hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
重症患者の全身・摂食嚥下機能に応じたリハビリテーションプログラム開発と効果検証

評価項目として、循環器、呼吸器、摂食嚥下機能評価(評価法、評価指標)、食形態等といった多領域にわたることが示された。一方、効果指標として外科的合併症、誤嚥性肺炎、不顕性誤嚥、Intensive Care Unitや入院の期間の延長、費用、死亡といった多項目が抽出された。調査デザインを検討するために、分担研究者らと文献レビューの内容の適切性を検証した結果、先行文献が十分とはいえない状況から、有識者の意見(Expert Opinion)も含めてプログラム開発する必要性があることを共通認識した。なお、全国調査を行い、510施設からの施設関連項目を分析し、一般病院における摂食嚥下障害看護認定看護師の配置率については1割を満たしていないことが示された。体制整備の際に調整役である重要なポジションにあることからこれらの看護師の存在や役割、及び介入効果をどのように図るべきかといった課題も浮き彫りとなった。重症患者(循環器系疾患を有する患者)を対象とした摂食嚥下機能に応じたプログラム作成に際し、調査項目に関する有効な英語論文は昨年の検索分に加え、本年度アップデート分を含めても十分とはいえない状況である。本プロジェクトの研究遂行内容に関する有識者による具体的な話し合いを踏まえ、より質の高い臨床実践プログラム作成に向けて、第一段階のプレ調査(後ろ向き調査)、ならびに調査の不足項目の把握と必要項目の選定を臨床的な視点から行うことが重要であることが確認された。循環器系(外科、内科)の有識者や先進的医療を提供している高度実践者から情報を得ることが必要と考えた。そこで、心臓・肺移植術の提供実績のある米国の急性期病院における胸部外科(心臓・肺)の手術患者を対象とした周手術期管理、摂食嚥下障害に関する実践・医療体制等を視察した。その結果、高度技術を要する手術患者に対しては、全身管理、ならびに肺移植といった誤嚥による移植肺へのダメージに直接影響するリスクを防止するために、患者の全身状態のモニタリングや病院の基準にそった術前、術後の摂食嚥下のリスク評価を行っていた。摂食嚥下のリスク評価や誤嚥予防の具体的内容については、日本でも実施されている一般的な摂食嚥下評価と同様であったが、患者の疾患によって手術後の適応する検査内容は異なっていた。また、手術カンファレンスには、医師や上級看護師であるNP(Nurse Practitioner)をはじめとする多職種が参加し、円滑なチーム医療の体制整備がされていた。これらの知見をもとに、調査項目の精選、ならびに調査準備を進めることが重要と考えた。調査項目に関する有効な英語論文が十分でないことを受けて、引き続き、文献レビューを進めた。さらに、研究デザインについての有識者による具体的な話し合いの場を設け、研究遂行上の課題の洗い出しを行った。より質の高い臨床実践プログラム作成に向けて、第一段階のプレ調査の必要性、ならびに調査の不足項目の把握と必要項目の選定を臨床的な視点から行うために、有識者と高度実践者から情報を得ることが必要と考えた。そこで、先進的医療の一つである心臓・肺移植術の提供実績のある米国の急性期病院において、胸部外科(心臓・肺)手術
確率的情報処理に基づく医用画像再構成アルゴリズムに関する研究

新たな医療画像アプリケーションを作成するための理論的な枠組みの構築と,医療診断を支援するようなプロトタイプ作成を主眼に置き研究を行った.特に近年発展してきているソフトコンピューティング分野の手法を援用することにより,観測ノイズによる画像の不鮮明性を考慮にいれた上での画像の特性を調査し,より効果的なアプリケーションの開発を行うことが出来たと考えられる.新たな医療画像アプリケーションを作成するための理論的な枠組みの構築と,医療診断を支援するようなプロトタイプ作成を主眼に置き研究を行った.特に近年発展してきているソフトコンピューティング分野の手法を援用することにより,観測ノイズによる画像の不鮮明性を考慮にいれた上での画像の特性を調査し,より効果的なアプリケーションの開発を行うことが出来たと考えられる.人に優しい医療が求められる現在は,低侵襲な撮像方法が好まれる時代になりつつあり,撮像時の被爆量を低減化は,画像を再構成する信号がノイズに埋もれやすい状況を作りだす.この為,決定論的な手法ではad-hoc的にフィルタをかけるような操作が行なわれがちである.これに対し,モデリングの段階でノイズを内包するような確率モデルを導入することで,より自然な形での画像再構成理論の構築が期待できる,このようなノイズの多い観測信号を用いて決定論的な手法で画像再構成を行った場合,縞状のアーチファクトが観測されることがある.しかしながら最尤推定を使ったML-EM法の場合,画質は粗いもののアーチファクトは抑えられることが示されている.本提案による研究の意義は,最尤推定による再構成原理を,近年の確率的情報処理論で盛んに取りあつかわれてきているBayes推定法に置きかえることによって,S/N比が悪い観測信号からでも高画質な画像を再構成させることをねらいとしている.平成18年度の研究としては主に画像・信号修復の統計力学的な解析に関する研究を行った.特に多数のセンサを含むような観測信号からの復元に関する理論構築に関して考察を行ってきている.また実装の様々な形態を模索するために,ニューラルネットなどを用いた信号処理方式に関しても研究を行った.研究自体はサーベイを中心に行い,現在までの画像再構築方式の方法や問題点などを考察している.人に優しい医療が求められる現在は,低侵襲な撮像方法が好まれつつある.しかしながら,撮像時の被爆量を低減化は,画像を再構成する信号のノイズに埋もれやすい状況を作りだす.このような問題に関して,モデルを構築する際にノイズを内包するような確率モデルを導入することで,自然な形での画像再構成理論の構築が期待できる.この場合統計的な推測が必要となるが,最尤推定を使ったML-EM法の場合,画質は粗いもののマーチファクトは抑えられることが示されている.本提案による研究の意義は,最尤推定による再構成原理を,拘束条件をモデル内に導入したBayes推定法に置きかえることによって,S/N比が悪い観測信号からでも高画質な画像を再構成させることをねらいとしている.平成19年度の研究としては主に現用の手法であるFBP法,ML-EM法などの調査とシミュレーションをおこなった.また画像復元や認識アルゴリズムを導入することによって,より高度な再構成が期待できることから画像を取り扱うニューラルネットモデルの検討も行った.医療をターゲットとして,高精度な診療予測を行うためには,高精細な撮像デバイスを用いることが好ましいが,高精細化を進めた場合,デバイスのS/N比から考えると体への侵襲度が高くなるというトレードオフが存在する.そのためには侵襲が低い撮像デバイスを用いて,画像を再構成する必要がある.そのような高精細な画像を用いて医療診断支援を行う場合には,高次元の情報空間から情報を抽出する必要があるため,本年度はアプリケーションよりのアプローチを行い,様々な認識を行うようなシステムを用いて認識評価を行った.画像の一部を切り出すセグメンテーション問題や,画像に撮像されている腫瘤や陰影から,病態の推定を行うエンジンの開発を行い一定の成果を上げたと考えられる.特に病態の推定には,ガボールフィルタのようなローカルフィルタと,その出力値を非線形処理して得られる一種のコンボリューションネットのような構造を導入し,その開発エンジンに当てている.このコンボリューションネットのような多層方式の非線形ニューラルネットワークは人の行っている情報処理との関連性から今後の発展にも期待ができる分野であり,医学と工学の融合分野として発展していくことが期待出来ると考えられる.
癌細胞の動態を制御する新規分子群の同定と機能解析

癌細胞転移関連分子CD44がヒアルロン酵(GlcA-GlcNAc)だけでなく、コンドロイチン硫酸の構成成分であるGlcA/IdoA-GalNAcも認識することを明らかにし、CD44が血管内皮細胞のみならず、組織の間充織に存在する特定のプロテオグリカンと相互作用ができることを明らかにした。また、腫瘍組織で産生される低分子量ヒアルロン酸(LMW-HA)が癌細胞上のCD44に結合してCD44の細胞外領域の切断(CD44 cleavage)を誘導するとともに、癌細胞の運動性を著しく亢進させることを明らかにした。さらに腫瘍細胞自身がLMW-HAを作るヒアルロニダーゼを産生し、このためにLMW-HAがさらに産生されることが明らかになった。すなわち、ある種の細胞では自らのHAaseによりLMW-HAが作られ、一方、HAaseはLMW-HAの産生を亢進させ、LMW-HAはCD44を介して癌細胞の運動能、浸潤能の亢進を自律的にもたらすことが明らかになった。また、HA以外の低分子量化細胞外基質成分についても同様の活性が認められた。これらのことから、癌組織で産生される低分子量化細胞外基質構成成分には癌細胞浸潤を亢進させる能力があり、癌間質は内因性に浸潤を促進する作用をもつことが強く示唆される。また、これとは別に、細胞の方向性をもった運動性を亢進させるケモカインとその捕捉分子について解析を行い、生体内でB細胞集積をもたらすケモカインを同定するとともに、ケモカインは捕捉分子によって固相化された時に強い走化性をもたらすことを明らかにした。われわれは癌細胞の動態を制御する新規分子群の解析のために、(1)上皮系癌細胞転移関連分子CD44の新規リガンドの探索、および(2)癌細胞の血行性転移に必須のプロセスである癌細胞の血管外移動(transmigration)に関与する新規分子の探索を行った。まず前者においては膜貫通型蛋白質CD44の可溶型レコンビナント蛋白CD44-Igを作成し、新規結合物質を探索した結果、種々のコンドロイチン硫酸プロテオグリカンがCD44に特異的に結合し、この結合はプロテオグリカン上のコンドロイチン硫酸鎖を介することが明らかになった。CD44陽性癌細胞は既知のリガンドであるヒアルロン酸のみならず、コンドロイチン硫酸プロテオグリカンを介しても細胞接着を行い、また予備的解析結果では両者のリガンド上でローリング現象も示す。このことは癌細胞がCD44を介して糖鎖依存的にヒアルロン酸以外の宿主の細胞外基質構成成分と相互作用を行い、接着することが出来ることを示す。また後者の解析ではリンパ球のtransmigrationが常時見られる血管であるリンパ節高内皮細静脈(HEV)に選択的に発現する遺伝子探索の中から癌細胞の新生血管に高発現する分子mac25を同定した。mac25は血管基底膜側に強い発現が見られ、in vitroの解析では基底膜構成成分と接着作用をもつとともに、内皮細胞に働いてprostacyclinを産生させることが出来る。これは血管の透過性亢進につながることが考えられ、本分子が癌組織内の新生血管での高発現により癌細胞の血管外移動の調節に関与する可能性を示唆するものである。癌細胞転移関連分子CD44がヒアルロン酸のみならず、コンドロイチンおよびコンドロイチン硫酸などの特定のグリコサミノグリカンを認識することを明らかにした。

さらにCD44結合性プロテオグリカン上のグリコサミノグリカンの構造を解析することにより、CD44はGlcA/IdoA-GalNAc/GlcNAcを認識するのに対して、別の糖鎖認識接着分子ファミリーに属するセレクチンはGlcAβ1/IdoAα1-3GalNAc(4,6-O-disulfate)を認識することを世界に先駆けて明らかにした。そしてこれらの糖鎖構造に対する認識は、CD44は硫酸基非依存的、セレクチンは硫酸基依存的であることを明らかにした。また、CD44陽性癌細胞はヒアルロン酸のみならず、上記のグリコサミノグリカン上でもローリング現象を示し、これは癌細胞のCD44依存性の転移現象を考える上で興味深い現象である。しかし、上記のようなグリコサミノグリカンの生体内局在については不明で、現在、特異的モノクローナル抗体を作成中である。またこれとは別に、血管内皮細胞側転移促進関連因子の探索を行い、transmigrationを媒介する血管HEV(high endothelial venule)からcDNAライブラリを作成し、癌細胞の動態を修飾しうる分子候補を同定し、現在、正常の血管内皮細胞での発現は認められないが、HEVに高発現を示すいくつかの新規分子を同定し、機能解析を行っている。またTransmigrationの際に開裂する内皮細胞間の接着分子(JAM, claudin, cadherinなど)の機能調節機構についても解析を進めている。われわれはこれまでに癌細胞転移関連分子CD44がヒアルロン酸(GlcA-GlcNAc)だけでなく、コンドロイチン硫酸の構成成分であるGlcA/IdoA-GalNAcも認識するのに対して、別の糖鎖認識接着分子ファミリーに属するL-,P-セレクチンはGlcAβ1/IdoAα1-3GalNAc(4,6-O-disulfate)を認識することを明らかにし、これらの接着分子は血管内皮細胞のみならず、組織の間充織に存在する特定のプロテオグリカンと相互作用ができることを明らかにしてきた。今回、この解析をさらに進め、L-セレクチンは腎基底膜に濃縮して存在するヘパラン硫酸プロテオグリカンであるcollagen XVIIIとヘパラン硫酸側鎖を介して相互作用し、さらにこの側鎖は炎症性ケモカインであるMCP-1を結合して提示することにより、α4β1インテグリン依存性細胞接着を誘起することを明らかにした。このことは、間充織に存在する特定のプロテオグリカンがそのグリコサミノグリカン側鎖を介してセレクチン依存性細胞接着に関与するのみならず、ケモカイン提示に携わることによりインテグリン依存性細胞接着にも関わることを示し、癌細胞や炎症細胞の組織浸潤の機構において新しい可能性を示唆するものである。また、コンドロイチン硫酸に高い結合性を示す特殊なリポソームを開発し、これに抗癌剤を封入して投与することにより、コンドロイチン硫酸を高発現する癌細胞の肝転移を選択的に抑制することに成功した。この方法は、臨床応用の可能性がある。われわれはこれまでに、癌細胞転移関連分子CD44がヒアルロン酸(GlcA-GlcNAc)だけでなく、コンドロイチン硫酸の構成成分であるGlcA/IdoA-GalNAcも認識することを明らかにし、CD44が血管内皮細胞のみならず、組織の間充織に存在する特定のプロテオグリカンと相互作用ができることを明らかにしてきた。一方、これまでに、腫瘍組織ではヒアルロン酸が分解されて低分子量ヒアルロン酸(LMW-HA)が生成することが報告されている。今回、このLMW-HAの生物学的意義を検討する一環として、癌細胞に対する活性を検討したところ、LMW-HAは癌細胞上のCD44に結合してCD44の細胞外領域の切断(CD44 cleavage)を誘導するとともに、癌細胞の運動性を著しく亢進させることが明らかになった。この現象は高分子量ヒアルロン酸では誘導できず、一定サイズ以下の低分子量のものだけで観察された。
自己意識及び身体図式の形成プロセスに関する生態学的研究

日常生活コンテクストにおける具体的な子どもの生態学的観察資料の分析を通じて、生後1年目・生後2年目・生後3年目における幼児の自己意識・身体図式の発達について、新たな仮説的理論を提出することが本研究の目的であった。この目的は以下の3つの下位目的(ステップ)に分けることができる。(1)研究の方法論の明確化、(2)生態学的資料の整理と分析、(3)自己意識・身体図式の形成プロセスについて「仮説的理論」を提出する。これらの目的のために研究を行なった。具体的には、筆者が生後0ヶ月から2歳11ヶ月にいたるまで定期的に縦断的観察を行なった幼児Nの資料の分析に科研費の大半を費やした。平成3年度に行なったのは、特に幼児Nの1歳8ヶ月から2歳7ヶ月の1年間のVTR(約16時間)の分析と、その間の母親の育児日誌の分析と、筆者自身による観察記録の分析である。VTRの記録を遂語的デ-タにして整理することにかなりの労力と経費がかかった。また、筆者の観察していた別の幼児Uとこの幼児Nが交流するシ-ンも多いため、幼児Uの縦断的観察記録も補足的に分析を試みた。これは、まだ現在も継続中である。本研究は、まだデ-タの分析と整理の段階であり、現在の時点では目的の(3)である「仮説的理論」を提出する段階には至っていない。しかしながら、子どもの「人を欺く」・「ふりをする」・「自分一人の力ですることを主張する」・「他者を非難する」・「他児と連帯して別の他児をいじめる」・「苦しんでいる人を慰する」・「他者の視点を考慮する」・「役割を変換する」・「一人二役の一人会話をする」などの諸能力、自己の内面や他者の内面にかかわる子どもの認知が、どのように発達していくのかを示す、貴重な生態学的資料が得られたことは間違いない。本研究を継続することによって、いわゆる「心の理論」に関する発達的研究に新たな寄与が可能ではないかと考えている。
核融合プラズマの3次元境界形状同定解析の実現可能性評価

核融合装置における磁気センサー信号からプラズマの外側の磁場とプラズマ境界形状を推定する新しい3次元計算手法が開発された.磁場センサーおよび磁束ループ信号に対応する境界積分方程式を連立させ,3次元ベクトル・ポテンシャルを未知数として解く.未知数の数を減少させるため,定式化においてはプラズマの回転対称性を導入した.大型ヘリカル装置について逆解析した結果,多数の磁気センサーをプラズマ外に配置すれば,磁場分布と最外殻磁気面形状をある程度の精度で推定できることがわかった.核融合装置における磁気センサー信号からプラズマの外側の磁場とプラズマ境界形状を推定する新しい3次元計算手法が開発された.磁場センサーおよび磁束ループ信号に対応する境界積分方程式を連立させ,3次元ベクトル・ポテンシャルを未知数として解く.未知数の数を減少させるため,定式化においてはプラズマの回転対称性を導入した.大型ヘリカル装置について逆解析した結果,多数の磁気センサーをプラズマ外に配置すれば,磁場分布と最外殻磁気面形状をある程度の精度で推定できることがわかった.(1)ベクトル・ポテンシャルを未知数とするPoisson方程式を境界要素法で解く計算コードを,半無限領域と内部領域がDirichlet条件とNeumann条件が共に未知なCauchy条件面(CCS)を介して接する問題を解くように改造した.さらにコイル電流とセンサー信号の寄与を扱えるようにし, 3次元(CCS法の基本アルゴリズムを完成させた.(2)非軸対称の3次元プラズマに先駆け,軸対称のトカマク型プラズマについて3次元解析し,上記アルゴリズムの妥当性を検証した.任意のR-z断面での磁束の等高線を描いたところ,最も外側の閉曲線(最外殻磁気面)は原子力機構の平衡計算コードSELENEによって順解析された最外殻磁気面の正解とよく一致した.この結果から, 3次元CCS法によっても, 2次元CCS法と同様にプラズマ境界の位置と形状を判定できることを確認した.(3)核融合科学研究所のLHDプラズマの回転対称性に着目し,全磁気センサー信号を最小セグメントに集約させる効率的な境界要素法アルゴリズムを考案した.2次元体系について検証を行った(4)3次元境界要素データを作成するプリプロセッサBEASY-IMSを整備した. LHDプラズマの幾何形状を境界要素にモデル化する基本手順を確立した.核融合プラズマの境界形状を磁気センサー信号から知るコニシー条件面法の3次元化は人跡未踏であった。今年度、核融合科学研究所の大型ヘリカル装置LHDの非軸対称3次元プラズマに対して初めて本格的な適用に成功した。(1)センサー信号として磁場3成分および磁束ループ信号を想定し、ベクトル・ポテンシャルのデカルト座標3成分(A_x,A_y,A_z)に基づく境界積分方程式を連立させた。(2)ベクトル・ポテンシャルの周回積分で定義される磁束ループ信号に対応させて、境界積分方程式の基本解部分のみを積分するアルゴリズムを導入した。(3)LHDの回転対称性に着目して未知数の数を1/5に減じるアルゴリズムを加えた。(4)プラズマ電流のみの寄与による磁場分布の逆解析結果は最外殻磁気面の外側で順解析コードHINTによる基準解と概ね一致し、さらにコイル電流による寄与を重ねると磁場分布の再現は極めて良好となった。以上のように磁場3成分が良好に再現されたことは、プラズマの最外殻磁気面(境界形状)を同定することが原理的に可能となったことを示す。今後の研究の主眼は、最外殻磁気面を表示させる具体的な手法を開発するとともに、逆解析精度の向上に向けられる。核融合プラズマの境界形状を磁気センサー信号から知るコーシー条件面法の3次元化は人跡未踏であった。今年度、核融合科学研究所の大型ヘリカル装置LHDの非軸対称3次元プラズマに対する適用性を一層向上させるとともに、磁力線追跡による最外殻磁気面の同定を試みた。(1)センサー信号として、磁場3成分、トロイダル方向に設置された磁束ループに加えて、ポロイダル方向に設置された磁束ループも考慮できるように拡張した。(2)回転対称性に着目して未知数の数を減じるアルゴリズムについては、昨年度の1/5回転対称からさらに1/10回転対称を考慮できるように拡張した。(3)横長断面、縦長断面など、種々の断面について逆解析結果の評価を進めた。いわゆる赤道断面について調べた逆解析結果は、LHD特有の1/10回転対称のほか、ヘリカル対称性をも顕著に再現した。(4)逆解析された磁場3成分に基づいた磁力線追跡を行った。磁力線追跡によるボアンカレ・プロットは最外殻磁気面の内外に散らばっているが、ほぼ最外殻磁気面に沿っている。精度に改善の余地はあるが、以上のように磁気センサー信号から最外殻磁気面を推定する本研究の目標は概ね達成されたといえる。今後の研究の主眼は、磁力線追跡に代わる最外殻磁気面を表示させるより簡便な手法を開発するとともに、逆解析精度の向上に向けられる。
ケイ素クラスターと遷移金属・炭素混合クラスターの構造物性解明と成長機構の理論研究

1.ケイ素クラスターとケイ素・炭素混合クラスターSi_n(n=10-20)およびSiC_n(n=2-15)において、サイズnが増大していくとどのような構造をもつクラスターに成長し、電子状態がどのように変化していくか明らかにした。2.遷移金属を内包する球状炭素クラスター(1)金属原子を1個内包するM@C_<82>および2個内包するSc_2@C_<84>とM_2@C_<80>(M=Sc,Y,La,Ce,Pr,Eu,Gd,Yb,Lu)の構造と電子状態、反応性を明らかにした。球状炭素クラスター内部を金属ドープすると、高い電子受容性と電子供与性が現れ、新規な誘導体の合成を実験と共同ではじめて成功した。また、Sc_2@C_<84>とLa_2@C_<80>の研究は、金属内包フラーレンにおける最初の構造決定例である。従来、金属内包フラーレンの構造は主に生成過程と速度論に依存すると考えられていたが、エネルギー的に安定な構造が生成されているということを初めて見いだした。これは、構造決定は最終段階のアニーリング過程でおこなわれることを示唆し、生成機構解明の極めて重要な鍵として注目される。また、構造予測に有用な一般則を提唱した。(2)金属原子の動的挙動の詳細な研究より、La_2@C_<80>の2個のLa原子は、室温においてもフラーレン内部で高速に回転していることを明らかにした。この金属の回転は、共同研究により^<13>C NMRと^<139>La NMRの測定結果から実験的にも確認し、新しい電気的・磁気的機能をもった分子デバイスとして利用できる可能性を示した。(a)ケイ素クラスターの構造と成長機構ケイ素クラスター(Si_n)のサイズがn=10-20の最安定構造とエネルギーを理論計算により決定した。成長機構の一般的な規則性を見いだすために、nがひとつずつ大きくなっていくと、どのような幾何構造のクラスターが最安定に成長していくかを最重点に研究を行っている。現在のところ、5員環と6員環に加えて4員環を含む球状の擬似フラーレン型構造に成長していくことを見いだしつつある。(b)遷移金属原子を内包する炭素クラスターの構造と反応性遷移金属原子を一個内包するフラーレン(ScC_<82>,YC_<82>,LaC_<82>,CeC_<82>)は、電子を失いカチオンになっても、電子を受け取りアニオンになっても、金属上の電荷は変化せず、電子の授受はフラーレン上で起こり、金属は正電荷核としての役割を果たし、一種のスーパーアトムとして特徴づけられることを見いだした。この金属ド-ピングの特性を利用して、新規な誘導体の合成を実験家と共同ではじめて成功した。また、最近単離成功された金属を二個内包するLa_2C_<80>とSc_2C_<84>の構造、電子状態、反応性を解明した。C_<80>では7種類の、C_<84>では24種類もの異性体があるが、La_2C_<80>ではIh対称の構造をもつC_<80>異性体に、Sc_2C_<84>ではD_<2d>対称のC_<84>異性体に、二個の金属が等価に内包されることを理論計算から予測した。このSc_2C_<84>構造の理論予測は、^<13>CNMRと^<45>ScNMRの両実験からもごく最近確認された。これは、金属内包フラーレン研究における最初の構造決定の例であり、今後の成長機構解明に重要な意味をもつ。

1.ケイ素・炭素混合クラスターの生成SiCn(n=2-15)クラスターにおいて、炭素数nが増大していくとどのような構造をもつクラスターに成長し、電子状態がどのように変化していくかを分子軌道計算で明らかにした。2.遷移金属を内包する球状炭素クラスターの構造、電子状態、反応性(1)金属原子を2個内包するSc_2@C_<84>とM_2@C_<80>(M=Sc,La,Ce,Pr,Eu,Gd,Yb,Lu)の構造と電子状態の研究より、金属内包フラーレンの特性を明らかにした。球状のフラーレン内部を金属ドープすると、高い電子受容性と電子供与性が現れ、フラーレンでは起こらない反応も、金属内包フラーレンでは電子移動反応により容易に進行することを見いだした。(2)従来、金属内包フラーレンの構造は主に生成過程と速度論に依存すると考えられていたが、エネルギー的に安定な構造が生成されているということを初めて見いだした。これは、構造決定は最終段階のアニーリング過程でおこなわれることを示唆し、生成機構解明の極めて重要な鍵として注目される。また、金属内包フラーレンの構造を予測する有用な一般則を提唱した。(3)金属原子の動的挙動の詳細な研究より、La_2@C_<80>の2個のLa原子は、室温においてもフラーレン内部で高速に回転していることを明らかにした。この金属の回転は、共同研究により^<13>CNMRと^<139>La NMRの測定結果から実験的にも確認し、新しい電気的・磁気的機能をもった分子デバイスとして利用できる可能性を示した。
超低バイアス電子放出現象の解明

タングステン針を電界誘起酸素エッチングで先鋭化し、極低バイアス電子放出状態を得た。その電界放出パターンは、液体窒素温度では点状に収束しており、室温付近ではリング状に変化した。この現象は単純な電界放出では説明がつかず、仕事関数低下、エキソ電子放出、絶縁物のチャージアップの影響が示唆される。しかし、条件の確立には至らなかった。一方、低い引出電圧で広がり角5度以下の電子線を効率良く得る方法を確立できた。LaB6(100)単結晶表面の構造解析では、最表面のランタン原子と2層目のボロン原子との層間距離が結晶内部と比べて30 pm縮んでいることがわかった。実施計画に従って、1タングステン針の方位依存性:<111>方位と<110>方位を向いた針2針先端の原子構造との関係:電界誘起ガスエッチングによる先鋭度の調整3エッチングガス種との関係:電界誘起ガスエッチングに用いるガス種(酸素、窒素、水)の選択4針ホルダーの形状との関係:絶縁物が電子線に対して露出している形状と露出していない形状の比較5針ホルダー絶縁材料との関係:窒化アルミニウム、アルミナ、その他のマシナブルセラミクスの比較6温度依存性:液体窒素温度と室温の比較を行った。また、これらの実験を行うために、真空チャンバの改造を行った。その結果、<110>方位を向いたタングステン針を電界誘起酸素エッチングで先鋭化したときに極低バイアス電子放出状態を得ることができた。針ホルダーは窒化アルミニウムを用い、液体窒素で冷却した場合であった。また、この状態は温度によって変化し、液体窒素温度では電界放出パターンは円形状に収束しているが、室温付近まで温度が上昇するとリング状に広がったパターンへ可逆的に変化することが観察された。この現象は単純な電界放出では説明がつかないため、エキソ電子放出や、絶縁物のチャージアップ等の影響が示唆される。しかし、極低バイアス電子放出状態の再現性が低く、更なる条件の確立が急務である。これらの実験に加えて、低仕事関数の電子源として用いられているLaB6についての研究も共同研究者である六田教授とともに進めている。具体的には、電子放出面であるLaB6(100)単結晶表面の構造を低速電子回折により解析する実験を行った。その結果、最表面はランタン原子であり、2層目のボロン原子との層間距離が結晶内部と比べて0.3 Å縮んでいることがわかった。極低バイアス状態を達成することはできたが、再現性が低いため、実験の進行に時間がかかってしまっている。そこで、実験を効率よく進めることができるように装置の改造を行った。具体的には、小型の専用チャンバを導入することにより、作業が短時間で効率よく行えるようになった。また、電界放出電流の測定ができるようにファラデーカップを設置した。今後、この装置を用いて実験を繰り返し、再現性を確立していく予定である。極低バイアス電子放出の再現をめざし、<111>と<110>方位を向いたタングステン針を、電界誘起ガスエッチングにより先鋭化して実験を繰り返した。エッチングガス種の選択、針ホルダーの形状および絶縁材料の検討を行った。その結果、<110>方位を向いたタングステン針を電界誘起酸素エッチングで先鋭化したときに、極低バイアス電子放出状態を得ることができた。また、この状態は温度によって変化し、液体窒素温度では電界放出パターンは点状に収束しているが、室温付近まで温度が上昇するとリング状に広がったパターンへ可逆的に変化した。この現象は単純な電界放出では説明がつかないため、エキソ電子放出や、絶縁物のチャージアップの影響が示唆される。しかし、極低バイアス電子放出状態の再現確率が著しく低く、条件の確立には至らなかった。今後、放出電子線のエネルギー分析を行うために、2段の静電円筒型分光器を備えた検出器の整備を進めている。また、実験の過程で、低い引き出し電圧で広がり角が5度以下の電子線を効率良く得る方法を確立することができた。この方法は、電界放出電子線を用いた低速電子回折法の開発へ応用を進めている。一方、低仕事関数の電子源として用いられているLaB6(100)単結晶表面の構造を低速電子回折により解析した。これは以前に高分解能電子エネルギー損失分光の結果から示唆されていた表面構造と相反するものである。今後、(111)および(110)面についても低速電子回折による構造解析を行い、低仕事関数の電子放出過程を明らかにする。さらに、SiC表面上の酸窒化シリコン膜や銅表面上のビスマスや鉛などの吸着構造の解析を行うことができた。

LaB6(100)単結晶表面の構造解析では、最表面のランタン原子と2層目のボロン原子との層間距離が結晶内部と比べて30 pm縮んでいることがわかった。まず、再現性を確立するために、針の先鋭度や冷却のタイミングを詳しく調べる。実験の効率を上げるために、昨年度改良した真空チャンバが役立つと考えられる。その後、以下の研究内容に取り組む。1新しく取り付けたファラデーカップを用いて電流のバイアス依存性を測定し、FNプロットにより電界電子放出かどうかを調べる。2電流の時間変化を測定する。もし、エキソ電子放出であれば、電流は指数関数的に減少すると期待できる。3電子ビーム形状と、針や針ホルダーの形状との関係を明らかにする。昨年度、温度により電子ビーム形状が円形からドーナツ形に変化することを見出したので、その理由を明らかにする。4電子ビームのスペクトル計測を行い、電子放出に関わる電子状態を明らかにする。さらに、LaB6については(111)および(110)面についても低速電子回折による構造解析を行い、低仕事関数の電子放出過程を明らかにする。表面科学
ショッピングセンター（ＳＣ）の所有権構造分析

ショッピングセンター等大型店の経済学的所有権はどうなっているのか。所有権構造はアパレル企業の意向によって決定される。アパレル企業は、自分のブランドイメージを保つことが必須である。アパレル企業は、ブランドイメージの低下を恐れことは致命的だからである。大型店の所有権構造によって、この問題が生ずる可能性がある。それを防止するためにはSCの所有権構造が有利である。もう一つ、ビッグストアは環境の変化に対応しなくてはならない。経営環境の変化とは、競合の状況や新規参入である。SCの所有権構造は柔軟である。SCの構造は、環境の変化に対応しやすい。平成24年度は、特に国内視察を行い、また理論的な考察を行った。そのなかから得られた知見を簡単に要約しておく。SCは,基本的に個々の店舗が,店舗の立地する地域の環境に対し,いかにアジャストしていくかが問われる.SCは,その投資額の大きさもあり,簡単にスクラップできない.個々の商圏のニーズに合わせたマーチャンダイジングを行っていく.複数のSC店舗を持つ企業であっても,異なった商圏の状況に合わせて,テナントをチョイスし,商圏のニーズに対処する.SCの商圏は,店舗規模にも異なるが,店舗の周囲の数キロから数十キロである.その範囲の中に,数年,あるいは10年の内に,大きな,そしてSCにとって重要な環境変化が起こる蓋然性は極めて高い.負の影響があったテナントは閉鎖し,正の影響を受けるテナントに入れ替えねばならない.この絶えず変化する商圏のニーズに,いかに素早く,そして少ないコストで対応していくかは,SCを含む大型小売店舗にとっては重要である.ティース(2007)は,ダイナミック・ケイパビリティを唱え、環境に対処する能力の構成要素として,センシング(感知),機会のシージング(活用),資源のリコンフィギュレーション(再構成)の三つを区分する.頻繁に,しかも大きく変化する商圏に対し,問題となるのは,この中で特に,資源のリコンフィギュレーションの能力である.SCは,環境の変化に対応するために,その中にあるテナントを頻繁に入れ替える.SCは,テナント部分に相当する投資をしていない.従って,環境変化に伴い,それをスクラップするとしても,サンクコストが少ない.環境が大きく変化した時でも,小さいコストで対応できる.これが,環境の変化に対応しやすいダイナミック・ケイパビリティを形作っている.さらに,新しいイノベーションを柔軟に取り込める一種のオープン・イノベーションを実現している.本年度は、これまでの定性的研究を一旦総括し、次年度以降の定量調査への準備作業を行った。その一環として国内外のSCに対し訪問調査を実施、その概要を専門誌に掲載した。インタビュー等の定性調査からSCの業績を規程する要因として、企業の経営幹部が認識するドメイン、所有権構造を示すものとしての家賃等の設定方法、意思決定の集権度合いを抽出、媒介変数としてMD(マーチャンダイジング)への介入の度合い、店舗の情報収集および顧客情報把握の程度を抽出した。これをもとにアンケート調査票を起票し、予備的な調査を経て夏を目標に本格的な調査を行っていく。現在、調査対象企業の把握、情報の収集および作業の外注など事務作業を並行してすすめている。また、従来の流通企業研究は業種業態を固定して考え、業種業態内の所有権構造の差異および変遷には相対的に関心を払ってこなかった。本研究では、業種業態内の所有権構造を把握するために測定の尺度を開発した。また、本年度は、多様な角度からSCの現状を把握すべく、所有権構造を形成するに至る大きな要因としての商業政策に着目し、その歴史的変遷と意義について考察し学会発表を行った。そこで明らかになったのは、商業政策を巡る2つの対立軸の変化である。その結果、研究が取り上げるショッピングセンター、あるいは百貨店といった大型店のしめる位置が変化を遂げた。本稿はここ30年の動きを踏まえて、現在のその位置づけを確認した。これは平行して論文としてまとめ、投稿していく予定である。本年度は、日本のSCのマネジメントの実態を、他業態、業種との比較を行いつつ定性的・定量的に分析した。特に、他業態との比較として、百貨店との所有権システムの分析を行った。特に、SCの主要商品であるアパレルの商品特性では、ブランドのイメージがきわめて重要であり、それがいわば収益の源泉である。アパレル企業が選択すべき主たるチャネルは、SCと百貨店であり、それは主として契約形態によって区別されてきた。一方で、そのブランドは、それを取り扱うSCまたは百貨店等のビッグストアの行動に影響を受ける。従って、そのブランドの経済学的な意味での所有権は、アパレル企業に全て帰属するわけではない。特に、所有権が移転することが明確な買取契約制度では、そのブランドをビッグストアが値下販売することによって、簡単に毀損し得る。

これを嫌ったアパレル企業は、委託契約によって、商品の所有権を留保し、また、消化契約または家賃契約によって、販売時までの商品の所有権を確保し、そのブランドの所有権の内部化に成功した。これが、SCが有利となる大きな要因である。対して百貨店は、その所有権構造から、売り場の所有権をアパレル側と共有している。これは、ビッグストア全体の統一感を高め、顧客から見た場合のブランドの価値を向上させる。しかし、そこには多くの調整コストがかかり、そのコストがブランド価値向上に見合うものなのかが課題となっている。換言すればこれらの調整コストを必要としないことがSC躍進の大きな要因といえる。それらのコスト上の有利さが、さらに有利な家賃契約を提示することを可能にする。これらの分析は、書籍所収の論文の形で発表した。最終年度の主たる成果として、SCと百貨店等の競合関係を実証的に明らかにしたことである。競合関係は業態の差異を超越し、地理的な制約を強く受ける。また、SC等の協調・統制は、「集客を共同で行うのか」「顧客・売上等の情報の共同所有」「品揃え(マーチャンダイジング:MD)の統一感」などの観察可能な媒介変数を通じて、被説明変数たるパフォーマンスに影響する。協調・統制を操作化するために独立変数として「会議形態」「家賃設定」「ドメイン認識」等が抽出された。特に本年度は、ドメインをどのように認識するか、換言すれば、自らの業態をどのように認識するかが所有権構造を規定する主要な要因であり、これが、予言の自己成就のメカニズムを通じてパフォーマンスに影響する。期間を通しての成果として、所有権が分散するSCが、所有権を集中させる百貨店より現在パフォーマンスの上で優位にあることのメカニズムである。所有権が分散する構造は、統制が困難である。この所有権は、法的な所有の問題ではなく、経済学的所有権であり、法的な所有権に関わらず、モニタリング等のコストの支出なしに経済的な所有はできない。しかし、競合関係にあり、統制重きを置くマネジメントを持つ百貨店よりも、SCは、現在では優位にある。それは、1.その統制の中にはコストをかける意味がないものがあり、SCのコスト構造が優位にあった。2.環境に適応するために、能力を組み替えるコストが低く環境にダイナミックに適合可能であった。マーケティング戦略論進捗が遅れている部分は、本研究のうち、国際比較の領域である。本研究は、SCを運営していない小売企業が、中国に進出する場合にSCの形式を取る場合は、日本と異なる環境に小売企業が置かれる。その場合に、所有権構造を変化させると考えられるが、それはいかなる環境条件がそうさせているのか。特に成長著しいアジアへの小売業の進出に当たって、日本と異なる出店形式が必要とされる「環境」を、明確に認識することは必要であろう。この意味で、本研究は国際的な比較の視野を持つ。海外調査に関しては、上海等だけではなく、これから進出が予想される内陸部の各都市にSCあるいは百貨店あるいはその他の業態での進出を選択するのか、またその判断がいかなる根拠に基づいて判断されるのかを問うていく予定であった。
希土類化合物における多極子秩序/揺らぎのNMRによる研究

多極子秩序の転移温度は一般に低く、極低温までの測定システム構築が不可欠である。本研究では^3Heを用いた自作のNMR装置を作製し、0.5Kまで測定可能なシステム構築に成功した。これを用いて(Tm^<0.5>Yb^<0.5>)B_6の^<11>B核NMR測定を行った。同物質の転移温度は1.5Kで多極子秩序の可能性が指摘されていたが、測定の結果、磁気双極子による秩序であることを明らかにした。研究期間の後半には、CeRu_2Al_<10>の奇妙な相転移の起源解明を目指し、単結晶作製,巨視的物性測定およびNMR測定を行った。本研究の目的は、多極子秩序を示す系において、主に多極子揺らぎの特徴を解明することにある。多極子秩序を示す物質は一般的に転移温度が低く、本研究ではまず^3He温度対応NMR測定システムを構築することに着手し、到達最低温度0.5Kの達成を初年度の目標とした。同システムは(A)ハンドリングシステム, (B)クライオスタットから成り、(A)は^3Heガスを液化,回収,循環させるために不可欠な排気システムである。(B)は試料空間を実際に^3He温度にするためのものである。(B)には、(1)ワンショットタイプと(2)コンティニュアスタイプの2つがある。(1)は単純な仕組みであるため作製は容易であるが、(2)を用いなければ長時間に渡り安定に極低温を得ることはできない。多極子揺らぎの特徴解明は核スピン緩和率1/T_1測定により行うが、それには長時間の温度安定が必要である。ただし、(2)は作製が困難であり、完成までに長い時間を要することが容易く予想される。作製の困難さは、(2)がコンティニュアスタイプであるがゆえに"暖かい"液体^3Heが試料空間に戻る際の流量と冷却能力のバランスを取ることが極めて難しいという点にある。加えて、NMRで用いる超伝導マグネットは^4Heガス循環型であり、液体^4Heを用いる超伝導マグネットに比べて試料空間の冷却能力に乏しく、熱流入を抑える必要がある。計画では(1)の作製にまず着手する予定であったが、多極子揺らぎの特徴解明にいち早く着手すべく、初年度より(2)の作製に着手した。(A)については、既存の^3He対応電気抵抗測定用クライオスタットを用いて試運転を行い、運用可能であることを確認した。また、(B)の(2)については試行錯誤の末に最適なバランスを持つクライオスタット作製に成功し、0.5Kを安定に維持できることを確認した。^4Heガス循環型の超伝導マグネットでの^3He温度対応システムの構築は、これまでに僅か1例しかなく、低温技術という観点からも成果が得られたと考える。本研究の目的は、希土類化合物において多極子秩序を示す系を対象に、主に多極子秩序,および多極子揺らぎの特徴を解明することにある。多極子秩序を示す物質は例外的に転移温度の高いDyB_2C_2を除くと、一般に転移温度が低いことが特徴である。寒剤として^4Heを用いる場合の測定最低温度はせいぜい1.4K程度であり、上記物質の秩序相を詳しく調べるためには、^3Heを用いた測定系の整備が不可欠である。寒材として^3Heを用いることで最低温度0.5Kまで測定を行うことが可能であり、上記対象物質における多極子物性を調べることが初めて可能となる。そこで、本研究では^3He温度対応可能なNMR測定システムを構築し、NMR/NQRによるスペクトル,核スピン緩和率測定を行い、多極子物性の特徴の解明を目的とする。初年度は同測定システムの構築に取り組み、実際に0.5Kを安定に維持することに成功した。本年度はそれを用い、実際にNMR測定を行った。対象とした物質は、典型的多極子物質であるCeB_6と結晶学的に同じ構造を持つ(TmYb)_<0.5>B_6である。同物質において低温の磁性を担うのはTm^<3+>であり、結晶場基底状態は多極子自由度を有すとされている。電気抵抗,比熱測定の結果から、低温でなんらかの秩序形成の可能性が指摘されていたが、その詳細については未解明であった。異常の起こる温度は低く、秩序相の詳細を調べるためには^3He温度までの測定が不可欠である。そこで異常の起源解明を目的とし、本研究により構築した^3He温度対応測定システムを用いて^<11>B核NMRによるスペクトル測定を最低温度0.5Kまで行った。

その結果、1.5K以下において磁気双極子による秩序の起きていることを強く示唆する結果を得た。相転移の起源としては磁気双極子に由来するものであるが、結晶場基底状態は多極子自由度を有すことから、磁気転移に付随する異常として、転移近傍の低エネルギー励起に多極子自由度の関与している可能性が考えられる。本年度は、(TmYb)B_6の^<11>B核NMRによる核スピン緩和率測定を行い、T=1.5Kでの相転移近傍における多極子揺らぎの存在を実験的に検証する計画であったが、予定を変更し、新奇近藤半導体CeT_2Al_<10>系(T=Fe,Ru,Os)における奇妙な相転移の起源解明を目的とし研究を行った。CeT_2Al_<10>系の低温物性は遷移金属の違いによって異なり、T=Ruでの局在系からT=Feでの遍歴系へと系統的に変化する。Ceの4f電子はT=Ru,Osではほぼ+3価であるが、T=Feでは価数揺動状態にあると考えられる。一方、圧力印加によっていずれの物質でも擬ギャップは潰れ、近藤半導体的振舞から重い電子的状態へと変貌する。さらに興味深い点はT=Ru,OsではそれぞれT_0=27,29Kで相転移を示す点であり、近藤半導体では他に例がない。Ce-Ce間距離が5.2Åと離れていること,GdRu_2Al_<10>ではT_N=16.5Kであることを考慮すると、転移温度T_0は所謂Ce化合物での反強磁性転移温度としては極めて高いと考えられる。2009年の物性報告後、高知大の西岡らにより上記の特徴が指摘されて以来、CeT_2Al_<10>系は一躍注目を集めるに至る。研究の当初において相転移の起源として、AFM秩序,CDW/SDW形成,構造相転移が提案されていたが、確定的結論は得られていなかった。そこで本年度は、相転移の起源を解明すべく、CeRu_2Al_<10>およびCeをLaで置換した系の単結晶試料を作製し,磁化,比熱,電気抵抗率,熱伝導度,熱起電力などの巨視的物性測定を行った。その結果、T_0での相転移はCe間相互作用に由来すること,T_0以下では単位胞体積が小さくなることなどから、相転移の起源としてCeイオン対によるSpin-Peierls転移様の非磁性一重項基底形成を伴う長距離秩序の可能性を新たに提案した。また、CeT_2Al_<10>系の結晶構造は斜方晶系に属するが、その構造はac面がb軸方向に積層した2次元系とみなせるということを報告した。また、単結晶CeRu_2Al_<10>を用いた^<27>Al核NMRによるスペクトル測定を行うほか、共同研究により、中性子散乱実験,およびパルス強磁場下での磁化,磁気抵抗測定も行った。
超効率的超分極率計算方法の開発と周期性および非周期性巨大ナノ系への応用

ランダム高分子の効率的高精度計算のためのElongation法によって、非線形光学特性を分子軌道論に基づく量子化学的な手法で、ポリアセチレンとその誘導体、ポリジアセチレンとその末端や側鎖におけるドナーおよびアクセプター置換体の誘導体など種々の大規模系に適用を行った。そのために、Elongation法にFinite-Field法を組み込んだElongation-Finite Field(ELG-FF)法により、ポリジアセチレン(PDA)と2種類の側鎖をもつPDA誘導体の非線形光学(NLO)特性を計算した。側鎖として-NH2を側鎖にもつ部分のユニット数(n)と-NO2を側鎖にもつユニット(m)においてn=m=1およびn=m=2の場合に対して計算し、従来のGAMESSと10^<-8>Hartree/atomのオーダーで全エネルギーが一致することを確かめた。次に、Finite-Field法による(超)分極率α、β、γにおいてGAMESS-Elongation法と従来のGAMESSで比較したところ、電場に対する高次の微分であるにも関わらず良好な一致をみた。次に、PDA2本鎖によるラダー高分子に対しても同様の計算を行った。Gaussian 03による周期境界条件を用いたPBC計算により構造最適化を行い中心部の構造をそのままElongation法による高分子鎖の計算のための構造とした。エネルギーにおける誤差は、7個のユニットを出発クラスターとして伸長した場合、10^<-8>Hartree/atomとほぼ完壁であることを確認した。さらに、PDAの側鎖としてドナーとアクセプターの側鎖が交互に向き合った電荷移動型高分子2本鎖についてもGAMESS-Elongation法によって計算し、ドナー側鎖とアクセプター側鎖の間の電荷移動量とNLO特性の関連を調べた。一方、巨大π共役系への展開としてBとNが混入したカーボンナノチューブに対してElongation法を用いて電子状態を計算し、混入のパターンとの関係においていくつか興味深い結果を得て論文公表を行った。エネルギーにおける誤差は10^<-8>Hartree/atomで与えられることを確認した。ただし問題は、全てカーボン原子からなるときは全系に対する従来法による計算との誤差が少し大きくなることが判明したが、本研究期間内では解決には至らなかった。本方法では複数の結合を境として領域軌道を作成しているので、全てカーボン原子からなる非局在化した系においては、結合部の電子をFrozen側に含めるか、Active側に含めるかが局在化のQualityに影響を与えることがわかった。現在当グループで開発しているGAMESS-Elongation法の信頼性を確かめるために、ポリジアセチレン(PDA)と2種類の側鎖をもつPDA誘導体の非線形光学(NLO)特性を計算した。まずGaussin O 3による周期境界条件を用いたPBC計算により構造最適化を行い、中心部の構造をそのままElongation法による高分子鎖の計算のための構造とした。エネルギーにおける誤差は、7個のユニットを出発クラスターとして伸長した場合、一本鎖の場合と同様、10^<-8>Hartree/atomで与えられることを確認した。さらに、PDAの側鎖としてドナーとアクセプターの側鎖が交互に向き合った電荷移動型の高分子2本鎖についてもGAMESS-Elongation法によって計算し、ドナー側鎖とアクセプター側鎖の間の電荷移動量とNLO特性の関連を調べている。規則性のみならず、ドナー側鎖とアクセプター側鎖がランダムに入った場合、ブロックポリマー型の場合なども計算し、高分子側鎖の規則性と不規則性の関係やNLO特性の関係を軌道相互作用の立場から解析を試みているところである。共役高分子のラダー系、カーボンナノチューブなどのより広がったナノ系に対してElongation法を適用するとともに非線形光学(NLO)特性を計算し、その適用性と問題点を確認した。さらにラジカルがエレクトロニクスに大きな影響を及ぼすソリトン系やスピン分極系への適用を試みるとともに、高スピン系とそのNLO特性との関連について理論的設計を行った。一例として、共役高分子のラダー系にCUTOFF-Elongation法を適用した結果を以下に示す。全系に対する従来法による全エネルギーとの誤差は10^<-6>au/全系,10^<-8>au/atomを達成し、精度の高いNLO特性が得られていることも確認している。共役高分子のラダー系にCUTOFF-Elongation法を適用した場合、全エネルギーにおける、従来法による全系計算との誤差は10^<-8>au/全系,10^<-10>au/atomを達成し、精度の高いNLO特性が得られていることも確認した。一方、ナノチューブ系に対してであるが、ホウ素(B)や窒素(N)から成るナノチューブあるいはCNTにおいてBやNが一部含まれる系においては、精度を落とすことなく計算可能であるが、カーボンのみからなるCNTにおいては、10^<4>au/全系,10^<-6>au/atomと、2桁ほど落ちてしまうことがわかった。

BNナノチューブにおいては、領域局在化軌道におけるA領域とB領域の境界がB-N結合にあり、結合電子がN側に偏っているのに対し、CNTにおいては、π電子系がチューブ全体に均一に非局在化している。よってCNTを輪切りに切断する面と交わる多くのC-C結合上で、軌道局在化のためにA領域とB領域に分子軌道を分ける必要が生じる。その際に、結合部の電子対をどちら側に含めるか任意性が出てくことが局在化を困難にしていると考えられる。この点は今後の現在技術的な改良を検討しているところである。ランダム高分子の効率的高精度計算のためのElongation法によって、非線形光学特性を分子軌道論に基づく量子化学的な手法で、ポリアセチレンとその誘導体、ポリジアセチレンとその末端や側鎖におけるドナーおよびアクセプター置換体の誘導体など種々の大規模系に適用を行った。そのために、Elongation法にFinite-Field法を組み込んだElongation-Finite Field(ELG-FF)法により、ポリジアセチレン(PDA)と2種類の側鎖をもつPDA誘導体の非線形光学(NLO)特性を計算した。側鎖として-NH2を側鎖にもつ部分のユニット数(n)と-NO2を側鎖にもつユニット(m)においてn=m=1およびn=m=2の場合に対して計算し、従来のGAMESSと10^<-8>Hartree/atomのオーダーで全エネルギーが一致することを確かめた。次に、Finite-Field法による(超)分極率α、β、γにおいてGAMESS-Elongation法と従来のGAMESSで比較したところ、電場に対する高次の微分であるにも関わらず良好な一致をみた。次に、PDA2本鎖によるラダー高分子に対しても同様の計算を行った。Gaussian 03による周期境界条件を用いたPBC計算により構造最適化を行い中心部の構造をそのままElongation法による高分子鎖の計算のための構造とした。エネルギーにおける誤差は、7個のユニットを出発クラスターとして伸長した場合、10^<-8>Hartree/atomとほぼ完壁であることを確認した。さらに、PDAの側鎖としてドナーとアクセプターの側鎖が交互に向き合った電荷移動型高分子2本鎖についてもGAMESS-Elongation法によって計算し、ドナー側鎖とアクセプター側鎖の間の電荷移動量とNLO特性の関連を調べた。一方、巨大π共役系への展開としてBとNが混入したカーボンナノチューブに対してElongation法を用いて電子状態を計算し、混入のパターンとの関係においていくつか興味深い結果を得て論文公表を行った。エネルギーにおける誤差は10^<-8>Hartree/atomで与えられることを確認した。ただし問題は、全てカーボン原子からなるときは全系に対する従来法による計算との誤差が少し大きくなることが判明したが、本研究期間内では解決には至らなかった。
特別支援教育におけるICTを活用した英語学習と英語情報処理能力の解明

多様な障害者を対象とした調査により、残存能力と欠損能力が英語のインプットとアウトプットの情報処理に及ぼす影響を分析し、音声情報処理や言語情報の補填能力のメカニズムを解明する。感覚器レベルで英語音声の受容が困難となる聴覚障害生徒、音韻形成・概念形成・記憶保持に問題が生じている知的障害生徒、その両方に困難を生じている重複障害生徒を対象として調査を行い、感覚器や脳内処理で起きる言語学習の問題点を明らかにする。特別支援学校におけるICTや体感音響システムを活用した情報保障に関する実験調査、海外の教育現場における実態調査、脳科学や遺伝学などの医学研究に関連付ける資料調査の3つに焦点をあてて研究を進める。