hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
有機色素ナノ粒子の光エレクトロニクス物性と電子移動

次世代光機能性材料として注目されている有機色素ナノ集合体の光および電子的物性に関する基礎的な知見を得るために、電子供与性ポルフィリン-電子受容性ナフタレンジイミド(NDI)との間の会合体形成および電子移動に関する研究を行った。水溶液中にてアニオン性NDIとカチオン性ポルフィリンとの間で10の5乗を超える高効率な会合定数が見いだされた。分子構造および環境場依存性から、会合体形成は主に疎水性相互作用によって引き起こされ、クーロン力の影響を強く受けていることが明らかとなった。また、分光研究から会合体中におけるピコ秒オーダー以上の高速電子移動および逆電子移動が明らかとなった。本研究の目的は次世代の光エレクトロニクス材料として期待されている有機色素ナノ粒子の光電子物性を、分子科学的観点から解明することである。溶液プロセスを用いて作製したポルフィリンナノ粒子の表面に酸化還元活性のあるプローブ分子を導入し、光励起によって電荷注入を行う。電荷分離、および再結合速度の測定から、粒子内の励起子および正孔拡散過程を観測する。さらにスピンダイナミクスの観測から電子-正孔対の相互作用、ダイナミクスを抽出し、ナノ粒子の光エレクトロニクス物性と色素モノマーの化学構造との関連を明らかにする。本年度はポルフィリンナノ粒子表面に導入するアクセプター型プローブ分子であるナフタレンビスジイミド(NDI)誘導体に関して、有機合成、精製を終え、まず有機溶媒中において亜鉛ポルフィリンモノマーとの会合実験を行った。その結果、配位結合による会合定数は数百程度であり、多量のアクセプターを添加した場合に電子移動が観測される事が分かった。次にリン酸バッファー水溶液中にてカチオン性亜鉛ポルフィリンとの会合実験を行ったところ、10の5乗オーダー以上の高効率かつ多段階の会合が観測された。また、励起一重項からの高速電子移動とそれに続く高速電荷再結合を示唆する分光学データが得られた。アクセプタープローブの置換基依存性等から本会合において配位結合ではなくクーロン力が大きな寄与を与えていることが明らかとなった。これと並行し、アクセプター吸着型ミセルにおける電子移動反応に対する磁場効果を観測し、スピン選択性に関するメカニズムの解明を行った。溶液プロセスを用いて作製したポルフィリンナノ粒子の表面に酸化還元活性のあるプローブ分子を導入し、光励起によって電荷注入を行い、電子移動メカニズムの解明を行う。前年度までに合成した二種類の水溶性アクセプター分子と水溶性ポルフィリンモノマーとの高効率会合、および電子移動についての詳細な解析を行った。ドナー、アクセプターの置換基効果、溶媒効果の解析から、10の5乗オーダー以上の高効率多段階会合にはクーロン相互作用のみならず、疎水相互作用が大きな寄与を与えていることが明らかとなった。また、高次会合、不均一核生成が溶媒の塩濃度によって制御できることが明らかとなった。本知見はドナー-アクセプター超分子会合体の形成において有用な知見を与えるものと考えられる。会合の分子科学的メカニズム解明に時間がかかり、また、水中における配位結合が弱いことが明らかとなったため、当初計画のポルフィリンナノ粒子へのアクセプタープローブ導入は見送らざるを得なかった。しかし、クーロン力および疎水相互作用を用いたナノ粒子の表面修飾の可能性も残されているため、今後検討したい。これと並行し、前年度から行っている過渡吸収検出磁場効果装置の立ち上げおよび改良を行った。温度コントローラーと循環ポンプを用いた温度可変・循環測定が可能な過渡吸収装置の開発に成功した。また、ナノ粒子懸濁液高感度測定へ向けて新たなレーザーを導入し、キャビティーリングダウン分光へ向けた取り組みも行っている。これら高感度装置を用いて色素ナノ粒子の光物性解明へ向けた研究を今後も遂行する予定である。本年度はまず、ポルフィリンナノ粒子表面に導入するプローブ分子としてアクセプター性を持つナフタレンビスジイミド(NDI)誘導体の有機合成を行った。ナノ粒子水分散系において評価を行うため、水溶性を有し、かつ亜鉛ポルフィリンに結合するための配位部位を持つ化合物の合成に成功した。

基礎的な物性評価のためにまず有機溶媒中において、亜鉛ポルフィリン誘導体との会合および、光誘起電子移動を蛍光および過渡吸収法によって確認した。ここから、合成した化合物が本研究目的に合致した特性を有することが確認された。しかし、強蛍光性の不純物が定量的な測定を阻害していることがわかり、現在種々の方法による精製を行っている。終了次第、有機溶媒および水中での会合、電子移動の確認を行い、ナノ粒子系に展開する予定である。また、これと並行して過渡吸収検出磁場効果システムの構築を行った。既存のナノ秒過渡吸収システムに本研究費によって購入した電磁石、および別予算で購入したガウスメーター等を導入した。本装置を使用して、アクセプター吸着型ミセルにおける光誘起電子移動反応に対する磁場効果を観測し、電子移動メカニズムの検討を行った。アクセプタープローブとポルフィリンモノマーとの会合および電子移動メカニズムに関する興味深い知見を得ることに成功し、水中におけるナノ粒子との会合に関する指針を得ることができた点で当初の目標に近づいている。また、新規ミセル系における磁場効果の研究も大きく進展し、ナノ構造体界面における電子移動メカニズム解明に関する知見が得られた。しかし研究代表者の所属先変更に伴い、研究遂行に遅れが生じたため、ポルフィリンナノ粒子との会合実験には至っていない。当該年度はアクセプタープローブ分子の合成、物性評価と過渡吸収検出磁場効果システムの構築を目標としていたが、これらの目標はほぼ達成できた。これのみならず、新規ミセル系において特徴的な磁場効果の観測に成功した点は当初の計画以上の成果であったと言える。まず、新たな所属先において過渡吸収検出磁場効果測定装置およびサンプル循環型温度可変システムの構築を行う。構築した装置を用いてアクセプター吸着型ミセルにおける電子移動メカニズムに関してより詳細な検討を行う。また、これと並行してポルフィリンとアクセプタープローブとの水中における会合に関して、会合メカニズムの解明および超高速分光を用いた電子移動メカニズムの解明を行う。また、ポルフィリンナノ粒子の表面電荷の制御を試み、クーロン力を用いたプローブの導入の可能性を模索する。精製したアクセプタープローブ分子とポルフィリンモノマーとの会合、および電子移動に関して、蛍光寿命、過渡吸収、および磁場効果を用いた定量的な測定を行う。その後すでに作製に成功しているポルフィリンナノ粒子水分散系における測定を行い、光エネルギー、電荷ダイナミクスに関する検討を行う。また、新たなプローブ分子の合成に着手する。高感度磁場効果装置の構築のため、高安定性レーザーの導入を行う。また、有機合成、集合体作成のための消耗品、共同研究先への旅費等として研究費を使用する。当初本研究費にて導入予定であった、ガウスメーター、電磁石用電源等については別予算にした上、委託業務にて行う装置自動化システム開発のスケジュールが遅れているため、多額予算を次年度に持ち越すこととなった。予定していた自動化システムの構築および、さらなる有機合成に伴う消耗品費、集合体構築のための装置導入等にこれらの予算を充当する予定である。
骨形成に対するメラトニンの影響

ヒト顎骨あるいは腸骨より分離した骨芽細胞を用いて、メラトニンレセプターの発現の検索を行うとともにメラトニンがヒト骨芽細胞の増殖および分化に及ぼす影響について検討することによりメラトニンの骨形成における役割を明らかにしてきた。ヒト骨芽細胞におけるMel1aRmRNAの発現を検討したところ、男女ともに若年者では発現が高く、高齢者ほど発現が低下する傾向が認められ、骨芽細胞におけるMel1aRの発現に年齢差を認めた。ヒト骨芽細胞のアデニル酸シクラーゼ活性に及ぼす影響につき検討を行った。メラトニンを添加することにより、forskolinによって誘導されるアデニル酸シクラーゼ活性の上昇がメラトニンの添加により濃度依存的に抑制された。また、luzindoleを2μMの濃度で添加したところ、メラトニンによる抑制作用がうち消され、アデニル酸シクラーゼ活性は対照群とほぼ同程度まで回復した。さらにGi蛋白質を介した経路の遮断薬であるPTXにより前処理を行った実験系では、メラトニン添加によるアデニル酸シクラーゼ活性の抑制が完全に阻害されることが確認された。ヒト骨芽細胞に発現が認められたMel1aRが正常な機能を有していることを確認した。細胞増殖および分化に対する影響についてメラトニンを添加して培養し、細胞増殖においては、濃度依存的に有意な細胞数の増加を認めた。分化においては、ALPase活性の測定、骨分化マーカーの遺伝子発現、石灰化能の検討により細胞分化を亢進することを確認した。ICRマウスに100mg/kgbody weightのメラトニンを腹腔内投与し、対照群と比較しメラトニン投与群では有意に既存骨に対する新生骨の割合が増加していることが確認され、メラトニン投与により骨形成が促進されていることが明らかとなった。以上より、メラトニンが骨形成における調節因子の1つである可能性が示唆された。メラトニンの骨形成における役割を明らかにするためにヒト顎骨あるいは腸骨より分離した骨芽細胞を用いて、メラトニンレセプターの発現の検索を行うとともにメラトニンがヒト骨芽細胞の増殖および分化に及ぼす影響について検討を行った。腸骨海綿骨および下顎皮質骨由来の種々の年齢のヒト骨芽細胞を分離培養し、ヒト骨芽細胞におけるMellaR遺伝子発現を検討したところ、男女ともに若年者では発現が高く、高齢者ほど低下している傾向が認められた。タンパク質発現の検討では、高齢者から分離した骨芽細胞においては発現を検出できなかったのに対し、比較的高度にMellaRを発現していることが確認された。MellaR遺伝子および蛋白質を比較的高度に発現する細胞を用いて細胞内のcAMPの測定を行った。メラトニンを添加することにより、forskolinによって誘導されるアデニル酸シクラーゼ活性の上昇が濃度依存的に抑制された。また、メラトニンとともにメラトニンレセプターに対するantagonistであるluzindolを2μMの濃度で添加した実験系では、メラトニンによる抑制作用がうち消され、アデニル酸シクラーゼ活性は対照群とほぼ同程度まで回復した。さらにGi蛋白質を介した経路の遮断薬であるPTXにより16時間の前処理を行った実験系では、PTXによりメラトニン添加によるアデニル酸シクラーゼ活性の抑制が完全に阻害されることが確認された。細胞増殖能の検討では、5日間のメラトニン処理によって、対照群と比較し50μM以上の濃度のメラトニンを添加した実験群では、濃度依存的に有意な細胞数の増加を認めた。また細胞分化能の検討では、ALPase活性、遺伝子発現および石灰能の検討結果よりメラトニン処理により分化促進することが示唆された。
肺腺癌のリネジ特異的生存因子であるTTF-1遺伝子の下流分子の探索と機能解明

正常末梢肺上皮細胞株にTTF-1を導入し、マイクロアレイ法による網羅的遺伝子発現解析を行い、TTF-1導入細胞株において著明な発現誘導を示すTTF-1の標的遺伝子としてMYBPH (myosin binding protein H)を同定した。TTF-1によるMYBPHの発現調節が転写レベルで行われていることを、ルシフェラーゼアッセイ法とクロマチン免疫沈降法により確認した。MYBPH導入細胞株では細胞遊走能・浸潤能が抑制され、また高転移性肺癌細胞株の肺転移能の抑制が観察された。また、MYBPH高発現を示す肺腺癌臨床検体では病理学的に浸潤性が低かりた。さらに、MYBPH導入細胞株ではアクチン・ミオシンの配交が乱れ、アクチンストレスファイバーの形成阻害を認めた。生化学的な機能解析を進めた結果、MYBPHがROCK1と結合してmyosin light chainのリン酸化を抑制すること及び、myosin heavy chainとも結合し、その会合を阻害することが明らかとなった。興味深いことに、一部のTTF-1陽性の肺癌細胞株と肺腺癌臨床検体において、MYBPHはプロモーター領域のDNAメチル化による発現抑制をうけていた。本研究により、TTF-1の発現が肺腺癌の生存に必須であるにも関わらず、なぜTTF-1を発現している肺腺癌は臨床的予後がいいのかという疑問に対して、TTF-1によって誘導されるMYBPHというこれまでほとんど機能未解明であった分子が、その原因の一端を担っている可能性が強く示唆された。また、肺腺癌の進展にとって不利に働くと考えられるMYBPHの発現は、そのプロモーター領域のDNAメチル化によって抑制されていることが明らかとなった。
立方体型ナノ粒子触媒の表面構造物性および燃料電池触媒への応用

構造規制ナノ粒子は触媒や機能性材料として期待されている。そこで本研究では、構造規制したAgおよびPtナノ粒子に注目し、電気化学的な表面構造の評価や振動分光を用いた触媒活性の反応サイトの評価を行なった。立方体型Agナノ粒子の表面は(100)面が露出していることを明らかにした。一方、立方体型Ptナノ粒子では、(100)面にステップ構造を持っており、立方八面体型Pt微粒子は平坦な(100)および(111)表面が露出していることを明らかにした。Pt微粒子に関してCO酸化の赤外分光測定を行なったところ、微粒子のエッジ部に吸着したCOが優先的に酸化されることを明らかにした。1、高効率な燃料電池触媒の開発のために、安価な銀微粒子をコアとし表面に白金修飾したコアシェル触媒は有効である。また多くの触媒反応は表面構造に活性が依存するため、高活性な表面が露出した触媒の合成が必要となる。そこで、ナノ微粒子の表面構造を制御するために、まずコアとなる銀微粒子の形状を制御した。燃料電池触媒における白金触媒の活性はPt(110)Pt(100)>Pt(111)となることが知られている。コアとなる銀の表面を(100)面に規制できれば、修飾した白金もコアの表面構造と類似した(100)面が露出することが期待できる。そこで立方体型銀微粒子を合成した。界面活性剤を含む溶液中で銀アンミン錯体をグルコースにより還元し高選択的に立方体型銀微粒子を合成した。透過電子顕微鏡で形状を確認後、グラファイト基板に担持させた。水溶液中でも安定に存在するか確かめるため、原子間力顕微鏡による構造観察を行なった。電位の印加によっても脱離することなく安定に存在している。臭化カリウム溶液中で電流電位曲線を測定したところAg(100)電極と同様な曲線が得られたことから立方体型銀微粒子の表面構造は(100)面が露出していることを明らかにした。2、ナノ微粒子電極と単結晶電極の電気化学特性の相違を明らかにするために、表面が(100)面と予想される立方体型白金なの微粒子を合成した。ポリアクリル酸ナトリウム溶液中で塩化白金酸イオンを水素還元することにより立方体型白金ナノ微粒子を合成した。電流電位曲線を測定したところPt(100)に類似した曲線が得られたが、表面構造は原子レベルで平坦ではなく、ステップ構造を持っていることが明らかになった。また一酸化炭素(CO)の酸化を調べたところ、微粒子の稜がCO酸化の活性点であり、面は単結晶表面と同様な特性を示した。電気化学的にナノ微粒子の表面構造を明らかにできることが可能にした。固体高分子形燃料電池に使用されている電極触媒は主に白金など貴金属であるが、資源的な制約やコスト面から大幅な使用用削減が必要である。燃料電池反応は電極触媒の表面構造に依存するため、高活性な表面構造をもつ触媒微粒子を使用できれば飛躍的に使用量を削減できる。そこで、特定の表面構造をもつ構造規制ナノ微粒子を合成し、表面構造の決定や触媒活性を評価した。1、平成20年度において表面が(100)配向をもつ立方体型白金を合成した。本年度はさらに立方八面体型ナノ微粒子の合成を試み、表面構造の解明を行なった。ポリマーを表面保護剤として添加し、塩化白金酸を水素還元し立方八面体型ナノ微粒子を高選択的に合成した。電気化学測定を行なったところ、白金の高指数単結晶電極と類似の結果を得た。立方八面体型ナノ微粒子は(111)および(100)面が露出していることが推測されており、詳細な解析の結果、(111)および(100)面は平坦な構造であることを明らかとした。立方体型ナノ微粒子はステップを有しているのに対し、立方八面体型が平坦な表面構造であった。2、構造規制した白金ナノ微粒子の触媒活性評価を行なった。カーボン電極上にナノ微粒子を担持させ回転ディスク電極にて酸素還元反応の活性を調べた。比較のために、構造規制されていないナノ微粒子とも比較した。立方八面体型ナノ微粒子が最も高活性であり、立方体型は最も活性が低かった。この結果は酸素還元反応には(111)面が有効であることを示唆している。また構造規制したナノ微粒子が燃料電池触媒として有用であることを明らかにした。
日本語版SDLRSの開発と看護基礎教育への応用

19992000年に翻訳・反訳とフィールドスタディを行い、日本語版SDLRSを完成した。2001年1月に、1825歳の学生を対象に調査を実施した。測定用具には日本語版SDLRSと一般性セルフ・エフィカシー尺度(GSES)を用いた。北海道の大学6校と看護専修学校6校の2056名に調査用紙を配布し、回収率は87.6%であった。欠損値を除き、1519名を分析対象とした。対象者の一般特性において、男性332名、女性1187名、平均年齢は20.13(SD1.26)歳、大学生は937名、看護専修学校生は582名であった。大学生の専攻は7専攻に大別された。看護学専攻は323名であった。日本語版SDLRS平均得点は187.30(SD 23.66)だった。平均点と一般特性とのクロス集計では有意差はみられなかった。しかし、看護系大学生と看護専修学校生の比較においては有意差があり、専門領域が同じでも教育背景の違いにより自己方向付け学習のレディネスは影響を受けることが示唆された。因子分析の結果においては、日本語版SDLRSには7因子49項目が抽出され、その構成概念妥当性が確認された。また日本語版SDLRS得点とGSES得点には有意な相関がみられ(r=0.460、p<0.01)、日本語版SDLRSの併存妥当性が確認された。日本語版SDLRSの内的整合性は、Cronbachのα係数が0.914であり、優れた信頼性が示された。以上から、日本語版SDLRSは高い信頼性と妥当性をもつことが明らかにされた。【研究方法】1.日本語版SDLRSの翻訳:SDLRSの開発者であるGuglielminoから翻訳・使用許可を得た後、米国居住経験を持つ3名の看護学教育に携わる大学教官3名が翻訳を行った。翻訳したSDLRSは看護学教育専門家4名によって内容が検討された。その後、英語専門学校講師2名が反訳を行った。ネイティブと日本人のバイリンガルが原版と反訳の意味の相違を点検した後、日本語訳の修正を加えた。2.日本語版SDLRSの信頼性の検討:看護大学2年生25名を対象に、平成12年12月に第1次パイロットスタディを実施した。【結果と考察】1.対象者の特性:平均年齢20.4(SD1.4)歳。2.平均得点:対象者のSDLRS得点は最小値145.0点、最大値215.0点、平均値183.9(SD17.4)点であった。この得点は、米国成人標準得点214.0点に比較して低値であった。3.信頼性の検討:Clonbackのα係数を算出する予定である。4.日本語訳の再検討:パイロットスタディの結果、日本語SDLRSの表現に難解な表現があることが明らかになったため、渡米し、開発者Guglielminと協議・検討し、日本語版がほぼ完成した段階である。【平成12年度の計画】平成12年度は4月に第2次パイロットスタディを行い、6月から本調査に移る予定である。平成12年9月に第2次フィールドスタディを行い、日本語版SDLRSを完成した。平成13年1月に、1825歳の学生を対象に調査を実施した。

欠損値を除き、1519名を分析対象とした。対象者の一般特性は、男性332名、女性1187名、平均年齢は20.13(SD1.26)歳、大学生は937名、看護専修学校生は582名であった。大学生の専攻は7専攻に大別された。看護学専攻は323名であった。日本語版SDLRS平均得点は187.30(SD23.66)だった。平均点と一般特性とのクロス集計では有意差はみられなかった。しかし、看護系大学生と看護専修学校生の比較においては有意差があり、専門領域が同じでも教育背景の違いにより自己方向付け学習のレディネスは影響を受けることが示唆された。因子分析の結果においては、日本語版SDLRSには7因子49項目が抽出され、その構成概念妥当性が確認された。また日本語版SDLRS得点とGSES得点には有意な相関がみられ(r=0.460、p<0.01)、日本語版SDLRSの併存妥当性が確認された。日本語版SDLRSの内的整合性は、Cronbachのα係数が0.914であり、優れた信頼性が示された。以上から、日本語版SDLRSは高い信頼性と妥当性をもつことが明らかにされた。
環境に応じた柔軟な行動を可能にする中脳ドーパミン神経回路の役割

環境に応じて柔軟に選択行動を変え、活力・意欲を増減させる能力は、生物の生存に必須である。本研究では、中脳ドーパミン神経細胞の軸索に光感受性のオプシンを発現させ、光を使ってドーパミン神経軸索の活動を局所的に操作する。同時に、多点同時記録法によりドーパミン細胞の起始核から単一ニューロン活動を大規模計測する。この技術を、報酬環境に応じて選択行動と運動開始の行動を柔軟に変化させる動物に適用する。これによって、課題遂行中のドーパミン細胞の活動を投射先別に同定し、さらにその活動を人為的に操作して柔軟な行動への影響を調べる。
協調学習における学習者の非言語動作と協調性の関係解明に関する研究

本研究の目的は,アクティブラーニングの一つの形態である協調学習(教え合い)を対象として,学習者の非言語動作(視線や顔の動き)と協調性の関係を明確にすることである.具体的な研究目的は,(i)非言語動作の検出手法を構築すること,(ii)非言語動作に対する時系列モデルを構築すること,(iii)「時系列モデルにおけるパラメータ」と「アンケートに基づいた協調性」の関係を解明するである.得られた研究成果は,「協調学習」の自動的な評価に応用可能である.本研究の目的は,アクティブラーニングの一つの形態である協調学習(教え合い)を対象として,学習者の非言語動作(視線や顔の動き)と協調性の関係を明確にすることである.具体的な研究目的は,(i)非言語動作の検出手法を構築すること,(ii)非言語動作に対する時系列モデルを構築すること,(iii)「時系列モデルにおけるパラメータ」と「アンケートに基づいた協調性」の関係を解明するである.得られた研究成果は,「協調学習」の自動的な評価に応用可能である.
サイズ選択的電子状態プローブによる有機ナノ集合体の新奇な構造相転移現象の探索

本最終年度では、高変換効率ラマンシフターの開発とπ電子系有機分子や核酸塩基の有機ナノ集合体の電子構造を負イオン光電子分光法によってサイズ選択的に調査した。さらに量子化学計算によって電子局在性や集合構造についても検討し、以下に述べるような成果を得た。(1)高変換効率ラマンシフターの開発50気圧以上で使用可能な高圧水素ガスラマンシフターを製作した。インジェクションシーダーを用いたNd^+:YAGレーザー一光の基本波(1064nm)ならびに2倍波(532nm)の後方散乱ストークス、反ストークス光を、10%程度の高変換効率を達成し、光電子分光測定におけるレーザー光源として使用することを可能とした。(2)有機ナノ集合体の電子状態と集合構造の協同性の解明オリゴフェニレンをはじめとするπ電子系分子が数数百個集合したナノ集合体負イオンの電子状態を系統的に研究した。その結果、集合数が増加するに従って電子局在性と集合構造の協同的な振る舞いの顕在化が、「二つの電子・幾何構造異性体の共存」という現象を通じて初めて見出された。これら二つの異性体の生成比は、集合体の温度によって劇的に変化し、さらに空間異方的なπ-π相互作用がこの協同現象発現に重要であることが分かった。チミンなどの核酸塩基で構成されるナノ集合体負イオンにおいて、集合数が増加するにつれて電荷局在状態と集合構造が協同的に転移することを初めて見出した。集合数が5分子以下では、余剰電荷は塩基1分子に強く局在化し、残りの塩基がそれを安定化する溶媒分子として振舞うことが分かった。このときの塩基は非水素結合相互作用によって結合しており、余剰電荷の存在が塩基問の水素結合形成を阻害していることが分かった。しかしながら、塩基が6分子以上集合すると、余剰電子が多点水素結合で結合したWatson-Crick型ダイマー内で非局在化している構造体へと構造転移することが分かった。この電子局在性と集合構造の協同性は、DNAの電荷移動機構の微視的理解へと繋がる興味深い結果である。本年度、オリゴアセン、オリゴフェニレンなどの一連のπ電子系有機半導体化合物およびそのクラスターに対して、負イオン光電子分光法によるサイズ選択的な電子構造の観測を行い、以下に述べる成果を得た。(1)有機半導体材料の電子物性を理解する上で、有機半導体を構成する化合物の電子親和力を正確に決定することは極めて重要な課題である。本年度、有機電子発光材料や液晶材料として用いられる10種類以上の芳香族化合物(クリセン、ターフェニル、ビフェニル誘導体)の電子親和力のエネルギー値を初めて高精度(<±0.1eV)で決定することに成功した。(2)π電子系有機化合物で構成されるナノ集合体の集合構造や電子構造が、その構成単位である分子の形状(対称性)や異方性、置換基導入、内部回転などによってどのように変化するかを系統的に調べた。分子構造の対称性が低い化合物や球状に近い化合物、嵩高い官能基が導入された分子のナノクラスター負イオンは、3次元的な自己集合によってクラスターが成長していくのに対し、テトラセンやp-ターフェニルなどの構造の異方性が高い分子のクラスター負イオンでは、集合数が50分子程度までは分子の長軸を揃えた2次元的な集合構造(単分子層)でクラスターの成長が進行していくことが初めて見出された。また電子構造の安定化のサイズ依存性や理論計算などから、クラスター中にドープされている余剰電子が分子間のπ軌道の重なりを介して数分子程度に非局在化していることが起ることが分かった。さらに集合数が60分子を超えたサイズ領域では、2次元的な集合構造(単分子層)から3次元的な集合構造(多層構造)へと構造転移が起ることが明らかとなった。この構造転移が誘起されるか否かは、クラスターの生成条件、即ちクラスターの内部温度に大きく依存しており、この構造転移現象が単に集合構造の電子構造のエネルギー的な安定性のみによって支配されているのではなく、振動エントロピー効果も重要な役割を果たしていることが明らかとなった。

チミンなどの核酸塩基で構成されるナノ集合体負イオンにおいて、集合数が増加するにつれて電荷局在状態と集合構造が協同的に転移することを初めて見出した。集合数が5分子以下では、余剰電荷は塩基1分子に強く局在化し、残りの塩基がそれを安定化する溶媒分子として振舞うことが分かった。このときの塩基は非水素結合相互作用によって結合しており、余剰電荷の存在が塩基問の水素結合形成を阻害していることが分かった。しかしながら、塩基が6分子以上集合すると、余剰電子が多点水素結合で結合したWatson-Crick型ダイマー内で非局在化している構造体へと構造転移することが分かった。この電子局在性と集合構造の協同性は、DNAの電荷移動機構の微視的理解へと繋がる興味深い結果である。
高速高分解能ERDAによるサブサーフェス水素ダイナミクスの研究

パラジウム表面での水素の吸収・放出ダイナミクスを研究するため、表面科学に適用できる高分解能ERDAの開発を行った。具体的には筑波大学の1 MVタンデトロンに高分解能ERDA装置を新規に開発したうえ、水素に対する高感度化を試みた。イオン-2次電子コインシデンス測定装置を開発し、さらに2次電子を放出するストッパフォイルにAlコーティングを施すことにより、検出効率を79%に保ったまま検出器(MCP)の暗電流によるノイズを2%にまで低減することに成功した。また、Si検出器を用いた位置敏感検出器を開発し、暗電流と迷い粒子の両方の影響を除去し、水素の検出限界は3×10(20乗)/cm(3乗)に達した。本研究は表面近傍の水素の深さ分布(絶対定量)をサブナノメートルの深さ分解能で決定できる高分解能ERDA(反跳粒子検出法)において、新しい粒子検出器を開発し、水素の関与する触媒反応のリアルタイム計測実現を目的とする。これまでの実績として、筑波大学1MVタンデトロン加速器に高分解能ERDA装置一式を(従来式の検出器を用いて)建設し、深さ分解能の決定や水素の検出限界決定など基本的な性能を確認した。建設したビームラインは従来の報告より若干良い性能を示した。新しい検出器を開発するために、同様のビームラインを東京大学の加速器施設に建設し、東京大学チームが作成する検出器を効率よくテストする体制を整えた。50チャンネルのSi表面障壁型検出器を用いてアメリシウム線源によるテスト実験を行った。しかしもともとガンマ線用に作られた検出器であり、ドーパントを熱拡散により導入したために不感層が厚く、α線のような粒子線検出には適さないことが分かった。また、読み出し系の電気ノイズも真空槽中で増幅されてしまい、大気中での使用とは異なる難しさがあることが分かった。今後はイオン注入によって作成した不感層の薄い検出器を試していく一方、ASICで作ったプリアンプ、メインアンプのアース線と、それを読みだすFPGAのアースを独立させるなど、ノイズ対策を徹底する必要があることが分かった。現在、我々の高分解能ERDA(反跳原子検出法)では500 keV1 MeVの酸素ビームをプローブとして用いている。反跳された表面近傍の水素イオンは90°マグネットで曲げられたのち、多価の酸素イオンを除去するための0.5μm厚のマイラ膜を通って位置敏感検出器で検知される。このとき、検出器に入射する水素のエネルギーは100 keV程度しかない。このような低エネルギーの粒子のエネルギー分析は比較的難しいと考え、多チャンネル半導体検出器を試みる前に通常用いている市販の半導体検出器に1 mm幅のスリットを付け、それを直線導入器で移動させることで簡易的な位置敏感検出器として水素の検出を行ってみた。市販の半導体検出器のエネルギー分解能は公証値で約14 keV、我々の実験室での実測では40 keVまで悪くなる。そのため100 keV程度の水素を正しく検知できるかどうかは未知であった。しかしイオン注入型のシリコン検出器では100 mmの移動範囲で水素のエネルギーが線形にシフトしていく様子を明瞭に観察できた。また、X線用のシンプルなCdTe(カドミウム・テルル)検出器でも同様の結果を得ることができた。CdTeでは電極の厚みのみで不感層を制御でき、イオン注入のノウハウが不要であることから将来の多チャンネル化には有利と考えられる。検出器の位置に依存したピーク状のスペクトルを観察できたことで、そのピーク位置からエネルギー的に大きくはずれた信号を迷い粒子その他のノイズと判断することが可能となり、位置敏感半導体検出器の導入により検出感度が2桁向上することを実証できた。筑波大学研究基盤総合センター応用加速器部門にある1 MVタンデトロン加速器のDコースに高分解能反跳原子検出法装置(HERDA: High-resolution Elastic Recoil Detection Analysis)を開発した。Si基板上に作製した厚さ200 nmの水素化アモルファスカーボン膜(a-C:H)において基本動作を確認し、500 keVの酸素イオンをプローブとした際に設計通りの0.45 keVのエネルギー分解能で表面近傍の水素分布の観察ができた。これは最終目標であるPd(210)チャネリングでの実験を想定した場合、ちょうど1原子層を切る深さ分解能に相当する。一方、水素計測における高感度化のために2次電子とのコインシデンス分光と位置敏感Si検出器の二通りのアプローチを試みた。それぞれマルチチャンネルプレート由来の暗電流の除去や、迷い粒子による擬シグナルの除去に成功した。さらなる高感度化のためには多重散乱の効果を正確に評価する必要があることが分かった。これまでは酸素イオンをプローブとして用いてきた(反跳断面積が大きいため)が、Heイオンを用いるなどして多重散乱を抑制する方法を試みる必要がある。また、モンテカルロ法を用いたシミュレーションソフトの開発と実験結果の比較を行っていく。オフラインでPd(110)単結晶の清浄化および5軸ゴニオの開発を行い、超高真空にて清浄表面のLEEDパターン取得に成功した。今後はビームライン上でPd(110)表面の水素吸着反応に対し、HERDA実験を行っていく準備が整った。

イオン-2次電子コインシデンス測定装置を開発し、さらに2次電子を放出するストッパフォイルにAlコーティングを施すことにより、検出効率を79%に保ったまま検出器(MCP)の暗電流によるノイズを2%にまで低減することに成功した。また、Si検出器を用いた位置敏感検出器を開発し、暗電流と迷い粒子の両方の影響を除去し、水素の検出限界は3×10(20乗)/cm(3乗)に達した。検出すべき水素のエネルギーが100 keV程度と、通常のイオンビーム分析で用いられるエネルギー領域に比べて非常に低い値であることは、研究計画当初は見落としていた。このエネルギー領域の水素を検出する際には、検出器の表面近くにある不感層をなるべく薄くしないといけない。今回、市販のイオン注入型のシリコン検出器のうち、不感層が50 nmと極めて高性能のものを試験することで良い結果を得ることができた。しかし同様の性能のものを大面積で多チャンネルにすることはコスト的に難しいことも認識できた。そこで不感層が電極の膜厚でほぼ決まるショットキー型の検出器として普及しているCdTeを試験したところ、高性能のシリコン検出器とほぼ同性能の結果を得た。多チャンネル化が容易なため、今後はCdTeを中心に検出器を実現していく予定である。27年度が最終年度であるため、記入しない。イオンビーム分析CdTeといったワイドギャップ半導体を検出器として用いるとき、電極の装着方法としてオーミック・タイプとショットキー・タイプといったオプションがある。どちらも一長一短であり、今後はまず両タイプを単チャンネルの検出器として用いた時にエネルギー分解能などの性能を調べ、有利と判断された方で多チャンネル化を進めていく。また、CdTeは大面積のウエハがないことから小面積の検出器を並べることが想定されるが、CdTeでは検出器の端で性能が異なる傾向が知られている。その原因を特定し、実効的に大面積で均質な多チャンネル検出器を構築していく。東京大学の持つ多チャンネル放射線検出システムと、筑波大学が持つイオンビームによる水素分析技術を融合する試みであったが、これまで開発してきた放射線検出システムがガンマ線に最適化されていた。本研究では水素やα線など粒子線としての放射線を検出するため、検出器の不感層の厚さがよりシビアであることが分かり、そういった点に見通しの甘さがあった。また、内視鏡などといった大気圧中での動作を前提としたシステムをそのまま真空槽内に入れたところ、真空ポンプ等からの電気ノイズが無視できないほど大きいことが分かり、そちらに対しても見通しが甘かったと言える。真空消耗品の使用量が予定よりも少なく済んだため。多チャンネルでなければ不感層が50nmを切るような半導体検出器は市販されており、原理的には粒子線向けの多チャンネル検出器を作ることは十分可能だと考える。今後は不感層を薄くしつつ、ドライエッチングなどと組み合わせた多チャンネル化を模索する。電気ノイズに対しては検出器、読み出し系をむき出しにせず、浮遊電荷などを拾わないような堅牢なハウジングを施す。
模型・要素実験と数学モデルに基づく粒状体構造の静的および動的安定性の研究

粗い粒子を含む地盤材料の静的ならびに動的変形過程に関わる様々な工学的課題について、研究代表者および6名の研究分担者の2年間にわたる研究成果を取りまとめた。"粗い"という言葉は、相対的にこれと対比する代表的な寸法があって用いられるものであるから、"粗い粒子"のサイズは必ずしも一律に決められず、ここに取りまとめた諸テーマで問題とする粒子の寸法も様々である。しかしながら粒状体で構成される構造体に対してその粒子の大きさが無視できない大きさを持つ場合、あるいは細・粗異なるサイズの粒子が混合している状態、さらに補強素材という異なる寸法のものが細粒の中でfabricを構成している場合などがここで取り扱った様々なテーマに共通する条件である。研究代表者、分担者が手掛けた研究テーマは10に及ぶ。ここで取り上げる細・粗取り混ぜた粒状材料の変形過程を扱う場合、材料を連続体とみなす古典的な手法は一般に適用が困難で、力学的な検討の方法論とそのものにもコーナーストーンとなるべき提案や発展が盛り込まれている。これらの中には、粒状体構造の内部を粒子形状や接触状況にいたるまで可視化するレーザー援用トモグラフィー、個別要素法での粒子形状や液状化過程の表現手法、そして緩い砂礫の集合体の内部を伝播するせん断波速度の計測実験などが含まれる。さらに粒状体を不織布や短繊維で補強する工法やプレストレス、プレロードをかけてその強度を向上させる工法などの提案とその実証実験などが含まれる。以上の成果の概要をとりまとめ報告書を作成した。ロックフィルダム、護岸、大型ケ-ソン基礎のマウンド、鉄道軌道のバラストなど構造物の大きさに比べて無視できない大粒径粒状体からなる構造物の静的および動的安定性に関連して、以下の工学的に未解決な問題を解明している。すなわち(1)粒径が1mを越えるような粗い粒状体など通常の三軸圧縮試験や平面ひずみ圧縮試験から求められない材料の変形・強度特性の推定法、(2)せん断層の厚さが非常に大きく、その発達が剛な境界に干渉され、破壊モードが変化するような粒状体構造の安定性の定量的評価方法、(3)連続体とは異なる挙動をする地表に近い粒状体の安定性の評価などである。(2)、(3)の問題は、従来の連続体力学で扱える範囲を超える。これまでに独自の粒状体構造内部の可視化実験手法Laser-Aided Tomography(LAT)や個別要素法(DEM)などの数値計算手法を用いて、従来、観測や解析の困難であった変形の局所化およびその後の破壊の進展過程について粒子間相互作用にも踏み込んだ検討を行った。この結果、破壊にいたるまでに粒状材料に加えられるエネルギーを評価する上で重要なパラメーターがどのようなものか、またどのように計測されるべきかについて重要な知見を得た。次年度はこれらの知見をピーク強度を超えた粒状体構造の塑性変形解析に反映させ、上記の個別の課題についてさらに検討卯をすすめ、得られた成果を報告書に取りまとめる。ここで取り上げる細・粗取り混ぜた粒状材料の変形過程を扱う場合、材料を連続体とみなす古典的な手法は一般に適用が困難で、力学的な検討の方法論そのものにもコーナーストーンとなるべき提案や発展が盛り込まれている。

これらの中には、粒状体構造の内部を粒子形状や接触状況にいたるまで可視化するレーザー援用トモグライフィー、個別要素法での粒子形状や液状化過程の表現手法、そして緩い砂礫の集合体の内部を伝播するせん断波速度の計測実験などが含まれる。さらに粒状体を不織布や短繊維で補強する工法やプレストレス、プレロードをかけてその強度を向上させる工法などの提案とその実証実験などが含まれる。以上の成果の概要をとりまとめ報告書を作成した。
重症心身障害児者における嚥下機能維持を目的としたプログラムの開発

今年度は,重症心身障害児者(重症児者)の日常生活における嚥下頻度の測定を実施した.対象は,重症心身障害児者施設(医療福祉センター)の利用者50名(平均年齢:45±14.2歳,男性:28名,女性:22名)とした.対象者の日常生活中の嚥下頻度を測定し,経口摂取の有無(経口摂取群:30名,経管栄養群:20名)による違いを検討した.測定時間は,午後2時4時の間の1時間とし,測定中は経口摂取(経管栄養症例では注入)と入浴以外は特に行動の制限は行わなかった.嚥下回数の測定には,喉頭マイクロフォンを用いた.測定の結果,各群の1時間あたり嚥下回数の平均は,経口摂取群で29.2±26.6回,経管栄養群で8.6±10.3回となり,経管栄養群では有意に嚥下頻度が低下していた(P < 0.01).さらに,経口摂取群を経口摂取の割合により2群に分類し(全量経口摂取群:20名,一部経口摂取群:10名),経管栄養群を含めた3群間で嚥下頻度の違いを検討した.その結果,1時間あたりの嚥下回数の平均は,全量経口摂取群で30.1±26・5回,一部経口摂取群で27.4±10.3回,経管栄養群で8.6±10.3回となり,経管栄養群は全量経口摂取群,一部経口摂取群とくらべ有意に嚥下頻度が低下していた(VS全量経口:P < 0.01,VS一部経口:P < 0.05).その一方で,全量経口摂取群と一部経口摂取群の嚥下頻度に有意な差は認められなかった(P = 0.996).今回の結果から,重症心身障害児者において,日常生活の嚥下頻度は嚥下機能と関連している可能性が考えられた.このことから,日常の嚥下頻度の多寡が嚥下機能の指標として有用であることが示唆された.本研究では,被験者の日常生活の中で測定を実施している.そのため,被験者の体調不良や活動スケジュールの変更などが日常的に生じた場合は,測定の実施を中止することが多く,計画よりも遅れが生じている.今年度も引き続き被験者を増やし測定を続けていく.嚥下頻度の測定は,日中の活動時だけでなく,食事摂取時などの測定も予定している.また被験者を増やすだけでなく,同一の被験者にて複数回の測定を行い,被験者内での比較も行う.嚥下頻度のデータ採取が順調に進んだ場合、一部経口摂取症例における摂取量アップ前後,あるいは経管栄養症例における経口摂取開始前後の嚥下頻度の変化を検討する.重症心身障害児者(重症児者)の嚥下頻度の測定を行う前の予備調査として、1唾液分泌量と嚥下頻度との関連、2重症児者における嚥下機能検査での誤嚥の有無と肺炎との関連、以上の2点の検討をそれぞれ行った。1については、ドライマウス症例(D群:42名)と健常者(N群:38名)を対象に、各群の安静時・刺激時の唾液量と嚥下頻度(20分間)をそれぞれ測定し、両群の唾液量ならびに嚥下頻度を比較した。さらに、各群における唾液量と嚥下頻度の相関を調べた。その結果、安静時唾液量はD群1.1±1.2g、N群4.5±4.9g、刺激時唾液量はD群10.5±6.9g、N群16.9±9.2gとなった。嚥下頻度については、D群18.8±11.1回、N群18.3±12.3回となった。N群と比較しD群では、安静時、刺激時ともに唾液量が有意に少なかった(P<0.01)一方で、嚥下頻度に有意な差は認められなかった。また、N群の安静時唾液量のみ嚥下頻度と低い正の相関が認められた(r=0.35,P<0.05)。この結果は、嚥下頻度が唾液分泌量以外の因子の影響を受けている可能性があることを示していると考えられた。2については、85名の嚥下障害を有する重症児者を対象に、嚥下内視鏡検査での誤嚥の有無と胸部CT上の炎症所見との関連を検討した。その結果、食物誤嚥と胸部CT所見には関連が認められなかった。その一方で、唾液誤嚥と胸部CT上の炎症所見には有意な関連が認められ(P<0.01)、そのなかでも気管支壁肥厚(P=0.009)と無気肺(P=0.038)で有意な関連が認められた。この結果は重症児者において、唾液誤嚥が認められる症例は、慢性的な嚥下機能低下が生じている可能性があることを示していると考えられた。そのため、唾液を処理する動作である嚥下が生じる頻度の多寡は、嚥下機能の指標として有用であることが示唆された。測定を予定していた施設の体制の変更や施設の改装があったため、対象者のピックアップと嚥下頻度の測定の実施を延期する必要があった(日常の生活場面での測定を考えているため)。

倫理委員化による承認を受けた後は、対象者の再選定と対象となった症例に同意を得る作業を継続している。今年度は,重症心身障害児者(重症児者)の日常生活における嚥下頻度の測定を実施した.対象は,重症心身障害児者施設(医療福祉センター)の利用者50名(平均年齢:45±14.2歳,男性:28名,女性:22名)とした.対象者の日常生活中の嚥下頻度を測定し,経口摂取の有無(経口摂取群:30名,経管栄養群:20名)による違いを検討した.測定時間は,午後2時4時の間の1時間とし,測定中は経口摂取(経管栄養症例では注入)と入浴以外は特に行動の制限は行わなかった.嚥下回数の測定には,喉頭マイクロフォンを用いた.測定の結果,各群の1時間あたり嚥下回数の平均は,経口摂取群で29.2±26.6回,経管栄養群で8.6±10.3回となり,経管栄養群では有意に嚥下頻度が低下していた(P < 0.01).さらに,経口摂取群を経口摂取の割合により2群に分類し(全量経口摂取群:20名,一部経口摂取群:10名),経管栄養群を含めた3群間で嚥下頻度の違いを検討した.その結果,1時間あたりの嚥下回数の平均は,全量経口摂取群で30.1±26・5回,一部経口摂取群で27.4±10.3回,経管栄養群で8.6±10.3回となり,経管栄養群は全量経口摂取群,一部経口摂取群とくらべ有意に嚥下頻度が低下していた(VS全量経口:P < 0.01,VS一部経口:P < 0.05).その一方で,全量経口摂取群と一部経口摂取群の嚥下頻度に有意な差は認められなかった(P = 0.996).今回の結果から,重症心身障害児者において,日常生活の嚥下頻度は嚥下機能と関連している可能性が考えられた.このことから,日常の嚥下頻度の多寡が嚥下機能の指標として有用であることが示唆された.本研究では,被験者の日常生活の中で測定を実施している.そのため,被験者の体調不良や活動スケジュールの変更などが日常的に生じた場合は,測定の実施を中止することが多く,計画よりも遅れが生じている.研究協力者への説明と同意、対象者の選定が終了した施設から、データの採取を順次行っていく。各症例における嚥下頻度の測定・比較を行う。対象は、1全員経口摂取の重症児者、2一部経口摂取の重症児者、3全量経管栄養の重症児者を予定している。嚥下頻度はいずれの対象者においても、1)日中活動時、2)食事摂取時、3)夜間就寝時、の条件での測定を予定している。データの採取が順調に進んだ場合、上記の条件で嚥下頻度を測定したなかで、一部経管栄養症例における摂取量アップ前後、あるいは全量経管栄養症例における経口摂取開始前後の嚥下頻度の変化を検討する。対象は2、3の被験者から選定する。今年度も引き続き被験者を増やし測定を続けていく.嚥下頻度の測定は,日中の活動時だけでなく,食事摂取時などの測定も予定している.また被験者を増やすだけでなく,同一の被験者にて複数回の測定を行い,被験者内での比較も行う.嚥下頻度のデータ採取が順調に進んだ場合、一部経口摂取症例における摂取量アップ前後,あるいは経管栄養症例における経口摂取開始前後の嚥下頻度の変化を検討する.実際の測定が遅れているため、測定時に必要とする備品の購入がまだ行われていないこと、また測定やデータ解析の協力に対する謝金を支払う必要がなかったことが挙げられる。測定やデータ解析の協力に対する謝金を支払う必要がなかったことが挙げられる.次年度の人件費・謝金に使用する予定である.
イルカのコンタクトコールの進化から探るヒトの名前の起源

私たちヒトは名前を持つ。所属を表す方法は文化などによって異なるが、個人を示す「名」に関しては、ほぼユニバーサルであると考えられ、ヒトの「名」は起源が古いことが予想される。本研究では、ヒトの「名」はもともと多くの動物が発するコンタクトコールを起源とするものであるとの仮説を立て、ヒトと同様に個体の「名」を示す種から、明瞭な個体差を持たないコンタクトコールをもつ種まで多様なハクジラ類におけるコンタクトコールの進化を調べることにより、前記した仮説の妥当性を検討するものである。ハクジラ類のコンタクトコールの進化過程を調べるにあたり、本年度にシロイルカ(ベルーガ; Delphinapterus leucas)の新たなコンタクトコールに関する知見を得た。これまでの名古屋港水族館のシロイルカを対象とした私たちのグループの研究により、シロイルカは、ホイッスルは音声交換に用いず、パルス音のうちギー音(当時はPS1コールと呼称)を用いて音声交換を行うこと、そしてこの音のパルスパターンに個体差が存在することを明らかにしてきた。今年度、他の飼育個体群(しまね海洋館アクアス)のシロイルカの鳴音研究により、これまでのギー音の定義には当てはまらないコンタクトコールが見られたため、研究者間でばらばらであったコンタクトコールの記載を統合し、新たな定義づけを行い、さらに名称もギー音(creaking call)に統一を図った(Mishima et al. 2019)。また、メスでは個体間差がはっきりとしているが、オスでは鳴音の共有が見られることも明らかにした。この共有が、ハンドウイルカにおける真似に当たるのか、それともタイプを共有しているのかについては、これからの研究が必要である。いずれにせよ、このような鳴音使用の性差が見られたが、これは彼らの生態の性差を反映している可能性がある。今年度の計画としては、1)スナメリにコンタクトコールが存在するか?2)ベルーガの鳴音に指示的信号の機能が存在するか?3)ミナミハンドウイルカの鳴音に指示的信号の機能が存在するか?4)ハンドウイルカの母親は子供に名づけを行うか。について研究を進めることとしていた。1)については、新生仔の鳴音を既に取得しており、また、水族館での研究を進める内諾も取り付けている。2)については、ベルーガの鳴音で世界的に混乱していたコンタクトコールを一つの鳴音(ギー音)としてまとめ、また、性差があることも明らかにした論文を掲載した。これにより、ベルーガの鳴音に指示的信号の機能があるかどうかに迫ることができる基盤が整ったといえる。3)についてはデータを取得しており、サンプル数が増えている。4)については既にデータを取得済みであるが、残念ながら水族館での研究協力者が水族館を辞められ、一般企業に就職されたため、解析に関しては現在止まっている状況である。このように、研究は一部少し遅れが認められるものの、一方で一部は予想以上に進んでいることから、全体的には順調に進展しているといえる。1)スナメリにコンタクトコールが存在するか?2)ベルーガの鳴音に指示的信号の機能が存在するか?3)ミナミハンドウイルカの鳴音に指示的信号の機能が存在するか?4)ハンドウイルカの母親は子供に名づけを行うか。について、本年度に関して以下のように進めていく考えである。1)スナメリに関しては修士学生1名が水族館で鳴音コミュニケーションの研究を行う。すでに研究を進めている。2)ベルーガの鳴音に関しても、修士学生1名が水族館で鳴音コミュニケーションの研究を行う。この学生は昨年度もベルーガの鳴音研究に関わっており、現在この研究の論文執筆中である(申請者も共同研究者である)。3)ミナミハンドウイルカの鳴音に関しては、申請者自身が6月7月にデータを取得し、解析を行う。4)ハンドウイルカの鳴音に関しても、データ解析を進めていく。一方、新たな試みとして、カマイルカの鳴音の研究も進めていきたい。カマイルカの鳴音にもコンタクトコールの機能がありそうであるが、その使用形態は上記した種をはじめとした鯨類のコンタクトコールの中で、かなり特異である可能性がある。これを追加することにより、研究の厚みが増えることを期待している。なおこの研究は、三島由夏助教(東京海洋大)との共同研究として行う。

今年度、他の飼育個体群(しまね海洋館アクアス)のシロイルカの鳴音研究により、これまでのギー音の定義には当てはまらないコンタクトコールが見られたため、研究者間でばらばらであったコンタクトコールの記載を統合し、新たな定義づけを行い、さらに名称もギー音(creaking call)に統一を図った(Mishima et al. 2019)。また、メスでは個体間差がはっきりとしているが、オスでは鳴音の共有が見られることも明らかにした。この共有が、ハンドウイルカにおける真似に当たるのか、それともタイプを共有しているのかについては、これからの研究が必要である。いずれにせよ、このような鳴音使用の性差が見られたが、これは彼らの生態の性差を反映している可能性がある。今年度の計画としては、1)スナメリにコンタクトコールが存在するか?2)ベルーガの鳴音に指示的信号の機能が存在するか?3)ミナミハンドウイルカの鳴音に指示的信号の機能が存在するか?4)ハンドウイルカの母親は子供に名づけを行うか。について研究を進めることとしていた。1)については、新生仔の鳴音を既に取得しており、また、水族館での研究を進める内諾も取り付けている。2)については、ベルーガの鳴音で世界的に混乱していたコンタクトコールを一つの鳴音(ギー音)としてまとめ、また、性差があることも明らかにした論文を掲載した。これにより、ベルーガの鳴音に指示的信号の機能があるかどうかに迫ることができる基盤が整ったといえる。3)についてはデータを取得しており、サンプル数が増えている。4)については既にデータを取得済みであるが、残念ながら水族館での研究協力者が水族館を辞められ、一般企業に就職されたため、解析に関しては現在止まっている状況である。このように、研究は一部少し遅れが認められるものの、一方で一部は予想以上に進んでいることから、全体的には順調に進展しているといえる。1)スナメリにコンタクトコールが存在するか?2)ベルーガの鳴音に指示的信号の機能が存在するか?3)ミナミハンドウイルカの鳴音に指示的信号の機能が存在するか?4)ハンドウイルカの母親は子供に名づけを行うか。について、本年度に関して以下のように進めていく考えである。1)スナメリに関しては修士学生1名が水族館で鳴音コミュニケーションの研究を行う。すでに研究を進めている。2)ベルーガの鳴音に関しても、修士学生1名が水族館で鳴音コミュニケーションの研究を行う。この学生は昨年度もベルーガの鳴音研究に関わっており、現在この研究の論文執筆中である(申請者も共同研究者である)。3)ミナミハンドウイルカの鳴音に関しては、申請者自身が6月7月にデータを取得し、解析を行う。4)ハンドウイルカの鳴音に関しても、データ解析を進めていく。一方、新たな試みとして、カマイルカの鳴音の研究も進めていきたい。カマイルカの鳴音にもコンタクトコールの機能がありそうであるが、その使用形態は上記した種をはじめとした鯨類のコンタクトコールの中で、かなり特異である可能性がある。これを追加することにより、研究の厚みが増えることを期待している。なおこの研究は、三島由夏助教(東京海洋大)との共同研究として行う。