hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
深海底におけるメタンハイドレートの高度な生産手法の開発と地層変形の評価

種々の細粒分を含む粒度分布の異なる砂にMHを生成し、その後MH生産を模擬して減圧法により砂中のMHを分解し、それに伴う温度および圧力変化および地盤の変形を調べた。さらに、生産終了後の間隙水圧回復に伴う地盤変形挙動についても評価を行った。本研究では、実生産に見立てた円筒型のガスハイドレート生産模型実験装置を試作し、ガス生産実験を行うとともに、温度制御高圧平面ひずみせん断試験装置を用いて減圧法によるガス生産実験を行い、それぞれのガス生産時の挙動を調べるとともに、両者における挙動の比較を行った。メタンハイドレート(以下MHと称す)生産を模擬できる円筒状の模型実験装置を開発した.この装置は, MHが安定して存在し得る温度・圧力条件を満たすものとした.深海底のMH貯留層と等価な圧力(1015MPa)は,載荷盤より与え,所定の有効応力とするために,所定の水圧もしくは空気圧を3MPa程度低下させることができるものとした.実験装置の作成にかなりの時間を要したため,今年度は装置の作動の調整と基本的な実験を集中的に行った.まず装置の作動を確認したのちに,飽和砂試料を装置内に投入し,所定の温度,間隙水圧および拘束圧条件下で生産井より減圧を行い,透水試験を行った.また,補助井戸から加圧し,透水性の変化を調べた.また,平面ひずみ三軸試験機を用いて,種々の細粒分から成る砂にMHを生成させ,変形強度特性に及ぼすホスト砂の細粒分含有率の影響を調べた.また,試験機の観察窓に取り付けたカメラにより,せん断中の供試体の画像を取得し,PIV解析により,せん断帯の発生を調べるとともに、その厚さと細粒分含有率との関係について求めた.さらに,細粒分を含むMH胚胎砂のせん断挙動を弾塑性構成モデルを作成しFEM解析に組み込んで,MH生産時の地層変形解析を行った.解析はまだ改良の余地があるが,地盤の挙動をある程度評価することができた.1.メタンハイドレート生産模型実験装置を用いて、まず砂だけを投入して飽和後生産井から減圧を行い、透水試験を行い、高圧下での浸透特性を調べた。次に、生産井から減圧・加圧の繰返しを行い、透水性の向上を調べた。その結果、シリカ砂についてはその効果は見られなかったが、細粒分を含む砂で効果が認められた。これは、井戸周りの粒度特性の変化によるものと考えた。次に、豊浦砂をホスト砂としてメタンハイドレートを生成させ、生産井からの減圧によるメタンハイドレートの分解実験を行った。試料中にメタンハイドレートを均質に作ることに手間取り、主として生成実験に集中した。分解実験も2ケース行った。その結果,分解時の間隙水圧変化や温度変化を測定することができた。2.高圧平面ひずみ試験機を用いて、種々の粒子形状から成る砂にメタンハイドレートを生成させ、減圧法、加熱法によるメタンハイドレート分解実験を行った。その結果、メタンハイドレート分解による温度低下が測定でき、また観察窓に取り付けたカメラによる画像解析から、分解に伴う供試体の局所変位を求めることができた。3.メタンハイドレートを含む砂の弾塑性構成則をホスト砂の細粒分含有率の影響を考慮して作成した。南海トラフのメタンハイドレート貯留層は細粒分を含むことから、細粒分の影響を考慮することが必要であった。4種類のホスト砂にメタンハイドレートを生成させ、高圧三軸試験機でせん断試験を行い、そのストレスダイレイタンシー関係を調べ、構成則を作成した。本研究においては、実際のメタンハイドレートが存在する様々な地盤を想定するために細粒分含有率および粒子形状、粒度分布の異なるホスト砂とガラスビーズを対象にメタンハイドレートを生成させ、低温三軸圧縮試験機および低温高圧平面ひずみ試験装置を用いてせん断試験を実施した。その結果細粒分含有率が高い程メタンハイドレートによる固結力が増加することが判明した。また、ひずみ速度を変化させせん断試験を行った。その結果、メタンハイドレート飽和率が50%を超える資料に関しては、せん断速度が高い程強度が増加する結果が得られた。また、低温高圧平面ひずみ試験装置を用いて、減圧法によるメタンハイドレート分解実験を行った。その結果、細粒分含有率が高い試料においては、減圧伝播に時間を要し、分解速度も遅れることが明らかとなった。またメタンハイドレート分解時においては、明確な温度低下が認められた。減圧後の間隙水圧回復実験を行った結果、初期せん断応力の高い条件では、供試体が破壊に至る様子と明確なせん断帯が認められた。さらに、円筒型模型実験装置を用いて、中央の生産井からの減圧試験を行った。メタンハイドレート分解に伴う放射状の温度変化の推移と減圧の伝播が観察された。メタンハイドレートを含む砂の弾塑性構成モデルを種々のホスト砂に適用できるよう改良を加え、有限要素法に組み込み、模型実験のシミュレーションを行い、実験と解析の整合性を確認した。メタンハイドレート貯留層における堆積土の種類とそれらに生成したメタンハイドレート胚胎土の力学的性質が把握でき、構成モデルの改良もできた。メタンハイドレート生産手法として減圧法を使用する条件で、平面ひずみ試験、円筒模型実験を実施し、試料の細粒分含有率の違いによるメタンハイドレートの分解特性と生産効率について把握することができた。さらにこれらの現象と地層変形を解析できる数値解析モデルがほぼ完成したことから、研究はほぼ順調に進展していると評価する。

1.円筒模型実験装置を用いてガスハイドレート生産実験を行った。当初作成した装置の厚さが厚く体積が大きく実験に長時間を要したため、供試体の厚さを4cmに縮小できるよう装置を改良した。その結果、豊浦砂をホスト砂とした場合、試料作成から、ハイドレート生成、減圧法によるハイドレート分解実験終了まで、4週間程度で実験を行うことが出来るようになった。ホスト砂として、南海トラフのメタンハイドレート貯留層を模擬して細粒分を含む砂を準備し、その中にハイドレートを生成し、装置中央の坑井より減圧を行うことによってハイドレートの分解実験を行った。坑井から放射状に間隙水圧計と熱電対を設置したが、細粒分を有する試料では、坑井からの距離が長いほどハイドレートの分解に至るまでの時間遅れが認められ、最終的に坑井から全てのガスを回収できない結果となった。坑井近傍の砂の粒径を大きくして透水係数を上げたところ、ハイドレートの分解を促進することができ、また最終的により多くのガスの回収が可能となった。2.高圧平面ひずみ試験機を用いて、同様の試料で供試体を作成し、片方のペデスタルから、減圧を行い、ハイドレートを分解する実験を行った。供試対中に2か所熱電対を挿入し、ハイドレート分解時の温度変化を測定した。細粒分を含むホスト砂の場合、減圧減より距離が離れる程分解までの時間遅れが認められた。また、ハイドレート分解に伴う固結力の消失による土の局所変形を定量的に観察することが出来た。3.南海トラフのメタンハイドレート農集層は細粒分を多く含むため、細粒分を含むホスト砂にメタンハイドレートを生成し、恒温高圧三軸試験機によりせん断試験を行った。実験結果から細粒分が多いほど、メタンハイドレートによる固結力が大きいことが明らかとなった。これらの結果を用いて構成モデルを作成した。種々の細粒分を含む粒度分布の異なる砂にMHを生成し、その後MH生産を模擬して減圧法により砂中のMHを分解し、それに伴う温度および圧力変化および地盤の変形を調べた。さらに、生産終了後の間隙水圧回復に伴う地盤変形挙動についても評価を行った。本研究では、実生産に見立てた円筒型のガスハイドレート生産模型実験装置を試作し、ガス生産実験を行うとともに、温度制御高圧平面ひずみせん断試験装置を用いて減圧法によるガス生産実験を行い、それぞれのガス生産時の挙動を調べるとともに、両者における挙動の比較を行った。メタンハイドレート生産模型実験装置がうまく稼働し、透水性を向上させる手がかりがつかめた。また、高圧平面ひずみ試験機で、種々の粒子特性の砂にメタンハイドレートを生成させ、分解実験を行うことが成功し、メタンハイドレート分解による温度低下、局所変形をうまくとらえることができ、資料を蓄積することができた。さらに、メタンハイドレート胚胎砂の細粒分含有率の違いがせん断挙動の違いに及ぼす影響が明らかとなり、構成則に含めることができた。以上のことから研究は順調に進んでいると評価している。深海底地盤を対象に評価を行う。メタンハイドレート貯留層を対象に、生産井の構築糧、メタンハイドレート生産中、生産後廃坑に至るまでの長期にわたる地層の変形解析とメタンハイドレートの高度な生産手法について解明する。
極限光デバイスの基礎

1.超高速光エレクトロニクスのデバイス基礎として、神谷は半導体レーザからの超短パルス発生およびソリトン効果圧縮により、フーリエ変換極限に近い0.6ピコ秒パルス発生に成功し、また光トリガ方式高速OEICの設計を行った。小林(哲郎)はタンタル酸リチウム変調器を16GHzで大振幅変調する事によって1.85THzという世界最大のサイドバンド幅を得た。大津は波長0.3-1.6ミクロンの範囲にわたり半導体レーザの周波数変換を用いて光周波数グリッドを発生させた。またモノリシック周波数コム発生器を試作し6THz帯域幅を得た。佐々木(豊)は光ファイバの高性能化のために偏波保持ファイバの低クロストーク化、構造不完全性による損失の解析、および非線形光学応用のため超微粒子ドープガラスの色中心生成機構測定を行った。2.非線形光学デバイスの基礎として伊藤(弘昌)は電子ビーム加工により形成した周期ドメイン反転をもつ非線形光学結晶で疑似位相整合を実現し、その有効性、再現性を確認した。丹野は非線形光学効果に基づく高速機能デバイスについて検討資、半導体レーザの偏波スイッチング特性を明らかにすると共に高分解リフレクトメトリに適用して分解能50ミクロンを得た。佐々木(敬介)はポールドポリマ導波路からの青色SHG、新規非線形有機結晶FMAの基礎評価、プラスチック光ファイバ増幅器の高出力動作に成功した。小笠原は異種半導体薄膜の積層によって2つの位相整合を両立させる面発光型波長変換素子を提案した。3.超並列光エレクトロニクスの基礎として梅野はシリコン基板上にGaAs系量子井戸面発光レーザを試作し、しきい値4.9kA/cm^2で室温パルス発振するという良好な結果を得た。これらを2次元アレイ化すれば超並列光電子集積回路の実現が見込める。超高速および超並列光エレクトロニクスの基礎となる極限デバイスについて研究し、次のような研究成果が得られつつある。1.超高速光スイッチのための超短光パルスを利得スイッチ動作する半導体レーザから発生させ、分散ファイバ、光増幅器と組み合わせることでソリトン圧縮を行い、半値全幅0・6psのパルスを得た。また光クロックによるデイジタルOEICの設計を行った(神谷)。2.高効率の非線形光学デバイスにとって有効な短周期のドメイン反転構造をLiNbO_3単結晶内に均一書き込みする方法を実現しこれをもとにバルク型非線形デバイスを発展させた(伊藤)。3.不均一な構造を持つ半導体レーザにおけるモード競合をうまく利用することにより、ピッチフォーク型偏波双安性が得られること、また多重位相光回折効果の理論とNa原子による実証を行った(丹野)。4.ガラス系材料と新しい物理効果を検討し、色ガラスフィルタのフォトダークニング、石英ファイバの応力効果を解明した(佐々木豊)。5.ペタヘルツ級光掃引発振器の要素となる光周波数コム発生器を提案し、半導体レーザから4THzの側波帯を得た(大津)。6.全光学型超高速スイッチに有望なポリジアセチレン膜の大幅な改善を図り、2光子吸収係数3×10^<-2>cm/GWを得た(佐々木敬介)。7.Si基盤上のレーザ、FET、フォトダイオードの高性能化安定化をはかり、レーザの長寿命化と変調感度の向上に成果を上げた。これらを組み合わせたモノリシック集積回路を試作した(梅野)。8.電気光学的手法による短パルス発生と制御の極限を理論解析し、同時に電気光学変調器を用いた光パルス発生器の試作を行った(小林)。
社会脳における精神的ストレスによる痛み修飾回路の解明

本研究において、雌雄間で非常に強い絆を形成するげっ歯類をパートナーと別離させると、不安がりになり、精神的ストレスにより自律神経が変調し体温が上昇した。さらに、足に炎症を惹起し痛みを起こさせると、痛み行動が増加した。痛みに興奮する脳領域のうち、前頭前野と側坐核がパートナーを失うことでその活動が低下することが明らかになった。これらは脳内ドパミン回路を構成する主要な脳領域である。本研究により、精神的ストレスによる痛みの増悪に脳内ドパミン回路の機能変調が関与する可能性が示唆された。1.一夫一婦制を営むプレーリーハタネズミ雄を、絆形成後にパートナー雌と同居を維持した群(維持群)と別離させた群(ロス群)に分け、皮膚への機械刺激および熱刺激に対する逃避反射の閾値を測定すると、ロス群は維持群に比べて有意に反射閾値が低下した。また、炎症誘発時の疼痛関連行動がロス群は維持群より有意に多く観察された。さらに、ロス群は維持群より不安レベルが有意に上昇しており、不安レベルと熱刺激への逃避反射閾値には負の相関が検出された。雌雄ペアリング前に雄にテレメーターを埋め込み、ロス期間中における深部体温を24時間モニターすると、ロス群はパートナーロス直後から体温の上昇がみられ、その上昇はロス2週間後まで維持されており、ストレス性高体温症を発症していた。オープンフィールド新規環境において、維持群では深部体温が1.6°C上昇したのに対し、ロス群では1.0°Cしか上昇せず、また、炎症性疼痛誘発時においても、維持群では1.1°C上昇したがロス群では0.6°Cしか上昇せず、ロス群において自律神経反応の低下が示唆された。以上の結果から、雌雄間で強い絆を形成するプレーリーハタネズミにおいて、パートナーの存在により痛み行動が修飾され、その背景に不安の増大や自律神経機能の変調があることが明らかになった。2.1で観察された痛みの社会的修飾作用の脳内メカニズムを探索する目的で、疼痛関連脳領域の痛み刺激への反応性を解析した。最初期遺伝子fosのタンパク発現を指標に炎症性疼痛誘発時における神経活性度をロス群と維持群で比較した結果、前頭前野と側坐核において維持群とロス群間で有意差が検出された。これらは、中脳皮質辺縁系ドパミン回路の構成領域であり、近年、内因性疼痛抑制系として機能することが注目されている領域である。パートナーによる痛みの修飾メカニズムに、中脳皮質辺縁系ドパミン回路が関与している可能性が示唆された。プレーリーハタネズミの痛み行動が、絆を形成したパートナーの存在により修飾されることを行動学的にとらえることに成功した。この現象は情動行動や自律神経機能の変化を伴っており、疼痛障害患者の症状をよく反映しており、痛みの社会的修飾メカニズムを解明するよい動物モデルとなりうると思われる。痛みの社会的修飾作用の脳内メカニズムを探索すべく、ペインマトリックスにおける活性領域マッピングもほぼ計画通りに実施できた。プレーリーハタネズミにおける絆の維持に重要である視床下部のオキシトシン・バゾプレッシンニューロンについては、解析がまだ終了していないが、免疫染色も終了し、顕微鏡写真も撮影済みであり近日中に解析を終了できる。前年度において、パートナー維持群とロス群間で炎症性疼痛時のペインマトリックスにおいてFos発現に差が検出された。しかし、脳や脊髄におけるFos蛋白は、痛み以外の様々な刺激によっても発現することから、パートナーロス(絆形成後におけるパートナーとの別離)というストレス刺激そのものに反応して脳内のFosが発現している可能性がある。今年度は、パートナー維持群とロス群それぞれにおいて痛み刺激なし群(コントロール群)のペインマトリックスでのFos蛋白の発現をでも前年度と同様に解析し、炎症性疼痛誘発時(ペイン群)におけるFos発現比(ペイン群/コントロール群)を維持群・ロス群間で比較解析を行った。その結果,前頭前野,帯状回,側坐核殻部においては、維持群がロス群より有意にFos発現が高かった。また、島においてはロス群が維持群よりFos発現が有意に高かった。さらに、脊髄後角ニューロンにおけるFos発現についても解析を行った。その結果、浅層(I-II層)・深層(V-VI層)ともに炎症側で著しいc-Fos発現がみられ、さらに炎症側/非炎症側値において浅層・深層ともロス群が維持群より有意に高かった。今年度は、痛み刺激を入れないコントロール群のFos発現と比較することで、前年度にすでに差が検出されていた前頭前野と側坐核に加えて、新たに、島でのFos発現の差を検出することができた。島は不快情動に関与する領域であることが知られており、ロス群では痛みに付随する不快反応が維持群に比べて亢進している可能性が示唆された。前年度からの結果と考え合わせると、雌雄間で強い絆を形成するプレーリーハタネズミにおいて、パートナーとの離別により,痛み刺激に対する脊髄後角ニューロンの反応性の亢進と同時に,快情動に関与する側坐核の反応性の低下および不快情動に関与する島の反応性が亢進することが示唆された。今年度の結果より、雌雄間で強い絆を形成するプレーリーハタネズミにおいて,パートナーとの離別により,脊髄後角ニューロンの反応性の亢進と同時に,不快情動に関与する島の反応性の亢進および快情動に関与する側坐核の反応性が低下することが示唆された。

前年度の解析に加えて、パートナーロスストレスそのものによるFos発現を解析したことにより、痛み刺激に対するペインマトリックスの反応性をFos発現比(ペイン群/コントロール群)として抽出することができ、より正確な解析を行うことができた。このことにより、前年度まで検出できなかったロス群における島皮質の反応性の亢進を新たに明らかにすることができた。さらに、脊髄後角においては、炎症側/非炎症側値を算出し解析することにより、痛み刺激に対するパートナーロスによる痛み刺激に対する反応性の亢進を検出でき、これらのデータは、前年度に検出したパートナーロスに伴う情動行動および痛み行動の増悪を支持するものである。前年度において、脊髄後角におけるFos発現では、炎症側におけるFos発現ニューロン数に維持群・ロス群間で有意な差は検出されなかったが、脳幹から投射している下行性疼痛抑制系による抑制性介在ニューロンのFos発現も混在している可能性が考えられる。そこで、GABA産生酵素GAD67の抗体による免疫組織化学的染色法により抑制性介在ニューロンを検出し、それらのFos発現を維持群・ロス群間で比較解析を行った。その結果、維持群・ロス群ともに炎症側の脊髄後角において、Fos発現ニューロンの約40%がGAD陽性ニューロンであり、両群間に有意な差は検出されなかった。前年度までに、ロス群の中脳ドパミン回路の痛み刺激に対する反応性の低下が示唆されたので、腹側被蓋野のGABA抑制性介在ニューロンのFos発現を指標にドパミンニューロンの活性度を間接的に評価し、維持群とロス群での比較解析を試みた。その結果、維持群・ロス群ともに、Fos発現を示すGAD陽性ニューロンはほとんど検出されず、ドパミンニューロンの活性度を評価するにいたらなかった。そこで、パートナーロスに伴う痛み行動の増悪に脳内ドパミンが関与しているのか検証する目的で、パートナーロス期間中に、体内埋め込み型マイクロインフュージョンポンプを使用して、人口脳脊髄液(200nl)、人口脳脊髄液+ドパミン受容体D2アゴニストquinpirole(1ng/200nl)のいずれかを流速0.5μl/hrで側坐核へ投与し、各グループの炎症性疼痛時の痛み行動を解析した。その結果、人口脳脊髄液のみを投与したパートナーロス群に比べて、人口脳脊髄液+quinpirole投与群では痛み行動が少ない傾向がみられ、パートナー維持群との差が減少した。パートナーロスに伴う痛み行動の増悪が、脳内へのドパミン受容体アゴニスト投与により緩和されたことから、痛みの心理社会的修飾メカニズムに脳内ドパミンが関与することが示唆された。本研究において、雌雄間で非常に強い絆を形成するげっ歯類をパートナーと別離させると、不安がりになり、精神的ストレスにより自律神経が変調し体温が上昇した。さらに、足に炎症を惹起し痛みを起こさせると、痛み行動が増加した。痛みに興奮する脳領域のうち、前頭前野と側坐核がパートナーを失うことでその活動が低下することが明らかになった。これらは脳内ドパミン回路を構成する主要な脳領域である。本研究により、精神的ストレスによる痛みの増悪に脳内ドパミン回路の機能変調が関与する可能性が示唆された。今回の解析で神経活性差が検出された前頭前野と側坐核はドパミンニューロンの主要な投射領域であることから、中脳皮質辺縁系ドパミン回路が痛みの社会的修飾作用に関与する可能性が高い。
山口に現存する鷺流狂言の系統的研究

山口市に伝わる鷺流狂言の台本(江山本・春日庄作自筆本)に収める曲目の分析を行った結果、それらは基本的に鷺伝右衛門派の特徴を有するものの、曲目によっては、中央(江戸)の鷺伝右衛門派とは異なる詞章・演出(他流・他派と一致する例も含む)が部分的に見出された。すなわち、長州藩の狂言の流れを汲む山口鷺流狂言は、必ずしも中央の鷺流の単純な継承ではなく、独自の工夫を加えた可能性があることが判明した。平成22年度は、研究計画に基づき、山口県立大学附属郷土文学資料センター所蔵の狂言台本である江山本を対象とし、そこに収められている曲目の系統的分析を行った。当該台本の書写時期は、江戸末期にさかのぼると推定され、長州藩時代の狂言台本として貴重な価値を有するものである。江山本所収の十七曲について、他の鷺流の台本及び大蔵流・和泉流等の他流の台本を網羅的に参照しつつ、要点を比較していくことで、各曲目を系統的に位置付ける作業を開始した。まず十七曲のうち、九曲を分析した結果、それらはおおむね鷺伝右衛門派の系統に属するものの、曲目によっては、他の伝右衛門派台本(江戸を拠点にした役者が書き残したもの)との相違がいくつか見られることが判明した。具体的には、「八句連歌」で詠まれる連歌、「空腕」の太郎冠者が夜道でおびえる場面、「千鳥」の太郎冠者による仕方話の内容等に、他の伝右衛門派諸本には見出せない独自の詞章や演出が認められた。また、「蟹山伏」などには、鷺流のもう一つの派である鷺仁右衛門派の台本に近い部分も見出された。これらの事実は、山口鷺流(あるいは長州藩の鷺流)の狂言が、中央の鷺伝右衛門派の台本・演出を単純にそのまま移したものではなく、独自の工夫を加えた可能性があることを示唆する。以上の分析結果を研究論文にまとめ、『山口県立大学国際文化学部紀要』17号(2011年3月)に掲載した。また、成果の一部は能楽学会第十五回能楽フォーラム(2010年6月26日)における講演にも生かすことができた。平成23年度は、22年度に引き続き、山口県立大学附属郷土文学資料センター所蔵の狂言台本である江山本に収められている曲目の系統的分析を行った。この江山本所収曲について、他の鷺流の台本及び大蔵流・和泉流等の他流の台本を網羅的に参照しつつ、要点を比較していくことで、各曲目を系統的に位置付ける作業を続行した。所収曲17曲のうち、9曲はすでに分析済みであるので、23年度は残りの8曲を分析した。その結果、それらは基本的に鷺伝右衛門派の系統に属するものの、曲目によっては、他の伝右衛門派台本(江戸を拠点にした役者が書き残したもの)と相違する部分が見られることが判明した。具体的には、「節分」の女が鬼の腰を打つ場面、「臭」の山伏の祈り、「苞山伏」の山伏の次第の文句に、他の伝右衛門派諸本には見出せない独自の詞章や演出が認められた。22年度に分析した9曲の中にも同様の事例が見出されており、それらをまとめると、大蔵流の台本に近い例(「柑子」「八句連歌」)、鷺流のもう1つの派である鷺仁右衛門派の台本に一致する例(「蟹山伏」「苞山伏」)、鷺伝右衛門派に近いが小異がある例(「具」)、他流・他派の台本に見出されない例(「八句連歌」「千鳥」「節分」)ということになる。このような江山本独自の詞章・演出の存在は、山口鷺流(あるいは長州藩の鷺流)の狂言が、中央の鷺伝右衛門派の台本や演出を単純にそのまま移したものではなく、独自の工夫を加えた可能性があることを示唆する。以上の分析結果を研究論文にまとめ、『山口県立大学国際文化学部紀要』18号(2012年3月)に掲載した。また、成果の一部は第48回藝能史研究會大会(特集テーマ「流動期の狂言-中世と近世をつなぐもの-」)(2011年6月5日)における研究発表「鷺流の「古態」」にも生かすことができた。平成24年度は、山口に鷺流狂言を伝えた長州藩抱えの狂言役者である春日庄作(しゅんにちしょうさく)の自筆台本(山口鷺流狂言保存会及び山口県立大学附属郷土文学資料センター所蔵)に収められた曲目の系統的分析を行った。春日庄作(18161897)が筆録した台本は、現在も伝承されている山口鷺流において極めて重要な位置にある。その所収曲について、他の鷺流台本及び他流の台本を参照しつつ、要点を比較していくことで、各曲目を系統的に位置付ける作業を行った。

春日庄作自筆本所収曲35曲(重複あり)のうち、24年度は「首引」「弐人り袴」「清水」「皹り」「栗焼」「地蔵舞」「呼声」「昆布売」「八句連歌」「鬼瓦」の11曲を分析した。その結果、それらは基本的に鷺伝右衛門派の系統に属することは疑い得ないものの、曲目によっては、大蔵流の台本にかなり近いもの(「首引」「弐人り袴」)や、他の伝右衛門派台本(江戸を拠点にした役者が筆録したもの)と相違する部分の存する事例(「清水」「呼声」)があることが判明した。また、鷺流はもとより、他流・他派の台本に類のない詞章や演出が含まれる事例(「皹り」)も見出された。春日庄作が、江戸において10世鷺伝右衛門(寛太郎)に師事したことは従来から知られていたが、このたびの分析により見出された事例からすると、春日庄作が筆録した狂言は、必ずしも中央の鷺伝右衛門派台本の単純な継承ではなく、独自の工夫(春日庄作自身によるものか、長州藩としてのものかは今後の検討課題である)を加えたものであることが明らかとなった。以上の分析結果を研究論文にまとめ、『山口県立大学国際文化学部紀要』19号(2013年3月)に掲載した。また、成果の一部は、第7回東京文化財研究所無形文化遺産部公開学術講座(2012年12月8日)における研究講演「山口鷺流狂言の歴史と位置」に生かすことができた。山口市に伝わる鷺流狂言台本のうち、長州藩時代の狂言を記載した重要な台本である江山本所収曲の分析をすべて終えることができた。このことにより、山口の鷺流狂言が基本的に鷺伝右衛門派の系統に属することが、あらためて詞章・演出の面から確認された。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後も引き続き、山口市に伝存する鷺流狂言台本に収められた曲目の系統的分析を、他の鷺流の台本及び他流の台本との比較によって行う。24年度は、江山本に次いでまとまった曲目が残存する春日庄作自筆本及びその周辺の台本を中心に作業を進め、山口に現存する鷺流狂言の系統的位置付けをさらに確固たるものにしたい。
クローン病病変部よりの上皮細胞間T細胞クローン樹立と特異抗原の決定実験動物モデルの作製と新たな治療法開発を目指して

1.クローン病患者の腸管病変部では粘膜下層にマクロファージが集族しており、その多くでCD68などの活性化マーカーが陽性であることが組織学的に示された。2.クローン病患者の回腸末端病変部より上皮間リンパ球(以下IEL)を分離し、28週から56週培養するとT細胞受容体Vbeta5.2を有するT細胞が有意に増加していた。3.こうしてVbeta5.2陽性細胞を多く含むT細胞株が7株得られた。これらは高いgammaインターフェロン産生能とredirected cytotoxicityassayにおける高い細胞傷害活性とを有していた。(この結果より局所の活性化IELがgammaインターフェロンを介して1.のごとくマクロファージの集族、活性化を起こしていることが推定された。)4.DynabeadsをもちいてT細胞クローンの作製を試みたが,腸管IELがlabileであるためか、クローン化には成功しなかった。
操作活動ができるPaper-Testの研究

学習をすゝめて行く上で,次のa)c)の能力は必要不可欠のものである。a)自分で自分が何をどのように考えているかがわかる。b)他の人と一諸に思考を展開して行くとき,自分達が何を,どのようにして考えているかがわかる。c)誰が何をどのように考えいるか,(すなわち他人の考え)がわかる。しかし,紙とエンピツによる従来のペーパーテストでは上記のa)c)に関する能力を測定・評価するためのテスト方法がまだ確立されていない。そのために,たとえ,同じ答案であっても,それが自力で考えた末に得られたものか,他の人に手助けしてもらいながら考えて得られたものか,他人の考えたものを棒暗記しただけのものなのか,答案だけでは区別できないのである。このことを可能にするようなテスト方法を開発することは本年度の最も重要な課題の一つであった。我々は数学的命題とその証明をつくり上げていくための5つの活動に注目して生徒達の思考のプロセスをコンピュータに記録し,その実態を明かにして行く一つの方法を確立することに成功した。しかし,それはあく迄も,一個人の思考に限定されたものであり,他人の思考や他人との協同思考については考えられていない。我々は思考の場に関する情報を収集する活動を構成する3つの活動に着目し,前記の5つの活動と合わせて8つの活動の実態を明かにすることによって,上記のa)c)に関する能力を測定・評価することが可能なことがわかって来た。これが本年度得られた最も大きな成果であった。本年度は、まず、一人一人の生徒に、次の4つのStepを確実に保証することのできる新しい幾何の学習指導法を確立した。(Step 1)学習に必要な知識・概念{Ci}を準備する。(Step 2){Ci}を適用する場としての図形{Fj}を準備する。(Step 3){Ci}を{Fj}に適用して得られる情報{Ik}を収集する。(Step 4){Ik}を結合して色々な命題とその証明を同時につくり上げていく。次に、我々は、上記の学習が、パソコンを使って展開していくことが可能なことに着目して、そのソフトを開発し、それを使って実際に授業を実施した。その結果、一人一人が学習を始めてから、何分、何秒後に、どんなことをどのように考えていたかが、すべて、一枚のフロッピイディスクの中に記録することができることから、これまでには得られなかった個人の学習・思考特性に関する精密な情報が得られることがわかった.上に述べたような、生徒達が自らの手で数学的命題とその証明をつくり上げていく学習に対応して、生徒達が自らの手で問題とその解答を同時につくり上げていくような新しいテストを作成することができる。そのようなテストを作成・実施し、従来のペ-パ-テストにはなかったどのような特性があるのかを明かにしていくのが来年の仕事である。(a)自らの手で、問題を見つけたり、つくったりして、それを解決していく能力・態度を育成することの重要性がことあるごとに指摘されながらそうした能力・態度を育てる学習指導法の原理も評価方法も確立されていない。その原因は生徒達に数学をつくらせる方法が明確にされなかったことにある。“A Four-Step Process for Meeting the Needs of All Students in the Geometry Classroom"において、生徒達が自らの手で幾何学的命題とその証明を同時につくり上げていくことができる学習指導法の原理を示すことができた。更に、「数学的思考を進展させるための5つの活動に関する測定と評価」において、上記の原理に基づいて、生徒達が自らの手でいくつもの幾何学的命題とそれらの証明を同時につくり上げていくことができるような授業の設計原理を明確に示すことができた。(b)平成四年度における最大の成果は何といってもコンピュータによる生徒達の(幾何学的命題とその証明をつくり上げていく)

思考過程の復元の成功である。生徒達が、コンピュータのディスプレイ上にマウスを操作するだけで幾何学的命題とその証明をつくり上げていくことができる。そのようなソフトウェアを開発した。コンピュータがそのプロセスを正確に記録していることを利用するのである。このように、数学的思考過程を正確に復元して、それを評価していく方法は、従来の知識・技能中心の評価から個の特性を明かにし、それを活かしていく全く新しい評価を生み出していくであろう。それは、単に評価にとゞまらず、新しい数字の授業研究の方向を示すものとしても注目されている。
口蓋扁桃原発悪性リンパ腫と扁桃上皮細胞との細胞接着因子を介した関係に関する研究

1)口蓋扁桃原発B細胞性非ホジキシ悪性リンパ腫の凍結切片を用い,免疫組織化学的方法でその細胞接着因子の発現を観察したところ,濾胞性,び慢性ともに,小細胞型リンパ腫ではVLA4の発現を認め,び慢性混合型,び慢性大細胞型ではVLA4の発現は弱いか欠如していた.VLA5は混合型にのみ発現を認めた.ビトロネクチンの発現は小細胞型で弱く,混合型,大細胞型,免疫芽球型に強く認められ,そのレセプターであるCD51の発現も同様の強度を示すことから,リンパ腫組織における相互の関係の存在が示唆された.しかし,VLA4は,リンパ濾胞におけるB細胞の集積に関係していることが知られており,今回の検討でび慢性混合型/大細胞型で発現が弱い点は同様のメカニズムと考え得るものの,小細胞型では濾胞性,び慢性の差がなかった点について,さらに異なった関係の存在を検討中である.2)3)扁桃上皮とリンパ球との相互関係を調べるために,扁桃上皮細胞の培養を行ったが,初代培養においては,敷石状の上皮細胞のきわめて活発な増殖を認めることができ,さらにその表面上にICAM-1の発現を認めている.しかし,扁桃上皮細胞を純粋に継代するための手段としてSV40を用いたトランスフェクションを試みているもの,今のところ成功には至っていない.4)5)現在,悪性リンパ腫症例の材料を収拾中であるが,扁桃上皮細胞の継代培養が成功していないため,それ以上の結果を得るに至っていない.1)口蓋扁桃原発B細胞性非ホジキシ悪性リンパ腫の凍結切片を用い,免疫組織化学的方法でその細胞接着因子の発現を観察したところ,濾胞性,び慢性ともに,小細胞型リンパ腫ではVLA4の発現を認め,び慢性混合型,び慢性大細胞型ではVLA4の発現は弱いか欠如していた.VLA5は混合型にのみ発現を認めた.ビトロネクチンの発現は小細胞型で弱く,混合型,大細胞型,免疫芽球型に強く認められ,そのレセプターであるCD51の発現も同様の強度を示すことから,リンパ腫組織における相互の関係の存在が示唆された.しかし,VLA4は,リンパ濾胞におけるB細胞の集積に関係していることが知られており,今回の検討でび慢性混合型/大細胞型で発現が弱い点は同様のメカニズムと考え得るものの,小細胞型では濾胞性,び慢性の差がなかった点について,さらに異なった関係の存在を検討中である.2)3)扁桃上皮とリンパ球との相互関係を調べるために,扁桃上皮細胞の培養を行ったが,初代培養においては,敷石状の上皮細胞のきわめて活発な増殖を認めることができ,さらにその表面上にICAM-1の発現を認めている.しかし,扁桃上皮細胞を純粋に継代するための手段としてSV40を用いたトランスフェクションを試みているもの,今のところ成功には至っていない.4)5)現在,悪性リンパ腫症例の材料を収拾中であるが,扁桃上皮細胞の継代培養が成功していないため,それ以上の結果を得るに至っていない.
量子ドットによる細胞酸素イメージング：腫瘍内低酸素のリアルタイムモニタを目指して

固形腫瘍組織の内部には酸素不足領域(低酸素微小環境)が形成され、これは腫瘍の悪性度を決定する重要な要素である。本研究では直径数ナノメートルという極めて小さな半導体粒子(量子ドット、以下QD)を低酸素細胞の光学プローブとして利用できるかについて基礎的な検討を行った。新しく合成したシステイン被覆QDを培養細胞に導入し、細胞周囲の酸素濃度変化に応じてQDの蛍光強度が変化する事を確認した。一方で、細胞内に導入したQDの蛍光強度が低い事、蛍光観察に伴う蛍光強度の低下(褪色)が著しいこと等、QDを用いた細胞レベルの酸素イメージングに対する問題点も明らかとなった。H23年度明らかになったいくつかの問題、すなわち、今回新規合成したL-cysteine capped CdTe量子ドットの1.蛍光強度が比較的小さい事、2.励起光による退色が無視できない事、3.酸素濃度依存性蛍光強度変化量が比較的小さい事、について定量的に解析した。1については市販の量子ドット(Qtracker525、Invitrogen社)がバッファ中でも細胞中でも蛍光強度に変化がなかったのに対し、本研究で新規合成したQD580は細胞内でその蛍光強度がバッファ中の1/35程度に減少した。Qtracker525が細胞質に一様に分布していたのに比較し、QD580は細胞内小器官に取り込まれ、局所的集団として存在していた。2については、QD580は5回の繰り返し励起に対し蛍光強度が40%程度低下した。また、蛍光強度の低下は雰囲気の酸素濃度に依存した。しかしながら励起間隔を10分とした所、蛍光強度の回復が観察され、蛍光強度の減少は10%程度に抑えられる事がわかった。一方、Qtracker525では、繰り返し励起に伴う蛍光強度低下は見られなかった。3については、酸素濃度の最大変化に対して、蛍光強度変化は20%程度に留まった。今回の実験では蛍光強度の絶対値測定が不可能だったため、酸素濃度変化に伴うQD580蛍光強度変化は、ある酸素濃度における蛍光強度を基準として、それからの変化分をもって評価せざるを得なかった、これを改善するために、酸素濃度非依存性量子ドットであるCdTe/ZnS量子ドット(蛍光波長は420 nm)をQD580と同時に細胞内に導入し、両者の蛍光比をとることでQD580蛍光の変化を定量しようと試みた。これまで細胞内に導入したL-cysteine capped CdTeQDの蛍光強度が周囲の酸素濃度に応じて可逆的に変化する事を明らかにした。この実験では酸素濃度変化に応じてQD蛍光が相対的に変化するのを証明したのにとどまり、さらには相対変化の基準を得るための必須の操作である酸素濃度の異なる気相と緩衝液との平衡に30分以上の時間を要したことから、実用的な細胞内酸素濃度計測手法としては不十分なものであった。そこで、1回の測定のみで細胞の酸素濃度推定が可能となるよう、互いに蛍光波長の大きく異なる酸素非依存性のQDと酸素依存性QDを細胞内に同時に導入し、両者の蛍光比から細胞内酸素濃度の推定を行う事を計画した。連携研究者により合成された酸素非依存性QDのglutathione capped CdSe/ZnSe QD(QD540,蛍光波長540 nm)と酸素依存性QDのL-cysteine capped CdTeQD(QD580,蛍光波長580 nm)の同時画像化をおこなうために、440 nmの単一励起光に対してQD540とQD580蛍光を分離できるよう光学系の最適化を行った。しかしながら、この時点でQD580蛍光とQD540蛍光にかなりのコンタミネーション(干渉)が存在する可能性が疑われ、結果的に酸素濃度依存性蛍光の変化幅が低下した。以上の観察結果は今回用いたQDの特性からは説明できるものではなかったため、さらに詳細に調べてみると、細胞の自家蛍光、特にFAD(flavin adenine dinucleotide)自家蛍光の影響が強く疑われた。以上より上記の2種類の蛍光には自家蛍光成分がオフセットとして重畳しており、蛍光比から酸素感受性蛍光色素の蛍光変化を計算するには、自家蛍光成分を除去する事が必須であることが明らかとなった。連携研究者の協力の下、酸素応答性を有すると予想されるL-cysteine capped CdTe量子ドット(以下、量子ドットと呼ぶ)の合成を行った。さらに量子ドットの粒子径を制御することで、蛍光波長の制御が可能な事をバッファ溶液中で示した。この時、バッファ溶液中で量子ドットの安定性に限度があることが新たに判明した。つぎに、合成した量子ドットを培養細胞(COS-7およびHep3B)に導入する際の条件を検索した結果、培養液中で、濃度10 nMの量子ドットを30分間インキュベートするのが最適と判明した。

また、細胞内に導入した量子ドットの画像解析から、量子ドットは細胞内小器官に速やかに蓄積することが判明した。細胞外酸素濃度を低下させると量子ドットの蛍光が相対的に増加し、逆に、細胞外酸素濃度の増加に伴い蛍光の低下が見られた。以上より量子ドットは細胞内において酸素濃度の光学プローブとなり得ることが判明した。一方、培養細胞を対象としたin vivo酸素プローブとして量子ドットを実用化する際の問題点が判明した。すなわち、今回用いた量子ドットは、蛍光強度が比較的弱く、励起光による蛍光の減衰が大きく、酸素濃度変化に伴う蛍光の変化幅が小さい等々である。以上より、細胞内に導入した量子ドットの蛍光が、細胞外酸素濃度変化に応答することが判明し、当初の予想が証明されたものの、今回の量子ドットをそのままでin vivo酸素プローブとして用いるには解決すべき問題点が多い事が判明した。今回合成した量子ドットQD580の蛍光強度は確かに酸素濃度依存性を示したが、計画申請当初予測されたように、in vivoプローブとして用いるにはさらなる最適化が必要な事が改めて判明した。従って、現在まで、当初予定の平成24年度前半部分をほぼ達成したといえる。しかしながら、当初予定平成24年度後半の動物個体を用いた測定に移行するには、解決すべき問題が残されている。上の"研究実績の概要"に説明した通り、当初の計画である、量子ドットの合成、細胞内導入、細胞内での酸素応答性に関する実験を順調に終了できた。今回の量子ドットの細胞内酸素応答性については、予想通りの結果が得られたものの、実用化に向けて、様々な問題点を発掘する事ができた。以上より、全体として、研究は順調に進展していると判断した。量子ドットのさらなる最適化を目指す。具体的には、安定性および蛍光強度増強を目指しコアーシェルタイプの量子ドットを用いる事、また、蛍光波長と酸素依存性に大きく影響すると考えられる量子ドットの粒子径の最適化が当面の目標である。また、それぞれ蛍光波長の異なる酸素依存性量子ドットと酸素非依存性量子ドットを同時に細胞内へ導入することで、測定のネックであった定量性の確保に目処をつける。以上を達成するためには、これまでの量子ドットに加え、さらに新たな量子ドットの合成とその機能スクリーニングを迅速に進める必要がある。そのために、量子ドット合成を担当する連携研究者(神隆博士、理研)との間でさらに綿密な研究打合せを行う。H23年度の研究で、今回の量子ドットを細胞内酸素プローブとして実験室レベルで実用化する際の問題点が明らかとなった。H24年度はこれらの問題点を解決するために、連携研究者と密接に連絡を取りつつ、量子ドットの改良を行う。具体的には、量子ドットの材質、構造(コアーシェルタイプ)、および表面修飾分子の最適化等々である。これまで通り、培養細胞の維持、量子ドット合成に必要な試薬等の消耗品が大きな部分を占めるが、次年度は連携研究者とのさらに密接な打合せが必要となるため打合せ旅費をこれまで以上に計上する。また、成果発表旅費(国際学会)も計上する。H23年度は先の震災に伴う減額等に備えるため、他の予算から研究費を充当したため、当初計画より支出が少なくなった。
オキソ架橋ルテニウム4核錯体の合成とその元素相乗効果を利用した新触媒機能の解明

我々はこれまで、先駆的に独自の方法で、ルテニウム錯体の化学について詳細な検討を行ってきた。その過程において、ルテニウム錯体の高いヘテロ原子親和性を利用した数多くの新規触媒的有機合成反応を開発し報告しており、これらの研究成果は、近年、発展期を迎えているルテニウム錯体触媒化学の基礎を築いたものである。そこで本研究では、まず、我々が1999年に初めて合成に成功し、その構造を明らかにした0価ルテニウム錯体(1),Ru(η^6-cot)(η^2-dmfm)_2[cot=1,3,5-cycloocctatriene, dmfm=dimethyl fumarate],と水との反応を詳細に検討した。その結果、新規オキソ架橋ルテニウム4核錯体(2)が緑色の微小結晶として単離収率73%で得られた。錯体2では、1つのcyclooctatrienyl配位子がRu1とRu2にμ^2,η^3-アリル形式で配位し、他の2つのcyclooctadienyl配位子がRu3およびRu4にそれぞれη^5形式で配位している。全てのルテニウム金属は18電子を有するd^6構造であることから、本錯体2は配位的に飽和であり、架橋酸素原子の一つはOH基であると考えられる。一方、遷移金属錯体触媒を用いる酸化反応は有機合成上有用であり、酸化剤として酸素あるいは空気を用いる酸化反応は、副生成物として水のみが生成する環境調和型酸化反応として極めて重要である。本研究では、錯体2の触媒機能を明らかにすることを目的とし、まずアルコールの酸素酸化反応について検討した。その結果、第一級アルコールからアルデヒドが、また第二級アルコールからはケトンがそれぞれ高収率かつ高選択的に得られることを見出した。
過酸化ポリタングステン酸系無機レジストの感光機構に関する研究

報告者らは、金属タングステンあるいは炭化タングステンに過酸化水素水水溶液を作用させると、新しいタイプの過酸化ポリタングステン酸が生成することを見いだした。この酸の水溶液から得られる非晶質薄膜は、深紫外線、電子線などの放射線に感応し、水系溶媒に対する溶解度が著しく変化するのでマイクロリソグラフィー用無機レジストとして興味がもたれる。また、本ポリ酸塩を前駆体とする低温焼成法により、応用上興味のある新規複合酸化物が得られることも前年度の研究によって明かになってきた。しかし、このポリ酸は非晶質としてしか固体化し得ないので単結晶X線構造解析が適用できず、ポリアニオンの詳細な構造は未確定であった。本年度の研究では、非晶質X線回折によって提案された過酸化ポリタングステン酸のアニオン構造モデルを検証するために、赤外、ラマンの各分光法を用いた。その結果、調整当初の過酸化ポリタングステン酸は、WO^6八面体の稜共有による三員環と、同八面体の一カ所を過酸化物基により置き換えた五角両錘の頂点共有による六員環が結合してできたクラスターからなることがわかった。このクラスターの稜共有部分は熱処理により解裂し、頂点共有のみからなる構造となるが、この解裂は80°Cを境に起こることがわかった。深紫外線を照射した、試料では、処理により温度はさほどあがっていないにも関わらず、稜共有部分は失われていることがわかった。また、縮重合に伴い酸素が放出されるが、その一部は固体中に捕獲されていることがラマン分校法により明かとなった。
強磁場を用いたプラスチック高速分離法の研究

本研究では,資源リサイクルのため,反磁性体であるプラスチックを材質毎に分別する方法を提案し,その有効性を検証することを目的とする,具体的には,落下中のプラスチック粒に,超伝導磁石やパルス磁場発生装置により,強磁場,磁場勾配を与えることで,プラスチック毎の磁化率の違いから異なる電磁力を発生させ,粒の落下軌道を変更することで,プラスチックの分離の実現を目指す.本年度(補欠採択のため平成17年10月研究開始)は,現有の超伝導磁石(JMTD-10T 100FT,ジャパンスーパーコンダクタテクノロジー)(最大磁束密度10T)近傍で,落下中の粒状のプラスチックに,どの程度の電磁力が働き,軌道変更が可能かを,数値シミュレーションで見積もり,その結果に基づき,超伝導磁石周りに,所要の磁場空間を形成するための電磁コアやコイル,また,パルス磁場(現有の永久磁石の着磁装置の利用を検討)を発生する空芯コイルの設計と試作を進めることを目的とした.また,同時に,落下中の粒状プラスチックの軌道変化を計測するための,計測法の検討も進める.現時点で得られた成果としては,既存の超伝導マグネットを,集中コイルでモデル化し,その磁場分布からの電磁力を受けながら,自由落下するプラスチックの軌道変化を数値解析的にもとめた.ポリエチレン,ポリプロピレン,ポリスチレン,ポリエチレンテレフタレートなどを対象として,1m程度の自由落下の初期に,ボア径0.1mの超電導マグネットの前を通過させることで,最大20mm程度の落下地点の差異が発生することを算出した.この現象の実験的な確認のため,既存の超伝導磁石の調整と,本予算にて購入した高速度カメラを用いた軌跡確認実験装置の構築を現在,急いでいるところである.本研究では,資源リサイクルのため,反磁性体であるプラスチックを材質毎に分別する方法を提案し,その有効性を検証することを目的とする,具体的には,落下中のプラスチック粒に,超伝導磁石やパルス磁場発生装置により,強磁場,磁場勾配を与えることで,プラスチック毎の磁化率の違いから異なる電磁力を発生させ,粒の落下軌道を変更することで,プラスチックの分離の実現を目指す.本年度(補欠採択のため平成17年10月研究開始)は,現有の超伝導磁石(JMTD-10T 100FT,ジャパンスーパーコンダクタテクノロジー)(最大磁束密度10T)近傍で,落下中の粒状のプラスチックに,どの程度の電磁力が働き,軌道変更が可能かを,数値シミュレーションで見積もり,その結果に基づき,超伝導磁石周りに,所要の磁場空間を形成するための電磁コアやコイル,また,パルス磁場(現有の永久磁石の着磁装置の利用を検討)を発生する空芯コイルの設計と試作を進めることを目的とした.また,同時に,落下中の粒状プラスチックの軌道変化を計測するための,計測法の検討も進める.現時点で得られた成果としては,既存の超伝導マグネットを,集中コイルでモデル化し,その磁場分布からの電磁力を受けながら,自由落下するプラスチックの軌道変化を数値解析的にもとめた.ポリエチレン,ポリプロピレン,ポリスチレン,ポリエチレンテレフタレートなどを対象として,1m程度の自由落下の初期に,ボア径0.1mの超電導マグネットの前を通過させることで,最大20mm程度の落下地点の差異が発生することを算出した.この現象の実験的な確認のため,既存の超伝導磁石の調整と,本予算にて購入した高速度カメラを用いた軌跡確認実験装置の構築を現在,急いでいるところである.
融合に頼らない機能性フィブロイン作製法の構築のための基盤的研究

シルク結合ペプチドYN42と機能性タンパク質の融合タンパク質を組換えカイコに発現させることにより、シルクに機能性タンパク質を固定化した。機能性タンパク質は強固に固定され、洗浄による脱落はほとんど見られなかった。また、固定化された機能性タンパク質は繊維の表面に存在し、反応性が高いことが示唆された。酵素固定化シルクは酵素活性を示し、繰り返しの使用にも耐久性を示し、固定化酵素として使用可能であった。シルク結合ペプチドYN42を用いた、機能性タンパク質のフィブロインへの固定化を試みた。まず、YN42とEGFPと酵素(ルシフェラーゼおよびセルラーゼ)の融合タンパク質を大腸菌を用いて発現を行った。得られた融合タンパク質は、シルク繊維にはほとんど吸着しなかったものの、フィブロインのゲルに結合し、YN42は繊維となったシルクへの結合に比べ、繊維化前のゲル状シルクに対しては強く結合することが示唆された。フィブロインゲルに結合した融合タンパク質の酵素活性を測定したところ、セルラーゼ、ルシフェラーゼともに活性を示し、固定化状態で機能を発揮しうることが明らかになった。この融合タンパク質をUASの下流に組み込んだコンストラクトをカイコ卵に注射することにより、組換えカイコを作出した。得られた組換えカイコと後部絹糸腺でGAL4を発現する系統との交配を行い、後部絹糸腺において融合タンパク質を発現させた。後部絹糸腺における融合タンパク質の発現を確認し、その酵素活性を確認した。さらに生産された繭においても、EGFPの蛍光と酵素活性が認められた。融合タンパク質は、フィブロインの外側に局在していた。融合タンパク質は、水、炭酸ナトリウム、8M尿素により洗浄を行った後もほとんどがシルクに残存し、強固な固定であることが明らかになった。ファージディスプレーライブラリーを用いて、溶液状フィブロインに対する結合ペプチドの探索を行い、10種類の候補配列を得た。YN42の結合配列を明らかにするために、ファージディスプレーライブラリーの探索を行った。得られたファージの提示する結合配列は、明確なコンセンサス配列が含まれず、フィブロインの部分配列と相同性を示すものがなかった。このため、YN42のシルクに対する特異性は高くないことが明らかになった。平成25年度にシルク結合ペプチドYN42にEGFPと酵素の融合タンパク質を後部絹糸腺で発現する遺伝子組換えカイコを作出した。本年度はこの組換えカイコによって生産された、EGFP-酵素融合タンパク質固定化繭の詳細な解析を行った。YN42により固定化されたEGFP-酵素は水、0.4%炭酸水素ナトリウム溶液、8M尿素溶液など種々の洗浄条件で洗浄してもほとんど脱落しなかった。さらに蛍光絹糸の精練に用いられる0.4%炭酸水素ナトリウム溶液中55°Cの条件においてもほとんど脱落せず、強固な結合であることが示された。一度基質溶液と反応させたEGFP-酵素固定化繭を洗浄し、再び基質溶液と反応させたところ、繰り返しにより活性は低下したものの、数回の洗浄後でも酵素活性を示した。このことから、酵素固定化繭が繰り返しの反応に耐え、再利用可能であることが示された。また、吐糸後一年間冷蔵保存した酵素固定化繭の酵素活性は、吐糸直後に比べると低下したものの、酵素活性を維持していた。これらのことから酵素固定化繭は、固定化酵素として非常に有効であることが明らかになった。表面プラズモン共鳴スペクトルによるYN42とフィブロインの相互作用解析を試みた。しかし、フィブロインおよびYN42が溶液中で凝集することにより、有効な解析ができなかった。他の手法を用いた相互作用解析が必要である。平成25年度にファージディスプレイによるYN42の結合配列の取得を行ったが、コンセンサス配列は得られなかった。このため、本年度も再試験を行ったが、同様にコンセンサス配列は得られなかった。YN42のシルクへの結合は特異性が低いことが示唆された。農芸化学シルク結合ペプチド融合タンパク質の大腸菌を用いた発現による機能解析が順調に進んだため、計画を前倒しして、カイコの組換えを行い、すでにシルク結合ペプチドを融合させた酵素を組換えカイコに発現させている。この組換えカイコの生産した繭には酵素が強固に固定化されており、その酵素活性も確認された。すなわち、本課題により開発した非共有結合的固定化法により、酵素固定化繭として使用可能であることが示された。現在使用しているシルク結合ペプチドYN42は、特異性が低いことが示唆されている。ファージディスプレーライブラリーのスクリーニングにより得られた、新規結合配列とフィブロインとの親和性を解析の特性などを詳細に解明し、より特異性が高い新たなシルク結合ペプチドを用いた機能性タンパク質の固定化を試みる。試薬、プラスチック器具などを効率的に使用した結果、研究費に余剰が生じた。人件費や試薬、器具類の購入に充てる。