hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
近接場光によるナノメートル厚断層像再構成-エバネッセントCTイメージング

本年度は、エバネッセント顕微鏡での断層像再構成を実現する実験系を実装し、実証実験を行った。またSN比に対する理論分解能を調べる数値計算実験を行い、代表的実験条件での理論分解能を得た。前年度までに実装した自動アクチュエーターを利用して再現性良くかつ自動にデータ取得できる用系を改造し、さらにデータ解析を簡便に行える解析ソフトを開発して、画像データ取得から再構成までを一貫して行えるシステムを構築した。さらにCFPアクチンをトランスフェクションで導入したマウス繊維芽細胞(MEF)のアクチン繊維を観察し、交差するアクチン繊維が交差点で光軸方向に二点分解できることを確認した。そして代表的SN比として35dBを仮定して、ノイズあり信号を用いたシミュレーション実験で、光軸方向に10nmまで近接した二点を分解できることを確認した。本研究により、エバネッセント場を用いて照明して3次元再構成を行うと、光軸方向に光の回折限界の制限を超えて2点を分解できる解像度が得られることが導かれた。これは、エバネッセント場が波長よりも短い距離で強度が指数関数的に減衰することから、照明光が形成する場が波長による制限よりも高い空間周波数を持つためと説明できる。この結果から、光軸方向に超解像できる顕微鏡を実現できたことになる。今後は、さらなる分解能の向上を図り、細胞中のフィラメント状の分子のみならず個々の分子の三次元分布を計測できるようにすることが課題である。本年度はエバネッセント顕微鏡での断層画像再構成の実現可能性を検証するために次の事柄について、理論的検討および実験的検討を行った。入射角変調による3次元再構成アルゴリズムの検討および理論分解能の検討については、これまでの最小自乗法を用いた手法では同じxy座標上の点で距離の異なる2点を分離検出できない問題があったので、これを解決するために複数点の存在を想定した再構成アルゴリズムを考案した。この手法では、蛍光分子の励起確率が基板からの距離に対して指数関数的に変化することを想定して、それを複数点でそれぞれ計算することで基板からの距離を求める。また理論分解能は、これまでの光学顕微鏡とは違って指数関数的減衰を利用して再構成するので、光軸方向の分解能が回折限界による制限を受けずに分解可能であるとの結論を得た。この場合の理論的分解能は計測装置におけるSN比によって決まることが導かれた。エバネッセント顕微鏡システムの改良では、倒立型顕微鏡をベースにした既存システムで、入射角を位置再現性よく走査するために自動アクチュエータを導入した。またナノ粒子を蛍光試料に用いることができるよう波長405nmのレーザー光源(既有)を導入した。蛍光画像計測データ収集計算機システムの構築では、画像データ取得から再構成までを一貫して行えるシステムをデザインし、現在実装作業中である。画像再構成・画像表示プログラムについては現在、本画像再構成結果を表示・検討するのに適したシステムを開発中である。さらに、テストデータを用いたシステム検証作業に取り掛かっている。
明治政党史研究

研究実施計画は政党成立期を対象に(1)地方民会の実態(2)自由民権期の政党問題(3)大同団結期の政社問題(4)初期議会期の民党運動(5)全国政党化と支部問題に区分し検討することであった。特に本年度は(1)と(5)を中心とし、作業は(1)国会図書館憲政資料室(2)府県庁(史)文書の調査収集を行っている。(1)に関していえば、埼玉県中心に「府県制成立期の地域支配」をまとめ民会成立期の地域事情を明らかにした。大久保政権期の府県は多かれ少なかれ、地域の自立性を前提に支配が貫徹するが、この過程で民会形成の機会は全国的に存在した。本年度は民会形成に早期に対応した長崎、広島、岡山県を対象に史料収集につとめた。特に小旧県は広島県立文書館の窪田家文書を中心に、岡山大学所蔵同県下戸長文書を主対象とした関係の旅費、複写代が多いのはそのためである。(2)については、国会図書館憲政資料室の竜野家文書を複写した。竜野周一郎は長野県出身で、明治20年代から大正期にかけて中央の自由党(政友会)の本部役員、遊説員をつとめており、その記録は近代政党史の展開を知るうえで欠かせないものである。複写費の多いのはそのためである。その他は収集史料の検討をはじめているが、特に明治10年前後の民会形成期の民会の実態を各県に残された議事録を中心に原稿化をはじめている。実質的民会を形成しようとする在地勢力と、行政的に統制しようとする国家権力との対抗がこの核心をなす。
チトクロームC系蛋白ならびに宿主の遺残的な行動を指標にしたエキノコックスの起源

本年度は特に,エキノコックスEchinococcus multilocularisにみられる種内変異と近縁種・猫条虫Taeniataeniaefrmisの起源についてまとめた.分離された地域・中間宿主の異なる猫条虫4分離継代株について、形態(鉤)、各種齧歯類への感染性、嚢虫の蛋白組成、DNAの制限酵素切断パターンについて比較検討した.さらに、野性の齧歯類およびネコより分離された個体を加え、DNAフィンガープリント、アイソザイムパターン、COI遺伝子の塩基配列を調べ、これら猫条虫の遺伝的関係を調べた。その結果、日本には少なくとも2つの性質の異なる猫条虫の個体群が存在し、そのうちの一つは世界的に住家性のネズミに寄生する猫条虫と生物学的にも遺伝学的にも近縁であることが明らかとなった。日本におけるこれらの起源は、遺伝的な類縁関係や過去の日本の交易の歴史から東南アジアであることが推察された.一方、北海道には、これらとは全く起源の異なるエゾヤチネズミを中間宿主とする別の猫条虫個体群が存在することを明らかにした.多包条虫の場合、北海道では他の流行地ではみられないドブネズミを中間宿主とする生活環が成立している可能性示唆された.しかし、DNAフィンガープリントおよびCOI遺伝子の塩基配列のレベルでは、ドブネズミ寄生のものを含めて北海道内に流行している多包条虫は、遺伝的にきわめて均一な個体群であることが明らかとなった.さらに、セントローレンス島産の多包条虫との比較から、北海道で流行している多包条虫はアラスカからごく近年に北海道の一部に移入され、その個体群を起源として北海道全域に急速に広がったものであると推定された。以上、両種内に見られる種内変異の程度と日本における起源を明らかにした.本年度は特に,エキノコックスEchinococcus multilocularisにみられる種内変異と近縁種・猫条虫Taenia taeniaefrmisの起源についてまとめた.分離された地域・中間宿主の異なる猫条虫4分離継代株について、形態(鉤)、各種齧歯類への感染性、嚢虫の蛋白組成、DNAの制限酵素切断パターンについて比較検討した.さらに、野性の齧歯類およびネコより分離された個体を加え、DNAフィンガープリント、アイソザイムパターン、COI遺伝子の塩基配列を調べ、これら猫条虫の遺伝的関係を調べた。以上、両種内に見られる種内変異の程度と日本における起源を明らかにした.
多発肺腺癌の発生に関わる遺伝的背景の基礎的研究

今回検討したEGFR遺伝子多型およびCYP1A1、CYP1B1、CYP2A13のSNP、CYP19A1 rs10064, rs2470152、TTTArepeat多型と多発肺腺癌発生との間には有意な相関は認めなかった。については関連性は証明できなかったが、rs3764221のAアレルが有意に多発肺腺癌のリスク因子となった.(P=0.001)正常肺から抽出したDNAにおいてゲノム全体の低メチル化の指標となるLNE-1遺伝子のメチル化をPyrosequence法を用いて定量したが、多発肺腺癌の発生とは有意な相関を示さなかった。しかし腫瘍部分の低メチル化が肺腺癌の予後に関連することを示した。最終的に51例の多発肺腺癌症例、62例の単発肺腺癌症例、126例の肺癌以外の患者について遺伝子多型の解析を行った。1EGFR遺伝子多型と多発肺腺癌発生との関連性を検討したが、プロモーター領域のSNP(-216GT)とイントロン1のCAリピート数多型のいずれも有意な相関を示さなかった。2タバコ関連の代謝酵素のSNP(CYP1A1 rs1048943, rs4646903、CYP1B1 rs1056836, CYP2A13 rs1709084)のいづれも多発肺腺癌発生との間には有意な相関は示さなかった。3エストロゲン関連の多型に関してはCYP19A1rs10064, rs2470152、TTTA repeat多型については多発肺腺癌の発生との関連性は証明できなかった。唯一CYP19A1rs3764221のAアレルが有意に多発肺腺癌のリスク因子となった。(adjusted OR (95% CI) = 4.38 (2.00-11.70), P=0.001)以上の内容を論文に発表した。4正常肺から抽出したDNAにおいてゲノム全体の低メチル化の指標となるLNE-1遺伝子のメチル化をPyrosequence法を用いて定量したが、多発肺腺癌の発生とは有意な相関を示さなかった。しかし腫瘍部分の低メチル化が肺腺癌の予後に関連することを示し、論文に発表した。平成24年4月以降、当初の計画通り、遺伝子解析の同意を得た患者からの血液サンプル、切除肺サンプルの蓄積と、遺伝子の抽出。血液由来DNAにおけるEGFR遺伝子多型の解析、Pyroseqence法を用いたLINE-1遺伝子メチル化の解析、肺癌切除標本における既知遺伝子変異の解析をおこなってきた。現在の段階の解析の結果は、1EGFR遺伝子の多型(intron1 CA repeat多型、SNP -216GT, SNP -191CA)について多発肺腺癌症例51例とコントロール群136例において解析を行ったが、肺癌発生との明らかな相関は確認できなかった。しかし同時に行ったCYP19A1のSNPに有意に多発肺腺癌の発生との有意な相関を発見することができ、今後症例の蓄積ならびに論文、学会発表を行っていく予定である。2LINE-1のメチル化定量により推定されるゲノム全体の低メチル化が多発肺腺癌、また肺腺癌発生におよぼす影響であるが、正常肺におけるメチル化の程度で、多発肺腺癌あるいは肺腺癌の発生との有意な関連性は見出すことはできなかった。しかしながら、腫瘍部におけるメチル化の程度が肺腺癌の予後因子として有用であることが証明でき、今後論文、学会での発表を予定している。3上記バイオマーカーと既知遺伝子変異(EGFR, k-ras, EML4-ALK)との関連性であるが、解析したSNPやLINE-1のメチル化の程度との明らかな関連は見出せてはいない。この内容を論文投稿した。しかし腫瘍部分の低メチル化が肺腺癌の予後に関連することを示し、論文に投稿した。呼吸器外科学当初の目的であった多発肺腺癌の発生原因となる遺伝子多型を同定することができ、論文、学会への発表を達成できた。

同時にLINE-1の肺腺癌切除組織での測定を行うことでその予後との関連性を証明し、こちらも論文、学会への発表を達成できた。現在の段階の解析の結果は、1EGFR遺伝子の多型(intron1 CA repeat多型、SNP -216GT, SNP -191CA)について多発肺腺癌症例51例とコントロール群136例において解析を行ったが、肺癌発生との明らかな相関は確認できなかった。しかし同時に行ったCYP19A1のSNPに有意に多発肺腺癌の発生との有意な相関を発見することができた。2LINE-1のメチル化定量により推定されるゲノム全体の低メチル化が多発肺腺癌、また肺腺癌発生におよぼす影響であるが、正常肺におけるメチル化の程度で、多発肺腺癌あるいは肺腺癌の発生との有意な関連性は見出すことはできなかった。しかしながら、腫瘍部におけるメチル化の程度が肺腺癌の予後因子として有用であることが証明できた。3上記バイオマーカーと既知遺伝子変異(EGFR, k-ras, EML4-ALK)との関連性であるが、解析したSNPやLINE-1のメチル化の程度との明らかな関連は見出せてはいない。研究の進捗状況は順調で、当初予定していた研究の内容はほぼ達成することができた。当初予測したような研究の結果は得られていないが、本研究において解析した遺伝子多型の中から、多発肺腺癌の発生の原因となりえる、新たな候補を見出すことができた。本分野における重大な発見へと進展することが期待され、研究を行ってきた目的は十分に達成されたと考えられる。上記の研究結果をもとにさらなる当該分野での新たな知見を求め、次の研究へつながる準備をおこないたい。1今後も症例の蓄積を行い、EGFRの遺伝子多型が肺腺癌の発生や臨床病理学的因子との関連性を見出せないか検討を行っていく。2LINE-1の低メチル化が肺腺癌の臨床病理学的因子ならびに予後との関連に及ぼす影響の調査を症例を蓄積し解析する。3新たに見出されたCYP19A1遺伝子多型と多発肺腺癌発生との関連性の検討を続行する。4現在までの知見から論文、学会発表を行っていく。1研究の継続に必要な物品費、人件費として使用する。2現在までの研究結果の発表に必要な経費(英文校正、投稿費、旅費)として用いる。
身体イメージ彩色図法を活用した健康支援の研究

身体イメージ彩色図法(BCDM)は、自分自身の心と体の状態をイメージし、モノクロの身体図に彩色する心理技法である。幅広い年齢と条件の対象者に対しBCDMのフィールドテストを行い、定量的効果と定性的効果を検証した。主観的心理評価・アウェアネスの自由記述の内容・彩色された表現を分析した結果、ストレスの強さと心身疾患の関係、彩色作業によって生じる気分変化等、心理的な影響を定量的に確認できた。BCDMを継続して実施することで、うつ症状や過敏性腸症候群が改善された事例もあった。また、タブレット端末上で本技法が実施でき、セルフ・トリートメント効果が期待できるシステムを開発し、試験的運用を行った。身体イメージ彩色図法(BCDM:Body state Coloring Diagram Method)は,自身の心身の状態をイメージして身体図に彩色する技法であり,イメージ療法の一種といえる.BCDMには,心身の状況・身体感覚・セルフ・イメージを把握するアセスメント機能や,カタルシス効果によるストレス軽減作用,健康シミュレーション効果が認められており,メンタルヘルスの促進・向上や心理教育のツールとして期待される.近年,医療分野においても,イメージ療法が注目されている.臨床研究によって心の働きが免疫力を左右することが明らかになっており,主に気持ちをリラックスさせ,体の免疫機能を高め,治療効果を上げる目的で用いられる.イメージの持つ治癒力は,心とガンを関係付けた精神腫瘍学や,脳と免疫系の関連に着目した精神神経免疫学などの最新の分野でも応用が進められている.本研究では(1)高齢者や児童など幅広い年齢・属性の対象者でBCDMのフィールドテストを行い,定量的・定性的効果について検証すること,(2)操作の簡単なモバイル端末を利用し,指で表示画面に色を塗る感覚で簡単・気軽に実施できるセルフ・トリートメント版システムを開発することを目的としている.初年度である平成25年度は,タブレット型モバイル端末で実施可能なBCDMシステムの基本部分と,実施データを効率良く管理・分析して有効活用するための専用サーバ・システムを開発した.また,成人を対象としたフィールドテストを実施し,心身疾患との相関,彩色作業がもたらす気分変化など心理的影響を定量的に評価した.BCDMにより体への気づきや再認識がなされたこと,自己の「ストレス状態」と「リラックス状態」についての理解,自らの傾向への気づきといった,自己洞察を深める契機となったことが認められた.身体イメージ彩色図法(BCDM:Body state Coloring Diagram Method)は,自身の心身の状態をイメージして身体図に彩色する技法であり,イメージ療法の一種といえる.BCDMには,心身の状況・身体感覚・セルフ・イメージを把握するアセスメント機能や,ストレス軽減作用,健康シミュレーション効果が認められており,メンタルヘルスの促進・向上や心理教育のツールとして期待される.近年,医療分野においても,イメージ療法が注目されている.臨床研究によって心の働きが免疫力を左右することが明らかになっており,主に気持ちをリラックスさせ,体の免疫機能を高め,治療効果を上げる目的で用いられる.イメージの持つ治癒力は,心とガンを関係付けた精神腫瘍学や,脳と免疫系の関連に着目した精神神経免疫学などの最新の分野でも応用が進められている.本研究では(1)高齢者や児童など幅広い年齢・属性の対象者でBCDMのフィールドテストを行い,定量的・定性的効果について検証すること,(2)操作の簡単なモバイル端末を利用し,指で表示画面に色を塗る感覚で簡単・気軽に実施できるセルフ・トリートメント版システムを開発することを目的としている.平成26年度は,平成25年度に引き続き,本メソッドによる事例の収集範囲を量的・質的に拡大し,有効データの調査と蓄積を継続的に行いながら,現在までに得られた,性別・年齢・心身疾患・ストレス度による差異,主観的心理評価結果,アウェアネス(振り返り)後の自由記述内容,彩色表現などについて定量的に検討した.また、平成25年度に開発したセルフ・トリートメント版システムのフィールドテストを実施し,実用面での課題の洗い出しを行いながらその効果を検証した.デジタル化データを,画像データの専用サーバに直接アップロードできる仕組みを追加し,同システムのエンハンスを行った.身体イメージ彩色図法(Body state Coloring Diagram Method :BCDMと記す)は、自身の心身の状態をイメージして身体図に彩色する技法であり、イメージ療法の一種といえる。BCDMには、心身の状況・身体感覚・セルフ・イメージを把握するアセスメント機能や、ストレス軽減作用、健康シミュレーション効果が認められており、メンタルヘルスの促進・向上や心理教育のツールとして期待される。本研究では(1)幅広い年齢・属性の対象者でBCDMのフィールドテストを行い、定量的・定性的効果について検証すること、(2)操作の簡単なモバイル端末を利用し、指で表示画面に色を塗る感覚で簡単・気軽に実施できるセルフ・トリートメント版システムを開発することを主な目的としている。最終年度である平成27年度は、(1)本メソッドによる事例の収集範囲を量的・質的に拡大し、有効データの調査と蓄積を継続的に行った。特に、うつ症状や不定愁訴などの心身疾患を抱えている者に対して本メソッドを実施した。その結果、中等度抑うつ状態の対象者では、彼らの心身の状況、身体感覚、セルフ・イメージ等の特徴が看取され、状態把握のためのアセスメントとして活用できる可能性が示唆された。またBCDMの実施により、抑うつ感・精神的疲労感・身体的疲労感の有意な低下と活気の有意な上昇の効果が認められた。自己の身体状態・感覚に傾注して快適な身体イメージを作り視覚化/外在化することで、心身の問題・ストレス状態への気づきが促進され改善されることが推察され、健康支援に活用できることが示された。

(2)モバイル端末を利用したセルフ・トリートメント版システムは、これを完成し、前年度に引き続き試験運用を行った。また、デジタル化データを画像データの専用サーバに直接アップロードできる仕組みを追加し、専用サーバ・システムの機能エンハンスを行った。身体イメージ彩色図法(BCDM)は、自分自身の心と体の状態をイメージし、モノクロの身体図に彩色する心理技法である。幅広い年齢と条件の対象者に対しBCDMのフィールドテストを行い、定量的効果と定性的効果を検証した。主観的心理評価・アウェアネスの自由記述の内容・彩色された表現を分析した結果、ストレスの強さと心身疾患の関係、彩色作業によって生じる気分変化等、心理的な影響を定量的に確認できた。BCDMを継続して実施することで、うつ症状や過敏性腸症候群が改善された事例もあった。また、タブレット端末上で本技法が実施でき、セルフ・トリートメント効果が期待できるシステムを開発し、試験的運用を行った。現在までの達成度として,以下3点があげられる.(1)「身体イメージ彩色図法」の実施範囲拡大とデータ蓄積ならびに量的検討:BCDMのフィールドテストを行い,調査範囲を高校生,成人,高齢者に拡大し,調査と有効データの蓄積を進めた.Visual Analog scale(VAS)による主観的心理評価,アウェアネス(振り返り)後の自由記述内容,色彩表現についての検討を行った結果,ストレス度や心身疾患との相関,彩色作業がもたらす気分変化など心理的影響を定量的に評価することができた.また,BCDMを継続実施することで,過敏性腸症候群や概日リズム睡眠障害(睡眠相後退型)症状の改善があった事例も認められた.(2)モバイル端末を利用したセルフ・トリートメント版システムの開発・試験運用:操作の簡単なモバイル端末を利用し,指で表示画面に色を塗る感覚で簡単・気軽に実施できるセルフ・トリートメント版システムの開発ならびに試験運用を開始した.システムの構成は,表紙画面・対象者の基本データ入力フォーム画面・自動生成データシステム・事前質問画面・現在の体の状態をイメージする画面・現在の自分の体の状態を身体図に彩色する画面・リラックス状態をイメージする画面・リラックス状態を身体図に彩色する画面・事後質問画面・終了画面である.開発したシステムのフィールドテストを実施し,実用面での課題の洗い出しを行いながらその効果を検証した.(3)専用サーバ・システムの機能開発・エンハンス:画像データベースの管理を行う専用サーバ・システムの基本サーバ機能を開発し,デジタル化データを画像データの専用サーバに直接アップロードできる仕組みと,事前質問・事後質問の結果を自動グラフ化し,提示するシステムを追加した.臨床心理学最終年度である平成27年度については,以下のように研究を推進する計画である.
強相関複雑ネットワーク上のパーコレーション一般論の構築

本研究課題の目的は,次数相関を含む強相関複雑ネットワーク上のパーコレーション理論の一般的枠組みを構築することであった。得られた大きな成果は以下の三つである。(1)ランダムなノード故障と次数の大きなノードからの選択的除去に対して,最も頑強なネットワーク構造は「たまねぎ構造」と呼ばれる次数相関1の正相関構造であることを解析的に導出した。(2)負の次数相関を持つネットワーク構造は,情報拡散の効率が正相関の場合よりも大きくなることを数値実験によって明らかにした。(3)次数相関を持つネットワーク複合系のパーコレーションを記述できる生成関数を導き一般論を構築した。原著論文として,Genki Ichinose, Yuto Tenguishi, and Toshihiro Tanizawa, Physical Review E, Vol. 88, 052808 (2013)を公表した。これは,ノードの連続的な除去と追加等のトポロジー変化を受けるスケール・フリー・ネットワーク上の協力進化ゲームにおいて,もっとも協力戦略を維持するトポロジー変化に関する数値実験報告である。この実験により,協力戦略の維持におけるネットワーク内のハブノードの重要性が明らかになった。また,ノード結合間の次数相関の効果も調べられている。その他国際会議等で,[1]高専での卒業研究へのネットワーク科学の導入例の紹介(NetSciEd2,Copenhagen, Denmark, Jun 3, 2013)[2]トポロジー変化を伴うスケール・フリー・ネットワーク上での協力進化ゲーム(STCAN2013, Copenhagen, Denmark, Jun 3, 2013),[3]複雑ネットワークを用いた時系列解析の新手法(NetSci2013, Copenhagen, Denmark, Jun 5-7, 2013)[4]複雑ネットワークを用いた多自由度時系列解析の新手法(NOLTA2013, Santa Fe, New Mexico, USA, Sept 9-11, 2013などの発表を行った。この成果は,個別のネットワークではなくネットワーク複合系の物理的性質の解明に向かう現在のネットワーク科学の研究の流れに沿うものであり,新たな研究課題を内包する発展性を持つものである。物性理論第1年度(平成24年度)の正負双方の次数相関を持つネットワークに関する考察を経て,第2年度(平成25年度)では,複雑ネットワーク複合系を取り扱うことのできる理論的枠組みができ上がり,すでに初歩的な結果が国際会議での招待講演等によって発表されている。また,第1年度の複雑ネットワークを用いた時系列解析の新手法の開発も多自由度データへの拡張が進行中である。さらに,次数相関を含む複雑ネットワーク上での進化ゲームにおける協力戦略の頑強性についての成果も得られ始めた。これは,当初の研究目的を概ね達成しつつ,その研究成果を新たな方向へと発展させるものであり,当初の計画以上に研究は進展していると言える。当初の研究計画では初年度(平成24年度)に正の次数相関を持つネットワークの理論構築を行う予定であったが,それについては年度前半に原著論文(i)Physical Review E, Vol. 85, 046109 (2012)によってある程度満足のできる結果を得ることができた。また,その研究過程で時系列データを複雑ネットワークによって視覚化する新しい方法を開発するという派生的な成果も得られた。(原著論文(ii)Physica A, Vol. 391, pp. 4704-4710 (2012))この成果はそれ自身新しい研究分野を創成する可能性を持つ重要な課題であると捉えている。また,年度後半では本来は第2年度(平成25年度)の研究計画であった負の次数相関を持つネットワークの持つ重要な性質についても考察し成果を得ることができた。(原著論文(iv)Nonlinear Thoery and Its Applications, IEICE, Vol. 4, no. 2, pp. 138-147 (2013) )これらの成果により,第2年度は正負の次数相関について当初の予定より深い考察が可能となった。以上の理由から,現在のところ,研究計画は概ね順調に進展していると考えられる。最終年度の研究計画は以下の通りである。(1)第2年度(平成25年度)に得られたネットワーク複合系についての一般理論をさらに精密化し,さまざまな解析結果を導出する。(2)次数相関を持つ複雑ネットワークの構造および機能安定性についての総合報告をまとめる。(3)複雑ネットワークを用いた時系列解析手法を多自由度データに応用し,その有効性を確認する。(4)次数相関を持つネットワーク複合系の構造的安定性が,進化ゲームにおける協力戦略の安定性との関連を明らかにする。(5)計画終了後の新たな研究計画を立案する。初年度の研究計画を踏まえ,第2年度は正負双方の次数相関を含む複雑ネットワークの構造的・機能的な特性をより詳しく考察する。

現在,複数の複雑ネットワークが相互結合されたネットワーク複合系に関する研究や時間を含む複雑ネットワークに関する研究が活発に行われているが,これらの分野との関連も考慮しながら,より深く本質的な理解を目指したい。(1)数値シミュレーション環境構築のための計算機整備費用が当初予定よりも低額で押さえられたため。(2)研究計画遂行に関する海外研究協力者との打合せのためにボストン大学滞在を予定していたが,その他の研究会等参加時期と校務との兼合いにより,最終年度に回さざるを得なくなったため。(1)追加設備の導入により適切に消化する。(2)最終年度にボストン大学訪問を行い,研究成果の最終的な取りまとめについての打合せを行う。初年度導入予定であった数値計算用ワークステーションについては,当初の導入時期が丁度IntelのCPUの更新時期と重なったため,高性能な新CPUを搭載したワークステーションを導入する方が費用対効果が高いと判断し,第2年度以降に導入を持ち越した。次年度使用額が生じたのはそのためである。第2年度はこの次年度使用額を新CPUを搭載した高性能ワークステーションの導入に充て,当初の研究計画に照らし適切に使用する予定である。
電力システムにおける需要家を活用した電力品質の制御

本研究においては,再生可能エネルギーの導入による電力品質劣化という課題に対し,通信網により結合した需要家を電力品質制御のためのプレーヤとして捉え,需要家所有機器を適切に制御することで,電力品質の効率的な管理を可能にする制御システムを構築した.提案システムは,電力品質のみならず,需要家間の利便性や,電力システムにおける設備の効率運用も考慮した最適化が可能であり,システム運用者が持つ多基準の運用目標を反映することができ,次世代電力システム構築に資することが期待できる.平成26年度は研究計画に沿って以下の研究を実施した.(1)解析モデルの構築需要家を電力品質制御のためのプレーヤとして扱うためには,再生可能エネルギー導入時の電力系統における電力品質を表現可能なモデルを構築する必要がある.そこで,本年度は再生可能エネルギーおよび需要家を含む配電系統が多数接続された大規模送配電系統における電力品質の振る舞いを分析可能なモデル構築を目的とし,需要家の連系箇所や需要家種別,季節や時刻依存性等の諸特性を考慮した上で解析用の送配電系統モデルを計算機上に構築した.(2)最適化問題の定式化本研究では,電力品質として送配電系統の運用において重要となる電圧に着目し,太陽光発電システムの導入により変動する送配電系統の電圧を管理するためのプレーヤ所有機器を用いた電圧制御に関する最適化問題の定式化を行った.最適化問題の定式化にあたっては,送配電系統の階層構造に起因する大規模問題となることが懸念されたため,解探索時の探索時間の低減等の実用性を考慮した定式化および解法を提案し,簡易的な数値シミュレーションにより,提案手法が送配電系統における電圧変動を抑制可能であることを確認した.また,送配電系統に連系されたプレーヤの振る舞いについても,利益最大化等の問題に帰着した上で解を求めることでプレーヤの意思決定を模擬しており,プレーヤの行動が電力品質に及ぼす影響について分析を行うための枠組みを構築した.モデルの構築や定式化において仮定した条件の検証については継続的に実施していく必要があるため,再生可能エネルギーの導入状況や自由化の進展状況に基づいて適宜改善を行っていく.平成27年度は研究計画に沿って実施した研究により,下記の成果が得られた.成果(1)需要家行動が反映された電力品質の分析前年度にて構築済のシミュレーションシステムを用いて,電力システムにおける需要家の挙動を模擬した数値シミュレーションを複数のシナリオの下で実施し,需要家の挙動が電力品質に及ぼす影響を定量的に評価した.その結果,自由化の進展状況や再生可能エネルギーの導入状況,需要家種別の地理的分布といった諸条件に応じて,送配電系統における電力品質がどのように推移するかについての知見を得た.これにより,将来的に顕在化し得る電力システムが持つ問題点を具体化したとともに,需要家を電力品質制御のプレーヤとして用いることの効果と,有効性が期待される条件を明らかにすることができた.成果(2)プレーヤ利益を考慮した電力品質制御システムの構築成果(1)にて得られた知見に基づき,再生可能エネルギー導入時の電力品質の制御について具体的な制御方策の構築に着手した.需要家を電力品質制御におけるプレーヤとして取り扱うにあたり,プレーヤが電力品質制御に協力する合理性が存在する制御システムの構築が重要であると結論付け,電力品質とプレーヤ間の不公平性の改善という複数の目標を達成するための最適化問題を定式化した.最適化においては,電力システムの持つインフラ特有の性質を考慮し,低コストで実現可能なシステムを考案しており,実現性の観点から効果的であると判断した.また,配電系統モデルを用いた数値シミュレーションにより提案手法の有効性の確認を完了しており,効率的に電力品質を管理可能な電力システム構築に資するものであると考える.本年度においては,実施計画として掲げていた数値シミュレーションの実施ならびにプレーヤの利益を考慮した定式化までを完了している.数値シミュレーションにより得られた知見をベースとして,需要家を電力品質制御のためのプレーヤとして取り扱うための新しい電力品質制御システムの構築が必要と結論付け,最適化ならびに数値シミュレーションによる検証を完了している.また,電力品質のみならずプレーヤの利益を考慮した多目的の最適化についても一定の成果が得られており,進捗状況としては順調に進展していると考える.平成28年度は,平成26, 27年度にて得られた結果を基に策定した研究計画に沿って実施した研究により,以下の成果を得た.成果(1)電力品質制御システムの発展と改良平成27年度に実施した研究において構築した電力品質制御システムを発展させ,制御量最適化部の改善と,プレーヤ所有機器制御ロジックの改良により,前年度に得られた結果以上に効率的な電力品質制御を可能にした.成果(2)提案システムの有効性の検証前年度に開発し,本年度にて改良を行った電力品質制御システムの有効性を,配電系統モデルを用いた数値シミュレーションにより検証した.数値シミュレーションにおいては,多数の需要家(プレーヤ)が連系されている配電系統を想定するとともに,季節等に依存する太陽光発電システムの発電量データを用いることで,現実的な条件の下での検証を行った.シミュレーションの結果,提案システムが,電力品質だけでなく公平性などの需要家の利便性や,配電系統設備の効率的な運用にも寄与可能であることを確認した.成果(3)多基準の最適化提案システムでは,需要家の利便性と電力品質向上との間のトレードオフを表現可能なパラメータが設定してあり,このパラメータをシステム運用者の選好に基づいて決定することで,複数の基準に基づいたシステム最適化が可能である.

また,問題を凸として定式化していることから,任意のパラメータに対して厳密な最適解が高速に求まるため,複数の基準に対しての最適化および評価が可能となっている.これにより,望ましい電力システム運用形態に対する評価を行うという当初の目的を達成することができた.本研究においては,再生可能エネルギーの導入による電力品質劣化という課題に対し,通信網により結合した需要家を電力品質制御のためのプレーヤとして捉え,需要家所有機器を適切に制御することで,電力品質の効率的な管理を可能にする制御システムを構築した.提案システムは,電力品質のみならず,需要家間の利便性や,電力システムにおける設備の効率運用も考慮した最適化が可能であり,システム運用者が持つ多基準の運用目標を反映することができ,次世代電力システム構築に資することが期待できる.本年度においては,実施計画として掲げていた送配電系統の解析モデルの構築および電力品質制御のための最適化問題の定式化については完了しており,加えて基礎的ではあるが数値シミュレーションによる検証を終えることができているため,次年度の研究計画についても順調に着手できると考えている.研究計画ならびにこれまでの進捗状況を鑑み,平成28年度は下記の項目について研究を進める.方策(1)シミュレーション結果の分析前年度にて構築し,本年度にて改良を行った数値シミュレーション実行環境を用いて行った結果の分析を,電力品質のみならず,システム効率や需要家の利便性等の複数の要求を満たすような多基準の最適化の観点から実施する.方策(2)次世代電力システムの実運用に適した解の特定公共性の強いインフラとしての電力システムの特性を踏まえ,電力品質や投資コスト等の現実における課題を考慮した上で適切な解を特定する.電力システム平成27年度は下記の項目に関して研究を推進していく.(3)数値シミュレーションの実施平成26年度で定式化を行った最適化問題の解に基づいた数値シミュレーションを計算機上で実施し,複数の条件の下で再生可能エネルギーが導入された電力システムにおける適切な制御形態に関して検討を行う.(4)プレーヤの行動についての検討需要家は自身の利己的な判断基準に基づいて意思決定を行うと考えられるため,需要家の利己的な行動が電力品質に及ぼす影響や需要家の利益を考慮した上で電力品質を管理するための方策について検討を行う.(5)多目的最適化問題の定式化上記の「電力品質」および「プレーヤ利益」といった複数の運用目標が調和した電力系統の適切な運用に関する知見を得ることを目的とし,多目的最適化問題を定式化する.本年度で得られた研究成果をまとめ,国内論文誌や国際ジャーナルに投稿した際の投稿料や英文校正等に使用する予定であったが,査読プロセスにおいて,査読者のレビューに予想を上回る時間を要したため,本年度内で使用することができなかった.論文自体は次年度にて掲載が決定しているものがあるため,次年度における論文投稿料に使用するために確保させていただいた.本年度で得られた研究成果により送配電系統の電力品質制御に関する新たな知見が得られつつあり,研究成果の一部については論文誌に投稿し,掲載されている.
精神科デイケア不適応利用者の臨床行動調査

精神科DCでは中断者がみられるが,その直接調査は倫理的な問題が高く推測を脱しえない.本研究では,WEBモニタ調査を用い中断者との接触を図り中断を減じさせる視点を得ることを目的とした.まず,WEBモニタ登録者のスクリーニングによりDC利用者12,168名が抽出された.次いで,WEBチャットで46名のDC利用者と対話を行い,中断要因に関する質的な分析が行われた.最終的に71項目5件法のWEBアンケートを実施し376名より回答を得て,5因子(メンバー交流,プログラム適応,スタッフ支援,自身の安定,施設満足感)36項目が収れんされ,質問紙項目は医療中断の可能性を弁別することが示唆された.DCを何らかの理由で医療中断した利用者の直接調査はタブー視され,柔軟に調査を行えない現状がある.特に倫理的な問題の検討や調査に伴う仮説の形成を,医療社会学研究者と精神科専門職らのワーキンググループの会合により構成し,量的調査に向けた質問紙項目などの準備が必須である.研究代表者らはワーキンググループ参加者との接触を行い,会合参加を打診して年度内には会合を開催し量的調査段階を行う.会合開催には多人数の会合参加者との調整が必要になるため.デイケアを何らかの理由で医療中断した利用者の直接調査はタブー視され,柔軟に調査を行えない現状がある.特に倫理的な問題の検討や調査に伴う仮説の形成を,ワーキンググループの会合により質的に構成し,量的調査に向けた質問紙項目などの準備が必須である.研究代表者らは,2016年10月に医療社会学研究者と精神科専門職ら8名によるワーキンググループ検討会合を実施し,調査方法や質問紙項目,様々な課題について示唆を得た.本調査においては量的な調査手法を用いて,デイケア不適応利用者の選択行動や背景などの実態把握,課題などを明らかにしていく.現在倫理審査の段階だが,本研究では,全国デイケア施設約1300件のうち半数に,依頼文書・留め置き調査依頼ポスターを配布し,外来通院者・デイケア利用者らの対象者にWEBアンケート回答を求めるものである.施設長によりポスター掲示の可否が判断されるが,掲示された時点で研究同意を得られたものとする.またポスターには2次元バーコードおよびWEBサイトが標されており,対象者は自らのスマートフォン,WEBサイトURLのアンケートサイトに遷移し回答を行うものである.それぞれの回答を送信した時点で研究同意を得られたものとし,氏名などの個人が特定できる情報は回収しない.謝金は発生しない.アンケート結果は基本統計量などを明らかにし,ワーキンググループによる分析・意見の収れんを経て論文としてまとめる.はじめて精神科デイケアを利用する患者の3040%には医療中断がみられる.その支援は経験による評価や援助の要素が多く体系的研究は乏しい.研究代表者らは先行研究で,デイケアにおける初期適応過程の評価と援助の為に「精神科デイケア初期適応質問紙」の開発を行い,臨床試用,信頼性,妥当性調査などを段階的に行い臨床版質問紙の完成を遂げた.しかし中断者への直接調査はタブー視され行われず,推測を脱しえない.本研究は受診行動や意味づけ,医療コミュニケーションの問題など未確認課題が多数ある中断者に対し,医療社会学研究者と臨床家のワーキンググループによる仮説を始点に,選択行動や背景を分析する事にあるが,その量的調査の準備には課題が多く難航している.はじめて精神科デイケアを利用する患者の3040%には医療中断がみられる.しかしながら,中断利用者への直接調査は倫理的な問題が高く行えず,推測を脱しえない状況があった.本研究では,医療社会学研究者と精神医療臨床家のワーキンググループの検討過程を経て,WEBモニタ調査を用いて中断利用者との接触を図り,医療中断やデイケア不適応利用者を減じさせる視点を得ることを目的とした.第1報:2017年9月,WEBモニタ登録者で精神疾患をもつ本人および家族を対象にスクリーニング調査した.15861名より回答を得て,サービスや支援の内容,選択時の考慮項目,自らやめた理由,サービスの利用状況を明らかにしつつ,メインターゲットのデイケア利用経験のある本人12,168名がスクリーニングされた.第2報:2017年10月,Marketing Research Online Community(以下:MROC)により中断者とWEBチャットによる直接のやり取りを行い,46名のデイケア利用者と対話を行った.対話はカテゴリーに分類され,デイケア利用者の不適応行動に結びつく要因に関する質的な分析が行われた,続くアンケート項目に収れんされた.第3報:2018年3月,第1・2報の結果からワーキングループによりアンケート項目を作成し,WEBアンケート調査を実施した.結果,71項目5件法のアンケートに376名より回答を得た.アンケートは天井フロア効果分析,回答偏向分析,G-P分析,I-T相関分析,群間比較など実施した後,因子分析を行った.因子は5因子36項目から構成され,第1因子から第5因子まで「メンバー交流」,「プログラム適応」,「スタッフの満足」,「自身の安定」,「施設への満足感」と命名できた.これらによって収れんされた質問紙は医療中断の可能性がある利用者の傾向を弁別する可能性が示唆された.精神科DCでは中断者がみられるが,その直接調査は倫理的な問題が高く推測を脱しえない.本研究では,WEBモニタ調査を用い中断者との接触を図り中断を減じさせる視点を得ることを目的とした.まず,WEBモニタ登録者のスクリーニングによりDC利用者12,168名が抽出された.

次いで,WEBチャットで46名のDC利用者と対話を行い,中断要因に関する質的な分析が行われた.最終的に71項目5件法のWEBアンケートを実施し376名より回答を得て,5因子(メンバー交流,プログラム適応,スタッフ支援,自身の安定,施設満足感)36項目が収れんされ,質問紙項目は医療中断の可能性を弁別することが示唆された.年度内に会合開催と,次年度の量的調査指標を準備する為,最優先研究課題として取り組む.医療中断したデイケア利用者の直接調査は,すでにデイケアを中断しているなどの理由で,調査は柔軟に行えない現状がある.しかしながら,外来通院が継続している可能性があり,外来通院者へのアンケート調査を用いて明らかにしていきたい.精神科デイケア物品費にてパソコンと統計処理ソフトの購入をおこなったが,不足していたため,人件費や旅費より支出を行い充当した.ワーキンググループ会合を行う予定がある.旅費・人件費を抑えて計画を進捗させる.
センサ・ネットワークへの次世代公開鍵暗号の効率的アセンブリ実装の研究

本研究では、Block comb法によるηTペアリングのセンサノードへのアセンブリ高速実装手法を確立し、センサノードへの実装を目的としてAteペアリングを定義する有限体と楕円曲線の構成の効率化、Ateペアリングの対称化、及びペアリング暗号によるタイムスタンプ署名方式を提案した。本研究の目的は、次世代暗号であるペアリング暗号の、様々なセンサノードへの効率的なアセンブリ実装法を確立することである。平成21年度は、1.標数3のηTペアリングのための拡大体乗算アルゴリズムの改良、2.標数pのAteペアリングのための12次拡大体構成法および楕円曲線係数決定法の提案、3.標数3のηTペアリングのセンサノードMICAz上のアセンブリ実装を行った。1.は、TFT手法を用いた標数3の有限体の拡大体高速乗算法であり、理論的にはペアリング計算の15%の高速化が期待できる。ただし加算回数が増加するため、加算の効率化が重要である。今年度はこの手法をMICAz上に実装し理論通りの高速化が達成できるか検証を行う。2.では、標数pのAteペアリングを実装するときに問題となる拡大体の構成法(つまり拡大体の定義多項式の決定)とペアリングを定義する楕円曲線の係数の探索において、立方根の計算やスカラー倍算を用いずに効率的に行えることを、Gaussの定理やEuler予想を用いて証明した。この成果は計算能力の低いセンサノードにとって特に有用である。3.では、メモリアクセスの回数の削減を目的としたBlock Comb法をアセンブリで実装することで、MICAzにおける標数3のηTペアリングの計算時間を5.79秒から2.15秒に2.7倍の向上を達成した。この手法を他のセンサノードにも応用することで、本研究の目的を遂行できる。本研究の目的は,次世代暗号であるペアリング暗号の,様々なセンサノードへの効率的なアセンブリ実装法を確立することである.平成22年度は,標数pのAteペアリングの実装の効率化を主テーマとした.特に1.Ateペアリングの対称化,2.Ateペアリングの実装で必要な12次拡大体の構成法,の考察を行った,1.について:他のペアリングと比較してAteペアリングは計算高速性という優位性を有しているが,非対称ペアリングであるため多くの暗号プロトコル,特にセンサノードに適したIDベース暗号や放送型暗号,キーワード検索暗号には使用不可であった.従って,これらのプロトコルには計算速度の遅いペアリングを使用する必要があった.1.では,常に2点ペアで処理を行うことで,Ateペアリングを対称ペアリングとして扱えることを示した.平成23年度ではこの手法を用いてセンサノードへの実装を行う.2.について:ペアリング実装における課題事象に,拡大体構成がある.従来は,乱数によるパラメータ設定での拡大体の構成とその後の機能確認の繰り返しを行っていた.しかしながらセンサノードのような計算資源の乏しいデバイスでは,これは高負担な作業である.2.ではBNパラメータzがz=7,11(mod 12)を満たすとき,常に同じ方法で拡大体を構成できることを示した.従って本研究の成果により,ペアリングを実装する際拡大体の機能確認が不要となり,効率的にペアリング暗号をセンサノードに実装できるようになった.本研究の目的は,次世代暗号であるペアリング暗号の,センサノードへの効率的なアセンブリ実装法を確立することである.平成23年度は,(1)センサノードへのペアリング暗号実装に適したpairing-friendly曲線の係数の決定に関する研究,(2)Vandermonde行列乗算法に基づく効率的なアセンブリ実装の分析,(3)応用技術としてペアリング暗号に基づくタイムスタンプ署名手法の提案,を行った.(1)について:Barreto-Naehrig(BN)曲線は,埋込み次数12を持つpairing-friendly曲線であるが,従来の構成法には確率的要素が含まれていた.本研究では,立方剰余性を言及するEuler予想,Gaussの定理,楕円曲線のツイストの性質から,この確率的要素を削除出来ることを示し確定的なBN曲線の構成が可能となった.さらに,この手法を他の埋め込み次数が4,6,8のpairing-friendly曲線にも適用した.(2)について:ペアリング計算の高速化のために提案されたVandermonde行列乗算法は部分体乗算数を削減できるが,センサノード上でのペアリング実装には期待された程の実装結果は得られなかった.その理由を分析した結果,センサノードの小ワード性,メモリアクセスの相対的高速性,シフト処理の相対的低速性があることが判明した.(3)について:通信データの送信者と生成時刻の認証に使用されるタイムスタンプ署名を,ペアリング暗号に基づき,時刻情報によって署名検証し署名生成時刻を保証するタイムスタンプ署名の提案を行った.
粘弾性流れ問題の数値解析

いくつかの線形あるいは非線形モデルに基づく粘弾性流れ問題に通常の混合型有限要素法や圧力安定化有限要素法を適用し,誤差解析や数値実験を行った.厳密解が分かっている問題では数理的正当化によって得られた誤差評価が再現できることを,急縮小流れと呼ばれる良く知られた物理的な検証問題では実験で観測される渦長が再現できることをそれぞれ確認し,提案した数値計算手法の信頼性向上に寄与した.いくつかの線形あるいは非線形モデルに基づく粘弾性流れ問題に通常の混合型有限要素法や圧力安定化有限要素法を適用し,誤差解析や数値実験を行った.厳密解が分かっている問題では数理的正当化によって得られた誤差評価が再現できることを,急縮小流れと呼ばれる良く知られた物理的な検証問題では実験で観測される渦長が再現できることをそれぞれ確認し,提案した数値計算手法の信頼性向上に寄与した.1.3体ナヴィエ・ストークス方程式の有限要素解析本段階で対象とする問題に対する有限要素方程式は,本研究課題の最終的な目的である非線形粘弾性流れ問題の構成方程式に現れる流速1階微分と非ニュートン応力からなる非線形項を線形化した問題に対する有限要素方程式と対応している.したがって,本段階で対象とする問題の有限要素解析を行うことで,最終的な誤差評価に必要な有限要素方程式の安定性に関して,基礎的な知見を得ることが期待できる.今年度は,研究代表者がこれまでに非定常熱対流問題などの有限要素解析で得た様々な非線形残差項の評価,特に,離散グロンウォル不等武の適用手法などを応用することで,最適な誤差評価を得ることができた.なお得られた誤差評価は,流速と圧力の近似空間の組合せが下限上限条件を満たすような,通常の適合型有限要素(例えば流速・圧力・非ニュートン応力の近似にP2/P1/P1要素)を用いる場合だけでなく,将来の大規模3次元計算を念頭に,圧力安定化された適合型有限要素(例えば流速・圧力・非ニュートン応力の近似にP1/P1/P1要素)を用いる場合に対しても証明を行った.2.3体ナヴィエ・ストークス方程式の有限要素計算と3次元大規模計算の準備前頂で述べた有限要素計算手法を計算機に実装し,通常の適合型有限要素および圧力安定化された適合型有限要素それぞれを用いた場合において,理論的に得られた最適な誤差評価を数値実験によって確認した.また将来の問題の大規模3次元計算への準備として,ある熱対流問題および光波散乱問題に対する有限要素計算とある静磁場問題の領域分割法に関する数学的正当化を行った.1.簡略化オルドロイドB方程式の有限要素計算本段階で対象とする問題に対する有限要素方程式は,本研究課題の最終的な目的である非線形粘弾性流れ問題の構成方程式に現れる流速勾配と非ニュートン応力からなる非線形項を考慮し,移流項成分を無視した問題に対する有限要素方程式と対応している.したがって,本段階で対象とする問題の有限要素解析を行うことで,最終的な誤差評価に必要な有限要素方程式の安定性に関して,基礎的な知見を得ることができる.今年度は,時間方向の近似に後退オイラー法を,空間方向の近似に流速と圧力の近似空間の組合せが下限上限条件を満たすような,通常の適合型有限要素(例えば流速・圧力・非ニュートン応力の近似にP2/P1/P1要素)を,あるいは将来の大規模3次元計算を念頭に,圧力安定化された適合型有限要素(例えば流速・圧力・非ニュートン応力の近似にP1/P1/P1要素)を,それぞれ用いる場合の数値実験を行った.まず,厳密解の分かっている検証問題において,提案した手法から期待される最適な誤差の収束次数が得ちれていることを,数値的に確認した.次に,粘弾性流れ問題における検証問題として良く知られている,急減少管における渦の生成の様子の数値実験を行い,いくつかの物理パラメータの元で,実験結果と一致する計算結果を得た.2.移動境界問題の有限要素計算と3次元大規模計算の準備開発する計算手法の適用モデル拡張に対する準備として,ヘレショウ流れの元での多角形領域移動境界問題の数値計算を行った.また大規模3次元計算への準備として,ある光波散乱問題に対する有限要素計算とある静磁場問題の領域分割法に関する数学的正当化を行った.1.簡略化オルドロイドB方程式の有限要素解析本研究課題の最終的な対象である非線形粘弾性流れ問題を簡略化することで得られる簡略化方程式の有限要素解析を行った,また,時間方向の近似に後退オイラー法を,空間方向の近似に圧力安定化されな適合型有限要素(流速・圧力・非ニュートン応力の近似にP1/P1/P1要素)を、それぞれ用いた数値実験を行った.その結果,提案した計算手法の数理的正当化へ向けた予備的ないくつかの知見,および粘弾性流れ問題における検証問題として良く知られている急減少管における渦の生成の様子の数値実験から,数理モデルが実際の物理現象を良く表している範囲の物理パラメータの元で,実験結果と一致する計算結果を得た.2.キースカスモデルおよびPTTモデルの有限要素計算簡略化オルドロイドB方程式で行った数値実験を,より一般の粘弾性流れを表すことが可能なモデルとして知られているギースカスモデおよびPTTモデルを用いた場合に拡張して行った.まず,厳密解の分かっている検証問題において,提案した手法から期待される最適な誤差の収束次数が得られていることを,離散化パラメータに対する適当な条件の下で数値的に確認した.次に,急減少管における渦の生成の様子の数値実験を行い,数理モデルが実際の物理現象を良く表している範囲の物理パラメータの元で,実験結果と一致する計算結果を得た.

3.移動境界流れ問題の有限要素計算開発する計算手法の適用モデル拡張に対する準備として,内部の流れがストークス流れに支配されている場合に拡張した多角形領域移動境界流れ問題の数値計算を行った.簡略化オルドロイドB方程式で行った,時間方向の近似に後退オイラー法を,空間方向の近似に圧力安定化された適合型有限要素(流速・圧力・非ニュートン応力の近似にP1/P1/P1要素)を,それぞれ用いた数値計算を,より一般の粘弾性流れを表すことが可能なモデルとして知られている非線形粘弾性流れを表すギースカスモデおよびPTTモデルを用いた場合に拡張して行った.まず,厳密解の分かっている検証問題において,提案した手法から期待される最適な誤差の収束次数が得られていることを,離散化パラメータに対する適当な条件の下で数値的に確認した.次に,急減少管における渦の生成の様子の数値実験を行い,数理モデルが実際の物理現象を良く表している範囲の物理パラメータの元で,実験結果と一致する計算結果を得た.さらに,開発する計算手法の適用モデル拡張に対する準備として,内部の流れがストークス流れに支配されている場合に拡張した多角形領域移動境界流れ問題の数値計算を行った.境界形状がより一般の凹領域の場合や,多角形の縮退が起きるような初期形状の場合にでも数値計算が可能となるように,時間刻みを可変にすることで縮退の起きる時刻を求める二分法に基づくアルゴリズムを提案した.これにより,より一般の領域形状を持つ場合の数値計算が可能なった.さらに数値計算の結果から,提案したアルゴリズムにおいて,十分に良好な面積保存性が成り立っていることが示された.本研究課題で計画していた,簡略化オルドロイドBモデル,およびギースカスモデル,さらにはより進んだPTTモデルの各粘弾性流れの数理モデルを用いた数値計算を行った.その結果,厳密解の分かっている検証問題において,提案した手法から期待される最適な誤差の収束次数が得られていることを,数値的に確認したため.また,提案した計算手法の数理的正当化へ向けた予備的ないくつかの知見を得ることが出来たため.24年度が最終年度であるため、記入しない。本年度までに得られた,簡略化したある粘弾性流れ問題に対する有限要素解析から導かれる安定性評価などに関する基礎的な知見,および圧力安定化有限要素法を用いた数値計算の結果から導かれる最適誤差評価に関する知見,さらには非線形問題や分岐問題に対する有限要素解析に対してBrezzi-Rappaz-Raviartによって得られた抽象的理論,などを応用することで本研究課題で目標とする粘弾性流れ問題の有限要素解析を行い,近似解に対する最適な誤差評価の構築を行う.24年度が最終年度であるため、記入しない。