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臨床社会学の理論及び調査方法論の展開〜シカゴ学派のパースペクティブから

本研究は、「臨床社会学」の理論的、実践的な可能性を探求するという目的をもつものであり、まず理論面では、その源流の一つである、W.I.トマスを中心とした初期シカゴ学派における臨床社会学的パースペクティブやその理論的支柱であった当事のプラグマティズム哲学がつくりだした機能主義心理学や社会心理学、社会行動主義の検討をおこなった。特に、J.デューイの『経験としてのアート』を検討し、アートが他者へのコミュニケーションのなかにおける共感によって、共有され、社会的変化をもたらすという理論をその中心的なものとして導出した。そして、第二次シカゴ学派、シンボリック相互作用論へのその継承と展開を検討した。次にその理論検討を基盤として、アートをフィールドとした臨床社会学の調査をおこなった。精神病院や知的障害者更生施設の絵画教室の展覧会、自己を描くドキュメンタリーの上映会等を共におこないながら、障害をもつ人々や、生きづらさを抱える人々の自己意識が、鑑賞者の共感的なコミュニケーションのなかで、いかに変化していくかという点を中心にエンパワメント的調査をおこない、その実践的な可能性に関して考察した。また同時に、社会とっても、精神病院のアトリエの活動は、生の多様性をわれわれに感じさせ、そのことを通じて、アートの世界の変化や社会の人々の障害に関する感じ方の変化をもたらしていたことをみてきた。そこには、従来の精神障害者へのステレオタイプな像、また偏見や障壁からわれわれを解放させてくれる意味が見られた。本研究は、「臨床社会学」の理論的、実践的な可能性を探求する目的をもつものであるが、本年度は、W.I.トマスとF.ズナニエツキの『ヨーロッパとアメリカにおけるポーランド農民』(1918-20)におけるライフヒストリー論を中心として、第1次シカゴ学派が、どのような理論的構想の基礎をもっていたかを明らかにした。上記に関する研究実績としては、藤沢三佳1.「社会心理学」、2.「トマス&ズナニエツキ『ヨーロッパとアメリカにおけるポーランド農民』(1918-20)」(中野正大、宝月誠編著『シカゴ学派の社会学』(世界思想社、2003)の二論文を作成した。さらに、第1次、第2次シカゴ学派のおこなった医療社会学を中心とした臨床分野での調査研究への理論的継承と変化に関して明らかにして、臨床社会学的パースペクティブの現在までの展開を探究した。上記に関する研究実績としては、藤沢三佳「第二次シカゴ学派へ:A.ストラウスらの「グラウンデッド・セオリー」(中野正大、宝月誠編著『シカゴ学派の社会学』(世界思想社、2003)の1論文を作成した。また同時に、「臨床社会学」の実践的な可能性を探究するために、上記理論を基礎として、「ひきこもり」者支援関連の医療機関、セルフヘルプグループ、及び「NPO非行少年を克服する親の会」の調査研究をおこない、また「大阪、非行少年を克服する親の会」の形成をおこない、参与観察研究をおこなった。現在は、上記に関する論文をまとめる作業をおこなっている。本研究は、「臨床社会学」の理論的、実践的な可能性を探究する目的を持つものであるが、本年度は、「臨床社会学」の理論的基盤を研究するため、第一次シカゴ学派の基礎をつくった、W.I.トマスの社会心理学の中心的は概念構成、概念間関係を図式化した。上記に関する研究実績としては、藤澤三佳、「W.I.トマスと社会心理学の形成」(宝月誠、吉原直樹編著『初期シカゴ学派の世界』、恒星社厚生閣2004年)を作成した。また同時に、現代社会における「臨床社会学」の実践的可能性を探究するために、上記理論を基礎として、自己論/社会的関係・社会的相互作用/社会の変化という三者の相互関係性を研究する目的で、現代社会にみられる非常に大きな臨床的現象として社会的問題としても言及されることが多い青少年の「ひきこもり」と「非行」という二現象をとりあげて調査・研究をおこなった。

「ひきこもり」現象と「非行」現象は、一部で学齢期における同じ「不登校」現象として扱われることがある他は、従来、別の現象として研究がおこなわれ始められてきたが両者を比較、関連づけて研究し、「ひきこもり」者支援関連のセルフヘルプグループとして、オレンジの会、京都不登校親の会、全国ひきこもり大会の調査をおこない、また、「NPO非行と向きあう親の会」の調査をおこない、同支部「大阪、非行と向きあう親の会」の世話人として参与観察研究をおこない、平成17年度にむけて論文をまとめる作業をおこなっている。本研究は、「臨床社会学」の理論的、実践的な可能性を探求する目的をもつものであるが、本年度は、現代社会における「臨床社会学」の実践的可能性を探求するために、実証研究として、医療・福祉分野と芸術の分野との交差領域において、研究を進め、「障害者とアウトサイダー・アート:医療・福祉とアートの交差」『社会的コントロールの現在:新たな社会的世界の構築をめざして』(宝月誠、新藤雄三編、世界思想社、2005年所収)を作成した。東京近郊のある精神病院をフィールドとし、精神障害や神経症等の症状を示す人々が、どのように自らの状況を意味づけ、他者に対して、言語的またアートのような非言語的表現によって、自己表現することで、コミュニケーションをもっているか、また他者はどのように共感を示しているかというプロセスに関して、調査・考察をおこなった。また、理論的には相互作用論をもちいたが、シカゴ学派の理論的支柱であるプラグマティズム哲学者のジョン・デューイの芸術社会学理論から、ハーバート・ブルーマーのシンボリック相互作用論を経て、第二次シカゴ学派であるハワード・ベッカーの理論への継承と展開を考察した。自己論・社会的関係・社会的相互作用・社会の変化という三者の相互関係性を中心において、報告書を執筆中である。
軸索変性の分子機構の解明と神経保護法の開発

細胞内タンパク質分解機構であるオートファジー(自食作用)は多くの臓器では絶食などの飢餓時に誘導されるが、脳などの神経系においては飢餓応答としてのオートファジーは観察されないことが知られている。一方、神経系でオートファジー不全となった動物は神経変性疾患様の兆候を示すことから、神経機能の維持に重要であると考えられている。しかし、このオートファジーがどのようにして調節されているか詳細は不明である。本研究では神経系のモデル細胞を作製し、これを用いて細胞内pHの上昇(アルカリ化)がオートファジーを誘導することを見出した。更に、細胞内のpH調節に関わるNHEタンパクがオートファジーを調節する可能性を見出した。神経細胞内に異常蛋白の凝集体を形成する多くの神経変性疾患モデルにおいて神経細胞死に先立って軸索の変性が起こることが報告されている。自然発生突然変異マウスであるWld^Sマウスは様々な神経変性疾患モデルでこれらの変性を顕著に遅延させることが知られている。一方、細胞内蛋白質分解機構であるオートファジーの神経組織特異的な不全々ウスでは、細胞内にユビキチン陽性の凝集体の形成を特徴とする神経変性疾患様の表現型を示すことから細胞内異常蛋白除去法の開発が多くの神経変性疾患において有効な治療法となりうることを示唆している。しかし、Wld^Sマウスでの神経変性に対する抵抗性がどのように獲得されているか詳細は不明である。そこで本研究ではWld^Sマウスの神経変性に対する抵抗性とオートファジーの関連に注目しWld^Sマウスにおけるオートファゴソームの形成を解析した。マウス神経芽細胞腫由来Neuro-2a細胞を用いてEGFP-LC3、mCherry-EGFP-LC3の安定発現細胞株を作製し、細胞レベルでの実験系を確立した。同時に、in vivoでの実験系とLてGFP-LC3マウスとWld^Sマウスを交配したWld^S/GFP-LC3マウスを作製し、後根神経節細胞におけるオートファジーに優位な差異があるかどうかを検討した。蛍光顕微鏡法において自由に摂食させたマウスと絶食マウスの比較したところ、特に、絶食後においてGFP-LC3マウスに比べWld^S/GFP-LC3マウスでオートファゴソーム様の凝集が多く見られた。そこで透過型電子顕微鏡を用いて観察したところ、Wld^S/GFP-LC3マウスではstacked-ER様の多重膜構造が多く観察された。これらのことはWld^Sとオートファジーと何らかの関連があることを示唆する。今後、検体数を増やして詳細な定量を行うとともに、免疫電顕法も用いた解析を行う予定である。近年、神経系におけるオートファジーは細胞内異常タンパクを除去することで細胞内を浄化し、正常な細胞機能維持に寄与することが示された。また、多くの神経変性疾患に対し、オートファジーの活性化による治療効果が期待されている。多くの臓器でオートファジーは栄養飢餓時に誘導されることが知られているが、神経系では飢餓状態でもほとんど誘導されず、どのように制御されているか不明である。本研究では神経系におけるオートファジーの分子機構を解明し、神経変性疾患の治療法の基盤を開発することを目的としている。そこで神経系のモデル細胞としてNeuro-2a細胞にオートファジーのマーカーであるEGFP-LC3を安定発現させ、オートファジー誘導の分子機構を解析した。この細胞では、オートファジーの誘導に一般的に行われる血清やアミノ酸の除去では誘導されなかった。そこで、培養液イオン組成の置換を試みた。すると、緩やかな細胞外pHの上昇(水素イオン濃度の低下)に伴ってオートファジーが顕著に誘導されることを見出した。そこで、RT-PCR法を用いてpH調節に関わる遺伝子群の発現解析を行った。すると、このモデル細胞では全身で普遍的に発現するNHE1と神経系特異的に発現するNHE5の発現が確認された。そこで、これら細胞膜に発現するNHE全てを欠損する細胞を用いてEGFP-LC3を安定発現する細胞株を作製し、同様の実験を行ったところ、NHE欠損細胞ではオートファジーが誘導されなかった。また、この細胞に前述2種のNHEを強制発現させると、オートファジーの誘導が観察された。このことから、NHEは細胞内pH調節を介して神経系におけるオートファジーの誘導に寄与していることが示唆された。今後、現在交配しているNHE5欠損マウスとGFP-LC3マウスの交配系を用いて神経系におけるオートファジー誘導機構の詳細な解析を進める予定である。
好熱菌亜リン酸デヒドロゲナーゼを用いたバイオ還元系の確立

亜リン酸デヒドロゲナーゼは、NADの還元と同時に、ほぼ不可逆的に亜リン酸をリン酸に酸化する酵素で、工業的なNADHの再生酵素として期待されている。そこで熱安定性の高い亜リン酸デヒドロゲナーゼを取得するために、亜リン酸を唯一のリンとする最少培地を用い、45°Cでも生育するRalstonia sp. 4506株を単離した。この株から得られた亜リン酸酸化酵素(RsPtxD)によるNADH再生系を用いて、医薬品合成の中間体であるL-tert-ロイシン合成に応用することができた。次に部位特異的変異によってRsPtxDのNADPに対する基質特異性を向上させた。得られたRsPtxD-DMは、NADPH再生系として、シキミ酸合成に応用することができた。補酵素の再生系の開発は、工業レベルでの酵素利用において、非常に重要な課題である。すでに構築した超安定なATP再生系ではポリリン酸を原料にATPを再生する。また、本研究で構築するNAD(P)H再生系では亜リン酸を原料にNAD(P)Hを再生する。安全で安価な無機リン酸系分子で補酵素再生系を統一することによって、クリーンなバイオプロセスを目指す。予備実験において取得されていた70°Cで亜リン酸酸化活性を示すPTI株はPtxDを保持していないことが分かったため、新たにスクリーニングを行った。亜リン酸を唯一のリン源とする最少培地で45°C、60°Cで単離を試みたところ、45°Cで増殖し、亜リン酸依存的なNADH生成活性を示す4株が得られた。次に、得られた株からPtxD遺伝子の取得を試みた。PCRによる解析から、これらのptxDは既存のものとは異なる事が示唆されたため、保存ドメインを対象とした縮重PCRとインバースPCRによって全長遺伝子の取得に成功した。4株のptxDは全て同一であった。この遺伝子をpETベクターにクローニングし、大腸菌を用いて組換えPtxDを精製した。生化学的な解析を行ったところ、このPtxDは至適温度が50°Cであることが分かった。これまでに野生型PtxDの中に50度で安定した活性を示すものは報告されておらず、計画通り新規の耐熱性PtxDの取得に成功した。昨年度までに50°Cで活性を示す耐熱性亜リン酸デヒドロゲナーゼ(PtxD-R4506)の取得に成功した。そこで、当初の予定通り、PtxD-R4506を用いたNADH再生系の有効性評価を行った。抗ウイルス薬の前駆体として使用されるL-tert-ロイシン(LTL)は、ロイシンデヒドロゲナーゼ(LeuDH)によってNADHとトリメチルピルビン酸(TMP)から立体選択的な還元的アミノ化によって合成される。そこで、PtxD-R4506を用いたNADH再生系をこの反応と共役させて、LTL合成を行った。50mM TMP, 15U/ml LeuDH, 1.5U/ml PtxD-R4506, 0.5mM NAD, 75mM亜リン酸を混合し、45°Cで反応を行ったところ、およそ3時間でほぼ100%のTMPがLTLに変換されたことが明らかになった。このことからPtxD-R4506のNADH再生系が、NADH依存性の酵素反応を進めるために有効であることが確認できた。次に、PtxD-R4506を発現する大腸菌を70°Cで加熱処理し、NADH再生触媒として利用できるかどうか検討した。70°Cで10分間熱処理した菌体を用いて亜リン酸依存的なNADH生成を測定したところ、ほとんどNADHが検出されず、酵素が失活したと考えられた。そこで、処理温度の条件検討を行った結果、50°C,10分の熱処理により、活性を示すことが明らかになった。今後このホールセル菌体触媒を用いてデヒドロシキミ酸からのシキミ酸合成を行う予定である。昨年度までに耐熱性PtxD(RsPtxD)の取得およびRsPtxDを使ったNADH再生系の有効性をロイシンデヒドロゲナーゼによるL-tert-ロイシン合成反応との共役反応により実証した。H24年度は予定通り、RsPtxDを用いたデヒドロシキミ酸(DHSA)からのシキミ酸(SA)合成を行った。SAはシキミ酸デヒドロゲナーゼ(SkDH)によるNADPH依存的な不斉還元化反応によって生成する。

RsPtxDはNADPに対して基質特異性を示さないため、まず部位特異的変異によりRsPtxDのNADPに対する特異性を向上させる試みを行った。NAD依存性デヒドロゲナーゼで高く保存されているNAD結合領域(ロスマンフォールドドメイン)のβ2シートC-末端領域に位置するアスパラギン酸残基はNADPとの結合に重要であることが知られている。そこで、この位置に相当するRsPtxDの175位のアスパラギン酸をアラニンへ、隣接する176位のプロリンをアルギニンに置換した変異体(RsPtxD-DM)を作成した。その結果、野生型に比べNADPに対するKmが0.042倍となり、NADPに対する特異性を大幅に向上させる事に成功した。次に、RsPtxD-DMとThermus thermophilus由来SkDHを共役させた反応系において、DHSA10 mM,亜リン酸15mM, NADP0.2 mMを含む反応液中で反応を行ったところ、約50分で反応を完結させることが可能であった。RsPtxD-DMによるNADPH再生系を使用しない場合は、SA収率がNADPH量に対して60%で反応が停止することから、その有効性が実証された。さらに、反応系の最適化を行い、100 mM DHSA, 0.2 mM NADP存在下で78.4 mMのSAが得られ、反応の効率化に有効である事を確認した。平成23年度に予定していたシキミ酸の不斉合成についてのみ、追加事前調査を要したためやや遅れが生じたが、PtxDを用いたバイオ還元系の実証など主たる研究に関してはほぼ予定通り達成できているため。24年度が最終年度であるため、記入しない。デヒドロシキミ酸からのシキミ酸合成反応を触媒するシキミ酸デヒドロゲナーゼはNADPH依存性のものが多い。PtxD-R4506はNADに対する基質特異性が高く、NADPをあまり利用できないため、NADPH再生系として利用するためには基質特異性を改変することが望まれる。そこで、NAD結合領域に変異を導入し、NADPH利用能の向上を試みる。
高性能パケットフィルタのための適応的な実行コード最適化技術の研究

ネットワークを通過する個々のパケットの中身を調べて指定した条件を満す場合に指定したアクション(情報を記録,パケットを破棄・変更,別のパケットを送信など)を起こすための汎用的な仕組みであるパケットフィルタシステムにおいては,複雑・大規模なフィルタ規則を記述できる柔軟性と,超高速ネットワークにも対応できる高速性を両立させることが究極の目標である.本研究では,わかりやすい(高水準の)フィルタ規則記述から,対象トラヒックに対して適応的に最適化された,高効率なフィルタリング手順を動的に生成するための基礎技術を確立することを目的とする.本年度は,下位のマシン語レベルの特性を考慮した実行命令列の最適化に関しては,BPFの仮想マシンをモデルにして,最適化コンパイラの高度な技法を利用した条件分岐を含むループプログラムライン化(フィルタールール→C→最適化されたnative code、隣接する複数個のパケットに対する処理を適切にインターリーブして、機械語レベルの待ち時間を減らす)によって、インタプリタ方式(フィルタールール→中間コード→仮想マシン)に対して20倍、コンパイラ方式(フィルタールール→Cプログラム→native code、1パケットずつループして単純に処理を繰り返すことを想定、最適化コンパイラを利用)に対して3倍以上の高速化を達成できることを示した。ネットワークを通過する個々のパケットの中身を調べて指定した条件を満す場合に指定したアクション(情報を記録,パケットを破棄・変更,別のパケットを送信など)を起こすための汎用的な仕組みであるパケットフィルタシステムにおいては,複雑・大規模なフィルタ規則を記述できる柔軟性と,超高速ネットワークにも対応できる高速性を両立させることが究極の目標である.本研究では,わかりやすい(高水準の)フィルタ規則記述から,対象トラヒックに対して適応的に最適化された,高効率なフィルタリング手順を動的に生成するための基礎技術,特にトラヒック計測・予測及び動的コード最適化の手法を確立することを目的とする.本年度は,既存のパケットフィルタシステムであるBPF(Berkley Packet Filter)をベースとして基本的な検討を行い,研究の方向性を定めた.高位のフィルタ規則の適用順序の動的最適化に関しては,単純な階層化(受信パケットの種類に応じて先頭で分岐し,以降の適用順序を変更する)を行なうユーザレベルのフィルタプログラムを試作し,そのような単純な順序変更だけでもフィルタリング性能が大幅に向上することを実トラヒックを使った実験によって示した.一方,下位のマシン語レベルの特性を考慮した実行命令列の最適化に関しては,BPFの仮想マシンをモデルにして,最適化コンパイラの高度な技法を利用した条件分岐を含むループプログラムの命令列の最適化手法を検討し,今後の方向性に関して一定の目処を得た.今後は,動的最適化に不可欠なトラヒック予測に関しても手法の検討・実装を行いながら,システム全体のアーキテクチャを検討し,各々の機能を組み込んだフィルタシステムを試作し,実験によって評価していく.ネットワークを通過する個々のパケットの中身を調べて指定した条件を満す場合に指定したアクション(情報を記録,パケットを破棄・変更,別のパケットを送信など)を起こすための汎用的な仕組みであるパケットフィルタシステムにおいては,複雑・大規模なフィルタ規則を記述できる柔軟性と,超高速ネットワークにも対応できる高速性を両立させることが究極の目標である.本研究では,わかりやすい(高水準の)フィルタ規則記述から,対象トラヒックに対して適応的に最適化された,高効率なフィルタリング手順を動的に生成するための基礎技術を確立することを目的とする.本年度は,下位のマシン語レベルの特性を考慮した実行命令列の最適化に関しては,BPFの仮想マシンをモデルにして,最適化コンパイラの高度な技法を利用した条件分岐を含むループプログラムライン化(フィルタールール→C→最適化されたnative code、隣接する複数個のパケットに対する処理を適切にインターリーブして、機械語レベルの待ち時間を減らす)によって、インタプリタ方式(フィルタールール→中間コード→仮想マシン)に対して20倍、コンパイラ方式(フィルタールール→Cプログラム→native code、1パケットずつループして単純に処理を繰り返すことを想定、最適化コンパイラを利用)に対して3倍以上の高速化を達成できることを示した。
再生可能エネルギーの出力変動対策と熱源低炭素化のための電力・熱統合システムの提案

本研究は北海道における風力・太陽光発電の大量導入を想定し、電力・熱システム統合によるコスト削減効果をモデル分析によって明らかにした。電力システムにおいて現在のコスト条件を想定すると、電力需要に占める風力発電の割合を大幅なコスト上昇を伴わずに40%まで増やすことができる。電力と熱の供給システムを統合した場合、風力・太陽光発電の割合が40%を超える条件でコスト低減効果が認められ、風力・太陽光発電の割合が高いほどコスト低減効果も大きかった。2030年までの技術進展を想定した場合、余剰電力の熱転換に加えて、燃料電池コジェネレーションも導入されるようになり、さらなるコスト低減が進むことが分かった。本年度は当初、構築済みの電力システムモデルを熱システム解析用に拡張し、北海道地域を対象とする再生可能エネルギー(以下再エネ)出力変動対策の経済性解析を行う予定であった。しかし研究を進めるうち、経済性解析に先立って再エネ発電設備の利用効率に着目した解析を行った方がよく、また再エネ供給地と大都市との地域差を考慮する必要があることがわかった。そこで本年度は以下の3点につき研究を進めた。1.出力変動対策による設備利用効率の向上効果解析:電力需要に占める風力・太陽光発電の割合を、発電設備の利用効率を下げずにどこまで高められるか調べた。ガス火力発電のみで調整する場合は40%が上限だったが、発電所の地理的分散配置・水力発電の動的運用・蓄電池による変動対策により、北海道を対象とする本研究の解析条件では、発電設備をある程度有効に利用しながら60%まで高められることがわかった。2.再エネ供給地と大都市との地域差を考慮した解析:北海道を4地域に分け、電力需要と再エネ出力変動の地域性や地域間の送電容量を考慮した解析を行った。送電線増強・蓄電池導入がない場合、風力・太陽光発電の割合が50%まで増えると利用効率が大幅に低下した。風況のよい道北と大需要地の道央を結ぶ送電線を増強し、道北に蓄電池を集中的に配置すると、風力・太陽光の割合が50%でも比較的高い利用効率を維持できた。蓄電池の導入効果は再エネ導入量が増えるにつれて高まることがわかった。3.熱システムを含めたモデル解析:余剰電力の熱転換を出力変動対策として追加し、発電設備の利用効率への影響を調べた。蓄電池と熱転換による利用効率向上効果を調べたところ、北海道を対象とした今回の条件では、単独の対策としてはどちらも同程度の効果があることがわかった。また両者を組み合わせることで、単独の対策よりもより多くの余剰電力を有効利用できることがわかった。先述のように、本年度計画していた経済性解析はまだ完了していないが、これは追加的に必要となった解析を行ったためであり、研究計画自体に問題があったわけではない。むしろ、将来的な不確実性の高い経済性を除き技術的な問題に焦点を合わせた解析を行ったことで、さまざまな出力変動対策の特長の違いを明らかにすることができ、経済性を含めた今後の解析を円滑に進めることが可能になったと考えられる。熱供給システムのモデル化についてもある程度は進んでおり、コストデータを追加すれば経済性解析に進むことが可能である。先述の研究成果を元に3件の学会発表を行うとともに1本の英字論文を投稿中であり、研究成果もある程度順調に出せていると考えている。本研究は風力・太陽光発電の賦存量が豊富な北海道地域を対象とし、熱供給システムの活用をはじめとする出力変動対策を考慮した上で、風力・太陽光発電を大幅なコスト上昇を伴わないでどこまで増やせるか、電力・熱システム統合によるコスト削減効果がどの程度かをモデル分析によって明らかにする。1.電力システムにおける再エネ導入量分析:現在のコスト条件を想定した場合、北海道では、電力需要に占める風力発電の割合を大幅なコスト上昇を伴わずに40%程度まで増やせることができる。太陽光発電と蓄電池は現在のコスト条件では導入されないが、75%のコスト低減が実現すれば導入が進み、上記の割合を80%程度まで増やすことが可能となることが分かった。2.電力・熱統合システムにおける再エネ導入量分析:北海道最大の都市圏である札幌圏の熱需要を風力・太陽光発電の出力変動に用いることができると想定し分析した。電力需要に占める風力・太陽光発電の割合が40%を超える条件で電力・熱システムの統合によるコスト低減効果が認められた。風力・太陽光発電の割合が高い、すなわちCO2排出量をより多く削減しなければならない条件ほど、両システムの統合によるコスト削減効果が大きいことが分かった。風力・太陽光発電の割合が80%の場合、電力・熱システムの統合により約20%のコスト低減が可能である。このコスト削減は、主に余剰電力の熱転換利用によってもたらされたものであり、燃料電池コジェネレーションはほとんど導入されなかった。2030年までの技術進展による風力・太陽光・燃料電池コジェネレーションのコスト削減を想定した場合、風力・太陽光発電の導入量条件に関わらずコスト低減が進むことがわかった。また余剰電力の熱転換に加えて、燃料電池コジェネレーションも若干ではあるが導入され、コスト削減に寄与することが分かった。

2030年までの技術進展を想定した場合、余剰電力の熱転換に加えて、燃料電池コジェネレーションも導入されるようになり、さらなるコスト低減が進むことが分かった。本年度の研究成果をふまえ、来年度は電力・熱システムの統合による再エネ出力変動への対策コストの削減効果を解析する。さらに、CO2排出削減量と対策コストの関係や、経済・社会情勢の変化が解析結果に与える影響について感度解析を行い、経済性と環境性を両立させる電力・熱統合システムの構成を明らかにする。1.経済性解析:モデルを完成し、熱供給技術の追加による再エネ変動対策コストの削減効果を調べる。これまで解析対象とした発電所の地理的分散配置・水力発電の動的運用・送電線増強・蓄電池に加え、コジェネレーションによるバックアップと余剰電力の熱転換を変動対策に追加し、変動対策コストの削減効果を調べるとともに、その削減メカニズムを明らかにする。2.社会への受容性解析:CO2排出削減が義務付けられた状況を想定し、CO2排出削減量とエネルギー供給コストのトレードオフ曲線を作成し、その曲線形状から社会的に需要可能な排出削減量およびシステム構成を明らかにする。また、将来の技術進展や経済・社会的状況には不確実性があることから、対策技術の設備費用や化石燃料価格などについて複数の解析ケースを用意し、各ケースの結果を比べる感度解析を行う。以上の結果を総合し、経済性と環境性を両立させる電力・熱統合システムの構成を明らかにする。エネルギーシステム工学本年度は2回の国際学会出張を予定していたが、研究計画の修正と進捗を勘案し1回とした。主としてその変更による旅費の減少により50万円強を次年度に繰り越すこととなった。現在投稿済・査読プロセス中の英語論文が掲載可となった場合、追加料金を払うことでオープンアクセスにできることがわかったため、海外への情報発信を強めるため、繰越金の一部をオープンアクセス料金として用いる。また、所属機関の変更によりシミュレーション用の計算機を新たに購入する必要が生じており、繰越金の残りは計算機の購入に充てることを計画している。
植物における新規な配偶子品質管理機構の解析

一回結実性の植物においては成熟種子の形成が植物個体全体の生長停止や器官の老化を引き起こすことが知られており、global proliferative arrest (GPA)と呼ばれる。本研究ではGPAに関わる遺伝子の同定を目指し、生殖生長のごく初期に植物個体全体の生長停止が早まって起きるシロイヌナズナ変異体の原因遺伝子の同定と表現型の解析を試みた。その結果、環状ヌクレオチド感受性陽イオンチャネルをコードする遺伝子がGPAに関与することを見出した。この事実は細胞内イオンホメオスタシスが老化現象に深く関わっていることを示す。胚発生能を持つ配偶子形成の分子機構に迫る第一歩として、野生型植物とmdo1変異ホモ植物における雌雄配偶子形成の過程を形態学的に観察比較した。その結果、変異体では正常な花粉の割合が野生株の約3/4に減少しており、異常花粉は死滅していた。四分子が分離しないquartet変異を導入して異常花粉形成が花粉母細胞の時期に決定されているかを検討したが、結果はそうではなく、減数分裂後に確率論的に異常が発生することを示した。mdo1ヘテロ変異体は半数の花粉がmdo1アリルを持つが、この場合には正常花粉の割合は野生型とほぼ同じで、減数分裂前の胞子体期における何らかの履歴が花粉の異常性を決定する要因になっていることを示唆する。また受精前の雌性配偶子についても形態観察を行い、mdo1ホモ変異体では約1/4の胚珠において、配偶体及びそれを取り巻く母体側の組織に異常が観察された。以上の結果はmdo1変異が胞子体レベルで配偶子の形成に影響を与えていることを示唆する。変異体表現型を抑圧するサプレッサーの取得に関しては第1次スクリーニングを終え、100株を超える候補が得られた。今後抑圧の程度からさらなる解析に用いる候補を選抜して計画を進行させたい。mdo1変異の解析と並行して植物体の生長プログラムに表現型を有する新たな変異体premature aging 1 (pma1)の解析をスタートした。pma1は本葉の生長や花茎の伸長が早期に停止する矮性変異体として分離された、劣性一遺伝子座の変異である。本葉の生長における速度論的解析や茎頂分裂組織の形態及び機能について解析を進めている。その結果、植物ホルモンに関わる既存の矮性変異体などとは異なる生長相の転換制御に関わっている可能性が浮上している。mdo1変異体の次世代種子は正常に発芽することができない。この表現型を抑圧するサプレッサー候補をこれまで100株以上取得した。昨年度は戻し交配を行うと共に解析に値する明瞭な表現型回復を示す候補をさらに選抜し、数株の候補株を得た。今年度はこの作業に継続して取り組む。mdo1変異の解析と並行して植物体の生長プログラムに表現型を有する新規変異体premature aging 1 (pma1)の解析をさらに進めた。生長における速度論的解析からこの変異体は本葉の生長が早期に停止して老化が早まっていることや生殖生長転換後の茎頂分裂組織の機能が早々に停止してしまい、形態的にも老化した分裂組織の様相を呈することなどを見出した。さらに変異マッピング、塩基配列決定と相補性試験によって原因遺伝子を同定したところ、カチオントランスポーターの一種であるサイクリックヌクレオチド依存性チャネル(CNGC)をコードするCNGC20遺伝子のミスセンス変異がpma1であることを明らかにした。興味深いことにCNGC20のT-DNAノックアウト変異は何ら特異的な表現型を見せず、野生型同様の生育を示した。シロイヌナズナは20個のCNGC遺伝子を有しており、これまでの知見からCNGCはヘテロ四量体を形成して機能することが予想される。したがってこれらの結果はpma1アリルがコードする変異CNGC20タンパク質が他のCNGCと結合することでdose-dependentなdominant negative効果を及ぼしているものと考えられる。今回判明した事実は、細胞内カチオンホメオスタシスがmeristematicな細胞機能に重要であることを示唆しており、大変興味深い。premature 1 (pma1)変異体についての解析をさらに進めた。pma1の本葉は早期に生長を停止して老化が進行してしまう。この表現型を遺伝子発現の面から確認した。経時的なリアルタイムRT-PCRによって、本葉老化の進行と共にその発現が低下する遺伝子および上昇する遺伝子の転写量を定量した。その結果、前者の遺伝子は野生型に比べてpma1では早期に発現量が低下するのに対し、後者の遺伝子は変異体では早期に発現上昇することが確認された。pma1の花茎の生長は抽台して数個の花を咲かせた時点で停止してしまう。この表現型は、茎頂分裂組織における幹細胞数を増加させると期待されるclv1変異を導入しても変わらない。茎頂組織を対象にしたリアルタイムRT-PCRによって、未分化細胞マーカーであるSTM遺伝子と幹細胞マーカーであるCLV3遺伝子の発現を調べた。STMの発現はpma1による影響は全く認められなかった。CLV3の発現は、野生型背景ではほとんど変わらず、clv1背景において低下が認められた。しかしながら花茎伸長の早期停止が認められるclv1 pma1におけるCLV3の発現は野生型よりも高く、二重変異株の茎頂表現型をCLV3の発現低下で説明することは困難である。以上の結果は変異表現型の原因として、pma1が幹細胞数に影響したためというよりも、幹細胞機能に直接影響を与えた可能性を示唆する。

昨年度の解析結果から、pma1の原因遺伝子はCNGC20だということがわかっている。ヌル変異であるcngc20-1は野生型同様の生育を見せることから、pma1変異はdominant negativeアリルである可能性が生じた。このことを確かめるため、cngc20-1とpma1のヘテロ接合を作成したところ、両者の中間的な表現型を示した。また野生型背景においてpma1アリルを過剰生産させたところ、pma1様の表現型を示した。これらの結果は前述した可能性を支持する。昨年度のpma1の解析において推測されたpma1変異の遺伝学的特徴付けに対して、それを支持する遺伝学的データ取得に成功するなど、順調に展開していると思われる。しかしながら年度途中において植物栽培室での害虫発生が起こり、それに対処する数ヶ月間植物栽培実験ができなかったことで遅れを生じてしまった。一回稔実性の植物では、一定量の次世代種子を形成するのに応じて光合成器官の老化や生長の停止が進行するという現象が広く認められ、global proliferative arrest (GPA)と呼ばれている。この現象は次世代種子の量と質を最適化するのに役立っているものと考えられている。premature aging 1 (pma1)変異体はGPAが生殖生長期の早期に起こる変異体で、いまだ不明なGPAの分子機構の解明に有用であると思われる。これまでの解析により、pma1は環状ヌクレオチド感受性陽イオンチャネルをコードするCNGC20遺伝子に起きたミスセンス変異が原因であることが明らかとなっている。pma1ヘテロ接合体は野生型表現型を示すため、pma1は一見劣性機能欠損変異の様に思われた。しかしCNGC20のT-DNAノックアウトアレルcngc20-1ホモ接合体の表現型は野生型と変わらない。そこでpma1アリルが量依存的な優性変異であるという可能性を検証した。cngc20-1とpma1のヘテロ接合体を作成したところ、野生型とpma1ホモ接合の中間的な表現型を示した。この結果はpma1変異が量依存的であるという仮定と整合する。野生型背景においてpma1アリルを強制発現させると、pma1の発現量に相関して変異表現型が現れた。この結果はpma1アリルがdominant negativeな性質を持つという仮定と整合する。pma1とよく似た表現型を示す既知の変異体にfireworks (fiw)がある。fiwについて原因遺伝子の同定を始めた。変異マッピングによってfiwが第4染色体の260kbの領域にあることを明らかにし、次世代シークエンスの結果と照らし合わせて一つの候補変異を見出した。現在相補性試験による検証を遂行中である。一回結実性の植物においては成熟種子の形成が植物個体全体の生長停止や器官の老化を引き起こすことが知られており、global proliferative arrest (GPA)と呼ばれる。
保型形式に付随するL関数の特殊値の研究

1.ellipti modular formの合同について、1981年の論文の結果を一般化した。PはP≡1 mod 4を満たす素数とし、F=Q(√<P>)とおく。Fの類数は1と仮定する。u_0をFの基本単数とし、kは偶数、nは自然数、1は次の条件(1),(2)を満たす奇素数とする。(1)1|N(u_0^<P^n(k-1)>-1)(2)1はP^n(k-1)の任意の真の約数xについてN(u_0^x-1)を割り切らない。このとき、1のFおける素因子Lが存在して、u_0^<P^n(k-1)>≡1 mod L.が成り立つ。LのQの代数的閉包への拡張L1つ固定する。以上の記号と仮定の下に、次の定理が証明できる。前述の論文の主結果はこの定理の重さ2の場合にあたる。2.Hilbertcusp formの空間におけるHecke作用素の固有値を具体的に計算するにはEichler-SelbergのTrace fomulaを用いる。これについてはこれまでの蓄積が十分あり、高次元の場合に実際に計算可能となるためのアルゴリズム高速化が重要となった。これについては、CM体の類数計算の部分が最も繰り返しが多く、時間を消費する部分である。これについて、CM体の類数計算のアルゴリズムの改良をおこなった。本研究グループは類数は1の場合であるが、これまで研究がすすんでいなかったケースについてHilbertcusp formの空間におけるHecke作用素の固有値の計算に成功した。さらに、twisted adjoint L関数の特殊値についても実験をおこない、Neben型のelliptic modular formのそれが持ち上げたHilbert cusp formの空間において、真のHilbert cusp formの定めるHecke体の判別式と特殊値との一致を検証した。1.保型形式に付随するL関数の特殊値の代数的部分に関する予想の精密化と関わって、本年の研究は特に実2次体上のHilbertcusp formsの空間におけるHecke作用素固有値について、体の判別式を種々に渡って数値実験を行った。これは従来の研究ではアルゴリズムの不十分さから実験するに至らなかった2が分解するケースであり、また、同時に一変数のNeben型保型形式のadjoint Lの特殊値についても同じケースで値を求めることができ、その結果上記予想の確かさを検証することができた。2.また、今回の工夫により、weightが低い場合のHilbert cusp formsの空間の有理構造の研究に取り組むことが可能となり、現在、実2次体上のmodular予想に関わる実験をすすめているところである。なお、現在のところ分解するケースは見つかっていない。3.総実3次体(ただし、円分体)についてもその上のHilbertcusp formsの空間におけるHecke作用素固有値を計算する実験がほぼ可能となったため、現在実験を始める準備に取り掛かっている。この場合、総実3次体の円単数の数論的性質がL関数の特殊値の代数的部分の一部に深く関わっていることが予想される。1.elliptic modular formの合同について、1981年の論文の結果を一般化した。pはp≡1mod4を満たす素数とし、F=Q(√<p>)とおく。

このとき、lのFにおける素因子Lが存在して、u_0^{p^n(k-1)}≡1mod L.が成り立つ。LのQの代数的閉包への拡張L1つ固定する。以上の記号と仮定の下に、次の定理が証明できる。前述の論文の主結果はこの定理の重さ2の場合にあたる。2.Hilbertcusp formの空間におけるHecke作用素の固有値を具体的に計算するにはEichler-SelbergのTrace formulaを用いる、これについてはこれまでの蓄積が十分あり、高次元の場合に実際に計算可能となるためのアルゴリズム高速化が重要となった。これについては、CM体の類数計算の部分が最も繰り返しが多く、時間を消費する部分である,これについて、CM体の類数計算のアルゴリズムの改良をおこなった。本研究グループは類数は1の場合であるが、これまで研究がすすんでいなかったケースについてHilbertcusp formの空間におけるHecke作用素の固有値の計算に成功した、さらに、twisted adjoint L関数の特殊値についても実験をおこない、Neben型のelliptic modular formのそれが持ち上げたHilbert cusp formの空間において、真のHilbert cusp formの定めるHecke体の判別式と特殊値との一致を検証した。3.研究分担者加川貴章助教授はある種の実2次体について、その上で定義され、いたるところgood reductionをもつ楕円曲線を決定した、この研究はHilbert cusp formの空間の有理構造と密接に関連しており,非常に有益な研究成果である。
新規のケモカイン・ファミリー分子の分子生物学的方法による検索

すでにクローニングしているケモカイン・レセプター様の分子、HM-74に対する抗体を作成して、現在HM-74の種々の細胞・組織での分布を検討している。さらに、マウス大腸腺癌にインターロイキン4(IL-4)遺伝子を導入すると、腫瘍部位に未熟マクロファージの浸潤とともに腫瘍が拒絶されることを認めたので、この腫瘍部位に特異的に発現しているケモカインの検索を行っている。これらの研究と並行して、既知のケモカインの機能・産生機構についても検討を加え、以下の結果を得た。1)マウス・メスにおいて、排卵後に一過性にIL-8の機能的ホモログである、マクロファージ炎症性蛋白-2(MIP-2)が、膣上皮にて周期的に産生され、産生されたMIP-2が排卵後に認められる膣上皮への好中球浸潤を引き起こしていることを明らかにした。同様の現象がヒトにおいても起きるかについて、検討を加えている。2)モノクロタリン投予ラットに認められる肺高血圧症病変の発生に先行して、肺においてMCP-1の産生が認められ、抗MCP-1抗体投与によって肺へのマクロファージ浸潤が抑制されるとともに、肺高血圧病変の発生も抑制された。3)IgA腎症の急性型では尿中IL-8濃度が高く、尿中MCP-1濃度が検出感度以下であった。これに対して、腎不全への進行が多い慢性型では、尿中MCP-1濃度が上昇しているのに対して、尿中IL-8濃度の上昇は軽度であった。2・3の結果から、MCP-1がマクロファージ依存性に起きる慢性炎症反応の成立に重要な役割を果たしていることが示唆された。4)ヒトT細胞白血病ウイルスのTax蛋白、RSウイルスが、異なる転写因子であるNF-κBとAP-1とを協調的に活性化されることによって、IL-8遺伝子転写を引き起こすことを明らかにした。すでにクローニングしているヒト・ケモカイン・レセプター様遺伝子HM74のリガンドの精製を目的として、HM74の細胞外領域とglutathione-S-transferase(GST)との融合蛋白を発現し、この蛋白を固相化したアフィニティ・カラムを本年度作成した。現在、このカラムを用いて、リガンドの精製を試みている。また、HM74の種々の細胞での発現パターンを検討するために、作成した融合蛋白を免疫源として抗体を作成している。マウスPBSFをブロープとした、cosmidライブラリーのスクリーニングでは陽性クローンを現在のところ得ることができないために、他の方法によるスクリーニジグも検討している。1)エンドトキシン誘発による急性呼吸窮迫症候群・再灌流による脳傷害が、抗IL-8抗体によって軽減されたことから、これらの好中球依存性におきる組織傷害の発生にIL-8が密接に関与していることが示唆された。2)フォスファターゼ阻害剤が、Erk-1の活性化を引き起こすとともに、IκBαのリン酸化と蛋白分解、ひいてはNF-κBの活性化を引き起こすことによって、IL-8遺伝子転写を引き起こすことを明らかにした。3)骨髄赤芽球系細胞表面にはMIP-1αに対するレセプターであるCCR1が発現しており、MIP-1αはCCRlと結合して、赤芽球系細胞の分化を抑制することを明らかにした。4)好酸球性肺炎の肺胞洗浄液中で、RANTESが特異的に増加していて、これが肺への好酸球浸潤に関与している可能性を示唆する結果を得た。
心拍動下冠動脈バイパス術における冠動脈への影響の形態学的・分子生物学的解析

心拍動下冠動脈バイパス術は以下のような問題点を残している。(1)冠動脈吻合部に関する問題点:冠動脈血流遮断に伴う心筋虚血、冠動脈内皮障害と局所血栓形成・内膜肥厚。吻合の質低下に関連したグラフト開存率が心停止下手術に劣る可能性。(2)視野確保に伴う心臓圧迫に関連した循環動態の問題:回旋枝領域吻合中の循環動態異常。僧帽弁閉鎖不全の出現・増悪など。本研究では(1)の問題に関し実験研究を推進中である。OPCABにおける冠動脈遮断やシャント挿入に伴う冠動脈内皮損傷の解析とその軽減低下法の確立:非弾性糸による冠動脈血流遮断は冠動脈内皮にかなりの物理的損傷をもたらすことが確認された。血流遮断時に弾力性のある糸による冠動脈遮断や遮断諌止の材質・遮断力改善の効果判定:非弾性糸で生じた内皮損傷は弾性糸の使用で著明に改善することがブタを用いた実験で確認された。冠動脈内シャント挿入時の冠動脈内費損傷と軽減のためのシャント形状・材質の改良、挿入方法の工夫の効果:シャント挿入に伴う冠動脈内皮損傷はサイズが適合したシャントチューブを選択すると最小限に損傷が抑えられた。さらに心拍動下冠動脈バイパス術における冠動脈遮断・心筋短時間虚血の影響を分子生物学的解析により検討している。心拍動下冠動脈バイパス術モデルで短時間虚血後再灌流を行い、心筋組織切片を作成し、NFκBなどの発現を免疫組織化学的に検証中である。さらに、(2)の問題に関しても、心拍動下冠動脈バイパス術中に、特に回旋枝領域展開時に僧帽弁閉鎖不全が発生し、循環動態に大きな影響を及ぼし手術の安全性に大きな影響を与える。そこで、回旋枝領域展開、吻合のための一時的虚血により、僧帽弁の形態がどう変化するかについても検討を加えた。その結果、虚血のない心臓展開のみではMRは生じなかった。しかし虚血によりMRが発生し弁輪、乳頭筋レベルでの障害が示唆された。近年低侵襲手術の一つとして心拍動下冠動脈バイパス術が普及し我国においても定型的手術術式として定着しようとしている。しかし心拍動下冠動脈バイパス術は以下のような問題点を残している。冠動脈内

シャント挿入時の冠動脈内費損傷と軽減のためのシャント形状・材質の改良、挿入方法の工夫の効果:シャント挿入に伴う冠動脈内皮損傷はサイズが適合したシャントチューブを選択すると最小限に損傷が抑えられた。さらに心拍動下冠動脈バイパス術における冠動脈遮断・心筋短時間虚血の影響を分子生物学的解析により検討している。心拍動下冠動脈バイパス術モデルで短時間虚血後再灌流を行い、心筋組織切片を作成し、NFκBなどの発現を免疫組織化学的に検証中である。心拍動下冠動脈バイパス術は以下のような問題点を残している。(1)冠動脈吻合部に関する問題点:冠動脈血流遮断に伴う心筋虚血、冠動脈内皮障害と局所血栓形成・内膜肥厚。吻合の質低下に関連したグラフト開存率が心停止下手術に劣る可能性。(2)視野確保に伴う心臓圧迫に関連した循環動態の問題:回旋枝領域吻合中の循環動態異常。僧帽弁閉鎖不全の出現・増悪など。本研究では(1)の問題に関し実験研究を推進中である。OPCABにおける冠動脈遮断やシャント挿入に伴う冠動脈内皮損傷の解析とその軽減低下法の確立:非弾性糸による冠動脈血流遮断は冠動脈内皮にかなりの物理的損傷をもたらすことが確認された。血流遮断時に弾力性のある糸による冠動脈遮断や遮断諌止の材質・遮断力改善の効果判定:非弾性糸で生じた内皮損傷は弾性糸の使用で著明に改善することがブタを用いた実験で確認された。冠動脈内シャント挿入時の冠動脈内費損傷と軽減のためのシャント形状・材質の改良、挿入方法の工夫の効果:シャント挿入に伴う冠動脈内皮損傷はサイズが適合したシャントチューブを選択すると最小限に損傷が抑えられた。さらに、(2)の問題に関しても、心拍動下冠動脈バイパス術中に、特に回旋枝領域展開時に僧帽弁閉鎖不全が発生し、循環動態に大きな影響を及ぼし手術の安全性に大きな影響を与える。そこで、回旋枝領域展開、吻合のための一時的虚血により、僧帽弁の形態がどう変化するかについても検討を加えた。その結果、虚血のない心臓展開のみではMRは生じなかった。しかし虚血によりMRが発生し弁輪、乳頭筋レベルでの障害が示唆された。
水素結合性２次元超分子構造をテンプレートとしたキラルな結晶性金属ナノシートの構築

2次元の超分子構造は、集積させる単分子の構造に応じてキラリティの発現や金属ナノシート作製のためのテンプレートとしての利用が期待できる。このような機能性超分子の構築と機能発現の機構解明を行った。採用最終年度の成果を以下に示す。1.キラル結晶化の機構解明:単純な構造を持つアキラルなカルボン酸アンモニウム塩を用い、結晶化によるキラリティの発現を調査した。単結晶X線構造解析の結果について、これまでの研究で確立してきたキラリティ評価法の適用するとともに、専門家の協力のもと理論的な側面からも詳細な検討を行った。その結果、キラリティ発現の要因を見出すことに成功した。2.超分子キラリティの固体振動円二色性(VCD)分光法による評価:VCD分光法は通常、単分子のキラル構造の評価に用いられる。この手法を超分子キラリティの評価へ適用した。本年度は、同一の構成成分から構造の全く異なる2種類のキラル超分子の構築に成功した。それらの固体VCD測定によって、超分子の次元性に応じてVCDシグナルが増強されることが分かった。3.低分子ゲル化剤への粉末未知結晶構造解析の適用:ゲル化剤は単結晶を得ることが難しく、そのため単結晶X線結晶構造解析による構造評価が困難であった。しかし、一部のゲル化剤は多結晶粉末となり、その粉末X線回折パターンはキセロゲルのものと一致する。すなわち、ゲルのファイバー中と結晶中で超分子構造が類似している。このことを利用し、特異なゲル化能を示す低分子ゲル化剤について、粉末未知結晶構造解析による分子集合様式の評価を行った。その結果、水素結合様式やパーフルオロアルキル基のコンフォメーションが類似化合物のものと大きく異なっていることを見出した。29年度が最終年度であるため、記入しない。金属ナノシートは、その二次元構造に起因して特異な物性を示すことが知られており、触媒や光電子材料など機能性材料の開発の点から注目を集めている。金属ナノシート作成のため、本研究では2次元に広がった水素結合ネットワークから形成されるキラルなシート型超分子(分子集合体)構造に着目した。配位能を持つ分子を用いて2次元シート型超分子を構築することで、金属配位表面が構築できる。この構造をテンプレートとすることで、様々な金属を用いたキラルな結晶性金属ナノシートの作製を目指している。採用第1年度目の成果を以下に示す。1.ベンジルアミン誘導体と長鎖アルキルカルボン酸の有機塩およびナフタレン酢酸と長鎖アルキルアミンとの有機塩を作製し、単結晶の作製を行った。大学のX線回折装置やSPring-8の放射光を用いた結晶構造解析の結果、目的としていた2次元シート型超分子のほか、1次元のハシゴ型超分子も得られた。用いる分子の末端の原子種や長鎖アルキル基の偶奇性によって構造が変化することがわかった。この成果は、超分子の設計と集積制御による機能性結晶の作製において重要な知見である。2.カルボン酸とアミンの末端にハロゲン原子を持つ有機塩を用いた場合、アキラル分子のみを用いているにも関わらずキラルな2次元シート型超分子が積層したキラル結晶が得られた。これは、ハロゲン結合を利用したキラル発生の珍しい例である。さらに、得られた結晶についてフランスのCoquerel教授のもとで第二高調波発生特性を測定したところ、水晶比で27倍程度の値が得られた。すなわちキラルな2次元シート型超分子は、金属ナノシートのテンプレートとしてだけでなく非線形光学結晶の設計においても有用であるといえる。第2年度以降は結晶や薄膜の表面分析を行い、2次元シート型超分子および金属配位後の表面構造や2次元構造由来の物性評価を行っていく。ベンジルアミンおよび長鎖アルキルカルボン酸の末端にハロゲン原子を導入した化合物を用いた有機塩を用いた場合、目的としていたキラルな2次元シート型超分子構造が形成されていた。さらに、そのキラルな2次元シート型超分子構造がハロゲン結合によってキラルな様式で集積することで、キラリティと極性を持った結晶を構築していた。このキラリティは、X線結晶構造解析および振動円二色性スペクトル測定によって確認した。極性については、X線結晶構造解析に加えてフランスのルーアン大学にてGerard Coquerel教授の協力で第二高調波発生特性を測定することで確認した。この特性は水晶比で27倍程度であった。分子自体が大きな分極率を持つものを用いることでさらに高い特性が得られると考えられ、これは有機非線形光学結晶設計の1つの指針となる成果である。これらの成果は、学術会議および学術誌にて発表済みである(T. Sasaki, G. Coquerel, H. Sato, M. Miyata et al., Cryst. Growth Des. 2016, 16, 1626.)。金属由来の電子特性と二次元構造に起因して、金属ナノシートは特異な物性を示すことが知られている。そのため、触媒や光電子材料など機能性材料の開発の点から注目を集めている。その作成法としては、層状結晶の剥離や有機分子の配位を利用したものが知られている。本研究ではより多様な金属ナノシート創出のため、単分子ではなく超分子の設計による金属ナノシートの構築を試みた。これまでに得られているカルボン酸アンモニウム塩が形成する