hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
接触回転系のパターン形成現象に対する動吸振器の最適設計法の開発とその実験的検証

抄紙機や印刷機のような種々の接触回転系において,パターン形成現象がしばしば発生する.研究代表者らは,パターン形成現象の最も支配的な発生原因は線形時間遅れ系の不安定振動であるとみなし研究を行ってきた.その結果,多くのパターン形成現象が上記のメカニズムで説明可能であることが明らかになった.本研究では,実用的で取り扱いが容易なパターン形成現象の防止対策の確立を目指して下記に示す研究を行った.1.新しい安定判別法の開発およびその基本概念の明確化(1)基本的な例として2自由度系および3自由度系を対象に,安定・不安定境界の存在条件に基づく新しい安定判別法を開発した.(2)新しい安定判別法の特長を利用したパターン形成現象の発生しにくい構造設計法を定式化した.2.新しい安定判別法を適用したパターン形成現象に対する動吸振器の最適設計法の確立(1)1自由度系に対しては,不安定度が最も高くなる最悪条件を想定した上で安定化を行う方法を定式化した.この結果,系の特性を完全に同定する必要のない最適設計法を確立した.(2)多自由度系に対しては,複数個の動吸振器が必要でありその個数や設置位置をも含めた最適化を行うため,モード毎に動吸振器を個別に設計する方法を提案し大幅な設計時間の短縮と各モードに対する効果的な安定化を実現した.3.実験的検証時間遅れ系に対する安定判別法の有効性を検証するために,抄紙機等で利用されている粘弾性ロールをモデル化した直列型多段ロール系の実験装置を製作した.主に1自由度系を対象とした実験を行った結果,新しい安定判別法の結果と一致する範囲で振動が発生しこの安定判別法の有効性が確認できた.この実験装置は最大4自由度まで変更可能であり,本研究で得られた結果を基礎にして,今後は動吸振器によるパターン形成現象に対する防止法の有効性について検証を進める.抄紙機や印刷機のような種々の接触回転系において,パターン形成現象がしばしば発生する.研究代表者らは,パターン形成現象の最も支配的な発生原因は線形時間遅れ系の不安定振動であるとみなし研究を行ってきた.その結果,多くのパターン形成現象が上記のメカニズムで説明可能であることが明らかになった.本研究では,実用的で取り扱いが容易なパターン形成現象の防止対策の確立を目指して下記に示す研究を行った.1.新しい安定判別法の開発およびその基本概念の明確化(1)基本的な例として2自由度系および3自由度系を対象に,安定・不安定境界の存在条件に基づく新しい安定判別法を開発した.(2)新しい安定判別法の特長を利用したパターン形成現象の発生しにくい構造設計法を定式化した.2.新しい安定判別法を適用したパターン形成現象に対する動吸振器の最適設計法の確立(1)1自由度系に対しては,不安定度が最も高くなる最悪条件を想定した上で安定化を行う方法を定式化した.この結果,系の特性を完全に同定する必要のない最適設計法を確立した.(2)多自由度系に対しては,複数個の動吸振器が必要でありその個数や設置位置をも含めた最適化を行うため,モード毎に動吸振器を個別に設計する方法を提案し大幅な設計時間の短縮と各モードに対する効果的な安定化を実現した.3.実験的検証時間遅れ系に対する安定判別法の有効性を検証するために,抄紙機等で利用されている粘弾性ロールをモデル化した直列型多段ロール系の実験装置を製作した.主に1自由度系を対象とした実験を行った結果,新しい安定判別法の結果と一致する範囲で振動が発生しこの安定判別法の有効性が確認できた.この実験装置は最大4自由度まで変更可能であり,本研究で得られた結果を基礎にして,今後は動吸振器によるパターン形成現象に対する防止法の有効性について検証を進める.抄紙機や印刷機の種々のロール系のように,ロールが他の系と大きな線圧の下で接触を保持しながら回転する接触回転系においては,激しい振動を伴うと同時にロールの表面に周期的な変形パターンが形成される現象がしばしば発生する.研究代表者らは,これを接触回転系におけるパターン形成現象と呼び,最も支配的な発生原因は線形時間遅れ系の不安定振動であると捉えて,防止対策の確立を目指して研究を行ってきた.その結果,多くのパターン形成現象が上記のメカニズムで説明可能であることが明らかになったが,防止対策が完全に確立されているとは言い難いのが現状である.よって,研究目的を実現するために,平成17年度はおもに次の項目について研究を実施した.1.多自由度の接触回転系に対する動吸振器の最適設計法の開発多自由度系の最も基本的な例として2自由度系および3自由度系を対象に以下の開発を行った.(1)1自由度系の最適設計法のために新たに開発した時間遅れ系に対する安定判別法を多自由度系に拡張した.(2)多自由度系に対しては,複数個の動吸振器が必要でありそれぞれが互いに与える影響を考慮する必要がある.そこで,それらの影響を機械本体のパラメータに対するロバスト性も含めて検討した.(3)動吸振器の個数や設置位置をも含めたトポロジカルな最適化を行う必要があるため,新しい安定判別法と遺伝的アルゴリズムとを結合して,トポロジカルな最適設計法を開発した.

2.実験装置の設計パターン形成現象に対する動吸振器の防止効果とその最適設計法の有効性を検証するために,抄紙機や圧延機の内部で利用されているロール系をモデル化した自由度が可変な直列型多段ロール系の実験装置を設計した.3.新しい安定判別法の最適構造設計法への応用上記1.の動吸振器の最適設計法を基に,パターン形成現象が発生し難い最適構造設計法を開発した.抄紙機や印刷機の種々のロール系のように、ロールが他の系と大きな線圧の下で接触を保持しながら回転する接触回転系においては、パターン形成現象がしばしば発生する。研究代表者らは、パターン形成現象の最も支配的な発生原因は線形時間遅れ系の不安定振動であるとみなして、防止対策の確立を目指して研究を行ってきた。その結果、多くのパターン形成現象が上記のメカニズムで説明可能であることが明らかになった。昨年度は、基本的な2自由度系および3自由度系を対象として、新しい安定判別法を拡張するとともに、その安定判別法を適用した動吸振器の最適設計法を確立した。この結果を踏まえて、平成18度はおもに次の項目にっいて研究を実施した。1.多自由度接触回転系への動吸振器の最適設計法の拡張(1)モード別の固有振動数が比較的離れている場合には、各モードに対応して最適な動吸振器が設計され、それらが互いにほとんど影響を与えないことが確認された。この性質を利用してモード毎に動吸振器を個別に最適設計する方法を提案し、大幅な設計時間の短縮と各モードに対する効果的な安定化を実現した。(2)上記(1)以外の系に対しては、トポロジカルな問題や設計順序に関して詳細な検討を行い、最適なパラメータを導き出した。これは、新しい安定判別法を適用したことにより実現可能となった。2.実験装置の設計・製作時間遅れ系に対する安定判別法および動吸振器の有効性を検証するために、抄紙機内部で利用されている粘弾性ロールをモデル化した直列型多段ロール系の実験装置を設計・製作した。これを用いて、おもに1自由度系を対象とした実験を行った結果、新しい安定判別法の結果と一致する範囲で不安定振動が発生することを確認した。この実験装置は最大4自由度まで変更可能であり、本研究で得られた結果を基礎にして、今後は動吸振器の制振効果を検証する実験を実施する。
非Sequon配列への糖鎖付加とその品質管理における重要性の研究

非Sequon配列(典型的なAsn-x-Ser/Thrではない配列)へのN型糖鎖付加の機構とその細胞内における役割については、その多くが未解明のまま残されている。我々はGPR109Aが有する唯一のN型糖鎖修飾部位が非Sequon配列であることを見出し、N型糖鎖欠損型GPR109Aを用いた解析により、この糖鎖修飾が正常な受容体膜発現に重要であることを明らかにした。また、オリゴ糖転移酵素のsiRNAを用いた解析により、非Sequon配列へのN型糖鎖修飾に寄与するSTT3アイソザイムはSTT3Bであることを見出した。さらにこの糖鎖修飾部位が非Sequon配列であることの必要性を細胞内シグナル伝達の観点から明らかにした。具体的には、非Sequon配列をSequon配列に置き換えたGPR109Aは、N型糖鎖修飾を受けて正常な形質膜への発現を示すものの、ニコチン酸刺激依存的な細胞内シグナル伝達能は野生型と比較して顕著に減弱していることがわかった。タンパク質のN型糖鎖修飾は、Sequon配列と呼ばれるAsn-X-Ser/Thr(XはPro以外のアミノ酸)のAsn残基に施される。ただし、幾つかのタンパク質においては、Sequon配列ではないAsn残基(非Sequon配列)への糖鎖付加が見出されている。これまでSequon配列へのN型糖鎖修飾については、その修飾機構や疾患との関わりが報告されてきたが、非Sequon配列への糖鎖付加に関しては、その意義などは不明のままである。本研究を通して、我々はまず、GPR109Aの各種アミノ酸点変異体のN型糖鎖修飾をウエスタンブロット解析により比較して、GPR109Aが有する唯一のN型糖鎖修飾部位が非Sequon配列であることを明らかにした。次にその糖鎖修飾の細胞内での重要性を明らかにするために、糖鎖欠損型GPR109Aを用いたFlow cytometry解析を行い、この糖鎖修飾が正常な受容体膜発現に重要であることを見出した。また、オリゴ糖転移酵素のsiRNAを用いた解析により、非Sequon配列へのN型糖鎖修飾に寄与するSTT3アイソザイムはSTT3Bであることを明らかにした。近年GPR109Aは抗肥満作用に寄与するGPCRとして注目されており、本研究の成果が脂質異常症の新規の病因解明と治療戦略のための糸口となることが期待される。本研究の目的は、非Sequon配列への糖鎖付加の機構と細胞内機能の解明であり、平成23年度は交付申請書の研究計画(1)糖鎖付加に必要な新規配列モチーフの同定を目的に、受容体のSequon配列における数種のアミノ酸点変異体の解析、および(2)非Sequon配列への糖鎖付加機構の解明のために、GPCRへの糖鎖付加を担う糖転移酵素の同定を行った。まず申請者は、非Sequon配列へのみ糖鎖付加される受容体を同定し、その重要なアミノ酸の点変異体プラスミドを数種作製した。その後、培養細胞に受容体を過剰発現させ、その受容体への糖鎖付加の有無を検証した。その結果、SerやThrなどに置換しSequon配列とした受容体は糖鎖付加されること、さらにValに置換した受容体であっても約半数が糖鎖付加されることを示した。一方、Cysと同様に硫黄を有するMetや、SerやThrと同じく水酸基を有するTyrは糖鎖付加されず、酸性アミノ酸であるAspやGluも糖鎖付加されないことから、その受容体のN型糖鎖付加にはAsn+2位におけるアミノ酸側鎖のかさ高さと酸性度が重要であることを明らかにした。さらに、オリゴ糖転移酵素の活性中心成分STT3のアイソザイムについて、当該受容体への糖鎖付加の寄与を検証し、配列依存的なSTT3アイソザイムの重要性を明らかにした。さらに他の数種GPCRも解析対象とした結果、Sequon配列への糖鎖付加におけるSTT3アイソザイムの役割を見出した。

一時期siRNAの抑制効率が低下する等の問題が生じたものの、当初の研究計画に従い概ね順調に研究を進める事ができている。また、一つの受容体に限定せず数種のGPCRに解析対象を広げた結果、非Sequon配列への糖鎖付加だけではないGPCR全般におけるSTT3の寄与についての知見を得ることができた。次年度はこれまでの研究成果をまとめ、論文として発表する。また、交付申請書に記載した研究計画の通りに、当該受容体の非Sequon配列へ付加した糖鎖の機能解析を行う。具体的には非Sequon配列への糖鎖を欠損した点変異受容体の細胞内局在、細胞内シグナル伝達、脂質ラフトへの移行やエンドサイトーシスの影響を野生型受容体と比較検証する。平成23年度は順調に研究を進めることができたため次年度使用額が生じており、次年度の請求研究費と合わせて、今後さらに詳細に上記の解析を進めていく予定である。糖鎖の機能解析においては、培養細胞に受容体を過剰発現させることが重要であり、細胞培養関連の消耗品やトランスフェクション試薬、細胞内カルシウムイオン濃度や細胞内cAMP濃度の測定のための蛍光試薬など多くの消耗品が必要になる。なお、旅費は研究協力者との研究打ち合わせおよび成果発表に使用する。また、論文投稿と別刷り費用について必要分を計上する。
アンビエント計算に基づく実用的かつ信頼性の高い分散プログラム開発環境

本研究では,研究代表者がこれまでに開発を行っていたアンビエント計算に基づく分散プログラミング言語から得られた柔軟な分散協調機能の設計に関する指針およびそれらの機能の効率良い実現手法を活用し,汎用プログラミング言語を用いて信頼性の高い分散プログラムを開発するためのフレームワークの開発を行った.このフレームワークは,実用的かつ柔軟性の高いアンビエント計算機能を提供するのに加え,専用分散言語で書く際には問題となりにくいユーザプログラムの安全性を保証するための解析・検証ツールを備えている.平成25年度には,主に以下の3つの研究開発を行った.(1)高水準アンビエント記述(アプリケーションプログラム)に対するセキュリティポリシー記述仕様の確立:前年度に開発した高水準記述ガ可能なJavaフレームワーク上で記述された分散アプリケーションに対し,移動先で実行され得るケーパビリティの指定(コードからの抽出が容易でない部分の事前埋め込み)と,受け入れ側のセキュリティポリシーの指定方法の仕様記述の設計を行った.(2)低水準コードの解析手法:(1)の高水準フレームワーク上で記述されたJavaプログラムは,標準的なJavaコンパイラによって低水準なバイトコードへと変換されるが,アプリケーション実行中の安全性の確保の実現には,そのような低水準コードの実行時解析・検証が必要となる.本課題で開発しているアンビエント計算機能を用いたJavaコードの特性を考慮した簡潔な解析手法,および解析を実装するためののバイトコード操作ツールの開発を行った.(3)高水準言語に組込まれたアンビエント機能のセキュアな実行のためのフレームワークの開発:アンビエントにおいて個々の移動動作を表すケーパビリティは,処理系のセキュリティを確保するための重要な役割を持っており,その正しくかつ効率良い実行方式の実現は重要な課題である.そのような実行方式の一つとして,動的な機能をそなえた汎用プログラミング言語へのコンパイルによる機能の実装を行った.これまでの研究成果であった解釈実行による方法と比べ,実行速度の改善が見られ,かつ,形式的に定義された変換方式を提供することで,セキュアな実装が正しく行われていることの確認がより容易になっている.本研究では,研究代表者がこれまでに開発を行っていたアンビエント計算に基づく分散プログラミング言語から得られた柔軟な分散協調機能の設計に関する指針およびそれらの機能の効率良い実現手法を活用し,汎用プログラミング言語を用いて信頼性の高い分散プログラムを開発するためのフレームワークの開発を行った.このフレームワークは,実用的かつ柔軟性の高いアンビエント計算機能を提供するのに加え,専用分散言語で書く際には問題となりにくいユーザプログラムの安全性を保証するための解析・検証ツールを備えている.平成24年度には,主に以下の2つの研究開発を行った.(1)高水準言語向けライブラリの仕様策定およびプロトタイプ実装:分散プログラムの柔軟な開発を目的とした,Scheme言語用ライブラリの開発を行った.開発した実行環境は,対話環境を備え,プログラムを実行させながら,アドホックなコードの追加,移動,マージ等のアンビエントの構造的な変更を柔軟に行うことが可能である.開発したライブラリは,移動を実現するための実装方式の提案,アンビエント階層可視化ツールの開発,関数型言語の持つ高階関数,スコープルールとの兼ね合いを考慮した仕様の設計等,高水準言語上でアンビエント計算モデルを用いてプログラムを記述するのに有用な機構を数多く備えている.(2)高水準言語向けライブラリの分散環境上における安全な実装技術の開発:アンビエントにおいて個々の移動動作を表すケーパビリティは,秘匿性と不可分性の2つの性質を備えている.秘匿性とはケーパビリティから動作対象の名前を抽出できないこと,不可分性とは,合成されたケーパビリティを個々の要素に分解できないことを意味する.これらの性質により,アンビエント間のやり取りに厳密な制限を課すことが出来,システムの安全性を保証しやすくなる.アンビエント計算の実装において,これら2つの性質を備えたケーパビリティを実現するための手法について提案する.提案手法は,公開鍵暗号方式を用い,適切な場所でのみケーパビリティを復号可能とすることで性質を保証する.提案手法の形式的定義を示し,また,(1)で開発したシステム上に実装した.前年度に引き続き,高水準アンビエントを記述する上でのセキュリティ仕様記述に関する機能の設計・実装のための研究を行った.具体的には,Java仮想機械上で動作するアンビエントプログラムの安全性を,プログラムの実行時ではなく,クラスロード時に検証するための手法としてJavaバイトコードに対する低水準の解析・操作を柔軟かつ簡潔に記述可能なライブラリの開発を行った.アンビエントプログラムの安全性に関する様々な記述を,このライブラリを呼び出すJavaプログラムへとコンパイル・実行することで,開発基盤のセキュリティに関するコンポーネントの実装の改善を見込むことが可能となる.プログラミング言語提案フレームワークを用いて書かれた分散プログラムの安全性を確保するための拡張機能の仕様設計は順調に進んでいる.また,その実装忠実に安全な実行を行うためのプログラム実行基盤を実装するための要素技術の開発も順調に進行中である.また,拡張機能を実装するための種々の要素技術の開発も並行して行っている.これらの成果をもとに,全体として開発者の望む「正しい」動作を信頼のおける処理系上で実現する分散実行環境の開発に取り組むことができると考えている.高水準言語上でアンビエント計算モデルに基づく分散プログラムを記述するためのフレームワークの土台の構築は順調に完了している.また,そのモデルに忠実に安全な実行を行うためのプログラム実行基盤を実装するための要素技術の開発も順調に進行中である.

実装技術の確立は,アンビエント計算モデルにおける実行時の安全性の保証に必要な条件は何かの理解にとって重要であり,これらの成果をもとに,プログラムの「正しい」動作を宣言的に記述し,その記述どおりに安全に実行するための検証機能を備えた実行環境の開発に取り組むことができると考えている.今後は以下のように研究を進める予定である.(1)高水準アンビエント記述上のセキュリティ仕様記述の設計・実装:25年度に引き続き,セキュリティ拡張機能の設計・実装を行う.仕様の検討にあたっては,低水準コードの解析性能を考慮し,柔軟性と実行効率の両面から再検討を行い,改良・実装詳細化を進める.(2)安全性を確認するための低水準コード解析手法の構築:システムが全体として満たすべき性質の解析・検査を実行時に効率良く行うための方法を開発する.(3)フレームワーク全体の統合と評価:これまでに開発してきた個々の要素技術の統合を行い,全体としての利便性,実行効率についての評価を行う.これには,実際的な応用アプリケーションの開発も含まれる.今後は以下のように研究を進める予定である.(1)高水準アンビエント記述(モデル)から上記言語のコードへの変換手法の確立:汎用言語機能との干渉の解決,モデルに反しない範囲内での生成コードへのユーザによる自由なコード追加,などを考慮しつつ設計を行う.(2)高水準アンビエント記述への性質(仕様)の埋込みおよび生成コードへの反映:性質には個々のアンビエントが満たすべき性質を書けるようにする.並行して開発する(3)の検査器は,全てのアンビエントが自分自身の性質を満たすという仮定の下で,システム全体の解析・検証を行う.それぞれのアンビエントが性質を満たすことを各ライブラリでは次のようにして保証する:(Java)性質に特化した適切なクラスの自動選択(あるいは明示的なクラス指定)(Scheme)性質をS式中にアノテーションとして埋め込んでおき,ランタイムが性質を満たすかの実行時チェックを行う.
大正～昭和戦前期の新教育学校における学校経営と教育実践の連関に関する総合的研究

本研究の目的は、大正昭和戦前期の「新教育」実践が如何なる学校経営の下で展開したのかを、奈良女高師附小の事例を中心に検討するものであり、木下竹次が主事を務めていた時代に木下の教育理念と学校経営がどのように同校の教師たちの教育実践に影響を与えたのか、それと同時に、教師たちがどのように木下との齟齬を乗り越えつつ、それぞれの独創的な教育実践を編み出し、大正新教育を代表する同校の先進的な教育実践を構築していったのかを明らかにすることを通して、「新教育」研究一般の深化に貢献することにある。平成30年度は29年度に引き続き、下記の活動を行った。1附属小学校に所蔵されている職員会記録、学校日誌等の学校文書の明治期昭和期の貴重な史料群が経年によって劣化が著しく進んでおり、これらの史料群の保存処置は本研究の遂行上、不可欠であると同時に、貴重な教育史料として保存し、教育史研究者にこれらの史料を供することも本研究の重要な役割であるため、史料群の脱酸処理の補修を行い、今年度で補修作業は完遂した。2平成31年3月に、研究代表者・研究分担者が参集し、第3回目の科研費報告会を奈良女子大学において開催した。この報告会においては、上述の1で述べた奈良女子大学附属小学校所蔵資料の脱酸性化の状態及び補修の完遂報告と、奈良女高師附小の主幹であった木下竹次に関係する学校経営理念や、その影響下で教育実践を行った訓導の特質についての研究報告が行われた。そこで、平成28年度では、1附属小学校に所蔵されている、職員会記録、学校日誌、学級日誌、教授細目案等の学校文書や機関誌『学習研究』等の大正昭和戦前期の貴重な史料群が経年によって劣化が著しく進んでおり、これらの史料群の保存処置は本研究遂行上、不可欠であると同時に、貴重な教育史料を保存して今後の教育史研究者に供することも本研究の重要な役割であるために、まず特に損傷の著しい史料群の補修を行った。2平成29年3月に、研究代表者・研究分担者が参集し、第1回目の科研費報告会を奈良女子大学附属小学校において開催した。この報告会においては、1で述べた奈良女子大学附属小学校所蔵学校資料の脱酸性化及び補修の進捗状況の報告と、本研究の目的である、奈良女高師附小における学校経営の様相を明らかにする第一歩として、大正期昭和初期における木下竹次主事とその下で訓導として教育活動を展開した幾尾純との音楽教育論の違い(対立)に着目し、その特徴についての発表が行われた。本研究の初年度の目的および計画である、経年劣化による奈良女高師附小史料群の補修・保存作業については専門業者に依頼し、劣化の著しい史料群から脱酸処理と補修の作業を予定通り行った。また並行して、奈良女子大学附属小学校に所蔵されている史料以外の当該時期における同校の教師たちの著書・論文等を収集することも予定通り行ってきた。また、第1回科研費報告会を、研究代表者および研究分担者とともに年度末に開催し、史料調査・収集の現状報告と史料収集の成果による各自の研究報告を行ったことに加え、研究分担者は学会誌、紀要等においても、それぞれの研究成果を発表した。平成29年度は28年度に引き続き、下記の活動を行った。1附属小学校に所蔵されている、職員会記録、学校日誌、学級日誌、教授細目案等の学校文書や、機関誌『学習研究』等の明治期昭和期の貴重な史料群が経年によって劣化が著しく進んでおり、これらの史料群の保存処置は本研究遂行上、不可欠であると同時に、貴重な教育史料として保存し、教育史研究者にこれらの史料を供することも本研究の重要な役割であるため、史料群の脱酸処理の補修を行い、今年度で補修作業はほぼ完遂した。2平成30年3月に、研究代表者・研究分担者が参集し、第2回目の科研費報告会を奈良女子大学において開催した。この報告会においては、上述の1で述べた奈良女子大学附属小学校所蔵資料の脱酸性化の状態及び補修の進捗状況の報告と、奈良女高師附小発行の機関紙『学習研究』の特徴、大正期昭和初期に活躍した同校勤務の訓導達の教育理念や実践の特質についての研究報告が行われた。本研究の目的および年次計画である、経年劣化による奈良女

高師附小史料群の補修・保存作業については専門業者に依頼し、劣化の著しい史料群も加えた、ほぼすべての史料群の脱酸処理と補修の作業を予定通り行った。また並行して、奈良女子大学附属小学校に所蔵されている史料群以外の当該時期における同校の教師たちの著書・論文等を収集することも予定通り行ってきた。また、第2回科研費報告会を、研究代表者および研究分担者とともに年度末に開催し、史料調査・収集の現状報告と史料収集の成果による各自の研究報告を行ったことに加え、研究分担者は学会誌、紀要等においても、それぞれの研究成果を発表した。本研究の目的は、大正昭和戦前期の「新教育」実践が如何なる学校経営の下で展開したのかを、奈良女高師附小の事例を中心に検討するものであり、木下竹次が主事を務めていた時代に木下の教育理念と学校経営がどのように同校の教師たちの教育実践に影響を与えたのか、それと同時に、教師たちがどのように木下との齟齬を乗り越えつつ、それぞれの独創的な教育実践を編み出し、大正新教育を代表する同校の先進的な教育実践を構築していったのかを明らかにすることを通して、「新教育」研究一般の深化に貢献することにある。平成30年度は29年度に引き続き、下記の活動を行った。1附属小学校に所蔵されている職員会記録、学校日誌等の学校文書の明治期昭和期の貴重な史料群が経年によって劣化が著しく進んでおり、これらの史料群の保存処置は本研究の遂行上、不可欠であると同時に、貴重な教育史料として保存し、教育史研究者にこれらの史料を供することも本研究の重要な役割であるため、史料群の脱酸処理の補修を行い、今年度で補修作業は完遂した。2平成31年3月に、研究代表者・研究分担者が参集し、第3回目の科研費報告会を奈良女子大学において開催した。この報告会においては、上述の1で述べた奈良女子大学附属小学校所蔵資料の脱酸性化の状態及び補修の完遂報告と、奈良女高師附小の主幹であった木下竹次に関係する学校経営理念や、その影響下で教育実践を行った訓導の特質についての研究報告が行われた。現時点で、研究計画通りに進捗しているので、次年度も引き続き、経年劣化による奈良女高師附附小史料群の補修・保存作業を遂行するとともに、奈良女高師附附小における教師たちの史料調査・収集、それらの作業に基づく研究成果の発表の場を設け、活発な発表を行う予定である。また、次年度は2年目にあたるので、最終年度のまとめに向けた具体的な討議も、研究代表者・研究分担者とともに積極的に行う予定である。現時点で、研究計画通りに進捗しているが、最終年度も引き続き、まだ未着手の経年劣化による奈良女高師附附小史料群の補修・保存作業を遂行するとともに、奈良女高師附附小における教師たちの史料調査・収集を進めながら、それらの作業に基づく研究成果を、研究代表者および研究分担者が学会、研究会等において発表を行う予定である。特に今年度は最終年度にあたるため、本研究の成果をより広く社会や教育関係者に発信するための集大成的な報告会を、研究代表者・研究分担者とともに開催する予定である。2年間にわたる予定の資料の脱酸・補修作業にかかる経費が、初年度は見込みより安価で実施できたこと。また、3月の共同研究会に遠隔地からの参加を見込んでいた研究協力者が参加できなかったため、旅費が不要だったこと。当該年度でほとんどの史料の脱酸・補修の処理が終わったが、年度末近くになって新たに発見された史料があり、次年度に追加の処理を行う費用を残す必要があったため。次年度使用額は、新たな史料の脱酸・補修のために使用する。2年目の脱酸・補修作業の経費にあてる。
HTLV-I.Rexの細胞相同体cDNAの性質

抗Rex抗体と交差する蛋白質をコードする遺伝子、又、核酸プローブを用いてlow stringentな条件で釣り上げたclonesを機能的にRexと相同であるかどうか調べたが、いづれもnegativeであった。そこで、機能を基にクローニングするため以下の2つのアプローチを行った。1.Rexの細胞側コファクターの同定:Rexはコファクターと一緒に働いていると考えられている。機能的なRex相同体はRexと同一のコファクターと相互作用しているはずである。そこでまずコファクターを同定することを試みた。そのためにRex及びHIVにおけるcounterpartであるRevのdominant-negative mutantの作用機能を分析した。その結果、標的RNAと結合できないRexのmutant(TAgRex)が、細胞側コファクターを取り去ることによりRex/Revの作用を制御していることを明らかにした。次にこの抑制を解除する因子を検索したところ、翻訳開始因子eIF5Aが見つかった。このことはeIF5AがRex/Revのコファクターであることを示す。そこでeIF5Aとの相互作用を指標に、Rexの細胞相同体のスクリーニングを開始する予定である。2.発現クローニング法の工夫:Rex/Revは標的RNAと結合する領域とコファクターと結合する領域に分けられる。そこで、RevのRNA結合領域(技術的な理由でRevを用いた)とのfusion蛋白としてcDNAが発現できるようなクローニングベクターを構築した。次に分泌型のHIVのEnvをRev依存的に発現するレポータープラズミドを作った。数ngのRev発現プラズミドとコトランスフェクトすることによりEnvの生産が認められた。これはcDNAライブラリーのスクリーニングに耐える鋭敏さである。活性化されたT細胞よりRNAを抽出し、cDNAライブラリーを作成し、スクリーニングを開始している。
超高精密核科学研究

スエ-デンのスベドベリ-研究所はウプサラ大学附置の国立研究所的運営がなされている国際研究機関である。ここの中心的施設はCELSIUSと呼ばれる粒子ビ-ム蓄積リングでCERN(欧州原子核研究機構)のICEリングを移して抜本的改造をほどこしたものである。CELSIUSは粒子ビ-ム蓄積冷却リングとしては国際的に先駆的施設である。研究代表者池上は1983年にスベドベリ-研究所の前身であるグスタフ・ウェルナ-研究所から招へいされCELSIUSリング施設の中核的実験装置である広域ガンマ線・中間子スペクトログラフ(略称、PACKMAN)を設計した。以来、主としてウプサラ大学側の支弁により、一昨年までほぼ毎年二名程度の交流派遣が行われてきた。CELSIUS事業はそれまでのCERN一辺倒の高エネルギ-物理、核物理研究から脱却、スエ-デン独自の施設を設置する国策の一つであって、ここに世界最高分解能粒子観測の本核物理研究センタ-の実績を導入しようという狙いがあったからである。一方、昭和61年度より核物理研究センタ-のリングサイクロトロン事業が文部省の手で発足し、精密中間エネルギ-核物理学の樹立に向けて新しい国際的施設が誕生することになった。これは世界の大きな機関の動向にも大きな影響を及ぼし、カナダのTRIUMFが現行のプロジェクトを縮小しK中間子施設に転換を図っているのもその一例である。(TRIUMF実験施設最高責任者クラドック博士談)本核物理研究センタ-はこの機会に、CERNの先端的測定デ-タ収集、解析システムを支えてきたウプサラ大学側の実積の導入の目的で今度は日本側の支弁で交流の和を拡げるべく、先ず試験的に2年間計画の文部省国際学術交流の申請をし、認められた。ところが、上記の交流の段階で前述の広域スペクトログラフPACKMANが中間子発生と高エネルギ-γ線発生を同じ陽子エネルギ-で系統的に観測する成果をあげ始めた。(研究発表の項参照)また、放射光施設をも含む今後の全ての大型粒子ビ-ム施設が避けて通ることの出来ない粒子ビ-ム冷却の問題にCELSIUSを通じて触発された研究代表者が、自由ポジトロニュ-ム放射光発生原理を発見するに至った。(研究発表の項参照)これは参議院科学技術特別委員会で取り上げられ、わが国の基礎科学推進に向けて一石を投じていた事は、参院より送られた同委員会議事録によって知った。この新原理に対する国内外の反響は大変大きくて、現行の粒子ビ-ム冷却法より桁で早い新冷却原理探索へと駆り立てたのであった。この成果の中間報告を1989年ベルリン・サイクロトロン国際会議で招待講演として公表して以来、欧米で衝撃の波紋が広がっている。この研究における本交流事業のスエ-デン側の代表者S.クランダ-教授(ウプサラ大学)の役割が大変大きいので大阪大学とウプサラ大学の成果として発表している。本交流事業の当初の目的である実験的研究に加えて理論的成果が盛り上がりを見せ、米国の超大型計画であるSSCを含む世界の大型加速器施設の動向にも影響を与えかねない状況にある。このような背景もあって、北欧最古の歴史を持つウプサラ大学は数少ない名誉哲学博士を研究代表者に贈呈することを本年早々決定した。この紙面を借りて、本交流事業を支えていただいた文部省に深謝する次第である。平成2年度より更に交流の輪を広げようとの希望で3年計画で申請している本交流事業の延長が認められれば、大変幸先の良いことと期待している。

ところが、上記の交流の段階で前述の広域スペクトログラフPACKMANが中間子発生と高エネルギ-γ線発生を同じ陽子エネルギ-で系統的に観測する成果をあげ始めた。(研究発表の項参照)また、放射光施設をも含む今後の全ての大型粒子ビ-ム施設が避けて通ることの出来ない粒子ビ-ム冷却の問題にCELSIUSを通じて触発された研究代表者が、自由ポジトロニュ-ム放射光発生原理を発見するに至った。(研究発表の項参照)これは参議院科学技術特別委員会で取り上げられ、わが国の基礎科学推進に向けて一石を投じていた事は、参院より送られた同委員会議事録によって知った。この新原理に対する国内外の反響は大変大きくて、現行の粒子ビ-ム冷却法より桁で早い新冷却原理探索へと駆り立てたのであった。この成果の中間報告を1989年ベルリン・サイクロトロン国際会議で招待講演として公表して以来、欧米で衝撃の波紋が広がっている。この研究における本交流事業のスエ-デン側の代表者S.クランダ-教授(ウプサラ大学)の役割が大変大きいので大阪大学とウプサラ大学の成果として発表している。本交流事業の当初の目的である実験的研究に加えて理論的成果が盛り上がりを見せ、米国の超大型計画であるSSCを含む世界の大型加速器施設の動向にも影響を与えかねない状況にある。このような背景もあって、北欧最古の歴史を持つウプサラ大学は数少ない名誉哲学博士を研究代表者に贈呈することを本年早々決定した。この紙面を借りて、本交流事業を支えていただいた文部省に深謝する次第である。平成2年度より更に交流の輪を広げようとの希望で3年計画で申請している本交流事業の延長が認められれば、大変幸先の良いことと期待している。
光学活性熱応答性高分子を固定化した活性炭素繊維細孔反応場における水中電解反応

温度上昇により水中で疎水的な環境を生み出す熱応答性高分子に、アミノ酸由来の光学活性部位を導入し、立体選択的な有機化合物の捕集ならびに水中での環境調和型有機反応をを可能とする新規機能性高分子の合成に成功した。さらに、これらの高分子を炭素材料に固定化する手法を確立し、その表面状態を詳細に確認するとともに、水中での有機反応を実施し、機能性電極としての特性を評価したところ、表面に導入した熱応答性高分子の温度変化に伴う相転移現象に対応した電解反応のスイッチング現象を示唆する結果を得た。電極の表面改質および化学修飾に関する申請者独自の研究成果を基盤として、炭素繊維(フェルト状、粉砕粉末)、グラファイト等、種々の炭素材の電解表面酸化を行い、電解パラメータと導入官能基の種類(酸化レベル)・導入量との相関を精査した結果、各炭素材を陽極とし、支持電解質に硝酸リチウム、溶媒にアセトニトリル-水混合溶媒を用いて、支持電解質に対して4F/molの通電を行う条件において、フェノール性水酸基の導入量が最大となることを、親水性試験およびX線光電子分析により確認した。続いて、得られた表面酸化炭素材上の水酸基を手がかりとして、N-イソプロピルアクリルアミド(NIPAAm)をグラフト重合する手法を探索した。電解還元重合法、高分子反応手法、リビングラジカル重合など種々のグラフト法を試みた結果、現時点で、リビングラジカル重合の一種であるRAFT法を用いた場合に好結果を得ている。得られた熱応答性高分子固定化炭素材について、X線光電子分析による表面分析を行い、ポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)(PNIPAAm)に特徴的なスペクトルを確認した。また、PNIPAAmグラフト粉末状繊維については、水中に分散させ、その親水性の変化から、表面に導入したポリマー由来の熱応答性を示す結果を得た。一方、炭素材上に導入する不斉を有する熱応答性高分子の合成についても着手し、プロリノール、バリノールなどアミノ酸誘導体を側鎖に有するアクリルアミド系モノマーの単独重合体あるいはNIPAAmとの共重合体が、その構成モノマーユニットならびにユニット比に応じて、1455°Cの下部臨界共溶温度を有し熱応答性を示すことを明らかにした。今回新たに合成した不斉を有する熱応答性高分子を導電性の炭素材にグラフトすることにより、温度制御に基づく、水中での不斉疎水場の出現と、その反応場における高効率電解反応が展開できると期待される。平成20年度までに、プロリノールなどのアミノ酸誘導体を側鎖に有するアクリルアミド系光学活性高分子が熱応答性を示すことを見出したが、平成21年度は、まず、これら熱応答性高分子水溶液において、下部臨界共溶温度(LCST)以上で形成される疎水場への有機基質の取り込みを行った。poly(N-isopropylacrylamide-co-N-acryloylprolinol)によるCitronellolの取り込みにおいて、LCST以上の温度で、高分子中から回収された基質と、バルク水溶液中から回収された基質のそれぞれの旋光度を測定した結果、(+)-体が高分子中に優勢に取り込まれる傾向が確認された。使用した高分子は、(-)の旋光性を示していることから、この残留による影響は考えられない。さらに、poly(N-isopropylacrylamide-co-N-acryloylalaninol)による1-Phenylethanolの取り込みにおいては、光学分割カラムを用いた評価から、約80%の選択性で一方のエナンチオマーがポリマー相に取り込まれることを確認した。さらに、炭素繊維への熱応答性高分子の固定化については、前年度までの表面改質・グラフト重合法についての知見を基盤に、リビングラジカル重合法の一種であるATRP法による熱応答性高分子の炭素上へのグラフト化を達成した。Poly(N-isopropylacrylamide)を固定化した炭素繊維では、これを電極とし、ベンゾキノンをモデル基質として電気化学的測定を行った結果、熱応答性高分子の修飾を示唆する端緒的な結果を得ている。さらに、高分子反応場に、反応を誘発する触媒あるいは反応点を導入する検討も開始し、クラウンエーテル、ピロリジン部位などを側鎖に有する熱応答性高分子の合成にも成功しており、これらを炭素繊維界面に導入する検討を継続している。平成21年度までに、poly(N-isopropylacrylamide-co-N-acryloyl-(5)-prolinol)をはじめとする新規光学活性熱応答性高分子の合成、ならびに、その水溶液中での相転移にともない出現する高分子疎水場に有機化合物が立体選択的に取り込まれる現象を確認した。本研究課題最終年度となる平成22年度では、これら高分子を炭素材にグラフトする手法を確立し、さらに、得られた修飾電極を用い、いくつかの基質の水中電子移動過程をサイクリックボルタンメトリー(CV)を用いて観察した。まず、代表的なリビングラジカル重合手法であるRAFT法あるいはATRP法を用いて、N-isopropylacrylamideおよびN-acryloylalaninolを、炭素材にグラフト重合させることに成功した。

これらの修飾電極を用いて、ベンゾキノンならびにフェロシアン化物イオンの水中での電子移動過程をCVを用いて観察した結果、電極上の熱応答性高分子の相転移挙動に対応した温度効果が認められ、その疎水性に依存して、基質が電極上に濃縮、あるいは、電極上からブロックされる現象を見出した。さらに、ピロール部位を末端に有するpoly(N-isopropylacrylamide-co-N-acryloyl-(S)-prolinol)を新たに調製し、これを電解重合することで、光学活性熱応答性高分子グラフトポリピロール薄膜を調製することにも成功した。電極上に生成した薄膜は、その電導性を利用し、そのまま機能性電極として、上述の基質の濃縮あるいは排除効果を発揮することが認められ、立体選択的な基質濃縮効果についても端緒的な結果が観察されており、光学活性熱応答性高分子反応場を用いた水中電子移動過程の新手法を提供するものとして興味深い。
新規メモリーT細胞制御遺伝子の特性を活用した癌免疫療法の開発

メモリーT細胞の効率的な誘導法の確立は、強力な癌免疫療法の開発につながる。しかしながら、メモリーT細胞の分化誘導メカニズムは明らかではない。これまでに、我々はメモリーT細胞分化を調節する新規の栄養素代謝を同定することに成功した。本研究では、この栄養素代謝を阻害する低分子化合物を同定し、癌に対するT細胞移入療法の効果を増強できることを示した。さらに、メモリーT細胞のマーカーであるCD62Lの新しい発現制御メカニズムを同定した。この成果は、将来、T細胞の分化を自在に制御する方法論の確立および強力な癌免疫療法の開発に貢献すると期待される。強力な癌免疫療法の開発のために、強い抗腫瘍活性を有する癌抗原特異的CD8陽性キラーT細胞(CTL)ならびにCD4陽性ヘルパーT細胞(Th細胞)をメモリーT細胞として誘導することが求められている。本研究では、我々が同定した新規メモリーT細胞制御遺伝子である遺伝子#10(特許出願中のため仮称)改変マウスにおける癌抗原特異的T細胞を詳細に解析すること、および遺伝子#10が制御するメモリーT細胞形成メカニズムを活用したT細胞の「質」を向上させる新しい癌免疫療法の開発へ向けた研究基盤を確立することを目標としている。平成26年度では、遺伝子#10をタモキシフェン誘導性に全身の細胞で欠損するマウスを解析した。遺伝子#10の欠失は胎生致死を引き起こす事が知られていたが、今回我々は、生後6-8週のマウスにタモキシフェンを投与し遺伝子#10を欠失させても、マウスの生育に障害は認められず、また組織学的解析においても異常は認められなかった。この事実は、T細胞の免疫応答を改善させるための戦略として、遺伝子#10酵素活性が標的となることを安全面から支持するものであった。実際に、遺伝子#10酵素活性を抑制する阻害剤の候補化合物を同定した。この候補化合物をヒトT細胞培養系に添加する事でメモリーT細胞が増加することを確認した。さらに、これらの阻害剤候補化合物をマウスに投与した後にリステリア菌感染症モデルを用いて、メモリーT細胞の形成を評価したところ、対照群に比較して阻害剤候補化合物を投与した群において、メモリーT細胞が高く誘導されることが示唆された。さらに、遺伝子#10によって制御されるシグナルパスウェイを抑制する化合物によって誘導されたメモリーT細胞フェノタイプを示すWT1特異的T細胞を癌細胞を移植したNOGマウスに輸注することで、T細胞の顕著な増殖に伴うマウスの生存延長が認められた。平成27年度では、遺伝子#10をタモキシフェン誘導性に全身の細胞で欠損させても、マウスの成育および組織に異常が認められないことより、T細胞の免疫応答を改善させるための戦略として、遺伝子#10酵素活性阻害剤が安全面からも実現可能であると考え、平成26年度に引き続き、遺伝子#10酵素活性阻害剤の開発を進めた。新たに同定した化合物Aは、これまで同定していたものと比較して高い阻害活性を示した。また、EG7癌細胞株を移植し、腫瘍塊が形成されたマウスにOT-I細胞とともに化合物Aを投与すると、完全に腫瘍が退縮した。しかしながら、コントロールの化合物を投与されたマウスの腫瘍塊は増大し退縮することはなかった。また、この化合物Aは、毒性が認められたため、化合物Aを改変することにより毒性の少ない化合物B、C、Dを創出することに成功した。この化合物B、C、Dは、in vitroでヒトメモリーT細胞の誘導を促進させた。順調に遺伝子#10酵素活性の阻害剤を創出できており、実際に、期待通りの薬効を確認することが出来ている。強力な癌免疫療法の開発のために、癌抗原特異的CD8陽性キラーT細胞(CTL)をメモリーT細胞として誘導することが求められている。本研究では、我々が同定した新規メモリーT細胞制御遺伝子である遺伝子#10(仮称)改変マウスにおける癌抗原特異的T細胞を詳細に解析すること、および遺伝子#10が制御するメモリーT細胞形成メカニズムを活用したT細胞の「質」を向上させる新しい癌免疫療法の開発へ向けた研究基盤を確立することを目標としている。平成28年度では、リステリア菌感染症モデルにおいて遺伝子#10欠損OT-I T細胞のメモリー形成能亢進メカニズムの解明をCD62L分子の発現制御に着目して実施した。これまでの研究により我々は遺伝子#10欠損T細胞ではCD62Lの発現が増加することを明らかにした。さらに、遺伝子#10によって調節されるシグナルパスウェイを合成化合物を用いて阻害することでCD62L発現が増加すること、また、逆にそのシグナルパスウェイを亢進することでCD62L発現が減少することを明らかにしてきた。そこで、遺伝子#10シグナルパスウェイによるCD62L発現制御機構を解析した。その結果、これまで知られているKLF2による転写活性やCD62Lタンパクの細胞膜からのsheddingとは異なる新規のメカニズムでCD62L

発現制御が達成されていることが明らかとなった。すなわち、遺伝子#10シグナルパスウェイは、CD62L locusのヒストンH3の脱アセチル化を誘導しCD62Lの発現を制御していた。遺伝子#10シグナルパスウェイは、CD62LのみならずT細胞のself-renewalやアポトーシスなどに関与することから、これらのT細胞の機能についても同様のメカニズムによって制御が行われていることが示唆された。メモリーT細胞の効率的な誘導法の確立は、強力な癌免疫療法の開発につながる。しかしながら、メモリーT細胞の分化誘導メカニズムは明らかではない。これまでに、我々はメモリーT細胞分化を調節する新規の栄養素代謝を同定することに成功した。本研究では、この栄養素代謝を阻害する低分子化合物を同定し、癌に対するT細胞移入療法の効果を増強できることを示した。さらに、メモリーT細胞のマーカーであるCD62Lの新しい発現制御メカニズムを同定した。この成果は、将来、T細胞の分化を自在に制御する方法論の確立および強力な癌免疫療法の開発に貢献すると期待される。遺伝子#10欠損T細胞の腫瘍免疫における働きについては、評価できておらず、遅れもある。しかしながら、想定以上に阻害剤の同定が進んでいる。全体としては、ほぼ順調と考える。遺伝子#10酵素活性阻害剤の開発と抗腫瘍免疫応答の増強平成27年度では、新たな遺伝子#10酵素活性阻害剤の候補化合物A-Dを開発した。しかしながら、これらの化合物の遺伝子#10酵素活性の抑制効果は40%-60%程度であり、さらに抑制効果を高めた化合物の探索・開発が期待される。したがって、平成28年度は、平成27年度に引き続き、遺伝子#10酵素活性阻害剤の開発に焦点をあてる。また、候補化合物の抗腫瘍効果を、腫瘍塊の退縮にのみ注目するのではなく、どのような過程を経て、その結果に至ったかについても、詳細に検討していく。すなわち、化合物投与によって、実際にメモリーT細胞の誘導が亢進しているか、「質」のいい免疫応答が惹起できているかを、リステリア感染症モデルおよび腫瘍移植モデルを用いて検証していく。さらに、遺伝子#10によって生成される物質によってT細胞はエフェクターT細胞に分化が亢進し機能が低下することを、これまでの我々の研究によって明らかにしており、遺伝子#10の持続的な発現はT細胞の機能低下を誘導すると推察される。したがって、抗原が持続的に存在する腫瘍免疫において、この遺伝子#10の発現がT細胞の機能低下・疲弊の原因となっていることが考えられる。この点においても、遺伝子#10酵素活性阻害剤の投与により、腫瘍局所におけるT細胞の機能・疲弊が改善されるか検討していく。腫瘍免疫学、免疫学LacZノックインマウスを用いた遺伝子#10の時空間的な発現の理解遺伝子#10によって生成される物質によってT細胞はエフェクターT細胞に分化が亢進し機能が低下することを、これまでの我々の研究によって明らかにした。ここから、遺伝子#10の持続的な発現はT細胞の機能低下を誘導すると推察される。
分子配向により観測できる化学反応の立体ダイナミクス過程

1)六極電場非破壊選別とドプラー選別飛行時間測定を用いた新しい実験法により水素結合型クラスターDCl二量体のレーザー光解離ダイナミクスを解明した。その結果、遷移状態近傍にある直線型不安定化学種[ClDCl]の振動状態を直接観測することができた。振動構造解析の理論計算を行った結果、実験で得られた振動数は安定DCl分子と大きく異なり、v=0,1,2,3準位間のエネルギーはそれぞれ、1496,809,1488cm^<-1>であると帰属できた。2)水分子の電気放電により高密度の超音速OH(^2P)ラジカルビームを生成し、1mm長の六極電場を用いてW量子状態を非破壊選別した。レーザー誘起蛍光法(LIF)でOHラジカルのW状態を分離した集束曲線を得ることに成功した。偏光レーザーでアライメントさせたNO分子と交差させてNO_2分子の検出を試みたが、LIF信号が微弱なため検出できなかった。検出法の改良が今後の課題である。3)表面反応における分子配向効果を直接観測するため、1m長の六極電場を用いた超高真空対応型配向分子ビームラインを制作した。またそれを用いて、配向塩化メタン分子ビームを超高真空下で発生させることに成功した。配向CH_3Cl分子ビームは|JKM>=|111>に86%占有分布している期待通りの配向特性であった。4)Ir(100)及びIr(111)単結晶表面における水素分子の解離吸着は、表面と非平衡状態にある表面近傍の原子状水素を経由する「ホット原子機構」に基づくことを反応速度解析によりはじめて実証した。(1)六極電場型配向分子ビーム反応装置を製作し、DCI二量体クラスターを非破壊選別することに成功した。選別した二量体を用いて光解離ダイナミクスをドプラー選別飛行時間法により短寿命種[CIDCI]の内部状態分布を決定した。(2)Ir(111)表面状での水素同位体置換反応の研究を行い、水素分子が解離した際に生成するホット水素原子が反応プロセスに大きく関与していることを見いだした。このような反応におけるホット水素原子機構の提案は、世界で最初である。また、Ir(111)表面の上にAuを層成長させ、水素分子との反応性を調べた。驚くべきことに単体Auの表面では解離吸着しない水素分子が、このような薄膜表面では解離吸着することがわかった。今後その原因を明らかにし、水素のもたらす化学反応制御への道を切り開く予定である。(3)水分子の電気放電によりオOH(^2II)ラジカルを生成し、六亟不均一電場を用いて分子の配向状態を選別する研究を行った。レーザー誘起蛍光法を用いてOHラジカルの検出を行った。現在、生成したOHラジカルの配向分布関数を決定するための理論計算を行っている。また、高密度でOHラジカルを発生するための特殊六亟電場配向装置の開発を行っている。(4)レーザー蒸発法を用いてシリコンクラスターを高密度で発生し、OHラジカルとの反応性に関する研究を行った。現在、六亟電場を用いシリコンクラスターのサイズ選別の可能性に関する実験・検討を行っている。今後、生成したシリコンクラスターとOHラジカルとの反応におけるサイズごとの反応性を明らかにするとともにシリコン表面の酸化反応に関する研究を展開して行く予定である。本研究は"シリコン半導体表面と飛来する分子の反応"と"それに相当する原子と分子の気相反応"の反応性の相違は、(1)表面を形成する原子間の相互作用と(2)表面を形成する電子状態の違いに起因するという着想の下に、その物理化学現象をミクロレベルで系統的に解明することを目的としている。

本研究ではOHラジカルとシリコン(Si)原子、その二量体及びSi表面の酸化反応を取り上げ以下の実験を行った。気相反応においてはSiクラスターとOHラジカルの反応におけるSi, Si2クラスターのサイズによる反応性の違いから、クラスターを生成している原子間力の化学反応への影響を明らかにした。我々はレーザー蒸発法を用いてSiクラスターを高密度に発生することに成功した。また蒸発用レーザーの遅延時間を変化させることでSiモノマーとダイマーの生成比を自由に制御する方法を開発した。一方、水の直流放電によりOH(またはOD)ラジカルを生成しレーザー誘起蛍光法により検出した。分子線強度は1x10^<12>(molecules/sr/s)と見積もった。これは反応生成物を検出する研究において十分なラジカルビーム強度を有する。生成したOHラジカルを六極不均一電場を用いて配向状態を選別し、その配向分布関数を求めた。現在、シリコンクラスターとOHラジカルの反応により生成した水素原子を多光子イオン化法を用いて検出し反応における分子配向依存性及びSiモノマーと二量体のそれぞれの反応性についての比較検討を行っている。表面反応においてはシリコン表面を形成する原子の電子状態が反応にどのように影響するのかを解明するのに必要な六極電場長はモンテカルロシミュレーションから1mが適していることをつきとめ、その結果に基づき六極不均一電場配向分子線装置を装着した超高真空表面反応装置の製作を完了した。現在、配向分子ビーム特性の評価を行っている。1)六極電場非破壊選別とドプラー選別飛行時間測定を用いた新しい実験法により水素結合型クラスターDCl二量体のレーザー光解離ダイナミクスを解明した。その結果、遷移状態近傍にある直線型不安定化学種[ClDCl]の振動状態を直接観測することができた。振動構造解析の理論計算を行った結果、実験で得られた振動数は安定DCl分子と大きく異なり、v=0,1,2,3準位間のエネルギーはそれぞれ、1496,809,1488cm^<-1>であると帰属できた。2)水分子の電気放電により高密度の超音速OH(^2Π)ラジカルビーム生成し、1m長の六極電場を用いてΩ量子状態を非破壊選別した。レーザー誘起蛍光法(LIF)でOHラジカルのΩ状態を分離した集束曲線を得ることに成功した。偏光レーザーでアライメントさせたNO分子と交差させてNO_2分子の検出を試みたが、LIF信号が微弱なため検出できなかった。検出法の改良が今後の課題である。3)表面反応における分子配向効果を直接観測するため、1m長の六極電場を用いた超高真空対応型配向分子ビームラインを制作した。またそれを用いて、配向塩化メタン分子ビームを超高真空下で発生させることに成功した。配向CH_3Cl分子ビームは|JKM>=|111>に86%占有分布している期待通りの配向特性であった。4)Ir(100)及びIr(111)単結晶表面における水素分子の解離吸着は、表面と非平衡状態にある表面近傍の原子状水素を経由する「ホット原子機構」に基づくことを反応速度解析によりはじめて実証した。