hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超低コストCu2Oヘテロ接合太陽電池の高効率化に関する研究

本年度は前年度に装置作製並びに基礎的準備実験を終えた、独自に開発した基板へのプラズマダメージを大幅に軽減できる高周波重畳直流マグネトロンスパッタ装置を駆使して、セルの大面積化技術及び高スループット化技術の確立を目標として、Cu2O表面へのダメージフリーな大面積n形半導体薄膜成膜技術の確立を目標に研究を実施した。具体的には、新規なn型半導体層として、先行研究においてPLD法を用いて優れた光起電力特性を実現できたZnO,Ga2O3,及びZn-Ge-O系等の各種半導体材料を採用するCu2O太陽電池の光起電力特性に対するスパッタ成膜時の基板配置の幾何学的位置関係依存性、高周波/直流電力比依存性、スパッタガス圧依存性、n型半導体層膜厚依存性等の成膜条件の最適化を実施し、最適成膜条件を明らかにできた。加えて、スパッタ成膜時におけるCu2O表面の過度な酸化を抑制する新技術として、スパッタガス中への水素ガス添加法を提案し、水素ガス導入条件を最適化することにより、変換効率3.74%を実現できた。この値は、実用的な大面積高速成膜を達成可能なスパッタ法を採用して作製したCu2O系太陽電池における世界最高変換効率である。【2太陽電池パネルの試作】及び【太陽電池パネルの長期太陽光暴露試験の実施】5cm角以上の大面積太陽電池セルの作製にチャレンジしたが、最大2.5cm各の太陽電池の作成にとどまった。これは、予想以上に大面積かつフラットなCu2Oシートの作製技術の確立が困難であったためである。しかしながら、2.5cm各の太陽電池セルの作成には成功し、最高変換効率約2%を実現できた。今後さらなる大面積化を検討する。また、太陽電池パネルの長期太陽光暴露試験については、十分な検討をすることができなかった。今後の課題である。本年度は、研究の第一段階として、新規なn型及びi型半導体薄膜の材料開発及びCu2O表面へのダメージフリーな成膜技術の高度化を実施した。具体的には、以下の2つの研究開発項目を実施した。【1パルスレーザー蒸着法による新規なn型及びi型半導体薄膜材料の開発】新規なi型もしくはn型半導体材料の探索においては、複雑な組成であっても成膜が可能であり、且つ結晶性の優れた薄膜を形成できる現有するパルスレーザー蒸着(PLD)装置を駆使して、優れた特性を実現できる材料を開発する。具体的には酸化ガリウム、酸化ゲルマニウム、酸化亜鉛、酸化アルミニウム等の2元酸化物、硫化ガリウム、硫化インジウム、硫化亜鉛、硫化銅等の2元硫化物、セレン化ガリウム、セレン化亜鉛、セレン化インジウム等の2元セレン化物材料及びそれらを組み合わせた3元もしくは多元系酸化物半導体薄膜を開発し、それらをCu2Oシート上に形成して太陽電池セルを作製した。その結果、ZnGeO多元系半導体薄膜をn型層に採用した太陽電池において、Cu2O系太陽電池における世界最高変換効率である8.1%を実現できた。【2Cu2Oシートの荷電子制御およびダメージフリーなn形半導体薄膜成膜技術の高度化】Naを含有する化合物、具体的にはNaCl、Na2(CO3)等の雰囲気中で500°Cから800°C程度の熱処理を行い、Cu2Oシートの低抵抗化を実現できた。また、溶液中・低温度で薄膜を形成できる電気化学堆積(ECD)法を駆使して、半導体薄膜/Cu2Oシート界面の制御技術を確立できた。本年度は、新規なn型半導体層としてZnGeO薄膜の開発に成功し、世界最高変換効率である8.1%を実現できた。この成果により、実用化のマイルストーンとなる変換効率10%の実現にめどがついた。これは当初の計画を上回る極めて大きな成果と言える。本年度は、研究の第二段階として、以下の研究を実施した。【1パルスレーザー蒸着法による新規なn型及びi型半導体薄膜材料の開発】前年度の成果をベースとして、酸化物、硫化物及び窒化物を組み合わせた多元系(複合)半導体薄膜をパルスレーザー蒸着(PLD)装置を駆使して作製し、その中から優れた特性を実現できる材料を開発した。具体的には、昨年度新規に開発したn形半導体層であるZn-Ge-O複合酸化物薄膜のパルスレーザー蒸着(PLD)法による作成条件の最適化を実施した。Zn-Ge-O複合酸化物薄膜の作製条件と光電変換特性との関係を詳細に検討し、最適作製条件を明らかにした結果、変換効率8.23%のCu2O系太陽電池における世界最高変換効率を実現できた。前年度に引き続き、電気化学堆積(ECD)法等の化学的な成膜技術を駆使して、半導体薄膜/Cu2Oシート界面の制御技術を開発した。具体的には、ECD等の化学的な成膜技術においては、半導体薄膜/Cu2Oシート界面状態への使用する溶液のpH、温度、攪拌速度等の各種パラメータの影響を詳細に検討した結果、ECD法によるn形Cu2O薄膜のエピタキシャル成長技術を確立した。当該技術を使用して作成したn-Cu2O薄膜/p-Cu2Oシートホモ接合太陽電池において3%を超える変換効率を達成した。本年度はZn-Ge-O複合酸化物薄膜の最適作製条件を明らかにした結果、変換効率8.23%のCu2O系太陽電池における世界最高変換効率を実現できた。

また、ECD法によるn形Cu2O薄膜のエピタキシャル成長技術を確立し、n-Cu2O薄膜/p-Cu2Oシートホモ接合太陽電池において3%を超える変換効率を達成した。これは研究計画を上回る成果であり、特にn形Cu2Oエピタキシャル膜の作製技術の確立は今後の研究において重要なブレークスルーであると考えられる。本年度はセルの大面積化技術及び高スループット化技術の確立を実施する予定であったが、高効率化のさらなる追求のを優先課題としたため、大面積・高速成膜に最も適した成膜技術の一つであるマグネトロンスパッタ法を用いてCu2O表面へのダメージフリーな大面積n形半導体薄膜成膜技術の確立に関しては平成30年度に主として実施することとした。本年度はその前段階として独自に開発した基板へのプラズマダメージを大幅に軽減できる高周波重畳直流マグネトロンスパッタ技術を採用した大型スパッタ装置を用いてCu2Oシート上にZnO系半導体薄膜を形成するための基礎的予備実験を実施した。【2太陽電池パネルの試作】及び【3太陽電池パネルの長期太陽光暴露試験の実施】上記に従って、5cm角以上の大面積太陽電池セルを作製し、それらを複数個接続した太陽電池パネルを試作及び恒温・恒湿試験装置内における長期安定性試験及び温度変化サイクル耐性試験も平成30年度に実施しする予定である。Cu2O太陽電池の高効率化のためのn型半導体薄膜形成技術の確立、並びにその再現性の向上に当初予定していたよりも多くの時間を必要とした。しかし、多くの時間を掛けたことにより、n型半導体材料の探索並びに再現性向上のための基板配置方法や成膜プロセスの最適化を実現できた。本年度は前年度に装置作製並びに基礎的準備実験を終えた、独自に開発した基板へのプラズマダメージを大幅に軽減できる高周波重畳直流マグネトロンスパッタ装置を駆使して、セルの大面積化技術及び高スループット化技術の確立を目標として、Cu2O表面へのダメージフリーな大面積n形半導体薄膜成膜技術の確立を目標に研究を実施した。具体的には、新規なn型半導体層として、先行研究においてPLD法を用いて優れた光起電力特性を実現できたZnO,Ga2O3,及びZn-Ge-O系等の各種半導体材料を採用するCu2O太陽電池の光起電力特性に対するスパッタ成膜時の基板配置の幾何学的位置関係依存性、高周波/直流電力比依存性、スパッタガス圧依存性、n型半導体層膜厚依存性等の成膜条件の最適化を実施し、最適成膜条件を明らかにできた。加えて、スパッタ成膜時におけるCu2O表面の過度な酸化を抑制する新技術として、スパッタガス中への水素ガス添加法を提案し、水素ガス導入条件を最適化することにより、変換効率3.74%を実現できた。この値は、実用的な大面積高速成膜を達成可能なスパッタ法を採用して作製したCu2O系太陽電池における世界最高変換効率である。【2太陽電池パネルの試作】及び【太陽電池パネルの長期太陽光暴露試験の実施】5cm角以上の大面積太陽電池セルの作製にチャレンジしたが、最大2.5cm各の太陽電池の作成にとどまった。これは、予想以上に大面積かつフラットなCu2Oシートの作製技術の確立が困難であったためである。しかしながら、2.5cm各の太陽電池セルの作成には成功し、最高変換効率約2%を実現できた。今後さらなる大面積化を検討する。また、太陽電池パネルの長期太陽光暴露試験については、十分な検討をすることができなかった。今後の課題である。
病原菌の“狡猾さ”を酵母と構造で解く：病原菌エフェクタ―の宿主内活性化機構の解析

本研究では、ナスやトマトなどの重要な作物に感染し枯死させる植物病原菌である青枯病菌Ralstonia solanacearumが産生する病原因子エフェクターについて分子構造レベルでの解明し、それによって青枯病に対する新たな防除法を開発すること目的としている。特に本研究では、我々が昨年JBCに報告したRipAYと呼ばれる宿主チオレドキシン(Trx)により特異的にγグルタミルシクロトランスフェラーゼ(GGCT)活性を活性化するエフェクターのTrx依存的な活性化メカニズムの結晶構造レベルでの解明とRipAAと呼ばれる機能未知エフェクターについての機能解明を目的としている。まず、RipAYについてはTrxとの相互作用部位およびGGCT活性活性化に必要なドメインを解析し、RipAYとTrxとの相互作用に必要なドメインはTrx依存的な活性化にも必須であることを明らかにした。また、結晶構造解析に必要なタンパク質の精製条件、結晶化条件の検討を行い、次年度以降に必要な結晶構造解析の予備的なデータを得た。RipAAについては酵母発現系を用いてRipAAの機能活性化には膜への局在化が必須であること、また、RipAAホモログ間で高度に保存されたアミノ酸残基を変異させると酵母に対する増殖阻害活性が無くなることを見出し、また、このアミノ酸残基周辺部分とある種の酵素が弱い相同性を有することを見出し、RipAAの分子機能の解明に迫ることができた。RipAYについては、Trxとの相互作用に必須なドメインを明らかにし、結晶構造解析に必要な結晶化条件の予備的なデータおよび発現、精製条件など、初年度の目的を既に達成している。RipAAについては、酵母発現系を用いてRipAAが膜への局在化がその活性に必須であること、RipAAの活性に重要なアミノ酸残基を同定し、分子機能解明の足がかりとなるデータを既に得ている。RipAYについては、初年度に行なった条件検討の結果をもとにTrxとの複合体を精製し、結晶化を行う。結晶構造解析によりTrxによるRipAYの活性化メカニズムを分子構造レベルで解析する。RipAAについては、酵母発現系および植物発現系により分子機能の解明を試みる。具体的には酵母発現系では、初年度に同定できた推定の活性中心と考えられるアミノ酸残基変異体と野生型RipAAを比較することで酵母内で起こる推定の標的タンパク質の変化をもとに機能を明らかにする。また、植物発現系ではアグロバクテリウムを用いて酵母で見いだされた各種変異体をタバコ葉で発現させ、RipAA依存的な過敏感反応の有無により機能との相関を解析する。次年度の消耗品に使用する。当初の見積額よりも実際に購入した消耗品が安価であったために残額が生じた。
物理的環境刺激による神経免疫系への影響に関する研究

妊娠期におけるマイクロ波の全身暴露によってもたらされる内分泌-免疫系への影響を脳内神経伝達物質との関連において解明することを目的に、マイクロ波(周波数2,450MHz、強度10mW/cm^2、90分間)暴露による脾臓細胞中ナチュラルキラー細胞活性(NKCA)とNK細胞サブセットおよび血中β-エンドルフィン(βEP)、エストラジオール(E_2)とプロゲステロン(P)の変化を妊娠ラットあるいは処女ラットにおいて検討した。処女ラットでは認められなかったが、妊娠ラットのマイクロ波暴露群のNKCAとCD16+CD57-は非暴露群に比べ有意に減少した。E_2の有意な減少は、処女ラット、妊娠ラットともに認められたが、βEPとPの有意な増加は、妊娠ラットにおいてのみであった。これらの結果により、熱ストレス時には、細胞性免疫機能を低下させることにより妊娠の維持に有利になるような妊娠時のホメオスターシスの機序が想定された。また、次の実験では、妊娠期におけるストレスによってもたらされる内分泌-免疫系への影響を脳内神経伝達物質との関連において明らかにすることを目的に、妊娠ラットと処女ラットに水浸ストレスを暴露させ、暴露後のNKCAと脳内コルチコトロピン放出ホルモン(CRH)、ドパミン(DA)への影響を評価した。処女ラットのストレス暴露後のNKCAは非暴露群に比べ有意に減少したが、妊娠ラットではその減少は認められなかった。視床下部CRHの有意な減少と前頭葉皮質と側坐核におけるDA代謝率,P, βEPの有意な増加は、処女ラットにおいてのみ認められた。以上より妊娠期のストレス時には、中脳-皮質および中脳-辺縁系DA活性および視床下部CRHが関与し、またPに代表される胎盤系と下垂体あるいは胎盤由来のβEPの作用と協調して、妊娠によるストレス時の細胞性免疫低下に対する抑制作用が発現することが推定された。処女ラット24匹、妊娠(9-11日)ラット24匹の計48匹を各群6匹から成る騒音暴露群とその対照群、マイクロ波暴露群とその対照群に分け、騒音暴露群には103 dBの騒音を、マイクロ波暴露群にはアクリル製の筒状のホルダーに入れ、周波数2,450MHz、照射強度10mW/cm^2のマイクロ波を90分間全身暴露し、躯幹血から、corticosterone(CS),β-endorphin(βEP)と脾臓natural killer cell activity(NKCA)、脳内前頭葉皮質、側坐核、扁桃体、視床下部の各部のcorticotropin-releasing hormone(CRH)の測定を行った。その結果、処女ラットの騒音暴露群のNKCAは有意な低下が観察されたが、妊娠ラットではその低下は認められなかった。したがって、騒音ストレスは細胞性免疫を低下させるのに対して、妊娠はそのストレスによる細胞性免疫の低下に抵抗することがわかった。妊娠ラットの結腸温の上昇度である3.10±0.57°C(平均±標準誤差)は処女ラットでの5.70±0.67°Cに比べ有意な減少と認められた。処女ラットでは認められなかったが、妊娠ラットのマイクロ波暴露群のNKCAは非暴露群に比べ有意に減少した。妊娠ラットの非暴露群のNKCAは、処女ラットのそれに比し、有意な減少は認められなかった。

暴露群の血中CSの有意な増加は、処女ラット、妊娠ラットともに認められたが、βEPの有意な増加は、妊娠ラットにおいてのみであった。以上より、非妊娠期のマイクロ波暴露時には視床下部CRH-下垂体-副腎皮質系の活性化が生じるが、この活性化に加え、妊娠期のマイクロ波暴露時にはさらにProgesteroneの上昇に代表される胎盤-副腎系が活性化され、下垂体βEPの作用と協調して、NKCAの低下に示される細胞性免疫の低下がもたらされ、一方では、体温上昇が抑制されるという機序が推測された。これらの結果はいずれも妊娠維持に有利に働くことから、妊娠期では温熱ストレスに対して神経-免疫系を介する恒温機序が働いていると考えられた。心理的ストレスは、細胞性免疫機能低下を引き起こすことはよく知られているが、妊娠期のストレス時の神経内分泌免疫系の応答については、解明されていない。そこで、妊娠期におけるストレスによってもたらされる内分泌-免疫系への影響を脳内神経伝達物質との関連において明らかにすることを目的に、妊娠ラット(妊娠10-11日)と処女ラットに水浸ストレス(90分と180分)を暴露させ、暴露後の脾臓細胞中ナチュラルキラー細胞活性(natural killer cell activity,NKCA)への影響を調べると同時に、神経免疫系機能との関連が想定されている脳内コルチコトロピン放出ホルモン(vorticotropin releasing hormone,CRH)とドパミン(dopamine,DA)および血中β-エンドルフィン(β-endorphin,βEP)と下垂体-副腎皮質系機能の指標としてのコルチコステロン(corticosterone,CS)とACTHならびにエストラジオール(estradiol,E_2)とプロゲステロン(progesterone,P)への影響を評価した。処女ラット、妊娠ラットともにCS,ACTH,E_2の有意な上昇を認めた。処女ラットのストレス暴露後のNKCAは非暴露群に比べ有意に減少したが、妊娠ラットではその減少は認められなかった。視床下部CRHの有意な減少と前頭葉皮質と側坐核におけるDA代謝率,P,βEPの有意な増加は、処女ラットにおいてのみ認められた。なお、妊娠ラットのE_2とPは処女ラットに比し、有意な増加が観察され、またNKCAにおいては有意な減少が認められた。以上より、妊娠期のストレス時には、細胞性免疫能の低下が抑制され、ストレスに対するホメオスターシスが維持されるが、そこには、中脳-皮質および中脳-辺縁系DA活性および視床下部CRHが関与するという脳内神経伝達機構が想定された。また、Pに代表される胎盤系と下垂体あるいは胎盤由来のβEPの作用と協調して、妊娠によるストレス時の細胞性免疫低下に対する抑制作用が発現することが推定された。
パラアルデヒド/アセトアルデヒド系ケミカルヒートポンプの開発および評価

ケミカルヒートポンプは化学反応を利用し熱移動を行う。近年フロンを用いない省エネ機関として注目されている。本研究室では冷熱発生を目的としたケミカルヒートポンプについて検討した。反応系としてパラアルデヒド/アセトアルデヒド反応系を提案した。パラアルデヒドは酸触媒上でアセトアルデヒドに分解しパラアルデヒドを生成する。パラアルデヒドの分解反応は吸熱反応で、この反応熱を冷熱発生に利用する。そのため冷熱発生において吸熱反応器の反応速度が重要である。本研究では流通式微分反応器を作製し液体状態のパラアルデヒドの分解速度について検討を行った。本反応は可逆反応であるため生成物であるアセトアルデヒドの濃度が反応速度に影響する。パラアルデヒド中のアセトアルデヒドの濃度を変化させ反応速度を測定した。反応速度の測定には実機での使用を想定し、反応系物質以外の溶媒を加えず、固体酸触媒を用いて測定を行った。固体酸触媒とし活性アルミナやゼオライトなどの使用が報告されている。しかしアセトアルデヒドは微量のアルカリ分と反応しクロトンアルデヒドを生成する。このため本研究ではアルカリ成分のない陽イオン交換樹脂を用いた。また固体酸触媒上でのパラアルデヒドからアセトアルデヒドへの分解メカニズムについて検討を行た。さらに実験データから反応メカニズムを考慮した反応速度式を導出した。パラアルデヒドの分解速度から本システムの冷熱発生速度についても検討を行った。
有機溶媒に安定なリパーゼの創製

リパーゼは油脂の加水分解、エステル加水分解反応およびエステル合成反応を触媒する酵素であるため、油脂の分解やエステル交換による油脂の改質、さらには化学合成法では容易に行なうことのできないエステルの不斉合成など、多くの有用物質生産に用いられている。これらの基質や生成物は水に不溶である場合が多く、有機溶媒存在下で反応を行なうことができれば有利なことが多い。しかしながら、一般に酵素は有機溶媒存在下では容易に変性、失活する。そこで本研究では、自然界から得た有機溶媒に安定なリパーゼの安定性の原因を解明し、工業的に極めて有用である有機溶媒耐性リパーゼを創製することを目的とした。本年度は、有機溶媒耐性微生物Pseudomonas aeruginosa LST-03株の培養上清から精製したリパーゼを用いて、基失特異性、有機溶媒安定性および有機溶媒存在下での反応性を調べた。また、LST-03株の染色体DNAより、ショットガンクローニング法でのリパーゼ遺伝子のサブクローニングを行った。成果の概要は以下の通りである。(1)種々のトリアシルグリセリンを基質とした場合、炭素鎖が長いものより比較的短いものを容易に分解した。しかし、種々のカルボン酸メチルエステルを基質とした場合は、炭素鎖が短いものより比較的長いものを分解した。(2)種々の有機溶媒存在で安定であることがわかった。(3)いくつかの有機溶媒では、反応溶液に添加すると活性が増加することがわかった。(4)ショットガンクローニング法で得たリパーゼ遺伝子のサブクローニングをしたところ、異なる4種のリパーゼ遺伝子が得られており、LST-03株は少なくとも4種のリパーゼ遺伝子を保持していることがわかった。リパーゼは油脂の加水分解、エステル合成反応およびエステル加水分解反応を触媒する酵素であるため、油脂の分解以外に種々の合成反応やリステル交換による油脂の改質、さらには化学合成法では容易に行なうことのできないエステルの不斉合成など、多くの有用物質生産に用いられている。このような基質や生成物は水に不溶である場合が多く、有機溶媒存在下で反応を行なうことができれば有利なことが多い。そこで本研究では、自然界から得た有機溶媒に安定なリパーゼの安定性の原因を解明し、工業的に極めて有用である有機溶媒耐性リパーゼを創製することを目的とする。本年度は、シクロヘキサンを添加したオリーブオイルを唯一の炭素源とする溶媒液を用いた集積培養で、自然界より分離したPseudomonas aeruginosa LST-03株の有機溶媒存在下での生育、有機溶媒を添加した培養液でのリパーゼの産生および産生されたリパーゼの有機溶媒安定性等を検討した。(1)LST-03株を種々の有機溶媒を重層した寒天培地で培養したところ、LogP値が2.0以下の有機溶媒存在下で生育する有機溶媒耐性微生物であることがわかった。(2)通気攪拌槽(ジャーファーメンター)を用いて、シクロヘキサンを添加した培養液でLST-03株を培養したところ、有機溶媒を添加していない培養液で培養した場合と同程度に生育し、リパーゼを産生した。(3)LST-03株の培養上清に種々の有機溶媒を添加して振盪し、培養液に含まれるリパーゼの安定性を調べたところ、産生されるリパーゼは有機溶媒存在下でも大変安定であることがわかった。リパーゼは油脂の加水分解、エステル加水分解反応およびエステル合成反応を触媒する酵素であるため、油脂の分解やエステル交換による油脂の改質、さらには化学合成法では容易に行うことのできないエステルの不斉合成など、多くの有用物質生産に用いられている。これらの基質や生成物は水に不溶である場合が多く、有機溶媒存在下で反応を行うことができれば有利なことが多い。本年度は、有機溶媒耐性微生物Pseudomonas aeruginosa LST-03株が産生するリパーゼの精製を行い、種々の性質を調べた。また、本酵素の遺伝子のクローニングをショットガン法で試みた。(1)LST-03株の培養上清を透析することにより脱塩した後、DEAE-Sepharose FFを用いた陰イオン交換クロマトグラフィー、およびPhenyl-Toyopearl 650Mを用いたTriton X-305存在下での疎水クロマトグラフィーを行い、さらにSuyperdex 200pgを用いたゲルクロマトグラフィーを行うことにより、培養上清に含まれるリパーゼを精製した。(2)リパーゼの精製標品を用いて種々の性質を調べたところ、分子量約30,000、至適温度45°C、至適pH9.5であり、pH411および70°C以下で安定であることがわかった。(3)LST-03株の染色体DNAより、ショットガンクローニング法でリパーゼ遺伝子のクローニングを試みたところ、リパーゼ遺伝子を含む8種類のDNA断片が得られた。

リパーゼは油脂の加水分解、エステル加水分解反応およびエステル合成反応を触媒する酵素であるため、油脂の分解やエステル交換による油脂の改質、さらには化学合成法では容易に行なうことのできないエステルの不斉合成など、多くの有用物質生産に用いられている。これらの基質や生成物は水に不溶である場合が多く、有機溶媒存在下で反応を行なうことができれば有利なことが多い。しかしながら、一般に酵素は有機溶媒存在下では容易に変性、失活する。そこで本研究では、自然界から得た有機溶媒に安定なリパーゼの安定性の原因を解明し、工業的に極めて有用である有機溶媒耐性リパーゼを創製することを目的とした。本年度は、有機溶媒耐性微生物Pseudomonas aeruginosa LST-03株の培養上清から精製したリパーゼを用いて、基失特異性、有機溶媒安定性および有機溶媒存在下での反応性を調べた。また、LST-03株の染色体DNAより、ショットガンクローニング法でのリパーゼ遺伝子のサブクローニングを行った。成果の概要は以下の通りである。(1)種々のトリアシルグリセリンを基質とした場合、炭素鎖が長いものより比較的短いものを容易に分解した。しかし、種々のカルボン酸メチルエステルを基質とした場合は、炭素鎖が短いものより比較的長いものを分解した。(2)種々の有機溶媒存在で安定であることがわかった。(3)いくつかの有機溶媒では、反応溶液に添加すると活性が増加することがわかった。(4)ショットガンクローニング法で得たリパーゼ遺伝子のサブクローニングをしたところ、異なる4種のリパーゼ遺伝子が得られており、LST-03株は少なくとも4種のリパーゼ遺伝子を保持していることがわかった。
植物の環境適応能において、細胞内低分子環境の維持に働く液胞ネットワーク系の解析

植物細胞の生理機能を支える細胞内低分子環境のうち、無機イオンとしてのH^+、リン酸、Na^+、Ca^<2+>、Znなどに注目し、外部環境の変化に対して、イオン濃度がどのように制御されているかを、特に液胞および液胞小胞系の機能との関連で解析した。その結果、1.高塩環境下における液胞への塩蓄積機構と液胞構造のダイナミックな変化、2.イノシトールリン酸の代謝と液胞への蓄積機構、3.Ca^<2+>ホメオスタシスの分子機構、4.亜鉛集積と液胞ダイナミズム、5.液胞膜H^+輸送ピロホスファターゼの機能の詳細を明らかにすることに成功した。細胞内低分子環境は、無機イオンや代謝物質の濃度・分布として、細胞内で生じるあらゆる生理機能の基盤的要素である。植物は、オルガネラや細胞の機能や形態を様々に分化させることで、外部環境の変化に柔軟に適応しているが、この環境適応能の理解において、細胞内低分子環境が外部環境の変化に応じてどのように維持されているかを知ることは基本的に重要である。本研究では、この細胞内環境の維持に働くオルガネラの内、特に液胞および液胞小胞に注目する。塩ストレス・栄養塩ストレスなどの環境変化に対して、液胞・液胞小胞系における低分子輸送機構がどのように分化し、どのように制御されているかを明らかにしていくことで、植物細胞の環境適応能を支える細胞質低分子環境制御の分子機構の全体像を描き出すことを目指す。本年は、シロイヌナズナ培養細胞から単離した液胞膜を用いて膜タンパク質のプロテオーム解析を進め、機能未知を含む百数十種の膜貫通領域を持つタンパク質を見出した。さらに、これらのタンパク質のうちプロモーター部位にリン酸応答配列を持つ膜タンパク質をシロイヌナズナあるいはタバコ培養細胞に形質転換する系を確立しつつある。また、低分子輸送に関わる膜小胞系の機能を調べるために、シロイヌナズナを用いて、高塩処理下では膜融合に機能するSNAREタンパク質の変動が生じることをを明らかにした。さらに、シロイヌナズナを用いて、液胞が細胞質のホメオスタシスに果たす役割を、CaイオンとZnイオンについて検討し、液胞系におけるCa結合タンパク質の存在や、Zn輸送体の存在を明らかにした。現在これらのタンパク質の分子レベルの解析を進めている。本年は以下の3つの項目を中心に研究を進めた。・高塩環境下においてSNAREタンパク質のイオン処理機構への関与高塩処理時にNa^+を蓄積する膜小胞が出現し、それが中心液胞へ融合するという、低分子イオン輸送に関わる小胞輸送系の存在をシロイヌナズナ根端で確認した。高塩処理時に液胞膜SNAREタンパク質の一種であるAtVam3の発現量が増えること、AtVam3のノックアウト変異体は、地上部での塩蓄積量が減少することで、一時的に野生株より耐塩性が上がることから、植物体全体の塩処理に液胞膜SNAREタンパク質が影響を与える可能性が示唆された。・液胞膜機能未知タンパク質の膜輸送活性測定系の確立シロイヌナズナ培養細胞からインタクト液胞を純化し、複数の機能未同定膜タンパク質を見出した。プロモーター部分にリン酸応答配列を持つ遺伝子を、シロイヌナズナ培養細胞、タバコBY-2培養細胞に導入し細胞や液胞のイオン輸送能を検討した。・カルシウムおよび亜鉛集積と液胞ダイナミズムの解明細胞質Ca^<2+>の維持に働く液胞膜Ca^<2+>/H^+交換輸送体に着目し,その機能解明を目指した。イネのCa^<2+>/H^+交換輸送体各分子種は発現組織ならびに金属イオン選択性に特徴のあることを明らかにした。また、液胞へのZn^<2+>集積機能を担う亜鉛輸送体AtMTP1の機能解析を行った。

植物は、オルガネラや細胞の機能や形態を様々に分化させることで、外部環境の変化に柔軟に適応しているが、この環境適応能の理解において、細胞内低分子環境が外部環境の変化に応じてどのように維持されているかを知ることは基本的に重要である。本研究では、この細胞内環境の維持に働くオルガネラの内、特に液胞および液胞小胞に注目する。塩ストレス・栄養塩ストレスなどの環境変化に対して、液胞・液胞小胞系における低分子輸送機構がどのように分化し、どのように制御されているかを明らかにしていくことで、植物細胞の環境適応能を支える細胞質低分子環境制御の分子機構の全体像を描き出すことを目指す。本年は以下の3つの項目を中心に研究を進めた。・高塩環境下における液胞への塩蓄積機構の解析:シロイヌナズナ培養細胞を用いて、塩処理により液胞周辺にNa+を蓄積する小胞を複数確認するとともに、中心液胞が一過的に大きくなることを確認した。・イノシトールリン酸代謝とイノシトールリン酸化物の液胞への蓄積機構:シロイヌナズナ培養細胞にIP_6を合成させる系を確立した。IP_6は、小胞系を介して合成が進み液胞に蓄積される可能性が示唆されている。そこで、生合成の最終段階に働く酵素(IPK1)の細胞内局在をGFP融合タンパク質で確認したところ、細胞質基質での局在が確認された。・Ca^<2+>および亜鉛集積と液胞ダイナミズムの解明:Ca^<2+>の細胞質濃度調節を支える液胞膜のCa^<2+>H^+交換輸送体(CaX)とCa^<2+>結合タンパク質、微量必須元素である亜鉛を液胞に輸送する分子(MTP1)、ならびにH^+-ピロホスファターゼ(H^+-PPase)の生理機能と構造、発現調節を解析し(1)CAX1aが主要な液胞膜分子種であること、CAX1a遺伝子は高濃度Ca^<2+>環境で誘導されることを見出した。(2)液胞中に存在する新規Ca^<2+>結合タンパク質(RVCaB)を解析した。(3)液胞膜亜鉛輸送体(MTP1)が液胞膜のプロトンポンプが形成するpH勾配を利用するZn^<2+>/H^+交換輸送体であることを証明した。(4)液胞膜H^+-PPase遺伝子の欠失により生育不良、液胞膜H^+-ATPaseの活性化などが生ずることを見出した。細胞内低分子環境は、無機イオンや代謝物質の濃度・分布として、細胞内で生じるあらゆる生理機能の基盤的要素である。本年は以下の項目を中心に研究を進めた。
非一様かつ大変形を伴う仮想柔軟物間の精緻な実時間視力覚インタラクション手法の研究

手や臓器などの内部が非一様かつ大変形を伴う仮想柔軟物が接触し合う状況下においても,視力覚的実時間でのシミュレーションを可能とする手法を確立することを目的として,(a)内部が非一様かつ大変形を伴う仮想柔軟物の,高速かつ安定的な連続体力学ベース埋め込み変形シミュレーション手法,(b)複数非一様仮想柔軟物間の実時間視力覚インタラクション手法を考案し,さらに,(c)これらの手法を触診シミュレーションに応用した.まず,時空間適応的埋め込み変形シミュレーション手法の研究においては,時空間適応的な変形シミュレーションに適した疎行列格納法・更新法の検討と,GPU(CUDA)への実装を進めた.最初に,リメッシュ処理(二分割二統合に基づくオンラインリメッシュの際の全体剛性行列の更新)および変形シミュレーション(勾配法等による収束演算)に適した全体剛性行列(大規模疎行列)の圧縮/格納/更新手法を検討し,固定幅のCSR方式(ELL方式に相当)の拡張フォーマットとこれを用いる更新手法を提案した.そして,提案手法の評価のため,適応的有限要素変形シミュレーションコードを独自カーネルを用いてGPU(CUDA)実装し,鉗子(剛体)による臓器モデル(柔軟物)に対する力覚を伴う変形操作を対象とした処理時間の評価を行った.その結果,モデルの複雑さによらずリメッシュ処理に要する処理時間が0.65 ms程度であり,力覚提示への応用にも十分であることがわかった.次に,剛体ー柔軟物間の多重解像度接触モデルの考案・実装においては,各物体の計算自由度を独立化・高速計算が期待できるペナルティ法を採用し,多点接触化/多重解像度化対応の接触計算コードの作成を行った.そして,ハイブリッド型干渉検出法の検討・実装においては,対象物を外包する適応的四面体格子を多重解像度のバウンディングボリュームと捉え,目的の(干渉が発生していると考えられる)候補四面体を階層的に探索する方法と,隣接四面体を辿りながら目的の四面体を探索するローソンの探査法を併用した,柔軟物対応の効率的な干渉検出法を検討・考案した.従来の探索法(ローソンの探索法のみを使用)と比較して,探索回数が1/10程度となることがわかった.並行して提案手法の実装も進め,手術鉗子と臓器間の干渉検出を例として,その実行可能性の確認を終えた.多重解像度接触モデルの考案・実装にて多少の遅れが見られるものの,全体的には手法の考案・実装が着実に進んでおり,また研究会や国際会議での発表も行うなど,おおむね当初の想定通りに順調に進展している.まず,時空間適応的埋め込み変形シミュレーション手法の研究においては,2つの問題(1.陰解法に対応しておらず不安定,2.マルチレート法において時間刻みの異なる領域間で応力伝播の不整合性が生じる)を改善するため,陰解法として有限要素法を採用し,1)各ステップで解くべき連立方程式の規模および係数行列が変化するマルチレート・オンラインリメッシュ法を低コストで処理するための拡張ELL形式を提案するとともに,2)適応的四面体メッシュの階層構造を利用したマルチレート法のための応力伝播近似手法を提案した.さらに,筆者らの従来手法との比較実験より,安定性の改善および応力伝播の不整合性に起因する変位誤差の改善を確認した.本成果をAsiaHaptics2016および電気学会知覚情報研究会にて発表した.そして,複数柔軟物間の実時間インタラクション手法の研究においては,仮想物体を仮想柔軟手でなぞる際のシミュレーションモデルの検討を行った.まずは,接触する対象物を一様な平面とし,柔軟な指紋と剛体平面間のStick-Slip現象を考慮した接触・滑りのシミュレーションモデル(四面体2次要素を利用,クーロン摩擦を仮定)の検討・実装を行った.生成されたStick-Slip現象の周波数を評価した結果,おおよそ妥当な結果が得られていることが分かった.さらに,記録再生アプローチの利用の検討を行った.本成果をMPR2016および情報処理学会全国大会にて発表した.多重解像度接触モデルの考案・実装にて多少の遅れが見られるものの,全体的には手法の考案・実装が着実に進んでおり,また研究会や国際会議での発表も行うなど,おおむね当初の想定通りに順調に進展している.まず,時空間適応的埋め込み変形シミュレーション手法の研究においては,昨年度開発した,適応的四面体メッシュの階層構造を利用したマルチレート法のための応力伝播近似手法を,互いに接する複数柔軟物の接触・変形計算に適用する方法について検討を行った.そして,力覚提示デバイスを用いて仮想柔軟手を操作し,軟組織(臓器)を撫でるシミュレータのプロトタイプを作成した.本成果をLecture Notes in Electrical Engineeringおよび先端ICTメディカル・ヘルスケア研究センターシンポジウムにて発表した.そして,複数柔軟物間の実時間インタラクション手法の研究においては,昨年度に引き続き,仮想物体を仮想柔軟手でなぞる際のシミュレーションモデルの検討を行った.動特性および幾何学的非線形性を考慮可能な共回転系変形モデルを採用した仮想柔軟指モデルを作成し,仮想柔軟指の二次元断面モデルと仮想物体(平面)間の接触シミュレーションを行った結果、接触および滑り始めについては現実の挙動に近いことがわかった.さらに二分木探索と隣接探索を用いた柔軟物の接触計算の高速化手法の提案を行った.これらの成果を第22回日本バーチャルリアリティ学会大会にて発表した.手や臓器などの内部が非一様かつ大変形を伴う仮想柔軟物が接触し合う状況下においても,視力覚的実時間でのシミュレーションを可能とする手法を確立することを目的として,(a)内部が非一様かつ大変形を伴う仮想柔軟物の,高速かつ安定的な連続体力学ベース埋め込み変形シミュレーション手法,(b)複数非一様仮想柔軟物間の実時間視力覚インタラクション

手法を考案し,さらに,(c)これらの手法を触診シミュレーションに応用した.それぞれの研究項目(時空間適応的埋め込み変形シミュレーション,多重解像度接触モデル,ハイブリッド型干渉検出法)に修士(もしくは院進希望)の学生を1名ずつ割り当て,手法の考案・実装・評価の加速化を図る.研究会や国際会議だけではなく,雑誌論文への投稿も行う.上記の応力伝播の不整合性の解決法は,単一柔軟物の変形計算の高速化のみならず,互いに接する複数柔軟物の変形計算の高速化にも応用可能と考えており,引き続き検討・実験を行っていく.29年度が最終年度であるため、記入しない。バーチャルリアリティ29年度が最終年度であるため、記入しない。
"政策ニュース映画"の保存、公開状況の調査とデータベース化

本研究では、主に昭和20年代後半から昭和3,40年代まで、各自治体によって地域の広報としてつくられた行政映画である「政策ニュース映画」を研究対象とする。政策ニュース映画に関する研究は、殆どなされていないのが現状であり、全貌は明らかではない。本研究では、現存する各地の政策ニュース映画の管理、公開状況の調査、コンテンツ分析を通して全国の政策ニュース映画のデータベース化と公開を行うことを目的とする。本研究の成果は、各地域の、地域振興、コミュニティ強化の他、教育・研究や政策検討、都市計画等のための基礎資料として公開を予定している。また、データベースをオープンデータ化することによって、広く共有を目指す。
美術の著作物の現代的展開

本研究は、美術作品の著作権を、IT技術進展に対応した法制とするための問題点の洗い出しから必要な立法案作成までを視野にいれる総合的な研究である。併せて条約化が見込まれる追及権(美術作品の第2譲渡以降の取引に課金する)を日本に導入する際の問題点であるオークションモデルのIT化を検討する。具体的には、1デジタルアートを中心とする美術作品を中心とした問題点の洗い出し、2IT技術に対応する美術の著作物にかかる著作権法制並びに裁判例の外国法・日本法文献調査、3追及権を中心とした立法経緯の調査とその後の活用状況の調査、4必要な立法案の作成を行う。
駐車政策シミュレーションシステムに関する研究

本研究では,地域速度-交通量モデル(以下,駐車場パフォーマンスとする)や非集計駐車需要予測モデル,駐車需要配分モデルに関する一連の研究を統合し,地方自治体における駐車施設整備マスタープラン策定に資する駐車政策シミュレーションシステムの構築を目的としている。平成4年度では,9月に千葉県柏市において駐車場利用状況調査を実施し,調査結果をベースとして非集計駐車需要予測モデル,及び駐車需要配分モデルの検討を行った。非集計駐車需要予測モデルに関しては,駐車料金や目的地までの徒歩距離といった従来の駐車場選択要因に加えて,駐車場情報案内としての駐車場待ち時間や駐車料金システムに関連した要因をモデルに組み込むことができた。また,これまで見過ごされがちであった駐車時間モデルも合わせて検討した。一方,駐車需要配分モデルに関しては,駐車需要予測モデルと駐車時間モデルを合わせて組み込み,特に駐車料金システムが駐車場選択と駐車時間に与える影響を分析し得るようにモデルを改善した。平成5年度では,非集計駐車需要予測モデルと駐車需要配分モデルを用いて,マイクロシミュレーション分析を行い,駐車場パフォーマンスを介して,各駐車政策,特に駐車場情報案内システムの導入と駐車料金システムの改善に関する分析評価を行った。分析結果より,両駐車政策の有効性が確認された。また,駐車政策シミュレーションシステムとして円滑に処理が進むように,分散していた各モデルの作業環境を整理統合した。平成4年度では、具体的なケーススタディ対象地域として千葉県柏市を選択し、9月当地において駐車場利用状況調査を行った。現在では、調査データを基に非集計駐車需要予測モデル、駐車需要配分モデルに関する一連の分析を詳細に進めている状況にある。特に非集計駐車需要予測モデルでは、従来の駐車料金や目的地までの徒歩時間といった主要な変数間の相対的なウエイトに加えて、駐車場待ち時間を、駐車場情報案内として利用者に提供した場合の駐車場待ち時間ウエイトが得られており、駐車需要配分モデルを介して、駐車場情報案内システムの効果がより具体的に把握されることとなった。また、地域速度-交通量関係は、駐車需要配分モデルのアウトプットとして得られる駐車場パフォーマンス関数を介して取り扱うこととし、実際のシミュレーションによりその関数型を検討した。地域全体の集計的な駐車サービスレベルを示す駐車場パフォーマンス関数は、当該地域の駐車場計画に関して重要な情報を与え得る。各駐車政策が関数型状にどの様な影響を与えるかがシミュレーション分析により検討されている。一方、各モデルの作業環境は、大型計算機とパソコン(NEC PC-9800)に分散し、駐車需要配分シミュレーションモデルでは、1日3千台1万台程度の車をマイクロシミュレーションにより配分していたが、平成4年度ではデータ処理系を統合して、1回のシミュレーション速度の大幅なスピードアップ(約100倍)を実現した。さらに、モデル間でデータ・フォーマットを調整する作業が残されており、これに基づくデータ入出力の簡便化により迅速な駐車政策シミュレーションが可能となる。平成5年度では,平成4年度9月,千葉県柏市において実施した駐車場利用状況調査をベースとして研究を進め,以下の成果を得た。(1)昨年度に引き続き,非集計駐車需要予測モデル,及び駐車需要配分モデルの検討を行った。(2)また,非集計駐車需要予測モデルと駐車需要配分モデルを用いて,マイクロシミュレーション分析を行い,駐車場パフォーマンスを介して,各駐車政策,特に駐車場情報案内システムの導入と駐車料金システムの改善に関する分析評価を行った。(3)さらに,駐車政策シミュレーションシステムとして円滑に処理が進むように,分散していた各モデルの作業環境を整理統合した。

同時に分析対象地域の地理情報データ,交通量調査データ,及びセンサスデータなど既存データ環境も合わせてレビューし,データ入力環境を整理した。最後に,コンピューターグラフィックスを援用し,理解しやすい駐車政策シミュレーションの出力表現を検討した。
三角スピンチューブにおける新奇な磁気状態の解明

本研究内容は三角スピンチューブACrF_4(A=K,Rb,Cs)を作製して,その基底状態や磁気励起状態を様々な実験手法を用いて明らかにする事である。今年度は特にCsCrF4を対象にした実験を精力的に行ってきた。ミューオンスピン共鳴より,4K以下で磁気相転移を起こすことを突きとめた。このことは比熱や直流帯磁率では全く観測できない現象であり,おそらくスピンの動的な振る舞いが起源であると思われる。さらに核磁気共鳴や交流帯磁率測定を行った結果,その磁気秩序状態はスピングラス的であると思われた。しかしながら中性子磁気弾性散乱の結果によると,結晶構造は正三角形にもかかわらず,その頂点スピンの内2個が反強磁性秩序を起こし,1個が常磁性状態である,もしくはその逆状態であるような部分秩序と呼ばれる極めて稀な磁気状態であるとの結果が得られた。さらに強磁場・多周波数を用いた電子スピン共鳴を行った結果,反強磁性秩序に由来する信号と常磁性状態に由来する信号の両方がほぼ同じような強度で観測でき,中性子散乱実験を指示する結果が得られた。磁気秩序状態については今後,さらなる検討が必要である。一方,KCrF_4についても,ミューオンスピン共鳴,核磁気共鳴,交流帯磁率測定を行ったが,本物質では三角形が歪んでいるため,スピンフラストレーションが解消し単純な反強磁性秩序状態に相転移していることを突きとめた。さらにCsCrF_4やKCrF_4のCrイオンを非磁性Alや磁性Feイオンで一部ランダムに置換することによって新奇な磁気状態の出現を目指した。その結果,CsCr_<1-x>Fe_xF_4では反強磁性フラストレーション状態に強磁性交換相互作用が入り込むことによって新奇な磁気秩序状態が出現することを発見した。今後さらなる研究を進める予定である。今年度はすでに良質な試料が得られている正三角スピンチューブCsCrF_4と,まだ高純化が不十分な不等辺三角スピンチューブKCrF_4の二つの試料に注目して研究を進めてきた。CsCrF_4の強磁場磁化過程と電子スピン共鳴測定より,反強磁性磁気秩序を起こさないギャップレスな基底状態が実現していることを明らかにした。この結果は,理論計算の結果とは一致しないが,正三角スピンチューブではスピンフラストレーションが強く働いていることを実験的にはじめて明らかにした。さらに19T程度の磁場をかけると磁場誘起磁気相転移を起こすことも突きとめた。この原因はスピンフラストレーションを磁場によって消失させた証拠だと考えている。中性子散乱実験とミューオンスピン共鳴実験にも取りかかっており,現在,解析途中である。一方,KCrF_4については良質な多結晶試料の作製に成功した。X線構造解析の結果,CsCrF_4と比べて2a×2b×2cの超構造をとっていることを突きとめた。帯磁率や比熱測定より,2段階の磁気相転移を起こすことを突きとめた。強磁場磁化測定を行った結果,反強磁性磁気秩序相ではスピンフロップ転移が観測できた。磁化曲線の理論計算から飽和磁場の1/3の磁化の位置に異常が現れることが予想されたが,実験を行った結果,その兆候は全くなかった。2段階の磁気相転移の原因や磁化曲線については,歪んだ結晶構造に起因すると考えており,今後,さらなる検討が必要である.さらに中性子散乱実験よりスピン構造の特定を現在,フランスで試みている。

その結果,CsCr_<1-x>Fe_xF_4では反強磁性フラストレーション状態に強磁性交換相互作用が入り込むことによって新奇な磁気秩序状態が出現することを発見した。今後さらなる研究を進める予定である。
ドロップエアロゾルゾンデによる対流圏下部のエアロゾル観測法 : 大型無人飛行機の環境計測への応用

本研究は、平成9年及び10年度の2年間に渡って行われ、初年度にはカウンターの組立て及び航空機への収容方法について調査研究がすすめられた。次年度には平成10年3月に実施したテスト飛行の結果の解析を行なった。航空機は、名古屋を離陸後ロシア経由でアメリカのポイントバローで給油。その後、北極点を通過しノルウェーのロングイヤビーンまで飛行する実験機を使用した。最高高度は12キロメートルで気温はマイナス70°C以下をしばしば観測した。測定器を機外で運用した時間は総計で25時間を超えた。この間、カウンターの環境試験(気温の低下、圧力の低下にともなうポンプ系の作動状態の変化、光源や受光センサーの環境による変化、各部の温度等の検査)を行なうとともに計測されているサイズ-数エアロゾル密度が正しいものであるかどうかを検討した。解析の結果、本システムは正常に作動しているが、空気取り入れの際には充分の減速が得られていないことおよび取入口にいたるまでの導入部分の距離が長かったために粒径の大きな粒子の損失の可能性も生じた。ただし、この件については航空機に取り付けた状態での検査のために生じたものであり、ドロップゾンデとして使用する場合には支障がないと判断される。大気エアロゾルが、地球環境あるいは局地的な環境の変化に大きな役割を果たしていると強く認識されるようになってきた。大気エアロゾルの環境影響を理解するには、地表面の人間活動に直接に起因しているエアロゾルの様子を理解することは、とりわけ重要であると考えられている。しかし、これらのエアロゾルが分布する数10メートルから数キロメートルの高度領域を航空機で観測するには、一部の場合を除いては以下のような難点がしばしば指摘されている。1、数キロメートル上空であれば、航空機の航行に問題はないが、数100メートル以下の高度になると安全性、騒音、飛行可能領域の制限などにかんして必ずしも万全とは言いがたい。2、人が生活している地域の上空では、数10メートルから数100メートルの上空は、事実上航空機は使用できない。3、航空機の観測は水平方向の構造を観測するには極めて有利であるが、高度方向に分解能のある観測を行なうのは、一般的には不利である。このような事情から、ドロップゾンデによって大気エアロゾルの大きさや数を数10メートルから数キロメートルの高度領域で観測する手法を本研究で検討した。本年度は、航空機からドロップゾンデを放出するための容器を試作した。地上での、強度テスト等に於ては格段の問題は見つかっていない。ドロップゾンデは、従来から気球観測で使用してきたものを使う予定であったが、従来のものは形状が大き過ぎることが判明し、検出部の小型化を行なった。このテストは、北極飛行機観測(3月中旬に実施予定)で最終的に実施されるが、国内で行った試験飛行時の結果は、極めて良好でありドロップゾンデの小型化に充分対応できる状況にある。搭載・放球実験は当初計画通り平成10年度である。1998年3月に航空機観測を実施した。航空機の機外に、ドロップゾンデとして使用出来る形態にしたエアロゾルカウンターを取り付け、エアロゾルカウンターの性能検査を行なった。
硬膜外モルヒネにおける耐性形成の解明

雄ラット(Sprague-Dawley)を対象として、ハロセン麻酔下に腰部より硬膜外カテーテルまたはくも膜下腔カテーテルを留置した。先端を浸透圧ミニポンプと接続し皮下に埋め込んだ。ミニポンプ内のリザーバーにモルヒネ溶液を入れ、6日間にわたって硬膜外持続注入を行った。また、生食をリザーバーに入れ同様の方法で硬膜外持続注入した。体性痛に対する疼痛閾値の測定はtail flick試験を用いて、内臓痛に対する疼痛閾値の測定はcolorectal distension試験を用いて行った。持続注入終了翌日に、モルヒネ耐性形成の程度を調べるため、モルヒネの硬膜外負荷試験、くも膜下腔負荷試験を行いdose-response curveを作成した。くも膜下腔カテーテルを挿入したラットでは、モルヒネ持続注入(10μg/kg/hr)を6日間行い、同様の測定方法により耐性形成を観察するとともに、一部のラットでは脊髄の標本を作成した。免疫組織化学染色法により脊髄標本においてc-fosを染色し、その変化を観察した。モルヒネの硬膜外持続注入により、体性および内臓性抗侵害受容効果が容量依存性に認められた。この様な耐性形成は、くも膜下腔投与においても同様な経時的変化(減衰)曲線としてみとめられた。モルヒネの持続注入行ったラットでは脊髄標本において、c-fos陽性細胞を観察することができたが、標本数が少なくモルヒネ耐性との関係を結論づけるには至らなかった。ラットSprague-Dawleyを対象として、ハロセン麻酔下に腰部より硬膜外カテーテルを留置し、先端を浸透圧ミニポンプと接続し皮下に埋め込んだ。ミニポンプ内のリザーバーに各濃度のモルヒネ溶液を入れ、モルヒネを10μg/kg/hr、50μg/kg/hrまたは100μg/kg/hrの速度で6日間にわかって硬膜外持続注入を行った。またコントロールとして、生食をリザーバーに入れ同様の方法で硬膜外持続注入した。体性痛に対する疼痛閾値の測定はtail flick試験および圧刺激試験を用いて、内臓痛に対する疼痛閾値の測定はcolorectal distension試験を用いて行った。持続注入終了翌日に、モルヒネ耐性形成の程度を調べるため、モルヒネの硬膜外負荷試験、腹腔内負荷試験を行いdose-response curveを作成した。この効果は硬膜外持続注入後1日目から2日目をピークとして徐々に低下して行った。すなわち、耐性の形成を示している。経時的変化(減衰)曲線をプロットして求めた半減期および減衰速度はモルヒネの注入量による差異がほとんどみられなかった。注入終了後の負荷試験では、モルヒネの抗侵害受容効果は腹腔内負荷試験においても抑制されていたが、これに比較し硬膜外負荷試験における抗侵害受容効果の抑制より大きかった。すなわち、モルヒネ硬膜外投与後の鎮痛効果に対する耐性形成は硬膜外または脊髄レベルにおいて、より強力に起こることを示唆している。