hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超高圧下磁性測定でみる地球深部物質の物性と構造

本研究は(Mg, Fe)Oをはじめとする地球下部マントル鉱物の電気的及び磁気的性質を理解し地球内部構造を厳密に推定する上で必要となる新たな知見を与えることを目的としていた。(Mg, Fe)Oは地球下部マントルに相当する高圧下で高スピン-低スピン転移をはじめとする様々な相転移を起こすことが知られており、その性質を詳細に調べるための新たな測定手法として、地球科学という分野では馴染みの薄いSQUID磁束計やX線吸収分光法を使った測定系の開発を行ってきた。SQUID磁束計の実験に関して、(Mg, Fe)Oの常圧下における磁気相図についての研究を日本地球惑星科学連合2013年大会で口頭発表した。(Mg, Fe)OはそのFe濃度に依り異なった磁性を示し、Fe高濃度では反強磁性転移及びリエントラントスピングラス転移を起こすが、Fe低濃度ではスピングラス転移のみを示すことが新たに分かった。地球下部マントルではFe低濃度の(Mg, Fe)O、核-マントル境界ではFe高濃度の(Mg, Fe)Oが存在すると考えられており、その性質の違いを報告できたことは有意義であった。また、高エネルギー加速器研究機構でX線吸収分光法を行った。実験はPF-BL3Aで行い、入射光のエネルギーは70007300eVの範囲で、(Mg, Fe)O中のFeイオンのK吸収端近傍構造を測定した。試料は(Mg_<0.50>Fe_<0.50>)O、(Mg_<0.70>Fe_<0.30>)O、(Mg_<0.80>Fe_<0.20>)O、(Mg_<0.87>Fe_<0.13>)Oを用意した。圧力発生にはダイヤモンドアンビルセルを用い、それぞれの試料を室温下で約80GPaまで加圧し、X線吸収スペクトルの圧力依存性を測定した。その結果、どの試料も加圧とともに吸収スペクトルにおけるピークの相対強度が変化することが分かった。この変化は脱圧した場合に可逆的であることから加圧による試料厚みの変化に起因するものではないと判断できる。地球科学において高圧下X線吸収分光法はほとんど行われていなかったが、本研究でその測定を安定的に行える技術を構築することができたため今後の応用が期待される。(抄録なし)本研究は地球下部マントル鉱物(Mg1-XFeX)0の磁気転移における組成依存性及び圧力依存性を測定している。また、(Mg1-XFeX)0の端成分であるFeOは反強磁性転移とB1-rhombohedral構造相転移の関連性が議論されている。そこで本研究では、常圧下における磁気秩序の組成依存性及び反強磁性転移の圧力依存性について調べ、反強磁性転移と構造相転移の関連性について考察を行った。研究計画ではダイヤモンド・アンビル・セルでの超高圧下での磁性測定を予定していたが、常圧下や低圧下での磁性を理解していないと正確な考察ができないので、低圧側でより詳細な実験を行うことにした。磁化測定には超伝導量子干渉計(SQUID)、圧力発生にはピストンシリンダー型圧力セルを用いた。常圧下では、零磁場冷却及び磁場冷却した後の昇温過程での帯磁率(χ)の温度(T)依存性、χ-T曲線の磁場依存性、交流帯磁率の温度依存性を測定した。その結果、(Mg1-XFeX)O(X≧0.60)では反強磁性転移、さらに低温でリエントラントスピングラス転移が観測された。一方(Mg1-XFeX)O(X≦0.50)ではスピングラス転移のみが観測された。またすべての組成範囲に渡って超常磁性クラスターの存在を示唆する挙動が見られた。反強磁性転移の圧力依存性測定は(Mg0.30Fe0.70)O、(Mg0.25Fe0.75)O、(Mg0.20Fe0.80)Oの組成について行った。測定した反強磁性一常磁性相境界を室温下まで外挿すると、(Mg0.25Fe0.75)Oと(Mg0.20Fe0.80)Oでは先行研究で報告されている準静水圧下でのB1-rhombohedral構造相転移条件と良く一致する。よって(Mg1-XFeX)O(X≧0.75)のrhombohedral構造歪は反強磁性秩序によって引き起こされると考えられる。また高エネルギー加速器研究機構で高圧下X線吸収測定やメスバウアー分光法の手法開発に努めた。(Mg, Fe)

OはそのFe濃度に依り異なった磁性を示し、Fe高濃度では反強磁性転移及びリエントラントスピングラス転移を起こすが、Fe低濃度ではスピングラス転移のみを示すことが新たに分かった。地球下部マントルではFe低濃度の(Mg, Fe)O、核-マントル境界ではFe高濃度の(Mg, Fe)Oが存在すると考えられており、その性質の違いを報告できたことは有意義であった。また、高エネルギー加速器研究機構でX線吸収分光法を行った。実験はPF-BL3Aで行い、入射光のエネルギーは70007300eVの範囲で、(Mg, Fe)O中のFeイオンのK吸収端近傍構造を測定した。試料は(Mg_<0.50>Fe_<0.50>)O、(Mg_<0.70>Fe_<0.30>)O、(Mg_<0.80>Fe_<0.20>)O、(Mg_<0.87>Fe_<0.13>)Oを用意した。圧力発生にはダイヤモンドアンビルセルを用い、それぞれの試料を室温下で約80GPaまで加圧し、X線吸収スペクトルの圧力依存性を測定した。その結果、どの試料も加圧とともに吸収スペクトルにおけるピークの相対強度が変化することが分かった。この変化は脱圧した場合に可逆的であることから加圧による試料厚みの変化に起因するものではないと判断できる。地球科学において高圧下X線吸収分光法はほとんど行われていなかったが、本研究でその測定を安定的に行える技術を構築することができたため今後の応用が期待される。本年度はダイヤモンド・アンビル・セルを用いた超高圧下磁化測定の手法開発を行う予定であったが、それまで行っていた常圧下での測定やピストンシリンダー型圧力セルを用いた測定に再考すべき点が見つかり、そちらを優先したため。次年度は計画通りダイヤモンド・アンビル・セルを用いた磁化測定手法の開発を行う。また、超伝導量子干渉計に使用する液体ヘリウムが供給不安定になると予想されるため、超伝導量子干渉計以外の磁化測定手法についても開発していく。(抄録なし)
液状化免震を活用し地震・高水条件下での性能を飛躍的に向上させた複合堤防構造の開発合堤防構造の開発

液状化性地盤上の堤防中央部に必要最小限の壁を設けて複合構造とし、高水時における堤防としての本来の性能を飛躍的に向上させながら、地震時には液状化地盤の免震効果を積極的に活用して被害を低減する工法の効果を、模型実験結果の分析により明らかにした。また、2011年東北地方太平洋沖地震で発生した津波の影響を受けた海岸堤防・仮締切堤防等を現地調査し、二重締切矢板を用いた仮設の締切堤防が、津波の越流を受けてもねばり強い挙動を示したことを明らかにした。堤防の基礎地盤が地震時に液状化すると、液状化した地盤が側方に流動するために堤防の沈下や大きな亀裂発生などが生じる。これまでに、堤防基礎地盤の液状化対策として、締固めや固化工法などの地盤改良により液状化の発生そのものを抑制する工法と、堤防ののり尻部に地盤固化体や矢板などを設置して液状後の地盤の残留変形を抑制する工法が開発されている。一方で、堤防自体の複合構造化については、国内外を問わず十分な研究は行われていない。これらの背景のもとで本研究では、液状化性地盤上の堤防中央部に必要最小限の壁を設けて複合構造とし、高水時における堤防としての本来の性能を飛躍的に向上させながら、地震時には液状化地盤の免震効果を積極的に活用して被害を低減する工法の効果を明らかにすることを目的として、地震時と高水時、およびこれらが複合して発生した場合における模型実験を実施した。その結果、液状化性地盤上の堤体内に矢板を設置する構造に対してL2地震動相当の加振履歴を与えても,その直後の高水時における浸透特性は,加振履歴の無い状態と比べて変化しなかった。また、矢板を支持層まで根入れさせても,浸透時に矢板下端の動水勾配が高まることによるパイピングなどの不安定現象は生じなかった。むしろ、堤体内に矢板を設置し複合構造とすることで,高水時においても矢板が天端高さを確保し堤防機能が維持され,越水時の破堤が防止されることで堤内側の被害を大きく抑制できた。さらに、実験模型を対象とした浸透解析を実施して、高水時における壁の根入れ部等での局所的な動水勾配が、離散的に計測した実験値から算定した値よりも大きくなり得ることを明らかにした。また、堤防に本来要求される性能には、所要の天端高さを維持して越流を起こさない性能に加えて、万一越流が生じても破堤にいたらない性能がある。特に、発生頻度の低い大地震時においては、後者の性能がより重視されるべきである。これらの背景のもとで本研究では、液状化性地盤上の堤防中央部に必要最小限の壁を設けて複合構造とし、高水時における堤防としての本来の性能を飛躍的に向上させながら、地震時には液状化地盤の免震効果を積極的に活用して被害を低減する工法の効果を明らかにすることを目的として研究を実施した。最終年度である本年度は、これまでに実施した模型実験結果に関して、2重フローティング構造の効果と対策境界部での挙動に特に着目した分析を継続して実施し、さらにこれまでの検討成果をとりまとめた論文投稿・発表を行った。また、2011年東北地方太平洋沖地震で発生した津波で被災した海岸堤防・仮締切堤防等を現地調査し、二重締切矢板を用いた仮設の締切堤防が津波の越流を受けてもねばり強い挙動を示したことを明らかにした。
心疾患患者の麻酔,抜歯による酸素消費と炭酸ガス排出量の検討

歯科治療、特に麻酔・抜歯といった処置が患者におよぼすストレスについて、従来より研究してきたが、平成元年度科学研究費補助金にては呼吸気中の酸素量と炭酸ガス濃度を測定することを企画した。酸素消費量、炭素ガス排出量および肺換気量の測定には呼吸ガスモニタ-(RE-3000)を利用し、抜歯にあたり、局麻剤、血管収縮剤含有、【○!+】【○!-】に分け、術前より抜歯処理が終了した20分30分まで心拍数、血圧、ECGにてモニタ-記録したが、血圧と心拍数については、血圧連続監視装置BP-308ET(日本コ-リン社製)を用いた。心電図記録はECU-50B型心電計を時々使用した。測定時の体位は仰臥位または半仰臥位とし、呼気ガスはサンプル導入チュ-ブの先端を右あるいは左の鼻孔部にあて、患者の自由呼吸を行わせ、そのリアルタイムの記録をRE-3000にて行わせた。またダグラスバック方式を応用した例では、処置前、局麻を少し行った時期、局麻を終了した時点、抜歯を少し始めた時点、抜歯終了時点、すべての処置が終了して20分後について、バック内に集めた呼気がスサンプルの炭酸ガス排出量を検討した。本年度の研究実績記載の時期においては、まだ症例がわずかであるため何ら成果として述べられないのが、虚血性心疾患を有する患者、広義の意味での心肺機能を主とした予備能力の衰えた患者、糖尿病、甲状腺機能異常等を有する患者の歯科治療時の代謝の変化をも今後は臨床研究として進めたい。
エライザ法を用いた膠着材同定の実現のための検討

美術作品に用いられる膠着材のうち、蛋白質(動物・魚膠、鶏卵、ミルクカゼイン)や植物ガムを検出・同定することを目的として、抗原抗体反応を使ったELISA(酵素結合免疫吸着法)による分析を検討した。各抗体による蛋白質や植物ガムの検出限界は0.150 ng/100μLと高感度であり、美術品からごく微量の試料しか採取せずに分析できるという点が、この方法の最大のメリットである。自作サンプルの分析、次いでバーミヤーンなどの石窟群(58世紀後半)から採取した壁画試料を分析し、動物・魚膠、卵白、ミルクカゼイン、植物ガムを検出した。手法の改善:エライザ法は当初はゲッティ研究所で用いられているプロトコールをもとにして行っていたが、ブランクの吸光度が高めに出ることなど不具合が生じたので、洗浄回数や抗体の種類や濃度の変更などの見直しをした。その結果、ブランクの吸光度が低くなり、また、ウェルごとの吸光度のばらつきが低下した。陽性/陰性の判定についても、1検体についての繰り返し分析数を増やした。手順の見直しと判定方法の改善により、実験の再現性が上がった。分析:動物膠について数種の抗コラーゲンI抗体をためし、選択した。そしてこの抗体を含め、使用予定の抗体ごとに目的蛋白質(鶏卵、動物膠、魚膠、カゼイン)の検出限界を明らかにした。検出限界は抗体によって異なるが、20100ng(/20μL elution buffer)と高精度であった。また、選択した動物膠、魚膠用の抗コラーゲンI抗体でどのような膠でも検出可能かどうかを調べるために市販の膠製品数種を分析してみたが、ある抗体はウシを原材料とする膠に強い反応を示しウサギには弱い反応しか示さないといった決まった傾向がみえなかった。最終的にわかったことは、膠製品のラベルに記されている動物種と実際に原材料としている動物種が異なるケースがかなりあるということである。今後は、原材料が明らかな膠を対象にして分析、あるいは自分で動物の皮や骨からコラーゲンを抽出して抗体の反応を調べていくことで選択した抗体の適正を調べ、場合によっては新たに適切な抗体を見つけていく。自作の絵画サンプル(約3.5年経年。胡粉+三千本膠の地塗りの上に卵白、膠、乾性油で彩色したもの)の分析をしたところ、卵白および膠を正しく同定できた。しかし、上に乾性油の彩色層を塗布したサンプルはエリュージョンバッファーに溶けにくかったのか、地塗りの膠も検出できなかった。ゲッティ保存研究所で用いられている方法に基づき、エライザ法の基本操作をマスターした。さらに、2013年1月には、ゲッティ保存研究所の研究者から直接に指導を受けた。エライザ法による膠着材の同定について、次のような問題点や課題があることがわかった。1.卵の同定には抗オブアルブミン抗体を用いているが、卵白、全卵は同定可能だが、卵黄の同定はできない。2.動物膠の同定には抗コラーゲン抗体を用いているが、抗体の抗原種の動物を原材料とする膠に対して必ずしも強い陽性反応がでるとは限らない(たとえば、ウシコラーゲンから作った抗体は、ウシを原材料とする膠に対して強い陽性反応を示し、他の動物種から作った膠については陰性かウシ膠よりも弱い陽性反応しか示さないわけではない。また、ウシコラーゲンから作った抗体でもウシ膠に陰性のことがある)。ある1つの抗体に対する膠の反応は、その膠の原材料である動物種にだけではなく、原材料の部位や製造法により差がでるようである。したがって、エライザ法で膠の動物種まで推定しようとすることはひとまずは保留したほうがよい。現在ゲッティで使用している抗体では、羊皮紙膠やシカ膠など弱い陽性反応か陰性しか示さない膠があり、どのような動物膠が使用されていても動物膠と同定できるようにするためには、さらなる抗体の検討が必要であると考えられる。3.着色材として染料を含む試料の場合には、染料の色がエライザの結果を誤判断させてしまうので同定は困難になる。以上の結果から、エライザ法だけでは膠着材の同定は難しいと判断し、GC/MSも併用して同定の精度をあげる必要があると考えた。また、ゲッティ保存研究所の研究者の協力を得て、西洋美術館所蔵作品のなかから、ピサロの地塗りやモネの地塗りについて、エライザ法とGC/MS法の併用によりメディウムの同定をした。手法の改善:ブランクの吸光度の低減のため、一部の抗体はブロッキング液をBSAに変更した(他はSea Blocking)。また、一部の抗体は1次抗体の濃度を低下させた。さらに、基質添加後、吸光度を測定するまでの時間を抗体によって変えた。分析:昨年未着手であった2種の抗植物ガム抗体(Jim13、Mac285)について検討。検出限界は数ng50 ng/100μLであった。市販の膠製品について、選択した複数の抗コラーゲンI抗体の反応を調べた。膠製品にはラベル記載の動物種とは異なる種を原材料とした製品が多数あることがわかっていたので、奈良女子大学においてMALDI-MS法により実際の原材料を明らかにしてもらった。そのうえで各抗体の反応を調べた結果、ヤギをホストとする抗体ab19811(抗原:ヒト由来コラーゲンI)はウサギ、ブタを原材料とする膠に対して感度が高いが、羊皮紙膠に対して感度が低かった。

一方でウサギをホストとする抗体ab34710(抗原:ヒト由来コラーゲンI)は羊皮紙膠を検出できるが、ウサギを原料とする膠は検出できなかった。これは自己抗原に対して免疫寛容の作用が働いているためと考えられる。原材料を確認する前は、原材料動物種と抗体の反応の間に整合性が見いだされなかったので、膠の製法により抗体の反応が左右されているのかと考えていたが、それは商品名と実際の原材料動物種が異なっていたためであって、やはり原材料動物種によって抗体の感度が左右されるようである。また、卵黄の検出のために抗ホスビチン抗体を試してみたが、3.54年しか経年させていないレプリカサンプルにおいても卵黄の検出はできず、ひとまずあきらめた。アフガニスタン情報文化省および東京文化財研究所文化遺産国際協力センターより提供を受けたアフガニスタン・バーミヤーン壁画の試料から、卵白、植物ガム、カゼインなどを同定した。抗体の検討:植物ガム検出用の抗体2種について、その反応性(どの種の植物に反応するか)を確認した。また動物膠用、魚膠用の抗体については、新しくいくつかの抗体を試したが、これまで使用してきた抗体よりも適切な抗体を見つけることはできなかった。経年した絵画レプリカサンプルの分析:動物膠を展色剤とするサンプルの一部は抗体への反応が弱くなった。顔料や経年がどのように影響しているのかは今後の課題だが、実試料でも動物膠の検出がうまくいかないケースがあることが予想された。実試料の分析:バーミヤーンなどの仏教壁画から採取した試料25点(サンプル数としては30点)を分析し(前年度、今年度2年間の合計)、17点において卵白、動物(魚)膠、カゼイン、植物ガムを検出した。これらの試料はGC/MSやSR-μFTIRによる分析により、ごく一部の試料において動物(魚)膠や卵黄が存在する可能性が指摘されてきたが、今回のELISA分析により、多数の試料において初めて蛋白質の種類が同定でき、さらに植物ガムの存在も確認できた。ミルクカゼインと植物ガム(トラガカントではない)の検出数が多かったことが特徴である。これらの試料は58世紀後半のものであるので、今回の結果は、経年したサンプルにおいてもELISAを用いた膠着剤の分析が有効であることを示している。分析に使った試料は500 μg1 mgである。これらの試料は微小であり層を分離せずに分析しているため、今回検出した蛋白質や植物ガムがどの層に含まれるのかは不明だが、バーミヤーンなどの壁画は乾性油(GC/MSにて確認済)、蛋白質、植物ガムの層を重ねた複雑な重層構造をしていることが改めて確認できたことは、材料・技法の解明や文化の交流などを考えるうえでも重要な意味をもつ。GC/MS分析については機器の調子が悪く、検討を進めることができなかった。美術作品に用いられる膠着材のうち、蛋白質(動物・魚膠、鶏卵、ミルクカゼイン)や植物ガムを検出・同定することを目的として、抗原抗体反応を使ったELISA(酵素結合免疫吸着法)による分析を検討した。各抗体による蛋白質や植物ガムの検出限界は0.150 ng/100μLと高感度であり、美術品からごく微量の試料しか採取せずに分析できるという点が、この方法の最大のメリットである。自作サンプルの分析、次いでバーミヤーンなどの石窟群(58世紀後半)から採取した壁画試料を分析し、動物・魚膠、卵白、ミルクカゼイン、植物ガムを検出した。
超微細繊維構造を特徴とする新規な生体接着・接合材料の創出

セルロースおよびキトサン等の天然多糖、または、ヒドロキシプロピルセルロース等の修飾多糖溶液をエレクトロスピニングして作成した微細繊維不織布を化学修飾し、接着機能性を持つ分子を微細繊維表面に化学結合により導入することに成功した。コンジュゲート分子合成を経由せずとも微細繊維不織布の機構化が可能であり、母体高分子として多糖だけでなくタンパク質系高分子も利用可能となった。新規な水中接着・繊維形成能を持つ水生昆虫由来のシルクタンパク質に着目し、平均繊維直径が110nm以下のナノファイバー不織布を得ることに成功した。これらの試料を用いてバイオメディカルマテリアル研究への展開が可能となった。(1)水中接着・接合機能を持つバイオコンジュゲートの合成手法の確立:連携研究者と申請者との共同研究により、セルロースにBoc-β-Alaを結合する合成系を見出した。この合成法においては、セルロースを特定のイオン液体に溶解する手法が優れた導入率を与えることがわかった。その後、Boc基を除去して遊離アミノ基を再生し、ここにオリゴペプチド、-Lys-Gly-Tyr-Gly-および-Ser-Gly-Tyr-Ser-Gly-Lys-を導入した2種のコンジュゲート型化合物を合成した。さらに、-Gly-Ala-を基本単位とするオリゴペプチドを導入したセルロース誘導体が水溶性を示すことを明らかにした。(2)接着・接合機能を持つ微細繊維材料の創出:上記のβ-Ala-セルロースとペプチドコンジュゲートの他、保護ホスホセリン誘導体をβ-Ala-セルロースに導入する実験を個々r見た。その結果、保護ボスホセリン誘導体とβ-Ala-セルロースのカップリングに最適な縮合法を見いだすことができた。このような誘導体は、エレクトロスピニング法を経るセルロースーキトサン複合微細繊維作成時、紡糸原液への少量添加により、接着・接合機能を持つ微細繊維材料を与えると期待される。上記のように、次年度の計画推進のために必要な基礎的知見を得ることができた。平成23年度の実績では、昨年度のコンジュゲート分子合成とは異なるアプローチによる微細繊維材料創出のための知見が得られた。セルロースおよびキトサン等の天然多糖、または、ヒドロキシプロピルセルロース等の修飾多糖溶液をエレクトロスピニングして作成した微細繊維不織布を化学修飾し、保護アミノ酸およびペプチド等の接着機能性を持つ分子を微細繊維表面に化学結合により導入することに成功した。この様に作成した接着分子結合微細繊維不織布を適切な酸または塩基性条件下で処理を行い、保護基の除去も可能であることが分かった。このような手法を用いることで、コンジュゲート分子合成を経由せずとも微細繊維不織布の機構化が可能であり、母体高分子として多糖だけでなくタンパク質系高分子も利用可能となった。具体的には、セルロース微細繊維不織布を適量の二官能性試薬を用いて処理し、未反応の片側官能基にアスパラギン酸ジエステルを付加後、アルカリ溶液中に浸漬するとジカルボン酸が再生した。この変換過程によび微細繊維不織布表面は負電荷を帯びるようになった。他の例では、低級アミン化合物を付加することで、正電荷を持つ微細繊維不織布を作成することができた。このよういして得られた荷電表面は、アミノ酸誘導体程度の低分子、ペプチドやポリペプチド程度の比較的大きな分子、さらに、酵素タンパク質級の巨大分子を効率良く吸着できることが明らかになった。上記および関連研究成果は国内外の学協会に発表し、さらに、多糖類としてキトサンおよびセルロースを主とする微細繊維製造方法の特許査定も得られた。平成24年度に実施予定の生体表面と微細繊維材料の相互作用(インターフェーシング)評価のための基礎知見が多数得られた。平成25年度に発表した論文の概要は、主に、セルロースおよびキトサン等の天然多糖、または、ヒドロキシプロピルセルロース等の修飾多糖溶液をエレクトロスピニングして作成した微細繊維不織布を化学修飾し、保護アミノ酸およびペプチド等の接着機能性を持つ分子を微細繊維表面に化学結合により導入することに成功した。このように得られたペプチド・アミノ酸修飾セルロース微細繊維不織布は、Ca2+などの二価金属イオン吸着特性が向上することが判り、この性質を利用して骨組織接合への応用が可能であることが示唆された。

前年度では、新規な水中接着・繊維形成能を持つ水生昆虫由来のシルクタンパク質に着目し、その精製およびアミノ酸配列の解析を行い、非常に高度にホスホリル化を受けている特異な繊維原料タンパク質であることを明らかにしたが、本年度では、このような性質は生体組織接合、特に、硬組織接着に応用するため、水生昆虫シルクタンパク質を原料とし、エレクトロスピニングにより微細繊維化する手法を最適化した結果、平均繊維直径110nm以下のナノファイバー不織布を得ることに成功した。さらに、水生昆虫シルクタンパク質のナノファイバー不織布は骨芽細胞接着において優れることが明らかとなっり、バイオメディカルマテリアル研究への展開が期待される。平成24年度に発表した論文の概要は、主に、セルロースおよびキトサン等の天然多糖、または、ヒドロキシプロピルセルロース等の修飾多糖溶液をエレクトロスピニングして作成した微細繊維不織布を化学修飾し、保護アミノ酸およびペプチド等の接着機能性を持つ分子を微細繊維表面に化学結合により導入することに成功した。この様に作成した接着分子結合微細繊維不織布を適切な酸または塩基性条件下で処理を行い、保護基の除去も可能であることが分かった。このような手法を用いることで、コンジュゲート分子合成を経由せずとも微細繊維不織布の機構化が可能であり、母体高分子として多糖だけでなくタンパク質系高分子も利用可能となった。この成果により、新規な水中接着・繊維形成能を持つ水生昆虫由来のシルクタンパク質に着目し、その精製およびアミノ酸配列の解析を行った。水生昆虫シルクタンパク質は、非常に高度にホスホリル化を受けていることが判明し、このような性質は生体組織接合、特に、硬組織の接着に適していると考えられる。そこで、水生昆虫シルクタンパク質を原料とし、エレクトロスピニングにより微細繊維化をこころみたところ、平均繊維直径が110nm以下のナノファイバー不織布を得ることに成功した。この成果により、コンジュゲート化を経由すること無く、キトサン、セルロース、シルクタンパク質のコンポジットナノファイバー不織布を得、これらの試料を用いてバイオメディカルマテリアル研究への展開が可能となった。研究実績の概要に記載したとおり、平成24年度実施予定の研究課題実施のための基礎知見、ならびに、工業所有権は順調に取得できていると判断する。平成23年度に学協会に発表した件数は前年度よりも多数であり、さらに、調査活動成果一部は、2編の書籍として出版した。これらは、生物由来接着物質の利用工学およびエレクトロスピニングを経るセルロースナノファイバー作成法に関する新技術に関するものである。総じて当初計画のとおりに進行している。25年度が最終年度であるため、記入しない。研究実績の概要に記載したとおり、平成25年度実施予定の研究課題実施のための基礎知見、ならびに、論文発表は順調に進捗していると判断する。平成24年度に学協会に発表した件数は前年度よりも多数であり、さらに、調査活動成果一部は、2編の書籍として出版した。総じて当初計画のとおりに進行しているが、最終年度の一年間で生体適合性などの調査が完了すれば、当初目的はほぼ達成できたと考える。平成24年度では、これまでに作成した幾つかの微細繊維材料と生体(組織)表面とのインターフェーシング(相互作用評価)に関する実験を実施する。微細繊維材料として、これまでに、(i)合成コンジュゲート分子を含む複合微細繊維、(ii)
安全性と効率性の高い新規軟骨細胞ダイレクトリプログラミング法の開発

平成29年度に樹立したCol2a1-Venus-Tgマウスから初代培養皮膚線維芽細胞を採取し、皮膚線維芽細胞から軟骨細胞分化へのダイレクトリプログラミング効率を評価するアッセイシステムを樹立した。Col2a1-Venus-Tg皮膚線維芽細胞に複数の転写因子の組合せをレンチウィルスを用いて遺伝子導入し、Venus遺伝子の発現すなわち緑色蛍光と、RT-qPCRによる軟骨細胞分化マーカー遺伝子の発現を指標に選別を行った。軟骨細胞に発現の高かった転写因子群を様々な組み合わせで遺伝子導入しスクリーニングを行った結果、Sox9、Jdp2、Foxc1およびKlf2の4転写因子の組合せによって、緑色蛍光陽性の細胞が出現することを確認した。FACS解析によりその細胞比率を計測したところ、遺伝子導入された細胞の約5%がVenus遺伝子発現陽性であることが明らかとなった。また、皮膚線維芽細胞におけるCol2a1の遺伝子発現誘導は、軟骨細胞分化のマスター遺伝子であるSox9とその共役因子Sox5およびSox6を遺伝子導入しても認められず、4つの転写因子がすべて遺伝子導入されたときにのみ認められた。4つの転写因子を導入することにより、Col2a1およびアグリカンなどの軟骨細胞分化マーカーが著明に増加したが、一つでも欠けるとその発現は誘導されなかった。さらに、4つの転写因子によるCol2a1およびアグリカン遺伝子の発現誘導は、ヒト由来皮膚線維芽細胞においても観察された。本研究結果は、軟骨組織の再生医療分野のみならず軟骨疾患モデルおよび創薬研究など、将来の革新的医療を担う新しい技術へと研究を発展させることが可能であり、その波及効果は非常に高いと考えられる。ダイレクトリプログラミングとは特定の転写因子の組合せを遺伝子導入し、皮膚線維芽細胞からiPS細胞を経ずに目的の細胞へと直接分化誘導させる方法であり、様々な再生医学領域でその実用性が注目されている。本研究は、皮膚線維芽細胞から軟骨細胞への分化誘導を可能にする、c-Mycを含まない特定の転写因子の組合せ、すなわちダイレクトリプログラミング因子を選別し、軟骨組織再生へと応用すること目的とする。そのためのアプローチとして、軟骨細胞レポーターマウスを用いた軟骨細胞特異的転写因子の選別およびリプログラミング因子のスクーリングシステムを構築し、軟骨細胞へのダイレクトリプログラミングを可能にする転写因子の組合せを絞り込んだ。平成29年度は主にマウス由来の皮膚線維芽細胞培での軟骨細胞分化誘導作用を確認したが、平成30年度は生体内での軟骨組織形成能を検討していく予定である。また、ヒト皮膚線維芽細胞においても軟骨細胞分化誘導が可能か否かについても検討を行う。皮膚線維芽細胞を軟骨細胞へと分化させるダイレクトリプログラミングは、非常に難易度が高くチャレンジングな研究テーマである。しかし、本研究により新規の軟骨細胞ダイレクトリプログラミング法が樹立されれば、軟骨組織の再生医療分野のみならず軟骨疾患モデルおよび創薬研究など、将来の革新的医療を担う新しい技術へと研究を発展させることが可能であり、その波及効果は非常に高いと考えられる。平成29年度はダイレクトプログラミング因子の同定を中心に行った。Col2遺伝子プロモーター制御下に蛍光たんぱく質Venusで軟骨細胞をラベルしたレポーターマウスを作製し、軟骨形成が活発な胎生期マウスを用いて遺伝子プロファイリングを行い、軟骨細胞に強く発現する転写因子のクローニングを行った。過去の文献による選定(KOマウスの報告など)やファミリー遺伝子の重複などを考慮した絞り込みを行い、11個の転写因子を(Sox9,Jdp2,Foxc1,Klf2,Bhlhe40, Zcchc5, Nr4a2, Nfatc2, Tcfl5, Foxp1, Pitx1)をダイレクトリプログラミング因子の候補転写因子としてスクリーニングした。さらに、Col2a1-Venus-Tgマウスから初代培養皮膚線維芽細胞を採取し、皮膚線維芽細胞から軟骨細胞分化へのダイレクトリプログラミング効率を評価するアッセイシステムを樹立した。レトロウィルスを用いて11個の転写因子を様々な組み合わせで遺伝子導入し、Venus遺伝子の発現すなわち蛍光強度を指標に最も効率よくCol2a1遺伝子発現を促進する組み合わせを検討し、最終的に4種類の遺伝子に絞り込むことに成功した。

本研究結果は、軟骨組織の再生医療分野のみならず軟骨疾患モデルおよび創薬研究など、将来の革新的医療を担う新しい技術へと研究を発展させることが可能であり、その波及効果は非常に高いと考えられる。平成30年度は、平成29年度に見出した4種類の転写因子の組合せについて、軟骨組織形成が可能か否か多角的に解析を進めていく。さらに、In Vivoでの評価としては、ヌードマウスを用いたコラーゲンペレットにより評価する。すなわち、Col2a1-Venus-Tgマウスから採取した初代培養皮膚線維芽細胞に転写因子の組合せをレンチウィルスを用いて遺伝子導入し、ヌードマウス皮下に接種する。軟骨組織形成能はVenus遺伝子の発現、Col2a1およびAggrecanの免疫染色、またSafraninO染色による軟骨プロテオグリカン産生により組織学的に検討する。一方、平成29年度の検討では、マウス由来皮膚線維芽細胞では高い軟骨細胞分化誘導能が観察されたが、ヒト由来の皮膚線維芽細胞では4種類の転写因子の組合せによる軟骨細胞分化誘導能が低いという問題が見られた。本研究の最終目的はヒト皮膚線維芽細胞での軟骨細胞ダイレクトリプログラミングであるため、上記のマウス皮膚線維芽細胞の検討に並行して、スクリーニング方法の再検討を行いさらに高効率で軟骨細胞分化誘導が可能な転写因子の組合せも試みる。また、ヒト皮膚線維芽細胞ではなくヒト滑膜細胞を用いるなどで対応していく予定である。マウスを用いた実験の予備実験が遅れたため、マウス実験が平成30年度に延期されたため。
商用周波数磁気ノイズを積極的に回収するエネルギーハーベスティング装置の開発

本研究は,我々の研究環境下に存在する商用周波数磁界を有効活用するため,エネルギーハーベスティング装置の開発を行いました。60 Hzの周波数で,地磁気程度となる21. 2μTの磁界から6. 32mWの電力回収に成功し,ワイヤレスセンサ駆動のデモンストレーションを行いました。(1)空心コイルの必要条件の導出空心コイルの各種パラメータに対するエネルギー回収量を基に,エネルギー回収素子用空心コイルの検討を行った。空芯Brooksコイルでは地磁気程度の振幅を有する商用周波数磁気ノイズから1mW以上の電力が回収される設計パラメータを導出した。商用周波数60Hzの±10%以内の磁気ノイズを半値幅の範囲内で積極的に回収する条件を考えると,必要なQ値は5以上となることを明らかにした。直径0.5mm導線の抵抗率を室温における銅の抵抗率,占積率を0.9と仮定した場合,必要となるコイル外径は,50Hzに対して21.1cm,60Hzに対して19.3cm以上と導出された。(2)空心コイルの製作設計を基に4つの空心Brooksコイルを製作し,エネルギー回収モジュールとしての評価を行った。空心コイルが回収できるエネルギーは印加磁界振幅の2乗に比例した。その結果,最も性能の良いもので21.2μTの商用周波数磁界に対し6.32mW(擬似負荷での電力換算)のエネルギー回収に成功した。コイルの平均直径とQ値が大きいほど,電力回収に有利であるという実験結果は,設計で得られた知見に一致した。(3)電力貯蔵安定化回路の最適設計等価回路を基に,LTSpiceを用いてエネルギー回収モジュールの設計を行った。今年度得られた実測結果は,最適設計の70%程度の電力回収が行えたことが判明した。素子のばらつきを抑えることで,最適設計の90%程度の電力回収を行える見通しが得られた。また,エナジーハーベスティング技術開発者向けの最新電力貯蔵モジュールの情報を収集し,その中の幾つかを入手し評価した。(1)エナジーハーベスティングモジュールの設計・開発:コイル形状を空芯Brooksコイルに限定し,目標の回収エネルギーに対する必要なコイル直径の設計法を確立した。60HzにおけるICNIRP2010ガイドライン値200μTの場合,80mm以上の直径が必要であることを見出した。また,回収電力はコイル直径の5乗に比例することを見出した。(2)電力貯蔵安定化回路の開発:エナジーハーベスティングモジュールと整流回路の構成法を検討した。開発したモジュールにおいて,利用可能な磁界振幅が24.7μT以上の場合,80%以上の電力回収効率が得られた。磁界振幅が10μT以下の場合,モジュールの構成を並列共振回路とすることを提案した。従来型の直列共振回路と比較し最大30%程度の電力回収効率向上が得られた。(3)エナジーハーベスティング装置の実装:5V出力の環境発電用DC-DCコンバータを組み合わせたエナジーハーベスティング装置を製作した。45.3μTの磁界振幅で5VのDC出力電圧を確認した。一方,装置に接続する負荷によって供給可能な電圧および電力が大きく異なった。この原因を,今回使用したDC-DCコンバータの効率であることを明らかにした。負荷抵抗100kΩ,入力電圧40mVにおいて最も良い効率が得られたが30%が限界であった。(4)超低消費電力IC駆動のデモンストレーション:超低消費電力IC(MSP430 eZ430-RF2500-SHE)を組み合わせた,無線通信デモを行った。60Hz,21.2μTの一様磁界から回収した電力を用いて,このICを駆動させた。回収電力のみで,ICに内蔵された温度センサの情報をホストパソコンに送信するデモンストレーションに成功した。
学術場面での大学生の日本語使用実態の基礎的研究-超級話し言葉コーパスの構築-

日本人の大学生(学部生)と留学生(学部生:日本語能力試験一級取得者)の学術場面での日本語の話し言葉コーパスを構築し、その一部を公開可能な形に整えた。また、これを用いて、学術場面における大学生の行動ならびに話し言葉について分析し、協同学習における行動(言語行動・非言語行動)の特徴を明らかにした。学術場面における超級話し言葉コーパスの構築のために、平成17年度はコーパスの設計、データ収集、データ保存方法、スクリプト記述方法に関する基礎研究を行った。具体的な内容は以下の通り。1.コーパスの設計に関して(1)コーパスに関する先行研究の収集(2)日本語を対象とした既存の話し言葉ならびに書き言葉のコーパスの収集と分析(3)話し言葉・書き言葉のデータ化と記述方法に関する先行研究調査(4)コーパスに関する研究会の主催(5)他機関主催のシンポジウムへの参加2.データ収集・データ保存に関して(6)音声解析ツールの比較検討(7)本研究に最適なデータ収集方法の検討(8)音声・画像データに関する保存方法の検討3.スクリプト記述方法に関して(9)独話(スピーチ)データのスクリプト記述・分析方法の決定(10)三人会話データのスクリプト記述・分析方法の基本方針検討協同学習場面のデータとして三人会話の録音・録画データ収集を行った。日本語母語話者による母語場面での協同学習と日本語非母語話者(留学生)と日本語母語話者の大学生の接触場面とを設定した。平成17年度は、長時間の協同学習場面については、母語場面の三人会話(60分)6本、接触場面の三人会話(60分)6本の計12本(計12時間)をデータとして収集した。2分程度の短時間の協同学習場面については、母語場面・接触場面合わせて約1時間分のデータを収集した。3分程度の日本語母語話者(学部学生)・日本語非母語話者(学部留学生)のスピーチを計60本(計3時間)収集した。音声とトランスクリプトをリンクして同時表示することができるツールを用いて、平成17年度末までに24本の独話(スピーチ)のトランスクリプトを作成した。三人会話のデータ化に関しては、先行研究と音声解析ツールの収集と検討をこれまでに行った。三人会話のデータ管理方法、トランスクリプト化の方法、音声とトランスクリプトのリンク表示方法については現在開発中であり、間もなく確立できる見通しにある。平成17年度に引き続き、学術場面における超級話し言葉コーパスの構築のために、データ収集、データ保存方法、スクリプト記述方法に関する基礎研究を行うとともに、平成18年度はデータの構築を行った。1.コーパスの設計に関して:(1)話し言葉・書き言葉のデータ化と記述方法に関する先行研究調査(2)他機関主催の研究会・シンポジウムへの参加2.データ収集・データ保存に関して(3)音声・画像データに関する保存方法の検討(4)データ収集方法に関する研究発表3.スクリプト記述方法に関して(5)独話(スピーチ)データのスクリプト記述・分析方法の決定(6)三人会話(協同学習)データのスクリプト記述・分析方法の決定3.スクリプト構築作業(7)独話(スピーチ)のデータの構築(8)三人会話(協同学習)のデータの構築平成18年度は、平成17年度に収集した独話(スピーチ)と三人会話(協同学習場面)の録音・録画データのスクリプト記述方法を決定し、スクリプト構築作業を行った。平成17年度は、音声とトランスクリプトをリンクして同時表示することができるツールを用いて独話(スピーチ)のトランスクリプト作成作業を行ったが、平成18年度は、文字化基準を精緻化し、作業者によるデータのゆれの改善に取り組んだ。その結果、3分程度の独話(スピーチ)20本を分析可能なデータに加工することができた。三人会話では、60分程度の母語場面の協同学習(60分)を対象とし、各発話者の発話を個別に音声とリンクする形態でスクリプト化した。さらに、三人の会話を併記し時間順に配列する形態でのスクリプト表示方法について、神奈川大学工学部松澤和光教授の助力を得て開発に取り組み、ほぼ完成することができた。データ管理方法はほぼ確立した。データの公開方法については引き続き平成19年度に検討する予定である。平成18年度に引き続き、学術場面における超級話し言葉コーパスの構築のために、データの保存方法、スクリプトの記述方法に関する基礎研究を行い、平成19年度は、スクリプトの記述方法、独話(スピーチ)と三人会話(協同学習場面)の文字化基準とタグ付けマニュアルについては、ほぼ完成することができた。コーパスの設計と構成に関しては、社会言語科学会等で報告を行うとともに一部のデータを公開し、主に日本語教育関係者から貴重なフィードバックを得ることができた。独話データについては、音声データと文字データがリンクする形式でデータ整備をすすめ、公開可能な水準に到達した。一方、三人会話のデータは、発話者別には音声データと文字データをリンクすることはできるものの、リンクの状態を保ったままで三人同時に表示することは現段階ではまだできない。

三人の会話の文字データについても、時間順に配列して同時表示する方法は既に完成しているが、リーダビリティ(読みやすさ)の点では解決すべき問題が残る。また、三人会話における非言語行動(視線・うなづき・身体動作等)の記述方法も検討の途上にある。平成20年度には、こうした点を改善した上で、コーパスを一般公開できる水準に高めることに取り組む予定である。また、平成19年度には、コーパス関連のシンポジウムへの参加や既に公開されているコーパスの分析により、本コーパスの公開方法を検討した。その結果、国立情報学研究所情報社会相関研究系音声メディアグループと連携し、音声資源コンソーシアムの「音声コーパスリスト」への参加方針を固めることができた。平成20年度は、「音声コーパスリスト」への参加を前提として、音声データに含まれる個人情報の処理等、公開に向けてのコーパスの整備を進めるとともに、本コーパスを用いた協同学習に関する研究成果を発表する予定である。2005年度に学術場面における大学生の話し言葉のデータ収集を行い、その後データの整備と分析を続けてきたが、2008年度には、協同学習(3人による会話)とスピーチ(独話)の音声データの整備をほぼ終え、一部をコーパスとして公開することが可能な段階となった。また、研究成果については、国内外の日本語教育関連の学会で発表するとともに、2008年度末に「科研報告書」としてまとめ公開した。学術場面における大学生の話し言葉データについては、協同学習(3人による会話)ならびにスピーチ(独話)の書き起こしシステムをそれぞれ完成し、科研報告書に音声データ処理方法と一部の書き起こしサンプルを記載した。現在、この種の言葉のデータは少ないため、今後、本データは、アカデミックスキル研究、大学生の初年時教育の研究関する基礎資料として活用されうるものである。2008年度は、これらのデータを用いて、協同学習の中に現れる発話量と時間的経緯との関係、協同学習に見られる非常に長い沈黙とその際の参加者の行動、協同学習における意見の否認や修正が必要な場合に選択される行動のストラテジーなどについても分析を行った。2008年度の研究の目的および研究実施計画は遂行することができた。また、初年度(2005年)からの目的である大学生の話し言葉コーパスの公開についても、実施可能な段階となった。今後は、超級(上級以上のレベルにおける)日本語教育における会話教育(ディスカッション、プレゼンテーション等)のプログラムの設計を行うこととしたい。
海洋性アナモックス細菌の高濃度集積培養系の確立とリアクター化への展開

広島湾底泥を植種源としたカラムリアクターにより海洋性アナモックス細菌を集積培養し、高い窒素除去速度を達成した。リアクター内の微生物相を解析した結果、二種類の"Candidatus Scalindua"に属する海洋性アナモックス細菌が存在した。さらに、それぞれを対象としたFISHプローブを設計し、可視化することができた。このうち一方の種に対して、回分試験により最適培養温度、塩分濃度、pHを明らかにした。平成22年度は海洋性アナモックス細菌の集積培養系の確立を目的として、広島湾から採取した底泥を植種源とした上向流カラムリアクターを運転した。底泥は各態窒素濃度や水温、溶存酸素濃度などの測定結果から判断して、湾奥部と湾中央部から採取し、それぞれ別のリアクターに植種した。リアクターには不織布を担体として用い、人工海水に窒素成分を加えた人工排水を通水し20°Cで運転した。その結果、湾奥部から採取した底泥を用いたリアクターでアナモックス反応を確認できた。リアクター内のバイオマスも徐々に茶色から赤色に変化した。リアクター運転開始から114日目に亜硝酸性窒素除去率が97%に達し,流出水の亜硝酸性窒素が枯渇し始めた。そのため,流出水の亜硝酸性窒素濃度が1.OmgN L^<-1>以下となるのを目安に,流入アンモニア性窒素・亜硝酸性窒素濃度を上げることで流入窒素負荷を上昇させた。さらにHRTを短縮させた結果,最大窒素除去速度2.06kgTN m^<-3> day^<-1>を達成した。アナモックス細菌を対象とした系統解析の結果、海洋性アナモックス細菌であるCandidatus Scalindua属に近縁なクローンが多く検出された。得られた塩基配列に基づき、ARBプログラムによりFISHプローブを設計し、可視化を試みた。その結果、系統学的に異なる細菌グループを検出できる二種類のFISHプローブを設計することができた。本集積培養系には少なくとも系統学的に異なる二種類の海洋性アナモックス細菌が存在していることが明らかとなった。平成22年度に設計した、本集積培養系に存在する二種類の"Candidatus Scalindua"に属する海洋性アナモックス細菌を検出するFISHプローブ(Sca1129a,Sca1129b)の使用条件の最適化後、二種類の海洋性アナモックス細菌を個別に検出することができた。これらのプローブを用いて、二種類のアナモックス細菌の変遷を蛍光面積比に基づいて調べたところ、それぞれのアナモックス細菌の構成比は変化するものの、長期間に渡って二種類が共存していることが明らかになった。そこで塩分濃度、温度条件などを変化させて種ごとの変遷を調査したところ、温度による優占種の変化が観察された。また、本集積培養系に共存する細菌および古細菌の特定を試みた。全細菌を対象とした系統解析では、アナモックス細菌が17クローン,Gammaproteobacteriaが32クローン,Bacteroidetesが25クローン、その他の細菌が15クローンに分類された。また、古細菌を対象とした系統解析では、10グループに分けることができた。このうち9グループが、機能が未知のEuryarchaeota門、1つがCrenarchaeota門に分類された。Crenarchaeotaに分類されたものは、アンモニア酸化古細菌に近縁な種であった。リアクターからバイオマスを採取し、古細菌に特異的なプローブを用いてFISH法を試みたが、蛍光シグナルを得ることができなかったので、細胞壁処理を行った後でハイブリダイゼーションを試みたが、同様に蛍光シグナルは得られなかった。そこでCARD-FISH法を試みたところ、古細菌と考えられる蛍光シグナルは得られたが、優占化しているアナモックス細菌の内在性ペルオキシダーゼ活性が強く、古細菌の蛍光シグナルと区別することは困難であった。今後はCARD-FISH法以外の方法を適用する予定である。本年度では、海洋環境中から集積された“Ca. Scalindua sp."に対し、浮遊状のバイオマス(シングルセル)を得るためにメンブレンバイオリアクターを運転した。シングルセル化が確認されたあと、生理学的特性の把握を行った。検討項目は、温度範囲、塩分範囲、pH、亜硝酸及びアンモニアによる阻害、亜硝酸及びアンモニア親和性、菌体収率、増殖速度などである。メンブレンバイオリアクターの運転開始から330日程度で“Ca. Scalindua sp."属の細菌がシングルセル化した。このバイオマスを用いて増殖温度、塩分、pH範囲の測定を行ったところ、10-30°C、pH6.0-8.5、塩分濃度0.8-4.0%で活性が確認された。温度に関して20-30°Cで比較的高い活性が確認された。塩分濃度が0.8-2.0%の範囲で増加するに連れて活性が高くなり、好塩性微生物であることが明らかとなった。

亜硝酸及びアンモニウムによる高濃度阻害試験の結果、亜硝酸濃度が7.5 mMにおいて50%の活性減少が確認されたが、アンモニウムにおいては試験濃度範囲7-16 mMにおいて阻害影響は確認されなかった。亜硝酸に対するKs値は0.45 μM、アンモニウムに対するKs値は3.0 μMであった。菌体収率は0.030 [mol C (mol N)ー1]であり、淡水のアナモックス細菌の半分程度であった。連続リアクター試験によって得られた最大アンモニア酸化速度と菌体収率から最大増殖速度を算出したところ、0.0020 hー1であり、これは倍加時間14.4 dayに相当した。他のアナモックス細菌と比較しても非常に倍加速度が小さく、これは菌体収率の小ささが要因であることが明らかとなった。一方で、最大アンモニア酸化速度は他のアナモックス細菌と大差が無いことから、実際の処理にも適用できる可能性が示唆された。本年度の目標である共存する細菌・古細菌の群集構造の解析は終了した。また、優占化している二種類の海洋性アナモックス細菌の温度と塩分濃度がこれらの群集構造に及ぼす影響を把握することができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は温度や塩分濃度、流入基質濃度などの培養条件を変化させることで、現在二種類優占化している海洋性アナモックス細菌の単一化を目指す。また膜分離技術を導入した培養についても検討し、凝集体として存在している海洋性アナモックス細菌のシングルセル化も試みる。これらが運成されれば、基質親和性などの動力学的定数を求めることができる。
非営利団体の日本型モデルと政策対応

研究計画に従って,日本の非営利団体(NPO)のデータを集計し,その特徴を把握するとともに,政策対応を検討した。その結果,次のことが明らかとなった。1.NPOの定義において「非営利性(非分配制約)」が特に問題となるが,非営利性とは「収益をあげてはならない」ことを意味しない。2.日本のNPOの特徴として,(1)公益法人として法人格を持つ団体と,法人格の無いいわゆる草の根の市民団体が伴存しており,法人格の取得が困難であること,(2)活動領域に偏りがあること,(3)法人格の有無にかかわらず収入源に寄付金が極端に少ないこと,(4)法人格のない団体は規模が小さく,経営が困難であり,社会的な信用を得にくいこと等がある。3.今国会で成立した「特定非営利活動促進法」(以下,NPO法)により,市民団体は法人格をこれまでより容易に取得できることとなった。しかし,活動分野が12に限定されていることはNPOの活躍の場を狭めることになりかねない。また,政府や自治体等からの助成金受給や業務委託の条件としてNPO法による法人格取得が義務づけられたり,会計書類の整備が求められたりすることにより,財政規模の小さいNPOの負担が増加し,活動が制約されるおそれがある。今後は,開かれた市民社会の発展のために,NPOに対する税制上の優遇措置の実現等の社会的支援が必要である。公益法人が陥っている「非営利の失敗」を,適切な支援によって市民団体が克服できる可能性がある。研究計画に従って、(1)非営利団体(NPO)の行動と他の経済主体のそれとの比較(2)日本のNPOについてのデータ集計を一部行い、その結果、次のことが明らかとなった。1.NPOは、「非分配制約」によって株式を発行せず、それ自身は誰によっても所有されない。NPOと企業との境界を、「非対称情報」や「契約失敗」、「プリンシパル・エージェント問題」が組織形態に及ぼす影響を強調することによって説明することができる。2.NPOの行動を、Baumolの売上高最大化企業、Williamsonの費用選好企業、Alchian and Kesselの統制独占などの利潤制約型企業と比較することによって、また公共機関と比較することによって、それらとの類似点や相違点を明らかにすることができる。3.Salamonの掲げるNPOの6つの資格要件(1)制度的形式性(2)非政府性(3)独立性(4)非営利性(利潤非分配性)(5)非党派性(6)ボランタリー性に照らし合わせて、日本の非営利セクターの範囲を限定し、教育、芸術・文化におけるNPO(オ-ケストラ)についてデータ集計を一部行った。研究過程で非営利団体の定義の困難さと集計の基礎となるデータそのものの欠如が明らかになった。我が国では非営利団体の法的な規定は「公益法人」と「その他の公益法人」のみであるから、非営利セクターの市場シェア(事業支出)を算出すると、教育・研究、健康医療、社会福祉の3分野で約7割を占めてしまう。NPOの範囲を芸術・文化、環境保護、国際協力にまで拡張して調べてみても、NGOなど市民団体の多くが漏れている可能性がある。これらの団体の多くは経営基盤が貧弱であり、財務などのデータを得ることはかなり困難であった。研究計画に従って、Salamonの掲げるNPOの6つの資格要件(1)制度的形式性(2)非政府性(3)独立性(4)非営利性(利潤非分配性)(5)非党派性(6)ボランタリー性に照らし合わせて、日本の非営利セクターの範囲を限定し、平成7年度に引き続き芸術文化における非営利団体(以下、NPO)についてデータ集計を行い、その結果、次のことが明らかとなった。芸術文化におけるNPO:非営利セクターの規模は、(1)支出関連指標:団体数、雇用(人数、賃金)、ボランティア(人数、時間)、支出(経常支出、資本支出)(2)収入