hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
国際交流学習を支援するインターネットサイトの開発と評価

本研究は、日本の小・中学校の子どもたちが、海外の子どもたちと文化・自然・歴史・暮らし・政治等のテーマに基づいて相互交流を行う国際交流学習を支援するインターネットサイト「GS NET」を開設して、国際交流学習の特徴とその成立要因を明らかにしながら、その運用と評価に関する国際共同研究(大阪教育大学-ロンドン大学)を行うことを目的とした。研究成果は以下の5点である。(1)多様な機能を持つ国際交流支援サイトは、学校での国際交流学習の障壁を軽減し、教師にとって有効な促進要因になることがわかった。(2)インターネット上の国際交流支援サイトと、ウェブ会議システム、ビデオレター等のメディアミックスによる組み合わせ利用は、国際交流学習を推進するために効果的であることがわかった。(3)国際交流支援サイトが促進する国際交流学習において有効なカリキュラム構成と指導方法についての知見を蓄積することができた。(4)国際交流学習を実施するときに発生しやすいトラブルの分類整理を行うことができた。(5)機械による支援機能と人による支援機能の共通点と相違点を明らかにすることができた。今後もこれらの成果を生かして、国際交流学習に関する研究を継続したい。本研究は、学校を基盤とした国際交流学習を推進するインターネット上のサイトを構築・運用することを通して、国際交流を推進するインターネットサイトの条件を明らかにすることを目的としている。昨年度は、5つの小・中学校でのインターネツトやテレビ会議システムを用いた海外の姉妹校との国際交流学習を実施して、その様子を静止画とビデオ動画像で記録して、インターネットサイトを試験的に構築した。このサイトは、先進的な国際交流学習の実践事例をマルチメディアデータで視聴することにより、国内の学校における実践のヒントを提供しようとするものである。そこで、これを受けて本年度では、本サイトを学校教師に試験的に活用してもらい、その課題と改善の指針に関わる評価データを得ることにした。その結果、さらに本サイトに追加的な機能として以下のものが必要であることが明らかになった。(1)実践事例の自動登録システム(2)ヘルプデスク(3)運営スタッフのためのグループウェア(4)日英間の機械翻訳サービス(5)新規プロジェクトの紹介・募集コーナーこのような機能を付加して、本サイトの充実を図った。来年度は、以上の研究成果をもとにして、本サイトを国内には日本語で、そして海外には英語で公開することにより、国際交流学習を支援するためのインターネットサイトの条件分析や、学校間国際交流を支援する機能的特性の分析などの評価研究を行う予定である。本研究は、学校を基盤とした国際交流学習を推進するインターネットサイトを構築・運用することを通して、国際交流を推進するインターネットサイトの条件を明らかにすることを目的としている。本年度は、構築したインターネットサイト(GSNET)を実際に、小学生と教師に活用してもらい、国際交流学習を支援する本サイトの機能と改善ポイントを明らかにすることが目的であった。研究協力校は、大阪府松原市立N小学校の5年生と、韓国N初等学校である。両校において、国際交流学習の単元「リサーチ鉄鋼!コリア・ジャパン」を2002年5月から2003年3月まで実施した。本単元は、社会科における工業の学習と「総合的な学習の時間」を連携させたものである。この実践事例を通して、研究目的に関わる研究成果は以下のようであった。(1)日韓機械翻訳掲示板は、即時的なコミュニケーションを活発にするために、子どもたちの交流意欲を継続させるために効果的であった。本単元において、総計898通ものメールが掲示された。(2)本サイトに付属して活用できるインターネットテレビ電話システムは、ファイアーウォールを抜けていくためにセキュリティーの再設定を必要とせず、動画を用いたリアルタイムの交流が容易になった。ただし、音声のレベル設定などにおいてインターフェースの改善課題が残った。3)テレビ電話では、韓国語の同時通訳者が必要であり、本サイトの効果的な運用には、このような人的サポートが不可欠であることがわかった。今後の課題としては、もっと登録校を増やして学校検索を可能にすること、典型事例のデータアップを活性化すること、そして、運営用のグループウェアを積極的に活用すること等があげられる。来年度は、この点に注意して、研究の発展とまとめを行っていきたい。本研究は、小中学校での国際交流学習を支援するインターネットサイトを開発し、その教育効果を測定するものである。

研究の最終年度である本年度は、このインターネットサイトの開発を完了し、その評価結果をまとめるとともに、研究成果の総括を行うことをねらいとしている。まずインターネットサイト「GSNET : Global School Network」は、開発を無事完了することができた。そこでは、ビデオクリップや静止画像などのマルチメディアデータを用いて、交流事例の紹介、交流相手校の検索、テキストデータ及びウェブサイトの機械翻訳などができるように設計されている。特に、ビデオクリップは、先進的な実践事例を視聴するためのものであるが、学校の通信回線の状況を考慮して、64kbps、300kbps、そして1Mbpsという3種類の異なるファイルをストリーミングによって提供することができるようにした。このサイトを、研究協力校である大阪府松原市立布忍小学校において活用してもらった結果、特に自動翻訳機能付き国際交流掲示板では、半年で相手校の韓国のネギ小学校と900通を超えるメール交換ができた。また、教育利用場面においては、このサイトとインターネット会議システム(CUSeeMeWebなど)をメディアミックスによって組み合わせて用いることによって、交流の成果が上がることがわかった。研究の総括としては、国際交流学習を支援するインターネットの設計要件や教育利用の条件、授業での利用場面の評価などを総括的に行い、本研究の目的を十分に達成することができた。今後の課題としては、交流希望校の登録、交流事例の収集、海外の交流希望校の登録に関わる活性化のための組織が必要であることがわかった。
複合噴流の能動制御

工学機器における混合や伝熱を効果的に制御するため,噴流を複数にした複合噴流について検討を行った。統計エントロピーを用いた混合性能評価技術やPOD(Proper Orthogonal Decomposition)法による構造評価技術などの複合化に必要な評価技術を検討し,その有効性を明らかにした。ノズルのベクトル制御や複合噴流の制御手法を提案し,由噴流や衝突噴流に適用した結果,これらの方法が混合性能の改善に有効であることを明らかにした。噴流の複合化による柔軟な混合制御手法を確立するため,高い混合性能を達成する複合化方法ならびに能動制御手法を検討する。初年度については以下の項目について調査、検討した。1.非円形噴流の複合化による混合制御手法の開発...非円形噴流として代表的な楕円型噴流をとりあげ,複数化のための基礎データとして単独噴流の統計量や混合指標について評価した。楕円噴流に特徴的な軸の切り替わりや噴流幅の増大が再現され実験事実と整合していることを確認したが,混合指標で評価した混合度は軸対称噴流と較べて大差はなく楕円噴流は混合性能向上に関し圧倒的に有利な方法ではないことを見出した。2.複合化による大規模不安定モードの創出...2本の軸対称噴流を衝突させた場合,衝突面上に大規模な渦輪構造が形成されることをすでに見出している。さらに新たな不安定モードの創出のため,4本の軸対称噴流の衝突角ならびに周方向の位相角を変え衝突と旋回の強さを変化させた。統計量や混合特性について調査した結果,衝突角が小さくかつ旋回を与えたものがよく混合されることを定量的に明らかにした。3.噴流に対する低次モデルの検証と構築...取り扱う噴流のシミュレーションデータは周期方向が仮定できずデータ規模が巨大なため,通常のPOD(Proper Orthogonal Decomposition)法を採用した完全3次元処理はできない。そこで本研究ではSnapshot PODを統計的構造抽出法として採用した。本手法を上記の衝突噴流に適用し構造抽出を行った結果,低次モードの瞬時構造において明確な大規模旋回渦を抽出することができた。本手法の有効性は確認されたが,統計的信頼性を確保するための方法論の検討は十分でなく今後の課題である。噴流の複合化による柔軟な混合制御手法を確立するため、本研究では,従来の単独の噴流より柔軟性に富む制御方法として複数の噴流を用いることが有効であると考え,複合噴流についてDNSによる解析を行った.4本の噴流を空間中で衝突させ,その衝突角度を変化させるという方法で旋回する流れ場を作り出し,混合効率の向上を目指した.上記の複合噴流の場合,単独の噴流に比べ噴流の配置間隔・本数・衝突角度により流れ場は大きく変化する.このような制御パラメーターの多い流れ場を最適化する場合,効率的な評価スキームの確立は必要不可欠である.そのためには制御された流れ場を効率的に評価することが可能な低次モデルの構築が必要であることを見出した.しかし制御の対象となる低次モデルに対しては実際の噴流に含まれる本質的なダイナミクスを再現できるだけの精度が要求されるが,現段階ではその妥当性について十分な検討がなされていない.そこで当該研究ではその第一段階としてPOD (Proper Orthogonal Decomposition)法を用いた流れ場の解析を行い,従来のエネルギー指標に基づく解析に加え,エンストロフィー指標の解析に対する妥当性について評価した.(1)複合噴流のDNSを行った結果,簡便な方法で流れ場に旋回成分を与えることが可能であること.また衝突角度を小さくして噴流同士を激しく衝突させた場合が最も混合が促進されることを見出した.(2)エンストロフィー指標に基づく流れ場のPOD解析を行った結果,低次モードにおけるエネルギーおよび噴流構造の特性は,従来のエネルギー指標と同様の傾向を示すことを明らかにした.(3)低次モードを再構成した結果、エンストロフィー指標が構造の再現性に優れる可能性があることを見出した。噴流の複合化による柔軟な混合制御手法を確立するため、本研究では,従来の単独の噴流より柔軟性に富む制御方法として複数の噴流を用いることを提案し、これまで2本あるいは4本の噴流を干渉させる効果についてDNSを用いて解析を進めてきた。本年度はさらに多数化による効果をより有効に引き出すための能動制御手法について検討を行った。具体的には能動制御手法として、周期的にノズルの方向を変化させるベクトル制御を採用し、自由噴流ならびに衝突噴流に対して適用した。衝突噴流の場合、伝熱性能に寄与する因子についても調べるため、レイノルズ数がRe=1500,5000の場合のDNSを行い、衝突面における伝熱特性へのRe数の影響についても評価した。自由噴流の場合、(1)噴流の可視化結果からノズルを振る周波数を増加させるにつれ、波状、分岐、フラッピングのモードへと噴流構造が変化し、周波数を変化させることで多様な流動状況への制御が可能であること、

(2)混合指標に基づき混合状態を定量化した結果、分岐、フラッピング、波状のモードの順で拡散特性が良好であることを明らかにした。衝突噴流の場合、(1)レイノルズ数の増加により、衝突面上において粘性低層が薄くなることが要因で壁近傍での混合が活発となり伝熱特性が改善すること、(2)ノズルを振る周波数が小さい場合,制御を行わない場合と同様の大規模な渦構造が形成され,基本的な構造形成の様子は変わらず、衝突面上での伝熱特性の改善が生じないこと、(3)ノズルを振る周波数が大きい場合、ノズル出口直後からフラッピングモードによる渦輪が交互に周期的に放出され、衝突面上での衝突速度が向上したことにより、よどみ点で伝熱特性が大きく改善されることを明らかにした。
漏洩リスクフリー安定型二酸化炭素地下貯留技術の開発

漏洩リスクの無い安定的な貯留メカニズムである残留ガストラップと溶解トラップに注目し、これらのメカニズムによる貯留量の定量的な計測を行い、貯留量を実験的に明らかにするともに、格子ボルツマン法を用いた数値シミュレーションを通じて、貯留メカニズムの解明を行った。典型的な岩石としてベレア砂岩、多胡砂岩を対象として、残留ガス飽和度の計測を行った。ガスの残留量を計測する手法として、等温膨張を用いる手法を提案するとともに、この方法により、高精度で残留ガス量を計測できることを明らかにした。計測の結果、実験条件によらずベレア砂岩の場合、25-30%の二酸化炭素が界面張力によりトラップされることが明らかとなった。これらの実験結果に基づいて日本の残留および溶解トラップによる二酸化炭素地下貯留量を推定したところ、716.7億トンの貯留ポテンシャルが存在することが明らかとなった。キャップロックによる物理トラップと併せて、1018億トンの貯留ポテンシャルが存在し、これは日本の二酸化炭素排出量の約76年分に相当する。一方、ミクロなレベルからトラップメカニズムを解明するために、格子ボルツマン法による数値シミュレーションを試みた。本年度の成果として、地下1000mに対応する水と二酸化炭素の粘性、密度、界面張力を考慮した数値解析に成功し、残留ガストラップ状態を再現することに成功した。このように、残留ガストラップと溶解トラップを用いることにより、漏洩リスクの無い日本に適した二酸化炭素貯留が可能であることが示された。漏洩リスクの無い安定的な貯留メカニズムである残留ガストラップと溶解トラップに注目し,これらのメカニズムによる貯留量の定量的な計測を行い,貯留量を実験的に明らかにするともに,格子ボルツマン法を用いた数値シミュレーションを通じて,貯留メカニズムの解明を行った.典型的な岩石としてベレア砂岩,多胡砂岩を対象として,残留ガス飽和度の計測を行った.地下,700mの条件にて二酸化炭素は超臨界状態となり,温度・圧力により,粘性,密度,界面張力が大きく変化するので,700-1000mに対応する7種の条件にて計測を行った.また,ガスの残留量を計測する手法として,等温膨張を用いる手法を提案するとともに,この方法により,高精度で残留ガス量を計測できることを明らかにした.計測の結果,実験条件によらずベレア砂岩の場合,25-30%の二酸化炭素が界面張力によりトラップされることが明らかとなった.これらの実験結果に基づいて日本の残留および溶解トラップによる二酸化炭素地下貯留量を推定したところ,716.7億トンの貯留ポテンシャルが存在することが明らかとなった.キャップロックによる物理トラップと併せて,1018億トンの貯留ポテンシャルが存在し,これは日本の二酸化炭素排出量の約76年分に相当する.一方,ミクロなレベルからトラップメカニズムを解明するために,格子ボルツマン法による数値シミュレーションを試みた.本年度の成果として,地下1000mに対応する水と二酸化炭素の粘性,密度,界面張力を考慮した数値解析に成功し,残留ガストラップ状態を再現することに成功した.このように,残留ガストラップと溶解トラップを用いることにより,漏洩リスクの無い日本に適した二酸化炭素貯留が可能であることが示された.引き続き,残留ガストラップ状態を実際に地下において再現するための方法や詳細なトラップメカニズムについて検討を継続する予定である.平成18年度に得られた残留ガストラップ量とCO_2の水への物質輸送特性から岩石内に安定的なトラップメカニズムに基づいてCO_2を貯留することが可能であることが示されている。はじめに、岩石内に界面張力によりトラップされるCO_2の形態を計測し、トラップメカニズムの解明を試みた。これに先立ち、計測に用いるX線CTによる可視化の予備的な検討を行い、X線CTによるトラップメカニズムの解明手法を確立した。残留ガストラップされているCO_2の非接触計測を行った。岩石内にトラップされる微細気泡の高倍率撮像を行い、気泡形状を明らかにした。これに基づいてトラップメカニズムの解明を行った。これらの知見をもとに、岩石内に効率的にCO_2をトラップする方法について検討を行った。

併せて、格子ボルツマン法によるミクロスケール数値解析を行い、トラップメカニズムの解明を行った。次に、残留ガストラップ状態を効果的に地下岩石内で再現する方法について検討を行った。具体的にはマイクロバブルに注目し、微細気泡状態のCO_2を岩石内に圧入することにより、残留ガストラップ状態の効率的な実現を目指した。しかしながら、マイクロバブルによる注入ではCO_2量に比べ、非常に多くの水を注入しなければならないことが判明し、この手法の欠点が明らかとなった。これを回避する手法について新たな着想を得るに至った。これらの知見を総合して、日本の周辺の地質構造に適合した漏洩リスクのない安定的な貯留が可能であることが明らかとなり、トラップメカニズムに関する知見を得ると共に、実用化に向けた今後の課題が明らかになった。
磁気共鳴画像(MRI)による脳機能画像の解剖学的標準化の研究

【目的】脳拡散テンソル画像(DTI)の標準化につき、1)標準化脳において、脳表や脳深部の構造の位置ズレは、異なる症例群間と異なる時期や違った撮像条件にて得られた同一症例間で差があるか。2)脳内に異常のない症例と比較的明瞭な病変のある症例とで、標準化の形態的な精度に差があるが、3)異なる時期に撮像した同一症例でのDTIを解析する場合、元画像に比べ標準化画像を用いた方が解析精度は向上するか、の3点を検討した。【方法】健常人ポランティア1例,明らかな脳内病変のなかった臨床例9例、時期を変えて2回の検査の施行された陳旧性脳血管障害6例(12撮像)を対象とした。DTIは1.5T装置を用いSE型EPIにて運動検出傾斜磁場(b=1000mm2/sec)を6軸に印加し撮像。ボランティアでは条件の異なる6種類の撮像を行った.標準化にはSPM99を使用した。標準化したDTIデータから拡散係数(ADC),fractionalanisotropy(FA)の画像を計算した。標準脳それぞれの位置ズレは、標準化b=0画像を用い、大脳前後端、中心溝、橋前端などの脳表構造、脳梁前後端、モンロー孔、松果体、中小脳脚などの深部構造数カ所で測定した。定量性の評価は、元画像と標準化画像のそれぞれの画像上に数力所の関心領域(ROI)を設定して行った。【結果】標準化脳における位置ズレは、同一症例間では部位により差はなかった。異なる症例間では中心溝が他の部位に比べ有意に大きかった(Kruskal-Wallis, p<.0001)。位置ズレの程度は全体として、同一症例間(平均1.2mm)に比べ異なる症例間(平均2.8mm)で有意に大きかった(Mann-Whitney, p<.0001)。脳内に異常のない症例と血管障害例における位置ズレには有意な変化はなく、疾患例でも比較的良好に標準化されると考えられた。異なる時期に撮像された同一例におけるROI設定の再現性をADCとFA値で検討したところ、元画像に比べ、標準化像による解析の方が、一回目と二回目の相関が良好であった。【結論】SPM99を用いた脳標準化は、通常の画像で明らかな病変のない症例だけでなく、比較的明瞭な病変のある症例でも良好に行え、臨床例も含め、形態や撮像断面の異なる画像をより高い精度で総合的に解析できる可能性がある。しかし、脳溝などの評価においては、標準化後の位置ズレが比較的大きく、解析時に注意する必要がある。目的: MRIを用いた脳機能画像の一つである拡散テンソル画像を用いて、脳の解剖学的標準化の精度の検討を行った。

方法:まず、健常人ボランティアにて、断面厚・間隔、頭部の位置・角度を変えて、様々な条件で拡散テンソル画像を現像し、これから計算されるパラメータである拡散トレース(ADC)と拡散異方性の指標であるfractional anisotropy (FA)を元画像と標準化した画像とで比較した。次に、いままでに撮像された脳梗塞の臨床例において元画像と標準化画像とを比較検討した。拡散テンソル解析は1.5テスラの臨床用MRI装置を用いて、スピンエコー型エコープラナー法にて、b factorを1000mm^2/secとした運動検出傾斜磁場(MPG)を6軸方向にかけた拡散強調とMPGをかけない画像を撮像し、これをワークステーションに転送して行った。脳の標準化はSPM(Statistical Parametrical Mapping)99を用い、同じワークステーション上で行った。健常人では、同一症例において、撮像条件に違いによる標準化の精度を、形態学的再現性と機能画像のパラメータの数値の再現性から検討した。臨床例では、別々の症例における標準化による一致度とパラメータの数値の再現性を評価した。結果:同一被験者にて断面厚や間隔を変化させて撮像した各画像を標準化したところ、どのデータをもちいても良好な標準脳への変換が得られ、脳の各部位は同一座標上に投影された。また、頭部の位置・角度を変えて撮像した場合にも良好な標準化が得られた。脳の各部位に関心領域を設定して原画像と標準化画像とでADCとFAとを比較した結果、全体的にFAに比べADCの方が相関は不良であった。頭部の位置・角度を変化させて撮像した2回の測定で、同一の解剖学的構造に関心領域を設定した場合の再現性は元画像よりも標準化画像のほうが良好であった。また、4mm厚の断面で撮像されたものより6mm厚の断面での撮像のほうが相関・再現性は良好であった。が、深部の構造や脳幹部は個人差の影響が残り、一致度は不良であった。元画像と標準化画像とにおけるADCとFAの相関については、健常人での検討と同様でFAに比べ、ADCの相関が不良であった。結論: SPM99を用いて拡散テンソル画像も比較的良好な標準化が行え、特に同一被験者での再現性は良好で、経時的変化のより客観的評価に有用と思われた。一方、別々の被験者間での比較には、標準化画像の深部構造の一致率が不良で、画像のsmoothingなどの処理が必要と思われ、さらなる検討が必要である。脳拡散テンソル画像(DTI)の標準化につき、1)標準化脳において、脳表や脳深部の構造の位置ズレは、異なる症例群間と異なる時期に撮像された同一症例間で差があるか。2)脳内に異常のない症例と比較的明瞭な病変のある症例とで、標準化の形態的な精度に差があるが、3)異なる時期に撮像した同一症例でのDTIを解析する場合、元画像に比べ標準化画像を用いた方が解析精度は向上するか、の3点を検討した。明らかな脳内病変のなかった臨床例9例、時期を変えて2回の検査の施行された陳旧性脳血管障害6例(12撮像)を対象とした。DTIは1.5T装置を用いSE型EPIにて運動検出傾斜磁場(b=1000mm2/sec)を6軸に印加し撮像。標準化にはSPM99を使用した。標準化したDTIデータから拡散係数(ADC), fractionalanisotropy(FA)の画像を計算した。標準脳それぞれの位置ズレは、標準化b=0画像を用い、大脳前後端、中心溝、橋前端などの脳表構造、脳梁前後端、モンロー孔、松果体、中小脳脚などの深部構造数カ所で測定した。定量性の評価は、元画像と標準化画像のそれぞれの画像上に数カ所の関心領域(ROI)を設定して行った。
ライブイメージングによる血管－神経ワイヤリングの誘導・維持機構の解明

生体機能の調節系には、神経系と血管系が存在する。両者ともに、解剖学的には中枢から抹消に至り、また抹消から中枢に向かうシステムとなっている。生体内で神経と血管が併走していることに生命の意義を見出しその併走メカニズムを探ることを本研究の目的とした。ゼブラフィッシュの神経系と血管系を同時に可視化することにより、発生時に両者が併走する部位を明らかにした。また、血管が神経を誘導して両者が併走するメカニズムを突き止めた。血管と神経のワイヤリングのメカニズムを探るために、まずは両者が伴走する部位を生体(ゼブラフィッシュ)を用いて明らかにすることから開始した。(1)血管内皮細胞、神経細胞でそれぞれ特異的に活性化されるプロモーター、Flk1,HuCプロモーター依存性にmCherry, EGFPを発現するトランスジェニック個体を作製した。(2)血管内皮細胞にレーザー照射することにより低分子量GTP結合蛋白質Racが活性化される個体を作製して、血管の走行を自由に改変できるか否かを検討し、それに伴って神経の走行が変化するかを検討した。(3)血管あるいは神経特異的に優勢劣性変異体の発現が可能なように、Gal4/VP16システムを用いて目的の分子を効率よく発現可能な個体を作製した。血管神経の伴走性については、lateral lineの形成に伴って、両側のparacordal vesselが形成されていく過程を可視化できた。さらに、neuralcrest cellの一部が先導して、血管形成が時間的な差を持って形成される部位も同定した。共焦点顕微鏡と、2光子顕微鏡を活用してゼブラフィッシュの脳内での伴走部位の同定にも着手した。タイムラプスイメージングを駆使して両者のうちどちらが先行して形成されるのかをつきとめた。(1)血管内皮細胞、神経細胞でそれぞれ特異的に活性化されるプロモーター、Flk1, HuCプロモーター依存性にmCherry, EGFPを発現するトランスジェニック個体を作製した。・背側大動脈が先行してその直下に神経・posterior caudinal veinにそって、交感神経のネットワーク・節間血管にそってリンパ管がそれぞれ形成されていくことを3次元のイメージングによってつきとめた。(2)血管あるいは神経特異的に優勢劣性変異体の発現が可能なように、Gal4/VP16システムを用いて目的の分子を効率よく発現可能な個体を作製した。(3)神経のなかでも運動神経特異的にEGFPを発現する個体としてNMX:EGFPトランスジェニックを作製形態形成時には、臓器への酸素供給と神経支配をそれぞれ制御するためのネットワークとして血管-神経が並行して構築される現象(伴走)が見出されている。この伴走の成立機構ならびに分子生物学的な相互作用のメカニズムの解明には至っていない。経と血管同時可視化を単一個体で行えるゼブラフィッシュを用いて伴走部位の同定と伴走成立機構を解明する。大動脈とその直下に伴走する運動神経を見出した。大動脈はvascular endothelial growth factorCを分泌し、運動神経はその受容体であるVEGFR3を発現することがこの伴走に不可欠であることを、優勢劣勢変異体の発現で確認した。これ以外に、ゼブラフィッシュの脂肪細胞への交感神経と血管の併走について調べた。交感神経幹から脂肪細胞への走行をtysosine hydroxylaseの抗体で緑色蛍光陽性となるように染色し、血管内皮細胞が赤色蛍光となるトランスジェニックフィッシュで血管と交感神経の走行を検討した。交感神経の一部が、血管への神経投射をしながら(vascular innervation)抹消にむかい、血管を離れた後も脂肪細胞にむかって走行していくことがわかった。この両者の併走については分子メカニズムは解明できていないが、vascular innervationから、平滑筋細胞あるいは、周細胞がなくなった血管では、交感神経が血管から離れてあらたな走行を示すことがわかった。脂肪組織は、血管とともに神経支配をうけている。ゼブラフィッシュの腹部の白色脂肪形成時における血管と交感神経系の走行をライブイメージングで観察するとともに、交感神経の活性化と脂肪細胞の活性をプロテインキナーゼA(PKA)の活性化を指標に検討した。ゼブラフィッシュの生後3週目に白色脂肪が形成される時に脂肪・交感神経・血管と同時観察した。交感神経可視化のためにdbhプロモーター下流でGal4VP16の融合蛋白質を発現するトランスジェニックフィッシュTg(dbh:gal4FF)を作製した。これとTg(UAS:GFP)を交配して交感神経を可視化するフィッシュを作製した。血管観察にはTg(Flk1:mCherry)を用いた。脂肪は、Bodipy558/568を用いることにより、蛍光の波長の異なる3つの組織を可視化することができた。交感神経が脂肪に投射する経路を詳細に観察したところ脂肪細胞の集団塊に投射する以前に血管との伴走を認めた。

脂肪塊の内部では交感神経と毛細血管の伴走は明らかではなく一部伴走が見られる部位がある程度であった。形態形成時には、臓器への酸素供給と神経支配をそれぞれ制御するためのネットワークとして血管-神経が並行して構築される現象(伴走)が見出されている。この伴走の成立機構ならびに分子生物学的な相互作用のメカニズムの解明には至っていない。経と血管同時可視化を単一個体で行えるゼブラフィッシュを用いて伴走部位の同定と伴走成立機構を解明する。大動脈とその直下に伴走する運動神経を見出した。大動脈はvascular endothelial growthfactor-C (VEGF-C)を発現し運動神経がVEGFR-3を発現していることをそれぞれin situ hybridization,定量的RT-PCRで確認した。したがってVEGF-C/VEGFR3シグナルが伴走のメカニズムと考え、運動神経のVEGF-Cへの反応性をex vivoで生体培養を行い確認したところ、ゼブラフィッシュ運動神経はVEGF-Cに反応してneuriteを多数伸ばすことが判った。さらにこの反応はVEGFR3の阻害薬で消失することから、ゼブラフィッシュの軸索伸張はVEGF-Cに反応して生じる可能性があることがわかった。ゼブラフィッシュの成体内でVEGF-C/VEGFR3の情報伝達が機能しているか否かを判定するために動脈にVEGF-Cを過剰に発現する個体を作製して判定したところ、大動脈に向かう多数分枝した軸索を認めた。さらに、内因性のVEGF-Cをtrap可能なVEGFR-3(細胞外ドメイン)に免疫グロブリンFcフラグメント融合蛋白質を運動神経に発現させて、大動脈とその直下の運動神経を観察したところ、伴走が消失した。以上の結果から大動脈ー運動神経の伴走にVEGF-C/VEGFR3シグナルが重要であることを明らかにした。ゼブラフィッシュ生体での血管・神経形成時の血管-神経伴走部位の同定を行い、伴走機序を解明することを目的に本研究を開始した。まずは血管神経の同時可視化ゼブラフィッシュを作製することからはじめたが、順調に同時可視化できる個体を作製することができた。さらに、神経でも運動神経を特異的に可視化できる個体も作製した。伴走部位も今年度までに、多数みつけその中で大動脈とその直下の運動神経に着目して伴走の分子メカニズムを解明することができた。他の伴走部位としてparachordal vesselと側線(神経)や、大動脈弓部にaa1-aa6に伴走する神経、脂肪組織内での細動脈と神経など複数の部位をみつけている。これらの部位では、大動脈ー運動神経とは違った分子メカニズムによる相互作用があると考え、一つ一つ伴走メカニズムを解明する必要がある。以上計画当初の計画であるイメージングによる伴走部位の同定とその分子メカニズムの解明というテーマは着実に達成していると考える。さらに、神経も様々な神経に特異的なプロモーターを用いることにより、神経のイメージングだけでもそれぞれの神経を分離できる技術の確立まで達成している。
シクロフィリンA‐CD147シグナル系を基盤とした関節リウマチの新規病態分子機構

シクロフィリンA(CypA)は、細胞質に存在するイムノフィリンファミリーのひとつであるが、炎症病態時には細胞外へ遊離される。この細胞外CypAの受容体がCD147であり、細胞外マトリックスメタロプロテアーゼ誘導因子として知られている。関節リウマチにおいてもCypAとCD147の発現上昇が報告されているが、病態の発症・進展におけるこれらの役割について、その詳細は不明である。我々は、関節リウマチのモデル動物であるコラーゲン誘導関節炎(CIA)マウスを使用し、パンヌスにおけるCypAとCD147の発現と局在の変動について検討を行った。CypAとCD147の発現は、対照群と比較してCIAマウスにおいて有意に増加していた。また発現増加したCD147はマクロファージに局在していることが明らかとなった。さらにCIAマウスより単離した滑膜繊維芽細胞の培養上清中においてCypAが検出され、CypAが増殖した滑膜繊維芽細胞から遊離されていることが判った。以上、関節リウマチ病態下で発現増加するCypAが細胞外に遊離し、マクロファージに発現増加するCD147を介してその浸潤・遊走を誘発する過程が、関節リウマチ病態の進展・悪化に寄与することが示唆された。シクロフィリンA(CypA)はイムノフィリンファミリーのひとつで、細胞質に存在するタンパク質であるが、炎症病態時には細胞外へ遊離される。この細胞外CypAの受容体として同定された分子がCD147であり、がん細胞の浸潤転移の大役を担っている。これまでの研究により、CypAとCD147は、MMPの発現誘導、血管新生、細胞の接着や遊走など多面的機能を有することが示唆されている。しかし、関節リウマチ病態の発症・進展における細胞外CypAならびにCD147の役割についてその詳細は不明である。本研究では、関節リウマチの炎症・骨破壊進展におけるCypA-CD147シグナルの分子病態機構を明らかにする。平成24年度は、CypA-CD147シグナルによる滑膜血管内皮細胞の細胞接着分子の発現ならびに単球の接着について検討した。ヒト滑膜毛細血管内皮細胞(HSMEC)を用い、細胞外CypAによる細胞接着分子(ICAM-1ならびにVCAM-1)の発現変化について検討した。HSMECにおけるICAM-1とVCAM-1の発現はCypA刺激により有意に増加した。また、CypA刺激によりHSMECへのヒト単球(THP-1)の接着が有意に増加した。このCypAによるICAM-1とVCAM-1の発現増加ならびにTHP-1の血管内皮細胞への接着増加はシクロスポリンA(CsA)により抑制された。さらに、抗CD147抗体によりHSMECのCD147を刺激したところ、ICAM-1ならびにVCAM-1の発現は有意に増加し、THP-1のHSMECへの接着も有意に増加した。細胞外Cyp Aは、滑膜血管内皮細胞のCD147に作用し、ICAM-1ならびにVCAM-1の発現を増大させ単球やマクロファージの接着・浸潤を誘発することが示唆された。関節リウマチのモデル動物であるコラーゲン誘導関節炎(CIA)マウスを作製し、その肢関節におけるCyp AとCD147の発現変化を検討した。Cyp AとCD147の発現は、対照群と比較してCIAマウスにおいて著明に増加していた。

CIAマウスより滑膜線維芽細胞を単離、培養し、その培養上清を用いてCyp Aの細胞外遊離について検討した。CIAマウスより単離した滑膜線維芽細胞の培養上清中においてCyp Aが検出され、さらに、この滑膜線維芽細胞からのCypAの遊離はLPS刺激により有意に増加した。C57BLマウスの骨髄由来マクロファージを用いて、細胞外CypAによるCD147の発現変化について検討した。CypA刺激によりマクロファージにおけるCD147の発現が有意に増加した。関節リウマチ病態下において発現増加するCypAは、増殖した滑膜線維芽細胞から遊離され、TLR-4刺激によりその遊離が増大することが示唆された。細胞外に遊離されたCypAは、浸潤したマクロファージのCD147発現を増大させることが明らかになった。上記研究成果は、論文にまとめ投稿中である。現在、ヒト滑膜毛細血管内皮細胞を用い、細胞外CypAによる細胞接着分子(ICAM-1ならびにVCAM-1)の発現変化ならびに単球の接着について検討を行っている。また、交付申請書の平成24年度実験計画に記載した、骨破壊におけるCypAーCD147シグナルの役割について、マウスより破骨細胞を調整し予備検討を行っている。破骨細胞への分化におけるCypAとCD147の役割について検討する。マウスより単球を単離し、CypAが破骨細胞の分化を促進させるか、TRAP染色、カテプシンK活性、骨吸収測定にて検証する。CD147が破骨細胞分化に関与するか、抗CD147抗体による阻害実験ならびにsiRNAによるCD147のノックダウンにより検証する。さらに、破骨細胞分化におけるCD147とRANKとの相互作用について、免疫沈降、シグナルの阻害実験を行い検討する。In vivo骨破壊実験としては、ICRマウスを用いRANKLとCypAを浸み込ませたコラーゲンを頭蓋骨上に植え込み、高速in vivo X線マイクロCTスキャナにより頭蓋骨の骨密度を測定し、CypAとCD147の相互作用が破骨細胞の分化を促進させるか検討する。抗CD147抗体ならびに抗CypA抗体を用いてCypAならびにCD147の関与について検証する。平成24年度請求額(直接経費)160万円は主に消耗品購入に使用する。実験動物は、関節リウマチモデルマウス作成、細胞採取ならびに骨量の解析に使用し、約50匹(約20万円)の使用を見込んでいる。また血清や培養液等の培養関連試薬・培養器具として60万円を使用予定である。解析に各種抗体ならびに試薬が必要であり、50万円を使用予定である。学会発表を年2回とし、リウマチ学会あるいは薬理学会で成果を報告する予定で国内旅費として30万円を使用予定である。
インドネシアのアブラヤシ農園開発における自発的土地取引と貧困解決

この研究の目的は、インドネシアのアブラヤシ農園開発は、住民の自発的取引と雇用の創出によって農村の貧困解決に寄与するのかという問題を明らかにすることである。平成30年度には以下の活動を行った。平成30年4月ー7月平成29年度末にオックスフォード大学東南アジア研究シンポジウムで行った発表をもとに、投稿論文の準備を進めた。平成30年8月、及び平成31年2ー3月の2回、ジャカルタ、東カリマンタン州東クタイ県、西スマトラ州アガム県を訪問し、アブラヤシ生産を行う小農民と地域住民に対して聞き取り調査を行った。平成30年10月には、札幌の市民向けに、フィールドで得た知見をもとに講演をおこなった。平成31年1月には、熱帯林ガバナンス研究会で報告を行った。東カリマンタンでの研究調査は非常に順調に進んでいる。当初調査を予定していた西カリマンタン州では研究調査の協力を依頼する予定だった人物が日本へ帰国となったため、研究調査の受け入れが困難となった。しかし、西カリマンタンに代えて西スマトラ州での調査を行うことができた。西スマトラ州では2000年代初めから自主的に独立したアブラヤシ栽培を始めた農民たちが現金収入を向上させている一方で、環境破壊が大きな問題となっており、大規模農園が主体の東カリマンタン州と比べて好対照となっている。8月に再投稿した論文は投稿先の都合により、再投稿したにもかかわらず新たなレビューが行われないという不本意な結果だったが、他投稿先に再投稿を行った結果再度訂正の指示が来たため、掲載を目標に作業を進めている。東カリマンタン州および西スマトラ州の現地での聞き取りを継続する。東カリマンタン州では、大農園の労働者の状況について、西スマトラ州ではアブラヤシ栽培にシフトした集落の土地利用と収入について個別調査を行う。論文の再投稿を行うほか、熱帯林ガバナンス研究会で刊行を予定している図書の一部を執筆する。市民向けの講演と出版を行う。この研究の目的は、インドネシアのアブラヤシ農園開発は、住民の土地の自発的取引と雇用の創出によって農村の貧困解決に寄与するのかという問題を明らかにすることである。特に以下の点を検討する。1近年国際的な開発機関によって重視されている「自由で事前の、十分な情報を与えられた上での合意(FPIC)」のガイドラインは、住民の合意にもとづく土地取引の実現に結びつくのか。2農園開発によって地域住民の土地利用と労働の形態にどんな変化が生じているのか。土地利用と労働形態の変化ともに、家計間経済格差、社会関係にどんな変化が生じているか。3農園で働く移住労働者の雇用と生活はどのようなものか。そのため、平成29年度には以下の活動を行った。平成29年8ー9月、および平成30年3月の2回にわたり、ジャカルタ、東カリマンタン州東クタイ県を訪問し、地域住民とアブラヤシ農園で働く労働者に対する聞き取り調査を行った。2018年3月22ー24日、ジャカルタのインドネシア大学で開かれたオックスフォード大学東南アジアプログラムの2018年シンポジウム(University of Oxford, SEA Symposium 2018)において、「相いれない開発志向のアジェンダ:村落レベルの経験と反応」と題するパネルをオーガナイズした。調査で得られたデータの一部を用いて"Why FPIC Does Not Help Local Populations FacingLand Loss: A Case Studyfrom East Kalimantan, Indonesia"と題して住民の「合意」を得るうえでの企業のコンプライアンスの問題について発表を行った。この論文を手直しのうえ、雑誌投稿を進めている。また、現地調査の成果の一部を用いて一般市民むけに2回の講演を行った。現地調査について、東カリマンタン州での研究調査は非常に順調に進んでいる。東カリマンタン州での研究調査が順調である一方で、比較予定の西カリマンタンATI神学校で協力を依頼する予定だった人物が日本へ帰国となり、現地調査の予定がやや不透明な状況となっている。一方、成果発表について、データの一部はすでに学会発表も行い、ピアレビューの雑誌への投稿も一度投稿したものをリバイズして再投稿を進めており、研究成果の発表もおおむね順調に進展している。

西スマトラ州では2000年代初めから自主的に独立したアブラヤシ栽培を始めた農民たちが現金収入を向上させている一方で、環境破壊が大きな問題となっており、大規模農園が主体の東カリマンタン州と比べて好対照となっている。8月に再投稿した論文は投稿先の都合により、再投稿したにもかかわらず新たなレビューが行われないという不本意な結果だったが、他投稿先に再投稿を行った結果再度訂正の指示が来たため、掲載を目標に作業を進めている。西カリマンタン州での予定していた現地調査について、西カリマンタン州のATI神学校で協力依頼を行う予定であった人物の後任者、および他の団体に連絡を取り協力の依頼を試みる。また、西カリマンタン州と同じくアブラヤシ農園開発が進んでいる西スマトラ州での調査地の発掘と比較研究の可能性も検討しながら平成30年度の現地調査の計画を立てていく必要がある。東カリマンタン州および西スマトラ州の現地での聞き取りを継続する。東カリマンタン州では、大農園の労働者の状況について、西スマトラ州ではアブラヤシ栽培にシフトした集落の土地利用と収入について個別調査を行う。論文の再投稿を行うほか、熱帯林ガバナンス研究会で刊行を予定している図書の一部を執筆する。市民向けの講演と出版を行う。1西カリマンタンへの出張について、現地協力者の移動により研究計画に再考が必要となった。2また、東カリマンタン州でも現地調査において、適当な調査協力者が得られなかったことから、調査協力者謝礼が支払われなかった。3予定していた出張の時期が学会および投稿論文の英文プルーフリードへの支払いを予定していたが、作成の時期がずれたことで、次年度にずれこんだ。1と2については、現地の調査協力者と改めて連絡を取り、次年度に支出を行う予定である。3についても論文作成ができ次第、次年度に依頼、支出する予定である。2017年度に西カリマンタンへの出張が行われなかったことで未使用であった額について、2018年度は西スマトラへの出張で出費を行った。西スマトラ島での聞き取り調査について、初年度に行えなかった分を今後追加して行う予定。
トータルセルフエッチングプライマーによる接着システムの構築

1.2AEM、2AECを含むセルフエッチングプライマーはエナメル質、象牙質に対して処理効果が認められたが、2AES、2AEPはセルフエッチングプライマーの主成分として適当ではなかった。2.処理効果の高いセルフエッチングプライマーも処理後に水洗すると効果は大きく減少した。3.2AEM、2AECにMEAAを添加すると象牙質への処理効果は大きく向上したが、エナメル質に対しては効果がなかった。4.高い処理効果を示したセルフエッチングプライマーは、ボンディング材によっては処理時間を短縮しても接着強さの減少は認められなかった。5.セルフエッチングプライマー処理を行っても。ボンディング材によっては処理効果の少ないものあり、さらにセルフエッチングプライマーの組成などを検討する必要があった。2-hydroxyethyl acrylateに4種の酸無水物をを付加させ、カルボキシル基を有する4種のアクリレートモノマー即ち、2-acryloyloxyethyl hydrogen maleate(2AE)、2-acryloyloxyethyl hydrogen citraconate(2AEC)、2-acryloyloxyethyl hydrogen succinate(2AES)、2-acryloyloxyethyl hydrogen phtarate(2AEP)を合成した。4種のモノマーは無色透明の液体で、2AEM、2AECは水に溶解したが、2AES、2AEPの溶解度は小さかった。従って、セルフエッチングプライマー中のアクリレートモノマーの濃度は数多くは設定できす、モノマーによって最小5wt%から最大70wt%に設定することとした。調製したセルフエッチングプライマーはいずれも処理効果を示し、光重合型コンポジットレジンのエナメル質、象牙質への接着強さを増加させた。中でも処理効果が高かったのは2AEM、2AEC含有セルフエッチングプライマーで処理効果の高低は両モノマーとも濃度によって異なっていた。即ち、エナメル質においては両モノマーとも濃度が5wt%から70wt%で高い処理効果が認められ、約20MPaの接着強さを示したのに対し、象牙質においては2AEMでは30、50wt%の濃度で有意に処理効果が大きくなり約20MPaの接着強さを示したが、2AECでは30wt%70wt%で有為に処理効果が大きくなり接着強さも約22MPa以上を示し、モノマー間で若干異なる傾向を示した。したがって、一括して歯質を処理するトータルセルフエッチングプライマーを調製する場合はモノマーの濃度を十分考慮し調製しなければならないことが判明した。平成6年度に合成したモノマーの内、2-acryloyloxyethyl hydrogen maleate (2AEM)、2-acryloyloxyethyl hydrogen citraconate (2AEC)がセルフエッチングプライマーの主成分として高い処理効果を示したので、本年度は、処理効果を高めるため更に2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA)、n-methylolmethacrylamide (MEMA)、n-methylolacrylamide (MEAA)を添加し、これに水を加えたセルフエッチングプライマーを試作して検討を行った。試作セルフエッチングプライマーは何れも処理効果を示したが、3成分系にすることにより、セルフエッチングプライマーは象牙質への接着強さを向上させるものの、エナメル質への接着強さは向上させず、添加したモノマーは象牙質の接着性の向上にのみ貢献することが明らかになった。また、いずれの組成のセルフエッチングプライマーも処理後に水洗すると接着強さは有意に低下する事が明らかとなった。添加したモノマーの内MEAAは象牙質への接着強さを大きく向上させたが、モノマーの濃度配分によりその処理効果は異なっており、高い接着強さを示した接着試料の接着界面には樹脂含浸象牙質層が観察された。ボンディング材は、主にScotchBond Mutipurpose(MP)を用い、他のボンディング材と比較するために更にLiner Bond II(LB)、MAC-Bond(MB)、FB Bond(FB)を用いたが、試作セルフエッチングプライマーは何れを使用しても処理効果を示すもののLB、MPでは処理効果は高く、MB、FBでは高い処理効果は認められなかった。これは、ボンディング材の希釈剤に当たるHEMA、TEGDMAの性質によるものと推察されるが、詳細は明らかではない。
粘土層間チタニア架橋体の合成と光触媒への応用

1)粘土層間チタニア架橋体の合成:粘土としてサポナイトを用いたTiO_2-架橋サポナイトの合成はすでに成功した。平成12年度は粘土としてマイカとモンモリロナイトを用いて、TiO_2-架橋粘土の合成を行った。TiO_2-架橋サポナイトの合成と同様に、酢酸溶液中で多核錯体化したTi^<4+>を粘土層間にインターカレートしたものを合成し、これを大気中で焼成することにより有機物を除去した。キャラクタリゼーションは、XRD、表面積、細孔分布、XPS、UV-Vスペクトルなどの測定により行った。マイカ、モンモリロナイトともに架橋体が生成した。比表面積はTiO_2-架橋サポナイトで2.5倍、TiO_2-架橋モンモリロナイトでは50倍、TiO_2-架橋マイカでは100倍に達した。細孔分布曲線の極大値はいずれも直径4.2nmにあり、粘土による差は見られなかった。これより、TiO_2-柱の間隔は粘土による差が現れないものと推察される。2)粘土層間ジルコニアおよびチタニア・ジルコニア混合酸化物架橋体の合成:化学的に不安定なジルコニウムアルコキシドを原料として粘土層間チタニア架橋体と同じ方法で合成に成功した。また混合酸化物架橋体では、、柱の組成は、原料となるアルコキシドのTiとZrのモル比に依存することがわかった。3)粘土層間チタニア架橋体の光触媒作用:粘土層間チタニア架橋体を触媒としてアルキルアルコールの光分解反応およびベンゼンの部分酸化反応について検討した。アルコールの分解においてはアルキル基の大きさの効果が顕著にあらわれた。ベンゼンの部分酸化反応ではTiO_2触媒単独では、完全酸化がおこりCO_2が多量生成するのに対して、粘土層間チタニア架橋体触媒では、部分酸化物の収量が増加し、CO_2の発生が抑制された。これは、粘土による光の遮蔽効果と細孔の反応場の有効性によるものと考えられる。今年度は、粘土としてマグネシウムケイ酸塩粘土鉱物としてのサポナイト、膨潤性雲母、アルミニウムケイ酸塩粘土鉱物としてのモンモリロナイトを用い、種々の条件で酢酸溶液中で調整したチタンの多核錯体溶液を粘土層間にインターカレートすることにより粘土層間チタニア架橋体の合成を試みた。(1)粘土層間架橋体の前駆体となる粘土層間化合物を陽イオン交換法で合成する場合、インターカレートするゲストの量はホストとなる粘土の種類やイオン交換容量、インターカレーションのプロセスにおける溶液の濃度、pHなどに依存する。粘土鉱物として、サポナイト、膨潤性雲母、モンモリロナイトなどを用い、粘土層間化合物の合成過程における前記の条件と陽イオン交換量、細孔径、細孔分布との関係を検討した。いずれの粘土鉱物においても、粘土の陽イオン交換容量に対するチタン多核錯体の量と架橋反応との間に密接な関係があり、これら3種の粘土層間チタニア架橋体の合成には、特定の条件設定が必要であることを明らかにした。また、生成した粘土層間チタニア架橋体は、原料となった粘土の比表面積の約10倍となり、比較的均一な細孔径をもつ多孔体が形成されていることがわかった。粘土表面に析出したチタニアと層間架橋チタニアの割合をXPSの結合エネルギーの差から区別できることを発見し、架橋度の高い生成物を得ることに成功した。

(2)合成した粘土層間チタニア架橋体の光触媒としての用途の開発を行うための予備実験として、購入したキセノンランプを使って、地球温暖化ガスとして問題となっている二酸化炭素とフェノールとの光化学反応によるサリチル酸の合成を試みた。微量のサリチル酸は生成してはいるものの、未だ光触媒としての性能には多くの問題が残っている。我々は昨年度、酢酸水溶液中にtitanium tetraisopropoxide [Ti(O-iPr)_4]を加えてチタン多核錯体を合成し、マグネシウム-ケイ酸層で構成されているサポケイトにインタ-カレ-トしてサポナイトチタニア架橋体を合成について検討した。この方法では、合成条件の設定範囲が狭く、細孔分布が均一なものしか得られない。そこでサポナイトと同様にマグネシウム-ケイ酸層で構成されている膨潤性のある合成雲母を原料として同様の方法で合成を試みた。合成雲母では、架橋体の細孔径は、Tiの含有量を変えても一定となり、過剰のTiの添加により粘土表面へのTiO_2の析出が起こることがわかった。サポナイトや合成雲母の場合、生成した架橋体の表面積や細孔分布、チタンの含有量は合成条件を変えても酢酸を使う限り変化しないことがわかった。このような結果は、チタニウム形状選択性光触媒として利用する際に分子サイズとの対応性に限界ができ、応用面で支障をきたす可能性があることを示している。また、粘土チタニア架橋体を合成する際にTiO_2架橋の構築は、粘土のもつ層構造の組成にも支配されている可能性がある。そこで、アルミニウムケイ酸塩層により構成されているモンモリロナイトを原料として、酢酸溶液中で生成したTi(IV)錯体のインターカレーションによる層間チタニア架橋体の合成を試みたところ、合成反応の原料中のTi(IV)の量を制御することにより、細孔径の異なるモンモリロナイト層間-チタニア架橋体を合成することに成功した。また、モンモリロナイトの場合、層間が42Åと通常の架橋体の約2倍のものが得られた。1)粘土層間チタニア架橋体の合成:粘土としてサポナイトを用いたTiO_2-架橋サポナイトの合成はすでに成功したので、平成12年度は粘土としてマイカとモンモリロナイトを用いて、TiO_2-架橋粘土の合成を行った。TiO_2-架橋サポナイトの合成と同様に、酢酸溶液中で多核錯体化したTi^<4+>を粘土層間にインターカレートしたものを合成し、これを大気中で焼成することにより有機物を除去した。キャラクタリゼーションは、XRD、表面積、細孔分布、XPS、UV-Vスペクトルなどを測定することにより行った。マイカ、モンモリロナイトともに架橋体が生成した。比表面積はTiO_2-架橋サポナイトで2.5倍、TiO_2-架橋モンモリロナイトでは50倍、TiO_2-架橋マイカでは100倍に達した。細孔分布の極大値はいずれも4.2nmにあり、粘土による差は見られなかったことから、TiO_2-柱の間隔は粘土による差が現れないものと推察される。2)粘土層間チタニア架橋体の光触媒作用:粘土層間チタニア架橋体を触媒としてアルキルアルコールの光分解反応およびベンゼンの部分酸化反応について検討した。アルコールの分解においてはアルキル基の大きさの効果が顕著にあらわれた。ベンゼンの部分酸化反応ではTiO_2触媒単独では、完全酸化がおこりCO_2が多量生成するのに対して、粘土層間チタニア架橋体触媒では、部分酸化物の収量が増加し、CO_2の発生が抑制された。これは、粘土による光の遮蔽効果と細孔の反応場の有効性によるものと考えられる。