hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
骨格筋ポンプを用いた補助循環に関する研究

1.目的:主として拡張型心筋症へのDynamic Cardiomyoplastyの臨床応用を想定した実験を行う。薬剤誘発心不全犬を作製し、これに自家広背筋によるDynamic Cardiomyoplasty(wrapping法)を行い、心収縮に同期収縮させて心機能補助効果を検討する。2.方法:実験には雑種成犬を用いた。手術方法は、左広背筋を神経、血管とも温存した有茎筋肉弁とし、この起始部に刺激電極を縫着する。筋肉弁を左第二肋骨切除部から胸腔内に誘導し、心拍動下に左室側壁から時計回りに心室全体に巻き縫着する。心電図、大動脈圧、左室圧、上行大動脈流量をモニタリングしながらpropranololを静注し、脈拍、大動脈圧が約30%低下し安定したところを薬剤誘発心不全状態とする。この状態で心電図R波をtriggerとするburst電気刺激で広背筋を心収縮に同期収縮させる。広背筋の疲労軽減のため同期収縮は10秒に1回とし6回までを計測する。3.結果:propranolol投与により心拍数は平均90から60に減少し、大動脈圧は平均88mmHgから62mmHgへと29%低下した。左室拡張終期圧に有意な変化は認められなかった。この状態では電気刺激を開始すると刺激時の大動脈と左室収縮期圧の圧上昇率は各々36%、40%であった。大動脈peak flow値では1.7倍の増加を認めた。4.考察:薬剤誘発心不全状態に対する有茎広背筋弁を用いたDynamic cardiomyoplasty(wrapping法)による左心機能補助の可能性を示した。今後、長期電気刺激によって疲労耐性を獲得した広背筋を用いて連続刺激による左心機能補助効果を検討したい。1.試験回路を作製した。このゴム製ポンプに骨格筋(広背筋)を巻きつけ、電気刺激(バ-スト刺激)によって,補助循環に応用できる圧を得られることが示唆された。2.犬の広背筋をその心臓に巻きつけ、これを心収縮に同期してバ-スト刺激することで、左心機能を補助する実験を施行した。この急性期実験では、左心補助の可能性が示唆された。3.薬剤による心不全モデル犬を作製し、これに対し、上記2.の実験を施行した。これによって心不全モデルに対する左心補助の可能性も示唆された。4.慢性電気刺激によって疲労抵抗性を獲得した骨格筋を用いて上記3の実験を施行する予定である。この慢性刺激を施行するために、科研補助金より購入したペ-スメ-カ-を用い実験進行中である。1.薬剤による心不全モデル犬を作製した。2.この心不全モデルに対して、自家広背筋を巻きつけ、心電図に同期させて、左心補助を行い、このときの循環動態の変化を観察した。3.慢性電気刺激による疲労耐性を得た広背筋により、上記の左心補助を行ない、その有用性を確認したい。
生体酸化ストレスマーカーの多チャンネル測定システムの開発

本年度は、多種類の検出モードで多成分の分析が可能となるように、検出用の電極材料の検討、酸化還元物質ばかりでなく酸物質の定量法の構築、疎水性の異なる抗酸化物質が測定できる多チャンネル測定システムの構築を行った。検出用の電極材料の検討においては、検出可能物質を拡張するため高電位側の電気化学検出が見込まれるダイヤモンド電極を取り扱った。ダイヤモンド電極を用いたボルタモグラム上に、グルコース及びアラニンなどの12種のアミノ酸について明瞭な酸化波が現れ、電気化学検出が可能であることが分かった。また、ダイヤモンド電極を用いたノビレチンとタンゲレチンの電気化学検出が可能であった。電気化学検出キャピラリーLCを構築して、シークワーサージュース投与後のラット血中のノビレチンの動態分析が可能であった。酸の検出には、キノン試薬を用いた還元前置波による電流検出方式を採用した。ドコサヘキサエン酸とエイコサペンタエン酸を分析対象として電気化学検出HPLCによる定量を行った。定量範囲0.75μmol/L0.1 mmol/L、併行精度2.9%RSD以下で実用性に優れた方法が確立できた。疎水性の異なる抗酸化物質への適用を可能とするため、昨年度の多チャンネル測定システムの改良を行い、中医薬中の11種の抗酸化物質の分離定量を行った。クロロゲン酸類、フラボノイド類、フェニルエタノイド配糖体など疎水性の異なる抗酸化物質は、動脈硬化に効果のあるオウゴンやレンギョウを含む中医薬双黄連に含まれる生理活性物質である。3チャンネル電気化学検出HPLCシステムは、ポンプ3基、カラムスイッチングバルブ2基、ODSのプレカラム1本、分離カラム3本につきそれぞれ接続した電気化学検出器3基を備える3流路方式である。11種の測定対象の一斉分析における定量限界は0.110.90ng/mLの範囲で高感度であった。酸化ストレスは、正常老化や動脈硬化性疾患及び多くの変性疾患を促進することが知られている。本研究の目的は、酸化ストレスに起因する疾患の解明や予防に有用なツールとして、酸化ストレスのタイプに対応した物質群を一斉にモニタリングできる分析装置を開発し、このシステムを用いて酸化ストレスを総合評価した動脈硬化性疾患等の解析を行うことである。本年度は、酸化還元物質の解析および計測に適した電気化学検出手法を導入し、酸化ストレスマーカーの多チャンネル測定システムの開発を実施した。当初の計画通り、多チャンネル測定システムのひとつとして、3チャンネル電気化学検出HPLCシステムの開発を行った。本システムは、ポンプ3基、カラムスイッチングバルブ2基、プレカラム2本、分析カラム2本、電気化学検出器3基を用いた3流路のチャンネルとし、酸化還元物質を各チャンネルで直接電解酸化あるいは直接電解還元で検出できる装置構成とした。本システムを中医薬『丹参』中に含まれる10種類の酸化還元物質(フェノール酸類およびタンシノン類)の一斉分析へ適応したところ、約70分以内に各酸化還元物質を各チャンネルでモニタリングでき、従来の分析方法に比べて感度と精度に優れることを示すとともに分析時間の短縮も図ることができた。酸化ストレスマーカーの疎水性や酸化還元能は多様である。従って、疎水性ならびに酸化還元能が顕著に異なるフェノール酸類およびタンシノン類の一斉分析に適用できた本システムは、生体酸化ストレスマーカーの多チャンネル測定システムとして有用である。本年度は、当初計画していた酸化ストレスマーカーの多チャンネル測定システムのひとつとして、3チャンネル電気化学検出HPLCシステムの開発に成功した。本システムの有用性を示す応用研究として、多種類の酸化還元物質(フェノール酸類、タンシノン類)を含む中医薬『丹参』を試料として扱った。

本システムが、測定対象の水溶性物質と脂溶性物質をオンラインで分離し、各チャンネルで一斉分析可能であることを明らかにした。さらに、従来の分析法に比べて多くの利点があることを示し、信頼性に優れる測定システムとして確立できた。このシステムは、本研究成功のキーとなる装置である。1.多チャンネル測定システムによる生体試料中の酸化ストレスマーカーの定量平成24年度に開発した多チャンネル測定システムを用いて、酸化ストレスマーカーである8-ヒドロキシデオキシグアノシン、ヘキサノイルリジン、8-イソプラスタン、グルタチオン、グルコース、アスコルビン酸、尿酸、ビリルビン、ポリフェノール、トコフェロール、コレステロール、酸化ステロールなどの定量法を確立する。いずれも、血漿・尿・唾液などの生体試料分析においてμLオーダーの試料量で精度良く定量できる方法に開発・改良する。さらに、前処理方法の自動化を図り、簡便な生体試料分析法として確立する。2.健常及び動脈硬化疾患モデルラットにおける酸化ストレスマーカーの動態分析ラットの尾静脈から得た数十μLの血漿を試料とし、上述の酸化ストレスマーカーの動態分析を行う。健常ラットと動脈硬化疾患モデルラットにおける酸化ストレスマーカーの時間-濃度プロファイルより、動脈硬化疾患の進展に影響を及ぼす酸化ストレスマーカーの順位付けを行う。さらに、糖脂質代謝調節に関与する生体成分の動態分析と対比した結果を基に、酸化ストレスマーカーと動脈硬化疾患の進展との相関性に関して総合評価を行う。平成25年度の直接経費は、主に試薬・溶媒類、分析カラムなどの消耗品、実験動物の購入に利用する。該当なし
走査型マイクロホンアレイを用いた三次元音場計測における位相同期

実音場の可視化に必要な広範囲多点計測を手軽かつ高速に行う方法に、手持ちマイクロホンによる空間走査がある。しかし、測定対象信号と計測系の同期が困難な場合、位相情報が失われるため、エネルギー情報のみの可視化に限定される。そこで、本研究では非同期に測定された多点音信号とその測定位置情報から信号間の位相差を推定し,音波面を再構成する。非同期な音空間信号は、音の空間伝搬を規定する波動方程式を満たさないため、音波の物理モデルに基づいて問題を定式化し、最適化問題として位相差の推定を行う。実験では,自由音場シミュレーションと実測実験によって、定式化の有効性を評価と各誤差要因の推定精度への影響を明らかにする。
大陸氷床の出現初期における海洋循環：岩石磁気学的な新視点に基づく高精度解析

深海底堆積物試料の岩石磁気・氷山起源の漂流岩屑堆積物(IRD)量・石灰質ナンノ化石など様々な分析を行い、総合的に解析することで、300-200万年前の北大西洋における古環境変動史を明らかにした。特に、岩石磁気測定結果の解析により、堆積物が二成分の混合で説明できること、そして一方の成分はノルウェー海で形成された北大西洋深層水が、玄武岩を起源とする物質を運んできたもので、その成分比が深層水形成の活発さを反映していることを示した。これにより深層水形成が約2.68Maのパナマ海峡の閉鎖に伴って強化されたことや、また数千年周期のIRDイベントの発生に伴う急激な減少と、その後の回復を明らかにした。本年度の研究は、各種分析のための試料の準備の後、岩石磁気分析と鉱物分析を開始した。まず本研究で研究対象とする試料(IODP第306航海で掘削されたSite-U1314コア試料)が保管されているドイツ国のブレーメンコアセンターにおいて、直径6.5cmのハーフコア試料からU-Channel(断面2cmx2cm)試料を採取した。採取した試料は、自然残留磁化および非履歴性残留磁化(ARM)の段階交流消磁実験を1cm間隔で行った。その後、U-Channel試料から岩石磁気測定用に7ccのキューブ試料を取り分けた。この作業においては、このために特に開発した試料採取用のサンプラーを用いた。キューブ試料の岩石磁気測定は、初磁化率、およびその周波数依存性と異方性の測定を行った。また数グラムの試料を別途取り分けて、磁気ヒステリシス測定の他、熱磁気分析、低温磁気分析などの各種岩石磁気測定と鉱物分析(X線解析)を行った。特に磁気ヒステリシス測定は、本研究の設備備品費で申請した交番磁場勾配磁力計を設置、立ち上げて行った。また、今年度は特にMIS(酸素同位体ステージ)100の氷期に注目して分析を行ったが、この期間の岩石磁気特性の変動の特徴として、氷山起源の漂流岩屑堆積物を含む層において、初磁化率の減少、その周波数依存性および異方性の減少、そして保磁力の低下がみられた。今後、漂流岩屑堆積物の詳細な分析を進めるとともに、ナンノ化石分析や化学成分分析を行い、それらの結果とあわせて、北半球の大陸氷床発達時における海洋循環の変遷史の詳細が明らかになっていくものと考えられる。今年度はMIS(海洋酸素同位体ステージ)100の氷期に当たる深度の分析を進めた。まず2cm毎に採取した7ccのキューブ試料の帯磁率の異方性を測定したのち、キューブ内の堆積物を凍結乾燥してその磁気ヒステリシス測定を行った。この測定は、本研究の設備備品費で昨年度購入した交番磁場勾配磁力計で行った。また、凍結乾燥した試料の一部は、X線分析による鉱物組成の分析と、粗粒成分(>150μm)を抽出してIRD(氷床由来の漂流岩屑)量のカウントを行った。さらに堆積物中のナンノ化石の分析を行った。また本研究の設備備品費で今年度購入した走査型電子顕微鏡(SEM)を設置、立ち上げて、研究試料の堆積物構成物を確認した。磁気ヒステリシス測定の結果、MIS100の間、IRDの到来に伴うMr/Ms(飽和残留磁化/飽和磁化)の減少が繰り返し見られた。このMr/Msの減少は、アイスランド近海で形成される深層流が弱まってSite U1314へのoceanic basalt起源の流入が減り、continetal rock起源の流入の割合が増えたためと解釈できる。X線分析による鉱物組成の変動もこれを支持する。一方で、Snowball and Moros(2003)が最終氷期のコア試料のMr/Msの変動を解釈したように、Mr/Msの変動を磁性鉱物の粒子サイズの変動と考えてこれを深層流の流速変動で解釈すると、IRDの到来の際に流速が増加することになり、上述したのとは逆の結果となる。この点については今後、さらに検討して確かめたい。また、帯磁率の異方性からは、北からの流れが卓越し、東からの流れもあることが示され、そのうちでも東からの流れはMr/Msの小さい期間により顕著であるとの結果が得られた。今後、分析範囲をMIS100の前後に広げ、北半球の大陸氷床発達時における海洋循環の変遷史を明らかにしてゆく予定である。本年度の研究では、昨年度から分析範囲を大きく広げ、2.22.7Maの間の試料の各種分析(岩石磁気分析、ナンノ化石分析、化学同位体分析、鉱物分析、漂流岩屑(IRD)分析)を行った。特に、岩石磁気記録の解析から、氷期ー間氷期サイクルおよび数千年スケールの深層水の変動を明らかにした。

本研究に用いた試料の掘削地点は、アイスランドの南方およそ千キロメートルに位置し、アイスランド周辺の海底から深層流によって運ばれてきた陸源の砕屑物を多く含む。さまざまな岩石磁気測定(磁気ヒステリシス、S-ratio、等温残留磁化(IRM)獲得曲線)の結果、堆積物中の磁性鉱物の保磁力が小さいながら有意な変動を示すことが明らかになった。保磁力は間氷期に比べて氷期には小さく、特にIRD(氷床由来の漂流岩屑)の増加に伴って急激な減少を示す。この変化の原因を明らかにするため、IRM獲得曲線から求めた保磁力分布を解析したところ、解析期間を通じて保磁力分布の変化は、保磁力の最も大きい試料(間氷期成分)と最も小さい試料(氷期成分)を端成分として、この二つの端成分の混合で説明できることが明らかになった。間氷期に卓越する保磁力の大きい成分は、ノルウェー海で形成された北大西洋深層水が、細粒の磁性鉱物を含むアイスランド周辺の玄武岩を起源とする物質を運んできたもので、一方、氷期に卓越する保磁力の小さい成分は、南極大陸の沿岸海域で形成され北上してきた底層水が粗粒の磁性鉱物を含む大陸の花崗岩起源の物質を運んできたと解釈できる。従って堆積物の保磁力は北からの流れと南からの流れの強弱の変化に応じて変動し、海洋大循環の変動において重要な役割を担う北大西洋深層水形成の活発さを反映していると考えられる。このような変動が北半球の大陸氷床発達期において見られたことは、現在と同様の海洋システムがこの時期においてすでに成立していたことを示唆する。本年度の研究では、昨年度に引き続き、MIS(海洋酸素同位体ステージ)100前後の試料の各種分析(岩石磁気分析、ナンノ化石分析、化学同位体分析、鉱物分析、漂流岩屑(IRD)分析)を行った。特に、これまでに得られた岩石磁気パラメーターの変動が、磁性鉱物の粒子サイズや化学組成などのどのような変動によるものかを見極めるため、高温および低温の岩石磁気測定実験を行った。本研究に用いた試料の掘削地点は、アイスランドの南方に位置し、アイスランド周辺の海底から深層流によって運ばれてきた陸源の砕屑物を多く含む。同地点の完新世の堆積物の熱磁気分析の結果は、キュリー点が580600°Cのリバーシブルな曲線を描いており、チタンに乏しいマグネタイトが卓越することを示している。これに対し、本研究で注目している23Maの堆積物の熱磁気分析では、真空中の加熱曲線の250°C付近にくぼみがあり、また、冷却曲線が加熱曲線を上回ることから、マグネタイトが卓越するものの他の磁性鉱物が混入していることが示唆される。なかでもMIS 101および99の間氷期では、MIS 100の氷期に比べてMr/Ms(飽和残留磁化/飽和磁化)が大きく、また間氷期の堆積物のほうが氷期の堆積物に比べて熱磁気分析における加熱曲線の250°C付近のくぼみがやや明瞭になる傾向がある。間氷期の堆積物について温度を段階的に上げながら過熱・冷却を繰り返す段階的熱磁気分析を行なったところ、300°C付近までは熱磁気曲線はほぼリバーシブルであり、その後さらに加熱すると変質が進むことが判った。これらのことからこの堆積物には、250°C付近にキュリー点を持つ成分の存在が示唆される。今後これらの結果の解釈について議論を進めるとともに、分析範囲をさらに広げて、北半球の大陸氷床発達時における海洋循環の変遷史を明らかにしてゆく予定である。本研究は、北半球の大陸氷床発達時における海洋循環の変遷史を明らかにすることを目的として行ってきた。
機械的に対流を防いだ液体金属の熱伝導度精密測定法の開発

非定常熱線法により1100°Cまでの液体金属の熱伝導度を精密に測定する方法を開発し、液体Sn及び液体Sn-5,30,60,70,80at%Ag合金の熱伝導度の温度及び組成依存性を求め、Wiedemann-Franz則の適応性を明らかにした。非定常熱線法は、測定時間が短時間であり、データから対流発生を検知することが可能であるため、液体物質の熱伝導度測定に最適である。しかし、金属のように試料が導電物質である場合には、熱線に流す電流が試料に漏れるため、熱線と試料を絶縁する必要がある。本研究では、0.15mm径のモリブデン線に電気泳動法により厚さ80μmのアルミナ皮膜をコーティングしたものを熱線として用いた。電子線マイクロアナライザ(EPMA)により熱線と皮膜の密着性を確認した。また液体Snの測定により、1100°C以上の温度では皮膜の密着性が悪くなり、見かけ上熱伝導度が真の値よりも低く測定されるが、それ以下の温度では測定可能であることを明らかにした。熱対流の発生を防ぐために、試料上部の温度を下部より3°C高くした。また、輻射熱により試料表面の温度が下がることが無いように、かつ自由表面の存在によりマランゴニー対流が発生しないように試料表面にアルミナ板を置いた。その結果、対流の発生が抑制され、対流の影響を受けないデータが取得できた。次に、皮膜の影響が測定値に与える影響を理論計算により推算した。その結果、熱線への通電開始後0.8秒から2.0秒のプロファィルを測定値として用いる場合、皮膜の影響により熱伝導度は真の値より3%低く測定されることが分かった。3%はデータのばらつき(10%)以内であるため、皮膜の影響は無いといえる。また、過去の液体Sn及び液体Sn-Ag合金の電気伝導度のデータを用いてWiedemann-Franz則によりローレンツ数を求めた結果、自由電子論を仮定した理論ローレンツ数2.45×10-8WΩ/deg^2の80%程度の値となった。これは、電子間の非弾性散乱の影響によるものであると考えられる。液体金属の熱伝導度を精度良く測定するには、対流による熱伝達を如何に抑えるかが重要となる。対流には、温度差による比重差によって発生する熱対流と、温度差による表面張力差によって発生するマランゴニー対流がある。本研究では、非定常熱線法を用いて機械的に対流を防いだ信頼性の高い熱伝導度測定法を開発するために、液体表面をアルミナ板で覆い自由表面を無くすことによりマランゴニー対流を防止し、また試料中にアルミナ薄板を熱線と垂直に並べることにより熱対流の抑制を試みた。液体スズの熱伝導度を7001200Kの温度範囲で測定した結果、加熱細線の通電加熱開始から対流発生までの時間を、マランゴニー対流防止板を用いた場合、用いなかった場合より1秒程度遅らすことができた。しかし、熱対流防止板を用いると逆に対流が発生しやすくなることが分かった。また、本研究では、加熱細線から試料への漏れ電流を防ぐために加熱細線に電気泳動法により70μm程度のアルミナ絶縁皮膜を被覆しているが、過去に絶縁皮膜により熱伝導度が実際より低く測定されるとの報告がある。そこで、実験前後で走査型電子顕微鏡により皮膜厚さを測定し、求めた膜厚から計算により絶縁皮膜の影響を考慮する方法を開発中である。さらに、熱伝導度の報告値が大きくばらついている液体ゲルマニウムの熱伝導度測定を行っている。測定中にモリブデン加熱細線が切れてしまい、現在までに測定が成功していないが、今後加熱細線としてモリブデン線から白金線に変えることを検討中である。

その結果、熱線への通電開始後0.8秒から2.0秒のプロファィルを測定値として用いる場合、皮膜の影響により熱伝導度は真の値より3%低く測定されることが分かった。3%はデータのばらつき(10%)以内であるため、皮膜の影響は無いといえる。また、過去の液体Sn及び液体Sn-Ag合金の電気伝導度のデータを用いてWiedemann-Franz則によりローレンツ数を求めた結果、自由電子論を仮定した理論ローレンツ数2.45×10-8WΩ/deg^2の80%程度の値となった。これは、電子間の非弾性散乱の影響によるものであると考えられる。
溶接における熱変形観測用レーザー計測システムの開発

本研究では、鋼板のガス溶接時に発生する熱変形観測用システムの開発を行った。熱変形(そりやたわみ)を測定できる計測装置を開発し、今まで経験的にしかわらなかった種々の溶接条件による変形量を観測し,そのデータベースを作業者に提供することを目的とした。本シスデムでは、2軸移動ステージ上に載せた測定対象物に対して、市販のレーザー変位計を用いて表面上の各点の変位を計測し、その結果を三次元の表面形状データとして再構成した上で、最終的に本研究代表者らが作成した描画プログラムを用いてコンピュータ画面上に表示させる。まずは、変位計の固定台製作や測定環境を構築し、その上でコンピュータ制御を用いた測定環境を整えた。この計測システムを用いて、寸法が既知である試料を計測した結果、平均測定誤差は±0.02mmであり、使〓したマルチメータ等の機器分解能の範囲に収まっているので、測定結果は正確であることが分かった。そこで本研究の主目的である、ガス溶接鋼板の測定を行った。2種類の溶接サンプル(板厚1.0mmと2.3mm)を準備し、その結果を比較した。溶接後鋼板はV字に変形するが、1.0mmの鋼板が約4.5度、2.3mmの鋼板が約2.3度であり、1.0mmの鋼板は2.3mmに比べて、角度が約2倍変形することが分かった。次に、これらの条件を基にし、溶接作業時に用いる手法である「逆ひずみ」を取って、溶接施工を行った。その結果、ほぼフラットな状態で溶接を仕上げることができたことから、本研究の有効性が裏付けられたといえる。従って、本研究の目的は十分に達成できたものと考えられ、今後は、本研究で開発したシステムを機械実習あるいは機械工学実験などにおいて学生教育に供用したいと考えている。
サイクロトロン共鳴を用いた強磁場中性子星におけるプラズマ物理学の研究

今年度の前半は、主に博士論文の執筆を行った。前年度にAstrophysical Journalに受理された降着駆動型パルサー4U1626-67の観測結果の論文の内容を元にして、日本のX線天文衛星すざくとNASAのRXTE衛星による観測データを合わせて中性子星磁極の強磁場中におけるプラズマの輻射輸送に関する研究を博士論文としてまとめた。2006年の観測は自転周期がスピンダウン、2010年はスピンアップしている状態で、これらは磁極への物質の降着率の違いを表していることが予想され、二つの観測データを比較することにより、プラズマの密度の違いが放射伝播、主にサイクロトロン共鳴エネルギー帯域においてどのように影響するかを探った。2006年に共鳴エネルギー帯域に観測された輝線likeな構造は、2010年では吸収と輝線両方の構造をもつより複雑なものに変化している兆候を発見した。このような変化は、長野高専の西村治准教授の行った磁場勾配を含むプラズマ中の共鳴散乱の理論計算結果と矛盾が無い。これらの結果をまとめて、2012年8月に博士論文を提出、審査会を行い、同年9月に博士号を取得した。その後、自身の博士論文の結果を実際に欧米の研究者達と議論すべく、ドイツのテュービンゲン大学教授のAndrea Santangelo博士のもとに赴き、セミナーを行った。テュービンゲン大学は降着駆動型パルサーに詳しい科学者が世界で一番多く集結している大学であり、多くのPD達と議論を行い、この結果をもとにした今後のテュービンゲン大学との共同研究に関する可能性まで議論を行った。さらに、アメリカのNASAゴダード宇宙飛行センターに赴き、NASA所属のKatja Pottschmidt博士と学生達とも議論を行い、日本に帰国してからもテレビ電話等を通じて会議を行っている。また、ゴダード宇宙飛行センターでは、Keith Gendreau博士らと今後のX線偏光計開発に関する議論、特に自身のDC1初年度に長期滞在して行った小型X線発生装置に関して、将来計画に対する議論を行った。まず、これまで自身が行ってきたサイクロトロン共鳴構造に関する研究を博士論文としてまとめたことである。そして、それらの結果について世界中の研究者と議論を行い、降着円筒中のプラズマを考える際には磁場勾配を考慮すべきである新たな見解を得られたことが評価の理由である。今後は、まずヨーロッパ側と協力を行い磁場勾配まで含めた降着円筒からの放射に対するモンテカルロシミュレーションを行い、シミュレーション結果を観測データと定量的に比較できるようモデル化を行い、実際にデータと比較を行っていくことが重要であり、これらの結果を逐次論文としてまとめていく。また、まだ達成されていない降着駆動型パルサーからのX線偏光観測を実現すべく、アメリカNASAと協力を行い新型X線偏光計の開発及び実際の観測提案を行う。本年度の研究課題に対する一番の大きな進捗は、2010年12月2011年2月の3ヶ月間アメリカのNASA Goddard Space Flight Centerに実際に赴き、"XACT"プロジェクトのメンバーになったことである。"XACT"とは、X線偏光計を観測ロケットに搭載し世界で初めて連星X線パルサーからのX線偏光を検出することを一つの目的としたNASAのプロジェクトであり、自身の研究課題を達成するためにも中性子星の磁場方向に制限を与えてくれるX線偏光の検出は極めて重要である。指導教官と相談の上、"XACT"のトップであるNASAのKeith Gendreau博士とコンタクトをとり、3ヶ月間Gendreau博士のもとで"XACT"の実験に参加することとなった。具体的に従事していたことは、X線偏光計の検出器較正用小型X線発生装置の性能評価である。非常に波長の短いX線偏光を観測するためには、検出器較正をどこまでの精度で行えるかがとても重要となり、上空でこの小型X線発生装置を用いる検出器較正方法は世界初の試みでもあるため、未来のX線天文衛星計画に関わる重要なロケット実験となる。Gendreau博士に自身の3ヶ月間の実験ぶりを認められ、今年12月に予定されている第一回目のロケット打ち上げに向けて是非再度渡米してほしいと依頼されており、今年度もNASA Goddard Space Flight Centerに赴く予定である。他の研究実施状況は、連星X線パルサー4U 1626-67の「すざく」衛星による観測データから、今まで吸収線としてしか見つかっていなかったサイクロトロン共鳴線がある自転フェーズでは輝線となることを発見したことについて論文にまとめ、現在NASAのLorella Angelini博士に最終チェックを依頼しており、これが終わり次第学会誌に投稿予定である。当該年度における研究の大きな成果は、X線天文衛星すざくによる中性子星連星4U 1626-67の観測論文が、世界の天文学系雑誌で最もcitation数の多いアメリカのAstrophysical Journalに受理されたことである。この論文の焦点は、中性子星が持つ1億テスラの磁場によって、サイクロトロン共鳴による吸収線が硬X線帯域にできることは以前から知られていたが、この吸収線が中性子星の自転によるパルスの一番暗いフェーズでは輝線に変わるという新たな現象を発見したことである。昨年9月にAstrophysical Journalに投稿した際には、レフェリーからこの輝線は示されている有意度の検定方法が間違っているのでは無いと反論を受けたが、およそ半年間、数回に渡る議論のやりとりでレフェリーに輝線が統計的に有意であることを納得していただき、受理に至った。

この結果は、連続成分の明るさに対する変化と合わせて、30年前に提唱された理論予想と一致するものであり、強磁場中でのプラズマ物理に対して非常にインパクトのあるものである。また、実験の面ではNASAと共同開発を行っているX線偏光計に川いられる電子増幅装置GEMの、実際に衛星搭載品で川いられるジメチルエーテルガス中での両極板読み出しの実験、及びジメチルエーテル中での屯子増幅度や放電特性を調べる実験を行い、共著者として物理学会やMPGI)(Micro Pattern Gas Detector)研究会で発表を行った。今年度の前半は、主に博士論文の執筆を行った。前年度にAstrophysical Journalに受理された降着駆動型パルサー4U1626-67の観測結果の論文の内容を元にして、日本のX線天文衛星すざくとNASAのRXTE衛星による観測データを合わせて中性子星磁極の強磁場中におけるプラズマの輻射輸送に関する研究を博士論文としてまとめた。2006年の観測は自転周期がスピンダウン、2010年はスピンアップしている状態で、これらは磁極への物質の降着率の違いを表していることが予想され、二つの観測データを比較することにより、プラズマの密度の違いが放射伝播、主にサイクロトロン共鳴エネルギー帯域においてどのように影響するかを探った。2006年に共鳴エネルギー帯域に観測された輝線likeな構造は、2010年では吸収と輝線両方の構造をもつより複雑なものに変化している兆候を発見した。このような変化は、長野高専の西村治准教授の行った磁場勾配を含むプラズマ中の共鳴散乱の理論計算結果と矛盾が無い。これらの結果をまとめて、2012年8月に博士論文を提出、審査会を行い、同年9月に博士号を取得した。その後、自身の博士論文の結果を実際に欧米の研究者達と議論すべく、ドイツのテュービンゲン大学教授のAndrea Santangelo博士のもとに赴き、セミナーを行った。テュービンゲン大学は降着駆動型パルサーに詳しい科学者が世界で一番多く集結している大学であり、多くのPD達と議論を行い、この結果をもとにした今後のテュービンゲン大学との共同研究に関する可能性まで議論を行った。さらに、アメリカのNASAゴダード宇宙飛行センターに赴き、NASA所属のKatja Pottschmidt博士と学生達とも議論を行い、日本に帰国してからもテレビ電話等を通じて会議を行っている。また、ゴダード宇宙飛行センターでは、Keith Gendreau博士らと今後のX線偏光計開発に関する議論、特に自身のDC1初年度に長期滞在して行った小型X線発生装置に関して、将来計画に対する議論を行った。中性子星連星4U 1626-67のX線天文衛星すざくによる観測結果についての投稿論文が、論文雑誌に受理されたことが、この評価を点けた大きな理由である。まず、これまで自身が行ってきたサイクロトロン共鳴構造に関する研究を博士論文としてまとめたことである。そして、それらの結果について世界中の研究者と議論を行い、降着円筒中のプラズマを考える際には磁場勾配を考慮すべきである新たな見解を得られたことが評価の理由である。今後は、次の2点に対して焦点をあて、研究を進めていく。
パニック障害に対する認知行動療法プログラムの開発とその効果の実証的検討

パニック障害(PD)に対する治療は,薬物療法と認知行動療法を組み合わせて行うことが望ましいと指摘されてきた.しかしながら,本邦においては,PDに対する認知行動療法(CBT)の効果に関する体系的な研究は少ない.そこで本研究では,PDに対する標準的なCBTプログラムを考案するとともに,その効果を実証的に検討した.本研究は,大きく3つの部分からなっている.第1の研究では,DSM-IV(APA,1994)の診断基準を満たす広場恐怖を伴うPD患者15名(男子5名,女子10名)を対象として行われたCBTの症例検討を行うとともに,その治療成績に基づいて,10セッションからなる標準的CBTプログラムが作成された.次いで,第2の研究では,広場恐怖を伴うPD障害患者を対象として実施された標準的CBTプログラムの効果が検討された.12名のPD患者を対象とした標準的CBTプログラム前後の治療成績の比較,および,CBT群12名と待機統制群8名との治療成績の比較の結果,今回作成されたCBTプログラムはPDの諸症状の改善に有効であることが示された.さらに,CBTの構成要素であるエクスポージャー法と認知の修正について,34名のPD患者を対象として,各構成要素の実施の有無による治療成績の差異を検討することによって,治療要素の単独効果について検討を行ったところ,エクスポージャー法は広揚恐怖の改善に,認知の修正は主観的不安の改善に有効であることが示された.第3の研究では,12名の広場恐怖を伴うPD患者を対象として,標準的CBTプログラムによる治療前後の変化を脳内の糖代謝にどのような影響をもたらしているかを明らかにした.また,PD患者と健常統制群との比較が行われた.その結果,PD患者は,治療前には健常統制群に比べて大脳左半球前頭前側内部の代謝が低下していること,および,扁桃核他視床下部の代謝が亢進していることが確認され,CBTによる治療の後にはそれらの代謝が健常統制群を同様の状態に変化していることが確認され,今回作成されたCBTプログラムが生理学的変化を促進させる効果のあることが明らかにされた.以上の研究の成果に基づいて,広場恐怖を伴うパニック障害患者に対する有効な治療法としてCBTプログラムのもつ臨床心理学的意義が考察された.パニック障害(PD)に対する治療は,薬物療法と認知行動療法を組み合わせて行うことが望ましいと指摘されてきた.しかしながら,本邦においては,PDに対する認知行動療法(CBT)の効果に関する体系的な研究は少ない.そこで本研究では,PDに対する標準的なCBTプログラムを考案するとともに,その効果を実証的に検討した.本研究は,大きく3つの部分からなっている.第1の研究では,DSM-IV(APA,1994)の診断基準を満たす広場恐怖を伴うPD患者15名(男子5名,女子10名)を対象として行われたCBTの症例検討を行うとともに,その治療成績に基づいて,10セッションからなる標準的CBTプログラムが作成された.次いで,第2の研究では,広場恐怖を伴うPD障害患者を対象として実施された標準的CBTプログラムの効果が検討された.12名のPD患者を対象とした標準的CBTプログラム前後の治療成績の比較,および,CBT群12名と待機統制群8名との治療成績の比較の結果,今回作成されたCBTプログラムはPDの諸症状の改善に有効であることが示された.さらに,CBTの構成要素であるエクスポージャー法と認知の修正について,34名のPD患者を対象として,各構成要素の実施の有無による治療成績の差異を検討することによって,治療要素の単独効果について検討を行ったところ,エクスポージャー法は広揚恐怖の改善に,認知の修正は主観的不安の改善に有効であることが示された.第3の研究では,12名の広場恐怖を伴うPD患者を対象として,標準的CBTプログラムによる治療前後の変化を脳内の糖代謝にどのような影響をもたらしているかを明らかにした.また,PD患者と健常統制群との比較が行われた.その結果,PD患者は,治療前には健常統制群に比べて大脳左半球前頭前側内部の代謝が低下していること,および,扁桃核他視床下部の代謝が亢進していることが確認され,CBTによる治療の後にはそれらの代謝が健常統制群を同様の状態に変化していることが確認され,今回作成されたCBTプログラムが生理学的変化を促進させる効果のあることが明らかにされた.以上の研究の成果に基づいて,広場恐怖を伴うパニック障害患者に対する有効な治療法としてCBTプログラムのもつ臨床心理学的意義が考察された.はじめに,これまで諸外国において有効性が実証されてきたパニック障害に対する治療法を構成する要因を文献展望によって明らかにすることによって,パニック障害の治療に有効な治療パッケージを構成する治療技法が明らかにされた.次いで,DSM-IVにしたがって広場恐怖を伴うパニック障害と診断された患者男女15名を対象として,(1)パニック障害に関する心理教育,(2)パニック障害の治療法に関する心理教育,(3)しばしばパニック発作のトリガーとなっている身体反応緩和のための呼吸調整法とリラクセーション,(4)回避行動消去のためのエクスポージャー,(5)認知の修正のための認知的再体制化法,(6)再発予防のための不安管理訓練から構成される認知行動療法プログラムを実施し,心理的測度,行動的測度を指標としてその効果を検討した.その結果,平均治療セッション数7.7回,平均治療期間6.3か月で著名な症状の改善を得た.

そこで,これらの患者に対して実施された認知行動療法プログラムを構成する要素をまとめ,合計10セッションからなる標準的プログラムを作成した.そして,DSM-IVにしたがって広場恐怖を伴うパニック障害と診断された患者男女14名を対象として,薬物療法を実施することなく標準的認知行動療法プログラムを実施した.その結果,先と同様に著名な症状の改善を得ることができた.以上の結果にもとづいて,パニック障害に対する認知行動療法の効果のメカニズムに関する考察が行われた.なお,現在,治療効果の検討を,認知行動療法を実施することのない薬物療法群と比較検討のための研究を継続実施中である.目的:昨年度作成された広場恐怖を伴うパニック障害に対する10セッションからなる標準認知行動療法プログラムについて,統制群との比較においてその効果を検討する.方法:地方都市部に在住するDSM-IV-TRの診断基準を満たす広場恐怖を伴うパニック障害患者女性16名(平均年齢:30.5±7.2歳)を対象として,SSRIまたは三環系抗うつ剤,ベンゾジアゼピン系抗不安薬による薬物療法(従来治療TAU)に加え,昨年度の研究から得られた10セッションからなる標準的認知行動療法プログラムを実施した(CBT群).1セッションあたりの所要時間は約50分で,心理教育(第12セッション),不安階層表の作成(第2セッション)身体反応の修正(第3セッション以降),エクスポージャー(第4セッション以降),不安管理訓練(第5セッション以降)等の要素から成り立っている.一方,地方都市部に在住するDSM-IV-TRの診断基準を満たす広場恐怖を伴うパニック障害患者女性8名(平均年齢:31.6±8.3歳)をウェイティングリスト統制群(WLC群)とし,CBT導入までの待機期間を統制期間とし,CBT群と同様のTAUが実施された.治療後の病態を両群で比較した.結果と考察:認知行動療法プログラムを行った患者は,統制群の患者に比べ,治療後に,(1)STAI-Sの得点が減少し,不安の低下が認められる,(2)PDSSの得点が減少し,パニック障害の改善が認められる,(3)GAFの得点が増加し,心理的,社会的,職業的機能の向上が認められる,(4)空間恐怖的回避の重症度の減少が大きい,(5)直近4週間のパニック発作頻度が減少する,(6)抑うつ得点には変化が認められない,という結果が得られた.抑うつ傾向を除き,今回用いられた治療プログラムは広場恐怖を伴うパニック障害の治療に有効であった.しかしながら,パニック障害との併発率が高いと指摘されている抑うつ反応の改善のためには,今後プログラムの修正も必要であると判断された.本研究の目的は,広場恐怖を伴うパニック障害(以下PD)を対象とした標準的認知行動療法プログラム(以下CBT)の開発を行うとともに,その効果を検証することであった.本研究は,大きく4つの部分からなっている.第1の研究では,PD患者15名(男性5名,女性10名)を対象として行われた治療結果に基づいて,10セッションからなるCBTが作成された.次いで,PD患者12名(男性3名,女性8名)にCBTを実施したところ,CBT後すべての患者に有意な症状の減少が認められた.そこで,第2の研究では,CBTの効果について,PD女性患者16名を対象として,CBTを行わないPD女性患者8名(待機統制群)と比較検討した.その結果,CBTを行った患者では治療後に,不安の低減,重症度の改善等症状の有意な改善が得られた.
X線結晶解析によるalpha,betaーインターフェロン類の基本立体構造の解明

Murine betaーインターフェロン(IFNーbeta)の六方晶系の電型の結晶のX線解析は、その後順調に進み、3.0A分解能の電子密度分布図を算出することに成功した。これによりmurineIFNーbetaのポリペプチド鎖の折り畳み構造がほぼ明かとなりつつある。a)murineIFNーbeta分子中には5本のalphaーらせんがあり、これらがほぼ平行に組合わさった基本構造を取っている。この構造を基にしてhumanIFNーbetaに存在するSーS架橋を作らせることが可能である。c)この構造を基にしてhumanIFNーalphaに存在するもう一本のSーS架橋を作らせることも可能である。今後X線解析の分解能を2.8A分解能に上げ、さらに結晶学的な精密化を行って、上記の構造を絶対確実なものとしたい。その後の計画は以下のようである。a)コンピュータ・グラフィックス等を駆使してhumanIFNーbetaの立体構造を類推する。究を参照して、IFN分子中の活性部位を推定する。b)必要に応じて、IFNーbetaに関する蛋白質工学的研究を実行する。c)上記のb)の知見に基ずき、IFNの活性部位をmimicする低分子化合物を設計し、合成及び薬理試験を行う。
陸上および深海底産マンガン濃集体の化学組成変動の検討および比較

深海底の鉄マンガンノジュールには約1,000億t(Wedepohl,1980)、陸上の鉱床には約64億t(Glasby,1988)から179億t(Laznicka,1992)のマンガン鉱物資源量が見積られている。陸上のマンガン鉱物資源は先カンブリア紀非火山性浅海堆積物中の二酸化マンガン鉱(炭酸マンガン鉱も含む)を主とする層状鉱床を代表とする、少数の巨大鉱床によりまかなわれ、地質時代でわければ前期原生代が約59%、漸新世が17%強、ジュラ紀が6%強(Laznicka,1972)である。ただし生残期間を考慮すれば、漸新世が百万年当り1.1億tMnつまり110t/年で最大であり、これは約1,000億tのノジュール中のマンガンが中新世中期の約1,200万年前から均一に形成した場合の速度である8,300t/年と比較できる。これら巨大鉱床は、海盆縁の陸棚基盤と交差して存在する酸化還元界面の還元側で海水中に濃集した溶存マンガンが、その酸化側で沈殿をおこすことによって形成されたもので、海水準変動と成層海盆の形成がその前提条件になっている。そして酸化還元条件の相違およびマンガンの沈殿速度や海水の循環速度に依存して、二酸化マンガン鉱と炭酸マンガン鉱の形成と場が決定される。陸上には量としては微々たるものであるが、拡大中心でのオフィオライト複合岩体に伴うマンガンクラストおよび島弧環境での層準規制ならびに鉱脈型熱水マンガン鉱床などの熱水性の寄与が大きいタイプもあり、とくに日本ではこれからが重要である。海底のマンガン濃集体の代表はノジュールで、深海においてほとんど水成か初期続成で形成するが、水成クラストは浅海にも生じ、とくに中深度酸素最小帯に関連してコバルトに富むものは特徴的である。一方、熱水性クラストは陸上のものに対応する。これらの各種濃集体において、とくにその形成速度に対応して遷移元素の濃集パターンに相違が見られ、これは陸上の濃集体の生成場と成因を海底のものと比較するのに有効である。
近視野顕微鏡を利用した超微小領域での高感度分析

1.研究目的超微小領域での高感度・高機能分析手法の確立のため、近視野レーザー蛍光顕微鏡・共焦点レーザー蛍光顕微鏡を試作し、溶液表面を対象にキャラクタイゼーションを行う。2.研究成果レーザー蛍光法を基礎に、液体や溶液のμm程度の表面を高感度計測した。(1)装置の試作......2次元光子計数型光子検出器(ICCD)を購入し、高感度分光顕微鏡を組み立てた。光源としては既設のAr-ionレーザー・半導体レーザーを用いた。(2)光学ファイバー束の活用......40本のファイバー束を用い、顕微鏡焦点では丸く束ね、分光器スリット上では直線に並べ、各ファイバーからの蛍光スペクトルをCCD上に表示した。画像上で分子の動きの追跡や背景光差引が可能となった。(3)画像処理......分光器を通さず直接CCD上に結像することにより、焦点面での分子分布をカラー画面で表示できる。水溶液表面上で分子が島のように凝集していることを示した。(4)ポルフィリンの水面上での蛍光スペクトル......水面上での蛍光スペクトルは飽和炭化水素中に類似し、水面がきわめて疎水的である。(5)時間分解蛍光法にもとづく表面の動的過程......水面上のポルフィリン分子の時間分解蛍光スペクトルを測定し、水面上でのクラスター生成による時間的揺ぎ見出した。(6)シアニン色素の水面上での蛍光スペクトル......水面上の蛍光スペクトルを測定し、水表面は炭化水素ように疎水的であることを示した。(7)結語......水面では蒸発のため積算時間が長く取れず、現在のスペクトル測定感度は千個程度であり、目標としていた数個の分子のレベルにまでは到達していない。近視野顕微鏡の原理に基づき、レーザーの持つ優れた特性を利用し、超微小領域にレーザービームを集光し、その領域からのレザー蛍光信号並びにレーザー2倍波信号を計測し、超微小領域のトレースキャラクタリゼーションを行う。本年度は次の2項目を重点的に実施した。(1)装置の試作補助金により2次元光子計数型光子検出器(ICCD)と直流安定化電源を購入し、高感度分光顕微鏡を組み立てた。このさい光源としては既設のアルゴンイオンレーザーを用い、レンズ・プリズム・光ファイバーなどの消耗品は補助金により購入した。測定装置は既設Macintosch LC620を転用して制御し、ソフトウェアーは自作した。(2)予備実験試作した装置を用い、ポルフィリンやその置換体の水面上での蛍光スペクトルを測定した。水面でのスペクトルと溶液内部のスペクトルを比較した。水面でのスペクトルは水溶液のスペクトルより飽和炭化水素中のスペクトルに類似しており、水面がきわめて疎水的であることを見出した。また、水面の共焦点顕微鏡観察により、水面上に浮遊している蛍光性分子の像を観察することに成功した。これにより水面上の蛍光性分子がきわめて高感度に定量出来ることを示した。また、溶けにくい化合物ほど水面付近に集まる傾向があることを、新しい装置により確認した。1.研究目的超微小領域での高感度・高機能分析手法の確立のため、近視野レーザー蛍光顕微鏡・共焦点レーザー蛍光顕微鏡を試作し、溶液表面を対象にキャラクタリゼーションを行う。

光源としては既設のAr-ionレーザー・半導体レーザーを用いた。(2)光学ファイバー束の活用......40本のファイバー束を用い、顕微鏡焦点では丸く束ね、分光器スリット上では直線に並べ、各ファイバーからの蛍光スペクトルをCCD上に表示した。画像上で分子の動きの追跡や背景光差引が可能となった。(3)画像処理......分光器を通さず直接CCD上に結像することにより、焦点面での分子分布をカラー画像で表示できる。水溶液表面上で分子が島のように凝集していることを示した。(4)ポルフィリンの水面上での蛍光スペクトル......水面上での蛍光スペクトルは飽和炭化水素中に類似し、水面がきわめて疎水的である。(5)時間分解蛍光法にもとづく表面の動的過程......水面上のポルフィリン分子の時間分解蛍光スペクトルを測定し、水面上でのクラスター生成による時間的揺らぎを見出した。(6)シアニン色素の水面上での蛍光スペクトル......水面上の蛍光スペクトルを測定し、水表面は炭化水素のように疎水的であることを示した。(7)結語......水面では蒸発のため積算時間が長く取れず、現在のスペクトル感度は千個程度であり、目標としていた数個の分子のレベルにまでは到達していない。
量子強相関系の電子・格子自由度に関する自己無撞着構造計算法の開発

層状銅酸化物高温超伝導体の正孔キャリア分布と超伝導の同時自己無撞着再現が可能なことを、2粒子自己無撞着計算(TPSC)を3層水銀系銅酸化物の有効模型に拡張適用して示した。多層系銅酸化物で1層系よりも3層系が転移温度が高くなる特徴を、理論的に説明した。さらに、MR-DFTによるUの決定法を検討し、c-RPA計算により、水銀1層系とタリウム1層系の超伝導転移温度の差異が、遮蔽効果の物質差に起因することを論じた。よって、正孔密度と相関強度Uの自己無撞着決定は可能であり、弱結合理論結果と実験との整合性からはフェルミ準位近傍での相関効果が電子密度分布の変化を主として与えており、得られる原子構造は実験に整合すると結論した。強電場下におけるGaAsやGaNによる量子井戸構造でのエキシトン光学スペクトル計算を行い、量子閉じ込め効果と波動関数の特徴的な量子運動を決定した。また、半導体中の素励起間有効相互作用の決定をc-RPA計算を元にして評価し、エキシトンダイナミクスの量子計算プログラムを構築した。強相関系用の多配置参照密度汎関数法において力定理の一般化は可能である。そこで、PBE+U計算を元にして励起TNT分子の断熱ポテンシャル面評価を行った。相関効果はあまり強く見いだされなかったが、1電子触媒効果として電子移動励起が水素脱離反応を誘発する結果を得た。一方、グラファイトの断熱ポテンシャル面に対する相関項(U項)の効果を見出すことに成功した。同時に、強相関性を多様に発現する原子層物質におけるダイナミカルな電子・格子自由度相関を検討した。コヒーレントフォノン導入により動的にエッジ状態の発生を制御する方法、Ni/BN/Ni接合における格子振動駆動によるスピン流反転効果を予言した。平成30年度の最大の目標は、MR-DFTによるU決定法を応用したときに、電子相関効果が電子密度分布に影響する例を確定することであるが、多層系銅酸化物が典型的な例であることを示して、この目的を達成した。正孔密度と相関強度Uの自己無撞着決定法として、TPSCが有効である。強相関系の電子状態計算法が与える原子構造が実験に整合する例も提示した。さらに、物質構造の特徴を与える各種力学特性や、断熱ポテンシャル面に、電子相関効果の有無による差異を見出すことを進めた。TNT分子での化学反応過程は、若干の効果は見いだされたが、基本的には荷電移動が反応を支配していると結論した。一方、最近実験グループと共同で進めているグラファイトの弾性定数決定の研究から、RPAレベルの評価結果が実験を説明仕切れない一方で、電子相関効果を導入した場合に実験値を定量的に説明し得る可能性が見いだされた。これらの点からは、本研究の進捗は順調であり、何点かの新規な発見を伴ったことからは、当初の計画を超えた展開があったとも考えている。原子間力の直接評価については、コーディングの基礎となる電子局在軌道への射影演算子に対する原子座標微分の計算法の検討を進めている。また、量子ダイナミクス計算に関しては、複数のコードを開発してきたが、Uの決定計算と連動させるなど、さらに発展させる余地がある。そこで、本研究の進捗状況は、予定した課題の解決と同時に、新たな課題を見出してきているという段階にある。本研究は、電子系の強相関性を精密評価しながら、その効果が物質構造やその弾性特性、電子格子相互作用などに、広く影響を及ぼすことを示すことが目的である。電子格子相互作用と有効電子間相互作用評価を同じ物質系で同時に行うことを計画している。その結果の精度は、実測データとの直接比較から検討する必要がある。そこで、実験グループとの連携がより進むように研究計画を改善し、当初計画である自己無撞着構造計算法開発を達成すると同時に、その適用事例を多様な実測データとの直接比較という方法によって与えていく。現在、KEKの福本特任助教との間では、半導体励起状態についての時間分解PEEM測定の結果の解析を、大阪大学工学研究科の荻教授・カネカ村上博士らとは、グラファイトの弾性特性の評価を進めている。さらに、原子層物質での電子相関効果と電子・格子相互作用に関連する理論研究を、インドネシア大学Majidi教授、JAXA研究員森下氏、と進めている。化学反応過程としての脱水縮合反応を例にした高速の化学反応ダイナミクスを、ダイセル研究員牧野氏らと進めている。31年度には、動的過程で現れる強相関状態を表現するために、有効電子間相互作用決定法を用いた原子間力決定を進める。この開発は、(株)アドバンスソフトの西原材料システム開発室長らと進めているMR-DFT用電子密度計算アルゴリズムに直結させて進めているもので、相互補完の効果が期待できる。また、電子・格子系の動力学的性質を精密評価するため、各種半導体でのエキシトン、バイエキシトン状態を有効的に再現する方法を構築する。ナノグラフェンに特有の局在電子状態(ゼロモード)におけるUの発生を定量的に確定させ、ナノグラフェン磁性現象の電子・格子相互作用による制御等の新現象を解明する。