hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
学校体育における球技カリキュラムの構築に向けた基礎的・実践的研究

本研究は、学校体育における球技カリキュラムの構築に向けたものである。学習者ベースのデータ分析により、まずは球技の類型化を行い各型に位置づく類似の行為を明らかにした。その後、型毎にゲームへの参加/不参加を分ける技能水準について検討し、概ね学校体育として保障すべき水準を明らかにした。さらに、授業に留まらず授業外の活動に繋がる授業の特徴を浮き彫りにし、特に各型の本質的な魅力(醍醐味)を味わわせる重要性を明らかにした。平成26年度においては、次の5つの研究活動を行った。研究1では球技領域に位置付けられる運動種目の類型について帰納的な手法によって確かめるとともに、各型に位置づく類似の技術や戦術的行為を整理した。特に侵略型(ゴール型)、ネット型、打撃・送捕型(ベースボール型)の類型化の妥当性が確かめられるとともに、各型に位置づく技能や戦術的行為を具体的に整理することができた。研究2及び3ではバレーボール(研究2)とソフトボール(研究3)を取り上げ、それぞれ技能の水準化を図るとともにゲームへの参加意欲を従属変数とする学校体育において保証すべき技能水準について分析検討を行った。特にバレーボールにおいてはスパイクなどが打てるようにボールをセットする技能の習得が、ソフトボールにおいては内野を超える打撃や内野内のゴロに対して一塁への進塁を阻止できる程度の技能を習得することと肯定的なゲームへの参加意欲を持つこととの有意な関係を明らかにした。研究4については、特にバスケットボールを取り上げボールを持たないときの動きの改善とゲームへの参加意欲の変化との関係を分析し、フリーな位置へ動いたり、ゴール前のあいた空間へ動いてたりしてパスを受けられるようになることで、ゲームへの参加意欲が向上する等、これらの技能を習得することの意義についての示唆を得ることができた。研究5については、バスケットボールとサッカーのゲームにおけるパス技能について学習転移の分析を行ったが、とりわけボール操作に関わる技術習得の如何が学習転移に影響を及ぼすことを明らかにするとともに、カリキュラムまたは授業づくりにおいて技術的な視点からの分類を考慮すべきであることを再確認した。一昨年度本研究課題としてデータ収集・分析を行った研究を論文としてまとめ、体育学研究に投稿、掲載されることとなった(テーマ:学習者の自己評価による球技の類型化と各方に位置づく類似の行為)。本研究では、演繹的な手法によって様々な視点から行われてきた球技の分類研究に、帰納的な手法によるアプローチによって実証的な研究を試みた。結果的に特定の視点(戦術的行為による3つinvesion, net, batthing&fieldingの類型)からの分類による類型を支持すできることが明らかとなった。また、各型に位置づく類似の行為とは、型ベースで指導を行う際の学習内容を考えるうえで有用な示唆を与えると考えられるが、各型に共通する状況に応じた類似の行為(例えばinvasion型におけるボールを持ち運ぶ、ボールを味方に渡すなど)を特定することができた。この研究は本研究課題の核となる研究論文であり、今後の研究の見通しを持てるようになった。また、一昨年度には「ボールを受けられない理由」、昨年度は「ボールを持たないときの動きの改善」といった観点からの研究を推し進め、本年度その成果を論文としてまとめる予定である。特に今年度は、学校の休み時間の運動遊びを視野に入れ、ボール遊びを行う主体的要因を検討しつつ、教科外活動に結び付く球技系領域(小学校対象)の授業づくりについて研究を推し進めていきたいと考えており、ほぼ研究計画通りに進めることができていると思われる。本研究課題では、1球技の類型やその学習内容を確かめつつ、2その指導方略を介入的に明らかにすること、また授業に終始するのではなく、教科外活動につながる授業の在り方に関する知見を得ることを目的としていた。これまで1については学会誌に掲載され、2についてもほぼデータ収集分析を終えていること、さらには3についてすでに研究を始めていることから上記の評価とした。最終年度に当たる平成28年度は「休み時間における児童の運動遊びに繋がる体育授業の探索」と題する研究を行った。特に学校教育全般において課題とされている教科外の実生活や実社会あるいは将来に資する授業の在り方が問われている今日、体育の目指す方向を運動習慣の形成と捉え、まずは体育授業を契機に日常的な余暇時間における児童の運動遊びに結び付く授業の特徴を探索的に検討を行った。実際に体育授業を受けた/教えた後に、同様の運動遊びを行った/児童が同様の運動遊びを行っている様子をみたことのある児童及び教員を対象に、1どのような運動が休み時間の運動遊びに繋がったのか、2なぜ体育授業が休み時間の運動遊びに繋がったのか、についてインタビューを実施し、質的(コード化、カテゴリー化等)に分析を行った。分析した結果、指導内容としては器械運動(鉄棒運動)やゲーム領域において実際に休み時間に結び付く体育授業が展開され、特にアクロバティックな運動やプレイフルな行為が頻繁に出現する簡易ゲームが取り扱われたときに、児童らは引き続き休み時間でも同様の運動遊びを行っていたようである。特に休み時間に繋がる理由は、運動やゲームの面白さ・楽しさ・喜びを体験できたことであり、また児童らが自分たちで手軽に準備・片付けできる運動であったからである。単に授業だけで活動が終始するのではなく、授業外の活動に結び付けることを目指す場合は、教科外の特定の場面を想定しつつ、児童が自分たちで簡単に遊べる運動を取り上げ、その本質的な魅力を味わわせる必要のあることが明らかになった。ただし、本研究はあくまで探索的な研究であり、今後他の要因はないか、また介入研究による知見が必要であると考えている。※本論文は現在体育学研究に投稿(審査)中である本

研究は、学校体育における球技カリキュラムの構築に向けたものである。学習者ベースのデータ分析により、まずは球技の類型化を行い各型に位置づく類似の行為を明らかにした。その後、型毎にゲームへの参加/不参加を分ける技能水準について検討し、概ね学校体育として保障すべき水準を明らかにした。さらに、授業に留まらず授業外の活動に繋がる授業の特徴を浮き彫りにし、特に各型の本質的な魅力(醍醐味)を味わわせる重要性を明らかにした。研究費申請時の計画書では球技で教えるべき内容の枠組み、系統性、適時性などを平成26年度では明らかにするとしていた。球技種目の類型や各型に位置づく技術的、戦術的内容について、より確かな知見を示すことができたことは一定の成果を得ることができたと考えている。同様の考え方からネット型やベースボール型についても特定の保証すべき技能水準を示せたことも当初の計画以上に研究を進めることができたと考えている。以上のことから当初の計画以上に進展していると自己評価した。現在は、「ボールを受けられないのはなぜか」「ボールを持たないときの動きの改善」というテーマで論文執筆作業に入っている。また同時並行で「休み時間ボール遊びを行う主体的要因」についてデータ収集分析法などを検討し、研究を推し進める予定である。身体教育学研究を進めていくうちに球技において近年関心が集まっている戦術行為にばかり焦点づけて球技カリキュラムを考えることは、児童生徒らの現在あるいは将来のゲーム参加に対する再現性を確保しづらい点も明らかになった。これらの知見を踏まえ平成27年度の研究を進めていきたいと考えている。特に今一度、近年世界的に影響を与えている球技の指導論(ゲーム理解のための指導、ゲームセンスなど)を再検討し、球技指導に求められるカリキュラム上の課題についてレビューするとともに、それらの知見を踏まえた研究活動を推進していこうと考えている。今年度は休み時間に結び付く授業づくりについて研究を推し進めることとなっているが、予想していなかった点で、介入するうえで遊具を購入し学校へ提供する必要があること、またボールゲームを中心とする学会への参加や体育の学習内容(PCK)研究の澄明な研究者に、今年度直接話を聞きながら研究を進めることが可能になり、渡米する必要が出てきたことなどから今年度の使用へと計画を変更した。平成26年度の研究活動から、現在多くの国々で国、あるいは地域レベルで採用されている球技カリキュラムの考え方そのものを詳細に検討する必要があると考えられた。したがって、平成27年度(2年目)はより多くの国際学会に参加したり、国際的に活躍している球技指導論の研究者と情報交換を行う必要があると考えた。そこで少額ではあったが、そのまま次年度使用額にすることとした。「休み時間にボール遊びを行う主体的要因」により明らかとなる知見にもよるが、児童らが遊ぶためのボール等を購入する予定である。また、7月にドイツで行われるTGfU
光誘起電子移動反応におけるイオン対構造と反応性の研究

昨年度見いだした1、4-ジアリール-2、3-ジメチルビシクロ[2. 2. 0]ヘキサンのエキソシス体のラジカルカチオンの構造がイオンラジカル対構造により変化し、反応機構にも影響するという事実に基ずき、本年度は一般性確立の観点から1、1-ジアリールスピロペンタンの光電子移動条件下のシクロブテン誘導体への異性化反応に関するイオン対構造と反応機構の関連を主テーマとして研究した。1、1-ジアリールスピロペンタンのクロラニル増感異性化反応は1、4-ジアリール-2、3-ジメチルビシクロ[2. 2. 0]ヘキサンのエキソシス体同様にアセトニトリル中では熱力学的により安定な1-(ジアリールメチレン)シクロブタンが2-(ジアリールメチレン-1-メチレンシクロブタンよりも圧倒的に生成するが、塩化メチレンから非極性ベンゼンにさらに溶媒を変化させると熱力学的により不安定な後者の生成量が著しく増大する。アニオンラジカルの負電荷密度の最も低いテトラシアノアントラセンから負電荷密度最も高いシアノアントラセンまで7種の増感剤を用い両者の生成比に対する増感剤効果を調べた。負電荷密度が高くなるにしたがい後者が増大し、低くなるに従い前者が増大する。立体化学の検討から、前者は協奏反応で、後者は多段階反応で生成する事が判っているので、イオン対間相互作用の“強い"イオン対からはイオン対間相互作用を維持するよう電荷とスピンが完全に分離したラジカルカチオンを経由して多段階反応が起き易い事には一般性があるようである。新たな反応例の検索と物理化学的観点からの機構解明を更に追求する。1,4-ジアリール-2,3-ジメチルビシクロ[2.2.0]ヘキサンexo,cis-1の光増感電子移動反応では,協奏的結合開裂と段階的結合開裂が競争的に進行し,各々DL系化合物物群とMESO系化合物群を与える.本研究では種々のシアノ置換芳香族系一重項増感剤を用いて生成比DL:MESOの変化に対する増感剤効果を次の様に検討した.(1)蛍光消光距離を実測し,イオン対構造の違い(SSIPか?CIPか?)と生成比の関係を調べた.その結果,SSIPにおいてはMESO系化合物群を,CIPにおいてはDL系化合物物群を各々与え易い事が明らかになったが,同じCIPを反応場にしながらもDL:MESOの比は大きく変化する事実から,イオン対構造の違いは本質的な差ではない事が示された.(2)種々のパラメータとの相関を検討した結果,生成比DL:MESOを左右する第一因子は増感剤アニオンラジカルの最大部分負電荷密度q^-である事が明かとなった.即ちDL:MESOの比の変化をexo,cis-1^+の1位(もしくは4位)の部分正電荷密度q^+の大きさの変化として理解するならば,イオンペア内でq^-はq^+の変化を連続的に誘起している事になる.(3)同様に考えれば溶媒効果の誘電率εの変化が,また置換基効果はアリール上の置換基の電子供与性がq^+の連続的な変化を誘起している,と合理的に考察できる.これらを統一的に議論するためにはカチオンとアニオンの間のクーロン引力Fを考慮すると良いことを導いた.また,exo,cis-1に見られた特異な反応性はexo,cis-1にも若干みられたが,trans-1では全くみられなかった.X線結晶構造解析を行った結果,1位(4位)に発現する正電荷に対するアリール基の安定化の大小がこれら3種異性体の反応性の変化に密接な関係があることを見いだした.昨年度見いだした1、4-ジアリール-2、3-ジメチルビシクロ[2.2.0]

ヘキサンのエキソシス体のラジカルカオチンの構造がイオンラジカル対構造により変化し、反応機構にも影響するという事実に基ずき、本年度は一般性確立の観点から1、1-ジアリールスピロペンタンの光電子移動条件下のシクロブテン誘導体への異性化反応に関するイオン対構造と反応機構の関連を主テーマとして研究した。1、1-ジアリールスピロペンタンのクロラニル増感異性化反応は1、4-ジアリール-2、3-ジメチルビシクロ[2.2.0]ヘキサンのエキソシス体同様にアセトニトリル中では熱力学的により安定な1-(ジアリールメチレン)シクロブタンが2-(ジアリールメチレン-1-メチレンシクロブタンよりも圧倒的に生成するが、塩化メチレンから非極性ベンゼンにさらに溶媒を変化させると熱力学的により不安定な後者の生成量が著しく増大する。アニオンラジカルの負電荷密度の最も低いテトラシアノアントラセンから負電荷密度最も高いシアノアントラセンまで7種の増感剤を用い両者の生成比に対する増感剤効果を調べた。負電荷密度が高くなるにしたがい後者が増大し、低くなるに従い前者が増大する。立体化学の検討から、前者は協奏反応で、後者は多段階反応で生成する事が判っているので、イオン対間相互作用の"強い"イオン対からはイオン対間相互作用を維持するよう電荷とスピンが完全に分離したラジカルカチオンを経由して多段階反応が起き易い事には一般性があるようである。新たな反応例の検索と物理化学的観点からの機構解明を更に追及する。
幹細胞のオートファジーを応用した効果的組織再生に向けたロジスティクス

オートファジーはタンパク質や細胞構造体の大規模分解・リサイクルシステムで、発生・分化、発癌抑制、長寿、免疫応答など生理・病理的に様々な生命活動で重要な働きをしている。しかし、多能性幹細胞における機能については、未だ不明な点が多い。そこで本研究では、オートファジーの多能性幹細胞(ES細胞)における機能解明を目的とした。オートファジー関連遺伝子であるATG12ノックアウトES細胞を樹立して検討した結果、増殖能の低下や細胞死を引き起こしやすいことが明らかとなり、オートファジーが多能性幹細胞の生死制御に関与する可能性が示唆された。オートファジーは自食作用といわれる大規模な細胞内分解・リサイクルシステムであり、生体の恒常性維持だけでなく癌をはじめ様々な疾患に関与していることが示唆されており、今最も熱い研究領域の一つである。一方、再生医療はiPS細胞の樹立により一段と社会から注目を集めており、多能性幹細胞のさらなる機能解明が求められている。本研究では、iPS細胞よりも多くの研究やデータの蓄積があり、その多能性から様々な応用が期待されているES細胞に焦点をあて、多能性細胞におけるオートファジーの機能、意義解明を目的として研究を行った。多能性幹細胞におけるオートファジーの機能について探索するため、まずマウスES細胞におけるオートファジー関連遺伝子の発現について、定量的RT-PCRを用いて検討した。その結果、Atg12をはじめとするオートファジー関連遺伝子が発現していることが明らかとなった。また、University of California San Francisco校との共同研究により、ATG12 fl/flマウスよりES細胞を樹立後、cre-GFP遺伝子を遺伝子導入、フローサイトメトリーを用いてATG12ノックアウトES細胞を単離樹立した。今後は、樹立したATG12ノックアウトES細胞の表現型等を解析することにより、多能性幹細胞におけるオートファジーの機能、さらには再生医療におけるオートファジーの影響・意義について検討を加える予定である。オートファジーは生命をささえる細胞の自己分解システムで、生命維持に重要な働きをしているが、幹細胞における機能は不明な点が多い。本研究では、昨年に引き続きEmbryonic stem cells (ES)細胞におけるオートファジーの意義、メカニズムについて検討を行った。樹立したATG12ノックアウトES細胞の表現型を解析したところ、wild typeと比較して増殖能が低下していることが明らかとなった。このATG12ノックアウトES細胞からEmbryonic body (EB)形成を誘導して形態観察したところ、EB形成不全を認めた。また、オートファゴソームのマーカーとして知られるLC3、透過型電子顕微鏡(TEM)による細胞内部構造の観察により、オートファジーが誘導されているかどうか調べたところ、ATG12をノックアウトすると、ES細胞のオートファジーが阻害されることが示された。さらに、飢餓状態や低酸素条件のストレス環境において細胞特性について検討を加えた結果、ATG12ノックアウトES細胞は細胞死が過剰に引き起こされ、細胞の生命活動に有意に関与しており、そのメカニズムにはミトコンドリアが影響していることが示唆された。本研究成果は日本口腔外科学会総会において発表した。本研究により、オートファジー、ミトコンドリアが多能性幹細胞の生死制御に関与する可能性が示された。再生医療の臨床応用には細胞の大量培養が必須であるが、多能性幹細胞はストレスに弱く容易に細胞死を起こすことが臨床応用への障害となっている。今後さらなるメカニズムの解明をすすめることにより、多能性幹細胞の安定した細胞調製、維持、品質管理に貢献できることが示唆される。本研究課題の本年度の予定として計画していたES細胞におけるオートファジー関連遺伝子の発現についての検討と、ATG12ノックアウトES細胞樹立を行うことができた。University of California San Francisco校との連携もスムーズに行えており、おおむね順調に進展していると思われる。25年度が最終年度であるため、記入しない。これまでの研究において樹立したマウスATG12ノックアウトES細胞を用いて、多能性細胞におけるオートファジーの機能・意義について検討をすすめる。具体的には、まずATG12ノックアウトES細胞の細胞形態について観察する。また、ES細胞のマーカーであるOct4、Sox2、Nanogの遺伝子発現を定量的RT-PCR法、タンパク発現について免疫染色法を用いて検討し、増殖能についても検討を加える。またATG12ノックアウトES細胞からEB形成を誘導して形態観察を行う。その後、外胚葉、中胚葉、内胚葉への分化が起こるか否かについても検討する。次に、ATG12ノックアウトES細胞におけるオートファジー機能への影響の検討を行うため、オートファゴソームのマーカーとして知られるLC3を用いて、ATG12ノックアウトES細胞においてオートファジーが誘導されているかどうかを、飢餓状態および通常の培養条件下にて調べる。また、透過型電子顕微鏡(TEM)による細胞内部構造の観察も行うものとする。
再生毛細胆管の収縮を生み出す小型肝細胞収縮の同期機構のバイオメカニクス

再生人工肝臓の実現を目標にして、培養小型肝細胞のコロニーによって発生された毛細胆管収縮を生み出す肝細胞収縮の同期機構に関して、マイクロナノバイオメカニクスの観点から明らかにする事を目的とする。具体的には、収縮を司るアクチンのダイナミカルな動作状態、細胞間コミュニケーションを司るギャップジャンクションやジャンクションに出現する蛋白の検出から、細胞間相互作用がどのように収縮同期を実現しているかを調べる。特に16年度では、新たな細胞間の相互作用として、カドヘリンの分布状態や細胞間での物質透過性を制御するタイトジャンクションの蛋白であるオクルーデインなど、物質透過性との関連を調べる事が必要となる。これらの細胞間相互作用の機構を明確にする事により、細胞間相互作用を制御する可能性も考えられ、正に細胞コロニーが目的にかなった機能を発揮する事になる。このような制御が可能になれば、再生臓器の基本的な条件を満たす事になり、実用化に一歩近づくと言えよう。そこで、細胞間の相互作用に基づく収縮機構の制御までを視野にいれた研究を行った結果、細胞間相互作用がどのように収縮の同期或いは微妙な位相差の生成に寄与しているかが明らかになった。さらに、毛細胆管における胆汁輸送機構として、肝細胞で生成された胆汁が、毛細胆管に分泌され、毛細胆管内を胆汁が輸送されるプロセスもマイクロインジェクションによって確認し、in vitroで形成されたコロニーにおける毛細胆管は、実際の肝臓における機能を十分に再現している事が明らかになった。肝臓再生は現在の臓器再生でも大きな期待が掛けられているテーマであるが、本研究グループの三高教授が増殖と分化に富む小型肝細胞を発見した。さらに小型肝細胞の培養によって世界で初めてコロニー内で毛細胆管を形成する事に成功した。毛細胆管は胆汁を送り出すために複数の細胞が同期して収縮しているが、細胞間の相互作用による同期のメカニズムを明らかにする事は、今後の肝臓再生の実現に1歩近づくことになり、極めて重要な段階と考えられる。具体的には、収縮に司るアクチンのダイナミカルな動作状態、細胞間コミュニケーションを司るギャップジャンクションやジャンクションに出現する蛋白の検出から、細胞間相互作用がどのように収縮同期を実現しているかを調べる。小型肝細胞によって生体外に再形成された毛細胆管には,生体内の毛細胆管と同様のタンパク質が発現していた.また,タイムラプス画像の解析から収縮と拡張を繰り返していることが分かった.さらに,マイクロインジェクションの結果から毛細胆管内には一方向性の流れが確認され,胆汁を排泄する能力を持っていることが分かった.また,この毛細胆管の収縮は,A23187およびEndothlein-1によって収縮が促進されることから,細胞内遊離カルシウムイオン濃度の上昇を引き金としたアクチン-ミオシン系の運動であることが示唆された.再生人工肝臓の実現を目標にして、培養小型肝細胞のコロニーによって発生された毛細胆管収縮を生み出す肝細胞収縮の同期機構に関して、マイクロナノバイオメカニクスの観点から明らかにする事を目的とする。
トポロジカル近藤絶縁体：希土類六ホウ化物の表面ディラックコーンの電子状態の解明

トポロジカル近藤絶縁体SmB6と候補物質YbB6、それらの置換物質Sm1-xYbxB6やTm置換した系Yb1-xTmxB6について、角度分解光電子分光法を用い、強相関バルク電子状態のギャップ内に形成されるトポロジカル表面状態についての研究を行った。Yb1-xTmxB6の測定から、YbB6では、トポロジカル表面状態の存在は確認できなかった。Sm1-xYbxB6では、x≦0.1においてSmB6との電子状態の違いは見られず、ロバストなトポロジカル表面状態が観測された。直線偏光依存性と温度依存性から、SmB6では、Γ点を中心とした円状のフェルミ面を持つトポロジカル表面電子状態が存在することが分かった。近年、近藤絶縁体表面のバルクエネルギーギャップ内にディラックコーンが形成される“トポロジカル近藤絶縁体"が注目されている。トポロジカル近藤絶縁体の候補物質YbB6及びSmB6について、角度分解光電子分光法(ARPES)を用い、バルクが強相関電子系の近藤絶縁体表面に存在する準粒子散乱が抑制された電子状態:ディラック表面状態の電子軌道成分、準粒子散乱、バルク電子状態との関係を明らかにすることを目的に研究を進めている。27年度はTm置換したYb1-xTmxB6のx=0, 0.1, 0.2, 0.35について、ARPES実験を行った。母物質YbB6は、結合エネルギーEB=0.85eV 2.2eVに分散の無い4fバンドが観測され、Yb価数は完全2価であることが分かり、EB=010eVには、広い分散を持つB 2spのバンドが観測された。x>0ではTmが4価で置換されるため、YbB6に電子ドープされ、高結合エネルギー側にバンドシフトすることが分かった。x=0.35についは、B 2spバンドは同様に観測されたが、Yb2価由来の4fバンドは観測されず、Ybは3価に価数転移している。x=0.1,0.2では、Ybは2価で保持され、すべてのバンド構造は変化せず、リジッドバンドシフトする様子が観測された。これらついて直線偏光励起でのARPES観測を行ったところ、フェルミ準位近傍、Γ(-)点付近に、ディラックコーン状の分散構造が明瞭に観測できた。しかしながら、この分散構造には、ディラック点が観測できないこと、温度や表面の吸着等に対して"ロバスト"ではないこと、また対応するバンド計算で予測されるバルクのバンドがあることなどから、現在のところ、バルク由来のものと考えられ、YbB6がトポロジカル絶縁体である証拠は見い出せていない。27年度において、Tm置換YbB6、Yb1-xTmxB6のx=0, 0.1, 0.2, 0.35について、高分解能ARPES測定を実施することができ、すべての置換量で明瞭なバンド分散を観測することができた。少なくともTm置換x=0.2以下までは、Ybの価数転移はなく、YbB6の電子状態が保たれていること、YbB6のバンドには電子ドープされることが分かった。これらは、目的とするフェルミ準位近傍のディラック表面状態の探索に有効であり、母物質YbB6では困難であったディラックコーン形状の分散構造をフェルミ準位近傍に見出すことができた。現在まで、これはバルク由来であると考えられるが、確証を得るために、この電子状態のスピンに関する知見を得る必要がある。今後、スピン分解ARPES(Spin-ARPES)を用いてスピン状態の観測を予定している。当初の研究計画からは順序が変わってしまったが、この物質の研究では、予定の期間内で成果をあげられ、また、今後につながる結果を得たと考えている。また、当初、BサイトをCで置換するYbB6-xCxを育成し、電子ドープ型試料を準備、フェルミ準位近傍の電子状態の観測を行う予定だったが、Tm置換YbB6においても期待される電子ドープ型と同等の物質となる確認された。これにより、27年度で電子ドープ型YbB6の研究も同時に進めることができたと考えている。これらから、研究はおおむね順調にするんでいると判断した。近藤絶縁体表面のバルクエネルギーギャップ内にスピン分離したディラックコーンが形成される"トポロジカル近藤絶縁体"に注目し角度分解光電子分光法(ARPES)を用いて研究を進めている。中でも希土類六硼化物YbB6とSmB6を母物質とする研究を進めている。28年度は、Yb0.9Tm0.1B6とSmB6についてスピン分解ARPES実験を実施したが、明瞭なスピン分離したバンドは観測できなかった。これは、光電子放出強度が弱く観測が困難であったことが原因の一つと考えられ、今後の測定には工夫が必要と分かった。またSmB6のYb置換物質Sm1-xYbxB6のx=0.0,0.05,0.1,0.8,0.9について、ARPES実験を行った。P偏光を用いた実験では、SmB6はこれまでの報告にもあるEF近傍、E20meV,160meVにSm 4fバンドが観測され、広い分散でM(-)点周りに電子的フェルミ面を持つSm 5dバンドが、強く4fバンドと混成している様子(c-f混成)が観測された。

E20meVとEFとの間にも、バンド構造が観測され、これがスピン偏極したトポロジカル表面電子状態と考えられる。S偏光を用いると、Γ(-)点にも電子的フェルミ面を持つ電子構造があることが分かった。今後の測定で、これが表面由来かバルク由来かを結論付けたい。次にx=0.05,0.1についても、ARPES測定を行ったが、SmB6で得られた結果と明瞭な差は観測できなかった。YbB6に近いx=0.8,0.9の観測結果では、強度が弱いがSm 4fバンドのエネルギーは変わらず、B 2sp-Sm 5dバンドのエネルギーが1eV違うことが分かった。またc-f混成の様子は観測されず、合わせて考えると、置換系については、2sp-5dと4fバンドの相対エネルギー位置や、4fの状態密度の大きさとの関係が重要であることが分かってきた。28年度においてTm0.9Yb0.1B6とSmB6のスピン分解ARPES測定を、実施することができた。Tm0.9Yb0.1B6は、YbB6に電子ドープされた系と見做すことができ、ARPES測定でディラックコーンと考えられるバンドが観測されていたが、明瞭なスピン偏極したバンド分散を得ることはできなかった。またSmB6については、EF近傍で同一方向にスピン偏極しているような結果が得られたことから、実験配置、偏光等を考慮した実験、解析が必要であることが分かってきた。結果として、両試料ともスピン偏極したトポロジカル表面バンドである証拠は得られなかったが、今後の課題が見える結果が得られた。高分解能ARPES測定では、Sm1-xYbxB6のx=0.0, 0.05, 0.1,0.8,0.9についての測定を行うことができた。x=0.0, 0.05, 0.1については、劈開表面の質の差程度のスペクトルの違いしか得られず、これらの置換量では、母物質SmB6とARPESの測定結果では、ほぼ同じであることが分かった。よって、バルクの近藤温度の確認とx>0.1の試料での測定も必要であることが分かった。一方、x=0.8,0.9については、昨年度、ARPES測定実施したYb1-xTmxB6のx=0.1,0.2と同様にYbに対する置換量が増加すると、Ybは2価で維持され、すべてのバンド構造はほとんど変化せず、リジッドバンドシフトすることが分かった。しかしながらSm置換の場合、強度が弱いが同じエネルギー位置のE20meV,160meVにSm 4fバンドが観測された。しかしながら、c-f混成の様子は観測されなかった。このような、RB6(R= Sm,Yb,Tm)のいくつかの置換量での測定を行い、電子構造の変化の様子が分かり今後の課題も見えてきている為、研究は概ね順調に進んでいると判断した。近藤絶縁体表面のバルクギャップ内にスピン分離したトポロジカル表面状態が形成される"トポロジカル近藤絶縁体"SmB6とYbB6の希土類六硼化物に注目して角度分解光電子分光法(ARPES)を用いて研究を進めてた。狙いは、SmB6のSmサイトをYb置換することで、近藤ギャップやトポロジカル表面状態にどのような影響があるかだったが、Yb10%置換では、ほとんど違いが現れないことが分かった。そこで、母物質に絞り、Γ(-)点周りのこれまでARPESスペクトルで明瞭に観測されていないトポロジカル表面構造について入射光偏光依存性を用いて、観測を行った。第一ブリルアンゾーンΓ(-)点周りにおいて、奇対称な電子軌道を観測できるS変更配置を用いて測定を行うと、Γ(-)点周りに円形のフェルミ面が観測された。この構造は、SmB6劈開表面は、2X2表面再構成があることが分かっており、それにより起こる表面ウムクラップによるバンドの折り返しという報告がある。
都市内低レベルエネルギーフローの最適化の試みと環境影響評価

1.エネルギーフローメッシュデータベースの構築民生部門のエネルギーフローに関し、建物床面積データの更新にあわせ、大阪府域全体の熱需要マップの作成をおこなった。また、関西地区の事務所・住宅を中心としたエネルギー消費実態調査を実施しており、来年度はこの結果より使用している原単位の評価・修正をおこなって、更に信頼度の高い推定を目指す。また、同調査の結果から、熱利用のためのエネルギー消費量、熱用途以外のエネルギー消費量を推定し、民生部門全体のエネルギーフローを明らかにする予定である。また、他部門のエネルギーフローについても積み上げ方式によるメッシュ単位でのフローの把握の見通しを得たので、産業用途関連の施設ベースエネルギー使用量データより、これをメッシュデータベースに展開し、熱の態様別に再利用可能なエネルギー量の推定をおこなうとともに、これらからの環境への廃熱量・形態の推定をおこなった。最終的にはこのマップを用いて、民生用熱エネルギーフローを最大限最適化した場合にどれだけの一次エネルギー量節約が可能か、それが大阪府全体のエネルギー消費の中でどれくらいの割合になるか、最適化において廃熱幹線ネットワークなどの巨大なインフラ整備を伴わせた場合にライフサイクルの視点で省エネルギー性が保証されるのか、更に、それによってどの程度大気への廃熱が緩和されるのかの4点を明確にする事を目指している。2.地域冷暖房のシステムシミュレーションによる導入効果の検証地域冷暖房における地理条件や建物構成等諸要因の変化が省エネルギー量におよぼす感度を調べるため、地域冷暖房システムのエネルギーシミュレーションプログラムを作成し、廃熱や自然エネルギーの利用による省エネルギー効果や、環境へのインパクトの変化に関して詳細な予測をおこなった。
ｉＰＳ細胞を用いた脂肪萎縮症の脂肪萎縮と異所性脂肪蓄積の病因・病態の解明

1効率的なヒトiPS細胞からの脂肪細胞分化誘導法の確立申請者らはこれまで胚様体(EB)形成を介する分化誘導法にてヒトiPS細胞がヒトES細胞に相当する脂肪細胞への分化能をもつことを報告した(FEBS Letters 2009)。またヒトiPS・ES細胞由来脂肪細胞はインスリン応答性や脂肪分解能を有し、皮下移植にて生着・維持することを示した(Stem Cells Dev 2013)。ヒトiPS細胞由来脂肪細胞の機能解析及び細胞治療には脂肪細胞の純化と分化効率の改善が大きな課題である。申請者らはこれまでの報告を基にヒトiPS・ES細胞由来間葉系前駆細胞を誘導した。これらの細胞は軟骨細胞への分化能は有したが脂肪細胞への分化能はほとんど有さなかった。細胞表面マーカーを解析したところ、骨髄由来間葉系幹細胞と比較してCD90は同様に高発現を示したが、CD73, CD105は低発現であった。高い脂肪細胞分化能を有する前駆細胞への分化誘導条件の改善が必須である。2脂肪萎縮症患者からの疾患特異的iPS細胞作製京都大学医学研究科・医学部医の倫理委員会からの承認を得て、京都大学iPS細胞研究所と連携し脂肪萎縮症患者から皮膚組織を採取しOct3/4, Sox2, Klf4, c-Mycのレトロウイルスを用いて作製した。先天性脂肪萎縮症患者5例と後天性脂肪萎縮症患者2例と部分性脂肪萎縮症患者1例から疾患特異的iPS細胞の樹立を行った。上記のEB形成を介する分化誘導法で解析を行うとBSCL2遺伝子異常を有する先天性脂肪萎縮症患者由来iPS細胞は健常人由来iPS細胞と比較して著明な脂肪蓄積の低下を認めた。またLMNA遺伝子異常を有する先天性脂肪萎縮症患者由来iPS細胞は健常人由来iPS細胞と比較して脂肪蓄積に差は認めなかった。25年度が最終年度であるため、記入しない。1効率的なヒトiPS細胞からの脂肪細胞分化誘導法の確立申請者らはこれまでにヒトiPS細胞が胚様体(EB)形成を介する分化誘導法にてヒトES細胞に相当する脂肪細胞への分化能をもつことを報告した(FEBS Letters 2009)。iPS細胞由来脂肪細胞の機能解析及び細胞治療には脂肪細胞の純化が大きな課題である。従って前駆脂肪細胞や中胚葉系幹細胞の特異的な表面抗原等を用いた単離による細胞系譜特異的な分化誘導法の確立が必要である。具体的にはマウスES細胞の中胚葉系幹細胞への分化誘導の知見を基にCD140a (PDGFRa)をマーカーとして細胞集団を抽出し脂肪細胞分化誘導を試みた。ある分化誘導条件においてCD140a陽性の細胞集団が一定の割合で存在し、抽出可能であったが脂肪細胞分化能は極めて低レベルであった。同細胞集団の骨格筋への分化誘導能も低く、ヒトiPS細胞ではCD140aは中胚葉系幹細胞マーカーでない可能性が示唆された。他の分化誘導条件も含めさらなる検討を要する。2脂肪萎縮症患者からの疾患特異的iPS細胞作製疾患特異的iPS細胞の作製に関しては京都大学医学研究科・医学部医の倫理委員会からの承認(第824番)を得て、京都大学iPS細胞研究所と連携し脂肪萎縮症患者から皮膚組織を採取しOct3/4, Sox2, Klf4, c-Mycの4因子あるいはOct3/4, Sox2, Klf4の3因子のレトロウイルスを用いて作製した。現在、既に先天性脂肪萎縮症患者4例と後天性脂肪萎縮症患者2例と部分性脂肪萎縮症患者1例からの作製を試みた。未分化遺伝子の発現解析とin vitro及びin vivoでの三胚葉系への分化能の検証を行い、ヒトES細胞に匹敵する多能性幹細胞であることを検証した。先天性脂肪萎縮症患者5例と後天性脂肪萎縮症患者2例と部分性脂肪

萎縮症患者1例から疾患特異的iPS細胞の樹立を行った。上記のEB形成を介する分化誘導法で解析を行うとBSCL2遺伝子異常を有する先天性脂肪萎縮症患者由来iPS細胞は健常人由来iPS細胞と比較して著明な脂肪蓄積の低下を認めた。またLMNA遺伝子異常を有する先天性脂肪萎縮症患者由来iPS細胞は健常人由来iPS細胞と比較して脂肪蓄積に差は認めなかった。1効率的なヒトiPS細胞からの脂肪細胞分化誘導法の確立申請者らは4種類のヒトiPS細胞と2種類のヒトES細胞をフィーダー細胞を用いず、胚様体形成を介する方法で脂肪細胞への分化誘導を行った。すべてのクローンにおいて脂肪蓄積を認め、脂肪細胞分化関連遺伝子であるPPARγ, C/EBPα, aP2, Leptin等のmRNA発現を認めた。分化誘導後、未分化マーカーであるNanogのmRNA発現は抑制され、脂肪細胞関連遺伝子の発現は経時的に増加した。ヒトiPS細胞がヒトES細胞に相当する脂肪細胞への分化能を持つことを明らかにした。さらに細胞系譜特異的の分化誘導系の開発を目指して前駆脂肪細胞あるいは間葉系幹細胞の同定・単離のための適切なマーカーの選択を行っている。また間葉系幹細胞を含むとされるヒトiPS細胞由来間葉系前駆細胞(Methods Mol Biol. 2011)の分化誘導に成功している。2脂肪萎縮症患者からの疾患特異的iPS細胞作製京都大学医学研究科・医学部医の倫理委員会からの承認(第824番)を得て、京都大学iPS細胞研究所と連携し脂肪萎縮症患者から皮膚組織を採取しOct3/4, Sox2, Klf4, c-Mycの4因子あるいはOct3/4, Sox2, Klf4の3因子のレトロウイルスを用いて作製した。先天性脂肪萎縮症患者4例と後天性脂肪萎縮症患者2例と部分性脂肪萎縮症患者1例から疾患特異的iPS細胞の樹立を行った。樹立に際しては未分化状態の維持が困難な細胞株が存在することから未分化性及び多能性の検証に時間を要したが、おおむね順調に進展している。25年度が最終年度であるため、記入しない。1効率的なヒトiPS細胞からの脂肪細胞分化誘導法の確立:脂肪細胞の起源は一般的には中胚葉、間葉系由来で、なかでも体節を形成する沿軸中胚葉由来と考えられている。また、マウスES細胞の解析から一部は神経堤細胞由来とも考えられている。さらにマウス脂肪組織のstromal vascular fractionに含まれる前駆脂肪細胞群の表面マーカーの組み合わせについて解析がなされてきた。しかしヒトの前駆脂肪細胞の表面マーカーの探索及び単離は十分になされていない。申請者らはヒト多能性幹細胞からの前駆脂肪細胞の単離を目指して、ヒトiPS・ES細胞由来間葉系前駆細胞(Methods Mol Biol. 2011)においてCD34, CD73, CD90, CD105, CD140a, CD166などの表面マーカーの解析を行い、それぞれ単離し脂肪細胞分化能について比較検討を行う。2脂肪萎縮症患者からの疾患特異的iPS細胞作製:平成23年度において作製した脂肪萎縮症患者由来iPS細胞のなかから遺伝子異常が明らかな症例由来のiPS細胞(BSCL2遺伝子異常及びLMNA遺伝子異常)について、脂肪細胞分化誘導を行う。
レーザー冷却と原子気体BECの物理の研究

久我らは(1)原子気体ボース・アインシュタイン凝縮(BEC)の実現、(2)原子気体ボーズ凝縮に関連した物理の研究、(3)新しい原子気体BEC装置の開発、および(4)レーザー冷却された原子と微小光共振器とを組み合わせた、共振器量子電気力学の実験的研究を行った。(1)のボーズ凝縮は本邦最初の成功であり、まず、予備冷却されたルビジウム原子を超高真空中(10-8Pa以下)で大量に集め、次に磁揚トラップに移行し断熱圧縮し、最後に蒸発冷却法により原子を冷却する手順を踏んでBECを得た。(2)は光の定在波とボーズ凝縮した原子波との相互作用の物理の実験で、i)ラマン・ナス(Raman-Nath)領域、ブラッグ(Bragg)領域、およびシュテルン・ゲルラッハ(Stern-Gerlach)領域における原子回折の研究、ii)光定在波を3回ボーズ凝縮体に照射することで構成するマッハ・ツェンダー干渉計の研究、iii)光と原子波で起こす4波混合を利用した原子波増幅の研究などを行った。(3)では、ボーズ凝縮体の輝度を上げる目的で、ゼーマン減速器から極低温原子を連続供給できる装置開発した。秒速約20m(温度換算で約50K)、流量毎秒10^11個の低速ルビジウム原子線が得られた。(4)では磁気光学トラップされたルビジウム原子を約10個共振器長約70ミクロンの光微小共振器内へ導入し、光の周波数の設定によって光が共振器を通過する伝搬時間が高速度より早くなったり、遅くなる現象を解析した。平野らは主としてボーズ擬縮体の物理の研究を行った。一つはボーズ凝縮体に一様な非共鳴光を照射したときに起きるダイナミクスの研究、もう一つはシングルビーム光双極子トラップ中のボーズ凝縮体のダイナミクスの研究である。佐々田らはA1計画研究の白濱と共同でヘリウムトラップに使う新しい低温原子線源の開発を行った。また、高密度磁気光学トラップに必要なラゲール・ガウス光ビームの研究を行った。本年度の実績は以下の通りである。(東大グループ)光定在波による原子波のブラッグ反射を利用した原子波スプリッター・全反射鏡により原子波マッハツェンダー干渉計を構築し、原子波の干渉を100%のコントラストで観測した。また、非共鳴光による原子波の増幅現象を世界で初めて観測し、それがコヒーレント増幅作用であることを原子波干渉計により確認した。(慶応大グループ)トラップの画像をCCDカメラからPCに取り込むシステムを作った。これは、冷却原子の温度や密度の測定には不可欠である。同時に、PCで実験全体の同期や制御も行うことができるようになった。また、ドーナッツビームによる光トラップを行うために、位相板を用いたドーナッツビームの高効率発生の予備実験を行なった。(学習院大グループ)BECの生成に用いられる二重磁気光学トラップにおいて、低真空槽から超高真空槽へ連続的に原子を輸送する新しい方法を考案した。それは、クーリングレーザーが真空槽を結ぶ輸送管によって遮られることにより、輻射圧のアンバランスが生じ、低速原子ビームが発生するという簡便且つ高効率な方法である。実験の結果、約1分間で10^∧9個の原子を超高真空槽にロードできることが確かめられた。

本年度の実績は以下の通りである。(東大グループ)学習院大グループで開発した低速原子線装置を新たに組み込み、1分程度の時間でBECが生成できるようになった。赤方に大きく離調をとったレーザー光による時間平均軌道光ポテンシャルを考案し、それによるBEC原子の制御を計算機シミュレーションにより見積もり、実験条件の割り出しを行った。この方法を用いることで、BEC原子を100ms程度まで捕獲する事が可能であり、さらにレーザー光を光光学変調器などで偏向させることも容易であるため、BEC原子を自由に動かすこともできる。現在、量子反射の実験のために時間平均軌道光ポテンシャルの形状・制御法を見積もっている。(慶応大グループ)レーザー光などの近軸付近の光強度が高いビームは、必ず進行方向にも電場ベクトル成分が存在する。すなわち平面波のような完全な横波にはならない。このように光ビームには進行方向にも電場・磁場ベクトル成分をもつため、原子を偏極させることが可能である。ルビジウム原子を用いてこれを実験的に示すことができ、理論的な予測とよい一致を得ることができた。(学習院大グループ)昨年度開発した低速原子線をつくる新しい方法を用いて、ルビジウム原子のボースアインシュタイン凝縮を生成することに成功した。全体の生成時間は最短で35秒であり、世界的にもトップクラスの性能を達成することができた。さらに、原子の共鳴に対して低エネルギー側に大きく離調したレーザー光を用いて、ボース凝縮体を10m秒間光トラップすることに成功した。(東大グループ)ボース凝縮する原子数を増大するために蒸発冷却過程の最適化を試みた。シミュレーションによると、蒸発冷却の最終段階でrf周波数を速やかに掃引することで原子数を一桁ほど増加させることができる。これを確認する意味で、rf周波数を自在に変化させることができる発振器を開発した。計算で予想される周波数掃引を試みたが、予想とは異なり画期的な改善は見られなかった。現在は、rf周波数掃引と同時に磁気トラップ形状も変化させることでBEC原子数を増大させることを目指している。(慶応大グループ)準安定ヘリウム(He^*)のBECはすでに2グループで達成されている。彼らを含め世界いずれのグループも高真空槽にヘリウムを噴出し直流放電で励起してHe^*を生成している。このため原子の初速度が大きくなり、巨大なゼーマン減速器が必要となり、効率も悪い。そこで低速のHe^*生成法を開発するために予備実験を行った。ガラスデュワーに液体ヘリウムを貯め減圧して超流動状態(液温約1.3K)にする。液面上方のコイルに50MHzのrfを印加し放電させる。この放電プラズマ中をHe^*と共鳴する赤外レーザー光を透過させ吸収スペクトルを観測する。スペクトルの線幅からHe^*の並進温度は約20Kであることがわかった。(学習院大グループ)BEC生成装置に用いる冷却水の温度安定化、磁気トラップ用コイルの改良等を行った結果、BEC生成確率が100%となり、原子数や温度の再現性も飛躍的に向上した。分散イメージング用の位相版をイオンビームスパッタ装置を用いて自作し、BECを非破壊に精度良く測定できるようになった。空間的にほぼ一様な非共鳴光をBECに照射すると、集団励起がおこることを見出した。振動の周波数は、四重極振動の場合の理論値と良く一致し、減衰に温度依存性があることを確かめた。
導電性高分子-フラーレン複合体の電気・光物性と機能性に関する研究

本研究では導電性高分子と種々のフラーレンの複合体を作製し、特徴的な電子・光物性の解明と機能応用の可能性について検討を進めた。導電性高分子とフラーレンの複合体はそれぞれの有機溶媒溶液を混合し、乾燥することで調整した。ポリ(3-アルキルチオフェン)等の非縮退系導電性高分子のフラーレン複合体においてフラーレンの濃度の上昇に伴う顕著な蛍光の消光効果を見出した。さらに金属電極を蒸着することにより作製した複合体のショットキー接合における短絡光電流は、フラーレンドーピング濃度に依存して著しく増強される現象を見出した。光照射により導電性高分子中で形成された励起子はフラーレンの存在下で効率良く解離してフラーレンに電子が移動し、超高速光誘起電荷移動が起こると考えられる。縮退系導電性高分子や有機-無機ハイブリッド導電性高分子等においても、フラーレンのドーピング効果を見出し、フラーレンとの複合効果を明らかにした。これらの導電性高分子-フラーレン複合体に対しさらにカリウムを化学的にドーピングしたところ、特徴的な電子スピン共鳴スペクトル(ESR)信号が見出された。また、低磁場マイクロ波吸収スペクトル測定を行ったところ、カリウム-フラーレン-導電性高分子からなる超伝導相が形成されていることを見出した。また光照射下でのESR測定では、特徴的なフラーレン及び導電性高分子中のポーラロンに相当する極めて安定な共鳴シグナルが見出された。さらに、導電性高分子-フラーレン複合体に有機ドナーであるTDAEをドーピングしたところ特徴的な強磁性を示すことを見出した。以上のように、導電性高分子-フラーレン複合体の電気的・光学的性質を明らかにし、ドーピング方法の最適化や基礎物性の評価だけでなく種々のデバイス応用を提案し、その可能性を明らかにした。導電性高分子とフラーレンの複合体をそれぞれの有機溶媒溶液を混合し、乾燥することで調製した。用いた導電性高分子としては、ポリ(3-アルキルチオフェン)ポリ(p-フェニレンビニレン)、ポリ(アルコキシフェニレンビニレン)などで、また一部ポリオリゴフェニルシランも用いた。これらの複合体はフラーレンの濃度の上昇に共ない、顕著な蛍光の消光効果が見出された。またこれらの複合体の光伝導スペクトルを測定したところ、導電性高分子の帯間励起に相当する光の照射に伴って光電流が見出された。これらは光照射に伴って導電性高分子中で形成された励起子がフラーレンの存在かでは効率よく解離してフラーレンに電子が移動する超高速光誘起電荷移動によるものと考えれる。実際、超高速分光システムを構築してその電荷移動速度、電荷分離効率、電荷移動状態の寿命などの予備的な測定に成功した。一方、この複合体に対してKを化学的にド-ピングしたところ、特徴的なESR信号が見出された。また、低磁場マイクロ波吸収スペクトル測定を行ったところ、K-フラーレン-導電性高分子からなる超伝導相が形成されていることを見出した。その転移温度はおよそ10Kであり、通常のK3C60とは異なる物性を示した。さらに、導電性高分子-フラーレン複合体に有機ドナーであるTDAEをド-ピングしたところTDAE-C60電荷移動錯体に特徴的な強磁性を示す複合体が見出された。特に導電性高分子としてポリ(アルコキシフェニレンビニレン)を用いた場合には、比較的高い温度から強磁性的なスピン間相互作用が支配的な特異な物性を示す複合体が形成された。これらのドープ導電性高分子-フラーレン複合体における特異な物性はフラーレンのπ電子系と導電性高分子のπ電子系の非常に強い相互作用を反映しているものとして解釈された。

本研究では導電性高分子と種々のフラーレンの複合体を作製し、特徴的な電子・光物性の解明と機能応用の可能性について検討を進めた。側鎖に置換基としてベンゼン環を有するアセチレン誘導体であるPhxPAにC_<60>をド-ピングした複合体において特徴的な蛍光の消光効果を見いだした。さらに金属電極を蒸着する事により作製したシットキ-接合における短絡光電流はフラーレンド-ピングによって著しく増強される現象を見いだした。従来、ポリアセチレン誘導体にはバンドギャップ内にソリトン準位が形成されているとする考え方が提唱されていたが、本研究で見いだされたフラーレンのド-ピング効果はこの様なソリトン準位の介在を強く否定するものであり、基礎科学的に極めて重要且つ興味深い結果である。さらに導電性高分子にフラーレンをド-ピングした複合体に光照射を行った際のESR(電子スピン共鳴スペクトル)を測定したところ、特徴的なフラーレンおよび導電性高分子中のポーラロンに相当する共鳴シグナルが見いだされた。また予めアルカリ金属をド-ピングした場合においても、同様の光誘起ESRが観測された。しかもこれらの光誘起ESR信号は低温では極めて安定であり、光照射を停止して暗状態で数十分光放置してもESR信号を示す事が明らかになった。これは、光照射によって形成される光励起状態が格子緩和によって安定化を受けることと、一旦形成された安定状態は格子振動がクエンチされている状態では準安定状態として長寿命化する現象によるものと考えられ、導電性高分子およびフラーレンの特徴的な挙動であると考えられる。主鎖にシリコンとカーボンを持つ有機-無機ハイブリッド材料である導電性高分子ポリシラニレンオリゴチオフェン(PDSiOT)は新規材料であり、その光・電子物性の評価を行った。また、C_<60>をドーピングした複合体において特徴的な蛍光の消光効果を見出した。さらに金属電極を蒸着することにより作製した光電変換素子における短絡光電流がフラーレンドーピングによって著しく増強される現象を見出した。PDSiOTはその主鎖上のチオフェン環の数を合成上において制御できることから、エネルギー帯構造やストークスシフト量、発光波長、電気化学特性等のπ電子共役長依存性を見出した。また、レーザー用発光材料としての可能性があることがわかり、その機能応用似ついて検討した。超伝導性にについては、フラーレンのうちC_<60>だけでなくC_<70>やカーボンナノチューブのドーピング効果の検討も行った。導電性高分子にC_<60>やカーボンナノチューブをドーピングした複合体に光照射を行った際のESR(電子スピン共鳴スペクトル)を測定したところ、低温において極めて安定したESR信号が現れ、光照射による超電導性の制御を実現した。セルフアセンブリ法による高分子ナノサイズ積層構造においては、C_<60>誘導体のドーピングを提案、実現し、さらにデバイス応用した場合、光電流増大現象を見出し、太陽電池等のへの応用の可能性を示した。
植栽構成と視覚心理的効果の関係に関する認知科学的研究

植物の生理・心理的効果の成立過程を明らかにするため植物を見たときの印象評価と脳血液動態の関係を実験的に解析した。印象評価では植物の割合が多い対象でよい評価となったが、脳血液動態では植物が多いほど脳活動が沈静化するグループと、後頭部で活性化するグループとに二分された。前者は、植物が多く見えるほど気分が落ち着く集団であり、一方後者は植物が多くなると視覚処埋が活発になる集団と推定された。校庭が芝生化された学校と地面の学校で児童の動植物に対する意識や運動の実態を比較した結果、芝生化された学校では児童の動植物に対する関心が高く、また運動では接地活動が特徴的で柔軟性を育むと同時に植物との多面的な触れ合いがみられた。また、市民による里山管理と参加者の意識・行動の関係を調べた結果、里山活動による継続的観察と能動的関わりによって環境認識に深まりがみられた。上記の植物に対する人の基本的反応と植物との関わりの程度による認識・行動の変化の文化的累積結果とも云える植栽構成と視覚心理的効果の関係の比較文化的実験として、対植に対する日本人と韓国人の評価と眼球運動を比較した。その結果、対植が一般的な韓国人では同種同形の対植を好み、視点停留も2本の樹木上に集中するのに対して、伝統的植栽で対植を避ける日本人では異なる形状の樹木からなる対植を韓国人より相対的により好み、視点停留も二本の樹木の中間にも分布するという極めて特徴的な結果となった。したがって、植栽の視覚心理的効果は人に共通する反応と、植物との関わり方や文化によって異なる反応とに区分できるものと考察された。この実験結果と日韓の植栽構成の違いに関わるこれまでの研究をもとに、韓国の植栽構成の特徴とその心理的背景を論じた。また、さらに中国や欧米諸国の植栽構成との比較から、日本の植栽構成の特徴とその心理的背景を論じた。平成14年度末に導入した脳血流計によって異なる色彩の植物を見たときの脳血流の動態を解析した。具体的には、花の色が赤、黄、紫、白のパンジーと、花の咲いていない葉だけのパンジー(緑色)を見たときの脳血流(前頭部14チャンネル、後頭部24チャンネル)を反復計測し、同じ対象を見たときの脳波(前頭部から後頭部の12チャンネル)、SD法による印象評価、感情プロフィールテストなどの結果と比較した。緑と赤では頭頂葉、後頭葉で脳血流が減少する被験者が多く見られ、また白では後頭葉で減少する被験者が多くみられた。一方、紫では前頭葉と頭頂葉で脳血流が増加する被験音が多かった。緑の植物を見たときに後頭葉が不活発であることは既往の脳波研究(金・藤井、1995;藤井、1996)で報告しており、今回の脳血流の結果はそれと一致する。しかし、頭頂葉でも減少したことと、赤と同様の反応を示したことは新たな結果である。SD法や感情プロフィールテストでは、紫と赤では好感度が低く、ネガティブな感情状態であったのに対して、白、黄、緑では好感度が高く、ポジティブな感情状態にあった。今回対象とした紫と赤のパンジーの花は、赤みを帯びた低明度色であり、一方、白、黄色、緑はそれらに比べて明度が高い。低明度の色彩が高明度に比べて好感度が低くネガティブな感情状態になったことは既往の研究と同様である。