hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
真空中に生成した液滴の熱力学過程の計測と生体分子解析への展開

前年度に見出した凍結時に水液滴が破砕される現象について、その再現性を確認し、機構解明に取り組んだ。この破砕現象は、水液滴の凍結が内部よりも表面から進むことを示唆する結果であり、内部凍結時の体積膨張で引き起こされたと考えられる。そこで、蒸発冷却モデルによる数値シミュレーションと実験結果から、この仮説の検証を行った。まず、水液滴は233236 Kの温度範囲で凍結したと推定された。この温度領域では、均質凍結核が生じた後に液滴全体の凍結が進行すると考えられており、また、凍結核生成速度は1 Kの温度低下でおよそ30倍増加することが知られている。液滴内部の熱伝導を考慮したシミュレーションで、凍結時に、中心部よりも表面の温度が2 Kほど低いことが分かった。さらに、液滴内のどの部分で凍結核が生成する確率が高いかを計算した結果、液滴半径の1/10までの深さの表面近傍で凍結核が生じる確率が9割以上と見積もられた。以上の解析から、真空にさらされた液滴表面からの水分子の蒸発で、表面近傍の冷却が内部よりも急速に進む結果、均質凍結核の生成確率が高まった液滴表面が優先して凍結すること、その後に凍結する内部の体積膨張で液滴が破砕に至ることを結論した。真空中の液滴を生体関連分子の解析に適用することを応用展開の一つに位置づけており、純水ばかりでなく生理条件下の水溶液も重要な研究対象である。そこで、無機塩の水溶液について液滴実験を試みた。その結果、無機塩の添加により水液滴の蒸発速度が低下することを見出した。すなわち、生理条件の溶液は純水よりも長く真空中で液相状態を保持するものと予想した。以上のように、研究期間を通じて、蒸気圧の低いエチレングリコールでは1分以上、蒸気圧の高い水においても10 ms程度の間、液体を真空中で扱えることを明らかにし、真空中での液体利用を推進する基礎となる成果を上げた。真空中に直径60ミクロン程度の液滴を生成して保持する技術を開発し、水およびエチレングリコールを試料として研究を行った。液体は真空中で急速に蒸発するため、すぐに温度が低下して凍結すると予想される。水液滴では、凍結までの約10ミリ秒間を観察し、過冷却状態の水の凍結核生成速度の温度変化を明らかにした。これに対して、生理環境のような無機塩水溶液では、純水よりも蒸発が遅いことを見出した。一方、蒸気圧の低いエチレングリコールでは、蒸発冷却と輻射加熱が競合し、数十秒もの長時間にわたって液相を保つことを見出した。これら当初予期しなかった現象の発見を含め、真空中での液体利用に向けた価値ある成果を上げた。これまでに見出した真空中の液滴の一連の熱力学過程について、液滴の温度の評価が課題として残されている。当初から計画しているラマン散乱による温度測定の準備を既に開始しており、今後、スペクトルの測定を本格的に行ってゆく。さらにエチレングリコールよりも蒸気圧の高い液体も試料とし、最終的に水液滴の実験にも挑戦する。真空中の水液滴について、真空に暴露された表面が急冷されるため、液滴内部よりも表面が先に凍結したと考えられる現象が見出された。従来の研究では指摘されてこなかったこの現象を解明するために実験と理論解析をさらに進め、その確証を得た上で成果を取りまとめる。物理化学予定よりも安価に購入できた物品があり、若干の剰余金が発生した。真空中に生成した液滴の研究について、エチレングリコール液滴および水液滴を試料として、ほぼ計画通りに実験を進めてきた。
中小・零細規模企業のTQM導入・展開に関する実践的研究

この研究は、中小・零細規模企業のTQM (TOTAL QUALITY MANAGEMENT:総合「質」経営)について導入・展開の実態を把握し、TQM導入・展開の阻害要因を究明し、TQM指導実践上の困難を克服することを目的として行われた。沖縄県内企業のTQM実態について企業訪問による調査を行うことにより、その導入推進の難しさの要因を究明、分析を行った。さらに沖縄県外他府県のTQM調査、海外の企業のTQM調査を行い、教育機関と行政部門のTQM調査を行った。そうした企業訪問をする中で、中小零細企業においては、TQM活動の教育に関する初期投資が大きい点、仕事に成果が出るまでにある程度時間がかかる点などの影響が、強く出ること、またTQM推進事務局へ人が割けないことも、本格的に進める上では大きく影響することなどが推察された。そこでまず沖縄県内企業あるいは県外企業における成功事例、失敗事例から得られた中小・零細規模企業のTQM導入・展開に関する困難な点を組み入れて「導入の手順」としてまとめた。さらに活動の成果を計るための会計的な方法の検討なども行ったが、TQM活動導入期においてポイントとなると思われた改善活動に重点をおいて理論的な検討を行った。まず企業文化としてのTQM活動に対して1つの仮説的なモデルを提案し、検討を加えた。また社会学習動学モデルを適用して、TQMの改善活動に関する導入過程を記述するためのモデルの提案を行った。まだ実際のデータによる検証など必要であるが、より客観的評価を行うことができると考えている。本年度は、「沖縄県内企業のTQM実態について企業訪問による面接調査を行い、導入・展開の現状とその推進の難しさの要因を究明、分析する」ことをめざし、まずTQM導入・展開の現状とその推進について、従来のやりかたについての整理を行った。ひとつは実際にTQM展開が成功した企業の調査を行い、TQMが成功している面とその要因について聞いた。更に、TQMを実施している企業で現実の障害、問題についてトップマネジメントのリーダーシップ、役員層のコミットメント、管理職の課題・問題解決能力の観点から調査した。これについては沖縄石油精製株式会社、金秀アルミ工業株式会社でのTQM推進過程についてのデータ収集を始めている。もう一つは、TQM推進を経営学的見地から整理することを行った。具体的にはシャインの『組織文化とリーダーシップ』に述べられている見解をもとに、これとの比較研究を行うことで、TQM導入過程についてある程度の組織文化論としての位置づけが行えると考えられた。今回は文化の出現過程についての検討を行った。その結果、ある程度の対応関係を考えることができ、導入推進方法について、ある程度の指針が得られると考えられる。これらの結果をもとにさらに県外のTQM展開が成功した企業の調査を行い、また現在のTQM実施上の障害、問題を聞き取り調査した。訪問した企業はデ賞受賞しているコニカ社とジーシー社である。その結果、導入方法について従来の県内企業との違いなども散見され、今後の県内他企業にTQMを導入する際の方法に改善を加える可能性を得ることができた。これらの調査結果をさらに詳しく検討する計画である。沖縄県内企業のTQM導入が比較的うまくいった企業と、うまくいかなかった企業についての聞き取り調査などをもとに、TQM導入について検討を行なった。TQM導入について経営トップの先見性や経営環境に対する認識が重要である。経営管理者としてのマネジメントすることの責任感に大きな違いがある。TQM導入で躓く企業や推進が捗らない企業はトップに問題がある。また、TQM推進担当者の能力、忍耐力、人間性(人柄)にTQM導入の成否は大きく依存する。企業業績や成果の新たな評価方法として会計学的な面からの可能性を調査し、キャシュフロー計算書、利速会計などについて考察を深め、その成果を発表した。(志村・石川(2001)「複式簿記システムについて」

『琉球大学経済研究』第62号、P.21-32)さらにTQM活動をしてゆく上での阻害要因を考えるうえで、組織学習的観点を取り入れるべく、組織学習の研究者を招聘し、経営組織論の発展について研究状況を調査した。また、アメリカのMB賞に対応して作成された日本経営品質賞に関連して、最近の状況を調査するため経営品質学会の初代会長に就任された土屋守章東京経済大学教授(東京大学名誉教授)を招聘し、日本経営品質賞の現状についての調査を行ない、デミング賞との違いを検討した。今年度は次のような成果を得ることができた。まず米国に関するTQM調査を行い、TQMと事業経営について比較を行った。米国のTQMは国家品質賞(Malcolm Baldrige National Quality Award)と州知事品質賞(Governor's Award)とで知られるように国と州挙げて経営の質向上に取り組んでいる。民間企業だけでなく、公的部門、特に、教育機関や行政機関が民間企業の経営管理の理念と手法を導入し、国家品質賞や知事賞に挑戦し、現実にそれを獲得していることは刮目すべきことである。今回の訪問調査は、高等教育機関と市行政機関を対象にした。米国のTQMは経営トップのCSに対する経営理念の確立、差別的戦略的計画の立案、リーダーシップ、ES、成果等に重点が置かれている。日本のTQMとの違いは、統計的手法にそれほど拘っていないことである。またTQMの改善活動に関わる阻害要因、促進要因を考え、これをモデルにより表わし、組織動態についての理論的検討を行った。ここで取り上げたのは構造変動解析を行うための方法として提案された社会学習動学(Social Learning Dynamics)モデルである。TQM活動が組織に行き渡った状態を1とし、導入前の状態を0として、0から1への変化を扱う力学系のモデルとして定式化する。そしてどのような場合に1が不安定解になり、どのようなパラメータを与えることにより安定化できるかについて検討を行った。今年も昨年に引き続き、米国に関するTQM調査を行いTQMと事業経営について比較を行った。またTQMの改善活動に関して社会学習動学(Social Learning Dynamics)モデルを活用して組織動態についての理論的検討を行ったものをまとめ、春季経営情報学会において「TQMにおける改善活動導入過程の社会学習動学モデルについて」として発表を行った。改善活動が組織に行き渡った状態を1とし、導入前の状態を0として、0から1への変化を扱う力学系のモデルとして定式化し検討を行ったものである。さらにTQM活動を組織文化論の観点から考察を行ったものを「TQM活動と組織文化についての予備的考察」としてまとめた。解析の対象としたのは、TQM活動導入期において、TQM専門家による指導のもとに行われるケースであり、その中でも特に改善活動を中心に考えた。そして管理職による改善活動経過報告とそれに対する経営者、管理者との討論、及びTQM専門家による講評などを行う場を通して、各社にあった改善活動、TQM活動を構築してゆく過程を解析の対象とするものである。そして、この場を通して、TQM文化と呼ぶようなものが出現すると仮定し、その過程を記述することを試みた。
術後変化に対応し得る人工耳小骨の開発に関する研究

以前より鼓室形成術に用いられる再建材料には硬い材料が適しているとされてきたが、硬性材料では術後に鼓膜浅在化や陥凹が生じると鼓膜から内耳までの距離が変化し、聴力低下を生じる。本研究では柔らかいシリコンスポンジを用いて伝音効率を検討、鼓膜から内耳まで距離が変化しても聴力低下が少ないことがわかった。術後変化に対応しうる新たな人工耳小骨を開発するためには、今後、更に詳細な条件の検討が必要と考えらてた。当該研究ではシリコンスポンジを用いて検討を行った。すべての測定で外耳道に80dBの音響負荷を行い、下記の手順でレーザードップラー振動測定装置を用いてアブミ骨の振動を測定した。1正常の耳小骨連鎖の状態で音響負荷時のアブミ骨振動を測定。2キヌタ骨を除去後、除去したキヌタ骨で再建し測定。3厚さ0.15mmのスライドガラスをツチ骨とキヌタ骨の間に1枚から3枚挿入し、各々の条件で振動を測定。4厚さ0.6、1、2mmのシリコンスポンジをキヌタ骨除去部位に挿入し各々の条件で測定を行った。5シリコンスポンジ(厚さは0.6mmと1mmを使用)とキヌタ骨の間に厚さ0.15mmのスライドガラスを1枚から3枚挿入し各々の条件で測定。検討方法は1で測定した正常耳小骨の振動をベースとした利得を比較した。キヌタ骨を使った再建では、利得は各周波数で約ー1dB程度であったが、スライドガラスを1枚挿入すると各周波数で約8dB程度、スライドガラス2枚挿入すると約10dB、スライドガラス3枚挿入すると約15dB低下していた。一方シリコンスポンジを用いた再建ではその厚さに関係なく2kHz以上の高音域でアブミ骨振動は低下し、800Hz以下の低音域ではその厚さが増すにつれアブミ骨振動は低下した。低音域で最もアブミ骨が振動したのは0.6mmの厚さのシリコンスポンジであった。続いて鼓膜陥凹を想定し、再建材料の厚さ0.6mmのシリコンスポンジで再建した場合、スライドガラスを3枚挿入しても低音では最大で11.7dBしか低下しなかった。これまで伝音再建術には硬性材料が用いられてきたが、当該研究でも軟性材料が使用できる可能性が確認された。今後、軟性材料を伝音再建術に用いるためには細かな条件設定を決定する必要があり、術後変化に対応し得る人工耳小骨を開発するためにヒト側頭骨を用いたさらなる検討が望まれる。当該研究では網膜剥離の治療で使用されるlabtician ophthalmics社製のシリコンスポンジを用いて行った。まず、Co2レーザーを用いてキヌタ骨の長脚を1mm除去後、厚さ0.6、1、2mmのシリコンスポンジを除去部位に挿入しアブミ骨底板の測定を行った。シリコンスポンジは厚さに関係なく2kHz以上の高音域でアブミ骨底板の振動は低下した。一方、800Hz以下の低音域ではシリコンスポンジの厚さが増すにつれアブミ骨底板の振動が低下した。低音域で最もアブミ骨底板が振動したのは0.6mmの厚さのシリコンスポンジであった。続いて鼓膜陥凹を想定し、再建材料のシリコンスポンジ(厚さは0.6mmと1mmを使用)とキヌタ骨の間に厚さ0.15mmのスライドガラスを1枚から3枚挿入し、それぞれのアブミ骨底板の振動を測定した。厚さ0.6mmの場合、スライドガラスを1枚挿入した際はアブミ骨底板の振動は増加したが、2枚、3枚と挿入すると底板の振動は低下した。厚さ1mmの場合、スライドガラスなしで低音域でのアブミ骨底板の振動は低下したが、スライドガラスを1から2枚挿入した際はアブミ骨底板の振動は減少しなかった。しかし、3枚目を挿入した際に底板の振動は低下した。当該研究の目的は現在臨床で使用可能で、耐久性、組織適合性に優れたシリコンスポンジなどの軟性材料の伝音特性を検討し、伝音再建にとって最適でなおかつ術後変化に対応し得る人工耳小骨の開発を目指すことにある。平成24年度はシリコンスポンジの伝音効率を解析し、鼓膜陥凹時にそれぞれの伝音効率がどのように変化するかに関して検討することができた。今後、引き続きゴアテックスなどの伝音効率を検討したり、それぞれの硬さと伝音効率の変化について検討を行う予定である。引き続き本研究を遂行し、検討を行う。1)ゴアッテクスの伝音効率を解析する。モルモットの中耳を用い、下記の条件でのアブミ骨底板の振動をレーザードップラー振動測定装置にて測定する。1対象として正常な耳小骨連鎖のアブミ骨底板の測定を行う2Co2レーザーを用いてキヌタ骨の長脚を1mm除去後、厚さ1、2、3mmのゴアッテクスを除去部位に挿入しアブミ骨底板の測定行う

3鼓膜陥凹を想定し、再建材料のゴアテックスとキヌタ骨の間に厚さ0.15mmのスライドガラスを1枚から3枚挿入する。その後、それぞれのアブミ骨底板の振動を測定する。2)硬度計を用いて、シリコンスポンジとゴアッテクスの硬さを測定し、再建材料と伝音効率についての検討も行う。昨年に引き続き、主にモルモットや再建材料の購入費、飼育代、硬度計の購入費に使用する。また、成果発表のための出張費にあてる予定である。
地方財政における自律的な持続可能性の創出を探究する比較社会学研究

2018年3月には、過年度分も含めた研究成果を集約したものとして、『エネルギーと地方財政の社会学ー旧産炭地と原子力関連自治体の分析』(春風社)を刊行した。これらの成果により、原子力関連施設立地自治体の財政を中心とした依存の状況や、高レベル放射性廃棄物の最終処分場の立地において財政による恩恵の享受という原子力発電所の立地に用いられた誘因が機能していないことの原因、地方財政制度が周辺地域に位置する自治体への様々な負担や負の遺産を転嫁していくための媒介して機能していることなどを明らかにすることができた。青森県における調査を実施し、文献資料などと合わせ、むつ市・大間町・六ヶ所村・東通村の財政データを昭和40年代より収集した。これらの自治体は、いずれも、原子力関連施設を抱えている。本研究の研究目的および研究実施計画では、原子力も含めたエネルギー政策に関連の深い自治体において、原発等の施設を受け入れるなどして特定のエネルギー産業への依存を深めたことが、当該自治体の財政の持続可能性に与える影響について分析することを主要課題の1つとして位置づけている。今回収集したデータは、その分析のための資料となる。合わせて、2014年度中は、日英両国における高レベル放射性廃棄物処理施設の建設に関するデータを、文献情報を中心に収集した。両国とも、使用済み核燃料ないしはガラス固化体という高レベル放射性廃棄物をすでに抱えており、なんらかの施設の建設は不可欠である。にもかかわらず、他の多くの国々と同様に、立地地点探しが難航しており、2014年時点では、具体的な目途が立っていない。この立地地点探しにおいては、原発と同様、地域経済や地元自治体の財政に対して巨額の利益を還元する手法がとられている。日本と英国では地方財政制度が異なっており、自治体財政への影響が大きい日本と、そうした効果が限定的な英国という相違がある。こうした制度上の相違をふまえた比較も、本研究計画における課題の1つであることから、調査にあたっては、これまでの研究の蓄積も活用しながら、地方財政制度に関する情報も収集した。平成27年度は、7月に青森県、8月に英国での調査を実施した。研究成果については、1本の論文を公表し、2本の国際学会での報告を行った。青森での調査は、高レベル放射性廃棄物の1つである使用済み核燃料の中間貯蔵施設を建設しているむつ市において、施設の設置事業者や市役所へのインタビューを行うことで実施した。同施設が建設された経緯と、施設の現状、および施設誘致がむつ市財政や地域社会に対して与える影響について調査した。英国での調査は、英国での原子力発電、電力市場改革、地方財政制度について、オックスフォード大学図書館での資料収集を行った。とくに原子力発電と電力市場改革については最近の動きが活発であるため、データベースを活用して最新の情報を収集した。いずれの調査地についても、研究実施計画に盛り込まれており、持続可能な地方財政の姿を探るという本研究の目的の達成に不可欠なものである。原子力関連施設立地自治体の財政データの収集および、各地での社会調査の実施は概ね円滑に進行している。論文・学会発表による研究成果の公表も、計画中のものも含めて、概ね順調である。研究成果の報告として、「Ecological Modernization/Treadmill of Productionと環境制御システム論の比較:環境制御システム論の再検討2」(第89回日本社会学会大会、2016年10月8日、九州大学)を行った。本報告は、国内における環境制御システム論と海外におけるEcological Modernization(エコロジー的近代化論)およびTreadmill of Production(生産の踏み車論)という環境社会学研究の代表的な理論枠組みの比較を行ったものである。これらの理論のあいだには、行政・市場・社会運動のいずれの機能を重視するのかなどの点で差がみられた。この点を検討するための具体的事例として、英国における原子力発電の事例を用いており、本研究における海外調査の成果を取り入れている。また、8月に英国での調査を行い、オックスフォード大学の図書館等を使用してデータを収集したほか、オックスフォード大学の関係者で再生可能エネルギーをはじめとするエネルギー分野の事業に携わっている人物と面会するなどした。国内では、2月下旬から3月上旬にかけては福岡県の田川地域での調査を実施した。旧産炭地であり、かつ、旧制度のもとでの財政再建団体を経験している旧赤池町、旧金田町、旧方城町の合併によって2006年に誕生した福智町や、当該地域の中心地である田川市において、行政機関の担当者や商工業関係者へのインタビュー調査を行った。上記の作業に合わせて、これまでの研究成果を集約した研究書を刊行するための原稿の執筆を行った。出版社からの内諾もえており、2017年度末に刊行の予定である。2017年度においても執筆作業を進めている。これまでの研究の成果を集約した研究書の刊行に向けた執筆を行っている。いくつかの補足調査が必要であるが、研究書の骨格となるデータの収集はほぼ終えている。出版は、本研究計画の最終年度である2017年度末を予定している。刊行に際しては、出版社の内諾をえており、学内資金による刊行助成を得ることも計画している。単著『エネルギーと地方財政の社会学ー旧産炭地と原子力関連自治体の分析』を2018年3月に春風社より刊行した。受給中の科学研究費に加え、過年度に科研費による助成を受けて実施した研究の成果を集約したものである。

財政破綻やその危機に苦しむ旧産炭地や、原子力関連施設に財政や経済の面で深く依存している自治体の状況を対象に、財政社会学の視点から分析した。その結果、自治体の財政は国レベルや国際社会レベルの様々な動向の影響を受けやすく、その中で生じる様々な負担を転嫁されやすいことや、原子力関連自治体の財政が不安定であり、依存度を高めていかざるをえない構造にあることが示された。2017年7月には、「市場にアプローチする社会運動ー市民団体による再生可能エネルギー事業を事例に」『関東学院大学人文学人文学会紀要』第136号:33-55を執筆した。原子力への依存度を深める地域との比較を行うために、再生可能エネルギー事業の展開により地域社会の振興を目指している団体の取り組みについて分析した。2017年10月21日には、台湾で開催された第6回東アジア環境社会学シンポジウム(the 6th International Symposium on Environmental Sciology in East Asia, ISESEA-6)において、Nuclear Wasteas Burdensome Legacy in Japanを報告した。本報告では、財政措置を誘因とする原子力関連施設の立地を進めてきた結果として、電力を享受する都市部、原子力発電所の立地自治体、核燃サイクルの立地自治体、そして高レベル放射性廃棄物の処分地とのあいだで階層が形成されていることを指摘した。その中でも高レベル放射性廃棄物の処分地は最下層に位置づけられるため、立地がさらに困難なものとなっていることを、合わせて指摘した。これまでの研究の成果を集約した『エネルギーと地方財政の社会学ー旧産炭地と原子力関連自治体の分析』を刊行することができた。未使用の研究費は、過年度において、機会の得られなかった国際社会学会(International Sociological Association)での発表(2018年7月)のために使用する予定である。2018年3月には、過年度分も含めた研究成果を集約したものとして、『エネルギーと地方財政の社会学ー旧産炭地と原子力関連自治体の分析』(春風社)を刊行した。これらの成果により、原子力関連施設立地自治体の財政を中心とした依存の状況や、高レベル放射性廃棄物の最終処分場の立地において財政による恩恵の享受という原子力発電所の立地に用いられた誘因が機能していないことの原因、地方財政制度が周辺地域に位置する自治体への様々な負担や負の遺産を転嫁していくための媒介して機能していることなどを明らかにすることができた。2013年度において、英国での在外研究を行ったため、英国滞在が決定する前に実施予定となっていた研究計画の一部を2014年度に繰り越して実施している。本研究計画は2014年度の開始であり、研究実施者の英国滞在期間とは重複していないが、繰り越された研究の遂行を優先したため、本研究計画の遂行にやや遅れが生じている。繰り越された研究は2014年度をもって終了している。2015年度以降は、研究を円滑に進め、当初の計画に基づいた研究が実施できる見込みである。データの収集と分析をさらに押し進める。
ヘテロ構造有機単分子膜の超低抵抗現象の解明

超低抵抗現象の発現と検証を目的にヘテロ構造LB膜の作製と電気的特性に関する研究を行った。日野らの報告したアラキジン酸Cd(AA)/C_<15>TCNQ(TCNQ)ヘテロLB膜における超低抵抗現象は確認できなかった。当該現象の発現にはZ型TCNQ有極性LB膜の有する自発電界とそれに伴うAA/TCNQヘテロ界面における電子雲の生成が重要な役割を果たしていると言われている。また、本研究では、TCNQの一部が下層液中のCd^<2+>とCd-TCNQ錯体を形成すること、その錯体が電界によって電荷移動錯体に変化し導電性を帯びることを見出した。自発電界を有する有極性Z型TCNQ LB膜と無極性AA LB膜のヘテロ界面にCd-TCNQ電荷移動錯体による2次元導電層が形成されたと想定した。報告されている超低抵抗現象は、ギンツブルグの提唱した高温超伝導モデルの基礎とする誘電体/2次元導電体/誘電体ヘテロ構造のためと考えることもできる。本研究では、このヘテロ構造を実現するために高導電率、有極性そして無極性の薄膜をLB法により作製しその評価を行った。このうち無極性膜に関してはY型アラキジン酸Cd LB膜が十分な膜質を有している。導電性LB膜に関しては、BEDT-TTF(BO)とTCNQの電荷移動錯体を使うことにより十分な導電率(1S/cm程度)を有するBO-C_<15>TCNQ LB膜を作製することに成功した。有極性LB膜に関しては、不安定なZ型C_<15>TCNQ LB膜に代わって、典型的なLB分子であるアラキジン酸CdとステアリルアミンのY型交互積層ヘテロ膜を作製し、十分な膜質と自発電位(7層膜で約1.8V)を有することを見出している。これら一連のLB膜によって構成される無極性LB膜/導電性LB膜/有極性LB膜ヘテロ積層LB膜の電気特性は、超低抵抗現象の発現だけでなく、新しい分子デバイスへの応用面からも非常に興味深く、詳細な検討が望まれる。金属を上回る非常に低い電気抵抗を示すという報告(日野他:電気学会論文誌A,110,630(`90))のあるヘテロ構造LB膜における電気伝導現象の解明を目的に調査研究を行った。アラキン酸Cd-C15TCNQヘテロLB膜を作製し、超低抵抗有機導電膜の実現を目指した。累積比、累積層数対静電容量の測定結果からヘテロ膜を構成するこれら2種類の単分子LB膜はそれぞれ1分子層ずつ規則的に積層されていることが明らかとなった。しかしC15TCNQ膜を超低抵抗現象に必要と考えられる完全なZ型膜とする事はできなかった。また、今のところヘテロLB膜の電気抵抗に低下の兆候は見られていない。日野らによれば超低抵抗にはZ型C15TCNQ膜の有する自発分極が重要な役割を果たしており、本研究で作製したC15TCNQ膜の不完全さが低電気抵抗の発現しない原因と考えることもできるが、この点については今のところ明らかでない。

これとは別に、本研究の中でTCNQ膜における電気的スイッチング現象が見出された。この現象は、TCNQ分子が下層液中に含まれていたCdと錯体を形成し、それが電界によって相変化するのが原因と考えられる。超低抵抗現象と併せ有機導電性膜の新しい機能性として注目される。平成7年度は、今年度の研究を継続しC15TCNQ膜の膜質の改善を通じてヘテロLB膜における超低抵抗現象の発現を図るとともにTCNQ以外の有極性有機単分子膜の作製とそれを用いたヘテロLB膜の作製を行う。また、これと併せて新たに見出されたスイッチング現象に関する研究を行う。アラキジン酸Cd-C_<15>TCNQヘテロ構造LB膜における超低抵抗現象の発現と検証を目的に研究を行った。前年度までの研究では、C_<15>TCNQ膜を超低抵抗発現に不可欠とされる完全なZ型膜とする事はできず、ヘテロLB膜の電気抵抗に低下の兆候は見られていなかった。電気伝導を担っているのはTCNQ-Cd電界移動錯体であり、加えて、C_<15>TCNQのZ型有極構造に起因するヘテロ界面のポテンシャル井戸構造が超低抵抗に寄与しているという考えに基づき、Z型C_<15>TCNQ有極性LB膜に変わる安定な有極性LB膜と導電性単分子LB膜を新たに用いて無極性LB膜-導電性単分子LB膜-有極性LB膜というヘテロ構造LB膜の作製し、超低抵抗現象の発現を試みた。無極性膜と導電性単分子LB膜には、それぞれアラキジン酸Cd膜、BO-C_<15>TCNQ膜が十分な膜質と特性を有することを確認した。一方、有極性LB膜としてアラキジン酸Cd(AA)/ステアリルアミン(SA)交互累積LB膜を作製しその膜構造と自発電位を評価した。SA/AA/SA・・・の順に交互累積することにより安定なY型構造を有し、しかも、表面の凹凸が高々1分子長(3nm)で基板に対して膜表面を正とする自発電位を有する有極性膜を得た。ケルビンフォース顕微鏡法により測定した自発電位は、3層膜で約1.7V、7層膜で約1.8Vであったが、電位発生メカニズムに関しては十分な理解が得られていない。これらの要素LB膜を利用して無極性LB膜-導電性単分子LB膜-有極性LB膜をヘテロ積層することによりの有機単分子膜の導電性に関して有用な知見が得られるものと期待される。
トランスジェニックラットを用いた骨の力学的リモデリング応答の解析

力学的環境要因による支配が顕著である骨の適応や疾患などの現象を完全に解明するためには,骨の力学的特性に及ぼす遺伝子情報と力学的環境要因との相互作用に関する研究が重要になるものとが考えられる.そこで本研究では,骨の性状を微視的に評価することの可能な微小硬さ試験ならびに骨の無機成分率計測を、成長ホルモンの分泌を遺伝的に抑制させたトランスジェニックラットの皮質骨に対して実施した.さらに,骨付着部付近の腱組織を摘出し,透過型電子顕微鏡による微細組織の観察を行った.成長の遺伝的抑制によって小型化したトランスジェニックラット(Transgenic群)および通常ラット(Control群)を実験に用いた.これらより大腿骨を摘出した後,長さ5mmの円筒状試料を切り出した.その後,試料断面を研磨し,マイクロビッカース硬さ試験機を用いて微小硬さを計測した.圧子に作用させる荷重を50gfとして硬さを算出した.また,試料の乾燥質量と試料を燃焼(600°C)させた後の骨灰質量の比から,骨の無機成分率を求めた.さらに,骨付着部付近の膝蓋腱から超薄横断切片を作製して,透過型電子顕微鏡によるコラーゲン線維構造の観察を実施した.Transgenic群の微小硬さおよび無機成分率に,Control群との間に有意な相違はみられなかった.従って,Transgenic群では骨形状は小さいが,骨の材料特性には成長ホルモンの抑制による変化がみられないことが示唆された.しかし,透過型電子顕微鏡による腱コラーゲン線維の観察では,Transgenic群の組織に占めるコラーゲン線維の含有割合に減少する傾向がみられた.線維の三次元的構造やクロスリンクなど,今回の横断面微細構造観察では調べることのできない分子レベルでの構造の違いがTransgenic群とControl群との間にあると考えられ,今後これらに関する検討が必要である.生体組織が形作られていくメカニズムを解明することは,生命科学の最前線として社会的な注目度も非常に高いものとなっている.一般的には,生体組織の形成や変化では遺伝的要因だけではなく,力学的な条件を含む環境的要因が関与していることが広く認識されている.しかし,2つの要因のバランスや相互作用は明らかにされていないのが現状である.そこで本研究では,生体内で力学的な機能を有する筋骨格系組織の性状が,どの程度の割合で遺伝的要因もしくは力学的環境要因に支配されるのかを明らかにすることを最終目標として,トランスジェニックラットの皮質骨の圧縮試験を行い,遺伝子改変が骨の生体力学的特性に及ぼす影響について検討した.小型化を呈する表現型を示すトランスジェニックラットを実験動物とした(Transgenic群).このラットでは,成長ホルモン遺伝子の発現を抑制することによって、通常の個体よりも体形を小さくさせることが可能になっている.一方,通常のWisterラットをControl群とした.力学試験には,Transgenic群とControl群のラットより摘出した大腿骨を用いた.これより断面形状が一様である長さ約3mmの円筒試料を,回転鋸刃を用いて切り出した.その後,材料試験機を使用して,円筒試料の骨軸方向に圧縮破壊試験を行った.試料を生理食塩水(37°C)に浸積させた状態で試験を行い,圧縮速度1mm/minで破断まで試料を圧縮した.その結果,Transgenic群とControl群を併せたデータに関して,破断荷重と体重,断面積と体重の間には,有意な正の相関がみられたのに対して,圧縮強度と体重の間には有意な相関はみられなかった.このことから,体重の減少に起因する骨の破断荷重の低下がみられ,この破断荷重の低下は骨の材料特性の変化よりも,骨形状の変化に大きく影響されることが示唆された.力学的環境要因による支配が顕著である骨の適応や疾患などの現象を完全に解明するためには,骨の力学的特性に及ぼす遺伝子情報と力学的環境要因との相互作用に関する研究が重要になるものとが考えられる.そこで本研究では,骨の性状を微視的に評価することの可能な微小硬さ試験ならびに骨の無機成分率計測を、成長ホルモンの分泌を遺伝的に抑制させたトランスジェニックラットの皮質骨に対して実施した.さらに,骨付着部付近の腱組織を摘出し,透過型電子顕微鏡による微細組織の観察を行った.成長の遺伝的抑制によって小型化したトランスジェニックラット(Transgenic群)および通常ラット(Control群)を実験に用いた.これらより大腿骨を摘出した後,長さ5mmの円筒状試料を切り出した.その後,試料断面を研磨し,マイクロビッカース硬さ試験機を用いて微小硬さを計測した.圧子に作用させる荷重を50gfとして硬さを算出した.また,試料の乾燥質量と試料を燃焼(600°C)させた後の骨灰質量の比から,骨の無機成分率を求めた.さらに,骨付着部付近の膝蓋腱から超薄横断切片を作製して,透過型電子顕微鏡によるコラーゲン線維構造の観察を実施した.Transgenic群の微小硬さおよび無機成分率に,Control群との間に有意な相違はみられなかった.従って,Transgenic群では骨形状は小さいが,骨の材料特性には成長ホルモンの抑制による変化がみられないことが示唆された.しかし,透過型電子顕微鏡による腱コラーゲン線維の観察では,Transgenic群の組織に占めるコラーゲン線維の含有割合に減少する傾向がみられた.線維の三次元的構造やクロスリンクなど,今回の横断面微細構造観察では調べることのできない分子レベルでの構造の違いがTransgenic群とControl群との間にあると考えられ,今後これらに関する検討が必要である.
体内エネルギー貯蔵分子の消費選択機構への介入に基づく抗肥満療法の開発

消費される体内エネルギー貯蔵分子のカテゴリー(脂質・タンパク質・糖質)を、個体内外の状況に応じて選択する生理機構、とくに脂質の動員量を規定する機構を解明した。すなわち、肝臓におけるFGF21プロモーターレポーターアデノウイルスシステムを用いて、FGF21遺伝子発現を標的としたスクリーニングにより数種のアミノ酸が鍵シグナルであることを発見した。かかる生理機構を標的としたアミノ酸拮抗物質などによる人為的介入によって、脂質の優先的な消費を介した肥満・生活習慣病の予防・治療効果を、動物モデルにおいて検証した。タンパク質の最大の貯蔵臓器である骨格筋において、生理的タンパク質の異化過程の促進に、副腎皮質ホルモンであるグルココルチコイドとその細胞内受容体グルココルチコイドレセプター(GR)が中心的役割を果たす。骨格筋特異的にGRをノックアウトしたGRmKOマウスにおいて、骨格筋量の増加、血漿中アラニン濃度減少、脂質利用亢進作用のあるヘパトカインfibroblast growth factor-21 (FGF21)の肝臓における産生増加とともに、脂肪組織の著明な縮小が観察された。そこで、上記の各ステップの分子機構の詳細を解明してステップ間相互の関係性を明らかにし、消費される体内エネルギー貯蔵分子のカテゴリー(脂質・タンパク質・糖質)を選択する生理機構、とくに脂質の動員量を規定する機構を究明した。血中アラニン濃度が低いGRmKOマウスにアラニンを補充したところ、個体の脂肪組織、組織重量は増加した。骨格筋、肝臓、白色・褐色脂肪組織において、遺伝子発現プロファイリング解析によって、各組織におけるアラニンの下流シグナルを探索・同定した。すなわち、アラニン単回経口投与によって血中アラニンの増加と血中遊離脂肪酸・ケトン体の減少が観察され、生理的にもアラニンによって脂質利用が抑制されることが示唆された。また、FGF21は脂肪組織における脂肪分解(トリグリセリドの脱エステル化)促進作用が知られているが、血中FGF21濃度は血中アラニン濃度が低いGRmKOマウスで高く、アラニン投与によって野生型と同等に復していた。初年度の研究計画はほぼ予定通り達成した。本年度は、骨格筋から血中へのアラニン放出を制御する分子機構と肝臓における血中アラニン濃度のセンシング機構の解明に向けた研究を加速させる。ただし、肥満病態モデルマウス(レプチン機能欠損ob/obマウス、高脂肪食負荷マウス)を背景としたGRmKOマウス作製は当初計画からやや遅れている。生活習慣病を予防・治療する新たな方法を開発することを目的とした。そのために、体内に貯蔵されている中性脂肪(脂質)・タンパク質・グリコーゲン(糖質)が、エネルギーとして消費される優先順位、あるいは階層性が、遺伝的に固定されているのではなく、動的に制御されていることを明らかにすることを試みた。また、かかる制御の分子機構を解明し、脂質の優先的な消費をもたらす人為的介入の標的分子を同定することをめざした。以上から、消費される貯蔵分子の選択(fuel choice)の操作という、まったく新しい方法論に基づいた抗肥満療法が、その具体的標的システムとともに、開発可能であることが示された。今後、FGF21プロモーター活性制御機構をより分子レベルで明確にし、分子標的を絞り込むとともに、化合物スクリーニンゲ系を立ち上げて創薬・臨床への展開を予定している。骨格筋から血中へのアラニン放出を制御する分子機構と肝臓における血中アラニン濃度のセンシング機構の解明を通じて全身のエネルギー代謝制御機構の解明に向かう。なお、分子レベルの研究成果を個体で検証することが必須であり、肥満病態モデルマウス(レプチン機能欠損ob/obマウス、高脂肪食負荷マウス)を背景としたGRmKOマウス作製を急ぐ。内科学実験計画のおくれ(次年度へのずれ込み)により消耗品費支出が抑えられた。成果発表が次年度に先送りされた。以上から繰越金が生じた。前年度おくれていた実験を加速化させるための消耗品支出と成果発表旅費に充てる。
非線形偏微分方程式の解の滑らかさ

次の2点を目的として研究した。1.具体的な偏微分方程式でのanti-periodic problemについて、その解の滑らかさを調べること2.劣微分作用素で表わされる非線形放物型方程式の解の初期時刻での挙動を、無条件連続性という範ちゅうで調べることこれらについて次の研究実績を得た.1についてanti-periodic problemは、従来多くの研究者によって研究されてきたperiodic problemに比べて、tについてのSupnormの評価を得易いという特徴がある.この特徴を用いて、1996年に共同研究の論文を発表したが、更に今後多くの方程式についてのanti-periodic problemを研究するための下準備を行った.2について実ヒルベルト空間内で定義された劣微分作用素∂qで表わされる非線形放物型方程式の解uのt=Oの近傍での挙動を、無条件連続性という範ちゅうでとらえられるための十分条件として、ポテンシャル中のクラスを求めた.結果は、日本数学会秋期総合分科会などで口頭発表し、現在論文として執筆中である.また上で得られた条件を弱めると解が無条件連続でなくなる例を構成した。この結果も、別の論文として執筆する予定でいる.次の2点を目的として研究した。この結果も、別の論文として執筆する予定でいる.
人工呼吸における医療支援システムの開発

人工呼吸は呼吸停止や重度呼吸疾患に対する一般的な救急措置である。患者の肺の特性は年齢・性別・体質などによって大きく異なり、患者に適した換気条件をセットするためにそれぞれの患者の肺の特性を知る必要があり、その上で、それぞれの特性に応じて人工呼吸器の気圧限界値などの設定を設定しなければならない。本研究では、人工呼吸時に測定される気圧(P)、容量(V)、流量(F)等の測定値に基づき、患者の肺のエラスタンス特性をオンラインで推定し、それに基づいて人工呼吸の気圧上限値を適切に決定できるような人工呼吸の医療支援システムの開発を行い、そのシステムを構成する基本技法となる(A)呼吸モデルの構造決定法;(B)呼吸モデルのパラメータとエラスタンス特性の推定法;(C)呼吸気圧上限値の決定法を開発し、それぞれの理論成果について臨床実験データを用いて検証を行った。次に、各基本技法について簡単に説明する。A.呼吸の数理モデルの構造について肺のエラスタンス特性や気道のレジスタンスを表す表現形式によって、多項式表現モデルとRBFネットワーク表現モデルを提案した。これらの呼吸システムの数理モデルの構築と後記のパラメータ推定法の確立により、体内に特別にセンサーを設置することなく、人工呼吸器からの気圧、流量、気量の測定値より、肺のエラスタンスや気道のレジスタンスの特性を知り、適切に気圧上限値を決定することが可能になった。B.呼吸モデルのパラメータとエラスタンス特性の推定について連続時間モデルの同定に有効と知られている数値積分法を適用して、同定モデルを導出し、提案モデルのパラメータの推定に適したアルゴリズムを開発した。さらに、パラメータの推定結果をエラスタンスの表現式に代入することにより患者の肺のエラスタンス特性が求まる。C.人工呼吸における気圧上限値の決定法について前記推定手法で得られたP-V曲線を回転変換し、最大値を求めた後に、逆変換して呼吸の気圧上限値を求める決定法を提案した。この手法は曲率を直接計算する方法よりも計算が簡単で、しかも観測雑音に強い特徴を持つ。人間の肺の特性は年齢、性別、体質、健康状態などによって千差万別である。人工呼吸においては、各患者の肺に適した換気条件を設定することが望まれるが、そのためには各個人の呼吸システムを同定する技法が不可欠である。本年度の研究は、人間の呼吸システムの非線形ダイナミクスを表す数理モデルを構築し、そのモデルを実時間同定する手法を確立することを目指すものである。本年度は,呼吸モデルの非線形ダイナミクスの表現力を重点課題として、肺容積を入力とするRadial Basis Function(RBF)ネットワークで表現されたエラスタンス項とレジスタンス項を含む2次微分方程式のモデルを提案し、このモデルの基本構造は呼吸システムのモデリングに適しているとともに、非常に良好な数値安定性を持っていることを確認した。さらに,モデルに含まれるパラメータを推定する数値積分法によるパラメータ推定アルゴリズムを導出した。このアルゴリズムにより,各患者の呼吸データから,その患者を特徴づける肺のエラスタンスの推定が可能になり,人工呼吸器の最良設定問題の解決のために基礎を築いた。また、MatlabのxPC TagetとDAQ Toolboxを用いた人工呼吸モニタリング装置を試作しており、人工呼吸医療支援システムの構築に向けて、ハードウェアのテスト環境を整備している。人間の肺の特性は年齢,性別,体質,健康状態などによって千差万別である。人工呼吸においては,各患者の肺に適した換気条件を設定することが望まれるが,そのためには各個人の呼吸システムを同定する技法が不可欠である。

我々は先の研究において,人間の呼吸システムのダイナミックスを表す多項式表現による2階非線形微分方程式モデルとRBFネットワーク表現による2階非線形微分方程式モデルを提案し,比較検討により数値安定性や推定精度の面でRBFネットワーク表現によるモデルの方が比較的優位であることがわかった.一方,RBFネットワーク表現によるモデルを用いる場合,エラスタンスとレジスタンスを表すRBFネットワークの構造を決める必要がある.本年度の研究では,これらの構造を決定するためのファジイクラスタリング手法による決定法を提案した.本方法では,ファジイクラスタリングのGKアルゴリズムによって,計測されたデータをいくつかのクラスタに分類し,各のクラスタの中心を表すセントラルベクトルと各データのクラスタに属する度合いを表すメンバシップ関数が生成される.提案手法では,各クラスタの中心にRBFを配置し,それらのRBFの広がりはそのクラスタの中心からクラスタ内各データ点までの距離の重み付き二乗平均によって設定される.また,臨床データによる検証を行い,本提案方法を適用することにより,エラスタンスとレジスタンスの推定精度が向上されることが確認された.人工呼吸において、各患者の呼吸系統の特性を同定し、それに基づいて各患者の特徴に適合する換気条件を設定することが望ましい。昨年度までの研究では,肺容積を入力とする多項式あるいはRBFネットワークで表現されたエラスタンス項とレジスタンス項を含む2次微分方程式モデルを提案し、さらに,推定結果に基づいて人工呼吸時の最大気圧を決定する最大曲率法と飽和深度法を考案した.しかし、最大曲率法は推定された患者のP-V曲線の曲率を各点において直接計算する必要があり、計算負荷が大きいだけでなく、推定誤差に敏感である短所がある。飽和深度法も各患者の真の飽和が未知であるが故に飽和深度の計算結果の信頼性に疑問が残る。このような問題をふまえ、本年度の研究では、推定結果にP-V曲線に対して回転変換-最大値探索-逆回転変換により人工呼吸の最大気圧を決定する方法を提案し、さらに人工呼吸の臨床データを用いてこの手法の有効性を検証した。この手法は最大曲率法より計算効率が良いだけでなく、計測ノイズに強く、また飽和深度法よりはその決定値が信頼できる。
バイオリファイナリーのための共生クロレラのマルトース分泌メカニズムの解明

近年,原油の枯渇により,穀物から微生物による発酵プロセスで液体燃料や汎用化成品原料を生産するバイオリファイナリーの構築が進められている.しかし,この穀物の利用は食糧生産と競合するため,食糧価格高騰の問題を抱えている.研究代表者は繊毛虫と共生し,マルトースを細胞外に分泌する共生クロレラに注目した.共生クロレラにマルトースを高分泌させ,同時に微生物が発酵生産する事ができれば,前処理不要の生産プロセスを構築できる.しかし,共生クロレラのマルトース生産能は充分に評価されていない.そこで本研究では共生クロレラが分泌するマルトースをバイオリファイナリーの糖質源として利用するために,マルトース分泌機構の解明を通して,共生クロレラのマルトース生産能を評価する.平成27年度は,前年度に開発した培養システムを用いて,培養条件が共生クロレラのマルトース分泌能に及ぼす影響を調べた.その結果,二酸化炭素濃度を1%まで増加させることで,培養上清中のマルトース濃度を40 mg/Lに増加させることができた.そして,濃縮した培養上清から酵母によるエタノール発酵を行った結果,理論収率の20%で0.2 g/Lのエタノールを生産する事に成功した.共生クロレラが生産したマルトースを利用し,発酵プロセスを構築可能であることがわかった.さらに異なる二酸化炭素濃度条件での共生クロレラの細胞内代謝物の網羅的な解析を行ったところ,デンプン合成経路の代謝物が蓄積していることが明らかになった.デンプン合成能の強化によって,更に共生クロレラのマルトース生産能を強化できると考えられる.27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。近年,原油の枯渇により,穀物から微生物による発酵プロセスで液体燃料や汎用化成品原料を生産するバイオリファイナリーの構築が進められている.しかし,この穀物の利用は食糧生産と競合するため,食糧価格高騰の問題を抱えている.研究代表者は繊毛虫と共生し,マルトースを細胞外に分泌する共生クロレラに注目した.共生クロレラにマルトースを高分泌させ,同時に微生物が発酵生産することができれば,前処理不要の生産プロセスを構築できる.しかし,共生クロレラのマルトース生産能は充分に評価されていない.そこで本研究では共生クロレラが分泌するマルトースをバイオリファイナリーの糖質源として利用するために,マルトース分泌機構の解明を通して,共生クロレラのマルトース生産能を評価する.平成26年度は,多数の共生クロレラ株のマルトース分泌能および様々な培養条件がマルトース分泌能に及ぼす影響を調べるために,多くのサンプルを同時に培養可能であり,かつサンプリングすることなく細胞増殖を評価できる培養システムを開発した.そして,野外環境から採集した数種の共生クロレラの無菌化に成功し,それらの新規に単離した株の中から高いマルトース分泌能を有する共生クロレラ株を見いだすことに成功した.またマルトース分泌メカニズムを調べるための網羅的代謝プロファイリング技術の開発に着手し,共生クロレラのマルトースの生合成に関係する代謝経路(解糖系,ペントースリン酸経路)の中間代謝物質を網羅的に解析するために,共生クロレラからの代謝物の抽出法,代謝反応のクエンチング手法を開発した.平成26年度に開発した培養システム・分析技術は,共生クロレラのマルトース分泌メカニズムの解明を推進させるために役立ち,また今回得られた高マルトース分泌能を有する共生クロレラ株を用いることで,マルトース分泌機構の一端を解明できると期待される.近年,原油の枯渇により,穀物から微生物による発酵プロセスで液体燃料や汎用化成品原料を生産するバイオリファイナリーの構築が進められている.しかし,この穀物の利用は食糧生産と競合するため,食糧価格高騰の問題を抱えている.研究代表者は繊毛虫と共生し,マルトースを細胞外に分泌する共生クロレラに注目した.共生クロレラにマルトースを高分泌させ,同時に微生物が発酵生産する事ができれば,前処理不要の生産プロセスを構築できる.しかし,共生クロレラのマルトース生産能は充分に評価されていない.そこで本研究では共生クロレラが分泌するマルトースをバイオリファイナリーの糖質源として利用するために,マルトース分泌機構の解明を通して,共生クロレラのマルトース生産能を評価する.平成27年度は,前年度に開発した培養システムを用いて,培養条件が共生クロレラのマルトース分泌能に及ぼす影響を調べた.その結果,二酸化炭素濃度を1%まで増加させることで,培養上清中のマルトース濃度を40 mg/Lに増加させることができた.そして,濃縮した培養上清から酵母によるエタノール発酵を行った結果,理論収率の20%で0.2 g/Lのエタノールを生産する事に成功した.共生クロレラが生産したマルトースを利用し,発酵プロセスを構築可能であることがわかった.さらに異なる二酸化炭素濃度条件での共生クロレラの細胞内代謝物の網羅的な解析を行ったところ,デンプン合成経路の代謝物が蓄積していることが明らかになった.デンプン合成能の強化によって,更に共生クロレラのマルトース生産能を強化できると考えられる.現在までに共生クロレラが分泌するマルトースをバイオリファイナリーの糖質源として利用するために,共生クロレラのマルトース分泌機構の解明を目指して,下記の課題に取り組み,培養システム・分析技術の開発および高マルトース分泌株の特定に成功しているため,本研究はおおむね順調に進展していると考えられる.取り組んだ各課題での具体的な進捗を下記に示した.【課題Iマルトース高分泌能を有する共生クロレラ株の探索】多くのサンプルを同時に培養可能であり,かつサンプリングすることなく細胞増殖を評価できる培養システムを開発した.

本システムを用い,新規に単離した株を含む数株の共生クロレラのマルトース分泌能を評価し,高いマルトース分泌能を有する共生クロレラ株を見いだすことに成功した.【課題IIマルトース分泌能に関わる代謝反応の特定】マルトース分泌メカニズムを調べるための網羅的代謝プロファイリング技術の開発に着手し,共生クロレラのマルトースの生合成に関係する代謝経路(解糖系,ペントースリン酸経路)の中間代謝物質を網羅的に解析するために,共生クロレラからの代謝物の抽出法,代謝反応のクエンチング手法を開発した.今後,本解析法を用いて,異なる分泌能を有する共生クロレラ株間の中間代謝物質の蓄積量の変化を調べる.【課題IIIトランスクリプトーム比較解析によるマルトース分泌能に関わる遺伝子の探索】トランスクリプトーム解析を行うための測定条件の条件検討を行った.実際の測定は28年度に実施する.【課題IV共生クロレラのマルトース輸送体の特定および発現量比較】マルトース輸送体を解析するためのタンパク質組成分析法の開発を行った.本システムを用いて,異なる分泌能を有する共生クロレラ株間のマルトース輸送体の発現量を比較する.27年度が最終年度であるため、記入しない。平成27年度までに多くのサンプルを同時に培養可能であり,かつサンプリングすることなく細胞増殖を評価できる培養システムの開発,数種の共生クロレラの単離・無菌化,高いマルトース分泌能を有する共生クロレラ株の特定,マルトース分泌メカニズムを調べるための網羅的代謝プロファイリング技術の開発を行った.平成28年度はマルトース分泌メカニズム解明に向けて主に下記の研究課題に取り組む.【マルトース分泌能に関わる代謝反応の特定】共生クロレラのマルトース分泌能に関わる代謝反応を特定するために,共生クロレラのマルトース分泌量と解糖系・ペントースリン酸経路の代謝反応との相関を調べる.【トランスクリプトーム比較解析によるマルトース分泌能に関わる遺伝子の探索】共生クロレラのマルトース分泌能に関する候補遺伝子を探索する.そのため,異なるマルトース分泌能を有する共生クロレラのトランスクリプトーム比較解析を行う.そして,メタボロームデータと合わせて,考察し,クロレラのマルトース分泌効率に関係する候補遺伝子を特定する.【共生クロレラのマルトース輸送体の特定および発現量比較】共生クロレラの細胞膜に存在するマルトース輸送体の発現量もマルトース分泌能に大きく影響すると考えられる.まず共生クロレラのマルトース輸送体を特定し,異なる分泌能を有する共生クロレラ株間のマルトース輸送体の発現量を比較する.27年度が最終年度であるため、記入しない。