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超臨界アルコールと有機触媒を用いたプラスチックおよびセルロースの高効率再資源化

セルロースを超臨界メタノール中適当な添加物を作用させて処理すると、セルロースは溶解して、分解生成物が得られた。添加物としてはカルボン酸のアルカリ金属塩が適当であり、セルロースの溶解と分解が確認された。生成物をメタノールとクロロホルムにて分別したところ、メタノール可溶成分からは三種類の化合物が得られていることがわかった。これらはグルコースでもそれらが脱水したフルフラールでもなく新しいタイプのセルロース変換反応であることが示唆された。分解反応の条件検討も行った。セルロースの解重合を期待して、これまでナイロンやFRPの重合に効な反応メディアである超臨界メタノール中での反応を検討した。解重合の試料として試薬グレードのセルロースの解重合反応を検討した。超臨界メタノールのみで275°Cで6時間加熱しただけではセルロースの解重合はほとんど起こらず、不溶性のセルロースと思われる残渣が残った。しかし、この系に酢酸ナトリウムを添加すると、同様の条件で反応後、不溶性の残渣はほとんど残らず、セルロースはほとんどメタノールに可溶となった。たとえばセルロース約1gを酢酸ナトリウム0.508gを加えて超臨界メタノール275°Cで6時間加熱したところ、ほとんどが溶解した。微量に残った不要成分をろ過にて除去し、メタノールを減圧留去すると、液体成分が0.797g得られた。ここにクロロホルムを加えたところ、可溶成分(0.164g)と不溶成分(0.612g)に分かれたので、これを分離し、それぞれのNMRをとって生成物の同定を試みた。クロロホルムに可溶な成分は、複雑な信号を与え、明らかに混合物であることがわかったが、メタノール可溶の成分(この解重合反応で最も量の多い成分)は酢酸ナトリウムとおおむね2つの成分からなっていることがわかった。NMRの解析の結果から、まだ化合物の同定には至っていないものの、単純に解重合したグルコースでも、それが転位した後に脱水したフルフラールでもないことがわかった。従って、ここで見いだした解重合反応はセルロースの新しいタイプの解重合反応であることがわかった。この反応は酢酸のアルカリ金属塩の添加が有効であり、酢酸では全く進行しないこともわかった。前年に見いだした超臨界メタノールを用いるセルロースの分解反応について、その生成物を明らかにするための検討を行った。生成物の単離を行うために反応を繰り返して、比較的多量の生成物(約数g)を得た。主成分であるメタノールに可溶な成分にはNMRから2-3成分が含まれているが、ここには触媒として加えた酢酸ナトリウムが含まれていることがわかっている。これを直接リサイクル分取HPLCにて分離を試みたところ酢酸ナトリウムと思われる成分は除去できたものと思われる文革を得ることができた。現在リサイクル数をあげてさらに分離効率を高めているところであり、ほぼ1成分にすることができそうな見通しである。一方これとは別に、酢酸ナトリウムを中和して酢酸として減圧除去する方法も考えて実行した。メタノール可溶成分に塩酸水溶液を加えてから減圧濃縮し、有機溶剤を加えると、塩化ナトリウムと思われる沈殿が生じることがわかった。これはろ別により容易に除去可能であるので、この後HPLC分析を行う方法も有望であることがわかった。一方、反応のマテリアルバランスから考えると加えたセルロース(1g)の約半分程度(0.5g)が揮発性成分としてこの実験操作では回収できていないことがわかった。そこで反応終了後の反応混合物を濃縮することなくGCMSにて分析したところ、C3程度の化合物が含まれていることがわかった。しかし、現時点ではMSスペクトルのライブラリ検索のみによる推定なので、含まれている物質が何であるかはわかっていない。今後は反応溶液の直接NMR測定などを用いた検討を考えている。前年度の成果を受けて本年度は、1)セルロースの分解生成物の化学修飾とそれによる分離精製の試み、2).酸処理による酢酸塩の除去による分解物の単離生成の試み、を行った。化学修飾法として酢酸エステルへの変換法を検討した。セルロースを酢酸ナトリウム存在下で可溶化した成分を単離し、そのままピリジン中無水酢酸を加えて残存水酸基のアセチルかを試みた。しかし反応の粗生成物のNMRをとったところ、アセチル化はほとんど進行していないであろうことが示唆された。無水酢酸の量と反応温度、それにアセチル化反応の触媒の検討が必要であることがわかった。次に酸処理による酢酸ナトリウムの除去を検討した。セルロースを通常の処理(セルロース1gにたいし酢酸ナトリウムを0,5gを加え超臨界メタノール270°Cで6時間処理)したもののメタノール可溶成分(約0.9g程度)を加えた酢酸ナトリウムに対して2当量の1M塩酸を加え、攪拌後、減圧下蒸発乾固した。この処理により酢酸ナトリウムは酢酸と塩化ナトリウムに変換され、酢酸は減圧除去できる。残渣にクロロホルムを加えて、可溶成分をろ過した。

ろ過された固体成分は白色と褐色成分があり、そのうち白色成分をEDXで分析すると予想通り塩化ナトリウムであることがわかった。ろ液を濃縮したところ、これはクロロホルムに溶解した。塩酸処理前の分解生成物がメタノールにしか溶解しなかったことと対照的である。NMRを測定すると酢酸由来のピークが完全に消失し、酢酸ナトリウムが効果的に除去できていることがわかった。NMRスペクトルは測定の溶媒がかわったために、確定的なことは言いづらいが、13CNMRの結果から、脂肪族領域に3本のピークが現れ、グルコースではなく、炭素数が短くなっているか、対称性の高い生成物ができていることが示唆された。
強地震動と液状化に対する地中構築物の耐震性に関する研究

1)大型地中コンクリートダクトの非線型大変形領域から破壊に至るまで載荷実験をもとに,塑性域の挙動を解明し,破壊過程の数値解析モデルを構築して,性能照査型の耐震設計法を提案した.2)譲岸の移動に伴う背後地盤の側方流動のメカニズムを重力場および遠心載荷場での模型実験と既往地震の事例分析により解明し,地表面変位の予測手法を開発した.これによれば,護岸から液状化層の5倍の距離の位置で地盤変位は急速に減衰し、その後一定値に近づくことが示された.平成1113年度に開発した傾斜地盤における側方流動の予測手法と併せて.側方流動の総合的な予測法を構築した.3)側方流動が群杭に及ぼす外力特性を重力場および遠心載荷場の模型実験より明らかにした.これによれば,地盤が完全な液状化状態では流動速度に起因する外力が,また不完全な液状化状態では地盤変位に起因する外力が卓越することが示された.以上の結果を総合化して側方流動による杭の変形挙動をシミュレートする解析モデルの構築を行い,耐震設計法を提案した.4)GISを用いて地盤・地形情報をデータベース化し,埋立コンビナート地区など広範な地域を対象とした側方流動予測システムを構築した.本システムを川崎市の埋立コンビナート地区に適用して地盤変位の予測を行った.この結果,埋立年代が比較的古い埋立地で護岸が老朽化している場合には側方流動によって7mを超す水平変位と1m以上の地盤沈下が広範囲にわたって発生することが示された(1)1964年新潟地震による新家庭裁判所建物(地上4階、RC杭)および1995年兵庫県南部地震による芦屋市宮川大橋橋台基礎杭、阪神高速5号湾岸線の5橋脚の基礎杭、神戸市東灘ガスタービン発電所燃料輸送ポンプ基礎杭を対象として、構造物の慣性力および側法流動による永久変位を考慮した数値解析により被害過程と被害原因の究明を行った。(2)遠州灘の砂浜による模型地盤(長さ3m,幅1m,厚さ0.5m)にアクリルパイプ製の模型杭(外径23mm)を設置して、正弦波加振によって液状化と側法流動を発生させ、杭に作用する外力を測定した。この結果をもとに、地表面勾配、液状化層の厚さ、模型地盤の相対密度などの諸条件が流動外力の特性に与える影響を実験的に明らかにした。(3)液状化土の中空ねじり試験により、粘性係数の鉛直拘束圧への依存性を明らかにし、流動の相似則を示した。(4)液状化と地中構築物の耐震性に関する第7回日米ワークショップを開催(平成11年8月,米国シアトル市)し、研究情報を交換して今後の研究課題と日米間の協力の在り方について討議を行った。(1)遠心載荷場における模型地盤の流動実験を行い、模型杭に作用する外力の特性を明らかにした。この結果、完全な液状化状態では液状化土の流動による流体力が、また不完全な液状化状態では地盤変位による固体力が卓越することが示された。(2)重力場と遠心載荷場での模型地盤の流動実験および液状化土の中空ねじり試験により流動中の液状化土の特性を明らかにした。液状化土は擬塑性流体としての性質を示し、その粘性係数が鉛直拘束圧の3/2乗に比例して増大することが明らかにされた。これらの実験と試験による液状化土の流体的特性にもとづき、かつ既往地震における流動事例を参照することより、液状化地盤の水平変位の予測式を提案した。(3)液状化土と地中構造物の耐震性に関するワークショップを平成12年8月に米国コーネル大学で開催し、研究成果の交換と今後の日米協力のあり方について協議を行った。1.液状化地盤の側方流動に関し,模型地盤(流動方向長さ5.0m,幅1.0m,地盤厚1.8m)を用いた流動実験をカルフォルニア大学サンディエゴ校と共同で実施し,液状化土の流動特性を明らかにした.2.上記の模型実験による結果と,既存の国内の実験的研究成果(重力場と遠心載荷場での模型実地盤の流動実験および液状化上の中空ねじり試験)を統合することにより,液状化土の側方流動のメカニズムを明らかにした.このメカニズムにもとづいて地表面変位を推定する予測式を提案した.予測式による予測値は良好な精度で既往地震における観測事例を説明した.3.液状化土の側方流動が杭基礎に与える外力の特性に関し,カルフォルニア大学サンディエゴ校と共同実験を行った.この結果,地盤の流動中に杭に地盤の変位にもとづく外力(弾性力)と速度に起因した外力(粘性力)の双方が作用していることが示された.これら二つの外力の大きさは地盤の過剰間隙水圧の大きさに大きく依存していることが明らかとなった.4.地中コンクリート構造物の大変形領域から破壊過程までをシミュレートする解析プログラムを作成した.実物大のコンクリートダクトの破壊実験結果と解析結果を比較することになり,解析精度が良好であることを確認した.・重力場および遠心載荷場における杭に作用する流動外力特性の実験から,完全液状化状態では流体力が,不完全液状化状態では地盤変位に起因する外力が作用することが明らかにされた.

1)大型地中コンクリートダクトの非線型大変形領域から破壊に至るまで載荷実験をもとに,塑性域の挙動を解明し,破壊過程の数値解析モデルを構築して,性能照査型の耐震設計法を提案した.2)譲岸の移動に伴う背後地盤の側方流動のメカニズムを重力場および遠心載荷場での模型実験と既往地震の事例分析により解明し,地表面変位の予測手法を開発した.これによれば,護岸から液状化層の5倍の距離の位置で地盤変位は急速に減衰し、その後一定値に近づくことが示された.平成1113年度に開発した傾斜地盤における側方流動の予測手法と併せて.側方流動の総合的な予測法を構築した.3)側方流動が群杭に及ぼす外力特性を重力場および遠心載荷場の模型実験より明らかにした.これによれば,地盤が完全な液状化状態では流動速度に起因する外力が,また不完全な液状化状態では地盤変位に起因する外力が卓越することが示された.以上の結果を総合化して側方流動による杭の変形挙動をシミュレートする解析モデルの構築を行い,耐震設計法を提案した.4)GISを用いて地盤・地形情報をデータベース化し,埋立コンビナート地区など広範な地域を対象とした側方流動予測システムを構築した.本システムを川崎市の埋立コンビナート地区に適用して地盤変位の予測を行った.この結果,埋立年代が比較的古い埋立地で護岸が老朽化している場合には側方流動によって7mを超す水平変位と1m以上の地盤沈下が広範囲にわたって発生することが示された
海底遺跡の深度と分布を海水量荷重効果理論値と掘削法に基づいて探査する研究

今年度はハイドロアイソスタシ-効果による地盤変動量を測定する調査を熊本-諌早-五島間の北緯33度に沿って東西方向で行った。この野外調査は平成4年度5年度も実施したのであるが、本年度は問題点の再チェック的目的で実施した。その結果、縄文海進高頂期(5000年)以降の地盤変動量は五島においては-2m,諌早±0m,玉石湾+2mで、5000年間の変動量は水平距離175kmに対して,34mである。この傾動量は、中田の試算した計算値によく適合している。これを考古学上の問題におきかえてみると、五島列島の縄文前期の貝塚遺跡(福江市江湖貝塚)は-1.6mに基盤がある事実とよく一致する。傾動運動の支点となる大村湾諌早市西域においては伊木力、浜田遺跡等±0m上にあり、熊本県玉名市の尾田貝塚は+3mに位置している。西九州に多い水中遺跡はこのように後氷期の海水量増加に伴う地盤変動によって生じたものであることが、われわれの測線とした北緯33度で確認された。今後はこの傾動量にもとづいて、縄文早期、前期の水中遺跡の分布推定が可能になり、将来の遺跡保存にむけて情報が提供できるようになった。なお、今年度は九州北部の水中遺跡を探基礎調査として、伊万里海岸、唐津平野、対馬海岸においてボーリング調査を実施した。本年度はこの資料の分析と西九州の1000年単位の古海岸線を復元した古地理図を作成する。
クラウドソーシングにおける高度人材評価方法に関する研究

2018年度は、追加で2回のクラウドソーシングを利用した実証実験を行った結果、高度人材を対象とした実験においては、成果物評価の低いワーカーと高いワーカーでは、Counterproductive Working Behavior(CWB)の指標で統計的に有意な差があるという結果を得た。ただし、現状ではCWBはタスク発注後に測定可能な指標であり、タスク発注前に代替手段を用いて推定する方法の検討が必要となっている。また、同時にBig Fiveの指標も取得したが、各手法から示唆されるワーカーの低品質性(成果物評価によるもの)と統計的に有意な相関を示す結果は得られなかった。これまでに実施した複数回の実証実験の結果、Big Fiveの良識性、IWP Counterproductive Work Behavior(反生産的職務行動)、及び自由文では顧客やユーザーへの貢献意識や自己に対する向上心、報酬への意識の観点において、タスクの成果物評価と統計的に有意な相関を示す結果を得ている。また、単純作業を想定した低品質クラウドワーカーを効率的に検出するための手法も検討しており、複数回の多肢選択式実験から、一般的なダミー質問に加えて所要時間及び回答パターンを条件として組み合わせることが低品質クラウドワーカーの検出率を高めるという結果を得ている。低品質クラウドワーカーを事前に検出することができれば、無用なリスクを回避する事が可能となり、実務上からも非常に価値のあるものと考えられる。最後に、単純多肢選択式実験では、依頼冒頭に誠実性を求める文書を、強調の度合いを変えて複数パターン設定し、これらの比較によってどの手法がより効果的であるか定量評価を行っている(現在データ分析中)。計画初年度である平成27年度はCS上で働くワーカーや、専門家へのインタビューに基づき、人材評価の枠組みの初期案を策定したうえ、国内CSサイトにてパイロットテストを実施した。初期案においてはまず、CS指標に対する代替指標としてIWPに加え性格検査における主要5因子(Big 5)を候補とし、最終的な成果物の評価との関係を検証することとした。検証に際しては国内CS(クラウドワークス)にて700文字程度の和文英訳業務を発注することによりデータを得た。日本語文に対する英訳を1週間で実施する業務に対して40名のワーカーを目標として応募を行い、結果的に36名より成果物を得ることが出来た。成果物の評価は海外CSにマイクロタスク型評価依頼発注を行い、結果に対しては研究室員間でも妥当性の確認を行った。アンケートはWork Performanceについては既存研究を基にリッカート5段階形式よるIWQPを設定した。Big 5については既存文献に基づきYes/Noによる70問の設問を設定した。これらの指標を補強するキーワード的要素が無いか検証するために、自由文書記入形式の非定型質問を合わせて設定した。得られたデータを解析した結果、各CS指標に関しては成果物評価との相関は見られなかった一方、IWPQについてはCounterproductive Work Behavior(CWB、後ろ向きな姿勢)指標に関して一定の相関があり、Big5については良識性と一定の相関が見られた。初年度の取り組みを通じて、IWP、Big5を評価の指標として利用することに一定の有効性が見られた。しかしながら、これらの指標の測定には、アンケート取得のタイミングの難しさ、設問の多さ等、実用上の課題がある。今後の研究においては自由文等の代替手段を用いるなど、より簡易な方法を検討していく必要がある。本研究の計画における初年度の目標は、人材評価の枠組みの初期案を策定した上、パイロットテストを行い、各種評価指標と最終的な成果物の質(評価レベル)との関係を検証することにあった。予定していた2回の発注が実質的に1回の発注(プレ発注及び本発注)となったものの、得られたデータより検証が可能であったことと、適切にワーカーを確保し、アンケートが得られたこととから、現時点で研究は順調に進捗していると判断できる。平成28年度は当パイロットテストの結果を踏まえ、総勢100名程度のワーカーを対象とすることを想定し、更なる評価の枠組みの妥当性を検証する予定である。なお、パイロットテストで得られた研究成果については、平成28年度に開催予定の日本テレワーク学会研究発表大会およびAAI 2016 (5th International Congress on Advanced Applied Informatics)にて報告予定である。前年度研究において高度人材の評価の枠組みとしてIndividual Work Performance (IWP)と人の性格を構成する5つの構成要素であるBig 5の活用がある程度有効である可能性が示された。今年度は、両指標を代替もしくは補強するキーワード的要素が無いか検証するために、前年度のクラウドソーシングを活用した実証実験で得られた非定型質問による自由文回答の分析を行った。結果として、成果物評価は顧客やユーザーへの貢献意識や自己に対する向上心、業務上見せる困難さの程度に対し正の相関が見られた。また、作業報酬への意識や文章における口語調の程度に対し負の相関が見られることが分かった。一方、前年度の実証実験におけるタスクは和文英訳という限定されたテーマでの結果であったため、新たにクラウドソーシングにおける特定のワーカーに対する分析業務という、複雑性の高い別タスクで実験を行い、IWPとBig 5の有効性を検討した。複雑なタスクであるがゆえにワーカーが集まり辛く、最初に簡単なタスクで募集することで、応募に対する心理的ハードルを下げた後に本来の複雑なタスクの発注を行う等の工夫を施した。今回の実証実験で得られたデータからは、サンプル数が少ないものの、Big 5におけるcounterproductive work behavior (CWB)が低い場合に成果物の質も低いという、前年度実証実験と同様の傾向を得た。

予定していた、より複雑なタスクによる実証実験を実施することができ、昨年度の結果の追試が出来た。2016年度は十分なサンプル数を集められなかった複雑性の高いタスクについて、2017年度は海外クラウドソーシングサイトUpworkを利用することで70人のワーカーからデータを得ることに成功した。具体的には、Upworkに登録されている高度人材3名のワーカーについて2つの視点での調査、および回答者のIndividual Work Performance (IWP:高度人材の評価の枠組み)、Big5(人の性格を構成する5つの要素)、性格分析の為の自由文回答の情報を得るアンケートを発注し、70人の応募者から回答を取得した。アンケートで得た調査作業開始前後のBig5の比較及び自由文回答の分析から、作業開始前にワーカーの能力を見極められる可能性を確認した。また、上記の分析を行うために自由文(70人分)を評価する必要があり、そのために既存研究などを参照しながら4つの視点からの評価項目を設計し、その妥当性の確認の為の事前調査を発注し、300人からの調査回答を得た。この様に設計した各評価項目について5段階評価を発注し、統計処理の為各レポート各項目につき100人、計10200人の募集を開始し、年度末時点で1700人から回答を取得している。国内のクラウドソーシングサイトでのワーカー募集では必要人数を集めることが困難であったため(理由は不明)、海外サイトを利用することを検討・実施するための時間が掛ったことが最大の遅れの理由であった。ただ、その成果があり、十分な参加人数を確保することに成功したことから、来年度には大きな研究の進展が見込まれる。2018年度は、追加で2回のクラウドソーシングを利用した実証実験を行った結果、高度人材を対象とした実験においては、成果物評価の低いワーカーと高いワーカーでは、Counterproductive Working Behavior(CWB)の指標で統計的に有意な差があるという結果を得た。ただし、現状ではCWBはタスク発注後に測定可能な指標であり、タスク発注前に代替手段を用いて推定する方法の検討が必要となっている。また、同時にBig Fiveの指標も取得したが、各手法から示唆されるワーカーの低品質性(成果物評価によるもの)と統計的に有意な相関を示す結果は得られなかった。これまでに実施した複数回の実証実験の結果、Big Fiveの良識性、IWP Counterproductive Work Behavior(反生産的職務行動)、及び自由文では顧客やユーザーへの貢献意識や自己に対する向上心、報酬への意識の観点において、タスクの成果物評価と統計的に有意な相関を示す結果を得ている。
走査型プローブ顕微鏡を応用した固体表面上１分子の電荷状態変化の測定

原子スケールで鋭利な探針を試料に接近させて表面の凹凸や物性を計測する走査型プローブ顕微鏡(SPM)は、ナノテクノロジー・科学技術の発展に大きく貢献してきた。SPMが持つ原子レベルの高分解能を活かしながら、表面電子状態を解析する手法としてSPMがさらに進化することが期待されている。本研究では、SPMの一つ、非接触原子間力顕微鏡(nc-AFM)に基づいた計測で、散逸エネルギーの感度を向上させ、またチャージアンプ(CA)を併用することで、信号の解析を進め、探針ー試料間の相互作用力を起源とした現象、および、静電容量と接触電位差を起源とした物性を原子レベルの分解能で測定した。走査型プローブ顕微鏡(SPM)を利用して独自に開発してきた技術(SPM探針と試料間の距離および印加電圧に対する両者間の相互作用力・電流・エネルギー散逸の高感度計測技術、探針の先鋭化・清浄化技術)を基に、SPM探針先端と試料表面の間に挟持されている1分子の電気伝導インピーダンス特性、とくに電気容量の変化と電荷移動に伴う過渡電流をナノ力学的に高感度(aF (10-18ファラッド)以下のオーダ)・高速で計測する手法を開拓することが、本研究の目的である。本手法によって、力学的変化に対する1分子の電荷応答を解析し、個々の分子の力学的・電子的特性を活用したデバイスの創製、1分子を介した2物体間の接合・界面形成の科学に貢献する。本年度は、室温動作の超高真空(1×10-11 Torr)非接触原子間力顕微鏡(nc-AFM)(SPMの一種、原子分解能を持つ)を利用して実験を進めた。本nc-AFMは、走査型トンネル顕微鏡(STM)動作も実施できる。そのとき利用する「入力電位を制御できる高速電流アンプ」を力センサーに装着した金属探針に接続する一方、高速チャージアンプを試料に接続した。高速チャージアンプは、250 Hz- 15 MHzの帯域で入力端から出入りする電荷量を出力する。探針と試料を接近させ、nc-AFMでの高さ一定モードで、ステップバンチしたSi(111)7×7表面を観察した。チャージアンプの出力を基に走査像を構築すると、Siの原子像が観察された。探針と試料間に印加した電圧や探針と試料の距離に対する依存性を調べた。その結果、チャージアンプの出力は、探針と試料の距離に明確に依存した。nc-AFM動作時は探針は力センサーの共振振動数で励振している。接触電位や試料探針間の静電容量を考慮したモデルと想定し、探針と試料の間の平均距離を変化させることで、静電容量変化を捉えられると考察した。走査型プローブ顕微鏡(SPM)を利用して、独自開発の技術(SPM探針と試料間の距離および印加電圧に対する両者間の相互作用力・電流・エネルギー散逸の高感度計測技術、探針の先鋭化・清浄化技術)を基に、SPM探針先端と試料表面の間に挟持されている1分子の電気伝導インピーダンス特性、とくに電気容量の変化と電荷移動に伴う過渡電流をナノ力学的に高感度(aF (10-18ファラッド) )・高速で計測する手法を開拓することが、本研究の目的である。本年度、室温動作の超高真空(1×10-11 Torr)非接触原子間力顕微鏡(nc-AFM)(SPMの一種、原子分解能を持つ)2台を利用して実験を進めた。一方は、ピエゾ抵抗Siカンチレバーを力センサーとして利用したnc-AFM、他方は、音叉型水晶振動子を力センサーとして利用したnc-AFMである。前者では、相互作用力、およびトンネル電流、エネルギー散逸の同時測定、後者では高速チャージアンプを利用した変位電流応答の同時測定を前年度に引き続いて行った。前者で、トンネル電流が検出されない程に探針と試料表面が離れているときは、静電気力による力センサーの共振周波数の変化がエネルギー散逸に比例すること見出した。この関係を、古典的電極モデルに基づき、エネルギー散逸が試料と探針の間の静電容量によってもたらされると仮定し、定式化することができた。また、トンネル電流が流れ出すと、エネルギー散逸に特異な現象が現れることを見出した。現在、その原因を検討している。後者では、探針と試料間の高さを一定に保つnc-AFMのモードで、また印加電圧は0Vで探針を走査して、チャージアンプの出力にSi(111)7×7表面の原子像が観察されることを確認した。接触電位や試料探針間の静電容量を考慮したモデルをAPEX誌に発表し、注目論文(Spotlights)に選定された。原子分解能を達成している自作の2台の超高真空nc-AFMを基盤に、それぞれの特長を活かして、静電容量に係わるSPM計測の可能性を広げた。エネルギー散逸測定では、電流を流すことによって加熱できるピエゾ抵抗Siカンチレバーの特長を活かした。具体的には、カンチレバーを600°C程度に加熱し、振動子として持つカンチレバーのQ値を大幅に高めることができた。これによって、エネルギー損失の探針ー距離依存性測定の感度を高くすることができた。また、高ドープされたSiの電気伝導性がトンネル電流などの電気特性測定に有効であった。この処理によって、Si探針先端が清浄化される利点も有効であった。

接近した2電極としての探針ー試料系のモデル化も進め、相互作用力、エネルギー損失の関係を簡素に説明することができた。一方、高速チャージアンプの出力を新たな計測量として原子を観察する手法の確度も高まった。古典静電気学的なモデルを検討し、この信号の解釈を明確にすることで、既報のケルビンプローブ力顕微鏡の原子像および報告されている数値と対応させることができた。具体的には、探針と試料の高さを一定に保ちつつ適切に高速走査すると、チャージアンプの出力を2次元マッピングすることによって原子像が観察され、この原子スケールのコントラスト変化が原子スケールの接触電位差の変化に対応することがわかった。その効果として、探針の走査方向を逆にすると、交流アンプとしてのチャージアンプの応答時間に応じた原子コントラストの位置シフトを観察した。一方、探針の試料表面上の位置を固定したまま、力センサーを振動させながら探針を試料に接近させたときの高速応答を測定し、積分することによって、探針と試料の静電容量の変化を推量できることがわかった。チャージアンプは、原子スケールの接触電位差や容量の精密測定に応用できることを明確にした。走査型プローブ顕微鏡(SPM)を利用して、独自開発の技術(SPM探針と試料間の距離および印加電圧に対する両者間の相互作用力・電流・エネルギー散逸の高感度計測技術、探針の先鋭化・清浄化技術)を基に、SPM探針先端と試料表面の間に挟持されている1分子の電気伝導インピーダンス特性の変化と電荷移動に伴う過渡電流を、ナノ力学的に高感度・高速で計測する手法を開拓することが、本研究の目的である。本年度、室温動作の超高真空(1×10-11 Torr)非接触原子間力顕微鏡(nc-AFM)(SPMの一種、原子分解能を持つ。力センサーは、Si探針を持つピエゾ抵抗Siカンチレバー)を利用して実験を進めた。ピエゾ抵抗Siカンチレバーは5 mAほどの電流を流すことで600 °C程度まで通電加熱できる。この処理を超高真空中で行うことによって、Si探針の清浄化ができる。さらに、カンチレバーの吸着物が除去されるので、カンチレバーのQ値を大幅に向上できる。その結果、力センサーの振動特性が良くなり、エネルギー散逸の検出感度が改善された(カンチレバー振動の1サイクル辺りの検出感度が数meV)。代表例として、Si(111)ー7×7表面を試料とし、平均高さ一定モードで探針と試料間距離を変えながら、nc-AFMのトポ像、エネルギー散逸像、電流像を同時観察した。すると、探針接近時の散逸像に、トポ像には見えないSi吸着原子の変位の兆候、あるいは、探針での原子操作の際のSi原子の移動の痕跡と解釈できる変化を捉えた。これは、エネルギー散逸の高感度化が有効に働いた結果である。水素分子を部分的に解離吸着させた表面でも、探針と試料間が接近したときにこの現象が活性部に応じて起こることを確認した。また、電気インピーダンスの変化で、エネルギー散逸に特異な現象が現れることを見出した。個々の原子・分子系の電気測定の際の駆動力の機構を検討した。原子スケールで鋭利な探針を試料に接近させて表面の凹凸や物性を計測する走査型プローブ顕微鏡(SPM)は、ナノテクノロジー・科学技術の発展に大きく貢献してきた。SPMが持つ原子レベルの高分解能を活かしながら、表面電子状態を解析する手法としてSPMがさらに進化することが期待されている。
神経細胞死におけるグリアの功罪の解明(脳梗塞およびパーキンソン病モデルを用いて)

本研究は神経細胞死におけるグリア細胞の役割を解明するために行われた。(1)ラット2血管閉塞モデルを用いて10分間の前脳虚血を作成し、1日、2日、7日後に脳を潅流固定した。海馬レベルの切片を作成し細胞周期関連蛋白およびグリア・マーカーの免疫二重染色を行った。分裂細胞のマーカーであるPCNAは2日後に83%のミクログリアに発現し、7日後には神経細胞死の見られるCA1でミクログリア数は7.6倍に増殖した。細胞周期蛋白cyclin D1およびcdk4も同様の経過でミクログリアに発現した。アストログリアではPCNAは7日後に6%のみに発現し、増殖も1.8倍であった。神経細胞での細胞周期蛋白の発現は観察されなかった。以上より、細胞周期関連蛋白の発現は神経細胞死に先行しておこりミクログリアの活性化に重要な役割を果たしているが、神経細胞死への直接の関連性は証明されなかった。(2)マウスにMPTP20mg/kgを2時間間隔で4回投与すると、1日後の線条体のドパミン含量は正常の16%に低下し、14日後にも22%と低下は持続した。アストログリア機能調整薬ONO-2506をMPTP投与直後、6時間、24時間、48時間、72時間後に投与すると、7日後のドパミン量の正常化が見られた。また、行動学的評価においても神経症状の改善が確認された。線条体のアストロサイトはMPTP投与7日後に強く活性化されたが、ONO-2506投与群ではアストロサイトの活性化が早期より見られた。以上より、アストロサイトの活性化を調整して、神経細胞支持作用を賦活することにより神経細胞保護効果が得られると考えられた。本研究では、神経細胞死におけるダリア細胞の役割を解明するために、脳虚血モデル・ラット、および、MPTPによるパーキンソン病モデル・マウスを用いて検討した。(1)脳虚血モデルはラットの2血管閉塞モデルを用いて10分間の前脳虚血を作成し、1日、2日、7日後に脳を潅流固定した。海馬レベルの切片を作成し細胞周期関連蛋白の免疫組織化学を行った。分裂細胞のマーカーであるPCNAは2日後をピークにミクロダリアで著明に発現し、次いで、7日後には神経細胞死の見られるCA1でミクロダリアの著明な増殖が観察された。細胞周期蛋白のcyclinD1およびcdk4も同様にミクロダリアに発現した。これらの白はアストログリアでは7日後にのみにわずかに発現し、増殖もわずかであった。神経細胞での発現は見られなかった。以上より、細胞周期関連蛋白の発現は神経細胞死に先行しておこりミクロダリア活性化に重要な役割を果たしているが、神経細胞死への直接の関連性は証明されなかった。(2)マウスにMPTP10mg/を1時間間隔で4回投与すると、3日後の線条体のドパミン含量は正常の22%に低下した。アストログリア機能調整薬ONO-2506をMPTP投与1時間、6時間、24時間、48時間後に投与すると、用量依存的にドパミン量の正常化が見られ、ONO-2506にドパミン神経細胞保護作用が確認された。線条体のアストロサイトはMPTP投与7日後に強く活性化されたが、ONO-2506投与群ではアストロサイトの活性化が早期に起こった。以上より、アストロサイトの活性化を調整して、神経細胞支持作用を賦活化することが神経細胞保護につながると考えられた。

本研究は神経細胞死におけるグリア細胞の役割を解明するために行われた。(1)ラット2血管閉塞モデルを用いて10分間の前脳虚血を作成し、1日、2日、7目後に脳を潅流固定した。海馬レベルの切片を作成し細胞周期関連蛋白およびグリア・マーカーの免疫二重染色を行った。分裂細胞のマーカーであるPCNAは2日後に83%のミクログリアに発現し、7日後には神経細胞死の見られるCA1でミクログリア数は7.6倍に増殖した。細胞周期蛋白cyclin D1およびcdk4も同様の経過でミクログリアに発現した。アストログリアではPCNAは7日後に6%のみに発現し、増殖も1.8倍であった。神経細胞での細胞周期蛋白の発現は観察されなかった。以上より、細胞周期関連蛋白の発現は神経細胞死に先行しておこりミクログリアの活性化に重要な役割を果たしているが、神経細胞死への直接の関連性は証明されなかった。(2)マウスにMPTP20mg/kgを2時間間隔で4回投与すると、1日後の線条体のドパミン含量は正常の16%に低下し、14日後にも22%と低下は持続した。アストログリア機能調整薬ONO-2506をMPTP投与直後、6時間、24時間、48時間、72時間後に投与すると、7日後のドパミン量の正常化が見られた。また、行動学的評価においても神経症状の改善が確認された。線条体のアストロサイトはMPTP投与7日後に強く活性化されたが、ONO-2506投与群ではアストロサイトの活性化が早期より見られた。以上より、アストロサイトの活性化を調整して、神経細胞支持作用を賦活することにより神経細胞保護効果が得られると考えられた。
腎における核内受容体を介する転写機構の解明

ステロイドホルモンは、核内受容体を情報伝達物質として作用を発揮している。糖質ステロイドの細胞内における作用機序を明らかにするため、培養メサンジウム細胞および実験的抗糸球体基底膜腎炎を用いて検討した。糖質ステロイドはp21CIP1遺伝子のプロモーター活性を刺激して発現を高めることによって細胞周期を停止していることがわかり、この薬剤が腎炎治療に有効にはたらく1つの機序と考えられた。これらの結果は1998年、1999年に開催されたの第32回、第32回アメリカ腎臓学会で発表し、現在論文を準備中である。水チャネル関連の研究で転写機構にも関連する成果を得た。たとえば、常染色体優性遺伝腎性尿崩症の患者で見い出されたAQP2の変異である809del 7が、どのような機序で尿崩症が発症するのかを検討した。ツメガエル卵母細胞を用いた発現実験から、809del 7は転写の抑制あるいは蛋白のトラフィッキンング異常をきたしていることが示唆された。これらの結果は昨年の第32回アメリカ腎臓学会で発表し、現在論文を準備中である。1.新規水チャネルであるAQP9をクローニングした。AQP9mRNAの発現は白血球にもっとも多く認められた。アミノ酸の相同性からAQP9はAQP3、AQP7とともに1つのグループを形成すると考えられたが、AQP3、AQP7が尿素とグリセロールの透過性をも有するのに対して、AQP9は尿素の透過性のみ認め、特異的な機能を有することが判明した。2.腎性尿崩症患者の遺伝子解析を行い、バゾプレシン感受性水チャネルであるAQP2の遺伝子異常を同定した。患者は父親由来のT125M、母親由来のG175Rという2つのアミノ酸変異を有する複合へテロ接合体であった。これらAQP2変異体の機能解析では、細胞内トランスロケーションの異常は認められず、蛋白自体の機能低下が腎性尿崩症の発症原因と考えられた。3.ロバスタチンのメサンジウム細胞増殖抑制の機序を検討した。ロバスタチンは網膜芽腫蛋白のリン酸化を阻害し、cyclin-dependent-kinase(CDK)2-およびCDK3-結合性p27Kipl蛋白を増加させたが、網膜芽腫蛋白のmRNAレベルには影響を与えなかった。また、ロバスタチンが細胞周期を抑制したことから、p27Kipl蛋白の転写調節を刺激または異化を抑制することが示唆された。4.ヒトAQP8をクローニングするとともに染色体遺伝子を解析した。AQP8は水特異チャネルであるにもかかわらず、その遺伝子は5個のイントロンを有し、系統発生学上の由来が異なることが示唆された。6.線虫C.elegansのMIP蛋白を、アフリカツメガエル卵を用いた発現系にて機能解析を行い、水チャネルであることを同定した。このチャネルAQP-CE1は水な他に尿素透過性を有していたが、グリセロール透過性は認められなかった。7.腎ライブラリーの作製し核内受容体DNAの単離を試みているが、現在のところ断片しか得られていない。今後、新たに腎ライブラリーを作製する予定である。これらの結果は1999年10月に開催されたの第32回アメリカ腎臓学会で発表し、現在論文を準備中である。水チャンネル関連の研究で転写機構にも関連するいくつかの成果を得た。たとえば、常染色体優性遺伝腎性尿崩症の患者で見出されたAQP2の変異である809del7が、どのような機序で尿崩症が発症するのかを検討した。ツメガエル卵母細胞を用いた発現実験から、809del7は転写の抑制あるいは蛋白のトラフィッキンング異常をきたしていることが示唆された。
規則性メソポーラスシリカ全表面のグラフェン単分子層による完全被覆

本年度ではSBA-15とFSM-16を用い、メソポーラスシリカ表面に存在するシラノール基とアルコール類と脱水縮合反応させた。メソポーラスシリカ細孔表面をアルコール分子で被覆した後、これを炭化すれことで、厚さがグラフェンシートわずか12層分と極めて薄い炭素皮膜で細孔表面を完壁に被覆することができた。これとともにアルミニウム陽極酸化皮膜の直線状ナノ細孔の内壁も炭化水素ガスからのCVDにより炭素堆積を行った。さらに、炭素前駆体に窒素やホウ素を含むものを使用することで、窒素やホウ素がドープされた炭素が堆積したアルミニウム陽極酸化皮膜を作製した。このような炭素被覆メソポーラスシリカはシリカにはない導電性と疎水性をもつので、一種の規則性メソポーラス炭素と見ることもできる。そこで、炭素被覆メソポーラスシリカを電気二重層キャパシタの電極として利用したところ、通常の活性炭と同様の容量を示すことが明らかとなった。さらも窒素やホウ素ドープによる電気二重層容量の増加のメカニズムも調べ、これがドープした原子による疑似容量の発現であることを明らかにした。通常考えられている濡れ性の向上は容量の発現には効果はなかった。乾燥させたメソポーラスシリカ(SBA-15)に減圧下で2, 3-ジヒドロキシナフタレン(DN)を溶解させたアセトン溶液を含浸し、蒸発乾固させた。その後N2雰囲気下300°Cで1h熱処理し、SBA-15の細孔表面に存在するシラノール基とDNを脱水縮合させた。この試料をアセトンで十分に洗浄して未反応のDNを除去した後、乾燥させることでSBA-15の細孔表面をDNが均一に被覆した複合体を得た。さらにこれをN2雰囲気下800°Cで4h炭化することで、炭素被覆SBA-15(carbon/SBA-15)を調製した。試料の炭素構造、長周期規則構造はX線回折(XRD)により分析した。また、試料の構造は高分解能の電界放出型走査型電子顕微鏡(FE-SEM)を用いて直接観察した。表面積や細孔径分布はN2吸脱着測定(-196°C)、水との親和性は水蒸気吸脱着測定(25°C)により評価した。carbon/SBA-15のXRDパターンからは明瞭な炭素(002)回折ピークが観察されなかったことから、炭素層にはグラフェンシートの積層構造が殆ど無いことが示された。SBA-15は炭素被覆後にも大きな表面積と細孔容積を保持していた。窒素吸脱着の結果に密度汎関数(DFT)法を用いて求めたメソ細孔径分布は、炭素被覆後も非常にシャープであった。さらに、DFT法より求めたメソ細孔径はFE-SEMで観察された細孔サイズとほぼ一致した。また、炭素被覆後の水蒸気吸着量が非常に小さいことから、炭素被覆はほぼ完壁でありシリカ露出部分が殆ど無いことが示された。データから推測されるcarbon/SBA-15の構造の模式図から、炭素層の厚さは0.60.7nmと計算され、この値は炭素の担持量から推算される値とほぼ一致する。すなわち、本手法を用いることでメソポーラスシリカの表面をグラフェンシート12層分の炭素層で被覆できることが明らかとなった.本年度ではSBA-15とFSM-16を用い、メソポーラスシリカ表面に存在するシラノール基とアルコール類と脱水縮合反応させた。
資本移動、国際貿易と経済成長：市場開放のタイミングについて

物・資本の国際間移動に伴って世界経済がかつてない緊密な関係になる。このグローバル化傾向について、それぞれメリット・デメリットあることが経済学者に強調される。安定的持続可能な経済成長を保つため、どのような条件で国内市場を開放すべきか、またその逆になるかは重要な課題である。これらの経済現象を意識し、本研究では国際貿易・資本移動を考慮した動学的一般均衡モデルを用いて、市場開放のタイミングおよびショック(危機)の国際間の波及効果を分析した。これによって、発展の遅れる国が先進国に追いつくこと;経済発展における貿易パターンの変化;および累進税の安定化効果など新しい結果を得た。もの・資本の国際間移動のタイミングは経済成長経路にどのような影響与えるかを検討することが本研究の主な目的である。そのため、従来の動学国際貿易モデルに国際間の貸出市場を入れる必要がある。25年度は主に貿易パターンと経済成長経路に関する理論モデルの構築とそのモデルの基本分析を中心に研究を進めた。1)従来の動学的一般均衡モデルにおいては、国際間の貸し借りができないと仮定し、発展の遅れる国が永遠に先進国に追いつくことができないと既存文献で示した。国境を越えた財の移動と国際資本市場を同時に考慮したモデルを構築し、貿易パターンと経済成長の関係を調べた。既存文献と違って、発展の遅れる国が先進国に追いつくことが可能という結論が得た。2)基本モデルの理論分析から得られた結果を1本の論文にまとめ、2つの研究会で報告した。実際の世界経済における追いつき・追い越しの経済発展事実を本研究で理論的に解釈できることが評価される一方で、発展途上国の国際貸借市場への開放効果およびショックの国際間の波及効果について更なる検討が必要である。これらの研究会で得たコメントを含めて論文をさらに修正し、2014年7月に海外での学術コンファレンスで報告する予定である。3)1)で得た結果の頑丈性が確認した。国際貸借市場への開放効果は開放する前に国内金融市場の発展度合いに依存することが既存文献に示された。ただし国際金融市場をどのようにモデル化についていくつかの借り入れ制約仮定を考慮し確認する必要がある。これについてさらに検討する余地がある。今年度の研究は主に以下のテーマを中心に行った。1.貿易パターンの変化。1国経済の発展につれて、それぞれの生産部門への資源配分が変化していく。ものやサービスの国際間移動がこのような資源配分変化に影響を与えるため、国際貿易と経済成長を同時に扱う環境が必要になる。本研究では農業部門、製造業部門および貿易しないサービス部門が同時に存在する小国経済を対象に、小国以外の世界経済がすでに各国の定常均衡経路に到達したとき、当該国の発展経路が初期状態の資本蓄積に依存することを示した。資本の少ない国ほど、より多くの資源を農業部門へ配分し、経済発展につれて資源を相対的に資本が多く必要な製造業部門やサービス部門へシフトし農業部門の割合が減少することを示した。本研究での分析結果が実際の経済データから得た計量分析結果をサポートし、既存計量分析結果の理論的な解釈の一つになる。2.財政政策の効果。標準的な実物景気循環モデルにおいては、非線形所得税(例えば、累進税)がマクロ経済を安定化させる効果があるとよく言われている。一方で、長期的な経済成長を伴う閉鎖経済においては、累進税の安定化効果がなくなる可能性が最近の理論研究で指摘され、開放経済においてこのような結果が成立するかどうかは再検討する必要がある。本研究ではものやサービスの国際移動と同時に、国際金融市場へもアクセスできる成長経済の下で、財政政策のマクロ効果を再考した。国内所得のみ、国内と海外全ての所得への課税または異質性のある家計を含む経済などいくつかの異なる設定の下で、非線形所得税がマクロ経済を安定化させる可能性があることを示した。これらの結果は既存研究結果と補完的な関係があり、現実に近い国際貿易と資本の国際間移動が同時に可能な成長経済における財政政策の効果の解明に貢献できる。平成27年度は主に以下の内容を中心に研究を進めてきた。1)開放経済における均衡の安定性問題の再検討。小国開放経済においては金融市場の開放によって、貸出は世界利子率に従わないといけない。よって、閉鎖経済と違って利子率の調整機能がなくなり、内生変数またはその成長率に条件をつけることによって均衡の安定性条件が変わることが確認した。2)財政政策の効果分析:閉鎖経済と開放経済、そして外生成長モデルと内生成長モデルにおいて政策効果が異なることがわかった。3)国際貿易パターンの変化に伴う産業構造変化と経済成長:既存文献の整理を行い、既存結果のサービーを中心に行った。前年度の小国開放経済モデルで得た結果を拡張し、更なる新しい研究方向を確認した。4)財市場の開放タイミングおよびその効果:研究論文の形にし、研究結果を学術誌で公開する。1)と2)で得た結果を研究論文にまとめて、2016年6月に台北でのコンファレンスにて報告し、学術雑誌に投稿する。3)の研究内容を基づいて外部資金の申請を行った。4)で得た基本的な結果は平成28年度にまず学内誌にてを公開し、コメントを得て修正や拡張を行った後英文誌に提出する予定である。

安定的持続可能な経済成長を保つため、どのような条件で国内市場を開放すべきか、またその逆になるかは重要な課題である。これらの経済現象を意識し、本研究では国際貿易・資本移動を考慮した動学的一般均衡モデルを用いて、市場開放のタイミングおよびショック(危機)の国際間の波及効果を分析した。これによって、発展の遅れる国が先進国に追いつくこと;経済発展における貿易パターンの変化;および累進税の安定化効果など新しい結果を得た。1.貿易パターンの変化について研究結果をまとめた論文が海外の学術誌で発表した。2.財政政策の効果について研究結果をまとめた論文が海外の学会へ投稿した。3.国際貿易市場の開放と資本移動のタイミングについて研究論文は投稿できるように整理している。国際経済学マクロ経済学1.財政政策の効果について論文を9月の海外学会で発表し、コメントに基づいて修正した後、海外の学術誌へ投稿する。2.国際貿易市場の開放と資本移動のタイミングについて研究結果をできれば早い段階で学術誌へ投稿する。3.日本で国際コンファレンスを開催し、今までの研究を更なる広い方向へ発展し、海外の研究者との共同研究の可能性を含めて積極的に推進する。国際貿易と資本移動を同時に考慮した理論モデルを構築し、理論分析を行った。今年度に海外の共同研究者を招聘するため1)国際資本市場での借り入れ制約条件についてさらに精緻化する必要がある。2)国際貿易市場のみの開放、と国際貿易市場と国際金融市場の同時開放の2つのパターンを考慮したが、両市場の開放のタイミングがずれあった場合、経済発展パターンに新しい影響をもたらすかどうかを確認する。3)経済の安定性およびショックの波及効果について検討する。1.当該分野において世界でもトップレベルの海外の研究者を神戸大学へ招いて、国際コンファレンスを開く予定である。2.未発表の今までの研究成果を報告し、海外の研究者のコメントを得たうえ、更なる研究交流または共同研究へ推進する予定である。国際学術コンファレンスに出席するため学会の登録費に使う予定
昆虫におけるオレキシン受容体の機能解析

オレキシン神経ペプチドは、哺乳類において摂食亢進と覚醒作用が報告されているが、無脊椎動物からは見つかっていない。オレキシン遺伝子は、昆虫のゲノム配列には見つかっていないが、その受容体遺伝子のホモログは数種昆虫のゲノム配列に存在する。本研究は、カイコとコクヌストモドの脳からオレキシン受容体遺伝子(OXR)のホモログを単離し、遺伝子が発現する時期や器官の詳細を調べることにより、摂食行動との関連を考察した。昆虫の摂食行動を調節する神経ペプチドについては、まだよく解明されていないが、摂食行動を調節するしくみの解明は、農業害虫の制御剤開発に重要な知見となる。哺乳類の摂食行動を元進する神経ペプチドのひとつであるオレキシンは、無脊椎動物では存在が確認されていないが、カイコやコクヌストモドキのゲノム情報を調べると、ヒトやマウスのオレキシン受容体遺伝子と非常によく似た遺伝子があった。そこで、オレキシン受容体の昆虫における機能を明らかにするため、遺伝子を単離し機能を解明することを目的とした。まずカイコのオレキシン受容体に似たタンパク質をコードする遺伝子(BmOXR遺伝子)が、どの器官で発現しているかを調べたところ、脳や摂食一次中枢である食道下神経節で強く発現していることが分かった。カイコは幼虫期に摂食し、成虫期は何も食べないが、BmOXR遺伝子は幼虫、踊,成虫のいずれの時期の脳でも発現していた。幼虫期では、飢餓状態にすると遺伝子発現量が上がるため、体内の栄養状態の変化に応じて発現量が調節されているものと考えられた。次に、ゲノム情報から得られたBmOXR遺伝子配列は一部分であったため、幼虫脳から全長遺伝子を単離したところ、1つのゲノム配列から、両端の構造が少しずつ異なる数種類の遺伝子を転写することが分かった。このうち主に発現していると考えられる3種類の遺伝子について、タンパク質を発現するベクターに挿入し、培養細胞に導入して機能解析を進めている。また、遺伝子から翻訳されるタンパク質の配列を予測し、すべての転写物に共通するアミノ酸配列の中から13アミノ酸配列を選び、合成ペプチドを作成して抗体を作成中である。この抗体は、脳や食道下神経節におけるBmOXR遺伝子の脳における発現細胞の同定などに利用する計画である。カイコBmOXRは、哺乳類の摂食亢進ペプチドであるオレキシンの受容体とアミノ酸残基が45.2%一致しているが、孵化後は眠中や蛹期および成虫期でも、脳・神経節と中腸で常に遺伝子発現しており、摂食行動との関連は今のところ不明である。BmOXRは第20染色体に位置する1遺伝子から6種類のスプライシングバリアント(345531アミノ酸残基)が転写しており、このうち2種類(BmOXRa、BmOXRb)は7回膜貫通領域を持つGPCRの特徴を備えていた。その他のバリアントも脳と中腸で発現しているが、発現量は極めて低いためか全長cDNAのクローニングが困難で、BmOXRaとBmOXRbが主に発現するものと考えられた。GFPとの融合蛋白質としてHEK293細胞で発現させたBmOXRbは、細胞膜に局在していた。HEK293細胞で発現したBmOXRaとBmOXRbはヒトオレキシン(1100nM)に応答しないことが分かった。現在この発現系を用いて、カイコの既知の神経ペプチドについてリガンド検定を行っている。BmOXRのN末端側細胞外ドメイン(バリアント共通部分)に対する抗ペプチド抗体を用いたウエスタンブロッティングにより、中腸にBmOXRaのサイズに相当するバンドが検出されたが、脳・神経節では完全長に相当するバンドは検出できなかった。発現量はすべてのバリアント共に非常に低く、in situ法により発現細胞を特定することはできなかった。また、コクヌストモドキの頭部cDNAから類似配列を持つGPCR遺伝子(Tc37)をクローニングし、RACE法によりスプライシングバリアントは無いこと、in situ法により中腸の一部で発現することが分かった。Tc37についても、HEK293細胞を用いてリガンド検定を行っている。