hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
「亀裂治癒+過負荷試験」による構造用セラミックス部品の品質保証法確立

構造用セラミックスは比強度が高く耐熱性及び耐食性に優れ、近年、ガスタービン等高温機器部材として応用されつつある。しかしながら、破壊靭性が低いことから欠陥感受性が高く信頼性に乏しい。これがセラミックスの実用化を妨げる大きな原因である。我々は、この問題を克服する一つの方法として「亀裂治癒なる方法」を提案し、窒化けい素、炭化けい素、アルミナ及びムライトセラミックスに適用した。その結果、亀裂治癒能力が優れた材料では、亀裂治癒愈部が1000°C以上の高温においても母材部以上の強度を有することを実験的に証明した。しかしながら、この方法は表面に存在する亀裂や加工欠陥を治癒するには有効な方法であるが、内部にある欠陥まで治癒することが出来ない問題点がある。そこで、セラミックス部品の信頼性を確実に向上させる方法として「亀裂治癒+過負荷試験」法を提案し、内部欠陥は過負荷試験で、表面欠陥は亀裂治癒処理で除去することにした。この新しい方法を窒化けい素セラミックスに適用した結果、この部品の信頼性を大幅に向上することに成功した。このことから、我々が本研究で提案した「亀裂治癒+過負荷試験」法はセラミックスの品質保証に非常に有効な方法であることが証明された。申請者らは,亀裂治癒能力に優れたムライト/SiC及び窒化けい素の開発に成功した。しかし,残念なことに,これらの材料では,内部亀裂を治癒することが出来ない。そこで,研削や使用中に出来た表面亀裂は治癒させることにより,品質を保証する。しかし,内部亀裂は,過負荷試験により,有害でないことを保証する。これが我々の提案する「亀裂治癒+過負荷試験」なる品質保証法である。本年度に得られた成果は以下の通りである。(1)亀裂治癒部の強度特性は成分系に極めて鋭敏である。最適な成分系は,ムライトではムライト/SiC,窒化珪素ではY_2O_3/SiC系である。以下では最適の成分系の特色について述べる。(2)窒化けい素では,治癒部は1400°Cで650MPaの強度を有する。それ以下の温度域では大部分が母材部から破断した。(3)ムライト治癒部は,1000°Cで500MPa以上の強度を有し,それ以下の温度域では大部分が母材部から破断した。(4)両材の亀裂治癒部は,試験した1000°C以下で十分な疲労強度を有し,やはり大部分が母材から破断した。(5)以上により,亀裂治癒を構造工学的に利用できることが判明した。(6)室温過負荷材で保証される応力の温度依存性が示す式を誘導した。(7)上式の妥当性を,室温1300°Cの温度范囲で,約50本の曲げ試験片及び約200本のコイルバネを用いて調査した。その結果我々が誘導した,保証応力の温度依存性に関する式は妥当であることが判明した。これにより,我々が提案した「亀裂治癒+過負荷試験」なる品質保証法は実用的であることが判明した。構造用セラミックスは高強度ながら耐熱性に優れ、近年、ガスタービン等高温機器材料として応用されつつある。しかしながら、欠陥感受性が高いことから信頼性に乏しい。我々は、この問題を克服する一つの方法として「亀裂治癒処理」を提案し、窒化ケイ素、炭化珪素やムライト/SiC複合セラミックスに適用し、亀裂治癒部が高温においても母材以上の強度をもっていることを証明した。しかし、この方法は表面亀裂には有効な方法であるが、内部にある欠陥まで治癒することが出来ない欠点がある。そこで、セラミックスの信頼性を確実に向上させる方法として「亀裂治癒処理+過負荷試験」を提案し、内部欠陥は過負荷試験で、表面欠陥は亀裂治癒処理で除去することにした。この方法を窒化けい素セラミックスばねに適用した結果、この部品の信頼性を大幅に向上することに成功した。このことから、我々が提案した「亀裂治癒処理+過負荷試験」法はセラミックスの品質保証に非常に有効な方法であると判断する。

しかしながら、破壊靭性が低いことから欠陥感受性が高く信頼性に乏しい。これがセラミックスの実用化を妨げる大きな原因である。我々は、この問題を克服する一つの方法として「亀裂治癒処理法」を提案し、窒化けい素、炭化けい素、アルミナ及びムライトセラミックスに適用し、亀裂治癒愈部が1000°C以上の高温においても母材部以上の強度を有することを実験的に証明した。しかしながら、この方法は表面に存在する亀裂や加工欠陥を治癒するには有効な方法であるが、内部にある欠陥まで治癒することが出来ない問題点がある。そこで、セラミックス部品の信頼性を確実に向上させる方法として「亀裂治癒+過負荷試験」法を提案し、内部欠陥は過負荷試験で、表面欠陥は亀裂治癒処理で除去することにした。この新しい方法を窒化けい素セラミックス製ばねに適用した結果、この部品の信頼性を大幅に向上することに成功した。このことから、我々が本研究で提案した「亀裂治癒+過負荷試験」法はセラミックスの品質保証に非常に有効な方法であることが証明された。
内部配列空間発光物質を適用した有機電界発光トランジスタの開拓

本研究の目的は、両極性有機半導体を用いた電界効果型素子構造(FET)によるレーザー発光トランジスタの実現である。昨年度までに実施した研究により、デバイス基板表面の化学修飾によって、電子と正孔がうまくバランスした高キャリア濃度の素子を作製可能であることが分かった。そこで当該年度は、この表面化学修飾技術を適用しつつ、高い発光効率をもった有機半導体を探索してデバイス化することにより有機レーザー発光トランジスタの実現を目指した。有機分子は結晶化の際に主にH会合体構造とJ会合体構造を形成するものに分類される。H会合体はπ電子雲の重なりが大きく電流を流しやすい性質をもつ半面、発光効率が低いという問題がある。また逆に、J会合体は分子間相互作用が弱く発光効率は大きいが、電流を流しにくいという一般的傾向をもつ。有機レーザー発光トランジスタの実現には、H会合体が持つ電流の流しやすさ(高移動度)と、J会合体が示す高い発光効率を併せ持つことが有利と考えられる。本研究では、この二つの性質を併せ持った物質の探索を進めたが、共同研究先である中国吉林大学のグループがこのような目的のもと合成した2,5-diphenyl-1,4-distyrylbenzene (trans-DPDSB)を単結晶化し、FET素子を作製して、その電気伝導特性と発光特性を調べた。この物質はJ会合体の単結晶となるため、移動度は比較的低めであったが、発光効率が非常に大きいためにFET素子において明瞭な発光が認められた。この研究によって、上記のようなH会合体とJ会合体の性質のバランスのとりかたによって、発光特性の向上が望めることが確認できた。本研究の目的は、両極性有機半導体を用いた電界効果型素子(FET)構造による、レーザ発光トランジスタの実現を目指すことである。この目標を達成するため、H20年度においては有機半導体層との界面にレーザ素子実現に必要な高濃度のキャリアを集めることを目指し、絶縁膜の高精度制御技術の開拓をおこなった。その結果、高度に精製した原料から作成した高品質ルブレン単結晶を半導体層とする有機単結晶FETにおいて、自己組織化単分子膜やPMMAといったポリマー層などでゲート絶縁膜表面を修飾することにより、電子トラップが軽減され電子と正孔のキャリア数がうまくバランスしたFET素子を作成することに成功した。また、μmスケールのFET素子からの電界発光を観測するため、グローブボックス内で既存のマイクロプローバーシステム、CCD検出器、高倍率顕微鏡、スペクトロメータなどを組み合わせ、FET素子の特性を低下させることなく観測できる高感度発光検出システムを構築した。そしてルブレン単結晶FETからの、電子と正孔の再結合による電界制御可視発光の観測に成功した。本成果は、電界制御レーザ発光トランジスタ素子実現に向けた基礎段階である高性能有機単結晶素子構造の最適化、およびレーザ特性評価の基盤となるトランジスタ動作と発光観測の同時制御システム構築を意味し、H21年度以降行われるFET構造によるレーザ発光トランジスタの実現を図る上で欠かすことのできないものである。また半導体物性研究においても、ゲート絶縁膜表面修飾によるFET特性制御はデバイス界面制御の観点から興味深い。本研究の目的は、両極性有機半導体を用いた電界効果型素子(FET)構造によるレーザー発光トランジスタの実現である。この目的を達成するため、平成21年度においてはレーザー発振に必要な高電流密度を得ることを目標に、ルブレン単結晶を用いたFETに注目し、金とカルシウムの非対称電極を用いて正孔、電子の同時注入(両極性動作)を実現した。また、FET特性の最適化を図るため、SiO_2ゲート絶縁膜表面をPMMA、パリレン-C、HMDS等で修飾してその効果を解析し、電気励起発光のために有利なFET構造を見出すことができた。この知見を生かし、更に有機半導体として2,5-bis(4-biphenylyl)bithiophene(BP2T)を用い、発光素子の作製を行った。このデバイスのFET特性測定を行い正孔と電子の移動度を求めたところ、それぞれ、0.04cm^2/Vs、0.02cm^2/Vsであり、正孔と電子の注入バランスがよいことから、発光素子用の有望な有機半導体材料であると考えられた。実際に、発光特性の観測を行ったところ、電気励起によってBP2T単結晶のエッジから強い発光が認められ、また、ゲート電圧とドレイン電圧を調整して、正孔と電子の注入量を変化させることにより、発光位置(ソース、ドレイン電極間のどの位置で発光するか)を変化させることにも成功した。レーザー発光のためにはこれまでに実験した素子よりも更に大きな電流密度が必要と考えられるが、異方性の大きい有機結晶の場合、電子の移動度が結晶方位に大きく依存することが知られており、結晶方位の最適化もレーザー実現のための今後の重要な課題である。

有機レーザー発光トランジスタの実現には、H会合体が持つ電流の流しやすさ(高移動度)と、J会合体が示す高い発光効率を併せ持つことが有利と考えられる。本研究では、この二つの性質を併せ持った物質の探索を進めたが、共同研究先である中国吉林大学のグループがこのような目的のもと合成した2,5-diphenyl-1,4-distyrylbenzene (trans-DPDSB)を単結晶化し、FET素子を作製して、その電気伝導特性と発光特性を調べた。この物質はJ会合体の単結晶となるため、移動度は比較的低めであったが、発光効率が非常に大きいためにFET素子において明瞭な発光が認められた。この研究によって、上記のようなH会合体とJ会合体の性質のバランスのとりかたによって、発光特性の向上が望めることが確認できた。
配向積層制御した酸化物熱電変換素子の創製

本研究課題では高温廃熱を利用した酸化物熱電変換素子の作製技術の確立を目的として、強磁場による配向組織制御と多層化を可能とする電気泳動堆積を併用し、多層膜型熱電素子の開発を行った。P型・n型材料としてそれぞれCa-Co-O系、Ca-Mn-Oを、絶縁材料としてアルミナを用いることで、5層構造からなる多層膜型素子の作製に成功した。500°C程度の温度差で一対の多層膜素子は約0.1Vの起電力を示したが、n型材料の緻密化が課題となった。本プロジェクト初年度にあたる平成18年度では、磁場中電気泳動堆積を利用した熱電素子の作製に向けた基礎的な研究を進めてきた。すなわち、p型材料であるCa_3Co_4O_9およびn型材料であるCa_<0.9>La_<0.1>MnO_3の成膜条件の最適化および単層膜の機能向上である。まず、電気泳動堆積用スラリーの作製条件を進め、分散媒としてエタノール、リン酸エステル系の分散剤を利用することでp型n型の両方スラリー化・電気泳動成膜が可能となった。また、層状構造をもち常磁性のc軸磁気異方性を有するCa_3Co_4O_9に対して磁場中で成膜を行い、磁場方向を応じた配向制御が可能であることがわかった。本研究により20mm×20mm×2mm程度の厚膜が得られ、これらの単層膜を適切な熱処理を行うことで(配向)バルク体と同等の熱電性能が得られた。さらに、これらの熱電層を絶縁層(アルミナ)でサンドイッチした多層膜型の熱電素子の作製も試み、印加電場・成膜時間の最適化により5層構造(アルミナ/p型配向Ca_3Co_4O_9層/アルミナ/n型Ca_<0.9>La_<0.1>MnO_3層/アルミナ)を形成させることに成功した。ホットプレス法での緻密化の後、5mm角程度に切り出したチップの熱電特性を評価したが、バルクー対の出力密度に比べ一桁低い値にとどまる。組織観察からn型層がポーラスであり、多層膜の緻密化条件がn型材料よりも250300°Cも低いp型層に合わせたため、n型層の焼結が進んでいないことが理由として挙げられる。当該年度では、プロジェクト初年度で課題となった多層膜型熱電素子の機能性向上を目的として、以下に焦点をあて研究を行ってきた。(1)ナノ粒子を初期原料として利用したn型層(CaLa)Mn03の機能向上、(2)n型材料としてのLaNi03の利用、(3)ホットプレス温度の制御によるp型Ca3Co409の熱電特性向上。まず、(1)について、(CaLa)Mn03の焼結は通常大気中で1300°C程度を要するが、本研究では初期粒径700nm程度のCa0.9La0.1Mn03を用いて焼結温度と熱処理後の粒径の関係を明らかにした。その結果、900°C程度でもナノ粒子であれば焼結の進行が期待できることがわかった。これを踏まえ、EPD法によりナノ粒子を原料としたCa0.9La0.1Mn03単層膜を実際に作製し900°Cでの熱処理により多層膜のn型層の熱電特性を大きく上回る機能を実現できた。(2)については、大気中での固溶反応温度が1000°C程度とp型相のそれに近いうえ物質自体の抵抗率が低いことを利用して、n型層としての機能を検証した。焼結密度と熱処理温度の関係は1000°C以下ではほぼ一定であり約7080%であった。EPD単層膜の熱電特性は低い電気抵抗を反映して(CaLa)Mn03と遜色のない結果となった。この結果は、n型層の選択として(1)も(2)も好適であることを示している。(3)については、多層膜中のCa3Co409は磁場による配向組織を形成しているにもかかわらず、配向緻密バルクの抵抗率よりも数倍高い問題を抱えていた。当該年度では、磁場中EPDによるCa3Co409単層膜について、ホットプレス温度を変数として焼結密度と抵抗率の関係を明らかにした。その結果、焼結の進行には900°C以上は必要であり、一方で分解温度は大気中では950°Cであることから適切なホットプレス処理の適用が多層膜熱電素子の機能向上に重要であることがわかった。最終年度である平成20年度では、(1)配向磁場低減(面内-面間磁気異方性の増強)のための熱電変換物質の設計、(2)新しい磁場配向法の検討について行ってきた。

(1)について、4枚の岩塩ブロック層とCoO2層の積層構造を有するBi-AE-Co-O(いわゆるBi222相)系に着目し、AEサイトへのRE部分置換が磁気異方性および磁化容易軸方向に与える影響について静磁場配向および回転磁場配向から明らかにした。その結果、磁気異方性はドープしたREの2次のステイーブンス因子で定性的に説明でき、磁気異方性は重希土類ほど大きくなることがわかった。(2)について、原理的には三軸磁場配向が可能な回転変調磁場配向法をこれらの222系物質に適用した。希土類ドープさらにはBiサイトのPb部分置換により三軸の分離は進行するが、高温超伝導体の配向効果に比べて各軸の配向度はあまり高くないことが明らかとなった。ドープされるREイオンが生み出す磁気異方性はミスフィット界面に存在しREイオン周りの酸素イオンの配位は著しく低い対称性をもっていることから、これが低い磁気異方性の起源と考えられる。磁気異方性制御に好適なREイオンはある一定の制御機能は有するものの、磁場配向用物質の創製には配位子場の影響も考慮に入れる必要があることを示唆している。
コーポレートガバナンスと中小企業について税務,財務,環境問題を取り上げ日独の比較を行う。

1年間ドイツと日本のコーポレート・ガバナンスについて研究し,様々な論文を発表した。ドイツの企業は政府から新しいコーポレート・ガバナンス・コデックスを守るよう規制されているため,ドイツの120程度の企業を探して,コーポレート・ガバナンスを守っているかどうかを調べてパフォマンスを検討した。また,日本のコーポレート・ガバナンスにつき,取締役会の役割を調査した。この課題については,7月2日に徳島大学で開催された経済財務管理学会で報告した。加えて,様々な研究者,例えば田渕進氏(大阪経済大学教授),Li Donhao氏(神戸大学COE研究員)とUwe Vollmer氏(Leipzig大学教授)と一緒に協同研究を始めた。コーポレートガバナンスと中小企業の財務問題としてドイツと日本を比較するため、ドイツのコーポレートガバナンスと共同決定、日本におけるドイツ企業、ドイツ企業の日本におけるM&A,ベンチャー企業と新規株式公開などの分野を研究してきた。現在、コーポレートガバナンス・コデックスと中小企業の問題に取りかかっている。平成16年4月から1年間の研究実績としてまず、下記11.に記載した論文を挙げることが出来る。そして、現在投稿中のものではあるが「ドイツの新規株式公開企業とアンダープライシング」と「ドイツの環境税とエネルギー政策について-再生可能エネルギー法を中心に-」の二稿はやがて貴重な実績となるものである。それ以外に、研究分担者は論文ではないが口頭での報告として3つ学会において研究報告を行っている。期日の順に示すと、4/24「ドイツ中小企業の財務環境」経営財務学会関西部会、6/19「ドイツ中小企業とM&A」財務管理学会、10/17「日本におけるドイツ製薬企業とM&A」経営財務学会の3つである。さらに、研究会での報告として、6/11「日本におけるドイツ企業」大阪経済大学大学院セミナー、11/30「ドイツの共同決定とコーポレートガバナンス」関西学院大学産業研究所研究会、1/22「ドイツのエネルギー法と政策」東京国際大学人間環境問題研究会、2/8「ドイツにおけるコーポレートガバナンス」帝塚山大学経営研究会などがある。ドイツ学術交流協会(DAAD)の研究会においても4/15にドイツ語によるコーポレートガバナンスの研究報告を行っている。研究分担者は継続的にコーポレートガバナンスの研究を遂行して成果を報告している。研究代表者である田渕はこの一年においてこれまでに至る長年の研究をまとめて著書「ドイツ中小企業と経営財務」を上梓した。
形質膜タンパク質のプロテアソームへの新規ターゲティング機構の解明

本研究ではERADで見られる“retrotranslocation"に相当するメカニズムが膜タンパク質の分解に関与しているという仮定に基づき研究を進めたところ、1)ENaC分解シグナル(p38活性阻害および下流のNedd4-2の活性化)により、p97というAAA+ ATPaseがENaCと共に形質膜に局在(集積)すること、2)ENaCはプロテアソームの構成因子と共局在が増大することが判明した。これらの結果より、ENaCがプロテアソームで分解される可能性が強く示唆され、そのメカニズムは“retrotranslocation"に類似したp97依存性のメカニズムだと考えられる。腎遠位尿細管・集合管での上皮型Na+チャネル(epithelial Na+ channel; ENaC)を介するNa+再吸収は、体液量・血圧調節に重要な役割を果たし、アルドステロン・バゾプレッシンなどのホルモンや浸透圧ストレスなど、様々な因子により緻密に制御されることが知られている。我々は、これまでに腎遠位尿細管・集合管上皮のモデル細胞であるA6細胞で、アルドステロンによるENaCの膜発現制御にp38が極めて重要な役割を担っていることを報告してきた。p38はENaCのユビキチン化を触媒するNedd4-2の制御因子であり、p38を阻害するとENaCのユビキチン化を介する分解が亢進して膜発現量が減少することを明らかにした。これまでの研究では、形質膜上のタンパク質(ENaCも含む)は主にエンドサイトーシスを介して細胞内のリソソームで分解されると考えられていたので、エンドサイトーシスを阻害する目的でダイナミン阻害剤を、細胞内での分解を阻害する目的でリソソーム阻害剤を作用させても膜発現量は回復しなかったが、p38阻害によるENaCの膜発現減少はプロテアソーム阻害剤によりほぼ完全に抑制されることから、ENaCはプロテアソームで分解されることを強く示唆する結果を得た。また、ENaCの分解誘導によりENaCがプロテアソームのサブユニットと共存することも示された。次に、膜タンパク質であるENaCがプロテアソームへターゲティングされるメカニズムとしてERADに類似のメカニズムを想定し、AAA+ATPaseであるp97の阻害剤を作用させると、ENaCの膜発現量が回復することから、ENaCのプロテアソームへのターゲティングを担う分子としてp97が関与する可能性を示す結果を得ている。平成27年度の研究計画では、1)ENaCのユビキチン化(モノユビキチン化かポリユビキチン化を識別)解析と2)ENaCのプロテアソームへの局在を確認することを研究目的としていた。平成27年度の研究ではENaCはポリユビキチン化されており、プロテアソームのサブユニットの1つであるRpn10と共局在し、ENaCの分解誘導時に共局在する量が増大することを明らかにした。さらに、平成28年度の研究目標であるENaCの逆行輸送(膜からの引き抜き)を担う因子と考えたp97との関連性についての研究も行い、p97阻害剤はENaCの分解を有意に阻害し、ENaCを管腔側膜上に蓄積させることも見出しており、当初の計画より進展している状況である。上皮型Na+チャネル(ENaC)は、膜2回貫通型のα-, β- and γ-ENaCの3つのsubunitから構成され、N末端がポリユビキチン化される.近年、リドル症候群の原因遺伝子であるENaCは血圧調節因子として注目され、リドル変異が導入されるとユビキチン化されずにENaC膜発現量が増大して皮質集合管でのNa+再吸収が亢進し、容量性に高血圧を発症する.このようにENaC膜発現制御を解明することは、血圧調節に重要であり、高血圧治療に新しい標的や視点をもたらす.しかし、これまでの研究で、ユビキチン化ENaCはエンドサイトーシスされ、エンドソームを経てリソソームで分解されると認識されている一方で、プロテアソーム阻害剤がENaCの分解を抑制するという報告もあるが、そのメカニズムや詳細な実態については全く明らかにされていないのが現状である.皮質集合管上皮細胞であるA6細胞では、アルドステロンはp38を活性化してENaCユビキチン化を抑制し、膜発現量を増大させてNa+再吸収を亢進すること、逆にp38阻害剤(SB)はNa+再吸収とENaC膜発現量を減少させることを見出した.

一方、プロテアソーム阻害剤(MG132とepoxomicine)はこれらの減少をほぼ完全に回復させたが、リソソーム阻害剤では回復しなかった.本研究ではERADで見られる“retrotranslocation"に相当するメカニズムの存在を仮定して研究を進めたところ、1)p97というAAA+ ATPaseが、ENaC分解シグナルにより、ENaCと共に形質膜に局在し(集積し)すること、2)ENaCはプロテオソームの構成因子と局在が増大することが判明し、p97を介するENaCのプロテアソームでの分解の可能性を示唆する結果を得た.昨年度は、申請した研究仮説に従って研究を進めて順調に進行していることから、ある程度仮説が正しいことが明らかにありつつある。そこで、今後は現在の仮説に基づいて研究を進めながら、証拠となるデータを慎重に蓄積させていくことを念頭に研究を進めようと考えている。また、研究も研究計画より進展しており、このまま研究を進めて研究成果を発表していきたいと考えている。細胞生理学研究試薬・研究器具などが予定より安価で購入でき、研究が仮説に基づいて順調に進んだために最低限の試薬や器具で良好な結果を得ることができたので、差額として次年度使用額が生じた。次年度使用額については、28年度の研究計画に基づいた研究に必要な試薬・器具の購入に充て、研究を効率良く、確実に行うために使用する予定である。
グラフ理論とカーネル法の融合による化学構造設計法

本研究ではグラフ理論と機械学習手法の一つであるカーネル法を組み合わせることにより新規化学構造を設計するための方法について研究を行い、ラベルつきパスの頻度からなる特徴ベクトルから木状化合物を列挙するアルゴリズムおよびそれを実装したWebサーバー、木状および外平面グラフ構造を持つ化学構造の立体異性体列挙アルゴリズム、立体異性体を区別可能な化学構造に対するカーネル関数の開発などの成果を得た。従来の化合物に対するカーネル法では、個々の化学構造(グラフ構造)を特徴ベクトル空間上の点に写像し、その空間上で分類や予測を行う。当該研究では従来手法の逆を行うことにより新規化学構造を計算機により導き出す計算手法を開発する。具体的には「特徴ベクトルからもとの化学構造を推定する」ことにより新規な化学構造を導き出す方法について、理論基盤構築および実用的アルゴリズムの開発を行う。推定や列挙の計算効率について理論的研究を行うとともに、実際の化学構造データに適用可能で様々な制約に対応可能な推定アルゴリズムを開発する。また、望ましいと思われる特徴ベクトルを選びだすためのスコア関数を開発する。さらに、WEBサーバーを開発して成果を利用可能とする。平成19年度は以下の研究を行った。1、木に似た化学構造の特徴ベクトルからの推定昨年度までに開発したアルゴリズムをJournal論文としてまとめた(採録決定ずみ)。その際に既存のAlkane族の数え上げアルゴリズムとの比較を行い、はるかに少ないメモリー量で、同程度以上に高速に動作することを理論および計算機実験の両面から示した。また、永持が以前に開発したdetachment手法を、これまでに開発した数え上げに基づく化学構造推定アルゴリズムに組み込み、高速化を図った。2、光学異性体の数え上げ手法の開発木構造、さらに、外平面グラフ構造を持つ化合物に対し、光学異性体を高速に数え上げるアルゴリズムを開発した。このアルゴリズムは動的計画法に基づいており、いったん個数を数え上げた後に異性体を順次出力する。そして、異性体1個あたり平均で原子数の2乗のオーダーの時間で数え上げることができることを示した。3、光学異性体を区別するカーネル関数の開発光学異性体を区別できるカーネル関数を開発した。この手法は、既存の木パターングラフカーネルとよばれる、部分木の出現頻度に基づくカーネル関数を利用している。そして、部分木の出現頻度を計算する際に立体異性に関する情報をチェックすることにより立体異性体を区別する。光学異性体を含む構造活性相関データを用いて計算機実験を行い、その有効性を確認した。平成20年度は以下の研究を行った。1、木に似た化学構造の特徴ベクトルからの推定これまでに開発してきたアルゴリズムの改良を行った。数え上げ手法に永持が以前に開発したdetachment手法を組み込むという改良を昨年度より開発してきたが、その改良手法を完成させ、国際会議にて発表した。さらに、このアルゴリズムのwebサーバの開発に着手し、最初のバージョンがほぼ完成した。2、立体異性体の数え上げ手法の開発昨年度より開発してきた木構造および外平面グラフ構造を持つ化合物に対して立体異性体を高速に数え上げるアルゴリズムの詳細をチェック、改善することにより完成させた。さらにこのアルゴリズムを実装し、既知の結果と比較することにより、その正当性を確認した。3、立体異性体を区別するカーネル関数の開発昨年度より開発してきた立体異性体を区別するカーネル関数の開発を続け、完成させた。その有用性を検証するために、既存のデータを用いるとともに、川端を介して新たなデータを取得した。これらのデータを用いて計算機実験を行った結果、立体異性体を区別できない既存のカーネル関数に対する優位性を検証することができた。4、整数計画法を用いたRNA二次構造予測法新規化合物設計のためには、化合物データのみならずタンパク質データやRNAデータの解析も有用である。そこで上記研究と関連して、整数計画法を用いてRNA二次構造予測を行う方法、動的計画法を用いてタンパク質のβシート領域を予測する方法などを開発した。平成21年度は以下の報告を行った。なお、本研究を発展させることを目的として前年度申請を行っていた「離散的手法とカーネル法の融合による構造設計法」が基盤研究Aに採択されたため、本研究は平成21年度をもって終了した。1、化学構造数え上げサーバEnuMolの開発昨年度から開発を進めていた化学構造数え上げサーバの第一版を完成させEnuMolを名づけ公開した。このサーバでは与えられた特徴ベクトルを満たす木状の化学構造を列挙するものであり、結果はグラフィクス形式で見ることができ、また、ファイル形式でダウンロードすることもできる。2、木状の化学構造の数え上げこれまでに開発してきた木状の化学構造の数え上げアルゴリズムにレベル1およびレベル2のDetachment Cutを組み込んだアルゴリズムを開発・実装し、以前に手法に対する優位性を示し、さらに論文として成果を完成させた。また、外平面的グラフの数え上げアルゴリズムなどに関する理論的研究を進展させた。3、立体異性体の数え上げ以前より開発してきた木状化合物の立体異性体の数え上げ手法の詳細を完全なものとし、国際会議論文として発表した。4、RNA二次構造予測法およびタンパク構造解析法新規化合物設計のためにはタンパク質やRNAの解析も有用である。そこで、相互作用するRNA二次構造の予測手法やタンパク質の残基露出度の推定手法を開発した。
フォトンSTMの理論的研究

本研究の目的は、代表者の提唱している微視的非局所理論を用いて、フォトンSTM(あるいは近視野走査型光学顕微鏡)の分解能の限界やそれを達成するための条件、予想される問題点、先行している他の走査型顕微鏡にはない独自性を理論的に明らかにすることである。今年度は、共鳴準位を持った、半径15Aの半導体微粒子を様々に並べた系[a)1個の系、b)間隔50Aで一列に100個並べた系、c)更にその上に微粒子を1個乗せた系、d)正方格子状に並べた系]による近接電磁場を計算し、分極のpatternとの対応関係、光の振動数や偏光方向、電子構造に対する依存性を調べた。その結果、近接電磁場強度は、試料からの距離が微粒子の間隔かそれ以下の時、分極のpattern(の2乗振幅)とよく似ていることが分かった。但し、微粒子の間隔程度の空間分解能を失う距離は、系の幾何学的な構造に強く依存する。より遠くでは、(今まで知られていなかった)かなり複雑な振る舞いを示し、系の構造や入射光の分極の方向によっては、分極のpatternとは異なった近接電磁場分布が現れることも分かった。これらは、波長より小さな試料内に誘起された分極を源として放射される散乱光が、距離に対して(方向に依存した)冪で減衰し、指数関数と比べて、近くでは速く、遠くでは遅く減衰する性質を反映したものである。この範囲の距離では、入射光の波長(計算では3800A程度)は、あまり重要な意味を持っていないと考えられる。一方で、微粒子の間隔程度の空間分解能が無い距離においても、分極密度に応じて異なる近接電磁場分布が得られ、依然、分極の情報を持っていることが分かった。上記の1次元系に対して、probe先端を1個の微粒子と近似した計算も行った。今までのところ、単に分解能が下がる効果のみが確認されているが、probeの効果について、今後詳しく調べる予定である。
ゲームの発展過程に対応したゴール型ゲーム教材の開発及び有効性の検討

本研究では、学習者のゲーム様相の発展過程との関係から速攻を中心としたゴール型ゲーム教材を開発し、その有効性について学習者のゲームパフォーマンスを示すデータから検証した。その結果、対象となったすべての学年において、ゲームのレベルが単元を通して段階的に高められ、学習者がより高度なゲームで学習できるようになり、本研究で設定した授業実践に対する授業評価が、すべての授業において高い値を示し、体育授業として子どもたちが十分満足できるものであった。また、本研究で適用した教材は学習者の高い割合の適切なプレイの出現を保障し、さらに単元の進行にともなってゲームの高度化が可能であることが明らかになった。平成25年度は、昨年度開発し、その有効性が認められ学習者のゲーム様相の発展過程に対応したゴール型ゲーム教材を用いた系統的学習プログラムの有効性を検証する1年目であった。開発された教材の小学校授業での有効性についても補足的に検討し、さらに附属中学校1年生、附属小学校3年生および5年生に学習者のゲーム様相の発展過程に対応したゴール型ゲーム教材を用いた指導プログラム(単元)に基づく授業研究を行った。この授業研究の有効性および課題について明らかにするために、体育授業の形成的授業評価票(高橋,1994)を適用し学習者が満足する授業であったかどうか検討し、対象授業のゲームの状況をビデオカメラにて撮影し、ゲーム中に発揮された学習者のゲームパフォーマンスをGPAI(グリフィン,1999,pp.200-207)を用いて評価・分析を行った。以上の分析方法から得られたデータから対象となった体育授業は学習者が満足する授業であったこと、学習者のゲームパフォーマンスを高めることができたことが明らかになった。平成26年度は、今年度授業研究を行ったクラスに対し、継続的に本学習指導プログラム適用し、学習者のゲームパフォーマンスの変容から本プログラムの系統的発展性について検討を行う。平成24年度は、学習者のゲーム様相の発展過程に対応したゴール型ゲーム教材の開発および指導プログラムの作成と、その教材・指導プログラムについての予備調査を行った。佐々木(1963)や橋本(1699)、吉井(1970)、江刺(1978)、瀧井(1988)といったゲーム様相の発達過程に関する論文を中心にゲーム様相の発達段階について検討し、筆者ら(2011)が行った先行実践研究を元に、学習者のゲーム様相に対応したゴール型ゲーム教材の開発を行った。開発された教材の有効性および課題について明らかにするために、開発された教材を用いた附属中学校の体育授業実践を対象とした予備調査を行った。予備調査では、授業そのものの正否を確かめるために、体育授業の形成的授業評価票(高橋,1994)を適用し学習者が満足する授業であったかどうか検討した。また、開発された教材の有効性については、対象授業のゲームをVTRにて撮影し、ゲーム中に発揮された学習者のゲームパフォーマンスをGPAI(グリフィン,1999,pp.200-207)を用いて評価・分析を行った。くわえて、実施した授業者へのインタビュー調査を実施し、授業者の立場から認められた成果と課題について検討した。以上の分析方法から得られたデータから開発された教材を用いた体育授業は学習者が満足する授業であったこと、学習者のゲームパフォーマンスを高めることができたことが明らかになった。授業者のインタビューからも、教材の価値、特に体育授業や運動を苦手とする学習者への効果が確認された。24年度の取り組みで明らかになったゴール型ゲーム教材の有効性及び課題をもとに改善・修正を加え、学習者のゲーム様相の発展過程に対応したゲーム教材の試案を完成させることができ、平成25年度に向けた各学年段階への適用実施準備が整った。平成26年度は、25年度に行った同一のクラス(4・6学年及び中学2年)を対象にした継続調査を行った。本研究で用いたゴール型教材の系統的発展性について対象学習者のGPAIスコアから分析し、ゲーム様相の発展過程を元にした系統的なゴール型ゲームの指導について検討した。その結果、当該年度の対象者も高いGPAIのスコアを示し、本教材の有効性が認められた。また、教材で用いたゲームの発展については、小学校4年、6年のクラスは昨年度とほぼ同様のゲームレベルの教材の適用となり、ゲーム様相は大きく発展しなかったが、中学校2年生の授業では、昨年度の復習から始まり、本教材で設定した最高ゲームレベル(両サイドにゴールを設置した攻守切り替え性のゲーム)まで展開することができ、中学校段階における本教材の系統的発展性が認められた。本研究では、学習者のゲーム様相の発展過程との関係から、ボール運びを課題とした速攻を中心としたゴール型ゲーム教材及び組織的なゲーム展開が課題となる遅攻を中心としたゲーム教材を開発し、その有効性について学習者のゲームパフォーマンスを示すデータから実証的に検証する目的で行われた。

その結果、戦術的・技術的に未熟な学習者を対象とした速攻を中心としたゲーム教材から組織的ゲーム展開が課題となる遅攻が中心のゲーム教材まで系統的段階的に学ぶことが可能なゲーム教材を作成し、その有効性についてGPAIのスコアを用いて実証的に明らかにできた。くわえて、小学校中学年段階から中学校2年生段階まで継続的に適用を試みた場合、中学校段階においてゲーム教材の発展が認められた。以上から、小学校および中学校の体育授業においてゲーム様相の発展過程を元にした系統的なゴール型ゲームの指導が可能となり、この点においてゴール型ゲームの指導法研究に重要な知見をもたらしたといえる。体育科教育学開発された教材の小学校授業での有効性についても補足的に検討し、その有効性を確認できた。さらに附属中学校1年生、附属小学校3年生および5年生に学習者のゲーム様相の発展過程に対応したゴール型ゲーム教材を用いた指導プログラム(単元)に基づく授業研究を行い、その有効性についても検証できた。平成26年度に行う研究の準備がほぼ整っている状況である。ゲーム様相の発達過程に関する論文を中心にゲーム様相の発達段階について検討し、筆者ら(2011)が行った先行実践研究および今年度収集した情報等を元に、学習者のゲーム様相に対応したゴール型ゲーム教材の開発を計画通りに行うことができた。くわえて、開発されたゴール型ゲーム教材を附属坂出中学校の体育授業にて適用し、その有効性および課題を明らかにした。以上の取り組みから、小学校中学年、高学年、中学校1,2年の各学年段階に適切な教材の配列案を作成し、その有効性および課題の分析・検討の準備がほぼ整った。平成26年度は、本研究の最終年度である。今年度授業研究を行ったクラスに対し、継続的に本学習指導プログラム適用し他授業研究を実施し、体育授業の形成的授業評価票(高橋,1994)を適用し学習者が満足する授業であったかどうか検討し、対象授業のゲームの状況をビデオカメラにて撮影し、ゲーム中に発揮された学習者のゲームパフォーマンスをGPAI(グリフィン,1999,pp.200-207)を用いて評価・分析を行い本学習指導プログラムの系統的発展性について検討を行う。開発されたゴール型ゲーム教材を適用し作成された指導プログラムを香川大学教育学部附属小学校の3・5学年及び附属中学校1年の体育授業を対象に調査を行い、作成された指導プログラムの有効性を検討する。さらに平成26年度には、25年度と同じクラスを対象にした継続調査を行い作成された指導プログラムの系統的発展性について検討を行う。平成24年度の研究で開発されたゴール型ゲーム教材を適用した体育授業を香川大学教育学部附属小学校の3・5学年及び附属中学校1年に実施する。実施された授業におけるゲームは、1コート1台のビデオカメラを用いて撮影し、ゲームはGPAIを用いて評価・分析を行う。ゴール型ゲーム教材の有効性については、対象学習者のGPAIスコア値および単元を通したスコアの変容から検討する。体育授業の評価については、体育授業の形成的授業評価票を適用し学習者が満足する授業であったかどうか検討する。年度内にゲームデータの収集および分析が終わらなかったため、データの収集および分析にかかる人件費が未使用となった。
詐欺罪をめぐる刑事規制の再構成-詐欺罪の成立範囲のさらなる明確化に向けて-

本研究では、近時、日本の判例において詐欺罪の成立時期の早期化傾向が指摘されていることから、ドイツの現行詐欺罪規定の解釈論・判例の動向を手がかりに、日本の詐欺罪規定が採るべき今後の方向性を検討した。ドイツでは、日本の詐欺罪とほぼ同様の規定の他に、場面を限定して危険犯構成の規定を新設することで、処罰の早期化に踏み出している。他方、日本では、詐欺罪のいわば前段階構成要件に当たる特別刑法上の規定が存在することから、これらとの関係も踏まえて詐欺罪規定が果たす役割の範囲を明確にすることが求められる。本研究は、ドイツの現行詐欺罪規定を取り巻く解釈論及び判例の動向を手がかりにして、日本の詐欺罪規定がこれから採るべき方向性を明らかにすることを目的としている。近時、日本では、判例における詐欺罪の成立時期の早期化傾向が指摘されている。もっとも、詐欺罪の成立範囲の拡大が必ずしも望ましいと考えられているわけではなく、その適切な限定づけが求められる。ドイツでは、1970年代以降、詐欺罪関連規定の新設や改正が繰り返されており、その背景にある社会状況は日本と共通していると考えられることから、ドイツにおける議論状況を検討して、日本における詐欺罪規定のあり方を考える上での示唆を得ることとした。本年度は、主として、ドイツにおける詐欺罪関連規定についての研究を行った。ドイツ刑法では、犯罪の実態に即した刑事規制の必要性に対応して、詐欺罪関連規定が具体化・詳細化された。その結果、基本的な詐欺罪構成要件とは保護法益が異なると考えられる詐欺罪関連規定が刑法典の内部におかれるようになった。例えばその一例である補助金詐欺(ドイツ刑法264条)の規定は、基本的な詐欺罪であれば未遂段階にある行為で既遂犯を成立させるものであり、処罰を早期化する規定であると考えられる。かような立法状況が、ドイツで詐欺罪の保護法益をめぐる議論が活発となった背景にあることがわかった。日本でも、詐欺罪の成立範囲を拡大しようとするならば、その保護法益内容の理解につき、同様の問題が生じると考えられる。また、新たな形態の詐欺的行為に対する刑事規制のあり方を考える際にも、刑法典上の詐欺罪関連規定を充実させる形で対応したドイツ刑法との対比は、日本における詐欺罪規定と特別法上の規定との役割の相違を明らかにする上で役立つと考えられる。これらの点についての検討を、次年度に継続して行いたい。近時、日本では判例における詐欺罪の成立時期の早期化傾向が指摘されているが、詐欺罪の成立範囲の拡大が必ずしも望ましいわけではない。そこで、詐欺罪規定の解釈論、特別刑法上の規定との関係、さらには立法論も含めた幅広い視点からの成立範囲の限定付けが必要と考えられる。今年度は、まず、ドイツの詐欺罪関連規定についての状況を詳しく調べ、その後、日本における最近の詐欺罪関連判例についての検討を行なった。ドイツ刑法における近時の詐欺罪関連規定の新設・改正内容には、従来の基本的な詐欺罪規定よりも詐欺的行為の処罰を前倒しする要素が含まれている(例えば、補助金詐欺についての規定であるドイツ刑法264条は、場面を限定しつつ、危険犯として構成している)。そして、かような状況をめぐって、「欺罔」概念の理解や詐欺罪の本質論が再度注目を集め、一連の詐欺罪関連規定における保護法益が何かが論じられている点も、非常に興味深い。日本においては、刑法上の詐欺罪規定(246条)の他、特別刑法上にも詐欺的行為に関連する規定が存在する。上述したドイツ刑法の現状との比較法的検討は、日本における詐欺罪の解釈論のみならず、詐欺的行為全般の刑事規制のあり方を考えていく上で、示唆に富むものである。そして、最近の日本の判例の傾向を踏まえつつ、刑法上の詐欺罪規定と特別刑法上の関連規定とめ適用関係や役割分担(住み分け)についてどのように理解するのが適切であるか、またその内容が詐欺罪の保護法益論にいかなる影響を及ぼすか、さらに考える必要がある。これらの点につき今後も継続的に検討していきたい。
ムスカリン性アセチルコリン受容体の機能再構成

精製受容体をSH基修飾剤(DTT,DTNB)で処理した後、その〔【^3H】〕QNB結合のムスカリン性アゴニストによる阻害曲線を非線形最小二乗法(SALS)で解析した。高濃度(0.1M)DTT処理によりアゴニスト高親和性は消失し、低親和性のみが観察されたが、DTTを除くと高親和性結合(25-35%)が再び現れた。DTNB処理により、高親和性結合の割合が70%に増加し、この高親和性はDTNB除去後も続いたが1mMDTT添加で消失した。受容体の約30%はDTNB処理後も低親和性に留った。受容体とG蛋白質再構成標品では、受容体の10-20%がG蛋白質の有無に拘らず高親和性、40-50%がG蛋白質およびGTP(GDP)依存性に高親和性あるいは低親和性を示し、30-50%は常に低親和性を示した。ブタ大脳から精製した受容体をトリプシン分解し、分離されたペプチドのうち5個のアミノ酸配列が決定された。これらの配列からcDNAがブタ大脳ライブラリーより検索され、その構造が決定された。cDNAの構造より推論されたアミノ酸配列中には、前記ペプチド中3個と同一部分が見出された。残り2個のペプチドをプローブとしてのブタ心臓ライブラリーの検索により、新たなcDNAが検出,単離,構造決定がなされた。アフリカツメガエルでの発現の結果、サザンブロットの結果より、前者がM1サブタイプ,後者がM2サブタイプであると考えられる。受容体とG蛋白質の再構成標品は、〔【^3H】〕GTPと〔【^3H】〕GDPを可逆的に結合した。結合の平衡定数と時間経過は、アセチルコリン添加による影響が見られなかった。。一方、〔【^3H】〕GTPと〔【^3H】〕GDPの遊離の時間経過はアセチルコリン添加により速められた。アセチルコリン添加により速められた〔【^3H】〕GTPまたは〔【^3H】〕GDPの量は受容体の量の5-10倍で受容体1分子が複数個のG蛋白質分子に触媒的に作用していることを示した。。
畜産系有機廃棄物の高速分解と窒素・リン資源化のための高温好気性処理プロセスの開発

本研究では、畜産系有機廃棄物の高速分解と窒素・リン資源化のための高温好気性処理プロセスを開発するために,豚舎廃棄物を用いたベンチスケールおよびパイロットプラント実験を行った。本研究により得られた成果を以下に総括する。1)ベンチスケール実験においては、豚舎廃棄物のBOD負荷3kg・m^<-3>・day^<-1>、通気量100L・m^<-3>・min^<-1>の条件で補助熱源として食用油120mLを添加することで、1サイクルにおいて約86%の炭素、98%の水分が除去され、20日間処理を継続することが可能であった。2)微生物の活性度を高める環境条件としては平均含水率55%が最適であり、この条件でATP濃度、高温菌数が最高になることが明らかになった。3)ベンチスケール実験において最適運転条件のもとで長期間運転を行った結果、運転開始から60日目までは効率よく処理できたが、それ以降は処理機能が低下し、86日目に充填した50%の杉チップを入れ換えることによって処理機能が回復した。4)パイロットプラント実験において、最高発酵温度は64°C、重量減少率は91%で処理が再現できた。冷却器に貯まった水には、TOCとT-Pは検出されなかったが高濃度のT-Nが検出され、投入した廃棄物の窒素はアンモニアガスとして除去されていることが分かつた。5)有機物の投入間隔を,1サイクル24時間から8時間に短縮することで,1日での処理量を2倍以上に増加させることができ,有機物の投入条件の最適化が高速分解を可能にすることが示された。我が国の産業廃棄物の約20%を占める畜産系廃棄物は、畜産業の大規模化・集中化により特定地域に集積し、水質汚濁や悪臭といった環境問題を更に深刻化させている。一方でその処理については、含水率が高く有機物量が多いという畜産系廃棄物独特の性状から、未だに効果的な処理が行われていないのが現状である。その中で、固液分離を必要とせず、かつ減量化が図れる処理方法として高温好気発酵法の研究が進んでいる。本研究では、畜産系廃棄物を用いた高温好気発酵処理の実用化に向けた高度化の一環として、基質の投入間隔の違いによる処理性への影響を検討した。また、未利用資源の活用の検討として、担体にヨシ、補助熱源に廃食用油をそれぞれ用い、その適用可能性を検討した。得られた結果を以下にまとめる。1)廃食用油は畜産系廃棄物を用いた高温好気発酵の補助熱源として十分に適用が可能であり、その性状の比較から不足カロリーを補うという役割においてば食用油以上の能力を期待できることが推察された。2)ヨシはその繊維構造上、水分吸収力、微生物集積力が劣っているため、担体としての単独使用は不可能であるが、杉チップと混合することにより高温好気発酵法の担体として、その役割を十分に担えることが示された。3)基質投入間隔を短縮することにより、高温(約60°C85°C)、高活性下での高温好気発酵処理が可能であり、本研究で行った8時間サイクルは既往の24時間サイクルに比べ、1日当たり約2.3倍の処理が可能であった。4)8時間サイクルの最適補助熱源添加量は、基質投入量の約11%(30ml/cycle)と求まり、24時間サイクルでは約20%であることから、基質投入間隔を短縮することにより、補助熱源を約50%削減できることが示された。5)長期運転の検討により、8時間サイクルにおける最適条件下の運転では、120サイクル、40日間の長期運転が可能であり、有効容量19Lの反応槽で処理量合計では豚舎廃棄物32.4L、食用油3.6Lの処理が可能であることが示された。

高温好気発酵法における有機物分解能力を、処理を司る高温細菌と中温細菌の活性から評価した。ベンチスケールでの長期運転の時、運転開始から1,5,15,30,45,60日目に高温細菌と中温細菌の計数および分離を行った。また、15,45日目には1サイクルにおける三時点(供試廃棄物投入後、最高発酵温度、1サイクル終了時)での高温細菌と中温細菌の計数および分離を行った。高温好気発酵担体より、高温細菌21株、中温細菌は37株を分離した。分離した細菌を電子顕微鏡で観察した結果、高温細菌は桿菌、中温細菌は球菌であった。分離した高温細菌のTOC除去能は、T1とT16がそれぞれ77%と75%、中温細菌ではM11とM15がそれぞれ69%と71%であり、他に分離した株より高かった。また、分離した株の最大比増殖速度は、30°Cでは高温細菌より中温細菌が高く、60°Cでは高温細菌が高い最大比増殖速度であったが、中温細菌は増殖ができないことが明らかになった。1サイクルにおける高温細菌と中温細菌の役割としては、廃棄物の投入後低温領域(約30°C前後)では、中温細菌の増殖による発熱で高温細菌の増殖に適切な温度まで上昇させた後、高温細菌が多量の有機物の分解に寄与することが分かった。また、細菌の活性度を考慮した適正最高発酵温度は70°Cであることが分かった。高温好気性処理における有機物分解能力を、温度および有機物濃度と有機物分解速度の関係として定式化した.有機物の分解速度を30,45,60°Cの一定温度条件で解析し,分解速度は一次反応式で表すことができること,その一次反応定数は温度の指数関数として表されることが明らかになった.有機物分解速度を表す一次反応定数から,食用油は豚舎廃棄物と比較して分解性が大きく劣ることが示された.この有機物分解速度式を用いて高温好気処理ブロセスにおける有機物分解過程および熱収支解析を行った結果,有機物の1回の投入量を減少させながら投入間隔を短縮することで1サイクルにおける高温を維持する時間の割合が長くなること,その理由は反応槽内における有機物濃度が常に高く維持され,その高い有機物分解速度により多くの熱が発生し,それによって高い温度が維持されるという連鎖的な反応機構であることが明らかになった.また1サイクルにおける有機物分解のほとんどは60°Cを超える時間帯で起こっていることが明らかにされた.これはこれまで実験的に明らかにされていた,24時間1サイクルにおける60°C以上維持時間の重要性を裏づけるものである.以上の結果から,高温好気性処理ブロセスのシミュレーションモデルを構築し,数値シミュレーションにより任意の初期条件(有機物の濃度,含水率),運転操作条件(1サイクル時間,1回の投入量)における高温好気性処理プロセスの可能性,最適運転操作条件の解析が可能となった.
機能プロテオミクス解析法を用いたカルモデュリン・キナーゼカスケードの生理機能解明

生体内において細胞内カルシウムは細胞内情報伝達因子として、神経伝達物質の放出さらには、遺伝子発現調節にいたる様々な独立した細胞内反応機構を介して、統合的に高次機能を制御していると考えられる。特に、カルシウム受容タンパク質であるカルモデュリン(CaM)を活性化因子とするCa^<2+>/CaM-依存性タンパク質リン酸化酵素群(CaM-キナーゼ)によるリン酸化反応を介した情報伝達機構が、これら多様なカルシウムシグナル伝達の中心的なメカニズムの一つと考えられている。近年、2種類の多機能性CaM-キナーゼ(CaM-KIおよびCaM-KIV)がCaM-KKによるリン酸化反応を介して機能調節を受けることが明らかとなり、CaM-キナーゼカスケードと呼ばれる新しいカルシウム情報伝達機構の概念が提唱された。17年度の本研究において、CaM-キナーゼカスケードの標的リン酸化基質分子の一つとして神経細胞運命決定因子Numb/Numblを機能プロテオミクス法を用いて同定するとともに、リン酸化特異抗体の作成に成功した。本抗体によりNumb/Numblのリン酸化は生理的な現象である事が明らかとなった。18年度においては、このNumb/Numblのリン酸化反応の生理的意義を生化学的、分子生物学的に検討したところ、14-3-3タンパク質がリン酸化依存的に相互作用する事が明らかとなった。またNumbは非リン酸化状態ではエンドサイトーシス関連タンパク質であるAP-2複合体と相互作用しているが、この物理的相互作用はリン酸化により解除されることが明らかとなった。これらのことから哺乳動物のカルモデュリン依存性キナーゼカスケードを介したタンパク質リン酸化反応をともなう情報伝達機構によりエンドサイトーシスの調節が行われる可能性を示唆するものとなった。生体内において細胞内カルシウムの細胞内情報伝達因子としての重要性は疑う余地はなく、神経伝達物質の放出さらには、遺伝子発現調節にいたる様々な独立した細胞内反応機構を介して、統合的に高次機能を制御していると考えられる。本研究において、CaM-キナーゼカスケードの標的リン酸化基質分子の一つとして神経細胞運命決定因子Numb/Numblを機能プロテオミクス法を用いて同定することができた。さらにリン酸化部位の決定から抗リン酸化Ser264/304モノクローナル抗体を作成し、これを用いて検討したところ、Numb/Numblの部位特異的リン酸化はすべての組織で見られ、生理的であると結論づけられた。さらにNumb/Numblの部位特異的リン酸化の生理的意義を探索していく過程において、14-3-3分子がリン酸化依存的にNumb/Numblに結合するとともに脱リン酸化酵素2Aによる脱リン酸化酵素反応をブロックすることが明らかとなった。これらの結果より、Numb/Numblはリン酸化・脱リン酸化反応により機能調節を受けることが示唆された。昨年度の研究から、CaM-キナーゼカスケードの標的リン酸化基質分子の一つとして神経細胞運命決定因子Numb/Numblを機能

プロテオミクス法を用いて同定することができた。本年度はさらに、Numb/Numblのリン酸化反応の生理的意義を生化学的、分子生物学的に検討したところ、14-3-3タンパク質がリン酸化依存的に相互作用する事が明らかとなった。またNumbは非リン酸化状態ではエンドサイトーシス関連タンパク質であるAP-2複合体と相互作用しているが、この物理的相互作用はリン酸化により解除されることが明らかとなった。このことから哺乳動物のカルモデュリン依存性キナーゼカスケードを介したタンパク質リン酸化反応をともなう情報伝達機構によりエンドサイトーシスの調節が行われる可能性を示唆するものとなった。