hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超強加工PMプロセスによる材料の高機能化を目指した新しい組織制御方法の確立

本研究では,結晶粒超微細化メカニズムを明らかにし,また,超微細化に付随して起こる現象について新しい知見を見いたした.本研究では,超強加工を施した数十ミクロンから数百ミクロン程度までの大きさの金属粉末の詳細な組織学的な検討を行う必要から,新たに透過型電子顕微鏡用試料作製方法を確立した.この実験手法を用いて,メカニカルミリング(MM)を施したSUS304L鋼粉末のナノ結晶化のメカニズムについて検討した.その結果,ナノ結晶粒を有する表面改質層の生成,表面改質層と内部の境界近傍での幅数十nm長さ数百nmのナノレイヤー組織の形成,ナノレイヤー組織からの等軸ナノ結晶粒の生成,というメカニスムを明らかにした.さらに,ナノ結晶化と材料固有の積層欠陥エネルギー(SFE)の関連性について検討した.SFEの差違を明確にするためにSUS304L, SUS316Lおよび純Niの粉末にMMを施し,粉末内部の詳細な組織観察を行った結果,SFEか小さい材料ほとナノレイヤー組織が形成されやすいことを明らかにし,結晶粒超微細化の材料依存性を明らかにした.また,超強加工にともなう新しい相変態について組織学的観点から詳細に検討した.SUS316L鋼粉末はMMによってBCC構造を有する結晶粒か生成する.このBCC粒は,結晶粒超微細化にともなう母相の界面エネルギーの上昇と格子欠陥(原子空孔)の増大,粒界の凹凸の形成にともなう母相の化学的自由エネルギーの上昇により,マッシブ的に変態したフェライト粒であることを明らかにした.超強加工という機械的エネルギーを,従来,温度差を与えることでしか達成できなかった相変態の駆動力に置き換えることが可能であることをはじめて実証した.この結果は,これからの材料開発において極めて重要な指針を与えるものである.本研究では,結晶粒超微細化メカニズムを明らかにし,また,超微細化に付随して起こる現象について新しい知見を見いたした.本研究では,超強加工を施した数十ミクロンから数百ミクロン程度までの大きさの金属粉末の詳細な組織学的な検討を行う必要から,新たに透過型電子顕微鏡用試料作製方法を確立した.この実験手法を用いて,メカニカルミリング(MM)を施したSUS304L鋼粉末のナノ結晶化のメカニズムについて検討した.その結果,ナノ結晶粒を有する表面改質層の生成,表面改質層と内部の境界近傍での幅数十nm長さ数百nmのナノレイヤー組織の形成,ナノレイヤー組織からの等軸ナノ結晶粒の生成,というメカニスムを明らかにした.さらに,ナノ結晶化と材料固有の積層欠陥エネルギー(SFE)の関連性について検討した.SFEの差違を明確にするためにSUS304L, SUS316Lおよび純Niの粉末にMMを施し,粉末内部の詳細な組織観察を行った結果,SFEか小さい材料ほとナノレイヤー組織が形成されやすいことを明らかにし,結晶粒超微細化の材料依存性を明らかにした.また,超強加工にともなう新しい相変態について組織学的観点から詳細に検討した.SUS316L鋼粉末はMMによってBCC構造を有する結晶粒か生成する.このBCC粒は,結晶粒超微細化にともなう母相の界面エネルギーの上昇と格子欠陥(原子空孔)の増大,粒界の凹凸の形成にともなう母相の化学的自由エネルギーの上昇により,マッシブ的に変態したフェライト粒であることを明らかにした.超強加工という機械的エネルギーを,従来,温度差を与えることでしか達成できなかった相変態の駆動力に置き換えることが可能であることをはじめて実証した.この結果は,これからの材料開発において極めて重要な指針を与えるものである.平均結晶粒径100ミクロン以下のSUS316L粉末に,MM(メカニカルミリング)を施すと,微細なα相が生成し,MM時間が長時間なほど,また,ひずみエネルギーが大きいほどα相の割合が増加する.本年度の研究では,ナノduplex,組織の形成メカニズムを検討した.供試材は,PREP法で作製したSUS316L鋼粉末(平均粒子径1.0mm)である.この粉末に1373K-72ksで均質化を施した後,炉冷しAr雰囲気中で遊星型ボールミルによりMM処理を720ks施した.MM粉末をXRD, SEM, TEM/EDS観察に供し,組織観察を行った.(1)MM前後の粉末表面および断面のXRD観察結果から,MM前,つまり均質化後の粉末は粉末表面,内部ともにFCC単相であり,また,SEM観察写真より,粒径数百nmであることがわかった.PREP粉末は,粒子径が大きいので,長時間の均質化処理によって固化しない.(2)MM後の粉末表面および断面のXRD観察結果から,表面部はBCC単相であり,断面はFCC+BCCの2相であることがわかる.MMを720ks施した粉末では,幅数十nm,長さ数百nmのナノレイヤー組織が観察された.粉末の中央には図に示すように空洞が確認できた.空洞は,中心部に変形が集中したこと,および表面部のナノレイヤー組織生成による,半径方向の伸びのためであると考えられる.(3)MMを720ks施した粉末の内部領域における,TEM観察写真および,ほぼ同じ領域から撮影した制限視野電子回折像(SADP)から,粉末内部でも,結晶粒径100nm程度の微細粒が観察でき,この領域ではSADPよりBCC+FCCの2相であることが明らかとなった.MMした粉末粒子の中央の粒は粒径が100nm程度であり,粒界が滑らかであるという特徴をもっている.

この粒は,SADP観察結果よりBCC相であった.また,MM粉末を85°C-3.6Ksで熱処理を施すと,粉末内部は約70Hv軟化した.以上のことから,粉末内部のnano-duplex中のBCC粒は,不均一変形帯の増加による核生成,そしてMM中に多量に導入される空孔によるγ自由エネルギーの上昇にともない,マッシブ的にγ→BCC変態したものであると考えられる.本研究では,結晶粒超微細化メカニズムを明らかにし,また,超微細化に付随しで起こる現象について新しい知見を見いだした.本研究では,超強加工を施した数十ミクロンから数百ミクロン程度までの大きさの金属粉末の詳細な組織学的な検討を行う必要から,新たに透過型電子顕微鏡用試料作製方法を確立した.この実験手法を用いて,メカニカルミリング(MM)を施したSUS304L鋼粉末のナノ結晶化のメカニズムについて検討した.その結果,ナノ結晶粒を有する表面改質層の生成,表面改質層と内部の境界近傍での幅数十nm長さ数百nmのナノレイヤー組織の形成,ナノレイヤー組織からの等軸ナノ結晶粒の生成,というメカニズムを明らかにした.さらに,ナノ結晶化と材料固有の積層欠陥エネルギー(SFE)の関連性について検討した.SFEの差違を明確にするためにSUS304L,SUS316Lおよび純Niの粉末にMMを施し,粉末内部の詳細な組織観察を行った結果,SFEが小さい材料ほどナノレイヤー組織が形成されやすいことを明らかにし,結晶粒超微細化の材料依存性を明らかにした.また,超強加工にともなう新しい相変態について組織学的観点から詳細に検討した.SUS316L鋼粉末はMMによってBCC構造を有する結晶粒が生成する.このBCC粒は,結晶粒超微細化にともなう母相の界面エネルギーの上昇と格子欠陥(原子空孔)の増大,粒界の凹凸の形成にともなう母相の化学的自由エネルギーの上昇により,マッシブ的に変態したフェライト粒であることを明らかにした.超強加工という機械的エネルギーを,従来,温度差を与えることでしか達成できなかった相変態の駆動力に置き換えることが可能であることをはじめて実証した.この結果は,これからの材料開発において極めて重要な指針を与えるものである.
マンガン酸化バクテリアに関する研究

本研究では、マンガ酸化物の生成に重要な役割を果たしているマンガン酸化バクテリアの海水および堆積物中での分布を明らかにするとともに、種々のマンガン酸化バクテリアの形態・同定およびそれが関与した際のマンガンの酸化速度について検討を行った。海水中のマンガン酸化バクテリアは沿岸域で多く存在するが、沖合いに向かって減少する傾向があり、マンガン酸化物粒子数とよく対応していることが分かった。また、鉛直方向におけるそれらの分布においては、マンガン酸化バクテリアは表層水や底層水中で1×10^23×10^3CFU/mlと多いが、中層水中ではほとんど確認することができなかった。堆積物中のマンガン酸化バクテリアは、堆積環境が酸化的な層に分布しているが、どこにでも存在する訳ではないことが分かった。北西太平洋堆積物中のマンガン酸化バクテリアは、酸化物フラクション中のマンガン濃度が極大を示す層の直下に生育していたが、その層の間隙水中において2価のマンガンを検出することができなかった。海水および堆積物試料から同定されたマンガン酸化バクテリアは、Pseudo-monas属、Vibrio属、Aeromonas属、Micrococcus属、Alcaligenes属、Bacillus属およびFlavobacterium属であった。このうち、マンガンの酸化能力が高い菌株はPseudomonas属、Vibrio属、Aeromonas属およびBacillus属であった。マンガン酸化バクテリアが媒介するマンガンの酸化速度定数を東海大学海洋科学博物館の地下海水給水系および室内実験により検討した。マンガン酸化バクテリアが関与した際の速度定数は、1.5×10^<20>-1.0×10^<21>mol^<-4>l^4d^<-1>であり、無機的な酸化速度定数より23桁高い値を示した。本研究では、海洋におけるマンガン酸化バクテリアの分布を明らかにすると共に、海洋および東海大学海洋科学博物館の地下海水からそれらを採取・培養し、マンガンの酸化速度、初期酸化生成物の鉱物組成およびマンガン酸化物への化学元素の取り込み機構を検討する。1990年度では、海洋環境中でマンガンを酸化する能力のあるバクテリアの分布を海水および堆積物について調べた。また、東海大学海洋科学博物館の地下海水給水系を利用し、溶存マンガン(II)の減少とマンガン酸化バクテリア数との関係を検討した。さらに、海水および地下海水から採取したマンガン酸化バクテリアの培養を行うと共に、それらの形態を単染色とグラム染色により調べた。その結果、海水中に存在するマンガン酸化バクテリアは堆積物ー海水境界層付近で多く見いだされたが、それ以外の水柱中では数が非常に少なく、不規則に分布していることが分かった。堆積物中のマンガン酸化バクテリアは堆積物表層の酸化層中で多く存在するが、酸化ー環元堺界層以深では確認することが出来なかった。酸化層中のマンガン酸化バクテリアは、全バクテリア数の1060%を占めていた。また、地下海水を利用した溶存マンガン濃度とマンガン酸化バクテリア数の関係は、海水中のマンガン酸化バクテリア数が約1×10^5/mlまで増殖しないと、海水中の溶存マンガン濃度が減少しないことが分かった。さらに、海水(駿河湾)および東海大学海洋科学博物館の海水から採取したマンガン酸化バクテリアは、グラム陰性の桿菌であった。1991年度では、1990年度の研究に加え、海水中のマンガン酸化バクテリアの季節変化およびバクテリアの媒介に伴い生成するマンガン酸化鉱物の研究を行う。

本年度の研究は、マンガンを酸化するバクテリアの海水および堆積物中での分布やその種の同定、海水からのマンガンの除去とバクテリアとの関連性およびその際の化学元素の挙動について検討を行った。海水中のマンガン酸化バクテリアの分布は、沿岸や外洋域の表層水および底層水中では1×10^21×10^3 CFU ml^<-1>と多いが、中層水中にはほとんど存在しないことが分かった。また、東京ーグワム島間における13地点の表層水中のマンガン酸化バクテリアは、往路ではどの地点からも確認され、全バクテリア数の約90%にも達したが、復路の日本近海では確認できなかった。堆積物中のマンガン酸化バクテリアは、Ehが200mV以上、Mn濃度が100ppm以上の酸化層にのみ存在することが分かった。また、これらのバクテリアは様々な水深から確認することができたが、水深との関連性は見いだされなかった。東海大学海洋科学博物館地下海水給水系におけるマンガンの酸化速度定数の平均値は1.0×10^<21> mol^<-4>l^4d^<-1>と大きな値であった。特に、マンガン酸化バクテリアが増殖した際の速度定数は1×10^<22> mol^<-4>l^4d^<-1>に達した。この値は、Emerson et al.(1979)が報告したバクテリアの媒介する際の速度定数(8.0×10^<22> mol^<-4>l^4d^<-1>)に匹敵する。すなわち、マンガン酸化バクテリアが増殖すると、海水中の溶存マンガンが水相から除去されることが明かとなった。そして、海水中のpH、アンモニウム塩、亜硝酸塩、硝酸塩、溶存マンガン濃度が変化を示した。海水、堆積物、マンガン団塊および地下海水給水系から採取されたマンガン酸化バクテリアは、Flavobactrium属、Alcaligenes属、Vibrio属であった。この内、酸化能力の高いものはFlavobctrium属、vibrio属であった。本年度の研究は、種々の堆積環境下においてマンガン酸化バクテリアがどのように分布しているかを把握することに重点をおいた。1992年7月1日から8日に行われた東海大学海洋学部総合調査航海で、日高舟状海盆から沖に向かう5地点においてボックスコアラーによる採泥を行った。日高舟状海盆試料のHBT-1およびHBT-2における堆積物表層の酸化還元電位は、それぞれ457mVおよび337mVであった。HBT-1およびHBT-2におけるEhは、それぞれ6cmおよび3cm以深からマイナスを示した。また、北西太平洋のNWP-1,2および3における表層堆積物の電位は、それぞれ532mV,497mVおよび537mVと日高舟状海盆よりも高い。NWP-1、NWP-2およびNWP-3B試料の0-8cmにおける酸化物フラクション中の平均マンガン濃度は、それぞれ53.7μmol/g、77.5μmol/gおよび74.5μmol/gであった。また、マンガン濃度の極大を示す層がNWP-1で表層、NWP-2で4cm層、NWP-3で6cm層に見られた。HBT-1およびHBT-2の堆積物表層中のバクテリア総数は、それぞれ4.73および3.73log_<10>CFU/gであった。鉛直的なバクテリア数の変化は、Ehの減少にともないその総数が12桁低下した。
細胞内コレステロール生合成系の制御と動脈硬化に関する発生工学的研究

本研究では、HMG-CoA還元酵素阻害薬(スタチン)の多面的効果の背景にある動脈硬化の分子病態を解明するため、コンディショナル遺伝子ターゲティングの手法を用いて肝臓、膵β細胞、血管内皮、単球/マクロファージにおいてそれぞれ臓器特異的にHMG-CoA還元酵素を欠損する遺伝子改変マウスを作成・解析することを目指した。昨年度は、ES細胞を用いたジーン・ターゲティングの手法によりHMG-CoA還元酵素遺伝子の標的部位にloxP配列を挿入したマウス(floxed animal)を作成。Floxed animalには明らかな異常はなく、妊孕能にも異常を認めなかった。Cre発現アデノウイルスの投与によりCre-loxPシステムがデザインどおり機能することを確認した。Cre発現アデノウイルスの投与実験では、主に肝細胞におけるHMG-CoA還元酵素の失活を呈するが、その結果高度の肝障害をきたした。今年度は、このマウスを、臓器特異的プロモーター下にCreレコンビナーゼを発現するCreトランスジェニックマウス(Cre-Tg)と交配させ、特定臓器でのみHMG-CoA還元酵素を欠損するマウスの作成・解析を進めた。Cre-Tgとしてはまず、アルブミンおよびラットインスリン各遺伝子のプロモーターを、それぞれ肝細胞、膵β細胞特異的プロモーターとして使用したマウスを用いた。肝特異的欠損マウスでは、重度の肝障害を呈し、致死的であった。膵β細胞特異的欠損マウスにおいては、耐糖能異常の有無を現在検討中である。今後、血管内皮特異的欠損マウスおよびマクロファージ特異的欠損マウスの作成を進める。本研究では、Cre-loxPシステムを用いて臓器特異的HMG-CoA還元酵素欠損マウスの作成を目指している。今年度は、ES細胞を用いたジーン・ターゲティングの手法によりHMG-CoA還元酵素遺伝子の標的部位にloxP配列を挿入したマウス(floxed animal)の作成を進めた。マウスHMG-CoA還元酵素遺伝子のexon2-4を含む領域をはさむ形でloxP配列を挿入したターゲティング・ベクターを作成し、相同組換えによって得られた129マウス由来ES細胞クローンをC57B6jマウス胚盤胞に注入、キメラマウスを得た。キメラマウスの交配から、floxed alleleをヘテロで有するF1マウスが得られ、ヘテロ接合体の交配によりfloxed alleleをホモで有するfloxed animalを得た。Floxed animalにおいてCre-loxPシステムが期待通りに機能することを2通りの方法で確認した。まず、Floxed animalよりmouse embryonal fibroblast(MEF)を採取し、Cre発現ベクターあるいはCre発現アデノウイルスをtransfectionした。回収したゲノムのSouthern blot解析により、デザインどおりHMG-CoA還元酵素遺伝子のexon 2-4を含む領域が削除されることが確認できた。一方、in vivoでfloxed animalにCre発現アデノウイルスを投与し、肝臓から回収したゲノムのSouthern blotによってもCre-loxPシステムがデザインどおり機能することが確認された。しかし、高用量のアデノウイルスを投与してもrecombinationを受けない肝細胞がかなり残存していることが判明した。
エーリッヒ・フロムにおける破壊性とナルチシズム研究の現代的意義

エーリッヒ・フロム(Erich Fromm, 1900-1980)の分析的社会心理学(Socialpsychology)は、おもにファシズム、大衆社会批判を目的とした権威主義研究、「父親なき社会」(ミッチャーリッヒ)、「ナルシシズムの時代」(ラッシュ)という言葉とともに、社会的権威の崩壊が指摘された1960年代後半以降に展開された破壊性・ナルシシズム研究に大別することができる。本研究の課題は、とくに後期の破壊性・ナルシシズム研究に照準を定め、思想史的、社会史的位置を確定しつつ、その現代的意義を探ることにあった。後期フロムにおける破壊性・ナルシシズム研究は、社会現象としてのニヒリズム及び思想運動としてのニヒリズム双方を射程におさめつつ、それらに対して提出された社会心理学的応答と位置づけることができる。思想的に見れば、人間学的観点から定義された人間的本質(human essence)としての実存的二分性(existential dichotomy)の概念は、ハイデガーによるヒューマニズム批判に対する彼独自の回答として位置づけられ、ポジティヴな「生の技法(art of living)」を構想する準拠点ともなっている。またフロムは、ニヒリズム的状況が生み出す病理現象をネクロフィリア、ナルシシズム、サディズム等の一連の社会心理学的概念を用いることによって、その生成メカニズムを理論的、経験的に把握することができたといえる。フロムがこのように思想的、現実的にニヒリズムと積極的に対決した時期は、まさに現代におけるポストモダン的状況が広まり始めた60年代後半から70年代にかけてのことであり、フロム社会心理学は、その意味で現代社会に噴出するさまざまな暴力現象を解明するための社会学的理論枠組みをわれわれに提供とするものと結論づけることができる。従来,フロムの業績に対する評価は,主著『自由からの逃走(Escape from Freedom)』(以下『逃走』と表記)を軸に構成されてきたが,「存在(being)」の透明化,存在論的不安,共依存や動機なき殺人の広がりが指摘される今日,これまで注目されることのなかった後期の攻撃性研究(『悪について(The Heat of Man)』『破壊(The Anatomy of Human Destructiveness)』)の現代的意義が高まっている。フロムは66年代以降,『逃走』における大衆社会論を発展させることにより,サディズムやネクロフィリアの概念を用いつつ,当時,問題化したナルシシズム(ナルチシズム)や攻撃性の研究に方向を転じていった。当時この分野の研究は『ナルシシズムの時代』(ラッシュ)『父親なき社会』(ミッチャーリッヒ)の心理学的研究が主流であったが,フロムはナルシシズム及び攻撃性に対し,社会心理学的観点からだけでなく,「ニヒリズム」という実存主義的な「存在思想」観点から基礎概念を設定することにより,近・現代社会に対するトータルな批判的視座を獲得している。とくに攻撃性研究の基礎概念であるサディズムは,フロイトの影響だけでなく,ニヒリズムの提唱者ニーチェの「権力への意思」「良心の疚しさ」の観点が背景に据えられており,元来,死体愛を表したネクロフィリアも,ハイデガーによる後期の技術批判の観点が踏まえられている。現在,上述の心理学的なナルシシズム=攻撃性研究に代わり,社会学においても臨床社会学的な観点から児童虐待,アルコール依存症,ドメスティック・バイオレンスなどのアディクション(addiction)に対する取り組みが本格化している。そのなかで後期フロムの攻撃性研究は,これら理論的,実証的研究の成果を人間の「存在」論的深みにいて位置づけるトータルな視座を提供する役割を果たすものである。本年度は,後期フロムにおける「サディズム」と「ネクロフィリア」の概念をとりあげ,その思想史的背景を解明すると同時に,より社会学的な観点からこれらの概念が有する現代社会への批判的分析能力を明らかにした。その研究成果は以下の通りである。まずサディズム,ネクロフィリアの概念が持っている特殊,精神分析学的意味(「性愛」的意味)を相対化し,より哲学的に「ニヒリズム」との関係性を取り上げることにより,同概念の思想史的背景を明らかにした。とくに後期フロムのネクロフィリア概念が,ニーチェ=ハイデガーのニヒリズムとの対決によって思想的に練り上げられていたこと,後期フロムを特徴付けるヒューマニズム思想が,それ故,ニヒリズムを経由することによって形成されたものであること,具体的にはヒューマニズム思想が,ニヒリズムによってニヒリズムを超克するというパルマコン的契機を内包していること,を明らかにした。さらにこれらの思想史的考察を踏まえ,ネクロフィリアが社会心理学的には悪性ナルシシズムとして出現すること,ネクロフィリア及びナルシシズムに付随する存在論的不安が,現代社会における暴力の噴出(いじめ,ドメスティック・バイオレンス,アルコール依存症などのアディクション)と密接に関連していること,を明らかにした。また,これらのフロム社会心理学の研究成果をフランクフルト学派の理論展開のなかで位置づける作業を行っている。とくにアクセル・ホネットの承認理論(recognition theory)と対象関係論,後期フロムの攻撃性研究との関連性について研究をすすめている。今年度はその準備作業として,ドイツ・フランクフルト大学社会研究所(2005年1月・フランクフルト)及び国際エーリッヒ・フロム協会(2005年3月・チュービンゲン)でのインタビュー,関連資料の収集を行っている。

エーリッヒ・フロム(Erich Fromm, 1900-1980)の分析的社会心理学(Socialpsychology)は、おもにファシズム、大衆社会批判を目的とした権威主義研究、「父親なき社会」(ミッチャーリッヒ)、「ナルシシズムの時代」(ラッシュ)という言葉とともに、社会的権威の崩壊が指摘された1960年代後半以降に展開された破壊性・ナルシシズム研究に大別することができる。本研究の課題は、とくに後期の破壊性・ナルシシズム研究に照準を定め、思想史的、社会史的位置を確定しつつ、その現代的意義を探ることにあった。後期フロムにおける破壊性・ナルシシズム研究は、社会現象としてのニヒリズム及び思想運動としてのニヒリズム双方を射程におさめつつ、それらに対して提出された社会心理学的応答と位置づけることができる。思想的に見れば、人間学的観点から定義された人間的本質(human essence)としての実存的二分性(existential dichotomy)の概念は、ハイデガーによるヒューマニズム批判に対する彼独自の回答として位置づけられ、ポジティヴな「生の技法(art of living)」を構想する準拠点ともなっている。またフロムは、ニヒリズム的状況が生み出す病理現象をネクロフィリア、ナルシシズム、サディズム等の一連の社会心理学的概念を用いることによって、その生成メカニズムを理論的、経験的に把握することができたといえる。フロムがこのように思想的、現実的にニヒリズムと積極的に対決した時期は、まさに現代におけるポストモダン的状況が広まり始めた60年代後半から70年代にかけてのことであり、フロム社会心理学は、その意味で現代社会に噴出するさまざまな暴力現象を解明するための社会学的理論枠組みをわれわれに提供とするものと結論づけることができる。
視覚障害生徒に対する科学教育の系統化とその健常生徒の理科授業への活用に関する研究

本研究は、2つの柱からなっている。第一に、世界的に最も進んでいるといわれている視覚障害生徒に対する理科授業の実際を分析し、視覚障害生徒を対象にした固有で優れた教授・学習ストラテジー、教授・学習モデルを抽出・整理・系統化をはかるとともに、事例をデータベース化しその特質を探ることを目的とする。第二に、上記の教授・学習ストラテジーのなかから、健常者に対する理科授課に活用可能な教授・学習ストラテジーを抽出し、その有効性について実証的に検討することを目的とする。そのうち、平成20年度は、前年度に続き、第一の目的に対応して、筑波大学附属盲学校の理科授業、特に、実験活動を導入した物理授業を中心にビデオ収録し、授業内容とそれに対応した実験拒動及び授業全般における教師の教授活動と生徒の学習活動の両面及びその相互作用から視覚障害者を対象にした固有な優れた教授・学習ストラテジーを探る研究を進めた。第二に、学習指導要領の佳示に伴い、日本の理科学習が大きく転換し、視覚障害生徒にとって困難さを増す「表現力」の育成が、重要な改善の柱になった。そこでまず、理科教育一般として新学習指導要領の改善の基本に関する基礎的研究を進めた。その成果を関連雑誌に多数発表した。ただし、その成果を踏まえて、表現力の育成を視覚障害生徒への理科教育においてどのように推進するのか、新学習指導要領に対応した視費障害生徒のための理科教育(カリキュラム、教科書、教材、教具)をどう構築するかについては多くめ課題が残された。研究は、視覚障害生徒(盲学校生徒)の科学教育に関して、授業コミュニケーション研究と教材開発の二つの柱からなっている。前者では、盲学校の理科授業における教師と生徒の言語コミュニケーションと教師の説明の特徴を明らかにすることを目的とし、先行研究の調査や盲学校、通常の学校におけるフィールドワーク調査を行い、盲学校における理科授業の特徴の分析を行った。盲学校の理科授業における教師と生徒の言語コミュニケーションの特徴として、準備・実験中に、教師による指示や評価多いこと、授業の導入やまとめでは、教師の発問や働きかけが多いこと、教師は主題となる問いを生徒に合わせ要素に分解し段階を踏んで発問していることの3点が明らかになった。また、盲学校の理科授業における教師の説明の特徴として、生徒に情報を正確に伝えるための説明、生徒に五感を活用させるための説明、生徒に全体像を把握させるための説明、対話を重視した説明の4点が明らかになった。後者では、日本視覚障害理科教育研究会会報(「JASEB NEWS LETTER」毎年1回発行)の電子データ化を行った。このことにより、26年間の会報に掲載されている盲学校の観察や実験の実践記録、観察や実験の方法等について、検索が容易にできるようになった。また、児玉康一氏(愛知教育大助教授)の考案した低価格の感光器(視覚に障害のある児童生徒の理科実験用光センサー)を、同氏の許可を得て100個作成した。第一に、世界的に最も進んでいるといわれている視覚障害生徒に対する理科授業の実際を分析し、視覚障害者を対象にした固有で優れた教授・学習ストラテジー、教授・学習モデルを抽出・整理・系統化をはかるとともに、事例をデータベース化しその特質を探ることを目的とする。第二に、上記の教授・学習ストラテジーのなかから、健常者に対する理科授業に活用可能な教授・学習ストラテジーを抽出し、その有効性について実証的に検討することを目的とする。そのうち、平成19年度は、前年度に続き、第一の目的に対応して、筑波大学附属盲学校の理科授業、特に、実験活動を導入した物理授業を中心にビデオ収録し、授業内容とそれに対応した実験活動及び授業全般における教師の教授活動と生徒の学習活動の両面及びその相互作用から視覚障害者を対象にした固有な優れた教授・学習ストラテジーを探る研究を進めた。また、特殊教育から特別支援教育へという制度改革に対応して、理科教育としての対応をシステム化すべく基礎的研究を進め、関係学会で発表し、論文を作成した。さらに、附属特別支援教育学校の研究分担者及び研究協力者は、理科機器メーカー及び工学系の専門家の知見を踏まえ、引き続き視覚障害生徒用の測定機器の開発を進めた。

ただし、その成果を踏まえて、表現力の育成を視覚障害生徒への理科教育においてどのように推進するのか、新学習指導要領に対応した視費障害生徒のための理科教育(カリキュラム、教科書、教材、教具)をどう構築するかについては多くめ課題が残された。
肝細胞癌に対する微小デンプン球を用いた新たな肝動脈塞栓療法の開発

肝細胞癌は、ウィルス性肝炎や肝硬変を背景とする症例が大部分を占める。最近は比較的早期の段階で発見される症例が増加してきたが、このような症例は、根治的肝切除や内科的局所療法でかなりの治療効果を期待しうる。一方、発見時に既に広範に多発する症例や早期肝細胞癌に対して局所療法を繰り返し施行する中で制御不能となり、肝内転移により進行した症例も少なくない。現在このような進行肝細胞癌に対する治療としては、リピオドールと抗癌剤のエマルジョンを注入後にゼラチンなどの塞栓物質を注入する動注化学療法が主流である。しかし、担癌領域の血管挿入や同定が困難な場合にはリピオドールと抗癌剤とのエマルジョン注入のみ(transarterial oily chemoembolization ; TOCE)に終わることも多く、また塞栓物質を使用することで血管閉塞をきたし、次のステップの治療が行えないことも経験する。今回、我々は進行肝細胞癌に対する新たな肝動脈塞栓療法として、動注用シスプラチン(CDDP)、リピオドールおよび微小デンプン球(Degradable starch microsheres ; DSM)の3者を併用する方法を開発した。この治療の有用性および安全性を証明するために、CDDP+リピオドールの2剤併用群とCDDP+リピオドール+DSMの3剤併用群の二群に分け、無作為割り付け試験を行った。適応は、手術適応や局所治療の適応のない、いわゆる従来の肝動脈化学塞栓療法の適応症例とし、実施計画書に従い症例の選定を行った。現在までに選定された38症例に対して、文書にて説明を行い、全例で文書による同意を得られた。これらを無作為に、2群に割り付けを行ったところ、DSM非併用群18例、DSM併用群20例となった。約半数の症例は肝のほぼ全域に注入を行っているが、現在まで重篤な有害事象は生じていない。これらの症例に対してプロトコールに従い治療を行い、現在経過観察中である。しかし、担癌領域の血管挿入や同定が困難な場合にはリピオドールと抗癌剤とのエマルジョン注入のみ(transarterial oily chemoembolization; TOCE)に終わることも多く、また塞栓物質を使用することで血管閉塞をきたし、次のステップの治療が行えないことも経験する。今回、我々は進行肝細胞癌に対する新たな肝動脈塞栓療法として、動注用シスプラチン(CDDP)、リピオドールおよび微小デンプン球(Degradable starch microsheres; DSM)の3者を併用する方法を開発した。現在までに選定された30症例に対して、文書にて説明を行い、全例で文書による同意を得られた。これらを無作為に、2群に割り付けを行ったところ、各群15例ずつとなった。

これらを無作為に、2群に割り付けを行ったところ、DSM非併用群18例、DSM併用群20例となった。約半数の症例は肝のほぼ全域に注入を行っているが、現在まで重篤な有害事象は生じていない。これらの症例に対してプロトコールに従い治療を行い、現在経過観察中である。
ＣＹＬＤによるＫ６３結合型および直鎖型ポリユビキチン鎖選択的切断の構造的基盤

脱ユビキチン(Ub)化酵素CYLDは家族性円柱腫症の原因遺伝子産物として同定された癌抑制タンパク質である。CYLDのC末端側に存在するUb-specific protease(USP)ドメインは、NF-kappaB活性化シグナルとして働くLys63結合型および直鎖型ポリUb鎖特異的な切断活性をもち、それ以外のUb鎖に対しては切断活性を有していない。このため、CYLDはNF-kappaBシグナル伝達経路に関与するタンパク質群を特異的に脱Ub化することで、NF-kappaBシグナル伝達を負に制御し癌化を抑制する。従って、CYLDによる癌化抑制のメカニズムの解明にはポリUb鎖の識別機構を明らかとする必要がある。本研究ではCYLDのUSPドメインとK63結合型Ub鎖および直鎖型Ub鎖との複合体の結晶構造解析、さらに変異体を用いた切断活性の速度論的解析を行うことで、CYLDによるK63結合型および直鎖型ポリUb鎖の認識、および切断活性の機構を明らかにする。昨年度の研究成果として、CYLDとLys63結合型Ub2量体、直鎖型Ub6量体、およびUb単量体との複合体の結晶構造を決定した。得られた結晶構造から、CYLDのUSPドメインはUb2量体の2つのUbと同時に相互作用することでUb鎖の識別を行なっていることが明らかとなった。また、得られた結晶構造から、Ubのリンク部分はCYLDの活性残基から大きく離れて結合することが明らかとなった。この結果から、CYLDは一度Ub鎖と相互作用してから、その後さらに構造変化し、Ub鎖を切断するという機構が示唆された。24年度が最終年度であるため、記入しない。CYLDのC末端側に存在するUb-specific protease(USP)ドメインは、NF-κB活性化シグナルとして働くLys63結合型および直鎖型ポリUb鎖特異的な切断活性をもち、それ以外のUb鎖に対しては切断活性を有していない。このため、CYLDはNF-κBシグナル伝達経路に関与するタンパク質群を特異的に脱Ub化することで、NF-kBシグナル伝達を負に制御し癌化を抑制する。本研究ではCYLDのUSPドメインとK63結合型Ub二量体および直鎖型Ub二量体との複合体の結晶構造解析、さらに変異体を用いた切断活性の速度論的解析を行うことで、CYLDによるK63結合型および直鎖型ポリUb鎖の認識、および切断活性の機構を明らかにする。昨年度は発現量が多く結晶化に適したCYLDのUSPドメインを特定し、大量発現系を構築し、CYLDを大量に精製することに成功した。さらに、精製したCYLDとLys63結合型および直鎖型Ub2量体との複合体の結晶構造を決定した。得られた結晶構造から、CYLDのUSPドメインはUb2量体の2つのUbと同時に相互作用することでUb鎖の識別を行なっていることが示唆された。当初の計画よりも早く、CYLDとユビキチン2量体の結晶構造の解析に成功したため。CYLDとユビキチン2量体の結晶構造は決定できたため、今後は結晶構造をもとにした変異体の速度論的解析を行い、CYLDのより詳細な脱ユビキチン化メカニズムを明らかにする。得られた成果を国際的な学術誌に投稿する。
着床率向上を目的とした単核球共培養のヒト体外受精胚移植への応用

本研究は、不妊治療法として広く行われているヒト体外受精・胚移植法の臨床成績の向上を目指すための基礎的および臨床的研究である。体外受精による生児誕生以来20年余を経過したが、その臨床成績が飛躍的に改善した訳ではない。ヒト体外受精・胚移植プログラムでは、近年、胞胚期までの培養効率の高い培養液が市販されるようになったが、培養液単独では胚の体外培養には限界があり、着床至適な胞胚までの体外胚発育率は低い。我々は、腹腔や卵管内にマクロファージ(Mφ)が存在することに着目し、マウスにおいて腹腔Mφと胚との体外共培養を行い、Mφをfeeder layerとして使用することにより胚発生効率が上昇することを明らかにした。また、ヒト体外受精・胚移植プログラムへの応用を考慮し、Mφのoriginと考えられるヒト末梢血単核球とマウス胚との共培養を行い同様の共培養効果を確認した。ヒト体外受精・胚移植プログラムへは、患者末梢血単核球と体外受精で得られた1細胞期胚との共培養を行い、その胚発育を観察しつつ、胞胚期までの培養を行い胞胚期での子宮内胚移植を行うべく準備を行っている。今後、適応となる患者の選択については、過去に形態良好な胚を移植したにもかかわらず、妊娠成立をみなかった症例に対して臨床応用を開始し、その成績について解析する予定である。なお、臨床応用にあたっては、倫理委員会に申請を行い、臨床応用の承諾は得られている。本研究は、今日日常診察として広く行われるようになったヒト体外受精・胚移植において、依然低率である着床率を改善することによって、治療成績即ち、妊娠率の向上を目指すものである。現在の子宮内への胚移植は48細胞期という着床には至適と言いがたい時期に行われており、着床至適である胚盤胞までの体外培養を効率よく行うため、ヒト単核球と胚との共培養法の検討を行うものである。現在まで、基礎的研究としてヒト単核球を末梢血より分離・採取した後、マウス初期胚培養系においていわゆる胚のfeeder layerとして培養皿底面に付着させ、マウス胚と共培養を行いその胚発育促進効果について検討した。マウス胚発生では、特定の系では2細胞期の体外培養での胚発育が停止することが知られているが、共培養法によりこの胚発育停止現象が一部解除されることが確認された。また、胚盤胞への発生率においても、共培養法が有用であることが明らかとなった。今後は、これまでのマウス胚における基礎的検討から、ひと体外受精・胚移植への臨床応用を予定している。即ち、当院における過去の体外受精・胚移植治療例において、移植胚は形態学的良好胚であってが妊娠に至らなかった、いわゆる着床不全と考えられる症例を選択し、充分なインフォームドコンセントを行い、患者本人末梢血より分離した末梢血単核球と、受精卵との共培養を行って、胚盤胞までの体外胚培養、胚盤胞期での子宮内胚移植を行い、着床率および臨床成績を検討する予定である。
『コリャーク語文法』完成に向けた調査研究－ヴォイス・節構造の諸相を中心に

本研究では,コリャーク語文法を完成させるために現地調査を行い,従来の文法で欠如していた統語論の記述の充実に務めた。その結果,節構造,複統合性,属性叙述,コピュラ文等,動詞統語論の記述を大幅に進展させた。本研究は、シベリア北東部に分布する危機言語コリャーク語の文法の完成を目的としておこなわれている。コリャーク語は「新旧両大陸の橋渡し的言語」として重要視されているにもかかわらず、研究の蓄積があまりなく、現在、コリャーク語の専門家は世界的にみても呉人を含め2人を数えるだけである。また、従来の文法記述では、統語論が完全に欠落していた。呉人は、これまで20年あまり現地調査によってコリャーク語文法の記述に取り組んできており、欠落していた統語論の部分を重点的に補完し、音韻、形態、統語全体を網羅したコリャーク語文法を完成したいと考えている。本研究はそのための補完的研究であり、本研究が終了する平成29年度には、『コリャーク語文法』(日本語版)を公刊したいと考えている。本研究の初年度として、研究実施計画に基づき、主として次のことに取り組んだ。(1)ヴォイスにかかわる統語現象の調査・分析:これまで分析してきたコリャーク語の複統合性に関し、平成26年度は補完的な現地調査をおこなうことによりヴォイスの観点から見直した。具体的には、特に逆受動を含むS=A交替現象に注目し、逆受動マーカーのみならず、抱合や語彙的接辞などの、いわば広義のS=A交替がコリャーク語の統語度を高める手段として重要である点を明らかにした。(2)節構造、節連接にかかわる統語現象の記述:平成27年度に本格的におこなう予定である複文の従属節の構造についての予備的記述をおこなった。具体的には、従属節の述語動詞に、名詞化を経ずに直接格接辞と結びつくタイプと、名詞化を経て格接辞と結びつくタイプがあることを整理し、平成27年度の調査の基礎作りをおこなった。(3)コリャーク語テキスト分析:収集してきたコリャーク語の民話・語りテキストの形態素分析・英訳・和訳をおこなった。これは文法書巻末に付す予定である。本研究は,シベリア北東部に分布するチュクチ・カムチャツカ語族のひとつ,コリャーク語の文法の完成を目的としており,本研究が終了する平成29年度には,科学研究費補助金研究成果公開促進費を申請して,『コリャーク語文法』(日本語版)を公刊したいと考えている。そこで,具体的には,文法を完成させるには記述がいまだ十分とはいえない,特にヴォイス,節構造などの統語論的諸現象を中心に調査研究を進めている。平成27年度は本研究の2年目として,次の点について調査研究を進めた。成果はすべて,『コリャーク語文法』の草稿に盛り込んでいく予定である。(1)コリャーク語の副詞節の2つのタイプ,すなわち,名詞化タイプと稀少な非名詞化タイプを整理分析し,非名詞化タイプについて,隣接するエスキモー語(ユピック語,ナウカン語)との影響関係について示唆した(呉人2016)。類型論的にも稀有な非名詞化タイプ(動詞語幹に名詞化しないままで格接辞が接続詞,様々な節連接を表わす)について詳細な考察を加えたことは,『コリャーク語文法』形態統語論的記述の充実化につながった。(2)現地調査により収集したコリャーク語の語りのテキストに,音韻表記,形態素分析,英訳,和訳を施し,刊行した(Kurebito 2016)。この他,以前から考察を進めてきているために,刊行物には本研究の直接的な成果としては言及していないものの,コリャーク語の格枠組みと被動性の関係(呉人2015),コリャーク語の語彙的接辞の周辺の北方諸言語との比較対照研究(呉人2015)も,本研究が最終的に目指す『コリャーク語文法』に盛り込むべき成果である。平成27年度の調査研究はおおむね順調に進展している。その理由は,次のとおりである。(1)当初の予定どおり,ロシア連邦において聞き取り調査をおこない,質量ともに満足のいくデータの収集をおこなうことができた。(2)平成26年度におこなった基礎調査に引き続き,本年度は副詞節における2つの節連接のタイプについての調査研究をより進展させることができた。この成果は,コリャーク語の記述という面のみならず,言語類型論的にも重要な貢献となりうるものである。加えて,これまで研究してきた格枠組みや語彙的接辞についても他言語との比較対照を通して新たな知見を得ることができた。(3)これまで現地調査で収集してきたコリャーク語の語りのテキストの音韻表記,形態素分析,和訳,英訳を施したことで,言語資料のきわめて少ないコリャーク語の重要なデータを言語学的に利用可能な形で公刊することができた。(4)以上の成果は,すべて執筆中の『コリャーク語文法』の欠落部分を補完しうるものであり,完成に向けて,着実に研究を進展させることができた。本課題では,シベリア北東部のチュクチ・カムチャツカ語族のひとつ,コリャーク語の文法執筆を目指して調査研究をおこなってきた。とりわけ,文法を完成させるには記述がいまだ十分でないヴォイス,節構造など動詞にかかわる統語論的諸現象,ならびにテキスト分析を研究の中心に据えた。

平成28年度の研究計画としては,1テキスト分析の完成,2補完的文法調査を予定し,実際には次のような成果を得た。まず,1については,これまでに収集した89編の民話・語りのテキストのうちNo.31-No.55までの分析(具体的には,形態素分析ならびに英訳・和訳)をおこない,Koryak Text 1(2014),Koryak Text 2(2016)に続き,Koryak Text 3(2017)を刊行した。次に,2については,平成27年度におこなった副詞節に関する調査研究を展開させ,いわゆる「形動詞」についての考察を深めた。呉人(2016)において,副詞節には,動詞語幹が名詞化を経るタイプ(名詞化タイプ)と名詞化を経ずに裸の動詞語幹が格接辞と結びつくタイプ(非名詞化タイプ)があることを整理したことが,平成28年度の形動詞研究の着想の契機となった。形動詞といわれる形式(GE形)も,実は,共同格が直接,動詞の裸語幹についたものであり,その点で副詞節の非名詞化タイプと共通しているのである。また,この非名詞化タイプは,北東アジアにあって他に類をみない珍しいタイプであり,その特徴を明らかにすることにより,コリャーク語のこの地域における特異な位置づけが解明できると考えたためである。その成果は,呉人(2017a)として刊行し,さらに,呉人(2017b)において,GE形を同系のイテリメン語の類似の形式と比較することで,その特徴をより明確に示した。また,GE形を含め,名詞修飾節について再検討し,研究発表をおこなった。平成28年度に当初予定していた研究内容である,1テキスト分析,2補完的文法調査のいずれも計画通りおこなうことができたため,「おおむね順調に進展している」と評価できる。1のテキスト分析については,2014,2016年に続き,Koryak Text3を刊行することができた。これらのテキストはこれまでの現地調査において収集してきたものであるが,特にKoryak Text3に収録されたテキストの語り手6名のうち,4名は物故しており,二度と聞くことができない貴重な情報が,言語学的な分析とともに記録として保存されたことは重要である。2の補完的文法調査については,前年度からの研究テーマをより発展的に展開させることができたことが評価できる。動詞の非名詞化タイプは,単にコリャーク語記述において重要であるだけでなく,類型論的にも刺激的なテーマとなる可能性を秘めている。北東アジアにおいて,他の諸言語が従属節を形成するのに名詞化タイプのみを示すのに対して,コリャーク語が名詞化・非名詞化の両方タイプを示すのは,従来,ロシア語文法を踏襲して一律に「形動詞」「副動詞」などと呼ばれていた節構造の一義的なとらえ方に再考を迫るものであることが明らかになった。以上,今年度もコリャーク語文法完成に向けて,十分に意義のある研究をおこなうことができたといえる。とはいえ,文法記述には極言すれば完成はないため,研究の中で新たに見えてきたテーマ,文法執筆の中ですでに考察をおこなったが,再考を要するテーマも出てきた。これらは,最終年度である平成29年度に解明すべき課題として残されることになった。本研究では,シベリア北東部に分布するコリャーク語(チュクチ・カムチャツカ語族)の文法記述に向けて,従来のコリャーク語文法(Zhukova 1972等)には欠如していた統語論の記述を充実させるべく,特に動詞の統語現象に重点を置き,現地調査に基づく研究を進めてきた。その結果,この4年間で,1副詞節,名詞修飾節をはじめとする節構造,2形態素が統語論的(あるいは統辞語論的)にふるまう複統合性,3属性叙述,4コピュラ文のスイッチング現象などの統語に関する考察を深めることができた。
世界牽引型フォワードオスモシス膜の創製と究極的ゼロエネルギー水処理プロセスの構築

本研究では、究極の省エネルギー水処理技術の開発に向けて、独創的かつ革新的なフォワードオスモシス(FO)膜及び駆動溶液(DS)の創製を行った。新規FO膜については、高透水性かつ高イオン阻止性を両立する生体機能模倣型ウォーターチャネルFO膜、荷電反発機能を有するミクロ相分離ハイドロゲルFO膜、及び耐溶剤性や高機械強度を有するロバスト無機FO膜の創製に成功した。新規な再生可能DSとしては、光応答性DS、及び二酸化炭素と温度応答性を有するDSの創製に成功した。1.1ウォーターチャネルを有する生体機能模倣型FO膜の創製チャネル物質としてGramicidin A (GA)を用いた生体機能模倣型FO膜を作製した結果、GA導入量によらず99%を超える高い塩阻止率を示し、GA導入量が5 mol%の場合において最も高い透水性を示すことが明らかとなった。1.2革新的ロバスト無機FO膜の創製優れた機械的強度,耐溶媒性を有するアモルファスシリカ膜として、Siに有機官能基が1個結合したbis(triethoxysilyl)ethaneを用いた製膜の最適化を行ない、pH swing法が有効であることを明らかとした。1.3荷電反発機能を有するミクロ相分離ハイドロゲルFO膜の創製荷電基を有する高分子を共重合したPVAを用いてFO-IB膜の作製を行った。成膜時における架橋剤濃度や熱処理条件を変更し、得られた膜の含水率と透水性能とイオンバリア性能について評価を行った。1.4計算機科学による高機能FO膜開発支援オルガノシリカ膜構造を作製し、各種気体分子および水分子の透過係数を吸着性と拡散性から推算した。また,ウォーターチャネルモデルとして、環状ペプチドナノチューブ構造(8CP, Mba-8CPなど)を作製し、分子動力学法により構造最適化を行った。2.1光応答性分子を利用したDSの開発光応答性分子として、双性イオン化を示すスピロピラン系分子、光二量化を示す桂皮酸系分子について、光照射の有無における水溶液の浸透圧測定を行った。これらのモデル分子は水への溶解度が極めて低いため、浸透圧は低い値を示した。2.2二酸化炭素と温度応答性を有する新規ポリアミン誘導体DSの創製種々の三級アミンモノマーから構成される共重合体をDSとして合成した。共重合体の組成変化により、水溶液の相転移温度を24°Cから41°Cの範囲で制御することに成功した。共重合体水溶液の浸透圧は、二酸化炭素の吸収により劇的に増加した。新規FO膜の創製について詳細な検討を加え、高塩阻止性と高透水性を兼ね備えた生体機能模倣型FO膜の開発に成功するとともに、計算機科学による新規ウォーターチャネルの構造最適化指針を得た。一方、新規DSの創製についても詳細な検討を加え、海水以上の浸透圧を発現する温度相転移型DSの開発に成功した。このように当初の計画以上の結果を得たと言える。これらの成果は下記のように、論文発表や学会発表を行った。1.1ウォーターチャネルを有する生体機能模倣型FO膜の創製新たなチャネル物質としてAmphotericin B (AmB)を導入した生体模倣型FO膜を作製した結果、特定のAmB導入量において高い透水性、塩阻止率を示した。1.2革新的ロバスト無機FO膜の創製layered hybrid構造を有するbis(triethoxysilyl)ethane (BTESE)膜を作製し,酸あるいはアルカリ処理の効果を検討した結果,酸処理が脱塩率の向上に有効であることを明らかとした。1.3荷電反発機能を有するミクロ相分離ハイドロゲルFO膜の創製荷電基を有するPVA共重合体を用いて作製したFO-IB膜のイオンバリア性能について調査を行った。DSからFSへの塩の漏洩速度と膜電位に明確な相関関係が見られることを明らかとした。1.4計算機科学による高機能FO膜開発支援構成するアミノ酸残基が異なる4種類の環状ペプチドナノチューブ構造における水の透過性を吸着拡散モデルにより評価した。疎水基を有するMba-8CPにおいて高透水性が観測された。FO透過シミュレーションセルを用いた透水性の直接評価に成功した。2.2二酸化炭素と温度応答性を有する新規ポリアミン誘導体(PAs)DSの創製種々の三級アミン末端を有するPAMAMデンドリマーを合成した。4つ又は6つのジエチルアミノプロピル基を有するデンドリマー水溶液において、LCST型温度相転移特性の発現に成功した。新規FO膜の創製および新規DSの創製について詳細な検討を加え、これらの成果は下記のように、論文発表や学会発表を行った。このようにほぼ当初の計画通りの結果を得たと言える。1.1ウォーターチャネルを有する生体機能模倣型FO膜の創製安定性向上を目指し,高分子多孔体を支持体として用いた製膜方法について検討した。交互吸着法により支持体の最表面を緻密化することで,耐圧性を有する生体模倣型FO膜の作製に成功した。1.3荷電反発機能を有するミクロ相分離ハイドロゲルFO膜の創製荷電基を有する高分子を共重合したPVAを用いて作製したFO-IB膜のイオンバリア性能について,今回新たに開発した解析モデルでイオンバリア性能が説明できることを明らかとした。また本開発モデルはFO-IB膜のみならず,すべてのFO膜に適用可能であることを見出した。1.4計算機科学による高機能FO膜開発支援FO透過シミュレーションにより,疎水基のない8CPおよび疎水基を1つ導入したMba-8CPでは,通常のRO膜の数百倍にもおよぶ透水性が確認されたが,

4Mba-CPは透水性を示さず,水チャネルの親疎水性のバランスが重要であることが明らかとなった。2.1光応答性分子を利用したDSの開発今回合成した(NIPAAm-co-SPAA)水溶液は低い温度で透過率が減少したことから,光応答性分子を利用したDSの開発に成功した。2.2二酸化炭素と温度応答性を有する新規ポリアミン誘導体(PAs)DSの創製LCST型の相転移を発現する6分岐型の6-DE3-TAEAをDSとして合成し,CO2吸収時のデンドリマー水溶液の浸透圧を調整できることを明らかとした。本研究では、究極の省エネルギー水処理技術の開発に向けて、独創的かつ革新的なフォワードオスモシス(FO)膜及び駆動溶液(DS)の創製を行った。新規FO膜については、高透水性かつ高イオン阻止性を両立する生体機能模倣型ウォーターチャネルFO膜、荷電反発機能を有するミクロ相分離ハイドロゲルFO膜、及び耐溶剤性や高機械強度を有するロバスト無機FO膜の創製に成功した。新規な再生可能DSとしては、光応答性DS、及び二酸化炭素と温度応答性を有するDSの創製に成功した。今後も引き続き、新規FO膜および新規DSの創製について検討を行う。具体的には、生体機能模倣型FO膜の創製に関しては、新たなチャネル物質としてamphotericin B、又はMD計算に基づき分子設計された新規ポリペプチドを二分子膜に導入する検討、さらにはリン脂質二分子膜の安定性の向上を目指した重合性リン脂質を用いた架橋の検討やリン脂質侵入型高分子による膜被覆についても検討を行う。無機FO膜の創製に関しては、製膜用シルセスキオキサンとして、bis(triethoxysilyl)methane又はbis(triethoxysilyl)hexaneなどを用いた分離膜を作製するともに、架橋基の最適選定及び製膜条件の最適化を図る。さらに、緻密な中間層はFO透過の大きな透過抵抗となるために,分離層の最適化に引き続き、中間層(TiO2, SiO2, ZrO2など)の大孔径化,薄膜化について検討し、FO膜特性の最適化を図る。ハイドロゲルFO膜の創製に関しては、引き続きFO-IB膜の作製方法の最適化を進めるとともに、耐膜汚染性(耐膜ファウリング性)についても評価を実施する。計算機科学による高機能FO膜開発支援に関しては、前年度に作製したオルガノシリカ膜構造について、非平衡FO透過シミュレーションシステムを作成する。駆動溶液(DS)組成や膜の多孔構造、水の拡散性・吸着性と正浸透透過性との関係を検討することにより、正浸透操作に有効な膜構造を提案する。一方、ウォーターチャネルについては、膜厚みやチャネル径、水分子との親和性など高透水性を発現させるための要因を分子レベルで明らかとする。光応答性分子を利用したDSの開発に関しては、光応答性分子の水への溶解性改善について検討を加えるとともに、光応答性と高浸透圧発現の両立を目指す。二酸化炭素と温度応答性を有する新規DSの創製に関しては、二重応答性を示す分子構造の最適化を目的としてデンドリマー型DSに関しても検討を加える。具体的な内容を以下に記す。