hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
フォトニックナノ構造光集積デバイス

本研究は半導体2次元フォトニック結晶光機能デバイスを高性能化し,それを集積化する基盤技術の開発を目指した.まずGaInAsP半導体に形成したフォトニック結晶ナノレーザの最適化をはかり,格子シフト型構造を採用することで光励起による室温連続動作を初めて達成した.同レーザは最小のモード体積も記録し,それによる自然放出確率の増大(パーセル効果)を室温において初めて明瞭に観測することにも成功した.さらに同レーザの高次モードを用いて共鳴励起を行い,レーザモードとの複雑なスペクトルシフトによるスイッチング動作も発見した.一方,このデバイスでは,レーザ光を高効率に取り出すのが難しかった。そこでアクティブ層とパッシブ層をモノリシック集積したバットジョイント再成長基板を用い,レーザ光をパッシブ導波路にエバネッセント結合させた。その結果,4%の外部微分量子効率を評価した.さらに直線型レーザで導波路との結合を改善したデバイスでは,最大で20%の効率を評価し,最大出力も10μWを越えた.これらはフォトニック結晶微小レーザで初めての高効率,高出力である.この技術を発展させ,フォトニック結晶導波路のスローライトにより利得を増大させた光増幅器にも取り組んだ.ここでは深い円孔を形成した半導体三層構造を採用したため,放熱や電流注入も期待した.深い孔を形成するヨウ化水素系ICPエッチング法を確立し,デバイスを作製したところ,スローライト領域で伝搬光の増大が確認された.ただし内部損失のために正味の利得には達しなかった.電流注入デバイスも作製し,こちらも正味の利得には達しなかったが,10μmのデバイス長,3mAという微弱電流で10dBのON/OFF比を示すゲート動作に成功した.以上,本研究ではフォトニック結晶デバイスの大幅な高性能化を達成し,半導体集積の見通しを与えることに成功した.本研究は半導体2次元フォトニック結晶光機能デバイスを高性能化し,それを集積化する基盤技術の開発を目指した.まずGaInAsP半導体に形成したフォトニック結晶ナノレーザの最適化をはかり,格子シフト型構造を採用することで光励起による室温連続動作を初めて達成した.同レーザは最小のモード体積も記録し,それによる自然放出確率の増大(パーセル効果)を室温において初めて明瞭に観測することにも成功した.さらに同レーザの高次モードを用いて共鳴励起を行い,レーザモードとの複雑なスペクトルシフトによるスイッチング動作も発見した.一方,このデバイスでは,レーザ光を高効率に取り出すのが難しかった。その結果,4%の外部微分量子効率を評価した.さらに直線型レーザで導波路との結合を改善したデバイスでは,最大で20%の効率を評価し,最大出力も10μWを越えた.これらはフォトニック結晶微小レーザで初めての高効率,高出力である.この技術を発展させ,フォトニック結晶導波路のスローライトにより利得を増大させた光増幅器にも取り組んだ.ここでは深い円孔を形成した半導体三層構造を採用したため,放熱や電流注入も期待した.深い孔を形成するヨウ化水素系ICPエッチング法を確立し,デバイスを作製したところ,スローライト領域で伝搬光の増大が確認された.ただし内部損失のために正味の利得には達しなかった.電流注入デバイスも作製し,こちらも正味の利得には達しなかったが,10μmのデバイス長,3mAという微弱電流で10dBのON/OFF比を示すゲート動作に成功した.以上,本研究ではフォトニック結晶デバイスの大幅な高性能化を達成し,半導体集積の見通しを与えることに成功した.初年度は主にフォトニック結晶導波路をベースとした半導体光増幅器の可能性を探索した.従来の薄膜フォトニック結晶スラブでは熱抵抗が大きすぎるために,光学利得を得るのが難しいことが以前の研究からわかっていたので,深い孔の配列を有する2次元フォトニック結晶を基本構造として採用した.まずは吸収・利得がない状況で,光伝搬特性を計算したところ,導波モードの群屈折率ngに対して5ng dB/mmの損失が見積もられた.すなわちフォトニック結晶特有の低群速度が生じる(大きなngが生じる)と,損失は非常に大きくなる。しかし利得もngに比例して大きくなるため,最終的には利得が損失を十分に補償できることがわかった.つまり近年,性能の面で劣るとされ,ほとんど研究が停止されていた深い孔をもつフォトニック結晶導波路が十分に活用できることを確認した,そこで誘導結合プラズマエッチングを用い,入出射導波路を接合したフォトニック結晶導波路を製作した.ここでは小さな格子定数で深い孔の形成が要求されるため,従来用いてきた塩素プラズマよりも反応生成物の脱離が良好なヨウ化水素プラズマを導入し,新規にエッチング条件を確立した.その結果,最大で13に及ぶ高アスペクト比を実現し,目的とする構造を形成することができた.広い光伝搬帯域とフォトニックバンド端に対応したカツトオフ特性が明確に観測された.そこでさらに,アクティブ領域とパッシブ領域を併せ持つ半導体ウエハを3回の有機金属気相成長法で形成し,これに上記導波路を形成した,そしてアクティブ領域に光励起を行いながら伝搬特性を測定したところ,吸収端近くで伝搬光の最大8dBの増大を観測した。フォトニック結晶においてこのような伝搬光の外部制御を実現したのはこれが初めての例である。

今後,吸収端とフォトニックバンド端を正確に一致させることで,低群速度による大きな利得の実現を目指す.本年度は,光増幅器・スイッチの基本構造として本研究で採用している深い円孔配列を有するInP系フォトニック結晶構造を作製するために,ヨウ化水素系誘導結合プラズマエッチングのガス圧,印加バイアス,温度などキーとなるパラメータを最適化した.その結果,レジストとの選択比7以上が確保され,2ミクロン以上の円孔作製が実現された.この技術を用いることで,単一モード伝搬帯とカットオフ特性がより明瞭に観測されるようになり,全挿入損失では従来よりも12dBの改善が得られた.また埋め込み再成長プロセスを用いて組成の異なる4元系材料を面内に集積化することで,アクティブフォトニック結晶とパッシブ入出力導波路の集積化に初めて成功した.ここでは3次元時間領域有限差分計算を用いて接続部の最適設計を行い,材料特性の違い,ならびに構造の不連続性に起因する反射損失の抑制を目指した.この素子のアクティブ部分に連続光励起を行ったところ,材料の吸収端付近で透明波長領域の透過強度を最大1dBだけ超える光出力が初めて観測された.励起に伴ってファブリーペロー共振が顕在化した.これは基礎吸収の減少,もしくは利得の発生を表しているが,一方で接続部での反射が存在していることも意味しており,今後,さらに低減が必要なことが示唆された.さらに透明波長帯では透過率が低下した.これはキャリアプラズマ吸収が発生していることが原因として考えられたが,吸収係数としては1000cm^<-1>という巨大な値が見積もられ,フォトニック結晶の低群速度の効果が影響して増大していることが示唆された.今後,反射と吸収の影響を総合的に減らす設計の最適化が必要なことがわかり,これについては来年度改善をはかる.最初の2年間の研究では深い円孔の配列から成るフォトニック結晶導波路を作製し,理論と一致する光伝搬を観測してきた.またGaInAsPアクティブ層とパッシブ層を融合させたフォトニック結晶技術を世界で初めて開発した.これらの成果を元に,平成18年度は以下の研究を行った.まず高加速電子線描画装置を導入し,円孔揺らぎを±3nmに抑えた.そこでフォトニック結晶光増幅器を作製して光励起を行ったが,正味の利得は得られなかった.円孔にわずかな傾斜があると損失が大幅に増大することが計算され,次年度,円孔形成条件を詰める必要があるとわかった.次に,ファブリーペロー共振より群速度を見積もったところ,本導波路でもフォトニックバンド端で低群速度が発生することが確認された.また,電流注入デバイスの作製を目指して,プロセスの最適化を行った.具体的には化学気相堆積法を用いてフォトニック結晶の孔を埋めきることなく表面のみに均一なSiN絶縁膜を形成する技術を開発し,窓構造により電極のオーミック接触を実現し,初期的な発光を確認した.次年度,電流注入による光増幅動作を目指す.本年度はさらにアクティブ/パッシブ接合したウエハに対して,世界で初めてフォトニック結晶スラブの作製に成功した.接合部の上下のずれは5nm以下であり,接合のための再成長プロセスに伴う突起も10nmと小さいため,光学特性にはほとんど影響がない.アクティブ部に導波路や微小共振器を形成して光励起し,パッシブ部の導波路からレーザ光を取り出したところ,外部微分量子効率8%(フォトニック結晶レーザでは世界最大)を観測した.
パイ共役系架橋配位子の利用に基づく分子性強磁性金属を目指した遷移金属錯体の開発

本研究では、強磁性かつ金属電導性を電子物性上の興味の中心に置き、さまざまな分子性材料の物質設計、創成、物性評価を行った。物質群の合成開発には複素環架橋配位子の錯形成能を高次元的集積化のよりどころとした。キラルな結晶PM_2CoX_2(X=Cl,Br)およびPM_2FeCl_2錯体(PMはピリミジン)がそれぞれ5K、6K以下で反強磁性構造を有することを、中性子線回折より明らかにした。これらをキャント磁性体と考えると、キャント角は3Kでそれぞれ9°,6°であった。さらに、有機ラジカル置換基を有するピリミジン(4-PMNN)を架橋配位子に用いた企画では、有機πスピンと無機dスピンとのハイブリッド磁性体が得られた。CoCl_2(4-PMNN)_2は3.5K以下でフェリ磁性体であると考えられる。CuX_2(4-PMNN)(X=Cl,Br)では強磁性的カップリングが得られた。架橋共役アニオンとして、シアナミドアニオン、ジピリジルアミンアニオンを検討し、相転移温度が10Kないし20K級の磁性体を得た。電荷移動による錯形成能を利用する目的で、ドナー部位を有する金属錯体の合成を進め、(qt)_2Ni(qtはキノリン-8-チオラート)が、そのものだけでワイス定数が正であることを見いだした。新規な骨格を有する有機ドナー分子テトラオキフブルバレン類を合成することができた。今後、そのイオンラジカル塩のカウンターアニオンに遷移金属スピンを導入する合成戦略は今後の課題である。
阪神・淡路大震災、新潟県中越地震、能登半島地震〈衝撃期〉の組織的対応の分析

周知のように、平成7年(1995年)1月17日午前5時46分、兵庫県南部地方を震源地とした地震が発生し、戸海洋気象台と洲本測候所において震度6の「烈震」が記録された。この時、兵庫県と防衛庁との間で行われた(第一回目の)午前8時10分の交信時(社会学的概念では「組織間対応」)に県側のとった対応は、「午前8時10分に姫路駐屯地の陸上自衛隊第3特科連隊から電話がありました。被害は大きくなりそうだから、いずれ知事による出動要請をすることになると答えておきました。」(『阪神・淡路大地震誌-1995年兵庫県南部地震-』朝日新聞大阪本社)と記されている。また防衛庁側の記録では、「被害の状況を問い合わせたが情報を得られなかった」というものであった。この点を考えると、上述の8時10分の段階で県側は災害出動の「要請」を出すべきであったといってよい。米国の「災害社会学」(Disaster Sociology)の観点から分析すれば、衝撃期における緊急的処置や対応への異〓や反対はほとんどみられない。例えば、米国の社会学者B・F・マクラッキーは、米国、日本、イタリアの三カ国を例にとり、「災害は当該の社会に危機をもたらし、通常の意思決定の構造やパターンでは充足することの出来ない多くの(社会システムの)要求を生み出す。このため、従来とは異なる新たな〈意思決定のパターン〉を派生させる。」といった実証的見解を提示している。本研究では、米国における研究成果との比較分析を通して、阪神・淡路大震災、鳥取県西部地震、新潟県中越地震、能登半島地震等の「衝撃期」における通信連絡(組織間調整)の実情を捉え、災害時(とくに「衝撃期)」)における災害情報システムの運用を規定する社会的・政治的・文化的諸要因を抽出し、今後の災害(防災)対策の糧とした。あわせて、(特定のイデオロギーや社会運動に偏ることのない実証的社会学の)中範囲理論(Middle Range Theory)に基づく「危機管理の社会学」(領域社会学・部門別社会学)の基礎理論等を提示した。*田中伯知『災害と自衛隊-新潟県中越地震における陸上自衛隊第12旅団の災害派遣の足跡を中心に-』早稲田大学総合研究機構災害研究所報告書平成21年2月11日A4版100ページほか周知のように、平成7年(1995年)1月17日午前5時46分、兵庫県南部地方を震源地とした地震が発生し、戸海洋気象台と洲本測候所において震度6の「烈震」が記録された。*田中伯知『災害と自衛隊-新潟県中越地震における陸上自衛隊第12旅団の災害派遣の足跡を中心に-』早稲田大学総合研究機構災害研究所報告書平成21年2月11日A4版100ページほか
海洋資源生物再生産の初期過程

本研究は海洋資源生物の生殖機構および生活史初期にみられる減耗に関し基礎的研究を推進し、その再生産機構を解明することを目的としている。本年度は下記の4班にわかれ、共同研究を行なった。1.魚類の生殖機構班(1)ハゼ科のチチブおよびフサカサゴ科の胎生魚の生殖周期を明らかにした。(2)タイ科魚類、とくにマダイの卵形成および成熟過程の内分泌系による調節を解析し、(3)特定水域における産卵行動、産卵量の推移並びに環境要因の変動を観察、記録した。2.魚類の初期減耗班(1)日本海におけるキュリエソの卵および稚仔の分布特性を明らかにし、また海域におけるアユ稚仔の生態に関し、基礎的知見を集積した。(2)ヒラメ稚仔魚の変態過程、即ち着底の過程と減耗の実態を明らかにすると共に、変態には甲状腺ホルモンが関与することを示唆する結果が得られた。(3)仔魚の飢餓状態と初期減耗に関し組織学的研究を行ない。(4)フグの天然産着卵摂取の状況を明らかすると共に、(5)キスの卵発生に及ぼす水温の影響の解明に努めた。3.無脊椎動物の生殖機構班(1)ホタテガイの生殖機構、特にセロトニンによる産卵誘起機構を明らかにした。(2)ウニ生殖巣の成熟に及ぼす光及び水温の影響の解析を行なった。(3)アザミサンゴには生殖様式の異なる種内変種が存在することを明らかにし、また(4)クルマエビの卵巣発達と水温、光周期との関連を神経内分泌学的側面から検索した。4.無脊椎動物の生残機構班・(1)ウニ類幼生の成長及び変態後の着底における珪藻類の重要性を明らかにし(2)ロブスターの増殖生態を幼生期の潜伏行動及び底質選択の面から観察を行なった。(3)二豆貝類、特にアサリ、ハマグリの稚仔の生残と環境要因に関する調査を行ない、また(4)仙台湾産のウバガイの底生移行後の初期減耗過程を明らかにした。さらに、(5)多毛類の発生段階による環境要求と加入機構を解明するために、浮遊幼生の季節的消長を調べた。
無細胞翻訳系を用いた膜タンパク質進化分子工学的手法の開発と応用

本研究では、in vitroで膜タンパク質をスクリーニング可能な技術であるリポソームディスプレイ法を確立し、これを利用した膜タンパク質の機能進化を行うことを目的とした。大腸菌由来の多剤排出トランスポーターEmrEをモデル膜タンパク質として用い、これの2つの機能である輸送活性と膜挿入活性を指標に機能進化が行える技術を確立した。次にランダム変異を導入した遺伝子ライブラリーから野生型EmrEよりも基質輸送活性の高い遺伝子プールを取得した。また、リポソームディスプレイ法に膜タンパク質輸送装置であるトランスロコンを導入することで、ディスプレイ可能な膜タンパク質のレパートリーの拡張に成功した。<研究成果の内容・意義・重要性>本研究では、in vitroで膜蛋白質をスクリーニング可能な技術Liposome display法を確立し、これを利用した膜蛋白質の実験室内機能進化を行うことを目的とする。Liposome display法には大きくわけて2つの方法、(1)FACS-base法と(2)panning-based法が考えられる。その違いは、膜タンパク質の機能評価を行う方法に依る。FACS-based法では、膜タンパク質の機能評価を蛍光セルソーター(FACS)により行うのに対して、panning-based法では、膜タンパク質が特定のリガンドに結合する能力を指標としてスクリーニングを行う。2013年度は、Pannig-based法の確立を目指した。大腸菌由来多剤排出トランスポーターの1つであるEmrEをモデル膜タンパク質として用いた。EmrEのC末端にmyc-tag、FLAG-tagを融合させたEmrE-myc、EmrE-FLAGの2種類をそれぞれを表面に呈示するリポソームを調製し、その後、anti-myc抗体へ結合するリポソームを回収し、EmrE-myc遺伝子の回収率を調べたところ、EmrE-FLAGのそれよりも1000倍高いことがわかった。このように、目的の膜蛋白質遺伝子を特異的に選択できる条件を見出した。2013年度のもう一つの目標は、リポソーム内膜蛋白質合成系へのトランスロコンの導入である。我々は、細胞サイズのリポソーム内で無細胞翻訳系を用いて膜蛋白質を合成し、これを効率よく膜挿入させるためにリポソーム内に膜蛋白質を膜へ輸送するシステムであるトランスロコンを導入することにも成功した。具体的には、大腸菌のsec輸送系をリポソーム内に導入したところ、EmrEの膜への呈示率が10倍向上した。本研究では、in vitroで膜蛋白質をスクリーニング可能な技術Liposome display法を確立し、これを利用した膜蛋白質の実験室内機能進化を行うことを目的とする。この手法では、細胞サイズのリポソーム内で無細胞翻訳系を用いて1分子のDNAから膜蛋白質を機能発現可能な形で合成し、さらに合成された膜蛋白質の機能評価を行う必要がある。機能評価法の違いにより、Liposome display法には大きくわけて2つの方法、(1)FACS-base法と(2)panning-based法が考えられる。FACS-based法では、膜蛋白質の機能評価を蛍光セルソーター(FACS)により行うのに対して、panning-based法では、膜タンパク質が特定のリガンドに結合する能力を指標としてスクリーニングを行う。2014年度は、FACSを用いた実験系の確立を目指した。具体的には、大腸菌由来多剤排出トランスポーターの1つであるEmrEをモデル膜タンパク質として用い、野生型のEmrEと機能欠失変異体E14Cの遺伝子の混合物から野生型の遺伝子を濃縮する実験条件の確立を目指した。その結果、10-30倍程度の濃縮効率を達成できた。2013年度には、リポソーム内膜蛋白質合成系へのトランスロコンの導入に成功した。これにより、Liposome display法が適用可能な膜タンパク質のバラエティーが増加することが期待される。2014年度は、トランスロコンによる膜蛋白質の膜挿入効率の定量解析を行った。大腸菌由来のSecトランスロコンを用いることでEmrEの膜への呈示率、EtBrの輸送活性ともに3倍程度向上していることを明らかにした。この結果は、導入したSecトランスロコンが予想通りの働きをしていることを示唆している。本年度は、これまでに確立した技術を用いてEmrEの進化分子工学を試みた。大腸菌由来の多剤排出トランスポーターEmrEは複数の毒性化合物を認識できるというユニークな性質を持ち、100アミノ酸程度と小さい上に配向性を持たないという工学利用に有利な性質を有している。EmrEはその特性から生体毒物を検出するバイオセンサー素子として有望であると考えているが、基質との親和性が弱い問題があった。野生型のEmrEにランダム変異を導入したライブラリーを構築し、これを細胞サイズのリポソーム内で無細胞翻訳系を用いて1分子のDNAから膜蛋白質を機能発現可能な形で合成し、さらに合成された膜蛋白質の機能評価をセルソーターで行った。機能としてはEtBrの輸送活性を指標とし、より多くのEtBrを取り込んだリポソームを分取した。このようなスクリーングを3回繰り返し行った結果、野生型EmrEよりも機能が高い遺伝子プールの取得に成功した。前年度までに、EmrEをモデルタンパク質として用いリポソーム内膜蛋白質合成系へトランスロコンを導入し、その動作性を確認した。

そこで2015年度は、この実験系の拡張性を検討した。すなわち、トランスロコンを導入によりLiposome display法が適用可能な膜タンパク質のバラエティーが増加したのかを検証した。具体的には、大腸菌の膜タンパク質遺伝子を多数用意し、構築したトランスロコンにより膜挿入効率が向上するのかを検討した。その結果、テストした9種の膜タンパク質のうち7種類でトランスロコンによる膜挿入効率の向上が観測された。本研究では、in vitroで膜タンパク質をスクリーニング可能な技術であるリポソームディスプレイ法を確立し、これを利用した膜タンパク質の機能進化を行うことを目的とした。大腸菌由来の多剤排出トランスポーターEmrEをモデル膜タンパク質として用い、これの2つの機能である輸送活性と膜挿入活性を指標に機能進化が行える技術を確立した。次にランダム変異を導入した遺伝子ライブラリーから野生型EmrEよりも基質輸送活性の高い遺伝子プールを取得した。また、リポソームディスプレイ法に膜タンパク質輸送装置であるトランスロコンを導入することで、ディスプレイ可能な膜タンパク質のレパートリーの拡張に成功した。2014年度は、FACS-base法を確立すること、トランスロコンの導入の効果の定量解析を実施し、共に達成できた。よって、予定通り達成できているため、順調に進展していると考えている。27年度が最終年度であるため、記入しない。生物工学<トランスロコンの導入とその拡張性の検証>2014年度までに、EmrEをモデルタンパク質として用いリポソーム内膜蛋白質合成系へトランスロコンを導入し、その動作性を確認した。そこで2015年度は、この実験系の拡張性を検討する。すなわち、トランスロコンを導入によりLiposome display法が適用可能な膜タンパク質のバラエティーが増加したのかを検証する。具体的には、大腸菌の膜タンパク質遺伝子を多数用意し、構築したトランスロコンにより膜挿入効率が向上するのかを検討する。2014年度までで構築した手法を用いてEmrE変異体の創出を目指す。具体的には、EmrEにランダム変異導入し、liposome display法を用いてEmrEの高機能変異体を創成する。Panning-base法の確立とトランスロコンの導入の2つを実施することを目指し、共に達成できた。よって、当初の予定通り達成できているため、順調に進展していると考えている。<2014年度>Panning-based法については、抗体を用いたモデル選択実験が達成できたので、次にトランスポーターであるEmrEの基質の一つであるEtBrに対する結合能で特異的な選択が行えるのかを確認する。また、初年度の購入したリポソームの分析用のフローサイトメーターを用いてFACS-based法を確立する。
植物の明暗応答に関わる原型的ヒストンコードの研究

原始紅藻シゾンを材料に、植物の光環境応答に関連したヒストン修飾について研究した。特異的抗体を用いた解析により、ヒストンH3におけるK4メチル化およびK9アセチル化の検出に成功し、これら修飾がそれぞれ細胞周期のS期、M期で蓄積することを証明した。シゾン細胞からのヒストン抽出条件を確立し、MS解析への道をひらくと共に、植物における光形態形成シグナル伝達因子DET1およびCOP1遺伝子が明暗変化に伴う転写活性調節に関わる可能性を示した。植物の光環境応答能力の多くは、光合成生物であるシアノバクテリアの細胞内共生により獲得されたと考えられる。光合成生物は光を主要なエネルギーとして用いるが、非光合成生物と異なり、光のない夜間には生命活動が大きく制限される。このため細胞共生の後、植物は暗所への適応能力をその進化の初期に獲得し、これが植物の光応答の基盤となったはずである。本研究では植物の光環境応答の初期進化について、原始紅藻Cyanidioschyzon merolae(シゾン)を材料として特にクロマチンレベルの制御に注目して研究している。2015年度の研究では、明条件で培養したシゾン細胞、暗条件に移した後に経時的に回収したシゾン細胞からのヒストン抽出条件を検討した。現在、得られたサンプルについてMS解析を行い、アセチル化やメチル化等の部位特異的な修飾の検出を進めている。高等植物では、クロマチンレベルでの光環境応答に必要なCOP1等の因子が知られ、光条件依存的な発現調節因子のユビキチン化、安定性の調節に関与することが知られている。本研究ではシゾン核ゲノムにコードされるCOP1遺伝子機能理解を目的に、相同組換えによる欠損株の取得を試みた。しかし現在までに当該の破壊株は取得できておらず、生育に必須の遺伝子である可能性考えられた。また、植物の初期進化では暗所で何らかの制御因子が機能を獲得し、核ゲノムの発現状況を調節するようになったと考えられることから、暗所で蓄積するクロマチン関連因子、転写関連調節因子の検索を行った。その結果、Mybドメインをもつ転写因子の一つ(Myb2)が明暗シフト後に蓄積すること。葉緑体で機能する光アンテナ遺伝子群のプロモーター領域に結合して暗所における転写抑制に寄与することを見いだした。実施計画では、平成27年度に光環境変化に伴うトランスクリプトーム解析(1)、ヒストンの翻訳後修飾の免疫学的検出(2)、シゾン光制御遺伝子候補の機能解析(3)の3項目を挙げた。(1)のトランスクリプトーム解析については、他研究室との協力により当面の解析に必要な情報が得られたので多くの時間を使うことはなかった。一方で、シゾンゲノム情報を基にした高密度タイリングアレイが利用可能となったことから、様々な核内調節因子の結合位置を染色体上にマップできるChIP on Chip法の確立に注力した。窒素応答に関与する転写因子Myb1をモデル系として用い、C末端にFLAG-tagを付加したMyb1タンパク質を過剰発現させたシゾン株からFLAG抗体でクロマチン免疫沈降反応を行い、ゲノム上への結合部位を効率良く検出することに成功した。今後はこの技術を応用することで、光環境応答因子の相互作用するゲノム領域を同定する道が拓かれた。(2)のヒストン翻訳後修飾の検出については、アセチル化H3K9、アセチル化H3K27等の検出には成功したが、光環境変化による違いを見いだすには至っていない。抗体の種類をさらに増やしていくことは予算的にも現実的でないことから、本項目についてはMS解析による検出を待った上で更に検討を進めることとしている。(3)の機能解析ではCOP1を対象として遺伝子破壊実験を行ったが、これまでに遺伝子欠失株は得られていない。一方で、暗所で蓄積するMyb因子を同定し、このタンパク質をコードする遺伝子の破壊実験を行い完全欠損株の取得にも成功した。また、このMyb因子に対して調製した抗体を用いた免疫沈降解析により、葉緑体で機能する光捕集アンテナタンパク質遺伝子のプロモーター領域への結合が同定された。この標的遺伝子の発現が暗所で抑制され、欠損株ではその抑制が解除されることから、実際にMyb因子の結合による直接の転写抑制が起きていることが示唆された。最終年度の研究で、まずシゾン細胞からのヒストン抽出条件を検討した。初年度の研究ではフィコビリゾーム等、色素タンパク質の混入が問題となっていたが、酸性条件での抽出を検討することにより純度の高い標品を得ることができた。この条件でヒストン画分を明条件と暗条件で培養したシゾンから抽出し、MALDI-TOF-MSにかけることで予想されるH4,H2B、H3と一致したMSピークの検出に成功した。また、明条件サンプルには、付加的なピークも観察され、これらの同定が今後の課題である。暗条件から明条件に移すことで多数の遺伝子転写が活性化されることは既に観察されていることから、転写活性化と対応している可能性がある。今後はこれらのピークの同定をすすめ、修飾の詳細を検討する予定である。特異的な抗体で検出できたヒストン修飾については、これまでにH3K4me3、H3K9me2、H3K9Acの3種について光環境変化に関連した変化が観察された。1)H3K4me3については連続明条件での培養で検出され、暗条件に移すと数時間で低下、また再び明条件に移すと2時間程度での増加が観察された。

H3K4me3はTrx複合体によるメチル化修飾とされ、一般に転写活性化に対応するヒストン修飾と考えられている。この修飾が実際に明条件で促進されることは光転写活性化の観点から興味深い。2)H3K9me2については、H3K4me3とは逆に暗所での増加が観察された。この位置のメチル化は転写抑制のマークであることが知られており、暗所での転写抑制に関わる可能性が示唆される。3)H3K9Acは明所から暗所への移行後に増加することが示されたが、連続明所での培養でも細胞分裂期(M期)に検出シグナルが増加することが判明した。他の生物では特にH3K9AcとM期の関連が示された例はなく、その関連性の理解にはさらなる解析が必要と考えられた。原始紅藻シゾンを材料に、植物の光環境応答に関連したヒストン修飾について研究した。特異的抗体を用いた解析により、ヒストンH3におけるK4メチル化およびK9アセチル化の検出に成功し、これら修飾がそれぞれ細胞周期のS期、M期で蓄積することを証明した。シゾン細胞からのヒストン抽出条件を確立し、MS解析への道をひらくと共に、植物における光形態形成シグナル伝達因子DET1およびCOP1遺伝子が明暗変化に伴う転写活性調節に関わる可能性を示した。MS解析によるヒストン翻訳後修飾の解析を開始しているが、現在のところ光合成タンパク質の混入が多いため、精度よい解析のため精製純度を更に上げる方策を検討する必要がある。所属する研究機関に設置されているMS機器ではトップダウン解析(プロテアーゼ消化をせずにMS解析を行い、複数の翻訳後修飾の状況が解析可能)であるので、順次複数の修飾の共役も含めて明暗制御に関わるヒストンコードの検出を目指す。また、明暗条件で差のある修飾が検出でき次第、特異的修飾に対する抗体により、さらに詳細な解析に進む予定である。光制御因子であると想定したCOP1遺伝子については完全欠損株を得ることができなかった。これはCOP1が必須遺伝子である可能性が高く、今後はアンチセンスRNAの発現により遺伝子発現レベルを低下させたノックダウン株の取得を行い、暗条件での遺伝子発現への影響を調べる。また、COP1は標的タンパクとの相互作用を介したユビキチン修飾に関わると考えられることから、COP1タンパクをbaitとした酵母ツーハイブリッド解析による標的検索を行う。暗所において蓄積するMyb転写因子については、クロマチン制御との関係は不明であるものの、暗所における特異的転写抑制に大きな寄与をしている可能性が高い。これまでに確立したChIP on chip法を適用することで、暗所におけるMyb因子の結合位置を検索する。このデータをトランスクリプトーム解析の結果と合わせることでMyb因子の寄与を明らかにする。また、明暗条件での変化の見られるヒストン修飾が同定でき次第、特異的抗体で検出できる場合にはChIP on chip法によるゲノム上へのマッピング、トランスクリプトームと合わせた機能解明へと進める。分子遺伝学、微生物学、進化細胞生物学
近代法胎動期における私立法学系高等教育の地方普及とその教育実態の系統的解明

2018年度は、前年に引き続き、日本近代法胎動期(18801900年代)の私立法学系高等教育における地方普及とその教育に関する実態調査を行うとともに、これまでの研究成果を総括した報告書『近代法胎動期における私立法学系高等教育の地方普及とその教育実態の系統的解明』を刊行した。具体的な内容は次の通りである。第1に、私立地方法学教育の実態調査を実施した。2018年8月に、これまで調査をしたことのなかった北海道道南地域における法学系高等教育機関と法曹関係調査を実施した。調査先は、函館市中央図書館、市立函館博物館および旧函館裁判所関係故地である。今回の調査においては、これまでの統計書調査などからは明らかになっていなかった「巴学校」という法学教育機関の存在を発見するに至った。また北海道内の要衝であった函館における司法・行政機構の様相について確認を行った。2019年1月には、八戸市立図書館において、明治時代の諸法律学校講義録および同時期の法律書、明治時代の八戸における法律家関係資料の閲覧を行った。そのなかに横浜法律学校関係資料が多く含まれていた。同校は短期間で閉校したため、資料の存在は貴重であったといえる。併せて明治期の八戸在住代言人や、八戸青年会についても関係資料を調査した。第2に刊行した報告書でこれまでの研究成果を発表した。同書は「I論文編」「II全国私立法律学校一覧」「III法律学校研究会記録」の3編に内容を分かち、Iにおいて熊本法律学校(中川)、金沢地域の法律学校(瀬戸口)、高知法律学校(阿部)、名古屋法律学校(古俣)について報告を行った。IIでは各員で研究会で把握した全国の法律学校の紹介を紹介した。IIIにおいては、これまでの本研究会の記録を掲載した。本研究から地方における法律教育の実態の一端が明らかにされた。この成果を土台に、比較検討を通して深化・総合化させることが課題となる。2016年度は、日本における近代法胎動期である18801900年代の私立法学系高等教育の地方普及とその教育の実態調査を行った。第1に、私立地方法律学校の実態調査を実施した。2016年8月に愛知県及び岐阜県における明治期の私立法律学校及び関係者の資料調査を実施し、2017年1月に神奈川県横浜市において、横浜法律学校を中心とする資料調査を行った。これらの調査を通して、明治20年代の地方における私立法律学校の設立に、東京所在の法律学校関係者が連携して、法律の地方普及を目指していた実態の一端を明らかにすることができた。2017年度も国内未調査地域の法律学校調査を引き続き実施する予定である。第2に、法律学校生徒の就学実態調査を実施した。2016年8月の愛知県調査では、東京で法律学校に就学していた人物の資料調査を行い、テキスト・書簡等の資料の確認を行うことができた。第3に、法律学校及び関係者の実態を知る一環として、国立国会図書館デジタルコレクションにおいて公開されている明治期の各学校名簿を利用し、法律学校生徒の機関間移動の実態調査を実施した。生徒側が、各法律学校の教育の特性を理解し、必要に応じて随時学校間を流動していた実態を把握することができるため、同調査の集計は、アルバイトの協力を得て2017年度も継続する予定である。第4に、私立法律学校の輩出した法曹の活動実態に注目し、東京弁護士会・第二東京弁護士会合同図書館において関係者の資料調査を実施した。なお、これらの調査成果の一部を活用し、2016年10月30日開催(於たばこと塩の博物館)の「専修大学創立140周年記念事業目賀田種太郎と近代日本教育者・法律家・官僚として」関連シンポジウム「明治期における神田五大法律学校の意義と役割」にて報告及びパネルディスカッションを実施した。法律学校及び関係者に関する実態調査はほぼ予定通り進んでいる。現段階では1880-1900年代の各大学アーカイヴズ所蔵資料の画像データベースの第一次構築を大規模に実施していない状況にあるが、これまでの検討の結果、私立地方法律学校及び地方代言人組合の実態調査を先に実施し、その調査結果により、早急にデジタル化を図る必要がある資料群が見出された場合は、各大学アーカイヴズ所蔵資料に優先して、それらのデジタル化に経費・人員等のリソースを回すこととしたためである。2017年度は、日本における近代法胎動期である18801900年代の私立法学系高等教育の地方普及とその教育にかかる実態調査及び、その成果を一部活用した展示会を実施した。まず、研究会会員分担の上、明治期に刊行された府県別の統計書を調査し、統計書掲載の全府県の法律学校を把握した。その結果、とくに法律学校の分布が有意に多かった東北地方の全体調査を、2017年9月に実施した。調査先は市立米澤図書館、山形県立図書館、山形県立博物館、山形県立教育資料館で、山形市・米沢市・酒田市に設置された法律学舎関係資料を調査した。また宮城県仙台市において、東北法律学校関係調査を行った。同校の後継である学校法人三島学園にて東北法律学校設置と沿革に関わる貴重資料を閲覧した。後継法人が存続している例はきわめて珍しいためその後宮城県図書館・同公文書館において同校設置関係資料を撮影した。

また2017年12月に、中川研究分担者が熊本法律学校関係資料調査を実施した。これらの調査を通して、明治20-30年代の私立地方法律学校の設立に、東京所在の法律学校関係者が連携して、法律の地方普及を目指していた実態の一端を明らかにすることができた。第2に、法律学校及び関係者の実態を知る一環として、前年に引き続き、国立国会図書館デジタルコレクションにおいて公開されている明治期の各学校名簿を利用し、法律学校生徒の機関間移動にかかわる調査を実施した。また、これまでの調査成果の一部を活用し、写真展示「神田学生街の記憶1880-1980五大法律学校の記憶」(於ECOM駿河台)を開催した。法律学校及び関係者に関する実態調査はほぼ予定通り進んでいる。ただ現地調査を優先し、既存資料のデジタル化は緊急性を要するものを除いて実行しないこととした。2018年度は、前年に引き続き、日本近代法胎動期(18801900年代)の私立法学系高等教育における地方普及とその教育に関する実態調査を行うとともに、これまでの研究成果を総括した報告書『近代法胎動期における私立法学系高等教育の地方普及とその教育実態の系統的解明』を刊行した。具体的な内容は次の通りである。第1に、私立地方法学教育の実態調査を実施した。2018年8月に、これまで調査をしたことのなかった北海道道南地域における法学系高等教育機関と法曹関係調査を実施した。調査先は、函館市中央図書館、市立函館博物館および旧函館裁判所関係故地である。今回の調査においては、これまでの統計書調査などからは明らかになっていなかった「巴学校」という法学教育機関の存在を発見するに至った。また北海道内の要衝であった函館における司法・行政機構の様相について確認を行った。2019年1月には、八戸市立図書館において、明治時代の諸法律学校講義録および同時期の法律書、明治時代の八戸における法律家関係資料の閲覧を行った。そのなかに横浜法律学校関係資料が多く含まれていた。同校は短期間で閉校したため、資料の存在は貴重であったといえる。併せて明治期の八戸在住代言人や、八戸青年会についても関係資料を調査した。第2に刊行した報告書でこれまでの研究成果を発表した。同書は「I論文編」「II全国私立法律学校一覧」「III法律学校研究会記録」の3編に内容を分かち、Iにおいて熊本法律学校(中川)、金沢地域の法律学校(瀬戸口)、高知法律学校(阿部)、名古屋法律学校(古俣)について報告を行った。IIでは各員で研究会で把握した全国の法律学校の紹介を紹介した。IIIにおいては、これまでの本研究会の記録を掲載した。本研究から地方における法律教育の実態の一端が明らかにされた。この成果を土台に、比較検討を通して深化・総合化させることが課題となる。2016年度に実施した、18801900年代の私立法学系高等教育の地方普及とその教育の実態調査の成果を活用しながら、発展的に調査を継続するとともに、その一部成果発表も実施する。具体的には、第1に、私立地方法律学校の実態調査を継続実施する予定である。現在明治10年代から30年代にかけての各道府県統計書類を分析し、統計記録上の法律学校の把握を進めている。その中でとくに多数の法律学校が見いだせるのは、東北各県である。
安全性,快適性からみたルーズサーフェイスの評価方法に関する研究

粒状で外力により下地と乖離して大きく変位する材料で表層が構成されているルーズサーフェイスのすべり,かたさ,足元の安全性および歩きやすさに関する心理学的尺度を官能検査手法を用いて構成した。これらの心理学的尺度について,既往の研究で表層が下地に固定されているフィクストサーフェイスを対象に筆者らが開発したすべり,かたさ,足元の安定性の測定装置による物理量との対応を検討した結果,既往の測定装置によって得られた物理量と各心理学的尺度は対応しないこと,すなわちルーズサーフェイスの歩きやすさの評価を行うためには新たな測定装置による新たな物理量を設定する必要があることが明らかとなった。そこで前年度に設計,試作したルーズサーフェイスの挙動測定装置を用いて心理学的尺度と対応する物理量の設定を行い,種々検討の結果,2種の異なる測定条件下で得られる物理量L40,L70を単独あるいは組み合せることによって,各心理学的尺度との対応を得ることができた。すなわち,ルーズサーフェイスの挙動測定装置を用いて,ルーズサーフェイスのすべり,かたさ,足元の安定性および歩きやすさを評価できることを示した。また,ルーズサーフェイスが歩行者に与える心理,生理的効果について検討を行った。代表的な5種のルーズサーフェイスと1種のフィクストサーフェイスを用いて,歩きやすさ,疲労しやすさ,体力維持効果に関する心理学的尺度を官能検査手法を用いて構成し,各尺度間の相関が高いことを示した。さらに,ルーズサーフェイスを歩行中のバイオメカニクス的・生理学的パラメータとして床反力,筋電図,心拍数を記録し,心理学的尺度との対応を検討した結果,歩きづらいルーズサーフェイスと歩きやすいサーフェイスでは,各パラメータに差がみられた。以上より,ルーズサーフェイスは歩きづらく,疲労しやすいと評価される一方,体力維持効果を期待できることを示した。使用者による工学的観点からルーズサーフェイスに関して検討を行った本年度の成果を報告する。まず,官能検査手法を用いて,実在する種々の粒状の材料,つまりルーズサーフェイスを所定の大きさのケースに敷き込んだものを試料とし,試料上を歩行した際のルーズサーフェイスの挙動を把握した。ここで挙動として把握する足の挙動には再現性がないこと,上下,前後,左右に動く足の挙動を正確に測定するのは技術的に困難なこと,などの理由から足の挙動を直接測定する方法を採用せず,官能検査手法を用いて使用者が感じるルーズサーフェイスの挙動を心理学的尺度として把握した。次に,心理学的尺度として求めたルーズサーフェイスの挙動に対応する物理量を求めるため,人間の歩行解析から得られた既往のデータなどを参考として,ルーズサーフェイスの挙動測定装置を設計・試作した。さらに,心理学的尺度として求めたルーズサーフェイスの挙動と,設計・試作した測定装置で測定される物理量との対応をルーズサーフェイスの挙動の定量的表示として提示した。以上,使用者による工学的観点からルーズサーフェイスに関して検討を行った結果について報告した。粒状で外力により下地と乖離して大きく変位する材料で表層が構成されているルーズサーフェイスのすべり,かたさ,足元の安定性および歩きやすさに関する心理学的尺度を官能検査手法を用いて構成した。

これらの心理学的尺度について,既往の研究で表層が下地に固定されているフィクストサーフェイスを対象に筆者らが開発したすべり,かたさ,足元の安定性の測定装置による物理量との対応を検討した結果,既往の測定装置によって得られた物理量と各心理学的尺度は対応しないこと,すなわちルーズサーフェイスの歩きやすさの評価を行うためには新たな測定装置による新たな物理量を設定する必要があることが明らかとなった。そこで前年度に設計,試作したルーズサーフェイスの挙動測定装置を用いて心理学的尺度と対応する物理量の設定を行い,種々検討の結果,2種の異なる測定条件下で得られる物理量L40,L70を単独あるいは組み合わせることによって,各心理学的尺度との対応を得ることができた。すなわち,ルーズサーフェイスの挙動測定装置を用いて,ルーズサーフェイスのすべり,かたさ,足元の安定性および歩きやすさを評価できることを示した。また,ルーズサーフェイスが歩行者に与える心理,生理的効果について検討を行った。代表的な5種のルーズサーフェイスと1種のフィクストサーフェイスを用いて,歩きやすさ,疲労しやすさ,体力維持効果に関する心理学的尺度を官能検査手法を用いて構成し,各尺度間の相関が高いことを示した。さらに,ルーズサーフェイスを歩行中のバイオメカニクス的・生理学的パラメータとして床反力,筋電図,心拍数を記録し,心理学的尺度との対応を検討した結果,歩きづらいルーズサーフェイスと歩きやすいサーフェイスでは,各パラメータに差かみられた。以上より,ルーズサーフェイスは歩きづらく,疲労しやすいと評価される一方,体力維持効果を期待できることを示した。
ノックアウトマウスを用いた胎生期部位特異的発現新規遺伝子の機能解析

1)Hag2ホモマウスを用いた表現型の解析Hag2遺伝子は胎生期に中胚葉由来細胞に特異的に発現を認め、それに一致して異常が認められた。特に表現型が明らかであったのは骨形成異常であった。出生前に既に体格は低形成であり、出生後に脊椎低形成、頚椎から胸椎にかけて棘突起の癒合不全、椎体の骨密度低値を認めた。出生後にホモ個体の発生率は低値であったが、その原因については明らかにすることはできなかった。一部のホモ個体で咬合不全があり、そのような個体は全例死亡するが、歯牙形成以前にホモ個体の脱落がありそれ以外にも死因が存在すると思われる。胎生期に心臓、心筋層、弁、大血管でHag2の発現を認めたが少なくとも明らかな大血管異常や、生存ホモ成獣個体の心機能解析上は異常を認めなかった。以上の結果について、第30回日本分子生物学会年会(2007年12月)にて口頭発表にて報告した。2)Hag2遺伝子のmicroRNAによる機能発現の可能性データベース上においてHag2は少なくとも3つのmicrbRNA(miR-199a,miR-199a^*,miR-214)をコードしていることが明らかになった。胎生11.5日齢のHag2ホモ個体において、これら3つのmicroRNAの発現は低下ないし消失していることをノーザンブロット法にて明らかにし、Hag2遺伝子により発現制御を受けている可能性が示唆された。また、Hag2遺伝子がアンチセンスRNAとしてセンス鎖のDynamin3遺伝子の発現抑制を介して機能する可能性が否定できない。そのため、胎生期のHag2遺伝子の強発現を認める部位におけるDynamin3遺伝子のmRNAおよび蛋白発現について解析を行ったが、なんら影響を与えないことを明らかにした。以上の結果から、Hag2遺伝子は3つのmicroRNAに対するprecursor RNAである可能性が示唆された。1)Hag2遺伝子の胎生期の発現様式われわれは以前に、Hag2遺伝子の内因性の発現をwhole embryoについてin situ hybridization法を用いて検討を行い、胎生期に鰓弓、顎、肢芽、体節に発現することを確認している(未発表)。この遺伝子の発現および機能解析を目的として、われわれはHag2欠損部位にβ-galactosidase遺伝子をノックインさせたマウスの作製に着手し成功した。このHag2遺伝子欠損ヘテロマウスを用いてβ-gal染色を行うことにより、Hag2遺伝子の胎生期の発現様式について詳細に明らかにすることができた。まず、whole embryoについでは、E9.5からβ-gal染色陽性細胞が認められ、その発現部位はほぼin situ hybridization法で認められた発現部位と一致していた。切片にて詳細に検討を行った結果、全身のほぼあらゆる間葉系細胞で発現を認め、逆に内胚葉あるいは外胚葉由来の細胞群では発現がほぼ完全に認められなかった。2)Hag2ホモマウスにおける表現型の解析ヘテロマウス同士の交配を行ったところ、メンデルの法則に従えば4分の1の確率でホモマウスが得られるはずであったが、交配を重ねたところホモマウスの発生率は予想を下回っていた。また、ホモマウスは明らかに体格が小さく、体重は野生型の6割程度であった。胎生期の胎児の遺伝子型を確認してみると、出生直前までメンデルの法則は保たれており、出生後に死亡するマウスが存在することが明らかになった。今後、表現型の詳細な解析およびその機序について検討していく予定である。データベース上においてHag2は少なくとも3つのmicrbRNA(miR-199a,miR-199a^*,miR-214)をコードしていることが明らかになった。
原子核乾板デジタルアーカイブス計画ーRUNJOB公開とDONUTへの挑戦―

過去・現在・未来の気球実験や加速器実験の原子核乾板を、最新の自動飛跡読取装置により読み取り、記録されている全飛跡・全反応をデジタルデータ化し、広く公開・研究に提供する原子核乾板デジタルアーカイブス計画を進める。我々が開発してきた原子核乾板自動飛跡読取装置の読み取り速度は、1m2/時(年間で約2000m2)に達している。これを用いて、世界中に保存されている原子核乾板をすべて読み取り、デジタルアーカイブス化するための基礎研究を進める。本研究計画では、RUNJOB実験データの共有・公開を行い、タウニュートリノ検出実験DONUTのデジタルデータ化に挑戦する。
微分多様体上の解析とその周辺の研究

研究代表者の尾方は、n次元複素射影空間内の平行な平均曲率ベクトルを持つ曲面の分類を目指し、リーマン距離と複素構造により定義されるケーラー関数を用いてその特徴付けを研究中である。今年は特に,n=2の場合を調べ、埋入が複素的でも全実的でもないときは、曲面は極小か、または平坦であるという結果を得た。分担者の森は、正則写像の微小変形によるdefectの消滅に関する研究を行った。すなわち、任意に与えられた超越的正則写像f:C→P^mに対し、多項式を成分に持つ一次変換により全ての超平面に対するfのdefectが消滅するようにできるかという問題を研究中である。分担者の水原は、n次元ユークリッド空間で定義される関数空間として、モリ-空間をとりあげ一般の増大関数を持つ変形を考えた。その関数空間上で、ハ-デイ-・リトルウッドの最大関数の有界性、カルデロン・ジグモンド型の特異積分作用素との交換子の有界性を研究した。また、カンパナト空間との同値性をも示した。分担者の平吹は、位相群の双対性について研究中である。位相群の表現の集合に種々の位相を入れ、更にこの集合の表現全体に同様に種々の位相を入れて位相群とした場合の双対性について検討を行った。分担者の高橋は、微分方程式を代数的に解くことを目指して研究している。分担者の関川は、擬等角写像の研究を行い、高次元メビウス変換のクリフォード行列による表現を用いて、複素平面のメビウス変換に関する結果の一般化を行った。
熱プラズマによるアンモニアラジカル生成と排ガス中の窒素酸化物除去

本研究では、熱プラズマ発生装置として小型アーク放電発生装置を使用してArプラズマを発生させ、従来の脱硝率の低かった低エネルギー部分においてNH_3を供給Arガスに混合することで、NH_2、NH等のラジカルを生成し、模擬排ガスと混合した場合のガス中のNOx除去特性について検討した結果、以下の結論を得た。(1)模擬排ガスに(N_2+NO)を用いた場合、(NH_3+H_2O)の混入により従来のArプラズマのみの脱硝率に比べ脱硝率は上昇する。またモル比(NH_3/NO)が1に近いほど効率的に脱硝する。その際、未反応のリ-クNH_3が排出された。(2)負電極のタングステン棒を長くしてプラズマト-チ内のNH_3の高温滞留時間を延長した結果、さらに脱硝が促進された。(3)模擬排ガスに(N_2+NO+CO_2+O_2)を用いた場合、(N_2+NO)ガスの結果と逆転傾向を示し、NOx、COが生成されるので(NH_3+H_2O)を混合してもしなくてもNOxは減少せず、逆に増加傾向を示した。なお、以上の実験においてNH_3混入の影響によるN_2Oの生成はほとんど見られなかった。これらの模擬排ガスの脱硝実験から、希薄燃焼方式以外の通常のガソリンエンジンの酸素の含まれない排ガスの脱硝には可能である。ただし、排ガス中に含まれるCO_2より若干COが生成される。排ガスに酸素が含まれるディーゼル機関の場合に本方式を適用するのは現在のところ困難である。
電気分解法を用いた医療廃液処理技術の開発と評価

電気分解の原理を応用した医療廃液の不活化技術を確立するため,対象薬剤として抗菌薬,抗ウイルス薬を選択し,その不活化能について評価した。その結果,ほぼすべての系統の抗菌薬,抗インフルエンザウイルス薬オセルタミビル(タミフルR)を電解によって不活化できることを明らかにした。さらに抗癌剤含有モデル尿を用い,電解によって抗癌剤を不活化できる条件を明らかにし,本法が人体由来排泄物に含まれる医薬品の不活化に適応できる可能性について検討した。電気分解の原理を応用した医療廃液の不活化技術を確立するため,今年度は以下の点について検討し,成果を得た。(1.抗菌薬含有医療廃液の不活化について)ベンチトップレベルの小規模実験において,各系に含まれる代表的な抗菌薬単剤およびその混合物に対して電解による処理を行った結果,すべての試料において不活化効果が見られた。さらに代表的薬剤について分解メカニズムを明らかにした。この結果より抗菌薬含有医療廃液を電解により不活化できる可能性が示された。本成果は学会で発表するとともに原著論文にまとめ現在投稿準備中である。(2.尿中抗癌剤の不活化について)尿に含まれる抗癌剤を電解処理で不活化できるか確認するため,健常人尿サンプルにメソトレキセート(MTX)を溶解させたサンプルを用いて評価した。その結果,尿に含まれる夾雑物によってMTXの分解が阻害されることが明らかになったが,その阻害効果はサンプルを希釈することで容易に阻却できることが明らかとなり,電解処理は尿中抗癌剤の不活化に応用できる可能性が示された。本成果は原著論文にまとめ,現在投稿中である。(3.抗インフルエンザウイルス薬の不活化について)抗インフルエンザウイルス薬であるオセルタミビル(タミフル)について電解処理によって不活化できるか確認するため,HPLCによる解析,ウイルスノイラミニダーゼ活性阻害効果の不活化等を指標として評価した。その結果,オセルタミビルリン酸塩およびその活性代謝物の両者において不活化効果が見られた。この結果は現在論文発表として準備中である。☆11.欄以外の成果:ヨーロッパ特許出願維持中1件★連携研究者:大阪医科大学・医学部・助教:呉紅電気分解の原理を応用した医療廃液の不活化技術を確立するため,今年度は以下の点について検討し,成果を得た。(1.抗菌薬含有医療廃液の不活化について)、ベンチトップレベルの小規模実験において,各系に含まれる代表的な抗菌薬単剤およびその混合物に対して電解による処理を行った結果,すべての試料において不活化効果が見られた。本成果は論文原稿としてまとめ,投稿した。しかしリジェクトされたため,査読者のコメントを検討して追加実験をすすめ,再投稿の準備中である。その結果,尿に含まれる爽雑物によってMTXの分解が阻害されることが明らかになったが,その阻害効果はサンプルを希釈することで容易に阻却できることが明らかとなり,電解処理を尿中抗癌剤の不活化に応用できる可能性が示された。本成果は原著論文にまとめ,発表した。この結果は現在論文発表を準備中である。☆11.欄以外の成果:ヨーロッパ特許出願維持中1件★連携研究者:大阪医科大学・医学部・助教:呉紅電気分解の原理を応用した医療廃液の不活化技術を確立するため,最終年度である今年度は以下の点について検討し,成果を得た。(1.抗菌薬含有医療廃液の不活化について)ベンチトップスケール実験において,各系に含まれる代表的な抗菌薬単剤およびその混合物に対して電解による処理を行った結果,すべての試料において抗菌活性の不活化効果が見られた。さらに代表的な薬剤について分解過程を明らかにした。この結果より抗菌薬含有医療廃液を電解で不活化できる可能性が示された。本成果は原著論文としてまとめ,発表した。(2.抗インフルエンザ薬の不活化について)抗インフルエンザ薬であるオセルタミビル(タミフル)について,電解によって不活化できるか確認するため,HPLC(高速液体クロマトグラム)による解析,ウイルスノイラミニダーゼ阻害活性の不活化等を指標として評価した。