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新規キノジメタン発生法に基づくエストロン類縁体の合成研究

今年度は,ω-ヒドロキシアルキル鎖を含有するアレニルエステル誘導体のエンド型閉環反応による環状エーテル合成およびその反応を基盤とした連続的炭素-炭素結合形成反応の開発に成功した。また,カルボキシル基を含有するスルホニルアレン誘導体のエンド型閉環反応による六員環ラクトン合成にも成功した。更に,ビスアレン誘導体の分子内[2+2+1]型環化付加反応が一般性の高いビシクロ[m.3.0]骨格構築法(m=46)となることを明らかにした。
炭化珪素のナノ化によるセラミックスの自己き裂治癒能力の高機能化

炭化ケイ素のナノ化とき裂治癒が有効な温度領域の関係を調査した。炭化ケイ素のナノ化は、き裂治癒現象を導く炭化ケイ素の酸化反応をより低温度から活性にすることが可能であり、また、より高温度域で母材のすべり変形を抑制することが可能であると考えられる。このため、次式に示す自己複合化反応を用いてアルミナ/炭化ケイ素ナノコンポジッドの作成を行った。この手法を用いることで、10nmから30nmの粒径を持つ炭化ケイ素ナノ粒子をアルミナ粒内に生成することに成功した。この大きさは、市販の炭化ケイ素粒子の十分の1以下に相当する。このアルミナ/炭化ケイ素ナノ粒子は、1223K、10hの大気中熱処理によって、表面長さ100μmの半楕円き裂を完全に治癒することが可能であった。これは、既存のアルミナ/炭化ケイ素複合材において同様の現象を引き起こすのに比べ250K低い温度である。しかしながら、アルミナ/炭化ケイ素ナノコンポジッドの耐熱限界温度はアルミナ/炭化ケイ素複合材の耐熱限界温度と同じであった。以上のことから、本研究で開発したアルミナ/炭化ケイ素ナノコンポジッドは1223Kから1573Kの温度範囲においてき裂治癒が有効な構造材料として活用できることが分かった。これは、既存のアルミナ/炭化ケイ素複合材に比べ250K広い。以下の反応による自己複合化反応を用いて,き裂治癒能力に優れるアルミナ-炭化ケイ素超微粒子複合材の作製を行い,そのき裂治癒能力を調査した.得られた結果より,以下のことが分かった.上記反応は,1300°Cでは10時間,1400°Cでは5時間で完全に終了するが,常圧焼結によって緻密な焼結体を得ることはできなかった.1800°C,1時間の加圧焼結により,相対密度が98.5%以上となる緻密な焼結体が得られた.生成する炭化ケイ素の形状は,原料粉末の炭素の形状に大きく影響することがわかった.原料炭素粉末を直径20nmのものを用いることで,アルミナ-炭化ケイ素超微粒子複合材の作製が可能となった.また,生成した炭化ケイ素粒子の粒径は50nm以下であった.作製したアルミナ-炭化ケイ素超微粒子複合材は,500MPaの室温曲げ強度を有していた.200MPaまで強度が低下する表面長さ100μmの反楕円き裂を1000°C,10時間の熱処理により完全にき裂治癒でき,受納材以上の600MPaまで強度が回復することが分かった.従来の方法で作製したアルミナ-炭化ケイ素粒子複合材は,同様のき裂を10時間で完全に治癒するためには,1200°C以上に昇温する必要があった.また,1000°Cでき裂治癒を行う場合には300時間以上の熱処理時間が必要であった.よって,炭化ケイ素のナノ化により,き裂治癒温度の高速化および低温化に成功した.炭化ケイ素のナノ化とき裂治癒が有効な温度領域の関係を調査した。
金属原子間二重結合錯体によるアルコールのアルデヒドへの変換

平成21年度の研究では、ロジウム原子間に二重結合もつ二核錯体[(RhCp^*)_2(μ-CH_2)_2](1,Cp^*=η^5-C_5Me_5)を合成し、アルコールに対する反応性をイリジウム二核錯体[(IrCp^*)_2(μ-CH_2)_2]の場合と比較検討した。ロジウム錯体の場合は反応がきわめて早く進行するが、水素引き抜き反応のみならず副反応や錯体の分解も生じていることが分かった。そのためイリジウム錯体の反応系に絞って研究を行い、以下のことを明らかにした。(1)昨年度と同様、種々の重メタノール((CD_3OD,CD_3OH,CH_3OD))を用いたラベリング実験を行い、μ-CH_2基の水素が重水素と置換されていることを見いだした。このことを手がかりにアルデヒド生成機構を詳細に検討した結果、イリジウム原子によるアルコールの水素引き抜き、μ-CH_2基への水素移譲を伴うアルデヒド生成という機構を明らかにした。(2)一級アルコールおよび二級アルコールとの反応錯体1がメタノール以外の他の一級アルコールのエタノール、n-プロパノールおよびベンジルアルコールとの反応でも同様にアルデヒドおよびジヒドリド錯体を生成することを確認した。電子スペクトルおよび^1H NMR等の分光学的手段を用いて、その反応の速度論的解析を行った。20年度の研究では、(1)イリジウム原子間に二重結合もつ二核錯体[(IrCp^*)_2(μ-CH_2)_2] (1,Cp^*=η^5-C_5Me_5)によるメタノールからの水素引き抜き反応の化学量論を決定した。室温、錯体1とメタノール、エタノールおよびベンジルアルコール(1:2)との反応では、それぞれ定量的にシスジヒドリド錯体cis-[(IrCp^*)_2(μ-CH_2)_2(H)_2]が生成し、後者二つのアルコールでは対応するアルデヒドを検出した(なおメタノールとの反応ではジヒドリド錯体の生成は定量的に検出されるもののホルムアルデヒドの検出はできなかった)。かさ高いイソプロピルアルコールを用いた場合は、反応が進行しなかった。生成したジヒドリド錯体がいずれの場合もシス構造であることは、赤外吸収スペクトル、^1H NMRスペクトルおよび単結晶X線構造解析により同定した。(2)重水素化されたCD_3OD、CD_3OH、CH_3ODを用いて生成する錯体中の重水素分布を調べた。その結果、メタノールからの水素引き抜きは、メチル基および水酸基の両方で起こっていることが分かった。(3)アルデヒド生成を触媒的に進行させるためには、生じたシスジヒドリド錯体からH_2を発生させ、もとの錯体1を再生させる必要がある。H_2発生に光エネルギーを利用するため、Cp^*(η^5-C_5Me_5)配位子のメチル基の一つを集光性のあるナフチル基やピレニル基に置換した錯体1の類縁体を合成した。
テクネガスの生成と肺換気検査への応用に関する研究

換気検査には従来より^<133>Xeガス、^<81m>Krガスが使われているが、入手に予約を必要とし、緊急検査に間に合わない。^<99m>Tc-エロゾル吸入検査も換気検査の代用とされるが、エロゾルの粒子径が大きいため、疾患肺では換気分布を表さない。^<99m>Tc-テクネガスは、^<99m>Tcを炭素の微粒子に標識し、換気分布に近いガス分布を得る放射性医薬品として開発された。本研究では、テクネガスの粒子径、捕集効率、生体における挙動、および種々肺疾患における臨床応用などについて検討した。テクネガスの粒子径は、電顕で計測した結果、大部分が2030nmφであったが、一部これらの粒子が魂状となって、100200nmの粒子を形成していた。テクネガス発生装置内の炭素るつぼに、^<99m>Tc-パーテクネテート溶液(300MBq/0.1ml)を入れ「るつぼ」を高熱で昇華することにより、微細炭素粒子を作成、これに^<99m>Tc-が標識される。テクネガス生成後、粒子は次第に沈澱するので10分以内に吸入することが望ましい。血液中放射能は吸入後2時間において、吸入量の0.2%/1血液、尿中放射能は、24時間後においても4.96%であった。肺におけるテクネガスの生物学的半減期は135時間で肺のイメージは、24時間後においても安定していた。肺の被曝量は0.04Gy/37MBqであった。肺疾患例におけるテクネガスの分布は^<81m>Kr分布に類似していたが、閉塞性病変の強い症例では、中枢気道に過剰に沈着し、スポット形成がみられた。しかし、未梢気道にも分布しており、換気分布の評価は可能であった。肺の局所換気能の検査には^<133>Xeや^<81m>Krなどの不活性放射性ガスが用いられている。これらのガスは、肺検査用に特別に購入しなければならず、繁急の場合に調達できない。また、^<133>Xeでは、エネルギ-が低く、充分な内部情報を得ることができない。また、半減期が5日と長いため^<133>Xeトラップなど特別の装置を必要とする。そこで、エネルギ-、半減期、化学反応性などの点ですぐれ、日常診療に最もよく使用されている^<99m>Tcによる換気検査が望まれていた。本研究では、^<99m>Tc高温炉(るつぼ)でガス状にして吸入させ、換気分布を得る方法について研究することを目的としていた。本年度の研究の結果、以下の成果があった。1)炉内へ入れる最適^<99>mTc放射能濃度について検討した結果、296MBq/mlであった。2)吸入効率:296MBqの^<99m>Tc pertechnetateを炉に入れて生成したテクネガスの吸入量は、3回の深吸気で約37MBqであった3)テクネガスは吸入後肺胞に沈着すると思われるが、一部は呼出される。呼吸パタ-ン、特に吸気位における息ごらえについて検討した結果、深呼吸では1回の吸気で約20%が肺内に沈着した。約5秒の息ごらえにより沈着量は50%以上となった。

肺内の放射能の経時的変化をNaIクリスタルで測定する際、今回の研究費で購入したシングルチャネルアナライザを用いた。4)生体に対する副作用の有無について、正常ボランティア6人を対象に、吸入前後の呼吸機能検査、血液生化学検査、尿検査などを行い検討したが、副作用は認められなかった。5)デ-タ解析、デ-タの保管、画像表示のため今回購入したMO DISCを利用した。以上より、テクネガスは換気検査に有用な放射性医薬品と考えられ、次年度以後に臨床研究を続けていく。平成2年度に行い得なかった基礎的検討に加えて臨床的検討を進めた。1.基礎的検討1)テクネガスの化学形について:テクネガスをフィルタ-に補集し、食塩水で抽出し、クロマトグラフィで^<99m>TcO_4存在比を検討した結果2%であった。2)るつぼ内に残存している^<99m>Tcの量:るつぼ内には約296MBq仕込むが、約23%がるつぼ内に残存しており、約77%が微細粒子となり、コンテナ内に浮遊していた。3)装置内に沈降する^<99m>Tcの量:テクネガスは生成後、装置内の壁に付着したり、沈降によって底部に付着し、吸入できなくなる。そこで、吸入可能なテクネガス量の時間的変化について検討した結果、生成直後において55%、5分後で40%、10分後には25%と低下していた。これらの結果、生成後早期に吸入することが望ましいとかんがえられた。4)装置の使用時の表面線量率について:表面線量率は、本装置の臨床応用時に問題となるが、実測した結果、法的規制以下であった。2.臨床的検討1)閉塞性肺疾患を対象として、^<81m>Krガスまたは、^<133>Xe検査と併用し、テクネガス沈着状態ホットスポット形成の有無などについて検討した結果、1秒率70%以上の症例では気道系にホットスポットを形成することなく、テクネガスと^<81m>Krまたは^<133>Xeガスとはほぼ同一の分布を示した。1秒率70%以下の症例では、ホットスポットを形成する症例がみられたが、末梢肺野も分布しており、換気分布の評価は可能であった。2)閉塞性疾患を対象として、小量のテクネガスによる換気イメ-ジを得た後^<99m>TcMAAで肺血類欠損の有無をコンピュ-タによるサブトラクションなど画像処理を行って描出可能であるかを検討する。3)肺腫瘍性病変に対するテクネガスの有用性について検討する。特にSPECT像によって、手術後の残存肺機能の予測などを行う。肺局所換気能の検査には^<133>Xeや^<81m>Krなどの不活性放射性ガスが用いられているが、これらのガスは、肺検査用に特別に購入しなければならず、緊急の場合に調達ができない。そこで、エネルギー、半減期、化学反応性などの点ですぐれ、日常診療に最もよく使用されている^<99m>Tcによる換気検査が望まれていた。本研究では、^<99m>Tcを高温炉(るつぼ)でガス状にして吸入させ、換気分布を得る方法について研究することを目的としている。今年度は、本研究課題の最後の年であり、テクネガスの臨床応用と有用性の評価に関して以下の点について研究を行った。吸入方法:健常成人3名及び、各種肺疾患例(閉塞性肺疾患10名、肺塞栓症3名、拘束性肺疾患3名)を対象として、テクネガス検査結果を^<81m>Kr、^<133>Xe検査結果と対比検討した結果、肺塞栓症、拘束性肺疾患では同等の分布を示していたが、閉塞性肺疾患では、中枢気道に過剰沈着する例がみられた。しかし、このような症例でもテクネガスは末梢へも分布しており、換気異常の評価は可能であった。中枢気道への沈着状態を^<99m>Tc-エロゾルと対比してみると、テクネガスで少なく、換気分布をより正確に把握できた。中枢気道への沈着率と呼吸機能検査との対比では、1秒率の低下とともに沈着率は増加していた。
血管新生因子による血管病変増悪と修復に関する病態学的研究

動脈硬化性疾患は現在でも予防が重要な疾患であり、特に虚血性心臓病患者や慢性腎臓病患者では進行した動脈硬化疾患が主な死因となる。動脈硬化性疾患の進行の機序について、血管新生因子の関与を中心に検討した。本研究において、ApoE欠損マウスにおける検討で、VEGF-AおよびVEGF-Cは動脈硬化病変を増悪させることを明らかにした。また、慢性腎臓病患者の冠状動脈硬化は進行しており、その機序には腎不全による慢性炎症の惹起が関与することを明らかにした。1.動脈硬化モデルにおけるVEGF familyの動脈硬化進展に与える影響ヒトの動脈硬化と類似の粥状動脈硬化動物モデルであるApoE欠損マウスに対し、4週齢より0.25%コレステロール食を負荷することにより動脈硬化巣を促進させた。このマウスに対し、組み換えヒト蛋白VEGF-A(VEGF受容体1,2と結合)、VEGF-C(受容体2,3と結合)を2μg/kg連日3週間腹腔内投与することより、VEGF-A、VEGF-C群においてコントロール群と比べ大動脈に動脈硬化が促進されることを病理組織学的に確認した(各p<0.01)。これらの動脈硬化促進効果はPIGF(受容体1のみに結合)、VEGF-C156S(受容体3のみに結合)、VEGFR3中和抗体投与群では認められなかった。また近年、VEGFによる動脈硬化促進には血中の単球/マクロファージの動員や骨髄由来の内皮前駆細胞の動員が影響していることが示唆されており、本モデルにおいて、血中の内皮前駆細胞およびVEGF受容体1陽性単球、VEGF受容体3陽性単球が増加するかフローサイトメトリーを用い測定した。末梢血中の内皮前駆細胞は、コントロール群で0.022%±0,009%であり、各VEGF投与により有意な上昇は認めなかった。末梢血中のVEGF受容体陽性単球に関しては、VEGF-A投与により増加を認めたが(VEGFR1陽性単球1.722%±0.504%)、単球全体の増加には有意差を認めなかった。このことより、低容量のVEGFの持続投与は、単球や内皮前駆細胞の動員を介さず、VEGF受容体2が発現している血管壁に直接的に作用していることが示唆された。その為、培養ヒト大動脈内皮細胞を用い、VEGFにより各種接着分子の発現が増強するかを検討した。VEGF-A50ng/mlを培養ヒト大動脈内皮細胞に投与したところ、6時間後の各接着分子(ICAM1、VCAM1、E-selectin、MCP1)のmRNAの発現の亢進を認めた。VEGF-C投与にてE-selectinのみの発現増強を認めVEGF-Aとの単球動員の機序の違いを認めた。このことから、VEGFは大動脈血管内皮細胞のVEGF受容体2を介して、接着分子の発現を増強することにより血中の単球の血管壁への接着を促進し動脈硬化の促進に影響することが示唆される。1.「動脈硬化病変における血管新生因子(VEGF family)の役割」(1)動脈硬化プロセスにおける血管新生、リンパ管新生の関与平成20年度の報告で、ヒトの動脈硬化と類似の粥状動脈硬化動物モデルであるApoE欠損マウスに対し、VEGF-AおよびVEGF-C投与により動脈硬化が進行し、この機序としては、VEGF-AまたはCの投与により、大動脈内皮細胞の接着分子の発現増加が起こることを介していることを報告した。更に、動脈硬化性疾患に対するVEGF-Cの関与を調査するために、マウス虚血下肢モデルにVEGF受容体3の中和抗体であるAFL4を投与したところ、虚血下肢はリンパ管新生が抑制されることにより増悪した(Onimaru M, Am J Physiol Heart Circ-Physiol 2009)。このリンパ管新生抑制による効果は、口腔扁平上皮癌細胞の増殖を抑制した(Matsuura M, Am J Pathol 2009)。血管新生、リンパ管新生は、虚血下肢などの局所の血行不良な病態においてのみ血流改善による修復の効果を発揮し、全身性動脈硬化性疾患や癌の病態では増悪する因子となると考えられる。(2)慢性腎障害における動脈硬化進行プロセスと血管新生近年慢性腎臓病が動脈硬化性疾患のリスクファクターであることが報告されており、慢性腎不全患者の動脈硬化の進行について、剖検症例をもちいヒト冠状動脈硬化進行の程度を評価した。慢性腎不全が進行すると動脈硬化は有意に進行し、高血圧、糖尿病などのリスクファクターの影響を除いても、腎不全は動脈硬化を進行させた(Nakano T, Am J Kidney Dis 2010)。

この動脈硬化巣に対し、酸化LDL、単球/マクロファージ、血管内皮細胞、VEGF-Aについて免疫染色を行ったところ、慢性腎不全が動脈硬化を進行させる機序として、慢性腎不全の状態は酸化LDLの亢進を来たし、動脈硬化巣の慢性炎症を惹起することが確認され、慢性腎不全患者の冠状動脈硬化巣には、VEGF-Aの発現増加と新生血管の増加が認められた。腎不全の状態でVEGFの発現は亢進しており、このことが慢性腎不全患者の動脈硬化を促進させ、心血管疾患を増加させる原因となることが示唆される。(1)動脈硬化プロセスにおける血管新生、リンパ管新生の関与これまでに、ヒトの動脈硬化と類似の粥状動脈硬化動物モデルであるApoE欠損マウスに対し、VEGF-AおよびVEGF-C投与により動脈硬化が進行し、この機序としては、VEGF-AまたはCの投与により、大動脈内皮細胞の接着分子の発現増加が起こることを介していることを報告した。更に、リンパ管の抑制効果は、マウス虚血下肢モデルにおいては増悪し(Onimaru M, Am J Physiol Heart Circ Physiol 2009)、マウスでの口腔扁平上皮癌細胞の増殖は抑制した(Matsuura M, Am J Pathol 2009)。血管新生、リンパ管新生は、虚血下肢などの局所の血行不良な病態においてのみ血流改善による修復の効果を発揮し、全身性動脈硬化性疾患や癌の病態では増悪する因子となると考えられる。更に、ヒト腹膜透析手術標本において、腹膜の病的肥厚と血管新生の影響について検討したところ、肥厚した腹膜には多くの血管新生が認められ、その血管の多くは周皮細胞が欠如していることを確認した。このことは、致死的病気である被嚢性腹膜硬化症の発症は、腹膜における炎症修復課程において正常な血管新生課程が行われていないことが原因の一つと考えられる。(2)慢性腎障害における動脈硬化進行プロセスと血管新生近年慢性腎臟病が動脈硬化性疾患のリスクファクターであることが報告されており、慢性腎不全患者の動脈硬化の進行について、剖検症例をもちいヒト冠状動脈硬化進行の程度を評価した。慢性腎不全が進行すると動脈硬化は有意に進行し、高血圧、糖尿病などのリスクファクターの影響を除いても、腎不全は動脈硬化を進行させた(Nakano T, Am J Kidney Dis 2010)。この動脈硬化巣に対し、酸化LDL、単球/マクロファージ、血管内皮細胞、VEGF-Aについて免疫染色を行った。腎機能の低下に従って、冠状動脈内膜内新生血管数は有意に増加し、VGEF-A陽性面積も増加を認めた。更に、動脈硬化巣内出血の頻度は腎機能の低下に従って有意に増加した。このことから、慢性腎臓病患者における冠状動脈粥状硬化病変は、内膜内に病的新生血管の増加を認め、粥腫の破綻の危険が高いことが示唆された。その原因には、酸化LDLの沈着亢進による動脈硬化巣内の血管新生が悪影響していることが示唆される。
食品の一次機能(栄養機能)の解析

食品は本来、栄養素の供給源として位置づけられてきた。しかし計算上の栄養価が等しくとも生体に対して必ずしも等価の栄養効果をもたらすとは限らない。これは生体による栄養素認識と応答の差異に起因すると考えられる。本研究ではこのような新しい視点をも含めた食品の栄養機能を新たに評価するための基礎の確立を試みた。食品の消化吸収過程で食品タンパク質は強い膵酵素分泌促進作用を呈し、膵液中の機能性ペプチドがこの作用をメディエートしていることを実証した。また、このペプチドを大量に精製単離し消化管内作用機構の解析、細胞内局在性を明らかにした(岩井)。食品タンパク質の管腔内挙動に関連する問題として消化過程で生成しカルシウム吸収促進機能を有するカゼインホスホペプチドの作用機作を明らかにし、さらに鉄に対する効果を調べた(内藤)。また、大豆タンパク質の消化過程で生ずるある種のペプチドに血中コレステロール降下作用があることを見出しその機構の解析を進めた(菅野)。また食餌に対する生体のエネルギー代謝応答の面から高炭水化物食のみならず高脂肪食摂取時にも甲状腺ホルモンの上昇を認めインシュリンとの関連を検討した(田中)。また生体異物に対する応答の面からPCB、DDT摂取が代謝ストレスとなって血中コレステロールの上昇を引き起す機構の解析を行い、ビタミンC要求量の増大することを見い出した(吉田)。一方、栄養素の生理機能を新しい側面から解析する手段として動物培養細胞系を設定しビタミンA酸による細胞分化の機構を解析した(杉本)。また電気生理学的手法によって消化管におけるペプチド吸収の動態を解析し、プロトン共輸送を介する新しい機構によることを明らかにした(星)。
西アフリカにおける「アーティスト」の人類学：モノ、市場、制度に注目して

三年目(平成30年度)の、研究再開準備期間中(2018年6月から11月までの6ヶ月間と)と再開後(2018年12月から2019年2月までの3ヶ月間)は、それぞれ1)国内調査、2)文献調査、3)論文の執筆、4)国内研究会への参加に従事した。1)西アフリカでの調査を中断しているため、昨年度より一時的に場所を日本に移して(西アフリカのケースと比較しながら)調査を始めているが、その一環として、東京在住のグラフィックデザイナーへのインタビューと、彼が作品の享受者や家族と過ごす場で参与観察を行った。また、国内の美術館・博物館という制度の中でのアフリカ美術の収集および受容を調査するために、世田谷美術館で「アフリカ現代美術コレクションのすべて」展を調査した。2)ナイジェリアを中心とする西アフリカ以外のアフリカ内外の地域のアートにも視野を広げるため、近年の芸術一般の文献調査を行った。また、先行研究の調査として、電子ジャーナルを利用して近年(とくに2015年以降)の芸術、人類学、アフリカ美術に関する論文の研究動向調査を行った。4)育児のため頻繁な国内出張が困難であったため、「同時代アートと人類学」研究会にインターネット電話を通じて参加した。その結果、人、モノ、制度だけではなく魅惑や喚起という概念も参照することで、アートの受容における制度の位置づけをより重層的に考察することが可能となった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的を達成するためには、「アート」を生産する側の西アフリカの「アーティスト」の側と、それを受容する側の西アフリカ内外の市場と制度の関係を、個々人の具体的な行為とモノや制度の具体的な特徴の存在に焦点をあてて考察していく必要がある。そこで初年度は、以下に列挙するように、1、インタビューと参与観察をナイジェリアとドイツで、2、文献調査をドイツと日本で、3、展示調査をナイジェリアとドイツと日本で行った。以下は調査地の概要である。1、現地調査:ナイジェリア連邦共和国、イレ・イフェ市内、オバフェミ・アウォロウォ大学美術学部、ラゴス市内;ドイツ、バイロイト大学現代アフリカ美術センター(Iwalewahausイワレワハウス)、アーヘン市内、アーヘン郊外、カトリック布教/支援2、文献調査:ミスィオ附属図書室、ルドウィッヒ・フォーラム・アーヘン図書室、バイロイト大学現代アフリカ美術センター図書室、九州大学附属図書館、国立民族学博物館図書室なお、研究成果の発表については本紙13に記載している。本研究の目的は、西アフリカのナイジェリアの中規模都市イレ・イフェにおいて、「アート」を取り巻く人、モノ、制度の関係に注目することを通して、イレ・イフェの「アート」の市場や価値・基準、及び、そこに存在する力がいかに成立しているのかを明らかにすることで、既存の西洋近代の美術(アート)界とは異なる、また、それをつくりかえてゆくような「アート」の動態を探ることである。この目的を達成するために、「アート」を生産する側であるナイジェリアの地方都市の「アーティスト」の側と、それを受容する側の地方都市内の顧客、ナイジェリア大都市の美術作品バイヤー、ドイツの研究者・美術館・個人コレクターを対象に、生産、市場、制度の関係について、個々人の具体的な行為とモノや制度の具体的な特徴の存在に焦点をあてて調査・考察した。また、バイロイト大学現代アフリカ美術センター(Iwalewahausーイワレワハウス)での研究打ち合わせによって、本研究との関連から、同センターの研究プロジェクト(African modernism in institutional art collections related to German collecting activities)への研究協力者としての参加も決まった。このように、初年度は目的に沿った計画通りの研究を行うことができており、本研究はおおむね順調に進んでいると考えられる。ところが、当初の計画以上に研究が進展していると判断できないのは、上記調査と考察に加え、理論的研究を深めてゆき、ナイジェリアやアートの事例を人類学的な議論の場へと接続することを、まだしっかりと実現できていないためである。二年目の平成28年度は、体調不良による通院と治療のため海外調査を一時的に控え、1)日本国内の美術館・博物館等での調査、2)文献調査、3)単著と論文の執筆、4)国内研究会への参加に従事した。以下は、調査の概要である。1)三重県伊勢市のマコンデ美術館、山梨県北杜市のアフリカンアートミュージアム、東京都千代田区の学術文化総合ミュージアムインターメディアテク、東京都浅草のアミューズミュージアム、大阪市の高島屋大阪店で、日本におけるアフリカ美術の受容の調査を行った。2)日本の美術館という制度の中でのアフリカ美術の受容を調査するために、東京国立近代美術館、世田谷美術館、国立新美術館のアートライブラリーを中心に所蔵図書を調査した。また、近年、欧米や日本のアートワールドで盛んな動きを見せているソーシャリー・エンゲージド・アートと、西アフリカのアートと地域社会との繋がりを比較・対照させてアートのあり方を考察するために、社会学や美術史・芸術学の分野の出版物を調査した。3)平成25年度に総合研究大学院大学に提出した博士論文を、単著として平成28年度に出版するために、校正作業の段階で修正し、加筆した。また、画像掲載の許可を取るにあたり、ナイジェリア、イギリス、ドイツ、アメリカ合衆国の財団、出版社、画廊、美術館、博物館、研究者に対して説得力をもって研究の意義を説明して許可を得るため、さらに今後の共同研究に繋いでいくために、研究業績の一部の英訳も行った。

4)2016年11月より2か月に1度東京で開催されている、日本を含む様々な国と地域の芸術について調査する研究者たちによる「芸術と人類学」の研究会への参加を通して、アフリカのアートやアーティストの事例を広く「芸術」として考察すること、そこから「人類学」へどのような貢献ができるか、ということを改めて考えるよう努めている。本研究の目的は、西アフリカのナイジェリアの都市を中心に、「アート」を取り巻く人、モノ、制度の関係に注目することを通して「アート」の市場や価値・基準、及び、そこに存在する力がいかに成立しているのかを明らかにすることで、既存の西洋近代の美術(アート)界とは異なる、また、それをつくりかえてゆくような「アート」の動態を探ることである。この目的を達成するために、「アート」を生産する側である西アフリカの「アーティスト」と、それを受容する側である西アフリカ内外の市場と制度の関係を、個々人の具体的な行為とモノや制度の具体的な特徴の存在に焦点をあてて考察しなければならない。本年度は海外での調査はできなかったが、日本でのアフリカの「アート」を受容する側について調査を進めることができた。また、去年度は不十分であった理論的研究も進めることができた。このため、本研究はおおむね順調に進展していると判断した。ところが、当初の計画以上に研究が進展していると判断できないのは、海外調査を全く行えなかったことに加え、去年度から今年度にかけての研究成果の発表をほとんどすることができなかったためである。平成29年度は、出産のため4月から9月までの6カ月間のみ研究を行った。この間はナイジェリアでの調査およびガーナでの発表は行わず、1)国内調査、2)日本国内の美術館・博物館・商業施設での調査、3)文献調査、4)国内研究会への参加に従事した。1)アーティストのネットワークについて、西アフリカのケースを日本国内のケースと比較して検討するために、東京でグラフィックデザイナーの活動について調査を行った。東京在住のグラフィックデザイナーと、彼らの活動と重要な関わりをもつ紙業会社員にインタビューし、アーティストがどのような職や権威をもつ人たちとネットワークを築いて活動しているのかを調査した。これと関連し、「日本のグラフィックデザイン2017」の展示も調査した。2)日本の商業施設でのアフリカ美術やアフリカ表象の受容を検討するために、東京渋谷の西武百貨店で行われた写真家ヨシダナギ氏の写真展、およびヨシダナギ氏によるアフリカ表象と服飾販売の協働を調査した。国内の美術館・博物館という制度の中でのアフリカ美術の受容を調査するために、学術文化総合ミュージアム・インターメディアテクの常設展の定期調査も行った。また、アフリカ美術と比較・対照させ、日本国内における同時代のアートおよび美術品の受容を検討するために、船橋市飛ノ台史跡公園博物館(縄文コンテンポラリー展)、河口湖美術館、久保田一竹美術館での調査を行った。3)アートというものの見方や解釈をより多角的に検討するために、美学と現代美術市場に関する文献を入門書から調査した。4)去年度に引き続き「同時代(現代)アートと人類学」
癌治療患者に発症する味覚異常のメカニズム解明と治療法の開発

味覚障害は、抗癌剤の副作用による口腔有害事象であり、抗癌剤治療中の患者において生活の質(QOL: Quality of Life)の低下だけでなく、食欲不振による栄養状態の悪化、さらには日常生活動作(ADL: Activities of Daily Living)の低下を招く。このため抗癌剤治療が有効に進まなくなることもある。抗癌剤は細胞内のDNAや細胞小器官に作用し、細胞の増殖能や代謝に影響するため、増殖速度が速い味蕾細胞は影響を受けやすいと考えられているが、抗癌剤由来味覚障害の病態には不明な点が多く、確立された治療法がないのが現状である。本研究では、抗癌剤治療中に生じる味覚障害のメカニズムについて、行動学的、電気生理学的、分子生物学的手法を用いて、その受容・細胞内情報伝達への影響を解明し、未だ明らかでない抗癌剤由来の味覚障害の病態ならびに原因因子を明らかにすることを目的とする。2018年度の研究実績として、味覚に影響が出る抗がん剤の投与量について知見を得た。本研究で使用した抗がん剤はドセタキセル(タキソテール):植物アルカロイド、シスプラチン(シスプラチン):プラチナ製剤、5-フルオロウラシル(5-FU):代謝拮抗剤影響で、それぞれ抗腫瘍作用を示す量の1.5倍程度であることが、正常マウス(C57BL/6 mice、♀、体重:16-20 g)に投与し、これらのマウスの味蕾細胞を免疫染色することで、味細胞数の明らかな減少を認めた。それらに対する対応法として抗癌剤投与前に口腔内に氷を含み、口腔内を冷やす冷温療法をマウスを用いた動物実験を行った。その結果、冷温療法を施した群で味蕾細胞の増加を認めた。今後は冷温療法時間の検索を行う。現在までの進捗状況として、抗腫瘍作用を発現する抗がん剤投与量の1.5倍投与することにより味細胞が減少すること、および電気生理学的応答解析の変化を確認している。この結果では、味質特異的な味覚異常ではなく、5基本味全ての低下を示す結果となっている。抗がん剤治療に伴う味覚異常の臨床的な特徴である味質特異性を示していない。濃度依存的に味覚異常の症状が異なると考え、抗がん剤投与量を段階的に変えていき、味質特異的な味覚異常が発現する投与量を特定する必要があった。しかし、今回使用している抗がん剤(ドセタキセル(タキソテール)、シスプラチン(シスプラチン):プラチナ製剤、5-フルオロウラシル(5-FU))の3材併用(DCF療法)では味質特異性は出現せず、味蕾細胞数の減少が見られた。これにより2018年度8月ごろより味蕾細胞減少を軽減するような対応法としての冷温療法の動物実験に取り掛かることとなった。口腔内の冷温時間の検索で時間がかかり、当初の予定よりやや遅れることとなった。今後の本研究における推進方法であるが、抗がん剤を腹腔内投与することで、味蕾などの末梢の感覚組織の減少や形態変化が出現することが考えられるので現在までの進捗状況を鑑みながら、引き続き抗がん剤の種類と投与量と味覚障害の関連性を調べていきたいと考えている。投与量依存的に味覚障害の症状が異なるが予想されるため、電気生理学的応答解析をこまめに行い、味質特異的な味覚異常について分析を継続したいと考えている。特に、3剤併用(DCF療法)では味蕾細胞数の顕著な現象が認められたので、味蕾細胞数減少を防ぐ臨床的対応法について研究を推進していきたい。冷温療法が臨床的に患者負担が少ない方法である。冷温療法の方法論の確立を目指した、臨床実践的研究を進めていく。本研究者は九州大学歯学研究院口腔常態制御学講座口腔機能解析学分野(口腔生理学教室)と連携し、実験設備、研究手法を用いて本研究を遂行する。引き続き、実験手技や知識などについて、世界でも有数な味覚研究スタッッフから助言などが得られる環境である。また、申請時の経歴に続き、口腔機能検査室の立ち上げに加わり、味覚検査について適宜、臨床的専門医から助言を得ることができる。一つの視座からアプローチしていくのではなく、基礎的な面においても臨床的面においても様々な角度から、癌治療患者の味覚障害とその対応についてに多角的なベクトルから研究を推進していく。2017年度の研究実績として、味覚に影響が出る抗がん剤の投与量について知見を得た。本研究で使用した抗がん剤はドセタキセル(タキソテール):植物

アルカロイド、シスプラチン(シスプラチン):プラチナ製剤、5-フルオロウラシル(5-FU):代謝拮抗剤影響で、それぞれ抗腫瘍作用を示す量の1.5倍程度であることが、正常マウス(C57BL/6 mice、♀、体重:16-20 g)に投与し、鼓索神経の電気生理学的応答解析することで明らかとなった。また、これらのマウスの味蕾細胞を免疫染色することで、味細胞数の明らかな減少を認めた。しかし、多くの臨床報告で抗がん剤による味覚障害には味質特異的な味覚異常が報告されていることを鑑みて、味覚受容体に関連している可能性が高いと考えている。多角的なベクトルから抗がん剤の味覚受容体への影響について調べることとする。現在までの進捗状況として、抗腫瘍作用を発現する抗がん剤投与量の1.5倍投与することにより味細胞が減少すること、および電気生理学的応答解析の変化を確認している。この結果では、味質特異的な味覚異常ではなく、5基本味全ての低下を示す結果となっている。抗がん剤治療に伴う味覚異常の臨床的な特徴である味質特異性を示していない。濃度依存的に味覚異常の症状が異なると考え、抗がん剤投与量を段階的に変えていき、味質特異的な味覚異常が発現する投与量を特定する必要があった。申請時には行動応答解析まで行う予定であったが、現在の状況では難航している。また、味覚障害が出現しやすい抗がん剤や出現しにくい抗がん剤、また、味覚障害には個体差などもあることが報告されているので、今回使用している抗がん剤(ドセタキセル(タキソテール)、シスプラチン(シスプラチン):プラチナ製剤、5-フルオロウラシル(5-FU))の単剤投与の場合と3材併用(DCF療法)の場合で解析を行うこととする味覚障害は、抗癌剤の副作用による口腔有害事象であり、抗癌剤治療中の患者において生活の質(QOL: Quality of Life)の低下だけでなく、食欲不振による栄養状態の悪化、さらには日常生活動作(ADL: Activities of Daily Living)の低下を招く。このため抗癌剤治療が有効に進まなくなることもある。抗癌剤は細胞内のDNAや細胞小器官に作用し、細胞の増殖能や代謝に影響するため、増殖速度が速い味蕾細胞は影響を受けやすいと考えられているが、抗癌剤由来味覚障害の病態には不明な点が多く、確立された治療法がないのが現状である。本研究では、抗癌剤治療中に生じる味覚障害のメカニズムについて、行動学的、電気生理学的、分子生物学的手法を用いて、その受容・細胞内情報伝達への影響を解明し、未だ明らかでない抗癌剤由来の味覚障害の病態ならびに原因因子を明らかにすることを目的とする。2018年度の研究実績として、味覚に影響が出る抗がん剤の投与量について知見を得た。本研究で使用した抗がん剤はドセタキセル(タキソテール):植物アルカロイド、シスプラチン(シスプラチン):プラチナ製剤、5-フルオロウラシル(5-FU):代謝拮抗剤影響で、それぞれ抗腫瘍作用を示す量の1.5倍程度であることが、正常マウス(C57BL/6 mice、♀、体重:16-20 g)に投与し、これらのマウスの味蕾細胞を免疫染色することで、味細胞数の明らかな減少を認めた。それらに対する対応法として抗癌剤投与前に口腔内に氷を含み、口腔内を冷やす冷温療法をマウスを用いた動物実験を行った。その結果、冷温療法を施した群で味蕾細胞の増加を認めた。今後は冷温療法時間の検索を行う。
コミュニケーショントピックとしての「日本」を知り、考え、発信する英語科授業開発

○研究目的:コミュニケーションを図る際のトピックの「引き出し」の乏しさがコミュニケーションの深まりを妨げている一因となっているのではないかと考え、そのトピックの「引き出し」、特に「日本」についてのそれを増やし、英語で交流できることを目指すプログラムを開発するために本研究を行った。英語科の視点から、トピックとしての「日本」を「知る・考える・発信する」授業の開発・実践を目指した。○研究方法:勤務校中学2年生を対象に、「日本」に関するトピックについての調査、レポート作成、グループでの情報や思考、意見の共有化・深化、発信対象への英語でのプレゼンテーション(映像・ポスター・写真等)等を行う授業を実施し、活動の様子の映像記録やアンケート調査等により、活動の見取りや分析・検討・吟味・修正等を行った。トピックとして、スポーツや都道府県、観光地、食事、世界遺産、アニメ・マンガ、文化、日本が抱える問題点(ESD研修成果も活用)を設定し、本校ALTや本大学へのドイツからの留学生、東京大学への留学生、共同プロジェクトを組んでいる米国人生徒たちに発信した。○研究成果:フィールドワークや学会参加等を通して、コミュニケーショントピックとしての「日本」を教材化するための材料や情報を得ることができた。海外の学校や留学生等との交流の機会の増大は、生徒たちが客観的に「日本」について向き合うきっかけとなり、意識も高まり、それは「日本」への知を豊かにするとともに、英語での表現の幅を拡大することにもつながった。このようなプログラムを意識的に継続的に構築し、実践していくことがESDにもつながる。本研究からその重要性を感じた。今後は、トピックの幅を拡げた授業プログラムを開発・実践していきたい。本プログラムに関しては、本校教育研究協議会や校内授業研究会において授業実践発表を行った。研究内容は、本校研究紀要第44集にまとめる予定である。
過敏性腸症候群の原因としてのCHRM3およびβ3AR遺伝子多型の研究

消化管機能疾患外来にて患者診察を行いながら、RomeII基準を用いて診断得られた過敏性腸症候群患者を厳選し、同意を得られた患者(過敏陽症候購者81例、コントロール群68例)より血液検体を採取し、末梢血液中のゲノムDNAを抽出した。検体は匿名化しプライバシーの秘守に全面的に配慮して実施した。また、PCR増幅装置としてGold96-Well GeneAmp PCRシステム9700を設置し、Cholinergic receptor muscarinic3(CHRM3)およびβ3-adrenoceptor(β_3AR)遺伝子polymorphismの検出を施行した。その結果、CHBM3遺伝子多型はIBSでC/C型3.7%、T/C型34.6%、T/T型61.7%であった。コントロール群ではC/C型2.9%、T/C型37.7%、T/T型58.0%であり、有意差は認められなかった。IBSの病型における検討では、IBS便秘優位型でC/C型6.3%、T/C型31.3%、狸型62.5%であった。IBS下痢優位型ではC/C型2.2%、T/C型33.3%、T/T型64.4%であり、有意差は認められなかった。S3-AR遺伝子多型はIBS群でC/C型18.5%、T/C型44.4%、T/T型37.0%であった。コントロール群ではC/C型17.6%、T/C型28.0%、T/T型54.4%であり、IBS群の(T/C+C/C)型においてコントロール群と比較して有意(P<0.05)に高率であった。IBSの病型における検討では、IBS便秘優位型でC/C型18.8%、T/C型53.1%、T/T型28.1%であった。IBS下痢優位型ではCIC型17.8%、TIC型37.8%、T/T型44.4%であり、IBS便秘優位型の(T/C+C/C)型においてIBS下痢優位型と比較して有意(P<0.05)に高率であった。CHRM3およびβ3-ARのpolymorphismを検出したところ、β3-ARのpolymorphismが、IBSの病態に関連していることを示唆した。消化管機能疾患外来にて患者診察を行いながら、RomeII基準を用いて診断得られた過敏性腸症候群(Irritable Bowel Syndrome ; IBS)患者を厳選し、既に、本学の倫理委員会より遺伝子検索に基づく承認を得て、患者からの同意書を作成しており、それに基づいてIBS患者に、本研究の目的、方法および検体の匿名化などを説明た後、同意を得られた患者より血液検体を採取し、末梢血液中のゲノムDNAを抽出している。検体は匿名化しプライバシーの秘守に全面的に配慮して実施している。また、PCR増幅装置としてGold96-Well GeneAmp PCRシステム9700を設置し、現在CHRM3およびβ_3ARプライマーの選択に入っているところである。

今後は、現在収集している検体をもとにCholinergic receptor muscarinic 3(CHRM3)およびβ3-adrenoceptor(β_3AR)遺伝子polymorphismの検出を試みる。また、健常人としてのコントロール群の検体も同様に同意を得て収集し検索予定である。さらに、平成17年度は、過敏性腸症候群を含む機能性機能異常症や遺伝子検索に基づく論文発表を行いながら、本研究の遂行中である。消化管機能疾患外来にて患者診察を行いながら、RomeII基準を用いて診断得られた過敏性腸症候群患者を厳選し、同意を得られた患者より血液検体を採取し、末梢血液中のゲノムDNAを抽出している。検体は匿名化しプライバシーの秘守に全面的に配慮して実施している。また、PCR増幅装置としてGold96-Well GeneAmp PCRシステム9700を設置し、現在CHRM3およびβ_3 ARプライマーの購入に入っているところである。検体数はコントロール群も含めて100例を越えており、今後は、現在収集している検体をもとにCholinergic receptor muscarinic 3(CHRM3)およびβ3-adrenoceptor(β_3 AR)遺伝子polymorphismの検出を試みることとしている。さらに、平成19年度は、過敏性腸症候群を含む機能性機能異常症や遺伝子検索に基づく論文発表を行いながら、本研究の遂行中である。消化管機能疾患外来にて患者診察を行いながら、RomeII基準を用いて診断得られた過敏性腸症候群患者を厳選し、同意を得られた患者(過敏性腸症候群患者81例、コントロール群68例)より血液検体を採取し、末梢血液中のゲノムDNAを抽出した。検体は匿名化しプライバシーの秘守に全面的に配慮して実施した。また、PCR増幅装置としてGold96-Well GeneAmp PCRシステム9700を設置し、Cholinergic receptor muscarinic3(CHRM3)およびβ3-adrenoceptor(β_3AR)遺伝子polymorphismの検出を施行した。その結果、CHRM3においては過敏性腸症候群とコントロールにおいて有意差は認められなかったが、β_3ARにおいて、過敏性腸症候群はコントロールと比較してT/C型が有意に高く、T/T型で有意に低い結果を得られ、病態との関与を示唆した。
旅行小切手上署名の抽出・照合に関する研究

1.署名の性質:(1)off-line署名について:日本人の署名と外国人の真署名との比較を行った。外国人(インドネシア人)署名の誤照合率は日本人署名に比べて低く半分の約4%であった。(2)on-line署名について:タブレット上においた紙に筆圧をはかれるボールペンで書いたon-line署名はoff-line署名のように安定してはいなかった。(3)日本人のデザイン署名について:日本人およびインドネシア人が(2)と同様な方法で書いたデザイン書名は練習を積み重ねて行くことによりその誤照合率は低くなりon-lineの場合0%になった。2.背景画像の除去(カラー情報の利用):(1)旅行小切手署名領域に限定した場合,スポット状のノイズを残して署名部分を取り出せることがわかった。署名を構成するストロークの太さは色情報の影響に大きな差異を与えていた。(2)KL展開により光の3原色の分布構造を調べた結果、3原色をほぼ1/3で合成した量が90%以上の寄与を示した。この量を用いて署名のかなりの部分を取り出せ、他の色差分布により署名周辺に残るノイズ部分を低減できた。ただし、筆記具に黒以外を用いた場合はKL展開の結果は大きく変わった。3.背景画像の除去(ニューラルネットワークの利用):旅行小切手の署名欄にある2ドット幅のガイドラインを除去して署名のみを抽出することをニューラルネットワークで種々検討した。その結果比較的容易なマスクによるガイドライン除去とニューラルネットワークによる補間というハイブリッド法を利用できることがわかった。4.照合法の検討:日本人の日本字署名を構成要素に切り出して照合するsegmentation & verfication法を開発した。5.研究成果をまとめ内外に発表し、報告書を作成した。1.実験に用いる旅行小切手を4種類印刷した.2.背景除去を色を用いて行うことができるかどうかをこれらの四種類の旅行小切手をfull colorでscannerから取り込み特性を調べた.そこでは光の三原色の濃度分布はほぼ相似な分布を示し,単純に明度分布を用いた場合と同等な結果を与えた.色相や彩度分布も背景を除去する有効な特徴を与えないことが分かった.背景除去の問題は次年度の重要課題となる.小切手欄に存在するガイドラインを署名文字から除去するため,ニューラルネットワークによる画像変換を試みた.モデルとして5x5,7x7などの小領域で検討した.種々の検討を行ったところガイドラインの除去は可能であり,さらに線の除去時に生じる文字部分の欠落部の補間も可能なことが分かった.これらの線の除去,欠落部の補間を実データで行うことは次年度の課題となる.4.インドネシアの留学生に依頼してインドネシアで署名を収集してもらった.また,署名欄が旅行小切手よりある程度大きい用紙にも署名を書いてもらい,ガイドラインの有無,男女の署名の仕方の違い,教育の有無による違いなどを調べた.5.照合法の検討.これまで行ってきた口頭発表の内容を論文にまとめた.日本人の署名の場合は署名の構成文字へ分解して照合した方が照合率は良くなることを実験的に示している.また,新たにsegementation & recognition法を考案した.電子情報通信学会のPRMU研究会からの依頼を受け,内外の筆者認識技術研究の現状を調べ,今後の動向について発表した.1.署名の性質:(1)off-line署名について:日本人の署名と外国人の真署名との比較を行った。
血清エクソソームを用いた口腔癌の再発転移マーカーの探索

口腔癌患者の再発転移を治療前に予測するバイオマーカーを探索すべく、血清中エクソソーム中に含まれるmicroRNA (miRNA)のプロファイリングを行う。再発群と無再発群のプロファイルを比較し、再発群で有意に発現上昇しているmiRNAを再発転移マーカーの候補として抽出する。続いてこれらmiRNAについて血清とペアで採取した手術検体の癌組織および正常組織における発現の比較を行い、癌組織で発現上昇しているmiRNAについて細胞株を用いて機能の解析を行う。癌遺伝子としての機能が明らかになったmiRNAについては、更にパスウェイ解析を行い口腔癌の再発転移に関係する分子機構の解明を試みる。
ヒトパピローマウイルス関連中咽頭癌の新しい免疫学的治療バイオマーカーの開発

HPV関連中咽頭癌はQOL低下の回避と良好な予後の維持を目指した低侵襲治療の有効性を検証されているが、HPV関連中咽頭癌の一部は予後不良であり、リスク層別化に有用なバイオマーカーが必要である。放射線治療は癌特異的な細胞障害性リンパ球(CTL)を局所に誘導して癌細胞に免疫原性細胞死を惹起するが、CTLの活性化が生存率と相関することが示されている。また近年、末梢血を用いたCTLの細胞障害性の定量法が開発された。そこで今回我々は放射線照射によって誘導されるCTLの細胞障害性がHPV関連中咽頭癌の予後良好群と予後不良群を判別する上で有用なバイオマーカーとなるかを検証することを目的として研究を行う。
アニオンドープによりサブナノ空間を精密制御した新規シリカ系分子ふるい膜の創製

本研究では,アニオンであるフッ素を用いシリカネットワークをチューニングすることで,目的分離対象に応じてネットワークサイズをtailor-madeした新規シリカ系分子ふるい膜を創製する。研究計画は3年を予定しており,ゾル調製,膜厚制御,製膜,気体/液体透過特性評価,特性評価(TEM,EDX,XRD,PALS,FTIR,窒素吸着など)を計画的に研究遂行する。初年度は,アニオンドープシリカゾル調製条件について検討した。具体的には,アニオンであるフッ素添加タイミング,添加分率,フッ素源や溶媒種依存性について検討した。フッ素をドープするとシリカのゾル成長速度が大幅に増加することが明らかになり,分子ふるい膜作製のために必要な数ナノレベルのゾルを調製するためには,Si濃度を制御することが有用であった。XPSでドープしたフッ素の存在形態を評価した結果,シリカにドープしたケースではSi-F基として,オルガノシリカにドープした場合はSi-F基とCF基としてネットワークに取り込まれる可能性が明らかになった。上記で調製したゾルを用いて多孔質支持体上に分離膜を製膜した。Si源によらずcrack-freeで薄膜製膜が可能であった。オルガノシリカであるbis(triethoxysilyl)methane (BTESM)にフッ素10 mol%ドープすることで,疎水化が可能で大きな分子に対して分子ふるい性を示した。初年度は,アニオンドープシリカゾル調製条件について検討し,フッ素をドープするとシリカのゾル成長速度が大幅に増加することが明らかになり,分子ふるい膜作製のために必要な数ナノレベルのゾルを調製するためには,Si濃度を制御することが有用であった。これにより,crack-freeで薄膜な分離層の作製が可能になった。また,オルガノシリカであるbis(triethoxysilyl)methane (BTESM)にフッ素を10 mol%ドープすることで,疎水化が可能で大きな分子に対して分子ふるい性を示すことが明らかになった。以上の研究成果より,フッ素ドープによる細孔径制御の可能性が示されたため,概ね順調に進展しているといえる。気体透過測定装置を用い,分子サイズの異なる気体透過率の分子径依存性,温度依存性,圧力依存性を詳細に検討する。製膜した膜の細孔径が,サブナノレベルより大きく気体分子に対して分子篩性が発現しない場合は,より大きな分離対象である液相系の分離特性を評価するなど,適宜透過特性評価法を変更する予定である。また,アニオンドープがアモルファス構造の空隙サイズ,動径分布などに及ぼす影響について評価し,気体/液体透過特性とアモルファス構造の関係を明らかにする。

以上の研究成果より,フッ素ドープによる細孔径制御の可能性が示されたため,概ね順調に進展しているといえる。気体透過測定装置を用い,分子サイズの異なる気体透過率の分子径依存性,温度依存性,圧力依存性を詳細に検討する。製膜した膜の細孔径が,サブナノレベルより大きく気体分子に対して分子篩性が発現しない場合は,より大きな分離対象である液相系の分離特性を評価するなど,適宜透過特性評価法を変更する予定である。また,アニオンドープがアモルファス構造の空隙サイズ,動径分布などに及ぼす影響について評価し,気体/液体透過特性とアモルファス構造の関係を明らかにする。