hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
視蓋層形成における接線方向への細胞移動と層構築の制御

胚発生においては、特定の神経細胞が接線方向に移動して、層構造を形成する。我々は発生中のニワトリ視蓋の浅層での接線方向細胞移動の動きについて研究した。共焦点顕微鏡での動画観察により、活発な細胞移動が一週間に渡って持続し、水平に細長い表層の細胞が接線方向に広がることがわかった。動いている細胞は先導突起を分枝させ探索行動をとりながら進行方向を決めて進み、お互いに立体交差して広がっていった。移動細胞は最終的には視蓋浅層に一様に分布して、様々な形態をもつ神経細胞に分化した。これらの結果から、発生中の視蓋浅層において神経が広く分布するための細胞の動きが明らかとなった。脊椎動物の中脳背側部を占める視蓋は、ヒトを含む哺乳類の上丘に相当し、視覚・聴覚・体性感覚の入力を受けて感覚地図の作成・統合に機能する。視蓋の層構造は、発生期での放射状方向および接線方向への細胞移動を介して構築される。我々は多層構造を発達させるニワトリの視蓋形成に注目して、視蓋層形成過程における細胞移動とその制御機構について調べている。我々は特定の発生段階にあるニワトリ視蓋の脳室層にGFP発現ベクターをエレクトロポレーションにより遺伝子導入して、その後の層形成過程でのGFP標識された細胞の動きを追跡した。上層に向けて放射状方向へ移動していく細胞の一部は、はじめに中間層で、次に浅層で接線方向に転換して、特定の層の中を視蓋全域へ広がって移動していくことがわかった。中間層を移動する細胞群は、双極性で長い先導突起と後続突起を持ち、視蓋から出力する軸索を足場にして背腹両方向に移動していき、神経分化とともに上層へ移行してMAP2/Neuropilin1陽性の多極性の神経細胞に分化した。また浅層を移動する細胞群は、分枝した先導突起を持ち、多方向に拡散していき、NeuN/Hu陽性の神経細胞に分化した。これら時期・移動経路・移動様式・分化運命の異なる2種類の接線方向への細胞移動は、視蓋の層形成を特徴づけるものであり、層形成機序の重要な構成要素であると考えられる。細胞移動の制御に働く可能性をもつ因子としてニワトリの糖タンパク質リーリン(Reelin)の遺伝子を単離し、アルカリファスファターゼで標識されたAP-Reelin融合タンパク質を作成して、視蓋層形成過程でこれに結合するリーリン受容体の分布を調べた。リーリン受容体は中間層を移動する細胞の上層と、浅層を移動する細胞の層に分布していることが明らかとなった。中間層の移動細胞をスライス培養下で観察できるようになったので、移動様式についての理解が進展している。また細胞移動に関わると考えられるニワトリ・リーリン遺伝子を単離することができた。脳に発現する分泌タンパク質リーリン(Reelin)は、大脳皮質や小脳の発生過程で、神経細胞の移動や樹状突起の発達にはたらくことが知られている。我々はニワトリ胚の視蓋層形成過程でのリーリンの役割について調べた。8.5日胚でReelin mRNAおよびタンパク質の発現は、視蓋表層とVI層に局在していた。これに対してReelin受容体であるApoER2のmRNAは、IV層に発現していた。ApoER2を発現するIV層は、III層で接線方向に移動した後に、上層であるIV層に分化した神経細胞で構成される。Reelinの受容体結合領域を視蓋に過剰発現すると、接線方向移動後の神経細胞の一部がIV層に分化せずに、異所的にIII層に分化することがわかった。この結果はReelinがApoER2を発現するIV層の神経細胞が分化する際の移動や極性形成に関わることを示唆している。細胞移動の制御に働くと考えられるニワトリ・リーリン遺伝子およびその受容体ApoER2遺伝子とVLDLR遺伝子を単離できた。またリーリンの受容体結合領域の異所的発現により、細胞移動に異常が生じることを確認することができた。胎児期に発達する視蓋の多層構造は、放射状方向と接線方向への細胞移動を介して構築される。我々は15層の層構造を発達させるニワトリ視蓋層形成に注目して、発生中期の視蓋の中間層と浅層での様式の異なる2種類の接線方向への細胞移動の概要を明らかにしている。本年度の研究では、浅層での接線方向細胞移動の挙動の解析の結果を報告する。

ニワトリ胚E5.5の視蓋脳室帯の一角をGFP標識した後、放射状方向移動を経てE7.0に浅層に達した標識細胞の接線方向への動きを、3日間にわたって組織培養してタイムラプス撮影した。標識細胞の一群は、視蓋浅層を始めは背腹軸方向に、やがて全方向性に広範囲に拡散していった。個々の移動細胞は、先端が分岐する先導突起を伸縮させながら進み、核・細胞体が分岐点まで移動すると選択された一方の突起を先導突起として伸長させ、もう一方の突起を後続突起として取り込みながら方向転換をする一連のサイクルを繰り返して移動していた。移動細胞同士が出会った際には、すれ違ったり立体交差して、互いに反発するよりは避け合いながら広い領域に拡散していく様子が捉えられた。また視蓋の周縁部では、移動細胞が被蓋との境界線に達すると先導突起を引っ込めて方向転換して、境界外への逸脱を避ける動きを示した。移動細胞の数や移動速度は少しずつ低下しながら1週間ほど持続し、最終的には視蓋浅層全体に分布して様々な形態を持つ神経細胞(HuC/D, NeuN陽性)に分化した。こうした分岐する先導突起を駆使した移動細胞の動きが、視蓋全体への一様な神経細胞の分布に寄与することが示唆された。胚発生においては、特定の神経細胞が接線方向に移動して、層構造を形成する。我々は発生中のニワトリ視蓋の浅層での接線方向細胞移動の動きについて研究した。共焦点顕微鏡での動画観察により、活発な細胞移動が一週間に渡って持続し、水平に細長い表層の細胞が接線方向に広がることがわかった。動いている細胞は先導突起を分枝させ探索行動をとりながら進行方向を決めて進み、お互いに立体交差して広がっていった。移動細胞は最終的には視蓋浅層に一様に分布して、様々な形態をもつ神経細胞に分化した。これらの結果から、発生中の視蓋浅層において神経が広く分布するための細胞の動きが明らかとなった。細胞移動の制御に働く可能性をもつ因子であるリーリン(Reelin)を層形成過程の視蓋に強制発現して、中間層と浅層での接線方向への細胞移動に与える影響を調べる。またリーリンのsiRNAによるノックダウン実験を行い、細胞移動の変化について解析を進める。リーリン受容体ApoER2のドミナントネガティブ型の遺伝子導入により、リーリンシグナル経路の視蓋細胞移動での役割を明らかにする。神経発生学
非神経細胞とマイクロRNA生合成撹乱の観点から探る神経発達障害発症の分子基盤解明

MeCP2の遺伝子変異は、Rett症候群(RTT)をはじめ、自閉症、統合失調症などを含めた様々な精神疾患・神経発達障害への関与が示唆されているものの、その発症機序の詳細は不明である。これまで、神経細胞におけるMeCP2の機能異常がRTT発症の原因と考えられてきたが、最近非神経細胞(グリア細胞)の機能異常がRTT病態発症の一因である可能性が示唆され始めている。代表者は、MeCP2がmicroRNA(miRNA)マイクロプロセッサーであるDrosha複合体と結合し、miR-199aのプロセッシングを促進すること(Cell Reports 2015)、miR-199aはMeCP2の下流で神経幹細胞のアストロサイトへの分化を抑制することを発見した(未発表)。昨年度の研究では、miR199aの標的候補因子として同定した、Smad1が実際に標的となっていることをルシフェラーセ解析などにより明らかにした。また、MeCP2欠損神経幹細胞ではSmad1の発現が更新しており、Smad1のshRNAを用いたノックダウンにより、アストロサイト分化の亢進が正常化することも明らかにした。miR199a欠損アストロサイトがMeCP2欠損アストロサイト同様に、ニューロンの成熟を妨げることも確認できた。本年度の研究では、野生型、MeCP2及びmiR199a遺伝子欠損マウス生後1日目の海馬の1細胞トランスクリプトーム解析を行った。この解析では、予想通り、MeCP2及びmiR199a遺伝子欠損マウス海馬において、ニューロンが減少し、アストロサイトの増加が認められた。また、各マウスのアストロサイト培養上清の質量化学分析も行い、MeCP2及びmiR199a遺伝子欠損アストロサイトにおいて、共通して減少している分子を同定した。その分子を神経細胞の培養系に添加することで、軸索進展など、神経細胞の成熟が促進されることもわかった。今後は、この分子の詳細な機能解析と作用機序を明らかにする予定である。研究実績の概要に記載したように、MeCP2及びmiR199a遺伝子欠損アストロサイトにおいて、共通して減少する機能分子を同定できたため、おおむね順調と言える。今後は、今回同定した分子の詳細な機能解析と作用機序を明らかにし、レット症候群病態発症のメカニズムを明らかにする。また、miR199a過剰発現TGマウスについてはその表現型を解析するとともにMeCP2欠損マウスとの交配で、MeCP2欠損マウスの表現型が改善されるかどうかも検討する。本年度の研究では、miR199aの標的候補因子として同定した、Smad1が実際に標的となっていることをルシフェラーセ解析などにより明らかにした。グリア機能性分子の探索に関しては、すでにRNA-seqを終了し、現在解析中である。さらにmiR199a過剰発現TGマウスも作製が完了し、B6マウスへのバッククロスもほぼ完了した。今後はこのマウスの表現型を観察するとともに、MeCP2欠損マウスとの交配を開始する。前述のように、神経幹細胞分化に関するmiR199aの標的遺伝子としてSmad1を同定することができた。miR199a過剰発現TGマウスの作製も完了し、MeCP2及びmiR199a欠損アストロサイトのRNA-seqも終了しており、おおむね順調と言える。miR199

a欠損アストロサイトがMeCP2欠損アストロサイト同様に、ニューロンの成熟を妨げることも確認できた。本年度の研究では、野生型、MeCP2及びmiR199a遺伝子欠損マウス生後1日目の海馬の1細胞トランスクリプトーム解析を行った。この解析では、予想通り、MeCP2及びmiR199a遺伝子欠損マウス海馬において、ニューロンが減少し、アストロサイトの増加が認められた。また、各マウスのアストロサイト培養上清の質量化学分析も行い、MeCP2及びmiR199a遺伝子欠損アストロサイトにおいて、共通して減少している分子を同定した。その分子を神経細胞の培養系に添加することで、軸索進展など、神経細胞の成熟が促進されることもわかった。今後は、この分子の詳細な機能解析と作用機序を明らかにする予定である。研究実績の概要に記載したように、MeCP2及びmiR199a遺伝子欠損アストロサイトにおいて、共通して減少する機能分子を同定できたため、おおむね順調と言える。RNA-seq解析からのグリア機能性分子の同定を進めるが、並行してアストロサイト細胞内及び培養上清中に含まれる因子の質量分析も実施し、これらを統合して実際にニューロンの形態や機能に影響を与える因子の同定を行う。miR199a過剰発現TGマウスについてはその表現型を解析するとともにMeCP2欠損マウスとの交配で、MeCP2欠損マウスの表現型が改善されるかどうかも検討する。今後は、今回同定した分子の詳細な機能解析と作用機序を明らかにし、レット症候群病態発症のメカニズムを明らかにする。また、miR199a過剰発現TGマウスについてはその表現型を解析するとともにMeCP2欠損マウスとの交配で、MeCP2欠損マウスの表現型が改善されるかどうかも検討する。
インビトロで形成させた人工精子レセプターを用いた受精メカニズムの解明

家禽の卵黄膜は哺乳類の透明帯に相当する細胞外マトリクスで,受精の際に,種特異的な配偶子間の結合に重要な役割を果たしている。鳥類では卵黄膜の主要な構成タンパクであるZP1とZPCが,それぞれ肝臓と卵巣という離れた組織で合成され,卵子細胞膜上で会合し繊維を形成するという特色を持っている。本研究では,この鳥類特有の現象に着目し,人工的に精子受容体形成させる実験系を確立するとともに,これを用いて鳥類の受精を制御している仕組みを明らかにすることを目標とし,以下の成果を得た。1.ウズラの血清からZP1を精製し,これを別個体の静脈内に投与すると,卵黄膜に取り込まれ,不溶化することが判明した。この現象の普遍性を確認するために,各種家禽(ニワトリ,ホロホロ鳥,七面鳥,アヒル)からZP1遺伝子のクローニングを行うとともに,各種家禽血清からZP1を精製し,ウズラへの投与実験を行った。その結果,各種家禽ZP1をウズラに投与してもウズラと同等に卵黄膜に取り込まれることが判明し,ZP1の卵黄膜への取り込みは種を越えて起こることが分かった。2.卵黄膜を構成する微量成分としてZPAおよびZPDタンパクを同定した。遺伝子のクローニング,特異的抗体の作製を行い,発現様式を解析した。その結果,ZPAは未成熟な卵胞の顆粒層細胞に発現し,卵胞の成熟とともに発現が減少することがわかった。ZPDも卵胞の顆粒層細胞で発現するが,これは卵胞の成熟とともに発現が増加することが分かった。3.未成熟な卵胞のミクロソーム画分にZPCと特異的に相互作用する新規ZPC受容体を発見した。遺伝子のクローニングには至っていないが,このZPC受容体はZPAと同様に未成熟な卵胞に多く存在することが判明した。以上の結果から,卵黄膜の形成機構は当初予想していたよりも複雑な仕組みであることが判明し,その全貌の解明を目指した研究を遂行中である。哺乳類の透明帯の構成タンパクのほとんどが卵母細胞で生合成された後,卵子の細胞膜上に透明帯を形成する。これに対し,鳥類では主要な構成タンパクであるZP1とZPCが,それぞれ肝臓と卵巣という互いに遠く離れた組織で合成され,卵子細胞膜上で会合し繊維を形成するという特色を持つている。本研究では,この鳥類特有の現象に着目し,インビトロで精子受容体形成させる実験系を確立するとともに、これを用いて鳥類の受精を制御している仕組みを明らかにすることを目的とし,以下の成果を得た。1.ウズラの卵黄膜の可溶化物から構成タンパク質を精製する方法を確立し、これを用いて調べたところ、ウズラの精子先体反応は、卵黄膜の構成タンパクのひとつ、ZP1により誘起されることが判明した。また、ZP1の消化実験の結果から、ZP1のN結合糖鎖に精子先体反応の誘起活性部位が存在することを発見した。2.ウズラの血清から繊維を形成する前のZP1を精製する方法を確立し、これを別個体の静脈内に投与したところ、効率良く卵黄膜に取り込まれ、不溶化することが判明した。また、血清由来のZPlはインビトロで卵黄膜のZP1とZPCと相互作用することが判明し、血液中のZP1が卵黄膜で繊維を形成しているZP1およびZPCとの結合を介して不溶化することが判明した。3.血中を循環しているZP1の一部が卵黄膜に取り込まれる際に、N末端のプロセシングを受け、55kDaタンパクに変化していることを発見した。この55kDaタンパクは精子先体反応の誘起活性を失っており、ZP1のプロセシングと受精制御機構の関連が明らかとなった。

ZPDも卵胞の顆粒層細胞で発現するが,これは卵胞の成熟とともに発現が増加することが分かった。3.未成熟な卵胞のミクロソーム画分にZPCと特異的に相互作用する新規ZPC受容体を発見した。遺伝子のクローニングには至っていないが,このZPC受容体はZPAと同様に未成熟な卵胞に多く存在することが判明した。以上の結果から,卵黄膜の形成機構は当初予想していたよりも複雑な仕組みであることが判明し,その全貌の解明を目指した研究を遂行中である。
糖尿病女性のQOL向上にむけて妊娠・出産・育児にチャレンジできる看護援助の考案

成人期の女性糖尿病患者を対象に「交流会」の開催を試みた。交流会の各プログラムは、ヨガ,メイクセラピー,お菓子作り,患者間の交流,医療者との情報交換で構成した。評価は、「基本属性」、初回参加前と2回目終了後に「包括的健康関連QOL尺度SF-36日本語版(Ver2)」(以下SF36)、「POMS短縮版」および「糖尿病自己効力感尺度」の質問紙調査にて行った。各回参加後に交流会への自由意見を調査した。交流会へ参加した前後、「SF-36」の「精神機能」が向上し、「POMS短縮版」の「緊張感」や「不安感」も軽減した。また、意見では、ヨガとメイクセラピーは精神的ストレスの軽減に寄与したと考えられた。【目的】妊娠・出産・育児に経験のある、もしくは妊娠を臨む糖尿病女性に自己管理、知識、身体的、精神心理的、社会的課題の現状を把握するため、個別面接を行った。【対象】20歳から40歳の糖尿病女性で定期受診をし、医学的な見地から妊娠が可能で将来妊娠・出産を希望し、本研究の趣旨を理解する9名。【方法】対象者に看護師が1自己管理の現状とその課題について個別に半構造化面接を行った。まず、面接内容を記録し、逐語録にする。そして、自己管理とその身体的、精神心理的、社会的課題の類似ごとにまとめて整理し、整理した内容を表すテーマごとに分類した。【結果】面接での自己管理の発言は延68件抽出され、課題の発言は延48件抽出された。「食事療法について」「血糖を良好にコントロールするための(自己血糖測定、インスリン必要量の)調整」「体調・体重の調整」「自分の身体の情報収集」「糖尿病と妊娠出産の両立」「治療方法の適応」「ストレス軽減、発散」「周囲の協力・理解」「同病者や体験者との交流」「医療者との関係の持ち方」「妊娠出産中心の生活への環境の整備」の全11テーマに分類された。自己管理するうえでの発言から、外食カロリーの計算、周囲や家族の理解を深めてほしい、良好なコントロールを維持する具体的な方法、自分に合った体調管理の具体的な方法、同病者や体験者との交流、ストレス軽減・発散すること、医療者と率直に話し合える関係性の確立等が自己管理を促進するうえで重要な課題と推察された。【対象】20から40歳の糖尿病女性で定期受診をし、医学的な見地から妊娠が可能で将来妊娠・出産を希望し、本研究の趣旨を理解する9名。結果:面接での自己管理の発言は延68件抽出され、課題の発言は延48件抽出された。目的:成人期の糖尿病女性が、自らの精神的ストレスを軽減し、ライフスタイルに応じた糖尿病の自己管理の方法を編み出すためには、双方向性のある援助システムの構築が必要と考えられる。そこで、成人期の女性糖尿病患者を対象として「交流会」の開催を計3回試みた。交流会の各プログラムは、1ヨガ2メイクセラピー3お菓子作り4患者間の交流5医療者との情報交換にて構成した。交流会の評価は、初回参加前に「基本属性」を、初回参加前と3回目終了後に「包括的健康関連QOL尺度SF-36日本語版(Ver2)」(以下SF36)、「POMS短縮版」および「糖尿病自己効力感尺度」の質問紙調査にて行った。また、各回参加後に交流会への自由意見を調査した。なお、交流会の主催メンバーは看護職者、栄養士、心理士、医師等であった。結果:全3回の交流会に参加した症例は30歳代が3名、40歳代が2名であった。全員が1型糖尿病で、強化インスリン療法を行っている。病歴は3年から10年であった。合併症については、4名はなく、1名は、腎症4期、増殖糖尿病網膜症、末梢神経障害および自律神経障害を認めた。交流会へ参加した前後の血糖コントロールは、GAは3名が改善し、「SF-36」では3名の「精神機能」が向上し、「POMS短縮版」では4名「緊張感」や「不安感」も軽減した。

また、意見を調査した結果、「ヨガやメイクセラピー」はリラックスや気分転換のきっかけになり、医療者や同病者との交流会での意見交換を通じて、情報や工夫を自分の生活に取り入れたり、同病者との交流を期待していたことが伺えた。考察:ヨガとメイクセラピーは精神的ストレスの軽減に寄与したと考えられた。成人期の女性糖尿病患者を対象とした交流会の開催は、治療効果を高め、精神機能の向上には効果がある可能性があり、日常臨床においても交流会を活用する意義があると考えられた。成人期の女性糖尿病患者を対象に「交流会」の開催を試みた。交流会の各プログラムは、ヨガ,メイクセラピー,お菓子作り,患者間の交流,医療者との情報交換で構成した。評価は、「基本属性」、初回参加前と2回目終了後に「包括的健康関連QOL尺度SF-36日本語版(Ver2)」(以下SF36)、「POMS短縮版」および「糖尿病自己効力感尺度」の質問紙調査にて行った。各回参加後に交流会への自由意見を調査した。交流会へ参加した前後、「SF-36」の「精神機能」が向上し、「POMS短縮版」の「緊張感」や「不安感」も軽減した。また、意見では、ヨガとメイクセラピーは精神的ストレスの軽減に寄与したと考えられた。対象人数は計画より少ないが、おおむね順調に進展している臨床看護26年度は、25年度の調査の対象人数が予定より少なかったので、できるだけ対象者数を増やすように研究協力者の協力を得て、追加調査をする。得られた結果を基に糖尿病女性の妊娠・出産・育児の自己管理、知識、身体的、精神心理的、社会的課題を抽出する。そしてそれを連携研究者、研究協力者と意見交換、さらに文献検討しつつ体系化して明らかにする。その結果を踏まえて、第二次出産も視野に入れた第二次調査の調査書の内容を作成する。第二次調査を糖尿病女性、家族も含めて調査を行う。27年度は、第二次調査の評価を基に糖尿病女性が自己管理と育児、さらに第二子出産に臨めるための看護援助を考案する。できるだけ多くの対象者に対して効果的な教材の作成を試作したいと考える。25年度の計画としては、対象者数は予定より少ないが、妊娠出産経験のある糖尿病女性から、もしくは臨んでいる糖尿病女性から、自己管理、知識、身体的、精神心理的、社会的課題の現状を把握するため、個別面接を行うことができた。結果、「食事療法について」「血糖を良好にコントロールするための(自己血糖測定、インスリン必要量の)調整」「体調・体重の調整」「自分の身体の情報収集」「糖尿病と妊娠出産の両立」「治療方法の適応」「ストレス軽減、発散」「周囲の協力・理解」「同病者や体験者との交流」「医療者との関係の持ち方」「妊娠出産中心の生活への環境の整備」の全11テーマに分類された。自己管理するうえでの発言から、外食カロリーの計算、周囲や家族の理解を深めてほしい、良好なコントロールを維持する具体的な方法、自分に合った体調管理の具体的な方法、同病者や体験者との交流、ストレス軽減・発散すること、医療者と率直に話し合える関係性の確立等が自己管理を促進するうえで重要な課題と推察された。以上から、25年度の目的はおおよそ達成できたと考える。26年度は、25年度の調査の対象人数が予定より少なかったので、できるだけ対象者数を増やすように研究協力者の協力を得て、追加調査をする。
相対論的モデルポテンシャル法の拡張的発展による燐光ELランタニド錯体化学の新展開

相対論的モデル内殻ポテンシャル(MCP)法を基盤とした,解析的エネルギー二次微分計算プログラムの開発とその,ランタニド錯体への応用を行った。また,巨大分子理論との連携により,ランタニド水和化学の解明にも取り組んだ。H20年度は、相対論的モデル内殻ポテンシャル(MCP)法の解析的二次微分コードの開発に着手し、シリアル版の動作確認を行った。次年度は、本コードを並列化し、実用計算に耐えうるよう拡張する。なお,本解析的MCP二次微分コードは、量子化学プログラムパッケージGAMESSを基盤に作成しており、来年度公開リリース予定である。H20年度は、同時に、ランタニドに対するモデル内殻ポテンシャル法の精度検証をランタニド三ハロゲン化物を例に行った。CASPT2/MCPtzpレベルの計算を実施、実験結果と比較検討することで、ランタニド含有分子に対してMCPを用いた、相対論効果・電子相関の精度良い考慮が達成されていることを確認できた。本成果は、次年度に予定しているランタニド錯体分子の、相対論的量子化学計算の実施に先立ち、MCP法の有用性を示すものと位置づけることができる。H21年度は、前年度に開発した相対論的モデル内殻ポテンシャル(MCP)法の解析的二次微分コードシリアル版の並列化および,大規模分子軌道理論(フラグメント分軌道法)との連携,更に第一原理分子動力学計算のためのコード開発を行った。幾つかのランタニド含有分子に対して量子化学計算を実施,実験結果と比較検討することで、MCPを用いた分子軌道計算に置いて、相対論効果・電子相関の精度良い考慮が達成されていることを確認できた。具体的には,前年度までに開発しておいたランタニド元素用MCPを,水溶液中でのランタニドイオンの挙動解析および,発光性ランタニド錯体の電子状態解析に適用した。前者については,論文として報告済み,後者に関しては現在論文投稿準備中である。本研究で作成したコードは,ランタニド元素に適用範囲を限らないため,その他金属イオンの分子シミュレーションへの適用も実施した。本解析的MCP二次微分コードおよびフラグメント分子軌道法との連携コードは、量子化学プログラムパッケージGAMESSを基盤に作成した。本成果は、ランタニドイオンが関わる,溶液化学・錯体化学分野における,MCP法の有用性を示すものと位置づけることができる。今後,本プロジェクトにて開発したコードを広く知って頂き,活用して頂けるよう精力的に活動をしていく。
接着分子のブロッキングによる吻合部内膜過形成の抑制

吻合部内膜過形成(AIH)は依然として血行再建術の後晩期閉塞の最大の原因である。AIHの原因の一端として局所的血行動態異常に起因する内皮細胞障害、同細胞における接着分子の過剩発現、引き続くリンパ球、好中球の内皮細胞への接着進入が重要であり、また同過程のブロッキングによりAIHは抑制されるという仮説に至り、以下の実験を行った。1)吻合部内膜過形成(AIH)における接着分子の発現の状況の検討:家兎の大動脈に人工血管(ダクロン)を中枢側は端々、末梢側は端側吻合して血行再建術のモデルとした。術後1日、1週、4週、12週目に還流固定に引き続き、吻合部を含めたグラフト片を採取。凍結切片をクリオスタッドにより作製して免疫染色に供した。ABC法によりICAM-1,LFA-1,VLA4の内皮細胞表面での発現を観察した。接着分子の発現は吻合部のfloor部とtoe部で高い傾向にあった。画像解析装置による内膜の肥厚度の測定でも同部位で顕著な内膜肥厚を認め、接着分子との発現に相関関係があることが示唆された。2)接着分子のブロッキングによるAIH抑制効果の検討:家兎を3群に分け、A群には抗LFA-1抗体、抗ICAM-1抗体を、B群には単球と内皮細胞に関連する抗VFA-5抗体を、C群には対照として生理食塩水を手術前日から術後4日目まで連日皮下投与する。以下は今後の検討予定。得られた切片から、画像解析装置にてAIHのfloor部及びtoe部の面積を測定し3群間で比較。抗PCNA抗体によりAIHを形成する平滑筋細胞の細胞活性を、抗CD44抗体ではリンパ球の存在を、抗RAM1抗体で単球の存在を、抗胎児型ミオシン抗体では平滑筋細胞のphenotypeを検討し接着分子阻害のAIHを構成する細胞に対する影響を検討する。1.動物実験麻酔下に家兎の腹部大動脈に人工血管(ダクロン)を9-0Nylonにて吻合した。術後1日目、1週目に吻合部を含めたグラフト片を採取した。切片を画像解析装置にて観察し、吻合部のfloorとtoe部の内膜肥厚(AIH)を確認した。2.AIHにおける接着分子の発現の検討クリオスタッドにより凍結切片を作製し免疫染色に供した。術後1日目、1週目のICAM-1,VCAM-1の内皮細胞表面での発現を観察し、解析中である。3.今後の研究の展開吻合部の内皮細胞表面にICAM-1,VCAM-1等の接着分子が発現されているかを確認した上で接着分子のブロッキングによるAIHの抑制効果を検討する。
大学英語でのＣＬＩＬ実態調査：多言語主義（マクロ）と談話分析（ミクロ）の視点から

日本の大学教育における内容言語統合学習(Content and Language Integrated Learning,以下CLIL)実践のあり方について、多言語主義(マクロ的視点)と談話分析(ミクロ的視点)の観点から調査した。前者では、マドリッドを事例にEUの多言語政策のため1990年代から組織的・段階的にCLILを導入してきたスペインと、英語能力育成を目的に各大学機関や個人がCLIL実践を行う日本との違いを明らかにした。後者では、CLILと通常英語授業の学習者間会話をコーパスと談話分析の手法を用い分析し、CLIL授業時には内容を重視し、他者と協働する傾向が顕著であることが分かった。H26年度は主に、日本とスペインのCLIL実践と言語政策に関する調査を実施した。前半にCLIL理論・実践、その背景となる言語政策に関する国内外の文献調査、後半にスペインでのCLIL実践の視察、会話資料の分析及びアンケート調査を行った。東海大学にてCLILを取り入れた講義も実践し、国内外の複数の学会、学術誌にて分析結果の一部を発表した。マクロ的な分析(多言語主義と言語政策)としては、日本・スペインの言語政策について文献調査を進め、その一部を論文として発表した。またマドリッド・コンプルテンセ大学を訪れ、大学及び高等学校での英語によるCLIL授業視察、及び学部生を対象にCLILに関するアンケート調査を実施した(2015年3月)。日本の大学でCLILによる授業を受講した学部生に対しても、アンケート調査を行い、その結果の一部を環太平洋応用言語学会(2014年8月)にて発表した。また日本、スペインの大学でCLILを実践している教員を対象に、インタビュー調査を実施した。相互交流として、コンプルテンセ大学より、研究協力者であるマリア・ムリーリョ氏を招聘し、東海大学にて特別講義を開催した(2014年6月)。ミクロ的な分析(学習者間の談話分析)では、CLIL実践の場での学習者間会話を録音し、談話的特徴の分析を行った。談話・会話分析と、マルチモーダル・コーパス分析の手法を取り入れ、発話者の語彙数、ターン交替の特徴等について、量的・質的な分析を行った。今回の分析では特に、左記の2点に注目し、談話的分析を試みた:(1)CLIL授業内でみられる、発話者の日本語から英語へのコードスイッチの形式と機能の分類、及び(2)CLIL授業内での学生間二者間会話と、一般英語クラスでの学生間二者間会話の談話的特徴の違い。(1)の分析結果を学術誌へ投稿、(2)の分析を国際応用言語学会(2014年8月)にて発表した。H26年度の海外実態調査及びパイロット研究を踏まえ、H27年度は言語政策に関する文献調査、収集したデータの分析をさらに進めた。前年度より実施しているCLILを取り入れた講義についても継続し、国内外の複数の学会、学術誌にて分析結果の一部を発表した。マクロ的な分析(多言語主義と言語政策)としては、言語政策に関する調査を継続し、その一端としてBook Reviewを学術誌に発表した。またマドリッド・コンプルテンセ大学での視察も継続し、講義を受講している学部生とその指導者を対象に、CLILに関するアンケート調査およびインタビューを実施した(2016年3月)。日本の大学にてCLILを取り入れた講義の実践を行い、受講した学部生に対してもアンケート調査・インタビューを実施した。CLILを実践している教員へのインタビューを分析した結果の一部を、国内外の2つの学会で発表した。相互交流として、コンプルテンセ大学より、研究協力者であるマリア・ムリーリョ氏を招聘し、日本国内の多言語教育の研究者とともに、早稲田大学にてコロキアムを開催した(2015年12月)。ミクロ的な分析(学習者間の談話分析)では、CLIL実践の場での学習者間会話(グループあるいはペアによる会話)を録音し、談話・会話分析と、マルチモーダル・コーパスの手法を用いて、談話的特徴の分析を進めた。今回の分析では、左記の2点に注目し分析を試みた:(1)CLIL授業内のグループ・ディスカッションでの、発話者のトランスランゲージ(英語・日本語を発話者の言語レパートリーとして使用すること)の使用、及び(2)CLIL授業内の学生間二者間会話と、一般英語クラスでの学生間二者間会話の会話の修正行為(リペア)の使用について比較。(1)の分析結果を国際誌へ投稿(査読中)、(2)の分析結果の一部を国際語用論学会(2015年7月)にて発表した。H27年度の計画通り、これまで収集したデータを元に、マクロ的な分析(言語政策)、ミクロ的な分析(談話分析)を実施し、スペインの大学でのCLIL実践視察・調査、及び日本の大学にてCLILを取り入れた授業実践を継続した。分析結果の一部を、論文に投稿・掲載(2件)、また国内外の学会にて発表した(国際学会:口頭発表1件、ポスター発表1件、国内学会:口頭発表2件、コロキアム開催1件)。また文献レビューも国際誌に投稿した(1件)。マクロ的な分析は、概ね予定通り進捗している。両国の大学にてCLILを実践している教員へのインタビュー(2年間合計:日本4名、スペイン3名)、学部生へのアンケート(合計日本約80人、スペイン約200名)を実施した。教員インタビューの分析結果の一部を学会にて発表し、学生へのアンケート調査のデータの分析を進めている。ミクロな的な分析は、やや遅れて進捗している。CLILアプローチを取り入れた授業での学生間会話のデータ数が少ない状況である。

しかし、これまでに得られたデータを詳細に分析し、CLILでの学習者間会話にみられるトランスランゲージの使用や、CLILと一般英語会話授業での学習者二者間会話時の談話フレームワークの違いについて考察を深めた。スペインの大学でのCLIL実践視察、および日本の大学でのCLIL実践の導入についても、概ね順調に進捗している。昨年に引き続きH28年3月に、コンプルテンセ大学にて、専門科目の英語による講義を視察(4クラス)した。コンプルテンセ大学では、複数の異なる専門をもつ教員が、共同で英語による講義を実施するなど、新たな試みを行っており、有意義な視察となった。また日本の大学にて、CLIL実践とその検討を継続すると同時に、専門の異なる他学部の先生方との協働によるCLIL講義の導入に向け、検討を始めている。H26・27年度の海外実態調査、および国内にて収集したデータをもとに、H28年度は、主にCLILに対するスペイン・日本の教員・学生の意識調査の分析をさらに進めるとともに、CLILを採用した国内大学の授業における学生間会話の分析結果を、国内外の複数の学会、学術誌にて発表し、研究成果の公表を行った。マクロ的な分析(言語政策とCLILに対する意識調査)については、言語政策に関する文献調査を継続し、その内容とCLILを実践する日本人教員へのインタビュー調査を分析した結果を、日本大学英語教育学会関東支部大会にて口頭発表し、言語教師認知研究会誌に論文として発表した。また日本人学生のCLILに対する意識調査を分析した内容を、香港ポリテクニック大学にて開催された国際大学英語シンポジウム(ISTETL)、および立教大学にて開催された多言語教育コロキアム(LEGMC)にて発表を行った(ともに、2016年12月)。後者のLEGMCは、本科研により主催したコロキアムであり、国際学術交流として、共同海外研究者であるロンド大学Tom Morton氏、コンプルテンセ大学Maria Perez-Murillo氏を招聘し、研究会を開催した。ミクロ的な分析(学習者間の談話分析)に関しては、これまで収集したCLIL授業での学習者間会話データを、トランスランゲージ(translanguaging)と談話フレームワークに注目し、談話分析とマルチモーダル・コーパスの手法を用いて、さらに分析し、論文として投稿した。前者は、Translation and Translanguaging in Multilingual Contextsに採用され出版予定であり、後者は、Yearbook of Corpus Linguistics and Pragmatics 2016の一章として掲載された。予定では最終年度であったH28年度は、これまで収集したデータをもとに、マクロ(言語政策とCLILに対する意識調査)とミクロ分析(CLIL授業での学習者間会話)の分析を進め、結果の口頭・論文発表を重点的に行った。分析結果の一部を、論文として投稿・掲載(2件)、また国内外の学会で発表した(国際学会:口頭発表1件、国内学会:口頭発表2件、コロキアム開催1件)。マクロ的な分析は、やや遅れている。
屋内環境における無拘束生体情報センシング・システムの開発

本研究課題では、圧電セラミックをベースとして生体計測用の高感度なセンシング・デバイスを開発した。このセンシング・デバイスを、ベッドの脚の下に4個所設置することで、ベッドの上のヒトの脈動、呼吸、イビキ、寝返りおよび掻破などの生体情報を、無拘束で計測することが可能となる。また、掻破に関して、アトピー性皮膚炎の患者の痒みの評価を行う際に指標となるTotal Scratching Time(TST)を自動的に検出する方法を提案した。センシング・デバイスの高感度化により、掻破に伴う振動を無拘束にも関わらず高いSN比で計測することが可能となったため、TSTを高精度に自動的に求めることが可能となった。本研究課題の目的は、在宅環境において、無拘束で生体情報を計測するための感度が高いセンシング・デバイスの開発を行うとともに、計測した生体情報から得られる健康管理に有益な新たな情報の検討と、その検出アルゴリズムの開発である。24年度においては、23年度に開発したベッド上で横になっているヒトの体動、掻破を無拘束に計測できるセンシング・デバイスの高感度化を行った。このセンサデバイスは金属板で挟んだ圧電セラミックをベンドさせたものをベッドの脚の下に4個所設置することで、ベッドの上で横になるヒトの生体情報を計測するものである。センシング・デバイスに使用する圧電セラミックのサイズ、厚さ、および圧電セラミックを挟み込むための金属板の素材、厚さなどを実験を繰り返しながら選定することで、センシング・デバイスの高感度化を行った。さらに医療現場でアトピー性皮膚炎の患者などの痒みの評価を行う際に指標となるTotal Scratching Timeを自動的に検出するアルゴリズムの構築に23年度に引き続き取り組んだ。センシング・デバイスの高感度化により、掻破に伴う振動を無拘束にも関わらず高いSN比で計測することが可能となった。従来、カメラで撮影された動画像から医師が目視でTSTを求めていたのに対して、この高いSN比で計測した信号を用いることで、Total Scratching Timeを高精度に自動的に求めることが可能となった。本研究課題では、生体計測用の高感度なセンシング・デバイスとして、圧電セラミックをベースとして用いたセンシング・デバイスを開発した。このセンシング・デバイスは、金属板で挟んだ圧電セラミックをベンドさせたものをベッドの脚の下に4個所設置することで、ベッドの上で横になるヒトの脈動、呼吸、イビキなどの肺循環器系に関する生体情報や、寝返りや掻破などの体動に関する生体情報などの健康管理に有益な情報を、無拘束で計測することを可能とするものである。また、掻破に関して、医療現場でアトピー性皮膚炎の患者などの痒みの評価を行う際に指標となるTotal Scratching Timeを自動的に検出するアルゴリズムの構築を行った。センシング・デバイスの高感度化により、掻破に伴う振動を無拘束にも関わらず高いSN比で計測することが可能となったため、従来、カメラで撮影された動画像から医師が目視でTSTを求めていたのに対して、この高いSN比で計測した信号を用いることで、Total Scratching Timeを高精度に自動的に求めることが可能となった。高齢社会を迎えた日本において、健康管理のために日常的に生体情報をモニタリングする高齢者にとって、負担が小さいセンシング・システムの開発は大きな意義があり、本研究課題で開発した無拘束で生体情報をモニタリングすることが可能なシステムはその一助をなすものである。23年度においては、生体情報を無拘束で計測するセンサデバイスとして、圧電セラミック素子を用いたセンサデバイスおよび、サーミスタを用いたセンサデバイスを開発した。圧電セラミック素子を用いたセンサデバイスでは、金属版で挟んだ圧電セラミック素子をベンドさせることで、微小振動を計測するための高感度化が可能となった。このセンサデバイスをベッドの4つの足の下にそれぞれ設置することで、ベッド上で横になっているヒトの体動、掻破を無拘束で計測できることが可能となった。さらに4つセンサデバイスの出力に対して、体動信号、掻破信号の周期、パターン、頻度をもとにフィルタリングすることで、ベッド上でヒトがどの方向へ寝返りをしたかや、どの程度の長さ掻破を行ったかをモニタリングすることが可能となった。また、掻破時のセンサの出力信号から、医療現場で痒みの評価を行う指標となるTotal Scratching Time (TST)を自動的に検出するアルゴリズムを開発した。

サーミスタを用いた方法では、エアマットレスをベッドクッションの下に設置し、ベッド上で横になるヒトの脈動、呼吸によるエアマットレス内の空気流の変化をサーミスタを用いて計測する方法を開発した。サーミスタで計測した信号の出力に対し、脈波、呼吸信号の周波数帯域を通過するバンドパスフィルタを施すことで、脈波、呼吸信号を従来のマイクロフォンを用いた場合と比較して、高いSN比でモニタリングすることが可能となった。本研究課題に対して、24年度の研究計画としては、23年度の成果を踏まえ、センシング・デバイスの高感度化および、健康管理に必要な生体情報検出アルゴリズムのソフト開発が計画されていた。24年度においては、計画通りに実証実験を繰り返しながら、センシング・デバイスに用いられている圧電セラミックのサイズ、厚さや、金属板の素材、厚さの最適化を行うことで、本センシング・デバイスの高感度化を行った。さらに、健康管理に必要な生体情報として、24年度はアトピーなどの患者における掻破を対象とし、センシング・デバイスの高感度化にともない高いSN比で計測された掻破信号から、痒みの評価を行う際に指標となるTotal Scratching Timeを自動的に検出できるアルゴリズムの開発が計画通りに行われた。本研究課題に対し、23年度の研究計画としては、「在宅環境において無拘束で生体情報を計測するための感度が高いセンシング・デバイスの開発」を主とし、さらに開発したセンシング・デバイスで計測した信号に対し、「生体情報分離アルゴリズムおよび健康管理に必要となる情報の検知アルゴリズムの開発」を計画していた。23年度においては、概ね当初の計画通りにシステム開発が行われ、デバイスの開発として、圧電セラミック素子を用いてベッドの上に横になるヒトの体動、掻破を計測するセンシング・デバイスおよび、エアマットレスとサーミスタを用いて、脈波、呼吸を高SN比で計測することが可能なセンシング・デバイスを開発した。さらに、開発したセンシング・デバイスにより計測した信号から、圧電セラミックを用いた方法では、ベッドの上で横になるヒトの体動信号および掻破、サーミスタを用いた方法では、脈波、呼吸信号を分離・抽出するアルゴリズムを開発した。25年度においては、23年度、24年度の成果を踏まえ、センシング・デバイスの改良を行うとともに、デバイスとしての仕様を確定する。また、24年度に引き続き健康管理に必要な生体情報検出アルゴリズムのソフト開発を行う。さらに、研究成果を論文や国内外の会議において随時発表するとともに、25年度は、本研究課題における最終年度であるため、今後に向けての新たなる展開の検討を行う。24年度においては、当初の計画通りに、23年度の成果を踏まえ、プロトタイプを作製し実証実験を行いつつ、必要に応じてセンシング・デバイスの改良を行う。また、健康管理に必要な生体情報検出アルゴリズムのソフト開発が23年度から引き続き行われる。さらに、研究成果を論文や国内外の会議において随時発表する。
統制自己評価とモニタリングの質および財務報告の質との関係に関する実証研究

本研究の研究課題(リサーチ・クエスチョン)は、「組織における内部モニタリング機能の1つとして特に統制自己評価(自己点検評価)システムが、財務情報の質に影響を与えるか」というものである。統制自己評価とは、重要な経営上の目的、リスクおよびリスク対応の進捗状況をレビューするための方法である。また統制自己評価は内部統制の運用状況をレビューするためにも用いられる。ビジネス上のリスクおよび内部統制の運用状況は財務報告の信頼性に影響を与えることはこれまでの先行研究で明らかにされている。本研究ではこれらを踏まえて統制自己評価が財務報告の信頼性に与える影響について分析することを目的としている。上記の目的を達成するために、今年度は以下の2点について検証および検討した。第1に企業のアーカイバル・データを用いて統制自己評価を内部モニタリングとして導入していることに対する企業の意識が財務報告に与える影響について検証した。ここで、企業の意識は直接測定できないため、現在開示されている「コーポレート・ガバナンス報告書」において統制自己評価の状況とその位置づけ、また効果について言及している企業とそうでない企業とに分類して比較分析を行った(サンプルを構成する上場会社数は3517社)。また財務報告の質の代理変数として、財務諸表の修正再表示の回数、裁量的会計発生高の額、および監査報酬の額を用いた。検証の結果統制自己評価の状況を開示項目に含める企業は、そうでない企業よりも財務諸表の修正再表示が少なく、また監査報酬額が小さいことが明らかとなった。この結果は、統制自己評価システムの質が財務報告の質に影響する可能性が高いことを示唆している。この結果を踏まえ、第2に次年度に行う上場企業へのアンケート調査の項目について検討した。特にここでは企業ごとのシステムの相違が明確になるような項目設定となるよう注意した。本研究の分析の中心は次年度に行う全上場企業に向けてのアンケート調査とその結果の分析である。これを行うことの妥当性は、統制自己評価に対する企業の意識が財務報告の質に影響することが前提となる。当該年度(初年度)は、この前提の妥当性を確認することに研究の主眼をおこうものであり、この意味から当該年度に行った実証分析およびその実証結果はこの前提を概ね支持するものであったことは次年度のアンケート調査に繋がるものであったと考えている。またこの結果はいくつかの国際学会において発表しており、ここで多くのコメントを頂戴している。以上のことは次年度(2年度)実施予定のアンケート調査を実施するために検討する必要がある調査項目および調査内容を策定する上で重要なものであると考えている。次年度については、本研究の中心的な分析調査であるアンケート調査を実施する予定である。調査対象は当初計画通り日本の全上場企業であり、方法は勇壮によるものである。今後調査項目の検討を加え、2019年内には実施予定である。これに向けては、回収率を上げるために専門調査機関との連携を考えており現在その機関の選定を行っている。またアンケート調査という調査の特性上情報の秘匿および倫理面に十分配慮する必要がある。これらについては所属機関に設定されている委員会において調査内容を検討していただき、許可を得ることとする。また、調査結果の分析(主として量的分析)を行うが、これについては先行研究およびいくつかの前例(例えば内部監査協会実施の調査)を十分レビューしこれらを参考とする。最後に今回の調査結果を論文としてまとめ、国際学会に提出する予定である。

当該年度(初年度)は、この前提の妥当性を確認することに研究の主眼をおこうものであり、この意味から当該年度に行った実証分析およびその実証結果はこの前提を概ね支持するものであったことは次年度のアンケート調査に繋がるものであったと考えている。またこの結果はいくつかの国際学会において発表しており、ここで多くのコメントを頂戴している。以上のことは次年度(2年度)実施予定のアンケート調査を実施するために検討する必要がある調査項目および調査内容を策定する上で重要なものであると考えている。次年度については、本研究の中心的な分析調査であるアンケート調査を実施する予定である。調査対象は当初計画通り日本の全上場企業であり、方法は勇壮によるものである。今後調査項目の検討を加え、2019年内には実施予定である。これに向けては、回収率を上げるために専門調査機関との連携を考えており現在その機関の選定を行っている。またアンケート調査という調査の特性上情報の秘匿および倫理面に十分配慮する必要がある。これらについては所属機関に設定されている委員会において調査内容を検討していただき、許可を得ることとする。また、調査結果の分析(主として量的分析)を行うが、これについては先行研究およびいくつかの前例(例えば内部監査協会実施の調査)を十分レビューしこれらを参考とする。最後に今回の調査結果を論文としてまとめ、国際学会に提出する予定である。
湖底堆積物の化合物レベル放射性炭素年代法による噴火史の高精度化－富士山を例として

今年度は、化合物レベル放射性炭素(14C)年代測定に最適な化合物を選定するため、河口湖の湖底表層堆積物(表層約10cm)中のC16、C24、C26、C28脂肪酸と色素化合物の放射性炭素同位体比(Δ14C)の測定を行ない、同堆積物中の全有機炭素及び植物化石、表層水中の溶存二酸化炭素のΔ14Cとの比較を行なった。その結果、植物起源のC24, C28脂肪酸のΔ14C値が木の葉に比べ古い年代を示すことが明らかとなり、堆積物中のこれら脂肪酸が、現世の植物ワックスに加え、土壌に由来する古い年代を示す脂肪酸の影響を受けていることが示唆された。また、堆積物中の全有機炭素のΔ14C値は、表層水中の溶存無機炭素に比べ有意に低い値を示し、河口湖では、リザーバー効果に加え、風化によって湖にもたらされる古い(14Cを含まない)有機物の影響が無視できないことが示唆された。一方、C16脂肪酸のΔ14C値は、表層水中の溶存無機炭素及びクロロフィルaのΔ14Cとよく一致することが明らかとなった。このことは、C16脂肪酸の起源が主に植物プランクトンであり、C16脂肪酸を使うことで、より正確な年代モデルの構築が可能であることを示している。ただし、表層水のリザーバー効果により、C16脂肪酸のΔ14C値は木の葉の化石に比べ約125‰も低い値を示したことから、実際の測定ではこのリザーバー効果を補正した上で年代推定を行う必要があると考えられる。分析は概ね計画通り進んでおり、河口湖では堆積物コアを使って実際の火山噴出物の年代を測定が行える段階まで到達できた。今年度構築された手法を河口湖の堆積物コア試料に適用することで、コア中の火山噴出物の噴火年代を明らかにしていく必要がある。また、山中湖については、年代測定に最適な化合物を選定する必要がある。当初の計画では、年度内に2回分析を行う予定で前処理に係る旅費等の計上をしていたが、東大大気海洋研の加速器質量分析装置が落雷の影響で故障し、一回分しか分析が出来なかったため余剰が生じた。次年度は、今年度分析できなかった試料の分析も合わせて実施し、学会発表等についても積極的に行なっていく予定である。
傾斜高分子膜の調製と膜透過・分離機能

一般に均質な材料中を透過分子が定常状態で透過しているとき、その濃度は線型勾配である。しかしながら、透過方向に成分組成が不均質な材料中では線型濃度勾配にはならず、例えばある透過分子に対し、その溶解性が異なる2成分から成る膜の成分組成が膜厚方向に傾斜構造を有する場合、その膜の表面から透過させた場合とその逆の場合とでは透過量が異なる。本研究ではこのような機能を念頭に置き、2成分ポリマーブレンド系においてその成分組成が膜厚方向に線型濃度勾配を有する傾斜高分子膜の調製を目的にしている。相溶性ポリマーブレンドとしてポリメチルメタクリレート(PMMA)/スチレン-アクリロニトリル共重合体(SAN)系を用いて、その構造特性と気体輸送特性の関係について検討し、傾斜構造を有した場合の気体透過係数の見積もりとその試作を行った。PMMA及びSANの気体溶解性の差異は既に確認されている。傾斜膜の調製は予め調製しておいたPMMAキャスト膜の上にSAN溶液を展開する方法で行った。この方法によってPMMAはその一部がSAN溶液との界面から溶け込み、キャスト条件を適切に選べば、傾斜構造の形成が期待される。まず、PMMA/SAN系相溶ブレンド膜の気体透過特性を調べた上で、直列モデルを用いて理想傾斜膜の透過係数値を見積もった。理想傾斜膜の気体透過係数(計算値)は完全相溶膜と単純な貼合わせ膜それぞれの値の中間値をとった。今回試作した傾斜膜の気体透過係数(実測値)も同様であったので、傾斜構造の定性的な確認ができた。さらにATR-FTIR法を用いて膜の表面構造を解析したところ、成分組成が膜の両表面で異なっていた。また、本研究で調製した傾斜膜は膜に対する気体の透過方向によりその透過係数が異なることも確認できた。従って、所期の目的は達成された。