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原始惑星系円盤における鉄の状態分布:惑星の化学的多様性解明に向けた実験的研究

惑星間の鉄の存在度や存在状態の多様性を理解するための第一歩として,原始惑星系円盤での惑星材料物質において鉄の総量がどの程度であったか,存在状態の異なる鉄が惑星形成直前にどのように分布していたかの理解が重要である.本研究では,原始惑星系円盤内で鉄の存在状態を変える主要化学反応である金属鉄凝縮や金属鉄の硫化反応の速度やメカニズムを室内実験で解明することを目的とし,これらの反応の速度論パラメータを得ることに成功した.また,金属鉄形成の際に競合関係となるケイ酸塩フォルステライトの成長過程の理解も重要であるため,フォルステライト成長の速度論パラメータも取得した.これらの速度論パラメータはいずれも原始惑星系円盤条件で得られ,世界で初めてのデータである.惑星間の鉄の存在度や存在状態の多様性を理解するための第一歩として,原始惑星系円盤での惑星材料物質において鉄の総量がどの程度であったか,存在状態の異なる鉄が惑星形成直前にどのように分布していたかの理解が重要である.本研究では,原始惑星系円盤内で鉄の存在状態を変える主要化学反応である金属鉄凝縮や金属鉄の硫化反応の速度やメカニズムを室内実験で解明することを目的とし,これらの反応の速度論パラメータを得ることに成功した.また,金属鉄形成の際に競合関係となるケイ酸塩フォルステライトの成長過程の理解も重要であるため,フォルステライト成長の速度論パラメータも取得した.これらの速度論パラメータはいずれも原始惑星系円盤条件で得られ,世界で初めてのデータである.地球型惑星のコア・マントルのサイズ,化学組成,酸化還元度は多様である.これは鉄の存在度や存在状態(珪酸塩・金属・硫化物)の違いとして捉えることができる.惑星内部の鉄の存在状態の違いは物質循環や固有磁場の発生を通じて表層や生命圏にも影響を与え,惑星の起源や内部進化のみならず表層システムの進化や安定性にも重要な要素と言える.惑星間の鉄の存在度や存在状態の多様性を理解するための第一歩として,原始惑星系円盤での惑星材料物質において鉄の総量がどの程度であったか,存在状態の異なる鉄が惑星形成直前にどのように分布していたかの理解が重要である.本研究では,原始惑星系円盤内で鉄の存在状態を変える主要化学反応である珪酸塩-金属間の鉄の分配(酸化・還元)や金属鉄の硫化反応の速度やメカニズムを室内実験で解明する.また,それらの反応が原始惑星系円盤内で充分に進行しえたかを検討し,微惑星形成直前の原始惑星系円盤内での鉄の存在度・存在状態の空間分布を描き,惑星形成の化学的初期条件の決定をおこなう.現有の赤外線真空炉を用いた予察的実験により,現有装置の改造をおこない実験を進める方が効率的であることが判明した.そのため,現有装置に,流量制御機能を備えた硫化水素ガス導入機構および排気ガス中の硫化水素除去のための活性炭フィルターを作成に関する検討をおこなった.また,試料の重量変化を高精度で測定するために, 0.01μgで測定可能な電子天秤を購入した.第一原理電子状態計算を用いて,珪酸塩中の元素拡散の活性化エネルギー予測,金属鉄の表面エネルギーの不純物依存性を求めるための基礎研究を開始した.装置開発状況や実験結果の一部は2008年7月に松江市でおこなわれたMeteoritical Society Meetingや2009年3月にヒューストンでおこなわれたLunar and Planetary Science Conferenceなどで発表した.地球型惑星のコア・マントルのサイズ,化学組成,酸化還元度は多様である.これは鉄の存在度や存在状態(珪酸塩・金属・硫化物)の違いとして捉えることができる.惑星内部の鉄の存在状態の違いは物質循環や固有磁場の発生を通じて表層や生命圏にも影響を与え,惑星の起源や内部進化のみならず表層システムの進化や安定性にも重要な要素と言える.惑星間の鉄の存在度や存在状態の多様性を理解するための第一歩として,原始惑星系円盤での惑星材料物質において鉄の総量がどの程度であったか,存在状態の異なる鉄が惑星形成直前にどのように分布していたかの理解が重要である.本研究では,原始惑星系円盤内で鉄の存在状態を変える主要化学反応である珪酸塩-金属間の鉄の分配(酸化・還元)や金属鉄の硫化反応の速度やメカニズムを室内実験で解明する.また,それらの反応が原始惑星系円盤内で充分に進行しえたかを検討し,微惑星形成直前の原始惑星系円盤内での鉄の存在度・存在状態の空間分布を描き,惑星形成の化学的初期条件の決定をおこなう.当該年度は,真空ゴールドイメージ炉を購入し,実験系のセットアップを終了した.当初は現有装置の改造をおこなう予定であったが,温度制御の困難など予期せぬ問題が発生したために,新規作成をおこなった.作成した実験装置により,水素,ヘリウム,硫化水素混合ガスを一定流量で流し,一定圧力・温度条件下で実験をおこなえる状況となり,金属鉄基板上での硫化鉄の核形成・成長カイネティクスデータの取得を開始した.地球型惑星のコア・マントルのサイズ,化学組成,酸化還元度は多様である.これは鉄の存在度や存在状態(珪酸塩・金属・硫化物)の違いとして捉えることができる.惑星内部の鉄の存在状態の違いは物質循環や固有磁場の発生を通じて表層や生命圏にも影響を与え,惑星の起源や内部進化のみならず表層システムの進化や安定性にも重要な要素と言える.惑星間の鉄の存在度や存在状態の多様性を理解するための第一歩として,原始惑星系円盤での惑星材料物質において鉄の総量がどの程度であったか,存在状態の異なる鉄が惑星形成直前にどのように分布していたかの理解が重要である.

本研究では,原始惑星系円盤内で鉄の存在状態を変える主要化学反応である金属鉄凝縮や金属鉄の硫化反応の速度やメカニズムを室内実験で解明する.また,それらの反応が原始惑星系円盤内で充分に進行しえたかを検討する.当該年度は金属鉄凝縮実験を完了し,国際誌に論文投稿をおこなった.また,真空ゴールドイメージ炉を用いた金属鉄基板上での硫化鉄の核形成・成長実験をおこなった.500°C,水素圧1Paにおける反応速度は理想反応速度の0.02程度であることがわかり,原始惑星系円盤での硫化反応が速度論的に抑制されることがわかった.また,金属鉄表面を硫化鉄が全面的に覆う前に,硫化鉄が1ミクロン以上のサイズに成長することもわかり,原始惑星系円盤条件での硫化鉄形成に核形成が大きく影響することが初めて明らかとなった.実験データに基づくモデル計算をおこない,核形成と成長の速度論効果により,Fe/S比の異なる粒子が容易に形成されることがわかった.これは地球外物質にみられる金属鉄,硫化鉄の多様性を説明する可能性がある.その他,金属鉄凝縮実験において,1ミクロン程度の微粒子を基板上に凝縮させることに成功したため,この粒子を用いた硫化実験の出発物質にすることに成功した.
2型糖尿病合併非肝炎ウイルス発癌の宿主因子解析

肝細胞癌(HCC)は本邦の悪性新生物による死因の第4位を占める疾患であり、その大半はC型肝炎ウイルス(HCV)が70%、約10%がB型肝炎ウイルス(HBV)感染に起因していた。近年、副作用が少ない抗肝炎ウイルス剤の内服が使用可能となり、2015年からは1日1錠12週間で99%ウイルス排除可能な薬剤が認可となった。(Mizokami M, Korenaga M etal. Lancet Infect Dis. 2015)HCVがcontrol可能となりHCV関連HCCは減少すると予想される。一方、非肝炎ウイルス感染者からの肝発癌も増加が確認され、疫学的コホートからは、非肝炎ウイルス感染発癌者の多くが肥満、糖尿病といった代謝異常を合併していることからも、多くの糖尿病合併症例の中から肝病態進行例を抽出すること、またその治療戦略を確立することは急務である。本年度は、発癌59例と非発癌330例の比較検討で、NASH線維化に関与するSNPであるPNPLA3遺伝子が独立して肝発がんに関与すること、PNPLA3発癌riskalleleを持つ115例の肝発がんに2型糖尿病関連SNPであるJAZF1遺伝子が独立して肝発がんに関与することを明らかにした(Ueyama M, Nishida N, Korenaga M, et al, J Gastroenterol 2016)。また、非侵襲的肝線維化診断法であるFibroScanを用いても、肥満・糖尿病症例では、その有効性が低下し様々な組み合わせを用いて診断しなけばならないこと(Kumagai E, Korenaga K,Korenaga M, et al, J Gastroenterol 2016)や、その他の補助マーカー候補も併せて報告した(Sci Rep 2016)更に、M2BPGi性(Liu J et al.Sci Rep 2017),WFA-sialylatedMUC1(Sci Rep 2017)の発がんへの有効性も報告した。また、非侵襲的肝線維化診断法であるFibroScanを用いても、肥満・糖尿病症例では、その有効性が低下し様々な組み合わせを用いて診断しなけばならないこと(Kumagai E, Korenaga K, Korenaga M, et al, J Gastroenterol 2016)や、その他の補助マーカー候補も併せて報告した(Sci Rep 2016)。特に問題なく遂行できているいると思われるが、次世代シーケンサーによる解析がやや遅れているため。

また、非侵襲的肝線維化診断法であるFibroScanを用いても、肥満・糖尿病症例では、その有効性が低下し様々な組み合わせを用いて診断しなけばならないこと(Kumagai E, Korenaga K, Korenaga M, et al, J Gastroenterol 2016)や、その他の補助マーカー候補も併せて報告した(Sci Rep 2016)更に、M2BPGi性(Liu J et al.Sci Rep 2017), WFA-sialylatedMUC1(Sci Rep 2017)の発がんへの有効性も報告した。特に問題なく遂行できている。来年度には発がん症例の再解析を行う肝細胞癌(HCC)は本邦の悪性新生物による死因の第4位を占める疾患であり、その大半はC型肝炎ウイルス(HCV)が70%、約10%がB型肝炎ウイルス(HBV)感染に起因していた。近年、副作用が少ない抗肝炎ウイルス剤の内服が使用可能となり、2015年からは1日1錠12週間で99%ウイルス排除可能な薬剤が認可となった。(Mizokami M, Korenaga M etal. Lancet Infect Dis. 2015)HCVがcontrol可能となりHCV関連HCCは減少すると予想される。一方、非肝炎ウイルス感染者からの肝発癌も増加が確認され、疫学的コホートからは、非肝炎ウイルス感染発癌者の多くが肥満、糖尿病といった代謝異常を合併していることからも、多くの糖尿病合併症例の中から肝病態進行例を抽出すること、またその治療戦略を確立することは急務である。本年度は、発癌59例と非発癌330例の比較検討で、NASH線維化に関与するSNPであるPNPLA3遺伝子が独立して肝発がんに関与すること、PNPLA3発癌riskalleleを持つ115例の肝発がんに2型糖尿病関連SNPであるJAZF1遺伝子が独立して肝発がんに関与することを明らかにした(Ueyama M, Nishida N, Korenaga M, et al, J Gastroenterol 2016)。また、非侵襲的肝線維化診断法であるFibroScanを用いても、肥満・糖尿病症例では、その有効性が低下し様々な組み合わせを用いて診断しなけばならないこと(Kumagai E, Korenaga K,Korenaga M, et al, J Gastroenterol 2016)や、その他の補助マーカー候補も併せて報告した(Sci Rep 2016)更に、M2BPGi性(Liu J et al.Sci Rep 2017),WFA-sialylatedMUC1(Sci Rep 2017)の発がんへの有効性も報告した。糖尿病肝発がんモデルでの発癌機序の確認次世代シーケンサーによるゲノム解析発癌と非発癌群よりレクチンアレイを用いて新規発癌マーカーの解析発癌と非発癌群よりレクチンアレイ、microRNAを用いて新規発癌マーカーの解析
熱電素子を用いた伝熱制御に関する研究

前年度、研究において開発した熱電素子を用いた運動素子は高い仕事効率や、1Hz以上での反復動作を行うことが可能であるという長所を有する。この特徴を生かし、補助人工心筋への適応をめざして研究を行っている。本年度においては、実際の適応を想定した場合に、構造の単純さや頑強さは素子そのものの信頼性を高めるという考え方のもと、新構造を有する運動素子の提案、試作ならびにその基本的力学的性能について測定ならびに評価を行った。新構造は、形状記憶合金(Shape Memory Alloy, SMA)のワイヤー数本をベースとなる母材に張ったパッチ型のアクチュエータである。このアクチュエータの動作は、SMAのワイヤーに電流を流すことで屈曲し、また自然冷却によりSMAを冷却し伸張する。心臓に張り付けたアクチュエータの屈曲伸張動作を心周期にあわせ、心臓マッサージの要領で弱った心臓の補助するという使用方法を想定している。人体への熱負荷低減を考慮した断熱材でSMAワイヤーを覆った単純構造を有するアクチュエータでは0.5Hzの動作速度を実現し、昨年度製作したアクチュエータの5倍高い仕事効率で動作することが確認した。また、変位の増加を目的としてバネ板にSMAワイヤーを張り付け屈曲伸張動作するアクチュエータの開発も行った。このアクチュエータでは最大変形力700gf、最大変位20mmを確認している。さらに改善の余地があり、より大きな変位の発生が期待できることが分かっている。このアクチュエータについてその性能を評価するため山羊を用いた動物実験を行い、アクチュエータが発生する動作を心室もしくは心房の動作に伝達し、効率良く血液を駆出するため、アクチュエータの装着方法について検討する必要があることを確認した。補助人工心筋への応用を目的として熱電素子と形状記憶合金を組み合わせたアクチュエータである熱電運動素子の製作とその動作性能評価を行った。熱電運動素子は、形状記憶合金が有する形状記憶効果による変形ひずみの温度依存性を熱電素子が有するペルチェ加熱とペルチェ冷却により誘起するという原理で動作する。また、熱電運動素子の動作性能は周囲環境への伝熱状態で左右される。これまでの研究成果として、熱電運動素子では形状記憶合金のロッドを用いた構造において無負荷下で1Hzの連続動作を達成している。そこでさらに、従来のTi-Ni系形状記憶合金よりも出力応力、ひずみ変形量および耐久性において優れた性能を有する形状記憶合金(Ti-Ni-Cu)のワイヤ(BMF,トキコーポレーション)を利用して、熱電運動素子のひずみ変形量の増加と動作速度の向上を図った。また、構造をより柔軟なものとするため、Ω型の電極を用いた。両部品の組み合わせにより、これまで実現できなかった、はんだ接合を用いながらも柔軟に動作する熱電半導体の電気回路をアクチュエータの内部に製作することに成功した。有負荷下における動作性能試験を行うために試験装置の製作を行った。この試験装置では、一定温度に保持した水の中で一定荷重を負荷した熱電運動素子の動作性能を評価することが可能である。これにより、人体内部での伝熱環境を模擬し、熱電運動素子が行う仕事の効率とひずみ量の評価を行った。試験の結果、これまで不可能であった有負荷下における1Hz動作を確認することができた。また過去に製作した熱電運動素子と比較して、7倍のひずみ変形量の増加を確認した。投入電力に対する仕事の効率においてはペルチェ加熱を用いた熱電運動素子と通電加熱を用いた熱電運動素子の比較を行い、2倍以上高効率な仕事を行うことが可能であることを確認した。
大麻(マリファナ)の内分泌撹乱作用の解明と機構解析

これまで、大麻抽出物及びtetrahydrocannabinol(THC)には内分泌系への影響が報告されていたが明確でなかった。本研究では、これに関連して大麻抽出物、大麻吸煙抽出物及び大麻成分(カンナビノイド)の内分泌撹乱作用について検討を行った。平成13年度の研究から、大麻粗抽出物及び大麻吸煙抽出物中に内分泌撹乱作用を示す物質の存在が明らかとなった。本年度は、内分泌撹乱作用の本体を明らかにすべく、ヒト乳ガン細胞(MCF-7)を用いたエストロゲン増殖検定法(E-スクリーン法)及びルシフェラーゼ遺伝子をレポーターとしたレポータージーンアッセイ法を用いてさらなる検討を行った。THCA種の乾燥大麻の吸煙抽出物(メタノール及びヘキサン)中にはいずれも内分泌撹乱作用を有する物質の存在が確認された。吸煙抽出物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより分離したところ、ヘキサン:エーテル(2:1)及びエーテル画分はMCF-7を有意に増殖させることが示された。従って、大麻吸煙抽出物中の内分泌撹乱作用の本体は、カンナビノイドとは異なるものの脂溶性化合物であることが示唆された。また、上記検討過程において、大麻抽出物及びカンナビノイドはより高濃度において細胞増殖抑制作用があることが判明した。大麻吸煙抽出物、THC、カンナビジオール、カンナビノール等はいずれも程度の差こそあれ細胞毒性を示し、100uMにおいてMCF-7及びチャイニーズハムスター肺由来のV79細胞の増殖を抑制した。これらの結果から、大麻吸煙抽出物は内分泌撹乱作用を有することが明確となり、その本体は脂溶性化合物であることが示唆された。また、カンナビノイド自身は細胞毒性を示すことが明らかとなった。本研究では、これに関連して大麻抽出物及び大麻成分(カンナビノイド)の内分泌撹乱作用について基礎的検討を行った。まず、大麻抽出物及びカンナビノイドを用いてラット精巣ミクロソーム中のステロイド生合成系への影響を検討した。その結果、大麻抽出物(THCA種及びCBDA種)及びTHC、cannabidiol(CBD)、cannabinol(CBN)にプロゲステロン17-水酸化活性の阻害作用が認められた。また、ラット肝ミクロソーム中のテストステロン6-及び16-水酸化活性並びにアンドロステンジオン生成活性は、大麻抽出物並びにTHC, CBD, CBNにより阻害された。従って、大麻粗抽出物及びカンナビノイドにテストステロン生合成及び代謝酵素阻害作用ががあることが明らかとなった。ヒト乳ガン細胞(MCF7)を用いたエストロゲン増殖検定法(E-スクリーン法)により試験を行ったところ、THC, CBD, CBN自身には有意な作用は確認できなかったが、THCA種の大麻抽出物を用いた場合、顕著な細胞増殖が認められた。さらに、ルシフェラーゼ遺伝子をレポーターとしたレポータージーンアッセイ法を用いた検討では、THCA種及びCBDA種のいずれの吸煙抽出物においても有意な転写活性の用量依存的な上昇が認められた。これらの結果から、大麻粗抽出物及び大麻吸煙抽出物は内分泌攪乱作用を有し、強いエストゲン様物質が存在することが明らかとなった。

本年度は、内分泌撹乱作用の本体を明らかにすべく、ヒト乳ガン細胞(MCF-7)を用いたエストロゲン増殖検定法(E-スクリーン法)及びルシフェラーゼ遺伝子をレポーターとしたレポータージーンアッセイ法を用いてさらなる検討を行った。THCA種の乾燥大麻の吸煙抽出物(メタノール及びヘキサン)中にはいずれも内分泌撹乱作用を有する物質の存在が確認された。吸煙抽出物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより分離したところ、ヘキサン:エーテル(2:1)及びエーテル画分はMCF-7を有意に増殖させることが示された。従って、大麻吸煙抽出物中の内分泌撹乱作用の本体は、カンナビノイドとは異なるものの脂溶性化合物であることが示唆された。また、上記検討過程において、大麻抽出物及びカンナビノイドはより高濃度において細胞増殖抑制作用があることが判明した。大麻吸煙抽出物、THC、カンナビジオール、カンナビノール等はいずれも程度の差こそあれ細胞毒性を示し、100uMにおいてMCF-7及びチャイニーズハムスター肺由来のV79細胞の増殖を抑制した。これらの結果から、大麻吸煙抽出物は内分泌撹乱作用を有することが明確となり、その本体は脂溶性化合物であることが示唆された。また、カンナビノイド自身は細胞毒性を示すことが明らかとなった。
カーボンと金属の一次元ナノ複合構造の触媒フリー形成

高圧Arガス中でのCuとグラファイトのレーザー蒸発法により,一次元ナノ複合構造,Cuナノワイヤーを完全に内包するカーボンナノチューブが触媒フリーで形成できることがわかった。また,Siとグラファイトのレーザー蒸発法でも,2種類の一次元ナノ複合構造,SiCナノワイヤーを完全に内包するカーボンナノチューブとSiCナノワイヤーが形成された。高温・高密度の条件でカーボンとCuまたはSiの溶融体が形成され,析出成長が起こることを示唆する。本研究課題では,レーザー蒸発法を用いて,常圧などの通常の条件下では相互作用しにくいカーボンと金属を,高圧の希ガス等で閉じ込め,高温を維持したまま強制的に相互作用させる。高温状態を維持した状態で,強制的に存在密度を増加させ,触媒フリーで一次元ナノ複合構造(直径50 nm以下)の形成を行うことを目的としている。平成20年度では,金属材料の選択,ナノ複合構造形成および生成物解析から実施し,その形成機構を明らかにすることを目的とした。カーボンに対する溶解度が異なるCu, Si, B, Fe, Ni, Ag, Al, Gd, Yなどの金属を対象とし,グラファイトヘそれぞれの金属を混合したものを原料にして,ナノ複合構造形成と構造制御を試みた。走査型電子顕微鏡による生成物の全体像の把握や収率の評価,透過型電子顕微鏡による生成物の微細構造の観察から検討した。その結果,CuおよびSiの場合にのみ,一次元ナノ複合構造形成が起こることがわかった。Cuの場合には,1層から3層のカーボンナノチューブがCuナノワイヤーを完全に内包した構造であった。平均外径は20nmであり,狭い分布を示した。Siの場合には,SiCナノワイヤーを内包したカーボンナノチューブ(Cuの場合に比べて多い20から30の層数)が形成されることがわかった。また,これらCuおよびSiでの一次元ナノ複合構造形成は,グラファイトヘの金属の混合量および雰囲気ガス圧に大きく依存した。高温状態での不安定な溶融体形成後,自己的な触媒作用から複合構造形成が起こることが考えられる。他の金属の場合には,金属を内包したカーボンナノカプセルとナノホーン凝集構造,多面体やナノカプセルの内包構造,うに型と呼ばれる触媒金属から生え出したような構造を示す単層カーボンナノチューブ,多層カーボンナノチューブなどの形成が見られた。昨年度の研究で明らかになったレーザー蒸発法を用いた一次元ナノカーボン複合構造形成について,銅およびケイ素の二つの金属の場合に集中して研究を進めた。透過型電子顕微鏡による生成物の微細構造の観察から構造解析を進め,電子線回折パターン,ラマン散乱分光法などを併用し,グラファイト性や金属の含有状態,特性などの評価を行った。銅の場合では,1層から数層のカーボンナノチューブが銅ナノワイヤーを内包した構造(平均外径は約20nm)が形成されたが,3層までのものが多かった。ラマンスペクトルから高温で形成されるほど,グラファイト性が向上することが明らかになった。電子線回折パターンの解析から銅ナノワイヤーは面心立方構造を示す多結晶であることがわかった。300本以上の銅ナノワイヤー内包カーボンナノチューブを透過型電子顕微鏡により観察したが,空のナノチューブはまったく存在しない。従来の金属内包カーボンナノチューブとは異なった非常に興味深い結果である。また,熱に対する挙動(ナノサイズ化による融点の低下や内包されているナノワイヤーの動的な挙動)を検討した。600°C程度の低い温度でも,ナノワイヤーに動きがみられ,カーボンナノチューブの外に流失することが明らかになった。銅ナノワイヤー内包カーボンナノチューブの導電性の評価を行ったところ,バルクの銅と同じ程度の値を示した。ケイ素の場合には,炭化ケイ素ナノワイヤーを内包したカーボンナノチューブ(20から30層のグラファイト層)が形成された(外径は20から60nm)。また,反応条件の違いより,プレートレット状の炭化ケイ素結晶,ケイ素を多く含むアモルファス炭化ケイ素ナノワイヤーなどが形成されることもわかった。カーボンやケイ素の存在密度,雰囲気Arガスとの衝突による冷却速度,温度勾配などが,異なったナノ構造形成に多大な影響を及ぼすと推測された。グラファイトにCuおよびSiを添加した材料をレーザー蒸発用のターゲットとして用いて,アルゴンガス雰囲気中で一次元ナノ複合構造形成の研究を行った。カーボンや金属の相対的な存在密度,雰囲気アルゴンガスとの衝突による冷却速度,温度勾配などから,さらなる選択的形成制御へと発展させた。Cuの場合では,1層から5層のカーボンナノチューブがCuナノワイヤーを完全に内包する構造(平均外径は20nm)が形成された。雰囲気アルゴンガス圧をさらに制御することにより,導電性材料として期待されるCuを内包するカーボンナノカプセル(直径50から150nm)を効率良く形成できることもわかった。Siの場合には,アモルファスSiCナノワイヤー,結晶性SiCナノプレートレット,および結晶性SiCナノワイヤーを内包したカーボンナノチューブ(Cuの場合に比べて多い20から30の層数)が形成された。

また,微量のSiの存在により,Siを含むグラファイト性多面体粒子が形成された。Si量と雰囲気アルゴンガス圧がナノ構造や層数の制御,結晶性の制御などに重要であることを明らかにした。また,副生成物として,直径20nm程度の純粋なSiのナノワイヤー(高分解透過型電子顕微鏡観察からアモルファスおよび結晶性構造)が得られ,触媒フリーの形成機構(溶融Si粒子へのSiの供給,拡散および析出)の提唱へとつなげた。さらに,Cuナノワイヤー内包カーボンナノチューブの導電性について研究し,良好なCu内包の効果を認めた。様々な温度での加熱による内包Cuナノワイヤーの移動挙動との相関性などから,Cuナノワイヤーの存在状態や結晶性が関与していると推定した。
エクトイン遺伝子発現によるトマトおよびダイズの塩ストレス耐性の強化

本年度も、予定どうりに研究が進展しており、実験も最終段階に入った状態の物も多い。現在の進捗状況は概ね下記の通りである。1)高塩濃度下で生育する植物種の塩ストレス耐性を比較検討し、論文に取りまとめて発表した。2)エクトイン遺伝子を導入したタバコおよびトマト形質転換体について、塩ストレス耐性が強化されたことを明らかにした。現在は、その要因について解析中である。(1)タバコでは、光合成能、光合成産物の転流、水分状態を示す茎径変化の3者について、詳細な検討を行った。その結果、短半減期の11Cを利用した光合成産物の転流速度は、塩ストレス開始5時間後に既に上昇し、茎径の変動をも伴った一方、光合成能はいい程に維持されていた。すなわち、このことは塩ストレスは光合成等のソース能よりも根のシンク能に対して早期に影響を与えるため、転流速度が変動することを示している。どのような機構によって起こるかについて現在検討中である。また、光合成・窒素代謝機構から見たストレス耐性機構についても検討中である。(2)トマトでは、形質転換体について、塩ストレス耐性機構を光合成酵素、その窒素給源などとの関連で検討中である。(3)好塩性古細菌(Haloferax alexandrinus)が顕著な塩ストレス耐性を示す要因を解析している。その要因について物質レベル、遺伝子レベルでほぼ解明されつつある。3)今後は、2つの方向で研究を進める。(1)エクトイン遺伝子による形質転換を上記以外の主要作物、たとえば、ダイズ、イネ、などを対象に行い、新しい塩ストレス耐性品種の育成を目指す。(2)形質転換体を用い、エクトインの塩ストレス耐性における役割の解明を図る。特に、質量分析計の分析能をフルに活用し、膜の酸化、窒素代謝、光合成および炭素代謝のメカニズム等の面から安定同位体をトレーサーとして検討する。4)本研究は、塩ストレスが常習的に起こる海水中及び塩田において生息する微生物から塩ストレス耐性が極めて高い微生物をスクリーニングすると共に、その耐性をもたらす遺伝子のクローニングを行う。このように、海洋は塩ストレス耐性機構に関る遺伝子の宝庫である。そのクローニングした遺伝子の利用、それによる植物の形質転換によって塩ストレス耐性の強化を目指す新しい研究の扉を開くもので、大いなる成果が期待できる。頭書の研究計画に沿って着実に研究成果を挙げ、その取りまとめ、新らしい研究にも着手している。その主な点は下記の通りである。1)トマト栽培種においてrol遺伝子によるヘアリー根から初めて再生系の樹立に成功した。その主たる要因は、ジベレリンなどの植物ホルモンの適切な組み合わせによっている。この論文は「Agrobacterium rhizogenes mediated transformation and regeneration in cultivated tomato(Lycopersicon esculentum)」のタイトルで国際誌へ投稿中である。2)海水中で生息する微生物より同定した塩ストレス耐性遺伝子であるエクトイン合成遺伝子の導入により、タバコ、トマトおよびクローバーの形質転換を図る実験を実施している。タバコについては、形質転換体が得られ、分子生物学的(導入遺伝子の発現など)及び植物生理学的(光合成、水分状態、エクトイン生成、浸透調節物質の集積状態など)な測定が終了し、所定の成果が得られたことが確認されたため、現在投稿論文の作成に着手している。トマトについては、形質転換したカルスから植物体への再生が行われ、再生が見出されている。クローバーについては、形質転換後、カルス段階で再生する可能性が他種よりも低い状態である。3)今後は、好塩性微生物の塩ストレス耐性が植物に比較し格段と強い点に着目し、この要因について詳細に検討する。これと同時に、植物の形質転換体の塩ストレス耐性機構について、物質の転流や光合成などの植物体内の代謝機構だけでなく、形態的な物理的変化も高精度で連続測定し、この両面からの解析を行う。(2)形質転換体を用い、エクトインの塩

ストレス耐性における役割の解明を図る。特に、質量分析計の分析能をフルに活用し、膜の酸化、窒素代謝、光合成および炭素代謝のメカニズム等の面から安定同位体をトレーサーとして検討する。4)本研究は、塩ストレスが常習的に起こる海水中及び塩田において生息する微生物から塩ストレス耐性が極めて高い微生物をスクリーニングすると共に、その耐性をもたらす遺伝子のクローニングを行う。このように、海洋は塩ストレス耐性機構に関る遺伝子の宝庫である。そのクローニングした遺伝子の利用、それによる植物の形質転換によって塩ストレス耐性の強化を目指す新しい研究の扉を開くもので、大いなる成果が期待できる。
人口減少社会における経済社会発展戦略研究

本研究は、21世紀前半に日本が直面する人口減少社会において、経済活力を維持強化するための条件を、(1)内外の歴史的な人口減少ケースの検討、(2)マクロ的な経済成長・生産性等の分析、(3)ミクロ的な企業組織・企業戦略等の分析、(4)びわ湖地域を中心とする地域レベルでの具体的な発展戦略、の諸点から解明することを目的としている。とくに次の諸点について研究を展開するとともに、シンポジウム等でその成果を地域社会に公表した。(1)人口減少社会におけるマクロ的な経済成長・生産性等の分析。技術・生産性・成長力・成長制約要因の予測、部門別の輸出入関数を含む計量経済分析、人口減少社会での財政・金融政策などマクロ経済政策効果の検討、を行った。(2)人口減少下の経済発展の事例研究。ハンガリーの人口・統計局の経済専門家等との意見交換により、現在まで現実に人口減少を経験してきた中東欧の戦略課題を研究した。また、将来人口減少に転じる中国において日本の経験を伝え、意見交換を行った。(3)人口減少を乗り切る企業戦略と地域金融システム、雇用システムの変化の研究。企業組織、企業戦略、地域金融機関の役割、従業者の働き方、企業形態・雇用形態、従来型の日本的企業システムの変革、高齢化に対応する地域交通等公共サービス部門の課題などの研究を行った。(4)地域の人口減少の経験と対応の研究。このため、地域金融の将来像についての研究、等をおこなった。また、平成15年度の全国実態調査結果、平成16年度の関西詳細実態調査の分析を進めるとともに、その結果を踏まえ、びわ湖地域を中心とする関西の人口減少戦略に関する研究を行った。またその成果を広く公表するため、滋賀県内において「人口減少社会を考えるシンポジウム」を開催、行政や地域産業を担うビジネス界とのディスカッションを行った。平成15年度は3カ年計画の初年度として、先行研究のサーベイに重点を置きつつ、とくに次の諸点について研究を展開してきた。(1)人口減少下の経済発展の事例研究。このため、内外の文献収集とともに、国内研究者の招聘とセミナー開催、ハンガリーなどの人口・統計局の経済専門家等との意見交換を行った。(2)経済成長、生産性上昇等のマクロ経済的可能性を分析するための予備的研究。とくに、金融システムのあり方の考察、技術・生産性・成長力・成長制約要因の予測、長期マクロモデルの構築等のための先行研究の検討を行うとともに、マクロ経済及び産業連関分析用ソフト・データベースのパッケージ購入により、基礎データの整理を行った。(3)人口減少を乗り切る企業戦略の研究。企業組織、企業戦略、従業者の働き方、企業間取引の変化、アジリティ(迅速性)に富んだ企業形態・雇用形態、従来型の日本的企業システムの変革、などの検討を、文献収集、国内専門家や企業へのヒアリング等によって行った。このため、アメリカでの地域経済専門家との意見交換、内外文献収集、地域経済データベースの購入と整理を行ったほか、全国の自治体を対象とした人口減少の動向と対応戦略に関する実態調査を行い(実査費用は学内の資金を使用)、その集計と分析を行った。また、人口減少下での交通システムのあり方について検討を行い、その内容を業績に記した図書の一部に反映させた。

なお、研究初年度であるため、直接の研究成果の発表実績は、関連論文も含めても今のところ少ないが、地域の実態調査結果の分析については追って成果を公表する予定である。本研究は、21世紀前半に日本が直面する人口減少社会において、経済活力を維持強化するための条件を、(1)内外の歴史的な人口減少ケースの検討、(2)マクロ的な経済成長・生産性等の分析、(3)ミクロ的な企業組織・企業戦略等の分析、(4)びわ湖地域を中心とする地域レベルでの具体的な発展戦略、の諸点から解明することを目的としている。平成16年度は3カ年計画の第2年度として、とくに次の諸点について研究を展開してきた。(1)人口減少社会におけるマクロ的な経済成長・生産性等の分析。このため、技術・生産性・成長力・成長制約要因の予測、部門別の輸出入関数を含むマクロ計量モデルの作成と分析、産業連関分析を行ってきた。(2)人口減少下の経済発展の事例研究。昨年度に引き続き、ハンガリーなどの人口・統計局の経済専門家等との意見交換を行った。(3)人口減少を乗り切る企業戦略の研究。企業組織、企業戦略、従業者の働き方、企業間取引の変化、アジリティ(迅速性)に富んだ企業形態・雇用形態、従来型の日本的企業システムの変革、高齢化に対応する公共サービス部門の課題などの検討を、アメリカ、ハンガリー及び国内専門家や企業へのヒアリング等によって行った。(4)地域の人口減少の経験と対応の研究。このため、引き続きアメリカでの地域経済専門家との意見交換、地域金融の将来像についての研究、等をおこなった。また、昨年度の全国実態調査結果の分析を進めるとともに、その結果を踏まえ、びわ湖地域を中心とする関西の自治体を対象とした人口減少の動向と対応戦略に関する詳細実態調査を行い(実査費用は学内の資金を使用)、その集計と分析を行った。平成17年度は3カ年計画の最終年度として、とくに次の諸点について研究を展開するとともに、その成果をまとめ、シンポジウム等でその成果を地域社会に公表しコメントを収集した。このため、技術・生産性・成長力・成長制約要因の予測、部門別の輸出入関数を含むマクロ計量モデルの作成と分析、人口減少社会での財政・金融政策などマクロ経済政策効果の検討、等を行ってきた。ハンガリーの人口・統計局の経済専門家等との意見交換により、現在まで現実に人口減少を経験してきた中東欧の戦略課題をまとめた。(3)人口減少を乗り切る企業戦略と地域金融システム、雇用システムの変化の研究。企業組織、企業戦略、地域金融機関の役割、従業者の働き方、企業形態・雇用形態、従来型の日本的企業システムの変革、高齢化に対応する地域交通等公共サービス部門の課題などの検討を行った。
気管支擦過肺癌細胞の培養による肺癌診断と治療法の探索

77例の気管支擦過検体、2例の胸水、1例の剖検肺の計80検体を用いて細胞培養を行い、うち53例(66.3%)において、細胞培養および継代が可能であった。培養できない細胞はほとんどが細菌のコンタミネーションによるものであり、下気道感染からの細菌の混入と考えられた。培養された細胞のEGFRおよびKRAS遺伝子のシークエンスを行ったところ、全てにおいてヒト遺伝子配列を認め、また8例中1例においてKRAS変異を認めたことから、培養された細胞はヒト由来細胞であり、肺がん細胞を含んでいると考えられた。現在まで77例の気管支擦過検体、2例の胸水、1例の剖検肺の計80検体を用いて培養を行った。うち53例(66.3%)において、細胞が培養され、継代可能であった。放射線照射照射線維芽細胞およびROCK阻害薬の存在下では継代が可能であったが、非存在下では増殖継代不能であった。培養細胞8例において、EGFRおよびKRAS遺伝子のシークエンスを行ったところ、全てにおいてヒト遺伝子配列を認め、また8例中1例においてKRAS変異を認めた。EGFR遺伝子は8例全てでwild-typeであった。培養された細胞がヒト由来細胞であること、そして培養細胞中に癌細胞が含まれている可能性が示唆された。また、4例の培養細胞を用いてヌードマウス皮下移植実験を行い、うち3例で皮下移植腫瘍の形成を認めた。しかし、培養細胞の継代を繰り返すと遺伝子変異が消失した。継代によって癌細胞が消失あるいは減少している可能性が考えられた。臨床検体は少量の癌細胞と大多数の正常細胞が含まれており、また本方法では癌細胞とともに多数の正常細胞も培養されること、また正常細胞の増殖速度が癌細胞よりも早い可能性があることが癌細胞消失の原因である可能性が考えられた。癌細胞コロニーと思われる細胞集団のサブクローニングを行い、分離培養をおこなったが、正常細胞の混入のため、継代によって癌細胞の減少がみられた。現在培養症例数を増やすとともに、癌細胞を抽出するための培養条件の至適化を行っている。検体の入手に競合相手がおり、予想よりも検体入手が容易でなかった。また培養に時間がかかり、一度に培養できる検体が限られていることが挙げられる。これまでに77例の気管支擦過検体、2例の胸水、1例の剖検肺の計80検体を用いて細胞培養を行い、うち53例(66.3%)において、細胞が培養され、継代可能であった。培養された細胞のEGFRおよびKRAS遺伝子のシークエンスを行ったところ、全てにおいてヒト遺伝子配列を認め、また8例中1例においてKRAS変異を認めた。培養された細胞はヒト由来細胞であることが確認されたが、気管支上皮細胞と腫瘍細胞の両者が混在していた。また、遺伝子変異が検出される培養細胞を繰り返し継代すると遺伝子変異が消失した。培養された細胞から癌細胞を分離する目的で、10例の培養細胞を用いて、限界希釈法および形態的に癌細胞のコロニーをピックアップしてサブクローニングを繰り返し行った。しかし、培養される細胞は気管支上皮細胞であった。その原因として、検体は少量の癌細胞と大多数の正常細胞が含まれており、本方法では癌細胞とともに多数の正常細胞も培養されること、そしておそらく気管支上皮細胞の方が癌細胞に比較して増殖速度が速い可能性が考えられた。また、培養された気管支上皮細胞を不死化させ線維芽細胞およびROCK阻害薬非依存性に増殖させることを目的として、CDK4およびhTERTを遺伝子導入した。現在この方法で臨床検体から得られた気管支上皮細胞を不死化して細胞株化できるかどうかを検討している。気管支擦過検体の取得状況が予定より遅れている。その理由は、本研究開始時と異なり気管支鏡検体を他の治験あるいは臨床研究に優先的に使用する必要があり、競合しているため、本試験に使用できる症例が限られてしまっているためである。また、培養細胞から癌細胞を抽出することが予定よりも遅れている。その理由としては、本研究で採用した線維芽細胞とROCK阻害薬との共培養により、想定以上に正常細胞が培養され、また正常細胞の増殖速度が速いことである。ただ、検体中には腫瘍細胞が確実に入っているため、腫瘍細胞を抽出することは可能であると考えている。53例は放射線照射照射線維芽細胞およびROCK阻害薬の存在下では継代が可能であったが、非存在下では全てにおいて増殖継代不能であった。

培養された細胞はヒト由来細胞であることが確認されたが、気管支上皮細胞と腫瘍細胞の両者が混在していると考えられた。また、遺伝子変異が検出される培養細胞を繰り返し継代すると遺伝子変異が消失した。培養された細胞から癌細胞を分離する目的で、20例の培養細胞を用い、またさまざまな培養条件にて、限界希釈法および形態的に癌細胞のコロニーをピックアップしてサブクローニングを繰り返し行った。しかし、培養される細胞は気管支上皮細胞であった。その原因として、検体は少量の癌細胞と大多数の正常細胞が含まれており、本方法では癌細胞とともに多数の正常細胞も培養されること、そしておそらく気管支上皮細胞の方が癌細胞に比較して増殖速度が速い可能性が考えられた。また、培養された気管支上皮細胞を不死化させ線維芽細胞およびROCK阻害薬非依存性に増殖させることを目的として、CDK4およびhTERTを遺伝子導入したが、ROCK阻害薬非依存にはならず、繰り返すと徐々に細胞老化を起こし増殖が止まった。77例の気管支擦過検体、2例の胸水、1例の剖検肺の計80検体を用いて細胞培養を行い、うち53例(66.3%)において、細胞培養および継代が可能であった。培養できない細胞はほとんどが細菌のコンタミネーションによるものであり、下気道感染からの細菌の混入と考えられた。培養された細胞のEGFRおよびKRAS遺伝子のシークエンスを行ったところ、全てにおいてヒト遺伝子配列を認め、また8例中1例においてKRAS変異を認めたことから、培養された細胞はヒト由来細胞であり、肺がん細胞を含んでいると考えられた。現在細胞培養数を増やしているところである。また、培養された細胞が腫瘍細胞であるかどうか、比較検討を行う。得られた培養細胞をROCK阻害薬、線維芽細胞非依存性に培養するために継代し、培養条件の設定を行っている。ヌードマウス皮下移植モデルではヒト遺伝子の発現が現在まで確認されておらず、ヒト由来細胞ではない腫瘍が得られている可能性があり、ROCK阻害薬、線維芽細胞非存在下では増殖しないためと考えられる。今後培養方法の条件の再設定を行い、また継代回数を増やして、至適条件を設定する。当初の予定であった気管支擦過細胞検体の入手が当初の予定よりも遅れているが、いままでに53例の細胞を培養し、ストックできた。気管支擦過細胞を培養することはできたが、その中の腫瘍細胞を抽出することに当初の予想よりも時間がかかっており、また線維芽細胞およびROCK阻害薬非依存性に増殖する細胞株の樹立が達成されていない。腫瘍細胞を抽出するための培養方法を引き続き検討する。また、これまで気管支擦過細胞から正常気管支上皮を線維芽細胞およびROCK阻害薬の存在下で継続培養することができている。当初の予定を変更し、この正常気管支上皮細胞を不死化して線維芽細胞およびROCK阻害薬非依存性に培養可能な細胞株を作成することを目指す。その方法として過去の報告(Ramirez RD, et al. Cancer Res 2004)を参考に、CDK4やhTERTをこれまで得られた気管支上皮細胞に遺伝子導入して細胞株作成を目指す。気管支上皮細胞株を作成できたら、さらにそこにKRASなど癌遺伝子を導入し、癌遺伝子に依存した癌細胞株の作成を目指す。そうすればこの細胞株のp53やLKB1といった癌抑制遺伝子をノックダウンすることにより、当初の目的であったKRAS
PD-1阻害による抗腫瘍効果の最大化を目指したTr2細胞の応用性の解析

免疫チェックポイント阻害薬をはじめとする新規免疫治療法の発展は癌治療ストラテジーに劇的な変化をもたらしたが、投薬治療の継続を困難にする免疫関連副作用のコントロールが重大な課題となっている。免疫抑制性サイトカインとして知られているIL-10は最近になりその潜在的な免疫賦活作用が報告されており、このことはIL-10が免疫関連副作用を抑制しつつ、癌微小環境においては抗PD-1抗体と相乗的な抗腫瘍効果をもたらす可能性を示唆している。本研究では、IL-10高産生性T細胞サブセットTr2細胞を利用し、免疫チェックポイント阻害薬の効果を最大化するための新たな癌治療の創薬ターゲット創出を目的とする。
In silico創薬技術を用いた新規キチナーゼ阻害剤の分子設計

キチナーゼ阻害剤には、抗真菌薬、殺虫剤および喘息治療薬としての可能性がある。そこで、我々は、環状ペプチド性キチナーゼ阻害剤、Argadin、と霊菌のキチナーゼBの複合体X線結晶構造に基づいたin silico創薬研究を行った。その結果、Argadinのペプチド性環状骨格を14員環マクロライド骨格で分子変換することで、新規な非ペプチド性キチナーゼ阻害剤が得られる可能性を示した。本年度は、環状ペプチド性キチナーゼ阻害剤Argadin(およびArgifin)と霊菌のキチナーゼB(ChiB)との複合体X線結晶構造に基づいて、以下の分子設計研究を行った。標的タンパク質としてChiBを選択した理由は、ChiBが真菌やヒト酸性キチナーゼと非常に高い相同性を有しており、その大量発現系も北里生命科学研究所において確立されたからである。1 ArgifinのChiBに対する結合親和性(Ki=33,000nM)は弱く、その構造はキチナーゼ阻害剤として十分に最適化されていない。そこで、Argifin-ChiB複合体構造に基づいて、ChiBに対して強い結合親和性が期待できるArgifin誘導体を分子設計した。その結果、ArgifinのD-Ala(5)を嵩高い側鎖を持つアミノ酸(D-Val、D-Leu、D-Met、D-Phe)で置換した誘導体において、結合親和性の改善が期待できることがわかった。2 Argadinは、ChiBに対して既に強い結合親和性(Ki=20nM)を有している。そこで、Argadinの相互作用様式に基づいて、全く新規な非ペプチド性のキチナーゼ阻害剤をコンピュータ上で分子設計した。先ず、Argadinのペプチド性主鎖環状骨格を14員環マクロライド骨格で分子変換できることを見いだした。次に、マクロライド骨格の3位にメチレン鎖を3つ介してイミダゾール環を付加し、さらに11位にフェナントレン環を付加した非ペプチド性化合物を分子設計した。ドッキング計算および結合自由エネルギー計算を行った結果、この化合物がArgadin-ChiB相互作用様式を完全に模倣できることがわかった。環状ペプチド性キチナーゼ阻害剤Argifin(およびArgadin)と霊菌キチナーゼB (ChiB)の複合体X線結晶構造を用いて、以下の分子設計研究を行った。1Argifinの分子構造最適化:Argifinの阻害活性(IC_<50>=6.4μM)は弱く、その構造はまだ十分に最適化されていない。そこで、先ず、ChiBに対して強い結合親和性(すなわち阻害活性)が期待できるArgifin誘導体をコンピュータ上で分子設計した。すると、ArgifinのD-Asp(4)に4-ベンジルピペリジンを付加した誘導体(1)、およびD-Ala(5)を嵩高い側鎖を持つアミノ酸(D-Val、D-Leu、D-Met、D-Phe、D-Trp)で置換した誘導体(2)(6)において、結合親和性の改善が期待できた。そこで、最近確立されたArgifin全合成経路を利用して誘導体の合成を行い、さらにChiBに対する阻害活性の測定を行った。その結果、誘導体(1)、(3)、(6)が、実際にArgifinより強い阻害活性を有することがわかった。さらに、誘導体(1)と(3)を組み合わせた誘導体(7)が、Argifinより約30倍強い阻害活性(IC_<50>=0.23μM)を示すことがわかった。2Argadinに基づいた非ペプチド性キチナーゼ阻害剤の分子設計:昨年度、我々は、Argadin-ChiB相互作用様式に基づいて、14員環マクロライド骨格を有する新規な非ペプチド性キチナーゼ阻害剤をコンピュータ上で分子設計した。そこで、本年度は、ドッキング計算で得られた非ペプチド性阻害剤とChiBの複合体モデル構造について、水溶液中での分子動力学計算およびMM-PBSA法を用いた結合自由エネルギー計算を行った。その結果、我々が分子設計した非ペプチド性阻害剤は、Argadin(Ki=20nM)に匹敵する強い結合親和性、すなわち阻害活性、を有する可能性があることがわかった。
ペルチェ素子を用いた複合型太陽エネルギー変換システムの検討

本研究では、通常の太陽光発電に用いる太陽電池モジュールが発電効率の低下をまねく原因の一つであり、日光によるモジュール温度上昇を抑えることで発電効率の向上が可能であるか検討を行った。同時に、温度差を電気エネルギーに変換可能なペルチェ素子を併用し、冷却時の温度差を電気エネルギーに変換することで太陽エネルギーの効率的なエネルギー変換システムについての検討を目的として実験を行った。実験の結果、製作した実験装置で冷却に水道水を用いて冷却した場合、日光において10[°C]程度の冷却効果が実現できているため、発電電力全体の約4[%]を改善することが可能であると考えられる,また、この際に15[mW]とわずかではあるがペルチェ素子による発電を確認することができた。その後、夏場70[°C]程度まで上昇する太陽電池モジュールを再現するため、人工光源を使用して90[°C]程度まで温度を上昇させて実験を行った結果、ペルチェ素子により最大で240[mW]程度まで発電し、太陽電池モジュールの発電効率の改善も同様に4[%]程度確認することができた。これらの実験には、200[mm]四方の単結晶化型太陽電池モジュールを用いた。これらの実験により、太陽電池モジュールを冷却し発電効率の改善を図ることが可能であり、冷却時にペルチェ素子を介することで更なる電気エネルギーへの変換が可能であると言える。また、冷却水を循環させることで温水器としての利用も考えられる。この実験を通し、太陽電池モジュールの発電量や背面温度の測定方法を、本校にて卒業研究を行っている学生に対して実物を用いて測定方法の指導することができ、実験装置の教育効果としての役割も果たすことができた。