hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
単一100アト秒パルスを用いた超高速コヒーレント制御

本研究は、真空紫外極端紫外領域にて発生する世界最短級の単一アト秒(10^-18秒)パルス光源を開発し、アト秒コヒーレント制御技術を用いて物質内の波動性を光操作することを目的とする。本研究では、開発した周波数可変型の単一アト秒パルスを用いて、物質中の内核電子の双極子応答(振動周期、位相、緩和時間)の観測を実現した。さらに、窒化ガリウム半導体においてアト秒時間で振動する電子運動観測に成功し、その周波数はペタヘルツ(10^15 Hz)に達する。これらの成果は、内核電子を用いた新規的な化学反応制御や、半導体電子系の新たな超高周波の光機能性を実現する上で重要な知見となると考えられる。本研究は、世界最短級の単一100アト秒(10^-18 s [as])パルスを用いた物質コヒーレント制御を目的としている。アト秒パルパルスとは、極端紫外(XUV)および軟X線領域における超短パルス光源であり、またコヒーレント制御とは物質の波動性を光操作する技術である。この光源は、超高速運動を伴う電子制御に適しており、新たな化学反応制御や物質創世に繋がる期待がある。本研究期間は3年を予定している。2013年度(初年度)において、我々は近赤外領域フェムト秒パルスに偏光制御法と二色合成法を組み合わせたDouble Optical Gate(DOG)法を用いる事で、世界最小の基本波パルスエネルギー(<250 μJ)から水の窓領域に当たる炭素K殻吸収端(光子エネルギー:284 eV)にまで達する超広帯域白色スペクトル(光子エネルギー帯域幅: >140 eV)を持つパルス発生に成功した。その帯域幅から見積もられるパルス幅は20アト秒にも到達し、1原子時間単位(24 as)よりも短い。この光源は、生体分子等の有機化合物への応用が期待出来る。次に、単一アト秒パルスを用いて自動電離に伴う内殻電子の遷移制御実験を行った。自動電離とは、内殻電子が外殻の非占有軌道へ光励起する際の配位間相互作用により決定される(ファノ共鳴)。この過程は、数アト数百フェムト秒(10^-15 s [fs])の極短時間の緩和時間を有する。我々は、単一アト秒パルスを用いることで、ネオン原子内の50.6 fsの緩和時間を持つ自動電離測定に成功した。また、能動的な電子遷移の制御を行い自動電離過程から放射されるコヒーレント光を50.6 fsから3 fsまでパルス圧縮する事に成功した。この成果は、XUV領域においても、パルス圧縮器や周波数変換器を構築出来る可能性を示唆している。本研究は、世界最短級の単一アト秒(10^-18 s [as])パルスを用いた物質コヒーレント制御を目的としている。この光源は、超高速運動を伴う電子の観測や制御に適しており、新たな化学反応制御や次世代の光応答デバイス開発に繋がる期待がある。2014年度は、前年度において開発した極端紫外領域の単一アト秒パルスを用いて、これまで観測することが困難であった物質中の内殻電子ダイナミクスを観測することに世界で初めて成功した。単一190アト秒パルスにより誘起された内殻電子が作り出す双極子応答により発生するコヒーレント光を、スペクトル位相干渉法(SPIDER: Spectral phase interferometry for direct electric-field reconstruction)と呼ばれる光計測技術を組み合わせる手法を開発し、内殻電子の運動情報を読み出すことを実現した。この計測されたスペクトル位相情報は、誘起された双極子の振動周期・位相・緩和時間といった電子運動に関する全ての情報を取得可能とする。また、我々は電子の運動情報を読み出すと同時に、近赤外領域フェムト秒(10^-15 s [fs])パルスを用いて、内殻電子の運動を能動的に操作することにも成功した。これらの成果は、英国科学誌「ネイチャー・コミュニケーションズ」にて報告された。これらは、従来まで未開領域であった内殻電子を用いた超高速応答の光デバイス開発や新たな化学反応制御の開拓に繋がるものと期待される。本研究は、世界最短級の単一アト秒(10-18秒:as)パルスを用いた物質コヒーレント制御を目的としている。アト秒パルスとは、真空紫外から極端紫外領域において発生する超短パルス光源であり、またコヒーレント制御とは物質の波動性を光操作する技術である。本研究期間は3年(H25-H27年度)であり、本研究実績は最終年度報告にあたる。H25-H26年度において、単一アト秒パルス(190 as@30-55 eV)の開発を行い、物質中の内殻電子の双極子応答計測を実現した[Nature commun. 5, 5599 (2014)]。単一アト秒パルスにより誘起された内殻電子の双極子応答は、スペクトル位相干渉法(SPIDER法)を用いることにより、振動周期・位相・緩和時間といった電子運動に関する全ての情報を取得可能となる。本成果は内核電子を用いた新たな化学反応制御の開拓に繋がる期待がある。

最終年度にあたるH27年度では、窒化ガリウム半導体においてペタヘルツ(1015 Hz:PHz)周波数を伴う電子振動観測に成功した[Nature Phys. 2016 (online掲載済)]。近赤外フェムト秒パルス(10-15秒:fs)により誘起されるバンド間遷移分極は、単一アト秒パルスを用いた時間分解計測により観測される。その分極に伴い生じる電子振動の周期は860 asに達し、周波数は1.16 PHzに相当する。これは、過去に固体物質中で観測された振動現象としては最高の周波数を有する。半導体電子系が有する超高周波応答は、将来の時間領域における信号処理技術の高速化に応用できる可能性が有り、また半導体の新たな光機能性を実現する上で重要な知見になると考えられる。本研究は、真空紫外極端紫外領域にて発生する世界最短級の単一アト秒(10^-18秒)パルス光源を開発し、アト秒コヒーレント制御技術を用いて物質内の波動性を光操作することを目的とする。本研究では、開発した周波数可変型の単一アト秒パルスを用いて、物質中の内核電子の双極子応答(振動周期、位相、緩和時間)の観測を実現した。さらに、窒化ガリウム半導体においてアト秒時間で振動する電子運動観測に成功し、その周波数はペタヘルツ(10^15 Hz)に達する。これらの成果は、内核電子を用いた新規的な化学反応制御や、半導体電子系の新たな超高周波の光機能性を実現する上で重要な知見となると考えられる。本年度に開発した手法である単一アト秒パルスとスペクトル位相干渉法の組み合わせは、物質中に存在する内殻電子のコヒーレントな運動を読み出すことを可能とする。この成果は、当初の研究計画に沿った研究内容であり、これまで順調な成果を得ている。今回、明らかにされた内殻電子の双極子運動は、光と物質の相互作用において基礎的かつ極めて重要な知見となる。例えば、アト秒時間領域で変化する吸収係数・反射係数・屈折率を決定づけることもできるため、瞬時的に物質を操作し、超高速応答の光スイッチを作成することにも可能になると考えられる。本年度は、初期の原理実証を兼ねるため、単純なネオン原子をターゲットとして実験を行ったが、本技術は分子や固体材料に対してより一層の研究意義が生まれる。分子や固体では、電子の双極子運動のみならず、原子核の運動も付随して誘起されるため、電子遷移の励起準位が時間的に随時変化する。つまりは双極子応答に「分散」の概念が生まれる。緩和時間の極めて短い内殻電子に対するこれらの調査は、従来のパルス幅の長い光源では不可能であった。単一アト秒パルスを用いた本手法は、内殻電子に対する交差準位(コニカルインターセクション)の探索や操作にも繋がる。交差準位部に対する電子遷移の操作は、最終的な物質の構造を決定することにも強く寄与するため、従来の技術では不可能であった新物質の創世さえも見えてくる。本手法を基幹技術とし、更なる物質コヒーレント制御の応用実験に今後は挑戦する予定である。27年度が最終年度であるため、記入しない。総合理工次なる段階は、単一アト秒パルスにより誘起される内殻電子を利用した半導体材料中における双極子の運動計測である。通常、電子は、「外殻電子」と「内殻電子」に分類でき、「内殻電子」は、光情報処理デバイス等で利用している「外殻電子(=価電子)」よりも1桁以上高い遷移エネルギーを持ち、その運動(双極子応答)も100万倍10億倍高速である。
企業の環境経営における意思決定と経済効率性への影響

研究実施三年目の本年度は、これまでに構築した企業のデータベースを用いて、計量経済学的アプローチと生産性分析を中心に研究を行った。本年度の研究実施状況とその成果を下記三点にまとめる。1.国内製造業のCO2及び毒性化学物質で推計した環境効率と、財務指標の関係性を、計量経済アプローチを用いて考察した。財務指標は、資本利益率、資本回転率、売上利益率を適用し、それぞれの財務指標を用いた分析結果を比較することで、環境経営がどのようなメカニズムによって財務指標を改善させているかを考察した。研究成果は、2.日本と米国の製造業を対象にアンケート質問票による認知指標データを用いて、企業が政府や地域社会、消費者から知覚する環境保全への圧力を、どのように経営に反映させているかを分析した。本研究の成果は組織科学に査読付論文として公表予定である(2013年6月)。3.国内企業のCO2排出量を考慮した生産性の推計を業種別に行い、その推移の違いを比較・考察した。分析結果より、加工組立型である電気機器と自動車製造業では、効率的な企業と非効率的な企業の両方で生産効率性の改善を達成しており、業界全体で効率性改善を達成していることが明らかとなった。一方で、化学製品製造業や繊維製品製造業では、フロンティアライン上の効率的な企業と非効率的な企業との間の効率性格差が拡大しているため、ボトムアップを促すような試みが重要であると考える。本研究の成果は社会経済研究に査読付論文として公表している。研究成果は社会経済研究に査読付き論文として公表している。本研究プロジェクト期間内で遂行できなかった研究テーマについては、来年度の研究費助成事業(科学研究費補助金)に応募し、引き続き研究を進める予定である。研究実施一年目の本年度は、主に企業のデータベース構築を行った。本年度の研究実施状況とその成果を下記四点にまとめる。1.国内製造業のデータベースのアップデートを行うため、日本経済新聞社NEEDSデータベースより国内製造業企業の財務データセットを取得。さらに、PRTR対象物質排出量とCO_2排出量についても、環境省が発表している企業別の排出量を元にデータセットを作成し、財務データとのマッチング作業を行い経済と環境に関するデータをアップデートした。さらに財団法人知的財産研究所のデータベースより国内企業の特許データを取得し、OECDが定める環境技術特許のパテントコードを参照することで、企業別の環境技術特許のデータベースを構築した。2.米国製造業のデータベースを作成した。データはMergent社のMergent onlineから財務データを、米国EPAが公開しているToxic release inventoryより毒性化学物質排出量データを取得した。3.中国製造業については、データのアクセスが容易であった省別及び鉄鋼業企業に着目し、データを作成した。4.上記作成したデータセットを適用し、企業の生産性の変化、環境保全取り組み費用と経済効率性の関係性、環境技術特許と経済効率性の関係性、限界削減費用と潜在的削減可能量に関する分析を行い、研究成果は査読付論文として発表した。本年度の主な研究成果は、査読付国内論文2編、査読付国際論文4編、国内学会発表7回である。本研究課題は、持続可能な発展を達成する上で不可欠な環境と経済の両立において、経済的価値の源泉であるとともに環境負荷の発生源である企業の役割について環境経営と生産性に着目して検討したものであり、経営学と経済学を融合させることを目指した独創的な研究である。研究実施二年目の本年度は、昨年度に構築した企業のデータベースを用いて、生産性分析を中心に研究を行った。1.日米製造業企業の毒性化学物質を考慮した生産性を推計し、生産性の推移を考察した。さらに、国内及び国外の化学物質規制の公布・施行の時期に生産性がどのように変化しているかに着目し、環境規制と生産性の因果性についての考察を行った。研究成果は、Journal of Cleaner Productionに査読付き論文として公表している。2.国内製造業を対象にCO2排出量及び化学物質を考慮した生産性の推計を行い、特に揮発性有機化合物(VOC)に着目した分析を行った。2006年の大気汚染防止法の改正に伴い、VOC排出量の規制が定められたことから、この規制が製造業企業に対してどのような影響を与えたのかに焦点を当て、分析を行った。研究成果は計画行政に査読付論文として公表している。3.途上国企業に焦点を当て、インドネシアの配電企業の生産効率性と、電気料金の補助金制度についての分析を行った。分析手法には、Data Envelopment Analysisを適用し、生産非効率性がどのような企業特性及び外部要因によって影響を受けているかを明らかにした。研究成果はJournal of International Development and Cooperationに査読付き論文として公表している。

本研究の成果は組織科学に査読付論文として公表予定である(2013年6月)。3.国内企業のCO2排出量を考慮した生産性の推計を業種別に行い、その推移の違いを比較・考察した。分析結果より、加工組立型である電気機器と自動車製造業では、効率的な企業と非効率的な企業の両方で生産効率性の改善を達成しており、業界全体で効率性改善を達成していることが明らかとなった。一方で、化学製品製造業や繊維製品製造業では、フロンティアライン上の効率的な企業と非効率的な企業との間の効率性格差が拡大しているため、ボトムアップを促すような試みが重要であると考える。本研究の成果は社会経済研究に査読付論文として公表している。研究成果は社会経済研究に査読付き論文として公表している。本年度は、昨年度に構築したデータベースを利用し、日米企業の環境汚染物質を考慮した生産性分析に着手し、Directional Distance Function及びData Envelopment Analysisを適用することで製造業企業における環境経営と生産性の関係を明らかにした。本年度の主な研究成果は、査読付国内論文5編、査読付国際論文4編、国内学会発表3件、国際学会発表1件であり、予想以上の成果を挙げている。最終年度となる来年度は、米国企業データセットの作成を行い、日本、中国、米国における企業の環境経営と生産効率性についての実証分析を行う。これらの分析結果をもとに、企業の環境経営が生産効率性を向上させる影響を説明し、途上国企業が環境経営に取り組むためのインセンティブを提示する。本研究プロジェクト期間内で遂行できなかった研究テーマについては、来年度の研究費助成事業(科学研究費補助金)に応募し、引き続き研究を進める予定である。
クロムの眼組織における意義

クロム欠乏飼料を自家作成し、この飼料でウィスター京都ラットを生後20日目より飼育した。欠乏飼料飼育5-6か月目、血糖値は正常ラットに比較して高く、糖尿病の傾向がみられた。欠乏飼料飼育5-6か月目のラット眼球を、室内点灯後1時間毎に摘出し、網膜を4%グルタールアルデヒド、1%オスミウム酸で固定し、電子顕微鏡で観察した。なお、飼育室は12時間明室、12時間暗室に規則正しく保たれている。網膜の電子顕微鏡的所見は、どの時間でも各細胞の微細構造に破壊像はみられなかった。しかし、網膜色素上皮細胞には、どの時間に眼球を摘出しても常に層状構造物が存在した。この層状構造物の数は、点灯2時間後に最も多く、その後減少し、4時間後にはほとんど零になるのが正常であるが、クロム欠乏ラットでは、点灯2時間で層状構造物数は最高になるが、4時間後も維持してかなりの数の層状構造物が残った。この層状構造物は色素上皮細胞が貪食した視細胞外節層板である。従って、クロム欠乏により、色素上皮細胞が貪食した外節を消化、分解する機能に異常をきたしたか、外節層板貪食のサーカディアンリズムに変調をきたしたものと推測した。すなわち、クロムは網膜色素上皮細胞の貪食機能に関与しているものと考えられる。本年度はクロム欠乏飼料を作るために、飼料の成分となる薬品を44種類購入し、欠乏飼料を製造中である。ラットにクロム欠乏を起こさせることに成功すればラットには糖尿病が起こり、糖尿病性網膜症が惹起されると思われるので、その為の観察準備としてOLETFラット(自然発症糖尿病ラット)を用い、その網膜を透過電子顕微鏡と走査電子顕微鏡で観察して次の結果をえた。生後10カ月で網膜血管は、鋳型を走査電子顕微鏡で観察すると著しく蛇行し、透過電子顕微鏡で観察すると、網膜毛細血管内皮細胞の変性と基底膜の肥厚がみられた。これらは糖尿病性変化と考えられた。しかし、10カ月の時点では白内障の合併はない。OLETFラット同様に自然発症糖尿病ラットであるWBN/kobラットでは、生後14カ月で白内障が生じた。これを走査電子顕微鏡で観察すると、水晶体前嚢下、後嚢下に混濁が見られ、水晶体線維が変性し、走行が乱れていた。これも糖尿病の合併症としてのヒトの白内障に類似していた。一方、この網膜の動脈には変化が生じており、網膜血管の変化は、糖尿病性血管症の像を呈した。しかしながら、発症が離乳期以前にあること、変化がヒト糖尿病網膜症とは異なること、動物が糖尿病を発症する以前から網膜変化が始まっていることから、糖尿病によるものではなく、遺伝性の変性症であると考えられた。以上のように、クロム欠乏で糖尿病が発症すれば、その合併症である糖尿病網膜症や白内障を研究する準備はととのったといえる。クロム欠乏により糖尿病が発症し、糖尿病網膜症が惹起されると考えられるので、網膜症の対照群としてOtsuka Long Evans Tokushima Fatty ratの網膜を研究した。その結果、糖尿病網膜症でみられる血管変化についての研究成果をOphthalmic Research誌に投稿、受理され、目下印刷中である。これで対照群の所見を確立した。次にクロム欠乏飼料を作成し、目下これにて飼育観察中である。欠乏飼料飼育6カ月目の網膜では、網膜色素上皮の視細胞外節貧食の概日性リズムに変化を来たした。この成果は、平成11年4月21日、第103回日本眼科学会学術講演会において発表する予定である。欠乏飼料飼育5-6か月日のラット眼球を、室内点灯後1時間毎に摘出し、網膜を4%グルタールアルデヒド、1%オスミウム酸で固定し、電子顕微鏡で観察した。

なお、飼育室は12時間明室、12時間暗室に規則正しく保たれている。網膜の電子顕微鏡的所見は、どの時間でも各細胞の微細構造に破壊像はみられなかった。しかし、網膜色素上皮細胞には、どの時間に眼球を摘出しても常に層状構造物が存在した。この層状構造物の数は、点灯2時間後に量も多く、その後減少し、4時間後にはほとんど零になるのが正常であるが、クロム欠乏ラットでは、点灯2時間で層状構造物数は最高になるが、4時間後も維持してかなりの数の層状構造物が残った。この層状構造物は色素上皮細胞が貪食した視細胞外節層板である。従って、クロム欠乏により、色素上皮細胞が貪食した外節を消化、分解する機能に異常をきたしたか、外節層板貪食のサーカディアンリズムに変調をきたしたものと推測した。すなわち、クロムは網膜色素上皮細胞の貪食機能に関与しているもの考えられる。
悪性脳腫瘍に対するＷＴ１ペプチドワクチン療法の予後予測因子と免疫逃避に関する研究

WT1 CTLペプチドワクチン療法における予後予測因子と免疫逃避機構を解明するために、平成24年度までに以下の実績を得た。B.ヘルパーペプチド併用療法の予後予測因子の検索と検証: Aにおける1-4の評価に加えて、患者の末梢血単核球をWT1ヘルパーペプチドで刺激し、産生されるInterferon-γ(IFN-γ)の測定を行った。現在、結果を解析中である。C.WT1ペプチドワクチン療法における免疫逃避現象の解明: 14症例のWT1ペプチドワクチン療法後の手術標本において、CD3, CD4, CD8, CD79α陽性細胞群、制御性T細胞(Treg)、マクロファージの細胞動態の解析を行った。これらについて、個々の症例における結果を総合的に解析中である。WT1 CTLペプチドワクチン療法における予後予測因子と免疫逃避機構を解明するために平成25年度までに以下の実績を得た。B.ヘルパーペプチド併用療法の予後予測因子の検索と検証:Aにおける1ー4の評価を同様に行った。結果は多少の差異はあるものの、Aで得られたものとほぼ同等の結果であり、現在その差異について統計学的に検討している。C.WT1ペプチドワクチン療法における免疫逃避現象の解明:症例を20症例に拡大でき、WT1ペプチドワクチン療法後で、WT1, HLA class I発現について免疫組織化学的に検討、双方がペプチドワクチン療法後に減弱することを見いだした。腫瘍内浸潤リンパ球(TIL)のサブセット解析として、CD3, CD4, CD8, CD79α陽性細胞群、制御性T細胞(Treg)、マクロファージなどの細胞動態の解析を行った。TILは増加しているものの、Tregの増加も認められ、これらの症例はWT1ペプチドワクチン療法に不応であったことから、WT1とHLA class I分子発現の減弱やTregの増加が免疫逃避現象の機序であると考えられた。本結果の論文を作成中である。WT1 CTLペプチドワクチン療法における予後予測因子と免疫逃避機構を解明することを目的として研究を開始した。A.予後予測因子の同定と検証:(1) phenotype解析:治療開始前後の末梢血単核球にてCD4陽性およびCD8陽性分画におけるphenotype解析を行った。(2) WT1遺伝子産物の高発現:腫瘍からmRNAを抽出し、定量的RT-PCR法を用いて、WT1発現ベルの定量を行った。(3) WT1ペプチド投与中のDTH反応:治療期間中に4週間毎のDTH反応の陽転化を記録した。(4)治療前後のmethionine PET (Met PET):治療前後の変化を定量評価できるソフトウェアを開発した。B.ヘルパーペプチド併用療法の予後予測因子:上記(1)ー(4)の評価に加えて、末梢血単核球をWT1ヘルパーペプチドで刺激し、産生されるInterferon-γ(IFN-γ)の測定を開始した。C.免疫逃避現象の解明:手術標本において、WT1, HLA class I発現について免疫組織化学的に検討し、双方がペプチドワクチン療法後に減弱する傾向を見いだした。本研究は、現在遂行中の2つの臨床試験:1初発悪性神経膠腫に対するテモゾロミド併用WT1ペプチドワクチン療法臨床第I相試験2再発悪性神経膠腫を対するWT1ヘルパーペプチドとCTLペプチド併用療法臨床第I相試験において、予後予測因子を新たな手法で検証するとともに、治療不応例における免疫逃避機構を解明して、WT1ペプチドワクチン療法の適応確立に還元することを目的としている。従って上記の2つの臨床試験の進行具合に鑑みて、計画したすべての項目(研究実績の概要に記載したA-C)について、その解析を行うことができ、項目によっては臨床予後や生存期間との統計学的解析を終了し、論文として報告したものもある。研究期間はあと1年残っており、本研究は順調に進展しているものと考える。本研究は、現在遂行中の2つの臨床試験:(1)初発悪性神経膠腫に対するテモゾロミド併用WT1ペプチドワクチン療法臨床第I相試験(2)再発悪性神経膠腫を対するWT1ヘルパーペプチドとCTLペプチド併用療法臨床第I相試験において、予後予測因子を新たな手法で検証するとともに、治療不応例における免疫逃避機構を解明して、WT1ペプチドワクチン療法の適応確立に還元することを目的としている。従って上記の2つの臨床試験の進行具合に鑑みて、計画したすべての項目(研究実績の概要に記載したA-C)について、その解析を開始することができ、症例を重ねてきた。よって、おおむね順調に進展しているものと考えている。臨床試験の進行具合に応じて、A-Cの解析を継続する。Aについては、予後予測因子候補とMRIによる治療効果判定、無憎悪生存期間(PFS)、全生存期間(OS)などとの関連の統計学的解析がほぼ終了しているが、Bについて同様の解析を行う。この中から、WT1ペプチドワクチン療法の予後予測因子として有用であるものを選択し、将来のWT1治療における患者適格基準に応用する。C.免疫逃避現象の解明についてはさらに症例を重ね、手術標本において、WT1, HLA class I発現について免疫組織化学的に検討することを継続する。同時に腫瘍内浸潤リンパ球のサブセット解析として、CD3, CD4, CD8, CD79α陽性細胞群、制御性T細胞(Treg)、マクロファージなどの細胞動態の解析も継続する。最終的には、生存データとの統計学的解析を確定し、WT1ペプチドワクチン療法の予後予測因子を組み入れた、WT1ペプチドワクチン療法の患者適格基準を完成する。

また、それらを国際的な学術誌に発表し、WT1ペプチドワクチン療法を含む癌ペプチドワクチン療法の発展の基盤とする。臨床試験の進行具合に応じて、A-Cの解析を継続する。さらにA、Bについては、予後予測因子候補とMRIによる治療効果判定、無憎悪生存期間(PFS)、全生存期間(OS)などとの関係性を、統計学的手法を用いて解析する。この中から、WT1ペプチドワクチン療法の予後予測因子として有用であるものを選択し、将来のWT1治療における患者適格基準に応用する。C.免疫逃避現象の解明についてはさらに症例を重ね、手術標本において、WT1, HLA class I発現について免疫組織化学的に検討することを継続する。また、腫瘍内浸潤リンパ球のサブセット解析として、CD3, CD4, CD8, CD79α陽性細胞群、制御性T細胞(Treg)、マクロファージなどの細胞動態の解析を行う予定である。最終的には、生存データとの統計学的解析を確定し、WT1ペプチドワクチン療法の予後予測因子を組み入れた、WT1ペプチドワクチン療法の患者適格基準を完成する。研究はおおむね順調に進行しており、研究計画にも変更はない。前年度の研究費も含めて、予定通りの計画を進めていく。研究を遂行する上で、必要に応じて研究費を執行したため、当初の見込み額と執行額が異なる事態が生じているが、研究はおおむね順調に進行しており、研究計画にも変更はない。
地盤減衰の定量的評価に関する研究

地盤減衰を定量的に評価する目的で、理論解析および実験を行ってきた。その結果を以下にまとめる。1.地盤の動特性をグラウンド・コンプライアンスという形で表現し、これを有理関数に近似し、代表的な例を示すとともに、その応用法を紹介している。これは振動数の関数であるグラウンド・コンプライアンスを振動数に無関数な振動系モデルに置換することに対応し、地盤-建物連成系の非定常応答解析への適用が可能となった。2.根入れ構造物の振動特性を薄層要素法を用いて解析している。特に、基礎周囲に本来の周辺地盤とは異なるせん断剛性,密度を持つ境界域を導入し、そこでの剛性低下が根入れ構造物の振動特性に及ぼす影響について検討している。その結果、根入れ構造物の振幅特性は境界域の剛性低下により大きくなるが、層地盤の1次固有振動数より低いところでは境界域の剛性にかかわらず、減衰効果は期待できないことが分った。3.起振機による根入れ基礎の振動実験を行った。今回の実験の特徴は、基礎を地盤内に堀り下げて作り、その周囲を空けたままおよび埋戻した状態で実験を行い、側面の効果を検討しているところにある。鉛直加振、水平加振共に、周囲を空けた状態では、基礎の共振現象が明確に現われたが、埋戻した状態では共振が殆んど認められなくなった。4.基礎ブロックの起振機実験から、地盤の等価バネ剛性および粘性減衰係数を評価した。特に、基礎底面と側面に分離する方法を提案し、両者の分担を明らかにしつつ、側面の影響について検討を加えている。今回の実験を通じて、埋戻し効果は鉛直加振よりも水平加振に大きく現われることおよび地盤の等価バネ剛性よりも粘性減衰係数によく現われることが指摘される。
NF-κBと免疫寛容　-がん増殖抑制効果と臓器移植後拒絶反応の抑制-

本研究においては、NF-kB活性抑制と免疫チェックポイント分子を標的とした肝胆膵悪性腫瘍に対する抗腫瘍抑制効果、臨床応用を目標とし、肝細胞癌、大腸癌肝転移症例の検討を行った。肝細胞癌は手術、局所焼灼術、肝動脈化学動脈塞栓術、肝動注療法、ソラフェニブなどの分子標的治療薬といった種々の治療法が存在するが、東京医科歯科大学肝胆膵外科、太田西ノ内病院外科における患者を対象に臨床病理学的特徴の検討を行った。再肝切除症例では初回肝切除時の分化型、再肝切除時の門脈侵襲、胆管侵襲、ミラノ基準が、また、局所焼灼術後肝切除施行症例においても分化型、門脈侵襲、胆管侵襲が予後規定因子となっていることを明らかにした。さらに肝細胞癌手術施行症例の検体を免疫チェックポイント分子であるPDL1抗体にて免疫染色を行い、前述の分化型、門脈侵襲、胆管侵襲も含めた臨床病理学的因子も含めて検討、PDL1陽性が門脈侵襲、胆管侵襲とともに予後規定因子のひとつであることを同定、肝細胞癌術後患者の新規予後予測スコアリングモデルを構築した。また、近年、大腸癌に対する化学療法の進歩に伴い、大腸癌肝転移に対する術前・術後補助化学療法がトピックになっているが、同様の手法にて、太田西ノ内病院外科大腸癌肝転移切除例における臨床病理学的検討を行い、肝切除が唯一の根治を望める治療法であること、周術期化学療法と肝切除の併用療法が肝切除単独よりも有効であること、大腸癌肝転移患者全体の治療成績向上に肝切除率が寄与していることを明らかにした。現時点では、肝胆膵悪性腫瘍のなかでも手術、局所焼灼術、肝動脈化学動脈塞栓術、肝動注療法、ソラフェニブなどの分子標的治療薬といった種々の治療法により、再発に対しても繰り返し治療が選択可能である肝細胞癌に注目し、東京医科歯科大学肝胆膵外科における肝細胞癌再肝切除施行症例、局所焼灼術後肝切除施行症例を対象として、臨床病理学的特徴の検討を行った(第28回日本肝胆膵外科学会学術集会、JDDW2017で発表)。さらに肝細胞癌手術施行症例の検体を免疫チェックポイント分子であるPDL1抗体にて免疫染色を行い、前述の分化型、門脈侵襲、胆管侵襲も含めた臨床病理学的因子も含めて検討、PDL1陽性が門脈侵襲、胆管侵襲とともに予後規定因子のひとつであることを同定、これらの結果を踏まえて、肝細胞癌術後患者の新規予後予測スコアリングモデルを構築した(未発表)。肝細胞癌患者の臨床病理学的解析をNF-κBのin vitroの実験の前に先んじて行っているため。本研究においては、Nuclear factor-kappa B(NF-kB)活性の抑制による肝胆膵悪性腫瘍に対する抗腫瘍抑制効果、また、NF-kBと免疫チェックポイント分子を標的とした臨床応用をテーマとしている。昨年度われわれが明らかにしたPDL1をスコア因子とした新規予後予測スコアリングモデルを改良化した。また、進行肝細胞癌や肝細胞癌腹膜播種症例を対象として、臨床病理学的特徴の検討を行った(第118回日本外科学会定期学術集会、第15回日本消化器外科学会大会で発表)。さらに肝細胞癌に対する研究と同様の手法にて、大腸癌肝転移切除例における臨床病理学的検討を行った(第79回日本臨床外科学会総会、The 71st Society of Surgical Oncologyで発表)。近年の大腸癌に対する化学療法の進歩に伴い、大腸癌肝転移に対する術前・術後補助化学療法がトピックになっているが、いまだ一定の見解は得られていない。われわれは、肝切除が唯一の根治を望める治療法であること、周術期化学療法と肝切除の併用療法が肝切除単独よりも有効であることを明らかにした。肝細胞癌、大腸癌肝転移の臨床病理学的検討をNF-kB活性化抑制の実験に先んじて行っているため。

また、近年、大腸癌に対する化学療法の進歩に伴い、大腸癌肝転移に対する術前・術後補助化学療法がトピックになっているが、同様の手法にて、太田西ノ内病院外科大腸癌肝転移切除例における臨床病理学的検討を行い、肝切除が唯一の根治を望める治療法であること、周術期化学療法と肝切除の併用療法が肝切除単独よりも有効であること、大腸癌肝転移患者全体の治療成績向上に肝切除率が寄与していることを明らかにした。今後の研究の展望は、肝切除や局所焼灼療法といった肝細胞癌前治療の違いによる、前述の新規予後予測スコアリングモデルのさらなる検討を進めながら、NF-κBのin vitroの実験を進めていく予定である。今後の研究の展望は、昨年度明らかにした肝細胞癌における新規予後予測スコアリングモデルに続いて、大腸癌肝転移症例における検討を進めながら、NF-κBのin vitroの実験も進めていく予定である。NF-kBに関連したin vitroの実験が遅れているため。前年度に予定していたが実施できなかった実験に使用予定。
非同期式ハードウェアの暗号攻撃に対する耐性評価とIPSecurityの最適化実装

暗号処理デバイスの実行時消費電力の時間変化から秘密鍵を解読する攻撃(電力差分解析、Differential Power Analysis, DPA)は,共有鍵を利用したセキュリティに対する大きな脅威となっている。一方ハードウェア設計においては,クロックを使用しない非同期方式がある。非同期式回路では処理時間が演算の種類やデータによって変化するため,暗号処理を実装した場合,暗号攻撃に対する耐性は高いと予想される。本研究は、鍵解読が困難な高性能低コストセキュリティ処理の実現と応用を目的として行なわれた。研究の成果は次のようにまとめられる。1)DPA攻撃耐性評価手法の構築:安全な暗号回路を設計するには、設計工程の上流から下流に至る各段階で攻撃耐性が評価できる必要がある。上流ではアルゴリズムレベルでの高速な耐性評価シミュレーション手法を提案評価した。実装直前の最下流では、回路シミュレータを用いたシミュレーションが有効であることを示した。2)オーバーヘッドの小さい高速低消費電力非同期式ハードウェアの設計:同期式データパスをそのまま用いることのできる束データ非同期回路において、ステージ遅延を効率よく生成する新しいハンドシェイクプロトコルを提案し、その実装を行った。評価実験により、従来法より消費電力の小さい、高速な回路が得られることを確かめた。3)強力なDPA攻撃手法の提案とそれに対する防御:DESを例として、もっとも強力なDPAを行なうための参照位置、参照ビット数、および統計処理手法を示した。さらに、乱数入力をもつ暗号処理テーブル(RST)を提案した。RSTは、FPGAのマクロメモリを使った暗号処理に適用でき、応用面での価値が高い。RSTをデータパスとする束データ非同期回路は、高速性・低消費電力性・安全性のいずれの面でも向上が見込まれる。4)セキュリティプロトコルの応用例VPN(Virtual Private Network)の性能評価:代表的なオープンソースVPNとして知られるOpenVPNに着目し、性能評価を行なった。その結果、ソフトウェア実装ではキャッシュがボトルネックとなり得ることが分かった。このような応用面では専用ハードウェアが有効であり、DPA耐性をもつ暗号処理ハードウェアにより安全性が増すと期待される。本研究の成果および関連研究の成果は、雑誌論文29編(和文ジャーナル2編、英文ジャーナル4編、国際会議プロシーデングス5編、国内研究会報告等18編)で公表した。また、関連研究の成果に基づき特許1件を申請した。1.暗号回路に対するDPA耐性評価手法の構築耐性の高い回路を設計するには、設計工程の上流から下流に至る各段階で耐制が評価できる必要がある。まず、1)上流工程では、ゲート回路において、その入力値のハミングウェイト、出力値のハミングウェイトは、ともに消費電力と相関があるとするモデルを提案した。このモデルに基づくシミュレーションにより、短時間で、未対策の回路に対して秘密鍵が推定できること、および、既存のいくつかの対策法の効果が確認できることを示した。次に、2)実装直前の段階では、回路シミュレータNanoSimを用いたシミュレーションが有効であることを示した。この手法は時間はかかるが、より信頼性の高い耐性評価が可能である。最後に3)共有鍵暗号DESを実際にFPGA(Field Programmable Gate Array)に実装し、DPA実験を行い、対策を行わない回路に対しては鍵が推定できることを確かめた。

2.高速低消費電力非同期式ハードウェアの設計データパスに同期式のものをそのまま用いることのできる束データ非同期回路に着目した。この方式ではオーバヘッドの小さい遅延信号生成回路が全体の特性を決める。そこで、ステージ遅延を効率よく生成する新しいハンドシェイクプロトコルを提案し、その実装を行った。評価実験により、従来法より消費電力の小さい、高速な回路が得られることを確かめた。DPA耐性を考慮した回路設計手法として、本手法が有用であることの検討は、次年度の課題である。攻撃耐性の高い安全な暗号回路を実装するためには、強力な攻撃が実行できることが必要である。この面で本年度得られた知見としては次が挙げられる。1)昨年度本研究で提案した電力差分攻撃(DPA)シミュレーション手法を用い、暗号処理回路中の参照位置および、参照ビット数を変えることにより、同じサンプル数に対し攻撃成功率が変わることを見出した。さらに、DESを例として、もっとも強力な(攻撃成功率の高い)DPAを行なうための参照位置、参照ビット数、および統計処理手法を示した。また、攻撃防御の手法に関しては、次の知見を得た。2)暗号処理中のゲート遷移確率がデータに依存しないようにするための手法として、乱数入力を加えた形にMOSゲート回路を変形するランダムスイッチングロジック(RSL)が知られている。本研究では、暗号関数はゲート回路でなくテーブルでも実装できることに着目し、暗号処理テーブルを、乱数入力を考慮したテーブルへ変換する手法(ランダムスイッチングテーブル、RST)を提案し、同期式実装を行った。その結果、RSTでは情報リークが減少することが確かめられた。この手法は、テーブルの書き換えだけですむので、RSLより実装が容易である。たとえばFPGAのマクロメモリを使った暗号処理に適用でき、応用面での価値が高い。3)束データ非同期回路は同期式と同じデータパスを用いることができる。昨年度本研究で提案した新しいハンドシェイクプロトコルに基づく束データ非同期回路は、実装評価の結果、高速性と低消費電力に優れることがわかった。したがって、束データ非同期回路に上記RSTをデータパスを用いれば、高速性・低消費電力性・安全性のいずれの面でも向上が見込まれる。さらに、セキュリティプロトコルの応用例として、VPN(Virtual Private Network)を取り上げ、その最適化実装に関する実験を行なった。この面で得た知見として次が挙げられる。4)代表的なオープンソースVPNとして知られるOpenVPNに関して、性能評価を行なった。
C60フラーレンナノチューブの形態制御

C_<60>フラーレンナノチューブ(C_<60>NT)の形態制御を可能とするために、溶媒、合成温度、光照射条件、液-液界面析出法の多様なパラメータの変化を試みた。液-液界面析出法とは、フラーレンの良溶媒飽和溶液にフラーレンの貧溶媒を加えて液-液界面を形成し、フラーレン結晶の核生成と成長を行わせる方法である。C_<60>NTの合成はC_<60>飽和ピリジン溶液とイソプロピルアルコール(IPA)の組合せによって行うことができる。本研究において、C_<60>飽和ピリジン溶液とIPAの比と合成温度を変えることによって、C_<60>NTの直径と壁厚を制御できることが明らかになった。また、C_<60>飽和ピリジン溶液への光照射を波長を変化させて行うことにより、紫外光照射が、合成再現性の向上に寄与することが判明した。また、5°Cから20°Cまでの合成温度において、C_<60>NTが再現性良く合成できることが分かった。液-液界面形成後、超音波照射をすることによりC_<60>NTの収率が向上するがこれは、均一な核形成に必要なことであると理解される。上記の液-液界面法の変形として、C_<60>飽和トルエン溶液を上側に置き、アルミナ多孔質膜を介して、下方からIPAを注入する隔膜液-液界面法を試みた結果、正六角形の断面構造を持つC_<60>チューブがアルミナ基盤に垂直に配向することを発見した。このC_<60>チューブは直径が約30μmであり、壁厚は約5μm、長さは約100-500μmである。断面形状が正六角形であることは、合成中のC_<60>マイクロチューブが六方晶であることを示すが、このC_<60>マイクロチューブは、溶媒を速やかに失って面心立方晶となることが分かった。フラーレンからなる結晶性ナノ繊維"フラーレンナノウィスカー"の作成方法である液-液界面析出法を応用することにより、C_<60>フラーレンからなり中空部を有するフラーレンナノウィスカー、すなわち"C_<60>フラーレンナノチューブ"の合成法を確立した。従来の液-液界面析出法で合成されたC_<60>ナノウィスカーの詳細な構造評価を行い、それらが成長したときには内部に溶媒を取り込んだ結晶構造(溶媒和構造)であったことを明らかにした。また、C_<60>フラーレンナノチューブについても同様の調査を行った結果、C_<60>ナノウィスカーとは異なる溶媒和構造を持っていたことがわかった。C_<60>フラーレンナノチューブの詳細な形態観察を目的として超薄切片を作製し、断面に垂直な方向からの観察に成功した。これにより、C_<60>フラーレンナノチューブの外表面が結晶構造を反映した6角柱を基本とすることを明らかにした。合成時の温度をコントロールすることにより、外径が数マイクロメートルに達する、太いC_<60>フラーレンナノチューブが得られることがわかった。これにより、より大きなサイズのゲスト物質を挿入することが可能となった。チューブ状であるという形態の特徴を生かして、その内部に別の物質を入れることを試みた。まず、比較的太いC_<60>フラーレンチューブについて、内部に液体が流れることを光学顕微鏡による直接観察から確認した。次に、チューブに入れた液体中でKBr結晶を成長させることにより、ゲスト固体を内包するC_<60>フラーレンナノチューブを得ることに成功した。さらに、C_<60>フラーレンチューブの壁部分を選択的に溶かすことによって内部に析出させた固体を取り出すことができることがわかった。このようにC_<60>フラーレンナノチューブを鋳型として使用する場合、C_<60>フラーレンは最終的に溶液の状態で回収されるので、繰り返し使用することが可能であることを見出した。(1)C_<60>フラーレンナノチューブ(C_<60>NT)の合成における温度、溶媒の種類、濃度および光照射によ影響の調査を行なった。C_<60>飽和ピリジン溶液とイソプロピルアルコール(IPA)の1:7と1:6の量比において、かつ、10°Cと15°Cの保持温度において、C_<60>NTが生成しないことが判明した。(2)前年度に構築した冷却ステージ装備のグローブボックスによる合成を行った。この場合は、C_<60>飽和ピリジンとIPAとの液-液界面を形成後、超音波照射を施さない場合と施した場合のふたつを検討した。その結果、両者において、C_<60>NTが生成することが判明した。従来、超音波照射を施すことによって、液-液界面における結晶核の生成を促進することが、C_<60>NTの形成において必要であると認識していたが、グローブボックスの窒素ガス中という乾燥雰囲気であれば、超音波照射を施さなくとも、C_<60>NTが生成するという画期的な発見となった。この結果は特許出願した(特願2006-313074)。(3)C_<60>NTのラマン分光スペクトルを、C_<60>飽和ピリジン溶液とIPAの量比(1:6、1:7、1:8、1:9、1:10)の関数として解析した。

その結果、合成したてのサンプルについて、C_<60>のペンタゴナルピンチモード(A_g(2))は、常温常圧におけるC_<60>の分子結晶が示す値から低波数側に8cm^<-1>程度シフトしており、電化移動が生じて、ファン・デル・ワールス結合から結合状態が変化していることが分かった。これは、ラマン装置の532nmの緑色レーザーによるポリマー化が影響していることが考えられるが、一般に、溶媒が残存しているとポリマー化しやすいことを示していると推察される。(4)ラマン測定によって、溶液中においては、C_<60>NTのC_<60>分子同士が、ファン・デル・ワールス結合していることが明らかになった。このため、溶液中においては、C_<60>NTは、非常にしなやかに湾曲することができると考えられる。C_<60>フラーレンナノチューブ(C_<60>NT)の形態制御を可能とするために、溶媒、合成温度、光照射条件、液-液界面析出法の多様なパラメータの変化を試みた。液-液界面析出法とは、フラーレンの良溶媒飽和溶液にフラーレンの貧溶媒を加えて液-液界面を形成し、フラーレン結晶の核生成と成長を行わせる方法である。C_<60>NTの合成はC_<60>飽和ピリジン溶液とイソプロピルアルコール(IPA)の組合せによって行うことができる。本研究において、C_<60>飽和ピリジン溶液とIPAの比と合成温度を変えることによって、C_<60>NTの直径と壁厚を制御できることが明らかになった。また、C_<60>飽和ピリジン溶液への光照射を波長を変化させて行うことにより、紫外光照射が、合成再現性の向上に寄与することが判明した。また、5°Cから20°Cまでの合成温度において、C_<60>NTが再現性良く合成できることが分かった。液-液界面形成後、超音波照射をすることによりC_<60>NTの収率が向上するがこれは、均一な核形成に必要なことであると理解される。上記の液-液界面法の変形として、C_<60>飽和トルエン溶液を上側に置き、アルミナ多孔質膜を介して、下方からIPAを注入する隔膜液-液界面法を試みた結果、正六角形の断面構造を持つC_<60>チューブがアルミナ基盤に垂直に配向することを発見した。このC_<60>チューブは直径が約30μmであり、壁厚は約5μm、長さは約100-500μmである。断面形状が正六角形であることは、合成中のC_<60>マイクロチューブが六方晶であることを示すが、このC_<60>マイクロチューブは、溶媒を速やかに失って面心立方晶となることが分かった。
耐久性設計によるコンクリート構造物の品質保証

コンクリート構造物の設計・施工は耐久性に配慮したものでなければならない。このため、耐久性を材料レベルの問題とせず、実際の設計・施工に反映させることを目的とする耐久性設計に関する検討を行わなければならない。すなわち、対象構造物の要求性能について、要求される耐久性の種類と程度を明確化、コンクリート構造物の劣化メカニズムに基づく構造物の性能に関するシミュレーションと耐久性設計の実施、構造物としての品質保証の考え方を確立しなければならない。まず、コンクリート構造物の設計・施工に関する標準コードのあり方について議論した。ここでは、従来の項目規定型示方書もしくは仕様書から使用目的や耐用年数を明確にしたうえで構造物の性能を照査もしくは性能を評価する方式とし、設計そのものには大きな自由度を与えるべきであることが議論された。さらに、耐用年数に関連して耐久性を包含した設計方法のあり方についても議論した。次に、コンクリート構造物の高機能化について議論した。ここでは、材料、構造、解析、施工などの種々の面からの高機能化の可能性について議論し、既存構造物の評価とグレードアップも視野に入れ技術の進展とともに柔軟な設計および照査方法の確立が重要であることも確認した。また、耐久性を含む設計方法や新技術を取り込むことによる品質保証のプロセスについても議論しその重要性について相互確認した。なお、これらの議論のために、研究代表者および分担者の構成から、札幌、仙台、名古屋、京都および大阪の各地において6回程度の研究会を開催した。以上の研究会議により、研究構成員の耐久性設計を包含した品質保証に関する方向性について合意が得られたが、その具体的な手法は構成員各自が個々の実験と解析による研究成果に基づかなければならないものと考えられる。したがって、今後も重点的に研究を継続していく必要があるものと考えられる。
離散最適化技法による微分代数方程式モデルの指数減少法

集積回路や化学プラントに代表される大規模動的システムは,微分演算子と代数方程式が混在した微分代数方程式(DAE)によって自然に記述される.しかし,微分代数方程式の数値解析においては,常微分方程式の場合と比較して,初期値の設定や安定性の保証が著しく困難となる.本研究課題では,回路の過渡現象をモデル化する微分代数方程式の導出において,数値的に最も解き易いものを効率的に見出す手法を開発した集積回路や化学プラントに代表される大規模動的システムは,微分演算子と代数方程式が混在した微分代数方程式(DAE)によって自然に記述される.しかし,微分代数方程式の数値解析においては,常微分方程式の場合と比較して,初期値の設定や安定性の保証が著しく困難となる.本研究課題では,回路の過渡現象をモデル化する微分代数方程式の導出において,数値的に最も解き易いものを効率的に見出す手法を開発した集積回路や化学プラントに代表される大規模動的システムは,微分演算子と代数方程式が混在した微分代数方程式(DAE)によって自然に記述される.しかし,微分代数方程式の数値解析においては,常微分方程式の場合と比較して,初期値の設定や安定性の保証が著しく困難となる.微分代数方程式の解ぎにくさを表す指標として,「指数」の概念が提唱されている.常微分方程式の指数は0であり,指数が大きくなるほど微分代数方程式の数値的な困難が増す.本研究課題では,所与の微分代数方程式に対して,適切な変形を施して階層的に分解することで,指数の小さい解き易い微分代数方程式を導出する手法を確立することを目的としている.特に,微分代数方程式で記述されている動的システムの離散構造に注目することによって,最適性の保証された定式化を目指している.本年度は,非線形回路に関して,Koln大学のCaren Tischendorf教授との共同研究を推進した.特に,従属電源を含む一般の非線形回路に対して,混合解析を用いて定式化した場合の順良指数が,1以下になることを証明し,指数が0になるための構造的な特徴付けを与えた.これは,現在主流となっている修正節点解析を用いた場合には,通常は指数が2であり,指数が3以上になる回路の例も作れるという状況と比較して,混合解析の有用性を明確に示唆している.集積回路や化学プラントに代表される大規模動的システムは,微分演算子と代数方程式が混在した微分代数方程式(DAE)によって自然に記述される.しかし,微分代数方程式の数値解析においては,常微分方程式の場合と比較して,初期値の設定や安定性の保証が著しく困難となる.微分代数方程式の解きにくさを表す指標として,「指数」の概念が提唱されている.常微分方程式の指数は0であり,指数が大きぐなるほど微分代数方程式の数値的な困難が増す.本研究課題では,所与の微分代数方程式に対して,適切な変形を施して階層的に分解することで,指数の小さい解き易い微分代数方程式を導出する手法を確立することを目的としている.特に,微分代数方程式で記述されている動的システムの離散構造に注目することによって,最適性の保証された定式化を目指している.本年度は,引き続き,非線形回路に関して,Koln大学のCaren Tischendorf教授との共同研究を推進した.特に,従属電源を含む一般の非線形回路に対して,混合解析を用いて定式化した場合の順良指数が,1以下になることを証明し,指数が0になるための構造的な特徴付けを与えた.また,指数の計算に有用な混合多項式行列の小行列式の最大次数を計算する効率的なアルゴリズムを組合せ緩和法の枠組みを利用して開発した.集積回路や化学プラントに代表される大規模動的システムは,微分演算子と代数方程式が混在した微分代数方程式(DAE)によって自然に記述される.しかし,微分代数方程式の数値解析においては,常微分方程式の場合と比較して,初期値の設定や安定性の保証が著しく困難となる.微分代数方程式の解きにくさを表す指標として,「指数」の概念が提唱されている.常微分方程式の指数は0であり,指数が大きくなるほど微分代数方程式の数値的な困難が増す本研究課題では,所与の微分代数方程式に対して,適切な変形を施して階層的に分解することで,指数の小さい解き易い微分代数方程式を導出する手法を確立することを目的としている.特に,微分代数方程式で記述されている動的システムの離散構造に注目することによって,最適性の保証された定式化を目指している本年度は,昨年度に引き続き,非線形回路に関して,Koln大学のCaren Tischendorf教授との共同研究を推進して,従属電源を含む一般の非線形回路に対して,混合解析を用いて定式化した場合の順良指数が,1以下になることを証明し,指数が0になるための構造的な特徴付けを与えた.さらに,混合行列束の冪零指数の組合せ的な特徴付けを与えるとともに,混合多項式行列の小行列式の最大次数を計算する効率的なアルゴリズムを組合せ緩和法の枠組みを利用して開発した
長期マイクロデータに基づく特許とイノベーションの経済分析

本プロジェクトは、1885年から2016年までの130年以上にわたる日本の全ての特許明細書のデータを電子化したうえで、それを他のプラント・レベル、企業レベル、地域レベル、マクロ・レベルの長期的データと統合して、イノベーションの発生メカニズムと経済へのインパクトについて研究する。すなわち、イノベーションを促進するのはどのような要因か、一つのイノベーションがどのように他のイノベーションを刺激してイノベーションの連鎖を生み出すか、イノベーションはどのように生産性上昇に結び付くか、等の問いを経済史、空間経済学、ネットワーク分析、産業組織論、メカニズムデザインの各分野の研究者の協働を通じて明らかにする。本プロジェクトは、日本の特許制度創設以来すべての書誌情報を利用して特許に関する長期データベースを構築し、そのデータを他のプラント・レベル、企業レベル、地域レベル、マクロ・レベルの長期的データと統合して、イノベーション、すなわち新しい技術的知識の創造とその経済活動への応用について、その発生メカニズムと経済へのインパクトについて研究する。経済学、理学、情報学のバックグラウンドを有しており、学際的な研究アプローチは意義が認められる。構築されるデータベースが海外の研究者にも使える形を持つことを期待する。それによって今後もこのデータベースから研究の流れが生まれ、日本のイノベーション研究の大きな柱となるとともにより広い学術的、社会的波及効果が期待できる。