hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
せん断応力印加によるメタンハイドレートの静的および動的構造安定性の評価

石油代替エネルギー資源として注目されているメタンハイドレートの実用化研究が進む中,メタンハイドレートの弾性的性質の評価は十分とは言い難い。そこで本研究課題では,メタン-オキセタン混合ハイドレートの弾性的性質を調べ,ガスハイドレートの一般的な弾性的性質を決定するとともに,せん断応力を印加することができる高圧セルを開発し,せん断応力下にあるメタンハイドレートの弾性的性質の評価を試みた。その結果,ガスハイドレートの弾性的性質はその構造よりも包接されているガス分子の大きさや形状に大きく依存すること,せん断応力下では若干であるがせん断歪に対応する弾性定数が小さくなることが分かった。石油代替エネルギー資源として注目されているメタンハイドレートの実用化研究が進む中,安全なメタンガス採出に必要なメタンハイドレートの静的および動的な構造安定性は未だ評価されているとはいい難い。そこで本研究課題では,せん断応力を印加することができる高圧アンビルセルを開発し,せん断応力下にあるメタンハイドレート,メタンープロパン混合ガスハイドレートの静的および動的な構造安定性,相変化,ゲストメタン分子のホスト水ケージ占有状態,弾性的性質を顕微鏡観察,高圧ラマン・ブリュアン散乱測定より,圧力及びせん断応力の関数として調べ,せん断応力がメタンハイドレートに与える諸々の影響について明らかにする。平成26年度では,主としてせん断応力を印加することができる高圧アンビルセルの設計・試作,高圧ブリュアン散乱分光装置検出系の再構築,高感度化を行い,せん断応力下のガスハイドレートの相変化,分解挙動の顕微鏡観察,高圧ラマン・ブリュアン散乱測定を行うための研究環境整備を行ってきた。また,メタンープロパン混合ガスハイドレートの単結晶作製は比較的高度な技術を要するため,せん断応力下のガスハイドレートの物性評価を効率的に行うためには,単結晶作製が容易でメタンープロパン混合ガスハイドレートとよく似た弾性的性質,構造安定性を有するガスハイドレートを代替試料として用いることが有効である。そこでメタンーテトラハイドロフランハイドレート,メタンーオキセタンハイドレートについて高圧ブリュアン散乱測定により弾性的性質を評価した結果,これらが有力な候補であることが分かった。そこで本研究課題では,せん断応力を印加することができる高圧アンビルセルを開発し,せん断応力下にあるメタンハイドレート,メタンープロパン混合ガスハイドレートの静的および動的な構造安定性,相変化,ゲストメタン分子のホスト水ケージ占有状態,弾性的性質を顕微鏡観察,高圧ラマン・ブリュアン散乱測定より,圧力およびせん断応力の関数として調べ,せん断応力がメタンハイドレートに与える諸々の影響について明らかにする。平成27年度では,主としてせん断応力を印加することができる高圧アンビルセルの製作および前年度にメタンープロパン混合ガスハイドレートに代わる試料として有効であることがわかったメタンーテトラハイドロフラン混合ハイドレート,メタンーオキセタン混合ハイドレートの詳細な高圧ブリュアン散乱測定を行い,それらの正確な弾性的性質の圧力依存性の決定を行ってきた。その結果,ガスハイドレートの弾性的性質は,ガスハイドレートの結晶構造の違いよりも包接されている分子の形(対称性)や大きさに大きく依存することが明らかになった。平成27年度では,せん断応力を印加できる新高圧アンビルセルの製作を行い,完成したセルの加圧およびせん断応力の発生試験およびせん断応力下のメタンハイドレートの諸物性に関する基礎情報を収集することが主目的であった。しかし,新高圧アンビルセルの製作に約1年の期間を要したため,メタンープロパン混合ガスハイドレートの代替および比較に適するメタンーテトラハイドロフラン混合ハイドレート,メタンーオキセタン混合ハイドレートなどのホスト水ケージ占有状態,圧力誘起構造変化,静的弾性的性質の評価を先行して行った。せん断応力を印加できる高圧アンビルセルの製作については,前年度から製作を依頼していたが予想外に難航し,平成27年度末に製作が完了した。したがって,加圧およびせん断応力の発生試験およびせん断応力下のガスハイドレートの諸物性測定には至っていない。一方で,ラマン散乱分光測定装置および高感度化した高圧ブリュアン散乱分光装置を用いて,メタンーテトラハイドロフラン混合ハイドレート,メタンーオキセタン混合ハイドレートのホスト水ケージ占有状態,圧力誘起構造変化,静的弾性的性質の評価を行ってきた。その結果,ガスハイドレートの弾性的性質は,その結晶構造よりもホストケージに包接されているゲスト分子の形(対称性)と大きさに強く依存していることが明らかになった。新高圧セルを用いたせん断応力下での弾性的性質の評価については遅れが生じているが,メタンーテトラハイドロフラン混合ハイドレート,メタンーオキセタン混合ハイドレートの弾性的性質の評価により,ガスハイドレートの弾性的性質とゲスト分子の関係が明らかになり,せん断応力下での弾性的性質測定のための準備は十分整っている。また,せん断応力を印加できる新高圧セルの製作も完了していることから,全体としてはおおむね順調に進展していると考えられる。石油代替エネルギー資源として注目されているメタンハイドレートの実用化研究が進む中,安全なガス産出に必要なメタンハイドレートの静的および動的な構造安定性は未だ評価されているとは言い難い。本研究課題では,せん断応力を印加することができる高圧アンビルセルを開発し,せん断応力下にあるメタンハイドレートの静的および動的な構造安定性,弾性的性質を明らかにすることを目的としている。

平成26-27年度では,せん断応力を印加することができる高圧アンビルセルの開発,ガスハイドレートの諸基礎物性情報を収集するためのメタン-オキセタン混合ハイドレートなどの静的弾性的性質を評価してきた。平成28年度においては,作製した高圧アンビルセルを用いて,せん断応力下のメタンハイドレートの(1)相変化,分解挙動の顕微鏡観察,(2)高圧ブリュアン散乱測定による弾性的性質,構造安定性の評価を行った。その結果を以下に示す。(1) 0.4 GPaの圧力下で,メタンハイドレート単結晶に約0.3%までのせん断歪を与えながら,顕微鏡観察を行った結果,結晶に分解などの挙動は観察されなかった。(2)メタンハイドレート単結晶にせん断歪を与えながらブリュアン散乱測定を行った結果,0.4 GPaにおける弾性定数のせん断歪依存性から,静的な状態の弾性定数と有意な差を見出すことはできなかった。したがって本研究より,0.3%までのせん断歪では,メタンハイドレートの弾性的性質や構造安定性に影響を及ぼさないことが分かった。昨年度までの研究により,ガスハイドレートはプロパンなどのような対称性の低い分子が包接されている場合,弾性的性質に大きな変化を与えることが分かってきている。今後は,このようなゲストを含むガスハイドレートのせん断歪依存性およびより大きな動的歪を与えた場合の構造安定性を評価する必要がある。石油代替エネルギー資源として注目されているメタンハイドレートの実用化研究が進む中,メタンハイドレートの弾性的性質の評価は十分とは言い難い。そこで本研究課題では,メタン-オキセタン混合ハイドレートの弾性的性質を調べ,ガスハイドレートの一般的な弾性的性質を決定するとともに,せん断応力を印加することができる高圧セルを開発し,せん断応力下にあるメタンハイドレートの弾性的性質の評価を試みた。その結果,ガスハイドレートの弾性的性質はその構造よりも包接されているガス分子の大きさや形状に大きく依存すること,せん断応力下では若干であるがせん断歪に対応する弾性定数が小さくなることが分かった。平成26年度では,せん断応力を印加できる高圧アンビルセルの開発,高圧ブリュアン散乱分光装置の検出系の再構築による高感度化を行い,せん断応力下のガスハイドレートの弾性的性質,構造安定性を評価するための実験環境整備を行うことが主目的であった。以下に,それら達成度について示す。(1)せん断応力を印加できる高圧アンビルセルの開発:光散乱測定を用いてせん断応力によるガスハイドレートへの影響を詳細に調べるためには,レーザー光の集光による空間分解能を十分にカバーすることができる大きさの試料室を有するセルが必要である。そこで一般的な高圧ダイヤモンド・アンビル・セルの50倍である1立方mmの試料室体積に設定して,高圧アンビルセルを設計した。設計に際しては,高圧中性子回折実験で培った大体積高圧アンビルセルの技術を基盤として,せん断応力を印加できる構造を付加した。
銅アンチモン、銀アンチモン硫化物薄膜の精密合成と太陽光エネルギー変換への応用

光機能材料として期待されている銅、アンチモン、硫黄からなるCu-Sb-S化合物の基礎物性を明らかにするため、高い光機能が期待されるCuSbS2化合物に着目して、それらの単相バルク固体と単結晶を合成し、構造と物性との関係を明らかにすることである。Cu-Sb-S三元系等温断面図を実験的に作成して不定比性を調査した結果、熱力学的にはCu過剰、S不足組成をとる傾向があることを明らかにした。この結果を踏まえて、さまざまな不定比をもつCuSbS2バルク試料を作製し、物性を評価したところ、化学量論組成に近い組成の試料が良好な電気特性を示すことが明らかにした。銅(あるいは銀)、アンチモン、硫黄からなるCu(Ag)-Sb-S化合物が、薄膜太陽電池および水の光分解電極等の太陽エネルギー変換のための新材料となる可能性があることを、これまでの研究で見出している。しかし、これらの材料の基礎物性は十分に分かっておらず、さまざまな組成(Cu(Ag) / Sb / S含有比率)をもつバルク固体や薄膜も得られていない。本研究の第1の目的は、このようなCu(Ag)-Sb-S化合物の中でも、高い光起電力が期待されるワイドギャップ材料(1.61.8 eV)であるCuSbS2、Cu12Sb4S13、AgSbS2、Ag3SbS3化合物に着目して、それらの単相バルク固体と薄膜を精密合成し、構造と物性との関係を明らかにすることである。第2の目的は、得られる基礎的な知見に基づいて太陽エネルギー変換デバイスを作製し、高機能化を実現することである。本年度は、Cu(Ag)-Sb-S化合物の一つであるCuSbS2に特化について、Cu-Sb-S三元系等温断面図を実験的に作成し、CuSbS2の不定比性を調査するとともに、その組成のズレによる電気物性等の違いを系統的に評価したCu,Sbの金属元素に関しては、どちらの元素も過剰側、不足側の両方について不定比性があった一方、硫黄に関しては過剰側には不定比性がほとんど見られないことが確かめられた。得られた不定比性の範囲内においてバルク結晶を作製すると、期待どおり目的生成物は異相がないピュリティの高い試料が得られた。得られたバルク結晶の電気特性から、不定比性の範囲内において得られたバルク結晶はその組成によって異なる物性を示すことが示唆された。詳細な解析と合生実験から、この化合物での多数キャリアの起源がSbサイトにCuが入ったアンチサイト欠陥であること、これを制御するような組成比の試料を作製することで、物性面では現行の太陽電池光吸収層であるCu(In,Ga)SSe2に近い結晶が得られることがわかった。CuSbS2化合物のバルク結晶の合成と物性評価については、計画にほぼしたがって進行している言える。また、得られた結果は、この材料が薄膜太陽電池の光吸収層として有用である可能性を示しており、今後の研究計画を進める上でも重要な成果が得られたと考えられる。薄膜の作製については、化合物薄膜の作製のノウハウがあるスプレー熱分解を採用しているが、噴霧条件で安定な原料溶液が得られず、スプレーノズルの目詰まり等が高頻度で発生したため、平成27年度はこのような技術課題の追求は行わず、上記のバルク結晶の作製と物性評価に集中することで、原理原則の理解に努めた。本年度は昨年度の研究で明らかにしたCuSbS2不定比範囲内において、キャリア濃度と移動度の物性面から最適になるようなCuSbS2バルク結晶の作製と検証を行った。とくに、これまでの知見から適当な組成と考えられているSbサイトにCuが入ったアンチサイト欠陥が積極的に形成し、なおかつ、ドナー準位の生成が起こりにくと予測されているSが量論から過剰になる条件でのバルク結晶の作製に注力した。現在のところ、キャリア濃度と移動度の両方の物性において、広く研究されているCu2ZnSnS4化合物に相当する特性が得られた。しかしながら、実用太陽電池材料であるCu(In,Ga)Se2化合物に比較すると、その物性は移動度で劣っており、最終年度さらに詳細な条件検討が必要であると考えている。CuSbS2化合物については、その光エネルギー変換への応用可能性を実証するための重要な結果が得られており、当初期待していたような学術面での成果が十分に得られていると考えている。

一方で、予定していた太陽エネルギー変換系への応用や、別の組成の銅-アンチモン硫化物やの合成と物性評価については、来年度の研究で鋭意検討する必要があると考える。そのため、総合評価として、(2)おおむね順調に進展しているとした。光機能材料として期待されている銅(あるいは銀)、アンチモン、硫黄からなるCu(Ag)-Sb-S化合物の基礎物性は十分に分かっておらず、さまざまな組成(Cu(Ag) / Sb / S含有比率)をもつバルク固体や薄膜も得られていない。本研究の第1の目的は、このようなCu(Ag)-Sb-S化合物の中でも、高い光起電力が期待されるワイドギャップ材料(1.61.8 eV)であるCuSbS2、Cu12Sb4S13、AgSbS2、Ag3SbS3化合物に着目して、それらの単相バルク固体と薄膜を精密合成し、構造と物性との関係を明らかにすることである。第2の目的は、得られる基礎的な知見に基づいて太陽エネルギー変換デバイスを作製し、高機能化を実現することである。本年度は前年度まで実施してきたCuSbS2を中心に物性評価をさらに深化させるとともに、この材料の光機能性材料としての機能評価を行った。物性に関しては、光学特性(バンドギャップおよび電子エネルギー構造)については不定性は大きな影響を与えないこと、熱力学的にはCu過剰、S不足組成をとる傾向があることが明らかになった。前年度までの物性評価で良好な物性となると期待されたCu不足(Sは量論組成あるいは過剰側)組成を得ることがきわめて難しく、極力化学量論組成に近い組成を得ることが本材料では最適な組成の選択となるとの結論に至った。光機能として、粉末系の光触媒反応、すなわち、還元剤存在下での水素発生を評価した結果、高機能化を果たすことはできなかった。バルク機能を反映させるには本材料に特化した表面特製の制御が必要であることが示唆された。なお、他の材料については詳細な検討まで至らなかったが、AgSbS2、Ag3SbS3のAg系化合物はn型の半導体特性を示したとから、光機能デバイスとしては、n型に有利な構造を選択する必要があることが示唆された。光機能材料として期待されている銅、アンチモン、硫黄からなるCu-Sb-S化合物の基礎物性を明らかにするため、高い光機能が期待されるCuSbS2化合物に着目して、それらの単相バルク固体と単結晶を合成し、構造と物性との関係を明らかにすることである。Cu-Sb-S三元系等温断面図を実験的に作成して不定比性を調査した結果、熱力学的にはCu過剰、S不足組成をとる傾向があることを明らかにした。この結果を踏まえて、さまざまな不定比をもつCuSbS2バルク試料を作製し、物性を評価したところ、化学量論組成に近い組成の試料が良好な電気特性を示すことが明らかにした。バルク結晶の評価については、前年度CuSbS2以外の新たな材料について合成と物性評価研究を継続する。薄膜については、バルクの評価が最も進展したCuSbS2について成膜を開始する。素子特製については、太陽電池および水分解電極としてのポテンシャルをの評価を実施する。この場合、現行のCu(In,Ga)SSe2太陽電池の素子構造であるヘテロ接合を利用するが、CuSbS2のバンドポテンシャルはCu(In,Ga)SSe2のそれとは異なると考えられるため、最適な組み合わせとなるn型半導体層材料も異なると予想される。バンドポテンシャルについてはこれまでに得た高品位CuSbS2バルク結晶を用いて評価を進め、それらの知見をもとにn型層材料の選択と合成を進める予定である。
大脳上位における排尿知覚中枢および排尿機能への影響

平成17年度は、大脳上位中梅と膀胱機能の関連について検討し、特に大脳上位中枢の中でも前部帯状回(anterior cingulaten cortex ; aCGC)領域が蓄尿や尿意等の排尿知覚中枢に関わっていると考え、同部位の破壊モデルを作成し、破壊前後の排尿反射の変化を検討した。aCGC領域にイボテン酸を注入した群(aCGC破壊群)で排尿間隔は有意に延長した。排尿時膀胱内圧は両群ともに破壊前後で有意差を認めなかった。これらよりaCGC領域は排尿の閾値、排尿知覚に強く関連していると考えられた。平成18年度は、更にaCGC領域を刺激した場合(aCGC刺激群)の検討を模索したが、刺激物質としてのグルタミン酸の注入量等の安定化に時間を費やし、成果ある研究結果を見出せなかった。しかし、同時進行した臨床面で同様の大脳上位中枢と膀胱機能の関連をパーキンソン病や正常圧水頭症等の脳疾患症例で検討した結果、aCGC領域に影響する脳疾患では、排尿機能に多いに影響を及ぼしており、特に排尿筋過活動という不随意収縮を呈する事が証明された。またその脳疾患に対する治療によりこの排尿筋過活動が軽減される事も証明された。平成17年度の基礎研究の結果、および平成18年度の臨床研究の結果より犬脳上位中枢、特にaCGC領域と膀胱機能の関連が有意にある事が認められ、大脳上位における排尿中枢の経路とその意義についてaCGC領域が上位中枢として、知覚に関わり、大脳基底核を経由して従来から言われている橋排尿中枢にその投射経路が存在する事が示唆された。大脳が尿禁制に関わっていることは広く知られている。近年の画像診断の発達により、健常人における大脳上位中枢と膀胱機能の関連について検討がなされ、橋、中脳中心灰白質(PAG)や前部帯状回(anterior cingulaten cortex ; aCGC)等の部位が蓄尿や尿意に関わっていることが報告されている。これより、われわれは大脳上位の中でaCGC領域が排尿知覚中枢を担っていると考え、実験的な検証とそのモデル作成のために、今年度はまずその部位の破壊モデルを作成し、破壊前後の排尿反射の変化を検討した。Sprague Dawley系雌性ラットを、ウレタン麻酔下に経尿道的カテーテルを留置し膀胱内圧を測定した。その後、脳定位固定装置に固定し、aCGC領域にイボテン酸を注入した群(aCGC破壊群)と、生理食塩水を注入した群(sham群)を作製した。1週間経過後、再度前述と同様の手技で麻酔下に膀胱内圧を測定し、手術前後での各排尿パラメーターで検討した。病理組織学的に破壊部位を確認し、aCGC破壊群(n=7)とsham群(n=4)に分類した。排尿間隔はaCGC破壊群で有意に延長した。しかし、sham群では有意な変化を認めなかった。一方、排尿時膀胱内圧は両群ともに破壊前後で有意差を認めなかった。これらの結果よりaCGC領域は排尿の閾値、排尿知覚に強く関連していると考えられ、この部位そのものが排尿知覚中枢である可能性、または排尿知覚として神経経路が存在する可能性が示唆された。このpreliminary dataは、Neuroscience Researchに受理された。今後、さらに大脳破壊モデルでの検証を施行し、薬物不可での変化や大脳興奮モデルでの同様の実験を施行していく予定である。
エコノミック・ガーデニングの手法を用いた地域力向上のための実証的研究

本研究の目的は、中小企業振興政策の方法論的転換の手法と効果を実証的・理論的に明らかにすることである。1999年の中小企業基本法の抜本的改革以降、近年では中小企業の成長・長生が地域経済の活性化に貢献するということがわかって、それが喫緊の課題となっている。そのためにエコノミックガーデニングという新しい中小企業支援手法を採用し、地域活性化を目指す行政地域が増えつつある。その課題を実証的に明らかにする。平成24年度の主要作業は、次の2つであった。第1に、先行研究の整理である。これは主に2つの作業をおこなった。ひとつは、理論の整理である。エコノミック・ガーデニングは主に経営実践として立ち上がってきたので、その理論がまた十分確立していない。もっとも有力なのはレジリアンス理論と複雑系理論である。レジリアンス理論は、生態学や心理学で用いられる概念で「回復力」や「撹乱を受けた後の元に戻る能力」と定義される。地域力は、どこまで限界集落への摩擦力を維持できるのかで測定できるというのがそのアイディアである。われわれは限界集落研究を対象とするわけではないので、もう少し異なる理論が必要であることがわかった。そのために、もう少し射程を広げて社会資本論などのネットワーク理論も導入する必要があるだろう。第2は、エコノミック・ガーデニングの導入についての先行的に事例の収集をおこなった。日本の自治体では51%がこのコンセプトを全く知らず、取り組みを始めている自治体は5件しかない(N=367)。したがって、現在であれば、それらのすべての自治体に先行的な取り組みついて取材をすることが可能であることがわかってきた。調査の結果は4件の国際学会での発表の一部となった。そこでの議論を経て、理論枠組みなどを修正した。それらの修正は、来年度以降の国際学会への再投稿を予定しているが、それは長期的には国際ジャーナルへの投稿のペーパーとなるので、何度か行う国際学会への参加は殊の外重要になるだろう。本年度は以下の3つの作業を行った。第1に、地域間格差の規定因に関する基礎的な事実の検討である。現在地方自治体間には、さまざまな指標において、巨大な格差が存在することがある。もっともスタンダードな指標で言えば、税収であるが、一人あたりの税収で、47都道府県間で非常に大きな差が存在している。東京都は標準的な自治体の倍の税収を得ている。その差の原因は法人税である。法人税の多寡が税収の差に影響するのである。しかし、法人と言っても法人税を地方自治体が運営可能なほど支払うことができるのは、大企業に限定されるからである。中小企業は日本全国に存在しているが、法人税を支払うほど利益を上げている企業は多くない。地域間格差を解消するために効果的な方法は、ここから、中小企業の業績を改善させることだと理解できる。第2の作業として、地域活性化の理論モデルの検討を行った。地域活性化の理論モデルとしてわれわれが採用するのは、レジリアンス・モデルである。レジリアンスは回復力とも訳され、外的な衝撃を得た後に現状へ復帰する可能性と定義される。われわれの想定するモデルは、それに対して、ある種の閾値モデルになっており、ある一定のショックを与えられると、急激に回復レベルを低下させるのである。それは、現在地方に多く観察される限界集落を説明する。限界集落では、その生存を維持させるだけの事業機会(雇用や、自治体を維持するための税収など)が保存されたとしても、成長に結びつくことはない。成長には生命維持レベルとは異なる、再生産構造が必要なのである。限界集落は、生命維持は可能であるが、成長の余剰を生み出すことができないのである。第3に、エコノミック・ガーデニングの実践の調査である。すでに先行するサーベイで、日本ではまだそれを導入する自治体は限定的であるが、先駆的な取り組みを取材した。本研究は、地域力活性化のためにエコノミック・ガーデニングという手法が効果あることを実証的・理論的に示すことである。エコノミック・ガーデニングとは、既存の地域経済振興支援策と違って、地域内中小企業を成長させることをその主たる手法とする。既存の各種調査でもそうであるし、われわれの実証調査でもそれが示されているが、多くの自治体では今でも企業誘致を、最も重要な地域経済の成長要因と位置づけている。われわれも、本研究の実証的な証左の一部として、マーケティング研究で著名なノースウェスタン大学フィリップ・コトラー教授の最新の書籍を翻訳したが、そこでも大企業、特に多国籍企業の誘致が地域(彼らは特にメトロポリタン地域を重視するが)の成長に不可欠であることを、繰り返し繰り返し強調する。われわれはその経験的で理論的な主張を看過するわけでないが、十全な同意をすることはできない。彼らの想定する地域の成長とは国際的な配置に組み込まれることを前提としているからである。たとえば、遠野市がどのように転んでもネスレ本社を誘致することはできない。コトラーたちの強調する都市の要素が全くかけているからである。そのような地域は一体どうするのか、コトラーたちは触れない。せいぜい一般的なセーフティネット論である。都市の成長によって、過疎を救うのである。それは実際にはありえないことが、もう日本のこの20年間の衰退で実証的には明らかである(理論的な課題はまだ残っている)。日本国における今の最大の地域問題は、企業誘致では救われないのである。

今年度は大阪府商工労働部が主催する地域コンシェルジュ育成養成講座に理論的な支援を提供した。これはエコノミック・ガーデニングを率先するリーダーを育成することを目的とした、地域振興政策のひとつである。そこで育成講座の効果についての実証調査を行い、論文にまとめた。本研究の課題は、エコノミック・ガーデニングの手法が地域活性化に貢献することを、実証的に明らかにすることであった。これまで地域活性化の伝統的でそして今も代表的である手法は、企業誘致である。大企業を地域に誘致することで、雇用を生み出し、住人を増大させ、それを賄う生産消費システムを定着させることであった。こういった手法をエコノミック・ハンティングと呼ぶ。ところが、その方法は2つの点で問題をかかえている。第1に、企業(工場)が移転する可能性が常にあることである。現代の国際的経済環境では、企業は、工場は生産コストの安い地域へ、本社は設置条件の良い(優遇措置のある)都市へ移動する傾向にある。工場が転出した地域の経済状況が悪化することは明らかである。それに対して、地域の中小企業を成長、長生させることで、地域の雇用を生み出し、経済成長を安定させる手法をエコノミック・ガーデニングと呼ぶ。エコノミック・ガーデニングは、具体的には、地域の中小企業を成長させるためのマーケティング・ツールの提供を意味している。もっとも効果的な手法は、自治体による中小企業の成長支援である。エコノミック・ガーデニングに先駆的に取り組んでいる自治体では、それまでの中小企業支援策(制度金融、規制管理)の大幅な改革を進めている。具体的には、傾斜配分のある制度金融や成長企業への優先的支援である。この背後には、既存の中小企業支援策に対する肯定的ではない成果評価がある。それは、これまでの制度設計が、必ずしも効果的ではなかったということを意味している。そういった政策評価に自覚を持った自治体では、これまでの金融制度補助から、共調して成長していくという政策手法を採用しつつある。そのために自治体にもマーケティング手法が取り入れられ、政策課題を明記し、そしてより重要なこととして、その成果を評価するという姿勢がみられるようになってきた。本研究の目的は、中小企業振興政策の方法論的転換の手法と効果を実証的・理論的に明らかにすることである。1999年の中小企業基本法の抜本的改革以降、近年では中小企業の成長・長生が地域経済の活性化に貢献するということがわかって、それが喫緊の課題となっている。そのためにエコノミックガーデニングという新しい中小企業支援手法を採用し、地域活性化を目指す行政地域が増えつつある。その課題を実証的に明らかにする。本研究が計画よりもはるかに進んでいるのは、今年度2つの調査を同時に行えたからである。ひとつは、自治体支援に対する企業側の期待を実証的に調べたことである。これは大阪府下5000社の中小企業に対する質問票調査である。そこでは、中小企業支援策と地域技術支援センターへの期待、そして成長戦略(特に海外戦略)との関係を実証的に明らかにする。
ポリマー光ファイバ中のブリルアン散乱を用いた分布型歪・温度センシング技術の開発

本年度は、ポリマー光ファイバ(POF)を用いた「記憶」機能を有する分布型歪・温度センサを実現するための前準備として、(1)極めて大きい歪に対するブリルアン散乱信号の応答の解明、(2)新たなPOFとシリカ光ファイバ間の接続法の開発およびそれを用いた信号増強、(3)ブリルアン信号に対する偏波状態の影響の解明、(4)部分塩素化POFの高精度な温度計測への応用可能性の提示、などを推進した。(1)ポリマー材料が塑性変形するほどの大きな歪に対する、ブリルアン散乱信号の依存性を調査した。ブリルアン周波数シフトは歪に対して非線形な応答を示すこと、散乱信号パワーは塑性変形領域では著しく小さくなること、さらに、これらの特性を有効活用すれば従来技術では実現困難であった数10%以上の大きな歪の検出が可能であること、を示した。(2) POFとシリカ単一モード光ファイバを接続する際、シリカ多モード光ファイバを介在させることで、POF端面のラフネスによる焦げ・損傷を防止する手法を開発した。また、本接続法を利用し、非常に高いピークパワーを有する光パルスを励起光として用いることで、POF中のブリルアン散乱信号を増強させることに成功するとともに、POF中のブリルアンダイナミクスの重要性を示した。(3)自己ヘテロダイン系において、高い信号対雑音比でブリルアン信号を取得するための偏波調整の役割がシリカ光ファイバとPOFでは異なり、前者ではブリルアン信号辞退のパワーを最大化するのに対し、後者ではレイリー散乱スペクトルの裾野を可能な限り抑制することにあることを実験的に示した。(4)近年開発された部分塩素化POF中の音速の温度依存性を実測し、このPOFが従来のPOFよりも高精度な温度センシングに応用可能であることを示した。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
脳活動を指標にした感覚情報処理抑制系の解明

私達は、聴覚野プレパルス抑制(PPI)が介在細胞による抑制を反映している可能性について検討しました。連続音の中に突然の音圧増加(10dB)を挿入する刺激を用いました。弱い変化刺激(プレパルス、5dBの増加)を挿入することによってPPIが観察されました。PPIの時間経過は、約20-60ミリ秒および600ミリ秒で頂点となるいくつかの時間的に異なる抑制を示しました。さらに、バクロフェンおよびジアゼパムを用いて、薬理学的に少なくとも2つの抑制機序がGABAに関連することを確認しました。統合失調症などの多くの疾患が抑制系に問題があると考えられており、本手法は臨床的に有用であると期待されます。脳活動を指標とした、感覚情報処理の抑制系(いわゆるsensory gating)の新しい評価法の確立と抑制機序の解明を目的として、聴覚変化関連脳活動のプレパルス抑制(PPI)を脳磁図を用いて観察しました。従来の方法による抑制系指標の一つであるP50gatingと比較するために、まず変化関連聴覚P50がそもそも存在することを明らかにしました(Nakagawa et al., Neuoimage, 2013;Nishihara et al.投稿中)。明瞭な変化関連聴覚P50が確認され、次いでこの成分のPPIとP50 gatingを比較しました。微弱な先行刺激は、変化関連P50を顕著に抑制しました(3365%抑制)。同様に、二刺激連続呈示においてもP50は抑制されましたが(通常のP50 gatingパラダイムで4347%)、両者の抑制の程度に相関はありませんでした(r = -0.060.14)。同一刺激を連続呈示した際にはパッシブな応答減弱が機序の主体と考えられます。一方P50 PPIの場合には先行刺激そのものは明瞭な脳応答を惹起しないのであるから、積極的な抑制がその機序の主体と考えられました。従って、P50 PPIは感覚情報処理抑制系の評価に優れていると考えられました。研究成果は、SpringerPlus (2:588, 2013)に報告しました。触覚及び聴覚系の変化関連脳活動を指標として、プレパルスによる抑制が不応期やfatigueといった興奮経路に生じた消極的な応答減弱ではなく、積極的な抑制であることを確認するための研究を行いました。テスト刺激の前に、プレパルスを二つ挿入する方法を試みました。触覚では、テスト刺激の500ミリ秒前に強いプレパルス1(閾値2倍)を、プレパルス1のさらに100ミリ秒前に弱いプレパルス2(閾値1.1倍)を呈示し、テスト応答への抑制効果を検討しました。プレパルス1による誘発応答は、100ミリ秒前のプレパルス2により、有意に抑制されました。プレパルス1は強力にテスト応答を抑制しましたが、プレパルス2がプレパルス1による誘発応答が抑制されている条件でも、プレパルス1によるテスト刺激の抑制は変化しませんでした。この結果は、刺激による大脳応答誘発と、その抑制が異なる経路によるものであることを明瞭に示しています。つまり、興奮経路に入力した抑制性の活動により抑制されたものであり、興奮経路そのものに生じた慣れなどでは説明できないことを示しています。このことは、弱いプレパルスそれ自身では応答をほとんど惹起しないにかかわらず、抑制能力を有することとも合致します。得られた成果は、学術誌に発表しました(Nakagawa et al. Neuroimage 2014)。聴覚系では、1ミリ秒のクリック音をプレパルスとして用い、プレパルスを連発した際の抑制効果と応答惹起効果を比較する方法を用いて検討しました。触覚系と同様に、プレパルスによる抑制は、プレパルス自体の応答惹起と関連せず、この抑制が興奮経路内のみで生じたものではないことがやはり確認されました。成果は投稿準備中です。聴覚プレパルス抑制(PPI)の手技を用いて、抑制に介在細胞が関与すると考えるのが妥当か否かについて検討しました。まず、プレパルスーテスト刺激間の間隔を変化させて抑制の時間経過を観察しましたが、抑制には少なくとも、2030msで頂点となる早期成分と、5060msの後期成分、さらに600ms付近の超後期成分が含まれているとの結果を得ました。PPIがIPSPを反映すると考えて矛盾しないと思われました。責任細胞の候補としては、早期成分はbasket cellによるGABA-A受容器の興奮、超後期成分はMartinotti cellによるGABA-A受容器の興奮をそれぞれ反映すると考えられます。次にクリック音連発のプレパルスを用いて、プレパルスが惹き起こす興奮に、PPIが依存するのかどうかを検討しました。結果は、プレパルスによる脳応答(興奮性回路)とテスト刺激の抑制が異なる挙動を示し、これらが別の経路を反映することを確認しました。すなわち、微弱なプレパルス呈示は、少なくとも脳磁図で計測する限りにおいては、興奮性回路活性化の閾値付近か閾値以下であるのに、テスト刺激を抑制するのに十分な抑制性回路の活動を惹起したことになります。微弱なプレパルスはそれ自体は脳応答を引き起こさないのに後にくる強い刺激の応答を抑制するのだから、積極的な抑制を反映すると考えられます。今回の結果はこれと矛盾せず、特定の抑制性回路の挙動を本パラダイムで観察できることを示します。成果は投稿中。

本パラダイムで、介在細胞による局所抑制回路の挙動を観察できるかどうかが最大のポイントであったので、ここを確認できた成果は大きい。並行して、遺伝子多型との関連についての研究もほぼ終了し、現在投稿準備中です。聴覚変化関連脳活動を指標としたプレパルス抑制の時間的(プレパルスーテスト間隔)挙動を検討した結果、1030ms、4060ms、500700msの異なる機序による抑制が関与することが明らかになりました(Inui etal.PLOS ONE, 2016)。長潜時抑制について、臨床応用するための最適パラダイム確立に向けた検討を行い、同一変化刺激による抑制観察が最も効果的に抑制機能を評価できることを見出しました(Takeuchi et al.投稿中)。この方法によれば、長潜時抑制はおよそ8分の計測となります。短潜時抑制については、GABA受容体の関与を明らかにするために、ジアゼパムとバクロフェンの効果を調べました。GABA-A受容器のアロステリック調整剤であるジアゼパムは、1020msの抑制を有意に増強しました。GABA-B受容器刺激剤であるバクロフェンは、4050msの抑制を減少されました。これは、シナプス前の自己受容器によるものと考えられました。以上の結果より、変化関連脳活動のプレパルス抑制には介在細胞が関与すること、少なくとも3種類の異なる細胞の機能を観察できること、GABA-AおよびGABA-B受容体それぞれの機能を評価できることが明らかとなり、臨床応用の可能性が十分に考えられる成果となっています(Inui et al.投稿中)。引き続いて、短潜時抑制の最適パラダイム確立に向けた検討を進めています。論文の投稿がやや遅れた他は、概ね順調に進み、期間内に臨床検査のための最適パラダイムが決定できるものと思われます。early, late, very lateの3種の抑制機序を、まとめてできるだけ短時間で検査する方法です。聴覚変化関連脳活動を指標としたプレパルス抑制に介在細胞が関与するか否かを検討しました。短潜時抑制の早期成分(プレパルスーテスト間隔20ミリ秒付近)は、GABA-A受容器のアロステリックモジュレータであるジアゼパムにより増強し、後期成分(40-50ミリ秒)はGABA-B受容器のアゴニストであるバクロフェンにより減弱しました。従ってこの抑制にはGABA、すなわち介在細胞が関与していることが明らかとなりました。このパラダイムは、抑制系評価の臨床検査になり得る可能性がありますから、続いて脳磁図と脳波の同時記録を行い、これまで脳磁図と同等の情報を、脳波でも観察できるかどうかを検討しました。脳波でもほぼ同一の抑制を観察できることが確認され、また、被験者の負担をできるだけ小さくするための最小電極配置も決定できました。長潜時抑制(600-800ミリ秒)については、聴覚と触覚の抑制を検討しました。長潜時抑制にはこれらの感覚系間に有意な相関があり、被験者生来の抑制機能を反映すると考えられました。長潜時抑制は抑制の閾値が高く、明らかに短潜時抑制とは異なる機能を担うものと考えられます。また、短潜時抑制と同様に検査時間を最短にするパラダイムとその妥当性も検討できました。これらの情報は、本手法を臨床応用する上で重要と考えています。
保全域と再利用域を指定した多元化水代謝システムの構築

本研究では、流域を上質の飲料水を求める自然保全域と利用後の汚濁水を処理した後に雑用水等に再利用する制御域に分画するという基本構想に基づいて、大都市の水需要を賄える二元水代謝システムを構築することを目的として、次の課題について研究を行った。(1)省エネルギー型高度下・廃水処理システムの開発;嫌気性バイオリアクターと接触曝気槽から構成された高度処理システムは下・廃水中のSS、BOD、窒素およびリン成分の除去が可能であった。さらに第二脱窒槽を付設し、嫌気性バイオリアクターから発生する下水造粒汚泥を炭素源として用いて、脱窒を行わせた結果、下水中の窒素の96%98%、リンの98%以上が除去でき、処理水中のそれぞれの濃度は0.51.0mg/lおよび0.010.05mg/lとなり、下水の富栄養化のポテンシャルを大幅に削減できることが判った。(2)人工系と自然系との連携による浄化システム;下・廃水あるいはそれらを含有する河川水を凝集沈殿法を用いて、高度処理(人口系)を行うことにより、120200μg-CHLa/lのAGP値を50μg-CHLa/l以下に低下させることができた。さらに高度処理水を貯留させた場合には、AGP値から予測される藻類増殖量よりも大幅に抑制でき、2.05.5μg-CHLa/lという極めて低い値であった。この結果は富栄養化ポテンシャルを下げると、湖沼や貯水池(自然系)の自浄能力が強化できることを示唆している。(3)土壌浸透による水質変換;湖沼・貯留池などにおいて貯留・安定化した再生水の再生利用方法の一つとして、地下浸透させて水質の向上を図り、井戸群からの揚水により利用する方法が考えられる。貯留・浄化した再生水を土壌浸透すると、生物学的および物理化学的にSS、TOC、TN成分の除去が期待できた。特にNO^-_3-Nは浸透深さ2m以上で生物学的脱窒作用により、90%以上が除去された。以上の結果から、高度処理と湖沼などの自浄作用により都市廃水あるいはそれを含有する河川水を清浄な水に再生し、さらに土壌浸透を行うと、再利用可能な水質にまで改善できることが明らかになった。本研究では、流域を上質の飲料水を求める自然保全域と利用後の汚濁水を処理した後に雑用水等に再利用する制御域に分画するという基本構想に基づいて、大都市の水需要を賄える多元水代謝システムを構築することを目的としている。この構想を実現するためには、制御域において下水処理水等を含む汚濁河川水の高度処理方法の確立、処理水の湖沼での貯留中における水質変化および土壌浸透による水質向上の可能性などに関する基礎的知見が必要である。そこで、上述の点を解明するために大都市域として、札幌都市圏を取り上げ、茨戸湖(全貯水量;1630万m^3)の一部を水の再利用空間として利用することとして実験的検討を行い、次の結果を得た。1.河道利用凝集沈殿処理;下水処理場放流水を含む都市河川水(BOD;約7.5mg/

l、SS;約15mg/l、全窒素;約7.5mg/l、全リン;約0.16mg/l)の硫酸第二鉄による凝集処理実験を行い、凝集剤注入量、攪拌速度、滞留時間などの操作条件を決定した。最適条件におけるBOD、SSおよびリンの除去率は平均80%、60%および82%となり、大幅な水質改善が可能であった。2.貯留実験;水質改善がなされた凝集沈殿処理水を貯留槽(容積;0.625m^3、表面積0.26m^2;、深さ2.5m)を4槽直列に連結した貯水池に平均滞留日数1040日の条件で貯留し、水質変化を検討した。その結果、凝集沈殿処理での除去率が低かった窒素成分が脱窒により2025%除去でき、さらに水質が改善された。また無処理河川水と凝集沈殿処理水を貯留した場合、夏期のクロロフィル濃度はそれぞれ約60μg/lおよび約10μg/lとなり、凝集沈殿処理を行うことによって、藻類増殖を大幅に阻止できた。3.土壌浸透実験;貯留水を土壌浸透した結果、飲料水水質基準を満足する水質が得られ、雑用水等の再利用が可能であることが示唆された。自然浄化を包含した省エネルギー浄化システムにより水を再生し、リサイクル型水利用を実現することを目的として、次の課題について研究を行った。(1)省エネルギー型高度下・廃水処理システムの開発;嫌気性バイオリアクターと接触曝気槽から構成された高度処理システムは下・廃水中のSS、BOD、窒素およびリン成分の除去が可能であった。さらに第二脱窒槽を付設し、嫌気性バイオリアクターから発生する下水造粒汚泥を炭素源として用いて、脱窒を行わせた結果、下水中の窒素の96%98%、リンの98%以上が除去でき、処理水中のそれぞれの濃度は0.51.0mg/lおよび0.010.05mg/lとなり、下水の富栄養化のポテンシャルを大幅に削減できることが判った。(2)人工系と自然系との連携による浄化システム;下・廃水あるいはそれらを含有する河川水を凝集沈殿法を用いて、高度処理(人工系)を行うことにより、120200μg-CHLa/lのAGP値を50μg-CHLa/l以下に低下させることができた。さらに高度処理水を貯留させた場合には、AGP値から予測される藻類増殖量よりも大幅に抑制でき、2.05.5μg-CHLa/lという極めて低い値であった。この結果は富栄養化ポテンシャルを下げると、湖沼や貯水池(自然系)の自浄能力が強化できることを示唆している。(3)土壌浸透による水質変換;湖沼・貯水池などにおいて貯留・安定化した再生水の再利用方法の一つとして、地下浸透させて水質の向上を図り、井戸群からの揚水により利用する方法が考えられる。貯留・浄化した再生水を土壌浸透すると、生物学的および物理化学的にSS、TOC、TN成分の除去が期待できた。特にNO^-_3n-Nは浸透深さ2m以上で生物学的脱窒作用により、90%以上が除去された。以上の結果から、高度処理と湖沼などの自浄作用により都市廃水あるいはそれを含有する河川水を清浄な水を再生し、さらに土壌浸透を行うと、再利用可能な水質にまで改善できることが明らかになった。
太陽光発電による動力エネルギの施設栽培への利用

太陽光発電エネルギを動力源として用いた場合のビニルハウス側窓開閉システムを作成し,太陽電池モジュールの発電量測定,各シーズンにおける側窓開閉動作のための消費電力量等の計測から,システムが年間を通して安定動作に必要な太陽電池モジュール施設面積と蓄電池容量について検討した。このシステムの消費電力は,開閉動作によるモータの消費電力と側窓を開放状態のままで側窓を維持している状態(次の側窓閉鎖作動がまでの間,以下上限待機)と側窓を閉じた位置で側窓を維持している状態(以下下限待機)での消費電力で構成されていることが確認された。側窓開閉操作によるモータの消費電力量よりも待機時の消費電力量が多く,上限待機時の消費電力量が下限待機時の2倍であった。この待機時における消費電力は主に開閉装置用コントローラで消費されるものである。側窓1回当たりの開動作及び閉動作の消費電力量は,約1ヶ月間の供試システムでの消費電力量の1/40と少なく,1日当たりの開閉動作が5回と最も多かった日でも開閉動作の少ない日の消費電力量と大きな差は認められなかった。このことから,供試システムでの側窓開閉装置の消費電力量は,上限待機時間が長いほど大となることが明らかになり,この消費電力量を少なくするための改善が図られた。また,9月から10月の1ヶ月間の測定データから求められた供試側窓開閉システム(太陽電池モジュール:単結晶Si素子0.37m^2,アモルファスSi素子0.34m^2,ハウス規模33.3及び108m^2,開閉作動用直流モータ18w)作動に必要な太陽電池は,1.64A/12V以上で1ヶ月間で蓄電池は15.5Ahであると算定された。さらに側窓開閉に必要とする太陽電池モジュール面積は,単結晶Si素子の場合0.17m^2アモルファスSi素子0.43m^2となった。太陽電池パネル(LD361J24,京セラ)を地上15面,傾斜角35度,南向きに設置した。電流-電圧特性および出力-電圧特性は,太陽電池パネルと接続した可変抵抗の低抗値を変化させ,そのときの電流および電圧を測定することで求めた。同時に,パネル面入射目射量と気温を測定した。測定は日射量および気温(17°C)の急激な変動の少ない快晴日の午後,日射量の経時変化を利用し1000,800,600,400および200W・m^<-2>の5条件,および気温の異なる別の日(12°C)に同一の日射条件で5条件の計10条件で行った。次に無負荷状態,可変抵抗の抵抗値を5,10および15Ωで固定したときの日射量の変化にともなう電流および電圧の経時変化を測定した。ただし,無負荷状態における電流(短絡電流)および電圧(開放電圧)は,同条件で設置した2枚の太陽電池パネルを用いて測定した。電流-電圧特性および出力-電圧特性において,日射量の変化に強く影響を受けるのは電流であり,電圧は日射量1000から200W・m^<-2>とおよそ5倍の差があるにもかかわらず電流ほど大きな変化を示さなかった。また異なる気温において,気温が高いほど電流は増すが,逆に電圧は低下した。800-1000W・m^<-2>という

高日射条件において,気温12°Cの時に出力が高く推移していたことから,素子温度は気温12°Cでは気温17°Cの時よりも最適素子温度である25°Cにより近かったものと考えられる。最大出力を与える電圧が定格出力に比べて低く推移した原因には,太陽電池と負荷を結ぶリード線や計測器の内部抵抗による電圧降下が考えられる。このことは太陽光発電システムの設計に際し考慮すべきことであり,負荷および蓄電池必要容量の計算には測定により得られた最大出力を用いることが望ましいといえる。パネルの定格出力である最適動作電流(1.14A)および最適動作電圧(16.7V)から最大出力が得られる負荷の抵抗値は11.6Ωと算定される。太陽電池の持つ最適動作電流および最適動作電圧から使用する負荷を選定することは,最大出力を与えるだけでなく,多少の日射量変化(800-1000W・m^<-2>)にも影響を受けず安定した発電量を与えるものであると推察される。特に,蓄電池やインバータを介さず直接太陽電池と負荷を接続して使用する場合,重視するべき点である。太陽光発電エネルギを動力源として用いた場合のビニルハウス側窓開閉システムを作成し、安定動作のための太陽電池モジュールおよび蓄電池の容量を試算した。開閉動作用モータでの電力消費は開閉動作のみであり、側窓を開放状態の位置(上限)及び側窓を閉じた位置(下限)でのそれぞれの待機時に電力が消費され、上限待機の電力消費量が下限待機時の電力消費量の2倍であった。この電力消費は主に開閉装置用コントローラで消費されるものである。側窓1回当たりの開動作及び閉動作の消費電力量は、約1ヶ月間の側窓開閉消費電力の1/40と小さく、往復1回の開閉操作ではほとんど電力を消費しない。1日当たりの開閉動作が5回と最も多かった日でも、開閉回数の少ない他の日と大きな差は認められなかった。このことから、本システムでの側窓自動開閉装置の消費電力量は、主に側窓開閉装置が開放状態及び閉鎖状態でのコントローラ消費電力による消費の影響を受け、とくに上限待機時間が長いほど大となることが明らかとなった。また、9月から10月の1ヶ月間の測定データから求められた側窓システム作動に必要な太陽電池は1.64A/12V以上で、実験期間1ヶ月の範囲では、蓄電池容量は15.5Ahであると算定された。さらに側窓開閉に必要となる太陽電池モジュール面積は、単結晶Si素子の場合0.17m^2、アモルファスSi素子の場合0.34m^2となった。本実験での供試太陽電池モジュールの面積は、単結晶Si素子が0.37m^2、アモルファスSi素子が0.45m^2なので側窓開閉装置の電力供給としては充分な面積であることが確認できた。太陽光発電エネルギを動力源として用いた場合のビニルハウス側窓開閉システムを作成し,太陽電池モジュールの発電量測定,各シーズンにおける側窓開閉動作のための消費電力量等の計測から,システムが年間を通して安定動作に必要な太陽電池モジュール施設面積と蓄電池容量について検討した。このシステムの消費電力は,開閉動作によるモータの消費電力と側窓を開放状態のままで側窓を維持している状態(次の側窓閉鎖作動がまでの間,以下上限待機)と側窓を閉じた位置で側窓を維持している状態(以下下限待機)での消費電力で構成されていることが確認された。側窓開閉操作によるモータの消費電力量よりも待機時の消費電力量が多く,上限待機時の消費電力量が下限待機時の2倍であった。この待機時における消費電力は主に開閉装置用コントローラで消費されるものである。側窓1回当たりの開動作及び閉動作の消費電力量は,約1ケ月間の供試システムでの消費電力量の1/40と少なく,1日当たりの開閉動作が5回と最も多かった日でも開閉動作の少ない日の消費電力量と大きな差は認められなかった。
酵母のmatingを利用する大規模ライブラリーの作製と迅速スクリーニング法の開発

近年様々な対象、目的に利用するためにはより多様な機能を有する生体分子が必要とされている。このために化学的、あるいは遺伝子操作で生体分子中のアミノ酸配列をランダムに変更し、多くの分子からなるコンビナトリアルライブラリーを作製し、その中から目的の特性を示すものを選択(スクリーニング)することが行われている。本研究では、酵母がmatingによって容易に2倍体を作る性質と、産生タンパク質を分泌することに着目した。たとえば、抗体を例にとれば10^6種類のH鎖とL鎖のライブラリーを別途に調製し、それそれをa型とα型の酵母に形質転換しておけば、この両者を共に培養することによって通常の方法では達成困難な10^<12>種類の抗体ライブラリーが取得できる。さらに、産生抗体は酵母からファージ表面提示よりははるかに大量に分泌されるので、所望の特性のものをアフィニティ吸着やリポソームを用いる迅速均相測定法でスクリーニングすることができる。本研究ではまず、抗エンドトキシンAヒト型抗体遺伝子をモデル抗体遺伝子とし、そのH鎖、L鎖を分泌シグナルを組込んだa型、α型酵母に形質転換して完全な型の抗体として酵母からの分泌されることを示した。ついで、ヒト末梢血中の免疫細胞からヒト抗体遺伝子をPCR法によって取得し、上記の発現ベクターに連結し、H鎖、L鎖のライブラリーを作製した。このライブラリーからmatingによってもとのライブラリーの2倍の抗体ライブラリーが得られることを明らかにした。さらに、mating効率に与える培地、菌体濃度、および濃度比の影響についても検討し、効率的にライブラリーを得る方法を明らかにした。本研究では、ヘテロな会合体として機能を発揮する生体分子の大規模なライブラリーが作製でき、そこから迅速に所望の特性を有する分子をスクリーニングする新規な方法を検討した。すなわち、酵母がmatingによって容易に2倍体を作る性質と、産生タンパク質を分泌することに着目し、たとえば、抗体を例にとれば10^6種類のH鎖とL鎖のライブラリーを別途に調製し、それぞれをa型とα型の酵母に形質転換し、matingさせれば、通常の方法では達成困難な10^<12>種類の抗体ライブラリーが取得できる。1.酵母によるヒト抗体新規発現法の検討抗エンドトキシンAヒト型抗体遺伝子をモデル抗体遺伝子とし、そのH鎖、L鎖を分泌シグナルを組込んだa型、α型酵母に形質転換して完全な型の抗体として酵母からの分泌を行った。その結果、各組換え酵母はH鎖、L鎖を分泌生産し、これらのmatingによって完全な型の抗体が分泌産生されることが、SDS-PAGEと、抗原を用いたELISAによって確認できた。2.Mating効率の検討酵母のmatingにあたえる培地、菌体濃度、菌体濃度比の影響を検討し、効率予測法を明らかにした。3.分泌ヒト型抗体のリポソームを用いる迅速スクリーニング法の開発補酵素あるいは酵素マーカーを内包したリポソームを用いて、マイクロタイターウエルまたは膜上で産生抗体(IgM)が検出できるた。その感度は10ng/ml程度であり、所望の結合特性を有する抗体をスクリーニングするのに十分であると考えられる。

たとえば、抗体を例にとれば10^6種類のH鎖とL鎖のライブラリーを別途に調製し、それぞれをa型とα型の酵母に形質転換しておけば、この両者を共に培養することによって通常の方法では達成困難な10^<12>種類の抗体ライブラリーが取得できる。さらに、産生抗体は酵母からファージ表面提示よりははるかに大量に分泌されるので、所望の特性のものをアフィニティ吸着やリポソームを用いる迅速均相測定法でスクリーニングすることができる。本研究ではまず、抗エンドトキシンAヒト型抗体遺伝子をモデル抗体遺伝子とし、そのH鎖、L鎖を分泌シグナルを組込んだa型、α型酵母に形質転換して完全な型の抗体として酵母からの分泌されることを示した。ついで、ヒト末梢血中の免疫細胞からヒト抗体遺伝子をPCR法によって取得し、上記の発現ベクターに連結し、H鎖、L鎖のライブラリーを作製した。このライブラリーからmatingによってもとのライブラリーの2倍の抗体ライブラリーが得られることを明らかにした。さらに、mating効率に与える培地、菌体濃度、および濃度比の影響についても検討し、効率的にライブラリーを得る方法を明らかにした。