hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
複合酸性糖脂質による神経軸索再生促進機構の解析と臨床応用

西洋ワサビhorseradish peroxidase (HRP)の神経軸索逆行性輸送を利用したラット舌下神経切断モデルを開発後、神経切断後の末梢神経軸索再生における外因性酸性複合糖脂質ガングリオシドの作用機構解析を行った。牛脳から抽出した混合ガングリオシドの組織成分を検討した結果、aシリーズのガングリオシド(GM1、GD1a)および、bシリーズのガングリオシド(GD1b、GT1b, CQ1b)の発現が確認できた。混合ガングリオシド(0.002μg、0.02μg、0.2μg、2μg)の神経切断後の神経再生におよぼす効果についての検討したところ、濃度依存性に神経再生促進効果が認められた。混合ガングリオシドの有効な投与部位を検討した結果、神経切断端および舌内投与において神経再生促進効果が認められた。牛脳から抽出した各種ガングリオシド(GM1、GD1a、GD1b、GT1bおよび、GQ1B)の末梢神経軸索再生における効果を検討したところ、bシリーズのGT1bの神経軸索再生効率が最大であった。酸性複合糖脂質ガングリオシドの基部であるセラミドと中性糖脂質の末梢神経軸索再生における効果を検討したところ、酸性複合糖脂質ガングリオシド各種に比べ神経再生効率は低下するも、それぞれ単独で舌下神経切除後の神経細胞死の抑制および神経軸索伸長促進効果が認めらた。GT1bおよびGD1bにおいてガングリオシドの基部であるセラミドと糖鎖の部分であるオリゴ糖における効果を検討したところ、オリゴ糖投与群では神経切断後の神経細胞数とHRP陽性神経細胞数はセラミド投与群に比べ有意に高値を示した。神経切断後の末梢神経再生における酸性複合糖脂質ガングリオシドの作用機構解析のため、ラット舌下神経切断モデル、および、われわれが開発した遺伝子導入マウスを用いた以下の実験を行った。1)牛脳から抽出した混合ガングリオシドの組成について検討し、aシリーズのガングリオシド(GM1、GD1a)および、bシリーズのガングリオシド(GD1b、GT1b、GQ1b)の発現が確認できた。2)混合ガングリオシドの至適濃度を検討したところ(0.002μg,0.02μg,0.2μg,2μg)、濃度依存的に神経再生促進効果が認められた。3)混合ガングリオシドの有効な投与部位を検討したところ、神経切断端および舌内投与において神経再生促進効果が認められた。4)合成ガングリオシドGT1bの末梢神経再生における効果を検討したところ、牛脳から精製したガングリオシドGT1bと同程度の神経再生促進効果が認められた。5)複合ガングリオシド欠損マウス、つまり、bシリーズのガングリオシド(GD1b、GT1b、GQ1b)の発現が減少したマウスを用いて、舌下神経切断モデルによる末梢神経再生効率を測定したところ、野生型マウスに比べ、神経再生遅延が認められた。平成10年度に引き継き,運動神経切断後の末梢神経再生における酸性複合糖脂質ガングリオシドの作用機構解析のため,ラット舌下神経切断モデル、および、われわれが開発した遺伝子導入マウスを用いた以下の実験を行った。1)合成ガングリオシドGT1bおよびGD1bの運動神経切断後の末梢神経再生における効果を検討したところ、ウシ脳から抽出・精製した酸性複合糖脂質ガングリオシドGT1bおよびGD1bと同程度の神経再生促進効果が認められた。2)ウシ脳から抽出・精製した中性糖脂質の運動神経切断後の末梢神経再生における効果を、ウシ脳から精製した酸性複合糖脂質ガングリオシドGT1bおよびGD1bと比較検討したところ、酸性複合糖脂質ガングリオシドGT1bおよびGD1bに比べ神経再生遅延が認められた。

3)合成ガングリオシドの構成成分であるオリゴ糖、およびセラミドの運動神経切断後の末梢神経再生における効果を検討したところ、GT1bオリゴ糖で70%の、GD1bオリゴ糖で45%の、さらに、セラミドで15%の神経再生が認められた。4)酸性複合糖脂質ガングリオシドGM2/GD2合成転移酵素過剰発現マウス、つまり、aシリーズの酸性複合糖脂質ガングリオシド(GM2、GM1、GD1a)の発現が増加し、bシリーズの酸性複合糖脂質ガングリオシド(GD2、GD1b、GT1b、GQ1b等)の発現が減少したマウスを用いて,舌下神経切断モデルによる運動神経切断後の末梢神経再生効率を測定したところ、野生型マウスに比べ、神経再生遅延が認められた。神経切断後の末梢神経軸索再生における酸性複合糖脂質ガングリオシドの作用機構解析のため、ラット舌下神経切断モデル、および、われわれが開発した遺伝子導入マウスを用いて以下の実験を行った。1)牛脳から抽出した各種ガングリオシドの末梢神経軸索再生における効果を検討したところ、ガングリオシドのなかでbシリーズのGT1bの神経軸索再生効率が最大であった。2)酸性複合糖脂質ガングリオシドの基部であるセラミドと中性糖脂質の末梢神経軸索再生における効果を検討したところ、酸性複合糖脂質ガングリオシド各種に比べ神経再生効率は低下するも、それぞれ単独で舌下神経切除後の神経細胞死の抑制および神経軸索伸長促進効果が認められた。3)カニから抽出、精製し、シート状に加工したキチンシート(ベスキチン)に酸性複合糖脂質ガングリオシドを添加後、神経切除部位に移植し、末梢神経軸索再生効果を検討したところ、神経切除群に比べ有意に神経軸索再生効率の増加が認められた。4)ガングリオシドGM2/GD2合成酵素遺伝子過剰発現マウス、つまりbシリーズのガングリオシド(GD1b、GT1bおよびGQ1b)の発現が減少したマウスとGM2/GD2合成酵素遺伝子欠損マウス、つまりGM2、GD2、GT2、GM1、GD1b、GT1cなどの発現が欠如したマウスを用いて舌下神経切断実験を行った結果、野生型マウスに比べ両遺伝子操作マウスでは神経再生遅延が認められた。1)神経軸索再生効率が高値を示した牛脳から抽出したbシリーズのGT1bおよびGD1bと、合成のGT1bおよびGD1bを比較検討した結果、神経切断後の神経細胞数とHRP陽性神経細胞数に有意差は認められなかった。2)GT1bおよびGD1bにおいてガングリオシドの基部であるセラミドと糖鎖の部分であるオリゴ糖における効果を検討したところ、神経切断後の神経細胞数とHRP陽性神経細胞数はセラミドに比べ有意に高値を示した。3)舌下神経切断後の末梢神経および中枢神経における酸性複合糖脂質ガングリオシドの発現様式を免疫組織化学的手法および薄層クロマトグラフィーにて検討した結果、末梢神経切断部位でGM1の発現が認められ、中枢神経部位つまり延髄の舌下神経核部位の軽度のGM1とGM2の発現が認められた。
特異自己免疫抗体の出現は劇症肝炎発生の原因か?肝炎自然発症(LEC)ラットをモデルとして

LECラット血清中に肝炎発症に先立って,肝ミクロゾームの56KD蛋白に対する自己免疫性抗体が発現することを見い出した。この自己免疫性抗体はトランスアミナーゼなどの血清検査値で認めうる肝炎所見の変化に先立ち45週令で出現してきた。さらに劇症型肝炎で死亡したLECラット全例にこの抗体を認めた。その内約40%が55KD蛋白に対する抗体も有した。この自己免疫性抗体が肝炎発症または進展にとって重要な物質である可能性が考えられたため,これらの抗原蛋白の同定を行なった。二次元電気泳動,immunoblot分析により,自己免疫性抗体と反応するスポットを単離し,N末端アミノ酸配列を決定した。ホモロジー検索から56KD蛋白はプロテインジスルフィドイソメラーゼ(PDI),55KD蛋白はカルレチクリンであると推定した。さらに,抗PDI抗体を用いた阻害試験や諸性質から56KD蛋白をPDIと確認した。一方,カルレチクリンはラット肝ミクロゾームより精製し,前記と同じN末端アミノ酸配列を確認し,免疫学的同定も行なった。PDIの出現強度・頻度が高いことより,PDIに焦点を絞って実験的薬物性肝炎発症の動物モデルの検討を行った。種々の肝炎発症薬物をラットに投与した結果,アセトアミノフェンとジエチルマレイン酸の併用投与,または,D-ガラクトサミン投与で抗PDIの力価が上昇することをラジオイムノアッセイで確認した。いづれもGPTが共に顕著に上昇した。四塩化炭素,DL-エチオニン,アセトアミノフェン,ジエチルマレイン酸などの単独投与では,抗PDI抗体はほとんど認められず,肝炎発症機序の違いが示唆された。
精神科救急病棟の空間構成に関する研究 -個室化がすすむ病棟の共用空間の検討-

精神科急性期入院医療では、患者の保護と休息の確保のため療養環境が重視され、個室の整備が求められている。2002年に診療報酬上に「精神科救急入院料」が新設されて以降、救急病棟を中心に個室率の高い病棟がっくられるようになり、なかには全個室の病棟もある。病棟で入院生活を送るなか、個室は患者にとって静かで休息のとれるプライベートな空間でコミュニケーションは病室の外に存在する。精神科医療において他者との関わりは治療に欠かせない要素であり、そのための場は患者にとって重要で、個室の整備とともに病室の外の空間にも配慮が必要だといえる。そこで本研究は、全個室病棟を有する医療施設を事例に選定し、病棟内の室空間の利用実態を把握するとともに、個室率の高い病棟に必要な共用空間のあり方について検討することを目的とした。本年度は、(1)病棟概要と管理・運用に関するヒアリング、(2)入院患者の室空間利用に関する行動観察、(3)看護スタッフの室空間利用に関する行動観察の3つの調査を実施し分析を行った。その結果、患者は日中の約3割の時間をデイルームで過ごしており、患者同士の交流とピア・サポートが自然発生していた。また看護スタッフは個室内での患者個々との関わりは手短とし、デイルームでの働きかけに時間を費やしていた。スタッフのデイルームでの働きかけは、患者が個室から出てくるきっかけとなっていた。デイルームは全ての患者が集まる広さや家具が整備されていなかったが、限られた資源に対する患者の選択行動を観察できるとともに、場を共有する者同士のほどよい凝集性が居心地のよさにつながっていると考えられた。患者の状態に合わせた段階的な行動範囲を設定するだけでなく、利用できる機会や習慣を日常生活上に取り入れることで患者の動機づけや多様な可能性に繋がっていた。
グリオーマ細胞に特徴的なエネルギー代謝に着目した治療耐性克服へのユニークな試み

がん細胞は酸素利用可能な状態でもあえてエネルギー効率の悪い嫌気的代謝を行う不思議な性質(Warburg効果)をもっており、がん研究の領域で長年の謎とされてきた。これに対して最近我々は細胞自殺制御の基本メカニズムを明らかにし、そこで得られた知見に基づいて「Warburg効果はがん細胞が好気呼吸による細胞死のリスクを回避しつつ嫌気的代謝により安全にエネルギーを確保しようとする巧妙なサバイバル戦略である」との仮説を世界に先駆けて提唱するとともに、「ミトコンドリア呼吸の回復によりがん細胞の細胞死(治療)感受性を回復できる」という新たな可能性を示した。本研究課題はこのような仮説の実証を目的とするものであるが、その過程で正常細胞に対するtemozolomideの毒性を増強することなくグリオーマ細胞に対する殺細胞効果を増強することのできる薬物を発見した。重要なことにこの薬物は単独でもミトコンドリア呼吸を促進するが、temozolomideとの併用時にはtemozolomideによるミトコンドリア呼吸促進効果を増強する。さらに、ミトコンドリア呼吸を抑制した状態では、この薬物によるtemozolomideの効果増強作用は失われた。これらの結果はこの薬物がミトコンドリア呼吸の促進を通じて細胞のtemozolomide感受性を高めていることを示唆するものである。次いでin vivoにおいてこの薬物がtemozolomideのもつ抗腫瘍効果を増強するかについても検討を行ったが、グリオーマ細胞をヌードマウス皮下に移植し、腫瘍を形成したのちこの薬物単独、temozolomide単独、あるいは両者同時に投与を行ったところ、この薬物単独には抗腫瘍効果は認められなかったが、両者併用でtemozolomide単独より顕著な抗腫瘍効果が得られた。これらの結果は上記仮説を支持するものであると同時に、グリオーマの治療抵抗性克服戦略に一つの新たな方向性を与えるものと考えられる。これに対して最近我々は細胞自殺制御の基本メカニズムを明らかにし、そこで得られた知見に基づいて「Warburg効果はがん細胞が好気呼吸による細胞死のリスクを回避しつつ嫌気的代謝により安全にエネルギーを確保しようとする巧妙なサバイバル戦略である」との斬新な仮説を世界に先駆けて提唱するとともに、「好気的エネルギー代謝(ミトコンドリア呼吸)の回復によりがん細胞の細胞死(治療)感受性を回復できる」という新たな可能性を示した。本研究課題はこのような可能性を模索することを目的とするものであるが、今回はtemozolomideの細胞殺傷効果を増強する薬剤を探索する過程で、正常細胞に対するtemozolomideの毒性を増強することなくグリオーマ細胞に対する殺細胞効果を増強することのできる薬物を発見した。また、temozolomideはミトコンドリアBAX, BAKを活性化することでグリオーマに細胞死を誘導するが、この薬物はtemozolomideによるBAX, BAK活性化を促進することが判明した。これらの結果はこの薬物がミトコンドリア呼吸の促進を通じて細胞のtemozolomide感受性を高めていることを示唆するものであるとともに、ミトコンドリア呼吸の回復ががん細胞の治療耐性克服に有効な手段となりうるとの考え方を裏付けるものである。

これに対して最近我々は細胞自殺制御の基本メカニズムを明らかにし、そこで得られた知見に基づいて「Warburg効果はがん細胞が好気呼吸による細胞死のリスクを回避しつつ嫌気的代謝により安全にエネルギーを確保しようとする巧妙なサバイバル戦略である」との仮説を世界に先駆けて提唱するとともに、「ミトコンドリア呼吸の回復によりがん細胞の細胞死(治療)感受性を回復できる」という新たな可能性を示した。本研究課題はこのような仮説の実証を目的とするものであるが、昨年度までに正常細胞に対するtemozolomideの毒性を増強することなくグリオーマ細胞に対する殺細胞効果を増強することのできる薬物を発見した。重要なことにこの薬物は単独でもミトコンドリア呼吸を促進するが、temozolomideとの併用時にはtemozolomideによるミトコンドリア呼吸促進効果を増強する。さらに、ミトコンドリア呼吸を抑制した状態では、この薬物によるtemozolomideの効果増強作用は失われた。これらの結果はこの薬物がミトコンドリア呼吸の促進を通じて細胞のtemozolomide感受性を高めていることを示唆するものである。そこで本年度はinvivoにおいてこの薬物がtemozolomideのもつ抗腫瘍効果を増強するか検討した。グリオーマ細胞をヌードマウス皮下に移植し、腫瘍を形成したのちこの薬物単独、temozolomide単独、あるいは両者同時に投与を行ったところ、この薬物単独には抗腫瘍効果は認められなかったが、両者併用でtemozolomide単独より顕著な抗腫瘍効果が得られた。現在脳内腫瘍モデルにおいても同様に併用による上乗せ効果が見られるか検討中である。
Muse細胞をベクターとする悪性グリオーマの自殺遺伝子治療

悪性グリオーマの新規治療として単純ヘルペスチミジンキナーゼ(HSVtk)とガンシクロビル(GCV)を用いる自殺遺伝子療法が注目されている。骨髄などから得られる多分化能細胞、Multiliniage-differentiatingstress enduring (Muse)細胞をベクターとするHSVtk/ GCV自殺遺伝子治療の可能性を評価した。ヒトグリオーマ細胞を用いたヌードマウス脳腫瘍モデルに対し、遺伝子導入ヒトMuse細胞の腫瘍内投与とGCVの全身投与による治療は著名な腫瘍縮小効果と生存率の延長を示す。本治療は安全かつ有効であり、悪性グリオーマの新規治療として臨床応用に期待が寄せられる。HSVtk遺伝子およびGFPマーカー遺伝子を導入したヒトMuse細胞(Muse-TK-GFP細胞)は連携研究者の出澤らの研究室ですでに作成されており、供給をうけ実験を進めた。細胞のハンドリングやin vitroの実験については順調に進み、in vivo実験を開始した。その結果、in vivoバイスタンダー効果は従来の神経幹細胞や間葉系幹細胞と同等の1/8から1/16ぐらいの強さがあることがわかった。この結果は本年度に計画しているin vivoの治療実験時に用いる治療細胞の数を決定する上で極めで重要である。脳腫瘍モデルとしてU87ヒト脳腫瘍細胞を選び、100%腫瘍死するモデルを作成することができた。蛍光遺伝子が導入されているU87ヒト脳腫瘍細胞を用いており、腫瘍細胞の増大を経時的に同一動物で観察できるシステムが構築され、モデル実験を予想以上に進展させることができている。連携研究者の出澤らの研究室で作成されているHSVtk遺伝子およびGFPマーカー遺伝子を導入したヒトMuse細胞(Muse-TK-GFP細胞)を用いて実験を進めている。In vitroのバイスタンダー効果実験においては、先行研究として行っているHSVtk遺伝子導入ラット神経幹細胞を用いた結果とほぼ同等の1/8から1/16ぐらいの幹細胞で十分な殺腫瘍効果が認められている。昨年度はin vivoバイスタンダー効果の検証を重点的に行った。蛍光遺伝子が導入されているU87ヒト脳腫瘍細胞とMuse-TK-GFP細胞をさまざまな比率でnude mouse脳内に移植し、経皮的に蛍光を観察することにより動物を殺すことなく経時的に評価できる。このモデルにおいてガンシクロビル(GCV)による殺腫瘍効果を検討すると、先行研究の神経幹細胞と同等の1/8から1/16ぐらいの強さのバイスタンダー効果があることがわかった。これまでのco-implantation modelにより腫瘍を完全に消し去るための大まかな細胞量がわかったので、現在は100%腫瘍死するU87ヒト脳腫瘍細胞脳内移植モデルにおいて、腫瘍生着後に治療を開始する臨床に即したプロトコールの実験を進めている。本モデルにおいても経皮的に蛍光を観察することにより動物を殺すことなく腫瘍が生着し、消えてゆく様が観察できる。連携研究者の出澤らの研究室で作成されているHSVtk遺伝子およびGFPマーカー遺伝子を導入したヒトMuse細胞(Muse-TK細胞)を用いて実験を進めている。これまでin vitroおよびin vivoのバイスタンダー効果を検証し、先行研究として行っているHSVtk遺伝子導入ラット神経幹細胞を用いた結果とほぼ同等の1/8から1/16ぐらいの幹細胞で十分な殺腫瘍効果が認められることがわかった。昨年度は既存の脳腫瘍に対し、腫瘍内にMuse-TK細胞を打ち込んだ後にガンシクロビル(GCV)を全身投与し、その結果生じるバイスタンダー効果によって腫瘍細胞を縮小させる「脳腫瘍治療モデル」における検証を行った。腫瘍細胞は蛍光遺伝子が導入されているU87ヒト脳腫瘍細胞を用い、経皮的に蛍光を観察することにより動物を殺すことなく経時的に評価した。既存の脳腫瘍に対してもバイスタンダー効果を介した有意な腫瘍縮小作用と担癌動物の生存機関の延長が観察された。脳腫瘍が発見された後に治療するという臨床と同様の実験でも良好な結果が得られ、現在臨床プロトコールの作成準備をしている。臨床応用の際には特にその安全性が重視されるので、バイスタンダー効果を介した治療後の正常脳の変化や、GCV投与後にMuse-TK細胞が存在するか否かなどの検証を行っている。研究実績の概要にも記したように予定通り既存の脳腫瘍を治療するモデルが完成し、効果も観察された。HSVtk遺伝子およびGFPマーカー遺伝子を導入したヒトMuse細胞(Muse-TK細胞)を用いて実験を進めている。まずはin vitroおよびin vivoのバイスタンダー効果を検証し、1/8から1/16ぐらいの幹細胞で十分な殺腫瘍効果が認められることがわかった。次に既存の脳腫瘍に対し、腫瘍内にMuse-TK細胞を打ち込んだ後にガンシクロビル(GCV)を全身投与し、その結果生じるバイスタンダー効果によって腫瘍細胞を縮小させる「脳腫瘍治療モデル」における検証を行った。本治療の臨床的な意義は、治療細胞が浸潤性に広がる標的腫瘍をどこまで追従することができるかにかかっている。腫瘍をマウスの一側の脳に移植し、治療細胞を対側の脳内に注入するという極端な実験プロトコールを用いても、治療細胞が脳梁を通って腫瘍まで到達することが、免疫組織学的手法により示された。また、このモデルにおいても対側脳の腫瘍に対する有意な抗腫瘍効果と生存期間の延長が示された。

現在臨床プロトコールの作成準備をしている。臨床応用の際には特にその安全性が重視されるので、バイスタンダー効果を介した治療後の正常脳の変化や、GCV投与後にMuse-TK細胞が存在するか否かなどの検証を行っている。悪性グリオーマの新規治療として単純ヘルペスチミジンキナーゼ(HSVtk)とガンシクロビル(GCV)を用いる自殺遺伝子療法が注目されている。骨髄などから得られる多分化能細胞、Multiliniage-differentiatingstress enduring (Muse)細胞をベクターとするHSVtk/ GCV自殺遺伝子治療の可能性を評価した。ヒトグリオーマ細胞を用いたヌードマウス脳腫瘍モデルに対し、遺伝子導入ヒトMuse細胞の腫瘍内投与とGCVの全身投与による治療は著名な腫瘍縮小効果と生存率の延長を示す。本治療は安全かつ有効であり、悪性グリオーマの新規治療として臨床応用に期待が寄せられる。研究実績の概要にも記したように予定通りin vivoバイスタンダー効果の検証が終了し、蛍光遺伝子を導入したU87ヒト脳腫瘍細胞を用いた臨床類似のプロトコールに進んでいる。悪性グリオーマは極めて予後不良の疾患で、最も悪性のグリオブラストーマでは診断からの生命予後は1年から1年半である。広範囲に切除できない脳という臓器の特殊性、血液脳関門の存在などによる抗がん剤効果の限界、そして腫瘍が浸潤性に脳深部に広がる性質を持つことが予後不良の理由と考えられる。今回の治療モデルで効果が認められたことから、臨床応用に向けての治療プロトコールの作成に取り掛かる予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。脳神経外科学悪性グリオーマは極めて予後不良の疾患で、最も悪性のグリオブラストーマでは診断からの生命予後は1年から1年半である。今回の治療モデルは遺伝子導入幹細胞が深部に浸潤してゆく腫瘍細胞を追跡しアタックするという理想的なモデルであり、また周辺脳への影響は少ないと考えられている。既存の脳腫瘍を治療するモデルにおける効果が確認されれば、できるだけ早く臨床研究に入れるように特に安全性に留意した実験が必要となる。研究実績にも記したように蛍光遺伝子を導入したU87ヒト脳腫瘍細胞を用いることにより、実験動物数と実験時間の大幅な縮小ができている。次のステップである既存の脳腫瘍モデルに対する遺伝子治療実験に向けて準備を進めている。26年度までの脳腫瘍治療モデルの研究は順調に進行したが、27年度に計画していた臨床応用前の治療細胞の安全性試験において、治療細胞の完全な消失を証明する分析方法に問題が生じた。連携研究者らとの検討の結果、分析方法を変更したため、一時的に研究の遂行が遅延し、未使用額が生じた。現在新たな分析方法に着手している。
北極海および北太平洋における珪質植物プランクトン群集と古海洋環境復元

1.北極海掘削試料の珪質鞭毛藻およびエブリディアンに基づく古海洋環境復元北極海中央部では初めてとなる深海掘削がロモノソフ海嶺上で行われた(IODP302航海-ACEX)。本研究は、その試料における珪質鞭毛藻およびエブリディアン微化石分析から、微化石層序と古海洋環境の復元を行うことが主なテーマである。本年度は、以下の事柄が明らかになった。(1)珪質鞭毛藻、エブリディアンだけでなく、新種の放散虫化石も発見されたことから、当時の北大西洋群集とは独立した特殊な群集構成をしており、外洋との表層海水の交換は現在よりも限られていた。(2)海生および淡水生のプランクトン微化石が同時に産出することから、当時の上部水柱には顕著な塩分躍層がみられた。上部水柱には淡水種を含む低塩分水または淡水があり、その下部に珪質鞭毛藻やエブリディアンを含む比較的塩分の高い水塊が存在した。(3)エブリディアンが多数産出したことは、有光層下部に貧酸素水塊が存在した可能性を示唆するかもしれない。現生エブリディアンの一種は共生藻類を有し、溶存酸素が少なくても有光層内であれば生存できる。珪質微化石が産出した始新世の北極海は、黒海に似た循環系が存在したことが以上の成果などから考えられた。本成果に関する論文2本は査読中であり、論文1本は投稿準備中である。2.北太平洋における珪質植物プランクトン群集ベーリング海および北太平洋亜寒帯における長期時系列セディメントトラップ(Stations AB and SA)の試料のうち、前半8年分の珪藻沈降群集フラックスデータを考察した結果、ベーリング海の観測点では珪藻沈降群集と上部水塊構造との関係が分かった。本研究における珪藻沈降群集フラックスの概要は月刊海洋に発表し、詳細版は原稿準備中である。また、北西太平洋の沈降粒子における珪藻種のカタログを九州大学理学部紀要から出版した。北極海掘削試料の珪質鞭毛藻類およびエブリディアンの分類および記載北極海中央部では初めてとなる深海掘削がIODPによって2004年にロモノソフ海嶺上で行われた。本研究は、その試料における微小プランクトン珪質鞭毛藻およびエブリディアンの微化石の分析から、それらの微化石層序および古環境の復元を行うことが主たるテーマである。北極海における微化石に関する知見はまだほとんど無いため、平成17年度は基本的なデータを得ることを主な目的とした。平成17年度の主な実施内容は、その北極海掘削試料を詳しく分析し、珪質鞭毛藻類化石とエブリディアン化石の産出種を明らかにすることと、それらの産出頻度を明らかにすることとした。分析の結果、珪質鞭毛藻類およびエブリディアン化石は第三紀始新世の堆積物にのみ保存されていることが分かった。産出層準の前後には、黄鉄鉱で置換された微化石が確認された。始新世以外の地層で珪質微化石が産出しなかった理由は、珪質微化石の溶解や続成作用による変質によると考えられ、プランクトンが存在していなかった訳ではないと考えられる。珪質微化石産出層準における珪質鞭毛藻およびエブリディアン化石の含有量は、通常の遠洋堆積物の場合に比べて非常に高かった。現生の珪質鞭毛藻類やエブリディアンは外洋水よりも沿岸水で多く見られる。産出した珪質鞭毛藻類およびエブリディアン化石のうち、従来記載されていない種が数種含まれており、それらは当時の北極海固有の新化石種である可能性がある。新化石種の産出層準は、当時の北大西洋域の群集とは独立した特殊な群集構成をしており、外洋との海水交換が限られた閉鎖的な環境であった可能性がある。これらの分析結果に加えて、一部の層準で淡水指標の有機質微化石が珪質鞭毛藻類やエブリディアンと共に産出した結果と併せると、始新世の北極海は河口域から内湾域のような汽水環境を有していたことが考えられた。本成果に関する論文

2本は査読中であり、論文1本は投稿準備中である。2.北太平洋における珪質植物プランクトン群集ベーリング海および北太平洋亜寒帯における長期時系列セディメントトラップ(Stations AB and SA)の試料のうち、前半8年分の珪藻沈降群集フラックスデータを考察した結果、ベーリング海の観測点では珪藻沈降群集と上部水塊構造との関係が分かった。本研究における珪藻沈降群集フラックスの概要は月刊海洋に発表し、詳細版は原稿準備中である。また、北西太平洋の沈降粒子における珪藻種のカタログを九州大学理学部紀要から出版した。
新規な有機色素分散型ハイブリッド無機EL素子の発光機構の解明に基づく特性向上

分散型ELは単純な構造と安価な印刷プロセスで作製可能な素子であるが、一般に発光色や輝度の点に改善すべき点があった。本研究では、分散型無機EL素子に有機色素を添加し、その発光の機構について検討を行った。その結果、適切な組み合わせで添加することで、有機色素のみからの発光を得ることができた。これによって、視感度の高い領域では輝度が向上し、また、2つ以上の異なった有機色素を適切な混合比で添加する場合には、照明に適した指標である平均演色評価指数Ra=89の白色発光を得た。無機ELの発光原理は、電界で加速された電子の衝突したエネルギーによって、無機蛍光体が励起される、いわゆるインパクト型の励起過程を取ることが知られている。一方、有機EL素子は電流注入型の素子でありキャリア注入による励起過程を経て発光に至る。すでに、申請者らは、青色、無機蛍光材料に対して、0.1wt%程度の極めて、微量な緑や赤の有機色素を加えることによって、このハイブリッドデバイスからの発光が、ほとんどすべて有機色素のみの発光になることを見出した。本年度は、無機蛍光体、有機色素、これらを混合した場合における、PL量子収率を比較検討し、これらの色変換は無機蛍光体の発光を励起光とした色変換が主であることを示した。また、有機-無機ハイブリッド無機蛍光材料と有機材料で著しく粒径が異なるために、発光輝度の面均一性において、ミクロンオーダーで見た場合、輝度分布が観測される場合がある。このため、2次元色彩輝度計を用いて、精細な輝度分布を調べた。また、トップエミッション構造に関連する検討は、基板に透明な材料を用いる制約がなくなるため、有機-無機ハイブリッドの分野においても重要な事項である。このため、構成材料である透明導電膜の代表であるITOをこれらのハイブリッドならびに単一材料でのデバイスに成膜する際のダメージの影響や発光材料の劣化についても調べ、その対策を示した。すでに、申請者らは、青色無機蛍光材料に対して、適切な添加量(約0.1wt%)の緑や赤の有機色素を加えることによって、このハイブリッドデバイスからの発光が、ほとんどすべて有機色素からの発光になることを見出し報告している。有機-無機ハイブリッド無機蛍光材料と有機材料で著しく粒径が異なるために、発光輝度の面均一性において、ミクロンオーダーで見た場合、輝度分布が観測される場合がある。本年度は、2次元色彩輝度計を用いて、面内輝度均一性を発光面全体、ならびに、無機蛍光体粒子1点拡大した視野での精細な輝度分布を調べた。無機蛍光体のみと、有機色素を加えた無機蛍光体(ハイブリッドEL)の場合の輝度分布を比較した場合、適切な添加量(約0.1wt%)での輝度分布が改善されることを示した。さらに、これらのミクロンオーダーでの輝度分布では、無機蛍光材料の領域で輝度の最高値を示しているため、ハイブリッドELでは、色変換は無機蛍光体の発光を励起源とした色変換が主であることを示唆した。また、トップエミッション構造に関連する検討では、基板に透明な材料を用いる制約がなくなるため、有機-無機ハイブリッドの分野においても重要な事項である。このため、構成材料である透明導電膜の代表であるITOをこれらのハイブリッドならびに単一材料でのデバイスに成膜する際のダメージの影響や発光材料の劣化についても調べ、さらにプリント配線基板等へのトップエミッション素子を作製し、その応用を示した。分散型無機ELは、通常ZnS等を代表とする粉末を高誘電性ポリマーなどのバインダと一緒に混合し、ペーストを作製した後、スクリーン印刷法等を用いて発光素子を作製できるため、簡便で大面積化が可能といった優れた特徴を有している。この、ZnS系の無機材料の発光色は、青、青緑を中心としたものがほとんどで、スペクトルが長波長側の赤や、照明に適した可視領域全体にブロードなスペクトルを有する発光は得られ難いのが現状であった。申請者らは、これらの発光機構を検討した結果、無機蛍光体からの発光によって、有機色素が光励起され発光に至る、いわゆる色変換によって主になされていることが分かった。これらは、励起光側であるZnSの発光スペクトルと、有機色素の吸収スペクトルのオーバーラップによって、基本的にマッチングが決まって来るが、これらの混合比や、2つの色素を入れた場合など、様々な組み合わせ、混合比率の検討が必要である。本研究では、上記の励起側の発光スペクトルと発光側の吸収スペクトルの重なりだけでなく、発光側に用いる蛍光量子収率を併せて材料選択を行った。

上記の材料選択の指針を元に、申請者らは、これらの材料(無機発光材料とバインダ(誘電体))に、有機色素を適切な量加えることで、今まで簡単に得ることが出来なかった赤や白の発光色を得られることを示した。さらに、2つの有機色素を適切に加えることで、白色照明における、白色の指標(基準太陽光との一致度の指標)である、平均演色評価数Ra=89を再現よく示した。以上のように、印刷プロセスで作製できる従来の分散型ELの蛍光層に有機色素をドーピングした有機色素分散型ELは、従来の分散型ELと同様の印刷プロセスで作製できる素子であり、またこれまでの欠点である輝度と演色性の低さを改善した素子である。これによって、申請者らは高付加価値面光源素子としてのポテンシャルを示した。
咀嚼筋超音波療法の至適照射条件確立に関する研究

顎機能異常患者の超音波治療の効果については,臨床において判定がなかなか容易ではないと考えられる。一般に疾患の臨床的改善には自然経過と平均への回帰,治療の特異的効果そして非特異的効果(主としてプラシーボ効果)が作用しているといわれている。近年,EBMの概念の導入により,治療効果におけるこれらの明確な区別が求められるようになってきている。そこで咬筋超音波照射のプラシーボ効果の統計学的推定を試みた。咬筋に症状を有する顎機能異常患者11名を被験者として選択した。照射条件は,症状側咬筋への0.0W/cm^2,10分間プラシーボ照射とした。シングルブラインド(患者)による評価方法を採用した。評価項目は,研究者が独自に開発した触診による圧痛のVAS(Visual analogue scale)(mm),違和感・だるさ,自発痛ならびに触診による圧痛の5段階評価表の合計ポイントとした。測定は1週間以内2回にわたって行った。照射効果は超音波照射前後の合計ポイントの差から算出した。プラシーボ効果の統計学的推定には一般化可能性理論を応用した。2種類の指標,測定の標準誤差(Standrderror of measurment:SEM)ならびにSmallest detectable difference(SDD:探知可能な最小の差違)を求めた。評価項目においては,ほとんどの被験者に照射後に症状の軽減を認めた。2回目の照射においても同様の傾向が見られた。今回の測定の測定の信頼度(信頼性係数)は圧痛のVASにおいて0.88,5段階評価表の合計ポイントでは0.93であった。SEMは1回測定の場合,圧痛のVASにおいて13.26mm,5段階評価表の合計ポイントでは1.22であった。SDDは1回測定の場合,圧痛のVASにおいて36.77mm,5段階評価表の合計ポイントでは3.4であった。被験者として顎口腔系に自覚的,他党的に異常を認めない男性健常有歯顎者14名(22-30歳,平均年齢24.9歳)を選択した。深部温測定に熱流補償型プローブを構えた深部体温計コアテンブCTM-204(テルモ・ジャパン社)を用いて,超音波照射に伴う深部温変化を終了60分まで測定した。超音波照射にITO US700(伊藤超短波社)を用い,照射部位は右側咬筋中央部とした。照射条件として,照射時間は5,10分間,照射強度は0.5,0.75,1.0W/cm^2の合計6条件を設定した。周波数3MHz,連続波で術者保持によるストローク法で照射を行った。また,痛みに関するアンケートを照射中および照射後に5段階のLikert型スケール評価のアンケート採取を行った。測定パラメータとして,安静時熱平衡体温,照射終了20,60分後の温度差(ΔT);上昇率ならびに減衰率を求めた。1.0W/cm^2の強度で,照射側である右側咬筋の深部温は安静時において熱平衡から急速に増加して,そしてピークの温度から急速に減少した。他方,0.5W/cm^2の強度では,深部温は安静時において熱平衡から穏やかに増加して,そしてピークの温度から緩やかに下降した。平均ΔT20は,両方の強度に関して約0.4°Cを記録した。平均ΔT60は,両方の強度に関して約0.2°Cを呈した。分散分折の結果,ΔTならびに上昇率は,照射時間が長いほど高く,減衰率は照射強度が低いほど低くなった。また,痛みに関するアンケート評価において,0.5W/cm^2と1.0W/cm^2において有意差が認められ,1.0W/cm^2では早期に痛みを誘発するため,咬筋には不適切であることがわかった。以上の結果から,安全で温熱効果の高い照射条件は,0.5W/cm^2の10分間であることがわかった。

SEMは1回測定の場合,圧痛のVASにおいて13.26mm,5段階評価表の合計ポイントでは1.22であった。SDDは1回測定の場合,圧痛のVASにおいて36.77mm,5段階評価表の合計ポイントでは3.4であった。
収縮蛋白を利用した閉塞性腎疾患および拡張尿管に対する診断法の開発

1.閉塞腎における収縮蛋白の変化ラットおよびウサギの一側尿管を3日間閉塞した。短期閉塞腎を対象に、収縮蛋白の変化を検討した。SDSpolyacry lamide qel電気泳動法によって収縮蛋白含量を測定したところ、ミオシン含量は閉塞腎において有意に増加していたが、アクチン含量には変化を認めなかった。DACM-HMM法によるアクチンフィラメントの観察から、閉塞腎においては糸球体アクチンフィラメントは変化しなかったが、近位尿細管刷子縁におけるアクチンフィラメントはほとんど消失していることが明らかとなった。2.拡張尿管の収縮蛋白1)家兎拡張尿管モデルを使用して、基礎的検討を加えた。その結果、尿管全層に含まれる収縮蛋白量は筋量の増減を反映するだけであったのに対し、筋層内収縮蛋白含量は尿管平滑筋自体の発生する活動張力とよく相関することが明らかとなった。したがって、収縮蛋白含量を臨床診断に用いる場合、筋層内含量の方が適切な指標になりうると結論できた。2)12名の患者から摘出した拡張尿管について、筋層内のアクチン,ミオシン含量を測定し、病理組織所見と対応させた。8例の拡張尿管では筋層内収縮蛋白含量が著しく増加し、組織学的には筋肥大の所見を示した。DNA含量で筋細胞当りのアクチン,ミオシン含量を計算したところ、両者とも有意に増加していることから、筋肥大とは細胞内の収縮蛋白量の増加した状態と推定された。この他2例の拡張尿管では収縮蛋白含量が正常と変りなかったが、残りの2例ではアクチン,ミオシン共に著明な減少を示し、組織学的に筋萎縮の所見であった。
アメリカ・カナダ社会科における多文化教師教育に関する研究

本研究では,国内の多文化化・価値の多様化の進展に伴う教育の課題に応えるために,アメリカ及びカナダおける多文化教育を実践する多文化教師教育のあり方について考究する基礎的研究を行った。グローバル人材の育成として注目される国際バカロレアでは,教員免許取得や研修においても,多文化を肯定的に受容し,積極的に活用していく能力・態度の育成が求められる。また,教師教育を行う高等教育機関におけるマイノリティに対する差別が,多文化教育を実践できる教師の育成を阻害する主要な要因であることが明らかになった。本年度は,主にアメリカ・インディアナ州ココモにおける公立中学校社会科授業及び教師教育についての現地調査を行った。社会科授業を参観し,教師へのインタビューを通して,教員免許・資格の取得及び研修のあり方について調査した。現在,アメリカでは,グローバル社会における能力の育成が注目され,国際バカロレア認定校が増えつつある。今回は,国際バカロレア認定を受けたばかりのインディアナ州の中学校を調査した。当該中学校の教師は,州の教員免許資格取得の上,国際バカロレア教員資格を取得することが求められる。加えて,資格の維持のため,3ケ月の一回程度の研修が義務付けられている。国際バカロレアでは,多様な属性を持った人々が混交した状態での教育を全体としており,多文化教育を志向しているといえる。教師に課せられる資格取得プログラムや研修でも,多文化への対応や,子どもが多文化を肯定的に受容し,積極的に活用していく認識や能力・態度を身に着けていくための教育方法について学べるカリキュラムとなっている。また,当該中学校から多くの生徒が進学するココモの公立高等学校の教師にインタビュー調査を行った。当該高等学校は,国際バカロレア認定の中学校からの進学者を受け入れるために,国際バカロレアコースを新設している。国際バカロレアコース担当教員は,中学校教員と同様,厳しい資格取得と研修が課せられている。同時に,高等学校教員は,中学校教員との連携にも力を入れている。異なる学校種を繋ぐ能力と技能が求められることが明らかになった。本年度は,主にアメリカにおける多文化教育及び社会科教育の教師教育についての現地調査を行った。具体的には,アメリカについては,サンフランシスコ州立大学において教師教育を担当している研究者にインタビューを行い,教員免許・資格の取得及び研修のあり方,現在のアメリカにおける教師教育の課題について調査した。教師教育を行っている高等教育機関において,現在でもマイノリティに対する差別が,多文化教育を実践できる教師の育成を阻害する主要な要因となっていることが明らかになった。特に,エスニック・マイノリティとセクシャル・マイノリティの複合的なマイノリティの場合,顕著となる傾向がある。カリフォルニア州においては,エスニック・マイノリティは,マジョリティとの経済格差が大きく,教員養成機関における差別や格差が,小・中・高等学校において再生産されることが明らかになった。また,セクシャル・マイノリティに対する差別は,初等教育よりも中等教育,高等教育に上がる毎に,大きくなる。差別を受けた側が,自己に問題があると思い込み,差別を再生産させてしまう傾向があることもあ明らかになった。この問題は,教員養成が行われる高等教育段階において,差別を行う側に対する差別意識を可視化・軽減するためのプログラムの開発と,差別を受ける側のケア及び差別の再生産防止のプログラムの開発の必要性を示唆している。多文化教育を展開できる教師の育成のためには,カリキュラムが学習方法も重要であるが,教員養成や教師教育における差別を解消していくことが,大きな課題であることが明らかになった。アメリカ社会科における教師教育のスタンダード,カリキュラム,教材などを収集するために現地調査を行った。現地にて基礎調査を行い,社会科教育,歴史教育・公民教育・環境教育における多文化教師教育のフレームワーク,カリキュラム,教材を収集する。アメリカ・カナダの多文化教師教育の専門家から両国の研究状況についての意見を聞くとともに,本研究計画のレビューを受け,カリキュラムや授業実践を分析する視点を抽出する。具体的には,アメリカではカリフォルニア州教育局・カリフォルニア州立大学サンフランシスコ校においてレビューを受けた。カリフォルニア州では,リカレントによる教師教育が展開されており,小・中学校教師の多くはカリフォルニア州立大学教育学部で教師教育を受けている。そのため,カリフォルニア州立大学では,教師教育の多様なプログラムを用意しているが,その中でも,多文化教育に関するプログラムが多い。それは,同大学が全米で最初にethnic studiesの学部を設置した大学であり,カリフォルニア州,特にサンフランシスコにおける文化的多様性への対応である。大学の至る所にマルコムXなど,各エスニック集団の著名な人物の大きな絵画が掲げられており,常に多文化教育を意識する環境を整えていると同時に,学校環境全体を多文化化する重要性を学ぶ教材となっている。また,国内外におけるアメリカ及びカナダの多文化教師教育に関する基本文献,先行研究,実践事例報告を検索収集し,データベースの作成を進めている。研究計画にそって,アメリカにおける多文化教育についての現地調査を行い,多文化教師教育に基づいた授業実践を分析した。教師のインタビューから,多文化教育の授業実践と教員研修の関係性について検討した。

分析の視点として,「多様性」と「公共性」の両者のバランスがどのように図られているかに焦点を当てた。これは,当該年度の研究計画で設定した分析視点であり,研究計画に従って概ね順調に進展していると判断した。本年度は,本プフロジェクト研究の初年度であり,研究を展開するための基盤として,研究分担者と共同でアメリカ・カリフォルニア州サンフランシスコで現地調査を行った。そこでの調査によって,当該地域の文化的多様性によって多文化教師教育の内実に大きく違いが生じることが明らかになり,今後の調査計画を策定するにあたり,非常に意味があった。日本で展開されている教員免許更新講習や教職大学院における現職教員の教師教育に,多文化教育を導入していく基本的視座を得ることができた。次年度は,本課題の終了年度に当たるため,これまでの研究成果のまとめと公表を行う。また,研究成果をまとめるにあたっては,アメリカ・カナダにおける補充調査を行い,研究成果に対してレビューをうける。研究成果の公表については,国内の関連学会・研究会及び国際学会での発表を予定している。研究計画書に基づき,アメリカとカナダの両地域での調査を行い,より具体的な多文化教師教育のガイドライン,カリキュラム,教材,実践事例を収集する。また,アメリカとカナダにおける共通性と差異性をより明確にするために,他地域における調査を行うことを計画している。研究費は,主に研究成果をまとめるための文献購入,会議費,補充調査と研究成果の公表のための学会参加(国内学会・国際学会)に関する旅費及び,英語論文作成のための経費などに使用する。上記の今後の研究の推進方策に基づき,次年度の研究経費の6070%を研究旅費として使用する。アメリカとカナダにおける補充調査のための研究経費と,本プロジェクトの研究成果の中間報告を国内の学術学会で行うためである。また,3040%を物品費として使用する。収集してきた資料・データを整理するためのコンピュータの購入,研究成果の中間報告のための備品の購入,収集してきた映像の加工・保存のための備品の購入を予定している。
高分子固体電解質の分子設計とイオン導電機構の解明

物質独特の集合状態を利用し機能を付与することは、新しい材料を創出するための基本的かつ最も重要な方法論である。申請者らは、化学的あるいは物理的に橋かけされたゴム状態の高分子という他の物質系には見られない動的集合状態をイオン伝導体(高分子固体電解質)に適用し、高分子バルク中のイオンの動的挙動を調べ、新しいイオン伝導性高分子を開発するとともに、これを反応場に利用するという先駆的な研究を展開した。以下にその概要を述べる。1.イオン伝導性高分子の評価法およびその解釈の確立イオン輸率,電位窓という材料を特徴づける重要な物性値を、複素インピ-ダンス法と定電位分極法の併用、および超微小電極を有する固体三極セルを用いることにより、それぞれ評価可能なことを示した。2.高分子バルク中のイオンの動的挙動と導電機構高分子バルク中のイオン伝導挙動の最も重要な特徴は、高分子鎖中の隣接極性基間の共同的なイオンへの溶媒和(分子内溶媒和)と、その溶媒和された状態のイオンが、高分子鎖の局所運動によって運ばれる点にあることを、ポリエ-テル架橋体、ポリアミノ酸誘導体等のモデル高分子を用いることにより明らかにした。またLi^+を対イオンとするポリアニオン型イオン伝導体を合成し、Li^+イオン輸率1の固体電解質を実現した。3.反応場としての機能イオン伝導性高分子は、高導電性に加え、レドックス活性な分子を溶解や化学修飾によって導入できるという他の固体電解質に見られない特長を有する。この特長を利用し、イオン伝導性高分子を溶媒に用いたピロ-ルの電解重合によるレドックス活性二層膜の合成、さらに溶存フェロセンのレドックス反応がバルク高分子中での可逆的に生起することを初めて示し、高分子を用いた固体電気化学なる新しい概念を提出した。固体状態で高いイオン伝導性を有する固体電解質は,広範な分野に亘るイオニクス素子に応用可能な新材料として近年大きな期待が寄せられている.本研究は,高分子材料を用いたイオン伝導体を設計し,その導電機構を明らかにすることを目的に推進されている.さらにイオン導電率の高い高分子材料を電気化学反応の反応場に用いることにより,分子レベルの電気的応答を引き出す固体媒体としても興味深く,検討を加えた.イオン伝導性高分子として,高次構造の規制が期待できるポリ(α-アミノ酸)を選択した.すわなちポリ(γ-メチルーL-グルタメート)側鎖にエステル交換反応によりポリエーテル鎖を導入する最適条件を明らかにした.得られたポリグルタメート誘導体およびキャリヤーイオンをドーピングした電解質の高次構造を明らかにした.その結果,主鎖が棒状のα-ヘリックス構造をとり,柔軟な側鎖がその外側に配置した構造を持つことが示された.ヘリックス間距離は側鎖長とともに増大し,ドープされたイオンは側鎖によって選択的に溶媒和された.本ポリアミノ酸をキャリヤーイオンの媒体として用いることにより,イオン移動に及ぼす主鎖分子運動の寄与が無視でき,側鎖分子運動のみの寄与を分離して議論することが可能になった.イオン導電率の温度依存性は,側鎖緩和温度を基準温度を用いて整理すると,側鎖長の増大とともに増大した.

この結果は,高分子中のイオン移動が側鎖に溶媒和された状態で生起し,移動するイオンの大きさ(高分子中のイオンの溶媒和半径)は,分子運動のセグメントの大きさにより決定されると結論された.高イオン伝導性のポリエチレンオキシド架橋体は,ピロールの電解集合,フェロセンのレドックス反応の反応場として機能することが明らかにされ,分子の電気化学応答を引き出す新しい媒体としての可能性が示された.固体状態で高いイオン導電性を有する固体電解質は固体電池、表示素子等、広範な分野におけるイオニクス素子に応用可能な新材料として極めて重要であり、近年大きな期待が寄せられている。本研究は高分子材料を用いた高イオン導電体の開発とその導電機構の解明を目的としている。すなわち、高分子イオン導電体の構造とイオン導電率との相関を明らかにすることにより、機能発現の機構を解明すると同時に新たな分子設計の基礎を確立する。イオン伝導性高分子として主鎖が剛直なαーヘリックス構造をとるポリ(γーメチルーLーグルタメール)にイオン解離能を有するオリゴエチレンオキシドをエステル交換反応により。側鎖に導入したものを用いて、種々の塩を溶存させて、それらのイオン伝導性について比較検討した。得られたポリグルタメート誘導体およびキャリヤーイオンをドーピングした電解質の高次構造を系統的に検討した結果、主鎖が棒状のαーヘリックス構造をとり、柔軟な側鎖がその外側に配置された構造を持つことが明らかとなった。これらのイオン導電率の温度依存性は溶存塩種によらず、上に凸のWLF型の曲線となることと側鎖分子運動の温度依存性もWLF型の曲線となることを考え合わせると、これらの誘導体のイオン移動は側鎖分子運動と協同的に起こっていることがわかった。また、ハロゲン化リチウム・チオシアン酸のアルカリ金属塩を含む試料のイオン導電率の絶対値は、それぞれアニオン及びカチオン半径が大きくなるほど高くなった。各試料の側鎖緩和温度からの温度差を考慮すると、イオン導電率の差はキャリヤーイオン数の差によるものと考えられ溶存塩の解離エネルギーが影響している。すなわち、格子エネルギーの減少に伴いイオン導電性は増大し同族の塩種間では良い直線関係が得られた。これらの基礎的知見は高いイオン導電性高分子の分子設計の重要な指針となる。固体状態で高いイオン導電性を有する固体電解質は、固体電池、表示素子等、広範な分野におけるイオニックス素子に応用可能な新材料として極めて重要である。本研究は高分子材料を用いたイオン導電体の分子設計とその導電機構の解明を目的としている。すなわち、高分子イオン伝導体の構造とイオン導電率、移動度等の物性の相関を明らかにすることにより、機能発現の機構を解明すると同時に優れた高分子固体電解質の分子設計の基礎を確立する。本研究では、従来から検討を進めていたポリエ-テル架橋体と無機塩との複合体をモデルとして用い、イオン輸率の測定法を確立した。さらに、イオン移動における高分子主鎖の分子運動と側鎖の分子運動の寄与を分離して議論できる剛直なα-ヘリックス構造のポリグルタメ-ト側鎖に柔軟でかつ無機塩と複合体を形成するポリエ-テルを導入した高分子を用いてイオン導電率の温度依存性を検討した。その結果、高分子中のイオン移動は側鎖に溶媒和された状態で生起し、移動するイオンの溶媒和半径と密接な関係があることを明らかにした。ポリエ-テル架橋体やポリグルタメ-ト誘導体と無機塩との複合体では、カチオンの輸率が0.4以下と小さくなった。そこで、スルホン酸基を側鎖中に固定したポリアニオン型イオン伝導体(アニオノマ-)を合成し、そのリチウムイオン(Li^+)輸率を測定したところ、ほぼ1となった。この^7Li-固体NMRの線幅の温度依存性とRamanスペクトルの測定結果よりポリマ-セグメントととLi^+との相互作用を検討した。
光プローブ法による表面新物質相の研究

赤外光、可視光、X線をプローブとして固体表面の構造とダイナミックスを多方面から研究し、その結果を討議検討して表面現象の解析を進めた。使用した実験方法は、赤外吸収反射分光法、ラマン散乱法、表面EXAFS、軟X線定在波法、光電子分光法、光電子回折法、X線逆電子分光法、X線回折法、及びレーザー第2次高調波発生法である。赤外分光法では、従来の黒体輻射光に比べて放射光が格段に有利であることが明らかになった。ラマン散乱法では、表面研究に応用する上で基礎的な情報である表面吸着分子の絶対断面積を測定し、表面近傍における光散乱の理論を実験と比較検討した。レーザー第2次高調波発生法では、Si表面でフェムト秒光パルスを用いれば充分な表面からの信号が得られることを実証した。X線を用いた表面構造解析では、Ni単結晶表面のS、Cl吸着による表面緩和、再配列及びSi(111)√<3>x√<3>ーAgの原子配列を調べた。光電子分光法とX線逆電子分光法を組み合わせた実験では、価数揺動電子系の表面内殻準位シフト、平均価数、fー伝導電子混成、電子エネルギー相関を評価した。光電子分光法と光電子回折法により、シングルドメインSi(001)2x1表面上のNa、Ga吸着による表面電子状態変化、清浄シングルドメインSi(001)2x1表面の電子状態、シングルドメインSi(001)2x1表面のCs吸着構造の吸着量依存性などを調べた。