hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
社会行動の適切性判断の研究 : Socio-Logicの数理的・実証的分析

本研究ではゲーム理論の枠組みから、秩序から当為性がいかにして成立するかのモデルを構築した。ゲーム理論の枠組みだけでは、均衡だけしか扱うことができず、その当為性を導出することができない。そこで、既存成員が新規成員に行動を学習させる(つまり教育)場面において初めて当為性の必要性が現れるという仮説を立てた。まず、既存かつ罰則権限を持つ成員は、新規成員に対して命令的な言明を行うだろう。そして罰則権限を持たない場合は、命令的な言明をしないだろう。なぜなら、罰則権限を持つ場合、教育者は新規成員が規範を守るようになることにインセンティブがあり、さらに新規成員にとっても教育者の言うとおりに行動することにインセンティブがあるからである。そこでWebを用いた予備調査を行った。調査では、教育者の権限が操作された。回答者は、回答者自身が教育者だった場合に、どのように新規成員に規範について伝えるかについて回答した。伝え方は、記述条件「みんなはしています」、当為条件「してください」であった。分析の結果、年齢と実験条件に交互作用が見られた。年齢が40歳未満の群では、罰則権限を持っているほど当為的伝達を行うことが明らかとなった。また40歳以上の群では、すべての条件で罰則権限の効果は見られなかった。このことから、40歳未満の若者では罰則権限を持つ場合に当為的伝達を行いやすい、という仮説が支持された。また、別の調査では、衡平と平等について規範的信念がいかにして形成されるかについて検討を行った。分析の結果、社会階層が高いほど衡平を選好し、平等を好まなくなることが明らかとなった。さらに、これらの信念にはほぼ相関がなく、独立した信念であることが示された。本年度は、社会行動に対する適切性判断を人々がどのような基準で行っているかについて分析を行った。まず、社会行動に対して、人々がパレート原理(誰か一人でも資源が損なうことなしに全員の利益を改善できるならば、その状態を選択するべきである、という原理)に基づいて適切性を判断するだろうという仮説を提出した(学術雑誌1)。この論文はゲーム理論と社会システム理論を援用し、人はパレート効率性を損なうような行動を不適切と判断するだろうということを理論的に導いた。次に、場面想定法を用いた調査により、人々が経済原理、平等原理、パレート原理のどれによって適切性を判断しているかを検討した。場面想定実験による調査では、人々は平等原理よりもパレート原理を好むことが明らかとなった。人々は集団の利益が高まるような基準に基づいて適切性を判断していることが1明らかとなった。さらに、Web調査を用いて報酬分配状況における適切性判断の基準について検討を行った。その結果、人々はパレート分配よりも衡平分配を適切であると判断することが明らかとなった。これは、報酬分配においてパレート分配が長期的には集団の利益にならない可能性が考えられた。

分析の結果、年齢と実験条件に交互作用が見られた。年齢が40歳未満の群では、罰則権限を持っているほど当為的伝達を行うことが明らかとなった。また40歳以上の群では、すべての条件で罰則権限の効果は見られなかった。このことから、40歳未満の若者では罰則権限を持つ場合に当為的伝達を行いやすい、という仮説が支持された。また、別の調査では、衡平と平等について規範的信念がいかにして形成されるかについて検討を行った。分析の結果、社会階層が高いほど衡平を選好し、平等を好まなくなることが明らかとなった。さらに、これらの信念にはほぼ相関がなく、独立した信念であることが示された。
隣接面齲蝕予防材の開発および基礎的研究

高分子化合物である水溶性のポリビニルアルコール(PVA)を用いて、フィルム主原料の検討を行っている。一方、天然由来成分を主原料としたフィルムの開発も行っている。これは、天然由来成分としてセルロース系の材料を応用するものである。いくつかのセルロース系材料を検討した結果、ヒドロキシプロピルメチルセルロースアセテートサクシネート(HPMCAS)やヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート(HAMCP)がフッ素含有フィルムには適当と考えられた。HPMCAS、HAMCPともにHPMCの側鎖にアセテートサクシネート、セルロースフタレートをそれぞれ付与し、水溶性を持たせてある。これに可塑剤や添加剤を加え、フィルムの試作を行っている。しかし、天然由来成分を用いたフィルムとPVAを主原料としたフィルムでは、物理的強度の面からPVAを主原料としたフィルムのほうが有効であると考えられた。天然由来成分を主成分としたフィルムでは、湿潤下もしくは浸漬下での強度の低下が著しく、特に引っ張り強さが低くなり、今後の検討が必要であった。一方、フッ素含有後のフィルムでは、天然由来成分を主原料としたフィルムは、PVAを主原料としたフィルムと比較して、フィルム制作過程に起こるフッ化ナトリウムの結晶化が小さく、より高濃度での均一なフッ素添加が可能ではないかと考えられた。今後は、歯間隣接面に挿入可能な強度をもつ主原料として天然由来の材料を用いたフィルムの開発を手がけ、さらに以前から継続しているPVAフィルムの臨床応用を考えた研究を行う予定である。我々は、平成12年度、シートの物理的特性およびハイドロキシアパタイト焼結体(HAp焼結体)へのフッ素の取り込みについて検討をおこなった。シートの原材料であるPVAは、PVA濃度8wt%より粘度が上昇し、8wt%付近から攪拌に伴う気泡の混入が観察された。シート制作時の気泡混入は、強度の低下が考えられ、よって8wt%が最適であることがわかった。また8wt%のシート厚さは106±21μm(n=50)で,最も厚いシートでも,下顎第一乳臼歯,下顎第二乳臼歯歯牙植立模型上の隣接面にシートの挿入が可能であった。また、PVA濃度8wt%シートの引張力試験をおこなった。シート引裂時伸展距離の1/3程度までは急激な強い引張応力をを示し,それ以降は伸展距離の増加毎に緩やかな引張応力を呈し,引裂時の直前に最大引張力を示すか,あるいは最大引張力と同時に引裂した。最大引張力時の引っ張り強さは,1.23kgf/mm^2,引裂時伸びは410±125%であった。プラスチック製の型枠内にHAp焼結体を密着させ,HAp焼結体片面にシートを挿入し,HAp焼結体とシートの間に37°Cの人工唾液を0.8ml/min,60分間滴下させた。HAp焼結体表面をワックスにより5×5mmの正方形にマスキングし,正方形部から溶出したフッ素量をフッ素イオン電極で,カルシウム量を原子吸光分光光度計を用いて計測した。その結果シートから徐放するフッ素は,HAp焼結体中に取り込むことが可能であることがわかった。また、フッ素によるHAp焼結体の耐酸性も向上することが確認できた。
走査トンネル顕微鏡によるTiO_2(110)表面上の光反応微視過程のその場観察

固体表面の光化学反応は、基礎的・応用的な観点から今日もっとも注目されている科学現象の一つである。本研究では、走査トンネル顕微鏡で熱反応過程を動的観察するとともに、光反応中の表面をその場観察することによって、これまで間接的にしか得られなかった金属酸化物表面の反応過程を原子レベルでとらえることに成功した。まず、二酸化チタン(TiO_2)の(110)表面を清浄化し、(1×1)清浄表面の原子像をはじめて観察した。得られた原子像がチタンあるいは酸素いづれに対応するものであるかを、ギ酸イオンの吸着を利用して判別した。次いで、顕微鏡ステージに紫外・可視励起光を入射して光照射下の表面反応をその場観察できる光学系を整備し、吸着ギ酸イオンの光分解反応のSTM観察に成功した。室温でギ酸イオンを飽和吸着させたTiO_2(110)表面に高圧水銀灯からの励起光(波長350-500nm)を15時間照射したところ、ギ酸イオンの面密度が照射前の1/3に減少した。ギ酸イオンがTiO_2基板に光励起されたホールを捕獲して二酸化炭素に分解したものと考えている。さらに20時間照射を続けた表面では、ギ酸イオンはほぼ完全に分解し基板表面のチタンイオン列が露出している様子が観察された。現在、光照射中のその場STM観察から、個々のギ酸イオンが反応する瞬間を捉えて活性な反応サイチを識別することを試みている。また、吸着サイトごとの反応特性を調べるために、基板を100Kまで冷却して光照射しギ酸イオンの熱拡散を抑えた条件で光反応を観察する実験を行っている。さらに、質量分析器による光反応生成物の定性・定量分析や励起光の波長依存性をあわせて検討し、固体表面の環境場が吸着分子の光反応におよぼす影響を原子スケールで明らかにする。
ひざ関節術後拘縮の新たな予防薬開発に向けた不溶化ヒアルロン酸の有効性の基礎的検証

膝関節の拘縮は関節手術後高率に生じ、有効な予防剤が社会的にも求められている。研究代表者らは犬の開胸術において、不溶化ヒアルロン酸膜が創傷部位への線維芽細胞の侵入を物理的に阻止することで、高い胸部術後癒着防止効果が得られることを報告してきた。本研究では、膝関節の術後拘縮が胸部術後癒着と同様、線維芽細胞に起因する組織の線維化が主因となっている点に着目し、動物の膝関節手術へ不溶化ヒアルロン酸を応用する。不溶化ヒアルロン酸の関節拘縮への予防効果を多角的に検証することで、将来的に人の膝関節術後拘縮の新たな予防剤としての活用も期待される。
良質な保育所の利用可能性と子育て世帯の就労意欲・行動分析

待機児童の多い東京23区を対象として、まず、質を備えた保育所の利用可能性を、地理情報システム(GIS)を活用してミクロな空間単位で分析した。次に、未就学児を持つ女性の希望する就労の実現における、保育所へのアクセスの重要性を実証的に分析した。さらに、東京23区在住の未就学児を持つ女性を対象とした、保育サービスと就労に関するアンケート調査を実施した。これらの結果に基づき、子育て女性の就労における、質を備えた保育所整備の重要性を提示した。近年、認可保育所の待機児童が都市部を中心に爆発的に増加しており、保育所の「質」と「量」の充実が喫緊の政策課題となっている。今年度はまず、既往研究の収集とレビュー、およびデータの収集と加工を行った。対象地域は、保育所待機児童の増加が著しく、全国の待機児童数の約半数を占める東京都の23区とした。次に、地理情報システム(GIS)と詳細な空間情報を活用して、一定の質を備えた保育所(認可保育所、東京都認証保育所、認定こども園)の利用可能性の現状を分析した。さらに、John Kainの「空間ミスマッチ」(spatial mismatch)理論を保育所に適用し、「保育所の空間ミスマッチ」を分析した。具体的には、「保育所の空間ミスマッチ」を、保育所にアクセスできないことにより仕事と子育ての両立が困難になる状況として捉え、(1)保育所アクセシビリティは仕事と子育ての両立において重要かどうか、(2)保育所需給の地理的ミスマッチが生じているかどうか、の2つの問いを分析した。(1)については、2009年に実施した保育所アクセシビリティと仕事と子育ての両立に関するアンケート調査のデータを用いて分析した。(2)については、保育所需給の地理的ミスマッチを表す保育所アクセシビリティを、児童の年齢、および国勢調査の基本単位区ごとに計算し、分析した。その結果は、東京23区で保育所の空間ミスマッチが生じていることを示していた。保育所の空間ミスマッチの解消は、今後の保育政策において1つの重要なアプローチになることを提案した。近年、認可保育所の待機児童が都市部を中心に爆発的に増加し、保育所の「質」と「量」の充実が喫緊の政策課題となっている。そこで、待機児童の多い東京23区を対象に、未就学児を持つ女性の希望する就労の実現における、保育所へのアクセスの重要性について実証的に分析した。その結果、次のことが明らかになった。1保育所アクセシビリティの低い地区(保育所の超過需要の生じている地区)が多数存在し、そうした地区の数や範囲は待機児童の多い3歳未満児(02歳児)で顕著に多いこと。23歳未満児の場合、保育所アクセシビリティの低い区で待機児童数が多いという負の関係のあること。3保育所にアクセスできていると、未就学児を持つ女性の希望する就労形態の実現率が高いという正の関係のあること。これらの結果から得られる政策インプリケーションは、次の3つにまとめられる。13歳未満児の保育所アクセシビリティの向上は、待機児童解消政策の有用なアプローチの一つとなる。2十分な保育所の供給は、未就学児を持つ女性の希望する就労の実現を助ける。3女性の希望する就労の実現において、3歳未満児の保育所の充実は特に効果的である。依然として認可保育所の待機児童は都市部を中心に多く、保育所の「質」と「量」の充実が喫緊の政策課題となっている。本年度は、東京23区在住の未就学児を持つ女性を対象に、保育サービスと就労に関するアンケート調査を実施した。また、待機児童の多い東京23区を対象に、未就学児を持つ女性の希望する就労の実現における、保育所へのアクセスの重要性について実証的に分析した。43に示した関係は、希望する就労形態(フルタイムとパートタイム)による有意な違いは見られないが、末子が35歳児よりも02歳児の方がその関係が強いこと。5末子が02歳児の場合は、希望する保育所にアクセスできることが、希望する就労の実現において特に重要であること。2十分な保育所の供給は、未就学児を持つ女性の希望する就労の実現を助け、女性の労働市場参加を促進する。3女性の希望する就労の実現において、3歳未満児の保育所の質と量の充実は特に効果的である。

(1)良質な保育所の利用可能性を調査し、分析した。対象地域は、全国の都道府県で最も待機児童の多い東京都の23区を選択した。地理情報システム(GIS)を用いて、詳細な空間単位で分析した。(2)良質な保育所の利用可能性と子育て世帯の就労との関係を分析した。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年1月より、厚生労働省「保育ニーズの把握方法に関する調査研究」検討委員会で保育ニーズの把握方法に関する議論が始まった。そこで、この委員会での議論も踏まえた保育サービスと就労に関するアンケート調査を実施して、分析する。その結果、より現実の政策に役立つ研究となることが期待できる。
自己組織化による強誘電性ナノ錯体の開発

本研究は、脂質分子との種々の機能性材料とを自己組織化することにより、新規な機能性光学材料を創出することを目的としている。グルタミン酸骨格を有するカチオン性の合成脂質とアニオン性のジフェニルアントラセンスルホン酸塩(アクセプター)を水中で混合することにより、イオン性相互作用と疎水性相互作用によりそれらが複合化された自己組織化体を得た。得られた集合体に対して種々の顕微鏡観察および光学測定を行ったところ、アクセプター部位が密にかつキラルな集合体を形成していることが明らかとなった。この集合体にドナー分子を均一に分散させることができ、得られた複合体が水中において低励起光強度から高効率なアップコンバージョン発光を示すことが明らかとなり、これまで困難であった水中におけるアップコンバージョンを達成するための指針を示すことができた。また、固体中においてアップコンバージョンを発現するため、発光分子を高分子骨格中に規則的に配列させた構造を形成し、各種評価を行っていたところ、得られた高分子骨格が優れた酸化還元特性を示すことを見出した。そこでLi電池セルを組み測定したところ、大容量の電極として働くことが分かった。骨格構造を系統的に変化させて電池試験を行ったところ、分子連結部分にあたるシッフ塩基部位が酸化還元反応を起こしていることが明らかとなった。すわなち新規なLi電池の電極材料の設計指針を示すことに成功し、当初は予想をしていなかった成果を得ることができた。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、一次元混合原子価金属錯体や半導体ナノ粒子、ペロブスカイト型金属ハロゲン化物をカチオン性有機分子により被覆し、その集積構造を制御することにより新しい発光材料や強誘電性ナノ材料を開発することを目的とする。本年度は、飽和または不飽和アルキル基を有するアンモニウム脂質を合成し、有機溶媒中での自己組織化による半導体ナノ粒子の一次元配列制御ならびに鉛ハライド構造の次元制御と発光特性について検討した。半導体ナノ粒子としてカルボキシレート基を表面修飾したCdTeやCdSe/ZnSを用いアンモニウム脂質と混合し、クロロシクロヘキサン中に分散させた。透過型電子顕微鏡(TEM)により得られた構造体の形態観察を行った結果、アンモニウム脂質が半導体ナノ粒子の表面を被覆していることが分かった。しかしながら,半導体ナノ粒子は脂質分子から成るナノファイバー構造の中に取り込まれることはなかった。現在,半導体ナノ粒子のサイズや表面官能基を系統的に変化させ、脂質分子との自己組織化により一次元配列が達成される条件を検討中である。一方、これとは別に臭化鉛とアンモニウム脂質を混合し得られた複合体をTHF中に分散させ、その分光学的な特性を調査した。吸収ならびに発光スペクトル測定を行った結果、一次元PbBr3構造に特徴的な吸収(310 nm)ならびに発光(600 nm)が観測された。また興味深いことに、UV光照射や加熱によって、発光強度が劇的に増大することを見出した。現在、そのメカニズムを解明するために光照射前後における動的光散乱測定や質量分析、X線回折測定等を行っている。本年度は、様々な機能性材料との複合化を検討する中で、通常ならすぐに不活性化してしまう光励起種を水中で効果的に安定化することを見出した。脂質分子を蛍光性色素と複合化してその色素の励起三重項状態を増感したところ、水中で非常に長寿命化できることを発見した。通常、水中で励起三重項状態はすぐに失活してしまうため、そのような不安定活性種を水中で容易に取り扱うことができる新しい方法論を開拓したといえる。この研究成果を3月に行われた日本化学会第96春季年会(2016)で発表し、近日中に論文投稿を行う予定である。グルタミン酸骨格を有するカチオン性の合成脂質とアニオン性のジフェニルアントラセンスルホン酸塩を水中で混合することにより、イオン性相互作用と疎水性相互作用によりそれらが複合化された自己組織化体を得た。蛍光顕微鏡観察、透過型電子顕微鏡、走査型示差熱分析により、脂質分子と色素分子がナノレベルで複合化されていることを確認した。このナノ複合体に三重項増感剤である白金(II)オクタエチルポルフィリンを加えて緑色レーザーで励起したところ、青色のアップコンバージョン発光が観測された。このアップコンバージョン発光の寿命が5ms以上と、水中での寿命としては非常に長いことが分かった。すなわち、脂質分子とのナノ複合化により水から色素を遮断し、励起三重項状態を安定化できることが明らかとなった。以上のことから当研究はおおむね順調に進展しているといえる。この集合体にドナー分子を均一に分散させることができ、得られた複合体が水中において低励起光強度から高効率なアップ

コンバージョン発光を示すことが明らかとなり、これまで困難であった水中におけるアップコンバージョンを達成するための指針を示すことができた。また、固体中においてアップコンバージョンを発現するため、発光分子を高分子骨格中に規則的に配列させた構造を形成し、各種評価を行っていたところ、得られた高分子骨格が優れた酸化還元特性を示すことを見出した。そこでLi電池セルを組み測定したところ、大容量の電極として働くことが分かった。骨格構造を系統的に変化させて電池試験を行ったところ、分子連結部分にあたるシッフ塩基部位が酸化還元反応を起こしていることが明らかとなった。すわなち新規なLi電池の電極材料の設計指針を示すことに成功し、当初は予想をしていなかった成果を得ることができた。本年度の研究計画では、paddle wheel型の混合原子価金属錯体として[Pt2(pop)4I]やRu2(O2CR)4I錯体を合成し、またアニオン性[Pt2(pop)4I]錯体の対イオンとして様々なカチオン性被覆分子を合成する予定であった。混合原子価金属錯体の合成には未だ着手していないが、種々のアンモニウム脂質を合成しアニオン性半導体ナノ粒子や臭化鉛との複合体を調製した。また、有機溶媒中における自己集合ならびに分光学的特性についても検討し、臭化鉛/脂質複合体において光照射や加熱によって発光強度が増大するという興味深い光学特性が発現することを見出した。種々の分析手法を用いてそのメカニズムを解明する必要があるが,おおむね順調に研究が進んでいるといえる。脂質分子と発光分子を有機合成的に共有結合で繋げた分子を合成し、また三重項増感剤にも同様に脂質分子を修飾する。これにより増感体と発光体をより接近させて増感効率を改善し、アップコンバージョン効率を更に向上させることを目指す。さらに、より低励起光強度でのアップコンバージョンを発現するため、発光分子を高分子骨格中に規則的に配列させた構造を形成し、励起三重項の非常に高速な拡散を達成することを試みる。28年度が最終年度であるため、記入しない。平成26年度に得られた研究成果を基にして、1脂質分子との自己組織化による半導体ナノ粒子の一次元配列制御について検討する。ナノ粒子の表面に脂質分子との水素結合が可能なフェノール基などを導入する。また、比較的サイズの大きな半導体ナノ粒子(約10 nm)が脂質ナノファイバー構造に取り込まれるように、アルキル鎖数や鎖長を増やした脂質分子に系統的に合成する。また、異なるサイズの半導体ナノ粒子を混合し、一次元交互集積やブロック集積化について検討する。このように、半導体ナノ粒子の集積構造を精密に制御することにより,新しい光学特性を示す有機ー無機複合ナノ材料を創製する。2臭化鉛/脂質複合体については、X線結晶構造解析により鉛ハライドの構造を決定し、光照射や加熱によって、構造変化が誘起されるか否かを調査する。また、有機カチオンの分子構造や溶存酸素の影響について検討し、光誘起の発光増大メカニズムの解明に取り組む。
生体位副腎におけるカテコールアミン分泌機構の解析 : NOとK^+チャネルの関与

麻酔下イヌ生体位副腎標本を用いて、カテコールアミン(CA)遊離機構におけるK^+チャネルおよび一酸化窒素(NO)の役割、さらにはNOとK^+チャネルの連関について解析した。大内臓神経電気刺激およびコリン作動薬投与を行い、そのCA遊離反応に対する種々の薬物の影響を検討し、以下を示唆する結果を得た。1. K^+チャネルの関与について(Am.J.Physiol.274:R1125-R1130,1998)(1)小コンダクタンスCa^<2+>活性化K^+(SK_<Ca>)チャネルはニコチン及びムスカリン受容体を介するCA遊離を抑制的に修飾している(2) SK_<Ca>チャネルは、髄質細胞のシナプス外に局在してもシナプス内には存在しない可能性がある(3)大コンダクタンスCa^<2+>活性化K^+(BK_<Ca>)チャネルはCA遊離機構に関与していない(4)電位依存性K^+チャネル(KAタイプ)は交感神経節前線維からのアセチルコリン(ACh)遊離を抑制的に修飾している可能性がある(1)外因性NOは大内臓神経刺激及び外因性AChによるCA遊離を抑制的に修飾している(2) NOが神経終末からのACh遊離を促進的に修飾している可能性がある3. NOによるCA遊離修飾作用におけるBK_<Ca>チャネルの関与について(Eur.J.Pharmacol .353:169-176,1998)(1)大内臓神経刺激において、外因性NOによるCA遊離抑制作用にはBK_<Ca>チャネルが関与しているが、外因性ACh刺激においてはその関与が認められない以上より、イヌ副腎髄質において、外因性NOは神経性CA遊離を抑制的に修飾しており、その修飾作用にはBK_<Ca>チャネルが関与していると考えられる。本実験は、副腎を支配する節前神経の興奮に誘起されるカテコールアミン(CA)分泌について、一酸化窒素(NO)とKチャネルによる修飾の関係を明らかにし、副腎における刺激-分泌連関の制御に関した情報を得ることを目的とした。近年、NOがBK_<Ca>チャネルの活性化を介して血管平滑筋を弛緩させることが報告されている。しかし、CA遊離機構におけるNOの修飾作用に対するBK_<Ca>チャネルの関与は明らかにされていない。そこで、今年度は麻酔下イヌ生体位副腎を用い、大内臓神経刺激(SNS)及びアセチルコリン(ACh)投与によるCA遊離に対するNOの修飾作用におけるBK_<Ca>チャネルの関与について検討した。実験は、NOドナーであるNOC7、BK_<Ca>チャネル遮断薬チャリブドトキシン(ChTX)及びAChを副腎動脈内に投与し、また、副腎静脈より採取した血液からCA濃度をHPLC-ECDを用いて測定し、その値と副腎静脈血漿流量との積からCA遊離量を算出した。SNS(1-3Hz)及びACh(0.75-3μg)によるCA遊離は、NOC7の投与によりそれぞれ抑制されたが、ChTXでは影響されなかった。また、NOC7とChTXを併用した場合は、SNSによるCA遊離には影響を及ぼさなかったが、AChによるCA遊離はNOC7単独投与時と同様に抑制した。以上の結果は、NOがBK_<Ca>チャネルの活性化を介してSNSによるCA遊離を抑制していることを示唆している。また、外因性AChによるCA遊離に対するNOの抑制作用は、少なくともBK_<Ca>チャネル以外の経路を介していると考えられる。次年度は、NO作動性機構と、BK以外のSKあるいはATP感受性のKチャネル作動性機構の連関について検討する予定である。1. K^+チャネルの関与について(Am.J.Physiol.274:R1125-R1130,1998)(1)小コンダクタンスCa^<2+>活性化K^+(SK_<Ca>)チャネルはニコチン及びムスカリン受容体を介するCA遊離を抑制的に修飾している(2) SK_<Ca>チャネルは、髄質細胞のシナプス外に局在してもシナプス内には存在しない可能性がある(3)大コンダクタンスCa^<2+>活性化K^+(BK_<Ca>)チャネルはCA遊離機構に関与していない(4)電位依存性K^+チャネル(KAタイプ)は交感神経節前線維からのアセチルコリン(ACh)遊離を抑制的に修飾している可能性がある(1)外因性NOは大内臓神経刺激及び外因性AChによるCA遊離を抑制的に修飾している(2) NOが神経終末からのACh遊離を促進的に修飾している可能性がある3. NOによるCA遊離修飾作用におけるBK_<Ca>チャネルの関与について(Eur.J.Pharmacol .353:169-176,1998)

(1)大内臓神経刺激において、外因性NOによるCA遊離抑制作用にはBK_<Ca>チャネルが関与しているが、外因性ACh刺激においてはその関与が認められない以上より、イヌ副腎髄質において、外因性NOは神経性CA遊離を抑制的に修飾しており、その修飾作用にはBK_<Ca>チャネルが関与していると考えられる。麻酔下イヌ生体位副腎標本を用いて、カテコールアミン(CA)遊離機構におけるK+チャネルおよび一酸化窒素(NO)の役割、さらにはNOとK^+チャネルの連関について解析した。大内臓神経電気刺激およびコリン作動薬投与を行い、そのCA遊離反応に対する種々の薬物の影響を検討し、以下を示唆する結果を得た。1. K^+チャネルの関与について(Am.J.Physiol.274:R1125-R1130,1998)(1)小コンダクタンスCa^<2+>活性化K^+(SK_<Ca>)チャネルはニコチン及びムスカリン受容体を介するCA遊離を抑制的に修飾している(2) SK_<Ca>チャネルは、髄質細胞のシナプス外に局在してもシナプス内には存在しない可能性がある(3)大コンダクタンスCa^<2+>活性化K^+(BK_<Ca>)チャネルはCA遊離機構に関与していない(4)電位依存性K^+チャネル(KAタイプ)は交感神経節前線維からのアセチルコリン(ACh)遊離を抑制的に修飾している可能性がある(1)外因性NOは大内臓神経刺激及び外因性AChによるCA遊離を抑制的に修飾している(2) NOが神経終末からのACh遊離を促進的に修飾している可能性がある3. NOによるCA遊離修飾作用におけるBK_<Ca>チャネルの関与について(Eur.J.Pharmacol.353:169-176,1998)(1)大内臓神経刺激において、外因性NOによるCA遊離抑制作用にはBK_<Ca>チャネルが関与しているが、外因性ACh刺激においてはその関与が認められない以上より、イヌ副腎髄質において、外因性NOは神経性CA遊離を抑制的に修飾しており、その修飾作用にはBK_<Ca>チャネルが関与していると考えられる。
自己重力系の本質的な非加法性と準安定統計力学

(1)「SDSSDR4の銀河分布を再現する統計理論」概要:本年度は研究の完成段階として、Volume Limitedサンプルを15種類作って解析を繰り返し、統計的誤差を求めた。詳細:銀河の分布には、宇宙の大規模構造を形成した重力の普遍酌な性質が反映されているため、(A)系が加法的か(B)分布関数が長くテイルを引くか?の2つの性質に着目して4種類の統計力学(ボルツマン、空間的フラクタル、Renyi、Tsallis)を選び、銀河分布を再現する統計力学が持つ性質を調べた。Sloan Digital Sky Survey Data Release4の分光された銀河の観測データについて、5つのVolume Limitedサンプルを作り、4種類の統計力学を適用し、エラー・バーをつけ、赤池情報量規準(AIC)が最小となるベスト・フィットの理論を求めたところ、全てのサンプルにおいて、確率分布関数が長いテイルを引くTsallis統計とRenyi統計が最も良く観測データを再現した。一方、各サンプルを赤方偏移の異なる3つずつのサンプルに分けて統計を調べたところ、赤方偏移依存性は見られなかった。Deep Surveyといっても15サンプルは比較的近いためだと考えられる。現在、論文をまとめて投稿準備中である。(2)「ダーク・エネルギー・モデルの宇宙論的N体シミュレーションを表す統計理論と赤方偏移依存性」概要:5種類のダーク・エネルギー・モデルに対して、大規模構造の時間発展の違いを調べた。本年度は研究の完成段階として、50種類の初期値に対するシミュレーションの解析を繰り返して統計誤差も求めた。詳細:初期条件はCOSMICSで作成し、時間発展の近距離力は直接計算し、遠距離力は空間メッシュでまとめて計算している。Tsallis統計は全ての時刻(赤方偏移z=120)の構造を良く再現する一方、ボルツマン統計は初期では合っているが、構造が形成されてくると合わなくなり、代わりにRenyi統計が合ってくることを明らかにした。ダーク・エネルギー・モデルp=wρについて、w=-0.5,-0.8,-0.9,-1.0,-1.2の場合のシミュレーションをそれぞれ行ったが、wの値による有為な差は見えない。(3)「自発的対称性の破れによる量子測定理論」概要:場の理論における自発的対称性の破れの考えを用いて量子測定過程を統計理論で扱うフォーマリズムを提案し、混合状態から純粋状態へ時間発展するモデルを作った。結果は査読付論文として公表された。銀河の分布など宇宙の大規模構造は主に重力で特徴づけられるが長距離引力の特異性の為に、本質的な非加法性を持つ可能性があるし、特徴的なスケールが無い為に、様々な分布関数において長いテイルを引くという特徴を示す。通常のボルツマン統計力学をそのまま適用すると、これらの非ボルツマン的な性質を上手く記述することができないので、本年度途中までは、非加法的熱・統計力学と加法的熱・統計力学の違いを明確化した。非加法的な理論の例として代表的な(1)Tsallis統計力学、及び、(2)空間的にフラクタルなモデルに対するボルツマン統計力学、の2例を用いた。また、加法的な理論の例として、(3)力学平衡からのずれを示すバラメータを導入したボルツマン統計、(4)Renyi統計力学、の2例を用いた。このうち、(1)と(4)の2例は分布関数が長いテイルを引くが、(2)と(3)の2例は、通常のボルツマン統計と同様、テイルが短い。宇宙の大規模構造CfAII Southの銀河分布の観測結果と比較するため、上記4種類の理論モデルにっいてそれぞれ、任意の体積V内にN個の銀河が存在する確率をカウント・イン・セル法で計算した。その際、体積V内に銀河が1つも存在しないボイド確率を母関数として、任意の個数N個が存在する確率を導く方法は、White S.D.M.によって定式化されていたが論理が複雑だったので、私達はWhiteの証明のエッセンスに場の理論の考え方を適用し、明確な論理で再定式化した。また、Tsallis統計に対応する熱力学は未完成だったため、私達はTsallis統計におけるオイラー関係式を導き、熱力学を構成した。4種類の異なる理論を比較するために赤池情報量(AIC)を用いた結果、ボイド確率については非加法的で長いテイルを引くTsallis統計が最も良く合ったが、高次の銀河の存在確率については加法的だが長いテイルを引くRenyi統計が最適となり、自己重力系では長いテイルを引く分布が重要であるという新たな知見が得られた。以上の結果は"Is Galaxy Distribution Non-extensive and Non-Gaussian?"というタイトルで論文にまとめ、現在投稿中であり、プレプリント番号astro-ph/0304301として公開した。(1)宇宙の大規模構造の観測データを制約平成16年10月に公開された最新最大のSloan Digital Sky Survey DR3を用いて、分光された銀河のデータ374,767個を定量的に扱う為に、距離決定の精度が高く、銀河以外の他の天体と誤認される可能性が低いデータを選び、観測波長が制限されていることによるK補正を行った。さらに、カウント・イン・セル法を用いる為に観測領域に大きな穴が無いRA150210度,DEC4567度の領域を選び、データの質を均一化した。(2)SDSSによる最新の観測データを用いて、非加法的と加法的熱・統計

力学との違いを明確化重力が形成する宇宙の大規模構造の普遍的な性質を調べるために、(A)系が加法的か?(B)分布関数が長くテイルを引くか?の2点に着目した。(A)○(B)×の代表例としてボルツマン統計力学にビリアル・パラメーターを導入したモデル、(A)×(B)×ボルツマン統計力学に空間的にフラクタルな物質を導入、(A)○(B)○Renyi統計力学、(A)×(B)○Tsallis統計力学の4種類を調べた。カウント・イン・セル法を用いて銀河の存在確率を上述(1)の観測データと各統計理論を比較したところ、Tsallis統計力学が最も良く観測を再現することが明らかになった。以前はデータ数の不足の為に決着がつかなかったのだが、今回は、非加法性と分布関数の長いテイルが必須だと判明した。なお、理論モデルの比較には、パラメータ数にハンディを課す赤池指数(AIC)を用いている。(3)自己重力系の崩壊過程での速度分布が非ガウス性を示す重力多体系専用計算機GRAPE5を共同利用し、自己重力系での崩壊過程と、2つの塊の衝突によって現れる速度分布をN体シミュレーションにより調べると、潰れる方向ではガウス分布になり、それ以外の方向では様々な速度分散を同じ重みで重ね合わせた分布がよく合うという結果を得た。(1)「宇宙の大規模構造を表す統計力学の決定とredshift依存性」平成17年夏に公開された現在最新最大の宇宙地図であるSloan Digital Sky Survey DR4を用いて、分光された銀河のデータがどのような性質の統計力学に従って分布しているか調べた。重力が形成する宇宙の大規模構造の普遍的な性質が、観測を再現できる統計力学の持つ性質に現れているはずである。重力の特長と考えられる性質のうち、(A)「系が非加法的」(B)「分布関数が長くテイルを引く」の2点に着目し、(A)と(B)の性質を「満たす/満たさない」組み合わせを網羅するように4種類の統計力学を選んで解析した。ボルツマン統計力学、空間的にモノ・フラクタルな物質を導入したボルツマン統計力学、Renyi統計力学、Tsallis統計力学の4種類である。銀河の明るさに依存する要因を除くため、銀河の絶対等級を-21.5等級以上-20.0等級以下に限定し、redshiftの範囲に対応した3つの領域のvolume limited sampleを作成した。銀河の個数密度に依存しない結果を得るために、横軸を密度の1/3乗でスケーリングさせ、銀河が存在しないボイド確立のグラフを描かせて比較した。結果は、3つのvolume limited sample全てで、確率分布関数が長いテイルを引く特徴を持つTsallis統計とRenyi統計が良く観測を再現することが明らかになった。しかし、3つのsampleとも比較的近いため、redshift依存性は見えなかった。(2)「宇宙論的N体シミュレーションを表す統計力学の決定とredshift依存性」大規模構造の形成の歴史を探るために、redshiftの大きな値も解析可能なN体シミュレーションのデータを用いることにした。
超薄箔・微細部品の加工・供給システムの開発に関する研究

エレクトロニクスあるいは精密機器関連の精密微細・薄箔部品を加工する微小機械システムは,素材供給部,加工部および部品搬送供給・組付け部から構成される.これらの各部の基礎デバイスとして,薄箔素材の加工部への精密フィ-ドおよび加工された部品の搬送・組付けのためのマイクロ・ハンドリング素子と部品の加工のための素材の位置決めとクランプおよび工具の駆動を行うマイクロ駆動機構の2種類について検討を進めた.マイクロ・フィ-ド素子は,剛関節を持ったかぎ状バイモルフ型ピエゾ部材の先端に取り付けた工具を2次元動作させてフィ-ド面上の素材を送り,位置決めを行う.この素子を軸対称配置すればマイクロ・フィンガが構成される.このフィンガは指先が2次元動作できるので,手腕を動かさずともよく,微小動作に適している.マイクロ駆動機構は,レバ-・トグル複合機構を弾性関節で連結したバイモルフ部材で構成され,入力量を積層型ピエゾ素子で駆動することで,出力点の変位拡大および力・変位特性の調節を可能にする特長を有する.実体顕微鏡を用いて組立・調整をした各種機構は,ピエゾ素子に高出力増幅器による印加電圧で駆動される.1.かぎ状マイクロハンドリング・フィ-ド素子(1)素子が送り面の下側になっても把持可能であり,姿勢の影響が小さいので,柔軟なシステムを構成できる.(2)マイクロ・フィンガの把持能力は,フィンガを形成する2つのピエゾ部材の挟み角と取付け角に依存し,把持力を最大にする組合せが存在する.2.精密微細駆動機構(1)バイモルフ部材への印加電圧極性の組合せは,レバ-部については入力点変位を押戻すように外側に凸,トグル部は下側に凸に曲るようにするのがよい.(2)ある機構構成に対して,レバ-部材の印加電圧を必ず入力点変位が0になるように選ぶことができる.いずれのデバイスについても,実験結果が理論解析と比較的よく一致し,実用化に向けての合理的設計手法の確立への見通しをつけることができた.エレクトロニクスあるいは精密機器関連の精密微細・薄箔部品を加工する微小機械システムは,素材供給部,加工部および部品搬送供給・組付け部から構成される.これらの各部の基礎デバイスとして,薄箔素材の加工部への精密フィ-ドおよび加工された部品の搬送・組付けのためのマイクロ・ハンドリング素子と部品の加工のための素材の位置決めとクランプおよび工具の駆動を行うマイクロ駆動機構の2種類について検討を進めた.マイクロ・フィ-ド素子は,剛関節を持ったかぎ状バイモルフ型ピエゾ部材の先端に取り付けた工具を2次元動作させてフィ-ド面上の素材を送り,位置決めを行う.この素子を軸対称配置すればマイクロ・フィンガが構成される.このフィンガは指先が2次元動作できるので,手腕を動かさずともよく,微小動作に適している.マイクロ駆動機構は,レバ-・トグル複合機構を弾性関節で連結したバイモルフ部材で構成され,入力量を積層型ピエゾ素子で駆動することで,出力点の変位拡大および力・変位特性の調節を可能にする特長を有する.実体顕微鏡を用いて組立・調整をした各種機構は,ピエゾ素子に高出力増幅器による印加電圧で駆動される.1.かぎ状マイクロハンドリング・フィ-ド素子(1)素子が送り面の下側になっても把持可能であり,姿勢の影響が小さいので,柔軟なシステムを構成できる.(2)マイクロ・フィンガの把持能力は,フィンガを形成する2つのピエゾ部材の挟み角と取付け角に依存し,把持力を最大にする組合せが存在する.2.精密微細駆動機構(1)バイモルフ部材への印加電圧極性の組合せは,レバ-部については入力点変位を押戻すように外側に凸,トグル部は下側に凸に曲るようにするのがよい.(2)ある機構構成に対して,レバ-部材の印加電圧を必ず入力点変位が0になるように選ぶことができる.いずれのデバイスについても,実験結果が理論解析と比較的よく一致し,実用化に向けての合理的設計手法の確立への見通しをつけることができた.本研究は,電子・精密機器における部品の微細化及び素材の薄箔化の進展に対応するための微小機械製造技術のための基礎デバイスの開発を目的としている.第一には,微細・薄箔部品のハンドリングと精密フィ-ドに用いるためのマイクロハンドリング・フィ-ド素子,第二には,微細・薄箔部品の加工及びクランプ動作に用いるための精密微細加工機構である.前者は,二つのバイモルフ型ピエゾ素子をカギ状に剛に接続して先端工具を2次元動作させ得るものであり,後者は,積層型ピエゾ素子を主駆動源とする変位拡大機構の部材をバイモルフ型ピエゾ素子で構成して,このブ-スト機能によって発生変位・力を増大するとともに,出力特性を可変にする.いづれも,高出力増幅器からの出力電圧を印加してピエゾ素子を駆動した.実験装置を構成する微小部品の組立及び調整,更には動作の観測には,実体顕微鏡を使用した.1.カギ状マイクロハンドリング・フィ-ド素子(1)把持・送り能力は,送り方向に対する先端ピエゾ素子の姿勢に大きな影響を受け,根元側ピエゾ素子の姿勢はあまり関係しない.先端素子が直立状態になると,最大自由移動距離及び送り距離が増す.(2)根元側素子の軸方向が送り方向に近づくと,送り力が大きくなる.しかし送り距離は短くなる.(3)素子構成形状が送り方向に対して非対称であるが,正負いづれの方向でも同程度の送り力を発生できる.

2.精密微細加工機構(1)バイモルフ部材の駆動による出力へのブ-スト効果は,レバ-部の方が大きい.(2)トグル部の傾き角を大きく取りすぎると,却って出力変位が減少する.(3)レバ-部は,内側に傾くと出力変位が減少して発生力が増すが,傾き角を90゚に設定するのが適当である.エレクトロニククスあるいは精密機器関連の精密微菌・薄箔部品を加工する微小機械システムは,素材供給部,加工部および部品搬送供給・組付け部から構成される。これら各部の基礎デバイスとして,薄箔素材の加工部への精密フィ-ドおよび加工された部品の搬送・組付けりためのマイクロ・ハンドリング素子と部品の加工のための素材の位置決めとクランプおよび工具の駆動を行うマイクロ駆動機構の2種類について検討を進めた。マイクロ・フィ-ド素子は,剛関節を持ったかぎ状バイモルフ型ピエゾ部材の先端に取り付けた工具を2次元動作させてフィ-ド面上の素材を送り,位置決めを行う。この素子を軸対称配置すればマイクロ・フィンガが構成される。このフィンガは指先が2次元動作できるので,手腕を動かさずともよく,微小動作に適している。マイクロ駆動機構は,レバ-・トグル複合機構を弾性関節で連結したバイモルフ部材で構成され,入力量を積層型ピエゾ素子で駆動することで,出力点の変位拡大および力・変位特性の調節を可能にする特長を有する。実体顕微鏡を用いて組立・調整をした各種機構は,ピエゾ素子に高出力増幅器による印加電圧で駆動される。1.かぎ状マイクロハンドリング・フィ-ド素子(1)素子が送り面の下側になっても把持可能であり,姿勢の影響が小さいので,柔軟なシステムを構成できる。(2)マイクロ・フィンガの把持能力は,フィンガを形成する2つのピエゾ部材の狭み角と取付け角に依存し,把持力を最大にする組合せが存在する。2.精密微細駆動機構(1)バイモルフ部材への印加電圧極性の組合せは,レバ-部については入力点変位を押戻すように外側に凸,トグル部は下側に凸に曲るようにするのがよい。(2)ある機構構成に対して,レバ-部材の印加電圧を必ず入力点変位が0になるように選ぶことができる。いずれのデバイスについても,実験結果が理論解析と比較的よく一致し,実用化に向けてり合理的設計手法の確立への見通しをつけることができた。
水蒸気加熱技術を用いた微細藻類からのバイオディーゼルと高付加価値物質の共生成

本研究の目的は、水蒸気加熱処理を用いて、微細藻類から効果的に油分を抽出するだけでなく、副生成物も有効に利用することにある。水蒸気加熱処理技術を微細藻類からの油分抽出に利用することによって、単に高い発熱量を有するバイオオイルが抽出できるだけでなく、固体肥料と微細藻類の培養液も製造することができる。バイオオイルから製造された脂肪酸メチルエステルは、適切に改質することによって、バイオディーゼルとして利用することが可能である。水溶性残渣は、微細藻類の培養液として有効に機能し、固体残渣も植物の成長促進に効果的であることも示された。本研究は、高温・高圧の飽和水蒸気を添加して水蒸気加熱処理を行うことによって、乾燥工程やヘキサン抽出工程なしに、中性脂肪を抽出し、固体触媒を用いたエステル化反応によってバイオディーゼル燃料のクリーンな製造を行うのと同時に、処理残渣の高付加価値化をめざすものである。平成26年度は、タイ科学技術研究所から提供された、乾燥された中性脂肪濃度の高い微細藻類に対して、反応器内容積500mlのオートクレーブ装置を用いて、水蒸気加熱処理条件(藻類の水中濃度、反応温度および反応時間)を変えて実験を行った。最初に、反応温度250°C、反応時間30分の条件下で藻類の水中濃度を変化させて実験を行った結果、濃度が20%の時に、17.0%という最大の油分抽出率が得られることを明らかにした。一方で、反応温度や反応時間は、油分抽出率に大きな影響を与えないことがわかった。また抽出された油分(バイオオイル)の元素分析を行った結果、藻類の水中濃度は、バイオオイルの組成にほとんど影響を与えず、炭素及び水素の濃度が、藻類中の濃度の約2倍となっており、その結果として、処理前の藻類に比べて、バイオオイルの発熱量が大幅に増加していることを確認した。また、GC-MSを用いてバイオオイルの組成分析を行った結果、藻類の水中濃度は組成に大きな影響を与えず、10%の時に、全脂肪酸の割合が88.6%の最大値を取ることが示された。次に、水蒸気加熱処理残渣(固体残渣及び水溶液)の肥料としての利用可能性を評価するために、栄養分を測定した結果、固体残渣中には、肥料としての利用に十分な窒素及びリンが含有され、水溶液中には高い濃度の窒素及びカリウムの含有が確認された。以上の結果、本研究の狙い通り、水蒸気加熱処理が、微細藻類からの高効率の油分回収と、処理残渣の高付加価値化に効果があることが実証された。ラボ規模の水熱処理実験装置を用いて、微細藻類からのバイオオイルの抽出実験を行った。最初に、水熱処理の反応温度と反応時間が、バイオオイル、固体残渣、水溶性残渣ならびにガス状生成物の生成量に及ぼす影響を検討した。反応温度が230°C、反応時間が60分の時に、3.5%という最大のバイオオイル収率が得られ、同時に、エネルギー回収率も最大値の37.3%が得られた。バイオオイルを分析した結果、遊離脂肪酸の含有量が高いことから、石鹸化反応を防ぐために、酸触媒を用いたエステル交換反応によって、バイオオイル中のトリグリセライドの脂肪酸メチルエステル(バイオディーゼル)への転換が適切であることがわかった。さらに、バイオオイル中には、C16C18の、高品質なバイオディーゼルの製造に適した多不飽和脂肪酸が含有されていることも見出した。固体残渣の肥料としての利用を目的として、栄養素含有量を固体肥料の基準値と比較した結果、カリウムとイオウを除くほとんどの栄養素が十分な量含有されていることを見出した。小松菜を用いた発芽試験によって、固体残渣には植物毒性がないことを明らかにし、25日間の室温下での小松菜の生育試験を行った。苗丈と葉幅ならびに乾燥収穫量を測定した結果、小松菜の生育には窒素分が最も重要であり、化学肥料に比べて、固体残渣のほうが、より大きな生育促進効果を有することを明らかにした。水溶性残渣の微細藻類培養液としての利用可能性を調べるために、水で50倍に希釈して、2週間、12時間おきに明暗を繰り返す微細藻類培養試験を行い、蒸留水及び標準培養液との培養性能の比較を行った。その結果、蒸留水に比べると蛋白質、炭水化物、脂質共に生成量が上回り、水溶性残渣の培養液としての効果が確認された。本研究は、中性脂肪を多量に含有する微細藻類に対して、水熱処理を施すことによって、油分の抽出を容易にし、同時に、処理残渣の高付加価値化を行うことを目的としている。本年度の研究によって、微細藻類に水熱処理を施すことによって、バイオディーゼルの製造が可能な油分が効果的に抽出でき、固体残渣は有機肥料として、また、水溶性残渣は微細藻類の培養液としての利用が可能であることが示され、ほぼ本研究の目的は達成されたと判断できる。微細藻類の培養を行い、得られたペースト状の微細藻類に対して、水熱処理を行った。その結果、固体生成物中に、微細藻類中の脂肪酸の大部分が残留することが明らかとなった。また、微細藻類ペーストを1日室温で保存してから水熱処理を行うと、保存しない場合に比べて、全脂肪酸と遊離脂肪酸の量が増加することがわかった。

これらの固体生成物に、メタノールと酸触媒を加えて、ガラス管中で、エステル化反応とエステル交換反応を同時に進行させ、GC-MSを用いて、反応後のバイオディーゼルの生成量を測定した。その結果、微細藻類ペーストを1日室温で保存することによって、バイオディーゼルの生成量が19.3%増加することが示された。次に、経済性を考慮して、比較的低い温度・圧力での微細藻類の水熱液化の実現をめざし、ナノ触媒を添加して、乾燥させた微細藻類を温度210°C、230°Cならびに250°Cで水熱液化し、バイオオイルを生成する実験を実施した。ナノ触媒として、nano-Ni/SiO2を使用し、比較用の酸触媒として合成ゼオライトを、アルカリ触媒としてNa2CO3を使用した。実験の結果、バイオオイルの収率は、nano-Ni/SiO2が一番高く、それに続くのが合成ゼオライトで、最も収率が低かったのがNa2CO3であった。nano-Ni/SiO2を用い、水熱反応温度を250°Cにした時に、30.0重量%の最大収率が得られた。さらに、どの触媒を用いた場合でも、触媒を用いない場合に比べて、生成されたバイオオイル中の酸素と窒素の含有量が減少し、その結果として、バイオオイルの発熱量が増加することがわかった。また、ナノ触媒は、少なくとも2-3回は回収・再利用が可能であることも示された。本研究の目的は、水蒸気加熱処理を用いて、微細藻類から効果的に油分を抽出するだけでなく、副生成物も有効に利用することにある。水蒸気加熱処理技術を微細藻類からの油分抽出に利用することによって、単に高い発熱量を有するバイオオイルが抽出できるだけでなく、固体肥料と微細藻類の培養液も製造することができる。バイオオイルから製造された脂肪酸メチルエステルは、適切に改質することによって、バイオディーゼルとして利用することが可能である。水溶性残渣は、微細藻類の培養液として有効に機能し、固体残渣も植物の成長促進に効果的であることも示された。本研究は、中性脂肪を多量に含有する微細藻類に対して、水蒸気加熱処理を施すことによって、油分の抽出を容易にし、同時に、処理残渣の高付加価値化を行うことを目的としている。交付申請書に記載の平成26年度に実施を予定していた研究はほぼすべて実施することができ、予想した結果が得られたことから、研究は予定通り進展していると判断される。今後はまず、微細藻類の培養を行い、得られるペースト状の微細藻類に対して水熱処理を行う。微細藻類中の脂肪酸の大部分が、固体生成物中に残ることから、これにメタノールと酸触媒を加えて、脂肪酸のエステル化反応とエステル交換反応を同時に進行させた時のバイオディーゼル生成量が最大となる処理条件を明らかにする。具体的には、最初にGC-MSを用いて、微細藻類中の全脂肪酸と遊離脂肪酸の量を測定する。そして、水熱処理を行い、生成物をフィルターで濾過して、固体生成物を得る。この固体生成物に対して、メタノールと酸触媒を加えて、ガラス管中でエステル化反応とエステル交換反応を同時に進行させ、GC-MSを用いて、反応後のバイオディーゼルの生成量を測定する。次に、比較的低い温度での微細藻類の水熱液化の実現をめざし、ナノ触媒を添加して、乾燥させた微細藻類の水熱処理の温度を変化させながら、生成されるバイオオイルの収率ならびに組成にどのような影響を与えるのかを検討する。また、他の触媒との性能の比較も行う。具体的には、ナノ触媒として、Nano-Ni/SiO2を使用し、比較用の触媒として、合成ゼオライトとNa2CO3を使用する。オートクレーブ内に、所定量の乾燥させた微細藻類と水、触媒を加え、反応温度を変化させて水熱処理を行う。
細菌、ウイルス、毒素タンパク質の一斉同時分析が可能なイオンチャンネルセンサの開発

優れたイオンチャンネルバイオセンサをマイクロ流体デバイスへ展開し、細菌、ウイルス、および毒素タンパク質の一斉同時スクリーニングが可能なデバイスの開発を目的とした。検出部の開発では、コレラト毒素、MS2、大腸菌に対してイオンチャンネル能を示す抗体組織化膜を電極表面上に構築した。一方、分離部として、ピンチドフローフラクショネーションを利用したサイズ分離マイクロ流路を作製した。1μmの抗体修飾磁性マイクロ粒子を調整し、大腸菌と反応させた後、マイクロ流路へ送液したところ、粒子に反応させた大腸菌濃度の増加に伴って、回収率の減少がみられた。本法は5×10^2 cfu/mLレベルの大腸菌の簡易分析が可能である。病原性の細菌、ウイルス、およびそれらが生産する毒素タンパク質のスクリーニング試験は、飲料水や食品の安全管理に資する重要な科学技術である。本研究では、簡便性・迅速性に優れたイオンチャンネルバイオセンサをマイクロ流体デバイスへ展開することで、ELISAを利用した既存デバイスの問題点を克服する新技術の開発に挑戦する。毒素タンパク質としてコレラトキシン、ウイルスのシュミラントとしてのMS2を用い、イオンチャンネル能を示す抗体組織化膜を電極表面上に構築した。各抗体は自己集積単分子膜として修飾したビオチン分子にクロスリンカーとしてストレプトアビジンを介し、分析対象物質のサイズに応じた特定の分子密度でIgG抗体を組織化させた。一方、ピンチドフローフラクショネーションを利用したサイズ分離マイクロ流路の作製に取り組んだ。細菌(1μm5μm)とタンパク質(<100nm)の分離を想定し、マイクロ流路内に1μm以下と1μm以上の二相の層流形成させるマイクロ流路をデザインし、レジスト製鋳型にポリジメチルシロキサン(PDMS)を流し込み、熱硬化させることで作成した。サイズ分離対象モデルとして、直径1μmと3μmの蛍光微粒子を調整し、蛍光顕微鏡を使って分離の最適条件を検討している。本研究では、簡便性・迅速性に優れたイオンチャンネルバイオセンサをマイクロ流体デバイスへ展開することで、ELISAを利用した既存デバイスの問題点を克服する新技術の開発に挑戦した。検出部の開発では、毒素タンパク質としてコレラトキシン、ウイルスのシュミラントとしてのMS2、細菌として大腸菌を用い、イオンチャンネル能を示す抗体組織化膜を電極表面上に構築した。サイズの大きく異なる分析対象物質でも、特有の分子密度で抗体(lgG)を組織化することにより、同一の原理で検出可能であることを明らかにした。サイズ分離対象モデルとして、直径1μmと3μmの蛍光微粒子を調整し、蛍光顕微鏡を使って分離の最適条件を検討したところ、液層幅を1μmにすることにより1μm粒子の90%以上の回収率が得られた。さらに、1μmの抗体修飾磁性マイクロ粒子を調整し、大腸菌と反応させた後、マイクロ流路へ送液したところ、粒子に反応させた大腸菌濃度の増加に伴って、回収率の減少がみられた。本法は4時間の測定時間で5×10^2cfu/mLレベルの大腸菌の簡易分析が可能である.