hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
界面構造設計した高機能化ナノ粒子の太陽電池デバイスへの応用

シリカナノ粒子表面にシリコーンモノマー被覆を行った上で、重合反応させる二段階プロセスによりタンデム型固体接触太陽電池の接合用シート等に応用可能な柔軟性、耐久性の髙いシリカナノ粒子分散ポリマーシート合成法を確立した。このシートは、量子効果を有する半導体ナノ粒子の分散も可能であり、波長変換による太陽電池の高性能化も期待できる。また、銀ナノ粒子の二段階表面改質法により色素増感型太陽電池への銀ナノ粒子の分散・充填性改善によるプラズモン効果の向上も確認した。リチウム電池負極原料グラファイト粒子表面へのCoOナノ粒子の被覆性向上に応用し、還元CVD反応による炭素系ナノ物質の高密度表面被覆に成功した。代表者らがこれまで構築してきた微粒子、ナノ粒子の界面構造・機能設計法により分散性、配列性など自在に制御可能なナノ粒子、微粒子基盤技術と、固体接触型太陽電池、色素増感型太陽電池の各分野で先端的研究を展開している研究者と連携による高エネルギー変換効率など優れた特性を有する太陽電池デバイスの創成と、それに必要なナノ粒子分散・配列設計法の研究技術基盤を確立するための基礎的検討を行なった。表面構造を制御したシリカなどモデル粒子を用い、既存設備であるコロイドプローブAFMによるナノ粒子間相互作用の測定と、新たに導入した粒子混練装置、及び液中粒子分散状態評価システムとの比較により検討し、定量的なモデルの提案を試みた。また、離散要素法による流動挙動と粒子間相互作用の関係の定量的解析も開始し、高粘性濃厚系スラリー挙動と粒子凝集状態の関係の定量的検討を分担者の酒井と実施した。電池用部材への検討については、分担者の伊原らが開発したプラズモン効果を用いた色素増感型太陽電池用原料である表面修飾しながら合成したAg,及び市販Tio_2ナノ粒子について、表面修飾状態と有機溶媒、Tio_2基板への分散状態と電池性能の関係を解析できるツールを確立した。このツールを用い電池デバイス製造用の有機溶媒中での分散状態、界面構造設計を行い、界面構造の分析と溶媒への分散状態、TiO_2塗膜中への銀粒子配列構造に及ぼす界面構造設計の影響を解析した。また、分担者の鮫島らが開発した「ITO粒子複合透明導電性接着剤による積層型太陽電池」作製に必要な積層電池間に挟まれる導電性接着剤層の機能向上のため、分散粒子として使用するITO粒子の構造、粒子径制御を変え、耐熱性のあるシリカナノ粒子複合シリコーン樹脂への複合化に成功し、粒子分散した樹脂の電気的性質を測定した。さらに希土類元素を含まない導電性、量子効果を有する半導体ナノ粒子を複合した接着用樹脂を開発するため、導入した有機溶媒用噴霧加熱装置を用い、噴霧熱分解法による導電性微粒子の構造設計の可能性を、分担者のLenggoro、飯島の協力により検討した。本研究では、微粒子、ナノ粒子の界面構造・機能設計法により分散性、配列性を制御可能なナノ粒子、微粒子と関連プロセス基盤技術を用いて、量子効果などナノ粒子の光学的機能を最も有効に活用できると予測される太陽電池及び関連する複合素材、さらにリチウム電池電極へのカーボンナノ材料の利用可能性を切り開くプロセス技術の構築を試みた。銀ナノ粒子のプラズモン増強効果を利用した色素増感型太陽電池については、酸化チタン電極薄膜内での銀ナノ粒子の配列設計を可能とする二段階銀ナノ粒子表面設計法を確立し、表面設計によるプラズモン効果の増大を確認した。また、色素増感太陽電池電極用チタニアナノ粒子薄膜中への銀ナノ粒子の分散性の向上も確認した。タンデム型固体接触型太陽電池用接着層や太陽電池の効率向上効果が期待できる量子効果を有する波長変換ナノ粒子分散透明薄膜への適用を可能とする耐候性を有する導電性ナノ粒子の配列設計による導電性透明ポリマー複合膜の合成を試みた。この目的のため、ナノ繊維表面上に導電性ナノ粒子を高密度に被覆するする手法、及びナノ粒子被覆ナノ繊維を用いた複合ポリマーシート合成法を確立した。表面修飾したナノ粒子は有機溶媒中での分散性が極めて高いが、ナノ繊維表面に被覆することにより、ナノ繊維の液中や樹脂中での絡み合い、接合・接着も防止でき、表面修飾した導電性ナノ粒子の被覆によりポリマー中で一次元的導電パスができる構造設計を可能とした。さらに、リチウム電池電極への炭素系ナノ物質の応用を可能にするため、負極用のグラファイト粒子の表面に炭素系ナノ物質生成触媒金属ナノ粒子を被覆する方法を確立し、グラファイト表面に炭素系ナノ物質を高密度に生成・被覆する手法の開発に成功した。この手法によりリチウム電池性能の高容量、高出力化への炭素系ナノ物質応用の可能性を開いた。

微粒子、ナノ粒子の界面構造・機能設計法により分散性、配列性など自在に制御可能なナノ粒子、微粒子基盤技術と、固体接触型太陽電池、色素増感型太陽電池の各分野で先端的研究を展開している研究者と連携による高エネルギー変換効率など優れた特性を有する太陽電池デバイスの創成と、それに必要なナノ粒子分散・配列設計法の研究技術基盤を確立する基礎的検討を行なった。表面構造を制御した各種粒子を、コロイドプローブAFMによるナノ粒子間相互作用の測定結果と、導入した液中粒子分散状態評価システムとの比較により検討し、定量的なモデルの提案を試みた。また、離散要素法による流動挙動と粒子間相互作用の関係の定量的解析も分担者の酒井と実施した。電池用部材への検討については、分担者の伊原らが開発したプラズモン効果を用いた色素増感型太陽電池用原料である表面修飾しながら合成したAgナノ粒子分散液を、市販TiO2ナノ粒子生成したTiO2基板に含浸し、色素を導入し分散状態を解析した。有機溶媒中での分散状態、界面構造と溶媒、TiO2塗膜中への銀粒子配列構造に及ぼす界面構造設計の影響を解析した。また、分担者の鮫島らが開発した「ITO粒子複合透明導電性接着剤による積層型太陽電池」作製に必要な積層電池間に挟まれる導電性接着剤層の機能向上のため、分散粒子として使用する粒子径制御を変え、耐熱性のあるシリカナノ粒子複合シリコーン樹脂への複合化に成功し、粒子濃度と樹脂の電気的性質を測定した。さらに希土類元素を含まない導電性、量子効果を有する半導体ナノ粒子を噴霧熱分解法による導電性微粒子の構造設計の可能性を、分担者のLenggoro、飯島の協力により検討した。また、炭素系ナノ物質の電池基材粒子表面へ大量析出法を検討するための反応装置の基本構造として、振動微粉流動層コールドモデルを試作し流動状態の解析を行った。ナノ粒子間力と濃厚粒子系でのスラリー挙動定量解析式、離散要素法によるソフトウエア構築、ITO粒子分散樹脂接着剤の合成の成功、プラズモン効果を発現する銀ナノ粒子の表面設計と電池の試作に成功するなど、当初想定した1年目は検討を行うとしていたレベルを遥かに超え、これまで各分担者と基礎的検討を継続した成果が初年度から現れ、具体的な成果物が挙がり、各テーマについて学会発表が1年目から実施でき、一部論文執筆も進めている。25年度が最終年度であるため、記入しない。ナノ粒子間力と濃厚粒子系でのスラリー挙動定量解析式、離散要素法によるソフトウエア構築、新規概念による繊維表面へのナノ粒子被覆した分散樹脂の合成の成功、プラズモン効果を発現する銀ナノ粒子の表面設計と電池の試作に成功するなど、当初想定した2年間の計画を超えた成果が得られた。これは、各分担者との基礎的検討を本課題の実施前から積み重ねた成果が現れたもので、具体的な成果物が挙がり、各テーマについて学会発表や、論文も掲載され始めている。本基盤研究を実施する前から、各分担者との議論を積み重ね、自主経費による基礎実験や、モデルの検討を行なっていたことが、本基盤研究の採択により加速的に成果となって初年度から結実しつつある。基本的な解析ツール、モデリングプログラム、粒子表面設計法と電池部材への基礎的な関係が解明されてきたので、今後も、研究計画通り推進していくことが重要と考えられる。本基盤研究を実施する前から、各分担者との議論を積み重ね、他の経費による基礎実験や、モデルの検討を行なっていたことが、本基盤研究の採択により加速的に成果となって論文等の形で結実しつつある。
メカノスペクトル多次元分子解析システムと高精度前立腺癌診断法の創生

H30年度は分子間相互作用のハイスループット化を中心に取り組んだ.特に固相表面の原子設計の自由度を高めるために,固相表面への官能基導入処理に注力した.具体的にはシランカップリングによるアミンの導入技術を検討し,液相反応による導入方法と,気相反応による導入方法を検討した.液相反応で導入を試みた実験においては,XPSによる計測の結果に於いても,窒素が殆ど検出されないという結果となった.一方,気相反応系に於いては,多くの窒素が検出され,アミンの導入に成功していることが示唆される結果を得た.また,市販のアミン導入固相との比較に於いても有意に多くのアミンが検出される結果を得た.開発した固相を用いて,分子間相互作用計測実験を試みたが,実験の再現性が芳しくない状況である.ただし,抗原の導入や抗体の導入の条件,また,固相の作製条件によっても異なる結果が得られるケースも多く,実験再現性を向上する試みが重要であることが示唆された.このため,測定ホルダーの改良にも取り組み,計測中に発生する気泡の現象なども抑制に成功した.さらに,リアルタイムの分子間相互作用計測を実現するため,山梨大学ものづくり教育実践センターとの協力の元,リアルタイム計測システムの中核になる制御機構の開発にも着手し,装置の回転と同期撮影を実現するための,マイコンの開発を完了することができた.さらに,これを用いることでリアルタイム顕微鏡観察実験に着手し,光学系の最適化に取り組んで行く段階にまで来ている.H30年度は当初から分子間相互作用の計測スループットを向上するため取り組む予定であり,これに注力して研究を行ってきた.現在一度に解析可能な相互作用力は1000程度にまで向上しており,当初の目標を達成している段階である.これは,新規の測定方法を検討したことが大きく貢献しているが,同時に,多量の結合力を解析するための画像解析技術のための解析アルゴリズムの開発にも取り組んできたことが功奏している.実験の再現性,安定性に課題を有しているため,この原因を多角的に探っていくことが重要である.特に,現在開発中の新原理に関しては,表面同士の相互作用が顕著になるため,これを制御するための界面設計に取り組むことが重要である.これには,H30年度に開発した表面修飾技術を基盤として,測定に関与する界面の原子設計について様々な方法を検討していく必要があると考える.また,測定ホルダー内で流体が流動する現象のコントロールもかなり重要であることが示唆されており,このような課題についても効果的な手立てを講じる必要がある.また,分子に対する荷重印加中にリアルタイム観察するための観察技術の確立も現象を把握する上で重要であり,これまでの技術蓄積を基盤としてシステム開発に取り組んで行く.・平成29年度は研究の基板技術の開発を主に進め、分子力学測定の効率化や測定条件の検討に取り組んだ。抗体の結合効率の向上を目的とし、従来開発してきた粒子反応系に加え、抗体固定化基板の開発に取り組んだ。基板表面に抗体を固定化し、これに抗原と抗体固定粒子を順次反応させる方法を試したところ、一度に数10粒子以上の結合が確認されるようになった。また、抗体の固定化方法も複数検討するとそれぞれに異なる傾向があることも分かった。また、本系に於ては非特異的な反応も見られる場合も多く、特異性に関しては今後慎重に検討していく必要がある。・微細加工装置を導入し流路作成の検討を行い良好な加工パフォーマンスを確認している。今後流路加工技術や基板表面への超微細加工への展開を研究する計画である。・本研究専用の測定装置の開発が必要と考えられ、本学ものづくり教育実践センターの協力のもと装置開発にも着手した。回転系との同期撮影に必要なエンコーダーによるパルス発生回路を開発し、今後撮影トリガーの制御プログラム及び実験装置本体の開発を進める。結合力測定の効率化で有望な方法を発明でき、研究計画が大きく早まったため。H30年度は分子間相互作用のハイスループット化を中心に取り組んだ.特に固相表面の原子設計の自由度を高めるために,固相表面への官能基導入処理に注力した.具体的にはシランカップリングによるアミンの導入技術を検討し,液相反応による導入方法と,気相反応による導入方法を検討した.液相反応で導入を試みた実験においては,XPSによる計測の結果に於いても,窒素が殆ど検出されないという結果となった.一方,気相反応系に於いては,多くの窒素が検出され,アミンの導入に成功していることが示唆される結果を得た.また,市販のアミン導入固相との比較に於いても有意に多くのアミンが検出される結果を得た.開発した固相を用いて,分子間相互作用計測実験を試みたが,実験の再現性が芳しくない状況である.ただし,抗原の導入や抗体の導入の条件,また,固相の作製条件によっても異なる結果が得られるケースも多く,実験再現性を向上する試みが重要であることが示唆された.このため,測定ホルダーの改良にも取り組み,計測中に発生する気泡の現象なども抑制に成功した.さらに,リアルタイムの分子間相互作用計測を実現するため,山梨大学ものづくり教育実践センターとの協力の元,リアルタイム計測システムの中核になる制御機構の開発にも着手し,装置の回転と同期撮影を実現するための,マイコンの開発を完了することができた.さらに,これを用いることでリアルタイム顕微鏡観察実験に着手し,光学系の最適化に取り組んで行く段階にまで来ている.H30年度は当初から分子間相互作用の計測スループットを向上するため取り組む予定であり,これに注力して研究を行ってきた.

現在一度に解析可能な相互作用力は1000程度にまで向上しており,当初の目標を達成している段階である.これは,新規の測定方法を検討したことが大きく貢献しているが,同時に,多量の結合力を解析するための画像解析技術のための解析アルゴリズムの開発にも取り組んできたことが功奏している.・結合力の測定収率が高まったが、この測定のために、二つの装置の間で何度も基板を行き来させる必要があり、非常に効率が悪い。リアルタイムの結合力測定技術を開発することで、研究を加速する必要がある。・非特異的反応を抑える方法を検討する必要があるため、界面の修飾方法を検討する。また、免疫測定法、ゼータ電位測定、表面プラズモン共鳴等のオーソライズされた測定系を併用して評価を進めていく必要性を強く感じている。・マイクロパターンによる粒子の効率的な配列や、微細構造上での分子間相互作用測定などを研究する。実験の再現性,安定性に課題を有しているため,この原因を多角的に探っていくことが重要である.特に,現在開発中の新原理に関しては,表面同士の相互作用が顕著になるため,これを制御するための界面設計に取り組むことが重要である.これには,H30年度に開発した表面修飾技術を基盤として,測定に関与する界面の原子設計について様々な方法を検討していく必要があると考える.また,測定ホルダー内で流体が流動する現象のコントロールもかなり重要であることが示唆されており,このような課題についても効果的な手立てを講じる必要がある.また,分子に対する荷重印加中にリアルタイム観察するための観察技術の確立も現象を把握する上で重要であり,これまでの技術蓄積を基盤としてシステム開発に取り組んで行く.
ピエゾマイクロ3次元振動デバイスによる生細胞核内ストレス分布の無侵襲評価法

1.マイクロ振動センサー・3次元アクチュエータ複合デバイスシステムの構築:ピエゾ素子を利用した微小振動子とこれに付随するマイクロ多段触覚プローブから成るシンプルな構造であるセンサーおよび立体Z型カンチレバー状に加工した振動子に,直交3軸方向それぞれの変位が制御できるように複数のピエゾ素子を装着した3次元アクチュエータを開発する。両者を高精度マイクロマニピュレータ・倒立型位相差蛍光顕微鏡に組み込むことによりシステム構築を行った。2.骨芽細胞核の内部ストレス応答分布評価:接着細胞である骨芽細胞表面に対する圧縮,せん断,振動などの力学刺激付加とその応答の360度細胞内部ストレス分布評価を行うと共に,蛍光観察を用いた細胞核内部構造の観測結果との比較検証を行った。3.骨芽細胞核の内部力学状態計測システムの確立:上記評価システムを用い,骨芽細胞核内の「ストレス(応力)」,「やわらかさ」など内部力学状態関連パラメータの同定を行い,核内力学特性のマッピング表示を試みた。細胞核内部の力学的不均質性を本システムによって検出可能であることを確認した。核内構造体のなかでも,特に核小体が位置する付近において力学的コンプライアンスが他所より高い傾向にあるという新たな知見を得た。1.マイクロ振動センサー・3次元アクチュエータ複合デバイスシステムの構築:ピエゾ素子を利用した微小振動子とこれに付随するマイクロ多段触覚プローブから成るシンプルな構造であるセンサーおよび立体ダブルL型カンチレバー状に加工した振動子に,直交3軸方向それぞれの変位が制御できるように複数のピエゾ素子を装着した3次元アクチュエータを開発する。2.骨芽細胞核の内部ストレス応答分布評価:接着細胞である骨芽細胞表面に対する圧縮,せん断,振動などの力学刺激付加とその応答の360度細胞内部ストレス分布評価を行い,蛍光観察を用いた細胞核内部構造の解析を行った。3.骨芽細胞核の内部力学状態計測システムの確立:骨芽細胞核内の「ストレス(応力)」,「やわらかさ」など内部力学状態関連パラメータの同定法およびマイクロ3次元動的力学刺激に対する細胞の応答計測法構築を試みた。
乳児における色カテゴリ知覚の発達

本研究では、乳児の脳機能の計測を行うことによって、乳児期における色カテゴリカル知覚の脳内処理の移行過程を解明し、言語と色カテゴリカル知覚の関連性を明らかにすることを目指す。具体的に、本研究は乳児と成人を対象に,近赤外線分光法(NIRS)を用いてカテゴリカル色知覚に関連する脳活動の計測を行った.脳機能計測では、「異なる色カテゴリに属す2色を提示する条件」と「同一の色カテゴリに属す2色を提示する条件」における脳活動の違いをNIRSによって測定した.NIRSのプローブは乳児の両側頭に設置し,左右半球の活動量を比較した.計測の結果,「異なる色カテゴリに属す2色を提示する条件」では,ベースラインと比べると両側頭の酸素化ヘモグロビンの有意な増加が示された.一方で,「同一の色カテゴリに属す2色を提示する条件」では,酸素化ヘモグロビンの増加は示されなかった.さらに,「異なる色カテゴリに属す2色を提示する条件」では、酸素化ヘモグロビンの増加は,左半球に比べて右半球でより高い傾向がみられた.本実験では,色カテゴリ間と色カテゴリ内の情報を処理する時に,乳児の脳血流反応が異なることをはじめて示すことができた.色カテゴリカル知覚の脳内処理の移行過程を検討するため、成人を対象とした実験も行った。実験条件と刺激は乳児実験と同様であった。成人においても乳児と類似した脳血流反応を検出したが、活動の領域が乳児よりも広いことも確認した。この結果は、カテゴリカル色知覚の神経基盤の発達過程を反映したと考えられる。この研究成果について、現在査読付きの国際誌に投稿準備中である。本年度は乳児を対象に,近赤外線分光法を用いてカテゴリカル色知覚に関連する脳活動を計測する実験を行った.本年度では,まず行動実験を行い,乳児における緑・青の色カテゴリ境界の妥当性を確認した.実験では,ます成人被験者を対象に,マンセル色票を用い,カテゴリカルカラーネーミング法で緑・青の色カテゴリ境界を調べた.成人の予備実験で得られた色カテゴリの境界が,乳児にも該当するかを確認するため,5-7ヶ月児を対象に選好注視実験を行った.実験では,青と緑のカテゴリ間で交替するターゲット図形と,緑のカテゴリ内で交替する非ターゲット図形を対提示した.実験の結果は乳児がターゲット刺激を選好したことから,乳児に妥当な色カテゴリの境界を確認した.次に5-7ヶ月児を対象として,「異なる色カテゴリに属す2色を提示する条件」と「同一の色カテゴリに属す2色を提示する条件」における脳活動の違いをNIRSによって測定した.NIRSのプローブは乳児の両側頭に設置し,左右半球の活動量を比較した.計測の結果,「異なる色カテゴリに属す2色を提示する条件」では,ベースラインと比べると両側頭の酸素化ヘモグロビンの有意な増加が示された.一方で,「同一の色カテゴリに属す2色を提示する条件」では,酸素化ヘモグロビンの増加は示されなかった.さらに,「異なる色カテゴリに属す2色を提示する条件」では、酸素化ヘモグロビンの増加は,左半球に比べて右半球がより高い傾向がみられた.本実験では,色カテゴリ間と色カテゴリ内の情報を処理する時に,乳児の脳血流反応が異なることをはじめて示すことができた.この研究成果について,日本視覚学会2011年夏季大会(九州大学,2011年8月)で口頭発表を行っており,現在査読付きの国際誌に投稿準備中である.本研究では、乳児の脳機能の計測を行うことによって、乳児期における色カテゴリカル知覚の脳内処理の移行過程を解明し、言語と色カテゴリカル知覚の関連性を明らかにすることを目指す。計画1年目の実験は終了し,予測通りの結果が得られた点から,本研究は順調に進展していると考えられる.計画2年目の実験の遂行と,すでに得られた研究成果の公刊といった活動に重点を置いて研究を行う予定である.具体的に,NIRSの乳児被験者数を増やし,同じ結果が得られるかを検討することと,成人被験者が同様な刺激を観察するときに,乳児被験者と同じ脳血流反応がみられるかを検討する.
放射線誘発大腸癌における遺伝子変異および素因に関する研究

1.生後10週目に2Gyの照射を受けたMlh1-/-マウスは有意に消化管腫瘍の発生が増加したが、生後2週目の照射群ではその効果は弱かった。Mlh1+/-マウスでは照射による影響は観察されなかった。同一の条件で照射を受けたMinマウスに発生した腸管腫瘍と同様に、Mlh1-/-マウスに生じた腫瘍でも高率にP53タンパクの過剰発現が認められた。これはヒト放射線誘発大腸癌と共通した病理学的特徴であった。2.放射線治療による重篤な副作用の発生に関与する遺伝的要因を同定する目的で、大規模なSNPタイピングを行った。対象は放射線治療後の患者で、重篤な副作用が生じた患者19名と生じなかった患者31名である。放射線感受性に関連すると考えられる490遺伝子のゲノム領域に存在するSNP2,988個のジェノタイプをインベーダー法により決定した。次に重篤な副作用の有無に関する2群間でジェノタイプの頻度に差があるSNPの検索を行ったところ、19個のSNPが副作用の発生との相関を示した(p<0.01)。19個のSNPは14個の遺伝子上をカバーしていた。これら14個の遺伝子の領域についてハプロタイプブロック構造の決定と、ハプロタイプによる相関解析を行った。その結果、インターロイキン(IL)のレセプターに関連する遺伝子上のある特定のハプロタイプと副作用とが高い相関を示した(p<0.00001)。副作用を発症した患者群ではこのハプロタイプを持っている人の割合が少ないことから、このハプロタイプは放射線による副作用に対して防御的に働くものと考えられる。またこの遺伝子はILの応答性に関連する遺伝子であることから、このハプロタイプの有無によりILの応答性に差異が生じ、副作用出現の個人差につながっているものと考えられた。(1.は放射線総合医学研究所低線量生体影響プロジェクト島田義也先生との共同研究である。)1.生後10週目に2Gyの照射を受けたMlh1-/-マウスは有意に消化管腫瘍の発生が増加したが、生後2週目の照射群ではその効果は弱かった。)平成13年度には、以下の項目について検討、あるいは準備をすすめた。1.放射線誘発大腸癌における遺伝子変異。放射線誘発大腸癌と遺伝性非ポリポーシス大腸癌(HNPCC)の臨床病理学的特徴が一部類似していることから、放射線誘発大腸癌症例において、大腸癌の家族歴がどうなっているのか、およびマイクロサテライト不安定性試験およびミスマッチ修復蛋白(MSH2とMLH1)に対する免疫組織化学の検討を行った。当院の放射線誘発大腸癌症例の中には、HNPCCを疑う症例は含まれておらず、さらにMSIおよび免疫組織化学で異常は、1例も認められなかった。すなわち、放射線誘発大腸癌の発癌に、ミスマッチ修復の異常が関与している症例の頻度は低いと考えられた。ただし、最近経験した1例は、MSI陽性で、かつ、免疫組織化学でも異常所見を認めている。HNPCCの可能性を考慮して生殖細胞系列の異常を現在検討している。一方、P53に対する免疫組織化学による検討では、7割以上の症例でP53蛋白の過剰発現が見られた。今後、さらに症例を集積して、般大腸癌との遺伝子変化の異同を調べる予定である。2.放射線感受性の素因に関する検討。本検討は、遺伝子の生殖細胞系列に関わる研究のため、2001年10月の癌研究会附属病院の倫理審査委員会に提出、承認された。その後、放射線照射後の照射野に大腸癌を生じた症例、および対象者のDNA検査のための採血を開始した。放射線感受性遺伝子を中心にSNP検索の予定である。平成14年度は、前年度に引き続き、以下の検討を行った。

1.放射線誘発大腸癌における遺伝子変異。APC遺伝子近傍の2つのマイクロサテライトマーカーを用いて、APC遺伝子のLOHを検討したところ、解析可能な26例中8例(30.8%)で2つのいずれかのマイクロサテライト領域で欠失が認められた。また、マイクロサテライト不安定性(MSI)の頻度は極めて低いことも昨年度報告したが、最近1例だけMSI陽性を示す放射線誘発大腸癌を経験した(新井ら、2002)。この症例はMSI-Hであり、複数の腫瘍部でMSH2蛋白の発現消失が認められ、HNPCCの可能性が示唆されたが、生殖細胞変異は明らかにできなかった。2.MSI陽性腫瘍に対する放射線治療の効果について、我々は、大腸癌細胞株を用いてMSI陽性腫瘍はMSI陰性腫瘍に比べて、照射後の生存率から放射線感受性が高い傾向にあることを明らかにした(Arai M.et al., In preparation)。その理由として、2本鎖切断の修復に関与するMre11あるいはRad50遺伝子の繰り返し配列にフレームシフト型の変異が生じることが考えられた。従って、放射線照射前にMSIの有無、さらにMSI陽性の場合はこれらの領域の変異を検討することにより、治療の効果予測の可能性が示された。さらに動物実験により、HNPCC患者における放射線療法の影響を調べるため、現在、MLH1ノックアウトマウスを用いて、早期照射群と晩期照射群において、放射線照射の影響を検討している。3.放射線感受性に関するSNPの解析のための、検体収集。本研究は2001年に当院の倫理審査委員会にて承認された。放射線照射後に治療を要する有害事象を生じた症例7例の採血とEBウィルスによるリンパ球の不死化を行った。平成15年度は、以下の項目について検討あるいは準備を進めた。1.昨年度に引き続き、MLH1ノックアウトマウスを用いてHNPCC患者における放射線治療の安全性について検討を行った。急性障害の指標として腸管のcryptにおけるアポトーシスへの影響を観察し、また晩期障害として二次発癌や皮膚炎などの有害事象の発生について検討した。生後24週時点での解剖所見では、+/+群では消化管腫瘍の発生は認められなかったが、ヒトHNPCCモデルとなる+/-マウスにおいて、メスでは10%以上の症例に小腸を中心とした腸管に腫瘍の発生がみられた。しかし、対照群と比較して照射群で腫瘍の発生率の増加は認められなかった。今後、さらに生後48週の解剖結果ともあわせて結論を出す予定であるが、中間解析の結果では、モデルマウスに関する限りMLH1遺伝子変異マウス(+/-)は野生型と比較して、消化管腫瘍の自然発生は増加しているものの、照射により腫瘍の発生率は増加しないと考えられた。昨年度の大腸癌細胞株を用いた放射線感受性に関する検討で、MSI陽性大腸癌細胞株は陰性株に比べてコロニー形成試験では放射線感受性が高いことが判明した(Arai M.et al.2004 in submission)ので、本年度はさらに本マウスに発生した腫瘍を指標として放射線感受性について解析する。2.放射線感受性の個体差に関する検討は、現在検体を収集している段階である。放射線感受性に関係すると推測される遺伝子群を選定し、これらの遺伝子のSNPを解析する。
硬膜外麻酔の心臓交感神経活動ならびに刺激伝達系に及ぼす影響

胸部硬膜外麻酔中の房室伝導抑制の機序は、交感神経心臓枝の遮断に加えて、知覚遮断や局所麻酔薬の血中濃度上昇に起因する中枢神経の抑制や、刺激伝達系への直接作用等考えられ複雑である。また近年、一酸化窒素の合成酵素(NOS)が房室結節にも存在が確認されたが、その関与は不明である。硬膜外麻酔で生じた低血圧の治療に用いる昇圧剤の刺激伝達系に対する作用を知ることも重要である。ハロセンで麻酔した猫を脳固定装置に固定し、中脳網様体構造に刺入したタングステン電極から多ニューロン活動を導出した。T9/10間より直視下に硬膜外カテーテルを留置した。右頚静脈および左大腿静脈より4極カテーテル電極を挿入し、それぞれ心房心電図の記録と心房電気刺激、His束心電図の導出に用いた。次に左開胸を行い星状神経節から出る交感神経心臓枝活動を同時に測定した。300msecの基本ペーシング下にatrial scanning methodで房室結節内伝導時間(A-H),心房有効不応期(ERP-atrium),房室結節機能的不応期(FRP-AVN)を測定した。1%リドカイン2mg/kgの硬膜外投与で動脈圧、心拍数は有意に減少し、心臓交感神経活動は10分後より30分後までほぼノイズレベルまで抑制され、同時にA-H,EPR-atrium,FRP-AVNは著明に延長した。血中リドカイン濃度は10分後より30分後まで約2μg/mlで安定していた。動脈圧を対照値に戻すべく、ドブタミン5μg/kg/minを持続静注すると刺激伝導系の抑制は回復したが、フェニレフリン0.5-1μg/kg/minでは不変であり、胸部硬膜外麻酔による刺激伝導抑制は心臓交感神経遮断に基づくβ1レセプター刺激減少が主要因であることが示唆された。また、内因性NOの関与を調べるために、NO合成酵素阻害薬のN^G-nitro-L-arginineを全身投与し心臓交感神経活動と心刺激伝導系の変化を調べた。ハロセン(1%)で麻酔された猫を脳・脊髄固定装置を用いて右側臥位に固定して、第7胸椎椎弓切除により直視下に硬膜外腔にカテーテルを留置した。次に左第2肋間開胸および第2、第3肋骨を切除して、星状神経節より分かれた腹外側心臓神経または腹内側心臓神経より交感神経心臓枝の活動を測定した。右外頚静脈より4極カテーテル電極を右房内へ挿入し、心房心電図の記録と心房ペーシングに供した。左大腿静脈より4極カテーテル電極を三尖弁付近まで挿入し、His束心電図を導出した。対照値の測定および実験系の安定性を確認するため硬膜外カテーテルより生食0.2ml/kgを注入し、心房心電図、His束心電図、交感神経心臓枝活動を8チャンネルポリグラフ上に描出すると共に、8チャンネルサーマルアレイレコーダに経時的に記録し、硬膜外注入前、注入後10,20,30分に3チャンネル電気刺激装置を用いて、300msecの基本ペーシング下にさまざまな連結期の心房期外刺激を与えることにより(atrial scanning method)、房室結節内興奮伝導時間(A-H)、房室結節有効不応期(ERP-AVN)、房室結節機能的不応期(FRP-AVN)等の諸量を測定した。次に、1%リドカイン溶液を0.2ml/kg(2mg/kg)硬膜外カテーテルより注入し、0,10,20,30分に対照時と同様の測定を行うとともに動脈血採血を行い血漿リドカイン濃度の測定を蛍光偏光免疫法により測定した。硬膜外生食投与では測定諸量に経時変化なく、実験系の安定性が確認された。リドカイン(1%、0.2ml/kg)投与で平均動脈圧、心拍数は有意に減少し、心臓交感神経活動はほぼノイズレベルまで抑制された。FRP-AVN、ERP-AVN、A-Hはそれぞれ15-20%、20%、50%延長した。血漿リドカイン濃度は2-3μg/mlの上昇にとどまり、ハロセン麻酔中の硬膜外リドカイン投与に伴う房室伝導抑制は心臓交感神経遮断が主要原因であると考えられた。胸部硬膜外麻酔中の房室伝導抑制の機序は、交感神経心臓枝の遮断に加えて、知覚遮断や局所麻酔薬の血中濃度上昇に起因する中枢神経の抑制や刺激伝導系への直接作用等考えられ複雑である。また硬膜外麻酔で変化した刺激伝導系に対する各種昇圧薬の作用は、その選択に際し重要である。300msecの基本ペーシング下にatrial scanning methodで房室結節内伝導時間(A-H),房室結節有効不応期(ERP-AVN),房室結節機能的不応期(FRP-AVN)を測定した。

1%リドカイン2mg/kgの硬膜外投与で動脈圧、心拍数は有意に減少し、心臓交感神経活動は10分後より30分後までほぼノイズレベルまで抑制され、同時にA-H,ERP-AVN,FRP-AVNは著明に延長した。蛍光偏色免疫法で測定した血中リドカリン濃度は10分後より30分後まで約2mug/mlで安定していた。動脈圧をリドカイン硬膜外投与前値に戻すべく、ドブタミン5mug/kg/minを持続静注すると刺激伝導系の抑制は回復したが、フェニレフリン0.5-1mug/kg/minでは不変であった。胸部硬膜外麻酔による刺激伝導抑制は心臓交感神経遮断に基づくbeta1レセプター刺激減少が主要因であることが示唆された。胸部硬膜外麻酔中の房室伝導抑制の機序は、交感神経心臓枝の遮断に加えて、知覚遮断や局所麻酔薬の血中濃度上昇に起因する中枢神経の抑制や、刺激伝達系への直接作用等考えられ複雑である。また近年、一酸化窒素の合成酵素(NOS)が房室結節にも存在が確認されたが、その関与は不明である。硬膜外麻酔で生じた低血圧の治療に用いる昇圧剤の刺激伝達系に対する作用を知ることも重要である。ハロセンで麻酔した猫を脳固定装置に固定し、中脳網様体構造に刺入したタングステン電極から多ニューロン活動を導出した。T9/10間より直視下に硬膜外カテーテルを留置した。右頚静脈および左大腿静脈より4極カテーテル電極を挿入し、それぞれ心房心電図の記録と心房電気刺激、His束心電図の導出に用いた。次に左開胸を行い星状神経節から出る交感神経心臓枝活動を同時に測定した。300msecの基本ペーシング下にatrial scanning methodで房室結節内伝導時間(A-H),心房有効不応期(ERP-atrium),房室結節機能的不応期(FRP-AVN)を測定した。1%リドカイン2mg/kgの硬膜外投与で動脈圧、心拍数は有意に減少し、心臓交感神経活動は10分後より30分後までほぼノイズレベルまで抑制され、同時にA-H,EPR-atrium,FRP-AVNは著明に延長した。血中リドカイン濃度は10分後より30分後まで約2μg/mlで安定していた。動脈圧を対照値に戻すべく、ドブタミン5μg/kg/minを持続静注すると刺激伝導系の抑制は回復したが、フェニレフリン0.5-1μg/kg/minでは不変であり、胸部硬膜外麻酔による刺激伝導抑制は心臓交感神経遮断に基づくβ1レセプター刺激減少が主要因であることが示唆された。また、内因性NOの関与を調べるために、NO合成酵素阻害薬のN^G-nitro-L-arginineを全身投与し心臓交感神経活動と心刺激伝導系の変化を調べた。
レアメタル危機対応型ナノ・メゾ構造制御WC炭化物の創成による新超硬合金の開発

非平衡コバルト強制固溶タングステン合金粉末と一酸化炭素ガスとの反応により、ナノサイズの金属コバルトドメインを内包したWCを作製した。高分解能電子顕微鏡観察によりWC中生成したCoドメインは直径約60 nmの球状であることが分かった。このCoドメイン内包WCを出発原料としたタングステンレス超硬合金はナノスケ-ルの微細構造を有して高い性能を示した。WCとCoのみからなる本発明超硬合金はWとCoのリサイクルに有利である。極めて高い硬度のタングステン炭化物(WC)を、金属コバルト(Co)で結合した超硬合金は、切削工具や金型として、自動車産業や電子機器産業を支えている。しかしながら、その主成分であるタングステンの価格は、その資源の90%を産出する中国の経済急成長と米国発の金融恐慌が複雑に絡み合い乱高下している。したがって、経済変動に惑わされることなく、超硬合金を産業界へ安定供給するためには、主成分であるタングステンの使用量を削減しなければならない。本申請研究では、溶液法と気相法を駆使して、WCの原子配列中に、金属原子が配列したナノレベルのドメイン構造を創出し、WCの骨格を維持したまま、しかしW資源の使用量を削減した新規炭化物を作製し、超硬合金の製造に応用することを目的とする。まず,溶液法によって,タングステン中Fe, CoおよびMnを原子レベルで強制固溶する合金粉末を作製した。すなわち、W酸アンモニウム,Co, FeおよびMn酢酸塩を水溶液とし、蒸発乾固、熱分解、水素還元により、W格子中Fe, CoおよびMnを原子レベルで強制固溶した前駆体合金粉末を作製した。次に、浸炭性のキャリアーガスとして、Arベース、一酸化炭素ガス(CO 23%)および水素ガス(H_2 32%)からなる混合ガスを使用し、1173Kで21.6ks、前駆体合金粉末の気相炭化を行った。その結果、WCの気相合成が可能であることが判明し、かつ、この気相合成WC骨格中には、Co-FeおよびFe-Mn固溶体相がナノ・メゾの尺度で分布することが分かった。この炭化物を原料とする超硬合金のビッカース硬さは高くHv1600-1900であった。したがって、本溶液法と気相炭化法による新規WC炭化物は、金属固溶体相の含有量に応じてW量を削減することができ、しかし性能は低下させることのない超硬合金原料として有望である。タングステン炭化物(WC)を、金属コバルト(Co)で結合した超硬合金は、切削工具や金型として、自動車産業や電子機器産業を支えている。しかしながら、その主成分であるタングステンの価格は、その資源の90%を産出する中国の経済成長と米国発の金融恐慌が複雑に絡み合い乱高下している。経済変動に惑わされることなく、超硬合金を産業界へ安定供給するためには、主成分であるタングステンの使用量を削減しなければならない。本申請研究では、性能を維持したまま、W資源の使用量を削減した新規炭化物を作製し、超硬合金の製造に応用することを目的として実施した。まず,溶液法によって,タングステン中Co原子レベルで強制固溶する合金粉末を作製した。すなわち、W錯体およびCo錯体を水溶液とし、蒸発乾固、熱分解、水素還元により、W格子中Co原子を強制固溶した前駆体合金粉末を作製した。次に、浸炭性のキャリア-ガスとして、Arベース、一酸化炭素ガス(CO 23%)および水素ガス(H_2 32%)からなる混合ガスを使用して、1173Kで21.6ks、前駆体合金粉末の気相炭化を行った。得られた新規炭化物を、高分解能透過電子顕微鏡を用いて観察した。前駆体合金粉末のW成分は、気相炭化により、WCに変化した。また、前駆体合金粉末のCo成分は、炭化中にクラスタリングし、直径約60nmの金属コバルトドメインとしてWC炭化物中に存在した。この金属コバルトドメインは、ナノサイズに由来する無欠陥の原子配列をとり、弾性変形や塑性変形が困難である。すなわち、金属コバルトドメインを内包するWC炭化物を作製すると、硬さや弾性率において性能を維持したまま、しかし、タングステンの使用量を削減できることが明らかとなった。本溶液法と気相炭化法による新規WC炭化物は、タングステン量を削減した超硬合金原料として有望である。タングステン炭化物(WC)を、金属コバルト(Co)で結合した超硬合金は、切削工具や金型として、自動車産業などを支えている。しかしながら、その主成分であるタングステンの価格は、その資源の90%を産出する中国の経済成長に伴う輸出制限により高騰している。したがって、主成分であるタングステンの使用量を削減しなければならない。本研究では、性能を維持したまま、W資源の使用量を削減した新規炭化物を作製し、超硬合金の製造に応用することを目的として実施した。

平成23年度、まず、W錯体およびCo錯体を水溶液とし、蒸発乾固、熱分解、水素還元により、W格子中Co原子を強制固溶した前駆体合金粉末を作製した。次に、二酸化炭素(CO_2)を用いた気相炭化を試みた。CO_2から直接WC炭化物を作製することは熱力学的に不可能である。したがって、第1段階会で、CO_2を浸炭性の一酸化炭素ガス(CO)に転換し、第2段階で、COとCo強制固溶W合金とを反応させ、金属Coドメイン内包WC炭化物を創成することを試みた。第1段反応を実施し、ガスクロマトグラフを用いたモニタリングにより、CO_2とアルミニウム廃材とを反応させることで浸炭性のCOが生成できることを見出した。第2段反応を実施し、このCOを溶液法で作製したCo強制固溶W合金と反応させると、ナノサイズの金属コバルトドメインを内包するWC炭化物の作製が可能であることが分かった。金属コバルトドメインはナノサイズによる無欠陥構造であることから、機械的性質が良好である。本成果はタングステンの使用量を削減した超硬合金を創成し、かつ、地球温暖化ガス、CO_2を工業材料として固定する技術として期待できる。また、CO_2からCOへの転換剤としてアルミニウム廃材を用いることに成功しており、廃棄物の有効利用技術としても期待できる。タングステン炭化物(WC)を、コバルト(Co)で結合した超硬合金は、切削工具や金型として、自動車産業などを支えている。しかしながら、その主成分であるWの価格は高騰している。本研究では、W使用量を削減した超硬合金の製造を目的とした。W錯体およびCo錯体を水溶液とし、熱分解と水素還元により、W格子中Co原子を強制固溶した合金粉末を作製した。一酸化炭素(CO)を用いて、合金粉末を低温炭化すると、60 nmのコバルトドメイン群を内包するWCが生成することを見出した。この新規WCに結合相Co粉末を加え、88.36mass%WC-11.64mass%Co超硬合金を作製した。液相焼結中、コバルトドメインが溶融、WC粒子を分断し、WCの平均粒径は500 nmとなった。この超微粒超硬合金のビッカース硬さはHv1663であり、WC粒径1-2ミクロンの95.5 mass% WC-4.5 mass% Coの従来材に匹敵した。7mass%のWCの削減に成功した。炭素原料として二酸化炭素(CO2)を用いる試みも実施した。アルミニウム廃材を用いて、電気炉中、CO2を浸炭性の一酸化炭素ガス(CO)に転換し、Co強制固溶W合金粉末と反応させ、金属Coドメイン内包WC炭化物を創成した。コバルトナノドメイン内包WCを用いると、Cr3C2やVCなどの特殊な組織微細加剤を必要とせず、超微粒超硬合金を作製できる。したがって、元素循環のリサイクル性にも優れている。WとCoを回収する目的でアルカリハライドーアルカリ硝酸塩混合溶融塩浴を開発した。この溶融塩浴中773 Kで超硬合金を溶融、その後の後処理により、純Wと純Coに分離回収することに成功した。以上、W使用量を削減した超硬合金を作製し、その超硬合金からWとCoを分離回収する技術を確立した。ガスクロマトグラフを用いたモニタリングにより、CO_2とアルミニウム廃材とを反応させることで浸炭性のCOが生成できることを見出した。
地域をフィールドとした市民性の育成に関する基礎的研究

本研究は、社会科教育で育成すべき市民性について検討した。各学校の特性を生かした教育や地域社会との連携強化が重要となる。社会科では、地域の学校と連携した取り組みが進められている。市民性をどのように育成すべきなのか、具体的なカリキュラムの作成などが必要となる。今後は、社会科における社会参加学習に関する諸外国における教育実践の展開について検証したい。本研究は、『地域をフィールドとした市民性の育成に関する基礎的研究』と題して、日本におけるシティズンシップ教育に関する政治学、行政学、教育学における理論的整理を行い、学校と地域社会との連携の取り組み活動における社会科教育で育成すべき市民性の(シティズンシップ)育成について論証することを研究目的とする。そのために、市民と行政や学校が連携して行っているいくつかの事例を取り上げ、社会のさまざまな事象や課題に対して、如何に解決すべきなのかを考え、積極的に行動できる教育活動のあり方についての検討を行った。小学校の社会科が最終的に目指していることは、「よりよい社会の形成に参画する資質や能力の基礎を培うこと」であり、社会参画や社会形成の基礎の育成を目指すものである。より良い社会をつくるためには、行政や企業などに任せるのではなく、社会の課題をどのように解決すればよいのかを考え、よりよい社会づくりのために積極的に行動することが求められている。そのため、学校教育では、単に知識を詰め込むだけの画一的な教育ではなく、地域社会に参画し地域住民との交流などを行うことを通して、社会に参画する能力の育成が求められているのである。本研究では、日本における市民性教育の実践を検証することにより、市民性(シティズンシップ)の涵養を目指した社会参加学習に関する事例収集を行った。平成26年度は、市民と学校が連携して実践型環境体験学習を展開している具体的な事例を取り上げ、研究発表を行った。日本における市民性教育の実践を検証し、市民性(シティズンシップ)の涵養を目指した社会参加学習についての考察を行った。小学校学習指導要領社会科の目標は、「社会生活についての理解を図り、我が国の国土と歴史に対する理解と愛情を育て、国際社会に生きる平和で民主的な国家・社会の形成者として必要な公民的資質の基礎を養う。」と規程されている。より良い社会を創造するために、どのような市民を育成すると良いのかについて、教育現場における実地調査や資料の収集を行った。平成27年度は、勤務先における引率者として、アメリカの小学校を訪問する機会を得た。実際に訪問した小学校で活用していた教科書や教材を入手し、アメリカではどのように市民を育成するのか、検討することが出来た。日本の小学校社会科では、様々な活動を通して「読解力」を高めることも目指されている。アメリカの小学校では『Reading』のテキストが、社会科教科書に代わる教科書として活用されており、社会科の内容に相当する学習を垣間見ることができた。例えば、アメリカの独立戦争に関係する物語や、歴代の大統領に関する記載があり、どのような内容が取り上げられているのか教科書の内容を検討することにより、読解力を高めることを目的とした授業の目標や学習内容について分析することができる。引き続き、実地調査や授業実践等の分析を通じて、市民性の育成に関する仮説を呈示し、その妥当性を論証することが課題として挙げられる。小学校社会科の教師用指導書やアメリカで活用されていた教科書を入手することができ、市民的資質を如何に育成すると良いのかについて、検討することができた。また、いくつかの授業実践や実践活動などの参与観察を行うことにより、市民性教育の在り方についての考察を行うことが出来た。本研究は、『地域をフィールドとした市民性の育成に関する基礎的研究』と題して、市民性の育成と地域における子どもの社会参加に関する視点を中心に研究を行った。異なる他者とつながり、様々な課題解決に取り組むため、どのような方策が必要であるのかを考察し、研究会や学会に参加することで学習指導要領改訂に関する動向について知見を得ることができた。また、社会科教育を基盤として学校教育における市民性の育成方法について検討するために小学校社会科のデジタル教科書を購入し、これまでの紙媒体での授業におけるメリットとデメリットの検証を試みた。これからの社会を担う子どもたちの育成を目指して、本研究では地域をフィールドとした市民を如何に育成すべきであるのかを考察した。社会的事象の知識・技能の習得、それらの活用、探究する力を育成すると共に、持続可能な社会の実現を目指すなど、公共的な事柄に自ら参画していく資質や能力を育成する社会参加学習は、これからの学校教育で重点的に取り組まれるべき学習内容であろう。今後の課題としては、英米における教育実践などと比較検討することで、日本における教育実践の妥当性を検証したい。公共的な事柄に自ら参画していく資質や能力を育成することをねらいとした社会参画に関する学習内容は、高等学校における新設科目「公共科」で実施される予定である。本研究での成果をもとに、市民性を育成するための方策として、他教科との連携を如何に行うのか、さらに中・高等学校では具体的にどのように教育実践として実施すると良いのかといった考察については、今後の課題としたい。子どもを対象として、どのように市民性を育むことが出来るのかを検討した。本年度は1、小学校社会科のデジタル教科書を検討することにより、紙媒体ではなく動画や音声による学習方法で検討出来たこと。2、研究会や学会に参加し、学習指導要領の改訂に伴うの様々な情報を収集し、知見を得ることが出来たこと。

3、高等学校では、「公共科」が新設される予定であるため、小学校社会科における社会参加を中心とした学習内容が、どのように中・高等学校で内容を深めることができるのかといった、学習内容の体系について考察することが出来たこと。以上の理由より、課題が残されつつも、全体として研究は順調に進んでいるため、「おおむね順調に進展している」という進捗状況の評価にした。本研究は、社会科教育を基盤として、市民性(シティズンシップ)の育成を目指した社会参加学習に関する研究を行った。日本におけるシティズンシップ教育に関する理論的整理を行い、学校と地域社会との連携の取り組み活動における社会科教育で育成すべきことについて検討を行った。また、市民と行政や学校が連携しているいくつかの事例を取り上げ、社会のさまざまな事象や課題に対して、どのように解決すべきなのかを考え、積極的に行動できる教育活動のあり方について検証した。「社会参加」という改正教育基本法で用いられた言葉を、実際の授業ではどのように活用するとよいのだろうか。市民性教育研究の先進地であるアメリカの理論や取り組みや、実際の教育実践事例について、日本の理論研究や実践的取り組みと比較することにより、日本における市民性教育の実践を検証し、社会参加学習について理論的に考察した。学校と地域社会が相互に連携し協力し合いながら「持続可能な社会」の形成に向けて具体的な教育プログラムを開発することを目指した。日本では、学校や子どもたちの放課後を含めた学びをサポートするための行政、学校、地域のネットワークは脆弱である。アメリカだけではなく、例えば、イギリスにおけるシティズンシップ教育では、どのように「社会参加」を目指した授業実践を行うのか、事例を検証した。イギリスでは教科シティズンシップの導入以降、社会参加学習の導入により、社会を関わることが可能となる様々な教育活動が注目されている。今後の課題としては、アメリカやイギリス以外の、他の諸外国における教育実践事例について検討することが挙げられる。本研究は、社会科教育で育成すべき市民性について検討した。各学校の特性を生かした教育や地域社会との連携強化が重要となる。社会科では、地域の学校と連携した取り組みが進められている。市民性をどのように育成すべきなのか、具体的なカリキュラムの作成などが必要となる。今後は、社会科における社会参加学習に関する諸外国における教育実践の展開について検証したい。資料収集や研究発表などについては、当初の計画通り、順調に進んでいる為。入手した教科書会社以外の教科書を購入し、出版社が異なるとどのように教科書に記載されている学習内容が異なるのかを検討することや、小学校教育だけではなく、中・高等学校における教科書の収集や分析を行うことや、新刊図書を購入することが、今後の研究活動を進めるために必要である。さらに、様々な地域における実践の実地調査や、分析した結果を学会などで発表することが今後の課題として挙げられる。市民性の育成や地域における子どもの社会参加に関する視点を中心に研究を行った。今後の研究の推進方策は、次の通りである。
無機固体表面に固定化された新規不斉還元触媒の開発に関する研究

平成16年度の研究において、(S)-2-アニリノメチルピロリジンの芳香環にヒドロキシメチル基の結合したジアミンを合成し、これをシリカゲルに固定化して非対称ケトンの不斉ボラン還元反応を行ったが、良好な結果が得られなかった。そこで、平成17年度は、この化合物の脂肪族アミノ基をベンジル化したジアミンを新たに合成し、これをシリカゲルた固定化した後、ベンズアルデヒドに対するジエチル亜鉛の不斉付加反応の検討を試みた。まずはじめに、この光学活性ジアミンをシリカゲルに固定化せず、均一系触媒として使用することで、不斉付加反応を試みた。その結果、ヒドロキシメチル基が芳香環のオルト位に結合したジアミン(1a)では良好な結果が得られなかったが、メタ位に結合したジアミン(1b)を用いたところ、93%eeという高い選択性で、(R)-1-フェニルプロパノールが得られた。次に、均一系の反応で良好な結果が得られた1bをシリカゲルに固定化した後、不均一系で不斉付加反応を行った。その結果、均一系の時と比較して選択性は低下したものの、70%eeで光学活性アルコールを得ることができた。さらに、このシリカゲル固定化触媒の再利用について検討を行った。その結果、2回目の再利用では65%ee、3回目の再利用では50%eeと、選択性は次第に低下したものの、今後、触媒の洗浄方法などを検討することにより、再利用が十分に可能であることが示された。シリカゲルへの触媒の固定化によって選択性が低下してしまう原因として、シリカゲル表面の水酸基の影響が考えられる。そこで現在、クロロプロピルトリエトキシシランで化学修飾したシリカゲルをさらにトリメチルシリルクロリドと反応させることでシリカゲル表面の水酸基をトリメチルシリル基でキャップし、その後、ジアミンを固定化する試みを行っている。(S)-プロリンを出発物質とし、アミノ基のZ基での保護、o-アミノベンジルアルコールとのカップリング反応、Z基の脱保護、アミドの還元を経て、(S)-2-アニリノメチルピロリジンの芳香環の2位にヒドロキシメチル基の結合した化合物1を、収率68%で合成した。次に、化合物1とギ酸エチルを反応させ、ピロリジン環のアミノ基にホルミル基の結合したジアミン2を合成した後(収率96%)、ジアミン2とクロロプロピルトリエトキシシランとを反応させることで、シリカに結合できる官能基の導入を試みた。しかしながら目的物を得ることはできなかった。そこで、先にクロロプロピルトリエトキシシランとシリカを反応させることでクロロプロピル基で修飾されたシリカ3を合成し、その後ジアミン2との反応を行ったところ、ジアミン2が固定化されたシリカ4を得ることができた。最後にホルミル基を加水分解することで、不斉ボラン還元に使用可能なシリカ5を合成した。触媒量のシリカ5を用いて、アセトフェノンの不斉ボラン還元反応を行ったところ、1-フェニルエタノールが収率54%、鏡像体過剰率16%eeで得られた。立体選択性が低いのは、(S)-2-アニリノメチルピロリジンの芳香環の2位にヒドロキシメチル基が結合しているためにジアミン部位が外側を向いておらず、触媒が有効に働かないためであると考えられる。o-アミノベンジルアルコールの代わりにp-アミノ安息香酸エチルを用いてジアミンの合成を行い、(S)-2-アニリノメチルピロリジンの芳香環の4位にヒドロキシメチル基の結合した化合物6の合成を試みた。現在、化合物6の精製法を検討している段階である。一方、キラルな1,2-ジアミン類は、不斉ボラン還元反応だけではなく、ジアルキル亜鉛の不斉付加反応にも利用可能である。そこで現在、化合物6のピロリジン環のアミノ基にベンジル基の結合した化合物7も合成し、これをシリカに固定化することも試みている。

シリカゲルへの触媒の固定化によって選択性が低下してしまう原因として、シリカゲル表面の水酸基の影響が考えられる。そこで現在、クロロプロピルトリエトキシシランで化学修飾したシリカゲルをさらにトリメチルシリルクロリドと反応させることでシリカゲル表面の水酸基をトリメチルシリル基でキャップし、その後、ジアミンを固定化する試みを行っている。