hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
炎症性腸疾患のサロゲートマーカー、治療標的としてのTRPレセプターの臨床応用

動物実験においては局所TNBS腸炎モデルラットを作成し、自己組織化ペプチド局所投与単独でのその効果を検討した。投与7日後の潰瘍面積、腸重量は有意に減少した。次にヒト検体においては、健常人、IBD患者での、TRPチャネルファミリーの発現について検討した。末梢血単球中において、UCでは健常人に比べTRPV2が低く、TRPM2が高かった。また疾患活動性とADM,IL-1β,TRPV2,ALBに有意な相関を認めた。臨床検査値については、UCではTRPV2と白血球数に有意な相関がみられた。血球成分除去療法において、TRPV2では、検体数が少なく有意差は認めなかったものの改善群で上昇傾向がみられた。動物実験においては、TRPチャネル作動薬+自己組織化ペプチド局所投与による腸炎モデルにおける効果、副作用の確認する目的のため、本年度は局所TNBS腸炎モデルラットを作成し、まずは、自己組織化ペプチド局所投与単体でのその効果を検討した。現在、薬剤投与部と非投与部にて炎症の程度、サイトカインの濃度、内視鏡所見、潰瘍面積、腸管組織炎症の程度、腸管上皮再生の違いや、再生や腸粘膜バリアに関わる因子を比較検討しており、次年度以降、TRPチャネル作動薬を加えた作用まで検討する予定である。ヒト検体においては、IBD患者での、TRPチャネルファミリー、神経ペプチド(CGRP、ADM)の白血球除去療法前後での治療反応性等との関連の検索を行った。有効群では、有意な変化を認めており今後も症例数を増やしていく予定である。それに加えてIBD患者での、TRPチャネルファミリーの発現について検討した。疾患による違いや、疾患活動性や、治療反応性などとの検討を行っており、健常人30名と、IBD患者45名;潰瘍性大腸炎30名(活動期20名、寛解期10名)、クローン病15名(活動期7名、寛解期8名)の末梢血単核におけるTRPレセプターの発現の有無について検討した。健常人と比べ、潰瘍性大腸炎患者では末梢血単核中中のTRPV1,TRPV2の発現は低下していた。また、クローン病患者ではTRPV2の発現は低下しており、TRPV4の発現は上昇していた。今後症例数を増やす必要はあるが、TRPレセプター新たな診断マーカーとなり得ることが示唆された。今後活動期と寛解期を比較し検討を進めていく予定である。末梢血中のTRPレセプターの役割は十分解明されておらず、今後新たな治療標的として次年度以降さらに検討していく予定である。また他施設共同研究についても早期実現可能なように計画していく。IBD患者検体の検討については、統計に耐え得る数に達するには、時間がかかり遅れている。また同時に並行しながら動物モデルでの検討を行っていく予定であったが、短期海外留学とその期間中に得た海外での新たな知見から計画の変更、追加を行なったため、また現在は回復したが自身の健康問題により予定よりやや遅れた。今後は実験の進行が遅れないようにするため、TRPチャネル作動薬+自己組織化ペプチドの局所投与実験のみならず、次年度より行うTRPチャネルの作用機序の検討や、他施設共同での検討までできる限り同時に行うようにする。動物実験において本年度は局所TNBS腸炎モデルラットを作成し、まずは、自己組織化ペプチド局所投与単体でのその効果を検討した。検討の結果自己組織化ペプチド局所投与のみでも良好な結果を得ている。健常人30名と、当院通院中の炎症性腸疾患患者79名(潰瘍性大腸炎45名、クローン病34名)の末梢血単核におけるTRPレセプターの発現の有無と各パラメータとの相関について検討した。健常人、IBD患者共に末梢血単核球においてTRPレセプターを測定できた。疾患別の比較では、UCでは健常人に比べTRPV2が低く、TRPM2が高かった。CDでは健常人に比べTRPV2,TRPV3, TRPM5,で低く、TRPM2,TRPV4が高かった。活動期別では,UCではTRPV2が活動期で低く、CDではTRPV1,TRPV2,TRPM5が活動期で低かった。臨床検査値についてはUCではTRPV2と白血球数にCDではTRPV4とCRPに有意な相関がみられた。また活動性指数についてはUC,CDともに有意な相関は認めなかった。今回の検討で、末梢血中のTRPレセプターは、健常人とIBD患者で異なる特徴を有しており一部は臨床検査値と相関していた。IBD患者検体の検討については、ある程度解析を行った。また同時に並行しながら動物モデルでの検討を行っている。現在、ヒト検体並びに動物モデルを用いた研究ともに、徐々に成果がでつつあり、今後さらに追加実験や解析を行っていく予定である。動物実験において本年度は局所TNBS腸炎モデルラットを作成し、自己組織化ペプチド局所投与単体でのその効果を検討した。

コントロールと比べ、投与7日後の潰瘍面積、腸重量は有意に減少した。現在炎症性サイトカイン等について検討しており、今後自己免疫ペプチド単独での治療効果について報告する予定である。次にヒト検体においては、基礎的な検討としてまず、健常人、IBD患者での、TRPチャネルファミリーの発現について検討した。健常人約30名と、IBD患者約80名の末梢血単核におけるサイトカイン、神経ペプチド、増殖因子、TRPレセプターのmRNAレベルの測定を行った。その結果、健常人、IBD患者共に末梢血単核球において、サイトカイン、神経ペプチド、増殖因子、TRPレセプターを測定できた。健常人とUC患者の比較では、UCでは健常人に比べIL-1bβ、IL-6,IL-6ST (GP130),TNF-α、ADM10,TRPV2が低く、CGRPβ、ADM1、TRPM2が高かった。CDでは健常人に比べTRPV2,TRPV3, TRPM5,で低く、TRPM2,TRPV4が高かった。次に、UCの活動性との潜在的な関連を検討するため、疾患活動スコアと、臨床検査値との相関を調べた。UCでは、臨床活動性(PMS)とADM1,ILβ,IL-10,HGF,TRPV2,ALBに有意な相関を認めた.臨床検査値については、UCではTRPV2と白血球数に有意な相関がみられた。最後に治療法とTRPレセプターとの関連について検討した。血球成分除去療法において、TRPV2では、有意差は認めなかったものの改善群で1回目のLCAP前と5回目のLCAP前で上昇傾向がみられた。末梢血中のTRPレセプターの役割は十分解明されておらず、今後新たな治療標的として検討が必要と考えられた。動物実験においては局所TNBS腸炎モデルラットを作成し、自己組織化ペプチド局所投与単独でのその効果を検討した。投与7日後の潰瘍面積、腸重量は有意に減少した。次にヒト検体においては、健常人、IBD患者での、TRPチャネルファミリーの発現について検討した。末梢血単球中において、UCでは健常人に比べTRPV2が低く、TRPM2が高かった。また疾患活動性とADM,IL-1β,TRPV2,ALBに有意な相関を認めた。臨床検査値については、UCではTRPV2と白血球数に有意な相関がみられた。血球成分除去療法において、TRPV2では、検体数が少なく有意差は認めなかったものの改善群で上昇傾向がみられた。今後は、当初の予定通り、TRPチャネル作動薬、自己組織化ペプチドによる局所薬の治療応用の可能性。TRPチャネルファミリー解析によるIBDの病態の解明。サロゲートマーカーとしてのTRPチャネルファミリーの可能性の検討を行う。動物実験おいては、引き続きTRPチャネル作動薬+自己組織化ペプチド局所投与による腸炎モデルにおける効果、副作用の確認をする。またTRPチャネル作動薬+自己組織化ペプチド局所投与の末梢血、骨髄に対する効果や可能であれば、腸内細菌との関わりについて検討する。ヒト検体については腸管、末梢血での健常人、IBD症例でのTRVチャネルファミリーの発現量の確認。治療によるTRPチャネルファミリーの発現量の確認。
Web上のAPI利用例に対する情報の鮮度を判定する整合性検査手法の開発

本研究では、Web上で手に入るソフトウェア開発に関するAPI利用例について、その利用例が最新版のAPIに対応したものであるかどうか、その情報の鮮度を判定する整合性検査手法を開発する。また、その利用例に対して修正の提案や関連の最新記事への誘導を行う方法を開発し、ブラウザ拡張として社会に提供する。
模擬授業訓練システムのための熟練教員と新任教員の授業行動の定量的評価に関する研究

新任教師の授業訓練のために,模擬授業支援システムの開発を目指し,その実現するための課題の1つとして,授業中における教師行動の客観的な評価をするために,教師経験者と教師未経験者との行動の違いを一人称視点カメラおよび三人称視点カメラでそれぞれ分析を行った.具体的には,教師経験者および教師未経験者の模擬授業に対して,深層学習モデルを用いて,一人称視点カメラおよび三人称視点カメラから得られた映像に対して行動認識をおこない,教師経験者と教師未経験者の行動遷移の可視化を自動で行った.その結果,一人称視点カメラおよび三人称視点カメラの両者において,教師未経験者は授業構成として板書がメインとなっており,教師経験者は授業構成として板書に加えて身振り・手振り,教室全体を見る行動を加えた構成になっていたことを確認し,授業中における行動の客観的な評価を行うための基準の可能性あり得ると判断した.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
スキージャンプの技術向上に関する運動学研究

本研究は日本のジャンパーの踏み切り動作を力学モデルを用いて明らかにし,ジャンパーの運動の特徴を力学的分析から幾つかの運動モデルに分類した.平成6年度は実験室における筋活動と関節パワーの関係を、平成7年度はジャンプ台における反力計の故障によりジャンプ競技中の踏み切り動作を力学モデルを用いて関節パワー中心に分析した.以下にその2つの成果を報告する1.筋電図および床反力と高速度カメラを用いた分析結果(第15回国際バイオメカニクス学会にて発表)(1)ジャンプ動作は能動的に発生することに注目し、筋収縮と関節パワーとの関係を明らかにした。(2)典型的な動作様式をもつ選手の模擬的なジャンプでは単関節筋の発現電位と関節パワーには指数関数的関係が認められた.筋収縮と運動には各個人に固有の遅れ時間の存在が示唆された。2.ジャンプ台における分析(第1回国際スキー科学学会にて発表)動作の記録に高速ビデオカメラ(毎秒240)を使用し,札幌市大倉山でのW杯の競技中の踏切動作を力学的に解析した.実際のジャンプ競技において世界の一流選手の動様式が以下の3種類に分類された.(1)腰関節から膝関節に順番にパワーが発揮される.(2)腰関節と膝関節が同時にパワーを発揮する.(3)パワー発揮がそれぞれの関節で独立する.以上3つの運動様式はそれぞれに特徴を持つが並進系のパワー発揮では同様の傾向を示した。即ち、それぞれが独立したジャンプのテクニックとして存在することを示唆するものであった。この成果はジュニア選手を含む選手の技術評価と指導の方向性を示す上で非常に有効な成果と考えられる.本研究は日本のジャンパーの踏み切り動作を力学モデルを用いて明らかにし,ジャンパーの運動の特徴を力学的分析から幾つかの運動モデルに分類した.平成6年度は実験室における筋活動と関節パワーの関係を、平成7年度はジャンプ台における反力計の故障によりジャンプ競技中の踏み切り動作を力学モデルを用いて関節パワー中心に分析した.以下にその2つの成果を報告する1.筋電図および床反力と高速度カメラを用いた分析結果(第15回国際バイオメカニクス学会にて発表)(1)ジャンプ動作は能動的に発生することに注目し、筋収縮と関節パワーとの関係を明らかにした。この成果はジュニア選手を含む選手の技術評価と指導の方向性を示す上で非常に有効な成果と考えられる.本研究の目的は現在世界の一流の水準にある日本のジャンパーを対象とし,ジャンプの踏み切り動作の運動を力学モデルを用いて明らかにし,各ジャンパーの持つ運動の特徴を身体各部位の力学量により幾つかの運動モデルに分類することであった.平成6年度は運動の特徴を力学モデルを用いて分類整理するための実験的研究を行った。(1)身体計測および床反力と高速度カメラを用いた力学モデルによる分析結果1.5月と9月に北星短大において基本的な体力測定と身体の形態測定を実施した.ジャンプの選手の資質は,力よりもスピード依存型のパワーが優れている.2.実験室内におけるジャンプ動作の力学的な解析では,関節パワーの発現様式は,2つの様式に分類される.第1様式は腰関節を主体としたパワー発揮がジャンプ動作に先行するものである.発揮される最大パワーは腰関節と膝関節とでほほ同じだが,最大パワー発現の時間に差があり,膝関節パワーが遅れて最大となる.3.第2様式は膝関節と腰関節でほぼ同時にパワーが発揮されるものである.しかも,最大パワーに関して圧倒的に膝関節で大きい.(2)ジャンプ台における分析実際のスキージャンプでの動作様式を実証するため,白馬山ジャンプヒルに設置された力量計と高速度カメラを用いた解析を予定した.しかし,圧力計の故障と設置された積雪期用のゲージにより,下腿部の撮影が不能であった.そのため踏切動作の力学解析を断念した.ビデオカメラ(毎秒240)撮影は,ジャンプの空中動作を記録するにとどめた.画像解析のためのコンピュータ入力作業は終了したが,空中局面のため新たな分析法を考慮する必要がある.以上の理由から,踏切動作の力学モデルによる解析は冬期間の大倉山ジャンプ台での撮影画像を分析対象とした.これについては現在分析中である.本研究は日本のジャンパーの踏み切り動作を力学モデルを用いて明らかにし,ジャンパーの運動の特徴を力学的分析から幾つかの運動モデルに分類した.平成7年度はジャンプ競技中の運動を中心に力学モデルを用いて分析した.1.身体計測および床反力と高速度カメラを用いた力学モデルによる分析結果(1)2回の基本的な体力測定と身体の形態測定結果から,ジャンプの選手はパワーに優れた資質が認められた.

(2)典型的な動作様式をもつ選手の模擬的なジャンプ動作中の筋電図解析と力学的な解析によれば,単関節筋の発現電位と関節パワーには指数関数的関係が認められた.相関係数は腰関節で0.75,膝関節で0.95であった.2.ジャンプ台における分析動作の記録に高速ビデオカメラ(毎秒240)を使用し,札幌市大倉山でのワールドカップの競技中の踏切動作を力学的に解析した.実際のジャンプ競技では世界の一流選手も分析の対象として成績上位者を分析した結果,運動様式は以下の3種類に分類された.膝関節と腰関節とで独立した関節パワーの発揮形態が新たに加えられた.(1)腰関節から膝関節に順番にパワーが発揮される.(2)腰関節と膝関節が同時にパワーを発揮する.(3)パワー発揮がそれぞれの関節で独立する.以上3つの運動様式が明らかになった.今後はジュニア選手を含む選手の技術評価と指導の方向性をこれらの観点から助言できるものと考えられる.
大規模ほ場における作物群落内部のイメージングと可視化技術の研究

本研究では、大規模ほ場の作物群落に分け入って、作物側面の画像とカメラの位置姿勢情報を取得するマシンビジョンを構築し、ドローンにより取得したデータと統合してほ場全体の作物群落のポイントクラウドを生成し、CTスキャンのようにわかりやすく可視化する技術を開発する。本年度は、360°カメラ(リコーTHETA V)を自撮り棒の先端に固定し、撮影者がなるべく写らないように離れながらイネ(条間30cm)とトウモロコシ(条間80cm)の群落内で画像(5376×2688画素)と動画(3840×1920画素、フレームレート30fps)を取得した。9月下旬に撮影を行い、イネは収穫1週間前の生育段階であり、トウモロコシは子実が熟した状態であった。イネの群落内では条間が狭く、作物とカメラが接触することがあったが、カメラ正面の近距離に位置する葉や茎、カメラ下方の土壌表面、イネの株元や雑草を鮮明に撮影でき、イネ群落内の作物の色情報を取得できる見込みが得られた。群落内が暗いため、カメラ上方にあるイネの穂や葉の一部が白飛びになり、イネのように群落の密度が高い作物では照明が必要と考えられた。また、倒伏部分では作物を引き起こしながら撮影したため、ポイントクラウドの位置情報と色情報の処理に工夫が必要と考えられた。トウモロコシでは子実、茎、葉、土壌表面が鮮明に撮影できたが、撮影している作物列に隣接する作物もあわせて写っているので、画像処理では対象作物列だけを抽出する必要があると推察された。一方、ドローンにより水田ほ場を撮影し、ほ場全体の作物群落のポイントクラウドを生成した。当初計画していた複数の小型カメラを組み合わせたマシンビジョンではなく360°カメラと全天球画像の処理ソフトを用いることにより、群落内の色情報を簡易に取得できることを確認した。一方、対象に接近した画像データなのでカバーする範囲が狭く、大規模ほ場ではドローンと比較して画像データが膨大な量になると考えられた。このため、5m間隔でサンプリングした群落内部の色情報を地上高別にほ場全体でマッピングし、局所的に生成した作物群落内部のポイントクラウドとの整合性を評価する必要があると考えられた。もし整合性があれば、大規模ほ場をカバーする有効な手法として、サンプリングをベースにした群落内部の可視化技術の開発に取り組む。また、ドローンによりほ場全体の作物群落のポイントクラウドを生成し、解析する手法を既に確立していることから、群落内部空間の色情報とドローンのポイントクラウドを組み合わせた効果的な可視化技術を実現できると考えている。以上より、次年度以降、計画に沿って研究を進めることができると判断する。大規模ほ場をカバーするため、ほ場の作物群落全体の撮影方法として、RTK-GNSSを備えたドローンのジンバルにステーを設置し、その先端に360°カメラと照明を取り付け、5m程度の間隔で群落内部をサンプリングし、地上高度別にマッピングすることにより可視化する手法を検討する。作物群落が形成される時期から収穫まで定期的に撮影し、より詳細な生育情報の可視化を目指す。

もし整合性があれば、大規模ほ場をカバーする有効な手法として、サンプリングをベースにした群落内部の可視化技術の開発に取り組む。また、ドローンによりほ場全体の作物群落のポイントクラウドを生成し、解析する手法を既に確立していることから、群落内部空間の色情報とドローンのポイントクラウドを組み合わせた効果的な可視化技術を実現できると考えている。以上より、次年度以降、計画に沿って研究を進めることができると判断する。大規模ほ場をカバーするため、ほ場の作物群落全体の撮影方法として、RTK-GNSSを備えたドローンのジンバルにステーを設置し、その先端に360°カメラと照明を取り付け、5m程度の間隔で群落内部をサンプリングし、地上高度別にマッピングすることにより可視化する手法を検討する。作物群落が形成される時期から収穫まで定期的に撮影し、より詳細な生育情報の可視化を目指す。本研究に適したカメラが比較的低価格で購入できたため。次年度以降、ドローンと組み合わせたマシンビジョンの構築に必要な経費を計上する。
クロマチンレベルにおける遺伝子発現制御機構解析に基づく癌化機構の解明

発がん過程におけるクロマチンレベルでの遺伝子発現制御機構を解析する研究は、エピジェネティクス研究の進展により近年増加傾向にあるが、その多くがヒストン化学修飾を中心としたものである。しかし、本研究で応募者が扱う因子は主にヒストンシャペロンである。近年、ヒストンシャペロンは、応募者の専門分野において国際的な注目を集めてきているが、癌化過程との関連で解析しているグループの数は国内外でも数が限られている。第一に、ヒストンシャペロンCIAによる転写活性化促進の分子機構の解明に取り組んだ。これまでにCIAが転写活性化を抑制する因子(ヒストン脱アセチル化酵素やコリプレッサーなど)の活性を抑制し、DNA結合性因子Mybとの相互作用を介して転写活性化を促進することをまず明らかにした。これらの結果を基に、作製したCIAの点変異体を用いて生化学的・遺伝学的解析を行い、さらには、ヒストンアセチル化酵素やコファクターとの相互作用解析などを行った。第二に、ヒストンシャペロンTAF-Iによる転写活性化抑制の分子機構の解明に取り組んだ。これまでにTAF-IがDNA結合性因子KLF5との相互作用を介して転写活性化を抑制することを明らかにしたので、これらの結果を基に、KLF5の活性を阻害するヒストン脱アセチル化酵素の同定及び作製したTAF-Iの点変異体を用いて生化学的・遺伝学的解析を行った。第二に、TAF-1とヒストン(H3-H4)_2四量体とのX線結晶構造解析を行い、良好な解析パターン結果を得たので、現在その三次構造解析を行っている。更に、TAF-1とANP32Bといった2種類の異なるヒストンシャペロンが癌遺伝子産物であること、転写調節因子KLF5との相互作用で単離したことを踏まえた上で、KLFとの機能的相互作用及び転写活性化能を検討し、転写活性化に際して、2種類のヒストンシャペロンが1つの転写調節因子に協調して働くことを初めて示した(投稿中)。1.ヒストンシャペロンCIAとMybとの相互作用を介した正の発見制御過程の解析ヒストンシャペロンCIAによる転写活性化促進の分子機構の解明のため、これまで得られている知見を基に、生化学的・遺伝学的解析を行うと同時に、DNA結合因子を始めヒストン化学修飾酵素や様々なコファクターとの相互作用解析などを行った。2.ヒストンシャペロンTAF-IとKLF5との相互作用を介した負の発現制御過程の解析ヒストンシャペロンTAF-Iによる転写活性化抑制の分子機構の解明のため、これまで得られている知見を基に、KLF5の活性を阻害するヒストン脱アセチル化酵素の同定を試みた。更に、他のヒストンシャペロンANP-32BによるKLF5への負の作用機構に関しても解析を進めた。3. CIAの立体構造解析に基づいたp53との機能的・構造的関連性の解析ヒストンシャペロンCIAが、DNA結合性因子p53のDNA結合ドメインと相同な構造を有していることが明らかになった。そこで両者の関連性を見出す解析として、CIAのDNA結合活性及びp53のヒストンシャペロン活性の検定を進めた。更にp53の化学修飾の示すネットワーク性について解析を進めた。4.ヒストンシャペロンCIAとプロモドメインとの機能的・構造生物学的相互作用の解析ヒストンの化学修飾からヌクレオソーム構造変換過程の仕組みを明らかにする目的で、遺伝学的、生化学的、そして構造生物学的解析を行い、プロモドメインによるアセチル化認識からヌクレオソーム構造変換に至るヒストンシャペロンCIAの機能的役割を明らかにした。世界に先駆けてヌムレオソームレベルでの転写活性化の仕組みを明らかにした。この成果は平成22年PNAS誌に発表された。5.ヒストンの化学修飾におけるネットワーク構造の特性に関する解析ヒストンの化学修飾のネットワーク構造がスケールフリー性を示し、変異に対して頑強性を有することを示した。また、このネットワークの構造的基盤の特性を明らかにした。更にシグナル伝達から遺伝子発現に至る特性についても明らかにした。

第二に、TAF-1とヒストン(H3-H4)_2四量体とのX線結晶構造解析を行い、良好な解析パターン結果を得たので、現在その三次構造解析を行っている。更に、TAF-1とANP32Bといった2種類の異なるヒストンシャペロンが癌遺伝子産物であること、転写調節因子KLF5との相互作用で単離したことを踏まえた上で、KLFとの機能的相互作用及び転写活性化能を検討し、転写活性化に際して、2種類のヒストンシャペロンが1つの転写調節因子に協調して働くことを初めて示した(投稿中)。
概日リズム制御系の機能発生学

代表者の八木田らは、これまで全身の個々の細胞レベルに概日時計が存在する意義について研究を進めてきた(Yagita et al, Science, 2001)。そのなかで、我々は、概日時計が細胞分化と共役することを発見し、概日時計の発生に新たな概念を提供した(Yagita et al, PNAS, 2010; Umemura et al, PNAS, 2014)。さらに、概日時計と細胞分化の共役関係の生理的意義を明らかにするため、マウスの個体発生過程とES細胞のin vitro分化過程を対比させながら分子メカニズムの解明を進めたところ、概日時計の発生に伴う成立は、必須の時計タンパク質であるCLOCKの転写後メカニズムなどにより厳密に概日時計発生のタイミングがコントロールされている可能性を見出した(Umemura et al, PNAS, 2017)。これまでに、CLOCKの転写後制御による発現抑制メカニズムがhuman iPS細胞においても共通した機構であることを明らかにし、哺乳類の概日時計発生における普遍的制御機構であることを解明した(Umemura et al, in revision)。さらに、我々は、概日リズム制御系の成立メカニズムの解明のため、代謝リズム制御などに重要な働きを担う時計遺伝子Rev-erba,b二重欠損ES細胞の分化に伴う概日リズム形成を継時的RNA-seqにて解析したところ、概日時計コアループの下流で支配される時計関連遺伝子のパターンが大きく変化することを明らかにした(Tsuchiya et al, in revision)。我々は、従来から八木田らが構築してきた概日リズム撹乱の「マウスコホートモデル系」を発生発達期に応用する予備的検討を進めている。これは、本研究の成果を基盤としたさらなる独創的研究の構築にも資する。本研究はこれまで代表者の八木田が独自の発見に基づいて体系的に進めてきた研究であり、長期的視点に立って一つ一つの課題設定を合理的な根拠に基づいて研究を進めている。したがって、本研究の目標である、概日リズム制御系の成立機構の理解に向け、成果を上げることができている。例えば、ヒトiPS細胞を用いた概日時計発生メカニズムの普遍性についてマウスのみならず人でも共通であることを明らかにした点は、今後のヒトへの外装を目指した研究の企画立案に大きく貢献している。また、コアの時計遺伝子が構成する概日時計のコア・フィードバックループのみならず、その下流で機能リズムへと繋がる細胞内の遺伝子ネットワークの成立機構を対象とした研究も順調に進捗しているなど、概ね順調に進展していると言える。概日リズム制御系の発生を理解するため、様々な方向から研究を進めており、今後も本研究の目的を達成するための体系的研究を進めていく。マウスES細胞の系に加え、ヒトiPS細胞などを活用し、遺伝子改変やゲノム編集技術を組み合わせた分子メカニズム解析を進めていく。また、マウスの個体発生系を用い、各臓器組織の機能リズムに繋がる分子機構を解明するべく、研究を進めていく。本研究の進展や成果に伴い、本計画で提示した目標がさらに新たな展開につながっていく可能性が出てきた。例えば、本研究により概日リズム制御系の発生メカニズムに対する環境要因の影響などが今後の課題として見出されてきた。これについては、本研究の基盤的知見をもとにした新たな研究提案も視野に入れながら「マウスコホート」など八木田が開発した研究プラットフォームを応用した予備的検討を進めており、本研究と関連するさらなる成果が期待できる研究テーマとなってきている。

例えば、ヒトiPS細胞を用いた概日時計発生メカニズムの普遍性についてマウスのみならず人でも共通であることを明らかにした点は、今後のヒトへの外装を目指した研究の企画立案に大きく貢献している。また、コアの時計遺伝子が構成する概日時計のコア・フィードバックループのみならず、その下流で機能リズムへと繋がる細胞内の遺伝子ネットワークの成立機構を対象とした研究も順調に進捗しているなど、概ね順調に進展していると言える。概日リズム制御系の発生を理解するため、様々な方向から研究を進めており、今後も本研究の目的を達成するための体系的研究を進めていく。マウスES細胞の系に加え、ヒトiPS細胞などを活用し、遺伝子改変やゲノム編集技術を組み合わせた分子メカニズム解析を進めていく。また、マウスの個体発生系を用い、各臓器組織の機能リズムに繋がる分子機構を解明するべく、研究を進めていく。本研究の進展や成果に伴い、本計画で提示した目標がさらに新たな展開につながっていく可能性が出てきた。例えば、本研究により概日リズム制御系の発生メカニズムに対する環境要因の影響などが今後の課題として見出されてきた。これについては、本研究の基盤的知見をもとにした新たな研究提案も視野に入れながら「マウスコホート」など八木田が開発した研究プラットフォームを応用した予備的検討を進めており、本研究と関連するさらなる成果が期待できる研究テーマとなってきている。招待講演:八木田和弘「概日リズムと生涯健康医学」先端医療振興財団TRI講演会(神戸)2018年
落石および崩壊土砂が落石防護柵に及ぼす衝撃力の計測

合板を用いて作成した中型の模型斜面(幅約35cm、長さ約6m)を用いて落石の衝撃実験を行った。落石重量と落石距離および斜面角を変化させて、模型斜面下部の荷重計測装置で衝撃力を、また落石が斜面下部の荷重板に衝突前の落石速度を計測した。また、落石の衝突場所による衝撃力の違いについての検定実験を行った。さらに、衝突面にゴム板を設置した実験や斜面に人工芝を張りつけた実験も行った。本研究から以下のようなことが明らかになった。(1)検定実験から、衝突場所による補正係数を求めて補正衝撃力を求め、補正衝撃力と補正をしないものとの比較から両者のその差はそれほど大きなものではなく測定値のばらつきを考えると補正をしない衝撃力でも工学的には十分である。(2)衝撃力と落石距離、斜面角および落石重量との間には正の相関がある。(3)衝突面にゴムを設置した場合の衝撃力はそうでない場合に比較して10%20%程度小さくなる。(4)測定された衝撃力に対して線形重回帰分析を行った結果、衝撃力に対しては斜面勾配が最も大きく寄与しており、つぎに落石距離が寄与するが、落石重量は統計的に有意でないことが判明した。したがって、衝撃力を推定する式は斜面勾配と落石距離の関数で表わせる。(5)落石速度と落石距離および斜面角との間には正の相関があるが、落石重量に対しては無相関である。(6)落石速度に対して線形重回帰分析を適用した結果、落石速度に対しては落石距離が最も大きく寄与しており、ついで斜面勾配、落石重量の順であったが、落石重量については統計的に有意でないことが明らかになった。したがって、落石速度を推定する式は落石距離と斜面勾配の関数として表わせる。(7)落石速度の理論式を対数で展開した式に基づいて再度線形重回帰分析を行い、理論式との関係に基づいた落石速度を推定する実験式が求められた。今年度は、中型の模型斜面(6m)を作成し種々の落石を転倒させ模型斜面下部の荷重計測装置で衝撃力を計測した。同時に落石が斜面下部の計測装置に衝突する直前の速度も計測した。落石距離および斜面の勾配も種々変化させそれらの影響についても実験を行った。実験結果の重回帰分析から、衝撃力には落石重量がもっとも大きく寄与しており、ついで落石距離、斜面勾配の順になることが明らかになった。求められた重回帰係数を用いれば衝撃力を容易に推定することができる。つぎに落石速度は落下高さにほぼ比例するが、落石重量や斜面勾配にはあまり影響されないことが明らかになった。落石速度と自由落下速度との比較では、との落石重量の場合も落石速度が約25%程度小さな値を示している。したがって今回の斜面の残存係数は0.75程度と考えられる。また、落石速度から計算した等価摩擦係数は斜面勾配の増加で大きくなる。当然のことながら落石の運動エネルギーは落石重量、落石距離および斜面勾配の増加によって大きくなる。さらに、落石の衝突面に厚さ5mmと10mmのゴム板を張り付けて衝撃力の低減効果を実験で確めた。その結果約3割程度の低減効果のあることが確かめられた。次年度は、計測方法を改良してさらに精度のよいデータを得ると共に、落石重量さらに大きくした実験によって相似則との関係についても検討を進める。

また、複数の落石が及ぼす衝撃力や立木の低減効果、さらに崩壊土砂の場合にどのような衝撃力が発生するのかについても実験を行い、落石防護柵を設計する場合の外力推定の実験式の確立を試みる予定である。今年度も昨年度作成した中型の模型斜面(6m)を用いて衝撃実験を行った。特に、今年度は落石重量を増加して、昨年度と同様の手法で落石距離および斜面の勾配を変化し、横型斜面下部の荷重計測装置で衝撃力を、また落石が斜面下部の荷重計測装置に衝突直前の落石速度を計測した。さらに、落石が荷重計測装置のどこに衝突するかによって衝撃力に違いが生じることが考えられ、衝突場所による衝撃カの違いについての検定実験も行った。この検定実験から衝撃力は勾配が30度と40度ではそれほど違いが見られなかったが、50度では衝突面の中央部分が周面部分より若干大きな値を示した。そこで衝突場所による補正係数を求めて補正した衝撃力(補正衝撃力)と補正をしないそれとの比較を行った。その結果、補正衝撃力が若干大きな衝撃力を示す傾向があり、今年度の実験では補正衝撃力と補正なしの場合の両者について整理をした。結果的には両者のその差はそれほど大きなものではなく測定値のばらつきを考えると補正をしないものでも工学的には十分であると考えられる。また、これらの衝撃力に対して重回帰分析を適用した。その結果、衝撃力には斜面勾配がもっとも大きな寄与しており、ついで落石距離、落石重量の順になることが明らかになると同時に、衝撃力を推定する実験式を誘導した。つぎに落石速度に対しても重回帰分析を適用した。その結果、落石速度には落石距離がもっとも大きな寄与しており、ついで斜面勾配、落石重量の順になったが、落石重量ついては統計的に有意でないことが明らかになったので、落石距離と斜面勾配の2変数に対して重回帰分析を適用した。その結果物体の自由落下速度の式から誘導した理論式についてその係数を決定することができ、落石速度を推定する実験式が求められた。
特異的DNA構造から解析するヒト・グロビン遺伝子スイッチング制御

本研究は、ヒト・グロビン遺伝子の発現スイッチング機構を遺伝子構造から捉え解明する目的で、β-グロビン遺伝子全座にわたり特異的DNA構造(bent DNA構造及び三重鎖DNA構造)を同定し、それらの特異的構造が発生段階特異的遺伝子発現にどのような関連性を持つのかシス及びトランス両面の制御をふまえて検討する事を主眼としている。本年度は、折れ曲がりDNA構造の生物学的意義を考察する事を目的として研究を行った。1) 66kbにわたるβ-グロビン遺伝子座をサーキュラー・パーミューテション法にて折れ曲がり部位を同定したところ、平均679.2±229.6bpの間隔を持って98部位が同定された。2)折れ曲がり部位間の間隔分布を調べたところ、650-700bp間隔に分布のピークがみられマイナー・ピークを含め170bpを基本単位とするマルチマーであることが解った。この基本単位はリンカーを含めたモノ・ヌクレオソーム長に相当すると考えられた。3)偽遺伝子を含め総ての遺伝子において、転写開始点からの折れ曲がり部位の相対的位置は進化を通して保存されていた。4) 51折れ曲がり部位に我々が提唱した中心配列(A/A/A)が75箇所存在し、そのうち64箇所の配列はオリゴヌクレオチド・アッセイにて明らかな折れ曲がりプロフィールを示した。5) AA及びTT配列分布に基づくコンピュータ解析によって予想される折れ曲がり部位及びヌクレオソーム位相と、実験にて同定された結果がよく一致していた。以上の結果から、折れ曲がり部位の生物学的意義として、ゲノムDNA上に存在する基本的かつ普遍的ゲノム構築因子ではないかと考えられた。本年度行った研究を概要すると、我々が従来発表してきた680bpの周期をもってゲノム上に存在する周期性bent DNAが染色体構築上如何なる意義を持つのかを検討する目的で、第一点として、ヌクレオソーム位相とbent DNA部位との関連を調べた。その結果、ヌクレオソーム位相にはDNAの折れ曲がりを示す20bpA+T-rich配列が関与しておりこの配列のみでヌクレオソーム位相を行う事が確認され、またコア・ヒストンに対する親和性が高い事より、コア・ヒストンに本配列が結合する事でヌクレオソーム形成が開始され、その結果ヌクレオソーム位相が生じると推測された。第二点として、遺伝子発現制御領域における周期性bent DNA部位の検討を行った。グロビン遺伝子のスイッチングにはε-グロビン遺伝子上流6kb-20kbに存在するLCR(Locus Control Region)が必須である事が知られているが、このLCRは少なくとも4つのDNase Hypersensitive Site(HS)により構成され、その領域のクロマチン構造がオープンになる事により各々の遺伝子発現の制御が行われる。この領域における周期性bent DNA構造を調べたところ、HS1-HS4ともに平均680bpの周期に乱れのある部位あるいはその近傍に存在していた。また、HS2領域におけるヌクレオソームの位相を調べたところDNAのbent部位がヌクレオソームの位相にとって重要である事が解った。従って、周期性bent DNA構造がスイッチングを制御するLCRにおけるクロマチン構造を想定する要因の一つであると考えられた。

本年度行った研究を概要すると、全長約65kbにわたるβ-郡座全領域のDNA折れ曲がり部位のマップを完成しえた。マッピングの結果、合計97箇所の折れ曲がり部位が同定され、平均678bpの周期性を持って存在していた。この周期性は、転写制御に重要なLCR(Locus Control Region)のDNase I hypersensitive siteや重複遺伝子の連結部位など、発現上あるいは進化上重要かつ興味ある領域で周期性が乱れている事から、折れ曲がり部位の周期性は様々な環境下でのクロマチン構造を規定する一因子として働いていることが示唆された。さらに、周期性bent DNA構造という観点からβ-グロビン遺伝子座のDNA複製開始領域(ori)のクロマチン構造、特にヌクレオソーム構造について解析をおこなった。その結果、折れ曲がり部位の周期性はこの領域で乱れており、ori部位はちようど2つの折れ曲がり部位の中間に位置しori部位と重ならないようにずれている事が解った。また、ヌクレオソーム位相は、折れ曲がり部位にコア部分が、S1ヌクレアーゼ感受性を示すマイクロサテライト配列にリンカー部分が位置しており、ori配列と考えられているA+Tリッチ配列はコア部分に相当していた。これは、LCR領域のエンハンサー部位と類似の位置関係であり、DNA複製開始領域においても周期性bentDNAが特異的なクロマチン構造を規定しているものと考えられた。本研究は、ヒト・グロビン遺伝子の発現スイッチング機構を遺伝子構造から捉え解明する目的で、β-グロビン遺伝子全座にわたり特異的DNA構造(bent DNA構造及び三重鎖DNA構造)を同定し、それらの特異的構造が発生段階特異的遺伝子発現にどのような関連性を持つのかシス及びトランス両面の制御をふまえて検討する事を主眼としている。本年度は、折れ曲がりDNA構造の生物学的意義を考察する事を目的として研究を行った。1)66kbにわたるβ-グロビン遺伝子座をサーキュラー・パーミューテション法にて折れ曲がり部位を同定したところ、平均679.2±229.6bpの間隔を持って98部位が同定された。2)折れ曲がり部位間の間隔分布を調べたところ、650-700bp間隔に分布のピークがみられマイナー・ピークを含め170bpを基本単位とするマルチマーであることが解った。この基本単位はリンカーを含めたモノ・ヌクレオソーム長に相当すると考えられた。3)偽遺伝子を含め総ての遺伝子において、転写開始点からの折れ曲がり部位の相対的位置は進化を通して保存されていた。4)51折れ曲がり部位に我々が提唱した中心配列(A/A/A)が75箇所存在し、そのうち64箇所の配列はオリゴヌクレオチド・アッセイにて明らかな折れ曲がりプロフィールを示した。5)AA及びTT配列分布に基づくコンピュータ解析によって予想される折れ曲がり部位及びヌクレオソーム位相と、実験にて同定された結果がよく一致していた。以上の結果から、折れ曲がり部位の生物学的意義として、ゲノムDNA上に存在する基本的かつ普遍的ゲノム構築因子ではないかと考えられた。
特異点論から見た曲面論と派生する微分方程式の研究

3次元ユークリッド空間内の非特異曲面と円柱の接触は,満足すベき形で解析が終了した。特徴的な点を幾つか述べると,正則曲面に対しA1 , A2, A3, A4, A5, D4, D5接触する円柱の存在の必要十分条件を与えたこと,接触する円柱の母線方向を円柱方向(また母線方向)と定義し,その特異点の分類を与えたこと等があげられる。3次元ユークリッド空間内の非特異曲面を射影すると,輪郭の曲率と射影方向の法曲率の積として曲面のガウス曲率が復元される(Koenderink's formulas)。この定理をホイットニーの傘を特異点として持つ曲面に拡張した。長谷川氏が滞在しているブラジルのサンカルロスにあるサンパウロ大学へ出張し研究を行う予定であったが、2015年の夏は先方の都合が悪くなり研究計画記載のブラジル訪問は残念ながら断念した。代わりに秋に長谷川大氏を来日させて研究を行った。テーマはホイットニーの傘に関するコーエンドリンクの定理についてであり、いくつか進展があった。コーエンドリンクの定理とは、曲面のガウス曲率を射影の輪郭と法曲率の積で表す定理で、特異点がある場合にも一般化することが期待できる。具体的には、得られていた定式化がパラメーターに依存した形であったが、考察の結果、考えている輪郭の原像の弧長変数を用いた幾何学的な定式化に成功し、得られている公式に幾何学的な意味付けを与えることが出来た。論文原稿は修正して投稿する予定である。その他には、尖辺や、燕の尾を含むクラスの特異点を幾何学的に解析する計算を行っている。計算は現在のところかなり複雑であり、整理して発表するにはもう少し時間が必要と思われる。関連することとしては「曲線と曲面の基礎・基本」牧野書店を6月に出版した。この本の一部には福井が特異点論の立場から曲面論を研究してきたことの成果が一部含まれている。特に漸近線の特異点や曲率線の特異点の解析法は特異曲面の類似の問題の攻略法の指針となると考えられ、重要と考えている。他には、半ユークリッド空間の曲線の考察をまとめたものがある。ホイットニーの傘についてコーエンドリンク型の定理をまとめることが出来、また尖辺等の特異曲面の解析も順調に進んでいるため。当初目標である3次元ユークリッド空間内の曲面の円柱との接触を調べた。解析はほぼ終了していて現れる接触の型、接触円柱の母線方向(cylindrical direction, Generatrix direction)の満たす3次の常微分方程式の解曲線の特異点の分類など、特異点論で通常言うところの「一般的には」という文脈の下で、種々の結果を得ている。これらの結果に、曲面の正射影の特異点を調べる立場から之に興味を持つ研究者がいて、その関連を議論した。次なる研究課題である、3次元ユークリッド空間内の尖辺(cuspidal edge)および燕尾(swallow tail)の解析も行った。有限次の微分幾何的不変量をすべて記述することがその目標で、必要な計算の基幹部分は終了したと考えている。計算量はかなり多く、ちょっと大変だったというのが印象であるが、とにかく機関部分の計算は終わった。副産物として、尖辺(cuspidal edge)の近傍での漸近線の振る舞いや曲率線の振る舞い、燕尾(swallow tail)の近傍での漸近線の振る舞いや曲率線の振る舞い等解析できるようになった。計算した結果、尖辺(cuspidal edge )と放物軌跡(parabolic locus)の交点では第2基本形式が非常に退化し、まだ漸近線の方程式の解曲線の特異点型の決定までは至っていない。その場合を除いては「一般的には」という文脈では満足すべき結果と得たと思われる。手法としては研究計画に述べた標準形に還元して計算する、標準形法が大きな修正を加えずにうまく働いたと評価している。研究実績の概要に述べたように、当初目論んだ3次元ユークリッド空間内の曲面の円柱との接触の研究は満足すべき形で終了した。また次なる研究課題である3次元ユークリッド空間内の尖辺(cuspidal edge)および燕尾(swallow tail)の微分幾何的研究も順調に進展している。最終年度であるので、本研究課題の研究で昨年度まで得られた成果を精査し、次に繋がる研究の芽を探すことに費やしたというのが、今年度の活動の概観である。3次元ユークリッド空間内の波面(ウエーブフロント)の特異点として典型的な尖り辺(カスピダルエッヂ)と燕の尾(スワローテイル)の特異点について計算をした。これらの特異点は、源と行き先の座標変換で尖り辺(カスピダルエッヂ)と燕の尾(スワローテイル)の標準形に還元するものであるが、微分幾何的な研究対象として見た場合には、行き先の座標変換を回転に制限する必要がある。源の座標変換と行き先の回転で写像を標準形に還元する手続きを解析して、これはほぼ完了した。計算はかなり面倒であるので、理解しやすい様に整理して発表するべく準備中である。それから、東北師範大学数学統計学院の裴東河教授の学生である于海鴎を半年間埼玉大学に招聘して、これらの計算の3次元ミンコフスキー空間への一般化を解析しはじめた。

幾つかの典型的な場合にはユークリッド空間の場合と同様であることが確認できたが、尖り辺(カスピダルエッヂ)の特異曲線が光的な場合、接触平面が光的な場合、特異曲面の拡張された意味での接平面が光的な場合など、平行に計算が進まない場合が幾つかあり試行錯誤を重ねている。なお、漸近線の特異点が尖り辺(カスピダルエッヂ)と放物点軌跡(パラボリックローカス)の閉包の交点に現れるが、これはかなり退化している特異点で、現時点では解析が終了していない。3次元ユークリッド空間内の非特異曲面と円柱の接触は,満足すベき形で解析が終了した。特徴的な点を幾つか述べると,正則曲面に対しA1 , A2, A3, A4, A5, D4, D5接触する円柱の存在の必要十分条件を与えたこと,接触する円柱の母線方向を円柱方向(また母線方向)と定義し,その特異点の分類を与えたこと等があげられる。3次元ユークリッド空間内の非特異曲面を射影すると,輪郭の曲率と射影方向の法曲率の積として曲面のガウス曲率が復元される(Koenderink's formulas)。この定理をホイットニーの傘を特異点として持つ曲面に拡張した。特異点論の立場からの特異曲面の研究は、豊穣な領域で今後も現在の方針で、研究が続けられると考えられる。しばしば計算量が膨大で、混乱をきたすが、大方針は間違っていないと判断している。計算は大変だった印象があるので、行った計算の確認は最も重要である。尖点(cuspidal edge)と放物軌跡(parabolic locus)の交点での、漸近線の振る舞いの解析も行いたいが、非常に退化しているので直接計算で決着を着けるのは困難が予想される。何か新しいアイデアがほしい。ミンコフスキー空間への一般化や、他の研究手法との関連も追求したい。特異点理論現在使用している研究用ノートパソコンが、だいぶ不安定になってきたので、更新したかったが、今年度配分額では賄えそうもなく、今年度配分額の若干を翌年度に送り、翌年度配分額と合算して購入したほうが良いと判断したため使用計画に大きな変更はないが翌年度に繰り越した分については、現在使用している研究用ノートパソコンが、だいぶ不安定になってきたので、新規のノートパソコンに更新する費用の一部に当てたいと考えている。
カンチレバーの高周波振動を用いる超音波原子間力顕微鏡によるナノメカニカル物性評価

強誘電体材料を用いたトランスデューサやアクチュエータではドメイン構造が逆圧電効果により弾性的に変形する。また強誘電体メモリーでは分極状態がスイッチングする際にドメイン境界の移動が生じる。従って、これらデバイスの動作は強誘電体ドメインやドメイン境界の強誘電性だけでなく弾性特性に密接に関係すると考えられる。しかしドメイン構造やドメイン境界について知見を得るためにはnmの空間分解能が必要であるため、従来の超音波を用いた方法では評価が困難である。強誘電体ドメイン構造を評価には、圧電応答力顕微鏡(PFM)が広く用いられている。しかしPFMでは弾性特性を評価することはできない。超音波原子間力顕微鏡(UAFM)は原子間力顕微鏡(AFM)の空間分解能で弾性特性を評価可能な技術である。この方法では探針が試料に接触したカンチレバーに高周波数の共振振動を励起することにより柔軟なAFMカンチレバーを用いながらもセラミックスや合金などの堅い材料の評価が可能になる。試料の弾性は共振周波数から評価されるので、共振スペクトルを高いSN比で測定することが重要である。本研究ではMEMSのアクチュエータや強誘電体メモリーに用いられるような強誘電体薄膜の評価を目指して、その基礎実験として市販のソフト系チタンジルコン酸鉛(PZT)バルクセラミックスに対してUAFMとPFMの評価を組み合わせて強誘電体ドメイン構造の評価を行った。その結果、強誘電体ドメイン構造に基づいた弾性特性の分布を映像化可能なことを確認した。さらに強誘電体ドメイン境界でドメイン内部に比べて弾性が低下する可能性があるという新知見を得た。これはドメイン境界が応力や電場により移動しやすい可能性を示唆する。このような評価を製法や組成の異なる材料に適用することにより有効な強誘電体材料の開発に重要な知見が得られる可能性があると考える。
表面吸着子の電子励起状態の研究

ArFエキシマレーザー(193nm)を励起源として金属表面に化学吸着した吸着分子を多光子共鳴イオン化法によりイオン脱離させ、分子の吸着状態での電子励起状態を研究することが目的である。Pt(100)上に化学吸着したNO分子がNO^+として3光子過程で脱離することを見出した。金属に化学吸着した系で、結合電子の励起によるレーザー刺激脱離を観測した最初の例である。これはイオン収量が広いレーザー強度(953mJ/cm^2)にわたって3光子過程であること、脱離イオンの運動エネルギー分布がレーザー強度によらず、0.25eV(T=3000K)にピークを持つ分布であることから明らかにされた。NO^+生成の機構として、1光子による中性NO分子の光刺激脱離と、脱離したNOの気相での2光子非共鳴イオン化と思われる。これはイオン収量の減衰曲線から求まる脱離の断面積が比較的大きな値であることからもうなずける。しかし、励起レーザーの波長を可変化した測定まで到達できなかったので、この機構であると断定はできないが、NOの結合電子の励起による脱離であることは明らかである。また、脱離の減衰曲線から、吸着状態の違いによって脱離の断面積が大きく異なることが観測された。このことも脱離に結合電子の電子励起状態が直接関与していることを示している。本研究は研究期間の最終年度になってしまったが、やっと研究の緒についた所といえよう。しかし、これからの大きな発展を示す重要な結果が得られた。一方、イオン脱離を考える上で重要で、しかも従来ほとんど行なわれていない、超低速エネルギー領域(1100cV)での分子性イオン(主にN^+_2)の散乱、中性化、解離性散乱、活性化エネルギーを必要とする解離吸着の測定を、Pt(100)、Ni(100)、Ni(111)を標的として多くの実験成果を得た。これらは光刺激イオン脱離を考える上で、重要な知見を与える。インジェクションロッキングのエキシマレーザーとラマンシフターを組み合わせて、ArFIキシマレーザー領域(193mm)で波長可変化しNO分子が吸着した金属表面に照射し、2光子共鳴イオン化法による吸着NO分子の電子励起状態を測定する準備をした。193mmの光は金属の仕事関数とNOの電子状態の第1励起準位よりエネルギーが大きいので、高密度励起による吸着分子のイオン脱離が期待できる。今年度はインジェクションロッキングのエキシマレーザーの購入、高圧ガス用ラマンセルの製作、表面での光イオン化を行うための超高真空装置の整備を行った。また、予備的な測定も行った。波長可変化していないArF(193mm),KrF(248mm)エキシマレーザーにより、イオン脱離の測定を行った。試料はNOを吸着させたPd金属多結晶箔を用いた。レーザー照射により、イオン脱離が観測されたが、脱離イオンの挙動がおかしいので、3000【V】に脱離イオンを加速し、簡単な飛行時間法を作り、質量分析を行った。その結果脱離イオンは【Na^+】が主で、入射光の波長依存性,フォトン数依存性から、不純物としてごく微量に存在するNa【Na^+】が熱脱離により放出されたものと思われる。しかし、【Na^+】がいつまでもなくならないという困った現象があり、これは多結晶箔に特有なことであろう。あるフォトン数以上になると、【Pd^+】の放出が観測された。これは高密度励起によるイオン脱離と考えられる。これらのことより、単結晶試料を用い、励起光を波長可変にし、共鳴励起の条件下で観測するとNOのイオン化脱離が十分観測できる見込みが出て来た。また現在、飛行時間法の測定システムをreflectron法やトランジェントメモリーを用いることにより、質量分解能、検出効率の向上をはかっている。また、波長可変にしたしレーザーの波長の較正のための、気体NO物理吸着系NOを用いた多光子イオン化の準備をしている。Pt(100)上のNO分子が非解離で化学吸着した系に193nmのArFエキシマーレーザーを照射し,光刺激脱離するNOを飛行時間質量分析法により検出した.レーザー光強度依存性により, 3光子過程による脱離であることが確認できた.光強度の広い範囲にわたって3光子過程であることから,このNOは熱脱離したNO分子(自由分子)の2光子イオン化ではない.飛行時間法により脱離イオンの運動エネルギー分布の予備的測定を行なってが約0.05eVで,この値も,光脱離であることを支持している.またレーザーの繰り返し周波数依存性および測定中の雰囲気中のNOの気体の圧力より, 1発のレーザーバルスによるNO脱離の割合は,飽和吸着時で, 0.02単分子層以下である.この値は光強度の広い範囲にわたって成立している.熱脱離であると,光強度の強い領域でこのような小さい脱離量を保つことはない.化学請着系で光脱離した脱離イオンの検出は本研究がはじめてである.イオン生成の機構として, 1光子により励起中性分子NO^+が脱離し,これの2光子によるイオン化の可能性が高いが,機構の解明は来年度の重要課題の一つである.