hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
特殊な変異を有するGISTに対する特異抗体を用いた診断法の開発と治療への応用

遺伝子の傍細胞膜領域(exon 11)の欠失(Del-557&558)に対して、特異的に反応するモノクローナル抗体を作製し、この抗体を用いて画像診断や治療に応用すべく研究を進めた。昨年度に良いクローンが得られなかった、c-kit遺伝子のDup-502&503を持つKITに特異的に反応するモノクローナル抗体およびPDGFRA遺伝子のAsp842Valを持つPDGFRAに特異的に反応するモノクローナル抗体の作製については、再度の作製を試みたものの、やはり特異的な抗体を得ることができなかった。c-kit遺伝子のDel-557&558を持つKITに対するモノクローナル抗体に関しては、クルードな状態では抗体価の高い分画がELISA法で確認されたが、最終的にはクローン化することができなかった。GISTに関する並行した研究として、イマチニブ耐性GISTの細胞株や患者検体を用いてゲノムおよび蛋白レベルで耐性と関連のある分子の解析を行った。また、胃の大型GISTに対する術前イマチニブ治療の有効性を明らかにした。さらにイマチニブ耐性GISTに対するSOCS1の遺伝子治療がFAK/PI3Kシグナル系を介して効果を表すことも示した。生殖系列にBRCA2変異とc-kit変異を同時に持つ患者の解析や、GISTと平滑筋肉腫の併存する腫瘍の検討などの報告も行った。平成29年度中にはc-kit遺伝子の細胞外領域(exon 9)のコドン502番とコドン503番の重複変異(Dup-502&503)を持つKITに特異的に反応するモノクローナル抗体、PDGFRA遺伝子のキナーゼドメインII (exon 18)の点突然変異(Asp842Val)を持つKITに特異的に反応するモノクローナル抗体、およびc-kit遺伝子の傍細胞膜領域(exon 11)に見られる欠失(Del-557&558)を持つKITに特異的に反応するモノクローナル抗体を得たいと考えていた。ペプチド鎖を合成してマウスを免疫し、抗体価の上昇までは確認され、脾細胞(リンパ球)とマウスの抗体非産生性のミエローマ細胞とを細胞融合させるところまでは達成され、クルードな状態ではあるが抗体価の高い分画がELISA法で確認されたものもあったが、最終的なクローニングの段階で特異的に反応するモノクローナル抗体を産生する細胞を得ることはできなかった。GISTに見られる遺伝子変異のうち、それぞれ全GISTの約10%を占め、かつ分子標的薬イマチニブに初期耐性を示すことの多いc-kit遺伝子の細胞外領域(exon 9)の重複変異(Dup-502&503)とPDGFRA遺伝子のキナーゼドメインII (exon 18)の点突然変異(Asp842Val)、そして比較的頻度が高く、悪性度も高いことから、画像診断用および治療標的としての重要性があると考えられるc-kit遺伝子の傍細胞膜領域(exon 11)の欠失(Del-557&558)に対して、特異的に反応するモノクローナル抗体を作製し、この抗体を用いて画像診断や治療に応用すべく研究を進めた。昨年度まで良いクローンの得られなかったc-kit遺伝子のDup-502&503を持つKITに特異的に反応するモノクローナル抗体およびPDGFRA遺伝子のAsp842Valを持つPDGFRAに特異的に反応するモノクローナル抗体、c-kit遺伝子のDel-557&558を持つKITに特異的に反応するモノクローナル抗体の作製について、ペプチド合成部分の変更などの工夫をして再度の作製を試みた。ELISA法では抗体価の高い分画が確認され、クローン化の工程にまで至るものがあったが、残念ながら最終的には有望なクローンは得られなかった。
思考ゲームの並列分散探索と機械学習基盤

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本応募課題では,思考ゲームを題材に並列分散探索と機械学習の隣接部分について理論と実装の両面から研究を進め,汎用性のあるフレームワークを構築することを行っている.現在では,広い研究テーマで大規模な機械学習が必要とされているため,思考ゲームの分野でも将棋における局面の評価関数,コンピュータ囲碁における着手の方策獲得から,プレイスタイルや局面解説など挑戦的なテーマにまで及ぶためである.そのような大規模な学習を現実的な時間で行うために有効な,並列分散計算の活用を容易にするためのフレームワークのプロトタイプを当該年度に作成し,評価と改善に引続き取り組んでいる.具体的には,申請者は並列分散探索手法についてチェスと将棋で実績を有していたため,将棋を対象として探索を含む機械学習手順の効率化を実現するフレームワークを作成した.さらに,その性能評価とともに,囲碁で主流の方策学習や強化学習をも扱えるようなフレームワークの拡張にも,取り組んできている.さらに作成したフレームワークの応用研究として,学習時のゲーム木探索の深さを深くすること学習で得られる評価関数が正確になるメリットと計算コストのトレードオフの検証,着手の時系列方向に関して情報を強化学習風に伝播させることのコストと効果の分析,並列計算時の同期的情報共有による学習制度の向上と並列度低下のトレードオフの分析などの複数のテーマを準備中であり,予備的な実装を行った.概ね計画通りに研究を進められている。以上より概ね順調に推移していると考えられる.初年度は概ね計画通りに研究を進められたので,次年度も当初計画に従って着実に研究を推進する。将棋,囲碁,チェスを主な題材に方策学習や強化学習を,引き続きそれぞれを進展させるとともに全体としての性能向上に取り組む.すなわち,総合して機械学習の大規模化や学習実験の時間短縮を目指す.両者はそれぞれ,学習結果の質の向上と,学習実験の試行錯誤のサイクル短縮につながる.機械学習手法の改善に関する実験的な検証としては,より正確な評価関数の獲得だけでなく,より応用的な研究課題への適合性の検証として,思考プログラムにおける個性のある指手の実現やゲームの局面の自然言語による解説といった挑戦的な課題での活用も候補として検討する.計算機上で個性を実現するためには個性的なプレイスタイルを持つ人間プレイヤの棋譜を重視しつつ強さを保つために他の棋譜も参照したり,計算機が解説を行うために局面や戦略上の分岐点のポイントを探したりする点で,本研究の応用として有力と考えられるためである.加えて,最近発表された(研究を計画した段階では公開されていなかった)AlphaZeroの学習手法が有力であり注目度も高いと考えられるので,可能な範囲でAlphaZeroに近い手法を実証実験に加えることを引続き目指す.その際にはGPUの活用が必須であるので,東京大学が最近強化したスーパーコンピュータであるReedbush-Lの活用などを視野に,計算機資源の利用を検討する.研究成果はIEEE International Conference of Computational Intelligence,情報処理学会論文誌,ゲームプログラミングワークショップなどで公表予定である.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
ウラン金属間化合物の水素吸蔵特性評価手法の構築

ZrNiAl型ウラン化合物UTX (T=Ni, Pt, Pd等、X=Al, In等)の第一原理計算と実験結果から次を得た:(1)第1段階で元の結晶構造のままU3T型四面体位置に水素をH/U=0.7まで吸収し、第2段階でc軸の収縮と特定のT原子のc軸方向移動によりH/U=2まで水素化する。第2段階では新構造のエネルギー安定性と、その遷移を容易にする第1段階でのc軸方向収縮が鍵を握ると推測。(2)第一原理計算は、実験との良い一致から、第2段階水素化予測に利用しうる可能性が高い。(3)良好な合金開発には、実験結果に第一原理計算予測を加えたウラン化合物水素化データベースの構築が指針となる。1. UNiAl合金試料を成分金属のアーク熔解により作成したボタンを粉砕して作製し、その水素吸蔵試験を既存の装置を用いて実施した。288473Kの範囲内の5点の温度で、水素吸蔵速度を圧力変化測定から求めた。粉末試料、バルク試料とも水素吸収量の約半分は、最初の23分間で吸収が完了することが分かった。温度依存性は、異常値を除いた評価により、活性化エネルギー1.3kJ/molを得たが、LaNiAlの文献値に近い値で妥当と判断した。2.(UNiAl)Hxで、xを06の範囲で変化させて計算を行った。第一原理計算は密度関数理論(DFT)に基づくVASPコードを用いて実施した。UNiAl水素化物には、水素含有量の多寡に応じてA型とB型の2種の結晶型があり、それぞれについて計算を行った。計算の結果、エンタルピー変化を水素含有量の関数として評価したところ、A型からB型への変化が実験結果と一致することが判明した。さらに水素含有量に応じての格子定数の変化の推定結果が実験結果とよく一致する傾向を示した。これらにより、本計算手法の有効性が示された。3.UNiAl以外の金属間化合物として、LaNiAlに注目して、実験と計算を実施した。700Cから、室温まで温度を下げつつ実験したところ、順次水素の吸収が進むことを確認した。計算によっては、UNiAlよりも水素化物の凝集エネルギーが高いことが示された。本研究の手法は、水素吸収能の高い化合物を予測する手法として有効であることが示唆された。UNiAl以外のウラン金属間化合物探索を中心に研究を進めた。Fe2P型の金属間化合物の探索では、前年度UNiAlに適用して良好な結果が得られたVASPコードを用いたDFT法による第1原理計算を用いて、UPtAl化合物とその水素化物のエネルギーと結晶構造を求めた。新バージョンのVASPコードを入手したため、整合性確認のためUNiAlについても再計算を行った。UPtAlの原子配置は、UNiAlと同様のものを使用し、格子定数、初期条件のみ、実験で観察されている値を用いた。水素化後の構造は、UNiAlでみられた2通りの構造(A及びB)を仮定した。H/UTAl (T=Ni, Pt) = 0.667までの自由エネルギーの負方向への変化は、UPtAlにおいてUNiAlよりも著しく小さく、水素吸収性が低い事を示唆した。また、UNiAlにおいては、2つの構造間のエネルギー差が小さく、構造遷移が容易な事を示したが、UPtAlでは、低水素容量である構造Aの方が著しく安定であり、その遷移の困難さが示された。UPtAlの重水素化とその中性子回折実験からは、UPtAlは水素容量が0.5H(D)/UPtAl程度であり、UNiAlの場合の2.2と比べると著しく小さいという予測とよく一致した。これらFe2P型化合物についての研究と並行して、別の結晶構造をもつ化合物系についての検討を行い、2:2:1の原子比をとるU2Co2Al型の化合物について、水素吸蔵の可能性が示唆された。この有望な新ウラン合金の作成とその水素化実験を東北大学金属材料研究所附属大洗センターにて実施する準備を進めた。従来は0.1MPa以下の圧力の水素中で実験が行われたが、水素の吸収能を見極めるのに不十分であったので、10MPa程度までの試験を行える装置を設計した。現在、使用許可申請に関する提出書類の準備中である。UNiAl合金をアーク炉を用いて作成し、その水素吸蔵特性を水素吸収放出実験装置により測定、評価した。繰り返し水素吸収放出実験を粒状試料を用いて実施し、水素吸蔵特性の繰り返しによる変化を求め、試料の表面特性の変化から説明するとともに、装置の酸素ポテンシャルの影響を明らかにした。他方、第一原理計算によってUNiAlHx水素化物のエネルギーおよび構造の水素含有量依存性について評価を行い、実験結果と良く対応する結果を得ることができ、本手法の有効性を示すことができた。さらに、UNiAlとUPtAlについて比較検討を行ったが、前者ではNi原子のa軸への移動に起因するc軸の収縮のためA型構造からB型構造への転換が容易に進み水素吸収容量の増加をもたらしたのに対し、後者ではそのような移動が起きず、水素吸収容量は低い値にとどまったことを解明した。この結果から水素吸収容量の高いウラン金属間化合物の特徴が明らかにされ、今後の優れた水素吸蔵合金開発への指針が示唆されたと結論される。

ZrNiAl型ウラン化合物UTX (T=Ni, Pt, Pd等、X=Al, In等)の第一原理計算と実験結果から次を得た:(1)第1段階で元の結晶構造のままU3T型四面体位置に水素をH/U=0.7まで吸収し、第2段階でc軸の収縮と特定のT原子のc軸方向移動によりH/U=2まで水素化する。第2段階では新構造のエネルギー安定性と、その遷移を容易にする第1段階でのc軸方向収縮が鍵を握ると推測。(2)第一原理計算は、実験との良い一致から、第2段階水素化予測に利用しうる可能性が高い。(3)良好な合金開発には、実験結果に第一原理計算予測を加えたウラン化合物水素化データベースの構築が指針となる。手法ベースとなるDFT法にもとづく第1原理計算による水素吸収性の予測は、定性的には、水素吸収性の異なる2つの化合物について、その吸収性に応じた結果を与える事が示され、この手法を活用して、新合金を探索する手法を確立するという研究の目的に向かって進展している。一方で、計算の高精度化において、新たな手法を導入する必要性が明らかとなり、その検討に、予想以上に時間を費やしている。上記手法が経験則を導入すると言う点で、第一原理計算と矛盾することから、別の手法を模索してきたが、最近開発されたDFT+U法を利用する事で、その矛盾を解決しながら計算を進める事が出来る事が明らかになった。これにより、定量的にも良好な予測評価に繋がると予想される。この新たな予測に基づいて選定される化合物の作成とその水素実験の準備も、東北大学金属材料研究所附属大洗センターと協力して進めており、装置設計や材料準備が順調に進展している。原子力材料計算による予測計算については、最近開発され、有望性が明らかとなった新手法を利用する事で、第一原理計算に基づいた計算を一段と前に進める。これにより、まず、UNiAlと同型の他の化合物についての計算を進め、同型化合物間の予測についての比較を行う。東北大学大洗センターにおける実験環境の整備は、夏ごろを目途に完成する見込みであり、その頃までに、有望性の高い化合物を数点選定し、その作成と水素化実験を進める。初年度に予定していた研究項目は、UNiAl金属間化合物については、ほぼ予定通り達成した。しかし、UNiAl以外の金属間化合物については、当初予定していたものと異なるLa系化合物についての研究を先行させることになった。そのほうがより広い視野から水素吸蔵性の高い化合物の探求が可能になり、水素吸蔵性の高い化合物開発に向けた指針の構築に有益と考えられたためであった。実際そのような成果は挙げられたといえる。このような方針の変更があったことを考慮して、おおむね順調に進展しているという達成度であると判断した。当初計上していた高圧実験用治具の部品代金について、東北大学の治具を借りられるようになったため節減できた。UNiAl以外の、UPdInまたはURuAlについて水素吸蔵性を実験と計算により調べて、水素吸収の機構のさらなる解明を行う。また、X線および中性子線による結晶構造解析を行って、水素の吸収サイトや、格子の変形を調べ、第一原理計算と比較し、水素吸収能予測精度の向上を図る。それらの結果を総合して、水素吸収能の高いウラン金属間化合物の開発に向けた指針の構築を図る。今年度の東北大学での実験に関する旅費として使用予定。ソフトウェア(第一原理計算コードVASP)は、最新版の発売を待って購入するほうが良いと判断したため、第2年度に購入することとした。第2年度早々に購入できる見込みなので、研究に支障は生じない。
哺乳類特異的な社会適応性発達メカニズムの解明

本研究は哺乳類動物の“社会適応性"が母性因子によって発達するメカニズム解明を目指す。申請者はこれまで社会性に重要なオキシトシン(OT)神経系の幼少期機能に着目し、幼若マウスの帯状回皮質におけるOT受容体(OTR)数は成長したマウスより多く、この部位へのOT分泌は何らかの母性因子によって促進されること、OT阻害剤を徐放する薄いシートを幼若期に帯状回皮質にインプラントすると成長後に社会性が低下することなどを見出してきた。まずこの幼少期OT神経系による組織化作用の実証に向けて、抑制性Gタンパク質が共役したDREEDs-Giシステムを用い、OTR-CreマウスのOT受容体活性を幼若期特異的に抑制した場合の成長後の社会性を調べる実験を進めている。幼若マウスへのDREEDs-Gi導入には成功しているが、幼若マウス脳への領域特異的なウィルスベクター注入には難しさがあり、例数追加に苦労している部分がある。そこで視点を変えた実験も開始した。OT阻害剤シート実験では成長後に帯状回皮質OTRの減少も見出している。またOTR-CreマウスではそもそもOTR機能低下が考えられることから、成熟OTR-Creマウス帯状回皮質のOTR活性をDREEDs-Gqシステムを用いて活性化してみるものである。現在のところ成熟OTR-Creマウスは通常よりも社会的親和性が減少することを見出している。社会性発達に重要な母性因子の探索としては、まず幼若期の撫で刺激に着目している。そこで脊髄後根神経節の撫で感覚神経に特異的に発現するMrgprb4分子のプロモータ下流にCre遺伝子を挿入したMrgprb4-Creマウスを準備した。このマウスの幼若期にDREEDs-Giを導入し、撫で感覚を幼若期特異的に抑制したところ、痛みの閾値が低下して痛覚過敏になるということを見出している。社会行動変化に関しては現在例数を追加中である。幼若OTRーCreマウスの帯状回皮質にDREEDs-Giを導入し幼若期のOTR機能を幼若期特異的に抑制する実験系は、幼若マウス脳への領域特異的にウィルスベクターを導入する技術的難しさもあり、例数の積み上げには苦労している。しかし、その替わりに成熟マウスの帯状回皮質活性をDREEDs-Gqで活性化させる実験もスタートさせている。母性因子の探索としては、Mrgprb4-CreマウスとDREEDs-Giシステムを用い、幼少期に母からの撫で刺激が脳内に伝達されない場合に成長後のマウスのフェノタイプを調べる実験がほぼ予定通りに進んでいる。社会性発達に関わる神経系としては、昨年度からの実験を継続しつつ、幼少期OT神経系以外の新たな神経系の探索も開始する。これまでの研究から母性行動時に機能する神経細胞は、幼少期に母性因子から影響を受けている可能性が極めて高い。まずはこの標的細胞を探索するため、Targeted Recombination in Active Populations (TRAP)遺伝子改変マウスを用いる。このマウスでは4-OHTという薬物存在下でのみ、刺激によって活性化した細胞内で最初期遺伝子プロモーター下流のCreERが翻訳され、そのため蛍光タンパク質Tomatoが長期的に発現する。つまり仔マウスに4-OHTを投与した直後に母と再会させる、または筆による撫で刺激などを与えれば、その際に活性化した細胞にTomatoが長期発現する。そのマウスが成長後、自身の産んだ仔マウスに母性行動を示した後に脳をサンプリングし、二重免疫染色法によって母性行動発現によって活性化するマーカーのc-FosとTomatoの2つを共発現しているものが標的細胞だと考えられる。母性因子の解析としては、撫で感覚以外に母乳にも着目して実験を進める。OTは射乳を促す末梢作用をもつため、母の血中OT濃度は高いが、母乳中濃度はさらに高い。生体バリアが未発達な新生仔では母乳中OTが中枢まで達し、幼少期OT神経系に作用する可能性が充分考えられる。これまでの人工乳には母からのホルモン成分などは考慮されていないため、人工乳にOTを含有させて飼育した場合に成長後の社会性の変化を解析する予定である。

社会性発達に重要な母性因子の探索としては、まず幼若期の撫で刺激に着目している。そこで脊髄後根神経節の撫で感覚神経に特異的に発現するMrgprb4分子のプロモータ下流にCre遺伝子を挿入したMrgprb4-Creマウスを準備した。このマウスの幼若期にDREEDs-Giを導入し、撫で感覚を幼若期特異的に抑制したところ、痛みの閾値が低下して痛覚過敏になるということを見出している。社会行動変化に関しては現在例数を追加中である。幼若OTRーCreマウスの帯状回皮質にDREEDs-Giを導入し幼若期のOTR機能を幼若期特異的に抑制する実験系は、幼若マウス脳への領域特異的にウィルスベクターを導入する技術的難しさもあり、例数の積み上げには苦労している。しかし、その替わりに成熟マウスの帯状回皮質活性をDREEDs-Gqで活性化させる実験もスタートさせている。母性因子の探索としては、Mrgprb4-CreマウスとDREEDs-Giシステムを用い、幼少期に母からの撫で刺激が脳内に伝達されない場合に成長後のマウスのフェノタイプを調べる実験がほぼ予定通りに進んでいる。社会性発達に関わる神経系としては、昨年度からの実験を継続しつつ、幼少期OT神経系以外の新たな神経系の探索も開始する。これまでの研究から母性行動時に機能する神経細胞は、幼少期に母性因子から影響を受けている可能性が極めて高い。まずはこの標的細胞を探索するため、Targeted Recombination in Active Populations (TRAP)遺伝子改変マウスを用いる。このマウスでは4-OHTという薬物存在下でのみ、刺激によって活性化した細胞内で最初期遺伝子プロモーター下流のCreERが翻訳され、そのため蛍光タンパク質Tomatoが長期的に発現する。つまり仔マウスに4-OHTを投与した直後に母と再会させる、または筆による撫で刺激などを与えれば、その際に活性化した細胞にTomatoが長期発現する。そのマウスが成長後、自身の産んだ仔マウスに母性行動を示した後に脳をサンプリングし、二重免疫染色法によって母性行動発現によって活性化するマーカーのc-FosとTomatoの2つを共発現しているものが標的細胞だと考えられる。母性因子の解析としては、撫で感覚以外に母乳にも着目して実験を進める。OTは射乳を促す末梢作用をもつため、母の血中OT濃度は高いが、母乳中濃度はさらに高い。生体バリアが未発達な新生仔では母乳中OTが中枢まで達し、幼少期OT神経系に作用する可能性が充分考えられる。これまでの人工乳には母からのホルモン成分などは考慮されていないため、人工乳にOTを含有させて飼育した場合に成長後の社会性の変化を解析する予定である。
美術の知識特性に即した能動的な学習を創出するための教員養成学部学習モデルの構築

平成30年度の研究目的は中学生・大学生を対象とする単元づくり・授業実践と質問紙調査結果を相互参照した学習モデルの検討であった。これまでの理論・実践研究の内容と方法(14)と、平成29年度末の進捗状況は次の通りである。1中学校生徒を対象とする適切な「本質的な問い」の精選、2「本質的な問い」による具体的実践に向けた授業要件抽出、3美術における知識特性と能動的な学習に関する質問紙調査設計、4過去の中学校美術教育の内容と授業要件に関する文献調査。以上の平成29年度末の段階の進捗状況は、3については未実施のため平成30年度内の質問紙調査を実施に向けて研究計画を一部変更し、より計画的に研究推進するとした。次に4については調査の遅れから成果分析に至っていなかったため、研究計画・内容を一部変更し、文献調査にさらに指導案調査を加えるとした。また計画12では、平成29年度未実施分の講演・研究会を平成30年度に継続開催することにより、授業要件の確認作業を継続するとした。平成30年度においては、まず1について継続的な研究協力者との研究会の開催(計5回開催)により、研究協力者の現カリキュラムに3の質問紙調査の結果を加味した単元内容を構想することとし、平成31年度に研究授業化することとした。2については、大学授業に研究協力者を招聘して学生に受講させ、学生の「授業理解」に関する学習内容を分析考察して熟練教員の授業への気づきを明らかにしたが、研究授業の実施は令和元年度に実施することとした。3については平成30年夏期に実施し、その結果を4の結果とも併せて分析・考察した。また平成30年度は平成31年1月に識者を招いた中間報告会を開催した。研究授業の実施が諸事情により想定年度の平成30年度に実施できなかったためである。令和元年度は、未実施の研究授業検討・実施・考察を行ったうえでこれまでの研究成果を総括し、教員養成学部生がこれから求められる要件を満たすことのできる授業モデルを提示することを目的とし大学附属小学校、中学校において単元を実施し検証する。また、実践者へのインタビュー調査を検討・実施することで上記の授業モデルの検証を行うことも予定している。本研究の目的は、児童生徒に向けた能動的な学習の創出を求められる教員養成学部生が、芸術科目の知識特性に留意した学習を創出するための学習モデルの構築である。本研究はこの課題に取り組むため、本質的な問いを活用した美術の知識特性に留意した能動的な学習モデルを探求し、研究成果を広く活用できる教育実践内容として提示することを目的とする。開始年度である平成29年度の研究目的は理論研究・実証研究の相互参照による学習モデルの理論的枠組みの検討であり、次の研究を通して成果を得る予定であった。そのため、12につき当該年度6回の検討会を実施し協議、ワーキング等を行い、3回の講演・研究会を行った。検討会を通して良質な題材の要件を分析し、指導者の価値観(内在する本質)と単元(あるいは授業)の関係性に着目した教員養成学部生向け授業モデルの可能性を検討した。また、講演・研究会では、識者から「米国美術教育カリキュラムの構造と歴史」、「パフォーマンス評価の課題と現状及び論点」、「表現の自由と美術教育」と題する講演を得て本質的な問いの必要要件について検討継続中である。また、34については、平成30年度の質問紙調査実施に向けた検討、「美育文化」誌による文献調査を併せて実施継続中である。計画34について研究が遅れており成果分析が十分でない。また、一部未実施となっている公演・研究会の進捗状況が計画12の遅れに影響を与えている。

3については平成30年夏期に実施し、その結果を4の結果とも併せて分析・考察した。また平成30年度は平成31年1月に識者を招いた中間報告会を開催した。研究授業の実施が諸事情により想定年度の平成30年度に実施できなかったためである。今後の研究において、まず計画3については平成29年度に予定していた予備調査を実施していない。平成30年度内の質問紙調査を実施に向けて研究計画を一部変更しより計画的に研究推進する。次に4については調査の遅れから成果分析に至っていない。研究計画・内容を一部変更し、文献調査にさらに指導案調査を加える。また計画12では、平成29年度未実施分の講演・研究会を平成30年度に継続開催することにより、授業要件の確認作業を継続する。令和元年度は、未実施の研究授業検討・実施・考察を行ったうえでこれまでの研究成果を総括し、教員養成学部生がこれから求められる要件を満たすことのできる授業モデルを提示することを目的とし大学附属小学校、中学校において単元を実施し検証する。また、実践者へのインタビュー調査を検討・実施することで上記の授業モデルの検証を行うことも予定している。研究計画の遅れにより今年度講演・研究会を予定していた識者の招聘ができていない。また、今年度招聘した3名の内2名が謝金、交通費とも不要となったためである。次年度は次年度使用額を活用し講演・研究会の未実施分を繰り下げて行う予定である。平成30年度に予定していた研究授業を令和元年に実施することにより、実施に係る補助謝金等未使用のため。また質問紙調査の業務補助謝金として計上した分を専門業者への依頼に切り替えたことにより経費節減が可能となったこと等により当初想定した金額と異なる。令和元年度は、次年度使用額を活用し、当初予定の報告書の作成等を実施するとともに、実践者へのインタビュー調査の実施、研究授業実施に伴う未購入物品の購入等に使用する予定である。
Wnt/Ror2 シグナルと細胞応答、組織形成機構の解析

受容体型チロシンキナーゼRor2はWntの受容体と考えられているがその機能は不明な点が多い。本研究ではゼブラフィッシュを用いてRor2の発生過程における役割について検討を行った。発現抑制個体の解析から、Ror2が顔面、付属肢、色素形成に必須の役割を担うこと、一方で神経堤細胞の初期分化には影響を及ぼさないことが明らかとなり、Ror2/wntシグナルは神経堤細胞の移動過程を主に調節することが強く示唆される。Wntは形態形成や再生等多様な機構に関わる分子であり、そのシグナル伝達機構の解明は発生の理解、疾患の病態の理解や治療に繋がると考えられる。Wntシグナルは多岐に渡り、多くのジグナル伝達因子を含んでいるが、本年度はゼブラフィッシュを用いて受容体型チロシンキナーゼRorを解するWntシグナルならびにクロマチン因子HMGB1,2とWntシグナルの関係を解析した。Wntレポーターフィッシュ胚を用いてRor2をモルフォリノアンチセンスオリゴにて抑制すると後局側のWntシグナルの顕著な活性化が認められる。一方、中脳領域におけるWntシグナルは減弱するが、組織形成不全の可能性が残される。類縁のRor1の抑制では後局、中脳領域とも顕著な異常は認められない。また、Ror2の抑制に伴いほぼ半数の個体で左右形成の異常が認められた。左右形成に関わるspawなども異所的発現を呈する個体が頻出し、その原因解析を行った。Ror2の抑制個体のクッパー胞内では一次繊毛形成の異常が認められ、数の減少や形成不全がおこり、Ror2/non-canonical Wntシグナルがどのようなメカニズムで一次繊毛形成に関わるか興味が持たれる。また、canonical Wntシグナルの制御に関わるクロマチン因子HMGB1,2と形態形成について解析を行った.Ror2とは逆にHMGB1,2の抑制によりWntレポーターフィッシュはWntシグナルの顕著な抑制が認められる。更に、HMGB1,2の抑制により体軸形成の異常や付属肢の形成不全が認められる。付属肢の形成不全についてはノックアウトマウスの解析からHmgb1-/-;Hmgb2+/-個体で前肢の第5指が欠損するshhシグナルを介したメカニスムを見出した。ゼブラフィッシュにおいてもshhの発現領域の現象が認められ、広く哺乳類の付属肢形成に関わるシグナル系と考えられる。Wntは細胞の増殖、分化、極性、移動を制御し、形態形成や組織再生等の多様な機構を調節する分子であり、そのシグナル伝達機構の解明は発生の理解、疾患の病態の理解や治療に繋がると考えられる。Wntシグナルは多岐に渡り、多くのシグナル伝達因子を含むとともに様々なシグナル伝達系と協調することが知られている。本年度はゼブラフィッシュを用いて受容体型チロシンキナーゼRorを介するWntシグナルならびに心臓再生過程におけるWnt及び関連シグナルの関与の可能性について検討した。ゼブラフィッシュ受精卵のRor2遺伝子をモルフォリノアンチセンスオリゴにて抑制するとWntシグナルの活性化が認められ、頭蓋顔面形成、付属肢形成、左右形成の異常が認められる。これら形態形成異常の一部は神経堤細胞の異常に起因すると予想されたが、Ror2抑制個体における初期神経堤細胞マーカーの異常は認められず、Ror2が神経堤細胞の初期分化過程に関与せず、それ以降の移動、成熟過程に関わることが示された。また、ゼブラフィッシュ個体は組織損傷時に旺盛な再生能力を示すが、心臓の部分切除や穿刺による損傷時にWntシグナルが活性化することを見出した。これを受けて、心臓損傷後の再生応答に関わるシグナル伝達について明らかにする目的で、心臓の損傷後に損傷部位に発現誘導される新たな分子の探索を試みた。その結果、ケモカインであるCXCLl2bとその受容体CXCR4aが損傷部位に発現誘導されることを見出した。心臓損傷後のゼブラフィッシュをCXCR4シグナル阻害剤を含む水槽中で飼育すると心臓の再生が顕著に抑制されることからCXCR4aを介するシグナルが再生応答に必須の役割を担うと考えられる。ケモカインシグナルの再生応答における分子メカニズムに興味が持たれるとともに、Wntシグナルとの関連についても解析が待たれる。Wnt分泌型シグナル分子ファミリーは増殖、分化、極性、移動等多様な細胞応答を制御し、個体発生や組織再生、恒常性維持等多岐に渡る生命現象を調節する。このため、Wntシグナル伝達機構の解明は形態形成や創傷治癒過程の理解を促し、疾患病態の理解や治療、再生医療技術開発に繋がると期待される。Wntシグナルは受容体型チロシンキナーゼRorを含む多くのシグナル伝達因子と共役するとともに、様々なシグナル伝達系と協調することが知られている。昨年度、ゼブラフィッシュ心臓再生過程におけるWnt/Rorシグナル研究を端緒として、新たにケモカインCXCL12bとその受容体CXCR4aが心臓再生過程に必須の役割を担う可能性を見出した。本年度は心臓再生過程におけるケモカインシグナルの分子機構について解析すると共に、Wnt/Rorとの協調の可能性について検討した。

ゼブラフィッシュ心室遠位部を外科的に切除した後、CXCR4シグナル阻害剤FC131を含む水槽中で飼育すると心臓の再生が顕著に抑制され、同様の現象はCXCR4b変異体でも認められた。一方、切除後の心臓における増殖性心筋細胞数を計測したところ、野生型とCXCR4阻害個体で明瞭な違いが認められず、心筋細胞増殖以外の再生過程をケモカインが制御することが示唆された。そこで、変色性蛍光分子Kaedeを心筋細胞特異的に発現させ、蛍光色の違いを指標として心臓損傷時の心筋細胞の移動について検討したところ、CXCR4阻害個体では損傷領域への心筋細胞移動が顕著に抑制されており、ケモカインシグナルが心筋再生時の細胞移動に必須の役割を担う事が示された。一方、Wntシグナルの抑制では心筋細胞の増殖自体が阻害され、ケモカインシグナルの抑制とは完全には合致しなかったが、両者が協調的に心臓再生過程を制御する可能性は残されており、今後の解析が待たれる。ゼブラフィッシュ形態形成、組織形成ならびに再生過程におけるRor、Wntシグナルおよびこれらに関連するシグナルの機能、役割が明らかにされつつあるため。24年度が最終年度であるため、記入しない。特に心臓再生過程で新たに見出されたシグナルの機能並びにWntシグナルの関連について解析を進めるとともに、形態形成、組織形成、再生過程におけるWnt,Rorと関連する分子機構の探索を試みる。
格子QCDによるBメソンのセミレプトニック崩壊構造関数の計算

Bメソンの崩壊を通じて標準模型のパラメタの決定を行なう際には、崩壊構造関数の理論的な決定が不可欠である。格子QCDの数値シミュレーションはこれを可能にする有力な方法の一つであり、ここ数年間にわたって私自身を含む世界中の研究者によって研究が積み重ねられてきた。まず、bフォークという重い粒子を格子上で効果的に扱う方法は、ほぼ確立され、これに関する系統誤差は非常に小さく抑えることができる。私自身を含む日本のグループは、これにもとづいてBメソンの崩壊定数の計算を行ない、10%以内の誤差でこの量を決定することに成功した。つぎにセミレプトニック崩壊の構造関数の精密な計算のための準備を始め、いくつかの予備的な研究結果を得られた。半年間の短い期間の研究であったため、残念ながら最終結果を得るには至っていないが、今後もより精密な計算のために研究を続ける必要がある。
非軸対称な原始惑星系円盤におけるダストダイナミクス

惑星系は原始星の周りを公転する円盤状のガス雲である原始惑星系円盤の中で誕生した。円盤内のダスト粒子は相互衝突で成長し、やがて数km以上の半径を持つ微惑星を形成したと考えられている。しかし、そのダストから固体微惑星までの成長過程はよく分かっていない。本研究では、原始惑星系円盤における(磁気)流体不安定によって生ずる非軸対称な流れ(渦)によって,ダストの運動と成長がどのような影響を受けるかを考察した。その結果、定常状態におけるダストの面密度分布などを半解析的に求め、長寿命な高気圧性の渦においては、ダストは中心付近に集まって、微惑星を形成するに十分な量となることが分かった。このような過程で微惑星が形成された場合、その後の惑星形成過程は従来のものとは異なり、半径100 km以下の微惑星ができにくいなどの特徴があることが分かった。原始惑星系円盤における熱的不安定の計算結果、および渦形成のシミュレーションの結果に基づき、生成される渦の流れ場のモデル化を行った。次にそのような流れ場において、ダストの渦への流入過程、渦中心への落下過程、渦中心での微惑星形成過程をガス・ダスト2流体モデルによってシミュレートした。安定で寿命が長い高気圧性渦の中では、ダストはコリオリ力によって渦中心へとらせんを描いて落下し、その落下速度はダストのサイズに依存し,mサイズ以下なら大きいダストほど落下速度は速くなった。渦におけるダストの面密度分布が解析的に与えられることを発見し、大きなサイズのダストが選択的に濃集することが確認された。1mm程度のサイズのダストでも、期待される渦の寿命内に、渦中心のダスト面密度は微惑星形成に必要な値を超え、渦による微惑星形成が可能と分かった。また、結果を流体コードによる既存数値シミュレーション結果と比較して、解析的に与えたガスの流れの妥当性や得られたダストの面密度分布の整合性を確認した。この成果に基づき、ダストのサイズ分布を合体・分裂が釣り合っているものとして与え、数値計算をする計算コードを開発した。また、円盤から渦へのダスト流入プロセスについても当初の単純化された仮定をより精密化しつつある。これによって渦の寿命に応じて、渦中心で生成される微惑星のサイズと個数が求められる。こうした計算によって、渦存在下での原始惑星系円盤における微惑星形成に対して、初めて定量的な議論が可能になると期待される。原始惑星系円盤における熱的不安定の計算結果、および渦形成のシミュレーションの結果に基づき、生成される渦の流れ場のモデル化し、数値流体シミュレーションと比較して解析解の妥当性を検証した。ダストの渦への流入過程、渦中心への落下過程、渦中心での微惑星形成過程をガス・ダスト2流体モデルによって計算し、ダストが中心部に集中する過程を記述する半解析解を導いた。この妥当性を検証するため、Inaba & Barge2006に基づいたガス・ダスト二層流体シミュレーションを行い、半解析解と比較を行った。ダストからの反作用が無い場合の数値シミュレーションとの比較から,解析解に使用した渦のガス流は非常に良い近似であるものの、渦中のダスト密度の増加は数値流体シミュレーションの方が解析解よりもゆるやかに進行することが明らかになった。これは,数値流体シミュレーションにおいては乱流拡散もしくは数値拡散によって、ダストの中心集中が抑制されるためと考えられる。また,数値流体シミュレーションでは、渦運動は非定常であり、その影響も両者の差の原因となっていると考えられる。しかし、半解析解はダストの中心集中の上限を与えるため,これを用いて,渦における微惑星形成の効率を計算することが可能となる。このため,いくつかの渦生成の数値シミュレーションの結果に基づいて,渦の生成率を与え、微惑星の生成率を計算した。また,渦中心でダスト面密度が自己重力不安定を引き起こす臨界値を越えた場合の重力不安定の進行についても解析的に検討を進めた。原始惑星系円盤における熱的不安定の計算結果、および渦形成のシミュレーションの結果に基づき、生成される渦の流れ場のモデル化し、渦存在下での原始惑星系円盤における微惑星形成に対して、新たなメカニズムを考察した。ダストの渦への流入過程、渦中心への落下過程、渦中心での微惑星形成過程をガス・ダスト2流体モデルによって計算し、ダストが中心部に集中する過程を記述する半解析解を確立した。数値流体コードによる計算との比較を進め、われわれの得た半解析解が、中心領域に集積する惑星材料物質の上限を与えることを確認した。従来の研究では1m程度のサイズの岩塊が渦中心に集まることで微惑星が形成すると考えられてきたが、本研究により1mm程度のサイズのダストでも、数百年と見積もられる渦の寿命内に、渦中心のダスト面密度は微惑星形成に必要な値を超えることが分かった。

太陽系のもととなった原始惑星系円盤の標準モデルに従えば、1天文単位の領域においては、形成される1つの渦において月質量の半分程度のダストが中心集中することが分かり、これらは重力不安定により微惑星を形成すると考えられる.このように集中した領域に生成された微惑星は重力相互作用により短時間で集積し、周囲のダストも合体することで、月質量から水星質量(0.01-0.05倍の地球質量)の原始惑星に成長することが分かった.よって、原始惑星系円盤の動径方向に対して渦生成率が明らかになれば、惑星形成過程が記述できるので、今後、そのような方向での更なる研究を進展が望まれる.
砂州形状と粒度の伝播特性の解明および粒径別流砂量評価技術の提案

河川道内の土砂の流れを把握しうまく調整して流砂系を管理しようという総合土砂管理の観点や昨今多発している豪雨による土砂生産を受けた河道内での土砂移動による災害や環境変化対策として,河川内の土砂の流れ,地形変化を解明する必要がでている.ただし,河川縦断方向の土砂の伝播を知るには,単なる量ではなく,粒度(質)や地形の特徴,変化も非常に重要な要素となる.そこで,本研究は,高度化した計測技術・解析技術を利用し,改めて実河川で河道内砂州が下流へ伝播する過程とその河道形状を構成する材料の粒度と土砂の流れ,供給条件が変化した場合の変化を調べる.これにより,砂州河道を流下する土砂の評価方法の提案を目指す.そのために,砂州の特徴とその変化,粒度分布の関係を調べる現地調査と水路実験を実施し,最終的に砂州河道を流下する土砂量の評価方法を提案する.昨年度から現在までに,現地調査,実験などを実施しおおむね予定通り進めている.例えば,天竜川や大井川,庄川,手取川などの扇状地区間河道を対象として,現地調査に入ったり,過去の状況や河道条件を整理し,縦断方向の変化と粒度分布の大まかな特徴を整理したりしている.別の着眼点として,河道の特徴だけでなく,生産源となる流域が有する地質構造と扇状地の地形的特徴も調べている.また,一部河川のみ詳細に調査し,中下流部の山間地区間の砂州形状の特徴と,粒度分布の平面分布状況,下流域の網状流路区間の粒度分布状況を局所的に調べた.この調査によって各地点の粒度分布のパターンや存在場所による粒度分布の違いを見出している.これら調査の一方で,現地の状況を意識し,水路実験も行っている.これまでに,土砂供給の有無や流入する粒度の違いによって砂州の発生状況や河岸侵食発生状況,流路内の表層粒度の状況が流下方向に異なることなど定性的ではあるが現象を把握できている.目的を達成するため,方針を多少修正しながら,おおむね順調に実施できている.具体的には,昨年度から現在までに,大井川,庄川,天竜川,手取川を中心に,入手できた過去の航空写真を整理し,水域情報,地形,縦断方向変化など河道条件とその変化について整理している.当初は,現状の砂州地形と粒度分布の関係のみを調べる予定であったが,昨年度の出水で水と土砂の供給条件が変化すれば河道内の状態が変わることが予想されたため,流量や土砂供給に変化を与えるダムの存在,また,各年の降雨量の変化を受けた河道の応答を上記整理で確認している.あわせて,国土交通省が行った過去の粒度分布調査結果も整理している.資料整理の際,網状流路を有する大井川と天竜川下流域で過去の流路変動状況を調べており,流路変動が少ない時期に植生域の拡大,その後,流路変動が起これば植生域は消失する傾向が見られた.過去の現地調査の結果から,流路変動には,ダム下流にも崩壊地を有し河床材料が動きやすい川では年最大流量相当でなくても網状流路は変化していることが分かっている.今回,最下流端のダム下流には崩壊地がなく河床材料が動きにくい川では流路変動が鈍くなっているため,土砂供給が流路変動に効く可能性が示唆された.そこで,流路変動に関わるであろう,河道での土砂の流れを考える際に,各流量時の土砂供給という視点を入れ,流砂量算出に向けた検討を行う予定である.上記に加え,地形学的視点で地質や扇状地形状によって現地の状況を調べる一方,粒径がほぼそろった砂を用いた実験で側岸状況による砂州と砂の動きを調べたり,混合粒径の砂を用いた実験で,供給条件と側岸侵食状況を調べる実験を行ったりして,移動床水理学的な基礎情報も収集した.ただし,既往の研究と同様に基礎的知見をどう現地に反映させるかが本研究のポイントとなるため,最終年度に向け今年度から考えていく予定である.本研究では,実河川の状況をもとに考えるが,河川は出水によって状況が大きく変化する.特に,出水前の状況と出水条件により変化状況が決まる.昨年度は出水が多く,多数の河川でこうした状況を目の当たりにしたため,河川を限定してでも重要な変化をしっかり把握しながら,進めていく予定である.そのため,今年度は,昨年度状況整理をした河川を中心に複数河川の状況を複数回把握し変化を捉えられるようにする.また,一部の河川に限定して縦断方向の変化も可能な範囲で把握する.ただし,実河川の状況や変動は非常に複雑であるため,数値解析,実験で単純化した場での現象を並行して調べることで,より現象理解を深める予定である.また,特に混合粒径の流掃過程は未解明な部分が多数あるため,流掃状態を基礎的現象としての解明も行う予定である.昨年の天候上の都合により現地調査日程が確保できなかったこともあるが,昨年度の反省として,研究者間の連携がうまく取れていなかった.今後は,共同で現地調査を行ったり,綿密に情報共有をしながら研究を進める予定である.河川道内の土砂の流れを把握しうまく調整して流砂系を管理しようという総合土砂管理の観点や昨今多発している豪雨による土砂生産を受けた河道内での土砂移動による災害や環境変化対策として,河川内の土砂の流れ,地形変化を解明する必要がでている.

ただし,河川縦断方向の土砂の伝播を知るには,単なる量ではなく,粒度(質)や地形の特徴,変化も非常に重要な要素となる.そこで,本研究は,高度化した計測技術・解析技術を利用し,改めて実河川で河道内砂州が下流へ伝播する過程とその河道形状を構成する材料の粒度と土砂の流れ,供給条件が変化した場合の変化を調べる.これにより,砂州河道を流下する土砂の評価方法の提案を目指す.そのために,砂州の特徴とその変化,粒度分布の関係を調べる現地調査と水路実験を実施し,最終的に砂州河道を流下する土砂量の評価方法を提案する.昨年度から現在までに,現地調査,実験などを実施しおおむね予定通り進めている.例えば,天竜川や大井川,庄川,手取川などの扇状地区間河道を対象として,現地調査に入ったり,過去の状況や河道条件を整理し,縦断方向の変化と粒度分布の大まかな特徴を整理したりしている.別の着眼点として,河道の特徴だけでなく,生産源となる流域が有する地質構造と扇状地の地形的特徴も調べている.また,一部河川のみ詳細に調査し,中下流部の山間地区間の砂州形状の特徴と,粒度分布の平面分布状況,下流域の網状流路区間の粒度分布状況を局所的に調べた.この調査によって各地点の粒度分布のパターンや存在場所による粒度分布の違いを見出している.これら調査の一方で,現地の状況を意識し,水路実験も行っている.これまでに,土砂供給の有無や流入する粒度の違いによって砂州の発生状況や河岸侵食発生状況,流路内の表層粒度の状況が流下方向に異なることなど定性的ではあるが現象を把握できている.目的を達成するため,方針を多少修正しながら,おおむね順調に実施できている.具体的には,昨年度から現在までに,大井川,庄川,天竜川,手取川を中心に,入手できた過去の航空写真を整理し,水域情報,地形,縦断方向変化など河道条件とその変化について整理している.当初は,現状の砂州地形と粒度分布の関係のみを調べる予定であったが,昨年度の出水で水と土砂の供給条件が変化すれば河道内の状態が変わることが予想されたため,流量や土砂供給に変化を与えるダムの存在,また,各年の降雨量の変化を受けた河道の応答を上記整理で確認している.あわせて,国土交通省が行った過去の粒度分布調査結果も整理している.資料整理の際,網状流路を有する大井川と天竜川下流域で過去の流路変動状況を調べており,流路変動が少ない時期に植生域の拡大,その後,流路変動が起これば植生域は消失する傾向が見られた.過去の現地調査の結果から,流路変動には,ダム下流にも崩壊地を有し河床材料が動きやすい川では年最大流量相当でなくても網状流路は変化していることが分かっている.今回,最下流端のダム下流には崩壊地がなく河床材料が動きにくい川では流路変動が鈍くなっているため,土砂供給が流路変動に効く可能性が示唆された.そこで,流路変動に関わるであろう,河道での土砂の流れを考える際に,各流量時の土砂供給という視点を入れ,流砂量算出に向けた検討を行う予定である.上記に加え,地形学的視点で地質や扇状地形状によって現地の状況を調べる一方,粒径がほぼそろった砂を用いた実験で側岸状況による砂州と砂の動きを調べたり,混合粒径の砂を用いた実験で,供給条件と側岸侵食状況を調べる実験を行ったりして,移動床水理学的な基礎情報も収集した.ただし,既往の研究と同様に基礎的知見をどう現地に反映させるかが本研究のポイントとなるため,最終年度に向け今年度から考えていく予定である.本研究では,実河川の状況をもとに考えるが,河川は出水によって状況が大きく変化する.特に,出水前の状況と出水条件により変化状況が決まる.昨年度は出水が多く,多数の河川でこうした状況を目の当たりにしたため,河川を限定してでも重要な変化をしっかり把握しながら,進めていく予定である.
不確定性を含む確率制御

1.確率制御問題の研究について本年度の成果は、制約条件をもつ時間平均コスト確率制御問題に関する解法を見つけたことである。これは研究発表欄であげた論文で発表された。さらに本研究費を使って他大学の研究者との活発な議論を重ねた結果、さらに複雑な生産計画問題に対しても解決できる目途がついた。また、いくつかの解決できた結果については目下投稿中の論文で発表する予定である。もう一つの成果は、本研究費によって国際学会(The 35th IEEE Conference on Decision and Control)での研究発表及び資料収集ができたことである。特に、今年は、この学会のために、多くの外国の研究者が来日して国際交流ができたのは非常に有益であった。不確定性を伴う確率微分方程式に対する自己調整型制御問題について助言を得たり、今後の研究対象となる数理経済と確率制御の関連性などについて活発な議論を行った。共同研究のテーマして時間平均コスト確率制御問題に対する方程式の粘性解の意味での取り扱い方を探る方向を模索できるまでに至っている。これからも他大学の研究者との活発な交流は不可欠である。2.数理物理に表われる逆問題の追求について本研究費によって、柳、内藤教官および新任の橋本教官に出張していただき関数方程式に関する各種の研究会で参加発表を行ってもらった。今後、固有値問題と確率制御の間の興味ある関連性について、深く究明していきたい。3.パラメーター変動によるコンピューターシミュレイションについて主として山本教官に本研究費を使って出張していただき、他大学の研究者と活発な議論を重ねて充分な成果を得た。数値解析的方向から不確定性を伴うシステムへの反応が期待される。4.統計からのアプローチについて本年度は、国際学会や関連するシンポジウムがあって多忙を極めたために、この課題についての十分な成果を得ることができなかった。
溶液反応における超高速ダイナミクスの分光計測

研究代表者らは、平成11年度に本特定領域研究の科学研究費補助金を受けてフェムト秒時間分解近赤外分光計を製作した。この分光法で必要となる400nmのポンプ光パルスおよび近赤外領域のプローブ光パルスは、チタンサファイアレーザーを基本とするフェムト秒レーザーシステム(東京大学に既設)の出力を波長変換することによって得た。本補助金で新たに購入した回折格子を用いることによって、従来紫外・可視領域で利用していた分光器を近赤外領域でも使用可能なように改造した。また本補助金で新たに購入した電子冷却型InGaAs検出器を用いることによって、近赤外領域での光の検出を可能にした。上記のような過程を経て、波長1000nmから1300nmの領域で10^<-2>程度の吸光度変化の検出が可能なフェムト秒時間分解近赤外分光計を製作することができた。この測定システムを用いて9,10-ジシアノアントラセンのフェムト秒過渡近赤外スペクトルを測定し、1250nm付近に明瞭なS_n-S_1吸収バンドを観測することに成功した。この吸収バンドの立ち上がりが200フェムト秒以下であることを確認した。本研究で、研究代表者らは、フェムト秒時間分解近赤外分光システムを製作するという所期の目的を達成した。近赤外領域の超高速分光法が化学の分野で利用された例は、これまでにほぼ皆無である。しかし、この分光法がもたらす実験結果は、分子間エネルギー移動と反応分子同士の相対的運動に関する独自の情報を含むと期待される。来年度以降は、製作したフェムト秒時間分解近赤外分光システムを利用することによって、溶液中での多数の分子の動力学に関する新たな描像を獲得し、溶液中での化学反応に関するより一層精密で一般的なモデルを構築することを目指す。