hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
持田栄一による教育福祉の理論と活動に関する社会史研究

研究会のメンバーや他の研究者とともに、次年度、共同学会企画を提案して研究成果を報告する。今後の研究推進のための基盤が構築できた点は、本研究においても重要である。持田が「幼児教育の公共性」という視点を提起していたことを手がかりとして、次年度に「幼児教育と公共」に関する学会報告と論文執筆を予定している。本年度は、この準備を進めた。近現代日本の子ども福祉と教育については、これまでの研究成果を博士論文にまとめた。それに関連して、国内外の研究動向について検討した学会報告を行った。学会より執筆依頼を受けて、戦後初期の子ども福祉施設に関する図書の紹介原稿を執筆した。北海道教育大学附属旭川幼稚園の幼児教育実践と申請者の教員養成活動についての論考をまとめた。附属幼稚園より依頼を受けて、倉橋惣三の幼児教育論について紹介した。近現代日本の教育福祉の研究を進めたこと、および、現在の幼児教育実践との関わりを持ったことによって、本研究の意義を再検討する手がかりを得た。持田が実践に関わっていたことをふまえて、申請者が現在どのように実践に関わるかということも本研究の課題であり、その点についても進展した。持田栄一に関する研究成果公表についてはやや遅れているものの、次年度に3件の研究発表を見込んでいる。近現代日本の子ども福祉と教育に関する研究、および現在の幼児教育実践について、多くの成果をまとめることができた。今後、後者の成果をふまえて、持田栄一による教育福祉の理論と活動の意義をより明確にしていく。持田のPTAに関する理論と活動に関する研究成果については、2018年度に発表することを目標にする。PTA以外の「子どものシビル・ミニマム」論と幼児教育論に関する資料は継続して蒐集を進めて、1970年代の持田の教育福祉の理論と活動の総体を把握していく。資料蒐集に関しては、文献複写や図書貸借を利用して網羅的な蒐集を行い、国内の図書館等に直接訪問する必要が生じた場合に限って現地調査を行う。これは、何らかの事情で資料調査に行くことが困難になった場合の研究推進方策である。全体として、研究成果を二年目・三年目に論文として発表することを優先して、研究動向の把握と資料読解を進めていく。持田栄一に関しては、次年度前半に3件の学会口頭発表を予定している。そのための準備を進めるとともに、年度後半にこれらの成果を論文にまとめて、学会誌・学内紀要に投稿する。
低圧トレーニングによる神経・筋の酵素化学的適応

(1).本実験には、4週齢のSprague-Dawley系雄ラット36匹を常圧環境下(1013hpa)での非運動群(Sc)および運動群(St)、固定低圧環境下(771hpa)での非運動群(Fc)、運動群(Ft)および変動低圧環境下での非運動群(Pc)、運動群(Pt)の6群を用いた。なお、変動低圧環境は891hpaから771hpa、671hpa、771hpa、891hpaと低圧度を2日毎に変動させた。低圧環境群は低圧室で24日間連続して飼育した。また、運動は低圧室内に設置した運動器を用い、1日1時間、分速10mの速さで24日間行った。これらの6群について、形態および骨格筋(ヒラメ筋、長指伸筋)の生化学的・組織化学的な特性の変化を比較・検討した。(2).各群とも成長に伴い体重の増加が認められたが、トレーニング開始後12日目からFt群とPt群において体重増加の抑制効果が認められた。ヒラメ筋重量はPt群において有意な減少が認められた。体重当りの相対重量でみると各群間に差が認められなかった。長指伸筋の相対重量はPc群でのみ有意な減少が認められた。(3).ヒラメ筋のグリコーゲン量はトレーニングによる増加傾向がみられ、Pt群はPc群と比較して有意な増加を示したが、各トレーニング群間では差が認められなかった。長指伸筋では、Pt群がPc群、St群、Ft群に比らベ有意に高い値を示した。(4).ヒラメ筋のSDH活性は低圧環境よりもトレーニングによる影響を示し、有意な増加を認めた。長指伸筋では、Sc群に比らベSt群で有意な減少を示したが、低圧(固定、変動)群においてはトレーニングによる影響は認められなかった。(5).ヒラメ筋の筋線維組成比をみると、Pc群(Sc群と比較)およびFt群(St群と比較)で低圧環境によるSO線維からFOG線維への移行と考えられる組成変化がみられた。(6).運動神経細胞の横断面積が491μm^2以上をγ運動ニューロンとした。運動ニューロンの酸化能力には各群間で差はみられなかった。
相補的二重ラセン構造を有する新規機能性高分子・超分子の創製と応用

本研究では、DNAの二重ラセン構造に着目し、相補性の二重鎖からなる人工二重ラセン高分子や超分子を創製するための一般性の高い新たな概念・手法を確立し、相補性二重ラセン構造を基盤とする革新的物質創製と二重ラセンに由来する新規物性・機能の開拓を目的に研究に着手した。カルボン酸とアミジン塩基は塩橋を形成し、相補的に会合することが知られている。今回、カルボン酸とキラルな新規アミジン塩基を有するm-ターフェニル類縁体モノマーの設計と合成を行い、これらのカルボン酸とアミジンが、塩橋を介して相補的二重ラセンを形成するかどうかについてCDやNMRなどにより解析し、これらがモノマーレベルで二重ラセンを形成することを確認した。今後、これらの二重ラセンモノマー末端のアセチレン残基の薗頭反応による重合、もしくは金属の配位によるモノマーユニットの連結による二重ラセン高分子が合成できると期待される。
美術館施設と学校教育の連携による芸術文化環境形成のための基礎研究

北海道釧路市に設置されている北海道立釧路芸術館、釧路市立美術館の美術館施設2館と学校教育の連携を大学が仲介し、学芸員や学校教員、学生など関係者が相互に関わり合いながら教育普及事業や教育プログラムなどを開発・実践した。連携による教育効果、関係者の人的交流や教育資源の共有化が、地域社会の文化環境形成にどのように寄与し得るかを把握し、英国の先進事例調査結果などを参考にしながら連携のあり方を提示した。本研究の目的は、美術館施設と学校教育の連携による教育プランの開発を通して両者の教育機能を実践的に検証し、関係者の人的交流や教育資源の共有化が地域社会の文化環境形成とその向上に及ぼす影響を分析することである。平成20年度は、教育普及活動の現状把握、先駆的事例の収集に重点を置いた。1.北海道立釧路芸術館及び釧路市立芸術館における教育普及活動の現状把握両館の学芸員の協力を得て、開館から現在に至る教育普及事業及び学校連携事業の実績を確認した。事業の特徴、立地や付帯設備による利用者の違い、教育普及活動の位置づけなどを確認し、地域におけるそれぞれの美術館施設の実態を明らかにすることができた。2.釧路市内及び近隣町村の学校における美術館施設利用の現状把握釧路造形教育研究会の協力を得て、市内及び近隣の学校における美術館施設の活用について、教員からの具体的な意見を聴取した。また、北海道教育大学釧路校と北海道立釧路芸術館のこれまでの連携事業から、大学と美術館施設の連携のモデルを構想した。3.英国における先駆的事例の調査4.美術館施設と学校の連携による教育活動プランの開発と実践北海道立釧路芸術館の「棟方志功展」に関連した小学生向け版画ワークショップを開催し、北海道教育大学釧路校の美術研究室が開発した教材(プログラム)を実行した。平成21年度は前年度の研究と成果を継続・発展させ、以下のような実績を残した。1.前年度の成果を踏まえ、教育活動プランの充実に努めた。釧路市立美術館では現代芸術作家岡部昌生氏の大規模なフロッタージュワークショップを開催し、大学生及び市内の学校との連携のもとで作品制作を行い、企画展によって公開した。北海道立釧路芸術館では、ジュニアアートスクールにおいて研究代表者(佐々木宰)と大学院生による子ども向け造形活動のプログラムを作成し、ワークショップとして実施し、作品を企画展において公開した。これらの実績を通して、釧路市立美術館及び北海道立釧路校芸術館と大学、学校の連携に基づく事業の在り方、企画運営についての知見を得た。2.研究代表者(佐々木宰)、釧路市立美術館学芸員(角井千代絵)、北海道立釧路芸術館学芸主査(柴勤)による調査チームを編成し、英国のロンドン及び地方の美術館・博物館、アートギャラリーにおける教育普及活動の実態調査行った。調査対象は、Whitechapelgallery(ロンドン)、Tate Liverpool(リバプール)、Modern Art Oxford(オックスフォード)、Fitzwilliam Museum(ケンブリッジ)であった。地方の美術館における教育普及活動の特殊性や独自の取り組みの実例、情報、資料が得られた。3.調査報告会及び成果報告会を開き、今年度の成果を確認した。年間を通して通常の業務と並行して行うための持続的な事業の在り方を確認できた。平成22年度は前年度までの研究・調査の成果を総括しつつ、高等教育における美術館教育(Museum Studies)の内容を調査し、以下のような成果を得た。1.美術館施設と大学との連携の波及効果として、学校と美術館の多様な連携事業が展開していることを確認できた。本学大学院生(現職学校教員)と釧路美術館の共同による鑑賞授業、デジタルフォトフレームを活用した美術館展示とデータの共有など、美術館と大学の共同研究体制を中心に、学校や学生など関係者の連携による多様な教育プランや事業が拡大していることを確認できた。2.研究代表者及び釧路市立美術館学芸員(角井千代絵)よる調査チームを編成し、英国のレスター大学のMuseum Studiesにおけるカリキュラム調査、レスター、ロンドンの美術館・博物館、アートギャラリーにおける教育普及活動の資料収集を行った。レスター大学では、School of Museum Studie8のVivien Golding博士に面会し、これまでの連携活動や研究のレビューを受けると共に、さらに同大のカリキュラム構成と教育内容についての詳細な説明を受けた。前年度までの連携事業の妥当性を確認すると同時に、美術館教育担当者の資質形成、教育プログラム開発、地域、・学校連携についての知見を得た。3.これまでの連携及び実践の成果を学芸員とともに北海道芸術学会(第15回例会)において発表した。また、イギリスの美術館教育に関するポスター展を開催した。
アルチン環の研究

片側原田環の研究は、実質的には1979年頃から盛んに行われ、研究代表者と大城紀代市山口大学名誉教授共著のレクチャノート"Classical artinian rings and relatedtopics", World Scientific Publishing (2009)にその成果が収められている。原田環は、中山環やQF環といった古典的アルチン環の一般化であり、中山環やQF環が、原田環の視点から再考察されるという重要性も合わせもっている。しかし、片側原田環のめざましい研究成果に比べ、両側原田環の研究は、その複雑さのため、長らく手つかずのままであり、本研究によりその特徴付けが開始されたところである。両側原田環の構造を表現するため、co-H-sequenceという新しい概念を導入して片側原田環を特徴付け、さらに両側原田環特有の性質の特徴付けに有用なweak co-H-sequenceという新しい概念を導入し、それらによる環構造の表現法を模索した。その結果、左右のweak co-H-sequences環の間の2つの1対1対応と、i-pairの位置に注目し、両側原田環の構造を究明することに成功した。この研究成果は、昨秋の日本数学会で発表し、時間をかけて証明をより簡潔なものに改良した後、論文に纏め海外専門誌への投稿を行った。現在は、これまでの研究で重要性が認識できた特殊な両側原田環の研究を行っている。この特殊な両側原田環の拡張として、すべての両側原田環が表現できると思われる。そして、これらの研究は古典的アルチン環である中山環に対しても、新たな特徴付けを与えると思われる。昨年度得られたブレイク・スルーとなる定理を元に、構造の究明とその表現の研究を続けた。さらに、読みやすい証明を目指し、証明の見直しも時間をかけて丁寧に行い、投稿を行った。また、研究により、一般的な両側原田環を表現するための特殊な両側原田環の究明が必用なことが判明し、現在その研究を行ったいる。以上のように、当初の計画以上に進展していると考えている。一般的な両側原田環構造を分かりやすく表現する方法の探求に専念したい。研究は、右原田環と左原田環の構造の連結に有用な、co-H-sequenceによる片側原田環の定義の同値条件を用い、原始べき等元の完全集合を右原田環で表現したとき、左原田環の構造がどのように表されるかに注目し研究が行われた。その結果、今年度は、weak co-H-sequenceという概念の導入により、右weak co-H-sequencesの集合と左weak co-H-sequencesの集合の間に2つの1対1対応があり、1つ目の1対1対応により、左側構造のべき等元が右側構造によるべき等元の逆順になることが、そして2つ目の1対1対応により、i-pairの位置が表現されるという画期的な定理の発見があった。これは、この分野の研究の1つのブレイク・スルーであると考えている。現在、その結果を基に、片側原田環と同様の両側原田環の構造定理を構築している最中であり、その結果を夏頃には論文にまとめて投稿し、さらに秋の日本数学会で発表したい。「研究実績の概要」で述べたとおり、ブレイク・スルーとなる定理の発見があり、この夏の投稿を目指して研究を進めている。定理の発見により、構造定理の見通しが立ったため、当初の計画以上に進展していると考えている。
抜去歯由来幹細胞による骨、歯髄、象牙質再生療法と発展的細胞治療法、同種移植研究

昨年度に引き続き、骨髄間葉系幹細胞(BMMSCs)に代わる幹細胞源として期待されている乳歯および永久歯歯髄幹細胞を用いた細胞治療法の開発について、特に歯槽骨再生および同種移植に焦点をあて、さらなる研究を行った。生後2ヶ月の子イヌより抜去した乳歯および親イヌより抜去した永久歯から歯髄由来細胞を単離、培養した後、親イヌ顎骨に直径10mmの歯槽骨欠損モデルを作成し、得られた乳歯歯髄由来細胞、永久歯歯髄由来細胞およびBMMSCsを骨芽細胞分化誘導培地にて培養後、それぞれ移植した。生理活性物質および足場としては、多血小板血漿(PRP)を用いた。その結果、移植後4、8週において、コントロール群(欠損のみ、PRPのみ)では骨形成がほとんど得られなかったのに対し、乳歯歯髄由来細胞、永久歯歯髄由来細胞およびBMMSCs移植群においては良好な骨形成が確認された。再生骨について免疫組織学的評価を行ったところ、Osteocalcin陽性を示した。また、移植後8週における骨占有率は、細胞移植群がコントロール群に対して有意に高い値を示したが、細胞間での有意差は認められなかった。その後細胞移植8週後に細胞移植部へのインプラント埋入行い、16週後に屠殺し、組織学的、組織形態学的評価を行ったところ、インプラントと再生骨の骨結合率bone-implant contact (BIC)は、コントロール群と比較し細胞移植群では有意に高いことが示された。細胞移植により再生された骨と埋入されたインプラントとの骨結合率が良好であったことから、骨欠損部への歯髄由来細胞移植が咬合機能回復に有用である可能性が示唆された。さらに、乳歯歯髄由来細胞を用いた世代間を超えた移植により良好な骨再生が得られたことから、同種移植の可能性が示唆された。なお、この成果はCell Transplant (2010 Epub)において発表した。近年、再生医療は失われた組織、臓器に対する治療法として、移植治療に代わる医療として発展している。その三要素の一つである"細胞"はヒトES細胞やiPS細胞が樹立され、究極の万能細胞として期待されているが、社会的、倫理的、安全性の問題があり、臨床への実用化は厳しいのが現状である。また現在、骨髄や臍帯血など細胞供給源として用いられているが、骨髄は加齢に伴い幹細胞数が減少する、骨髄穿刺が負担となる、症例によっては採取できない等の問題点が上げられている。そこで、抜去歯(不要永久歯および乳歯)より、歯髄幹細胞の単離・培養し幹細胞供給源としての可能性について検討を行った。乳歯歯髄幹細胞(MTSCs)は、永久歯歯髄幹細胞(DPSCs)と比較して増殖能が高い傾向が示され、免疫染色によりSTRO-1の発現が確認された。さらにフローサイトメトリー分析では、MTSCs、DPSCsともにCD13, CD29, CD44, CD73等の間葉系幹細胞マーカーの発現が認められたのに対し、CD14, CD45等の造血系幹細胞マーカーの発現はほとんど認められなかった。また、MTSCsは骨芽細胞分化誘導によりアリザリンレッド染色陽性を示し、骨芽細胞および象牙芽細胞特異的遺伝子の発現が認められた。脂肪細胞分化誘導においては、MTSCsでは脂肪滴の形成が確認されたが、DPSCsでは脂肪滴はわずかに認められるにすぎなかった。従って、MTSCsは間葉系幹細胞(MSCs)特異的な表面抗原を発現し、骨系および脂肪への多分化能を有することから、永久歯歯髄同様に幹細胞特性を有することが示された。また、MTSCsはDPSCsと比較して増殖能が高いことから、より未分化な細胞群に富んでいると考えられる。さらに、子イヌと親イヌのMTSCs、DPSCs、MSCsを用いた同種移植実験に着手しており、骨再生能について検討を進める必要がある。昨年度に引き続き、現在臨床応用されている骨髄由来未分化間葉系幹細胞(BMMSCs)より低侵襲な抜去歯(不要永久歯および乳歯)からの歯髄幹細胞の単離・培養方法の確立、幹細胞供給源としての応用の可能性について検討した。特に、本年度は研究計画に従い、歯槽骨再生、またその同種移植の可能性について、イヌ顎骨再生モデルを用いて研究を行った。対照群として、欠損のみとし、抜歯かのような歯を抜いたままの状況を想定した群に加え、現在臨床応用を行っているBMMSCsによる骨再生群とも比較検討した。さらに、同種移植の可能性については、親子のイヌを用いた。実験では子犬乳歯より歯髄幹細胞(DTSCs)を採取すると同時に、顎骨モデル作製のために抜歯した親犬歯髄(DPSCs)と骨髄幹細胞(BMMSCs)を採取し、培養を行った。抜歯後の1ヶ月の治癒期間後、親イヌ顎骨に自然治癒しないとされる直径10mmの歯槽骨欠損を作製し、親イヌ骨髄由来BMMSCs、DPSCs、子犬DTSCsによる骨再生能について組織学的および組織形態学的に検討を加えた。その結果、移植後4週においても、コントロール群(欠損のみ)では骨形成が得られなかったのに対し、BMMSCs、DPSCs、DTSCs移植群においては骨形成が確認された。また、8週後においても有意に骨形成能に違いが認められたが、細胞間での有意差は認められなかった。

このことにより、歯髄幹細胞による骨再生の可能性が示され、さらに子の乳歯歯髄幹細胞を用いて、親の歯槽骨再生が行える可能性、つまり同種移植の可能性も示唆された。このことにより、近い将来、骨系統疾患に対する歯髄幹細胞を用いた骨再生療法の実現性を示すことができた。なお、この成果はTissue engineering(2010 in press)において発表した。来年度はこれらの応用性についても検討を加えていきたい。昨年度に引き続き、骨髄間葉系幹細胞(BMMSCs)に代わる幹細胞源として期待されている乳歯および永久歯歯髄幹細胞を用いた細胞治療法の開発について、特に歯槽骨再生および同種移植に焦点をあて、さらなる研究を行った。生後2ヶ月の子イヌより抜去した乳歯および親イヌより抜去した永久歯から歯髄由来細胞を単離、培養した後、親イヌ顎骨に直径10mmの歯槽骨欠損モデルを作成し、得られた乳歯歯髄由来細胞、永久歯歯髄由来細胞およびBMMSCsを骨芽細胞分化誘導培地にて培養後、それぞれ移植した。生理活性物質および足場としては、多血小板血漿(PRP)を用いた。その結果、移植後4、8週において、コントロール群(欠損のみ、PRPのみ)では骨形成がほとんど得られなかったのに対し、乳歯歯髄由来細胞、永久歯歯髄由来細胞およびBMMSCs移植群においては良好な骨形成が確認された。再生骨について免疫組織学的評価を行ったところ、Osteocalcin陽性を示した。また、移植後8週における骨占有率は、細胞移植群がコントロール群に対して有意に高い値を示したが、細胞間での有意差は認められなかった。その後細胞移植8週後に細胞移植部へのインプラント埋入行い、16週後に屠殺し、組織学的、組織形態学的評価を行ったところ、インプラントと再生骨の骨結合率bone-implant contact (BIC)は、コントロール群と比較し細胞移植群では有意に高いことが示された。細胞移植により再生された骨と埋入されたインプラントとの骨結合率が良好であったことから、骨欠損部への歯髄由来細胞移植が咬合機能回復に有用である可能性が示唆された。さらに、乳歯歯髄由来細胞を用いた世代間を超えた移植により良好な骨再生が得られたことから、同種移植の可能性が示唆された。なお、この成果はCell Transplant (2010 Epub)において発表した。
心筋虚血時及び再灌流時のリポ蛋白受容体の動態に関する研究

雄性SDラット9週令を対象とし、腹腔内麻酔後、心臓を摘出し、逆行性大動脈潅流(Langendorff法)を行なった。20分間の好気的潅流後に30分間、全虚血とし、その後の15分、30分、60分、90分、180分間再潅流をおこない、各時点での心臓を液体窒素にて凍結保存した。得られた心筋組織をchomczynske and Sacchiの方法にてtotal RNAを抽出し、1.5%アガロースゲルに泳動後、ナイロンメンブレン(Zeta-probe;Bio-Rad,Richmond,CA)にトランスファーし、^<32>PラベルのウサギVLDL受容体、およびウサギLDL受容体cDNAフラグメントをプローブとしてクロスハイブリダイゼーションを行ってmRNAレベルでのリポ蛋白受容体に及ぼす虚血時、および再潅流時の動態を検討した。心室筋のVLDL受容体のmRNAは好気的潅流時に比し、30分間の全虚血により明らかに増加した(約3倍)。このmRNAの増加は再潅流180分まで持続していた。一方、LDL受容体のmRNAは虚血、再潅流を通じて検出されなかった。続いて、心筋の虚血時間を5分、10分、20分、30分間と変化させて虚血時間での心室筋のVLDL受容体のmRNAを測定した。心室筋のVLDL受容体のmRNAは虚血時間が長くなるとともに増加した。以上の結果より、心筋虚血により心筋VLDL受容体が増加し、再潅流後もその増加は再潅流後180分後まで持続しており、心筋の虚血、再潅流時にVLDL受容体の関与が示唆された。一方、LDL受容体は変化がなく、その関与は少ないと考えられた。今後、局所心筋虚血モデルにて同様の検討を行う予定である。
異方性スピン相互作用利用新規NMR法によるイオンチャネルの分子形態変化解析

本年度は,以下の研究を行った.1)イオンチャネルタンパク質KcsAのミセル再構成系の確立:大腸菌により大量発現させたKcsAの完全長タンパク質をSDSミセルに4量体として再構成した状態でNMR測定可能な試料の大量調製法を確立した.2)イオンチャネルタンパク質の分子形態変化技術を目指した測定技術の確立: SDSミセルにより再構成されたKcsAの分子量は約100kDaになるが,この状態での分子形態変化観測を行うために,われわれが開発してきたDIORITE法の適用が必要である.DIORITE法で解析の前提となる,タンパク質の分子配向状態を実現するために,アクリルアミドゲル中で最適な分子配向を実現する条件の検討と,構造解析法の検討が必要であった.このために, MBP(40kDa)をモデル系として, MBPのリガンド結合に伴う分子形態変化を観測する技術を確立することを目指した.この結果, MBPを磁場に対して適切に分子配向させる試料調製条件を確立し,実際にDIORITE法を用いたリガンド依存的なMBPの分子形態変化の観測に成功した.タンパク質の分子配向依存的に変化するTROSYシグナル変化のみから, MBP中のドメイン間相対配向の変化を定量的に解析することが可能となった.この研究の中で確立した技術により, KcsAを対象とした分子形態変化観測の準備が完了した.3) KcsAの全長再構成系における主鎖シグナルの帰属: 2H/15N/13Cで標識したKcsAのSDSミセル再構成試料を調製し, Trosy 3重共鳴スペクトルの測定を行った.主鎖のシグナル解析・DIORITE法による分子形態変化観測は,今後順次進めてゆく.イオンチャネルタンパク質KcsAのイオン透過時に生じるとされる分子構造変化(分子形態変化)を原子分解能で直接観測する目的で,申請者が開発してきた新規NMR構造解析技術であるDIORITE法を適用するためのサンプル調製技術の確立,および,DIORITE法で高精度の構造解析を行うため計測条件の最適化をシミュレーションにより行った.KcsAの大量発現系を福井大学・医学部・老木教授のグループより恵与いただき,NMR構造解析に最適なサンプルとするための試料調製条件を検討した.SDSを用いて可溶化することで天然状態と同じ四量体の状態でKcsAの大量調製を可能とした.CDスペクトルを用いて四量体KcsAの熱安定性を確認したところ60度付近まで安定に立体構造を保つことも確認できた.NMR測定に供するに十分な試料を調製できる条件を確立でき,次年度の研究め足がかりを作ることができた.DIORITE法は,高磁場での観測で最大の観測感度が期待できるが,同時に化学シフト異方性効果の局所構造依存性に由来する計測誤差が大きくなることが予測される.計算機シミュレーションにより,どの程度観測磁場強度で分子形態計測が最高の精度で行われるかを考察した.その結果,Trosyスペクトルに最高の感度が期待できる800-900MHzクラスの観測脚場で,DIORITE法による分子形態観測も最高の計測精度が期待できることがわかった.本年度は,以下の研究を行った.1)イオンチャネルタンパク質KcsAのミセル再構成系の確立:大腸菌により大量発現させたKcsAの完全長タンパク質をSDSミセルに4量体として再構成した状態でNMR測定可能な試料の大量調製法を確立した.2)イオンチャネルタンパク質の分子形態変化技術を目指した測定技術の確立: SDSミセルにより再構成されたKcsAの分子量は約100kDaになるが,この状態での分子形態変化観測を行うために,われわれが開発してきたDIORITE法の適用が必要である.DIORITE法で解析の前提となる,タンパク質の分子配向状態を実現するために,アクリルアミドゲル中で最適な分子配向を実現する条件の検討と,構造解析法の検討が必要であった.このために, MBP(40kDa)をモデル系として, MBPのリガンド結合に伴う分子形態変化を観測する技術を確立することを目指した.この結果, MBPを磁場に対して適切に分子配向させる試料調製条件を確立し,実際にDIORITE法を用いたリガンド依存的なMBPの分子形態変化の観測に成功した.タンパク質の分子配向依存的に変化するTROSYシグナル変化のみから, MBP中のドメイン間相対配向の変化を定量的に解析することが可能となった.この研究の中で確立した技術により, KcsAを対象とした分子形態変化観測の準備が完了した.3) KcsAの全長再構成系における主鎖シグナルの帰属: 2H/15N/13Cで標識したKcsAのSDSミセル再構成試料を調製し, Trosy 3重共鳴スペクトルの測定を行った.主鎖のシグナル解析・DIORITE法による分子形態変化観測は,今後順次進めてゆく.
熟達した指導者の暗黙的評価観点を取り入れた吹奏楽演奏支援教材の開発

平成30年度は,第1に,平成29年度に開発したWebアプリケーションを「ピッくん」として完成させた.ピッくんは,個人のロングトーン音階練習を支援するものであり,演奏音の音高と音量を,演奏者に対して視覚的に表示・フィードバックするほか,演奏音を録音し,いつでも視覚情報とともに聞きなおすことのできるシステムである.第2に,昨年度まで実施してきた熟達者のインタビューや文献等からの知見をもとに,初学者がピッくんを効果的に活用して練習するためのリーフレットを教材として開発した.このリーフレットには,ピッくんによる演奏音のフィードバックの音形について,理想的な音形と,例えばピッチが安定しないなどの典型的な問題点を含んだ音形を数種類提示している.演奏者は自身の演奏音の音形とそれらとを比較し,理想オンに近づけるために気をつけるべき点などをリーフレットで確認できるようになっている.そのほか,基本的な楽器の演奏方法に関する記述とシステムの使用方法についても掲載した.第3に,ピッくんとリーフレットを用いた実証実験を実施した.実験の対象者は中学校と工業高等専門学校の吹奏楽部のクラリネット奏者合計8名である.2か月程度の期間,ピッくんとリーフレットを用いたロングトーン練習とを行わせた.練習の際には自身の音がどうだったかを毎回振り返らせ,それをノートに記録させた.実証実験終了後にアンケート調査を実施した.その結果,実験参加者は自身の演奏音そのものが向上している,または,演奏や演奏音に対する自身の意識が変化したという認識を持っていることがわかった.さらに,この練習が良いきっかけになったと考えている参加者など,非常に肯定的な結果を得た.平成28年度は,第1に演奏の練習を支援する教材の基礎部分の開発を行った.比較的測定しやすい物理量であるリズム・ピッチ(音高)・音量などについて,具体的に検討するため,多様なレベルの演奏者を集めてアンサンブルを行い,それを録音したものを解析することとした.同時に,教材に組み込むシステムのプロトタイプの仕様を検討し,プロトタイプの開発を開始した.現時点では,ピッチの検出機能について開発と評価を行った.第2に,管楽器演奏の初学者に対して,継続的に基礎練習を行わせた.とくに個人練習によって技能を向上させることができるか検討した.本研究で開発する教材は,初学者の個人練習での利用も十分に考えられるためである.演奏者自身の演奏音を客観的に評価し,適切なフィードバックを与えることで,個人練習でも技能を向上させられることが明らかになった.第3に,ICTを活用した既存の楽器練習法および教材の調査を行った.既存のICT教材は,音や演奏をフィードバックする際にそれらを視覚化することで,演奏技能の向上に一定の効果がある.しかし,音楽的な感性を評価するための音・演奏の認識精度とそのフィードバックのあり方には課題があることを明らかにした.第4に,熟達した指導者へのインタビューを試験的に実施した.今後の協力関係を確認したほか,第1のアンサンブルで利用する楽譜の選定や,楽器の組み合わせなどについて助言を得た.そのほか,楽典や吹奏楽,その指導法に関する文献について資料収集を行ったほか,日本教育工学会研究会や教育システム情報学会学生研究発表会,Hawaii International Conference on Educationなどで,途中経過や研究の概略について発表し,意見交換を行った.平成28年度はまず教材の開発を優先した.教材は入力された音を解析する箇所が一番重要であり,そのためには,多様な音源を用意する必要があった.レベルの異なる多くの演奏者を集め,ホールや学校の音楽室などの場所で録音を行ったが,それらを一体として分析するのは現時点では困難であることがわかった.そのため,1本1本のマイクから入力された音についてのみ分析しており,全体の音を物理量として表すことが現時点では困難である.熟達した指導者へのインタビューは,録音された音をもとに実施する事を考慮しており,その点で平成28年度におけるインタビューの実施を見送ったため,進捗がやや遅れているとした.平成29年度は,第1に熟達者の知見に基づき演奏者の演奏を評価するシステムの開発を継続した.具体的には,奏者を個人に制限して,基礎練習のうちロングトーン練習を支援するシステムの開発を行った.本システムは,演奏音の音高の正確性と,理想音との差異を,演奏者に対して視覚的に表示・フィードバックできるWebアプリケーションである.そのプロトタイプを開発した.開発したプロトタイプを実際の練習で試用したが,管楽器演奏の初学者に対する基礎練習への活用可能性が示されている.第2に,熟達した指導者への聞き取り調査を実施した.平成28年度に,ハーモニー音の物理量を全体として把握することが難しいことがわかったため,物理量ではなく,先に熟達した指導者がどのような演奏を良いと判断するかの分析を実施することとした.具体的には,これまでに録音された,さまざまな種類のハーモニー演奏の録音,具体的にはクラリネット三重奏(B maj, Es maj, G min, C min)や同じB majでも異なる楽器の演奏(トランペット,ホルン,サックス)を聞いてどのように評価するかを尋ねた.このほか,通常の練習時における注意点などについても情報を収集した.ただし,分析はまだ完了していない.第3に,楽典や吹奏楽,その指導法に関する文献について引き続き資料収集を行ったほか,教育システム情報学会などで途中経過や研究の概略について発表し,意見交換を行った.複数の演奏音を同時に一体として分析することは困難であることが平成28年度に明らかになった.そのため平成29年度において,プロトタイプの開発は1音のみを分析するものに切り替えざるを得なかった.その点で進捗がやや遅れているとした.

平成30年度は,第1に,平成29年度に開発したWebアプリケーションを「ピッくん」として完成させた.ピッくんは,個人のロングトーン音階練習を支援するものであり,演奏音の音高と音量を,演奏者に対して視覚的に表示・フィードバックするほか,演奏音を録音し,いつでも視覚情報とともに聞きなおすことのできるシステムである.第2に,昨年度まで実施してきた熟達者のインタビューや文献等からの知見をもとに,初学者がピッくんを効果的に活用して練習するためのリーフレットを教材として開発した.このリーフレットには,ピッくんによる演奏音のフィードバックの音形について,理想的な音形と,例えばピッチが安定しないなどの典型的な問題点を含んだ音形を数種類提示している.演奏者は自身の演奏音の音形とそれらとを比較し,理想オンに近づけるために気をつけるべき点などをリーフレットで確認できるようになっている.そのほか,基本的な楽器の演奏方法に関する記述とシステムの使用方法についても掲載した.第3に,ピッくんとリーフレットを用いた実証実験を実施した.実験の対象者は中学校と工業高等専門学校の吹奏楽部のクラリネット奏者合計8名である.2か月程度の期間,ピッくんとリーフレットを用いたロングトーン練習とを行わせた.練習の際には自身の音がどうだったかを毎回振り返らせ,それをノートに記録させた.実証実験終了後にアンケート調査を実施した.その結果,実験参加者は自身の演奏音そのものが向上している,または,演奏や演奏音に対する自身の意識が変化したという認識を持っていることがわかった.さらに,この練習が良いきっかけになったと考えている参加者など,非常に肯定的な結果を得た.平成29年度以降は,教材のシステム部分の開発を引き続き実施する.また,録音された演奏音について物理量を計測し,より特徴的な演奏をいくつか抜き出す.それをもとに,熟達した指導者へのインタビューを実施する.平成30年度は,開発したWebアプリケーションを元に,実際に活用できる教材としてパッケージングすることを目指す.さらに熟達した指導者へのインタビューを継続・分析し,特徴的な演奏に関する物理量を含めた何らかの指標を作成し,教材に含めて提供することを目指す.残金に端数が出てちょうどの金額で使い切ることができなかったため,これを繰り越しとした.物品費の一部として使用する予定である.
有機ケイ素曲面σ共役化合物の合成、構造、性質

本年度の研究によって次のような結果が得られた。1)曲面σ共役系ラジカルイオンの観測:オリゴシランのラジカルアニオンの単離は最近、報告されたが、ラジカルカチオンの単離はこれまで報告されていない。曲面σ共役系ラジカルカチオンの単離の第一歩として、オクタテキシルオクタシラキュバンのラジカルカチオンの生成を検討した。オクタテキシルオクタシラキュバンをトリチルカチオンによって一電子酸化したところ、褐色の固体が得られた。1H NMR、19F NMR、11B NMRから、この化合物には1種類のテキシル基、3種類のフッ素原子、1種類のホウ素原子が含まれており、ラジカルカチオンの可能性がある。この固体の単結晶を作成し、X線結晶構造解析を行いたいと考えている。2)σ共役系電荷移動錯体の単離:トリス(ヘプタメチル-2-トリシラニル)メチルシランおよび関連化合物とTCNEの電荷移動錯体を生成し、紫外可視吸収スペクトルで電荷移動吸収帯の測定を行った。しかし電荷移動錯体の生成定数は低く、単離は困難と判断された。曲面を拡張してかご形オリゴシランにすると、TCNEがかごの内部に包接されて、生成定数の大きな電荷移動錯体が生成する可能性がある。そこで、かご形オリゴシランMeSi(SiMe2SiMe2SiMe2SiMe2)3SiMeを合成し、その構造決定を行っている。3)含リン曲面σ共役化合物の合成と電子状態の解明:トリシリルホスフィン類の紫外吸収スペクトルを測定し、理論計算によって吸収帯の解析を行った。最長波長吸収帯はシリル基の枝分かれが多くなるほど長波長にシフトする。この結果はHOMOにおけるリン原子のn軌道とケイ素ー炭素(またはケイ素)結合のσ軌道の相互作用が強くなり、LUMOにおける擬π*軌道が拡張するため、HOMO-LUMO間のエネルギー差が小さくなることに対応している。平成30年度交付申請書に記載した研究実施計画の概要は次の通りである。1)曲面σ共役系ラジカルイオンの観測:おわん形オリゴシランのラジカルカチオン、ラジカルアニオンを低温マトリクス中でのγ線照射あるいは塩化アルミニウムやカリウムなどの酸化剤、還元剤によって発生させ、ESRを測定する。これによって理論計算の結果を実験的に証明する。2)σ共役系電荷移動錯体の単離:おわん形オリゴシランと電子受容体の電荷移動錯体では生成定数が大きくなり、1:1あるいは2:1の包接型電荷移動錯体が単離できる可能性がある。電荷移動錯体の結晶を作製し、X線結晶構造解析によって分子間距離などの構造パラメーターを求める。また、紫外可視吸収スペクトルで電荷移動吸収帯を測定し、濃度変化によって平衡定数や分子間相互作用の強さを解析する。3)含ホウ素、リン曲面σ共役化合物の合成と電子状態の解明:おわん形オリゴシランの中心ケイ素原子をホウ素原子やリン原子で置換した化合物の紫外吸収スペクトル、サイクリックボルタンメトリーの測定、理論計算を行い、σ共役軌道や擬π*共役軌道の電子の非局在化やエネルギー準位などの電子状態を調べ、リン原子を含まないケイ素類縁体の電子状態と比較する。以上の研究実施計画のうち、1)については、オクタテキシルオクタシラキュバンのラジカルカチオンと考えられる固体を単離し、精製、結晶化を行っている。2)については、おわん形オリゴシランとTCNEの電荷移動錯体の生成定数が小さいという結果が得られたため、曲面を拡張したかご形オリゴシランの合成を行った。3)については、トリシリルホスフィン類の紫外吸収スペクトルの測定と理論計算によって、リン原子の電子的効果を明らかにすることができた。以上の結果から、本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。本年度の研究をさらに進展させるために、今後は次のような研究を行う。1)曲面σ共役系ラジカルカチオンの単離:おわん形オリゴシランやかご形オリゴシランをトリチルカチオンなどの酸化剤で一電子酸化してラジカルカチオンを発生させる。紫外可視吸収スペクトルやESRを測定し、ラジカルカチオンの電子状態を明らかにする。また、ラジカルカチオンを単離し、X線結晶構造解析によって構造を解析し、中性分子のときに比べてどのような構造的変化が見られるか調べる。2)σ共役系電荷移動錯体の単離:MeSi(SiMe2SiMe2SiMe2SiMe2)3SiMeおよび関連化合物と電子受容体の電荷移動錯体の結晶を作製し、X線結晶構造解析によって分子間距離などの構造パラメーターを求める。また、紫外可視吸収スペクトルで電荷移動吸収帯を測定し、どのような軌道間の相互作用が働いているか、理論計算の結果と併せて考察する。3)架橋鎖に塩素が置換したかご形オリゴシランの合成:MeSi(SiMeClSiMeClSiMeClSiMeClSiMeClSiMeCl)3SiMeなどの架橋鎖に塩素原子が置換したかご形オリゴシランはイコサシラドデカヘドランなどの球状オリゴシランのビルディングブロックになると考えられる。このようなビルディングブロックを合成し、分子内Wurtz型カップリングによって球状オリゴシランの合成を行う。

曲面σ共役系ラジカルカチオンの単離の第一歩として、オクタテキシルオクタシラキュバンのラジカルカチオンの生成を検討した。オクタテキシルオクタシラキュバンをトリチルカチオンによって一電子酸化したところ、褐色の固体が得られた。1H NMR、19F NMR、11B NMRから、この化合物には1種類のテキシル基、3種類のフッ素原子、1種類のホウ素原子が含まれており、ラジカルカチオンの可能性がある。この固体の単結晶を作成し、X線結晶構造解析を行いたいと考えている。2)σ共役系電荷移動錯体の単離:トリス(ヘプタメチル-2-トリシラニル)メチルシランおよび関連化合物とTCNEの電荷移動錯体を生成し、紫外可視吸収スペクトルで電荷移動吸収帯の測定を行った。しかし電荷移動錯体の生成定数は低く、単離は困難と判断された。曲面を拡張してかご形オリゴシランにすると、TCNEがかごの内部に包接されて、生成定数の大きな電荷移動錯体が生成する可能性がある。そこで、かご形オリゴシランMeSi(SiMe2SiMe2SiMe2SiMe2)3SiMeを合成し、その構造決定を行っている。3)含リン曲面σ共役化合物の合成と電子状態の解明:トリシリルホスフィン類の紫外吸収スペクトルを測定し、理論計算によって吸収帯の解析を行った。最長波長吸収帯はシリル基の枝分かれが多くなるほど長波長にシフトする。この結果はHOMOにおけるリン原子のn軌道とケイ素ー炭素(またはケイ素)結合のσ軌道の相互作用が強くなり、LUMOにおける擬π*軌道が拡張するため、HOMO-LUMO間のエネルギー差が小さくなることに対応している。平成30年度交付申請書に記載した研究実施計画の概要は次の通りである。1)曲面σ共役系ラジカルイオンの観測:おわん形オリゴシランのラジカルカチオン、ラジカルアニオンを低温マトリクス中でのγ線照射あるいは塩化アルミニウムやカリウムなどの酸化剤、還元剤によって発生させ、ESRを測定する。これによって理論計算の結果を実験的に証明する。2)σ共役系電荷移動錯体の単離:おわん形オリゴシランと電子受容体の電荷移動錯体では生成定数が大きくなり、1:1あるいは2:1の包接型電荷移動錯体が単離できる可能性がある。電荷移動錯体の結晶を作製し、X線結晶構造解析によって分子間距離などの構造パラメーターを求める。また、紫外可視吸収スペクトルで電荷移動吸収帯を測定し、濃度変化によって平衡定数や分子間相互作用の強さを解析する。3)含ホウ素、リン曲面σ共役化合物の合成と電子状態の解明:おわん形オリゴシランの中心ケイ素原子をホウ素原子やリン原子で置換した化合物の紫外吸収スペクトル、サイクリックボルタンメトリーの測定、理論計算を行い、σ共役軌道や擬π*共役軌道の電子の非局在化やエネルギー準位などの電子状態を調べ、リン原子を含まないケイ素類縁体の電子状態と比較する。以上の研究実施計画のうち、1)については、オクタテキシルオクタシラキュバンのラジカルカチオンと考えられる固体を単離し、精製、結晶化を行っている。2)については、おわん形オリゴシランとTCNEの電荷移動錯体の生成定数が小さいという結果が得られたため、曲面を拡張したかご形オリゴシランの合成を行った。
沿磁力線速度シアー駆動プラズマ乱流起源の新局面

(1)磁力線に沿うイオン(プラズマ)流の速度シアーを精密に制御できる,電子源とイオン源を対向に設置した新しいプラズマ源を開発した.このプラズマ源では,空間電位が電子源のバイアス電圧によって決定されるため,イオン源のバイアス電圧を変化させることにより,空間電位とイオン源電位の差でイオン流の発生・イオン流速度の制御が可能となる.さらに,イオン源のタングステン電極を同心円状に3分割することによって,半径方向の位置によってイオン流の速度を独立に変化させ,磁力線に沿うイオン流の速度ジャンプを発生させることができる.(2)上述のプラズマ源によりイオン流速度ジャンプを発生させた場合に,周波数が数kHzである2つの不安定揺動が観測された.一つは,密度勾配の存在しない中心付近で観測され,もう一つは密度勾配の存在する周辺部の速度ジャンプ領域で観測された.(3)この中心領域で観測された揺動は,2つの領域間でイオン流速度ジャンプがわずかにでも存在する場合に励起され,速度差の増加とともに振幅が大きくなる傾向が見られた.その時の揺動の周波数は,2つの領域での平均イオン流速度に比例して変化している.さらに揺動振幅の半径方向分布の測定から,この揺動は速度ジャンプ領域に局在していることが明らかになり,これらの結果からケルビン・ヘルムホルツ不安定性に関係しているものと考えられる.(4)一方,周辺部で観測された揺動は,ある閾値以上のイオン流速度の場合に励起されており,その時の周波数は電子反磁性ドリフト周波数に平均イオン流速度に比例した周波数の足し合わせで決定されていることが分かった.従ってこの揺動は,密度勾配に起因するドリフト波にイオン流速度,速度段差に起因するイオン音波が結合して成長する,これまで実験的に観測されていない,新しい型の揺動であると考えている.以上の結果から,沿磁力線速度シアーが様々な低周波揺動を励起する要因である可能性が示された.(1)磁力線に沿うイオン(プラズマ)流の速度シアーを精密に制御できる,電子源とイオン源を対向に設置した新しいプラズマ源を開発した.このプラズマ源では,空間電位が電子源のバイアス電圧によって決定されるため,イオン源のバイアス電圧を変化させることにより,空間電位とイオン源電位の差でイオン流の発生・イオン流速度の制御が可能となる.さらに,イオン源のタングステン電極を同心円状に3分割することによって,半径方向の位置によってイオン流の速度を独立に変化させ,磁力線に沿うイオン流の速度ジャンプを発生させることができる.(2)上述のプラズマ源によりイオン流速度ジャンプを発生させた場合に,周波数が数kHzである2つの不安定揺動が観測された.一つは,密度勾配の存在しない中心付近で観測され,もう一つは密度勾配の存在する周辺部の速度ジャンプ領域で観測された.(3)この中心領域で観測された揺動は,2つの領域間でイオン流速度ジャンプがわずかにでも存在する場合に励起され,速度差の増加とともに振幅が大きくなる傾向が見られた.その時の揺動の周波数は,2つの領域での平均イオン流速度に比例して変化している.さらに揺動振幅の半径方向分布の測定から,この揺動は速度ジャンプ領域に局在していることが明らかになり,これらの結果からケルビン・ヘルムホルツ不安定性に関係しているものと考えられる.(4)一方,周辺部で観測された揺動は,ある閾値以上のイオン流速度の場合に励起されており,その時の周波数は電子反磁性ドリフト周波数に平均イオン流速度に比例した周波数の足し合わせで決定されていることが分かった.従ってこの揺動は,密度勾配に起因するドリフト波にイオン流速度,速度段差に起因するイオン音波が結合して成長する,これまで実験的に観測されていない,新しい型の揺動であると考えている.以上の結果から,沿磁力線速度シアーが様々な低周波揺動を励起する要因である可能性が示された.(1)磁力線に沿うイオン(プラズマ)流の速度シアーを精密に制御できる,従来とは異なる新しいプラズマ源を開発した.これはまず合成プラズマ生成法の原理に基づき,直線型円筒容器の一端から酸化バリウム電極を1100°Cまで加熱することで熱電子を供給し(電子源),他端からタングステン電極にカリウム蒸気を吹き付け,接触電離で発生したイオンを供給することにより(イオン源),全体としてプラズマを発生させるというものである.このプラズマ生成法では,空間電位が電子源のバイアス電圧によって決定されるため,イオン源のバイアス電圧を変化させることにより,空間電位とイオン源電位の差でイオン流の発生・イオン流速度の制御が可能となる.この方法を用いてプラズマを発生させ,静電イオンエネルギー分析器により磁力線方向のイオンエネルギー分布関数を測定したところ,イオン源のバイアス電圧に比例してイオン流のエネルギーが変化することが明らかになった.(2)次に,イオン源のタングステン電極を同心円状に3分割し,それぞれを電気的に絶縁することによって独立にバイアス電圧を印加できるように工夫した.上記同様の測定を行った結果,半径方向の位置によってイオン流の速度を独立に変化させられることが明らかになり,その境界領域で磁力線に沿うイオン流の速度ジャンプを発生させることに成功した.なお,この時の半径方向空間電位分布の測定から,速度ジャンプを発生させた場合でもプラズマ領域内では空間電位がほぼ一定であることが分かり,E×Bドリフトの存在しない条件で,イオン流速度シアーに起因する不安定性・乱流に関する根源的な研究を行うことが可能となった.

(3)上述のプラズマ源によりイオン流速度ジャンプを発生させた場合に,周波数が数kHzである2つの不安定揺動が観測された.一つは,密度勾配の存在しない中心付近で観測され,速度ジャンプ領域に局在していることから,ケルビン・ヘルムホルツ不安定性に関係しているものと考えられる.もう一つは,密度勾配の存在する周辺部の速度ジャンプ領域で観測され,ある閾値以上のイオン流速度の場合に励起されていることなどから,ドリフト波およびイオン音波などに関連した,これまで実験的に観測されていない,新しい型の揺動であると考えている.以上の結果から,沿磁力線速度シアーが様々な低周波揺動を励起する要因である可能性が示された.(1)磁力線に沿うイオン(プラズマ)流の速度シアーを精密に制御できる,電子源とイオン源を対向に設置した新しいプラズマ源を開発した.このプラズマ源では,空間電位が電子源のバイアス電圧によって決定されるため,イオン源のバイアス電圧を変化させることにより,空間電位とイオン源電位の差でイオン流の発生・イオン流速度の制御が可能となる.さらに,イオン源のタングステン電極を同心円状に3分割することによって,半径方向の位置によってイオン流の速度を独立に変化させ,磁力線に沿うイオン流の速度ジャンプを発生させることができる.(2)上述のプラズマ源によりイオン流速度ジャンプを発生させた場合に,周波数が数kHzである2つの不安定揺動が観測された.一つは,密度勾配の存在しない中心付近で観測され,もう一つは密度勾配の存在する周辺部の速度ジャンプ領域で観測された.(3)この中心領域で観測された揺動は,2つの領域間でイオン流速度ジャンプがわずかにでも存在する場合に励起され,速度差の増加とともに振幅が大きくなる傾向が見られた.その時の揺動の周波数は,2つの領域での平均イオン流速度に比例して変化している.さらに揺動振幅の半径方向分布の測定から,この揺動は速度ジャンプ領域に局在していることが明らかになり,これらの結果からケルビン・ヘルムホルツ不安定性に関係しているものと考えられる.(4)一方,周辺部で観測された揺動は,ある閾値以上のイオン流速度の場合に励起されており,その時の周波数は電子反磁性ドリフト周波数に平均イオン流速度に比例した周波数の足し合わせで決定されていることが分かった.従ってこの揺動は,密度勾配に起因するドリフト波にイオン流速度,速度段差に起因するイオン音波が結合して成長する,これまで実験的に観測されていない,新しい型の揺動であると考えている.以上の結果から,沿磁力線速度シアーが様々な低周波揺動を励起する要因である可能性が示された.
高周期典型元素をスピン中心とする常磁性化学種に関する研究

ベンゼンの1, 3位および1, 3, 5位に2つまたは3つのケイ素ラジカル中心を集積した分子の合成、単離に成功し、単結晶X線結晶構造解析により分子構造を決定すると共に、それぞれ基底3重項、基底4重項分子であることを明らかにした。また、環状ジアミノカルベン配位ケイ素2価化学種の1電子酸化により対応するカチオンラジカル種の合成、単離、構造解析にも成功した。3配位ケイ素中性種であるシリルラジカル種は活性中間体としての分光学的観測を中心として研究されてきたが、2001年我々は初めての単離可能なシリルラジカル種の合成、構造解析に成功し、その構造とスピン状態に関する研究を行ってきた。本研究では、同一分子内に二つのシリルラジカル部位を組み込んだ分子としてベンゼン環のパラ位またはメタ位にシリルラジカル部位を連結したパラ-及びメタ-フェニレン架橋ビス(シリルラジカル)種の合成を検討し、その構造とスピン状態、反応性を明らかにすることを目的とした。パラフェニレン架橋ビス(シリルラジカル)は、対応するジブロモ化合物の還元的脱臭素化反応で合成することに成功し、固体状態ではケイ素ラジカル部位とベンゼン環部位のπ共役による閉殻パラキノジメタン型構造を持ち、基底1重項状態であることを見出した。また、アルコールと容易に反応し、一方のシリルラジカル中心にアルコキシ基が、もう一方のシリルラジカル中心に水素原子が結合した付加体を与え、閉殻パラキノジメタン型構造に対応した反応性を示した。一方で、1,4-シクロヘキサジエンなどの水素供与体とも容易に反応して二つのシリルラジカル部位に水素原子が結合したジヒドロ体与えたことからビラジカル性を併せ持つことが分かった。また、メタフェニレン架橋ビス(シリルラジカル)は、対応するジヨード化合物の還元的脱ヨウ素化反応で合成することに成功し、固体状態ではケイ素ラジカル部位とベンゼン環部位のπ共役が不可能な配座を持ち、フェニレン環に結合交替が存在しないことから、二つのシリルラジカル部位がメタフェニレン基で単純に連結された分子であることが分かった。低温マトリックス中でのEPRスペクトルにおいて三重項種特有のシグナルが観測され、その強度の温度依存性からメタフェニレン架橋ビス(シリルラジカル)は、基底3重項分子であることを明らかにした。昨年度までに、二つのシリルラジカル部位をベンゼン環のパラ位またはメタ位を連結したパラ-及びメタ-フェニレン架橋ビス(シリルラジカル)種の合成を検討し、特にメタ-フェニレン架橋ビス(シリルラジカル)が室温で単離可能な基底3重項種であることを明らかにした。本年度は、ベンゼン環の1,3,5位で三つのシリルラジカル部位を集積させた化学種の合成、構造、スピン状態について検討した。ヨードシリル基をベンゼン環の1,3,5位に導入した前駆体をTHF中、カリウム-グラファイト(KC_8)で還元的に脱ヨウ素化することで、目的とするトリス(シリルラジカル)種の合成、単離に成功した。単結晶X線結晶構造解析で決定した分子構造上の特徴から、三つのシリルラジカル部位がベンゼン環で単純に連結された分子であることを明らかにした。また、低温マトリックス中でのEPRスペクトル解析から基底四重項種であることを見出し、シリルラジカル部位を適切に集積することで室温で単離可能な高スピン化学種を構築出来ることを示した重要な研究成果である。また、シリルラジカル部位とベンゼン環π電子系、ヘテロ元素間の相互作用を詳細に検討するためのモデル化合物としてのアリール置換モノシリルラジカル種や、ヘテロ原子置換基を導入した単離可能なモノシリルラジカル種の合成、単離にも成功し、単結晶X線結晶構造解析によりそれらの分子構造も決定した。昨年度までは、π共役ユニットであるベンゼン環を連結子とするオリゴ(シリルラジカル)種の合成を検討し、ベンゼン環の1,3位、1,3,5位に二つまた三つのシリルラジカル部位を導入した分子がそれぞれ基底3重項、基底4重項分子であることを実験的に明らかにしてきた。本年度は、ベンゼンのようなπ共役連結子に替えて特異なσ共役を発現するケイ素鎖のうち最も基本的なジシラン鎖で連結したビス(シリルラジカル)[R_2Si(・)-SiMe_2SiMe_2-Si(・)R_2(R=SiMe^tBu_2)]を設計し、その合成、構造、スピン状態について検討した。