hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生きている状態での生理活性種の画像化

本研究では"生きた状態"での生理活性種の機能解析を最終目的に生体の画像化(バイオイメージング)を行うが,そのためのプローブとなる新規化合物を創製した。はじめにプローブ設計の指針となる原理の開発を行い、それに基づいて種々検討した結果、今回2種の生理活性小分子プローブの開発に成功した。この研究(A)では上記メカニズムに基づき種々検討とした結果、活性酸素種である一重項酸素を特異的に検出できるプローブ試薬の開発に成功した.一重項酸素は化学的には古くより多くの有機化学者、物理化学者によりその物性および化学的特性について検討が加えられてきたが、生体における作用すなわち生理的意義については混沌とした状態にあった。今回世界で初めて一重項酸素を高感度で細胞中から捉えることが出来るプローブが開発できたことはこの分野の研究に特段の進歩をもたらす事は疑いない。B)Fluorescence Resonance Energy Transfer(FRET)メカニズムを原理とした画像化プローブの開発このプロジェクトでは加水分解酵素Caspaseのバイオイメージング蛍光プローブの開発に成功した。FRETを原理としてCaspaseなどの加水分解酵素のバイオイメージングプローブが開発できると考え、プローブとなるペプチド化合物をデザイン合成した。すなわち2種の蛍光化合物をつなぐスペーサー上にCaspaseにより特異的に切断可能なペプチド結合を挿入、Caspaseにより切断されると蛍光波長が変化する。それをモニターすることで結果的にCaspaseを捉えることができるようになった。この手法は他の加水分解酵素のプローブ開発にも応用可能である。
遷移金属錯体を用いたC-H結合の活性化と反応

まず芳香族C-H結合活性化を経由する多環芳香族の触媒的合成に関し,シンナミル化合物の遷移金属錯体触媒によるカルボニル化を検討した.その結果,無水酢酸およびトリエチルアミン存在下にパラジウムまたは白金のモノホスフィン錯体を触媒として反応を行うと,酢酸または臭化シンナミルからシクロカルボニル化により芳香環のC-H結合の切断とC-C結合形成が起こり,酢酸ナフチルが80%で得られることを見出した.芳香環またはアリル鎖B位に置換基を持つ基質も高収率で対応する環化体を与えたが,芳香環上の置換基による基質の反応性への影響はほとんど見られない.また,この反応を利用して合成ビタミンK剤として有用なメナジオンなどが合成できることを示した.さらに酢酸ナフチルアリル類を基質として三環系合成を試みたところ,酢酸フェナントリルのみが収率よく得られることを見出した.この際,アントラセン骨格への環化は全く起こらないことから,本反応はフェナントレン系化合物の選択的合成法としても有用であると考えられる.このように本反応は多環芳香族の新規合成法として価値が高く,複素環系や天然整理活性化合物等の合成法としての展開が期待できる.一方,反応機構に関してもパラジウムカルボニル錯体と臭化シンナミルの反応を詳細に検討して,フェニルブテノイル錯体が中間体として生成し,このものの異性化と分子内環化によりシクロカルボニル化生成物を与えることを明らかにした.本反応はアシル錯体と芳香環との反応を含む極めて稀なタイプのカルボニル化であるといえる.次に配位不飽和錯体と炭化水素の化学量論的反応について五配位モリブデン錯体とメタンとの反応を高温高圧,紫外線照射等の条件下で試みた.しかしながら,現在のところ出発錯体の不均化によると思われる生成物のみが得られており,メタンとの相互作用を持った錯体を確認するには至っていない.まず芳香族C-H結合活性化を経由する多環芳香族の触媒的合成に関し,シンナミル化合物の遷移金属錯体触媒によるカルボニル化を検討した.その結果,無水酢酸およびトリエチルアミン存在下にパラジウムまたは白金のモノホスフィン錯体を触媒として反応を行うと,酢酸または臭化シンナミルからシクロカルボニル化により芳香環のC-H結合の切断とC-C結合形成が起こり,酢酸ナフチルが80%で得られることを見出した.芳香環またはアリル鎖B位に置換基を持つ基質も高収率で対応する環化体を与えたが,芳香環上の置換基による基質の反応性への影響はほとんど見られない.また,この反応を利用して合成ビタミンK剤として有用なメナジオンなどが合成できることを示した.さらに酢酸ナフチルアリル類を基質として三環系合成を試みたところ,酢酸フェナントリルのみが収率よく得られることを見出した.この際,アントラセン骨格への環化は全く起こらないことから,本反応はフェナントレン系化合物の選択的合成法としても有用であると考えられる.このように本反応は多環芳香族の新規合成法として価値が高く,複素環系や天然整理活性化合物等の合成法としての展開が期待できる.一方,反応機構に関してもパラジウムカルボニル錯体と臭化シンナミルの反応を詳細に検討して,フェニルブテノイル錯体が中間体として生成し,このものの異性化と分子内環化によりシクロカルボニル化生成物を与えることを明らかにした.本反応はアシル錯体と芳香環との反応を含む極めて稀なタイプのカルボニル化であるといえる.次に配位不飽和錯体と炭化水素の化学量論的反応について五配位モリブデン錯体とメタンとの反応を高温高圧,紫外線照射等の条件下で試みた.しかしながら,現在のところ出発錯体の不均化によると思われる生成物のみが得られており,メタンとの相互作用を持った錯体を確認するには至っていない.
地方中小自治体におけるインフォーマルケアシステム構築に関する比較事例研究

本研究の目的は、地方中小自治体における「インフォーマルケアシステム(ICS)」構築促進に資する支援方法を明らかにすることにある。研究方法は、「ICS構築支援主体」(行政/社会福祉協議会等)、「ICS構築実施主体」(地域活動団体/実践者)を対象とする聞き取り調査によってシステム構築の現状と課題を明らかにするとともに、20歳以上男女3,250名を対象とする質問紙調査によって「支援活動」に対する住民の意識と態度を分析した。その結果、ICS構築のためには、「実施主体」「支援主体」の連携により、「支援対象者」の生活困難の様態と支援の意義を可能な範囲で周知する「地域住民」対象啓発事業の必要性を確認した。本研究は、地方中小自治体における「インフォーマルケアシステム(ICS)」構築促進を目的とし、先行事例の比較によってその構築支援方法を整理するものである。研究初年度は、ICS構築を事業内容に含む厚生労働省「安心生活創造事業(平成2123年)」モデル6自治体を対象とし、「ICS構築支援主体」(行政/社協等)担当者対象聞き取り調査及び関連資料の収集を行うとともに、「ICS構築実施主体」(地区社協、地域づくり団体、自治会、老人会、民生委員等の地域活動団体/実践者)に対する聞き取り調査を行い、ICS構築の現状と課題について整理した。研究によって得た主な知見は下記の通りである。1高齢独居/夫婦のみ世帯の増加著しい地区の「地域住民」は、その多くが、高齢期における生活課題の深刻化に不安を感じているが、自身がICSの「活動主体」あるいは「活動対象」であるという認識を持つに至っていない。2「地域住民」の活動支持度及び活動参加度が「地域活動団体/実践者」の活動意欲に大きな影響を与えることから、ICSの構築/維持の段階毎に地域住民対象「意識啓発」事業を展開する必要がある。3「意識啓発」手法としては、単発的な「講演会」のみならず一定時間数の受講を要件とする「研修会」を開催し、受講者が受講後の実践活動をイメージできるプログラムを準備すべきである。43のような実践志向型意識啓発事業においては、「地域活動団体」と「ICS構築支援主体」の連携が不可欠であり役割分担について十分な協議が必要である。5「地域活動団体/実践者」の多くはICSに対する理解及びノウハウの蓄積が不十分であるため、「ICS構築支援主体」によるICS構築支援の取り組みが必要である。6これらの取り組みは「地域活動団体/実践者」と「ICS構築支援主体」との信頼関係を前提とするものであり、後者には平時より信頼関係構築・維持の努力が必要である。本研究は、地方中小自治体における「インフォーマルケアシステム(ICS)」構築促進を目的とし、先行事例の比較からその構築支援方法を整理するものである。研究第2年度は、初年度に聞取調査を行った6自治体から1自治体を抽出、20歳以上男女2,250名(750名×3地区)を対象とする質問紙調査を実施し「在宅高齢者支援活動」に対する地域住民の意識と態度の分析を行った。その結果、下記の知見が得られた。(1)「生活支援活動」を支持する理由:1「将来自分や家族が地域からの支援を必要とするかもしれない(将来保障的利己主義)」(69.3%)、2「高齢化と世帯人員減少によって生じる課題は住民の支え合いで解決すべき(理念的互助主義)」(52.7%)、3「地域からの支援が必要な方を知っている(現実的互助主義)」(35.7%)等であった。(2)「生活支援活動」への参加度と参加意欲:1「現在、参加していない」(48.7%)、2「今後も参加意欲なし」(11.8%)であり、「潜在的参加者」は回答者の36.9%に達する。この活動のひとつである「ご近所に対するさりげない見守り」については、1「現在、参加している」(27.4%)、2「今後、参加したい」(55.0%)であり、「潜在的参加者」は回答者の27.6%に達する。(2)の結果から、「生活支援活動」に今後関わる可能性のある回答者が3割程度存在しており、調査対象地区では、「ICS」への参加者の量的拡大が期待されることが明らかとなった。しかし、その実現のためには、参加促進の条件を明らかにする必要がある。価値意識的条件について尋ねた(1)の結果では、「将来保障的利己主義」が7割近くに達している。これを足場としながらも、より能動的な行為を生み出すと考えられる、「理念的互助主義」「現実的互助主義」を付加するための条件について、さらなる検討が必要である。本研究は、地方中小自治体における「インフォーマルケアシステム(ICS)」構築促進を目的としその支援方法を整理するものである。第1年度は、「安心生活創造事業」モデル6自治体を対象とし、「ICS構築支援主体」(行政/社協等)、「ICS構築実施主体」(地域活動団体/実践者)に対する資料収集と聞き取り調査を実施しICS構築の現状と課題を整理。第2年度は、中山間地域自治体在住20歳以上男女2,250名(750名×3地区)対象質問紙調査を実施し「支援活動」に対する住民の意識と態度を分析。最終年度では、臨海工業地域自治体在住20歳以上男女1,000名(1地区)対象質問紙調査を実施し比較分析を行った。その結果、以下の知見を得た。(1)ICS構築においては、「地域住民」の活動支持度と活動参加度が「実施主体」の活動意欲に影響を与える。

(2) 1活動支持度は4地区いずれも9割強、2支持理由は、「将来、地域から支援を必要とする(将来利己)」(68.1%69.9%)、「地域課題は住民で解決すべき(理念互助)」(45.8%57.2%)、「地域から支援を必要とする住民を知っている(情念互助)」(15.0%43.4%)。(3)3参加経験と4参加意欲は、「見守り訪問員」(34.2%9.8%、48.9%11.0%)、「さりげない見守り」(317.2%37.7%、441.5%63.4%)、「情報提供」(33.5%12.8%、48.9%20.1%)等、「寄付」(314.3%25.3%、416.5%31.6%)。(4)5「参加経験」を従属変数とするロジスティック回帰分析による4地区共通要因は「情念互助」のみ。以上から、ICS構築のためには、「実施主体」「支援主体」の連携により、「支援対象者」の生活困難の様態と支援の意義を可能な範囲で周知する「地域住民」対象啓発事業の必要性を確認した。本研究の目的は、地方中小自治体における「インフォーマルケアシステム(ICS)」構築促進に資する支援方法を明らかにすることにある。研究方法は、「ICS構築支援主体」(行政/社会福祉協議会等)、「ICS構築実施主体」(地域活動団体/実践者)を対象とする聞き取り調査によってシステム構築の現状と課題を明らかにするとともに、20歳以上男女3,250名を対象とする質問紙調査によって「支援活動」に対する住民の意識と態度を分析した。その結果、ICS構築のためには、「実施主体」「支援主体」の連携により、「支援対象者」の生活困難の様態と支援の意義を可能な範囲で周知する「地域住民」対象啓発事業の必要性を確認した。研究第2年度の目的は、「インフォーマルケアシステム(ICS)」構築に不可欠である、地域住民の住民互助活動への参加意欲の実態ならびにその促進条件を明らかにすることであった。このうち参加意欲については、「研究実績の概要」に記載したように、調査対象地域の3割が参加意欲を持っていること、とくに「ご近所に対するさりげない見守り」に対する参加意欲が高いことなど、参加者の量的拡大が期待されることが明らかとなった。しかし、参加意欲の基盤をなす価値意識についてみると、受動的な1「将来保障的利己主義」が7割であるのに対し、能動的な2「理念的互助主義」が5割、3「現実的互助主義」が3割5部程度に留まっていることから、前者を足がかりとしながら、さらに後者の意識を高める取り組みが必要であることが明らかとなった。そこで、これらの結果について調査対象3地区間の比較分析を行ったところ、1については地域特性(都市郊外地域/農村地域)あるいは活動特性(活動員主導型/単位自治会主導型)による差異がみられなかったものの、2については、地域特性による効果(農村地域においてより高い支持)が窺われる一方、3については、活動形態による効果(単位自治会主導型においてより高い支持)が窺われる結果となり、促進条件を検討するうえで有益な知見を得ることができた。以上から、本年度については概ね順調に進展したものと考えられる。福祉社会学最終年度にあたる研究第3年度は、研究第2年度とは異なる規模の自治体において類似の住民意識調査を実施し、研究第2年度で得た知見を検証・補強するとともに、これと研究初年度の知見を綜合し、ICS3システム(「課題発見システム」「課題検討システム」「課題解決システム」)構築に関する支援方法を整理し、報告書としてまとめ、その成果を広く社会に還元したいと考えている。
空間形の間の等長的はめこみに関する研究

ユークリッド空間及びユークリッド球面内の部分多様体については20世紀前半から研究が活発になされている.しかし,親空間が双曲型空間である場合については研究が十分になされていない.一つの理由にとして興味ある部分多様体の例が殆ど知られていないことが挙げられる.十数年前報告者は,3次元双曲型空間H^3内に,平均曲率一定,回転面の具体的な構成と特徴付けをした.ここではn【greater than or equal】3である整数nについて,(n+1)次元双曲型空間H^<n+1>内に,平均曲率一定,回転超曲面の具体的な構成を行う.さらに,構成した超曲面の特徴付けを行うことができた.Barbosa,do CarmoとEschenburgはリーマン多様体の超曲面に対して汎関数を考え,平均曲率一定である超曲面はこの汎関数の第一変分が0であると定めることを示した.ここでは,H^<n+1>の回転面で,平均曲率一定である超曲面の族を,球面的部分多様体,双曲的部分多様体,放物的部分多様体の3種類を具体的に構成することができた.次に構成した,平均曲率一定である,回転超曲面の族の中からこの汎関数の第二変分が非負となるものを識別することができた.これらの結果は,「エークリッド空間内の回転超曲面で平均曲率一定である部分多様体はアフィン超平面である」と比較して著しい対照をなしていることがわかる.ユークリッド空間及びユークリッド球面内の部分多様体については20世紀前半から研究が活発になされている.しかし,親空間が双曲型空間である場合については研究が十分になされていない.一つの理由にとして興味ある部分多様体の例が殆ど知られていないことが挙げられる.十数年前報告者は,3次元双曲型空間H^3内に,平均曲率一定,回転面の具体的な構成と特徴付けをした.ここではn【greater than or equal】3である整数nについて,(n+1)次元双曲型空間H^<n+1>内に,平均曲率一定,回転超曲面の具体的な構成を行う.さらに,構成した超曲面の特徴付けを行うことができた.Barbosa,do CarmoとEschenburgはリーマン多様体の超曲面に対して汎関数を考え,平均曲率一定である超曲面はこの汎関数の第一変分が0であると定めることを示した.ここでは,H^<n+1>の回転面で,平均曲率一定である超曲面の族を,球面的部分多様体,双曲的部分多様体,放物的部分多様体の3種類を具体的に構成することができた.次に構成した,平均曲率一定である,回転超曲面の族の中からこの汎関数の第二変分が非負となるものを識別することができた.これらの結果は,「エークリッド空間内の回転超曲面で平均曲率一定である部分多様体はアフィン超平面である」と比較して著しい対照をなしていることがわかる.記号力学系(symbolic dynamics)は位相力学系の中で急速に発展している一分野であり、J Hadamardが1898年に曲面上の測地線の分布を研究するために、領域に対する記号の無限列を用いたことに始まる。彼は次のことを示した。「そこには記号の有限列からなるある有限集合があり、記号の無限列にはこれらの有限列が表れない。」1967年にSmaleはshift spacesを正式に定義し、full shiftsのshifts不変な部分集合としてとらえて、それをsubshiftsと命名した。1973年にWilliamsはshifts of finite type間の位相共役条件を発表した。これを契機に位相共役不変量の研究が進み、1977年にParryとWilliamsは0を除くJordan形が位相不変量であることを、そして、同年、BowenとFranksはある種の有限生成のアーベル群が位相共役不変量であることを示した。1980年にKriegerはdimension groupを定義し、それがshift equivalenceの完全不変量であることを示した。本論文では記号力学系よってsubshiftsに対するdimension groupの概念を記述し、dimension groupが共役不変(conjugacy invariant)であることを示した。また、hereditary subsetsがdimension group automorphism不変となるのは、それがsubshifts(Λ,σ)に対するassociated C^*-algebra O_Aのgauge不変イデアルに対応していることを示した。これから、C^*-algebra O_Aが単純(simple)且つpurely infiniteであるための条件を、記号力学を用いて示すことができた。ユークリッド空間及びユークリッド球面内の部分多様体については20世紀前半から研究が活発になされている.しかし,親空間が双曲型空間である場合については研究が十分になされていない.一つの理由にとして興味ある部分多様体の例が殆ど知られていないことが挙げられる.十数年前報告者は,3次元双曲型空間H^3内に,平均曲率一定,回転面の具体的な構成と特徴付けをした.ここではn【greater than or equal】3である整数nについて,(n+1)次元双曲型空間H^<n+1>内に,平均曲率一定,回転超曲面の具体的な構成を行う.さらに,構成した超曲面の特徴付けを行うことができた.Barbosa,do CarmoとEschenburgはリーマン多様体の超曲面に対して汎関数を考え,平均曲率一定である超曲面はこの汎関数の第一変分が0であると定めることを示した.

ここでは,H^<n+1>の回転面で,平均曲率一定である超曲面の族を,球面的部分多様体,双曲的部分多様体,放物的部分多様体の3種類を具体的に構成することができた.次に構成した,平均曲率一定である,回転超曲面の族の中からこの汎関数の第二変分が非負となるものを識別することができた.これらの結果は,「ユークリッド空間内の回転超曲面で平均曲率一定である部分多様体はアフィン超平面である」と比較して著しい対照をなしていることがわかる.
肥大心の間質線維化病変の可逆性に関する基礎的研究と治療法の開発

高血圧心では、心筋細胞肥大とともに間質に線維化が見られ心機能不全の原因となるが、治療開始する際、患者はある程度の罹病期間を経て線維化病変が形成されている。本研究では、マウス高血圧モデルを用い、すでに出来上がった線維化病変が可逆的かどうかを検討した。高血圧による心筋細胞肥大は比較的早期に回復しうるが、一度形成された間質線維化病変の消褪には、何らかの積極的治療を行わなければ長い時間を必要とすることが示唆された。高血圧心には心筋肥大とともに線維化がみられ,拡張能を低下させ心機能不全を来すと考えられているが,実際に医療機関を受診し投薬治療を開始する際,患者はある程度の罹病期間を経てすでにいろいろな程度の線維化病変が形成されているはずである。そこで,すでに出来上がった病変が可逆的か,薬剤治療が可能かどうかを明らかにするために,7週齢Ba1b/C系マウスにAngiotensin II(AngII)を500ng/kg/min4週間投与し高血圧モデルを作成した。投与中止後4週,12週,20週で経時的に摘出した心筋組織を,組織学的に,および定量的RT-PCRにより解析した。AngII投与後,収縮血圧は150mmHg程度に上昇し,中止後2週で正常化した。AngII投与により心体重比,心筋細胞横径は増加したが,中止後4週でいずれも有意に減少し,12週までに正常化した。BNPのmRNA発現レベルも,中止後4週で有意に低下し,12週ではコントロールと差が認められなくなった。一方,線維化面積率は,4週間のAngII投与で増加したが,中止後少なくとも20週まで各群とも変化が見られなかった。初期の線維化促進因子の-つであるテネイシンCの発現レベルは,中止後4週で低下した。しがたって,高血庄による心筋細胞肥大は比較的早期に回復しうるが,一度形成された間質線維化病変ゐ消褪には,より長い時間を必要とすることが明らかになった。高血圧心で、すでに形成された線維化病変が可逆的で治療により軽減あるいは消失させることが可能かを明らかにすることを目的として、平成19年度に引続きマウスにangiotensinIIを4週間負荷して心臓線維化を誘導したのち負荷を中止,20週まで回復過程の経時的変化解析した。平成19年度の結果により、心肥大は中止後12週までに正常化するが、膠原線維面積率で線維化率を評価するとは20週まで改善が見られないことが明らかになったため、本年度は線維化病変のコラーゲン以外の構成分子など質的変化について検討した。病変進展初期に沈着すると考えられる分子の一つ分子ヒアルロン酸は、中止4週後に若干沈着が減少する傾向が見られたが20週後まで明らかな変化は見られなかった。分解系について、リアルタイムRT-PCRにより酵素MMP-9のmRNAレベルの変化を検討したが、病変そのものが比較的微小で徐々に変化するモデルであるため有意な変動を認めることができなかった。次に、線維化病変の分解消失を制御する標的分子の同定を試みた、平成19年度には、線維化制御因子としてしられるマトリックス分子テネイシンCの発現が比較的短期間で有意に減少することが明きらかになり、テネイシンCはin vitroでMMPの発現、活性をあげることが知られているため、テネイシンCに注目した。心臓特異的テネイシンC過剰発現マウスを作成し、野生型、さらにノックアウトマウスで心筋組織のMMP活性をzymographyで検討したが有意な差は見られなかった。したがって、高血圧による心筋細胞肥大は比較的早期に回復しうるが、一度形成された間質線維化病変は高血圧のコントロールにより構成成分が変化しうるが、完全な消槌には、積極的治療を行わなければ長い時間を必要とするとことが示唆された。
ニューラルネットワークを用いた原子力プラントの超早期異常診断システム

本研究はニューラルネット理論を基に、これを改良して原子力プラントの超早期異常診断に応用することを目的としている。研究期間中、原子炉の診断システムを開発し、実プラントの運転データを用いてその診断能力の向上について検討した。平成16年度は主としてオートアソシアティブネットワーク理論を用いた診断システムについての異常検知能力の検討を行った。平成17年度はKohonennネットワークの適用に重点を置いた。Kohonennネットワークを用いることにより「異常の検知」のみならず異常の種類の判断、すなわち「異常の診断」ができると考えた。このために原子炉シミュレータを用いて予め多くの異常状態についての運転データを発生させ、これを学習させて異常診断用のKohonennネットワークを構築した。このモデルに実プラントのデータをオンラインで入力し、出力の変動、計測上のノイズを含む運転状態において正しい異常診断ができるか検討した。平成18年度は誤警報の発生、誤診断の発生にっいて、PWRシミュレータを用いて解析したほか、インドネシアの研究用原子炉(RSG-GAS)の運転データを入手して、ノイズが混入しているデータからも出力変動時の異常検出ができることを示した。また日本原子力研究開発機構の高温工学試験研究炉(HTTR)について出力変動時(起動、停止時)のデータから炉心の冷却材であるHeガスの微小な漏洩の検出可能性を示した。これらの成果のをまとめて国際会議および日本原子力学会などで報告した。正常時の低出力から高出力までの原子炉の運転データをニューラルネットワークに学習させることにより、ネットワーク内部で原子炉のモデル化を行い、異常が発生したときに非常に早期にこれを検知するシステムについて検討を行った。日本原子力研究所との協力により、実プラント(オランダ、Borselle炉、41万kWPWR)のデータを用いて異常診断を行った。実プラントにおける計測系のノイズを含む非常に小さい異常信号について、どの程度の検知能力があるか検証した。本研究のように大学で実プラントのデータを得つつ異常診断システムの開発、改良を行うことはこれまで試みてこられなかったテーマである。ニューラルネットワーク理論として、これまで実際のプラントに報告された例のないKohonennネットワーク理論(異常検知とともに異常診断が可能)を応用した。これらの成果を高温工学試験研究炉の異常診断に応用するための準備段階として、同炉の一定出力からの制御棒引き抜き事象に関して、モンテカルロ法等を用いた解析の結果と、ニューラルネットワーク理論を用いた本解析結果との比較を行った。試験データについては、両コードの結果が十分な精度で一致することが確認された。そのために、本年度はこれまで開発してきた診断システムを改良し、実プラントの運転データを用いてその診断能力の向上について検討した。本年度はKohonennネットワークの適用に重点を置いた。Kohonennネットワークを用いることにより「異常の検知」のみならず異常の種類の判断、すなわち「異常の診断」ができると考えられる。このモデルに実プラントのデータをオンラインで入力し、出力の変動、計測上のノイズを含む運転状態において正しい異常診断ができるか、また誤警報の発生、誤診断の発生についてチェックした。実プラントとして、インドネシアの研究用原子炉(RSG-GAS)の運転データを入手して、ノイズが混入しているデータからも出力変動時の異常検出ができることを示した。また日本原子力研究開発機構の高温工学試験研究炉(HTTR)について、出力変動時(起動、停止時)のデータから炉心の冷却材であるHeガスの微小な漏洩の検出可能性を示した。これらの成果の一部をまとめて国際会議および日本原子力学会などで報告した。本研究はニューラルネット理論を基に、これを改良して原子力プラントの超早期異常診断に応用することを目的として16年度から18年度まで研究を実施した18年度は最終年度であるが、これまで開発してきた診断システムを改良し、実プラントの運転データを用いてその診断能力の向上について検討した。

Kohonennネットワークを用いることにより「異常の検知」のみならず異常の種類の判断、すなわち「異常の診断」ができると考えられる。このために原子炉シミュレータを用いて予め多くの異常状態についての運転データを発生させ、これを学習させて異常診断用のKohonennネットワークを構築した。このモデルに実プラントのデータをオンラインで入力し、出力の変動、計測上のノイズを含む運転状態において正しい異常診断ができるか、また誤警報の発生、誤診断の発生についてチェックした。日本原子力研究開発機構の高温工学試験研究炉(HTTR)について、出力増加試験時の反応度の予測、出力変動時(起動、停止時)の冷却材であるHeガスの微小な漏洩の検出可能性を示した。またインドネシアの研究用原子炉(RSG-GAS)の運転データを入手して、ノイズが混入しているデータからも出力変動時の異常検出ができることを示した。またこれらの成果の一部をまとめて国際会議および日本原子力学会などで報告した。
散逸系における粒子解ダイナミクスの新展開

散逸系におけるパルスやスポットなどの動的な空間局在パターン(以下、粒子解)はTuring不安定性による空間周期構造と共に、パターン形成理論における最も基本的な秩序解のクラスを成している。近年、化学反応系、ガス放電系、液晶系、形態形成系を始めとする様々な系において粒子解が実験的・数値的に発見されている。これらの間の強い相互作用,とくに衝突や不均一媒質での振る舞いに対して従来の摂動的手法の適用は困難であった.これはパルスやスポットが激しく衝突する場合を想像してもわかるように、一般に解の大変形を伴うのがその一因であり,全くの未踏領域であった。しかし動的局在パターンのダイナミクスを考える際には、衝突・散乱は避けて通ることはできない。実際、1次元では常に正面衝突は不可避であり、高次元においても系のダイナミクスの定性的変化は衝突の際に生じる。本研究課題の研究成果から、例えば衝突過程では、分水嶺解(scatter)という不安定なサドルが様々な秩序解が相空間で成すネットワークの中で軌道の交通整理をしていることが明らかになった。さらに粒子解のドリフト・分裂・崩壊等の不安定性を組み合わせることにより,衝突過程で生じるほとんどすべてのダイナミクスを余次元2あるいは3の特異点の近くで再現することが可能となり,同時に有限次元系に帰着することも可能となった.これにより散逸系という無限次元力学系における複雑な時空パターンの骨格構造がなかり解明された。さらに粒子解を乗せて運ぶ媒質が一様でない場合の波の振る舞いについても,不安定解ネットワークからの視点が極めて有用であることが判明した.これは不均一性に由来する不安定解(ディフェクト)が存在し,粒子解の不均一媒質での運動は粒子解とこのディフェクトの衝突過程とみなすことができることに由来する.この場合も粒子解の運動は有限次元系に帰着させることが可能であり,これにより,不均一性の勾配,高さ,幅,曲率等の幾何的状況に運動がどのように依存するか調べることが可能となった.散逸系におけるパルスやスポットなどの動的な空間局在パターン(以下、粒子解)はTuring不安定性による空間周期構造と共に、パターン形成理論における最も基本的な秩序解のクラスを成している。さらに粒子解を乗せて運ぶ媒質が一様でない場合の波の振る舞いについても,不安定解ネットワークからの視点が極めて有用であることが判明した.これは不均一性に由来する不安定解(ディフェクト)が存在し,粒子解の不均一媒質での運動は粒子解とこのディフェクトの衝突過程とみなすことができることに由来する.この場合も粒子解の運動は有限次元系に帰着させることが可能であり,これにより,不均一性の勾配,高さ,幅,曲率等の幾何的状況に運動がどのように依存するか調べることが可能となった.非線形・非平衡系に現れるパルス解やスポット解などの動的空間局在解(粒子解)の間の強い相互作用、とくに散乱現象のダイナミクスの解明を実施した。無限次元における大変形を伴う遷移ダイナミクスを制御している隠れたサドルとしての分水嶺解(scatter)と呼ばれるものが本質的であることを示した。この視点を元に次の成果を得た。1.動的局在パターンの存在:1次元系では放電現象の定性的モデルである3元反応拡散方程式系、離散Gray-Scottモデルにおいて、2次元系においては3種目の抑制因子を加えた3元Activator-Substrate-Inhibitor系において、ドリフト分岐による安定パルス及びスポット解の存在を数値的に確認した。離散Gray-Scottモデルにおいては、2種類の異なる速度をもつパルス解の存在も確認された。3.分水嶺解の大域分岐的挙動:散乱という大変形を伴う非線形ダイナミクスの詳しい過程を解明するために、隠れたコントローラとしての分水嶺解のパラメータ依存性を大域分岐の立場から調べた。複数の分水嶺解が一般に関与すること、それらの間のヘテロクリニック連結、不安定固有値の数と固有関数の形状をAUTO等の追跡ソフトを併用しつつ2次元系を含めて明らかにした。これにより散乱における入出力関係の変化、例えば反射から対消滅へのような変化は軌道が分水嶺解のどの不安定多様体に沿って駆動されるのかという切り替わりが本質的であることが数値的に示された。本年度の実績概要は次の4点に集約される。成果

1. 2次元分水嶺解(scattor)のパラメータに関する大域構造の解明基質消費系の空間2次元3種反応拡散系に対し、スポット解の散乱現象を統御する不安定な2次元分水嶺解の分岐的探索とその結果明らかになった分水嶺解相互のヘテロクリニック的連結ネットワークとそのパラメータ依存性が多様な衝突時の散乱結果を生み出す源であることが判明した。2次元の場合は大域的探索は極めて大きな計算量となるが、特定の鍵となる分水嶺解に着目することにより可能となった。パラメータと共に分水嶺解のネットワークが切り替わり、それが粒子解の衝突後の振る舞いの変化をもたらすことが明らかになった。成果2. 2次元分水嶺解(scattor)の3重点と散乱ダイナミクスとの関係典型的には2次元散乱結果として、反射、対消滅、合体があるが、パラメータ空間においてこれらが切り替わる3重点(triple junction)が発見され、これが分水嶺解のネットワークの切り替わりと密接に関連していることが明らかになった。成果3. 1次元分水嶺解の特異点構造、とくにDrift, Hopf, Saddle-Nodeの3つが複合した余次元3の特異点およびその開折が衝突散乱現象の解明に果たす役割を数値的手法とパルスダイナミクスの方法を併用することにより明らかにした。成果4. 2相流体系における対流セルの衝突過程の解明密度の異なる2相流体において空間局在対流セルがドリフトし、衝突現象が起きることが実験的に知られているが、これに対して本研究で開発された手法により、分水嶺に対応する解の存在やその形状さらにその安定性が数値的に明らかにされ、それにより対流セルの衝突散乱現象の仕組みの一部が解明された。空間的に局在化したパルスやスポット等の散逸系の粒子解が外的な影響により内在しているダイナミック不安定性が如何に外在化されるという現象を議論することが本課題の一貫したテーマである。本年度はとくに伝播する媒質の非一様性に起因するものについて成果を得た。具体的には媒質の一部が周りと異なるとしたとき、そこにディフェクトが生じるが、それに粒子解がぶつかるとき、どのようなダイナミクスが生じるのかを問題とする。モデル方程式としてはガス放電系に現れる3種反応拡散系及びグレイ・スコットモデルを採用した。内在する不安定性としてはドリフト不安定性:定常解から進行波解への遷移、ホップ不安定性:時間周期変動不安定性及びサドル・ノード不安定性:崩壊・分裂の不安定性、の3つが代表的であり、これらの組み合わせにより余次元1から3までの特異点が得られる。それらの特異点の存在は上のモデル方程式で確認された。非一様性としては1点でのJump型、ある区間で別の値をとるBump型、さらに周期的に変動する場合を考えた。得られた粒子解のレスポンスは例えばJump型の場合、通過、反射、分裂、消滅さらに不均一性が生じる不連続点(defect)付近でトラップされるピニング(定在型と時間周期型)があることが判明した。これらは不均一性の強さや粒子解の速度に依存して変化するが、背後で仕分ける黒子として不安定解(scattorとよばれる)の族の存在が示された。大域分岐探索によりこれらの不安定解は粒子解とつながっていることも明らかとなった。
ダイナミック・フォトニック結晶

本研究は、超高周波表面弾性波及びフォトニック結晶に関する研究成果を踏まえ、両者を有機的にリンクさせたダイナミック・フォトニック結晶という新しいコンセプトに基づく光学媒体を世界に先駆け創生することで、空間的に局在化したフオトンを人為的かつダイナミックに操作するという前代未聞の機能発現への基礎的性質を探求するものである。音響光学効果を利用して、表面弾性波の強度や周波数変調によってフォトニックバンドギャップをチューニングすることができる、ダイナミック・フォトニック結晶について、その基礎的特性得るために薄膜光導波路を作製し、その光学特性を評価した。その結果、(1)LiNbO_3基板上にバッファ層としてSiO_2、導波層としてTa_2O_5薄膜を利用した薄膜光導波路を作製し、プリズムカップリング法によって導波光を確認した。導波光の確認には、He-Neレーザを光源に用いて出射光はスクリーンに投影してmラインを観測することで行う。光のプリズム外の入射角度は57゚であった。(2)この光導波路に,1GHzのSAWを伝搬させ、SAWによる光の強度変調を試みたが、光導波路中の光減衰が大きく、光強度変化は観測するまでには至らなかった。これらの結果は、ダイナミック・フォトニック結晶の開発までには至らなかった。現状の問題として、光導波路中の光減衰が大きいことやプリズムカップリングによる光励振効率が悪いこと、光学測定系が不十分であることなどが挙げられ、薄膜光導波路の材料や構造も見直す必要がある。ダイナミック・フォトニック結晶の実現のために、フォトニック結晶に関する研究ならびに数GHz帯の超高周波表面弾性波の研究を行う必要がある。中でも周波数が数GHzの表面弾性波(SAW)フィルタの作製について報告を行う。数GHzの表面弾性波(SAW)フィルタを作製するためには、サブミクロンオーダーの微細加工が要求される。その実現のため、電子線描画装置を用いた直接描画によるGHz帯SAWフィルタの作製を試みた。基板には電気機械結合係数が5.5%と大きい128°YX LiNbO_3、電子線レジストには日本ゼオン製のZEP520-12を用い、電気信号からSAWを発生させるための櫛形電極(IDT)をリフトオフによって作製した。作製したSAWフィルタの伝搬特性はネットワークアナライザを使用し、50Ωでマッチングがとれるように測定治具を作製した。この測定治具は、マイクロストリップラインの長さを変えることでマッチングが取れるようになっており、SAWフィルタはICパッケージにワイヤボンディングしてマイクロストリップラインに接続されている。測定治具のみの周波数特性は、約3GHzまで挿入損1dB以下、リターンロス20dBまで抑えられている。SAWフイルタの作製は,IDTの形状が、開口長200μm、伝搬距離100λ、対数10対で、線幅1μm(SAW中心周波数1GHz)のものおよび500nm(SAW中心周波数2GHz)のものを作製した。上述した測定治具を用いて、中心周波数を1GHzで設計したSAWフィルタの伝搬特性を調査した結果、中心周波数973HMz、帯域幅75MHzと非常に良好な伝搬特性を得ることができた。現在、2GHzで設計したSAWフィルタ,およびそれ以上の周波数帯,例えば10GHz帯のSAWフィルタの作製を試みており,それらに用いるフォトニック結晶についても調査している.本研究は、超高周波表面弾性波及びフォトニック結晶に関する研究成果を踏まえ、両者を有機的にリンクさせたダイナミック・フォトニック結晶という新しいコンセプトに基づく光学媒体を世界に先駆け創生することで、空間的に局在化したフオトンを人為的かつダイナミックに操作するという前代未聞の機能発現への基礎的性質を探求するものである。
微生物酵素の新規活性化機構の解析

Nh1Eタンパク質(以下、eタンパク質)と。(Coイオンを含まない)αサブユニットから構成される複合体αe_2(アポαe_2)にin vitroでCo添加するとCoが取り込まれることを発見した。そこで、アポαe_2から"Coイオンを持たないαサブユニット"と"eタンパク質"をそれぞれ分離・精製した。"Coイオンを持たないαサブユニット"にin vitroでCo添加してもCoが取り込まれなかったが、さらに"eタンパク質"を添加すると"Coイオンを持たないαサブユニット"にはCoが取り込まれた。即ち、αサブユニットへのCoの取り込みは"eタンパク質"依存的であり、この時、"eタンパク質"は、「タンパク質へのCoの挿入」に関与していることから、金属シャペロンとして機能することが示唆された。また、アポαe_2にCoが取り込まれたαe_2を精製し、トリプシン消化後MALDI-TOS/MS解析により、αサブユニットのシステイン残基を調べた結果、翻訳後酸化修飾されていることを実証した。この時、"eタンパク質"は、「システイン残基の酸化」に関与していることから、酸化反応の触媒、すなわち酵素として機能することが示唆された。すなわち、「"Self-Subunit Swapping"シャペロン」として機能するeタンパク質が、「金属シャペロン」、「酸化反応触媒」の新たな2つの機能を持つことを新たに発見した。
超伝導フラーレン化合物の光学定数の温度依存性の測定

平成5年度科学研究研費補助金を使って、まず真空蒸着装置兼反射率測定装置の改良を行った。これにより、C_<60>・K・LiFの蒸着から、反射率・透過率の測定までを真空を破ることなく、全て真空槽の中で行うことが可能になった。また、試料温度を変えることも可能である。現在はOリングシールを使っており、真空度は10^<-6>Torr程度であるが、アルミニウムガスケットを用いることにより、超高真空まで対応できる。超伝導フラーレン化合物の光学測定を行うまえに、1.5から6eVの領域で、母体となるC_<60>及びC_<70>薄膜の光学定数スペクトルの測定を行ったところ、興味深い結果を得た。20から50nmまで膜厚の異なる数種類の試料を作製し、透過率・反射率から直接光学定数を求める方法で、誘電関数を見積もったところ、誘電率の実部が膜厚の増加とともに高エネルギー側で大きく減少することが解った。これは、蒸着条件(基板温度・蒸着速度)や測定環境(真空中・大気中)を変えても変化せず、膜厚にのみ依存する。一方、膜厚により虚数部はほとんど変化せず、膜厚では因果率を満たさない結果となっている。クラマス-クロニッヒ解析から、原因は反射率の減少にあることがわかった。反射率の減少は大気側の表面と基板側の表面で同様に生じていることから、単なる表面の粗さによる散乱ロスではない。これまでの我々の研究から、この領域の吸収は孤立C_<60>の吸収が双極子相互作用によって強調されて見えていることが解っている。ガスの分子分極率スペクトルから、電磁気学的な表面層の存在を仮定して計算すれば、薄膜の反射率の減少を再現することは可能だが、双極子相互作用だけでは表面層の形成を説明できない。
無電極メタルハライド放電中の粒子およびエネルギー輸送解析

本研究は,演色性に優れた光源として最近各所で使われ始めたメタルハライド放電ランプの中でも次の世代のランプとして注目されている無電極メタルハライド放電ランプ内の放電を対象として,i)放電中における温度分布及び各種粒子密度分布を精度良く計測し,ii)計測データを基に放電のモデル化を行って放電中での粒子及びエネルギー輸送過程について明らかにすることを目的としています。高周波電源を用いた誘導結合形無電極メタルハライド放電に対して、発光分光法を用いた計測による実験的研究を主として行いました。計測対象ランプは、石英製の円筒状放電管(内径27mm、高さ10mm、封入物;ScI3:4.1mg、NaI:16.3mg、Xe:200Torr)を真空引きされた外管(外径35mmの円筒状石英管)内に納めたものです。発光スペクトルの空間分布は,ほぼ軸対称なリング状であったので,アーベル変換を用いて,断面に渡っての空間分布を求めました。更に,直流点灯に近い無電極ランプとの比較のために,60Hzの交流点灯の有電極ランプで冷却効果の異なるものを2種類準備し,入力電力を変化させて発光分光法を用いた計測を行いました。その結果,発光スペクトルの空間分布が,冷却効果の大きいランプでは交流位相毎の偏りが大きい傾向に有ること等が実験的に確かめられました。また,水銀(のスペクトル)や準備された電子密度を必要としない方法として,Sc-Na系のメタルハライド放電に対するSc,Sc+,Naの光学的に薄いスペクトル線の絶対強度の測定値を用いた温度の評価法について検討を行い,この方法が,メタルハライド放電中における温度分布及び各種粒子密度分布の計測に非常に有効で有ることを実験的に確かめました。従来のメタルハライド放電の温度の評価は,i)水銀の完全蒸発と水銀の分圧がアーク柱内で一定との仮定を用いて,水銀の封入量と光学的に薄い水銀のスペクトル強度の絶対値から求める方法,ii)同一種の光学的に薄い2本のスペクトル線の相対強度から求める方法,iii)

原子とイオンの光学的に薄いスペクトル線の相対強度と電子密度から求める方法,等により行われました。しかし,i)環境面の理由から水銀を用いないランプの放電には適用できない,ii)上位準位のエネルギー差の大きいスペクトル線の選択が困難で一般に温度の評価誤差が大きい,iii)電子密度の値をあらかじめ準備する必要が有る,等の問題点が有りました。そこで,水銀(のスペクトル)や準備された電子密度を必要としない方法として,Sc-Na系のメタルハライド放電に対するSc,Sc+,Naの光学的に薄いスペクトル線の絶対強度の測定値を用いた温度の評価法について検討を行い,この方法が,メタルハライド放電中における温度分布及び各種粒子密度分布の計測に非常に有効で有ることを実験的に確かめました。
凝縮系における電子ダイナミックスの制御理論

(1)振動外場で変調された半導体ドレストバンド理論非共鳴(赤外)の強いレーザー場中におかれたGaAsなどの半導体のバンドギャップ近傍の光学的性質が大きく変調を受けるという現象が報告されている。これはキャリアの実励起を伴わないコヒーレント現象である。われわれは、この現象を光(振動電場)と強く混合した半導体エンルギーバンドの形成によるものと考え、ドレストバンド(dressed band)の概念に到達、そのバンド理論を構築した。電子状態に対する強結合近似(LCAO)の範囲でFloquet理論とBloch理論の融合により、ドレストバンド計算とその光学応答計算の定式化に成功した。理論計算によるバンドギャップ近傍での透過率変化は、定量的にもよく実験結果を再現した(論文投稿中)。われわれは、量子コンピュータなどの将来の量子情報処理装置の基本単位qubitを駆動する方法として、急峻なパルスを必要としないLandau-Zener型非断熱過程と、位相制御を用いる方法を提案している。一方、超伝導ジョセフソンqubitの操作方法としてLC回路との結合を用いる提案がありcavityQED中の2準位系をマクロなオーダーで実現する方法(ciecuit QED)として注目を集めている。われわれはcircuit QED中のqubitの非断熱操作の理論的研究を行った。とくに少数のフォトン場と対角および非対角結合をした2準位系のLandau-Zener遷移について、遷移確率の解析的公式を発見し数値計算との比較を行った。(3)内殻のオージェ崩壊が誘起する原子脱離ダイナミックス結晶表面の構成原子や吸着原子がX線照射により脱離する現象を、内殻正孔のオージェ崩壊により出現した2正孔状態に起因するものと考え、2正孔・1原子の3体の運動が絡み合った量子ダイナミックスの解析を行った。積分方程式による定式化を行い、脱離収量の評価を行った結果、2正孔間のクーロン斥力による2正孔束縛状態の果たす役割の重要性を指摘した。1.位相緩和を伴う準位交差における非断熱遷移2準位にほぼ共鳴するレーザー光を照射し、その振動数を掃引することで擬似準位交差(adiabatic rapid passage)を実現できる。この際、凝縮系に特有の多自由度性に起因する位相緩和が非断熱遷移に及ぼす影響を明らかにした。萱沼により、以前に見出されていた2準位交差に対する公式を、3準位が1点で交差するbowtieモデルに拡張して、遷移確率の解析的公式を得た(K.Saito and Y.Kayanuma, Phys. Rev. A,65,33407)。2.振動外場で変調された半導体のバンド計算GaAsなどの共有結合半導体に、非共鳴強赤外レーザーを照射するとtransientにバンドギャップが縮むという現象が報告されている。我々は、半導体の価電子帯(HOMO)と伝導帯(LUMO)の双方が同じ原子軌道の1次結合で出来ているという事実に着目し、「強レーザー場のもとでのバンド計算」という新しい問題を設定した。今年度は、とりあえず1次元tight-bindingモデルにもとづき、振動外場中のバンド計算(ドレストバンド)と、光学応答理論の枠組みを構築した。この際、時間軸における周期性と空間軸における周期性の絡み合いが生じるが、ある種のゲージ変換により、これを分離できる。またFloquetの定理とBlochの定理が有効に使えることを見出した。予備的計算により、非共鳴レーザー照射によって、伝導帯幅が縮むこと、および、吸収端の下側にあらたな誘導吸収が現れることを見出した(Y.Kayanuma and Y.Mizumoto, oral presentation at IQEC 2002,Moscow)。3.X線非線形分光の理論1.振動外場で変調された半導体ドレストバンドGaAsなどの共有結合性半導体に、非共鳴強赤外レーザーを照射するとtransientにみかけのバンドギャップが縮むという現象が報告されている。前年度に引き続き、「強レーザー場のもとでのバンド計算」という新しい問題を提起し、定式化の確認とtight-binding modelに対する半導体ドレストバンドの計算および光学応答の計算を行った。1次元モデルに対する計算を終え、現実的な3次元系に対する定式化を行った。ダイヤモンド構造を組んだ結晶格子上の各原子にs-およびp-軌道からなる4個の原子軌道を置き、レーザー電場との相互作用を非摂動的に取り込んだtight-binding modelに基づくバンド計算を行い、プローブ光による過渡吸収スペクトルを求める一連の定式化に成功した。予備的計算によれば、本来のバンドギャップの下側に新たな誘導吸収が出現することを確認している。(oral presentation atCLEO/PR,2003,Taipei)2.パルスX線とパルスレーザーによる超高速非線形分光超短パルス光技術の進歩により、サブフェムト秒領域の時間分解分光が現実のものになりつつある現状をふまえ、短パルスX線とフェムト秒パルスレーザーの組み合わせによるあらたな時間分解分光法の提案を行った。フェムト秒レーザー励起によりバンド間励起子を励起し、その空間伝播の実時間スペクトルをX線共鳴ラマン過程によりプローブする方法を見出した。1次元分子鎖系のモデルに対し、非線形X線ラマンスペクトルを計算し、励起子波束の時間波形を求めた。(Phys.Rev.A67,33818)3.強い非断熱過程を含む電子・原子強結合系の動力学凝縮系中で原子変位と強く結合した電子系の超高速ダイナミックスの研究においては、非断熱効果を正しく取り扱うことが重要である。

このために、電子系と原子系の双方を量子力学的に扱い、かつ電子遍歴性の効果を時間発展演算子の中に厳密に取り入れた積分方程式による計算手法の定式化を行った。この手法を、半導体中の深い不純物準位での電子捕獲と脱離の問題に適用し、シミュレーションを実行、捕獲断面積の前置因子の形を決定した。(Solid State Commun.in press)(1)振動外場で変調された半導体ドレストバンドGaAsなどの共有結合半導体に、非共鳴赤外レーザーを照射すると、みかけのバンドギャップが縮むという現象が報告されている。前年度までに完成した1次元モデルの定式化を踏まえ、現実的な3次元系に対する定式化を行い、ほぼ完成させた。ダイヤモンド構造を持った結晶格子上の各原子に2sおよび2p軌道からなる4個の原子軌道を置き、レーザー電場との相互作用を厳密に取り込んだtight-binding-modelにもとづくバンド計算を行い、プローブ光による過渡的光吸収スペクトルの計算を実行した。その結果、赤外レーザー場との相互作用により、バンド幅が縮む(動的局在)ことと、バンドギャップの下に新たな吸収が出現するという2つの効果が競合して起こることが分かった。GaAsに対するパラメータを用いて計算した結果は、実験によるシグナルの形状をよく再現することが分かった。(2)量子ドット配列における電子の非断熱制御量子コンピユータの素子qubitの実体として、結合した2つの量子ドットを用いる提案がなされている。この結合量子ドット中の電子の制御において、滑らかな外場のみを用いる新たな方法(非断熱制御)の提案を行った。2つの量子準位の交差を2回行うことで、非断熱遷移経路間の位相干渉を起こさせ、望むままのユニタリゲートが実現できること、およびそのパルス波形のデザインにZenerの行列が有効に使えることを示した。(3)グラファイトにおける超高速緩和過程とX線発光スペクトルグラファイトの1s内殻から内殻励起子状態への共鳴励起にともなう再結合発光の実験の解析を行った。共鳴励起状態で、非占有軌道に上がった電子の(擬)ヤーンテラー効果により、ボンド切断型の原子移動が誘起され、これが発光スペクトルの低エネルギー側への裾構造をもたらす。すなわちこれが、X線領域のホットルミネッセンスである。クラスター・バイブロニックモデルによる数値計算の結果、観測された発光スペクトル形状、とくにその偏光依存性まで含めて、良く再現されることを見出した。また、クラスターモデルを越えて、電子のバンド内遍歴性まで取り込んだ定式化を行い、1次元モデルに対する予備的計算を行った。その結果、発光スペクトルの励起エネルギー依存性をうまく説明できることが判明した。(1)振動外場で変調された半導体ドレストバンド理論非共鳴(赤外)の強いレーザー場中におかれたGaAsなどの半導体のバンドギャップ近傍の光学的性質が大きく変調を受けるという現象が報告されている。これはキャリアの実励起を伴わないコヒーレント現象である。