hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
電子構造とフォノン分散を考慮した熱電材料設計指針の構築と高性能熱電材料の創製

熱電発電素子およびペルチェ冷却素子の性能は,素子内で利用されている熱電材料の物性により決定される.これらの物性を予測すれば,既存の材料の性能を凌駕する次世代熱電材料の開発が可能である.本研究では,電子構造,電子散乱,フォノン分散,および,フォノン散乱を考慮して環境に優しい合金系において,高性能熱電材料の開発を行った.フェルミ準位近傍の電子構造からAl-Mn-Si系合金を選定した.これらの合金を作製することで,実際に良い電子物性を示すことを明らかにするとともに,電子物性に影響を与えずに格子熱伝導度のみを低減させることが可能な元素置換を提案し,実際に格子熱伝導度のみを低減可能であることを示した.熱電発電素子およびペルチェ冷却素子の性能は,素子内で利用されている熱電材料の物性により決定される.これらの物性を予測すれば,既存の材料の性能を凌駕する次世代熱電材料の開発が可能である.本研究では,電子構造,電子散乱,フォノン分散,および,フォノン散乱を考慮して環境に優しい合金系において,高性能熱電材料の開発を行った.フェルミ準位近傍の電子構造からAl-Mn-Si系合金を選定した.これらの合金を作製することで,実際に良い電子物性を示すことを明らかにするとともに,電子物性に影響を与えずに格子熱伝導度のみを低減させることが可能な元素置換を提案し,実際に格子熱伝導度のみを低減可能であることを示した.熱電材料の性能は無次元性能指数ZT=S^2σT/(κ_<lat>+κ_<el>)で評価される.ここで,S,σ,κ_<lat>,κ_<el>は,それぞれ,ゼーベック係数,電気伝導度,格子熱伝導度,および,電子熱伝導度である.互いに相関するこれらの物理量を,他に影響を与えずに個別に制御することは難しいと考えられてきた.S,σ,κ_<lat>,κ_<el>を個別に制御する指針を構築し,構築した指針に基づき高性能熱電材料を開発することが本研究の目的である.今年度に実施した研究では,電気的な性質(S,σ,κ_<el>)は優れているが,格子熱伝導度κ_<lat>が大きいが故に実用化に至っていない材料((1)Si_2Ti型構造を有するAl-Mn-Si系合金と(2)Fe_2VAl系ホイスラー合金)を研究対象物質として選定した.いずれの材料も軽元素で構成されることから,構成元素を部分置換することで,フォノンの不純物散乱が増大し,格子熱伝導度が著しく低減されると予想した.また,これらの材料では室温以上における電気伝導度の温度依存性が弱く,電子の平均自由行程が十分に短くなっており,元素の部分置換による平均自由行程への影響は小さいと考えた.この状況下において,フェルミ準位近傍に置換元素により不純物準位が生み出されなければ,優れた電気的性質を維持したまま,格子熱伝導度のみを低減することができ,結果として,大きなZTが得られると判断した.この考え方に基づき,第一原理計算を駆使することで,対象物質の電子構造を詳細に調べ,適切な置換元素を特定した.さらに,特定した置換元素を用いて,構成元素を部分置換した試料を作製したところ,(1)Si_2Ti型構造を有するAl-Mn-Si系合金では,ZTを約4倍まで増大させることに成功し,(2)Fe_2VAl系ホイスラー合金では,約6倍に増大させることに成功した.いずれの材料も,ZT>0.25を示しつつ,かつ,耐酸化性に優れている.また,材料費が既存材料の1/10以下であることを考慮すると,十分に実用化可能な材料にすることができたと考えている.現在,さらなる性能の向上を目指して多層膜試料の作製を進めている.本研究は,微視的物性制御機構を電子構造やフォノン分散から考察しつつ,熱電物性の制御指針を確立するとともに,環境に優しく高性能な熱電材料を創製することを目的とした.スペクトル伝導度の実現可能モデルを用いて,線形応答理論から熱電物性を計算することで,1500meV以上のギャップを有する縮退半導体であること,2化学ポテンシャルの観点からフェルミエネルギーから100meV程度の領域に大きな状態密度の変化を呈すること,および,3スペクトル伝導度のバンド端からのエネルギー依存性ができるだけ顕著であることが,高性能熱電材料の必要条件であることを明らかにした.さらに,第一原理計算を駆使することで,Al,Si,および3d遷移金属を主成分とする金属間化合物群が,熱電材料としてふさわしい電子構造を有していることを明らかにした.本研究では,このうち,安価で環境に優しいAl-Mn-Si系C54相およびAl-Mn-Si系C40相を主な研究対象として選択することにした,Al-Mn-Si系C54相およびAl-Mn-Si系C40相を作製し,それらの熱電物性を測定したところ,電子構造計算から予想される通り,よい電子物性を示すことを明らかにした,一方,上記の金属間化合物は結晶構造が比較的簡単であるために,結晶構造に関係したフォノン分散の特徴により,比較的大きな格子熱伝導度を示していた.

この格子熱伝導度を低減する為に,クラスター計算により選定した重元素による部分置換と超格子薄膜の作製を試みた.残念ながら,後者は明示するべき結果を得ることができなかったが,前者において,電子物性に影響を与えずに格子熱伝導度を著しく低減することに成功した.結果として得られた材料は,性能では既存材料の40%程度であったが,性能/価格において既存材料の約10倍を示すことを確認した.(a)第一原理計算を利用したAl-Mn-Si系熱電材料の材料改質指針の構築,(b)FeSb2で観測される巨大ゼーベック係数の起源の解明,および,(c)数値シミュレーションを利用した熱電材料としての最適な条件を特定する研究を実施した.それぞれに対して得られた成果を以下に示す.(a)これまでに,Al-Mn-Si系C54相は熱電材料として優れた電子構造を有していることを第一原理計算により明らかにし,検証実験を進めてきた.今年度は電子構造および電子物性を維持したまま格子熱伝導度を低減させる手法として,フェルミ準位近傍に不純物準位を形成しない重元素で構成元素を部分置換する方法を選択した.バンド計算とクラスター計算によりMnをRu, Re, Ta, Wで置換することが効果的であることを見いだした.6at.% Mnを3at. % Ruと3 at.%Reで共置換した試料を作製し,実際に,格子熱伝導度が無置換試料の1/3以下に低下することを明らかにした.結果として,無次元性能指数を約5.5倍にまで増大させることに成功した.(b)FeSb2で観測される巨大なゼーベック係数の起源を明らかにする目的で高分解能角度分解光電子分光を実施した.ゼーベック係数の絶対値が大きい材料と小さい材料を比較することで,ゼーベック係数の増大にフェルミ準位近傍の準粒子寿命の増大が深く寄与していることを明らかにした.また,磁化測定,比熱測定,比抵抗およびゼーベック係数の測定から,高濃度近藤効果により巨大なゼーベック係数が生み出されている可能性が高いことを明らかにした.(c)線型応答理論に基づき数値シミュレーションを行うことで,熱電材料の性能指数ZTが大きくなる条件を探索した結果,化学ポテンシャルから24kBT離れた領域においてスペクトル伝導度に3kBT程度の幅のピークが存在することが望ましいことを明らかにした.今年度の研究において,フォノン散乱における不純物元素の質量依存性を明らかにすることができた.また,これまでに培ってきた電子構造と電子物性の関係に関する知見と,今年度に実施したに礎研究の成果を用いて,熱電材料の性能を向上させる指針を高度化した.高度化した指針に基づき,実際に試料を作製することで,指針が正しいことを証明できたと考えている.また,最も重要な因子である超格子構造により誘起されるフォノン分散変調効果を利用した格子熱伝導度低減機構の解明と,それを利用した高性能熱電材料の創成についても研究を進めている.これまでに,幾つかの熱電材料に対してエピタキシャル成長した薄膜を作製することに成功しており,平成24年度以降に実施する研究により,十分な成果を報告できると考えている.25年度が最終年度であるため、記入しない。本課題の目的は,『微視的観点から熱電物性支配因子を解明し,その制御方法を見いだすことで,様々な用途に利用可能な,安価で,環境に優しく,高性能な熱電材料の開発することで,低炭素社会の実現に寄与すること』である.この目的を達成するために,幾つかのことなる材料を取扱い,それぞれに対して電子構造解析を主要な方法として研究を進めている.これまでに,詳細な電子構造解析が物性の理解に必須であることを証明し,また,得られた知見を基にした材料開発が効果的であることを実証してきた.当初掲げた研究項目((1)熱電材料の物性を正確に理解するための基礎研究,(2)基礎研究の結果を利用した材料設計指針の構築,および,
トロパン骨格の生合成に関与する酵素の構造機能研究および非天然型化合物群の創出

ナス科植物であるダツラにはアトロピンのようなトロパン骨格を持つ薬理学的に重要な化合物が含まれている。これらの化合物はオルニチンをスターターとして合成されることが分かっており、中間生成物であるトロピノンを合成するステップについてはポリケタイド合成酵素(PKS)が関与すると考えられるが、まだ明らかとなっていない。そこでPKSの構造および機能を解明することを目的とし研究を開始した。ダツラやハシリドコロからPKSと考えられる4種の新規遺伝子をクローニングし、大腸菌での発現系の構築、様々な基質を用いて酵素反応条件の検討、さらにはハシリドコロ由来PKSの約2オングストロームでの結晶構造解析に成功した。ナス科植物であるダツラにはトロパン骨格を持つ薬理学的に重要な化合物が含まれている。中でもアトロピンやスコポラミンは抗コリン作用を示すことが知られており、散瞳や鎮痙、鎮痛薬として用いられている。これらの化合物はオルニチンをスターターとして合成されることが分かっており、いくつかのステップに関しては反応を触媒する酵素が同定されているが、トロピノンを合成するステップについてはポリケタイド合成酵素が関与すると考えられるものの、まだ明らかとなっていない。そこで、大腸菌を用いてポリケタイド合成酵素の大量発現系を作製し、構造および機能を解明することを目的とし、研究を開始した。まず、ダツラおよびハシリドコロ培養植物からtotal RNAを抽出し、逆転写によりcDNAを合成した。これを鋳型としてPCRおよび5'あるいは3'RACEを行い、ダツラより2種、ハシリドコロより2種の新規遺伝子のクローニングに成功した。次に、得られた4種の新規遺伝子をそれぞれ大腸菌発現用プラスミドに組み込み、大腸菌での発現を検討したところ、可溶性画分に発現することが明らかとなった。発現させた組換えタンパク質についてNiアフィニティーカラムを用いて精製し、HPLCにより酵素活性の測定を行ったところ、ヘキサノイルCoAやN-methylpyrrolinium cationを基質とし、新たな化合物を生成していることが判明した。今後は、得られた生成物に関してMSやNMRにより構造を決定する予定である。また、結晶化条件の検討も行う。前年度にダツラやハシリドコロからポリケタイド合成酵素と考えられる新規遺伝子のクローニングおよび大腸菌での発現系の構築、酵素反応条件の検討を行ったので、今年度は結晶化条件の検討からスタートした。精製した組換え酵素を用いて結晶化条件の初期のスクリーニングを行ったところ、いくつかの条件で針状やプレート状の結晶が得られた。この条件をもとに最適化を行った結果、柱状の結晶が得られた。この結晶を用いて放射光施設にて測定したところ、約2Åの反射データが得られ、アルファルファのカルコン合成酵素をモデルとして分子置換法により立体構造を決定することに成功した。また、酵素活性の測定についても、基質の種類・組み合わせ、酵素反応液のpH、反応時間等について様々な条件を検討し、生成物が再現良く大量に得られる条件を調べた。今後は、得られた生成物が何であるかについてLC/MS等を用いて調べる予定である。計画通りに、大量に組換えタンパク質を調製し、精製、結晶化を行い、構造を決定するに至った。前年度までにダツラやハシリドコロからポリケタイド合成酵素と考えられる4種の新規遺伝子のクローニングを行い、大腸菌での発現系の構築、酵素反応条件の検討、さらにはハシリドコロ由来ポリケタイド合成酵素の約2オングストロームでの結晶構造解析に成功した。今年度は酵素活性の測定について、様々な種類の基質の組み合わせや酵素反応液のpH等についても詳細な条件検討を行った。酵素反応によって得られた生成物が何であるかについてLC/MSを用いて調べた。アルファルファのカルコン合成酵素の立体構造と、ハシリドコロの立体構造はかなり類似したものであったが、同じ基質から得られる反応生成物は全く異なるものであった。この原因として、活性部位や基質結合部位に存在するアミノ酸残基の違いが考えられる。異なるアミノ酸残基等に注目し、変異体酵素の作製を行い、アナログ基質との相互作用解析及び結晶構造解析などを行うことによって反応メカニズムを明らかにしていきたい。

ナス科植物であるダツラにはアトロピンのようなトロパン骨格を持つ薬理学的に重要な化合物が含まれている。これらの化合物はオルニチンをスターターとして合成されることが分かっており、中間生成物であるトロピノンを合成するステップについてはポリケタイド合成酵素(PKS)が関与すると考えられるが、まだ明らかとなっていない。そこでPKSの構造および機能を解明することを目的とし研究を開始した。ダツラやハシリドコロからPKSと考えられる4種の新規遺伝子をクローニングし、大腸菌での発現系の構築、様々な基質を用いて酵素反応条件の検討、さらにはハシリドコロ由来PKSの約2オングストロームでの結晶構造解析に成功した。8月より産休・育休を取得し、研究期間が4ヶ月しかなかったにもかかわらず、新規遺伝子のクローニングから大腸菌での発現系の構築、酵素活性の測定まで進めることができた。今回決定したハシリドコロ由来のポリケタイド合成酵素の構造を他のカルコン合成酵素と比較し、基質特異性に関わると考えられるアミノ酸残基に変異を入れ、様々な基質を用いて酵素反応を行う。また、様々な人工基質とも反応させ、新しく生成した化合物が何であるかについて解析する。タンパク質科学前年度検討した組換えタンパク質の発現条件をもとに、大量に調製し、酵素活性の再現性を確認する。さらに、当初の計画通り、生成した化合物の構造決定および発現させた組換えタンパク質の結晶化を進めていく。昨年度は産休・育休を取得し、研究期間が4ヶ月しかなかったので、予定よりも研究費の使用が少なかった。その残額が今年度も残っている。8月より産休・育休を取得し、研究期間が4ヶ月しかなかったので、予定よりも研究費の使用が少なかった。当初の計画通り、変異タンパク質の精製に使用するカラムや結晶化に使用する試薬・プレート、人工基質を合成するための試薬等に使用する。成果を学会で発表するための旅費としても使用する予定である。当初の計画通り、得られた組換えタンパク質を精製するために、イオン交換カラム、ゲルろ過カラムを購入する。また、結晶化条件検討のため、結晶化試薬および結晶化用プレートを購入する。結晶が得られれば、放射光施設で測定を行うため旅費として使用する。
アルブミン遺伝多型を利用した抗酸化型組換えアルブミンの分子設計

本研究は,当研究室において構築された遺伝子組換え技術を基に,安全性及び有効性に優れた,特に抗酸化能を有するアルブミン製剤を開発することを目的として企図された.抗原性を考慮して,ヒト異型アルブミン(variant)に着目し,1残基置換variantの抗酸化能を評価した.その結果,ヒト血清アルブミン(HSA)の抗酸化能に関与するアミノ酸残基として,^3His,^<122>Val,^<410>Arg及び^<505>Gluが,HSA自身の構造及び機能を維持する上で必須なアミノ酸残基として機能している可能性が強く示唆された.アルブミンミュータントR410Cにおいて,その構造・体内動態特性について検討した結果,CDスペクトル法により,変異による構造変化は観察されなかった.また,ラットにR410Cを静脈内投与し血中半減期を検討した結果,血漿由来のアルブミン(pHSA)と比較して若干の消失の促進が観察された.以上の結果から,遺伝子組換えアルブミンとして設計されたR410Cは,ヒト由来のvariantであるため,抗原性の心配がないことに加えて,抗酸化能という新たな機能を有したアルブミン製剤として機能する可能性が強く示唆された.本研究は,当研究室において構築された遺伝子組換え技術を基に,安全性ならびに有効性,特に抗酸化能を有するアルブミン製剤を開発することを目的として企図された。まず,抗原性を考慮してヒト異常アルブミン(variant)に着目し,1残基置換variantの抗酸化能を評価した。その結果、HSAの抗酸化能を担うアミノ酸残基として、^3His,^<122>Val,^<410>Arg及びドメインIIIの^<505>Gluが、HSA自身の構造及び機能を維持する上で必須残基として機能している可能性が強く示唆された。CDスペクトル法により,二次構造を検討した結果,いずれのミュータントにおいても血漿由来のアルブミン(pHSA)と類似した構造が観察された。また、この時の^<125>Iあるいは^<111>Inによりアルブミンミュータントをラベル化し,これらのラベル化アルブミンミュータントをラットに静脈内投与して血中半減期を調べ,pHSAのそれと比較した結果、^<410>Argのミュータントにおいてのみ、消失の促進が観察された。現在、これらミュータントの構造・機能特性について、詳細に検討中である。本研究は,当研究室において構築された遺伝子組換え技術を基に,安全性及び有効性に優れた,特に抗酸化能を有するアルブミン製剤を開発することを目的として企図された.抗原性を考慮して,ヒト異型アルブミン(variant)に着目し,1残基置換variantの抗酸化能を評価した.その結果,ヒト血清アルブミン(HSA)の抗酸化能に関与するアミノ酸残基として,^3His,^<122>Val,^<410>Arg及び^<505>Gluが,HSA自身の構造及び機能を維持する上で必須なアミノ酸残基として機能している可能性が強く示唆された.アルブミンミュータントR410Cにおいて,その構造・体内動態特性について検討した結果,CDスペクトル法により,変異による構造変化は観察されなかった.また,ラットにR410Cを静脈内投与し血中半減期を検討した結果,血漿由来のアルブミン(pHSA)と比較して若干の消失の促進が観察された.以上の結果から,遺伝子組換えアルブミンとして設計されたR410Cは,ヒト由来のvariantであるため,抗原性の心配がないことに加えて,抗酸化能という新たな機能を有したアルブミン製剤として機能する可能性が強く示唆された.
高分子超薄膜を用いた細胞トラクションフォース評価法の開発

細胞が発生するトラクションフォース(細胞が細胞外マトリクスを引張る力)測定方法はTraction forcemicroscopy(TFM)と呼ばれている。細胞固有の機能・性質を明らかにし細胞生物学の発展に貢献するとともに、細胞の薬品への反応を定性的に評価できることから、創薬の為の大規模なスクリーニング作業への応用が期待できる。本研究では、従来法よりも優れたTFMを目指し、金超薄膜に発生する“シワ"を応用した細胞トラクションフォース評価法を開発した。細胞トラクションフォースの大きさ・方向のリアルタイムな可視化を実現するとともに、トラクションフォース定量化に向けての基礎的な解析を実施した。超薄膜を応用した細胞トラクションフォース評価法の開発を行い、従来法よりも優れたスクリーニング手法を提供することを目指し研究を実施した。柔軟な基板の上に、基板よりも硬いナノオーダ膜厚を有する超薄膜を成膜した機能性基板を作製する。この機能性基板の上で細胞を培養すると、細胞のトラクションフォースにより超薄膜に表面座屈が生じる。この表面座屈による"シワ"を位相差顕微鏡などで容易に光学観察が可能である。超薄膜上に発生する"シワ"は、トラクションフォースの直行方向に生じることを確認してた。一方、力の大きさの算出には、膜厚の正確な制御と物理特性の把握が必要不可欠である。柔軟な基板として、シリコーンゴム材料の一種であるポリジメチルシロキサン(PDMS)を架橋剤との混合比を調節して用いた。基板よりも硬いナノオーダ膜厚を有する超薄膜は、ECRスパッタリング法を用いて、ナノオーダの金超薄膜を成膜した。ECRスパッタリング法を用いることにより、膜厚を正確に制御することが可能となった。ラット大動脈平滑筋(A7r5)細胞を金超薄膜上に播種し、培養1日後に観察すると金超薄膜に"シワ"が発生する。その後、トリプシン処理を行い、細胞を剥離すると金超薄膜に発生していた"シワ"が消失した。一連の過程により、金超薄膜に発生していた"シワ"が細胞のトラクションフォースに起因することが確認された。膜厚が既知のトラクションフォース評価用金超薄膜の成膜に成功したため、トラクションフォースの定量的評価に向けた初期検討を実施した。数値解析ソフトを用いたシミュレーションを実施し、金超薄膜へ表面座屈を生じさせるために必要な力の大きさを検討した。2015年9月13日9月16日には日本機械学会2015年度年次大会に参加し、本研究に関する成果を報告するとともに情報交換を行った。現在までに、主に(I)超薄膜の細胞親和性・物理特性の評価および細胞トラクションフォース評価用超薄膜成膜法の確立、(II)細胞トラクションフォースにより発生した“シワ"形状観察からの力の評価法の検討を行った。(I)では細胞トラクションフォース評価用の超薄膜の安定的な作製法について研究を進めた。細胞トラクションフォースを評価するためには、細胞が超薄膜上でストレスなく培養されることが必要不可欠である。本研究で開発するトラクションフォース評価法の感度を向上させるには、可能な限り薄い超薄膜が望ましい。一方、実験中の培地交換などを考慮すると、外的刺激に対しては十分な耐久性を持たねばならず、必要以上に膜厚を薄くすることは実用的ではない。複数の成膜法による超薄膜を検討した結果、ECRスパッタ法を用いて透過性と細胞親和性の有する金超薄膜を成膜することに成功した。また、適切な膜厚設計を調査するとともに、柔軟なPDMS基板上への安定的な成膜法を確立した。通常のECRスパッタ法では、僅かながらもスパッタ中に熱が発生し、成膜後にPDMS基板が冷却・収縮することにより金超薄膜に亀裂が発生してしまう。スパッタリング条件を詳細に検討し、短時間のスパッタリングを繰り返し基板への加熱を最小限に抑えることで、柔軟なPDMS基板上へ平滑な金超薄膜を成膜可能であることを確認した。(II)では、表面に発生する“シワ"の波長と表面座屈に寄与した応力の相関性を応用したヤング率測定技術(SIEBIMM)の応用検討を行った。(I)で得られた物性値を元に、具体的なトラクションフォースの算出を行うための初期検討として数値解析ソフトを用いたシミュレーションの準備を進めた。超薄膜上に発生する"シワ"は、トラクションフォースの直行方向に生じることを確認した。前年度までの研究成果から、ECRスパッタリング法で成膜したナノオーダの金超薄を用いることで、定性的なトラクションフォースの可視化を実現した。さらに、本年度ではトラクションフォースの定量化と細胞のパターニングを試みた。

数値解析ソフトを用いたシミュレーションを実施し、金超薄膜へ表面座屈を生じさせるために必要な力の大きさを検討した。合わせて、表面に発生する"シワ"の波長と表面座屈に寄与した応力の相関性に関する研究(SIEBIMM)を用いたトラクションフォース定量化への検討を行い、実用化へ向けての知見を得た。細胞が発生するトラクションフォース(細胞が細胞外マトリクスを引張る力)測定方法はTraction forcemicroscopy(TFM)と呼ばれている。細胞固有の機能・性質を明らかにし細胞生物学の発展に貢献するとともに、細胞の薬品への反応を定性的に評価できることから、創薬の為の大規模なスクリーニング作業への応用が期待できる。本研究では、従来法よりも優れたTFMを目指し、金超薄膜に発生する“シワ"を応用した細胞トラクションフォース評価法を開発した。細胞トラクションフォースの大きさ・方向のリアルタイムな可視化を実現するとともに、トラクションフォース定量化に向けての基礎的な解析を実施した。今後の研究は、主に(I)超薄膜を利用したトラクションフォースの定量化、(II)細胞トラクションフォースの定量化を利用した薬効評価、に取り組む。前年度までの研究により、ECRスパッタ法によるナノオーダ膜厚の金超薄膜を用いたトラクションフォース測定用基板の開発に成功している。これは、従来の酸素プラズマ照射によって成膜された酸化被膜と異なり、膜厚の正確な制御が可能な点で大きな進展と言える。ただし、前年度の研究過程においては、金超薄膜の膜厚に関してのパラメータ検討が不十分だったため、(I)の課題に取り組みつつ、並行して超薄膜成膜法の確立を目指す。ECRスパッタ法を用いた金超薄膜の成膜に関しては、東海大学槌谷和義教授の協力の下、適切な成膜条件の絞り込みを進める予定である。(I)超薄膜を利用したトラクションフォースの定量化では、膜表面に発生する“シワ"の波長と表面座屈に寄与した応力の相関性を応用したヤング率測定技術(SIEBIMM)のトラクションフォース定量化への応用を行う。膜厚の正確な制御が可能になったため、SIEBIMMに必要なパラメータ(超薄膜の膜厚およびヤング率)の特定が可能となった。金超薄膜の膜厚をレーザー顕微鏡(あるいはXPS)を用いて、正確に測定する。トラクションフォース定量化の第一段階として、単一細胞でのトラクションフォース定量化を実施し、他トラクションフォース定量化手法を用いた先行研究の値との比較検討を行う。細胞群への応用を行うとともに、細胞用マイクロパターニング技術との組み合わせによる細胞競合時のトラクションフォース評価を目指す。その後、(II)細胞トラクションフォースの定量化を利用した薬効評価を実施し、細胞活性のトラクションフォースを用いた定量化や、薬効評価への応用を目指す。28年度が最終年度であるため、記入しない。生体医工学28年度が最終年度であるため、記入しない。
水素結合性の光架橋性高分子液晶の光配向を基盤とする機能性分子の光配向制御

本課題では水素結合部を共役系に具備する発光性色素を設計・合成し,これらと水素結合部位を有するポリマーを複合化・製膜することにより発光特性や分子配向を制御した複合フィルムを作成した。また,このような水素結合性のPLCPの研究を進める過程で、これまでと異なる配向メカニズムを用いたPLCPの開発に成功した。すなわち、新規メソゲンとして、フェニルエステルを有する高分子液晶を合成し、その光配向去度について研究を開始した。この材料は光Fries転位反応によってフェニルケトンを生成し、それを不純物として分子の再配向を誘起でき,これまでの材料よりも安価で溶解性・製膜性にすぐれた配向性材料であることを見いだした。また,発光性材料としてはフルオレンの他にもアントラセンやチオフェンを用いた発光性材料を合成し、これらの堂田特性や光メカニカル機能の測定も行った。今後はこれらの材料を用いて発光特性・電子特性の制御などの実験も行う。これらの研究を通して新しい液晶フォトニクス材料、液晶ディスプレイや光学デバイス分野の研究発展によりいっそう寄与したい本課題では水素結合部を共役系に具備する発光性色素を設計・合成し,これらと水素結合部位を有するポリマーを複合化・製膜することにより発光特性や分子配向を制御した複合フィルムを作成した。これらの研究を通して新しい液晶フォトニクス材料、液晶ディスプレイや光学デバイス分野の研究発展によりいっそう寄与したい本年度は,新規の液晶性フルオレン誘導体を合成し,それらを光配向膜により配向させた偏光発光素子の作製を目的とした。われわれがこれまでに評価を行ってきた光架橋性高分子液晶は露光量を調節することにより分子配向を制御できる。21年度は,分子両末端に液晶形成部位を具備したフルオレン誘導体を新規に設計・合成し,光配向膜上における配向・蛍光特性を評価した。その結果,フルオレン誘導体は光配向膜の配向方向と同方向に協調的に再配向し,配向度は0.6以上であった。このとき,露光量に応じて偏光電界に対して垂直と平行のいずれに方向にも配向することが可能であった。また,配向フィルムの作製時における熱処理温度を変えると,フィルムの蛍光強度が異なることも明らかとなった。つづいて,電極と正孔注入層,光配向膜,蛍光材料の構造からなる電界発光素子を作製した。配向膜はフォトマスクを用いて露光量を調節し,パターン化露光することで分子配向をパターン化した。その配向膜状にフルオレン誘導体を配向させ,偏光発光素子を作製した。フルオレン誘導体は光配向膜上の配向方向と同方向に配向しており,パターン化して偏光発光した。このように,照射する偏光電界をかえること無くパターン発光フィルムを容易に作製することができ,合成したフルオレン誘導体が有機電界発光素子として有用であることがわかった。昨年度において,光反応性高分子液晶(PLCP)を配向膜として用いることにより,液晶性を示すフルオレンを任意の方向に並べ,偏光発光を誘起できることを報告した。本年度は,水素結合型光反応性高分子液晶(H-PLCP)を配向膜として用いて,液晶性を示さず,水素結合部位を有する発光材料の配向を行った。発光材料は分子両末端に4-ピリジン,4-フェニルピリジンもしくは2ピリジンを具備するフルオレンを新規に合成した。その結果,HーPLCP中でのフルオレンの発光特性は分子両末端の構造に大きく影響を誘起できることがわかった。また,H-PLCP配向膜は光反応率によって酸性度および架橋度が変化するため,紫外光の露光量に依存して発光波長や偏光発光方向のパターニングが可能であることを見いだした。続いて,より長波長における発光を目指し,分子末端に水素結合部位を有するターチオフェンを合成した。このチオフェンはカルボン酸とは相互作用せず,スルホン酸をはじめとする強酸に対してプロトン化のみを示すことが明らかとなった。また,このチオフェンをポリスチレンスルホン酸(PSS)水溶液と複合化することにより,プロトン化した状態でポリマーフィルムに分散できた。これらの溶液をガラス基板にキャストすることにより,チオフェンを凝集させること無く様々な発光色を示すフィルムを作成できた。さらに,キャストしたPSSフィルムを直接アンモニア水溶液の蒸気にさらすことによりターチオフェンの電子状態を可逆的に変化させることができ,オレンジ色と緑色に発光色を可逆的に制御できることがわかった。本研究の目的は、水素結合性(H-)PPLCの光配向制御技術を基盤として、水素結合性部を有する機能性分子を、光分解・反応することなく効率的に複合化し導入・再配向することにより新たな機能が付加された光電子材料を創出することである。

今年度はこれまでに合成したフルオレン系蛍光色素に加え、末端にピリジン環を有するオリゴチオフェン系蛍光色素を合成し、それらと種々の酸性度のカルボン酸および水素結合性高分子液晶との複合体の発光特性を調べた。その結果、発光波長の挙動はこれまでのフルオレン類との複合体の発光特性と類似であることならびにアンモニア蒸気などで発光波長が可変できることを新たに見いだした。また、水素結合性のカルボン酸と疎水性のフッ素を含有する側鎖を有するランダム共重合体およびブロック共重合体をRAFT重合により合成し、それらと蛍光性色素との複合体における発光挙動を精査した。その結果、ブロック共重合体中ではカルボン酸基の含有量にしたがって発光波長がレッドシフトするのに対し、ブロック共重合体中では蛍光性色素はカルボン酸部と効率的に水素結合することで、共重合比に関わらずレッドシフトすることを明らかにした。さらに、その水素結合を外部からの熱や溶媒蒸気によってON-OFFできることを見いだし、蛍光発光波長の可逆的制御に成功した。一方、光配向性材料としてこれまでに知られているフェニルベンゾエートメソゲンを有する高分子液晶において、偏光選択光フリース転位を利用することでも光配向できることを見いだし、種々のベンゾエートメソゲンを有する新規高分子液晶を合成し、これらの詳細な挙動を解析した。さらに水素結合性を付与することで単純な光配向性高分子液晶をもちいた機能性色素との複合体への展開を開始した。
ラット横隔膜ヘルニアモデルを用いた胎仔肺低形成に対する治療戦略

妊娠9日目の母獣SDラットにニトロフェン100mgを経口投与し、CDHモデルを作成した。このCDHモデルに柴苓湯800mgを妊娠10日目より母獣に連続経口投与した柴苓湯治療群を作成し、妊娠21日目に胎仔を出生させた。胎仔のCDH発症率は柴苓湯投与群で有意に低下した。また、CDH発症の胎仔における肺重量は柴苓湯群で有意な改善を認めた(肺・体重比でS群0.016 vs N群0.014、p<0.01)。さらに生後5分の新生仔血での血液ガス分析でも柴苓湯群で有意な改善を認めた。肺組織学的評価でも、柴苓湯群では肺胞構造が有意に改善し、肺動脈壁厚の減少を認めた。肺動脈数には有意差を認めなかった。妊娠9日目のSDラットにnitrofen 100mg/bodyを経口投与することにより、胎仔横隔膜ヘルニアモデルを作成した。薬剤治療群としては、妊娠15日目より柴苓湯0.8g/日/bodyを連日投与した。現在nitrofen単独群において、41%の胎仔において胎児の横隔膜ヘルニアを確認しており、文献上の報告(40-60%)と相違ない結果となっている。これに対し、柴苓湯投与群において、胎仔横隔膜ヘルニアの割合は25%と減少しており、横隔膜ヘルニア発症の予防効果が認められている(P < 0.05)。また、胎仔肺重量の検討においても、柴苓湯投与群では肺重量/体重量の比が改善している(P < 0.05)ことが認められた。現在得られているデータからは、柴苓湯がCDHの予防かつ肺低形成の予防効果を持つ可能性が示唆されている。また、現在「正常胎仔」・「nitrofenを投与したCDH胎仔」・「nitrofen +柴苓湯を投与したCDH胎仔」それぞれの肺HE標本での検討を行っており、柴苓湯投与群では明らかに肺胞構造が改善していることが確認できた。さらに、胎仔の呼吸機能をみるために、出生後5分の時点で血液ガス分析を行い、柴苓湯投与群では、非治療群と比較して、有意に呼吸機能の改善(PCO2とpH)を認めている(P < 0.05)。我々は、妊娠9日目の母獣SDラットにニトロフェン100mgを経口投与しCDHモデルを作成し、このモデルに柴苓湯800mgを妊娠10日目より母獣に連続経口投与し柴苓湯治療群(CDH+S群)、柴苓湯を投与しないニトロフェン単独群(CDH群)、ニトロフェンも柴苓湯も投与しないコントロール群(C群)の3群に分け、妊娠21日目に娩出しその薬剤による効果を検討した。CDHを発症した胎仔の肺重量は、柴苓湯群で有意な改善を認めた。(肺/体重比S群0.016 vs N群0.014、p<0.01)。また、出生後5分の新生仔血液ガス分析でも柴苓湯群で有意な改善を認めた(pH: S群7.14 vs N群7.06、p<0.05)。肺組織学的評価でも、柴苓湯群では肺胞構造が有意に改善し(p<0.05)、肺動脈壁厚の減少を認めた(p<0.01)。肺血管数についても増加傾向を示した。また、柴苓湯投与群における胎仔の発達などへの影響についても検討した。その結果、柴苓湯投与群は正常群と比較して、生後28日の時点での仔の発達や発育及び副腎、脳重量、脳組織学的変化は認めなかった。胎児横隔膜ヘルニアモデルにおいて、柴苓湯投与による治療効果が出ていることがわかった。またそれが肺胞構造の改善や肺血管構造の改善が寄与していることが組織学的検討により明らかとなった。また、薬剤の胎仔への安全性についても証明できつつある。現時点では、期待される効果を着実に示していると考えられるため。このCDHモデルに柴苓湯800mgを妊娠10日目より母獣に連続経口投与した柴苓湯治療群(S群)、柴苓湯を投与しないニトロフェン単独群(N群)、ニトロフェンも柴苓湯も投与しないコントロール群(C群)の3群に分け、妊娠21日目に胎仔を出生させた。評価項目は、CDH発症率、胎仔の肺重量、胎仔の呼吸機能評価(血液ガス分析)、胎仔の肺組織学的評価(肺胞構造、肺動脈数、肺動脈壁の厚み)とした。胎仔のCDH発症率は柴苓湯投与群で有意に低下した(S群25% vs N群45.5%、p<0.001)。さらに生後5分の新生仔血での血液ガス分析でも柴苓湯群で有意な改善を認めた(pH: S群7.14 vs N群7.06、p<0.05)。

肺組織学的評価でも、柴苓湯群では肺胞構造が有意に改善し(p<0.05)、肺動脈壁厚の減少を認めた(p<0.01)。肺動脈数には有意差を認めなかった。免疫染色およびWBにおいて、CDH群はNormal群と比較し有意にET-1発現の上昇を認め、CDH+S群で有意に改善を示した(p<0.05)。また母獣に対する柴苓湯800mg/日投与は、仔の発達や発育、副腎重量、および脳組織学的変化、NeuN発現いずれもNormal群と差を認めなかった。ラットCDHモデルの母獣に柴苓湯を投与することで、胎仔のCDH発症率低下、肺重量の改善ならびに呼吸機能、肺胞構造などの改善を認めた。今回の結果より、柴苓湯がCDHに対する新しい胎児治療として有用である可能性が示唆された。妊娠9日目の母獣SDラットにニトロフェン100mgを経口投与し、CDHモデルを作成した。このCDHモデルに柴苓湯800mgを妊娠10日目より母獣に連続経口投与した柴苓湯治療群を作成し、妊娠21日目に胎仔を出生させた。胎仔のCDH発症率は柴苓湯投与群で有意に低下した。また、CDH発症の胎仔における肺重量は柴苓湯群で有意な改善を認めた(肺・体重比でS群0.016 vs N群0.014、p<0.01)。さらに生後5分の新生仔血での血液ガス分析でも柴苓湯群で有意な改善を認めた。肺組織学的評価でも、柴苓湯群では肺胞構造が有意に改善し、肺動脈壁厚の減少を認めた。胎児横隔膜ヘルニアモデルにおいて、柴苓湯の出生前投与が有意に横隔膜ヘルニアの発症率を低下させていること、また出生した仔においても、有意に肺の低形成ならびに呼吸機能が改善していることが示されている。ただし、まだ検体数が少ないため、さらなる検討が必要である。また、柴苓湯が胎児治療として有効かどうかは、その安全性についての評価が必要であり、その点についても今後検討が必要である。胎仔肺に対する、柴苓湯の効果を分子学的に解明する。具体的には、肺胞への作用について、肺胞化マーカー(TTF-1やSP-B,Cなど)、さらに肺血管のマーカー(ET-1、PDGFなど)に対する変化がないかどうか、そのメカニズムについて検討していく。また、今年度で最終となるため、その結果をまとめて論文報告を予定している。周産期学現在までの結果を踏まえ、さらに症例数を増やして検討していく。また、肺高血圧症との関連も調べていく必要があるため、肺動脈の形態学的な変化や、remodelingに関連する指標などをターゲットとした研究を進めていく予定である。今のところ、その重要な因子としてエンドセリン-1に注目している。また、柴苓湯を胎児期に使用するため、その安全性についての検討も必要である。胎仔の体重や発育、副腎や中枢神経系への影響などにつき、検討していきたいと考えている。
気液二相流における気泡挙動と物質移動特性に関する研究

本研究では、気泡挙動により気泡周囲の物質移動特性がどの様に変化するかを定量的に調べることを目的とした。本年度は、まず昨年度新たに構築したデジタルマイクロスコープシステムを使用した二色レーザー誘起蛍光法(以下、二色LIF法)によるpH分布測定とともに、Particle Image Velocimetry(PIV)により速度を同時に計測する手法について検討した。静止気泡からの溶解現象においては、非常に速度の低い鉛直方向の対流現象を対象とするため、PIV用粒子は水と精密に密度を合わせる必要があるが、市販PIV用粒子は、いずれも僅かに水と密度差があるものばかりで、本実験には不適であった。そこで、まず白色の水性ペンキを凝集させ、適切な大きさを持つ粒子を作製した。その結果、5分間の観察において、作製した粒子の組織的な浮遊・沈降現象は観察されなかった事から、水との密度差は無視小であるということが明らかとなった。そこで、本手法をSO_2静止気泡周囲の溶解現象へ適用したところ、ガスの溶解に伴うpH分布と速度分布の発達過程が明らかとなり、本系においては、まず速度分布が発達した後、pH分布が発達することが明らかとなった。さらに、ガスの溶解の進行とともに物質移動特性が変化するのは、周囲に形成される濃度場の発達過程と大きく関連しているということが明らかとなった。なお、本研究で得られた成果については、現在、学術誌へ投稿中である。本研究では、単一のカラーデジタルビデオカメラを用いた二色LIF法を気液二相流に適用し、気泡挙動により気泡周囲の物質移動特性がどのように変化するかについて定量的に調べることを目的とする。本年度は、単一気泡からの物質移動特性を定量化することを目的とした。気泡からの物質移動特性を定量化するためには、気泡速度および周囲流体の速度に加えて、気泡溶解による液中における気体濃度を定量化する必要がある。気泡上昇速度と流体速度については、それぞれPTVおよびPIVを用いて測定することとした。測定精度を検証するために、PTVについては純水中を上昇する空気気泡の速度を、またPIVについては円管内層流の速度分布を測定した結果、いずれも文献値および解析解とそれぞれ良好に一致する事が確認された。また、気体濃度の定量化には、本研究室において開発した二色LIF法を使用した。しかし、従来の光学系では対象とする気泡径に対して空間分解能が不十分であったため、新たにデジタルマイクロスコープシステムを用いたpH測定システムを開発した。その結果、狭小領域についても高精度にpH測定が可能となった。そこで本システムを用いて、気泡からの気体溶解特性について調べた。具体的な方法としては、静止流体中にSO_2気泡を固定し、その溶解過程におけるpH分布の経時変化を定量化するとともに、液相基準の物質移動係数からシャーウッド数を算出し、気体溶解時の状況と物質移動特性の関係について調べた。その結果、気泡注入後暫くの間は、溶解ガスのフィンガリング現象によってpH分布が非定常的に変化するが、数秒後にpH分布はほぼ変化しなくなり溶解速度が定常に達する事が確認された。さらに、算出したシャーウッド数より、気泡注入速度は溶解が定常に達した後の物質移動速度にも影響を与える事が明らかとなり、初期の対流速度が気体溶解特性に大きな影響を及ぼす事がわかった。
消化器癌における癌化学療法、蛋白同化ホルモン、サイトカインのapoptosisに対する効果に関する研究

本年度は消化器癌化学療法の効果発現とapoptosisの関連を検討するためにヌードマウス可移植性ヒト胃癌株(SC-1-NU)、大腸癌株(Co-4)を用い実験的化学療法を行った。移植した各治療群の腫瘍組織を採取し、TUNEL法を用いて腫瘍における懐死の程度、およびapoptosisの発現を検索した。実験的治療に使用した薬剤は5-FU(20mg/kg,5x/week),CDDP(1.5mg/kg5x/week)であり、それぞれの単独投与、および併用投与をSC-1-NUは6週(治療を6ク-ル)、Co-4は4週(治療を4ク-ル)施行した。移植腫瘍のestimated tumor weightを経時的に計測、算出し、治療終了後に腫瘍を摘出した。投与開始前を1としたRTW(relative tumor weight)は、SC-1-NUでは対照群で25.4±11.3であったのに対し、5-FU単独、CDDP単独、5-FU+CDDPの各治療群ではそれぞれ9.1±0.6,9.2±6.5,3.4±1.3と各治療群のRTWは対照群に比較し有意に小さく、また併用投与群ではさらに小さかった。Co-4でも対照群のRTWが27.7±19.3であるのに対し5-FU単独、CDDP単独、5-FU+CDDPでそれぞれ14.0±3.2,12.9±6.5,5.2±3.0であり、いずれの癌株でも併用投与の抗腫瘍効果が最も高いことを確認した。この治療効果とapoptosisの関連を検索する目的で、これらの腫瘍における懐死の程度(necrosis indexとして評価)とTUNEL法によりapoptosis (apoptosis indexとして評価)を検討した.SC-1-NUにおけるnecrosis indexは対照群で50.5±12.2であり、5-FU単独、CDDP単独、5-FU+CDDPでそれぞれ42.5±12.6,43.4±15.3,50.0±24.5,であり、各群に差を認めなかった。Apoptosis indexは、対照群で6.5±5.9であるのに対し、5-FU単独、CDDP単独。5-FU+CDDPでそれぞれ7.1±3.3,7.2±3.2,7.3±2.1であり、対照群に比較し高い傾向を示したが各治療群で有意差は認めなかった。Co-4でも同様の傾向を示した。これらの結果より、4-6週にわたる化学療法を施行した後の腫瘍ではいずれの治療群でも腫瘍組織の懐死が主体であり、apoptpsisは全腫瘍細胞の5-10%にみられるのみで、各治療群間のapoptosis indexに差を認めなかった。またこの時期に採取した腫瘍組織は懐死部分が多いため、腫瘍内の生細胞が比較的少なく、apoptosis indexの算出が比較的困難であった。またapoptosisをきたした腫瘍細胞は比較的少ないことより、現在治療開始早期に採取した比較的懐死部分の少ない腫瘍組織を用いてapoptosis indexを算出している。本年度は消化器癌化学療法の効果発現とapoptosisの関連をさらに検討するためにヌードドマウス可移植性ヒト胃癌株SC-l-NUを用い短期的な実験的化学療法を行った。各治療群の腫瘍紺織を採取し、腫瘍における壊死の程度とTUNEL法を用いてapoptosisの発現を検索した。実験的治療に使用した薬剤は5-FU(20mg/kg,5x/week),CDDP(1.5mg/kg5x/week)であり,推定腫瘍量が100-300mgに達した時点でヌードマウスをA群)対照群:生理食塩水(0.2ml/body)5日/週、B群)5-FU(20mg/kg)5日/週、C群)CDDP(1.5mg/kg)5日/週、D群)5-FU(20mg/kg)+CDDP(1.5mg/kg)5日/週、E群)CDDP(7.5mg/kg)1日間/1週、F群)5-FU(20mg/kg)、5日/週+CDDP(7.5mg/kg)1日/1週の計6群に分け、これらの投与スケジュールを1クールとし、薬剤を腹腔内投与した。それぞれの薬剤投与を1週間のみ施行した。昨年度はSC-l-NUを用いて同様の治療を4週間(4クール)行いこれらの化学療法のapoptosisに対する長期的効果を検討したのに対し今年度は短期的効果を検討した。この治療効果とapoptosisの関連を検索する目的で、これらの腫瘍における壊死の程度(necrosis indexとして評価)TUNEL法によりapoptosis(apoptosis indexとして評価)を検討した。長期投与後のSC-l-NUにおけるnecrosis indexは対照群で50.0±12.2あり、5-FU単独、CDDP単独、5-FU+CDDPでそれぞれ42.5±12.6、43.4±15.3,50.0±24.5であり、各群に差をを認めなかった。Apoptosis indexは対照群で6.5±5.9であるのに対し、5-FU単独、CDDP単独、5-FU+CDDPでそれぞれ7.1±3.3,7.2±3.2,7.3±2.1であり、対象群に比較して高い傾向を示したが各治療群で有意差は認めなかった。

短期治療群のapoptosis index,necrosis indexは現在解析中であるがこれまでのところ対照群に比較し各治療群で明らかな差は認められていない。また短期投与後に採取した腫瘍組織は壊死部分が比較的少なく、細胞のDNA合成の指標となる腫瘍内のthymidylate synthase活性は長期投与後に採取した腫瘍に比較し明らかに高かった。このことは短期投与後の腫瘍細胞のviabilityは長期投与後の腫瘍に比べ明らかに高いことを示すものであり、さらに詳細なapoptosis indexの算出が可能と考えられ、現在解析中である。
日本の民族集団間の社会的関係に関する計量的研究

予備調査として神奈川県横浜市在住の日本人・在日コリアン・華人華僑について、グループディスカッションを実施した。グループは(1)各民族集団成員のみ、(2)日本人と在日コリアン、(3)日本人と華人華僑、(4)在日コリアンと華人華僑、(5)日本人・在日コリアン・華人華僑で構成され、各民族集団間の社会的関係の実情、民族集団イメージなどに関するディスカッションからデータを収集した。結果として、日本人から在日コリアンへの印象はマスコミによって、華人華僑への印象はマスコミおよび横浜中華街のイメージを反映したものとなっており、具体的な人間関係はほとんど存在していないこと、北朝鮮・韓国・中国・台湾といった「母国」と日本との国際関係によってその印象が強く影響されていることが明らかになった。在日コリアンと華人華僑との相互イメージについてもマスコミの影響が強く、具体的な人間関係はほとんど存在していないにも関わらず、お互いに強いネガティブイメージを抱いていること、両民族集団とも日本人に対する印象はあいまいで、身近な日本人との関係に強く影響されていることが明らかになった。本調査として神奈川県横浜市在住の日本人成人男女1,000人および神奈川県横浜市に自宅住所・勤務先・通学先を持つ在日コリアン・華人華僑を調査対象者とする調査票調査を実施中である。日本人対象者については選挙人名簿による無作為抽出標本であるが、その他の対象者については調査協力団体を通しての調査票配布となっている。在日コリアンおよび華人華僑対象者については対象者から調査協力を得ることの困難性から、現在も調査票の配布・回収を継続中である。そのため、本調査の分析は現時点で完了しておらず、残念ながら具体的な研究成果を発表することが出来ない。平成18年度の早い段階で調査を完了し、引き続き分析作業を行う予定である。EU、アメリカ合衆国およびブラジルで実施済みもしくは実施予定の人種問題に関する社会調査との比較分析を行うため、調査票の内容を一部共通化する作業を内外の研究者と協力して行い、現在、最終的な調整を行っている。この共通化作業によって、当初の研究計画には含まれていなかった精神衛生などに関する項目の重要性が浮かび上がり、他の調査項目との関連などについてリモデリングを行った。予備的調査として日本に在住する日本人、華人華僑、コリアンのそれぞれについて、民族的背景を持つ行事、儀式への参加状況、参加動機などについて半構造化面接法にょる質的調査および新聞・雑誌の内容分析を実施した。また1999年から2000年にかけて実施した、華人華僑と在日コリアンの相互イメージに関するフォーカス・グループ・インタビューについて再分析を行い、今回の調査研究上重要となるポイントを再確認および明確化した。これらの予備的調査・分析は、効果的な調査票の作成に寄与すると考えられる。分析の結果については2005年度に実施予定の本調査および追加調査への影響を回避するため、研究課題終了後に報告する。調査票調査実施に向けた準備作業を進め、横浜市の有権者名簿より980人を調査対象者として確定した。なお一部の区の有権者名簿は閲覧停止中のため、平成2005年4月後半以降に追加抽出を行い、日本人対象者1000人を最終的に確定させる予定である。なお研究代表者の所属機関変更など技術的な問題のため、当初2004年11月12月に予定していた調査実施時期を、2005年5月6月に変更する。
文法理論の適切な適用範囲の検証と、体系的な教育文法理論の構築

代表者、分担者、協力者の協力も得て、以下のことを行い明らかにした。国文法理論に関しては、形態論重視の文法理論と、それに対抗する意味論重視の文法理論とを検討し、包括性・初学者への分かりやすさでは前者に、認知論との関連・直感的な興味深さでは後者にメリットが多いことを明らかにした。これと相関して学習指導要領における文法教育・言語事項の位置づけや、教育現場での実際の取り扱い等を検討し、現況にあった有益な文法教育の目標としては、言語感覚の養成・母語への愛着の涵養等がより中心的になるべきであることを示した。他の文法理論については、それぞれ、存在動詞構文・ハイパレージ現象に対して構文文法的アプローチ、中世日本語述部(特にテンス.アスペクト)に対して形態・機能論的アプローチ、非分末の「ですね」に対して談話文法論・情報管理理論的アプローチ、自他の形態(の少なくとも一部)に対して認知・計算意味論的アプローチ、テイル文に対して(生成)統語論的アプローチが、有生性の心的実在性に対しては実験心理学(脳科学)的アプローチが有効であることが、それぞれの具体的分析・実験等により示された。また、教育文法に関しては、枠組みとして、身体活動も含めた言語行動ルールとしての文法の必要性、国語教材の選択・使用法について具体的手順(活用の既定の一部修正・教授順序の変更)を経たカスタマイズのありかた、生徒が作成する要約文の特徴と字数との関連等が示された。本研究は、大きくA従来の文法理論が、それぞれの理論の本質的あり方からして、言語現象のどこまでを説明対象とできるのか、すなわちそれぞれの理論の適切な説明範囲はどこまでかを再検証する。B文法理論が十分な検討なしに適用されている各種教育(国語教育・日本語教育・大学等での表現教育)において、文法理論の適用のされ方の適切さを検証し、それぞれの教育目的にかなった適切な文法理論を新たに構築する。という2つを目的とする。今年度は、主としてAについては、平成17年10月7日・8日にシンポジウムを行い、阿部二郎・石田尊・井本亮・川野靖子・富樫純一・福嶋健伸・福盛貴弘・茂木俊伸氏の講演を得た(うち、石田・川野・福嶋は本研究分担者)。具体的なテーマとしては、引用節・テイル構文への生成統語論的アプローチ、副詞句・感動詞への認知意味論的アプローチ、移動動詞構文・とりたて構文への構文文法論的アプローチ等について検討を行った。主としてBについては、平成17年9月22日に講演・シンポジウム「小中学校における[言語事項]の取り扱い」(講演者千葉大学教育学部安部朋世氏)、平成18年2月13日には講演・シンポジウム「文法指導のシフト変換-暗記指導からの脱却を求めて-」(講演者長野清泉女学院高等学校教諭松崎史周氏)、口頭発表「博物学としての言語事項教育」(文法教育研究会第8回研究会、発表者橋本修)を行った。具体的テーマとしては、教科書を中心とした小中学校における言語事項の取り扱いの現状と課題、活用指導における現状と改善方略、言語事項教育の目的と教材選択について検討した。

他の文法理論については、それぞれ、存在動詞構文・ハイパレージ現象に対して構文文法的アプローチ、中世日本語述部(特にテンス・アスペクト)に対して形態・機能論的アプローチ、非分末の「ですね」に対して談話文法論・情報管理理論的アプローチ、自他の形態(の少なくとも一部)に対して認知・計算意味論的アプローチ、テイル文に対して(生成)統語論的アプローチが、有生性の心的実在性に対しては実験心理学(脳科学)的アプローチが有効であることが、それぞれの具体的分析・実験等により示された。また、教育文法に関しては、枠組みとして、身体活動も含めた言語行動ルールとしての文法の必要性、国語教材の選択・使用法について具体的手順(活用の既定の一部修正・教授順序の変更)を経たカスタマイズのありかた、生徒が作成する要約文の特徴と字数との関連等が示された。