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珪酸塩と水蒸気ガスとの反応による含水鉱物形成反応実験

市販の分解容器を改良して珪酸塩鉱物と水蒸気との反応実験を行った。珪酸塩鉱物として、合成のフォルステライト単結晶およびその粉末、合成のエンスタタイト単結晶、天然のかんらん石単結晶、天然の輝石(ブロンザイト)、Allende限石、を用いた。熱力学データを用い、実験は、含水鉱物の安定領域下で最も反応が起きやすいと考えられる230250°C、水蒸気圧は2225気圧を選んだ。この結果、フォルステライトおよびエンスタタイトの加熱において、含水鉱物を作ることに成功した。その他の出発物質については、現在解析中あるいは現在実験中である。含水鉱物の同定には、主として顕微赤外吸収法、粉末x線回折法、を用いた。反応は、これまで衝突反応の理論によって予測されている速度よりもはるかに遅いことがわかった。しかし、1回の実験につき加熱時間は2ヶ月程度を必要とするため、2ヶ年で行った実験回数は、10回程度と限られた。現段階では最終的な結論は得られておらず、現在も実験は継続して行っている。実験結果から、原始太陽系での鉱物粒子と水蒸気との反応による含水鉱物形成反応は極めて起こりにくいことが予想される。天然には、炭素質限石などに多くの含水珪酸塩鉱物が存在することはよく知られている。こうした含水鉱物は、限石集積前の個々の鉱物が独立に存在していた状態における水蒸気反応での形成は困難であることを実験結果は示唆している。従って、こうした含水鉱物は限石集積後に形成したと考えられる。このときの水の状態は熱水であったか水蒸気であらたかは、現在行っているAllende限石の水蒸気加熱実験結果から結論できると思われる。市販の分解容器を利用し、珪酸塩鉱物と水蒸気との反応実験を行った。この装置を利用すると、最も含水鉱物形成反応が起きやすいと考えられる領域で実験を行うことができる。実験温度の230°Cは、実験容器の耐熱温度以下であり、熱力学的に含水鉱物の安定域にあり、水の臨界温度以下である。この温度は、含水鉱物をつくるのに最も適した温度条件と考えられる。時間は数日2ヶ月で行った。また、そのときの水蒸気圧は22気圧と見積もられる。実験の出発物質として、フォルステライト単結晶、天然のブロンザイト、およびエンスタタイト単結晶を準備し、それぞれについて実験を行った。その結果、現在までのところ光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡では生成層は観察されていない。理論的に見積もった速度では、この実験条件では反応は十分に進行すると予想されることから、実験結果は理論と一致しないことがわかった。ここまでの研究成果は、日本鉱物学会(平成9年)で発表した。次に、顕微鏡では観察されないほどのミクロスケールの薄膜が生成している可能性があるため、何か形成されているか、何も生成していないかを決めるために、含水鉱物に敏感なフーリエ変換型赤外吸収スペクトルで実験回収物を測定した。その結果、エンスタタイト単結晶を用いた実験から明瞭にOH基の伸縮に起因する吸収ピークが見つかった。生成した層の厚みおよび生成相の決定は透過型電子顕微鏡が必要と考えられるが、これは今後の課題である。以上により、水蒸気との反応ではじめて含水鉱物をつくることに成功した。これまで考えられていた理論により求められた速度は原始太陽系では遅いと考えられているが、実験により、さらに遅くなることが明らかになった。
ルビーシンチレータを用いた低エネルギープロトン検出器の開発研究

永久磁石多極カスプ配位を用いた超冷中性子(UCN)磁気ボトルが,井上,二瓶,秋山により提案された。UCNの閉込めは,ボトル中のUCN崩壊時に放出されるプロトンを検出して確認できる。プロトンはボトル天井に設置され,且つ-50-100kVにバイアスされた検出器で検出される。ボトルは原子炉近傍に設置されるため,中性子とγ線に対して不感な低エネルギープロトン検出器の開発が必要となる。本研究で採用した検出器はCrを含むルビーシンチレータ(Al_2O_3(Cr_2O_3))である。このシンチレータの(n, p)反応割合は非常に小さく,且つ薄片化が可能なためγ線の影響も非常に小さくできる。本実験での厚さは0.02mmである。本研究で得られた結果を以下に述べる。(1)^<241>Am線源からのα線(5.5MeV)とバンデグラフ加速器で加速されたプロトン(0.41.0MeV)を,低雑音型光電子増倍管の表面に取り付けたシンチレータに照射した。1個の荷電粒子をシンチレータに照射した場合,増倍管からの信号が,多数の孤立した短いパルス信号から構成されていることが判明した。信号全体の減衰時間は約2.4msである。(2)幾つかの波長を持つ発光スペクトラムが分光器により観測された。この結果は報告されている他のデータともほぼ一致する。(3)検出器系の中性子とγ線に対する感度を,KUR(京大原子炉)の炉室内で測定したが,両者に対して殆ど不感であることが確認された。(4)本研究の目的を達成する結論が得られた,即ち以上の実験結果から得られた特性を組合せて使用すると,中性子とγ線に不感な,且つ高いS/N比を持つ低エネルギープロトン検出器系の製作が可能である。中性子崩壊時に放出されるプロトンを検出するために,低エネルギープロトン(50keV)検出器の開発研究を行う。検出器は原子炉,又は加速器の近くに設置されるため,強い中性子とγ線のバックグラウンド条件下での使用となるが,この条件下で十分なS/N比を有することが必要である。中性子を検出しないように検出素子に水素等軽元素成分を含まないこと,γ線を検出しないように検出素子の厚さは極めて薄いこと,更に検出素子で発生する信号と,放射線照射により検出素子以外の回路部分で発生する信号,及び雑音信号との区別が可能なことが必要となる。以上の点を考慮し,ルビーシンチレーター(AL_2O_3(Cr))を候補として採用した。厚さ25μmのシンチレーターを製作し,光電子増倍管に取付けた。^<241>Amより放出されるα線(プロトンを模擬できる),γ線を照射した。α線による光電子増倍管からの信号は,立上り250μs,立下り3msである。上述したようなこれ以外の信号は立上り25nsであった。信号の積分量と立上り時間を考慮して,十分なS/N比を有する検出器製作の可能性を得た。何回かの実験,回路試験の後,製作した2種の信号の弁別回路を用いて^<241>Amによる照射実験を行った結果,所定の性能を満たす検出器開発の見通しを得た。平成12年2月に,東大原子センター重イオン加速器(HIT)によるプロトンビーム照射,及び京大原子炉での中性子とγ線の照射を行ったが,それぞれビーム照射系・測定系,及び光電子増倍管の高電圧回路系でトラブルが発生し十分な実験には至らなかった。本年度は,^<241>Amによる照射実験で,所定の性能を満たす検出器開発の見通しを得た。次年度は,加速器,原子炉での実験を含め総合的立場から開発実験を行う。

(3)検出器系の中性子とγ線に対する感度を,KUR(京大原子炉)の炉室内で測定したが,両者に対して殆ど不感であることが確認された。(4)本研究の目的を達成する結論が得られた,即ち以上の実験結果から得られた特性を組合せて使用すると,中性子とγ線に不感な,且つ高いS/N比を持つ低エネルギープロトン検出器系の製作が可能である。中性子崩壊時に放出されるプロトンを検出するために,低エネルギープロトン(10050keV)検出器の開発研究である。検出器に必要な条件は以下の通りである。(1)検出器は原子炉,又は加速器の近くに設置されるため,強い中性子とγ線のバックグラウンド条件下での使用となる。この条件下で十分なS/N比を有すること,即ち中性子とγ線には殆ど反応しないことが必要である。(2)光電子増倍管を用いるが,この雑音信号が十分に低いこと。(3)低エネルギープロトン(10050keV)を検出し得ること,同時に上記(1)と(2)の信号との区別が可能であること。諸条件を考慮し,ルビーシンチレーター(Al_2O_3(Cr))を採用し,厚さ25μmのシンチレーターを製作し,低雑音型光電子増倍管に取付けた。これまでに,京都大学原子炉における実験,^<241>Amより放出されるα線(プロトンを模擬できる)による実験を行い,(1)と(2)に関する問題は解決することができた。(3)については,α線による実験から解決可能であるとの見通しを得ているが,最終的にはプロトン照射実験で確認する必要がある。プロトンビーム照射実験は,東大原子力研究総合センター重照射設備の加速器HITを用いて行ってきたが,加速器周辺機器から発生する電気雑音が大きく測定が困難であった。しかし,H12年2月に行った実験からその解決法がみつかり,次回(H12年5月予定)のプロトンビーム照射実験で,本研究目的の検出器開発が可能であるとの結論を得る見通しである。
放電場制御による多電極プラズマアクチュエータの性能向上に関する研究

高い流体制御力を持つ多電極プラズマアクチュエータ素子を開発した.電極による電場付加により,生成されるイオンとその加速が最適となる構造や駆動手法を実験・数値計算双方から探索し,高出力生成が可能な多電極プラズマアクチュエータプラズマアクチュエータの設計・駆動条件の最適化を行った結果,従来のプラズマアクチュエータと比較して30倍以上の推力生成に成功した.また,これらの知見から得られた素子の流体制御性能を数値解析および風洞試験により実証し,剥離制御性能においても従来素子に対して優位性を持つことを実証した.本研究では,高速・大スケール流れにおいても高い流体制御力を持つプラズマアクチュエータを開発することを目的として研究を行っている。特に多電極型電場付加プラズマアクチュエータを基盤として,放電時のプラズマ生成・加速の物理に注目し,これらが推力生成に最適となるようなプラズマアクチュエータの構造・駆動手法を探索・提案している。平成27年度は,プラズマ生成・加速機構における,推力向上のキーとなる特性量の抽出に注力した。電極形状・位置をパラメータとして多電極プラズマアクチュエータ素子を設計・製作し,印加電圧を種々変化させた際の生成する運動量(推力)を直接測定した。電極での放電の空間分布を電極へ突起を与えることで安定化させることで,電極間における誘起噴流の複雑な干渉を排除し,強い噴流を生成することに成功した。同電圧では過去に製作した三電極プラズマアクチュエータに対して2。1倍,一般的に用いられているSDBDプラズマアクチュエータに対しては17。5倍の推力生成が確認された。またこのときの対向噴流の作る速度場は高速度PIV法により解析され,予測通り誘起噴流の干渉が押さえられていることが確認された。同時に,数値解析により多電極プラズマアクチュエータの放電進展とプラズマ生成・加速メカニズムを解析した。これにより,対向噴流を形成する付加電極側の体積力生成メカニズムが明らかになり,体積力生成には電極における二次電子放出と付加電極への電圧印加による電場増強がともに大きな役割を持っていることが分かった。本研究では,研究期間内に,一般的に利用されているSDBDプラズマアクチュエータ素子に対して10倍以上の誘起噴流速度・推力を達成することと,高い流速(>30m/s)での流体制御性能の優位性を実証することが目標であるが,上記の通り,数値的には研究期間内の最低限の目標は既に達成することが出来た。この点においては,研究の進捗状況はおおむね順調であると判断した。一方で,プラズマ生成・加速機構の解析結果を生かした推力向上手法の提案には未だ至っておらず,これらは平成28年度中に実施予定である。本研究では,高速・大スケール流れにおいても高い流体制御力を持つプラズマアクチュエータを開発することを目的として研究を行っている。今年度は,プラズマの運動に関する数値解析と実験の結果より,三電極プラズマアクチュエータの体積力生成において放電によるイオンの生成量と加速に関わる仮説を立てた。放電によるプラズマ生成には電場強度の時間変化量として交流電圧の周波数が,加速についてはイオンドリフト速度に影響を与える電場強度として電極間距離・電圧が支配的な影響を持つと考え,これらよりなる体積力生成量の指標を抽出した。その後,この指標量が変化するように上記設計変数に関するパラメトリックスタディを行い,上記指標の妥当性を検証した結果,交流周波数・電極間距離および電圧ともに仮説に沿った特性を示し,現在研究を行っている三電極プラズマアクチュエータについて,その性能予測を行うことが可能となった。また,進化計算を用いた大域的最適化(EGO)法を用いた駆動条件最適化については,本年は金崎らにより開発された複数サンプル付加法(MAs)の実問題への適用調査を行い,その有効性を確認した。数値計算による予備試験の結果,本手法は1回の実験に必要な時間がわずかである際に時間的効率が落ちるEGO法の欠点をカバーし,短時間で適切な解を探索できることを示した。本研究の目標として,研究期間内に,一般的に利用されているSDBDプラズマアクチュエータ素子に対して10倍以上の推力を達成することと,高い流速(>30m/s)での流体制御性能の優位性を実証することを挙げたが,これらは昨年度および本年度の試験により既に達成することが出来た。また,複数電極プラズマアクチュエータの最適設計については,数値解析・実験およびそれらの最適設計の準備は完了しており,これは来年度中に実施する。また,研究計画において示した単純流れ場に適用した際の性能評価については現在並行して推進中であり,おおむね順調に研究が進展していると判断した。昨年度までの知見により,イオンドリフト速度とイオン生成量に対する電極間距離等の影響が明らかになった。本年度はこの知見を元に,推力最大化をめざしたプラズマアクチュエータの構成および駆動条件を最適化し、三電極プラズマアクチュエータの高推力生成性能の実証を行った。

電極間距離に依存する印加可能電圧のエンベロープを同定するとともに,その範囲内において,既存のSDBDプラズマアクチュエータと比較し20倍以上の高い推力生成を達成した。また,多電極プラズマアクチュエータの流体制御への応用については,EGO-複数サンプル付加法を用いた最適化と数値解析を組み合わせた性能予測を行った。本研究において開発されたプラズマアクチュエータの生成推力を用いて2次元翼の剥離抑制について設置位置の最適化とプラズマアクチュエータ推力への依存性を調査した結果,30m/s程度の流速においては,設置位置が最適条件(前縁近傍)であれば,上記の三電極プラズマアクチュエータは剥離抑制に十分な効果を持つことが確認できた。風洞試験においても同様の結果が得られており,適切な周期の非定常駆動を導入することで性能が向上することを考慮すると,本研究により開発されたプラズマアクチュエータにより,30-50m/s程度の速度域における剥離制御に対して十分な性能を持つことが確認できた。高い流体制御力を持つ多電極プラズマアクチュエータ素子を開発した.電極による電場付加により,生成されるイオンとその加速が最適となる構造や駆動手法を実験・数値計算双方から探索し,高出力生成が可能な多電極プラズマアクチュエータプラズマアクチュエータの設計・駆動条件の最適化を行った結果,従来のプラズマアクチュエータと比較して30倍以上の推力生成に成功した.また,これらの知見から得られた素子の流体制御性能を数値解析および風洞試験により実証し,剥離制御性能においても従来素子に対して優位性を持つことを実証した.今後の研究は既提出の研究計画に沿った形で推進する。まず,数値解析と実験の結果より,複数電極プラズマアクチュエータの体積力生成におけるイオン生成・加速それぞれの寄与と,影響を与える主な物理パラメータ・現象を抽出する。ここか主な物理パラメータが変化するように素子と駆動条件設計を行い,これらの現象がキーとなっていることを実証する。その後,この知見を元に新しいプラズマアクチュエータ素子の機構を設計する。プラズマ生成とそれを加速する電場付与を,データマイニングの結果を用いて個別に設計し統合するとともに,進化計算を用いた大域的最適化(EGO)法を用いて,上で得られた目的関数(主物理パラメータ)が最適となるようにプラズマアクチュエータの仕様・駆動条件を最適化し,誘起噴流の推力を最大化する素子形状・駆動条件を探索する。このとき,実験においては推力測定と時系列PIV試験を主に使用する予定である。研究最終年度である本年度は,推力最大化を狙ったプラズマアクチュータの構成・駆動条件最適化およびその放電プラズマの数値解析を行い,性能向上と意図したプラズマ生成・加速の狙いが達成できているか検証する。また,同時に,風洞試験によって新規構成素子の流体制御性能を検証し、既存のDBDタイプの素子に対して高い流体制御性能を示すことを実証し,これらをそれぞれ成果としてまとめる計画である。流体力学,流体制御,プラズマアクチュエータ購入予定品(カメラ)の見積額違い主な理由は3月開催の研究会出張が事情により取りやめになったため。
震災被災者における栄養状況と循環器疾患の発症&死亡リスクとの関連について

2016年ー2018年、福島県内の避難区域13市町村の1自治体(楢葉町)の特定健診受診者を対象とし、バイオマーカー検査(血清鉄、血清マグネシウム)による住民の栄養状況を評価し、生活習慣病の有病リスクとの関連を縦断的に検討した。解析方法:楢葉町の特定健診受診者の2016年度の血清鉄、血清マグネシウム値を四分位して、2018年度の特定健診の結果と統合、生活習慣病有病リスクとの関連を分析した;生活習慣病に対して、自己報告による`通院継続'と`要精検'を`異常あり'と考える。血清マグネシウムと血清鉄の最小群低値群に対しる高値群の各生活習慣病有病リスクを、多変量調整ロジステックモデルを用いて算出した;共変量:性別、年齢(<=49, 50-64,>=65 ,BMI(<25, >=25)、喫煙(習慣的喫煙あり、習慣的喫煙なし)、飲酒(毎日、ときどき、ほとんど飲まない、まったく飲まない)、運動(30分以上の運動習慣あり、30分以上の運動習慣なし)となった。分析結果:住民1,125人の内、血圧異常の人560人、腎臓異常の人107人、糖尿病または糖尿病の疑いのある人235人、脂質異常の人600人、肝臓異常の人104人を判明した。血清マグネシウムの低値群(中央値2.0mEq/L))に対して、高値群(中央値2.2mEq/L)の腎臓疾患の有病リスク0.43(0.20-0.89), P=0.026となった。血清鉄の低値群(中央値85mEq/L))に対して、高値群(中央値139.5mEq/L)の高血圧の有病リスクは0.55(0.36-0.84), P=0.008;糖尿病または糖尿病の疑いのリスクは0.49(0.30-0.78), P=0.002となった。結論:血清マグネシウムと血清鉄の高値は2年後の生活習慣病の予防とつながる可能性がある。前年度は、東京電力福島第一原子力発電所の事故により避難区域等に指定された13市町村のうち、栄養に関するバイオマーカー検査の対象者として楢葉町に在住4089歳男女を選定した。28年の910月に、楢葉町4089歳男女を対象として特定健診を行なうとともに、栄養に関する血清鉄、血清マグネシウムのバイオマーカー検査も実施した。今は、楢葉町住民の特定健診データとバイオマーカーデータの整理、統合を完了し、バイオマーカーと生活習慣病との関連を解析中です。また、13市町村住民を対象として食物摂取頻度調査票も作成中です。予定よりやや遅れている。主な原因は、食物摂取頻度調査票の作成や修正など、予想以上の時間かかると思う。&#8226;前年度は、福島県内の避難区域13市町村の1自治体(楢葉町)の平成28年度特定健診受診者受診者を対象(約1,000人)とし、バイオマーカー検査(血清鉄、血清マグネシウム)による住民の栄養状況を評価し、バイオマーカーデータおよび特定健診データを集まって、血清鉄、血清マグネシウムと生活習慣病の関連を検討した。解析方法:血清鉄、血清マグネシウムを四分位で分析を行い;各グループの多変量調整したオッズ比をロジステックモデルにより算出した;共変量:性別、年齢(<=49, 50-64,>=65 ,BMI(<25, >=25)、喫煙(習慣的喫煙あり、習慣的喫煙なし)、飲酒(毎日、ときどき、ほとんど飲まない、まったく飲まない)、運動(30分以上の運動習慣あり、30分以上の運動習慣なし)となった。分析結果:血清鉄、血清マグネシウムの低値群にくらべ、高値群の糖尿病の有病リスクを有意に下がる。楢葉町住民において、血清マグネシウム高値と血清鉄高値は糖尿病の予防因子だと考えられる。なお、29年の910月に、楢葉町4089歳男女を対象として特定健診を行なうとともに、栄養に関する血清鉄、血清マグネシウムのバイオマーカー検査も実施した。楢葉町住民の特定健診データとバイオマーカーデータの整理、統合中です。バイオマーカーと生活習慣病との関連を縦断的な解析を行なう予定です。出産のため2016年ー2018年、福島県内の避難区域13市町村の1自治体(楢葉町)の特定健診受診者を対象とし、バイオマーカー検査(血清鉄、血清マグネシウム)による住民の栄養状況を評価し、生活習慣病の有病リスクとの関連を縦断的に検討した。

分析結果:住民1,125人の内、血圧異常の人560人、腎臓異常の人107人、糖尿病または糖尿病の疑いのある人235人、脂質異常の人600人、肝臓異常の人104人を判明した。血清マグネシウムの低値群(中央値2.0mEq/L))に対して、高値群(中央値2.2mEq/L)の腎臓疾患の有病リスク0.43(0.20-0.89), P=0.026となった。血清鉄の低値群(中央値85mEq/L))に対して、高値群(中央値139.5mEq/L)の高血圧の有病リスクは0.55(0.36-0.84), P=0.008;糖尿病または糖尿病の疑いのリスクは0.49(0.30-0.78), P=0.002となった。結論:血清マグネシウムと血清鉄の高値は2年後の生活習慣病の予防とつながる可能性がある。避難区域等に指定された13市町村住民を対象として食物摂取頻度調査票により自己記入式の形で詳細な食事調査を行う。避難住民における、震災前後の健診成績(血圧、BMI、総コレステロール、中性脂肪など)の変化と食事により各栄養素および血清鉄、血清マグネシウム、の関連を検討する。平成28と29年度の楢葉町4089歳男女を対象として特定健診データおよび栄養に関するバイオマーカー検査データを統合し、バイオマーカーと生活習慣病との関連を縦断的な分析を行なう予定です。また、避難区域等に指定された13市町村住民を対象として食物摂取頻度調査票により自己記入式の形で詳細な食事調査を行う。避難住民における、震災前後の健診成績(血圧、BMI、総コレステロール、中性脂肪など)の変化と食事により各栄養素および血清鉄、血清マグネシウム、の関連を検討する予定です。前年度で実施予定であった避難区域等に指定された13市町村住民の食事調査は29年度実施することになった。次年度使用額が生じた理由前年度で実施予定であった避難区域等に指定された13市町村住民の食事調査は30年度実施することになった。使用計画楢葉町4089歳男女を対象として平成30年度の特定健診データおよび栄養に関するバイオマーカー検査データの収集を行う際に出張旅費、謝金などとして使用予定です。避難区域等に指定された13市町村の住民を対象として食物摂取頻度調査票により自己記入式の形で詳細な食事調査を行う際に出張旅費、謝金などとして使用予定です。避難区域等に指定された13市町村(田村市、南相馬市、川俣町、広野町、楢葉町、富岡町、川内村、大熊町、双葉町、浪江町、葛尾村、飯舘村、伊達市)の住民を対象として食物摂取頻度調査票により自己記入式の形で詳細な食事調査を行う際に出張旅費、謝金などとして使用予定です。
知識の経済分析に向けて:学史からの展望

本研究の目的は、知識の経済分析の可能性を、経済学史の視点から探求することにあった。主目標は、経済学の歴史、とくに経済発展論の歴史に即して知識論の系譜をたどることであった。具体的には、これまで研究してきたジョン・レーを手がかりに、18世紀的な知識の捉え方から19世紀的な知識の捉え方への転換を対比する研究を行うことを目的とした。今年度は2年間の研究計画のまとめとして、知識が経済発展に及ぼす役割について、過去の経済学者がどのような見解を抱いていたのかについて、展望を行った。デイヴィッド・ヒュームやアダム・スミスをはじめとする18世紀の経済学者は、知識と経済発展の関係についてはかなり楽観的な構想をもっていた、すなわち、知識の伝播を支える市場という制度があり、なおインセンティブをゆがめるような政策がなければ、経済全体に知識が行き渡り経済は発展すると考えていたのである。これが1820から1830年代の経済学者たちになると、知識と経済発展をめぐって多様な構想が提出されるようになった。そうした構想の例として、ジョン・レーの貢献だけでなく、チャールズ・バベッジの貢献も視野に入れた。レーの場合、政府による経済発展始動のための意識的な知識創出政策構想が展開されている。一方のバベッジの場合は、より企業の内部に焦点をあてて、企業組織の段階で知識が適切に蓄積されるために意識的な管理が必要なことを強調した。なお、2年間の研究成果として、論文「知識と経済発展」(深貝保則氏(東京都立大学教授)の編集による『市場と活動の経済思想』に収録)を発表する予定である(2003年末刊行予定)。本研究の主目標は、知識論の系譜を経済学の歴史に即してたどることである。具体的には、これまで研究してきたジョン・レーを手がかりに、18世紀的な知識の捉え方から19世紀的な知識の捉え方への転換を対比する研究を行った。デイヴィッド・ヒュームをはじめとする18世紀の経済学者は、知識について、それを支える市場という制度さえあれば、経済全体に知識が行き渡り経済は発展すると考えていた。他方、レーの同時代人である1820から1830年代のイギリスの古典派経済学者たちになると、知識と経済発展の関係は、すでにある市場を前提とするようになる。レーの貢献は、これに異論を唱え、知識が経済発展にうまく結びつくためには政府の介入を含む制度が重要であることを示したといえる。以上については、『経済学会年報』第40号の論文で概要を明らかにした(本誌は査読制をとる学術雑誌であり、本論文は編集委員会からの委嘱による)。上記の研究との関係で、レーとの理論的な共通性が指摘されてきたオーストラリアの経済学者ウィリアム・エドワード・ハーンの知識中心型経済成長理論について、レーとの共通点と相違点を明らかにする形で検討した。以上については、History of Economics Review, No.33の論文で概要を明らかにした(本誌は査読制をとる学術雑誌であり、本論文は査読を経て掲載された)。
抗真菌活性四環性ジテルペンSordarinの全合成研究

Sordarinは、子嚢菌sordaria sraneosaの代謝産物であり、真菌のタンパク質合成を選択的に阻害する。その構造は、多置換ノルボルネンを含む特異な四環性ジテルペン骨格に、異常構造を有する6-デオキシ糖がβ(1,2-cis)-グリコシド結合で結ばれたものである。前年度(平成16年度)は、ピコリン酸マンガンを用いる酸化的ラジカル環化反応、パラジウム触媒を用いる分子内アリル化による多置換ノルボルナノンの構築法を用いて、アグリコンsordaricinのラセミ合成を達成した。平成17年度は、キナ酸を不斉源として用い、新たに銀触媒を用いる酸化的ラジカル反応、1,3-遠隔立体制御を利用するβ(1,2-cis)選択的なグリコシル化反応を開発して、(-)-sordarinの初の合成を達成した。前述のピコリン酸マンガンを用いるシクロプロパノール誘導体の酸化的ラジカル環化反応は、アグリコン部の3つの連続する不斉炭素中心を有するビシクロ[5.3.0]デカン-3-オン誘導体を立体選択的に合成できるが、化学量論量の金属酸化剤を必要とするため、大量合成に不向きであった。本反応は、合成の初期段階で用いており、大量合成を可能にする触媒化が望まれていた。種々検討した結果、触媒量の硝酸銀(I)、ペルオキソ二硫酸アンモニウム、ピリジンの組み合わせを用いることで触媒的にシクロプロパノールの酸化的ラジカル環化反応を進行することを見出した。これより合成したビシクロ[5.3.0]デカン-3-オン誘導体より、前年度に開発した合成ルートに沿って、(-)-sordaricinへと導いた。Sordarinの有するβ(1,2-cis)-グリコシド結合は、糖供与体3位に導入した4-メトキシベンゾイル基の1,3-遠隔関与を利用することで立体選択的に構築できることを見出した。合成した(-)-sordarinの各種スペクトルデータ、および生物活性は、天然物のそれと完全に一致した。Sordarinは、子嚢菌Sordaria araneosaの代謝産物であり、抗真菌活性を示す。この天然物は、真菌のタンパク質合成を選択的に阻害するという従来の抗真菌剤とは異なる作用を示すため、真菌感染症に対する新しいリード化合物として注目されている。Sordarinの構造は、trans-ペルヒドロインデンと多置換ノルボルネンを含む特異な四環性ジテルペン骨格に糖が結合したものであり、合成化学的に大変興味深い。本研究ではSordarinの全合成を試み、それを通じて未開拓であった種々の誘導体合成を行い、その構造活性相関から真菌感染症に対する新しい分子標的薬の開発を目的とする。平成16年度は、その第一段階としてアグリコンsordaricinの合成研究に着手し、そのラセミ合成を達成した。Sordaricinのペルヒドロインデン部位の3つの連続する不斉炭素中心は、ピコリン酸マンガンによる酸化的ラジカル環化反応によって構築した。Sordaricinの歪んだ基本骨格は、分子内にアリル炭酸エステルと活性メチン部位を有する三環性化合物から、分子内Tsuji-Trost反応によって構築することができた。本反応は多置換ビシクロ[2.2.1]ヘプテン-2-オンの一般的な合成法としても利用できる。[2.2.1]ビシクロ環骨格は、通常シクロヘキサジエンとアルケンの[4+2]付加環化反応によって構築されているが、遷移金属によるカップリング反応も、このような歪みのある化合物合成に有用であることを示すことができた。最後に、イソプロピル基の導入、四酸化オスミウムとジヒドロキシフェニルボランを用いる末端アルケンの選択的ジヒドロキシ化を経て、(±)-sordaricinを合成した。

Sordarinの有するβ(1,2-cis)-グリコシド結合は、糖供与体3位に導入した4-メトキシベンゾイル基の1,3-遠隔関与を利用することで立体選択的に構築できることを見出した。合成した(-)-sordarinの各種スペクトルデータ、および生物活性は、天然物のそれと完全に一致した。
呼吸筋トレーニングが持久性能力を高める生理的メカニズムの究明

ランニングの愛好家(8名)を対象に実験群(4名)とコントロール群(4名)が4週間で交代するクロスオーバー法式を用いた呼吸筋トレーニングを計8週間行った.実験群はランニングをする際鼻部にノーズクリップをつけ(コントロール群はつけない),週3回(1回20分)行うトレーニングを行った.その結果,トレ前に比べトレ後では実験群のみにオールアウトに達した時の走速度が6m/min(2.4%),持続時間が36秒(4.8% )及び換気性閾値(vVT)が13m/min(7.6%)それぞれ有意に増加した.しかし,その原因を証明する生理学的事項に有意な変化が認められなかった.この実験から,呼吸筋トレーニングを高強度で長期間実施することによって,日頃高強度のトレーニングをしている競技者にもパフォーマンスの向上が期待できることが示唆された.次に,箱根駅伝を目指す競技者を対象に高強度(>80% VO2max)のランニング中にノーズクリップを鼻部に付けてトレーニングする実験群(10名)とつけないコントロール群(10名)で8週間の呼吸筋トレーニングを実施した結果,ノーズクリップを付けると苦しくなりとる選手が続出した.この反省を踏まえ,箱根駅伝出場者を含む被験者を対象にパワーブリーズを用いて8週間の実験群とコントロール群に分け呼吸筋トレーニングを行った.その結果,トレーニング前と後のトレッドミルテストの換気性閾値のランニングスピード(vVT)と最大酸素摂取量が発現したランニングスピード(vVO2max),呼吸機能では自発的最大換気量(MVV),最大吸気・呼気口腔内圧(PImax:PEmax)での持続時間に有意な改善が認められた.以上の結果から,高強度の呼吸筋トレーニングによって呼吸筋機能が改善し,持久性のパフォーマンスが向上することが証明された.持久性運動によって呼吸筋は疲労し,また,呼吸筋トレーニングによって呼吸筋の筋力や持久力が改善することが報告されている.しかし,呼吸筋を鍛えることが持久性運動のパフォーマンスに好影響を与えるか否かについてはまだ十分に統一された見解が得られていない.その原因の1つは,これまでの呼吸筋トレーニングが一般に静止状態で実施されており,専門とする運動様式に即した運動中に実施されていないことにある.そこで本研究は競歩のトレーニング中にノーズクリップを用いた呼吸筋トレーニングを行うことが,呼吸筋機能やパフォーマンスへどのような影響を与えるかについて検証した.被験者は専門的に競歩のトレーニングをしている大学競歩選手7名であった.被験者はノーズクリップをして競歩トレーニングをする実験群(4名)とノーズクリップをしないで競歩トレーニングをするコントロール群(3名)を無作為に選び,8週間のトレーニングを行った後は実験群とコントロール群を入れ替え,再度8週間のトレーニングを行うクロスオーバー式のトレーニング実験を行った.その結果,実験群は吸気筋力が23.6%増加した.また負荷漸増法によるトレッドミル歩行テストでは,最高歩速度(MWV)が1.96%,換気性閾値におけるランニングスピード(vVT)が4.07%それぞれ増加傾向を示したが,いずれの群においても有意な改善が認められるまでに至らなかった.しかし,vVTやMWVに改善傾向が認められたことから,トレーニング回数を増やし,また,強度や時間の漸増を図ることによってノーズクリップを用いた呼吸筋トレーニングがパフォーマンス向上に役立つ可能性が示唆された.近年、持久性の競技力向上のために呼吸筋トレーニングが有効であることが海外で報告されている.しかし、これまでの呼吸筋トレーニングが専門とするスポーツのトレーニングとは別に、静止状態での比較的高価な器具を用いたトレーニングで、しかも対象者がレクレーション的に運動を行っているものに限定されていた.そこで、平成28年度には大学競歩競技者を対象に、競歩のトレーニング中に廉価なシンクロナイズ・スイミング用のノーズクリップを鼻部に着用して、8週間の呼吸トレーニングを実施した.その結果、日々激しいトレーニングを実施している競技選手でも、呼吸筋トレーニングによってパフォーマンスが向上する傾向を示した.しかし、当初9名の被験者の中2名がドロップアウトしたことが影響して、統計的に有意な改善を示すまでに至らなかった.持久性運動によって呼吸筋は疲労し,また,呼吸筋トレーニングによって呼吸筋の筋力や持久力が改善することが報告されている.しかし,呼吸筋を鍛えることが持久性運動のパフォーマンスに好影響を与えるか否かについてはまだ十分に統一された見解が得られていない.その原因の1つは,これまでの呼吸筋トレーニングが一般に静止状態で実施されており,専門とする運動様式に即した運動中に実施されていないことにある.そこで2017年度の研究では,大学駅伝選手(20名)を対象に高強度のトレーニング(>80%VO2max)中にノーズクリップを用いた呼吸筋トレーニングを行うことが,呼吸筋機能やパフォーマンスへどのような影響を与えるかについて検証した.被験者はノーズクリップをして専門的ランニングトレーニングをする実験群(10名),ノーズクリップをしないで専門的ランニングトレーニングのみを行うコントロール群(10名)を無作為に選び,8週間のトレーニングを行った.その結果,実験群とコントロールン群の5,000mの記録に有意な改善が認められるものの両者の間に有意な違いが認められるまでに至らなかった.

しかし、両群の間に呼吸機能(最大呼気流量,中間呼気流量,安静時最大換気量,最大呼気及び吸気口腔内圧)において有意な改善が認められたことから,この種の短期間の呼吸筋のトレーニングによってパフォーマンスをコントロール群に比べ有意に改善するまでに到らないが、さらに長期継続して呼吸筋トレーニングを行うことによってパフォーマンスにも好影響が顕われる可能性が示唆された.平成29年度の研究では,高強度(>80%VO2max)のランニング中に限定してノーズクリップを鼻部に装着したが、被験者の内省では呼吸がきつく十分スピードが高められなかったという意見が多かった.そこで、今年度は欧米で行われている安静状態でパワーブリーズを用いた呼吸筋トレーニングによって、大学駅伝選手の生理的機能(呼吸筋や酸素運搬機能)や持久性のパフォーマンスに好影響が与えられるか否か検証する.今年度は箱根駅伝を目指す大学のトップ選手を対象(実験群10名、コントロール群10名の計20名)に8月11月に実施する.ランニングの愛好家(8名)を対象に実験群(4名)とコントロール群(4名)が4週間で交代するクロスオーバー法式を用いた呼吸筋トレーニングを計8週間行った.実験群はランニングをする際鼻部にノーズクリップをつけ(コントロール群はつけない),週3回(1回20分)行うトレーニングを行った.その結果,トレ前に比べトレ後では実験群のみにオールアウトに達した時の走速度が6m/min(2.4%),持続時間が36秒(4.8% )及び換気性閾値(vVT)が13m/min(7.6%)それぞれ有意に増加した.しかし,その原因を証明する生理学的事項に有意な変化が認められなかった.この実験から,呼吸筋トレーニングを高強度で長期間実施することによって,日頃高強度のトレーニングをしている競技者にもパフォーマンスの向上が期待できることが示唆された.次に,箱根駅伝を目指す競技者を対象に高強度(>80% VO2max)のランニング中にノーズクリップを鼻部に付けてトレーニングする実験群(10名)とつけないコントロール群(10名)で8週間の呼吸筋トレーニングを実施した結果,ノーズクリップを付けると苦しくなりとる選手が続出した.この反省を踏まえ,箱根駅伝出場者を含む被験者を対象にパワーブリーズを用いて8週間の実験群とコントロール群に分け呼吸筋トレーニングを行った.その結果,トレーニング前と後のトレッドミルテストの換気性閾値のランニングスピード(vVT)と最大酸素摂取量が発現したランニングスピード(vVO2max),呼吸機能では自発的最大換気量(MVV),最大吸気・呼気口腔内圧(PImax:PEmax)での持続時間に有意な改善が認められた.以上の結果から,高強度の呼吸筋トレーニングによって呼吸筋機能が改善し,持久性のパフォーマンスが向上することが証明された.平成28年度の研究では被験者数が7名と少ないことが影響して統計的に有意な改善が現れるまでに至らなかった.その原因として、被験者数が少なかったことに加えて、競歩選手の呼吸量(肺換気量)がランニングに比べて高くならないことが明らかになった.すなわち、競歩選手ではノーズクリップを着用する呼吸筋トレーニングでは強度が不足すると考えた.
介護技術評価を元にしたOJTマニュアルの開発およびその活用に関する研究

介護職員には、日々の業務の場で発揮していくための「実践力」を持ち合わせることが求められる中、スキルの養成には、Off-JTのみならず、介護の現場での実践を伴う学習にどのように取り組むかが重要となってくる。昨年度の研究結果からは、介護サービス事業者においては、1年目の介護職員に対するOJT実施体制(実施率、教育研修担当配置、教育研修費等)と比較し、23年目の介護職員に対しては整備状況が格段に下がり、課題と必要性は認識しながらも、計画的・継続的なOJTを通じた人材育成がされていない、という実態が明らかとなった。研究最終年度においては、介護サービス事業所における体系的なOJTの取り込み方、展開の仕方について、介護技術に係るOJTの仕組みである「介護キャリア段位制度」に取り組む介護事業所のうち、レベル認定輩出実績7名以上しており、組織にOJTを体系的に取り込み、継続的に実施をしている6事業所を対象としてヒアリング調査を実施し、OJT実施手順の整理を行った。この結果の分析を踏まえて、継続的な実施に必要な手順等をまとめたガイドラインを作成した。手順は、STEP1人材育成対象となる介護職員と指導者の選定、STEP2指導者と介護職員による評価方法の確認、STEP3期首評価結果の確認と今後の対応の共有、STEP4日々の介護業務とOJT、STEP5指導者による介護技術評価、STEP6OJT進捗管理、STEP7OJTナレッジ・マネジメントの7つのSTEPから構成される。また、本ガイドラインにおいては、手順と方法のほか、OJT活動の準備についても説明を行い、具体的なOJT展開事例についても紹介を行った。今年度は、介護職員のOJTを通じた人材育成のあり方を検討するため、先行研究の整理を行った。研究の結果、新任介護職の育成方策としてのOJTに関しては、複数の研究が確認されたが、OJTの実態を階層的にみた場合、新人職員以降の職員層(2ー3年目の職員、中堅職員等)のOJTについては、実施実態、育成方法、課題等詳細にまで言及したものは確認されなかった。介護技術評価およびOJTプロセス把握のために、法人事業所にて人材育成の重要性から、OJT重視を明示している3法人を対象に介護技術評価を中心としたOJT実施体制についてヒアリング調査を行った。ヒアリング事例からは、介護キャリア段位制度取り組み法人では、評価項目をベースに法人において基準を作成していたが、キャリア段位取組外法人においても、介護キャリア段位の評価項目を参考に、技術項目の見える化、限定的な評価基準の整備に取り組んでいた。また、体系化されたOJTの実施対象や実施方法については多様であり、介護技術の評価や指導にあたり、「現認(目視)」によるものと、書面上で実施しているもの、指導担当者として、経験年数で選定をしているもの、養成研修等一定の要件を課しているものなど、様々であった。小規模事業所においても、キャリア段位制度のフレームを活用することで、OJTを組織的、計画的、継続的に実施することは可能であることが確認された。計画に記載した通りに調査研究を実施しているため。今年度は、介護技術評価をもとにしたOJTを推進する上での臨床現場における課題を把握するために、「介護キャリア段位制度」を用いてOJTを実施している事業所のうち、1名以上のレベル認定者輩出実績を有していた事業所の人材育成担当者に加えて、全国老人福祉施設協議会会員、全国老人保健施設協会会員、全国介護事業者協議会会員の事業者を対象に調査を実施した。この結果を分析したところ、介護事業所において、介護職員に対する教育研修の専従担当者の配置は困難な状況であり、日頃の介護業務と並行して教育研修を行う「OJT」が主となっていた。介護職員のOJTを通じた人材育成の体制について、1年目介護職員に対しては、事業所として人員体制が整いつつあるが、、23年目の介護職員に対して指導する、OJT指導担当者の指導力のばらつきも課題として多くなっている。また、OJTの実施手順や目的の不明確さが課題としてあげられ、この解決が求められていることが明らかとなった。また、介護技術評価を人事評価に組み込んでいる3事業所に対し、介護技術評価をもとにしたOJTの進め方と課題についてヒアリング調査を実施した。これらの成果を踏まえ、介護事業所のOJTマニュアルに必要な要素の検討を行った。おおむね研究計画に記載した通り、研究が進んでいるため。手順は、STEP1人材育成対象となる介護職員と指導者の選定、STEP2指導者と介護職員による評価方法の確認、STEP

3期首評価結果の確認と今後の対応の共有、STEP4日々の介護業務とOJT、STEP5指導者による介護技術評価、STEP6OJT進捗管理、STEP7OJTナレッジ・マネジメントの7つのSTEPから構成される。また、本ガイドラインにおいては、手順と方法のほか、OJT活動の準備についても説明を行い、具体的なOJT展開事例についても紹介を行った。介護技術評価を元にしたOJTマニュアルの開発の開発に向け、次年度以降、今年度ヒアリング対象とした法人を中心として、介護技術評価とOJTプロセス似関する調査を実施し、これらの関連性の分析を行う。被評価者の属性ごとの事業所における介護技術の経年的変化に係る定量的情報の分析に加え、介護技術の変化のパターン、評価者の属性と指導内容がどのように異なっていたかなどの定性的情報の分析を実施する。研究最終年度である次年度は、これまでの研究成果を踏まえて、介護事業所のOJTマニュアルの作成を行う。また、これまで調査を実施した事業所についてもフォローアップ調査を行い、介護技術評価の進捗状況を確認するとともに、作成したマニュアルの妥当性についても確認を行うこととする。ヒアリング調査の実施によって、旅費の支出が多くなったため、今年度の物品の購入等を見送った結果、わずかに余ることになった。書類整理に必要な消耗品など、物品の購入を行う予定である。
吉原に関わる出版物の出版の過程・流通についての基礎研究

本年度は、昨年度に引き続き、吉原の出版物に関して総合的に調査・研究を行なった。昨年は享保天明期という、遊里のみならず江戸時代社会全体が大きく転換していく時代に限定したが、本年度は幕初および幕末・明治期へと範囲を広げることとした。本科研費により、天理大学附属天理図書館、国立国会図書館、都立中央図書館、西尾市教育委員会岩瀬文庫、大東急記念文庫など遊里関係文献が所蔵されている機関を調査した。筆者は、八木敬一氏と共同で吉原細見の書誌研究を行なってきたが、平成八年三月末に『吉原細見年表』(青裳堂書店)としてまとめることができた。しかし、天理図書館の遊里文献については、その一部のみ収載するに留まったため、同館のご好意により調査を継続、その結果を「天理図書館蔵遊里評判記・細見目録稿(上)」(『ビブリア』No.106、平成八年十月)として発表した。これは、同館所蔵の吉原細見を目録化したものである(但し、評判記・地方細見については平成九年度に持ち越しとなった。)これらにより、吉原細見についてはその九割以上を明らかに出来たと考えており、さまざまな学問分野で細見を活用することが可能となった。一方、細見以外の一枚物などは、現在まで残存するものが少ないため、二三種の灯篭番付を見出したにすぎない。また、昨年から継続している「遊里関係文献目録」もわずかずつながら増やすことができた。この二点は今後の課題であり、地道に調査・資料蒐集を続けていきたい。吉原細見については書誌的調査が終了したが、今後は異本調査を行なうとともに発行の過程の考察を深めなければならないと考えている。
低次元分子性導体の電荷秩序と絶縁機構、光誘起非線型ダイナミクス

DCNQI分子が銅イオンに配位する物質はπ軌道とd軌道の混成により伝導性と磁性の複合した状態が現れる。圧力下で現れる絶縁相は3倍周期の格子歪みと常磁性が共存し、パイエルスとモットの絶縁機構が協力的に働いている。π軌道とd軌道のレベル差が中途半端であっても自己ドーピングが起こり、3倍周期に強く引き込まれる様子を、2バンドのパイエルス・ハバードモデルを厳密対角化して解明した。電荷移動錯体TTF-CAは低温または高圧下で常誘電中性相から二量化を伴う強誘電イオン性相へ転移することが知られ、光照射によっても両方向へ相転移する。1次元拡張パイエルス・ハバードモデルの時間依存シュレディンガー方程式を解いた。イオン性相からの電荷密度と格子変位のダイナミクスを求め、光励起に対する閾値強度を再現した。電荷移動量の時間変化のフーリエ解析から、励起子に由来する速い振動、格子振動に由来する遅い振動、中性イオン性相境界の集団運動に由来するさらに遅い振動を分類した。光照射によって初期のイオン性相とは反対方向に分極するイオン性ドメインが生まれ、格子秩序が電荷移動量に比べてずっと速く減衰する。これは反射率変化より第二高調波変化が速く起こる実験結果と矛盾しない。ハロゲン架橋複核金属錯体には様々な電荷整列や格子変形を伴う絶縁相が配位子、ハロゲンイオン、対イオンに依存して現れる。それぞれの電子相の出現機構を金属d軌道とハロゲンp軌道に対する拡張ハバード・パイエルス型モデルを使って調べた。特にヨウ素架橋複核白金錯体で配位子がpopの物質群はCDW相と電荷分極(CP)相が現われる。ヒステリシスループ内で光照射するとCDW相からCP相へは転移するが逆は起こりにくい。CP相を低エネルギーで光照射しても複核間の電荷移動を伴わず、高エネルギーで複核間の電荷移動を強制してもそれが核となって自己増殖することができない。擬1次元ハロゲン架橋複核金属錯体(MMX鎖)には金属的伝導を示す平均原子価相や様々な電荷整列や格子変形を伴う絶縁相が主に配位子、ハロゲンイオン、対イオンに依存して現れる。それぞれの電子相が現れる機構を、金属d軌道とハロゲンp軌道に対する拡張ハバード・パイエルス型モデルを使って調べてきた。基本的に、電子間相互作用と電子格子相互作用が競合して、ハロゲンイオンと金属イオンの距離や軌道のレベル差によりバランスが変わるとする観点と、電子間相互作用の短距離成分と長距離成分が競合して、金属イオン間や複核間の距離とともにバランスが変わるとする観点がある。どちらが主な機構か定量的に見積もるために、XMMX単位がほぼ孤立した系の光学伝導度のデータを使い、モデルパラメタを評価した。最近接でないハロゲンイオンと金属イオン間のトランスファー積分や電子間斥力がかなり大きいことがわかった。そのために電子間と電子格子間の相互作用の競合を議論した、強結合からの摂動論に長距離相互作用による修正が必要であった。DCNQI分子が金属イオンに配位する物質には多様な電子相が知られているが、銅イオンに配位する場合はπ軌道とd軌道の混成により伝導性と磁性の複合した状態が現れる。圧力下で現れる絶縁相は3倍周期の格子歪みと常磁性が共存し、パイエルスとモットの絶縁機構が協力的に働いていることが、以前の研究でわかっていた。しかしπ軌道とd軌道のレベル差が中途半端であっても自己ドーピングが起こり、3倍周期に強く引き込まれる様子はまだ理論研究されていなかった。

最近は3倍周期からずれる圧力領域があることが観測されている。2バンドのパイエルス・ハバードモデルを厳密対角化して電子状態を調べ、d電子間の斥力が強いとき格子歪みが調整されて自己ドーピングが起こり、自己無撞着な3倍周期構造が常磁性と共存する様子をπdレベル差の広い範囲で再現した。光誘起相転移を示す代表的な遍歴電子系として、交互積層型電荷移動錯体がある。近年、平衡熱力学的な相転移では現れない特徴として、光励起強度の閾値挙動や光励起後ある時間たってから変化がおきる孵化時間挙動などが注目を集めている。光誘起相転移におけるドミノ倒し効果など動力学的な研究はこれまで局在電子系に限られており、多電子系の協力効果が不明であった。一方、遍歴電子系におけるこれまでの光誘起相転移理論は断熱ポテンシャルに基づいており、近年明らかになった電荷格子複合ダイナミクスを記述することができなかった。そこで、伝導性や磁性など平衡状態の多電子系を記述するのと同じ遍歴電子モデルを使って、光励起直後のダイナミクスを断熱近似に頼らずに時間依存量子発展方程式を解いて調べた。光励起直後は準安定領域の複雑な競合が起きていて、閾値以下で安定相に戻ることや閾値以上で孵化時間に寄与することがわかり、単純なドミノ倒し描像とは違う結果が得られた。さらに中性イオン性相境界の巨視的かつ集団的な運動が再現された。中性イオン性相転移は基本的にドナー準位とアクセプター準位の差と電子間斥力の競合により起こることが知られている。相境界近傍ではスピン揺らぎのためにイオン性相が安定化することや、スピンパイエルス不安定性のために格子が二量化することがわかっていた。多くの系では降温や加圧で準位差が実質的に小さくなりイオン性相が相対的に安定化する。これとは逆に中性相が安定化する可能性を調べた。降温や加圧ではドナーとアクセプターの軌道重なりが増え、電荷移動揺らぎが大きくなる。摂動論的に考えると中性相がより安定化する。そこで、量子臨界点近傍の1次元電子状態を正確に求められる、有限温度密度行列繰り込み群を準位交替拡張ハバードモデルに適用した。確かに軌道重なりの増大による電荷移動揺らぎが、中性相をより安定化することがわかった。電荷移動錯体TTF-CAは低温または高圧下で常誘電中性相から二量化を伴う強誘電イオン性相へ転移することが知られている。さらに光照射によっても両方向へ相転移し、その時間発展が実験で明らかになりつつある。1次元拡張パイエルス・ハバードモデルを平均場近似し、時間依存シュレディンガー方程式を解き、イオン性相からの電荷密度と格子変位のダイナミクスを追った。光励起を強くすると中性ドメインがより多く生成され、閾値強度以上で中性相へ転移した。電荷移動量の時間変化をフーリエ解析した。電子のバンド間遷移に由来する速い振動、格子振動に由来する遅い振動・中性イオン性相境界の集団運動に由来するさらに遅い振動に分類された。光励起を強くすると励起子効果が強くなることがわかった。光照射により初期のイオン性相とは反対方向に分極するイオン性ドメインが生まれる。これにより格子秩序が電荷移動量に比べてずっと速く減衰する。これは反射率変化よりも第二次高調波変化が速く起こる実験結果と矛盾しない。
全ての神経型スフィンゴリピドーシスの克服を目指した治療法：クラッベ病をモデルに

クラッベ病は、ミエリン鞘の主要な構成脂質のガラクトシルセラミド(GalCer)の分解酵素であるGalCer-beta-galactosidase(GALC)の遺伝的欠損により、ミエリン形成細胞にGALCの分解基質であるGalCerおよびガラクトシルスフィンゴシン(GalSph)が蓄積し、中枢及び末梢神経系に脱髄をきたす疾患である。近年、既存のAMP-activated protein kinase(AMPK)活性化剤であるメトホルミンと5-Aminoimidazole-4-carboxamid ribonucleotide(AICAR)が、あらゆるスフィンゴ糖脂質の前駆物質であるグルコシルセラミド(GlcCer)およびGalCerの合成に必須のUDP-Glc、UDP-Galの合成を抑制することが報告された。本研究では両化合物のクラッベ病における新規基質抑制剤としての有効性を検証することを目的とし、今年度はマウス投与試験を実施した。同胞の野生型およびGALC欠損マウスを日齢8から35までメトホルミン(250 mg/kg/day)あるいはAICAR(600 mg/kg/day)を連日腹腔内注射し、体重測定、ビデオ・トラッキングシステムによる行動解析、組織病理学的解析を行い、非投与群と比較検討した。それぞれの化合物の投与群では、野生型およびGALC欠損マウス共に体重増加不良を認め、移動距離の有意な低下を認めた。また、メトホルミン投与GALC欠損マウスでは中枢神経系の脱髄病変が増悪する傾向にあったが、AICAR投与GALC欠損マウスでは改善している個体が観察された。現時点では両化合物の治療効果は明らかではないが、定量解析によりメトホルミンあるいはAICAR投与GALC欠損マウスの脳組織でGalCer量の減少傾向が認められたため、投与条件等の改善の余地があると考えられる。