hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
幼少年期の実行機能発達を支える「こころ」と体の調整力の解明

本研究の主目的は,「幼少年期の実行機能発達を支える『こころ』と体の調整力」を実証的に解明することであった。本研究で明らかにされた研究結果を踏まえ,次に結論を述べる:幼児期の心と身体の一体的な発達は遊びを中心とした多様な体験から培われるが,運動の調整を通じた体験の役割と意義の大きさが推察される.すなわち,内外の環境である,身体と動き,そして他者との直接的な相互作用の体験の積み重ねには,高次の認知機能(EF)が中核的な役割を及ぼし,運動と認知の両技能を連関づける,と示唆された.本研究課題の主たる目的は,「幼少年期の実行機能発達を支える『こころ』と体の調整力」を実証的に解明することである.当該年度においては,下位目的1(概念モデル構築)を解決するため,幼小年期の体育・スポーツ心理学研究領域における研究動向を概観することで幼少年期の身体活動と実行機能発達,さらに上述の鍵概念に潜む多層の心理社会的環境の関係性について解明を試みた.文献研究の結果,運動による実行機能をはじめとする心理社会的な恩恵については,負の気分・感情の低減,自己概念の充実,基本的運動技能の獲得,認知的機能の向上,さらに学業成績や学校適応の改善に関して検討されてきたことが明らかとなった.しかし,研究間で結果は一致せず,定義や測定方法における共通認識の必要性が指摘された.また,幼少年期の身体活動介入の研究パラダイムにも成人期以降のそれが援用される現状だが,この発達期の固有性や独自性を反映した方法論の提案が必要だろう.最後に,なぜ身体活動が心理的恩恵をもたらすのか、特に認知機能を改善するのか,についての実証的かつ包括的な説明を可能とする概念モデルの構築とその実証が今後期待される.本研究実績を踏まえ,実行機能発達を支える「調整力」に関わる要因について,論点整理がなされ,次年度の下位目的2(大規模調査に基づく要因分析)への方法論上の整理がなされた.本研究課題の主たる目的は,「幼少年期の実行機能発達を支える『こころ』と体の調整力」を実証的に解明することである.研究計画の1年目では下位目的1について実施し,先行研究の概観と関連要因の整理を行うことで,今後の実証研究に向けての概念モデルの構築及び研究手法の絞り込み等に着手した.研究レビューでは,運動による認知機能改善効果について,方法論的な問題により研究結果の不一致を招いているという指摘があるため,本研究課題の遂行においては慎重かつ丁寧にその解明に向けて作業を進めていきたい.<研究目的>主たる研究課題「幼少年期の実行機能発達を支える『こころ』と体の調整力」のうち,就学前からの幼少年期の子どもを対象に,「こころ」と体の調整力の習得が実行機能の発達に及ぼす影響を明らかにするため,要因間の関連性についての量的・横断的な検討により,概念モデルの確認・検証を企図した.また,子どもの身体活動に関わる実行機能発達に関する研究動向について概観した(研究2,平成28年度).<調査内容>調査への参加に同意した幼児の保護者に対して,研究倫理に留意し,調整力要因,実行機能要因,及び心理社会的要因に関する調査用紙に回答を求めた.<主な結果>・上述の主要因・鍵概念について,多変量解析をおこなったところ,3歳児,4歳児,及び5歳児の各年齢群において,調整力から実行機能へのパス,そして実行機能から心理社会的要因へのパスが有意な貢献を示した.発達ごとのパスの貢献度の差異について検討したところ,調整力あるいは実行機能による心理社会的要因への直接効果は発達ともに減少傾向だったが,調整力-実行機能-心理社会的要因の間接効果については年齢間でほぼ同様の関係性を示した.この結果から,運動課題に対してこころと体が一体的に関わること,同時に人的・物的環境と相互的に関わることで,幼児の実行機能が活性化され,この体験の積み重ねがコンピテンス(有能さ)として積み上げられ,心理社会的発達につながる,と示唆された.・また,身体活動と実行機能の研究動向については,まず身体活動と基本的運動技能の関連性に関して,ボール操作技能などの対象操作と歩行などの移動能力に一貫した貢献が認められ,神経系と一般型に固有の特徴を現す発達期での調整力への影響も示唆された.次に,身体活動,体力,体育授業による認知機能への影響に対しては正の恩恵が認められたが,低下を報告する研究が少ないゆえ解釈には慎重を期する.本研究の主たる目的を「幼少年期の実行機能発達を支える『こころ』と体の調整力」と設定し,3つの下位目的の解決を通じて,子ども期の調整力発達と心理社会的発達の関係を説明する実行機能の役割につて実証的な検討を試みている.平成27年度(研究1)で,上述の研究主題にかかわる鍵概念間の関連性について概念モデルを構築するため,研究動向の把握を行った.平成28年度(研究2)は,それを踏まえ,幼児を対象に調整力,実行機能,及び心理社会的発達の関係性を調査研究により検討した.研究最終年度の平成29年度(研究3)では,これまでの成果に基づき,子どもの調整力と心理社会的発達を説明する実行機能の役割について,運動プログラム開発の可能性と全体像の解明を進める予定である.本研究の主目的は,「幼少年期の実行機能発達を支える『こころ』と体の調整力」を実証的に解明することであった。本研究で明らかにされた研究結果を踏まえ,次に結論を述べる:

(1)関連分野の先行研究を概観したところ,幼少年期における基本的な運動能力の獲得はその後の発達期における身体活動量に寄与すること,就学前後の発達期における人的・物的・質的な環境整備の役割は大きいこと,また運動による心理社会的な恩恵については,負の気分・感情の低減,自己概念の充実,基本的運動技能の獲得,認知的機能の向上,さらに学業成績や学校適応の改善に関して検討されてきたこと,が明らかとなった.しかし,その恩恵に及ぼす効果については研究間で一致せず,定義や測定方法における共通認識が必要であることが課題だと指摘される;(2)身体活動と基本的運動技能の関連性については,ボール技能などの対象操作と歩行などの移動能力に一貫した貢献が認められ,神経系と一般型に固有の特徴を現す発達期での調整力への影響も示唆されたこと,また身体活動の認知機能への貢献については,体力,体育授業,課外活動等は認知機能に正の恩恵を及ぼす,または低下させてはいなかったこと,が明らかとなった;さらに(3)幼児期の心と身体の一体的な発達は遊びを中心とした多様な体験から培われるが,運動の調整を通じた体験の役割と意義の大きさが推察される.すなわち,内外の環境である,身体と動き,そして他者との直接的な相互作用の体験の積み重ねには,高次の認知機能(EF)が中核的な役割を及ぼし,運動と認知の両技能を連関づける,と示唆された.今後,幼少年期の調整力と心理社会的発達を関連づける実行機能の役割を解明すべく,いかなる発達期において,どのような基本的運動技能の習得が,心理社会的発達を促し,さらに両要因の連関に実行機能がいかなる役割を果たしているか,検討することが求められる.本研究の主目的は,「幼少年期の実行機能発達を支える『こころ』と体の調整力」を実証的に解明することであった。本研究で明らかにされた研究結果を踏まえ,次に結論を述べる:幼児期の心と身体の一体的な発達は遊びを中心とした多様な体験から培われるが,運動の調整を通じた体験の役割と意義の大きさが推察される.すなわち,内外の環境である,身体と動き,そして他者との直接的な相互作用の体験の積み重ねには,高次の認知機能(EF)が中核的な役割を及ぼし,運動と認知の両技能を連関づける,と示唆された.本研究課題の主目的の解決に向けて,研究計画の2年目はその下位目的として,Diamond (2011)等の先行研究を踏まえながら,身体活動,調整力及び実行機能の測定尺度を開発するとともに,その鍵概念の連関,及びその背景に潜む心理社会的要因の関連性を理解するため,大規模調査研究に基づく要因分析により,各発達期における要因間の貢献度の差異について解明を試みる予定である.本研究の主たる目的を「幼少年期の実行機能発達を支える『こころ』と体の調整力」と設定し,3つの下位目的の解決を通じて,子ども期の調整力発達と心理社会的発達の関係を説明する実行機能の役割につて実証的な検討を試みている.上述のとおり,研究最終年度の平成29年度(研究3)では,これまでの成果に基づき,子どもの調整力と心理社会的発達を説明する実行機能の役割について,運動プログラム開発の可能性と全体像の解明を進める予定である.この実現のため,まず研究動向の把握によって,子どもの調整力-実行機能-心理社会的発達につながる実践方策を理解するとともに,その実効的な運動プログラム開発に発展させていきたい.体育心理学当初予定していた予備調査等にかかわる旅費等が未使用となり,次年度使用額が若干発生した.
コンホメ-ション制御による光機能高分子の創出

高分子における1次構造と発現液晶相などの組織構造との関連を解明し、組織中の特定のコンホメ-ションをとる高分子に従来にない新しい機能を与え、さらには応用範囲を広げるために、光学活性開始剤を用いて得られる、メソゲンや永久双極子を持つイソタクチックポリメタクリル酸エステルのとる、らせん構造に基づくコレステリック、あるいは光学活性ポリエ-テル鎖を用いて刺激応答の速いキラルスメクチック液晶相の設計を行うことを目的とした。1)長鎖アルキル基をテイルとしてもつトリフェニルメチルエステルモノマ-を合成することができた。現在、ラジカル重合だけでなく光学活性開始剤を用いるらせん構造をもつポリマ-の合成について検討している。2)ポリオキセタン、ポリオキシランやポリブタジエンが側鎖型液晶性高分子の主鎖となり得るかどうか、メソゲンの構造の液晶相への影響について検討した。モノマ-はEt_2O・BF_3やEt_3O・BF_4を開始剤とするカチオン重合やラジカル重合によりポリマ-とした。3)剛直な主鎖であるポリアミドにスペ-サ-の役割をするオリゴジメチルシロキサンを導入することができた。現在、メソゲンを導入し、高温に耐えられる液晶材料を開発中である。シアノビフェニルをメソゲンとするポリマ-では、主鎖がポリオキセタンやポリオキシランの場合にも液晶性を示し、主鎖の柔軟性の重要性を示すことができた。さらに、主鎖ポリブタジエンでもジシロキサンのように運動性の大きなスペ-サ-を選ぶと液晶性を示すことを見いだした。テイルにフッ素原子を用いても液晶性を示した。また、メソゲンの中央部で主鎖と結合したポリマ-でも、短い長さのスペ-サ-にもかかわらず、ネマチック相をとり、主鎖の柔軟性が側鎖中のメソゲンの配向を容易にすることが確認された。
強化学習の脳内機構

ヒトやサルなどの高等動物は学習訓練によって視覚刺激に対して数百ミリ秒の応答潜時で適切な行動をとれるようになる.これは脳内の神経回路が学習過程で適応的に変化し高速の並列情報処理回路が形成されるからであると考えられる.この神経情報処理機構とその形成機構として我々は細胞の発火潜時競争機構と連合結合の強化機構の仮説を提唱してきた.本年度は,視覚刺激を提示された無麻酔サルの側頭葉細胞応答がこの仮説の下で説明できることを示した.結果:(1)視覚刺激に対するサル上側頭溝の細胞応答を側頭葉腹側路の解剖学生理学データに基づく神経回路モデルで再現した.すなわちモデルの上側頭溝の細胞応答はサルのそれと同様に反応開始後5ミリ秒で異なる刺激に対して有意な差を示した.(2)この上側頭溝細胞の高速識別能力は細胞の発火潜時の差による競争機構で実現されており,この競争は学習によって皮質回路内に形成された強化経路に沿って働くことをモデル上で示した.(3)この機構が働くとすると強い反応を出す細胞ほど短い潜時で発火しなければならない.この予想はサルの実験データとモデルシミュレーションの両方で裏付けられた.(4)サル側頭連合野の細胞の平均発火頻度は数十ヘルツである.モデルはこのレンジの細胞発火頻度で上側頭溝細胞での刺激識別能を再現した.これらから,大脳皮質における数百ミリ秒の高速情報処理は学習強化された経路に沿った細胞の発火潜時の差による競争機構で実現されているとする仮説の妥当性が示された.ヒトやサルなどの高等動物は学習訓練によって視覚刺激に対して数百ミリ秒の応答潜時で適切な行動をとれるようになる.これは脳内の神経回路が学習過程で適応的に変化し高速の並列情報処理回路が形成されるからであると考えられる.この神経情報処理機構とその形成機構として我々は細胞の発火潜時競争機構と連合結合の強化機構の仮説を提唱してきた.本年度は,視覚刺激を提示された無麻酔サルの側頭葉細胞応答がこの仮説の下で説明できることを示した.結果:(1)視覚刺激に対するサル上側頭溝の細胞応答を側頭葉腹側路の解剖学生理学データに基づく神経回路モデルで再現した.すなわちモデルの上側頭溝の細胞応答はサルのそれと同様に反応開始後5ミリ秒で異なる刺激に対して有意な差を示した.(2)この上側頭溝細胞の高速識別能力は細胞の発火潜時の差による競争機構で実現されており,この競争は学習によって皮質回路内に形成された強化経路に沿って働くことをモデル上で示した.(3)この機構が働くとすると強い反応を出す細胞ほど短い潜時で発火しなければならない.この予想はサルの実験データとモデルシミュレーションの両方で裏付けられた.(4)サル側頭連合野の細胞の平均発火頻度は数十ヘルツである.モデルはこのレンジの細胞発火頻度で上側頭溝細胞での刺激識別能を再現した.これらから,大脳皮質における数百ミリ秒の高速情報処理は学習強化された経路に沿った細胞の発火潜時の差による競争機構で実現されているとする仮説の妥当性が示された.
超低温高磁場での回転機構を用いた歪測定によるf電子の新しい基底状態の展開

物性研究において,基底状態をもたらす相互作用機構の解明には物質を秩序温度以下まで冷却する必要があるが,相反する相互作用が拮抗している場合や高次の秩序変数が支配的な場合,秩序状態の出現が2桁以上低温になる。本研究では,温度10mK (0.01 K),磁場8Tの超低温高磁場を用いることによりはじめて実現可能なf電子の基底状態の研究として,電気四極子が秩序変数となる希土類カゴ状物質の基底状態,絶縁体スピン磁性体の異方磁気弾性係数による巨大磁歪について,結晶軸に対する磁場方向を制御した熱膨張・磁歪の測定を行なうことで,基底状態をもたらすf電子間相互作用の機構の解明を目指している。希土類カゴ状化合物であるPr3Pd20Ge6は,Pr原子が対称性の異なる2種類のサイトに位置しているため,磁気秩序と複数の四極子秩序が共存する。我々はこれまでに,1mKまでの交流帯磁率測定・熱膨張測定から,Γ5サイトでは70 mKで反強磁性秩序と60 mK以下での緩和機構の変化,Γ3サイトでは250mKで反強四極子秩序と9mKで核磁気秩序を示すことを明らかにしてきた。本研究では[001]. [110]方向について,10mK, 9Tの超低温高磁場環境での熱膨張・磁歪測定を行い磁気相図を明らかにするとともに,反強四極子秩序相内部に新しい相の存在を示唆する結果を得た。また,より対称性の高いカゴ状を持つため非クラマースΓ3基底状態のみを持ち,約0.2Kでブロードな比熱の山を示すことから四極子秩序基底状態が期待されているPrPt2Cd10について超低温高磁場での熱膨張・磁歪測定を行い,140mKで反強四極子秩序を支持する熱膨張係数の変化を得た。さらに,より低温の20mKにおいて熱緩和時間の増大を伴う熱膨張係数の異常を発見し,その磁場依存性から新たな秩序転移の可能性を強く示唆する結果が得られた。希土類カゴ状化合物であるPr3Pd20Ge6, PrPt2Cd10について,超低温高磁場多重極限環境での熱膨張・磁気歪精密測定を行うことにより,四極子秩序相内部に熱膨張係数・磁歪係数に異常を示す新たな秩序状態の変化が存在することを初めて明らかにすることができている。特にPrPt2Cd10においては,140mKの比熱の異常が四極子秩序転移ではなく,今回明らかにされた20mKでの異常が四極子秩序転移である可能性も指摘されており注目を集めている。また,ピエゾ回転素子に歪測定セルを搭載し低温高磁場環境で磁場方向が変化可能な歪測定装置の開発を行なっており,ヘリウム3冷凍機を用いた動作試験を行っている。しかしながら超低温実験に不可欠の寒剤である液体ヘリウム原料の入手難から液体ヘリウム供給が滞ったため研究遂行の一部に支障をきたしている。このため現在の進捗状況は「やや遅れている」と判断した。PrPt2Cd10の20mKでの秩序転移の解明が急務であり,熱膨張・磁気歪測定では20mKでの秩序転移は外部磁場により抑制され0.2Tでは消滅することから超伝導転移の可能性も示唆されている。このため,これまでに開発した核断熱消磁冷凍による交流帯磁率測定を行うことで磁気的性質を明らかにする。また,同じPr1-2-20系であるPrIr2Zn20は0.11Kで四極子秩序転移するが,エントロピーの解放量が小さく,さらに低温の50mKで超伝導転移が報告されているが,低温基底状態が十分解明されていない。このことから,PrIr2Zn20の超低温高磁場での熱膨張・磁歪測定をおこなうことで,四極子ゆらぎによる超伝導発現機構の解明への進展をはかる。

また,より対称性の高いカゴ状を持つため非クラマースΓ3基底状態のみを持ち,約0.2Kでブロードな比熱の山を示すことから四極子秩序基底状態が期待されているPrPt2Cd10について超低温高磁場での熱膨張・磁歪測定を行い,140mKで反強四極子秩序を支持する熱膨張係数の変化を得た。さらに,より低温の20mKにおいて熱緩和時間の増大を伴う熱膨張係数の異常を発見し,その磁場依存性から新たな秩序転移の可能性を強く示唆する結果が得られた。希土類カゴ状化合物であるPr3Pd20Ge6, PrPt2Cd10について,超低温高磁場多重極限環境での熱膨張・磁気歪精密測定を行うことにより,四極子秩序相内部に熱膨張係数・磁歪係数に異常を示す新たな秩序状態の変化が存在することを初めて明らかにすることができている。特にPrPt2Cd10においては,140mKの比熱の異常が四極子秩序転移ではなく,今回明らかにされた20mKでの異常が四極子秩序転移である可能性も指摘されており注目を集めている。また,ピエゾ回転素子に歪測定セルを搭載し低温高磁場環境で磁場方向が変化可能な歪測定装置の開発を行なっており,ヘリウム3冷凍機を用いた動作試験を行っている。しかしながら超低温実験に不可欠の寒剤である液体ヘリウム原料の入手難から液体ヘリウム供給が滞ったため研究遂行の一部に支障をきたしている。このため現在の進捗状況は「やや遅れている」と判断した。PrPt2Cd10の20mKでの秩序転移の解明が急務であり,熱膨張・磁気歪測定では20mKでの秩序転移は外部磁場により抑制され0.2Tでは消滅することから超伝導転移の可能性も示唆されている。このため,これまでに開発した核断熱消磁冷凍による交流帯磁率測定を行うことで磁気的性質を明らかにする。また,同じPr1-2-20系であるPrIr2Zn20は0.11Kで四極子秩序転移するが,エントロピーの解放量が小さく,さらに低温の50mKで超伝導転移が報告されているが,低温基底状態が十分解明されていない。このことから,PrIr2Zn20の超低温高磁場での熱膨張・磁歪測定をおこなうことで,四極子ゆらぎによる超伝導発現機構の解明への進展をはかる。学会日程の都合のため出張経費に未使用が生じたが,翌年度経費と合算して使用する予定である。
リー群の離散部分群をめぐる幾何と表現論

1.リー群Gのアリスメティック離散部分群Γに対して、Gのどのようなユニタリー表現が保型表現となるのかという問題に関して、Gを適当なシンプレクティック群に埋め込むことにより、Weil表現のテンソル積を用いて保型表現を実際に構成する方法がある。この方法をユニタリー群を経由して用いることにより、コンパクト群との簡約対とならないような群に対しても保型表現を構成することができることを示した。その際、ユニタリー群のユニタリーな最高ウエイト表現のGへの制限の中に、どのようなGの表現達が離散直和成分として現われるかが問題となる。この点に関して、例えば、G=Sp(r,s)の場合、一定の結果を得たが、一般のGに対しては思わしい結論が得られていない。幾何学的なコホモロジーに貢献する表現達はすべてこれらの既約分解の中にあらわれ従って、保型表現となることが言えるのではないかと考えている。2.局所体F上の代数群の表現に関して、素数次の単純代数の乗法群の場合に、その尖点不分岐系列の表現についての指標公式を具体的に明確な形で得ることができた。F上のn^2次元の多元体の乗法群の既約表現達とGL_n(F)の二乗可積分な表現達との間の1対1対応が、それぞれ、Deligne-Kazhdzn-VigneraとMoyによって独立に与えられているが、この二通りの対応が、上記の指標公式により、尖点不分岐系列上は一致していることがわかる。又、この公式は、実数体上のリ一群の二乗可積分な表現の指標公式のアナロジーとなっており、興味深く、グローバルな保型表現の跡公式への応用も期待される。現在、この結果の素数次という仮定をはずすべく研究を続けている。リ-群Gのアリスメティック離散部分群Tに対して、Gのどのようなユニタリ-表現が保型表現となりうるのかという問題に関して、Gを適当なシンプレクティック群に埋めこむことにより、Weil表現のテンソル積を用いて保型表現を実際に構成する方法がある。この方法をユニタリ-群を経由して用いることにより、これまでより広い群(例えば、G=Sp(r,s)など)に対して適用することができた。しかし、テルソル積表現を、Gの表現として既約分解する際、高次のテンソル積ではどのような表現があらわれてくるのかよく分らず、つかみきれていない。例えば、幾何学的コホモロジ-に寄与する表現がすべてこの中にあらわれてくるといったことも予想され。(ユニタリ-群の場合、そうなっているが)それを示すことができれば面白い。更に、“あるTに対して"ではなく、“与えられたTに対して"保型表現となりうるかどうかについては、最も困難な問題で、この方法では無理があり、新たな考え方が必要となると思われる。又、局所体上の代数群の表現に関しては、素数次の単純代数の乗法群の場合に、その尖点不分岐系列の表現についての指標公式を、具体的に明確な形で得ることができた。この公式は、実数体上のリ-群の二乗可積分表現の指標公式のアナロジ-になっており興味深い。またグロ-バルな保型表現の跡公式への応用も期待される。素数次という仮定をはずすのが、当面の目標である。
近世オーストリア都市・領国のポリツァイ

18世紀ウィーンとニュルソベルクを例に,職人の移動とこれに対する行政府の統制を研究した。重要な成果は3点ある。第1に,ドイツ職人は国内全域を流動していた。しかし,神聖ローマ帝国外のハンガリーやポーランド,ましてやその他の外国からの流入・流出はごくわずかにとどまった。第2に行政府の課す遍歴禁止は,ごく少数の職種にとどまった。移動を促したのは,職があるかないか,すなわち労働市場の問題が最大の要因である。第3に,職人たちは政府とともに乞食を嫌悪していた。この文化的態度は一般人のものとして近世に形成されたものと思われる。総じて,移動の上からの統制はまだ機能せず,経済と文化に規定されていた。今でもそれが自然であり,人々の意識と経済の自由に任せた方が,うまく機能するであろう。
ヒトiPS化の際の染色体リプログラミングを制御するタンパク質分解経路の同定

ヒトiPS化の分子メカニズムの解析を目的として、エピジェネティック遺伝子発現調節因子の分解制御を司るSKP2 E3リガーゼの機能に注目し、ヒトiPS化におけるSKP2活性調節機構の解明を試みた。新規SKP2相互作用分子のスクリーニングから、エピジェネティック修飾に関連したRINGファミリータンパク質を単離したほか、本分子がSKP2を標的とするE3リガーゼであることをあわせて明らかとした。さらに、ヒトiPS化の過程におけるSKP2とその上流E3リガーゼの発現相関解析から、今回同定したSKP2活性調節経路がヒトiPS化の制御に重要である可能性が示唆された。iPS化の際の、細胞周期調節ならびに染色体リプログラミングに重要と考えられるSKP2の相互作用分子、特にSKP2上流E3ユビキチンリガーゼの同定のためのスクリーニングを行った。はじめに小麦胚芽無細胞発現系を用いて調整された230種類のRING-type E3ユビキチンリガーゼとSKP2の両抽出液を混合し、SKP2とライブラリー個々の分子間の結合シグナル強度を指標としてSKP2上流E3リガーゼの探索を行った。結合強度の比較から上位10クローンを選別し、それらを哺乳動物細胞発現ベクターに組み込んでHAタグ化し、SKP2発現プラスミドとともに個別に293T細胞内に共発現させた。共免疫沈降による解析から、選抜された10クローン中およそ半数のクローンにおいて、導入された293T細胞内でSKP2との相互作用が確認された。得られたポジティブクローンをさらに絞り込むため、293T細胞一過性発現系でSKP2蛋白質分解・ユビキチン化の両アッセイを行い、得られた解析結果から、最も確度が高いRING#6をSKP2上流E3ユビキチンリガーゼ候補分子として選定し、その後の解析に供することとした。RING#6ノックダウン細胞を用いた解析から、ノックダウン細胞内においてSKP2蛋白質量の増加とSKP2蛋白質半減期の延長を確認した。さらに、RING#6により認識を受けるSKP2内のデグロン配列の同定を目的として、SKP2をN/C両末端から段階的に削りこんだSKP2変異体を用いて共免疫沈降を行った結果、RING#6はSKP2のN末端側90アミノ酸の領域を認識してSKP2ユビキチン化を行っていることが明らかとなった。初年度目標として設定した、(1)SKP2と相互作用するE3リガーゼ分子の同定、(2)SKP2の上流E3リガーゼによるSKP2蛋白質分解の分子メカニズムの解析、の両項目において良好な解析結果を得ることが出来た。幹細胞や癌幹細胞維持に重要なE3ユビキチンリガーゼSKP2の機能に注目し、SKP2シグナル調節機構がどのようにヒトiPS化に関与しているか解析を試みた。強力な発癌遺伝子として知られるSKP2のiPS化における役割が解明出来れば、SKP2シグナル経路の操作によるiPS癌化抑制や、より効率的なヒトiPS化に向けた取り組みが可能になると考え、以下の研究計画に従い研究を遂行した。(1)昨年度に同定したRING-No6とSKP2の分子間相互作用をさらに詳細に解析する過程で、RING-No6はSKP2のN末端領域に結合してSKP2をユビキチン化する分子であることを明らかとした。(2) RING-No6とSKP2間の相互作用の生理学的意義を検討するため、CRISPR-Casを用いてRING-No6のノックアウト細胞株を作製し解析を行った。その結果、RING-No6ノックアウト細胞内におけるSKP2のタンパク質安定化とSKP2レベルの上昇が見られ、それらに伴う細胞増殖促進および細胞死抑制効果が観察された。(3)同定したRING-No6/SKP2シグナルのヒトiPS化の際の染色体リプログラミングにおける役割を検討するため、ヒトiPS細胞、体細胞を用いてRING-No6、SKP2のウエスタンブロット解析を行い、体細胞初期化におけるSKP2/RING-No6発現の相関の解析を行っている。今後RING-No6/SKP2シグナルの詳細な解析とiPS細胞でのSKP2分解機構の制御を試みることにより効率的iPS化およびiPS細胞腫瘍化抑制への応用につなげる方針である。同定したSKP2新規相互作用分子によるSKP2蛋白質安定性調節がiPS化をどのように制御しているかについて、その分子機構の解析を行う。得られた知見をもとに、SKP2分解調節シグナルの任意制御を試み、効率的iPS化の可能性についての検討を併せて行う。生化学初年度の実験計画は分子生物学的・生化学的な解析が主であり、高額な消耗品の購入による物品費の使用を抑えることが出来た。次年度に計画しているiPS細胞の培養実験に係る購入経費(培地、血清、サプリメント、培養器具、遺伝子導入試薬等)に充当する予定である。
男子尿道炎における病原体抗菌薬耐性サーベイランスの構築

男子尿道炎の起炎菌である淋菌とMycoplasma genitaliumの抗菌薬感受性について検討した。淋菌については、セフィキシム低感受性株、キノロン耐性株、アジスロマシン耐性株の出現を認めるも、セフトリアキソンに対しては感受性を維持していた。しかし、2014年にセフトリアキソン低感受性株、GU140106を見出した。M. genitaliumについては、マクロライド耐性とキノロン耐性に関わる遺伝子変異が検出され、さらに、両者を同時に有するものも検出され、M. genitaliumの多剤耐性化が示唆された。引き続き、これら細菌の薬剤感受性を継続的に注視する必要があるものと思われた。2011年と2012年には、マクロライド系抗菌薬の耐性化に関わる23S rRNA遺伝子の変異は認められなかった。しかし、2013年には17検体中5検体(29.4%)に変異を認めた。2011年から2013年の検体においてニューキノロン系抗菌薬耐性に関わるgyrA遺伝子の変異は認められなかった。しかし、parC遺伝子変異は、2011年から2013年にかけてその頻度は増加し、2013年には、17検体中8検体(47.1%)に変異を認めた。2013年の検体では、2検体において23S rRNAおよびparCの両遺伝子に変異を認めた。日本において、尿路性器感染症の原因菌の1つと考えられているM. genitaliumのマクロライド系およびニューキノロン系抗菌剤への耐性化が進行していることが示唆された。現在、M. genitalium感染症には、azithromycinやsitafloxacinが奨励されているが、耐性菌の増加により、それらの有効性が損なわれる可能性が危惧される。2014年と2015年に岐阜尿路・性器感染症研究会に参加する病院の泌尿器科および泌尿器科医院を受診した男子淋菌性尿道炎患者より分離された淋菌、それぞれ192株と239株とを対象として、セフェキシム(CFIX)、セフトリアキソン(CTRX)、レボフロキサシン(LVFX)、アジスロマイシン(AZM)の発育阻止濃度(MIC)をCLSI法に準じて寒天平板希釈法にて測定した。2014年と2015年の分離菌において、2013年の分離株と比較して、各種の抗菌薬に対する薬剤感受性に大きな変化は認められなかった。しかし、2014年に分離された淋菌の中で、CTRX低感受性株(MIC 0.5 μg/ml)、GU140106を見出した。GU140106のペニシリン結合蛋白2の変異は、京都で分離されたCTRX高度耐性菌のH041とオーストラリアで分離されたCTRX低感受性菌のA8806のペニシリン結合蛋白2の変異と類似していた。さらに、これら3菌種の遺伝子型は類似していた。CTRX耐性菌の出現について引き続き警戒が必要と思われた。Mycoplasma genitaliumに関しては、2014年と2015年にM. genitalium陽性男子尿道炎患者の初尿中のDNA検体、それぞれ39検体と36検体を対象としてマクロライド耐性に関わる23S rRNA遺伝子とキノロン耐性に関わるparC遺伝子の変異を検討した。遺伝子のみに変異のあるもの、parC遺伝子のみに変異のあるもの、両遺伝子に変異のあるもの割合は、2014年の検体では、5.1%、23.1 %、30.8%であり、2015年検体では、19.4%、11.1 %、19.4 %であった。2013年の遺伝子変異と比較して、著明な変動は認めなかった。感染症学尿道炎の起炎菌は、主に、淋菌、クラミジアと性器マイコプラズマである。現在までに、起炎菌の中で重要な1つであるMycoplasma genitaliumに関してマクロライド系およびニューキノロン系抗菌薬耐性の頻度を検出することができた。また、淋菌に関しては、臨床検体の収集が順調に進んでおり、淋菌臨床分離株に対する各種抗菌薬の発育阻止濃度(MIC)の測定も平成25年度に終了している。淋菌の治療には、日本ではazithromycinが使用されていることから、淋菌臨床分離株のazithromycin耐性に注目して、その出現頻度および耐性機序を分子生物学的に検討する予定である。また、セフェム系抗菌薬耐性に関しても、ペニシリン結合タンパクの変化をモニターする予定である。性器マイコプラズマに関しては、引き続き、M. genitaliumのマクロライド系およびニューキノロン系抗菌薬耐性化をモニターする予定である。さらに、Ureapalsma urealyticumに関しても、同様の薬剤耐性化について、その頻度を明らかにする予定である。
プラスチドの光合成関連遺伝子mRNAの新たな翻訳抑制機構(RNAプロセシングの影響と翻訳産物によるフィードバック制御機構)

今年度は葉緑体RNAプロセシングと翻訳間での相互作用、また翻訳産物による翻訳フィードバック機構を明らかにするために以下のような解析を行った。1. RNAエディティングと翻訳間の相互作用を明らかにするために、タバコ葉緑体psbL mRNAを基質としin vitroRNAエディティング系、in vitro翻訳系による解析を行った。まず葉緑体抽出液を用いてin vitroで正確なRNAエディティング反応が行われる条件を詳細に検討し効率よく再現性の高い系を構築した。この系を用いて変異mRNAによる解析を行い、エディティング部位上流16ntの領域がエディティングに重要であり、さらに競争阻害実験によってこの領域にトランス因子が相互作用することが明らかになった。16ntからなる領域をスキャニング変異を導入したところ全ての変異RNAにおいてエディティング反応が起こらなかったことからl6nt全体が重要であることが明らかになった。同様の変異mRNAによりin vitro翻訳系によりpsbL mRNAの翻訳制御領域を解析した結果、翻訳にも上流16ntの領域が重要であることが明らかになり、エディティングと翻訳のシス配列がオーバーラップしていることが明らかになった。この系を用いることによりエディティング因子と翻訳因子の順序だったmRNAとの相互作用機構が明らかになると期待される。2.光合成関連遺伝子の発現過程で見られる翻訳フィードバック機構を明らかにするために光合成産物が存在しない非光合成培養細胞由来の色素体抽出液からin vitro翻訳系を開発した。
徳川時代の禅宗における戒律と受戒の役割に関する研究

今年は、江戸時代に嗣法の乱れを正して道元禅師の示した面授嗣法の精神に帰るべきことを主張した宗統復古運動の中心人物である、面山瑞方に焦点を当て、仏教の戒律関係、特に受戒について研究を行った。面山瑞方に関する資料は少なく、これを調査するため、駒澤大学等の図書館で木版や書物資料の調査を行うとともに、地方の寺院の調査も併せて行った。一宮市の常宿寺には佛祖證傳大戒訣等の古木版の調査を行い、小浜市の空印寺等にある面山瑞方と授戒會の遺跡を調査した。併せて住職、壇家を取材訪問した。小浜市の空印寺で、面山瑞方に関する資料を発見できたことが成果の一つである。収集した資料により、宗統復古運動の中で面山瑞方が道元禅師の教えとした受戒を行う時期に関する研究を行った。曹洞宗の儀式の中で戒律、特に禪戒については黄蘗宗の影響が強い。このため萬福寺の儀式を調査するとともに、萬福寺研究所が所蔵している黄蘗の資料を調査し、曹洞宗との関係を研究した。江戸時代の漢文と古典を翻訳して、その歴史的背景を研究した。
外有毛細胞センサーモーターの存在部位別の機能差異に関する細胞生理的手法による解析

モルモット蝸牛より単離した外有毛細胞を用いた。電流記録はパッチクランプ、ホールセル法を用い、キャパシタンスまたはゲーティング電荷は共同研究者が開発したJClampを用いて計測した。電位依存性キャパシタンスと線形キャパシタンスは細胞内圧に依存することが知られている(Kakehata&Santos-Sacchi,1995)ので、本実験では細胞内圧の影響を避けるためにcollapseされた細胞を用いた。種々の持続時間や種々の電位のプレパルスの後でキャパシタンスまたはゲーティング電荷を測定した。保持膜電位に対して負の電位のプレパルスによって、電位依存性キャパシタンスが最大となる電位(V_<pkCm>)は脱分極側へ移動し、正の電位のプレパルスによってV_<pkCm>は脱分極側へ移動した。-150mVから+50mVにわたるプレパルス(持続時間:1s)に対して、V_<pkCm>の電位変化はシグモイドカーブを描いた。V_<pkCm>の変化は、10-15mV(n=4)であった。V_<pkCm>変位の、プレパルスに対する最大変化は、外有毛細胞の静止膜電位である-70mV付近であった。プレパルスの効果はその持続時間に依存しており、30ms以下では認められなかった。トリプシンやアスピリンの処理によっても、プレパルスの効果は影響を受けなかったことにより、細胞骨格やsubsurface cisternaeはこの機構に関与していないことが示唆された。これらの結果より、外有毛細胞は静止膜電位を変化させる因子によって、その運動能、ひいては音情報が修飾を受けることが示唆された。例えば、遠心性神経の興奮は外有毛細胞の静止膜電位を過分極へ移動させるのみならず、運動能の最大ゲインを得る電位を脱分極側へ移動させることによって、cochlear amplifierのゲインを減じ、抑制に働く可能性が示唆された。本研究の成果は第7回日本耳科学会にて発表した。また現在欧米誌に投稿中である。
科学的教養育成のための理科の指導方略と評価に関する研究

本研究では,これからの社会を生きる児童・生徒が,理科教育において身に付けるべき科学的教養の内実と,理科の授業においてそれをいかに育成していくか,具体的な指導方略と習得状況を評価するための方法,評価規準を検討した。理科教育において科学的教養を育成し評価するにあたり,学習内容に則して科学的教養の具体を設定すること,知識,能力,態度などを総合して発揮することのできる文脈の中で,問題解決や探究活動など児童・生徒の実際的活動を通して科学的教養の育成を図ること,などが求められる。今後の課題として,教師の指導能力の向上のため,学習課題や実践事例の収集など,教員の支援体制の構築が必要になると考えられる。本年度は,科学的教養についての考え方を整理するとともに,初等教育段階及び前期中等教育段階における科学的教養育成のための指導方略について,文献調査およびフィールドワークをもとに事例的検討を行った。フランスの義務教育段階では,習得すべき「共通基礎知識技能」のコンピテンスの1つとして,「科学的テクノロジー的教養」が位置付けられている。その内実は,宇宙や地球から自分の身体までを支配する主要な法則の理解と,科学と技術により作られた社会に生きていくために必要とされる,知識,能力,態度で構成されている。「科学的テクノロジー的教養」の育成では,実際的で多様な状況において,知識,能力,態度を連携,統合し,総合的に運用できるようにすることが求められている。このことを踏まえ,初等及び前期中等教育段階における指導方略の事例として,“La main a la pate"プロジェクトおよび“EIST(科学技術統合教育)"プロジェクトについて検討した。“La maina la pate"プロジェクトに基づく初等教育段階の授業では,児童を主体として観察・実験などを取り入れた,身の回りの事象に関する探究的な学習活動が行われている。児童自身が体験したり考えたりしたことを,自分なりの言葉で口述したり記述したりするなどの表現活動を繰り返すなかで,科学的思考の育成が図られている。“EIST"プロジェクトに基づく前期中等教育段階の授業では,教科を統合することで確保された授業時間の中で,探究の手続きを取り入れた生徒の主体的な学習活動が展開されている。学習活動には,日常生活や物語などをもとにした文脈が設定されている。また,担当教員の専門性を活かし,学習内容の連関や一貫性が確保されている。つまり,科学的教養を育成するための指導方略の1つの特徴として,児童・生徒を主体とする探究的な学習活動の必要性を指摘することができる。本年度は,フランスの中等教育段階であるコレージュ及びリセの科学教育を対象として,育成が目指される科学的教養の内実,育成に向けた指導の実態と評価方法の具体について,文献調査及びフィールドワークをもとに事例的検討を行い,以下の点が明らかとなった。フランスの後期中等教育段階のリセでは,コースや教科により習得が期待される科学的教養の内実に差異が見られた。文学系,経済・社会系コースの「科学教育」では,科学的知識,問題解決過程の理解に加えて,社会問題における科学の争点の把握,市民性などが含まれていた。科学系コースの「物理・化学」では,科学的手続き,コミュニケーション,学習者の主体性など,「生命・地球科学」では,科学的手続き,コミュニケーションに加えて,環境・健康・生物世界に対する責任,科学の倫理的含意の認識などが含まれていた。科学系コースにおいて,科学的教養の習得状況は実技試験により評価され,バカロレアの得点にも組み入れられている。コレージュやリセの授業では,科学的教養の育成に向けて,習得すべきコンピテンスの具体を学習プリント等に提示し,生徒に意識させながら学習活動を展開していた。科学的教養の習得状況の評価には,獲得した様々なリソースの動員を必要とする、状況問題や複雑な課題などが用いられている。バカロレアの筆記試験問題では,状況問題が用いられており,提示された情報を読み取り,習得している知識等を活用することが求められている。コレージュでは,状況問題などを用いた日常における評価の記録を総括し,「共通基礎知識技能」の習得状況を評価していた。教師には,学習課題や評価問題の作成,生徒の習得状況の見取りなど,指導能力の向上が必要とされており,教員研修などにおいて取り組みが行われている。本年度は、前年度までの成果を踏まえ、小学校から高等学校までの理科教育における科学的教養育成に向けた指導方略、及び児童・生徒の科学的教養の習得状況を評価するための評価規準及び評価方法の具体化に向けた検討を行った。科学的教養の育成を目指す理科授業の実践に向けて、児童・生徒の多様な能力を複合的に発揮させることのできる適切な課題を設定すること、児童・生徒による主体的な探究的活動の実施を保障すること、などの必要性を指摘することができる。また、学習内容として、科学的知識や問題解決過程の理解に加えて、例えば、科学の方法、科学の営みの歴史的展開、科学と社会との関わりなど、科学についての知識をも視野に入れた検討を行う必要性が認められる。これらを考慮した上で、各学校段階の化学分野を事例とした学習課題のサンプルを作成した。また、科学的教養の習得状況を評価するために、ペーパーテストによる評価問題、観察・実験などのパフォーマンスを取り入れた評価問題を検討するとともに、評価の観点の整理を行った。評価活動の実施にあたっては、評価のルーブリックを予め作成し、その内容を当事者(教師及び児童・生徒など)が把握すること、評価の観点に基づき児童・生徒自身による自己評価活動を取り入れること、などが求められる。

今後、科学的教養の育成を目指す理科授業の実践と習得状況の評価を円滑に実施していくためには、学習課題や評価問題を開発し実践事例を蓄積するためのデータベースや、教員の指導力向上を図るための研修や教員同士の交流などを可能とする、総合的な支援システムの構築が課題となると考えられる。本研究では,これからの社会を生きる児童・生徒が,理科教育において身に付けるべき科学的教養の内実と,理科の授業においてそれをいかに育成していくか,具体的な指導方略と習得状況を評価するための方法,評価規準を検討した。理科教育において科学的教養を育成し評価するにあたり,学習内容に則して科学的教養の具体を設定すること,知識,能力,態度などを総合して発揮することのできる文脈の中で,問題解決や探究活動など児童・生徒の実際的活動を通して科学的教養の育成を図ること,などが求められる。今後の課題として,教師の指導能力の向上のため,学習課題や実践事例の収集など,教員の支援体制の構築が必要になると考えられる。科学的教養にかかわる評価方法及び評価規準について検討するため、以下の点について実施してきた。(1)フランスにおける科学的教養について、考え方を整理した。(2)学校教育における科学的教養育成に向けた指導方略に関する文献分析を行った。(3)初等教育段階及び中等教育段階における科学的教養育成のための指導方略の事例として、“La main a la pate"プロジェクトおよび“EIST"プロジェクトの検討を行った。(4)フランスの中等教育段階における、科学的教養育成の実態を明らかにするため、公立学校における授業観察及び教師へのインタビュー調査を実施した。(5)科学的教養の評価方法及び評価基準について検討するため、フランスの科学教科書、授業及び試験等で用いられている評価問題の分析を行った。よって、これまでのところ、実施計画に従いおおむね順調に進展しているといえる。科学教育本研究は、学校の理科教育において科学的教養をいかに育成していくか、その指導方略を検討するとともに、児童・生徒の科学的教養の習得状況を評価する方法と評価規準を開発することを目的としている。最終年度は、これまでの成果を踏まえ、小学校から高等学校までの理科教育における科学的教養育成に向けた指導方略、科学的教養の習得状況の評価方法と評価基準の具体化を試みる。成果を理科教育関係学会等において発表し、有識者から意見を徴集する。現在までに次の研究を実施している。まず,フランスにおける科学的教養について,考え方を整理した。また,初等教育段階及び前期中等教育段階における科学的教養育成のための指導方略について,“La main a la pate"プロジェクトおよび“EIST(科学技術統合教育)"プロジェクトを中心に,文献調査およびフィールドワークをもとに事例的検討を行った。その結果,これら2つのプロジェクト以外の公立学校における取り組みについて,さらに実態を解明する必要があることが明らかとなった。また,次年度への準備として,科学的教養に関わる評価方法について明らかにするため,評価規準や評価問題などの資料収集を行った。
異常小角X線散乱法による超臨界混合溶液のゆらぎ構造の研究

「ゆらぎ」は複雑系の構造や物性を議論する上で重要な概念である.ゆらぎが最も顕在化する物質相である超臨界状態において,混合溶液のゆらぎは,液体状態で広く適応さている理論の不整合により,従前の方法論では解析ができないことを見出した.以上から,本研究課題に特化した装置製作を行い,異常分散効果(入射X線のエネルギーによりX線の回折強度が不連続に変化する現象)を利用した散乱実験を実施して,基本的な分子間相互作用を有するキセノンークリプトン混合系の超臨界状態におけるゆらぎ構造の解明を行った.小角散乱測定における窓部分となるダイヤモンド窓材のシール機構を新たに開発し、独自に整形した金製及び白金製パッキングを用いることで、試料長を高圧下でも変化させずに測定を実施できるチタン合金製のサンプルホルダーを完成させた。さらに、同時測定にて取得する吸収係数の同時測定装置について、現状の高エネルギー加速器研究機構の放射光共同利用実験施設での小角散乱光学系にアジャストした形態に改良を行うとともに、測定精度を高エネルギー域でも上げるための工夫として、検出器となるフォトダイオード周りの形状や複合素材について検討し設計と製作を行い、予備実験を行った。小角分解能の改善と安定した吸収係数の取得が可能となった。これらのシステムに基づいて、エネルギーを変調させた小角X線散乱を高エネルギー加速器研究機構のPhoton Factoryの小角ビームラインにて予備的実験を実施し、高圧流体の実験が可能となったこと、広角散乱の同時取得が可能であり、異常分散測定について、小角と広角の両面から検討が可能であることを確認できたこと、セルの漏れやトラブルがないことなどを確認できた。また、臭素元素の吸収端近傍におけるエネルギー変調についても、高エネルギー加速器研究機構のスタッフの方に確認作業を実施していただき、エネルギースキャンにより、光軸が変わらず安定に測定が実施できることや、エネルギー変調にともなうX線入射強度の変化など、超臨界流体系の実験を実施するための準備を整えることができた。測定に用いる高圧チタン合金製の試料ホルダーの製作を行うことができた。試料長を変えずに測定できるか、実験を実施するまで不確定要素であったが、極めて安定した実験を行うことができることがわかった。また、本研究推進のポイントの一つである吸収係数の同時測定装置についても、培ってきたノウハウをいかしつつ、新たに改良されたデバイスを設計製作することができた。さらに、高圧下で小角と広角の同時測定も実施することができた。以上から、本年度の進捗状況としてはおおむね順調に進展していると判断した。実際に、高圧下におけるエネルギーを変調させての小角X線散乱測定を行った。本実験は、溶液の濃度や熱力学状態依存性も含めて実施された。吸収係数や透過率の関係で、高圧セルに改良を施し、十分なS/Nを得られるよう工夫し、ダイヤモンド窓部のシール機構に関しても、独自に開発し当研究室にて加工される純金製のシール材に加え、白金と白金ーイリジウムの合金系を複合化し安定した測定が可能となるよう改善を行い、実験を成功させた。これは、室温に限らず高温条件にも適応させられることを確認した。線源となる放射光のX線エネルギー範囲の関係で、臭素元素を含む系について、溶液状態での測定を実施した。エネルギーは10-13 keV程度に設定し、X線エネルギーを変調させ、開発したフォトダイオードを組み込んだ吸収係数同時測定装置により吸収特性と確認しながら、散乱測定を実施することを達成した。バックグランドとして変調分を抽出することや特殊条件下での解析が可能であることを確認することができた。以上は、現在、発表論文として出版を準備している。ただし、以上は臭素元素を含んだ溶媒溶液中の実験であって、超臨界状態にあるキセノンークリプトン系などには適応できていない。クリプトンーキセノン系の高圧試料セルは構築に成功しており、変調実験における必要X線エネルギーを確保すること、より低エネルギー域での十分なS/Nを確保する試料長を当試料長可変型セルで達成できれば、研究を推進できると考えている。高圧セルの特に窓部において、新しく単結晶ダイヤモンドをシールする機構を開発し、試料長の安定性、および金、白金、白金合金の複合材により高いS/Nでの測定が可能となるよう改良を行うことができた。また、X線エネルギーの変調実験については臭素元素に対してではあるが、解析可能であることを高圧(含む高温)にて実施し確認することができた。さらに、具体的に放射光施設において、変調状態での吸収特性を取得することができた。以上は、異常分散を用いた本研究課題において重要な進展であると考えられるため。BhatiaーThornton理論の超臨界状態への適応について,その適応に不整合が生じているとの立場から,熱力学量を組み合わせず,回折実験のみにより超臨界二成分混合溶液のゆらぎ構造や分子分布についての知見を得る研究を実施した.具体的には,二成分溶液の散乱強度に含まれる3種のゆらぎの寄与(密度ゆらぎ,濃度ゆらぎ,および相関項)を分離するため,コントラスト変調に基づく3種の小角散乱測定を実施した.基本的な分子間相互作用を有する典型的な系として,単原子分子であるキセノンークリプトン系の超臨界状態におけるゆらぎ構造を原子散乱因子における異常分散現象を利用しエネルギー可変の入射X線を放射光施設にて用いて実施した.

濃度はキセノンのモル分率で0.8に設定し,規格化温度で1.04の等温条件にて,圧力を10 MPaまで変えて実験を行った.本実験により,異常分散効果を用いて回折実験のみの情報から濃度ゆらぎの算出に初めて成功し,分子科学討論会にて学会での報告を行った.さらに,状態観測として詳細な超臨界水溶液の目視観察を行い,上述の不整合に関して直接観察の観点からの検討も行った.予測される不整合に対して,超臨界状態のペンタンー水系での研究で,小角散乱と熱力学量を実験測定し組み合わせて濃度ゆらぎを解析すると,中密度域に濃度ゆらぎの値が発散する解析結果を得ていたが,一方で,同一の溶液について本目視観察の結果では通常の均一相が形成されるという矛盾する結果を得た.この観測結果からも,問題としている不整合についてより確実な議論が可能となり,回折実験のみに基づく従前と異なる取り組みの必要性が明確となった.「ゆらぎ」は複雑系の構造や物性を議論する上で重要な概念である.ゆらぎが最も顕在化する物質相である超臨界状態において,混合溶液のゆらぎは,液体状態で広く適応さている理論の不整合により,従前の方法論では解析ができないことを見出した.以上から,本研究課題に特化した装置製作を行い,異常分散効果(入射X線のエネルギーによりX線の回折強度が不連続に変化する現象)を利用した散乱実験を実施して,基本的な分子間相互作用を有するキセノンークリプトン混合系の超臨界状態におけるゆらぎ構造の解明を行った.超臨界流体混合系に関して、エネルギーを変調させた実験を実施する。ここで、発生する課題などは、装置を改良するなどして、対応する予定である。また、低エネルギー側の測定では、試料の吸収による強度減衰が問題となる可能性があり、理論計算を併用しながら、最適な実験条件などを選定して実験を行う。以上のため、超臨界流体の一成分系の実験、一成分系のエネルギー変調実験、超臨界流体の混合系での高エネルギー側での変調実験、全体の変調実験、という形で進める予定である。現在、X線エネルギーの関係で臭素元素に対する変調実験を行っており、臭素元素を含む系に対して、超臨界流体の測定を実施する。一方で、キセノンークリプトン系の実験のため、高エネルギーX線源が得られるステーションなどを用いて、3種のゆらぎのパラメータを分離解析できるよう実験を実施する予定である。また、混合状態の解析のため、リバースモンテカルロ法などのシミュレーションも組み合わせることで、具体的な混合状態や超臨界二成分溶液のゆらぎ構造に関して解明を進める予定である。構造物理化学ほぼ当初計画通りの使用額になったが、出張経費の支出にともない、残金が発生した。旅費経費が節約でき、消耗品費の購入経費が安価になったため。平成28年度における研究推進に対する経費として使用させて頂く。平成29年度の研究推進に対する経費として使用させて頂きます。