hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
食道癌における遺伝子変化の解析と臨床診断への応用

タバコの煙中の発癌物質およびアルコールの代謝に関与するCYPIA1,GSTM1,CYPIIE1,ADH2,ALDH2の遺伝子多型を当科の食道癌患者94名(組織型はすべて扁平上皮癌)の手術切除標本および健康対照者70名の末梢白血球より抽出したDNAを用いてPCR法,PCR-RFLP法,PCR-SSCP法にて調べた。CYP1A1,GSTM1,CYP2E1の多型については対照群と患者群との間に有意差はなかった。ADH2genotype(ADH2^1/2^1,2^1/2^2,2^2/2^2)の出現頻度は対照群ではそれぞれ5例(7%),19例(27%),46例(66%)に対し、患者群では21例(22%),33例(35%),40例(43%)とADH2^1/2^1genotypeの出現頻度が有意に高かった(p<0.01)。またALDH2 genotypeの出現頻度においても対照群でALDH2^1/2^129例(41%),ALDH2^1/2^236例(52%),ALDH2^2/2^25例(7%)に対し、患者群では20例(22%),70例(75%),3例(3%)でALDH2^1/2^2genotypeの頻度が有意に高かった(p<0.01)。ADH2^2/2^2かつALDH2^1/2^1genotypeを基準にするとADH2^1/2^1かつALDH2^1/2^2genotypeの人の食道癌に対するOdds ratioは17.5と極めて高かった(p<0.01)。以上よりヒト食道癌発癌感受性に関し、アルコールの代謝に関与するADH2とALDH2遺伝子の多型性が関連することが示唆された。本研究はヒト食道癌における遺伝子変化の解明を目的とし、H9年度は食道癌発生の危険因子として疫学的に報告されているタバコ・アルコールの代謝酵素遺伝子の多型を健常人と食道癌患者群とで比較して遺伝子診断ならびに治療方針の一助とすることを目的として研究を進め、ヒト食道癌発癌感受性に関し、アルコールの代謝に関与するADH2とALDH2遺伝子の多型性が関連することを見いだした。H10年度はH9年度に有意な結果を見いだした流れから、TNF-αの遺伝子多型と食道癌感受性について研究した。これまでにTNF-αのプロモーター領域のcodon-238の多型がアルコール性肝障害と関連性があることが報告されており、アルコールとの関連があると思われる食道癌についてもTNF-αの遺伝子多型との関連が考えられたからである。また同じサイトカインであるIL-1α、IL-1β、IL-1RA(Receptor antagonist)の遺伝子多型と食道癌感受性についても検討した。しかしながら、欧米人(白人)で認めるTNF-αのプロモーター領域のcodon-238の多型は日本人ではみな、Nco IによるRFLPでもMsp IによるRFLPでも切断されないタイプのhomozygoteであり、比較検討することができなかった。またIL-1α、IL-1β、IL-1RA遺伝子の多型を健常人と食道癌患者群とで比較し、これは欧米人同様の多型分布を認めたが、両者の間に有意な分布差を認めなかった。以上よりアルコール性肝障害と関連性があるTNF-αの遺伝子多型ならびに同じサイトカインであるIL-1α、IL-1β、IL-1RA遺伝子の多型は、ヒト食道癌発癌感受性に関し、有意な関連を認めないことが示唆された。
インド洋海域における生態環境の変容と資源利用－ザンジバル諸島の住宅建築に着目して

本研究では、ザンジバル諸島の生態資源を地域社会がどのように利用・管理しているかについて、一般住宅の建築様式ならびに建材の変遷に着目して長期のフィールドワークをおこなってきた。ザンジバル諸島が発祥とされる、東アフリカ一帯に影響をあたえたスワヒリ文化の成立を理解するうえで、本研究は地域研究の重要な一端を担うものである。フィールドワークでは、ザンジバル諸島のペンバ島北西部にG地区(人口約3000人)から選抜した3村について、村内の全家屋の建設年・建設者・増改築歴・建材・世帯構成員の聞き取り調査をおこなった。地域内に現存する家屋の全体像を捉え、家屋の定型および共通する要素(間取り、装飾、用途)の把握を、聞き取り調査・実測調査・参与観察をとおしておこなった。村内は人口増加や、道路建設などの影響で急激な宅地化が進むなかで、住人が信仰するイスラームで重視されるプライバシーを確保した、快適な住環境がきずかれていることがわかった。これらの家屋には、ザンジバルが歴史的に関係が深い、アラブ諸国でも同様にみられる要素が多分に含まれており、ザンジバルで入手出来る建築材料を活用して建設される、風土建築/バナキュラー建築であることが確認できた。ザンジバルで確認できたバナキュラー建築は、島内で入手出来る建材の代表格であるマングローブ、チョウジ、貝殻が利用され、それらは有効活用するための知識を地域内で共有することで、島という限られた生態資源を島民が活用する貴重な事例である。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は東アフリカ、タンザニアのザンジバル諸島における生態資源の利用と管理の変化を、一般住宅の建築様式ならびに建材の利用形態をとおして明らかにすることを目的としている。平成26年度は、ザンジバル諸島のペンバ島の農村において、建築様式・建材・生態資源・住民の自然観などに関するデータを収集したとともに、土地保有、建材と生態環境、環境政策の3点を中心に調べた。1)現地調査は、ペンバ島北西部に位置するウェテ州G地区(人口約3,000人)でおこなった。その中から地区の中心にある3村の全家屋151軒について、村の構造や住居を含めた生活環境の全体像を把握した。これらと、土地の利用形態や土地保有などの実態の情報をもとに、村の地図を作成した。集落の構造を空間的に捉えつつ、各家屋の建設プロセスを時間的に把握することで、集落全体の動態を生態と社会の変遷に照らしながら捉えることができるようになった。2)建築材料のなかでも、とくに重要なマングローブ・チョウジ・アブラヤシ・貝類について、その分布域、建材利用に関する住民の知識や技術に関する情報を収集した。G地区に現存する天然資源のなかで、マングローブ林は古くから貴重な建築資材として島の内外で取引されてきたが、環境保全の潮流は、調査地でも活発化している。マングローブ林の再生は、ペンバ島民の貴重な食料であり、また建材(石灰)の原料となる貝の生産にも強く影響する。3)ザンジバル政府の公的機関から、マングローブやサンゴ石など、自然環境に関わる法令や事例を調べて、ペンバ島の農村部が受ける社会的外圧についてまとめた。環境政策は、居住様式の変遷を考える上で、自然資源に依存する住民の暮らしに直接影響する重要な要素だと考えている。2015年3月には、タンザニアにてセミナーを開催し、在留邦人にペンバ島農村部における居住形態の実態について報告した。平成26年度は、長期のフィールド調査をとおして、本研究の重要な項目である、集落全体の動態を生態と社会の変遷に照らしながら捉えることができるようになった。この基礎データのほかに、集落内の個別の事例(家屋の建設過程、建設事情など)の収集につとめた。調査地は、近年、道路工事などのインフラ整備や環境保全を主とした保全活動によって、かつてない社会的な変革期にある。これら社会的外圧が、家屋の建設にどのような影響をおよぼそうとしているのかを検討することができた。

本研究の目的である、ザンジバル諸島を発祥とするスワヒリ文化の動態を理解するためには、集落の構造を空間的に捉え、集落全体の動態を生態と社会の変遷に照らしながら捉えることが重要である。集落の構造は、これまで調査した土地の利用形態や土地保有を、前述した集落内の家屋の情報を地図上に積み上げていった。これらは、今後さらなる分析・考察をおこなっていく。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究はこれまで、ザンジバル諸島における生態資源の利用と管理の変化を、一般住宅の建築様式ならびに建材の利用形態をとおして明らかにするために、調査地域内の家屋の建設状況、建材の入手状況、社会的な外圧の要因などを多角的に網羅してきた。家屋に関連する視覚的な事項を調査したことで、集落全体の動態を生態と社会の変遷に照らしながら分析・考察をすすめてきた。今後は、調査対象を全体からミクロへと焦点を移しながら、家屋の住人ごとに、ライフストーリーの聞き取りをおこない、地域の生態と社会の変遷をとらえていく。また、これまで収集してきたザンジバル政府発行の過去の公的文書の分析をすすめ、地域におよぶ社会的外圧を、今後予測される生態環境の変容の考察にもちいる。今年度末に提出する予定の博士論文の執筆を進めるとともに、必要が生じた場合は調査地へ渡航し、補完的調査をおこなう。
口唇口蓋裂児が就学時に直面する心理的苦痛緩和のための家庭と学校間の協力支援の検討

まず、口唇裂・口蓋裂がある子どもが就学時に直面する心理・社会的苦痛を明らかにすることを目的とし、学童期の口唇裂・口蓋裂をもつ子どもの母親を対象に、面接調査を行った。この調査により、小学校低学年の口唇裂・口蓋裂児の否定的な体験、その体験に対する母親の思い、児の就学時に母親が抱えていた不安を明らかにできた。また、全国の小学校勤務の養護教諭と教諭を対象とした質問紙調査を行い、小学校勤務の教員の口唇裂・口蓋裂に関する病気や治療のイメージ、児の学校生活での困りごとに関する認識を明らかにした。口唇裂・口蓋裂は、わが国において、500600名に1名の頻度で出生し、哺乳や咀嚼、嚥下などが困難になり、中耳炎などの耳鼻科疾患、ことばの発声、歯並びやかみ合わせなどの問題が生じる。口唇裂・口蓋裂は、乳児期の手術だけでなく、幼児期の言語訓練や歯列矯正、学童期や思春期での必要時の手術が行われ、継続的な治療が必要となる。口唇裂・口蓋裂がある子どもが小学校に入学し、学校生活が始まるようになると、子どもの周囲の人間関係が拡大し、子どもたちの認知機能の発達がすすむ中で、子どもがさまざまな心理・社会的事柄に直面することが予測される。そこで、本研究では、口唇裂・口蓋裂をもつ子どもがその困難に立ち向かい、前向きに治療の継続や生活ができるように支援する家庭と学校間の協力支援体制を検討することを目的としている。2016年度は口唇裂・口蓋裂がある子どもが就学時に直面する心理・社会的苦痛を明らかにすることを目的とし、学童期の口唇裂・口蓋裂をもつ子どもの母親を対象に、子どもの就学に伴う母親の不安、就学後の子どもの心理的苦痛の体験の有無、学校教職員との連携や対応について半構造化インタビュー調査を行った。学童期の子どもたちの心理的苦痛の体験の有無や、学校教職員の現時点での対応等、これまで注目されていなかった就学時の口唇口蓋裂児への課題を明確化できた。今年度の研究結果を元に、2017年度は学校教職員に対する調査を実施する予定である。調査対象者数が目標人数に達していため。2017年4月以降も母親調査を継続し、データの飽和を目指す。母親調査の結果を元に、学校調査に取り組む。生涯発達看護学
ナノレーザーによる超高分解能センシング

ナノスロットを有するフォトニック結晶ナノレーザーにより生体分子を高感度検出するセンサーを実現した。まず吸着が弱いBSAタンパク質に対して極低濃度255fMを検出し、従来にない高感度が示唆した。さらに吸着が強いSAタンパク質に対しては驚異的な低濃度60zMを検出し、不純物としてBSAを1μM混ぜても1aMのSAが選択検出することを示した。これは血中から極低濃度バイオマーカーを検出できるレベルであり、医療応用が有望となった。1.周囲環境に対するセンサー感度の向上格子シフトナノレーザの最小幅30nmの微小スリットを導入すると,レーザモードがスリットの空気内部に強力に閉じ込められる.このモードを利用すると,周囲の屈折率変化に対する感度を従来よりも大幅に高められる.このようなレーザを実際に製作し,レーザ発振を確認すると共に,従来よりも2倍大きな屈折率感度を評価した.2.温度無依存化による超狭線幅化上記のスリット付きレーザをバイオセンシングなどで常用される水中に置くと,レーザモードが水を感じるようになる.水は負の屈折温度係数をもつため,半導体の正の温度係数を相殺する効果がある.結果として,温度揺らぎに対するスペクトル広がりが従来より大幅に小さくなり,センサー分解能が向上された.3.化学的安定性の向上レーザ材料であるGaInAsPに対してDNAやタンパク質を修飾する実験を行った.その際,レーザ材料のわずかな酸化や溶解の影響を評価し,あらかじめレーザを強制酸化させることで安定性が向上することを見いだした.またプローブ修飾液や緩衝液の最適化を行った.4.DNA,タンパク質のセンシング実験DNAについては予想されるセンシング特性が安定して得られず,DNAの吸着とレーザ特性の間に何らかの相関関係があることがわかった.この点は次年度追求する.タンパク質についてはBSAを用い,100pM以下の低濃度に至るまでセンシングを確認した.またリアルタイム測定も行い,吸着係数がタンパク質の標準的な値であることも確認した.5.マイクロフルイディクスデバイスの作製当初,大がかりな光造形を計画していたが,当面の実験でそれらは本質的ではないことがわかり,今年度は不要な吸着を排除するPDMS樹脂の調査と簡単な造形を行った.これを次年度以降のセンシングで利用する.(1)高性能ナノスロットナノレーザの実現昨年度,試作に成功したナノスロット付き格子シフトナノレーザのプロセスと構造を最適化し,幅30nmのスロットの安定的な作製と安定的な発振を得ることに成功した.昨年度,実証した温度無依存化,狭スペクトル化も安定的に得られるようになり,高感度センシングの再現性が向上した.(2)超高感度タンパク質センシングの実証昨年度はタンパク質センシングを試行したが,本年度はより詳細に特性を分析した.その結果,タンパク質の低濃度領域と高濃度領域で別々のセンシング信号が生じることがわかった.特に低濃度領域の信号は,世界最高感度に匹敵する100fM級の超低濃度から生じることがわかった.このような振る舞いはナノスロットによるセンシングとその他の場所でのセンシングを別々に考えてラングミュアー吸着等温式にフィッティングさせることで説明された.特にナノスロットでは光勾配力によるタンパク質の吸引捕獲が示唆された.このような低濃度は濃縮プロセスなしの癌マーカー検査等に役立つと考えられ,さらに検証を進めている.(3)抗原抗体反応の検出(2)のセンシングは吸着剤を利用した非特異吸着実験であったが,完全な標識不要のセンシングを実証するため,抗原抗体モデル(ビオチン/ストレプトアビジン)を用いた実験を行った.その結果,予想されたセンシングが得られた.(4)マイクロフルイディクスデバイスの作製タンパク質センシングでは,導入したタンパク質がセンサーに達する前に周囲に吸着し,特性を瞹昧にすることが懸念された.そこでこのような吸着が抑えられるPDMS樹脂の流路を作製した.今後,これを実験に活用する.ナノレーザにより生体分子間相互作用をリアルタイム検出するセンサーを作製した.特に本代表者が実現したフォトニック結晶ナノレーザの高い検出分解能と空間分解能を生かし,従来は不可能であった単一分子レベルの解析能力を目指した.これは生体の機能解析という学術のみならず,医療診断,DNAの複製や試験,免疫反応検出,創薬,食品安全検査,環境ホルモンの検出など,幅広い応用にインパクトをもたらすと期待した.当初,DNAのセンシングを標榜していたが,タンパク質や細胞のセンシングの方がより本研究のナノレーザセンサーの特長が発揮できることがわかった.昨年度、タンパク質センシングについては世界記録的な高感度や特異結合ラベルフリーセンシングが得られ,細胞センシングの実証にも成功した.最終年度である本年度は以下の研究を実施した.(1)特異結合を利用したラベルフリータンパク質センシングの超高感度の実証:昨年度に得られた非特異結合に対する超低濃度検出を抗原抗体反応のラベルフリーセンシングに適用し,1aM以下の超低濃度観測を実証した.(2)ナノスロットナノレーザによる超高感度の解明:

ナノスロットを導入すると,金ナノ粒子やカーボンナノチューブFETなど最高感度を示すバイオセンサーと同等の超高感度が安定的に得られる.この原因を突き止めた.すなわち,スロット内にレーザモードが集中することが計算され,これによる光放射圧がタンパク質を補足した可能性が高い.(3)細胞のリアルタイム観測:昨年度の研究で6x6のナノレーザアレイの上に汎用細胞であるHeLaを培養し,各ナノレーザの波長を意図的に変えることで,細胞各部の挙動をリアルタイムに観測することに成功した.本年度はこのアレイの規模を20x20にまで拡大し,明瞭な映像として取得した.
産炭地域の「戦後」史―流動化社会における生活戦略と共同性

本研究は、炭鉱閉山の前後から産炭地域で行われてきた多様な営為を歴史的に遡って検討することで、流動化する現代社会を生き抜くための実践と共同性について探求した。そこからは、炭鉱閉山に伴う地域社会の解体という危機と向き合う中で、それぞれの地域で暮らす人々が生活を守るために様々な取り組みを行ってきたこと、また、仕事を求めて他地域へと移動していった人々が新たな土地で人生と生活を再構築するために試みてきた多様な実践が明らかになった。本申請課題の目的は、炭鉱閉山の前後から産炭地域で行われてきた多様な営為を歴史的に遡って検討し、流動化社会を生き抜く実践と共同性を探求することにある。そこで本申請課題の初年度である平成26年度は、申請課題の遂行に向けて、1杵島炭鉱が存在した佐賀県杵島郡大町町に在住の元炭鉱労働者とその家族、関係者へのインタビュー調査および現地での資料調査、2常磐炭鉱が存在した福島県いわき市における元炭鉱労働者とその家族、関係者へのインタビュー調査および資料調査をそれぞれ実施した。炭鉱の大量閉山から約半世紀が経過した現在、かつて炭鉱が存在した地域の多くは往時と大きく変化した。具体的には、炭鉱の閉山に伴う人口減少や生活環境の急激な変化といった問題に、それぞれの地域の人々は直面してきた。そうした変化や危機に対して彼らがいかに向き合い、どのようにして生活を新たに立ち上げてきたかについて、上記の1および2を通して検討した。そこからはまず、それぞれの地域で住民が行ってきた各種の地域振興にむけた取り組みと、それらを通じて維持されてきたコミュニティの有様が明らかになった。また、炭鉱を巡る記憶や遺構の保存状態が、閉山後の人口流出の程度や地域振興のあり方によって大きく異なることも浮き彫りになった。このように、かつて炭鉱の存在した地域の歩みは多様であり、それぞれの地域で暮らしてきた人々は、閉山後の困難な状況のなか、生活の再建のために多様な実践を行ってきた。本年度は上記の1・2を実施し、各地域の差異や元炭鉱労働者の多様性を視野に入れることで、閉山後に各地域で人々が培ってきた生活戦略や共同性を検討した。本研究の目的は、石炭産業および炭鉱労働者の生活実態に関する各種の文書資料の調査、産炭地域内外に居住する炭鉱離職者とその家族・関係者へのインタビュー調査をもとに、炭鉱閉山という地域社会の劇的な変化がそこで暮らす人々にいかなるものとして経験されてきたかを検討することにある。そして、戦後日本の社会変動がいかなる構造的暴力として人々に経験されたかということ、また、そうした状況の只中で人々が生き抜くために行ってきた実践と共同性について明らかにしてきた。具体的には、杵島炭鉱が存在した佐賀県杵島郡大町町と常磐炭鉱が存在した福島県いわき市を事例地として、炭鉱閉山後の地域社会の変化と、地域振興を巡るそれぞれの場所での試行錯誤について調査・検討を進めるとともに、炭鉱閉山後に両地域から産炭地域外へと移動した炭鉱離職者とその家族の状況についても調査・検討を行った。炭鉱閉山という出来事が彼らの人生にいかなる影響を与えたか、また、彼らがどのようにして新たな生活を模索し、新たな社会関係を築き上げてきたのかを考察した。炭鉱離職者を巡ってはこれまで、「高度経済成長の最初の生贄」といった表現に象徴されるように、その受苦の側面について議論が蓄積されてきた。本研究もまた、そうした側面を事例に根ざして確認するとともに、彼らを多様で自律的な行為主体として捉え直すことで、産炭地域の内外で離職者や関係者が構築してきたネットワークが生業の確保やアイデンティティの維持・更新を支える重要な資源となってきたことを検討した。以上の作業は、体験者の高齢化や減少、月日の経過が産炭地の「過去」を「歴史」に変えつつある現在、高度経済成長の裏面をなすもう一つの「戦後」史を展開していくために不可欠なものでもある。社会科学、社会学次年度は当初の計画通り、今年度の成果をいかし、閉山後に地域を離れた方々や同郷組織などに関する調査を行うことで、炭鉱閉山後に人々が模索してきた様々な生活戦略の有様と共同性についてより精緻に検討を進めていく。本申請課題はインタビュー調査と資料調査を並行して進めており、その過程で当初の想定以上に、元炭鉱労働者やその家族、関係者と接点を持つことができた。そして、彼らの高齢化が現在著しく進んでおり、その実態や経験の把握が喫緊の課題として浮上したため、本年度は彼らへのインタビュー調査を優先して実施した。その結果、関連資料の購入等に関わる経費について差額が生じたが、インタビュー調査の成果は本申請課題の遂行にむけて資料調査の不足を補って余りある知見をもたらすことになった。次年度は、本年度に把握することのできたインタビュー調査の成果をいかし、差額分で行う予定であった資料調査についても着実に実施する。
新しい一時的人工肛門造設の基準の検討

大腸癌手術の合併症である縫合不全に対して、リスクが高い場合に予防的措置として一時的人工肛門造設術を行う。本研究はプローベを組織に当てるだけで血流と酸素飽和度を非侵襲的、かつリアルタイムに測定できるO2Cという機械を用いて、腸管吻合部の酸素飽和度と血流の評価を行い、術後の縫合不全との関連を検討することで、一時的人工肛門造設におけるあらたな基準を確立することを目的とした。しかしO2Cの感度が高く、プローべの当て方によって測定値にぶれが出てしまうこと、腹腔鏡手術が多く開腹手術時よりも測定に難渋したことから、有用なデータを得ることはできなかった。本研究は、腸管吻合を行う手術の際に、吻合部の血流・酸素飽和度の測定をO2Cという機械を用いて行い、術後縫合不全との関連を調べるものであるが、機械のバージョンアップ等に伴い機械の導入が遅れたため、データ集積開始が予定より遅れた。実際に測定すると、想定よりも測定値の幅が大きく、安定しないため、機械の当て方、条件を検討し、安定した数値を得られるよう工夫した。本研究は、大腸の手術において、腸管切離・吻合を行った際に、吻合部の血流と、酸素飽和度の測定をO2Cという機械を用いて行い、測定値と術後の縫合不全との関連を調べるものである。実際に測定したところ、機械の精密さもあり、測定中にも数値が安定せず、測定値のばらつきが大きくみられた。このばらつきが大腸に限ったものであるのか確認するため、本研究内容とは異なるが、他臓器の血流の測定も行い検討している。測定に必要な機械の導入が遅れたため。予測よりも術後縫合不全を起こした症例が少なく、比較検討が困難であるため。本研究は、大腸の手術において、腸管切離・吻合を行った際に、吻合部の血流と酸素飽和度をO2Cという機械を用いて測定し、測定値と術後の縫合不全との関連を調べるものである。実際に測定したところ、開腹下と腹腔鏡下での測定の正確さの差や機械の精密さもあり、測定中にも数値が安定せず、測定値のばらつきが大きくみられた。このばらつきが大腸に限ったものか確認するため、本研究内容とは異なるが、膵頭十二指腸切除における血流評価を行い検討している。より縫合不全のリスクが高い直腸手術を対象とし、症例を絞って測定を行う。消化器外科予定症例数を176例としていたが、機械の導入の遅れにより、現在のペースでは予定症例数の到達は困難である。すべて大腸癌手術を対象としていたが、より縫合不全のリスクが高い直腸手術を対象とし、症例を絞って測定を行う。機械の導入の遅れにより、リース代の支払い方法が決まっておらず、最終年度に支払う予定となっているため。必要な症例数まで到達しておらず、学会発表ができていないため。機械の導入の遅れにより、リース代の支払い方法などが決まっておらず、リース代を除いた金額となっているため。情報収集のため、積極的に学会に参加する。機械のリース代の支払い方法を決める。また、データ集積の遅れにより、必要な症例数まで到達していないため、学会発表はまだできないが、情報収集のため、学会へ積極的に参加する予定である。
アビジンとビオチン架橋を介した効率的モノクローナル抗体作製法の確立とその応用

アビジン/ビオチン架橋を利用した効率的新規モノクローナル抗体作製法(PEF法:Pulsed Electric Field法)の確立および応用を目的とした。まず、初めに、リジン残基およびシステイン残基と特異的に共有結合を形成することができる化学修飾剤であるMBS(m-maleimidobenzoyl N-hydroxysuccinimide)を用い、目的のB細胞選択のための抗原-アビジンの作製を試みた。すなわち、アビジンのリジン残基と抗原のシステイン残基を利用して作製を行った。次に、抗原-アビジンを用い、予め抗原によって感作されたマウスの脾臓細胞から目的の抗原に対する抗体産生B細胞を選び出し、B細胞-抗原-アビジン複合体を得た。さらに、この複合体をビオチン化されたミエローマ細胞とアビジンとビオチン間の強い親和力を利用して結合させ、目的のB細胞-ミエローマ細胞複合体を作製した。両細胞に電気パルスを負荷して選択的に融合させたところ、全ハイブリドーマ中4060%の高い効率で目的の抗体産生ハイブリドーマを作製することに成功できた。この作製効率は、従来のポリエチレングリコール法の2030倍にあたる。次に、上記新規法の生体外免疫法への応用を検討した。まず、抗原をNHS-ビオチンによってビオチン化し、抗原-ビオチンを得た。次に、予め抗原によって生体外で免疫された脾細胞懸濁液に抗原-ビオチンを加え、目的の抗体産生B細胞を選択し、B細胞-抗原-ビオチン複合体を得た。この複合体にストレプトアビジンを加えB細胞-抗原-ビオチン-ストレプトアビジンを作製した後、ビオチン化ミエローマ細胞とアビジン/ビオチン間の親和力を利用して両細胞を架橋させ、B細胞-ミエローマ細胞複合体を得た。電気パルスを負荷して両細胞を選択的に融合させ、抗原特異的モノクローナル抗体産生ハイブリドーマを作製した。この作製効率は、従来法のポリエチレングリコール法と比べほぼ1桁高い値を示し、生体外免疫法を用いても新規法が有効であることを、本研究において初めて示すことができた。Lys残基およびCys残基と特異的に共有結合を形成することができるbifunctional cross-linkerであるMBS(m-maleimidobenzoyl N-hydroxysuccinimide)を用い、目的のB細胞選択のための抗原-アビジンconjugateの作製を試みた。まず、初めに、アビジンのLys残基とMBS中に存在する官能基であるN-hydroxysuccinimideとを反応させ、抗原-MBS conjugateを作製した。このとき、アビジンに存在するCys残基は、すべてS-S結合を形成していたため、反応には関与しなかった。次に、抗原のCys残基をMBS中に存在するもう1つの官能基であるm-maleimidoと反応させ、チオエーテル結合を形成させ、抗原-MBS-アビジンconjugateを作製した。このconjugateの作製の有無は、抗アビジン抗体および抗原に対する抗血清を用い、western blotting法およびELISA(enzyme-linked immunosorbent assay)法にて検討した。その結果、目的の抗原-MBS-アビジンconjugateを確認することができた。次に、抗原-MBS-アビジンconjugateを用い、予め同じ抗原によって感作されたマウスのヒ臓細胞から目的の抗原に対する抗体産生B細胞を選び出し、B細胞一抗原-MBS-アビジンcomplexを得た。

さらに、このcomplexをビオチン化されたミエローマ細胞と、アビジンとビオチン間の強い親和力を利用して、結合させ、最終的に、B細胞一抗原-MBS-アビジン-ビオチン-ミエローマ細胞complexを得た。このcomplexを電気パルスを利用して選択的に融合させたところ、最大で、全ウェル中ほぼ半数のウェルにハイブリドーマを確認することができた。電気パルスを用い、選択的にミエローマ細胞と目的のB細胞を融合させ、効率的モノクローナル抗体産生ハイブリドーマの作製法の開発を行った。今年度は、電気融合法の最適条件を決定する目的で、共焦点レーザー顕微鏡を用いた可視化解析を行った。その目的のために必要となる実験系として、ミエローマ細胞同士の融合実験を構築し、電気融合法の最適条件について検討した。まず、ミエローマ細胞に蛍光物質であるCFDA-AM(5-Carboxyfluorescein diacetate-acetoxymethyl ester)を取り込ませ、蛍光ラベルした後、NHS(N-hydroxysuccinimide)-ビオチンを用い、ミエローマ細胞をビオチン化した。次に、アビジンとビオチン間の強い親和力を利用して、ミエローマ間に架橋を形成させた。すなわち、ミエローマ細胞-ビオチン-アビジン-ビオチン-ミエローマ細胞複合体を作製した。この複合体に電気パルスを負荷し(平成8年度本科学研究費購入備品使用)、選択的に膜融合させ、共焦点レーザ顕微鏡(現有備品)にて、融合細胞の解析を行った。その結果、DC(直流)パルス2kV/cmまたは3kV/cmを10μs、4回負荷した条件下で最適の融合効率を示した。この結果は、ミエローマ細胞-目的のB細胞複合体を選択的に電気融合した条件とよく一致した。次に、AC(交流)パルスとDCパルスを組み合わせ、さらなる、融合効率の向上を図った。ACパルスとして90V/cm、010sの条件を用いた。ACパルスをかけた後、直ちに最適条件のDCパルスをかけ、共焦点レーザー顕微鏡を利用して融合効率を検討した。その結果、今回用いたACパルスの条件下では、ACパルス0秒の時が最も効率がよく、ACパルスの時間増加に伴い、融合効率が低下した。効率的新規モノクローナル抗体作製法(PEF法;pulsed electric field method)の生体外免疫法への応用を検討した。生体内免疫法と比較して生体外免疫法の利点は、(I)通常35日の短期間で免疫化が完了する。(II)110μgと抗原量が少なくてもよい。(III)生体にとって毒性のある抗原も利用できる点にある。生体外免疫法は、これらの利点を持つため、効率的モノクローナル抗体作製において大いなる利用価値が考えられる。抗原としてPEF法の応用面を考慮してウイルスによって発現されるポリヘドリンタンパク質を用いて行った。まず、ポリヘドリンをN-hydroxysuccinimide-ビオチン(NHS-ビオチン)によってビオチン化し、ポリへドリン-ビオチンを得た。尚、作製したポリへドリン-
震災早期復旧を可能にする無線通信技術とＧＩＳの連携による次世代供給システムの構築

本研究では、大規模地震発生時の都市ガス復旧期間短縮を目的に、「総合復旧支援情報システムプロトタイプ」の基礎研究と開発に挑戦した。この中では、都市ガス復旧作業(開閉栓作業)の効率化と、復旧情報の公開の2点に主眼を置いた。実装した機能は、各種データ読込機能、需要家情報の地図表示機能、開閉栓作業結果の集計・公開機能等である。以上のシステムプロトタイプの活用効果について、東日本大震災被災地のライフライン事業者からは「情報入力の自動化による作業効率の向上」、「復旧情報公開が動的にできることの有効性」、「情報の直接的な公開による問い合わせ件数の減少効果」という点で評価が得られた。本研究は、大規模地震発生時における都市ガス復旧期間の短縮化を目的とした『総合復旧支援地理情報システムプロトタイプ』の基礎研究に挑戦するものである。大規模地震発生時、都市ガスを復旧するためにはガス管の修繕前と後で全需要家を2回訪問する「開栓作業」「閉栓作業」が必要となり、この作業に関わる時間的・人的負荷の多寡が、復旧までにかかる時間に大きく影響する。また、この作業に関する情報の収集や整理を、これまでは紙ベースで行っていたため、それによる時間的なロスも相当あるのではないかと推測される。更に、ガス事業者への実態調査の結果、災害発生時の復旧状況について自治体をはじめとする各方面からの問い合わせが復旧の現場基地に集中し、その対応についても負担が発生している実情があることがわかった。本研究ではこの開閉栓作業に着目し、アナログ作業をWEB-GISをベースとしたシステムにより代替させることで、それに伴うデータのやり取り、整理、ならびに外部への結果公開までの一連の作業を、円滑に行うことを目指す。また一方で、情報公開における課題についても注目し、携帯情報端末を用いた現場携帯情報端末システムについての検討に加え、事務所システムにおける結果情報の収集および効果についても重点を置くこととした。これにより、開閉栓作業に関する効率的な情報収集および復旧状況の正確かつ迅速な情報公開に役立てようというものである。更に、将来的には、本システムから得られた復旧状況の集計データをオープンデータ化し、ガス設備以外のインフラの復旧状況とWEB-GISを用いて重ね合わせることで、被災地域の総合的なインフラの復旧状況を、多くの人が的確に把握できるような仕組みの構築を試行する。以上大規模地震の発生時、都市ガスの復旧過程において、全需要家を2回訪問する閉栓・開栓作業は人的・時間的な負荷が大きい。加えて、この作業の手配は未だに紙ベースで行われ、効率的とは言い難い。そこで、本研究では、大規模地震発生時の都市ガス復旧期間の短縮を目的に、「総合復旧支援地理情報システムプロトタイプ」の基礎研究と開発に挑戦した。また、開発に先立ち、東日本大震災時の復旧作業に携わった都市ガス事業者にヒアリングを行った結果、復旧状況についての問い合わせが集中し、その対応にも負担が生じていた。一方、大手都市ガス事業者において、開閉栓作業の効率化を目的とした現場携帯情報システムの構築がなされているが、復旧情報の公開機能については実現されていない現状があった。以上の結果から、開発するシステムプロトタイプは復旧情報の提供に主眼を置き、既存の現場携帯情報システムとの連携を図り、開閉栓作業の円滑化にも貢献できるものとした。そこで、システムプロトタイプには、WEB-GISをベースに次の機能を実装した。1現場携帯情報端末システムからのデータ読込機能、2需要家情報の読込機能、3需要家情報のジオコーディング及び地図上での位置確定機能、4開閉栓作業結果の集計・全体把握機能、5帳票類の出力・DB化機能、6開閉栓作業結果の地図表示・公開機能以上のシステムプロトタイプの活用効果について、上水道・都市ガス事業者を始め被災地ライフライン事業者からは、(1)情報入力を自動化でき、復旧情報の公開を動的に対応できるという点で有効性が高い。(2)復旧情報を直ちに公開することで、需要家の安心感向上や行動の意志決定に役立てられる。(3)情報の直接的な公開が問い合わせの件数を減少させ、現場の混乱を防ぐといった評価が得られた。ライフライン地震工学本研究の構成は、1事務所で使用する地理情報システムの構築、2実現場で使用する現場携帯情報端末システムの構築、3前記1、2で構築した各システムを統合運用する『総合復旧支援地理情報システム(プロトタイプ)の連動検証試験・評価の3つのステップからなる。平成25年度においては、全体構成・仕様の再検討、1のプロトタイプ開発に重点を置いた研究を行った。仕様の検討にあたっては、都市ガス事業者や都市ガス業界団体等にヒアリングを行い、並行して開発が行われている類似のシステムについて調査を行ったほか、東日本大震災時に使用された罹災証明発行システムについても、当時開発・運用に関わっていたGISベンダー、および大学研究者に対してヒアリングを行い、本研究で開発するシステムについての参考情報を得た。調査の結果をもとに、1については下記の機能を実装した(開発中の項目も含む。)。

(ア)現場携帯情報端末システムからのデータ読込機能、(イ)需要家情情報の読込機能(ウ)需要家情報のジオコーディング及び地図上での位置確定機能、(エ)開閉栓作業結果の集計・全体把握機能(オ)帳票類の出力・DB化機能、(カ)外部への情報公開を想定したWEB-GISによる開閉栓作業結果の地図表示機能また2については、上記の通り都市ガス事業者への実態調査を行う中で、既に具体的な開発に着手されていることが判明し、また今後の展開を考える上でも、既に開発中のシステムとの連携を想定したほうが、各ガス事業者における汎用性が高くなることが予想された。そこで本研究内での独自の開発は行わず、当該システムから出力されるデータを1に引き継ぐことで、全体を実現する構成に変更した。以上の機能を実現するべく、平成26年度上期を目途としてプロトタイプを完成させる予定である。以上平成26年度においては、まずプロトタイプ開発における未実装部分の作成を優先して行う。プロトタイプの開発が終了した後は、既存の現場携帯情報端末システムとの間での連動について、検証実験並びに評価を実施する。さらにその後、開閉栓に関わる一連の作業について、現場携帯情報端末システム、事務所システムを使用して円滑に行えるかどうかについても試験・評価を実施する。なおこれらの実証実験については、名古屋市の都市ガス事業者管内で需要家模擬データを用いて行うことを想定している。また同時に、システムとしての安定性や運用時の利便性、情報セキュリティの面においても評価を行う。その結果、不具合等が生じた場合には、フィードバックしてシステムの改善を進める。以上本研究期間は、平成25年度平成26年度の2年間である。平成25年度には、前述のとおり、都市ガス事業者及び日本ガス協会から協力を得ながら、地震復旧時における開閉栓作業の詳細な作業フロー調査及び開閉栓作業に必要な帳票類の整理を行い、事務所地理情報システムの開発コンセプトをブラッシュアップし、プロトタイプシステム製作仕様書の作成を完了した。現在、このプロトタイプシステム製作仕様書に従い、システム構築を進めており、その開発期間は、平成25年度から平成26年度上期となっている。そのため、その開発費用に充当するために平成25年度予算を次年度(平成26年度)に繰り越すこととした。既に、平成25年度から事務所地理情報システムのプロトタイプシステムの開発に着手しており、平成26年3月には中間成果報告会を開催しており、順調に推移している。このプロトタイプシステムの開発は平成26年度上期には終了する予定で、当初計画通り進捗するため、予算は計画通り執行できる。また、その途中において、現場携帯情報端末システムデータベースと事務所地理情報システムとの連動検証試験を実施し、その結果、不具合等が生じた場合には、フィードバックしてシステムの改善を進める時間的に十分な余裕もあると考えている。
金属含有磁性炭素シートのナノアーキテクトに関する研究

グラフェン様炭素シートに金属が原子レベルで均一分散した磁性炭素シートは炭素シートの優れた電子物性にスピン源が加わった材料であることから次世代スピントロニクス材料として有望視されている。しかしその多くはバンド計算におけるモデル化合物にとどまり、物質合成に至った例は少ない。一方、化学の分野では磁性炭素シートと類似した金属有機構造体をナノアーキテクトにより合成する手法が確立されている。そこで本研究ではこれらの分野を相補的に融合し、スピン源が均一分散した炭素シートの合成法の確立とその結晶構造と磁性の解明を目指す。
一般社団法人による地域的公共性の実現可能性

研究2年目は、農業・農村分野で一定程度研究が進んだ。まず、2018年5月、日本法社会学会年次大会ミニシンポジウム「漁場・農地・森林の過少利用問題と規制改革への視座」において、緒方賢一「農地の過少利用現象とその対応策」と題した報告を行い、一般社団法人による地域の農地管理の可能性について検討した。一般社団法人の農業参入、農地管理については2018年度日本農業法学会年次大会で森剛一「一般社団法人による地域資源管理の現状と課題」報告を聞いて、既に一定程度実現していることが確認できた。また、石川県河北郡津幡町の(株)JAアグリサポートかほく、高知県高知市農業委員会をそれぞれ訪問する機会があり、現場からの情報提供を受け、農地管理に関する意見交換を行った。このほか、第56回石川県農業委員会大会では基調講演者、平成30年度全国農業委員会会長代表者集会のパネルディスカッションでは助言者として参加し、農業・農村の現状について情報収集するとともに、農政、農業委員会関係者と意見交換を行った。論文としては、緒方賢一「農業委員会組織・活動の課題と展望」『農政調査時報』581号(2019/3)において、一般社団法人へ移行した国農業会議所、都道府県農業会議の一般社団法人化も含めた2015年農業委員会法改正の影響について検討した。漁業分野、林業分野については、上記法社会学会シンポジウムの亀岡鉱平「地域社会を見る視点としての漁協とその役割」、片野洋平「地域社会に放置される財の状況とその対策」の各報告を聞いたほか、「グローバル化時代における海洋生物資源法の再構築」(基盤(B)16H03570)、「パネルデータ分析による入会林野近代化法50年の総括」(基盤(C)17K03335)等の関連する科研費研究の研究会に参加し、情報収集と意見交換を行い、研究についての協力関係を築くことができた。農業・農村分野における一般社団法人の活動実態と展開については、現時点でのという留保は付くが、一定の研究成果は上がり、研究課題をクリアできる目途が立った。昨年度協力依頼を行い、承諾を受けた(一社)全国農業会議所ほか、農業委員会系統組織の協力により、石川県かほく市、高知県高知市で調査を行うことができ、調査結果の一部を論文として公表できた。また、日本法社会学会で報告をすることもできた。漁業・漁村、林業・山村等については、それぞれ関連する科研費研究会に参加し、研究における連携体制を構築することができた。今後、これらの分野における一般社団法人による地域的公共性の実現可能性について具体的に検討していく目途が立った。一方、一般社団法人そのものの研究および、地域的公共性の一般的実現可能性といった理論的な部分での研究、検証は十分に行うことができず、今後の課題として残っている。研究全体として、現地調査をさらに多くすることが必要であるし、理論的な検討も必要で、残り1年の研究期間内で相当程度遅れを取り戻す必要がある。農業・農村分野の調査、研究は一定程度進んでいるので、漁業・漁村、林業・山村分野についても現地調査も含め研究を進め、農山漁村全体における一般社団法人等の組織の地域の維持・管理機能について明らかにしていく。その上で、現地調査も含め、現場から収集した情報を整理、分析し、一般化する作業を行い、研究全体のとりまとめを行う。現地調査については、今年度は鳥取県及び高知県の遊休農地対策の現状について調査する予定となっているほか、必要に応じて一般社団法人が置かれている現地を訪問し、調査を行いたい。学会報告、投稿論文等、研究成果について公表する機会を積極的に求めていく。初年度の実績として、まず、調査の協力依頼、文献研究等の準備ができたことが挙げられる。研究計画において主たる調査対象とした(一社)全国農業会議所には、調査受け入れ依頼をし、了承を得た。全国農業会議所を通じて複数の(一社)都道府県農業会議とも連絡をとり、農業会議主催の研修会等で講演を行った(平成29年度新潟県市町村農業委員会研修会(8/24新潟テルサ)、平成29年度東北・北海道農業活性化フォーラム(9/7南陽市民会館)、平成29年度長野県農業会議第2回臨時総会(3/26長野県自治会館))。いずれも本研究への今後の協力を依頼し、了承を得た。高知県においても、(一社)高知県農業会議の協力のもと、農業委員会活動評価検討会を実施し、今後の調査、研究につなげることができた。また、(一社)全国農業会議所の依頼に基づき、長崎県松浦市において、株式会社の農業参入および集落営農組織の農事組合法人化について、(一社)長崎県農業会議、松浦市農業委員会の協力を得て、現地調査を行った。この現地調査の成果として、緒方賢一「地域の農地の維持、利用調整に向けた総合的取り組み」(農政調査時報579号)を公表した。のの調査研究により、本研究の土台となる基本認識を得ることをできた。本研究の直接の成果ではないが、他の科研費研究等の成果として、著書2冊(いずれも共著)を刊行することができた。さらに、2018年5月開催予定の日本法社会学会学術大会において、所有権の空洞化対策について報告することが決定した。本研究の中間報告となる予定である。本研究の主軸は、現実に存在する一般社団法人の調査研究であるが、主たる調査対象とした(一社)全国農業会議所および各度道府県農業会議については、調査依頼を行い、了承を得たほか、一部調査を開始することができた。

成果公表について、2018年度に日本法社会学会で報告することが決定しており、調査研究の中間報告となる予定である。報告が成功すれば、雑誌への論文掲載が可能となる。研究2年目は、農業・農村分野で一定程度研究が進んだ。まず、2018年5月、日本法社会学会年次大会ミニシンポジウム「漁場・農地・森林の過少利用問題と規制改革への視座」において、緒方賢一「農地の過少利用現象とその対応策」と題した報告を行い、一般社団法人による地域の農地管理の可能性について検討した。一般社団法人の農業参入、農地管理については2018年度日本農業法学会年次大会で森剛一「一般社団法人による地域資源管理の現状と課題」報告を聞いて、既に一定程度実現していることが確認できた。また、石川県河北郡津幡町の(株)JAアグリサポートかほく、高知県高知市農業委員会をそれぞれ訪問する機会があり、現場からの情報提供を受け、農地管理に関する意見交換を行った。このほか、第56回石川県農業委員会大会では基調講演者、平成30年度全国農業委員会会長代表者集会のパネルディスカッションでは助言者として参加し、農業・農村の現状について情報収集するとともに、農政、農業委員会関係者と意見交換を行った。論文としては、緒方賢一「農業委員会組織・活動の課題と展望」『農政調査時報』581号(2019/3)において、一般社団法人へ移行した国農業会議所、都道府県農業会議の一般社団法人化も含めた2015年農業委員会法改正の影響について検討した。漁業分野、林業分野については、上記法社会学会シンポジウムの亀岡鉱平「地域社会を見る視点としての漁協とその役割」、片野洋平「地域社会に放置される財の状況とその対策」の各報告を聞いたほか、「グローバル化時代における海洋生物資源法の再構築」(基盤(B)16H03570)、「パネルデータ分析による入会林野近代化法50年の総括」(基盤(C)17K03335)等の関連する科研費研究の研究会に参加し、情報収集と意見交換を行い、研究についての協力関係を築くことができた。農業・農村分野における一般社団法人の活動実態と展開については、現時点でのという留保は付くが、一定の研究成果は上がり、研究課題をクリアできる目途が立った。昨年度協力依頼を行い、承諾を受けた(一社)全国農業会議所ほか、農業委員会系統組織の協力により、石川県かほく市、高知県高知市で調査を行うことができ、調査結果の一部を論文として公表できた。また、日本法社会学会で報告をすることもできた。漁業・漁村、林業・山村等については、それぞれ関連する科研費研究会に参加し、研究における連携体制を構築することができた。今後、これらの分野における一般社団法人による地域的公共性の実現可能性について具体的に検討していく目途が立った。一方、一般社団法人そのものの研究および、地域的公共性の一般的実現可能性といった理論的な部分での研究、検証は十分に行うことができず、今後の課題として残っている。研究全体として、現地調査をさらに多くすることが必要であるし、理論的な検討も必要で、残り1年の研究期間内で相当程度遅れを取り戻す必要がある。2018年度は、まず予定されている学会報告を成功させることが主目標となる。その上で、前年度準備をした調査研究を実施し、成果を論文等で公表することをめざす。
金属表面での分子の反応性に関する理論的研究

金属表面での分子の反応性の本質を理解するには、電子系の基底状態・励起状態のエネルギーに相当するポテンシャル・エネルギー曲面の形状や励起状態の緩和機構を明らかにする必要がある。このような観点から、本研究では金属表面での分子の反応性について様々な角度から解析を行ってきた。以下に得られた結果の概要を記す。1.分子の表面散乱に関するダイナミクス計算を行い、得られた結果と実験結果との比較を通して、NO/Ag(111)系の断熱ポテンシャル曲面の分子配向角依存性を明らかにした。2.Ag表面で散乱されたNO分子の分子内振動励起過程における表面電子系から分子内振動へのエネルギー移動、すなわち非断熱効果の重要性を明らかにした。3.超短パルスレーザー光を使ったポンプ・プローブ分光で得られたPt表面吸着CO分子の分子内振動の過渡吸収差スペクトルの解析を通して、分子内振動の調和性からのずれ、振動励起状態の緩和時間等を明らかにした。4.ミクロな立場から、電子系の自由度と吸着分子の運動の自由度間のカップリングを考慮できるモデルを提案し、金属表面吸着分子の光刺激脱離過程の記述を行った。このモデルの枠内で行った脱離確率の計算結果と実験結果との比較から、このモデルの有効性を確認した。5.典型的な活性化障壁を持つ解離吸着系であるH_2/Cuにおいて、分子の回転励起が吸着過程に及ぼす効果には舵取り効果と回転から並進へのエネルギー移行の効果があり、前者が回転エネルギーの小さい領域で後者が大きい領域で支配的になるため、吸着確率に単調でない回転エネルギー依存性が現れることを明らかにした。本年度得られた成果を以下順に述べる。1.銅表面と水素分子からなる系での解離吸着過程、会合脱離過程に現れる断熱ポテンシャル曲面の形状効果を調べるため、先ず、2個の銅原子と水素分子からなる系の断熱ポテンシャル曲面の第一原理計算を行った。その結果、分子軸が表面垂直に配向している場合には水素分子の吸着状態は見いだせなかった。一方、分子軸が表面平行に配向している場合には、解離吸着状態を見いだすことができる。この解離吸着に対する活性化障壁の高さは約1eVであり、反応経路の曲がっている領域よりも活性化障壁は表面に近いところに位置していることがわかった。これらの結果は、定性的には密度汎関数法などによる計算結果とも一致している。2.第一原理計算の結果から断熱ポテンシャル曲面の形状が分子軸の配向に強く依存していることが見いだされたが、このような配向依存性は、解離吸着系ばかりでなく分子状吸着系においても見いだすことができる。Ag(111)表面で散乱されるNO分子の回転状態分布において観測された分子配向効果がその一例である。実験ではシュタルク効果によって多重極場の中で分子軸が揃えられたNO分子を金属表面に入射し、散乱される分子の回転状態が共鳴多光子イオン化法で測定されている。これに対応するダイナミクスの計算を行い、実験結果を再現することができた。散乱分子の回転状態分布に観測されている2つのレインボーピークの低エネルギー側のピークは主としてN原子を表面に向けて入射する分子の散乱によって、高エネルギー側のピークは主にO原子を表面に向けて入射する分子の散乱によって形成されていることがわかった。このダイナミクス計算を通じてNO/Ag(111)系の断熱ポテンシャル曲面の分子配向依存性を明らかにすることができた。本年度は分子状態で吸着する分子種と金属表面からなる系としてNO分子/Ag表面系を取りあげた。分子の表面からの距離と分子を構成している原子の核間距離を変数とする2次元断熱ポテンシャル曲面上の反応経路には曲がった領域が殆ど含まれていないことは分子状吸着系の主要な特徴の一つであり、解離吸着系との際だった相違点である。このことは、解離吸着系に比べて分子状吸着系では分子の振動運動と並進運動とのカップリングが小さいことを示唆していると思われる。

分子状吸着系ではむしろ振動運動と表面電子系・格子系とのカップリングが大きく、それらが吸着過程や脱離過程での振動励起を支配する要因となっていると考えられる。このような分子状吸着系が持つと考えられる特徴を踏まえ、分子の吸着過程や脱離過程での振動状態の励起・脱励起に関する計算を行った。とくにNO分子のAg(111)表面散乱での分子内振動の励起確率についてはこれまでに行われている古典軌道近似に基づいた計算を拡張し、並進運動を量子論的に取扱うことにした。この取扱いによって表面電子系・分子の振動運動・並進運動の間でのエネルギー交換を取扱うことが可能となった。さらに、これまで無視されていたNO分子のπ^*軌道の縮退をも考慮した。その結果、分子振動の励起に必要なエネルギーは主として表面電子系から供給されるが、わずかながら分子の並進運動エネルギーから供給される部分もあることがわかった。金属表面での分子の反応性の本質を理解するには、電子系の基底状態・励起状態のエネルギーに相当するポテンシャル・エネルギー曲面の形状や励起状態の緩和機構を明らかにする必要がある。このような観点から、本研究では金属表面での分子の反応性について様々な角度から解析を行ってきた。以下に得られた結果の概要を記す。1.分子の表面散乱に関するダイナミクス計算を行い、得られた結果と実験結果との比較を通して、NO/Ag(111)系の断熱ポテンシャル曲面の分子配向角依存性を明らかにした。2.Ag表面で散乱されたNO分子の分子内振動励起過程における表面電子系から分子内振動へのエネルギー移動、すなわち非断熱効果の重要性を明らかにした。3.超短パルスレーザー光を使ったポンプ・プローブ分光で得られたPt表面吸着CO分子の分子内振動の過渡吸収差スペクトル解析を通して、分子内振動の調和性からのずれ、振動励起状態の緩和時間等を明らかにした。4.ミクロな立場から、電子系の自由度と吸着分子の運動の自由度間のカップリングを考慮できるモデルを提案し、金属表面吸着分子の光刺激脱離過程の記述を行った。このモデルの枠内で行った脱離確率の計算結果と実験結果との比較から、このモデルの有効性を確認した。5.典型的な活性化障壁を持つ解離吸着系であるHX_2/Cuにおいて、分子の回転励起が吸着過程に及ぼす効果には舵取り効果と回転から並進へのエネルギー移行の効果があり、前者が回転エネルギーの小さい領域で後者が大きい領域で支配的になるため、吸着確率に単調でない回転エネルギー依存性が現れることを明らかにした。