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京都学派の哲学と現代仏独哲学の並行研究を通した宗教哲学の歴史哲学的再考察の試み

本研究では、1930年代から40年代にかけての後期西田哲学と中期田辺哲学を、同時代の仏独の諸哲学との哲学的・歴史的諸問題を共有する様子に着目して考察し直した。とくに、この時代のフランスにおける、ヘーゲルやハイデガー、マルクスの独自な受容とベルクソンやフランス社会学派の問題系との絡みあいを参照することによって、西田や田辺がこの時期に形成しようとした歴史哲学に潜む哲学的潜勢力を探り当てることができ、それを通して彼らが模索していた宗教哲学の可能性と問題点を考察することができた。本研究が狙いとするのは、1930・40年代の西田・田辺を始めとする京都学派の哲学を、同時代の仏独哲学の幾つかと交差させつつ並行的に研究し、双方が深く触れ合う諸々の問題系と思考空間を「宗教哲学と歴史哲学の絡み合い」という姿で浮かび上がらせることである。本年度は、昨年度に進めた西田・田辺のこの時期の主要テクストの精読の成果と、海外の研究者たちとの研究交流で受けた刺激をもとにして、以下の諸点において研究活動を展開した。(1)田辺の種の論理とフランス社会学派との交差:前年度に仏訳を刊行した田辺の「社会存在の論理」(1934)におけるベルクソンの『二源泉』読解の箇所での論述を起点として、田辺とベルクソンが共に批判的に参照するフランス社会学派との関連で、田辺の種の論理の哲学的潜勢力を引き出そうとした。この研究は2013年11月にパリで開催したベルクソンについてのシンポジウムでの発表に結実した。(2)後期西田哲学におけるハイデガー哲学への参照:この時期の西田と田辺の相互批判・相互参照的関係は、彼らがハイデガーに対してもつ関係を介することで多くのことが見えてくる。そしてそれをフランス哲学における独特のハイデガー受容と比較することを通して、西田や田辺の思索に組み込まれた宗教的伝統のリソースの持つ意味が浮き彫りになる。そういった見通しの下、今年度はとくにこの時期の西田において断続的にみられるハイデガーへの批判的言及を網羅的に研究した。その成果の一端は、韓国の梨花女子大学に招かれて2014年の1月と3月に行った講義の中で発表した。本研究が狙いとするのは、1930年-40年代の西田・田辺を始めとする京都学派の哲学を、同時代の仏独哲学の幾つかと交差させつつ並行的に研究し、双方が深く触れ合う諸々の問題系と思考空間を「宗教哲学と歴史哲学の絡み合い」という姿で浮かび上がらせることである。本年度は、(1)これまで研究代表者が行ってきた仕事の中で本研究の土台となりうるものを纏める作業、(2)本研究の主たる参照材料となる西田・田辺の主要テクストの精読、(3)京都学派の哲学と仏独哲学の双方においてこの時代に顕著になってきた歴史哲学的関心についての思想史的分析、の3点にわたって研究を進めた。(1)については、田辺のベルクソン解釈、とくに1934年の「社会存在の論理」で組織的に提示された『二源泉』の読解の哲学的意義を、両者が自らの思索に取り込んでいたフランス社会学派の理論やトーテミズム論に立ち戻って検討した。この作業との関連で、田辺のテクストの一部をフランス語に訳して解説を付し、『Annales bergsoniennes』の第6巻にて刊行した。(2)については、西田は『無の自覚的限定』(1932)から『哲学論文集第3』(1939)、田辺は「社会存在の論理」(1934)から「種の論理の意味を明らかにす」(1937)あたりまでの諸論考を精読し、両者の歴史的世界論を身体や社会、行為といった問題を軸に読み解いた。(3)については、西田や田辺において歴史的世界論への関心の深まりを促した要因として、同時代のマルクス主義思想の動向に着目し、1930年代前半の「若きマルクス」の再発見が当時の思想界にもたらした影響を調査した。またその観点から、コジェーブやシモーヌ・ヴェイユのテクストと西田・田辺とを交差的に読み、いくつかの興味深い論点を引き出した。本研究が狙いとしていたのは、1930・40年代の西田・田辺を始めとする京都学派の哲学を、同年代の仏独哲学のいくつかと交差させつつ並行的に研究し、双方が深く触れ合う諸々の問題系と思考空間を「宗教哲学と歴史哲学の絡み合い」という姿で浮かびあがらせることであった。一昨年度と昨年度は、そのために必要な西田と田辺の基礎文献の研究に精力を注ぐと同時に、海外での資料調査も行いつつ、同時期のフランスにおけるヘーゲル、ハイデガー、マルクスの受容と、そこにベルクソンやフランス社会学派の問題系が絡みあう様を精査した。その結果、当初に考えていた以上に研究領域が広がってしまったが、本研究の最終年度である本年度は、それらの成果に可能な限りのまとまりを与えるべく、以下のような活動を行った。(1)西田・田辺の歴史哲学と「フランス社会学派」の問題系との突き合わせ。

昨年度にベルクソンの国際シンポジウムで行った田辺、ベルクソン、フランス社会学派の三者の関係についての発表をさらに拡充し、日本語の論文として発表した。また、2014年11月に講演会のために招待したJ.A.Barash氏(アミアン大学教授)と、氏の集合的記憶論をベースにした歴史哲学研究を踏まえて、この問題について意見交換と討議を行った。(2)西田の歴史哲学と宗教哲学の関係。フランスでの資料調査の機会を利用して、この点に以前から関心をもっているE.Cattin氏(クレルモン=フェラン大学教授)やJ.Greisch氏(パリカトリック学院名誉教授)と意見交換の機会をもち、研究代表者の研究内容を説明した。また、その一部をフランス語でまとめ、雑誌『Cités』に寄稿を依頼されていた論文に結実させた。(3)本研究の総論に当たる内容を、フランスの哲学雑誌『Philosophie』の125号、126号に寄稿した(125号は刊行済、126号は刊行予定)。哲学・宗教哲学(現代フランス哲学と京都学派の哲学を発想源とした今日の宗教哲学の構想)昨年度の基礎的な研究の成果を生かして、さらに多方面に研究を進展させることができた。そして、その成果を海外でフランス語や英語で発表し、生産的な反響を得ることができた。これに加えて、研究内容を日本語で発信することが必要だが、すでに2本の論考が受理され発表予定となっている。本年度は、この3年間の研究の土台となるような基礎研究に徹したが、基本テクストの解釈と思想史的な調査との両面において、当初考えていた以上の成果が得られた。この点については大いに満足している。ただ、成果の一部をフランス語で発表することはできたが、日本語で発表する機会をまだ得ていないので、できるだけ早い内に口頭発表か論文の形で発表したい。最終年度となることを意識して、前年度と同様に海外の研究者たちとの意見交換や連携を進めつつも、本研究課題の全体について総括となりうる論考の発表を目指していきたい。本年度の成果を土台にして、引き続き基本的な作業を続けていくと共に、海外の研究者との議論や研究発表、また海外での資料調査の機会を多く設けていきたい。本研究は、異なる文脈の思想を複雑に交差させるものであるため、アイディアを醸成・展開させるためにも、またそれを検証するためにも、多様な思想的交流の場に身を置くことが必要だと考えている。当該年度の研究計画との関連で予定していた海外渡航が1件、先方とのスケジュールが合わず取りやめになったため。次年度使用額は、翌年度分請求分の旅費と合わせて、主に海外での研究調査のために使用する予定である。次年度にまとめて海外での調査や発表を行った方がよいと判断し、本年度は当初予定していた額の予算を使わなかった。それゆえ、研究費の相当部分を海外旅費に当て、その方面の研究活動の充実を図りたい。今春に研究代表者が共編者となった日本哲学のフランス語でのアンソロジー(Philosophie japoinaise. Le néant, le monde etle corps, Paris, J.Vrin)が刊行されたので、それに関連する研究集会をパリで開催することも検討している。
脂肪摂取は筋損傷の回復因子となりうるか:ケトン食による介入の試み

本研究の目的は、ケトン食が動物の筋再生を促進するかどうかを明らかにすることであった。ラット骨格筋損傷を引き起こした直後よりケトン食による飼育を開始し、その後の回復を2週間および4週間で普通食群と比較評価した。その結果、いずれの評価項目においても、各評価時期において普通食飼育群と比較して差はなかったが、体重変化においては、ケトン食飼育後1週目よりすでに増加が抑えられる傾向にあったことは興味深い事実であり、ケトン食摂取によりカロリー制限をすることなく体重増加を抑制できることが示唆された。ケトン食とは、摂取カロリーの約90%が脂肪、残りがタンパク質とごく微量の炭水化物からなる食事のことである。このような食事により、身体の主エネルギー源はケトン体(ベータヒドロキシ酪酸およびアセト酢酸)となる。最近、動物をケトン食で飼育すると、実験的な感染による末梢組織の炎症反応を低減させることを報告している。我々の活動性を担う骨格筋は、損傷回復を繰り返すことによって肥大し、筋出力を増大させるが、損傷回復期には一時的に筋力の低下や痛みを生じる。この筋損傷の回復には、損傷部位における炎症反応が関係していることが知られているが、過剰な炎症反応は筋の二次的損傷を引き起こし、筋出力を低下させる。また、炎症が激しいほど、筋の損傷からの回復は遅延する可能性が示唆されている。本研究の目的は、ケトン食が、筋損傷に伴う過剰な炎症を抑制することで筋損傷からの回復を促進する、との仮説を、動物の筋損傷モデルにおける筋再生の指標および筋機能の評価に基づき検討することであった。ラットヒラメ筋(遅筋)に麻酔下でカルディオトキシン注入による薬理学的筋損傷を引き起こした直後より、ケトン食による飼育を開始した。その後の回復を2週間および4週間で普通食群と比較評価した。主たる評価項目は、相対的な筋重量およびヘマトキシリンエオジン染色による中心核線維の割合と線維面積、また、固有張力であった。なお、両群間におけるカロリー摂取量は同等であった。その結果、いずれの項目においても、各評価時期において普通食飼育群と比較して差はなく、少なくとも、ケトン食が筋損傷からの回復を遅延させることはないことが示唆された。一方、体重変化においては、ケトン食飼育後1週目よりすでに増加が抑えられる傾向にあったことは興味深い事実であり、ケトン食摂取によりカロリー制限をすることなく体重増加を抑制できることが示唆された。
メタラクムレン類の特性を活かした炭素骨格形成法の開発

集積型二重結合であるアレン、すなわち1,2-プロパジエン部分を反応試剤として活用する反応が数多く報告されている。それらの中には、単純な二重あるいは三重結合では達成し得ない集積型二重結合の特性を利用した反応も多くある。本研究は、アレンの金属類縁体として位置づけられるビニリデン錯体、さらにはアレニリデン錯体などのメタラクムレン類の炭素-炭素二重結合部位の反応性に着目し、その特性を活かした合成反応を探索することを目的とする。配位子により制御される含金属集積型二重結合の反応性に関する知見を得るとともに、二炭素、さらには三炭素合成ユニットとしての利用を視野に入れ、炭素骨格形成反応における新たな試剤の開拓を最終目標とした。そこで、ロジウム、イリジウムなどの8族元素より比較的電子豊富なビニリデン錯体を調製し、その炭素-炭素二重結合の反応性を検討した。まず始めに、末端アルキン錯体から異性化によりアレニリデン錯体を得る常法を用いた結果、異性化よりも付加環化反応が先行し、多彩の環状化合物を与えることがわかった。そこで、種々の遷移金属触媒を用いる環化反応、特にエナンチオ選択的な反応の検討を行うこととした。そして、アルキン、あるいはアルケンを二炭素ユニットとする[2+2+2]付加環化反応に着目し、ロジウム、イリジウム錯体を中心に触媒反応の検討を行った。その結果、これまで総括的な研究例のないアルキンやアルケンなどが分岐型に配列した化合物を基質として用いた場合、不斉四級炭素を有する多環性キラル化合物群が、高収率かつ不斉収率で得られた。メタロクムレンとは、金属を含んだ集積型二重結合である。例えば、末端に金属を含む二つの連続した二重結合はビニリデン錯体、また三つ連続した場合はアレニリデン錯体という。本研究は、特に遷移金属を含むメタロクムレン化合物を鍵中間体とする新規な触媒的炭素-炭素結合生成反応を開発することが最終目的である。平成16年度においては、メタロクムレンへの展開を視野に入れ、アレニリデン錯体の炭素型と位置付けられる1,2,3-ブタトリエンの合成、反応について検討を行った。すなわち、二重結合が連続(集積)すると、単独の二重結合では達成し得ない反応性が創出される。例えば二つ連続した「アレン」は、その特有の反応性を利用し、三炭素試剤として多くの合成反応に利用され、その特性は遷移金属を用いる触媒反応へと展開されている。一方、二重結合が三つ連続した「ブタトリエン」は、その不安定性から、合成的利用はこれまでほとんど報告例がなかった。今回筆者は、2-ブチニルシリルエーテルから、1,4-脱離、レトロBrook転位によりブタトリエノラートを調製し、それを四炭素求核試剤として用い、アルドール反応を検討した。その結果、ブタトリエノラートは、二重結合が2つ連続したアレノラートよりさらに不安定性が増し、末端に二つの置換基を必要とし、しかも単離精製することが困難であり、系中で調製、使用することが必須であることがわかった。実際に、求核試剤として用い、アルデヒドとの反応を行ったところ、求核付加反応が進行し、加水分解の後、アレン部位ならびにアシルシラン部位を有する第2級アルコールを与えた。4級不斉炭素は、多くの生理活性物質に見られる不斉中心であることから、その効率的合成法の開発は非常に有用である。これまでに、触媒的かつエナンチオ選択的な不斉4級炭素構築法として、不斉アルドール反応、不斉アルキル化反応、不斉Diels-Alder反応、不斉Heck反応など多彩な手法が報告され、実際にそれらを鍵反応として用いた天然物の全合成研究の報告例もある。

今回報告者は、新規アプローチとして、キラル遷移金属触媒を用いるエナンチオ選択的[2+2+2]付加環化反応による不斉4級炭素構築法を達成した。すなわち、アルケン部分に置換基を有する1,6-エンインとアルキンとの[2+2+2]付加環化反応が進行することにより、橋頭部に不斉4級炭素をもつ二環性化合物が得られた。本反応は、不斉ホスフィン配位子としてtolBINAPをもつキラルカチオン性キラルロジウム錯体を触媒として用いることにより、高エナンチオ選択的に進行した。本反応は、アルキン上の置換基、アルケン上の置換基として、水素、アルキル基、フェニル基、いずれの場合にも、高収率かつ高鏡像体過剰率で、付加環化体を与えた。さらに、カップリングパートナーとしても、対称、非対称、さらにはアセチレンガスを含め、種々のアルキンが適用可能であり、対応する不斉4級炭素をもつ二環性化合物が高不斉収率で得られた。遷移金属錯体を用いる触媒的[2+2+2]付加環化反応は、炭素六員環骨格を構築する上、原子効率が高い反応である。実際に、アルキン、アルケン部分を反応ユニットとする環化反応が数多く報告され、多彩な環状化合物が得られている。その中で報告者は、エナンチオ選択的[2+2+2]付加環化反応を総括的に検討しおり、本研究では、二つのアルケン部分と一つのアルキン部分を有するジエンインの不斉分子内反応について検討を行った。分子内[2+2+2]付加環化反応としては、アルキンやアルケンが架橋部により直鎖上に連なった基質による反応が知られ、特にトリインより置換ベンゼン化合物を与える付加環化反応は、種々の遷移金属錯体により触媒的に進行することが知られている。一方筆者は、1,1-二置換アルケンにより架橋された分岐型の基質に注目した。すなわち、非共役系である1,4ジエン部分とアルキン部分を有する1,4-ジエンインを用い、キラルロジウム錯体を触媒として検討を行った。その結果、1,4-ジエン部分の2位にメチル基やフェニル基などの置換基を有する基質では、予期した分子内[2+2+2]付加環化反応が進行し、二つの不斉四級炭素を橋頭位に有する歪みのある三環性化合物が、高不斉収率で得られた。一方、1,4-ジエン部分に置換基を持たない基質では、予想外にもメチル基を有する不斉四級炭素を有する縮環部にもつ二環性化合物が得られた。本生成物は、反応途中で生成する含金属中間体において、その環歪みを解消するために炭素・炭素結合の開裂が起こったと考えれる。今後、1,4'ジエン部分に替え、1,5-、1,6-ジエン部分をもつジエンインを検討するともに、この炭素-炭素結合の開裂を伴う環化反応の反応機構の解明を目指す予定である。
暑熱負荷時の発汗および皮膚血流調節に対する血圧反射の関与

本研究では、間接的に頸動脈血圧を増加・減少させることができる装置(ネックチャンバー)を用いて、高圧系受容器を選択的に負荷し、ヒトの皮膚血管反応および発汗反応に及ぼす圧反射の影響を検討した。健康な成人男性を被験者とし、室温37°C、湿度60%の環境条件下で、ネックチャンバーを用いて頸部圧刺激実験を行った。30秒間のコントロール値の測定に続いて、頸部へ+40あるいは-60mmHgの圧を30秒間加え、続いて回復期の測定を30秒間行った。この一連の測定を5回ずつ行い、その平均値を算出した。実験中に前腕部と大腿部の皮膚血流量(レーザードップラー法)、前腕部と大腿部の発汗量(換気カプセル法)、心電図RR間隔、動脈血圧、食道温、身体4ケ所の平均の皮膚温を連続測定し、圧受容器刺激に対する各パラメーターの応答性を評価した。平均血圧は+40mmHgの圧刺激中に上昇し、-60mmHgの圧刺激中に低下した。前腕部および大腿部の発汗量はいずれの圧刺激に対しても一過性に減少した。皮膚血管コンダクタンス(皮膚血流量/平均血圧)はいずれの部位でも+40mmHgの圧刺激に対して減少したが、-60mmHgの圧刺激に対しては明らかな変化は認められなかった。食道温はいずれの圧刺激に対しても減少した。平均皮膚温は+40mmHgの圧刺激に対して低下し、-60mmHgの圧刺激に対して上昇した。-60mmHgの圧刺激実験中の食道温と発汗量には有意な正の相関関係が認められ、圧刺激に対する発汗反応は食道温あるいは皮膚血流量の変化によるものと考えられた。これからのことから皮膚血管反応は動脈圧反射によって影響されるが、発汗反応はそれによって影響されにくいと推察された。
気道上皮細胞由来の気道平滑筋過分極因子の薬理学的研究

粘膜を剥離したイヌ気管平滑筋の静止膜電位は約-59.1±1.4mV(±SD,n=50),そして正常上皮細胞を有するイヌ細気管支平滑筋の静止膜電位は-70.0±1.1mV(±SD,n=40)と約10mVの差異が存在する。そこで細気管支内腔の上皮細胞を機械的あるいは低浸透圧により破壊すると細気管支平滑筋細胞の静止膜電位は、-57.0±2.5mV(±SD,n=40)に脱分極した。このとき気管粘膜より酵素的に単離し分散した気道上皮細胞(>10^5cells/ml)を添加すると膜は-67.2±1.8mV(±SD,n=50)へと過分極した。同様に粘膜を剥離した気管平滑筋細胞に単離し分散した上皮細胞(>2X10^5cells/ml)を投与すると静止膜電位は、-67.2±1.8mV(±SD,n=50)に過分極した。ブラディキニン(BDK)及びAChは気道上皮細胞からのプロスタグランディンズ(PGs)の放出を促進することが知られている。そこで上皮細胞の膜過分極効果に及ぼすBDKやAChの効果を観察した。BDK(10^<-7>M)及びACh(10^<-9>M)は気管平滑筋の静止膜電位に効果を示さなかった。さらにBDK(10^<-7>M)及びACh(10^<-9>M)存在下に気道上皮細胞(2X10^5cells/ml)を投与しても膜電位は、-64.9±1.2mV(n=25)または-65.1±1.3mV(n=30)に過分極したにすぎない。すなわちBDKやAChは気道上皮細胞の存在、非存在下に静止膜電位に効果を及ぼさないことを示している。さらに気道上皮細胞の平滑筋過分極効果に及ぼす、インドメタシン(10^<-5>M)、オキシヘモグロビン(10^<-5>M)、1-ニトロアルギニン(10^<-6>M)の効果を観察したがこれらの薬物は上皮細胞による気道平滑筋の膜過分極効果には全く効果を示さなかった。培養気道上皮細胞及び培養上清の平滑筋静止膜電位に及ぼす効果も検討した。一次及び二次培養気道上皮細胞(2X10^5cells/ml)及び培養上清も単離し分散した上皮細胞同様気管平滑筋を510mV過分極した。すなわち、気道上皮細胞は、プロスタグランディンやNO以外の過分極因子を放出し気道平滑筋の静止膜電位を制御することを示している。
流体中の渦の運動と複雑な流れに関するオイラー方程式の研究

流体中の渦の運動に関してオイラー方程式を調べることは、乱流現象の解明とも関連し、興味深い研究テーマの一つである。アメリカのG.K.Vallisらは、人工的な項を加えた非定常オイラー方程式が、また、イギリスのH.KMoffattは、完全電気伝導度と粘性をもつ非定常電磁流体の運動方程式が時刻無限大でオイラー方程式の定常解を生み出し、更に、その解は初期条件と同じ幾何学的構造をもつという主張をした。このアプローチは、従来2次元あるいは軸対称定常オイラー方程式の可解性の問題に関して用いられてきた変分法とは全く異なったものである。もし彼らの理論が正しければ、複雑な渦線をもつ初期条件を与えることにより、定常オイラー方程式に対する複雑な渦をもつ解を得ることができ、乱流現象の解明に一つの方向性を与えることになる。しかし、彼らの理論を数学的に厳密に直接証明することは難しいように見える。そこで、本年度は、Moffattの方程式に人工的な項を付加し、ガレルキン法と組み合わせることで、2次元定常オイラー方程式に対する測度解が構成できることを厳密に証明し、更に、その解の性質を調べた。また、3次元定常オイラー方程式の特別な解であるベルトラミ流を時刻無限大で生み出す新しい方程式を考案した。アメリカのG.K.Vallisらは、人工的な項を加えた非定常オイラー方程式が、また、イギリスのH.K.Moffattは、完全電気伝導度と粘性をもつ非定常電磁流体の運動方程式が時刻無限大でオイラー方程式の定常解を生み出し、更に、その解は初期条件と同じ幾何学的構造をもつという主張をした。そこで、本年度は、Vallisらのアイデアを参考にして考案した方程式に差分法を組み合わせると、軸対称定常オイラー方程式に対する解が構成できることを厳密に証明した。この証明法の特徴は、差分幅を0に近付けるのと時刻を無限大にするのを同時に行うところにある。そして、その解の構成を無限回繰り返すと、与えられた循環をもつ解が無限個生み出されることを示した。
インプラント矯正を用いた大臼歯圧下による咬合変化に対する神経筋機構と顎骨の適応

私たちは、矯止用アンカープレートを利用して上下顎大臼歯の圧下を図るインプラント矯正治療システムを開発した.しかし,大臼歯の圧下は咬合平面のレベルを改変し,同時に上下顎歯列によって決定される咬合高径を変化させることから,咀嚼力や閉口筋の筋活動性あるいは顎関節への負担など咀嚼系機能へ重大な影響を及ぼす可能性が懸念される.そこで,本研究の目的は,前歯部開咬を示す不正咬合患者に対して,矯正用アンカープレートを固定源とする大臼歯の圧下を図り,咬合状態の経時的変化とそれに伴う咬合高径ならびに顎骨形態の変化や神経筋機構の反応を検討することである.研究対象は,前歯部開咬を主訴とする不正咬合患者の中で大臼歯の圧下を行うために,矯正用アンカープレートの埋入手術を局所麻酔下に施行し,それに続くマルチブラケット法を用いた歯列矯正治療を行うことに同意を得られたものである.研究方法は,矯正用アンカープレートを利用して歯列矯正治療を進めながら、臨床的に咬合状態を評価した,次に,頭部X線規格写真を撮影して、治療前後の顎骨および歯槽骨の形態変化について検討した.さらに、デンタルプレスケールを用いた咬合接触検査,ATPを用いた咀嚼能率検査,MKGを用いた下顎運動解析検査,咬筋・側頭筋・顎二腹筋における筋電図検査を行い,治療前後の顎口腔機能の変化について検討した.その結果,インプラント矯正により前歯部開咬は改善された.形態的評価では、治療後に大臼歯の圧下と下顎骨の反時計回り回転と前顔面高の減少を認め,咬合高径の減少が惹起されていた.機能的評価では、治療後に咬合面積の増加と咬合圧の上昇、咀嚼能率の向上、ガム咀嚼時および噛みしめ時の筋活動性の上昇,ガム咀嚼時の下顎運動リズムの安定化が認められた.以上より,インプラント矯正を利用した上下大臼歯圧下による開咬症の治療は,咬合高径を減少させるが,咬合接触面積の増大に伴って,咀嚼筋機能は良好に適応することが示唆された.今後,多数例を用いた長期的な検討が必要と考えられる.私たちは、矯止用アンカープレートを利用して上下顎大臼歯の圧下を図るインプラント矯正治療システムを開発した.しかし,大臼歯の圧下は咬合平面のレベルを改変し,同時に上下顎歯列によって決定される咬合高径を変化させることから,咀嚼力や閉口筋の筋活動性あるいは顎関節への負担など咀嚼系機能へ重大な影響を及ぼす可能性が懸念される.そこで,本研究の目的は,前歯部開咬を示す不正咬合患者に対して,矯正用アンカープレートを固定源とする大臼歯の圧下を図り,咬合状態の経時的変化とそれに伴う咬合高径ならびに顎骨形態の変化や神経筋機構の反応を検討することである.研究対象は,前歯部開咬を主訴とする不正咬合患者の中で大臼歯の圧下を行うために,矯正用アンカープレートの埋入手術を局所麻酔下に施行し,それに続くマルチブラケット法を用いた歯列矯正治療を行うことに同意を得られたものである.研究方法は,矯正用アンカープレートを利用して歯列矯正治療を進めながら、臨床的に咬合状態を評価した,次に,頭部X線規格写真を撮影して、治療前後の顎骨および歯槽骨の形態変化について検討した.さらに、デンタルプレスケールを用いた咬合接触検査,ATPを用いた咀嚼能率検査,MKGを用いた下顎運動解析検査,咬筋・側頭筋・顎二腹筋における筋電図検査を行い,治療前後の顎口腔機能の変化について検討した.その結果,インプラント矯正により前歯部開咬は改善された.形態的評価では、治療後に大臼歯の圧下と下顎骨の反時計回り回転と前顔面高の減少を認め,咬合高径の減少が惹起されていた.機能的評価では、治療後に咬合面積の増加と咬合圧の上昇、咀嚼能率の向上、ガム咀嚼時および噛みしめ時の筋活動性の上昇,ガム咀嚼時の下顎運動リズムの安定化が認められた.以上より,インプラント矯正を利用した上下大臼歯圧下による開咬症の治療は,咬合高径を減少させるが,咬合接触面積の増大に伴って,咀嚼筋機能は良好に適応することが示唆された.今後,多数例を用いた長期的な検討が必要と考えられる.近年,矯正用アンカープレートの開発と臨床応用によって上下顎大臼歯の圧下が予知的に行えるようになった.このようなインプラント矯正による大臼歯の圧下は咬合平面のレベルを改変し,同時に上下顎歯列によって決定される咬合高径を変化させることから,咀嚼力や閉口筋の筋活動性あるいは顎関節への負担など咀嚼系機能へ重大な影響を及ぼす可能性が懸念される.そこで,本研究の目的は,前歯部開咬を改善するために,矯正用アンカープレートを固定源とする大臼歯の圧下を図り,それに伴う咬合高径の低下に対する神経筋の反応と顎骨形態の変化との関連について検討することである.研究対象は,前歯部開咬を主訴とする患者の中から,大臼歯の圧下を行う際に,局所麻酔下に矯正用アンカープレートの埋入手術を施行し,それに続くマルチブラケット法を用いた歯列全体の矯正治療を行うことに同意を得られたものである.

本年度における研究方法は,まず,経時的に頭部X線規格写真およびパノラマX線写真の撮影を行い,同時期の歯列模型を作成し,治療前後の下顎大臼歯の圧下量と顎骨形態の変化についてパーソナルコンピューターを用いて分析することである.その結果,第一および第二大臼歯の平均圧下量は約1.7mmと2.8mmであり,臨床歯冠長および歯根長に有意な変化は無く,下顎骨の反時計回り回転と前顔面高の減少を認めた.以上より,インプラント矯正を用いた大臼歯の圧下により,咬合高径の減少が惹起されているのが確認された.今後,矯正装置撤去後の圧下歯および顎骨の安定性を追跡するとともに,デンタルプレスケールを用いた咬合力検査,MKGを用いた下顎運動解析検査,咬筋・側頭筋・顎二腹筋における筋電図検査を行い,治療前後の顎口腔機能の変化について検討する予定である.近年,矯正用アンカープレートの開発と臨床応用によって上下顎大臼歯の圧下が予知的に行えるようになった。このようなインプラント矯正による大臼歯の圧下は咬合平面のレベルを改変し,同時に上下顎歯列によって決定される咬合高径を変化させることから,咀嚼力や閉口筋の筋活動性あるいは顎関節への負担など咀嚼系機能へ重大な影響を及ぼす可能性が懸念される。そこで,本研究の目的は,前歯部開咬を改善するために,矯正用アンカープレートを固定源とする大臼歯の圧下を図り,それに伴う咬合高径の低下に対する神経筋機構の反応と顎骨形態の変化との関連について検討することである。研究対象は,前歯部開咬を主訴とする患者の中から,大臼歯の圧下を行う際に,局所麻酔下に矯正用アンカープレートの埋入手術を施行し,それに続くマルチブラケット法を用いた歯列全体の矯正治療を行うことに同意を得られたものである。本年度における研究方法は,デンタルプレスケールを用いた咬合接触検査,MKGを用いた下顎運動解析検査,咬筋・側頭筋・顎二腹筋における筋電図検査を行い,治療前の開咬症患者における顎口腔機能の特徴について検討した。その結果,咬合接触状態は大臼歯と小臼歯に集中し,咬合接触点が少なく,下顎運動経路ならびに運動リズムが不安定で,咀嚼筋の筋活動量は減少していた。さらに,研究対象となった開咬患者は,矯正用アンカープレートを利用して矯正治療を進めながら,経時的に頭部X線規格写真を撮影して顎骨および歯槽骨形態の変化について分析した。その結果,大臼歯の圧下と下顎骨の反時計回り回転と前顔面高の減少を認め,インプラント矯正により咬合高径の減少が惹起されているのが確認された。今後も,矯正治療後の圧下歯および顎骨の安定性を追跡するとともに,治療前後の顎口腔機能の変化について検討する予定である。私たちは、矯正用アンカープレートを利用して上下顎大臼歯の圧下を図るインプラント矯正治療システムを開発した.しかし,大臼歯の圧下は咬合平面のレベルを改変し,同時に上下顎歯列によって決定される咬合高径を変化させることから,咀嚼力や閉口筋の筋活動性あるいは顎関節への負担など咀嚼系機能へ重大な影響を及ぼす可能性が懸念される.そこで,本研究の目的は,前歯部開咬を示す不正咬合患者に対して,矯正用アンカープレートを固定源とする大臼歯の圧下を図り,咬合状態の経時的変化とそれに伴う咬合高径ならびに顎骨形態の変化や神経筋機構の反応を検討することである.研究対象は,前歯部開咬を主訴とする不正咬合患者の中で大臼歯の圧下を行うために,矯正用アンカープレートの埋入手術を局所麻酔下に施行し,それに続くマルチブラケット法を用いた歯列矯正治療を行うことに同意を得られたものである.研究方法は,矯正用アンカープレートを利用して歯列矯正治療を進めながら、臨床的に咬合状態を評価した.次に,頭部X線規格写真を撮影して、治療前後の顎骨および歯槽骨の形態変化について検討した.さらに、デンタルプレスケールを用いた咬合接触検査,ATPを用いた咀嚼能率検査,MKGを用いた下顎運動解析検査,咬筋・側頭筋・顎二腹筋における筋電図検査を行い,治療前後の顎口腔機能の変化について検討した.その結果,インプラント矯正により前歯部開咬は改善された.
ナイトライド・メタラジーの基盤研究〜GaNの新合成方法の開発〜

機能材料窒化物を合成する手法として、窒素化合物ガスの種類や分圧を精密制御することにより、窒素の化学ポテンシャルならびに反応速度を制御する方法が試みられてはいるが、気/固反応を利用するためこの反応の制御は十分正確にできず、生産性も低い。このような背景から、申請者らは本研究課題を次世代に向けた先導的研究としての「ナイトライド・メタラジーの新しい展開」と捉え、窒素ポテンシャル測定・制御技術を開発をはじめとする基盤技術の確立、さらに、窒素ポテンシャル制御による窒化物の新合成プロセスの開発を目的とした基礎研究を行った。具体的には、アルカリ金属窒化物のLi_3NをKCl-LiClやLiCl等の多くのハライド塩に溶解させ、この溶融塩を電気分解した場合に、陽極に窒素が析出する反応を利用して、窒素イオンの酸化反応を解析した。一連の実験の結果、窒素イオン濃度と電極電圧を制御することにより、窒素の化学ポテンシャルを制御できることが明らかとなり、溶融塩中での窒化物の新しい合成方法として利用できる可能性を示された。また、Li-M-N(M=Mg,Al,Ga)3元系状態図の作成や3元系複合窒化物の熱力学的性質の測定を行い、複合窒化物の標準生成ギブスエネルギーを決定し、例えばGaN/Li_3GaN_2の2相共存下における許容窒素ポテンシャル幅を見積もった。これらの知見をもとにLi_3GaN_2などの複合窒化物からリチウムを引き抜くことによりGaNを合成する新しい手法についても検討し、このプロセスの有効性を実証した。アルカリ金属窒化物のLi_3NはKCl-LiCl等の多くのハライド塩はこの窒化物に対し大きな溶解度をもつことが知られており、また、窒化物が溶解している溶融塩を電気分解すると陽極に窒素ガスが析出することも確認されている。本研究では、N^<3->イオンの酸化反応を利用して窒素ポテンシャル測定・制御に利用することを目的とした研究、さらには、窒化物電解質を用いた窒素センサーの開発を目的とした研究を行った。具体的には、LiCl溶融塩中に窒素イオンを溶解させ、N^<3->→1/2N_2+3e^-の反応により、窒素を析出させる実験と逆に窒素ガスと金属リチウムを電気化学的に反応させ、窒素イオンを合成する実験を行った。また、気固相反応を利用して、目的の窒化物を多量に合成する手法を開発し、Li_3N、Mg_3N_2さらには、GaNを含む複合窒化物の合成に成功した。現在の段階では、窒素ポテンシャルを制御・測定するには至っていないが、溶融塩中に希土類金属を保持した陰極棒を浸漬し、これに電圧を印可した結果、希土類中の固溶酸素が低減することは実験的に確認した。これは電気化学的な手法による固溶窒素の直接除去の可能性を示唆しており、前述の窒素ポテンシャルを制御・測定技術と組み合わせることにより、窒化物の合成にも適応できると考えられる。また、Li-M-N(M=Mg,Al,Ga)3元系状態図の作成や3元系複合窒化物の熱力学的性質の測定を行った。

この知見をもとにLi_3GaN_2などの複合窒化物からリチウムを引き抜くことによりGaNを合成する新しい手法についても検討し、このプロセスの有効性を実証した。
プランクトン拡大レプリカ作製から微細骨格構造を体験的に理解する学習材の開発

海産の珪質動物プランクトンである放散虫は,海洋生態系と地球の物質循環の要素であると共に,示準化石としての価値も高く,地球科学地球科学・海洋学分野における重要な学習題材のひとつである.放散虫を扱う実習では,化石試料の顕微鏡観察・スケッチが主に行われるが,その小ささ(0.5mm)故に,特徴である微細骨格構造,特に内部構造を確認するのは難しい.近年,CTスキャンによる形状計測と3D造形によって,放散虫をはじめとする微化石でも見やすい大きさに拡大した模型を作製できるようになった.本研究では,この拡大模型が放散虫骨格の観察に適しているのに加え,模型製作工程での3Dプリンタによる造形後のクリーニング作業が骨格構造認識に効果的であることに着目し,放散虫の骨格構造を理解できる新しい学習材として,クリーニング作業を含む拡大模型のレプリカの作製実習を開発した.ただし,レジンキャストと呼ばれる組み〓〓式模型の成型手法を利用し,安価で丈夫なウレタン樹脂での複製と整形作業に改変した.具体的には,放散虫化石の形状計測と3D造形,その型取りと複製方法の確立,実習の構築と実践を行った。放散虫は,保存状態が良く,型取りしやすい形状の3種を選抜し,走査性電子顕微鏡装着型CTスキャンで測定した.模型は分割して造形し,内部構造まで型取りできるようにした.平成24年11月に新潟大学理学部地質科学科の古無脊椎動物学実験履修生(3年次)を対象に本実習を実施した.実習後のアンケート集計結果によると,実習者は,作業を通して放散虫の骨格構造をよく理解できたことを高く評価していた.自作の拡大模型に対する満足感が強く,実習後に完成物を持ち帰って鑑賞できるので,放散虫への興味の持続が期待できる.本実習によって3D技術を用いた新しい観察視点を実習者に与えることができた点も意義があった.海産の珪質動物プランクトンである放散虫は,海洋生態系と地球の物質循環の要素であると共に,示準化石としての価値も高く,地球科学地球科学・海洋学分野における重要な学習題材のひとつである.放散虫を扱う実習では,化石試料の顕微鏡観察・スケッチが主に行われるが,その小ささ(0.5mm)故に,特徴である微細骨格構造,特に内部構造を確認するのは難しい.近年,CTスキャンによる形状計測と3D造形によって,放散虫をはじめとする微化石でも見やすい大きさに拡大した模型を作製できるようになった.本研究では,この拡大模型が放散虫骨格の観察に適しているのに加え,模型製作工程での3Dプリンタによる造形後のクリーニング作業が骨格構造認識に効果的であることに着目し,放散虫の骨格構造を理解できる新しい学習材として,クリーニング作業を含む拡大模型のレプリカの作製実習を開発した.ただし,レジンキャストと呼ばれる組み〓〓式模型の成型手法を利用し,安価で丈夫なウレタン樹脂での複製と整形作業に改変した.具体的には,放散虫化石の形状計測と3D造形,その型取りと複製方法の確立,実習の構築と実践を行った。放散虫は,保存状態が良く,型取りしやすい形状の3種を選抜し,走査性電子顕微鏡装着型CTスキャンで測定した.模型は分割して造形し,内部構造まで型取りできるようにした.平成24年11月に新潟大学理学部地質科学科の古無脊椎動物学実験履修生(3年次)を対象に本実習を実施した.実習後のアンケート集計結果によると,実習者は,作業を通して放散虫の骨格構造をよく理解できたことを高く評価していた.自作の拡大模型に対する満足感が強く,実習後に完成物を持ち帰って鑑賞できるので,放散虫への興味の持続が期待できる.本実習によって3D技術を用いた新しい観察視点を実習者に与えることができた点も意義があった.
L-アスパラギナーゼによる薬剤性急性膵炎に対する発症予測法の開発

L-アスパラギナーゼによる薬剤性急性膵炎は医薬品の致死的な副作用の一つである。それ故、その発症要因を解明するための簡便なアッセイ系の開発が必要不可欠である。これまでの研究で以下のことを明らかにした。1)既報の分化誘導法を改良し、新規の膵外分泌細胞の分化誘導法を構築した。2)ヒトiPS細胞由来の膵外分泌細胞が生理機能を有するアミラーゼ蛋白を合成及び分泌することを確認した。また、この膵外分泌細胞が発生期の形態形成に関わることも確認した。3)先天性膵外分泌機能不全(ダイアモンド・ブラックファン貧血)の患者由来のiPS細胞を用いて試験管内疾患モデルを構築した。本研究は、L-アスパラギナーゼによる薬剤性急性膵炎の発症要因の解明及び発症予測法の確立を目指し、まず薬剤性膵炎の既往を有する患者iPS細胞由来の膵外分泌細胞を用いて薬剤性急性膵炎の試験管内疾患モデルの構築を行う。現在までに以下のことを進めた。i)L-アスパラギナーゼによる薬剤性急性膵炎の既往を有する患者2例からiPS細胞を樹立した。ii)正常の膵臓発生を模倣した3つのステップ(ヒト幹細胞→胚体内胚葉→膵前駆細胞→膵外分泌細胞)から構成される新規の分化誘導法を開発する目的で、京都大学iPS細胞研究所が所有する増殖因子と低分子化合物ライブラリーを高速スクリーニングにて探索し、膵前駆細胞から膵外分泌細胞へ選択的に分化誘導する低分子化合物を見いだした。iii)高速スクリーニングにより見出した低分子化合物と膵前駆細胞を作製する際に使用するindolactam V(プロテインキナーゼCの活性化物質)を併用することで、最大で約60%の高効率に膵外分泌細胞が誘導されることを見出した。iv)新規に開発した分化誘導法で作製した膵外分泌細胞が生理機能を有することを多方面から確認しており、これまでに膵外分泌細胞系譜の遺伝子が発現していること、培養上清中に生理機能を有するアミラーゼ蛋白が分泌されること、さらに透過型電子顕微鏡を用いて細胞質に分泌顆粒が存在することを確認した。v)新規に開発した膵外分泌細胞の分化誘導法を用いて、L-アスパラギナーゼによる薬剤性急性膵炎の既往を有する患者iPS細胞から膵外分泌細胞の作製に成功した。本研究では、疾患特異的人工多能性幹細胞(induced pluripotent stem cell:iPS細胞)由来の膵外分泌細胞を用いて、医薬品の致死的副作用の一つである薬剤性急性膵炎の発症要因を解明し、その予測法を確立することが目的である。現在までに、以下のことを行った。1)高速スクリーニングにより、膵前駆細胞から膵外分泌細胞へ選択的に分化誘導する低分子化合物(CHAP)を見いだした。2)低分子化合物(CHAP)と膵前駆細胞を作製する際に使用するindolactam V(プロテインキナーゼCの活性化物質)を併用することで、最大で約60%の高効率に膵外分泌細胞が誘導されることを見出した。3)新規に開発した分化誘導法で作製した膵外分泌細胞が膵外分泌細胞系譜の遺伝子を発現していること、培養上清中に生理機能を有するアミラーゼ蛋白を分泌すること、さらに透過型電子顕微鏡を用いて細胞質に分泌顆粒が存在することを確認した。4)新規に開発した膵外分泌細胞の分化誘導法を用いて、L-アスパラギナーゼによる薬剤性急性膵炎の既往を有する患者iPS細胞から膵外分泌細胞の作製に成功した。5)膵外分泌刺激機構に関与するコレシストキニンやアセチルコリンに対する反応を調べた結果、これらに反応して細胞内のカルシウム濃度が上昇することを確認した。6)誘導した膵外分泌細胞にEGFとbasicFGFを添加して、さらに7日間培養することで細胞の成熟化が進むことを見出した。7)作製した膵外分泌細胞はマウス胎生期の膵外分泌細胞と共培養することで、線房構造を示すことを確認した。8)先天性膵外分泌機能不全(ダイアモンド・ブラックファン貧血)の患者由来のiPS細胞を用いて、膵外分泌細胞の死細胞の増加やそれに対する蛋白分解酵素阻害剤の効果を確認した。以上により、薬剤性急性膵炎の試験管内疾患モデルの構築に向けた基盤研究を行った。本研究計画では、本研究期間内に以下のことを明らかにしようとした。i)誘導した膵外分泌細胞の生理機能をさらに調べるため、膵外分泌刺激機構に関与するコレシストキニンやアセチルコリンの添加を行い、細胞内のカルシウム濃度上昇、アミラーゼや蛋白分解酵素(トリプシンやプロテアーゼなど)の分泌量上昇などの測定を行う。ii)誘導した患者iPS細胞由来の膵外分泌細胞にL-アスパラギナーゼを添加し、死細胞の増加や蛋白分解酵素の増加などを誘発することで、薬剤性急性膵炎の試験管内疾患モデルを構築する。

iii)患者由来iPS細胞と健常人由来iPS細胞とを用いた急性膵炎の試験管内疾患モデルを比較検討し、L-アスパラギナーゼによる薬剤性急性膵炎の発症要因を解明する。iv)急性膵炎モデルの膵外分泌細胞の機能を詳細に解析するため、膵外分泌細胞の特異的マーカーであるPTF1A(Pancreas transcription factor 1 subunit alpha)の遺伝子座に緑色蛍光蛋白質(GFP)を導入したレポーターヒトiPS細胞株の樹立を行う。v)試験管内疾患モデルを用いて判明した薬剤性急性膵炎の発症要因の候補を、臨床データの統計学的解析により裏付けを開始する。このうち、i)については終了し、ii)iii)iv)については進行中である。以上から、おおむね順調に進展していると判断した。小児消化器病学今後、以下の2点について重点的に研究を進める。i)患者由来iPS細胞と健常人由来iPS細胞とを用いた急性膵炎の試験管内疾患モデルを比較検討し、L-アスパラギナーゼによる薬剤性急性膵炎の発症要因を解明する。ii)試験管内疾患モデルを用いて判明した薬剤性急性膵炎の発症要因の候補を、臨床データの統計学的解析により裏付けを開始する。
ナノスペース(層間)における化学種の相互作用と運動性に関する研究

五酸化バナジウム水和物の固体化学的研究が始まったのは約10年前で,その意味でこの物質は比較的新しい物質である。モンモリロナイトに似た層状構造を持ち,種々の極性分子をインターカレートすることができる.本研究では,(1)層間における水分子の吸着状態とプロトンの伝導性との関係,(2)層間への水分子の拡散過程の吸着速度測定による解析,(3)層間におけるアンモニアと水分子,および層表面との相互作用について調べた.また,(4)結晶構造の解明の手がかりを得るため,ESR測定を行った.その結果は,(1)層間に導入された水分子のプロトンのホッピングによる伝導性は,a-軸方向に比べて、b-軸方向の方が著しく大きいことが明らかとなった.偏光赤外の解析から,これは水分子の吸着の異方性に起因するものではなく,構造的にb-軸の方が水分子の配列が密であることによると考えられる.(2)五酸化バナジウム水和物層間における水分子の拡散は,a-軸横行への拡散が主たるものであることが,吸着速度の解析から明らかになった.その拡散の活性化エネルギーは,液体の水,氷状の水の値より相当小さく,ここでの拡散が,すきまのある広い空間を通ってのものであることを意味している.(3)層間にインターカレートされたアンモニアは,その後から導入された水分子,層表面と反応し,メタバナジン酸アンモニウムをトポタクチックに生じる.このとき水和物のc-面を一致させながら反応する.(4)水和によってV^<4+>によるESRスペクトルは異方性のものから,等方性のものに変わる.このことは層間にV^<4+>種およびV^<5+>の存在の可能性も示唆している.紫外線照射によってV^<5+>はV^<4+>に還元される.平成6年度は五酸化バナジウム水和物の層間における化学種の挙動に関して以下の研究を行った。(1)層間への陽イオン(Ag^+、K^+、Cu^<2+>)の導入の過程とその状態を調べた。これらのイオンをイオン交換によって導入すると、層間への水分子の吸着は一層に限られる。AgとKイオンの導入実験に際して、これまで見出されていなかったホストとの新しい化学反応が観察された。(2)層間におけるアンモニアの水分子との相互作用を調べるため、アンモニアの吸着状態に対する水分子の影響をFT-IRを用いて調べた。乾燥した試料にはアンモニアはC3vの対称を持つ分子状吸着をする。これに水分子が導入されるとTd対称性のNH^<4+>になる。この系に飽和水蒸気を長時間接触すると、層面に対してトポタクテイックなNH_4VO_3の結晶成長が観察された。(3)水分子はこの物質を構成する基本物質の一つであるが、水分子の吸着状態については殆ど明らかにされていない。五酸化バナジウム水和物が斜方晶系の繊維状テクスチャーを持つことを利用して、ZnSe板状にc-面が平行になるように配向、塗布し、吸着した水分子の配向を偏向赤外分光によって調べた。また層間におけるプロトンによる伝導の異方性をインピーダンス測定によって調べた。その結果、層間に2分子層が完成されるまでは吸着分子の方向はa、b-面においては等方的であるが、2分子層完成と同時にa-軸方向に整列することが明らかとなった。この現象は電気伝導性と非常によい対応性が観察された。(4)層間における水分子の運動性を調べるため、吸着速度測定、中性子散乱測定を行った。7年度にこれらの測定を続けるとともに解析を行う。モンモリロナイトに似た層状構造を持ち,種々の極性分子をインターカレートすることができる.本研究では,(1)層間における水分子の吸着状態とプロトンの伝導性との関係,(2)層間への水分子の拡散過程の吸着速度測定による解析,(3)層間におけるアンモニアと水分子,および層表面との相互作用について調べた.また,(4)結晶構造の解明の手がかりを得るため,ESR測定を行った.その結果は,(1)層間に導入された水分子のプロトンのホッピングによる伝導性は,a-軸方向に比べて、b-軸方向の方が著しく大きいことが明らかとなった.偏光赤外の解析から,これは水分子の吸着の異方性に起因するものではなく,構造的にb-軸の方が水分子の配列が密であることによると考えられる.(2)五酸化バナジウム水和物層間における水分子の拡散は,a-軸横行への拡散が主たるものであることが,吸着速度の解析から明らかになった.その拡散の活性化エネルギーは,液体の水,氷状の水の値より相当小さく,ここでの拡散が,すきまのある広い空間を通ってのものであることを意味している.(3)層間にインターカレートされたアンモニアは,その後から導入された水分子,層表面と反応し,メタバナジン酸アンモニウムをトポタクチックに生じる.このとき水和物のc-面を一致させながら反応する.(4)水和によってV^<4+>によるESRスペクトルは異方性のものから,等方性のものに変わる.

このことは層間にV^<4+>種およびV^<5+>の存在の可能性も示唆している.紫外線照射によってV^<5+>はV^<4+>に還元される.五酸化バナジウム水和物の固体化学的研究が始まったのは約10年前で,その意味でこの物質は比較的新しい物質である.モンモリロナイトに似た層状構造を持ち,種々の極性分子をインターカレートすることができる.本研究では,(1)層間における水分子の吸着状態とプロトンの伝導性との関係,(2)層間への水分子の拡散過程の吸着速度測定による解析,(3)層間におけるアンモニアと水分子,および層表面との相互作用について調べた.また,(4)結晶構造の解明の手がかりを得るため,ESR測定を行った.その結果は,(1)層間に導入された水分子のプロトンのホッピングによる伝導性は、a-軸方向に比べて,b-軸方向の方が著しく大きいことが明らかとなった.偏光赤外の解析から,これは水分子の吸着の異方性に起因するものでなく,構造的にb-軸の方が水分子の配列が密であることによると考えられる。(2)五酸化バナジウム水和物層間における水分子の拡散は,a-軸横行への拡散が主たるものであることが,吸着速度の解析から明らかになった.その拡散の活性化エネルギーは,液体の水,氷状の水の値より相当小さく,ここでの拡散が,すきまのある広い空間を通ってのものであることを意味している.(3)層間にインターカレートされたアンモニアは,その後から導入された水分子,層表面と反応して,メタバナジン酸アンモニウムをトポタクチックに生ずる.このとき水和物のc-面を一致させながら反応する.(4)水和によってV^<4+>によるESRスペクトルは異方性のものから,等方性のものに変わる.このことは層間にV^<4+>種およびV^<5+>の存在の可能性も示唆している.紫外線照射によってV^<5+>はV^<4+>に還元される.
マントル高圧相鉱物のP波・S波速度の温度微分係数の測定

研究期間中の成果を以下に要約する。(1)ロックインアンプを導入し、ノイズに埋もれた共振シグナル検出を可能にした。現在高圧相焼結体を5-10MHz帯で測定しているがロックインアンプの使用は必須である。さらにロックインアンプはリファレンス信号の同相成分と1/4周期ずれた成分の両方を測定するので、その両方のバックグラウンドノイズを補正することにより歪んだ共振ピークの再現も可能になった。(2)自作圧電素子により、50MHzまでの共振ピーク測定が可能になった。(1)の成果とあわせて、高周波共振法の更なる進展の基礎となるものである。(3)直方体試料における共振周波数の荷重依存性評価。先に球試料で確立したバネモデルによる荷重依存性理論を裏付ける結果がでた。接触面に対し、変位が法線方向的なモードでは指数1/3が、せん断的モードでは2/3が適切なことが確認された。この知見は荷重依存性の指数をモードの同定に逆用できることを示唆する貴重な結果である。今後の低対称性鉱物の共振法弾性測定に応用できる(愛媛大大野一郎教授との共同研究)。(4)MgSiO_3ペロフスカイとの焼結体を合成して共振法による弾性定数の決定を行っている。現在までのところ50°Cまでの測定が行われ剛性率(μ)の温度依存性-0.0025GP/Kと決定された。先に測定したβ-スピネル、γ-スピネルの結果と合わせ、マントルの組成・構造についての考察を進めている。本年度本研究課題が終了するまでに、下部マントルで最も重要なβ-スピネル、γ-スピネル、ペロフスカイトの弾性の温度依存性を測定することができた。まだ測定すべき鉱物も残っているし弾性の組成依存性の決定も今後の課題であるが、期間内にまとまった成果をあげることができ、また今後の発展のため技術革新も行うことができた。すでに立ち上げた共振法装置を応用してパイロープ、β-スピネルなど高圧相鉱物の弾性の温度依存性も測定した。その他の成果を纏めると(1)液体-固体混成試料は二層構造をもつ。二層構造解析に特化した固有振動解析法(xyzr法)を論文にまとめ発表した。(2)共振周波数の荷重依存性の原因を解明し補正式を見出した。(3)荷重制御システムを開発し、周波数・温度・荷重の自動制御が可能な共振法測定装置を立ち上げた。(2)と(3)は液体-固体混成共振法の精密化のために行ったものであるが、高圧相鉱物の弾性の温度依存性測定にも活用されている。液体-固体混成共振法についての今後の予定は、(1)常温・常圧下で信頼性の高いデータをアナログ物質で一つ生産し、ついで、(2)1000°C程度までの高温共振法を岡山大学理学部より導入し珪酸塩メルトの音波物性を実測することである。さらに、(3)測定周波数を100Hz付近までさげてマグマの音波物性を広帯域で観察したい。また共振法一般についても、(1)周波数を高周波側100MHz領域まで拡張し100μm程度の固体試料も測定できるようにし、(2)温度範囲を低温側窒素温度まで拡張する。(1)、(2)とも既に確立している技術の導入であるが、共同利用研究者のニーズにこたえるものである。本年度は以下の4項目の研究を行った。