hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
平滑筋細胞膜内表面結合Caによる収縮調節機構の凍結切片-元素分析法による解析

今後凍結切片でこれを試みる予定である。筋収縮にともなう細胞内Ca分布変化についてはK-拘縮時の凍結切片で同様の点分析を行ない細胞各部のCa量変化について現在解析中である。平滑筋の形質膜内表面結合Caによる収縮調節機構を明らかにするために凍結切片-元素分析法によりムラサキイガイ前足糸牽引筋(ABRM)の細胞内Ca動態を観察した。静止時に凍結された縦断凍結切片の筋形質膜内表面と細胞中央の筋形質部とを点分析した結果、検出されたCa量は筋形式膜内表面では7.58mmol/kg dry wtであり、一方、筋形質部では1.56mmol/kg dry wtであった。外液のCaは凍結時除去されているので形質膜内表面の点分析によって検出されたCaは内表面に結合したCaによるものと考えられ、この結果は、より生体に近い状態での形質膜内表面Ca局在を明示するものと考えられる。形質膜内表面にそって連続的に点分析した時、必ずしもすべての分析点から有意な量のCaが検出されたわけではないが、この結果は、多分、形質膜に局在するCa結合タンパクの分布状態を反映したものと考えられる。この問題を明らかにするために、さらにCa結合タンパクと形質膜の微細構造を観察した。低角度回転蒸着レプリカの電顕観察はCa結合タンパクが長径22.1nm,短径17.5nmのずんぐりした楕円体であることを示した。一方、フリーズフラクチャーおよびエッチングレプリカの電顕観察により種々のサイズの形質膜粒状構造が確認されたが、それらの粒状構造のうち形質膜内表面でその一部を筋形質内に突出しているものが認められ、これらはCa結合タンパクである可能性が高いと考えられた。Caは、静止時に、おそらくCa結合タンパクの膜表面から突出した部分に結合しており、収縮時には結合タンパクが膜の電位変化に影響されそこから遊離されると考えられる。このことは収縮時のCa動態を詳細に検討する今後の研究によって明らかにしたい。
居住エリアにおける持続的なタイポ・モルフォロジー：東京とマドリッドの比較研究

本研究は東京とマドリッドにおける住宅を比較することにより住宅のタイポ・モルフォロジーと公共空間の賑わいの関係性について検討した。東京では高層建築地域及び低密戸建住宅地域、マドリッドでは郊外の中層ブロック地域を対象に調査を行った。研究結果より高層建築では人口密度を上昇されるにも関わらず都市の賑わいに貢献しないこと、低層地域では明確に賑わいを生み出すが今後のコンパクトシティーへの考慮が必要であること、中層地域では人口を上昇させるが賑わいをもたらす地上レベルのインターフェイスのデザインが欠如していことるが明らかになった。本研究は自然発生的都市の賑わいを生むインターフェイスのデザイン例も含む。本研究は、東京と西欧のコンパクトシティーのモデルとしてのマドリッドを比較検討することにより、住宅のタイポ・モルフォロジー(住宅タイプと都市形態の組み合わせ)とその建物の配列によって生まれる公共空間の質の関係性を明らかにすることを目的としています。当初、研究は「マドリッドの分析・調査」「東京の分析・調査」「マドリッドと東京の比較による考察」という三つのフェーズによる構成が計画されており、この三つを段階的に明らかにしていくことを計画していましたが、マドリッドにおけるサポートチームのスケジュールなどにより、本年度はこれらを同時平行で研究していくこととします。また分析をしていく中で、バルセロナにおいても東京との関係性という観点から革新的な住宅タイプがみられることがわかり、本年度はバルセロナも研究対象として追加することとしました。具体的な計画としては以下の通りです。1東京とマドリッドにおける資料の収集。特にその中で、マドリッドのPAUs(Urban Action Plans)と呼ばれる新たなる開発は、現代の社会の要求に答える革新的な建築のタイプではあるが、都市形態として豊かな公共空間を作り出せていないのではないかという問題性を明らかにします。2マドリッドと東京におけるフィールドワーク。3マドリッドにおけるデザインワークショップ。現在、マドリッドのサポートチームによって、東京及びマドリッドの敷地を対象としたデザインプロジェクトが行われています。4東京におけるデザインワークショップ。バルセロナの敷地を対象として現在デザインプロジェクトを行っています。理由:研究は昨年行った資料の収集、分析などにより約半分が達成されているといえます。今年度は引き続き資料の収集とフィールドワークを行い、結論を導きます。今年度は、引き続き東京及びマドリッドの資料収集を行うことに加え、バルセロナにおいても関連性のある事例の収集を行います。そのためにバルセロナとマドリッドを訪れ、地元の建築家や都市計画家との打ち合わせを予定しています。最終的なまとめは、分析結果、シナリオプランニング及びデザインプロジェクトを含む成果物を、研究助手と共同して作成します。差引額の理由:平成24年度に人件費(research technical assistance)と物品の経費を両方計画していました。平成24年度の人件費を平成25年度に利用することになったため、差引額が発生しました。25年度の計画:平成25年度に旅費と人件費(アルバイトと謝金)を計画しています。
超分子複合体における分子認識と光励起キャリアダイナミクスの解明

シクロデキストリン(CyD)という桶型構造を持つ分子とボロン酸蛍光プローブ(C1-APB)の組み合わせとなる超分子複合体は、糖を認識する機能を持つ。具体的には、紫外光を照射したときに、糖の有無で発光が起きるか起きないかが異なる。この発光と消光のメカニズムを光誘起電子移動(PET)の観点から詳細に調べた。また、シクロデキストリンの桶の大きさの異なるa-CyDとb-CyDを用意し、大きさの違いが、光誘起電子移動に与える影響を調べた。その結果、大きな桶では、C1-APBのどの部位でも包接するが、小さい桶では、ボロン酸しか包接していないことがわかり、消光の仕方に大きな差が出ることが判明した。本研究では、超分子化学と超高速領域の光物性研究を融合させ、シクロデキストリン複合体(CD複合体)という魅力ある分子を、ナノ構造の光物性の舞台に引き出すことを目指している。具体的には、CD複合体が糖と結合したときの発光の振る舞いを光物性の立場から研究し、CD複合体の発光・消光のメカニズムと、光励起キャリアのダイナミクスを解明する。その過程において、CD複合体のナノ構造としての特徴を抽出し、光物性の分野で活躍させる基礎を築く。本研究の成果は、分子識別の分野、および、生体内反応を研究する分野へ多大な貢献を与えるものと予想される。以上を研究目的として,本年度は以下の項目を実施した.1.ボロン酸型蛍光プローブ単体の基礎光学スペクトルを測定し、溶媒依存性などを調べた.CD複合体の研究を行っていたが,蛍光プローブ単体の特性の理解が不十分だと認識し,単体に対して、吸収スペクトル、発光スペクトル、励起スペクトルなどの基礎光学スペクトルの測定を行った。水溶液のpHを変化させた測定、有機溶媒と水の比率を変えた測定など通して、単体での電子移動または励起エネルギー移動の特徴を理解した.2.蛍光プローブの構造を系統的に変えたCD複合体の分子設計蛍光プローブのフェニルボロン酸とピレン蛍光団の距離と角度を系統的に変化させたCD複合体を設計する。アルキル鎖の長さを変えることで、フェニルボロン酸とピレン蛍光団の距離を調整することができる。また、ピレンに置換する位置を変えることで、フェニルボロン酸とピレン蛍光団の角度を変えることができる。これにより、光励起したときの遷移の双極子モーメントの向きを制御することができた。3.量子化学計算による,電子状態の解明.量子化学計算を駆使して,CDの励起状態の電子状態を解明した.電子移動が可能か,それともエネルギー移動のみかを決定するための研究であり,現在進行中である.本研究では、超分子化学と超高速領域の光物性研究を融合させ、シクロデキストリン複合体(CD複合体)という魅力ある分子を、ナノ構造の光物性の舞台に引き出すことを目指す。具体的には、CD複合体が糖と結合したときの発光の振る舞いを光物性の立場から研究し、CD複合体の発光・消光のメカニズムと、光励起キャリアのダイナミクスを解明する.その過程において、CD複合体のナノ構造としての特徴を抽出し、光物性の分野で活躍させる基礎を築く。以上の研究目的で本研究は開始し,CD複合体のCDの大きさの影響,および,蛍光プローブの溶液依存性などで,様々な成果を得ることができた.具体的には,1.ボロン酸型蛍光プローブを有したCD複合体の基礎光学スペクトルを測定し、各スペクトルの起源を明らかにした.CD複合体に対して、吸収スペクトル、発光スペクトル、励起スペクトルなどの基礎光学スペクトルの測定を行った。測定はすべて水溶液で行うため、申請者が経験したことのない測定対象であったが、光学測定には特に問題が生じることはなかった。水溶液のpHを変化させた測定、単独の分子溶液の測定などを通して、吸収・発光スペクトルに存在するいくつかのピークの起源をすべて確定した。2.蛍光プローブの溶液依存性の測定蛍光プローブでは,ピレン蛍光団からフェニルボロン酸へと光誘起電子移動が起き,蛍光が失活する.この電子移動について,溶液の水濃度依存性を詳細にしらべ,電子移動のメカニズムの解明に迫った.まだ完全な解明には至っていないが,この研究は引き続き温度依存性も取る予定であり,これにより完全な解明に至ると予想している.シクロデキストリン(CyD)という桶型構造を持つ分子とボロン酸蛍光プローブ(C1-APB)の組み合わせとなる超分子複合体は、糖を認識する機能を持つ。本研究では、超分子化学と超高速領域の光物性研究を融合させ、シクロデキストリン複合体(CD複合体)という魅力ある分子を、ナノ構造の光物性の舞台に引き出すことを目指す。

本研究の成果は、分子識別の分野、および、生体内反応を研究する分野へ多大な貢献を与えるものと予想される。以上を研究目的として,本年度は以下の項目を実施した.1.ボロン酸型蛍光プローブを有したCD複合体の基礎光学スペクトルを測定し、各スペクトルの起源を明らかにした.CD複合体に対して、吸収スペクトル、発光スペクトル、励起スペクトルなどの基礎光学スペクトルの測定を行った。測定はすべて水溶液で行うため、申請者が経験したことのない測定対象であったが、光学測定には特に問題が生じることはなかった。水溶液のpHを変化させた測定、単独の分子溶液の測定などを通して、吸収・発光スペクトルに存在するいくつかのピークの起源をすべて確定した。2.蛍光プローブの構造を系統的に変えたCD複合体の分子設計蛍光プローブのフェニルボロン酸とピレン蛍光団の距離と角度を系統的に変化させたCD複合体を設計する。アルキル鎖の長さを変えることで、フェニルボロン酸とピレン蛍光団の距離を調整することができる。また、ピレンに置換する位置を変えることで、フェニルボロン酸とピレン蛍光団の角度を変えることができる。これにより、光励起したときの遷移の双極子モーメントの向きを制御することができた。CDの役割,および蛍光プローブ単体での特性は概ね理解が完了している.ただ,蛍光が消光するメカニズムが,電子移動かエネルギー移動かについては,まだ未解決である.研究計画に記載した,最初の目標である「ボロン酸型蛍光プローブを有したCD複合体の基礎光学スペクトルを測定し、各スペクトルの起源を明らかにする」という点を完全にクリアした点で,順調に進展していると考えられる.未解決である,消光のメカニズムを残りの期間(一年延長した期間)で解明することを目指す.実験は一通り済んでいるが,取り切れていない部分を確実にデータ取得し,最終年度は,主にデータ解析と,メカニズム解明を行う.今後は,まず,「基礎光学測定および時間分解測定を行い、蛍光プローブの蛍光消失のメカニズムを解明する」という課題に取り組む予定である.様々な距離・角度を有する試料に対して、基礎光学スペクトルおよび時間分解測定を行い、ボロン酸型蛍光プローブが、CDに包接されたときの消光メカニズムを解明する。時間分解測定では、現有のストリークカメラを使ったピコ秒領域での発光時間分解の他に、ポンプ・プローブ法による過渡吸収の測定、カーシャッター法によるフェムト秒時間分解発光測定などを行う。消光や発蛍光は、時間積分した信号に対して使われる言葉であるが、時間分解して時刻0付近を観測すれば、消光と言われている状態でも、発光は必ず存在する。したがって、時刻0付近を詳細に調べる時間分解分光が有効になる。申請者は、そのような測定を元に、無機半導体と有機分子の間のエネルギー移動の測定に成功しているそのような経験を生かして、消光・発蛍光のメカニズムを解明していく。
偏波FM-CWレーダによる土壌中埋没物の高精度検出

この研究は、1m程度の土壌に埋もれた物体を検出できる偏波FM-CWレーダ装置を開発し、遺跡探査用の道具に資することを目標とした.昨年度までの研究により地中レーダとして適当と思われる周波数250-1000MHzを選定し,レーダの原形が作成できたので,今年度はそのレーダを使い,大学の構内や実際の遺跡現場で埋没物体の実測を行った.昨年度の理論結果から,地上に設定するアンテナの最適な高さがあることが実証されているので我々のシステムでは約30cmにホーンアンテナを設定し,探査を繰り返した.その結果,大学の構内の砂地で120cmの深さに埋めた幅30cmの金属板を検出することに成功した.また,従来より理論検討している偏波を使った検出実験を進め,散乱行列に基づく偏波データが地表面の不要反射を大幅に減少させると共に埋没物体の検出を容易にすることを確認した.この成果は偏波の重要性を確認すると共に理論的成果が実証されたことにつながり,その意義は非常に大きい.一方,実際の遺跡現場で2回の実験を行った.場所は新潟県村上市磐船浦田山古墳群(1994.721)と群馬県北群馬郡子持村(1994.12.8-9)である.村上市では深さ20cm程度に礫が数多く埋もれていたが,海岸に面しており,塩分が多く含まれている土壌であったために電波の減衰が大きく,あまりはっきりしたレーダ画像は得られなかった.子持村では比較的電波の透過しやすい土壌であったため,地下1m位に古墳の頂上らしきレーダ画像が得られた.この結果は重点領域「遺跡探査」第3回公開シンポジュームにて報告した.今後,偏波の理論的な検討を加え,さらに有効な埋没物検出レーダシステムに改良し,現場実験を行う予定である。
細菌由来糖脂質抗原に対する自然免疫抗体産生を制御するToll様受容体複合体の研究

感染防御において、抗体の果たす役割が大きいことは、ブルトン型免疫不全などのB細胞欠損で感染症への感受性が高いことからも明らかである。病原体である細菌やウィルスに対する抗体産生を考えると大きく2種類に分類される。IgM、IgG3などを中心とする自然免疫抗体とIgG1、IgG2a、IgG2bを中心とする獲得免疫抗体である。前者の抗体は主にLPS(Lipopolysaccharide)などの胸腺非依存性抗原に対して迅速に産生される。本研究においてはIgMやIgG3抗体の産生がどのような分子によって制御されているのか、検討を進める。PR105/MD-1はB細胞表面に発言し、Toll-like receptorに類似した分子である。この分子と胸腺非依存性抗原についての関係について本研究では焦点を絞って進めてゆく。我々はこれまで、RP105を欠損したB細胞はLPSばかりでなくTLR2リガンドであるリポペプチドで誘導されるB細胞増殖、抗体産生などの応答が低下していること、さらに、RP105欠損マウスでは血清のIgG3が著明に低下していることを報告してきた。本年度においては、IgG3が低下している機構について検討を進めた結果、RP105欠損マウスにおいて、IgG3のgermline transcriptが著明に低下していることが明らかとなった。さらに、RP105欠損マウスと同等の血清IgG3の低下、IgG3 germline transcriptの発現低下などは、MD-1欠損マウス、TLR2 x TLR4 2重欠損マウスにおいても認められることが明らかとなった。これらの結果は、血清のIgG3の産生にB細胞に発現しているTLRが重要である可能性をしている。今後、B細胞のTLR2,TLR4,RP105/MD-1が何に反応しているのか明らかにしてゆく。さらに、IgG3は自己免疫疾患の病原性に関与することが報告されており、これらのTLRと自己免疫疾患との関係について明らかにしてゆく。RP105欠損マウスを用いた解析で以下の点が新たに明らかになった。2.RP105KOマウスはこれまで、B細胞におけるLPS応答が低下していることを報告してきた。今回、我々はTLR2リガンドであるリポペプチド(Pam3CSK4とMALP-2)、TLR9リガンドであるオリゴヌクレオチドに対するB細胞の応答性、抗体産生を調べてみた。その結果、RP105が欠損したB細胞はLPSばかりでなく、TLR2リガンドに対しても低応答性を示すことが明らかとなった。B細胞の増殖反応はリガンドの濃度を高くすることで、RP105欠損B細胞は応答するようになるが、ビボにおける抗体産生は著明に低下していた。一方TLR9に対する応答性は変わらなかった。これらの結果は、RP105/MD-1が、TLR2やTLR4によって誘導される胸腺非依存性I型抗体産生に重要な分子であることを示している。TLR2、TLR4のリガンドは菌体膜の免疫細胞活性化能のほとんどを説明する。したがってRP105/MD-1は、菌体膜刺激による抗体産生を制御しているともいえる。これまで、IgG3や、胸腺非依存性I型抗体産生が低下しているノックアウトマウスは多数報告されている。しかしながら、それらのマウスは胸腺非依存性II型抗体産生(TNP-Ficollに対する抗体産生)にも障害があり、またB1細胞が低下している。

そのため、IgG3ばかりでなく、IgMも低下することが多い。RP105KOマウスはその点において、これまでのマウスと大きく異なる。RP105KOマウスでは、B1細胞に障害はなく、TNP-Ficollに対する抗体産生にも影響はない。TLR2、TLR4のリガンドに対する抗体産生にのみ障害があるという興味深いマウスであることが明らかとなった。Radioprotective105(RP105)/MD-1は、B細胞やマクロファージ、樹状細胞に発現し、LPSレセプターであるTLR4/MD-2と構造的に類似する細胞表面分子である。我々はこれまで、RP105欠損マウスでは、B細胞のLPS刺激による増殖、抗体産生が低下していることを報告して来た。本年度はさらに、RP105欠損マウスでは血清のIgG3が著明に低下していること、また、RP105を欠損したB細胞はLPSばかりでなくTLR2リガンドであるリポペプチドで誘導されるB細胞増殖、抗体産生などの応答も低下していることを報告した(業績1)。これらの結果は、RP105/MD-1が胸腺非依存性に誘導されるIgG3の産生に深く関与している可能性を示している。IgMやIgG3からIgG1やIgG2aなどへのクラススウィッチについては、IL-4などのサイトカインの関与が示唆されている。しかしながら、IgMからIgG3へのクラススウィッチがどのように制御されているかについてはほとんどわかっていない。我々は、IgG3へのクラススウィッチとRP105/MD-1との関与を明らかにするために、クラススウィッチに必要とされるAIDなどの分子の発現や、IgG3へのクラススウィッチのときに産生される環状DNAが、LPS刺激後のRP105欠損B細胞においてどのように誘導されるかについての検討を進めている。これらの結果は、IgMからIgG3へのクラススウィッチに新たな知見をもたらすと期待される。感染防御において、抗体の果たす役割が大きいことは、ブルトン型免疫不全などのB細胞欠損で感染症への感受性が高いことからも明らかである。病原体である細菌やウイルスに対する抗体産生を考えると大きく2種類に分類される。IgM、IgG3などを中心とする自然免疫抗体とIgG1、IgG2a、IgG2bを中心とする獲得免疫抗体である。前者の抗体は主にLPS(Lipopolysaccharide)などの胸腺非依存性抗原に対して迅速に産生される。本研究においてはIgMやIgG3抗体の産生がどのような分子によって制御されているのか、検討を進める。PR105/MD-1はB細胞表面に発言し、Toll-like receptorに類似した分子である。この分子と胸腺非依存性抗原についての関係について本研究では焦点を絞って進めてゆく。我々はこれまで、RP105を欠損したB細胞はLPSばかりでなくTLR2リガンドであるリポペプチドで誘導されるB細胞増殖、抗体産生などの応答が低下していること、さらに、RP105欠損マウスでは血清のIgG3が著明に低下していることを報告してきた。本年度においては、IgG3が低下している機構について検討を進めた結果、RP105欠損マウスにおいて、IgG3のgermline transcriptが著明に低下していることが明らかとなった。
骨破壊病変防止のためのiNOS発現抑制による遺伝子治療の分子生物学的研究

1992年のザ・モレキュール・オブ・ザ・イヤーとして脚光を浴びたNO(一酸化窒素)は、循環器系、脳神経学系を中心とする各分野で、その重要性が明らかにされた(Am. J. Physiol.,2000)。われわれは骨形成・骨吸収機構において、NOが重要な代謝調節因子であることを明らかにした(FBS letter,1997,Am. J. Physiol.,2000)。NOを合成する酵素には、サイトカインの刺激により誘導されるinducible NO合成酵素(iNOS)と常に発現するconstitutive NO合成酵素(cNOS)の2種類がある。われわれは、両酵素とも骨組織中に存在することを示し、iNOSが炎症における骨破壊に大きく関与していることを示した。しかも、cNOSから生じるNO自体は本来骨形成作用があるが、サイトカインの刺激によりiNOSを誘導し、これより産生されるNOは細胞障害性の強いperoxynitrite(ONOO^-)に変化し、骨破壊をおこすという機構も明らかにした(Am. J. Physiol.,2000)。本研究は、in vitroで、iNOSのアンチセンス遺伝子を骨芽細胞に導入し、iNOSによるNOの産生を抑制することによって、炎症時の骨破壊機転を阻止できるかどうかを検討することを目的とした。その結果、骨芽細胞へのアンチセンス遺伝子の導入により、炎症時の骨破壊機転が阻止された(Am. J. Physiol.にrevised formで投稿中)。本研究の意義は、iNOSの制御により、難治性の顎骨骨髄炎などの炎症性骨破壊病変、歯周病、顎関節症、さらに関節リューマチに至る疾患を治癒する道を開くことを可能にしたことである。1992年のザ・モレキュール・オブ・ザ・イヤーとして脚光を浴びたNO(一酸化窒素)は、循環器系、脳神経学系を中心とする各分野で、その重要性が明らかにされた。われわれは骨形成・骨吸収機構において、NOが重要な代謝調節因子であることを明らかにした(2000、1997引地)。しかも、cNOSから生じるNO自体は本来骨形成作用があるが、サイトカインの刺激によりiNOSを誘導し、これより産生されるNOは細胞障害性の強いperoxynitrite(ONOO^-)に変化し、骨破壊をおこすという機構も明らかにした(2000引地)。本年度われわれは、in vitroで、iNOSのアンチセンス遺伝子を骨芽細胞に導入し、iNOSによるNOの産生を抑制することによって、炎症時の骨破壊機転を阻止できるかどうかを検討することを目的とした。その結果、iNOSのアンチセンス遺伝子を骨芽細胞に導入することにより、iNOS関連遺伝子、蛋白などの産生が抑制されることが示された。現在、iNOSの発現抑制が、骨芽細胞の分化および、細胞障害性ラジカルの産生にどのような影響を及ぼすか検討中である。1992年のザ・モレキュール・オブ・ザ・イヤーとして脚光を浴びたNO(一酸化窒素)は、循環器系、脳神経学系を中心とする各分野で、その重要性が明らかにされた(Am.J.Physiol.,2000)。われわれは骨形成・骨吸収機構において、NOが重要な代謝調節因子であることを明らかにした(FBS letter,1997,Am.J.Physiol.,2000)。

NOを合成する酵素には、サイトカインの刺激により誘導されるinducible NO合成酵素(iNOS)と常に発現するconstitutive NO合成酵素(cNOS)の2種類がある。われわれは、両酵素とも骨組織中に存在することを示し、iNOSが炎症における骨破壊に大きく関与していることを示した。しかも、cNOSから生じるNO自体は本来骨形成作用があるが、サイトカインの刺激によりiNOSを誘導し、これより産生されるNOは細胞障害性の強いperoxynitrite(ONOO^-)に変化し、骨破壊をおこすという機構も明らかにした(Am.J.Physiol.,2000)。本研究では、in vitroで、iNOSのアンチセンス遺伝子を骨芽細胞に導入し、iNOSによるNOの産生を抑制することによって、炎症時の骨破壊機転を阻止できるかどうかを検討することを目的とした。その結果、骨芽細胞へのアンチセンス遺伝子の導入により、炎症時の骨破壊機転が阻止された(Am.J.Physiol.にrevised formで投稿中)。本研究の意義は、iNOSの制御により、難治性の顎骨骨髄炎などの炎症性骨破壊病変、歯周病、顎関節症、さらに関節リューマチに至る疾患を治癒する道を開くことを可能にしたことである。
エアロゾル複合分析と個別粒子解析に基づくアジア低緯度域の粒子混合状態の解明

平成28年度に台湾北部において実施したフィールド観測のデータ解析を継続した。黒色炭素(BC)および硫酸塩が高濃度となったイベントを選び出し、気象解析に基づき空気塊の起源推定を行った。さらに、透過型電子顕微鏡(TEM)による個別粒子解析を行ってLII-MSのデータと比較した。特に、アジア大陸から長距離輸送された空気塊について、コア・シェル型や付着型を含むBC混合状態の詳細な解析を行った。その結果、領域スケールの汚染空気中であっても、多様な混合状態を有する粒子が存在することが明らかになった。得られた成果について国際学会で発表を行うとともに、学術誌に論文を投稿した。当該年度末(2月)に、タイのバンコク近郊(ナコンパトム)においてLII-MSを用いた集中観測を実施した。観測期間の直前には、バンコク市内で高濃度のPM2.5が出現し、大きな社会問題となっていた。観測期間中の前半では、領域スケールで汚染空気が滞留することでBCや硫酸塩が高濃度となるケースが見られた。TEM解析からBCとともにカリウムを含む粒子が存在することが明らかになり、広域バイオマス燃焼の寄与が示唆された。期間全体では概ね南から空気が流入していたため、比較的低い濃度で推移していた。ただし、濃度が低いながらも広域の二次生成の影響を強く受けたと見られる粒子が観測され、領域スケールのエアロゾルの特徴を理解する上で有用なデータが得られた。タイでの観測時期が遅れたために、研究期間内に解析および論文執筆を完了するには至らなかった。今後、台湾およびタイで得られた観測データの解析を継続的に行うことで、アジア低緯度域におけるBC混合状態の特徴を明らかにすることを目指す。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、オンライン化学分析と個別粒子解析を統合して、アジア低緯度域おけるブラックカーボン(BC)の濃度変動と混合状態を解明することである。主たる装置であるレーザー誘起白熱光検出-質量分析計(LII-MS)について、効率的な校正法の開発を行った。実験室では、アトマイザ、電気移動度分級器(DMA)、凝縮粒子カウンタ(CPC)を用いて単分散エアロゾルを発生させる方法が一般的であるが、フィールドで用いるには必ずしも適していない。そこで、アトマイザから発生させた粒子を分級せずに多分散のまま導入する方法を考案した。粒子濃度の定量はLII部のレーザー散乱光信号を用いて行い、その濃度に基づきMS部の校正を行う。本方法ではLII部の粒径決定精度が重要な要素となるため、定期的にポリスチレンラテックス(PSL)粒子を用いて校正を行う手順を取り入れた。実験室において単分散校正と多分散校正を実施し、整合性について検証を行った。当初計画では中国の広州郊外において観測を行う予定であったが、観測サイトの状況変化のため台湾に変更した。集中観測は2017年の2-3月に実施した。LII-MSを用いて硫酸塩、硝酸塩、有機炭素のうちBCと内部混合している割合を測定するとともに、透過型電子顕微鏡(TEM)により粒子混合状態解析を行うために自動サンプラーによるエアロゾル捕集を行った。当該観測サイトではPM2.5やCOなどの常時観測が行われており、そのデータも活用した。低気圧通過などの気象条件の変化に応じて、大陸起源の汚染空気塊と海洋起源の清浄空気塊のコントラストが明確に捉えられた。実時間データに基づいて汚染空気の輸送が顕著な時期を抽出し、TEM初期解析を行った。その結果、多様な形態のBC混合粒子が見出された。当初計画では中国の広州郊外において観測を実施する予定であったが、観測サイトの状況変化のため再検討を行い、台湾北部の観測サイトを新たな場所として選定した。台湾は広州と同様に東アジア低緯度域に位置しており、気象条件に応じて大陸の発生源の影響を強く受ける。後方流跡線解析などと組み合わせることで、当初の研究目的である、アジア低緯度域におけるブラックカーボンの濃度変動と混合状態の解明を達成することが可能である。

タイでの観測時期が遅れたために、研究期間内に解析および論文執筆を完了するには至らなかった。今後、台湾およびタイで得られた観測データの解析を継続的に行うことで、アジア低緯度域におけるBC混合状態の特徴を明らかにすることを目指す。平成28年度に引き続き、レーザー誘起白熱光検出-質量分析計(LII-MS)の新しい校正方法の検討を行った。実験室では、アトマイザ、電気移動度分級器(DMA)、凝縮粒子カウンタ(CPC)を用いて単分散エアロゾルを発生させる方法が一般的であるが、フィールドで用いるには必ずしも適していない。本方法では、アトマイザから発生させた粒子を分級せずに多分散のまま導入する。粒子濃度の定量はLII部のレーザー散乱光信号を用いて行い、その濃度に基づきMS部の校正を行う。本校正方法の妥当性について多角的に検証し、国際学会で発表を行った。また、平成28年度末(2-3月)に台湾において実施したフィールド観測データの解析を行った。LII-MSデータから観測期間全体の濃度変動を明らかにし、気象場との対応関係を調べた。このうち、黒色炭素(BC)および硫酸塩が高濃度となったイベントを優先的に選び出して、透過型電子顕微鏡(TEM)による個別粒子解析を行った。当初予定では平成29年度末にインドまたはタイで観測を行う予定であった。LII-MSの調整・評価の過程で、有機物の定量法の改良(酸化効率の向上)に資する新しい知見を得た。この定量法は分析部に酸化触媒機能を追加するものであるが、その導入・評価には半年程度を要することが判明した。観測時期を延期するために、旅費等の必要経費について翌年度への繰越を行った。実験室において、分析部の反応セル内に白金メッシュ構造体を装着するための改良を行った。加熱処理を長時間施して脱ガスを行い、構造体表面の汚れ等によるバックグラウンド信号への寄与を低減させた。この改良の結果、有機物由来粒子のイオン信号をm/z 44 (CO2)へより集約させることができるようになった。これにより、エアロゾル中の有機炭素成分の定量性が向上すると見込まれる。LII-MSの調整・評価の過程で、有機物の定量法の改良に資する新しい知見を得た。この定量法の導入・評価に半年程度を要することが判明したため、観測時期を延期した。このため、全体としてはやや遅れていると判断した。平成28年度に台湾において取得した観測データの解析を行う。LII-MSのデータから観測期間全体の濃度変動を明らかにし、TEMによる個別粒子解析と組み合わせる。最終データが整備された時点で台湾の研究協力者との間で議論を行い、成果としてまとめる。平成29年度末にはインド北東部のラクナウにおいて地上観測を行う予定である。台湾の観測と同様にLII-MSとサンプラーを観測サイトに設置して約1ヶ月間の集中観測を実施する。仮に状況の変化があれば、発生源や緯度帯の条件が類似したタイにおいて観測が実施できるように準備する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
マイクロバブルプラズマを用いた船舶ビルジ水処理装置の開発

本研究は、船舶において船底に溜まった油分を含む汚水であるビルジ水の分解処理を目指した液中プラズマ処理技術の開発を目的としている。液中プラズマは、水中の気泡内に大気圧プラズマを発生させる手法としてこれまでに水質浄化処理の研究が行われるなど着目されている。本研究の2年目である平成30年度は、平成29年度に開発した液中プラズマ実験装置を用いた炭化水素分解反応実験および海水に代表される導電性の高い水中における液中プラズマの放電試験を実施した。炭化水素分解反応実験では、船舶内でも使用される油分に含まれる炭化水素としてデカンを用いて、分解反応実験を行った。液中プラズマの生成にはアルゴン(Ar)ガスを注入し、平成29年度に購入した高電圧パルス電源による高電圧パルス(10kHz,パルス幅5us)を用いた。放電中は発光が生じそれに伴いデカンが分解され、黒いススとなることが明らかとなった。また、プラズマ放電中に発光分光計測を行い、液中プラズマの生成に伴うArの原子線発光Ar Iおよびヒドロキシラジカル(OHラジカル)による帯状発光が見られた。デカンは分解される際に二原子炭素状態を経て分解されることが考えられ、それに伴うスワンバンド発光が分光計測によって確認された。導電性の高い水中における液中プラズマ放電試験では、塩化ナトリウム(NaCl)を純水中に溶かし、海水程度の3.5wt%程度の水溶液中で放電試験を行った。Arガスを注入し、高電圧パルス電源による電圧印加によって液中プラズマ放電が生じることが確認された。こちらも同様に発光分光計測を実施すると、液中プラズマの放電によるAr IおよびOHラジカルバンド発光に加えて、ナトリウムの原子線発光(Na I)が観測された。上記の油水模擬実験ならびに導電性水溶液中での放電試験が実施できたことから、船舶ビルジ水分解実験につながる結果が得られた。平成30年度は弓削商船高等専門学校にある練習船弓削丸の船舶ビルジ水を用いた実験を計画しており実施する予定であった。平成30年7月に生じた西日本豪雨災害の被災に伴う断水期間が生じた影響を受け研究期間が圧迫され進捗に大きな影響が出た。このため、模擬実験として油水分解実験の模擬ならびに塩による導電性水溶液中での放電試験など実施したが、ビルジ水への適用には至らなかった。これまでの研究成果を経てビルジ水の模擬試験体ならびに練習船弓削丸の船舶ビルジ水を使用した分解実験および発光分光計測を実施する。また、先のデカン分解実験において生じたススを液体から分離して取り出せるため、そのススの分析を行う。また、これらの研究成果について継続的な学会発表および学術誌への論文投稿へとつなげたい。本研究の初年度である平成29年度は、液中プラズマによるビルジ水処理実験を行うための装置開発を行った。実験装置は、反応容器、ガス系統および電気系統に大別できる。反応容器は、初期段階として試作電極やガス系統配管の調整を行うことから樹脂製の円筒管を利用した。将来的には、プラズマの計測を行うことや油分の分解などを行うため化学的に安定しているガラスを使用した反応容器を開発する。ガス系統は主に、水中に気泡を注入するために必要となる。プラズマを安定して発生させるためにも、大気圧プラズマを生成する際によく利用される希ガスであるアルゴンガスを注入できるようにガス系統を設置した。また、電気系統は、電源部と電極部に分けることができ、電極部には、水中を移動する気泡に対して遅れることなく電圧を印加できる高電圧パルス電源(玉置電子工業株式会社製、TE-HVP1010K300NP(C))を購入した。また、電極には、今年度はタングステン棒を対向させた棒電極を用いた。初期実験では、これらの開発した装置を用いてプラズマの発生実験を行った。円筒の反応容器内に棒電極を対向させて配置し、60Hzの交流高電圧およびパルス電圧(10kHz、パルス幅約5us)を印加して放電させた。いずれの電源においても放電し、60Hzの交流における分光計測ではAr IやOHラジカルによる帯状の発光が計測され、今後の油分分解実験の実施につながる結果が得られた。平成29年度は、実験装置の開発および鉱油などの油分を用いた実験を計画していた。実験装置は計画通りに開発を行えたが、一方で、油分濃度計と電源の購入を検討していたため、電源の購入に時間を要した結果納入が遅くなった。このため、初期実験としてのプラズマ生成実験は行えたが、二次元電極の開発や鉱油を使用した実験を行うまでには到らなかった。

液中プラズマの生成にはアルゴン(Ar)ガスを注入し、平成29年度に購入した高電圧パルス電源による高電圧パルス(10kHz,パルス幅5us)を用いた。放電中は発光が生じそれに伴いデカンが分解され、黒いススとなることが明らかとなった。また、プラズマ放電中に発光分光計測を行い、液中プラズマの生成に伴うArの原子線発光Ar Iおよびヒドロキシラジカル(OHラジカル)による帯状発光が見られた。デカンは分解される際に二原子炭素状態を経て分解されることが考えられ、それに伴うスワンバンド発光が分光計測によって確認された。導電性の高い水中における液中プラズマ放電試験では、塩化ナトリウム(NaCl)を純水中に溶かし、海水程度の3.5wt%程度の水溶液中で放電試験を行った。Arガスを注入し、高電圧パルス電源による電圧印加によって液中プラズマ放電が生じることが確認された。こちらも同様に発光分光計測を実施すると、液中プラズマの放電によるAr IおよびOHラジカルバンド発光に加えて、ナトリウムの原子線発光(Na I)が観測された。上記の油水模擬実験ならびに導電性水溶液中での放電試験が実施できたことから、船舶ビルジ水分解実験につながる結果が得られた。平成30年度は弓削商船高等専門学校にある練習船弓削丸の船舶ビルジ水を用いた実験を計画しており実施する予定であった。平成30年7月に生じた西日本豪雨災害の被災に伴う断水期間が生じた影響を受け研究期間が圧迫され進捗に大きな影響が出た。このため、模擬実験として油水分解実験の模擬ならびに塩による導電性水溶液中での放電試験など実施したが、ビルジ水への適用には至らなかった。平成29年度の研究によって、開発した装置によって水中の気泡内にプラズマを生成することが可能であることが明らかとなった。このため、より安定した放電やプラズマの大面積化に向けた電極の開発および最適化を行う一方で、分光計測など液中プラズマの計測を行う。また、平成29年度に予定していた鉱油等の油分を用いた実証実験を行う。液中プラズマ実験装置において、油分の分解が可能となれば、弓削商船高等専門学校が所有する練習船弓削丸のビルジ水を採取して分解実験を実施する。一方で、それらが困難な場合には、再度電極の改良および注入するガスの検討を行う。また、これまでの研究成果について学会発表などを積極的に行い、研究をより加速させたい。これまでの研究成果を経てビルジ水の模擬試験体ならびに練習船弓削丸の船舶ビルジ水を使用した分解実験および発光分光計測を実施する。また、先のデカン分解実験において生じたススを液体から分離して取り出せるため、そのススの分析を行う。また、これらの研究成果について継続的な学会発表および学術誌への論文投稿へとつなげたい。研究に遅れが生じたため、平成29年度に計画していた鉱油等を用いた実験を行うことができなかった。このため、実験に使用するための購入費用が次年度使用額として生じた。平成30年度は、平成29年度に予定していた実験として実験用試料の購入を行い研究を進めるとともに、液中プラズマの計測機器の開発および水中油分の分離実験結果を計測するための計測機器のレンタル費用などに使用する予定である。
南西太平洋における糖生産ヤシの生産生態と資源化に向けた潜在機能の探索と評価

2002年にVanuatuのEspritu Santo島,Malakura島においてMetroxlon warburgii,2003年にFijiのVanua Levu島,Viti Levu島においてM.vitiense, M.warburgii,2004年にSamoaのUpolu島においてM.warburgii, M.paulcoxii(1998年以前はM.upoluenseとして扱われていた)の生産生態を調査した。日本学術振興会熱帯生物資源研究事業で実施した2000年のVanuatu・Gaua島におけるM.salomonenseおよびM.warburgii,2001年のMicronesia・Moen島,Uman島,Pohnpei島におけるM.amicarumの調査結果と合わせて,これらの南・西太平洋に分布しているMetroxylon属Coelococcus節植物は,東南アジアやメラネシアに分布するMetoxylon (Eumetroxylon)節のM.sagu(いわゆるサゴヤシ)に比べてデンプン収量が低いことが明らかになった。Colococcus節の低収性は,M.warburgiiにおいては本来樹体サイズが小さいこと,また,M.warburgiiを含めていずれも髄乾物率が低く,かつデンプン含量が低いことが主たる要因であった(M.paulcoxiiについては1個体しか発見できず,樹体サイズが小さいことは認められたが,収量調査は行えなかった)。しかし,Coelococcus節植物はM.saguに比べて全糖含量が高いことが特徴的であった。このことは,M.saguが主にサッカーによる栄養繁殖で増殖し,種子発芽率は極めて低いのに対して,Coelococcus節ではサッカーを生じることなく種子繁殖によってのみ増殖し,一様に発芽率が高い種子を生産することと関連しているものと考えられた。2002年9月にヴァヌアツ共和国のエスプリット・サント島,マラクラ島,およびエファーテ島において,Metroxylon warburugii(Heim)Becc.の生産生態ならびに利用の状況について調査した。いずれの島においても,Metroxylonは地方名でnatanguraと呼ばれている。本種の際立った外形上の特徴としては,花梗が直立して着生することと,小葉裏面の葉色が薄いことである。自然林は海岸や川に近い場所で雨季には滞水するような場所にある。しかし,栽植された群落は集落の比較的近い場所に広がっている場合が多い。特に,エスプリット・サントでは道路や畑のボーダーとして,マラクラにおいても道路横に並木状に栽植されている例がみられる。エファーテにおいても集落近くで,おそらく屋根葺き材として利用するために葉が収穫されたと考えられる個体がみられる。従って,生育場所は必ずしも湿地ではない。マラクラにおいては,現在もなおサイクロンなどで主要作物が被害を受けた場合には,natanguraの髄からサゴ(ヤシデンプン)を採取して利用する場合のあることが聞き取り調査により明らかになった。この場合のデンプン抽出は東南アジアのサゴヤシと同様であるが,調理方法はlap lap(プディング状)を作る際のタロイモ,ヤムイモあるいはバナナと同じように扱われる。しかし,サゴの利用は一般的でなく,最も広く利用されているのは屋根葺き材としてである。その他,近年ではnatangura jewelleryと称してパームアイボリー(胚乳)を工芸品の材料として利用している。2003年8月9月にフィジー共和国のVanua Levu島とViti Levu島においてMetroxylon属植物の生産生態ならびに利用の状況等について調査した。Viti Levu島にはCoelococcus節M.vitiense Benth.et Hook.が分布し,songaと呼ばれていた。デンプンの利用はみられなかったが,インド系住民が生長点(songa shootと呼ぶ)をいわゆるパームキャベジ(パルミト)として利用されていた。

主要路の道端やローカルマーケットでsonga shootが販売されているが,1本F$13と価格差が大きかった。また,Viti Levu島では無計画な伐採・利用と観光施設建設のための開発により,急速に生育面積が減少していることが明らかになった。植物資源保全と生態的多様性維持に向け,持続的利用のための教育,ならびに具体的な方策の堤案と普及が急務といえる。M.vitienseのデンプン収量はMetroxylon節のM.sagu Rottb.に比べると低いことが明確になったが,これはミクロネシアやヴァヌアツに分布するCoelococcus節の近縁種と同様,髄乾物率の低いことが主たる要因と考えられた。M.vitienseの樹型は大型で,花序の形態はM.salomonense Becc.に似ているが,球形の果実はCoelococcus節の中では小型であった。Vanua Levu島南部の一部の住民グループは,Metroxylon属植物をpamと呼んでいた。また,同島において,M.vitienseの他にヴァヌアツ原産とされる同節のM.warburgii Heim.の分布が,島の南西部に位置するソロモン諸島からの移民により開拓された村で認められた。M.warburgiiはM.vitienseに比べて樹型は小さいが,洋ナシ形の果実のサイズは大きかった。以前は,Metroxylon属の小葉を屋葺き材に利用していたようだが,現在ではVanua Levuにおいてもデンプンの利用はみられないことが明らかになった。2004年8月9月にサモアのUpolu島においてMetroxylon属植物の生産生態ならびに利用の状況等について調査した。本島にはM.warburgiiが完全に栽培化された状態で分布していた。それに対して,M.paulcoxii(M.upoluense)は調査期間中に1個体のみしか生育が確認できず,絶滅が危惧される状態にあることが明らかになった。本島では,Metroxylonをniu o lorumaと呼んでおり(「ロトゥマのヤシ」の意),フィジー・ロトゥマ島(Rotuma)に分布する種との関連が窺われた。M.warburgiiの樹型やサイズは,ヴァヌアツやフィジーに分布する個体とほぼ同程度であり,デンプンや糖の含量あるいは収量も同じ程度で,他地域に分布する同属他種に比べると樹は小型で収量も低いということができる。利用は南太平洋の他の地域,メラネシアやミクロネシアと同じく,屋根材として小葉が利用されているほか,救荒作物としてデンプンの利用がみられた。5060年前に比べると,近年はデンプン利用の頻度は極めて低くなっていることが窺われたが,ヴァヌアツやフィジーといった同種の他の分布地域に比べると,栽培化の程度がかなり進んでおり,完全な栽培植物といえる。今後は,M.paulcoxiiの分布と生育量の把握を通じて,保全に向けた方策の検討が課題である。
アルミノシリケートナノファイバーの新規合成法によるポリマーナノハイブリッドの創製

昨年度、アルミノシリケートナノファイバーであるイモゴライトをポリマーナノハイブリッドのフィラーとして利用するため、高分子溶液中におけるイモゴライトその場合成を利用したポリマーナノハイブリッドの調製を試みた。イモゴライトは分子間の強固な相互作用により一度凝集すると再分散が非常に困難であるが、その場合成により調製したイモゴライトはポリマーとの相互作用によりイモゴライト間の凝集が抑制され、高い重量分率のイモゴライトに関してもポリマーマトリクス中にて均一に分散可能であることが確認された。(雑誌論文1)本年度は、イモゴライトを含むポリマーハイブリッド材料におけるフィラーの分散性、難燃性評価を行った。高分子材料としてポリメチルメタクリレートを用いた。合成イモゴライト溶液より、リン酸基含有の修飾剤を利用しイモゴライト間の凝集を抑制した表面修飾イモゴライトを調製後、メタクリレートモノマー中におけるその場重合によりポリマーハイブリッド材料を調製した。(雑誌論文2)ポリマーマトリクス中におけるイモゴライトの分散状態を共焦点レーザー顕微鏡により観察し、広範囲にわたってイモゴライトの分散状態を確認した。また難燃性試験の結果から、ポリマーマトリクス中に約2%の表面修飾イモゴライトが存在することにより、発熱量の減少が確認され、イモゴライトの添加が材料の難燃性に付与していることを明らかにした。またフィラーの分散性が、マトリクスの難燃性に影響している事が明らかになった。アルミノシリケートナノファイバーであるイモゴライトをポリマーナノハイブリッドのフィラーとして利用するため、高分子溶液中におけるその場合成を行うことでイモゴライトが均一に分散したポリマーナノハイブリッドの調製を行った。イモゴライトの合成は、pHを調整した塩化アルミニウム、テトラエトキシシランの希薄水溶液を369Kで加熱撹拌することで行った。ポリマー成分として水溶性高分子であり、イモゴライトとの相互作用が確認されているポリビニルアルコール(PVA)を使用した。イモゴライトの合成反応はPVA水溶液中でも進行し、イモゴライトに特徴的なナノファイバー構造を生成することを確認した。また、本手法で合成した(イモゴライト/PVA)ハイブリッドはポリマーに対して高いイモゴライト重量分率においても、無色で透明性を維持したハイブリッドフィルムの形成を実現した。この効果は、PVA水溶液中で合成を行うことでイモゴライト表面にPVAが吸着し、イモゴライト間の凝集が抑制されたためと考えられる。さらに、本手法で調製した(イモゴライト/PVA)ハイブリッドフィルムはPVAフィルムと比較してPVAの結晶化度が低下しているにもかかわらず引張強度、引張弾性率が1、32倍向上し、イモゴライトが高分子マトリクス中で均一に分散し、強固な分子間相互作用が存在するポリマーハイブリッドの調製を確認した。以上の結果から、イモゴライトのその場合成法を利用したポリマーナノハイブリッドの調製法を明らかにした。
高次非線形モデリングの統合的研究

計測・測定技術の高度な進展は,諸科学・産業界で大規模・高次元データの獲得と蓄積を促進し,現象解明に有用な情報を抽出するには従来手法は有効に機能せず,新たな解析手法の研究が希求されるようになった.本研究では,現象解明と予測・制御に不可欠な現象のモデル化とデータ解析手法の開発研究に取り組み,次のような研究成果を挙げた.(1) L1型正則化法を理論的・数値的に研究し,汎化能力の高い回帰モデリング,識別・判別法を提唱した.(2)モデリングの過程で重要なモデルの評価・選択問題に取り組み,新たなモデル評価基準を導出した.(3)ベイズ型モデリングについて研究を推進し,汎用性の高いモデリングを提唱した.計測・測定技術の高度な進展は,諸科学・産業界で大規模・高次元データの獲得と蓄積を促進し,現象解明に有用な情報を抽出するには従来手法は有効に機能せず,新たな解析手法の研究が希求されるようになった.本研究では,現象解明と予測・制御に不可欠な現象のモデル化とデータ解析手法の開発研究に取り組み,次のような研究成果を挙げた.(1) L1型正則化法を理論的・数値的に研究し,汎化能力の高い回帰モデリング,識別・判別法を提唱した.(2)モデリングの過程で重要なモデルの評価・選択問題に取り組み,新たなモデル評価基準を導出した.(3)ベイズ型モデリングについて研究を推進し,汎用性の高いモデリングを提唱した.統計科学,情報科学の知識融合と数学的成果の有効利用によって,複雑な構造を内包する高次元データの背後にある現象の理解と予測・制御を目的として,非線形現象のモデル化の理論・方法論の研究に取り組み,平成21年度は,以下のような研究成果を挙げた.1.多数の説明変数からなる大規模モデルの変数選択の新しい手法であるlasso推定を拡張して,非線形モデリングに適用する方法を提唱した.モデルの推定・評価選択に対して,ベイズ推論によって計算機上で実行する数値的アプローチをモデリングの実行過程に組み込むことによって,従来,適切に捉えることが困難であった局所的に変動する高次元の現象や変化点をモデル化の過程で自然に取り組むことができる柔軟なモデリング手法となった.2.地表面メッシュを被覆しているカテゴリ割合を推定する問題について,マルコフ確率場に従う正規混合分布によるアプローチを提案した.また高次元データが観測されている場合,主成分分析によって次元を落として解析する方法の有効性を実データにより検証した.3.ノンパラメトリックな統計的推測における高次モーメントのジャックナイフ推定量の漸近的な性質を求めた。またスチューデント化カーネル型確率点推定量のエッジワース展開を求め、理論的に妥当性を証明した。この結果からノンパラメトリックな確率点推定量に基づく信頼区間を構成した。4.空間データにおける集積性を検知するための尤度比検定において,そのp値のタイトな上限の計算方法を提示した.5.非正規安定レヴィモデルにおける高次元パラメータの漸近推測においてフィッシャー情報量行列が自然に退化することを指摘し,それに対する実用的かつ効率の良い対処法を与えた.複雑な構造を内包する高次元データの背後にある現象の解明と予測・制御,さらには新たな知識発見のための基礎的な役割を担う非線形現象のモデル化の研究を行い,生命科学,システム工学などへの応用研究を推進し,平成22年度は以下のような研究成果を挙げた.1.複雑な非線形現象を捉えるモデルの構築を目的として,微分可能でないL1タイプの正則化法に基づく回帰モデリングの開発研究に取り組んだ.その結果,ガウス型基底関数に基づく新たな非線形回帰モデリングを提案し,数値実験と実データへの適用を通して手法の有効性を検証した.2.解析結果に影響を及ぼす要因を特定し,モデルの汎化能力の向上に欠かすことのできない変数選択問題に取り組み,ベイズアプローチに基づく関連ベクターマシーンによる新たな変数選択法を提案した.3.自己回帰成分を持つ時系列回帰モデルについて,予測域の重要度に重みをつけたモデル選択基準を導出し,その有効性を実データの解析に適用して確かめた.また,これに基づく特許出願の書類を準備中である.4.ノンパラメトリックな統計的推測に関する研究を推進し,ジャックナイフ推測法の理論的な性質を明らかにし,その有効な応用法について検証した.またブートストラップ分散推定量の漸近表現を求め,漸近平均2乗誤差を求めることができた.さらにカーネル型密度関数推定量のエッジワース展開を求め,理論的に妥当性を証明した.電子化された計測・測定技術の高度な発展は,諸科学,産業界で大規模かつ高次元の多様なデータの獲得と蓄積を可能とし,データの中から有益な情報やパターンを効率的に抽出するための新たなデータ解析手法の開発研究が求められるようになってきた.本研究は,昨年度までの研究実績を踏まえてこれをさらに発展させて,本年度は以下のような研究成果を挙げた.1.複雑な非線形構造を内包する現象のモデル化を目的として,ベイズアプローチに基づく非線形手法の一つである関連ベクターマシンについて研究し,予測に有効に機能する新たな非線形回帰モデリングを提唱した.また,確率分布モデルのベイズ推定である予測分布モデルを評価するためのモデル評価基準を導出した.現在,開発したモデリング手法を地球環境データ,生命科学におけるゲノムデータの解析に応用し,その有効性を検証中である.2.自己回帰成分を持つ時系列的回帰モデルに対して,自己回帰の次数,説明変数や時間遅れ次数を選択する問題について研究し,重み付き最小2乗法による母数推定に関するGIC基準を求め,車両運転装置に応用する解析手法を開発した.