hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
血液脳関門における排出トランスポーターの基質認識特性を考慮したドラッグデザイン

1.血液脳関門・血液脳脊髄液関門に発現される薬物トランスポーターの検索を行った。その結果、血液脳関門で排出ポンプであるMrplがestradiol 17βglucuronideの汲み出しに関与していることが示唆された。また、Ota3、Oatp3が血液脳関門に発現していること、ならびに脳毛細血管内皮細胞の脳側の細胞膜に局在していることを見いだした。血液脳脊髄液関門においては、Oat3が水溶性有機アニオンの、Oatp3が脂溶性の高い有機アニオンの脳脊髄液中から脈絡叢内への取り込み過程に関与していることを見いだした。これらの有機アニオントランスポーターが、中枢からの医薬品を含む生体外異物を血液中へと排泄し、その脳内濃度を血液中濃度に比較して低く保ち、薬効発現・副作用の発現を抑制しているものと推測される。そのほか、β-lactam系抗生物質の取り込みに別のトランスポーターが関与することも示唆された。更に、脳特異的には発現しているOatp14を見いだした。本トランスポーターは、他のアイソフォーム床となり、有機アニオンの他、甲状腺ホルモン(特にthyroxine(T4))を非常に効率よく輸送することが発現系の解析結果から明らかとなった。甲状腺ホルモンの脳内濃度を制御しているものと推測している。2.ラットOat3の基質に対して、エネルギー極小配座集団を得、分子動力学による分子の立体配座解析プログラム(CAMDAS)を用いて、重要なエネルギー極小配座集団を自動抽出した。更に薬物分子を官能基特性球により特徴づけを行い、薬物分子間で同一特性球がもっとも重なる重なりを吐き出した。その結果、単一の特性球の重なりを得ることができており、薬物トランスポーターは、非常に幅広い基質認識特性を示すものの、少なくともOat3についてはその基質認識特性は単一のモデルで記述することが可能であることが示された。血液脳関門に発現される排出ポンプについて、estradiol 17βglucuronideをモデル基質として用いて寄与率の評価を行った。静脈内投与後estradiol 17βglucuronideの脳内濃度がMdr1ノックアウトマウスでは有意に増加した。脳内投与後の消失もMrp1ノックアウトマウスでは減少した。これらの結果から、Mrp1、P-gpの両排出ポンプが有機アニオンの血液脳関門を介した排出に関与していることが示唆された。Mrp2を遺伝的に欠損しているラットと正常ラットでは、脳内薬物動態に正常ラットとの差が見られなかった。血液脳関門では、P-gp, Mrp1が異物排出に働いているものと考えられる。細胞内への取り込みに働くOat3、Oatp3といった有機アニオントランスポーターが、血液脳関門に発現していることを見出した。免疫染色の結果によると、両トランスポーターともに、脳毛細血管内皮細胞の脳側細胞膜に局在している。輸送の方向を考えるに、おそらく脳側からの薬物の排出に関与しているものと考えられる。脳脊髄液からのbenzylpenicillinの排出に、Oat3が深く関わっていることを明らかにした。ペニシリン系抗生物質だけではなく、セファロスポリン系抗生構成物質についても脳脊髄液からの消失が早い抗生物質(cefaclor)については、Oat3の基質となることを見出した。cefalexinはcefaclorは非常に構造が似ているが、脳脊髄液中からの消失は遅く、in vivoでの阻害実験からOat3の基質とならないことが示唆されている。この結果に基づくと、脳脊髄液中・脳内薬物濃度を高めるためには、Oat3に認識されないような構造が必要である。

既にOat3の基質薬物の3次元構造活性相関をとり、基質結合部位モデルを作成する作業に入っている。また、ヒトについても基質結合部位モデルを作成するために、ヒトOAT3の基質選択性を明らかにすることが必要である。ヒトOAT3の発現系を、HEK293細胞を用いて作成した。作成した発現系で、benzylpenicillinの輸送活性を確認した。本モデルに基づいて、合理的な薬物デザインが可能になるものと考えている。過去の報告では血液脳脊髄液関門の刷子縁膜側のトランスポーターはOatp1であるとされていたが、Oatp3が発現していることを見いだした。免疫染色により、局在が刷子縁膜であることを確認した。安定発現系を作製し、基質化合物のKm値、阻害剤のKi値を決定したところ、多くのパラメーターはOatp1と一致しており、Oatp1と基質選択性が類似していることが明らかになった。estradiol 17?glucuronideやtaurocholateの脈絡叢の取り込み過程にはOatp3が関与していることが示唆された。また、過去、estrone sulfateの脈絡叢への取り込みにトランスポーターが関与していることが報告されているが、これもOatp3により説明されるものと考えている。脳特異的に発現しているOatp14が、血液脳関門・血液脳脊髄液関門に発現していることを見いだした。他のOatpと同様、estradiol 17?glucuronideを基質とするが、甲状腺ホルモンであるthyroxine(T4)の輸送活性が非常に大きいことを見いだした。管腔側に局在し、血中の甲状腺ホルモン濃度により発現量が制御されることから、甲状腺ホルモンの脳内濃度を制御しているものと推測される。薬物の脳送達を可能にする標的分子の一つとしても利用可能である。昨年度、cefalexinはcefaclorの化学構造は1官能基が異なるだけであるが、脳脊髄液内からの排出速度が異なることを報告した。cefaclorの脳脊髄液内からの排出はbenzylpenicillin感受性であり、cefalexinの排出はglycylsarcosine感受性であり、異なるトランスポーターが排出に関与していることが明らかにされた。更に、単離脈絡叢を用いて、更にその取り込み過程について阻害実験を行ったところ、cefaclorについてはOat3に対する阻害剤では阻害されず、Oat3以外のトランスポーターが排出に関与していることを見いだした。ペプチドトランスポーターがcefalexinの排出に関与していることが示唆された。本研究により、血液脳関門・血液瀬能脊髄液関門において重要な働きをしている薬物トランスポーターを明らかにすることができた。ラットOat3の基質に対して、エネルギー極小配座集団を得、分子動力学による分子の立体配座解析プログラム(CAMDAS)を用いて、重要なエネルギー極小配座集団を自動抽出した。更に薬物分子を官能基特性球により特徴づけを行い、薬物分子間で同一特性球がもっとも重なる重なりを吐き出した。その結果、単一の特性球の重なりを得ることができており、薬物トランスポーターの基質についてもin silico予測が可能になるものと期待される。
昆虫における複数の刺激情報統合に基づく行動選択の神経機構の解明

逃避行動は動物の生存に不可欠な行動であり、脊椎・無脊椎動物を含む動物で普遍的かつ生得的に備わっている。逃避行動において多くの動物が複数の戦略を用いる一方で、危機刺激に基づいて適切な戦略を選択する生得的な神経基盤は不明である。本研究ではコオロギの気流誘導性逃避行動である跳躍と歩行に注目し、この神経基盤の解明を目指す。詳細な行動解析と、電気生理学的手法を用いた行動時の神経活動計測を行うことで、歩行または跳躍が刺激パラメータに基づいて決定される神経メカニズムを明らかにする。
サイズが大きく異なる固体粒子群を高濃度に含む流れのシームレス解法

本研究は,流動層に代表される高濃度固気二相流を研究対象とし,従来手法では取り扱いが困難な,少なくとも十倍以上の大きなサイズ比を持つ固体粒子群が混在する流れを高精度に予測・再現できる数値シミュレーション手法の開発を行った.また,提案手法の有効性の検証を目的として,ベンチスケール流動層を用いて実験を実施した.気泡流動化状態における単一粗大粒子の運動を比較したところ,複数の物理因子が影響する大変複雑な現象であるにも関わらず,本提案モデルにより定量的な予測が可能であることを確認した.また,層内に自発的に形成される気泡群の振る舞いが,粗大粒子の運動に対して大きく影響を与えることを示した.実施計画に基づき本年度は,主に次の項目を実施した.1.粗大固体物体を含む高濃度固気二相流れを簡便に表現できる“Fictitious particle method"と名付けた計算手法を新規に提案した.実際に気泡流動層中での単一の粗大球運動について,小粒子:粗大球のサイズ比で1:17.2,粗大球密度/小粒子のかさ密度比が0.751.61の範囲で,提案手法による計算と実験の比較を行い,定性的な傾向のみならず,粗大球の浮沈挙動を定量的に予測できることを示した.また,流動中の粗大球の運動について詳細な調査を行い,粗大球近傍において形成される気泡が,浮沈運動に対して大きな影響を与えていること示した.これらの結果を学会等で発表すると共に,学術誌に掲載した.2.粒子間隙の微視的な流れまで解像する直接数値計算法に基づく計算コードも開発し,これを用いて壁面近傍における高濃度粒子を含む流れの微視的な計算を実施した.特に固体壁面の存在が粒子群や流体の流動構造に与える影響を詳細に調査した.粒子濃度が高い場合,壁面近傍で粒子群が密な構造を取れないため,相対的に空隙率が高くなり壁面近傍で吹き抜けが起こることを示した.これは高濃度固気二相流の数値解析に広く用いられているメゾスコピックモデルでは直接捉えられない微視的な流れの構造であり,今後これらの詳細なデータを用いて,メゾスコピックモデルの予測精度向上について検討を行う.3.計算結果の実験による検証の一つとして,流動層中に固定された物体の受ける力の精密測定を行った.計算-実験間の条件が近い,予備実験的な測定を行った.発生する非定常力と粒子運動の関係は,両者で近いものとなっている.今後は条件を完全に一致させた実験を実施し,計算結果の検証を行う予定である.研究計画に基づき,本年度は主に次の項目を実施した.【1】昨年度,粗大物体を含む高濃度固気二相流れの数値計算を可能とする,“Fictitious particle method (FPM)"を提案したが,その適用は粗大真球物体に限定されていた.そこで本年度は,粗大非球形物体への拡張を目指し,非球形DEM計算によく用いられているマルチスフィアモデルと,FPMをカップリングした新たなモデルを開発した.複数の要素粒子を組み合わせて一つの粗大非球形物体を表現することにより,本モデルは複雑な形状を自由に表現することが可能であるが,ここでは簡単のため二つの真球粗大粒子を表面で結合させたダンベル粗大粒子(アスペクト比1:2)を用い,気泡流動層内での浮沈挙動に関する実験と数値計算を行った.この結果,層内におけるダンベル粗大粒子の挙動について,提案モデルにより定性的な傾向は十分に予測可能であることを確認した.現在この内容を投稿すべく,論文原稿を準備中である.【2】提案モデルの定量的な評価,および流動層中に自発的に発生する気泡などのメゾスケール構造が,粗大物体運動に与える影響について詳細な検討を行うため,流動層中に固定された水平円柱に単一の気泡が接近・通過する際に発生する作用力や,作用力と気泡運動との関係について,二次元流動層を用いた実験と,提案モデルによる数値計算を実施した.気泡通過により円柱作用力は大きく変化し,実験と数値計算で,大まかな傾向は概ね一致するものの,定量的な一致には至っておらず,次年度も実験・数値計算共に,引き続き詳細な検討を行う.【最後に】本研究課題で提案したFictitious particle method開発の業績に対して,2013年度の混相流学会奨励賞および2014年度の化学工学会粒子・流体プロセス部会フロンティア賞を受賞した.1.研究期間全体を通じて,粗大固体物体を含む高濃度固気二相流れを簡便に表現できる“Fictitious particle method"と名付けた計算手法を新規に提案し実際に開発を行った.気泡流動層中での単一の粗大球運動について,小粒子:粗大球のサイズ比で1:17.2,粗大物体密度/小粒子のかさ密度の比が0.751.61の範囲で,提案手法による計算と実験の結果の比較を行い,定性的な傾向のみならず,粗大物体の浮沈挙動を定量的に予測できることを示した.また,流動中の粗大物体の運動について詳細な調査を行い,粗大物体近傍において形成される気泡が,粗大物体の浮沈運動に対して大きな影響を与えていること示した.これらの結果を学会等で発表すると共に学術雑誌に掲載し,この業績に対して二つの学術賞を受賞した.特に本年度については,気泡流動層中を自由運動する単一粗大球に発生する非定常力に着目し,実験ー計算間で直接比較を行った.この結果,提案手法により非定常作用力についても定量的に予測可能であることを示した.現在その結果の一部を論文として学術雑誌に投稿中である.

2.前年度までは,気泡流動層中における単一の球形・非球形粗大物体の運動を対象として検討を進めてきた.本年度は,実際の石炭・バイオマスガス化炉を想定し,固体粒子に大きなサイズ比がある二成分系気泡流動層中における粒子の混合・偏析挙動について,提案計算手法を用いた大規模数値計算を実施した.その結果,層中の粗大粒子の混合挙動について興味深い結果を得た.現在この結果をまとめた論文を投稿準備中である.本研究は,流動層に代表される高濃度固気二相流を研究対象とし,従来手法では取り扱いが困難な,少なくとも十倍以上の大きなサイズ比を持つ固体粒子群が混在する流れを高精度に予測・再現できる数値シミュレーション手法の開発を行った.また,提案手法の有効性の検証を目的として,ベンチスケール流動層を用いて実験を実施した.気泡流動化状態における単一粗大粒子の運動を比較したところ,複数の物理因子が影響する大変複雑な現象であるにも関わらず,本提案モデルにより定量的な予測が可能であることを確認した.また,層内に自発的に形成される気泡群の振る舞いが,粗大粒子の運動に対して大きく影響を与えることを示した.昨年度提案しAIChE J.に掲載した仮想粒子モデルをベースとし,その拡張として本年度非球形モデルを開発した.概ね順調に進展していると言える.流体工学概ね計画通り順調に進んでいるが,次年度は,主に以下の項目について検討する.【1】円柱に働く非定常作用力について,実験ー計算間での定量的な一致を目指し,引き続き実験技術,計算モデル改良の両面から注意深く検討を行う.【2】本計算モデルでは,膨大な数の粒子を取り扱う必要があり,実用的な計算を行うには,並列計算の利用が必須となる.提案モデルにより基づき開発した計算コードを,超並列計算機の利用を前提としたMPI-OpenMPによるハイブリッド並列化し,数千万数億個粒子レベルの大規模な計算を可能とする.【3】本研究課題で取り扱っている現象は,多くのパラメータが関係する非常に複雑な現象であるため,その統一的な理解を促進するため,無次元パラメータの導出を行い,実験ー計算の結果を基にして,現象の特徴づけを試みる.本年度,本研究の主題である計算手法の新規提案を行い,その内容および検証結果を学術雑誌に掲載するなど,研究は計画通りおおむね順調に進展している.格安チケットを使うことにより,旅費を節約でき,その分が繰り越しとなった.概ね計画通りに順調に進んでいるので,交付申請書に記載の通り,平成26年度は,(i)計算手法の拡張:粗大物体の非球形形状の表現, (ii)実験-計算間の直接比較:流動層中に固定された粗大円柱に働く非定常力の直接比較などに取り組みたい.非常に複雑な現象であり,多くの支配パラメータが存在するので,個々のパラメータが現象に与える影響についても,詳細な調査を実施する.次年度の旅費の一部として使用する予定.当初計上していた旅費が格安チケットを使うことで節約でき,その分が繰り越しとなった.繰り越し分については,次年度の旅費の一部として使用する予定.
被災地情報収集センサネットワークノードの開発

震災などの災害後に,被災地の情報を収集する無線センサネットワーク(多数の小型無線センサ端末で構成されるネットワーク)において,進入が困難な現場へのセンサ端末の投射配置を目的として,エアクッションを用いた緩衝機構を持つセンサ端末を開発した.端末の重量,衝撃加速度,内部空気圧等に基づく設計手法を提案し,試作および耐衝撃性能を評価した.また,センサ端末をロボットにより配置する投射配置機構の検討を行った.震災などの災害後に,被災地の情報を収集する無線センサネットワーク(多数の小型無線センサ端末で構成されるネットワーク)において,進入が困難な現場へのセンサ端末の投射配置を目的として,エアクッションを用いた緩衝機構を持つセンサ端末を開発した.端末の重量,衝撃加速度,内部空気圧等に基づく設計手法を提案し,試作および耐衝撃性能を評価した.また,センサ端末をロボットにより配置する投射配置機構の検討を行った.本課題は,震災などの災害発生時に被災地情報を収集するために,複数の移動体(ロボットなど)により,被災後に自律的かつ適応的にセンサノード(以下ノード)を配置して,センシングとネットワークの機能を保持しつつセンサネットワークを展開するシステムを考え,ノードおよびノード配置手法の開発を行う.このような被災状況に適応的なセンサネットワークにより,被災地情報収集,情報収集時の人的資源の節約および二次災害等による人的被害の軽減,被災者・救助者への情報提供などに利用可能な情報支援システムの構築を目指す.被災地では,精密な位置決めを要するノード設置や,ロボットや人が立ち入れない場所へのノード配置は困難であるため,本課題では,センシングとネットワーク形成に影響しない誤差範囲内(12m程度)で,ノードを投擲して配置する方法と,卵を産み落とすようにノードを落下させて配置する方法を提案している.これらの配置方法では,配置時の衝撃やノード姿勢などの状態が予測できないため,本年度は,研究計画に従い,耐衝撃性を有し配置姿勢によらず周囲の情報収集が可能な新規なノードの設計・試作を行った.ノードには,情報収集の主となるセンサをカメラとし,配置姿勢によらず死角のない全周映像を取得するため画角190°の超広角小型カメラ2台を搭載した.情報処理能力の高い無線LAN搭載の小型CPUボードをメインコントローラとし,カメラ,GPS,電子コンパス,バッテリを搭載して直径170mmのアクリル球に納めた.また,ノード本体を保護する耐衝撃構造としてバルーン状素材を検討し,2つの塩化ビニール半球でノードを挟み接合して直径約270mmの球形ノードを構成した.無線アドホックネットワークを構築して通信実験を行い,機能を確認した.試作したノードの耐衝撃特性の検証や,被災地へのノード散布手法の詳細検討については,次年度の課題とした.本課題は,震災などの災害発生時に,被災地情報を収集するために,複数の移動体(ロボットなど)を用いて被災後に自律的かつ適応的にセンサノード(以下ノード)を配置して,センシングとネットワークの機能を維持しつつセンサネットワークを展開するシステムを提案し,そのためのノードおよびノード配置手法の開発を行った.被災状況に適応的にセンサネットワークを展開することにより,被災地情報収集,情報収集時の人的資源の節約および二次災害等による人的被害の軽減などに有用な情報支援システムの構築を目指している.被災地では,情報収集のために精密な位置決めを要するノード設置や,ロボットや人が進入できない隔絶空間へのノード配置は困難なため,ロボットからノードを転がす直接配置と隔絶空間への投郷配置を提案した.これら配置方法では,配置時の落下衝撃や配置後のノード姿勢が予測できないため,前年度に塩化ビニル素材を用いたバルーン状の緩衝機構と,配置状態によらず全方位画像情報を取得可能なノードを試作した.これに基づき,今年度は,緩衝機構の設計・評価手法の検討と投擲配置機構の試作を行った.塩化ビニル等の柔軟素材を用いた緩衝機構については設計論が確立されていないため,エアクッション構造を持つ緩衝機構について,ノード重量,内部に加わる加速度,内部空気圧等をパラメータとした設計モデルを構築した.モデルに基づき試作した緩衝機構を用いて落下試験を行い,ノード落下時の最大加速度や高速度カメラにより落下状態を測定し,耐衝撃性能を定量的に評価した.また,緩衝機構がノードの全周囲を覆うため,ノードの通信性能への影響について検証し,ノード間通信時の電界強度,スループット,パケットジッタの計測から通信性能に機構が影響しないことを確認した.ノードの投郷配置には,空気圧によりノードを10[m]以内の距離に投擲可能なカタパルト型式の機構を検討し,試作した.
ラッピング加工による超精密仕上げ加工法の検討

研究目的塑性加工における金型や材料表面の凝着粒子についてのフラクタル解析を行うため、これに使用する金型表面の仕上げは定盤によるラッピング加工で行ってきたが、ナノスケールでの検討を行うためには、金型(工具)面の仕上げ精度をさらに上げる必要がでてきた。そこで本研究では、ラッピング加工を用いて、工具面の仕上げ精度をナノスケールまで向上させるために、加工法を検討し、確立することを目標とした。研究方法・研磨材の種類、粒度、加工圧力および研磨方法を分析するため、系統的に加工実験を行った。・試験片直径15mm、高さ7mm、材質SKD11。・研磨剤酸化アルミナ#1200,#4000,1μm,0.3μm,0.05μm。・研磨定盤ブラウンシャープ型定盤(300×300)、自作研磨定盤(直径75mm、高さ22mm)・工具面の観察・計測には、電子顕微鏡(SEM)、表面あらさ計(本研究経費で購入)および原子間力顕微鏡(AFM)を用い、測定したデータの解析に、パソコン(本研究経費で購入)を用いた。実験結果・研磨に定盤(300×300)、酸化アルミナ(#1200,#4000)を使用し、R_z=0.2μm程度まで研磨した後、自作研磨定盤を使用し、酸化アルミナ(1μm,0.3μm,0.05μm)を順次使用し、研磨を行った。・試験片の表面あらさを部分的には、R_zを10nm程度、平均20nm程度の試験片を作ることができるようになった。研究成果および今後の課題・酸化アルミナ0.05μmを使用して、試験片の表面あらさが、R_zが、20nm以下とすることができた。・工具の研磨は、手作業のため、加工に時間がかかり、習熟が必要であることがわかった。
魚類ステロイドホルモンの酵素免疫測定法の開発と応用

96穴マイクロタイタ-プレートと固層化第2抗体を用いた酵素免疫測定法(enzyme linked immunosorbent assay, ELISA)を,魚類の卵成熟誘起ステロイドの一種である17α,20β,21-trihy-droxy-4-pregnen-3-one(20β-S)について試作した.抗原の標識にはhorse radish peroxidaseを用い,ステロイドのハプテン化,及び酵素との結合にはコハク酸カルボジイミド法を用いた.試作した測定系を検討した結果,本測定系は従来用いられてきた放射免疫測定法(RIA)とほぼ同程度の感度および精度を持つことが明らかとなった.本法は安全性や迅速性などの面でも利点をもつため,充分,RIAに置き換わりうると考えられる.20β-Sと同様に魚類の卵成熟誘起ステロイドである17α,20β-dihydroxy-4-pregnen-3-one,)魚類の副腎皮質ホルモンであるコルチゾル,魚類の雄性ホルモンである11-ketotestosteroneについてもほぼ測定系が完成し,現在,有効性の検定を行っている.今後,魚類生殖系解析に関連したさまざまな研究に応用していく予定である.ある種の魚類では卵成熟時に生殖腺の5β-reductase活性が上昇することがわかっているが,その結果産生される5β-還元体のステロイドは,その生理活性に不明の点が多い.5β-還元体の一種である5β-pregnane-3-17-dioneについてもELISA測定系を試作し,一応,測定可能となった.しかしながら,ステロイドの構造上の問題から抗体の特異性が低く,17α-hydoroxyprogesteroneと50%近く交差することがわかった.17α-hydoroxyprogesteroneは魚類血中にかなりの濃度で存在するため測定には前もって高速液クロなどで5β-pregnane-3-17-dioneを分離する必要があり,より特異性の高い抗体ができないか目下検討中である.96穴マイクロタイタ-プレートと固層化第2抗体を用いた酵素免疫測定法(enzyme linked immunosorbent assay, ELISA)を,魚類の卵成熟誘起ステロイドの一種である17α,20β,21-trihy-droxy-4-pregnen-3-one(20β-S)について試作した.抗原の標識にはhorse radish peroxidaseを用い,ステロイドのハプテン化,及び酵素との結合にはコハク酸カルボジイミド法を用いた.試作した測定系を検討した結果,本測定系は従来用いられてきた放射免疫測定法(RIA)とほぼ同程度の感度および精度を持つことが明らかとなった.本法は安全性や迅速性などの面でも利点をもつため,充分,RIAに置き換わりうると考えられる.20β-Sと同様に魚類の卵成熟誘起ステロイドである17α,20β-dihydroxy-4-pregnen-3-one,)魚類の副腎皮質ホルモンであるコルチゾル,魚類の雄性ホルモンである11-ketotestosteroneについてもほぼ測定系が完成し,現在,有効性の検定を行っている.今後,魚類生殖系解析に関連したさまざまな研究に応用していく予定である.ある種の魚類では卵成熟時に生殖腺の5β-reductase活性が上昇することがわかっているが,その結果産生される5β-還元体のステロイドは,その生理活性に不明の点が多い.5β-還元体の一種である5β-pregnane-3-17-dioneについてもELISA測定系を試作し,一応,測定可能となった.しかしながら,ステロイドの構造上の問題から抗体の特異性が低く,17α-hydoroxyprogesteroneと50%近く交差することがわかった.17α-hydoroxyprogesteroneは魚類血中にかなりの濃度で存在するため測定には前もって高速液クロなどで5β-pregnane-3-17-dioneを分離する必要があり,より特異性の高い抗体ができないか目下検討中である.
疎水ナノ空間包接場を用いる超分子分離システムの開発

本研究では、様々な鎖長のフェニルボロン酸型アゾプローブ(B-Azo-Cn (n = 6, 8, 10 and 12))を設計し、ソフト鋳型を用いてプローブ分子をγ-CyDに埋設したゲルによる単糖類の選択的分離法の開発を行った。疎水的なアゾプローブB-Azo-C10は安定にγ-CyD空洞に包接され、優れたガラクトース選択性を示すことを見いだした。一方、グルコースで鋳型したγ-CyDゲルでは、グルコース選択的な吸着が得られた。糖の繰り返し吸着実験による結合サイトの再配向により、標的とする糖への選択性が向上するCyDゲルの新しい自己学習機能の発現に成功した。これまで当研究室では、糖を認識する化学センサーを多く開発・評価してきたが、その超分子相互作用を用いた分離については研究していない。糖を分離できるゲルは報告はあるものの、選択性、柔軟性に優れた超分子系の実例は少ない。そこで本年度の研究では、シクロデキストリンゲル(γ-CyDGel)中にB-Azo-C8を包接させ、これを糖水溶液に含漬させることで、ゲル中から選択的に糖分子を分離させることを目的とした。既報告に従いアゾカップリングを行い、ボロン酸部位を保護した後に1-ブロモオクタンと反応させアルキル鎖を導入しB-Azo-C8を合成した。調査を導入することにより、水に不溶となり、安定にγ-CyDGel内に導入することができる。γ-CyDGelは、テンプレートとしてのグルコースとB-Azo-C8、γ-CyDを0.20MのKOH水溶液中に溶解し、架橋剤としてエチレングリコールジグリシジルエーテルを加え70°Cで20h放置しゲル化した。希塩酸でグルコースを洗浄し、さらに超純水で洗い凍結乾燥した。対照としてテンプレートなしのゲルを作成し比較した。糖の吸着挙動を評価するために、ゲルを加える前後での糖濃度を比較し、その変化量から吸着量を求めた。糖濃度はフェノール硫酸法を用いて定量した。平衡濃度(ゲルを取り除いた後の糖溶液の濃度)とゲルの吸着量との関係をプロットしたところ、対照ゲルではガラクトースのみが吸着し、他はほとんど吸着しなかった。一方、グルコースをテンプレートしたゲルでの吸着量は、グルコース>ガラクトース>フルクトースの順で増加した。このことからゲル形成時、プローブがグルコースを結合する型のままCyDに包接・固定されており、目的とする分子鋳型効果が働き、グルコースを選択的に吸着したと考えられる。またフルクトースの吸着量が減少しているのは、吸着量が非常に小さいことが原因と思われる。以上の結果より、CyDGelは新しい疎水ナノ空間包接場として機能し、疎水性糖認識プローブを用いた超分子分離システムの設計が有望であることを明らかにした。フェニルボロン酸は糖のシスジオールと特異的に結合し、エステルを形成することが知られている。このことを利用し、我々はフェニルボロン酸をもつプローブをシクロデキストリン(CyD)に包接させた超分子複合体糖認識化学センサーを多く開発・評価してきた。しかし、その現象を利用した糖の分離については殆ど研究されていない。そこで本研究では、昨年度に引き続きγCyDGel中にボロン酸型アゾプローブであるB-Azo-C_nを包接させ、B-Azo-C_nと糖類との結合体としてゲルの中に吸着させることで溶液中から糖類を選択的に分離する超分子ゲルの開発を行った。特にテンプレート効果を用いてゲルを合成し、糖分離における選択性を向上させることを目的とした。また、アゾプローブのアルキル鎖長の効果についても調べた。グルコースをテンプレートとして用いたB-Azo-C8ゲルとテンプレートなしのB-Azo-C8ゲルに対し吸着等温線による評価を行った。その結果、テンプレートなしのゲルに比べガラクトースの吸着量は減少し、フルクトースの吸着量は殆ど変わらなかったが、グルコースに対して吸着量は増加した。これはゲル化する際のグルコースとの前配向により、ボロン酸と2:1型でグルコースに結合しやすい配置になり、一方、結合位置が違うガラクトースの吸着量は減少し、1:1型で結合するフルクトースはボロン酸との静電気的な反発、立体障害のため結合しにくくなったと考えられる。アルキル鎖が短いC6ではCyDから抜けたプローブのアゾ基の吸収により吸着量が負の値になった。アルキル鎖を伸ばしたC10,C12でのアルキル鎖を用いた測定では、鎖長が長いものほどグルコースの吸着量が増加していた。これはアルキル鎖長が増加するに従ってCyDとの疎水性相互作用が強まり配置を固定しやすくなったと考えられる。

C8のテンプレートなしのゲルはガラクトース選択性を示すのに対し、C10,C12のテンプレートなしのゲルではガラクトースに結合しなかった。この特異的な現象について、現在ガラクトーステンプレートゲルを用いて検証を進めている。本年度は最終年度として、特に成果の得られたシクロデキストリンゲルの機能について、1)生体分子、イオンの動的分子認識発現、2)ゲルの合成法による性能比較、3)複数の分子認識リガンドによる共同効果、及び4)競合実験による吸脱着機構の解明の各項目を中心に研究を進めた。1)に関してはモデルとしてシクロデキストリン単分子に包接させたジピコリルアミン錯体型アゾプローブの開発を行い、亜鉛イオンやアデノシン三リン酸(ATP)をはじめとするリン酸類イオンといった生体関連イオンに対する新しい応答系を開発できた。特に、一般では区別することの難しいATPとADPに関して、波長シフトの方向が異なるという興味深い現象を確認した。2)に関して、シクロデキストリンゲルの作成方法を見直し、乳化分散法によって一定の形状を持つ均質なシクロデキストリンゲルを作成することに成功し、その評価を実施することが出来た。3)に関してはアゾプローブの両側に分子認識部位を導入した系を構築し、主に誘起円二色性スペクトルを用いて、カリウムイオンや炭酸イオンを含む協奏的な応答の観察とその評価を行うことが出来、亜鉛、カリウム、炭酸イオンに対する5元7分子系の超分子形成を示唆するデータが得られた。4)については、単糖の濃度評価方法をフェノール硫酸法から高圧液体クロマトグラフィーによる分析に改めることで、昨年では実施できなかった単糖類(フルクトース、ガラクトース、グルコース)の競合実験(混合溶液の選択的分離能の確認)の実施が可能となった。本研究では、昨年度に引き続きγ-シクロデキストリンゲル(γ-CyDGel)中にボロン酸型アゾプローブであるB-Azo-Cnを包接させ、B-Azo-Cnと糖類との結合体としてゲルの中に吸着させることで溶液中から糖類を選択的に分離する超分子ゲルの開発を行った。グルコーステンプレートゲルはグルコースに対して選択性が出ることを既に報告した。一方、テンプレートなしのゲルではガラクトースに対して高い吸着選択性を示すが、これはB-Azo-C8/CyD複合体とB-Azo-C8/CyD-ガラクトース複合体の結合様式が似ているためと考えられる。バルク中でのB-Azo-C8/CyD複合体のUV-vis, ICD測定により包接状態を調べた結果、糖なしの状態とガラクトースのスペクトルが類似していることが分かった。アルキル鎖が短いB-Azo-C6ではCyDから抜けたプローブのアゾ基の吸収により吸着量が負の値になった。アルキル鎖を伸ばしたB-Azo-C10, B-Azo-C12では、鎖長が長いものほどグルコースの吸着量が増加していた。これはアルキル鎖長の増加に従ってCyDとの疎水性相互作用が強まり、配置を固定しやすくなったためと考えられる。グルコーステンプレートを繰り返し吸脱着した結果、吸着量はグルコースに対して上昇し、ガラクトース、フルクトースに対して減少した。プローブが再配列を行い、よりグルコースに結合しやすい配置になったためと考えられる。またテンプレートなしのゲルでは各糖の吸着量は変化せず自己学習能が発現しなかったことから、自己学習能が発現するためにはテンプレート効果が必要である。
沖縄 1961-1964―米国の対沖経済政策の形成から「第二の島ぐるみ闘争」まで

1960年代前半、米軍統治下にあった沖縄には、米国や日本本土からの資本が流れ込むようになった。1950年代半ばに島ぐるみ闘争に直面した米国は、これら外資の力を借りて住民の生活水準を引き上げ、政治的な緊張を回避しようとしたのである。ところが1960年代の半ばには、「第二の島ぐるみ闘争」とも呼ばれる全面的な対立関係へと回帰していく。本課題の目的は、この不可思議な展開の謎を歴史的に解明することである。
死体硬直の発現順序の決定因子-筋肉の特性との関わりについて-

死体硬直の筋肉による違いについて研究を進め、ラットを用いた実験において、次のことを新たに明らかにした。1.一定温度の流動パラフィン内で死後の筋張力の変化を等尺的に測定する死体硬直の測定法を昨年の本研究において開発した。これを用いた実験を行い、「筋肉が大きいほど硬直が速く進行する」というShapiro(1950)が発表した仮説に反し、筋肉の大きさと死体硬直の進行との間に関係がないことを示した。2.上記と同様の実験において、開始時に負荷した張力(前負荷)には、死体硬直がピークに達するまでの時間との関係がないことを示した。これにより、死体の肢位と硬直が最高度に達するまでの時間との間に関係はないものと考えた。ただし、硬直の開始および緩解については、前負荷によって差が認められた場合が少数認められた。3.脊柱起立筋は、赤筋と白筋が混在した筋肉であり、この筋肉を用いた同実験においては硬直の進行が二相性となり、それぞれ赤筋および白筋の硬直を表しているものと考えられた。本研究の成果により、定量された硬直、筋肉の生化学的な死後変化、fiber typeの違いによる筋肉の特性という3つの因子の関係がほぼ明らかとなった。しかし、これらの現象は発見されたものの、その原因はいまだ明らかではない。今後は、^<31>P-NMRを用いた筋肉内ATPおよびクレアチンリン酸濃度の死後変化における筋肉間の違いを明らかにし、生化学的な死後変化についてさらに詳細な検討を加える。それとともに、死体における硬直には複数の要素(成分)が含まれているため、この定量法として、一つの要素である死後の張力発生のみならず、もう一つの重要な要素であるstiffness(伸展性の低下)について定量を行う。さらに損傷を加えないintactな筋肉についての検討を重ねていく予定である。1.ATPase酵素組織化学により分類したfiber typeのうち、type Iの多いいわゆる赤筋では、typeIIBの多いいわゆる白筋に比べ、筋肉内のATPは死後速く減少した。2.咀嚼筋(咬筋および側頭筋)においては、グリコーゲン量が下腿の筋肉よりも少なく、死後に早く枯渇した。解糖系の最終産物である乳酸の濃度も死後早期では咀嚼筋において低値であり、グリコーゲン分解および解糖系の活動が死後の咀嚼筋では下腿の筋肉に比べ低いことが示唆された。3.一定温度の流動パラフィン内で死後の筋張力の変化を等尺的に測定する、新しい死体硬直の測定法を開発した。これにより、乾燥や筋肉内外の物質の拡散を防ぎながら筋肉を無酵素の状態におき、複数の筋肉で死体硬直を比較することが初めて可能となった。4.前項の方法を用いて、腓腹筋の赤筋部・白筋部と赤筋であるヒラメ筋の硬直を比較したところ、白筋の硬直は赤筋よりも大きく遅れて始まり、同様に大きく遅れてピークに達した。白筋の硬直の緩解は赤筋よりも速く進行した。また、37°Cと比べて25°Cでは硬直の進行が大きく遅延した。これらの成果により、定量された硬直、筋肉の生化学的な死後変化、fiber typeの違いによる筋肉の特性という3つの因子の関係を明らかにしつつある。今後は、50年前に提唱された、筋肉の大きさによって死体硬直の進行が異なるというShapiroの仮説についての検討や、咀嚼筋と下肢筋における硬直の違い、^<31>P-NMRを用いた筋肉内ATPおよびクレアチンリン酸濃度の死後変化における違い等についての再検討などを行っていく予定である。

それとともに、死体における硬直には複数の要素(成分)が含まれているため、この定量法として、一つの要素である死後の張力発生のみならず、もう一つの重要な要素であるstiffness(伸展性の低下)について定量を行う。さらに損傷を加えないintactな筋肉についての検討を重ねていく予定である。
DNA微小変異の高効率多量解析法の研究

まず、基板に固定した状態でハイブリダイズしたDNA二重鎖試料にミスマッチがある場合に蛍光ラベルを導入したMutSを結合させ、一分子レベルで結合状態および基板との相互作用を原子間力顕微鏡(AFM)によって調べ、30塩基対の精度で変異位置を明らかにできるようにした。この高精度化のための探針先端の電子顕微鏡による修飾法確立した。この高精度探針を用いたDNA-DNAハイブリダイゼーション(D-LOOP)の一分子観察により、長鎖DNA中の特定部位をより高精度に決定できることを明らかにした。ミスマッチDNAに特異的に結合する蛋白質に種々の変異を入れDNAとの相互作用を調べた。この際、蛋白質に蛍光ラベルを導入し、この蛍光を用いた変異DNAの検出法についても検討した。単独の蛍光ラベルを用いたものでは、検出効率は必ずしも高くなかったが、二種の蛍光を組み合わせることにより高効率検出の可能性を示唆する結果を得ており、さらにこの研究を進めているところである。また、アビジンでコートしたビーズを用いて、目的とするDNAの片側の鎖端をビオチンでラベルしたDNAを用いて結合させた。DNAを種類によって異なった蛍光によってラベルし、その比を変えることにより、蛍光顕微鏡によって、DNA種を判別できることを明らかにした。さらに蛍光ラベル蛋白質を用いて、どのDNAに蛋白質が結合しているかも判別可能となり、この方法による変異DNA検出の可能性を見いだした。平成13年度には、事前計画に従い、次の2項目の研究を行った。1.ミスマッチ塩基対結合蛋白質MutSへの蛍光標識の導入2.蛋白質の改変によるミスマッチ結合能の改良まず1については、ミスマッチ塩基特異的結合蛋白質MutSのC端およびN端近傍にGFPを組み込み大量発現系を確立した。堤在、これらの蛍光ラベルMutSのミスマッチ結合能を比較しており、最も結合効率の高い試料を検出系に用いることを予定している。2については、psolarenを加えて紫外線を照射することによりDNAとのクロスリンクさせる方法を試みたが、通常の紫外線照射では、むしろ結合能に低下が見られた。今後、レーザー光源などの高輝度の照射を行うことについて検討を行っている。また、改変多種の蛋白質の分離精製を容易に行うためヒスチジンタグを導入した。さらに平成14年度実施予定のハイブリダイゼーションによりD-Loopを形成させた変位部位にMutSを安定して結合し検出する方法についても予備実験を行い、非特異結合の抑制方法について検討行った。
認知バイアス効果を応用した健康格差対策のための新しい行動変容モデルの開発

疾病予防行動の社会経済格差是正に向け、人の持つ認知バイアス効果を応用した行動科学アプローチの枠組みを整理したのち、実証研究を行った。健康チェックサービス事業者のデータを用いて、サービス利用の勧誘の際、従来の健康リスクの理解を促す方法と、サービスへの興味関心を引きやすい感性に訴える方法を用いた場合の利用者の属性を比較したところ、後者の方が社会的に不利な状況(無職者など)の割合が高かった。足立区と区内26のレストランと合同で行った、野菜増量メニュー注文者に対する50円割引キャンペーンの効果検証の結果、普段昼食に支払う価格が最も少ない人々でキャンペーンの効果が最も高まり、店舗の売り上げも増加した。慢性疾患における健康格差の是正は地球規模の公衆衛生課題であり、社会経済弱者への効果的な介入手段の開発が求められている。行動科学研究により、人はストレス状況下にあると、強い認知バイアスにより衝動的な選択をしやすいことが明らかになってきており、この傾向はマーケティング業界などで購買行動を操作する目的で日常的に応用されている。申請者らは、これまで行動変容における負の側面と考えられてきた認知バイアスを、保健の目的においてむしろ積極的に活用して、望ましい行動変容(初期選択とその習慣化)を起こすことが可能と考え、現在その理論化と介入手法の収集を進めている。今回、保健サービス企業との連携により実証を進め、健康格差の是正に向けた新しい公衆衛生の介入モデルを確立する足がかりを作りたい。申請時、1システマティック・レビューと理論化2既存データを用いた「自然実験」分析3クラスター化比試験の3段階の計画を立てた。1について、初年度は、当初の予定通り、健康行動の変容に活用できそうなマーケティング技術やその事例を収集した。2について、安価でアクセスのよい健診サービスの提供を展開するケアプロ株式会社の協力を受け、過去2年分、110のパチンコ店での320回分の健診業務の営業データを借用し、東京大学倫理審査委員会の承諾を経て分析した。丈の短いスカートの看護服を着た者が呼び込みをする場合とそうでない場合を、「介入群」「非介入群」として、介入群では、呼び込みに対して衝動的に(思わず)健康行動をとることを期待し、介入群で有意に社会経済弱者の受診が増えるか否かを検証した結果、仮説通り、国民健康保険受給者および無職者の割合が介入群で統計的に有意に高かった。行動科学研究により、人はストレス状況下にあると、認知バイアスにより衝動的な選択をしやすいことが明らかになってきており、この傾向はマーケティング業界などで消費者の購買行動を操作する目的で日常的に応用されている。申請者らは、これまで行動変容における負の側面と考えられてきた認知バイアスをむしろ積極的に活用することで望ましい行動変容を起こすことが可能と考えた。本研究では保健サービス企業や行政の保健担当部署との連携により実証を進め、健康格差の是正に向けた新しい公衆衛生の介入モデルを確立する足がかりを作りたい。1について、初年度に健康行動の変容に活用できそうなマーケティング技術やその事例を収集した。2について、安価でアクセスのよい健診サービスを提供しているケアプロ株式会社の協力を受けて、過去2年分110のパチンコ店で実施した320回分の健診業務の営業データを借用して解析した。東京大学医学部倫理審査委員会の承諾を経て分析した。ナース服を着た女性が呼び込みをする場合とそうでない場合を、「介入群」「非介入群」として、健診サービス利用者の属性の違いを検討した。その結果、介入群では、無職者等、社会的なストレスが高いと考えられる人々の割合が統計的に有意に多かった。今年度の後半には、次年度予定している「3クラスター化比試験」について、調査フィールドとして足立区を選定し、区および地元の飲食店約30件との共同研究をするための準備を進めた。本年度は、システマティック・レビューと理論化については、初年度の目標であった基本的な情報収集が予定通り完了した。その成果の一部を、書籍や論説、講義、講演等で発表した。関連する原著論文1編が現在投稿査読中であり、2編を執筆中である。次年度のクラスター化比較試験の準備は順調に進んでいる。行動科学研究により、人はストレス状況下にあると、強い認知バイアスにより衝動的な選択をしやすいことが明らかになってきており、この傾向は企業のマーケティング活動において購買行動を引き起こす目的で日常的に応用されている。これまで行動変容における負の側面と考えられてきた認知バイアスを、保健の目的においてむしろ積極的に活用して、望ましい行動変容(初期選択とその習慣化)を起こすことが可能と考え、現在その理論化と介入手法の収集を進める。保健サービスの企業や行政部門との連携により実証を進め、健康格差の是正に向けた新しい公衆衛生の介入モデルを確立する足がかりを作る。

2について、安価でアクセスのよい健診サービスの提供を展開するケアプロ株式会社の協力を受け、過去2年分、110のパチンコ店での320回分の健診業務の営業データを借用し、東京大学倫理審査委員会の承諾を経て分析した。28年度は「3クラスター化比試験」について、調査フィールドとして足立区を選定し、区および地元の飲食店26店舗と協力して、「野菜ましメニューを食べるともれなく50円引き」とする少額インセンティブによる、野菜摂取量の社会階層格差縮小効果を検証する研究を行い、キャンペーンにより野菜ましメニュー注文者1.5倍、店の売り上げ1.7倍という結果を得た。またキャンペーン中はキャンペーン前より低所得者、非正規雇用者の野菜ましメニュー注文割合が増えたという結果を得た。上記のように、当初予定していた研究を計画通り終了した。成果の一部は週刊東洋経済の特集「健康格差」、NHKスペシャル「健康格差」他、ラジオNIKKEI、他各全国紙など多くのメディアで取り上げられ、認知バイアスやマーケティング手法を活用した保健対策が重要であること、とりわけ健康格差対策に効果的であることをアピールした。健康づくりに関心が持てない人々に対して「思わず健康的な行動をとってしまう」仕組みづくりとして、事例とエビデンスを示していくことで一定の評価を得た。現在2本を査読付き学術雑誌へ投稿中、2本を投稿に向けて執筆中である。関連する総説および書籍が数編出版された。慢性疾患の健康格差が世界的に観察されている。慢性疾患に関連する予防行動(禁煙・運動・社会参加など)にも所得等による格差が存在することが知られている。また、強いストレスを抱えていると、適切な健康づくりのための行動を意識的に行うことが難しくなることも知られている。そのため、所得再分配等の強化だけでは健康格差対策は不十分である。日々の生活と直結した保健サービスや取り組みを、強く意識しなくても無理のない形で健康的な行動を行えるようにデザインしたリ、そのための仕組みを整える必要がある。助成期間中に、そのような公衆衛生活動の枠組みについての理論的整理の後、2つの研究を実施した。一つは健康チェックサービス事業者のデータを用いて、サービス利用の勧誘の際、健康リスクに関する(主に理性的な理解と判断を求める)従来の方法を用いた場合のサービス利用者の属性と、サービスへの興味関心を引きやすい「感性に訴える」方法を用いた場合の利用者の属性を比較したところ、後者の方が社会的に不利な状況(無職者など)の割合が高いという結果を明らかにし、論文として公表した。また、東京都足立区と区内26のレストランと合同で行った、野菜増量メニュー注文者に対する50円割引キャンペーンの効果検証の結果(野菜に関心の低い人もメニューを1.5倍オーダーするようになること、1日平均売上が1.7倍になること:28年に実施)を、翌年のキャンペーン参加店舗募集チラシに無作為に盛り込んだところ、盛り込んだ時のほうが参加店舗が増加するという結果が得られた。これらの論文報告の準備を進めている。疾病予防行動の社会経済格差是正に向け、人の持つ認知バイアス効果を応用した行動科学アプローチの枠組みを整理したのち、実証研究を行った。
大気圧空気や酸素中で空間一様に発光するバリア放電を用いたオゾン発生装置の効率向上

強い酸化力を有し残留毒性の無いオゾンは,水処理や大気浄化などの分野で使用される。本研究では,空間一様に発光するバリア放電を用いたオゾン発生装置のオゾン発生効率向上を目的に,原料ガスの種類,放電装置のギャップ長,誘電体温度,ならびに,原料ガスの圧力がオゾン発生効率に及ぼす影響を調べた。実験の結果,本方式のオゾン発生装置では,低ガス圧力化や短ギャップ化により換算電界を高くすることがオゾン発生効率の向上に有効であることを明らかにできた。空間一様に発光するバリア放電(均一バリア放電と略する)を用いた空気原料オゾン発生器では,投入エネルギーを多くして高濃度のオゾンを発生させてもオゾン発生効率がほとんど低下しない長所があるが,発生効率が従来法(空気原料の場合約50g/kWh)の約半分になる短所がある。本研究の目的は,オゾン発生効率が低くなる原因とオゾン発生効率の向上法を解明することである。平成23年度は,放電でできた窒素酸化物が効率低下の原因の一つと考え,窒素酸化物の発生しない純酸素を原料ガスとして使用してオゾン発生実験を行った。従来のバリア放電ではオゾン発生効率は50g/kWhから250g/kWhに向上したが,均一バリア放電ではオゾン発生効率はほとんど向上しなかったことから,窒素酸化物の発生と存在が効率低下の原因ではないことを明らかにできた。オゾンの原料である酸素原子は,原料ガス中の酸素分子への電子衝突解離反応によって発生することから,放電ギャップを2.0mmから0.7mmに短くして電子が電界から得るエネルギーを高くしたときのオゾン発生効率を調べた。その結果,均一バリア放電を用いたオゾン発生器のオゾン発生効率が25g/kWhから約50g/kWhに向上した。以上の結果から,オゾン発生効率低下の原因は,電子エネルギーが低いためである。平成24年度は,放電空間のガス圧力を変えたときのオゾン発生効率と誘電体や電極を水冷したときのオゾン発生効率を調べた。放電空間のガス圧力を0.1MPaから0.2MPaに高くした結果,オゾン発生効率は約5g/kWh低下した。これは,ガス圧力の上昇により平均自由行程が短くなることで電子エネルギーが減少し,電子衝突による酸素分子の解離反応が起き難くなったためである。また,冷却水により接地側電極を覆う誘電体を約30°Cから23°Cまで冷却したが,オゾン発生効率の向上は見られなかった。本研究の目的は,空間一様に発光するバリア放電(均一バリア放電と略する)を用いたオゾン発生器の効率向上法の解明である。均一バリア放電をオゾン生成に用いると,投入エネルギーを多くし高濃度のオゾンを発生させてもオゾン発生効率がほとんど低下しないが,発生効率が従来法(空気原料の場合約50g/kWh)の約半分になる課題がある。平成23年度は,オゾン発生と消滅の放電化学反応プロセスに着目して,オゾン発生効率が従来法よりも低くなった原因の解明に注力した。原料ガスに空気を用いると,原料ガス中の窒素分子が放電内の電子と衝突して窒素原子に解離する。窒素原子は放電でできた酸素原子と結合し窒素酸化物になる。この窒素酸化物は生成されたオゾンやオゾンの生成に必要な酸素原子を消滅させ効率の低下を招く。本実験では,放電でできた窒素酸化物がオゾン生成効率低下の原因ではないかと考え,窒素酸化物の発生しない純酸素を原料ガスに使用してオゾン発生実験を行った。その結果,従来のバリア放電ではオゾン生成効率は50g/kWhから250g/kWhに向上したが,均一バリア放電ではオゾン生成効率はほとんど向上しなかった。このことから,窒素酸化物がオゾン生成効率低下の原因では無いことを明らかにできた。次に,酸素原子の発生に関係する電子のエネルギーを調べた。均一バリア放電の電子エネルギーは約1.5eVであり,従来のバリア放電(1-10eV)よりも低いことがわかった。そこで,放電ギャップを2.0mmから0.7mmに短くし均一バリア放電の電子エネルギーを高くしたときのオゾン発生効率を調べた。その結果,オゾン発生効率を25g/kWhから約50g/kWhに向上できた。以上のことから,オゾン生成効率低下の原因は,電子のエネルギーが低く酸素原子をあまり生成できなかったためであることを明らかにできた。平成23年度は,オゾン発生と消滅の放電化学反応プロセスに着目して,オゾン発生効率が従来法よりも低くなった原因を解明することを目的に研究を進めた。オゾン発生器の原料ガスを空気から酸素に変え,窒素酸化物の発生しない条件で実験を行った結果,従来のバリア放電ではオゾン生成効率が50g/kWhから250g/kWhに向上したが,空間一様に発光するバリア放電ではオゾン生成効率がほとんど向上しなかった。このことから,オゾン発生効率が低くなった原因は放電でできた窒素酸化物ではないことを明らかにできた。均一バリア放電では,電子衝突による酸素分子の励起と解離反応が起きにくくなっていると考えられたので,電子のエネルギーを放電維持電圧,ギャップ長,平均自由行程から計算した。