hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
FeO_6八面体をユニットとするオキシ水酸化物の自己組織化と構造相移転

本研究では、オキシ水酸化鉄の形成段階において、異種原子を含む多面体ユニットの置換などによりFeO_6八面体ユニットの自己組織化過程を制御し、原子レベルの構造と特性との相関を定量的に評価するための研究を行った。研究においては、いくつかのオキシ水酸化鉄の局所構造における原子相関に関する情報(干渉関数)を、実験室X線および放射光による定量的散乱強度解析により評価した。これらの実験的に得られる平均的あるいは特定原子に関する干渉関数から、リバースモンテカルロシミュレーションにより二体分布関数を見積もった。これにより、クロムを含むオキシ水酸化鉄中の原子レベルの不完全性などを示し、FeO_6八面体ユニットの連結構造が異種カチオンを含む多面体ユニットやアニオンによって変化することを明らかにした。一方、湿式反応セル中における異種元素を添加した鉄合金のその場腐食過程を利用して、水溶液の種類や繰り返し反応条件を変えたときに形成するオキシ水酸化物(α-、β-、γ-FeOOHなど)の種類を調べた。これらの実験においては、実験室X線回折法やシンクロトロン放射光によるその場構造解析を用いた。これらの実験から、合金表面から酸素分圧の高い大気側へのオキシ水酸化鉄の自己組織化過程に関する情報を得て、不均一な腐食系におけるオキシ水酸化物の自己組織化過程の全体像について検討した。さらに、二次イオン質量分析法により、オキシ水酸化物を構成する元素、特に水素と酸素の挙動を調べ、その形成過程に関する情報を得た。これらの一連の結果から、様々な環境下でのオキシ水酸化鉄の形成過程を明らかにすることにより、それらの構造御のための知見を提示した。オキシ水酸化鉄などの酸化鉄の構造はFeO_6八面体ユニットと水素原子の配列によって表される。本研究では、まずこれらのオキシ水酸化鉄の原子レベル構造を明らかにするための精密構造解析を行った。試料には水溶液中で形成させたオキシ水酸化鉄(α-FeOOH)およびそれにクロムを添加したもの(α-Fe(Cr)OOH)を用い、EXAFSおよび定量的X線回折法や異常散乱法により、鉄やクロム周りの原子配列に関する情報を得た。定量的X線回折法や異常散乱法によって得られた結果は、リバースモンテカルロ法によりシミュレーション結果と対比させ、それらの原子配列を推定した。さらに、それらの結果を透過電子顕微鏡による形態観察の結果と対応付けた検討も行った。透過電子顕微鏡観察により、水溶液から作製したα-FeOOHの形態は紡錘状であり、クロム添加によりα-FeOOHの形態が非常に微細になることを示した。次に、EXAFS解析によりこれらのα-FeOOHやα-Fe(Cr)OOHはいずれもFeO_6八面体ユニットで構成されていることが明らかになった。しかし、EXAFSではFeO_6八面体ユニットの連結に関する情報を得ることが困難であるため、さらに定量的X線回折法や異常散乱法により、鉄やクロム周りの原子配列に関する情報を得た。それらの結果をもとにリバースモンテカルロ法による原子レベル配列を推定し、α-FeOOHの原子配列がクロム添加によって著しく乱れることを示した。これらの結果は、透過電子顕微鏡による微視的形態の観察結果と良く対応していた。これらの結果や考察を基礎に、オキシ水酸化鉄の自己組織化過程やそれに及ぼすカチオンの重要性について検討した。
プリオン蛋白オリゴマーの生化学的性質および神経細胞毒性と感染性の検討

プリオン持続感染細胞ScN2aに治療薬を投与して異常プリオン蛋白の動態を解析する研究で、種類の異なる薬剤を投与して蛋白重合度変化の違いを詳細に検討した。薬剤投与によりプロテアーゼ抵抗性異常プリオン蛋白だけでなく、プリオン蛋白オリゴマーも抑制された。しかし、コンゴ・レッドおよびその誘導体化合物を投与した場合には、分子量数100kDa程度の比較的小さなオリゴマーの抑制効果が乏しいのに対して、ペントサンポリ硫酸投与では十分な抑制効果が示された。これが生体での治療効果に影響を及ぼしている可能性があり、低分子オリゴマーが神経細胞毒性に関与することが示唆された。全反射顕微鏡を用いた解析で、蛍光標識した抗プリオン蛋白抗体を培養細胞から調製したサンプルと反応させて、プリオン蛋白と結合したと考えられる輝点を検出・測定した。未反応の遊離蛍光抗体およびプリオン蛋白モノマーと結合した低輝度の輝点をガウス分布のあてはめにより除外して、重合プリオン蛋白に複数の抗体が結合したと考えられる高輝度のスポットを定量化した。異なるエピトープを認識する抗体を用いて比較解析を行ったところ、高輝度のスポットの割合は抗体ごとに異なり、オリゴマーを構成するプリオン蛋白分子の異常な重合や構造変換を示唆している可能性がある。また、ヤコブ病剖検例の検討を継続して、ヒトのプリオン病におけるペントサンポリ硫酸脳室内投与例のうち、4例の剖検データを蓄積した。治療群では、非治療コントロール群と比較してプリオン蛋白オリゴマーの割合が低下している傾向を認めた。プリオン病の病態解明にプロテアーゼ抵抗性という指標だけでなく、蛋白重合度や構造変換という指標も重要であることが示された。プリオン持続感染神経芽細胞腫ScN2a細胞を、界面活性剤を用いずに培地中で破砕してホモジナイズする条件下でも、遠心ゲル濾過カラム法によって異常プリオン蛋白オリゴマーを分離、回収できることを確認した。また、このホモジネートを含む培地中でプリオン非感染N2a細胞を培養して、感染が成立した。これらの結果を組み合わせて、どの分子サイズ・重合度の分画がもっとも感染性が強いのか検討することが可能になると考えられた。一方、ScN2aに治療薬を投与して異常プリオン蛋白の動態を解析する研究で、薬剤投与によりプロテアーゼ抵抗性異常プリオン蛋白だけでなく、プリオン蛋白オリゴマーも抑制されるが、薬剤の種類によっては、分子量数100kDa程度の比較的小さなオリゴマーの抑制効果に乏しい場合があることを見出した。全反射顕微鏡を用いた解析で、蛍光標識した抗プリオン蛋白抗体を培養細胞から調整したサンプルと反応させて、プリオン蛋白と結合したと考えられる輝点を検出・測定できる条件を決定した。プリオン蛋白オリゴマーを含むサンプルを用いた検討では、未反応の遊離蛍光抗体の輝点のほか、重合プリオン蛋白に複数の抗体が結合したと考えられる高輝度のスポットも観察された。異常プリオン蛋白では埋没していると考えられるエピトープを認識する別の抗体を用いて同様の解析を行ったところ、スポットの輝度のばらつきを認めなくなり、オリゴマーを構成するプリオン蛋白分子は異常な重合や構造変換を伴っていることが示唆された。
新生児長期連続生体情報解析システムの開発と,新生児医療への応用

周産期の医療情報は近年のモニタリングの繁用に及んで処理の問題が深刻化をましている。監視装置からのデータは個々のブラウン管に提示され,警告を発するのみであって,その情報は瞬時に失われているのが現状である。そこで,各種監視装置からの生体情報(脳波,呼吸,血圧,心拍,TcPO_2)のアナログ信号をデジタル時系列にAD変換し,生直後から連日,時々刻々遂次データを収集する装置を開発した。更に,収集された情報に自己回帰モデル(赤池)を適用して,脳波活動を初めとする上記各種生体情報活動の時々刻々の“揺らぎ"のパワースペクトルと,その構成要素波(パワー,パワー百年率,減衰振動持続性を示す減衰時間,情報活動量)をCRTやXYプロッターに描記するシステムを開発した。このシステムを用いて出生直後から生後1ヵ月までにえられた連続生体情報に自己回帰解析を施すことによって,従来ではえられなかった新生児生体情報の発達を下記の点で明らかにすることができた。1.24時間生体情報データの収集,圧縮が可能となった。2.新生児脳波の睡眠段階自動判定システムの完成:24時間記録脳波を視察的に5段階に分け,各々の赤池情報量基規準を求めて脳波の相同性を自動判定した。また,アーチファクトは脳波パターン識別法により判定,除去した。3.胎児・新生児心電図RR間融時系列の自己回帰解析と自律神経動態。4.新生児の呼吸,血圧変動のスペクトル解析。5.脳波,RR間融,血圧等各パラメータ間の相互応答:夛次元自己回帰モデルを用いることによって,従来のFFTによるコヒーレンスでは得られなかった,情報の流れを定量的に求めることができた。以上,本システムによる各パラメータ値と,新生児の神経学的予後との関係から,小児脳障害の予防の道を開くことが今後の課題である。すでに、我々は各種監視装置からの生体情報(脳波、呼吸、血圧、心拍、TcPO_2)のアナログ信号をデジタル時系列にAD変換し、出生直後から連日、遂次デ-タを収集するシステムを開発、完成した(1987)。更に、収集された情報に自己回帰モデル(赤池)を適用して、脳波活動をはじめとする各種生体情報活動の時々刻々の“揺らぎ"のパワ-スペクトルと、構成要素波の諸特性を求めるシステムを開発してきた(1989)。そこで、平成2年度では次の項目について研究実績がえられた。1デ-タの収集と圧縮双極導出脳波(F_1ーP_3,F_2ーP_4)は20ms、心拍、血圧、呼吸は250msのサンプリング間隔でAD変換すると、1人1日20MBの情報量となる。しかし、この時系列に自己回帰解析を施し、自己回帰係数ベクトルと分散共分散行列を残すと、これら生体情報の特性を失うことなく、1人1日2MBの情報量に圧縮することができた。2新生児睡眠段階の自動判定システムの開発上述のシステムでえられた定常性のある任意の区間の脳波群と、典型的な靜睡眠もしくは動睡眠脳波群との自己回帰係数ベクトルと分散共分散行列を求める。すると、夛変量解析の手法から2つの脳波群のマハラノビス(汎)距離が求められ、下検定によって2つの脳波群のパタ-ン識別が可能となった。これによって未熟児の24時間脳波の自動判定システムを開発することができた。3心拍、呼吸、血圧間のインパルス応答とノイズ寄与率夛次元自己回帰モデルを用いて、健康新生児の心電図

RR間隔と呼吸性変動間の制御活動の発達変化を検討すると、心拍変動に対する呼吸の相互応答が完成するのは受胎後30週以降であり、それ以前に出生した児は生後5日目でほぼ完成することが明らかにされた。1情報収集のハ-ドおよびソフトウェアのシステムの完成平成2年度において開発した「デ-タの収縮と圧縮」の方法を用いて出生後5時間以内より連続7日間の生体情報(脳波、呼吸、血圧、心拍、TcPO_2、TcPCO_2)を一人一日1MBに圧縮し、ミニコンAー50(現在)を用いて逐次的経時的に自己回帰パワ-スペクトルを求め、各パラメ-タ-の“揺らぎ"の日内および概日リズムを追求した。その結果、(1)脳波は出生直後に1040分周期の成分が存在し、未熟児の成績から在胎32週はウルトラジアンリズムの発達上、臨界期に相当すること、(2)心電図RR間隔は出生直後にすでに30分周期リズムが存在し、発達にともなってより長し周期のリズムが加わること、(3)呼吸曲線のARスペクトルに要素波解析を施し、要素波周波数のヒストグラムをみると、00.4,1.01.6,1.62.0,2.02.5cycle/minの5帶域に分けられ、靜睡眠期では1.01.6cycle/minに鋭いピ-クが、動睡眠期では0.4c/min以下にプロ-ドなピ-クがみられること、などが明らかになった。血圧、TcPO_2、TcPCO_2の揺らぎリズムは現在検索中である。2.呼吸とRR間隔相互間の制御応答本年度購入によるデ-タ収録ボ-ド(HBーM10ー16XHー18)を用いて、出生直後から日齢7までの呼吸・RR間隔のノイズ寄与率(RCR)の発達をみると、健康未熟児では受胎後3032週以前では80%以下であったのに対して32週以上では8090%のRCRを示し、ヒト呼吸中枢は受胎後3234週で完成することが明らかにされた。さらに、中枢性睡眠時無呼吸症候群の典型例たる『オンディ-ヌの呪い(CHS)』児の心拍・呼吸相互応答をみると、正常対照児と閉塞性睡眠吋無呼吸児では呼吸から心拍へのRCRは0.23Hで90±6.7%であったのに対して、CHS児では0.39Hzで37±7.7%と有意の低下がみられた。他のパラメ-タ間の制御応答は検討中。[目的]平成3年度の研究成果を一歩進めて、自己回帰モデルを応用して、脳波と呼吸、心拍、血圧などのパラメーター間との「インパルス応答」や「ノイズ寄与率」(NCR)を計測し、正常および病的未熟児・新生児の各種パラメーター間の制御応答を定量的に知ること。[結果]1.各パラメーター間の制御応答の正常域を決定:正常未熟児・新生児の呼吸、血圧、心拍変動のそれぞれの間のNCRを求め、また先天性無呼吸症候群(オンディーヌの呪い)のNCRと比較し、オンディーヌの呪い児の呼吸・循環中枢性調節障害の存在を明らかにした。(Ogawa 1993)。2.健康新生児脳波のウルトラジアンリズム:受胎後2542週の正常健康未熟児・新生児21例を対象として、20秒間の脳波を1区間として自己回帰解析を施し、トータルパワーを求め、24時間以内のパワーの変動に更に自己回帰解析を施し、新生児脳波の24時間内のウルトラジアンリズムを求めた。その結果、出生直後にすでに1090分サイクルのウルトラジアンリズムが存在することを見出した(Wakayama and Ogawa,1993)。
亜臨界と微生物の逐次反応による未利用バイオマス資源化の分子機構

未利用資源(バイオマス)の亜臨界処理による脱リグニン並びにその後の微生物処理によるバイオエタノールの生産について検討した。その過程で、脱リグニン活性を有する糸状菌Talaromyces amestolkiaeを分離し、その諸性質を調べた。さらにT.amestolkiaeの脱リグニン活性の遺伝子組換えを大腸菌で試みたが、今日まで有用な結果は得られていない。既にトウモロコシなどのデンプン系バイオマスを原料とするバイオエタノール製造が実用化されている。しかしリグノセルロース系バイオマス多糖類はデンプンよりも化学的に安定なセルロースであり、さらにセルロース層がリグニン層で被覆されて機械的・化学的に強固な構造体であるため、実用的な発酵原料としては未だ十分には利用されていない。他方、水を密閉容器内に封入して100°C以上の温度で加熱して亜臨界状態の水(亜臨界水)とすると、水分子間の水素結合が破壊されて親水性と親油性の両親媒性を示すようになると共に、酸と同様に強い加水分解能を発現する。本研究では高リグニン含有バイオマス(エゾノネジモク等の未利用海藻、アーモンド等の種実類硬殻及び籾殻などの農産廃棄物)を供試材料とし、亜臨界水処理によって細胞壁セルロースを被うリグニン層のみを選択的に分解除去した後、露出したセルロースを酵素によってグルコースへ糖化し、これを発酵基質とするリグノセルロース系バイオマスのエタノール変換について検討する共に、亜臨界水処理に伴うリグニンと糖類の分子挙動について検討した。その結果、セルロース系バイオマスを比較的低温の亜臨界水で処理するとリグニン層のみが低分子化してセルロース層から遊離し、セルロースの酵素糖化濃度が大きく上昇するする事を見出した。しかし、亜臨界水処理条件によっては供試材料からの理論的エタノール生成濃度(対糖モル収率)が大幅に低下し、亜臨界水処理に起因するエタノール発酵阻害物質が生成したと推定された。以上の成果は、セルロースを被覆するリグニン類の化学構造、あるいは被覆態様がリグノセルロース系バイオマスによって異なることを示唆するものである。なお、研究の過程でリグニン類分解活性を有する新規の糸状菌を単離した。海藻エゾノネジモク(Sagassum yezoense)は、乾燥重量の40%以上に相当するリグニンを含有するため、バイオエタノール転換にはリグニン除去(脱リグニン)と細胞膜(セルロース、グルコース重合体)露出が必須である。この海藻を亜臨界水で処理したところ、90%以上のリグニンが分解除去され、他方、セルロースに由来する少糖類や単糖類は殆ど検出されなかった。次いで処理後の海藻に複数の糖化酵素を作用させたところ、初発海藻乾燥重量1Kgから乾燥重量で約600gのグルコースを得たので、これをビール酵母(Saccharomyces cerevisiae)を発酵菌とするエタノール発酵に供したところ、対糖モル収率は約30%に留まった(理論値:51.1%)。しかし処理後に残存するセルロース残渣を水洗し、再度、糖化とエタノール発酵を行ったところ、対糖モル収率は理論値にまで回復した。以上の結果は海藻の亜臨界水処理で生じるリグニン分解物が、糖化酵素あるいは発酵菌の活性を阻害する事を示唆するが、モデルリグニン分解物は糖化酵素活性に全く影響を及ぼさなかった。以上から高リグニン含有バイオマスを亜臨界水処理すると脱リグニンとセルロース糖化が可能であるが、同時にリグニン分解物による発酵阻害が推定された。他方、高リグニン含有海藻の表面に微生物の増殖が認められたが、微生物はリグニンを栄養源としないので海藻表面に観察された微生物はリグニンを分解して細胞質から栄養源を獲得していると推定された。この微生物による被検海藻の脱リグニンとバイオエタノール転換を試みたところ、ほぼ理論的対糖モル収率に一致するバイオエタノールが生成した。この微生物は、糸状菌Talaromyces amestolkiaeの1株と同定され、リグニン分解活性を有する白色腐朽菌(担子菌類)に比べて培養が容易で、分解活性も高い特徴を有する。糸状菌Talaromycesamestolkiaeの1株の最小塩類培地液を硫安分画(3070%)(飽和画分)、陰イオン交換樹脂(DAEAセルロース)、分子ふるい(SephacrylS-300)等の処理によって単一タンパク質バンドとした。このバンドの一部の塩基配列をプローブとしてラムダgt11をベクターとして大腸菌にリグリン分解活性を発言させることを試みたが現在まで成功していない。(1)亜臨界水処理の条件を温度200°C、時間60分とするなら被検材料に存在する殆ど全てのリグニンが除去されてセルロースの露出が可能であり、この脱リグニン条件においてセルロースは殆ど低分子化しないことを明らかとした。以上の結果は、高リグニン含有バイオマスの亜臨界水処理が脱リグニンとセルロース露出に有効であることを示す。(2)従来、セルロース糖化に用いられてきた単一糖化酵素のみでは糖化が不十分で、複数種の糖化酵素の併用が必須であることを明らかにした。

この結果は、亜臨界水処理によっては完全な脱リグニンが進行せず、低分子リグニンがセルロースに残存する分子機構を示唆する。(3)他方、エタノール発酵における対糖モル収率が極めて低値であったことから、前記(1)の亜臨界水処理による低分子リグニンがエタノール発酵菌の代謝活性を阻害すると示唆された。この事は、亜臨界水処理後のセルロース画分を洗浄してエタノール発酵に供すると対糖モル収率が理論値まで回復したことからも支持され、さらに、前記(2)の“低分子リグニンがセルロースに非特異的に吸着し残存している"と言う考察をも補強する。(4)発酵を阻害するリグニン分解物は複数の二環構造をもつ物質であり、その分子中の側鎖は阻害に影響を及ぼさないと推定した。(5)被検海藻表面に増殖した微生物を単離し、新規の糸状菌Talaromycesamestolkiaeの1株と同定した。このT. amestolkiaeの1株はグルコース含有最少塩類培地で良好に増殖し、わずか2日間乃至3日間で最大増殖量に達した。(6)さらにT. amestolkiaeの1株は増殖と同時に高いリグニン分解活性を発現し、その活性は代表的なリグニン分解微生物として知られる白色腐朽菌の分解活性に比較して著しく高く、未利用バイオマスの生物工学的バイオエタノール転換に有意の新規微生物である。環境学(1)亜臨界水による脱リグニンで生成するエタノール発酵阻害物質(すなわち発酵菌S. cerevisiaeの代謝活性阻害物質)を有機化学的に同定して化学構造を明らかにするとともに、この物質(群)が発酵菌代謝に及ぼす影響(すなわち標的部位)を微生物科学的に明らかにする。それによって発酵阻害効果が発現しないための亜臨界水処理条件、あるいは発酵菌によるバイオエタノール発酵条件の設定を試み、当初研究課題である「亜臨界と微生物の逐次反応による未利用バイオマス資源化の分子機構」に関する研究の完成を図る。(2)単離したTalaromyces amestolkiaeの1株は、従来は知られていなかった新規リグニン分解微生物(糸状菌類)であり、また亜臨界処理とは異なって脱リグニンに際してエタノール発酵阻害物質を生成しないことから、この微生物のリグニン分解特性を微生物科学的に明らかにする。(3)この微生物を亜臨界水に代えて用い、あるいは新規微生物と亜臨界処理を併用する脱リグニンと未利用バイオマスのバイオエタノール転換を試みる。特に、後者(併用系)においては前記(1)において露出セルロースに非特異吸着してエタノール発酵を阻害する低分子リグニンを新規単離の微生物で逐次的に処理して完全に脱リグニンし、当初研究課題である「亜臨界と微生物の逐次反応による未利用バイオマス資源化の分子機構」に関する研究の完成を図る。本研究は、亜臨界水の加水分解活性を利用してリグノセルロース系バイオマスからリグニンを除去し(脱リグニン)、結果的に露出するセルロースを糖化してエタノール発酵基質として利用することを計画したものであり、種々の高リグニン含有バイオマス(未利用海藻、種実類硬殻、農産廃棄物など)をエタノールへ転換し得ることを実証している。この成果は当初の研究計画を十分に達成している。
特異的言語発達障害児の音韻知覚・語彙習得困難の背景メカニズムに関する実証的研究

音声知覚発達を、アクセント型と母音長を題材に実験的に検討した結果、定型発達児のアクセント型知覚は、35歳にかけて洗練されることが示された。さらに、母音長で対比される単語の同定が難しく、一方その弁別に困難は伴わないことが示された。また、ことばの発達に遅れが見られる幼児では、尾高型と平板型のアクセント対比において、定型発達児と比べて単語同定率が低いことが示唆され、微細な音声知覚処理の難しさが言語獲得の遅れの要因のひとつとなっている可能性が示された。本研究は、特異的言語発達障害(SLI)児の、(1)母語音韻知覚能力、(2)事物-音声ラベルの対応付けによる単語学習能力、(3)統計的遷移確率に基づく単語抽出能力の3項目を検討することを目的とし、言語発達の遅れの要因となるSLIの音韻処理の弱さ、及び語彙習得困難の背景にあるメカニズムの実証的解明を目指す。平成21年度は、特に項目(1)(2)を遂行するために必要な実験プロトコルの開発とタッチパネル式コンピューターへの実装を行った。具体的には、項目(1)の音韻の弁別能力を測定するために「異音選択課題(oddity task)」を設定し、タッチパネル式コンピューターに実装した。また異同選択課題のパイロット実験において、記憶負荷の高さが正確な測定を妨げる可能性が示唆されたため、記憶負荷の低い「異同判断課題(same-different task)」を設定し、新たにこれを実装した。同じく項目(1)の事物-音声ラベルの対応付けによる単語学習能力を測定するために「未知語学習・同定課題(unknown word learning and identification task)」を、さらに、未知語学習への負荷を与えずに同定能力を測定するために「既知語同定課題(known word identification task)」を設定・実装した。これにより、効率的に項目(1)(2)を検討するための実験装置の開発が終了した。平成22年度は、特に項目(1)(2)を遂行するために昨年度開発を続けている「異音選択課題(oddity task)」、「異同判断課題(same-different task)」、「未知語学習・同定課題(unknown word learning and identification task)」、「既知語同定課題(known word identification task)」を設定し、正確な反応時間の測定が可能であるipadへの実装を行った。さらに、装置の有効性を確認するとともに、基礎的なデータを獲得するために、35歳の定型発達児30名を対象とし、アクセント型によって意味が異なる語を中心に「既知語同定課題」と「異音選択課題」を遂行した。「既知語同定課題」の結果、「雨」と「飴」のような語アクセント対比は3歳の時点で安定的に同定できるのに対し、「花はどっち?」と「鼻はどっち?」のような助詞の位置でのアクセント対比は5歳児でも難しいことを反応時間と正答率の両面で確認した。さらに、「異音選択課題」の結果から、oddity taskを用いた音の弁別には記憶スパンの影響があること、この影響は特にアクセント型対比、とりわけ無意味語において大きいことを確認した。本研究は、定型発達児およびことばの獲得に特異的な困難を持つ特異的言語発達障害(SLI)児の音声知覚を検討・比較することで、言語発達の遅れを引き起こすメカニズムの実証的解明を目指す。平成23年度は36歳の定型発達児約80名を対象とし、アクセント型および長短母音によって意味が異なる語についての「既知語同定課題」と「異音選択課題」を行った。「既知語同定課題」の結果、アクセント対比による単語同定は全般的に難しく、中でも助詞位置でのアクセントが対比される尾高型と平板型(「花はどっち?」と「鼻はどっち?」)の知覚が難しいことを、反応時間と正答率の両面で確認した。さらに、「異音選択課題」の結果から、アクセント型の単語弁別は35歳にかけて成績が向上することが示された。また有意味語に比べ、無意味語のアクセントは正答率が低く、反応にも長い時間を要することが示唆された。こうした結果から、幼児のアクセント型の知覚はまだ発達途上にあることが考えられる。長短母音については、「既知語同定課題」において、アクセント型と同様に母音長で対比される単語の同定が難しいこと、一方「異音選択課題」からは、幼児であっても母音の長短の弁別に困難は伴わないことが示された。

さらに、SLIの疑いがある子どもを含めて、ことばの発達に遅れが見られる5、6歳の幼児14名を対象とした「既知語同定課題」から、アクセント型、母音長で対比される単語のうち、尾高型と平板型のアクセント対比においてのみ、定型発達児と比べて正答率が低いことが示唆された。このことから、言語獲得の遅れは、助詞部のアクセントの違いのような、微細な音声知覚処理の難しさが要因のひとつとなっている可能性が示された。
新たな安全保障上の脅威と経済グローバライゼーションの展開

本研究は、クロスボーダーの経済活動がもたらす新たな安全保障上の脅威の増大及び、現在の貿易・投資をめぐる国際的枠組みが、かかる安全保障上の脅威に対応していないとの問題意識に基づき、国際社会が、今後さらに高まることが予想される経済グローバライゼーションと安全保障との間の緊張関係に効果的に対処するためには、この問題に係る国際協力の枠組みの構築が不可欠であると考え、この問題に係る国際協力の枠組みとして考え得る複数の理論的可能性、かつ、その実践に係る実務的な問題を、国際法学及び国際政治学双方の視点から検討する。
ディケンズ作品における衛生改革と児童精神科学との相互関係の分析

本研究は、19世紀英国における衛生改革と児童精神科学の観点から、ディケンズの作品における社会表象の問題を追究するものである。衛生改革と児童精神科学の二つの文脈を分析し、作品において両者が相互に関係し合いながら機能するという独自の視点を持って論じる。作品に関係する文献を調査すると同時に、政治経済の動きや医学・精神科学における課題や論争について、当時の医学書や定期刊行物など広範囲にわたって検証する。本研究は、19世紀英国における衛生改革と児童精神科学の両方の観点から、ディケンズの小説における表象の問題を追究するものである。特に『ドンビー父子』と『我らが共通の友』を、衛生改革と児童精神科学の二つの文脈から分析し、二作品においてこの両者が相互に関係しあいながら機能するという独自の視点をもって論じる。19世紀ロンドンの急速な発展は、健康に対する被害を加速させるだけでなく、都市の社会秩序や文化的アイデンティティに対する新たな脅威となっている。汚水が溢れ、腐敗物が道路に蔓延し、テムズ川に廃棄物や排泄物が氾濫する。このような環境からコレラやチフスのような伝染病が都市で流行する。目に見えない形で拡散する腐敗した空気・瘴気が人体に病気を引き起こすだけでなく、都市に道徳的・社会的無秩序を引き起こす結果となる。当時の衛生改革は、下水工事と道路改良工事を経てスラムの一掃を目指し、都市の浄化を試行したものであった。また、18世紀後半から20世紀初頭にかけて、心理学と精神分析学が大きく発展した。特に新たな知的学問として定着した精神科学においては、精神や記憶の働き、自己認識と意思の限界についての議論が、医学と科学の専門領域で深まっただけでなく、様々なジャーナリズムを通して一般の読者にも広がっていった。意識の変容としての無意識や夢、狂気に対する関心が高まり、そうした思想や議論が社会的な現象として諸々の文献に現れてくる。中産階級の台頭による社会構造の変化や教育レベルの向上を背景として、学問としての児童精神科学が確立され、児童期の精神疾患と狂気について詳細な分析が始められた。ディケンズの『ドンビー父子』と『我らが共通の友』の両作品において、この二つの流れが交錯し、相互に作用しながら機能していることを追究した。チャールズ・ディケンズの作品を取り上げ、19世紀中期英国の衛生改革と児童精神科学の発展が作品において相互に関係するという独自の視点を持って、作品を分析しています。当該年度は、まずディケンズの中期作品『ドンビー父子』と後期作品『われらが共通の友』と取り上げて、この二作品が当時の衛生改革(具体的にはテムズ川のエンバンクメントと売春婦対策の動き)と深く関係づけられるものとして考察してきました。19世紀中期の衛生改革を表象する文学作品において、都市の不衛生状態とそこに蔓延する伝染病の脅威は、汚染された女性のセクシュアリティの脅威と連鎖します。当時の社会改革では売春婦規制の要求に対応するために、売春婦は下水道や排水溝、悪臭、腐敗した死体や死そのものと隠喩的に結び付けられています。接触伝染病法という売春婦を規制する法律の名の下に、性病の定義は婉曲的に失われ、一般的な伝染病の概念と一体化します。当時の性病専門医や衛生改革者の著書を例に挙げて、伝染病と犯罪や売春の概念が結びつことを論じています。改革者も作家も同様に、中産階級の読者に嫌悪や同情、不安感を起こさせ、卑しく不健全な貧困者や売春婦に対する優越感で彼らを慰めました。同時に、彼らは下層階級による汚染から完全に安全ではないのだと強調することによって社会的活動への参加を呼び掛けようとしました。侵入と浸透の過程は判別不可能かつ検出不可能であるからこそ、社会問題が闇社会との境界を超えないうちに今すぐ着手せねばならないと読者層を促しました。1860年代にテムズ川の築堤工事が施工され、テムズ・エンバンクメントが建設されました。テムズ川の汚染状態について公に討論され、浄化への欲求を象徴するこの時代において、汚染の討論がディケンズの作品におけるテムズ川の表象を刺激したものとして論じております。研究の目的を大きく二つに分けて、一つはディケンズ作品を19世紀中期英国の衛生改革との関係から論ずること、もう一つはディケンズ作品を当時の児童精神科学の発展の文脈から論ずることとするならば、前者のほうはおおむね研究を進めることができました。というのは、すでに論文の形にまとめて提出し、現在は査読と調整の段階に入っているからです。しかし、後者のほうに関しては、まだ論文の形にまとめる段階には入っていません。今後情報収集と文献調査が必要になってきます。研究の目的を達成させるためにも、計画的に進めていけるよう努力していきたいと考えています。イギリスシェフィールド大学に赴き、情報収集と文献調査を実施する。イギリスへの旅費、滞在費。現地での情報収集と文献調査に必要なコピー代等。
概日リズムを取り入れた生活環境下で聞こえるサイン音に対する新評価方法の開発

サイン音とは、電話の呼び出し音や洗濯機の終了音のように、なんらかのメッセージを伝える音であり、日常生活において頻繁に耳にする聴覚刺激である。そのため、「気づきやすい」だけでなく「ストレスの少ない」快適なサイン音が求められている。本研究は、生活環境下で聞こえるサイン音に対するヒトの反応が、1日のそれぞれの時間帯において差異があるかを、主観的・生理的指標を用いて明らかにすることを目的とする。具体的には、(1)「無意識下でのサイン音に対する気づき」を生理学的に検出する方法を明らかにする。(2)「サイン音に対する反応に概日リズムが関連するのか」を解明する。今年度は、被験者実験を行うための機器の整備、および実験室の音環境調査とテスト音の作成を行った。まず、共同研究者が保有する施設内において、背景音とテスト音を出力するための音響機器を選定・導入した。また、音刺激を呈示するタイミングと心拍を同期させてデータ収集可能な有線による音刺激提示機能付心拍変動計測システムと、任意のRRI平均値を導出可能な心拍変動解析システムを導入した。次に、被験者実験を行う環境実験室内の暗騒音の収録を行った。解析結果から室内の音環境の特徴から、音環境を一定に保つためのピンクノイズを参考に背景音を作成した。また、実験で用いるサイン音は、ヒトの聴力感度をもとに周波数帯域に考慮し和音から成る複数個を作成した。なお、本研究は人を対象とした研究であるため、京都大学医の倫理委員会へ申請・承認を得た。初年度に予定していた実験室内の音響分析、実験用サイン音の作成は完了した。また、実験に使用する音響機器の選定後、実験室内に設置した。当初の計画では、心拍計測装置はコードレス化の予定だったが、実験室の構造上、安定したデータ収集が困難であることが判明したため、新たに、有線による既存システムと連携可能なソフトウェアの開発を行い、計測装置とソフトウェアの検証を終えた。そのため、初年度中に被験者実験は実施できなかったが、医の倫理委員会から承認を得て、実験協力者の選定準備を進めているため、被験者実験は、次年度に充分実施可能である。以上のことから、本研究はおおむね順調に進展していると判断する次年度では、概日リズムに注目した24時間の実験環境のもと、サイン音に対するヒトの反応の差異の検証を行う。当初では、心拍計測装置のコードレス化を計画していたが、実験室内の構造上、無線環境のもとは、安定したデータ収集は困難であることが判明した。そのため、新たに既存システムと連携可能なソフトウェアの開発に時間を要することになった。その結果、初年度から計画していた被験実験は行うことができず、計上していた経費を繰り越すことになった。しかし、実験室内の音響機器の整備および測定・解析装置の検証は完了し、併行して、倫理委員会の承認を経て、実験協力者の選定準備を進めているため、次年度の被験者実験は、なんら支障なく取り組むことが可能である。
世界標準の地域連携システムを用いた標準化の課題と対策の調査検討

運用する世界標準の地域医療連携システムは5社の電子カルテから日本標準でデータを得ているため各社出力の標準化状況がわかる。そこでデータを匿名化し抽出する機能を作成し調査した。結果、薬剤コードで90%,検査コードで60%のコード化率が判明、食事オーダのアレルギー欄が各社毎に異なること、退院時要約の項目設定が異なることを見つけた。検査にはコード化されていない検査の頻度順にデータを作成し上位から対応したが、電子カルテ内部構造で出力されないことが判明し、各社の電子カルテ構造を確認する必要が判明した。退院時要約については項目名称の標準化が必要であることが判明、HL7協会中心に項目名称の標準化が進んだ。1)研究基盤の確立:今年度は、研究当初であり、研究基盤の確立に時間を取った。地域医療連携ネットワーク協議会で、本研究について説明し、承認を得た。2)一般表示システム上での検証:厚生労働省標準のSS-MIX2で収集された6病院の検査、処方データを中心に、地位域医療連携システム上での表示を比較検証し、大学病院以外はコード入力の無いことを確認した。項目内容に関しては一般的な項目は存在するので、より詳細の比較が必要とわかった。3)匿名化表示する機能の開発:IBMのDB2で構成されたXDSデータベースより条件設定によりデータを抽出するソフトと集計するソフトを連動して開発した。これによりシステム上では個人情報は一切表示しない、結果のみ表示するシステムとして開発した。4)検査、薬剤コード、名称の統一化の可能性についての検討:医師日々記録、看護記録、手術記録、退院時要約がF社、SS社でHL7標準のCDAx2規格で出力して稼働させているが、ファイル名称、ファイル中に項目の標準化がされず、各CDAは各社のスタイル・シートを用いて表示する。XDS表示ではCDAと各社のスタイル・シートを紐付けする機能が必要になっている。退院時要約は退院日でなく、作成日に表示される。同様に手術記録も作成日に表示される。つまり、記載の「枠」についてはHL7-CDAv2の標準と言うが、ファイル名称も項目も、スタイルシートも独自であり、標準化されていない。F社、N社の独自の地域医療連携システムは独自に適切に表示するが、我々の世界標準ではそうならない。このため、CDAのファイル名称、項目名称を標準化する必要がある。ファイル名称、項目名称についてはHL7協会にて米国のLOINCに提案し、LOINCを使って表示する方向になって来た。2015年末にはHL7協会から日本標準のCDA名称、項目名称の提案ができる方向になった。平成27年はオーダ系以外の文書系帳票のデータについて匿名化抽出ソフトを開発し調査した。地域医療連携システムに接続する6病院から4病院3社の医師記録、看護記録、手術記録、退院時サマリーの文章を確認した。1病院は文書系の帳票データの出力が技術的にできなかった。1病院は内部の委員会で帳票類の院外参照を認めないことに決定していた。調査可能であった3社は当初よりHL7 CDA準拠での出力と説明していたが、各社のCDAファイルの項目は異なっており、単にデータベースから出力が容易なXMLファイルを各社各様に出力していたと判明した。CDA標準に関しては日本医療情報学会等では電子紹介状しか決定していなかったこと、担当工業会のJAHISも指針等を出していなかったことから、仕方がないことかもしれないが、状況が明確になった。各社なりに項目を作っているが、その他の項目に大半を入れている場合もあった。また、SS-MIX2の拡張ファイルも作成日のホルダーに保存されていたが、退院時サマリ、手術記録などは退院日、あるいは手術日が望ましい。「退院日」、「手術日」欄の名称が統一されておれば、管理は容易になる。重要なことは拡張ファイルのCDA化ではファイル名称、ファイル内の項目用語の統一がファイル形式の標準化に向けて必要であると言える。また、現状はCDAと言ってもXMLであり、表示にはStyleSheetがペアで必要なため、現状のXDSビューワでは各社のCDAファイルに応じてStyleSheetを保存して利用する必要がある。地域連携システムの表示から薬剤コードが使用されているが、容量の記載の無いものが見つかり、調査によりHOTコードの名称に3種類あり、使われた名称はほとんどの薬剤で容量の記載はあったが、ワーファリンでは無いことが判明した。別の名称では問題がないことから、HOTコードで使用すべき薬剤名称項目を公表した。薬剤コードについてはYJコードからの変換で100%近く行くと思われたが、90%と問題があることが判明した。これによりYJコードからの変換を進めるべきか悩ましい状況になった。また、変換ソフトは各社の開発が必要であり、その予算は無いのが現状である。検査コードに関しては150項目についてのエクセルファイルを情報提供病院に配布しているが、なかなか検査技師に直接訴えないと各病院は動かない。また、コードを入力してもSS-MIX2ファイルを過去に戻って作成するソフトを稼働させる必要があり、これも経費が必要になる。当面は電子カルテのマスタ修正で、現時点からのプロモーション効果を評価したい。別途、厚労省関係病院でも企業へ経費を支払ってコード入力しているようであり、こちらの方法も期待している。なお、我々の地域連携参加病院も28年度参加病院がこの厚労省関係病院として参加しており、このコード化率も参考になると考えている。拡張ファイルに関してはHL7協会がロインクに用語の登録を要請したようだが、日本国内でのその公表が遅れている。

そのためCDAの標準化の議論も遅れる可能性が大きい。本年度は、昨年度の調査により判明した薬剤コード(HOTコード)の入力されていない事例の検討、検査コードの入力されていない検査リストの中で、地域医療連携で高頻度の検査に関する調査(1)を深めた。同時に、電子カルテに入力されているにもかかわらず、HL7に反映されていない項目の調査(2)、SS-MIX2拡張ファイルの中で、医師の日々記録、退院時サマリ、手術報告書の内容について3社の入力項目の状況の精査(3)を行なった。(1)では緊急検査が高頻度であった。コード入力上のミスと最初考えたが、緊急検査は一般検査と同様の検査方法を用いるため、院内システムで緊急検査と一般検査が別検査として表示されないように、緊急検査の報告時に一般検査結果の院内コードで返信する。したがって、検査結果はすべてHOTコードが入っているもので、高頻度に現れた緊急検査項目はすべて結果に影響しない検査依頼時のデータ頻度とわかった。緊急検査以外のコードの入らない検査項目は1%未満であり、問題が大きくないことがわかった。(2)では、食事依頼の食物アレルギーの入力場所がベンダーによりことなること、特別食のデータな入力されていないこと、設定したカロリーが入力されていないことなどが明らかになった。患者プロファイルについても薬物アレルギーの電子カルテでは薬剤コードの入力されたものと自由テキストで入力されたものがあるが、SS-MIX2に反映されていなかった。(3)医師の日々記録、看護記録、退院時サマリ、手術報告書についてはファイル名称が異なること、ベンダーによっては項目コードの記載の無いもの、項目コードの記載はあるが、備考項目にほとんどが入っているものなどがあった。今後の方法としては、SDM(Semantic Data Model)で、記載されている項目を目標に各ベンダーの電子カルテ項目をSS-MIX2のどこに入れるか検討する。運用する世界標準の地域医療連携システムは5社の電子カルテから日本標準でデータを得ているため各社出力の標準化状況がわかる。そこでデータを匿名化し抽出する機能を作成し調査した。結果、薬剤コードで90%,検査コードで60%のコード化率が判明、食事オーダのアレルギー欄が各社毎に異なること、退院時要約の項目設定が異なることを見つけた。検査にはコード化されていない検査の頻度順にデータを作成し上位から対応したが、電子カルテ内部構造で出力されないことが判明し、各社の電子カルテ構造を確認する必要が判明した。退院時要約については項目名称の標準化が必要であることが判明、HL7協会中心に項目名称の標準化が進んだ。平成26年度の計画項目についてはほとんど、それぞれの実績を研究実績の概要記載の通り、実現して来ているので順調と言える。薬剤コードの入力に関しては、予算上は手入力による方法をお願いする。平成28年度参加の厚労省関係病院では企業主導のコード入力がどの程度か、調査する。YJコード変換方法については我々の病院で問題を調査し、改善する。
無線ICタグを用いた建設作業者の労働災害の防止のための支援システムの開発

本研究では、重機接触防止のための支援方法の開発を目的として以下の項目に研究の結果を示す。(1)災害事例分析による事故原因の分析重機災害に関連する災害事例を収集してデータベースの作成を行った。工事車両の接触事故の原因分析を作成したデータベースを用いて行い、人的エラーを発生しやすい行動として「計画の無視」、「教育の無視」、「準備の未確認」、「作業の未確認」、「監視の無視」が作業プロセスの中で多いことが確認した。さらに、FTA手法を用いて災害発生プロセスをモデル化し、支援システムの基本機能として「緊急停止時間の確保」、「周辺情報の提供」、「危険行動の確認」を設定した。基本機能を達成する方法として作業関係者の必要な情報を提供することを提案し、内容を示した。(2)無線ICタグを用いた接触事故防止の支援システムの構築支援システムの基本機能に必要な情報を収集する手段として無線ICタグを提案し、無線ICタグを用いた支援システムの基本的な仕組みを構築した。システムの機器としては、「無線ICタグ」、「無線ICタグの受信機」、「データサーバ」、「警告装置」、「無線通信」を用いて構成し、各機器の役割を定義した。さらに、提案したシステムのプロトタイプ装置を作成した。(3)無線ICタグデータの収集実験支援システムとして提案した各機器のデータ収集性能を確認するため、プロトタイプ装置を用いて現場実験を行った。その結果、複数の受信機とタグによる工事車両や作業者のデータをリアルタイムでモニタリングしながらデータを収集できることを確認した。さらに、収集したデータパターンと実測した工事車両の作業領域の比較を行い、受信機の電波受信範囲におけるタグ領域の推定には有効性があるものの、電波受信範囲が重複している領域や電波に反射などがある領域においては受信機の設置に調整が必要であることを確認した。建設作業者が安心して作業を行うことができる作業環境の構築を支援するための、建築作業の労働災害データベースの作成および、災害防止のための無線ICタグを適用するための仕組みの提案を行った。(1)労働災害のデータベースの作成に関する研究成果を以下の項目に示す。(1)「"事例で学ぼう"安全対策建設工事における労働災害の事例と対策第1集から第7集(建設業労働災害防止協会)」に掲載されている138件の災害事例を対象にデータベースを作成した。(2)作成した災害事例データベースの中から起因物が「建設機械等」「動力クレーン等」「動力運搬機」である事例を対象に事故要因を分析し、各災害に関係する人的ミスを抽出した。(3)「工事車両が人に接触する」災害を対象にFTA(Fault Tree Analysis)によるモデル化を行い、災害防止に必要な機能として「人に気付いてから緊急停止までの時間の確保」「運転に集中できる周辺情報の提供」「作業状況に対する危険情報の継続的な確認」の3つの項目を抽出した(2)無線ICタグを適用するための仕組みの提案に関する研究成果を以下の項目に示す。(1)抽出した「工事車両が人に接触する」災害防止のための必要な機能について、建設現場で作業する関係者ごとの要求事項を整理し、無線ICタグによりその要求事項を満足できる部分を明確にした。(2)明確にした無線ICタグの役割に基づいて接触防止のための支援システムを設定した。(3)設定した支援システムのプロトタイプ装置を製作し、現場における性能確認実験を行い、その問題点を明確にするとともに、支援システムの適用可能性を確認した。本研究では、建設作業者が安心して作業を行うことができる作業環境の構築を支援するための仕組みの提案を目的として、重機接触防止のための支援方法の開発を対象に、無線ICタグを用いたシステムの提案と現場実験を行った。以下の項目に研究の結果を示す。

(1)無線ICタグを用いた接触事故防止の支援システムの構築重機接触災害防止のための支援システムの基本機能として「緊急停止時間の確保」、「周辺情報の提供」、「危険行動の確認」を設定し、その基本機能の達成に必要な情報を収集する手段として無線ICタグを用いた支援システムの基本的な仕組みを構築した。支援システムを構成する機器としては、「無線ICタグ」、「無線ICタグの受信機」、「データサーバ」、「警告装置」、「無線通信」を用いることとし、各機器間の役割を定義した。さらに、提案したシステムのプロトタイプ装置を作成した。(2)無線ICタグデータの収集実験支援システムとして提案した各機器のデータ収集性能を確認するため、プロトタイプ装置を用いて現場実験を行った。その結果、複数の受信機とタグによる工事車両や作業者のデータをリアルタイムでモニタリングしなからデータを収集できることを確認した。さらに、収集したデータパターンと実測した工事車両の作業領域の比較を行い、受信機の電波受信範囲におけるタグ領域の推定には有効性があるものの、電波受信範囲が重複している領域や電波に反射などがある領域においては受信機の設置に調整が必要であることを確認した。
導電性高分子フォトニック結晶の数理解析と低電力駆動型・高性能回折光変調材料の作成

本年度は、前年度までに構築したナノ構造の解析システムをスーパーコンピュータ上で並列化し、計算プロセスの高速化を図った。システムでは、指定したナノ構造の分光立体角反射率を高精度電磁界シミュレーションにより計算し、その反射率に基づいてナノ構造の発色を可視化している。しかし、微細かつ複雑なナノ構造を扱う場合、通常の計算機では、分光立体角反射率の解析に数日を要してしまう。そこで本研究では、京都大学のスーパーコンピュータCRAY XE6を用いて、本システムの並列化を行った。この成果により、前年度まで数日を要していた解析が数分で行えるまでに計算時間は改善された。また、前年度までの研究から素子の反射色と視野角に強い依存関係から構造の最適化プロセスに困難が生じていたため、本年度はナノ構造の微調整によって発色特性を最適化するプロセスを改め、理想の特性から構造を発見する高精細な逆解析法を開発した。逆解析は、位置や形状が不明な物体に電磁波を当て、反射波の計測結果から元の物体を計算上で復元する手法である。しかし、従来の逆解析法は解像度が低く、構造設計に応用することができない。本研究では、多信号の千渉を利用して逆解析の解像度を改善することに成功した。この研究成果によって逆解析の解像度が飛躍的に向上したため、逆解析法を構造設計に応用することが可能となった。また、開発した逆解析法は、電磁波による非破壊の診断が可能であり、医療分野における腫瘍検知や地球科学や地震学における地中探査にも応用が期待できる。(抄録なし)本年度は,周波数分散性を持つ物質に対して電磁場の相互作用を高精度に計算するため,数値解析理論の研究を行った.周波数分散性とは,物質外部の電磁場の影響によって物質内部の電子に偏り(分極)が生じ,電磁場の周波数ごとに物質パラメータ(誘電率・透磁率)が変化する特性である.電流(導電率)を伴う物質の電磁場吸収作用もまた,周波数分散である.本研究で扱う導電性高分子フォトニック結晶は,強い周波数分散性を伴うため,その高精度計算法の確立は数値シミュレーションの妥当性を確保する上で重要である.本年度の研究では,金属中の強い分極作用によって生じる表面プラズモン共鳴を対象に,周波数分散に対する高精度数値計算法の開発を行った.表面プラズモン共鳴とは,特定の周波数の電磁場に対して分極した電子が金属表面で強いエネルギー相互作用を示す現象である.表面プラズモン共鳴によって生じる電磁波(表面プラズモン波)は,金属表面で非常に大きな振幅を持つにもかかわらず,表面から離れると急激に減衰する.従って,空間を有限の格子点に分割する数値計算において,表面プラズモン共鳴は扱いが難しい問題である.微細な計算格子を使えば解析は可能であるが,計算量が大幅に増加してしまう。本研究では,粗い計算格子を使い,表面プラズモン共鳴を高精度に計算する手法を確立した。本研究では,電磁気学の理論式(Ampereの法則とFaradayの法則)から導かれた数値モデルにおいて,上記の表面プラズモン波の急激な減衰特性に対して有効な式を抽出し,新しい数値モデルを開発した.我々は,開発したモデルを用いて無限に長い円柱および球体の電磁場散乱を計算し,理論解と比較することによって開発手法の高い計算精度を実証した.以上のように本年度は,分散媒質に対する電磁場の数値計算法の研究において成果を上げた.実施計画は,分散媒質の理論研究で成果を収めており,概ね予定通りに進行している.本年度は、ナノ構造とその発色を解析するためのシステムを構築し、特異な発色を有するモルフォチョウの解析を行った。モルフォチョウは、翅に備えられたナノ構造によって光を制御し、青色の光だけを強く反射する。ナノ構造の反射によるモルフォチョウの青色は、色索から得られる色よりも遥かに鮮明である。この特徴は本研究で扱う導電性高分子フォトニック結晶と類似しており、モルフォチョウのナノ構造は導電性高分子よりも物質定数および発色特性が実験的に明らかである。従って、モルフォチョウのナノ解析は、本研究で構築したシステムの妥当性を検証する上で重要である。本研究では、電子顕微鏡写真からモルフォチョウのナノ構造をモデリングし、光学シミュレーションによってその発色特性を正確に再現するシステムを構築し、その発色を実験と合わせて検証した。この研究成果では、ナノ構造の発色を再現する汎用のプロセスを提案しており、導電性高分子への応用が期待できる。一方で本年度の研究では、より柔軟に光を制御するため、メタマテリアルによる光学迷彩の設計・解析を行った。光学迷彩は、覆った領域を外部から電磁的に検出できないようにする装置である。しかし、光学迷彩は覆った領域内部からの散乱を防ぐため、その内壁で光を完全に遮断してしまう問題がある。本研究では、内側から外側が見える光学迷彩を設計し、数値シミュレーションによってその性能を検証した。この研究成果より、光学迷彩の性能改善だけでなく、メタマテリアルを応用することによって導電性高分子の発色特性(特に視野角)の柔軟な光制御が見込まれる。以上のように本年度は、ナノ構造の解析プロセスの開発と光制御の応用研究において成果を上げた。実施計画は、導電性高分子の解析においてやや遅れているものの、その基盤となる解析システムの構築と応用技術において当初の予定以上の進展があった。