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海外・帰国子女教育における家庭科指導に関する実証的研究

[目的]本研究は、日本人学校の児童・生徒および帰国子女の生活環境や家庭科に対する意識を解明し、特徴を浮き彫りにした。また、在外教育施設として大きな役割を担っている日本人学校の家庭科教育の現状や課題を明らかにすることを目的とした。さらに、高等学校家庭科教科書における国際理解教育に関する記述内容について検討した。そして、海外・帰国子女教育における家庭科指導を再考し、21世紀の海外・帰国子女教育の望ましい在り方を究明することを意図した。[方法]質問紙調査法により、まず平成7年度に日本人学校の児童・生徒及びシンガポール日本人学校の調査、平成8年度に帰国子女の調査及び海外生活経験を有しない一般の小・中学生を対象にした調査、さらに日本人学校の教師調査を実施した。また、平成9年度には香港日本人学校の調査を実施した。分析に際しては、東京学芸大学情報処理センターのSASを使用して統計処理を行った。また、調査によっては統計ソフトSPSSを使用して解析を行った。[結果]これまでに収集したデータをもとに比較検討したところ、学校段階や海外生活の経験、家庭科学習経験の有無により、家庭生活や異文化に対する意識や態度、家庭科に対する意識に相違がみられた。また、日本人学校の在学生、帰国および一般児童・生徒等、三者間では明らかに家庭生活環境に対する意識に特色がみられた。家庭科教育の立場から帰国児童・生徒が海外生活経験を家庭科学習に反映させていくために、家庭科教師が支援可能な方策を究明し、教育実践の場で検証していくことの必要性を再認識した。[目的]海外・帰国子女に対する教育的要請に鑑み、これまでに科学研究費の補助を受けて実施した一連の研究によって得られた知見をふまえて、次のような調査を実施した。(1)日本人学校の児童・生徒の家庭生活環境に対する意識や実態を明らかにし、異文化体験が及ぼす影響について考察を深めた。(2)在外教育施設(補習授業校)における保護者の家庭生活観や家庭科教育観について特色を明らかにした。(3)アメリカおよび日本の中等学校で使用されている家庭科教科書の国際理解教育に関する記述について比較・分析をした。[方法](1)1995年9月1996年1月にかけて、調査協力の得られた約45校の日本人学校に調査を実施し、約3300名の児童・生徒の調査票を回収し、統計的処理をした。(2)1995年6月10月にかけて、約20校の補習授業校に調査を依頼した。(3)日本の中等家庭科教科書7冊、アメリカの中等家庭科教科書5冊を分析対象とした。[結果](1)結果の一部を例示すると、日常生活の悩みや程度については、アジア地域の児童・生徒の方が衛生面や行動の自由さや治安に不満をもつものが多くみられた。また、現地の住生活については、ヨーロッパ地域の児童・生徒の方が肯定的にとらえ、環境に配慮しながら生活している傾向がみられた。このように、地域により質問項目に対する意識の差がみられ、日本人学校の児童・生徒の生活状況や生活環境を熟知した上で家庭科の指導をすることが必要であることを確信した。(2)調査票の整理をし、統計的手法を検討している。結果については割愛する。(3)日本の家庭科教科書は、異文化に関する記述が少なく、国際化に対応した教育を目指すためには異文化を導入した教育内容の再検討が必要であるという知見を得た。[目的]本年度は、平成7年度に実施した日本人学校の児童・生徒を対象にした調査の統計的処理を行い、考察を深めるとともに、新たに、海外生活の経験を有する帰国子女および国内でしか生活経験をもたない小・中学生を対象に、家庭生活環境意識や家庭科に対する認識について調査を実施した。そして、本研究の総括である平成9年度にむけて、家庭科教育における帰国子女の指導に対する提言を行うための基礎資料の収集に努めた。[方法]1996年9月1996年12月にかけて、帰国子女教育研究協力校およびセンター校の小学校15校、中学校14校の児童・生徒を対象に調査を実施した。

一般小学生707名、一般中学生1086名、帰国小学生121名、帰国中学生303名の児童・生徒の調査票を回収し、統計的処理を行った。また、日本の中等家庭科教科書7冊を分析対象とし、国際理解教育と家庭科について論文を投稿した。[結果]結果の一部を例示すると、海外生活の経験や家庭科学習経験の有無により、家庭生活や異文化に対する意識や態度、家庭科に対する意識に特色がみられた。本研究の最終年である次年度は、これまでに収集したデータをもとに、日本人学校の在学生、帰国および一般児童・生徒等、三者間における考察を深め、家庭科教育の立場から帰国児童・生徒が海外生活経験を家庭科学習に反映させていくために、家庭科教師が支援可能な方策を究明し、教育実践の場で検証していく。また、日本の中等家庭科教科書は、異文化に関する記述が少なく、国際化に対応した教育を目指すためには、異文化を導入した教育内容の再検討が必要であるという知見を日本教科教育学会誌に投稿し、20巻3号に掲載予定となった。[目的]平成7年度に実施した日本人学校の児童・生徒を対象にした調査および平成8年度に実施した帰国子女および海外生活経験を有しない一般の小・中学生を対象にした調査の統計的処理を行い、考察を深めた。さらに、シンガポール日本人学校等の海外子女教育施設に通学する児童・生徒の過程生活や家庭科についての実態や意識について調査した。そして、本年は研究の最終年であるため、家庭科教育における海外・帰国子女の指導に対する提言を行うための基礎資料の収集に努め、報告書を作成した。[方法]東京学芸大学情報処理センターのSASを使用して、日本人学校小学部1979名、中学部1453名、一般小学生707名、一般中学生1086名、帰国小学生121名、帰国中学生303名の児童・生徒の調査票を回収し、統計的処理を行った。シンガポール日本人学校、香港日本人学校の調査では、SPSSXを使用して前者162名、後者610名の調査票を回収し統計処理を行った。[結果]これまでに収集したデータをもとに比較検討したところ、学校段階や海外生活の経験、家庭科学習経験の有無により、過程生活や異文化に対する意識や態度、家庭科に対する意識に相違がみられた。また、日本人学校の在学生、帰国および一般児童・生徒等、三者間では明らかに過程生活環境に対する意識には特色がみられた。家庭科教育の立場から帰国児童・生徒が海外生活経験を家庭科学習に反映させていくために、無家庭科教師が支援可能な方策を究明し、教育実践の場で検証していくことの必要性を再認識した。
ＩＰＭＣのセンサ応答モデルの解明とセンサ・アクチュエータ統合系への応用

本研究では、イオン導電性高分子・貴金属接合体(Ionic polymer-metal composite: IPMC)と呼ばれる機能性高分子材料のセンサ機能に着目し、その応答モデルの構築とアクチュエータ・センサ統合システムの応用を目的に研究を実施した。環境の湿度や高分子内部のカウンタイオンの違いによる応答特性変化を実験的に検証するとともに、Onsagerの方程式をベースにして応答モデルの構築を行った。また、曲げやねじりを測定するセンサシステム構築のための基礎的検証を行った。本研究では、イオン導電性高分子・貴金属接合体(Ionic polymer-metal composite: IPMC)と呼ばれる機能性高分子材料のセンサ機能に着目し、その応答モデルの構築とアクチュエータとセンサの両機能を統合した応用を目指している。本年度は、動作モデルの構築のため,動作環境の湿度や素子内のカウンターイオンを変化させた場合の特性の変動について検証を行った。また、曲げやねじりを含む3次元的な変形を測定するセンサシステムの基礎的検証を行った。具体的には、以下の通りである。1.センサ応答特性の実験的検証:動作環境の湿度の違いによる応答特性の違いや、高分子内のカウンターイオンの違いによるセンサ応答の違いについて検証を行った。昨年度構築した実験装置を用いて、それぞれの条件でのセンサ応答について周波数応答解析を行った。測定の結果、湿潤状態では,変形量と電荷移動量が比例し,カウンターイオンの種類が異なっていても値の大きさもほぼ一致する結果となった.一方,乾燥状態では,電荷応答のゲインはともに低下するが,イオン種により値が異なることを確認した.この実験結果をもとに、今後特性変化の要因の検証、動作モデルの構築を進める予定である。2.アクチュエータ応答特性の実験的検証:アクチュエータの応答においても、動作環境の湿度により特性が大きく変化する。センサの場合と同様に、環境の湿度を変化させて特性変化の検証を行った。とくに、機械剛性と発生応力特性の変化について検証した。3.曲げ・ねじりを計測するセンサシステムの基礎的検証: 1枚の素子において、曲げとねじりの情報を同時に測定するセンサシステムを構築するための基礎的検証を行った。表面電極部をパターニングしたIPMC素子を製作し、空間的に分離された電極部で測定した信号から、それぞれの変形時の応答の違いを検証した。本研究では、イオン導電性高分子・貴金属接合体(Ionic polymer-metal composite: IPMC)と呼ばれる機能性高分子材料のセンサ機能に着目し、その応答モデルの構築とアクチュエータとセンサの両機能を統合した応用を目的に研究を実施した。本年度は、応答特性の解析のために、電極のメッキ回数の変化によるセンサ応答の変化について解析した。また、物理モデルに基づく解析モデルを構築するため、Onsagerの方程式をベースにして応答モデルを導出し、実験結果との比較を行った。研究期間全体を通した成果の概要は以下の通りである。(1)センサ応答特性の実験的検証:乾燥状態と湿潤状態のセンサ応答について周波数応答解析を行い、応答特性の違いを確認した。また、高分子内のカウンタイオン種の違いによる応答変化について検証を行うとともに、電極の構造に起因する電気インピーダンス特性の影響について確認した。(2)センサ応答のモデル化:アクチュエータのモデリングに関する先行研究を基にして、高分子内部の応力分布と、イオンと溶媒の移動・拡散の結合モデルをベースに、センサ応答モデルを導出した。高分子内の物理パラメータと電気インピーダンスをパラメータとし、乾燥と湿潤を問わず適用な可能なモデルを構築した。(3)センサ・アクチュエータ応用の検討:曲げとねじりの情報を同時に測定するセンサシスムを構築するための基礎的検証を行った。アクチュエータ利用についても、環境の変化による応答特性の変化について検証した。本研究では、イオン導電性高分子・貴金属接合体(Ionic polymer-metal composite: IPMC)と呼ばれる機能性高分子材料のセンサ機能に着目し、その応答モデルの構築とセンサ応用を目的としている。本年度は、実験環境を構築し、湿度を変化させた場合や、測定方法を変えた場合におけるセンサ特性の測定実験に取り組んだ。具体的な内容は以下の通りである。1.実験環境の構築:センサ応答特性を測定するための実験装置を構築した。振動発生機により素子に変形を加え、そのときの変形量をレーザセンサで計測する。また、発生した起電力を信号増幅器で増幅し、コンピュータへ取り込む、もしくは、周波数解析装置で特性解析を行う。従来IPMCは膨潤させた状態で使用することを前提としていたが、センサとしては乾燥状態でも使用できるという結果が示されており、本研究では湿度を変えた状態で応答特性を測定できる実験環境を構築するため、湿度制御装置を設置した。2.センサ特性の実験的検証:構築した実験装置を用いて、環境の湿度を変化させた場合のセンサ応答について周波数応答解析を行った。電流計測した場合と、電圧計測した場合の比較を行うとともに、素子の電気インピーダンスについても測定を行った。

測定の結果、まず、電流と電圧のどちらの計測方法においても,素子の乾燥と湿潤に関わらず,十分に観測可能な信号が発生していることが確認された.さらに、湿度条件の違いにより周波数応答特性が異なることが確認された.具体的には,湿度が高い湿潤状態においては電流応答が変形量に対して微分特性となり,湿度が低い乾燥状態においては発生電流が変形量に比例する結果となった.この実験結果をもとに、今後特性変化の要因の検証、動作モデルの構築を進める。センサ、アクチュエータの両面において、条件を変えて応答特性を検証し、応答のモデル化のため有用な結果を得ることができた。また、センサ応用のための基礎的検証も進んだと考えている。しかしながら、センサ応答の理論解析、モデル化は計画よりも遅れている。初年度において、センサ特性を検証するための実験装置を構築し、測定実験を行った。次年度以降、本格的に取り組むモデルの構築のための基礎的データや有用な結果を得ることができたと考えている。次年度では、これまでの実験による測定結果に基づき、センサ応答の数学モデルの構築に取り組む。アクチュエータのモデリングで導入されている物理・化学的観点からのホワイトボックスモデリングの手法を元に、物理原理に基づくセンサモデルのシミュレータ環境を構築する。また、曲げやねじりなどを測定可能な面状センサ素子への適用や、センサ・アクチュエータを統合した制御系への適用など、応用の可能性について検証する。次年度では、初年度の検証結果を拡張し、実験の条件を増やして検証を行うとともに、センサ・アクチュエータ統合系にした際の電気的干渉についてもその特性について実験により検証を行う。また、実験により得られる知見と、アクチュエータのモデリングで導入されている物理・化学的観点からのホワイトボックスモデリングの手法を元に、物理原理に基づくセンサの詳細なモデリングの研究に取り組む。主に、検証用素子の作成のための材料と計測用機器、また、成果発表のための旅費に使用する計画である。主に、検証用素子の製作のための材料と、測定用機器(力センサ、信号増幅器)の購入に使用する計画である。
低出生体重児と母親の関係性発達支援プログラムの開発

日本語版PBQ-Jと日本版PBQ-Jを用いて、低出生体重児の母親の出産体験に対する外傷後ストレス症状の程度とそれに関連する因子、外傷後ストレス症状が母親のボンディングに与える影響について、正期産の母親をコントロール群として比較検証を行った。正期産の母親に比べ、低出生体重児の母親の出産体験に対する外傷後ストレス症状の程度は有意に高かった。また外傷後ストレス症状に影響する因子や、また母親の乳児に対するボンディングに影響を及ぼす因子が明らかになった日本語版PBQ-Jと日本版PBQ-Jを用いて、低出生体重児の母親の出産体験に対する外傷後ストレス症状の程度とそれに関連する因子、外傷後ストレス症状が母親のボンディングに与える影響について、正期産の母親をコントロール群として比較検証を行った。また外傷後ストレス症状に影響する因子や、また母親の乳児に対するボンディングに影響を及ぼす因子が明らかになった本研究の目的は、低出生体重児と母親との関係性の発達を促すTriangulation母子関係性支援モデルの効果を検証することである。研究目的を遂行するために、複数の愛着研究の専門家よりスーパーバイズを受け、調査方法の詳細な検討を行った。その結果、研究計画立案当初は母親の子どもに対する愛着感情を測定する予定ではなかったが、母親と子供の関係性の発達評価のためには、愛着形成の評価が不可欠であることが強く示唆された。正期産児と母親の愛着発達についての先行研究は数多くあるが、低出生体重児と母親の愛着発達に関する先行研究が少なく、先行研究との比較検討の為の正期産児との関係性の発達の比較をするため、正期産児と母親との愛着研究で使用されている質問紙MBAS(Mother-Infant Attachment Scale)を使用することとなった。MBASは日本で作成された質問紙であるが、ジャーナルへ未掲載であったため、MBASの雑誌掲載を待つ間、調査協力施設との研究協力交渉を進めている。現在は調査協力施設1施設との交渉が進んでおり、MBASの論文掲載が確認され次第、倫理委員会への提出後、調査開始予定である。調査協力施設2施設目は開拓段階である。また同時進行でフィールドワークを行い、低出生体重児とその母親の育児サークルに参加し、本研究の意義について再確認するとともに、インタビューガイドの見直しなど計画の調整を行っている。総得点の得点分布は正規分布を示さなかった。妥当性について、PBQ-JとMIBS/MAIとの相関は、中程度の相関を示し、収束的妥当性/弁別的妥当性が示された。基準関連妥当性についは、PBQ-JとEPDSは中程度の相関を示した。既知集団妥当性について、PBQ-Jは、初産婦群・経産婦群の比較においては初産婦群の方が有意に高く、抑うつ傾向群・非抑うつ傾向群の比較においては抑うつ傾向群の方が有意に高いことが示された。信頼性について、全項目・各因子のクロンバックα係数は十分な内的整合性を示した。また再テスト法においては、と高い相関を示し、2時点での有意な得点差はなかった。正期産で出産した産後1か月の母親において、PBQ-Jは十分な信頼性・妥当性が示され、わが国における乳児期の母親の子どもに対する情緒を測定するための有用なツールが開発された。本研究課題について本年度は、出産から早期乳児期の期間での、母親の子どもに対する情緒的応答に着目し、低出生体重児とその母親の関係性支援するためのプログラムを提案することに取り組んだ。日本語版PBQ-Jと日本版PBQ-Jを用いて、低出生体重児の母親の出産体験に対する外傷後ストレス症状の程度とそれに関連する因子、外傷後ストレス症状が母親のボンディングへどのように影響を与えているかについて、正期産の母親をコントロール群として比較検証を行った。また外傷後ストレス症状に影響する因子として、出産に対する主観的認知、アタッチメントパターン、特性不安、家族機能が認められた。また母親の乳児に対するボンディングに影響を及ぼす因子として、外傷後ストレス症状、抑うつが認められた。本研究より、低出生体重の母親の乳児に対するボンディングの発達を支援するためには、女性のライフステージにおける出産体験の認知を知り、出産の体験による外傷後ストレス症状とそれに伴う抑うつ症状を観察し、出産直後から精神的サポートを行うことの重要性が示唆された。また外傷後ストレス症状には、アタッチメントパターンや特性不安、家族機能が影響することから、妊娠中から女性の出産への精神的レジリエンスを評価することが重要である。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題の今後の研究の推進方策としては、開発した日本語版PBQ (Japanese version of Postpartum Bonding Questionnaire; PBQ-J)を用いて、様々な概念との因果関係を明らかにし、母親の乳児に対するボンディングの程度や、ボンディングに影響を与える因子について明らかにし、低出生体重児と母親の関係性発達支援プログラムを開発することである。
循環補助に用いる骨格筋の電気的モニター開発の基礎的研究

我々は心不全に対する新しい外科的治療法である自己骨格筋を用いた循環補助における非侵襲的な骨格筋機能の評価法として、電気的モニターを開発した。現在までに我々は、1)骨格筋を刺激する電気的刺激によって生じる誘発電位には電気的ノイズのシグナルである神経誘発電位と、我々が必要とする骨格筋の電気的活動のシグナルである骨格筋誘発電位の二つの情報が混在しているが、電気刺激から誘発電位発生までのそれぞれのタイミングの違いを解析し、我々がモニターすべき電気的情報の時間的部位を明らかにした。2)電気刺激の刺激周波数の変化によって生じる骨格筋の高頻度電気刺激疲労における力学的疲労と電気的情報の関連が明かとなり、モニタリングにおける力学的疲労度のパラメーターがわかった。3)電気的トレーニングによって作成した対疲労性骨格筋を作成し、トレーニングしていない骨格筋との間の電気情報の相違から、耐疲労性獲得のモニタリングの可能性を検討すると共に、それぞれの骨格筋が等張収縮、等尺収縮あるいは外部仕事を発生する動的な収縮の3つの収縮形態において、力学的特性と電気的情報を記録解析した。耐疲労性を獲得した骨格筋の電気的情報は易疲労性の骨格筋と異なるため、易疲労性骨格筋のためにアレンジする必要がある。4)耐疲労性と易疲労性の骨格筋の電気的情報の明かな差異によって、電気的トレーニングを非侵襲にモニターリングすることができた。よって現在の資料よりシステムの実用化が可能であると判断した。我々は心不全に対する新しい外科的治療法である自己骨格筋を用いた循環補助における非侵襲的な骨格筋機能の評価法として、電気的モニター開発の基礎的なデータの集積に当たっている。3)電気的トレーニングによって作成した対疲労性骨格筋を作成し、トレーニングしていない骨格筋との間の電気情報の相違から、耐疲労性獲得のモニタリングの可能性を検討すると共に、それぞれの骨格筋が等張収縮、等尺収縮あるいは外部仕事を発生する動的な収縮の3つの収縮形態において、力学的特性と電気的情報を記録解析し、1)および2)から示されたそれぞれのパラメーターが耐疲労性の状態および耐疲労性骨格筋の疲労と予備能力のモニタリングとして至適であるか否かを検討している。データの集積はほぼ予定通り進行しており、平成6年度にはシステム実用化の可能性の検討に必要な基礎的な資料の集成を行うことが出来ると考えられる。
初期人類の形態進化と行動進化に関する研究

本研究ではコンソ遺跡群における古人類学調査を進めると同じにアルディビテクス・ラミダスなどエチオピア産の未記載初期人類化石に関する比較形態学的研究を遂行することを目的とし、それぞれに関し以下の研究成果をあげた。コンソ遺跡群における古人類学調査としては、主として古生物、古環境研究を進め、初期のホモ属とボイセイ猿人の進化適応パタンを考察した。特に、層序年代学的枠組みの解明が従来不充分であった調査地区・層準について、火山灰の微量元素組成分析、Ar/Ar年代測定、古地磁気分析、珪藻土分析などを充実し、年代学的枠組みのさらなる整備、コンソ古堆積盆全体の時代的変造の解明、トゥルカナ湖周辺の古人類サイトとの対比などについて格段の進展を得た。また、従来は層序の解明が不充分であったため、動物化石と先史考古遺物の採取・発掘を見合わせていた調査地区において、系統だった表面採集調査を実施した。動物化石としては、特に不足していた約170万年前から150万年前の時代の資料を充実することができ、これにてコンソ遺跡群の系統だった古生物調査を実質的に終了とした。全約8000点の同定可能な哺乳動物化石資料の一次同定およびカタログ化を達成し、コンソ遺跡群における約200万年前から130万年前の動物相の時代変化を詳細に論じ、東アフリカ全体の古環境と動物相変遷史ならびに人類進化パタンをも含めて考察した。アルディピテクスなど初期人類の比較形態学的研究としては主として歯牙形態について1)犬小臼歯複合体の形態進化、特に人類の出現期における形態漣化様式、性的二型の消失過程などの解明、2)臼歯列の大きさとその変異パタン、体サイズ・性的二型・食性適応との関連、3)臼歯のエナメル質厚さ分布とその系統的、食性適応的意義の解明に関する基礎データを収集し、予備的に解析した。本年度の調査は、1)コンソ遺跡群およびアワッシュ川中流域調査地区における野外調査、2)エチオピア国立博物館およびケニア国立博物館における化石人類および哺乳動物化石の形態学的研究、3)米国の博物館における初期人類化石、現生類人猿、哺乳哺乳動物化石の比較形態学的研究、4)国内における資料分析、形態計測、データ解析の諸研究活動からなる。より具体的には以下の成果を得た。ラミダス猿人、アナメンシス猿人など未公表の初期人類化石資料の形態学的比較解析を進めた。標本ごとに部位同定を詳細に検討し、形態特徴を記載し、研究用レプリカ標本を作製・入手し、国内で比較解析をさらに進めた。米国クーリブランド自然史博物館において初期人類化石と類人猿化石の比較解析を進め、上記博物館から60点の歯牙標本を借用し、国内でCT撮影などにより歯冠計測を進めた。コンソ遺跡群において地質・古生物調査を実施し、同遺跡群の層序・年代学的枠組みの解明をさらに進めた。分析資料として動物化石資料5点、火山灰資料23点、古地磁気資料174点を新たに採取した。国内では古地磁気資料の分析、国内外で火山灰資料の屈折率、主成分分析、微量元素分析、Ar/Ar年代測定、などを進めた。コンソ遺跡群のイノシシ科、ウシ科、ウマ科の系統解析を進めた。特にオルドヴァイ、トゥルカナとの比較検討を進めた。アワッシュ川中流域調査地区の古生物調査を共同実施し、初期ヒト科およびゾウ類化石の発見・採集活動に従事した。コンソ遺跡群およびアワッシュ川中流域出土のゾウ類化石の比較解析を進めた。これら多岐にわたる資料分析およびデータ解析は現在も進行中である。

本年度の調査は、1)コンソ遺跡群における野外調査、2)エチオピア国立博物館における初期人類および哺乳動物化石の形態学的研究、3)国内における地質資料分析、4)国内における現代人と現生霊長類の比較データ取得および形態解析、5)アデン湾海底コアの堆積物調査からなる。より具体的には以下の成果を得た。コンソ遺跡群の調査では系統だった古生物学的表面採集をKGA19、20、21などで実施し350点ほどの同定可能哺乳動物化石標本を採集した。この中にはホモ属の上顎臼歯とボイセイ猿人の下顎骨標本が含まれる。地質調査としてはKGA19、20などの層序を明らかにし、火山灰資料13点、古地磁気測定用資料200点以上などを採集した。また、DGPSを用いて、数メートル以内の精度で以下の地点を1991年以来出土している人類化石採集地19地点など80地点以上を計測し記録した。エチオピア国立博物館における古生物・古人類資料の標本調査としては、500万年前以前の年代を持つアワッシュ出土の未公表初期人類標本の調査、ウマ科(コンソ)と象類(コンソとアワッシュ)の記載および比較解析、コンソ遺跡群の動物化石標本の全体的解釈構築などを進めた。国内ではAr・Ar年代測定、古地磁気測定などを推進し、アデン湾の海底コアの掘削に参加し、エチオピアの陸上堆積物と対比するための資料を得た。人類化石の形態解析に必要な比較データとしては、ケント州立大学から借用した未咬耗の現代人臼歯40点ほどのCTデータほか、現世霊長類資料の計測データを各種整備し、解析を進めた。本年度の調査研究としてはアルディピテクス・ラミダスの形態解析を進める一環として、他の初源期の人類化石との比較調査を実施し、また未記載のアルディピテクス標本群の評価に必要不可欠な比較データ群を主として現生の類人猿について収集した。コンソ遺跡群の調査研究としては、特に古生物および地質資料のデータを充実し、それらの解析を進め、全調査域の層序年代学的枠組みの構築を実現し、コンソの哺乳動物相の特徴と時代的変遷を明らかにすると同時に東アフリカにおける古環境変遷史と人類進化パタンとの関わりを検討した。初源期の人類化石の比較調査は、パリ自然史博物館(ケニア産化石とアルディピテクスの比較)とポワティエ大学(チャド産化石とアルディピテクスの比較)において実施した。現生類人猿については、歯牙と頭蓋の形態データをペルギー王立中央アフリカ博物館(ボノボとチンパンジーの東部亜種)とオランダ・ライデン自然史博物館(オランウータン)にて取得し、後者においてはスマトラ産のオランウータンの亜化石標本群をも調査対象とした。また、ボノボの大臼歯27点、亜化石オランウータンの大臼歯30点を一時借用し、これらについては国内においてマイクロCTによる高解像度の3次元データを取得した。また、初期人類における形態進化研究の基盤的研究としては、注目されている形質の一つであるエナメル質の厚さについて特に進めた。ヒヒの大臼歯57点のCT断面像を元に、磨耗面から十分な精度でエナメル質厚さを計測する方法を確立し、研究協力者とともにエナメル質厚さの遺伝分散と性差、歯冠サイズとの相関を推定し、厚さ分布の比較方法論の確立に寄与した。また、研究協力者とともにCTデータの解析を進め、類人猿とヒトのエナメル質厚さの三次元分布パタンを明らかにした。その結果、ヒトと類人猿の祖先状態は分布様式が比較的一様で厚さは中間的であったことが示唆された。
形質膜・細胞骨格分子相関の超微形態学的解析

筋および神経組織について形質膜-細胞骨格分子連関を蛍光抗体法、免疫電子顕微鏡法および生化学法によって解析し、得られた主な成果は次の通りである。(1)筋形質膜裏打ちと細胞外基質との相互関係:ラット骨格筋から調製した筋形質膜小胞の免疫電子顕微鏡解析から、ジストロフィンはその結合膜タンパク質であるジストログリカン複合体を介してラミニンに連結するというジストロフィン系分子連関のモデルを超微形態学的に証明できた。(2)筋形質膜裏打ちと中間径フィラメントとの相互関係:ラット骨格筋細胞の筋形質膜直下にはデスミンやプレクチンとジストロフィンとが局在し、スキンドファイバーについての免疫電子顕微鏡観察で、裏打ち構造の膜側にジストロフィン標識が認められ、その反対の細胞質側の微細線維構造上にプレクチン標識が認められた。これらの観察から、裏打ちはジストロフィンを含むことが証明され、デスミン中間径フィラメントがプレクチン分子によって裏打ちに連結されていることが明らかになった。(3)中間径フィラメントとZ板との相互関係:ラット骨格筋細胞では、免疫電子顕微鏡法でデスミン標識が中間径フィラメント束上に認められるのに対し、プレクチン標識はZ板との間を結ぶ微細線維構造上に認められた。この観察によって、デスミン中間径フィラメントがプレクチンによってZ板に連結されていることがはじめて証明された。これら一連の研究から、ラミニン・α-ジストログリカン・β-ジストログリカン・ジストロフィンがジストロフィン系分子連関軸をなし、この連関軸はさらに細胞質側にプレクチン・デスミンと伸びると結論した。その他、平滑筋細胞や中枢神経系アストロサイトについても同様の解析結果を得た。本研究は、細胞骨格系線維構造が形質膜にどのように連結しているか、形質膜の機能ドメインとどう関係しているか、そして、それに形質膜裏打ちがどのように関与しているかを超微形態学的及び分子構築的に分析することを目的として、研究を進め、得られた成果は次の通りである。1.アストロサイト終足における裏打ちマウス中枢神経系の電子顕微鏡による観察から、アストロサイト終足の裏打ちは層構成を示し、微細線維性網工からなる内部構造を有していた。この内部構造はトリトンX-100抽出によってさらに明確になった。細胞質のグリアフィラメントは微細線維構造を介して裏打ちと連結しているように見えた。中間径フィラメント結合タンパク質であるプリクチンの抗体染色によって、軟膜に面する終足に強く局在が認められた。免疫電子顕微鏡で調べると、グリアフィラメントと裏打ちとの間を架橋する微細線維構造に一致して標識金コロイドが観察された。このことは終足における裏打ちがグリアフィラメントの膜連結部を提供していることを示唆する。2.筋形質膜下におけるプレクチンの局在ラット骨格筋細胞について、プレクチンとジストロフィン抗体との二重染色を施し、共焦点レーザー顕微鏡で観察した。プレクチンはZ板のレベルを横走するように染まり、デスミンフィラメントの蛍光抗体染色とよく一致し、さらに、筋形質膜直下ではジストロフィンと共存していた。免疫電子顕微鏡でも、標識金コロイドは中間径フィラメントに位置的に一致して観察されたが、筋形質膜裏打ちとプレクチンの関係はなお検討を要する。本研究は、細胞骨格系線維構造が形質膜にどのように連結しているか、形質膜の機能ドメインとどう関係しているか、そして、それに形質膜がどのように関与しているかを超微形態学的および分子構築的に分析することを目的として、得られた成果は次の通りである。

1.アストロサイト終足における裏打ちの微細構造マウス中枢神経系の電子顕微鏡による観察から、アストロサイト終足の裏打ちは層構成を示し、微細線維性網工からなる内部構造を示していた。細胞質のグリアフィラメントは微細線維構造を介して裏打ちと連結しているように見えた。中間径フィラメント結合タンパク質であるプレクチンplectinの抗体染色で、軟膜に面する終足に強い局在が認められた。免疫電子顕微鏡で調べると、グリアフィラメントと裏打ちとの間を架橋する微細線維構造に一致して標識金コロイドが親察された。このことは終足における裏打ちがグリアフィラメントの膜連結部を提供していることを示唆する。2.筋形質膜裏打ちとプレクチンとの相互作用ラット骨格筋細胞について、二重蛍光抗体染色を施し、共焦点レーザー顕微鏡で観察したところ、プレクチンはZ板のレベルを横走するように染まり、デスミンフィラメントの蛍光染色とよく一致し、筋形質膜直下ではデスミンおよびジストロフィンと共局在を示した。免疫電子顕微鏡により、デスミン中間径フィラメントがプレクチン分子によってZ板に連結されること、中間径フィラメントはさらにプレクチンを介して裏打ちに結合し、そこにジストロフィンも局在すること、したがって、裏打ちの少なくとも一部はジストロフィンを含むことを証明した。本研究は、細胞骨格系線維構造が形質膜にどのように連結しているか、それに形質膜がどのように関与しているかを超微形態学的および分子構築的に分析する事を目的とし、得られた成果は次の通りである。1.筋形質膜裏打ちとプレクチンとの相互作用ラット結腸平滑筋細胞について、二重蛍光抗体染色を施し、共焦点レーザー顕微鏡で観察したところ、細胞横断面でプレクチンは形質膜に沿って断続的に染まり、カベオリン1の免疫染色と相補的局在関係を示した。電子顕微鏡像との対比で、プレクチンは形質膜裏打ち領域を、カベオリン1はカベオラ領域に局在するためと解釈できた。プレクチンはタリン、ビンキュリン、インテグリンと、カベオリン1はディストロフィンと共局在を示した。プレクチンが形質膜直下のみに局在し、デスミンやα-アクチニンとの共存がほとんど認められなかったことは分子構造や機能の面で骨格筋細胞とは異なることを意味する。2.アクチン束の分布と細胞機能との相関ラット末梢神経を全載標本としてファロイディン染色を行ったところ、発達したストレス線維型のアクチン束が観察された。アクチン束の配列や発達度は神経の部位によって異なるが、一般に神経長軸に直角の方向に平行配列していた。同様に、ラット切歯の歯根膜についてもアクチン束の分布様式を詳細に分析し、歯根部の部位によって線維芽細胞やそのアクチン束の分布様式が異なることが明らかになった。この観察結果は歯牙萌出力発生および咬合圧や連続性成長に対する抵抗力との関連で解釈される。
ＢＭＰＲ２関連遺伝子改変マウスを用いた炎症性肺高血圧モデルの作成

BMPR2遺伝子変異は肺動脈性肺高血圧患者で見られるがその役割は明らかではない。炎症機序は、肺動脈性肺高血圧の病態で関与が示されている。BMPR2を減少させたマウスにおいて、TNF-α投与による、肺高血圧モデルが作成を試みた。BMPR2ヘテロノックアウトマウス(+/-)とコントロールマウスにTNF-αを投与し、肺高血圧、血管病変を検討したが、BMPR(+/-)において肺高血圧は惹起されなかった。GMーCSF投与は、野生型マウスにおいて、低酸素誘発肺高血圧を悪化させ、抗GMーCSF抗体投与は低酸素誘発肺高血圧を改善した。これらから、BMPR2減少により上昇する炎症機序と病変との関連を示した。培養細胞を用いて、siRNAによりBMPR2を減少させた場合、TNF-αなどの炎症刺激や低酸素によるストレスが増強されることをしめした。これらの、培養細胞で見られる現象のin vivoでの意義を検討するため研究を行っている。まず、これまでに、動物モデルの確立を目指し、TNF-αの投与による、肺高血圧モデルが作成可能か検討を行った。BMPR2(+/-)とコントロールマウスにTNF-αを投与し、肺高血圧、血管病変を検討した。2週間後、肺高血圧を評価した。BMPR2マウスで優位な右室圧の上昇は見られなかった。TNF-αのみによる肺高血圧モデル作成は困難であったため、モデルの誘発方法に関して、再考し、低酸素、肺高血圧を誘発するSugenを用いた刺激によるモデル作成を試みた。BMPR2(+/-)にSugen投与後、3週間低酸素とし肺高血圧、血管病変を検討した。これらにより、BMPR2(+/-)マウスでは、コントロールに比してより高度の肺高血圧を生じる傾向が示された。また、Math6(ー/ー)マウスを用いて、低酸素に対する肺高血圧、血管病変の形成について初期の検討を開始した。(Sawada H, J ExpMed.2014;211(2):263-80)これらの、培養細胞で見られる現象のin vivoでの意義を検討するため研究を行った。まず、動物モデルの確立を目指し、TNF-αの投与による、肺高血圧モデルが作成可能か検討を行った。まず、野生型マウスを用いて、TNF-α(0.5, 1.5, 4.5 μg)による、in vivoでのGMーCSF誘導能を検討したところ、4.5 μg投与したマウスで、血中GM-CSFが検出可能であった。しかし、これらのマウスは、24時間以内に死亡した。これらから、in vivoでGMーCSFはTNF-αにより誘導されることが示されたが、GMーCSFを検出可能なまでに上昇させるTNF-αは、致死的である可能性が考えられた。そのため、投与量を1.5μgとし、BMPR2(+/-)とコントロールマウスに投与し、肺高血圧、血管病変を検討した。GMーCSF直接投与は、低酸素肺高血圧を増悪させ、高GMーCSF抗体投与により低酸素肺高血圧を改善された。(Sawada H, J ExpMed.2014;211(2):263-80)依然BMPR2の肺高血圧病変形成での役割は不明である。今回の研究から、GMーCSFを介した炎症反応は、血管病変形成促進的な関与が示唆されるが、当初の計画である、in vivoで肺高血圧におけるBMPR-2異常、炎症の連関を十分には説明はできなかった。(2011American Heart Associationで発表、一部未発表)これらの、培養細胞で見られる現象のin vivoでの意義を検討するため研究を行っている。

しかし、これらのマウスは、24時間以内に死亡した。これらから、in vivoでGMーCSFはTNF-αにより誘導されることが示されたが、GMーCSFを検出可能なまでに上昇させるTNF-αは、致死的である可能性が考えられた。そのため、投与量を1.5μgとし、BMPR2(+/-)とコントロールマウスに投与し、肺高血圧、血管病変を検討した。2週間後、肺高血圧を評価した。BMPR2マウスで優位な右室圧の上昇は見られなかった。依然BMPR2の肺高血圧病変形成での役割は不明である。また、炎症反応は、臨床的、疫学的に血管病変形成に関与が示唆されるが、いかに病変形成に関わるかは不明である。上記のTNF-αを含め、炎症刺激さらには炎症に関わる機序について、BMPR2異常マウスを用いて検討中である。研究計画書に記載した目標1)『BMPR2(+/-)マウス、Math6(-/-)マウスにTNF-αを投与し、コントロールに対して、より高度のGM-CSFなどの炎症性メディエータ上昇、肺高血圧性肺血管病変が形成されるかを検証する。』にそって、検討を開始した。TNF-αの投与により、高用量でGMーCSFが誘導されることが示されたが、その量は、血管病変形成を検討するには、敗血症様症状により致死的であることが判明し、それよりも低用量では右室圧上昇が惹起されないことが明らかとなり、TNF-αのみによる肺高血圧モデル作成困難な可能性が出ている。そのため、モデルの誘発方法に関して、再考し、炎症刺激に加えて、低酸素、さらには最近報告された、肺高血圧を誘発するSugenを用いた刺激によるモデル作成を行ったため。』に沿って、検討を開始した。そのため、モデルの誘発方法に関して、再考を要し、炎症刺激に加えて、低酸素、さらには最近報告された、肺高血圧を誘発するSugenを用いた刺激によるモデル作成を検討している。マウスにおいてはTNF-αのみによる右室圧上昇が惹起されないことが明らかとなり、投与量の検討から、肺高血圧モデル作成は困難であった。そのため、炎症刺激に加えて、低酸素、肺高血圧を誘発するSugen5416を用いた刺激によるモデル作成を検討した。これらは、申請書時にも代替的アプローチとして考慮していた内容である。我々の培養細胞を用いた検討では、siRNAを用いてBMPR2を減少させた細胞では、低酸素に対するストレス応答も変化することが見られたため、Sugenによる肺高血圧誘発作用にも、BMPR2が影響していれば、非常に意義深い所見である。初期データでは、BMPR2(+/ー)
光重合型架橋性ビニルエステルを用いた新規多孔型吸収性骨補填材の開発

ジビニルエステルモノマーとしてアジピン酸ジビニル(DVA),重合開始剤には光増感剤としてカンファーキノン,重合を促進する還元剤としてIII級アミンを用い,光重合用DVAには重合開始剤を5%添加した。多孔性を有する材料としてコラーゲンスポンジ(Col)を用いた。物性試験用としてColを2×2×25mmに切断した試料とその表面を光重合用DVAでコーティングしたDVA/Col試料を作製して3点曲げ試験を行った結果,DVA/Col試料はCol試料に比べて有意に機械的物性が向上していた。また,動物埋入用として,Colをφ8mm厚さ2mmに切断し,表面を光重合用DVAでコーティングしたDVA/Col試料(D群)と,BMPを溶解させた光重合用DVAによって表面コーティングしたDVA+BMP/Col試料(DB群)を作製した。これらの試料をWistar系雄性ラットの頭蓋骨上正中に位置づけて埋入した。術後1,2および4ヶ月後に各群5匹ずつを屠殺し,頭蓋骨ごと試料を採取し,病理組織学的観察ならびに骨形態計測による骨量(BV/TV)%を算出した。D群およびDB群試料は4ヶ月後においても骨膜下で試料の形態を保っていたことから,本試料は骨再生の足場としての強度を有することが示された。動物埋入試験において,D群とDB群では全観察期間において部分的に既存骨表面から試料内部への新生骨の形成が認められた。骨量(BV/TV)%はD群,DB群ともに2ヶ月後および4ヶ月後において1ヶ月後よりも有意に増加した。D群では2ヶ月後までは新生骨量は増加したが,その後はほぼ同程度であった。一方,DB群の新生骨量は観察期間を通して増加した。D群とDB群の新生骨量を比較すると,1ヶ月後および2ヶ月後には有意差を認めなかったが,4ヶ月後にはDB群ではD群より有意に高値を示した。平成30年度は動物埋入試験を行いその結果をまとめることを予定していたが,上述のように予定通り動物埋入試験の結果を得ることができ,本研究の試料が骨補填剤として有用である可能性が示唆されたことから,本研究の進捗状況はおおむね順調に進展していると判断した。PDVAブロック上で骨芽細胞の培養を行い石灰化試験を行う。これまでの結果と石灰化試験の結果を総合的に検討するとともに,過去の文献との考察を行い研究の総括を行う予定である。ジビニルエステルモノマー(VE)としてアジピン酸ジビニル(DVA),重合開始には光増感剤としてカンファーキノン,重合を促進する還元剤としてIII級アミンを用いた。光重合用DVAは電子天秤を用いてこれらを重合開始剤が5%となるように用事調整した。多孔性を有する材料としてコラーゲンスポンジを用いた。生物学的特性について検討する試料はコラーゲンスポンジをφ8mm厚さ2mmに切断した円盤状試料とし,減圧下においてDVAに浸漬させた後,遠心分離によって余剰なDVAを除去した。遠心分離機の回転数ならびに回転時間とDVA残量との関係をグラフ化して,コラーゲンスポンジに残るDVA量の条件設定を行った。表層に未重合モノマーが残留しないように重合時には嫌気培養酸素吸収剤を用いて光重合器によって180秒重合した。細胞培養プレートにPDVA/Col試料を入れ,骨芽様細胞株(MC3T3-E1)を播種し,72時間培養しMTS細胞増殖アッセイを行った。呈色反応後、プレートリーダーで吸光度を測定し円板なしのwellで細胞を培養したものを対照とし,対照の平均値に対する相対吸光度率を算出し各試料群の細胞増殖能を観察した。その結果,コラーゲンスポンジ単体と比べてPDVA/Col試料は有意な細胞親和性の低下を示さなかった。物性計測用としてコラーゲンスポンジを2×2×25mmに切断し,DVAを重合したPDVA/Col試料を作製した。また,動物埋入用として,コラーゲンスポンジをφ8mm厚さ2mmに切断し,DVAのみとBMPを溶解させたDVAによって表面コーティングした試料を作製した。平成29年度の研究計画では,アジピン酸ジビニル(DVA)を用いて,(1)生物学的特性(細胞増殖能,骨分化能)の観察と(2)PDVA/Col(poly DVA/Collagen)試料の作製を予定していた。(1)についてはDVAを光重合してφ8mm厚さ2mmの円盤状試料(PDVA)を作製し,骨芽様細胞株(MC3T3-E1)を播種し,72時間培養して細胞毒性試験を行った。その結果コラーゲンスポンジ単体と比べてPDVA/Col試料は有意な細胞増殖性の低下を示さないという結果を得ている。(2)については物性計測用としてコラーゲンスポンジを2×2×25mmに切断し,DVAを重合したPDVA/Col試料を作製し,動物埋入用としてコラーゲンスポンジをφ8mm厚さ2mmに切断し,DVAのみとBMPを溶解させたDVAによって表面コーティングした試料の作製を完了した。これらのことからおおむね順調に進展していると判断した。

物性試験用としてColを2×2×25mmに切断した試料とその表面を光重合用DVAでコーティングしたDVA/Col試料を作製して3点曲げ試験を行った結果,DVA/Col試料はCol試料に比べて有意に機械的物性が向上していた。また,動物埋入用として,Colをφ8mm厚さ2mmに切断し,表面を光重合用DVAでコーティングしたDVA/Col試料(D群)と,BMPを溶解させた光重合用DVAによって表面コーティングしたDVA+BMP/Col試料(DB群)を作製した。これらの試料をWistar系雄性ラットの頭蓋骨上正中に位置づけて埋入した。術後1,2および4ヶ月後に各群5匹ずつを屠殺し,頭蓋骨ごと試料を採取し,病理組織学的観察ならびに骨形態計測による骨量(BV/TV)%を算出した。D群およびDB群試料は4ヶ月後においても骨膜下で試料の形態を保っていたことから,本試料は骨再生の足場としての強度を有することが示された。動物埋入試験において,D群とDB群では全観察期間において部分的に既存骨表面から試料内部への新生骨の形成が認められた。骨量(BV/TV)%はD群,DB群ともに2ヶ月後および4ヶ月後において1ヶ月後よりも有意に増加した。D群では2ヶ月後までは新生骨量は増加したが,その後はほぼ同程度であった。一方,DB群の新生骨量は観察期間を通して増加した。D群とDB群の新生骨量を比較すると,1ヶ月後および2ヶ月後には有意差を認めなかったが,4ヶ月後にはDB群ではD群より有意に高値を示した。平成30年度は動物埋入試験を行いその結果をまとめることを予定していたが,上述のように予定通り動物埋入試験の結果を得ることができ,本研究の試料が骨補填剤として有用である可能性が示唆されたことから,本研究の進捗状況はおおむね順調に進展していると判断した。今後は物性計測として3点曲げ試験を行う。また,新規骨補填材料の動物埋入実験を行う。8週齢のウィスター系雄性ラット45匹を用い,無作為に3群に分ける。骨補填手術はペントバルビタール50mg/kg腹腔内投与による深麻酔下で行う。コラーゲン群(15匹):コラーゲンスポンジを頭蓋骨上に埋入する。PDVA/Col群(15匹):PDVA処理を行ったコラーゲンスポンジを頭蓋骨上に埋入する。BMP含有PDVA/Col群(15匹): BMP-2を500ng/mlの濃度で溶解したDVAを用いてPDVA処理したコラーゲンスポンジを頭蓋骨上に埋入する。術後4,8,12週後に5匹ずつに対してペントバルビタール100mg/kgを腹腔内投与後瀉血して安楽死させ頭蓋骨を採取しパラフィン包埋あるいは樹脂包埋する。病理組織学的観察としてパラフィン切片からHE染色を施し病理組織学的変化し,骨形態学的観察として研磨標本を作製し,画像解析ソフトを用いて骨量/総骨量,骨形成面,類骨幅,骨形成率などの骨形態計測学的観察を行う。得られたデータは一元配置分散分析(ANOVA)および多重比較検定を用いて解析する。PDVAブロック上で骨芽細胞の培養を行い石灰化試験を行う。これまでの結果と石灰化試験の結果を総合的に検討するとともに,過去の文献との考察を行い研究の総括を行う予定である。研究分担者がH29年度内に予定していた成果発表について、H30年度開催の学会にて行うこととしたため次年度使用額が生じた。日本歯科理工学会第71回春期学術講演会(平成30年4月1415日)のための出張費として使用する。
表面増強赤外吸収の偏光依存性と界面計測への展開

本年度は、昨年度に実験的に示唆された、ATR配置の表面増強赤外吸収(ATR-SEIRA)の偏光依存性による空間分解の理論付けのための基礎的実験ならびに分析化学的・物理化学的な測定に用いることが出来ないか応用的な検討を行った。1)基礎的実験:前年度に偏光を用いることで空間分解測定が出来る可能性が示唆された。そこで本年度、金属表面からどの距離までが測定可能か、空間分解能の金属膜厚依存性を金属表面に分子を積層させることで、実験的な見積りを試みた。金属膜厚制御をSEIRA活性表面作成の従来法である無電解メッキ法を用いて行ったため、明瞭な依存性を見いだすことができなかった。また、従来法では表面構造を精密に制御するのが難しいため、表面構造の影響も考慮しなければならない。この空間分解の表面構造異存性ならびに膜厚依存性を実験的に精密に検討するため、再現よく規則構造ならびに膜厚を簡便に得られる方法の検討を行っている。2)応用的実験:昨年度、実用表面計測のために多孔性物質の細孔内の表面構造制御の手法の検討をおこなった。本年度はその手法を用いて作成した多孔性物質の細孔の細孔内の表面に吸着した分子の絶対スペクトル測定ならびに多孔性物質の外表面および内表面に吸着した分子種の違いを、多孔性物質にメソポーラスシリカ、吸着分子にドコサンを用いて、偏光ATR-SEIRAを用いて行うことが出来ないか検討を行った。また、金属表面上におけるイオン液体の構造について、空間分解の観点も考慮に入れながら検討を行った。当初は表面構造ならびに膜厚の精密制御を行い、それをもとに上述の実験を行った上で空間分解の理論付けを行う予定であった。しかし、これらの精密制御をうまく行うことできなかった。そこで、上述のように本年度はおよその傾向を検討するにとどまった。また装置の故障にも見舞われ、当初予定に達することができなかったため。来年度が本研究の最終年度である。そこでまずは現在の研究進捗の遅れを取り戻し、さらに次年度以下の各実験に取り組む。1)空間分解の表面依存性の検討研究実績の概要でも触れたが、空間分解の精密な検討には、表面形状ならびに膜厚の精密な制御が必要である。そこで、その結果を迅速に得、またそれを用いた応用測定のために簡便な表面構造ならびに膜厚の制御方法の開発を行う。さらに、それをもとに偏光SEIRAの理論化を行いたいと考えている。2)空間分解測定の応用上記の簡便な表面構造ならびに膜厚制御方法により開発した表面を用いた界面の空間分解測定を行いたいと考えている。本年度は、実験的にATR配置の表面増強赤外吸収(ATR-SEIRA)の偏光依存性を実験的に明らかにすることを目標に行った。さらに、それと同時に分析化学的な応用を念頭に置いた実験も行った。1)金属薄膜の膜厚および形状依存性の検討:ATR-SEIRAの金属薄膜の膜厚および形状依存性の検討を行った。その結果、膜厚がある程度大きくなるとp偏光でのみ、吸着分子の信号が得られることが分かった。また、膜厚の制御により、界面からバルク方向への空間分解測定の可能性を見いだした。しかし、膜厚により最表面での金属微粒子の形状が異なっている可能性があり、膜厚と金属微粒子の形状のどちらの影響によってその様な結果が得られているのかが明らかでない。そこで、現在ナノビーズアレイ等を用いたSEIRA活性を持ちかつ規則的構造を有する表面を再現よく構築する方法を検討している。2)界面計測への応用:通常のATR-SEIRAを測定する際のSEIRA活性を有する表面で既に偏光依存性が得られることから、ATR-SEIRAがこれまで苦手とした自己組織化膜の絶対スペクトルの測定を行った。電極表面上のp-アミノチオフェノールの吸着挙動は、通常のATR-SEIRAの場合、電位差スペクトルを測定するため、一見、電位により配向が大きく変わるように思われたが、偏光ATR-SEIRAから、電位に対してほぼ吸着配向が変化しないことが明らかとなった。さらに、これまでは金属表面といった理想型に近い実験系を用いていたが、多孔質細孔内の表面などの実用表面計測に対応するため、メソポーラスシリカや活性炭といった細孔内の表面の表面構造制御の基礎的検討も行った。上述のように理論化のための基礎的実験の検討は、まだ理論の構築までには至っていないが、おおよその傾向が観測された。また、応用については、これまで通常のATR-SEIRAが苦手にしていた測定が容易に出来る様になったことを示したこと、さらに、実用表面計測への基礎的検討も行えたことから、上記の評価とした。

この空間分解の表面構造異存性ならびに膜厚依存性を実験的に精密に検討するため、再現よく規則構造ならびに膜厚を簡便に得られる方法の検討を行っている。2)応用的実験:昨年度、実用表面計測のために多孔性物質の細孔内の表面構造制御の手法の検討をおこなった。本年度はその手法を用いて作成した多孔性物質の細孔の細孔内の表面に吸着した分子の絶対スペクトル測定ならびに多孔性物質の外表面および内表面に吸着した分子種の違いを、多孔性物質にメソポーラスシリカ、吸着分子にドコサンを用いて、偏光ATR-SEIRAを用いて行うことが出来ないか検討を行った。また、金属表面上におけるイオン液体の構造について、空間分解の観点も考慮に入れながら検討を行った。当初は表面構造ならびに膜厚の精密制御を行い、それをもとに上述の実験を行った上で空間分解の理論付けを行う予定であった。しかし、これらの精密制御をうまく行うことできなかった。そこで、上述のように本年度はおよその傾向を検討するにとどまった。また装置の故障にも見舞われ、当初予定に達することができなかったため。H29年度の結果をもとに、H30年度では以下の各実験に取り組む1)偏光SEIRAの金属薄膜形状依存性の詳細検討:研究実績の概要でも触れたが、詳細に偏光依存性を検討するため、精密表面形状制御が必要である。そこで、ナノビーズアレイ等を用いたり、形状制御した金属コロイドを表面へ固定したりするなどの方策によりその問題を解決したい。さらに、それをもとに偏光SEIRAの理論化を試みたい。2)界面計測への偏光SEIRAの応用:界面計測への応用については、平成29年度同様にATR-SEIRAが苦手としていた測定系を測定することで、新たな知見を得たいと考えている。実用表面計測については、今回の細孔内表面の表面形状制御の基礎的検討の結果から、偏光ATR-SEIRAを用いて細孔内の測定を行えるようにしたいと考えている。来年度が本研究の最終年度である。そこでまずは現在の研究進捗の遅れを取り戻し、さらに次年度以下の各実験に取り組む。1)空間分解の表面依存性の検討研究実績の概要でも触れたが、空間分解の精密な検討には、表面形状ならびに膜厚の精密な制御が必要である。そこで、その結果を迅速に得、またそれを用いた応用測定のために簡便な表面構造ならびに膜厚の制御方法の開発を行う。さらに、それをもとに偏光SEIRAの理論化を行いたいと考えている。2)空間分解測定の応用上記の簡便な表面構造ならびに膜厚制御方法により開発した表面を用いた界面の空間分解測定を行いたいと考えている。前述の様に、当初予定した実験と多少様相が異なったために、予定していた実験の試薬等の物品費を繰り越した。次年度使用額は、平成30年度請求額と合わせて物品費として使用し、来年度は実験手法を変えて実験を行う予定である。前述の様に、当初予定したように実験が進まなかったために、物品費ならびに旅費を繰り越すこととなった。次年度は、平成31年度請求額と合わせて物品費ならびに旅費として使用し、実験および研究発表を行う予定である。