hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
在京米大使館のインテリジェンス活動と対日政策決定への影響の政治史的分析

本研究では、当初、在京米大使館のインテリジェンス活動とアメリカの対日政策決定への影響を分析することが構想されていた。ただ、実際に史料収集にあたってみると、在京日大使館のインテリジェンス活動とは、外務省関係者からの情報収集、あるいは、東京にある他の在外公館からの情報収集が中心であった。そこで、事例を絞り、日米安保条約にもとづく事前協議制度、在日米軍の刑事裁判権、沖縄の施政権移行期に交わされた密約、奄美返還、ジラード事件を中心に、在京米大使館の活動と政策決定の影響を分析した。本年度は、在京米大使館のインテリジェンス活動に関する一次資料の収集に力点を置いた。米国メリーランド州カレッジ・パークにある米国立公文書館を以下の日程で、訪問し、資料の収集をした。第1回平成26年4月30日から5月5日、第2回平成26年8月12日から8月18日、第3回平成26年9月3日から9月8日、第4回平成26年12月29日から平成27年1月5日である。これとは別に、平成26年9月、『日米安保条約と事前協議制度』を弘文堂より上梓した。同書は、本研究をおこなう基礎となった書籍で、事前協議制度について、従来の解釈を覆す重要な意味を有している。同書をきっかけとして、在京米大使館のインテリジェンス活動への関心を深め、さらに、事前協議制度の原型を探るのに必要な資料を収集することができた。本年度は、昨年度に引き続き、まず、在京米大使館のインテリジェンス活動に関する一次資料の収集に力点を置いた。米国メリーランド州カレッジパークにある米国立公文書館を以下の日程で訪問し、資料の収集をした。第1回平成27年7月27日から8月3日、第2回平成27年8月24日から8月31日、第3回平成28年1月5日から1月11日、第4回平成28年3月14日から3月21日である。資料収集とは別に、研究業績として、「日米安保条約にもとづく事前協議制度の原型」「在日米軍の刑事裁判権放棄に係る日米密約の原型」「沖縄の施政権移行期に交わされた密約」が公刊された。拙著『日米安保条約と事前協議制度』に加え、今年度の研究では、在日米軍の刑事裁判権について、在京米大使館と外務省との交渉過程の詳細が明らかになった。また、これまで明らかにされなかった沖縄の施政権移行期における新たな密約も解明した。資料収集の面は、おおむね順調に進展している。ただ、資料収集は限りがないので、収集した資料の分析の結果、あらたな資料収集をおこなわなければならないことが多々あり、今後、これには可能な限り対応したいと考えている。分析の面では、事前協議制度、あるいは、行政協定の改定(刑事裁判権)ならびに国連軍協定の交渉において、在京米大使館が果たした役割についてじょじょに解明が進んでいる。ただ、在京米大使館自体はもともとインテリジェンス機関というわけではないので、いわば日常的な情報収集ならびに交渉等を分析の対象とし、今後、研究を進めていく予定である。本年度は、「奄美返還と日米密約」および「ジラード事件と刑事裁判権」を中心に研究した。これらの出来事をめぐる日米間の交渉において、在京米大使館がどのような役割を果たしたのか、あるいは、在京米大使館による本省への意見具申がアメリカ政府の決定にどのように影響を及ぼしたのかを検討した。奄美群島の施政権が日本に返還されることを定めた奄美返還協定は、1953年12月24日に締結され、翌25日に発効した。それゆえ、アメリカからのクリスマスギフトとよばれることもある。この奄美返還は、1968年の小笠原諸島の返還、さらには、1972年の沖縄返還の原型をなすものとして重要である。本研究により、奄美返還協定の締結において、日米安保条約にもとづく日米行政協定下、日米合同委員会の秘密合意議事録の存在を明らかなった。アメリカ側は、奄美群島を日本に返還するとはいえ、同群島が鹿児島と沖縄とのほぼ中間に位置するという地政学的な重要性ゆえ、米軍の行動が最大限に確保されることを重視した。この秘密合意議事録のもっとも重要な点は、小笠原諸島に米軍にとって敵対的又は有害な電波妨害施設等がある場合には、それを除去する義務を日本側が負ったことにある。つぎに、ジラード事件についてである。本年はこの事件発生からちょうど60年(事件発生は、1957年1月30日)にあたる。そこで、刑事裁判権密約との関連で、ジラード事件固有の密約についても考察した。ジラード事件は、先行研究によって、その概要は明らかにされている。本研究では、先行研究を踏まえ、アメリカ側がなぜジラードの裁判権を行使しないとしたのか(その結果、日本側が裁判権を行使することとなった)、また、ジラードの罪を傷害致死を超える罪では起訴しないとの日米密約は、どのようにして交わされたのかを明らかにした。

そこで、事例を絞り、日米安保条約にもとづく事前協議制度、在日米軍の刑事裁判権、沖縄の施政権移行期に交わされた密約、奄美返還、ジラード事件を中心に、在京米大使館の活動と政策決定の影響を分析した。収集すべき資料は膨大ではあるものの、おおむね順調に研究は進展している。平成26年度は、校務の関係で、資料収集のための時間をかならずしも十分にはとれなかったところがあるが、平成27年度は、前年度に比べ、時間的にも余裕ができ、資料収集ならびにその分析に、時間がとれると思われる。本研究との関連で、『日米安保条約と事前協議制度』を上梓できたことは、本研究の発展にとってもきわめて重要であった。同書は、2010年の外務省密約問題によって明らかにされた外務省文書、ならびに、米側資料を徹底的に分析し、核持ち込み密約、朝鮮議事録密約、沖縄への核持ち込み密約について、外務省密約に関する有識者委員会の見解に対し、あらたな分析結果を提示したものである。平成28年度の研究計画にもとづき、まずは、これまで同様、米国立公文書館を可能な限り訪れ、研究に必要な資料の収集に努めたいと考えている。同時に、これまで多くの資料を収集したので、その分析作業も進めたい。これまで、行政協定の刑事裁判権条項改定の交渉過程を明らかにしたので、その具体的かつはじめての適用例といえるジラード事件(1957年)に焦点をしぼり、研究を進めていきたいと考えている。さらに、本土復帰のさきがけとなった奄美返還(1953年)、小笠原返還(1968年)、沖縄返還(1972年)を総合的に検証し、在京米大使館の果たした役割について明らかにしたい。また、本研究計画の変更点としては、すでに明らかにしたように、在京米大使館はもともとインテリジェンス機関というわけではないので、その日常的な活動それ自体はとくに注目を集めるものではない。そこで、日本がその主権を回復した以降における、主要な日米交渉のなかで、在京米大使館が果たした役割、位置づけを中心に、今後は研究を進めたいと考えている。日米関係史平成27年度および平成28年度の研究計画にもとづき、まずは、米国立公文書館を可能なかぎり訪問し、研究に必要とする資料の収集を終えたいと考えている。同時に、外交史料館において、日本側資料も収集に、在京米大使館が果たしたインテリジェンス活動、ならびに、日本政府・本国政府への影響の実態を解明したい。
機能性食肉タンパク質・ペプチドの微生物大量発現系の構築

本研究は、熟成中の食肉の軟化機能を有するパラトロポミオシンおよびパラトロポミオシンと相互作用するコネクチンタンパク質の遺伝子を微生物に導入、大量発現させる系を確立することを目的に行われた。昨年度までパラトロポミオシンがサルコメアA-I接合部で結合するコネクチン43断片領域をコードする遺伝子の一部をクローニングし、その塩基配列を決定後、同断片を構成する2ドメインを大腸菌中に組換えタンパク質として発現させ、精製した。本年度は、43断片をコードする遺伝子の全塩基配列決定と全構成ドメインの大腸菌での発現と精製を試み、昨年度までの結果と合わせて以下の成果が得られた。1.パラトロポミオシンが結合する鶏胸筋コネクチン43kDa断片をコードする全塩基配列を決定し、アミノ酸配列を推定した。すなわち1849bpの塩基配列決定から615アミノ酸配列を推定し43kD断片を構成するドメイン中I51I54ドメインはfibronectin type-3 domainで、またA1ドメインはimmunoglobulin domainであることを明らかにした。2.43kDa断片を構成する各ドメインを、個々に組換えタンパク質として大腸菌中に発現させ、ゲルろ過法および疎水性相互作用クロマトグラフィー法で精製した。3.抗I53ドメイン抗体を作成し、鶏筋原線維と反応させ間接免疫蛍光法で調べた結果、A-I接合部に蛍光を認めた。これらの結果、パラトロポミオシンが結合するコネクチン43kDa断片がサルコメアA-I接合部に位置することを明確に示し、43kDa断片をコードする遺伝子領域の大腸菌での発現から、発現した組換えタンパク質精製までの系を確立し、個々のコネクチンドメインとパラトロポミオシンとの相互作用分析のための基礎を築いた。これらの研究成果をまとめ、学術雑誌への投稿を準備中である。熟成中の食肉軟化機能を有するパラトロポミオシンおよびパラトロポミオシンと相互作用するコネクチンタンパク質のDNAを微生物に導入、大量発現させる目的のため、本年度は鶏パラトロポミオシンおよびコネクチンの遺伝子を、A)PCR法による遺伝子増幅、及びB)抗体によるcDNAライブラリスクリーニング法の2方法を用いてクローニングすることを試みた.パラトロポミオシンの部分アミノ酸配列および既知のヒト心筋コネクチンA-I接合部領域のアミノ酸配列から複数の縮重オリゴヌクレオチドをPCRプライマーとして合成し、鶏胸筋cDNAライブラリを鋳型としてPCRを行った。その結果パラトロポミオシンについては増幅物を得、塩基配列を決定したが、相同性検索の結果筋原線維タンパク質トロポミオシンα鎖のDNA断片であった。一方コネクチンについてはヒト心筋コネクチンと約80%の高い相同性を示すDNA断片を得た。このDNAから推定される鶏コネクチンA-I接合部領域のアミノ酸配列の知見について第101回日本畜産学会大会で発表予定である。またこのDNAの大腸菌での発現を試みている。B)抗体によるcDNAライブラリスクリーニング結果:抗パラトロポミオシンポリクローナル抗体および抗コネクチンモノクローナル抗体を用いて、それぞれ鶏胸筋cDNAライブラリをスクリーニングした。その結果抗パラトロポミオシン抗体で1クローンを同定したが、その塩基配列は核タンパク質をコードするmRNAと一致した。一方抗コネクチン抗体ではこれまでのところ陽性を示すクローンは得られていない。上記のように、現在までに目的とする遺伝子の一部を得られたが、今後両タンパク質の遺伝子クローニングを継続するとともに、得られたDNAの大腸菌への導入、大量発現から発現タンパク質の精製へと進める予定である。熟成中の食肉軟化機能を有するパラトロポミオシンおよびパラトロポミオシンと相互作用するコネクチンタンパク質の遺伝子を微生物に導入、大量発現させる目的で、昨年度PCR法で増幅した鶏コネクチン遺伝子断片をクローニングし、その塩基配列を決定した。本年度は、1)鶏コネクチン遺伝子断片を大腸菌に導入し、大量発現を試みた。また昨年度に継続して、2)鶏パラトロポミオシンのcDNA決定を試みた。1)塩基配列から推定される鶏コネクチン遺伝子断片のアミノ酸配列は295AAであり、ヒト心筋コネクチンのドメイン構造を基にするとI51ドメインの一部からI52、I53、およびI54ドメインの一部におよび、パラトロポミオシンが局在する筋節A-I接合部に相当するコネクチン領域を構成している。コネクチン断片の大腸菌での発現のため、決定した塩基配列からI52およびI53ドメインをコードする遺伝子をPCR法で増幅した。増幅遺伝子をpET-22bベクターに組込み、大腸菌Origami(DE3)に導入後発現誘導した。菌体破砕後遠心分離した上清中に、いずれも約15 kDaの組換え体I52およびI53ドメインの顕著な増加が認められ、両ドメインの大腸菌での発現が確認された。上清をゲルろ過法に続き疎水クロマトグラフィー法で分離した結果、組換え体I52およびI53ドメインはSDS-PAGEゲル上でいずれも単一バンドとして精製された。両組換え体ドメインのN末端アミノ酸配列は塩基配列から推定されるアミノ酸配列に一致した。これらの結果、コネクチンドメイン遺伝子の大腸菌での発現から、発現した組換え体コネクチンドメインの精製までの系が確立された。2)抗パラトロポミオシンポリクローナル抗体を用いて、胸筋cDNAライブラリのスクリーニングを継続しているが、これまでのところ陽性を示すクローンは得られておらず、鶏パラトロポミオシンのcDNA決定に至っていない。

本研究は、熟成中の食肉の軟化機能を有するパラトロポミオシンおよびパラトロポミオシンと相互作用するコネクチンタンパク質の遺伝子を微生物に導入、大量発現させる系を確立することを目的に行われた。昨年度までパラトロポミオシンがサルコメアA-I接合部で結合するコネクチン43断片領域をコードする遺伝子の一部をクローニングし、その塩基配列を決定後、同断片を構成する2ドメインを大腸菌中に組換えタンパク質として発現させ、精製した。本年度は、43断片をコードする遺伝子の全塩基配列決定と全構成ドメインの大腸菌での発現と精製を試み、昨年度までの結果と合わせて以下の成果が得られた。1.パラトロポミオシンが結合する鶏胸筋コネクチン43kDa断片をコードする全塩基配列を決定し、アミノ酸配列を推定した。すなわち1849bpの塩基配列決定から615アミノ酸配列を推定し43kD断片を構成するドメイン中I51I54ドメインはfibronectin type-3 domainで、またA1ドメインはimmunoglobulin domainであることを明らかにした。2.43kDa断片を構成する各ドメインを、個々に組換えタンパク質として大腸菌中に発現させ、ゲルろ過法および疎水性相互作用クロマトグラフィー法で精製した。3.抗I53ドメイン抗体を作成し、鶏筋原線維と反応させ間接免疫蛍光法で調べた結果、A-I接合部に蛍光を認めた。これらの結果、パラトロポミオシンが結合するコネクチン43kDa断片がサルコメアA-I接合部に位置することを明確に示し、43kDa断片をコードする遺伝子領域の大腸菌での発現から、発現した組換えタンパク質精製までの系を確立し、個々のコネクチンドメインとパラトロポミオシンとの相互作用分析のための基礎を築いた。これらの研究成果をまとめ、学術雑誌への投稿を準備中である。
操作者の意思を必要以上に妨げることのない電動車椅子操作支援システムの研究

電動車椅子は歩行が困難な方々の移動に必要な移動支援機器のひとつであるが,狭い通路などを走行するときの操作性の課題や,不注意や誤操作による障害物との衝突の危険性がある.本研究の目的は,電動車椅子の安全性・操作性を向上させる支援機能を実現し、少しの支援で電動車椅子が利用可能となる方々の自立を支援することである.本研究で開発する操作支援システムは,自律的障害物回避機能によって安全性を確保している.まず,自律的障害物回避機能を生成するニューラルネットワークについて検討した.「電動車椅子の周囲の状況」と「電動車椅子の走行状態」に適合して結合荷重を変動させて,優れた障害物回避能力を生成する手法を開発した.このような結合荷重が変化するニューラルネットワークを,結合荷重変動型ニューラルネットワークと称した.自律的障害物回避機能に適切な障害物情報を供給するために,障害物検知センサが検出した情報を有効利用する「仮想センサ」という概念を提案した.仮想センサは「操作支援システムが必要とする特性(たとえば,検出範囲や検出方向など)を持つセンサ」を用途に応じて仮想的に生み出す手法である.「仮想センサ」によって,実センサの死角に入り込んだ障害物の情報を保持する能力を生成した.さらに,障害物回避指令生成用ニューラルネットワークに障害物情報を供給する仮想センサを構築し,障害物回避能力を向上させた.手動操作と自律的障害物回避機能を融合する手法として「支援度」と呼ぶ概念を提案した.手動操作指令と障害物検知センサ情報から障害物と車椅子が衝突する危険性の度合いを計算して,これを「支援度」と称した.支援度が高い場合にのみ,自律的障害物回避機能を有効とすることにより,不必要に操作者の指令を補正することなく障害物を回避することが可能となった.本研究で開発した手法は,実機走行実験によって実用性および有効性を示した.電動車椅子は歩行が困難な方々の移動に必要な移動支援機器のひとつであるが,狭い通路などを走行するときの操作性の課題や,不注意や誤操作による障害物との衝突の危険性がある.本研究の目的は,電動車椅子の安全性・操作性を向上させる支援機能を実現し、少しの支援で電動車椅子が利用可能となる方々の自立を支援することである.本研究で開発する操作支援システムは,自律的障害物回避機能によって安全性を確保している.まず,自律的障害物回避機能を生成するニューラルネットワークについて検討した.「電動車椅子の周囲の状況」と「電動車椅子の走行状態」に適合して結合荷重を変動させて,優れた障害物回避能力を生成する手法を開発した.このような結合荷重が変化するニューラルネットワークを,結合荷重変動型ニューラルネットワークと称した.自律的障害物回避機能に適切な障害物情報を供給するために,障害物検知センサが検出した情報を有効利用する「仮想センサ」という概念を提案した.仮想センサは「操作支援システムが必要とする特性(たとえば,検出範囲や検出方向など)を持つセンサ」を用途に応じて仮想的に生み出す手法である.「仮想センサ」によって,実センサの死角に入り込んだ障害物の情報を保持する能力を生成した.さらに,障害物回避指令生成用ニューラルネットワークに障害物情報を供給する仮想センサを構築し,障害物回避能力を向上させた.手動操作と自律的障害物回避機能を融合する手法として「支援度」と呼ぶ概念を提案した.手動操作指令と障害物検知センサ情報から障害物と車椅子が衝突する危険性の度合いを計算して,これを「支援度」と称した.支援度が高い場合にのみ,自律的障害物回避機能を有効とすることにより,不必要に操作者の指令を補正することなく障害物を回避することが可能となった.本研究で開発した手法は,実機走行実験によって実用性および有効性を示した.1.コンピュータに蓄積された障害物情報から,必要なセンシング能力(検知方向,検知範囲など)を備えた「センサ」をコンピュータの内部に構築するという概念を提案し,「仮想センサ」と称した。この仮想センサを電動車椅子実機に搭載して走行実験を実施し,その有効性を確認した.2.本研究では,障害物検知の主センサとしてPSDセンサを利用しているが,その障害物検出距離は1mである.PSDセンサの検知範囲外の障害物に対処するために,超音波センサの利用を試みた.超音波センサの指向性が広すぎる場合,障害物の位置特定が困難になる.そこで,指向性を望ましい状態に調整する方法を示した.指向性を調節した超音波センサを,「遠方の障害物に関しては減速動作」,「車椅子の近傍の障害物に関してはPSDセンサとの併用による障害物回避」に使用し,その有効性を示した.3.障害物回避機能はニューラルネットワークによって実現している.このニューラルネットワークの結合荷重(ニューラルネットワークの機能と特性を決定する値)を環境の変動に対応して変化させれば,環境が変動しても,高い障害物回避能力を維持できることを示した.また,このニューラルネットワークは操作者の誤操作に対しても優れた障害物回避能力を備えていることを示した.これらの成果は次のようにして,操作者の意思を必要以上に制御することのない操作支援に寄与する:1.早期からの車椅子の減速により,操作者に障害物の接近を知らせ,自らの意思での障害物回避を促すことができる.また,急激な障害物回避を行うことなく障害物との衝突を回避できる.2.障害物検知機能および障害物回避機能の向上により,操作者の操作指令を障害物回避指令で補正する場合に,必要以上に早くから回避しなくても,障害物との衝突の危険性が大きくなってから操作の支援を行えばよい.

本研究では,電動車椅子の周囲の障害物の検出に指向性の強いPSDセンサを用いた.PSDセンサを用いたセンシングシステムには死角が存在するが,障害物の位置を特定できる.「電動車椅子の移動情報」と「PSDセンサによる障害物情報」から,PSDセンサの死角の障害物情報を導出できる.本研究では,死角のないセンシングシステム構築手法として,「仮想センサ」と称する手法を開発した.さらに,障害物回避指令生成機構に障害物情報を供給できるセンシングシステムを仮想的に構築し,より安全に電動車椅子走行を支援した.このように「仮想センサ」という概念は,情報の用途に合わせて仮想的センシングシステムを自由に構築することができる.障害物が電動車椅子の進行方向に存在し,走行速度が大きく,電動車椅子と障害物の距離が短いときに衝突の危険性が大きい.したがって,電動車椅子の進行方向,走行速度,障害物との距離によって,衝突の危険性が定量化できる.本研究では,このようにして定量化された衝突の危険性に応じて障害物回避機能を調節した.すなわち,衝突の危険性が高いときは,障害物回避機能によって操作指令を補正し障害物を回避する.一方,たとえ障害物が電動車椅子に近くても,操作指令が適切で衝突の危険性が小さいときは,操作指令にしたがって電動車椅子を走行させる.このような操作支援の必要度を決定するパラメータを「支援度」と称した.本研究では,最も危険な障害物との衝突の危険性によって支援度を算出する手法を新しく提案した.障害物を見失ってしまうと,改良した支援度は有効に機能しない.したがって,「仮想センサ」によって障害物を見失わないことが不可欠となる.本研究では,障害物検知センサおよび電動車椅子移動量検出センサの観測誤差の影響を克服して,「仮想センサ」および「支援度」を実機に実装し,その実用性および有効性を実機走行実験によって示した.
光受容分子OPN4の活性化メカニズムの解析およびその生理的意義の解明

哺乳類の網膜には、視細胞とは別にipRGCとよばれる光感受性を持つ細胞が存在し、体内時計の光同調などの視覚以外の光応答を制御している。ipRGCには光受容分子としてOPN4が発現しているが、OPN4の詳細な分子機能は不明である。そこで本研究では、OPN4の詳細な分子機能を解析し、さらにOPN4の分子としての性質が、体内時計の光同調などの個体レベルの光反応に与える影響を明らかにすることを目的とする。これらの結果から、非視覚系の光応答にOPN4が使われている機能的、および進化的な理由を解明することを目指す。
慢性気道疾患におけるインパルスオキシメトリーシステムを用いた診断法の開発

気管支喘息は病態、臨床像、治療薬への反応性など多くの多様性に富む疾患であり、ガイドラインが策定されているが難治例も多く、フェノタイプに応じた治療戦略が求められている。また咳喘息を代表とする慢性咳嗽の病態には、原因不明例や治療抵抗性例も少なからず経験する。インパルスオシロメトリーシステム(IOS)は、呼吸インピーダンスを安静呼吸で非侵襲的に解析できる機器である。本研究では、慢性咳嗽患者症例に対しIOSを用いたサブタイプ解析と治療反応性を検討し、IOSを用いた非侵襲的バイオマーカーを確立し、本研究を通して多くの慢性気道疾患患者様の病態把握と有効な治療を選択できるエビデンスの確立を目指す。
身体的および精神的なスポーツ・武道のためのデジタル事典とグローバル化

本プロジェクトは、身体的および精神的なスポーツ・武道のためのデジタル事典とグローバル化というテーマで行われた。武道を一つの題材とし、剣道や柔道における基本技術また極意としての高度な技術が表されている形の所作や技という身体表現に係わるコンテンツとその根底にある伝統的な歴史の流れを背景として存在する意味や精神に係わるコンテンツに対して、マルチメディア技術とXMLデータベースによる知識コンテンツ技術を用いてこれらを複合化し、デジタル剣道事典を設計・製作し、日本の伝統文化剣道を深いレベルにおいて捉えるとともに、情報技術による保存・活用・発展を目指すものとして行われた。武道の形の背景にある意味や文化などの精神的なコンテンツ、形の所作や技術などの身体的なコンテンツをベースに、設計した知識コンテンツDBを利用して、具体的に、以下の研究課題を行った。1.データベース・モデルに従って、タグ付けされた映像のデータベースならびコンテンツを含めた剣道形の事典システムを実装した。事典システムは単純に単語を検索するだけでなく、用語・動作などを自由に相互開連参照を行うことができる。2.海外の剣道学習者に対して、剣道形の理解にとどまらず、日本の文化の深さに触れてもらうことを目指し、事典システムのコンテンツに対して、日本の文化的な背景を基調としつつ、事典システムに統合した。3.実践的かつ身体的なコンテンツとして、わかふじ国体の全ての剣道試台(2003年静岡県開催)の映像データベースを分析し、各試台の有効打突の生まれる文脈を切り取り、これをベースとして、整理したコンテンツのDVD化を行った。4.柔道に関しては、講道館による理解と協力を得て、デジタル映像コンテンツの収集を行い、これをもとにデータ分析を行い、先行する剣道に並行してデジタル手段によるグローバル化に向けて研究を進めた。本年度は、主に、武道のためのデジタル事典の作成のベースとなる、コンテンツの収集と閲覧システムの試作を行った。具体的に、すでに作成したテキストの日本剣道形和英辞典をベースに以下の研究課題を行った。(1)日本剣道形の背景にある意味や文化などの精神的なコンテンツ収集剣道範士八段井上義彦氏に撮影及びインタビューを依頼し、剣道形における内容の本質的な理解を深めるための意味や背景や文化的側面についてインタビューを行い、精神的なコンテンツを収集した。また、これらを分析して、剣道形の用語の関係をデータベース化した。(2)日本剣道形の所作や技などの身体的なコンテンツ収集同じく剣道範士八段井上義彦氏に撮影を依頼し、剣道形における蹲踞、中段の構え、八相、脇構え等について撮影を行った。また、NEW!!わかふじ国体における剣道の全試合について撮影を行った。いずれも、異なる方向から複数カメラでの撮影も行い、見やすい方向からの映像を参照する方法を開発するための基礎データを収集した。(3)柔道における形の所作や技などの身体的なコンテンツ収集講道館柔道の創始者嘉納治五郎は、柔道の技の練習法には形と乱取の2つがあり、両者を平行して練習することにより、技の習得や上達が見られるとしている。そこで今回は形に着目し、毎年国内外の指導者に対して行われる講道館柔道夏期講習会における形のすべてについて、講習風景や動作や技の撮影を行い基礎資料とした。(4)知識コンテンツDBの設計とオーサリングXMLデータベースをベースした標準MPEG-7フォーマットを拡張して、用語*インタビュー*動作のマルチメディア構造の事典化、マルチ言語構造のグローバル化に対応したデータベース・モデルを設計した。実際に、剣道形の映像にタグ付けし、(1)で作成した用語集と関連づけオーサリングを行った。さらに、このようなコンテンツを閲覧するシステムの試作を行った。本年度では、昨年度までに収集した、日本剣道形の背景にある意味や文化などの精神的なコンテンツ、日本剣道形の所作や技などの身体的なコンテンツをベースに、設計した知識コンテンツDBを利用して、具体的に、以下の研究課題を行った。

1.データベース・モデルに従ってオーサリングしてタグ付けされた映像をデータベース化し、コンテンツを含めた事典システムを設計した。事典システムは単純に単語を検索するだけでなく、用語・動作などを自由に関連参照できる。かつ、言葉の意味レベルでの検索、相互関連参照および関連語検索を行うことができるようにデータベースを検討した。2.海外の剣道学習者に対して、剣道形の理解にとどまらず、日本の文化に対する深さに触れてもらうことを目指し、事典システムのコンテンツに対して、日本の文化的な背景を基調としつつ、英語化を試みた。3.実践的かつ身体的なコンテンツとして、わかふじ国体の全試合(静岡県)の決め技をベースとして、整理しコンテンツ化を行った。4.事典システムのプロトタイプを、国内や海外の剣道学習者に使用してもらい、評価する方法について検討した。本年度は、これまでに作成した、日本剣道形の背景にある意味や文化などの精神的なコンテンツ、日本剣道形の所作や技などの身体的なコンテンツをベースに、設計した知識コンテンツDBを利用して、具体的に、以下の研究課題を行った。1.データベース・モデルに従ってオーサリングしてタグ付けされた映像のデータベースならびコンテンツを含めた剣道形の事典システムを実装した。事典システムは単純に単語を検索するだけでなく、用語・動作などを自由に相互関連参照を行うことができる。2.海外の剣道学習者に対して、剣道形の理解にとどまらず、日本の文化に対する深さに触れてもらうことを目指し、事典システムのコンテンツに対して、日本の文化的な背景を基調としつつ、一部英語化を行い、事典システムに統合する。3.実践的かつ身体的なコンテンツとして、わかふじ国体の全試合(静岡県)の決め技をベースとして、整理したコンテンツのDVD化を行った。4.改良した事典システムのプロトタイプを、国内や海外の剣道学習者に使用してもらい、評価を行った。
IL-23及びTh17経路が腸管平滑筋収縮機能に与える影響とその作用機序

本研究では、Th17免疫応答に関連する二つのサイトカインIL-23とIL-17が腸管平滑筋収縮性に与える影響について検討を行った。ラット小腸平滑筋において、IL-23はK+脱分極収縮反応を軽度低下したが、カルバコールによる収縮反応には影響を与えなかった。一方、IL-17はK+脱分極収縮反応及びカルバコールによる収縮反応を有意に低下させた。α-toxin処理脱膜下標本を作成し、IL-17がカルバコールによるCa^2+感受性に与える影響を検討したところ、IL-17はCa^2+感受性に影響を与えなかった。Th17免疫応答は電位依存性Ca2+チャネル活性化に始まるCa^2+/カルモジュリン/MLCK経路に作用し、Ca^2+感受性を変えずに腸管平滑筋収縮性を低下させることが示唆された。本研究は、IL-23が腸管平滑筋収縮性またはCa^<2+>感受性に与える影響とその作用機序の解明を目的とした。まず当研究室における腸管平滑筋組織培養法を確立した。ラット回腸組織を取り出し、無菌下に粘膜下層等を剥離し回腸平滑筋組織を得た。それらを、抗生物質、抗真菌薬及びL-alanyl-L-glutamineを入れた培養液にて3日間組織培養した。組織培養した平滑筋条片は、新鮮平滑筋条片とほぼ同様の収縮性を保っていた。次にIL-23が回腸平滑筋収縮性に与える作用を検討するため、recombinant IL-23投与下及び非投与下条件にて3日間組織培養を行った。それぞれの条件下で、回腸縦走平滑筋条片を作成し、そのK^+脱分極刺激に対する収縮性及びカルバコール(CCh)に対する収縮性を評価した。一般に、平滑筋収縮程度はミリMLC_<20>のリン酸化レベルに依存し、MLCKとMLCPの力関係により決定される。K^+脱分極刺激による収縮は、電位依存性Ca^<2+>チャネル活性化による細胞内Ca^<2+>濃度([Ca^<2+>_i)上昇に引き毬く、C^<2+>/カルモジュリン/MLCK上経路を介した[Ca^<2+>]_iに規定される収縮である。一方、CCh収縮は、それらの経路に加え、-[Ca^<2+>]_iに依存しないMLCP制御を介した収縮で、すなわちCa^<2+>感受性を引きおこす。IL-23処理した平滑筋条片において、K^+脱分極刺激による収縮は、コントロールと比較し有為に低下した(5.0mNv.s.8.3mN)。一方、IL-23処理は、CCh収縮反応については影響を与えなかった。次にα-toxin処理、回腸平滑筋脱膜下標本を作成し、IL-23がCChによるCa^<2+>感受性に与える影響を検討した。その結果、IL-23は、CChによるCa^<2+>感受性に影響を与えなかった。以上より、II、・23は電位依存性Ca^<2+>チャネル活性化に始まるCa^<2+>/カルモジュリン/MLCK経路に作用し、腸管平滑筋収縮性を低下させることが明らかとなった。本研究の目的は、IL-23及びTh17免疫応答が腸管平滑筋収縮性に与える影響とその機序の解明であった。第一に、IL-23が腸管平滑筋収縮性またはCa2+感受性に与える影響について検討を行った。ラット回腸平滑筋組織培養法を確立した後、3日間IL-23処理した平滑筋条片の収縮性につき検討した。その結果、K+脱分極収縮反応はコントロールと比較し軽度低下したが(25.5 mN v.s. 21.6 mN)、CCh収縮は変化を認めなかった(36.3 mN v.s. 37.4 mN)。α-toxin処理脱膜下標本を作成し、CChによるCa2+感受性に与える影響を検討したところ、IL-23はCa2+感受性に影響を与えなかった。次に、Th17免疫応答において、もう一つの重要なサイトカインであるIL-17が腸管平滑筋収縮性に与える影響について、同様の実験をおこなった。結果は、コントロールと比較しK+脱分極収縮反応(30.8 mN v.s. 15.5 mN)及びCCh収縮反応(39.9 mN v.s. 24.1 mN)は、有意に低下した。

また、これらのα-toxin処理脱膜下標本を用いた検討では、IL-17はCChによるCa2+感受性の変化に影響を与えなかった(コントロール27.3 % v.s. IL-17 26.9 %)。以上、ラット回腸平滑筋において、Th17免疫応答は電位依存性Ca2+チャネル活性化に始まるCa2+/カルモジュリン/MLCK経路に作用し、Ca2+感受性を変えずに腸管平滑筋収縮性を低下させた。しかし一方、マウスを用いた実験では、IL-17は消化管平滑筋収縮性を亢進させる結果が得られ、ラットを用いた実験結果と相反する結果となった。Th17免疫応答が消化管平滑筋収縮性に与える影響については、動物種によって異なる可能性が示唆され、今後さらなる検討が必要と考えられた交付申請書の計画通りに、当研究室のおける組織培養法の確立した後、その組織培養法を用いたIL-23の腸管平滑筋収縮性に与える影響の検討とほぼ計画通りに進行していると考えている。24年度が最終年度であるため、記入しない。これまでの研究成果にて、IL-23は電位依存性Ca^<2+>チャネル活性化に蛉まるCa^<2+>/カルモジュリン/MLCK上経路に作用し、腸管平滑筋収縮性を低下させることが明らかとなった。しかし、その根拠としては、まだ十分でない。今後は、研究結果をより信頼できるものにするため、平滑筋張力測定に加えて、平滑筋ミオシンリン酸化レベルの測定、細胞内Ca^<2+>濃度測定による電位依存性Ca^<2+>チャネルの機能評価及び電位依存性Ca^<2+>チャネル発現レベルの評価などを追加していく。
呼吸関連遺伝子の発現調整による作物の稔性制御に関する分子育種学的研究

作物の稔性はエネルギーの供給に頼っており、エネルギーは主にATPとして酸素呼吸から得られる。ミトコンドリアで働く呼吸系遺伝子は核とミトコンドリアゲノムに支配され、両者のクロストークがエネルギー産生を左右し、稔性を制御すると思われる。そこでイネにおいて核とミトコンドリアに支配される呼吸系遺伝子の酸素に対する影響を調ぺた。冠水状態のような低酸素条件にイネを置くとalternative oxidase遺伝子(AOX1a)を含む核コードである呼吸系遺伝子の転写産物の蓄積は低下したが、ミトコンドリアコードの遺伝子では変わらなかった。ルテニュウムレッドはミトコンドリアなどのオルガネラのカルシュウムイオン排出の阻害剤である。低酸素状態でこのルテニュウムレッドを投与すると投与しないコントロールに比ぺて、AOX1a遺伝子は発現の減少があまりなかったが、チトクローム呼吸経路に関与する遺伝子の転写産物の蓄積は変化しなかった。アセトアルデヒド脱水素酵素(ALDH)は低酸素条件下で発現量が上昇するか、ルテニュウムレッドを投与しても、この上昇には変化がなかった。なおルテニュウムレッドとカルシュウムイオンを同時に加えた場合はどちらも加えないコントロールと同じ結果になることから、この実験において、ルテニュウムレッドはカルシュウムイオン排出の阻害剤として働いていることがわかる。以上の結果は、AOX1a遺伝子の発現制御にはカルシュウムイオンか関与しているが、それ以外の遺伝子には関与しておらず、低酸素状態のミトコンドリアから核への情報伝達には少なくても2種類あることが明らかになった。呼吸関連複合体を構成するタンパク質遺伝子のうち、核ゲノムにコードされている遺伝子の構造とその発現制御因子を明らかにするとともに、核とミトコンドリアゲノムのクロストークの実態を示すことを目的に研究を進めた。イネミトコンドリア内膜の呼吸の電子伝達系に関与する、b-c_1複合体、シトクロム酸化酵素複合体,ATP合成酵素複合体、シアン耐性呼吸末端酸化酵素等を構成するタンパク質の遺伝子を_cDNAライブラリーから単離し、それらの塩基配列を明らかにした。ノーザンハイブリダイゼ-ショによる結果からb-c_1複合体では、核ゲノムコードのRISP遺伝子とミトコンドリアゲノムコードのcob遺伝子がともに発芽初期で高い表現を示し、5日目からは徐々に低下を示すことが明らかになった。この傾向はATP合成酵素複合体でも同じで、核コードのδ'遺伝子ε遺伝子とミトコンドリアコードのα遺伝子も同様であった。これは同時に調べた光合成関連遺伝子の発現と反対で、葉緑体における活性は徐々に増加していた。このことは植物におけるエネルギー供給が、発芽初期には貯蔵エネルギーを使用し、後に光合成でエネルギーを合成することを裏付けている。シアン耐性呼吸はATPを合成せず、熱を出すことが知られているが、低温においてシアン耐性呼吸末端酸化酵素遺伝子の発現が誘導されることを見つけた。植物において遺伝しレベルでの低温における発現誘導を示したのはこれがはじめてである。シアン耐性呼吸とも呼ばれる、ATP合成を伴わないオルターナティブ経路の末端酸化酵素であるalternative oxidase(AQX)遺伝子は、核ゲノムにコードされている。その発現は低温や傷害等に誘導されることが知られており、AOXはこれらへの防御機構として働く可能性がある。一般に低温に弱いイネでは、発芽時や花芽形成時において低温にさらされると成長の遅れや不稔等を引き起こす。今年度はAOX遺伝子の低温における発現を調査し、AOXの低温耐性に対する関連性を明らかにする事を目的とした解析を行った。イネのAOX遺伝子は複数コピー存在すること知られ、すでにAOX1a,AOX1bが当研究室で塩基配列が決定されている。今年度は新たに3種類のゲノミッククローンの塩基配列を決定し、それらのクローンをAOXX,AOXY,AOXZと名付けた。このうち少なくともAOXYは遺伝子の全領域を含んでおり、機能的な遺伝子であると考えられた。低温に弱いとされている発芽時および花芽形成時おけるAOX1a,AOX1b,AOXX,AOXYの発現の低温応答性を調べた。

播種後連続暗条件で28°C、6日間生育させた後4°Cの低温処理・無処理を4日問および7日間行った芽生えにおいて、ノーサンハイブリダイゼーションを行った結果、AOX1a,AOX1bの低温による発現の誘導が見られたが、AOXX,AOXYには転写産物の蓄積が見られなかた。花芽形成時における発現解析の結果、低温(15°C)および常温で生育させたイネの葉身、葉鞘、幼穂などでAOX遺伝子の転写産物の蓄積は見られなかった。これに対し感度の高いRNAプローブを用いると、小胞子期の幼穂においてAOX1aの転写産物の蓄積が見られた。更にその組織局在性を調べるため、in situハイブリダイゼーションを行った結果、幼穂ではタペートにおいてAOX1aが器官特異的に発現していることが確認された。ミトコンドリア型アルデヒド脱水素酵素(ALDH2)遺伝子は、トウモロコシにおいてT型細胞質雄性不稔系統の稔性回復遺伝子Rf2であることが知られている。花芽器官では好気呼吸に加えてエタノール発酵が活性化されており、葉や根などの器官と比べて、エタノール発酵の中間産物であるアセトアルデヒド量が多い。アセトアルデヒドはALDHによって毒性の低い酢酸に速やかに変換されるため、通常の花粉発育には影響がない。しかし、花粉形成期に低温にさらされると、イネの代謝効率が低下した結果、雄蕊内のアセトアルデヒドの蓄積量が増加し、最終的に花粉発育に障害が生じると予想される。そこで形質転換の技術で、アセトアルデヒドを酢酸に変換するALDH2の量・活性を増大させれば、アセトアルデヒドの量を減少させることができ、イネの障害型耐冷性を向上できると期待される。本年度は、まずイネALDH2遺伝子のcDNAクローンの同定を行った。イネALDH2遺伝子の発現の器官特異性をノーザン法で調査した。その結果、トウモロコシなどと同様に花粉発育の盛んな幼穂で、ALDH2の発現量が多いことが明らかとなった。イネの障害型耐冷性を強化させるために、ALDH2acDNAをユビキチン遺伝子のプロモーターの下流に連結したイネ形質転換用のプラスミドを作製し、アグロバクテリウムEHA105株に導入し、最終的にイネ品種「日本晴」に形質転換した。現在、T1世代の植物を育成中である。今後、T_2世代の形質転換イネを用いて障害型耐冷性検定を行う予定である。
土壌流亡抑止と土壌流亡に伴う濁水のフィルター材による処理とその効果

本研究では新規農用地造成並びに土地の開発行為により発生する土壌流亡・土砂濁水の改善に対し,土壌流亡抑止並びに人工フィルター材と水質浄化材による処理効果について検討を加えた.土壌流亡抑止を水質浄化剤であるPAC(ヒドロキシアルミニウム)を用いて実験を行い検討した.フィルター材としては化学繊維質のみならず,水質浄化材として使用されているゼオライト,活性炭等を用いて濁水処理効果について評価した.高透水性の人工フィルター材でもこれを様々に組み合わせることでかなりの懸濁浮遊物質が除去できると考える.しかしフィルター材の空隙の閉塞状態は透水性とフィルター吸着性が背反的な事象であるために,人工フィルター材を用いた浄化処理には自ずと限界があると思われる.水質浄化材とフィルター材を組み合わせた人工フィルターは,既存の沈砂池等の施設と組み合わせることで,効果的に土砂濁水を処理することができると考える.塩類土壌の降雨シュミレータ実験より,クラストは,高いESPを有する土壌ほど早く形成される.その形成により流出土量の粒径組成は,原土の粒径組成に近づく傾向にある.浸透水量・流出土量ともに塩類による影響が認められることが分かった.水田土はPACを使用することで団粒化が促進される.また非排水せん断強さが増加することで雨滴の衝撃力による団粒破壊を防止する.しかし,PACはその濃度を濃くすればするほど効果的というわけでなく,ある一定の濃度を越えると効果が上がりにくくなる傾向にある.水田土にPACを添加することは,土壌の透水性,排水性の向上,砕土性の改善が期待できる.本研究では新規農用地造成並びに土地の開発行為により発生する土壌流亡・土砂濁水の改善に対し,土壌流亡抑止並びに人工フィルター材と水質浄化材による処理効果について検討を加えた.土壌流亡抑止を水質浄化剤であるPAC(ヒドロキシアルミニウム)を用いて実験を行い検討した.フィルター材としては化学繊維質のみならず,水質浄化材として使用されているゼオライト,活性炭等を用いて濁水処理効果について評価した.高透水性の人工フィルター材でもこれを様々に組み合わせることでかなりの懸濁浮遊物質が除去できると考える.しかしフィルター材の空隙の閉塞状態は透水性とフィルター吸着性が背反的な事象であるために,人工フィルター材を用いた浄化処理には自ずと限界があると思われる.水質浄化材とフィルター材を組み合わせた人工フィルターは,既存の沈砂池等の施設と組み合わせることで,効果的に土砂濁水を処理することができると考える.塩類土壌の降雨シュミレータ実験より,クラストは,高いESPを有する土壌ほど早く形成される.その形成により流出土量の粒径組成は,原土の粒径組成に近づく傾向にある.浸透水量・流出土量ともに塩類による影響が認められることが分かった.水田土はPACを使用することで団粒化が促進される.また非排水せん断強さが増加することで雨滴の衝撃力による団粒破壊を防止する.しかし,PACはその濃度を濃くすればするほど効果的というわけでなく,ある一定の濃度を越えると効果が上がりにくくなる傾向にある.水田土にPACを添加することは,土壌の透水性,排水性の向上,砕土性の改善が期待できる.近年農業規模は拡大化を指向し,大規模な山成畑,改良山成畑などが造成され,傾斜地の開発利用は増大する傾向にある.また一方レジャー産業の広がりに伴い,山野のオフロード車の走行による環境破壊に伴う土壌流亡の増大も問題となっている.これら地域における傾斜地の利用・裸出は,土地が勾配をもつことから土壌流亡を生じ,環境破壊の一因ともなっている.このような土壌流亡の問題には、土壌流亡を抑止することと土壌流亡に伴う濁水の浄化が考えられる。まず土壌流亡抑止に関しては、ヒドロキシアルミニウム(PAC)を用いて、その添加により団粒化が促進され耐水性が強まった。このことが雨滴侵食への影響としてPAC添加により土塊の強度が増加し、またその濃度増加に伴い土塊は破壊されにくくなったが、ある一定濃度を越えると効果が鈍る傾向がみられた。一方、表面流による侵食実験からPACの濃度の違いが流力ヘ与える影響に検討を加え、その添加効果があることを示唆している。次に土壌流亡に伴う濁水の浄化に関しては、土砂濁水を薬品処理を行わず、人工フィルター4種類と浄化材3種類を用いることで物理的に浄化しその効果について検討を加えた。浄化施設は現場を想定し、その1/10規模の模型を用いて実験を行った。実験結果から粗砂程度の透水性をもつフィルターでもこれを様々に組み合わせることでかなりのSS(懸濁浮遊物)が除去できることが分かった。またフィルターの空隙の閉塞状態は透水性とフィルター吸着性が背反的な事象であるため、人工フィルターを用いる浄化には自ずと限界が生じ、よってSS濃度が高く流入量の大きな洪水時等の濁水処理には限界があることが分かった。このことは既存の沈砂池等と組み合わせることで効果的な水質の浄化を進めることができると考える。土地の開発行為により発生する土砂濁水の改善に対し、人工(化学繊維)フィルター材と水質浄化材を用いることで物理的に、化学的に浄化し、また人工フィルターと水質浄化材(ゼオライト、活性炭等)のさまざまな組み合わせによる処理効果について検討を加えた。人工フィルターを用いて濁水処理を行う場合、避けられない問題となるのが空隙の閉塞状態である。これはフィルターの透水性とフィルターの吸着性が背反的な事象であるためである。そこで、フィルターを用いて、濁水の浄化効果について透水性の面から考えた。

実験は、(1)フィルターの基礎的性質把握のためのパイプ実験、(2)より現場に即した形として開水路実験を行った。この結果、パイプ実験においては、浄化率に多少の変化はあるが透水係数もあまり変化がない。水路実験においては、浄化率に変化はあまりないが透水係数には大きな変化が見られた。これらの違いは、濁水の流れの方向が縦方向と横方向の違いだと推測する。このことを考慮して濁水処理法を工夫する必要がある。次に、降雨パターンすなわち(1)降雨強度一定、(2)弱から強への降雨強度と(3)強から弱への降雨強度の違いによる土壌流亡の変化について水食実験を行った。土壌流亡量は、降雨強度が大きくなるに従い経過時間と共に土壌流亡量が増大し、そして強雨強度が小さくなるにつれ経過時間と共に土壌流亡量が減少することが分かった。このように降雨パターンの違いにより土壌流亡量が変化することが推測される。また、流出水量も降雨強度の影響を受けていた。しかし、降雨強度の変化による飛散量については粘土質系の土が影響を受けることが分かった。このことは粘土分や土固有の透水性などの要因が複雑に絡んでいると思われる。土地の乱開発は自然の生態系を壊し,土壌流亡を引き起こす.土壌流亡を解明するために降雨シュミレータ侵食実験及び雨滴・流出実験を行い,土壌流亡抑止について検討を加えた.降雨シュミレータ侵食実験により,浸透水量は高い塩濃度を示す土壌ほど多い.また浸透を妨げる第一因子としては,土層内で発生する細かい土粒子による透水間隙の目詰まりが主な要因である.クラストは,高いESPを有する土壌ほど早く形成される.これらの形成は土壌の分散・凝集によって説明できる.また,その形成により流出土量の粒径組成は,原土の粒径組成に近づく傾向にある.浸透水量・流出土量ともに塩類による影響が認められる.流出土量においては,ピーク時の流出土量で塩濃度が高いほど多い.しかし,全流出土量においては,塩濃度だけでは説明ができない点がある.今後は,侵食機構の解明には土の構造や透水性をコロイドの特性の面から検討する必要がある.土壌流亡抑止は水質浄化剤であるPAC(ヒドロキシアルミニウム)を用いて実験を行い検討した.水田土はPACを使用することで団粒化が促進される.また非排水せん断強さが増加することで雨滴の衝撃力による団粒破壊を防止する.しかし,PACはその濃度を濃くすればするほど効果的というわけでなく,ある一定の濃度を越えると効果が上がりにくくなる傾向にある.水田土にPACを添加することは,土壌の透水性,排水性の向上,砕土性の改善が期待できる.さらに,流水による土壌流亡は団粒が増加し,粒状構造が発達することにより軽減される.しかし,実際の圃場において,PACの効果がどれ程期待できるのかさらなる検討が必要である.
分子軸配向ビームを用いた近接効果発現機構の解明

複数の原子が結合したクラスターイオンが高速で固体と衝突する場合、従来の単原子イオン衝突とは異なる未解明な物理過程が存在する。本研究では、クラスターイオンー固体衝突において発現する物理現象について、クラスターの構造や分子軸の角度(配向角)に対する依存性を調べた。また、研究の遂行にあたり、実験に用いる配向性ビーム及びC60負イオン生成技術の開発を行い、特にC60ビームは従来の1,000倍の強度を達成した。分子やクラスターの衝突反応過程を理解することは、原子分子物理や表面反応科学をはじめ、原始星の形成や生命の起源など様々な研究において基礎となる。クラスター衝突で発現する近接効果は、反応過程において重要な物理現象であるが、十分には理解できていない。その要因の一つには、クラスターの入射配向(進行方向に対する分子軸の角度)に反応場が依存するなどの不定要素が近接効果の発現機構を複雑化していることにある。本研究では、進行方向に配向した直鎖状クラスターの存在比を制御した配向ビームを形成し、それを照射して得られるエネルギー付与などから、クラスター衝突における近接効果の配向依存性を明らかにし、その発現機構の解明に寄与することを目的とする。直鎖状配向ビームの形成は、ガスとの相互作用による解離断面積の構造及び配向依存性を利用する。25年度は、実験系の構築と粒子軌道計算プログラムの製作を行い、試験的実験として、Heガスとの衝突で解離した6MeV-C2イオンの発散角分布の測定をクーロン爆発イメージ法により行った。軌道計算により発散角分布からC2イオンの解離核間距離を導出したところ、薄膜誘起解離の場合のそれよりも平均で1Å程度増大することが分かった。26年度は、ガスターゲットを解離せずに透過したC2イオンの配向角をクーロン爆発イメージ法で測定し、今年度得られた結果を考慮した軌道計算をもとに解析を進める。分子と固体との衝突反応過程を理解することは、原子分子物理や表面反応科学をはじめ、原始星の形成や生命の起源など様々な研究において基礎となる。分子やクラスター衝突で発現する近接効果は、反応過程において重要な物理現象であるが、十分には理解できていない。その要因の一つには、クラスターの入射配向(進行方向に対する分子軸の角度)によって反応過程に変化が生じるなど、近接効果の発現機構が極めて複雑であることが上げられる。本研究では、進行方向に配向した直鎖状クラスターのビーム存在比を制御した配向ビームを形成し、それを照射して得られる阻止能や平均電荷などの物理量を解析し、クラスター衝突における近接効果の配向依存性を明らかにすると同時に、その発現機構の解明を向けた新たな知見を得ることを目的とした。直鎖状配向ビームは、解離断面積の違いからC2クラスタービームをガスセルに透過させることで得られると考えた。26年度は前年度に構築した実験系を用いて、アルゴンガスを解離せずに透過したC2イオンを炭素薄膜に透過させ、解離したC2構成イオンの発散角分布を測定した。ガスの有無によって発散角分布に僅かな変化が見られたが、十分なイベントを取得できず、明確な違いを示すまでには至っていない。また、ビームの増強のためにイオン源の改良を行い、電子付着方式による効率的なクラスター負イオンの生成法を考案した。分子やクラスターと固体との衝突における物理過程の理解は、原子分子物理から原始星の形成や生命の起源に至るまで様々な研究分野において基礎となる。クラスター衝突で発現する近接効果は、重要な物理過程であるが、その機構の理解には至っていない。本研究では、クラスターの構造や配向角(ビーム軸と分子軸のなす角)による近接効果への影響を明らかにすることを目的とする。平成26年度までに、Heガスターゲットを通過した際、Heとの衝突で解離するC2イオンの解離核間距離が、薄膜誘起解離のものに比べ1Å以上増大することを示す実験結果を得た。これは、励起による核間距離の増大であり、固体原子との相互作用においては近接効果に影響すると考えられる。また、Arガスターゲットを通過したC2イオンの配向角分布を測定したところ、ガスターゲットが無い場合よりも配向角の平均値が小さくなることが確認された。C2の解離断面積が配向角に依存することを示す結果であると考えられる。しかしながら、構成原子数が少ないC2イオンでは、近接効果の指標となる薄膜透過後の平均電荷には、Arガスの有無で有意な差は認められなかった。衝突解離前の核間距離と近接効果の関係を得るにはC60などの構成数の多いクラスターが有利であると考えられた。しかし、実験を行うには、強度が極めて少ないMeV級C60ビームの増強が必要となった。そこで、C60ビームの高強度化に関する技術開発を行い、既存イオン源を用いた新たな負イオン生成法を考案し、従来の1,000倍のビーム強度を得ることに成功した。現在までに、配向性の高いC2ビームの形成の可能性を示す結果は得られたが、近接効果との関係を明らかにするには実験による更なる検証が必要である。今後はC60ビームを用い、近接効果に対する核間距離の影響に関しても引き続き研究を行う予定である。

本研究では、クラスターイオンー固体衝突において発現する物理現象について、クラスターの構造や分子軸の角度(配向角)に対する依存性を調べた。また、研究の遂行にあたり、実験に用いる配向性ビーム及びC60負イオン生成技術の開発を行い、特にC60ビームは従来の1,000倍の強度を達成した。差動排気装置の性能が不十分であり、ビームラインへのガスのリーク量を軽減するためにはガス濃度を下げなければならず、必要とする実験条件を満たすことができなかった。放射線物理クラスターイオンビームの増強と差動排気装置の改良により、データ蓄積の効率化を図る。真空状態の悪化から、ガスジェットのパルス周波数を当初の想定まで上げることができず、データの蓄積に時間が掛かったため。当初予定していた、学会への参加を見送ったため。真空排気系を改良し、ガスターゲットをパルス方式から連続流入方式に切り替えることで、データ取得の効率化を図る。H27年度の使用計画に則り、消耗品の購入及び成果報告費(旅費等)にあてる。当初購入を予定していた装置の一部を既存のもので代用できたため。粒子検出器などの消耗品に加え、装置改良に必要な部品を購入する。