hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
三脚型窒素三座配位子に支持された単核遷移金属上での酸素活性化機構の解明

本研究の最終年度にあたる本年度は、前年度までに単離及び構造決定に成功した三脚型窒素三座配位子であるヒドロトリスピラゾリルボレートを金属支持配位子に持つマンガン及びニッケル単核酸素錯体の性質を検討した。マンガン+3価ペルオキソ錯体に関しては、種々の中性補助配位子を持つ酸素錯体合成を行い、金属に配位したペルオキソ基と中性補助配位子上のNH基との分子内及び分子間での水素結合形成の結果、酸素錯体の熱安定性が向上するものの外部基質に対する酸化活性は低下することを見出し、生体内における酸素運搬体と酸素添加酵素の機能の差違を錯体化学的に再現することに成功した。また配位不飽和な単核マンガン+2価-チオラート錯体と酸素との反応を検討し、電子供与能を示すチオレート配位子の導入を受けてマンガンイオン上での酸素分子の還元的活性化が進行し、室温にてホスフィン共存下で芳香族炭化水素への触媒的酸素添加活性を示すことを見出した。さらに低温下でのチオラート錯体と酸素との反応においては、チオレート配位子のジスルフィドへの酸化に伴うマンガン中心よりの脱離を経て単核マンガン+3価ペルオキソ錯体が生成することを見出した。これに対しマンガン+2価-カルボキシラト錯体は、金属中心がやはり配位不飽和であるにもかかわらず酸素活性化能を全く示さないことから、補助配位子による金属中心の電子状態の制御により酸素活性化能の発現が可能であることを実証した。ニッケルアルキルペルオキソ錯体の反応性の検討し、熱分解の結果複核高原子価金属架橋ジオキソ錯体と同様にラジカル的な中間種を経てアルキル基への酸素添加が進行することを見出した。またこの錯体はホスフィン等に対する親電子的酸素添加能を有する一方で、アルデヒドの酸化においては求核的な反応性を示し、基質の特性に応じた柔軟な酸化活性を示すことを明らかとした。金属中心近傍に崇高い置換基を有するヒドロトリスピラゾリルボレートを金属支持配位子に固定し、種々の第1周期遷移金属酸素錯体の合成を行った。オキソ錯体あるいはヒドロキソ錯体と過酸化物(過酸化水素、アルキルヒドロペルオキシド)との脱水縮合反応によりバナジウム、マンガンのペルオキソ錯体及び鉄、ニッケルのアルキルペルオキソ錯体の同定に成功した。バナジウム+5価ペルオキソ錯体についてはオキソ錯体と過酸化水素との反応に加え、これまでに前例のない、低原子価バナジウム錯体への酸素分子の酸化的付加によってもペルオキソ錯体が生成することを明らかにし、更にこのペルオキソ錯体の反応性が高原子価全周期遷移金属に通常見られる親電子的なものではなくむしろ後周期金属と同様な求核的なものであることを明らかとした。マンガン+3価単核ペルオキソ錯体においてはX線結晶構造解析の結果、マンガン中心に配位した中性イミダゾール補助配位子のNH基と隣接する単核マンガンーペルオキソ錯体分子のペルオキソ基との分子間水素結合が存在し、しかもこの水素結合を介して4分子のペルオキソ錯体が環状四量体構造を形成することで熱的安定性が向上していることを明らかとした。鉄+3価のアルキルペルオキソ錯体の検出・同定に成功したが、極めて熱的に不安定であったために単離には至らなかった。さらにニッケル+2価のアルキルペルオキソ錯体の単離・構造決定に成功した。この錯体は比較的熱安定性が高く、また求核的な基質酸化反応性を示すこと等、我々が世界に先駆けて構造決定に成功した高酸化活性種である複核ニッケル+価架橋ジオキソ錯体との相違が見られることが明らかとなった。

またこの錯体はホスフィン等に対する親電子的酸素添加能を有する一方で、アルデヒドの酸化においては求核的な反応性を示し、基質の特性に応じた柔軟な酸化活性を示すことを明らかとした。
癌細胞の自律性増殖におけるTGF-βのシグナル伝達機構の役割

1.TGF-βレセプターの腫瘍細胞での発現と癌化: TGF-βのII型レセプターは遺伝性大腸癌などで突然変異が起こることから、重要な癌抑制遺伝子と考えられている。我々は胃癌の組織でのTGF-βレセプターの発現を検討し、胃癌組織ではむしろTGF-βレセプターは増えている所見を得た。一方、前立腺癌の細胞株LNCaPではTGF-βのI型レセプターの発現が無くなっていることを確認した。2.TGF-βIII型レセプターのリガンドとの結合部位: TGF-βIII型レセプターのリガンドとの結合部位をIII型レセプターの変異クローンを用いて検討し、結合部位にはN末端近傍とC末端近傍の2カ所があることを確認した。3.TGF-βレセプターの活性化のメカニズム: TGF-βのI型レセプター活性化にはGSドメインとよばれる特異的構造が重要であることが知られている。今回我々は、I型レセプターの膜貫通領域とGSドメインの間に位置する領域(JM領域)に位置する172番目のセリンや176番目のスレオニン残基を置換すると細胞の増殖抑制シグナルは伝達されなくなるのに対し、細胞外マトリックスの産生は正レセプターと同様に伝えられることを確認した。
銀行の配当政策と株主によるガバナンスの有性

本研究は、80年代以降の銀行配当政策に焦点をあてて配当政策のあり方が経営パフォーマンスとどのようにかかわっているかを検証し、それによって株主によるガバナンスの有効性への評価を試みた。分析のポイントを要約すると以下の内容になる。(1)、分析の対象となった1982年度から2003年度の22年間において、銀行の経営環境および銀行自身の経営パフォーマンスが激しく変化していたにもかかわらず、銀行の配当水準は安定していた。毎年の増配減配銀行数と配当据置銀行数(無配をのぞく)を比較した結果、配当据置銀行数が増配減配現行数を下回った年は、1987年度-1991年度と1999年度-2002年度だけであった。前者は、バブル期における信用膨張の時期とほぼ重なっており、この期間において配当据置から増配になった銀行が多かった。後者は、金融不安が顕著になってから、不良債権処理が厳しく求められた時期であり、逆に、この時期においては、配当据置から減配になった銀行が多かった。(2)、利潤最大化ではなく、規模追求が銀行の経営目的となっている。配当の増減に影響を及ぼすのは利益指標ではなく、貸出増加率である。貸出増加によるステークホルダーの利益享受は、従業員、株主、役員の順になる。この意味において銀行経営は株主よりも従業員のために行われたといえよう。(3)、金融危機がもっとも深刻になっていた1997年3月から1999年3月までの期間においては、配当増加率は不良債権の増加率に有意に正の影響を及ぼした。この意味において配当は銀行の抱えた問題を隠す手段として利用されている。本プロジェクト研究初年度においては、もっぱらデータ整備と理論点検にエネルギーを集中した。データ整備については、『配当状況調査』(全国証券取引所協議会)と『銀行本決算データ』(Needs)から、銀行の配当状況、パフォーマンス推移、レント関連指標をまとめた。これらは推計するための指標である。理論点検は、関連Journalから最新研究の把握と理解を中心内容である。その他の研究メインバンクによる審査が借り手企業のパフォーマンスを高めるが、それは企業経営を改善するというよりは、単によい企業を選び出すという選抜効果によるものである。●寺西重郎他編、『アジアの経済発展と金融システム・北東アジア編』、第4、6章、東洋経済新報社、2006年、近刊。中国における金融改革のプロセスと課題。レントの蓄積とバブル期における銀行の不動産融資行動との関連を検証する。●「供給サイドからの中小企業貸出分析」(投稿中)中小企業金融と信用保証の役割。本研究は、過去20年間の銀行配当政策に焦点をあてて配当政策のあり方が経営パフォーマンスとどのようにかかわっているかを検証し、それによって株主によるガバナンスの有効性への評価を試みた。後者は、金融不安が顕著になってから、不良債権処理が厳しく求められた時期であり、逆に、配当据置から減配になった銀行が多かった。(2)、バブル期は銀行の信用膨張期でもある。利潤最大化ではなく、規模追求が銀行の経営目的であるように思われる。

配当の増減に影響を及ぼすのは資産規模や貸出増加率ではなく、利益指標である。銀行経営者の規模追求は、すくなとも株主への利益還元には反映されていない。(3)、90年代後半以降の不良債権増減率と配当率との相関が薄い。個別破綻銀行のケースでは、銀行経営者は無理に配当水準を維持していたように思われるが、全体としては、配当維持政策と不良債権処理との間の因果関係が確認されない。これらの証拠から、株主によるガバナンスの有効性を評価すると、次のようなことがいえよう。他の収益指標と比べて、配当金がもっとも安定的に推移していたから、その意味に限って言えば、株主利益が決して無視されたわけではない。しかし、バブル期の信用膨張と金融不安期における不良債権処理のいずれも配当率と関連をもたないから、そういう意味では、配当を通じて株主から銀行経営に及ぼす影響はほとんどないともいえる。
冠動脈疾患患者のメンタルヘルスを支援する看護師教育プログラムの評価

本研究では、冠動脈疾患患者のメンタルヘルスを支援する看護師教育プログラムを開発しその評価を行った。まず、文献レビューを行い、教育プログラムに必要な内容および要素の抽出を行った。次に、病棟で働く看護師を対象に質問紙調査を実施し、冠動脈疾患患者へのサポートの実際と看護師の認識について明らかにした。その結果をもとに教育プログラムを作成し、このプログラムを臨床現場の看護師を対象に実施し、プログラムの妥当性・実用性について検討した。近年、冠動脈疾患患者の心理的問題が患者の健康に大きな影響を及ぼすことが明らかにされてきたが、その問題を解決するための援助に関する看護者への教育プログラムの開発と評価はほとんど行われていない。そこで本研究は、第1に、循環器看護に携わる看護師を対象とした教育プログラムの具体的実践に関する基礎調査を行い、冠動脈疾患患者のメンタルヘルスを支援する看護師の教育プログラムの内容・要素について分析を行う。第2に、臨床現場の看護師の認識について実態調査を行う。第3には、冠動脈疾患患者の心理的問題とメンタルヘルス対策に関する看護者への教育プログラムを開発し、準実験研究デザインを用いた介入研究を通して最終的に本プログラムの評価を行う。初年度となる今年度は、循環器看護に携わる看護師を対象とした教育プログラムについて、文献検討の結果から、冠動脈疾患患者のメンタルヘルスを支援する看護者への教育プログラムにおける成果変数や測定時期について分析し、信頼性・妥当性の高い測定方法・測定用具を検討した。また、並行して、諸外国における無作為化比較試験の最新動向調査を行った。具体的には、文献検索のデータベースとして、PubMed、CHINAHL、Cochrane Library、医学中央雑誌を用い、統合的文献レビューの結果から、冠動脈疾患患者のメンタルヘルス向上に関する教育プログラムの内容として含むべき学習項目に関する抽出を行った。また、文献検討で収集した資料を分析する作業と平行して、随時研究会を開催し成果の公開を行った。次の段階としては、冠動脈疾患患者のメンタルサポートに関する実態の把握をするために、臨床現場の看護師を対象に、冠動脈疾患患者のメンタルヘルスに焦点を絞り、アセスメントの視点や情報収集の方法、具体的なケアの実態を明らかにするための質問紙を作成している。近年、冠動脈疾患患者の心理的な問題が患者の健康に大きな影響を及ぼすことが明らかにされてきたが、その問題を解決するための援助に関する看護師への教育プログラムの開発と評価はほとんど行われていない。第3には、冠動脈疾患患者の心理的な問題とメンタルヘルス支援に関する看護師への教育プログラムを開発する。最終的には、看護師を対象に教育プログラムを用いた介入研究を実施し、その前後比較を通して教育プログラムの評価を行う。2年目となる今年度は、臨床現場の看護師を対象に、冠動脈疾患患者への心理・社会的サポートの実態と、看護師が冠動脈疾患患者の心理的な問題をどのように認識しているかについて把握することを目的に質問紙調査を実施した。関東圏内4つの病院に勤務する看護師を対象に質問紙1,224部を配布し、回収数は473部であった(回収率38.6%)。有効回答数は468部であり、有効回答率は98.9%であった。調査の結果、7割以上の看護師が日々の実践の中で冠動脈疾患患者を受け持っているものの、メンタルヘルスを支援する看護の実践頻度は低く、かつ実践している内容に自信がないと答えた者が半数以上いた。この調査を通して、冠動脈疾患患者のメンタルヘルスを支援する看護師教育プログラムの考案と検討を重ねた。作成した教育プログラム案は、看護研究者及び看護実践家のレビューを受け、実践に適用できるように構造化した。現在、プログラム案の妥当性・実行可能性に関する更なる検討を行っている。研究目的に沿って、計画的に資料の収集や分析を遂行しているので、おおむね順調に進展していると判断する。近年、冠動脈疾患患者の心理的問題が患者の健康に大きな影響を及ぼすことが明らかにされてきたが、その問題を解決するための援助に関する看護師への教育プログラムの開発と評価はほとんど行われていない。そこで本研究は、第1に、循環器看護に携わる看護師を対象とした教育プログラムの具体的実践に関する基礎調査を行い、冠動脈疾患患者のメンタルヘルスを支援する看護師の教育プログラムの内容・要素について分析を行った。第2に、臨床現場の看護師の認識について実態調査を行い、第3には、冠動脈疾患患者の心理的問題とメンタルヘルス支援に関する看護師への教育プログラムを開発した。最終年度である今年度は、看護師を対象にこの教育プログラムを用いた介入研究を実施した。対象者は首都圏の病院に勤務する看護師で、対照群を設置しない非無作為化前後比較試験で、教育プログラムの評価を行った。プログラムは1日6.5時間で、集合研修形式とした。評価項目は、看護師の「知識」「態度」「技術」の3点とし、プログラム前、プログラム後、1か月後の測定を行った。分析には統計ソフトSPSS 24.0を用い有意水準は5%とした。調査は研究倫理審査委員会の承認を得て行った。その結果、教育プログラムへの参加者は18名、看護師経験年数は7.5±6.9年であった。知識得点は3時点において有意な変化が認められた。技術に対する自信については、カウンセリング技法7項目中4項目が有意に増加した。

以上のことから、本プログラムは、冠動脈疾患患者の心理的な問題に関する看護師の知識を変化させ、冠動脈疾患患者の看護への自信を高めるのに効果的であった。また、これらの知識や自信はプログラム終了1か月後も維持されていることがわかった。本研究では、冠動脈疾患患者のメンタルヘルスを支援する看護師教育プログラムを開発しその評価を行った。まず、文献レビューを行い、教育プログラムに必要な内容および要素の抽出を行った。次に、病棟で働く看護師を対象に質問紙調査を実施し、冠動脈疾患患者へのサポートの実際と看護師の認識について明らかにした。その結果をもとに教育プログラムを作成し、このプログラムを臨床現場の看護師を対象に実施し、プログラムの妥当性・実用性について検討した。研究目的に沿って、資料の収集や分析を計画的に遂行しているので、おおむね順調に進展していると判断する。しかしながら、研究協力者が一部異動や休暇取得のため、本研究への参加が難しく、当初計画していた研究体制ではなくなり、今後の資料の分析や翻訳作業などを考えると、マンパワーの充足が今後の課題である。また、メンタルヘルス領域の知見をアップデートしていくためには、新たな海外論文の収集や翻訳を随時行っていきながら、心理療法を専門とする研究アドバイザーから示唆を得るなどの工夫をしていく必要がある。平成28年度は、本研究の最終年度として、循環器看護の分野における新たな知見を提供するため、介入研究の実施とデータ分析に主力をおく。研究成果については、学会発表、あるいはWebによる発信という形で公開する。1.冠動脈疾患患者のメンタルヘルスを支援する看護師教育プログラムの実施看護師を対象とした教育プログラムを用いて介入研究を実施する。対象者は臨床現場で働く看護師とする。プログラム参加に関する募集を行い、自主的に募集に応じ研究承諾の得られた者を対象とする。成果変数に関しては、経時的な測定及び評価を行う。研究課題の計画的な推進のために、プログラムの実施にあたっては、その運用方法、対象者への説明、連絡・相談体制の確立など、効果的な連携を図るための方策について討議し実用化する。2.冠動脈疾患患者のメンタルヘルスを支援する看護師教育プログラムの評価看護師教育プログラムの有用性を明らかにするために、収集したデータは統計ソフトSPSSにて分析を行い有意水準は5%を採択する。データ変化を検討するため、繰り返しのある一元配置分散分析を行う。また、多時点比較はTukeyの多重比較を用いる。本研究の成果については、学会や研究会等で発表し、報告集あるいは一般向けの刊行物として公開する。臨床看護学平成27年度は、冠動脈疾患患者のメンタルサポートに関する実態を把握するために、臨床現場の看護師を対象に質問紙調査を実施し、冠動脈疾患患者の心理・社会的問題に特化したアセスメントの視点や情報収集の方法、具体的なケアに関する実態を把握することを計画している。質問紙調査の成果については、研究会や学会等で発表を行い広く情報発信を行う。
遷移金属表面と吸着分子との相互作用のメカニズム:金属クラスターを用いた理論的解析

a)Cu_3O_<12>に関して得た結果をまとめる。1次元鎖部分のOに先ず空孔が生じ易く2次元面内のCuと1次元鎖中のCu及びOとの間に弱いスピン結合がある。次に2次元面内のOに空孔が出来るが、この空孔は2次元面内にある2Px-2Py軌道でCuO軸に垂直な軌道である。更により多くのOの2p電子のイオン化エネルギーの計算値とYBa_2Cu_3O_7の光電子分光とを比べ良い一致が得られた。最も浅いレベル(0.2eV)が先のπ軌道からのイオン化に対応する。b)OCuOの励起エネルギーを求めて発光スペクトルの同定を行った。基底関数〔bs5p3dlf/4s3pld〕を用いて、多参照1、2電子励起CIを行った。基底状態、低い励起状態は電子のポピュレーション解析から大雑把にCu^+、O^<-0.5>となり、銅はほぼ3d^9(4s4p)^1の構造である。実験のスペクトル中で20700cm^<-1>にある強い遷移強度の励起状態に対しては計算によって20079cm^<-1>、22641cm^<-1>に得られた電気的双極子許容の^2Σu^+、^2Πu状態であろうと考えられる。d)M-nの基底状態^6S(3d^5D4S^1)状態とのエネルギー差は従来の計算では実験値1.90eVに対して2.77eVと一致が悪かった。STO(14s12ploD8f8g)を用いて多参照関数(^6S:8参照関数、^6D:30参照関数)によるSDCIIを行い2.36eVと大幅な改善を得た。
横方向の移動運動様式にみられる相転移現象の解明

本研究の目は、相転移が起こる速度を特定することと、相転移現象の発生機序を解明することである.研究計画書に記載した,「実験1横方向への移動運動における相転移現象の再現性の検証」に関して、遅い速度では両脚支持期があり跳躍期のない「walk」を選択し、3.5km/h以降で両脚支持期と跳躍期のある「gallop」の様式を選択することが明らかとなった。この研究は、2013年8月に国際誌(Journal of Electromyography and kinesiology)に受理された。「実験2バイオメカニクス的手法による各様式の特徴と相転移現象の解明」に関して、2012年3月に立命館大学と共同で行った実験データをまとめ、8月の日本体育学会、9月の運動学習研究会で発表した。位置エネルギー、運動エネルギーの交換パターンより、Cavagnaらのグループが提唱している振子変換効率を用いて比較することにより、移動メ力ニズムの違いについて検討した。遅い速度でみられる「walk」の様式は振り子的な振る舞いを、速い速度でみられる「gallop」の様式は非振り子的な振る舞いによって為されていることが示された。さらにそれぞれの様式内でも後続脚と先導脚の役割が異なることを明らかにした。2013年8月にも立命館大学と共同で研究を行い、下肢のキネティクス、キネマティクスを算出し、「walk」と「gallop」の移動特性について検討している。これらの研究内容は博士論文としてまとめられ、さらに国際誌に投稿準備中である。以上のように本研究は運動制御、運動生理、バイオメカニクスといったさまざまなスポーツ科学分野で構成されている。横方向の移動運動の様式を分類し、制御メカニズムの違いを理解しようという取り組みは、リハビリテーションや各種スポーツトレーニングに有用な知見を与えることができると考えられる。(抄録なし)本研究の目的は,横方向の移動運動での相転移が起こる速度を特定することと,相転移現象の発生機序を解明することである.研究計画書に記載した,実験1の相転移現象の再現性の検証に関して,再現性,信頼性を目的とした研究は行わず,相転移現象のパターンの分析のみを行った.低速度では全9名の被験者で両脚支持期があり跳躍期のない「walk」の様式がみられたが,約3.5km/h以降になると,7名は「gallop」,2名は「run」の様式がみられるという,速度依存的な2種類の相転移現象が確認された.実験2のバイオメカニクス的手法を用いた研究に関して,9名の被験者よりデータを取得済みである.16台のカメラを用いた動作分析により運動学的特性を定量化する予定である.実験3のエネルギー効率の研究に関して,速度依存的に選好される様式は,酸素摂取量の最も少ない様式ではなく,末梢の筋疲労などの影響も関与していることが示唆された.この研究に関しては方法論の見直しが必要であるとの判断より,再実験を予定している.実験4の数理モデルによる検証に関しては,実験2と同データを用いて行う予定である.さらに中枢パターン発生器(CPG)の関与について調べるため,ストライド周期の変動に関する実験を行っている.「walk」,「gallop」,「run」ともに快適に行える速度ではストライド周期にフラクタルなゆらぎが確認されており.現在その結果について議論中である.以上のように本研究は未解析の段階のものが多いが,運動制御,運動生理,バイオメカニクス,といったさまざまなスポーツ科学分野で構成されている.それだけでなく相転移という観点から非線形現象研究なども関連している.この様な知見は,リハビリテーションの分野にも応用可能であり,また同様に,各種スポーツトレーニングにも活かすことができると考えられる.本研究の目的は,相転移が起こる速度を特定することと,相転移現象の発生機序を解明することである.研究計画書に記載した,「実験1横方向への移動運動における相転移現象の再現性の検証」に関して、2011年度にまとめた論文を再構成し、国際誌に再投稿した。「実験2バイオメカニクス的手法による各様式の特徴と相転移現象の解明」に関して,2012年3月に行った実験データをまとめて6月の運動学習研究会で発表した。全被験者にて跳躍期、両脚支持期の有無より様式の分類を行い、「walk-gallop」の相転移現象が確認され、ストライド・ピッチの関係や力積からも同様に非線形な様式の速度依存的変化が確認された。さらに位置エネルギー、運動エネルギーの交換パターンより、遅い速度でみられる「walk」の様式は振り子的な振る舞いを、速い速度でみられる「gallop」の様式は非振り子的な振る舞いによって為されていることが示された。「実験4数理モデルによる検証」に関して,実験2でまとめた振り子変換効率のデータを更にまとめ、検証し始めている。昨年度より行っている「ストライド周期の変動に関する研究」に関しては、昨年度よりさらに被験者を追加し、快適な速度下で行われた「walk」、「gallop」、「run」の様式ともストライド周期にフラクタルなゆらぎが存在することを示した。この成果については6月のMotor Control研究会、7月にヨーロッパスポーツ科学会で発表した。以上のように本研究は運動制御,運動生理,バイオメカニクス,といったさまざまなスポーツ科学分野で構成されている.それだけでなく相転移という観点から非線形現象研究なども関連している.横方向の移動運動の様式を分類し、制御メカニズムの違いを理解しようという取り組みは,リハビリテーションや各種スポーツトレーニングに有用な知見を与えることができると考えられる。本研究の目は、相転移が起こる速度を特定することと、相転移現象の発生機序を解明することである.

研究計画書に記載した,「実験1横方向への移動運動における相転移現象の再現性の検証」に関して、遅い速度では両脚支持期があり跳躍期のない「walk」を選択し、3.5km/h以降で両脚支持期と跳躍期のある「gallop」の様式を選択することが明らかとなった。この研究は、2013年8月に国際誌(Journal of Electromyography and kinesiology)に受理された。「実験2バイオメカニクス的手法による各様式の特徴と相転移現象の解明」に関して、2012年3月に立命館大学と共同で行った実験データをまとめ、8月の日本体育学会、9月の運動学習研究会で発表した。位置エネルギー、運動エネルギーの交換パターンより、Cavagnaらのグループが提唱している振子変換効率を用いて比較することにより、移動メ力ニズムの違いについて検討した。遅い速度でみられる「walk」の様式は振り子的な振る舞いを、速い速度でみられる「gallop」の様式は非振り子的な振る舞いによって為されていることが示された。さらにそれぞれの様式内でも後続脚と先導脚の役割が異なることを明らかにした。2013年8月にも立命館大学と共同で研究を行い、下肢のキネティクス、キネマティクスを算出し、「walk」と「gallop」の移動特性について検討している。これらの研究内容は博士論文としてまとめられ、さらに国際誌に投稿準備中である。以上のように本研究は運動制御、運動生理、バイオメカニクスといったさまざまなスポーツ科学分野で構成されている。横方向の移動運動の様式を分類し、制御メカニズムの違いを理解しようという取り組みは、リハビリテーションや各種スポーツトレーニングに有用な知見を与えることができると考えられる。予定している4つの実験すべてのデータを取得することができた点は予想以上の進展であるが,実験1や3等,更なるデータの取得が必要な点を考慮すると,予定通りの進捗といえる.当該年度は前年度の実験データをまとめ、再実験を行うことにより、さらに洗練されたデータを集めることができた。今後は現在取得しているデータの解析を進め,国内外の学会で発表し,議論を重ね,国際誌に投稿していく.再実験,追加実験が必要な実験については随時データを取得していく.今後は現在取得しているデータの解析を進め,国際誌に投稿していく。再実験,追加実験が必要な実験については随時データを取得していく.(抄録なし)
微小ノイズ印加時におけるＭＭＯｓ現象の挙動に関する解析

本研究では,拡張BVP発振器において見られるMMOsの微小外乱印加時における数値実験と回路実験を行った.数値実験では拡張BVP発振器に非常に小さい周期外力を印加するとMMOsが歪み,崩壊し,カオスへ遷移することが明らかとなった.この数値実験によって,MMOsに関連する豊富な複雑な分岐の構造が存在することが明らかとなった.更に回路実験においても、MMOsの崩壊によるカオスが観察された.しかしながら,回路実験に見られるMMOsの崩壊によるカオスは,集中定数回路に存在するガウスノイズの影響というよりは,直流電圧源のドリフトのような長周期の摂動によって説明できることが分かった.当該年度は,微小パラメータを含む拡張BVP発振器において印加する微小外乱をノイズと置いて解析を行った.この発振器はMMOs(mixed-mode oscillations)を発生する代表的な回路モデルとして知られている.系は3次元の確率常微分方程式によって表される.従来法では,確率常微分方程式の数値解法は主にオイラー法が用いられていたが,本研究では,カオスのような非常に複雑な振動を長時間観察しなくてはならないため,オイラー法では極めて長い時間の数値積分が必要となる。そこで,ルンゲ・クッタ法を用いる効率的な数値積分法を提案する。この方法の概要について述べる.まず,Cコンパイラに付属している一様乱数を利用し,この乱数をボックス・ミュラー法を用いることにより,ガウスノイズを作成した.そして,このノイズをローパスフィルターにかけて帯域制限し,その帯域制限されたノイズを,より十分細かい刻み幅を用いたルンゲ・クッタ法に適用することにより,数値積分を行った.ローパスフィルタには移動平均を用い,十分帯域制限されるようにパラメータ値を設定した。本研究では,数値積分の刻み幅に対し,十分に帯域制限されたノイズを適用した.数値実験の結果,非常に微小な外力によってMMOsは崩壊し,カオス的となることが明らかとなった.この結果は,前年度の実回路実験において見られたカオス的な振る舞いが,微小ノイズの印加によって説明ができることを示している.また,微小パラメータを含む拡張BVP発振器の微小ノイズの加わった系では,定性的に,前年度に行った微小周期外力を印加した場合と定性的に同様な現象が観察されることが明らかとなった.本研究では,拡張BVP発振器において見られるMMOsの微小外乱印加時における数値実験と回路実験を行った.数値実験では拡張BVP発振器に非常に小さい周期外力を印加するとMMOsが歪み,崩壊し,カオスへ遷移することが明らかとなった.この数値実験によって,MMOsに関連する豊富な複雑な分岐の構造が存在することが明らかとなった.更に回路実験においても、MMOsの崩壊によるカオスが観察された.しかしながら,回路実験に見られるMMOsの崩壊によるカオスは,集中定数回路に存在するガウスノイズの影響というよりは,直流電圧源のドリフトのような長周期の摂動によって説明できることが分かった.拡張BVP発振器の3次多項式で近似される非線形負性抵抗はオペアンプを用いて実現できる線形負性抵抗に並列に対で逆向きのダイオードを挿入することによって実現した。また、拡張BVP発振器の2つの電圧源はバッファ回路と反転増幅器を用いて実現した。回路結果、過渡的なMMOs現象は観察されたが、定常的に完全に安定なMMOsを観察することは非常に難しかった。その代わりに、オシロスコープ上にはMMOsの代わりにカオス的な波形が観察された。これは当初より予想していた通りの結果である。その現象を説明するためのモデルとして、微小外力を印加したモデルを提案した。現実の系にはノイズが存在するわけであるが、回路を集中定数回路として扱うため、挿入する外力の位置により2つほどモデルを提案した。そして簡易的な数値シミュレーションを行ってみた。ただし、外力には簡単のため周期性を仮定した。その結果、数値実験においても外力の振幅の大きさが1/1,0000程度の小ささで、MMOs現象の代わりにカオスが観察された。最終的には分岐集合を作成し、MMOsが壊れやすい構造を持っていることを明らかにすることを目的としている。また、数値実験では、与える周期外力の角周波数の大きさが低い場合より、高い場合の方がカオスが現れやすいことが分かった。MMOs(mixed-mode oscillations)は化学実験において見出された普遍的な非線形振動現象である。本研究は、拡張BVP発振器に生じるMMOs現象が、実際のノイズや外乱のある実回路においてどのように振る舞うかを調査したものである。まず、本研究で対象とするのは、簡素な電子回路であるため、MMOs現象の物理的側面の考察を行うことが出来た。拡張BVP発振器は一つのインダクタLに2つのキャパシタC1とC2が並列に挿入されているため、それぞれ、1/√LC1および1/√LC2の振動角周波数を持つ発振が生じると考えられる。そこで、C1>>C2とした場合にはLC1の共振器が長振動解を発生し、LC2が短振動解を発生すると解釈することが出来る。化学実験ではMMOs現象の物理的意味はほとんど解明されていなかったが、電子回路は簡素であるため、このように物理的要因を考察することが出来る。また、MMOs理論的に解析を行うため、外乱に周期性を仮定して解析を行い、リアプノフ解析や分岐理論により分岐集合を作成した。

外乱の角周波数が、発振周波数に近い場合には、外力の振幅が非常に小さい場合においても、MMOsの波形は大きくゆがむことが明らかとなった。しかしながら、系が3-time scaleとなるように回路パラメータを設定し改めて追試の回路実験を行ったところ、数値実験において観察されたMMOs現象とは異なった側面が観察された。すなわち、過渡的なMMOsが数分間に渡って観察されたのち、カオス解へと遷移し、再び、異なる波形のMMOsが数分間観察され、再びカオス解へ遷移するという振動が繰り返された。このようなMMOsが観察されたのは初めてであるが、この現象は実実験におけるノイズの影響というよりも直流電圧源のドリフトを考慮することにより現象は説明されることが分かった。工学前年度は実回路実験によって,微小パラメータを含む拡張BVP発振器においてMMOs現象の代わりにカオスの発生を観察されたが,その現象が超微小ノイズの印加のなされた非常に現実的な回路ダイナミックによって説明できることが明らかとなった.MMOsの研究は,世界的な規模で解析が行われているにもかかわらず,その現象は微小ノイズによってカオスへと遷移する.MMOsはノイズの印加に対して鋭敏であることが示された.これは,当該分野において注目される解析結果であり,回路実験に見られる現象のメカニズムを明らかにする具体的な回路力学方程式が得られた.また,従来法では確率常微分方程式は主にオイラー法によって解かれてきたが,本研究では,実物理現象の定性的な振る舞いを明らかにできる効率的なルンゲ・クッタ法が提案された.解析は順調に進んでおり,応募者らが予想した結果が次々と得られている。概ね、回路実験、数値実験ともに当初の予想された結果が得られている。すなわち、定常的に安定なMMOs現象は観察されず、その代わりに回路実験ではカオスが観察された。また、微小外力印加時にもMMOsはカオスへと容易に分岐した。実回路に存在する微小ノイズの印加された現象は,ノイズの代わりに微小周期外力を印加することによって定性的に一致した現象が得られている.外乱に周期性を仮定すれば,周期振動からカオスへの遷移が分岐理論を用いて解明できる可能性がある.そこで,本年度は,微小周期外力の印加された拡張BVP方程式の分岐集合を作成する.分岐理論においては,最も代表的な周期解からカオス解への遷移メカニズムを表す周期倍分岐現象が知られており,2ーパラメータ分岐図を作成することにより,微小周期外力の印加時におけるカオスの発生を厳密に示せる可能性がある.また,周期外力の印加時においては,発振器はアーノルドタングと呼ばれる非常に興味深い同期引き込み領域が発生することが知られており,本研究は,MMOsとカオスとアーノルドタングの関連性を調べるための非常に興味深いモデルとなる可能性がある.昨年度は、微小ノイズの代わりに微小周期外力を用いて数値実験を行ったが、本年度は、外力をガウス雑音と見なして、数値実験を行う。昨年度の回路実験結果から、もうひとつ遂行すべき数値実験が生じた。電源のドリフトを考慮した場合の数値実験である。計算のために必要な計算機を校費によって購入したため.また,謝金を間接経費から支出したため。昨年度の主たる目的は、回路実験だが非常に綺麗ながMMOsの崩壊によるカオスが観察されたので、今年度海外の学会で研究発表を行いたい。
高輝度ミュオンマイクロビームによる透過型ミュオン顕微鏡イメージング

ミュオンの波動性を金薄膜の回折実験により直接証明する実験に必要となる対物レンズ・試料ステージ、さらには2次元像を得る為のミュオン用の撮像システム(MCP、蛍光板、冷却CCDカメラ)を完成させ、超低速ミュオンのビームラインに接続し、各種テストを開始した。特に、ミュオン撮像システムが実際に超低速ミュオンビーム(およびテスト用の水素イオンビーム)を2次元の動画として捉える事が可能である事を確認した。これによりミュオン回折実験が開始できる段階となった。超低速ミュオンの波長の可変やより高効率のミュオン回折実験を可能とする超低速ミュオンを再加速する「インダクション加速器」をKEKつくばキャンパスにおいて完成させ、その加速能力やビーム収束性を電子を用いて確認し、実験場所となるJ-PARC/MLFに搬入した。これを用いればミュオン回折パターンの波長依存性が明瞭になり、より確実な波動性の証明が可能となる。最終的な目的である超高圧電子顕微鏡を凌駕する透過能を得る「5MeV加速の透過ミュオン顕微鏡」の実現に必要となるミュオン用の加速器「フラットトップAVF型サイクロトロン」の設計を住友重機械工業社、KEK、理研の3者の共同で実施し、装置本体の設計はほぼ完了、シミュレーションにより基本的な性能を確認し、製造を開始した。また、グレーザーレンズなどのサイクロトロン内収束系はすでに納入された。高加速のミュオンを収束・結像させるマイスナーシールド型超伝導レンズの分解や再組上げ等の技術指導を、装置提供元の日本電子社より受け、ビームラインへの設置方法などを決定した。ミュオン波動性を年度内に証明する予定であったが、超低速ミュオンを発生させるレーザー装置のトラブルにより必要な強度のミュオンビームが出ず、次年度へと持ち越す事になった。本実験に必要となる装置(レンズ・ステージ・カメラ、追加実験としてインダクション加速器)はすでに完成し、個別の動作試験も終了し、超低速ミュオンのビームラインに接続されている。レーザー装置のトラブル解消後には直ちにミュオン波動性の証明実験が出来る状況にある。透過ミュオン顕微鏡に必要なフラットトップAVF型サイクロトロンの開発やレンズ開発(設計・シミュレーション・製造)は予定通り進捗している。ミュオン用撮像カメラは、当初はCe:YAG結晶蛍光体と高感度CCDカメラの組合せ、もしくはSOI裏目照射型2次元センサの採用を検討したが、これまでの実験により30keVの低加速領域ではMCPに蛍光板を組合せCCDカメラで撮影する事が最も有効であると判明し、これを採用し実装した。加速時には前記の2つの方法も再び試みる予定である。誘導加速器を用いて超低速ミュオンを再加速することで高輝度マイクロビームを生成し、これを用いてグラフェンや金結晶のミュオン回折像を取得する。これは再加速されたミュオンが波の性質を持つ量子ビームであることの直接的な証明であり、標準模型の第2世代以降の粒子の量子可干渉性を初めて直接明らかにする歴史的な成果となる。5MeV以上までミュオンを再加速することにより電子顕微鏡では不可能な10um以上厚さの試料の透過ミュオン顕微観察が可能となる。さらにエネルギー分散・安定度を10万分の1レベルに抑えることで、色収差を抑え顕微鏡として高い分解能が得られる。これまで行った基本設計検討により、フラットトップRF加速技術を備えたAVFサイクロトロンが最適であることがわかった。今後は透過型ミュオン顕微鏡の実現に向け、詳細な機械設計に基づいて実機を製作し、磁場の精密測定・調整などを順次進めていく。

本実験に必要となる装置(レンズ・ステージ・カメラ、追加実験としてインダクション加速器)はすでに完成し、個別の動作試験も終了し、超低速ミュオンのビームラインに接続されている。レーザー装置のトラブル解消後には直ちにミュオン波動性の証明実験が出来る状況にある。透過ミュオン顕微鏡に必要なフラットトップAVF型サイクロトロンの開発やレンズ開発(設計・シミュレーション・製造)は予定通り進捗している。ミュオン用撮像カメラは、当初はCe:YAG結晶蛍光体と高感度CCDカメラの組合せ、もしくはSOI裏目照射型2次元センサの採用を検討したが、これまでの実験により30keVの低加速領域ではMCPに蛍光板を組合せCCDカメラで撮影する事が最も有効であると判明し、これを採用し実装した。加速時には前記の2つの方法も再び試みる予定である。誘導加速器を用いて超低速ミュオンを再加速することで高輝度マイクロビームを生成し、これを用いてグラフェンや金結晶のミュオン回折像を取得する。これは再加速されたミュオンが波の性質を持つ量子ビームであることの直接的な証明であり、標準模型の第2世代以降の粒子の量子可干渉性を初めて直接明らかにする歴史的な成果となる。5MeV以上までミュオンを再加速することにより電子顕微鏡では不可能な10um以上厚さの試料の透過ミュオン顕微観察が可能となる。さらにエネルギー分散・安定度を10万分の1レベルに抑えることで、色収差を抑え顕微鏡として高い分解能が得られる。これまで行った基本設計検討により、フラットトップRF加速技術を備えたAVFサイクロトロンが最適であることがわかった。今後は透過型ミュオン顕微鏡の実現に向け、詳細な機械設計に基づいて実機を製作し、磁場の精密測定・調整などを順次進めていく。
沖縄社会の共同性と社会福祉に関する歴史的研究

戦前期の沖縄では他道府県と同様の社会事業の整備が試みられた。しかし、制度的、組織的な面で戦後への連続性はほとんど見られない。1945年から1949年までは、救済制度、託児所、沖縄厚生園など、混乱した状況のなかで臨機応変に対応していた。1950年から困窮者の扶助、非行少年の更生保護、身体障害者の更生援護など、組織的、計画的な取り組みが始まった。また1950年代には社会福祉協議会が行政とともに重要な役割を果たした。沖縄社会の共同性と沖縄住民のアイデンティティとの関連に留意しながら、戦前および米軍統治下における沖縄の社会福祉史に関する史料を収集・分析し、それをふまえて沖縄社会の共同性と社会福祉に関する理論的な考察を行う。具体的には、次の3つの内容によって構成される。(1)戦前沖縄の社会事業に関する制度・施策、行政組織、施設・団体についての考察(2)米軍統治下沖縄の社会福祉に関する制度・施策、行政組織、施設・団体、および先駆的な社会福祉実践についての考察(3)沖縄社会の共同性に関する研究史の整理と沖縄住民のアイデンティティ形成との関連についての考察戦前期の沖縄では他道府県と同様の社会事業の整備が試みられた。本年度は、米軍統治下沖縄の社会福祉に関する文献・資料の収集ならびに分析、戦前沖縄における社会事業に関する資料整理と分析、米軍統治下の沖縄社会福祉協議会の活動に関する資料整理と分析、を主におこなった。1,米軍統治下沖縄の社会福祉に関する文献・資料の収集は、四国学院大学図書館の協力を得たほか、沖縄県立図書館郷土資料室、琉球大学附属図書館、沖縄県公文書館、などを訪れ、閲覧および複写をおこなった。収集および分析した資料について、主なものは次のとおりである。(1) 1960年代の沖縄における社会福祉施設関係資料(2)米軍統治下沖縄における社会福祉関連公文書(3)沖縄社会と共同性に関する資料ならびに研究論文2,戦前沖縄における社会事業に関する資料整理と分析は、「沖縄県社会事業要覧」「知事事務引継書」「沖縄県会議事速記録」「沖縄県統計書」など当時の沖縄側資料を用い、さらに「社会事業年鑑」「方面事業年鑑」「社会事業統計要覧」など当時の中央資料によって補いながら進めた。おこなった分析のうち社会事業行政に関する考察は、論文「戦前沖縄における社会事業行政の成立」にまとめた。3,米軍統治下の沖縄社会福祉協議会の活動を明らかにするため、沖縄社会福祉協議会広報誌『福祉新聞』のデータ整理と分析、沖縄社会福祉協議会が実施した共同募金運動に関する資料整理と分析、1950年代から1960年代にかけての沖縄社会福祉協議会に関する資料収集と分析をおこなった。4,共同体論ならびに沖縄社会の共同性に関する研究整理をおこなった。本年度は、米軍統治下の沖縄の社会福祉に関する文献・資料の収集ならびに分析、米軍統治下の沖縄の社会状況に関する文献・資料の収集ならびに分析、共同体論ならびに沖縄社会の共同性に関する文献・資料の収集ならびに分析、を主におこなった。1,米軍統治下の沖縄の社会福祉に関する文献・資料の収集、ならびに、米軍統治下の沖縄の社会状況に関する文献・資料の収集は、四国学院大学図書館の協力を得たほか、沖縄県立図書館郷土資料室、沖縄県公文書館、などを訪れ、閲覧および複写をおこなった。収集および分析した資料について、主なものは次の通りである。(1) 1950年代の沖縄社会福祉協議会に関する史料(2) 1950年代の沖縄における社会福祉施設に関する史料(3) 1950年代の沖縄社会に関する新聞記事(4)米軍統治下の沖縄社会に関する文献ならびに資料2,沖縄社会福祉協議会広報誌『福祉新聞』のデータ整理と分析、沖縄社会福祉協議会が実施した共同募金運動に関する資料整理と分析、1950年代から1960年代にかけての沖縄社会福祉協議会に関する資料収集と分析をおこなった。このうち、1950年代の沖縄社会福祉協議会の活動に関する考察は、論文「1950年代の沖縄社会福祉協議会に関する考察」にまとめた。また、1950年代の沖縄社会福祉協議会による共同募金運動に関する考察は、論文「1950年代の沖縄における共同募金運動」にまとめた。3,共同体論ならびに沖縄社会の共同性に関する文献・資料の収集は、四国学院大学図書館の協力を得たほか、同志社大学図書館、沖縄県立図書館郷土資料室、などを訪れ、閲覧および複写をおこなった。また、学会や研究会に参加し、研究方法の検討を深めた。本年度は、沖縄社会の共同性に関する文献・資料の収集ならびに分析、1945年から1952年までの沖縄の社会福祉に関する文献・資料の収集ならびに分析、米軍統治下の沖縄の社会状況に関する文献・資料の収集ならびに分析を主におこなった。1, 1945年から1952年までの沖縄の社会福祉に関する文献・資料の収集、ならびに、米軍統治下の沖縄の社会状況に関する文献・資料の収集は、四国学院大学図書館の協力を得たほか、沖縄県立図書館郷土資料室、琉球大学附属図書館などを訪れ、閲覧および複写をおこなった。

(1) 1945年から1952年までの沖縄社会に関する文献ならびに資料(2) 1950年代の沖縄における社会福祉施設に関する史料(3) 1945年から1952年までの救済制度に関する文献ならびに資料2,沖縄社会福祉協議会広報誌『福祉新聞』の分析、新聞『うるま新報』の分析、沖縄諮詢会および沖縄民政府における社会福祉に関する資料収集と分析をおこなった。このうち、沖縄諮詢会および沖縄民政府における社会福祉に関する考察は、論文「沖縄諮詢会および沖縄民政府における社会福祉」にまとめた。3, 1950年頃の沖縄社会の変化について文献・資料の収集と分析をおこなうとともに、沖縄群島政府による社会福祉行政ならびに沖縄群島社協による社会福祉活動について考察をおこなった。4,沖縄社会の共同性に関する文献・資料の収集は、四国学院大学図書館の協力を得たほか、沖縄県立図書館郷土資料室などを訪れ、閲覧および複写をおこなった。また、学会や研究会に参加し、研究方法の検討を深めた。本年度は、1950年代を中心とする沖縄の社会福祉に関する資料の収集ならびに分析、沖縄社会の共同性に関する文献・資料の収集並びに分析、米軍統治下の沖縄の社会状況に関する文献・資料の収集ならびに分析を主におこなった。1,1950年代を中心とする沖縄の社会福祉に関する資料の収集、ならびに、米軍統治下の沖縄の社会状況に関する文献・資料の収集は、四国学院大学図書館の協力を得たほか、沖縄県立図書館郷土資料室、琉球大学付属図書館、沖縄県公文書館、宜野湾市民図書館、北谷町公文書館などを訪れ、閲覧および複写をおこなった。収集および分析した資料について、主なものは次の通りである。(1)1950年代の沖縄社会に関する文献・資料(2)1950年代の沖縄社会福祉協議会ならびに地区社会福祉協議会に関する資料(3)1950年代の児童福祉活動に関する資料2,これまでの研究成果をまとめ、社会事業史学会第39回大会シンポジウムで報告をおこなった。また、シンポジウムの内容を含めて、これまでの研究成果を論文「社会福祉史研究と沖縄-視点と到達点」にまとめ、社会事業史学会誌『社会事業史研究』に掲載された。3,社会事業史学会、日本社会福祉学会、関西社会事業思想史研究会など学会・研究会に参加し、研究方法の検討と研究成果の交流に努めた。4,1950年代初頭の沖縄社会の変化と社会福祉活動について分析をおこなった。また、沖縄社会の共同性や沖縄住民のアイデンティティに関する研究史の整理と分析をおこなった。
セルロースナノフィブリル表面高密度グラフト化による高強度複合材料の開発

セルロースナノファイバー(CNF)と汎用疎水性高分子(ポリスチレンおよびポリメチルメタクリレート)の均一複合化手法を開発し、力学物性および熱機械物性について調べた。幅3 nmのCNFが高分子と均一に複合化されることで、得られるCNF/高分子複合材料は高い透明性を示した。また、CNF添加量に伴って材料のヤング率、強度および熱寸法安定性が向上した。本成果は、今後のCNF/高分子複合材料の基礎的知見として、実用化における材料設計に役立つと期待できる。本研究では、セルロースナノフィブリル(CNF)をポリメチルメタクリレート(PMMA)の補強材として用いることで、高強度を有する透明複合材料の調製を目的としている。本年度は、複合材料の調製条件を検討し、CNFの力学物性を評価した。まず、針葉樹由来製紙用漂白クラフトパルプのTEMPO触媒酸化によって、幅3nmのCNFを調製し、得られたCNFをN,N-dimethylformamide中で分散させた。この分散液中でPMMAを溶解させ、キャスト乾燥によってCNF/PMMA複合フィルムを得た。得られたフィルムは熱溶融によって成形が可能であり、フィルム中でCNFは均一にナノ分散していた。一般的に、高い親水性を示すCNFをPMMA中で均一分散させることは難しいが、TEMPO酸化CNFの有機溶媒分散性を活かすことで初めて可能になった。このように幅3nmのCNFがナノ分散しているため、フィルムは高い透明性を示した。得られたCNF/PMMAフィルムの熱膨張率測定を行ったところ、CNF添加量に伴って熱寸法安定性が向上することが分かった。わずか0.5%のCNF添加で3060°Cにおける熱膨張率が半分以下に低下した。また、熱寸法安定性の向上は、PMMAのガラス転移領域以上で特に顕著であった。これら物性の向上はナノサイズかつ高アスペクト比を有するCNFがPMMA中で緻密なネットワークを形成したためと考えられる。このように、CNFをポリマーマトリックス中で均一分散させることで、ポリマーの透明性を維持したまま効率的な物性の制御が可能でり、石油系材料の物性を上回る、新規環境調和型材料の調製が期待できる。バイオマス由来材料である、セルロースナノフィブリル(CNF)をTEMPO触媒酸化という表面改質法によって調製し、透明高分子複合材料の力学物性向上に取り組んでいる。一般的に親水性のCNFを疎水性高分子中で分散させることは困難であるが、本研究では、TEMPO酸化CNFの有機溶媒分散性を活かすことでナノ複合化に成功している。このように、幅3nmのCNFを分散させることで、得られる複合材料は高い透明性・熱寸法安定性を示すことを見出している。これらTEMPO酸化CNFによって得られる物性は、これまで報告されているCNF/高分子複合材料と比べても優れたものであり、独自性があると言える。また、CNFだけでなく、ナノフィラーとしての利用が期待されているクレイやカーボンナノチューブと比較しても優れたものであり、高い新規性を有する研究であると言える。環境にやさしいセルロースナノフィブリル(CNF)/汎用高分子ナノコンポジットの調製を目指し、有機溶媒を用いない方法でCNFと高分子材料の複合化および成型を行った。高分子材料として、安価であるが強度や熱寸法安定性が低いポリスチレン(PS)を選び、CNF添加によってその物性向上を目指した。まず、TEMPO触媒酸化によって調製したCNFの水分散液に対して、2,2'-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)(開始剤)を溶かしたスチレンモノマーを添加し、加熱・撹拌処理を行うことで、PSを重合した。重合されたPSは直径約150nmのナノ粒子として水中に析出し、CNF水分散液中で均質に分散していた。得られた複合水分散液をろ過によって回収することで、白色のPSナノ粒子/CNF複合シートを得た。シート中ではCNFとPSナノ粒子が均一に複合化していることが電子顕微鏡観察から確認された。このシートをPSのガラス転移領域以上で熱成型することで、透明なCNF/PSナノコンポジットフィルムを得た。得られたナノコンポジットフィルムの光透過率は、波長600 nmで90%であり、PSの透明性を大きく損なうことなく複合化できたことが確認された。ナノコンポジットフィルムの力学物性を評価したところ、PSに比べて、ヤング率が90%、強度が28%増大した。しかし、破断伸びは40%低下した。また、CNF添加によってPSの熱寸法安定性が著しく向上し、PSのガラス転移温度以上の熱膨張率が約50分の1にまで抑えられた。以上のように、CNFと疎水性高分子の均一複合化を、水中での高分子合成によって達成した。また、得られる複合フィルム中でCNFが均一に分布しているため、透明性を損なうことなくPSの力学物性を向上させることができた。このように、有機溶媒を用いない環境にやさしい方法でCNFとPSを複合化できた。

今後の課題は、CNF/疎水性高分子の耐衝撃性の向上である。高い親水性を示すCNFと疎水性高分子の界面親和性は弱く、得られる複合材料は一般的に脆くなってしまう。解決策のひとつとして、CNF表面の選択的改質が挙げられる。CNFの水酸基をターゲットとした化学修飾は、最終的に結晶内部にまで進行してしまうため、表面選択的改質が難しい。しかし、本研究で用いているTEMPO酸化CNFは、表面のみにカルボキシル基が導入されているため、このカルボキシル基を足場とすることで表面選択的改質が可能である。これまでに、TEMPO酸化CNFの表面に様々な極性を有する側鎖を導入できることを確認している。導入は表面カルボキシル基に対して高い選択性を有しており、非常に高密度である(1.6 groups/nm2)。また、側鎖の導入によって様々な極性を有する溶媒中での分散性を制御でき、あらゆる高分子との複合化が可能である。このように、界面の相互作用を制御することで得られる複合材料の物性について評価する。28年度が最終年度であるため、記入しない。複合材料学28年度が最終年度であるため、記入しない。