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福祉連携型刑事司法の構築に関する研究

本研究は、できる限り刑罰に依存しない刑事司法のあり方を検討し、福祉と連携した刑事司法を構築するための萌芽的研究である。日本では、近年、再犯防止を目的として諸施策の試行が拡大しているが、再犯防止概念は本人支援と社会防衛の両者を内包しており、その用い方によっては、視点が本人支援から社会防衛へと容易に転換しうるものであることから、福祉の刑事司法化をもたらさないためにも、福祉は刑事司法との関係において対等性・自立性を失わないようにしなければならない。福祉連携型刑事司法が構築されるべきだとすれば、それを前提とすべきであることを明らかにした。本研究では、刑事司法制度における犯罪防止に向けた福祉的援助を「福祉連携型刑事司法」(仮称)という観点から再構成し、できる限り刑罰に依存しないで犯罪を防止する社会の実現に向けて刑事司法の在り方を根本的に再検討することを目的とする。その方法として、平成25年度は、以下の調査を行うことにしていた。国内調査に関しては、以下の調査を行う。1地域生活定着支援センターの活動は地域的差異があるため、とくに特徴のあるセンターを選定し、訪問調査を行うことにより、相互の比較検討を行い、多様なあり方がありうることを明らかにしようとした。この点では、長崎県地域生活定着支援センター及び秋田県地域生活定着支援センターのヒアリングを実施した。2出所者就労支援事業者機構の活動についても同様の状況にあることから、福岡以外の地域での活動状況について調査を行うことにしていたが、大阪の状況について調査を行った。外国調査に関しては、イタリアの矯正処分監督裁判所及び施設外刑執行処遇支援事務所の調査を行うことにしていた。判決と刑の執行との間に位置し、判決裁判所が言い渡した刑の具体的な執行方法を検討する矯正処分監督裁判所の活動が興味深かったからである。しかし、これについては他の研究者によって報告がなされたことと、オーストラリアの知的障害者らに対する特別手続に関心が向いたことから、次年度はオーストラリアのビクトリア州の調査を行うことにした。また、韓国の保護観察付執行猶予について文献による検討を行った。理論的研究としては、引き続き、刑事司法と福祉との連携に関する文献の収集整理を行うとともに、その分析を行った。その成果の一部は、犯罪社会学会や国立のぞみの園で公表した。その方法として、平成24年度は、以下の調査を行うことにしていた。1実証的研究として、法務省と厚労省の連携、経済団体や福祉団体など民間団体等の活動や相互の協力によって進みつつある福祉的援助措置について、その現状と成果及び課題を調査検討する。2比較法的研究として、北欧(スウェーデン、ノルウェー、フィンランド)、イタリア、ドイツ、イギリスにおける刑事司法と福祉制度との関係について調査する。1については、定着支援センター(大阪、滋賀、長崎)、社会福祉法人南高愛隣会、のぞみの園などの施設、並びに、福岡県就労支援事業者機構、出所者就労支援会社(ヒューマンハーバー)などを訪問しヒアリングを行った。2については、スウェーデンの以下の施設を訪問した。Cris(クリス)、Basta(バスタ)、Crami(クラミ)、サムエル社、ストックホルム保護観察所、コールモーデン開放刑務所、ハル重警備刑務所などである。そこで、特に、執行猶予者や刑事施設出所者等の就労支援や相互扶助などの実態を聞くことができた。出所者に対する社会の対応は日本とあまり変わらない印象を受けた。就労先を見つけるのは困難であり、継続的な定職を得ることはさらに難しい。そのため、Cramiのような官民協働の就労支援団体が活動している。その活動報告書が近いうちに発行される予定で、入手次第送付を受けることになっているので、その検討も行いたい。オーストラリアのビクトリア州では、知的障害のある犯罪行為者の特別手続を実施していることから、その現状を視察し日本の支援活動との比較をするために、メルボルンに1か月滞在し、調査研究を行った。2Yara市にあるNeighborhood Justice Centreは、修復的司法の理念に沿って設立された裁判所で、明るい円卓の法廷は、事件関係者や支援者を交えたConference形式で行われる。法廷以外にも多数のMeeting RoomやConsulting Roomを備え、また、自治体、矯正保護局、民間の犯罪行為者・DV被害者等への支援を行う団体の支部が、同じフロアに置かれていた。3Disability ForensicAssessment and Treatment Service (DFATS)は、対人援助省(DHS)管轄の、障がいのある行為者に対するアセスメントと処遇を行う施設で、グループホームのような形式で生活する入所エリアと、外部からの通所エリアとを併設している。刑事施設に収容されている障がいのある人に対してもここに所属する職員によるアセスメントやアドバイスが行われていた。

4民間団体としては、ACSO、VACRO、HOMEGROUNDを訪問し、犯罪や非行を行った人たちの更生を支援する様々な活動を視察することができた。刑事法研究計画のうち、実証的研究については、「刑事施設等への社会福祉士・精神保健福祉士の配置、福祉事務所やハローワークと刑務所及び保護観察所との連携、出所者就労支援事業、地域生活定着支援センター設置、社会福祉法人による事業(知的障害者、高齢者)、全国就労支援事業者機構の設立など諸施策の現状を調査し、その課題を明らかにする」ことにしていたが、すでに昨年度、定着支援センター(大阪、滋賀、長崎)、社会福祉法人南高愛隣会、のぞみの園などの施設、並びに、福岡県就労支援事業者機構、出所者就労支援会社(ヒューマンハーバー)、福岡刑務所などを訪問し、ヒアリングを行った。これに加えて、長崎県地域生活定着支援センター(再訪)及び秋田県地域生活定着支援センターのヒアリングを実施し、また大阪の就労支援事業について調査を行った。比較法的研究としては、昨年度にスウェーデンの以下の施設を訪問した。Cris(クリス)、Basta(バスタ)、Crami(クラミ)、サムエル社、ストックホルム保護観察所、コールモーデン開放刑務所、ハル重警備刑務所などである。その成果については、今年度「龍谷法学」に公表した。理論的研究については、刑事司法と福祉の関係について、新しい動向を踏まえてこれまでの自説を理論的に再構成し、その一部は、犯罪社会学会のシンポジウムで報告し、また、国立のぞみの園で講演を行った。以上により、研究計画は、おおむね順調に進展している。研究計画のうち、実証的研究については、「刑事施設等への社会福祉士・精神保健福祉士の配置、福祉事務所やハローワークと刑務所及び保護観察所との連携、出所者就労支援事業、地域生活定着支援センター設置、社会福祉法人による事業(知的障害者、高齢者)、全国就労支援事業者機構の設立など諸施策の現状を調査し、その課題を明らかにする」ことにしていたが、上記概要でも述べたように、すでに、定着支援センター(大阪、滋賀、長崎)、社会福祉法人南高愛隣会、のぞみの園などの施設、並びに、福岡県就労支援事業者機構、出所者就労支援会社(ヒューマンハーバー)、福岡刑務所などを訪問し、ヒアリングを行った。比較法的研究としても、上記概要のとおり、スウェーデンの以下の施設を訪問した。その成果については、次年度において、紀要等に公表する予定にしている。理論的研究については、刑事司法と福祉の関係について、これまでの自説を整理検討し、新しい動向を踏まえて理論的に再構成する作業を始めている。刑事司法と福祉との連携に関して独自の制度を持つオーストラリアと日本の現状を比較検討する。
プロテオミクスによる卵巣明細胞腺癌の分泌タンパク質の解析および診断、治療への応用

上皮性卵巣癌の中でも、卵巣明細胞腺癌は化学療法に対する抵抗性が高く予後不良例が多い。また、明細胞腺癌では代表的腫瘍マーカーCA125が低値な症例も多く、本疾患を高い精度で検出できる血清診断マーカーの開発が必要である。本研究では、明細胞腺癌由来細胞株が産生する細胞外分泌タンパク質をプロテオミクス手法を用いて解析し、臨床的に有用なマーカー候補タンパク質を見いだした。本タンパク質はCA125陰性の明細胞腺癌患者血清でも高い確立で陽性を示した。卵巣明細胞腺癌(CCA)の血液診断が可能なマーカーを探索するために、4種のCCA細胞株の培養上清に含まれるタンパク質を質量分析装置により解析した。各細胞株の培養上清から1200種類以上のタンパク質が検出・同定され、少なくとも3種類のCCA細胞株の培地中から検出されるタンパク質は976種類存在した。さらに非CCA細胞株群4種の培養上清も同様に解析し、上記のCCA細胞株から検出されたタンパク質群と比較した結果、CA125やCYFRA21-1、HE4、KLK6といった既知の卵巣癌マーカーが検出されたが、254種類のタンパク質がCCA細胞株群の培養上清から特徴的に検出されることが明らかになった。その中で、細胞外分泌型もしくは細胞質膜局在型として分類され、かつデータベース上の情報において種々の組織で広範囲な発現は見られないタンパク質30種類に焦点を当てた。これらのタンパク質がCCAにて本当に発現上昇しているのかどうか調べるために、様々な卵巣癌細胞株および患者組織検体を用いて、当該タンパク質群の遺伝子発現量をリアルタイムPCR法により解析したところ、10種類の分泌タンパク質がCCA細胞株および患者組織にて特徴的に発現上昇しており、新規な卵巣癌診断マーカーとなる可能性が示された。これらのタンパク質が本当にCCA患者の血液中で検出されるのかどうか調べるために、まずCCAとの関連性が知られていない34kDタンパク質の測定を市販ELISAキットにより行った。その結果、健常および良性腫瘍群(n=23)に比して明細胞腺がん群(n=13)では有意に高い値が示され、本疾患の診断マーカーとなりうる結果が得られた。その他のタンパク質についてもマーカーとしての有用性を評価するために、ELISA法やMRM法に基づいた測定系の構築を進めている。上皮性卵巣癌組織型の中で、明細胞腺癌(CCA)は化学療法に対する抵抗性が高く、予後不良例が多い。CCAでは、代表的腫瘍マーカーであるCA125が低値な症例も多いことから、CCAを高い精度で検出できる血清マーカーの開発が必要とされている。我々は、プロテオミクス手法を用いてCCA由来の細胞株が産生する分泌タンパク質を解析し、新しい卵巣癌診断マーカーを発掘することを目指した。まず、CCA、non-CCA合計8種の卵巣癌細胞株の培養上清に含まれるタンパク質をLC-MS/MSにより比較解析し、CCA細胞株群からは共通して同定されるが、non-CCA細胞株群からは検出されない891種のタンパク質群に注目した。さらに、各組織における発現プロファイルや遺伝子オントロジーに基づいて、組織特異性の高い細胞外分泌タンパク質に焦点を当てた。この解析により、組織因子経路阻害因子2(TFPI2)が新規卵巣癌マーカー候補タンパク質となりうる可能性が浮かびあがった。TFPI2は、遺伝子レベルにおいてはCCA細胞株およびCCA患者組織にて特徴的に発現していることがリアルタイムPCR法で示された。さらに抗TFPI2マウスモノクローナル抗体を作製してイムノアッセイ系を構築し、患者血清中における本タンパク質の濃度を測定したところ、健常群および子宮内膜症群と比べてCCA群では有意に高い値を示し、またCA125陰性検体においても13例中11例が高値であった。これは、今回見いだしたマーカータンパク質が、CA125では判別が難しいCCA患者検体をも高確率で陽性と判別できる可能性を示唆する結果である。医歯薬学
薄膜マイクロ電池用リチウムイオン導電体の原子レベル構造制御と構造解析

近年、携帯電話やポータブルコンピューターなどに代表されるポータブル電子機器の進歩に伴い、その駆動用電源である電池に対しても高エネルギー密度化への要望が高まっており、その中でも特にリチウム二次電池は高エネルギー密度化が最も期待される電池として、各方面で盛しに研究開発が行われている。材料物性研究の分野において、透過型電子顕微鏡(TEM)は構造解析の手法の1つとして欠かせない実験手段となっている。しかしながら、その一方でTEMは、実験条件の最適化とともに、光学原理、回折原理に基づいた橡の正しい解釈の必要性が強く要求されるために、リチウムイオン電池の微細構造の評価において、その威力を十分に発揮できていないのが現状である。本研究は、高分解能透過型電子顕微鏡(HREM)および分析電子顕微鏡を用いて、薄膜マイクロ電池用LiCoO_2正極材料の微細構造解析を行い、ナノ結晶相や刃状転位の形成機構を明らかにすることによって、微細構造の変化と劣化特性との関係を明らかにするとともに、充放電のメカニズムを微視的に明らかにするための基礎的知見を得ることを目的として行った。その結果、LiCoO_2薄膜には100-200nmサイズの粒子が存在し、その中に同サイズのCo_3O_4粒子が独立して存在し、(221)配向していることを明らかにした。また、充放電サイクルに伴う微細構造の変化を系統的に調べたところ、100-200nmサイズの粒子が細分化され、5nmサイズのナノ結晶が形成されることを明らかにした。今回、充放電サイクルに伴い、ナノサイズで微細構造の変化が生じることを明らかにすることができた。今後、より詳細に調べることにより、充放電特性の劣化機構をより詳細に微視的に明らかにすることが期待できる。
流氷災害の誘因となる沿岸域での流氷の挙動の研究

北海道のオホーツク海沿岸には毎冬1月に流氷が現われ、接岸と離岸とを繰り返しながら4月頃まで滞在する。その間に流氷の一部は宗谷海峡から日本海に抜けて利尻・礼文島に達したり、根室海峡を通って太平洋に流出して道東太平洋岸から襟裳岬に達したりする。このような流氷の挙動によって船舶被害,水産物被害,海洋構造物被害などの流氷災害が発生するが、その事例の大半は岸の影響を強く受けて局所的に複雑な動きを示す沿岸海域で起こっている。本研究の目的は、流氷レーダのデータの蓄積や人工衛星画像などを用いて、沿岸海域における流氷の挙動を明らかにすることである。1.流氷レーダによる沿岸流氷分布の統計解析低温科学研究所付属流氷研究施設での流氷レーダ観測は、1969年冬以来毎日朝9時の流氷分布図が資料として印刷されている。流氷分布情報を将来データベース化する場合のための基礎研究として、この流氷分布図を用いて、調査海域の大きさに対する単位空間の大きさ,時間間隔,情報量などはどの程度が適当か、またどの程度まで粗くできるかを調べた。オホーツク海岸の枝幸の北から斜里までを10Km毎位の約20区間に分け、沖合20,40Kmまでの氷量を5段階で表現した。流氷期間中の推移を追うと、接岸・離岸時の流氷挙動を見ることができ、風に対する応答特性を調べることができた。2.衛星写真を用いた流氷挙動の事例研究ランドサットや気象衛星の写真画像を用いて、流氷野の漂流や変形を調べた。ランドサットでは翌日の隣の軌道の写真との重複海域内で一昼夜の間の氷盤の破壊の姿を知ることがでた。上空の雲の筋から風の場を知り、氷縁付近の流氷のパターンとの関係を求めた。得られた知見は、さらに解析を加えて今秋の自然災害科学会で発表し、「低温科学」に印刷公表する予定である。
アクチュエータ内蔵マイクロエレメント特性評価試験片の開発と動的環境強度特性評価

マイクロマシンの実用化は,機械としての信頼性を確保した上ではじめて成り立つものである.とくに,近年では,Si単結晶ウエハなどを用いたバルクマシーニングに加え,ポリシリコン薄膜などの薄膜も構造材料として用いられるようになってきているが,これらの機械的特性あるいは疲労破壊特性については,標準的試験法すら確立されていない.マイクロエレメントの強度特性評価を行う場合に最も困難な点は,試験片のチャッキングである.圧子により荷重を負荷する曲げ試験は,試験片のチャッキングの問題を回避することができるため従来から多く適用されているが,応力勾配が存在すること,試験片と圧子の接触部で破壊することなどの問題がある.一方,微小な荷重を精度よく負荷できる試験機を用いた引張試験を用いて,静電チャックにより試験片を保持し,機械的特性評価も進められつつあるが,静電チャックでは,チャック部分のすべりが生じるため,疲労破壊特性評価には適さない.そこで,本研究では,ポリシリコン薄膜を対象として,接着剤によりチャッキングを行い,繰返し荷重下での疲労試験が可能なマイクロエレメント特性評価試験片を開発し,これを用いた引張試験によりポリシリコン薄膜の機械的特性評価を行った.さらに,乾燥空気中,実験室空気中,水中において疲労試験を実施し,ポリシリコン薄膜は,引張変動荷重下で水の影響を受けて破壊することを明らかにした.また,結晶粒径や結晶方位分布が,ポリシリコン薄膜のヤング率に及ぼす影響を,ボロノイ分割により作成した有限要素モデルを用いて検討した.それぞれの結晶粒に対してランダムに結晶方位を与えた場合は,解析領域内に含まれる粒子数が増加するにつれ,異方性による影響を受けにくくなり,平面ひずみモデルにおいてはヤング率は170GPaあたりに収束するのに対して,3次元モデルでは,ヤング率は160GPa程度になることを示した.マイクロマシンの実用化は,機械としての信頼性を確保した上ではじめて成り立つものである.とくに,近年では,Si単結晶ウエハなどを用いたバルクマシーニングに加え,ポリシリコン薄膜などの薄膜も構造材料として用いられるようになってきているが,これらの機械的特性あるいは疲労破壊特性については,標準的試験法すら確立されていない.マイクロエレメントの強度特性評価を行う場合に最も困難な点は,試験片のチャッキングである.圧子により荷重を負荷する曲げ試験は,試験片のチャッキングの問題を回避することができるため従来から多く適用されているが,応力勾配が存在すること,試験片と圧子の接触部で破壊することなどの問題がある.一方,微小な荷重を精度よく負荷できる試験機を用いた引張試験を用いて,静電チャックにより試験片を保持し,機械的特性評価も進められつつあるが,静電チャックでは,チャック部分のすべりが生じるため,疲労破壊特性評価には適さない.そこで,本研究では,ポリシリコン薄膜を対象として,接着剤によりチャッキングを行い繰返し荷重下での疲労試験が可能なマイクロエレメント特性評価試験片を開発した.さらに,これを用いて引張試験を行い,ポリシリコン薄膜の破断強度,弾性率などの機械的特性評価を行うとともに,繰り返し速度が10Hz程度の疲労試験が可能なことを確認した.また,ポリシリコン薄膜の機械的特性は,その製造プロセスに由来する結晶粒径や結晶方位分布に大きく依存する.そこで,結晶粒径(粒子数)や結晶方位分布が,ポリシリコン薄膜のヤング率に及ぼす影響を,ボロノイ分割により作成した有限要素モデルを用いて検討した.それぞれの結晶粒に対してランダムに結晶方位を与えた場合は,解析領域内に含まれる粒子数が増加するにつれ異方性による影響を受けにくくなり,ヤング率は160GPaあたりに収束することが分かった.マイクロマシンの実用化は,機械としての信頼性を確保した上ではじめて成り立つものである.とくに,近年では,Si単結晶ウエハなどを用いたバルクマシーニングに加え,ポリシリコン薄膜などの薄膜も構造材料として用いられるようになってきているが,これらの機械的特性あるいは疲労破壊特性については,標準的試験法すら確立されていない.マイクロエレメントの強度特性評価を行う場合に最も困難な点は,試験片のチャッキングである.圧子により荷重を負荷する曲げ試験は,試験片のチャッキングの問題を回避することができるため従来から多く適用されているが,応力勾配が存在すること,試験片と圧子の接触部で破壊することなどの問題がある.一方,微小な荷重を精度よく負荷できる試験機を用いた引張試験を用いて,静電チャックにより試験片を保持し,機械的特性評価も進められつつあるが,静電チャックでは,チャック部分のすべりが生じるため,疲労破壊特性評価には適さない.そこで,本研究では,ポリシリコン薄膜を対象として,接着剤によりチャッキングを行い,繰返し荷重下での疲労試験が可能なマイクロエレメント特性評価試験片を開発し,これを用いた引張試験によりポリシリコン薄膜の機械的特性評価を行った.さらに,乾燥空気中,実験室空気中,水中において疲労試験を実施し,ポリシリコン薄膜は,引張変動荷重下で水の影響を受けて破壊することを明らかにした.また,結晶粒径や結晶方位分布が,ポリシリコン薄膜のヤング率に及ぼす影響を,ボロノイ分割により作成した有限要素モデルを用いて検討した.それぞれの結晶粒に対してランダムに結晶方位を与えた場合は,解析領域内に含まれる粒子数が増加するにつれ,異方性による影響を受けにくくなり,平面ひずみモデルにおいてはヤング率は170GPaあたりに収束するのに対して,3次元モデルでは,ヤング率は160GPa程度になることを示した.
霊長類腹側視覚経路における物体像知覚情報処理メカニズム

本研究の目的は、サル大脳皮質腹側視覚経路、特にV4野やIT野の神経活動から、視野内にある物体の3次元像に重要な両眼視差の情報を的確に抽出する解析方法を開発することである。チェルノフ情報量は計算量が少なく、また、別の情報量の計算ができないときに計算することができるので、本研究では、チェルノフ情報量を用いて、腹側視覚経路の両眼視差弁別能力を定量化して、その視差弁別能力とチューニングカーブのガボールパラメータとの相関を調べた。また、去年度行ったシミュレーションでは、計算を単純化するために、両眼視差チューニング曲線の形を一つのV4野神経細胞のパラメータに固定した(ただし、チューニング曲線のオフセットについては、両眼視差軸に一様に分布させた)。今年度はブートストラップ法を神経細胞群のチェルノフ情報を計算するのに使用し、一つの神経細胞群のなかに異なったチューニング曲線を含むようにして、シミュレーションの精度をより高いものにした。まず、去年度のV4野の研究に基づいて、我々は、ITニューロンの視差弁別能力を定量化した。そして、V4野とIT野の神経細胞群の視差弁別能力を比較した結果、IT野の視差弁別能力がV4ニューロンのものより低いことが明らかになった。さらに我々は、IT野の神経細胞の視差弁別能力とガボールパラメータとの相関を調べた。すると、IT野の視差弁別能力は、チューニング曲線の振幅とベースラインと強い正の相関を、ガボール中心とは強い負の相関を示した。最後に我々は、各IT野やV4野神経細胞の各パラメータと視差弁別高感受性領域との相関を調べた。視差弁別高感受性領域は、ITとV4の両方のチューニング幅と強い正の相関を、相対振幅とチューニング周波数と強い負の相関を示した。IT野では、ガボール中心との間で負の相関を示した。以上により、同じ腹側経路に存在するV4野とIT野の間で両眼視差の情報処理に違いがあることが判明した。両眼立体視に関する情報処理は一次視覚野で始まり、多くの連合野皮質を必要とする。霊長類の大脳皮質においてこの処理は従来頭頂葉経路で主になされていると考えられてきたが、側頭葉経路においても両眼立体視の重要な視覚手がかりである両眼視差が処理されていることが最近分かってきた。本研究の目的は、霊長類大脳皮質腹側視覚経路の重要な中継点であるV4野の神経活動から、視野内にある物体の3次元像に重要な両眼視差の情報を的確に抽出する解析方法を開発することである。本研究で得られる知見とV1野やMT野など他領野の両眼視差選択性細胞の振る舞いに関する知見を併せることで、大脳皮質において両眼視差情報の処理がどのように進むかの理解につながる。さらに、脳における現象(神経活動)と心の出来事(視覚現象)との間を結びつけ、知覚の脳内メカニズムの理解を進める。本研究に関連する研究の現状を把握するため、書籍や論文などを取り寄せて精読した。それと平行して実験の準備を開始し、刺激、神経活動、知覚の相関関係を調べるために、まず第一段階ではサルに注視課題を遂行するよう訓練している。また、データ採取のためのコンピューターソフトウェアと実験制御のためのソフトウェアの開発をしている。その他にデータ解析のためにシミュレーションソフトウェアを作り、両眼視差刺激に対する反応に含まれる情報量、チェルノフ距離解析等、様々な解析方法を適用して調べている。本研究の目的は、サル大脳皮質V4野の神経活動から、視野内にある物体の3次元像に重要な両眼視差の情報を的確に抽出する解析方法を開発することである。V4野の神経細胞群がRDS刺激の両眼視差の変化をどのくらい弁別可能であるのかを、チャーノフ情報量を用いたシミュレーションから評価した。チャーノフ情報量は二つの確率分布間の距離を示し、弁別精度の指標として考えることができる。一回のシミュレーションでは、簡単のために両眼視差チューニング曲線の形を一つのV4野神経細胞のパラメータに固定した。ただし、チューニング曲線のオフセットについては、両眼視差軸に一様に分布させた。このシミュレーションを電気生理実験によって記録された全てのチューニング曲線について行い、各ガボールパラメータとチャーノフ情報量との相関を調べた。我々はチャーノフ情報量が最大となった範囲を視差弁別高感受性領域とし、この領域と各パラメータとの相関についても評価した。まず、我々は各V4野神経細胞の各パラメータと視差弁別精度との相関を調べた。すると、V4野神経細胞群の弁別精度は、チューニング曲線の相対振幅に強く相関することが明らかになった。弁別精度と他のチューニング曲線のパラメータとの間には相関が認められなかった。さらに我々は、各V4野神経細胞の各パラメータと視差弁別高感受性領域との相関を調べた。視差弁別高感受性領域は、チューニング幅σと強い正の相関を、相対振幅とチューニング周波数と強い負の相関を示した。

また、去年度行ったシミュレーションでは、計算を単純化するために、両眼視差チューニング曲線の形を一つのV4野神経細胞のパラメータに固定した(ただし、チューニング曲線のオフセットについては、両眼視差軸に一様に分布させた)。今年度はブートストラップ法を神経細胞群のチェルノフ情報を計算するのに使用し、一つの神経細胞群のなかに異なったチューニング曲線を含むようにして、シミュレーションの精度をより高いものにした。まず、去年度のV4野の研究に基づいて、我々は、ITニューロンの視差弁別能力を定量化した。そして、V4野とIT野の神経細胞群の視差弁別能力を比較した結果、IT野の視差弁別能力がV4ニューロンのものより低いことが明らかになった。さらに我々は、IT野の神経細胞の視差弁別能力とガボールパラメータとの相関を調べた。すると、IT野の視差弁別能力は、チューニング曲線の振幅とベースラインと強い正の相関を、ガボール中心とは強い負の相関を示した。最後に我々は、各IT野やV4野神経細胞の各パラメータと視差弁別高感受性領域との相関を調べた。視差弁別高感受性領域は、ITとV4の両方のチューニング幅と強い正の相関を、相対振幅とチューニング周波数と強い負の相関を示した。IT野では、ガボール中心との間で負の相関を示した。以上により、同じ腹側経路に存在するV4野とIT野の間で両眼視差の情報処理に違いがあることが判明した。
伸展型金属錯体の設計と磁気特性の研究

2.オキサミド及びジオキシマトを分子内に有する双性架橋配位子で、N,N'-ビス(2-フォルミルフェニル)オキサミドジオキシム(H_4L)、を合成した。この単核銅(II)錯体[Cu(HL)]^-を溶液中で生成させ、これに第二の金属イオンを作用させて三核錯体[M{Cu(L)}_2(DMF)_2].2DMF(M=Mn(8),Co(9),Ni(10),Zn(11))を結晶として合成した。結晶構造解析の結果、ジオキシム部分が水素結合した{Cu(HL)}^-の2分子と2分子のDMFがM(II)に配位してシス擬八面体をなしている。Heisenbergモデルに基づく解析から、錯体8と10の交換積分値はそれぞれ-11cm^<-1>,-45cm^<-1>と見積もられた。次に、8を水溶液中でKOHで処理してジオキシム水素を完全に解離させ、これに[18]-クラウンと-6-エーテルの存在下でMn(ClO_4)_2・6H_2Oを作用させて、三核錯体ユニットがジオキシマト部分でMn(II)で連結された一次元鎖状構造のMnCu(L)・4H_2O(12)を微結晶として単離した。この磁気的性質を各種磁化測定から検討して、鎖内には反強磁性的相互作用が働き、鎖間には強磁性的(又はCu(II)-Mn(II)の反強磁性的)相互作用が働き、フェリ磁性ドメイン(Tc:5.5K)をつくることを明らかにした。更に、ドメイン間には反強磁性的相互作用が働き、メタ磁性転移を示すことも分かった。1.ヘキサシアノ鉄(III)酸イオン[Fe(CN)_6]^<3->とビス(ジアミン)ニッケル(II)[Ni(L)_2]^<2->との1:2反応で[Ni(L)_2]_2[Fe(CN)_6]X・nH_2O(L=pn,1,1-dmen;X=C1O_4^-,BF_4^-,PF_6^-)を合成した。[Fe(CN)_6]^<3->が平面上の四つのシアン窒素でtrans-[Ni(L)_2]^<2+>の軸位に配位して、碁盤目状の2次元シートを形成している。これら伸展型錯体はいずれも低温において自発磁化を示し、メタ磁性体とフェロ磁性体に分類される。この二つのグループのバルク磁性はシート間の距離に依存して、シート間距離が10Åよりも短いときはメタ磁性、10Åよりも長いときはフェロ磁性となることをX線結晶構造解析から明らかにした。2.ヘキサシアノ鉄(II)酸イオン[Fe(CN)_6]^<4->と[Ni(L)_3]X_2の3:1反応で[Ni(L)_2]_3[Fe(CN)_6]X_2(L=en,tn;X=C1O_4^-,PF_6^-)を得た。[Fe(CN)_6]^<4->は全てのシアン窒素で[Ni(en)_2]^<2+>のトランス位に配位して、立方体ユニットからなる3次元ネットワークを形成している。鉄(II)が反磁性であるために自発磁化の発現には至らないが、反磁性の鉄を介してニッケル(II)イオン間に強磁性的相互作用を見出した。3.π性有機架橋配位子として1,2-ビス(2-ピリジル)-4,5-ジシアノピラジンを合成し同定した。

これは銅やニッケル等の二価金属イオンを橋架けすることを確認した。4.新規橋架け基として、アセチルアセトン部分とピラゾール部分を分子内に有する双性配位子3-(3,5-ジメチル-4-ピラゾリル)アセチルアセトンを合成した。その銅(II)錯体を合成して構造決定を行った結果、アセチルアセトン部分が銅の面内に配位し軸位に隣接分子のピラゾール窒素が配位して一次元伸展構造を与えることを見い出した。また、2,2′-ビピリミジンとハイブリッドさせることで二次元シート構造の集合系を得た。3.新規双性橋架け基として、5-カルボキシサリチルアルデヒド及びそのシッフを用いて銅(II)錯体を合成を行った。シッフ塩基部分を三座とするとカルボキシレート部分は二座として作用し、シッフ塩基部分を四座とするとカルボキシレート部分は単座として作用して銅の自己集積に特異的に機能する。さらに水素結合又は配位子間非共有相互作用がハイブリッドした多様な一次元、二次元ネットワークを与えることが示された。2.オキサミド及びジオキシマトを分子内に有する双性架橋配位子、N,N'-ビス(2-フォルミルフェニル)オキサミドジオキシム(H_4L)、と合成した。この単核銅(II)鎖体[Cu(HL)]^-を溶液中で生成させ、これに第二の金属イオンを作用させて三核鎖体[M{Cu(L)}_2(DMF)_2].2DMF(M=Mn(8),Co(9),Ni(10),Zn(11))を結晶として合成した。結晶構造解析の結果、ジオキシム部分が水素結合した{Cu(HL)}^-の2分子と2分子のDMFがM(II)に配位してシス擬八面体をなしている。Heisenbergモデルに基づく解析から、鎖体8と10の交換積分値はそれぞれ-11cm^<-1>,-45cm^<-1>と見積もられた。次に、8を水溶液中でKOHで処理したジオキシム水素を完全に解離させ、これに[18]-クラウン-6-エーテルの存在下でMn(ClO_4)_2・6H_2Oを作用させて、三核鎖体ユニットがジオキシマト部分でMn(II)で連結された一次元鎖状構造のMnCu(L)・4H_2O(12)と微結晶として単離した。この磁気的性質を各種磁化測定から検討して、鎖内には反強磁性的相互作用が働き、鎖間には強磁性的(又はCu(II)--Mn(II)の反強磁性的)相互作用が働き、フェリ磁性ドメイン(Tc:5.5K)をつくることを明らかにした。更に、ドメイン間には反強磁性的作用が働き、メタ磁性転移を示すことも分かった。
オートファジーにおける膜創成の先端イメージング技術による解析

オートファジーは細胞内大規模分解系で、飢餓時の生存維持や、細胞内浄化による発がん、神経変性疾患、生活習慣病などの疾患発症の抑制など多岐に亘る機能を有し注目を集めている。その際に形成される膜オルガネラ、オートファゴソームの形成は小胞体・ミトコンドリア接触場で行われることを解明した。オートファゴソーム形成に関わる因子は多数同定されているが、更なる詳細を解析するために、光学顕微鏡、電子顕微鏡等のイメージング技術を駆使することで小胞体・ミトコンドリア接触場でも小胞体側でオートファゴソームの形成が起こる事が分かった。細胞内分解システムの一つであるオートファジーは、飢餓時等必要に応じて細胞内のオルガネラや蛋白質を分解し、生存維持に必須の新たな糧を生み出す。近年、このオートファジーが飢餓時の栄養源確保だけでは無く細胞内の有害成分(損傷ミトコンドリアなど)の除去により、神経変性疾患、発がん、心不全、炎症性疾患、感染症、生活習慣病など様々な疾患の抑制に働いていることが判明し大きな関心を呼んでいる。現象自身は50年前に発見されているが、関連因子が約20年前に申請者が学位を取得した研究室において酵母で単離されたことにより、その分子機構や生理的意義の理解が急速に進んだ。しかし、オートファジーを担う膜オルガネラのオートファゴソームがどのようにして形成されているのか、その詳細は不明のまま残されていた。オートファゴソームがどこから出来、どのようなオルガネラとのつながりがあるのか、初期形成サイトに的をしぼり解像度の高い電子顕微鏡観察により解析を行った。ポイントはただやみくもに細胞ないを観察するのではなく、XYZの情報がナノレベルで同定できる最新のCLEM法を用いることで、同定された箇所をさらに電子線トモグラフィー法をとりいれることで3次元情報を得るところにある。酵母でのオートファゴソーム形成初期構造体、動物細胞を用いたオートファゴソーム形成初期構造の両者を解析してきた。酵母ではこれまでわからなかった初期構造体が見えつつあり、また、動物細胞でも光顕でみられているような小胞体とミトコンドリアが多く存在するところで頻繁に形成が行われている事が確認できている。現在、それらの膜とオートファゴソームの膜が形成時にどのような関係にあるか解析中している。膜のつながりの詳細がわかればオートファゴソーム形成において非常に有益な情報となる。細胞内大規模分解系であるオートファジーは、飢餓時の生存維持や、細胞内浄化による発がん、神経変性疾患、生活習慣病などの疾患発症の抑制など多岐に亘る機能を有し注目を集めている。オートファジーが誘導されると、細胞質で膜オルガネラであるオートファゴソーム(AP)が新規に形成される。細胞生物学の大きな謎であるAP膜の起源は長年論争が続いていたが、我々は小胞体・ミトコンドリア接触場でAP膜が形成されていることを報告した(Nature 2013)。AP膜の起源に迫るためには、次にAPの初期構造体が小胞体・ミトコンドリア接触場とどのような関係にあるか解明する必要がある。そこでAP膜が形成される条件化での小胞体・ミトコンドリア接触場を解像度の高い電子顕微鏡観察により解析を行った。AP膜形成場に焦点を絞るため、XYZの情報がナノレベルで同定できる最新のCLEM法を用い、さらに電子線トモグラフィー法をとりいれ3次元に解析を行った。その結果、AP膜が形成されるのは、小胞体・ミトコンドリア接触場でも小胞体側でミトコンドリアと直接繋がることはなかった。AP膜の形成には脂質の形成場でもある小胞体の関与がより大きいことが明らかとなった。又、小胞体の形態を変化させた時のAP膜形成への影響も観察された。現在定量しており、結果をまとまり次第報告する準備にかかる。AP膜形成初期過程の分子機構を解析するため、唯一の膜たんぱく質であるAtg9とのライブセルイメージングを行った。小胞体や他のAtgとの観察を経時的に行った結果、小胞体・ミトコンドリア接触場に初期形成因子が存在することが明らかになりつつある。こちらも統計処理や他のAtgとの関係を観察し報告する予定である。細胞生物CLEMに関しては予定通りで酵母、動物細胞ともに初期構造体の観察が行えており、概ね順調に進展していると言える。光顕の3色同時観察も行って入るが、画像解析に時間がかかっている状態である。引き続き観察を行い、論文として報告出来るレベルにまで持っていく予定である。電顕観察に時間がかなりかかるので、光顕の解析が遅れているのでそちらも進めることで、オートファゴソーム形成因子唯一の膜たんぱく質の動向から新たな形成モデルを立てられたらと考えている。
卵巣明細胞腺癌に対するIL6/STAT3シグナルを標的とした分子標的治療法の確立

本研究では、卵巣明細胞腺癌(CCC)におけるIL-6/IL-6R-Stat3シグナルの臨床病理学的な関与及びその分子標的治療の可能性について検討した。同意の得られたCCC84例を対象とした発現検討では、IL-6R高発現が予後不良因子となることが明らかとなった。またCCC細胞株に対する同シグナル抑制実験(siRNA法及び抗IL-6受容体モノクローナル抗体)では、細胞浸潤能の低下及び薬剤感受性の亢進が確認された。以上より、CCCおいて同シグナルは細胞の悪性化に重要な役割を担うことが明らかとなった。またCCCに対する抗IL-6受容体モノクローナル抗体を用いた分子標的治療の可能性が示唆された。卵巣明細胞腺癌では、腫瘍が産生するIL-6が高発現であることが確認されており、IL-6/STAT3シグナルの亢進状態が腫瘍の特性に関与していることが予測されている。しかしながら、伝達の開始起点であるIL-6受容体に関する報告は少なく、研究初年度は、IL-6受容体の発現状態を確認する必要がある。臨床情報のデータベース化:外科的切除が施行された卵巣明細胞腺癌症例50例よりインフォームド・コンセントを得て収集した腫瘍組織を解析対象とし、年齢・進行病期・初回手術後残存腫瘍径・化学療法・予後等の臨床情報をデータベース化した。IL-6受容体及びSTAT3(リン酸化)の免疫組織学的検討:上記にてデータベース化した手術検体パラフィンブロックより未染スライドを作成し、自動免疫組織装置(ベンタナXTシステムベンチマーク, Roche Diagnostics)を用いてIL-6受容体及びSTAT3(リン酸化)の免疫染色を行った。発現の有無・強度・局在などによりスコアリングし、現在、臨床病理学的因子との関連を検討中である。腫瘍局所免疫が癌の発生及び進展に関わることが着目されている.卵巣明細胞腺癌を対象とした免疫関連遺伝子の網羅的発現解析では,炎症性サイトカインであるIL-6が高発現であった.またIL-6/IL-6R-Stat3シグナルの重要な開始起点であるIL-6受容体(IL-6R)も,卵巣明細胞腺癌において高頻度に発現しており,その高発現症例は予後不良であることが明らかとなった.そこで,抗IL-6受容体モノクローナル抗体(トシリツマブ)を用いてIL-6/IL-6R-Stat3シグナル抑制効果を検討したところ,細胞浸潤能の低下と抗癌剤の感受性が亢進することが確認された.以上の結果は, IL-6/IL-6R-Stat3シグナルが卵巣明細胞腺癌において高度に活性化されており,細胞の悪性化にかかわる重要な役割を担っていることを示している.一方,IL-6/IL-6R-Stat3シグナルは卵巣明細胞腺癌に対する有力な分子標的治療のターゲットであると考えられ,抗IL-6受容体モノクローナル抗体(トシリツマブ)と抗癌剤併用による新規治療法の可能性につき,さらなる検討が必要と考えられる.本研究では、卵巣明細胞腺癌(CCC)におけるIL-6/IL-6R-Stat3シグナルの臨床病理学的な関与及びその分子標的治療の可能性について検討した。婦人科腫瘍学現在、研究の進捗状況はおおむね順調であると思われる。これまでの研究内容が、すでに確立されている実験系であるためと考えらえる。本年度より研究内容は卵巣明細胞腺癌細胞株実験動物を用いた解析へと展開する。卵巣明細胞腺癌細胞株を用いたIL-6受容体の機能解析:卵巣明細胞腺癌におけるIL-6/STAT3シグナルの細胞特性への影響を、IL-6受容体高発現である培養細胞株を用いてsiRNAによるIL-6受容体の一過性発現制御により解析する。卵巣明細胞腺癌における抗IL-6受容体モノクローナル抗体の抗腫瘍効果の検討:ヒト化抗ヒトIL-6受容体モノクローナル抗体であるTocilizumabはIL-6受容体に結合することにより、IL-6とIL-6受容体の結合を阻害する。Tocilizumabの卵巣明細胞腺癌に対する抗腫瘍効果をin vitro及びin vivoにて検討する。本年度の研究計画にある細胞株を用いた実験計画に時間を要し、その準備のための試薬等の購入が遅れてしまったため。すでに前年度の未使用額の大半を上記の実験計画のための物品費として使用しており、現在、研究遂行中である。
指数理論の幾何学・物理学への応用

指数理論とはAtiyah-Singerの指数定理に始まる一連の研究を指す.本研究では,その中でもC*-環を中心的に用いる抽象理論(非可換幾何学)を用いて幾何学や物理学の問題に挑戦し,従来当該分野で考えられていたものとは異なる視点を導入することで問題解決することを目標としている.より具体的には,特異性のある多様体の正スカラー曲率計量の存在問題,強欠陥系のトポロジカル相とバルク・境界対応,散乱理論を用いた非コンパクト多様体の指数理論などを考えている.指数理論とはAtiyah-Singerの指数定理に始まる一連の研究を指す.本研究では,その中でもC*-環を中心的に用いる抽象理論(非可換幾何学)を用いて幾何学や物理学の問題に挑戦し,従来当該分野で考えられていたものとは異なる視点を導入することで問題解決することを目標としている.より具体的には,特異性のある多様体の正スカラー曲率計量の存在問題,強欠陥系のトポロジカル相とバルク・境界対応,散乱理論を用いた非コンパクト多様体の指数理論などを考えている.
緩徐な神経細胞死における遺伝子発現とアポトーシスに関する研究

(1)現在、局所脳虚血モデルとして使われている代表的なモデルとして、中大脳閉塞モデルがある。中大脳閉塞モデルとしては電気双極子による動脈を凝固し、鋏による血管を切断する永久閉塞モデル(田村モデル)と異論があるが4-0ナイロン糸の先端を丸めて外頚動脈から挿入し、中大脳動脈を閉塞する糸モデルの二種類がある。両モデルの違いを明らかにするために、ストレス蛋白hsp70を用いて、虚血後4時間、1、4日後、尾状核被殻、海馬と視床、黒質と視床下部を含むそれぞれの切片で、in situ hybridizationによりmRNAの発現とimmunohistochemistryによりHSP70の蛋白の発現を比較した。田村モデルでは、中大脳動脈灌流領域である皮質、尾状核被殻でhsp70mRNAとHSP70蛋白の発現が確認された、一方、糸モデルでは、中大脳動脈灌流領域である皮質、尾状核被殻の他に海馬、視床、黒質、視床下部でもhsp70mRNAとHSP70蛋白の発現が確認された。このことから、糸モデルは中大脳動脈閉塞モデルとしてではなく、内頚動脈閉塞モデルであることを論文(Journal Cerebral Blood Flow & Metabolism 2002;22:1196-1204)で提唱した。(2)この両モデルを用いた、虚血後1、2,4週間、3、6,12ヶ月後の長期にわたるnorthern blotによる遺伝子発現は、将来のことを考慮し、放射線同位原子による方法ではなく、天然産物であるジゴシキゲニン(DIG)ラベルのoligonucleotideを使用する方法を行ったがpositive controlが発現が確認できないので、現在、DIG-11-UTPを用い、PCRによるDIG-ラベルしたRNAを合成し、northern blotを行う方法の至適条件を確認中である。1.動物モデルの作成と遺伝子発現の検討:砂ネズミの体温コントロール下4分間両側総頚動脈閉塞モデルを作成する再開通1、3,6,12時間、1、2、7日後にheat shock protein(stress protein)の発現をin situ hybridization、immunohistochemistryにより検討した。In site hybridizationによる海馬におけるmRNAの発現は2日後までは認められたが、7日後ではCA1では認められなかった。Immunohistochemistryによる蛋白の発現は海馬CA1領域では認められなかった。^3H-バリンのオートラジオグラムによる蛋白代謝では7日後まで海馬CA1領域では回復が認められなかった。immediately early genes、フリーラジカル関連遺伝子、アポトーシス関連遺伝子、サイトカインと神経栄養因子などの各種遺伝子の発現を検討、HE染色、KB染色およびTUNEL法による組織学的検索に関しては次年度に行う。2.現在中大脳動脈閉塞モデルとして使われているモデルには二種類がある。電気双極子による中大脳動脈を凝固し鋏による血管を切断する永久閉塞モデルと異論があるが4-0ナイロン糸の先端を丸めて外頚動脈から挿入し中大脳動脈を閉塞する糸モデルの両方のモデルを使用して中大脳動脈を閉塞した。閉塞後1、2,4週間、3,6ヶ月にそれぞれのラットの閉塞中心部の大脳皮質、遠隔部位である海馬と視床からtotal RNAを抽出した。閉塞12ヶ月後のラットからtotal RNAを抽出後にimmediately early genes、heat shock protein(stress protein)、フリーラジカル関連遺伝子、アポトーシス関連遺伝子、サイトカインと神経栄養因子などの各種遺伝子の発現を検討を行う。

中大脳閉塞モデルとしては電気双極子により動脈を凝固し、鋏により血管を切断する永久閉塞モデル(田村モデル)と異論があるが4-0ナイロン糸の先端を丸めて外頚動脈から挿入し、中大脳動脈を閉塞する糸モデルの二種類がある。両モデルの違いを明らかにするために、ストレス蛋白hsp70を用いて、虚血後4時間、1、4日後、大脳を摘出し、尾状核被殻、海馬と視床、黒質と視床下部を含むそれぞれの切片で、in situhybridizationによりmRNAの発現とimmunohistochemistryによりHSP70の蛋白の発現を比較した。田村モデルでは、中大脳動脈灌流領域である皮質、尾状核被殻でhsp70mRNAとHSP70蛋白の発現が確認された。一方、糸モデルでは、中大脳動脈灌流領域である皮質、尾状核被殻に加えて、海馬、視床、黒質、視床下部でもhsp70mRNAとHSP70蛋白の発現が確認された。このことから、糸モデルは中大脳動脈閉塞モデルとしてではなく、内頚動脈閉塞モデルであることを論文(Journal Cerebral Blood Flow & Metabolism 2002;22:1196-1204)で提唱した。(2)この両モデルを用いた、虚血後1、2,4週間、3、6,12ヶ月後の長期にわたるnorthern blotによる遺伝子発現は、将来のことを考慮し、放射線同位原子による方法ではなく、天然産物であるジゴシキゲニン(DIG)ラベルのoligonucleotidoを使用する方法を行ったがpositive controlが発現が確認できないので、現在、DIG-dUTPを用い、PCRによるDIG-ラベルしたRNAを合成し、northern blotを行う方法に切り勝てて行う予定である。
層状ケイ酸塩-非イオン性有機分子複合体の合成と新規ナノ材料への変換

【背景】層状ケイ酸塩はシリカのみからなる骨格と、有機修飾が可能な層表面を有し、安全安価な材料として工業応用もされている。さらに、層状ケイ酸塩の持つシート構造を生かしたビルディングブロックへの応用展開が注目されている。【問題点】層状ケイ酸塩は層間の相互作用が強いため、層状ケイ酸塩の層の剥離は未達成であった。層状ケイ酸塩の有機修飾や構造制御の報告は数多くなされているが、形態は粉末のみに限られており、ビルディングブロックへの応用には層の剥離が重要である。【解決方法】水和性の高いイオン液体を層状ケイ酸塩の層表面に固定化することで水中での層の完全な剥離を達成した。【得られた成果】得られたナノシートの特徴として、イオン液体のカチオン部のみを固定化することで、本来はアニオン性である層状ケイ酸塩をカチオン性に転換している。従来のカチオン性ナノシートは通常は有機溶媒中で得られており、水中では完全に剥離したものは得られていなかったが、本系のナノシートは水中で完全に単層に剥離したものが得られている。水を使った剥離は環境負担の低減の観点から重要である。さらに、得られたナノシートをガラス基板上に成膜することにも成功し、従来は粉末に限られていた層状ケイ酸塩の形態を拡張した。得られた薄膜は均一かつ透明であり、積層したナノシート間への色素導入もできた。層状ケイ酸塩の光学材料などの応用性を飛躍的に広範化することに寄与できた。1.層状ケイ酸塩から合成される四角細孔を有するメソポーラスシリカ(KSW-2)の細孔径制御を非イオン性とカチオン性の界面活性剤を組み合わせにより行った。従来はKSW-2はカチオン性界面活性剤のみで合成されており、その細孔径の制御は限定的であった。一方で、本研究者の成果として、層状構造において、非イオン性界面活性剤の導入により層間距離を制御できることを報告している。本年度の研究ではこの二次元構造の層状構造の系での知見を三次元構造であるKSW-2の細孔径制御に応用した。具体的には細孔の鋳型をカチオン性と非イオン性の界面活性剤を組み合わせ、その比を変えることで細孔径を0.1nm単位で精密に制御することに成功した。2.新規無機-有機層状複合体の合成を目指し、層状ケイ酸塩とイオン液体の複合化を行った。イオン液体は常温で液体の塩であり、高溶解能の溶媒、触媒、触媒担体、イオン伝導体などの幅広い分野での応用がなされている。これらの機能を層状ケイ酸塩と組み合わせることで高機能の層状複合体の合成を目指した。具体的には層状ケイ酸塩の層間に長鎖を有するイオン液体を導入し、層状、二次元ヘキサゴナル、二次元テトラゴナルなどの多様な構造の複合体を合成した。一方で、層状ケイ酸塩の層表面にイオン液体を共有結合で固定化し、新規無機-有機層状複合体を合成した。イオン液体はカチオンとアニオンが組み合わさった塩であるので、カチオン部のみを固定化することで本来はカチオン交換性である層状ケイ酸塩をアニオン交換性に転換することに成功した。1.非イオン性界面活性剤による層状ケイ酸塩由来四角孔メソポーラスシリカの細孔制御結晶性の層状ケイ酸塩を出発物質に用い、非イオン性界面活性剤の添加によりメソポーラスシリカKSW-2の細孔径の制御を行なっている。前年度までにシリカの壁と界面活性剤の鋳型との複合体で構造制御に成功していた。本年度において、鋳型の除去によるメソポーラスシリカ材料への変換とその詳細な分析を行なった。細孔径は0.1nm単位で精密に制御できた。この成果は国際誌に投稿済み(2010年4月)である。2.層状ケイ酸塩とイオン液体の複合材料の合成層状ケイ酸塩を出発物質としたナノシートの合成を目指して層状ケイ酸塩とイオン液体の複合化を行った。具体的には層状ケイ酸塩の層表面にイオン液体を共有結合で固定化し、新規無機-有機層状複合体を合成した。得られた層状複合体は水中で撹拌するだけで層を剥離することができ、厚さ2nmの単層のシリカナノシートが得られた。さらにこの剥離性を利用して基板上への成膜や自立膜の作成にも成功した。層状ケイ酸塩の剥離および薄膜化は本系が世界初の報告となる。本研究の成果は層状物質分野の国際学会(International Clay Conference)だけでなくイオン液体の国際学会(Congress on Ionic Liquids)の両方で発表した。これらの成果を踏まえて日本化学会関東支部大会にて優秀ポスター賞を受賞した。【解決方法】

水和性の高いイオン液体を層状ケイ酸塩の層表面に固定化することで水中での層の完全な剥離を達成した。【得られた成果】得られたナノシートの特徴として、イオン液体のカチオン部のみを固定化することで、本来はアニオン性である層状ケイ酸塩をカチオン性に転換している。従来のカチオン性ナノシートは通常は有機溶媒中で得られており、水中では完全に剥離したものは得られていなかったが、本系のナノシートは水中で完全に単層に剥離したものが得られている。水を使った剥離は環境負担の低減の観点から重要である。さらに、得られたナノシートをガラス基板上に成膜することにも成功し、従来は粉末に限られていた層状ケイ酸塩の形態を拡張した。得られた薄膜は均一かつ透明であり、積層したナノシート間への色素導入もできた。層状ケイ酸塩の光学材料などの応用性を飛躍的に広範化することに寄与できた。
堆肥埋込作業機開発の基礎研究

農業生産に用いられる堆肥は、有機質に富み安価であり、それによる生産物は高額商品として高く評価されいる。しかし、作業面からみると、悪臭もありその取り扱いが容易でなく、マニュアスプレッダ等で農地へ全面散布されたのち、プラウやロ-タリ等で土中に入れられている。この方法は、悪臭を周囲にさらすこと、散布後雨水等により堆肥が流出し、周囲が不浄になることなどの環境汚染問題を生じる。これらの問題を解決するには、堆肥を散布しないで、運搬と同時に土中に埋没させることであり、この作業を行う機械の試作を行った。今回試作した作業機は、マニュアスプレッダの堆肥散布部を改造したもので、溝開き、堆肥投入、覆土の三つの作業を同時に行なうことができるようにした。すなはち、散布部を取り除いて、その部分に堆肥埋め込む装置を取付けた。そして、この作業機を反対向きにして、堆肥を床チェ-ンコンベヤで進行方向に移動させて、作業機前方の部分で堆肥を溝に投入するようにした。その結果、堆肥投入量の制御は、床チェ-ン速度とオ-ガ軸速度の組合わせで行うことである。その方法は、オ-ガ部へ堆肥を過剰に搬送しない程度にオ-ガの充満率を上げるように、床チェ-ン速度をONーOFF制御によって堆肥の搬送量を調節する。そして、オ-ガ部では、横送りオ-ガ上の堆肥がスム-ズに流れて、縦送りオ-ガにより完全に排出できるように、各オ-ガ軸の回転速度をマッチングさせることである。圃場実験では、耕伝整地後、堆肥の埋め込み実験を行った。その結果、比較的均一に堆肥を投入することができた。また、溝断面の計測より、排出された土の3050%を覆土することができた。堆肥埋込みのために試作した作業機は、マニュアスプレッダの堆肥散布装置をとりはずし、試作したオ-ガ式堆肥排出装置を取り付けたものである。この排出装置は、マニュアスプレッダの床チェ-ンによって送られてきた堆肥を中央に集めるために、左右逆スパイラルのオ-ガを水平に、また、集められた堆肥を一定量ずつ排出するために、そのオ-ガに直角で垂直になるようにもう一つのオ-ガを取り付けたものである。今年度は、この試作した作業機について、堆肥の排出量調節を的確に行う方法を見出すために、室内でバ-ク堆肥を用い、この装置の性能実験を行った。実験結果は次のようになった。床チェ-ンによってオ-ガ部へ堆肥を搬送するとき、床チェ-ンの送り速度が増加すると、オ-ガ部の堆肥の充満率は増加し、軸トルクも増加する。そしてさらに堆肥の搬送量が増加すると、オ-ガ部は追従しなくなる。また反対に、床チェ-ン送り速度が減少すると、オ-ガ部における堆肥の充満率は低下して効率は悪くなり、一定の排出量が得にくくなる。一定の堆肥排出量を得るためには、オ-ガ部排出口オ-ガ軸の回転速度によって調節する方法が最適である。そのためには、オ-ガ部の堆肥充満率が高くなるように充分に堆肥をオ-ガ部に送ることである。また搬送量が過剰になるとオ-ガ部は追従しなくなくなるのと、床チェ-ンによる堆肥の搬送をON-OFF制御によって調節し、オ-ガ部の堆肥充満率が常に80%位になるようにすればよいと考えられる。