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近代日本の禁酒運動と教育・メディア―日本禁酒同盟資料館旧蔵史料を対象に

本研究は、近代日本における禁酒運動と教育・メディアとの関係性を解明する。その解明に、日本禁酒同盟資料館の旧蔵史料を活用する。主な内容は次の通りである。1日本国民禁酒同盟(1920年結成)、姉妹団体の日本学生排酒聯盟(1922年結成)の活動に着目し、これらが学生や児童を禁酒運動に取り込みながら運動を展開したかを解明する。2同盟や聯盟が刊行したメディア、『禁酒新聞』、『のぞみの友』、『無酒国』などの編集方針と編集組織、執筆陣の分析を通し、メディアの禁酒教育への影響、各学校の運動家間のネットワークの解明を行う。3未成年者飲酒禁止法の運用、外地への拡張や改正をめぐる論議を、1、2を踏まえ解明する。
表面波スペクトロスコピーを利用した極表面層の温度プロファイリングの実証研究

本研究は、超音波を用いた材料表面温度勾配の定量的評価に関するもので、数値シミュレーションと実験の両面から検討を行なった。まず、Bi数を指標とした理論的検討によって、多くの工業金属材料では表面層に急激な温度勾配をある一定時間、安定的には存在させるのは難しいことが確認された。そこで、差分法数値シミュレーションによる検討を行った結果、表面波分散による温度勾配の評価は理論的には可能であるが、現実に予想される音速測定の実験誤差を考慮すると、温度勾配定量計測は現状ハードウェアでは難しいことがわかった。しかし、比較的緩やかな温度勾配であれば既存の超音波計測手法を用いて評価できることが実証された。当該研究は、材料表面層の深さ方向の温度勾配の定量評価に関する新しい知見を得るとともにその非破壊モニタリング手法を創出することを目的としている。本年度は、昨年度の結果を基に、表面温度勾配の定量的評価に関して数値シミュレーションと実験の両面から検討を行なった。主な結果は以下のとおりである。表面温度勾配の定量評価に関する数値シミュレーションによる検討Bi数を指標とした理論的検討によって、多くの工業金属材料(鋼、アルミニウム)では通常環境下では数ミリメートル以下の表面層に急激な温度勾配をある一定時間、安定的には存在させるのは難しいことがわかった。そこで、まず、差分法を用いた数値シミュレーションにより、温度勾配を有する材料表面上の弾性表面波の分散特性評価を行い、温度勾配と無次元周波数分散の関係について調べた。その結果、表面波分散による温度勾配の評価は理論的には可能であるが、現実に予想される音速測定の実験誤差を考慮すると、実用レベルで信頼性のある温度勾配の定量計測は現状ハードウェアでは難しいことがわかった。非接触超音波法の適用に関する検討上記の結果に基づいて、比較的緩やかな温度勾配の評価を試みることとした。ここでは、直径10mmから100mmの鋼性円柱を対象として、その表面加熱時の深さ方向の温度勾配のモニタリングを行った。まず、レーザー超音波法を援用した加熱材料の表面波計測システムを構築した。このシステムを用いた円柱表面近傍の温度勾配の非接触定量評価法を提案した。ガスバーナで加熱した円柱に同システムを適用し、円柱の表面温度ならびに表面近傍の温度勾配を定量的に評価・モニタリングした。得られた結果は赤外線カメラによる円柱側面温度計測結果とほぼ一致したことから、ここで提案した手法の妥当性が示された。これにより超音波法による表面温度勾配計測の基礎が築かれたものと考える。本研究は材料表面層の深さ方向の温度勾配の定量評価に関する新しい知見を得るとともにその非破壊モニタリング手法を創出することを目的としている。本年度は、材料表面を伝搬する超音波(一般に表面弾性波と呼ばれるもので、以下では表面波と略す)の伝搬挙動が材料表面特性に極めて敏感であることに着目し、これを材料表面近傍の温度勾配の評価に活用することを目指していくつかの基礎的な検討を行なった。(1)工業材料の極表面の温度勾配の存在に関する理論的検討本研究では材料表面層の温度勾配、特に極表面層に存在する急激な温度変化ならびにその過渡変化を高周波表面波により検出し、その定量評価を行うことを目的としているため、その実証試験の方法を吟味することは非常に重要である。そこで、加熱される金属材料(鋼、アルミニウム)を対象として表面層の温度勾配の存在についてBi数を指標とした理論的検討を行なった。その結果、通常環境下では多くの金属材料では数ミリメートル以下の表面薄層に急激な温度勾配を安定的には存在させるのは難しいことがわかった。この結果を踏まえて、次年度の実証実験の方法を精査することとした。(2)非接触超音波法の適用に関する検討本研究の目的達成のためには高温材料の表面波挙動を高精度で測定することが不可欠である。それを具現化するために、レーザー超音波法を援用した非接触計測システムを構築した。また、赤外線カメラ(本研究により購入)を同システムに組み込み、表面波と表面温度との同期モニタリング・解析システムを構築した。これにより加熱材料表面の高精度な表面波スペクトロスコピーによる温度計測実験の基礎が築かれたものと考える。(3)表面層に温度勾配を有する材料を伝播する表面波の周波数分散を順計算するための差分法シミュレーションを開始した。初期の目標の妥当性を検証することで実証実験の問題点と解決法を精査することができた。また、実証実験のためのハードウェアを概ね構築することができた。さらに、次年度の実験方法を詳細に検討するための数値シミュレーションに着手できた。以上を踏まえると、研究は概ね順調に進んでいると考えられる。まず、現在遂行中の数値シミュレーション結果を取りまとめ、実証実験において実現すべき表面温度勾配(最高温度、勾配の程度、勾配の深さ、勾配の形態)を具体的に設定する。この結果を踏まえて、表面加熱媒体の表面波データに基づく表面温度勾配同定のための逆解析手法を構築する。

次いで、加熱材料に対する非接触表面波計測実験を遂行し、温度プロファイリングを試みる。3次元差分解析のためのソフトウェアを購入し、上記の数値シミュレーションの高度化をはかる。進展状況次第では、検証実験のための高温超音波センサーを購入することを予定している。
カルシウム感受性外向き整流性クロライドチャネルの構造・機能相関

これまで多くの報告が示すように外向き整流性クロライドチャネル(ORCC)とCFTRとは機能的に共役することが示されていたが、このORCCの1次構造が明らかにされていなかったため、分子レベルでの解析は行えなかった。しかし、今回、申請者らはpatch-clamp法による機能解析を行った結果、CIC-3,-5はORCCであることを示した。(Neuron,1995;JBC,1996)。ORCCであるCIC-3とCFTRとの共役機構解明のため、CFTRとCIC-3とを安定的に共発現する細胞系を樹立した。この発現細胞に対しpatch-clamp法による機能解析を行い、CIC-3 ORCCのcAMPに対する制御機構の変化を明らかにした。人の生体、特に気道上皮で機能的に存在するかを調べるためCIC-3antisense阻害実験を人の気道上皮細胞に対し行った結果、CIC-3 ORCCは生体内でも機能していることを示唆した。また、CIC-3 cRNAprobeにてin situ hybridizationを行い、肺、腸、膵の分泌上皮細胞に局在することを示した。以上の内容は現在投稿中である。現在、CFTRと機能的に共役してチャネルの整流性に関与する部位を特定すべく、CIC-3変異導入遺伝子の発現実験を行う予定である。一方、CIC-5を安定的に発現した細胞系を用いて、single channel levelでの機能解析を施行中である。
国際私法における当事者自治の原則

今年度においては、前年度における当事者自治の生成・発展に関する歴史研究を踏まえたうえで、さらに現代国際私法における当事者自治の果たす役割について考察するため、その制限法理に絞って研究を進めた。わが国においては60年代以降、当事者自治の制限法理として「強行法規の特別連結」というドイツ法上の考え方が紹介され、その法例への導入の可否をめぐる議論がなされているが、その「強行法規の特別連結」概念は論者によって説明が異なっており、したがってこの議論も必ずしもかみ合っていない。そこで、まず諸外国において「強行法規の特別連結」がどのような理論として理解されているのか根本的に検討しなおす必要があると考えられたため、特にドイツ国際私法における国際的消費者契約における準拠法の決定と強行法規の適用問題に焦点を当てて論稿をまとめた。その検討の結果、明らかになったのは、ドイツにおいては「強行法規の特別連結」という概念が一般に広義で用いられているのに対して、わが国では「強行法規の特別連結」概念に広狭二義あることを的確に指摘することなく議論が進められていた点である。広義の「特別連結」概念に従い、抵触法上の根拠があってはじめて連結がなされると考えれば、法例の解釈論として「強行法規の特別連結」理論を導入できないことになろうが、狭義の「強行法規の特別連結」の考え方によれば、そもそも抵触法的指定とは別次元の問題であると考えられるため、わが国においても一つの理論として導入しうるものと考えられる。このような概念整理を行ったうえで、わが国におけるこれからの議論につなげていく必要があろう。この研究成果は、本学の紀要である『法学』1999年第5号に掲載される予定である。今年度においては、当事者自治の原則の生成・発展に関する歴史研究を進めると同時に、本原則が今日の国際私法において果たす役割を探るため、現代国際私法の問題として生じてきたその当事者自治の原則の制限法理についても研究した。それは、特に金融・経済法のように国家の経済政策の実現のため、あるいは労働法・消費者保護法のように弱者の権利保護のため、準拠法の決定をもはや当事者の自由に委ねていたのでは対処できず、ために一定の制限法理を国際私法において導入する必要があるとかねてから指摘されてきた分野である。わが国の従来の学説において、強行法規の特別連結理論あるいは国家管轄権の問題として様々に論じられてきたものの、いまだ定説と呼ぶべきものもなく、更なる議論の積み重ねが必要であると考えられる。そこで、本年度の研究においては、従来のわが国の裁判例・学説の整理をし、ドイツ法上の議論と対比させながら、わが国法例の解釈論としてどこまで踏み込むことができるのか検討した。その成果は、Yuko Nishitani,Das internationale Arbeitsvertragsrecht in JapanとしてRecht in Japanにまもなく発表される予定である。来年度においては、当事者自治の原則の歴史的発展過程をたどることによってその理論的根拠を探るという作業を進めつつ、ドイツ、イタリア及びスイスにおける議論を検討対象として比較法に重点を移し、わが国の解釈論ひいては来るべき法例改正を射程に入れた研究を行う予定である。
希土類金属および希土類-遷移金属合金薄膜の低温酸化挙動の観察

希土類金属は、新しい機能を出現させる元素として期待され、希土類金属を含む薄膜の利用も今後多くなることが予想される。希土類-遷移金属系合金薄膜の作製について、及び室温付近での酸化の挙動を、低圧から大気圧までの圧力範囲にて具体的に測定した結果を報告する。モデル組成として最近磁性材分野にて注目されている超磁歪を示すTbFe_2を取り上げ、その薄膜化を試みた。薄膜形成法として、アルゴンイオンビームによるスパッタ法をもちいて、TbFe_x組成の合金ターゲット、及びTbとFeチップ材を組み合わせたターゲットにより、所定の組成を持った薄膜を得る条件を見い出した。このとき、ターゲットに対する基板の位置によっても組成が異なる結果が得られ、ターゲット組成のみならず基板位置が重要である知見が得られた。TbFe_2薄膜(5mum)を超高真空下で作製した後、300Kにて1x10^<-2>Pa程度の酸素にさらし、反応による水晶振動子の周波数変化をペンレコーダーで計測した。また、一定時間毎にオージェ電子分光分析を行った結果、酸化反応が大きく2段階に分かれていることが理解された。すなわち、初期の酸化反応では、非常に速い速度でTbが選択的に酸化され、表面がTb酸化物で覆われ、これが対物線則に近い反応速度で全体の酸化膜厚の半分以上まで成長してゆき、かつ最初の数分から数時間の間に生じることがわかった。その後、Tb酸化膜中、及びその下層に存在する金属Feが酸化反応により表面に拡散し、表面がFe酸化物で覆われる結果となった。これらの酸化膜はおよそ250nmの厚さであり、以後数週間大気中にさらした後でも、その構造はほとんど変化せず、この薄膜をデバイスなどに応用したばあいでも、薄膜厚が十分厚ければ特に保護膜などを必要としないことを示唆している。
歯周炎再発患者の唾液中に含まれるサイトカインの総合的解析

歯周炎再発のメカニズムを解明するための基礎的研究として、25名の歯周病患者から採取した唾液中のサイトカイン濃度および歯周病原細菌数を定量解析し、歯周所見との関連性について検討を行った。その結果、インターロイキン1β,8,12, 8、腫瘍壊死因子α、インターフェロンγ、血管内皮増殖因子、マクロファージコロニー刺激因子、マクロファージ遊走阻止因子、肝細胞増殖因子と4mm以上の歯周ポケットを有する歯数およびプロービング時に出血を認めた部位数との間に有意な正の相関が認められた。歯周病は慢性疾患であり、基本治療あるいは外科治療後のメインテナンスが重要である。基本治療あるいは外科治療が成功したとしても、メインテナンス期に移行し、ある期間が経過すると歯周病が再び進行している場合も少なくない。しかし、その再発のメカニズムについては不明な点が多い。本研究では、歯周炎再発のメカニズムを解明するために、マルチプレックスビーズテクノロジーを用いて、歯周炎再発患者の唾液中に含まれるサイトカインを網羅的に定量解析する。さらに、リアルタイムPCR解析システムを用いて唾液中の歯周病原細菌を定量し、特に多く認められる菌種について調べる。本年度は、ボランティアより唾液を採取し、マルチプレックスビーズテクノロジーを用いたサイトカイン濃度の測定およびリアルタイムPCR解析システムを用いた歯周病原細菌数の測定を行い、再現性を調べた。その結果、サイトカインではIL-1β、IL-8、IP-10、VEGF、歯周病原細菌ではProphyromonas gingivalis, Aggregatibacter (Actinobacillus) actinomycetemcomitans, Campylobacter rectusで再現性が得られることが明らかになった。次年度は、徳島大学病院歯科衛生室にて定期的に歯周病のメインテナンス治療を受けている患者のうち、歯周炎が再発し、抜歯処置が必要である患者の唾液中に含まれる上記サイトカインおよび歯周病原細菌を定量解析し、歯周炎の再発を認めない患者と比較検討する。本研究の目的は、歯周炎再発のメカニズムを解明するための基礎研究として、歯周炎再発患者の唾液中に含まれるサイトカインを網羅的に定量解析し、歯周所見および唾液中の歯周病原細菌数との関連性について検討を行うことである。昨年度は、口腔疾患のないボランティアより唾液を採取し、マルチプレックスビーズテクノロジーを用いたサイトカイン濃度の測定およびリアルタイムPCR解析システムを用いた歯周病原細菌数の測定を行い、再現性が得られることを確認した。本年度は、研究への協力に同意した徳島大学病院に通院中の25歳から73歳までの25名の歯周病患者(男性9名,女性16名,平均年齢51.3±10.6歳,平均現在歯数26.5±2.8本)から採取した唾液中に含まれるサイトカインおよび歯周病原細菌を定量解析し、歯周所見との関連性について検討を行った。その結果、インターロイキン1β, 8, 12, 18、腫瘍壊死因子α、インターフェロンγ、血管内皮増殖因子、マクロファージコロニー刺激因子、マクロファージ遊走阻止因子、肝細胞増殖因子と4mm以上の歯周ポケットを有する歯数およびプロービング時に出血を認めた部位の比率との間に有意な正の相関が認められた。また、総細菌数に対する歯周病原細菌Porphyromonas gingivalisの菌数の比率と5mm以上の歯周ポケットを有する歯数との間に有意な正の相関が認められた。一方、サイトカイン濃度と歯周病原細菌数との間に有意な関連性は認められなかった。
ダイオキシンの生体毒性発現機構の解明

環境汚染物質として有名なダイオキシンは妊娠12.5日(膣栓発見日を妊娠0日として)マウスに強制経口投与すると、胎児に口蓋裂と腎盂拡大という胎児奇形を生じる。ダイオキシンのうち、2,3,7,8四塩化ジベンゾパラジオキシン(TCDDと略)の投与量を0(溶媒),0.625,1.25,2.5,10,20,40,80μg/kg母体体重の割合で投与すると、用量依存的に上記2つの奇形の誘発率が増加する。ダイオキシンはアリール炭化水素受容体とよばれる受容体(Aryl hydrocarbon receptor, AhRと略)を介して、その毒性を発揮する。AhRの遺伝子欠損マウスのヌル型AhR-/-の胎児では、2つの奇形は全く生じない。ヘテロ型AhR+/-では、野生型に比べて、感受性が落ちる。この実験系をもとに本年度は、さらに実験を展開した。AhRによって動く下流遺伝子の中に、AhRの作用を抑制する蛋白が発現してくる。これをAhR抑制因子(AhR repressor, AhRR)という。AhRR遺伝子を欠損したマウスを作製した。このマウスを用いて、ダイオキシンの胎児毒性を評価した。実験する前には、AhRの作用を抑制する因子が欠損することから、AhRRの遺伝子欠損マウスでは、胎児発生毒性が増強することが予想された。実際にAhRR-/-の胎児の口蓋裂、腎盂拡大の誘発をTCDDの用量を上記の通り、増加させて、野生型胎児との比較を行った。結果は予想に反して、AhRR-/-胎児において、奇形誘発は増強しなかった。本年度は、ここまでしか解析はできなかった。なぜ、AhRRがTCDDの毒性を増強しなかったのかについて、さらに検討が必要であると感じ、解析を進めている。ダイオキシンは生体に対して、種々の毒性を及ぼす。毒性のうち、発生毒性として、マウスの胎仔に口蓋裂・腎孟拡大を誘発する。今回の研究では、この誘発機序を検討した。1)腎孟拡大を評価するための、基礎データとして、尿管の上皮細胞の細胞回転を明らかにした。すなわち、今までこの上皮は、移行上皮といわれてきたが、微細形態学的・組織化学的に検討したところ、重層扁平上皮であることが明らかとなった。2)ダイオキシンは、その生体毒性を発揮するときに、ダイオキシン受容体(アリール炭化水素受容体、Aryl hydrocarbon receptor,略してAhR)と複合体を形成し、核の中に入って、DNAのダイオキシン反応配列を認識し、これと結合し、下流の遺伝子発現を起こすとされる。下流の遺伝子の中には、チトクロームP4501A1の他、ダイオキシン受容体抑制因子(ALR repressor,略してAhRR)がある。AhRRはAhRの作用を抑制する作用がある。今回、AhRR遺伝子欠損マウスを作製した。このマウスをC57BL/6Jマウスにもどし交配を行った。AhRRが失われると、ダイオキシンの作用は増強すると予想される。この作業仮説のもとに、ダイオキシンが口蓋裂・腎孟拡大を起こす現象に及ぼすAhRR遺伝子欠損の影響を評価する作業を続けた。明確な結論はまだ出ていない。実験は、AhRR+/-ヘテロマウスの雌雄を交配して(膣栓発見日を妊娠0日)、妊娠12.5日にダイオキシンを投与して、母体を妊娠18.5日に殺し、胎仔の口蓋・腎孟を観察した。胎仔の遺伝子型は+/+,+/-,-/-の3つの形を持つ。野生型の胎仔とAhRRノックアウトホモの胎仔の、口蓋裂・腎孟拡大の感受性を比較すると、ダイオキシンにより、AhRRノックアウトホモの胎仔の感受性が増加していることが予想される。現在、実験を展開している。

実際にAhRR-/-の胎児の口蓋裂、腎盂拡大の誘発をTCDDの用量を上記の通り、増加させて、野生型胎児との比較を行った。結果は予想に反して、AhRR-/-胎児において、奇形誘発は増強しなかった。本年度は、ここまでしか解析はできなかった。なぜ、AhRRがTCDDの毒性を増強しなかったのかについて、さらに検討が必要であると感じ、解析を進めている。
電気伝導性プレート状触媒による反応場への電気的刺激の効果

1.実験方法触媒燃焼活性が高く,電気伝導性を有し、プレ-ト状触媒担体に塗布できる融媒材料として、酸化ルテニウム抵抗ペ-スト(昭栄化学工業製、R9110N)を用い、活性を向上させる添加剤に有機白金塩を使用した。調製したペ-ストを長さ14mm厚さ0.5mmの正方形の石英板上に一様に塗布し、空気中で500°Cで焼成を行った。焼成後、触媒を塗布した石英板を反応プロ-ブに固定した。触媒表面の温度は非接触の放射温度計を用いて測定した。石英板上の両端に電極を固定し,直流電流を0.1Aから0.5Aの範囲(0.4W6W相当)で流した。そのプロ-ブを反応器内に設置し、反応器温度を200°Cから400°Cの範囲の所定の温度に設定し、600ppmの濃度に空気で希釈したアセトンを線流速7.9x10^<ー3>5.3x10^<ー2>[m/s]で反応面に垂直に流し微分反応管とした。2.結果と考察(1)ヒ-タ応答特性200°Cに設定した反応器内に常温の反応ガスを導入して反応させた場合の通電量と触媒表面温度の関係の経時変化から通電とともに触媒温度が上昇しスタ-トアップ時の急速昇温や、反応時の反応温度の制御に電気エネルギ-が有効であることを示した。(2)通電量と反応速度白金を入れずに500°Cで2時間焼成した触媒皮膜について燃焼反応の結果、触媒面の温度と触媒体単位表面積当りの反応速度との関係から、同じ触媒表面温度でも通電している場合のほうが反応速度が高い値を示した。さらに白金を混入した触媒を用いて、焼成温度の異なる基板の反応の活性化エネルギ-と通電量との関係を調べた。500°Cで焼成した基板は、印加電流の増加とともに活性化エネルギ-が低下する現象が見られた。今年度の結果から、触媒燃焼における通電の効果が認められ、新しい反応制御の方法の手がかりを得ることができた。来年度はより詳しく現象の確認を行う計画である。
非線形超音波顕微鏡の開発とそれによる接合面健全性評価

本研究は,構造物内部あるいは接合界面に存在する、線形超音波あるいは放射線等で検出不可能な、微細な不完全結合部(マイクロクラック、キッシングボンドなど)を非破壊的に検出するため,大振幅超音波を入射し不完全接合部の繰返し打撃・摩擦により励起される,2次高調波(入射波周波数の2倍の周波数を持つ波)振幅を計測し,入射波振幅に対する比を2次元画像表示する装置の開発を目的とした.主な研究成果は以下の通りである.1)従来の固体の非線形超音波計測法と異なり,超音波素子を試験片に貼りつけることなく,市販の大振幅超音波発生装置,超音波センサーを用いて、0.4%以上の2次高調波振幅比(感度は0.1%)を測定する方法を開発した.これにより材料・構造の任意の位置での高調波計測が可能になる。2)水浸集束センサーを用いて固体接合部に超音波エネルギーを集中させ,発生した高調波を広帯域のハイドロフォンで検出する計測システムを開発し、線形超音波法では界面反射波が検出できない程度の、ごくわずかな拡散接合界面特性の変化を検出できることを実証した。これによって,従来法では不可能であった,高信頼性が要求される航空機ロケット,自動車などの高品位接合部の構造健全性評価が可能となる.3)閉口疲労き裂面で励起される漏洩表面波の2次高調波を測定することにより,深さが1-2mmのき裂深さを定量的に計測する方法を開発した。これにより圧力容器の開放点検時に閉口しているき裂状欠陥のその場非破壊寸法測定が可能となる。4)固体材料中あるいは表面に存在するナノメートル程度の隙間を模擬する接触要素を用いて,大振幅超音波によりそれら隙間で励起される2次高調波の発生・伝播状況を可視化する動的有限要素法を開発した.5)特許【非線形超音波による接合界面健全性評価法及び装置】の出願準備中である.6)本研究を契機に非線形超音波による材料評価に関する2件の民間との共同研究を実施している。本研究では,異種あるいは同種材料接合面に大振幅超音波を入射して,不完全接合面での透過波あるいは反射波を受信しそれらに含まれる高調波成分を検出する過程を測定対象領域について走査しながら繰返し,その結果を画像表示する非線形超音波顕微鏡の開発,及びそれを用いた金属とセラミックス,樹脂系複合材接合界面強度を非破壊的に評価することを目的とする.本年は研究の初年度であり,不完全接合面での2次高調波発生の機構を解明するための特殊要素を用いた有限要素法波動解析,リアルタイムで複数の高次高調波成分を測定できる非線形超音波測定装置を購入し,それと組合せて用いる計測ソフトウエアの開発を行った.本年度で選られた主な知見を以下に示す.1.不完全接合界面での非線形応力ひずみ特性(不完全界面での圧縮応力波の部分的透過・引張応力の反射)を表す特殊要素を有限要素波動伝播解析プログラムに組み込み,不完全接合界面での高調波発生を解析し,従来の非線形連続体で理論的に予測された,2次高調波成分が基本波振幅の2乗に比例すること,それが不完全接合層の厚さに比例することなどが明かとなった.2.高速平板衝撃で円板内部に微細き裂集団を発生させた試験片について,従来の超音波測定装置を用いて収録した波形のFFT処理により2次高調波振幅を抽出でき,それが基本

波振幅の2次関数で表されることを明らかにした.本研究では,異種あるいは同種材料接合面に大振幅超音波を入射して,不完全接合面での透過波あるいは反射波を受信しそれらに含まれる高調波成分を検出する過程を測定対象領域について走査しながら繰返し,その結果を画像表示する非線形超音波顕微鏡の開発,及びそれを用いた金属とセラミックス,樹脂系複合界面強度を非破壊的に評価することを目的とする.本年度の研究で得られた主な知見を以下に示す.1.疲労き裂のように,構造物表面に存在するほとんど閉じたき裂(不完全接合界面)での非線形応力ひずみ特性(不完全界面での圧縮応力波の部分的透過・引張力の反射)を表す特殊要素を有限要素波波動伝播解析プログラムに組み込み,縦波及び横波の連成する表面波の高調波発生を解析し,従来の非線形連続体で理論的に予測された,2次高調波成分がき裂面のクラッピング(動的繰返し打撃)により周期的に励起されることを見出した.2.実際にアルミニウム合金に疲労き裂を伝播させ,水浸表面波法により,ほとんど閉じた疲労き裂部を通過した表面波の2次高調波を検出できることを示した.またき裂を閉じる圧縮応力を負荷したとき、基本波振幅の増加は数%程度であるが、2次高調波成分は数倍まで増大すること,ある程度以上の圧縮応力ではそれが減少することなどが明らかとなった.3.非線形超音波計測装置と通常の圧電式探触子を用いてを用いて、不完全接合面で励起される2次高調波と3次高調波が収録できることを明らかにした.本研究では,異種あるいは同種材料接合面に大振幅超音波を入射して,不完全接合面での透過波あるいは反射波を受信しそれらに含まれる高調波成分を検出する過程を測定対象領域について走査しながら繰返し,その結果を画像表示する非線形超音波顕微鏡の開発,及びそれを用いた金属とセラミックス,樹脂系複合材接合界面強度を非破壊的に評価することを目的とする.本年度の研究で得られた主な知見を以下に示す.1.疲労き裂のように,構造物表面に存在するほとんど閉じたき裂(不完全接合界面)での非線形応力ひずみ特性(不完全界面での圧縮応力波の部分的透過・引張応力の反射)を表す特殊要素を有限要素波動伝播解析プログラムに組み込み、縦波及び横波の連成する表面波の高調波発生を解析し,き裂面のクラッピング(動的繰返し打撃)により周期的に励起される2次高調波のき裂深さ依存性、き裂面の表面波伝播方向に対する傾きの依存性を明らかにした.き裂長さが表面波波長の3倍以上では高調波振幅が飽和すること,表面に45度傾斜したき裂ではクラッピングによりき裂分が片持ち梁状に振動することを明らかにした.2.アルミニウム合金7075に疲労き裂を伝播させ,水浸表面波法により,ほとんど閉じた疲労き裂部を通過した表面波の2次高調波がき裂深さに依存してある限度まで増大することを示した.また水及び超音波センサーの非線形性を考慮して,最適高調波計測条件を求めた.この方法を用いれば,原子力発電所機器で問題になった閉口き裂の深さ評価が可能になる.3.水中において集束型センサーを用いて大振幅超音波を固体中に励起し,超広帯域のハイドロフォンを用いて高調波を検出する方法を用い,試験片の面に並行に走査することにより,水の非線形性を抑制し,固体材料の非線形性だけを抽出し画像化することが可能になった.
戦間期欧州における平和主義とその利用：ハンガリーとフランスの人権連盟を手がかりに

本研究課題は、戦間期ヨーロッパにおける国際関係を平和主義の理念とその運用状況の分析を通じて多角的に議論することを目的としている。歴史学を主な手法とした地域研究の観点から進め、フランス人権連盟の活動、フランス国内のハンガリー人権連盟の活動、それを受けたハンガリー国内の改革派知識人の活動を、他の国際的な平和主義運動やコミンテルンとの関係も踏まえながら比較し、戦間期のヨーロッパにおいて平和主義が各政治集団の意向で政治利用される状況を明らかにすることを目指す。採用第2年度目の本年度は、フランス国内でのハンガリー人権連盟の活動の概要を把握することを目指した。昨年度と同様に、ハンガリー人権連盟の成立過程において重要な役割を果たしたハンガリー系亡命共和主義者の活動を、二つの観点(1918年10月の革命を主導した政治家集団と人権連盟との関係/ハンガリー国内での活動に限界を感じた共和主義者と人権連盟ならびにフランス国内のハンガリー系亡命者)から分析した。その際には、ハンガリー人権連盟において中心的な存在だったボータ・エルネーの回顧録を重要な参考文献とした。その分析を通じて、1925年後半以降のハンガリー人権連盟指導部では旧社会民主党中央派が主導するようになったことが明らかとなった。また、ハンガリーをめぐる当時の国際関係だけでなく、社会主義政党を取り巻く国際情勢も、当初予想していた以上に彼らの活動に影響していたことも判明した。彼ら亡命共和主義者の活動に対抗して、ハンガリー政府側もフランスにいる非左派系のハンガリー人の組織化を試みた。この点については今後も調査を進める計画である。就職のために本年度末を以て日本学術振興会特別研究員を辞退することとなったが、本研究課題については今後も継続して取り組む所存である。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。採用初年度の本年度は、ハンガリー人権連盟の活動とハンガリー国内の改革派知識人の平和主義運動に対する見解の整理を課題とし、特にハンガリー人権連盟の成立過程において重要な役割を果たしたハンガリー系亡命共和主義者の活動を二つの観点(1918年10月の革命を主導した政治家集団と人権連盟との関係/ハンガリー国内での活動に限界を感じた共和主義者と人権連盟ならびにフランス国内のハンガリー系亡命者)から分析した。その分析を通じて明らかになったのは次の二点である。一点目は、このハンガリー系亡命共和主義者たちが列強に自身の主張を発信する上でパリ講和会議主導で設定された戦間期中・東欧の国際体制を利用していたことである。二点目は、特に1918年10月の革命を主導した政治家集団たちに見られた特徴である。彼らは、ハンガリー政府との差異化を図って領土修正の主張を回避し、また共産主義とも一定の距離を取りながら、第一次世界大戦後のヨーロッパの政治枠組みへの対案を提示することを試みた。このため、列強諸国に働きかける際の活動方針の選択肢を結果的に狭めてしまったことが指摘できる。これまでの研究では「パリ講和会議主導で設定された戦間期中・東欧の国際体制に対するオルタナティブ」としての視角からハンガリー系亡命共和主義者の活動を検討してきた。

本年度も当初はその観点から研究を進めていたが、研究成果を公表する過程でそのオルタナティブとしての限界についても考察する必要を指摘され、彼らの活動を同時代の国際関係の中でより広く位置づけることが可能となったから。ハンガリー人権連盟の活動、特にその成立過程において重要な役割を果たしたハンガリー系亡命共和主義者の動向に注目した初年度の成果を踏まえ、次年度は彼らの政治活動と他の政治主体(フランスの人権連盟など)との関係について同時代のヨーロッパ史の文脈に位置づけながら考察することを目指す。その際には、ハンガリー系亡命共和主義者の政治活動をパリ講和会議主導で設定された戦間期中・東欧の国際体制に対するオルタナティブとして解釈する従来の視角を採用するが、本年度の研究の中で明らかになったように、そのオルタナティブの可能性の限界についても意識した議論を可能であれば提示できるようにしたい。
脳幹コリン作動性システムの標的と作用機構

中脳の黒質緻密部(SNc)や腹側被蓋核(VTA)のドーパミン作動性ニューロンは報酬に伴う強化学習過程や線状体や前頭葉の活動を制御して運動制御に関わることが知られている。ドパミン細胞は主要な入力源として中脳の脚橋被蓋核や背外側被蓋核よりコリン作動性入力を受けることが知られている。そこで今回我々は生後12-19日齢のラットの中脳矢状断切片においてSNcやVTAのドーパミン細胞よりwhole cell記録を行い、アセチルコリン(ACh>1mMをpuff投与して電流応答を調べた。するとAChの投与は早い内向き電流応答を示した。この応答は一部のカルシウム感受性非選択的陽イオン透過性電流(Ca activated non-selective cation current=I_<CAN>)のブロッカーであるfulfenamic acid(FFA)200μMによって30%減弱した。このFFA感受性電流成分は細胞内カルシウムをBAPTAで木レートしたり細胞外のCaを除くと生成せず、またニコチン型アセチルコリン受容体の拮抗薬であるmecamylamineで完全に押さえられるので、ニコチン受容体を通過して細胞内に流入するCaによって2次的に活性化されるICANであると考えられた。またこの電流成分の生成にはニコチン受容体のなかでもdihydro-β-erythroidine(DHβE)で完全に押さえられる非α7型受容体とmethyllycaconitine(MLA)によって抑制されるα7型受容体の両方が必要であることが明らかになった。またこの電流西武は-40mVから-80mVの範囲でnegative slope conductanceを示すことからドーパミン細胞の興奮性シナプス応答を顕著に増強する機能があることが明らかになった。
ヒトiPS細胞を用いた脱毛症治療薬の創薬スクリーニング系の確立

本研究では、従来必要とされたフィーダー細胞なしの簡便な方法で培養したヒトiPS細胞から、ヒトの毛包の本体を成すケラチノサイトと毛包の再生などを司る毛乳頭細胞の特性を有する2種類の細胞を作成し、それらを共に培養することでヒトの毛髪の成長の要である毛球部の性質を模倣した実験系の作成を試みた。その結果、完全ではないもののヒト毛包で生じる細胞間の相互作用を再現するモデルを確立することができた。これは今後の改良により脱毛症に有効な薬剤のスクリーニングをするための技術的基盤の一つとなりうる。本研究の目的は、採取の困難なヒト毛包由来細胞に替わり、培養の比較的容易なフィーダーフリーの条件下で維持したヒトiPS細胞を用いて社会的ニーズの大きい脱毛症の治療薬に供するスクリーニング系を確立することである。計画の初年度となる本年は申請書の記載に従い1)フィーダーフリーの条件下で培養したヒトiPS細胞から毛包本体を構成する主な細胞であるケラチノサイトと毛包間葉系細胞を代表する毛乳頭細胞への誘導を試み2)両者を共培養する条件の確立を試みた。ケラチノサイトへの誘導に関しては申請者らが予備実験で確立していたレチノイン酸とBMP4を用いた誘導法でフィーダーフリーiPS細胞から比較的安定してケラチノサイト様の形態を有し、ケラチノサイトの代表的マーカーであるケラチン14を高い効率で発現する細胞を誘導できたが、得られた細胞は分化傾向が強く容易に角化するため改修できる生きた細胞の数に限りがあることが今後解決するべき課題として残された。その解決のため分化傾向の少ない培養液を使用した誘導条件の改良に着手している。また間葉系細胞についてはフィーダーフリーのヒトiPS細胞から間葉系細胞を誘導し、幹細胞マーカーの発現と骨細胞、脂肪細胞、軟骨細胞への分化誘導能を確認、幹細胞の特性を有することを確認した。さらに、この細胞をレチノイン酸とWNT、BMP、FGFシグナルの活性因子を含んだ毛乳頭の特性を有する培地にて分化させた。こうして得られた二つの細胞分画をトランスウェルを用いてケラチノサイト用培地、毛乳頭細胞様培地を混合した培養条件で共培養するところまで達成したが、細胞の生存率、毛包マーカーの発現などについて更なる検討が必要である。ケラチノサイトの誘導に関してはほぼ安定して今後の実験計画を遂行可能な条件を確立した。様々な工夫を試みたが結局、申請者らが過去にフィーダーを用いて確立した誘導条件をほぼ踏襲した条件がもっとも確実に効率良くケラチノサイトを作成可能であることが収率、特異的マーカー発現解析の結果から明らかとなった。間葉系細胞に関してはフィーダーフリーiPS細胞からの誘導でも幹細胞マーカーを発現し、多分化能を有する幹細胞の特性をもつ細胞が誘導可能であることを示すことができた。ただし、共培養を試みることを最優先としたため、毛乳頭細胞の特性を与える段階を経たヒトiPS細胞由来間葉系細胞がどの程度特性を獲得したかについての解析を十分検討することができなかった。共培養系の確立に関しては、ヒトiPS細胞由来の上皮・間葉系細胞を共培養することは達成したものの、共培養後の細胞の生存率などを鑑みると培養液などに関してはさらなる工夫が必要である可能性がのこった。以上より、計画立案の段階で予定した実験計画を一応クリアしてはいるものの、間葉系細胞の機能解析、共培養系の安定化に関しては技術的課題を残した。これらの点を総合的に考慮しておおむね順調に進展していると判断した。本研究の目的は、フィーダーフリーの条件で維持したヒトiPS細胞を用いてヒト毛包における上皮ー間葉系相互作用を模倣する実験系を確立し、それによる薬剤スクリーニングの可能性を模索することである。前年度の研究でヒトiPS細胞ラインからレチノイン酸、組換えBMPタンパクを添加したケラチノサイト培地によりケラチン14を発現するケラチノサイト分画を誘導したが、角化傾向強く生存率が不良であった。本年度は分化誘導する細胞数を大幅に増やし、コラーゲンコートディッシュへの継代の時期を遅らせるなどの工夫により、実験に十分な収量のケラチノサイトを安定して得る技術をほぼ確立した。また、前年度多分化能を確認したヒトiPS細胞由来間葉系細胞についても収量を確保することが可能になり、WNT、BMP、FGFシグナル活性化因子を用いて毛乳頭細胞様の細胞を得ることができた。これらにより本年度は、ヒトiPS細胞由来の毛包ケラチノサイト相当細胞、毛乳頭相当細胞からなる共培養系を比較的安定して作成することが可能になった。正常ヒトケラチノサイト、毛乳頭細胞からなる共培養をコントロールとしてヒトiPS由来細胞からなる共培養系における毛包上皮、毛乳頭のマーカー遺伝子の発現をみたところ、ヒトiPS由来細胞細胞からなる共培養系はコントロールと比較してKRT75、TRPS1、KRT17、MSX2などの毛包上皮関連遺伝子、ALPL、LEF1、RGS2、IGF1などの毛乳頭関連遺伝子を強く発現しており、少なくとも毛包における上皮ー間葉系相互作用を模倣している可能性を示すことができた。まだミノキシジルを共培養系に作用させても十分な毛包関連遺伝子の発現上昇はみられないものの、今後さらなる改良により目的とする薬剤スクリーニング系を確立するための技術的基盤を築くことができた。

本研究では、従来必要とされたフィーダー細胞なしの簡便な方法で培養したヒトiPS細胞から、ヒトの毛包の本体を成すケラチノサイトと毛包の再生などを司る毛乳頭細胞の特性を有する2種類の細胞を作成し、それらを共に培養することでヒトの毛髪の成長の要である毛球部の性質を模倣した実験系の作成を試みた。その結果、完全ではないもののヒト毛包で生じる細胞間の相互作用を再現するモデルを確立することができた。これは今後の改良により脱毛症に有効な薬剤のスクリーニングをするための技術的基盤の一つとなりうる。研究計画遂行のために必須の3懸案事項の解決を目指す。1)分化を抑制しつつヒトiPS細胞由来ケラチノサイトの増数を可能にする培養技術の開発2)ヒトiPS細胞由来毛乳頭細胞相当細胞の特性の検討とその特性を更に向上させるための条件開発3)上皮・間葉系相互の細胞の生存率を高める共培養条件の工夫である。これらの解決を試みつつ、最適化した共培養系に薬剤を添加することによりヒトiPS細胞由来の細胞だけからなる共培養システムの有用性を評価する必要がある。ヒトiPS細胞由来ケラチノサイトの分化を抑制する方法としてカルシウム添加濃度の低い培養液の使用を予定している。現在使用中の無血清ケラチノサイト培地との比較検討試験では予定の新しい条件で培養した場合の方が細胞の増殖が良好であり、角化傾向も弱いことが明らかになっている。ヒトiPS細胞由来毛乳頭細胞相当細胞の特性の解析にはALPL、NOG、WNT5A、LEF1などの毛乳頭の機能を反映するバイオマーカーの発現を検討する。現在使用中のWNTシグナル活性化因子は細胞毒性が強い印象があるため他のWNTシグナル活性化因子で代用することを想定している。共培養に条件については間葉系細胞の培養に使用する培地(DMEM)とケラチノサイト培地の比率の変更を予定している。本年度、試験的に行った共培養から分離・抽出したRNAとコントロールとしてヒト正常成人ケラチノサイトと毛乳頭細胞の共培養から抽出したRNAを毛包関連分子の発現をreal-time PCRで確認し、ヒトiPS由来細胞だけからなる共培養系において優位に発現している毛包関連分子を選択する。次いで、上記の改良を加えて確立予定の共培養系にミノキシジル、アデノシンなどを添加しマーカーとなる分子の発現の推移を確認し、臨床的に増毛効果が期待されている薬剤のスクリーニングを試みる。皮膚科学
絶滅危惧種シマフクロウの遺伝的多様性評価と遺伝子資源保存の基盤形成

本研究では、北海道における絶滅危惧種シマフクロウの保全をめざして、地域集団の遺伝的多様性を評価し、さらに、細胞・遺伝子資源の保存体制を確立することを目的とした。そのために、ミトコンドリアDNA、マイクロサテライト、および主要組織適合遺伝子複合体(MHC)の集団遺伝学的解析を行った。その結果、どの遺伝子分析においても共通して、ボトルネック後の地域集団の分断と各集団内の遺伝的浮動と近親交配による遺伝的多様性の低下、および、集団間の遺伝的構造が急速に変化したことが示された。さらに、シマフクロウの培養細胞・血液・組織等および抽出したDNAを長期保存・活用するシステムの基盤を確立することができた。本研究の目的は、(A)北海道における絶滅危惧種シマフクロウの保全をめざして、地域集団の遺伝的多様性を評価すること、および、(B)細胞・遺伝子資源の保存体制を確立することである。(A)のために、両性遺伝する適切なマイクロサテライトDNAマーカーを見い出し、シマフクロウ個体の遺伝子型を決定する方法を確立した。さらに、北海道における各地域集団のヘテロ接合度や対立遺伝子数などの遺伝的多様性とその時代的変遷を分析したところ、多くの地域において多様性が低下する傾向にあることが判明した。さらに、地域集団間の遺伝的分化が進行していることも明らかになった。これは、集団間の移動個体が少ないことを示している。一方、従来の生態調査によって記録されている個体関係と本研究によって得られた遺伝子型とを比較解析した結果、雌雄のうちの一方が入れ替わったつがいがいることが判明した。また、母系遺伝するミトコンドリアDNAの多型が見い出され、マイクロサテライトのデータと組み合わせることにより、集団の多様性評価および家系調査がより効率的に進むことが考えられた。今後はこれらのマーカーを用いて、収集サンプル全体の分析を進める必要がある。(B)のために、これまで凍結保存されてきたシマフクロウの皮膚細胞を培養系に戻し、その保存状態を確認した。ほとんどの細胞サンプルが正常に保存されていることが確認された。増殖細胞からゲノムDNA抽出を行い、遺伝子分析に使用するとともに、その保存を行った。本研究の目的は、北海道における絶滅危惧種シマフクロウの保全をめざして地域個体群の遺伝的多様性を正しく評価すること、および、細胞・遺伝子資源の保存体制を確立することである。本年度は、これまでに開発した多型的DNAマーカーを用いて遺伝子型分析を行うとともに、ミトコンドリアDNAの集団遺伝学的解析および剥製標本等を用いたDNA分析を行い、シマフクロウ集団の時代的変遷の解明、および、地域個体群間の遺伝的交流の程度を解析した。その結果、ボトルネック以前の剥製標本等約50個体を含む各年代の約450個体についてDNA分析を行うことができた。北海道シマフクロウ集団において、ミトコンドリアDNAには少なくとも5つのタイプが見出された。過去のボトルネック以前には各タイプが北海道の広い地域に分布し、地域間の遺伝子流動があったことが示された。一方、ボトルネック後には少なくとも1つのタイプが喪失し、他の4タイプの分布範囲が縮小し、現在の各地域集団で見られるタイプは1つか2つになったことが明らかとなった。マイクロサテライト解析においても現在の地域集団間の遺伝的分化が示された。以上の結果は、ボトルネック後のシマフクロウ地域集団の分断とそれによる各集団内の遺伝的浮動と近親交配により、集団間の遺伝的構造が急速に変化したことを示唆している。これらの成果をまとめ、現在、学術雑誌へ投稿中である。さらに、追加の組織標本および剥製から得られたDNAの保存を行った。本研究の目的は、(A)北海道における絶滅危惧種シマフクロウの保全をめざして、地域個体群の遺伝的多様性を正しく評価すること、(B)細胞・遺伝子資源の保存体制を確立することである。(A)のために、北海道大学に保管されているシマフクロウの培養細胞および血液および釧路市動物園等から提供された組織の追加サンプルからDNA抽出を行い、現在から過去にさかのぼって分析できる体制を整えた。昨年度開発した多型的DNAマーカーであるマイクロサテライト遺伝子を用いて、本年度の追加サンプルの遺伝子型分析を行った。これまで得られた全個体サンプルのデータを集計し、集団遺伝学的解析を行った結果、現在の北海道内における地域集団間で遺伝的分化が進んでいること、各地域集団において遺伝的多様性が低下していることが明らかとなった。生態学的調査により、地域集団間の少数個体の移動が報告されているが、そのような移入個体を受けた集団では、遺伝的多様性が増加している傾向が見られた。さらに、母系遺伝子であるミトコンドリアDNAをマーカーとして主な家系の集団を分析したところ、両性遺伝するマイクロサテライト分析と矛盾しない同様の結果が得られた。

一方、シマフクロウのミトコンドリアDNAコントロール領域内に特異的な反復配列を見出し、個体間の変異および種レベルの特徴を解明し、論文発表(Omote et al. 2013)することができた。(B)については、(A)で述べたように現在入手できる現生サンプルのほとんどを分析したので、そのDNAも保存した。本研究の目的は、北海道における絶滅危惧種シマフクロウの保全をめざして、地域個体群の遺伝的多様性を評価すること、さらに、細胞・遺伝子資源の保存体制を確立することであった。本年度は、シマフクロウ集団の病原体に対する免疫力が低下しているかどうかを明らかにするため、免疫に関与する主要組織適合遺伝子複合体(Major histocompatibility complex: MHC)を指標にして集団遺伝学的解析を行った。50年以上前から北海道各地で採取され保存されてきたシマフクロウ約170個体のサンプルについてDNA抽出を行い、遺伝子増幅法と次世代シーケンサーを用いてMHC class II遺伝子座の遺伝子型を決定した。その結果、19種類の対立遺伝子が検出された。地域集団間の多様性を比較すると、遺伝的に大きく分化していることが明らかとなった。さらに、時代経過と比較すると、個体数が減少した時期から多様性が減少してきたことが示唆された。このMHC遺伝子分析の結果は、短期間における遺伝的浮動が、長期間の進化において維持されていた平衡選択の効果に大きく影響を与えたことを示している。さらに、この機能的遺伝子の結果は、昨年まで分析してきた中立的な進化を示すと考えられるミトコンドリアDNAやマイクロサテライトの分析結果と同様に、北海道集団における遺伝的多様性の低下を示すものである。一方、継続して採取されたシマフクロウの血液からゲノムDNAを精製し、保存することができた。これまでの成果により、遺伝的多様性の情報とともに、生きた培養細胞および血液・組織等から抽出したゲノムDNAを長期保存・活用するシステムの基盤を確立することができた。26年度が最終年度であるため、記入しない。保全遺伝学26年度が最終年度であるため、記入しない。北海道において、1980年代から現在までに捕獲または回収されたシマフクロウのほぼ全個体のサンプリングを行うことができた。また、適切なマイクロサテライトDNAマーカーを特定し、シマフクロウ分布地域の全域において、遺伝的多様性の傾向をパイロット的に明らかにすることができた。また、ミトコンドリアDNAの塩基配列の多型性および構造の多様性も、近縁種と比較しながら分析することができた。当初の計画に基づいて成果が得られている。北海道シマフクロウの古い剥製等のボトルネック以前の標本も収集することができ、現在、国内で入手可能なシマフクロウ標本のほとんどを研究対象とすることができるようになった。当初計画していたマイクロサテライトDNA解析およびミトコンドリアDNA解析が急速に進展し、現生集団の遺伝的多様性の把握に加え、多様性の時代的変遷を解明することができた。この時代的変遷の研究成果については、学術雑誌に投稿中である。
光水素発生デバイスにおけるエネルギー制御空間の開拓

人類が直面している環境・エネルギー問題を解決するため、太陽光エネルギーを水素エネルギーに変換可能である“水の可視光分解反応"に関する研究が広く行われている。我々は以前に、光増感能を有するRu(II)錯体と水素生成触媒能を有するPt(II)錯体を単分子中に集約させた単一分子光水素発生デバイスを報告した。本課題では、その電子移動空間、及び、触媒反応空間の制御に基づく高効率光水素発生デバイスの創出を目的とし、研究を進めてきた。具体的には、高効率電子移動空間の構築法として、(1) Ru-Pt間を連結する架橋部位の電子構造制御、(2)過渡吸収分光法を用いた光電子移動機構の解明、(3) DFT計算による光水素生成機構の探索、(4) Ru-Pt型分子デバイスの二量化構造を持つ(Ru-Pt)_2型四核デバイスの構築、を行なった。一方、高活性触媒反応空間の構築法として、(5)白金触媒中心の電子構造制御、(6)ストップトフロー法を用いた水素生成反応機構解明、(7) Pt(II)錯体の電極固定と電気化学的機能評価、(8)白金二核錯体を触媒活性部位に持つRu-Pt_2型分子デバイスの構築、(9)強配位子場を有する白金錯体の触媒活性機能評価及びその分子デバイスの構築、を行なった。研究(1)で合成した種々の単一分子光水素発生デバイスについて、その触媒活性変化について考察を行なった。その結果、Ru-Pt間をアミド結合などのπ共役系スペーサーで連結したデバイスでは触媒活性を示す一方、Ru-Pt間のπ共役系がメチレン鎖で分断されたデバイスでは全く触媒活性を示さないことが明らかとなった。また、アミド結合で繋がれた一連のデバイスを比較した際も、その活性に顕著な変化が現れた。DFT計算(研究(3))の結果、架橋配位子上に存在するLUMO軌道が触媒活性部位である白金近傍に存在することが、高い活性を生み出す鍵構造となることがわかった。更に、研究(4)より、デバイスの三重項励起状態が比較的短寿命であることが水素発生触媒機能の発現に重要であることも明らかとなった。水素発生触媒部位の基礎研究とし、各種の新規多核錯体の合成、構造決定、電子状態評価、及び触媒機能評価を行った。水素ガス生成に関与すると期待されるd_<z2>軌道が立体阻害を受けることにより、触媒活性がほぼ消失する系があることを発見した(例えば、Pt(II)(pyridine)_2部位を持つ錯体は低活性であることを見出した)。その傾向は、DFT計算によっても支持される結果が得られた。また、負電荷の配位子を有するPt(II)Cl_2部位を持つ錯体では、d_<z2>軌道の不安定化が促進され、触媒活性が向上することを見出した。光増感部位としてRu(bpy)_3^<2+>誘導体と白金錯体部を同一分子中に有する光水素発生デバイスに関しては、まず光触媒機能の波長依存性について明らかにした。光水素発生デバイスは、水溶液中(0.1M酢酸緩衝溶液,pH=5)、犠牲還元試薬EDTAの共存下、キセノン灯を照射することにより、水からの水素ガス生成反応を促進する。光干渉フィルターにより紫外光(<390nm)を除去した場合、全体の吸光量が低下するにもかかわらず、水素生成量はむしろ増加することが分かった。