hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
チベット高地における高エネルギー宇宙線の研究

スペクトルを初めて得ることができ、高エネルギー宇宙線の加速機構の解明に重要な手掛かりを与える。1995年に、中国と共同でチベットのヤンパーチン高原(標高4,300m)の空気シャワー観測装置を拡張(221台のシンチレーション検出器)し、10TeV領域の宇宙ガンマー線点源探索及び高エネルギー一次宇宙線の研究を行っている。これは10TeV領域の宇宙線の精度良く観測出来る世界で唯一の空気シャワー観測装置であり、すでに多くの重要な結果が得られている。この実験で得られたデータを用いて4×10^<14>-2×10^<16>eの領域の一次宇宙線のエネルギースペクトルを求めた。これにより、一次宇宙線のスペクトルは2×10^<15>eV近辺を境に徐々に傾斜が急になることがはっきりした。これは、高エネルギー宇宙線の加速、伝播機構に強い制限を与える。また、太陽の影の位置の一年毎との時間変動を調べた。特に1990年から1993年までの太陽活動がその最大値から徐々に静かになる時期に得られた結果は、太陽活動と太陽の影の移動に強い相関が見いだされた。今後、これらの観測を継続することにより惑星間磁場について新たな情報を得ることが出来るものと期待される。これらの結果は学術雑誌に既に掲載されている。昨年の秋にこのアレイの中に高密度のアレイ(110台の検出器)と全面積が80m^2のエマルションチェンバーとバースト検出器の設置を行ない、現在観測が行なわれている。前者は2-3TeV領域の宇宙ガンマー線の探索、後者はKnee領域の一次陽子成分のスペクトルの観測が主な目的である。今年の秋頃にこれらの最初の結果が得られるはずであり、高エネルギー宇宙線の加速機構の解明に重要な手掛かりを与えることができる。1995年に拡張された、中国と共同でチベットのヤンパーチン抗原(標高4,300m)の空気シャワー観測装置を(221台のシンチレーション検出器)を用いて、10TeV領域の宇宙ガンマー線点源探索及び高エネルギー一次宇宙線の研究を行っている。96年にはこの拡張されたアレイの中央付近に全面積80m^2のエマルションチェンバー(厚さ14cu)とバースト検出器の設置を行ない、空気シャワーとの運動実験を開始した。この実験の主藻矩形はKnee領域の一次陽子成分のすぺくとるの観測である。昨年の8月にエマルションチェンバー部分のX線フィルムの交換を行い、解体されたフィルムの現像を行った。このフィルムのデータの解析が現在行われている。フィルムの中に観測エネルギーが約700TeVのファミリーが観測され、これに対応する空気シャワーも観測され、親のエネルギーは約10^<16>eVである。実験データは順調に取得されており、今年の夏までにこの実験の初期結果が纏められる。この運動実験99年の夏まで継続される。空気シャワー装置で得られらデータを用いて10TeV領域の宇宙ガンマ線の探索及び太陽の影の観測等を行っている。かに星雲から信号の徴候が観測されているが、これを確定するにはまだ実験を継続させる必要がある。太陽の影は明瞭に観測され、その位置は太陽の方向とほぼ一致している。現在太陽は静穏期であり、来年から活発になる太陽活動に伴って影がどう移動するかは非常に興味をもたれている。
歯根膜毛細血管網の微細構造解析による破歯細胞出現条件の検討

矯正歯科臨床において遭遇する歯根吸収の発現機序を解明する目的で、破歯細胞の出現由来である歯根膜血管網に着目し、実験的負荷を全く加えない生理的状態での歯根膜血管網の分布状態(生理的歯根吸収に伴う破歯細胞出現部位を含む)を微細構造レベルで三次元的に観察した。本研究では、同一の出現経緯をもつ細胞が一方では骨吸収を担い、他方では歯根吸収を行う機能的相違の発現機序について、「両細胞の機能的相違は歯根膜毛細血管網の形態学的条件が異なる」という仮説を検証した。実験は、生後6週齢のSprague-Dawley系ラットの下顎第一・第二臼歯間の歯周組織を採取し、通常の透過電顕試料作製に準じて、固定、脱水、樹詣浸透、重合を行った。その後、厚さ0.5μmで薄切した400枚の連続樹脂切片を作製し、光顕観察した。さらに、連続した光顕観察像を三次元再構築ソフト(設置備品)を用いて再構築した。得られた三次元再構築像より、歯根膜血管が歯根と一定の距離を保ちながら、幾重にも吻合を繰り返しながら、網目状を呈した血管網を形成している様相が観察された。そして歯根吸収が認められない部位では、歯根と一定の距離を保ちながら平行に走行し、歯根吸収が認められる部位では、吸収窩に対応して併走する血管、すなわち歯根表面の凹みに対応して走行している血管がみられ、さらにこの血管から吸収窩に向かう微少な血管が観察された。以上のことより、歯根膜内における歯根膜血管網の分布状態は、破歯細胞の出現に関与し、歯根吸収の発現に影響を与える可能性が示唆された。歯槽骨吸収に関与する破骨細胞や歯根吸収に関与する破歯細胞については、免疫組織化学的、生化学的研究が多くなされており、両細胞ともに歯根膜血管網から遊離される血液幹細胞由来であることが報告されている。しかし、同一の出現経緯をもつ細胞が、一方では骨吸収を担い、他方では歯根吸収を行う機能的相違の発現機序については不明である。そこで本研究では、両細胞の出現由来である歯根膜血管網に着目し、実験的負荷を全く加えない生理的状態で、両細胞出現部位における血管網の分布状態を観察した。実験動物は生後6週齢のSD系ラットを用い、下顎の右側第一・第二臼歯間歯周組織の試料を採取した。試料採取後、通常の透過電顕試料作製法に準じて、固定、脱灰、脱水、エポキシ樹脂包埋した。その後0.5μm横断連続切片を1680枚作製し、トルイジンブルー染色して連続切片の光顕観察を行った。まず、歯槽骨吸収および歯根吸収部位を検索し、同部位における歯根膜血管網を観察した。さらにイオンエッチングを施し、走査電顕観察し、破骨細胞および破歯細胞を同定した。連続切片はコンピュータを用いて3次元再構築し、歯根膜血管網の走行を立体的に観察した。得られた知見を以下に記す。1.歯根一歯槽骨間の歯根膜血管の分布には、次のような特徴が観察された。1)歯根吸収が認められない生理的な切片では、血管はほぼ中央から歯槽骨よりに位置していた。2)歯根吸収が認められる切片では、吸収窩に対応して歯根寄りに位置する血管が確認された。3)吸収窩に破歯細胞が認められる部位では、破歯細胞に近接する血管が確認された。2.連続切片の3次元像より、歯根寄りを走行する血管から歯根の吸収窩へ新生血管の形成がみられた。以上の結果より、歯根吸収の発現は、歯根膜内における血管の分布に影響される可能性が示唆された。
南米太平洋岸砂漠の季節草原ロマスの乾燥適応と種分化

チリ-中北部太平洋岸の乾燥地で、前回の調査で選定したコピアポ北方の丘陵地、及びさらに北方のアントファガスタからトコピアまでの海岸砂漠とその内陸に対象地を広げて、そこに出現するロマス群落について以下の調査研究を行った。(1)隔離されたロマス相互間の近縁植物群の分類学的位置ずけ、とくにNolana(ノラナ科)Calandrinia(スベリヒユ科)各属における核型の変異の解析と、葉緑体DNAの比較による遺伝的距離の計算を通じて、これらの植物群の種分化を調べるため、生葉と生存種子の収集に努めた。(2)Nolana属など個体数が多く、成長量の大きな草本につき、発芽から開花、結実、枯死にいたる生活史の間での生産量とその配分状況を経時的に追跡した。(3)埋土種子集団の種子収支、とくに乾燥条件下での種子の寿命についてのデータの集積。また埋土種子量の消長からロマス群落の潜在的成立可能範囲を追跡した。(4)対象とするロマス群落において、主要な構成植物であるノラナ属植物の種の繁殖様式と訪花昆虫との関連を調査した。この調査に当たっては蛍光パウダーを用いて花粉の拡散状況を追跡した。また今回の調査でこのノラナ属の繁殖様式が外交性(outbreeding)で、その主たる訪花昆虫がハナバチ類であることが明らかになった。(5)乾燥条件のもとでロマスを成立させている微気候条件の把握のため、各所で気象観測や土壌水分の測定を行った。(6)ロマス構成植物の中で乾燥に対する対応が全く異なる代表的な種類として、Nolana,Argylia,Calandriniaについて、植物体の浸透圧を測定し乾燥適応の機構に大きな違いを見いだした。(7)調査地域内の数点で精密な気候条件の測定を行うとともに、今回初めて砂漠の内部での土壌水分の測定を行った。このデータについては今後さらに解析が必要である。また対比のため、調査地域のCopiapoより北方の各地で気候、土壌条件の測定と気象観測データの収集に努めた。これらの結果、もっぱら海霧によって支えられる本来のロマス植生と、わずかながらも降雨によってスタートする植生の関係を、分布と気候条件の関連で精査し、従来ややあいまいであったロマスの概念を明確にすることができた。すなわち、ペル-海岸砂漠のロマスでは植生を支える水分は原則としてその全量が空中の水分、つまり海霧である。この海霧が結露した水分によって短い生活史を全うする植生がいわゆる草本ロマス(Herbaceous lomas)である。またこのような草本ロマスが毎年のように繰り返し成立するようなところでは、余剰水分の蓄積が起こって地下水を生じ、その付近に低木ないし小高木の生存が認められるようになる。その植生が低木ロマス(Shurabby lomas)であろう。さらに砂の移動があるようなところではヒガンバナ科のStenomesonやユリ科のFortunetiaなどの球根植物の群落が出現する。これらが本来の意味でのロマス植生である。これに対し今回の調査で対象としたチリ-北部の乾燥地季節草原は、少なくともその発生(発芽)時において降雨が原因しているものと思われる。発生後の群落の維持は霧に依存しているので、これをロマスと呼ぶことは可能であるが、少量といえども降雨が引金となるとすればペル-に見られる典型的なロマス植生とは性格上若干の違いが認められる。もちろん構成種のフロラ的な違いも存在する。この知見にもとずいてチリ-北部のロマス様植生を新たなカテゴリーとして認識するべきとする提案を行いたい。

また対比のため、調査地域のCopiapoより北方の各地で気候、土壌条件の測定と気象観測データの収集に努めた。これらの結果、もっぱら海霧によって支えられる本来のロマス植生と、わずかながらも降雨によってスタートする植生の関係を、分布と気候条件の関連で精査し、従来ややあいまいであったロマスの概念を明確にすることができた。すなわち、ペル-海岸砂漠のロマスでは植生を支える水分は原則としてその全量が空中の水分、つまり海霧である。この海霧が結露した水分によって短い生活史を全うする植生がいわゆる草本ロマス(Herbaceous lomas)である。またこのような草本ロマスが毎年のように繰り返し成立するようなところでは、余剰水分の蓄積が起こって地下水を生じ、その付近に低木ないし小高木の生存が認められるようになる。その植生が低木ロマス(Shurabby lomas)であろう。さらに砂の移動があるようなところではヒガンバナ科のStenomesonやユリ科のFortunetiaなどの球根植物の群落が出現する。これらが本来の意味でのロマス植生である。これに対し今回の調査で対象としたチリ-北部の乾燥地季節草原は、少なくともその発生(発芽)時において降雨が原因しているものと思われる。発生後の群落の維持は霧に依存しているので、これをロマスと呼ぶことは可能であるが、少量といえども降雨が引金となるとすればペル-に見られる典型的なロマス植生とは性格上若干の違いが認められる。もちろん構成種のフロラ的な違いも存在する。この知見にもとずいてチリ-北部のロマス様植生を新たなカテゴリーとして認識するべきとする提案を行いたい。
例外的なRees数をもつ完全交差環

3変数2次式全体は、6次元のベクトル空間をなす.このうちの3次元部分空間のなすGrassmann多様体GL(6,3)の一点は、3個の3変数2次式が生成するイデアルに対応する.このなかで、完全交差環全体のなす部分多様体は、余次元1である.すなわち、終結式で定義される部分多様体である.このうちの、弱Lefschetz条件をもたないもの集合は、閉集合になっている.(すなわちイデアルで定義される.)このイデアルについて、つぎの結果を得た.1.このイデアルの生成元の個数は20である.2.Jacobianが、恒等的に消えれば、このイデアルは消える.3.3次の一般線形群GL(3)の加群として、2つの規約加群に分解する.(この既約表現を実際にヤング図式を用いて表すことが可能である.)4.終結式は、このイデアルに含まれる.逆にいえば、終結式がゼロでなければ、このイデアルは1を含む.以上は主に、数式処理プログラムを用いた計算結果から得られたものである.しかし理論として、一般的な扱いが可能な場合もある.上記の「2」は、「変数の個数は任意で、同じ次数の斉次式が生成するイデアル」に一般化できる.「4」が一般的に成立することは、「完全交差環ならば、弱Lefschetz条件をもつ」という命題と同値である.「2」でえられた、GL(3)の既約表現を、実際に求めることができる.「1」と「2」の一般化は興味深い問題であり、今後の課題である.強Lefschetz条件を持たない完全交叉環の例を構成することが、本研究の課題である.反例があり得るもっとも簡単な場合は、Hilbert関数として(1,3,6,7,6,3,1)をもつ完全交叉環である.(このことは、すでに得た幾つかの結果から導かれる.)従って、3変数3次式3個で生成される完全交叉イデアルを考察することになる.もちろんこの場合、「反例ができないことを証明すること」も考えに入れている.f,g,hを3個の3元3次式とする.いま、3個の方程式を一般係数を使ってあらわせば、強Lefschetz条件を成立させない条件が係数の代数関係式として表される.実際、変数に十分一般的なBorel変換を施し、9個の斉次式xf,Xg,xh,yf,yg,yh,zf,zg,zhの「初めの」9行9列小行列式が、Borel変換の如何によらず、ゼロとされることと同値であり、これは係数の代数関係式で表される.このイデアルをXであらわす.(「初めの9個」とは、単項式に、逆辞書式順序を導入上での言葉使いである.)一方、(f,g,h)が、完全交叉環となるための条件は、終結式(Δであらわす)が非ゼロとなることである.従って理論上は、X=0とΔ=1が矛盾しないか、をGroebner基底を使って計算すれば良いのだが、計算量が膨大になり、直接的な計算は現段階では不可能である.いくつかの係数を特殊化すれば、パソコンで計算可能であるが、この場合にはすべて、X=0とΔ=1が矛盾することになり、これは、このような例外的な完全交叉環が構成できないことを示す.一方、逆辞書式順序のかわりに、正辞書式順序を使うと、Xが、不思議にも、(f,g,h)のJacobianの第1次Hankelイデアルと関連しているらしいことがわかる.Gを0次元Gorenstien環とする。Gの理蔵次元をnとし、socle次元をsとする。MacaulayのInverse Systemにおけるの生成元をFとする。また、aをGの一般元とする。このとき、a^(n-2)が誘導するG_1からG_{n-2}への線形写像が、極大階数をとることと、FのHessianが恒等的に0になることが同値であることが証明される。さらに、P.GordanとM.Noetherによる論文、Ueber die Algebraishen Formen,deren Hesse'sche determinante identisch verschwindet,Math.Ann.Bd 10(1876)による結果によれば、4変数以下の斉次多項式では、Hessianが恒等的に0になるなることと、変数の一つが消去されることと同値である。したがって、埋蔵次元4以下の次数付きGorenstein環においては、a^(n-2)が誘導するG_1からG_{n-1}への線形写像は、必ず全単射である。これは、「0次元完全交差環に、強Lefschetz条件が成立するか」、という本研究の課題に対する部分的にな解決を与えるものである。さらに、強Lefschetz条件が成立しない、Gorenstein環の例を大量に構成することができる。ただし、そのなかに、完全交差環が現れないことの保証は、まだ出来ていない。3変数2次式全体は、6次元のベクトル空間をなす.このうちの3次元部分空間のなすGrassmann多様体GL(6,3)の一点は、3個の3変数2次式が生成するイデアルに対応する.このなかで、完全交差環全体のなす部分多様体は、余次元1である.すなわち、終結式で定義される部分多様体である.

このうちの、弱Lefschetz条件をもたないもの集合は、閉集合になっている.(すなわちイデアルで定義される.)このイデアルについて、つぎの結果を得た.1.このイデアルの生成元の個数は20である.2.Jacobianが、恒等的に消えれば、このイデアルは消える.3.3次の一般線形群GL(3)の加群として、2つの規約加群に分解する.(この既約表現を実際にヤング図式を用いて表すことが可能である.)4.終結式は、このイデアルに含まれる.逆にいえば、終結式がゼロでなければ、このイデアルは1を含む.以上は主に、数式処理プログラムを用いた計算結果から得られたものである.しかし理論として、一般的な扱いが可能な場合もある.上記の「2」は、「変数の個数は任意で、同じ次数の斉次式が生成するイデアル」に一般化できる.「4」が一般的に成立することは、「完全交差環ならば、弱Lefschetz条件をもつ」という命題と同値である.「2」でえられた、GL(3)の既約表現を、実際に求めることができる.「1」と「2」の一般化は興味深い問題であり、今後の課題である.
希土類イオンとフォトニック結晶の融合による発光機能の制御

本研究は,希土類添加半導体とフォトニック結晶の融合により,フォトニック結晶によって制御された光子モード下における希土類イオンの発光特性評価およびそのデバイス応用に向けた検討を目的とする.GaAsを母体とする2次元フォトニック結晶共振器中のErイオンの発光について,計算機実験により発光増強率を見積もったところ,共振波長と発光波長が揃っている場合,受けていない場合と比べて3.4倍発光が強くなるという結果が得られた.一方実測では,計算による予測を上回る20倍という発光増強率が得られた.これは,計算では考慮されていない要素,例えば発光体同士の相互作用による超放射などが生じていることを示唆している.本研究は,希土類添加半導体とフォトニック結晶の融合により,フォトニック結晶によって制御された光子モード下における希土類イオンの発光特性評価およびそのデバイス応用に向けた検討を目的とする.フォトニック結晶と組み合わせる発光体として量子井戸や量子ドットを用いた報告は既に多数存在するが,希土類イオンを用いた報告は無く,未知の領域と言える.本研究ではまずフォトニック結晶による光子モード制御下における希土類イオンの光学特性を明らかにし,得られた知見を元に発光デバイスへの展開,具体的には発光ダイオードの輝度増大や,希土類イオンを利得媒質とする,発光波長の温度依存性の極めて小さいレーザの実現を目指す.今年度は,本研究で用いる希土類であるErの発光波長(1538nm)に合った動作波長をもつPC構造を計算機シミュレーションにより設計した.PCの設計においては,時間領域有限差分法(FDTD法)による電磁界解析が有効である.例えばレーザ発振のためには高いQ値をもつ共振器を用いる必要がある.従って,Q値が高くなるような点欠陥の設計は重要である.そこで,点欠陥の種々のパラメータを振って計算を行うことで,Er発光波長にマッチし,かつ10万に迫るQ値をもつ点欠陥共振器の設計に成功した.この共振器の存在下では,Er発光が約2600倍に増強されることがFDTD法により示唆された.また,試料作成の条件だしも開始しており,電子線レジストへのパターン描画の評価を行った.上面形状は良好であったが,断面形状を見るとテーパー角(空気孔側壁の傾き)がついており,改善の余地がある結果であった.本研究は,希土類添加半導体とフォトニック結晶の融合により,フォトニック結晶によって制御された光子モード下における希土類イオンの発光特性評価およびそのデバイス応用に向けた検討を目的とする.フォトニック結晶と組み合わせる発光体として量子井戸や量子ドットを用いた報告は既に多数存在するが,希土類イオンを用いた報告は無く,未知の領域と言える.本研究ではまずフォトニック結晶による光子モード制御下における希土類イオンの光学特性を明らかにし,得られた知見を元に発光デバイスへの展開,具体的には発光ダイオードの輝度増大や,希土類イオンを利得媒質とする,発光波長の温度依存性の極めて小さいレーザの実現を目指す.今年度は,GaAsを母体とするErイオンの発光がフォトニック結晶共振器の存在下でどのように変化するかを調べた.まずFDTD法によるシミュレーションから発光増強率を見積もったところ,共振器の影響を受けている(共振波長と発光波長が揃っている)場合,共振器の影響を受けていない場合と比べて3.4倍発光が強くなるという結果が得られた.これをふまえて試料のPL測定を行ったところ,シミュレーションによる予測を上回る20倍という発光増強率が得られた.これは,シミュレーションでは考慮されていない要素,例えば発光体同士の相互作用による超放射などが生じていることを示唆している.本年度は計算機シミュレーションと実測の比較を行い,計算機シミュレーションでは考慮されていない現象が共振器中で生じていることを明らかにした.本研究の目標の一つであるレーザー発振の実現に向けて,これまで採用してきたL3型と呼ばれる共振器よりも高いQ値をもつことが期待されるヘテロ接合型と呼ばれる導波路をベースとした共振器構造の設計を行い,設計Q値(FDTD計算によって求まるQ値)580万という極めて高いQ値をもつ設計パラメータを得ることに成功した.設計Q値が高まると作製プロセス中に生じるわずかな誤差が実際に得られるQ値に大きく影響を及ぼすため,作製プロセスの条件探索は引き続き行う必要がある.しかし,作製プロセスの不完全性によって生じるQ値の低下を考慮した,現実的なQ値を仮定した場合でも,過去に報告されたEr添加GaAsがもつ利得の実測値を与えてシミュレーションしたところレーザー発振が可能であることが示された.このことから本研究の目標の一つであるレーザー発振についても展望は明るく,研究はおおむね順調に進展しているといえる.本研究は,希土類添加半導体とフォトニック結晶の融合により,フォトニック結晶によって制御された光子モード下における希土類イオンの発光特性評価およびそのデバイス応用に向けた検討を目的とする.フォトニック結晶と組み合わせる発光体として量子井戸や量子ドットを用いた報告は既に多数存在するが,希土類イオンを用いた報告は無く,未知の領域と言える.本研究ではまずフォトニック結晶による光子モード制御下における希土類イオンの光学特性を明らかにし,得られた知見を元に発光デバイスへの展開,具体的には発光ダイオードの輝度増大や,希土類イオンを利得媒質とする,発光波長の温度依存性の極めて小さいレーザの実現を目指す.今年度は,これまで試料作成に用いてきたプロセスのうち,特にGaAsのドライエッチング周辺の工程の見直しを行った.

本研究ではこれまで,2次元フォトニック結晶スラブを形成するための犠牲層としてIn0.47Ga0.53Pを用いて,HIガスを主成分とするエッチャントガスによりICP-RIEを行ってきた.しかし,装置の都合によりHIガスによるエッチングが行えなくなったため,GaAsのドライエッチングにおいて最も広く用いられているCl2ガスを主成分とするエッチャントガスによるプロセスに切り替える必要があった.この変更により,InGaP犠牲層のHClによる選択ウェットエッチングが全く進まなくなるという致命的な不具合が発生した.ドライエッチング中の反応生成物がウェットエッチングを阻害していると考えられ,GaAsを侵さないエッチャントでの除去は不可能であった.そこで,犠牲層をAl0.6Ga0.4Asに変更し,HFによるエッチングを行うプロセスに変更し,フォトニック結晶によるErイオンの発光増強効果を示す試料が作製できた.本研究は,希土類添加半導体とフォトニック結晶の融合により,フォトニック結晶によって制御された光子モード下における希土類イオンの発光特性評価およびそのデバイス応用に向けた検討を目的とする.GaAsを母体とする2次元フォトニック結晶共振器中のErイオンの発光について,計算機実験により発光増強率を見積もったところ,共振波長と発光波長が揃っている場合,受けていない場合と比べて3.4倍発光が強くなるという結果が得られた.一方実測では,計算による予測を上回る20倍という発光増強率が得られた.これは,計算では考慮されていない要素,例えば発光体同士の相互作用による超放射などが生じていることを示唆している.本年度は計算機シミュレーションによる試料設計を行い,ほぼ完了した.また,試料作成の条件だしも開始しており,問題点を洗い出すことができた.さらに,翌年度の計画である光学特性評価に必要な光学測定系の構築にも取りかかっており,ほぼ完成形に近い形まで構築することができた.翌年度早々に光学測定に取りかかることが可能であると考えられ,研究はおおむね順調に進展しているといえる.レーザー発振を実現する上で,シミュレーションでは考慮していない,発振を阻害する方向に働く現象がいくつか存在する.例えば発生する熱による損失の増大や,利得を得るために注入するキャリアによる吸収損失などである.これらを実験的に取り除く,あるいは無視できる程度に利得や共振器Q値を高めるといった工夫が必要であると考えられる.パルス励起にする,低温環境下におく,などの広くレーザーの研究において用いられる手法は本研究で用いているErイオン-フォトニック結晶共振器結合系においても有効であると考えられるため,まずはよく知られている手法から試していき,レーザー発振の実現を目指す.また,発光特性の詳細な評価についても,共振器Q値やモード体積,Erイオン濃度などのパラメータを振った実験を行い,系統的な評価を試みる.半導体光物性実際の試料作成プロセスにおいて重要な電子線描画において,テーパー角に問題があることが明らかになった.これは描画及び現像の条件を工夫することで低減することが可能なため,適切な条件探索を行っていく.
高齢者のQOL支援のための認知・行動的要因に関する研究

高齢者のQOL支援のために、1)高齢者が認知した身体能力と実際の身体能力のズレに関する研究2)高齢者の潜在的及び顕在的自己概念に関する実験的研究3)高齢者のし忘れに関する研究4)高齢者の受療行動の適正化に関する意思決定の研究の4つの視点での調査・実験を行い、支援策に対する新たな知見を得ることが出来た。本年度は、高齢者を対象とした実験研究と調査研究を行った。1)高齢者を対象とした実験研究実験的な研究として、次の3つを実施した。(1)高齢者の転倒発生のメカニズムを心理的な側面から明らかにする研究では、水平方向のまたぎ動作に関して、実際にまたげる距離とまたげると思う距離の差が転倒の発生率に影響しているかを検討した。その結果、不適切な身体能力に対する自己評価と転倒経験との間に有意な関連性が認められなかった。(2)高齢者のし忘れの予防を目指した研究では、高齢者のし忘れを減らすには、外的記憶補助の使用が効果的であり、逆に、内的な記憶方略はし忘れの軽減に結びつかないことが示された。(3)高齢者の「健康意識」・「年齢意識」について潜在的・顕在的指標を用いた研究では、これらに対する高齢者の意識的な概念と無意識的な認知に差がみられることが示された。2)高齢者と一般成人を対象とした調査研究高齢者と一般成人の受療行動の実態を包括的に検討するために、質問紙による全国調査を実施した。対象者は全国(関東・中部・近畿・四国・九州)の調剤薬局44店舗を利用した一般成人9205名(推定)に調査票を配布した。主な調査内容は、属性・通院の基準となる体温・服薬行動・外来受療行動・病院に対する満足度・病院受診と受診以外の処置・検診/健診受診行動・QOL(SF-8)・抑うつ(CES-D)であった。調査の結果、2027名(回収率22%)から回答を得た。このうち男性644、女性1095名であった。有効な回答についてそれぞれ解析したところ、現在医療機関に通院している人が1830名中1542名(84.3%)、現在通院している医療機関の種類では診療所385名(21.0%)、一般病院936名(51.1%)、総合病院・大学病院275名(15.0%)であった。これら以外の詳細については現在、統計解析を進めている。(1)高齢者の転倒発生のメカニズムを心理的な側面から明らかにする研究では、水平方向のまたぎ動作に関して、実際にまたげる距離とまたげると思う距離の差について若者と高齢者の比較検討を行った。その結果、不適切な身体能力に対する自己評価と転倒経験との間には両者の間の差は認められなかったが、決定するまでの時間には有意な差がみられた。(2)展望的記憶の最大の特徴である意図の想起に加齢が及ぼす影響を検討した結果、意図の存在の想起には加齢の影響はみられなかった。(3)高齢者の「健康意識」・「年齢意識」・「自尊心」について潜在的・顕在的指標を用いた研究では、高齢者の健康的行動を促進するのは、顕在的・潜在的な家族や友人との人間関係の良好性や孤独感の低さであることが明らかになった。2)高齢者と一般成人を対象とした調査研究高齢者と一般成人の受療行動の実態を包括的に検討するために、9,205名を対象に質問紙による全国調査を実施した。現在は、返送された2029名のデータの解析を進めている。その一部である健診・検診受診行動に関する研究では、トランスセオレティカルモデルを適用して、健診・検診受診行動の変容ステージにおける分布を明らかにし、健診・検診受診行動と健診・検診受診行動に関する意思決定のバランスとの関連を検討した。その結果、対象者の6割が健診・検診を定期的に受診している維持期に属するという実態が明らかになった。来年度は、さらなる解析を進め、学会での研究発表などを行う予定である。1)高齢者が認知した身体能力と実際の身体能力のズレに関する研究高齢者の跨ぎに対する身体能力評価は若年者との差が見られなかったので評価に要する時間について、ビデオデータを分析した結果、高齢者は若年者より有意に長い時間をかけていること、試行錯誤も多く過大評価と過小評価の両方への動揺が見られた。2)高齢者の潜在的及び顕在的自己概念に関する実験的研究高齢者の自己概念は他者からの関わりによって影響を受けるという視点から、介護経験が高齢者への潜在的・顕在的な態度に与える影響について実験を行い、顕在的な態度はポジティブに変化するが、潜在的な態度は変化しないことが明らかになった。3)高齢者のし忘れに関する研究高齢者のメタ記憶、自身の記憶に対する潜在的認知と外的記憶補助や内的記憶方略の使用について高齢者50名を対象に実験を行った。

結果、外的記憶補助は若年者が高齢者より多く用いている。高齢者のメタ記憶は記憶に対する不安因子に影響し展望的記憶成績にさらに影響していくことが明らかになった、4)高齢者の受療行動の適正化に関する意思決定の研究18年度に行った調査の再分析を行い、受療行動の意思決定の重要な要因として、身体的健康に対する心配、重篤な病に対する否定的認知、健康に対する心気傾向の3因子からなる「健康不安」に関する尺度を作成し妥当性、信頼性の検討を行った。5)全体的なまとめ1820年度にかけて行った研究を報告書としてまとめた
新規芳香族ケトン触媒の開発による不斉ラジカル反応の開拓

光[2+2]環化反応により得られるシクロブタンは、生理活性天然物の基本骨格として存在する事が知られており、有機合成化学における重要合成中間体として注目されている。特に、クマリン誘導体を用いた光[2+2]環化反応は、多置換シクロブタンを簡便な方法で与える優れた合成反応であり、これまでにも多くの研究成果が報告されている。しかしながら、触媒的かつエナンチオ選択的な反応例は、分子内光[2+2]環化反応のみに限定されていた。そこで、我々は分子間不斉光[2+2]環化反応の開発を目指し、新規光増感型有機分子触媒の設計に取り組んだ。従来、クマリン誘導体を用いた分子間光[2+2]環化反応は、クマリン誘導体を光照射により直接励起し、オレフィンと反応させるという手法が一般的であったため、触媒量の不斉源を用いたエナンチオ選択的な反応の開発は行われてこなかった。そこで、第一の検討として、3-ヒドロキシクマリン誘導体とアクリル酸エチルとの反応において、触媒量で有効に働く光増感剤の探索を行った。結果、365 nmの光照射下、10 mol %のベンゾフェノンを用いた場合、目的のシクロブタン化合物が位置異性体混合物として収率42%で与える事が分かった。ベンゾフェノンが3-ヒドロキシクマリン誘導体を基質とした分子間光[2+2]環化反応の有効な触媒である事を見出す事が出来たので、次に新規光学活性光増感型有機分子触媒の開発に取り組んだ。いくつかの光学活性ベンゾフェノン型有機分子触媒を合成し、3-ヒドロキシクマリン誘導体とアクリル酸エチルとの反応を検討した結果、中程度ではあるがエナンチオ選択的にシクロブタン生成物を与える新規光学活性ベンゾフェノン型有機分子触媒を見出すことに成功した。25年度が最終年度であるため、記入しない。低環境負荷型有機合成反応と言うキーワードのもと、有機分子触媒反応は触媒自体の環境および人体への低毒性から注目を集め、ここ10年の間に爆発的な勢いで発展し、触媒化学研究における一大潮流となった。しかしながら、これまでに開発されてきた有機分子触媒反応のほとんどは、求核剤および求電子剤の活性化による反応であり、有機化学反応として非常に重要なラジカル反応に関する報告例は少ない。こうした現状において、今回我々は、芳香族ケトンが新規光ラジカル環化反応の有効な触媒として働く事を見出した。本反応における詳細な反応機構に関する検討の結果、1,5-水素ラジカル移動反応を鍵過程としたラジカル環化反応である事が分かった。1,5-水素ラジカル移動反応はsp3 C-H結合の官能基化反応として非常に強力な手法であるが、これまでに有機分子による触媒的1,5-水素ラジカル移動反応に関する報告例はない。今回見出した反応は、1,5-水素ラジカル移動反応を有機分子触媒により達成した初めての例である。24年度の目標であった、芳香族ケトンを触媒として用いた新規光ラジカル反応の開発に成功した。24年度に見出した芳香族ケトン触媒による1,5-水素ラジカル移動を経由した新規光ラジカル環化反応の不斉反応化を目指す。具体的には、新規光学活性芳香族ケトン触媒の創出を目指す。
多次元トンネル効果異常増大に関する研究

本年度は,おおむね研究計画通りに実施し,(i)離散時間写像系及び(ii)2次元自励ハミルトン系で,対称井戸間のトンネル確率(トンネル分裂)が非可積分パラメーターに対して増大する現象の研究を進めた.一方,一般複素行列の対角化ライブラーEISPACKの任意精度拡張を予定していたが,所属替えに伴う計算機資源や開発環境の変化から実施には至らなかった.(i-1)離散時間写像系ではエノン写像および,標準写像を用いてトンネル効果によるトーラス間遷移の摂動強度依存性について任意精度数値評価をおこなった.その結果,セパラトリックスを超えて伝搬するトンネル振幅は,Melnikov積分を想起させる真性特異的なパラメーター依存性を示すことが明らかになった.研究成果は,2018年7月に学術論文としてPhysical Review E(米国物理学会)へ投稿し,査読の結果,2019年度にレギュラージャーナルとして刊行される.(i-2)トンネル効果の増大現象に関する先行研究であるchaos-assisted tunneling及びresonance-assisted tunnelingと,本研究成果で見出されたセパラトリックスを超える遷移との関係を明らかにする研究を進めた.その結果,既存の先行研究では原理的に説明不可能な現象であることを明らかにした.先行研究との関係を精密に注意深く議論する必要があるため,執筆に時間を掛けているが,2019年初夏頃までに論文投稿する予定である.(ii)2次元自励ハミルトン系では,共同研究者らと協力して解析を進め,レベルダイナミクスの観点からアプローチすることによって,離散時間写像系と同様にセパラトリックスを超えるレベル間相互作用が重要であることが明らかになりつつある.本年度は研究実施計画に基づき,離散時間写像系および2次元自励ハミルトニアン系の解析を進めた.特に,離散時間写像系に関して先行研究との関係が明らかになったこと,2次元自励ハミルトン系に関する研究が予定通り開始することが出来た事を理由に,概ね順調に進展していると評価した.だだし,2次元自励ハミルトン系と離散時間写像系におけるトンネル確率の増大の起源が同根であるか,また,その半古典的起源に関する明確な答えを見出す事まで達していない.故に,おおむね順調であるものの,当初の計画以上に研究を進展させるに至っていない.現在までの進捗状況は概ね順調に計画通りに進行しているが,期待した以上の成果が得られたわけではない.特に2次元自励ハミルトン系と離散時間写像系の関係を更に深く議論するために,1次元系に時間連続摂動を印加した1.5自由度系の研究が不可避であることが分かった.最終年度は,多次元トンネル確率増大機構の応用可能性について研究を進める予定であったが,離散時間写像系,1.5自由度系,2自由度自励ハミルトン系におけるトンネル現象に共通の普遍的性質を明らかにすることを目標に,基礎的研究を進める予定である.研究実施計画に従い以下(1)、(3)を実施し、計画に記載していなかった研究として以下(2)を実施した。初年度に実施した主たる研究の成果は次のとおりである。(1)多次元系におけるトンネル効果増大の機構として提唱された「共鳴によって促進されたトンネル効果(Resonance-assisted tunneling、以下RAT)」の理論的妥当性について検証を進めた。まず、近可積分系のトンネル効果増大の機構としてKAMトーラス間のトンネル遷移が基礎過程であることを見出した。RAT機構も古典共鳴がKAMトーラス間の遷移を誘起するとしているため、RATが想定する機構が実現されているかどうか、追試験を行って検証した。その結果、セパラトリックスを超えて遷移するトンネル遷移がトンネル確率の異常増大をもたらしていることを明らかにした。さらに、セパラトリックスを超える遷移はRAT理論で考慮することができない事、古典共鳴由来ではないトンネル遷移の寄与がトンネル確率増大現象を堅牢なものにしていることを明らかにした。また、RATの追試験を行うことでアルゴリズムとしても問題を抱えている事も明らかとなった。この結果の意義は、現在確立されたと思われているトンネル効果の定説を覆すものであり、今後の研究の方向性を転換させる契機になると考えられる。(2) (1)の補助的解析としてトンネル効果と古典共鳴の役割を、カオスを示さない完全可積分系で検証した。RAT理論では系の可積分性を区別しないが、得られた結果は一次元系で典型的に現れる単一指数関数的振る舞いであり、多次元系で典型的に観測されるものと大きく異なる事を明らかにした。この結果の意義は(1)の結果を異なる状況で補完するものである。研究計画の主要課題であった、RATの理論的妥当性の検証はおおむね計画通りに遂行することができ投稿論文の準備中である。計画では投稿までを平成28年度の目標としていたため、やや遅れていると評価した。予定より時間がかかっている理由は、約15年に渡って改良が続けられたRAT理論を慎重に検討ならびに追試験を行う必要があっため当初の想定より時間を要した。また、当初研究計画に無かった、古典共鳴を示す完全可積分系のトンネル効果の検証に比較的多くの時間を割いた。主たる理由は、RATをはじめとする先行研究は、多次元系のトンネル効果を一次元系の概念で説明可能である事を想定しており、古典共鳴とトンネル効果の役割をカオスが不在である状況で精査する必要があった。当初計画に無かった研究を実施したため研究予定であった、カオスが比較的発達した強い摂動領域におけるトンネル確率増大の機構についての研究はあまり進んでいない。

しかしながら、カオスが比較的発達した状況下であっても、予備的解析から本質的に近可積分系と同じ機構で説明可能である事を示唆する結果を得ているが、基底の選び方によって帰結される結論が変わる可能性があるため、現在慎重に検討を重ねている状況である。当該年度は主に次の3点に焦点をあて研究を実施しました.[近可積分系におけるトーラス間のトンネル遷移に内在するトンネル異常の研究]近可積分系のトンネル効果は完全可積分系と比較して非常に大きなトンネル確率を示す事が経験的に知られていました.本研究では系の時間発展演算子のBaker-Campbell-Hausdorff(BCH)展開における最良近似を行い,展開の打ち切りによる残差項にトンネル異常の原因があることを同定しました.特に,素朴なBCH展開で得られる有効可積分ハミルトニアンH_effはhbarを顕に含むこと,また位置と運動量のクロスタームを含むという問題があり,hbar-依存性,量子化の依存性を詳細に検討致しました.その結果,近可積分系のトーラス間のトンネル遷移に生じる異常はH_effのhbar-依存性,量子化の方法にほとんど依存しない事が分かりました.以上の結果,近可積分系のトンネル確率増大減少は普遍的な現象であることを示唆しています.[近可積分系のトンネル分裂に生じる異常]トンネル分裂は通常プランク定数hbarに対して指数関数的依存性を示します.しかしながら,近可積分系のトンネル分裂の多倍長評価により,近可積分系のトンネル分裂は指数関数より遅い依存性を示すこと事をみいだしました.トンネル分裂は観測量であり,指数関数より遅いトンネル効果は従来の描像を覆す発見です.そのためトンネル異常をもたらす機構の同定が求められています.[2次元近可積分系におけるトンネル効果]これまでの研究は1次元系に周期的に撃力の加わった量子写像を模型にトンネル効果の研究を実施しました.量子写像系で見出したトンネル確率増大は普遍的現象であると考えられてきましたが,先行研究では詳細な解析が行われませんでした.当該年度では2次元近可積分系のトンネル効果を多倍長評価するためのプログラムを制作し,先行研究の追試等を完了させました.詳細な解析を次年度に行う予定です.研究の進捗としては概ね予定通りですが,自身の所属変更などがあり当初予定していた成果の学術論文として投稿,出版まで至っていません.その為遅れていると評価しました.本年度は,おおむね研究計画通りに実施し,(i)離散時間写像系及び(ii)2次元自励ハミルトン系で,対称井戸間のトンネル確率(トンネル分裂)が非可積分パラメーターに対して増大する現象の研究を進めた.一方,一般複素行列の対角化ライブラーEISPACKの任意精度拡張を予定していたが,所属替えに伴う計算機資源や開発環境の変化から実施には至らなかった.(i-1)離散時間写像系ではエノン写像および,標準写像を用いてトンネル効果によるトーラス間遷移の摂動強度依存性について任意精度数値評価をおこなった.
高齢者入居施設における疼痛管理教育プログラムの開発

本研究は、日本の高齢者入居施設に勤務する看護職を対象とした疼痛管理教育プログラムの開発を目的とした。その目的の達成のため、看護職を対象に半構成的面接を行い、高齢者の疼痛評価のために必要な教育内容の把握を行った。その後、全国の高齢者入居施設に勤務する看護職を対象に疼痛管理の実態把握のための質問紙調査を実施した。面接調査と質問紙調査の結果から、高齢者入居施設に勤務する看護職に対して必要と考えられる教育内容の教育プログラムを作成し、研修会の実施と評価を行った。研修後は、入所者の疼痛管理時に疑問に感じていたことが明確になったなどの回答が得られたことから、教育的介入の有効性と必要性が示唆された。日本の高齢者入居施設における疼痛管理の現状は欧米に比べて遅れており、適切に高齢者の痛みの評価と管理を行うためには、施設に勤務する看護職に対する高齢者の疼痛の特徴を考慮した疼痛教育が必要である。そのため、本研究は日本の高齢者入居施設における疼痛管理の質向上を目指し、看護職を対象とした高齢者入居施設における疼痛管理教育プログラムの開発を行うことを目的とする。日本における高齢者の疼痛管理は遅れている現状にあることから、平成26年度に高齢者入居施設の疼痛管理に関する研修が積極的に実施されている米国オレゴン州の有料老人ホームをモデル施設として視察し、高齢者の疼痛管理の現状について聞き取り調査を行った。その結果、オレゴン州では介護や医療に従事する職員に対して、7時間の疼痛管理に関する研修会の受講が義務付けられているが、その研修内容は十分ではないと現場の看護職は感じていることが明らかとなった。日本においては、東海地方と関西地域の介護老人保健施設、特別養護老人ホーム、認知症対応型共同生活介護施設で勤務する看護職7名を対象に、半構成的面接調査を実施した。面接調査は施設の種類毎に分けてグループインタビューを行い、面接内容としては、1高齢者の疼痛管理で困難に感じている事柄、2現在勤務する施設における高齢者の疼痛管理の現状、3高齢者の疼痛管理に関する研修会で受講したい教育内容についての把握を行った。インタビュー調査の結果は現在分析途中である。平成26年度は、高齢者入居施設に勤務する看護職が自信を持って高齢者の疼痛評価を行うために必要と思われる教育内容についての把握と日本の高齢者入居施設における疼痛管理の課題を明確にするために、高齢者入居施設3施設に勤務する看護職を対象に半構成的面接調査を行った。平成27年度は前年度に実施した面接調査の結果について逐語録を作成し、高齢者看護の専門知識を有する研究分担者および研究協力者と共に内容分析を行った。その結果、高齢者入居施設に勤務する看護職が高齢者の疼痛管理に関する研修会で受講したい教育内容が明らかとなった。また、平成26年度の面接調査結果から、高齢者入居施設に勤務する看護職が行っていると考えられる疼痛管理の項目とChodoshらが作成した疼痛管理の質評価指標7項目を加えた質問項目を含む質問紙を作成した。今後は、作成した質問紙を用いて、全国の介護老人保健施設1,000施設、特別養護老人ホーム1,000施設、有料老人ホーム1,000施設の3,000施設に勤務する看護職を対象とした郵送による無記名自記式質問紙調査を実施する予定である。質問紙の作成に時間がかかったため、平成27年度に実施予定であった質問紙調査は平成28年度に実施することになった。平成27年度に実施した面接調査結果は、第36回日本看護科学学会学術集会において発表を行った。また、面接調査結果から、高齢者入居施設に勤務する看護職が疼痛管理教育で受講したいと考えている教育内容と看護職の属性(年齢、性別、資格の種類、勤務形態、施設での勤務年数、高齢者看護の経験年数)勤務施設の種類などについての項目を設定した質問紙を作成した。また、作成した質問紙を用いて、郵送による無記名自記式質問紙調査を実施し、高齢者入居施設の入居者の疼痛管理のために研修会で受講が必要な項目であるかを4段階評定での評価を依頼した。その結果、全国の介護付き有料老人ホーム、特別養護老人ホーム、介護老人保健施設143施設から調査協力の承諾が得られた。質問紙は806名の看護職に配布され、711名の看護職から回答が得られた。平成28年度中に実施予定であった研修会は、平成29年9月までにに実施予定である。本研究は日本の高齢者入居施設における疼痛管理の質向上を目指し、看護職を対象とした高齢者入居施設における疼痛管理教育プログラムの開発を行うことを目的とする。平成28年度に実施した質問紙調査では、全国の介護付き有料老人ホーム、特別養護老人ホーム、介護老人保健施設143施設に勤務する711名の看護職から回答が得られた。その質問紙調査の結果から明らかとなった、看護職が受けたいと考える疼痛教育内容を含んだ教育プログラム案を作成し、介入を行った後に評価を行うことを今年度の目的とした。

この目的を達成するために、教育プログラムに使用する疼痛管理に関する教材「高齢者のための疼痛ケア」を作成し、そのコンテンツは質問紙調査の結果から教育ニーズの高かった、高齢者の痛みの特徴、高齢者の痛みの評価方法、鎮痛剤の副作用、理学療法的疼痛ケア、非薬物的疼痛ケアなどで構成した。この教材を用いて、A県内の介護老人保健施設1施設において疼痛管理に関する研修会を実施した。研修会には看護職6名、介護支援相談員3名、介護職2名、歯科衛生士1名、作業療法士1名、理学療法士1名、言語聴覚士1名の合計15名が参加した。研修会後には、研修内容の理解度、研修内容の満足度を把握するために質問紙調査を実施した。その結果、研修内容に対する満足度は高く、研修内容はよく理解できたとの回答が多かった。また、高齢者の疼痛管理に関する研修を受けたことで、入所者の疼痛管理時に疑問に感じていたことが明確になったなどの回答が得られたことから、教育的介入の有効性が示唆された。本研究は、日本の高齢者入居施設に勤務する看護職を対象とした疼痛管理教育プログラムの開発を目的とした。その目的の達成のため、看護職を対象に半構成的面接を行い、高齢者の疼痛評価のために必要な教育内容の把握を行った。その後、全国の高齢者入居施設に勤務する看護職を対象に疼痛管理の実態把握のための質問紙調査を実施した。面接調査と質問紙調査の結果から、高齢者入居施設に勤務する看護職に対して必要と考えられる教育内容の教育プログラムを作成し、研修会の実施と評価を行った。研修後は、入所者の疼痛管理時に疑問に感じていたことが明確になったなどの回答が得られたことから、教育的介入の有効性と必要性が示唆された。当初の計画通り、平成26年度には、オレゴン州の有料老人ホームの視察を行い、疼痛管理の現状についての状況把握を行うことができた。また、東海地方と関西地域の高齢者入居施設に勤務する看護職に対してのインタビュー調査を計画通り実施することができた。インタビュー調査の結果についての分析状況は途中であるが、今回のインタビュー調査の対象者は、客観的な疼痛評価のポイントや高齢者の疼痛症状の特徴についての教育を研修会で受講したいと考えていることが明らかとなった。今後は、平成27年度に全国規模での質問紙調査を実施し、全国の高齢者入居施設に勤務する看護職が受講したいと考える教育内容についての把握を行っていく。平成28年度には、平成26年度に実施した面接調査と今後実施する質問紙調査の結果から、米国の教育プログラムを基盤としつつ、日本の高齢者入居施設に勤務する看護職に対して必要と考えられる教育内容を含む教育プログラムを作成し、研修会の実施と評価を行う。質問紙調査の結果から、高齢者入居施設で勤務する看護職の多くが必要と考えている疼痛管理項目の内容と本研究者が実施した疼痛評価ツールの導入調査で明らかとなった、高齢者の疼痛症状として観察すべき項目についての内容を含む研修会を高齢者入居施設に勤務する看護職を対象に実施する。研修会前後に研修会参加者を対象とした無記名自記式質問紙調査を行い、勤務する施設における疼痛管理の実施状況についての把握を行う。老年看護学平成27年度は、インタビュー調査の結果をもとに質問紙を作成し、全国の高齢者入居施設に勤務する看護職を対象とした質問紙調査を実施予定である。