hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒト下肢筋機能と同等にアシストできる免荷式歩行訓練システムの開発

このような現状を踏まえて,本研究はニューロリハビリテーションの概念に基づいて,様々な運動機能障害者の症状に対する多様な訓練処方を可能とするより訓練効果が期待できる免荷式歩行訓練システムを開発することを最終目標とする.これまで開発コンセプトに適合したハード,ソフトの両面で検討された装具部,免荷部およびアクチュエータであるマッキベン型人工筋を設計し,様々な試作を続けてきた.装具部は二関節筋の作働範囲において,関節の運動として機能しない特異点がいくつか存在し,充分に二関節筋の性能を発揮できる装具フレームを設計できていなかったが,この点を克服する二関節筋モデルに適した装具フレームの再検討を行い,設計・製作することができた.免荷部は,カウンターウェイト方式を用いていたが,身体重心の上下動による慣性が問題だったため,人工筋をアクチュエータとする再設計を行い,新たな免荷部を製作した.これらの装具部および免荷部の制御系の検討(主に位置制御フィードバック)を進めてきたが,免荷部の制御については,ようやく制御可能なレベルまでこぎつけた.しかしながら,ダブルベルトトレッドミルの不調によって大幅に進捗が遅れたことから期間延長申請を行った.本システムの基幹であるダブルベルトトレッドミルの故障によって,大幅に進捗が遅れた.日本ではのべ10万人以上が脊髄損傷(対麻痺)を抱えて生活している.また,脳血管障害の死亡率は年々減少しているものの,後遺症として片麻痺を抱えている人は約200万人と減少していない.超高齢化社会をむかえ,リハビリ訓練を支える理学療法士不足も懸念される.それゆえ近年のリハビリ工学的研究では,ロボット技術を用いた訓練システムの開発研究も多い.しかしながら,近年の臨床研究ではロボット技術を用いた訓練が果たしてどれだけの効果が得られるのかを疑問視する報告も多い.このような現状を踏まえて,本研究課題では,ニューロリハビリテーションの概念に基づいて様々な運動機能障害者の症状に対する多様な訓練処方を可能とするより訓練効果が期待できる免荷式歩行訓練システムを開発することを最終目標とした.本開発コンセプトに適合したハード,ソフトの両面で検討された装具部,免荷部およびアクチュエータであるマッキベン型空気圧人工筋を設計し,様々な試作を続けてきた.装具部はこれまで充分に二関節筋の性能を発揮できる装具フレームを設計できていなかったが,この点を克服する二関節筋モデルに適した装具フレームの再検討を重ね,概ね完成できた.免荷部は従来カウンターウェイト方式を用いていたが,身体重心の上下動による慣性が問題となり,装具と同様に人工筋をアクチュエータとする再設計を重ね,新たな免荷部を完成させた.これらの装具部および免荷部の制御系の開発も進め,装具の位置フィードバックシステムについては,歩行訓練速度に対応できる実用レベルにまで達成てきた.また,並行して力フィードバック(インピーダンス)制御システムも開発してきたが,残念ながらまだ実用レベルには至っていない.最終的にいくつか検討課題を残す結果となったが,多くの関連論文の研究成果報告ができたことからも本研究課題において一定の研究成果を上げることができたと思われる.本研究課題では,ニューロリハビリテーションの概念に基づくヒトと同じ二関節筋を用いた駆動機構を持つ,下肢筋機能と同等にアシストできる免荷式歩行訓練システムを開発することを最終目標としてきた.最終年度にはこれまでの二関節筋モデルによる制御システムを大幅に改良し,実際の歩行訓練速度に適用できる位置制御モデルでの稼働が可能となった.
河川地形変化の基礎理論と予測シュミレーション・モデルの構築

本研究は,治水だけでなく環境の観点から,洪水時の河川流と河川地形の変化を精度よく予測し,河川改修後の澪筋の維持の検討などの河道設計に用いることができる河川シミュレータについて検討することを目的としている.得られた成果は下記のように要約される.前年度に引き続き,基本モデルとして実設計に用いることができる実用的な水深積分型平面2次元流モデルを考え,モデルに考慮する項目の有無(モデルのバージョン)による違いを検討した.モデルをせん断不安定による大規模渦の再現性,乱流モデルのレベル(線形0方程式モデルと非線形0方程式モデル),2次流の取り扱い等でそのバージョンを分類し,モデル河川や実河川の洪水流を再現計算した.その結果,連続蛇行水路の水理実験で得られた流速分布や河床変動を再現するためには2次流の位相差を運動量式に考慮したモデルを用いることが必要な場合があることを確認した.また実河川の洪水流再現計算において下流端水位の条件がない場合や洪水の途中で破堤が生じる場合の計算法などを開発した.さらに,実河川の砂礫の琉砂量に関して,特別研究員のこれまで行ってきたの実験結果を整理・解釈することで,粒径分布が広い範囲にわたる場合の精度よい粒砂量の経験式を提示した.また,自然河川における流量,川幅,粒径,水深の相互関係(レジーム則と呼ばれる)について,本研究費によるカナダ国での河川データ収集結果を整理・解釈することにより考察した.その結果,流量や粒径などの広範な範囲で適用できるレジーム則について提案した.本研究は,治水だけでなく環境の観点から,洪水時の河川流と河川地形の変化を精度よく予測し,河川改修後の澪筋の維持の検討などの河道設計に用いることができる河川シミュレータについて検討することを目的としている.得られた成果は下記のように要約される.前年度に引き続き,基本モデルとして実設計に用いることができる実用的な水深積分型平面2次元流モデルを考え,モデルに考慮する項目の有無(モデルのバージョン)による違いを検討した.モデルをせん断不安定による大規模渦の再現性,乱流モデルのレベル(線形0方程式モデルと非線形0方程式モデル),2次流の取り扱い等でそのバージョンを分類し,モデル河川や実河川の洪水流を再現計算した.その結果,連続蛇行水路の水理実験で得られた流速分布や河床変動を再現するためには2次流の位相差を運動量式に考慮したモデルを用いることが必要な場合があることを確認した.また実河川の洪水流再現計算において下流端水位の条件がない場合や洪水の途中で破堤が生じる場合の計算法などを開発した.さらに,実河川の砂礫の琉砂量に関して,特別研究員のこれまで行ってきたの実験結果を整理・解釈することで,粒径分布が広い範囲にわたる場合の精度よい粒砂量の経験式を提示した.また,自然河川における流量,川幅,粒径,水深の相互関係(レジーム則と呼ばれる)について,本研究費によるカナダ国での河川データ収集結果を整理・解釈することにより考察した.その結果,流量や粒径などの広範な範囲で適用できるレジーム則について提案した.
日本における二重学年制の導入・実施に関する歴史的研究

1.「二重学年制とは」、一年進級制を前提にして同一学年に学年始期を二つ設けるもので、「雁行級」とも称されて、日本では1909年(明治42)から一部の府県、小学校で実施された。ドイツから採り入れたと思われるこの制度は、4月から8月の間に生まれた満6歳の学齢児童を9月に入学させることで、その分早く卒業させると言う経済的効果を狙ったものであった。2.他方で、満6歳学齢自動の入学時における、いわゆる「早生まれ」児童の心身発達格差に伴う負担の軽減も期待された。学校現場では就学率の上昇に伴う、学級編成の方法もテーマになっていた。この時期は、義務修学4年制から6年制への移行期であり、多くの市町村では校舎・教室不足と教員不足の対策に追われており、それに拍車をかけるようなこの政策は、歓迎されなかった。3.「二重学年制」は、小学校では1941年(昭和16)の国民学校期まで存続し、中学校ではその後も法的には実施可能の状態にあったが、実施は皆無であった。それより以前中等レベルの学校でこれを実施したのは、初等・中等一貫校(11年制)の女子学習院(宮内省所管)であった。その間全国で最高時でも16校程度であったが、大正期に児童の「個性尊重」理念からこれを導入したのが富山県富山市であり、私立成城小学校であり、女子学習院であった。4.以上の点からみれば、この「二重学年制」導入の政策は失敗であった。しかし、「画一的」と言われる日本の学校制度に風穴をあけたものとしては、意義があったと言えるであろう。1.「二重学年制」は、1909年(明治42)の小学校令施行規則の改正によって、制度的に可能となった。初年度にこれを実施したのは、全国で4府県7校(7学級)であった。その7校中、4小学校だけ特定することができた。2.その後、これを実施する府県と小学校は必ずしも増加せず、制度が廃止される1941年(昭和16)までに延べ12府県で実施されたに過ぎない。同一年度における実施校数の最大は、1926年(大正15)の16校であった。その中には、私立成城小学校と官立女子学習院が含まれていたことは、注目すべきことであった。前者は17年間、後者は9年間実施した。公立では新潟県と富山県で13年間実施されたのが最長であった。3.「二重学年制」が普及しなかったのは、これが一学年2学級編成以上の大規模校でしか実施出来ない性格のものであったこと、設備増や教員増等の条件整備を伴わなかったこと、上級学校との連絡に不利であったこと、転校等を含め実務的にも煩瑣であったこと、4月一斉入学が全国的に定着していたこと等の理由に因るものであった。4.この制度の導入がやや唐突であったことも一つの問題ではあったが、これはドイツの学校管理・学級編成論の雁行級(Parallelklasse)を移入したものであったが、日本の事情としては義務教育年限の6年制化に伴う就学率低下防止の狙いがあった。5.その後、昭和に入ると中等学校における半年進級制と結びついて、新たな位置づけがされ、教育審議会でも審議されたが実現するに至らなかった。1.「二重学年制」とは、一年進級制を前提にして同一学校の同一学年に学年始期を二つ設けるもので、「雁行級」とも称されて、日本では1909年(明治42)から一部の府県、小学校で実施された。

ドイツから採り入れたと思われるこの制度は、4月から8月の間に生まれた満6歳の学齢児童を9月に入学させることで、その分早く卒業させると言う経済的効果を狙ったものであった。2.他方で、満6満学齢児童の入学時における、いわゆる「早生まれ」児童の心身発達格差に伴う負担の軽減も期待された。学校現場では就学率の上昇に伴う、学級編成の方法もテーマになっていた。この時期は、義務就学4年制から6年制への移行期であり、多くの市町村では校舎・教室不足と教員不足の対策に追われており、それに拍車をかけるようなこの政策は、歓迎されなかった。3.「二重学年制」は、小学校では1941年(昭和16)の国民学校期まで存続し、中等学校ではその後も法的には実施可能の状態にあったが、実施は皆無であった。それより以前中等レベルの学校でこれを実施したのは、初等・中等一貫校(11年制)の女子学習院(官内省所管)であった。その間全国で最高時でも16校程度であったが、大正期に児童の「個性尊重」理念からこれを導入したのが富山県富山市であり、私立成城小学校であり、女子学習院であった。4.以上の点から見れば、この「二重学年制」導入の政策は失敗であった。しかし、「画一的」と言われる日本の学校制度に風穴をあけたものとしては、意義があったと言えるであろう。
水生生物に学ぶ超耐水性光学接着剤の研究開発

従来タイプのエポキシ系の改良や新規のシラン系の接着剤を開発し、その光学特性を明らかにすると共に、高温高湿放置試験/温浴試験による機械強度の劣化試験によって光学接着剤の耐湿性/耐水性の評価を行った。現在用いられている代表的光学接着剤の劣化に至るメディアン(MIF)が90°C-85%の条件で平均177時間であるのに対し、本研究による新規開発の接着剤のエポキシ系では732時間で約4倍、シラン系では4571時間で約25倍と大きな耐湿性改良に成功した。これら新規開発合成高機能接着剤(エポキシ系のKAYATORON A1002SおよびA-1005S、ポリシラン系のFRA-40)を、各種光デバイス(光固定減衰器、光コネクタ、結晶化ガラスフェルール)への光ファイバ固定に適用し、長期信頼性試験をIECの光受動部品の寿命測定法(高温高湿放置試験85°C-85%-960hr、温浴試験6週間)に準拠して行った。伝送損失や、反射損失においては試験時間中で特に問題は生じなかった。また、従来接着剤の最も問題とされているかぶれ等の問題解決や、少なくとも無臭化が達成できることが明らかとなった。さらに、フェール端面三次元形状測定により、光ファイバ引き込み量の測定から接着剤の長期信頼性の評価も行った。本結果を光デバイス関係の国際会議であるIEEE-LEOS2006や、国内学会(2008年4月の電子情報通信学会の信頼性研究会の招待講演)や、海外での国際会議(2008年5月,IEEE 58th ECTC)での論文発表を行い、内外での評価を得、今後実用化をめざし、部品ごとのカスタマイズを進めた。ムラサキイガイ等の天然の水生生物類似接着タンパク数mgを生合成するのに20数万円の費用が算定され、低コストな実用的接着剤を得ることは困難との結論に至った。類似のアミノ酸配列をもつ入手容易なゼラチンに、貝殻成分を添加して、その耐熱性と耐湿性の向上を図った。成分分析の結果有効成分として硫黄を特定、耐熱性向上のメカニズムを明らかにした。これらは、都市部での温暖化に対する環境対策としてのビオトープなどへの接着剤への応用展開が可能となっている。第一段階としては、ムラサキイガイ等の接着タンパクのアミノ酸の配列を調査し、海水中などでも船底等に強固に付着する接着のメカニズムを明らかにし、最適な材料系、官能基配列を絞り込むことを試みた。調査の結果、デカペプチドとよばれる十個のアミノ酸からなる単位とデカペプチドの中央の四つのアミノ酸がぬけたヘキサペプチドが何十回も繰り返しならんでいる構造が明らかとなり、リジン、セリン、チロシン、ドーパミン、オキシプローリンなどのアミノ基や水酸基などによる水素結合が接着力に大きな寄与があることが明らかとなった。第二段階として従来タイプのエポキシ系やシラン系の接着剤に、第一段階で決定した最適な材料系、官能基配列を反映させた高機能光学接着剤の合成(研究協力者:(株)横浜ゴム接着研究グループ主幹吉川篤志並びに(株)

日本化薬機能材研究所副主任研究員川田義浩)を行い、光学特性を明らかにすると共に、高温高湿放置試験/温浴試験による機械強度の劣化試験によって光学接着剤の耐湿性/耐水性の評価を行った。その結果、現在用いられている代表的光学接着剤の劣化に至る中央値(メディアン)が90°C-85%の条件で平均177時間であるのに対し、本研究による新規開発の接着剤のエポキシ系では732時間で約4倍、シラン系では4571時間で約25倍と大きな耐湿性改良に成功し、電子情報通信学会等で発表し光受動部品の専門家の間で大いなる反響を得ると共に、個別に興味を持って頂いた光ケーブルメーカや光コネクタメーカに紹介し実用化に向けたカスタマイズの活動を開始した。第三段階としてDNAの塩基配列の設計から、天然の水生生物の保有するものに類似の接着タンパクを合成する机上検討を行った。結果として、天然の水生生物類似接着タンパク数mgを合成するのに20数万円の費用が見込まれることから、低コストな実用的接着剤を得ることは困難との結論に至った。第四段階として、平成17年度に得られた合成高機能接着剤の中から、最強の耐湿性/耐水性のものを光デバイスの実装に適用し、光デバイスの長期信頼性の評価を行った。(1)日本化薬社と共同で開発したKAYATORON A1002SおよびA-1005Sを、昭和電線デバイステクノロジー社、本多通信工業社、日本電気硝子社の各デバイス(光固定減衰器、光コネクタ、結晶化ガラスフェルール)への光ファイバ固定に適用し、三田地研において長期信頼性試験をIECの光受動部品の寿命測定法(高温高湿放置試験85°C-85%-960hr、温浴試験6週間)に準拠して行った。伝送損失や、反射損失においては試験時間中で特に問題は生じなかった。(2)上記信頼性試験においては、比較サンプルとして従来の汎用光学接着剤である、エポテック353NDで組み立てられたデバイスも同時に併置して行った。試験前後で、光デバイス端面の光コネクタ形状測定を行い、接着剤の劣化による光ファイバ引き込み量を比較したところ、最適固化条件によっては、従来の接着に比べ大幅に耐水性が改善されることが確認できた。また、従来接着剤の最も問題とされているかぶれ等の問題解決や、少なくとも無臭化が達成できることが明らかとなり、本結果を光デバイス関係の国際会議であるIEEE-LEOS2006で口頭発表し、大きな反響を呼んでいる。2007年7月15-20のゴードンリサーチコンフェランスには本件の発表で招待参加を求められている。(3)さらに、横浜ゴム社と耐水性を抜本的に改良したFRA-40についても同様のデバイス適用試験を開始しており、最終年度である19年度には実用的超耐水性光学接着剤を世に送り出す予定である。第四段階として、平成18年度開始した合成高機能接着剤を用いて、各種光デバイス実装への適用を行い、光デバイスの長期信頼性の評価を今年度も継続実施した。具体的には横浜ゴム(株)との共同研究で開発した無臭でアレルギー性の少ないポリシラン系の接着剤FRA-40を光コネクタフェルール内への光ファイバの固定化に用い、長期信頼性試験をIECの光受動部品の寿命測定法(高温高湿放置試験85°C-85%-960hr、温浴試験6週間)に準拠して行い、伝送損失や、反射損失等の光学特性の測定とフェール端面三次元形状測定により、光ファイバ引き込み量の測定から接着剤の長期信頼性を評価した。この結果は国内学会(2008年4月の電子情報通信学会の信頼性研究会の招待講演)や、海外での国際会議(2008年5月,IEEE58th ECTC)での論文発表を行い、内外での評価を得、今後実用化をめざし、部品ごとのカスタマイズを進めている。
イタリアにおける宗派間の平等処遇と共和主義の機能に関する研究

本研究は,イタリアにおける各宗派に対する信教の自由保障と共和主義の関係を明らかにすることを目的とするものである。信教の自由保障の特質としては,一方では,諸個人が公共空間において積極的信教の自由を行使することに対する容認,他方では,政府による特権的地位の付与が多様な宗派に拡張される可能性に対する容認を摘示することができた。その結果,イタリア流の共和主義は,個人・団体双方のレベルにおける信教の自由の行使に関する積極的局面を評価する機能を内包しているという結論が導き出された。2012年度の研究では,イタリアの公共空間における各宗派に対する信教の自由保障のあり方の中でも,特に,公立学校におけるキリスト十字架像の存在と宗教的少数派の信教の自由との対立という具体的問題に焦点を当て,関連文献の収集・検討等に基づき,以下の研究成果が得られた。まず,当該問題に関連するイタリア国内の裁判所及び欧州人権裁判所の判例を調査した。国内裁判所の判例では,公共空間における十字架像の存在により信教の自由が侵害されたとの宗教的少数派の主張を認めるか否かにつき,破毀院と国務院とで見解の相違が見られるが,十字架像が宗教的次元を超えた文化的価値をもつことを理由に,宗教的少数派のかかる主張を否定する国務院の判例が,政治的・社会的支持を一般に受けていることが検証された。欧州人権裁判所の判例については,国務院判例を否定する判決も下されたが,最終的には,教育環境の整備に関する各国政府の裁量権を根拠に,公立学校における十字架像の存続を容認していることが確認された。次に,国内裁判所・欧州人権裁判所の判例の動向を踏まえ,イタリア国内の憲法学説が当該問題に対しいかなる評価を行っているのかを跡づけた。国務院判例及び欧州人権裁判所判例を好意的に評価する立場からは,既存の宗教に対し公共空間においてその価値を承認し寛容の態度を示すという観点から宗派間の平等を図る義務として国家の宗教的中立性が構成されていることが明らかにされた。それに対し,公共空間における宗教的標章の存在を容認することは,宗教的多数派との良心的アイデンティティの同一化を宗教的少数派に強制するに至るという批判についても検討が行われた。なお,研究発表の欄には2012年度の研究成果が入力されていないが,ここに記した研究内容はすでに論文としてまとめられ脱稿済みであり,本報告書作成者が所属する大学の紀要誌上に2013年7月発表予定である。2013年度においては,イタリアの公共空間における各宗派に対する信教の自由保障のあり方に関し,主として以下の2つの事項との関連で,文献の収集・検討等に基づき研究を行った。第1の事項は,公共空間における宗教的標章の存在の是非と国家の非宗教性原則のあり方との関係についてである。主として,公立学校におけるキリスト十字架像の設置に対し無神論者の保護者が異議を申し立てたことが行政訴訟に発展した事例について,国内の最高裁判所および欧州人権裁判所の判例,それに対するイタリア国内の学説上の評価をまとめつつ検討を行った。その結果,判例・学説ともに,宗教の領域には還元されないキリスト教の伝統的価値観と宗教的少数派に属する諸個人の信教の自由のいずれを重視すべきなのか,特に,憲法により保障される信教の自由における消極的側面と積極的側面のいずれが国家の非宗教性原則に適合的な人権保障を帰結しうるのかという点をめぐり,見解が大きく対立していることが明らかにされた。第2の事項は,社会に存在する多様な宗派に対する国家の平等処遇の意義についてである。主として,諸宗派と国家との関係を個別に規律する取極の締結に向けた交渉の開始を無神論者の団体が請求したところ,政府により却下されたことが行政訴訟に発展した事例について,行政系統・司法系統それぞれの最高裁判所の判例政策,およびそれに対する学説上の評価をまとめつつ検討を行った。この問題に関しては,取極の締結過程における政府による裁量権行使の性質,および取極の締結を要求しうる「宗派」の観念が主たる争点となるが,取極の締結を政府に要求する諸団体の組織化における平等を重視するという観点から,政府の裁量権を限定的に解釈し,かつ「宗派」の観念を広く捉えるという判例政策の共通性,およびそれに対する好意的評価という学説における傾向性を明らかにすることができた。2011年度の研究においては,イタリアの公共空間における各宗派に対する信教の自由保障のあり方につき,制度・運用・理論に焦点を当てつつ研究を行い,関連文献の収集・検討等に基づき,以下の考察上の成果を得ることができた。まず,イタリアにおいて確立されている政教分離体制の基本的特質について,歴史的形成過程を起点として研究を行った。その結果,イタリアでは,19世紀のヨーロッパにおける近代国家の世俗化過程からの揺り戻し傾向である公認宗教体制を否定する一環として,コンコルダート体制(国家とカトリック教会との関係が,相互の合意の下に締結される政教条約によって規律される体制)が創設され,現在のイタリア憲法においても受け継がれているという一連の過程を跡づけることができた。

次に,現在のイタリア憲法において受け継がれたコンコルダート体制と憲法上の諸原則(特に,カトリック信者・非信者を問わない,信教の自由の平等な保障)との矛盾・抵触を調整する法制ならびに憲法判例に関する研究を行った。この作業により,一方では,社会におけるカトリックの事実上の影響力を公共空間においては縮減する,すなわち多様な宗派間の非差別原則を厳格化することをもって,他方では,カトリック以外の宗派に属する諸個人の宗教的属性を法律が積極的に考慮することをもって,宗教的多元主義を十全に確保するという観点が,現在のイタリアにおける信教の自由保障に関わる制度構築ならびに憲法解釈の基本方針となっていることを確認した。この確認の中には,公立学校における宗教教育や冒涜罪の処罰等の具体的諸問題の解決を通じ,かかる基本方針を正当化・精緻化する憲法裁判所の判例理論について検討する作業も含まれている。以上により,本年度においては,イタリアの政教分離体制に関し,特に制度面および運用面での比較憲法的意義ないし独自性を一定程度明らかにすることができた。本研究では,イタリアの公共空間における各宗派に対する信教の自由保障のあり方につき制度・運用・理論に焦点を当て,以下の研究成果を得ることができた。2011年度から2013年度の研究においては,イタリアの政教分離体制に関する法制度及び憲法・司法・行政判例が,国家とカトリック教会の関係を相互の合意の下に締結される政教条約によって規律するコンコルダート体制と,各宗派に対する信教の自由の平等な保障との時として顕在化する矛盾をどのように調整してきたのかということを跡づけた。この作業では,特に,公立学校における宗教教育の現状,宗派に対する冒涜罪の処罰,公共施設におけるキリスト十字架像の設置の是非等の具体的諸問題との関連において,学説上の見解の対立に関する考察を含めた調査・検討を行った。この調査・検討により,社会におけるカトリックの事実上の影響力を公共空間において縮減し,カトリック以外の宗派に属する諸個人の宗教的属性を法律が積極的に考慮することをもって宗教的多元主義を確保するという視点が,現在のイタリアにおける信教の自由保障に関わる制度構築及び裁判所・学説双方による憲法解釈の基本方針となっていることが確認された。2014年度の研究においては,主として,宗派に対する国家の平等処遇という,団体レベルでの信教の自由の保障のあり方につき調査・検討を行った。この作業により,税制上の優遇措置等の特権を得るための取極の締結を政府に要求する宗教団体の平等を重視する観点から,取極締結過程における政府の裁量権を限定的に解釈し,かつ特権を受けるに値する「宗派」の観念を広く捉えるという判例政策の共通性,及びそれに対する好意的評価という学説における傾向性を提示することができた。以上により,本研究において,イタリアの政教分離体制に関し,制度面・運用面双方の観点からその比較憲法的意義を明らかにすることができた。社会科学,法学,公法学,比較憲法宗派間における信教の自由の平等保障という問題に関し,具体的問題に焦点を当て,イタリア憲法裁判所および欧州人権裁判所の判例を手がかりとした研究を当初の予定通り行うことが一定程度できたが,イタリア憲法裁判所の判例については十分な検討を行っていないものが数例残ったため。
免疫細胞指向性ナノ粒子によるNFkB転写制御と移植拒絶抑制への応用

本年度は、これまでに開発したキャリアシステムを用いin vivoにおけるNFκB転写制御および移植拒絶抑制への応用展開を行う。移植において血流の一時的な遮断と再開は局所的に活性酸素濃度を増大させ、マクロファージやKupffer細胞などの免疫細胞のNFκB活性化、炎症性サイトカイン産生によりに炎症を誘発する。まず、NFκB活性化抑制可能なNFκBデコイのKupffer細胞選択的送達による虚血際灌流傷害抑制をおこなった。蛍光標識NFκBデコイとフコースリポソームの複合体を肝虚血再灌流モデルマウスへ投与後、組織切片の観察により、投与タイミングによるデリバリー効率の最適化を行ったところ、再灌流1分前投与により肝臓への集積が最も高かった。次に、この投与タイミングで複合体投与後の血清中のサイトカイン(TNFα、IL-1βおよびIL-6)を測定したところ、NFκBデコイ単独投与またはrandomデコイの複合体投与ではサイトカインの抑制効果はほとんど認められなかったが、NFκBデコイの複合体投与において有意な抑制効果が認められた。さらに、組織切片の形態学的観察において、NFκBデコイ複合体を投与したマウスの肝臓にはほとんど炎症部位が認められなかった。また肝炎症の指標である血清中のALT、ASTの上昇もNFκBデコイの複合体により有意に抑制できた。最後に、心移植ラットモデルを作成し、移植により誘発された心組織内のNFκB活性化並びに炎症性サイトカインの産生をmRNAレベルで評価を行ったところ、全身のマクロファージへのデリバリーを目的にNFκBデコイとマンノースリポソームの複合体の投与により有意な抑制効果が認められた。以上、NFκBデコイの免疫細胞指向性キャリアによりNFκBデコイの細胞選択的送達システムを構築し、in vivoでの炎症および移植拒絶におけるNFκB転写制御が可能になった。NFκB転写制御による移植片拒絶に対する治療法開発を目的に、本年度はまず移植片拒絶においてサイトカインやケモカインなどの産生細胞として重要な役割を果たすマクロファージの初代培養系の確立を行い、キャリアを用いたNFκBデコイの取り込み特性の評価ならびにNFκB活性化抑制、サイトカイン産生抑制効果の評価を行った。免疫担当細胞選択的キャリアであるマンノース修飾カチオン性リポソームと蛍光標識NFκBデコイの複合体を用いてNFκBデコイの取り込みをフローサイトメトリーと顕微鏡により評価したところ、蛍光標識NFκBデコイ単独の場合と比較し有意な取り込み量の増大が認められた。また、マンノースリポソーム/NFκBデコイ複合体によりNFκB単独の場合と比較し、LPS誘発性NFκB活性化ならびにサイトカイン産生を有意に抑制した。さらにマウスまたはラットにマンノースリポソーム/蛍光標識NFκBデコイ複合体を投与したところ免疫担当細胞の集積する肝臓ならびに脾臓への高い集積が認められ、マンノースリポソームによるin vivoでのNFκBデコイのデリバリーが可能であることが示唆された。移植においては、血流の一時的な遮断後の血流再開時の活性酸素発生によるNFκB活性化ならびに肝炎が問題となる。そこで、虚血再灌流時の活性酸素によるin vivoでのNFκB活性化の評価を目的に、虚血再灌流モデルマウスに活性酸素消去能を有するNOを投与したところ、有意なNFκB活性化抑制効果、さらに肝炎の指標となる血清中ALT・AST濃度の上昇抑制効果が得られた。従って、移植時に活性化されるNFκB活性化抑制により虚血再灌流誘発性肝炎も同時に抑制可能であることが示唆された。以上、NFκBデコイの免疫担当細胞選択的送達によるNFκB転写制御による包括的な治療法開発に必要な情報を得ることができた。

以上、NFκBデコイの免疫細胞指向性キャリアによりNFκBデコイの細胞選択的送達システムを構築し、in vivoでの炎症および移植拒絶におけるNFκB転写制御が可能になった。
歯周病原性スピロヘータの分子生物学的分類

本研究では,ヒトの口腔スピロヘータに由来するタンパク質あるいは遺伝子に注目し,分類に有用な分子を捉えることに主眼をおいた.1.成人性歯周炎患者から分離培養したスピロヘータG7201株について,形態学的,生化学的,免疫学的および遺伝子学的研究を行ったところ,新種であることが明確となり,Treponema mediumと命名・登録(ATCC700273)した.2. T.denticolaとT.socranskiisubsp buccaleにはI型,IV型あるいはV型コラーゲンと結合するタンパク質(CBP)が検出されたが、T.mediumにはほとんど検出されなかった.これらのCBPは菌体外膜の表層に局在していた.コラーゲン被覆表面への細菌付着について,小型スピロヘータの付着量はT.mediumのそれより有意に大であった。3. T.mediumの16S rRNA遺伝子に特異的プライマーを使用したPCR法では最少10100のT.medium菌数で単一バンドのPCR産物を得た.供試した16S rRNA遺伝子プライマーでは,中型スピロヘータであるT.mediumとT.vincentii以外の菌種ではPCR産物は得られなかった.また,中程度重度歯周病患者由来の歯肉縁下歯垢の試料からT.mediumと同じ分子サイズのPCR産物が得られた.4. T.denticolaがP.gingivalisの線毛の有無とは関係なく共凝集するのに対し,T.mediumは線毛欠損株とは凝集しなかった,線毛と特異的に結合する37kDaタンパク質がT.mediumの外膜表層に存在していることが明確となった.スピロヘータでは,特定の機能を持つ表層タンパク質について菌種間で質的差異が認められたことから,それらのタンパク質の合成遺伝子をマーカーとするPCR法により,従来の細菌の分離・培養を必要とせず,採取した歯垢材料のスピロヘータ種に関する情報を正確かつ迅速に得るシステムを確立することが期待される.本研究では,ヒトの口腔スピロヘータに由来するタンパク質あるいは遺伝子に注目し,分類に有用な分子を捉えることに主眼をおいた.1.成人性歯周炎患者から分離培養したスピロヘータG7201株について,形態学的,生化学的,免疫学的および遺伝子学的研究を行ったところ,新種であることが明確となり,Treponema mediumと命名・登録(ATCC700273)した.2. T.denticolaとT.socranskiisubsp buccaleにはI型,IV型あるいはV型コラーゲンと結合するタンパク質(CBP)が検出されたが、T.mediumにはほとんど検出されなかった.これらのCBPは菌体外膜の表層に局在していた.コラーゲン被覆表面への細菌付着について,小型スピロヘータの付着量はT.mediumのそれより有意に大であった。3. T.mediumの16S rRNA遺伝子に特異的プライマーを使用したPCR法では最少10100のT.medium菌数で単一バンドのPCR産物を得た.供試した16S rRNA遺伝子プライマーでは,中型スピロヘータであるT.mediumとT.vincentii以外の菌種ではPCR産物は得られなかった.また,中程度重度歯周病患者由来の歯肉縁下歯垢の試料からT.mediumと同じ分子サイズのPCR産物が得られた.4. T.denticolaがP.gingivalisの線毛の有無とは関係なく共凝集するのに対し,T.mediumは線毛欠損株とは凝集しなかった,線毛と特異的に結合する37kDaタンパク質がT.mediumの外膜表層に存在していることが明確となった.スピロヘータでは,特定の機能を持つ表層タンパク質について菌種間で質的差異が認められたことから,それらのタンパク質の合成遺伝子をマーカーとするPCR法により,従来の細菌の分離・培養を必要とせず,採取した歯垢材料のスピロヘータ種に関する情報を正確かつ迅速に得るシステムを確立することが期待される.1.調製した複数の培地上で形成された集落由来のスピロヘータは、培地成分の差異を反映せず、類似した形態および生物学的性状の菌種に限定されたころから複数種の分離培養を目的とする実験に適合したものではなかった。2.顕微マニプユレータ法あるいは免疫磁気法による歯垢材料からのスピロヘータの単離は、材料の分散状態、使用する抗血清による制限、回収過程における菌数の減少など、PCR法による増殖までに解決すべき課題が残った。4.本研究では、患者の歯垢材料中の微量なスピロへ-タを分離培養し、それらの菌体の遺伝子を鞭毛遺伝子プライマーを用いPCR法で増幅して得られる遺伝子の特性からスピロヘータの分子遺伝学的分類に繋がる知見を得ることを目的とした。当初の研究計画では歯垢材料から培地による菌種の分離・培養を行い、得られた菌種についてそれぞれの鞭毛遺伝子について分析を行うことを計画したが、上記の1および2の如く解決すべき課題が残った。そこで、患者の歯垢材料(複数種のスピロータを含む)からDNAを直接調製することとし、得られるPCR産物についての解析を行うことを今後の研究の中心としたい。上記3の単独種由来の遺伝子パターンとの比較検討を行うとともに、スピロヘータ以外の有鞭毛細菌の混在の影響の程度も検討したい。

本年度は,スピロヘータ菌種の遺伝子および歯周疾患患者の歯垢材料中(複数種のスヒロヘータを含む)の微量な菌体の遺伝子について,RNA遺伝子(rRNA)プライマーあるいは鞭毛遺伝子(FlgE)プライマーを用い,PCR法で増幅して得られる遺伝子産物の特性からスピロヘータの分子遺伝学的分類に繋がる知見を得ることを目的とした.また,スピロヘータ菌体表層のタンパク質の異同に注目し,口腔スピロヘータの分類に寄与する知見を得ることを目的とした.2)口腔スピロヘータT.medium,T.denticola,T.vincentiiあるいはT.socrasnkiiと歯周病原細菌であるP.gingivalisとの共凝集を検討した.同じP.gingivalis菌株に対して,T.vincentiiとT.mediumとでは異なっていた.また,T.denitocolaがP.gengivalisの線毛の有無とは関係なく共凝集するのに対し,T.mediumは線毛欠損株とは凝集しなかった,線毛と特異的に結合する37kDaタンパク質がT.medium菌体表層に存在していることが明確になった.
C1位に側鎖を持つイミノフラノース誘導体のライブラリー構築とその酵素阻害活性評価

糖の環内部の酸素原子を窒素原子で置換したイミノ糖は、糖の擬似化合物として機能する。申請者は、C1位に種々の側鎖を持つイミノ糖誘導体を合成し、それらのグルコシダーゼ阻害活性を測定した。その結果、α-グルコシダーゼに対し、C1位に4-アリールブチル基をもつL-アラビノース型イミノ糖が極めて高い阻害作用を示すことが判明した。また、β-グルコシダーゼに対しては、C1位に長鎖のアルキル基を持つD-アラビノース型イミノ糖が強い阻害活性を示すことが明らかとなった。α-グルコシダーゼ阻害作用を示す化合物からは糖尿病治療薬、β-グルコシダーゼ阻害作用を示す化合物からはゴーシェ病の治療薬開発が期待される。平成25年度の研究実施計画(様式D-2-1)に従い、ライソゾーム病のケミカルシャペロン療法に適用可能な治療薬開発を目指し、C1位に置換基を持つD-アラビノイミノフラノース誘導体の合成を行った。C1位の置換基としては、初めに直鎖状アルキル基を検討し、n-ブチル基からn-トリデシル基を持つ10種のイミノ糖誘導体を調製した。それらのウシ肝臓由来のβ-グルコシダーゼとβ-ガラクトシダーゼに対する酵素阻害活性評価を行った結果、n-ドデシル基やn-トリデシル基といった長鎖アルキル基を持つイミノ糖誘導体が極めて高い活性を示す事が明らかとなった。さらにそれらのイミノ糖誘導体は、ラット腸管由来のα-グルコシダーゼに対して阻害作用を示さなかったことから、高い酵素識別能を有している事も判明した。ラット腸管由来のα-グルコシダーゼに対して阻害作用を示す場合、下痢や腹部膨満感などが副作用として発現するため、高い酵素識別能を持つことは重要である。C1位の置換基として長鎖アルキル基を導入した際に高い阻害活性を示すことが明らかになったので、次にC1位置換基の導入方法として、簡便なクリックケミストリーを用いることとした。合成終盤にてHuisgen反応によりトリアゾール環を含んだ側鎖を構築する計画である。既存の反応中間体のC1位にアジド基を導入し、C2位とC3位のジヒドロキシル化を行い、得られた化合物に対してHuisgen反応による側鎖導入とイミノ糖誘導体合成が可能であった。この合成法では、イミノ糖が得られる2工程前にHuisgen反応により側鎖を導入しているため、種々の誘導体合成に適用可能と考えている。現在は、本合成法を用いてより高活性なイミノ糖の合成を検討している。L型イミノ糖についての研究実績研究実施計画(様式D-2-1)に従い、16種の立体異性体が存在するC1置換イミノフラノースの構造活性相関研究について検討を行った。その結果、C1位にn-ブチル基が置換したL型イミノ糖の全8種の立体異性体の合成を達成した。立体中心の構築法に関しては、C1位とC4位は不斉アリル位アミノ化を用いて構築し、C2位とC3位は根岸カップリング後の二重結合に対する立体選択的なジヒドロキシル化により構築可能であった。なお、この合成法は、D-イミノ糖にも適用可能である。合成した8種のL-イミノ糖の構造活性相関研究として、α-グルコシダーゼ阻害作用を測定した結果、アラビノース型が最も高い阻害活性を示すことが明らかになった。この結果は、創薬研究センターシンポジウム、第44回複素環化学討論会、日本薬学会第135回年会で学会発表を行った。平成27年度には学術論文として投稿する予定である。また、C1位の置換基も同時に検討した結果、4-アリールブチル基を含むL-アラビノース型イミノ糖が極めて高い酵素阻害作用を示すことが判明した。ベンゼン環上の置換基効果も検討した結果、3,5-ジフルオロフェニル基が最も高い阻害活性を示し、これまでに報告したイミノ糖の中で最も強力なα-グルコシダーゼ阻害剤となることが明らかとなった。この結果は、第53回日本薬学会東北支部大会、日本薬学会第135回年会にて発表し、学術論文として報告した。(Bioorg. Med. Chem. Lett., 2014, 24, 3298-3301.)D型イミノ糖についての研究実績L型イミノ糖の研究において上記の様な興味深い知見が得られたことから、そちらに多くの時間を使ったため、D型イミノ糖に関する研究はあまり進められなかった。平成27年度は新規D型イミノ糖を合成し、それらの酵素阻害評価を行う予定である。1) L型イミノ糖についての研究実績研究実施計画に従い、16種の立体異性体が存在するC1置換イミノフラノースの構造活性相関研究について検討を行った。立体中心は、不斉アリル位アミノ化および二重結合に対する立体選択的なジヒドロキシル化により制御可能であった。この結果は、平成28年度に学術論文として投稿する予定である。さらに、C1位の置換基も同時に検討した結果、4-アリールブチル基を含むL-アラビノース型イミノ糖が高い酵素阻害作用を示すことが判明した。

ベンゼン環上の置換基を検討した結果、3,5-ジフルオロフェニル基が最も高い阻害活性を示し、これまでに報告したイミノ糖の中で最も強力なα-グルコシダーゼ阻害剤となることが明らかとなった。この結果についても、学術論文として報告した。(Bioorg. Med. Chem. Lett., 2014, 24, 3298-3301.)また、これまでのL-イミノ糖誘導体の合成、生物活性についてまとめ、有機合成化学協会誌で発表した。(Journal of Synthetic Organic Chemistry, Japan., 2016, 74, 335-349.)2) D型イミノ糖についての研究実績ゴーシェ病の化学シャペロン療法における治療薬の候補化合物として、β-グルコシダーゼ阻害活性を示す新規D型イミノ糖誘導体を見出した(Org. Biomol. Chem., 2016, 14, 1039-1048.)。糖の環内部の酸素原子を窒素原子で置換したイミノ糖は、糖の擬似化合物として機能する。申請者は、C1位に種々の側鎖を持つイミノ糖誘導体を合成し、それらのグルコシダーゼ阻害活性を測定した。その結果、α-グルコシダーゼに対し、C1位に4-アリールブチル基をもつL-アラビノース型イミノ糖が極めて高い阻害作用を示すことが判明した。また、β-グルコシダーゼに対しては、C1位に長鎖のアルキル基を持つD-アラビノース型イミノ糖が強い阻害活性を示すことが明らかとなった。α-グルコシダーゼ阻害作用を示す化合物からは糖尿病治療薬、β-グルコシダーゼ阻害作用を示す化合物からはゴーシェ病の治療薬開発が期待される。C1位にアルキル基が置換したL-イミノ糖の全8種の立体異性体の合成を達成したこと、さらにこの合成法は、D-イミノ糖にも適用可能であることは、研究の目的であるイミノ糖の化合物ライブラリー構築に大きく貢献できると思われる。また、高いα-グルコシダーゼ阻害活性を示した4-アリールブチル基を含むL-アラビノース型イミノ糖は、糖尿病の食後過血糖改善薬の候補化合物として期待できる。上記の得られた研究成果について平成26年度に5回の学会発表、1報の学術論文を発表しており、研究はおおむね順調に進展していると言える。今後は、研究目標として掲げたD型イミノ糖誘導体のβ-グルコシダーゼとβ-ガラクトシダーゼに対する阻害活性評価について検討する予定である。医薬品化学平成26年度までの研究結果より、L型のイミノ糖誘導体に関しては、その合成方法、酵素阻害活性において良好な結果が得られたと考えている。今後は、新規D型イミノ糖の合成を行い、それらのβ-グルコシダーゼ、β-ガラクトシダーゼに対する阻害活性評価を行う予定である。イミノ糖と酵素のドッキングシミュレーションによる阻害作用の解明や、in vivoでの活性試験についても検討したいと考えている。また、本研究全体を通して、共同研究者である富山大学付属病院薬剤部の加藤敦先生と密に連絡を取り合い、協力して研究を進める予定である。申請者は、これまでに糖尿病治療薬の候補化合物として高いα-グルコシダーゼ阻害作用を示すイミノ糖誘導体の合成に成功し、その結果を論文にて報告している。(Bioorg. Med. Chem. Lett. 2011, 21, 738-741.; J. Med. Chem. 2012, 55, 10347-10362.)。
拮抗する筋群の随意的同時収縮を活用した筋力トレーニングに関する生理学的研究

本研究では,拮抗する筋群(例:肘屈曲筋群と伸展筋群)の随意同時収縮によるレジスタンストレーニングの効果を明らかにすることを目的としている.これまでに,一般成人の肘屈曲筋群と伸展筋群を対象とした最大努力による4週間の随意同時収縮トレーニングは,静的のみならず動的筋力を向上させること,また,トレーニングの継続(12週間)により,筋量を増加しうることを報告した.加えて,腹部筋群における随意同時収縮(ブレイシング)は,脊柱の安定性に貢献する腹部深層筋(内腹斜筋)を選択的に活動させることを明らかにした.今年度は,腹部筋群のブレイシングトレーニングが体幹部および下肢の筋力・パワー発揮能力,ならびに外乱刺激に対する体幹部の制動性に及ぼす影響を検証した.健常な若齢男性20名をトレーニング群(n = 11)とコントロール群(n = 9)に分けた.トレーニング群は,最大努力によるブレイシング2秒間・脱力2秒間の10回反復を1セットとし,これを1セッションに5セット(セット間休息2分間),週に3セッション,8週間実施した.コントロール群は,8週間の間,激しい運動は避けた.介入期間の前後に,腹部筋群の筋厚,体幹部および股関節の伸展・屈曲筋力,スクワット挙上パワー,ならびに外乱刺激に対する体幹部の制動性を測定した.トレーニング群では,腹部(外腹斜筋,内腹斜筋)筋厚,体幹部および股関節の伸展筋力,ならびにスクワット挙上パワーが有意に増加したが,外乱刺激に対する体幹部の制動性には変化がなかった.コントロール群ではいずれの項目においても有意な変化はなかった.本研究の結果から,腹部ブレイシングは,体幹部および股関節の伸展動作を含む筋力およびパワー発揮能力を改善させるトレーニング手段と成りうることが示唆された.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題「拮抗する筋群の随意的同時収縮を活用した筋力トレーニングに関する生理学的研究」は,外的負荷を用いない筋力トレーニング方法の有効性を検証すること,また,その特徴を解明することを目指している.平成25年度においては,まず,上肢における随意同時収縮トレーニングの効果を明らかにすることを目的として,一般成人を対象に, 412週間の最大随意同時収縮トレーニングに伴う神経・筋の適応を検証した.被検者は,「肘屈曲筋群・伸展筋群における最大努力の同時収縮を4秒間実施・4秒間弛緩の10回反復」を1セットとし, 1セッションにつき5セット,週に3セッション行った.その結果,最大随意同時収縮トレーニングは, 1)静的および動的筋力を改善させる, 2)筋量を増加させる,および3)最大筋力発揮時における不随意的拮抗筋活動は増加させないことが明らかとなった.また,競技特性上,同時収縮を頻繁にかつ長期的に実施しているボディビルダーを対象とし,一般成人との比較を行った結果, 1)最大随意同時収縮実施時において,ボディビルダーは一般成人よりも高いレベルで筋を活動させることができること,および2)最大筋力発揮時における不随意的拮抗筋活動には群間で差がないことが明らかとなった.以上の結果から,上肢を対象とした最大随意同時収縮トレーニングは,外的負荷を用いずに筋力および筋量を増加させる有効なトレーニング手段の一つとして成立し,不随意的な拮抗筋活動は増加させないことが示唆された.本研究では,拮抗する筋群(例:肘屈曲筋群と伸展筋群)の随意同時収縮によるレジスタンストレーニングの効果を明らかにすることを目的としている.これまでに,一般成人の肘屈曲筋群と伸展筋群を対象とした最大努力による4週間の随意同時収縮トレーニングは,静的のみならず動的筋力を向上させること,また,トレーニングの継続(12週間)により,筋量を増加しうることを報告した.加えて,腹部筋群における随意同時収縮(ブレイシング)は,脊柱の安定性に貢献する腹部深層筋(内腹斜筋)を選択的に活動させることを明らかにした.今年度は,腹部筋群のブレイシングトレーニングが体幹部および下肢の筋力・パワー発揮能力,ならびに外乱刺激に対する体幹部の制動性に及ぼす影響を検証した.健常な若齢男性20名をトレーニング群(n = 11)とコントロール群(n = 9)に分けた.トレーニング群は,最大努力によるブレイシング2秒間・脱力2秒間の10回反復を1セットとし,これを1セッションに5セット(セット間休息2分間),週に3セッション,8週間実施した.コントロール群は,8週間の間,激しい運動は避けた.介入期間の前後に,腹部筋群の筋厚,体幹部および股関節の伸展・屈曲筋力,スクワット挙上パワー,ならびに外乱刺激に対する体幹部の制動性を測定した.トレーニング群では,腹部(外腹斜筋,内腹斜筋)筋厚,体幹部および股関節の伸展筋力,ならびにスクワット挙上パワーが有意に増加したが,外乱刺激に対する体幹部の制動性には変化がなかった.コントロール群ではいずれの項目においても有意な変化はなかった.本研究の結果から,腹部ブレイシングは,体幹部および股関節の伸展動作を含む筋力およびパワー発揮能力を改善させるトレーニング手段と成りうることが示唆された.26年度が最終年度であるため、記入しない。平成25年度に実施予定であった研究は全て終了し,それらの殆どは既に複数の国際学術誌に掲載されている.

これまでの研究過程において,下肢および腹部筋群を対象とし,最大随意同時収縮中の筋活動水準を測定した結果,下肢においては拮抗筋間の筋力差が,腹部においては体幹部筋群の複雑な構造が影響し,筋によっては筋力・筋量の増加が期待できる筋活動水準(トレーニング強度)に到達しないことが示唆された,平成26年度においては,これらの部位における実際のトレーニング効果を検証するとともに,課題実施中の筋活動水準を制限する要因を明らかにすることを目的とする.
ナノシートおよびナノシートを基盤とする材料の光機能性：光学物性のチューニング

無機ナノシートに取り込まれた有機化合物には、有機化合物単体のときとは異なる特異的な光学物性を示すものがある。本研究では、無機ナノシートの層間に光学物性を示す有機化合物とは別の物質を共存させる事による層間環境をデザインすることにより、取り込まれた有機化合物の性質をチューニングできるようにすることを目指した。このことにより、有機物が持つ潜在的な特性を最大限発揮させ、優れた光学物性を持つ無機ナノシート-有機化合物ハイブリッド材料を創出するための礎を築くことを目的とした。本年度は、無機ナノシートとして粘土鉱物を利用し、粘土鉱物の大きな特徴である膨潤/乾燥を利用することにより層間環境をスイッチングすることで、取り込まれた有機化合物の集合状態も連動してスイッチングさせる課題に取り組んだ。具体的には、優れた光学物性を示すJ会合状態と、無会合状態とを膨潤/乾燥によりリバーシブルにチューンする方法論を確立した。また、無機ナノシートの層間には、有機化合物が無会合で、かつ高密度に取り込まれることが知られている。そこで、無機ナノシートの層間に有機ラジカルを取り込ませ。有機ラジカルが安定、かつ高密度に集積した集合体の実現を目指した基礎研究にも取り組んだ。粘土鉱物を無機ナノシートとして利用し、ウルスターブルーラジカルカチオンとのハイブリッド膜を作成することで、有機ラジカルが安定、かつ高密度に集積した集合体を得ることが出来た。有機ラジカルは、潜在的に優れた光学特性、特に非線形光学特性を示すとされている。本研究で導かれた成果は、今後、非線形光学材料としての展開が期待される。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、(1)無機ナノシートそのもののデザイン、(2)無機ナノシートの層間に光学物性を示す有機化合物とは別の有機ホスト材料を共存させる事による層間環境のデザインという二つの方法論により、取り込まれた有機化合物の性質をチューニングできるようにする。このことにより有機物が持つ潜在的な特性を最大限発揮させ、優れた光学物性を持つ無機ナノシート-有機化合物ハイブリッド材料を創出するための礎を築くことが目的である。本年度は、無機ナノシートの層間にカリックスアレーンやシクロデキストリンのような有機ホスト材料を共存させる事による層間環境のデザインと、無機ナノシートとして粘土鉱物を利用し、他のナノシートにはない粘土鉱物の大きな特徴である膨潤/乾燥を利用することによる層間環境のデザインの2つの課題に取り組んだ。まず、カリックスアレーンやシクロデキストリンが層間に共存する無機ナノシート-有機化合物ハイブリッド材料では、層間に取り込まれた有機化合物の会合が大幅に抑制されることを示すことができた。この知見に基づき、光機能性の妨げとなる会合を生じさせずに、高密度で集積させることが出来るようになった。また、粘土鉱物を利用した系では、取り込まれた有機化合物の集合状態を、膨潤/乾燥という外部刺激によりスイッチすることに成功した。予定した2つの方法論のうち、層間環境のデザインについては、斬新で優れた成果を導くことができている。平成27年度の研究で、無機ナノシート-有機化合物ハイブリッドにおける層間環境のチューニングの方法論がいくつか導くことができた。言い換えれば、有機化合物が潜在的に有する光学物性を増強することも毀損することもある会合状態を自在にチューンできるようになった。平成28年度は、平成27年度の研究で得られた知見に立脚し、有機ラジカルの無会合かつ高密度な集合状態の実現にチャレンジする。有機ラジカルは、潜在的に優れた光学特性、特に非線形

光学特性を持つとされながら、高密度、かつ、無会合な固体試料が得ることが難しいため光学材料としての利用にまでは至っていない。本研究では有機ラジカルが高密度で含まれた固相膜を作製することで、有機ラジカルの、非線形光学材料としての応用に道を拓く。28年度が最終年度であるため、記入しない。