hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
室内ナノ粒子の新展開-二次生成ナノ有機エアロゾルの発生・挙動・制御

シックハウス症候群の原因とされる室内化学物質汚染に注目される中,本研究では新たな汚染物質の候補として,室内に存在する揮発性有機化合物(VOC)を出発物質として生成するナノサイズの有機エアロゾル(ISOA : Indoor Secondary nano-sized Organic Aerosol)に着目した。その機構及び健康影響について文献調査,実験・フィールド測定と数値計算から総合的に検討し,室内空気環境における新しい汚染メカニズムの解明を行った。住宅においては,防虫剤で使用されているp-Dichlorobenzene濃度は高い状況であることから,この物質のオゾン, UV照射による二次粒子生成について検討し,オゾンと反応して粒子化するd-Limoneneとは異なる粒子生成機構が存在することを解明した。本年度は研究初年度であり,各担当は主に実験装置の設計・製作や予備的な測定を行った。具体的には,発生評価担当では,気流性状の異なる汚染物質発生量測定用のチャンバ(容積1m^3)を製作し基本性能の評価を行った上で,レーザープリンタからの超微粒子(UFP)の発生量が気流性状により大きく変化することが明らかにした。また,ISOA生成過程を模擬するためのPTFE製のチャンバ(容積2m^3)を製作し,ガス状物質および粒子の濃度減衰特性を調べた。次に,フィールド測定担当では,予備調査として大学や住宅,事務所の23件でUFPの個数濃度やVOC(揮発性有機化合物)濃度の実測を行ったが,特徴的な傾向を見出すまでに至らなかった。さらに,様々な家庭用品から発生するVOCに着目し,ガスバッグでのオゾン添加実験と実際の部屋でのVOC暴露実験を行い,特にワックスリムーバーを使用した際に顕著なUFP濃度の上昇が観察された。次に,捕集除去技術担当では,空調機のエアフィルタ(粗塵用および中性能)のUFP捕集性能を調べるため,ろ材捕集性能評価装置を製作し,実際の事務所ビルに使用されている未使用のエアフィルタろ材と使用中のフィルタの捕集効率を比較した結果,使用履歴により捕集効率が大きく異なることがわかった。次に,挙動予測・疫学的評価担当では,ISOA生成初期段階での反応を素過程ごとに最適な計算手法を調査し,その適用可能性を調査した。さらに,ISOAの健康影響を評価する上で,主に工業用材料のUFPを対象とした毒性評価の文献調査を行った。2年目となる本年度では,各担当が担当する実測および実験,解析等を進めた。まずフィールド測定担当では,窓側に紫外線(UV)ランプを設置した模擬住宅居室内に,昨年度ガスバッグ試験で粒子生成が確認された家庭用品を使用条件に近い形で設置し,(オゾン(O_3)添加+UV照射)の条件および(NO_x添加+UV照射)の条件で実空間スケールでのISOA生成実験を行った。その結果,O_3添加のみで粒子体積濃度の増加が見られ,さらにUV照射を行うことで粒子生成が促進されることが示された。また,(NO_x添加+UV照射)の条件でも新たな粒子の生成が確認された。さらに,12月に実際の住宅居室で行った実測では,ガスレンジ燃焼ガスに含まれるNO_xを添加することで,自然光照射下でも家庭用品由来のVOCからISOAが生成することを確かめられ,ISOA生成におけるNO_x存在下でのUV照射による反応経路の重要性が明らかになった。発生評価担当では,家庭用品から発生する主なVOCの単成分蒸気をガスバッグに封入し,(O_3照射のみ)と(O_3照射+UV照射)の条件で粒子生成に関するVOCのスクリーニングを行った。一方,大型ガスバック試験ではVOCの光酸化反応における核粒子の影響について調べた。また,レーザープリンタから発生する全VOCおよび粒子中のVOCの定性・定量分析を行った。次に,捕集除去技術担当では,超音波霧化による超微粒子の捕集除去の予備実験を行った。挙動予測担当では,ISOAの成長過程における凝集成長のモデル化を検討した。一方,疫学的評価担当では,昨年度に引き続きISOAの健康影響を評価する上で,主に工業用材料のUFPを対象とした毒性評価の文献調査を行った。最終年度となる本年度では,各担当が昨年度までの課題や問題点を踏まえて,担当する実測および実験,解析等をさらに進めた。まずフィールド測定担当では,NO_xの供給源としてNOおよびNO_2を充填したガスボンベを用い,さらに模擬住宅居室の測定では,紫外線ランプのUV照度を上げるため,直接UV光が室内空気の照射されるようにした。さらに,ISOA(室内二次有機エアロゾル)中の炭素成分としてEC・OC以外に水溶性有機炭素(WSOC)を加えた。実測の結果,総粒子体積濃度の顕著な増加が見られたのは,防虫剤を使用しNO_xを間欠的に供給した場合であった。

一方,ISOA中のOCおよびWSOC濃度については,防虫剤および芳香剤の双方で顕著な増加が見られた。発生評価担当の小型ガスバッグ試験では,純物質を用いたガスバッグ試験においても,防虫剤の主成分であるパラジクロロベンゼンおよび芳香剤の有効成分であるリモネンにおいて,NO_x添加およびUV照射で明らかにISOAの生成が確認された。さらに,パラジクロロベンゼンではUV照射のみでも粒子が生成された。一方,大型ガスバック試験では,VOCの光酸化反応で生成する粒子の組成をAMS(エアロゾル質量分析計)で分析し,UVランプ以外に蛍光灯を照射することでカルボン酸への酸化が進行することがわかった。また,シロキサン蒸気と水蒸気を用いてレーザープリンタからの粒子生成を模擬することを試みた。次に,捕集除去技術担当では,超音波霧化静電除去装置の改良を試みた。疫学的評価担当では,超微粒子のどのような特性が生体影響に関与するのか,およびSOAの毒性学的知見について調査を行った。挙動予測担当では,ISOAを生成するとされるリモネンとパラジクロロベンゼンのO_3による酸化反応に関する量子化学計算を行った結果,反応経路および反応生成物を予測できることがわかり,昨年度行った生成粒子の自己凝集成長モデルを組み合わせることで,ISOAの挙動予測が可能となる見通しが立った。
インクレチン関連薬は根尖性歯周炎と辺縁性歯周炎の発症機序に影響を及ぼすか？

現在、日本には約900万人の糖尿病患者(糖尿病が強く疑われる者、及び糖尿病の可能性を否定できない者を含む)がいると言われ(平成24年度国民健康・栄養調査報告)、糖尿病に対してお薬の治療を受けている患者さんにはインスリンの注射を受けている人と飲み薬を服用している人がいますが、飲み薬において約8割の患者さんが服用しているものがインクレチンというお薬です。このお薬には糖尿病の状態をよくするだけでなく様々な作用(腎臓を守る作用や心臓を守る作用など)があります。今回、このお薬に歯周病や歯の神経の炎症を抑える作用が期待できる実験結果を見いだしました。本研究は、新しい糖尿病治療薬であるインクレチン関連薬が、根尖性歯周炎や辺縁性歯周炎の発症や進行に対して、どのような影響を及ぼすかについて明らかにすることを目的としている。本年度は、ヒト歯根膜細胞を用いて、培養系における炎症性サイトカインの産生に対するインクレチン関連薬の影響について検討した。■研究方法:1)ヒト歯根膜細胞を腫瘍壊死因子(TNF-α)を含む培地で培養し、誘導されるインターロイキンー6(IL-6)の産生をELISA法で解析した。2)上記培養系において、インクレチン関連薬の一つである、glucagon-like peptide (GLP)-1受容体作動薬:リラグルチドの前処理あるいは共存刺激によって、ヒト歯根膜細胞の産生するIL-6産生に対してどのような影響を及ぼすかについて検討した。■結果と考察:本年度の解析より、ヒト歯根膜細胞はTNF-αの刺激でIL-6の産生が誘導されるが、リラグルチドの前処理+共刺激によりその産生は抑制されることを明らかにした。現在、インクレチン関連薬がヒト歯根膜細胞の炎症性サイトカインの発現に対して、どのように関わっているかについての詳細な報告はほとんど見られない。本年度の研究結果は、GLP-1受容体作動薬が、抗炎症作用を有することを示唆するものである。糖尿病の治療において用いられるインクレチン関連薬のうち、GLP-1受容体作動薬は辺縁性歯周炎や根尖性歯周炎における炎症状態を改善する可能性を示した。本研究は、現在、2型糖尿病の患者に対して最も使用されているインクレチン関連薬が、根尖性歯周炎や辺縁歯周炎の発症メカニズムや進展に対して、どのような影響を与えるかについて明らかにすることを目的としている。本年度はヒト歯髄細胞を供試し、培養系における炎症性サイトカインの産生に対するインクレチン関連薬の影響について調べた。■研究方法:1)ヒト歯髄細胞をPrevotella intermedia-LPSで刺激し、産生されるインターロイキン-6 (IL-6)の量をEnzymed Linked Immunosorbent Assayで測定した。2)上記培養系において、インクレチン関連薬の一つである、glucagon-like peptide (GLP)-1受容体作動薬:エキセナチドの前処理あるいは共存刺激によって、ヒト歯髄細胞の産生するIL-6に対してどのような影響を与えるかを調べた。■結果と考察:本年度の解析より、ヒト歯髄細胞はP. intermedia-LPSによってIL-6を産生するが、エキセナチドの共存刺激によって濃度依存的にその産生を抑制することを明らかにした。インクレチン関連薬がヒト歯髄細胞の炎症性サイトカインの発現に対して影響を与えるという報告は現在、ほとんど為されておらず、本年度の研究結果は、エキセナチドが抗炎症作用を有することを示唆するものであり、GLP-1受容体作動薬の新たな膵外作用を提示するものである。現在、その詳細な機序を明らかにしつつあるが、糖尿病治療薬であるインクレチン関連薬が歯髄炎や根尖性歯周炎を治癒の方向へ向かわせる可能性を示した。本研究は、糖尿病患者(2型)に対して、最も使用されているDipeptidyl peptidase (DPP)-4阻害薬およびGlucagon-like peptide (GLP)-1受容体作動薬からなるインクレチン関連薬が、歯周炎の発症機序あるいは増悪機序に対して、どのような影響を与えるかについて網羅的に明らかにすることを目的としている。■研究方法:1)ヒト歯肉線維芽細胞をPrevotella intermediaよりフェノール温水法にて抽出したリポポリサッカライド(LPS)で刺激し、同細胞からのインターロイキン(IL)-6の産生量をEnzymed Linked Immunosorbent Assay (ELISA)で測定した。2)1)で示した培養条件において、GLP-1受容体作動薬(エキセナチド、リラグルチド、リキシセナチド)の前処理によって、ヒト歯肉線維芽細胞において産生されるIL-6がどのような影響を受けるかを調べた。■結果と考察:P. intermediaのLPSはヒト歯肉線維芽細胞に対してIL-6の産生を誘導するが、リキシセナチドはその産生を抑制することを明らかにした。現在、他の歯周組織構成細胞(歯根膜細胞や歯肉上皮細胞)における反応を検討しているが、GLP-1受容体作動薬が歯肉線維芽細胞の炎症性サイトカインの発現に対してどのような影響を与えるかという報告は現在ほとんど見られない。本年度の研究結果はリキシセナチドが抗炎症作用を持つことを示唆するものであり、GLP-1受容体作動薬の新たな膵外作用を示唆するものである。今後、ヒト歯肉線維芽細胞におけるGLP-1受容体の発現についても解析を行う予定である。

現在までに、ヒト歯肉線維芽細胞、ヒト歯髄細胞とヒト歯根膜細胞における炎症性サイトカイン等の産生に対して、インクレチン関連薬であるエキセナチド、リラグルチドと新しくリキシセナチドがどのような影響を与えるかについて網羅的に解析を行ってきた。■ヒト歯根膜細胞における作用:ヒト歯根膜細胞は炎症惹起物質の一つである腫瘍壊死因子(TNF-alpha)の刺激でIL-6を産生するが、リラグルチドの前処理+共刺激によってその産生は抑制されることが明らかとなった。■ヒト歯髄細胞における作用:感染根管内に存在するPrevotella intermediaのLPSを供試した。P. intermediaのLPSはヒト歯髄細胞においてIL-6の産生を増強するが、エキセナチドの共存刺激によって濃度依存的にその産生を抑制した。上記の解析結果に今年度のヒト歯肉線維芽細胞における結果を合わせると、ヒト歯周組織構成細胞の一部と歯髄細胞において、GLP-1受容体作動薬は、少なくとも炎症性サイトカインの一つであるIL-6の産生に対して抑制的に作用することが示唆された。本研究はヒト歯周組織構成細胞や歯髄細胞の炎症発症機序に対してインクレチン関連薬がどのような影響を与えるかについて網羅的に明らかにすることを目的としており、口腔のいくつかの炎症性疾患に対するGLP-1受容体作動薬の抗炎症性作用が期待できるかもしれない。■研究方法:1)ヒト歯肉線維芽細胞、ヒト歯根膜細胞およびヒト歯髄細胞を用い、腫瘍壊死因子(TNF-α)で刺激し、産生されるインターロイキン(IL)-6の量をEnzymed Linked Immunosorbent Assayで測定した。2)GLP-1受容体作動薬1リラグルチド(商品名:ビクトーザ)2エキセナチド(商品名:バイエッタ)3リキシセナチド(商品名:リキスミア)4デュラグルチド(商品名:トルリシティ)3)1)の培養系において2)に挙げたGLP-1受容体作動薬の前処理あるいは共存刺激によって、TNF-αが誘導したIL-6産生に対して与える影響を検討した。■結果と考察:1)新しいGLP-1作動薬であるデュラグルチドは、ヒト歯髄細胞とヒト歯肉線維芽細胞において、濃度依存的にTNF-αが誘導するIL-6産生を抑制することを明らかにした。新しいGLP-1受容体作動薬であるデュラグルチドがヒト歯髄細胞およびヒト歯肉線維芽細胞の炎症性サイトカインの発現に対して影響を与えるという報告はほとんどされていない。デュラグルチドは、改変型ヒトGLP-1と改変型ヒトIgG4のFc領域との融合糖タンパク質であり、培養系に含まれるDPP-4による酵素的分解作用に対して抗ったものと考察される。本年度の研究結果はデュラグルチドが歯髄炎や辺縁性歯周炎に対する抗炎症作用を有する可能性を示唆するものであり、GLP-1受容体作動薬の有益な新規の膵外作用を提示する。現在、日本には約900万人の糖尿病患者(糖尿病が強く疑われる者、及び糖尿病の可能性を否定できない者を含む)がいると言われ(平成24年度国民健康・栄養調査報告)、糖尿病に対してお薬の治療を受けている患者さんにはインスリンの注射を受けている人と飲み薬を服用している人がいますが、飲み薬において約8割の患者さんが服用しているものがインクレチンというお薬です。
20世紀独米金融・経済関係の研究1914年～1953年

20世紀のアメリカとドイツの外交関係が対立・親和を相互に繰り返すことの原因・理由をとりわけ両国の経済的相互依存関係の角度から追跡する本研究目的にとって、米独の産業的相互依存関係と金融的相互依存関係の両者の分析が不可欠である。平成30年度においては、当初、金融的相互依存関係の分析を先行する予定であったが、なお産業的相互依存関係の分析にやり残しが見つかり、かつ産業的相互依存関係の具体的な対象についての重要資料がドイツ自動車企業ダイムラー社に所属するメルセデス=ベンツ・クラシック文書館に所蔵されているのが見つかった。それは当時のダイムラー=ベンツ社の「メルセデス=ベンツDB601航空機エンジン」の開発および生産に関する独米間の国際的技術交流の資料であった。さらに同航空機エンジンは第二次世界大戦期において日本企業がライセンス生産を行なっていたので、日独間の国際的技術交流も視野に入って来た。そこで、平成30年度においては、まずDB601航空機エンジンに関する国際的技術交流を示す資料を日本国内の国立国会図書館、岐阜かかみがはら航空宇宙博物館、防衛研究所(戦史研究資料センター)、及び川崎重工業明石工場資料室において収集した後、ドイツ・シュツットガルト市にあるメルセデス=ベンツ・クラシック文書館において収集することを実行した。その結果、DB601航空機エンジンに関する独米間および日独間の国際技術交流を解明するための重要資料が多数収集された。独米間の経済的相互依存関係のうち、産業的相互依存関係の分析を先行し、その後金融的相互依存関係の分析に進むことを意図しているが、産業的相互依存関係に関する重要資料が続々発見されている。また第二次世界大戦期の独米間の経済および技術関係のみならず、同時期の日独間の経済および技術関係が視野に入って来た。それ故独米および日独間の経済および技術関係の資料収集と分析を続けている。従って平成30年度から令和元年度にかけて、引き続き独米間とさらには日独間の産業的相互依存関係資料収集を行なうとともに金融的相互依存関係についての資料収集および分析に進むことになると予想される。20世紀米独経済関係のうち産業的相互依存関係の継続的分析を続けるとともに令和元年度からは金融的相互依存関係に関する資料収集および分析を行なうため、本年度はドイツの公的文書館およびアメリカ国立公文書館において資料収集する予定である。ほぼ予定通りの使用額であるが、1万円余りを翌年度に残すことになった。
疲労き裂伝ぱ抑制機能を持つ部材の開発について

疲労き裂の伝ぱによってこれまでに多くの破壊事故が生じている。従って、疲労破壊事故を未然に防ぐには,き裂の発生を検出することが重要である。また,それと同時に発生したき裂の進展を遅らせることや阻止することも重要であると思われる。本研究では,部材の加工形状,複合化等によって,き裂の進展を遅らせる(抑制する)ことができるかどうかについて検討した。まず,き裂が進展する方向に溝を設けた試験片を用いて板厚の急変によってき裂伝ぱ速度が抑制できるかどうかについて検討した。その結果,き裂伝ぱ速度は溝の前で加速し,溝を通過した後に減速することがわかった。しかし,平均的なき裂伝ぱ速度は溝の配列や深さによって異なった。1つの溝を加工した試験片では,溝のない試験片の場合を基準にした場合,溝の深さを板厚の6割以上にした場合に基準より寿命が長くなった。このことから,板厚を急に変化させた場合にはき裂伝ぱが抑制できる場合があることが期待できることがわかった。そして,この理由としては,き裂先端に過大な応力が単発的に加わり,圧縮の残留応力が生じたことが考えられた。また,密接して溝を加工した場合は溝の深さにかかわらず,き裂伝ぱ寿命は基準の場合より長くなることはなかった。この場合には溝による応力集中の干渉とき裂先端に複雑な変動応力が加わるため,き裂伝ぱが加速することが考えられた。き裂のある板とない板を貼合わせた場合には,最終的に試験片が分断するのを防ぐ効果はあったが,き裂伝ぱそのものは1枚の板の場合と大差がなかった。また,局所的に試験片の硬さや組織を変化させた場合には,き裂伝ぱ方向にその変化した部分がある場合にき裂伝ぱ速度が抑制されることがわかった。以上のことから部材の加工法等に工夫をすることによってき裂伝ぱ速度が抑制できる可能性があることがわかった。平成7年度の実験では断面形状を変化させた試験片と局所的に塑性加工を施した試験片におけるき裂伝ぱ挙動を調べ、それらの試験片におけるき裂伝ぱの抑制効果を検討している。試験片の断面形状を変化させた場合については、平板試験片を用いて周期的に板厚を変化させた場合と一箇所のみ急に板厚を変化させた場合について検討した。実験を行った範囲では、周期的に板厚を変化させた場合にはき裂伝ぱの抑制効果はあまり期待できなかった。それに対して、板厚を急変させた場合、板厚の半分以上に局所的に板厚を変化させるとき裂伝ぱ速度が明らかに遅延し、き裂伝ぱが抑制された。局所的に塑性加工を施した試験片ではき裂の伝ぱ方向が変化し、それに伴ってき裂伝ぱ速度が遅延し抑制効果がみられた。以上の結果から、疲労き裂の伝ぱは試験片断面形状や局所的な塑性加工によって抑制できる可能性があることがわかった。一般的な板材の疲労疲労き裂伝ぱ試験は一様な板厚と断面全体でほぼ一様な機械的性質を持った試験片について行われている。それらの試験片では破壊力学パラメータである応力拡大係数がほとんどの場合においてすでに算出されている。しかし、本研究のように板厚を変化させた板材や局所的に塑性加工した試験片では応力拡大係数が未知である。そこで、本研究では実験的に応力拡大係数を算出して検討した。その結果、き裂伝ぱ速度の変化に伴って応力拡大係数が変化するという結果が得られた。

また、本実験結果から、実用上の問題としては、き裂伝ぱ速度を抑制する材料としては複合材料がより適切であると考えられる。そのため、そのような複合材料を設計するための基本となるような実験をこれから行っていく必要があると考えている。疲労き裂の伝ぱによってこれまでに多くの破壊事故が生じている。従って,疲労破壊事故を未然に防ぐには,き裂の発生を検出することが重要である。また,それと同時に発生したき裂の進展を遅らせることや阻止することも重要であると思われる。本研究では,部材の加工形状,複合化等によって,き裂の進展を遅らせる(抑制する)ことができるかどうかについて検討した。まず,き裂が進展する方向に溝を設けた試験片を用いて板厚の急変によってき裂伝ぱ速度が抑制できるかどうかについて検討した。その結果,き裂伝ぱ速度は溝の前で加速し,溝を通過した後に減速することがわかった。しかし,平均的なき裂伝ぱ速度は溝の配列や深さによって異なった。1つの溝を加工した試験片では,溝のない試験片の場合を基準にした場合,溝の深さを板厚の6割以上にした場合に基準より寿命が長くなった。このことから,板厚を急に変化させた場合にはき裂伝ぱが抑制できる場合があることが期待できることがわかった。そして,この理由としては,き裂先端に過大な応力が単発的に加わり,圧縮の残留応力が生じたことが考えられた。また、密接して溝を加工した場合は溝の深さにかかわらず,き裂伝ぱ寿命は基準の場合より長くなることはなかった。この場合には溝による応力集中の干渉とき裂先端に複雑な変動応力が加わるため,き裂伝ぱが加速することが考えられた。き裂のある板とない板を貼合わせた場合には,最終的に試験片が分断するのを防ぐ効果はあったが,き裂伝ぱそのものは1枚の板の場合と大差がなかった。また,局所的に試験片の硬さや組織を変化させた場合には,き裂伝ぱ方向にその変化した部分がある場合にき裂伝ぱ速度が抑制されることがわかった。以上のことから部材の加工法等に工夫をすることによってき裂伝ぱ速度が抑制できる可能性があることがわかった。
日欧教育の質保証と効率性に関する研究

この調査は、ドイツを中心としたヨーロッパ諸国における教育政策の動向を把握・分析した。今日の教育政策NPM(ニュー・パブリック・マネジメント)の影響を受けて、教育投資に対する効果が求められている。主な教育政策は、就学前教育の重視、学校改善を進めるための学校外部評価、教育の効果を高めるための教師教育改革、大学における質保証と国際的共通化である。ヨーロッパ諸国では0歳児からの教育機会の保証に力点が置かれている。学校教育では、子どもの多様性に応じた柔軟な教育システムへの改革が進められている。学校外部評価は、学校改善を進める良い機会となっている。教師教育では、実践重視の養成が行われている。平成25年度は、以下の研究を進めた。1.日本における教育の質保証について、教育財政、学校評価及び教員の資質能力の育成を中心に文献調査を進めた。学校評価では、神奈川県及び横浜市の学校第三者評価者として実際の評価に関わった。教員の資質能力については、国立大学教員養成学部・大学の養成課程とドイツのそれとの比較を行い、論文を執筆した。2.ドイツを中心としたヨーロッパの教育政策について、EUやOECDといった国際的組織の政策動向を分析した。その上で、平成25年9月及び平成26年2月にドイツの教育関係機関や学校を訪問し、現地調査を実施した(ベルリン市教員ゼミナール、ドイツ国際教育研究所、ベルリン自由大学教師教育センター、ケルン大学、ミュンスター大学、ニュルンベルク市ギムナジウム、マクス・プランク教育研究所、ベルリン市基礎学校、職業教育センター等)。3.その成果の一部を日本教育経営学会及び日本教育行政学会において発表した。成果の一部を中間報告書として平成25年9月に取りまとめた。内容は、主要国(イギリス、ドイツ、アメリカ、ニュージーランド等)における学校教育の質保証について、学校評価及び教員の資質能力の向上について、政策動向を示した。その上で、これら各国の政策動向に共通する今日の教育政策の傾向を俯瞰した。更に研究の成果の一部を日本教育行政学会年報、玉川大学教育学部紀要、玉川大学教職大学院研究紀要に論文としてまとめ、公表した。1.文献調査と現地調査による研究枠組みの確立。先行研究は、学力向上施策として、(1)学校の自助努力(教員の能力開発を含む)、(2)学校と行政機関、大学・企業の緩やかな連携による教育基盤整備、が重要であることを示してきた。学校自己評価はあまり進まず、学校外部評価による刺激が必要であった。これらの点は研究代表者の科研費中間報告書(2011)等で指摘してきたところである。しかし、幾つかの国・州で学校外部評価政策はすでに縮小局面に移っていることが確認できた。その主要な要因は、財政的負担である。そのため、各州政府は、学校支援措置、教員の能力開発へと政策重点を移している。ドイツ語圏諸国等でも、(1)に該当する教員研修の重要性等が増していることが確認できた。教員の能力開発は各国共通の課題である(『日本教師教育学会年報』2008年の吉岡真佐樹論文他)。スイスでは2000年代以降、教育大学改組が行われているが、その学修課程分析は、日本ではあまり行われておらず、分析を進める必要がある。ドイツでもボローニア過程において、養成課程の再編が行われ、実習重視が明確になっている。とりわけ、教員の能力開発は、ドイツ各州で重要性を増している。現地調査を実施した、ベルリン市、ノルトライン・ヴェストファーレン州等では、大学の養成段階におけるモジュール化が進んでいる。教員のコンピテンシー・モデル作成が各州で進んでいる。それは常設各州文部大臣会議(KMK)の決議に基づくものである。しかし各機関の連携はあまり進んでいない。2.学力向上政策及び就学期における学校以外の支援政策の調査を実施した。ドイツ語圏では半日学校から終日学校へと学校の機能拡大が進められて、その結果が検証されつつある(Holtappels等)。終日学校導入は、各州政府における相違が少なくない。3.国内では、上越市の学校における教師教育モデルを分析した。各国は、学校教育の質保証を行うために、学校外部評価、教員の能力開発、就学前教育の重視を中心とした教育政策を展開している。研究代表者が主に分析を進めてきたドイツにおいては、16州それぞれに教育政策が異なり、学校評価や行政評価の組織や手法も異なっている。イギリスやオランダ、そしてドイツ・ニーダーザクセン州のような学校外部評価先進国は、学校外部評価の縮小と個別学校の支援プログラム重視に教育政策を転換していった。一方、2010年代に入り、ベルリン市(都市州)やザールラント州のように、学校外部評価の充実が、学校教育効果を高めるとして、外部評価の充実を進める州もある。

こうした相違は、1学校改善を実施するために、学校外部評価により、各学校はある程度課題を把握しており、改善を進めるための支援をより重視すべきと考えるのか、2各学校が課題を認識し、自己改善を進めるための契機となることを意図するのか、によって異なってくると考えられる。前者はすでに学校外部評価を少なくとも一度は終え、二巡目以降に進んでいる国に多い。こうした国では、学校外部評価に多くの資源を投入するよりも、外部評価は前回の課題指摘事項が改善されたのかを確認する程度の軽減を図っている。その上で、学校教職員が必要な改善のための研修等の支援に資源を投入しているといえる。一方、後者の国では、各学校の課題を関係者が共通認識することを重視していると考えられる。ドイツの多くの州は、後者に属する。とりわけ、教育の質保証のために、授業方法の改善が進展しているのかどうかが学校外部評価のポイントとなっている。つまり、学校外部評価が授業改善を中心とした学校改善を進めるために有益であると判断しているといえる。教員の能力開発は、教員養成段階における実習の重視と、研修機会の保障という形で現れている。就学前教育は、0歳から3歳未満も重要な対象となってきた。比較教育学ドイツにおける教員養成改革については、ほぼ把握することができた。教員養成段階における実習の重視(理論と実践)、モジュールによるコンピテンシーを基盤とした養成、財政的要因による試補制度の短縮化、等の実態を把握した。また、最終年度に調査を深めることを予定している学力向上政策の概要を整理し、基礎学校、ギムナジウム、職業教育センター等を訪問調査することによって、教育の個別化とインクルージョンが重要課題であることを明らかにできた。これによって、最終年度の最終報告書の構成が固まってきた。日本では、教育の費用対効果をどのように考慮しながら、学力向上を図ろうとしているのかを、ヨーロッパ諸国の流れと比較すると、個別化、インクルージョン政策が遅れていることがほぼ確実となってきた。1.学校外部評価を基盤とした質保証政策の停滞傾向を確認することができた。シュレスヴィヒ・ホルシュタイン州における学校外部評価の廃止は、財政的問題であることが判明した。また、バーデン・ヴュルテンベルク州でも学校外部評価を継続するかどうか、議論があることが明らかになった。しかし、実施を継続している州は、その効果を認めている。学校外部評価の導入段階から、その効果・効率性へと研究・政策の主題が推移してきていることを解明できた。2.学校の質保証政策の重点は、学校外部評価政策から教員の質向上政策へと移ってきている。教員の質向上政策が重視されてきていることが確認できた。教員養成段階におけるコンピテンシーを基盤としたモジュール化、実践力をつけるための実習と大学の授業の関係性強化、という傾向が看取できる。更に、ドイツの教員養成では、大学修了後に試補制度が置かれているが、従来はその関係が断絶的であった。今回調査を行ったハンブルク市では、そうした教員養成関係機関の連携を図るための組織が設置され、関係者が連絡を取り合うようになってきていることが確認できた。
並列索引構造の形式検証

並列データ構造の検証作業にとりかかった。具体的には、証明士を雇用した上で、並列データ構造の一つである並列キューについて、証明検査器Coqの中にモデルを作った。すなわち、証明検査器Coqに解釈できる形式で共有メモリによる仮想並列計算機を実装し、この並列仮想計算機で実装できる並列キューを実装し、さらにこの並列キューが直列可能性という性質を持っていることを証明するために必要な補題を洗い出した。これは、並列キューが正しい理由についての人間の直観を、機械に読める形式に書き写したことに相当する。実は、直列可能性を主張するために、並列ではない版のキューも実装して、並列版と並列ではない版のキューの動作を比較した。また、並列データ構造の使い道の一つのデータベースを検証する際にもっとも重視するべきなのは、ソフトウェアの中でも悪意ある外部からの攻撃にさらされる入力解釈の部分であるので、検証つき可逆読み書き器用の証明ライブラリを作成した。可逆読み書き器は、書いて読むと元に戻るという性質がある、文字列の書き出し器と読み込み器の組である。例として関係データベースの問い合わせ言語であるSQLの一部について、可逆読み書き器を作成し検証した。他に、部分構造論理の一つであるアーベル論理を並列計算に応用するという、2013年3月にPLACESというワークショップで発表した内容についてのpost-proceedingの原稿を書き、再度の査読を受け、掲載された。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
虚血脳修復におけるグリア細胞分泌型セリンプロテアーゼの発現と機能解析

虚血脳修復過程における分子生物学的手法を用いた解析により、主に蛋白質分解酵素、セリンプロテアーゼの遺伝子レベルでの変化につき実験を行った。培養細胞に低酸素負荷を加え、tissue plasminogen activator(tPA)の変化、我々がクローニングした新規r-gspのmRNAは低酸素後に増加傾向を示し、ラット中大脳動脈領域梗塞モデルを用いて、虚血側および非虚血側の梗塞部とペネンブラ部、海馬を取り出し、mRNAのr-gspおよびtPAの変化をRT-PCR法にて解析した。その結果、虚血側と非虚血側の梗塞周辺部でtPAのmRNA増加を観察し、この変化は数日間継続した。またグリア細胞の分化が誘導される時に上昇するr-gspのmRNAは虚血側において上昇する傾向を示した。以上の結果より脳虚血後の変化として従来より指摘されていたプロテアーゼの変化に加え、細胞の再構築に関わる遺伝子群がこの病態の修復過程に関与している可能性が推察されたため、さらに詳細な検討を進めている。グリア系細胞株に対する分化誘導実験系を用い、mRNA fingerprinting法にて未知複数の遺伝子をスクリーニングすることにより、グリア細胞の生物学的特性に関与する遺伝子の探索を試みた。ラットC6細胞およびヒトA172細胞をdibutyryl cyclic AMPおよびtheophyllineにて分化誘導し、経時的にtotal RNAを抽出した。このときS100proteinおよびGFAP mRNAの発現量の変化を分化誘導の指標とした。mRNAfingerprintingには主にmRNA fingerprinting using arbitarily promed PCR (RAP)法を用いた。すなわち標識したarbitrary primerにてsingle primer PCR(anealing;37°C2回、50°C39回)を行い、これをsequencing gelで分画し発現量の変化したバンドをsubcloningした。発現量の変化をNorthern blottingで再確認した後、cDNA fragmentをsequenecing,homology researchした。ラットC6細胞を用いた実験ではRAP法により約600本のバンドを観察し、4個の分化誘導関連遺伝子を同定した。うち2個は既知のものであったが、他の2個はrabit dystrobrevinおよびhamster complement Cls proteaseと高い相同性を示す新規遺伝子であった。この結果をさらにラット脳虚血モデルに応用した。ラットの頚動脈より4-0ナイロン糸を挿入し4時間の低脳血流状態を作り、この脳より両側の海馬を取り出しmRNAを抽出して上記プローブを用いて虚血時間におけるこれら遺伝子群の発現等の変化を測定している。虚血あるいは低酸素負荷後のグリア細胞の細胞応答に関し、膜脂質情報交換酵素ホスホリパーゼDアイソザイムのmRNA量変化と活性変化を中心として解析し、さらに新規遺伝子(病態に関与する)のクローニングを試みた。1) in vitro実験系;C6細胞に低酸素負荷後、高O_2を与え、虚血再潅流(O_2ストレス)モデルにしセリンブロテアーゼ発現変化を調べ、低酸素負荷によりmRNAは増加傾向を示した。2) in vivo実験系;ラット中大脳動脈虚血再潅流モデルの虚血病巣のセリンプロテアーゼのmRNA発現量を調べた結果、これは梗塞巣周辺に上昇していた。3)新規セリンプロテアーゼのゲノムDNAのクローニング;新規セリンプロテアーゼの5'側の転写調節領域をクローニングした。その結果、虚血脳よりのmRANは非虚血脳に比べ数十種類の遺伝子変化を認めた。またその一つであるグリア細胞分化誘導後に上昇する遺伝子r-gspは虚血脳修復過程に上昇傾向を示した。
理科教育における自己評価の「問い」を活用した学習・授業改善方法の開発研究

平成30年度は、平成29年度に引き続き,OPPA論を中心に,自己評価による学習・授業改善において重視すべき要素とその構造の解明において,特に,自己評価による資質・能力の育成に注目して取り組んだ。具体的には、次の3点である。(1)OPPA論における3つの「問い」の機能とその効果の理論的解明:提唱者である堀哲夫の言説に基づき,メタ認知を促す効果的な問いについてその機能と効果を,理論的な側面から詳細に分析した。(2)OPPA論を活用した実践事例の調査:OPPシートにおける「問い」について,これまで行われてきた実践事例の成果と課題を整理し,授業における「問い」の機能と効果について詳細に分析を行った。(3)協力校での開発研究:上記の成果を踏まえ,研究代表者および分担者が協同で授業研究に取り組んだ。具体的には,埼玉県春日部市立八木崎小学校において,全教員がOPPA論を活用した理科(1,2年生は生活科)の授業づくりを行った。具体的には,OPPシートを活用して,授業改善の効果を検証した。さらに,授業検討会において「教師用OPPシート」を活用し,研修会の在り方の改善に活用した。また,伊奈町立伊奈中学校,熊谷市立成田小学校などで講演を行うと同時に,情報を収集した。さいたま市立大宮東小学校においては,授業検討を行った。以上については、「第3回OPPA研修会」を開催し、その成果を発表すると同時に、ワークショップ形式でそれらを検証した。また、小・中・高等学校、教員養成系大学においてOPPA論における自己評価の機能と効果について,日本理科教育学会,教育目標・評価学会などにおいて、これらの研究成果をふまえた学会発表を行った。本研究では,理科教育における自己評価の「問い」を活用した学習・授業改善方法の開発を行うことである。今年度は,OPPシートにおける3つの問いの機能とその効果について,その理論的な考察とともに,実践事例を分析することで,理論と実践の両面から研究を推進することができた。自己評価における「問い」について,資質・能力の育成と,教師の授業改善という視点から,理論と実践の両面から研究を行う。平成31年度は、本研究の最終年度に当たるため、これまでの研究成果を国際学会(WALS2019),および,第4回OPPA研修会を開催し,そこで発表・検証する予定である。また,これまでの研究成果を,総括する書籍を出版する予定である。平成29年度は、主に、自己評価による学習・授業改善において重視すべき要素とその構造を解明することに取り組んだ。(1)自己評価を授業改善に活用する際の課題の整理:国内外の研究と実践の成果を整理した。まずは、日本の理科教育における授業改善の実際と自己評価の現状についての調査。さらに、論文などの整理による国外の先進事例、たとえば、英国のARG(Assessment Reform Group)における自己評価の実践事例による成果などを検討した。(2)OPPA論における3つの「問い」の機能とその効果の解明:上記をふまえ、概念の形成過程の自覚化を重視した自己評価による教師の資質・能力育成に注目し、これまでの「学習者用OPPシート」に加え「教師用OPPシート」の活用方法を提案し、授業改善におけるその効果を検討した。さらに、これらを活用した校内研の在り方についても検討を行った。これらは、埼玉県、山梨県、東京都の小・中・高等学校で実践を行い検証した。(3)フィンランド、エストニアにおける理科教育の実態調査:フィンランドとエストニアの理科教育における自己評価に関する取り組みについて現地調査を行った。以上については、「第2回OPPA研修会」を開催し、その成果を発表すると同時に、ワークショップ形式でそれらを検証した。また、小・中・高等学校、教員養成系大学においてOPPA論における自己評価の機能と効果に関する招待講演を行い、日本教育方法学会、日本理科教育学会、日本教科教育学会などにおいても、これらの研究成果をふまえた学会発表を行った。本研究の目的は、学習・授業改善における自己評価の機能とその効果をOPPA論の「問い」の効果を中心に明らかにするものである。初等中等教育段階における学習者に育成すべき資質・能力とは何かを明らかにすると同時に、授業改善に必要な教師の資質・能力の育成について、そこで必要な要素とその構造について検討し「教師用OPPシート」の活用方法について、具体的な授業を提案した。予定通り、「第2回OPPA研修会」を開催し、そこではOPPシートの問いの効果の検証を行うと同時に、国内における先進事例についての資料収集を行うことができた。さらに、当初は予定していなかったフィンランドとエストニアの理科教育における自己評価について、現地の研究者の協力を得て、調査することができた。これらの成果をふまえ、次年度に向けての取り組みを行う予定である。

具体的には,埼玉県春日部市立八木崎小学校において,全教員がOPPA論を活用した理科(1,2年生は生活科)の授業づくりを行った。具体的には,OPPシートを活用して,授業改善の効果を検証した。さらに,授業検討会において「教師用OPPシート」を活用し,研修会の在り方の改善に活用した。また,伊奈町立伊奈中学校,熊谷市立成田小学校などで講演を行うと同時に,情報を収集した。さいたま市立大宮東小学校においては,授業検討を行った。以上については、「第3回OPPA研修会」を開催し、その成果を発表すると同時に、ワークショップ形式でそれらを検証した。また、小・中・高等学校、教員養成系大学においてOPPA論における自己評価の機能と効果について,日本理科教育学会,教育目標・評価学会などにおいて、これらの研究成果をふまえた学会発表を行った。本研究では,理科教育における自己評価の「問い」を活用した学習・授業改善方法の開発を行うことである。今年度は,OPPシートにおける3つの問いの機能とその効果について,その理論的な考察とともに,実践事例を分析することで,理論と実践の両面から研究を推進することができた。今後は、平成29年度の研究を引き継ぎ、「第3回OPPA研修会」を開催し、OPPA論を事例として「自己評価」における「問い」の機能と効果について、検証を進める。また、フィンランド、エストニアにおける自己評価の実際について、さらに調査・分析を重ねる。以上より、授業改善における自己評価の意義を解明する。自己評価における「問い」について,資質・能力の育成と,教師の授業改善という視点から,理論と実践の両面から研究を行う。平成31年度は、本研究の最終年度に当たるため、これまでの研究成果を国際学会(WALS2019),および,第4回OPPA研修会を開催し,そこで発表・検証する予定である。また,これまでの研究成果を,総括する書籍を出版する予定である。当該年度は,協力校が当初の想定以上に増え,それに関わる経費が嵩み,当初予定していたフィンランド・エストニアにての調査旅費が不足した。その分,若干次年度使用額が残ることになった。これについては,次年度に予定している国際学会(WALS2019)の旅費にあてる予定である。
博物館における音の展示と音による環境づくり:文化情報施設のサウンドスケープ・デザインの展開

本研究は、サウンドスケープ・デザインの考え方に基づいて、博物館における「音の展示」と展示のための望ましい「音による環境づくり」の規範を導くことを目的としている。博物館における「音の展示」と「音による環境づくり」の二つの領域に、音の積極的活用の度合いから、連続する6つのレベルを設定した。博物館の音活用の調査として、延べ258館の博物館を訪問し、全体の特徴を把握した。258館の博物館の館種を、郷土、自然史、水族、総合、動物、美術、理工、歴史の8分野に分類し、それぞれの館種における「音の展示」と「音による環境づくり」の特徴を検討し、他の館種との比較分析を行った。全体の分析をまとめると、次のようなことが明らかになった。(1)レベル1からレベル6の音活用のうち、レベル3の「展示物と音を組み合わせた展示」という活用が多い。レベル3の中では、「レベル3.3:映像展示、3.2:音声解説、3.1:音の出る装置」の順で活用度が高い。(2)レベル5の「展示内容と関連性の低い音の提供」のうち、「レベル5.1:BGM」も比較的活用度が高い。館種別分析をまとめると、次のようなことが明らかになった。(3)理工博物館、美術館、及び総合博物館は、他の館種と比較して特徴ある音活用を有する。(4)理工博物館では、「レベル3.2:音声解説」の採用が最も多く、他の館種と比較しても多い。「レベル3.1:音を出す装置」の採用も他の館種と比較して多い。また「レベル5.2:アナウンス等信号音」の採用も他の館種と比べて多い傾向にある。(5)美術館では、「レベル3.1:音の出る装置」、「レベル3.2:音声解説」及び「レベル3.3:映像展示」の採用が、他の館種と比べて少ない。「レベル2:サウンド・インスタレーション」の多くは美術館で採用されている。「レベル5.1:BGM」の採用は他の館種と比べて多い。(6)総合博物館の理工系展示部門において、「レベル3.3:映像展示」「レベル3.1:音の出る装置」及び「レベル3.2:音声解説」の採用が比較的多い。プレテストから、20館の博物館の音の活用を、設定した6レベルに分類し、この6レベルが博物館における音の活用の基準になることを確かめた。これにより博物館のサウンドスケープ・デザイン研究の方法論と、調査の展開の可能性を確認することができた。博物館の音活用の調査として、延べ202館の博物館を訪問し、全体の特徴を把握した。202館の博物館の館種を、郷土、自然史、水族、総合、美術、理工、歴史の7分野に分類し、それぞれの館種における「音の展示」と「音による環境づくり」の特徴を検討し、他の館種との比較分析を行った。その結果次のようなことが明らかになった。

(1)全体としてレベル1からレベル6の音活用のうち、レベル3の「展示物と音を組み合わせた展示」という活用が多く、レベル3.3:映像展示、3.2:音声解説、3.1:音の出る装置の順で活用度が高い。(2)レベル5の「展示と離れた音の提供」のうち、5.1:BGMも比較的多い。(3)理工博物館では、レベル3.2:音声解説が最も多く、レベル5.2:アナウンス等信号音も他の館種と比べて多い。(4)美術館では、レベル3.2:音声解説が、他の館種と比べて少ない。本研究は、サウンドスケープ・デザインの考え方に基づいて、博物館における「音の展示」と展示のための望ましい「音による環境づくり」の規範を導くことを目的としている。博物館における「音の展示」と「音による環境づくり」の二つの領域に、音の積極的活用の度合いから、連続する6つのレベルを設定した。博物館の音活用の調査として、延べ258館の博物館を訪問し、全体の特徴を把握した。258館の博物館の館種を、郷土、自然史、水族、総合、動物、美術、理工、歴史の8分野に分類し、それぞれの館種における「音の展示」と「音による環境づくり」の特徴を検討し、他の館種との比較分析を行った。すでに訪問した11館のレベル1の博物館に加えて、9館のレベル1の音活用を有する博物館を訪問調査した。これにより、計20館のレベル1の音活用を有する博物館の実態を把握することができた。レベル1の「音をテーマとした展示」では、種々のレベル(レベル2からレベル5.2及びその他)での音活用が行われている。聴覚的な音の展示の実践方法は、次の4つの方法に分類できる。(1)いくつかの部屋に区分けして音を流す(2)時刻を決め定期的に音を流す(3)ヘッドフォンを用いて音を流す(4)サウンドスケープ・デザインの展開本研究は、サウンドスケープ・デザインの考え方に基づいて、博物館における「音の展示」と展示のための望ましい「音による環境づくり」の規範を導くことを目的としている。258館の博物館の館種を郷土、自然史、水族、総合、動物、美術、理工、歴史の8分野に分類し、それぞれの館種における「音の展示」と「音による環境づくり」の特徴を検討し、他の館種との比較分析を行った。全体の分析をまとめると、次のようなことが明らかになった。(1)レベル1からレベル6の音活用のうち、レベル3の「展示物と音を組み合わせた展示」という活用が多い。レベル3の中では、「レベル3.3:映像展示、3.2:音声解説、3.1:音の出る装置」の順で活用度が高い。(2)レベル5の「展示内容と関連性の低い音の提供」のうち、「レベル5.1:BGM」も比較的活用度が高い。館種別分析をまとめると、次のようなことが明らかになった。(3)理工博物館、美術館、及び総合博物館は、他の館種と比較して特徴ある音活用を有する。(4)理工博物館では、「レベル3.2:音声解説」の採用が最も多く、他の館種と比較しても多い。「レベル3.1:音を出す装置」の採用も他の館種と比較して多い。また「レベル5.2:アナウンス等信号音」の採用も他の館種と比べて多い傾向にある。(5)美術館では、「レベル3.1:音の出る装置」、「レベル3.2:音声解説」及び「レベル3.3:映像展示」の採用が、他の館種と比べて少ない。
グラフト重合法を用いたポリマーのイオンビーム誘起ラジカルに関する研究

前年度までの研究では,グラフト重合率が大きくなかったため,ポリエチレン中のラジカル密度を定量的に議論するには不十分であった.そこで,イオンビーム照射からグラフト重合反応開始までの試料移動時に確実に真空保持ができるシステムを構築した.さらに,グラフト重合反応時においても適宜真空引きできるようにした.こうすることで,ラジカルと酸素との結合が極力避けることができるので,数百パーセントのグラフト重合率が得られるようになった.シアノ基をアミドキシム化した後,硝酸銅に浸潤することで銅吸着し,加速器分析(RBS)で銅の深さ方向の密度分布を測定した.ここで,アミドキシム基は疎水性の官能基なので,その試料を硝酸銅水溶液に浸潤しても銅の移動が十分でないため,有限の実験時間では十分な吸着量が得られなかった.そこで,アクリロニトリルと親水基(カルボキシル基)を持つメタクリル酸との共重合を行った.ポリエチレン内部のラジカル数を議論するためには,グラフト重合反応におけるプロセスを把握しておかなければならない.そこで,グラフト重合率の時間進展について測定した.その結果,反応速度定数は高密度ポリエチレンより低密度ポリエチレンのほうが大きいことがわかった.これは,結晶質部にアクリロニトリルが進入しがたいことが原因である.また,イオンビーム照射時にポリエチレン内部に誘起する初期ラジカルの濃度と生長ラジカル濃度およびモノマー濃度を変数として,それらの消滅・生成に関するレート方程式を記述し,計算機を用いて計算した。このとき,グラフト,生長,再結合停止,幹とグラフト鎖の停止,二重結合の各速度定数を用いた。平成14年度には主として以下の事を行った.1.イオンビーム照射チェンバーの設置イオンビーム照射チェンバーを本学タンデム加速器のM15ビームラインに設置した.ビームラインの構成管を以前よりも径の大きなものにしたため,大面積ビーム照射が可能になった.イオンビーム照射チェンバー内部にドラムに取り付けた試料を設置し,回転させながら,2MeVから3MeVの陽子ビームを照射することができた.2.グラフト重合体系の整備ビーム照射後,試料を真空保持できる容器に移し真空にするとともに,グラフト重合に用いるアクリロニトリルモノマーがその脱気体系において極力大気に接しないように改善した.これによって,100%以上のグラフト重合率が得られた.この結果とイオンビーム照射面積が大きくなったことにより,イオンビーム照射時及びその後のポリマー内部ラジカルの挙動を精度よく測定できるようになった.3・イオンビーム照射・グラフト重合実験試料として低密度ポリエチレン及び高密度ポリエチレンを用いた.グラフト重合時間に対するクラフト重合率の変化,および,照射後グラフト重合を行うまでの大気暴露時間に対するグラフト重合率の変化の傾向はそれぞれの試料で異なった.これらの傾向は,ポリマー内部のラジカルの拡散・消滅過程を表しており,興味深い結果となった.1.大気暴露によるイオンビーム誘起ラジカルの減少ポリエチレンにイオンビーム照射した後、グラフト重合反応を行うまでの夫気暴露時間のグラフト率に対する影響について調べた.試料は厚さの違う低密度ポリエチレン及び高密度ポリエチレンを用いた.イオンビーム照射によってできたポリエチレン中のアリルラジカルは水素引き抜き反応によって移動できる.また,アリルラジカルは大気中の酸素と反応し,パーオキシラジカルとなる.このパーオキシラジカルはグラフト重合反応の基点とはならない.したがって、グラフト重合反応によって酸素と結合したラジカルの数が換討できる.ポリエチレン内部のラジカルの挙動と∴酸素の拡散を考慮したモデルを考えた.初期ラジカル密度としては,イオンビームを照射したときの水素減衰から考慮した値を用いた.連立拡散方程式を立てて数値計算した.ポリエチレン内部の構造,すなわち,結晶質部,アモルファス部における酸素移動の違いや,ラジカル移動度の違いを考慮することで実験結果を定量的に説明できた.2.真空中におけるラジカル消失イオンビーム照射後,試料を真空中に放置すると,グラフト重合の基点となるラジカルは消失することが実験的にわかった.残留酸素との反応も考えられるが,架橋反応による減少が支配的であると思われる.3.基礎特性の測定平成14年度の実験装置の設置,整備に伴って,グラフト率等の測定精度が大きくなったので基礎的な特性(グラフト率のイオンビームフルエンス依存性など)の測定も行った.前年度までの研究では,グラフト重合率が大きくなかったため,ポリエチレン中のラジカル密度を定量的に議論するには不十分であった.そこで,イオンビーム照射からグラフト重合反応開始までの試料移動時に確実に真空保持ができるシステムを構築した.さらに,グラフト重合反応時においても適宜真空引きできるようにした.こうすることで,ラジカルと酸素との結合が極力避けることができるので,数百パーセントのグラフト重合率が得られるようになった.シアノ基をアミドキシム化した後,硝酸銅に浸潤することで銅吸着し,加速器分析(RBS)で銅の深さ方向の密度分布を測定した.ここで,アミドキシム基は疎水性の官能基なので,その試料を硝酸銅水溶液に浸潤しても銅の移動が十分でないため,有限の実験時間では十分な吸着量が得られなかった.そこで,アクリロニトリルと親水基(カルボキシル基)を持つメタクリル酸との共重合を行った.ポリエチレン内部のラジカル数を議論するためには,グラフト重合反応におけるプロセスを把握しておかなければならない.そこで,グラフト重合率の時間進展について測定した.その結果,反応速度定数は高密度ポリエチレンより低密度ポリエチレンのほうが大きいことがわかった.

これは,結晶質部にアクリロニトリルが進入しがたいことが原因である.また,イオンビーム照射時にポリエチレン内部に誘起する初期ラジカルの濃度と生長ラジカル濃度およびモノマー濃度を変数として,それらの消滅・生成に関するレート方程式を記述し,計算機を用いて計算した。このとき,グラフト,生長,再結合停止,幹とグラフト鎖の停止,二重結合の各速度定数を用いた。