hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ファジィ推論とその経営工学への応用

終了時間に対する意思決定者の満足度を表現するためにファジィ納期という概念を導入し,総満足度最大化問題および最小満足度最大化問題という2種類のファジィスケジューリング問題を定式化した.このようなファジィスケジューリング問題に対して,遺伝的アルゴリズムや局所探索法,遺伝的局所探索法の適用を行い,遺伝的局所探索法が最も効率的であることを明らかにした.また,総処理時間最小化問題や最大納期遅れ最小化問題,総滞留時間最小化問題,納期遅れジョブ数最小化問題などの多くのスケジューリング問題がファジィスケジューリング問題の枠組みで再定式化できることを明らかにし,複数の目的を持つ多目的スケジューリング問題をファジィ納期により統合する方法を提案した.5.各ジョブの加工時間が不確定な場合に対して,加工時間をファジィ数により表現したファジィスケージューリング問題を定式化し,拡張原理を用いて各ジョブの加工終了時間を求める方法を提案した.加工時間ファジィ数の場合では,各ジョブの加工終了時間もファジィ数となり,総処理時間や納期遅れ,滞留時間などのスケジューリング評価基準の値もファジイ数として計算される.そこで,ファジイ数の大小関係に基づき,ファジィスケジューリング問題の非劣解集合を定義し,多目的遺伝的アルゴリズムにより非劣解集合に含まれるスケジュールを全て求める方法を提案した.タ-クッセン教授と打ち合わせを行い,スケジューリング問題とポートフォリオ選択問題にファジィ推論を応用することになった.ファジィ推論はファジィif-thenルールを生成し,これによって推論する方法が一般的である.したがって,ルールによるスケジューリング問題を考察することになった.また確率推論の考え方を拡張し,可能性分布を用いて推論することが考えられる.したがって,可能性推論の方法として,可能性解析を検討し,応用として可能性ポートフォリオ選択問題を考察することになった.ファジィif-thenルールによるスケジューリングはエキスパートシステムであり,これはエキスパートの知識を導入している.また遺伝的アルゴリズムによってファジィif-thenルールを生成する方法を開発し,これにより,スケジューリング問題を取り扱うことを検討している.可能性解析は確率理論による多変量解析を可能性の観点から拡張したものであり,エキスパートの知識のあいまいさを取り扱うことができる.本年度は,可能性分布の同定法を開発し,これによる可能性ポートフォリオ選択を定式化した.本年度の研究成果は1995年に開催する以下の国際会議で発表する予定である.トロント大学でタ-クッセン教授と研究打ち合わせを行うことにより,曖昧さが含まれる様々な問題へファジイ理論の応用を試みるという研究方針を確認した.このような研究方針に基づく具体的な応用問題として,ポートフォリオ選択問題,スケジューリング問題,予測問題を取り上げ,曖昧さの数量化とコンピュータを利用した数理的な解法の提案を目的に研究を進め,以下の結果が得られた.
金属アレルギーの新しい検査法の開発-唾液中の抗体による感作関与蛋白質の同定とその利用-

金属塩を培養液に投与するという条件で培養できる正常ヒト表皮細胞の文献検索を行った。正常ヒト表皮細胞の樹立を予定していたが検体が得られず、細胞の分離、培養はできなかった。そこで口腔内の環境を考え、歯肉由来の表皮細胞(ケラチノサイト)の分離、培養を目的にし、患者に十分にインフォームドコンセントを行ったあと、抜歯後廃棄される歯牙に付着した歯肉片を利用し、ケラチノサイトの樹立を検討した。下顎第3大臼歯抜歯時に切除した歯肉片からの分離、培養を試みた。実験には発赤、腫脹などの炎症症状のみられない、臨床的に正常な歯肉から採取したものを使用することとした。抜歯後の歯肉片をリン酸緩衝液で洗浄し、不要な付着組織を除去し、12mm角の大きさに程度に細切りし、その34個ずつをディッシュ上に置き、37°C、5%炭酸ガス-95%空気混合、100%湿度のインキュベーターに1晩放置した。新鮮な培養液を加えたあと34日おきに培養液を交換し、培養を行い、細切りにした歯肉片より増殖を開始した細胞がディッシュの底面にコンフルエントな状態なった時点で継代操作を行い、細胞株を得ることができた。培養液には基礎培地にMCDB153を用いた無血清培地を利用した。今後は同様な方法にて歯肉由来のケラチノサイトを樹立し、この細胞を用いて塩化水銀、塩化ニッケル溶液を所定の濃度になるように培養液で調整し、金属塩の細胞毒性による影響を考慮し、細胞培養が可能な最適濃度を検討後、金属誘導性の蛋白質を誘導させることを検討している。金属アレルギー患者(患者群)と健常者(健常者群)から唾液の採取を行った.唾液は唾液腺の種類、分泌量、分泌刺激の違いなどの諸因子によって容易に影響を受け,日内変動もあるので,一日のうちで最も安定するとされている午後2時4時に唾液を採取した。採取に際しては,歯科用金属の溶出を研究対象とするため,口腔内で使用されている金属が最も接触する機会が多い安静時の唾液で,通常口腔内に存在する条件下での全唾液とした.被験者は環境の明度を自然光下で体位は座位とし、採取前の含漱,嚥下,排唾等を行わないように指示した。歯科用コットンロールを口腔底に3ヶ所に設置し、5分間,吸収させ,取り出し,乾燥したコットンロールで残留唾液をふき取り,計4個のコットンロールを10mlのプラスチックシリンジの外筒に入れ,外筒を50ml遠心管に入れ,3000rpm,15分間遠心して.不純物を含まない全唾液検体を回収,分泌速度を測定した。患者群と健常者群には有意な差はみられなかった(p<0.05)。唾液の成分のうち、金属の腐食に最も関与するのは、pHを変化させる酸である。そこで唾液中に含まれる有機酸で高速液体クロマトグラフィーを用いて分離可能な8種類(クエン酸,ピルビン酸,リンゴ酸,コハク酸,乳酸,ギ酸,酢酸,プロピオン酸)を定性分析、定量分析を行い,患者群と健常者群の間でその差異の検討を行った.全唾液中でピルビン酸に患者群と健常者群で有意な差がみられた(P<0.05)。また,患者群においては感作されている金属と有機酸の濃度との関係を検討している。
精子形成に関わるオートファジー(自食作用)の新たな生理機能の解析

オートファジーはリソソームを分解の場とする細胞質成分の大規模な分解系である。本研究ではオートファジーの精子形成過程における生理機能を明らかにするために、精子細胞特異的にオートファジーを欠損するノックアウトマウスを作出した。このマウスは週齢依存的に不妊になることが分かった。さらにこのノックアウトマウスの精細管にはタンパク質の凝集体を含む不要成分の蓄積が観察された。オートファジーは精子形成過程における精子細胞質のリモデリングに関与する可能性が示唆される。一般的に成熟精子は細胞質に乏しいユニークな形態であるが、これは精子形成の最終段階(精子完成あるいは変態と呼ばれる過程)で、余分な細胞質を脱ぎ捨てるためである。本研究では、細胞質で起こる大規模な分解系であるオートファジーが精子細胞質の除去に果たす生理学的意義を明らかにすることを目的とした。平成21年度では、オートファジーモニターマウス(GFP-LC3マウス)を使った精子形成過程におけるオートファジーの誘導状況の観察と精子細胞特異的オートファジー欠損マウスの作出と繁殖性についての検討を行った。まず、GFP-LC3マウスを使った解析から、当初の予想通り精子完成過程でオートファジーが誘導されることが明らかとなった。減数分裂期の精子細胞ではオートファジー誘導は観察されなかったことから、精子完成過程において特異的な機能を持つ可能性が示唆された。次に、この時期に誘導されるオートファジーを欠損させる目的で、精子細胞特異的にオートファジーを欠損するコンディショナルノックアウトマウスを作出した。このノックアウトマウスでは、精子形成の初期からオートファジーが抑制されるにも関わらず、精子形成そのものへの影響は観察されなかった。そこで、このノックアウトマウスと野生型のメスマウスを同居させて繁殖性を検討したところ、15週齢頃から不妊傾向を示すことが明らかとなった。精巣切片を用いた解析から、ノックアウトマウス由来の精細管には多数の異常構造体が観察されたことから、オートファジー欠損下における異常構造体の蓄積と不妊には何らかの関連が示唆される。一般的に、精子が脱ぎ捨てた細胞質はセルトリ細胞による貪食によって消化されることが知られているが、この過程においてオートファジーの新たな生理機能の関与が想定され、今後さらなる研究によって明らかにしたいと考えている。これまでの本研究で、精子完成過程でオートファジーが誘導すること、この時期のオートファジーを欠損したノックアウトマウスは加齢依存的に不妊傾向を示すこと、このノックアウトマウスを使った解析から精子完成過程で異常構造体が蓄積すること、この構造体は加齢依存的に増加すること、結果的に精子成熟過程にも異常をきたし精子運動性が低下することを明らかにした。これらの結果は、オートファジーが精子完成過程で重要な役割を果たすことを示唆しており、生物学的にも意義のある成果であると考えている。しかしながら、なぜオートファジーが働かないと精子完成過程に異常をきたすのか、その根本的な原因解明には至っていない。そこで、平成23年度はタンパク質の二次元電気泳動解析を中心に、オートファジーの欠損が精巣機能に及ぼす影響について多面的に検討した。その結果、オートファジーの欠損が精子形成(精原細胞精子細胞までの分化)過程に及ぼす影響は小さいということが分かった。オートファジーを欠損した精巣のサイズは同時期の精巣よりも小さいことを考えると予想外の結果であったが、アポトーシスによる細胞死も観察できなかったことから、オートファジーは精子形成そのものには影響せず、精子完成過程で重要な役割を担っていることが推察された。精子形成の最終段階は変態(精子完成)と呼ばれ、精子頭部への先体の形成、尾部へのミトコンドリアの再配置、べん毛の伸長そして余分な細胞質が除去され、精子は結果的に非常にユニークな構造となる。本研究では、リソソームを介した細胞質成分の大規模な分解系であるオートファジーの精子形成過程における生理機能を明らかにすることを目的とした。これまでの研究からオートファジーは精子完成過程で活発に起こることが明らかとなった。実際にこの時期のオートファジーを特異的に欠損するノックアウトマウスは週齢依存的に不妊になることが分かった。

その後の解析から、このノックアウトマウスの精細管には不要な細胞質成分から構成される異常構造体の蓄積が認められた。これらの結果は、オートファジーが精子完成過程に深く関わっていることを示唆していた。しかし、なぜオートファジーが働かないと週齢依存的に不妊になるのか、その原因はよく分からなかった。そこで本年度は、精子形成過程を詳細に分類しながらオートファジー不全が精巣機能に及ぼす影響について多面的に解析を行った。まず、酵素処理とBSA密度勾配法を組み合わせた方法によって、精巣からそれぞれのステージの精細胞を分離して分離した細胞ごとにオートファジー不全が及ぼす影響を調べた。その結果、精子幹細胞や精母細胞の機能は正常だが、精子細胞以降でオートファジー不全がその機能に影響を与えていることが明らかとなった。次に精巣や精子タンパク質を使って二次元発現解析を実施した。その結果、ミトコンドリア機能に関連するタンパク質がオートファジー欠損下で発現量に差が顕著に見られた。現時点ではこれらのタンパク質の発現異常と精子完成過程におけるオートファジーの生理機能の関連性は説明出来ないが、精子完成過程におけるミトコンドリアの品質管理にオートファジーが関わっている新たな可能性を示唆しているかもしれない。オートファジーはリソソームを分解の場とする細胞質成分の大規模な分解系である。本研究ではオートファジーの精子形成過程における生理機能を明らかにするために、精子細胞特異的にオートファジーを欠損するノックアウトマウスを作出した。このマウスは週齢依存的に不妊になることが分かった。さらにこのノックアウトマウスの精細管にはタンパク質の凝集体を含む不要成分の蓄積が観察された。オートファジーは精子形成過程における精子細胞質のリモデリングに関与する可能性が示唆される。これまでの研究期間内に本研究の目的を達成するための当初の研究計画のほぼすべてを実施している。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は当初の計画通り実施しておりここまでは順調である。しかし、それぞれの解析結果の解釈にはさらなる研究が必要である。特に今年度実施した研究では、その材料として精巣の全タンパク質を使ったために、実際に生じている軽微な変化を見逃している可能性や二次的な影響を評価している可能性がある。そこで次年度は精子細胞だけを単離することで、オートファジーが精子細胞に与える影響をより正確に解析する。
神経因性疼痛におけるサイトカインの役割

糖尿病性神経障害ラット(DM群)、Chronic Constriction Injuryモデルラット(CCI群)、Complete Freund's Adjuvantモデルラット(CFA群)を用いた。DM群はSTZ注入3日後にmechano-allodynia(MA)が発症し終了時まで持続したが,cilostazol投与3週後に改善した.CCI群は手術7日後にcold allodynia(CA),mechano-hyperalgesia(MH),2週後にMAが発症し,終了時まで持続したが,cilostazol投与により変化はなかった.CFA群は手術7日後にMAが発症し,終了時まで持続したが,cilostazol投与により変化はなかった.DM群はAδ線維とC侵害受容線維が関与する機械的触刺激をallodyniaとして感じたため,それらの神経が関与していると思われた.MHは発症しなかったため,異所性シナプス感作や炎症は発症要因ではないと思われた.CCI群はMAが手術2週後,CA, MHは1週後から発症した.CAは,Aδ線維と機械的刺激に反応しないC線維が反応する.それに比べMAは発症が遅く,C線維がC侵害受容線維より先に障害されていると考えられた.CFA群はCAとMHは発症せず,MAのみ手術1週後から発症をみとめ,5週間持続したため,Aδ線維・C侵害受容線維に障害が起こり,C線維には障害が起こらないことがわかった.また炎症が原因であるが,発生したinjury dischargeは1週間以内に消失したため,MHがみとめられなかったと考えられた。Cilostazolは神経血流を改善させCCI, CFAモデルのNPに対して影響を与えなかった。糖尿病性神経障害モデルに対してはNPを改善した。DRGのIL6に対しては、3群間に大きな差はなかった。ラット坐骨神経の神経因性疼痛モデルを用い、サイトカインの一種であるIL6の局在を後根神経節と脊髄で正常ラットと比較して検討した。また末梢循環改善作用のあるシロスタゾールを神経因性疼痛モデルに投与し、その際の治療効果をbehavior analysisあるいはホルマリンテストで検討した。CCIモデルはベネットモデルを用い、手術1週間後にbehavior analysisで神経因性疼痛の発症を確認した。発症を確認したラットをそのまま4週間飼育した群と、CCIののちにシロスタゾールを投与した群、なにもしなかった群を比較した。その結果、CCIモデルおよびシロスタゾール投与はIL6の局在には大きな影響を与えないことが明らかとなった。またシロスタゾールには治療効果が現れないことを確認した。またCCIの代わりに糖尿病ラットを用い、同様の実験を行った。糖尿ラットはSTZを腹腔内投与し、3日後に尾静脈の採血をして血糖が250mg/dl以上のラットを選ぶことで作製した。その結果、シロスタゾールはホルマリンテストで治療効果があることが確認された。しかし糖尿病モデルおよびシロスタゾール投与はIL6の局在には大きな影響を与えないことが明らかとなった。以上より、2種類のニューロパチラットにおいてシロスタゾールが異なった反応を示すことが明らかとなったが、IL6の局在にについては大きな違いのないことが明らかとなった。糖尿病性神経障害ラット(DM群)、Chronic Constriction Injuryモデルラット(CC1群)、Complete Freu nd's Adjuvantモデルラット(CFA群)を用いた。DM群はSTZ注入3日後にmechano-allodynia(MA)が発症し終了時まで持続したが,cilostazol投与3週後に改善した.CCI群は手術7日後にcoldanodynia(CA),mechano-

hyperalgesia(MH),2週後にMAが発症し,終了時まで持続したが,cilostazol投与により変化はなかった.CFA群は手術7日後にMAが発症し,終了時まで持続したが,cilostazol投与により変化はなかった.DM群はAδ線維とC侵害受容線維が関与する機械的触刺激をallodyniaとして感じたため,それらの神経が関与していると思われた.MHは発症しなかったため,異所性シナプス感作や炎症は発症要因ではないと思われた.CCI群はMAが手術2週後,CA, MHは1週後から発症した.CAは,Aδ線維と機械的刺激に反応しないC線維が反応する.それに比べMAは発症が遅く,C線維がC侵害受容線維より先に障害されていると考えられた.CFA群はCAとMHは発症せず,MAのみ手術1週後から発症をみとめ,5週間持続したため,Aδ線維・C侵害受容線維に障害が起こり,C線維には障害が起こらないことがわかった.また炎症が原因であるが,発生したinjury dischargeは1週間以内に消失したため,MHがみとめられなかったと考えられた。Cilostazolは神経血流を改善させCCI, CFAモデルのNPに対して影響を与えなかった。糖尿病性神経障害モデルに対してはNPを改善した。DRGのIL6に対しては3群間に大きな差はなかった。
豪雨災害時の浸水減災シミュレータの開発と樹林帯の減災効果に関する研究

任意の降雨外力から、流域・都市域の諸特性と各種治水施設の特性・機能を的確に考慮した上で、内外水が複合した浸水・排水プロセス、被害の状況、治水システムのバランスなどを評価・検討できる(1)「浸水減災シミュレータ」を開発した。また、(2)実流域・都市域での実績データに基づき、降雨流出、洪水特性、都市域における氾濫特性の再現性などを検証した上で、(4)そこでの治水対策の被害軽減効果と、仮想的な外力に対する浸水被害の評価・検討などを行い、同シミュレータの有用性・実用性を実証した。(5)併せて、環境にやさしい減災施設である樹林帯・水防林の工学的評価と樹林帯整備のあり方について検討を加え、整備計画のための検討ツールを開発した。「研究実施計画」の研究IIIIに関する当該年度の研究実績は,以下のとおりである。研究I(浸水減災シミュレータの開発)(1)破堤幅/河道幅や河道でのFroude数を変化させた破堤氾濫流の模型実験を実施し,「洪水・氾濫流包括解析に基づく高精度洪水・氾濫流モデル」の検証データを収集した。(2)「高精度な地盤高・河道特性データ」の作成および「GISによる流域情報の一元管理」を実施し,これらを「高精度洪水・氾濫流モデル」に組込み,「浸水減災シミュレータ」へと発展させた。研究II(樹林帯の減災機能の工学的な評価とその整備・保全法の開発)(1)研究実施計画である「樹林帯を考慮した完全越流式」に止まらず,完全越流ともぐり越流の両越流状態について,「堤外樹林帯」の樹林帯特性を考慮した氾濫流量式を開発した。「堤内樹林帯」については,二線堤との組合せによるもぐり越流状態での氾濫流量式を開発し,検討を加えた。また,樹林帯による流れの減勢効果についても,実験と理論予測の両面から検討を加え,樹林帯による水位上昇および家屋等に働く流体力低減効果を評価した。(2)完全越流から破堤あるいは完全越流からもぐり越流を取り扱えよう,「堤防の信頼性モデル」を考慮して「高精度洪水・氾濫流モデル」を拡張する計画であったが,その前に破堤氾濫に対する「高精度洪水・氾濫流モデル」の予測精度の検証が必要であることから,この検証を研究Iで得られた検証データに基づき実施した。その結果,「高精度洪水・氾濫流モデル」が完全越流からもぐり越流状態での破堤氾濫流の氾濫流量と氾濫流特性を良好に再現できることを明らかにした。研究III(浸水減災シミュレータの実流域への適用と樹林帯等により発現される減災効果の総合的な評価・検討,及びそこでの効果的な雨水管理法と減災法の提案)(1)遠賀川流域の詳細な流域特性,河道・堤防特性等に関する現地調査・資料の収集・整理を行い,「高精度な地盤高・河道特性データ」としてデータファイル化した。(2)研究Iで開発した「浸水減災シミュレータ」により,降雨外力から遠賀川流域の飯塚市での詳細な浸水プロセスを予測することが可能となった。■研究I「都市域浸水・減災対策検討シミュレータ」の開発(1)蛇行河道での破堤氾濫流に関する模型実験を実施し,これに対する「高精度平面2次元洪水・氾濫流モデル」の適用性を検証した。(2)「高精度平面2次元洪水・氾濫流モデル」に「高精度な地盤高・河道特性データ」と「GISによる流域情報一元管理」および「ダイナミック下水道網モデル」を組込み,「都市域内水・外水複合氾濫解析モデル」を開発した。(3)流域特性を考慮した「セル分布型流出解析モデル」と「高精度平面2次元洪水流モデル」より構成される「分布型流出・平面2次元洪水追跡モデル」を開発した。また,同モデルを遠賀川流域に適用し,複数の実績降雨に対する水位ハイドログラフおよび水位流量曲線に基づき,その再現性を検証した。(4)「都市域内水・外水複合氾濫解析モデル」に「分布型流出・平面2次元洪水追跡モデル」を組み込むことで,「都市域浸水シミュレータ」を開発した。■研究II「樹林帯」の減災機能の工学的な評価とその整備・保全法の開発(1)樹林帯特性と堤内地地盤高を変化させた模型実験と,「樹林帯と堤内地地盤高を考慮した越流流量式」の開発を行い,同越流流量式に基づき,樹林帯による越水流量の低減効果について検討した。(2)模型実験と簡単な理論解析に基づき,樹林帯の破堤氾濫流に対する減勢効果とその際の水位上昇量について検討した。

■研究III「浸水減災シミュレータ」の実流域への適用と減災効果の総合的な評価・検討,及びそこでの効果的な雨水管理法と減災法の提案(1)遠賀川流域の流域特性・地盤高・河道特性データに加え,飯塚市の下水道網・市街地構造等の「GISによる流域情報一元管理とデータ作成」を行った。(2)「都市域浸水シミュレータ」を遠賀川流域に適用し,飯塚市を都市域として,2003年九州豪雨災害以降に講じられた諸治水対策の有効性について検討した。さらに,仮想的な水災シナリオと浸水プロセスについても検討した。1.研究I「都市域浸水・減災対策検討シミュレータ」の開発(1)河道形状(直線,蛇行),越流状態(完全越流,もぐり越流)および破堤条件(破堤幅,破堤箇所)を変化させた破堤氾濫流の模型実験を実施し,この結果に基づき,「高精度平面2次元自由表面流モデル」がこれらの諸条件や状態にかかわらず,破堤氾濫の全体的な流況と氾濫流量を最大で±10%の誤差の範囲で予測可能なことが確認された。(2)「都市域内水・外水複合氾濫解析モデル」と「分布型流出・平面2次元洪水追跡モデル」より構成される「統合型氾濫解析モデル」に,「レーザー・プロファイラーによる高精度な地盤高・市街構造データ作成」「地理情報システム(GIS)による流域情報の一元管理」と「浸水による経済被害評価(直接被害)モデル」を組み込み,「浸水減災シミュレータ」を構築した。2.研究II「樹林帯」の減災機能の工学的な評価とその整備・保全法の開発(1)堤防背面を盛土し,裏法面に樹林帯を設けた場合の樹林帯整備の計画段階において必要となる,越流流量や越流水深を簡便に算定できる「樹林帯・堤体形状・堤内地盤高を考慮した越流流量式」を開発した。また,堤防を横越流する場合を対象として,河道に沿った縦横断的な平面的な樹林帯整備のあり方の検討や整備計画の手段として,上記した「高精度平面2次元自由表面流モデル」に樹林帯・水防林の取り扱いを考慮したツールを開発し,その有用性を実証した。(2)同ツールを用いて、家屋群等に水防林を設けた場合に期待される流勢緩和,浸水深の低下,流向制御などの機能について評価・検討した。3.研究III「浸水減災シミュレータ」の実流域への適用と減災効果の総合的な評価・検討,及び減災法の提案(1)「浸水減災シミュレータ」を用いて,2003年7月九州豪雨災害以降,飯塚市を中心に整備されてきた各種治水施設が浸水プロセスに及ぼす影響やその被害軽減効果について検討し,被害額の推定や,都市域の治水施設・治水システムによる総合的な被害額軽減効果を検討できることなどを確認した。また,仮想的な降雨外力に対する浸水シミュレーションより,遠賀川の-次支川のK川の氾濫と,それに伴うB地点で内水氾濫の可能性など,飯塚市の治水システムの弱点を明らかにした。(2)「分布型流出解析・平面2次元洪水氾濫解析モデル」を遠賀川流域に適用し,2003,2009,2010年に発生した複数の豪雨を用いて同モデルの予測精度の検証と河川改修による水位低減効果を検討し,本川および支川の水位ハイドログラフの実測結果,水位流量曲線を十分な精度で再現できることや,河道掘削などの河道改修により,計画基準点では2003年と同程度の流量で1.5mの水位低下が見込めることなどの改修効果を的確に捉えることができることを確認した。
地球磁場強度が支配する全球凍結モデルの古地磁気学的検証

原生代の初期と末期に起こったとされる全球凍結の発生メカニズムには、未だ不明な点が多い。本研究では、「地球磁場強度の落ち込みによって対流圏上層部へ侵入する銀河宇宙線量が増加し、低層雲量を通じてアルベドが増加することで寒冷化が起こる」という全球凍結モデルを検証することを目的として、原生代初期(ヒューロニアン氷期・マクガニン氷期、約24.5-22億年前)および末期(スターチアン氷期・マリノアン/ヴァランガー氷期、約7.5-6億年前)における古地磁気データの蓄積を試みる。今年度は、原生代初期における全球凍結の実像を再検証するために、ヒューロニアン氷期における大規模氷河堆積物の形成場の古緯度の再検討を実施した。用いたデータは、平成19年度に採取をおこなった米国ミシガン州のMarquette Range累層群に属する堆積岩類から得られた古地磁気・岩石磁気データである。平成19年度および平成20年度に、ジョセフ・カーシュビンク教授の協力のもと、米国カリフォルニア工科大学において古地磁気・岩石磁気測定を実施したEnchantment Lake累層のダイアミクタイトとその上位に堆積するMesnard累層の珪岩およびKonaドロマイトから得られた古地磁気方位を再解析し、先行研究の結果等と比較した。また、太古代末期から原生代初期(約28-20億年前)にかけて、これまでに得られているテリエ法による古地磁気強度データをコンパイルし、データの信頼性について再検討を実施した。
日本のアートマーケットの課題把握と活性化の研究

マーケティング領域ではアート市場の研究が少なく、日本のアートマーケットについて十分な統計データも整備されてこなかった。本研究は、日本の現状を把握するため調査を実施し、現代アート作品の購買モチベーションを精査し、購買者を類型化した上で、そのマーケットの構造を明らかにすることを目的とした。第一に、定性調査での質問紙とインタビューから既存研究で提示された14のアート購買モチベーションを精査した。第二に、大規模なインターネット定量調査の結果、日本の現代アート・コレクターを4類型にクラスタリングし、バランス調和型、オタク型、未成熟型、インテリ型を導出、その詳細およびマーケットにおける行動を考察した。これまでのアート研究は美術系大学における「美学」として、または、美術館や美術団体を運営する観点からの「アート・マネジメント」の研究が主流であった。一方で、マーケティング領域では、ほとんど研究が行われておらず、また、日本のアート・マーケットについて十分な統計データも整備されてこなかった。本研究は、日本のアート・マーケットについて調査を実施して需要と供給の両面から定量的なデータ収集を行い、統計解析手法を活用して精度の高いマーケット分析を行うことを目的とする。本年度は、第一に、国内外の既存研究や市場レポートを調査し、最新の研究動向や世界的なアート・マーケットの環境についての情報を整理しレビューを行った。第二に、日本のアート・マーケットの現状を把握することを目的に、海外の既存研究を踏襲したアート作品の購買モチベーションの評価フレームワークが日本の現代アート・コレクターに適用可能かどうかを、小規模の定性調査およびインタビュー調査によって検証した。その結果として、元の既存研究で提案された14個のアート作品購買モチベーションを、日本の現状に合わせた6カテゴリに整理することができた。ここで導出された新しいアート作品購買モチベーションを用いることによって、日本のアート・マーケットをより精緻に分類することへの応用が期待できる。また、これらの研究成果を対外発信する活動として、一般向けに解説する公開講座を実施した。本年度は、大規模な定量調査を実施する予定であったが、事前準備を行った結果、本調査を実施する前に、予備のインタビュー調査を行いアンケート内容を精査する必要があることが判明し、3ヶ月の遅延が生じた。前年度までに、海外の既存研究を踏襲したアート作品の購買モチベーションの評価フレームワークが日本の現代アート・コレクターに適用可能かどうかを、小規模の定性調査およびインタビュー調査によって検証し、元の14個のアート作品購買モチベーションを、日本の現状に合わせた6カテゴリに整理した。本年度は、さらに約1万人の対象者に対し大規模な定量調査を実施し、上記のアート作品購買モチベーションと性年齢などの属性に加えて、サイコグラフィック(心理的)特性やライフスタイル(生活興味・関心)特性も考慮した類型化分析を実施した。結果として、日本の現代アート・コレクターが4つの類型(バランス調和型、オタク型、未成熟型、インテリ型)に分類できることを明らかにした。これらの研究成果は、日本マーケティング学会にて学会報告を行い、査読付き論文誌への投稿を行っている。また、先進的なアート・マーケティングを実施している国内外のアート・フェスティバルをヒアリング調査し、事例分析として雑誌論文に掲載した。今後は、大規模な定量調査を実施し、本年度の研究成果で得られたアート作品購買モチベーションを用いて、日本のアート・マーケットをより精緻に分類・分析を実施する。29年度が最終年度であるため、記入しない。商学東京理科大学オープンカレッジ(公開講座)「現代アートとマーケティング」2016年10月29年度が最終年度であるため、記入しない。
ダウンサイジング下の新たな教育のガバナンスとコミュニティの生成に関する総合的研究

本研究の成果は、大きく次の三点にまとめることができる。第一に、学校統廃合やコミュニティスクールの設置に内包された、新たなガバナンスとコミュニティの構想を明らかにしたことである。第二に、新たなガバナンスとコミュニティの構想に埋め込まれた思想を解明したことである。第三に、ガバナンス論とコミュニティ論が台頭した背景とその特徴の一端を解き明かしたことである。本科研は、少子高齢化による人口と生活圏のダウンサイジングを所与の条件として、構造改革と地方分権改革が進行する中で生まれてきた、新たな教育のガバナンスと教育のコミュニティのあり方と、そこに胚胎する思想を明らかにすることを目的としている。90年代から続くダウンサイジングを背景に進行する構造改革と分権改革の下で、文化的・社会的なコミュニティである教育のコミュニティとガバナンスについて、その新たなあり方とそれを支える思想が萌芽していると捉え、その追究の切り口として学校統廃合とコミュニティスクールを定めている。なおここで教育のガバナンスとは、教育意思の表明・合意・実現をいい、教育のコミュニティとは教育のガバナンスの単位をいう。平成26年度は、次の三点から研究を遂行した。第一に、政府の政策形成に強い影響力をもつアクターの動きに注目しながら、第一次ベビーブーム期の学齢児童・学齢生徒数のピークを迎える90年から今日に至るまでの、学校の統廃合とコミュニティスクールをめぐる政策形成過程の解明とアクターの変容の解明を、ガバナンスとコミュニティの視座から試みた。二点目としては、「新しい公共」とコンパクトシティを意識して、学校統廃合とコミュニティスクールの設置に取り組む地域の把握に取り組んだ。学校統廃合とコミュニティスクールの設置推進について、自治体の総合教育計画との関連を分析するとともに、関連の確認できた事例について訪問調査の準備を進めた。三点目は、ガバナンス論とコミュニティ論は欧米から移入された行政学や都市工学上の理論枠組みであることから、ガバナンス論とコミュニティ論の社会的・文化的文脈を考察した。欧米の社会的・文化的文脈において把握するため、フィンランドのヴィヒティ市とキルッコヌンミ市を訪問調査した。平成27年度は、初年度(平成26年度)をうけて、次の三点から研究を推進した。まず、第一に、学校統廃合とコミュニティスクールの設置が自治体で加速する一つのきっかけとなった「教育改革国民会議(最終報告)」(2000年)、財政制度等審議会「2008年度予算の編成等に関する建議」(クラスサイズの見直しや教員定数増よりも統廃合を進めるべきとした内容)、地方教育行政の組織及び運営に関する法律の改正(2014年法改正。2015年施行)、文部科学省「公立小学校・中学校の適正規模・適正配置等に関する手引」(2015年)などについて、諸アクターの動きから、新たなガバナンスとコミュニティの構想を明らかにすることを試みた。二点目は、初年度に選定した自治体への調査を実施し、「新しい公共」と「コンパクトシティ」の政策が、教育においては学校統廃合とコミュニティスクールの推進につながっていることを確認する一方で、調査対象となる自治体と地域をさらに精選し、調査では学校統廃合とコミュニティスクールの設置により、地域に胚胎した新たなガバナンスとコミュニティの姿とその思想を、関係者への聞き取りや活動への参与観察などにより明らかにすることを試みた。三点目は、欧米のガバナンス論とコミュニティ論の特質を考察した日本の先行研究を検討するとともに、欧米での「ガバナンス」と「コミュニティ」の概念と、学説史に関する理論研究を分析した。加えて、欧米の社会的・文化的文脈において「ガバナンス」と「コミュニティ」の概念を把握するために、文献研究と情報収集・分析を踏まえて、フィンランド等の事例調査を継続して行った。なお、研究成果がまとまったものについては、学会・研究会などでの研究報告や論文等の執筆により、研究成果の発信をはかった。概要に記載した三点からの研究のアプローチについて、研究目的と研究計画に照らして評価すると次の通りである。第一の点は、長野県については前年度に引き続き、90年から今日に至るまで学校の統廃合とコミュニティスクールの設置の動向を整理することができた。また、日本全国を対象とするそれ、政策形過程の解明とアクターの変容の解明の点についても、関係する審議会等の資料などを収集し、分析を進めた。第二の点は、調査対象の自治体を複数選定し、長野県・沖縄県の三つの自治体への訪問調査を行った。ただ、選定した自治体のうちいくつかは、先方の事情から調査訪問が実現しなかった。第三の点は、文献収集と調査対象の選定を行った。また、フィンランドのヴィヒティ市のヴィヒティヤルヴィ小学校を訪問し、全クラスの授業を参観するとともに、全教職員、父母、住民、児童に対して、学校のガバナンスとコミュニティに関するインタビュー調査を実施した。だが、フィンランド以外の国については、調査を行うことができなかった。研究成果の発信については、全国学会で三回の口頭発表、教育関係者の集会で一回の基調講演(招待講演)、論文は三本の発表を年度内に実現できた。このように第二年次の達成度は、第一の点は非常に順調であったが、第二及び第三の点では予定通りの進捗とはならなかった。研究成果の発表は、活発に行うことができた。全体として「やや遅れている」と評価した。

これは、1本科研の初年度において生じた遅れが二年次に影響してしまっていること(初年度の遅れを取り戻す時間が予定通りに確保できなかったこと)、22015年4月の教育委員会制度と自治体教育行政のあり方の大改革(総合教育会議の設置、新教育長の任命、いわゆる「教育大綱」の策定など)の年度であったことから、調査の受け入れに慎重となっている自治体があったこと、などが理由である。平成28年度は、初年度・第二年度をうけ引き続き、次の三点から研究を推進した。第一に、学校統廃合とコミュニティスクールの設置が(再)加速するきっかけとなった地方教育行政の組織及び運営に関する法律の改正(2015年施行)、文部科学省「公立小学校・中学校の適正規模・適正配置等に関する手引」(2015年)、中央教育審議会答申「新しい時代の教育や地方創生の実現に向けた学校と地域の連携・協働の在り方と今後の推進方策について」(2015年)、文部科学省「次世代の学校・地域」創生プラン学校と地域の一体改革による地域創生」(2016年)などを分析し、新たなガバナンスとコミュニティの構想を明らかにすることを試みた。二点目は、自治体調査を継続実施し、「新しい公共」と「コンパクトシティ」の政策が、学校統廃合とコミュニティスクールの推進につながっていることを確認する一方で、調査対象となる自治体と地域をさらに精選し(新たに長野県白馬村調査に着手)、調査では学校統廃合とコミュニティスクールの設置により、地域に胚胎した新たなガバナンスとコミュニティの姿とその思想を関係者への聞き取りや活動への参与観察などにより、明らかにすることを試みた。三点目は、欧米のガバナンス論とコミュニティ論の特質を考察した日本の先行研究を引き続き検討するとともに、欧米でのガバナンスとコミュニティの概念把握の妥当性を吟味した。さらに、欧米の社会的・文化的文脈において、ガバナンスとコミュニティの概念を把握・吟味するため、文献研究と情報収集・分析を踏まえて、フィンランド等の事例調査を継続して行った。なお、研究成果がまとまったものについては、国内外の学会、研究会などでの研究報告や論文等の執筆により、研究成果の発信を積極的に図った。また、調査地域やその他の地域の住民や教職員の研究会・学習会にも積極的に出席し、研究成果の還元を図った。概要に記載した三点からのアプローチについて、研究目的と研究計画に照らして、評価すると次のとおりである。第一の点は、長野県についてはこれまでに引き続き、90年から今日に至るまで学校の統廃合とコミュニティスクールの設置の動向を整理することができた。また、日本全国の学校の統廃合とコミュニティスクールについては、政策形成過程の解明とアクターの変容の解明をすべく、関係する審議会等の資料などを収集し分析を進めた。第二の点は、調査対象の自治体を複数選定し、長野県・岐阜県の二つの自治体への訪問調査を新たに実施した。ただ、選定した自治体のうちいくつかは、先方の事情から調査訪問が実現しなかった。第三の点は、文献収集と調査対象の選定を行った。また、前年に引き続き、フィンランド調査を行い、キルッコヌンミ市と小学校の訪問調査、文献収集等を行った。しかし、フィンランド以外の欧州の国については、様々なルートから調査を模索したものの、実現できなかった。研究成果の発信については、海外学会1回、国内の全国学会、教育関係者や住民の研究会・集会で3回、論文は3本であった。
Prefabricated Flapの血行に関する研究

Prefabricated flapは,移植した血管束につながる微小血管と皮膚の間に創傷治癒過程により新生血管が形成される現象を利用している。このように解剖学的に存在しない血管系を二次的につくり,皮弁として利用するユニークな方法であるが,臨床応用するには静脈還流が悪いという問題点もある。その原因は,移植した血管柄の動脈から流入した血液が血管柄の静脈に還流するだけではなく皮下の静脈に還流するためである。(1)われわれのラットを用いたprefabricated flapの動物実験モデルにより,bFGFのprefabricated flap作成における効果を検討した。(2)血管茎を移植後1週間目と2週間目の2回,bFGFを各々lOμg(1ml)ずつ血管柄付筋肉片を移植した腹部正中中央の肉様膜部に注射した。(4)Microangiographyで拡張した静脈網の形成が認められ,bFGFによる血管新生効果と考えられた。このbFGFは外用剤として褥瘡・皮膚潰瘍に適応が認められた製品であるためprefabricated flapへの臨床応用の可能性も高い。本研究の結果からbFGFのprefabricated flapへの応用で安定した血行動態を得ることができ,Prefabricated flapの新たな展開へ重要な示唆を与えるものと考える。実験材料と方法実験動物として1416週齢体重400500gの成熟したWistar系ラットの雄を用いた。Tissue expanderは30cc直径5cmのround typeでremote valve付きの製品を使用した。麻酔はエーテルとケタミン腹腔内投与(0.1mg/g)で行った。Flapのデザインは外尿道口を基準点として1cm頭側に5×5cmの正方形の皮弁をデザインした。尾側の辺の中央部3cmに皮切を加え墨汁で目印とした範囲の皮下をpanniculus carnosusを含めて剥離しexpanderを挿入するためのポケットを作成した。Pedicleとした血管束は伏在動静脈で伏在動静脈からは直下の薄筋に数本の筋枝を出しており遠位端で筋膜を含め8×10mmの薄筋を先端に付け血管を損傷しないように幅2mm程度の内転筋群とともに伏在動静脈の起始部まで挙上した。この血管束を鼠径部脂肪組織の中を通し下腹壁動静脈とその起始部より頭側で交差させ先に腹部にデザインしたflapの中央部のpanniculus carnosusに裏側から5-0ナイロン系で固定した。Expanderを挿入し術後の移動を防ぐためにexpanderのコネクター部分を皮膚表面から5-0ナイロン系で糸をかけて固定した。すべての手術操作は無菌的に行い動物の消毒にはマスキンWを使用した。手術後1週間目に生食30mlを注入しfull expansionとした。初回手術後3週間目に5×5cmの皮弁を挙上した。以上のようにTissue expanderを用いたprefabricated flapを作成した。静脈還流が皮弁の生着に及ぼす影響を調べる目的で、既存の外側腹壁静脈、浅腹壁静脈を還流静脈として温存した群を作成した。結果皮弁の生着域は還流静脈を多く温存した群で高かった。移植した血管柄の静脈は切断しても生着域に大きな影響を与えず、血管茎の反対側に還流静脈があれば皮弁は生着することが明らかとなった。実験材料と方法実験動物として,体重400500gの成熟したWistar系ラットの雄を用いた。Tissue expanderは,30cc直径5cmのround typeの製品を使用した。Flapのデザインは,外尿道口を基準点として,1cm頭側に5×5cmの正方形の皮弁をデザインした。尾側の辺の中央部3cmに皮切を加え,墨汁で目印とした範囲の皮下を肉様膜を含めて剥離しexpanderを挿入するためのポケットを作成した。伏在動静脈を血管茎とし,遠位端で筋膜を含め8×10mmの筋肉を先端に付け起始部まで挙上した。この血管束を腹部にデザインしたflapの中央部の肉様膜に裏側から固定した。

静脈還流が皮弁の生着に及ぼす影響を調べる目的で、既存の外側腹壁静脈、浅腹壁静脈を還流静脈として温存した群を作成した。さらに,血管茎の静脈のみを選択的に結紮し反対側の浅腹壁静脈に還流させる群を作成した。結果皮弁の生着域は還流静脈を多く温存した群で大きかった。移植した動静脈の反対側の浅腹壁静脈を温存した群が最も生着域が大きかった。また,移植した血管柄の静脈を切断し反対側の静脈にだけ還流させた群が,一番生着域が大きかった。Microangiographyでは,温存した還流静脈の位置により特徴的な血管分布が描出された。本研究の結果から臨床上prefabricated flapを用いる場合には,血管茎の反対側に還流静脈があれば皮弁の生着域が拡大することが明らかとなった。
衛星可視光通信の伝搬環境と簡易装置による昼夜通信の検討

信州大学が2014年2月に打ち上げた人工衛星"ぎんれい"からの、可視光通信信号を地上で受ける実験を行った。準備の整った2014年7月以降、長野市上空を通過し、天候が良好な場合には必ず受信を試みた。同時に光学カメラで光学的にもLEDの発光の痕跡を観察した。その結果、光学的にも電気的にも痕跡を捉えることは出来なかった。原因としては、衛星の姿勢制御ができておらず、光軸が一度も合なかったためと考えられる。"ぎんれい"は、大気圏に再突入して寿命を全うした。それ以降は、地上実験を基に可視光通信における信号の伝搬特性について、主に振幅揺らぎの統計解析とそれに基づく伝搬の数学的モデルの作成を行った。信州大学が開発した可視光通信実験衛星“ぎんれい"は,平成26年2月28日HIIAロケットにより打ち上げられ,平成26年11月頃に大気圏に再突入してその寿命を終えた。本研究課題の目的の一つは,“ぎんれい"からの光信号を簡易な地上局で電気的に捉え,しかも当初の“ぎんれい"計画では想定していなかった昼間における受信を試みることにあった。まず,衛星追尾等の実験及びカメラ撮影の準備実験も行い万全を期して,可視光受信装置が揃った7月より受光実験を開始した。しかし,日本上空を飛行する回数自体が少ないこと,雨天や曇りなどの場合は実験中止となること,及び全日照(衛星が1日中太陽に照らされている状態)の最中には,衛星の温度上昇を考え実験が出来ないことなどにより,実験回数は限られていた。また,衛星の姿勢制御の関係からかLED光が地上で捉えられた期間も4月から6月に限られ,それ以降は皆無であった。従って,本実験においても衛星からのLED光を捉える事は出来なかった。衛星可視光実験の出来ない期間には地上実験を行い,長距離で可視光の伝搬特性について検討し数学的モデルの検討を進めた。平均的分布特性についてのモデルは,ほぼ完成したが,時間的揺らぎについては検討している最中である。今後は,地上実験で衛星の光がなぜ受光出来なかったのかの検証を行うと共に,長距離可視光通信における大気の影響について,伝搬特性の数学的モデルの精度を上げるための研究を継続する。人工衛星“ぎんれい"は大気圏に再突入して寿命を全うした。これにより、長距離可視光通信実験ができなくなったので、今年度は、可視光通信の信号伝搬特性について地上実験のデータを基に主に振幅揺らぎについて検討をおこない、さらに伝搬モデルの推定を行った。以前の実験において,特定の周波数(3.5MHz)の正弦波の可視光伝送について,受信電力は距離の4乗に反比例して減衰すること,及び,信号振幅の揺らぎについては距離と共に大きくなることは確認できていたが,受光回路の帯域幅の全域について同様の検討を行い,振幅及び電力の分布について,同様の結果が得られることを確認した。なお,分布の検定には2標本K-S検定を用い,優位水準1%において,振幅については仲上-m分布,電力につてはGamma分布となっていることが確認できた。今回の実験では,一定の周波数の正弦波で可視光を強度変調して伝送し,PDで受信している。これをモデル化するにあたり,通常の電波伝搬における数学的モデルが参考になる。電波伝搬と異なるところは,以下の2点である。1送信,受信共前方のみへの放射,受光であり,その範囲もかなり限定されている。2電波の様に反射や屈折は何処ででも起こるわけではなく,空気層等での散乱,屈折程度であると考えられること以上のことを考慮して,入射角範囲が限定された(直接波との位相差が限定された)散乱波と直接波の合成波について,入射角の広さに応じてどのように変化するかを,計算機シミュレーションにより確認した。その結果,受信信号の振幅分布については,K-S検定に基づき,仲上-m分布となること,及び入射角の範囲が狭くなるほど振幅範囲が狭くなることが確認できた。これは,散乱波が距離が遠くなるほど広角になることに相当し,実験結果に相応していると考えることができる。可視光通信実験衛星"ぎんれい"に搭載のLEDからの可視光信号を電気的に捉える事に関しては成功しなかった。その要因について様々の検討を行っている。7月以降,地上の天文台やアマチュア観測者等もそれぞれ"ぎんれい"プロジェクトからの発表を基に望遠鏡やカメラをその方向に向けて観測していたが,成功していない。高性能カメラで捉える事の出来る星の明るさから推定したところ,想定した明るさのLED光が地上に向けて発光されていたならば,カメラにその痕跡が残されていても不思議ではなかった。

以上の事から検討すると,それ以外の要素があった事が考えられる。(1) LED素子が宇宙線によって破壊され機能していなかったこと,(2)衛星が首振り運動で短い周期で回転していたため光軸が合う時間が非常に短時間になり,カメラには記録されなかったこと,(3)衛星のLED発光面が地球側を向いていなかったこと,などが考えられる。このうち,(1)については,発光実験の後に蓄電池の電圧が下がっていた事から可能性は薄い事が分かっている。(2)の要因について,地上実験では光軸を合わせた上で受光電力を測定しているため,どの程度受光電力が下がるかはハッキリしないが,物理的な動き程度であるならば,伝送速度との関係を考えると一瞬でも光軸が合った時間があるならば何らかの痕跡は捉えられたと考えられる。今後の超小型衛星によって可視光通信を検討する場合には,光軸合わせの技術は避けて通れない。今後は,地上実験で(2)の要因を含めて,信号の揺らぎ特性を検討してゆく。情報通信工学衛星がその寿命を終えたので,今年度は地上実験により,将来の計画に備えて可視光受信の高精度化及び理論検証に力を注ぐ予定である。今回は可視光の受信にAPD(アバランシェ・フォトダイオード)を用いたが,通常のPD(フォトダイオード)を用いて光電変換した後に電気的に増幅する形式や,PMT(Photomultiplier Tube;光電子増倍管)を用いた高精度な光観測の形式も考えられる。それらは,それぞれ一長一短があるため,衛星可視光通信に最も適合する形式はどれなのかを見極める必要がある。そして,それらについての受信特性を検討すると共に,長距離可視光通信で最も問題になると考えられる受信信号の揺らぎ特性について検討する。これらは主に大気の影響と考えられるので,地上実験を行ってその距離対揺らぎ特性を計測すると共に,それらを数学的にモデル化することにより,今後計画される長距離可視光通信の設計に役立てる予定である。当該年度にリースを予定していたスペクトルアナライザについて,短期間の無料お試し期間が利用できたこと,及び予定していた性能を有する新たなスペクトルアナライザが新発売され,リース予定金額よりも安価に購入できたことによる。次年度使用額は,平成27年度請求額と合わせて,出張回数の調整や消耗品等の調整で使用する予定である。
生体分子の励起状態に関する理論的研究

生体分子などの巨大分子の電子状態計算には、低コストで高精度な計算手法が必要である。本研究では、比較的低コストで定量的な結果を与える時間依存密度汎関数法に着目した。密度汎関数法において用いられる汎関数の代表的なものに、B3LYP汎関数が挙げられる。このB3LYP汎関数は、価電子が大きく寄与する物性に関しては非常によい記述を与えるが、内殻励起状態やRydberg励起状態の記述精度が低いことが知られている。これに対し本研究者は、内殻、価電子及びRydberg軌道を区別し、結合演算子法を応用することによって軌道間の直交性を保ちながらそれぞれに適切な汎関数の形を用いることで、内殻、価電子及びRydberg励起状態の三種類全てをバランスよく記述することのできる新しい汎関数CVR-B3LYPを開発してきた。このCVR-B3LYP汎関数は、これまで主に第二周期元素から構成される分子に適用されてきた。そこで本研究ではまず、従来の汎関数及びCVR-B3LYPを用いて第三周期元素の内殻励起ヱネルギー計算を行い、精度を検証した。その結果、第三周期元素のK殻とL殻はどちらも内殻軌道であるにもかかわらず適切な汎関数の形が異なることがわかった。そこで、K殻軌道とL殻軌道に関しても直交性を保ちながらそれぞれ異なる汎関数の形を用いるようにCVR-B3LYP汎関数を改良した。改良したCVR-B3LYP汎関数を用いて励起状態計算を行った結果、K殻及びL殻励起エネルギーに関する平均絶対誤差は同程度となり、どちらの内殻軌道からの励起状態も高精度に記述することができた。また、価電子励起状態に関しても、B3LYPと同程度に高精度で記述できることが確認された。以上より、第三周期元素に関しても内殻軌道及び価電子軌道の双方を高精度に記述することが可能となった。上記の結果は、国内学会3件、国際学会2件で発表された。生体分子などの巨大分子の計算には、低コストかつ高精度な計算手法が必要である。そこで本研究では、比較的少ない計算コストで高精度に励起状態を求めることができる時間依存密度汎関数法(TDDFT法)に注目した。密度汎関数法において頻繁に用いられる汎関数の一つに、B3LYPが挙げられる。このB3LYP汎関数を用いると、価電子が大きく寄与するプロパティに関しては、非常によい記述を得ることができる。また、TDDFT法を用いた励起状態計算においても、価電子励起に関しては実験値と非常に近い結果を与える。しかし、内殻励起状態やRydberg励起状態に関しては、B3LYPでの記述は非常に粗末なものであり、BHHLYPという汎関数を用いた方がよい結果を与えることが分かっている。そこで本研究では、内殻励起状態と価電子励起状態の双方をバランスよく記述することの出来る新しい汎関数CV-B3LYPを開発した。具体的には、分子軌道を内殻軌道と価電子軌道の2種類に分類し、電子状態を求めるのに必要な交換エネルギー項に関して、寄与する軌道の種類によって用いる汎関数の形を区別した。作成した汎関数を用いて計算を行った結果、占有軌道に関して、内殻軌道のエネルギーはBHHLYPに近く、価電子軌道のエネルギーはB3LYPに近い値を与えるという結果を得ることに成功した。また、仮想軌道のエネルギーはB3LYPに近い値が得られた。今後は、この軌道エネルギーを用いて、励起エネルギーやその微分値の計算を行う予定である。また、同様の手法を用いて、Rydberg励起状態に関しても記述の改善を目指す。上記の結果は、本年度3月開催の学会で発表予定である。密度汎関数法において頻繁に用いられる汎関数の一つに、B3LYP汎関数が挙げられる。このB3LYP汎関数は、価電子が大きく寄与する原子化エネルギーなどの物性や価電子励起エネルギーに関しては非常によい記述を与える。しかし、内殻励起状態やRydberg励起状態に関しては、B3LYP汎関数での記述は非常に悪く、BHHLYPという汎関数を用いた方がよい結果を与えることが分かっている。仮想軌道の記述はB3LYP汎関数に従うようにした。作成した汎関数を用いてTDDFT計算を行った結果、内殻励起エネルギーの誤差はBHHLYP汎関数の半分以下、価電子励起エネルギーの誤差はB3LYP汎関数と同程度にすることに成功し、内殻励起、価電子励起とも高精度に記述することが可能となった。また、同様の手法を用いて、Rydberg励起状態に関しても記述の改善を行い、内殻、価電子、及びRydberg励起エネルギー全てを精度よく再現することが可能となった。上記の結果は、昨年度に国内学会4件(発表予定含む)、国際学会2件で発表された。