み上げが思い通りにできない。すなわち、流暢性をNDF(DAFなし)条件と同様に保つためにはDAFを無視するか、あるいは流暢性を犠牲にしてDAFによる自分の声を聞き取るかのどちらかということになる。一方、同じ実験参加者における流暢性の低い外国語の場合には、DAFが流暢性を犠牲にしないだけでなく、逆にDAFが音声照合を強制的に起動させることで自らの音声を確認する、すなわち読み上げの補助として働くことが可能になるという可能性が示唆された。発話および聴覚に問題のない小学生を対象に、遅延聴覚フィードバックシステムが英語の発音にいかなる影響を及ぼすか検証することを目的とした。語彙が基本的レベルであれば、本方法により発音練習をさせた場合、指導がなくとも、正解率が5割から約7割へと発音の自己調整がなされることが示唆された。また、本システムにより直前に意識化された誤った音声がワーキングメモリ(作業記憶)として記憶され、その直後に聴く正しい音声との照合が行われることで、発音が正しく修正される可能性を挙げた。すなわち、通常の発音練習では、正しいCD音声のみを聴取するのが普通であるが、これに加えて誤った自声を聴取するだけでなく、再度誤った音声で反復する方法こそが、次のCD音声での正しい音声との照合を促進し、正しい音声へと修正する鍵となると推察されるのである。こうした点からも、遅延した自声の聴取が効果的に機能していると指摘できる。ただし、4回の発音のうち、もともと発音1が正しくとも、発音3で逆に誤った発音に変化した場合もあることから、学習者の発音に安定性が見られないことは言うまでもない。今回は、一時的に観察されるシステムの有効性を検討したが、継続して行うことによっていかに発音への変化が起き得るか、あるいは定着が期待されるか、今後の課題のひとつとなる。日本の小学校での研究は当初の予定通りだが、フランスでの実験はテロの影響もあり、2017年度に持ち越すことになったため。2017年2月3月にかけて、ニース大学文学部および医学部、地中海フランス文化研究センターにおいて「遅延フィードバックシステム」を用いた日本語音声の獲得を目的とした音声実験を行った。協力者は、ニース大学の「発音矯正」授業の受講生およびセンターの若手職員である。年齢、国籍、習得言語はさまざまであった。3週間にわたり、協力者は3回ずつ実験に参加した。1回はCDのみを聞いて発音、2回目は同システムにより、自己の発音を聞きながらCD音と比較することで反復、3回目は1回目と同様であった。現在は協力者の発音の音響分析、同時に行ったアンケート調査の検討をしているが、協力者は自己の発音を聞きながら、モデル音と照合することで、より安定した発音が可能になっていく様相が明らかになった。一年遅れとはなったが、当初予定していた、日本語話者以外の協力者を対象とした、遅延フィードバックシステムの効果を検証することが可能となったため。英語音声教育では、モデル音声を模倣・調音させるリハーサルがいまだ一般的であるが、この方法がすべての学習者に充分安定的な音声表出を可能にするわけではない。本研究は、音声の表出過程で「いかに調音するか」という点に焦点が当てられてきた従来の方法から、学習者の発話が「どう表出されているか」を意識させ、学習者自らによる調音の「自己調整」を促進させることを目指す新たなパラダイムへと転換させることを主眼とするものである。

具体的には、元来、吃音治療に利用されてきたDelayed Auditory Feedback(遅延フィードバック)を容易く実現するアプリケーションを英語音声教育に適用、学習者の無意識的な調音を一旦白紙に戻すことで新たな音声表出に認められる効果を分析、画期的な英語音声教育方法としての可能性を追求することを目的とした。最終年度となる2017年度は、これまでの実験対象者であった日本人の小学生および非日本語話者の成人に加え、小学校での英語教育に従事する教員を対象とした実験を実施した。小学生を対象とした実験では、遅延フィードバックシステムとCDによるモデル音声を併用した場合、音声産出における同システムの効果が認められた。具体的には、2度の発音練習により、全体として、5割程度の正解率から、7割程度の正解率へと改善が見られている。一方、2017度に実施した教員を対象とした同様の実験においては、正解率にはほぼ変化が認められなかった。理由として、音声処理関連の化石化により、音声照合と自動修正が機能しなかったことが考えられる。遅延フィードバックシステムは自らの産出した音声を、客観的に聞き取り、CDのモデル音声と比較対象することで、自動修正することを狙ったものであるが、本実験結果はどの学習時期に適用すればよいかを端的に表すものとして意義あると考える。本研究は、音声の表出過程で「いかに調音するか」という点に焦点が当てられてきた従来の方法を払拭し、学習者に発音の「自己調整」を促進させることを目指すことを主眼とした。吃音治療に利用されてきた遅延聴覚フィードバックアプリ(DAF)を英語音声教育に適用、学習者の新たな音声表出に認められる効果を分析した。日本語話者(成人、教員、小学生)および非日本語話者(成人)を対象とした4回の実験の中で、小学生を対象とした場合が音声表出に最も効果が認められた。具体的には語彙が基本的レベルであれば、本方法により発音練習をさせた場合、指導がなくとも発音の自己調整が促進され、発音の正解率が5割から約7割へ向上された。26年度は大学生を対象とした実験のみを想定していたが、27年度に予定していた小学生対象の実験の第1段階を、すでに終えることができている。ただし、27年年度末に、第2段階の実験をさらに加え、データを蓄積するよう努力する。フランスでの実験が可能になった時点で渡航するが、万が一に備え、カナダのフランス語圏での実験も想定している。これまでの3年間は協力者として、学習者のみを対象としてきたが、今年度は主に、小学校の英語教育指導者を対象とした、遅延フィードバックシステムの効果を検討する予定である。応用言語学平成27年度は日本語、英語話者以外の話者に対して、英語の発音にDAFシステムが如何なる効果を発揮するか、主にフランスで実験を実施する予定である。先方機関の都合および代表者による日本での実験期間を考慮すると、平成28年3月より4月にかけて渡航、実験を行うことを見込んでいる。フランスでの実験がテロの影響で実施が不可能であったため。次年度使用額は17,946円となり、今年度はほぼ予定通り執行できたと考える。あえて言えば、旅費での使用が予定より少なかったのが要因である、2017年度に実施する予定である。次年度の予算と合計して旅費の予算として執行する予定である。
糖尿病ラットにおけるkupffer細胞および好中球の機能に関する研究

インスリン非依存性糖尿病ラットOLETFおよび、遺伝的に近縁で糖尿病を発症しないコントロールラットLETOにエンドトキシンの一種であるLPSを単独投与した場合、肝臓の障害マーカーである血中GPT、GOT、および炎症性サイトカインであるTNF-α濃度およびIL1-β濃度がLETOよりOLETFで顕著に高い値を示した。さらに、肝Kupffer細胞の機能阻害薬であるGadlinium chlorideの前処置により、OLETFでみられたLPS投与後の血中GPT、GOTの上昇、TNF-α濃度およびIL1-β濃度の上昇がLETOのレベルにまで抑制された。また、OLETFではLETOに比べて肝Kupffer細胞数が有意に増加していた。したがって、糖尿病の病態では、Kupffer細胞は機能的に亢進しており、エンドトキシン刺激により正常状態より肝障害を惹起しやすいものと推察された。この仮説を検証するため、肝臓灌流系を用いてZymosanによりKupffer細胞を刺激し肝グリコーゲン分解を引き起こすとLETOよりOLETFで肝臓からのグルコース放出が多いことから、糖尿病時にはKupffer細胞が活性化しており、これが糖尿病の病態における易感染性に関係していると考えられる。インスリン非依存性糖尿病ラットOLETFおよび遺伝的に近縁で糖尿病を発症しないコントロールラットLETOにLPSを単独投与した際、肝臓の障害マーカーであるGPT、GOTおよびサイトカインであるTNF-α濃度およびIL-1β濃度が、LETOよりOLETFで顕著に高い値を示したこと、さらにOLETFにおいて、Gd前処置群とLPS単独投与群を比較した際、GPT、GOT、TNF-α濃度およびIL-1β濃度はGd前処置群よりLPS単独投与群で顕著に高い値を示したことより、糖尿病の病態では、Kupffer細胞は機能的に亢進しており、エンドトキシン刺激により、正常状態より肝障害を惹起しやすいものと推察された。今後Kupffer細胞から放出されるTNF-αやIL-1βだけではなく、他の因子についても検討するため、肝臓の潅流系を用いて検討する予定です。本研究では、ストレプトゾトシン(STZ)の少量頻回投与によりI型糖尿病を発症させたマウスを用いて、Zymosan刺激による好中球の機能変化ならびにサイトカインの局所濃度の変化を発症経過を追って調べるとともに、それらの変化に対する終末糖化物質(AGE)の関与について検討した。Zymosan刺激後の腹腔浸潤好中球数は、STZ投与後30日目にコントロール群に対して有意に減少したが、40日目には逆に増加し、周期的変化を示した。一方、好中球のZymosan貪食率は2460日目のいずれにおいてもSTZ投与群で低下した。また、好中球の活性化因子であるTNFαおよびIL-1βの腹腔液中濃度もSTZ投与群において低い傾向を示した。これらの変化に対するAGEの関与について検討するため、その合成阻害剤であるアミノグアニジン(AG)をSTZ投与初日から飲水投与したところ、STZ投与群で見られたZymosan刺激後の浸潤好中球数の周期的変化および貪食能の低下は、ほぼ完全に回復し、各サイトカインにも増加傾向が認められた。したがって、糖尿病の病態では、Kupffer細胞は機能的に冗進しており、エンドトキシン刺激により正常状態より肝障害を惹起しやすいものと推察された。
先天性側弯症に対する遺伝的解析による病態の解明

先天性側弯症(以下、CS)は、0.5-1人/1000出生と比較的稀な疾患であり、未だ病因は不明である。2015年に中国人のCSの約10%が、転写因子TBX6の遺伝子のリスクハプロタイプと、機能喪失を引き起こす遺伝子変異のヘテロ接合性によって引き起こされると報告された。われわれは、日本人CS 94症例に対してTBX6遺伝子解析を行い、日本人CSの約10%がTBX6遺伝子の変異によって起こることを明らかにした。また、CS集団では、TBX6遺伝子に複数の新規ミスセンス変異が集積しており、機能解析の結果、一部のミスセンス変異は機能喪失変異であることを明らかにした(Takeda et al. 2018)。われわれは、さらに症例数を増やし、CS 196例、SCDO 4例に対して次世代シークエンサーを用いて遺伝子解析を行い、新規変異を同定した。同定したTBX6遺伝子のミスセンス変異の機能解析により、従来示されていた転写活性の低下だけでなく、TBX6タンパク質の細胞内局在異常(核外への移行)が存在し、かつそれが主な病因であることを明らかにした。(Otomo et al. 2018)。これまでの報告では、CSに関与する遺伝子はTBX6のみであった。次にわれわれは、日本人CS 78例に対し、全エクソン解析を行った。78例中1例にLFNG遺伝子にミスセンス変異のヘテロ接合性を認めた。両変異とも変異予測プログラムおよびLFNGタンパクの酵素活性実験により変異であると判定し、LFNG遺伝子がCSの新規原因遺伝子であることを明らかにした(Takeda et al. 2018)。今後、引き続き全エクソン解析で新規候補遺伝子の探索を継続する。とくに発生期の体節形成期に発現している遺伝子を中心に検索を進め、より効率的にCSの原因遺伝子の同定を目指す。平成30年度の業績として、以下の3論文がacceptされている。1.日本人CS 94症例に対してTBX6遺伝子解析を行い、日本人CSの約10%がTBX6遺伝子の変異によって起こることを明らかにした。また、CS集団では、TBX6遺伝子に複数の新規ミスセンス変異が集積しており、機能解析の結果、一部のミスセンス変異は機能喪失変異であることを明らかにした(Takeda et al. Humant Mutation 2018)。さらに症例数を増やし、CS 196例、SCDO 4例に対して次世代シークエンサーを用いて遺伝子解析を行い、新規変異を同定し、機能解析により、従来示されていた転写活性の低下だけでなく、TBX6タンパク質の細胞内局在異常(核外への移行)が存在し、かつそれが主な病因であることを明らかにした。(Otomo et al. Journal of Medical Genetics 2018)。また、CSの新規原因遺伝子の探索を行うべく、日本人CS 78例に対し、全エクソン解析を行った。同定されたバリアントの機能解析により、LFNG遺伝子がCSの新規原因遺伝子であることを明らかにした(Takeda et al. MolecularGenetics & Genomic Medicine 2018)。現在300家系を超える検体数を採取できており、引き続きエクソーム解析で新規候補遺伝子の探索を継続する。また遺伝型と表現型の関連性についてもこれらの遺伝情報と臨床データを整理し、明らかにすることを目指す。われわれは,日本人CS 94症例に対して遺伝子解析を行い,日本人CSの約10%がTBX6遺伝子の変異によって起こることを明らかにした(Takeda et al, 2017).また,日本人CS 78例に対して全エクソン解析を行い, 78例中1例にLFNG遺伝子にミスセンスバリアントのヘテロ接合性を同定した.両バリアントとも非常にまれなバリアントであり、変異予測プログラムおよびLFNGタンパクの酵素活性実験により変異であると判定し,日本人CSに対する大規模な全エクソン解析によりLFNG遺伝子は, CSの新規原因遺伝子であることを明らかにした(Takeda et al, 2018 in progress).また,この78例のエクソームデータを独自の解析パイプラインを用いて新規原因遺伝子の探索を行っている.さらに,現在のところ,約200家系のCSおよび肋骨癒合を伴うCS (いわゆるSCD)患者のDNA検体及びその両親のDNA検体を収集済みであり,今後,全エクソン解析を予定している.現在まで,遺伝子解析及び検体収集は概ね予定通りに遂行されていると考える.先天性側弯症(以下、CS)は、0.5-1人/1000出生と比較的稀な疾患であり、未だ病因は不明である。

同定したTBX6遺伝子のミスセンス変異の機能解析により、従来示されていた転写活性の低下だけでなく、TBX6タンパク質の細胞内局在異常(核外への移行)が存在し、かつそれが主な病因であることを明らかにした。(Otomo et al. 2018)。これまでの報告では、CSに関与する遺伝子はTBX6のみであった。次にわれわれは、日本人CS 78例に対し、全エクソン解析を行った。78例中1例にLFNG遺伝子にミスセンス変異のヘテロ接合性を認めた。両変異とも変異予測プログラムおよびLFNGタンパクの酵素活性実験により変異であると判定し、LFNG遺伝子がCSの新規原因遺伝子であることを明らかにした(Takeda et al. 2018)。今後、引き続き全エクソン解析で新規候補遺伝子の探索を継続する。とくに発生期の体節形成期に発現している遺伝子を中心に検索を進め、より効率的にCSの原因遺伝子の同定を目指す。平成30年度の業績として、以下の3論文がacceptされている。1.日本人CS 94症例に対してTBX6遺伝子解析を行い、日本人CSの約10%がTBX6遺伝子の変異によって起こることを明らかにした。また、CS集団では、TBX6遺伝子に複数の新規ミスセンス変異が集積しており、機能解析の結果、一部のミスセンス変異は機能喪失変異であることを明らかにした(Takeda et al. Humant Mutation 2018)。さらに症例数を増やし、CS 196例、SCDO 4例に対して次世代シークエンサーを用いて遺伝子解析を行い、新規変異を同定し、機能解析により、従来示されていた転写活性の低下だけでなく、TBX6タンパク質の細胞内局在異常(核外への移行)が存在し、かつそれが主な病因であることを明らかにした。(Otomo et al. Journal of Medical Genetics 2018)。また、CSの新規原因遺伝子の探索を行うべく、日本人CS 78例に対し、全エクソン解析を行った。同定されたバリアントの機能解析により、LFNG遺伝子がCSの新規原因遺伝子であることを明らかにした(Takeda et al. MolecularGenetics & Genomic Medicine 2018)。78例のエクソームデータを独自の解析パイプラインを用いて新規原因遺伝子の探索を行っている.同定された遺伝子異常,稀なSNP候補群を症例および両親のゲノムDNAを用いてサンガーシークエンス等で検証していく.さらに,収集済みであるCSおよび肋骨癒合を伴うCS (いわゆるSCD)患者のDNA検体及びその両親のDNA検体に対して全エクソン解析を行う予定である.しかし, CSおよびSCDは,様々な併存症を有している症例が多く,非常にheterogeneousな疾患であるため,全エクソン解析を行う前にまずは表現型を詳細に解析し,共通の表現型を有する疾患群としてデータ解析が必要であると考えられる.同定された遺伝子変異を有する症例を蓄積し,患者の表現型(側弯の特徴,部位,タイプ,重症度,進行性,合併異常,治療反応性など)と遺伝子型の関係を評価することにより,その特徴を明らかにする.これにより目下,異質性に富んだ疾患の集合であるCSの再分類を図り,予後の判定や最適な治療法の確立の基盤を確立する.
新生児マウスを用いる動物実験が母マウスにもたらすストレスの生化学的評価

【背景および目的】動物実験を行なう上で,繁殖・系統維持の際に虚弱個体の排除のために出生直後に産仔の一部を安楽死させることがある.また離乳前の個体を実験に用いる場合もある.ところが実験動物の苦痛の基準では母親の側からみた苦痛評価は見当たらない.そこで哺育中の産仔を離す際の母親の苦痛について,ストレスマーカーであるコルチコステロン(CORT)に着目し,苦痛の程度を客観的に評価することを立案した.【方法】ICR系統のマウスを用いた.出産させた産仔を生後3日目の時点で,母親から1産仔の半数を離す群, 2すべての産仔を離す群, 3すべての産仔を残す群の3群(各群母親マウス5匹)に分け,仔を離す1時間前と1時間後に母親の尾静脈から各0.1mL採血し,終了後ケージに戻す.ストレスの経時的変化を検討するために, 24時間後に再度尾静脈から0.1mL採血を行う.これらをサンプルとして酵素免疫抗体法によってCORTの測定を行う.これらの操作を生後10日目,生後21日目(離乳時)の時点でも行なう.【結果および考察】本研究においては、n数も少なく、安静時の血中CORT濃度も個体によってばらつきが大きいなど、母マウスのストレスの程度を厳密に定量することまではできなかった。また仔を離されるストレス以外に採血手技自体がストレス要因となる可能性も無視することはできない。しかしながら、本研究で得られた非常に限られた結果の中でも、母マウスから仔を離す前と比較してその1時間後の血中CORT濃度は傾向的に増加を示すこと、1時間後に仔を母マウスのもとに戻して23時間後には傾向的に低減することが示された。これは仔を引き離すことが母マウスにとってストレスとなることを示唆している。今後は実験動物の苦痛・ストレスの生化学的評価という方法論をさらに確立し、倫理的な実験動物の取り扱いに寄与する情報を提供していきたい。
ヒドラの散在神経系における神経網の形成機構

腔腸動物ヒドラは、動物界でもっとも単純な神経系、散在神経系を持ち、脳や神経節の分化が見られず体全体に神経網を形成している。最近、神経ペプチドの抗血清および単一クロ-ン抗体を用いた蛍光抗体法により、whole mount標本でこの神経網を正確にかつ詳細に観察することが可能になった。その結果、散在神経系と言えども体全体に神経網が均一に分布しているのではなく、神経系は多くの部分集合から成り立っていて、神経網は極めて部位特異性の高い分布を示すことが判明した。申請者は、ヒドラの強い再生力を利用して、頭部再生中の神経網の形成過程と出芽中の頭部神経網の形成機構について、神経ペプチドRFamideの抗血清、上皮細胞の部位に特異的な単一クロ-ン抗体、形態形成異常の突然変異体とそのキメラ、などを用いて神経網の形成機構を検討してきた。その結果、神経網形成が、再生中あるいは出芽中の上皮細胞によって供給される環境に支配されることを明快に示すことができた。さらに、上述の研究成果を踏まえて、神経網形成中の神経細胞と上皮細胞の相互作用の分子機構について検討した。特にヒドラではよく知られている形態形成勾配の役割について検討した。その結果、1.形態形成勾配の異常を示す各種突然変異体は、神経分布と神経網再生の両者について異常を示し、その異常の傾向は形態形成の勾配異常と一致していた。又、2.Protein Kinase Cの2nd messengerであるDAG(Diacylglycerol)でヒドラを処理すると、体幹の頭部形成促進能が上昇し、その時に、神経分布、神経網再生とも、変化がみられた。この変化は、高い頭部形成促進能を示す突然変異体と同様の変化であった。これらの研究結果より、ヒドラの神経網の維持と形成に、上皮細胞の形態形成能力の勾配が重要な役割を果たしていることが強く示唆された。
フッ化セシウム触媒による含酸素環状化合物の開環反応

本年度は、我々が以前に提案した多段階プロセスをワンポット化するための新概念Integrated Chemical Processに基づいて1,4-ベンゾジオキサンおよびオキサゾリジノン骨格の簡略化プロセスを開発した。具体的には我々の研究室で永年に亘り検討を続けているCsF触媒存在下での求核剤によるオキシランの開環反応を利用するさまざまな医薬品中間体の合成を取り上げた。本研究ではその他のCsF触媒反応と組み合わせることにより単一触媒による多段階プロセスのワンポット化に取り組んだ。(1)1,4-ベンゾジオキサンの合成1,4-ベンゾジオキサン骨格はアドレナリン受容体拮抗作用を有するため種々の医薬品に利用されている。我々はCsF触媒によるグリシドール開環とトシル化反応、および水添反応を連結することにより有用なビルデイングブロック2-トシルオキシー1,4-ベンゾジオキサンを得た。この反応をさらに改良し、3-メチルカテコールの選択的求核反応、トシル化、アミノ化、アダマンタノイル化をCsF触媒単独で行うことにより抗鬱、抗不安剤のワンポット合成プロセスを完成した。ただし、このようにして得られる1,4-ベンゾジオキサンには若干の光学純度の低下認められた。これは開環反応の際のグリシドールのラセミ化に起因するものであり現在反応条件を精査中である。(2)オキサゾリジノンCsFがオキシランの開環に有効であることが分かったので次にカルバマートを求核剤とするカルボナートの開環反応による抗菌性を有するオキサゾリジノンの合成を試みた。まず最初に最終生成物に一気に到達することを目指してアセトアミド官能基を有するカルボナートとカルバミン酸エチルエステルを反応させたが満足すべき収率を得ることができなかった。しかしカルボナート化合物の窒素をベンジル基で保護することによりオキサゾリジノンを合成することに成功した。
紫外励起による超高温での構造のその場観察用新型ラマン散乱システムの開発

セラミックス材料の特性、物性、組織の制御にとって、その構造を高温でその場観察することは非常に重要である。セラミックスの分野では、通常相の同定にX線回折を使うので、高温でのX線回折実験は珍しいことではない。しかしながら、X線回折はセラミックスのように酸素の位置が物性や相変化に重要な役割を果たす系においては必ずしも十分ではなく、また結晶子径の小さい試料には有効でないなどの問題点があり、高温での研究を可能にする補完技術が必要である。本研究では、これを実現するために紫外光を用いたラマン散乱システムを開発した。通常のラマン散乱では、励起光に汎用性の高いアルゴンガスレーザーを用いる。最もよく使われる励起光は、488nmの青色ラインまたは515nmの緑色のラインである。しかしながら、これらの可視光を励起光に用いた場合のラマン散乱では、熱輻射の影響が大きい高温での測定や強い蛍光を発する物質系での測定が困難であった。この問題を解決するために、363nmの紫外線領域の光をラマン散乱の励起光として用い、とくに1500°C以上の高温での測定を可能にする新しい紫外ラマン分光装置を設計し、その有効性を初めて明らかにした。本システムを用いて、様々な高温材料(ハフニア、ジルコニア、ペロブスカイト)の高温での相変化の観測に成功した。例えば、可視光488nmと紫外光363nm励起を用いた場合のジルコニア(ZrO_2)のラマンスペクトルの温度依存性を比較したところ、488nm励起では900°C付近から熱輻射の影響が現れ、1200°Cでは測定そのものが不可能になったのに対して、363nm励起では熱輻射の影響はほとんどなく、1100°Cと1200°Cの間での単斜・正方相転移を明確に観測でき、1600°Cという高温での測定も可能であった。セラミックスをはじめとする材料は高い温度で合成されたり、使用されることが多い。材料の特性や合成プロセスはその材料の構造や生成相と密接に関係しているので、試料を高温に保ったまま構造をその場観察、いわば実況中継できれば、より良い合成条件や使用法を見いだすのに役に立つはずである。ラマン分光法は、そのような、その場観察に適している。しかし高温下の物体からは熱輻射による強い連続的なバックグラウンドが出るため、比較的強度の弱いラマンスペクトルを測定するのは極めて困難である。本研究では、より低い波長域を利用する紫外(UV)励起法が、熱輻射の悪影響を大幅に軽減できることを報告する。ラマン散乱を紫外レーザー(UV,363.8nm)により励起した。比較のため可視レーザー(488.0nm)による実験も行った。本研究で用いた高温測定用のUVラマン散乱システムは次の特徴を有している。1.波長が363.8nmのUVレーザーによりラマン散乱を励起する。2.試料室と分光器の間に空間フィルターを配置した。高温部からの熱輻射の影響を調べるために、見かけの熱輻射スペクトルを測定した。ここで、試料室にレーザー線は導入せずに測定を行った。本UVラマンシステムにより測定された見かけの熱輻射バックグラウンド強度は、プランクの式に従い、温度の増加と共に急激に増加する。熱輻射バックグラウンド強度は、波長とラマンシフトの増加と共にも増加する。

例えば1200°Cで、UVラマン測定,での1000cm^<-1>のラマンシフトでは6counts/sであった。一方、488.0nmでの同じ1000cm^<-1>のラマンシフトでは618counts/sであった。それゆえUV励起により、高温でのその場ラマン散乱測定の温度の限界を向上させることができたのである。セラミックス材料の特性、物性、組織の制御にとって、その構造を高温でその場観察することは非常に重要である。セラミックスの分野では、通常相の同定にX線回折を使うので、高温でのX線回折実験は珍しいことではない。しかしながら、X線回折はセラミックスのように酸素の位置が物性や相変化に重要な役割を果たす系においては必ずしも十分ではなく、また結晶子径の小さい試料には有効でないなどの問題点があり、高温での研究を可能にする補完技術が必要である。本研究では、これを実現するために紫外光を用いたラマン散乱システムを開発した。通常のラマン散乱では、励起光に汎用性の高いアルゴンガスレーザーを用いる。最もよく使われる励起光は、488nmの青色ラインまたは515nmの緑色のラインである。しかしながら、これらの可視光を励起光に用いた場合のラマン散乱では、熱幅射の影響が大きい高温での測定や強い蛍光を発する物質系での測定が困難であった。この問題を解決するために、363nmの紫外線領域の光をラマン散乱の励起光として用い、とくに1500°C以上の高温での測定を可能にする新しい紫外ラマン分光装置を設計し、その有効性を初めて明らかにした。本システムを用いて、様々な高温材料(ハフニア、ジルコニア、ペロブスカイト)の高温での相変化の観測に成功した。例えば、可視光488nmと紫外光363nm励起を用いた場合のジルコニア(ZrO_2)のラマンスペクトルの温度依存性を比較したところ、488nm励起では900°C付近から熱幅射の影響が現れ、1200°Cでは測定そのものが不可能になったのに対して、363nm励起では熱幅射の影響はほとんどなく、1100°Cと1200°Cの間での単斜・正方相転移を明確に観測でき、1600°Cという高温での測定も可能であった。
ニホンザルの生涯発達に関する比較行動学的研究

われわれは、岡山県真庭郡勝山町にある大阪大学人間科学部比較行動実験施設比較行動学勝山第1実験所を中心として、これまで30年にわたり、餌付けニホンザル集団の観察を行なってきた。これをふまえ、幼体から成体に至るまでのさまざまな年齢の個体の行動を、いくつかの側面について比較行動学的観点から集約的にとらえ、ニホンザルにおける生涯発達に関する基礎的資料を得ることが本研究の目的である。3年間にニホンザルの全生涯にわたる縦断的な資料をそろえることは不可能であるので、個々の年齢層において過去の追跡的研究資料の蓄積をふまえた縦断的な分析を行いつつ、大局的には横断的手法によって生涯発達を描くという方法をとった。結果を以下に要約する。1.初期母子関係ニホンザルの社会化は母子関係に始まる。母子の相互独立は生後1年間に2度の変節点があり、それは主として母親によって推進され、そこには母乳から固形食への子の栄養摂取手段の変化が横たわっている。2.幼体・未成体の社会関係母親に対する強い依存性を脱すると、子は母親以外の個体、特に他の幼体との接触を強く求めるようになり、それがまた母子の分離を促進する。幼体雌は2歳までに母親との伴食関係を希薄化させ成体雄と伴食関係を形成するようになる。3.準成体雄と初産雌にみられる個体関係その後、準成体雄は次第に集団を離れていくが、この「群れ落ち」の時期には優劣順位や血縁の結びつきが影響を与えている。一方、雌は集団に残留し、子を生み育てるようになる。4.成体雄の社会関係低順位の雌には出産前後で社会関係の変化がみられることが多い。5.老化による雌の繁殖活動の変化集団にとどまった雌は老化に伴い繁殖活動を変化させていくが、特に、21歳をさかいに出産率を著しく低下させる。
グラフィカルモデルにおける統計数値計算法の効率化と加速化に関する研究

vector epsilon法を組み込んだEMアルゴリズムの加速法の効率化法を提案し,グラフィカルモデルへの適用を試みた.また, Markov chain Monte Carloによるグラフィカルモデルのp-値計算のアルゴリズムを開発した.さらに, Alternating Least Squaresアルゴリズムにvectorepsilon法を適用した加速法を開発し,数値実験によりその有効性を実証した.現在進行中の研究課題は以下の3つである.(1)ベクターイプシロン法によるEMアルゴリズムの加速の理論的研究EMアルゴリズムおよび拡大EMアルゴリズムのベクターイプシロン加速化法の収束性の研究(2)グラフィカルモデルにおけるp-値計算アルゴリズムの研究マルコフ基底に基づくマルコフ連鎖モンテカルロ法によるグラフカル対数線形モデルのp-値計算法の研究(3)尺度混在した主成分分析における交互最小二乗法の加速と収束性について計量データと非計量データが混在した主成分分析で適用される交互最小二乗法の加速化と収束性に関する研究これらの研究は,EMアルゴリズムのベクターイプシロン加速化法で得た結果を拡張したものである.そして,グラフィカルモデルを統計モデルとして考えた時に,モデル構造を利用して計算効率を図ろうと試みるものである.vector epsilon法を組み込んだEMアルゴリズムの加速法の効率化法を提案し,グラフィカルモデルへの適用を試みた.また, Markov chain Monte Carloによるグラフィカルモデルのp-値計算のアルゴリズムを開発した.さらに, Alternating Least Squaresアルゴリズムにvectorepsilon法を適用した加速法を開発し,数値実験によりその有効性を実証した.Kuroda & Sakakihara (2006)によって提案されたε-accelerated EMアルゴリズムに加えて,欠測データのある対数線形モデルに対するEM (ECM)アルゴリズムの加速化法を提案した.この加速化法はAitkenδ^2法によるものであり,数値実験でその推定性能を比較検討するとともに,収束性および加速性についての数学証明を与えた.ただし,この加速化EM (ECM)アルゴリズムは,収束性と加速性を保障するために統計モデルを限定したものであった.そこで,一般的な統計モデルに適用できるよう,この加速化法を試み,componentwise Aitkenδ^2法を組み込んだ加速化法を提案した.そして,数値実験により収束性と加速性を確認した.次年度以降では,この理論的構造の検討と数理的性質を検討していく予定である.また,本申請課題の1つである交互最小二乗法(Alternating Least Squares, ALS)アルゴリズムに対する加速化法を提案した.人工データによる数値実験による性能比較では,通常のALSアルゴリズムと比べて加速化ALSアルゴリズムは収束回数では8倍,CPU時間では4倍早くなることを確認した.次年度以降も,加速化ALSアルゴリズムの収束性と加速性について研究してことを考えている.また,ALSアルゴリズムが適用される場面として変数選択があり,最適な観測変数群を選択するための計算には膨大な時間がかかることが予想される.実データに我々の提案した加速化ALSアルゴリズムを適用し,変数選択にかかる計算時間がどの程度短縮できるかを検証していくことを考えている.また,汎用的な解析手法としていくために,RやS-PLUSといった統計解析ソフトウエアで計算パッケージとして提供する準備をしていく.ベクターイプシロン(VE)法による交互最小二乗法の加速化法を提案した.交互最小二乗法は,計量データと非計量データの混在したデータに対する多変量解析法において用いられる統計数値計算法である.今回の研究で対象とした統計モデルは,尺度混在データにおける主成分分析に対するモデルである.このモデルの交互最小二乗法はPRINCIPALSまたはPRINCALSであり,VE法による加速化法をこれらの2つの交互最小二乗法に適用し,数値実験により提案するVE加速化法の加速性(アルゴリズムの加速化)と収束性(停留点への収束)を調べることができた.我々の実験結果では,提案する加速化法を用いることで計算時間を50%以上短縮できるためが確認された.研究対象とした主成分分析法は,もっともよく使われる多変量解析法の1つであり,この研究成果を汎用の統計パッケージに組み込むことで,より速く統計計算をおこなうことが可能になるため,実用性の意味においても研究価値の高い研究であると考えられる.特にデータ数が多い場合にその威力を発揮できることが予想されるため,主成分分析による変数選択といった莫大な計算が必要となる問題に適用し,実問題における適用性の可否を検証していくことを考えている.今後は,交互最小二乗法におけるVE加速法の理論的検証をおこなうことを考えている.我々は,EM法に対するVE加速化法の理論的な研究をおこなっており,このときに用いた枠組みで加速性と収束性を研究していくことを考えている.多変量データ解析において,データ次元を縮約する標準的な方法に主成分分析がある.この方法は,計量データを対象にしており,データに非計量データが含まれる場合,何らかの方法で数量化する必要がある.これをおこなう方法の1つに交互最小二乗法がある.この方法は,最小二乗推定をブロック化したパラメータに対して適用することで非計量データの数量化をおこなうものである.ただし,反復法のベースとなるのが最小二乗推定であるため,計量データと非計量データの混在した大規模データの適用において交互最小二乗法が収束するためには非常に多くの反復回数が必要となり,それに伴いこの計算に要する時間も長大になる.そこで,交互最小二乗法で生成されるパラメータの推定列の収束を加速し,反復回数及び計算時間を短縮するための加速法を提案した.ここで提案した加速法は,我々がEMアルゴリズムの加速で用いたベクターエプシロン法によるものである.ただし,尺度混在した観測データを主成分分析した場合,交互最小二乗法で推定するパラメータは複数存在するため,加速するパラメータを決定する必要があった.

この点が,EMアルゴリズムでの定式化と異なり,ベクターイプシロン法の特性と合わせてこれを考える必要があった.乱数データによるシミュレーション実験で従来の交互最小二乗法と提案した加速化法の比較をおこなった結果,提案した加速化法は2倍から4倍の反復回数および計算時間の短縮することができた。そして,2つのアルゴリズムの生成される推定値の収束先(停留点)も同じであることも確認した.この結果は,提案した加速化法が優れた性能を有している事を実証するものであると考える.我々は,非計量データに対する主成分分析で用いる交互最小二乗法のベクターイプシロン(ve)法による加速法を提案し,数値実験による交互最小二乗法との比較において反復回数および計算時間で2倍から4倍短縮することができることを示した.この結果を得て,非計量データにおける主成分分析の変数選択問題に交互最小二乗法のve加速法を適用した.この変数選択問題では,観測変数の個数の全組み合せの数だけ主成分の計算が必要であり,その回数だけ交互最小二乗法を適用しなければならない。各回の交互最小二乗法の反復回数は多大になる場合が多く,その結果としてトータルの反復回数は膨大になり,それに要する計算時間も多大になる.そこでve加速が交互最小二乗法の収束をどのくらい速めることができるかを数値実験に検証した.数値実験では,乱数により生成した観測データ(100個体,10変数で5水準のデータ)を使用した.このデータに対する変数選択問題に交互最小二乗法のve加速を適用した結果,変数減少法の場合では反復回数と計算時間はともに35倍短縮された.また,変数増加法では,これらは5倍短縮された.変数増加法による変数選択でかかった計算時間を見ると,交互最小二乗法で35分要した計算がve加速を用いることで7分に短縮されている.更に,交互最小二乗法の反復回数の多い場合に,反復回数と計算時間の両方でve加速の加速効果が大きくなるという結果を得た.