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ヒストンの化学修飾を介したヌクレオソーム構造変換反応の解明

ヒストンH2A、H2B及びH3の被修飾部位と他因子との相互作用表面の解析を行い、各々の被修飾部位と核内反応系との関係を明らかにした。ヌクレオソームを用いて、共通サブユニットの働きを解析する方法を開発し、複数の複合体(主要ヌクレオソーム及びバリアントヌクレオソーム)中の共通サブユニットの働きを解明した。遺伝子重複という繰り返し配列が形成される現象に着目することで、祖先遺伝子と現存遺伝子間の進化距離を測定できない問題点を乗り越える方法を開発した。古細菌のメタン菌が祖先生命に近いこと、TFIIBがTBPよりも早い時期に転写システムに加わったことを明らかにし、機構・システム進化研究領域を切り開いた。ヌクレオソーム構造変換反応機構の解析では、構造解析、生化学的解析、及び遺伝学的解析を通して、ヒストン(H3-H4)2四量体から2個のH3-H4二量体への変換(Nature, 446, 338-341, 2007)、及びヒストン修飾からヌクレオソーム構造変換への反応機構(Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A., 107, 8153-8158, 2010)に関する知見を世界に先駆けて得ることになった。その結果を踏まえ、個々の反応素過程における特異性がどのように生まれるかについての解析を進め、様々な素反応が多様な外部情報の縮小化の解明に努めている。一方で、ヌクレオソーム表面の機能ドメインを明らかにする解析を発展させ(Genes Cells, 17, 65-81, 2012)、またヒストンH2A型、及びヒストンバリアントHtz1型ヌクレオソームの機能性の差異を明らかにするため、従来にない新しい方法(FALC: Functional Analysis of Linker-mediated complex strategy)を開発し、非常に有用な知見を得ることに成功した(Proc.Natl.Acad.Sci. U.S.A., 111, 699-704, 2014)。特に、ヌクレオソーム内の異なるヒストン、及びヒストンバリアントの機能解析、そして両複合体中の共通サブユニットの機能解析を進めた。この解析は、複数の複合体中に存在する共通サブユニットの機能を明らかにするもので、数十年来解かれるべき問題として残されていたが、初めて知見が得られた。更に、4種類のヒストンテイル領域が生存に必須ではないといった従来の知見が研究の進展を阻んでいたが、1種類のヒストンテイル領域が生存に必須であるといった知見を得たことで、新しい展開を示すことになり、様々な解析を行った(論文準備中)。ヌクレオソーム構造変換反応機構の解析については、ヒストン(H3-H4)2四量体からH3-H4二量体2個への変換(Nature, 2007)及びヒストン修飾からヌクレオソーム構造変換(PNAS, 2010)に関する知見を得、その成果を踏まえて個々の素反応における特異性がどのように生まれるのかについて解析を進め、多様な外部情報の縮小化の仕組みの解明に努めている。一方で、ヌクレオソーム表面の機能ドメインを明らかにする解析を進めた(Genes Cells, 2012)。また、従来にない新しい方法を導入し、H2A型ヌクレオソーム及びバリアントHtz1型ヌクレオソームの機能性の差異を両複合体中の共通サブユニットの機能解析を進めることによって明らかにした。この解析は、複数の複合体中に存在する共通サブユニットの機能を明らかにするもので、解かれるべき難題として数十年来知られていたが、初めての知見が得られることになった(PNAS, 2014)。4種のヒストンテイル領域が生存に必須でないといった従来の知見が研究の進展を阻んでいたが、1種類のヒストンテイル領域が生存に必須であること、生存を脅かさない欠損株では、H3の化学修飾やヌクレオソーム構造が変わらないこと等の知見を得、新しい研究展開を示すことになった(論文準備中)。これらの知見が非常に新しい内容を含んでいるため、現在、i)多様化を極めた多細胞生物ヌクレオソーム内の共通ヒストンサブユニットの機能解析、ii)ヒストンテイル領域内の化学修飾ネットワーク構造の頑強性の仕組みを解明するためにヒストン多重点変異体の作製を行い、解析を進め、新たな知見を得ている(論文準備中)。ヌクレオソーム構造変換機構については、ヒストン(H3-H4)2四量体からH3-H4二量体2個への変換(Nature, 2007)及びヒストン修飾からヌクレオソーム構造変換(PNAS, 2010)の知見を得、その成果を踏まえて個々の素反応での特異性がどのように生まれるのかを解析し、多様な外部情報の縮小化の仕組みを解明することに努めた。一方で、ヌクレオソーム表面の機能ドメインの解析を更に進めた(Genes Cells, 2012)上に、新しい方法を導入し、H2A型及びHtz1型ヌクレオソームの機能性の差異を検出するために両複合体共通サブユニットの機能解析を進めた(PNAS, 2014)。この解析は、複数の複合体中の共通サブユニットの機能を明らかにするもので、数十年来の難題だったが、今回初めて知見が得られた。

更に、ヒストンModification web theory (Genes Cells, 2009)を提出したものの、4種類のヒストンテイル領域が生存に必須でないといった知見が研究の進展を阻んでいたが、1種類のテイル領域が生存に必須であること、生存を脅かさない欠損株では、H3の化学修飾が変わらない知見を得、新しい研究展開を示すことになり、web内で起こる仕組みをようやく明らかにすることができた(論文作成中)。以上の知見は非常に新しい研究展開を含んでおり、現在、i)多様化を極めた多細胞生物ヌクレオソーム内の共通サブユニットの機能解析、ii)テイル領域内の修飾ネットワーク構造が示す頑強性の仕組みの更なる解析を進めている(論文準備中)。また、30年来の報告者の課題であった転写開始システムの起源に関する解析に大きな進展が見られ、約30億年前のシステムを明らかにすることになった(論文投稿中)。ヌクレオソーム構造変換機構について、ヌクレオソーム表面の機能ドメインの解析を進め、従来にない方法を導入し、H2A型及びHtz1型ヌクレオソーム機能性の差異に関する知見を得た(PNAS, 2014)。このことは、複数の複合体中の共通サブユニットの機能を明らかにしたもので、数十年来の難題を解いたことになる。これまでに、ヒストンシャペロンCIAがヌクレオソーム構造変換反応で重要な役割を果たすことを示した(Nature, 2007; PNAS, 2010)一方で、反応基盤であるヒストン修飾部位の点変異が細胞増殖に変化をもたらさない知見が得られ(Genes Cells, 2007)、解析したところ、修飾間関係が複雑ネットワーク構造を形成していることを突き止め、細胞増殖能が点変異等に対し頑強である知見を説明する“Modification web theory"、修飾が行われる天然変性領域の特性である可動性や柔軟性がシグナル情報処理及びネットワーク構造形成の基盤になることを示した“Signal router theory"を提出した(Genes Cells, 2009)。修飾が起こるテイル領域の機能的役割や特性をネットワーク構造の観点からの解析がヌクレオソーム構造変換の基盤の解明には必要であり、解析を進め、1)今迄に報告された結論と異なり、H4テイル領域の欠損が細胞機能に必須であること、2)テイル領域の欠損が起こってもH3の修飾に変動が起こらないことが分かった(論文作成中)。これらの知見は、修飾ネットワーク構造システムの頑強性を支える具体的なメカニズムを初めて示したものとなった。また、報告者の30年来の課題であった遺伝子制御システムの起源を明らかにし、約30億年前のシステムが現在のシステムと異なる知見を得るに至った。このような解析は生物学者、進化学者にとっては不可能とされていた。修飾ネットワーク構造を介したヌクレオソーム構造変換機構については、ヒストン(H3-H4)2四量体からH3-H4二量体への変換(Nature, 2007)及びヒストン修飾からヌクレオソーム構造変換(PNAS, 2010)の知見を得、その成果を踏まえて個々の素反応での特異性がどのように生まれるのかを解析し、多様な外部情報の縮小化の仕組みを解明することに努めた。一方で、ヌクレオソーム表面の機能ドメインの解析を更に進めた(Genes Cells, 2012)上に、新しい方法を導入し、H2A型及びHtz1型ヌクレオソームの機能性の差異を検出するために両複合体共通サブユニットの機能解析を進め、明らかにした(PNAS, 2014)。この解析は、複数の複合体中の共通サブユニットの機能を明らかにしたもので、数十年来の難題だったが、今回初めて知見が得られた。
分数量子ホール状態における複合粒子の動的輸送特性

本研究の目的は、分数量子ホール系のv=1/2点における正の磁気抵抗の物理的起源を明らかにすることである。v=1/2状態は平均場近似でのエネルギーギャップが消失する特異点であり、2次元フェルミ金属との単純なアナロジーからは説明できない現象が数多く報告されている。特にv=1/2近傍で現れる正の磁気抵抗についてはその原因が未だ理解されておらず、これを現存の複合フェルミオン描像の枠内で説明できるか否かを明らかにすることが急務とされている。偶数分母状態における特異な物性は、ゲージ場の揺らぎがその本質であると考えられる。しかし複合粒子の輸送特性についてこれまでに行われた数値的研究はその多くが準古典論の域にとどまっており、場の揺らぎが与える量子論的効果に注目した研究例は非常に少ない。特にゲージ場の空間分布の時間的変化が電子輸送に与える影響は分数量子ホール系の輸送特性を理解するうえで非常に重要であるが、従来の数値計算手法では取り扱いが困難である。そこで本研究では、ゲージ場の時間的揺らぎ・電子相関効果などを正確に取り扱うことのできる数値計算アルゴリズムを独自に開発し、この問題に適用した。この計算法は周期的外場に対する系の共鳴を利用するという独自のアイデアにもとづくものであり、厳密対角化では取り扱いが困難な大規模の量子系応答関数を容易に求めることができる。また、開発した方法は久保公式で記述される動的応答関数一般に広く適用可能であるため、スピン励起や電子相関効果を含む系など多様な量子状態の応答関数を取り扱うことができる。さらに本方法は低周波数・長波長領域に対する精度の高い計算が可能である。計算の結果、長距離相関を有する不規則磁場系の電流-電流相関関数II(q,ω)および密度-密度相関関数χ(q,ω)は長波長・低周波数領域で特異性を持ち、ゲージ場の揺らぎは磁気抵抗の振る舞いに大きな量子補正を与えることが明らかとなった。さらに、整数量子ホール系の臨界点近傍における交流伝導度σ(ω)の振る舞いとの対比から、低周波数領域におけるσ(ω)の線形減少は速度-速度相関関数の長時間べき〈υ(t)υ(0)〉∝t^<-2>を反映したものであることを明らかにした。これらの計算結果は従来の研究報告が前提としている準古典近似では説明がつかない。すなわち、偶数分母状態の輸送特性における量子干渉効果の重要性が我々の研究で初めて明らかとなった。空間的にランダムな磁場を印加した2次元電子系は、高温超伝導体におけるフラックス相、分数量子ホール状態における複合粒子描像での準粒子などと密接な関係があるため、様々な理論的・数値的アプローチによって精力的に研究されている。しかし、この系の電子輸送について過去に行われた研究の多くは、磁場の空間分布に相関がない場合を対象としている。一方、実際に実現される磁場の分布は空間的に滑らかであるから、実験事実を数値計算から説明するには長距離相関を有するランダム磁場系を扱う必要がある。そのような系における交流電気伝導度σ(ω)の振動数依存性について、近年、準古典近似を用いた理論解析がEvers et al.(1999)により行われた。彼らは、磁場の相関距離が電子のフェルミ波長より十分大きい場合には電子間の干渉効果が無視できるという仮定を基に、零平均ランダム磁場系の交流伝導度が通常のDrude型とは異なる特異な振動数依存性をもつことを示した。しかし量子干渉効果が無視できるという彼らの仮定には明確な根拠がない。さらに、電子の固有状態の空間的分布はフェルミエネルギーE_Fの値に強く依存するはずであるが、上の理論ではこの点を全く考慮していない。よってこの系の交流伝導度σ(ω)を正確に評価するには、完全に量子力学的にσ(ω)を計算し、量子干渉効果の寄与を明らかにする必要がある。本研究では長距離相関を有する2次元ランダム磁場系の交流伝導度σ(ω)を数値的に調べた。実際の計算には、強制振動子法およびChebyshev多項式展開を利用した独自のアルゴリズムを適用した。計算の結果、σ(ω)はクロスオーバー振動数ω_cを境にω≪ω_cではωとともに増加し、ω≫ω_cではσ(ω)=σ(0)-c・ωに従って減少した(cは定数)。また、このクロスオーバー振動数ω_cはE_Fにおける固有状態の局在長で特徴づけられることがわかった。さらに、量子ホール系の臨界点近傍におけるσ(ω)の振る舞いとの対比から、ω≫ω_cにおけるσ(ω)の線形減少は速度-速度相関関数の長時間べき〈υ(t)υ(0)〉∝t^<-2>を反映したものであることを明らかにした。これらの計算結果は準古典近似では説明がつかない。すなわち、2次元ランダム磁場系における交流伝導度の振動数依存性には、量子干渉効果が重要な役割を果たしていることが我々の研究で初めて明らかとなった。

しかし複合粒子の輸送特性についてこれまでに行われた数値的研究はその多くが準古典論の域にとどまっており、場の揺らぎが与える量子論的効果に注目した研究例は非常に少ない。特にゲージ場の空間分布の時間的変化が電子輸送に与える影響は分数量子ホール系の輸送特性を理解するうえで非常に重要であるが、従来の数値計算手法では取り扱いが困難である。そこで本研究では、ゲージ場の時間的揺らぎ・電子相関効果などを正確に取り扱うことのできる数値計算アルゴリズムを独自に開発し、この問題に適用した。この計算法は周期的外場に対する系の共鳴を利用するという独自のアイデアにもとづくものであり、厳密対角化では取り扱いが困難な大規模の量子系応答関数を容易に求めることができる。また、開発した方法は久保公式で記述される動的応答関数一般に広く適用可能であるため、スピン励起や電子相関効果を含む系など多様な量子状態の応答関数を取り扱うことができる。さらに本方法は低周波数・長波長領域に対する精度の高い計算が可能である。計算の結果、長距離相関を有する不規則磁場系の電流-電流相関関数II(q,ω)および密度-密度相関関数χ(q,ω)は長波長・低周波数領域で特異性を持ち、ゲージ場の揺らぎは磁気抵抗の振る舞いに大きな量子補正を与えることが明らかとなった。さらに、整数量子ホール系の臨界点近傍における交流伝導度σ(ω)の振る舞いとの対比から、低周波数領域におけるσ(ω)の線形減少は速度-速度相関関数の長時間べき〈υ(t)υ(0)〉∝t^<-2>を反映したものであることを明らかにした。これらの計算結果は従来の研究報告が前提としている準古典近似では説明がつかない。すなわち、偶数分母状態の輸送特性における量子干渉効果の重要性が我々の研究で初めて明らかとなった。
下水の超高度処理に適した省エネ・低コスト型処理システムの構築

高度処理の早期の普及と持続的な運営には、技術の低コスト化が望まれる。そこで本研究では、下水二次処理水を対象として、曝気を必要としない硝化槽としてDHS(Down-flow Hanging Sponge)リアクター、独立栄養型の脱窒槽として硫黄脱窒リアクターを組み合わせた窒素除去システムを開発した。開発システムの下水三次処理への適用性を評価するために、模擬排水の連続処理実験を行った。供給する模擬排水の組成は、塩化アンモニウム30mgN/L、スクロース30mgCOD/L、その他無機塩類とした。処理温度は、運転0374日が20°C、運転375日以降が屋内で制御フリーとした。HRT(水理学的滞留時間)は、各装置で変化させた。運転0374日では、DHSのHRT2.34.5h、硫黄脱窒のHRT4.59hの条件で、硫黄脱窒流出の平均全窒素は15mg/以下となった。また、硫黄脱窒では処理水循環による硝酸性窒素の除去向上が認められた。運転375452日におけるDHS流出の日平均水温は19°Cから11°Cにまで徐々に低下した。DHSはHRTを1hで運転した。DHS流出水質は安定しており、アンモニア性窒素で平均1mgN/L、硝酸性窒素で平均27mgN/Lであった。硫黄脱窒流出は、硫黄脱窒のHRT6h(運転375452日)において、全窒素が1524mgN/Lであり、硝酸性窒素が1021mgN/Lであった。硫黄脱窒のHRTを9h(運転422452日)に延長したが、HRT6h時と同程度の水質であった。汚泥当たりの硫黄脱窒活性値が、運転時間(生物膜量の増加)とともに低下しており、適切な汚泥管理ではなかったと考えられる。開発システムは、多くの自治体の放流水質目標値を達成できる見込みができ、従来法の曝気と電子供与体管理を不要とする低コスト型高度処理として有望であることが分かった。下水の二次処理水のような低C/N排水から残存有機物、窒素、リンを除去することは、閉鎖性水域の水質回復に必要不可欠である。このような排水から窒素を除去するには、曝気型の硝化槽と有機物を添加させる従属栄養型の脱窒槽を組み合せる方法が一般的である。この曝気による消費エネルギーや、添加有機物の制御による運転操作を削減できれば、水処理の省エネ・低コスト化に繋がり、二酸化炭素の削減効果も期待できる。そこで本研究では、硝化槽に無曝気型のDHS(Down-flow hanging sponge)リアクター、脱窒槽に有機物添加が不要な硫黄脱窒リアクターを組み合わせたシステムを提案した。平成18年度は、主にDHSリアクターの硝化槽としての評価を行った。その結果、DHSリアクターは滞留時間1hr、207°Cの高速・低温条件で、80%以上のアンモニア除去率と処理水がBOD14mg/Lという超高度処理に対応できる高い水質を確保した。また、保持汚泥性状を調査したところ、汚泥濃度はスポンジ体積当たり2050gVSS/Lと活性汚泥法の510倍に達しており、酸素消費試験より硝化細菌が優先していることが示唆された。これらより、DHSリアクターが硝化(残存有機物除去)槽として、実用性と有効性が高いことが示された。
高速多重極境界要素法と等価境界条件法を併用した複雑構造物のカソード防食最適化

以下に示すように,高速多重極境界要素法を用いることにより,通常の境界要素法では腐食解析が不可能な程複雑な構造物のカソード防食の最適設計および最適実施条件を決定することのできる解析システムを開発した.まず,原理的には境界要素法による腐食解析が可能であっても,要素数が膨大となり解析不可能となる程複雑な構造物に対処する特別な方法について展望した.環境の違いや時間の経過による分極特性の変化を考慮した実際の海水ポンプに対する解析結果の実験的検証,真鍮製の管板に固定された数千本のステンレス管に海水を流す熱交換機に対する巨視的分極特性の利用,大型船舶のペイント欠陥の同定やカソード防食用供給電流の最適化手法など様々な研究・工夫を,本研究の位置付けとともに再確認した.展望結果をNACE-Corrosion'99のTopical Symposiumで発表した.いっぽう,一般に境界要素法においては密行列を係数とする代数方程式を解かなければならないので,大規模な問題を取り扱うためには特別の工夫が必要となる.これに対処するために,ポテンシャル問題や弾性問題などの境界要素解析に対して,計算量をおよび記憶量を減少することのできる高速多重極展開法を利用するための研究が活発に行われている.そこで,この高速多重極境界要素法を腐食解析に利用する方法を開発し,材料学会誌に発表した.さらに,高速多重極境界要素法をカソード防食の最適化に利用する方法について研究を行った.当初は,等価境界条件法を開発し,これと高速速多重極境界要素法を併用してカソード防食の最適化を行う計画であったが,高速速多重極境界要素法の特徴を生かして逆解析により初期値を設定すれば,等価境界条件法と併用しなくても最適化が効率的に行えることに気付き,この考え方に従って効率的最適化プログラムを開発した.この結果を機械学会計算力学部門で講演発表し,現在,本論文を機械学会論文集に投稿中である.以下に示すように,高速多重極境界要素法を用いることにより,通常の境界要素法では腐食解析が不可能な程複雑な構造物のカソード防食の最適設計および最適実施条件を決定することのできる解析システムを開発した.まず,原理的には境界要素法による腐食解析が可能であっても,要素数が膨大となり解析不可能となる程複雑な構造物に対処する特別な方法について展望した.環境の違いや時間の経過による分極特性の変化を考慮した実際の海水ポンプに対する解析結果の実験的検証,真鍮製の管板に固定された数千本のステンレス管に海水を流す熱交換機に対する巨視的分極特性の利用,大型船舶のペイント欠陥の同定やカソード防食用供給電流の最適化手法など様々な研究・工夫を,本研究の位置付けとともに再確認した.展望結果をNACE-Corrosion'99のTopical Symposiumで発表した.いっぽう,一般に境界要素法においては密行列を係数とする代数方程式を解かなければならないので,大規模な問題を取り扱うためには特別の工夫が必要となる.これに対処するために,ポテンシャル問題や弾性問題などの境界要素解析に対して,計算量をおよび記憶量を減少することのできる高速多重極展開法を利用するための研究が活発に行われている.そこで,この高速多重極境界要素法を腐食解析に利用する方法を開発し,材料学会誌に発表した.さらに,高速多重極境界要素法をカソード防食の最適化に利用する方法について研究を行った.当初は,等価境界条件法を開発し,これと高速速多重極境界要素法を併用してカソード防食の最適化を行う計画であったが,高速速多重極境界要素法の特徴を生かして逆解析により初期値を設定すれば,等価境界条件法と併用しなくても最適化が効率的に行えることに気付き,この考え方に従って効率的最適化プログラムを開発した.この結果を機械学会計算力学部門で講演発表し,現在,本論文を機械学会論文集に投稿中である.本年度はまず,大型浮体式海洋構造物,海底油田用プラットフォーム,各種港湾鋼構造物およびそれらに装着された海水ポンプなどの機械類等のように,極めて複雑な構造物では,原理的には境界要素法による腐食解析が可能であっても,要素数が膨大となり解析不可能となる場合があるので,これに対処する方法について展望し,展望結果を1999年4月にNACEーCorrosion'99のTopical Symposiumで発表した.また,一般に,境界要素法においては蜜行列を係数とする代数方程式を解かなければならないので,大規模な問題を取り扱うためには特別の工夫が必要となる.このため,ポテンシャル問題,静的および動的弾性問題,き裂問題などの境界要素解析に対して,計算量をおよび記憶量を減少することのできる高速多重極展開法を利用するための研究が活発に行われている.これらの高速多重極境界要素法は線形問題を対象にしているが,腐食問題では金属の分極曲線に基づく非線形境界条件を処理する必要がある.この処理の問題などを解決して高速多重極境界要素法を腐食解析に利用する方法を開発し,材料学会誌に発表した.さらに,高速速多重極境界要素法をカソード防食の最適化に利用する方法について研究を行った.当初は,等価境界条件法(非線形境界条件対応版)を開発し,これと高速速多重極境界要素法を併用してカソード防食の最適化を行う計画であったが,高速速多重極境界要素法の特徴を生かせば,単独で(等価境界条件法と併用しなくても)カソード防食だけでなく種々の最適化が効率的に行える可能性のあることが分かった.この結果を2000年の機械学会計算力学部門で講演発表する予定である.

まず,原理的には境界要素法による腐食解析が可能であっても,要素数が膨大となり解析不可能となる程複雑な構造物(例えば,大型浮体式海洋構造物,海底油田用プラットフォーム,各種港湾鋼構造物およびそれらに装着された海水ポンプなどの機械類等)に対処する特別な方法について展望し,展望結果をNACE-Corrosion'99のTopical Symposiumで発表した.いっぽう,腐食解析に限らず一般に境界要素法においては密行列を係数とする代数方程式を解かなければならないので,大規模な問題を取り扱うためには特別の工夫が必要となる.これに対処するために,ポテンシャル問題,静的および動的弾性問題,き裂問題などの境界要素解析に対して,計算量をおよび記憶量を減少することのできる高速多重極展開法を利用するための研究が活発に行われている.これらの高速多重極境界要素法は線形問題を対象にしているのに対して,腐食問題では金属の分極曲線に基づく非線形境界条件を処理する必要がある.この処理の問題などを解決して高速多重極境界要素法を腐食解析に利用する方法を開発し,材料学会誌に発表した.次に,高速速多重極境界要素法をカソード防食の最適化に利用する方法について研究を行った.当初は,等価境界条件法(非線形境界条件対応版)を開発し,これと高速速多重極境界要素法を併用してカソード防食の最適化を行う計画であったが,高速速多重極境界要素法の特徴を生かして逆解析により初期値を設定すれば,等価境界条件法と併用しなくても最適化が効率的に行えることに気付き,この考え方に従って効率的最適化プログラムを開発した.この結果を機械学会計算力学部門で講演発表した.現在機械学会論文集に投稿する準備を進めている.
無歯顎者に応用する単独インプラント支持オーバーデンチャーの治療指針の作成

近年では種々の表面性状を持った多数のインプラントシステムが、早期のオッセオインテグレーション獲得のために用いられている。そこで、異なる表面性状をもつインプラントを固定した場合の骨の反応を明らかにすることで際遠心に埋入したインプラントの潜在リスクを明らかにした。また、インプラントの歯冠歯根比の増大したインプラントの周囲歯肉を健康に保つことで保存可能であることを示した。ハイブリッド犬3頭の下顎大小臼歯を抜歯し、無歯顎部を用意した。同部にインプラントの深さが異なる3種類の骨欠損を設けた後に、インプラント間の距離が5mmになるように3本埋入した。3ヵ月間の治癒期間の後、レントゲン撮影およびオステルを用いたISQ値を測定しインプラントのオッセオインテグレーションの獲得を確認した。その後、動物の上下顎の印象を採得および咬合状態を記録し、作業用模型を作製し咬合器装着を行った。同模型上で単独歯タイプの上部構造を作製した。同上部構造は可及的に側方力がかからないように上顎対合歯とは点接触となる形態にし動物のインプラントフィクスチャーにネジ固定にて装着した。上部構造装着後より固形飼料を与えることで上部構造に動的荷重を負荷し、それにより生じるインプラント周囲骨の応答反応を明らかにするために、装着から1ヵ月および1.5ヵ月後に蛍光色素を用いた骨ラベリングを行った。2回目の骨ラベリングの2週後に屠殺を行い脱灰研磨標本および研磨標本をインプラントの頬舌方向で作製し評価した。これにより、インプラントの埋入深さが浅いほど辺縁歯槽骨頂のリモデリング活性が高くなることが明らかとなった。同部にインプラントの深さが異なる3種類の骨欠損を設けた。インプラント間が5mmとなるように3本埋入し、3ヵ月の治癒期間の後、レントゲン撮影およびオステルを用いたISQ値を測定し、インプラントのオッセオインテグレーションの獲得を確認した。それらを連結群および単独群に分け、上部構造を装着し動的荷重を与えた。動的荷重は上顎残存歯の抜随後に下顎上部構造に点接触するような形態を付与した上部構造を装着することで生じさせた。これらの違いがインプラント周囲骨の応答反応を明らかにするために、装着から1ヵ月および1.5ヵ月後に蛍光色素を用いた骨ラベリングを行うことで評価することとした。2回目の骨ラベリングの2週後に屠殺、動物から下顎骨を摘出しインプラント周囲骨の脱灰研磨標本および研磨標本をインプラントの頬舌方向で作製し評価した。連結群の遠心に埋入したインプラント周囲骨に応答反応が見られた。特に短いインプラントでは顕著であることが明らかとなった。26年度の成果から、単独のインプラントと連結したインプラントでは、咬合咀嚼の結果インプラント周囲骨の応答反応が異なることが明らかとなったこと、また、25年度に明らかにしたインプラント周囲骨と周囲軟組織を良好な状態に維持することでインプラント周囲骨吸収が見られたインプラントの保存が可能になることを、27年度では臼歯部に埋入したインプラントにおいて連結もしくは単独の影響を組織形態計測学的およびレントゲン的に評価した。その結果、臼歯に埋入したインプラントでは、連結に伴う骨吸収を生じたインプラントであっても連結から単独に変更し口腔衛生状態を良好に保つことで保存可能であることが示唆された。これにより、残存歯とインプラントが混在し連結されていたインプラントを単独にし、インプラントアタッチメントに置き換え口腔衛生指導の徹底により、インプラント支持オーバーデンチャーと改変できる可能性が示唆された。インプラント治療では、欠損歯数により連結と単独またその併用が用いられる。臼歯部に埋入し連結した場合、遠心に埋入したインプラントには絶えず注視する必要があることが明らかに出来たため、順調に進展していると言える。歯科補綴学26年度に明らかとなった骨吸収や骨の応答反応が見られたインプラントの予後を明らかにするために、インプラント周囲骨および周囲軟組織を中心とした良好な口腔衛生状態の確保および維持により、骨欠損部の骨量の違いによりインプラントの生存率が異なるかを明らかにする。インプラントの埋入は、埋入予定部位の骨量および骨質に左右されることが散見され、必ずしも理想の骨に埋入できるとは限らない。そうした中、今年度に行った埋入深さを変えたインプラントの周囲骨の動的荷重による影響を明らかにすることができたため、順調に進展していると言える。上顎残存歯を抜歯しインプラント埋入する予定であったが、納品された犬の上下顎間の距離が充分にあり残存歯を用いることで対応できたため。平成25年度と同様に、ハイブリッド犬3頭の下顎大小臼歯を抜歯し、無歯顎部を用意した後にインプラントの深さが異なる3種類の骨欠損を設ける。

インプラント間の距離が5mmになるように3本埋入し、3ヵ月間の治癒期間の後、レントゲン撮影およびオステルを用いたISQ値を測定しインプラントのオッセオインテグレーションの獲得を確認。それらを、連結した連結群および単独群に分け、上部構造を装着する。上部構造に動的荷重を負荷し、それにより生じるインプラント周囲骨の応答反応を明らかにするために、装着から1ヵ月および1.5ヵ月後に蛍光色素を用いた骨ラベリングを行い、2回目の骨ラベリングの2週後に屠殺を行い脱灰研磨標本および研磨標本をインプラントの頬舌方向で作製し評価を行うことで、連結と単独およびインプラントの埋入深度の関係について検討を行う。本実験の最終年度では、状態の悪いインプラントは不可逆性なのか否かを明らかにする。このため口腔衛生管理の確保維持およびその方法を明らかにするための抗菌剤等を購入する。予備実験に相当するため、使用動物である犬の購入を1頭減らした本実験の結果を有効な物にするため、使用動物を1頭増やす為に使用する。
選択的逆転バイオセンサー応答を利用した自己組織化ジッパー・ナノ・バイオリアクター

ナノ・バイオリアクターは、非常に感度が高く選択的かつ高性能なバイオセンサリのための広範なツールとなる。本提案では、ユニークな「ジッパー」構造を構築することで可逆的に逆転的に反応することができる次世代バイオセンサーを設計し、その動作確認を目的とする。ジッパー構造を構築するのに、ドナーとして(ポリ(2-アクリルアミド-2-メチルプロパン・スルホン酸)の分枝と受容体としてポリ(アクリルアミド)のような分岐からなる分子設計とする。この相補鎖は、上限臨界溶液温度以下では化学量論的に受容体-ドナー相互作用を誘起し収縮を起こす一方、上限臨界溶液温度以上では、受容体-ドナー相互作用が阻害されるためにゲル全体は膨潤する結果がえられると考えられる。この受容体-ドナー相互作用は温度依存的に制御できるため、本研究では、コアシェル型のナノリアクターのコア部分に酵素、相補的DNA、抗原などを配置することで温度変化に応じたナノバイオリアクターを設計し、高選択的高感度な新規バイオリアクターの創製を行う。本年度は、PEDOTとPSSNaとのナノコンポジットゲルに関する応答性に関して電気化学的な応答性を検討するとともにバイオセンサーの応用を考慮してその細胞毒性の評価を行い、良好な結果が得られた。ナノ・バイオリアクターは、非常に感度が高く選択的かつ高性能なバイオセンサーのための広範なツールとなる。本年度は、ジッパー構造を構築するのに最適なモデル分子構造の設計を行い、化学両論的組成比での刺激応答性に関しての膨潤-収縮挙動に関する検討を開始した。1)初めに、水溶性高分子鎖である(ポリ(2-アクリルアミド-2-メチルプロパン・スルホン酸)の分枝と受容体としてのポリ(アクリルアミド)などのIPNゲル分子の合成を行ない、NMR、GPC,FT-IR、SEM、AFM、UVなどを持ちたキャラクタリゼーションを行った。続いて、2)合成したゲル材料の電気化化学的な応答挙動をCVにより評価した。現時点では、pHの変化に応答したCVの変化が観察された。ゲルの物理構造による影響が顕著に表れる傾向認められるため、今後作製方法を含めた検討を要する。本年度は、血糖値の高速センシングと超高感度センシングをターゲットとして研究を展開し、上記のシステムからなるナノファイバーセンシング基材にボロン酸誘導体を吸着させて自己組織化血糖値測定理リアクターを設計し、アンペロメトリーを利用した検出系で評価したところ、グルコース濃度0.75mMから14mMまで直線性が得られ、血中のグルコース濃度の5分の1の量までおよそ4秒で測定できる高速高感度なシステムが出来上がった。また、系は異なるが、超微量計測を実現するために、Gd2O3:Eu3+nanoparticlesを含有させたキトサン誘導体をプローブとしてリアクター設計を行い、50マイクロMを感知できるシステムを開発した。

この受容体-ドナー相互作用は温度依存的に制御できるため、本研究では、コアシェル型のナノリアクターのコア部分に酵素、相補的DNA、抗原などを配置することで温度変化に応じたナノバイオリアクターを設計し、高選択的高感度な新規バイオリアクターの創製を行う。本年度は、PEDOTとPSSNaとのナノコンポジットゲルに関する応答性に関して電気化学的な応答性を検討するとともにバイオセンサーの応用を考慮してその細胞毒性の評価を行い、良好な結果が得られた。
アレルギー性炎症におけるIL-33の作用解析と治療応用への試み

アレルギー性炎症において中心的作用が注目されているIL-33は、ヒト好塩基球および好酸球のサイトカイン産生、脱顆粒、接着、遊走、生存能などを強力に活性化した。一方、IL-33の培養ヒト気道上皮細胞に対する直接作用は認めなかった。喘息モデルマウスにおいて、抗原チャレンジと同時にIL-33を投与すると、好酸球性気道炎症が著明に増悪した。IL-33は炎症細胞を活性化することにより、アレルギー性炎症を増悪することが示唆された。本年度は新規のサイトカインIL-33によるヒト好塩基球、好酸球の機能制御について研究を行った。まずIL-33のレセプターであるST2の発現を解析した。健常人末梢血から分離した好塩)基球、好酸球からmRNAを抽出し、rea1-time PCRによりST2のmRNA発現を、flowcytometryによりタンパク発現を認めた。次に、IL-33による細胞生存をannexin V, PIで細胞を染色し、flowcytometryで解析したところ、IL-33は好酸球の生存を有意に延長したが、好塩基球の生存には影響しなかった。IL-33は好塩基球の脱顆粒を引き起こさなかったが、IgE架橋刺激による好塩基球の脱顆粒を有意に増強させた。また、IL-33は好塩基球からのIL-4およびIL-13産生を増強し、IgE架橋刺激およびIL-3による好塩基球のサイトカイン産生も増強した。一方、IL-33により、好酸球の脱顆粒および好塩基球からのロイコトリエン産生は認められなかった。BSA,ファイブロネクチン, VCAM-1, ICAM-1でコーティングしたプレートへの好塩基球、好酸球の接着はIL-33刺激により増強し、細胞表面のCDllb発現も増強したことから、IL-33による接着増強にはβ2 integrinの関与が示唆された。また、IL-33刺激により好塩基球のeotaxinに対する遊走能は有意に増強した。IL-33のレセプターであるST2の中和抗体で細胞を処理することにより、IL-33による好塩基球、好酸球のCDllb発現増強作用は中和されたことから、IL-33はST2を介して細胞を活性化していることが示唆された。以上の結果から、IL-33は好塩基球や好酸球などの炎症細胞を活性化することで、アレルギー性炎症を増悪させることが示唆された。前年度の研究から、IL-33が炎症細胞を活性化することにより、アレルギー性炎症を増悪することが示唆された。そこで本年度はIL-33によるアレルギー性気道炎症の増悪機序を解明するために喘息モデルマウスおよび培養ヒト気道上皮細胞BEAS-2Bを用いて研究を行った。始めに、A/JマウスをOVA/Alumで感作、チャレンジを行うことによる喘息モデルマウスを用い、肺および血中IL-33の発現を解析した。BALF、血清中のIL-33値に差を認めなかったが、気管支肺胞洗浄液(BALF)中の細胞を用いたReal-time PCRでは、喘息モデルマウスで有意なIL-33発現増強を認めた。次に喘息モデルマウスにIL-33を点鼻投与し、気道炎症を解析した。IL-33投与群では、アセチルコリンによる気道過敏性の有意な上昇を認めた。また、IL-33投与群でBALF中総細胞数、好酸球数、EPO活性、IL-12、IL-1β、KC、および血清中OVA特異的IgE値が有意に高値であった。肺組織のH&E染色、PAS染色標本では、IL-33投与群で炎症細胞浸潤の増悪および杯細胞過形成を認めた。次に構造細胞であるBEAS-2Bに対するIL-33の作用を解析した。フローサイトメトリーにより、BEAS-2B細胞内ST2の発現を認めた。IL-33単独の刺激では、BEAS-2Bによるサイトカイン産生の変化を認めなかったが、IL-4と同時に作用させるとIL-6産生が増強され、TNFαと同時に作用させるとeotaxinおよびIL-8の産生が有意に増強された。以上の結果から、喘息モデルマウスではIL-33のmRNA発現が上昇しており、IL-33により気道炎症が増悪すること、またIL-33は気道の構造細胞である気道上皮細胞にも作用して、炎症性サイトカインの産生亢進を惹起し、アレルギー性炎症を増悪させることが示唆された。
多孔質材の微視構造モデリングとマルチスケール解析による吸音率の微視構造依存性解明

研究代表者が開発した多孔質吸音材に拡張した均質化法を用いて,代表的な発泡材料および繊維材料の微視構造モデルをSEM画像をもとに作成し,垂直入射吸音率を算出し,実験値と比較した結果良く一致した.なお,モデル作成には水銀圧入法による平均孔径値も参考とした.また,発泡材料についてはユニットセルの大きさ,空孔径,セル間薄膜にある空孔,繊維材料については繊維径やその圧縮率について垂直入射吸音率への影響を分析した.それらの結果から,微視構造の形状や寸法の定量的な効果を明らかにすることができた.近年多孔質吸音材によく適用されているBiotモデルの材料パラメータを均質化法の結果から算出する手法も提案した.本研究室で開発した多孔質吸音材に適用可能な均質化法の検証のため,1辺が1mm,1.5mm,2mmの矩形流路を周期的に有する理想的な多孔質材(直径30mm,厚さ20mm)3種類を3Dプリンターで造形した.東京都立産業技術センター所有のStratasys社EDEN 350Vよりも民間業者所有の3D Systems社ProJet 3500HD Maxが高性能(前者は600dpi,後者は750dpi)であることから,民間業者に依頼し造形している.垂直入射吸音率の実測値と均質化法による計算値を比較した結果,3つの多孔質材いずれも3.5kHzまではおおむね一致したが,それより高い周波数域では実験値のほうが大きい値となった.サポート材の残存による凹凸が見られ,これにより実測の吸音率が大きくなっていると考えられる.なお,本手法では要素分割に計算負荷を低減できる六面体要素を用いており,要素分割数の吸音率に対する影響を調べた結果,分割数が十分でないと吸音率は低く算出されることが分かった.また,矩形空孔0.125mmあたり12要素で分割すれば吸音率はおおむね一定値に収束することが分かった.さらに円形空孔の場合は円形状を表現するため,収束にはその約1.5倍の要素が必要であった.Voronoisセルのような複雑なセル構造へ対応するため,四面体要素への対応を検討中である.X線CTにより3次元的に内部構造を撮像し,特徴を調べることを検討していたが,ボクセルで形態表現するため表面が階段形状となる.また,2値化の閾値を決めるため空孔率を別途計測する必要性のあることが分かったため,まずは本学の走査型電子顕微鏡(SEM)で表面近傍の構造を観察した.ポリウレタンフォームではセルの一部に膜,あるいは膜の中央に穴があいているという特徴のあることが分かった.今後,微視構造モデル化の資とする.3Dプリンターで造形した周期的な矩形流路を有する多孔質材について実験データを再検討し,管のみの場合の特性を差し引いて比較した結果,2次元的な矩形流路を有する多孔質材については解析値とおおむね一致し,解析手法の妥当性を確認した.SEM(Keyence社VE-8800S)による微視構造の観察結果から,セル間薄膜の有無および薄膜に存在する孔径について着目し,合計150仕様の微視構造について解析を実施した.その結果,吸音材厚さ方向の薄膜は吸音率に大きく影響し,薄膜に孔がある場合,その大きさが120μmの場合に,平均吸音率(50Hz6.4kHzの平均)が最大となった.薄膜の弾性率の影響は小さく,セル骨格の弾性率を大きくすると吸音率のピークが高周波数域にシフトしたまた, Kelvinセルについて,流路断面の形状の影響を検討した結果,その影響は大きくなく,流路径の大きさが支配的であり,その傾向は矩形流路の場合とおおむね同様であった.したがって,流路断面形状の影響は大きくないと考えられる.また,東京都産業技術研究所所有のμX線CT(GE Measurement & Control社v|tome|xL300)で撮像した結果,微視構造を3次元的に明瞭に撮像することができた.結果については引き続き分析中である.研究費により計算サーバー(HP社Z840・Z800,いずれも128GBメモリー)およびファイルサーバー(HP社Proliant ML350 G6)を導入し,計算やデータ転送に関わる時間を短縮した.計算サーバーの1台(Z800)は別予算から充当し,ファイルサーバーは中古品とし経費節減した.また,東京都産業技術研究所所有のμX線CTの使用料も別予算から充当した.1手法の実験検証初年度に3Dプリンター(3D Systems社ProJet 3500 HDMax)で造形した周期的な矩形流路を有する多孔質材について,管のみの場合の特性を差し引いて再検討した結果,2次元的な矩形流路を有する多孔質材は解析値とおおむね一致したが,3次元的な矩形流路を有する多孔質材はやや乖離があった.空気流れ抵抗を実測し,解析値と比較した結果,2030%の差があったが,空気流れ抵抗が小さく吸音率の影響は大きくなかった.引き続き分析するが,解析手法の妥当性は確認できたと考えている.2微視構造の吸音率への影響分析本学所有のSEM(Keyence社VE-8800S)による微視構造の観察結果からセル間の薄膜について着目し,薄膜の吸音率への影響を数値的に調査した.セル間の薄膜の一部に孔がある場合が多く,ここではその孔径の大きさに着目し,合計150仕様の微視構造について解析を実施した.

その結果,吸音材の厚さ方向に薄膜は吸音率に大きく影響し,それ以外の方向は影響が小さいことが分かった.また,薄膜に孔がある場合,その大きさが120μmの場合に,平均吸音率(50Hz6.4kHzの平均)が最大となった.さらに,薄膜の弾性率の影響はほとんどなく,セル骨格の弾性率を大きくすると吸音率のピークが高周波数域にシフトした.また,発泡吸音材のモデルであるKelvinセルについて,流路断面の形状の影響を検討した結果,その影響は小さく流路径の大きさが支配的で,その傾向は矩形流路の場合とおおむね同様であった.3微視構造の特徴分析μX線CTにより撮像し微視構造を3次元的に分析するため,本学所有のμX線CT(Comscan社ScanXmateE-090)では解像度不足で明瞭な画像を得られなかった.東京都産業技術研究所所有のμX線CT(GE Measurement & Control社v|tome|xL300)で撮像した結果,明瞭に撮像することができた.結果については分析中である.本研究では,当研究室で構築している多孔質吸音材に適用可能な均質化法を用いて,吸音率に対する微視構造の影響について検討した.まず,手法の妥当性を実験検証するため,3Dプリンター(3D System社ProJet 3500 HDMax)により矩形流路(流路幅1.0,1.5,2.0mm)を有する微視構造からなる試料をアクリル材で造形し,吸音率の実測値と解析値を比較した.その結果,おおむね定量的に一致した.次に,発泡材を対象にKelvinセルモデルを用いてセルサイズの吸音率に対する影響を検討した.その結果,空孔径が100120μmとなるとき23kHzで吸音率が最大となり,それ以下の空孔径の場合は,粘性抵抗により固体相の振動の影響が大きくなった.検証のためポリウレタンフォームを対象に,水銀圧入法により得た平均空孔径(220μm)を有するKelvinセルモデルの計算値と比較した結果,おおむね定量的に一致した.平均空孔径からセルモデルの大きさを設定することも有効と考えられる.また,低中周波域の吸音率向上を目的にセル間膜を残した吸音材があり,そのSEM画像をもとに矩形セルモデルのセル間に膜を設けたモデルを構築し,膜の吸音率に対する影響について検討した.その結果,膜にある孔径の大きさの影響が大きく,孔径が4060μmのときに1kHz域の吸音率が大きくなった.セル間膜のあるウレタンフォームの実験値と比較した結果,おおむね周波数特性を再現した.繊維材は,繊維の配向が0/90°の場合を検討した.空孔径が100μm以下で固体相の振動の影響が出始め,流体相のみを考慮したDelany-Bazleyモデルから乖離することが分かった.なお,Voronoisセルモデルは構造が複雑で形状表現に必要な要素が多く,現有計算資源(メモリー)では難しいことが分かった.今後,資源増強や外部資源活用を検討する.研究代表者が開発した多孔質吸音材に拡張した均質化法を用いて,代表的な発泡材料および繊維材料の微視構造モデルをSEM画像をもとに作成し,垂直入射吸音率を算出し,実験値と比較した結果良く一致した.なお,モデル作成には水銀圧入法による平均孔径値も参考とした.また,発泡材料についてはユニットセルの大きさ,空孔径,セル間薄膜にある空孔,繊維材料については繊維径やその圧縮率について垂直入射吸音率への影響を分析した.それらの結果から,微視構造の形状や寸法の定量的な効果を明らかにすることができた.近年多孔質吸音材によく適用されているBiotモデルの材料パラメータを均質化法の結果から算出する手法も提案した.1予備研究の実験検証
草創期の保育者養成をめぐる総合的研究(1)-松野クララとその教え子たちの歩み-

1876年、日本における最初の幼稚園主任保姆(現在の幼稚園主任教諭)となった松野クララは「結婚のため来日したが、たまたま幼稚園保姆の資格を持っていたため、主任保姆に採用された」というのがこれまでの定説だった。今回の研究によって、クララは、岩倉視察団等の情報により、日本に幼稚園設立の計画があることを察知した婚約者松野ハザマの勧めによって保姆資格を取り、来日した可能性が高いことが判明した。東京女子師範学校付属幼稚園の初代首席保姆松野クララの人物像とその保育(幼児教育)観を捉えることで、彼女が東京女子師範学校幼稚園保姆練習科の成立にどのような役割を果たしたのか、また、彼女の着任はその後の同校及び我が国の保育者養成にどのような意味を持っていたのかを考察するため、基本的文献を整理、考察したり、ドイツにクラの子孫を訪ね、インタビューを行ったり、史料探索を行ったりした。その結果、クララは夫ハザマの勧めで保姆資格を取得したというKatharina Zitelmannの聞き取り記録を発見した。また彼女の洗礼記録から出生年月日、両親の氏名や出生地、両親の肖像画などを新規に発見し、そのプロフィールがさらに具体的になった。他に、明治初期のドイツ出身お雇い外国人の残した資料や伝記を調べ、そこでクララの日本での生活ぶりを伝える史料をいくつか発見した。その後、彼女が残した3点の文献を詳細に検討した結果、クララはどこで保育者教育を受けたのかはまだ判然としないが、19世紀後半ドイツに興った幼児教育革新の波の中でその保育観を確立していったことが窺われた。さらに、日本人保姆に対して、保育唱歌の歌詞の添削を行うなど、唱歌の成立にもこれまで考えられてきた以上に積極的かかわりをしていることがわかり、今後に資するものが大きかった。初年度は、東京女子師範学校附属幼稚園の初代主任保姆松野クララの人物像とその保育(幼児教育)観を捉えることで、彼女が東京女子師範学校幼稚園保姆練習科の成立にどのような役割を果たしたのか、また、彼女の着任はその後の同校及び我が国の保育者養成にどのような意味を持っていたのかを考察するため、基本的文献を整理、考察したり、ドイツにクララの子孫を訪ね、インタビューを行ったり、史料探索を行ったりした。二年度は、クララの保姆就任について、これまでは、たまたま日本人と結婚のために来日していた女性が偶然保姆資格を持っていたというのが通説であったが、田中不二麿が岩倉使節団の一員として訪独した際、クララの存在を知り、保姆として迎える計画を来日前から持っていた可能性を指摘することが出来た。さらに、2011年11月には多くの関係者の協力によって青山霊園の夫と娘が眠る墓のそばにクララの顕彰碑を建立し、その報告書を発行したり、日独協会機関誌にクララの業績を紹介したりすることで社会の関心を高め、今後の研究の進展の手がかりとすることができた。本研究の目的は「東京女子師範学校付属幼稚園初代監事関信三及び付属幼稚園首席保姆松野クララが、同じく日本最初の幼稚園教諭養成課程である東京女子師範学校幼稚園保姆練習科の成立とその教育に果たした役割と業績」、「保育者養成の草創期において東京女子師範学校幼稚園保姆練習科がどのような役割を果たし、あるいはどのような意味を持っていたのか」を明らかにすることである。初年度は関が東京女子師範学校摂理中村正直の招請に応じたことや、松野クララに関するこれまでの先行研究の整理を行い、ドイツの訪問調査を通して、これらの真偽をできる限り明らかにした。2年目は、これまでの調査に基づいて、クララの業績を明らかにし、多くの方々のご協力を得て青山霊園にある夫松野ハザマの墓の敷地にクララの顕彰碑を建立した。3年目は、これまであいまいであったクララ来日の経緯について、青木周蔵資料、品川弥二郎資料、またクララの家に一時寄留したKatharina Zitelmannの残した資料等から、田中不二麿が岩倉使節団の一員として訪独した際、クララの存在を知り、保姆として迎える計画を来日前から持っていた可能性を仮説として提示した論文を発表した。また、クララの薫陶を受けた日本人保姆、豊田芙雄、近藤濱、横川楳らの資料及び第1回幼稚園保姆練習科卒業生の残した資料を探索、可能な限り収集した。今後はこれらの卒業生が果たした役割とその後の保育者養成の歩みを引き続き検討していきたい。

当初から史料も少なく、研究の急激な進展は期待していなかったが、今までのところ、これまでに発見されていなかった松野クララの出生時の住所、両親や兄弟の氏名、また晩年の興味深い消息等が明らかになった。またこれまでFritz Putzier(1851-1901)(旧制第一高校教員)の妻とされてきたクララの姉はPutzierの妻ではなかったことなど、新しい史実も発見する事ができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後はこれまで調査し、集めてきた史料を整理して、クララが果たして来た役割とクララをめぐってあきらかになった幼稚園開園当時の保育者養成について、一論にまとめていきたい。