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分子-電極接合系の準安定原子電子分光

本研究では,金属に接合した分子の電子状態,特にフェルミ準位近傍に誘起される電子状態を準安定原子電子分光などによって計測し,単分子電気伝導との関係を明らかにすることを目的とした.典型的な有機-金属接合系を取り上げ,電子分光実験および第一原理計算から,接合界面の電子状態には,金属波動関数が分子内部で急激に減衰するタイプと分子内部にも伝搬するタイプがあり,この漸近特性がナノリンク系の伝導現象に決定的な役割を果たすことを示した.本研究では,金属に接合した分子の電子状態,特にフェルミ準位近傍に誘起される電子状態を準安定原子電子分光などによって計測し,単分子電気伝導との関係を明らかにすることを目的とした.典型的な有機-金属接合系を取り上げ,電子分光実験および第一原理計算から,接合界面の電子状態には,金属波動関数が分子内部で急激に減衰するタイプと分子内部にも伝搬するタイプがあり,この漸近特性がナノリンク系の伝導現象に決定的な役割を果たすことを示した.平成17年度は研究計画の初年度であり,この間の研究実施概要と成果は以下の通りである.(1)備品として申請した半球型エネルギー分析器とHe循環型冷凍機を現有の超高真空装置に取り付けた.これらの備品の性能を評価し,現在,稼働状態にある.(2)本研究の主目的のひとつは,金属に接合した分子の電子状態を準安定原子電子分光(MAES)で明らかにすることである.MAESでは表面最外層の電子状態を選択的かつ高感度に捉えることができる.平成17年度では,予備的な実験として研究例が豊富な金属基板上のチオール分子を取り上げた.気体分子の測定は既に終了し,硫黄原子の非結合性電子の空間的な分布が他のσ電子に比べて著しく大きいことが認められた.現在,吸着系の電子分光実験の準備を進めている.(3)また次年度に備えて,準安定原子電子放射顕微鏡の整備をおこなった.これにより,0.3μm程度の空間分解能で表面反応や機能性の時間空間解析が可能となった.(4)さらに初速度の揃った高輝度準安定原子源の設計をおこなった.この原子源は顕微鏡の観測時間の短縮をもたらすばかりでなく,準安定原子のスピン状態を選別することによって表面最外層におけるスピン解析が可能となるため,分子-電極接合系におけるフェルミ準位近傍の電子空間分布のより詳細な情報が得られるものと期待される.(5)金属表面に結合した分子について,外部刺激(熱や光)に対する応答を調べた(次項参照).平成18年度は研究計画の2年目に当たる.研究実施概要と成果は以下の通りである.(1)本研究の主目的のひとつは,金属に接合した分子の電子状態,特にフェルミ準位近傍の電子状態を明らかにすることである.本年度は電気伝導に関するデータが豊富なアルカンチオール-金属系を取り上げた.準安定原子電子分光(MAES)と紫外光電子分光(UPS)による系統的な実験から,アルカンチオール(C_nH_<2n-1>SH, n=1-3)-Pt(111)界面において,S3p由来の金属的な電子準位が形成されることなどが明らかになった.この成果は既に公表済みである.また森川(阪大産研)による理論計算との比較を行い,電気伝導特性と界面電子状態の関係を考察した.この論文は,ほぽ完成しているので,早急に投稿する予定である(2)準安定原子電子放射顕微鏡の整備をおこなった.これにより,0.3μm程度の空間分解能で表面反応や機能性の時間空間解析が可能となった.この成果の一部は既に公表済みであり,全容についても早い時期に投稿の予定である.(3)初速度の揃った高輝度準安定原子源の設計・製作をおこなった.この原子源は顕微鏡の観測時問の短縮をもたらすばかりでなく,準安定原子のスピン状態を選別することによって表面最外層におけるスピン解析が可能となるため,分子-電極接合系における電子空間分布の詳細な情報が得られるものと期待される.現在,μメタルチャンバーおよび高真空排気ユニット(共に18年度備品)の組立てを完了し,性能評価を進めている.(4)金属表面に結合した分子において,外部刺激(熱や光)に可逆的に応答する系の探索も本研究の大きな目的である.現在,メタロセン系のスピンに着目して実験を進めている(1)本研究の目的のひとつは,金属に接合した分子の電子状態,特にフェルミ準位近傍に誘起される電子状態を準安定原子電子分光(MAES)や紫外光電子分光(UPS)によって明らかにすることである.本年度は,C_6H_5S-Pt(111)系を取り上げ,分子-金属界面において金属的な電子構造をもつ界面準位が形成されること,金属との接合によってS3p-Bzπ間の共役が弱まることなどが見出された.また森川(阪大産研)による理論計算との比較から,電気伝導特性と界面電子状態の関係を考察することができた.この成果は論文にまとめ,投稿中である.またフェロセン-Pt(111)のMAES/UPS測定を行い,Fe 3d由来の状態がフェルミ準位直下に大きな状態密度をもつことを明らかにした.さらにBCPと呼ばれる有機分子を取り上げ,Au上では金属的な界面準位が形成されること,K/Au上では膜厚方向に広がった誘起準位が形成されることを見出した.またホール注入障壁の膜厚依存性を決定し,現在,解析を進めている.(2)準安定原子電子放射顕微鏡の整備を行い,表面反応や機能性の時空間解析が可能になった.

本年度,顕微鏡装置およびNi表面の酸化反応について公表した.また,初速度の揃った準安定原子源の開発を進めている.この原子源ではビーム集束により顕微鏡観測の時間短縮ばかりでなく,準安定原子のスピンを選別することによって表面最外層のスピン解析が可能となる.現在,ビーム強度や初速度分布などについて性能評価を行っている.(3)金属に結合した分子において,外部刺激に可逆的に応答する系の探索も本研究の大きな課題である.現在,メタロセン系のスピンに着目した実験を進めている.本研究の目的のひとつは,金属に接合した分子の電子状態,特にフェルミ準位近傍に誘起される電子状態を準安定原子電子分光(MAES)や紫外光電子分光(UPS)によって明らかにすることである,本年度の測定対象をよび主な結果は,以下の通りである.(1) C_6H_5S-Au系を取り上げ,フェルミ準位直下に金属的な誘起準位が形成されること,金属との接合によってS3p-Bzπ間の共役が弱まることなどが見出された,前年度に実施したC_6H_5S-Pt系との比較から,フェルミ準位の状態密度と単分子電気伝導度の相関を考察することができた.成果の一部は論文にまとめた(投稿中).(2) Au表面上でペニングイオン化過程が生じることを見出した(投稿中).(3)電気伝導度が極めて高いC_<60>-Pt系の実験を行い,森川ら(大阪大学)らによる理論計算との比較から,フェルミ準位直下に金属的な誘起準位が形成されること,金属波動関数がC_<60>中に広がっていることなどが判った(投稿中).(4) BCPと呼ばれる有機分子を取り上げ,有機一金属界面に形成されるギャップ状態のキャラクタリゼーションを行うとともに,金属電極からのホール注入障壁の膜厚依存性を実験的に決定した(投稿中).準安定原子電子放射顕微鏡に応用する準寮定原子ビームの開発を進めた.国際的にも最高輝度のビーム源が得られているが,初速度分布などについて性能評価を行っている.本研究の目的は,金属に接合した分子の電子状態,特にフェルミ準位近傍に誘起される電子状態を準安定原子分光(MAES)などによって計測し,単分子電気伝導現象と関わりを明らかにすることである.典型的な有機-金属接合系を取り上げ,実験・理論(森川Gとの共同研究)両面を行った.その結果,有機-金属界面に形成される化学吸着誘起のギャップ準位は,2種類に大別されることが判った.ひとつは金属の波動関数が分子内部で急速に減衰するタイプであり,その典型としてPt(111)基板上のアルカンチオールを挙げることができる(20年度までの実績参照).平成21年度には,もうひとつのタイプ,すなわち金属の波動関数が分子内部を減衰することなく伝搬するタイプとして,Pt基板上のC_<60>がその好例であることを示した.また,これらの基板金属の波動関数の漸近特性が,ナノリンク系の電気伝導特性を支配していることを示した.BCPと呼ばれる有機分子と金属との界面に形成されるギャップ準位のキャラクタリゼーションを行った結果,BCP-金基板系では上述の化学吸着誘起準位が形成され,BCP-カリウム基板系では錯体生成に伴うギャップ準位が形成されることが判った.また,金属電極からのホール注入障壁の膜厚依存性を実験的に決定した.世界最高輝度の準安定原子ビームを開発し(20年度までの実績参照),そのキャラクタリゼーションを行った.
自伝的記憶の想起の安定性を規定する要因の検討

本研究では大学生並びに3060歳代の方を対象に自伝的記憶の反復想起を求め,1)どのような出来事が繰り返し(安定して)想起されるのか,2)安定した想起傾向を示すのはどのような人か,3)自伝的記憶を想起することに対して,人はどのような効用を感じているのか,等々の問題を検討した。方法:約8週間の間隔を置いて2回,本人にとって重要な出来事を8項目想起し質問紙にその内容を簡潔に記述することを求めた。あわせてその出来事を経験したときの感情,感情強度,この出来事の重要度と影響度の評定を求めた。また自伝的記憶の想起とは別に,現在並びに過去の生活に対する満足度,回想頻度,回想の効用に関する認識等を問う質問紙調査を行った。結果:1)青年群よりも壮年群の方が,2回の想起で共通の出来事を想起しやすく,自伝的記憶の想起が安定していた。2)感情タイプ(快・不快)は反復率に影響を及ぼさなかった。3)青年群では感情強度の強い事象や重要度・影響度の高い事象が,繰り返し想起されやすかった。4)壮年群では感情強度や重要度・影響度と安定性の関連は曖昧であった。壮年群での想起の安定性は出来事の特性に規定されるのではなく,むしろ,現在満足度等の個人差変数に規定されることが示唆された。5)青年群の壮年群も過去を想起することに対して,「現在の問題解決に有効」「他者を楽しませたり経験を教えるのに有効」といった機能を感じていた。また青年群では「将来のことを考える」という機能が,壮年群では「喪失感を緩和する」という機能が認められた。目的:平成10年度は大学生並びに3060歳代の方を対象に,自伝的記憶の反復想起を求め,1)繰り返し想起される出来事の特性,2)反復想起の安定性の個人差の検討,3)反復想起と関連するパーソナリティ変数の検討,等を行った。あわせてその出来事を経験したときの感情,感情強度,その出来事の重要度と影響度の評定を求めた。結果:(1)想起された出来事について1)青年群では不快事象より快事象の方が多く想起されたが壮年群では感情の効果は見られなかった。2)青年群でも壮年群でも,感情強度の強い事象の方が多く想起された。(2)反復想起について1)反復率は青年群が0.44,壮年群が0.51であり,重要な出来事の想起を求めたにも関わらず,約半分の内容が入れ替わることが示された。2)感情は反復率に影響を及ぼさず,快事象も不快事象も反復率に差がなかった。3)青年群では感情強度の強い事象の方が反復想起されやすかったが,壮年群では感情強度の影響はなかった。4)反復想起された出来事はそうでない出来事に比較して,重要度や影響度が有意に高かった。(3)反復想起と個人差1)青年群では快事象を多く想起する人が満足度が高いという結果が得られた。2)壮年群では快事象の反復率が高く不快事象の少ない人で,満足度が高いことが示された。すなわち,ある年代になって初めて,自伝的記憶の安定が適応と関連することが示唆される。
ニューラルネットワークを用いた散乱線補正法の心筋、脳SPECT検査への応用

われわれは人工ニューラルネットワーク(ANN)を用いた新しい散乱線補正法を開発し、Tc-99mとI-123の2核種同時収集においてこの方法を使用し、Tc-99mとI-123のプライマリ光子を正確に決定することを今回の研究において試みた。研究開始当初は10個の入力層を有するANNの使用を試み、SPECT定量値の誤差も概ね4%程度以内に収まり、従来法に比較して大幅な定量性の精度の改善が得られた。しかしながら、幅の狭い10個のエネルギーウインドウをデータ収集に使用するため、得られた再構成画像のS/N比が良くないこと、さらには市販の一般のガンマカメラにおいては10個の収集エネルギーを設定することができないため、方法の汎用性に問題があることが判明した。そこで、データ収集に90-119keV、119-150keV、150-183keVの3つエネルギーを使用した3個の入力層、6個の中間層と2個の出力層を有する3階層型ニューラルネットワークを新たに設計して検討した。ファントム実験の結果、SPECT定量値の誤差は概ね5%以内であったため、この方式を臨床に使用することにした。臨床応用としてI-123-IMPとTc-99m-ECDの2核種同時収集による安静時とダイアモックス負荷時脳血流の同時評価、Tc-99m-tetrofosminとI-123-MIBGを使用した心筋血流と心臓交感神経機能の同時評価、Tc-99m-MIBIとI-123-BMIPPを使用した心筋血流と心筋脂肪酸代謝の同時評価を行った。ANN散乱線補正法により、2核種の分布を明瞭に反映した画像が得られ、しかもそれらはノイズが低く、日常臨床での使用に耐えうるものであった。今後本法をさまざまな核種に臨床応用することで、脳、心筋SPECTにおいて多様な組み合わせの異なる情報を1回の検査で得られることが期待される。1シミュレーションによる収集エネルギーウインドウ設定の検討モンテカルロシミュレーションを用いてニューラルネットワークによる散乱補正を施行する際の至適収集エネルギーウインドウ設定を検討した。120keVから180keVの範囲に10のウインドウを設定し、入力層10、中間層20、出力層2の3階層型モデルを採用することの妥当性が示された。2ニューラルネットワークで使用する学習データの検討ニューラルネットワークの学習データによる違いを検討するために4部分からなる四角柱ファントムと2部分からなる円柱ファントムに異なる割合で2核種(Tc-99m、I-123)を混合した系から作成したデータを使用した。学習データとして部分数の多い前者を使用した方が補正の精度がやや高かった。3ファントム実験京都科学社製脳6分割ファントム、同社製胸部-心臓ファントムならびに自作の脳線条体ファントムによるファントム実験を行った。この新しい散乱線補正法によりファントムの各部にみたしたTc-99m、I-123の濃度を概ね5%以内の誤差で推定できることが判明し、従来法と比較して補正精度は大きく向上した。4臨床応用(1)心臓領域Tc-99m標識心筋血流製剤とI-123-BMIPPによる心筋血流と心筋脂肪酸代謝の同時計測ならびにTc99m標識心筋血流製剤とI-123-MIBGによる心筋血流と心臓交感神経機能の同時計測への臨床応用を行った。2核種同時収集を行う前に単独の製剤のみを投与して撮像を行い、同時収集データから散乱線補正をして得られた画像と比較することで、補正の精度を評価した。

(2)脳領域脳動脈主幹部に狭窄を有する症例を対象にI-123-IMPをダイアモックス負荷時に、Tc-99m-ECDを安静時に投与して、負荷時脳血流と安静時脳血流の同時評価を行った。さらに負荷時と安静時に使用する製剤を入れ替えた組み合わせについても施行した。臨床応用の結果として、心臓、脳領域とも散乱補正後の画像は単独収集で得られた画像所見とよく一致した。ただし補正により画像ノイズが増加し、今後の検討課題であると考えられる。われわれは人工ニューラルネットワーク(ANN)を用いた新しい散乱線補正法を開発し、Tc-99mとI-123の2核種同時収集においてこの方法を使用し、Tc-99mとI-123のプライマリ光子を正確に決定することを今回の研究において試みた。研究開始当初は10個の入力層を有するANNの使用を試み、SPECT定量値の誤差も概ね4%程度以内に収まり、従来法に比較して大幅な定量性の精度の改善が得られた。しかしながら、幅の狭い10個のエネルギーウインドウをデータ収集に使用するため、得られた再構成画像のS/N比が良くないこと、さらには市販の一般のガンマカメラにおいては10個の収集エネルギーを設定することができないため、方法の汎用性に問題があることが判明した。そこで、データ収集に90-119keV、119-150keV、150-183keVの3つエネルギーを使用した3個の入力層、6個の中間層と2個の出力層を有する3階層型ニューラルネットワークを新たに設計して検討した。ファントム実験の結果、SPECT定量値の誤差は概ね5%以内であったため、この方式を臨床に使用することにした。臨床応用としてI-123-IMPとTc-99m-ECDの2核種同時収集による安静時とダイアモックス負荷時脳血流の同時評価、Tc-99m-tetrofosminとI-123-MIBGを使用した心筋血流と心臓交感神経機能の同時評価、Tc-99m-MIBIとI-123-BMIPPを使用した心筋血流と心筋脂肪酸代謝の同時評価を行った。ANN散乱線補正法により、2核種の分布を明瞭に反映した画像が得られ、しかもそれらはノイズが低く、日常臨床での使用に耐えうるものであった。今後本法をさまざまな核種に臨床応用することで、脳、心筋SPECTにおいて多様な組み合わせの異なる情報を1回の検査で得られることが期待される。
黒鉛・炭素系材料中の水素移動機構と欠陥相互作用

プラズマ対向壁としての黒鉛、および炭素系材料について、核融合炉環境下での水素リサイクリング、ならびにトリチウムインベントリを評価するため、気相水素の吸収実験、水素イオン照射した試料、および気相で水素吸収させた試料からの水素昇温脱離実験を行い、得られたデータをもとに、水素移動機構、欠陥との相互作用解明に関する検討を行った。補助金の交付を受けた4年間に、1)黒鉛中への水素吸収プロセスの詳細、2)水素捕獲サイトの解明、3)吸収および放出挙動のモデル化とコンピュータシミュレーション、4)カーボンダストの水素吸蔵試験を実施した。1)では、水素吸収の際に2段階の吸収プロセスが存在することを確認し、これらが、初期に起こる黒鉛の結晶子粒界拡散、および時間が十分に経過して起こる結晶子内の層間への拡散移動であることをつきとめた。また、速度論的解析により、1段階目のプロセスは拡散律速で、2段階目のプロセスは、結晶子エッジ面での解離反応律速であることが確認できた。2)においては、結晶子エッジ面に整列して存在する不飽和炭素原子と黒鉛結晶子内の層間に存在する孤立した不飽和炭素原子が捕獲サイトであること、また結合エネルギーはそれぞれ2.6eVと4.45eVであることを求めた。しかし、実際の粒界を通じての移動に1.3eVという活性化エネルギーを持つプロセスが存在することも分かった。3)では、イオン照射や気相吸収させた試料からの水素昇温脱離実験のさまざまな文献データについて、このモデルを適用してシミュレーションを行ったところ、多くの実験データと非常によく一致し、その放出挙動を動的に評価することが可能となった。4)では、本来水素吸収が低い熱分解黒鉛がダストとなった場合には、バルクの約10倍の水素吸蔵量となることがわかった。このことは、核融合炉実機内の水素リテンション評価には、ダストの性状の評価が必要なことを示している。以上、この研究課題での学会発表は13件、論文発表は10件(うち投稿準備中が1件)であった。ITERなどの次期核融合実験炉でも高熱伝導度が要求される主要な部分に炭素系材料の適用が計画されている。しかし、炭素系材料をプラズマ対向壁に用いた場合、水素リテンションが多く高リサイクリング率となる、トリチウムインベントリが高くなる、という問題点がある。今後の長時間放電下での水素リサイクリングの評価・シミュレーションを行うには炭素系材料内部への水素拡散と材料全体での水素保持(バルクリテンション)についての知見が不足しており、定量的な評価が急がれる。本研究は,炭素系材料中の水素のバルクリテンションと拡散挙動、放出挙動を定量的に評価し、材料科学的な知見と核融合実験装置のためのリサイクリング評価データを得ることを目的に実施している。科学研究費補助金交付期間である4年間の初年度は、さまざまな水素圧力下で炭素系材料への水素吸収実験を行い、その拡散係数を評価した。その結果、見かけの拡散係数は、圧力によって最大20倍に変化し、低い圧力で遅い拡散、高い圧力で速い拡散を起こしている事がわかった。これは、水素原子が欠陥と強い化学的相互作用をして、水素の移動が抑制されている事を意味している。また、温度を変化させて、この拡散挙動の活性化エネルギーを求めたところ、圧力変化に関わらず活性化エネルギーは、1.3eVという結果を得た。高い圧力での水素吸収の解析結果より真の拡散係数を求め、炭素系材料中での水素移動のシミュレーションを行うことができた。

成果の一部は、国際学会(第10回核融合炉材料国際会議)、及び国内の学会(日本原子力学会、日本金属学会)で2回の報告を行った。プラズマ対向壁としての黒鉛、および炭素系材料について、水素リサイクリング評価、トリチウムインベントリ評価の観点より気相水素の吸収実験、気相で水素吸収させた試料からの水素昇温脱離実験を行い、得られたデータをもとに水素捕獲サイトと移動の機構を考察した。水素吸収を厳密に測定すると、2段階の吸収プロセスが存在することがわかり、1つは黒鉛の結晶子粒界拡散によるもので、この吸収が終了して結晶子内の層間への移動がスタートすることがわかった。1段階目のプロセスは拡散律速で、2段階目のプロセスは、結晶子エッジ面での解離反応律速である。また、それぞれに対応した水素捕獲サイトとして、結晶子エッジ面に整列して存在する不飽和炭素原子、黒鉛結晶子内の層間に存在する孤立した不飽和炭素原子とするモデルを提唱した。それぞれの結合エネルギーは、2.6eVと4.4eVと見積もられる。また、これまでイオン照射や気相吸収させた試料からの水素昇温脱離実験で複数個観測される放出ピークや、活性化エネルギーから予測されるよりも幅広い放出ピークの原因についてもこのモデルでうまく表され、黒鉛・炭素系材料中の水素移動機構、材料からの放出機構が明らかになりつつある。また、水素雰囲気下でボールミリング処理した黒鉛からの水素放出で観測される独特の放出パターンについてもその放出曲線をうまく再現することができた。本年度にこの研究課題での学会発表は6件(国内3件、国際3件)、論文発表は4件であった。プラズマ対向壁としての黒鉛、および炭素系材料について、水素リサイクリング評価、トリチウムインベントリ評価の観点より気相水素の吸収実験,水素イオン照射した試料、および気相で水素吸収させた試料からの水素昇温脱離実験を行い、得られたデータをもとに水素捕獲サイトと移動の機構を考察した。昨年度までに、2段階の吸収プロセスが存在することを確認し、黒鉛の結晶子粒界拡散、および結晶子内の層間への拡散移動(律速過程は、結晶子表面での原子解離)であるとするモデルを確立した。また水素の捕獲サイトとして、結晶子エッジ面に整列して存在する不飽和炭素原子(活性化エネルギー2.6eV)、黒鉛結晶子内の層間に存在する孤立した不飽和炭素原子(活性化エネルギー4.4eV)を考え、吸収および放出過程のシミュレーションを行った。イオン照射や気相吸収させた試料からの水素昇温脱離実験での放出ピークは、これらのサイトにおける水素分子への再結合、あるいは、分子への再結合後の拡散過程によってうまく表すことができた。また本年度新たに、バルク黒鉛ではなく、カーボンダストでの水素吸収実験を行い、熱分解黒鉛の場合には、バルクの約10倍の水素吸蔵量を観測した。このことは、核融合炉実機内の水素リテンション評価には、ダストの性状の評価が必要なことを示している。本年度にこの研究課題での学会発表は2件(国内1件、国際1件)、論文発表は1件であった。核融合炉プラズマ対向壁としての黒鉛、および炭素系材料について、核融合炉環境下での水素リサイクリング、ならびにトリチウムインベントリ評価を行うため、その素過程である水素移動機構、欠陥との相互作用解明に関する研究を実施した。
極低温環境に対応したマイクロ圧電振動子による非接触駆動アクチュエータの試作研究

極低温環境下で動作する小型アクチュエータは、分析装置やエネルギー機器などで用いられる駆動機構への応用が期待される。本研究では、液体ヘリウム温度付近で強磁場環境を用いる測定装置の試料回転機構への応用を目的とした非磁性・非接触を特徴とする小型の駆動機構を、あらたな振動子構造を持つ圧電アクチュエータにより実現することを目標とする。駆動源となる圧電振動子について、構成材料の温度依存性を利用した予圧印加機構を導入し小型化に適した構造を実現する。さらに、冷媒であるヘリウムを粘性流体とした浮上機構において、圧電振動子先端に生じる音響流により回転駆動を得る。これらにより極低温下で動作する小型の機構を実現する。
穀物加工食品の風味や嗜好性に影響する微量化学成分の探索と同定並びに成分間相互作用の解明

低グルテリン品種(春陽、LGC-ソフト、LGC-活)、普通品種米(あきたとまち、コシヒカリ、日本晴)の電機炊飯器による炊飯過程で発生する香りについて、数人のパネラにより官能評価し、違いが存在することを確認した。異なる米品種における香りの強さの差が主であるが香りの質にも差があると指摘するパネラもあり、米に含まれるタンパク質の組成の違いと炊飯中に発生する香気成分との関係が示唆された。これらの香気成分をガスクロマトグラフによる分析、分子種の同定と官能評価の結果を関係付けるため、官能評価とガスクロマトグラフ分析の同時実施が可能となる匂い嗅ぎシステム装置が必要である。そこで既存装置の改良および新たな装置を試作し、以下の課題を実施した。また一部は継続中である。第一は、複数の出口と圧力調整が可能な耐熱ガラス製の香り集中通路管を試作し、改造された市販の電気炊飯器に直接接続する。通路の出口に設置した固相マイクロ抽出(SPME)により、経時的に香気成分を採取し、ガスクロマトグラフ分析を実施する。同時に、匂い嗅ぎシステムで香気成分を官能評価し、ガスクロマトグラフの分析結果との関連を明らかにする。第二は、炊飯過程に生じた香りについて、炊飯初期、中期、後期および保温の4つの段階で採取し、温度・時間および品種の違いによる変動をガスクロマトグラフで分析する。さらに、質量分析装置(GC-MS)で各段階の採取試料のスペクトルピークを同定分析し、官能評価の結果と突き合わせることにより、香りを生じる微量物質を追跡する。現在進行中である。第三は、温度コントロール加熱装置を利用して、各品種の米粉煎餅を250度まで加熱した。第一.および第二.の手法で米粉の焙煎過程で発生した香気成分の由来を明らかにする。第四は、異なる米品種に含まれるタンパク質組成をSDS-PAGEで解析し、分析データおよび官能評価結果との関係から多変量データ解析の手法を用いて、香り成分と原料中の特定成分との関連づけを行う。普通米品種(H17年・秋田県大潟村産あきたこまち)および、米タンパク質中グルテリンの割合が小さい低グルテリン米品種(H17年・大潟村産春陽、LGC-活)の電機炊飯器による炊飯時に発生する香りについて、数人のパネラにより官能評価し違いが存在することを確認した。香りの強さの違いが主であるが香りの質にも差があると指摘するパネラもあり、米に含まれるタンパク質の組成の違いと炊飯中に発生する香気成分との関係が示唆された。これらの香気成分を、採取し、ガスクロマトグラフによる分析、分子種の同定と官能評価の結果を関係付けるためには、香気成分の採取方法を工夫し、官能評価とガスクロマト分析の同時実施が可能となるような装置が必要である。つまり、加工中の香りの変化を感じた時、その時の香り成分を分析し、それまでの成分との違いを見出す必要がある。このような操作が可能となる装置を設計し、試作と既存装置の改良を実施中である。第一は、室温から300度Cまでの温度制御が可能な小型加熱装置をガラス製容器に格納し、米や小麦等の穀物食材に加熱加工を加えながら発生する香気成分を容器内を陰圧にすることにより引き出し、その通路に設置するSPMEファイバーにて吸着する装置の試作である。この装置では、通過した香気成分を同時に官能評価し、ガスクロマトグラフに直結することにより分析もできるようになる。第二は、SPMEファイバーに吸着させた香気成分を再離散させ官能評価を実施しながらガスクロマト分析が可能となるようにガスクロマト分析装置を改造することであり、これらは現在進行中である。第三は、第一のガラス容器の代わりに、市販の電機炊飯器を改造し直接香気成分を採取し、ガスクロマト分析を実施する方法である。これらについては現在可能性を検討中である。穀物に限らず食品の加工中の香気成分の発生は、メイラード反応を中心とする食品中の雑多な成分間の複雑な反応の結果であると想定されている。そこでは、不安定な反応中間物質が多く関与しているといわれ解明は遅れている。本研究においても、官能評価で知覚された状態がそのままガスクロマト分析に繋がり分析されるとは限らない。これを克服するため、連続的な測定によるデータ収集と、分析データと官能評価結果を関連付けるための工夫が必要であり、そのためのデータ解析法についても検討中である。

同時に、匂い嗅ぎシステムで香気成分を官能評価し、ガスクロマトグラフの分析結果との関連を明らかにする。第二は、炊飯過程に生じた香りについて、炊飯初期、中期、後期および保温の4つの段階で採取し、温度・時間および品種の違いによる変動をガスクロマトグラフで分析する。さらに、質量分析装置(GC-MS)で各段階の採取試料のスペクトルピークを同定分析し、官能評価の結果と突き合わせることにより、香りを生じる微量物質を追跡する。現在進行中である。第三は、温度コントロール加熱装置を利用して、各品種の米粉煎餅を250度まで加熱した。第一.および第二.の手法で米粉の焙煎過程で発生した香気成分の由来を明らかにする。第四は、異なる米品種に含まれるタンパク質組成をSDS-PAGEで解析し、分析データおよび官能評価結果との関係から多変量データ解析の手法を用いて、香り成分と原料中の特定成分との関連づけを行う。
化学合成核酸による遺伝子の発現および構造認識の研究

本研究の目的としたところは,蛋白質による核酸の識別機構の解明である.標的蛋白質としてRNA中のグアニン塩基を特異的に認識しホスホジエステル結合を切断するRNaseT_1,およびオペレーターDNA(λO_R3)に結合して遺伝子発現を調節する制御蛋白質(λcro)を主に取り上げた.1.X線結晶構造解析. (1)RNaseT1-2'GMP複合体(1.9〓分解能)ならびにRNaseT_1-3'GMP複合体(2.6〓分解能)の構造を決定し, RNaseT_1の基質認識部位を初めて明らかにした.(2)RNaseT_1と基質アナローグ2'フルオロGpU複合体の結晶化を行なった. (3)RNaseT_1のアミノ酸変換体と2'GMP複合体の結晶化を行なった. (2), (3)については更に立体構造を解析中である.2.RNaseT_1遺伝子の合成,発現ならびに変換体の構造活性相関.(1)化学合成デオキシオリゴマーを用いRNaseT1遺伝子を合成し,大腸菌での発現システムを作成した.(2)X線結晶解析による立体構造をもとに20種以上のアミノ酸変換体を作成し活性と構造の関係を調べた.基質認識にはTyr^<42>とTyr^<45>のスタッキング効果,ならびにAsn^<43>,Asn^<44>,Glu^<46>との水素結合が重要であることを実証した.又,従来の反応機構を覆すHis^<40>, His^<92>が直接関与する新しい反応機構を呈示した.3.オペレーターDNAとλ-cro蛋白質の相互作用.(1)オペレーターDNA, λO_R317mer,φ80O_R219mer,CRP結合部位22merを化学的に合成した.(2)recAプロモーターを利用し,大腸菌での大量調製系を作製した. NMR測定により表面に露出した残基を同定し, 50°C付近で2量体の解離と変性の起こることを明らかにした.(3)NMRによる解析でcro蛋白質の結合によりO_R3が中央で屈曲すること, cro蛋白質自体も2量体構造がゆるむことを明らかにした.本研究の目的としたところは,蛋白質による核酸の識別機構の解明である.標的蛋白質としてRNA中のグアニン塩基を特異的に認識しホスホジエステル結合を切断するRNaseT_1,およびオペレーターDNA(λO_R3)に結合して遺伝子発現を調節する制御蛋白質(λcro)を主に取り上げた.1.X線結晶構造解析. (1)RNaseT1-2'GMP複合体(1.9〓分解能)ならびにRNaseT_1-3'GMP複合体(2.6〓分解能)の構造を決定し, RNaseT_1の基質認識部位を初めて明らかにした.(2)RNaseT_1と基質アナローグ2'フルオロGpU複合体の結晶化を行なった. (3)RNaseT_1のアミノ酸変換体と2'GMP複合体の結晶化を行なった. (2), (3)については更に立体構造を解析中である.2.RNaseT_1遺伝子の合成,発現ならびに変換体の構造活性相関.(1)化学合成デオキシオリゴマーを用いRNaseT1遺伝子を合成し,大腸菌での発現システムを作成した.(2)X線結晶解析による立体構造をもとに20種以上のアミノ酸変換体を作成し活性と構造の関係を調べた.基質認識にはTyr^<42>とTyr^<45>のスタッキング効果,ならびにAsn^<43>,Asn^<44>,Glu^<46>との水素結合が重要であることを実証した.又,従来の反応機構を覆すHis^<40>, His^<92>が直接関与する新しい反応機構を呈示した.3.オペレーターDNAとλ-cro蛋白質の相互作用.(1)オペレーターDNA, λO_R317mer,φ80O_R219mer,CRP結合部位22merを化学的に合成した.(2)recAプロモーターを利用し,大腸菌での大量調製系を作製した. NMR測定により表面に露出した残基を同定し, 50°C付近で2量体の解離と変性の起こることを明らかにした.(3)NMRによる解析でcro蛋白質の結合によりO_R3が中央で屈曲すること, cro蛋白質自体も2量体構造がゆるむことを明らかにした.1.前年度に合成したリボヌクレアーゼ(RNase【T_1】)遺伝子を大腸菌で発現させ、組換えRNase【T_1】及びその人工変換体を数種作成し、活性を測定した。その結果、1)残基番号71-73はPro-Gly-Serではなく、Gly-Pro-Serであること、2)基質認識部位である残基番号42-45のTyr-Asn-Asn-Tyr部分のTyrをpheに置換しても活性を保持しており、Pheの芳香環がTyrの芳香環と同じく、グアニン塩基をスタッキングにより固定していること、3)2つ並んだAsn43-Asn44のうち、Asn44→Ala44の変換が活性を著しく低下させることがわかった。2.これらの活性と構造との相関関係を、前年度得たRNase【T_1】-2′GMP複合体結晶に基き解析した。

71-73番目の配列がPro-Gly-Serでは、一定の分子構造が保持できず、活性が失われると推測された。又、基質認識部位を含む42-50番目の領域は、水素結合のネットワークにより運動性が低く、特にAsn44の側鎖がその構造の安定化に重要で、Ala44体ではこの部分の構造が保たれず、活性が低下すると考えられた。3.溶原ファージφ80オペレータOR2に対応する19塩基対DNAを化学合成した。リン酸アニシデート法によるオリゴデオキシリボヌクレオチドの液相合成は、大量の試料を得る方法として適していることがわかった。4.λファージのCro蛋白質をrecAプロモーターを持つ発現ベクターを用い、大量に発現させた。又、その2次元NMRを測定し、各シグナルをチロシン残基の重水素置換等により帰属した。λオペレーターのOR3部位の17塩基対DNA、及びそれとCro蛋白質複合体のNMRから、それらが強固な複合体を形成していること、OR3DNAがCkink兇構造をとること、更にオペレーターDNAとλCro蛋白の結合部位を明らかにした。1.RNase【T_1】の基質認識部位、並びに触媒部位のアミノ酸変換体を調製し活性と構造との関係を調べた。認識部位のAsn43-Asn44配列を基質特異性の低いRNaseMsが持つHis43-Asp44に変換した。その結果、グアニン塩基に対する高い特異性が低下し、アデニンも少し認識できるように特異性が変化した。触媒部位のアミノ酸変換の結果、従来考えられていたGlu58とHis92間で行われる反応機構とは違う、His40とHis92間で行われる新しい反応機構を呈示した。3.高度好熱菌からペプチド鎖延長因子、EF-Tu蛋白質のtuf遺伝子をクローン化し、DNA塩基配列を決定し、アミノ酸1次構造を予測した。4.遺伝子発現調節蛋白質と核酸の相互作用の研究において、本年度はλファージのCro蛋白質と3種のDNAとの結合様式を詳細に調べた。λcroとλO【R_3】17mer,φ80 O【R_2】19mer,CRP結合部位22merの3種のDNAとの結合様式をNMRで詳細に調べた結果、特異的な結合を行う場合のみDNAに変形が生じ、cro蛋白質の2量体構造に変化が現われた。DNAの中央で屈曲するような変形であり、これは調節蛋白質結合によるDNA変形の一般論に通じるものである。この点を更に調べるため、φ80 O【R_2】変換体を機械合成で調製した。
新規フレームワークを持つ芳香族化合物Ag(I)π錯体超分子の合成と光誘導機能

四種の新規フレームワーク(メタロシクロフン、ダブルデッカー、W型サンドイッチ、多層構造)を有する芳香族化合物Ag(I)π錯体超分子の合成に始めて成功した。ここではもっとも注目される新規化合物であるメタロシクロフンについて述べる。[2,2]paracyclophaneではベンゼン環は立体障害のために外側に大きく曲がっているが、面間距離は最大3.12Åと極めて近く、ドナーとして作用する。このため興味ある物性を示す種々の芳香環シクロファンがこれまで合成されてきた。我々は2,3-benztriphenylene(btp)及びtriphenylene(tph)を用いて、メタロシクロファン{[Ag(btp)(ClO_4)](1)と[Ag(tph)(ClO_4)](2)}の合成に初めて成功した。1について述べると、2分子のbtpが2コのAgにη^2様式で架橋配位しシクロファン構造を形成しており、Agはさらに、ClO_4^-のO原子で架橋され、メタロシクロファンが1次元に繋がった構造をとっている。2においても、2個のAgが2分子のtphとそれぞれη^2様式で架橋配位したメタロシクロファン構造であり、ClO_4^-により架橋された1次元鎖構造を形成している。これらメタロシクロファンの特徴は、[2,2]paracyclophaneでは2つのベンゼン環はお互いに立体障害のため環の外側へ歪んでいるが、メタロシクロファンのbtp及びtph分子は、逆に内側に反っていることである。全く新しいタイプのシクロファン化合物群が構築できた。1のbtpの分子間距離は、1次元鎖内と1次元鎖間距離はそれぞれ3.64Åと3.48Åであり、どちらにおいてもπ-π相互作用により、カラム状の芳香環スタッキングが形成されている。このため半導体の電気伝導度を示したことは注目される。(1)密度汎関数法(B3LYP)MO計算による多環式化合物の特異的Ag-(C=C)結合の解明.これまでに我々が合成したいくつかのAg(I)と芳香族系化合物とのπ錯体においては、Ag(I)が配位している炭素間のC=C結合距離が他の配位していない部分に比べて短くなっている。これは、今まで一般に考えられているようなσ供与、π逆供与だけでは説明が出来ないものであり、恐らく芳香環上のπ電子の分極による効果などの要因が考えられる。これらの点について実際に得られた結晶構造に基づいたモデル錯体について、本研究補助金で購入したワークステーションを用いて、一銀錯体をモデルに密度汎関数法(B3LYP)によるAb Initio MO計算で、構造最適化を行なった。Ag(I)が配位している炭素間結合距離1.35Åは他の配位していない炭素間結合距離1.44Åより伸びるという結果を得た。ベンゼンは共鳴構造状態にあり、炭素間結距離は二重結合と単結合の平均値(1.339Å)と考えららる。Ag(I)は共鳴構造状態にあるベンゼンの二重結合部位と瞬間的に結合し、共鳴状態を止めてしまうと考えられる。従って、共鳴状態にないベンゼンの二重結合距離は通常の二重結合距離1.33-1.34Åの範囲にあると考えれば、Ag(I)が配位している炭素間結合距離1.35Åはこれより伸びており、計算結果とも一致する。(2)新規フレームワークを有する多環式化合物Ag(I)

π錯体超分子の合成.ルブレン、トリプチセン、ペンタセン、デカサイクレンなどの多環式芳香族化合物を用いて、新規のフレームワークと性質を有するμ^2配位とπ-πinteractionによて集積された多層型Ag(I)錯体超分子の合成に成功した。2つのベンゼン環を-CH_2CH_2-でつないだ[2,2]paracyclophaneではベンゼン環は立体障害のために外側に大きく曲がっているが、面間距離は最大3.12Åと極めて近く、ドナーとして作用する。このため興味ある物性を示す種々の芳香環シクロファンがこれまで合成されてきた。我々は2,3-benztriphenylene(btp)及びtriphenylene(tph)を用いて、メタロシクロファン{[Ag(btp)(CIO_4)](1)と[Ag(tph)(CIO_4)](2)}の合成に初めて成功した。1について述べると、2分子のbtpが2コのAgにη^2様式で架橋配位しシクロファン構造を形成しており、Agはさらに、CIO_4^-のO原子で架橋され、メタロシクロファンが1次元に繋がった構造をとっている。2においても、2個のAgが2分子のtphとそれぞれη^2様式で架橋配位したメタロシクロファン構造であり、CIO_4^-により架橋された1次元鎖構造を形成している。これらメタロシクロファンの特筆される特徴は、[2,2]paracyclophaneでは2つのベンゼン環はお互いに立体障害のため環の外側へ歪んでいるが、メタロシクロファンのbtp及びtph分子は、逆に内側に反っていることである。全く新しいタイプのシクロファン化合物群が構築できた。1のbtpの分子間距離は、1次元鎖内と1次元鎖間距離はそれぞれ3.64Åと3.48Åであり、どちらにおいてもπ-π相互作用により、カラム状の芳香環スタッキングが形成されている。このため半導体の電気伝導度を示したことは注目される。2の1次元鎖内におけるtphの分子間距離は最短3.74Åでありπ-π相互作用は弱いが、1次元鎖間距離は3.52Åであり、π-π相互作用が存在しする。
大脳磁気刺激法による錐体下行路の興奮性と疲労現象に関する研究

健常成人を対象とし表面筋電図にて大脳磁気刺激により運動誘発反応(MEP)を第1背側骨間筋(FDI)に導出し第2指の外転屈曲FXAと握り動作GPの2種のTASKを用い疲労現象をみた。FXAの方がGPより収縮時間の経過とともに変化が強く、H波で殆ど変化なく、FXAの振幅低下は大脳運動野の疲労現象と考えられた。この現象は腕に当該筋を変えても出現し、より遠位筋にその傾向が強かった。あらかじめ皮膚神経刺激(C)を与えるとこの中枢性疲労は疲労しにくい現象が得られた。これはCが大脳運動野の興奮性に対し維持調節の作用を持つためと推察された。これはFDIの運動単位記録によりPSTH-peristimulus time histogramの検討からも支持された。錐体下行路の疲労現象の検討に第一背側骨間筋と前腕屈筋をせんたく2重刺激法(条件刺激+試験刺激)を用い、パーキンソン病患者10人に対し、L-DOPA製剤のON-DAYとOFF-DAYについて検討した。条件刺激(C)は安静時運動閾値の1.5倍とし、試験刺激反応(T)は安静時で運動誘発反応(MEP)が約1.0mVの振幅として得られる磁気刺激強度とした。条件刺激により、随意収縮中に約150msにも及ぶsilentperiod(SP)が得られ、このSP中を狙いCT間隔(CTI)は25,50,75,100,125,150msと変化させ、安静時並びに随意筋収縮の2状態ついて検討した。また試験反応をH波に置き換えて同様に検討した。安静時では健常者やパーキンソン病患者(PD群)ともH波に殆ど変化は生じなかった。しかしMEPはCTIが50ms以降で著しく抑制された。一方、随意収縮時はH波が約70%の大きさに減少したが、SP中のMEPは正常群でCT=25125msの平均割合は195%と興奮性の増大を認めた。PD群ではMEPが平均85%と低下し正常群と比し有意差(p<0.01)を認めた。また時間経過により抑制の増大を認めたがL-DOPAの服薬の有無に関わらずこの傾向が認められ中枢性疲労が著しいと考えられた。以下の4点の結果を得た。(1)随意収縮のTASK中の大脳磁気誘発反応(MEP)の変化:当該筋を第1背側骨間筋(FDI)とし背景筋電図のモニター下で随意収縮を加え、第2指の外転屈曲FXAと握り動作GPの2種のTASKを用いた。FXAでは時間経過とともに漸時MEPの振幅低下を生じるが、GPでは6-7分の収縮時間では変化がなく、その後急に振幅低下をきたし、引き続きこれを代償する形でMEPの増大に変化した。しかし、H波は6-7分の期間ではFXAもGPも殆ど変化なく、この期間でのFXAのMEPの振幅低下は大脳運動野の疲労現象と考えられた。

FXAはGPと比べ疲労現象をより受けやすいのは、手の固有手筋に関わる運動野のCommandの量の相違によるものと推察された。(2)近位筋と遠位筋での違い:同一神経支配の腕橈骨筋BRと上腕2頭筋BBを当該筋とした。TASKは肘部を支点とし前腕に1kgの重りを当て、これに抗して前腕屈曲保持を数分行った。MEPの振幅が小さい(0.5mV)のため、他筋との疲労現象を等価的に評価はできないが、BRのほうがBBより前述のFXAと同様、時間依存性にMEPの減少が生じた。しかし下肢筋においてはD波の出現が著しく、運動野の疲労現象の評価は適さないと思われた。(3)皮膚神経刺激が中枢性疲労に及ぼす影響:第2指の感覚閾値の3倍の強度で皮膚神経刺激(C)を与え、FXAとGPのTASK中のMEPに及ぼす影響を見た。FXAでは中枢性疲労にも関わらず、Cにより疲労現象発現が遅くなりCが無い時と比較して疲労しにくい現象が得られた。これはCが大脳運動野の興奮性に対し維持調節の作用を持つためと推察された。(4)皮膚神経刺激の大脳運動野の興奮性に対するPSTHでの検討:FDIの運動単位記録によりPSTH-peristimulus time histogramを作成した。。Cにより有意(p<0.05)にI-waveが増大し、Cは大脳感覚野に到達し運動野の興奮性調節に関与しているものと考えられた。パーキンソン病患者10人に対し、L-DOPA製剤並びにその協動薬を服薬中または12時間以上休薬の異なる2日間にわたり検討した。健常者にて運動野の興奮性の変化を検討した結果(平成8年度結果報告)から、疲労現象の検討に第一背側骨間筋と前腕屈筋を選択した。健常者並びにパーキンソン病患者の磁気刺激に対する運動閾値には統計的に差を認めなかった。2重刺激法(条件刺激+試験刺激)により錐体下行路の興奮性を検討した。条件刺激(C)は安静時運動閾値の1.5倍とし、試験刺激反応(T)は安静時で運動誘発反応(MEP)が約1.0mVの振幅として得られる磁気刺激強度とし、各10回、計20回をランダムに刺激した。条件刺激により、随意収縮中に約150msにも及ぶsilentperiod(SP)が得られた。このSP中を狙い、CT間隔(CTI)は25,50,75,100,125,150msと変化させ、安静時並びに随意筋収縮の2状態ついて検討した。また脊髄の興奮性変化に対して、試験反応をH波に置き換えて同様に検討した。皮質脊髄路の興奮性の評価として安静時に得られるH波またはMEPとして条件刺激が加わった時の各波形の振幅比を検討した。時間を追ってこの比率の変化を疲労現象ととらえ検討した。安静時では健常者やパーキンソン病患者(PD群)ともH波に殆ど変化は生ぜず時間間隔とともにMEPの波形の軽度の現象は認めるものの有意でなかった。しかしMEPはCTIが50ms以降で著しく抑制された。一方、随意収縮時はH波が約70%の大きさに減少したが、SP中のMEPは正常群でCT=25125msの平均割合は195%と興奮性の増大を認めた。しかし、PD群ではMEPが平均85%と低下し正常群と比し有意差(p<0.01)を認めた。また時間の経過とともに抑制の増大を認めたがL-DOPAの服薬の有無に関わらずこの傾向が認められ中枢性疲労が著しいと考えられた。
スポーツ運動における「体験される空間」の研究

1.我々の行うスポーツ運動を理解しようとする学問は、従来、自然科学系の学問を母体にして発展してきたが、人間の運動を理解するためには、物体を相手にする学問だけではなく、人間を相手にする諸科学との統合をはかりながら、複合現象としての人間の運動を総合的に理解する必要がある。本研究の「体験される空間」を理解するためには、まさしく統合理論としてのスポーツ運動学を下敷にすべきであると思われる。そのため、Meinelや金子によるスポーツ運動学における先行業績の検討と共に井尻や村上らによる科学論的な考察を背景にしながら、スポーツ運動における「体験される空間」とはどのような科学論的段階を持つべきであるかという検討を行った。その結果スポーツ運動における「体験される空間」は、基礎的な段階の認識論、方法論を展開すべきであろうという指標を得た。2.「体験される空間」という人間の運動世界の認知の構造を明らかにするためには、指導者や学習者の意識世界に潜入する事が必要となる。そのため、実際の運動実践の場を対象にして、指導者や学習者のやりとりを記録し、素材として洗い直す事を試みた。そこでは、対話や身振り、表に現れる学習者の反応と、それに対する指導者のすりあわせ等が記録された。そこではまさしくスポーツ運動における「体験される空間」としての人間の運動世界が現れて来る様相が伺えた。この様な人間の感覚世界への潜入に関して、どの様なかたちで記述すべきであるかという問題は依然として残っている。また人間の感覚世界はそれぞれの人間に特有の世界があり、一律に同じ世界とはいえないため、その記述は難しいものであったが、その結果はスポーツ運動学会において口頭発表、また論文発表の形で公にした。1.人間の運動を理解する試みはこれまで自然科学系の学問を母体として発展してきており、方法論的認識はかなり確立している。しかし本研究で扱う人間の「感じ方」である「体験される空間」を明らかにするためには自然科学系の学問体系と人間学的学問体系の統合が必要になって来るであろう。平成3年度はこのような観点からスポ-ツ運動学を構築しようとしたMeinelや金子の先行業績の検討を行い、それと同時に井尻(新版科学論,1977)や村上(新しい科学論,1979)らによる考察を背景にしながら、スポ-ツ運動における「体験される空間」を考えて行く上で、どのような科学論的段階を持つべきであるかという検討を行った。その結果スポ-ツ運動における「体験される空間」を考えていく場合、かなり基礎的な段階の認識論、方法論を展開すべきであろうという一応の取り掛かる上での指標を得たが、更に次年度以降も科学論的正当性を保証すべく、検討を深める予定である。2.「体験される空間」を理解するためには、どのように感じられ、どのように認知されかということが問題の中心であり、それは人間の頭の中に入り込むことを試みることが必要になる。本年度は、ある一人の学習者を長期間追ってビデオに記録し、指導者と学習者の対話による認知の過程や、認知の構造を明らかにしようとした。その結果の一部は、1992年3月のスポ-ツ運動学会において、「指導者による学習者の感覚世界への潜入」として発表した。

本研究の「体験される空間」を理解するためには、まさしく統合理論としてのスポーツ運動学を下敷にすべきであると思われるが、スポーツ運動学自体まだ若い学問であるために、その科学論的裏付けが曖昧なままである。この科学論的位置づけについて、これ迄の研究から人間の運動、特に人間の意識世界への潜入について、科学論的に低次のレベルでの認識論、方法論をとるべきであろうという一応の結論を得たが、本年度は更に、認識論的には素材の段階であるところの運動の記述の問題が重要な鍵になるのではないかという所に焦点を当て考察してきたが、実際の記述にはかなり限界があることを認めざるを得ず、素材をどの様にどの程度明らかにすることが出来るのかを今後つめていく必要があると考える。2.「体験される空間」といった、人間の運動世界の認知の構造を明らかにするため、指導者や学習者の意識世界に潜入するため、実際の運動現場を対象にして、指導者や学習者のやりとりを記録し、素材として洗い直す作業を行った。そこでは、対話や身振り、表に現れる学習者の反応と、それに対する指導者のすりあわせ等が記録され、人間の運動世界の意識世界への潜入を試みた。その結果は平成4年10月スポーツ運動学研究第5巻に「運動学習における感覚通信路の形成」と題して論文の形で発表した。1.人間が行うスポーツ運動であることを理解するためには、自己運動、主体概念の導入が不可欠であり、この様な人間学的運動学の立場を取りながら、その科学論的基礎を得ることが本研究では不可欠である。本年度は、わが国の人間学的運動学を代表する金子の示唆を参考にしながら、スポーツ運動における「体験される空間」の研究を進めるための科学論的認識を深める事に努めた。その結果、「体験される空間」は、従来から理解されている物理的世界と、スポーツ運動の中に住んでいる運動者の感覚世界が融合し合いながら「体験される空間」が造り上げられるものではないかという結論を見いだした。人の主観や感じ方を理解するために、実際の運動場面を取り上げ、現実の感覚世界へ潜入するため、特に「空間の認知」が問題となるようなスポーツ運動、逆さ世界の認知をテーマとして取り上げて考察していった。そこでは運動者の外からみた空間と運動者の中からみた空間とが明らかに異なる世界を持つことが確認された。特に逆さの世界では、運動者自身にとっても外からみている観察者にとってもただ逆さになること以上の空間として感じられることが確認された。しかしながらその成果は発表資料とするところまでには至っておらず、今後更に研究を進める上での知見としていきたい。2.スポーツ運動における「体験される空間」を明らかにするため、平成3年度、4年度、5年度と人間の運動の感覚世界に潜入を試みたが、人間の感覚世界はそれぞれの人間に特有の世界があり、一律に同じ世界とはいえないところに素材の処理の困難さがあったものの、現在これまでのまとめを行っているところであり、その成果は研究成果報告書として提出予定である。