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アメリカ初等中等教育の分権システムとグローバル化への対応

アメリカ初等中等教育の運営主体である学校区は、地方財産税(教育目的税)を課税徴収し、これを自主財源としている。州や連邦からの補助金は不可欠であるが、財政格差を平準化する制度設計になっていない。NYやLAやシカゴ等の大都市学校区では、財政格差の問題は構造的かつ深刻である。移民労働者を含む大量の貧困家庭の子供の教育ニーズは本来多様であるが、それを満足するには多くの財源と労力を必要とする。しかし現実はその自主財源は脆弱で、州も基準値を上限とする包括交付金を配分するだけである。連邦は貧困対策や言語教育の特定補助金を交付するが、多様な教育ニーズを満足せず、結果的に学校区間の財政格差が残されている。平成25年度は、前年度に引き続きニューヨーク市等の大都市における学校区の分権性と、それとは無関係に進展するグローバル化という経済的圧力の高まりの中で、どのような初等中等教育の財政運営を実施し、政策的意義と効果を体現しているのかを中心に検討した。ニューヨーク市教育局(全米最大の学校区)の事例研究では、市を構成する5行政区の一つ「クィーンズ行政区」において、大量のヒスパニック系移民が通う小中学校を事例に取り上げたうえで、言語教育プログラムを強化する学校予算編成、すなわち教育効果を高める目的で少人数教育の体制を基本モデルとした学校予算を運用していることを明らかにした。ニューヨーク州政府の教育補助金については、学校区の自主財源(地方財産税)の確保する力(学校区比率)に応じて傾斜配分する仕組みになっていることを確認した。この仕組みによりニューヨーク市教育局の一般基金に州教育補助金が投入され、州の定める基準値を満たしてはいるが、しかし大規模小中学校での多様化した教育ニーズに対応できるほどの財源確保にはいたっておらず、上記の少人数教育の体制モデルによる学校区予算編成は、実質的には効力を失っているケースも多々あることを指摘した。平成24年度は、主としてシカゴ市の学校区の財政報告書を詳細に分析し、移民や貧困層を多く抱える大都市学校区の地方財産税(自主財源)の低位が、学校区の分権システムを支える中枢たる一般基金の収入の脆弱性を招き、それに伴って一般財源保証債の発行がほぼ毎年度行われていることを明らかにした。またニューヨーク市の事例においては、大量のヒスパニック系の人々が居住するクイーンズのジャクソンハイツ地区に設置運営されている公立学校やハーレム地区の公立学校などを事例対象として、個々の学校予算を分析した。その分析により、学校予算の特徴として英語教育を専門とする3名の常勤教員の人件費を確保した上で、「内なるグローバル化」に対応する公立学校の最重要な役割としての英語教育(読み、書き、発表)を実施していることを明らかにした。また2013年3月には、米国ニューオリンズで開催されたAmerican Education Finance and Policy(AEFP)学会に参加した。同学会ではグローバル化に対応するニューヨーク市の教育政策やカリキュラム改革に関するセッション、自主財源の不足分を賄う学校区の財政ファイナンスに関するセッションを中心に参加し、報告者との質疑ディスカッションに加わり知見を共有した。平成26年度は、主としてアメリカ国内で進展するグローバル化と向き合う巨大都市ロサンゼルスを対象に、大量のヒスパニック系生徒の在籍するロサンゼルス統一学校区の財政分析を行った。特に貧困対策・移民対策と連動した連邦教育補助金との関係で分析することに主眼を置いた。同学校区は69万人の生徒を擁し、その73%がヒスパニック系生徒であり、またその多くが低所得の移民労働者の子供である。また同学校区は、自主財源(教育目的税としての地方財産税)が乏しく、州教育均衡交付金に依存している。このことは、先に明らかにしたシカゴやニューヨークの事例と同様である。ただし、ヒスパニック系生徒の多いニューヨークと比べて、同学校区の場合、ヒスパニック系生徒を対象とする英語補修プログラムを管理運営する特別教育基金の収入(財源)のほとんどを連邦教育補助金(使途を縛る特定補助金)に依存しているのが現状であり、大量のヒスパニック系生徒の英語力向上に資するほどの財源規模ではないことを明らかにした。本来であれば、同学校区は、英語力の低いヒスパニック系生徒が求める英語補修プログラム等を中心とする多様な教育ニーズに対応すべく予算編成を行うべきである。しかし現状は自主財源をまず一般教育を管理する「一般基金」に優先的に配分して教員給与を確保する流れになっている。すなわちヒスパニック系生徒が求める英語補修プログラム等を管理する特別教育基金に自主財源を投じる余裕はなく、結果的に特定補助金である連邦教育補助金に依存する形になっていることを実証した。なお、上述した研究成果の一部は、國學院大學経済学部『國學院経済学』に論文として発表した。財政学(アメリカ地方財政)、教育財政・教育政策

ニューヨーク市教育局を事例に取り上げてグローバル化に対応する分権システムの学校区財政の構造分析を行う中で、学校区の自主財源確保とその配分基準、個々の学校の予算編成モデルの分析等を行うことができた。おおむね順調に進展しているといってよい。ただしオバマ政権の教育改革の中心"Race to the Top"政策の詳細を具体的に検討する段階に十分入ることができなかったため、平成26年度は、これを中心に進める必要がある。平成24年度(1年目)の研究調査の中心課題は大都市ニューヨークおよびシカゴを事例とした学校区財政の基礎分析を行うことにあった。その意義は、財政力が弱い中で生徒数の規模が大きく、かつ多様な教育需要を抱える大都市学校区が実際どのような財政構造を有しているのかを検討することにあった。上記の基礎分析の結果として、州政府から受け取る州教育均衡交付金を前提とした学校区の財政構造は、分権システムを維持する仕組みが確立されている一方、学校区間に生徒一人当たり教育費格差を生み出すものになっており、州教育均衡交付金等がその抜本的な解決策になっていないことを明らかにした。この基礎分析の成果は本研究にとって重要な示唆となるものであり、これを基礎にして今後は、分権システムを維持しながらグローバル化への対応に追われる学校区財政とはどのようなものかを明らかにしていくことができる。したがって初年度としては、「おおむね順調に進展した」と評価してよい。引き続きニューヨーク市に加え、ロサンゼルス市学校区、シカゴ市学校区のグローバル対応策としての学校区財政運営、とくに個々の小中学校レベルでの学校予算編成の細部を分析する。その際、学校区財政の実務者はもちろん、研究者、州議会当局、連邦教育統計センター等から情報取集を進め、さらに平成24年度、25年度に同様、米国での関係学会に参加して意見交換等を行う。そしてこの作業過程でオバマ政権の教育改革の中心"Race to the Top"政策について資料整理を行い、これを積極的に導入している学校区の代表事例をつかみ、事例分析を試みる。ニューヨークやシカゴといったアメリカを代表する大都市の巨大学校区の事例分析は本研究を進めていくうえで最も重要な基礎となる部分である。すなわち、学校区自らが自立的にグローバル化に対応する側面も認められるが、それに加えて州政府による学校区への財政支援が、どの程度グローバル化に対応した教育政策や学習プログラムを可能にしているかは今後の重要な視点となる。現時点では、その点の調査が不十分であり、今後の課題として明確に打ち出し、本研究全体を推進していく必要がある。主として人件費等として支出する機会を得られなかった。主として人件費として配分する方向で計画する。平成25年度(2年目)の研究費の使用計画としては、合計68万円を予定している。その内訳としては、物品費8万円、旅費55万円、人件費2万円、その他3万円とする。物品費は主として図書費であり、旅費は米国および英国で開催される国際学会への参加や研究調査に使用し、人件費は資料整理作業を依頼した際に使用し、その他は印刷・通信費等である。
患者樹状細胞由来のｅｘｏｓｏｍｅを用いた腫瘍選択的核酸デリバリー

小児がんの予後の改善のためには革新的な治療法の導入が必要である。近年、がん抑制的に働くmicroRNAが同定され治療薬として期待されている。我々は、microRNAの細胞間輸送に用いられるexosomeをドラッグデリバリーの手段として用いるための検討を行った。今回の検討では、1小児がん細胞はexosomeを分泌していること、2小児がんexosome由来のmicroRNA発現は小児がん細胞のmicroRNA発現を反映すること、3小児がん細胞においてexosomeがmicroRNAの細胞間輸送に用いられていることを示した。ドラッグデリバリーの手段としてexosomeが有用である可能性を示した。小児がんの生存率は概ね改善したものの、一部の高リスクの小児がんは依然として予後不良である。予後の改善のために革新的な治療法の導入が必要である。近年、がん抑制的に働くmicroRNAが複数同定され治療薬としての可能性が示唆されているが、実際に治療薬として用いるには、ヒト細胞内へのドラッグデリバリーの点で大きな障壁が存在する。我々はmicroRNAの生理的な細胞間輸送に用いられるexosomeをドラッグデリバリーの手段として用いる治療法を提唱する。平成25年度は、1腫瘍特異的exosomeの回収と、2回収したexosomeの細胞内取り込みについて検討を行った。1腫瘍特異的exosomeの回収については、横紋筋肉腫細胞株(Rh30、Rh41、RD)、神経芽腫細胞株(SH-SY5Y)より、超遠心法を用いてexosomeの回収を行った。回収されたexosomeでは、exosome膜表面に発現していることが知られているCD63の発現を確認した。exosomeからmicroRNAを抽出したところ、横紋筋肉腫に特異的に発現しているmiR-206の高発現を確認した。以上より小児がん細胞株から腫瘍特異的exosomeが分泌されていることが明らかになった。2回収したexosomeについて、他の細胞株に取り込まれるかを検討した。蛍光ラベルしたexosomeを他の細胞株と共培養したところ、細胞内への取り込みが確認され、小児がん細胞株より回収されたexosomeが他の小児がん細胞株に取り込まれることが明らかになった。以上の検討より、小児がん細胞株にexosomeが取り込まれることが明らかになり、小児がんに対してドラッグデリバリーの手段としてexosomeを用いた治療法の可能性を示した。本研究では、腫瘍表面抗原結合ペプチドを表出し、がん抑制的に働くmicroRNAを内包するexosomeを、ex vivoで培養した患者自身の樹状細胞を用いて作成し、腫瘍選択的にmicroRNAをデリバリーし治療に用いることを最終目標とする。平成24年度は、1腫瘍選択的リガンドを表出したexosomeの回収と、2デリバリーの対象となるmicroRNAの選定のために細胞外に存在するがん特異的microRNAの探索を行った。1については、腫瘍選択的リガンドとして、IGF受容体に親和性をもって結合するペプチド配列を選定しており、これを表出したexosomeの作成を次年度で行う。2のがん特異的microRNAの選択として、横紋筋肉腫限局例と転移例の血清を用いた検討を行った。転移例の血清において、多くのがん特異的microRNAを認めており、これらの中に横紋筋肉腫の転移に関与するmicroRNAが存在する可能性が示唆され、治療標的と考えられた。次年度では、腫瘍選択的リガンドを表出したexosomeの回収、腫瘍選択的な取り込みについて検討を行っていく。平成24年度の計画として挙げていた同種同系マウス骨髄由来の樹状細胞から分泌されたexosomeの安全性、microRNAを内包したexosomeの作成技術の確立にまでは至っていないため。以下の予定で平成25年度計画を立案している。1.特定のmicroRNAを内包し、腫瘍選択的リガンドを提示させたexosome作成技術の確立。腫瘍選択的リガンドの膜表面発現ベクターと合成microRNAを、細胞にリポフェクションし、培養液上清を超遠心して目的のexosomeを分離、回収する。2.作成したexosomeのマウス異種移植モデルでの腫瘍選択性、抗腫瘍効果。小児がん細胞株マウス異種移植モデルに、exosomeを尾静注し、腫瘍縮小効果を確認する。3.血液より樹状細胞を培養、exosomeを回収する技術の確立、抗腫瘍効果の確認。血液より単核細胞を分離し、樹状細胞を選択的に培養し、リガンドを表出しmicroRNAを内包したexosomeを産生させ、培養液より回収し、その抗腫瘍効果を確認する。該当なし
蛋白質リン酸化酵素ROCKの新規基質蛋白質の同定

本研究は低分子量G蛋白質Rhoによって活性化される蛋白質リン酸化酵素ROCKの基質蛋白質を検索し、その蛋白質の機能を調べることによって、Rho/ROCKを介した多彩な情報伝達経路を解明することをめざしている。in vitroの系での検索結果をin vivoで検証するには、多くの解析を必要とするので、本研究の戦略としては、近年確立された特異的ROCK阻害薬(Y-27632)とLPAを用いて、ROCKの下流に存在しているリン酸化基質をin vivoの系で検索する方法を用いた。LPAに感受性のあるN1E115細胞、Swiss3T3細胞、MM1ラット肝ガン細胞の系で詳細な検索を行ったところ、N1E115細胞から1つめのリン酸化基質の候補として、200Kの蛋白質が、Swiss3T3細胞から2つめの候補として、25Kの蛋白質が見つかった。質量分析解析の結果、200Kは、フォドリンであった。しかしながら、その後の確認実験の結果、フォドリンは、Rho/ROCK特異的にリン酸化されないことがわかり、検索でpositiveとなったのは、高分子ゆえのartifactであると思われた。25Kは、確実な質量分析をするだけの蛋白量が確保されなかったが、その等電点と質量分析での微少なシグナルのパターンから、ミオシン軽鎖(MLC)であろうと思われた。そこで、ミオシン抗体を用いてウェスタンブロットを行ったところ、25KがMLCであることが明らかになった。MLCは、既にROCKの下流にある基質として報告されている。残念ながら、本研究では、ROCKの新たなる基質の同定には至らなかった。しかし、同方法は、検索システムとして有用であり、LPAによって誘導される細胞の表現型が上記のものと異なるような細胞、例えばprimaryの培養細胞系等を用いて、再度検索するのは充分意義があると考えられる。低分子量G蛋白質Rhoにより活性化されるリン酸化酵素ROCKの新規基質蛋白質の検索を、2次元電気泳動法を用いて進めている。(1)Rhoを活性化させるLPAで神経芽細胞腫NIE-115細胞を刺激した時に、特異的にリン酸化される3つ目の基質蛋白質(約210KDa)の解析を行った。目的蛋白質を精製し、MALDI-TOF質量分析法により解析した結果、その蛋白質は、α-スペクトリンであった。その真偽を確かめるために、LPA刺激ごα-スペクトリン抗体を用いて免疫沈降を行った。しかし、LPA依存的にα-スペクトリンがリン酸化されるという結果は得られなかった。α-スペクトリンは高分子量蛋白質であるため、1次元目の等電点電気泳動用のゲルへの入り方にばらつきがあり、そのばらつきをたまたま見ていた可能性が考えられた。高分子量蛋白質の場合、2次元電気泳動法を用いてサンプル間での泳動パターンの違いを比較する実験は適さないと思われる。(2)ラット肝ガン細胞MM1を用いて、LPA刺激依存的にリン酸化され、かつROCKの阻害薬Y-27632によって、そのリン酸化が減少するような蛋白質を検索したが、この2次元電気泳動法の系では見つからなかった。(3)Swiss3T3細胞を用いて、同様の検索をした結果、TritonX-100不溶性画分に特異的にリン酸化される約25KDaの蛋白質を見い出した。現在、この蛋白質の解析を進めている。低分子量G蛋白質Rhoにより活性化されるリン酸化酵素ROCKの下流に存在する新規標的蛋白質を、2次元電気泳動法を用いて、検索を行った。Swiss3T3繊維芽

細胞は、Rho/ROCK経路を活性化させるLPA依存的にアクチン細胞骨格の再構築(ストレスファイバーと細胞接着斑の形成)を誘導する。この細胞系におけるROCKの基質を検索するために、LPA刺激後のTritonX-100可溶性画分と不溶性画分を調整し、2次元電気泳動を行ったところ、特異的にリン酸化される約25KDaの蛋白質を見い出した。TritonX-100可溶性画分と不溶性画分でのリン酸化シグナルの強さや検出される確率を考え合わせると、この25KDaの蛋白質は、可溶性画分においてリン酸化され、リン酸化されたことによって、不溶性画分に移行する可能性が考えられた。いくつかの方法を用いて、この蛋白質の部分精製を検討したが、主に不溶性画分に存在しているため、部分精製は困難であると判断した。確実な同定を行うために十分な蛋白量は得られなかったが、その等電点と質量分析での微弱なシグナルのパターンから、25KDaはミオシン軽鎖(MLC)であると思われた。そこで、その分析結果を確認するため、MLC抗体を用いてウェスタンブロットを行ったところ、25KDaがMLCであることが明らかになった。MLCは、ROCKの基質として既に報告されているが、Swiss3T3と同じくLPA依存的にRho/ROCKが活性化されるN1E115神経芽細胞腫では、不思議なことに、MLCのリン酸化シグナルは検出できなかった。残念ながら、今回の検索では、ROCKの新たなリン酸化基質の同定には至らなかった。しかし、MLCのリン酸化など見えるべきシグナルは再現性よく検出できているので、この方法は検索システムとして有効に機能している。今後、LPAによって誘導される細胞の表現型が異なるような細胞、例えばprimaryの培養細胞系等を用いて、再度検索するのは充分意義があることだと考えられる。
長い燃焼時間を持つ核融合(研究)装置におけるプラズマ・壁相互作用の研究

核融合研究の段階が進み、次段階や次世代装置としてCIT,LHS,ETRが取りあげられるに伴い、この研究班の主題である"長い核燃焼時間を持つ核融合(研究)装置におけるプラズマ・壁相互作用の研究"はその現実性を一段と増してきた。従来は材料の重照射効果やブランケット工学の研究に主眼があるようにいわれてきたETR(Engineering Test Reactor)も、その研究目的は、Primary Fuel Cycleの実現にあるといい出している。事実、燃焼率が数パーセントと低い磁場閉じ込め核融合炉で燃焼時間を長くするためには何等かの燃料ガスの循環は不可欠である。この意味においては炉心プラズマやプラズマ・壁相互作用に関する諸問題は真空系やトリチウム処理系と大きく関わっているのである。このような認識のもとで本年度は7回の研究会を開催して(1)境界プラズマ(2)炉内材料(3)ポンプリミター(4)ヘリウム検出系(5)ポンプ系などについて検討を行なった。これらの成果は当班の成果報告書として取りまとめられるので詳細はそれに譲り、ここには主な成果と今後の検討課題の項目の列挙に留める。成果:(1)燃料サイクルにおけるポンプリミター,ダイバータ等unloading系の検討、特にポンプリミターの真空工学的解釈の明確化,(2)PFM(Plasma Facing Materials)材料の総合的評価、なかんずくreference材料としての黒鉛の検討(脱ガス特性,破壊靭性テスト等)(3)トリチウム導入に伴う真空工学的問題の検討とトカマク真空系の設計今後検討を必要とする諸問題:(1)H-mode閉じ込めにおけるサイクリング(2)トロイダルポンプリミターについての検討(3)不純物-水素同位体-ヘリウム混合排気系の動作(特に14MeV中性子環境下での動作)(4)トリチウム-重水素同位体分離系、(5)ペレットによる燃料再入射系等核融合研究の段階が進み、次段階や次世代装置としてCIT,LHS,ETRが取りあげられるに伴い、この研究班の主題である"長い核燃焼時間を持つ核融合(研究)装置におけるプラズマ・壁相互作用の研究"はその現実性を一段と増してきた。成果:(1)燃料サイクルにおけるポンプリミター,ダイバータ等unloading系の検討、特にポンプリミターの真空工学的解釈の明確化,(2)PFM(Plasma Facing Materials)材料の総合的評価、なかんずくreference材料としての黒鉛の検討(脱ガス特性,破壊靭性テスト等)(3)トリチウム導入に伴う真空工学的問題の検討とトカマク真空系の設計今後検討を必要とする諸問題:(1)H-mode閉じ込めにおけるサイクリング(2)トロイダルポンプリミターについての検討(3)不純物-水素同位体-ヘリウム混合排気系の動作(特に14MeV中性子環境下での動作)(4)トリチウム-重水素同位体分離系、(5)ペレットによる燃料再入射系等
先天性末梢ミエリン低形成症の病態解明

主要な末梢神経ミエリン蛋白として、P0蛋白、ミエリン塩基性蛋白(MBP)、PMP22蛋白、P0蛋白が知られる。近年、Charcot-Marie-Tooth病(CMT)やDejerine-Sottas病(DS)の中にP0蛋白やPMP22の遺伝子レベルでの異常が見いだされた。しかし、P2蛋白の異常が原因と考えられる疾患はまだ報告されていない。先天性末梢ミエリン低形成症(Congenital Hypomyelination Neuropathy:CHMN)はDS類似の疾患として位置づけられているがその原因はまだ解明されていない。私はCHMNの病因検討を進める中で、酵素抗体方でPo、MBP、P2の各蛋白の発現を調べ、P2蛋白の発現が特徴的に低下している事を見いだした。今年度は、さらにin-situ hybridization法でmRNAレベルでのP2遺伝子の発現を検討した。しかし、digoxigenin-labeled RNA probeを用いた高感度法にて、正常コントロールにおいても患者においてもP2 mRNAの発現は認められなかった。同時に行った、p0 mRNAのin-situ hybridizationでは患者でもコントロールでも発現を認めた。mRNAの発現による病態検索では有意な結果が得られなかったので、次の段階としてP2遺伝子の翻訳領域の遺伝子解析を患者において行った。しかし、患者でP2遺伝子翻訳領域の異常は認めなかった。極最近の論文でラットにおけるP2遺伝子の発現調節について、プロモーター領域に多段階よりなる特異的調節機構の存在を示す報告があった。従って、本疾患においては今後さらに、P2蛋白のプロモーター領域の検討を進める必要があると考えられた。
がん遺伝子産物の機能とそのカスケードの解析

1.抗raf抗体の製作:ヒトc-rafのC末側31kdの蛋白を大腸菌で発現させ、95%以上の純標品数mgを精製した。これをウサギに免疫し、31kd蛋白を認識するポリクローナル抗体を得た。本抗体は活性raf形質転換細胞に特異的な約70kdの蛋白を認識する。2.条件形質転換:活性H-ras遺伝子をMMTVプロモーターに連結し、ホルモンによる条件形質転換の系を確立した。ホルモン誘導後、H-rasのmRNAの発現とほぼ同時に、c-fosのmRNAの発現が開始されることを見出した。また、それ以降の時間に条件形質転換細胞で特異的に発現するmRNAのcDNAクローンをを分離しつつある。3.Cキナーゼの変化:二次元電気泳動による解析から、ras、raf形質転換細胞ではCキナーゼによる80kd蛋白の燐酸化が消失していること、この現象が条件形質転換の系でも再現されたので形質転換に密接に関連していること、などが判った。in vitroでの解析により、この現象はCキナーゼの膜分画への移行による結果と推察された。4.分子遺伝学的解析:多コピーのヒト活性N-rasによる形質転換細胞から、癌遺伝子を保持しつつ非形質転換の表現型を示す復帰変異株を、(1)EMS処理、(2)neo^R遺伝子の挿入。(3)ヒト高分子DNAの移入などの方法により多数分離した。(1)、(2)の群には劣性変異のものがあり、少なくとも3種の相補性群を含むことを見出した。特に、neo^R遺伝子の単一コピーの挿入による変異株からは、ras蛋白の作用する機能連鎖中に介在する未知の遺伝子を同定、分離することが可能となった。また(3)の群にはヒト腫瘍抑制遺伝子を含んでいる可能性があり、クローニングの試みを進めている。以上のほか、(2)の系をヒト癌細胞に適用して未知の癌遺伝子を検出する試みや、特定の遺伝子mRNAを特異的に破壊する新しい方法の検討なども併せて進行中である。
軟骨細胞特異的PTHrPレセプターのクローニング

(1)軟骨特異的なPTHrP受容体をクローニングするためにまず、ラット大腿骨骨頭より得られた軟骨細胞の初代培養を行い、内因性及び外因性PTHrP作用の相違を解析した。外因性投与ではPTHとPTHrPの差異は認めなかった。このことはすでにMGHのグループによりクローニングされたPTH/PTHrP受容体が軟骨にもやはり存在することを物語っているが、軟骨細胞の細胞膜上に新たな受容体があることを示唆する積極的な証拠とはなり得なかった。一方、内因性のPTHrPの発現をアンチセンスDNAを用いてコントロールすると特異的な反応が認められた。(Tsukazaki T etal.JEndocrinol 150:359-368 1996)これはPTHrPのintracrine作用を示すものであるが、受容体の特定は困難なため、現在Two-hybrid法によるクローニングを検討している。培養ラット関節軟骨細胞に対する種々のPTHrPフラグメントを用いた添加実験、発現ベクターによる過剰発現、そしてアンチセンスオリゴヌクレオチドによる抑制実験から我々は、PTHrPのC端に軟骨細胞特異的な生理活性部位が存在するとともに、それに対応したレセプターが発現している可能性があると推定している(投稿中)。そこで軟骨特異的PTHrP受容体をクローニングすべく、発現クローニング法を用い、現在まで研究を行なってきた。まず培養ラット関節軟骨細胞からtotal RNAを抽出し、オリゴdTカラムでメッセンジャーRNAを分離し、オリゴdTプラーマ-でcDNAを合成した。これをλZAPIIに組込み、in vitro packagingで発現ベクターを作成した。得られたindependent colony数は4×10^5個である。これをCOS細胞、NIH3T3細胞にリポゾーム法で遺伝子導入させ、蛋白を発現させた。そしてクロラミンT法で^<125>Iをラベルした各種のPTHrPのC端フラグメントを添加することで、結合する細胞の同定を試みている。これまで、PTHrPの35-60,60-80の合成フラグメントでスクリーニングを行なったが、これらのフラグメントでは今のところ、明らかなポジティブクローンを得る事は出来なかった。今後、上記以外のフラグメントを用い、引き続きスクリーニングを行なう予定である。しかし、ポジティブクローンが得られなかった理由に、細胞種の違いによる遺伝子導入の効率や翻訳後修飾の可能性もあり、上記細胞以外に、Hela細胞、SAOS細胞等でも同様に行なう予定である。またPTHrPフラグメントのレセプターに対する結合能が弱いがための可能性もあり、その対策として架橋剤を使用すべく、現在検討中である。(Tsukazaki T etal.JEndocrinol150:359-368 1996)これはPTHrPのintracrine作用を示すものであるが、受容体の特定は困難なため、現在Tow-hybrid法によるクローニングを検討している。
登り窯焼成過程における窯内雰囲気の実験的研究=作品の焼成効果との関連を中心に=

登り窯の陶器焼成過程においては燃料に薪を用い、数分単位でこれを供給するため、O_2濃度及びCO濃度は終始振動し続ける。これは還元雰囲気形成時にも同様であり、このO_2濃度及びCO濃度の振動する現象は他の焼成窯では見られないため、登り窯焼成過程においてはこのように変動する雰囲気が釉状に何らかの影響を及ぼしていることが推察される。本年度の研究では、登り窯の雰囲気を灯油窯において再現し、作品に与える影響について検討した。その結果、焼き上がり作品においては、全体に中性ぎみの仕上がりとなり、登り窯の3室と同様の雰囲気となったと思われる。釉調は登り窯の作品に比らべ透明性が強く光沢がある。鉄絵、銅釉の発色も明確である。この違いは、窯内雰囲気の違いや窯の大きさからくる冷却の速度(急冷すると光沢が出る)や、薪の灰が作品に附着した事による変化等の影響が考えられる。露出している土の部分の焼きしまり具合や釉の表状は登り窯の作品の方が良い様である。また、窯内昇温過程において陶器表面及び内部の温度差が大いと熱膨張、収縮に伴う熱応力により作品に亀裂を生じることになる。そこで作品と同程度の厚みを持つ試験体を作成し、CA熱電対により陶器表面及び内部の温度を測定した。またAGEMAサーモヴィジョンによって陶器表面温度の分布の測定を行なった。その結果、灯油窯において窯内上部、中部、下部に設置した試験体の表面及び内部に温度差はみられず、また炉内中部に設置した陶器の表面温度の温度分布は小さかった。このことから作品はほぼ均一に温度上昇していることが確認され、灯油窯焼成における昇温速度(約60°C/hr)の妥当性が示された。分担者の所有する灯油炉において登り窯の模擬実験を行った。登り窯においては3昼夜に亘り薪により燃焼させるが、灯油炉においては、昇温速度が高く約11時間で1000°Cまで酸化雰囲気で昇温し、約5時間の還元雰囲気で徐々に1200°Cまで加熱後、放冷させる操作により他の燃料(プロパン・電気)に比べて薪窯焼成による釉調に近い焼成が可能であることが分かった。また別実験により奥行き2m×高さ2m×幅1.5mの同炉内において購入した記録計により36箇所のガス温度の時間的、空間的分布および排ガスの酸素濃度の時間的変化を測定した。この中型炉においても、全測定範囲で最大と最小の温度差が常に140°C位あることが明白となった。また別実験において炉内の各所に銅系統の釉を塗布した試料をゼ-ゲルコ-ン(SK9番1280°C)と共に挿入し、焼成実験を行った。その結果、コ-ンの溶融と倒壊状況から上記の温度差は立証されたものの釉の色具合、釉状、釉発色等では各所において還元状態の時間的差、強弱の差、温度差に影響され試料に様々な変化を確認した。本年度購入したAGEMサ-モビジョンを使用し、約10cmの湯呑2個の同炉での焼成実験の結果、850°C、酸化雰囲気において、同一湯呑の表面温度差が約100°C存在し、湯呑の上方で燃焼ガス流れに接する部位ほど高温に達していることが3次元解析から分かった。沖縄および瀬戸、備前地方の登り窯の実地調査をし、各地方の自然環境による窯構造および焼成方法の違い、および作品(試験体)におよぼす影響、素地の焼締り具合、釉調の変化等など各産地によって違いがあることを把握した。伝統的登り窯における燃焼と製品の仕上がりの関係を科学的に検討するために、登り窯による燃焼実験を実施した。窯内燃焼温度、ガス組成及び、窯内に配置された試験体の表面温度分布を,燃焼中連続的に測定。燃料は赤松薪を使用し、伝統的窯焚き法に依った。登り窯の構造は4室の燃焼室の構成となっており、それぞれの室に4枚の棚板を配列、高さ方向に4段重ねた。試験体は各棚に5本、1室当り80本、合計320本を配置した。窯内温度分布測定は熱電対を窯天井から24本、左右両壁から12本挿入。比較の為ゼ-ゲルコ-ン(SK710(12301300°C))を100箇所に配置。窯内燃焼ガス濃度(CO、CO_2およびCO)分布の測定は、第1及び第4室にプロ-ブを挿入。尚、試験体の焼成過程観察に、サ-モカメラを第2室に設置。焼成は第1室から約1280°Cまで第4室まで順次燃焼させながら焚き上げ、焼成時間は55時間を要した。窯内温度分布は時間的に大きく変動する、即ち薪投入時には空気流入口が薪により閉塞されCO濃度の急上昇及びO_2濃度の下降により窯内が還元雰囲気となるのに対し、燠き(おき)の状態に於いては燃焼空気通風量の増大により、CO濃度の低下及びO_2濃度の上昇により酸化雰囲気となる。釉薬を塗布し釉状を分析した結果、試験体の仕上がり具合から、第1室では還元性雰囲気で第2、3室において中性炎、第4室では酸化性雰囲気で焼成されたことが示された。サ-モカメラにより焼成過程がリアルタイムで観察、記録された。この結果については現在解析中である。

伝統的窯焚き燃焼法が燃料投入の周期に大きく依存していることが、窯内温度、各種ガス濃度およびサ-モカメラによる測定により明らかとなった。焼成実験において、炉内焼成温度,ガス組合及び炉内に配置された製品の仕上がり及び表面温度分布を、燃焼開始から終了まで連続的に測定した。燃料として、赤松薪を使用し、燃料の供給量は伝統的窯焚き法によった。登り窯は手前から奥に向かって第14室となっており、焼成実験の結果、焼成終了までに要する時間が各室ごとに異なり、焚き口に最も近い第1室は速やかに焼成温度に達するのに対し、最も奥の第4室では温度上昇が小さく、焼成に要する時間が長くなる傾向が示された。O_2,CO,CO_2濃度は終始振動し続けた。これは酸化雰囲気と還元雰囲気を交互に形成させる焼成法によるものである。またAGEMAサ-モビジョンによる陶器表面温度測定の結果、窯壁に面した部分の温度が低く、炉内軸射の重要性が示された。釉薬を塗布し釉状を分析した結果,試験体の仕上がり具合いから、第1室では還元性雰囲気で、第2室、第3室においては中性炎、第4室では酸化性雰囲気で焼成されたことが示された。燃料である赤松の燃料性状について調べた結果、石炭など他の燃料と比べ発熱量が低いことが示された。また他の木材と比べ揮発分が多く、その放出速度もそれほど速くないことから、点火が容易で時間をかけて燃焼する事が示された。また灰分が少なく硫黄もないのが確認された。登り窯の陶器焼成過程においては燃料に薪を用い、数分単位でこれを供給するため、O_2濃度及びCO濃度は終始振動し続ける。これは還元雰囲気形成時にも同様であり、このO_2濃度及びCO濃度の振動する現象は他の焼成窯では見られないため、登り窯焼成過程においてはこのように変動する雰囲気が釉状に何らかの影響を及ぼしていることが推察される。本年度の研究では、登り窯の雰囲気を灯油窯において再現し、作品に与える影響について検討した。その結果、焼き上がり作品においては、全体に中性ぎみの仕上がりとなり、登り窯の3室と同様の雰囲気となったと思われる。釉調は登り窯の作品に比らべ透明性が強く光沢がある。鉄絵、銅釉の発色も明確である。この違いは、窯内雰囲気の違いや窯の大きさからくる冷却の速度(急冷すると光沢が出る)や、薪の灰が作品に附着した事による変化等の影響が考えられる。露出している土の部分の焼きしまり具合や釉の表状は登り窯の作品の方が良い様である。また、窯内昇温過程において陶器表面及び内部の温度差が大いと熱膨張、収縮に伴う熱応力により作品に亀裂を生じることになる。そこで作品と同程度の厚みを持つ試験体を作成し、CA熱電対により陶器表面及び内部の温度を測定した。またAGEMAサーモヴィジョンによって陶器表面温度の分布の測定を行なった。その結果、灯油窯において窯内上部、中部、下部に設置した試験体の表面及び内部に温度差はみられず、また炉内中部に設置した陶器の表面温度の温度分布は小さかった。このことから作品はほぼ均一に温度上昇していることが確認され、灯油窯焼成における昇温速度(約60°C/hr)の妥当性が示された。
EdTechと子どもの個人情報・プライバシー保護法制度に関する研究

EdTech(Educational Technology)を活用した教育が広まり、教育効果などに期待が集まる一方、そこでは子どもの個人情報を多く取り扱うため、子どもの個人情報・プライバシー保護法制度の充実が急務である。現在の法制度は、子どもの個人に関する情報を取り扱う場合、子どもの保護者の同意を必須とすることを中心としており、その同意を完全なものにすることで保護がなされるとしている。本研究では、このような保護者の同意中心の法制度が最適であるのか、EdTechを利用した教育の発展を妨げることなく、子どもの個人情報・プライバシー保護を実現する法制度はどのようなものなのかを明らかにする。
極域大気環境の変調に関する学術調査

近年の成層圏オゾン層の消失は大量のフロンの消費,種々の温暖化物質の増大等によると指摘されているが,いまだにその機構は解明されておらず将来の予測あるいは対策の策定などに大きな問題を残している。また,これまでのオゾン層破壊過程の研究から,大気中のエアロゾルの役割が無視出来ないことが明らかにされ,「不均一過程」に対する関心が高まってきている。本件級では,オゾン破壊が顕著に生じている極地方の成層圏を調査フィールドに選び,成層圏オゾンの変動およびそれを支配している物理学的機構を明らかにすることを目的とした。また,オゾン破壊反応を加速しいてるエアロゾルの機能を重視する立場をとり,大気化学過程におけるエアロゾルの役割について問題点を整理するよう意図した。フィールド観測は,スェーデンのキルナにおける気球観測(国際共同オゾン気球観測)および米国のアラスカフェアバンクスにおけるライダー観測が中心であった。これまでの研究で,オゾンホール形成時に窒素酸化物の多くがエアロゾル化する(極成層圏雲,PSCsの発生)ので窒素酸化物濃度が低下し塩素酸化物のオゾン破壊を促進させることが予想されていた。また,エアロゾルの生成が顕著になる時は,硝酸や水の露点以下に気温が低下する時と考えられていた。これらの仮説を実証することが今後の研究ではもっとも必要なことである。1991年から92年の冬の観測では,極めて寒冷な成層圏がキルナ上空に出現しオゾン低下が顕著に見られた。このときの観測では,オゾンの減少が起きている場所でNOxの減少も同時に起きており,また採集されたエアロゾルの多くが,硝酸イオンを含んでいた。この結果は,大筋では,オゾン破壊プロセスが予想通りの機構で進行しているのを裏付けたものとして大きな関心を呼んだ。しかし,各々の値の量的な関係に関しては確実な理解が得られてはいない。たとえば,1992年から93年の観測ではNOx濃度の低下が生じたがオゾン濃度の低下は顕著ではなかった。また,PSCsの生成メカニズムはいまだ不明のままである。多くの仮設のなかで,唯一の一致点は「世界に広く分布している硫酸エアロゾルのごく少数の物が,硝酸を主体とするPSCsの核になる」とする点である。多くの問題は,理論的な予測は困難であり,問題解決の糸口を与える実験や観測に大きな期待がかけられてきた。観測結果は,硝酸イオンを多く含んだ溶液のエアロゾルが結晶状態の物に混存している,硝酸エアロゾルが硫酸エアロゾルと混存している,ほとんどのエアロゾルが硝酸エアロゾルの状態など,いろいろなケースを示しておりPSCs発生のメカニズム解明の糸口となる多くの事実を得た。低温下で発生するエアロゾル(PSCs)の他に,常に存在している硝酸塩エアエオゾルも大気中のNOx濃度を低下させる機能をもっていることが実験室で確認された。このことから,火山噴火時に急増する硫酸エアロゾルに大きな関心が寄せられるようになった。ピナツボ山の大噴火によって発生した火山雲の観測は,ヨーロッパ,アメリカ,日本では活発だが極地方での観測は極めて手薄であった。1991年から開始したアラスカでのライダー観測では,ピナツボ火山噴火による雲がアラスカまで(遅くとも)この年の12月には達していることが確認され,全地球的なオゾン層破壊を推定する上で貴重な結果を得た。

多くの仮設のなかで,唯一の一致点は「世界に広く分布している硫酸エアロゾルのごく少数の物が,硝酸を主体とするPSCsの核になる」とする点である。多くの問題は,理論的な予測は困難であり,問題解決の糸口を与える実験や観測に大きな期待がかけられてきた。観測結果は,硝酸イオンを多く含んだ溶液のエアロゾルが結晶状態の物に混存している,硝酸エアロゾルが硫酸エアロゾルと混存している,ほとんどのエアロゾルが硝酸エアロゾルの状態など,いろいろなケースを示しておりPSCs発生のメカニズム解明の糸口となる多くの事実を得た。低温下で発生するエアロゾル(PSCs)の他に,常に存在している硝酸塩エアエオゾルも大気中のNOx濃度を低下させる機能をもっていることが実験室で確認された。このことから,火山噴火時に急増する硫酸エアロゾルに大きな関心が寄せられるようになった。ピナツボ山の大噴火によって発生した火山雲の観測は,ヨーロッパ,アメリカ,日本では活発だが極地方での観測は極めて手薄であった。1991年から開始したアラスカでのライダー観測では,ピナツボ火山噴火による雲がアラスカまで(遅くとも)この年の12月には達していることが確認され,全地球的なオゾン層破壊を推定する上で貴重な結果を得た。スエ-デンのキルナにて実施された成層圏オゾンの気球観測の結果から、冬季の北極成層圏に於いても、南極と同様な機構でオゾン減少が生じることが確認された。この観測から明らかになった点は、成層圏の気温が低下する冬季において、窒素酸化物の濃度かなり低下していること、その領域では硝酸イオンを含んだエアロゾル粒子が多量に発生していること、等である。塩素酸化物(フロンが原因で作られる)によるオゾン破壊を加速させる原因として、脱窒状態にある成層圏の出現が指摘されて来たが、この点について直接確認することができた意義は大きい。気球観測を頻繁に行うことはきわめて困難であり、現象の時間的な変化を明らかにするにはこの種の観測に加えて、時間分解能にすぐれかつ継続して観測が出来る「地上からのリモ-トセンシング」を採用する必要があろう。アラスカのポ-カフラットを基地にした観測計画は、本年実施した予備調査で大きく前進した。アラスカ大学地球物理研究所と協力して、気球を用いたオゾンやエアロゾルの観測、ライダ-観測等の計画が詳細にわたって決めることが出来た。現在、これらの観測に向けて基地の整備がアラスカ大学地球物理研究所によってなされている。日本側では、引き続き観測機器の制作調整を行い、ポ-カフラット観測基地の整備が終了次第観測を行える体制を次年度に向けて作りあげる予定である。昨年度に引き続き、北極圏で成層圏のオゾン、エアロゾル、窒素化合物、その他の化学物質の濃度分布を測った。実施された観測から、1991年6月に爆発したピナツボ火山噴火の影響が成層圏全体に及んでいることが;・名古屋大学太陽地球環境研究所のライダ-(豊川)によって、6月下旬から7月上旬にかけて対流圏界面で著しいエアロゾルの増大が見られた。その後、21km付近にもエアロゾルの高濃度の層が発達した。・1991年12月に行なわれたアラスカ(ポ-カフラット)でのライダ-観測でも、21kmでエアロゾル粒子の濃度が著しく増加している状態が見られており、この高度面を火山灰が拡散し北極圏に達したものと考えられる。
メモリーTh2細胞プール縮小療法の開発研究

気管支喘息は人口の約4%が罹患する重篤なアレルギー性呼吸器疾患であり、その病態にはアレルゲンに対するメモリーTh2細胞が深く関与している。成人喘息は自然緩解することは稀であり、治療継続による社会的・経済的損失は計り知れない。患者の多くは吸入ステロイドを中心とした対症療法で治療されるが、5-10%が治療抵抗性の重症喘息であり、さらなる治療戦略の確立が急がれている。そこで本申請研究では、メモリーTh2細胞に特異的に発現する細胞表面分子に対する抗体を用いたメモリーTh2細胞プールの縮小法を開発し、アレルギー疾患に対する新規治療法の基盤構築を目指した。本研究では、シグナルシークエンストラップ法とDNAマイクロアレイ解析を組み合わせて、メモリーTh2細胞に特異的に発現する細胞表面分子の同定を目指したが、残念ながらメモリーTh2細胞に特異的に発現する細胞表面分子の同定には至らなかった。一方、スクリーニングに用いるメモリーTh2細胞を探索する過程で、肺特異的にIL-25を発現するマウスでは、肺血管周囲にTh2型炎症が自然発症し、血管壁のリモデリングが認められることを見出した。さらにIL-25による肺血管周囲の炎症はNKT細胞依存的であることを見出した。気管支喘息は増加の一途をたどっており、その病態の解明に基づく有効な根本的治療法の確立が急務である。気管支喘息の長期寛解を期待できる唯一の治療法として抗原特異的免疫療法があるが、その有効性は不十分である。その原因としてアレルギー疾患患者の生体内にはメモリーTh2細胞のプールが既に形成されていることが考えられる。この問題点を克服し、抗原特異的免疫療法の有効性を高めるためには、メモリーTh2細胞のプールを縮小することが重要であるが、メモリーTh2細胞の除去に利用可能なメモリーTh2細胞に特異的に発現する細胞表面分子は未だ同定されていない。従って、本研究では、メモリーTh2細胞に特異的に発現する細胞表面分子を同定し、アレルギー疾患におけるメモリーTh2細胞の局在と機能を明らかにするとともに、同分子に対する抗体を用いたメモリーTh2細胞プールの縮小法を確立することを目的とした。平成24年度の研究では、シグナルシークエンストラップ変法とDNAマイクロアレイ解析を組み合わせて、メモリーTh2細胞に特異的に発現する細胞表面分子の同定を目指した。計3回のスクリーニングを行ったが、残念ながらメモリーTh2細胞に特異的に発現する細胞表面分子の同定には至らなかった。一方、スクリーニングに用いるメモリーTh2細胞のソースを検索する過程で、肺特異的にIL-25を発現するマウスマウスでは、肺血管周囲にTh2型炎症が自然発症し、血管壁のリモデリングが認められることが明らかとなった。さらにIL-25による肺血管周囲の炎症はNKT細胞依存的であることも明らかとなった。平成23年度の研究では、シグナルシークエンストラップ変法とDNAマイクロアレイ解析を組み合わせて、メモリーTh2細胞に特異的に発現する細胞表面分子の同定を目指した。一回目のスクリーニングは終了し、24遺伝子が単離されたが、残念ながらメモリーTh2細胞に特異的に発現する細胞表面分子の同定には至らなかった。今回のスクリーニングが不成功におわった原因として、十分なウイルスタイターが得られなかったことが推察され、現在、スクリーニング法の改良と再スクリーニングのコンディショニングを行っている。他方、平成23年度の研究にて、細胞表面分子ではないがIKAROSファミリーに属する分子がTh2細胞に比較的特異的に発現していることを見出した。現在、同分子のT細胞分化における役割の解析も行っている。

平成23年度の研究では、シグナルシークエンストラップ変法とDNAマイクロアレイ解析を組み合わせて、メモリーTh2細胞に特異的に発現する細胞表面分子の同定を目指したが、残念ながら一回目のスクリーニングでは、メモリーTh2細胞に特異的な細胞表面分子の同定には至らなかった。しかし、問題点を克服するためのセットアップ実験は確実に進展している。さらに、細胞表面分子ではないがIKAROSファミリーに属する分子がTh2細胞に比較的特異的に発現していることを見出し、同分子のT細胞分化における役割の解析を解析し、一定の成果をえている。以上より、おおむね順調に進展していると判断した。シグナルシークエンストラップ変法でのスクリーニングにより有望な蛋白が同定できなかった理由の一つとして作製したライブラリーのウイルスタイターが低かったことがあげられる。得られたTh2細胞数が不十分であったこともライブラリーの質に影響したと考えられる。そこで本年度の研究では、パッケージング細胞を再クローニングして最適化するとともに、Th2細胞を大量に調整する方法を確立し、ライブラリーを再構築する。パッケージング細胞の最適化、Th2細胞の調整とライブラリーの再構築、再スクリーニングに用いる、酵素、培養液、ウシ血清、抗体、DNAマイクロアレイ用チップ等の消耗品に研究費を使用する予定である。
X線の小・中角散乱とリバースモンテカルロによるナノ空間内の分子混合状態の解明

ミクロな構造情報の実測法であるX線小角散乱法(SAXS)およびX線回折法(XRD)に、計算機科学の一手法であるリバースモンテカルロ法(RMC)を組み合わせ、ナノ空間中の分子混合状態の決定法を確立することが本研究の目的である。吸着状態のIn situ(その場)測定に最適化したX線測定装置を構築し、RMC法の混合吸着系への適用を行って、活性炭-硫酸-水系をはじめとする種々の吸着系への適用を行った。その結果、細孔内で硫酸イオンと水が水和クラスターとも呼ぶべき共同的振る舞いをすることをはじめとする細孔内分子の特異な振る舞いを見出し、ナノ空間中の分子混合系の実験的、解析的な記述法を大きく進展させることができた。ミクロな構造情報の実測法であるX線小角散乱法(SAXS)およびX線回折法(XRD)に,計算機科学の一手法であるリバースモンテカルロ法(RMC)を組み合わせ,ナノ空間中の分子混合状態の決定法を確立するという目的を達成するために,今年度はXRDによる実験検討とSAXS測定を行うための装置の拡張・立ち上げを行った。XRDでは,細孔内の分子混合状態を検討するための基礎的実験として,活性炭素繊維(ACF)中の二酸化炭素単成分の構造解析を行った。二酸化炭素はバルク状態においては常圧で固相,気相の2相のみを示すが,ACF細孔(細孔径1.36nm)中においては常温(300K)付近ではアモルファス,または液体様の構造に由来するブロードな回折ピーク形状を示すことがわかった。さらなる検討が必要であるが,温度を下げると細孔中の二酸化炭素も結晶相に転移することも示唆された。また,この測定においてXRDの小角端の強度は大きく変化しており,SAXS領域の散乱強度に吸着相の状態変化に関する情報が含まれていることがわかる。この測定,および前年度までに行ったACF-エタノール系の測定等により,吸着系のX線散乱強度測定についてのノウハウが十分に得られたので,これを基に測定領域の小角側への拡張を行った。装置の納入,および吸着測定のための測定機器の製作がほぼ完成し,次年度より実際の測定を行う。本実験により,二酸化炭素のような無機小分子についても細孔内分子の構造解析が行えるようになった。今後,SAXS測定によって得られるゆらぎの知見を加え,細孔内に複数種の分子が同時に存在するナノ混合系について検討を進める。ミクロな構造情報の実測法であるX線小角散乱法(SAXS)およびX線回折法(XRD)に、計算機科学の一手法であるリバースモンテカルロ法(RMC)を組み合わせ、ナノ空間中の分子混合状態の決定法を確立するという目的を達成するために、昨年度立ち上げたXRD・SAXS測定装置を用いて、硫酸-水混合系を中心とした細孔内分子混合状態について検討した。多孔性固体として、細孔径の異なる複数の活性炭素繊維(ACF)を用い、その内部に閉じこめられた硫酸-水混合系について、細孔充填率などを変えながら詳細な測定を行った。その結果、細孔充填率が低い状態においても硫酸イオンはその周囲に水分子を伴っていることがわかった。また、水和直径よりも大きな細孔径を持つ空間内では、ACF表面が疎水的であるにもかかわらず、硫酸イオンは直接表面と接していない。これは硫酸イオンとその水和水分子が協同的にふるまう「水和クラスター」が細孔中で形成していることを示唆している。これは微小空間内での水和構造を理解する上で非常に重要な知見であるといえる。SAXSによる解析も開始し、細孔内で水分子が小さな分子クラスターを形成するために、溶媒としての性質が通常とは大きく異なっていることが示唆された。また細孔内の分子混合構造を詳細に検討するためのリバースモンテカルロ法のモデルの最適化を進めた。今後、SAXS測定によって得られるゆらぎの知見を加え、水溶液系以外の、細孔内に複数種の分子が同時に存在するナノ混合系についても検討を進める。目的達成のために、これまでの研究で立ち上げた吸着in situ XRD・SAXS測定装置の改良、これを用いた実験、および解析法の構築を行った。

(1)X線測定装置は、用途に合わせた窓材の改善、透過法における試料・光軸の位置合わせ方法の確立、吸着系の温度管理の改善などを実験の進行に合わせ随時行い、研究初期に生じていた測定上の困難の多くを克服し、小・中角から広角領域にわたる吸着in situ X線散乱(回折)測定法をほぼ確立させた。前処理温度の高温対応についても現在取組中である。(2)ナノ空間内の分子混合の重要な応用例である電気二重層キャパシターに関し、細孔内の電解質水溶液の構造解析について昨年度に引き続き水溶液系の検討を、千葉大学と共同で有機溶媒系の検討を行った。ナノ空間中でイオンの水和、溶媒和構造がバルクと異なっていることが明らかとなった。水溶液(硫酸水溶液)については細孔径を変化させた際の構造変化についても詳細に検討を行った。(3)結晶性の多孔体であるゼオライトを用いて、RMC法の結晶性多孔質へ適用と、RMC法の吸着系への適用法の改善、確立を行った。数種のゼオライトに水、またはアルゴンを吸着させ、ピーク強度が変化すること、改善の余地はあるもののRMC法で吸着状態の検討が行えることを確認した。(4)大強度陽子加速器施設(J-Parc)の物質・生命科学実験施設を利用したナノ空間中の水素結合ネットワークの構造検討研究を開始した。中性子回折法により、水素の位置情報が得られることを確認した。以上の検討により、ナノ空間中の分子混合系の実験的、解析的な記述法を大きく進展させることができた。