hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
タンザニアの妊娠合併症予防のケア力を強めるICTを活用したeBookの開発と評価

2018年度は、前年度に計画したアプリを作成し、教材部分のコンテンツはアプリ化することができた。そのアプリがタンザニアで機能することを研究協力者であるタンザニアの助産研究者の携帯電話により確認した。WHOガイドラインをイラストや動画によってわかりやすく伝え、実際にケアに用いる時の「How to」を示したアプリは非常に喜ばれ、活用した評価研究の協力を約束した。その後、文化人類学者と「タンザニアの女性にとってより健康だと考えられる助産ケアとは」という題材で話し合う機会を得て、開発中のアプリを紹介したところ、アプリを一方向性の「読むだけ」の教材にとどまらせず、使用者が知識を得たことを確認でき、さらに新たな内容を相談、追加できるような双方向性の機能、イメージとしては掲示板やソーシャルネットワークのような交流機能を持たせた方が、よりアプリを活用してもらえるのではないかというアイディアを得て、評価研究を実装する前に、アプリをもう一段階発展させることを計画した。現在技術者との詰めの段階に入っている。2018年度は、アプリ開発の課程をオーストラリアのケアンズで開催された国際学会(WHO Collaborating Center Conference)で発表し、これまでの成果を海外学術雑誌(BMC Reproductive Health)に論文発表した。また、この研究に関する取り組みが認められ、3つの国内学会(日本遠隔医療学会、日本国際保健医療学会、日本助産学会)からシンポジストに招待された。また、もう一本論文を投稿し、査読を待っているところである。開発中の助産教育アプリについて、国内外の学会や研究者へ公表する中で、非常に高い関心を得られ、よりタンザニアの助産師が活用でき、妊産婦への効果を高めるためのアイディアが多く寄せられ、当初よりその構造を発展させている。そのため、開発に計画より時間がかかっているものの、今年度中には評価研究を開始できる見込みで進んでいるため、おおむね順調に進展していると言える。2019年度には、双方向性に発展せたアプリを完成し、そのテストと実装研究を開始させる見込みである。そのために必要な研究倫理審査の申請が順調に進めば、実装研究を開始できると考える。2017年度は、先行研究課題で作成した教材を電子化するため、タンザニアの研究協力者との会合を行い、現地助産師のニーズに合う形を探索した。元々は電子ブックの形で作成しようとしていたが、タンザニアでは未だ電子ブックを読む文化にないため、アプリ化した方が使いやすいということがあり、アプリ化する方向でコンテンツをまとめた。2016年に新しく発行された世界保健機関(WHO)の"WHO recommendations on antenatal care fora positive pregnancyexperience"に沿い、妊婦健診は妊娠期間中8回を推奨し、その8回で助産師が検査、保健指導すべき内容について、「なぜそれを行う必要があるのか」「どのように行ったら良いのか」を示すようにまとめた。WHOのタイトルにもあるように、妊婦健診をポジティブな経験にすることで、妊婦健診受診率を向上させる目的がある。コンテンツの作成後、それに合わせたイラストを、タンザニアの文化や慣習に合うような形で、例えば妊婦をアフリカ人のイラストにしたり、食事をタンザニアにある食材で描くなどを注意しながら作成した。この後アプリ化するための作業工程を専門業者と確認しており、4月以降その作業を進めていく。アプリの完成後、アプリを使用したことによる助産ケアの変化を評価するため、ベースライン調査、アウトカム調査として収集したいデータの内容をまとめた。1年目に計画していた助産教材の電子化の作業はほぼ終わっている。電子ブックからアプリに媒体を変更したため、コンテンツの作成からアプリ化までの時間は2年目にもかかることになったが、その作業工程の目処は立っており、過度な延長には至っていない。評価研究の項目も整ったため、今後のベースライン、アウトカム調査の目処が立ち始めている。

教材のアプリ化は作業工程に沿い、専門業者と進めていく。アプリの完成後は、作成しているベースライン、アウトカム調査を行う。アプリの導入前後で病院の妊婦健診に参加した女性に受けたケアの内容を確認し、その変化を確認する。アプリの導入時には、使用方法について助産師たちに説明をする勉強会を行う。2019年度には、双方向性に発展せたアプリを完成し、そのテストと実装研究を開始させる見込みである。そのために必要な研究倫理審査の申請が順調に進めば、実装研究を開始できると考える。課題である助産教材の開発を電子ブックからアプリに変更した結果、コンテンツをまとめた後、更にアプリ化の作業が必要になった。29年度にはアプリのコンテンツに合わせた電子イラストの作成を行い、今後アプリ化の作業に移行する。作業の延長に合わせ、費用に関しても来年度に一部持ち越すこととした。タンザニアへの渡航の必要性が生じた場合を想定して、次年度から前倒し請求を多めにしておいた経緯があり、結果アプリ開発を発展させることを決め、年度内には渡航をしないこととしたため、元々次年度の前倒しした分を繰り越した。
微小空間適応を利用したシアノバクテリアの葉緑体化への挑戦

本研究は、微小空間にシアノバクテリアを閉じ込めることにより、シアノバクテリアの分裂・肥大抑制を行い、そのシアノバクテリアが脂肪酸を放出することを確認するものである。シアノバクテリアの大きさと同じくらいのマイクロピラーアレイの間隙にシアノバクテリアを閉じ込めたところ、シアノバクテリアの分裂・肥大は停止したが、シアノバクテリアは死亡しないことが確認できた。脂肪酸の放出を確認するためには脂肪酸の検出手法の確立が不可欠であったため、遺伝子操作したシアノバクテリアが放出する脂肪酸であるパルミチン酸の検出において、質量分析装置を用いて培養液内の検出を行ったところパルミチン酸を検出可能であることがわかった。本研究は微小空間にシアノバクテリアを閉じ込めることにより、シアノバクテリアの分裂・肥大抑制を行い、植物細胞内の葉緑体がそうであるように、分裂・肥大を抑制したシアノバクテリアが脂肪酸を放出するように環境適応するかを確認するものである。マイクロピラーアレイを用いてシアノバクテリアの分裂・肥大を抑制することは実現した。そこで、マイクロピラーアレイのスケールアップを試みたところ歩留まりが悪く、多数のシアノバクテリアを微小空間に閉じ込めることが難しかった。また、遺伝子操作したシアノバクテリアが放出する脂肪酸であるパルミチン酸の検出において、1)染色法、2)分光法、3)質量分析法を試してみた。染色法においては、当初予定したズダンブラックはパルミチン酸を多少黒く染めることができたが、その細胞毒性や感度の低さから、パルミチン酸の検出には不向きであった。また、中性脂肪に結合して赤い蛍光を発するNile Redは、トリグリセリドの3分岐の構造に結合することとPDMSのもつ自家蛍光と重なってしまうため、パルミチン酸の検出に不向きであることがわかった。分光法として、顕微ラマン分光を行ったが、パルミチン酸のスペクトルにおいてパルミチン酸由来のピークを確認できず、パルミチン酸の検出に不向きであると判断した。質量分析装置を用いてパルミチン酸の検出、培養液内の検出を行ったところパルミチン酸を検出することができた。以上により、パルミチン酸の検出には質量分析が適していると判断した。これらの知見を元に、マイクロピラーアレイにシアノバクテリアを閉じ込めた際に、脂肪酸が放出されているのか否かについて、確認を行う予定である。マイクロ工学
自閉症児のコミュニケーションブレイクダウンへの対処能力

自閉症児の最初の要求が伝わらなかったときに、彼らがどのように対処するのかについての調査結果を報告した。彼らは、そうした機会において再度要求を試みていること、さらには、何が伝わっていないのかを判断して伝え方を工夫していたことを見出した。また、話し言葉が十分に使えない自閉症児が、指導を通して、要求内容を誤解している相手に対し、絵カードを使うことで誤解している側面を相手に伝えるように変わっていった事例を紹介した。11名の自閉症児を対象として、自由遊びの時間に、要求行動の自発とコミュニケーションブレイクダウンの機会を意図的に設定し、彼らのリペア方略について分析を行った。ブレイクダウンのタイプとして、「言葉による明確化要請」、「身振りによる明確化要請」、「注目そらし」、「誤解」の4つを準備し、それぞれ6エピソードずつ、計24のブレイクダウンの機会を与えた。その結果、24のコミュニケーションブレイクダウンエピソードに対し、どの対象児も大部分のエピソードでリペアを試み、当初の目的を達成していた。また、単に最初のコミュニケーション行動を繰り返すことによってリペアを試みるよりは、最初のコミュニケーション行動を何らかの形で修正することによりリペアを試みる傾向にあった。「修正」においては、言語を用いる対象児群は「取替」の割合が比較的高かったのに対し、言語を用いない、あるいは限定的に用いる対象児群は「追加」の割合が比較的高かった。ただし、「追加」や「取替」の割合が高いからといって、必ずしもあらたな情報を追加する形でリペアを行っているわけではなかった。言語を用いない、あるいは限定的に用いる対象児群よりも、言語を用いる対象児群の方が「誤解」に対して高い確率で相手の身体に触れる形態を用いていた。その一方で、言語を用いる対象児群では「疑問」に対してのみ、発話に頼ってリペアを試みている傾向、さらには「疑問」のブレイクダウンに対し、最も多い語数でリペアを試みている傾向が見出された。自閉症児についてこうしたリペア能力を見出したのは本研究が初めてである。また、「主体性」や「問題解決力」などが障害児教育の実践現場ではキーワードとなっているが、本研究で使用されたような枠組みを持って自閉症児を見ていけば、彼らなりの「主体的な姿」「問題解決力」が見出せるということ、さらには、こうした既存の力を生かしていくことこそコミュニケーション指導の課題であるという方向性を実践現場に示すことができたという点で意義がある。2語文以上の要求行動が見られる低機能自閉症児(N=12)を対象として、彼らのリペア方略について分析を行った。自由遊びの時間に、要求行動の自発とコミュニケーションブレイクダウンの機会を意図的に設定し、ブレイクダウンのタイプとして、「言葉による明確化要請」、「身振りによる明確化要請」、「注目そらし」、「誤解」の4つを準備し、それぞれ6エピソードずつ、計24のブレイクダウンの機会を与えた。分析対象は、ブレイクダウン直後のコミュニケーション行動(リペア行動)のみとした。結果、24のコミュニケーションブレイクダウンエピソードに対し、ほとんどの対象児は8割以上のエピソードでリペアを試み、当初の目的を達成しようとしていた。また、ブレイクダウンのタイプによって、リペア方略を調整している様子がうかがえた。例えば、「言語による明確化要請」に対しては、言語のみでリペアを試み、かつ、発話の語数が多くなる傾向が認められた。また、「誤解」に対しては、要求の対象についての情報を含むコミュニケーション手段を用いる傾向、聞き手や対象物に直接触れるといった非慣習的手段が多くなる傾向が確認された。今回の分析では、「身振りによる明確化要請」や「注目そらし」といったタイプのブレイクダウンに特有のリペア方略は見出せなかった。聞き手が引き起こすブレイクダウンに対して、無作為にコミュニケーション行動を続けているのではなく、むしろ、ブレイクダウンの社会的意味に合わせてリペアを試みている可能性が示唆された。本研究では、身振りによるコミュニケーション行動が中心である自閉症男児1名(12歳)を対象として、シンボルカードを用いながら相手の誤解の内容に応じて修復するスキルの獲得をめざした指導を行い、その効果を検証した。対象児の好みの活動である、あるテレビ番組の2文字から成るタイトルロゴの色塗り活動を指導場面とした。対象児は、使用するペンのメーカー、色、太さに「こだわり」があったため、毎試行、どのメーカーの、どの色の、どの太さのペンを求めているのかを指導者は把握できた。指導者は、対象児からの身振りによるペンの要求に対し、ある試行時には求めていたペンを即座に渡し(以下、「スタンダード条件」と記す)、別の試行時には意図的に求めていたものとは異なるペンを渡した(以下、「リペア条件」と記す)。指導は、リペア条件において行われ、そこではモデルプロンプトによる時間遅延法が適用された。誤解の内容として、1属性誤解(メーカーのみの誤解、色のみの誤解、太さのみの誤解)、2属性誤解(メーカー+色の誤解、色+太さの誤解、太さ+メーカーの誤解)、及び3属性誤解(メーカー+色+太さの誤解)を設定し、1属性誤解から順に指導していった。実験デザインとしては、基準変更法を用いた。

結果、対象児は、1属性及び2属性の誤解に対して、相手がどの属性を誤解しているかに応じてシンボルカードを指さすことができるようになった。時間の制約で、3属性の誤解についてはベースライン条件しか実施できなかったが、10試行中2試行において、シンボルカードを使用しながら修復することができた。相手の誤解に応じて、相手が理解しやすい手段でコミュニケーションブレイクダウンを修復することができる力を育てる上で、好みの活動や「こだわり」を生かすことが重要であることが示唆された。
超音速自由噴流の電子サイクロトロン共鳴プラズマ加熱に関する分光学的基礎研究

共振空洞にマグネトロンからのマイクロ波を入射し共鳴磁場をかけると電子サイクロトロン共鳴(ECR)により電子のみが選択的に加速され10^<-3>10^<-4>Torr付近で1020eVの高い電子温度と1%程度の高い電離度が得られる。最近、超音速自由噴流にECRプラズマ加熱を行なう方法を開発した。電子温度は高くかつイオンや中性分子の温度は極低温という極端な非平衡プラズマが生成する可能性があり興味がもたれる。本研究では、近赤外半導体レーザー分光法によりこのプラズマ中に生成したイオンなどの不安定分子種の検出を試みた。まず装置を次の様に改良した。近赤外半導体レーザーの温度及び電流をより安定化した。シグナル積算プログラムを開発した。検出器の応答速度を上げた。多重反射光学系の剛性を高くした。高分解能波長計を購入しシグナルの同定を高速で行なえる用にした。通常のホロカソード放電セルでは上記の改良によりN^<+2>イオンのA-XバンドのシグナルがS/N3000程度で観測され存在比0.3%の^<14>N^<15>N^+も観測された。マグネトロンの出力をON-OFFして、10kHzまでのマイクロ波放電変調をかけた。200wp-pのパワー入射ができる。ノズルをジェネラルバルブ社製高速電磁弁に改良した。ノズル電源は250V,100μsecのパルスで100Hzの繰り返しが可能である。Boxcar積分器を製作した。ECR放電空洞はそのままホローカソード放電電極としても使用できる。試験的に100mTorr程度でホーローカソード放電を行ないN^<+2>イオンのA-Xバンドを観測した。ノズルを観測領域に近付けることが重要であった。現在ECR放電においてもノズルと観測領域を近付けるように改良中である。またECR磁場によりノズルが影響を受ける点についても改良中である。ホローカソード放電は10mTorr以下の圧力では放電を維持するのが困難なのに対しECR放電は10.1mTorrで明るいプラズマが得られるので冷えたイオンの検出に有利と思われる。
中枢シナプス可塑性におけるc-kitチロシンキナーゼレセプターの役割

中枢神経機能発達におけるC-KITチロシンキナーゼレセプターの役割について電気生理学的および形態学的に検討した。生後24時間以内のBALB/Cマウスに抗C-KITチロシンキナーゼレセプターモノクローナル抗体(ACK2)を処置し、14日間飼育した。対照群には生理食塩水を用いて同様の処置を行った。ACK2処置群は既に報告したように、消化機能の異常のため体格的な発育不良が観察されたが、生後7日目以降になると対照群に対して自発運動の減少が顕著となった。対照群およびACK2群のマウスをエーテル麻酔下に断頭し、視床下部,海馬,大脳皮質,小脳より神経細胞をプロテアーゼを用いて急性単離しパッチクランプ法により膜電流を測定した。また9日目対照群小脳プルキンエ細胞をACK2の存在下および非存在下で培養し樹状突起の伸張状況を観察した。急性単離標本で得られたglutamate応答,GABA応答,Gly応答は対照群とACK2群で各伝達物質電流応答のcarrier ion,電流-電圧関係,用量-反応関係に有意な差は認められなかった。またglutamate応答を構成するNMDA型AMPA/kainate型応答の割合にも両群で差は認められなかった。一方、対照群由来の小脳Purkinje細胞を培養し、ACK2を処置すると樹状突起の伸張に抑制傾向が見られた。以上より中枢神経機能の生後発達においてC-KITチロシンキナーゼレセプターは神経細胞体の受容体サブタイプの構成にはあまり影響しなかったが、樹状突起の伸張に影響していることが示唆された。ACK2処置マウスに見られた弱い運動失調はC-KITチロシンキナーゼレセプター活性抑制によるニューロン間のシナプス結合の形成不全がその主な原因である可能性が示唆された。このことは生後発達における小脳Purkinje細胞と篭細胞間のネットワーク形成に同チロシンキナーゼレセプターが重要な役割を果たしているという解剖学的報告と一致して興味深い。
移植皮弁知覚の向上を目指して　ー脂肪組織由来間葉系幹細胞を用いた研究ー

シュワン細胞(SC)の皮弁内移植に着目し、脂肪幹細胞(ASC)より分化誘導したSC様細胞(dASC)の皮弁知覚向上効果を検討した。ラット鼠径皮弁を挙上、GFPラットより得た各細胞を移植、再縫着した。20週後、皮弁遠位・中心部の神経密度を評価した。移植後各細胞は約2週間の生存を認めた。遠位部ではdASCとSC移植による有意な神経密度増加を認め、その程度は非知覚皮弁でより顕著であった。一方、ASC移植は神経密度に有意な影響を与えなかった。中心部では何れの細胞移植も神経密度に影響しなかった。移植後早期、皮弁遠位部に限定されるもののdASC移植が皮弁知覚向上への新規アプローチとなる可能性が示唆された。前年度においては以下のモデル作成を行った。すなわち、32匹の野生型ラットにおいて両側島状鼠径皮弁挙上後、右側では腹壁神経を切断・結紮し(非知覚皮弁モデル)、左側では挫滅損傷のみを加えた(知覚皮弁モデル)。皮弁内へ細胞移植後、再縫着した。20週後、皮弁遠位部・中心部よりそれぞれ皮弁組織を採取した。本年度においては凍結切片をニューロフィラメントマーカーである抗PGP9.5抗体で蛍光染色し、脂肪組織由来幹細胞(ASC)、ASCより分化させたdASC、およびシュワン細胞(SC)移植が皮弁に及ぼす影響を検討した。その結果、細胞移植後20週目においてdASC、SC移植により皮弁遠位部において有意な神経再支配向上を認め、その程度は非知覚皮弁においてより顕著であった。一方、ASC移植は神経再支配の程度に有意な変化を及ぼさなかった。皮弁中心部においては、何れの細胞移植も神経再支配に有意に影響しなかった。また、各細胞の生存期間を検討する目的で短い生存期間のモデルを作成し評価を行った。その結果、細胞移植後、皮弁内においてASC、dASC、SCはそれぞれ14、7、14日目まで生存することが確認できた。dASC、SC移植による皮弁内神経再支配向上の機序として、1)移植細胞により産生される神経栄養因子による皮弁周囲からの知覚神経再生の促進、2)移植細胞由来NGFによる周辺組織内非損傷神経からの側芽形成促進が考えられる。これらの効果は移植後早期、皮弁遠位部に限定されるものの知覚皮弁に加えて皮弁知覚向上に対する新しいアプローチとなる可能性が示唆された。Lewis GFPラットより採取した脂肪組織、末梢神経よりそれぞれ脂肪組織由来間葉系幹細胞(ASC)およびシュワン細胞(SC)を得た。ASCをHeregulin-1を含む種々のサイトカインと共に培養したところ、シュワン細胞様形態を持つdASCへと分化した。そのphenotype、及び神経栄養因子分泌量をそれぞれWestern blotting、ELISA法にて解析した結果、ASCとdASCは共にシュワン細胞マーカーp75・GFAP陽性、S100陰性であり両者間に有意な差を認めなかった。一方で、神経栄養因子であるNGF・BDNF分泌量はASC→dASCへの分化により有意に増加し、その量はSCと同等レベルであった。今後は皮弁内の神経軸索密度を評価する目的で、抗神経軸索マーカーPGP9.5等による免疫染色を行い、それぞれの細胞移植が皮弁内神経再支配へ及ぼす効果を検討していく予定である。また短い生存期間のモデルを作成することにより、移植細胞の動態も経時的に観察していく。GFPラットより各細胞を抽出、分化誘導に成功した。各細胞の特性を解析した上で、予定していた動物モデルを作成、移植を行った。今後採取組織を処理、解析していく必要があるが、予定していた計画よりもスムーズに実験が進行しており、今後更なる進展が期待できると考えている。今後は前年度で採取した組織を神経特異的マーカー抗体を用いて解析していく。一方、まだ解析途中ではあるが、作成した切片上に観察されるGFP陽性細胞の数が極めて少ないことが予想されるため、生存期間の短い動物モデルを新たに作成し、移植細胞の動態を経時的に評価していく必要があると考えている。次年度においては、新たな動物モデル作成に必要な費用、免疫染色に必要な抗体購入費用、研究成果を発表するために必要な費用(学会発表、論文発表のための英文校正、出版に関わる費用などを含む)などを申請する必要がある。
カリウム輸送系の細胞生理学および分子生物学的研究

カリウムは植物の3大栄養の一つであり、また高濃度NaClが存在する塩ストレス条件下ではナトリウムイオンと拮抗するカリウムイオン吸収能力が耐塩性機構に深く関与すると考えられている。そこでカリウム輸送系の細胞生理学および分子生物学的研究を、Mesembryanthemun crystallinumおよびオオムギを研究材料としておこなった。前者については、カリウムチャンネル遺伝子断片がPCR法によって同定されていたので、その成果に基づき今年度は遺伝子の全長と遺伝子発現について調べた。その結果この遺伝子のcDNAは2,800bpの長さであることがわかった。またこの遺伝子は主として根で発現していた。PCR法によると、葉では根のものと異なった長さのDNAが増幅されてきたので、根とは異なる種類のカリウムチャンネルが発現しているものと考えられる。塩ストレスによる影響については、この遺伝子の発現は塩ストレスによりやや減少することが明らかになった。発現部位と塩ストレスの影響についてさらに詳細に検討するため、in situ PCR法の導入を現在検討している。つぎにオオムギのカリウム輸送系遺伝子については、Mesembryanthemun crystallinumと同じ条件では、目的とする遺伝子はPCRによって増幅できなかった。そこでPCRの条件を検討した結果、いくつかのPCR産物を得ることができた。これらが目的とするものかどうか、現在クローニングと塩基配列決定の準備を進めている。
微生物により生成される新規蓄放電物質の生成機構の解明

新規蓄放電物質生成微生物を取得する為、嫌気的に微生物を分離した結果、本物質を生成する単一微生物の分離に成功した。本物質の充電容量は約80 μAh mg-1であった。XRDおよびEDX解析から本物質は鉄と硫黄で構成されたMackinawiteであることが判明した。本物質を添加した負極を装着した微生物燃料電池(MFC)と本細菌を接種したところ、微生物からの電子移動と蓄電が確認された。ゲノム解析の結果、細胞外電子伝達に関わるOmcBESTZやMtrABC-OmcA遺伝子は見出せなかったため、別の細胞外電子伝達機構が推定された。今後、本菌株の変異株を嫌気的に作成する方法を確立し生成機構の解明を進める。1複合微生物系における新規蓄放電物質の生成過程を観察したところ、当初白色の物質が生成し、その後黒色化して行く様子が見られた。本物質生成に関わる微生物の分離を実施した。その結果、黒色のコロニーと白色のコロニーの取得に成功し、白色コロニーからは白色の沈殿物が、黒色コロニーからは黒色沈殿物が得られた。蓄放電能は、黒色沈殿物>複合微生物系由来沈殿物>白色沈殿物の順であった。これら2種類の混合系において、複合微生物系と同様の生成ステップが観察された。複合微生物系における新規蓄放電物質の生成は、少なくとも2種類の微生物によって生じており、白色沈殿物が黒色化している訳ではないことが示唆された。2新規蓄放電物質の実体を解明するため、エネルギー分散型X線解析、X線回折法および走査電子顕微鏡による物質科学的解析を実施した。その結果、本物質はFeとSを主成分とするMackinawiteであることが判明した。1)蓄電物質の生成は微生物複合系において確認され、しかも生成物の色が白灰色から黒色に変化することから、本物質生成には23種類の微生物の関与が予想されていた。しかし、本物質生成培養物から、蓄電物質を生成する微生物を2株分離した。1株(HK-II株)はMackinawiteに特有のヒラヒラとした構造を形成し、片方の株(HK-IV株)はヒラヒラとした構造に加え粒子状物質も形成していた。それらは硫酸還元細菌の1種であることが16S rRNA遺伝子解析から判明した。株によって生成物の形態が異なる理由は未解明である。HK-II株の充電容量は約80 μAh mg-1、HK-IV株はその約2倍を示し、表面積の違いが充電容量の差を生んだと推測された。HK-II株のゲノム解析を実施し、細胞外電子伝達に関わるタンパク質をコードしている遺伝子について解析した。その結果、Geobacter属細菌やShewanella属細菌で報告例のあるOmcBEST, OmcZあるいはMtrABC-OmcAは見出せておらず、新規の細胞外電子伝達機構を有する可能性がある。2)微生物が生産したMackinawiteの安定性を調べるため、約80日間、時系列的に蓄電性能の評価およびサイクリックボルタンメトリー解析、SEMおよびXRDによる物質科学的解析を実施した。その結果、大凡本物質は物質科学的にも電気化学的にも安定であることが示された。このことから、工業的に利用を目的とした物質生産を図る場合であっても、物性の維持という点からは問題が無いと考えられた。H27年度までに、微生物群集構造と機能解析、生成過程観察とFISH解析、分離菌株のゲノム解析および物質科学的解析を行う予定であった。予想外であったが、実際には1菌株で蓄電物質を生成していたことが判明した。分離菌株(HK-II株)のゲノム解読は終了した。また、純粋培養下で生成された本物質の物質科学的解析は、完璧に終了した。当初、複数の菌株によって本物質が生成されると予想し、そのために複数の菌株がどのように作用し合うのかを調べる一環として「生成過程観察とFISH解析」を行う予定であったが、この点に関しては、計画の変更が必要である。電極の作成と評価についても、予備実験を進めている。また、本物質を利用した微生物燃料電池の二次電池化についても検討を開始しており、全体として概ね順調に進展していると判断できる。本研究では、廃棄物の中でも大きな割合を占める有機性廃棄物の処理とクリーンエネルギーである電気の生産を同時に行える微生物燃料電池の実用化を図ることを究極の目標とする。既に我々は、微生物に親和性を示し蓄放電能力を備えた新規機能性材料が、微生物によって生成される事を見出した。そこで本研究では、本物質の蓄放電能力向上を図るため、微生物による新規の蓄放電物質の生成機構と特性の解明を目的とした。当初の予想とは異なり、本物質は硫酸還元細菌分離株によって生成される事が示された。硫酸還元細菌は多様な微生物群で構成されている為、複数の基準菌株を購入し、同様の物質を生成するかどうかを調べたところ、系統学的に生成するグループとそうでないグループに分かれた。その原因は不明である。生成機構としては、硫酸還元に伴う硫化水素の生成と溶液中の鉄イオンが反応して生成されると推定されている。しかし、同じ硫酸還元細菌であっても生成物質の形状が異なる事から微生物の関与が考えられた。物質科学的解析の結果、充放電に際して、mackinawiteが可逆的に変化している事が示された。充放電メカニズムは、微生物由来と化学合成由来において同様の傾向を示すものと、そうでない物質とに分かれた。そのため、物質科学的および電気化学的により深く解析を進める必要が有る。

本物質への電子授受を微生物が行えるかどうかを調べる為、分離微生物と本物質を微生物燃料電池に封入し、開回路および閉回路時における電子供与体の減少、発電量等を測定した。その結果、開回路時に微生物から本物質へ電子が渡され充電されていることが示された。以上の結果から、1)硫酸還元に伴う化学反応として本物質が生成されている事、2)充放電機構の一端を解明できた、3)硫酸還元細菌にとってこのような物質を細胞外に生産する事は生存戦略の一つ、ということが示唆された。新規蓄放電物質生成微生物を取得する為、嫌気的に微生物を分離した結果、本物質を生成する単一微生物の分離に成功した。本物質の充電容量は約80 μAh mg-1であった。XRDおよびEDX解析から本物質は鉄と硫黄で構成されたMackinawiteであることが判明した。本物質を添加した負極を装着した微生物燃料電池(MFC)と本細菌を接種したところ、微生物からの電子移動と蓄電が確認された。ゲノム解析の結果、細胞外電子伝達に関わるOmcBESTZやMtrABC-OmcA遺伝子は見出せなかったため、別の細胞外電子伝達機構が推定された。今後、本菌株の変異株を嫌気的に作成する方法を確立し生成機構の解明を進める。新規蓄放電物質生成に関与する微生物の分離に成功した。また、分離株が生産する蓄放電物質の蓄電容量等の電気化学的解析結果も得られている。物質科学的解析も順調に進み、本物質がMackinawiteであることが複数の解析手法から確認された。嫌気微生物の培養、操作煩雑性および困難性を考慮すると、Mackinawite生成に主として関わっている微生物の単離に成功したことは、今後の研究遂行上、極めて重要なステップを登ったと判断可能である。現在、Mackinawite生成機構解明に向け、本微生物のゲノム解読を目指している。そのため、Mackinawite非生成倍地の作成およびゲノム解読に必要な純度と量の確保に成功した。昨年度において、本研究で着目している新規蓄電物質がMackinawiteであること、本物質生成にはstrain HK-II株の1菌株のみで可能であること、またゲノム解読を実施した。以上の成果等を基に、以下の研究を実施する予定である。(1)strain HK-II株による新規蓄電物質Mackinawiteへの電子伝達機構および生成機構の解明を図る。これまでにも、固形の導電性物質に対して、電気生産(鉄還元)微生物であるGeobacterやShewanellaの電子伝達機構は詳細に研究が進められている。HK-II株はGeobacter属やShewanella属とは異なることは分かっているため、これまでとは異なる機構で電子伝達を行っている可能性がある。一方、ゲノム解読が終了したため、ゲノム解析を実施し、Geobacter属やShewanella属で知られている電子伝達機構を有しているのかどうかを、まず検討する。電子伝達に関わる遺伝子が推測されれば、これらのゲノム解析情報を基に遺伝子工学的手法を用いて変異株を複数種作成し、電子伝達機構の詳細な解明を図る。
タウレプトンの異常磁気能率の精密測定による新物理探査

素粒子物理学の喫緊の課題は、標準理論と呼ばれる現パラダイムを越える、新しい、より根源的な原理を探求することである。第三世代レプトンのタウは、レプトンの中で最も大きな質量を持つ。そのため、タウの崩壊現象には新物理の効果が出現することが期待されている。本研究では、KEKのBファクトリー加速器で得られた世界最大統計量の約9億のタウ反タウ対を使ってタウレプトンの異常磁気能率および崩壊パラメータをこれまでの10倍の精度で測定し、新物理の効果を探索した。さらに、次世代実験で使用する高バックグランド下においても高効率で稼働する電磁シャワーカロリーメータの開発を行った。第三世代レプトンであるタウレプトンの異常磁気能率の測定によって新物理探索を行う研究を行っている。荷電レプトンの異常磁気能率(スピン1/2の点電荷粒子のDirac磁気能率からのずれ)の精密測定は、標準理論の厳密な検証となる。また、新物理の異常磁気能率への寄与は、新物理の発現するエネルギースケールをΛとすると、レプトン質量(ml)とΛの比の二乗(ml/Λ)2に比例する。タウレプトンの質量は、ミュオンの質量の約17倍であり、新物理に対してその二乗、約290倍の感度を有する。われわれはKEK Bファクトリー加速器で得られた約9億のタウ反タウ対を使ってタウレプトンの異常磁気能率をこれまでの10倍の精度で測定する。KEK Bファクトリーにおけるタウレプトンの輻射レプトン崩壊を用いてタウレプトンの静的な(on mass-shell)性質である異常磁気能率F2(0) =aτを10-3の精度で測定し、かつ、フレーバーに強く依存する新物理の可能性について制限を与える。副産物として、輻射レプトン崩壊の分岐比の精密測定から、τνW結合の非標準理論モデルについても制限を与えることができる。さらに、タウレプトンのレプトン崩壊のパラメータであるMichelパラメータを従来の10倍の精度で(例えばρパラメータを10-3の精度で)決定する。これによって、荷電カレントの非標準理論モデル(例えば右巻きカレント)に対してもきわめて厳密な制限を与えることができる。本年度は、タウレプトンのレプトン崩壊のパラメータ(ミッシェルパラメータ)の精密測定に関して大きな進展があった。KEK Bファクトリー加速器で得られた約5億のタウ反タウ対から、一方がτ→ρν、他方がτ→eνν、あるいはμννに崩壊する事象を選び出した(全部で、2千万事象)。これらの事象それぞれの9種類に運動学的物理量すべてを同時にフィットして、4つのミッシェルパラメータを測定する9次元同時最尤度最適化プログラムを開発した。同プログラムを、大統計シミュレーションデータに適用して、その動作と有効性を確認した。その後、どうプログラムをデータに適用し、予備的結果を得た。得られたミッシェルパラメータの統計精度は、先行研究の約45倍良い精度となっている。現在、残る系統誤差の洗い出しに取り組んでおり、来年度中には最終結果を得て、学術誌に公表する予定である。純粋CsI結晶にAPD(Avalanche Photodiode)を接合した電磁カロリーメータを試作し、放射線同位元素を使って試験をした。十分に低いノイズレベルが達成できている。この解析プログラム開発のために必要なタウレプトン崩壊事象のシミュレーションが完成し、模擬事象を大量に(1000万事象程度)生成することに生成した。KEK Bファクトリー加速器の実験で収集した約5億のタウ反タウ対のデータを使ったタウレプトンのレプトン崩壊のパラメータ(ミッシェルパラメータ)の精密測定の解析が大幅に進展した。実験条件や複雑なバックグランドに起因する多くの系統誤差(systematic errors)の原因究明と対処が進み、論文完成の一歩手前の段階に到達している。

さらに、タウレプトンの輻射レプトン崩壊(radiative leptonic decay)を使って、これまで測定できなかった2種類の崩壊パラメータを測定する方法を開発した。また、終状態に5つのレプトンを含むタウの崩壊事象の探査についての検討を開始した。ビーム強度を40倍に増強したKEK Bファクトリー加速器(スーパーKEKB)での実験環境においても優れた性能を発揮する電磁カロリーメータの候補として、純粋CsI結晶を使った応答の早いカロリーメータを開発している。今年度は、純粋CsI結晶にAPD(Avalanche Photodiode)を接合した電磁カロリーメータを試作し、放射線同位元素を使って試験をした。十分に低いノイズレベルが達成できている。複数のAPDを一つの結晶に取り付ける、波長変換プラスチックを使うなどさらなる取り組みを進めた。実験で得られた光の収集効率を説明するためのシミュレーションプログラムも開発した。これらの成果は測定器開発に関する国際会議等で報告する予定である。KEK Bファクトリー加速器の実験で収集した約5億のタウ反タウ対のデータを使ったタウレプトンのレプトン崩壊のパラメータ(ミッシェルパラメータ)の精密測定の解析が最終段階に達した。バックグランドの確率分布関数(pdf)のより精緻化に努めた結果、系統誤差(systematic errors)の改善(最小化)が進んだ。論文の草稿がほぼ完成した。得られたミッシェルパラメータの統計精度は、先行研究の約10倍良い精度となっている。また、終状態に5つのレプトンを含むタウの崩壊事象さらに、終状態にパイ中間子、2つの荷電レプトン、およびニュートリノを含むタウの崩壊現象の探査も開始した。ビーム強度を40倍に増強したKEK Bファクトリー加速器(スーパーKEKB)での実験環境においても優れた性能を発揮する電磁カロリーメータとして、純粋CsI結晶を使った応答の早いカロリーメータを開発している。厚い波長変換プラスチックの側面に複数のAPDを取り付けたものを使ってCsI結晶からの蛍光を高効率で収集する新しい方式を開発した。その結果、十分に大きな光量と十分に小さいノイズを達成することができた。そのノイズは、1結晶当たり0.41MeV程度の小さなエネルギーに相当し、これは、BelleII実験の必要要件を満たしているが分かった。素粒子物理学の喫緊の課題は、標準理論と呼ばれる現パラダイムを越える、新しい、より根源的な原理を探求することである。第三世代レプトンのタウは、レプトンの中で最も大きな質量を持つ。そのため、タウの崩壊現象には新物理の効果が出現することが期待されている。本研究では、KEKのBファクトリー加速器で得られた世界最大統計量の約9億のタウ反タウ対を使ってタウレプトンの異常磁気能率および崩壊パラメータをこれまでの10倍の精度で測定し、新物理の効果を探索した。
脳磁図による運動知覚における視覚刺激と聴覚刺激の相互作用に関する研究

本研究では,運動視成立時の脳磁図(MEG)を取得し,空間視経路と物体視経路の両賦活と,さらにその分離された情報の統合について,多感覚的に検討することを目的とした。平成30年度では,両眼立体視により視覚刺激を3次元的(3D条件)に提示し,2次元的(2D条件)に提示する条件と比較した。両条件下で,1運動が最適に知覚できる最適試行1,2持続時間が最適試行1より長い最適試行2,および32刺激が同時に提示される同時試行の3種類の試行を用意した。刺激提示は,モニター中央の凝視点から左右5.09度離れたどちらかの周辺部から中央の凝視点直下に提示する場合と,中央部から周辺部に提示する場合とを設定した。周辺部へは視覚0.76度の大きさで,中心部へは2.29度で提示した。健常成人の実験協力者23名に対して,3D条件と2D条件をランダムに提示した。それぞれの提示条件では,1から3の3種類の試行と左右周辺から中央,中央から左右周辺,という2種類の提示方向があり,計6種類の提示試行をランダムに出現させた。この6種類の提示試行は,それぞれが最低でも80回のMEG加算平均波形が得られるまで繰り返された。こうして得られた事象関連場から電源推定を行い,下・中・上後頭回,下・上頭頂小葉,中心後回,中心前回,下・中・上側頭回,下前頭葉眼窩部,下前頭葉弁蓋部,中前頭回,上前頭回背側部などの活動を分析した。その結果,運動感が生ずる最適条件と運動感が生じない同時条件とが,上後頭回などの一次視覚野における賦活化の差異を示し,この部位においてすでに運動感の処理が行われていることが示唆された。さらにこの賦活化の違いは,中心後回,中心前回,中側頭回,下前頭葉弁蓋部,上前頭回背側部などへ伝えられていく可能性も示された。一方,立体視の違いによる賦活化の差異は明瞭ではなかった。今後,部位間の比較を組織的に行う必要がある。平成30年度中に,ほぼ当初の計画通りに実験を実施することができ,これまでに23名の実験協力者から脳磁図の計測データを得ることができた。データの解析については現在,進行中であるが6月中には終了させる予定である。その後は,分析結果を吟味しつつ順次,まとめて公表していく予定である。上記のデータ解析と並行して,次年度においては,視覚刺激に加えて聴覚刺激を複合的に提示する条件を設定して実験を行う予定であり,そのための準備はすでに整えつつある。視覚刺激と聴覚刺激の提示条件についても確定しており,8月から視聴覚複合刺激事態におけるMEG実験を行う予定である。次年度では引き続き,立体視が成立する3D条件と,立体視が成立しない2D条件とを設定し,運動感が得られる視覚的物体の提示によるMEG応答を測定するが,この条件に聴覚刺激を提示して,視聴覚複合事態におけるMEGを測定する。これまでと同様,1仮現運動と2非運動条件という2条件に,3D条件と2D条件,さらに,聴覚刺激を左右耳に提示する際,視覚刺激の運動方向と一致する条件と,不一致な条件とを設定する。これらを組合せ,運動条件(運動/非運動)×立体視条件(3D/2D)×聴覚刺激条件(一致/不一致)の8条件下においていMEGを計測する。その際,予備的に音刺激のみの条件下においてもMEG測定を行い,この条件における「運動感」が脳のどの領域を活性化させるかを統制条件とみなし,視覚聴覚複合事態における脳活動を評価する。以上のような条件下で実験データの蓄積を行い,得られた知見を逐次まとめて公表する。本研究では,運動視成立時の脳磁図(MEG)を取得し,空間視経路と物体視経路の両賦活と,さらにその分離された情報の統合について,多感覚的に検討することにした。平成29年度では,物体視経路をより強力に賦活するため刺激を3次元的(3D)に提示することにし,両眼視差を利用した立体視が成立している物体の運動視について検討した。刺激は球体画像とし,この画像を3D条件と2次元(2D)条件とで提示した。両条件下で,1運動が最適に知覚できる最適試行1,2最適に知覚できるが持続時間が最適試行1より長い最適試行2,および32刺激が同時に提示される同時試行の3種類の試行を用意した。モニター中央に凝視点を配置し,刺激を凝視点から左右5.09度離れたどちらかの周辺部から中央の凝視点直下に提示する場合と,中央部から周辺部に提示する場合とを設定した。周辺部に提示する場合は0.76度の大きさで,中心部に提示する場合は2.29度で提示した。健常成人の実験協力者11名に対して,3D条件と2D条件をランダムに提示した。この6種類の提示試行は,それぞれが最低でも80回の加算平均波形が得られるように提示した。約80回の加算平均MEGによる事象関連場から電源推定を行い,MT/V5領域と頭頂連合野に相当する領野からの反応を分析した。

探索的分析の結果,MT/V5領域,および頭頂連合野においても,2D条件と3D条件との間に明確な差異を認めることができなかった。解析時間や条件間の比較に用いる部位など,分析データの選択について再考の余地が多分にあり,まだ分析対象としていない部位や解析時間について再検討を行うことで,2D刺激と3D刺激の処理の違いが明確になると考えられる。平成29年度では,ほぼ当初の計画通りに実験を実施することができ,10名を超える実験協力者から脳磁図の計測データを得ることができた。データの解析については今後,検討を行う余地が多分にあるため,これを早急に実施し,得られた知見を順次,公表できる見込みである。平成30年度においては,視覚刺激の呈示条件を変更した実験を行う予定であり,そのための準備はすでに整えつつある。さらに,音刺激を用いた「運動感」を提示する条件を設定し,音刺激によるMEG応答についての予備的データが取得できるものと考えている。本研究では,運動視成立時の脳磁図(MEG)を取得し,空間視経路と物体視経路の両賦活と,さらにその分離された情報の統合について,多感覚的に検討することを目的とした。平成30年度では,両眼立体視により視覚刺激を3次元的(3D条件)に提示し,2次元的(2D条件)に提示する条件と比較した。両条件下で,1運動が最適に知覚できる最適試行1,2持続時間が最適試行1より長い最適試行2,および32刺激が同時に提示される同時試行の3種類の試行を用意した。刺激提示は,モニター中央の凝視点から左右5.09度離れたどちらかの周辺部から中央の凝視点直下に提示する場合と,中央部から周辺部に提示する場合とを設定した。周辺部へは視覚0.76度の大きさで,中心部へは2.29度で提示した。健常成人の実験協力者23名に対して,3D条件と2D条件をランダムに提示した。それぞれの提示条件では,1から3の3種類の試行と左右周辺から中央,中央から左右周辺,という2種類の提示方向があり,計6種類の提示試行をランダムに出現させた。この6種類の提示試行は,それぞれが最低でも80回のMEG加算平均波形が得られるまで繰り返された。こうして得られた事象関連場から電源推定を行い,下・中・上後頭回,下・上頭頂小葉,中心後回,中心前回,下・中・上側頭回,下前頭葉眼窩部,下前頭葉弁蓋部,中前頭回,上前頭回背側部などの活動を分析した。その結果,運動感が生ずる最適条件と運動感が生じない同時条件とが,上後頭回などの一次視覚野における賦活化の差異を示し,この部位においてすでに運動感の処理が行われていることが示唆された。さらにこの賦活化の違いは,中心後回,中心前回,中側頭回,下前頭葉弁蓋部,上前頭回背側部などへ伝えられていく可能性も示された。一方,立体視の違いによる賦活化の差異は明瞭ではなかった。今後,部位間の比較を組織的に行う必要がある。平成30年度中に,ほぼ当初の計画通りに実験を実施することができ,これまでに23名の実験協力者から脳磁図の計測データを得ることができた。データの解析については現在,進行中であるが6月中には終了させる予定である。その後は,分析結果を吟味しつつ順次,まとめて公表していく予定である。上記のデータ解析と並行して,次年度においては,視覚刺激に加えて聴覚刺激を複合的に提示する条件を設定して実験を行う予定であり,そのための準備はすでに整えつつある。視覚刺激と聴覚刺激の提示条件についても確定しており,8月から視聴覚複合刺激事態におけるMEG実験を行う予定である。平成30年度では引き続き,立体視が成立する3D条件と,立体視が成立しない2D条件とを設定し,運動感が得られる視覚的物体の提示によるMEG応答を測定する。
老人施設における医療安全教育のコンピテンシーの同定とアセスメントツールの開発

日本の介護保険施設では医療依存度の高い利用者が多くなってきている。これらの施設では医療安全教育を推進しななければならない。本研究は介護保険施設の医療安全教育に関する調査を行った。分析対象は1088施設である。医療安全教育到達目標49項目の達成度を5段階評定で調査した。医療安全教育項目について因子分析(最尤法、プロマックス回転)を行った。介護保険施設における医療安全教育の因子構造は「f1:利用者の人権擁護」「f2:業務管理に関する行動」「f3:日常生活行動支援」「f4:医療行為補助」「f5:自己研鑽」「f6:業務上の取り決め」の6因子が抽出された。α係数は各因子0.84以上の高い値を示した。医療安全対策や教育はいわゆる総合病院の機能を持つ病院から導入された経緯があり、今後、医療ケアを必要とする入所者が増加する特別養護老人施設においる医療安全教育の実態と評価について掌握されていない。本研究では前年度(基盤研究(C))の結果を活かし、医療安全教育コンピテンシーの現状が不明瞭といわれる特別養護老人施設に対象に研究をすすめ、これまで研究者が行った総合病院の研究を基に医療安全教育のコンピテンシーの同定とアセスメントツールの開発を進める。平成27年度は、調査規模は4000施設を予定していたが、医療ケアの実施状況を鑑み、特別養護老人ホーム3866件、老人保健施設3967件の計7833件に郵送し、留め置き調査を実施した。調査内容は、先に実施した総合病院の内容を介護保険施設に内容に沿うように再度検討を行った。具体的には、対象施設の属性、GRMの属性、医療依存度、支援度、介護度、インシデント報告の有無、インシデント内容、研修の実施度、施設外研修の参加度、施設職員の介護・医療安全教育の到達状況、施設内の研修内容、医療安全教育での苦慮している内容等についてである。随時回収している。返信された回答を現在、解析を行うため、データを入力している。データ入力は、回収数が多く、質的回答もあるため、平成28年度にまたがり実施することになった。当初の計画では、調査規模は4000施設を予定していたが、医療ケアの実施状況を鑑み、特別養護老人ホーム3866件、老人保健施設3967件の計7833件に郵送し、留め置き調査を実施した。当初計画より大規模な範囲で調査実施できたことから当初計画以上に進展していると判断した。調査は介護保健施設で実施されている医療安全教育内容の情報を収集し、介護職員に対する医療安全教育の構造を抽出した。また、各施設で実施されている安全対策の研修状況は、その研修計画を共有し安全教育の質の向に活用されることを期待し、報告書としてまとめた。方法:全国の介護保険施設7833施設に郵送し、施設職員の教育・研修を担当している看護師に回答を依頼した。回収された施設は1094施設である。そのうち有効回答が得られた1088施設を分析対象とした。調査内容は介護保険施設の基本属性:所在地域、開設者、施設の種類、常勤職員の構成、入所者数、入所者の医療依存度、要支援度、要介護度、インシデント報告の有無、インシデント報告内容、GRMの役割を担う職種、研修実施の有無、施設外研修参加の有無。回答者の基本属性:年齢、性別、GRM業務実施の有無、職位の経験年数、就業年数、看護師歴、修了した研修、介護・医療安全教育に関する項目:医療安全教育到達目標の49項目は厚生労働省の示す看護実践能力の構造の基本姿勢と態度・技術的側面・管理的側面の中から医療安全に関連するものを抜粋し用いた。介護・医療安全研修に関する項目:研修内容、介護・医療安全教育で苦慮している内容とした。結果は「介護保険施設職員に対する介護・医療安全に関する実施調査」報告書にまとめた。平成28年度は回収データの入力の完了と分析が中心となる。質的データも含まれるので分析には時間を要すことが想定される。介護現場において現実的に導入しやすい医療安全教育のコンピテンシーが充実するように、統計的処理を行い構成要因の信頼性・妥当性を検討していく。医歯薬学調査用紙の回収として、調査実施後の郵便費の後納額の見込みが正確に算出できないため、使用予算として5千円弱繰り越しとなった。3月に回収した郵便費の後納費として使用する予定である。
複素座標法と解析的微分法を用いた共鳴状態およびイオン化過程の理論的研究

複素座標法は原子・分子の準安定状態である共鳴状態のエネルギーと寿命を直接決定する理論手法である。本研究はこの手法を原子や分子の光イオン化断面積の計算に効率よく応用するための方法論を開発する。特に従来法の問題点であった基底関数の選択の困難を解決するために、振動数依存分極率の基底関数に含まれる複素数軌道指数に関する1次微分と2次微分を解析的微分法によって評価し、それらを変分的に最適化する方法を開発す、有用な成果を得た。1.量子力学的共鳴状態は、有限の寿命で崩壊する一時的な準束縛状態である。特に、複素座標法を用いた電子系共鳴状態の計算には、束縛状態と共鳴状態を記述する実数基底と、連続状態を記述する複素数基底が必要である。数値計算を軽減するために、複素数基底の個数を最小限にし、かつ精度を落とさないように、複素数エネルギー固有値や振動数依存分極率に対する変分法を用いてその複素数軌道指数を最適化する計算方法を開発している。2.これまで光イオン化断面積の計算のために、振動数依存分極率(以下では単に分極率とよぶ)について複素軌道指数を最適化する計算手法を開発してきた。複素基底関数法と分極率に対する変分原理を利用した光イオン化断面積の計算手法によって、光子エネルギー毎に最適化された複素軌道指数を持つ1,2個のガウス型基底関数を用いて、連続状態の情報が効率良く抽出できること、最適化された複素軌道指数は、自動イオン化領域で特異な振る舞いを示すことなどを見出した。今年度の研究において、次の点を明らかにした。(1)共鳴状態において断面積がファノ・プロファイルを描いて0になる振動数領域や、クーパー極小によって0になる振動数領域において、分極率は基底関数依存性を全く示さなくなる。(2)複素数基底関数が一つの場合、分極率の実数部分も虚数部分も、それぞれ複素数軌道指数を変数とする調和関数として振る舞うため、ラプラス方程式を満たす。(3)通常は実数値の軌道指数に対して分極率は特異性を示すが、(i)の振る舞いを示す特別な振動数において、この特異性は消え、分極率は軌道指数依存性を持たなくなり、このため最適化された軌道指数は特異な振る舞いを示すことを明らかにした。今年度、以下の点を明らかにすることができた。(1)水素原子の光イオン化に対して、複素軌道指数を持ったSlater型基底関数を14個使用し、分極率αが満たす変分原理に基づき、各光子エネルギー(ω)毎にその軌道指数{ζi}に関するαの解析的1次微分と2次微分を計算してNewton-Raphson法で最適化するアルゴリズムで最適化したところ、断面積を非常に高精度に得ることができた。さらにこの時に最適化した波動関数は、光子場を摂動として生じる1次の摂動波動関数であり、その虚数部分は正則クーロン波に対応すること、分極率に対する変分原理とHylleraasの摂動変分法との間の関係などを明らかにすることができた。(2)基底関数が1個だけの場合、分極率の実数部分も虚数部分も、それぞれ複素数軌道指数ζを変数とする調和関数として振る舞い、ラプラス方程式を満たす。この性質を用いて、実軸上のζ(および虚軸上のζ)に対してαの振る舞いをフィットし、必要な計算量を軽減するアルゴリズムを考案した。量子力学的共鳴状態は、有限の寿命で崩壊する一時的な準束縛状態である。複素座標法を用いた電子系共鳴状態の計算では、束縛状態と共鳴状態用に実数基底関数が、また連続状態用に複素数基底が必要である。数値計算を軽減し精度を高くし、特にドブロイ波長の問題依存性を反映させるために、複素数エネルギー固有値や振動数依存分極率に対する変分法を用いて、複素数軌道指数を最適化する計算方法を開発している。昨年度、振動数依存分極率(以下では単に分極率とよぶ)を複素軌道指数に関して最適化する計算手法で1次摂動波動関数を求め、その虚数部分が正則クーロン解をかなり良く近似することを明らかにした。今年度は特に、連続波動関数の漸近領域における位相のズレを求め、さらにそれを用いて、光電子の空間分布を表現する異方性パラメータβの計算可能性を調べた。

1.水素原子の光イオン化において、複素軌道指数を持ったSlater型基底関数を5個使用し、分極率αが満たす変分原理に基づき、各光子エネルギー(ω)毎にその軌道指数{ζ_1}に関するαの解析的1次微分と2次微分を使ってNewton-Raphson法で{ζ_1}を最適化したところ、1s,2p,3d電子のイオン化断面積を非常に高精度に得ることができた。ざらに最適化した1次摂動波動関数は、原子核領域からr=20bohr付近まで正則クーロン解を高精度に表現した。2.r=1020bohrの領域でWKB解にマッチングすることで、漸近領域まで連続関数を補外し、位相のズレを簡単にかつ高精度に計算することが出来た。この結果、2pからの光電子の異方性パラメータβを有効数字3ケタの精度で得ることに成功した。3dからのイオン化においてもほぼ同様の精度を得た。3.基底関数を複素数のGauss型にしたところ計算精度がかなり悪くなった。この場合の最適化手法、および、Slater型で最適化した複素数軌道指数のω依存性などは現在検討中である。