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大規模地震に対するマルチ塑性ヒンジ構造物の非線型動的特性の解明に関する研究

現在の耐震設計では,マルチヒンジ系構造物でありながら,複数箇所の塑性ヒンジの動的相互作用がよくわかっていないという理由で,主たる塑性ヒンジのみを考慮し,その他の塑性ヒンジは無視した耐震設計法がよく採用されている.本研究では,このような耐震設計法では構造物の非線形応答を正しく評価できないことを,ゴム系支承によって支持された橋梁構造物を対象に解析した.このような構造系においては複数の構造要素で塑性ヒンジ化するため,全体系には各構造要素の変形の影響により大きな変形が生じる.そこで,全体系の変形から求められる全体系応答塑性率ではなく,本来想定された橋脚基部における塑性ヒンジ化を考慮して求められた橋脚系応答塑性率に基づいて弾性地震力を低減すると,設計地震力を過小評価することを明らかにした.また,一方の塑性化が主で他方の塑性化が従であるようなマルチヒンジ系構造物に対する解析を行うためには,両者の降伏耐力比が重要である.この点を明らかにするために,杭基礎と橋脚のように2カ所で塑性化するマルチヒンジ系構造物を例にとって,非線形動的解析により2カ所の塑性ヒンジの降伏耐力比と吸収エネルギー比の関係を明らかにするとともに,複数の橋脚で支持されたラーメン橋を対象に一方の塑性ヒンジ化が他方の塑性ヒンジ化に及ぼす影響を検討した.さらに,こうした解析ではプッシュオーバーアナリシスが有効であるため,杭基礎-橋脚系構造物およびラーメン橋を対象として漸増荷重の載荷経路を明らかにした.以上の結果は,兵庫県南部地震クラスの強震動が作用した場合の複数の構造要素の塑性ヒンジ化が全体構造系の応答にどのように影響するかについて検討したものであり,現行の耐震設計の枠組みを洗練化させていく上で重要な知見を与えるものである.
アンジオテンシンII受容体とサイトカイン受容体間情報伝達調節の新規メカニズム

本研究の目的はアンジオテンシンIIおよびサイトカイン両受容体刺激による情報伝達調節の相互作用(クロストーク)の新しい機序を解明することである。特にJAK/STAT系(JAKはSTATを活性化するリン酸化酵素)の活性化に重要な役割を果たしている可能性を示し、各受容体間の相互作用に関わる新しい情報伝達調節機構の存在と機序を解明することである。1.受容体レベルでAngIIを阻害し(アンジオテンシンII受容体拮抗薬RNH-6270による前処置)、CT-1を投与した際にSTAT3活性化が無処置群と比較し抑制された。2.リガンドレベルでAng-IIを抑制し(アンジオテンシノージェンに対するアンチセンス処置と培養液交換後にアンジオテンシン変換酵素阻害薬テモカプリルの活性体であるテモカプリラート前処置を行う)、CT-1を投与した際にSTAT3活性化が無処置群と比較して抑制された。3.リガンドレベルでのAngIIの抑制処置を行い、閾値下濃度の外因性AngIIを前投与しCT-1によるSTAT3の活性化が回復することを示した。(AngII抑制下での外因性AngIIのSTAT3活性化の濃度依存性を検討し、「閾値」を決定した後に施行した。)4.カベオラドメインの機能的阻害(fillpinの投与)を行うとCT-1によるSTAT3の活性化が抑制された。また、filipinを除去した際の(filipinの効果は可逆的であると報告されている)にはその抑制が解除された。5.上記、それぞれの条件下での心筋肥大の程度を比較した。CT-1による心肥大は(1)RNH-6270、(2)テモカプリラート+アンジオテンシノージェンのアンチセンス処置、(3)filipinの投与によりそれぞれ抑制された。6.カベオラとAngII受容体およびgp130の会合を免疫沈降法およびウエスタンブロット法により確認した。ラット新生仔心室筋培養細胞を用いた実験1.受容体レベルでAngIIを阻害し(アンジオテンシII受容体拮抗薬RNH-6270による前処置による)、CT-1を投与した際にSTAT3活性化が無処置群と比較して抑制されていた。2.リガンドレベルでAngIIを抑制し(アンジオテンシノーゲンに対するアンチセンス処置と培養液交換後にアンジオテンシン変換酵素阻害薬テモカプリルの活性体であるテモカプリラート前処置を行う)、CT-1を投与した際にSTAT3活性化が無処置群と比較して抑制された。3.リガンドレベルでのAngIIの抑制処置を行い、閾値下濃度の外因性AngIIを前投与しCT-1によるSTAT3の活性化がおこることを見出した。)4.カベオラドメインの機能的阻害(filipinの投与)を行うとCT-1によるSTAT3の活性化抑制された。また、filipinを除去した際(filipinの効果は可逆的であると報告されている)にはその抑制が解除された。5.上記、それぞれの条件下での心筋肥大の程度を検討した。CT-1による心筋肥大は(1)RNH-6270、(2)テモカプリラート+アンジオテンシノジェンのアンチセンス処置、(3)filipinの投与にいよりそれぞれ抑制された。

6.カベオラとAngII受容体およびgp130の会合をウェスタンブロット法により確認した。今後はCHO細胞(chinese hamster ovary cell)にアンジオテンシンII受容体および細胞内ドメインに変異を導入した同受容体細胞を過剰発現させた系を用いて研究を進める。ラット新生仔心室筋培養細胞を用いた実験受容体レベルでAngIIを阻害し(アンジオテンシンII受容体拮抗薬RNH-6270による前処置による)、CT-1を投与した際にSTAT3活性化が無処置群と比較して抑制されていた。リガンドレベルでAngIIを抑制し(アンジオテンシノジェンに対するアンチセンス処置群と培養液交換後にアンジオテンシン変換酵素阻害薬テモカプリルの活性体であるテモカプリラート前処置を行う)、CT-1を投与した際にSTAT3活性化が無処置群と比較して抑制された。リガンドレベルでのAngIIの抑制処置を行い、閾値下濃度の外因性AngIIを前投与しCT-1によるSTAT3の活性化がおこることを見出した。(AngII抑制下での外因性AngIIのSTAT3活性化の濃度依存性を検討し、「閾値」を決定した後に施行した。)カベオラドメインの機能的阻害(filipinの投与)を行うとCT-1によるSTAT3の活性化が抑制された。また、filipinを除去した際の(filipinの効果は可逆的であると報告されている)にはその抑制が解除された。上記、それぞれの条件下での心筋肥大の程度を検討した。CT-1による心肥大は(1)RNH-6270、(2)テモカプリラート+アンジオテンシノジェンのアンチセンス処置、(3)filipinの投与によりそれぞれ抑制された。カベオラとAngII受容体およびgp130の会合をウェスタンブロット法により確認した。
ゲーテ自然科学の現代的意義

本研究は、19世紀末から今日までのゲーテ自然科学の受容史を探りながら、現代における科学のあり方を再考し、「自然科学と精神科学」の関係に新しい照明を当てようとするものである。19世紀に自然科学の力が強くなり、文系の諸科学に圧迫を加えるようになった頃、ゲーテ自然科学は自然科学と精神科学を媒介するもの、自然科学のあり方に反省を迫るものとして注目された。ダーウィン進化論をいち早く受容したヘッケルは、ゲーテとラマルクこそ進化論の先駆者だと見なすとともに、ゲーテ形態学を強引に解釈して、植物と動物はもともと一つである、精神と物質は一つであるという一元論を展開した。ディルタイは一元論に反対し、自然科学とは異なる方法論を持つものとして「精神科学」を提起した。しかしそうして両者をいったん区別した後で、彼はゲーテの形態学的方法をもとに、両者を統合する「有機的な学」を目指した。カッシーラーは、ゲーテ形態学に依拠しつつ、人間の認識のなかに、近代科学的な「抽象的思考」とは異なる「具体的思考」があることを明らかにすることによって、近代科学を包摂し、かつそれを乗り越える学を構築しようとした。レヴィ=ストロースもカッシーラーと同様、近代的な「抽象的思考」とは違った「具体的思考」を「未開民族」のうちに探った。しかも彼はその構造主義的方法をゲーテ形態学から学んだと再三にわたり言明している。西欧のなかの非西欧的なものに注目しながら、西欧史の「もう一つの系譜」を浮かびあがらせようとしたギンズブルグも、ゲーテ的な形態学に依拠した。20世紀後半では、分子生物学者たちがゲーテ形態学にしばしば言及している。彼らは、ゲーテが詩「オルペウス教に倣いし原詞」の中に記した「生成し発展してゆく刻印された形相」のうちに彼らのDNAを再発見したのである。1999年はゲーテ生誕250年という記念すべき年に当たる。この年に刊行された多くの研究文献を購入し、それをもとにゲーテの著作のなかでも最も大部の著作『色彩論』全3巻を邦訳し、詳しい訳注と長い解説をつけた。特に訳注をつけるに当たっては、新たに刊行された研究文献が大いに活用した。本書の解説においては、特にニュートン光学とゲーテ色彩論の違いに照明が当てられている。たとえば影は色彩を帯びて見えることがあることにゲーテは注目し、それについて詳述しているが、この現象はニュートン的科学では説明できない。本解説はゲーテ色彩論とニュートン光学を別種の科学として捉え、両者を総合するような学を樹立することが必要だと説いている。本書は大きな反響を呼び、すでにいくつかの好意的な書評が出ている。1999年には雑誌「思想」がゲーテ自然科学の特集号(ゲーテ自然の現象学)を組み、それに寄稿した。そこで高橋は、ゲーテ自然科学方法論を哲学的に位置づけた。近代自然科学が自然を定量的に分析する学であるとすると、ゲーテ自然科学はあくまでも自然の表面を観察し、自然の表情を捉えることによって自然の本質に迫ろうとした。自然の表面に止まっているゲーテ自然科学は皮相な自然科学であると見られがちである。しかし人間はかつては自分を取り囲んでいる人々の顔の表情や空模様など、表情の解読を重視していたのではないか。自然の表情を忘れ、自然を分析し、それを人間にとって都合のよいように作り替えようとしたところに、近代科学の陥穽があるのではないか。そう説いた本論考は、多方面で注目を浴びた。

本研究は、19世紀末から今日までのゲーテ自然科学の受容史を探りながら、現代における科学のあり方を再考し、「自然科学と精神科学」の関係に新しい照明を当てようとするものである。19世紀に自然科学の力が強くなり、文系の諸科学に圧迫を加えるようになった頃、ゲーテ自然科学は自然科学と精神科学を媒介するもの、自然科学のあり方に反省を迫るものとして注目された。ダーウィン進化論をいち早く受容したへッケルは、ゲーテとラマルクこそ進化論の先駆者だと見なすとともに、ゲーテ形態学を強引に解釈して、植物と動物はもともと一つである、精神と物質は一つであるという一元論を展開した。ディルタイは一元論に反対し、自然科学とは異なる方法論を持つものとして「精神科学」を提起した。しかしそうして両者をいったん区別した後で、彼はゲーテの形態学的方法をもとに、両者を統合する「有機的な学」を目指した。カッシーラーは、ゲーテ形態学に依拠しつつ、人間の認識のなかに、近代科学的な「抽象的思考」とは異なる「具体的思考」があることを明らかにすることによって、近代科学を包摂し、かつそれを乗り越える学を構築しようとした。レヴィ=ストロースもカッシーラーと同様、近代的な「抽象的思考」とは違った「具体的思考」を「未開民族」のうちに探った。しかも彼はその構造主義的方法をゲーテ形態学から学んだと再三にわたり言明している。西欧のなかの非西欧的なものに注目しながら、西欧史の「もう一つの系譜」を浮かびあがらせようとしたギンズブルグも、ゲーテ的な形態学に依拠した。20世紀後半では、分子生物学者たちがゲーテ形態学にしばしば言及している。彼らは、ゲーテが詩「オルペウス教に倣いし原詞」の中に記した「生成し発展してゆく刻印された形相」のうちに彼らのDNAを再発見したのである。
ホットメッシュ法によるグラフェンオンペンタセンの創製とその相対論的粒子の移動機構

6員環構造を有するペンタセン(C22H14)を原料とし、グラフェンの石英基板上への直接形成を試みた。触媒体を複数設置することで、ペンタセン分解種の気相重合反応を促進し、グラフェン(ペリペンタセン(ペンタセン2量体))を形成できることが明らかとなった。また、触媒体であるタングステン(W)表面にニッケル(Ni)を担持することでペンタセン分子の分解温度(水素化温度)を低温化でき、ペンタセン多量体(N=2-5)を形成できることも明らかとなった。本年度はホットメッシュ堆積法(ペンタセン気相重合法)により、グラフェン/ペンタセン積層構造を作製し、2次元材料(グラフェン)と3次元材料(ペンタセン)間の相対論的粒子の移動機構を解明するため、まず、グラフェン膜の形成とその場膜厚計測に関する検討を行った。ペンタセンを原料としてグラフェンを効率よく形成するには加熱触媒体上での分解反応を促進する必要がある。そのため、触媒体を複数設置することで、分解種の分解を促進させることを試みた。その結果、触媒体が1つの場合に比べて、ペンタセン分解種の気相重合反応を促進し、グラフェン(ペリペンタセン)を容易に形成できることが明らかとなった。また、1つの触媒体でも分解を促進できるよう、触媒体であるタングステン(W)表面にニッケル(Ni)を担持し、その特性についても検討した。現有グラフェン成膜装置では膜厚を原料の投入量で制御しており、膜厚の制御性・再現性に問題があった。そこで、グラフェンおよびペンタセンの膜厚をその場計測し、膜厚を制御するための水晶振動子膜厚計の評価を行った。本成膜法では加熱触媒体からの熱輻射の影響により、センサ(水晶振動子)が加熱され、さらに雰囲気中の原子状水素の影響により、膜厚を正確に評価できないことが懸念されたが、加熱触媒体とセンサとの距離や触媒体温度の変化による表示膜厚の変化から、センサ温度を考慮することで、数オングストロームの極薄の膜厚をその場計測できることが明らかとなった。次年度は本手法で形成したグラフェンの粒径・欠陥密度の定量評価を行うと共に、グラフェン/ペンタセン積層構造を作製し、その電気特性を評価する予定である。計画では本年度中にグラフェン/ペンタセン積層構造を作製する予定であったが、少し遅れている。しかし、触媒体の検討・改良およびその場膜厚計測法の確立により、極薄膜のグラフェンを従来に比べ、安定して形成できるようにしたため、グラフェン/ペンタセン積層構造を作製することは問題なく進められると考えている。本年度はホットメッシュ堆積法(ペンタセン気相重合法)により、グラフェン/ペンタセン積層構造を作製し、2次元材料(グラフェン)と3次元材料(ペンタセン)間の相対論的粒子の移動機構を解明するため、まず、グラフェン膜の形成機構の解明とその高収率化を目指した。ペンタセンを原料としてグラフェンを効率よく形成するには加熱触媒体上での分解反応を促進する必要があり、触媒体を複数設置することで触媒体が1つの場合に比べてペンタセン分解種の気相重合反応を促進しグラフェン(ペリペンタセン)を形成できることが明らかとなった。この反応機構の解明に関する検討を行った結果、ペンタセンとジヒドロペンタセン(ペンタセンの分解種)がW表面で反応することで、ペリペンタセンが形成されている可能性が見出された。Ni担持W触媒体の使用可能温度は1400°C程度であった。石油精製過程におい、W触媒では水素化分解が起こりやすく、Ni触媒では水素化が促進されることが報告されているが、ペンタセンにおいても同様の反応が起こっていることが示唆された。また、ペンタセン分子の分解温度(水素化温度)をNi担持することで低温化できることも明らかとなった。計画では本年度中にグラフェン膜の品質向上およびグラフェン/ペンタセン積層構造を作製する予定であったが遅れている。しかし、重合反応の解明、触媒体の検討・改良により、極薄膜のグラフェンを従来に比べ、安定して形成できるようにしたため、グラフェン/ペンタセン積層構造を作製することは問題なく進められると考えている。本年度はホットメッシュ堆積法(ペンタセン気相重合法)により、グラフェン/ペンタセン積層構造を作製し、2次元材料(グラフェン)と3次元材料(ペンタセン)間の相対論的粒子の移動機構を解明するため、グラフェン膜の成長機構の解明とその高収率化を目指した。また、分解種の重合反応を気相中ではなく触媒体表面で行うことでグラフェン(ペンタセン多量体)の成長を促進すると共に収率を向上させることができると予想された。そこで、従来のWにNiを部分的に担持した触媒体(表面担持率3%)を用いた。W表面ではペンタセンが分解せず、Ni表面では分解する温度(1450°C)を選択することでペンタセン分解種の重合反応を促進し、ペンタセン多量体(N=2-5)を絶縁体基板上の触媒金属なしで成長できることが明らかとなった。

また、Cu基板を用いた場合、膜質が良くなく成長条件の最適化が必要であるが、250°Cの低温でグラフェンが成長可能であることも見出された。ペンタセン多量体化の反応経路が理論計算されており、ペンタセンとジヒドロペンタセンが反応するモデルが提案されている。本研究結果はこの反応モデルで説明できることも明かとなった。6員環構造を有するペンタセン(C22H14)を原料とし、グラフェンの石英基板上への直接形成を試みた。触媒体を複数設置することで、ペンタセン分解種の気相重合反応を促進し、グラフェン(ペリペンタセン(ペンタセン2量体))を形成できることが明らかとなった。また、触媒体であるタングステン(W)表面にニッケル(Ni)を担持することでペンタセン分子の分解温度(水素化温度)を低温化でき、ペンタセン多量体(N=2-5)を形成できることも明らかとなった。本年度得た結果を基にグラフェン/ペンタセン積層構造を作製し、構造や電気特性を評価する。予想される特性が得られない場合はグラフェン膜およびグラフェン/ペンタセン界面の特性改善を行う。まず、本年度得た結果を元にグラフェン膜の品質向上およびグラフェン/ペンタセン積層構造を作製し、構造や電気特性を評価する。半導体薄膜物性作製した試料の構造評価を民間分析センターで行う予定であったが、少し作製条件を変えた試料と比較した方が反応機構を明らかにできると考えられたため、分析依頼を先延ばしにした。分析費用として使用する。作製した試料の構造評価を民間分析センターで行い、反応機構のさらなる解明を試みる。
免疫システムの老化に関する研究

超高齢化社会を迎えつつある我が国にとって、健康に年を取ること、すなわち高齢者で問題となる疾患への罹患を最小限に抑えることが重要である。高齢者では様々な感染症へ罹患しやすくなったり、ワクチン応答性が低下するだけでなく、高齢者で問題となる疾患の多くは慢性炎症などの免疫学的制御の破綻との関連が強く疑われている。加齢とともに免疫システムの正常な機能が徐々に失われ、免疫老化と呼ばれる状態に至ることが明らかとなりつつあるが、その詳細は未だ解明されていない。本研究では獲得免疫応答の中心であるT細胞に焦点を絞り、免疫老化における機能低下・異常のメカニズムを明らかにすることを目的とする。免疫老化が病態の本質であるHIV感染症をモデルとして、病態の異なるHIV感染者(未治療で血中ウイルス量が高く病態進行の早い感染者(non-controller)群と血中ウイルス量の低い病態進行の遅い感染者(controller)群)の試料を用いて研究を開始した。末梢血中のT細胞は様々な分化段階にあるT細胞が混在しているため、昨年度までに各分化段階のT細胞を分取し、これまでの研究で特定の機能分子において違いの見られたCD4陽性T細胞早期エフェクターメモリー細胞について、網羅的メチローム解析を行った。本年度は、網羅的な解析で明らかにした群間でDNAメチル化頻度が有意に異なるメチル化部位について、解析試料数を増やし個々のメチル化部位について検証を進めたところ、転写に関連する複数の遺伝子近傍のメチル化部位で有意にメチル化状態が異なることが明らかとなった。DNAメチル化頻度と遺伝子発現量の関連を明らかにするため、少数の分画細胞を用いての近傍遺伝子の発現量定量システムを構築した。本年度までに、網羅的メチル化解析の実施・HIV感染での病態進行と関連するDNAメチル化部位の絞り込みを達成できた。また、DNAメチル化頻度と近傍遺伝子の発現量の関連解析においては、発現解析に使用できる臨床試料が限られているためその実施可能性に不安があったが、少数の分画細胞を用いて当該遺伝子の発現定量系を構築でき、次年度に発現解析を進めることが可能となった。概ね順調に進展していると考える。本年度までに明らかにした、病態の異なるHIV感染者群間で有意差の見られたDNAメチル化部位の一部について、近傍遺伝子の発現量との関連について調べる。DNAメチル化と発現量の関連が見られた遺伝子について、その機能と他遺伝子発現への関連を明らかにする。対象とするメチル化部位近傍遺伝子は、転写調節に関連する遺伝子であったため、当該遺伝子の発現抑制を行い網羅的発現解析を行うことで、当該遺伝子の影響を受ける遺伝子群の抽出を試みる。また、本年度は早期メモリー分画について解析を行ったが、これまでの研究でナイーブ分画の減少は免疫老化促進と強く関連することが明らかになっており、さらにナイーブ分画においても何らかの異常が生じている可能性を示唆するデータが蓄積しているため、来年度はナイーブT細胞についても、早期メモリー分画で違いの見られたDNAメチル化部位について、同様に解析を進める予定である。抗原刺激によるT細胞分化とT細胞老化の関連性については明らかとなっていないため、本解析によりT細胞分化と老化の関連性について知見を得る。高齢者試料の収集について手続きを進め、上記で明らかにした免疫老化関連現象について、高齢者試料を用いての検討を進め、HIV感染による免疫機能低下と加齢による免疫機能低下の類似点・相違点について検討する。高齢者は感染症に対して脆弱であり、問題となる疾患の多くは慢性炎症などの免疫学的制御の破綻との関連が強く疑われている。本研究では免疫老化状態でのT細胞における機能低下・異常の分子メカニズムを明らかにすることを目的とし、まず免疫老化が病態の本質であるHIV感染症をモデルとして解析を始めている。HIV感染症では病態進行とともに免疫老化が促進されることが明らかとなっているため、本年度は未治療で血中ウイルス量が高く病態進行の早い感染者(non-controller)と血中ウイルス量の低い病態進行の遅い感染者(controller)を対象として、末梢血中のT細胞を用いて網羅的DNAメチル化解析を行い、群間で比較解析を行った。末梢血中のT細胞は多様な分化段階の機能の異なる細胞の集合体であるため、まずこれまでの研究で特定の機能分子においてnon-controller、controller間でDNAメチル化頻度に差の見られた早期エフェクターメモリーCD4陽性T細胞に着目した。T細胞の分化段階により発現の異なる細胞表面分子を染色、セルソーターにより早期エフェクターメモリー(CD45RA-CCR7-CD27+CD28+)CD4陽性T細胞を分画した。臨床検体由来のため、各サンプル10万個前後の早期エフェクターメモリーCD4陽性T細胞しか得られなかったが、RRBS (Reduced Representation Biulfite Sequencing)法によりメチローム解析を行うことができた。non-controller群とcontroller群でDNAメチル化頻度が有意に異なるCpG部位が多数検出された。まず、転写開始地点近傍の複数のCpG部位で有意差が見られた遺伝子に焦点を絞り、より詳細な解析を進める。本年度は、本研究の基盤となるデータを入手するため、網羅的メチローム解析を行うことを主目的とした。対象となるHIV感染者試料を用いて早期エフェクターメモリーCD4陽性T細胞分画の分取を行い、RRBS法によるメチローム解析に必要なDNA量を得ることができた。

メチローム解析を行い結果を得ることができ、non-controller群、controller群間で有意差のあるCpG部位候補、遺伝子候補を見つけることができたため、概ね予定通りに進捗していると考える。超高齢化社会を迎えつつある我が国にとって、健康に年を取ること、すなわち高齢者で問題となる疾患への罹患を最小限に抑えることが重要である。高齢者では様々な感染症へ罹患しやすくなったり、ワクチン応答性が低下するだけでなく、高齢者で問題となる疾患の多くは慢性炎症などの免疫学的制御の破綻との関連が強く疑われている。加齢とともに免疫システムの正常な機能が徐々に失われ、免疫老化と呼ばれる状態に至ることが明らかとなりつつあるが、その詳細は未だ解明されていない。本研究では獲得免疫応答の中心であるT細胞に焦点を絞り、免疫老化における機能低下・異常のメカニズムを明らかにすることを目的とする。免疫老化が病態の本質であるHIV感染症をモデルとして、病態の異なるHIV感染者(未治療で血中ウイルス量が高く病態進行の早い感染者(non-controller)群と血中ウイルス量の低い病態進行の遅い感染者(controller)群)の試料を用いて研究を開始した。末梢血中のT細胞は様々な分化段階にあるT細胞が混在しているため、昨年度までに各分化段階のT細胞を分取し、これまでの研究で特定の機能分子において違いの見られたCD4陽性T細胞早期エフェクターメモリー細胞について、網羅的メチローム解析を行った。本年度は、網羅的な解析で明らかにした群間でDNAメチル化頻度が有意に異なるメチル化部位について、解析試料数を増やし個々のメチル化部位について検証を進めたところ、転写に関連する複数の遺伝子近傍のメチル化部位で有意にメチル化状態が異なることが明らかとなった。DNAメチル化頻度と遺伝子発現量の関連を明らかにするため、少数の分画細胞を用いての近傍遺伝子の発現量定量システムを構築した。本年度までに、網羅的メチル化解析の実施・HIV感染での病態進行と関連するDNAメチル化部位の絞り込みを達成できた。また、DNAメチル化頻度と近傍遺伝子の発現量の関連解析においては、発現解析に使用できる臨床試料が限られているためその実施可能性に不安があったが、少数の分画細胞を用いて当該遺伝子の発現定量系を構築でき、次年度に発現解析を進めることが可能となった。概ね順調に進展していると考える。網羅的メチローム解析によりnon-controller群とcontroller群で有意差の見られたCpG部位について、より多くの検体を用いて各CpG部位ごとにBisulfite sequencing法によるメチル化解析を行い、メチローム解析の結果を再検証する。また、各CpG部位メチル化の遺伝子発現への影響を明らかにするため、各CpG部位が位置する遺伝子について、定量RT-PCRによる遺伝子発現解析を行い、当該CpG部位のメチル化と遺伝子発現の関連性について検討する。
大衆文化における映画製作所「P・C・L」とそのテクノロジーと撮影制度の歴史的機能

本研究は、戦前日本初のトーキー映画製作所「P・C・L」の、1933年から1938年における歴史的展開をサウンド・テクノロジーとプロデュース制度の観点から捉え、P・C・Lが日本映画界の撮影所制度、いわゆるプロダクション・システムに与えた影響力を考察するものである。初年度の平成29年度は、国内外の機関が所蔵するP・C・Lのサウンド・テクノロジーとプロデュース制度に関する資料の実地調査にもとづく、データの収集を中心に研究をおこなった。平成30年度中には、前年度に行った資料調査とデータ収集を続けながら、集まった資料を元にして二つの海外出版予定の論文(査読あり)を提出した:平成30年の国際的な研究成果の発信として、SCMS(映画メディア学会)の国際学会で口頭発表をした。本研究は順調に進展している。今までにしたP・C・Lのテクノロジーとプロデュース制度に関するノンフィルムマテリアルを、スキャナ等の撮影によって、できる限りデジタル映像として確保し、構築したデータベースに組み込むための仕事が進んだ上に、これからそのデータをアクセスするためのデータベース及びインターフェイスの開発及びデザインする事のプロセスも本格的に始まった。平成29年度と平成30年度に選定した機関におけるP・C・Lのサウンド・テクノロジーと映画製作制度に関する資料をもとにして、日本の映画制作制度について海外出版予定の論文(査読あり)を書きながら、もう一つ日本のサウンド文化について海外出版予定の論集(査読あり)を編集者として最終編集の段階に進んだ:零和元年度は前年度までの二年間で収集したデータを多面的に分析し、研究の成果を集大成としてまとめる。これまで構築してきたデータを用いて、P・C・Lのテクノロジーとプロデュース制度の関連性を考察する。主に三つ研究が重要になる:・今までに集めた資料およびデータを発表する。それのために新たな形のデータベースを設立する。日本映画研究におけるデジタル・ヒューマニティーズを促進させるオープンデータ環境(映画研究における資料の管理、公開と閲覧又は分析の基盤となり得るデータベース及びインターフェイス)の開発である。・日本映画制作制度についての論文を提出する。サウンド・テクノロジーとプロデュース制度を課題に選定した理由は、主に以下の二点である。第一に、1930年代におけるサウンド・テクノロジーの普及が、映画製作に大変革を起こしたという点である。第二に、サウンド・テクノロジーが生み出したトーキーは、大量生産による経済と消費社会において、既存の伝統や価値を覆す新進の文化産業であったという点である。P・C・Lのテクノロジーとプロデュース制度の関連性を思考することは、日本の大衆文化の特性を解明しうる重要な研究であると考えられる。なおP・C・Lについては、首都圏および関西圏以外の機関について、初年度中に所蔵状況を調査の上で、その重要性を選定し、次年度に本格的な調査を実施した。平成30年の間に海外国際会議(カナダのSCMS国際会議とイギリスのKineclub国際会議)に本研究について発表した上に、応募者が、これまでキュレイターとして関わってきた、ボローニャ国際映画祭に本研究の成果に基づくP・C・Lの映画作品のプログラミングをおこなった。これによって、本研究の成果を国際的に発信し、日本映画の最新の研究成果が共有されることが期待された。本研究は順序に進める。本研究の具体的な工夫は、P・C・Lのテクノロジーとプロデュース制度に関するノンフィルムマテリアルを、スキャナ等の撮影によつて、できる限りデジタル映像として確保し、構築したデータベースに組み込むことにある。前年度に選定した機関におけるP・C・Lのサウンド・テクノロジーと映画製作制度に関する資料の総合的な調査と、補充データの収集に重点をおいて研究を進める。平成29年度と平成30年度に選定した機関におけるP・C・Lのサウンド・テクノロジーと映画製作制度に関する資料をもとにして、日本の映画制作制度について海外出版予定の論文(査読あり)を書きながら、もう一つ日本のサウンド文化について海外出版予定の論集(査読あり)を編集者として最終編集の段階に進んだ:

平成30年度は、前年度に選定した機関におけるP・C・Lの総合的な調査と、サウンド・テクノロジーとプロデュース制度に関する資料の継続調査、補充データの収集に重点をおいて研究を進める。平成31年度になると前年度までの二年間で収集したデータを多面的に分析し、研究として成果を集大成する。これまで構築してきたデータベースを用いて、P・C・Lのテクノロジーとプロデュース制度の関連性を考察する。なお適宜、不足するデータについては、実地調査等をおこない、データの拡充や整備を図る。またP・C・Lに関するデータベースについては、所蔵機関の許諾を得た上で、応募者が構築に参画している公立大学法人都留文科大学の図書館のデジタル・コレクションへの統合を図り、webで一般に公開する。なお本研究の成果は、各年度に適宜、『映像学』『演劇研究』等の学会誌や、日本映像学会等の関連学会で発表する。または、国際的な研究成果の発信として、SCMS(映画メディア学会)等の国際学会で口頭発表をおこない、『Film History』等の国際誌に論文を投稿する。研究者が、これまでキュレイターとして関わってきた、ボローニャ国際映画祭、ポルデノーネ国際映画祭等、映画フィルムの保存研究に係る国際映画祭において、本研究の成果に基づくP・C・Lの映画作品のプログラミングをおこなう。これによって、本研究の成果を国際的に発信し、日本映画の最新の研究成果が共有されることが期待される。零和元年度は前年度までの二年間で収集したデータを多面的に分析し、研究の成果を集大成としてまとめる。これまで構築してきたデータを用いて、P・C・Lのテクノロジーとプロデュース制度の関連性を考察する。主に三つ研究が重要になる:・今までに集めた資料およびデータを発表する。それのために新たな形のデータベースを設立する。日本映画研究におけるデジタル・ヒューマニティーズを促進させるオープンデータ環境(映画研究における資料の管理、公開と閲覧又は分析の基盤となり得るデータベース及びインターフェイス)の開発である。・日本映画制作制度についての論文を提出する。平成29年度の海外出張に置いて、当初見込んでいた額より安価で行うことが出来たので残額が発生した。翌年度に研究が順調に遂行できるよう利用していく予定である。平成30年度の海外出張において、当初見込んでいた額より安価で出張することが出来たので残額が発生した。
契約解消手段の体系的理論づけに関する研究

平成13年度は、平成12年度の検討結果を踏まえ、以下のように検討を進めた。1.クーリング・オフの検討クーリング・オフ制度の比較法的検討を踏まえ、契約解消手段としてのクーリング・オフの位置づけを検討した。2.消費者契約法の取消権の検討消費者契約法におけいて導入された取消権に関し、契約解消手段としての位置づけを検討した。3.民法上の制度の検討民法上の詐欺・強迫、制限能力者に関する取消権、効果は異なるが関連する制度として把握できる錯誤による無効に関し、契約解消手段としての位置づけを検討した。4.統一的理論づけに対する試み以上の検討を踏まえ、契約解消手段としての統一的理論付けの検討をしたが、現段階では、当初、意図したような研究結果とは反対の結論が出ている。それは、それぞれの権利の特殊な存在根拠を統一的に把握するのが極めて困難であり、「統一理論」を想定できていないからである。しかし、研究をすすめていく際に、近時、アメリカにおいて「後悔」を中心とした契約解消に関する理論が主張されていることを知り、本研究課題の下、検討を進めている。今後は、当初の研究計画で意図した研究成果を求めて、この視点からの契約解消手段の統一的理論付けの検討を深め、これらを含めた研究成果の公表をしたいと考えている。今年度は、当初の研究実施計画に従い、クーリング・オフ制度の検討を行うとともに、民法上の取消制度に関連して、追認の検討を行った。まず、国内のクーリング・オフ制度に関しては、訪問販売法、割賦販売法をはじめとするクーリング・オフ制度を有する特別法を横断的に検討し、要件、効果の比較を通じ、制度趣旨の検討を行った。次に、クーリング・オフ制度の比較法的考察として、日英米独の消費者信用にかかわる部分の横断的検討を行った。この際に消費者信用にかかわる規定に対象を限定したのは、わが国における統一的な消費者信用法の立法に寄与することを考えたからである。この研究成果は「クーリング・オフに関する規定の日英米独比較」としてクレジット研究24号に発表した。最後に、民法上の取消制度に関連する問題として追認を取り上げ、とくに民法124条2項の解釈につき、歴史的観点から通説を批判する検討を行った。この研究成果は「成年被後見人が『其行為ヲ了知シタルトキ』の意味」として金沢法学43巻3号に発表予定であり、現在、最終校正を責了としている(平成13年3月発行予定)。来年度は、本年度の研究成果を踏まえ、契約解消制度の体系的理論付けの試みを行う予定である。
侵入生物の分散と地理的伝播過程に関する数理的研究

1.マツノマダラカミキリの個体群ダイナミクスとマツ枯れ伝播に関する数理的研究-マツ枯れの流行は基本的にはマツとマツノザイセンチュウとマツノマダラカミキリの三者の相互作用を介して行われるので、流行の推移は三者の個体群動態により規定されているといえる.富樫(1989)によって行われた石川県の砂丘地におけるクロマツ林で起こったマツ枯れを1980-1983年間の調査データをもとに,マツ・マツノマダラカミキリおよびマツノザイセンチュウの相互作用を取り入れた数理モデルをつくり,これを解析することにより,マツ枯れの流行の長期変動の予測を行った.また,マツノマダラカミキリの駆除によりマツ枯れの伝播がどのように制御されるかを考察し,以下の結果をえた.(1).マツ枯れが流行するためにはマツの初期密度にある閾値があり,この閾値密度よりも小さいマツ密度では,いかなる初期カミキリ密度においても流行は起こらない.また,この閾値密度はカミキリの駆除率の上昇に伴って増加する.(2).流行が終焉するまでにどれだけのマツが感染するかを駆除率の関数として求めた.駆除率が1に近いと残存マツ密度は初期マツ密度に近いが,駆除率が小さくなると初期マツ密度が大きいほど,一マツ当たりの感染割合が急速に高くなる.2.環境が人為的に分断化されている状況の中を生物が侵入したとき,それが定着して存続する条件,分布域を広げることのできる条件,ならびに,その空間的な伝播速度を求めた.とくに,環境が道路などにより帯状に分断された場合と格子状に分断された場合の2つを取り上げ,数学的解析とコンピュータシミュレーションを行うことにより,伝播速度に関する解析的な公式を導くことに成功した.1.マツノマダラカミキリの個体群ダイナミクスとマツ枯れ伝播に関する数理的研究-マツ枯れの流行は基本的にはマツとマツノザイセンチュウとマツノマダラカミキリの三者の相互作用を介して行われるので、流行の推移は三者の個体群動態により規定されているといえる.富樫(1989)によって行われた石川県の砂丘地におけるクロマツ林で起こったマツ枯れを1980-1983年間の調査データをもとに,マツ・マツノマダラカミキリおよびマツノザイセンチュウの相互作用を取り入れた数理モデルをつくり,これを解析することにより,マツ枯れの流行の長期変動の予測を行った.また,マツノマダラカミキリの駆除によりマツ枯れの伝播がどのように制御されるかを考察し,以下の結果をえた.(1).マツ枯れが流行するためにはマツの初期密度にある閾値があり,この閾値密度よりも小さいマツ密度では,いかなる初期カミキリ密度においても流行は起こらない.また,この閾値密度はカミキリの駆除率の上昇に伴って増加する.(2).流行が終焉するまでにどれだけのマツが感染するかを駆除率の関数として求めた.駆除率が1に近いと残存マツ密度は初期マツ密度に近いが,駆除率が小さくなると初期マツ密度が大きいほど,一マツ当たりの感染割合が急速に高くなる.2.環境が人為的に分断化されている状況の中を生物が侵入したとき,それが定着して存続する条件,分布域を広げることのできる条件,ならびに,その空間的な伝播速度を求めた.とくに,環境が道路などにより帯状に分断された場合と格子状に分断された場合の2つを取り上げ,数学的解析とコンピュータシミュレーションを行うことにより,伝播速度に関する解析的な公式を導くことに成功した.今年度は以下の2つの問題を中心に解析を行なった.1.マツノマダラカミキリの個体群ダイナミクスとマツ枯れ伝播に関する数理的研究-マツ枯れの流行は基本的にはマツとマツノザイセンチュウとマツノマダラカミキリの三者の相互作用を介して行われるので,流行の推移は三者の個体群動態により規定されているといえる.富樫(1989)は石川県の砂丘地におけるクロマツ林で起こったマツ枯れを1980-1983年間に渡って調査し,三者の個体群動態を求めるとともに,マツノマダラカミキリの生命表などのデモグラフィックパラメータを推定した.この調査データをもとに,マツ,マツノマダラカミキリおよびマツノザイセンチュウの相互作用を取り入れた数理モデルをつくり,これを解析することにより,マツ枯れの流行の長期変動の予測を行った.また,マツノマダラカミキリの駆除によりマツ枯れの伝播がどのように制御されるかを考察し,以下の結果をえた.(1).マツ枯れが流行するためにはマツの初期密度にある閾値があり,この閾値密度よりも小さいマツ密度では,いかなる初期カミキリ密度においても流行は起こらない.また,この閾値密度はカミキリの駆除率の上昇に伴って増加する.(2).流行が終焉するまでにどれだけのマツが感染するかを駆除率の関数として求めた.駆除率が1に近いと残存マツ密度は初期マツ密度に近いが,駆除率が小さくなると初期マツ密度が大きいほど,一マツ当たりの感染割合が急速に高くなる.

2.侵入種の空間パターン構造の確率セルオートマトンモデルによる解析-侵入種の空間的な伝播を確率セルオートマトンを用いてモデル化し,個体の移動の確率分布と侵入のパターンならびに侵入速度の関係について解析を行った.今年度は以下の2つの問題を中心に解析を行なった.1.前年度に解析した石川県の砂丘地におけるクロマツ林でのマツ枯れにおけるマツノマダラカミキリの個体群ダイナミクスをもとにして,マツ枯れの空間的な伝播過程を数理モデルを用いて解析した.とくに,マツノマダラカミキリの近距離移動と長距離移動を取り入れた階層的拡散モデルを構築し,グローバルな空間的侵入過程の解析を行った.これにより,マツ枯れの侵入可能条件と分布域の拡大速度がカミキリの移動距離分布やマツの初期密度にどのように依存するかが理論的に導びかれた.その結果,カミキリの増殖率にアリ-効果があることが分かり,カミキリの分散阻止がマツ枯れ伝播の抑制に大きく影響することが判明した.2.環境が人為的に分断化されている状況の中を生物が侵入したとき,それが定着して存続する条件,分布域を広げることのできる条件,ならびに,その空間的な伝播速度を求めた.とくに,環境が道路などにより帯状に分断された場合と格子状に分断された場合の2つを取り上げ,数学的解析とコンピュータシミュレーションを行うことにより,伝播速度に関する解析的な公式を導くことに成功した.
植物培養細胞における形態形成とジベレリン生合成機能

本研究は、形態形成の異なる植物培養細胞について、植物ホルモンの一つであるジベレリン(GA)の含量を詳細に比較分析し、植物細胞の形態形成とGA生合成機能との関連を明らかにすることを目標として着手し、次のような結果を得た。1.タバコ細胞にノパリン型腫瘍遺伝子(pTi-T37 plasmid)を導入し、クローン化して未分化のまま増殖する細胞(3n'ー6)と茎葉を分化するテラトーマ細胞(3n-3)を得た。それぞれを寒天培地上で培養し種々の成育段階で収穫し、GAをGCーSIM法により同定定量した。その結果、テラトーマ細胞では成育の盛んな時にC_<20>ーGAであるGA_<53>、GA_<23>、GA_<19>が高レベル(700ー800pg/gr fr wt)で存在するが、未分化細胞ではいずれのGAも100pg/gr frwt以下であることがわかった。2.ニチニチソウにおけるノパリン型(V208)とオクトピン型(V277)のクラウンゴール細胞をそれぞれ液内培養し、細胞に含まれる活性GAを生物試験法による検索した。その結果、分化しやすい性質をもつノパリン型細胞にのみ活性GAの存在が認められた。GCーMS分析により、この活性GAの一つは、C_<20>ーGAであるGA_<24>と同定された。3.タバコクラウンゴール細胞(SRIー3132、iaaH^-)は、茎葉を分化するテラトーマ細胞として増殖する。この細胞のGA生合成機能について検討を行ったところ、GAの生合成中間体であるカウレン生合成能をもち、前述の1と同様にGAとしてGA_<53>、GA_<23>、GA_<19>が高レベルで存在することが確認された。以上の結果は、植物腫瘍細胞におけるGA生合成能は、細胞の形態形成能と密接に関連しており、未分化細胞ではGA生合成が抑制されているが、茎葉を分化する細胞では健全な植物組織に匹敵するGA生合成能が発現されることを示す。本研究は,植物細胞の形態形成と植物ホルモン生産との関連を総合的に解析することを目的として,植物腫瘍病菌によって誘導される形態形成の異なるクラウンゴール細胞を対象に,ジベレリンの内生量と合わせて,オーキシンやサイトカイニンの含量についても分析を試みた.1.オーキシン(IAA)とサイトカイニン(RZ, Z)のイムノアッセイによる定量法の検討:ニチニチソウのクラウンゴール細胞を材料として, IAAとRZの含量についてモノクローナル抗体のELISA分析キットによる分析を試み,化学分析法を併用してその値と比較検討した.その結果, IAAのイムノアッセイでは信頼度の高い値は得られなかったが, RZ, Zについては,イムノアッセイにより半定量的ではあるがジベレリン値が得られた.2.タバコ腫瘍細胞におけるジベレリン(GA)生産:タバコに腫瘍遺伝子(pTi-T37プラスミド)を導入した後,クローン化して得た未分化細胞と茎葉を分化したテラトーマ細胞について,生育に伴うGA含量の変動を調べた.

GC-SIMにより同定・定量を行った結果,テラトーマ細胞では生育の盛んな時期にC_<20>-GAであるGA_<53>, GA_<19>が高レベル(700-800pg/g fr wt)生産されることがわかった.一方,未分化細胞では生育期間を通じていずれのGAも低レベル(100pg/g fr wt以下)であることを確認した.3.タバコ正常植物の茎葉部のジベレリン:タバコの種子発芽後, 4週間を経た茎葉部のGAを同定・定量したところ, C_<20>-GAであるGA_<53>, GA_<19>は160-140pg/g fr wt, C_<19>-GAであるGA_1, GA_<19>が69-140pg/g fr wtのレベルで含まれており,タバコ腫瘍細胞とは主要なGAの種類が異なることが明らかとなった.今後は,さらに,他の培養細胞について詳細に検討を行う計画である.昨年度までの本研究において、タバコの各種培養細胞に含まれるジベレリンを精査した結果、脱分化した細胞ではジベレリン生産能は極めて低いが、茎葉を分化した細胞では正常な植物組織に匹敵する量のジベレリンを生産していることを見いだし、細胞の形態形成とジベレリン生合成機能が密接に関連していることが示唆された。本年度は、この事実を確認するため、以下の細胞の内生ジベレリンについて検討を行った。1.ニチニチソウのクラウンゴール細胞の内生ジベレリン:クラウンゴール細胞は転入されるTi-plasmidの種類によって形態形成能が異なる。一般的にオクトピン型のTi-plasmidをもつ細胞は分化しにくいが、ノパリン型Ti-plasmidをもつ細胞は茎葉を分化しやすいとされている。そこで、ニチニチソウのオクトピン型細胞(V277)とノパリン型細胞(V208)との間でのジベレリン生産能の違いを調べた。それぞれの培養細胞の抽出物について、イネ短銀坊主の幼苗を用いた生物試験法により活性型ジベレリンの含量を調べたところ、ノパリン型のV208細胞は明らかに活性型ジベレリンを生産していることがわかった。一方、V277細胞の抽出物にはほとんどジベレリン活性が認められなかった。V208細胞抽出物のジベレリン区分を精製し、ジベレリンの同定を試みたところ、GC-MSにより活性型ジベレリンの一つはGA_<24>であることが確認された。2.タバコのクラウンゴール細胞の内生ジベレリン:ノパリン型のタバコクラウンゴール細胞(SRI-3132、iaaH^-)は茎葉を分化し、ジベレリン生合成の中間体であるカウレン生合成能をもつ。この細胞の内生ジベレリンをGC-SIMによる同定定量法によって分析したところGA_<19>、GA_<23>、GA_<53>などのC_<20>-GAが高レベルで存在することがわかり、前年度にpTi-T37plasmidをもち茎葉を分化する細胞について得られた結果と一致することが確認された。
移動の援助技術方法の違いが看護者に及ぼす身体的負担度に関する研究

本研究の目的は、移動の援助技術の基本的な項目について、従来的な方法と力学的根拠を踏まえた新しい方法が実施者の生体に及ぼす影響を主に生理学的視点から評価・比較し、得られた結果から技術指導への活用を検討することである。測定参加の同意を得た1820才の女性12名(体位変換・移動の援助技術に関する知識・経験のない者)を対象に、「仰臥位から長座位への移動」について従来的な方法(C試行)と紙屋らによって開発された方法(E試行)を教授した後、ランダム順にそれぞれの方法を3秒間の休憩を挟んで20回繰り返し行わせた。C試行は両腕で後頚部と腰背部を支持し上体を起こす方法であり、E試行は左腕を後頚部に回し肘を支点として半側臥位にした後、右腕を支点にして模擬患者の上半身を弧を描くように起こす方法である。その時の心拍数(HR)及び左僧帽筋、左上腕二頭筋、右上腕二頭筋、左脊柱起立筋、左大腿直筋の筋電図(EMG)を測定した。また、EMGは、各筋ごとに1回づつに筋電図積分値(iEMG)を算出した。全身的負担度の指標として測定したHRは、E試行に比べC試行では統計学的に有意に高値を示した。この結果から、E試行に比べC試行の作業強度が高かったと考えられた。局所的負担度の指標として測定したiEMGは、右上腕二頭筋および左脊柱起立筋においてE試行よりC試行は統計学的に高値を示した。C試行では脊柱起立筋への負担度が大きいと考えられ、腰痛と関連する可能性が示唆された。一方、左大腿直筋ではC試行の方がE試行より低値であり、E試行では下肢大筋群を有効に使用することで上肢筋群の負担を軽減させていると考えられた。また、C試行においてのみ、左僧帽筋および左上腕二頭筋で初期値(24回目)に対する終期値(1520回目)のiEMGの増大が認められ、左上半身の筋群に偏って筋疲労が生じていた。
新規多フッ素化界面活性剤の粘度層間での挙動に関する分子動力学的解析

規則性のある粘土層に対して、集合体となって規則性を作り出す界面活性剤を層間に配向させることによって、新たな反応場を構築することができる。この空間を反応場として用いた場合には、粘土の種類、界面活性剤の種類、密度などによって界面活性剤の配向及び余剰空間、静電場、親・疎水性作用などを目的に応じた状態に制御することが可能と思われる。粘土は、可視光に対して透明であるので、選択的なエネルギー伝達が可能な光反応場として用いるのに適している。ポルフィリン誘導体を用いた人工光合成型光反応系の構築を目指している。本研究では、粘土層にインターカレーションされた界面活性剤の配向について、分子軌道計算による構造と実測値により決定した。光反応を行うポルフィリン誘導体の反応活性種の光物理化学的性質測定について優れた特性を持つダイアモンド電極による酸化還元電位の測定を行った。この電極と測定分子の分子軌道計算により、電極の水素末端表面と酸素末端表面でのダイアモンド-分子間の相互作用について検討を行った。アニオン性粘土の表面は、粘土の種類、組成によって負荷電の発生位置が異なり、粘土表面での荷電分布は異なる。しかし従来は、トータルでの荷電密度等に関する議論は行われてきているが、表面吸着分子が感じる荷電の広がりについてミクロな視点での検討は行われていなかった。総荷電が同じであるが荷電の発生位置や荷電発生原子の違いによる荷電分布のミクロな広がりの違いについて算出し、わかりやすく可視化を行い、比較検討を行った。規則性のある粘土層に対して、集合体となって規則性を作り出す界面活性剤を層間に配向させることによって、新たな反応場を構築する。この特異的反応場の構築とその光物理化学的検討を行っている。主にカチオン交換性粘土(Sumecton SA)と多フッ素化カチオン性界面活性剤について検討を行った。半経験的分子軌道計算プログラムMOPACのAM1法及びPM3法を用いてカチオン性界面活性剤の最安定構造、電荷分布を計算した。さらに、非経験的分子軌道プログラムGaussian98を用い、密度汎関数法(B3LYP/6-31G^*,6-311+G(d, P)等)によって同様に安定構造と電荷分布を計算した。正電荷は、カチオン部位である窒素原子にあるのではなく、隣接した炭素に結合している全ての水素原子に非局在化していることがわかった。これらの正電荷の重心は、ほぼ窒素原子であり粘土層の負電荷とのクーロン相互作用を考える場合には、窒素原子が正電荷を持っていると近似してもよいということがわかった。界面活性剤の分子が粘土層中で配向状態にあり、多数存在する場合の電荷分布については現在検討している。分子軌道計算による最安定構造と実測値、吸着量、偏向IR、小角X線散乱測定などにより粘度層間で界面活性剤は二重層を形成しており、界面活性剤と粘土表面との成す角(傾き角)はフッ素鎖の炭素数が3の場合には35度と算出できた。カチオン交換性粘土(Sumecton SA, Kunipia P, Laponite XLG)と多フッ素化カチオン性界面活性剤、カチオン性色素について検討を行った。さらに、非経験的分子軌道プログラムGaussian98を用い、密度汎関数法(B3LYP/6-31G^*,6-311+G(d,P)等)によって同様に安定構造と電荷分布を計算した。

これらの正電荷の重心は、ほぼ窒素原子であり粘土層の負電荷とのクーロン相互作用を考える場合には、窒素原子が正電荷を持っていると近似してもよいということがわかった。粘土結晶の分子軌道計算により、荷電を算出し、カチオン性分子と静電的相互作用を持つ粘土表面の荷電分布を算出した。粘土の荷電発生位置が表面層の場合と中間層の場合について、明確に粘土表面でも荷電分布が異なることを定量的に示し、分かり易く可視化した。