hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
p63新規標的分子による皮膚の発生・再生の分子機構とその治療への応用

:皮膚形成に必須な転写因子p63の標的分子を探索し、growth differentiationfactor 15(GDF15)を同定した。GDF15はケラチノサイトの分化過程において極めて重要な役割を担うことを示した。また、p63の下流分子として細胞外マトリクス蛋白質matrilin-2を同定した。Matrilin-2は細胞遊走に関与する可能性が示された。転写因子p63は皮膚の形成に必須な因子であることから、p63の下流標的分子が、ケラチノサイトの増殖・分化を調節すると考えられている。しかしながら、p63による皮膚の分化制御機構には不明な点が多く残されており、その下流分子の同定とその役割が注目されている。本研究では、分泌性の生理活性物質に着目し、ケラチノサイト分化に必要なp63標的分子の探索を行い、皮膚分化における役割を解析した。まず、p63を過剰発現あるいはノックダウンして、PCRアレイ等を用いて標的因子の探索を行った結果、growth differentiation factor 15 (GDF15)がp63の標的分子と考えられた。GDF15はTGF-βファミリーに属し、皮膚で発現が報告されていることから、p63による制御を受けて皮膚形成に関与する可能性が考えられた。そこで、TAp63の過剰発現・siRNAによるノックダウンの解析を行い、GDF15がTAp63により制御を受けることを示した。GDF15遺伝子のプロモーター領域には2箇所のp63結合サイトが存在したことから、両p63結合サイトあるいは一方を含むレポータープラスミドを作製し、ルシフェラーゼアッセイにより転写活性化能を解析した結果、TAp63によるGDF15の転写活性化には転写開始点近傍のp63結合サイトが必要であることが示された。また、GDF15をノックダウンしてケラチノサイトを分化させた結果、分化マーカーであるケラチン10およびインボルクリンの発現上昇が強く抑制されたことから、GDF15がケラチノサイト分化において重要な役割を担うことが明らかとなった。本研究の結果から、p63の標的分子として、ケラチノサイトの産生する分泌性の生理活性物質が皮膚の発生・分化を調節する可能性が示された。p53ファミリーに属する転写制御因子p63は皮膚の形成に必須な因子であることから、p63の下流標的分子が、ケラチノサイトの増殖・分化・遊走を調節し、表皮形成や皮膚の創傷治癒過程に関与すると考えられる。しかしながら、p63の発現制御機構やp63の標的分子については未だに明らかでない点が多い。本研究では、ケラチノサイトの損傷や外部刺激に対するp63の応答性を調べ、分泌性の生理活性物質や細胞外マトリクス蛋白質に着目して、p63の標的分子を探索し、その機能解析を行った。皮膚の創傷部では、一過性にp63の発現が低下することが報告されている。そこで皮膚ケラチノサイト由来の細胞株HaCaT細胞においてTAp63ならびにdeltaN p63をノックダウンしたときに発現が減少する分泌性分子を探索し、63の標的分子として複数の分子をリストアップした。deltaN p63の標的分子であったmatrilin-2について解析を行った結果、deltaN p63の下流分子であるBMP-7により発現制御を受けることが示され、deltaN p63およびmatrilin-2のノックダウンによってHaCaT細胞の遊走が促進される結果が得られた。さらに、紫外線照射によるp63の発現変化を調べた結果、UV-B照射によりdeltaN p63のmRNAおよび蛋白質の減少が認められた。これらの結果から、皮膚の損傷時において一過性のp63発現低下にともなう下流分子の発現減少が、細胞遊走を促進させ、治癒過程に寄与する可能性が示された。
乱流非定常現象解明のための渦変形モデルの構築とその応用

メッシュフリー型の乱流シミュレーション手法(Fukuda & Kamemoto, 2005, 2006)を様々な乱流場に適用し,その検証と手法のさらなる改良を行うことで,乱流場における渦構造の生成から消散に至る一連の素過程を直接的に解析することが可能な手法へと発展させた.検証解析の結果,従来手法に比べ,より微細な渦構造の相互作用が解像可能となっただけでなく,解析精度が向上することが確認された.さらに,Graphic ProcessingUnits(GPU)による高速化に成功した.この結果,渦要素再配置モデルおよび渦要素消去モデルを導入したメッシュフリー型の乱流解析手法の有効性が確認された.メッシュフリー型の乱流シミュレーション手法(Fukuda & Kamemoto, 2005, 2006)を様々な乱流場に適用し,その検証と手法のさらなる改良を行うことで,乱流場における渦構造の生成から消散に至る一連の素過程を直接的に解析することが可能な手法へと発展させた.検証解析の結果,従来手法に比べ,より微細な渦構造の相互作用が解像可能となっただけでなく,解析精度が向上することが確認された.さらに,Graphic ProcessingUnits(GPU)による高速化に成功した.この結果,渦要素再配置モデルおよび渦要素消去モデルを導入したメッシュフリー型の乱流解析手法の有効性が確認された.これまで開発を行ってきた乱流解析手法の有効性と課題を確認し,乱流場における素過程を直接的に解析することが可能な解析手法として確立させるため,境界を有しない乱流流れ場に対して手法の適用を行った.また,乱流素過程の詳細なメカニズムを解析するためには,微細な渦構造の相互作用を解像する必要があるため,Graphic Processing Units (GPU)を用いた解析の高速化についても,検討を行った.渦構造の相互作用に関する検証を行った結果,高精度化に関する幾つかの知見が得られ,従来に比べ,より微細な渦構造の相互作用が解像できるだけでなく,渦輪の複数のつなぎかえ現象を含めたより長い時間の現象の解析が可能となった.しかし,GPUによる高速化については,本年度期間中には最適化が十分には行えなかった.引き続き,本手法に最適な高速化手法を検討する予定である.今後は,境界を有しない乱流流れ場に対して手法の検証をざらに行うとともに,境界を有する流れ場に対しての有効性および工学的応用における有効性についても確認し,手法のさらなる高精度化,高速化を行う.前年度までに開発を行ってきたメッシュフリー型乱流解析手法を円管内部の乱流非定常流れ解析へ適用した結果,高精度化に関する幾つかの知見が得られた.その知見に基づき,手法を改良することで,従来に比べ,より微細な渦構造の相互作用が解像可能となっただけでなく,速度ひずみが大きな領域の空間解像度が高められることにより,解析精度が向上することが確認された.また,実験データとの比較を行った結果,平均速度分布およびその速度変動量が高精度に再現できることが確認された.さらに,表面格子の格子スケールを変えた解析を行った結果,円管内部流れにおける乱流境界層の解像には不十分な空間解像度の表面格子を用いた場合であっても,渦要素再配置モデルを導入し,空解像度の許容値を小さく設定することで,速度ひずみが大きな領域における空間解像度の向上が可能であり,実験値に近い値を示すことができることが確認された.昨年度に引き続きGraphic Processing Units (GPU)による高速化を進めた結果,倍精度でCPU演算(Intel Xeon X5550を使用)に比べ約17倍(NVIDIA Tesla C1060を使用)の高速化に成功した.これらの結果から,これまで開発を進めてきた渦要素再配置モデルおよび渦要素消去モデルを導入したメッシュフリー型の乱流解析手法の乱流内部流れへの有効性が確認された.今後は,境界を有する乱流外部流れ場に対して手法の検証をさらに行うとともに,工学的応用における有効性についても確認し,手法のさらなる高精度化,高速化を行う.前年度までに開発を行ってきたメッシュフリー型乱流解析手法を平板乱流境界層や球周りの流れ場などの境界を有する乱流外部流れ場に対して適用した結果,従来手法に比べて,より微細な渦構造の相互作用が解像可能となっただけでなく,速度ひずみが大きな領域の空間解像度が高められることで,解析精度が向上することが確認された.また,実験値との比較を行った結果,平均速度分布および速度変動量が高精度に再現できることが確認された.さらに,渦糸のつなぎ換えモデルを開発し,適用した結果,精度が向上することが確認された.この結果,渦要素再配置モデルおよび渦要素消去モデルを導入したメッシュフリー型の乱流解析手法の乱流外部流れへの有効性が確認された.高速化についても検討を行い,渦構造の変化に応じて,時間ステップを変化させる手法を開発し,導入した結果,従来よりも短い解析時間で,高精度解析が可能となることが確認された.前年度までに行ってきた,Graphics Processing Unit(GPU)による高速化と今回開発を行った高速化手法を併用することで,手法の大幅な高速が実現できる.
小胞体ストレスによる細胞アポトーシスを誘導するスマートナノキャリアの構築

小胞体は、異常タンパク質が蓄積すると小胞体ストレスと呼ばれる状態になりアポトーシスを誘導する。本研究では、タンパク質のチオール基との反応性を有する分子を細胞内に移行させることにより、細胞内のタンパク質と薬物の反応によりタンパク質を変性させて、小胞体ストレスに基づく細胞死を人為的に誘導する方法を検討した。この結果、数種類のクロロメチルアルカン化合物は単体で投与しても細胞毒性が低いのに対し、ナノ粒子により化合物を細胞内導入することで高い細胞殺傷性を示すことを明らかとなり、ナノ粒子の細胞内導入の制御により選択的に細胞死を誘導できる新たな細胞殺傷薬として利用できる可能性が示された。本年度は、温度応答性ナノ粒子の細胞内移行性の解析のための粒径の異なるナノ粒子の作製をおこなった。はじめに、ナノ粒子のサイズを制御する方法として、異なる鎖長をもつブロックコポリマーを合成し、温度応答性ナノ粒子を作製した。親水性および疎水性セグメント鎖長を変化させたブロックコポリマーを水中で会合させたところ、鎖長の増大にともないナノ粒子の粒径の増大が観察された。しかし、これらのナノ粒子に温度付加すると、数ミクロンの凝集体を形成し沈殿してしまうことがわかった。そこで、相転移後のナノ粒子を分散させる方法として、温度応答性セグメントを有するブロックコポリマーと非温度応答性の親水性セグメントを有するブロックコポリマーを同時に会合させて、ナノ粒子を形成する方法を検討した。この結果、親水性高分子の導入により、相転移後も水中に安定に分散させることに成功した。また親水性鎖長が温度応答性鎖長よりも長くなると粒子の安定性は向上し、親水性高分子鎖導入量を変化させることにより、相転移後のナノ粒子のサイズを数10数100nmの大きさに容易に変化させることが可能となった。これにより、これまで、温度応答性ナノ粒子の細胞内移行の研究は、サブミクロンオーダーの粒子を用いて解析してきたが、粒径がコントロールできることで、細胞内に効率的に移行するサイズの検討ならびにナノ粒子のサイズが細胞内移行メカニズムに与える影響についての詳細が解析可能になると考えられる。これまで、チオール基と反応する分子の内包した温度応答性高分子ミセルの細胞内導入によりウシ血管内皮細胞の細胞死誘導に成功した。本年度は、細胞死誘導メカニズムを解析するため、細胞種をウシ由来細胞からヒト由来細胞に変更して、温度応答性高分子ミセルを利用した小胞体ストレス誘導実験を開始した。しかし、温度応答性高分子ミセルは、各種ヒト由来がん細胞に対して温度変化に応答した細胞内移行を示さなかった。この原因として、作製した粒子のサイズが影響していることが考えられたので、研究計画に記載した温度応答性高分子ミセルのサイズ制御法に関しての検討をおこなった。温度応答性高分子ミセルは温度変化にともなう温度応答性高分子鎖の疎水性度の上昇により、ミセル間の疎水性相互作用が強まり粒子が会合し凝集体する。この凝集体の制御を、温度応答性高分子鎖長を変化させて制御することを検討したが、粒子間の相互作用を制御することは非常に困難であった。そこで、温度応答性外殻に親水性高分子を導入し粒子間の相互作用を制御する方法を検討した。親水性高分子を温度応答性高分子ミセルに導入したところ、温度付与により形成されるミセル凝集体のサイズは、導入する親水性高分子鎖長および導入量でコントロールできることが明らかとなった。また、これまで温度応答性高分子ミセルは沈殿形成により薬物放出が抑制される場合があったが、この方法を利用すると、ミセルの分散性が向上することより温度変化に伴う薬物放出の追跡も可能となった。28年度は、本ナノ粒子設計を適用して、温度応答性高分子ミセルのがん細胞内導入法を検討する、またミセルに小胞体ストレスを誘導する分子を導入し、ナノ粒子による小胞体ストレス誘導法の確立およびそのメカニズムの解明を行う。これまで、ウシ血管内皮細胞を利用して温度応答性高分子ミセルの小胞体ストレス誘導法を検討してきたが、小胞体ストレスの誘導能を評価するにはヒト癌細胞で同様な効果を生起する必要がある。しかし、設計した温度応答性高分子は、ヒトがん細胞に対する細胞内導入率が著しく低く、小胞体ストレスによるアポトーシスを誘導することが出来なかった。そのため、細胞内にナノ粒子を効率的に誘導する方法を確立する必要性が生じ、その分子の合成・評価に時間を要した。このような原因により、当初予定していたヒト癌細胞に対する小胞体ストレス誘導実験を行うことができなった。小胞体は、異常なタンパク質が蓄積すると小胞体ストレスとよばれる状態になり、過度の小胞体ストレス下では、アポトーシスを誘導する。本研究では、小胞体ストレスを利用した新しいアポトーシス誘導型のドラッグデリバリーシステムを構築するために、細胞内のタンパク質を変性させる化合物を探索し、ナノ粒子を利用した小胞体ストレス誘導法について検討をおこなった。細胞内のタンパク質を変性させる方法として、細胞内でタンパク質のチオール基と反応することが可能であるクロロメチル基を有する化合物を利用する方法を検討した。ナノ粒子内に種々のクロロメチル化合物を内包し細胞内に導入した。数種類のクロロメチル化合物は、単体では細胞に対する毒性が低く、特にクロロメチルアルカン類は非常に毒性が低いことがわかった。これに対し、クロロメチル化合物をナノ粒子に内包し細胞に作用させると細胞毒性が1000倍以上上昇することがわかった。

この原因として、クロロメチル化合物は細胞外から取り込まれると、細胞内のグルタチオンにより無毒化させるが、細胞内に直接送達すると細胞内局所濃度が高まり、グルタチオンの解毒作用が十分に機能せず、細胞内の他の物質と反応したために高い細胞殺傷性を示したと考えられる。この細胞死の原因を特定するためにカスパーゼ由来のアポトーシスの影響を検討したが、小胞体ストレスに関与するカスパーゼの発現は顕著に観察されなかった。この結果は小胞体ストレスの関与を否定するものではないが、クロロメチル化合物による細胞死には小胞体ストレスに限らない細胞死の機構が関与していると考えられる。本研究期間では、細胞死誘導メカニズムは解明されなかったが、クロロメチル化合物は細胞内に直接導入することにより高い細胞殺傷性を示すことがわかり、ナノ粒子の細胞内導入の制御により選択的に細胞死を誘導できる新たな細胞殺傷薬として利用できる可能性が示された。小胞体は、異常タンパク質が蓄積すると小胞体ストレスと呼ばれる状態になりアポトーシスを誘導する。本研究では、タンパク質のチオール基との反応性を有する分子を細胞内に移行させることにより、細胞内のタンパク質と薬物の反応によりタンパク質を変性させて、小胞体ストレスに基づく細胞死を人為的に誘導する方法を検討した。この結果、数種類のクロロメチルアルカン化合物は単体で投与しても細胞毒性が低いのに対し、ナノ粒子により化合物を細胞内導入することで高い細胞殺傷性を示すことを明らかとなり、ナノ粒子の細胞内導入の制御により選択的に細胞死を誘導できる新たな細胞殺傷薬として利用できる可能性が示された。新規なナノ粒子の粒径コントロール方法の検討をおこなったため、培養細胞実験に着手するのに当初の予定より時間が要した。親水性高分子の導入により温度応答性高分子ミセルのサイズコントロールに成功したことから、ナノ粒子のサイズががん細胞内移行量に与える影響を検討する。また、本手法はがん細胞特異的にナノ粒子を移行させるシステムにも応用できることから、新規な分子設計によりより効率的にがん細胞内にナノ粒子を導入する方法を検討する。これらの粒子に小胞体ストレス誘導に関与する分子を導入して、がん細胞に作用させ、効率的に細胞死を誘導する方法を検討し、さらにそのメカニズムの解析を行う予定である。バイオマテリアルナノ粒子の粒径サイズのコントロールが可能になったことから、今後は培養細胞を用いた解析が可能となると考えられる。本実験に利用可能な薬剤の探索ならびに、小胞体ストレスが本手法により惹起されか分子生物学的な解析手法などで進めていく。細胞を利用した実験の進捗が遅れたことにより、比較的高額な試薬の発注がほとんど生じなかったため。2014年10月に発注した商品が数度の納期遅延により年度内の納品ができなかった。この試薬は本研究の目的を達成するのに必要不可欠なため、継続して発注した。実施3年目は、細胞を利用した実験を中心に行うことから、バイオ関連の試薬を多く利用するため、計画通りに予算を執行する予定である。ナノ粒子の材料となる高分子合成に使用する。
ヒツジ胎仔低酸素性脳神経障害モデルにおけるアポトーシスからみた神経細胞死誘導機構の解明

6頭の妊娠ヒツジによる胎仔急性低酸素モデルを作製し,低酸素胎仔(n=4)とSiam control胎仔(n=4)より脳組織サンプルを採取した.40回程度の断続的な臍帯圧迫により予定の胎仔動脈血pH6.97.0に達した.低酸素負荷に加えて急性脱血による虚血低灌流負荷を行い,その48時間後に胎仔から脳組織を摘出したところ,通常のHE染色では,大脳の海馬C1領域と小脳顆粒細胞に変性などの組織変化を認めた.TUNEL染色によりアポトーシスの有無を確認したところ,組織障害部位に一致して陽性細胞が確認された.Single-strand DNAを同定するIn situ nick translationによってもアポトーシスの存在が確認された.アポトーシスの実行分子としてのカスパーゼ系,特にcaspase-3の活性化が認められた.Nitric oxide (NO)によるアポトーシスの誘導機構として,スーパーオキシドアニオンとの反応によるONOO-の生成が考えられている.NO合成酵素であるnitric oxide synthetase (NOS)は,低酸素胎仔の大脳中でCa2+依存性NOSが33%の低下を示した.eNOS蛋白およびmRNAは有意に減少したが,nNOS蛋白およびmRNAは有意の増加を示した.胎仔脳中の増加したnNOSはアポトーシスにより組織傷害性に働き,さらに神経保護的な役割をもつnNOSの減少により中枢神経障害が進む可能性が示唆された.6頭の妊娠ヒツジによる胎仔急性低酸素モデルを作製し,低酸素胎仔(n=4)とSiam control胎仔(n=4)より脳組織サンプルを採取した.40回程度の断続的な臍帯圧迫により予定の胎仔動脈血pH6.97.0に達した.低酸素負荷に加えて急性脱血による虚血低灌流負荷を行い,その48時間後に胎仔から脳組織を摘出したところ,通常のHE染色では,大脳の海馬C1領域と小脳顆粒細胞に変性などの組織変化を認めた.TUNEL染色によりアポトーシスの有無を確認したところ,組織障害部位に一致して陽性細胞が確認された.Single-strand DNAを同定するIn situ nick translationによってもアポトーシスの存在が確認された.アポトーシスの実行分子としてのカスパーゼ系,特にcaspase-3の活性化が認められた.Nitric oxide (NO)によるアポトーシスの誘導機構として,スーパーオキシドアニオンとの反応によるONOO-の生成が考えられている.NO合成酵素であるnitric oxide synthetase (NOS)は,低酸素胎仔の大脳中でCa2+依存性NOSが33%の低下を示した.eNOS蛋白およびmRNAは有意に減少したが,nNOS蛋白およびmRNAは有意の増加を示した.胎仔脳中の増加したnNOSはアポトーシスにより組織傷害性に働き,さらに神経保護的な役割をもつnNOSの減少により中枢神経障害が進む可能性が示唆された.現在までに6頭の妊娠ヒツジによる胎仔急性低酸素モデルを作製し,低酸素胎仔(n=4)とSiamcontrol胎仔(n=4)より脳組織サンプルを採取した.40回程度の断続的な臍帯圧迫により予定の胎仔動脈血pH6.97.0に達した.予備実験の段階で,単純な低酸素血症,酸血症のみでは胎仔の脳組織に大きな神経障害をなかなか来さないことが明らかになったので,低酸素負荷に加えて急性脱血による虚血低灌流負荷を行い,その48時間後に胎仔から脳組織を摘出するプロトコールに変更した.その結果,通常のHE染色では,大脳の海馬C1領域と小脳顆粒細胞に変性などの組織変化を認めた.TUNEL染色によりアポトーシスの有無を確認したところ,組織障害部位に一致して陽性細胞が確認された.ただしこれはネクローシスなどによる非特異的反応の可能性は否定できない.そこで今後はsingle-strand DNAを同定するIn situ nick translationを行うため準備中である.またマウスなどの予備実験の結果では,急性ストレスに対しては,caspase 8からcytochromeC流出,そしてcaspase 3の活性化がアポトーシス誘導の道筋と予想されたため,免疫組織染色によってヒツジ胎仔脳組織においてその部分を確かめる.生存シグナルの視点からは,PI3KやAkt,ERKの増減に重点をおいて組織解析を進める予定である.6頭の妊娠ヒツジによる胎仔急性低酸素モデルを作製し,低酸素胎仔(n=4)とSiam control胎仔(n=4)より脳組織サンプルを採取した.40回程度の断続的な臍帯圧迫により予定の胎仔動脈血pH6.97.0に達した.低酸素負荷に加えて急性脱血による虚血低灌流負荷を行い,その48時間後に胎仔から脳組織を摘出したところ,通常のHE染色では,大脳の海馬C1領域と小脳顆粒細胞に変性などの組織変化を認めた.TUNEL染色によりアポトーシスの有無を確認したところ,組織障害部位に一致して陽性細胞が確認された.Single-strand DNAを同定するIn situ nick translationによってもアポトーシスの存在が確認された.アポトーシスの実行分子としてのカスパーゼ系,特にcaspase-3の活性化が認められた.Nitric oxide(NO)によるアポトーシスの誘導機構として,スーパーオキシドアニオンとの反応による0N00-の生成が考えられている.NO合成酵素であるnitric oxide synthetase(NOS)は,低酸素胎仔の大脳中でCa2+依存性NOSが33%の低下を示した.eNOS

蛋白およびmRNAは有意に減少したが,nNOS蛋白およびmRNAは有意の増加を示した.胎仔脳中の増加したnNOSはアポトーシスにより組織傷害性に働き,さらに神経保護的な役割をもつeNOSの減少により中枢神経障害が進む可能性が示唆された.
インタンジブルズ管理に向けて管理会計が果たす役割と実態

イノベーションやブランドなどの見えざる資産(=インタンジブルズ)を企業が管理する過程の中で、管理会計がどのような役割を果たすかを論じている。インタンジブルズ管理のサイクルについてプロセス・マネジメントの概念を導入することの必要性を検討した。また、インタンジブルズ管理が企業価値の向上につながると位置づけ、研究開発活動やブランドの管理について、管理会計の視点から論じた。ブランドについては、企業の戦略や行動計画に基づいてその価値を算定することで、戦略マップの顧客の視点において全社的に共有する指標として利用可能であると結論付けた。本年度は、管理会計がインタンジブルズ管理に向けて貢献しうる役割を明らかにするこという研究全体の目的に沿って、文献研究を進めた。企業の経営管理に有用であるとされる、プロセス・マネジメントをインタンジブルズ管理に適用することを想定した論文を執筆した。インタンジブルズの中でもとくに研究開発活動に対してプロセス・マネジメントの概念が有用であることは平成18年発行の論文にて検討済みであり、平成19年度の研究においては、プロセス・マネジメント概念の整理と管理会計におけるプロセス・マネジメントの重要性について考察した。プロセスという用語は、管理会計はもとより、経営学を含めた隣接諸科学で用いられる言葉であるが、その用語の意味するところは研究者によって異なる。そこで、まずプロセスという用語を整理し、その上で管理会計の諸技法をプロセス・マネジメント概念にあてはめた。次いで、管理会計におけるプロセス・マネジメント概念の重要性について検討した。プロセスは、マネジメント・コントロールを指向する経営管理プロセスと、オペレーショナル・コントロールを指向する組織プロセスとに分類することができる。各プロセスはまた、その性格ごとに方向設定プロセスやワーク・プロセス等に分類化されるものである。近年、管理会計領域において実務および理論の両方で注目を集めたABC・ABMやバランスト・スコアカードも、企業の経営管理プロセスや、組織プロセスにあてはめることができる。つまり、プロセス・マネジメントはすでに管理会計の諸技法として実践されているものといえる。けれども、それらはプロセス・マネジメントと自覚してなされているものではない。プロセスを捉えることを指向し、より効率的かつ効果的な経営管理を実践することが可能になると考える。インタンジブルズ管理に関する理論構築に向けて文献研究を中心に行った。インタンジブルズ管理は会計以外の隣接諸科学で研究対象とされることが多いため、学際的な研究を心がけた。とくに、経営学、マーケティングの領域での先行研究についての考察を重視した。具体的には、インタンジブルズのうちイノベーション論、ブランド論について考察を重ねた。年度の前半ではそれらの隣接諸科学での知見をもとに、管理会計がインタンジブルズ管理を支援することの合理性について研究し、日本管理会計学会九州部会にて報告した。報告時に得たご意見やコメントを参考に、後半ではインタンジブルズのうち研究対象をブランドに絞り研究を進め、タイで開催されるAsia-Pacific Management Accounting Forumにて報告を予定していた。しかし、タイ国内の政情が不安定であることから、度重なる延期の後、08年度のフォーラムは中止となった。そのため、準備を終えていた英語での報告ができず、また報告に対するコメントを得ることができなかった。だたし、補助金のうち旅費として使用する予定だった金額を文献購入に充てることができたため、文献研究を当初予定していたよりも進めることができた。その研究成果については09年度に公表したいと考えている。インタンジブルズの管理に向けて管理会計、とくに管理会計情報がどのような役割を果たしうるかについて文献研究を主体として行っている。当初の予定では実態調査を行う予定であったが、調査予定であったリサーチサイトの都合で調査ができなかった。そのため、文献研究を主体として行い、また関西や関東の研究会における報告でできる限り実務家がらめ質問・コメントを受けることで実務に関連する示唆を得ている。研究内容としては、とくに本年は研究開発活動(および関連活動)について管理会計がこれまでどのような貢献を行ってきたのかを時系列的に考察し、従来の原価企画や研究開発の予算管理等だけでなく、研究開発活動におけるイノベーション能力そのものの評価に向けて管理会計情報が必要になりつつあるという現状について考察した。その上で、管理会計情報自体も、従来め財務情報だけでなく、非財務情報も含めて意思決定・業績評価を行うことが必要であると結論付けた。また、その際に有用な管理会計ツールとしてバランスト・スコアカードおよびバリュー・チェーン・スコアボードの利用が考えられることを主張した。研究については日本会計研究学会全国大会で発表し、その成果を論文としてまとめている中途である。
ＣＮＴを応用した高機能生体材料創製のためのＣＮＴ・生体界面技術の構築と安全性評価

カーボンナノチューブ(CNT)を応用した高機能生体材料を創製するために、CNTやその複合体に対する生体の反応、逆にCNTの生体内における挙動や代謝を観察し、形態学的、生化学的、分子生物学的手法を用いてそのメカニズムを解析した。得られた知見に基づいてCNT材料と生体の界面を制御する技術を構築し、CNTを応用したDDSやイメージング、再生医療のための足場材等の開発を推進した。CNT材料の研究として、CNTの溶液への分散と細胞への影響を、CNTと細胞の界面を中心に探求した。特に分散剤の種類による細胞反応の差異を調べ、そのメカニズムを検討した。その上で多くの分散剤で細胞内へのCNTの取り込みが見られることから、この取り込みに関与するタンパク質の同定を行った。また、凝集CNTを除去した高分散状態のCNTの基本的物性と動物・細胞レベルでの評価を試みた。さらにCNTと細胞の界面について、昨年度から継続して1本のCNTを1個の細胞に作用させる技術開発を進めた。この新手法を用いて、細胞に取り込まれたCNTの挙動、分布などを詳細に観察した。細胞毒性の研究では、CNTの生体材料応用を念頭に置き、形状の異なるCNTおよびCNT複合体の特定の細胞に対する反応を調べ、細胞増殖性や炎症性サイトカイン/ケモカインの産生などを検討した。また、CNTを骨芽細胞や破骨細胞に作用させて細胞内/膜/外の変化を捉え、CNTが骨形成を促進するメカニズムを更に探求した。動物試験においては、CNT材料を使用する部位や体内動態を考慮して、特定の組織とCNTの界面反応を評価した。具体的には皮下・骨・滑膜を中心に、短期評価と長期評価を実施した。また、遺伝子改変発癌性マウス(rasH2)を用いたCNTの発癌性評価を多くのバリエーションで実施し、同時に体内動態の詳細な解析も行った。新規研究として、CNTが鼻腔から嗅球を経て脳に移行する動きを、蛍光標識したナノ粒子をモデルに、マウスで再現する試みを行った。CNT材料の開発研究として、本研究に使用するCNTの化学修飾およびCNTと生体材料の複合化を行った。これらのCNT材料表面における基本的生体反応を、CNT材料表面へのタンパク質の吸着、細胞接着、血栓形成、補体系活性化などで検討した。皮下組織界面の研究として、CNT材料を実験動物の皮下に埋め込み、経時的に周囲組織とともに摘出して、炎症などの生体反応を観察した。硬組織界面の研究では、CNT材料を実験動物の硬組織に埋め込み、その界面を形態学的に観察し、硬組織形成能やCNT含有硬組織の特性を調べた。CNTが骨形成能を促進するメカニズムを解明するために、骨芽細胞、軟骨細胞、破骨細胞に接触して生じるCNTの挙動と作用を微細構造学的に解析し、CNTが石灰化の核となる知見を得ており、CNTの骨基質内への取り込み過程を石灰化機構と関連づけて検討した。CNTと細胞の界面については、1本のCNTを1個の細胞に作用させる技術開発を進めた。この新手法を用いて、細胞へのCNTの作用、細胞内でのCNTの挙動、CNTが突き刺さった細胞の変化などを観察した。細胞毒性の研究において、CNT材料を生体外で培養線維芽細胞に作用させ、分化・増殖・取り込み・サイトカイン産生などの細胞反応を評価した。発癌性試験として、遺伝子改変発癌性マウス(rasH2)へのCNT材料の埋め込み試験を行った。また、AMES試験、Comet Assayなどで、突然変異誘発性の評価を行った。生体内動態の研究として、CNT材料に微細な金を付加する技術を開発した。さらに、CNT材料をES細胞に作用させ、幹細胞の反応を検討した。CNT材料の研究として、細胞への取り込みを、細胞および分散剤を変えて検討した。細胞や分散剤によってCNTの取り込み量や取り込み形式が異なり、そのメカニズムを検討した。多くの細胞で、取り込み形式はエンドサイトーシスであり、細胞に取り込まれて毒性を示すことが明らかになった。しかし、例外的に細胞に取り込まれなくても毒性を示す場合、取り込まれても毒性を示さない場合があり、これらのメカニズムを検討した。また、分散剤によりCNT表面の特性が変化し、細胞への取り込みに影響することを示した。これらの研究は特にマクロファージを中心に実施し、細胞内外でのタンパクの発現を評価した。CNTと細胞の界面について、継続して1本のCNTを1個の細胞に作用させる技術開発を進めた。CNT1本を把持することに成功したが、更に機器の改良が必要であった。CNT単独で立体構築し、皮質骨の機械的特性にできるだけ近づけたブロック体を作製し、骨欠損修復のためのスキャフォルドとして有効性を検討した。CNTブロックにBMPを添加してマウス背筋に埋植すると、ブロックに密着して骨形成が認められた。また、CNTブロック上での細胞接着性と増殖性は良好であった。このCNTブロックは、一定の強度を必要とする部位の骨欠損を修復するための足場材として期待できることを明らかにした。癌転移骨の制御を目的として、CNTを抗破骨細胞薬や抗癌剤のDDSに用いる研究をスタートさせた。使用するCNTを数種類選定し、薬による表面修飾を行った。癌細胞に作用させることで、増殖を抑制することを確認したが、更に再現性高める必要があった。遺伝子改変発癌性マウス(rasH2)を用いたCNTの発癌性評価として、CNTを膝関節内に投与した結果を詳細に検討した。特に、CNTの体内動態と肺における反応に着目し、投与部位が大きく影響することを明らかにした。

本年度から、基盤研究で重要なものを更に高度化すると共に、テーマを絞った応用研究に移行した。まず基盤研究として、CNTの分散剤による影響を検討した。細胞にCNTを暴露した場合、gelatinで分散したCNTだけが細胞増殖抑制を示し、FBSやCMCで分散したCNTは増殖が促進した。Gelatinでは、分散しきれていないCNTの凝集体に細胞が接着することによって、見かけ上細胞増殖が抑制されていることが分かった。また、リンパ管内のCNT通過を評価する方法を構築した。リンパ管を摘出して外腔および内腔に灌流を行い、特有の生体反応である連続的自発性収縮を起こす実験条件を検討した。また内腔に流れるナノ粒子の動態イメージングを、蛍光顕微鏡で捉える実験系を構築した。更に1本のCNTを1個の細胞に作用させる技術開発を進めた。1本のCNTを把持する機器の改良や、実験系の最適化を検討した。把持したCNTを1個のraw細胞に接触させ観察した。次に応用研究として、CNT単独で立体構築し、力学的強度を高めたブロック体を作製した。このCNTブロック上での細胞接着性は高く、rhBMP-2を添加し筋に埋植するとブロックに密着して骨形成が認められ、その骨量はコラーゲンシートを用いた場合と同等であった。このCNTブロックはスペーサーとして骨欠損部を充填し、かつ骨再生を誘導するBMPのscaffoldとして機能することが期待できる。また、複数のCNTを同心円状に積層して多孔質形状に形成し、薬剤徐放性試験・蛋白吸着試験・蛋白放出試験などを行った。細胞増殖試験および骨欠損修復試験では、対照群より良好な結果が得られた。一方、CNTに抗癌剤を付加して癌に作用させる研究に着手したが、CNTを粒子としてDDSに用いた場合の安全性が不確実なため、カーボンナノホーンに変更して研究を進めることとした。基盤研究として、分散剤の影響として、生体内でCNTに結合すると想定される血清で分散させたCNTで骨芽細胞の増殖促進が見られ、in vivoでのCNTの骨石灰化促進効果の1つの理由として細胞増殖促進であることを明らかにした。さらに生体の結合組織の主要成分であるコラーゲンの低分子化したgelatinで分散したCNTで細胞親和性を高めていることが明らかとなった。一方、分散剤で分散しきれていないCNTの影響が明らかになり、分散状態の影響の検討が重要である。当初計画になかったリンパ管内のCNT通過を評価する研究は、研究過程でその重要性が明らかになったため追加した。in vitro摘出組織系を用いた手技と実験システムの構築により、今後様々なナノ粒子・マイクロ粒子の脈管内送達イメージングが期待できると共に、バイオマテリアルが脈管系の生体反応・組織・細胞レベルにおいてどのような影響を及ぼすか解明する、新規の生体内安全性評価法を確立することができた。また、1本のCNTを1個の細胞に作用させる技術開発を進め、1本のCNTを把持する精度を高めることができた。その結果、1本のCNTを把持して1個の細胞に作用させる段階まで成功した。
ランビエ絞輪に局在するグルタミン酸受容体による活動電位伝播制御

脳神経活動では活動電位が忠実性を保ちながら伝播する必要がある。パラノードに発現するBKチャネルはこの忠実性に寄与し、T型Ca2+チャネルを介して流入するCa2+によって活性化されることが示唆された。高頻度発火する小脳プルキンエ細胞の出力先である小脳核ニューロンはペリニューロナルネット(PNN)を形成する。このPNNを除去するとGABA放出が促進し、瞬目反射条件付け遅延課題の学習効率が高くなることが分かった。成熟に伴って構築される小脳核ニューロンのPNNは、プルキンエ細胞からのGABA放出を低下させ、新たな小脳運動学習を制限し、既に獲得されている記憶の維持に貢献するものと考えられる。活動電位の迅速な伝播は脳神経の情報処理において不可欠である。有髄神経では活動電位はランビエ絞輪を介する跳躍伝導によって神経終末へ伝わる。また運動協調にかかわる小脳プルキンエ細胞は高頻度に同期発火して小脳核ニューロンの発火パターンを制御するものの、高頻度発火の活動電位が忠実性(fidelity)を維持しながら伝播する機構は不明である。本研究の目的は、ランビエ絞輪に発現するチャネルによる活動電位伝播の制御とその生理学的意義を明らかにすることである。本年度は小脳プルキンエ細胞軸索の有髄軸索のランビエ絞輪近傍(パラノード)に発現するCa2+依存性カリウムチャネル(BKチャネル)の生理学的意義を検証した。このチャネルが高頻度発火の活動電位伝播に寄与し、小脳核ニューロンへの抑制性シナプス伝達の制御にかかわることを明らかにした(Hirono et al., 2015, J Neurosci)。パラノードにおけるBKチャネルの活性化にはランビエ絞輪付近のCa2+濃度上昇が必要であるが、その供給源は不明である。そこでランビエ絞輪近傍に発現する可能性のあるT型Ca2+チャネルの寄与について、逆行性活動電位を記録しながら、阻害剤であるニッケルを局所投与すると高頻度刺激下での活動電位の欠失頻度(failure rate)が上昇した。したがって、ニッケル感受性Ca2+チャネルを介して流入したCa2+によってBKチャネルは活性化されることが示唆された。ランビエ絞輪へのグルタミン酸受容体アゴニストあるいはアンタゴニストの局所投与の作用については現在実験を進めているところである。またプルキンエ細胞の高頻度発火は種々の入力により修飾を受けるが、パルス波やステップ波といった脱分極の長さに応じて位相応答性が如何に変化するか詳細には分かっていない。この点について実験データを集め解析を行っている。これまで採用してきた逆行性活動電位の記録法では、スライス表面近くの細胞から記録するため軸索が切断されている場合も多く、逆行性活動電位を安定して測定できる確率はあまり高くない。そのため統計的有意差を検討するのに必要なデータ数を増やすために予想以上の時間が掛かっている。しかしコンスタントに実験することにより徐々にデータ数を蓄積することは可能である。次年度は実験回数を増やし、複数の薬物をピコポンプで局所投与することでグルタミン酸受容体のアゴニストやアンタゴニストの作用を評価する予定である。また薬物が局所投与されていることを確認して細胞体付近に投与した場合の電気生理学的応答の相違について検討を行う。これまでランビエ絞輪とパラノードのマーカーにはNav抗体とCasper抗体をそれぞれ用いてきた。ランビエ絞輪付近に発現するグルタミン酸受容体の免疫組織化学染色法による同定には、より選択的な抗体が求められるが流通している多くの抗体を試すには購入費が掛かるため、その選定が予定通り進んでいない。これまで購入あるいは作製した抗体による染色を軸にして免疫組織化学染色法を展開する予定である。活動電位の迅速な伝播は脳神経の情報処理に不可欠である。有髄神経では活動電位はランビエ絞輪を介する跳躍伝導によって神経終末へ伝わるが、活動電位が忠実性を保ちながら伝播するためのランビエ絞輪におけるチャネルやその他の分子構成については不明な点が多い。また運動学習にかかわる小脳プルキンエ細胞(PC)は高頻度に発火して小脳核(DCN)ニューロンの興奮を制御するものの、その軸索側枝の標的ニューロンの小脳皮質神経回路網における役割は分かっていない。本年度の研究ではランビエ絞輪に発現する分子の同定だけでなく、その分布に寄与すると考えられる細胞外マトリックスによる神経伝達制御機構と、PC軸索側枝の標的ニューロンの活動電位発火修飾機構を明らかにすることを試みた。細胞外マトリックスは主にコンドロイチン硫酸プロテオグリカン(CSPG)によって形成される。マウスDCNに発現するCSPGをその分解酵素であるコンドロイチナーゼABC(ChABC)で分解消去したところ、DCNニューロンから記録される抑制性シナプス後電流の振幅が増大し、paired-pulse ratioが小さくなった。この結果はPC軸索終末からのGABA放出確率が上昇したことを示唆する。さらにChABCを中位核に注入したマウスに瞬目反射条件付けを行うとその学習効率が上昇する傾向が観察された。これはCSPGは新規の学習形成を阻害する傾向があるものと推測される。PCの軸索側枝はグロビュラー細胞に出力する。PCからの強い抑制によりグロビュラー細胞のセロトニンやノルアドレナリンによる発火応答が制御されていることが分かった。またこれらモノアミンの作用は小脳皮質回路網を介して最終的にPCの発火頻度を調整することを明らかにした。さらにPCの高頻度発火がパルス波やステップ波といった脱分極の長さに応じて位相応答性を有することを示した。

ランビエ絞輪近傍(パラノード)におけるカルシウム依存性カリウムチャネル(BKチャネル)の活性化にはランビエ絞輪付近のカルシウム濃度上昇が必要であるが、その供給源は不明であった。T型カルシウムチャネルの寄与を確かめるためにニッケル以外の阻害剤ML218を逆行性活動電位を記録しながら局所投与したところ、高頻度刺激下での活動電位の欠失頻度(failure rate)が上昇した。ゆえにT型カルシウムチャネルの寄与が確定した。逆行性活動電位を記録するにはAMPA型受容体を阻害することが必要であるため、この方法ではパラノードでのAMPA型受容体の役割を調べるのは困難であった。そこでNMDA型受容体の関与についてこのアゴニストやアンタゴニストを局所投与しながら逆行性活動電位を記録している。さらに1型の代謝調節型グルタミン酸受容体(mGluR1)の寄与も考慮されるため、このアゴニストやアンタゴニストを使用した同様な実験を進めている。mGluR1活性化以降のシグナル伝達の関与を調べるため細胞内カルシウムストアーの枯渇剤やTRPC3チャネルの阻害剤を局所投与しながら逆行性活動電位への影響を検証している。これまで逆行性活動電位を活動電位伝播の指標としてきたが、逆行性活動電位を安定して測定できる確率はあまり高くはない。またより生理的な活動電位伝播を測定するため、順行性の活動電位をPC軸索から軸索パッチにより記録することを試している。軸索を認識しやすくするためにGFPを発現させるアデノ随伴ウイルスベクターを購入し、このウイルスをマウス小脳に注入して一部のプルキンエ細胞だけがGFPラベルされた小脳を作製している。活動電位の迅速な伝播は脳神経の情報処理に不可欠である。有髄神経では活動電位はランビエ絞輪を介する跳躍伝導によって神経終末へ伝わるが、活動電位が忠実性(fidelity)を保ちながら伝播するためのランビエ絞輪におけるチャネルやその他の分子の構成については不明な点が多い。ランビエ絞輪に発現する分子の局在には、細胞外マトリックスが関与することが報告されている。小脳プルキンエ細胞(PC)は高頻度に発火して小脳核(DCN)ニューロンの興奮を制御するものの、PC-DCNニューロン間の抑制性シナプス伝達が細胞外マトリックスによって如何に制御され、小脳運動学習にどのように寄与するか分かっていない。本年度の研究ではランビエ絞輪に発現する分子の同定だけでなく、ニューロンを包み込む細胞外マトリックスであるペリニューロナルネット(PNN)が抑制性シナプス伝達を制御する機構と、瞬目反射条件づけへの寄与を明らかにすることを試みた。マウスDCNニューロンに形成されるPNNをその分解酵素であるコンドロイチナーゼABC(ChABC)で除去したところ、DCNニューロンから記録される誘発性抑制性シナプス後電流(IPSC)の振幅が増大し、paired-pulse ratioが小さくなった。また微小IPSCの頻度は上昇したが、その振幅は変化しなかった。
葉部より転流する生理活性物質による植物の抽だい抑制機構の解明と抽だい抑制剤の開発

植物の生態型には一年生、冬一年生および多年生などがある。冬一年生植物は夏に発芽し、越冬後の春に抽だい、花成誘導を行う。よって、夏から秋の栄養成長期間中の抽だいは厳密に抑制されなければならない。植物の抽だい抑制機構に関しては低分子生理活性物質の関与が示唆されているが、長距離シグナルとしての実態や移動先での作用メカニズムは不明な点が多い。本研究では葉部で生合成された生理活性物質の茎頂点への移動と移動先での生理活性を明らかとし、環境条件によって制御される植物の抽だい抑制機構を明らかとすることを目的とした。ダイコン葉部より、2,3-dihydroxypropyl (7Z,10Z,13Z)-hexadeca-7,10,13-trienoateが抑制物質として単離されている。活性に必要な官能基を探るために構造活性相関研究を行なった。材料にはシロイヌナズナを用い、播種後の植物の伸長抑制効果を指標とした。この結果、母骨格に結合する炭素鎖に関して、1箇所でも二重結合があれば活性を有し、cis,trans体のいずれでも活性を有することが明らかとなった。他器官への移動を検証するための重水素ラベル体についてはラベルパターン異なる化合物を合成できた。また、ジベレリンに対する生合成抑制効果についてはその内生量をUPLC MS/MSによって測定した。この結果、抽台抑制物質に晒されたシロイヌナズナでは全体的なジベレリン含量が下がっていることが明らかとなった。本結果は抽台抑制化合物のターゲットはジベレリン生合成の初期段階を抑制していることが示唆された。さらにプランターで育てた大根(品種:耐病そう太り)に2,3-dihydroxypropyl (7Z,10Z,13Z)-hexadeca-7,10,13-trienoateを一定期間葉面散布したところ、無処理の植物に比べて、抽台時期の遅延効果が示された。初年度の目標としてA-1.重水素ラベルパターンの異なるABCの合成、A-2. ABCの葉部での生合成および茎頂部への転流、B-1.ダイコン栄養成長期、茎頂部におけるABC蓄積の必要性、B-2.抽だいに関与するダイコン遺伝子の同定およびABCの移動先での生理活性を設定した。B-1.ダイコン栄養成長期、茎頂部におけるABC蓄積の必要性、B-2.抽だいに関与するダイコン遺伝子の同定およびABCの移動先での生理活性に関しては葉面散布実験で実験当初の仮説を支持するデータが得られた。また、抽台抑制化合物の生理活性発現に必要な生理現象にジベレリンの生合成阻害を想定していたが、これを支持することができた。本年度にRNAseq等を予定していたが、大体のターゲットをつかめたと言える。次年度に詳細な遺伝子発現の解析を行う。

本年度にRNAseq等を予定していたが、大体のターゲットをつかめたと言える。次年度に詳細な遺伝子発現の解析を行う。圃場実験の経費として使用予定であった予算に対して、使い切れなかったものが生じた。その理由として、葉面散布に用いる化合物の合成に手間取り、本実験に耐えうる量が入手できなかった。よって、圃場実験を縮小し行ったため、余剰金が発生した。本年度は葉面散布実験に耐えうる化合物量の確保に努める。
エレクトロマイグレ-ションによる半導体界面の形成

金属ー半導体界面の構造制御に「半導体表面におけるエレクトロマイグレ-ション」を利用することを提案し,実際にそれを試みる。本年度は半導体界面形成に関連するエレクトロマイグレ-ションの基本的特性を解明することに重点をおいて研究を進め,以下の成果を得た。1)Ge(111)およびGaAs(100)上のAgがエレクトロマイグレ-ションすることを見出した。とくに,GaAs上のAgは島状成長するが,このような系に対する電気力による質量輸送ははじめての観察であり,従来にはない輸送形態を示すことを見出した。2)エレクトロマイグレ-ションの駆動力をSi(111)上のAgに対して調べ,電界に比例する力がはたらいていることを明らかにした。3)Si(111)微傾斜面のステップ構造と熱処理の関係を低速電子線回析法で明らかにし,その表面上でのエレクトロマイグレ-ションおよび拡散を調べた。その結果,質量輸送はステップエッヂに平行な方向と垂直な方向で著しく異なり,Agは平行な方向へ輸率が高まり垂直方向では平坦面上とほとんど変わらなかった。これに対し,Inは,平行方向は変らず,垂直方向が著しく減少した。4)格子ガスモデルに基づき,表面に沿った一様力の存在のもとで,金属固有層上の金属原子輸送過程と超薄膜パッチ構造緩和との相関を,計算機シミュレ-ションによって調べた。異なる振舞示すAg/Si(111)とIn/Si(111)の実験結果を,定性的ではあるが,統一的に説明することができた。
土壌中の自然電位を最大にするための条件の探索と土壌電池への展開

本研究では,土壌中の水分フラックスや圧力水頭差,土性などの様々な条件下における土壌中の自然電位を測定することにより,最大電位を発生させる条件を明らかにした.その結果,砂土の場合は,流動電位の理論通り,発生電位は水分スラックスと比例関係にあったが,黒ボク土の場合はそうはならなかった.本研究で明らかになった課題をさらに検討することで,自然電位をエネルギー利用するための土壌電池の開発に繋がると考える本研究は,様々な条件下における土壌中の自然電位を測定することにより,最大電位を発生させる条件を明らかにし,農地における自然電位をエネルギー利用するための土壌電池の実用化を目的としている。平成25年度は,水分フラックスが土壌中の自然電位の発生に与える影響をカラム実験によって調べ,最大の自然電位を発生させる条件を実験的に明らかにした。具体的には,下記に示す項目を検討した.1.H25年度に引き続き豊浦砂と純水を用いた飽和浸透実験による流動電位発生条件の検討2.豊浦砂とは異なる土性の流動電位を調べるために,大山黒ボク土の採土を行った.その結果,1に関しては,上下流端の圧力差が大きくなるにつれて流動電位は大きくなり,比例関係が認められた.また,カラム長が長く,上下流の電極間隔が短い方が,同じ圧力差であっても流動電位は大きくなった.2に関しては,採土した大山黒ボク土の土粒子密度,粒度試験を行った.大山黒ボク土による流動電位発生実験を行ったところ実験装置に不具合が発生したため,実験装置を改良した後,予定の実験を行うこととした.本研究では,土壌中の水分フラックスや圧力水頭差,土性などの様々な条件下における土壌中の自然電位を測定することにより,最大電位を発生させる条件を明らかにした.その結果,砂土の場合は,流動電位の理論通り,発生電位は水分スラックスと比例関係にあったが,黒ボク土の場合はそうはならなかった.本研究で明らかになった課題をさらに検討することで,自然電位をエネルギー利用するための土壌電池の開発に繋がると考える本研究は,様々な条件下における土壌中の自然電位を測定することにより,最大電位を発生させる条件を明らかにし,農地における自然電位をエネルギー利用するための土壌電池の実用化を目的としている。平成24年度は,水分フラックスと溶液中の化学物質と濃度が土壌中の自然電位の発生に与える影響をカラム実験によって調べ,最大の自然電位を発生させる条件を実験的に明らかにした。具体的には,下記に示す項目を検討した.1.豊浦砂と純水を用いた飽和浸透実験による流動電位発生条件の検討2.溶液中の化学物質濃度が流動電位に与える影響3.土性が流動電位に与える影響:豊浦砂とベントナイト混合土を用いたときの出力電位の測定その結果,1に関しては,上下流端の圧力差が大きくなるにつれて流動電位は大きくなり,比例関係が認められた.また,カラム長が長く,上下流の電極間隔が短い方が,同じ圧力差であっても流動電位は大きくなった.2に関しては,NaCl溶液を用いた場合の流動電位は純水を用いた場合よりも小さくなり,理論式通りの結果となった.また,溶液濃度が高い場合の方が,より電位差の減少が小さくなる傾向にあることが明らかになった.短くし,かつ圧力水頭を大きくすることが,現段階で最も大きい電位差を発生させる条件であると考える.3に関しては,比表面積の大きなベントナイトを混合することにより,1の場合よりも大きな電位の発生を試みたが,ベントナイトの量が少量にもかかわらず,膨潤を起こし透水性が極度に悪くなったため電位の測定が出来なかった.粘土の種類を変えるなどして再実験を行う予定である.本研究は,土壌中の水分フラックスや圧力水頭差,土性などの様々な条件下における土壌中の自然電位を測定することにより,最大電位を発生させる条件を明らかにすることを目的としている.これにより,自然電位の測定から土壌中の水分移動特性の同定が可能になり,さらに自然電位をエネルギー利用するための土壌電池の開発に繋がると考える.平成26年度は,土性と電極を変えて水分フラックスと土壌中の自然電位発生量の関係をカラム実験によって検討した.具体的な成果は,以下の通りである.1.前年度とは異なり,新たに黒ボク土と純水を用いた飽和浸透実験による流動電位発生量の検討,2.前年度とは異なる,炭素電極を用いた場合の流動電位発生量の検討,3.理論式による実験結果の検証その結果,1に関しては,それまでの豊浦砂の場合とは異なり,黒ボク土中に発生した流動電位は初期電位よりも減少する傾向を示した.これは,流動電位の理論式からは説明できないため,今後,更なるメカニズムの解明が必要であることが分かった.2に関しては,分極性の炭素電極でも数回の測定範囲内なら,非分極性電極と同様に流動電位が測定可能であることが分かった.3に関しては,豊浦砂の場合は理論式の傾向は示したものの,測定値は理論値よりも大幅に小さくなった.この点に関しても今後のさらなる検討が必要である.地水環境制御学平成25年度に,水田及び畑地土壌における最大自然電位の発生条件を実験的に明らかにし,その結果を基に米国地球物理学会において発表する予定であったが,水田及び畑地土壌に対する実験装置の不具合が発生したことと,粒子表面の活性の違いを明確にする必要が生じたことにより,計画を変更して実験装置の改良と土粒子ではなくガラスビーズでの実験を追加して行うこととしたため.平成24年度に計画していた実験の8割程度を終了できたため,