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環境ストレス免疫応答における脳・免疫系連関の役割

研究目的:本研究の目的は、環境ストレス・免疫応答における脳・免疫系連関の生理的機構を、下記の3点を目標に解明する事であり、下記の成果を得た。研究成果:1.環境ストレスの視床下部・自律神経・免疫系への作用の解明(1)温度ストレスにより誘発された受動的及び能動的高、低体温はラット脾臓ナチュラルキラー(NK)細胞活性を抑制し、平熱(37-38°C)で最も高い。39-41°Cで活性が高くなるT細胞と違う特徴をもつ事が明らかになった。(2)拘束ストレスは脾臓交感神経終末からのノルアドレナリン(NA)放出を6-7倍に増加させる事によりNK細胞活性を抑制する事を、脾マイクロダイアリシス法で明らかにした。(3)感染ストレスにより誘導されるIL-1βの脳内及び末梢での増量は、脳プロスタグランヂン(PGs)依存性でαMSH感受性過程を経て、脳CRFニューロンの活性化を介し、脾臓交感神経活動増強とNAの放出を起こし、細胞性免疫を抑制する事を明らかにした。2.環境ストレス・免疫系修飾における視床下部・神経活性物質の作用機序の解明オピオイド依存性ストレスの実験モデル系としてラット脳内ヘインターフェロンα注入による脾臓NK活性への効果を解析し、inescapable stress→視索前野ニューロンのオピオイド受容体→視床下部CRFニューロン→脾臓交感神経→NA放出→脾細胞のβ受容体→NK細胞の抑制という経路を明らかにする事ができた。3.免疫サイトカイン及び免疫反応時の視床下部ニューロン作用機序の解明視索前野や室傍核へ出力を送っている事を確認したラット終板器官近傍のニューロンの全例が、IL-1β(5-20ng頸動注)に反応する事を明らかにし、この脳室周囲器官における血中サイトカイン・脳信号変換過程において、IL-1によるPGs生成過程が必須である事を明らかにした。以上の結果から、環境ストレスが視床下部各部位の種々の神経活性物質過程を修飾し交感神経を介し脾臓細胞性免疫を抑制する機序を明らかにした。研究目的:本研究の目的は、環境ストレス・免疫応答における脳・免疫系連関の生理的意義を、下記の3点を目標に解明する事である。研究成果:(1)環境ストレスの視床下部・自律神経・免疫系への作用の解明(a)ラットにおいて高温、低温曝露や視索前野冷却、加温によりそれぞれ誘発された受動的及び能動的高、低体温に対する脾臓ナチュラルキラー(NK)細胞活性への効果を調べた。また、in vitroでも種々の温度で培養し、NK活性を検索した。その結果、いずれの場合も、直腸温37-38°Cで最も活性が高いことがわかり、39-41°Cで活性が高くなるT細胞機能とは明らかに異質な特徴をもつ事が明らかになった。(b)ラットに拘束ストレスを与えると、脾臓交感神経終末からのノルアドレナリン放出が6-7倍に増加し、脾臓NK細胞活性が著しく抑制され、この現象は脾神経切除で殆ど消失する。ストレスによる細胞性免疫の抑制に脾臓交感神経が主要な役割を果たす事が明らかになった。

(2)環境ストレス・免疫系修飾における視床下部・神経活性物質の作用機序の解明側脳室へインターフェロンα(1000単位以上)注入すると、ラットの脾臓NK細胞活性が30分-2時間抑制され、これは脾臓交感神経切除により消失し、副腎摘除では影響しない事を発見した。またそれは脳オピオイド拮抗薬及びCRF拮抗物質によりブロックされる。すなわち、インターフェロンα→オピオイド受容体→CRFニューロン→脾臓交感神経→NK細胞の抑制という経路を明らかにする事ができた。(3)免疫サイトカイン及び免疫反応時の視床下部ニューロン作用機序の解明血液中のサイトカイン(IL-1)が脳へどのように信号を送るかを解析する目的で、麻酔ラットの脳室周囲器官(終板器官OVLT近傍)のニューロンが視索前野や室傍核へ出力を送っていることを確認した後、IL-1を頚動注した所、早い潜時で反応することを明らかにした。研究目的:本研究の目的は、環境ストレス・免疫応答における脳・免疫系連関の生理的意義を、下記の3点を目標に解明する事である。研究成果:本年度は下記のような成果を得た。【.encircled1.】環境ストレスの視床下部・自律神経・免疫系への作用の解明(a)各種のストレス時に脳内で産生されるサイトカインの1つ、IL-1betaを1-5ng、第3脳室に投与すると、主要な免疫臓器である脾臓を支配する交感神経活動が用量依存性に、増加する。この反応は、脳IL-1レセプターにより媒介され、脳アラキドン酸カスケード依存性で、alphaMSH感受性過程を経て、次にCRFニューロンの活性化を介して起こる事が明らかになった。(b)IL-1betaを100ng/kg腹腔内に投与すると、脾臓ノルアドレナリン(NA)放出が90分にわたりcontrol値の最高200%迄増加する。その効果はalpha-helicalCRF(9-41)(30mug)の側脳室内投与により減弱し、CRF(2mug)の側脳室内投与により再現できる(脾臓NA放出は180分にわたり最高300%)事の2点から、末梢IL-1betaは脳内CRFニューロンの賦活を介して、脾臓交感神経の終末からNAの放出を起こすことが明らかになった。【.encircled2.】環境ストレス・免疫系修飾における視床下部・神経活性物質の作用機序の解明(a)前年度発見した、脳インターフェロンalpha(IFNalpha)→オピオイド受容体→CRFニューロン→脾臓交感神経→NK細胞の抑制という脳による免疫系の制御機構において、IFNalphaの作用部位は視索前野であり、CRFの作用部位は視床下部室傍核及び視索前野である事を明らかにした。【.encircled3.】免疫サイトカイン及び免疫反応時の視床下部ニューロン作用機序の解明視索前野や室傍核へ出力を送っている終板器官近傍のニューロンがプロスタグランヂン合成を介し、血中IL-1に反応する事を発見し、血中サイトカイン・脳信号変換における脳室周囲器官機構を明らかにした。
後期ビザンティン聖堂（１３～１５世紀）における「儀礼化」の進展

本研究は後期ビザンティン聖堂(1315世紀)における図像プログラムの儀礼化の一端を明らかにするものである。儀礼化とは典礼の変化に伴う、建築形態の変化・新図像の創出・図像プログラムの変化といった諸現象を指す。後期ビザンティンでは、図像プログラムが以前の時代と比して複雑化・多層化する。本研究を通じて、アプシスには複数の教義を含意する多義的な図像を好むようになったこと、受難伝図像が大幅に増補された背景には文学の分野における受難伝の大衆化があったことが明らかになった。本研究では1)アプシス装飾の変遷、2)受難伝図像の増補という二点から後期ビザンティン聖堂(1315世紀)の儀礼化という問題の解明を試みた。後期ビザンティン聖堂においてプラティテラ型聖母子像(インマヌエルのメダイヨンを伴うオランスの聖母子像)がアプシス装飾の主流となった要因を考察した。後期になると図像プログラムは多層化・複雑化する一方で、聖堂建築そのものは小規模な単廊式バシリカが主流となる。画家たちが直面したのは、どのようにして狭い壁面で様々な教義を効果的に伝えるかという問題であった。プラティテラ型聖母子像は、オランスの姿勢が寄進者に対する加護を、インマヌエルのメダイヨンが神の受肉を表す。さらに、様々なアトリビュート・姿勢の天使を伴うことでキリストの受難や聖母の眠りといった複数の教義を表しうる図像である。それゆえに、画家はプラティテラ型聖母子像を、小聖堂の狭い壁面でも複数の教義を表現しうるオール・イン・ワンの図像として採用したものと推測される。また、マケドニア、ヴァロシュのスヴェティ・ニコラ聖堂(1298年)の装飾プログラムを中心に、後期ビザンティンにおいて図像プログラムが多層化・複雑化した要因を考察した。後期ビザンティンの装飾プログラムでは、中期ビザンティン(912世紀)で主流となった十二大祭サイクルに加えて受難伝図像が大幅に増補され、中期では描かれることが少なかった図像や後期になって新たに創出された図像が挿入される。この受難伝図像の大幅な増補は文学史的な発展と並行する現象であると考えられる。イコノクラスムにおいてキリストの人生を擁護するためマリアを主人公とする受難伝講話が創出された。受難伝講話は典礼に取り込まれ、人々は典礼の実践を通じて、受難伝のイメージを豊かに膨らませていった。13世紀までに受難伝は大衆化し、受難を主題とする演劇のシナリオも制作されている。2012年夏と2013年春にセルビア、コソヴォ、マケドニアで2度の調査を行い、現地に残るビザンティン聖堂を40カ所ほど調査した。今回の調査により、後期ビザンティン聖堂における聖所の装飾プログラムに関する作例を相当数集めることができた。これにより、聖所のプログラムが多層化・複雑化するのみならず、新たに創出された聖母子像や新たに視覚化されるようになったアカティストス讃歌のサイクルが、聖所にまで挿入されることが判明した。調査によって得られた研究成果は以下で発表した。1)菅原裕文・益田朋幸「カッパドキア円柱式聖堂群の装飾プログラムと制作順」『美術史研究』第50号(2012年)45-80頁により、中期ビザンティン聖堂における典礼儀式とプログラムの関係を整理し、以後の儀礼化研究の基礎を作った。2)菅原裕文「ビザンティン聖堂における装飾プログラムと象徴性」(早稲田高等研究所セミナーシリーズ【研究エリア〈比較文明史〉】第4回シンポジウム建築にみるイスラーム教とキリスト教、2013年1月、於早稲田大学)により、ビザンティン聖堂における建築、図像、典礼の関係性を整理し、次の論文の基礎を作った。3)菅原裕文「ビザンティン聖堂儀礼化研究序説」『エクフラシス』第3号(2013年3月)123-144頁により、これまで収集したデータを年代順に並べ、聖所のプログラムの変遷に関して、複数の問題点を指摘した。4)前段の論文で指摘した問題の一つを、菅原裕文「後期ビザンティン聖堂(1315C)におけるプラティテラ型聖母子像」(ヨーロッパ中世・ルネサンス研究所第12回研究会、2013年4月、於早稲田大学)で論じた。本研究の遂行には現地での調査が不可欠である。本研究が計画以上に進展したのは、これまで積み重ねてきたバルカン諸国での調査の成果であると考えられる。これまで十数度の調査をしてきたが、これらの調査を通じて各国の教会関係者や文化財保護関係者の知己を得て、彼らの助力を仰げるようになった。とりわけコソヴォでは、セルビア大使館およびセルビア正教会総主教の協力により、これまで調査が困難だった、世界遺産のビザンティン聖堂の調査をスムースに実施できたことは特筆に値する。

また早稲田大学文化構想学部の助手を任期満了により退任し、以前よりも研究そのものに格段に時間を割けるようになったことも、本研究の進展に寄与していると考えられる。現地調査では夏期にギリシア北部、マケドニア、アルバニア、春期にはマケドニア、セルビア、ブルガリアの調査を行う。特に夏期にはギリシア、マケドニア、アルバニアの三国にまたがるプレスパ湖の湖畔に残存する小聖堂の調査、およびテサロニキ、カストリア、ヴェリアといった有名な町に留まらず、後期ビザンティン聖堂の宝庫であるアトス山も訪れたい。アトス山での撮影は厳しく禁じられていることはつとに知られているが、撮影が不可能な場合はスケッチ等、代替可能な方法を検討したい。研究費の大半は上記の現地調査費用に充てられる。バルカン半島での調査には、日本から事前に撮影許可申請をしていても許可申請がスムースに下りず、現地で関係者と交渉するなど、予定外の事態も想定しなくてはならない。また、ビザンティン聖堂は概してアクセス困難な遠隔地にあることが多く、移動時間も含めて1日で23の聖堂が撮影するのが関の山である。また、これまでにも現地での聞き込みにより、日本の学会に知られていない聖堂に到達できたことも少なくない。以上の事由に鑑みれば、調査地に長期滞在するのはやむを得ないと考えられる。また調査費の一部は、ビザンティン関係書籍の購入に充てられるだけでなく、上記の文献学的研究を通じてなされる修道規則の資料集を出版する費用にも充当されることを付言しておきたい。
変動するリーマン面の研究

変動するリーマン面上で生じる現象の解明を微分方程式論、数理物理、確率論、トポロジー等の多面的観点から総合的に研究をすることを目的とし、解析学,幾何学,代数学における関連する諸問題を通して広い視野から研究を進展させ,それらの成果により関連諸分野の研究にも貢献することを期待している。活動として,専門分野毎に各研究集会に参加し研究討論するなど,他大学研究者との研究交流を進める他,文献・資料収集も行った。解析学の分野では,リーマン面の標準領域としての実現可能性を考察し(米谷),確率論の分野では、ジャンプ型マルコフ過程の容量不等式と再帰性の関係の解明(大倉),ランダム粒子法によるモデル解析(小川),幾何学の分野では,ベクトル束における同相写像のPL近似,同相写像群と擬等角同相写像の研究(矢ケ崎),代数学の分野では,点抜きリーマン面の写像類群の研究(朝田)等多くの結果が得られた。リーマン面を母体とする研究は多分野多岐にわたるものであるが,特に位相幾何学の問題に函数論的手法が効果を上げる等具体的な成果が得られたことを報告し,今後これらの成果を一層発展させたいものと考えている。
白亜紀フィロセラス科アンモナイトのタフォノミー

白亜紀フェロセラス科アンモナイトの殻の保存の特徴を調べるため,北海道の蝦夷層群(前弧海盆で堆積した深海相)および岩手県の宮古層群(波浪限界より浅い浅海相)の調査をおこなった.その結果,特にHypophylloceras層のアンモナイトは,産出する岩相に関係なく,住房や気室が大きく破損しているなど,共産する他のアンモナイトとは大きく異なる保存状態を示すことがわかった.たとえば,深海相では,共産する他のアンモナイトの約8割が住房を保ったまま化石となっている.これに対し,観察した300個体のHypophyllocerasのうち,住房が残されていたのはわずかに4個体のみであった.また,現在,堆積物で埋められているHypophyllocerasの破損した気室の大部分は,堆積後の圧密や溶解で壊れたものではなく,堆積以前にすでにパンクしていたことが明らかとなった.一方,波浪などの影響を強くうける浅海相では,他のアンモナイトの殻は破損していることが多い.しかし,Hypophyllocerasの殻の保存レベルは,深海相とはほとんど変わらないことがわかった.殻の保存・産状から,他のアンモナイトでは,死後,水圧によって殻の中に海水が侵入し,死殻はすぐに海底に沈むと考えられる.これに対し,体管の連接部の狭いHypophyllocerasでは海水が侵入しにくいため,一度,死殻が界面に浮上した可能性が高い.そして,気室がパンクして浮力を失った時点で,再び沈降し,海底に沈んだと考えられる。このような死後のプロセスの違いが,化石の保存の差を作り出している可能性が高い.今後,Hypophyllocerasの化石化のプロセスをさらに詳しく観察すれば,アンモナイトが化石として保存されるために必要な条件を解明できる可能性がある。
弾性多重円筒隔壁に発生する流力振動の解明と防振設計法の確立

本研究では、わが国の次世代原子炉の候補に挙がっている高速増殖炉(FBR)炉容器の炉壁保護系に関連した「流体と多重円筒隔壁との連成自励振動」の安定性解析について研究を行い、防振設計指針を導くことに成功した。対象となる振動系は、上流タンク、多重弾性円筒隔壁、下流タンクから構成される。上流タンクに供給された液体は、円筒隔壁を越流して下流タンクヘと流れ込む。その時に、越流特性、落下特性が複雑に絡んで下流タンクに自励的な液面揺動が発生する。この研究では、これまで、著者らによって研究が行われてきた、矩形弾性隔壁、一重弾性円筒隔壁、に関する理論を確認した後、実際の振動系に近い二重弾性円筒隔壁を対象として理論的、実験的研究を行った。なお、理論的研究においては、隔壁の頂上部を流体が越流する時の流量と越流高さとの非線形な関係、堰に浴って落下する流体の速度の流量依存性、上流側タンクと下流側タンクの間の液位差に基づく静水圧による堰板のたわみと液位差の非線形な関係に着目し、これを理論モデルに取り込んだ。その結果、実験においては、二重薄肉円筒堰の場合についても、内側の円筒と外側の円筒が逆位相で振動する特徴的なモードを持った自励振動が発生することを世界ではじめて確認することができた。また、理論的研究では、円周方向に定在波スロッシングが発生する場合について、二重薄肉円筒堰体系を対象に、上流側・下流側の液落差と供給流量をパラメータとして安定性解析を行い、安定限界線図を作成することに始めて成功した。さらに、実験結果と比較することで、理論の妥当性を確認した。この結果、本研究によって導かれた理論と計算手法を利用すれば、多重弾性円筒隔壁によって構成される高速増殖炉の炉壁保護構造系で発生する不安定振動の発生は予測可能で、振動が発生しない各種パラメータ設定条件を容易に導くことが可能となることが明らかになった。本研究では、わが国の次世代の原子炉の候補に挙がっている高速増殖炉(FBR)炉容器の3つの形式の炉壁保護系に関連した「流体と多重円筒隔壁との連成自励振動」の安定性解析について研究を行う。上流タンクに供給された液体は、円筒隔壁を越流して下流タンクへと流れ込む。今年度の研究では、まず二重弾性円筒隔壁を対象として、特に、隔壁の頂上部を流体が越流する時の流量と越流高さとの非線形な関係、堰に沿って落下する流体の速度の流量依存性、上流側タンクと下流側タンクの間の液位差に基づく静水圧による堰板のたわみと液位差の非線形な関係を反映しつつ、実際のプラントのような多重円筒弾性堰構造をも意識して、理論と実験の両面から研究を行った。解析においては、二重薄肉円筒堰を対象として、円周方向定在波スロッシングが発生する場合について、上流側と下流側の液落差と供給流量をパラメータとして安定限界線図を作成した。また、実験においては、解析と対応する、二重弾性円筒容器を作成し、実験を行った。

その結果、二重薄肉円筒堰の場合についても、内側の円筒と外側の円筒が逆位相に振動する特徴的なモードを持った自励振動が発生することが初めて実験的に確認され、興味深い実験結果が得られた。現在、上流側と下流側の液落差と供給流量をパラメータとした安定限界線について検討を加えているところである。本研究では、わが国の次世代の原子炉の候補に挙がっている高速増殖炉(FBR)炉容器の3つの形式の炉壁保護系に関連した「流体と多重円筒隔壁との連成自励振動」の安定性解析について研究を行っている。対象となる振動系は、上流タンク、多重弾性円筒隔壁、下流タンクから構成される。上流タンクに供給された液体は、円筒隔壁を越流して下流タンクへと流れ込む。その時に、越流特性、落下特性が複雑に絡んで下流タンクに自励的な液面揺動が発生する。昨年度の研究では、二重弾性円筒隔壁を対象として、特に、隔壁の頂上部を流体が越流する時の流量と越流高さとの非線形な関係、堰に沿って落下する流体の速度の流量依存性、上流側タンクと下流側タンクの間の液位差に基づく静水圧による堰板のたわみと液位差の非線形な関係を反映しつつ、実際のプラントのような多重円筒弾性堰構造をも意識して、実験装置を制作し、実験を行った。その結果、二重薄肉円筒堰の場合についても、内側の円筒と外側の円筒が逆位相に振動する特徴的なモードを持った自励振動が発生することが初めて実験的に確認された。これを踏まえて、今年度は、理論的研究を行った。円周方向定在波スロッシングが発生する場合について、二重薄肉円筒堰体系を対象に、上流側・下流側の液落差と供給流量をパラメータとして安定性解析を行い、安定限界線図を作成した。さらに、昨年度の実験結果と比較することで、理論の妥当性を確認した。この結果を論文にまとめて、学会に発表した。本研究では、わが国の次世代の原子炉の候補に挙がっている高速増殖炉(FBR)炉容器の3つの形式の炉壁保護系に関連した「流体と多重円筒隔壁との達成自励振動」の安定性解析について研究を行っている。昨年度までの研究では、二重弾性円筒隔壁を対象として、特に、隔壁の頂上部を流体が越流する時の流量と越流高さとの非線形な関係、堰に沿って落下する流体の速度の流量依存性、上流側タンクと下流側タンクの間の液位差に基づく静水圧による堰板のたわみと液位差の非線形な関係を反映しつつ、実際のプラントのような多重円筒弾性堰構造をも意識して、実験装置を制作し、実験を行った。今年度は、昨年度に引き続き理論的研究を行った。円周方向定在波スロッシングが発生する場合について、二重薄肉円筒堰体系を対象に、上流側・下流側の液落差と供給流量をパラメータとして安定性解析を行い、安定限界線図を作成する作業を昨年度のものに比較して、より幅広いパラメータについて行った。さらに、実験結果と比較することで、理論の妥当性を確認した。また、研究の最終年度にあたるため、このような成果をまとめ、権威ある和文および英文雑誌に論文として投稿するとともに、研究成果報告書を作成した。
表面修飾CdS微粒子の光触媒初期過程のサブピコ秒分光による研究(2)

前年度に引き続き、チオールで表面修飾したCdSナノ微粒子の光励起直後の電子・正孔の挙動に及ぼす微粒子表面状態の影響を明らかにするために、チオグリセリン(TG)で表面修飾したCdSナノ微粒子(TG-CdS)コロイド溶液の発光アップコンバージョン測定を種々の条件下で行なった。その発光減衰ダイナミクスの解析の結果、通常のCdSナノ粒子系で報告されているナノ秒以上の長い寿命を持つ発光成分の他に、数ピコ秒以下および10数十ピコ秒程度の比較的短い寿命を持つ二つの発光成分があることがわかった。これら短寿命の発光成分は、長波長に行くほど、最も寿命の短い発光成分の占める割合が低くなる。その発光減衰ダイナミクスはどの波長でも溶媒の影響をほとんど受けない。また、その光励起直後の発光強度および減衰過程はメチルビオローゲン添加の影響を受けない。これらの結果等から、短寿命成分が観測された550nm以下の波長領域でのTG-CdSの発光は、微粒子表面ではなく、吸着分子種の影響を受け難い微粒子内部での電子・正孔再結合に起因しているように思える。更に、前年度の研究で、インドール添加で新しく現れたチオール修飾CdSナノ粒子の500nm発光の起源についても、サブピコ秒レーザーパルス励起での非時間分解発光測定から検討した。その結果、インドール存在下で500nm付近に観測された比較的バンド幅の狭い新しい発光は、通常のCdSコロイド水溶液で既に報告されている、CdSナノ粒子中の光生成正孔とインドール間で形成された「Exciplex」からの発光ではなく、インドールの酸化中間体である発光性の「インドキシル」に起因する発光である可能性が高いことがわかった。表面修飾半導体微粒子の光化学初期過程(光生成した電子・正孔の再結合過程等)にわける表面修飾剤の影響についての更なる知見を得るために、本特定研究では、前年度の発光アップコンバージョン光学系の構築と表面修飾CdSコロイド溶液の非時間分解発光測定(サブピコ秒レーザー励起)に引き続き、主に、電子供与体・受容体存在下での表面修飾CdSコロイド溶液の非時間分解発光測定とTG-CdS(TG:チオグリセリン)の時間分解発光測定(アップコンバージョン法)を行なった。その結果、特に、インドール存在下でのTG-CdSやET-CdS(ET:2-ジメチルアミノエタンチオール)の非時間分解状態発光測定では、500nm付近に新しい発光が観測された。この発光挙動は、通常のCdSコロイド水溶液で観測されている、光励起で生じたCdS微粒子中の正孔とインドール間の「Exciplex」に帰属されている発光と概ね類似の挙動を示す。前年度構築した発光アップコンバージョン光学系を用いた、TG-CdSのDMF溶液および水溶液のサブピコ秒時間分解発光測定では、前述の非時間分解発光測定では比較的弱く観測されていた短波長側の発光が、光励起直後のアップコンバージョンシグナルでは長波長側シグナルに比べて強く検出された。このシグナルの波長依存性はその減衰ダイナミクスにも現れており、短波長側のアップコンバージョンシグナルに非常に速い減衰成分が存在することを示した。この速い成分は、非時間分解発光測定では遅い発光成分(深いトラップ状態からの発光)に隠れてはっきりしない速い発光成分(浅いトラップ状態からの発光)の発光挙動を反映しており、過渡吸収の速い減衰過程に対応する電子・正孔の再結合過程に伴う発光が観測できていると考えている。
CO2資源化のための還元触媒を超低過電圧で駆動させる高性能アゾリウム助触媒の開発

電気化学的に二酸化炭素を還元して化学原料や燃料に変換する技術は、太陽光エネルギーを基にした持続可能な社会を築く上で必要不可欠なものです。しかし残念ながら、化石燃料を燃やしたり消費したりしてエネルギーや原料を得る技術と比較すると、現状の技術水準は大変低いことが問題となっています。本研究課題では、二酸化炭素を還元する触媒の性能を大幅に向上させるため、触媒の働きを助けるような「助触媒」の開発に取り組みました。その結果、イミダゾリウムという分子を触媒の近くに同居させることで大きく性能が向上することがわかりました。また、性能を公正に評価できるような「物差し」を開発することもできました。再生可能エネルギーを電力源とする二酸化炭素(CO2)の資源化反応(還元反応)ー例えばCO2を電気化学的に一酸化炭素(CO)や等価体であるギ酸(HCOOH)などのC1化合物に還元するなどの電気化学反応ーは、非石油依存社会の構築と地球温暖化の回避策の一つとして有望視されている。これは生成物が、工業化学での基幹反応であるFischer-Tropsch反応の原材料になるからである。しかし、これまでの多大な努力にも関わらず駆動に必要な過電圧(駆動電圧と標準電極電位との差であり反応のエネルギー効率に直結する)は依然として高く、そのため超低過電圧駆動の触媒の開発が国内外で精力的に行われている。また、過電圧を評価するための基準となる標準電極電位が整備されていないことも課題となっている。正確な標準電極電位は今後のCO2資源化反応の研究基盤、特に超低過電圧領域における触媒開発に不可欠な指標となるからである。これに対し研究代表者らは、イオン液体の構成分子であるアゾリウムが既存のCO2還元錯体触媒に対して有用な添加剤(助触媒)として働くことを発見し、そのCO2活性化手法としての有用性を検討してきた。2016年度は、アゾリウム助触媒の高性能化を狙い、立体化学的に柔軟なBronsted酸点をアゾリウム骨格上に導入し、その効果を検討した。アゾリウムを分子内に有するような錯体触媒の合成にも成功し、この場合、アゾリウムを添加剤として用いなくとも一定の助触媒効果が現れることが判った。また、標準電極電位の整備についても、対象溶液の絶対的な酸性度を測定するという要の手法を確立し、手始めに水-アセトニトリル混合溶媒中でのCO2からCOへと電気化学的に還元する反応について一連の標準電極電位を決定することができた。本研究では、CO2資源化のための還元触媒の活性を向上(過電圧を低下)させるアゾリウム助触媒の開発と、任意のCO2還元触媒の性能を統一的に評価する基盤となる標準電極電位の整備を行うことを計画している。触媒の過電圧は標準電極電位に対して評価され、その過電圧を、CO2-触媒-アゾリウム間の云わば3体間相互作用によって低下させることを狙っており、前者の「助触媒の開発」と後者の「標準電極電位の整備」は密接に関わっている。初年度(2016年度)は、後者の「標準電極電位の整備」において計画以上の進展を収めることができた。これは、当初予定していたアセトニトリル-水混合溶媒中でのCO2のみかけの酸性度の測定をすることができただけでなく、これらの酸性度を水中での値と直接比較できるような(絶対的な)尺度で測定できるような手法を開発できたためである。これにより、標準電極電位を決定するための理論的な枠組みを構築することができ、1例としてアセトニトリル-水混合溶媒中での一連の電位を決定することができた。現在、これらの結果を記述した論文が審査中である。しかしながら、前者の「助触媒の開発」においては、アゾリウム骨格上へのBronsted酸点の導入や、錯体触媒の配位子へのアゾリウムの取り込みが触媒作用を促進する効果があることを見出した一方、これら新たに発見した促進効果について詳細な検討ができていないことから、概して全体を評価すると進捗状況としては「おおむね順調」であるといえる。平成29年度(最終年度)では、イミダゾリウムと金属錯体触媒の配位子との局所的な相互作用を定量化することを目指した。このため、配位子に複数のイミダゾリウムを系列立てて導入する合成法をまず検討し、イミダゾリウムを1個づつ順に数珠繋ぎ状に導入する方法を開発できた。このような配位子を持つ新規金属錯体触媒の単離にも成功し、それらの電気化学的CO2還元反応特性も調べることができた。その結果、イミダゾリウムの個数が多くなるほど、還元反応における過電圧は減少する一方で、反応速度はそれほど低下しないことが明らかになった。また、イミダゾリウムだけではなく、水酸基やアルキルアンモニオ基の効果についても、それらとの違いを明らかにすることを目的として検討を行った。例えば、水酸基は、錯体触媒の研究においてCO2還元のようなプロトン移動が関与する反応の活性化エネルギーを減少させる効果があるとして近年注目されており、反応の活性化エネルギーを減少させるという点では、イミダゾリウムと類似している。そこで、錯体触媒の配位子上にこれらの置換基を複数同時に導入した新規配位子を合成し、それらの錯体を単離した。これらについても電気化学的CO2還元反応特性を調べた結果、置換基は複数ある方が触媒の効率が高いことがわかった。更に重要なことに、異なる種類の置換基の組み合わせでも効率が高くなるという協同効果が見られた。今後、更なる速度向上のため、この効果の可能性を探る必要があることがわかった。

電気化学的に二酸化炭素を還元して化学原料や燃料に変換する技術は、太陽光エネルギーを基にした持続可能な社会を築く上で必要不可欠なものです。しかし残念ながら、化石燃料を燃やしたり消費したりしてエネルギーや原料を得る技術と比較すると、現状の技術水準は大変低いことが問題となっています。本研究課題では、二酸化炭素を還元する触媒の性能を大幅に向上させるため、触媒の働きを助けるような「助触媒」の開発に取り組みました。その結果、イミダゾリウムという分子を触媒の近くに同居させることで大きく性能が向上することがわかりました。また、性能を公正に評価できるような「物差し」を開発することもできました。2017年度は、前年度に引き続き、アゾリウム助触媒の開発とCO2還元反応の標準電極電位の整備に取り組む。前者に関しては、前年度に見出した触媒作用に対する2つの改良方法、すなわち「アゾリウム骨格上へのBronsted酸点の導入」と「錯体触媒の配位子へのアゾリウムの取り込み」について、化合物の合成方法の改善を検討しつつ、これらの改良方法によってもたらされる触媒作用の促進効果の程度を定量的に評価するところより始める。また、アゾリウムとCO2の相互作用についてもアゾリウムのπ電子系を変化させた時の強弱の変化を定量することにより、より有用なアゾリウム助触媒の開発につなげる。後者に関しては、前年度に開発した方法論を元に、種々の電気化学的・光化学的触媒反応で用いられる溶媒系における標準酸化還元電位の測定に取り組む。これにより、これまでそれぞれの反応系で報告されてきた(そして、これからなされるであろう)それぞれの触媒反応の効率について統一的評価できるようになる。これらの測定においては、液間電位の推定が要点となるので、そのために必要な基準物質の開発に取り組む。電気化学
哺乳類嗅球発生におけるPax6遺伝子の機能を探る

脊椎動物終脳の先端部に位置する嗅球は嗅覚の一次中枢として機能する重要な領域である。この嗅球を構成する神経細胞が脳のどこから産生されて、何故終脳の先端部に嗅球が発生するのかは、未だ明らかとなっていない。興味深いことに転写制御因子の一つであるPax6の機能欠損変異マウス及びラットでは、嗅球様の構造物が終脳の先端ではなく、側面に存在する。この事実はPax6が直接的あるいは間接的に、嗅球が正しい位置に形成される機構に関わっていることが予測される。そこで本研究ではin vitroで嗅球の発生が進行させられる培養系を構築し、細胞標識実験によって嗅球神経細胞の産生場所の特定とその移動様式を追跡した。その結果、正常胚では終脳先端部の神経上皮に由来する細胞が終脳のより前方に移動することで、嗅球が形成されることが明らかとなった。ところがPax6変異ラットでは、終脳前端に位置する細胞が後方に移動して、異所的な嗅球様構造を構築することが明らかになった。従ってPax6変異ラット胚における嗅球の位置異常は、嗅球神経細胞の移動様式の異常が原因であることがが判った。
センサー機能分子の導入による外部環境応答性タンパク質の分子デザイン

前年度、大量合成法を確立したイミノン酢酸部位をもつ非天然アミノ酸(Ida^4)をペプチド合成機を用いて、リボヌクレアーゼSのSペプチド配列の中に組み込むことに成功した。自動合成でいくつもの配列異性体を合成し、半合成によってリボヌクレアーゼS'変異体を作成し、それぞれの金属イオンに対する応答挙動を観察すると、興味深い知見がいくつか得られた。(i)Ida^4を一つ導入したものより、2つ導入したものの方が応答性が高い。(ii)アルカリ金属、アルカリ土類金属イオンには、低濃度ではほとんど応答が見られないが、遷移金属イオン特にCu^<2+>、Fe^<3+>について顕著な応答が見られた。(iii)Ida^4を2つ導入した変異体では、導入位置によって全く異なる応答性が見られる場合があった。6位、9位をIda^4に置換したものでは、両方のIda^4が共同的に働いて、一等量aCu^<2+>が存在する場合と、二等量以上aCu^<2+>が存在する場合で酸素活性が向上から低下へと二段階の制御モードが実現されることが明らかとなった。
高い電磁感受耐性を備えた科学衛星搭載適応型ソフトウェア電磁波観測器の研究

科学衛星による宇宙空間中のプラズマ波動の観測において、衛星搭載品からプラズマ波動受信器に混入する人工雑音をデジタル的に低減し、本来のサイエンスターゲットである自然プラズマ波動を精度よく観測するための耐雑音性の高い電磁界計測法を研究した。研究遂行においては、(1)観測波動データに混入した干渉ノイズ源の特定と除去・抑圧法、(2)有意な波動現象を自動認識・抽出するための信号処理アルゴリズム、(3)雑音が含まれる観測データをもちいた波動の伝搬方向推定法の3つの項目に大別して実施し、あけぼの衛星やかぐや衛星などの既存の観測衛星で取得した波動観測データを用いて、提案法の有効性を実証した。本研究課題は、科学衛星搭載用プラズマ波動観測器について、衛星搭載器起源の雑音をデジタル的に除去する手法を確立し、人工衛星搭載品からプラズマ波動受信機に混入する雑音に対する耐性の高い高感度電磁界計測の実現を目指している。今年度は、以下に示す2つの項目について重点的に検討を行った。1.将来衛星における高度自然波動計測の実現を目指して、計測したプラズマ波動データから、有意な波動現象の特徴を自動認識し、抽出するアルゴリズムをいくつか考案した。その結果、雷起源ホイスラやコーラスなどと呼ばれる複数種の波動を、高速に自動判別できることを実証した。特に雷起源ホイスラは、高い雑音レベルのアナログ波形信号から、低い誤検出率で大量に自動抽出する信号処理法が確立し、あけぼの衛星が取得した長期観測データを用いた雷ホイスラの空間・時間特性の解析に貢献した。2.自然波動の伝搬方向(伝搬ベクトル)推定に、マルコフ確率場モデルを活用した新しい波動分布関数法を考案した。提案法は、波動の伝搬方向の推定時に、受信器の雑音レベルを同時推定するパラメータを含めることで、雑音レベルが高いデータでも良好に伝搬方向を求めることが可能である。さらに従来法より、計算量も小さく、高速に解が得られることも実証した。これらはいずれも既取得データに対する地上処理で実現しているが、比較的軽負荷な処理について、衛星でデータ取得直後の機上処理で実現できるよう、検討を進めている。本研究課題は、科学衛星搭載用プラズマ波動観測器について、機上処理ソフトウェアによって衛星搭載器起源の雑音をデジタル的に除去する手法を確立し、人工衛星搭載品からプラズマ波動受信機に混入する雑音に対する耐性の高い高感度電磁界計測の実現を目指している。初年度は、以下に示す2つの項目について重点的に検討を行った。1.既存衛星で取得したプラズマ波動データに混入した干渉ノイズ源の特定と除去・抑圧アルゴリズムを検討した。当研究グループが有する、あけぼの・かぐや衛星で取得した自然波動データに混入したノイズ源を特定・除去するために、衛星搭載の各機器の動作状態を示すステータスデータ(House Keeping Data)と波動観測データの相関解析を行い、ノイズ源が混入する機器ステータスを自動抽出するアルゴリズムを確立した。さらに同アルゴリズムで特定したノイズとステータスデータの相関関係を用いて、観測データからノイズを除去できることを実証した。また直交チャンネル間の標本化(A/D変換)タイミングの誤差を、計測データの統計的な位相ずれから厳密に補正し、自然波動の偏波特性を正確に求める手法も確立した。2.将来衛星における高度自然波動計測の実現を目指して、有意な波動現象の自動認識と機上処理アルゴリズムへの応用について検討を行った。地球磁気圏内で観測される多種多様な波動現象について、その周波数・時間特性を定量化することで類似性を短時間で算出するアルゴリズムを考案し、あけぼの・かぐや衛星で得られたスペクトルデータに適用し、その有効性を実証した。上記はいずれも既取得データに対する地上処理で実現しているが、比較的軽負荷な処理について、衛星でデータ取得直後の機上処理で実現できるよう、検討を進めている。本研究課題では、科学衛星搭載用プラズマ波動観測器において、衛星搭載機起源の人工雑音の影響をデジタル的に低減し、本来のサイエンスターゲットである自然プラズマ波動を精度よく観測するための耐雑音性の高い電磁界計測法を研究した。今年度得られた主な成果は以下のとおりである。1宇宙プラズマ中を伝搬する複数の電波を分離し、各波動の到来方向を推定するために、昨年度考案した波動分布関数法の求解アルゴリズムをさらに改良し、雑音混入時に困難とされていた到来波源の広がりや波源の数の推定精度、データに混入する雑音に起因する推定誤差(耐雑音性)を大幅に改善した。2計測したプラズマ波動データから、有意な波動現象と雑音を識別し、特徴的な波動現象を自動認識・抽出する信号処理法について検討した。その結果、雷起源ホイスラなどの一部の波動現象は、背景雑音レベルを適応的に推定しつつ機上処理可能な計算量で高速に識別・抽出できることを実証した。同成果は、26年余りの連続観測を実現したあけぼの衛星のアナログ波形データに適用され、雷起源ホイスラの長期統計解析に大きく貢献した。さらに波動のスペクトルの特徴から、機上で自動分類する手法についても提案した。

電波情報工学我々が考案する雑音除去ならびに受信器特性の推定アルゴリズムが、既取得のデータに対して有効に活用できることを示すとともに、多種多様な自然プラズマ波動の自動認識や類似性の定量化の方法を確立するなど、研究は順調に進んでいる。我々が考案する雑音除去ならびに受信機特性の推定アルゴリズムが、既取得のデータに対して有効に活用できることを示すとともに、多種多様な自然プラズマ波動の自動認識や類似性の定量化の方法を確立するなど、研究は順調に進んでいる。引き続き、当グループが保有するあけぼの・かぐや衛星で取得した自然波動データを有効活用し、大きな雑音が重畳した電磁波計測データであっても、雑音に影響されることなく良好に自然波動の伝搬方向推定が行える方法を確立するなど、従来では不可能であった高雑音下での計測データから、観測対象である波動の特性パラメータを正しく求める信号処理法を研究開発する。またこれまでに得た知見を、機上処理で実現すべく、衛星搭載電磁波受信器のデジタル処理部を模擬する評価用デジタル基板を併用し、考案したアルゴリズムの実装と評価、特に実時間処理での実現性の可否、さらにはセンサ・受信器の高速な較正法について、検討を進める。今年度に引き続き、当グループが保有するあけぼの・かぐや衛星で取得した自然波動データを活用し、データ中に混入した電磁干渉ノイズを、周波数領域で推定し抑圧する雑音除去アルゴリズムを進めるとともに、時間領域で得た波形ノイズへの応用について、検討範囲を拡大する。またこれまでに得た知見を、機上処理で実現すべく、衛星搭載電磁波受信器のデジタル処理部を模擬する評価用デジタル基板を導入し、考案したアルゴリズムの実装と評価、特に実時間処理での実現性の可否について、検討を進める。本研究課題遂行に必要なデータ整理などを謝金にて行う予定であったが、当初予定より作業量が比較的少なく、謝金を必要とする作業が発生しなかった。結果的に少額の次年度使用額が生じたが、全般的にはほぼ予定通りの予算執行を実施している。研究計画そのものも順調に推移しており、このことによる影響は特にない。国内外における成果発表や、学術論文への投稿などの費用に重点的に配分し、最終年度としての研究成果の取りまとめと成果公表を積極的に行う予定である。機上処理評価用のDSPもしくはFPGAの専用ボードを試作し、研究に用いる予定であったが、計算コストを考えず、アルゴリズム自身の有効性の検証するために、汎用のPCワークステーション(信号処理シミュレータ)による動作検証を行うことを優先的に実施した。このため、初年度に予定していた機上評価用のデジタル基板の導入は、今年度の成果を踏まえて次年度に実施することとした。それ以外の研究計画は特に変更なく、当初の計画に従って遂行することとする。
原子空孔三次元トモグラフィー

高感度原子空孔プローブである陽電子の試料への均一照射かつ極短パルス化法と位置敏感型γ線検出器の開発により,原子空孔の三次元分布を計測する陽電子消滅トモグラフィーを実現する。数MeVの極短パルス制動放射X線照射による試料内対生成反応によって生成した陽電子の利用を着想した。陽電子が消滅時に発する511 keVγ線の検出器として,mmオーダーの位置分解能と0.5 ns以下の時間分解能をもつ分割型Lu2SiO5:Ceシンチレーション検出器を開発する。高温・高圧など極限条件下での非破壊その場分析が可能となり,新規分析情報である原子空孔三次元分布は,原子レベルでの物性解明を飛躍的に進歩させる。高感度原子空孔プローブである陽電子の試料への均一照射かつ極短パルス化法の着想と位置敏感型γ線検出器の開発により,原子空孔の三次元分布を計測する陽電子消滅トモグラフィーを実現する。試料内への陽電子均一形成法として,数MeVの極短パルス制動放射X線照射による試料内対生成反応によって生成した陽電子の利用を着想した。これらシーズ技術の成否は,超伝導電子線形加速器施設(ドイツ)での実証実験で判断する。平成26年度は検出器の作製と性能評価および陽電子寿命二次元データ処理系の開発に取り組み,仕様に合致する高位置分解能,高時間分解能,高計数効率のγ線検出器を構築する。H26年度はLu2SiO5:Ce(LSO)シンチレーション検出器を用いて検出器を開発する。LSOは密度が7.4と大きく,蛍光寿命は40 ns程度と短く,蛍光出力も1 MeVあたり250,000光子と高い。PETで使用されており,時間分解能は0.550 ns程度である。そのLSOを4×4×20 mm3に加工し,13×13個配置する。LSOからの蛍光は立ち上がり時間の速い光電子増倍管を4本配置して検出する。4本の光量比から入射位置が算出でき,対消滅位置が判定され二次元計測が可能となる。極短パルス化制動放射X線発生(陽電子入射)と消滅γ線検出の時間差である陽電子寿命を開発したLSO検出器によって位置情報とともに求めて,二次元画像データ化する解析プログラムを開発する。非破壊原子空孔三次元分布分析法を提供する陽電子消滅トモグラフィー(Positron annihilation lifetime spectroscopy computer-aided tomography, PALS-CT)の開発を目的とする。開発課題は,陽電子を試料内で均一に形成するために,超伝導電子線形加速器から発生した極短パルス化制動放射X線による固体内電子・陽電子対生成反応の利用,反平行方向に発生する511 keV消滅γ線検出器として位置敏感型Lu2SiO5:Ceシンチレーション検出器の開発,数学的に三次元イメージを構築するためのデータ処理系の開発である。平成26年度は検出器の作製と性能評価および陽電子寿命二次元データ処理系の開発に取り組んだ。平成27年度にその実証実験を実施した。応用例としては,特に塑性変形した金属中の格子欠陥を評価した。H26年度はLu2SiO5:Ce(LSO)シンチレーション検出器を用いて位置分解能をもつ検出器を開発することにあった。LSOの特性である時間分解能が0.550 ns程度であることを確認した。またそのLSOを4×4×20 mm3に加工し,13×13個配置し,立ち上がり時間の速い光電子増倍管を4本配置してγ線を検出するシステムとした。この検出器の開発は達成度100%である。つぎに4本の光量比から入射位置が算出できるように,対消滅位置が判定され二次元計測を可能とするためのプログラム開発を行った。その達成度は約80%である。極短パルス化制動放射X線発生(陽電子入射)と消滅γ線検出の時間差である陽電子寿命を開発したLSO検出器によって位置情報とともに求めて,二次元画像データ化する解析プログラムの開発については,達成度は80%である。分析化学二つ一組のγ線検出器により同時計数測定するため,平成26年度に開発したLSO検出器と同等の検出器をもう一つ製作する。産総研の電子線形加速器を利用して同時計数計測システム構築および陽電子寿命スペクトルの時間分解能を評価,最適化する。

本装置が単なるX線励起の陽電子寿命測定に利用可能であることは,すでに実証されており,共同利用体制も整備されている。平成26年度に申請予定の研究計画書が受理されれば,現地に開発した検出系(試料回転ステージ,検出器,信号処理系の一部)を搬入し,実証実験を実施する。実証用の試料としては,模擬試料と手法の有用性を具現化するための試料を用意する。模擬試料には,陽電子寿命の大きく異なる金属と高分子との複合材料を考えている。陽電子平均寿命は,前者は0.1 ns,後者は0.8 nsであり,空間分解能の評価に最適である。実試料では,塑性変形した金属材料や高分子材料における欠陥導入分布がある。金属(純鉄およびステンレス鋼)ではダンベル型の試料に10%程度のひずみを付与し,生成する転位や空孔の分布を求め,破断箇所の予測を狙う。寿命変化量がわずか100 ps程度であるので,装置性能の限界を判定する。成功すればインパクトは非常に大きい。高分子(低密度ポリエチレン)でも同様の実験により,自由体積分布が求められ,非晶質材料の物性に対してのサブナノメートル以下の空隙が与える影響を考察できる。この場合,1から10 nsの間で寿命値は変化すると予想される。陽電子源と試料を密着する必要がないという利点を生かし,数百°Cでの高温測定,数GPaといった高圧測定,変形状態のままの測定など極限状態分析にもチャレンジしていく。理由は主に以下の二点である。当初の見積りよりも安価で試験用消耗品が入手できたこと。平成26年度に購入予定の光電子増倍管を研究室所有の既存品で性能チェックをしたため,購入しなかった。ただし,研究進捗には問題はなく,予定通りの成果を得られた。平成26年度に購入しなかった光電子増倍管を購入することにより,その分を平成27年度に支出予定である。
需要減少期における私立大学の収支構造変動についての日米比較研究

本研究成果報告書(冊子体)は、三部構成である。第1部は高等教育需要を検討した論文で構成される。第2部は、私立大学の経営と教育の検討を行った。第3部では、アメリカの高等教育財政を最新の資料を元に分析した。以下は全体のまとめである。先ず需要動向を分析した。それによると、大学教育費の家計負担は、過去に大きく上昇し、家計所得に対する私大授業料の比率は16%と約20年前に比べ2倍となった。また大卒の初任給と就職率の双方の低下によって、男女とも大学教育の経済的メリットが小さくなっている。よって今後は進学率の上昇は望めないと予想される。次に私立大学の財政を検討した結果、収入にしめる授業料の割合の低下が望まれているにもかかわらず、現実は上昇していることが確認できた。また資産運用収入は、大学によっては高い運用実績を上げていることを指摘することも出来るが、全般的には、運用率の低下によって減少していることも明らかになった。さらに経済不況によって企業や個人からの寄付も伸びていない。このような状況で、日本の私立大学は今後財政的に困難な状況に陥ることが予想されるが、個々の私立大学は学生募集に力を入れなければならないことを指摘した。そしてアメリカの高等教育財政や個々の大学の経済的経営的行動を検討すると、学生募集には奨学金の提供と、授業料の差別化が有効であることが確認できた。最後に私立大学は、個人的利益ばかりでなく、社会的利益をも生み出すので、公的助成の対象なることを理論的に明らかにした。本年度は、アメリカにおける教育経済学、高等教育論、教育財政学等の先行研究をレビューしながら、アメリカ高等教育財政の最近の動向を分析した。第一にアメリカ高等教育の収入構造と最近の変化を検討した。第二に高等教育の収入構造の変化に対して、高等教育機関はどのように対応してきたかを分析した。そして第三に高等教育機関の収支構造の変化に対して、高等教育進学者はどんな影響を受けるかを明らかにした。そして最後にアメリカ高等教育を特徴づける奨学金政策についてまとめた。結果は以下の通りである。1980年代以降のアメリカ高等教育財政において、連邦政府援助は相対的低下傾向を続けている。他方授業料は各高等教育機関で上昇している。特にこの傾向はエリート私大で著しい。機関の対応については、支出上昇を挙げることができる。また機関の用意する奨学金の額も上昇している。このような高等教育財政状況下において、大学教育投資の個人的経済的利益は1970年代に比べ、上昇しており、学生から見れば高等教育進学は、ハイコストハイリターンな選択といえる。Freemanは1970年代をOvereducatedと表現したが、MurphyとWelchは1980年代をUndereducatedな時代と呼んでいる。彼らによれば、1970年代の一時期を除いて1960年代半ばから大卒労働需要は、増加し、供給の上昇率よりも高い傾向にあった。このような状況で奨学金は、学生と機関の双方にとって重要な意味を持つようになる。これまでとられたアメリカの奨学金政策は、概ね支持されるが、学生ローンプログラムを民間金融機関に任せたことについては批判も多い。本年度は、当初の研究実施計画どおり日本の私立大学の財政についてのデータベースを作成し、それを基に私立大学の収支構造を検討した。研究の具体的な成果は、日本の私大の教育条件と授業料の関係を明らかにした点にある。すなわち、大学教育の質と価格との関係は、日本とアメリカで異なっていることが推測できる。アメリカの場合は、比較的明確で変数間の関係も解釈しやすい。高い授業料は、よりよい大学教育の質を購入するためにある。授業料の高い大学は、入学難易度が高く、教育条件に恵まれ、そして学生に対して大きな付加価値を与えてくれる。日本の大学教育の場合、変数間の関係は、それほどはっきりしたものではないし、それについての研究の蓄積も乏しい。

日本の大学の経済学部だけのデータを検討すると、授業料と難易度は逆相関し、授業料と教育条件も逆相関であることがわかる。しかしそれらの逆相関は年によって一定ではないし、相関係数自体もそれほど大きくはない。さらに難易度と教育条件の関係も明確ではない。日本の大学教育において、価格(授業料)と質(教育条件)が相関してないのは、大学が価格支配力を持っていると考えることもできる。供給者が価格支配力を行使できるのは、消費者の選択が限定される場合である。これは、供給者が他に競争相手を持たない場合最も強い。しかしこのような状況は、18歳人口の減少によって変化せざるを得ない。各大学は学生確保の競争状態におかれ、消費者としての学生は、選択の幅が広がる。そしてこの競争によって、質(教育条件)や人気(難易度)が価格(授業料)に反映することが予想される。日本の私学は、その収入のかなりの部分を家計に依存し、アメリカの私学と比べて、資産運用収入が極端に低いとしばしば指摘されてきた。その理由として2つの見方がある。一つは運用するにたる資産が、日本の私学にはないという考え方である。もう一つは、資産そのものはあるが、私学はその運用の仕方、果実の取り方を知らないという考え方である。どちらが正しいのかを実証的に検討するのが、今年度の課題であり、結果は以下の通りである。大学法人の純資産額を合計すると、1989年約8兆円、1997年14兆円と順調に増加している。しかし資産運用収入のほうは、1989年から91年までは増加し、2200億円に達していた。しかしその後減少傾向を続け、1996年の790億円にまでなっている。これは運用利率の低下を意味する。純資産と資産運用収入から大学法人全体の運用利率を算出することができる。資産運用収入は、1996年度法人部門で290億円、大学部門で505億円、合計795億円である。大学法人の純資産は、13.5兆円であり、計算上は0.589%の利率で資産運用していることになる。大学法人によっては、資産運用を積極的に進め、最高で3.3%の運用利率を得ているところもある。もし純資産の13.5兆円を3.3%で運用すれば、4457億円の運用収入が見込まれ、これは現行水準の5.6倍となる。そしてこの額は、国庫補助金(3,000億円)の1.5倍になる。これらのラフな形での計算結果を考慮すると、明らかに日本の私学は、資産運用の点で、経営努力が不足しているといえる。資産が少ないというより、果実の取り方を知らないという指摘は正しい。本研究では、私立大学の財政データを収集整理して、それを用いて需要減少期における私立大学の収支構造変動を分析し、さらにアメリカの高等教育財政との比較を行った。まず需要動向を分析した。それによると、大学教育費の家計負担は、過去に大きく上昇し、家計所得に対する私大授業料の比率は16%と約20年前に比べ2倍となった。また大卒の初任給と就職率の双方の低下によって、男女とも大学教育の経済的メリットが小さくなっている。よって今後は進学率の上昇は望めないと予想される。