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エミール・ゾラ、写実主義の乗り越えと美術批評

本研究の目的は、ゾラを純粋な写実主義の継承者とする文学史の見方を相対化することにある。その際重要になるゾラの美術批評の分析は前年度に行った。本年は美術批評をもとにゾラ像全体を再構成し、得られた作家像の歴史的意義を考察した。上記作業を行うにはまず、初期美術批評に見られる「生」の思想に着目する必要がある。これは、作品世界は作者の生の表現であり、芸術家は描く対象に生命を吹き込まなければならないとする理論である。人間の生命の根源から来る創造能力を価値化するこの美学が、写実派の客観主義に対立する核となっているのである。この思想を起点に、ゾラの作品の全体を見渡した。その結果、以下のことが明らかになった。1生の思想は『パリの胃袋』をはじめ、無生物に生命を与える擬人法などに発展し、作品の芸術性の根幹を成す2この美学は後年、『作品』などの小説を通じて科学思想と統合される3そして晩年の作品群でゾラは、生を軸にキリスト教に代わる倫理観を提示する至り、自然主義固有の真善美の体系を築く。歴史的な意義については、生命の創造性を追求する美学は、写実主義を相対化するフローベールらにも見られず、ゾラが切り開いた独自の領域であると言える。しかし同時にゾラの思想はライシテに向かう19世紀後半の時代状況にも由来する。宗教の共同幻想が瓦解する中で、むき出しの個人を価値付ける思想が待望されていた。例えば美学では、ニーチェやベルクソンに影響を与えたギュイヨーが、芸術とは人間の生全体の表現であるとし、ゾラの拘った「欲望」を肯定する「生の美学」を提唱した。本研究の意義は、作家研究として、美術批評を起点に新たなゾラの全体像を示すとともに、文学史研究として自然主義を、写実主義を乗り越える固有の文学体系として規定した点にある。さらにその重要性は、19世紀後半の状況の中にゾラを位置付けたことで、思想史的な広がりをも持つだろう。28年度が最終年度であるため、記入しない。その際重要になるのはゾラが作家としての形成期に書いた美術批評である。支援期間以前にゾラの1867年のマネ論が写実主義乗り越えに傾く1860年代の動向に合致するものであることを示していた。本年はこれを踏まえた上で、二つの観点からゾラの歴史的位置の分析をさらに深めていった。第一は共時的な分析であり、ゾラの思想を1860年代の動向を代表する古典主義のアブー、共和主義者カスタニャリ、個人主義のボードレールと比較した。この結果、ゾラの思想は、単一の中心人物を頂点に作品を統合する古典主義と一線を画し、各部分が等価値になる共和主義的な調和の思想、および人間の本能から来る創造性を主張する個人主義の性質があることを明らかにした。すなわち、ゾラの思想は、近代国家の統治体制の転換に符合し、単焦点的垂直的構造から多焦点的平面的構造へ向かう美的感性の推移の中にある。第二は通時的な分析であり、1850年代の写実主義からゾラに至る流れを近代美学の転換を踏まえ考察した。まずは写実派のシャンフルーリとゾラが共に古典主義に対立していた様相を示した。古典主義の伝統的美学は超越的実在(神やイデア)、またそこに至るための理性を信奉するが、ゾラらは人間の素朴な感性に価値を置く。この分析の上で、シャンフルーリとゾラを比較し、ゾラが人間の感性を、人間の生命力として捉え直し、「生」の美学を打ち立てたことを示した。ゾラは生による創造性を主張し、伝統美学の普遍主義と写実派の客観主義を同時に乗り越えた。ゾラの美術批評は従来、歴史的位置の検討が不十分であるとされてきた。本研究の意義は第一にはこの欠落を大幅に補った点にある。しかし同時に写実主義とゾラとの関係を新たに規定したことで、ゾラ美学全体の再考に必要な基盤を提供するという重要性を併せ持つ。美術批評に関する調査を進める中で、1867年のマネ論に見られる「生」の思想が写実主義乗り越えの核となるものであることがわかってきた。この思想を精確に捉えるために、シャンフルーリを参照点にしながら、美学史のパースペクティヴを導入する作業を追加した。この結果当初予定以上に美術批評の歴史的位置の検討に時間をかけることになった。しかし、ゾラの美学の歴史的な重要性を明確化することに成功し、研究全体はより充実したものになったと考える。

人間の生命の根源から来る創造能力を価値化するこの美学が、写実派の客観主義に対立する核となっているのである。この思想を起点に、ゾラの作品の全体を見渡した。その結果、以下のことが明らかになった。1生の思想は『パリの胃袋』をはじめ、無生物に生命を与える擬人法などに発展し、作品の芸術性の根幹を成す2この美学は後年、『作品』などの小説を通じて科学思想と統合される3そして晩年の作品群でゾラは、生を軸にキリスト教に代わる倫理観を提示する至り、自然主義固有の真善美の体系を築く。歴史的な意義については、生命の創造性を追求する美学は、写実主義を相対化するフローベールらにも見られず、ゾラが切り開いた独自の領域であると言える。しかし同時にゾラの思想はライシテに向かう19世紀後半の時代状況にも由来する。宗教の共同幻想が瓦解する中で、むき出しの個人を価値付ける思想が待望されていた。例えば美学では、ニーチェやベルクソンに影響を与えたギュイヨーが、芸術とは人間の生全体の表現であるとし、ゾラの拘った「欲望」を肯定する「生の美学」を提唱した。本研究の意義は、作家研究として、美術批評を起点に新たなゾラの全体像を示すとともに、文学史研究として自然主義を、写実主義を乗り越える固有の文学体系として規定した点にある。さらにその重要性は、19世紀後半の状況の中にゾラを位置付けたことで、思想史的な広がりをも持つだろう。本年度の研究によってゾラを再解釈するための理論的および歴史的分析が概ね完了した。次年度はこれを基盤に、後年に至るまでゾラの作家像全体を捉え直し、その上で再度、新たなゾラ像を歴史の運動の中に位置付けていくこととする。重要になるのは「生」の思想である。これはゾラのほぼ全ての作品に関わっていると言って良いが、とりわけ重要な『パリの胃袋』、『ムーレ神父の過ち』、『作品』、『パスカル博士』、『パリ』に注目しつつ、その展開を跡付ける。また、歴史的意義に関しては、フローベールをはじめとする同時代の作家の思想と比較しつつ、文学の枠を超えて思想史の蓄積をも参照しながら、考察する予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。
がん進展におけるMafK-Gpnmb経路の機能と分子標的治療

これまでに乳がんの腫瘍形成や転移形成に関わる分子として、転写因子MafKおよびMafKによって誘導される膜タンパク質GPNMBを同定した。MafKおよびGPNMBは上皮間葉転換(EMT)を誘導し、腫瘍形成や浸潤・転移に関与することを示した。今回EMTおよび腫瘍形成誘導におけるMafK-GPNMB経路の役割について解析を進めると、MafKの翻訳後修飾が、MafKの機能調節に関わることを示す新規知見を得ることができた。またGPNMBにおいて、EMTや腫瘍形成誘導に重要なドメインおよびモチーフを同定することができた。今後より詳細なメカニズムを検討することで、乳がん治療の標的となり得る分子を見出す。がんの発生、進展には多くの分子異常が関わることが知られている。その中でもがんの成立に強く寄与する変化を知ることは、発がんの分子メカニズムを明らかに出来るだけでなく、がんの分子標的治療の有力な標的になり得る。上皮間葉転換(EMT)は、がんの浸潤、転移および幹細胞様性質の獲得にも寄与していることが報告されており、その制御機構を解明することができれば、がんの発生および進展について理解できる可能性がある。私たちは新規EMT誘導因子として、転写因子MafKおよびその標的遺伝子である膜タンパク質Gpnmbを同定した。本研究は、MafK-Gpnmb経路によるEMT誘導と造腫瘍性獲得の分子メカニズムを明らかにし、これを標的とした分子標的治療薬の開発を目指すものである。平成27年度中に、MafKの翻訳後修飾がE-cadherinの転写抑制に重要であることが示唆され、Gpnmbのいくつかのドメインが腫瘍形成能誘導に重要であることで示された。しかしGpnmbの下流シグナル経路同定には至っておらず今後さらなる解析が必要である。またGpnmbに特異的に結合する環状ペプチドのスクリーニングを終え、それを利用した抗腫瘍効果の検証を開始した。Gpnmbを標的とした分子標的治療薬の開発に向けた大きな一歩である。1. MafK-Gpnmb経路によるEMT誘導と腫瘍形成能獲得機構の解明については、MafKの翻訳後修飾がE-cadherinの転写抑制に関与している可能性が示唆された。Gpnmbの下流シグナル伝達経路の同定に関しては、プロテオミクス解析を試みたが、因子の同定には至っておらず、今後さらなる検討が必要である。またGpnmbのドメイン解析に関しては、腫瘍形成に関わる有望な結果が得られた。2. MafK-Gpnmb経路の腫瘍形成や転移への役割の解析については、細胞および個体レベルで腫瘍形成と転移を検証する実験系はほぼ予定通り確立された。3. Gpnmbを標的とした環状ペプチドのスクリーニングと応用については、Gpnmbに特異的に結合する環状ペプチドが得られ、それを利用して腫瘍形成への影響について細胞レベルで検証でき、ポジティブな結果が得られた。私たちは新規EMT誘導因子として、転写因子MafKおよびその標的遺伝子である膜タンパク質Glycoprotein nmb (GPNMB)を同定した。今回EMTおよび腫瘍形成誘導におけるMafK-GPNMB経路の役割について解析を進めると、MafKの翻訳後修飾が、MafKによるEMT誘導および腫瘍形成促進能に関わることを示す新規知見を得ることができた。またGPNMBのいくつかのドメインおよびモチーフの変異体を作製し検討したところ、GPNMBによるEMTや腫瘍形成誘導に重要なドメインおよびモチーフを同定することができた。今後より詳細なメカニズムを検討することで、乳がん治療の標的となりうる分子を見出す。またGPNMBに結合する特殊環状ペプチドのスクリーニングは終了し、特異的に結合する環状ペプチドを得ることができた。抗腫瘍効果の判定試験も開始しているが、個体を用いた検討には、血清中での安定性をより向上させる必要があることが分かり、今後さらなる改良が必要である。Gpnmbの特異的に結合する環状ペプチドを利用し、腫瘍抑制および転移抑制効果について個体レベルで検討する。得られた成果をScience Signaling誌に発表した。これは所属機関である筑波大学のホームページ上で私たちの研究成果について紹介したものである。腫瘍学
熱流補償法を応用した生体温度計測法の研究

体温の計測法としては、多くの試みがあるが、いずれも欠点があり、いまだに水銀体温計あるいは電子体温計が一般に使用されている。しかし、熱流補償法を利用した深部体温計は、体温モニターとしてきわめて有望であり、その有効性が評価されて来ている。そこでこの方法をさらに改良するとともに精度について、理論的および実験的評価を行うため本研究を計画した。改良点は、深部体温計プローブの熱流補償の制御に、熱的正帰還をほどこすことにより、深部組織からプローブを迂回して外界に放熱されることによる誤差を打消す方法をとり入れた点である。この改良の効果を、有限要素法による数値解析によって評価し、皮下組織の血流の変化による見かけの熱伝導率の変化に対して、誤差が減少することを示した。また、シミュレーターを用いたモデル実験によって、数値解析の結果とよく一致する結果を得た。これらのことから、改良が有効であることがわかり、生理的に考えられる変化の範囲で、誤差0.1^○C以内で深部組織の温度が計測できることが確認された。この改良形の深部体温計を体温の計測に使用した場合の信頼性をひょうかするため、従来臨床において体温の指標とさている舌下温と比較する実験を行った。健常被験者43名を用い、外気温20^○Cおよび25^○Cにおいて、深部体温計プローブを前額部に装着し、または舌下温を小型IC温度センサを用いて同時に計測した。その結果、いずれの条件においても、前額部深部温と舌下温の平均値の差は0.1^○C以内であり、統計的有意差は認められなかった。これらの結果から、正帰還をとり入れたプローブの改良が有効であり、改良形プローブを前額部に装着することにより体温を十分正確にモニターすることができることが確認され、この方法が従来の直腸温モニターに代りうる有効な方法であることが示された。当初の研究計画にもとづいて研究を行い,以下の結果を得た.1.温度センサの準備:電流出力型温度センサ(AD590)にステンレスより線ケーブルをとりつけて,良好な絶縁を施し,高安定増幅器を作製してコンピュータに温度入力できるようにし,ガリウム温度スタンダードを用いてガリウム温度(29.7714°C)において, ±0.01°Cの安定度が得られることを確認した.2.体温プローブの設計・製作:まず有限要素法を用いた理論解析を行いプローブ装着部位周辺の組織内温度分布を計算し,熱流補償の制御においてわずか正帰還をかけることにより,計測誤差を著明に減少させられることを見出した.この結果にもとづき,プローブ内部のヒーターと金属枠の間に薄い断熱材を挿入することによって正帰還を施す方法を考案し,実際にモデル実験に使用できるプローブを試作した.大きさ,形状は従来の深部体温計(当該研究者により開発されずに市販されている)の標準型の直径45mmのものと同じであるが,ヒーターの形状を帯状とし,断熱材シートをはさんでプローブ周辺の内壁にとりつけた.3.モデル実験による評価:体表組織のモデルとして, 37°Cに保った恒温水槽に銅板製の箱を浸し,その底面に皮膚の伝熱層に対応する板をおき,その上にプローブをおいて,指示温度と水槽温を比較して,深部温計測精度を評価した.計測は恒温室内で行い, 20°Cおよび25°Cで計測した.

その結果皮膚血流のない状態の皮膚熱伝導率をもつガラスおよびその約1/2の熱伝導率のゴム板110mmの伝熱層をおいたとき,深部温を0.1°C以下の誤差で計測できることを確認した.従来のプローブでは,誤差は0.5°C程度である.以上の結果から,新たに設計製作したプローブは,高精度で深部温が計測できる性能をもつことを確認した.初年度において,深部体温計プローブの改良について基礎的検討を行った結果,数値解析およびモデル実験によって,従来のプローブに比べ精度が向上したことを確認した。次年度においては,改良形のプローブを用いて実際に体温を計測した場合,従来臨床において体温の指標とされて来た舌下温にどれだけ近い値が得られるかを調べることによって,臨床における体温の指標となりうるか否かを評価した。実験は,健常成人を被験者として,恒温恒湿室内において,室温20°Cおよび25°C,湿度40%とし,深部体温計を前額部に装着し,IC温度センサ(AD590)にステンレス細線を接続した温度センサを舌下に留置して,それぞれのプローブについて,平衡に達したときの温度を記録した。その結果,男子21名,女子22名について計測した20°Cおよび25°Cにおける前額深部温および舌下温は,いずれも平均値において0.1°C以内で一致し,前額深部温と舌下温の間に統計的有意差は認められなかった。この結果は,数値解析およびモデル実験の結果ともよく対応するものであり,結論として,改良形深部体温計プーロブを使用することにより,ほぼ0.1°C以内の誤差で,下舌温と等価な体温計測が可能てあることが確認されたものと考える。深部体温計は,従来の口中あるいは腕窩の検温と異なり,容易に連続計測ができることが特長であり,すでに多くの施設が体温モニターに使用されている。しかし,外気温の影響が若干認められること,従来の体温の指標である舌下温との比較が十分なされていなかったことなどのため,広く臨床に受け入れられるに至っていなかった。本研究は,プローブの改良によって精度を高め,舌下温とよく一致する性能が得られることが確認できたことにより,有意義であったと考える。
血栓溶解のための小型高出力超音波治療診断一体型カテーテルの開発

カテーテルや内視鏡といった低侵襲治療に使用される治療診断デバイスは小型化により出力が低下し,単一のデバイスで治療と診断を行えるものは少ない.本研究課題では,生体外に大型のアクチュエータを設置し,超音波振動をワイヤに伝搬し病変部にエネルギを集中させる構造について検討した.研究の結果,小型超音波治療・診断デバイスの設計法を確立し,血栓撹拌治療,水晶体乳化吸引術,超音波メス,ダヴィンチロボットをターゲットに複数の試作器を作成した.脳や心臓等の微小な血管が血塊により閉塞されてしまう血栓症,塞栓症といった病の治療には,血管内の状態把握と素早い血塊の除去が重要である.これまでの治療診断デバイスでは小型化により出力が低下し,単一のデバイスで治療と診断を行えるものは少ない.本研究課題はこれらの問題を解決する為に,サイズの制限が少ない生体外に大型のセンサとアクチュエータ双方で利用可能な圧電素子を設け,発生した弾性波エネルギをワイヤを通して病変部周辺に伝播し病変部において振幅の大きな曲げ方向の振動へと変換する新しい構造を設計し,血液中で動作する小型撹拌・診断デバイスの開発を目指す.本年度ではワイヤを繋ぐ接続部の設計および人体血管模型を用いた駆動実験を行った.また,FBGを用いた血腫硬さ計測法の試験検討を行った.接続部の設計によりワイヤへの振動の伝播効率が向上し,期待した振動モードを発生させられることが確認出来た.また,ワイヤデバイスが受ける曲げおよび接触負荷における振動モードの変化を観察した.観察の結果0.8mmのワイヤでは半径5cm,180度の曲げ負荷を与えても期待した振動モードが発生することが分かり,カテーテル挿入訓練用のシリコン人体血管模型を用いて挿入実験から,大動脈弓より頸動脈までの曲げ負荷および接触負荷でも期待した振動モードを発生させることに成功した.さらにWDMフィルタを用いたFBG高速ひずみ計測法を採用し,小型高速高精度にデバイスの曲げ振動によるひずみを計測することで,ヤング率316N/m2335N/m2の模擬血腫の粘弾性を判別することに成功した.本年度ではカテーテル型のセンサ・アクチュエータ一体型デバイスの可能性を検証するために,FBGセンサから得られるひずみの時系列データを用いて,カテーテルの血管内での状況推定を行った.結果から大動脈弓通過時の情報やアプローチが難しい頸動脈の入り口に到達した情報が信号から読み取れる可能性があることが分かった.また,粘弾性評価法について,実際に手術で使用されたdaVinchの鉗子アームに制作したデバイスを取り付け,粘弾性評価および表面硬さ情報の評価をおこなった.結果から制作したセンサ・アクチュエータ一体型デバイスは,実際の血腫の硬さを模擬したヤング率2201540[N/m2]で作られたゼラチン模擬血腫の粘性係数と弾性係数を別々に定量的に評価・判別することができた.脳室内に吸引管を用いて血腫を吸引除去する場合には粘性が大きく影響すると考えら得れ,重要な情報だと考えられる.本結果は現在原著論文としてまとめ投稿中である.一方,アクチュエータに必要なパワーを見積もるため,超音波ホーンを用いた脂肪細胞への超音波照射実験を行った.照射結果から生体細胞の中で比較的超音波による破壊が容易な脂肪細胞を溶解するために必要な超音波エネルギを見積もった.これらの結果は,ガイドワイヤ型アクチュエータと連結するための超音波ホーン製作に役立つと考えている.本年度ではセンサ・アクチュエータ一体型デバイスのアクチュエータ性能向上を目指し,新たに超音波ホーンの先端に逆位相振動を発生させる構造について提案した.逆位相振動とは駆動部の振動がハサミのように逆位相の方向に振動する状態のことであり,圧電アクチュエータから伝搬した縦弾性波を先端部に設けた構造により曲げ方向振動に変換し,ハサミのような振動を発生させることで,内視鏡手術で必要とされる細長く先端で大きな力が得られるアクチュエータを実現することができると期待している.提案したアクチュエータは実際に脂肪や筋肉組織に変性を起こすほどのエネルギを持ち,内視鏡治療で使用可能なエネルギを出力できる可能性を示すことが出来た.今後は試作したアクチュエータの性能を確認するために,逆位相振動デバイスの姿勢と効果の関係について検証していく予定である.昨年時の課題であった撹拌器の高出力化を目指した設計を提案をすることが出来た.具体的には超音波ホーンの先端がハサミのように逆位相の曲げ方向振動を発生させる振動モードを実現した.この振動を逆位相振動と呼称し,得られる成果について次年度でさらに検証して行こうと考えている.また,他の獲得予算により導入した装置を使用することで,当初の計画を効率的に進めることができ,尚且つ経費が節約された.そのため,先に述べた検証のための加工に要する費用や装置の追加が可能となり,追加研究をより効率的に行うことができると考えている.本課題はワイヤ型治療診断カテーテルの試作デバイス開発を目指し,弾性波エネルギの伝達効率の改善および,圧電効果による血液粘性計測法の確立を行うものである.この試作機を用いることで,今後は実際の生体内の治療環境におけるデバイスの挙動や血栓濃度計測法の実験検証を行うことができ,実用化を視野に入れたデバイス開発を行うことができる.最終年度では,これまでの結果を元に,試作器の応用について検討した.

応用先として,白内障手術用の超音波水晶体乳化吸引術の手術器具や,内視鏡手術用の超音波メスである超音波凝固切開装置の高出力化およびエネルギの先端集中化を目指した検討を行った.H27年度までに培った設計手法を元にした数値シミュレーションによる最適設計を行い,試作器を作成し実証実験を行った.特に超音波凝固切開装置に関しては,現在臨床で使用されている治療器の先端を加工し,H27前年の実績であるハサミ型の超音波振動(逆位相振動)を励起させ筋肉組織の切開が可能なパワーを有する超音波治療器を開発することができた.また,血液粘性計測法の応用先として,手術支援ロボットdaVinciアームに搭載可能な血腫硬さ計測デバイスの試作器を作成し,シミュレーションによる最適設計および実証実験を行った.圧電振動を用いた計測デバイスは血腫の攻撃を行う機能を有するうえに,血腫の粘弾性を評価する機能を一体型のデバイスとして設計することができた.カテーテルや内視鏡といった低侵襲治療に使用される治療診断デバイスは小型化により出力が低下し,単一のデバイスで治療と診断を行えるものは少ない.本研究課題では,生体外に大型のアクチュエータを設置し,超音波振動をワイヤに伝搬し病変部にエネルギを集中させる構造について検討した.研究の結果,小型超音波治療・診断デバイスの設計法を確立し,血栓撹拌治療,水晶体乳化吸引術,超音波メス,ダヴィンチロボットをターゲットに複数の試作器を作成した.実際の治療を模擬した環境におけるデバイス動作実験として,カテーテル手術訓練用人体血管模型を用いて血管内でのカテーテルの変形を評価する事ができた.また,血液粘性計測法の実験検証として,粘弾性の異なる7種類の模擬血腫の粘性を実験的に評価することができた.さらに,実用化を目指してカテーテルより大きい内視鏡手術アームの先端に試作デバイスを取り付け把持対象の硬さの評価をおこなった.今回設計した高出力デバイスを用いて,生体を対象に治療効果を確認する試験を行い.当初の予定である試作デバイスの製作を完遂する.医用システムワイヤ型撹拌器の振動パワーが不足しているため,高出力化を目指した試作を行う必要がある.粘弾性計測をワイヤ型で行うためにもこの高出力化が必要である.ワイヤ型への適応が難しい場合は第一歩として少し大型の内視鏡用のセンサ・アクチュエータ一体型デバイスとして試作器を用いた実用化試験を行い,ワイヤ型への適応に関する知見を得られればと考えている.今年度では当初予定していたアクチュエータからワイヤへの振動伝播効率の改善と血液粘性計測法をワイヤ型へ応用するための基礎試験を行うことができた.その結果,これまでワイヤ型では見ることのできなかった縦弾性波を伝播してワイヤ先端のみで曲げ振動を発生する期待した振動モードを発生させることに成功した.また現状ではワイヤ型に搭載はしていないが,センサにFBG光ファイバを用いることによる計測法の検討も行い,ワイヤ型に搭載可能なサイズで高速にひずみを観測し,血腫の硬さを十分に判別可能な精度を得ることに成功した.他の予算獲得により導入した装置を使用することで,当初の計画を効率的に進めることができ,経費が節約されたため.当初必要であった試作デバイスについて,共同研究している加工会社で製作可能であり,また模擬血腫の評価に必要であった粘弾性測定器が研究室所蔵の装置で代用可能であった.さらに,試作デバイスの検討に必要であった実際の手術器具を山口大学医学部の協力により無料で手に入れる事ができたため,本年度使用額を少なく済ませる事ができた.
バクーとエレバンにおける宗教的多様性とトランスナショナルな聖地に関する研究

南コーカサスの都市における国境をまたぐ少数民族の聖地の復活を調査することで、本研究は1つの場所が、植民地の過去の象徴として、ソ連近代主義の世俗的場所として、移民と地元民の多文化的場所として、多様に認識されていることを明らかにした。国の規制や社会的秩序の民族-国民的パラダイムにもかかわらず、トランスナショナルなモスクや教会は自分達の空間を要求し、その場所の意味の一般的な理解に疑義を呈することで都市の景観が再び多様化するのに貢献する。現地の共同研究者はバクーとエレバンにおける2カ月間のフィールドワークを終了し、2011年2月に2つの調査レポートを提出した。この2つのレポートによって、フィールドノートと6名の専門家(宗教的指導者、博物館の責任者、ジャーナリスト)に対する綿密なインタヴュー、および16名の信者に対するインタヴューを収集することができた。バクーとエレバンの両都市における、宗教に関する法律や、旅行者のブログに書かれていた文章などの2次資料も収集された。エレバンに関する35枚に及ぶ視覚的データも集めることができた。報告者本人による2010年11月のアルメニアでの現地調査では、さらに3人の専門家に対してインタヴュー調査を実施し、エレバン歴史博物館において文献収集を行い、モスクでの観察も行った。2011年3月の報告者の現地調査では、両都市において公文書データの収集を行い、共同研究者と"Global Prayers in post-Socialist City.Activists and Networks in the South Caucasus"というレポートに関する議論を行った。どのようにその地域の権威が宗教的空間を認識し、どのように礼拝する場が使用されているのか、また異教徒である参拝者の混合のパラドックスという観点から、宗教的空間は明らかに矛盾を孕んでおり、また革新的な空間でもある。都市の聖地の物質的側面、聖地の私有化の法的文脈、ソビエト時代の建物の使用状況、旧社会主義都市の発展における聖地の持つ意味、などに関するさらなる研究が求められる。1つの重要な仮説として考えているのは、信心深さの復活や強力なモラルを制定する組織としての宗教への回帰はそれほど発生していないという見解である。本研究の目的は、ポスト社会主義のアルメニアおよびアゼルバイジャンにおいて、宗教的生活の「復活」を調査し、神聖な場所が都市の言説(公文書、マスメディア、ガイドブック)と日常生活においてどのように復元され表現されているかを理解することであった。2011年には、2名の現地共同調査者の協力を得、2つの異なる地域において2か月のフィールドワークを終えた。エレバン(アルメニア)の青いモスクおよびバクー(アゼルバイジャン)のロシア正教会の象徴的・物質的な意味を調査し、民族誌学の方法と歴史的観点を組み合わせることで新しく有益なアプローチを発展させた。対象となる都市の記憶の文脈に神聖な場所を置くことにより、変化の道筋を見、1つの建物の歴史を通じて様々な宗教から成る過去と現在を再構築しようとした。本プロジェクトは、両都市における宗教的場所の多様な読み方と人種的・宗教的少数派に対する新しい寛容政策の出現を明らかにした。より具体的に言うと、エレバンのモスクの多様な読み方は、モスクの名前および機能の3つの異なる道筋と関係がある-19世紀のエレバンの宗教的ランドマークとして、20世紀の世俗的な博物館として、そして21世紀のトランスナショナルなイスラム教徒の移住者のための周辺的な社交場として。バクーでは、ロシア正教会は、2つの機能を組み合わせているようである-植民地の過去を代表するものとして、宗教的な多民族の場として。旧ソ連の国々が国際人権条約を批准するに従い、宗教活動の強さや数が増加する一方で、宗教的少数派に対する相反する態度も見られた。この宗教に対する変容する態度が、機能的な意味で、特にエレバンの青いモスクに影響を与えた。アルメニアのイスラム教は、大体において、地元の文化遺産の場所ではなく国際関係の政治的制度と見られている。本研究の成果を公表するため、現在少なくとも2本の論文の出版を予定している。
腹腔内内視鏡手術のための訓練用マスタスレーブ型シミュレータシステムの構築

腹腔内内視鏡手術はモニタで腹腔内を見ながらの手術を行うため情報が少ないことと,長い鉗子を使うため事故も発生しており,術者は多くの経験が必要とされる.本研究は,腹腔内内視鏡手術のための訓練用マスタスレーブ型シミュレータの開発として,経験豊富な医師が操作するマスタシミュレータの鉗子の動作と鉗子が把持する力や開いたときの臓器に接触する力の加え方を複数の生徒側のスレーブシミュレータにフィードバックさせて,同時にそのまま伝えるシステムの構築を目的とする.このマスタスレーブ型シミュレータは,鉗子の微細な動きの再現と,生徒が鉗子に触れることであたかも自分が鉗子を操作しているような感覚を与えるマスタスレーブ型の訓練シミュレータである.さらに,訓練の初期段階として,マスタスレーブと同型のシミュレータを製作し,そのシミュレータによる縫合,切除等の手術訓練を行える訓練システムを構築した.腹腔内内視鏡手術はモニタで腹腔内を見ながらの手術を行うため情報が少ないことと,長い鉗子を使うため事故も発生しており,術者は多くの経験が必要とされる.本研究は,腹腔内内視鏡手術のための訓練用マスタスレーブ型シミュレータの開発として,経験豊富な医師が操作するマスタシミュレータの鉗子の動作と鉗子が把持する力や開いたときの臓器に接触する力の加え方を複数の生徒側のスレーブシミュレータにフィードバックさせて,同時にそのまま伝えるシステムの構築を目的とする.このマスタスレーブ型シミュレータは,鉗子の微細な動きの再現と,生徒が鉗子に触れることであたかも自分が鉗子を操作しているような感覚を与えるマスタスレーブ型の訓練シミュレータである.さらに,訓練の初期段階として,マスタスレーブと同型のシミュレータを製作し,そのシミュレータによる縫合,切除等の手術訓練を行える訓練システムを構築した.本研究は,腹腔内内視鏡手術のための訓練用マスタスレローブ型シミマュレータの開発として,経験豊冨な医師が操作するマスタシミュレータの鉗子の動作.ならびに鉗子が把持する力や開いたときの臓器に接触する力の加え方を複数の生徒側のスレーブシミュレータにフィードバックさせて,同時にそのまま伝えるシステムの構築を目的とする.このマスタスレーブ型シミュレータは,鉗個々の微細な動きの再現と,生徒が鉗子に触れることであたかも自分が鉗子を操作しているような感覚を与えるマスタスレーブ型の訓練シミュレータである.本研究では,科研費交付前に右手側の長鉗子の開閉動作を除いた鉗子動作が再現できているマスタジミュレータを開発している.平成19年度は,経験豊富な医師が操作するマスタシミュレータに鉗子の開閉め信号を取得する機構を追加させた7自由度構成のマスタシミュレータを製作した.また,生徒側で鉗子の動作を再現する右手側のスレーブシミュレータの設計製作を行った.さらに,マスタスレーブ間の動作ク制御回路を製作し,基本的な動作確認実験を行った.この結果,すべての動作を再現するには至っていないことと,研究協力の九州大学内視鏡トレーニングセンターの医師からは,マスタシミュレータのさらなる小型の指摘があり次年度以降の題である.異なる形状の鉗子が取り付け可能なマスタシミュレータの機構開発としては,すでに九州大学内視鏡トレーニングセンターでトレーニング用として使用している使い捨て鉗子を採用し.これらの鉗子が搭載できるように改良を行った.また,鉗子が臓器を把持する力と,鉗子が開いたときの臓器に接触する力を測定でき,シミュレータ搭載可能な鉗子に開発は,多くの研究開発が行われており.大変重要な研究項目である.力計測型鉗子の開発を行った.この力計測型鉗子ではパンドルと回転部との間で分解可能な鉗子を使用し,このハンドルと回転部の問にひずみゲージを用いたセンサを取り付けた.力覚提示センサの開発,力覚提示アクチュエータの開発,および制御プログラムの製作を行い,力覚提示可能た鉗子の可能性を得ることができた.この鉗子はシンプルな構造で,重量増加も少なく,実際の内視鏡外科手術にも使用でさるとものとして意義があると考えられる.次年度はマスタシミュレータ,スレーブシミュレータ量方に搭載し,どのくらいの力が加わっているか,どれほどの力を加えたら危険となるかを力フィードバックさせるシステムの構築を行う.本研究は,腹腔内内視鏡手術のための訓練用マスタスレーブ型シミュレータの開発として,経験豊富な医師が操作する鉗子の動作,ならびに鉗子が把持する力や開いたときの臓器に接触する力の加え方を複数の生徒側に同時に鉗子の動きと力覚の提示をそのまま伝えるシステムの構築を目的とする.平成19年度は,右手用として教師側のマスタシミュレータとスレーブシミュレータの設計製作,制御系の構築を行い動作評価した.

平成20年度は,平成19年度の動作評価から,使いやすさと小型化を目的に右手用マスタスレーブシミュレータの改良と制御系で振動が発生した部分の改良を行った.改良後の動作評価では人が感知可能な範囲の遅れ時間であることを確認した.ただし,鉗子の開閉動作は力覚提示デバイスの関係から動作はできない状態にある.また,左手側のマスタスレーブシミュレータの設計製作を行った.現在は最終的な組立を実施中で,今後は両手による動作実験.評価を行う.鉗子が臓器を把持する力と鉗子が開いたときの臓器に接触する力を測定でき,さらに,臓器を押し付ける力も同時に測定できる力覚提示鉗子の開発では,分解可能な使い捨て鉗子を用い,シミュレータ搭載可能で開閉力と押しつけ力を同時に計測できるひずみゲージ式によるデバイスを製作し,力計測実験を行った.この力覚提示鉗子はシンプルな構造で,重量増加も少なく,実際の内視鏡外科手術にも使用できるとものと考えられることから,シミュレータ搭載だけではなく,実際の内視鏡外科手術に使用できるタイプの開発も予定している.力覚提示可能な画像訓練装置は,すでに多くの市販品があり九州大学病院内視鏡トレーニングセンターでも使用されている.このため,鉗子の開閉力と押し付け力を表示し,生徒に危険を知らせるユーザーインターフェースを作成することとした.本研究は,腹腔内内視鏡手術のための訓練用マスタスレーブ型シミュレータの開発として,経験豊富な医師が操作する鉗子の動作,ならびに鉗子が把持する力や開いたときの臓器に接触する力の加え方を複数の生徒側に同時に鉗子の動きと力覚の提示をそのまま伝えるシステムの構築を目的とする.平成21年度は,両手用として教師側のマスタシミュレータとスレーブシミュレータの力覚をフィードバックさせるためのデバイスを搭載させることと内視鏡外科専門家による評価結果からマスタスレーブシミュレータの改良と制御系の開発を行った.さらに,シミュレータ搭載用の鉗子とともに,シミュレータ搭載を発展させ,実際の内視鏡外科手術に使用するための鉗子の開発を合わせて行った.シミュレータは鉗子の開閉動作を含め6自由度構成となっており,マスタシミュレータの信号をスレーブシミュレータに伝達してスムーズに動作するようにソフトウエアの開発を行い,6自由度同時制御を可能にした.また,鉗子が臓器に接触して時の押し付け力,把持力をスレーブシミュレータに提示させることを可能にした.これらの開発結果ら,医師による臓器の剥離,血管を把持して時の力を計測するとともに総合動作の評価行った.剥離や把持に関しては概ね良好な結果が得られたが,縫合訓練を行った場合に,シミュレータの鉗子部分が干渉してうまく縫合できない結果となった.この縫合では鉗子部の小型化が必要であるとの指摘があった.実際の手術に使用するディスポーザブルタプの鉗子による力覚提示デバイスは,押し付け力と把持力の計測を可能にしたが,回路部分小型化により鉗子への搭載が必要である.力覚付きバーチャルリアリティーによる訓練システムは,マスタシミュレータの力覚をモニター上に表示できるようにした.今後はシステムの統合に向けて,訓練システムの構築を目指す.
生態系サービスの視点によるエコロジカルフットプリント算出システムの構築

エコロジカルフットプリント指標(以下、「EF指標」と記す)は、人間活動に伴う生態系サービス(以下、「ESS」と記す)の消費を土地資源の消費面積に換算する指標である。現在のEF指標は、食料生産としての耕作地、牧畜用としての牧草地、木材・紙使用としての森林地、そして二酸化炭素吸収源としての森林、住宅や都市インフラによる生産能力阻害地としての面積を足しあわせることで求められている。企業活動、人間活動によるESS消費量をEF指標として再定義を行った。ESSの定義と具体例をリストアップし、調整サービス、文化的サービス、基盤サービスについて原単位を先行研究や大胆な仮定により算出するシステムを既存文献などから調査し、EF指標算出システムとして構築した。エコロジカルフットプリント指標(以下、「EF指標」と記す)は、人間活動に伴う生態系サービス(EcoSystem Service、以下、「ESS」と記す)の消費を土地資源の消費面積に換算する指標である。主たる人間活動である企業の活動を、企業の活動を示す指標群を活用してEF指標に変換することで、自然共生社会実現に向けた企業活動の誘導や、相殺活動(生物多様性オフセット)に取り組むことができ、地球全体の生態系保全に寄与することができる。これらを企業活動や人間活動が利用するESSとEF指標がリンクさせた。ESSの定義と具体例をリストアップし、その具体例について企業活動や人間活動として定量的に把握できる値を用いた。例えば、食料のための作物を育てるために必要な農地であれば、一人あたり食料品目の消費量を家計調査統計から求め、その品目における土地生産性等の原単位をかけて足しあわせる作業を行った。調整サービス、文化的サービス、基盤サービスについて原単位を先行研究や大胆な仮定により算出するシステムを既存文献などから調査し、EF指標算出システムとして構築した。エコロジカルフットプリント指標(以下EF指標と記す)は、人間活動に伴う生態系サービス(Eco System Service、以下ESSと記す)の消費を土地資源の消費面積に換算する指標である。企業の活動を、企業の活動を示す指標群を活用してEF指標に変換することにより、自然共生社会実現に向けた企業活動の誘導や、相殺活動(生物多様性オフセット)に取り組むことができ、地球全体の生態系保全に寄与することができる。まずESSの定義と具体例をリストアップした。その際、「電機・電子製造業」「自動車製造業」「建設・住宅業」「農林水産業」「流通業」「不動産業」「金融業」などの業種ごとに利用しているESSの調査を行った。JBIB(企業と生物多様性イニシアティブ)が企業の生物多様性への影響を分析しているが、その内容は製造に用いる原材料と加工に必要なエネルギー、製造プロセスで生じる廃物のみで、不十分であった。各業種の環境報告書に記されている環境パフォーマンス指標を調査し、各業種ごとのESS消費構造を明らかにした。また、「○○の天然水」を使用しているとした場合、使っているサービスはその土地の水という供給サービスだけでなく、その土地全体が持っている調整サービスや文化サービスもある。このため本研究では、ESSの種類と企業活動の関連づけを行った。土地生産性の原単位調査を行った。本研究では、田んぼ1アールからの稲の収穫量を調査し、その結果に基づいて田んぼの土地生産性の原単位を作成した。また、田んぼの地下水涵養量などの調査も行い、田んぼの地下水涵養能力の原単位化を行った。これらの原単位データをもとに、excelベースでのEF指標算出システムのプロトタイプを作成した。当初の計画通り、ESS定義のリストアップ実施した。このとき、業種別にESS利用の特徴を明らかにするなど研究内容は計画より深化した。土地生産性の原単位調査も予定通り、進んでいる。森林の土地生産性調査がデータ収集中だが、EF指標計算システムのプロトタイプも作成し、全体としてはおおむね順調に進展しているといえる。当初の計画通り、ダブルカウントのチェックを進める。「○○の天然水」として、供給サービスだけでなく、調整サービスや文化的サービスの大きさを測定したとしても、実体は一つであり、一つの生態系を多重に評価(ダブルカウント)していることになる。また、田んぼも稲の収穫だけでなく、地下水涵養や、水辺の動植物の生息地の提供などさまざまな役割がある。これらの考え方を有識者ヒアリングも含めて方針を決める。これらをもとに、excelベースでのEF指標計算システムを構築する。まずはexcel上に原単位データベースを作成し、これを参照する形で業種ごとに新しいEF指標を算出できるようにする。

最後に、ケーススタディとして、特定の企業や地域対象にEF指標の算出を、農林水産業、建設業、食品製造業などを対象に、企業のEF指標の算出を試みる。CSRレポート等に公開している情報だけでは不足しているため、企業アンケートやヒアリングを実施することにより、必要な情報を集めて、企業との信頼関係を構築しながらケーススタディーを行う。森林調査の継続実施により昨年度やり残している森林の人間に対するサービスについてデータを収集・整理する。また、有識者にヒアリングやインタビューをしながら、ダブルカウントの処理方針について定める。また、これに関するシンポジウムやセミナー等に参加して情報収集に努める。ケーススタディ実施のために、アンケート調査を実施し、作成したEF指標評価システムのフィージビリティについて確認する。生物多様性や生態系サービスの研究分野は日進月歩であるため、最新の関連図書調査を引き続き行い、情報収集に努める。
新規プロスタグランジンE_2合成酵素の骨吸収性病態への関与とその阻害剤の臨床応用

COX-2と機能的に連関し炎症等の刺激により誘導されてくるPGE_2合成酵素mPGES-1の骨代謝への関与を検討した。マウス初代骨芽細胞培養系において、mPGES-1の発現はIL-1αなどの骨吸収性サイトカインによってCOX-2とともに促進された。mPGES-1アンチセンスオリゴヌクレオチドを培養骨芽細胞に導入してその発現を抑制すると骨吸収性サイトカインによるPGE_2産生、共存培養系での破骨細胞形成の著明な抑制が見られた。続いてmPGES-1KOマウスの解析を行ったところ、発生・成長・繁殖とも正常で、骨組織もWTマウスと有意な差はなかった。そこで、様々な病的負荷モデルを作成した。酢酸腹腔内投与による疼痛刺激、木綿糸背部皮下移植後の肉芽形成などの病的刺激に対してはWTに比し反応性の低下が見られた。さらにコラーゲン抗体カクテル投与による関節炎モデルでは、KOでの関節炎スコアがWTの半分程度に減少し、組織学的に関節破壊も著明に抑制され、膝関節周囲の骨密度の減少率もKOでは抑制された。脛骨骨折モデルでは、術後3週で全例骨癒合したWTに対し、KOでは仮骨形成が乏しく、3週時点で半数が治癒しなかった。それは、軟骨細胞の増殖が抑制されたためと考えられた。骨粗鬆症モデルとして、卵巣摘出モデルおよび尾部懸垂モデルを作成したが、骨密度の減少率に有意な差はなかった。変形性膝関節症モデルでは、関節軟骨の変性にWTとKOで有意な差はなかった。以上より、mPGES-1は炎症性骨吸収、骨折治癒に重要な働きをすることが明らかとなった。mPGES-1欠損による生理的な影響は殆どないことより、mPGES-1阻害剤は従来のNSAIDsやCOX-2阻害剤に比べてより特異性が高く副作用の少ない消炎鎮痛剤・炎症性骨吸収抑制剤としても期待できる一方で、骨折患者への投与は慎重を要すると考えられた。1)我々はまず、骨で発現が確認されているプロスタノイドであるPGE_2、PGF_<2α>、PGI_2、およびトロンボキサンB_2の中でPGE_2のみが破骨細胞形成および骨吸収促進作用を示すことを、マウスの骨芽細胞と骨髄細胞の共存細胞培養および象牙片上での骨吸収窩形成系によって確認した。2)PGESにはcytosolic PGES (cPGES)とmembrane-associated PGES (mPGES)の2種類のアイソザイムが知られているが、mPGESおよびcPGESはともに、マウスのin vivoの骨組織およびマウスから採取した初代骨芽細胞培養系において発現していた。3)mPGESのmRNA・蛋白レベルとも、マウス骨芽細胞培養系においてIL-1α、TNF-α、FGF-2などの骨吸収性サイトカインによって、COX-2の誘導に遅れて促進された。in vivoにおいても、LPS腹腔内注射によって骨組織でのmPGESとCOX-2の発現誘導が認められた。一方、cPGESはCOX-1と同様に恒常的に発現しており、上記の刺激による変化は認められなかった。4)mPGESを特異的に阻害するアンチセンスオリゴヌクレオチドを培養骨芽細胞に導入すると、骨吸収性サイトカインによるPGE_2、産生の抑制とともに、共存培養系での破骨細胞・骨吸収窩形成の著明な抑制が見られ、この抑制は外因性のPGE_2、の補充によって回復した。

以上の検討により、mPGESは骨吸収性の刺激によって誘導され、骨吸収性サイトカインの作用を調節している重要な分子であることが明らかとなった。我々は昨年までのin vitroの培養系における実験で、骨組織に多量に存在するmPGESは骨吸収の重要な調節酵素であることを示した(J Cell Physiol 197 : 348, 2003)。本年度はmPGESノックアウトマウスを作成し、その生理的条件下での検討を行った。まず、ノックアウトマウスはtargeting vectorから相同組換えマウスES細胞を用いて作製した。mPGESノックアウトマウスおよび野生型マウスそれぞれの長管骨および椎体について、まずX線撮影を行い、全体の骨密度を測定、さらにマイクロCTによる3次元レベルでの微細形態学的検討を行った。また、長管骨および椎体について、骨芽細胞、破骨細胞に特異的な組織染色法(ALP染色、TRAP染色)を用いて組織学的検討を行った。また、カルセイン二重標識、Villanueva-Goldner染色を用いた骨組織形態計測を行い骨代謝動態を定量化した。その結果、両マウスの間には有意な差は認められなかった。続いてmPGESノックアウトによる細胞・分子レベルでの異常を検討することを目的として、骨髄細胞単独培養、または骨芽細胞と骨髄細胞の共存培養を様々な刺激条件下でおこない、TRAP陽性多核細胞形成能を測定した。その結果、ノックアウトマウスの培養系では明らかに破骨細胞の形成が抑制されていた。以上より、生理的な条件下ではmPGESは他の因子で代償可能であるが、病的な条件下では骨吸収に重要な役割を果たしている可能性が示された。現在、コラーゲン抗体による関節炎モデル、骨折モデル、尾部懸垂による不動化モデル、卵巣摘出モデルをmPGESノックアウトに作成して、それぞれの病的刺激下での反応を観察している。我々は昨年までの検討で、膜型プロスタグランジンE_2合成酵素-1(mPGES-1)ノックアウトマウスの解析を行い、生理的条件下では明らかな異常を認めないことを明らかにした。本年度は、病的な条件下における骨組織の異常についての解析を行った。まず、酢酸腹腔内投与による疼痛刺激に対してKOではライジング回数がWTの約1/5に減少した。また、木綿糸背部皮下移植後の肉芽形成および血管新生はWTに比べて約50%に減少していた。そこで、コラーゲン抗体カクテル投与によって関節炎を誘発したところ、KOでの四肢関節炎スコアがWTの約40-50%に減少した。関節炎による膝関節周囲の骨密度の減少率はWTでは20%であったがKOでは12%にとどまっていた。骨組織形態計測では破骨細胞数(N.Oc/B.Pm)および吸収表面積(ES/BS)がKOでWTの50-60%に減少していた(すべてp<0.01)。一方、卵巣切除モデルおよび尾部懸垂モデルを作成してWTとKOの間で比較検討したが、骨密度および骨組織形態計測値とも有意な差はなかった。以上より、mPGES-1は、疼痛、炎症のみならず炎症性骨破壊に重要な役割を果たすことが明らかとなった。mPGES-1の欠損は生理的条件下では異常を示さないことより、mPGES-1阻害剤は従来のNSAIDsに比べてより特異性が高く副作用の少ない消炎鎮痛剤・抗リウマチ剤となる可能性が示された。以上の結果は、Journal of Biological Chemistry誌に掲載された(J Biol Chem 279:33684-33695,2004)。
溶液中高分子の単分子鎖直接観察法の開発と応用

我々はこれまでに高分解能電子顕微鏡を用いてナノメータースケールの超微粒子や超薄膜の生成機構、構造、物性、固相反応等の研究を行ってきた。とりわけ有機薄膜の重合過程や反応過程に関する研究においては反応機構に関するこれまでの研究方法では得られなかった新しい多くの知見を見出してきた。しかしながら化学反応の多くは溶液中で起こる事が多く、溶液内に存在する分子のあるがままの姿を直接観察したいという要求がでてきたのも必然の成り行きであった。本研究ではそのような要請に応えるため、高分子等を含む水溶液内での化学反応を直接観察する電子顕微鏡法を開発することを目的として行われた。一般に電子顕微鏡の試料室は高真空に保たれている。そのため試料は完全にドライな状態に置かれ、溶液等は乾燥してしまう。そこで本研究では試料を急速凍結するシステムと極低温試料ホルダーを有する電子顕微鏡を組み合わせることにより試料を溶液中に存在する状態に保ったままで電子顕微鏡観察を行う方法を試みた。すなわち試料高分子を含む溶液を液体プロパンを用いて2000度C/secという高速で冷却する事によって非晶質氷として固定し、そのまま温度を上昇させることなく液体ヘリウム温度に冷やされた電子顕微鏡試料室に移送し観察を行った。この方法によりポリピロールの溶液内化学重合の観察や溶液内超微粒子を保護している水溶性高分子のミセルの構造化過程等の観察に成功した。これらの観察結果は試料を乾燥して観察した結果得られたこれまでの知見とは異なっており、今後本手法は溶液内で起こる現象の本質追究に際して益々重要な研究手法となるものと期待される。とくに化学反応機構の研究には大きく寄与するものと思われる。極低温電子顕微鏡法による氷包埋試料の観察法は有機試料の電子線照射損傷を極力抑制するという効果もあり、高分子結晶の観察や生体物質の観察さらには含水結晶や低温相構造の解析にも非常に有効であるという結果も再確認された。これまでの成果はすでに国際会議や国内会議において発表すると共に英文国際誌にも公表されている。溶液中での構造形態を、電子顕微鏡下でそのまま観察することは不可能であるが、凍結した溶液状態を極低温電子顕微鏡で観察することが可能である。急速凍結されて非晶質となった溶媒は電子線に対してはほぼ透明であるため、その中に浮かぶ高分子鎖を観察することができる。そのためには、溶液を急速に冷却しその状態を保持して電子顕微鏡内に移送し、電顕観察を低温のままで行う方法の開発と、電子線損傷を受けやすい三次元的な高分子鎖の分布像を記録するために、高感度テレビを用いた高速画像収録を行う必要がある。本研究での急速冷凍極低温電顕法は、溶液中における構造形成過程の研究や溶液中での重合反応などの有力な研究手段になるものと期待できる。平成8年度には、1-10msecオーダーで電顕試料を凍結することのできる急速冷凍装置の開発を行い、冷却した試料の状態を変えることなく、極低温電子顕微鏡へ試料を装着できるような手法の開発を行った。また、電顕画像の高速収録と画像処理の研究を進め、高感度カメラでの512x512サイズの画像を収録することと、低照射量下で撮影された画像の量子ノイズ除去の実際的な方法を開発した。更に方法の応用例として、既設の極低温高分解能透過型電子顕微鏡による溶液中の高分子重合過程の観察を試みた。ある界面活性剤を用いたポリピロールの酸化重合においてみられる、サイズのよく制御された球形の高分子形成過程を調べた。

この化学反応の各ステップで急速冷凍した試料について電顕観察を行い、X線小角散乱の結果との対応や相補性について検討した。その結果、このポリピロールの構造形成過程についての一つのモデルを提案することができた。平成8年度には、既設の極低温高分解能透過型電子顕微鏡と組み合わせて使用できる急速冷凍装置を開発した。それにより、非晶質となった溶媒中に浮かぶ分子集合体や高分子鎖を冷凍固定できる事となった。また、写真撮影法と同時に、電顕像を高感度カメラを用いて収録したり、イメージングプレートを用いて電顕像や回折像を撮影する事も可能にした。このような研究状況から出発し、当該年度は溶液中の有機分子集合体の観察を実際的に試みることとした。当該年度においては、棒状分子の溶媒内での集合状態の観察や集合過程の動的な課程の観察を目指した。溶液内での分子集合状態の研究には光やX線を主要な研究手段とした多くの研究が行われてきた。しかし、これらの研究手段では測定可能な構造体のサイズに制限があるが、電子顕微鏡ではナノナーターサイズからミクロンサイズ以上までを同時に測定可能である点に大きな特色がある。従って、例えば、モノマー分子の作る構造体と重合後の高分子の作る巨大な集合体を同時に観察可能である。本年度は特に界面活性剤ミセルの存在する溶液内での金属還元反応を直接観察することを試みた。この反応は、極微金属粒子を作成するための有効な方法であることは広く知られているが、ミセルサイズと金属粒子サイズの実際的な相関は明らかではなかった。そのような化学反応の過程を時系列にそって順次凍結し観察することで、時間的な変化過程を明確にすることや、成分系の異なる系での実験とも比較検討し、これまでとは異なったミセルと金属との相互作用を明らかにできた。その結果は、10年度の電子顕微鏡学会等で発表予定である。本研究では、高分子等を含む水溶液内での化学反応を直接観察する電子顕微鏡法を開発することを目的として行われた。平成9年度においては、水溶液内での化学反応の一つである金属塩の還元反応を観察し、保護剤として用いた高分子等との関連性に重点をおいて金属微粒子形成過程の研究を行った。本研究で開発した急速凍結法と極低温試料ホルダーを有する電子顕微鏡を組み合わせることにより試料を溶液中に存在する状態に保ったままで電子顕微鏡観察を行った。すなわち試料高分子を含む溶液を液体プロパンを用いて2000度C/secという超高速で冷却する事によって非晶質氷として固定し、そのまま温度を上昇させることなく液体ヘリウム温度に冷やされた電子顕微鏡試料室に移送し観察を行った。この方法により、白金酸塩の水溶液を水素還元する場合に水溶液内で起こる白金超微粒子構造形成過程を調べた。金属超微粒子は触媒としての機能性や最近では光機能性にも注目され、構造化の過程について興味をもたれてきている。従来は、保護剤分子の水溶液中での集合体のサイズに依存した金属微粒子が形成されるとの考え方が一般的であった。しかし、様々な溶液について水素還元を行い、その化学反応による構造化過程を本研究の水溶液観察法により直接解析した結果、以下のような微粒子形跡過程が明らかとなった。