hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
有機・無機ハイブリッド光触媒を用いる低環境負荷貴金属回収技術の開発

新しい貴金属回収技術として、ポリ酸を界面活性剤と複合化させた触媒を用い、水と有機溶媒の界面で貴金属イオンを光還元し、貴金属を溶液から回収する方法を考案した。種々の有機・無機ハイブリッド触媒を調製し、その金イオンの光還元に対する活性を調べたところ、欠損型γ-SiW_<10>O_<36>^<8->が高い活性を有することがわかった。生成した金はシート状の形態を有しており、金の光還元が水と有機溶媒の界面で進行することが確認された。近年、貴金属需要の急増によりその採掘量が増大している。結果、埋蔵量の少ない天然資源としてその枯渇が懸念され始めており、廃棄物や廃液から貴金属を回収する技術が益々重要になっている。廃液からの回収方法としては種々の方法が之までに考案されているが、プロセスが煩雑であり、より低コストでクリーンな回収方法の開発が望まれている。本研究では、低環境負荷の新しい回収技術として光触媒を用いるプロセスの可能性を検討した。ヘテロポリ酸イオンであるSiW_<12>O_<40>^<4->を界面活性剤と複合化した有機・無機ハイブリッド光触媒を用いて、クロロフォルムと金イオンを溶解した水の2相系において、金イオンの光還元により金を粒子として回収することを試みた。ハイブリッド光触媒は水には溶解しないが、有機溶媒には溶解するという特徴があり、これを水と有機溶媒との二相系に溶解させると、ヘテロポリ酸イオンの高い親水性により、水相と有機相の界面にハイブリッド触媒が集まる。この特性により、有機溶媒-水界面という二次元的な空間を反応場として、厚さ70nm、幅1-20μmのシート状の金粒子が調製できることを確認した。シート状の貴金属粒子はその特異な形状異方性から回収が容易であり、本プロセスは貴金属の新しい回収技術として期待できる。また均一系の光触媒を用いて2相系で反応を行うことで、触媒の繰り返し使用が可能となることを確かめた。さらに、回収効率の更なる向上を目指して、金粒子に対する高い吸着特性を有するジチオールの添加を行った所、回収効率が大きく向上することを見出した。また、ハイブリッド化させる光触媒として二原子欠損型γ-SiW_<10>O_<36>^<8->を使用することで、シート状粒子の生成率が向上することがわかった。本年度は、各種ポリ酸を界面活性剤(ジメチルジオクタデシルアンモニウムクロライド:DODA)と複合化させ、金の光還元に対する活性を調べた。調製した有機無機ハイブリッド光触媒をクロロフォルムに溶解させ、金イオンを溶解した水を加え、さらに犠牲剤としてヘキサノールを添加し、有機溶媒と水との2相界面において、金イオンの光還元を試みた。用いたポリ酸の中でも、二原子欠損型γ-SiW_<10>O_<36>^<8->を使用した場合に、シート状の金粒子の生成率が向上することがわかった。触媒なしで紫外線を照射して金を還元させた場合に比べ、大きく回収率が向上した。シート状の粒子が生成したことは、水相での金の直接光還元が生じているのではなく、二相界面で金が還元されたことを示しており、見出したハイブリッドが触媒としてうまく機能していることを明らかにできた。この効果についてさらに詳細に調べるために、得られた金粒子を洗浄して、吸着している触媒の量をICP発光分析によって調べた。その結果、γ-SiW_<10>O_<36>^<8->を用いだ場合には金粒子に触媒が多く吸着していることが確認された。この結果から、γ-SiW_<10>O_<36>^<8->は最初に生成する金粒子に吸着し、触媒から金粒子、さらに金イオンへの電子移動が促進され、金がシート状に成長していくという生成モデルを提案した。さらに、この系に促進剤として、ポリビニルピロリドン(PVP)を加えたところ、金の回収効率がより向上することがわかった。これは、PVP自信も貴金属の還元能を有しているため、二相界面だけではなく、系全体でも金の還元が生じたためと考えられる。また、金属錯体色素をポリ酸と複合化させ、可視光応答型の光触媒の開発も行った。
ウォールクライミングを視覚障害者が自立して楽しむための情報伝達システム

視覚障害者が晴眼者の言葉による誘導をされることなく自立してクライミングを楽しめるようになることを目的として、支援システムを試作・検証した。システムは汎用のウェブカメラを用いて頸部後ろに付けた二重丸のマーカの位置をテンプレートマッチングにより検出し、その位置に応じて無線スピーカやヘッドフォンを用いて合成音声で案内を与えるものであり、2手先のホールドの位置を説明する。視覚障害者がウォールクライミングを行なう障害者スポーツイベントに参加し、実際にクライマーが登る動きやビレイヤーと呼ばれるロープを持つ介助者の指示手法などを観察・記録するとともに参加者および指導者にインタビューを行った。その結果、当初予定していたレーザー距離計での計測はビレイヤーの目にレーザーが入る可能性が高いことが分かり、新たに超音波での計測方法に方針を変更した。そしてビレイヤーから視覚障害者クライマーに対するホールド位置を示す指示語には、クロックポジションと距離を与えるケースが多いこと、指示とは別に励ましの言葉が多く用いられることが分かった。更に当初クライミングの指導者からは、装着物が軽い方が良いというコメントが得られたため小型の操作ユニット製作を予定していたが、指導者と対話するうちに、姿勢の制限されるクライミングにおいては、大型のスイッチが必要であるという意見が出された。これらの意見をもとに、胴まわりに大型のスイッチを配し、腰の後部に超音波発信ユニットを配した装着システムを試作した。システムは、床部に置いた受信ユニットまでの距離を随時計測し、スイッチを肘などで操作することで、その距離をスクリーンリーダが読み上げる仕組みである。クライマーは骨伝導ヘッドフォンを介してその音声情報を得る。また、このシステムを用いると、あらかじめクロックポジションと距離の記述を用いて準備されたホールド位置案内文を読み上げさせることも可能である。本システムは現状ではビレイヤーの指示の役割を代替することはできないが、視覚障害者クライマーが他人の指示で動くのではなく、自分の意思で情報を取得し、障害者スポーツを楽しむことが出来ると思われる。昨年度製作した,腰部から地上までの距離を測定して無線の音声で知らせるシステムを用いてウォールクライミングを試みたり,クライミングを楽しむ視覚障害者や晴眼者らとの対話を重ねたりすることで,本研究で試みているようなアプローチは,垂直方向ではなく水平方向への移動を伴うボルダリング課題への支援が効果的であることがわかってきた.クライミングと異なり,高さ方向への移動が少ないボルダリング課題は,提案するシステムが備えるカメラの画角内に収まり,かつ移動前後でもコンピュータとの距離がさほど離れないため,安定した無線通信による音声案内が可能である.そこで,画像処理により腰部の現在位置を検出し,その位置に応じて2手先の指定されたホールド位置を音声で案内するシステムの試作をスタートした.まず画像処理部分の作成のために,一連のボルダリングの動作を録画し,オプティカルフローを利用して腰部の位置検出を試みた、その結果,コントラストの高い衣服の場合は追従が可能である一方で,完全に安定した動作は望めないことが分かったため,簡単なマーカーを用いたテンプレートマッチングの手法に変更することにした.ただし,今年度試作した画像処理部分は検出するテンプレートを指定する作業に視覚を用いる必要があるため,そのままでは視覚障害者本人のみで利用することができない.最終的に自立して楽しむためには視覚障害者自身がシステム全体を操作できるようになることが求められるため,今後はこの問題点を解決すべく改良していく予定である.また,音声については,これまで骨伝導ヘッドフォンを用いる手法を検討してきたが,聞こえ方に個人差があることが多いため,今後はスピーカ状のものも検討することにした.本研究は、視覚障害者向けのスポーツとして注目されているウォールクライミングに着目し、彼らが自立して楽しめるような支援システムを開発することを目的としている。クライミングはその特性から視覚障害者に向いている障害者スポーツであるが、一人で戦術を立てることが困難であり、解決が望まれていた。本年度は実用性の高い安価なシステムの実現を目指し、昨年度から継続してボルダリングと呼ばれるトップロープを用いない水平方向への移動を伴う課題を対象としたシステム開発を手がけた。試作したシステムはクライマーの頸部の後ろにクリップで留められた二重丸のマーカをテンプレートマッチングにより検出し、その位置に適した音声案内をブレスレット型の無線スピーカから出力する。原理上、体幹が捻れた場合などにマーカを見失うケースが見られたものの、ほぼ指定した位置で音声案内を出力することができた。しかしブレスレット型スピーカの出力が当初の予想より低かったため、昨年度の骨伝導ヘッドフォンの方が音声の聞き取りは容易であった。一方、案内する音声の表現について、これまではセンチ単位で距離を表現することが良いとされてきたが、動きに応じて「もう少し」「もっと」といったあいまいな表現を重ねる方が好ましいことがクライマーへのインタビューから得られた。この支援方法の実現のためには、手足の位置を的確に検出する必要がある。今後の方向性として、屋内施設を利用したボルダリングに限れば、近年安価に入手可能になってきた赤外線レーザを利用したゲーム機器の利用を検討することが重要であると考えられる。
骨格筋肥大・萎縮の根幹である筋原線維構造の形成・維持・分解メカニズムの解明

骨格筋の肥大・萎縮は骨格筋線維内に存在する筋原線維数の増減に起因するが,筋原線維の形成および分解のメカニズムは不明である。本研究では,筋原線維の主要タンパク質であるミオシン分子の細胞内ライフサイクルに着目し,太いフィラメントの形成,維持,および分解のメカニズムを追究する。野生型ミオシン分子の代わりに蛍光タンパク質を融合したミオシン分子を発現する遺伝子改変マウスの骨格筋細胞を用いることで,従来まで困難であった内因性に発現するミオシン分子の動態を解析する。本研究により骨格筋肥大の根幹である筋原線維数の制御機構が明らかになり,食肉の効率的生産に向けた技術基盤が確立される。
マウスDNAメチルトランスフェラーゼの酵素学的研究

真核生物、特に高等動植物のゲノム中のシトシン塩基は生理的条件のもとでメチル化修飾を受けている。シトシン塩基のメチル化は、遺伝情報をコードする"C"としての性質は変えずに、遺伝情報発現に抑制的に働く。DNAメチル化状態を調節する鍵となるDNAメチルトランスフェラーゼには、関連遺伝子を含め5つの遺伝子、Dnmt1、Dnmt2、Dnmt3a、Dnmt3b、Dnmt3L、が同定されている。これら因子がどのようにDNAメチル化に寄与するか明らかにすることが、DNAメチル化調節機構を明らかにする上で重要である。本研究計画では、Dnmt1に焦点を絞り精製組換型標品を用いてシトシン塩基のメチル化触媒機構を明らかにすることを目指す。組換型Dnmt1のDNA結合活性と基質であるシトシン塩基の認識機構について、DNAに蛍光性の塩基を含めて合成し、その塩基の環境について蛍光光度計を用いて測定した。これまで明らかになっている細菌由来のメチル化酵素M.HhaIと比較した結果、Dnmt1は細菌型メチル化酵素のM.HhaIと同様、DNA二重螺旋からシトシン塩基を引き出すことを明かにした。これは、真核生物のDNAメチルトランスフェラーゼで初めて示された結果であり、進化の過程でメチル化酵素の触媒機構が保持されていることを示している。また一方で、いくつかの違いも見いだした。Dnmt1はM.HhaIとは異なり、メチル化標的のシトシン塩基だけでなく回りの塩基も同時に二本鎖DNAから引き出していることを明かにした。また、蛍光ストップドフロー装置を利用してDnmt1がメチル化したシトシン塩基から次のシトシン塩基に移動する段階がメチル基転移反応の律速であることを示すことに成功した。脊椎動物におけるDNAのメチル化は、細菌とは異なり、遺伝情報発現抑制に寄与している。また、生理的な条件下ではメチル化はシトシンの、しかもCpG配列に限られる。これら、脊椎動物に特徴的なDNAメチルトランスフェラーゼの性質は、もちろん触媒領域の構造内に存在することは言うまでもない。本研究計画では、3種のマウスDNAメチルトランスフェラーゼについて、DNA基質認識に焦点を当てて研究を行なっている。マウスDNAメチルトランスフェラーゼ触媒領域のDNA認識機構の解析を行なうために、平成14年度はDnmt1、Dnmt3a、Dnmt3bについて部位特昇的な変異を、特にDNA認識配列中に導入して、組換え型バキュロウイルスを作製している。また、Dnmt1のDNA基質認識について、蛍光性の塩基を導入したDNA基質を合成して調べたところ、メチル化するシトシンだけでなく隣の塩基の環境も変化させることを明らかにした。これは細菌型のHhalメチラーゼとは異なる塩基の引き出しを示唆しており、興味深い。
困難が重積する中皮腫に関する看護職向け教育プログラムの開発と評価

教育システム開発法を用いて看護師向け胸膜中皮腫ケア教育プログラムを開発し、ランダム化比較試験を用いて評価を行った。プログラムは、講義グループワーク、ロールプレイ、グループ討議を含む2日間のメインプログラムと半日のフォローアッププログラムから構成された。看護師188名が研究に参加し、177名が完遂した。独自に開発した測定器具により、看護師の知識、困難感、態度を測定したところ、プログラム後は知識(t=14.03, p=0.000)と態度(t=-3.41, p=0.001)が向上し、困難感(t=-3.41, p=0.001)が低下し、その効果は1ヶ月後まで継続した。昨年度に実施した教育プログラムの効果を分析した。介入群(96名)とコントロール群(92名)に対して実施した「胸膜中皮腫患者のケアに必要な知識尺度」、「胸膜中皮腫患者のケアにおける困難感尺度」、「胸膜中皮腫患者への望ましいケアに対する態度尺度」の得点を、プログラム前(プレテスト)、プログラム直後(ポストテスト)、プログラム1ヶ月後(フォローアップテスト)で比較した。その結果、いづれの尺度得点もプレテストにおける2群の得点差はなかったが、ポストテストとフォローアップにおいて2群間で有意差がみられた。即ち、知識においては介入群がコントロール群より高得点であった(ポストテストt=14.03,p=0.000、フォローアップ・テストt=8.98,p=0.000)。困難感においては介入群がコントロール群よりが低かった(ポストテストt=-3.41,p=0.001、フォローアップ・テストt=-3.70,p=0.000)。態度においては、介入群はコントロール群より得点が高かった(ポストテストt=7.11,p=0.000、フォローアップ・テストt=4.54,p=0.000)。また、胸膜中皮腫患者事例に対して回答されたケアプランの内容を2群間で比較したところ。介入群では、ポストテストとフォローアップ・テストのケアプランにおけるケアの種類が増加したのに対し、コントロール群では変化がなかった。昨年度に作成した「看護師向け中皮腫情報サイト」において教育プログラムのコンテンツを一般公開した。2011年:先行研究を基にプログラムを開発した。メインプログラム(2日間14時間半)では、講義、患者の語り、ロールプレイを実施し、フォローアップ・プログラム(3時間)で、学習内容の実践結果を討議した。プログラムの効果は、ランダム化比較試験を用いて評価を行った。即ち研究協力者188名を、最小化法を用いて2群に振分け、介入群はプログラムを受講し、コントロール群は自宅学習を行った。2011年末にメインプログラム3回とフォローアップ・プログラム10回を実施し、プログラム前・後と1ヶ月後の3時点で、「胸膜中皮腫のケアに必要な知識(知識)」、「胸膜中皮腫ケアにおける困難感(困難)」、「胸膜中皮腫患者への望ましいケアに対する態度(態度)」を測定した。2012年:データ分析を行った。介入群はコントロール群に比べ、プログラム後と1ヶ月後の知識と態度の得点が有意に高く、困難感が有意に低かった。プログラム内容は参加者の意見を基に改訂し、看護師向け情報サイトで公開した。また、上級者コースとして胸膜中皮腫の緩和ケアワークショップを開催した。2013年度:業績発表を行った。プログラムの効果は、英文誌Nurse Education Todayに原著論文として掲載された。要望により中皮腫の多い関西地区で1日プログラムを開催した。患者数は日本全国で増加し続けており、中皮腫ケアの向上は益々重要性を増している。日本全国から188名の研究参加者があったことは、中皮腫に関する看護師の学習ニーズの高さを裏付けた。本研究は、参加した看護師の知識、困難感及び態度に貢献しただけでなく、中皮腫看護ネットワークという二次的な看護師支援体制をも築いた。これらのことから、本研究は目的であった胸膜中皮腫における看護ケアの向上に貢献したものと考える。今後は、中皮腫が急増しているアジアにおける看護師向けプログラムを展開する。1.プログラムの開発:先行研究をもとに、胸膜中皮腫患者のケアを行う看護師の学習ニーズを分析し、Dickらのインストラクショナルデザインを用いて、2日間(1日目:8時間、2日目:6.5時間)のメインプログラムと1ヶ月後の3時間のフォローアップ・プログラムを作成した。講師は、胸膜中皮腫患者のケア経験のある呼吸器内科医師、呼吸器外科医師、がん専門看護師、保健師であった。プログラムは30人を定員とし、56名ごとにファシリテーター1人を配置した。

講義内容は、中皮腫概論、外科療法、内科療法、中皮腫の症状と緩和ケア、中皮腫患者と家族の病気毎のニーズ、在宅ケアとコーディネーション、症状マネージメント、胸膜中皮腫ケアに必要なケアスキル、看護師のストレスマネジメントであった。患者の理解を深め、態度を向上させるためには、ナラティブな語りが必要と考えたため、患者自身による講演の時間を設けた。2.測定用具の開発:胸膜中皮腫について、(1)胸膜中皮腫のケアに必要な知識尺度、(2)胸膜中皮腫ケアにおける困難感尺度、(3)胸膜中皮腫患者への望ましいケアに対する態度尺度を開発した。3.リクルート:研究に参加した看護師188名を、最小化法を用いて介入群とコントロール群に割り付けた。4.プログラムの実施:2011年10月から12月に3回のメインプログラムと10回のフォローアップ・プログラムを実施した。5.プログラム評価:プログラム前、プログラム直後、プログラム1ヶ月後の3時点で、(1)胸膜中皮腫のケアに必要な知識、(2)胸膜中皮腫ケアにおける困難感、(3)胸膜中皮腫患者への望ましいケアに対する態度、(4)、ケアスキルを測定した。計画していたプログラム評価の分析が終了した。また、今年度に作成予定であった「看護師向け中皮腫情報サイト」は昨年度に作成し、今年はコンテンツを充実させた。初年度は、看護師向け胸膜中皮腫ケア教育プログラムを開発し、その実施と評価を行う計画であった。予定通り、システムアプローチモデルを用いて、2日間(14時間半)のメインプログラムと3時間のフォローアッププログラムを開発した。メインプログラムは医学的知識やケアに関する講義、患者による語り、ロールプレイから構成され、各回30名を定員とし、56名ごとにファシリテーター1名を配置した。1ヶ月後のフォローアップ・プログラムは、学習内容を臨床で実施した結果についてグループディスカッションを行った。研究に参加した看護師188名を、最小化法を用いてランダムに介入群とコントロール群に振り分け、介入群に対してプログラムを実施した。コントロール群には小冊子を配布して自宅学習を行ってもらった。プログラム前(プレテスト)、プログラム直後(ポストテスト)、1ヶ月後(フォローアップテスト)の3時点で、独自に開発した「胸膜中皮腫ケアに必要な知識尺度」、「胸膜中皮腫患者のケアにおける困難感尺度」、「胸膜中皮腫の望ましいケアに対する態度尺度」、「胸膜中皮腫患者のケアスキルアンケート」と実施した。本邦初の看護師向け中皮腫情報サイトを開発した。「看護師向け胸膜中皮腫ケア教育プログラムの評価」「胸膜中皮腫ケアに必要な知識尺度、胸膜中皮腫患者のケアにおける望ましい態度尺度、胸膜中皮腫患者のケアにおける困難感尺度の開発と評価」について国際学術誌に投稿予定である。次年度は、以下の3つの活動を行う。(1)昨年度に収集した評価データの分析:介入群とコントロール群の「胸膜中皮腫ケアに必要な知識」、「胸膜中皮腫患者のケアにおける困難感」、「胸膜中皮腫の望ましいケアに対する態度」、「胸膜中皮腫患者のケアスキル」を比較し、胸膜中皮腫ケア教育プログラムの評価を行う。(2)看護師向け中皮腫情報サイトの充実:開発した看護師向け胸膜中皮腫ケア教育プログラムの一部を、情報サイトで公開する。(3)胸膜中皮腫患者の緩和ケアワークショップの開催:昨年度のプログラム参加者から要望の多かった、胸膜中皮腫患者の緩和
多文化共生社会の福祉政策・教育政策・人権政策に関する国際的比較研究

本研究は、世界各地で展開されつつある多文化共生社会形成のための多様な政策を巡って、2000年代以降に生じた新たな議論の特質について、教育政策・福祉政策・人権政策という具体的な3つの政策類型に即して、北米・西欧・東欧各国の事例を手がかりに詳細な国際比較を行い、多文化共生社会の在り方に関する体系的・総合的な知見を獲得することを目指すものである。本研究は、多文化共生社会の政策過程において2000年代以降生じた変化を解明することを目指すものであり、本年度は、特に福祉政策の分野における文化的少数派の位置付けを手がかりに、北米・西欧・東欧各国での政策変容に関する研究を行った。(1)そのため本研究ではまず、主として2000年代以降台頭した、福祉政策の変容と多文化共生社会の関係性に関する、キムリッカ、バンティングその他諸論者による理論的研究の整理と問題点の批評判的検討を行った。その結果、1)従来、福祉政策と多文化共生政策の関係性に際しては、例えばコミュニタリアニズムやポストモダニズムの諸論者に代表される、多文化共生政策の結果国民的連帯が弱体化し、それが福祉政策への指示を弱体化するとする見解が通説的位置を占めてきたこと、2)これに対し、近年多文化共生政策への指示者達からは、福祉政策の盛衰は国民的連帯感の盛衰と必ずしも一致しないとする研究や、逆に多文化共生政策はむしろ社会的分裂を克服し一定の連帯感を養成するためにこそ有効であるとする研究など、多数の興味深い研究が行われつつあるという重要な知見が得られた。(2)更に本研究では、主として2000年代、北米・西欧・東欧の各国において、具体的にいかなる文化的少数派が各国の福祉政策過程に編入され、その結果これら少数派文化に関するいかなる権利・義務関係の変容が帰結したかに関する比較研究を行った。その結果、本研究では、1)先進国における少数派文化受け入れ政策は、少子高齢化の影響を受けて従来よりもその長期的受け入れを積極的に進める方向に変化しており、その結果各国でも文化的少数派に対し一定の福祉受給権を認める事例が増加しつつあること(2)更に先進国では福祉労働力としての少数派の役割も高まっており、こうした少数派の存在感の増大がその福祉受給権の位置づけにも影響を及ぼし得ること、等の知見を得た。本研究は、多文化共生社会の政策過程に関して、2000年代以降生じた変化を解明することを目指すものであり、本年度は特に教育政策の分野をとりあげ、そこにおける近年の政策変容と文化的少数派の関係に関する研究を行なった。(1)そのため本研究ではまず、2000年代以降の教育政策過程の変容に関して、Patten以下の先行諸研究を幅広く収集し、その特色や問題点を研究参加者全員で批判的に検討した。その結果、1)従来の多文化共生社会に関する先行研究においては、教育政策の具体的な内容を、言語教育のそれに還元し、言語的多元性の可能性を考察する研究が圧倒的多数を占めること、2)他方、宗教は、同様に文化を規定する重要な要因でありながら、多文化共生社会の教育政策に関する先行研究の中では十分に照明が当てらなかったこと、等の重要な知見が得られた。(2)更に本研究では、(1)の議論を踏まえて、北米・西欧・東欧諸国における2000年代以降の教育政策過程にお、いて、文化的少数派の取り扱いがどのように変化してきたかに関して、比較研究を行った。その結果、本研究では、1)多数の国家で近年言語的多様性に関しては一定のコンセンサスが成立しつつあること、2)宗教教育に関する多元化の観点からは、ムスリム巡る宗教的多元化が問題化しつつあるフランスの事例や、伝統的な言語的政治的分界線に対抗して宗教的対立軸が政治的争点化しつつあるベルギーの事例等について、今後継続的な考察が不可欠であること、等の重要な知見を得た。(3)更に本研究では、こうした外国での知見を日本社会に応用する手がかりを得るため、アイヌ民族の歴史と現状に関する基礎的な知見をメンバー全体で共有化した。本研究は、多文化共生社会の政策過程に関して、2000年代以降生じた変化を解明することを目指すものであり、本年度は特に人権政策の分野をとりあげ、そこにおける近年の政策変容と文化的少数派の関係に関する研究を行なった。(1)そのため本研究ではまず、2000年代以降の人権政策過程の変容に関して、ナスバウム以下の先行諸研究を幅広く収集し、その特色や問題点を研究参加者全員で批判的に検討した。その結果、1)従来の多文化共生社会に関する先行研究の中で展開された、人権政策を巡る議論の大半は、女性等文化内部の少数派が少数派文化の保守的慣行によって抑圧を受ける場合の考察が占めること、2)他方、少数派の社会進出を推進する参政権の研究は遅れていること、等の重要な知見が得られた。(2)更に本研究では、(1)の議論を踏まえて、北米・西欧・東欧諸国における2000年代以降の人権政策過程において、文化的少数派の取り扱いがどのように変化してきたかに関して比較研究を行った。

その結果、本研究では、1)文科内部の少数派擁護のための人権政策に対しては世界各国で比較的広範な合意が成立しつつあり、国連やEUなどの国際機構によってそうした合意が普遍的に共有されつつあること、2)政治参加の権利に関しては地域や政治参加の具体形態毎に大きな偏差が存在すること、等の重要な知見を得た。(3)更に本研究では、こうした外国での知見を日本社会に応用する目的から、アイヌ民族を中心とした日本の少数派文化研究に関する知見の批判的検討を継続した。
水中観測無線センサネットワークによる海中情報の長時間観測手法の開発

サンゴ礁環境における生態系の保全を目的とした,海洋環境情報を収集する水中観測センサネットワークの開発において,カメラによる長時間の水中観測で問題となる夜間撮影と付着藻類の除去について検討した.LED照明を用いた夜間撮影の効果検証,および,センサノード表面への藻類の付着状態の調査実験と除去方法の検討を行った.LED照明により,対象までの距離が1.02.0mで夜間撮影可能なことを確認した.また,調査実験により付着初期段階でのワイパを用いた物理的な除去が必要であることを確認し,ワイパ機構を作製した.サンゴ群体の撮影および水温等の海中情報を収集する実験を実地にて行い,ワイパ機構の動作確認を行った.サンゴ礁などを対象とした,沿岸エリアの海洋環境における生態系の保全や,水難事故等の情報支援を目的として,無線センサネットワーク(Wireless Sensor Network: WSN)技術を利用した,水中に展開可能なセンサノード(Sensor Node: SN)群による海洋環境情報収集支援システム(水中観測WSN)を開発している.本研究では,サンゴ礁環境における生態系観測において,カメラによる長時間の水中観測で問題となる藻類などの付着生物の除去,および,水深の深い暗所や夜間の撮影などの課題の解決を図る.これにより,水中観測WSNを,長時間継続して運用するための基礎技術の開発を目的とする.本年度は,引き続き,海洋環境観測情報を安定して取得するための水中観測WSNの改良を行った.前年度の改良により,ハードウエアおよびソフトウエアの安定性が向上したので,さらに,システム構成のスリム化,暗所観測用のLEDライトの取り付け等を行い,機能の統合を図った.本SNの実地機能試験を行うとともに,サンゴ群体の標本画像を撮影した.さらに,撮影画像や水温データをインターネット経由で閲覧するためのWebサーバおよび閲覧ページを作成した.また,SNに付着する藻類除去方法を検討するために,SNの外装材と同質のアクリル片を海中および水槽に複数設置し,設置場所や設置期間による藻類の付着状況を調査し,除去装置や除去タイミングなどを検討した.サンゴ礁環境における生態系の保全を目的とした,海洋環境情報を収集する水中観測センサネットワークの開発において,カメラによる長時間の水中観測で問題となる夜間撮影と付着藻類の除去について検討した.LED照明を用いた夜間撮影の効果検証,および,センサノード表面への藻類の付着状態の調査実験と除去方法の検討を行った.LED照明により,対象までの距離が1.02.0mで夜間撮影可能なことを確認した.また,調査実験により付着初期段階でのワイパを用いた物理的な除去が必要であることを確認し,ワイパ機構を作製した.サンゴ群体の撮影および水温等の海中情報を収集する実験を実地にて行い,ワイパ機構の動作確認を行った.サンゴ礁などを対象とした,沿岸エリアの海洋環境における生態系の保全や,水難事故等の情報支援を目的として,無線センサネットワーク(Wireless Sensor Network: WSN)技術を利用した水中に展開可能なセンサノード(Sensor Node: SN)群による海洋環境情報収集支援システム(水中観測WSN)を開発している.本研究では,サンゴ礁環境における生態系観測において,カメラによる長時間の水中観測で問題となる藻類などの付着生物の除去,および,水深の深い暗所や夜間の撮影などの課題の解決を図る.これにより,水中観測WSNを,長時間継続して運用するための基礎技術の開発を目的とする.本年度は,まず,海洋環境観測情報を長時間安定して取得するために,水中観測WSNの改良を行った.これまでに試作してきた水中観測WSNは,長時間動作の観点からはハードウエアおよびソフトウエアの動作安定性,通信ユニットの水密性,通信接続性,センサノードの設置容易性などにおいて課題があった.そこで,それら課題を解決するために,1)水密性の向上,2)ハードウエアの自立性の向上と機能分散,3)ソフトウエアのモジュール化と統合,4)データバックアップの多重化.5)無線通信アンテナの拡張,6)固定フレームによる水中への設置,などの水中観測SNの改良を進め,機能確認を継続している.次に,本SNの実地機能試験を行うとともに,サンゴ群体の標本画像を撮影した.また,撮影した画像を用いて,サンゴ群体の情報抽出が可能か検討し,色情報よりサンゴ群体位置の検出を行う画像処理ソフトを作成した.付着生物除去の検討については,生物種や実験系の基礎調査を行った.サンゴ礁などを対象とした,沿岸エリアの海洋環境における生態系の保全や,水難事故等の情報支援を目的として,無線センサネットワーク(Wireless Sensor Network: WSN)技術を利用した,水中に展開可能なセンサノード(Sensor Node: SN)群による海洋環境情報収集支援システム(水中観測WSN)を開発している.本研究では,サンゴ礁環境における生態系観測において,カメラによる長時間の水中観測で問題となる藻類などの付着生物の除去,および,水深の深い暗所や夜間の撮影などの課題の解決を図る.これにより,水中観測WSNを,長時間継続して運用するための基礎技術の開発を目的とする.本年度は最終年度であり,前年度までにハードウエアおよびソフトウエアの構成および動作の安定性が向上したので,さらなる安定性の向上や長期観測へ対応するために,不具合の修正および小改良を行い,機能確認試験を行った.特に,前回実験で生じた水密性の問題に対し,水密容器の蓋設計を変更した.また,アルミ支柱を加えることにより剛性,密閉性,組み立て易さの向上,および,周辺機器の取り付けを行えるようにした.

さらに,前年度末に行ったアクリル(SNの外装材)への藻類の付着状況調査結果を元に,付着生物除去を目的としたワイパ機構を作製した.本SNの実地機能試験を行い,サンゴ群体の標本画像および周辺水温の取得などを行った.また,ワイパ機構を間欠動作させ,水中で動作可能であることを確認した.情報通信工学,ロボット工学前年度,やや遅れていた藻類等付着生物の除去方法の検討について,センサノード外装材への付着状況の観測を行い,除去装置や除去タイミングの検討が進んだ.夜間撮影用のLEDライトの取り付けなど水中観測センサノードの改良およびセンサノードを用いたサンゴの撮影,また,撮影画像を対象とした画像処理については概ね順調に進んでいる.水中観測センサノードの改良,センサノードを用いたサンゴの撮影,また,撮影画像を対象とした画像処理については概ね順調に進んでいるが,付着生物の付着状態をモデル化するための実験系の構築が遅れている.これは,天候等の影響による実地試験の遅れ,および,センサノードの外装素材等を長時間設置して付着生物の付着状態を観察する,観測環境を模擬した実験環境の構築に時間がかかっているためである.水中観測WSNのシステムについては,若干不安定な個所があるため,改良および機能確認を継続する.夜間でのサンゴ群体の標本画像を撮影し,サンゴの輪郭や表面状態の変化などの検出が可能かなどの画像処理手法の検討を行う.付着生物除去については,付着状況の調査を継続するとともに,除去装置の検討に基づいて除去装置の試作とSNへの取り付けを行う.これらの機能を統合し,水中環境の実地観測による検証を行う予定である.水中観測WSNのシステムについては,まだ不安定な個所があるため,改良および機能確認を継続する.また,水中での照明条件や透明度の異なるサンゴ群体の標本画像を撮影し,それらを用いて,サンゴの輪郭や表面状態の変化などの検出が可能かなどの画像処理手法の検討を行う.付着生物除去については,海中での付着生物の付着状態を実地試験も含めて調査を継続し,除去方法の検討を行う.これまでの検討から,付着生物の成長状態を数理モデル化し,水中観測SNのカメラによる対象画像の視認性からSN容器への付着生物の付着状態を推定し,容器内の振動モータにより容器を振動させ付着生物を振い落す方法を検討している.該当なし
機能未知(カオナシ)遺伝子群のインフォマティクスとノックダウン法を駆使した解析

1)データベースの構築1000個のカオナシ遺伝子についてデータベースを構築し相同性のある遺伝子および他の生物種の相同遺伝子のデータをBLASTを用いて集積するシステムを立ち上げた。ヒトカオナシ遺伝子に関しては、cDNAの増幅のために必要なゲノム構造の入力を行いプライマーの設計も自動で行うシステムを構築した。設計した20個のモルフォリノアンチセンスオリゴ(MO)の配列データおよび位置の登録を行った。RT-PCRの結果やメダカ胚の画像、条件などをインジェクション機器に付属したPCからデータベースにアップロードするシステムを構築した。さらに、これらのデータをウェブブラウザーで表示できるシステム構築を行った。2)カオナシ遣伝子に対するRT-PCR及びWhole mount in situ法による発生初期ステージの発現解析メダカの発生ステージごとに受精卵を100-1000個採取しmRNAを抽出しcDNAを合成した。これらのcDNAライブラリーを用いて130個のヒトカオナシ遺伝子のメダカオルソログのRT-PCRによる発現解析を行った。これらの発現情報をもとにMOが有効な初期胚から発現している遺伝子20個をノックダウン解析の対象遺伝子とした。3)ノックダウン法による機能解析2)で選択した20個のカオナシ遺伝子についてMOを作製しメダカ初期胚に対しノックダウンを行った。その結果、脳室の肥大、発生阻害、アポトーシスなどを引き起こすMOを得ることができた。これらのことから機能推定が全くできず逆遺伝学の対象から外れているカオナシ遺伝子の中に発生に関与する遺伝子が含まれていることが確認できた。一方で、より安価にノックダウン解析を進めるためMOの他に市販されているアンチセンスオリゴであるGripNAやLNAなどを用いてノックダウン解析を行ったがMOと同様の表現型を得ることができなかった。
乳癌診療情報と基礎解析の統合データベースを用いた診療支援ツール開発に関する研究

19施設から10540例の乳癌患者の診療データを集積し、診療データと紐付された血液・組織サンプルを4021例分収集した。予後情報の迅速・容易なアップデートを実現すべくWebを介し診療データを集積するシステムを構築した。現在、京都大学医学部附属病院と天理よろづ相談所病院にて試験運用中で、本年中に実運用へ移行する。診療データと紐付けされた血液サンプルから抽出したDNAを用い2004例の乳癌患者の生殖細胞系列の遺伝子変異につき標的遺伝子シークエンスを行った。病的胚細胞変異は105例(5.2%)で認め、最多はBRCA2 62例であり、BRCA1 15例、PALB2 9例、CHEK2 4例、TP53 4例、PTEN4例と続いた。臨床情報との統合解析の結果、年齢と遺伝子変異に有意な相関を認めた。今後は臨床情報、遺伝子変異情報および健常者データを統合し、日本人女性での病的変異保有リスクや乳癌発症リスクを予測するモデルの構築に取り組む。診療データを用いてHER2陽性乳癌の術前化学療法後の再発リスクを予測するモデルを開発し、論文発表を行った。同データと紐付けされた組織サンプを用いBasalマーカー(EGFR, CK14, CK5/6)発現と予後の相関を示し、論文発表を行った。Webシステムを用いてモデルの予測能を検証する研究を計画している。患者由来ゼノグラフト(PDX)用いて、同一患者由来の乳癌細胞と免疫細胞を有するヒト化PDXモデルを作成し、HER3陽性乳癌に対する抗HER3抗体の抗腫瘍効果を示した。また、腫瘍と脾臓組織中の腫瘍浸潤T細胞におけるCD137発現増強を認め、抗HER3抗体による抗原特異的T細胞活性化が示唆された。本研究により基礎研究データと臨床情報の統合解析が容易となり、個々の症例レベルでの病態・治療効果予測が実現し、治療の適正化や予後改善につながる事が期待される。Webを介しデータ収集可能な診療データベースの開発を行った。京都大学医学部附属病院および関連各施設にクライアントソフトを導入し、連結可能匿名化された診療データをサーバーにアップロードする方式とした。これにより、予後情報などのアップデートが迅速かつ容易になる。現在、ベータ版の作成が完了し、京都大学医学部附属病院において試験運用を開始予定である。現在まで、診療データと紐付された血液・組織サンプルを約2400症例分収集済みであり、これらを利用したタンパク発現解析、遺伝子発現解析等が行われてきた。本年度は、解析結果と臨床情報を統合する作業を進めた。統合データベースは、京都大学医学部附属病院内のサーバーにて管理している。HER2陽性原発性乳癌の術前化学療法による治療効果および予後を予測するツールを開発した。開発には776例のコホートデータを用いた。術前化学療法による病理学的完全奏効の予測能はAUC 0.643、術前化学療法後の再発・死亡イベントの発生予測能はAUC 0.833、脳転移の発生予測能はAUC 0.927と、高精度の予測が可能であった。今後、本予測ツールをWebデータベースに実装し、前向きに評価する予定である。患者由来ゼノグラフト(PDX:patient derived xenograft)2系統において、患者の乳癌組織とこれに由来するゼノグラフトの腫瘍組織の遺伝子変異及び蛋白発現のプロファイルが類似していることを確認し、このうち1系統では患者の乳癌組織と類似した薬剤感受性を示すことも確認した。また、健常者由来の免疫細胞を有したヒト化マウスモデルを樹立し、マウス体内でもヒト由来免疫細胞の活性が保たれることを確認した。今後はこの手法を用いて同一患者由来の乳癌細胞と免疫細胞を有するヒト化PDXモデルを作成し、生体内での乳癌細胞と免疫細胞の相互作用を症例ごとに検証する予定である。京都大学医学部附属病院およびその関連施設から診療情報を効率的に収集するためのWebシステムの開発は本年度で概ね完了している。今後は試験運用を経て実際の運用を開始する。バイオバンクのサンプル収集も順調に進んでおり、遺伝子・タンパク発現解析等が進められている。診療情報データとバイオバンクサンプルを用いた解析データとの統合作業を進めてきたが、こちらについては今後も継続する必要がある。HER2陽性乳癌の治療効果および予後予測を目的とした診療支援ツールの開発を行った。今後は、Webシステムを利用した前向き評価を行う予定である。PDXモデルの樹立も完了し、薬剤感受性などの検討に向けた準備ができたと考える。Webを介しデータ収集可能な診療データベースの開発を前年度から継続している。京都大学医学部附属病院および天理よろづ相談所病院において試験運用を開始し、本年度は問題点の抽出および改良を行なった。今後、導入施設を拡大し本運用を開始する。本データベースの導入により予後情報などアップデートが迅速かつ容易になることが期待される。基礎的な研究による解析結果と診療データベースに保存された臨床情報を統合する作業を前年度より継続している。前年度に開発したHER2陽性原発性乳癌の術前化学療法後の予後予測モデルについて、本年度は論文化を行い、現在、国際学術誌へ投稿中である。

Web上で利用可能なツールとしてシステムを構築中であり、統合データベースとの連携による予測能検証のための研究を計画している。バイオバンクで収集した血清を用いて開発した乳癌診断予測モデルの検証のための研究が進行中である。具体的には、登録症例を用いて乳癌症例と非乳癌症例の検証用コホートを作成し、データベースから得られた臨床情報と血清IgGのN型糖鎖のパターンを用いて乳癌症例と非乳癌症例を鑑別できるか検討している。すでに樹立している患者由来ゼノグラフト(PDX:patient derived xenograft)2系統を用いて、同一患者由来の乳癌細胞と免疫細胞を有するヒト化PDXモデルを作成し、複数の治療介入を行った。現在は、治療前後の乳癌細胞と免疫細胞それぞれの遺伝子変異・発現の変化に注目することで、生体内でのこれらの細胞の相互作用を解明するための解析系を立ち上げているところであり、今後順次解析を行っていく予定である。京都大学医学部附属病院およびその関連施設から診療情報を効率的に収集するためのWeb診療データベースのシステム開発は前年度で概ね完了したが、本年度は個人情報保護法の改正等に伴い、倫理上およびシステム上の問題点を抽出し改良を重ねた。現在、データベースの試験運用を限定した施設で行なっているが、今後は導入施設を拡大し本運用を開始する。バイオバンクのサンプル収集も順調に進んでおり、遺伝子・タンパク発現解析等が進められている。診療情報データとバイオバンクサンプルを用いた解析データとの統合作業は今後も継続する必要がある。HER2陽性乳癌の予後予測モデルの開発研究については、論文発表を進めた。また、臨床情報と血清IgGのN型糖鎖のパターン組み合わせた乳癌診断モデルを開発し、現在、予測能検証のための研究が進められている。PDXモデルの樹立も完了し、複数の薬物治療介入を行なった。今後は、治療介入に伴う乳癌細胞および免疫細胞における遺伝学的変化の解析を進める予定である。19施設から10540例の乳癌患者の診療データを集積し、診療データと紐付された血液・組織サンプルを4021例分収集した。予後情報の迅速・容易なアップデートを実現すべくWebを介し診療データを集積するシステムを構築した。現在、京都大学医学部附属病院と天理よろづ相談所病院にて試験運用中で、本年中に実運用へ移行する。診療データと紐付けされた血液サンプルから抽出したDNAを用い2004例の乳癌患者の生殖細胞系列の遺伝子変異につき標的遺伝子シークエンスを行った。病的胚細胞変異は105例(5.2%)で認め、最多はBRCA2 62例であり、BRCA1 15例、PALB2 9例、CHEK2 4例、TP53 4例、PTEN4例と続いた。臨床情報との統合解析の結果、年齢と遺伝子変異に有意な相関を認めた。今後は臨床情報、遺伝子変異情報および健常者データを統合し、日本人女性での病的変異保有リスクや乳癌発症リスクを予測するモデルの構築に取り組む。診療データを用いてHER2陽性乳癌の術前化学療法後の再発リスクを予測するモデルを開発し、論文発表を行った。
前庭水管静脈血流遮断による内リンパ水腫動物作製の試み

(目的)メニエール病の病態は内リンパ水腫であり、近年内リンパ液の吸収障害説が有力視されている。これまで内リンパ水腫モデル動物の作製では、吸収部位である内リンパ嚢を様々な方法で直接破壊しており、内耳の血行障害(例えば塞栓症)が内リンパ水腫に及ぼす影響は全く検討されていなかった。今回の研究では、内リンパ嚢の静脈系である前庭導水管静脈の血流を選択的に遮断、間接的な内リンパ嚢の吸収障害による内リンパ水腫形成の試みを行った。(方法)実験は体重300-400gでプライエル反射正常の健康成熟モルモットを用いた。ネンブタール麻酔下の動物の後頭蓋部分切除したのち、小脳表面に存在する硬膜を切除、小脳の一部を圧排することで、頭蓋骨内側から内リンパ嚢の存在部位を確認した。ドリルにより内リンパ嚢とS状静脈洞の間に形成した小溝をデンタルセメントにて埋めることで、その部位を走行する前庭導水管静脈の血流を遮断した。生存期間7日間でネンブタール麻酔下に還流固定、側頭骨を摘出した。摘出した標本は、脱灰等処理後に連続切片を作製、光学顕微鏡で観察した。(結果・考察)生存期間7日間では、内リンパ水腫は蝸牛、前庭のいずれにも認められなかった。内リンパ嚢を直接破壊した場合でも生存期間が長期のものほど高度に内リンパ水腫をみとめたという報告がある。したがって、今後術後長期生存例での比較検討が必要であると考えている。
ハイブリッドQM/QM法を用いた金属クラスターによる触媒反応に関する理論的研究

金属クラスターによる触媒反応を理論的に解明することを目的として、高精度かつ低コストで金属クラスターの反応性や物性を評価できる電子状態理論の開発を行った。特に反応性や物性の評価で重要であり、実験的でも観測が可能なイオン化ポテンシャルの高精度かつ低コストな計算手法の開発を行った。従来は定性的には有用であると考えられていた二次のダイソン方程式法は、完全基底に近い極限では定量的にも信頼できることを明らかにした。また、より小さな基底関数で高精度にイオン化ポテンシャルを計算することができる露わに相関した二次のグリーン関数法を開発し、定量的にイオン化ポテンシャルを計算できるようにした。平成26年度は、金属クラスターの量子化学計算を行う上で、正しい結果をもたらす計算手法の詳細な検討を行った。金属クラスターとして最も小さな二量体をとりあげ、鉄、バナジウム、金、および銅二量体の計算を行い、実験値との比較を行った。密度汎関数理論では、汎関数と基底関数の組によっては、鉄やバナジウム二量体の基底状態のスピン状態を正しく導くことができないことを確認した。また、銅の二量体の結合クラスター計算や密度汎関数計算を通じて、3d金属ではそれほど大きくないと考えられている相対論効果が、結合長に無視できない程度の影響を及ぼすことも明らかにした。全電子基底を用いた結合クラスター計算では、2p電子までは凍結内殻近似に従って、電子相関を考慮しなくても結合長への影響はないことも確認した。有効内殻ポテンシャルを用いた計算は、全電子基底で相対論効果をDouglas-Kroll-Hessハミルトニアンで考慮したものとほとんど相違なく、また計算コストも小さいことがわかった。更に、CCSDT計算とCCSD(T)計算の比較により、CCSD(T)計算で十分であることも明らかにした。以上より、金属クラスターの計算において、密度汎関数理論は大きな基底関数を用いて適切な汎関数を適用する必要があり、高精度量子化学計算では、CCSD(T)法と有効内殻ポテンシャルを組み合わせた計算が有効であることがわかった。計算手法の開発では、Restrained Denominator (RD) MP2法を開発した。この手法は、MP2法の相関エネルギーを見積もる際に、占有軌道と空軌道の軌道エネルギー差が小さいと相関エネルギーを過大評価してしまう欠点を除くために、一定値よりも小さな軌道エネルギー差にならないように制限をかける手法であり、この手法は金属クラスターでも有効であると考えられる。平成27年度は、前年度に検討した金属クラスターの量子化学計算を行う上で、正しい結果をもたらす計算手法を用いてより広範な金属クラスターの計算を行った。金属クラスターとしては、二種の金属からなる二量体をとりあげ、周期表の金属に関して網羅的な密度汎関数計算を行い、実験値が存在するものについて結合長やスピン状態を正しく導けるかどうかの比較を行った。その結果、実験で見出されるAgCu分子のような電子状態が比較的簡単な分子に対しては、密度汎関数法は有効ではあるものの、鉄やコバルトのような開殻のd電子を含んだものは、初期電子配置を注意深く選び、なおかつ最終結果に対しても解の安定性を再検討する必要があるなど、二種の金属クラスター程度の系に対しても、密度汎関数法では非常な注意を要することを確認した。この結果は、金属クラスターの計算においては、HF参照解が真の解ではなく結合クラスター法を用いてもブラックボックス的に最も安定な解を得ることができないことを意味しており、活性軌道空間を手動で選択する計算手法などが必要なことを示唆している。一方で、触媒反応のように分子の対称性が低く構造変化が起こる系では、活性軌道空間を一貫して選択することは不可能であるため、電子状態が複雑な金属を含んだ系に対しては、ブラックボックス的に安定なSCF解を得る計算手法の開発が必要であるものと考えられる。従って、今後はpost HF法の開発よりも、結合クラスターのための参照解としてふさわしいものの開発に従事する。・交付申請書に記載した当初の予定と比べると、上述した通り想定していた計算手法の適用範囲がそれほど大きくないことがわかったため、手法の開発という点で若干の遅れがある。・申請書ではHybrid QM/QM法で多くの金属クラスターが計算できるものと想定していたが、post HF法のための参照解が従来の手法では信頼出来ないことがわかったため、参照解を得る手法を開発しなければならないという点に計画の変更が必要となった。・ポスト京コンピュータ用プログラムの準備という面では、大規模配列を取り扱うためのライブラリの開発は完了しており、この点は計画通りであった。前年度までに検討した金属二量体の量子化学計算を行う上で有効であった方法論について、より大規模なクラスターでも有効であるかどうかの計算を行った。クラスターとしては、応用上の重要性を鑑みて、金属だけでなく金属酸化物へも検討範囲を拡大した。特にTiO2、ZrO2、WO3、BiVO4といった光触媒として有望な金属酸化物をとりあげ、密度汎関数法の妥当性と高精度量子化学計算の必要性について検討することを念頭において研究を開始した。その結果、50原子程度のクラスターになると、SCFの収束性が構造に極めて敏感になり、初期解や収束のアルゴリズムを調節してもまったく収束しないことが頻繁に起こることが確認された。特に表面付近の原子位置は非常に重要であり、表面再構成がほとんど完了しているような構造から計算を始めなければ、SCFを収束させることすら不可能であることがわかった。

そのためクラスターの構造を作成するために、結晶構造から切り出して初期構造を作り、構造最適化を行うという手順は不可能であり、また、半経験的分子軌道法のPM3によって一応の構造最適化をすることは可能ではあるが、それで得られた構造から量子化学計算を開始してもSCFは収束しなかった。このことは、100原子超のクラスターのような中程度の分子を計算するための合理的な構造モデルを量子化学計算することなしに用意する必要があることを意味しているため、そのための方法について検討した。現実の反応系では溶媒分子が表面に吸着していると考え、たとえば水分子がTiO2に配位した構造を作ることでSCFを収束させられることがわかった。TiO2のように組成が単純な場合には溶媒分子の吸着構造は比較的容易に作成することができるが、BiVO4など多成分になった場合や表面に欠陥がある場合にも適用可能な方法論の開発が必要であることがわかった。金属クラスターによる触媒反応を理論的に解明することを目的として、高精度かつ低コストで金属クラスターの反応性や物性を評価できる電子状態理論の開発を行った。特に反応性や物性の評価で重要であり、実験的でも観測が可能なイオン化ポテンシャルの高精度かつ低コストな計算手法の開発を行った。従来は定性的には有用であると考えられていた二次のダイソン方程式法は、完全基底に近い極限では定量的にも信頼できることを明らかにした。また、より小さな基底関数で高精度にイオン化ポテンシャルを計算することができる露わに相関した二次のグリーン関数法を開発し、定量的にイオン化ポテンシャルを計算できるようにした。・交付申請書に記載した当初の予定と比べると計算対象に若干の変更をしたものの、おおむね順調に推移している。・申請書では金クラスターとニッケルクラスターの計算を行う予定としたが、元素戦略的な観点や、より挑戦的な研究対象として3d金属である鉄と銅を主に取り上げることに変更した。・銅クラスターの計算では、想定していた計算手法で問題なく計算することができることを確認している。・計算プログラムの開発ではCCSD法の実装が完了しており、Hybrid QM/QM法への準備ができている状況である。・新規に購入したXeonPhi搭載の計算機のおかげでポスト京コンピュータ用プログラムの準備計算も進めることができており、この点は計画よりも進んでいると言える。結合クラスターのための参照解が信頼出来ない理由は、もっとも安定なSCF解かどうか判断できないという点にある。このような場合は、スピン対称性を壊したbroken symmetry解を得るために解の安定性を検証するのが通常であるが、この手続も必ずしも一意な値を与えるわけではないことが知られている。また、HF法でエネルギーが最も低いエネルギーを与えるものが、電子相関を加えた後でも最も低いエネルギーを与えるとは限らない。そこで、今後は遺伝アルゴリズムなどを用いて複数の参照解を用意し、複数のpostHF法を適用したあとでエネルギーの評価を行う方針に変更する。具体的には、一度計算結果が得られた分子軌道を機械的に入れ替えることでこれは実現できるため、実装の面でそれほど大きな労力を要するわけではない。