hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
乱流境界層の統計理論の展開

平成30年度は、本研究の(1年延長した)研究期間の最終年度にあたり、これまでの研究成果をまとめることに注力した。その結果、主として以下の二つについてまとめることができた。その一つは、乱流境界層中で単位質量当たりのレイノルズ応力<uv>がほぼ一定となる層(慣性層)の1点統計量<uv>,<vv>,<ww>の統計理論についてである。(ここでu, v, wはそれぞれ速度揺らぎの主流、壁垂直、スパン方向の成分)その理論は、(i)一様等方性乱流中の大きな渦から小さな渦へのエネルギー輸送と、(ii)乱流境界層における壁に垂直な方向への運動量輸送のある類似性に着目して、線形応答理論の考えを用いたものである。なお、その理論は形式的には<uu>および平均流<u>にも適用できるけれども、二平板間乱流の大規模な直接数値シミュレーション(DNS)との比較によれば、その理論とDNSの一致は<uv>,<vv>,<ww>ほどにはよくないことが分かった。このことは<uu>および<u>には非局所的な影響が十分弱くないことと整合している。もうひとつは平均流速分布が対数則によく一致する領域(対数則領域)における大小さまざまな渦の特性長さ(スケール)に関するものである。これまでほとんど解析されていなかった壁種直方向のものを含めて、いくつかの代表的な長さスケールについて大規模DNSデータの前年度までの解析結果の整理し、これまでのモデルや理論との比較を行い、対数則領域におけるそれらのスケールの方向および壁からの距離への依存性を明らかにした。本研究の目的は乱流の直接数値シミュレーション(Direct Numerical Simulation :DNS)データの解析による検証に基づいて、乱流境界層に対する統計理論を展開することである。具体的にはとくに(1)乱流の線形応答理論、(2)ラグランジュ的繰り込み理論(LRA)の展開を行う。乱流研究においてもっともよく知られている経験的統計則として、Kolmogorovの提唱した意味での普遍平衡領域(小スケール)における相似則と乱流境界層の平均流に関する対数則がある。これまでの実験やDNSではこれらの統計則をそれぞれ支持する結果が得られている。また、最近の我々のDNSによれば十分レイノルズ数が高ければこれら二つの統計則が共存する領域が存在しうることが示唆されていた。本研究では(1)、(2)の展開に先立って、粘性散逸長や平均流などの乱流境界層の基本的な一点統計量の壁からの距離への依存性に着目して、これまで得られているデータ、知見の整理、再検討を行った。とくに、平行平板間乱流のDNSデータに基づいて十分高い壁レイノルズ数においては線形応答理論の適用前提を満たす対数則領域が存在しうることが確認できた。LRAは2点相関関数を使い構成される。乱流境界層に適用すると、壁に平行な方向への統計的一様性を仮定できるとしても空間について4変数を扱う必要があるため、その解析は数値的にも困難である。対数則領域では、相似形を仮定すればその変数の数を一つ減らすことができ解析が容易になる。本研究ではLRAがその相似形の仮定と整合することを確認した。また、DNSデータの解析によって近似的にその相似形が成り立つことが示された。ただし、ある程度の違いのあることも分かった。平成27年度、DNSデータ解析については平均流が対数則に従う領域(対数則領域)における、速度および2点間相対距離がそれぞれ主流、壁垂直(y)あるいはスパン方向を向く合計3×3=9個の相関関数の定量的解析を行った。なお、その解析に用いた対数則領域のデータは壁レイノルズ数が最大5120に及ぶ平行2平板間乱流の大規模DNSによるものである。その解析の結果、(i)2点間距離が0の近傍における相関関数の曲率半径を表すテイラーマイクロスケールのy依存性が、乱流場の統計が非等方的であるにもかかわらず、等方性乱流に対して知られた関係式に簡単な再解釈を施して導かれる関係式とよく整合すること、また(ii)それぞれの相関関数の半値幅がおおよそyのa乗に比例する、ただしaは1に近いけれど、厳密には1に等しくないことなどが分かった。統計理論については、2点完結近似式を数値的に解く際に最も計算量を要する速度場の3次及び4次の相関関数の計算を効率的に行うため、とくに非圧縮性条件および境界条件との整合性に注意して計算速度および記憶容量の二つの視点からその相関関数のいくつかの有望と思われる表現法の検討を行い、その計算に必要となる計算量と記憶容量のおおよその見積もりを得た。また圧力の効果に含む項についても、その項のy依存性を見積もった。「研究実績」の項で記したように、(1)壁レイノルズ数が最大5120に及ぶ大規模DNSのデータ解析によって、対数則領域における9個の2点2次相関関数の2点相対距離への依存性についての定量的解析を行い、テイラーマイクロスケールや2点相関関数の半値幅など特性的長さについての定量的で具体的知見を得ることができ、(2)また統計理論の数値解法については、最も計算量を要する速度場の3次及び4次の相関関数の非圧縮性条件および境界条件を取り入れた表現法の検討によってある程度の計算量、記憶容量の見積もりを得ることができた。以上のことから、本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。平成28年度、DNSデータ解析については、速度場の3次相関のデータ解析を行った。

この3次相関は、ナビエ・ストークス方程式の非線形性のため2次相関の時間発展に重要な役割を果たすものである。その解析によって、速度場の3次相関の特徴的長さは対数則領域でおおむね壁からの距離に比例して変化するが、その依存性は2次相関ほど明瞭ではないことが分かった。また主流方向と壁に垂直な方向の速度の2次相関(uv相関)についても、その特徴的長さは対数則領域でおおむね壁からの距離に比例して変化することを確認した。乱流の統計理論については、レイノルズ数および壁からの距離が有限であることの対数則領域の統計への影響、とくにエネルギー散逸率、平均流分布への影響を取り入れる理論を、一様等方性乱流中の3次縦速度相関へのレイノルズ数などの有限性の影響を見積もる理論との類似性に着目して、乱流の線形応答理論および2点完結近似(ラグランジュ的繰り込み理論;LRA)の視点から導いた。2点完結近似式の数値解法については、これまで検討した3次および4次の速度相関の計算法に基づいて対数則領域において簡単な相似則を仮定して数値解析コードを作成し、予備的解析を行った。その際、空間的微分積分についてはLRAと類似の構造を持つ準正規理論による近似式をもとに、とくに境界近傍で特異性をもつ係数の取り扱いに注意を払い計算手法を定め、解析コードを作成した。「研究実績」の項で記したように(1)大規模DNSのデータ解析によって、対数則領域の速度場の2点3次相関、および2点uv相関の2点間の相対距離への依存性について定量的解析を行い、それらの特性長さが壁からの距離におおよそ比例するという知見を得た。(2)統計理論については、線形応答理論およびLRAの視点から、レイノルズ数と壁からの距離が有限であることの対数則領域における統計への影響を取り入れる理論が得られ、また統計理論の数値解法については、壁近傍での特異性を考慮して対数則領域における数値解析コードを実装し、予備的解析を行うことができた。以上のことから本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。平成29年度、DNSデータ解析については平行二平板間乱流のレイノルズ数が世界最高レベルのDNSデータを用いて、壁乱流におけるレイノルズ応力<uv>が一定に近い領域(inertial sublayer;ISL)における統計量のレイノルズ数(Re)および壁からの距離(y)への依存性の解析を行った。ここでu, vはそれぞれ平均流方向、壁に垂直な方向の乱流速度成分である。乱流の統計理論については、圧力場の2点相関について壁の存在を取り入れた理論を発展させた。また、壁乱流中の統計量の有限のレイノルズ数(Re)および壁からの距離(y)への依存性を線形応答理論の視点から導く理論を昨年度に引き続き検討、発展させ、エネルギー散逸率、平均流だけでなく、レイノルズ応力などの1点2次相関についても上記DNSデータとの比較検証を行った。その結果、その理論はレイノルズ応力などの1点2次相関についてDNSデータとよく整合していることが分かった。また、そのデータは渦のスケール(大きさ)と壁からの距離の2重の意味での局所性が理論の成立に重要な役割を果たしていることを示唆していることが分かった。2点完結近似式の数値解法については、これまで導いた3次および4次の速度相関の計算法に基づいて対数則領域において簡単な相似則を仮定して数値解析を行った。
統計学及びゲーム理論に基づくモデルの組合せ法の研究

二値判別機の出力を組合せて多クラスの分類問題を実行する枠組みにおいて,有効な判別機の組合せの方法論の開発に関する研究を行った.また,様々な刺激条件下の遺伝子発現データを組合せ,ネットワークを推定するための有効な方法論を開発した.さらに二つの因子の組合せの効果に着目し,相乗効果を統計学的検定理論の立場から定義し,その統計量をマルコフ連鎖モンテカルロ法によって推定する方法論を提案した.二値判別機の出力を組合せて多クラスの分類問題を実行する枠組みにおいて,有効な判別機の組合せの方法論の開発に関する研究を行った.また,様々な刺激条件下の遺伝子発現データを組合せ,ネットワークを推定するための有効な方法論を開発した.さらに二つの因子の組合せの効果に着目し,相乗効果を統計学的検定理論の立場から定義し,その統計量をマルコフ連鎖モンテカルロ法によって推定する方法論を提案した.1.二値判別機の出力を組合せて多クラスの分類問題を実行する枠組みにおいて、統計学的な観点から有効な判別機の組合せの方法論の開発に関する研究を行った。本研究において提案された手法は、既存の二値判別機の組合せ手法よりも多くの場合に性能が優れている。さらに、予測の不確実性を考慮するために各々のクラスの確率値を出力することができ、また、L1ペナルティを加えた最適化行うことで最終的なクラスラベルの決定に必要でない判別機を除去することができる。前年までに手法の概要はある程度できていたが、本年度は数値実験をさらに充実させ、どういった場合に提案手法の性能が特に向上するか等の考察を加え、論文にまとめた。本研究の内容は、統計関連学会連合大会で発表され、国際学術誌に投稿中である。2.複数のモデルの組合せという観点から、遺伝子の転写制御ネットワークを推定する統計手法の開発を行った。発生や細胞の癌化などのメカニズムを理解するためには、遺伝子同士の相互関係、すなわちネットワークの推定が不可欠である。単一の環境下において採取された遺伝子の発現プロファイルからは、どうしてもそれを説明するネットワークに冗長性が生じ、正確な推定が実行できないという問題点があった。そこで、複数の環境下における発現データを同時に扱い、それらを組合せてネットワークを推定するための統計モデルを開発した。また、提案手法を実際の生物データに適用し、生物学的な観点においても合理的な結果を導くことを示した。本研究の内容は、国際会議International conference on Intelligent Systems for Molecular Biologyや統計関連学会連合大会で発表され、国際学術誌に条件付き採録されている。1.二値判別機の出力を組合せて多クラスの分類問題を実行する枠組みにおいて、有効な判別機の組合せの方法論の開発に関する研究を行った。提案手法は、既存の組合せ法と比べて性能の面で優れていること、L1ペナルティを加えた最適化行うことで最終的なクラスラベルの決定に必要でない判別機を除去できることなどの特徴がある。前年までに手法の概要はある程度できていたが、本年度、査読者とのやり取りを通じて論文を改善し、正式に国際学術誌に採択が決定した。2.ゲノム上の異種情報からの遺伝子の発現の予測近年、ゲノム配列や転写因子結合部位、ヒストン修飾やクロマチン構造などのエピジェネティクス情報など多様なゲノム情報が大量に蓄積されつつあり、これらの因子がどのような協調性を持って遺伝子発現に機能しているかを解明することに期待が高まっている。本研究においては、多様なゲノム情報から、転写におけるゲノム上の因子の役割の解明に貢献することを目指した。特に二つの因子の相乗効果、すなわち単一の因子だけではなく、二つの因子が同時に存在して初めて機能する効果、に着目して研究を進めた。最初に二つの因子の相乗効果を統計学的検定理論の立場から定義し、その統計量をマルコフ連鎖モンテカルロ法によって推定する方法論を提案した。また提案手法を用いて、転写因子結合部位やヒストン修飾間の相乗効果を同定することを試みた。当研究の内容は、分子生物学会年会で発表され、また国際学術誌に投稿中である。
沿岸都市における津波複合災害の時系列的危険度評価に関する研究

本研究では,津波災害予測のための2つの三次元数値解析コードを開発した.一つは,河川遡上津波に伴う河川内の水質変化を予測できる解析モデルであり,巨大地震発生時の淀川における水道水の取水に対する影響について時系列的に検討した.もう一つは,可動式津波防波堤の挙動を予測できる解析モデルであり,実験と比較してその妥当性を検証するとともに,現地スケールの解析を行って可動式津波防波堤の有効性を明らかにした.本研究では,津波災害予測のための2つの三次元数値解析コードを開発した.一つは,河川遡上津波に伴う河川内の水質変化を予測できる解析モデルであり,巨大地震発生時の淀川における水道水の取水に対する影響について時系列的に検討した.もう一つは,可動式津波防波堤の挙動を予測できる解析モデルであり,実験と比較してその妥当性を検証するとともに,現地スケールの解析を行って可動式津波防波堤の有効性を明らかにした.本年度は,津波複合災害予測モデルの開発整備を行った.得られた成果は以下の通り.1.解析検証用データ取得のための水理模型実験漂流物の三次元挙動および津波波力を測定するための水理模型実験を行い,解析検証用データを取得した.2.三次元漂流物挙動解析モデルの開発・導入これまでの科研費研究により,漂流物を移動する境界として取り扱う手法を用いて解析する手法を開発していたが,本研究では,より複雑な三次元挙動への拡張した上で,既開発の三次元津波流動解析モデル(米山望・松山昌史・田中寛好:1993年北海道南西沖地震津波における局所遡上の数値解析,土木学会論文集,No. 705/II-59, 139-150, 2002.)に導入して津波複合災害予測モデルの原型を作成した.3.水質挙動解析モデルの導入米山らが開発した密度変化を考慮できる三次元解析手法(米山望・井上素行:三次元数値解析による揚水発電所貯水池内水温・濁質挙動の予測手法,土木学会論文集,No. 684/II-56, 127-140, 2001.)を,津波複合災害予測モデルの原型に導入し,塩分や濁質の移流拡散,密度流効果を表現できるようにした.本年度は、津波複合災害予測モデルの開発整備および適用を行った。得られた成果は以下のとおり。A.津波複合災害予測モデルの開発整備(1)水質挙動解析モデルの導入昨年度に引き続き、水質挙動解析モデルの導入を行い、今年度は実河川での解析が適切に行えるように上流端および下流端の水質境界条件に数値解析上の工夫を行った。(2)解析モデルの検証昨年度開発した、漂流物解析モデルの検証を行うため、フラップゲート式可動津波防波堤の挙動の再現を試みた。実際の漂流物を検証対象とした場合、動きの自由度が高いため実験の再現性が低いことが問題であったため、一軸が固定されているフラップゲート式可動津波防波堤を対象とした実験を用いて解析精度を検証した。その結果、本研究の解析手法は、津波と同時に起き上がり、防波堤の役目を果たすフラップゲートの挙動を適切に再現し、フラップゲートの回転角度や前後の水位時間変化の解析結果は実験結果とほぼ一致したため、妥当性は検証された。B.津波複合災害予測モデルの適用(1)淀川における津波遡上現象への適用水質挙動解析モデルの導入効果を検証するため、淀川を遡上する津波および塩水挙動について適用した結果、津波の規模によっては、淀川河口から10kmに位置する淀川大堰を津波が越流して、大堰上流側の塩分濃度が急上昇することが分かった。津波の規模や河川流量を変化させた解析を行った結果、開発したモデルは水質挙動を定性的に妥当に解析できることが分かった。(2)フラップゲート式可動津波防波堤の現地挙動予測への適用本モデルの検証のため、上記A(2)のフラップゲート式可動津波防波堤を過去に大災害が発生した北海道南西沖地震津波の被災地(奥尻島藻内地区)に設置した解析を行った。実際に現地を襲った津波波形を入力した結果、フラップゲート式可動津波防波堤が適切に作動し、津波を防御できる可能性が示された。これまでに開発した津波複合災害予測モデルを釜石市における東北地方太平洋沖地震の津波挙動再現,淀川における津波被害予測に適用し,解析結果を考察した.また,橋梁が受ける津波波力の評価に関する同モデルの適用性を検証した.1.釜石市における東北地方太平洋沖地震の津波挙動再現予測モデルの再現精度の検証および海岸防御施設の有効性を検討するため,東北地方太平洋沖地震の釜石市における津波挙動の再現を試みた.また,釜石湾に設置されている湾口防波堤の有効性を検証するため同防波堤が設置されていない条件での解析もあわせて行った.その結果,予測モデルが,現地で観測された津波痕跡を概ね再現できること,湾口防波堤により釜石市に来襲した津波の波高が大幅に低減されていることが分かった.2.淀川における津波被害予測予測モデルを淀川に適用し,河川遡上する津波の動きや,塩分・濁質濃度の時間変化について,津波の発生から収束までの時系列的に評価した.その結果,現在の東南海南海地震津波の想定から予測される淀川河口における津波高さを2倍にした津波が淀川に侵入しても河川堤防を越えることはないこと,ただし,天端高が河川堤防より低い橋梁の近傍では堤内地への氾濫が懸念されることが分かった.塩分については,河川流量により浄水場の取水への影響が大きく異なること,最も被害の大きいケースでは,長時間に亘り取水が困難になること,また,濁質濃度については取水に大きな影響を与えないことが分かった.3.橋梁が受ける津波波力の評価への津波

複合災害予測モデルの適用性の検証開発した予測モデルを橋梁が受ける津波波力に関する既往の水理実験に適用した.その結果,同モデルで再現した橋梁が受ける津波波力や波圧は実験結果を良好に再現した。今後はこのモデルを用いて橋桁流出メカニズムの解明に取り組む予定である.
人工光合成用の最適分子触媒の設計と開発

植物の行なっている光合成を人工的に達成することは人類の長い間の夢であるが、現在に到るまでその夢は実現していない。その原因は生体での機能発現の機構が巧妙かつ複雑であり、加えて当該部分の生体試料を純粋に得ることが難しいなどによるためである。そこで本研究では生体系に近い低分子量の分子集合体を合成し、それらの光化学的諸性質を生体系と対比させながら詳しく解析することにより、生体系における電荷分離機能の本質を探り、得られた結果を基にして人工光合成用の最適分子を設計し、これらの分子触媒を用いて光エネルギ-の化学および電気エネルギ-等への変換の可能性を探り,併せてその様な材料を開発することを目的とした。まず、以前に我々が合成した多段階電子移動過程を含む化合物を脂質=分子膜中に固定し、これをテフロン製隔壁中の小穴の部分に装着し、隔壁の両側に酸化剤および還元剤それに電極を入れて試料にレ-ザ-光を照射すると光を照射している間だけ電流が流れた。すなわち、この様な化合物が光エネルギ-変換の触媒として働くことを見出した。つぎに、生体系では光エネルギ-変換機能を担う色素群はタンパク中に固定されていることを考慮してポルフィリン-キノン化合物に長鎖アルキル基を結合させ、これを牛血清アルブミン中へ固定化することを試み,化合物とBSAの複合体を単離することに成功した。しかしながら、この複合体においてはポルフィリンのけい光は著しく消光されて観測不能であり、タンパク中の電子移動速度を有機溶媒中のそれと比較検討することは出来なかった。最後に、光誘起電子移動に及ぼす色素間の相対配置の影響についてはこれまで適切なモデル化合物がなかったので不明であった。そこでポルフィリン環とキノン環とを堅固なスペ-サ-で結び距離と結合の数が同じで相対配置のみ異なる化合物を合成し、電子移動速度が相対配置に依存するとこを明らかにした。植物の行なっている光合成の中身を短的にいえば光エネルギーの化学エネルギーへの変換ということになる。生体におけるこの機能の発現は関与する発色団群が二分子膜中のタンパクによって固定され、電子移動がいくつかの発色団を経る多段階機構に起因すると考えられるので、本年度においては(1)生体系で使用されている発色団を用いて生体類似の光エネルギー変換が人工的に可能かどうか。(2)発色団群を固定しているタンパクが電子移動に関与しているかどうか。の二点について検討を行なった。まず(1)については以前に我々が合成した多段階電子移動のモデル化合物である(ポリフィリン)ー(CH_2)_nー(キノン)ー(CH_2)_4ー(トリクロルキノン)を用いてこれを脂質二分子膜中へ固定化し、さらに固定化した試料を用いて光エネルギーの電気エネルギーへの変換の可能性について検討した。脂質、溶媒、助溶媒の組合せを種々変えて測定した結果、脂質にホスファチジルコリン、溶媒にテトラデカン、助溶媒にジクロルメタンを用いた特に化合物n=4について二分子膜に近い膜厚で約20ピコアンペアの光電流を測定することができた。このことよりモデル系においても光エネルギー変換が可能であることを示すことが出来た。つぎに(2)についてはポルフィリンにキノンを結合させたモデル化合物をタンパク中に固定し、ポルフィリンからキノンへの光誘起電子移動を有機溶媒中とタンパク中とで比較してタンパクの電子移動に及ぼす効果を調べた。

牛血清アルブミン(BSA)は長鎖アルキル基をタンパク中に取り込むことが知られているので、ポルフィリンーキノン化合物にフィチル基類似の長鎖アルキル基を導入し、BSAとの複合体の生成を試みた。その結果、分子量100万以上のBSA複合体を単離出来た。しかし、この試料においてはポルフィリンの蛍光が全く観測されず、タンパクの電子移動反応への関与については明確な結論は得られなかった。植物の行なっている光合成を人工的に達成することは人類の長い間の夢であるが、現在に到るまでそれは実現されていない。その原因は生体での機能発現の機構が功妙かつ複雑であり、加えて当該部分の生体試料を純粋に得ることが難しいなどによるためである。そこで本研究では生体系に近い低分子量の分子集合体を合成し、それらの光化学的諸性質を生体系と対比させながら詳しく解析することにより、生体系における電荷分離機能の本質を探り、得られた結果を基にして人工光合成用の最適分子を設計し、これらの分子触媒を用いて光エネルギ-の化学および電気エネルギ-等への変換の可能性を探り、併せてこの様な材料を開発することを目的とした。本年度においては光エネルギ-変換のための分子触媒の設計に必要な「電子移動を効率良く起し、しかも逆電子移動の少ない安定な電荷分離状態を達成するための発色団間の相対配置」を決定するために、ポルフィリン環とキノン環とをスピロ〔4.4〕ノナンおよびトランスデカリンの二種の堅固なスペ-サ-を用いて連結した。この二種のポルフィリン-キノン化合物においては両発色団間の距離はほゞ等しく、しかも両発色団を結んでいる最短の結合数も同じである。大きく異なるのは両発色団の相対配置のみである。両化合物の蛍光寿命を測定して光誘起電子移動の速度を見積ったところ、スピロ骨格をスペ-サ-に用いた化合物の方が電子移動速度は5倍速かった。上記の様に二つの化合物で構造的に大きく異なるのは発色団の相対配置のみであり、したがってこの差は発色団の相対配置の差に帰すことが出来る。以上の様に、発色団の相対配置の違いによって電子移動速度の異なることが初めて実証された。
大規模医療データベースを用いた２型糖尿病における急性膵炎の合併リスクの評価

本研究は、年々増加する糖尿病患者において、DPP4阻害薬など主な薬剤において急性膵炎のリスクがあり、添付文書が改訂されている現状において、そもそも日本人の2型糖尿病患者の背景情報としてどれほど急性膵炎になるリスクがあるか十分な情報がないことから研究に着手した。解析するデータとしては国(厚生労働省保険局)が管理するナショナルレセプトデータベース(NDB)から、糖尿病患者を病名や使用薬剤等から抽出してきて、急性膵炎の合併症がどれくらい発症しやすいかを評価する研究である。データの取得承認のためには、様々なプライバシー保護などの体制やマニュアル作りを要し、さらにプロトコルを作成して、それらの内容については国の承認を得ている。必要な項目については糖尿病患者であればICD-10のE11-14、急性膵炎についてはICD-10のK85を用いるなど定義付けして申請しており、データ利用の承認を得ている。しかし2017年度においては、申請者の同じ病院内であるが研究室の異動を要することになったことや、改正個人情報保護法及び人を対象とする医学系研究に関する倫理指針も改訂となったため、その対応として患者等への研究に関するお知らせ文やプライバシーポリシーも上記の法や指針に則った文面に改訂して倫理審査に再申請をしたりして時間を要し、その間はデータ取得申請を見合わせた。そこで1年の研究延長の申請をして承認された。そして2018年度においてもまだNDBのデータは入手できていないが、解析ソフトとしてユーザーフレンドリーなSpotfireを導入するなど準備を進め、データを入手後にはすぐ解析に移れる態勢を構築した。糖尿病患者数は年々増加し、様々な糖尿病治療薬が近年次々と登場してきており、その中でもDPP4阻害薬などはその使用割合が急激に増えているが、急性膵炎のリスクについて懸念があり添付文書も改訂されている。ただし日本人の2型糖尿病患者における背景情報として、そもそも急性膵炎になるリスクについて十分な情報がない。そこで本研究の目的は、厚生労働省保険局が管理する全国規模のレセプトデータベースを用いて、2型糖尿病患者における急性膵炎のリスクについて評価することである。初年度としては、ナショナルレセプトデータベース(NDB)を利用するためには強固なセキュリティ確保が求められることから、その体制とマニュアル作成、そして研究のための詳細なプロトコルを作成した。体制としては、入退室管理簿を整備し、マニュアルとしては「個人情報保護方針」、「情報セキュリティ基本方針」、「情報システム運用管理規定」、「情報システム文書管理規定」、「リスク分析規定」、「システム障害対応規定」、「システム障害時対応マニュアル」、「監査規定」、「情報システム運用体制図」、「リスク対応表」など40種類と膨大な数となり時間を要した。またNDBについてはかつて年2回程度の利用申請しか受け付けていなかったが、現在は常時受け付けていることから、その点では急ぐ必要はなくなった。プロトコルについては、ICD-10のE11-14を有するものとし、それら糖尿病患者以外(ICD-10でE10コードの1型糖尿病も除く)から性別と年齢(±5歳可)をマッチングしてコントロールを得る。なお急性膵炎についてはICD-10のK85とし、画像検査等も考慮する比較的シンプルなものとした。これらを踏まえて次年度に国へNDB利用申請を提出してデータを獲得し、また学内の倫理審査の承認を得ることになる。初年度としてはデータを入手するための準備を開始し、申請書のためのセキュリティ関連のドキュメントと研究の実施に向けたプロトコル作成を行った。これを踏まえて国のナショナルレセプトデータベース(NDB)を利用するための申請及び学内の倫理審査を次年度に通してデータを獲得する。必要となるセキュリティ関連ドキュメントは種類が多く、整備に時間を要したが、NDBの利用承認を得るためには必要な事であり、想定の範囲内であると考えている。初年度は、ナショナルレセプトデータベース(NDB)を利用するために強固なセキュリティ確保が必要なことから、その体制とマニュアル作成、そして研究のための詳細なプロトコルを作成した。体制としては、入退室管理簿を整備し、マニュアルとしては「情報セキュリティ基本方針」など40種類と膨大な数の書類となり時間を要した。2年目の平成28年度は、NDBへ実際に利用申請を出して、承認を得ることができた。しかし所属機関である大学に7月に出した研究倫理申請について承認まで時間を要し、結局平成29年3月末に承認を得ることになった。平成29年度はその承認書をNDBを管理する厚生労働省へ提出することでようやくデータを得て解析を進める。

学内の倫理申請を7月に提出したが、最近申請も急激に増えたことからただでさえも時間を要する上に、倫理システムの手続きが変わったことからさらに時間を要して承認まで8か月と大幅な時間を要することになったため。本研究は、年々増加する糖尿病患者において、DPP4阻害薬など主な薬剤において急性膵炎のリスクがあり、添付文書が改訂されている現状において、そもそも日本人の2型糖尿棒患者の背景情報としてどれほど急性膵炎になるリスクがあるか十分な情報がないことから研究に着手した。解析するデータとしては国(厚生労働省保険局)が管理するナショナルレセプトデータベース(NDB)から、糖尿病患者を病名や使用薬剤等から抽出してきて、急性膵炎の合併症がどれくらい発症しやすいかを評価する研究である。データの取得承認のためには、様々なプライバシー保護などの体制やマニュアル作りを要し、さらにプロトコルを作成して、それらの内容については国の承認を得ている。必要な項目については例えば糖尿病患者であればICD-10のE11-14、急性膵炎についてはICD-10のK85を用いるなど定義付けして申請しており、データ利用の承認を得ている。しかし平成29年度においては、申請者の同じ病院内であるが研究室の異動を要することになったことや、改正個人情報保護法及び人を対象とする医学系研究に関する倫理指針も改訂となったため、その対応として患者等への研究に関するお知らせ文やプライバシーポリシーも上記の法や指針に則った文面に改訂して倫理審査に再申請をしたりして時間を要し、その間はデータ取得申請を見合わせた。そこで1年の研究延長の申請をして承認されたところである。一昨年の倫理審査で時間を要したことに加えて、さらに平成29年度において個人情報保護法の改訂や人を対象とする医学系研究に関する倫理指針も改訂され、その対応とともに倫理申請を再度出すなどの予想外の手続きを要して、データ入手の許可は得ているものの、まだ実際にデータ入手に至っていないため。本研究は、年々増加する糖尿病患者において、DPP4阻害薬など主な薬剤において急性膵炎のリスクがあり、添付文書が改訂されている現状において、そもそも日本人の2型糖尿病患者の背景情報としてどれほど急性膵炎になるリスクがあるか十分な情報がないことから研究に着手した。必要な項目については糖尿病患者であればICD-10のE11-14、急性膵炎についてはICD-10のK85を用いるなど定義付けして申請しており、データ利用の承認を得ている。
現代日本社会における呪術的意識と行為をめぐる秩序化のダイナミズムの解明

研究初年度である2018年度は、調査票作成の前段階として2005年および2006年の新聞(朝日・毎日、朝夕刊)データベースから「生活意識」に関わる各語彙を含んだ記事を対象にテキストマイニングを行い、各「生活意識語」の背景にある言説の布置連関の素描を試みた。分析の結果、各語彙使用の背景に4つの言説空間、すなわち1政治・外交・靖国参拝、2宗教・歴史・時代・戦争・社会、3人間・心・女性・家族・父・母・運命、4世界・映画・監督、の存在を仮説として見いだせた。以下、各々の語彙を含む記事の布置を分析した概略を示す(山カッコが生活意識語)。上記の言説1と強い関連を示した語は、〈初詣〉〈迷信〉〈葬〉〈宗教〉〈祈り〉だった。〈初詣〉は靖国参拝や外交などの政治的文脈の記事が影響している。〈迷信〉の政治性は、迷信に関する報道の規制の記事が影響した。言説2と強い関連を示したのは、〈仏壇〉〈神棚〉〈迷信〉〈葬〉〈宗教〉〈祈り〉〈願い〉〈念じ〉だった。〈宗教〉は、人間や心との結びつき(言説3)は強くなく、むしろ靖国神社と宗教法人との関連、キリスト教とイスラムとの関連の二つに布置が割れた。とくにキリスト教との関連が強く、日本における〈宗教〉概念の位置が窺える。〈葬〉は、ヨハネ・パウロ2世の死去に伴い、各国首脳の法王の葬儀への出席に関する記事が影響した。また葬儀の変化や費用に関する記事も多い。「家族葬」など新しい葬儀のあり方に関する言説は言説3とも関連する。言説3と強い関連を示したのは、〈仏壇〉〈神棚〉〈葬〉〈運命〉〈占い〉〈祈り〉〈願い〉〈念じ〉〈お守り〉だった。〈占い〉は女性との結びつきが強く出たが、意外にも3を構成する「心」等との関連は希薄である。言説4と強い関連を示したのは、〈運命〉〈念じ〉だった。〈念じ〉は「サッカー」「ブラジル」などサッカーのワールドカップの記事が多く、スポーツの影響が興味深い。研究計画に沿って、2006年調査の時期に関する新聞記事から、本研究のテーマに関連する語彙を含んだ記事を抽出し、テキストマイニングを実施し分析を進めることができたため。当初の研究計画に沿って研究を進める。研究2年目は、研究初年度の成果を活かしながら、東京都23区民を対象とした調査を実施する。調査時期は、前回2006年調査との比較可能性を考慮して2020年1月とする。その後、調査結果を精査し、分析を進めることになる。調査に当たっては、調査倫理を遵守するとともに、本研究の重要なテーマである「秩序化」という過程のダイナミズムを分析・考察できるよう、2006年調査との比較可能性を考慮することが重要である。あわせて、今回調査の社会的背景を可視化すべく、今回の東京都23区民調査の時期にあたる新聞記事に加え、雑誌記事も対象としてテキストマイニングを行う予定であり、その準備を進める。

研究計画に沿って、2006年調査の時期に関する新聞記事から、本研究のテーマに関連する語彙を含んだ記事を抽出し、テキストマイニングを実施し分析を進めることができたため。当初の研究計画に沿って研究を進める。研究2年目は、研究初年度の成果を活かしながら、東京都23区民を対象とした調査を実施する。調査時期は、前回2006年調査との比較可能性を考慮して2020年1月とする。その後、調査結果を精査し、分析を進めることになる。調査に当たっては、調査倫理を遵守するとともに、本研究の重要なテーマである「秩序化」という過程のダイナミズムを分析・考察できるよう、2006年調査との比較可能性を考慮することが重要である。あわせて、今回調査の社会的背景を可視化すべく、今回の東京都23区民調査の時期にあたる新聞記事に加え、雑誌記事も対象としてテキストマイニングを行う予定であり、その準備を進める。
企業の国際化と市場特性に関する理論的・実証的研究

この研究は、貿易・直接投資の自由化が貿易・直接投資の拡大・企業の技術水準や生産性の向上に与える影響、地域貿易協定の締結が域外国のアンチダンピング(AD)政策に与える影響等を理論面から明らかにしている。また日中のミクロデータを用いた実証研究によって、中国市場における制度的変化(WTO加盟に伴う市場開放、国有企業改革、知的財産権の保護の強化)が中国企業の輸出・研究開発・イノベーション、日本の労働市場や企業の雇用の変化に与える影響を明らかにしている。さらにTask content(業務)の輸出入の変化によって日本の貿易構造の変化を明らかにしている。中国市場で事業を行う日本企業を対象として『中国の市場環境と事業環境に関する調査』を実施し、中国市場のメリットとリスク、技術取引上の障害、知的財産権の保護、他の東アジア市場との比較、日本の雇用に与える影響などに関するミクロ情報を収集した。また、中国研究者の協力を得て、中国の家計調査の個票データ等を整理した。理論研究では、(1)国営企業が利潤と売上高(企業規模)の加重平均を最大化するとの仮定の下で、国営企業の生産性が民間企業より低くても、輸出・直接投資を行うこと、(2)貿易・直接投資への障壁が、技術採用を通じた輸出企業の生産性の向上・現地への進出方法にどのような影響を与えるかを理論的に分析し、競争的状況では、急速な貿易や投資の自由化が企業の技術向上をかえって阻害する可能性があり、漸進的自由化に意味があることなどを理論面から明らかにした。実証研究では、(1)Melitzモデルを拡張し、企業の生産性に加えて、企業所有形態が中国企業の国際化に影響を与えていること、(2)中国のWTO加入前後の関税引き下げが中国で操業する企業の労働需要の弾力性に影響を与えていること、(3)日本の産業連関表・貿易データと米国の職業関連データをリンクさせて、貿易に含まれるtaskcontentを定量的に計測することにより、日本では製造に関連するtaskの純輸出が顕著に減少していること等を明らかにした。これらの研究成果を国際学術誌、ディスカッッションペーパーに公刊した。中国対外経済貿易大学、精華大学、アメリカ・カーネギーメロン大学、台湾中央大学等からの研究者を招聘し、共同研究を行った。また慶應義塾大学と共同でコンファレンスを開催し、国内大学・日本銀行等の研究者との交流を行った。中国工業統計及び中国企業の海外直接投資実績をもとに中国企業の輸出・直接投資と生産性に関してパネルデータを整備したほか、日本企業・世界の企業に関するミクロデータを収集・整理し、(i)中国企業の国際化と生産性に関する分析、所有形態に関する分析、(ii)従業員のスキルやアウトソーシング先企業の類型に分けた日本企業の海外アウトソーシングに関する計量分析、労働市場へのインパクトや企業間関係などへの考察を行った。労働市場と企業の国際化に関して、中間財の国際取引の拡大が雇用や国内総生産の変動の同期化を促すか否かを検証するとともに、労働市場の国際化と貿易・アウトソーシングとの関連性についての理論的論点を整理した。企業の外部R&D資源を活用したR&Dと自社R&Dが国際化に与える影響の差異を検証し、外部R&D資源を活用した企業は自社R&Dのみの企業よりも生産性が高く、国際化する傾向が強いことを明らかにした。理論分析においては、産業内の企業の生産性の異質性を想定し、最終財部門の輸出と中間財部門の海外アウトソーシングとの関連性について理論分析を行い、初期関税率、輸出の固定費、アウトソーシングの固定費、中間財の内外価格差に応じて、貿易自由化が海外アウトソーシングへの参入に与える影響が異なることを示した。中国科学院科学技術政策管理研究所、南開大学、対外経済貿易大学において研究成果を報告するとともに、中国の知財・R&Dに関する情報収集に関して協力体制を構築した。また、横浜において国際コンファレンスを開催し、米国、中国、台湾、シンガポールの研究者との研究交流を行った。(1)China EnterpriseSurveyのデータを用いて、中国企業のイノベーション能力が直接輸出・間接輸出ともに正の効果を有すること、生産性は直接輸出には正、間接輸出には有意な関係のないことを明らかにした。また、中国企業の個表データを用いて、WTO加盟、国有企業改革が中国企業の生産性を高め、輸出を促したが、民営企業の輸出選択には正、国有企業には負の影響をもたらすことを明らかにした。また、中国の産業集積は、輸出企業の集積する地域では新規の輸出参加を促進し、その効果は所有形態・産業により差異があることを明らかにした。(2)日本の産業連関表・貿易データと米国の職業関連データをリンクさせて、貿易に含まれるtaskcontentを計測し、日本では製造に関するtaskの純輸出が減少していることを明らかにした。その成果は国際査読学術誌に掲載された。また、日本企業のアウトソーシングについてミクロデータを用いて包括的に分析した研究成果を刊行した。(3)中国のWTO加盟が企業の労働需要の弾力性に与えた影響について、最終製品市場の競争変化による影響を取り入れて分析した。また企業の輸入中間財の利用の実態に関する論文を取りまとめた。(4)企業の海外展開と技術採用に関する研究成果を学会報告したほか、地域貿易協定の締結が域外国への反ダンピング措置に与える影響を分析し、政府が社会厚生を重視する場合にはAD措置の発動が抑制され、企業利潤を重視する場合には増加することを明らかにした.(5)研究連携先の中国対外経済貿易大学、精華大学、中国国家統計局等から研究者を招聘し、共同研究・コンファレンスを開催し、国内研究者との間での研究交流を行った。

また、国際貿易と企業に関する先端的実証研究を収録した国際学術誌JER特集号(65(2), 2014)を編集(編集責任者:本研究代表者)した。本年度の研究目的は、中国の市場制度改革(WTO加盟に伴う市場開放、国有企業改革)が中国の国際貿易に与える影響の分析、中国における各種市場に関するミクロ統計・所得分配をもとにした中国経済の制度的特徴と動学的特性の分析、知的財産権への規制が企業の国際展開に与える影響の分析、中国の市場改革が日本企業の雇用に与える影響の分析、AD措置等の貿易政策の分析を理論・実証の両面にわたり行うことであるが、研究はおおむね当初の計画通りに進捗した。その結果、(i)中国の市場制度改革(WTO加盟に伴う市場開放、国有企業改革)が中国の民営企業の輸出には正の、国有企業の輸出には負の影響をもたらしたこと、(ii)中国の省別の賃金所得とイノベーション(革新的企業の立地)との関係は、賃金所得の不平等とは正、分極化とは負の相関があること、(iii)知的財産権保護の強化が貿易に与える影響は、産業間や保護水準に応じて異なり、高付加価値製品では権利保護の水準が類似するほど2国間での貿易が活発となること等を明らかにした。また、(iv)業務(task)について、日米職種分類を照合整理して、その特性による類型分けを行った他、(v)日本経済の国際化が製造業における雇用形態に及ぼした影響について実証的な分析を行うとともに、(vi) AD措置や並行輸入、修理サービスと国際貿易の関係を分析した。この過程で中国の研究者との共同研究を行った。これらの研究成果を国際学会、研究集会、国際機関において報告するとともに、査読付国際学術誌に投稿し、本年度内に2論文の掲載が確定した。さらに、研究の最終年度として、本研究プロジェクトの成果をもとに、中国、米国を始めとする内外の研究者を招いた国際研究集会を開催し、研究成果の情報発信をすることができた。この研究は、貿易・直接投資の自由化が貿易・直接投資の拡大・企業の技術水準や生産性の向上に与える影響、地域貿易協定の締結が域外国のアンチダンピング(AD)政策に与える影響等を理論面から明らかにしている。また日中のミクロデータを用いた実証研究によって、中国市場における制度的変化(WTO加盟に伴う市場開放、国有企業改革、知的財産権の保護の強化)が中国企業の輸出・研究開発・イノベーション、日本の労働市場や企業の雇用の変化に与える影響を明らかにしている。さらにTask content(業務)の輸出入の変化によって日本の貿易構造の変化を明らかにしている。本研究グループでは平成24年度に国際コンファレンス「国際貿易と企業」を主催したが、そこでの研究成果を国際学術誌Japanese Economic Reviewの特集号として編集(編集責任者:本研究代表者)することにより、先端的研究成果を世界に発信することが出来た。その中には貿易に含まれるtask contentに関する計測結果をとりまとめた成果も収録されている。また、アウトソーシングに関する一連の研究成果を分担者がとりまとめ,書籍として出版した。
鉱物-水-アミノ酸相互作用についての分光学的研究

生命の化学進化において,アミノ酸の重合化は重要なプロセスであり,これまで鉱物の促進効果を利用した多くの重合模擬実験が行われてきた.しかし,過去の研究はそれぞれ大きく異なった実験条件化(温度,継続時間,含水量,アミノ酸/鉱物比など)で実験を行っており,互いの結果を比較することが難しい.このため,重合に有利な鉱物種の特定は未だなされていない.そこで本研究では,様々な鉱物をアミノ酸と混合し,同一条件下で加熱実験を行うことで,重合を促進する鉱物の特徴についての評価を行った.アミノ酸としては最も単純な構造を持つグリシン(Gly)を,鉱物としては非晶質シリカ,石英, γアルミナ, αアルミナ,ヘマタイト,マグネタイト,ルチル,アナターゼ,フォルステライト(すべて人工物)を用いた.実験方法としては,まず『鉱物表面積1nm^2辺りに10分子のGlyが存在する』という比率でGly水溶液と鉱物粉末を混合し, 3時間撹拌を行った.その後50°Cに保ったオーブンで24時間乾燥させ,生成したGly重合物および残存するGly量をHPLCで定量した.その結果,いずれの鉱物も重合物量を大きく増加させたが,中でもルチルが最も促進効果が大きいことが分かった.ルチルは先行研究で全く注目されてこなかった鉱物であり,その重要性が本研究で初めて見いだされた.加熱日数を変化させるなどの実験を行い, Glyの重合速度,成分,平衡量などに対する鉱物の影響についての,より詳細な評価を行った.(抄録なし)地球上の生命はいつ,どこで,どのように誕生したのか?この人類の根源的な問いに答える上で解くべき課題の一つとして,『生体高分子(タンパク質,DNA,RNA,多糖など)の生成に有利な環境条件の特定』が挙げられる.本研究ではこの候補となる反応場として『鉱物の表面』に注目し,鉱物表面での生体分子(アミノ酸)の重合挙動の実験的解明を目指している.アミノ酸の重合化はその反応式から読み取れるように(nアミノ酸→ペプチド+(n-1)H_2O),脱水反応と共に進行する.ここで水分子は,鉱物表面近傍において密度・融点・張力など様々な点でバルク水とは異なる性質を持つことが知られている.このため熱力学的性質もまたバルク水とは違い,アミノ酸重合の進行度に影響している可能性がある.AIR-IR法は鉱物表面のごく近く(<200mm)にしか存在しない微量な界面水を高感度に検出でき,かつ表面からの距離に依存した水素結合状態の変化を分析できる有用な手法である.水の水素結合状態は,水の物理化学的性質と密接に関係するため,得られた水の吸収帯から熱力学的情報を導ける可能性もある.この導出には,吸収帯の形状と熱力学パラメータとを関連づける指標が必要である.上記の指標を作成するため,まず無機塩水溶液(NaCl,KClなど)のATR-IR測定を行い,イオンの水のOH伸縮バンドへの影響を調べた.この結果,イオンの水和エントロピーが小さいほど,OH伸縮バンドが低端数側へとシフトするという傾向が見られた。この傾向を利用すれば,ATR-IR法によって鉱物近傍の水のエントロピーを導出できるかもしれない.生命の化学進化において,アミノ酸の重合化は重要なプロセスであり,これまで鉱物の促進効果を利用した多くの重合模擬実験が行われてきた.しかし,過去の研究はそれぞれ大きく異なった実験条件化(温度,継続時間,含水量,アミノ酸/鉱物比など)で実験を行っており,互いの結果を比較することが難しい.このため,重合に有利な鉱物種の特定は未だなされていない.そこで本研究では,様々な鉱物をアミノ酸と混合し,同一条件下で加熱実験を行うことで,重合を促進する鉱物の特徴についての評価を行った.アミノ酸としては最も単純な構造を持つグリシン(Gly)を,鉱物としては非晶質シリカ,石英, γアルミナ, αアルミナ,ヘマタイト,マグネタイト,ルチル,アナターゼ,フォルステライト(すべて人工物)を用いた.実験方法としては,まず『鉱物表面積1nm^2辺りに10分子のGlyが存在する』という比率でGly水溶液と鉱物粉末を混合し, 3時間撹拌を行った.その後50°Cに保ったオーブンで24時間乾燥させ,生成したGly重合物および残存するGly量をHPLCで定量した.その結果,いずれの鉱物も重合物量を大きく増加させたが,中でもルチルが最も促進効果が大きいことが分かった.ルチルは先行研究で全く注目されてこなかった鉱物であり,その重要性が本研究で初めて見いだされた.加熱日数を変化させるなどの実験を行い, Glyの重合速度,成分,平衡量などに対する鉱物の影響についての,より詳細な評価を行った.おおむね研究計画通りの結果が得られたため研究計画に沿って進めていく予定である.(抄録なし)
多様な英語を教育現場に導入するのに適した習得時期をめぐる多角的研究

本研究は、日本国内で英語教育を受けてきた大学生、及び初級学習者である中学生を対象に、英語変種への受容態度、音声理解度、コミュニケーション意欲、またそれらに影響を及ぼす要因等を分析し、学校現場で扱うことの多い米語以外の音声英語を教室に導入するのに適切な時期について考察することを目的としている。研究期間の初年度は受容態度に焦点を当てた。研究課題は次の2点であった。(1)中学生は多様な英語発音に対して大学生と同様の態度を示すのか?(2)中学生の学習歴等の個別的背景は、英語発音の受容態度にどのように関係しているのか?具体的には、アメリカ、ニュージーランド、フィリピン、シンガポール出身の英語話者が吹き込んだ英文を日本で学ぶ大学生と中学生に呈示し、2つの被験者集団が受けた印象を質問紙を介して調査した。結果、英語を本格的に学び始めて間もない中学生は、4種類の発音に対して大学生とほぼ同様の態度を示していた。また、中学生の個別的背景と英語受容態度との関係性については、英語力が高く、授業外でのリスニング習慣があり、海外渡航経験がある生徒ほど、最も高く評価されたアメリカ英語と低く評価されたシンガポール英語間の態度の開きが大きいことがわかった。これらの結果は、英語発音に対する好みがかなり早い習得時期に形成され、固定化されること、またアメリカ英語以外の変種への理解及び慣れが不足していることを示唆していると思われる。研究期間の初年度は、中学生と大学生の世界の多様な音声英語に対する受容態度を比較することを目標に掲げた。年度中に中学生と大学生を対象とした言語態度に関する調査を実施し、成果を学会大会にて発表した。また、結果をまとめた論文を執筆し、年度末までに公刊することができた。若い生徒を指導する英語教師の態度、及び学校現場で使用される教材が、学習者の多様な英語発音に対する態度に影響を及ぼしていると思われる。研究期間2年目は、現役の中学校英語教師、及び大学の英語教職課程に在籍し、教師を目指す学生を対象とした調査を実施する予定である。グローバルコミュニケーションのための英語教育とはどのようなものなのか、教師と教師予備軍である大学生が抱くイメージや理想的教育方法を明らかすることによって、一般的教育モデルであるアメリカ英語以外の英語変種を初級英語の教育現場に導入することの是非について考察する。海外で開催された国際学会にて研究成果の一部を発表したが、開催地が日本に近いアジア地域であったため、旅費に余剰が生じた。また、パソコンの更新に合わせてソフト類を更新する予定であったが、導入時期にずれが生じてしまった。次年度の早い時期にSPSSを含むパソコンソフトを購入予定である。
振幅・位相制御された超広帯域光パルスによる分子制御

本年度は,広帯域レーザパルスに(パルス幅:10fs-40fs,波長:650nm-900nm)による振動核波束の初期形成を制御しうる可能性を見出すことを課題とし,線形周波数位相変調された広帯域レーザパルスによるエタノール分子の結合解離反応を調査した.結果,以下に示す新しい知見が得られた。(1)C-C結合およびC-O結合を示す各解離イオン量が線形周波数位相の符号に依存することを明らかとした.すなわち,負の線形分散(長波長成分が先に進行する)パルス照射時と比較して,正の線形分散(短波長成分が先に進行する)パルス照射時ではイオン量が最大で6倍程度高いことが明らかとなった.(2)解離イオン生成比(C-O結合解離/C-C結合解離)を確認すると,負の線形分散パルス照射時と比較して,正の線形分散パルス照射時では,相対的C-O結合解離が最大で2倍6倍程度高いというこが明らかとなった.このような線形周波数位相変調による解離反応の非対称性は,これまでの単一波長レーザパルス(400nmおよび800nm)においては決して確認されていない実験結果である.昨年度の核波束ダイナミクス観測の結果(レベルクロスポイントは波長に依存しない,核波束がクロスポイントにたどり着くまでに200fs必要)を踏まえると,以上の結果は振動核波束の形成とその後の解離反応が周波数位相に影響されうることを示しており,広帯域レーザパルスの周波数位相変調による振動核波束形成および解離反応制御の可能性を示唆することができた.本年度は,(1)超広帯域光パルス発生(2)多原子分子の解離反応準位を進行する振動核波束の時間発展観測(3)圧縮された数サイクルパルス(8fs)を用いた高強度場におけるエタノール分子の結合解離反応の3点について研究を行った.(1)超広帯域光パルス発生チャープパルス増幅器からの出力光パルス(λ=800nm,Δλ=25nm,40fs,0.35mJ/pulse)を圧力400Torrのアルゴンガスを充填させた中空ファイバ(コア径125μm,ファイバ長44cm)へ伝播させ自己位相変調を起こすことでスペクトル拡張を行った.その結果,スペクトル成分が650nmから900nmにおよぶ高強度広帯域光パルスの発生に成功した.スループットは約50%を達成した.ファイバ伝播によるスペクトル分散はファイバ後に設置した分散補償鏡により補償した.その結果,光パルスの電界時間を約8fsまで圧縮することに成功した.(2)多原子分子の解離準位を進行する振動核波束の時間発展観測光パルスのポンプ・プローブ励起と,それに伴う分子のクーロン爆発反応を組み合わせると,解離準位を進行する振動核波束の時間発展をダイレクトに観測することができる.この観測手法を多数の反応軸を有する多原子分子(エタノール,1-プロパノール)に適応させた結果,各反応軸方向の解離準位を進行する振動核波束の多次元構造が観測可能であることを世界で初めて示し,振動核波束の平均速度,群速度分散などの基本的物性を明らかにした.また,ある特定の核間距離において2原子分子の2価イオン化が促進されるエンハンストイオン化という現象が,多原子分子においても起こることを実証した.(3)圧縮された数サイクルパルス(8fs)を用いた高強度場におけるエタノール分子の結合解離反応ポンプパルスによって分子基底準位上に局在性の高い振動核波束を形成すると,基底準位構造に沿って核波束は往復運動(分子結合の伸縮運動)を行う.このとき,適切な時間遅延をもってプローブパルスにより核波束を解離準位へと遷移させると,伸縮運動に対応して解離反応が制御されると期待される.そこで,圧縮された数サイクルパルスを用いて,C-C結合とC-O結合の2つの主反応軸を有するエタノール分子にこのポンプ・プローブ制御スキームを適応させることで,選択的解離反応制御を試みた.しかし,結果として,エタノール分子においては,2つの結合解離反応において,この制御スキームが有効でないことが明らかとなった.本年度は,昨年まで行ってきた高強度場におけるエタノール分子のC-C結合およびC-O結合の解離反応制御について,「レーザパラメータ」が「分子反応を決定する振動核波束ダイナミクスおよびドレスド状態形成」に及ぼす影響を具体的に解明することを課題とした。この課題を解決するためには,ポンプ-プローブ励起法が有効である。ポンプパルスにより励起されて進行する反応(核波束の動き)が,プローブパルスによって時間分解されるからである。そこで,様々なタイプのレーザパルス(パルス幅:10fs-100fs,波長:400nm-800nm)を用意し,ポンプ・プローブ励起法によるエタノール分子の結合解離反応を調査した。結果,以下に示す新しい知見が得られた。(1)800nmレーザ場においては,基底反応ポテンシャル上に励起された振動核波束は,約180fs後にドレスド状態によるC-O結合軸方向のポテンシャルクロスポイントに到達し,そこで最も高い確率でC-O結合解離性ポテンシャルへの非断熱遷移が起こることが明らかとなった。(2)ポテンシャルクロスポイントにおける非断熱遷移確率は,レーザ強度が強く,レーザパルス幅が長いほど高いことを明らかとした。一方で,ポテンシャルクロスポイント(ドレスド状態形成)はそれらのパラメータで大きく変化はしなかった。