hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
情報処理系としての神経系進化の分子生物学的研究

3)脳神経系を構成する分子の進化機構を明らかにすべく、幾つかの哺乳類の系統に沿った遺伝子解析を開始した。当初の研究計画では、初年度の最も重要な目標は、新設部門である本研究室の実験設備の確立と共同研究者の確保であった。この点に関しては、設備的にも、人的にも、なお補強すべき点はあるが、当初の目的をある程度達成することができた。プロジェクト的には、サイトカインの神経系における進化等、まだ着手出来ていないものもあるが、現在既に着手したプロジェクトの展開をみつつ、当初の計画を実現していきたいと考えている。小脳長期記憶のプロジェクトは、前述したように、平成7年度に具体的進展を見せた。小脳プルキンエ細胞への主要入力である平行線維と登上線維を共刺激した時に生じる平行線維からプルキンエ細胞への伝達効率の長期にわたる低下(長期抑圧:LTD)は、小脳学習のモデルと考えられている。研究代表者等は、これを薬理学的に代替したAMPAと膜透過性の8-Br-cGMPの共投与によっても、c-FosとJun-Bの共発現が促進されることを発見し、LTD条件下においても、共刺激特異的に、c-FosとJunBの発現が誘導され、その結果c-Fos/JunBのAP-1複合体が形成され、引き続く新たな遺伝子群の転写を活性化し長期記憶へと導く可能性を示した。薬理学的条件をより生理学的な刺激条件に引き戻すべく、8-Br-cGMPを下オリーブ核刺激による登上線維刺激に置き換えて、AMPAを投与したものと共刺激すると、AMPAを投与した周りに局所的にJunBの顕著な発現を確認した(平成7年度に発表済み)。平成8年度には、以下の成果をあげた。1)AMPA刺激を平行線維刺激に置き換えて登上線維刺激と共役させた場合にも、共刺激領域特異的なJun-Bの発現を観察した。2)こうしたc-Fos/JunB複合体により活性化されと考えられる遺伝子群を明かにすべく、単一培養細胞より、共刺激3時間後に誘導される遺伝子群を理化学研究所のフロンテイア細胞情報チームと共同研究により分離した。更に、それらの中、AMPAと登上線維の共刺激により誘導されるものをスクリーニングし、数個の候補遺伝子を得た。3)脳神経系を構成する分子の進化機構を明らかにすべく、幾つかの哺乳類の系統に沿った遺伝子解析を更に進めた。第2年度である平成8年度は、前述したように、平成7年度の小脳長期記憶のプロジェクトを引き続き発展させ、具体的進展を見せた。脳進化の研究は,研究材料等、次年度への研究の礎を築くことができ、本研究計画全体としては、設備的にも、人的にも、当初の目的をある程度達成することができた。我々は、小脳LTD下での最初期遺伝子発現を見いだしたが、更に、その下流にあり、LTDを引き起こす共刺激によって発現が誘導される遺伝子群を探索し、その分子的実体を解明することを目指している。その為に、小脳プルキンエ細胞において、LTDを引き起こす平行線維と登上線維のプルキンエ細胞への共刺激によって活性化される遺伝子群の同定とその機能のシナプス再編成に果たす役割の解明、更に、そのような遺伝子の発現様式を生理的な学習条件下で調べることを具体的な目標としている。この目標に沿って本年度は、以下の成果を得た。1)小脳プルキンエ細胞への共入力
マイクロバブルの急速な溶解による結晶製造プロセスの開発

静止流体中で急速に溶解するマイクロバブルを利用し、希薄溶液から結晶を製造する新しい晶析プロセスの開発が期待されている。結晶のサイズおよび個数を制御可能なプロセスを設計するには、マイクロバブルの溶解速度ならびに気泡周囲の溶存気体濃度分布を予測する必要がある。既往の研究において、静止流体中の単一気泡の溶解速度を予測可能なモデルは複数報告されているが、マイクロバブルを用いた実測結果とのずれが大きく、とくに界面活性剤存在下での溶解速度を正確に予測することが困難である。そこで本研究では、種々の界面活性剤が存在する静止流体中でのマイクロバブル溶解速度を算出可能なモデルの確立を目的とした。非定常拡散方程式より求める気泡界面での溶存気体濃度勾配から気泡内ガス成分の液相への移動モル流量を求め、溶解に伴う気泡径の時間変化と気泡内物質量の減少速度の関係を理想気体の状態方程式により表現し、両者を連立して気泡径の時間変化を表す式を導出した。また、界面活性剤が気泡に吸着すると物質移動を阻害すると考えられるため、気液界面での濃度を平衡濃度とせず界面活性剤に依存する補正係数を導入した。種々の界面活性剤水溶液をマイクロチャネルに圧送し、マイクロシリンジにより気相を導入し生成した気泡を観察用セルへ輸送し、溶解収縮挙動を観察した。画像解析により求めた気泡径時間変化とモデルによる計算値のフィッティングにより補正係数を算出した。酸素マイクロバブルをSDS、CTAB、Triton X-100およびTween 80の水溶液中でそれぞれ溶解させたところ、界面活性剤濃度がCMC以下のとき、界面活性剤による補正係数は分子量の増大に伴い減少した。一方、CMC以上の濃度の場合は補正係数の分子量への顕著な依存性は見られなかった。以上より、種々の界面活性剤を含む流体中での溶解速度を良好に予測可能なモデルを提案した。本研究では「マイクロバブルの急速な溶解による結晶製造プロセス」の開発を目的とし、静止流体中における単一微細気泡の溶解収縮現象について解析した。液相に酸素呈色試薬であるレサズリンを添加し、気泡周囲の溶存気体高濃度領域の可視化を行った。さらに、各種操作条件が溶存気体高濃度領域形成に与える影響を調べた。また、既往の研究により提案された気泡溶解モデルを発展させ、溶存気体高濃度領域の形成を考慮に入れた新たなモデルを提案し、その妥当性について可視化実験結果をもとに検討した。本研究で得た結論は以下の通りである。微細気泡の溶解収縮に伴う気泡近傍の輝度の変化を画像解析し、微細気泡周囲の液相に溶存気体高濃度領域が形成されることを実験的に示した。ガス種、初期気泡径の違いが微細気泡の溶解収縮に及ぼす影響を調べ、ガス組成に酸素を含み、初期気泡径が大きい場合に溶存気体高濃度場が形成されることを実験的に明らかにした。微細気泡の溶解収縮計算について、既往の研究により提案されているモデルに溶存気体高濃度領域による気泡近傍の濃度上昇を考慮することにより、実測値と計算値との良好な一致を確認した。以上より、気泡溶解収縮に伴う高濃度領域形成の条件を明らかにすることができた。さらに、微細気泡周囲に形成される溶存気体高濃度領域の大きさを推算可能にすることでより汎用性の高い微細気泡溶解収縮モデルを提案できると考えられる。計画当初はマイクロ流路へ気液を圧送することでマイクロバブルを生成し、マイクロスコープによる観察を行う予定であったが、流路内でのマイクロバブル生成が困難であったため、観察用アクリルセルに液相を充填し、マイクロシリンジに充填したガスをセル内の液相へ注入することで微細気泡を生成することに成功した。本装置により呈色試薬を用いた観察実験が可能となったが、本微細気泡発生法では圧力を変化させることができない。そこで新たに流路を設計製作中である。また、次年度の実施を計画していた微細気泡溶解収縮の計算に着手することができ、研究はおおむね順調に進展している。本研究では「マイクロバブルの急速な溶解による結晶製造プロセスの開発」を目的とし、静止流体中における単一微細気泡の溶解・収縮速度について解析を行った。微細気泡では溶存気体の液相中での拡散速度に比べて気泡から液相への溶解速度が大きく、溶解中の気泡周囲に高溶存気体濃度領域が形成されると考えられる。そこで酸素呈色試薬レサズリンを液相に添加し、高溶存酸素濃度領域が形成される様子を可視化した。本研究で得られた成果は以下の通りである。マイクロ流路中で溶解する微細気泡の収縮速度を測定し、ガス種や初期気泡径が収縮速度に及ぼす影響を明らかにした。気泡内ガスに酸素を含むとき、収縮する微細気泡の周囲には高溶存酸素濃度領域が形成されることを酸素呈色試薬の色変化により可視化した。単一微細気泡の溶解に伴う気泡径の時間変化を計算するため、既往のモデルに高溶存気体濃度領域の形成を加味したモデルを提案し、計算値と実測値の良好な一致を得た。今後は結晶製造に重要な微細気泡周囲の濃度場を予測可能にすることを目指す。モデルによる計算値の妥当性を確認するため、マイクロ流路中に静止微細気泡を生成させ、周囲濃度の時間変化をすでに導入済みの局所溶存酸素計により測定する予定である。

計画当初は呈色試薬による液相の色変化を利用し、あらかじめ作成する画像輝度と酸素濃度の検量線を用いて気泡周囲の濃度を測定する予定があったが、実験に用いたマイクロ流路内では撮影画像の輝度変化が小さいため十分な分解能が得られないという懸念が発生した。そこで、計画当初より大きな流路を作成し、色変化と局所溶存酸素計による測定の両面から濃度場の定量化に取り組んでいる最中である。ただし、流路の材質上、周囲の大気からの酸素溶解の影響が大きいことが判明したため、解決方法を探索中である。本研究では「マイクロバブルの急速な溶解による結晶製造プロセスの開発」を目的とし、静止流体中に単一微細気泡を生成し、溶解・収縮速度について解析を行った。微細気泡では溶存気体の液相中での拡散速度に比べて気泡から液相への溶解速度が大きく、溶解中の気泡周囲に高溶存気体濃度領域が形成されると考えられる。局所的な高濃度領域を利用して希薄溶液からの結晶析出が期待されるが、結晶製造プロセス設計のためには微細気泡の溶解速度と気泡周囲に形成される濃度分布を予測可能にする必要がある。これまでに、ガス種や初期気泡径が気泡収縮速度に及ぼす影響を実験により明らかにするとともに、微細気泡周囲に形成される高溶存酸素濃度場を酸素呈色試薬を用いた可視化実験により明らかにしてきた。今年度は、静止流体中の微細気泡の溶解速度を予測するモデルについて検討を行った。昨年度に引き続き、気泡界面近傍に高溶存気体濃度領域の形成を加味したモデルを用いて計算による気泡径減少速度と、可視化画像から計測した気泡径減少速度の比較を行い、代表的な条件において良好な一致を得た。限られた系での検討結果しかないため、今後はより汎用性の高いモデルとなるよう、液物性や界面活性剤による物質移動速度への影響を考察する。また、酸素気泡の収縮実験を行い、気泡周囲に形成される溶存酸素濃度分布の測定に挑戦した。濃度分布測定のために昨年度設計・製作した樹脂製のマイクロ流路では樹脂を通しての酸素溶解の影響を取り除けなかったため、マイクロ流路内での濃度分布測定のかわりにガラス製容器内に局所溶存酸素計および微細気泡生成用マイクロシリンジを微小距離だけ離して設置し、濃度の経時変化を測定した。その結果、気泡溶解に伴う溶存酸素濃度の上昇が検知されたが、容器内の液対流の影響等の理由により計算値との定量的な比較までは行えていない。計算については、微細気泡の溶解に伴う気泡径変化を計算するモデルは構築し、代表的な実験条件での実測結果との比較を行ったが、この際既往の文献をもとに界面活性剤による気液界面での物質移動阻害効果を取り入れた。このモデルを任意の系へ適用可能かどうか慎重に検討する必要が生じた。実験については、濃度分布測定用に設計、製作したPDMS製マイクロ流路において、当初想定していた以上に大気からの酸素溶解の影響が大きかったため、実験装置の改善に時間を要した。マイクロ流路周囲を大気としない実験系での測定や、マイクロ流路表面加工による酸素透過抑制など、複数の対策を講じたが良好な結果が得られなかったため、マイクロ流路内での濃度分布測定を一旦中止し、ガラス容器に液相を充填し、微小距離隔てて設置した微細気泡生成用マイクロシリンジと局所溶存酸素計を用いて実験を行った。大気からの酸素溶解の影響は抑制されたものの、容器内液対流の影響が大きく、計算結果と比較可能なデータの計測には至らなかった。静止流体中で急速に溶解するマイクロバブルを利用し、希薄溶液から結晶を製造する新しい晶析プロセスの開発が期待されている。
新たなレーザー分光法を用いた中性子過剰核３２Ｎａおよび３２Ｍｇの構造解明

本研究の目的は、32Na基底状態と32Mg励起状態のスピン・パリティを含む詳細な構造を調べることである。32Naや32Mgの周辺の質量領域に位置する原子核は、従来の理解では球形であると予想されていたが、研究が進むに連れて基底状態や励起状態で変形していることが明らかになりつつあり、注目を集めている。この現象の原因を解明するには、中性子数の増加に伴う系統的な核構造研究を進める必要があるが、目的核の生成量は極めて少ない。本研究では、全く新しい視点から高効率な測定手法を確立する。昨年度は、32Na基底状態の構造を調べるための超高感度レーザー分光システムを開発した。今年度は、32Mg励起状態、中でも中性子非束縛状態の構造を調べるための中性子検出器の開発を行った。32Mg励起状態を調べるには32Naのベータ崩壊を用いるが、その際、ベータ崩壊後に32Mgの中性子非束縛状態となって中性子を放出する分岐比が24%と大きい。ガンマ線やベータ線の測定だけでは決定不可能な中性子非束縛状態の準位構造を調べるには、ベータ遅発中性子の高精度かつ高効率測定は非常に重要である。問題点は低エネルギー領域(<1MeV)で検出信号が極めて微弱であるために検出効率が著しく低下する点であった。検出信号を高効率で得るため、小型でシンチレーション光の集光部の形状や反射材を最適化したプラスチック・シンチレータを中性子検出器として6台新たに開発し、ベータ遅発中性子線源として17Nを用いたテスト実験を行った結果、380keVの低エネルギー中性子に対して従来比約5倍の検出効率を得ることに成功した。また、詳細な中性子検出モンテカルロ・シミュレーションを行った結果、これまでの中性子測定で見過ごされてきた周囲の中性子散乱体による測定結果への影響を明らかにするなど、ようやく本測定を行う準備が整った。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、32Mg近傍において基底状態の構造が未知である32Naの構造を調べるため、レーザー分光法によって32Na原子状態の超微細構造を測定することである。32Mg近傍の原子核は、基底状態で大きく変形し、また励起状態でも異なる変形度の状態が混在した状況にあるなど、核構造の異常が報告されており注目を集めている。このような陽子数に比べて中性子数が極端に多い原子核における異常構造は、他の質領域でも示唆されており、現在解決すべき最重要課題の一つである。ただし問題は、32Naの生成量が毎秒100個程度と極めて少ないため、従来のレーザー分光法では感度が十分でない点である。今後のより生成限界に近い原子核への研究展開も見据えて本研究では、超高感度なレーザー分光法の開発をカナダTRIUMFにて行った。初年度である平成29年度は、テスト実験として、安定核23Naに対して「蛍光計数法」と「レーザー共鳴イオン化法」という異なる2つのレーザー分光法を用いた超微細構造測定を行った。「蛍光計数法」では、レーザーによって共鳴励起した原子の蛍光を計数するのに最適な集光システムの開発や、狭波長帯フィルター等によって散乱レーザー光検出のバックグラウンド事象を除去する等の改善策を講じた結果、従来比約45倍の大幅な測定感度向上を達成した。また「レーザー共鳴イオン化法」では、それぞれ波長の異なるレーザー2本による原子の2段階励起を用いて、励起状態から選択的にイオン化された原子を計数することで超微細構造を調べる。これは、TRIUMFではまだ確立していない手法であり、蛍光計数法を大きく上回る測定効率を達成する可能性を秘めている。32Naの超微細構造測定に関してどちらの手法が適切か評価するためテスト実験を行った結果、主なBG事象の起源や実用化前に評価すべき課題など、まずは今後に向けた問題点を明確にすることができた。蛍光計数法に関して、まずは大幅な測定効率向上を達成することができた。この結果を踏まえて、偏極不安定原子核の非等方性ベータ線の非対称度測定という別の手法を組み合わせることで、十分32Naの超微細構造測定が可能であるという確証を得た。レーザー共鳴イオン化法では、当初の目標であった問題点の明確化は達成した。これらの解決に関しては、より生成量の少ない核種の研究に向けて、長期的な視点で継続して開発を行っていく。

ガンマ線やベータ線の測定だけでは決定不可能な中性子非束縛状態の準位構造を調べるには、ベータ遅発中性子の高精度かつ高効率測定は非常に重要である。問題点は低エネルギー領域(<1MeV)で検出信号が極めて微弱であるために検出効率が著しく低下する点であった。検出信号を高効率で得るため、小型でシンチレーション光の集光部の形状や反射材を最適化したプラスチック・シンチレータを中性子検出器として6台新たに開発し、ベータ遅発中性子線源として17Nを用いたテスト実験を行った結果、380keVの低エネルギー中性子に対して従来比約5倍の検出効率を得ることに成功した。また、詳細な中性子検出モンテカルロ・シミュレーションを行った結果、これまでの中性子測定で見過ごされてきた周囲の中性子散乱体による測定結果への影響を明らかにするなど、ようやく本測定を行う準備が整った。今年度のテスト実験の結果、ようやく32Naの超微細構造が測定可能な目処が立った。2年目に当たる平成30年度は、実際に不安定核32Naビームを用いて実験を行い、32Na核基底状態の構造を解明していく。夏から現地カナダに2ヶ月程度長期滞在し、秋に実験を行う。得られた結果は、国内外の学会で発表していく予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
新生児疼痛管理の実践を牽引するリーダー育成のための教育プログラムの開発

NICUに入院する新生児の痛みのケアを充実させるために、NICUの医療者を対象とした痛みのケア改善のためのプログラムを作成し試行した。試行には7施設25名の医療者(看護師・医師)が参加し、所属施設における痛みのケアの改善に取り組んだ。その結果、参加施設においては、痛みの測定ツールの導入、電子カルテ上の痛みの記録書式の整備、NICUにおける痛みのケアに関する質指標実施率の上昇といった成果が得られた。これらのことから、本プログラムは新生児の痛みのケアを継続的に改善していく一つの手法として有用な方法であると考えられた。また、本プログラムの実用化に向けてITシステムを作成した。1.教育プログラム(案)の作成新生児の痛みの教育、リーダー育成教育、シミュレーション教育に関連する文献検討を行い、プログラム(案)を作成した。案について新生児の痛みの研究者2名で妥当性を検討した。2.教育プログラム(案)の評価指標教育プログラム(案)受講後に疼痛管理が向上したかどうかを検証するための評価指標として、デルファイ変法を用いて「NICU・GCUにおける疼痛管理の質指標(Quality Indicator:以下QI)」を作成した。医師5名看護師6名からなる専門家パネル委員に対し、専門家パネル会議を含む3回の適切性評価を実施した。適切性評価は1「極めて不適切」9「極めて適切」の9段階スケールでの評価とし、第1回の適切性評価では15のQI候補に対し、第2回の適切性評価では21のQI候補に対し、第3回の適切性評価では13のQI候補について適切性評価を実施した。第3回の評価で採用基準(中央値7以上で13の評価なし)に達したQIは13項目でそのうち2項目を統合したため、最終的に抽出されたQIは12項目であった。また、教育プログラム(案)開催1年後の各施設の疼痛管理に変化の有無やその内容に関する質的な評価のために記述型の自記式質問紙票を作成した。加えて受講前に事前に作成して頂く各組織における疼痛管理の現状分析と課題の抽出のための組織分析シートと教育プログラム(案)受講後の各施設での疼痛管理向上のための計画シートを作成した。「新生児疼痛管理の実践を牽引するリーダー育成のための教育プログラム」の対象者であるNICUの医師および看護師をリクルートするために、全国の総合周産期母子医療センター(89施設)の新生児部門長とNICU看護師長にリクルートの案内を送付し、医師と看護師の双方の管理者が、質改善手法を用いてNICU・GCUの痛みのケア向上に取り組む意志があり、本研究への参加を希望する施設を募集した。その結果、20施設から参加の応募があり、地域や設置主体を考慮して7施設を参加施設として選定した。各施設の倫理審査委員会の承認を得た後に、参加する7施設に所属する医師・看護師の中から各施設3-5名ずつを教育プログラムの対象者としてリクルートし、最終的に25名(医師7名、看護師18名)を研究対象者とした。その後、参加施設において、教育プログラム試行前の第1回データ収集(各施設における疼痛管理の現状とNICU・GCUにおける疼痛管理の質指標の実施率、改善計画案)を実施した。1月31日・2月1日の2日間で実施した教育プログラムは、各施設で疼痛管理を実施していくための基礎的な知識を理解するための講義、知識を実践に応用するための演習や講義などで構成した。さらに教育プログラムの中でプログラム試行前のベースラインデータとして、参加施設全体と各施設の疼痛管理の現状と質指標の実施率の結果についてフィードバックを行った。教育プログラム参加者は、第1回データ収集の結果をもとに自施設における疼痛管理の改善計画を検討し直し、修正版の改善計画書を作成した。修正版改善計画では各施設512個のNICU・GCUにおける疼痛管理の質指標を改善計画の評価指標として選択していた。来年度は各施設が改善計画の評価指標として選択した質指標の実施率を3回測定し、教育プログラムの効果について検証する予定である。昨年度試行した教育プログラムの効果を検証するために、プログラム実施後3か月、6か月、1年後の時点でデータ収集を実施した。その結果、プログラム前と比較すると、本研究に参加しているすべてのNICU・GCU病棟で、電子カルテ上に痛みの測定とケアについて記録する書式の導入、痛みの測定ツールの選択・導入(予定含む)、NICU・GCUにおける疼痛管理の質指標の実施率が上昇、といった変化があり、痛みのケアの向上が示唆された。また、プログラム参加者21名(看護師16名、医師5名)からプログラム1年後のリーダーとしてのふりかえりの質問紙調査の回答を得た。その結果、医師痛みのケア向上のための変化を起こすための取組をする上で促進要因であったものは、プログラム参加者が病棟スタッフを対象とした病棟で開催した痛みの研修会が85.7%、変化に対する病棟スタッフの前向きな態度81.0%、痛みのケアのための手順の共有66.7%、痛みの質指標の測定による痛みのケアの可視化52.4%であった。一方変化の障壁要因としては人員不足71.4%、時間不足52.4%であった。痛みの質指標を測定するメリットについては、痛みのケアを可視化することで取り組みの効果を共有できる76.2%、取り組みの効果を時系列で評価できる62.0%であった。今年度の計画はデータ収集と解析であった。年度の予定からすると予定通りの進捗状況である。

1.プログラム参加者による1年間の取組の報告会:参加施設において痛みのケア改善のために実施された方法とその内容を共有し、質改善の効果を理解することを通して今後の自施設の痛みのケア改善活動に生かすことを目的に、プログラム参加者による報告会を実施した。看護師22名、医師4名が参加し、各施設の改善活動と今後の課題について意見交換した。報告会に関するアンケートでは、下記の問いについて1まったくそう思わない4とてもそう思うの4件法による回答を得たところ、1報告会を通して質指標(Quality Indicator: QI)実施率改善のための具体的方法・内容について理解が深まった(3.5±0.5,平均値±SD)、2報告会を通して改善の効果について理解が深まった(3.4±0.53)。3報告会を通して自施設の新たな痛みのケアの課題を発見した(3.6±0.64)。4報告会での他施設の発表は自施設の今後の痛みのケアに対する改善の方策の参考になった(3.6±0.5)と概ね良い評価を得た。2.プログラムの効果に関する公表:日本新生児看護学会での口演発表と国外の学術誌(Advanced in Neoantal Care)へ論文投稿し受理された(オープンアクセス)。3.プログラムの完成:参加者の意見を参考にし、プログラムを継続していくためのITシステム(新生児の痛みのケア改善データベース)を開発し、プログラムを完成させた。NICUに入院する新生児の痛みのケアを充実させるために、NICUの医療者を対象とした痛みのケア改善のためのプログラムを作成し試行した。試行には7施設25名の医療者(看護師・医師)が参加し、所属施設における痛みのケアの改善に取り組んだ。その結果、参加施設においては、痛みの測定ツールの導入、電子カルテ上の痛みの記録書式の整備、NICUにおける痛みのケアに関する質指標実施率の上昇といった成果が得られた。これらのことから、本プログラムは新生児の痛みのケアを継続的に改善していく一つの手法として有用な方法であると考えられた。また、本プログラムの実用化に向けてITシステムを作成した。教育プログラムの試行及びその前後のデータ収集が概ね予定通り実施できているため。本年度は下記の内容により、プログラムの効果に関する公表とプログラムを完成させることを計画している。1.プログラムの効果に関して得られた結果について、学会や学術誌で公表する。2.プログラム参加者による1年間の取組の報告会を実施し、参加者間で共有する。3.プログラムに参加した病棟関係者へプログラム評価のヒアリング、試行版ITシステムの開発により、プログラムを完成させる。28年度が最終年度であるため、記入しない。看護学教育プログラム試行後3か月、6か月、1年の各時点で、第2回、第3回、第4回のデータ収集を実施し、各時点で質指標の実施率の推移について、各施設にフィードバックし、それをもとに対象者は改善計画の再検討を実施する。最終的には、教育プログラム試行前から1年後の疼痛管理の質指標の実施率の推移によって、教育プログラム及び各施設の改善計画の評価を行う。以上のプロセスにより、教育プログラムの完成を目指す。教育プログラムの評価指標の作成に時間を要したため、対象者のリクルートができていない。
シクロポリシランおよび関連化合物の創製と機能制御

1.オクタシラキュバンおよび関連化合物の反応オクタテキシルオクタシラキュバンの臭素やヨウ素との反応では、前年度に報告した塩素化と同様に、開環と骨格転位が同時に進行し、4,8-ジハロオクタテキシルテトラシクロ[3.3.0.0^<2,7>.0^<3,6>]オクタシランが生成した。この生成物のナトリウムによる還元的縮合では、異常な骨格転位が起こり、再びオクタテキシルオクタシラキュバンが生成する。オクタテキシルオクタシラキュバンは、ジメチルスルホキシドを酸化剤とする光部分酸化により、新規含酸素多面体ポリシランであるオキサオクタシラホモキュバン(オクタテキシルペンタシクロ[4.3.0.0^<2,5>.0^<3,8>.0^<4,7>]-9-オクサノナシラン)とジオキサオクタシラビスホモキュバン(オクタテキシルペンタシクロ[5.3.0^<2,6>.0^<3,9>.0^<4,8>]-5,10-ジオキサデカシラン)に変換できることがわかった。なお、オクタテキシルオクタゲルマキュバンを過安息酸(MCPBA)で酸化すると、ドデカオキサ誘導体(オクタゲルマセスキオキサン)が主生成物として得られることがわかった。2.ラダーポリシランの反応デガイソプロピルビシクロ[2.2.0]ヘキサシランのMCPBAよる酸化では、ドデカイソプロピル-7-オキサビシク[2.2.0]ヘプタシランとドデカイソプロピル-2-オキサビシクロ[3.2.0]ヘプタシランが一酸化物として生成した。これらのうち、7-オキサ誘導体は、ビシクロ[2.2.0]ヘキサシランにくらべて強い紫外光吸収や蛍光発光を示すが、この特性は酸素のn軌道とケイ素-ケイ素σ結合性軌道との共役に起因するとして説明される。anti-ドデカイソプロピルトリシクロ[4.2.0.0^<2,5>]オクタシランとPdCl_2(PhCN)_2との反応は、新規ビシクロオクタシランとして、ドデカイソプロピルビシクロ[3.3.0]オクタシランとドデカイソプロピルビシクロ[4.2.0]オクタシランを与えた。五環系ラダーポリシランであるanti, anti, anti-ペンタシク{6.4.0.0^<2,7>.0^<3,6>.0^<9,12>]ドデカシランのカリウムによる還元で生成するアニオンラジカルのESRシグナルの強度は温室にて一ケ月後僅かに(19%)減衰するに過ぎないことが判明した。したがって、五環系ラダーポリシランからは、従来のポリシランにくらべて著しく安定で数カ月以上の寿命を有するアニオンラジカルを誘導できることが明らかとなった。
高齢化・情報の非対称性を念頭とした医療・医療保険制度の理論・シミュレーション分析

わが国の人口高齢化を念頭に、公的年金制度に加えて公的医療保険制度を通した将来の負担を経済学的に分析した。具体的には今まで行われてきた一般均衡多世代重複モデル(シミュレーション)分析に公的医療保険制度をも組み入れ、将来負担がどのようになるかを、通常の経済的負担(租税負担率や社会保障負担率、さらに国民負担率)に加えて効用レベルによる比較、すなわち厚生分析を行うことによって異なった世代間の分配の問題を考察した。また世代間の負担を考察する場合、わが国の歴史的経緯を考慮したならば特に公債負担(財政赤字)と社会資本をも同時に考察の対象にしなければならない。そこで当該研究ではこれらの効果も組み入れ、国民医療費の将来予測に加えて包括的な将来負担を計測した。また公的医療保険制度を通した国民医療費の増加の要因を二つに分けたのも大きな特徴である。すなわち、人口の高齢化に伴う医療費増加に加えて、過去のデータから計算された医療技術進展の効果をも将来国民医療費の計測に組み入れた点である。これらの二つの効果を組み入れた結果、将来の国民医療費の増加を従来の単なる計測から厳密な経済モデルの中で考察することができるようになった。一般均衡分析であるので、この医療費増加の効果をも考慮に入れた合理的な分析になっている。医療費負担などの軽減させるために公債などの発行により財源を確保した場合、一時的には厚生は上昇するものの、長期的には逆に厚生水準は低下する。これは将来に先送りされる負担、さらに累増された公債のための利払いのために国民の負担が上昇するからである。したがって、公債残高は残せば残すほど、先送りすればするほど国民の厚生は低下する。また、将来の国民医療費は当該研究でも約2-3%の上昇が予想される。将来人口の低下によるGDPの低下はこの事実とあいまって将来的な国民医療の負担は大きく上昇すると考えられる。平成15年度は主に海外での研究活動が中心であった。平成15年夏には英国ロンドン大学イムペリアル校にて情報の非対称性の理論研究を行った。現在その研究成果を滋賀大学経済学部のワーキング・ペーパーにまとめる作業を行っている。英国は医療経済学研究のひとつの拠点でもあり、ヨーロッパにおける医療経済学研究を吸収した。なかでも、情報の非対称性を明示的に考慮し、英国公的医療保険制度(NHS)を理論的・実証的に分析している医療経済学研究者との交流は、わが国の公的医療保険制度のメカニズム・デザインを考える上で、大きく役立った。わが国の公的医療保険制度は基本的にインセンティブ・コンパティブルな制度になっていない。すなわち、医療供給者と医療需要者間で情報の非対称性がある限り、この点を改善しない限り、望ましい医療制度改革は達成できない。この点を理論的に明らかにし、制度改革においてどのような点を理論的に考慮しなくてはならないかを分析した。一方、高齢化をも念頭としたシミュレーション分析の分析枠組みの構築も進めた。従来の高齢化分析の理論的枠組みを医療をも含んだ形でどのように拡張できるかを考察してきている。これは平成16年度につながる研究で、最終的研究成果の発表は平成16年度後半に行われる予定である。さらに、このシミュレーション分析の基礎ともなる実際の医療関係データの整理・入力も行った。厚生労働省から公表されているデータを加工・整理し、当該研究に利用できるデータとして整理している最中である。

具体的には今まで行われてきた一般均衡多世代重複モデル(シミュレーション)分析に公的医療保険制度をも組み入れ、将来負担がどのようになるかを、通常の経済的負担(租税負担率や社会保障負担率、さらに国民負担率)に加えて効用レベルによる比較、すなわち厚生分析を行うことによって異なった世代間の分配の問題を考察した。また世代間の負担を考察する場合、わが国の歴史的経緯を考慮したならば特に公債負担(財政赤字)と社会資本をも同時に考察の対象にしなければならない。そこで当該研究ではこれらの効果も組み入れ、国民医療費の将来予測に加えて包括的な将来負担を計測した。また公的医療保険制度を通した国民医療費の増加の要因を二つに分けたのも大きな特徴である。すなわち、人口の高齢化に伴う医療費増加に加えて、過去のデータから計算された医療技術進展の効果をも将来国民医療費の計測に組み入れた点である。これらの二つの効果を組み入れた結果、将来の国民医療費の増加を従来の単なる計測から厳密な経済モデルの中で考察することができるようになった。一般均衡分析であるので、この医療費増加の効果をも考慮に入れた合理的な分析になっている。医療費負担などの軽減させるために公債などの発行により財源を確保した場合、一時的には厚生は上昇するものの、長期的には逆に厚生水準は低下する。これは将来に先送りされる負担、さらに累増された公債のための利払いのために国民の負担が上昇するからである。したがって、公債残高は残せば残すほど、先送りすればするほど国民の厚生は低下する。また、将来の国民医療費は当該研究でも約2-3%の上昇が予想される。将来人口の低下によるGDPの低下はこの事実とあいまって将来的な国民医療の負担は大きく上昇すると考えられる。
消費生活用製品の安全・安心に視点をあてた消費者安全教育

消費生活用製品の取扱い知識、その理由、実践の現状を探ることを目的に大学生のアンケート調査とともに、教科書記載内容を安全の視点から分析し、両方を照合した結果、湯沸器そのもの及びその使用理由と、注意・警告マークの教科書記載を提案した。さらに、小・中学校家庭科教科書2社28点に記載がある<注意を促すマーク>と説明文を比較した結果、教科書毎にマークと説明文はあるが小・中学校間、発行者間に統一がないことが分かった。安全、注意を強調し、教科書に<注意を促すマーク>として統一した『注意図記号の一般注意』の記載を提言する。1平成20年告示学習指導要領・解説及び教科書等の消費生活用製品の安全に関する内容分析「消費者教育体系シート(安全)に対する学習内容と製品安全に関する教科書の記載分析」((独)製品評価技術基盤機構の『生活安全ジャーナル』第9号,2010年5月)の発展主して,第10号に「小学校学習指導要領(家庭)とその解説における製品安全に関する記述分析」を発表,さらに「小学校家庭科教科書における安全に関する記載分析」を茨城大学教育実践研究29号に発表し,小学校学習指導要領・解説及び家庭科教科書2冊における安全に関する記載分析から消費者安全教育の課題を明示した。2消費生活用製品の安全に関する消費者安全教育の教材について学会に発表「消費生活用製品についての消費者安全教育」が『消費者教育』第30冊(2010年9月)に記載され,その発展として、「ピンクッションの手順書作りを取り入れた消費者教育の教材開発」として、日本消費者学会に発表、学会誌に投稿中である3生産者・販売者の立場からの安全・安心に関連する教材開発指編みによるマフラー作りにおいて、生産者・消費者の立場から安全・安心の視点を意識するために手順書作りを取り入れた授業を提案した。4消費生活用製品の電子レンジ等に関するアンケート調査から安全に対する製品別の意識を明らかにした。平成22年の小学校学習指導要領(家庭編)及びその解説と小学校家庭科教科書における安全・製品安全の記述分析の発展として、平成23年は、「平成20年告示中学校学習指導要領(技術・家庭編)とその解説における製品安全に関する記述分析」「平成21年告示高等学校家庭科学習指導要領とその解説(家庭編)における製品安全に関する記述分析」を、製品事故や安全の情報について総合的に提供するNITE(独立行政法人製品評価技術基盤機構)の製品安全広報誌「生活安全ジャーナル」に2編を発表し、事業者や一般消費者に対して消費者安全について、啓発することができた。平成22年に分析した小学校家庭科教科書分析の発展として、「中学校技術・家庭(家庭分野)の安全に関する教科書分析」を茨城大学教育実践研究に発表するとともに、その分析結果から、<安全マーク>に着目し、「小学校家庭及び中学校技術・家庭(家庭分野)における<安全マーク>の教科書分析では、教科書における<安全マーク>が、各教科書で、それぞれ違うデザインで表され、統一性がないことを指摘するとともに、安全に関する記載について、一般注意などの注意図記号を説明とともに、統一した<安全マーク>として教科書に積極的に記載することを提言した。また、消費生活用製品における安全・安心な視点からの取り扱い意識や配慮すべき実態等の現状を探り、平成22年に調査報告をした大学生の場合と比較・分析し、消費生活用製品における消費者安全教育の課題を、「高校生の消費者製品安全教育に関する研究」(小田原短期大学研究紀要)に発表した。これらの研究成果から、消費者安全教育の教材開発研究の一環として、小学校家庭科教材として、「ピンクッションの手順書を取り入れた消費者安全教育の教材開発」(日本消費者教育学会消費者教育31冊)、「消費者安全の視点を取り入れたレシピカードの教材開発」(茨城大学実践研究30号)、「指編みによるアクリルたわし手順書の開発」(茨城大学教育学部紀要61号)の3編、大学での教師教育として「教師教育における家庭での掃除実践に向けた学習シートの作成」(茨城大学教育学部紀要61号)の1編を発表した。消費者安全教育おける安全・安心に関する学習のあり方を明らかにし、安全・安心に視点をあてた教材開発を目的で、学会研究発表3件、学会・大学紀要発表6件を行った。主として、安全を促すマークの教科書分析、教材開発、指導技法の開発の3点からなる。1「家庭科教科書における注意を促すマークの分析」を日本消費者教育学会関東地区会、全国大会で発表、家庭科教科書の凡例にみられる<注意を促すマーク>が小・中学校、発行社間で異なること、また、凡例にない<注意を促すマーク>が本文にみられるなどを指摘、共通の消費者警告表示等の記載を提言した(2013年学会紀要『消費者教育』第33冊に掲載)。2安全・安心に視点をあてた教材開発では、レシピ作成時に調理前後の危険・注意点の記述後、アンケートを求めた結果、有効的・好意的評価が得られた(「調理前後の消費者安全に視点をあてたレシピ教材の開発」)、指導技法では、コンロ事故をうけて授業デザインを行い、指導技法を提案し、「加熱調理器具における消費者安全教育教材の開発」)をまとめた。

さらに、教員養成系大学における消費者安全教育として、学習シート開発と授業デザインを行い、「小学校教員養成における家庭科授業デザインの開発」で提案した。3件はいずれも『茨城大学教育実践』第31号に記した。同様に教員養成系大学における消費者安全教育学習シート開発を行い、「教師教育における<注意を促すマーク>学習シートの検討」「消費者安全に視点をあてたレシピの注意を促すマーク」として、『茨城大学教育学部紀要』第62号に記した。後半では、共同研究者所属の中学校で、<安全を促すマーク>を用いた授業実践を通して、さらなる検証をした。そして、技術・家庭科(技術分野)の注意を促すマークについても記載分析を行った。授業実践や学会発表などの成果を、論文としても成果を公表することができたこと。具体的には、学習指導要領及びその解説における安全・製品安全に関する分析に加え、安全・安心の視点を取り入れた教材開発を大学での教師教育として2編、家庭科小学校教材3編とともに、教科書分析からは、安全マーク>への提言をすることができたこと。高校生の消費生活用製品における安全・安心な視点からの実態調査ができたこと。中学校においては、コンロ、電気ポットなどの身近な製品事故防止に向けての授業実践が実施できたこと。24年度が最終年度であるため、記入しない。教科書分析で得た結果の成果として、日本消費者教育学会で、さらに、教師教育での授業デザインを日本家庭科教育学会で発表する。さらに、大学での教師教育、小・中学校での消費者安全教育教材開発研究の一環として、さらに研究協力者として、小・中学校教員の協力のもとに、教材開発を進め、紀要等で、その成果を発表するとともに、成果物である学習シート、教材シートを広く配布できるようにする。また、震災などの防災を含めた消費者安全教育の教材開発をより進める緊急性があるために、『教員養成における安全管理教育のカリキュラムデザイン』についての報告会開催を取りやめ、授業に生かせる教材開発を中心にすることにして、校種に対応した消費生活用製品等の安全管理を徹底できる教員だけでなく、製品事故防止を児童・生徒とともに授業実践していくなかで可能にしていく、安全・安心の視点に立った教材開発を進めていくこととする。
腫瘍細胞上の血小板凝集促進因子のクローニング

ガン患者の代表的な死因の一つに血栓症がある。これはガン細胞が血小板凝集・血液凝固を促進するからと考えられる。さらに腫瘍細胞の転移という現象とも上述の反応が深く関与しているとの説もかなり有力視されている。初年度は先ず以下のことを行なった。神経芽腫細胞であるGOTO細胞を多血小板血漿に加えると血小板が凝集することを見い出した。さらにGOTO細胞を正常血漿に加えると、血液凝固第X因子を活性化しさらにプロトロンビンを活性化してトロンビンを産生することを明らかにした。私たちはさらに、GOTO細胞を分化誘導させ、シュワン細胞様にすると凝固第X因子およびプロトロンビン活性化能のいずれも消失することを発見した。第2年度には初年度の成果をもとに、活性化された凝固第X因子と細胞表面上の補因子との共同作業によってプロトロンビンをトロンビンに活性化する機構を分子レベルで理解することを目的に、サブトラクションクローニングおよびモノクロナル抗体作製の実験を行った。最終年度には、発現クローニングを目指して凝固第X因子の結合測定に関する実験を行っているところである。モノクロナル抗体の実験に関しては、ハイブリドーマをいきなり軟寒天培地上でコロニーを作らせクローン化する方法が上手く行き、目的とするような性質を示すクローンが複数得られている。そこでこれらをさらに確実なものとし、いよいよクローニングを開始する日もそう遠くはないと期待している。ところで昨年得られた神経芽腫細胞上の極性の高い多分糖脂質を特異的に認識するモノクロナル抗体に関しては、その抗原脂質の精製法に関してかなりの進歩が見られ、近々にその精製を完了し、NMRおよび質量分析などによりその構造の予測をし、さらには合成したもののモノクロナル抗体との反応性などを確認する予定である。実際私たちは、神経芽種細胞であるGOTO細胞を血小板多血漿に加えると血小板が凝集することを見出した。本年は以下の研究を行った。(研究成果はいずれも発表準備中である。)(1)GOTO細胞を正常血漿に加えるとトロンビンを産生することを明らかにした。しかしこの反応は凝固第X因子欠損血漿では認められなかった。さらに詳細な検討を加えた結果、GOTO細胞は細胞表面の組織因子および凝固第VII因子によって凝固第X因子を活性化し、さらにこの活性化された因子と細胞表面上の補因子との共同作業によってプロトロンビンをトロンビンに活性化することを明らかにした。この補因子は、今までに発表されている血液凝固第V因子およびEPR-1と呼ばれる物質とは異なることを、単クロン抗体を用いる阻害実験およびフローサイトメトリーによって明らかにした。(2)私たちはさらに、GOTO細胞を分化誘導させ、グリア細胞状にすると上記の凝固第X因子およびプロトロンビン活性化能のいずれも消失することを発見した。(3)そこで腫瘍細胞表面上に特異的に発現されていると考えられるプロトロンビンをトロンビンに活性化する反応に関与する補因子のクローニングを行う。そのために分化前後のGOTO細胞を用い、サブトラクションクローニングを開始した。(4)GOTO細胞をマウスに免疫し、単クロン抗体を得た。しかしその中にはGOTO細胞によるトロンビン形成反応を阻害する単クロン抗体は得られなかった。またGOTO細胞の分化誘導前後で変化する表面抗原を認識する単クロン抗体も得られなかった。しかし、予想しなかったことだが、GOTO細胞上の大変に極性の高い脂質を特異的に認識する単クロン抗体が得られ、この抗原を特定する実験を開始した。

これは腫瘍細胞が血小板凝集・血液凝固反応を促進するからであると考えられる。さらに腫瘍細胞の転移という現象とも上述の反応が深く関与しているとの説もかなり有力視されている。私達は神経芽腫細胞であるGOTO細胞を用いてこの点を詳細に検討し、本年度Journal of Cellular Physiologyにその成果を報告することが出来た。しかし、その機構を分子レベルで理解するために本研究を鋭意続けている。この反応には少なくとも二つの重要な因子が関与すると考えられる。その第一は、活性化血液凝固第X因子を補助してプロトロンビンをトロンビンに活性化するという点において血液凝固第V因子に機能的に類似した性質を有し、その分子構造は新規なものと考えられる蛋白質である。第二は、細胞膜上の多分酸性に荷電を有する脂質である。第一の点に関してはサブトラクションクローニングを行ったが、プレイオトロピンなどの興味あるクローンは得られたが、目的の新規蛋白質は得られていない。さらにGOTO細胞を免疫原としてモノクロナル抗体を作成し、その中に上述のトロンビン合成反応を阻害するようなものが得られれば、それは目的の蛋白質を免疫源にしている可能性が高いので、これを用いてのクローニングも可能となるので現在全力をあげて研究を進行中である。第二の点に関しては、アルバ-タ大学に出張し、かなり基礎的な研究が進行しその成果を論文に纏めているところである。さらに本細胞および他の神経芽腫細胞上の特別に極性が高い脂質を極めて特異的に認識するモノクロナル抗体が得られた。このハイブリドーマのスクリーニング法も含めてその成果をHybridomaに報告し論文は現在印刷中である。現在その脂質の化学構造の解明および上述の反応との関係について研究を進めている。ガン患者の代表的な死因の一つに血栓症がある。さらに腫瘍細胞の転移という現象とも上述の反応が深く関与しているとの説もがなり有力視されている。私達は神経芽腫細胞であるGOTO細胞を用いてこの点を詳細に検討し、昨年度にはJoumal of Cellular Physiologyにその成果を報告することが出来た。さらにGOTO細胞を免疫原としてモノクロナル抗体を作成し、その中に上述のトロンビン合成反応を阻害するようなものが得られれば、それは目的の蛋白質を抗原にしている可能性が高いので、これを用いてのクローニングも可能となるので現在全力をあげて研究を進行中である。
均一なメソ細孔を有するシリカモレキュラーシ-ブの高機能化

メソポーラスシリカモレキュラーシ-ブの一つであるMCM-41は六方構造をしており、1.510nmの均一な1次元の細孔を有するまったく新しいタイプの多孔体である。本研究はこのMCM-41を高機能化することにより、革新的な触媒を創製することを目的にしている。すなわち、我々が開発したAtom-Planting法、あるいはアルミニウム共存下での水熱合成によりゼオライトと同等の固体酸性を付与することである。Atom-Planting法による修飾は、MCM-41を塩化アルミニウム蒸気で600°C処理することにより行った。触媒活性を測定するために、クメンの分解と2-プロパノール脱水反応を行った。Atom-Planting法により修飾したMCM-41のIRスペクトルを測定したところ、末端シラノール基に帰属されるピークは減少したが、酸性水酸基に帰属されるピークは発現しなかった。また、クメン分解および2-プロパノール脱水活性も未処理のシリカMCM-41よりは高くなるが、ゼオライトに比べるとはるかに低かった。水熱合成の際にアルミニウムを共存させて、アルミノシリケートMCM-41を合成した。合成の際のpHを変えると骨格外アルミニウムの割合は変化し、pH=10.1ではほとんどなくなった。このアルミノシリケートMCM-41のクメン分解および2-プロパノール脱水活性を測定したところ、いずれもゼオライトに比べてはるかに活性が低かった。以上のように、同じアルミノシリケートであっても、MCM-41はゼオライトに比べてはるかに固体酸触媒活性が低かった。これはゼオライトと異なりMCM-41が結晶性でないことに起因していると推定される。MCM-41を高性能固体酸触媒化するためには新しい修飾法が必要となるであろう。
ヘテロ複核金属錯体を触媒として用いる二酸化炭素の資源化

電気分解・光反応による二酸化炭素の還元反応を実現するための手法・物質開発を行った。以下の成果が得られた。・金属錯体触媒による電解反応の生成物について、気相・溶液相のそれぞれを自動的にサンプリングして分析する手法を確立した。・「二成分結合型配位子」という新たなコンセプトを用いて、コバルト・ニッケル等第一遷移金属錯体の合理的設計と合成に成功した。これらの錯体は酸化還元サイクルを繰り返しても安定であり、電解触媒に適している。また、これらの錯体を用いた光反応や、複核錯体への展開にも成功した。・キノン/ヒドロキノン酸化還元系を用いた新たな光反応を開発した。この光反応系は二酸化炭素の捕捉・還元に対して有用である。今年度は、主に以下の4点について成果があった。1.二成分結合型配位子を用いた第一遷移金属錯体の合成。2種類の異なる配位子を共有結合で結び合わせた配位子を用いて、コバルト・鉄などの第一遷移金属の単核錯体が選択的に生成することを実証した。2.電解反応生成物の自動分析法の確立。金属錯体触媒による電解反応の生成物について、気相・溶液相のそれぞれを自動的にサンプリングして分析する手法を確立した。この手法を用いることで、来年度以降の錯体触媒開発を迅速に進めることができる。3.電解反応を統一された条件で行うため、カーボン電極上に錯体触媒を固定して電解を行い、分析に供する手法を開発した。4.剛直な芳香族スペーサを用いて、対面型の金属複核錯体を合成した。(1)各種ポルフィリン・フタロシアニンの銅錯体を触媒として用いて、二酸化炭素の電解還元を行った。種々の置換基を持つポルフィリンについて調べたところ、還元電位が正にシフトした電子不足のポルフィリン錯体では二酸化炭素との相互作用がむしろ弱く、フェロセン基準で-2.0V程度の還元電位を持つものが強い相互作用を持つことがわかった。また、二核化した錯体において還元電流の増大が観測され、複核化の効果があることを示唆している。DMF溶液中での定電位電解によって生成物を分析したところ、主要な生成物は水素または一酸化炭素であったが、銅フタロシアニンの電解でメタンの生成が確認できた。一方、触媒をグラッシーカーボン電極上に担持させて炭酸水素ナトリウム水溶液の電解を行ったところ、水素の発生量が著しく増大し、プロトンに対する二酸化炭素の過電圧の低下がまだ十分ではないことが明らかとなった。(2)新しいヘテロ複核錯体として、亜鉛ポルフィリン・コバルト錯体連結化合物を合成した。この化合物は、光照射下でヒドロキノンをキノンに酸化し、同時にハロゲン化炭化水素の還元を行うことを明らかにした。この光反応では、光励起された亜鉛ポルフィリンがヒドロキノンによって一電子還元を受け、得られたアニオンラジカルがコバルト錯体を1価の状態に還元することで反応が進行すると考えられる。この新しい光反応における電子の流れは、植物の光合成の光化学系IIと類似しており、光合成型の二酸化炭素固定に今後展開できるものである。(1)新しい複核錯体の構成モチーフとして、N4架橋配位子とターピリジンから成る三成分結合型配位子を開発し、コバルト・ニッケル錯体の合成に成功した。架橋配位子としては、N-N結合を介して2つの金属を架橋できるジピリジルピリダジン、ジピリジルトリアゾールの誘導体を採用した。N-N部分が前者では6員環、後者では5員環に属しており、このために金属間距離が異なっている。実際、X線構造解析の結果から、前者の方が短い金属間距離を持つことがわかった。その結果、前者ではヒドロキシド・塩化物など1つの原子が2つの金属を架橋する構造をとるのに対して、後者ではアセテートなどの2座配位子が2つの金属を架橋することができる。この違いは反応性に顕著に現れる。すなわち、前者では酸の添加により一方の金属が脱離して単核構造を容易に与えるのに対し、後者ではそのような変化は起こらない。逆に、後者では2つの金属の協同作用による電気化学的酸化反応が観測されるのに対し、前者ではそのような反応は起こらない。さらに、二酸化炭素存在下での電気化学還元では、後者の錯体でのみ顕著な還元電流が観測された。この結果は、二酸化炭素の電解還元において複数の金属が適切な位置に固定されることが重要であることを示しており、意義ある成果と言える。(2)金属フタロシアニンを用いた光反応により、チオールを電子供与体とするキノンからヒドロキノンの生成に成功した。チオール・ヒドロキノンはいずれも二酸化炭素と強い親和性を持つことが知られているため、二酸化炭素の光還元に活用できる有用な反応である。(3)金属ポルフィリンの上方にジアミンを結合した化合物の合成に成功した。

この化合物は、異種金属を適切な距離で固定できる構造を持っており、二酸化炭素の電解還元に有効であることがわかった。二酸化炭素の電解還元のために有望な新規錯体をいくつか開発することができた。また、新しい光反応も開拓できた。これらの成果により、新しいタイプの二酸化炭素還元研究を展開するための基礎は十分に固めることができた。本研究課題は今期で終了するため、今後の研究への展望を簡単に述べる。まず、二酸化炭素の資源化にとって重要なステップとして、炭素・炭素結合の生成がある。これについては、平成22年度に達成したコバルト錯体によるハロゲン化炭素の光還元反応で炭素・炭素結合の生成が観測されていたので、この反応をモデルとして二酸化炭素の還元による炭素・炭素結合の生成に取り組みたい。また、今期に達成したチオールの還元によるヒドロキノン生成は二酸化炭素の濃縮と深い関わりがあるため、低濃度の二酸化炭素を捕捉して還元反応に供する反応系へと展開したい。