hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
PEFC用新規マルチシェル・コアカソード触媒合成法の確立

本申請課題では、PEFC用新規マルチシェル・コアカソード触媒の合成法を確立し、その触媒活性と電気化学的な安定性について明らかにする。具体的には、Auの化学的な安定性を最大限に活かすためにPtML/AuML/Mcore/Cマルチシェル・コアカソード触媒の合成法を確立する。PEFCはプロトン伝導性を有する酸性の電解質を用いるため基本的には耐酸性の強い貴金属が触媒材料として用いられている。酸性雰囲気でも安定なAuでコアとなる金属ナノ粒子を被覆し、その上にPtを修飾することでコア金属に安価な遷移金属を用いることができる。一方、従来の化学的なコアシェルナノ粒子合成法の多くは、金属のイオン化傾向の影響を受けるため、Ptを最表面に析出するにはPtよりも唯一安定なAuをコアとして用いる方法が一般的である。したがって、本研究のようにPtML/AuML/Mcoreのようなマルチモノレイヤーシェル構造を有するコアシェル触媒を合成するには、従来の方法での触媒合成法は用いることができないため、新規に触媒合成法を確立する必要がある。本研究では、吸着選択性のある分子を用いてPtML/AuML/Mcoreマルチモノレイヤーシェル触媒を合成する。本研究室での触媒劣化に関する研究結果より、最表面に存在する原子の安定性は、ナノ粒子の粒子径、下地となる金属との格子定数の差によって生じる引張、あるいは圧縮応力、あるいは表面への分子吸着などによる表面エネルギー変化に依存することがわかっている。本申請課題では、これらの触媒劣化研究より得られた触媒表面の性質に関する知見を触媒合成法に活かし、吸着分子やコアとなるナノ粒子の元素および粒子径が、合成するPtML/AuML/Mcoreマルチシェル・コア触媒の表面構造に及ぼす影響について明らかにし、PEFC用マルチシェル・コア触媒の高耐久化への指針を得る。マルチレイヤーシェル構造を有するコアシェル触媒の合成を実施している。具体的には、前駆体となるAuML/M/Cコアシェルナノ粒子を調製し、吸着選択性を持つガス雰囲気下で焼成することで、AuMLをコア金属の表面層下に"segregation"させ、表面にコア金属MLを形成させる。このとき、焼成温度によっては、ナノ粒子の凝集や、コア金属のバルク結晶中まで"segregation"し、固溶合金化するので、表面での熱平衡現象について、ガス組成と温度の影響を明らかにする必要がある。この解析には触媒評価装置(1-ii)を効果的に使用する。吸着ガスとしてはCOに注目し、COの吸着性が高いPtおよびPdナノ粒子をコアとして用いる。COガスは、PtやPdへの吸着性は高いが、Auへの吸着性は非常に低いため、高い吸着選択性が見込まれる。また、PtML/Pdcore/Cコアシェル触媒はORRに対して高い質量活性を示すことも報告されており、本研究でも高い触媒活性を維持できる可能性がある。一方、Ptをコア金属として用いた場合、質量活性の増加は見込めないが、これまで本研究室で行ってきた触媒劣化研究4-5)より得られた知見を適用し、コアシェル金属表面の熱平衡反応現象を解明する。
ストレス感受性制御を司る脳内メカニズムの構成的理解

本研究は、精神疾患発病脆弱性に関わる“ストレス感受性"の制御機構を分子-細胞-回路-行動の多階層アプローチにより検討することで、ストレス性精神疾患の構成的理解につなげることである。遺伝・環境相互作用に起因するうつモデルマウスで見出している分子階層における変容が上位階層(細胞、回路、行動)に及ぼす直接的な影響について検討する。また、ストレス脆弱性やうつ様行動を示すマウスに対して、各階層に介入することでストレスレ耐性の獲得や抗うつ作用を発揮することのできる制御法を開発する。このような多階層からのアプローチにより、ストレス性精神疾患の構成的理解ならびに新たな治療法の確立につなげる。
ｆＭＲＩを用いた中枢神経における急性痛の発現機構の解明

急性痛を十分抑えて、慢性痛への移行を予防することは重要である。今回fMRIを用いて痛みモデルマウスの脳内活性を調べ、急性痛の発現機構について検討した。まず、治療に難渋する急性膵炎の痛みについて検討した。すると、痛みにより活性化する脳内の伝達経路は慢性痛と異なる可能性が示唆された。また、手術で生じる炎症性痛と神経障害性痛について検討した。いずれにおいても、慢性痛に関わる痛み関連脳領域での活性化が認められ、鎮痛薬あるいは鎮痛補助薬により脳内活性は抑制された。つまり、麻酔下であっても痛み刺激により脳内への痛覚伝達の増強は引き起こされ、術中からの十分な鎮痛薬使用が必要であることが明らかとなった。周術期における痛みの管理は麻酔科医にとって重要な仕事の一つであることは言うまでもない。そうしたプロセスを軽視すると、開胸術後疼痛症候群などの術後慢性痛に移行し、実際のペインクリニックの現場では多くの患者が慢性痛に悩んでいる。そこで我々はfMRIを用いて、吸入麻酔下において痛み刺激による脳活動の変化が誘導されるかについて検討した。C57BL/6J系雄性マウスに起炎物質である完全フロインドアジュバント(以下CFA)を投与することで炎症性痛モデルマウスを作製し、fMRIを用いてCFAの投与により誘発される脳活動の変化を観察した(各群6-8匹ずつ使用)。fMRIの測定は0.5-1%イソフルラン麻酔下で行った。いずれもtwo-wayANOVAと、その後のBonferroni testで統計処理を行った。CFAの投与直後より、麻酔下においても視床内側領域や視床外側領域、さらにはそれぞれの上位に位置する前帯状回領域や第一次体性感覚野領域、すなわちpain matrix領域における脳内活性が対照群と比較し、有意に上昇した(p<0.05)。また、この脳内活性は、COX-2選択的阻害薬であるメロキシカムにより抑制された。以上より、たとえ吸入麻酔下であっても、痛み刺激によりpain matrix領域への痛覚伝達の増強が引き起こされることが明らかとなった。すなわち、麻酔下であっても、痛みは脳内に記憶されうる可能性がある。臨床現場では多くの患者が慢性痛に悩んでおり、その治療方法について日々検討している。その一つとして、急性痛から慢性痛への移行を予防することが非常に重要である。我々はfMRIを用い、慢性痛治療の手がかりとなる中枢神経における急性痛の発現機構の解明を目的としている。2012年度は急性膵炎に伴う疼痛(特に関連痛)の発現機構について検討した。セルレインの反復投与により急性膵炎モデルマウスを作製し、血液検査、生化学的検査、組織学的検査、画像検査やin vivo試験を通して膵臓の傷害やその炎症ならびに腹痛が生じていることを確認した。その後、fMRIを用いて、痛みに関与する領域pain matrixを中心に脳内活性を検討した。本モデルマウスが急性膵炎を反映することが明らかとなった。これを用いてfMRIで検討したところ、慢性疼痛モデル(神経障害性疼痛モデルでは、視床内側領域や視床外側領域、さらには各々の上位に位置する帯状回や第一次体性感覚野領域において脳内活性が有意に上昇している)とは異なり、運動野や側坐核での脳内活性化が認められた。以上より、急性膵炎モデルの疼痛発現機構は慢性疼痛モデルと比べて中枢性経路で異なる可能性が示唆された。今後、臨床で疼痛管理をする際に、先攻鎮痛などよりターゲットを絞った治療へと繋がる可能性がある。実際のペインクリニックの現場では、そうしたプロセスを軽視することで術後慢性痛に移行し、治療に難渋している患者が多い。そこで我々はfMRIを用いて、吸入麻酔下において痛み刺激による脳活動の変化が誘導されるかについて平成25年度から検討している。今年度は神経障害性痛モデルマウスを用いて検討した。C57BL/6J系雄性マウスの右側後肢の坐骨神経を8-0 silkで部分結紮することで神経障害性痛モデルマウスを作製した。ただし、このモデルには自発痛が生じないため、部分結紮をしてから7日目にマウスの右側後肢足底部にPeltier elementを装着して43-46°Cの熱刺激を与えることで痛みを誘発した。そして、fMRI下で熱刺激を与えることによって誘発される脳活動の変化(脳内活性の変化)を観察した(各群5匹ずつ使用)。

麻酔下において足底部に熱刺激を与えることにより、視床内側領域や視床外側領域、さらにはそれぞれの上位に位置する前帯状回領域や第一次体性感覚野領域、すなわちpain matrix領域における脳内活性が対照群と比較し、有意に上昇した(p<0.05)。またこの脳内活性は、抗てんかん薬であるガバペンチンにより抑制された。以上より、たとえ吸入麻酔下であっても、痛み刺激によりpain matrix領域への痛覚伝達の増強が引き起こされることが明らかとなった。すなわち、麻酔下であっても、痛みは脳内に記憶されうる可能性がある。麻酔科学、疼痛管理学前年度に考えていた「fMRIを用いて全身麻酔下における手術中に生じる急性痛の有無ならびにその際の疼痛発現機構を検討する」内容の一部については、今回検討できている。しかし、本年度は研究機関である星薬科大学へ行く機会は増えたもののまだ時間的に不十分であるため、本研究の達成度がやや遅れている。しかし、前年度よりは進行しており、今後fMRIを使った疼痛発現機構の解明はさらに進むと考えている。本年度、前半は研究機関である星薬科大学薬理学教室へ行く機会ならびに時間があまり取れなかったため、本研究の達成度がやや遅れてしまった。しかし、後半から時間が確保できるようになったため、次年度は本年度よりも研究が進むと思われる。今後、違うモデルを用いることで異なる痛みによる脳での疼痛発現機構の違いなどについてfMRIを用いて検討する予定である。また、「fMRIを用いて全身麻酔下における手術中に生じる急性痛の有無ならびにその際の疼痛発現機構を検討する」内容に関しては継続して検討する。現段階では、神経障害性痛モデルを通して検討することを考えている。今後、本年度施行予定であった研究内容をまず最初に進め、その後、当初から計画していた急性痛の中でも異なった痛み(関連痛以外の体性痛など)による疼痛発現機構の違いなどについてもfMRIを用いて検討する予定である。また、fMRIを用いて、全身麻酔下における手術中に生じる急性痛の有無ならびにその際の疼痛発現機構を検討する予定である。これにより、術中の疼痛管理がいかに重要かなども発信できるのではないかと思われる。今年度は、研究機関である星薬科大学へ行く回数が予定よりも少なかったため、旅費が残ったと思われる。そのために次年度使用額が生じている。消耗品費で360千円(実験用動物100千円、薬品260千円)、旅費で650千円(資料収集旅費300千円、研究打ち合わせ旅費350千円)、その他で550千円(論文投稿費300千円、印刷費150千円、複写費100千円)<本年度の研究費に繰越金が生じた理由>本年度の前半は研究機関である星薬科大学薬理学教室へ行く機会ならびに時間があまり取れなかったため、研究費の使用機会が減ってしまった。そのため、実験用動物費や薬品費、旅費の使用額が減ってしまった。<次年度の研究費の使用計画>本年度の後半から研究が進み始めたため、次年度は研究にかける時間が増える予定である。そのため、消耗品費ならびに旅費が本年度よりも必要となり、下記のように使用する予定である。平成25年度の研究費限度額は、計1603千円(平成25年度分900千円+繰り越し分703千円)となる。
説明における知識と推論の発達-理由づけシステムにおける領域知識と推論形式の関係

【平成13年度】日常私たちは既有知識を組み合わせることによって新しい情報を導き出すための思考方略を用いて問題解決する。思考方略のうちカテゴリーの包含・階層関係に基づく自発的な代替例を検索する条件推論(後件肯定・前件否定)を取り上げ、幼児・児童・大人を対象にして検討した。その結果、加齢とともに条件推論が可能になること、また、単純に既有知識を当てはめるのではなく、カテゴリーの包含・階層関係に基づく自発的な代替例が検索できるようになること、大人でも知識当てはめ的推論が残存することを確認した。【平成14年度】平成13年度の知見を踏まえて、生物学的・物理学的な現象の説明に用いる理由づけシステムにおける領域知識の獲得と推論枠組みの関係について検討するために2つの実験を行った。実験1では、3・4・5歳児と大人合計120名に自然現象の条件推論の形式を翻案した4つの問からなる「説明課題」を与えた。実験2では5歳前半児、5歳後半児と大人合計90名に実験1と同じ形式の説明課題を与えた。これらの課題は既知文脈と未知文脈に埋め込まれている。被験者は2度のWH質問に対して詳細な理由づけを行った。実験結果は次の通りである:(1)幼児は説明課題の解決において大人に匹敵するような推論を行った。(2)3歳児すら帰納推論だけではなく演繹的推論を行うことが可能であった。(3)幼児は、心の理論や生物学、物理学などの分化した領域知識に基づいて柔軟で適切な説明を行うことができた。子どもの(4)領域固有の知識を獲得するに伴い、領域一般の推論スキーマに基づく帰納的推論や演繹的推論が活性化された。また、大人の説明は、推論を働かせた非常に洗練された説明か、機械的記憶のあてはめによる資源節約型の説明のいずれかに二極化した。(1)と(2)の結果は、推論枠組みは領域一般の知識であることを含意している。一方、(3)と(4)の結果は科学的知識の増大は帰納的推論や演繹的推論を活性化するのに強い影響をもつことを示唆している。[目的]説明にはいくつかの「理由づけシステム」が働いていると考えられる。理由づけシステムは、(1)領域固有の知識(宣言的知識)、さらに(2)推論形式や(3)推論形式を表出するための言語形式などの手続き的知識から構成されており、これらの下位システムが協働して働くときに説明は適切なものになると想定される。では、幼児の説明は、生活経験や学習による知識の質や量の変化と推論形式の発達とがどのように関わりながら、発達するかを明らかにする目的で幼児と大人を対象にして予備的研究を行った。先行研究を踏まえて合理的推論が活性化されやすいと考えられる条件推論課題を翻案した「説明課題」を作成し、幼児にはパペットパラダイムを用い、大人には実験者に説明する場面を設定して実験を実施した。[実験計画]領域2(生物/人工物)×論理式4(肯定/否定/前件否定/後件肯定)×年齢4(3歳児/4歳児/5歳児/大学生)の3要因計画である。[結果](1)質問の形式により難易度に年齢差があり、3歳より4歳、4歳より5歳の成績が優れており、5歳と大学生の間には有意差はなく、大人と変わりない真偽判断をしていることが判明した。(2)幼児初期から知識領域が「生物学」「物理学」「心理学」など知識領域が分化しており、領域に関連した知識が使われていることが確認された。(3)領域知識が少ない段階では推論が抑えらるが、知識の増加に伴い帰納的推論や演繹的推論などの合理的な推論形式が活性化されるという関係が窺われ説明パラダイムの妥当性が確認された。平成14年度はこの予備的研究の結果を踏まえて領域知識の概念水準と推論形式の関係を詳細に検討する実験を行う。発話データの質的分析の妥当性を高めるために詳細な発話プロトコルデータを採集するため方法を改善して予備実験を行い、説明パラダイムを改善して予備実験を行い、所記の目的を達成する見通しが得られたので、実験2を実施する準備が整った段階にある。

実験結果は次の通りである:(1)幼児は説明課題の解決において大人に匹敵するような推論を行った。(2)3歳児すら帰納推論だけではなく演繹的推論を行うことが可能であった。(3)幼児は、心の理論や生物学、物理学などの分化した領域知識に基づいて柔軟で適切な説明を行うことができた。子どもの(4)領域固有の知識を獲得するに伴い、領域一般の推論スキーマに基づく帰納的推論や演繹的推論が活性化された。また、大人の説明は、推論を働かせた非常に洗練された説明か、機械的記憶のあてはめによる資源節約型の説明のいずれかに二極化した。(1)と(2)の結果は、推論枠組みは領域一般の知識であることを含意している。一方、(3)と(4)の結果は科学的知識の増大は帰納的推論や演繹的推論を活性化するのに強い影響をもつことを示唆している。【平成13年度】日常私たちは既有知識を組み合わせることによって新しい情報を導き出すための思考方略を用いて問題解決する。思考方略のうちカテゴリーの包含・階層関係に基づく自発的な代替例を検索する条件推論(後件肯定・前件否定)を取り上げ、幼児・児童・大人を対象にして検討した。その結果、加齢とともに条件推論が可能になること、また、単純に既有知識を当てはめるのではなく、カテゴリーの包含・階層関係に基づく自発的な代替例が検索できるようになること、大人でも知識当てはめ的推論が残存することを確認した。【平成14年度】平成13年度の知見を踏まえて、生物学的・物理学的な現象の説明に用いる理由づけシステムにおける領域知識の獲得と推論枠組みの関係について検討するために2つの実験を行った。実験1では、3・4・5歳児と大人合計120名に自然現象の条件推論の形式を翻案した4つの問からなる「説明課題」を与えた。実験2では5歳前半児、5歳後半児と大人合計90名に実験1と同じ形式の説明課題を与えた。これらの課題は既知文脈と未知文脈に埋め込まれている。被験者は2度のWH質問に対して詳細な理由づけを行った。子どもの(4)領域固有の知識を獲得するに伴い、領域一般の推論スキーマに基づく帰納的推論や演縄的推論が活性化された。
マーモセットの父親の養育強度と子どものストレス耐性に関する研究

コモン・マーモセットは家族を形成し、父親が育児をする特徴を持つ。父親の養育行動が次世代個体へどのように影響するのか心理学的側面と生物学的基盤にせまることを目的とした。本研究では、マーモセットの唾液中コルチゾール値が、血中コルチゾール値を反映していることを確認し、唾液サンプルの収集のみでストレス状態を測定できることが分かった。次に唾液サンプルを収集する際、ホームケージの中でマーモセットが自発的に綿棒を齧りに来る方法を用い、唾液収集する方法を開発した。この方法により捕獲などの侵襲を与えることなく、測定したい時の唾液を採取することが可能となった。子どもの成長発達には両親の存在が様々な影響を与えると言われる。近年は社会が核家族化されており、父親の育児参加が重要視され、少子化対策の点からも父親の育児参加を促す政策が推進されている。ヒトと近縁な霊長類であるコモン・マーモセットは1頭のオスと1頭のメスを中心に家族を形成し、父親が生まれた子の養育を行うという特徴を持つ。マーモセットでは父性は脳の構造変化をもたらすことが示唆されており、本研究ではこの父性に関係するオキシトシンホルモンレベルと父親の養育行動との関連を検討し、さらに父性レベルによって子にどのような影響をもたらすのかを子どものストレス耐性による検討を行うことが目的である。27年度は、妊娠が成立したペアのオスの採血、唾液採取を行い、検体採取を行った。検体はまとめて分析するために冷凍保存中である。生まれた子どもの、他個体との社会性実験と音声発達解析を実施している。子どものデータは縦断的であり継続して順次解析中である。父親のホルモン測定は順調に進んでいるが、オキシトシンだけではなくプロラクチンも強く関与しているという指摘を受け、プロラクチンの収集も検討し始めた。また妊娠個体の出産が順調に行かず死産だったため、子のサンプルが予定通り取れていない。近年は社会が核家族化されており、父親の育児参加が重要視されている。少子化対策の観点からも父親の育児参加を促す政策が推進されている。ヒトと近縁な霊長類であるコモン・マーモセットは一頭のオスと一頭のメスを夫婦としこの夫婦を中心に家族を形成している。母獣は1回に2から3頭の子どもを出産するために、父親であるオスも子の養育を行うという特徴を持つ。マーモセットでは、父性によって脳の構造変化が生じることが示唆されており、本研究ではこの父性に関係するホルモンであるオキシトシンレベルと父親の養育行動との関連を検討し、さらに父性レベルによって子にどのような影響をもたらすのかを子のストレス耐性による検討を行うことが目的である。28年度は27年度に引き続き、妊娠したペアのオスの採血や唾液採取を行い、サンプルを集積した。またペアになっていないオスとの比較をするために、シングル・オスのサンプリングも実施した。またどのマーモセットにもストレスなく唾液採取が実施できる方法を開発した。これは捕獲などによって生じる情動変化がない状態の、平常安静時のホルモン状態を反映できているために、マーモセットのストレスホルモンを測定する際には非常に重要な前提である。これらの理由からそれぞれの動物から決まった時間における唾液サンプルの収集を行っている。生まれた子どもの発達初期における社会性実験は生後5週から毎週継続して記録中である。オスのオキシトシン測定は順調に進んでいる。昨年指摘を受けたプロラクチンの測定は準備中である。ホルモンレベルの測定の為の唾液サンプルの集積を継続している。またペアにした個体が妊娠に至らない個体が数頭いて、ペアの組み替えを行っている。29年度は28年度に引き続き、妊娠したペアのオスの採血や唾液採取を行い、サンプルを集積した。一方でペアになっていないオスとの比較をするために、シングル・オスのサンプリングも実施した。オキシトシンをはじめとしたホルモンの分泌には、日内変動があるために測定時間を朝起床後の静かな時間帯に設定し、主に血液サンプルを収集した。28年度にどのようなマーモセットでもストレスなく唾液採取が実施できる方法を開発し、この方法を用いてサンプル収集を行った。これは捕獲などによって生じる情動変化がない状態の、平常安静時のホルモン状態を反映できているために、マーモセットのストレスホルモンを測定する際には非常に重要な前提であった。ストレスホルモンであるコルチゾールは、マーモセットの血中でも唾液中でも、午前中の値が午後の値よりも高いことが示された。

このことよりマーモセットの唾液中コルチゾールはストレスレベルを測定するための指標となりうると言える。また、オスのオキシトシンレベルは個体差が大きく、非妊娠のメスはあまり個体差がなかった。コモン・マーモセットは家族を形成し、父親が育児をする特徴を持つ。父親の養育行動が次世代個体へどのように影響するのか心理学的側面と生物学的基盤にせまることを目的とした。本研究では、マーモセットの唾液中コルチゾール値が、血中コルチゾール値を反映していることを確認し、唾液サンプルの収集のみでストレス状態を測定できることが分かった。次に唾液サンプルを収集する際、ホームケージの中でマーモセットが自発的に綿棒を齧りに来る方法を用い、唾液収集する方法を開発した。この方法により捕獲などの侵襲を与えることなく、測定したい時の唾液を採取することが可能となった。必要な頭数に至るようペアの入れ替えを行い、排卵周期を確認しながら妊娠できるよう環境を整える。オスの血液検体は妊娠が確定してから出産予定1ヶ月前と出産後1ヶ月のポイントで採取しているが、OXTの測定だけでなくプロラクチンの測定、コルチゾールの測定とバイオマーカーを増やして実施していく。生まれた子どもには3ヶ月齢から3chamberTestを行い、テスト後のストレスホルモンの測定を行い、平常時との差を検討していく。必要な頭数に至るようペアの入れ替えを実施し、排卵周期を確認しながら妊娠できるような環境を整える。オスの血液検体は、妊娠が確定した後の出産予定の1ヶ月前と出産後1ヶ月のポイントで採取しているが、OXTだけではなくプロラクチン、コルチゾールの測定といったバイオマーカーを増やして実施していく。生まれた子どもは生後5週から12週で社会性行動試験を行っていく。平常時のコルチゾールとストレス負荷後のコルチゾールの差を検討していく。比較発達心理学被験体からのサンプルは全て収集してから分析にかけるために、必要な試薬及び解析機器、検査料などに必要な金額を次年度に繰り越した。被験体からのサンプルは全て収集してから分析にかけるため、必要な試薬、解析機器、検査料などに使用する金額を次年度に繰り越した。謝金:300,000(データ解析、実験助手)旅費・学会参加費:200,000物品費:160,000(試薬、画像解析装置、消耗品)物品費(試薬、検査料、消耗品):450,000謝金:300,000(データ解析、実験助手)
開領域併存系トロイダルプラズマの自発流形成のシミュレーション研究

磁場核融合プラズマの閉じ込め特性にはプラズマ流が大きな影響を及ぼす。また、周辺SOL領域におけるプラズマ流は、粒子と熱の制御特性を左右する。しかし、トロイダルプラズマ中の流れの形成機構については、未だ解明されていないことが多い。本課題の目的は、SOL・ダイバータのような開放領域と併存するトロイダルプラズマに発生するプラズマ流について、その形成機構と制御法を粒子シミュレーションにより研究することである。本研究開始前の直線トカマク形状の2次元先進的粒子コードPARASOLを基礎に、本研究において2次元トロイダルPARASOLの改良開発を進めダイバータトカマクプラズマの全体シミュレーションが可能なコードを完成した。PARASOL物理モデルに関して、過渡的プラズマ流の研究のためにELM崩壊による突発的な高温粒子源モデルや、プラズマ流の直接的制御のための中性粒子ビーム入射源モデルを整備した。また、総合的ダイバータ流体コードSONICや統合トカマク輸送コードTOPICS-IBの改良開発も進め、不純物輸送とプラズマ流との相互依存性やELMエネルギー損失におけるSOLプラズマ流の影響等について研究を行った。1次元PARASOLにより、SOL-ダイバータプラズマの非対称ELMに対する過渡応答を調べ、開領域における非対称熱流とプラズマ流の構造を明らかにした。2次元PARASOLにより、ラーマ半径の大小によって、閉じた磁場領域における半径方向電場が正負の向きを変えることを見いだした。さらにトロイダル2次元PARASOLにより、径電場と自発流の形成に対する捕捉イオンのバナナ巾効果を明らかにした。本研究の成果は、核融合トロイダルプラズマの輸送・閉じ込めの物理理解を進め、改善閉じ込めの遷移と維持の制御法および粒子・熱制御法の開発に役立つことが期待できる。先進的粒子シミュレーションコードの改良:2次元直線系コードを高並列計算に最適対応させ大メッシュサイズで長時間シミュレーションを実行可能とした。この改良により、コードのトロイダル化の基盤ができた。総合的流体シミュレーションコードの改良:粒子シミュレーションによる基礎物理的計算結果を現実的トカマクダイバータ配位で確認できるように、総合的流体シミュレーションコードの改良と整備を行った。計測データ可視化システムの設計:プラズマ流形成の過程を観察できるように、パーソナルコンピュータ主体に計測データを可視化するシステムの設計を行った。先進的粒子シミュレーションのプラズマモデルの改良:ポロイダル方向のプラズマ流形成に本質的であるプラズマ密度の半径方向分布を作り出す異常輸送モデルを改良し、プラズマ粒子の半径方向拡散流と内向き流の生成モデルをコードに取り入れた。自発流と径電場形成のシミュレーション:SOL-ダイバータプラズマの過渡応答特性を調べ、開領域における1次元プラズマ流の発生を明らかにした。2次元系において、イオンラーマ半径をパラメータにシミュレーションを行い、その大小によって、閉じた磁場領域における半径方向電場が正負の向きを変えることを見いだした。研究成果発表:「Hモード物理と輸送障壁に関する第10回IAEA技術会合」(平成17年9月28-30日、サンクトペテルブルグ)に参加し、プラズマ流に関連する改善輸送閉じ込めのベータ値依存性について発表を行った。「核融合装置における周辺プラズマの理論に関する第10回国際ワークショップ」(平成17年10月17-19日、ユーリッヒ)に参加し、熱と粒子の突発的流入に対する開領域SOL-ダイバータプラズマの過渡応答特性について発表を行った。プラズマ流研究の調査:上記2国際会議において、プラズマ流の形成に関する国際的研究の調査を行った。先進的粒子シミュレーションコードの改良:2次元直線系コードを2次元トロイダルコードへの拡張改良を進めた。円柱座標系トロイダルプラズマに対応した粒子運動計算と電場計算を完成した。総合的流体シミュレーションコードの改良:粒子シミュレーションによる基礎物理的計算結果を流体シミュレーションの物理モデルとして組み込み、トカマクプラズマのELM挙動の総合的シミュレーションを可能とした。

先進的粒子シミュレーションのプラズマモデルの改良:SOL-ダイバータプラズマのELMに対する過渡応答特性を調べるために、非対称ELM発生モデルを改良するとともに、ELM流の径方向運動を新たにモデル化して取り入れた。自発流と径電場形成のシミュレーション:SOL-ダイバータプラズマの非対称ELMに対する過渡応答特性を調べ、開領域における1次元非対称プラズマ流の発生を明らかにした。2次元系において、イオンラーマ半径をパラメータにシミュレーションを行い、その大小によって、閉じた磁場領域における半径方向電場が正負の向きを変えることを見いだし、その理論構築を行なった。研究成果発表:「第6回核融合エネルギー連合講演会」(平成18年6月13-14日、富山)に参加し、開領域に囲まれた閉磁場領域における半径方向電場の形成について発表を行った。「第6回開放磁場系プラズマ閉じ込め国際会議」(平成18年7月17-21日、つくば)に参加し、非対称ELMによる非対称プラズマ流について発表を行った。プラズマ流研究の調査:「第21回IAEA核融合エネルギー会議」(平成18年10月16-22日、成都)において、プラズマ流の形成に関する国際的研究の調査を行った。先進的粒子シミュレーションコードのトロイダル化改良開発:2次元トロイダルコードの改良開発を進め、ダイバータトカマクプラズマの全体シミュレーションが可能なコードを完成した。総合的流体シミュレーションコードの改良:粒子シミュレーション結果を基にした物理モデルを流体シミュレーションに組み込み、密度応答を含めたトカマクプラズマのELM挙動の総合的シミュレーションを精密化した。先進的粒子シミュレーションのプラズマモデルの改良:SOL-ダイバータに囲まれたトカマクプラズマの電場形成と自発流形成を調べるために、ダイバータ磁場配位の上下非対称化および定常プラズマ分布構成法を開発するとともに、高速ビームイオン供給を新たにモデル化して取り入れた。径電場と自発流と形成のシミュレーション:トロイダル2次元系において、イオンラーマ半径、アスペクト比および磁場ピッチ角をパラメータにシミュレーションを行い、径電場と自発流と形成における捕捉イオンのバナナ巾の効果を確認した。また自己無撞着電場の有無による自発流構造の相違を明らかにした。研究成果発表:「第6回核融合エネルギー連合講演会」(平成19年5月23-25日、高山)に参加し、ELMによる非対称プラズマ流の粒子シミュレーションについて発表を行った。
光刺激ビジュアルサーボ顕微鏡の開発

本研究では、とくに感覚応答行動系を中心にして脳機能を解明するために複数のニューロン活動を同時刺激し、状態に応じた外部刺激を与え、行動を計測するシステムを開発した。とくに、統合プラットフォームとして、動く観察対象を高速に自動追跡して特定の神経細胞をプロジェクションマッピングによって刺激するロボット顕微鏡「オーサカベン」を世界で初めて開発し、行動中の線虫の複数のドーパミン細胞の性質がそれぞれ異なることを解明した。さらに線虫の匂い応答行動に関して、情報を時間積分して「意思決定」をおこなうという、ヒトなどに共通する脳機能を持つ可能性を明らかにした。本研究の目的は、生物の神経細胞活動を高い時間分解能で蛍光計測し、光刺激をリアルタイム制御する統合ビジュアルサーボ顕微鏡・リアルタイムソフトウェアを開発することである。分子遺伝学と光生理学の技術に基づいて、Ca2+濃度を発光強度に変換する蛍光タンパク質と、光刺激を感受して細胞内外のイオン交換を制御するタンパク質とを生体細胞に導入する。このような生物を非拘束状態で高速ロックオントラッキングして、神経活動状況と行動を同時に計測する。さらに、神経回路の状態に応じて回路の任意要素を選択的に光照射する。これにより神経回路に意図的な外乱を付与したときの行動の変化を調べることができる。平成25年度はビジュアルサーボ顕微鏡に関連するソフトウェアとハードウェアの開発、プロジェクション装置の開発、匂い刺激制御装置の開発などに取り組むと同時に、それらの有効性の検証を行った。橋本のグループでは、運動する線虫を追跡し、神経細胞を高倍率対物レンズの視野にキープすると同時に共焦点顕微鏡で複数の神経細胞位置を検出し、光刺激するシステムの開発に取り組んだ。木村グループの協力を得て、特定の神経細胞に蛍光タンパク質を導入した線虫系統を開発し、光刺激による行動変化を観察・記録することに取り組んだ。木村のグループでは、ビジュアルサーボ技術と匂い刺激制御を組み合わせた統合型顕微鏡システム用いた神経活動の高精度解析の最適化を行った。これらの統合開発により、匂い刺激濃度変化測定の時間遅れを測定し、従来の解析に反映する事で、秒単位で匂い濃度変化と神経活動および応答行動の対応させて解析することが可能になった。このような最適化を行ったシステムを用いて、忌避匂い濃度変化に対する2種類の感覚ニューロンの応答を解析した結果、それぞれ異なった時間情報の抽出方法が使われている事が明らかになった。C. elegansの体長は1mm程度である。咽頭部に重要な機能を持つ神経細胞体が集中して存在する。樹状突起が体先端の開口部まで伸びており、センシング機能を実現している。樹状突起は、ほとんどが咽頭部に存在する神経環の神経細胞体に投射されており、神経環を「中枢」として情報処理されると考えられている。ほとんどのセンシングニューロンは複数種類の感覚受容に関与していることが知られている。このことから、細胞レベルの神経機能解明のためには、これらを個別に組み合わせて調査解析する必要がある。つまり、解剖学的に結合が示唆される数十の神経細胞に対して蛍光タンパク質によるラベリングをひとつひとつ丁寧に行い、それらの神経細胞の定量的活動評価と行動の関係を解析する必要がある。本研究では遺伝子組み換えと行動アッセイを得意とするC. elegans研究者(木村)と共同して、自由に動くC. elegansを対象として、行動を解析しながら神経細胞の活動が定量的に計測でき、また、オプトジェネティクスによって神経細胞個別の刺激を与えることの可能な顕微鏡システムを開発する。本年度は、オプトジェネティクスのためのプロジェクタシステムをリアルタイムオペレーティングシステムで制御することで、高い時間分解能で光照射できるシステムの開発と、その評価、解像度と光強度分布の測定、トラッキングステージとプロジェクタピクセルのキャリブレーションなどを実施し、本格的な計測刺激実験を行うためのシステム解析を行った。顕微鏡システムの開発と評価、数組の遺伝子組み換えC. elegansの開発、光刺激に対する行動変化データ取得、などにより、開発したシステムの有用性と、いくつかの仮説の実証は完了している。論文投稿は行っているものの、まだ採択実績には至っていない。

論文投稿は行っているものの、まだ採択実績には至っていない。本研究の目的は、生物の神経細胞を高い時間分解能で蛍光計測し、光刺激をリアルタイム制御する統合ビジュアルサーボ顕微鏡とリアルタイムソフトウェアを開発することである。分子遺伝学とオプトジェネティクスの技術に基づいてCa2+濃度を発光強度に変換する蛍光タンパク質と、光刺激を感受して細胞内外のイオン交換を制御するオプトジェネティクスタンパク質とを、生体細胞に導入する。このような生物を非拘束状態で高速ロックオントラッキングして、神経活動状況と行動とを同時に計測する。さらに、神経回路の状態に応じて回路の任意の要素を選択的に光照射する。これにより神経回路に意図的な外乱を付与したときの行動変化を調べることができる。脳中枢神経系の動作機序を解明するためのはこのような統合プラットフォームの開発が必須である。本研究では、統合プラットフォームとして、動く観察対象を高速に自動追跡して特定の神経細胞をプロジェクションマッピングによって刺激するロボット顕微鏡「オーサカベン」を世界で初めて開発し、行動中の線虫C.エレガンスの複数のドーパミン細胞の性質がそれぞれ異なることを明らかにした(Scientific Reports 2016)。この研究成果は、高等動物におけるドーパミンの働きを理解することにつながると期待できる。ロボット顕微鏡「オーサカベン」は線虫以外の小型動物(ゼブラフィッシュなど)にも用いることができることから、さまざまな小型動物を用いた「脳活動と行動の関係」の解明に寄与することが期待できる。つまり、「オーサカベン」は統合プラットフォームとして今後広く利用できると考える。本研究では、とくに感覚応答行動系を中心にして脳機能を解明するために複数のニューロン活動を同時刺激し、状態に応じた外部刺激を与え、行動を計測するシステムを開発した。とくに、統合プラットフォームとして、動く観察対象を高速に自動追跡して特定の神経細胞をプロジェクションマッピングによって刺激するロボット顕微鏡「オーサカベン」を世界で初めて開発し、行動中の線虫の複数のドーパミン細胞の性質がそれぞれ異なることを解明した。さらに線虫の匂い応答行動に関して、情報を時間積分して「意思決定」をおこなうという、ヒトなどに共通する脳機能を持つ可能性を明らかにした。C. elegansの神経機能の解明のためには、さらに多数の組み合わせに対して実験・解析・評価を行う必要があり、現在進行中である。28年度が最終年度であるため、記入しない。機械制御追跡型光刺激装置は、当初の計画を上回る完成度を達成している。
解析的手法による拡散過程の研究

ベッセル過程の到達時刻の確率分布の長時間挙動に関して,以前知られていた結果を改良して尾確率の時間を大きくしたときの漸近展開の第二項に関して研究を進め,係数などを具体的に与えた.結果は,濱名裕治氏との共同研究で得られているものの拡張であり,先行研究である針谷祐氏の結果の拡張にもなっている.関連する結果と合わせてまとめ,濱名氏との共著論文の形で発表した.ベッセル過程の到達分布の考察において現れた,変形ベッセル関数の零点のみたす代数方程式の数値解を計算機により求めて,しかも簡便な計算機ソフトであるMathematicaを用いて数表を与えるとともに,ベッセル関数の指数の関数としてグラフに表示した.さらに,零点のグラフが分岐する点の近傍における詳細な解析を与えた.結果は濱名裕治氏,白井朋之氏との共著論文の形で発表することができた.ベッセル過程が平方根関数と交わる最初の時間は物理の問題に関連してM.Yor氏が始めた研究である.この問題に関して,一昨年ウォリック大学においてL.Alili氏と始めた共同研究をさらに進め,指数型汎関数の結果を用いてベッセル過程の指数の符号を変えた場合の確率分布の関係について考察を加えた.結果は二人の共著論文の形で発表した.2次元拡散過程について,生成作用素がリーマン計量から決まるラプラシアンの形のときに,かつそのときに限りブラウン運動の時間変更と同値であることを予想しほぼ解決した.しかし,応用に乏しいこと結果が最終的なものになっていないことから,発表はセミナーにおける発表に止まっている.今後の課題である.ベッセル過程の到達時刻の確率分布に関して,当初目的としていた問題は解決したと思われることが大きな理由である.ベッセル関数の零点の数値解法は,応用が広いと思われる.ベッセル過程と平方根関数との衝突時間に関しては,指数型汎関数に対する数年前の結果が応用できるとは予想していなかったので,研究の進展も計画以上である.ベッセル関数に関する研究は継続するが,研究の大きな目的である2次元拡散過程の擬等角写像を用いた研究を進展させたい.通常のブラウン運動の時間変更と同値になる拡散過程について,ほぼ特徴付けが得られたと思われて発表もしているが,最後の部分を確定できていない.また,もう一つの研究テーマである,正定値行列の空間上のラプラシアンに対応する拡散過程に関しては,ラプラシアンの次元による帰納的特徴までは把握したが,拡散過程の研究は不十分である.擬等角写像を用いた研究と正定値行列の空間上の拡散過程は本研究の柱であり,今後も研究を進める予定である.ベッセル過程の到達時刻の確率分布の長時間挙動に関して,以前知られていた結果を改良して尾確率の時間を大きくしたときの漸近展開の第二項に関して研究を進め,係数などを具体的に与えた.結果は,濱名裕治氏との共同研究で得られているものの拡張であり,先行研究である針谷祐氏の結果の拡張にもなっている.関連する結果と合わせてまとめ,濱名氏との共著論文の形で発表した.ベッセル過程の到達分布の考察において現れた,変形ベッセル関数の零点のみたす代数方程式の数値解を計算機により求めて,しかも簡便な計算機ソフトであるMathematicaを用いて数表を与えるとともに,ベッセル関数の指数の関数としてグラフに表示した.さらに,零点のグラフが分岐する点の近傍における詳細な解析を与えた.結果は濱名裕治氏,白井朋之氏との共著論文の形で発表することができた.ベッセル過程が平方根関数と交わる最初の時間は物理の問題に関連してM.Yor氏が始めた研究である.この問題に関して,一昨年ウォリック大学においてL.Alili氏と始めた共同研究をさらに進め,指数型汎関数の結果を用いてベッセル過程の指数の符号を変えた場合の確率分布の関係について考察を加えた.結果は二人の共著論文の形で発表した.2次元拡散過程について,生成作用素がリーマン計量から決まるラプラシアンの形のときに,かつそのときに限りブラウン運動の時間変更と同値であることを予想しほぼ解決した.しかし,応用に乏しいこと結果が最終的なものになっていないことから,発表はセミナーにおける発表に止まっている.今後の課題である.ベッセル過程の到達時刻の確率分布に関して,当初目的としていた問題は解決したと思われることが大きな理由である.ベッセル関数の零点の数値解法は,応用が広いと思われる.ベッセル過程と平方根関数との衝突時間に関しては,指数型汎関数に対する数年前の結果が応用できるとは予想していなかったので,研究の進展も計画以上である.ベッセル関数に関する研究は継続するが,研究の大きな目的である2次元拡散過程の擬等角写像を用いた研究を進展させたい.通常のブラウン運動の時間変更と同値になる拡散過程について,ほぼ特徴付けが得られたと思われて発表もしているが,最後の部分を確定できていない.また,もう一つの研究テーマである,正定値行列の空間上のラプラシアンに対応する拡散過程に関しては,ラプラシアンの次元による帰納的特徴までは把握したが,拡散過程の研究は不十分である.擬等角写像を用いた研究と正定値行列の空間上の拡散過程は本研究の柱であり,今後も研究を進める予定である.年度末に研究連絡のために九州に出張する予定であったが,京都におけるセミナーで発表することになり,九州出張を取りやめて京都において研究連絡を行ったため予定よりも支出が少なくなった.2019年度に九州に出張する旅費の一部に充当する予定である.
長距離近接効果現象の発生メカニズムの解明に関する研究

本研究では長距離近接効果の発生機構を解明する目的で、LCMO(La_<0.7> Ca_<0.3>MnO_2)膜の200K以下の低温における電気伝導特性を検討し以下の結果を得た。LCMO膜は高温超伝導体YBCO(YB_2Cu_3O_<7-x>)膜で作られるS-I-S接合のI層に使われる薄膜である。この三層接合に流れる電流については、超伝導電流であるかホッピング伝導であるかについて議論がある。この問題を解決するにはLCMO膜の低温における伝導機構を調べることが必要である。LCMO膜にホッピング電流が流れるかどうかを確かめるために、本検討では、この膜の伝導機構を、従来から使用されている抵抗率の温度依存性の測定の他に、DCTS(Discharging Current Transient Spectroscopy)法を使って検討した。DCTS法は本来絶縁膜の局在準位を測定する方法であるが、我々はこの検討の中でDCTS法で得られる過渡電流特性が、LCMO膜の性質に依存して変化することを見いだした。すなわち、LCMO膜が温度の低下によって金属的な性質からホッピング伝導性、ホッピング伝導性から絶縁性に変化するときに、過渡特性にそれぞれ特有な図形(性質)が現れることを見いだした。また、この特性の変化は従来の抵抗率の温度依存性から得られる結果と定性的に一致することと、さらに、この過渡特性の方がホッピング伝導の起こる温度領域を正しく決定できることも判明した。以上の測定によってスパッタリング法で成膜したLCMO膜は35K以下では完全な絶縁膜になり、ホッピング伝導は起こらないことが判明した。しかし、レーザアブレーション膜ではホッピング伝導が観察された。ホッピング伝導が議論されている三層構造ではスパッタリング膜が使われているので、ホッピング伝導による解釈は妥当でないと結論されるが、LCMO膜の膜質によってはホッピング伝導の可能性を完全に否定することはできないことも明らかになった。本研究の結果は長距離近接効果の解釈に有益な情報を与えるものと考えられる。研究計画に従ってLa_<0.7>Ca_<0.3>MnO_z(以降LCMOと略称する)薄膜を作成し、局在準位(以降トラップと略称する)の測定方法について検討した。当初はトラップの測定にDLTS(Deep Level Transient Spectroscopy)を用いる予定であったが、LCMO薄膜の電気的な性質を詳しく検討した結果、LCMOは薄膜にした場合、抵抗値が予想以上減少することが分かり、DLTSの適用が困難であることが判明した。そこでDCTS(Discharge Current Transient Spectroscopy)に変更した。この方法ではLCMO薄膜のトラップに電子を捕獲させ、その後トラップからの電子の放出に基づく放出電流を測定するので、抵抗値が比較的小さい場合でもトラップの密度やエネルギー位置を測定できる可能性があることが分かった。今年度はトラップの検出方法を確立することに主眼を置いたので、測定試料は三層構造ではなく、LCMO薄膜の表面に電極を左右に配置する平面構造とした。すなわち、先ずMgO単結晶基板の上にスパッタリング法でLCMO薄膜を堆積させ、この上にAg電極を複数個配置し、その中の2個の電極を用いてDCTS測定を行なった。また、放出電流の絶対値を抑えて測定精度を上げるために、測定温度を90Kとした。得られたDCTS信号からトラップの密度は10^<16>10^<17>cm

^<-3>程度であることが判明したが、エネルギー位置については現在のところ決定できていない。この原因はトラップの捕獲断面積に温度依存性がある可能性があるためである。これについては今後測定温度を変化させたり、試料への印加電圧を変化させて検討する予定である。また、抵抗値への温度やトラップの影響などを詳しく調べ、LCMOのエネルギーギャップについても検討しているが、その値については未だ決定できていない。現在のところ、本研究の主テーマである近接効果とトラップの関係についての検討迄には至っていないので、今後早急に研究の遅れを取り戻していきたい。昨年度に続いてDCTS (Discharging Current Transient Spectroscopy)を用いて、LCMO (La_<0.7>Ca_<0.3>MnO_Z)膜の200K以下の低温における電気的性質の測定を行った。その結果、DCTS測定で得られる過渡電流は、LCMO膜の性質が金属的な性質からホッピング伝導性、ホッピング伝導性から絶縁性に移るときに、それぞれ、その特性が変化することを見い出した。また、従来から行われている測定方法(電気抵抗の温度依存性測定から抵抗率の対数と温度の-1/4乗の関係を調べてホッピング伝導が起こっているかどうかをを調べる方法)でも検討を行ったたが、ホッピング伝導が起きる領域に関して両者は定性的には一致した。そして今回の過渡電流測定の方がホッピング伝導の起こる領域をより正確に判別できる点において優れていることも明になった。この過渡電流の測定結果から、LCMO膜の電気伝導機構は低温領域で変化することが明らかになり、スパッタリング法で成膜したLCMO膜は35K以下の低温では完全な絶縁性を示し、ホッピング電流は流れないことが明らかになった。また、絶縁性を示す状態ではLCMO膜の局在準位を測定することもできた。したがって、LCMO膜をI層として使ったS-I-S三層接合には4.2K近傍ではホッピング電流は流れないことがわかった。この結果から、LCMO膜の成膜方法にも依存するが、高温超伝導体とLCMO膜を使ったS-I-S三層接合に超伝導状態で流れる電流をホッピング伝導で説明することは必ずしも妥当でないことが明らかになった。
施設更新に向けての水道事業財政改革

持続可能な水道事業を実現するために、水道料金設定の基礎となる総括原価方式における資産維持費の捉え方について考察を試みた。資産維持費を資本コストと見る従来の見解は、水道事業の負債経営を容認するものとして否定した。かわりに、資産維持率を目標利益率とし、資産維持費を目標利益と考え、自己資本の充実による投資を提案した。また、公正価値にもとづく減価償却による施設更新の可能性を提案した。本研究は、独立採算を原則とする水道事業が、世代間の負担を公平に保つことを前提に、今後サービスの質を落とすことなく事業の遂行を保証する健全な財政収支を確保することを目的に、水道事業体の財政を会計の視点で理論的および実証的に分析する。分析の視点は、(1)行うべき事業計画と投下資金の関連性および資金調達の方法について、(2)水道料金の算定根拠とされる総括原価、特に資産維持費に内在する不確定性について、(3)事業計画にともなう投下資金の回収計算とシミュレーションについて、(4)上記(1)から(3)で得られた分析結果を踏まえ「水」の原価を割り出す、(5)水道事業会計において施設更新を確保するシステム作り、の5点であり、これらを通して水道事業における「水」の原価を明らかにし、さらに実体資本の維持を可能にするシステムを構築する。平成22年度は、本研究の基礎的理論を形成し、実証分析のための基礎モデルの構築を行う年度とし、公益事業としての水道事業の実体資本の維持に関する先行研究を検討・整理してきた。わが国で、水道料金設定の際の基本的考え方とされる総括原価については各構成要素を吟味、検討するなかで、特に、「事業の施設実体の維持等のために、施設の建設、改良、再構築及び企業債の償還等に充当される」(「水道料金算定要領」社団法人日本水道協会、平成20年3月改定、2頁)の観点から設けられている費用項目である「資産維持費」の不確定要素を検討し、その算定根拠について考察した。また公益企業会計における減価償却費との関連性や繰越剰余金との関連性についでも検討を行い、今後の水道事業実体資本維持に向けての概念整理を行った。この検討は平成23年度も引き続き行い、今後の社会・経済情勢の変化を加味し、本研究の土台となる理論的モデルおよび仮説を構築し、学会および論文での発表に繋げていく所存である。本研究の資するところは、独立採算を原則とする水道事業体が、水道事業の持続可能性に対し、健全経営を実現しつつ実態資本の維持を財政的にどのように図るべきか、会計的視点に立ち、理論的および実証的にその方策を探る点にある。平成23年度は、上記目的のアプローチの一つとして、水道事業体における将来の施設建設資金および更新資金を準備する会計システムと効率的な資金繰りについて検証した。資金確保の方法には、企業債の発行、借入金、補助金などの外部資金の導入と自己金融による内部資金の利用が列挙されるが、資金確保の方法は経済合理性を基本に無駄のない資金繰りを可能にする選択を行わなければならない。経済合理的な資金確保の実現とは、第一に、自己金融と補助金を中心に資金確保を図ることである。人口が減少し有収水量の減少する中で、水道事業は拡大再生産の環境ではなくなっている。そこでコストが発生せず返済の義務のない資金確保を考え、減価償却費などの非支出費用と利益留保の内部金融効果の徹底有効利用、および補助金を核に資金調達を計画する。第二に、資金を効率良く使用するための長期施設更新計画と資金繰り計画を作成する。前述の資金は休眠させてはならない。利用されずに眠る資金は利益ポテンシャルを逃し機会コストを生んでいる。小さな資本で大きな業務をこなすために施設更新工事に費やす資金の支払いの平準化を図り流れを良くする。第三に、経営活動を効率的かつ効果的に行うことである。組織の目的を明確にし、マネジメント・コントロールを効果的に行うことにより、業務の質・スピード・コスト低減が高水準に達成される。そのことは水道利用者へのサービスの向上、留保される利益額の増大すなわち利用可能な更新資金の増大につながる。平成23年度の研究は平成24年度においても継続され、さらに検証を深めていく予定である。本年度の研究は、制度上の水道料金に対する中心的な思考方法である総括原価主義、およびその構成要素である資産維持費についての検討を行った。公益事業活動にとって重要なことは、必要な財源を生み出すための方策に対する適切な根拠と説明である。事業の施設実体の維持、つまり実体資本維持のために、施設の建設、改良、再構築及び企業債の償還等に充当される資産維持費は、いかなる概念にもとづき説明されるべきであるかを4つの視点を設定し考察した。第1の視点は、総括原価における減価償却費の取り扱いを再考する。すなわち資産維持費を廃止し、それに代わるものとして対象資産の現在価値にもとづく減価償却費を総括原価に算入する。

第2の視点は、資産維持費を資本コストと捉え、資産維持費の構成要素である資産維持率を、将来生じ得る資金調達の構成比と、利子率もしくは調達コストの加重平均によって算定しようとするものである。第3の視点は、資産維持費を水道事業活動の目標利益と考えることである。ここでの資産維持率は、投下資本に対する資本利益率となる。第4の視点は、資産維持率に物価変動と技術の進歩を勘案した数値を採用することである。上記4つの視点は、資産維持費の有する基本的目的を一にしながら、その遂行のために財源をいかなる形で捻出するかの方法を異にした。筆者は第3の視点が最も資産維持費の説明に適合するものと考える。目標利益と位置付けられた資産維持費は、当期の純利益の形で現れ、キャッシュ・アウトフローに充当されなかった部分は内部留保となる。適切な内部留保は水道事業の自己資本を強固にし、財務体質の安定に繋がる。それは、ひいては水道事業の長期的安定、受益者への安定的貢献を確保することでもある。研究目的へのアプローチとして、2側面の分析を予定している。(1)水道事業体における将来の施設建設資金および更新資金を準備する会計システムと効率的な資金繰りの検討、(2)「水」の原価を明らかにし、水道料金算定の根拠とされる総括原価、特に資産維持費の検討、である。おおむね基本的な検討は進んでおり、今年度はそれらのまとめに入る予定である。24年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は本研究の最終年度であり、研究のまとめとしてこれまでの研究を引き継ぎ、さらに詳細な検討を加え、水道事業の施設更新のための資金確保に関する問題点と対処を総括する。特に、水道料金算定の根拠とされる総括原価、なかでも資産維持費の検討を主に分析を行い、水道事業体における将来の施設建設資金および更新資金を準備する会計システムと効率的な資金繰りの検討と併せてまとめに入る予定である。