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ユニバ-サルな保育制度の構想と実態に関するロシアと日本の比較・比較史研究

このうち前者の成果については、幼児教育史学会の研究会やソ連史に関する研究会で発表するとともに、関連する一般誌および研究紀要で活字にした。5年間にわたる本研究はつぎの3点を目的としている。(1)1930年代以降のロシア保育界の動向を、希望するどの子どもにも一定水準の保育を無料か廉価で保障できるユニバーサルな保育制度の構想と実態の交錯に焦点をあてて、追跡する。(2)そこで明らかになる保育制度の様態の特徴を20世紀日本の保育制度のそれと比較する。(3)それらを通して、現代社会に適用可能なユニバーサルな保育制度に関するモデル仮説を構築する。このうち、4年目にあたる23年度には、(1)ロシアの保育制度の構想と実態の推移を補充・総括するとともに、(2)日本の保育制度の構想と実態の推移に関する資料の収集と分析を主として進めつつ、(3)参照系としてのフランスの保育制度の様態の歴史的特徴を概観することに副次的に取り組んだ。こうした複数の課題が並行したので、今年度は学会発表と論稿執筆を控えることになったし(※)、最終目的とする現代社会に適用可能なユニバーサルな保育制度のモデル仮説の作成は24年度に回さざるを得なかった。※ただ、白梅学園大学主催「第5回白梅子ども学講座<世界の子ども政策から学ぶ>」(2011年11月)での講演内容を補充・訂正した拙稿「体制転換後のロシアにおける出生動向と保育改革」が『白梅子ども学叢書』第5号(2012年6月刊行予定)に掲載される。また、世界子ども学研究会第4回研究例会(2011年9月)でも発表を行なった。5年間にわたる本研究はつぎの3点を目的としていた。11930年代以降のロシア保育界の動向を、希望するどの子どもにも一定水準の保育を無料か廉価で保障できるユニバーサルな保育制度の構想と実態の交錯に焦点をあてて、追跡する。2そこで明らかになる保育制度の様態の特徴を20世紀日本の保育制度のそれと比較する。3それらを通して、現代社会に適用可能なユニバーサルな保育制度に関するモデル仮説を構築する。最終年度にあたる24年度は2の比較を終え、3にとりくんだ。その成果は最終報告書としてとりまとめ中である。また、より広い視野から上記の目的を捉えるために、乳幼児を含む子どもが18901991年のロシア・ソ連社会において占めた位置とその変化について考察し、同時代の日本社会における子ども史との比較を試みた。このうち前者の考察の成果は勤務先の研究紀要と世界子ども学研究会の会誌に発表した。本課題は、その対象期が80年ほどという比較的に長期間に及ぶうえ、内容がロシア保育史研究をベースに、日本保育史研究の成果の摂取とフランス保育史の動向の概観を組み合わせるという複雑な作業を要するものであるから。24年度が最終年度であるため、記入しない。残されたのは最終年度だけなので、基本方針は変更せず、多少の遅れをできるだけ早期に回復するように努めたい。幸い24年度には青山学院女子短期大学の特別研究期間制度を利用できることとなり、研究に専念できる環境にある。
東アジア先進国における公的扶助制度と補完的貧困政策に関する比較研究

本研究の目的は、中華民国(台湾)台北市、韓国ソウル市におけるホームレスに対する支援策の展開を踏まえ、ホームレス支援施策と公的扶助制度との関係を明らかにすることである。台北市では、2014年「遊民安置輔導自治条例」に格上げされ、市独自の支援策を実施している。しかし社会救助法が制限扶助主義であるため、遊民支援においては十分機能していないことが判明した。韓国では、国民基礎生活保障法(2000年)が一般扶助主義に転換し、露宿人以外も対象にした「露宿人等福祉法」(2011年)が成立したことから、ホームレス支援において、公的扶助制度がその役割を果たしていることが判明した。本研究の目的は、東アジア先進国(主に台湾、韓国)不安定居住者に対する支援策と既存の公的扶助制度との二元的状況に対して、制度間を繋ぎ補完する貧困政策とそのあり方に着目して公的扶助制度のあり方を検討することにある。平成25年度の研究実績は、以下の通りである。1.韓国については、「国民基礎生活保障法」と「自活事業」に関する文献収集と整理を行った。2011年成立の「ホームレス支援法」、露宿人支援施策との関連について論点整理する必要性があることが明らかとなった。2.台湾については、(1)台湾におけるホームレス支援策の展開の背景にある公的扶助制度の制限性を把握するため、台北市や周辺市の公的扶助の根拠法である社会救助法の運用について現地調査を行った。台北市社会救助課および新北市社会救助課に対する聞き取り調査を実施し、公的扶助制度運用において自治体により相違があり、この制度運用の違いが両市におけるホームレス支援のあり方に影響を与えていることが分かった。(2)新北市および桃園県における社団法人芒草心慈善協会(桃園県の委託)によるホームレス支援内容などについて聞き取り調査を実施した。(3)上記の調査において、社団法人芒草心慈善協会による不安定居住者の支援前と支援後の状態を把握しパネル調査として実施する可能性を追求した。3.台湾における公的扶助制度である社会救助法と遊民支援策の法的根拠との関連性についてその一部を論文としてまとめた。東アジア先進国における貧困政策といわゆるホームレス支援策との間には「制度的隙間」が存在している。その隙間を補う、いわば「補完的貧困政策」が台湾や韓国でも登場してきている。本研究目的は、ホームレスを含む「不安定居住」層に対する多元化している貧困政策から公的扶助制度の在り方の政策的課題を明らかにすることである。ホームレス支援策と公的扶助制度、その間を補完している貧困政策に着目している。本研究の主な対象国は、中華民国と大韓民国であり、必要な範囲で香港をとり上げる。1、台湾に関しては、特に台北市における遊民対策と公的扶助である{社会救助法}との関連について明らかにしてきた。2、台北市における社会局を中心とした遊民支援策(アウトリーチ、中間施設、ドロップインセンター)の実態と役割と公的扶助制度の制限的内実を明らかにした。両制度間に大きな制度的隙間があるため、ホームレス支援策の限界性があることが明確となった。近年、その両制度間を繋ぐ生活支援(居住支援を含む)・就労支援策がいわば補完的施策として社会局と労動局(旧労工局)と連携のもとに展開している。その内実を現地調査に調査し、支援内容とその実績と課題などについて一定明らかにした。3、韓国については、ホームレス対策と公的扶助である「国民基礎生活保障法」等との関連の文献・資料収集の整理を行っており、今後論点を明らかにする予定である。本研究の目的は、東アジア先進国におけるホームレス等の「不安定居住」層に対する支援施策と公的扶助制度、それを補完する貧困施策の現状を踏まえ、公的扶助制度の意義とあり方やその政策的課題を明らかにすることである。2015年度は、第1に、台北市における社会救助法と市独自ホームレス施策について聞き取り調査や文献研究を進めた。社会局専任チームへの聞き取り調査で現況を把握し、民間団体では、支援策の多様化が始まっており、1就労支援策の新たな試み(当事者による街案内、珈琲販売、修繕事業)の事業化・社会的企業を志向している。2民間団体による居住支援のための賃貸住宅確保の困難さが確認された。第2に、ホームレス支援策である中間施設退所後の動向把握のため、高齢者福祉施設(台湾固有の「栄民の家」、「老人ホーム」)の概況把握と施設への聞き取り調査を実施した。第3に、East Asian Inclusive Network(日本、台湾、韓国、香港の研究者と実践者)の第4回香港開催に引き続いて、第5回台北に参画することによって、東アジアのホームレス・不安定居住層の動向や支援策の現状と方向性等を把握することができた。この調査研究から、第1に、東アジア先進国のホームレス支援の仕組みは、それ内容は、アウト・リーチ、現場支援、中間居住施設、生活・就労支援等であり、ホームレス支援の仕組みでは似ている面をもつことである。第2に、だが、支援の根拠法の有無、居住資源のあり方の違い等、公的扶助制度のあり方の違いによって、その支援システムは異なっていおり、公的扶助制度の制限性、公的扶助制度の内容・水準と家賃等のアンバランス等の居住問題の存在が、ホームレス支援策や公的扶助制度を補完する貧困政策を採用する根拠となっている等の知見が得られた。これらの知見は従来の研究を補うものであり、ここに、研究の意義と重要性があると考える。

本研究の目的は、中華民国(台湾)台北市、韓国ソウル市におけるホームレスに対する支援策の展開を踏まえ、ホームレス支援施策と公的扶助制度との関係を明らかにすることである。台北市では、2014年「遊民安置輔導自治条例」に格上げされ、市独自の支援策を実施している。しかし社会救助法が制限扶助主義であるため、遊民支援においては十分機能していないことが判明した。韓国では、国民基礎生活保障法(2000年)が一般扶助主義に転換し、露宿人以外も対象にした「露宿人等福祉法」(2011年)が成立したことから、ホームレス支援において、公的扶助制度がその役割を果たしていることが判明した。公的扶助制度がホームレス層に対しているワンセットで機能している日本と東アジア先進国との比較研究は少ない。経済的成長が著しい東アジア先進国での最後のセーフティネットである公的扶助制度の制限的役割について、今年度まで、台湾の先進自治体である台北市を通して明らかにしてきた。そして、公的扶助制度とホームレス支援策を補完する独自制度とその役割、その意義について明らかにしてきた。今後は収集してきた韓国の調査研究を踏まえ、研究をまとめる予定である。社会政策1、現地調査により、台湾における先進的施策や地方都市での施策をまとめること、2、韓国における公的扶助制度に関する既存研究を踏まえ、ホームレスを含む「不安定居住」層に対する制度的機能の実態などを現地調査などを踏まえて明らかにする。それを踏まえて、3、東アジアにおける貧困政策とそれを補完する貧困政策を構造的に鳥瞰・整理し、その意義と限界、政策的課題について明らかにする。おおむね順調に進展している理由は、以下の通りである。第1に、研究対象国である台湾の公的扶助制度である制限扶助主義的内容について、担当部局への聞き取り等によって把握し、台北市における補完的政策である「職業・生活重建」施策の実施の背景が明らかとなったことである。第2に、社団法人芒草心慈善協会が実施したライフヒストリー記録を収集し、当事者の支援後の状況についての調査が可能となったことである。第3に、韓国については、ホームレス支援法と国民基礎生活保障法との二元政策について、その棲み分けについての調査の必要性が明らかとなったことである。次年度使用額が生じた理由は、以下の通りである。1、台湾での聞き取り調査期間が当初の予定より短かったこと、2、韓国の調査ができなかったことによるものである。今後の研究の推進方策は、以下の通りである。第1に、台湾については、社団法人芒草心慈善協会と連携・協力して、追跡調査の実施を行い、職業・生活重建政策と社会救助法の不安定居住者の「自立」に対する役割を明らかにする。第2に、韓国については、公的扶助制度である国民基礎生活保障法とホームレス支援法、ホームレス支援政策について、先進自治体であるソウル市を中心に担当部局への聞き取り調査を行い、多元化している政策の棲み分け状況を把握しより一層論点と問題点を明確にする。2015年度は最終年度であるため、研究計画に即して、使用する予定である。
親水性・疎水性を可逆的に変化させる表面を用いた細胞培養

温度に応答して新水性と疎水性を大きく変化させるポリイソプロピルアクリルアミド(PIPAAm)グラフト化表面は37°Cで細胞を接着させ、温度低下によって細胞を脱着させる興味ある特性のあることを見いだした。このような表面を用いると、細胞を37°Cで培養し、細胞を増殖させた後に温度低下によって細胞を脱着させ回収することができた。この場合、細胞と培養皿との結合界面に水が侵入、細胞と材料表面との結合点が水と置換し細胞が脱着するために細胞の表面はほとんど構造的に変化せず、機能も保持させることができる。通常、トリプシンで処理して回収した細胞は表面タンパク質の破壊と機能低下を引き起こす。この点で温度応答性培養皿は培養細胞の新しい回収手法としてきわめて有効であり、従来トリプシン処理で回収されていた細胞と同時にトリプシンによって機能低下が大きく維代培養が不可能であった細胞への適用にも期待の持てる新しい細胞回収法であることが示された。事実、肝細胞のアルブミン産生能を調べると、トリプシン処理によって機能は大きく低下するのに対し、温度応答性培養皿による温度低下による細胞の脱着による回収では、回収操作による機能低下はほとんどないことが明らかにされた。さらに内皮細胞をコンフルエントに培養した後に、このシートを壊すことなく温度低下によってはく離回収できる方法にも利用することができた。このことは培養細胞の2次元マニピュレーションを可能にする新しいテクノロジーであることが示されたことであり、細胞工学の重要な基礎・基盤となると考えられた。以上のように材料表面に温度で親水性と疎水性を大きく変化させる機能を導入し、これを細胞の接着および脱着の抑制に応用するという新しい概念が示されたのと同時に、その細胞回収の新手法としての有効性が明らかにされた。ポリイソプロピルアクリルアミド(PIPAAm)が、水中において低温で充分に水和し引き延ばされた構造を示すことを利用し、培養皿表面にPIPAAmを表面グラフトさせ、37°Cで疎水性、32°C以下で親水性となる表面を合成した。イソプロピルアルコールにモノマーを溶解させこれに電子線を照射して表面グラフトを行った。この場合モノマー濃度を種々変化させ、表面の厚さを0.5μm50μmの範囲で変化させる条件を設定した。グラフト表面をESCA、表面多重反射赤外スペクトルで解析しPIPAAmが最外層の表面では完全におおっていることを明らかにした。また、動的接触角測定により32°C以上でCosθがほぼ0、すなわちポリスチレンとほぼ同様な疎水性表面となり32°C以下ではかなり大きな親水性となることが明らかにされた。このような親水-疎水性の可逆的に変化する表面を用い、肝細胞および内皮細胞は37°Cで市販の培養皿とほぼ同様の増殖性を示すことが示された。また、10°Cに温度を低下させることによって肝細胞はアルブミン産生機能を、内皮細胞はプロスタグランジンI_2の産生機能を失うことなく脱着・回収できる(トリプシン処理による脱着と大きく異なる)ことが明らかにされたさらに細胞内骨格構造の影響についても代謝阻害剤を用いて検討が進められた。脱着に際して材料表面の親水化と同時に接着細胞の材料との結合点が水と交換し、細胞膜の動的変化によってより脱着が促進される機構が見いだされた。すなわち、温度低下によって材料表面を親水性化させて細胞との結合点を切断すると同時にある程度細胞の代謝変化が生起する1015°C付近で良好な細胞脱着を生起させることが明らかにされた。温度に応答して構造を大きく変化させるポリイソプロピルアクリルアミド(PIPAAm)をプラズマ照射ポリスチレン培養皿表面上に電子線照射によって重合して導入した。

この表面は温度によってぬれを大きく変化、32°Cでcostheta=0、20°C以下ではcostheta=0.54という変化を示した。この表面上、37°Cで内皮細胞、肝細胞を培養し、その後温度低下によって細胞を機能低下させることなく剥離、回収する手法を開発した。細胞の接着にはPIPAAmのコートの厚さがきわめて重要であり、0.5mu以下のきわめて薄い表面修飾が重要であることが明らかにされた。さらに、細胞を剥離するに際し、細胞と材料間の相互作用を温度低下によって小さくさせる効果と同時に、細胞代謝が剥離するときにきわめて重要であることを見いだした。すなわち、温度を低下させればさせるほど、表面は水和し、細胞は剥離しやすくなるが、細胞が剥離する際に細胞の形態を偏平から球状に変形させることが必須であり、このプロセスが代謝に大きく影響することを明らかにした。例えば、4°Cで5分間インキュベートした後に常温に戻すと細胞が剥離し始めるという興味ある事実は、この細胞の代謝の影響と考えることができる。これにより、細胞の接着はもとより、脱着についても細胞の代謝の影響を考慮することが重要であり、このことは培養細胞の剥離・回収のみならず一度細胞を材料表面に接着させ、その後に剥離することによって代謝の違いを利用した新しい細胞分離法も可能であると考えられた。ポリイソプロピルアクリルアミド(PIPAAm)グラフト化表面は温度によって親水性と疎水性を大きく変化させ、これにより細胞を接着させたり脱着させることができることを内皮細胞と肝細胞で明らかにした。細胞の温度低下による脱着メカニズムは、グラフト化されたPIPAAmが水和し、細胞と材料間の相互作用を大きく低下させることよる。この場合、粘着した細胞は材料との相互作用が小さくなるに従ってその扁平になった形態を丸い形に変形させて脱着することが観察された。この形態変化はATP代謝を伴うため、アジ化ソーダなどの代謝阻害剤によって影響されることがわかった。このため温度を4°Cに低下させるとグラフト鎖の水和は促進されるが、細胞の代謝が低下するため脱着速度は10°Cに比べ小さくなることが確認された。さらに内皮細胞と肝細胞では脱着する最適温度が異なることが確認され、細胞を接着させた後に温度低下の大きさを変化させることによって脱着をコントロールできることが明らかとなり、新しい細胞分離法としての可能性も示唆された。さらに、内皮細胞と肝細胞を培養しコンフルエントにした後に、細胞-細胞間の結合を損なうことなく細胞シートを温度低下によって回収する手法が確立された。このことは細胞集合体の2次元マニュピレーションを実現する新手法となることが期待できる。
グリコール酸系生分解性ポリエステルの高性能・多機能化

ポリグリコール酸(PGA)およびポリL-乳酸(PLLA)などの生分解性ポリエステルの一般的な合成法としては出発物質としてグリコリドおよびラクチドを用いた開環重合による方法とGAやLAの脱水反応に伴う直接重縮合法がある。工業的には開環重合による方法が採用されており直接重縮合による方法はほとんど研究が行われていなかった。本研究では、PGAをグリコリドからでなくGAの直接重縮合法から得る方法に関して検討を行った。さらに柔軟性を有するPGA系の生体内吸収性縫合糸を開発するためGAとε-カプロラクトン(ε-CL)との共重合についても検討を加える予定である。15年度の研究実施内容はGAやLAを用いた直接重縮合法による高分子量のPGAやPLLAの合成条件の最適化である。まず、LAやGAの脱水縮合反応においては二つの平衡が考えられる。一つはポリマーの末端のCOOH基とOH基の縮合に伴う脱水平衡、もう一つはPLLAとL-ラクチドまたPGAとグリコリドとの環鎖平衡である。高分子量のポリマーを得るためには脱水反応を活性化し、末端のバックバイティングによる環化を減少させる必要がある。そこで、環鎖平衡の原因となるエステル交換反応を活性化せず脱水反応速度を上昇させるような新規触媒系のスクリニングテストを行った。LAやGAを用いた溶融・固相系後重縮合法による実験結果としては通常ポリエステル合成触媒として用いられている酸化スズ、塩化スズなどのスズ系の触媒がポリマーの分子量を上昇させるのに効果があることを確認した。さらに同モルのp-トルエンスルホン酸などのプロトン酸を加えることにより比較的短い反応時間でポリマーの分子量が飛躍的に上昇(PLLA ; Mw【greater than or equal】600,000Da, PGA ; Mw【greater than or equal】90,000Da)することを見出した。その詳しい内容は近日学会誌などを通して発表する予定である。
哺乳類エンブリオ全胎生期連続培養法の開発と発生神経科学への応用

本研究では、哺乳類胎仔を体外で生存させる新しい方法として研究代表者が独自に開発した経胎盤灌流法を改良、発展させるとともに、これを哺乳類胎仔発生神経科学的研究に応用した。方法上の改善点は第一に、マウス胎仔に対する経胎盤灌流法を確立し、胎仔をin vitroで30時間生存させることを可能にした点である(Suzue,1994)。マウスで経胎盤灌流が可能になった事の大きな利点は、マウスでは強力な遺伝子標的法等が使用できること、またラットに比べ灌流液の必要量が少なく、貴重な成長因子、血清等を使って胎仔を長時間良好な状態で維持することが可能になった点である。第二の改善点は、新設計の無菌的灌流システムを作製、使用することにより実験系全体を無菌にすることができた事である。このことによりコンタミネーションを生じなすい富栄養の培養液を使用して胎仔を長時間維持することが可能になった。以上の改善を加えた経胎盤灌流法を用いて、胎仔の神経系の発達過程について検討した結果、マウス胎仔において神経系の活動により生ずる自発運動が、従来考えられてきたよりも2-3日早い胎齢11-12日から出現することが新たに明らかになった。この新知見は、神経系の発生の非常に早い時期から神経回路網形成に神経の活動が関与しているという新しい可能性を示唆している。また、経胎盤灌流によりin vitroで生存させたマウスに蛍光色素を適用し、種々の神経細胞を生きたまま選択的に染色することが可能であり、また神経細胞を生きたまま単離、培養することが可能であることも明らかになった。以上のような、経胎盤灌流法の進歩により、in vitroの胎仔の状態を(特に栄養面で)大幅に改善することができたので、この方法が、哺乳類胎仔に自由に実験操作、観察の行えるユニークな系として今後益々発展し、広く応用されて行くことが期待される。研究代表者は、妊娠後期ラット、マウス胎仔をin vitroで生存させる経胎盤潅流法を、世界に先駆けて開発している。本年度の研究においては、この方法の改良を目的として、本研究の当初のプランをもとに新しい方式による培養装置の試作を行い、その基本性能についての多くの重要な知見を得た。すなわち、新しい培養方式は、経胎盤潅流法開発の当初より用いていて方法として確立している従来の潅流培養方式に比べ、構造的にかなり複雑になるが、十分に実現可能であることが明らかになった。またこの方法を用いて、比較的高価な培養液、ホルモンなどの使用が可能になりその結果、種々の栄養素、ホルモンの添加によって、胎仔の状態が大きく改善されることが明らかになった。また、経胎盤潅流法の発生神経科学への応用として、蛍光色素DiI等を、潅流中のラット胎仔の神経組織に局所注入して、特定のニューロンを順行性、逆行性に、生きたまま染色、蛍光ラベルする方法を開発した。このことは、経胎盤潅流法が、種々の細胞マーカー、トレーサーによる細胞ラベリング法と組み合わせることにより、ニューロンなど神経系の細胞の分化、移動、神経線維の成長などの研究に、広く応用可能であることを示しており、この方法が、哺乳類の発生神経科学的研究に、有力な手段であることを意味している。
オープンスキル系競技選手の敏捷性を評価する新規テスト開発

オープンスキル系競技スポーツ選手の敏捷性を適切に評価するテストを作成するために,平成30年度は上肢の連続選択反応時間の試行間信頼性を検討した。対象者は青年男性30名であった。高さ70cmのテーブル上に正方形(15cm)のハンドタッチパネル3枚を対象者の右(左)側斜め前方向,真横方向,斜め後方向に15cm間隔に配置(各パネルの中心から対象者までは30cm)した。対象者は机の横で立位し,腰に右(左)手を当てた状態からパソコンの画面上に表示されたパネルを右(左)手で素早くタッチし,再び腰に右(左)手を戻し,次の刺激を待った。刺激提示(40bpm)はパネルに各1回タッチするように設定し,パソコン画面上に表示した。1試行計3回の選択反応時間を測定し,平均値を評価変数とした。パネルのタッチ順序及び左右手の試行順序は対象者ごとにランダムとした。測定は左右手それぞれ3試行実施した。評価変数の試行間差を検討するために,対応のある1要因分散分析を行った結果,右手と左手ともに有意な主効果は認められなかった。評価変数の試行間信頼性を検討するために,級内相関係数を算出した結果,右手と左手ともに0.7以上の高値であった。以上,青年の場合,上肢の連続選択反応時間には試行間差がなく,信頼性は左右手の違いに関わらず高いと判断される。平成30年度は連続選択反応時間の試行間信頼性を検討することを大目的とした。下肢と上肢の複合的な連続選択反応時間の試行間信頼性は検討することができなかったが,上肢の連続選択反応時間の試行間信頼性を検討することができた。来年度は,オープンスキル系の競技スポーツ選手を対象に,上肢と下肢の連続選択反応時間の試行間信頼性を検討する。合わせて,オープンスキル系競技スポーツ選手の連続選択反応時間と一般青年の連続選択反応時間の比較検討を行う予定である。今年度の測定結果の詳細及びデータの解析結果は,次年度開催される学会において発表予定である。(理由)当初計画していたよりも測定規模が小さく,人件費に関わる時間が短縮されたため。(使用計画)来年度は,長期間にわたる測定,それに伴う膨大なデータの入力作業があるため,その分の人件費として使用する予定である。
生理活性分子「糖鎖結合フラーレン」の創製

糖鎖結合フラーレンは、フラーレンがもつ特異な分子特性や生物活性に、糖が示す細胞標的性を付与した機能性分子である。本申請研究では、糖鎖とフラーレンを直接、或いは間接的に結合させるための有機化学的、並びに酵素化学的手法の開発を行い、新しい生物活性分子としての「糖鎖結合フラーレン」を作り出すことを目的とした。フラーレン研究は、糖鎖研究と同様、物理、有機化学、薬学などの幅広い分野で、最も注目をされている分野の一つである。本課題研究は、この2つの研究領域の境界に位置し、これを融合して新しい機能性分子を開拓することをねらいとした。本研究の主な成果は次の通りである。1)生理活性糖鎖誘導体の有機化学的、並びに酵素化学的調製法の開拓:新規グリココシルドナーの分子設計を行い、グルボ系糖鎖を効率的に合成する手法を確立した。ガラクトース転位酵素が、L配置の糖や鎖状アルコールを基質として非天然型糖鎖結合を形成することを見い出した。2)糖鎖結合フラーレン並びにフラノールの合成:天然或いは非天然型生理活性糖鎖をC60フラーレンに導入する一般法を開発し、その合成に成功した。グリコシルアジドを経由する方法で、糖とフラーレンが1:1に結合した糖結合フラーレンを得た。さらに、これらが糖認識蛋白質と強く結合する生物活性を示すことを明かとした。本研究では、新しい生理活性分子としての「糖鎖結合フラーレン:Fullerene Glycoconjugates」の分子設計とその合成法を確立することを目的とした。糖鎖結合フラーレンは、物理特性や生物活性が全く異なる2つの機能性分子からなる新しい生理活性分子である。その分子設計と期待される生物活性について、申請者らが初めて提案した。一つの機能性分子は、水溶性分子「糖鎖」であり、他方は、脂溶性分子「フラーレン」である。両者が各々有する特異的な機能を、ひとつの分子に組み込みこむことによって、新しい生理活性を有する複合型機能性分子の開発が期待される。平成12年度は、単純な糖分子を糖アジドに変換後、環化付加反応によりフラーレンに導入する手法について検討を行なった。得られた糖フラーレンの異性体をHPLCカラムによる分離、各種スペクトルメトリーによる構造解析を行った。その結果、本反応では、[5,6]-アザフラロイドと[6,6]-アジリジノフラーレンが約2:1で生成すること、さらにそれらの異性体の解析にCD(円偏光二色性)スペクトルが有効であることを、それぞれ明らかとした。また、これらを水酸化ナトリウム処理により、高い水溶性を有する糖鎖結合型フレノールを初めて合成した。それらは、糖認識レクチンに対して特異的な結合性を示すこと、さらに、フレノールにみられる赤血球凝集活性が糖の導入により緩和されることを見い出した。フレーレンに導入する各種生理活性糖鎖を化学的、並びに、酵素化学的に合成するする手法について検討した。その中で、硫酸化糖鎖ライブラリーを硫酸加水分解酵素を用いて、位置選択的に合成し、炎症や癌転移の阻止に有効と期待されるセレクチンアンタゴニスト分子を効率的に合成する「糖鎖モジュール法」を提案した。糖転移酵素の新規反応を開拓することを目的とした研究の中で、ミルク由来の転移酵素がL-糖を含む糖鎖合成を触媒し、各種新規糖鎖を与えること、鎖状分子を基質として糖グリセロール骨格を形成することを、初めて見い出した。本年度の主な成果は次の通りである。

1)生理活性糖鎖誘導体の有機化学的、並びに酵素化学的調製法の開拓:新規グリココシルドナーの分子設計を行い、グルボ系糖鎖を効率的に合成する手法を確立した。ガラクトース転位酵素が、鎖状アルコールを基質として非天然型糖鎖結合を形成することを見い出した。さらに、ガラクト型トレハロースが、べろ毒素を中和する生物活性を有すること見い出した。2)糖鎖結合フラノールの合成と生物機能評価:生理活性糖鎖を60フラレノールに結合した新規化合物を分子設計し、その合成に成功した。グリコシルアジドを経由する方法で、糖とフラーレンが1:1に結合した糖結合フラーレンを得た。さらに、水酸化を行い目的とする糖鎖結合フラレノールを得た。これらが糖認識蛋白質と強く結合することを明かとした。
ハワイ日系人によるコード切替えに関する研究

米国ハワイ州ヒロ市で収集した日系人の発話データを対象にコード切り替えに関し分析を行った。世代別に分析を行った結果、2世と3世は方言的特徴が見られ、接続詞や応答詞など機能語の借用語が多いという共通点が観察された。また、「日系人と日本人との間の会話」と「日系人同士の会話」の間の違いについて分析を行った。その結果、「日系人同士の会話」のほうが日本語と英語の間で頻繁にコード切換えが起き、ハワイクレオール英語も多く用いられていることが明らかになった。今年度前半は、前年度までに収集したデータのテキスト化作業を行い、既に文字化されたデータとあわせて分析を行った。平成24年9月に、米国ハワイ州ヒロ市において、日系2世8名から発話データ約7時間を収集し、また、テキスト化できなかった部分や解明できなかった語の意味や使用方法について、日系2世と調査協力者(ハワイ大学ヒロ校本田正文准教授)にインタビュー調査を行った。後半は、主に新たなデータのテキスト化と分析結果の検証を行った。今年度分析を行った主たるデータは、日系2世4名、帰米2世1名、日系3世1名によるものである。帰米2世とは、ハワイで生まれた後日本で教育を受けハワイに帰国した2世を指す。個々のデータの分析を行った後、世代による違いを考察した。その結果、もっとも日本語を話す割合が高かったのは帰米2世であり、流暢に日本語を話し、英語からの借用語は非常に少ないという特徴があった。2世と3世は、方言的特徴が見られ、接続詞や応答詞など機能語の借用語が多いという共通点が観察された。また、前年度に引き続き「日系人と日本人との間の会話」と「日系人同士の会話」間の違いについて、データを増やした上で分析を行った。その結果、「日本人との会話」は日本語文の割合が高く、英語、ハワイ語、ハワイクレオール英語からの借用語が少なかった。さらに、発話データの特徴をハワイで刊行されていた日本語新聞のデータと比較する分析も行い、ハワイにおける日本語の特徴を多角的に分析した。分析結果は、論文「ハワイ日系人の日本語」(『オセアニアの言語的世界』に収録)にまとめた。米国ハワイ州ヒロ市にて期間中計6回の調査を行い、日系2世と3世あわせて16名から発話データを収集した。既に採取していたデータも含め文字化作業を行い、コード切替えに関し分析を行った。分析では、日系2世、3世、帰米2世(ハワイで生まれた後日本で教育を受けハワイに帰国した2世)別に分析を行い、世代による差異を考察した。その結果、帰米2世がもっとも日本語を話す割合が高く、英語からの借用語が少ないという特徴が見られた。2世と3世は方言的特徴が見られ、接続詞や応答詞など機能語の借用語が多いという共通点が観察された。その結果、「日系人と日本人との間の会話」は日本語文の割合が高く、英語、ハワイ語、ハワイクレオール英語からの借用語が少なかった。さらに発話データの特徴をハワイで刊行されていた日本語新聞のデータと比較する分析も行い、ハワイにおける日本語の特徴を多角的に分析した。研究成果は、「ハワイ日系二世の言語切替えに関するケーススタディ」(2013『東アジア日本語教育・日本文化研究』第15号に収録)、「ハワイ日系人の日本語」(2013『オセアニアの言語的世界』渓水社に収録)、「ハワイにおける日本語語彙の共通語化」(2014『東京学芸大学紀要総合教育科学系II』第65集に収録)、報告書『ハワイ日系人によるコード切替えに関する研究ハワイ日系人の発話資料』にて発表した。米国ハワイ州ヒロ市において、平成23年9月に日系2世4名から、発話データを収集した。既に採取していたデータとあわせ、その中から約15時間分の文字化作業を行い、分析を行った。今年度分析を行ったのは、日系2世2名の発話である。「日系人同士の会話」と「日系人と日本人の会話」別に分析を行い、それぞれの特徴を分析した。その結果、1)「日系人同士」の会話では文単位の切替えが多く、英語文と日本語文が頻繁に切り替わる、2)「日系人同士の会話」では、日本語に英語の語を借用するという語レベルの切替えが多い、3)日本語文における英語語句は、名詞、感動詞、接続詞、代名詞などが多い、4)英語文における日本語の使用は、終助詞、副詞、名詞が比較的多い、5)「日系人同士の会話」では、日本語か英語か容易に判断できない文(混交文)が多く観察された。5)については、たとえば「近いな思ったら、I stay bang him.」のように主節が英語、従属節が日本語という構成の文が大半であった。

平成24年3月、再度ヒロにおいて、上記文字化作業および分析過程において解明できない箇所について、日系人2世とハワイ大学ヒロ校本田正文准教授にインタビューを行い、追跡調査を行った。また、日系2世6名より新たな発話データを得た。ハワイ日系2世の言語切換えの実態は、今まで詳細に研究されておらず、また、高齢化が進み、データ収集が年々難しくなっている。その中で、80歳以上の日系人10人から発話データを得られたことは、ハワイ日系人の日本語使用の実態を解明する上で非常に意義深い。分析結果(ハワイ日系人による言語切替えの実態)は、平成23年11月に「東アジア日本語教育・日本文化研究学会2011年度国際学術発表大会」にて報告した。本年度の研究計画は、1)これまでに収集したデータのテキスト化作業、2)テキスト化したデータの分析、3)「日系人同士の会話」と「日系人と日本人との間の会話」の相違点の検討を行うことであった。1)については、録音状況のよくないデータを除くデータのテキスト化作業を終了した。録音状況のよくないデータのテキスト化作業が残っているものの、当初の予定をほぼ達成できたと言える。2)については、9月までにテキスト化作業が終了したデータの分析を行った。データを日本語文と英語文に分類し、それぞれの特徴を分析した。分析内容は、論文「ハワイ日系人の日本語」(『オセアニアの言語的世界』に収録)にまとめた。3)については、「日系人同士の会話」と「日系人と日本人との間の会話」を分析し、両者の間の相違点を分析した。上記の理由により、おおむね順調に進展していると判断できる。本年度の研究計画は、1)ハワイにおける発話データの収集、2)発話データのテキスト化、3)データの分析を行うことであった。1)については、ハワイ州ヒロ市において2回の実地調査を行った。日系人約10名から発話データを得ることができ、当初の目標を達成できた。2)については、既に収集していたデータと本年度収集したデータの文字化作業を行った。日本語、英語、ハワイクレオール、ハワイ語が混在しているため、容易な作業ではなく、多くの時間を要した。3月のハワイにて追跡調査を行うなどして、約15時間分のデータの文字化を完成させた。完成できたデータは、当初の予定を下回ったが、完成度の高い文字化データを作成することができ、ほぼ順調に進んだと言える。3)テキスト化されたデータの分析を行い、「日系人同士」の会話と「日本人と日系人」の会話の間の違いを中心に考察した。ハワイ日系人の発話について、「日系人同士」の会話と「日本人と日系人」の会話の間の違いや混交文の特徴をはじめて明らかにすることができた。また、この分析結果は、11月の学会にて発表し、論文の投稿も行った。まず、テキスト化が終わっていないデータのテキスト化を完成させる。第2に、全データを分析し、明らかになった現象の要因、コード切替えの要因について分析する。第3に、分析する上で検討すべき事項について、ハワイにおいて日系2世を対象にフォローアップインタビューを行うとともに、研究協力者(ハワイ大学ヒロ校本田正文准教授)と意見交換を行う。成果発表として、8月に学会発表(東アジア日本語教育・日本文化研究学会)を行う。その後、全結果をまとめ報告書を作成する。
レチノイン酸と、神経細胞死誘導性抗APP抗体を併用した神経芽細胞腫の萌芽的治療

前年までの検討で、抗APPモノクローナル抗体はSH-SY5Y細胞に細胞死を誘導したが、NIE115細胞では細胞死は抗APP抗体によっては誘導されなかった。また、既に報告したように、NIE115細胞にレチノイン酸処理を行ってもAPP発現量の有意に変化は観察されなかった。しかし、レチノイン酸がAPP発現量を上昇させなかったからといって、一定量のAPP発現がNIE115細胞には見られる為、抗APPモノクローナル抗体がNIE115細胞に細胞死を誘導できないのは、APPが引き金をひく細胞死機構が欠除する為とは結論できなかった。そこでもう一度原点に立ち帰って考察した。NIE115細胞において抗APPモノクローナル抗体が細胞死を誘導し得ない理由には、2通りあり得た。第1が、抗体による細胞死誘導機構が不十分、もしくは存在しない場合。第2が、抗体による細胞死誘導機構は備わっているが、細胞死抑制機構が発現している為、最終的な細胞死が誘導されない場合である。これらを区別する為、SH-SY5Y細胞とNIE115細胞を融合し、抗APPモノクローナル抗体が細胞死を誘導するか否かを検討した。この目的の為、まず、SH-SY5Y細胞にPSV2neoを安定発現する細胞株とNIE115細胞にPBabe/puroを安定発現する細胞株を作成した。両者を融合し、ネオマイシンとピューロマイシンの両者に耐性の細胞株を選別した。しかし、得られた細胞株は増殖が遅く、最終的に継代培養可能な細胞株として樹立できなかった。現在、これに代わる方法として、SH-SY5Y細胞にEGFPを発現する細胞株と、NIE115細胞にdSRedを発現する細胞株を一過性に融合し、緑色蛍光と赤色蛍光とを同時に発生する細胞をFACSソーターにて分取し、分取された細胞群に対して抗APP抗体が細胞死を誘導するか否かを検討中である。(1)抗APPモノクローナルの作成APP細胞外ドメインをコードするcDNAを用いて、大腸菌でGST-APPを発現させた。アフィニテイ精製したGST-APPを抗原にして、型のごとく、マウスに免疫した。抗体の出現後、取り出したマウス脾細胞とP3-X63Ag8形質細胞をフューズさせ、ハイブリドーマを作成した。分泌される抗体の性質をF11神経細胞にアポトーシス誘導能で選別し、5クローンを最終的に採取した。(2)ヒト神経芽細胞腫株に対するモノクローナル抗体の殺細胞死効果の検討いくつかの細胞株にまず抗Alz90抗体を処理して、トリパンブルー法で効果をみた。その結果、典型的な例として、以下の2細胞株が得られた。SH-SY5Y細胞株では細胞死が誘導されたが、N1E115細胞では誘導されなかった。同時にAPPの発現をウエスタン法でチェックしたところ、前者にはAPPの発現がみられたが、後者にはみられなかった。この結果は我々の予測と完全に合致している。(3)レチノイン酸処理によるAPP発現誘導及び細胞死効果の誘導N1E115細胞にレチノイン酸(RA)を10mM、8日間処理するプロトコール等でAPP発現誘導を試みているが、現在のところ十分なAPP発現を誘導できていない。その他の分化誘導剤の併用等を加味した新たなプロトコールを検討中である。
工学の基礎に現れる偏微分方程式に対する逆問題の解の構成

逆問題解析を軸に,工学の基礎に現れる偏微分方程式に対して,主として以下の研究成果を得た.1.非等方弾性体方程式において,非等方性が等方弾性体の弾性テンソルからの摂動によって与えられるとし,摂動には完全な非等方性を仮定したうえで,弾性体の表面を伝わるRayleigh波の速度が,等方弾性体のときと比べてどう変化するかを摂動公式として導いた.21個の非等方弾性テンソルの独立成分の中,どの成分がRayleigh波の速度の一次摂動に影響するかを明確にし,その寄与の仕方をexplicitな公式で表示した.残留応力項を含む場合も,それらのRayleigh波速度の一次摂動への寄与の仕方を明確にした。さらにRayleigh波のpolarization vectorの縦波成分と横波成分の比であるpolarization ratio,およびそれらの成分間の位相変化の一次摂動に対しても同様な考察を行った.以上の結果は,Rayleigh波の観測から弾性体のもつ非等方性,残留応力を決定する逆問題に一つの方向性を示唆すると期待される.2.導電方程式において,局所化されたDirichlet to Neumann mapから,境界での導電係数および法線方向微分を弱形式で再構成する公式を与え,数値実験で検証を行った.ここでの数値シミュレーションは,境界での導電係数を再構成し次にその値を使って境界法線方向の微分の値を再構成するという従来の帰納的再構成ではなく,Dirichlet to Neumann mapから直接,微分値を再構成する公式に基づくもので,数値的にも高精度で,効率の良い再構成方法であることが検証された.3.スカラー保存則方程式において,流れ関数を未知とし,解の不連続面であるshockを観測することで流れ関数を同定する逆問題を考察し,流れ関数の一意性の証明,および高階微分係数の再構成を行った.逆問題解析を軸に,工学の基礎に現れる偏微分方程式に対して,主として以下の研究成果を得た.1.非等方弾性体方程式において,非等方性が等方弾性体の弾性テンソルからの摂動によって与えられるとし,摂動には完全な非等方性を仮定したうえで,弾性体の表面を伝わるRayleigh波の速度が,等方弾性体のときと比べてどう変化するかを摂動公式として導いた.21個の非等方弾性テンソルの独立成分の中,どの成分がRayleigh波の速度の一次摂動に影響するかを明確にし,その寄与の仕方をexplicitな公式で表示した.残留応力項を含む場合も,それらのRayleigh波速度の一次摂動への寄与の仕方を明確にした。さらにRayleigh波のpolarization vectorの縦波成分と横波成分の比であるpolarization ratio,およびそれらの成分間の位相変化の一次摂動に対しても同様な考察を行った.以上の結果は,Rayleigh波の観測から弾性体のもつ非等方性,残留応力を決定する逆問題に一つの方向性を示唆すると期待される.2.導電方程式において,局所化されたDirichlet to Neumann mapから,境界での導電係数および法線方向微分を弱形式で再構成する公式を与え,数値実験で検証を行った.ここでの数値シミュレーションは,境界での導電係数を再構成し次にその値を使って境界法線方向の微分の値を再構成するという従来の帰納的再構成ではなく,Dirichlet to Neumann mapから直接,微分値を再構成する公式に基づくもので,数値的にも高精度で,効率の良い再構成方法であることが検証された.3.スカラー保存則方程式において,流れ関数を未知とし,解の不連続面であるshockを観測することで流れ関数を同定する逆問題を考察し,流れ関数の一意性の証明,および高階微分係数の再構成を行った.1.導電方程式に対する境界値逆問題において,局所化されたDirichlet to Neumann mapから、導電係数およびその境界法線方向の微分を,弱形式として再構成する問題に対して、数値実験で実現化を行った.これは,導電体の表面のある部分において,電気変位と電流を局所的に測定することで,その表面近くでの導電率を決定する境界値逆問題の数値シミュレーションである.弱形式での再構成とは,与えられた密度関数と導電係数との合成積を再構成することであり,導電係数の値がごくわずかの領域で変化する場合に,導電係数自身の再構成よりも,インピーダンストモグラフィーの現場では実際的である.ここでの数値シミュレーションは,境界での導電係数を再構成し次にその値を使って境界法線方向の微分の値を再構成するという従来の帰納的再構成ではなく,Dirichlet to Neumann mapから直接,微分値を再構成する公式に基づくもので,数値的にも高精度で,効率の良い再構成方法であることが検証された.2.保存則方程式の初期値問題の弱解は、初期値が滑らかな関数であっても,有限時間内にshock(不連続性)を有する.

そこで、スカラー保存則方程式中の流れ関数を未知とし,解のshockを観測することで,流れ関数を同定する逆問題を考察した.第一に、コンパクト台の任意の初期関数を与えたとき,2つの流れ関数から生じた解のshockが,十分時間が経った後,一致すれば,ある有限の区間上で,流れ関数も一致することを示した(局所一意性).つぎに、この、2つの流れ関数が一致する区間は,初期関数を上手く選ぶことにより,任意に長くとれることを示した(大域的一意性).さいごに,解の不連続点の軌跡(shock curve)の時刻無限大での漸近公式の各係数から,流れ関数の原点での高階微分係数が再構成できることを示した.以上の結果は,ヘルシンキ,および台湾台北における逆問題の国際研究集会において発表した.1.弾性体が残留応力と組織異方性による非等方性をもつ場合,弾性体の表面を伝わるRayleigh波の振幅の偏りを表すpolarization vectorに,非等方性が与える影響を考察し,polarization vectorの,表面に水平な成分と表面に垂直な成分の比であるpolarization ratioに対して,非等方性の線形のオーダーまでを含む摂動公式を導出した.すなわち,等方弾性体のpolarization ratioはラーメ定数をもちいて表示されるが,非等方性を等方弾性体からの摂動とみなした場合,弾性体の表面を伝わるRayleigh波のpolarization ratioが,等方弾性体のときと比べてどう変化するかを調べたものである.このpolarization ratioの摂動公式と,非等方性によるRayleigh波の伝播速度の摂動公式とから,数種類の材質に単軸応力を加えた場合には,polarization ratioの変化率は,伝播速度の変化率の数倍であることが判明した.すなわち,polarization ratioの方が,非等方性に対するsensibilityがよいということがわかるRayleigh波のもつ情報から,弾性体の未知の非等方性を測ることは,30年以上前より研究されてきた非破壊検査における理論,実験両面での大きな逆問題であるが,上述の結果は,この逆問題に一つの方向性を示唆すると期待され,海外共同研究者のC-S.Man教授と,国際学術誌への投稿を準備している.2.局所Dirichlet toNeumann mapから,境界での導電係数,およびその境界法線方向の導関数を,optimalなregularity条件下で再構成する問題を総括し,京都大学数理解析研究所における共同研究集会「応用逆問題の新しい展開」にて成果発表した.3.スカラー保存則方程式において,解の不連続性(shock)から,保存則を支配する流れ関数を同定する逆問題の研究論文が,初期関数の選び方を考慮した大域的一意性の結果も含む形で,国際学術誌Invese Problemsに掲載された.弾性波動方程式の解のうち,自由境界表面に振幅が集中している弾性表面波(Rayleigh波)に関して研究を行った.弾性体表面でのRayleigh波の速度を調べることで,弾性体の非等方性を測ることは,30年以上前より研究されてきた地球物理,材料力学での理論,実験両面での大きな問題である.しかし,多くの結果は弾性体の種類に固有な方法を使い,統一的なアプローチが確立されていない.
組織工学の無機材料合成への応用とパノスコピック機能材料の創製

本研究は、先行構築したフレームワークに目的物質を成長させる組織工学の手法を無機材料合成に取り入れ、マクロスコピックな形態、メソスコピックな構成単位の配列、ミクロスコピックな結晶および表面構造といった多重スケールにおいて高度に組織化された「パノスコピック材料」の合成方法の確立を目指すものであり、上記の研究期間において以下の成果が得られた。(1)先行フレームワークヘの析出に適した機能性無機材料の選択と合成条件の確立有機素材からなるフレームワーク上に成長させる必要性から、二酸化チタン、酸化亜鉛などの機能性セラミックスを室温付近の水溶液中で合成する条件を検討し、濃度・pHに依存する溶存種の化学ポテンシャルの制御によって所望の結晶相を得られることが示された。すなわち、目的物質のミクロスコピックな構造制御の可能性が示された。(2)目的無機材料の成長に及ぼす共存溶存種の効果前駆溶液中に、特定のアニオンを共存させることで析出する結晶の微視的な形状が変化することを確認し、その種類と濃度の制御によって目的とする無機材料のメソスコピックな構成単位を制御することが可能となった。(3)先行フレームワークの選択と無機材料の成長によるバノスコピック材料の合成マクロスコピックな形態制御に適したフレームワークを探索し、コットンなどの有機繊維およびその集積体、ポリアクリル酸などの吸水性ポリマーのヒドロゲル、界面活性剤水溶液の発泡体がフレームワークとして有効であることを見出した。上記(1)-(3)の方法を組み合わせることで、二酸化チタン、二酸化ケイ素、リン酸カルシウムなどの機能性無機材料におけるパノスコピック構造の設計と合成の指針が得られた。さらに、このようなパノスコピック構造を持つ二酸化チタンにおいて、優れた光触媒活性が得られ、当該構造の有効性が確認された。本研究は、先行構築した有機物のフレームワークを機軸として所望の無機物質を合成することにより、マクロ(mmcm)、メソ(nmμm)、ミクロ(Ånm)の階層的なすべてのスケールにおいて高度に組織化された機能材料を創製することを目的としている。初年度は、マクロおよびメソ領域の制御を目的としたポリアクリルアミドゲルのフレームワークに二酸化チタンや酸化亜鉛を析出させることによる階層性セラミックスの合成手法の探索とその条件設定をおこなった。その結果、マクロおよびメソ構造制御に関して以下の知見が得られた。(1)ポリアクリルアミドゲルのフレームワークとしての有用性:ポリマーの重合時に酸化物の前駆体分子を導入することによりポリマー内に酸化物を均一に含む複合体が作製できた。さらに、有機物を燃焼除去することでポリマーのマクロ形態を転写したセラミックス(二酸化チタンおよび酸化亜鉛)が得られた。すなわち、先行構築ポリマーによるマクロ形態の制御が可能であることが示された。(形態支持骨格としてのポリマー繊維の導入は必ずしも必要とされなかった。)(2)発泡剤の導入によるメソ構造の制御:ポリアクリルアミドゲルに尿素を添加することによって加熱時に発泡させることが可能であった。これにより、μmオーダーのセル構造の構築が可能となったばかりでなく、10-100nmレベルの細孔構造への影響も示唆された。すなわち、本研究における新規なメソ構造制御手法の可能性が示された。(3)パラメータの最適化の検討:上記のマクロ、メソ構造制御法に関して、原料濃度、pH、熱処理条件などのパラメータと最終的な構造との関連を検討した。さらに、本方法によりマクロおよびメソ構造を制御した二酸化チタンを用いて光触媒活性を測定したところ優れた性能が得られたことから、構造制御の有用性が示された。

本研究は、先行構築したフレームワークに目的物質を成長させる組織工学の手法を無機材料合成に取り入れ、マクロスコピックな形態、メソスコピックな構成単位の配列、ミクロスコピックな結晶および表面構造といった多重スケールにおいて高度に組織化された「パノスコピック材料」の合成方法の確立を目指すものであり、上記の研究期間において以下の成果が得られた。(1)先行フレームワークへの析出に適した機能性無機材料の選択と合成条件の確立有機素材からなるフレームワーク上に成長させる必要性から、二酸化チタン、二酸化スズ、酸化亜鉛、二酸化ケイ素、リン酸カルシウムを室温付近の水溶液中で合成する条件を検討し、濃度・pHに依存する溶存種の化学ポテンシャルの制御によって所望の結晶相を得られることが示された。すなわち、目的物質のミクロスコピックな構造制御の可能性が示された。(2)目的無機材料の成長に及ぽす共存溶存種の効果前駆溶液中に、特定のアニオンを共存させることで析出する結晶の微視的な形状が変化することを確認し、その種類と濃度の制御によって目的とする無機材料のメソスコピックな構成単位を制御することが可能となった。(3)先行フレームワークの選択と無機材料の成長によるバノスコピック材料の合成マクロスコピックな形態制御に適したフレームワークを探索し、コットンなどの有機繊維およびその集積体、ポリアクリル酸などの吸水性ポリマーのヒドロゲル、界面活性剤水溶液の発泡体がフレームワークとして有効であることを見出した。上記(1)-(3)の方法を組み合わせることで、二酸化チタン、二酸化ケイ素、リン酸カルシウムなどの機能性無機材料におけるパノスコピック構造の設計と合成の指針が得られた。さらに、このようなパノスコピック構造を持つ二酸化チタンにおいて、優れた光触媒活性が得られ、当該構造の有効性が確認された。