hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高熱負荷ダイバータのための多層被覆粒子照射特性

1.超高温環境下におけるプラズマ対向層の粒子照射による損耗被覆粒子ダイバータの表層材料の候補材として,ボロンコーティング材とボロン添加黒鉛材の損耗特性を水素および重水素による高粒子束ビーム照射(1x10^<22>atoms/m^2s)により調べた。本実験の結果,ボロンコーティングは低い熱伝導率により高熱流束用途には不向きだが,イオン照射による損耗のうちイオンとして放出される成分が再堆積する効果により,磁場プラズマでの照射では損耗率が実効的に低減する可能性が示された。ボロン添加黒鉛材についてはボロンを3wt.%程度含有する事により,化学スパッタリングによる損耗が黒鉛材の40%に低減し,以後添加量を増加しても損耗抑制効果は飽和する事が示された。2.多層被覆粒子の水素吸蔵機能多層被覆粒子のプラズマ対向層の水素吸蔵による粒子ダイバータの排気機能を見積もるため,黒鉛材料中に入射した水素原子の質量平衡方程式を用いて照射環境での動的な水素挙動のシミュレーションを行った。本年度は,損耗による表面後退の効果を入れる事で,より正確なガス吸蔵/放出の過渡特性を評価する事により,被覆粒子ダイバータのシステムとしての排気特性の見積を行なった。3.ダイバータ環境における高熱流束照射により発生する熱応力のダイバータの性能への影響本年度は多層被覆の効果を計算に入れて,被覆粒子への入射熱流束により誘起される熱応力を調べた。この結果,単層のカーネルの強度と熱応力から算出した許容最大熱負荷と比較して大きな違いを持たない事が示された。以上1.超高温環境下におけるプラズマ対向層の粒子照射による損耗被覆粒子ダイバータを1500K以上の高温状態で運転した場合や,プラズマディスラプションによる過渡的な温度上昇時の多層被覆粒子のプラズマ対向層の損耗を調べるために,10^<21>atoms/m^3sのArビーム(重水素換算5x10^<22>atoms/m^3s)照射実験を行った。本実験の結果,従来行なわれてきた10^<21>atoms/m^3sの領域でのビーム照射実験においては,炭素系材料は1500K以上の高温照射においてRES(Radiation Enhanced Sublimation)と呼ばれる機構による損耗が支配的になるとされていたが,高粒子束照射の場合このRESによる損耗率は低粒子束照射の場合のおよそ1/5に低下することが示された。2.多層被覆粒子の水素吸蔵機能多層被覆粒子のプラズマ対向層の水素吸蔵による粒子ダイバータの排気機能を見積もるため,黒鉛材料中に入射した水素原子の質量平衡方程式を用いてペブルダイバータにおける照射環境での動的な水素挙動のシミュレーションを行った。この結果,加熱脱ガスによる再生を行う場合,粒子ダイバータの設置長1mあたりで3-11x10^<21>atoms/mの排気量を得られることが示された。また,動作温度領域を適当に選択すれば加熱なしでも排気機能を維持できる可能性が示された。3.ダイバータ環境における高熱流束照射により発性する熱応力のダイバータの性能への影響多層被覆粒子のカーネル部に発生する熱応力で決定される,粒子ダイバータの許容最大熱流束を評価した。この結果,黒鉛やSiCをカーネル材料に用いることにより50MW/m^2以上の熱負荷に耐えうることが示された。以上1.超高温環境下におけるプラズマ対向層の粒子照射による損耗被覆粒子ダイバータの表層材料の候補材として,ボロンコーティング材とボロン添加黒鉛材の損耗特性を水素および重水素による高粒子束ビーム照射(1x10^<22>atoms/m^2s)により調べた。以上
魚つき林と環境保全型農林漁業システムに関する計量経済学的研究

本研究の目的は、集水域に広がる森林とそこを流れる河川、流れ込む湖沼、海をひとつの生態系としてとらえ、(1)森林と水産資源の関係を解明し、(2)あわせて農業が生態系とりわけ水環境を通じて漁業におよぼす影響を解明し、(3)そこで営まれる農林漁業を持続可能な形で展開するためのシステムを構築していくことである。平成8年度においても昨年に引き続き、浅野が農林業資源、婁が水産資源を中心にして調査と分析を行い、嘉田が全体を統括した。具体的には、昨年の実態調査のヒアリング結果を整理するとともに、計量モデルに活用できるデータセットを構築した。あわせて、関連データの補足も行った。収集したデータは共和分分析によって解析され、一定の結論が導出された。その結果として、多くの時系列において単位根の存在が示唆され、通常の回帰分析では見せかけの回帰の過ちをおかしてしまう可能性が強いことがわかった。それを回避するために開発されたヨハンセンの方法を用いた共和分分析より、熊本県緑川流域における森林の保水機能の存在とその程度、森林面積とあさりの漁獲量の定量的な関係、あわせて流域内の農業生産における肥料や農薬の使用があさりの漁獲量に及ぼす正負の影響が定量的にあきらかになった。これらを受けて、農林業の持続可能な発展方向、環境保全型農林漁業について考察した。それら結果を持ち寄り、研究会で検討するとともに、専門家とも意見を交換し、最終的に研究成果を報告書として取りまとめた。本研究の目的は、集水域に広がる森林とそこを流れる河川、流れ込む湖沼、海をひとつの生態系としてとらえ、(1)森林と水産資源の関係を解明し、(2)あわせて農業が生態系とりわけ水環境を通じて漁業におよぼす影響を解明し、(3)そこで営まれる農林漁業と持続可能な形で展開するためのシステムを構築することである。平成7年度においては、各自の研究分担領域を確認した上で、全体としての高度に有機的な関連を保ちつつ、浅野が森林資源と林業、婁が水産資源と漁業の面を中心として調査と分析を行い、嘉田が全体を統括した。なお、熊本県有明海沿岸緑川流域および高知県四万十川流域の2地域における現地実態調査を実施し、それぞれの調査結果について試論的にとりまとめた。一方、森林と海、河川、湖沼の関係に関する既存の文献・資料を収集すると共に、計量経済分析に必要な水産資源のデータ、その水域周辺地域の森林や農林業の状態を示す地域的属性データを検討し、収集した。さらに、森林と海、水産資源の関係についての研究が進んでいるカナダ、米国における実証研究に関連する文献を収集し、レビューを行った。なお、平成8年度においては、以上の研究成果を踏まえて、次の手順で研究を遂行する計画である。すなわち、第2回目の現地実態調査を行い、アンケート調査や関連データの収集を行う。さらに、調査結果について分析を行うと共に、収集したデータを解析し、最後に、以上の研究成果を報告書として取りまとめる。本研究の目的は、集水域に広がる森林とそこを流れる河川、流れ込む湖沼、海をひとつの生態系としてとらえ、(1)森林と水産資源の関係を解明し、(2)あわせて農業が生態系とりわけ水環境を通じて漁業に及ぼす影響を解明し、(3)そこで営まれる農林漁業を持続可能な形で展開するためのシステムを構築していくことである。

それを回避するために開発されたヨハンセンの方法を用いた共和分分析より、熊本県緑川流域における森林の保水機能の存在とその程度、森林面積とあさりの漁獲量の定量的な関係、あわせて流域内の農業生産における肥料や農薬の使用があさりの漁獲量に及ぼす正負の影響が定量的にあきらかになった。これらを受けて、農林業の持続可能な発展方向、環境保全型農林漁業について考察した。それら結果を持ち寄り、研究会で検討するとともに、専門家とも意見を交換し、最終的に研究成果を報告書として取りまとめた。
多細胞動物体制の起源に関する研究

本研究は,コラ-ゲンおよびその遺伝子をプロ-ブとして使用して,多細胞動物の起源を推定するために計画された。現在までの研究によって,コラ-ゲンは,カイメンからヒトに至る全ての多細胞動物に存在すること,多細胞植物や単細胞生物には,存在しないことなどが明らかになっている。従って、コラ-ゲンおよびその遺伝子は,生命が多細胞体制をとろうとした時,重要な役割を果たしたと考えられる。私は,このような考え方から,コラ-ゲンとその遺伝子の比較生物学的研究を2年間にわたって展開した。得られた成果を列記する。1.ウニ類のコラ-ゲンとその遺伝子に関する研究。バフンウニとアメリカムラサキの殻からコラ-ゲンを精製し,これらのコラ-ゲンのα鎖構成を決定した。3本のα鎖(α120,α90,α140)を分離した。α120とα140鎖をコ-ドしている遺伝子(cDNA)をクロ-ニングすることに成功しHpcol1と命名した。Hpcol1の全塩基配列を決定した。2.中生動物(ニハイチュウ)のコラ-ゲン遺伝子に関する研究最も単純な体制をもつ多細胞動物(ニハイチュウ)は,Hpcol1に相同なコラ-ゲン遺伝子を持たないことを明らかにした。3.カイメンのコラ-ゲンに関する研究ムラサキカイメンの解離細胞が再集合して,“多細胞化"する時に,発現する58kdaのコラ-ゲン様ペプチドを発見した。細胞が集合して組織化する時に重要な働きをしていると考えられる。4.線維芽細胞の器官特異性に関する研究コラ-ゲンを合成する主要な細胞の一つである線維芽細胞をマウスの皮膚,肺及び心臓から分離して,いくつかの性質について比較検討した。それぞれの線維細胞に由来器官依存性があることを明らかにした。本年度は次の二つの項目に関する研究を行った。(1)コラ-ゲン遺伝子構造の解析バフンウニの殻から抽出・精製したコラ-ゲンに対する抗血清を得た。またバフンウニの殻よりmRNAを抽出し、このmRNAを鋳型としたcDNAのライブラリ-を発現ベクタ-λgt11を用いて作製した。バフンウニ殻のcDNAライブラリ-を上記の抗血清によってスクリ-ニングした結果、陽性クロ-ンHpcolー1が単離された。Hpcolー1は3.0kbで、N端側にコラ-ゲン特有の配列を持つ。殻のmRNAとのノ-ザンブロット解析ではmRNAの大きさは約5kbであり、ナマコ類、ヒトデ類においても発現しているので棘皮動物において共通性が高い。さらにHpcolー1は幼生から通じて発現している。抗血清によるイムノブロット、免疫組織化学ではこのコラ-ゲンは幼生期から体全体に広く分布していることが示された。(2)カイメンのコラ-ゲンの生化学的性質可溶化が著しく困難なカイメンのコラ-ゲンを単離するため、合成中のコラ-ゲンについて研究を行った。解離したカイメンの細胞を静置しておくとやがて再集合し、さらにもとの構造へと再生する。この過程においてコラ-ゲンの合成について調査した。コラ-ゲンの合成阻害剤であるα,α'ージピリジルは解離細胞の再集合は妨げないが、その後の再生を抑制する。また架橋阻害剤であるβーアミノプロピオニトリルも再生過程を妨害する。これらの結果は、カイメンの解離細胞が再集合後の再生過程で、コラ-ゲンを合成することを示唆するものである。本年度は次の三つの項目に関する研究を行った。1.コラ-

ゲン遺伝子構造の解析バフンウニとアメリカムラサキの殼からコラ-ゲンを精製し電気泳動解析を行い,3本のα鎖(α120,α90,α140)を確認した。バフンウニ成体よりmRNAを調製し,cDNAライブラリ-を作製した。これより,コラ-ゲンcDNAクロ-ン(Hpcol1)を得た。このクロ-ンは,エピト-プセレクション法によって,α120鎖とα140鎖をコ-ドしていることを明らかにした。Hpcol1の全塩基配列を決定したところ,この一次構造は,脊椎動物の線維性コラ-ゲンのそれと高い相同性をもっていることが判った。最も単純な体制をもつ多細胞動物である中生動物,ニハイチュウにコラ-ゲン遺伝子が存在するかを,Hpcol1をプロ-ブにして調べたところ,存在しない可能性が高いことが示唆された。2.カイメンとクラゲのコラ-ゲンに関する研究ムラサキカイメンから解離細胞を得て,再集合実験を行った。再集合過程で,58kDaのコラ-ゲン様ペプチドが新たに生合成され,ついで架橋結合ができて,この過程において重要な役割を果たしている可能性がでてきた。ミズクラゲのコラ-ゲンは、大部分が塩可溶性コラ-ゲンとして抽出できた。可溶性コラ-ゲンのα鎖の分析を行った。3.線維茅細胞の器官特異性に関する研究脊椎動物における主たるコラ-ゲン産生細胞は線維茅細胞であるが,この細胞の起源や器官特異性に関しては不明なことが多い。マウス新生児の皮膚,肺及び心臓から線維茅細胞を得て培養した。この培養細胞を用いて,(1)合成タンパク質の二次元電気泳動パタ-ン(2)コラ-ゲンとフィブロネイチンの合成速度(3)コラ-ゲンゲル収縮能の3点について調べ,それぞれの線維茅細胞に由来器官依存性を認めた。
チオラート配位子で連結した分子性多核金属錯体の構造制御

塩化ニッケルにチオエーテル-チオラート混合配位子とt-ブタンチオラートを1当量ずつ加え、これまで報告例のない大環状構造をもつチオラート架橋10核および12核ニッケル錯体を合成した。環状10核錯体にI_2を作用させると半円状構造をもつニッケル5核錯体が生成することもわかった。また、三座チオラート配位子を導入したキュバン型四鉄四硫黄クラスターを合成し、一つの鉄上を選択的にカルボキシラートに置換したクラスターの合成に成功した。金属上に可逆に配位できるチオエーテル部をもつチオエーテル-チオラート混合型配位子RSCH_2CH_2S-(R=Me, Et)と、かさだかいチオラートである'BuS^-を併せ用いることで、新規なニッケル環状10核錯体[Ni(μ-SCH_2CH_2SR)(μ-S^/Bu)]_<10>が選択的に合成できることを見いだしていたが、その反応条件を種々検討したところ、少量ではあるがより大きな環サイズをもつ新規なニッケル環状12核錯体[Ni(μ-SCH_2CH_2SR)(μ-sSB^/u)]_<12>が得られることがわかった。結晶構造解析の結果、この12核錯体は楕円状の環構造を有しており、環の内孔には配位子のチオエーテル鎖が入り込むことによって環構造を安定化していると考えられる。また環状10核錯体で見られたような結晶溶媒の環内への取り込みは見られなかった。チオエーテル-チオラート混合型配位子のチオエーテル部分を、Nドナーであるピリジル基およびジメチルアミノ基に代えた配位子を用いて同様の反応を検討したところ、いずれの場合にも上記と同様の環状ニッケル10核錯体が得られた。この結果は、大環状構造構築の過程に可逆に配位できる部位が存在することが重要であることを示しているとともに、最終的な生成物の環サイズを決定する上で重要な要因は、もうひとつのチオラートである'BuS^-のかさ高さであることを示唆しており、一連の多核錯体の構造制御を行っていく上で重要な指針を得ることができた。前年度までは、二座キレート型チオラート類を用いた多核金属錯体の構造制御を検討してきたが、その手法を発展させ、三座チオラート配位子を用いた鉄スルフィド錯体の構築を開始した。[4Fe-4S]クラスターの3つの鉄にキレート配位できるトリチオールTemp(SH)3を設計、合成し、[Fe_4S_4(SEt)_4]^<2->との反応によって三座配位子と1つのエタンチオラートが配位した[Fe_4S_4(SEt)(TempS_3)]^<2->を合成した。これを出発物質とし、エタンチオラート配位子の選択的な置換反応を検討した。硫化水素との反応では、ヒドロスルフィド基をもつ[Fe_4S_4(SH)(TempS_3)]^<2->が生成し、これを減圧下で処理すると、硫化水素の一部脱離をともなって2つ、もしくは3つの[4Fe-4S]クラスターがスルフィドによって連結されたクラスター{[Fe_4S_4(TempS_3)]_2(μ-S)}^<4->,{[Fe_4S_4(TempS_3)]_3(μ-S)}^<5->が生成することがわかった。またイミダゾール配位子(Im)をもつ[Fe_4S_4(Im)(TempS_3)]^-やカルボキシラートを有する[Fe_4S_4(O_2CR)(TempS_3)]^<2->を合成することにも成功し、これらの配位子を足がかりとした[4Fe-4S]クラスターの集積化が可能であることが明らかとなった。これらの化合物は生物無機化学の面からも重要である。生体内には、[4Fe-4S]クラスターの3つの鉄上にシステインチオラートが配位し、残る一つの鉄上にヒスチジンイミダゾールやアスパラギン酸アニオンが配位した[4Fe-4S]クラスターが存在するが、その生物学的意義は未解明であり、本研究はその端緒を拓くものと期待される。前年度に開始した三座チオラート配位子を用いた鉄スルフィド錯体の構築を今年度も継続して行った。[4Fe-4S]クラスターの3つの鉄に三座配位子として結合できるトリチオールTemp(SH)_3を用い、[Fe_4S_4(SEt)_4]^<2->との反応により[Fe_4S_4(SEt)(TempS_3)]^<2->(1)を合成し、これを出発物質としてヒドロスルフィド基をもつ[Fe_4S_4(SH)(TempS_3)]^<2->(2)およびスルフィドで連結されたダブルキュバン{

[Fe_4S_4(TempS_3)]_2(μ-S)}^<4->(3)を合成し、またイミダゾール配位子(Im)をもつ[Fe_4S_4(Im)(TempS_3)]^-(3)やカルボキシラートを有する[Fe_4S_4(O_2CR)(TempS_3)]^<2->(4)を合成した。これらのクラスターのクラスターは生体内に存在する電子伝達体のモデル化合物として重要な意味をもつことから、その酸化還元挙動を電気化学測定によって明らかにした。その結果、ダブルキュバン3はアセトニトリル中で2段階の還元過程を示し、2つのキュバン間で相互作用が存在することがわかった。またその電位は1にくらべていずれも負側にシフトしており、これは3の負電荷が1に比べて大きいためと考えられる。また中性配位子であるイミダゾール配位クラスター3の還元波は1に比べて正側にシフトし、カルボキシラート配位クラスター4では3よりも負側であるものの、1よりも正側に観測された。この酸化還元電位は配位子の電荷と電子供与性を反映したものである。生体内では、電子伝達に方向性をもたせるために適切な配位子が結合していると考えられ、本研究のモデルクラスターを用いた検討によって、実際にその事実を実験的に明らかにすることができた。
多種生体サンプルを標的としたオンデマンド光誘導加速システムの創成

多種多様なナノ・マイクロスケールの生体関連物質を「光」で誘導濃縮して生化学反応を加速するための原理を解明し、シンプルな構成で迅速かつ高効率にバイオ分析や薬物送達ができるオンデマンド型の『光誘導加速システム』を創成することが本研究の目的である。初年度はこの目的達成のため、3つの小項目に取組んだ。まず項目(1)-(A)では光誘導加速による生体物質、細菌の検出法確立を目指した。具体的な成果として、光誘導加速によるDNAの二重鎖形成を電気的に検出する方式の基礎構築を行った(特願2017-95715)。また、プローブ粒子のサイズ・材質を適切に選定することで、マイクロ流路中でタンパク質とホスト分子の特異的結合を非熱的に光誘導加速できることも解明した。さらに、細胞へのリガンド導入の光誘導加速に関する初歩段階の知見も得た。また、複数種類の生体サンプル(DNA、タンパク質、細胞など)で夾雑物中でも光誘導加速ができることを示すデータも得た。続いて、項目(2)-(A)では光誘導力発生基板の開発を行い、細菌の光誘導検出に関しても液面形状の調節と界面活性剤添加により集合効率が大幅に向上することを解明した(PCT/JP2018/007608)。また、自己組織化により簡便に低ダメージで微生物を光誘導捕捉できるマイクロ細孔基板(PCT/JP2017-017934)やナノホールアレイ基板の開発にも成功した(特願2017-095849)。項目(3)-(A)に関しては分子認識の光誘導加速の理論に関してはこれまでに開発したMRMM法により細菌と分子鋳型の特異的結合の外場誘導加速の物理化学的機構の解明に成功し(Sci. Rep. 2017)、項目(2)-(A)で開発したマイクロ細孔基板における光誘起対流の評価と細菌のトラップ機構の解明における重要な知見も得た。「研究実績の概要」で述べたように、平成29年度の研究実施計画の小項目(1)-(A)、(2)-(A)、(3)-(A)全てにおいて大きな進展があた。さらに、得られた知見に関してPCTを含む多数の特許出願(計6件)を行い、マイクロ流路中での光誘起力と光誘起対流の相乗効果を利用した微量タンパク質検出に関する予備的成果も論文投稿を完了した。また、DNA、タンパク質、細菌、細胞の全ての生体サンプルについて分子認識の光誘導加速に関する重要な知見が得られ、2年度以降に実施予定であった(1)-(B)、(2)-(B)、(3)-(B)に関する準備も整い、マルチ光誘導加速システムの開発に関する基礎的成果も前倒しで得られ学会発表の準備をしている。以上の内容を鑑みても、非常に良いスタートを切ることができ、当初の計画以上に進展していると評価できる。※本課題と関連し、受賞5件があったことも特筆すべき点である。[2] 2017堀場雅夫賞、(株)堀場製作所(2017/10)、床波志保、"水中細菌計測のための細菌表面構造転写技術の開発"、[受賞者:床波志保][3]第6回女性化学者奨励賞、日本化学会(2018/3)、"機能性ナノマイクロ構造デザインと新規バイオ分析技術の創生"、[受賞者:床波志保][4]第34回とやま賞、公益財団法人富山県ひとづくり財団(2017/5)、"ペプチド化学を用いた細胞内薬物送達と機能制御の基盤技術開発"[受賞者:中瀬生彦]他1件項目(1)-(A)マルチ光誘導加速システムの開発に関しては初年度の成果を基礎として、生体物質、細菌の光誘導加速の原理解明を行いつつ、多分岐したレーザー光を用いた構成でマルチ光誘導加速システムを構築してハイスループット化を狙う。また流体チップ中やマイクロウェル中でのプローブとの特異的結合の光誘導加速の機構解明も行いながら多種生体サンプルに適用可能なシステムの試作を行う。さらに、光照射により高密度集積したプローブ粒子とターゲットDNAの集合体のインピーダンス測定に基く光誘導型迅速DNA電気検出法の開拓を狙う。また、項目(1)-(B)に関しては、細胞への分子認識による取込効果を、光誘導加速により数十nMオーダーのリガンドを用いて実現するための条件を探索する。初年度に開発した光誘導力発生基板を用いたリガンドの光濃縮のための条件探索を本格スタートし、細胞内小器官の機能制御の条件探索も行う。さらに、項目(2)-(B)では光誘導力発生基板の光物性の評価をレーザー集光システムに搭載した局所消衰スペクトル計測装置で行いつつ、近接場顕微分光を援用して、ナノ領域での線形・非線形光学応答の評価も行い、ソフトに光誘導加速を行うための基板の条件解明や光照射により集積した生体試料とプローブの集合系の物性評価も行う。項目(3)-(B)光誘導加速のミクロな素過程解明については薄膜上に修飾したDNAと蛍光標識したターゲットDNAの特異的結合の解明を目指す。高感度蛍光検出をベースとした単一分子イメージング/分光法システムを援用し、分子認識の光誘導加速の素過程解明を行い、得られた結果を項目(1)へフィードバックする。

初年度はこの目的達成のため、3つの小項目に取組んだ。まず項目(1)-(A)では光誘導加速による生体物質、細菌の検出法確立を目指した。具体的な成果として、光誘導加速によるDNAの二重鎖形成を電気的に検出する方式の基礎構築を行った(特願2017-95715)。また、プローブ粒子のサイズ・材質を適切に選定することで、マイクロ流路中でタンパク質とホスト分子の特異的結合を非熱的に光誘導加速できることも解明した。さらに、細胞へのリガンド導入の光誘導加速に関する初歩段階の知見も得た。また、複数種類の生体サンプル(DNA、タンパク質、細胞など)で夾雑物中でも光誘導加速ができることを示すデータも得た。続いて、項目(2)-(A)では光誘導力発生基板の開発を行い、細菌の光誘導検出に関しても液面形状の調節と界面活性剤添加により集合効率が大幅に向上することを解明した(PCT/JP2018/007608)。また、自己組織化により簡便に低ダメージで微生物を光誘導捕捉できるマイクロ細孔基板(PCT/JP2017-017934)やナノホールアレイ基板の開発にも成功した(特願2017-095849)。項目(3)-(A)に関しては分子認識の光誘導加速の理論に関してはこれまでに開発したMRMM法により細菌と分子鋳型の特異的結合の外場誘導加速の物理化学的機構の解明に成功し(Sci. Rep. 2017)、項目(2)-(A)で開発したマイクロ細孔基板における光誘起対流の評価と細菌のトラップ機構の解明における重要な知見も得た。「研究実績の概要」で述べたように、平成29年度の研究実施計画の小項目(1)-(A)、(2)-(A)、(3)-(A)全てにおいて大きな進展があた。さらに、得られた知見に関してPCTを含む多数の特許出願(計6件)を行い、マイクロ流路中での光誘起力と光誘起対流の相乗効果を利用した微量タンパク質検出に関する予備的成果も論文投稿を完了した。また、DNA、タンパク質、細菌、細胞の全ての生体サンプルについて分子認識の光誘導加速に関する重要な知見が得られ、2年度以降に実施予定であった(1)-(B)、(2)-(B)、(3)-(B)に関する準備も整い、マルチ光誘導加速システムの開発に関する基礎的成果も前倒しで得られ学会発表の準備をしている。以上の内容を鑑みても、非常に良いスタートを切ることができ、当初の計画以上に進展していると評価できる。※本課題と関連し、受賞5件があったことも特筆すべき点である。[2] 2017堀場雅夫賞、(株)堀場製作所(2017/10)、床波志保、"水中細菌計測のための細菌表面構造転写技術の開発"、[受賞者:床波志保][3]第6回女性化学者奨励賞、日本化学会(2018/3)、"機能性ナノマイクロ構造デザインと新規バイオ分析技術の創生"、[受賞者:床波志保][4]第34回とやま賞、公益財団法人富山県ひとづくり財団(2017/5)、"ペプチド化学を用いた細胞内薬物送達と機能制御の基盤技術開発"[受賞者:中瀬生彦]他1件項目(1)-(A)マルチ光誘導加速システムの開発に関しては初年度の成果を基礎として、生体物質、細菌の光誘導加速の原理解明を行いつつ、多分岐したレーザー光を用いた構成でマルチ光誘導加速システムを構築してハイスループット化を狙う。また流体チップ中やマイクロウェル中でのプローブとの特異的結合の光誘導加速の機構解明も行いながら多種生体サンプルに適用可能なシステムの試作を行う。
下等動物由来の多様なリン糖脂質構造の解明と生物活性の探索

◎イノシトールリン酸含有糖脂質(フィトグリコリピド及びマイコグリコリピド)の糖鎖プローブの解析海水棲環形動物のエラコ,P.ochelataを用いて3種類のフィトグリコリピドの構造をIns-P-Cer,Manα1-6Ins-P-Cer,Manα1-6(Manα1-4)Ins-P-Cerと決定した。一方、今までに有しているノウハウを活かして、糖鎖機能を活用した新産業育成支援を念頭に置きながら、抗腫瘍性糖質の存在が指摘されているキノコ類(シイタケ、ブナシメジ、エノキタケ、エリンギ、マイタケ、オオヒラタケ、マッシュルーム)のマイコグリコリピドを精査した。1例として、ブナシメジのマイコグリコリピドの構造を示す。Ins-P-Cer,Manα1-2Ins-P-Cer,Galβ1-6Manα1-2Ins-P-Cer,Fucα1-2Galβ1-6Manα1-2Ins-P-Cer,Galα1-3(Fucα1-2)Galβ1-6Manα1-2Ins-P-Cer,Galα1-2Galα1-3(Fucα1-2)Galβ1-6Manα1-2Ins-P-Cer,Galα1-2Galα1-2Galα1-3(Fucα1-2)Galβ1-6Manα1-2Ins-P-Cer。また、糸状菌,Acremonium sp.より新規マイコグリコリピドを見出し、それらがイネ培養細胞に与える影響について調べた。更に、Zygomycetes sp.からも新規中性糖脂質を精製し、それらの構造を決定した。◎イノシトールリン酸含有糖脂質の糖鎖およびリン化合体認識プローブの開発汽水棲環形動物のイトメ,T.heterochetusから得たManα1-2Ins-P-Cer及びManα1-2(Fucα1-5)Ins-P-Cerを抗原としてウサギから抗血清を調製し、特異抗体の精製を試みた。◎海水棲二枚貝のアコヤガイ,P.martensiiよりリン脂質として、セラミドアミノエチルホスホン酸及びスフィンゴミエリンを、糖脂質として2種類のセレブロシドを精製し、それらの完全構造を決定した。また、新規スフィンゴイドとして、3個の二重結合と分岐構造を有する9-methyl-Δ^<4,8,10>-sphingatrienineを見出した。(1)イノシトールリン酸含有糖脂質(フィトグリコリピド及びマイコグリコリピド)の糖鎖プローブの解析(2)イノシトールリン酸含有糖脂の糖鎖およびリン化合体認識プローブの開発

本年度は、前年度からの継続研究として、特に食用菌類、シイタケ、ブナシメジ、エノキタケ、エリンギ、マイタケ、オオヒラタケ、マッシュルームにおける、(1)新規イノシトールリン酸含有糖脂質(マイコグリコリピド)の探索とそれらの構造解析、(2)TLC-免疫染色法による血液型活性の存否の確認を行った。研究実績の概要は、次の通りである。種々のマイコグリコリピドは、極めて共通性の高い基本構造(Manα1-2Ins1-P-Cer)に、更に糖鎖が延長して生まれてくるが、その糖鎖の延長、即ち、糖鎖の結合型は、(1)Gal(Fuc)型、(2)Gal(Fuc)/Man混合型及び(3)Man型の3種類に分類されることを明らかにした。(1)Gal(Fuc)型は、基本構造にガラクトース及びフコースから構成されているグループで、ブナシメジ、エリンギ、オオヒラタケが分類される。また、ブナシメジの糖鎖の非還元末端構造に注目すると、Fucα1-2Galはヒト血液型のO型抗原構造を有し、Galα1-3(Fucα1-2)GalはB型抗原構造を有している。前者のマイコグリコリピドは、O型糖鎖を認識するレクチンにより検出され、後者のそれは血液型判定抗血清及び抗体あるいはA型の血液型血清中に含まれる抗B抗体により認識された。一方、エリンギとオオヒラタケについても、非還元末端糖鎖にB型抗原構造を有していた。(2)Gal(Fuc)/Man混合型は、エノキタケとシイタケに見られ、基本構造にガラクトースとフコース、更に、非還元末端にマンノースが結合した糖鎖構造が特徴的である。特に、エノキタケのマイコグリコリピドは、構造的には新規なものではないが、付加価値のある物質(O型抗原)を大量に得ることができると言う点では、特筆できる。また、エノキタケのマイコグリコリピドの構成脂肪酸分析において、極めて興味深い結果を得ている。即ち、エノキタケを除いては、調べた菌類の主要な脂肪酸は、飽和酸(炭素数24の飽和の2-ヒドロキシ酸)であったが、エノキタケは、不飽和酸(炭素数24の不飽和の2-ヒドロキシ酸)であり、大きな差異が認められた。構成脂肪酸が飽和酸と不飽和酸では、マイコグリコリピドの物理的な性状に著しい違いの生じることが予測されることから、それらの差異に由来するところの生理活性評価に期待が持たれる。(3)Man型は、我々が調べたところの菌類には、今のところ検出していないが、ドイツのグループがアンズタケに見出しているもので、ガラクトースもフコースも含有しない、マンノースのみから成るものである。
インストラクショナルデザインを基盤としたＩＣＴ活用教育教材の開発と評価

本研究では、既存のICT活用教育教材が、学習者が求めるもの内容と質になっているかを検討した。その結果に基づいて、既存のICT活用教育教材を、インストラクショナルデザインの5段階のプロセスを活用しながら修正した。また、新たに技術を実施する側から撮影した教材や臨床で実際に行われる速さで作成したICT活用教育教材の必要性を明らかにし、それに基づくICT活用教育教材を作成した。新たに開発したICT活用教育教材は、学習者にとって魅力ある教材となり、看護学生の学習意欲を高めるだけでなく、教育効果や効率を高めることにも繋がった。昨年度看護学生を対象として実施した「ICT活用教育教材に関する調査」によって、明らかとなった問題点を研究者4名で再確認した。明らかになった問題点と改善策への示唆としては、以下の3点が上がっていた。1,既存のICT活用教育教材は、鏡面であるために実際に自分が行うときの動作とは違うことから、技術を実施する看護学生側から撮影した教材も必要である。2,初学者がわかりやすいようにとスピードを意識的にゆっくりとしたものでは、看護学生から技術を提供する場合は適切な速さを持つことが重要であるという意識を減弱させるため、実際に看護技術はどの位の速さで行わなければならない。3,現在の臨床現場とのずれがあり修正が必要である。平成24年度は、平成23年度の調査結果に基づいて、ICT活用教育教材の修正と新たな教材の開発を行った。まず、インストラクショナルデザインの5段階のプロセスに基づいて、既存のICT活用教育教材の修正を要する箇所を明確化し各々のコンテンツを修正し看護学生の要求に応えようとした。また、既存のコンテンツの中で特に学生の興味関心が強く教材開発の要求もあった部分に限局し、強調したコンテンツを作成し、看護学生が自分の興味関心のある部分だけでも学習できるようにした。また、新たに開発を希望した感染予防に関するICT活用教育教材や看護過程に関するICT活用教育教材を開発し、ホームページ上に動画を掲載して自由に自己学習が可能な環境を整えた。新たに作成したICT活用教育教材については、学習者である看護学生や臨床看護師が評価するための用紙を、動機づけのモデルであるARCSモデルを活用して作成途中である。インストラクショナルデザインの5段階のプロセスに基づいて、既存のICT活用教育教材の改正(鏡面ではなく実施者側から作成されたICT活用教育教材、もっともニーズの高い感染予防に関係するICT活用教育教材)を看護学生に提示した。ARCSモデルおよびガニェの9教授事象を活用して看護学生の看護学生の学習意欲の変化と教育効果の評価を確認したところ、基礎看護技術の講義・演習での活用は変わらなかったが、隣地実習中の活用頻度が上昇していた。特に新たに作成した、実施者側からみた教材や、もっとも身近でニーズの高い感染予防に関する教材で、その傾向が強かった。看護学生のニーズにあった教材の開発は、看護学生の学習意欲の変化に繋がり、看護実践能力の育成にも役立つことがわかった。修正したICT活用教育教材は、Webを介して学習する方法(Web Based Training:以下WBT)を活用して、協力病院で臨床看護師を対象として新人教育などに活用してもらい、看護学生と同様にARCSモデルおよびガニェの9教授事象を活用して学習意欲の向上と看護実践能力への効果をはかるべく、協力病院の新人教育担当者との交渉を続けた。その結果、新人教育担当者は、本教材に対して、学習意欲の向上が期待でき看護実践能力への効果があることを認識した。しかし、施設側の様々な事情により、本年度の導入まで進まず、臨床看護師の評価には至らなかった。しかし、平成26年度からの導入の検討が行われ、平成26年度中には修正したICT活用教育教材を、Webを介して学習する方法により導入することが決定している。今後は、本研究を継続し、臨床看護師の評価をもとに、さらにICT活用教育教材をさらに学習者にとって魅力ある教材に改善し、看護学生や臨床看護師の学習意欲・教育効果や教育効率を高めていく努力を継続する。看護学生を対象として作成し活用している基礎看護技術に関する33コンテンツのICT活用教育教材について、インストラクショナルデザイン(もっとも効果的に勝つ効率的な教育を設計・開発するための方法論)に基づき、看護学生や臨床看護師が求める内容と質となっているかを研究代表者および分担者の4人で検討した。既存のICT活用教育教材は、看護学生が主体的に学ぶために一定の効果が上がっていたが、ARCSモデルに基づいて内容・質を評価すると、教材は鏡面であるために実際に自分が行うときの動作とは違うことから、技術を実施する看護学生側から撮影した教材も必要であることが示唆された。また、初学者がわかりやすいようにと、スピードを意識的にゆっくりとしたものにしていた。しかし、そのことが看護学生から技術を提供する場合は適切な速さを持つことが重要であるという意識を減弱させることになっていた。そこで、実際に看護技術はどの位の速さで行わなければならないか、またエキスパートナース(熟練した技術を持つ看護師。

通常は、5年以上の臨床経験を持つ看護師をいう。)はどのように看護技術を実施しているのかがイメージできるような教材の必要性も明らかになった。さらに、作成後5年以上経過しているため、現在の臨床現場とは使用物品や環境をはじめ、提供されている技術にも微妙なずれが生じていた。看護学生の興味を引き確実な看護実践能力を身につけさせるためには、その部分の修正が必要であることが明らかになった。以上のように明らかになった既存のICT活用教育教材の内容と質の評価に基づき、看護実践能力を高めるためにもインストラクショナルデザインとその理論を基盤としたICT活用教育教材を開発することの重要性が明確化した。学習者のニーズ評価のための評価用紙は作成の最終段階にあり、次年度のICT活用教育教材作成前に明確にしていく予定である。本研究の目的は、これまでの教育教材開発の経験を生かしてインストラクショナルデザインとその理論を基盤とした看護技術のICT活用教育教材を開発し、社会適用性が高い看護実践能力の育成に貢献しようとするもので、学習者にとって魅力ある教材を作成し、看護学生の学習意欲・教育効果や教育効率を高めることにある。今年度は、昨年度明らかにした既存のICT教育教材をインストラクショナルデザイン(もっとも効果的に勝つ効率的な教育を設計・開発するための方法論)に基づき、看護学生や臨床看護師が求める内容と質となっているか研究代表者及び研究分担者で細かく検討しながらコンテンツの修正や新たな開発を行った。これは本研究の第2段階として研究計画と一致するものであり、今後の計画を進めるために重要なことであったと考える。しかし、学習者のニーズ評価が複雑で時間を要したことから、そのニーズに合わせたICT活用教育教材コンテンツの開発にも時間を要した。そのため、ICT活用教育教材コンテンツ開発も遅滞し、最終的に修正したICT活用教育教材コンテンツや、新たに開発したICT活用教育教材コンテンツを、ホームページに開示できるように整えられたのは、年度末ぎりぎりになった。このことに伴い、看護学生や臨床看護師に開示が遅れ評価に至っていない。このため、完全に計画通り進められたとはいえず、「やや遅れている」と評価した。今年度は、既存のICT教育教材をインストラクショナルデザイン(もっとも効果的に勝つ効率的な教育を設計・開発するための方法論)に基づき、看護学生や臨床看護師が求める内容と質となっているか研究代表者及び研究分担者で細かく検討し、明らかにしていった。これは本研究の第1段階として研究計画と一致するものであり、今後の計画を進めるために重要なことであったと考える。
高齢者施設の種類と特徴に応じた救急・災害医が関与した災害計画と訓練手法の開発

高齢者施設には災害時に要配慮者となりうる利用者が存在するため、災害時には介護を継続し、医療を要する患者の発生を抑えることが重要となる。高齢者施設における災害対応をより強靭なものとするため、イ)高齢者施設における現在の災害対応における問題点を明らかにし、それぞれに応じた事業継続計画を含めた災害計画のひな型の作成や災害訓練手法を確立する。ロ)災害時における要配慮者の優先度を決定するための介護の視点を加味した「介護トリアージ」など、少ない介護者でも業務継続を可能とするための方策を確立する。ハ)災害時に医療側に提供すべき情報の抽出と通信手段の確保の方法に関して高齢者施設の職員への学習法を開発する。
金属および金属酸化物粒子のアーク放電法によるカーボンコーティング

一般に金属微粒子の工学的重要性は非常に高いが、表面が酸化されやすく安定性に欠けるという問題がある。酸化雰囲気中でも安定な物質であるカーボンを、粒子表面に被覆することによって、安定性を保つことができると考えられる。本法では、カーボンの原料となる界面活性剤を粒子表面にあらかじめ被覆しておき、アーク放電により炭素化して粒子表面の被覆保護を試みた。実験では、平均粒径10nmのマグネタイトを調製し、その表面に界面活性剤の一種であるオレイン酸を吸着させた。この微粒子を放電部から約30mm離れた位置に置き、放電による還元でカーボン被覆を行った。微粒子のキャラクタリゼ-ショは、TEM、FTIR、XRD、XPSを用い、放電の前後で比較を行った。その結果、マグネタイト微粒子への影響は無く、粒子表面に吸着させたオレイン酸のみが還元され、グラファイトに似た層を形成していることが解った。また、耐酸性も向上した。今年度は、磁気テープ等に実用化されている微粒子径(平均0.2μm)をもつマグネタイト微粒子をシッコル反応により調製し、同様の実験および分析を行った。その結果,10nmのマグネタイト粒子の場合と同様、界面活性剤のオレイ酸は完全に還元され、微粒子表面にカーボン層を形成した。特に、粒径を大きくしたことにより、粒子表面での炭素層がどのような状態で存在しているかをSEMにより直接的に観察できるようになった。そこで、カーボン層の形成における界面活性在の影響を調べるため、Aerosol OTを用いて同様の実験を行い、オレイン酸ナトリウムの場合と比較した。さらに、安定性を目指す金属微粒子を用いて、本法の有効性を調べた。その結果、金属微粒子についても、粒子表面に均一な層の存在が確認できた。また、塩酸溶液中の溶解実験および塩酸雰囲気耐酸化実験の結果は、カーボン被覆処理の回数が多くなるにつれ安定性の向上が見られた。また、幾つかの界面活性剤を検討した結果、オレイン酸ナトリウムからのカーボン被覆が、最良であることがわかった。しかし界面活性剤を原料とした金属粒子へのカーボン被覆の欠点は、完全な保護膜を得るのに繰り返しの処理が必要であることである。これは、金属粒子あよび炭素表面に強い吸着性を持ち、大きな断面積および鎖の長い界面活性剤の選択により解決できるものと考える。記録の高密度化に伴い、それにもいる磁性微粒子も「より磁性の高く、微粒なもの」が、要求されている。鉄を代表とする金属微粒子は、磁化が高いことで知られているが、超微粒子になればなるほど金属微粒子は活性になり、空気中で簡単に酸化され、磁化を失う。この酸化を防ぐ目的で、本研究は、グラファイト層せ微粒子を包み、耐酸化性を向上させ、新しい磁性微粒子の創世を試みた。本研究で用いる方法は、微粒子表面にオレイン酸を単分子吸着させ、それをアーク放電を用いて還元しグラファイト層を粒子表面に形成するというものである。本研究では、まず磁性をもつ酸化物として平均粒径150Åマグネタイトを用いて、目的とするグラファイト層が形成するかを検討した。

その評価は、XPS,X線回析法、表面積測定、耐酸性、高分解能電子顕微鏡等の方法により行った。その結果、目的どうりに微粒子表面を非晶質炭素またはグラファイト層で被覆でき、耐酸性が向上することが解った。その結果を学術雑誌に報告した。しかし、炭素層の厚みのコントロールは不可欠であり、より詳細な検討を必要とした。そこで、表面状態および被覆の状態を詳しく知るため、平均粒径約1μmの粒子を用いて、同様の方法で実験を試みた。その結果、粒子表面を数100Åの非晶質炭素微粒子が被覆しており、より高密度に被覆するには、炭素数の少ない界面活性剤の利用、さらに低温でのグラファイトを行う必要があることが解った。今後、このような改良とともに、金属鉄微粒子を利用した研究へと発展させるつもりである。一般に金属微粒子の工業的重要性は非常に高いが、表面が酸化されやすく安定性に欠けるという問題がある。酸化雰囲気中でも安定な物質であるカーボンを、粒子表面に被覆することによって、安定性を保つことができると考えられる。本法では、カーボンの原料となる界面活性剤を粒子表面にあらかじめ被覆しておき、アーク放電により炭素化して粒子表面の被覆保護を試みた。実験では、平均粒径10nmのマグネタイトを調製し、その表面に界面活性剤の一種であるオレイン酸を吸着させた。この微粒子を放電部から約30mm離れた位置に置き、放電による還元でカーボン被覆を行った。微粒子のキャラクタリゼ-ショは、TEM、FTIR、XRD、XPSを用い、放電の前後で比較を行った。その結果、マグネタイト微粒子への影響は無く、粒子表面に吸着させたオレイン酸のみが還元され、グラファイトに似た層を形成していることが解った。また、耐酸性も向上した。今年度は、磁気テープ等に実用化されている微粒子径(平均0.2μm)をもつマグネタイト微粒子をシッコル反応により調製し、同様の実験および分析を行った。その結果,10nmのマグネタイト粒子の場合と同様、界面活性剤のオレイ酸は完全に還元され、微粒子表面にカーボン層を形成した。特に、粒径を大きくしたことにより、粒子表面での炭素層がどのような状態で存在しているかをSEMにより直接的に観察できるようになった。そこで、カーボン層の形成における界面活性在の影響を調べるため、Aerosol OTを用いて同様の実験を行い、オレイン酸ナトリウムの場合と比較した。さらに、安定性を目指す金属微粒子を用いて、本法の有効性を調べた。その結果、金属微粒子についても、粒子表面に均一な層の存在が確認できた。また、塩酸溶液中の溶解実験および塩酸雰囲気耐酸化実験の結果は、カーボン被覆処理の回数が多くなるにつれ安定性の向上が見られた。また、幾つかの界面活性剤を検討した結果、オレイン酸ナトリウムからのカーボン被覆が、最良であることがわかった。しかし界面活性剤を原料とした金属粒子へのカーボン被覆の欠点は、完全な保護膜を得るのに繰り返しの処理が必要であることである。これは、金属粒子あよび炭素表面に強い吸着性を持ち、大きな断面積および鎖の長い界面活性剤の選択により解決できるものと考える。
バイオマーカー検出のための超高感度ナノレーザセンサ

これまで研究ではナノスロット付きGaInAsPフォトニック結晶ナノレーザに関して,単純にタンパク質に対する超高感度を示してきたが,本研究では最初に不純物濃度が極めて高い試料における目標タンパク質の選択的な検出を調査した.これは実際に高濃度の不純物が含まれる血液に対して特別な前処理なしにバイオマーカを検出できるかどうかを判断する重要な実験である.タンパク質には抗原抗体反応モデルとなるビオチン-ストレプトアビジン,不純物にはBSAを用い,様々な不純物濃度での検出を試みた.その結果,ストレプトアビジン自体は100zMという極低濃度が検出され,それが1μMというの高濃度BSA中でも判別可能なことが確認された.これ以上のBSA濃度になると,BSAの非特異吸着の影響と思われる背景信号の上昇により,ストレプトアビジンによる吸着は確認できなくなった.つまりこれらがそれぞれ検出限界と不純物許容限界となるが,限界濃度の目標タンパク質に帯する選択比は10兆と評価された.血中には約1nMの不純物(主にBSAと同様のアルブミン系)が含まれ,低濃度バイオマーカの濃度は一般に1pM程度である.今回の実験で使用したビオチン-ストレプトアビジンは親和定数が高いため検出が容易であり,多くのバイオマーカはこれより2桁程度親和定数が低い.しかし試料を1000倍に希釈して不純物を1μMに低下させても1fMのバイオマーカを検出すればよく,それは親和定数の低下を考慮しても十分に可能なことが示された.これまで研究ではナノスロット付きGaInAsPフォトニック結晶ナノレーザに関して,単純にタンパク質に対する超高感度を示してきたが,本研究では最初に不純物濃度が極めて高い試料における目標タンパク質の選択的な検出を調査した.これは実際に高濃度の不純物が含まれる血液に対して特別な前処理なしにバイオマーカを検出できるかどうかを判断する重要な実験である.タンパク質には抗原抗体反応モデルとなるビオチン-ストレプトアビジン,不純物にはBSAを用い,様々な不純物濃度での検出を試みた.その結果,ストレプトアビジン自体は100zMという極低濃度が検出され,それが1μMというの高濃度BSA中でも判別可能なことが確認された.これ以上のBSA濃度になると,BSAの非特異吸着の影響と思われる背景信号の上昇により,ストレプトアビジンによる吸着は確認できなくなった.つまりこれらがそれぞれ検出限界と不純物許容限界となるが,限界濃度の目標タンパク質に帯する選択比は10兆と評価された.血中には約1nMの不純物(主にBSAと同様のアルブミン系)が含まれ,低濃度バイオマーカの濃度は一般に1pM程度である.今回の実験で使用したビオチン-ストレプトアビジンは親和定数が高いため検出が容易であり,多くのバイオマーカはこれより2桁程度親和定数が低い.しかし試料を1000倍に希釈して不純物を1μMに低下させても1fMのバイオマーカを検出すればよく,それは親和定数の低下を考慮しても十分に可能なことが示された.
「その場」環境制御システムによる細胞内構造の刺激応答計測と解析

本研究では、細胞一つ程度の大きさの微小物体を力学刺激・化学刺激が可能なマイクロハンドロボットシステムを発展させ、高精度・高速化・自動化を実現する。さらに、光で微小物体を操作可能な光ピンセット技術と融合したシステムを構築し、生命現象の解明に適用する。特に、生命の基本単位である細胞の細胞内小器官に注目し、細胞の内部構造を含む物理化学特性と細胞の機能発現との関係の解明を目指す。
公益事業におけるネットワーク共同利用に関する動学分析

本研究の目的は、電力、電気通信、都市ガス等の公益事業にみられるネットワーク設備の共同利用に関する経済分析を提供することである。研究成果は、二つの論文にまとめられている。第1の論文は、ネットワーク設備所有者の所有形態について論じている。主たる論点は、「ネットワーク設備所有者は他の競争的生産部門とは独立した存在であるべきか否か」である。ネットワーク設備所有者が他の競争的生産部門と独立している場合を「垂直分離」ケース、独立していない場合を「垂直統合」ケースと呼び、垂直分離ケースと垂直統合ケースの経済厚生比較を行った。主要な結論は、次のとおりである。第1に、接続料金の水準と参入埋没費用の大小、参入阻止行動、および垂直構造の関係について結論を得た。接続料金が接続費用より低く(高く)、かつ参入埋没費用が高い(低い)ときには、垂直分離ケースにおける既存事業者の参入阻止誘因が垂直統合ケースにおける場合よりも強い(弱い)ことがわかった。第2に、垂直分離ケースのほうが低い公益事業財価格を達成することができるという長所を持つ反面、ネットワーク設備効率的運用のための設備投資誘因が弱いという短所を持つこともわかった。(垂直統合ケースでは、全くその逆の効果が働く。)第2の論文は、市場自由化・競争導入と企業の設備投資行動の関係を考察している。そこでは、実物オプション・アプローチ(real option approach)を用いて、市場自由化が各事業体に不確実性をもたらした結果、設備投資誘因を弱めたことを説明した。また、設備投資誘因を損なわないための政策的方法についても論じた。本研究は、電力、電気通信、都市ガス等の公益事業にみられるネットワーク設備の最適利用に関する研究であり、特に長期的・動学的な視点を重視することを特徴としている。このテーマのもとで本年度は、次の二つの論文を作成した。(1)「部分自由化のもとでの回収不能費用の徴収」:この研究は特に電力産業を念頭に置き、現在の部分自由化という経済環境のもとにおいて、既存事業者が過去に実施したネットワーク設備投資の投資費用回収を認めることの是非を模型分析により考察した。模型分析より、二つの主要な結論が得られた。まず、既存事業者に過去のネットワーク設備投資費用の徴収を認めることは最適な資源配分の達成を妨げることが示される。しかし、部分規制市場における規制料金が低い水準に設定され、かつ既存事業者の費用構造において競争市場財の増分費用の割合が小さいときには、競争市場でのクリームスキミング(非効率参入)の阻止を通じて設備投資費用の徴収が経済厚生の上昇に貢献することがわかった。ネットワーク設備所有者が他の競争的生産部門と独立している場合を「垂直分離」ケース、独立していない場合を「垂直統合」ケースを呼び、垂直分離ケースと垂直統合ケースの経済厚生比較を行った。主要な結論は、次のようである。

そこでは、実物オプション・アプローチ(real option approach)を用いて、市場自由化が各事業体に不確実性をもたらした結果、設備投資誘因を弱めたことを説明した。また、設備投資誘因を損なわないための政策的方法についても論じた。