hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
海洋に流れ込む大河の生物地球化学的影響

得られたサンプルの一部や昨年度に実施した拓洋第五海山の試料は、微生物細胞密度や微生物系統解析、化学分析等を実施し、学会発表や紙上発表を行った「海底下の大河」(以下「大河」)は、地下に広がる流域から様々な金属元素やマグマ揮発成分等を溶かし込み、熱水・メタン湧水として海洋へ流出する。本領域では、イオウ、水素、メタン、鉄の化学成分で特徴づけられる4種類の「大河」を仮定し、その検証を目的としている。本計画研究では、海洋に放出された「大河」の化学・微生物・生態学的影響を「大河」の種類毎の検証を目的とし、2008,2009年度は、観測方法の確立とイオウ・メタンの大河の観測を実施した。2010年度は、1.水素の大河のプルーム調査をインド洋かいれいフィールドで実施し、プルーム中での高い水素濃度を見出すとともに、プルーム中での微生物細胞の増加やプルーム内での動物プランクトン(主としてヤムシ類)の増加を見出した。2.北マリアナ海域の深海熱水系において、RIトレーサーと保圧型培養装置を用いた世界中の熱水系でも初めてとなる熱水プルーム中での微生物群集による炭素固定活性の見積もりに成功した。3.メタンの大河沖縄トラフで、伊是名海穴熱水プルーム中の動物プランクトンを採取し、プランクトン中の安定同位体や重金属測定を実施した。また、伊是名海穴近傍で新規熱水活動域を発見した。この他にも熱水プルームの迅速かつ効率的な検出法となりうる、AUVとADCP音波探査を用いた熱水プルーム立体検出手法を開発している。これらの結果や技術は、深海生態系への大河の影響を実際に見出すとともに、大河フラックスや新規熱水探査に有効な効率的な三次元プルーム探査技術にもつながるものである。海底下熱水循環系「海底下の大河」が地球表層環境に及ぼす影響評価のため、生物、微生物、化学フラックスを調査した。本計画研究班では、伊豆小笠原海域にて5航海(白鳳丸KH11-05,淡青丸KT11-26, KT11-29,よこすかYK11-07, NT11-10)、沖縄トラフにて3航海(YK11-10, NT11-17, NT11-18)を実施し、現場センサー類を用いた熱水プルーム探査、熱水プルームマッピング調査、微生物活性データ、動物プランクトン試料を実施した。この他に、地滑りによる海底下から海洋へのフラックス測定を目的として、日本海溝や小笠原海溝における2航海(YK11-E06, KR11-11)に参加しデータを取得した。沖縄トラフ鳩間海丘にて実施された熱水プルームグリッドデータをもとに、熱水プルームの分布シミュレーションモデル化を実施し、その結果の正当性や問題点について議論した。また、プルーム分布モデル評価の目的で、1000m以浅の熱水系の代表として与論海穴、カルデラ構造の影響をうけない伊良部海丘でのセンサーを用いた熱水プルームグリッドデータを取得した。沖縄トラフと伊豆小笠原海域の熱水プルーム試料を対象に、微生物密度測定、次世代シーケンサーを用いた16S rRNA遺伝子のdeep-sequencingを実施した。また、熱水プルーム中の微生物による一次生産の評価のため、放射性同位元素を用いた二酸化炭素同化速度やアミノ酸取り込み速度を測定した。前年度に採取した沖縄トラフの動物プランクトン試料を用いて、動物プランクトン中の重金属や炭素および窒素の安定同位体計測を実施した。
手形状と内力の変化がもたらす手首表面の凹凸変化現象の解明と装着型デバイスへの応用

本研究では装着型情報端末のユーザインタフェースおよび手指の動き分析による日常の行動計測手段を実現することを念頭に,腕時計のように手首に装着するだけで手形状と内力(力の入れ具合)を同時に認識可能なデバイスの実現を目指している.本年度は手首凹凸を距離センサアレイで計測することによって,手形状のみならず力の入れ具合まで認識できる手首装着型のデバイスを実現するためには,まず様々な手形状および力の入れ具合における手首凹凸の変化の観察を行った。具体的には,先行研究で開発した手首凹凸計測デバイスと市販の生体計測システムであるbiosignals pluxの筋電センサを用いて,手形状や力の入れ具合を様々に変化させた状態で,筋電と手首凹凸がセットとなったデータセットを取得可能なシステムを構築した。このシステムによりデータを取得し,手形状,力の入れ具合,手首凹凸の3つが相互にどのような関係を持って変化をするのかを明らかにすることを試みた.結論として,力の入れ具合に応じて手首凹凸は変化するものの,これまでの手形状のように手首凹凸より抽出した特徴量は単調に増加したり,減少したりするのではなく,複雑な変化をすることが明らかになった。これは力の入れ具合の認識が各個人によって異なるためだと考えられ,さらなる分析が必要である。また手首凹凸を頑健に計測するために,これまでの柔軟バンド構造とは異なる多関節バンド構造の手首凹凸計測デバイスの試作も開始した。柔軟バンドから硬質多関節バンドにすることで,バンドの折れ角度を知ることが可能になり,すなわちデバイスの装着状態を知ることができるというメリットが期待されるが,その効果の検証については今後の課題である。当初の予定通り必要なデータを取得する基本的なシステムは構築することができた。また力の入れ具合と手首凹凸の変化には,何かしらの対応関係が見られるものの,手形状と手首凹凸の関係ほどにシンプルな対応ではないことが明らかになった。これは当初から予想されたことであり,研究課題が明確になったという意味では,大きな進展であると言える。また,次年度以降に予定していた,新規デバイスの開発に関しては,少し前倒しで着手できたことから,おおむね順調な進展だと言える。力の入れ具合に応じた手首凹凸変化について,更なる分析を進める。特に実験協力者の数を増やし,被験者に応じてどのような変化傾向があるかなどを掴む。また今年度,前倒しで開発に着手できた多関節型の新型デバイスの開発に本格的に取り組む。
強相関電子系における量子ビットの形成と制御の理論

本研究は、局在電子と遍歴電子の共存系で普遍的に見られる近藤効果の応用研究であり、波として空間的に広がった多数の伝導電子が協力して一点に局在するスピン自由度を正確に遮蔽するという粒子性と波動性を区別せずに結合状態が形成される量子力学の本質的な効果にどのような発展性があるか、量子力学の原理を利用する量子計算への応用という観点から明らかにすることを目指している。これまでの解析手段の限界を超え、研究対象を量子ナノ構造に拡張して新たな物性現象の応用を探索するものである。
心筋再生療法への応用を目指した新規心筋前駆細胞特異的表面マーカーの探索

マウス胚における心臓前駆領域から得られた遺伝子発現の網羅的解析によって、心臓前駆細胞に特異的な細胞表面マーカーを同定した。それを用いることで、マウスのES細胞やヒトのES細胞、iPS細胞から心筋前駆細胞を単離することが可能になった。これによって将来、心不全患者に対する心筋前駆細胞を用いた再生医療につながる可能性がある。これまで我々は、マウス初期胚の心筋前駆領域由来の単一細胞cDNAに対する次世代シークエンサーを用いた網羅的発現プロファイリングを行ってきた。本研究では、この解析によって判明した心筋前駆細胞特異的表面マーカー候補34遺伝子について、まず、抗体がコマーシャルベースで利用可能である9遺伝子について、心筋前駆細胞特異的表面マーカーとしての、妥当性と実用性を検討を開始した。CD1マウスの7.25-8.00日胚を回収し、Whole mount in situ hybridization法によって、候補遺伝子が心臓前駆領域で発現しているかどうかを検討した。まず検討した5遺伝子において、2遺伝子が心臓前駆領域で発現していた。詳細に検討を行った1遺伝子については、免疫組織染色を用いて、タンパクレベルでもマウス胚心臓前駆領域で発現していることが確認された。さらに、マウスES細胞とヒトiPS細胞を用いた、心筋細胞分化誘導系においても発現が確認され、このマーカーを用いて、効率的に心筋細胞へと分化する前駆細胞を収集することが可能であった。マウスES細胞から得られたこの心筋前駆細胞を、免疫不全マウスの心臓に移植することによって、ES細胞由来の心筋前駆細胞の生着を認め、細胞移植によっても生体内で心筋細胞へと分化することを確認した。27年度が最終年度であるため、記入しない。小児循環器学27年度が最終年度であるため、記入しない。
食道扁平上皮癌に対するターゲットとしての脂質過酸化物によるEGFR制御機構の検討

食道癌の予後は不良で、90 95%は扁平上皮癌である。食道扁平上皮癌の病態形成にEGFR活性化が関与し、分子標的薬剤の臨床面での有効性も報告されている。HNEは細胞膜脂質過酸化物で、細胞膜に浸透しシグナル伝達機構メディエーターとしての作用も報告されているが、食道扁平上皮癌における役割は不明である。今回、臨床研究・基礎的研究により食道扁平上皮癌の病態形成に重要なEGFR制御機構におけるHNE刺激と生体防御因子GSTA4・GSHとの相互作用の関与を明らかにした。今後の更なる研究により新たな治療方法の開発などへの展開が期待できる。これまでのところ食道扁平上皮がんの病態形成に関する研究で、酸化ストレスによるEGFR制御機構という新たな視点に立った研究はなく、申請者は「食道扁平上皮癌に対するターゲットとしての脂質過酸化物によるEGFR制御機構の検討」について研究した。平成22年度は、食道扁平上皮がんのEGFR制御機構におけるHNEの関与、および、そのメカニズムにおける生体防御因子GSTA4との相互作用について検討することを目的とした。まず、食道扁平上皮がんのEGFR制御機構におけるHNEの関与を検討することを目的とし、ヒト食道扁平上皮がん細胞株:KYSE-30/KYSE-140・ヒト正常食道扁平上皮細胞株:HET-1・ヒトバレット食道腺がん細胞株OE33に対してHNEを曝露したところ、KYSE30にて最もEGFR発現・活性化が誘導されたため、本研究ではKYSE30細胞株を用いて展開することとした。さらに、HNEに対する生体内での防御因子としてのGSH・GSTA4について検討したところ、HNE曝露により細胞内GSH濃度が用量依存性に低下し、防御因子としてのGSHの役割をヒト食道扁平上皮癌細胞株でも確認できた。また、他の防御因子であるGSTA4を強制発現させると、HNEによるEGFRリン酸化が著明に抑制されたため、防御因子としてのGSTA4の役割を確認できた。酸化ストレス産物HNEの刺激によるEGFR活性化を内因性防御因子であるGSHやGSTA4が抑制することから、抗酸化作用のある食品などによる食道扁平上皮癌の予防効果への発展が期待できる。食道癌は予後不良な疾患で、本邦では扁平上皮がんが9095%を占める。ゆえに、食道扁平上皮がんの病態解明は急務であり、それにより新たな予防方法や治療方法の開発や予後の改善が期待できる。食道扁平上皮がんの発がんメカニズムに関する諸研究により喫煙などの影響によるニトロソ化合物曝露といった酸化ストレスの関与が示唆されている。HNEは細胞膜脂質過酸化物の一つで、細胞膜に浸透し細胞内シグナル伝達機構に作用するといった酸化ストレスによるシグナル伝達機構のメディエーターとしての作用も報告されているが、食道扁平上皮がんの病態形成における役割については不明である。また、食道扁平上皮がんの発癌・発育進展にEGFR発現・活性化が重要な役割を果たしていることが報告されており、臨床面においてはepidermal growth factor receptor(EGFR)をターゲットとした分子標的薬剤の有効性も確立されている。しかし、食道扁平上皮がんの病態形成に関する研究で、酸化ストレスによるEGFR制御機構という新たな視点に立った研究はなく、申請者は「食道扁平上皮癌に対するターゲットとしての脂質過酸化物によるEGFR制御機構の検討」についての研究を行った。まず、臨床研究にてヒト食道扁平上皮がん検体を用いHNE発現とのEGFR発現との相関を明らかにし、次に、ヒト食道扁平上皮がん細胞株を用い、食道扁平上皮がんのEGFR制御機構におけるHNEの関与とそのメカニズムにおける生体防御因子GSTA4・GSHsystemとの相互作用について検討した。ヒト食道扁平上皮癌組織においてHNEが曝露されると防御因子GSTA4/GSH systemとのバランスによりEGFR活性化が惹起され、癌の発育進展に重要な役割を果たす事が示唆された。この新たな視点からのアプローチによる更なる研究により新たな治療方法の開発などへの展開が期待できる。
手術場における麻酔関連アラームのリスク低減と新たなモニタリングシステム構築

欧米での知見によると早急に処置が必要とされるアラームの発生割合は、全発生件数の数%に満たないとされ、医療従事者らに、アラームに対する注意を喚起しない習性が生じ易い状況にある。そこで本研究は、周術期、特に様々な医療機器が混在する手術室におけるアラーム機能を備えた医療機器のもつアラームに関するリスク課題を、医療従事者と医療機器の相互の視点から、実証的に明らかにすることを具体的な目的とし、当該年度においては、下記の内容を実施した。術中のアラームに対して、麻酔科医がどのような対応および判断を行っているかに関して、データを収集するための仕組みを構築し、データ収集し、それらの分析を行った。具体的には、アラームを備えた医療機器から収集されたアラーム発生に関するデータ、麻酔科医のアラームへの対応データ、認知タスク分析によるデータを、手術事案ごと時間軸に沿った形で整理し、さらに麻酔科医の認知時間、考察時間、対応速度などの形で分析を行った。当該研究課題においては、収集されたデータをケースごと時間軸に沿った形で整理し、さらに麻酔科医の認知時間、考察時間、対応速度などの形で検討を行う際に、分析の焦点として、アラームと、それに対応する麻酔科医の行動、認知、意思決定がどのような反応を示しているかということを明確化する点にあった。その目的は、アラームと、それに対応する麻酔科医の行動、認知、意思決定がそれぞれのレベルでアラームに対して、どのような反応を示しているかということを明確化することにある。これにより、いわゆる客観的なアラーム音とそれに対する受け手の側の麻酔科医の対応に関する相互行為のどのような点に課題があるかを明らかにできる点にあった。しかしながら、この点に十分なデータ構築がなされていないため、改めてデータの構築を再検討することとした。再度、麻酔科医がアラームをどのように判断したのかを記録するタイムスタンプシステムとアイトラッキングを用いたシステムとを統合したシステムを構築し、解析をおこないうるに足る一定量のデータを取得する。分析の焦点としては、アラームと、それに対応する麻酔科医の行動、認知、意思決定がそれぞれのレベルでアラームに対して、どのような反応を示しているかということを明確化することにある。これにより、いわゆる客観的なアラーム音とそれに対する受け手の側の麻酔科医の対応に関する相互行為のどのような点に課題があるかを明らかにすることにある。当該結果に関する、方法論も含めた、取りまとめを行い、学会などを中心に広く発表を行うとともに、関連の英文学術雑誌などに公表を試みる。さらに当該研究の継続性を担保するために、本研究組織に加わっている研究者らの組織などにおいて同様な研究を行うことを検討すると共に、成果に関して広く一般に対しても公表を行うことの検討を試みる。本研究は、周術期、特に様々な医療機器が混在する手術室におけるアラーム機能を備えた医療機器のもつアラームに関するリスク課題を、医療従事者と機器の相互の視点から、実証的に明らかにすることを具体的な目的とした。そこで本年度は、下記の内容を実施した。まず事故報告書などを用いて個別事例の分析、検討を行い、手術場でのアラーム関連の課題に関する論点を明確化した。次いで手術場における医療機器によるアラームの発生時間、頻度などに関して定量的なデータの収集を試みた。具体的には、手術室における麻酔器、生体情報モニターにおける術中のアラーム発生に関するデータを対象とし、これらのデータの収集を試みた。また術中のアラームに対して、麻酔科医がどのような対応および判断を行っているかに関して、データを収集するための仕組みの検討および準備を行った。具体的にはアラームが鳴るごとに、そのアラームの重要度、適切度などの麻酔科医による判断がどのようなものであったかを記録するための、ディバイスの検討を試みた。加えて、アイトラッキングを用いて、モニター画面視聴において、麻酔科医の視点がどのようなトレースを生じさせているかを把握するシステムを準備した。本研究においては、アラームが鳴るごとに、そのアラームの重要度、適切度などの麻酔科医による判断がどのようなものであったかを記録するためのディバイスの検討を試みているところであるが、これらのディバイスの開発に時間を要しているため遅れが生じた。また、その結果として、当該ディバイスと同時に用いる予定の、アイトラッキングを用いたシステムに関しても遅れが生じているため。そこで本研究は、周術期、特に様々な医療機器が混在する手術室におけるアラーム機能を備えた医療機器のもつアラームに関するリスク課題を、医療従事者と機器の相互の視点から、実証的に明らかすることを具体的な目的とし、当該年度においては、下記の内容を実施した。まず手術場における生体アラームの発生時間、頻度などに関して定量的なデータの収集を試みた。具体的には、手術室における麻酔器、生体情報モニターにおける術中のアラーム発生に関するデータを対象とし、全身麻酔と局所麻酔それぞれについてデータの収集を試みた。また術中のアラームに対して、麻酔科医がどのような対応および判断を行っているかに関して、データを収集するための仕組みを構築し、データ収集を試みた。具体的には手術時モニタリング用シミュレーション動画を作成し、この動画を視聴した麻酔科医らのアイトラッキングの軌跡に関する情報を収集した。結果として、一定程度の精度でのデータの収集が可能であることが明らかとなった。

前年度において予定していたディバイス開発に時間を要したため、遅れが生じてきており、その結果として、当該ディバイスと同時に用いる予定の、アイトラッキングを用いたシステムとの統合に時間を要し若干の遅れが生じた。そのため、当初は麻酔科医を対象とした解析をおこないうるに足る一定量のデータを取得する予定であったが、現時点では十分なデータの確保ができてない状況にあるため。欧米での知見によると早急に処置が必要とされるアラームの発生割合は、全発生件数の数%に満たないとされ、医療従事者らに、アラームに対する注意を喚起しない習性が生じ易い状況にある。そこで本研究は、周術期、特に様々な医療機器が混在する手術室におけるアラーム機能を備えた医療機器のもつアラームに関するリスク課題を、医療従事者と医療機器の相互の視点から、実証的に明らかにすることを具体的な目的とし、当該年度においては、下記の内容を実施した。術中のアラームに対して、麻酔科医がどのような対応および判断を行っているかに関して、データを収集するための仕組みを構築し、データ収集し、それらの分析を行った。具体的には、アラームを備えた医療機器から収集されたアラーム発生に関するデータ、麻酔科医のアラームへの対応データ、認知タスク分析によるデータを、手術事案ごと時間軸に沿った形で整理し、さらに麻酔科医の認知時間、考察時間、対応速度などの形で分析を行った。当該研究課題においては、収集されたデータをケースごと時間軸に沿った形で整理し、さらに麻酔科医の認知時間、考察時間、対応速度などの形で検討を行う際に、分析の焦点として、アラームと、それに対応する麻酔科医の行動、認知、意思決定がどのような反応を示しているかということを明確化する点にあった。その目的は、アラームと、それに対応する麻酔科医の行動、認知、意思決定がそれぞれのレベルでアラームに対して、どのような反応を示しているかということを明確化することにある。これにより、いわゆる客観的なアラーム音とそれに対する受け手の側の麻酔科医の対応に関する相互行為のどのような点に課題があるかを明らかにできる点にあった。しかしながら、この点に十分なデータ構築がなされていないため、改めてデータの構築を再検討することとした。手術室において、麻酔科医がアラームをどのように判断したのかを記録するタイムスタンプシステムと、麻酔科医の視点をトレースすることが可能なアイトラッキングシステムを整備し、麻酔科医らを対象に、当該データの収集を行う。加えて当該麻酔科医らに対して、行動や判断の思考過程を抽出し、分析するための方法論である認知タスク分析に基づく、Critical Decision Method (CDM)と呼ばれるインタビューを実施する。具体的には、麻酔科医がデータ収集作業を実施した手術事例を対象に、タイムスタンプの記録を元にCDM Probeと呼ばれる質問項目を用いた半構造化インタビューを実施し、タイムスタンプの押されたアラームをタイムラインで整理する。なお、当該作業を実施するまでに、本研究に関する研究倫理審査を受け、承諾を得ることとする。
有機分子‐炭素ナノコンポジット材料を用いた２端子多経路確率共鳴素子の開発

我々は二端子間における多信号経路を持った確率共鳴素子を、カーボンナノチューブ(SWNT)を用いて作成し、集団的な信号透過による高効率な微弱信号受信装置の開発に取り組んだ。本研究では高い酸化還元性を備えた有機分子をSWNTに修飾させその効果を評価した。結果SWNTに修飾した分子へのチャージトラップの揺らぎがSWNTの電気伝導性を変化させ、二状態間の揺らぎ信号を観測した。本研究期間中にこれら独立雑音による確率共鳴効果の増大を示すことは出来なかったが、分子の一電子状態の揺らぎが雑音として現れることを示したことは、非常に科学的に重要な意義がある。雑音があるからこそ微弱な信号が受信出来る現象は確率共鳴と呼ばれる。確率共鳴現象は生体の感覚器官での働きが確認されており、このようなシステムを真似る「生体模倣技術」が近年ますます盛んになっている。本研究はナノ材料の量子的な揺らぎや分子の状態変化、即ち材料に発生する自然な雑音をそのまま確立共鳴効果に利用できないかという発想から始まった。本研究では有機高分子膜の非線形伝導を用いた素子及び、カーボンナノチューブ(CNT)を用いた素子を作製して、それぞれに発現する確率共鳴効果を示した。既にその構造及び確率共鳴発現の仕組みを特許出願している。具体的な例としては酸化・還元応答性の高いフェロセン分子を挟んで金属電極間に複数のCNTを架橋させ、分子の常温における分子構造の揺らぎを雑音に利用する。結果、約10経路程度の多形路効果を示す結果を得ている。しかしながら現状ではそれ以上の多形路効果の向上が得られず、その原因は各径路に関与する雑音の効果が弱い為ではないかと考えている。当該年度は、高い電界トランジスタ(Field Effect Transistor: FET)効果を示す基本素子の作成が先決と考えた。確率共鳴効果に必要な非線形応答を個々のSWNTによって確実に発生させる為である。電極間に独立したSWNTが並行に多形路をもって架橋し、SWNT材料の精製、素子表面の改質、電極材料の選択といった実験条件を整えていった。結果大幅なSWNTーFET素子性能の向上を達成した。また電極の材料を変化させることで、金属とSWNT間の接触状態もコントロールすることが可能であることが判り、界面における非線形応答に対する確率共鳴効果も計測し、高い共鳴効果を得た。しかしながらこの方法では高い電界による界面の劣化が激しく、再現性の乏しいものであることが判った。自然界は雑音に満ちている。我々は出来るだけ雑音を排し、より正確な信号受信を行おうとする。しかしながら生体はその雑音を積極的に利用した、雑音があるからこそ微弱な信号が受信出来る確率共鳴現象を利用している。人工的にこの確率共鳴システムを構築しようという試みは多く行われている。しかし本研究が提案する2端子素子内での多経路確率共鳴が人工的に再現されたことはこれまでにない。本研究の第一目標は2端子素子の中で多経路確率共鳴現象を起こすことである。研究計画の最も斬新な点は、ナノ材料特有の量子状態の揺らぎを雑音として利用するところにある。多数の信号伝達経路が形成されれば、個々への雑音印加を必要としない為に、系の入出力端子を一対にすることが可能である。本研究の当初の提案では一対の対抗電極間にカーボンナノチューブ(CNT)を多数本架橋し、電極とCNT間に酸化還元作用によって電気伝導性の大きく異なることが期待できる有機分子を挿入する素子と、将来的には電極に機能性の有機分子を修飾させ、CNTの多経路効果を発現させることを計画している。作製された素子の片方の電極に微小電圧変化を印可し、対抗電極における透過電荷、すなわち微小電流を計測することで、信号伝達度を計測する。CNTの他経路効果と有機分子の非線形応答効果により多経路確率共鳴が発現した場合の増幅効果が検証可能である。本研究が最終的に目指す成果は「人工確率共鳴素子」という実用素子である。2端子素子中で多経路確率共鳴現象を起こせることが実証出来れば、確率共鳴素子は実利用化に向けて大きく飛躍する。前年度までに有機分子とCNTを組み合わせた確率共鳴素子を作製し、確率共鳴計測を行っていたが、結果として高い確立共鳴を実現するには至らなかった。その理由として非線形応答と雑音源を両方ともに接合点の分子接合に求めた為、両者が切り分けられず、効果の改善が上手くできなかったことが挙げられた。最終年度ではその両者を明確に分けた。まずは非線形応答を確実にもたらす、ボトムコンタクト型単層カーボンナノチューブ電界効果トランジスタ(SWNTーFET)作製条件を模索、分子修飾による表面改質によって安定して電極間にSWNTを架橋させることに成功した。また、SiO2と電極の段差を変化させることで、より段差のない平坦電極の方がより多いSWNTを架橋させることが判った。

また、確率共鳴の発現に必要な非線形応答システムとしてSWNT-Cr金属界面のショットキー障壁の利用とその制御を試みた。SWNT-Cr素子の特徴は強いI-V非線形性である。この非線形性は再現性が高く、On-Off値が数ボルトの範囲で約105程度の大きさがある。確率共鳴には高いOn-Off値と急峻な応答が必要であり、そのために十分な非線形性を示している。本素子を用いて多形路確率共鳴効果を計測したころ、雑音強度に対する強い信号相関増加が見られた。これはFETによる非線形性を利用した場合の約3倍に達した。しかしながら雑音印可によって素子の破損確率が高くCr素子は確率共鳴実験に対しては耐性が弱いことが判った。これは非線形性を発現しているCNTーCr界面のショットキー障壁部分で大きな熱が発生し、架橋を破壊してしまう為であると考えている。また、カーボンナノチューブに自発的に発現する雑音について、分子修飾による大きな雑音発生効果を達成することに成功した。ナノテクノロジー分子デバイス表面科学当該年度はこれまでの試料作成方法を根本的に見直し、高い再現性を目指した精緻な実験を行うことを目的とした。結果予想よりも早く確実な進捗で、SWNTを用いた確率共鳴素子の基本系となるCNT-FET素子の作製と高性能化に成功した。確率共鳴効果の発現については大きな進捗が無かったものの、今後これらの技術を用いて大きな飛躍が望めると考えている。当初計画した分子CNT素子の作製し、その機能を計測することに成功した。フェロセンの電極修飾を行い、その電極上に単離したCNTをスピンコート法により分散させて、両電極間の非線形伝導を安定的に室温で再現した。非線形性伝導を示す両端子間において、確率共鳴伝導を再現することが出来、その多経路効果を見積もったところ、ほぼ10本程度の多経路が形成されているのではないかと結論付けることが出来た。本来の目標としては1000本を超える多経路効果を期待していたが、多くのCNTが両電極を架橋するような高い密度の素子では非線形効果が得られず、確率共鳴効果は得られなかった。また、研究の途中で半導体性CNTの電界効果を利用したFETを作成し、その一本一本のCNTの電界に対する反応が異なると予想される量子効果を独立の雑音効果として取り入れた新たな確率共鳴素子を考案し、計画にはなかったがこれを作製した。この素子の確率共鳴効果を計測したところ、ゲート電圧に雑音を印可し、その雑音増加に応じた入力-出力信号相関の増加と減少が確認出来た。しかしながらこちらも多経路効果が少ないことが示唆される結果であった。上の両方の結果共に、本来目指した多経路効果の発現は少ないものの、確率共鳴効果を示す素子を作成することには成功した。よって初年度の研究目的達成度としてはおおむね順調に進展していると考えている。本研究では、2端子素子の中で多経路確率共鳴現象を起こすことを目指している。多形路を形成することは既に実現しており、本年度は個々の架橋したSWNTに如何に雑音効果を発生、若しくは与えるかを中心に進行していく。具体的にはSWNTへの金粒子及び分子修飾による自発かつ独立の雑音発生を目指す。
スリランカ水害地域における安全教育を用いた持続可能な包括的水害対策研究

スリランカの山間部では水害が発生しやすく、水害および水害時感染症の二重被害が問題となっている。山間部は経済的に貧困エリアが多く、水害によって経済的打撃を受けた上に感染症への暴露機会も増加し、負のスパイラルに陥っている。本研究では、水害が多発するラトナプラ県を対象とし、水害および水害時感染症の実態を把握し、現在作製されていない水害および感染症ハザードマップを作製する。また、地域住民の水害と感染症に関する基礎知識保有率調査を実施し、その結果を基に水害と感染症に関するeラーニング教材を開発する。住民に水害時の安全教育を実施することで、安全教育を通した持続可能な包括的水害対策パッケージを構築する。
北米における沖縄県出身移民に関する地理学的研究

本研究は過去10年余にわたって実施してきた海外学術研究「南米における沖縄県出身移民に関する地理学的研究」に引きつづき、平成4年度はアメリカ合衆国ハワイ州における沖縄県出身一世移民の面接聞取調査とともに、移民資料収集をおこなってきたことを踏まえて、平成5年度はアメリカ合衆国カリフォルニア州とカナダのブリティッシュコロンビア州とアルバ-タ州の沖縄県出身移民の調査研究を実施した。平成5年9月10日から21日間の現地調査の結果、以下のことが判明した。(1)アメリカ合衆国カリフォルニア州ロサンゼルスの沖縄県出身移民の調査においては、研究者5人が北米沖縄県人会の全面的な協力により、第二次世界大戦前渡航の一世移民(平均年齢90歳前後)を手分けして自宅を訪ね、また、集団で老人ホームを訪ねて、面接アンケート調査を実施した。その方々より当時の日本人移民が排日により偏見をもってみられたこともあったという証言が得られた。また、沖縄県出身移民は地縁血縁によりよく団結し、親睦と資本形成をかねた頼母子講(模合)を開いていたという。なかでも、移民在留者数の多かった金武村出身者の団体は強固で、村人会組織のトップに位置していた。日本人の農業移民の原点といわれるインペリアルバレー(帝国平原)の日系移民地を調査し、その過酷な自然条件を克服しての農業生産の実態に接し、移民史料館建設など三世移民による一世移民の評価の時機に至っていることを痛感した。(2)アメリカ合衆国カリフォルニア州サンフランシスコおよびサクラメントなどの沖縄県出身移民の調査においては、北カリフォルニア沖縄県人会の方々の協力により、第二次世界大戦前渡航の一世移民とともに、戦後渡航の一世や帰米二世の面接聞取調査も実施した。なかでも、戦後アメリカ人の花嫁移民として渡った沖縄県出身女性のたくましさとバイタリティーには目を見張るものがあり、移民女性史として取り上げるべき意義を感じた。(3)カナダアルバ-タ州レスブリッジの沖縄県出身移民の調査においては、レスブリッジ沖縄クラブの全面的な協力により、炭鉱労働者や農業労働者としてのカナダにおける日本人移民発祥の地の現地調査をおこなった。亜熱帯沖縄県の自然条件とは全く異なる寒冷地にあって、県出身移民が第二次世界大戦前より、ハ-ディービルなどの炭鉱地の労働者として日本人移民の基礎を築いたことは高く評価される。沖縄県の移民の民間大使の一人が空手道場をもち、カナダ人との国際交流を果たしている役割も大きかった。(4)カナダブリティシュコロンビア州の沖縄県出身移民の調査においては、沖縄県友愛会(バンク-バ沖縄県人会)の方々の協力により、バンク-バ市およびその郊外の一世移民の面接聞取調査を実施し、また、旧日本人街や中国人街の踏査もおこなった。バンク-バ市やその郊外では第二次世界大戦後渡航の一世移民の活躍が目覚ましく、農業移民や工業移民など資本をもっての会社ぐるみの集団移住などもみられ、現地社会での貢献も大であることが判明した。以上のように、平成4年度のアメリカ合衆国ハワイ州における沖縄県出身移民が、数量的にも多く、比較的集中して居住し、現地調査も効果的におこない得たのに対し、今回(平成5年度)の調査は北アメリカ大陸西海岸地域の広範囲にわたり、県出身移民の居住地も分散することが多く、現地調査に多くの労力と時間を要した。しかし、いずれの調査地においても、沖縄県人会の全面的なバックアップがあり、残り少なくなった県出身一世移民と帰米二世の面接聞取調査と資料収集を中心とした海外学術研究を行うことができた。現地協力者の方々には厚くお礼を申しあげたい。従来実施してきた沖縄県出身移民の南アメリカにおける地理学的研究の成果の上に、北アメリカにおける本調査研究の成果は、今後時間をかけて分析、考察を行うつもりである。このことにより、北米における沖縄県出身移民の特色が地理学的に解明され、もって日本移民の本質の究明につながるものと考える。

なかでも、戦後アメリカ人の花嫁移民として渡った沖縄県出身女性のたくましさとバイタリティーには目を見張るものがあり、移民女性史として取り上げるべき意義を感じた。(3)カナダアルバ-タ州レスブリッジの沖縄県出身移民の調査においては、レスブリッジ沖縄クラブの全面的な協力により、炭鉱労働者や農業労働者としてのカナダにおける日本人移民発祥の地の現地調査をおこなった。亜熱帯沖縄県の自然条件とは全く異なる寒冷地にあって、県出身移民が第二次世界大戦前より、ハ-ディービルなどの炭鉱地の労働者として日本人移民の基礎を築いたことは高く評価される。沖縄県の移民の民間大使の一人が空手道場をもち、カナダ人との国際交流を果たしている役割も大きかった。(4)カナダブリティシュコロンビア州の沖縄県出身移民の調査においては、沖縄県友愛会(バンク-バ沖縄県人会)の方々の協力により、バンク-バ市およびその郊外の一世移民の面接聞取調査を実施し、また、旧日本人街や中国人街の踏査もおこなった。バンク-バ市やその郊外では第二次世界大戦後渡航の一世移民の活躍が目覚ましく、農業移民や工業移民など資本をもっての会社ぐるみの集団移住などもみられ、現地社会での貢献も大であることが判明した。以上のように、平成4年度のアメリカ合衆国ハワイ州における沖縄県出身移民が、数量的にも多く、比較的集中して居住し、現地調査も効果的におこない得たのに対し、今回(平成5年度)の調査は北アメリカ大陸西海岸地域の広範囲にわたり、県出身移民の居住地も分散することが多く、現地調査に多くの労力と時間を要した。しかし、いずれの調査地においても、沖縄県人会の全面的なバックアップがあり、残り少なくなった県出身一世移民と帰米二世の面接聞取調査と資料収集を中心とした海外学術研究を行うことができた。現地協力者の方々には厚くお礼を申しあげたい。従来実施してきた沖縄県出身移民の南アメリカにおける地理学的研究の成果の上に、北アメリカにおける本調査研究の成果は、今後時間をかけて分析、考察を行うつもりである。このことにより、北米における沖縄県出身移民の特色が地理学的に解明され、もって日本移民の本質の究明につながるものと考える。アメリカ合衆国ハワイ州において,沖縄県出身一世移民の動向を主として地理学的な観点から調査,分析,考察を行った。オアフ島において81名,マウイ島30名,ハワイ島29名,計140名のアンケートを実施した。その結果,さきに行った南米における沖縄県出身移民とは異なる結果がみられた。沖縄県出身移民を取り巻く社会,経済的環境が南米と著しく異なっていたため,入植後の定住状況および今日に至るまでの職業変遷に差異がみられた。南米と比較すると職業の変動が小さく,また転職のための空間移動も大きくなかった。これは,ハワイが島嶼部であるために空間的移動が制約されたこととも大きく関わる。また,プランテーションにおける就業の後,第三次産業に従事する者が多く,これはハワイの産業構造に対応したものといえる。
現状に即した高齢者の知的機能測定法の開発ー内観法及び観察法の比較検討ー

高齢者を介護するものが当該高齢者の知的レベルをどのように捉えているのかを明らかにするために,特別養護老人ホ-ム(特養)入居者47名,養護老人ホ-ム(養護)入居者60名に対して,長谷川武簡易知的機能スケ-ル,WAISを用いた知的機能の測定および日常生活動作(ADL)の評価を行い,各々の施設に勤務する看護婦,寮母にpsychogeriatric dependency rating scalesによる介護負担度を評価させた。その上でこれらの各項目をテストバッテリ-として施設内高齢者のsenerity index (SI)との関連を調べた。その結果,以下のことを明らかにした上で,SIを客観的に評価する質問表を作成した。1)知的レベル,ADLともに特養入居者が養護入居者に比べて低下していた。これに起因して特養では肉体的介護負担度,養護では精神的介護負担度が比較的高かった。2)SIは介護するものの立場,介護されるものの肉体的条件に影響され知的能力低下が重度の高齢者が少ない集団を介護するものは,知的能力低下のグレ-ドが比較的揃っている集団を介護するものに比べて,重度のボケを強く他の群から弁別する傾向があった。3)末期精神分裂病患者に特徴的な,陰性症状と陽性症状の混合された病像はSIに影響を与えなかった。4)今後,本研究で作成した質問表の標準化と有効性を実証するための調査を計画している。われわれは高齢者の身近なものからみた当該高齢者に対するボケ度評価(以下SI)に関する客観的な指標を作成するために、特別養護老人ホーム(以下特養、N=47名)および養護老人ホーム(以下養護、N=60名)に在園するものを対象として、以下の調査を行った。すなわち精神科医、看護婦、寮母の三者によるSI(5段階評価)、WAIS、長谷川式簡易知的機能スケール(HS)を用いた知的レベル測定、老年精神科依存性尺度(PGDRS)を用いた介護負担度評価、ADL評価および内科診察による身体的評価である。調査結果は以下のとおりである。1.特養在園者は養護在園者に比べて、HS評点、ADL評価が低く、介護負担度および脳血管疾患の既往を持つものの割合が高かった。2.三者によるSIは、特養、養護両施設とも完全には一致しなかった。施設毎の核SI間の連関をみると、特養では医師と看護婦間が強く、医師と寮母間が弱かった。一方、養護では看護婦と寮母間が強く、医師と看護婦間が弱かった。連関を弱くする要因として、特養では医師のSIが低い群で寮母のSIが比較的高く、逆に医師のSIが高い群で寮母のSIが比較的高かったことがあげられる。HSと医師、看護婦、寮母のSI間の連関はいずれも特養の方が強かった。3.各SIを目的変数とした数量化I類による分析の結果、選択された説明変数に関して一定の傾向は認められなかった。決定係数は各SIとも特養の方が高かった。以上の結果より、評価される側のADLやHS評点のgradeがSIに影響していることが確認された。また評価者の立場によってもSIは変化するので、在宅高齢者およびその介護者を調査する次年度は寮母のSIを基本としたパイロットテストを作成するのが妥当であろう。本年度は和歌山市内にモデル地区を設定し、昨年度に作成したスケ-ルの内的整合性、妥当性について検討するための調査を行ったが、在宅痴呆患者を抱える世帯が少ないこと、しかも調査に応じることを拒否する例が多かったことのために統計的処理に耐えうるデ-タにはならなかった。そこで、調査対象を精神科病院入院中の高齢患者とその病院に勤務する看護者に拡げ、スケ-ル応用範囲の拡大を図った。その結果、精神科病院における「外面的な」知的機能(SI)は近時記銘能力に大きく依存していたが、養護老人ホ-ムに比べてその寄与率は低かった。

また、ADLはほとんどSIに寄与せず、老年精神科依存性尺度中の「妄想、幻覚」や「暴言、積極的反抗」は特別養護老人ホ-ムにおけるSIと比較して、小さな寄与率を示した。SIを目的変数とした数量化分析における最終的な相関比は養護・特別養護老人ホ-ムと比べて低かった。以上の結果は精神科病院入院患者の特性に由来するものと思われる。すなわち、ADLのSIに対する寄与率の低下は、看護者はまず患者の精神状態の把握を要求されることによって説明できる。また、近時記銘能力、「妄想、幻覚」といったアイテムの寄与率の低下は入院患者の大多数をを精神分裂病で占め、看護者は二次的な知的能力低下(意欲低下による情報処理能力の低下)や精神分裂病の陽性症状を見慣れていることに起因しているのであろう。相関比の低下はこの2つの要因によるものであるが、高齢化した精神分裂病と老人性痴呆の概念規定を看護者に対して再教育することによって説明変数が変化してくるものと思われる。前年度に報告したように評価者の立場によってSIが変化することが今年度の研究でも確認された。また、実際のフィ-ルド場面での頻度は少ないであろうが、痴呆類似症状を呈する疾患に関する情報を一般住民に提供することがSIの妥当性を高める可能性が示唆された。昭和60年度にわれわれが独自に調査した,漁村を代表すると思われる和歌山県有田郡湯浅町栖原を対象地区とし,昭和63年度と同様の在宅高齢者に関する5年後のコホ-ト調査を行った.この際,われわれが平成1年度に作成した「外面的な」知的機能スケ-ルを利用し,標準化を行う予定であったが,この地区に在住する重度痴呆患者が少ない。情報を提供してくれるはずの家族の協力が得られがたい,という理由から調査内容は長谷川式簡易知的機能検査(HS),ADL評価,内科健康診断,生活実態調査にとどまった。昭和60年度の対象者は155名であったが,このうち死亡,転居,入院,長期不在,拒否者を除く102名に対して調査ができた(生存群).再調査できなかった53名については死亡者の実数,死亡原因の確認が取れなかったので生存群と死亡群間でのデ-タ比較はできなかった.以下の結果は生存群に関するものである.5年間で低下のめだったADL項目は「行動範囲」であり,この低下の程度は「起立」,「歩行」に比べて大きかった.横断的デ-タではこれら3つの項目は同じクラスタ-に属していたので,生活範囲の狭まりは肉体的機能と深い関連があると考察したが,今回の縦断デ-タからは生活意欲が生活範囲に与える影響も小さくないことが示唆された.HS項目に関しては基本的な見当識はほとんど低下せず,近時記銘が低下していた.遠隔記銘,記憶再生は加齢によっても比較的低下しにくい能力であることは以前から指摘されており,今回のデ-タはそれを裏づけた事になる.痴呆とは正常老化を越えた知的レベルの衰退であり,ボケの指標としては正常老人では低下しにくい見当識,遠隔記銘,記憶再生能力を使うべきであろう.
DNA修飾ナノスフェアの選択的凝集を利用する遺伝子の識別

DNA修飾超微粒子の調製表面にカルボキシル基を導入した直径約40nm、及び1μmのポリスチレン製のナノ微粒子(蛍光色素が含浸させてある)と末端にアミノ基を有するオリゴヌクレオチド(ODN)を水溶性のカルボジイミドを用いてアミド結合を形成させることによりカップリングさせ、DNA修飾ナノスフェアを調製した。固液界面におけるハイブリダイゼーションに関する基礎研究直径1μmの微粒子を用いて、修飾するODNの種類、温度、塩濃度などの諸条件が微粒子表面でのハイブリダイゼーション効率に与える影響について検討した。その結果、有効なハイブリダイゼーションには塩基対形成に供されることのないリンカーの存在が不可欠であることが分かった。また、適当な温度、塩濃度条件下、1/15の変異(15塩基のうちの1塩基の変異)を導入したODNは微粒子に固定化したODNとほとんどハイブリダイズしないことが分かった。これは、微粒子上における固液間のハイブリダイゼーションが通常の液相におけるそれ同様の特異性を維持していることを意味する。微粒子の顕微鏡観察蛍光顕微鏡を用いてp53遺伝子試料(p53遺伝子の一部、ホットスポットを含む45量体)の検出実験を行った。緑と赤の蛍光を発する直径40nmの微粒子にそれぞれp53遺伝子の別の部位に相補的なODNを修飾した。分散溶液の塩濃度を上げると、これらの微粒子は凝集した。凝集体を蛍光顕微鏡で観察したところ、p53非存在下ではランダムに分散した赤と緑の塊が見られたが、p53共存下では黄色の凝集体のみが見られた。即ち、両微粒子はp53によって架橋されることで均一に集まり、その分布が完全に一致したために、赤と緑の合成色である黄色のみが観測できたと考えられる。遺伝子の簡便な多色アッセイの可能性を示すことができた。DNA修飾超微粒子の調製表面にカルボキシル基を導入した直径約40nmのポリスチレン製のナノスフェア(蛍光色素が含浸させたある)と5^'-末端にアミノ基を有するオリゴヌクレオチドを水溶性のカルボジイミドを用いてアミド結合を形成させることによりカップリングさせ、DNA修飾ナノスフェアを調整した。微粒子凝集の塩濃度依存性RNA存在下、DNA修飾ナノスフェアの凝集挙動を観察した。修飾オリゴヌクレオチドと相補的なRNAであるpolyA存在下、スフェア分散溶液の塩濃度を徐々に上昇させ光の透過を観察した。その結果、NaClが1Mを越える辺りから急激に、しかも再現性良くスフェアが凝集することが判った。前述のとおり、RNA非存在下では全く凝集が見られない。さらに、コントロール実験としてpolyAと同濃度のpolyU存在下でも同様の実験を行ったが、この場合も少なくとも2Mまでは凝集を確認することはできなかった。微粒子凝集の温度度依存性塩濃度1.1Mの条件下、凝集の温度依存性を観察した。相補的なpolyA存在下でのみ凝集が観察され、温度変化に伴う可視光の透過度変化は非対称なU字型を描いた。すなわち、DNA修飾ナノスフェアはある温度範囲でのみ凝集し、その範囲より温度が高くても低くても分散状態であることになる。この特異的な温度特性は尿素を添加することで完全に抑制され、測定温度範囲では全く凝集が観察されなかった。蛍光顕微鏡観察相補的でないRNA、polyU存在下ではスフェアは完全に分散しており、それぞれのスフェアのブラウン運動が嘉観察された。一方、分光学的検討により凝集が示唆されているpolyA存在下、溶液は濁ったように見え、これを顕微鏡で観察すると凝集体を観察することができた。蛍光顕微鏡による観察はスフェアの分散溶液が僅か1μlであれば充分であった。これは、本法の実用化を考えた場合たいへん有利な点である。

凝集体を蛍光顕微鏡で観察したところ、p53非存在下ではランダムに分散した赤と緑の塊が見られたが、p53共存下では黄色の凝集体のみが見られた。即ち、両微粒子はp53によって架橋されることで均一に集まり、その分布が完全に一致したために、赤と緑の合成色である黄色のみが観測できたと考えられる。遺伝子の簡便な多色アッセイの可能性を示すことができた。
ものづくり実習環境における粉じん濃度の現状と改善

1.研究目的実習にて粉じんに触れる作業では,局所排気やロスナイ,自然換気を併用し環境改善を行っている。学校環境衛生基準では教室等の浮遊粉じん濃度を0.10mg/m3以下とされているが,実習場では同等基準を維持することは難しい。本研究では,粉じんが発生しやすい鋳造実習の観察を行い,粉じん濃度の現状と改善について検討を行うことを目的とする。2.研究成果(1)鋳造実習時の粉じん濃度状況自然換気環境の鋳造実習場(奥10m×幅8m×高5m)において,授業開始から砂型製作までは,基準0.10mg/m3を上回ることはなかった。片付け・掃除にかけ基準の約10倍まで上昇,その後は基準まで下がるが,授業後に無換気状態で計測すると基準の約4倍となり, 90分後に下まわった。濃度が高い場合,自然換気環境でも粉じんが停滞しやすいため,十分な換気時間が必要になることがわかる。(2)ミストによる鎮じんミストによる鎮じん効果では, A「ミスト散布後に粉じんを散布した場合」, B「粉じんのみ散布した場合」の濃度推移の観察を行った。Aでは散布直後2.05mg/m3(計測はミスト量含む), 20分後1.50,減少0.55, Bでは散布直後0.77mg/m3, 20分後0.43,減少0.34とミスト散布されている状態の方が多く減少するため,ミストを継続散布することで,更に効果が期待できる。(3)工場扇による送風換気送風換気では粉じん散布後,出入口(高2m×幅2.7m)を開放し,工場扇(ハネφ450mm,風速345m/min,出入口より6m設置)にて室外へ排気を促し,送風時間による濃度変化について計測を行った。送風10分間の場合, 0.08mg/m3まで下降するが, 30分後には0.13と基準を超える。20分間では0.05mg/m3, 30分後でも変化なく基準を下回り,実習片付時から工場扇を20分使用するだけでも効果が期待できる。
ガンマ線連星における放射機構

本年度はガンマ線連星のうち二つの天体LS5039とPSRB1259-63に対して、ガンマ線の放射機構を理論的に調べた。また、ガンマ線連星の研究で用いた手法をパルサー磁気圏からのガンマ線放射の研究に応用した。本項では2つのガンマ線連星とパルサー磁気圏の計3つの研究内容を簡単に述べる。まず、LS5039からのX線放射を逆コンプトン散乱によって説明することに成功した。これまでLS5039からのX線放射はシンクロトロン放射であると考えられてきた。ただ、シンクロトロン放射でX線放射を説明する際には、致命的な問題があった。それは磁場が大きすぎるために、高エネルギー電子が冷却により減少し、TeVガンマ線のフラックスが小さくなりすぎるという問題である。これを回避するために我々は逆コンプトン散乱で説明することを試みた。これによりTeVガンマ線を小さくすることなくX線放射を説明することができた。このシナリオにおいて、X線は冷却した電子からの放射であり、変動は電子の注入率を考慮に入れることにより説明することができた。次にPSR B1259-63のガンマ線放射に対して、星周円盤からの放射を逆コンプトン散乱してガンマ線を出すというモデルを考え、星周円盤からの放射とそれを逆コンプトン散乱した放射を数値的に計算した。これまで逆コンプトン散乱の種光子は星からの放射だと思われていたが、その場合軌道変動が説明できない。そこで、観測的にも存在が確認されている星周円盤からの放射を考慮に入れることにした。その結果、パルサー風と星周円盤との相互作用によってできる衝撃波からの放射が種光子として寄与することがわかった。最後にパルサー磁気圏からのガンマ線放射を磁気圏からのシンクロトロン放射を逆コンプトン散乱するとして、磁気圏内での吸収を考慮に入れて計算を行った。その結果、磁気圏の中で一様に公言がある場合に観測されている特徴を説明できることがわかった。本年度は主にLS5039のGeVガンマ線スペクトルの折れ曲がり問題とX線周期変動問題について取り組んだ。まず、GeVガンマ線スペクトルの問題についてであるが、本研究では二光子対消滅が起源である可能性を探った。伴星であるO型星からの光子を標的にする場合、観測スペクトルの折れ曲がりと異なるエネルギー帯で折れ曲がる。そのため我々は新たな光子源を仮定し、そこから来る光子との対消滅を考えた。その結果、観測されている折れ曲がりをうまく説明することができた。次にX線放射の問題についてであるが、X線放射の起源はこれまでシンクロトロン放射であるとされ、逆コンプトン散乱による放射の可能性は無視されてきた。しかし、以下に述べるとおり、この天体では逆コンプトン散乱も重要となる可能性がある。LS5039の連星間距離は非常に短く(O型星の半径程度)、高密度星はO型星の光子場が非常に厚いところを公転している。高エネルギー電子が高密度星に付随しているとすると、その高エネルギー電子はO型星からの光子にエネルギーを渡し(逆コンプトン散乱)、非常に効率よく冷える。こうして冷えた電子からの逆コンプトン散乱による放射はX線放射に寄与しうる。本研究では、高密度星の位置で電子のエネルギー分布と標的光子(=O型星光子)の分布を与え、数値積分することによりスペクトルと光度曲線を計算した。その結果、注入電子の最低ローレンツ因子が約10^<3>であり、かつGeVガンマ線の変動と同じ周期変動をするときに、観測されたX線のスペクトルべき指数とフラックスを再現することができた。さらに、X線をシンクロトロン放射由来と仮定したときには説明できなかった周期変動も説明することができた。したがってX線放射は逆コンプトン散乱由来である可能性があることがわかった。

その結果、パルサー風と星周円盤との相互作用によってできる衝撃波からの放射が種光子として寄与することがわかった。最後にパルサー磁気圏からのガンマ線放射を磁気圏からのシンクロトロン放射を逆コンプトン散乱するとして、磁気圏内での吸収を考慮に入れて計算を行った。その結果、磁気圏の中で一様に公言がある場合に観測されている特徴を説明できることがわかった。当初の目的であった、(1)GeVガンマ線スペクトルの折れ曲がりの起源と(2)X線周期変動の起源を説明することができたため、おおむね順調に進展しているといえる。ただ、それぞれを説明するモデルには問題点もあり、より深い理解を得るためにはさらなる研究が必要である。項目11でも述べたようにLS5039からの放射をより深く理解するためにはさらなる研究が必要であるが、問題が細かくなりすぎて本質から外れる恐れがある。そのため、次は同じガンマ線連星であるPSR B1259-63を研究対象とする。この天体は高密度星がパルサーであることがわかっており、さらに大質量星(Be星)の周りにあるガス円盤が重要な役割を果たしている可能性がある。そのため、研究の取り組み方は大きく変わってくるが、LS5039と同様に逆コンプトン散乱冷却やシンクロトロン冷却が効くことがあるため、統一した理解ができる見込みがある。この系では、上記のガス円盤に加えパルサー風と星風の相互作用が重要になるため、流体シミュレーションの専門家との共同研究が不可欠となる。