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ミクロカロリメトリーの開発の総合的研究

高精確度の熱測定データは,伝統的に多量の高純度物質を使用するという代償の上に得られたものである.カロリメータのミクロ化は,新物質合成技術及び特性評価法の発展に伴う必然的な社会的要請である.幸い本研究班の発足と多くの周辺技術の発展に支えられて,種々の分野にわたるミクロカロリメータの開発に大きな前進が可能となった.例えば第三法則エントロピーの測定は1g以下の試料量では可能となり,また燃焼熱測定に必要な試料量は従来型の1/100量で済む程度にまで改良が重ねられた. AC法による熱物性測定では, 1μlの試料量で可能な方法が開発され,新しい発展が期待される.このような非反応系及び反応系カロリメータのミクロ化の成功によって測定対象は飛躍的に拡大され,新しい熱科学への道が開拓されつつある.例えば-ベンゼンー重ベンゼン二成分系の微少な混合熱が全組成領域にわたって精密決定され,分子間相互作用に関する新しい知見が導かれた.極低温に蒸着して得られた非晶性試料が,液体急冷試料よりも遥かに低い温度から非線型的エンタルピー緩和を起こすことが明らかにされた.地球関連物質のように微量しか合成し得ない物質についても,次々に測定が拡げられつつある. 10mKまでの極低温域で熱容量測定の可能なカロリメータも開発され,極度に弱い分子間相互作用に関する知見が得られるようになった.生物カロリメトリーの分野でも生体及び関連物質の熱測定に一段と拍車がかかり,生体機能発現に必要な水の構造変化と相互作用に関する知識が集積されつつある.三年の間に三回の研究会が開催され,班員の研究成果と将来の展望に関する議論のみに止まらず,適宜ゲストをお招びして関連分野における熱測定の問題点が討議され,班員全体が非常に大きな刺戟を受けた.高精確度の熱測定データは,伝統的に多量の高純度物質を使用するという代償の上に得られたものである.カロリメータのミクロ化は,新物質合成技術及び特性評価法の発展に伴う必然的な社会的要請である.幸い本研究班の発足と多くの周辺技術の発展に支えられて,種々の分野にわたるミクロカロリメータの開発に大きな前進が可能となった.例えば第三法則エントロピーの測定は1g以下の試料量では可能となり,また燃焼熱測定に必要な試料量は従来型の1/100量で済む程度にまで改良が重ねられた. AC法による熱物性測定では, 1μlの試料量で可能な方法が開発され,新しい発展が期待される.このような非反応系及び反応系カロリメータのミクロ化の成功によって測定対象は飛躍的に拡大され,新しい熱科学への道が開拓されつつある.例えば-ベンゼンー重ベンゼン二成分系の微少な混合熱が全組成領域にわたって精密決定され,分子間相互作用に関する新しい知見が導かれた.極低温に蒸着して得られた非晶性試料が,液体急冷試料よりも遥かに低い温度から非線型的エンタルピー緩和を起こすことが明らかにされた.地球関連物質のように微量しか合成し得ない物質についても,次々に測定が拡げられつつある. 10mKまでの極低温域で熱容量測定の可能なカロリメータも開発され,極度に弱い分子間相互作用に関する知見が得られるようになった.生物カロリメトリーの分野でも生体及び関連物質の熱測定に一段と拍車がかかり,生体機能発現に必要な水の構造変化と相互作用に関する知識が集積されつつある.三年の間に三回の研究会が開催され,班員の研究成果と将来の展望に関する議論のみに止まらず,適宜ゲストをお招びして関連分野における熱測定の問題点が討議され,班員全体が非常に大きな刺戟を受けた.昨年度は非反応系カロリメトリーに主眼が置かれたが、本年度は反応系カロリメトリーを中心としてミクロ化が進められた。崎山班員(阪大理)は燃焼熱ボンベカロリメータのミクロ化を精力的に行い、従来の実験で1回1gを必要としていたものを、約1/50の試料量でも精密データを出しうるミクロボンベを開発、幾つかの標準試薬について従来のマクロ法で出した値と孫色のないデータを出しうることを明らかにした。更に揮発性試料に対して、ポリエチレンテレフタレートの袋に密封する方法がミクロ法にも適用しうることを明らかにした。高木班員(近大理工)のグループは、新たに開発したミクロ混合熱カロリメータを用い、CH【Cl_3】とCD【Cl_3】,【C_6】【H_6】と【C_6】【D_6】など重水素同位体との混合の際に生じる微少な混合熱を世界第一級の精度で算出することに成功している。森本班員(岡山大)らは吸着熱測定用カロリメータを試作し、ルチルや酸化亜鉛の表面に水蒸気を吸着させる際の相互作用を系統的に研究した。非反応系カロリメトリーの分野でも新しい発展が見られた。八田班員(名大工)は1μlの極微量液体の熱容量を測定しうる驚異的な交流カロリメトリー法を開発、エタノールに適用して文献値と2%の誤差範囲内で決定しうることを明らかにした。高橋班員(東大工)はレーザーフラッシュ法に更に改良を加えた。我々のグループでは極低温に蒸着した非晶性物質の熱測定を行いうるミクロ断熱型カロリメータを開発、有機液体に適用して非線型緩和に関する新しい知見を導いた。

これらの成果は、昭和62年1月12日(月)14日(水)にわたって三島市で開催された研究会において報告され、今後の改良点も含めて活発な討論が行われた。また、この研究会には3名のゲスト講演者が迎えられ、相平衡決定に果す熱測定の役割など、新しい発展の方向についても議論が進められた。
金属交換法を利用した特異的金属反応剤の開発

タンタル種を用いたイミンのアリル化反応本研究ではタンタルの高いルイス酸性に着目し、カルボニル化合物などよりも求電子性の低いイミンに対する、アリルタンタル活性種の反応性を検討した。その結果、高いイミン選択性をもつことが明らかとなった。とぐに脂肪族アルデヒド由来のイミンは一般に単離が困難であることが知られている。そこで、アミンとアルデヒドからイミンを系中で発生させてアリル化する手法を試みた結果、イミンのアリル化物が選択的に得られた。また、アリルスズに代えてクロチルトリブチルスズを用いたところ、γ付加体が96%収率で高立体選択的に得られた。インジウムヒドリドによる還元的アルドール反応インジウムヒドリドはエノンを共役還元し、インジウムエノラートを発生する。この反応はアルデヒドが存在下もアルデヒドに影響を与えず、還元的アルドール反応により一段でアルドール付加物を与える。そこでシリルヒドリドの持つ酸素との強い親和力を利用して、インジウムヒドリドによる触媒的な還元的アルドール反応を行った。ニトリル溶媒を用いることで還元的アルドール反応が効率良く進行した。インジウム-トリエチルシラン系においてケイ素-インジウム間での金属交換がおこり、インジウムヒドリドが触媒的に発生していると考えられる。興味あることに本系ではいかなるアルデヒドの還元も全く起こらなかった。さらに本系の大きな特徴として、いままで困難であった求電子性の低い脂肪族アルデヒドを用いても高い収率で還元的アルドール反応が進行したことがあげられる。脂肪族エノンでも良好な結果を得ることができ、基質の適用範囲が大幅に広がった。また、いままでにはない高いシン選択性を得ることができた。タンタル種を用いた3成分アミノ化反応本研究ではタンタルの高いルイス酸性に着目し、カルボニル化合物などよりも求電子性の低いイミンに対する、アリルタンタル活性種の反応性を検討した。その結果、高いイミン選択性をもつことが明らかとなり、今までにほとんど行われていない不活性な脂肪族イミンや、不安定なイミンなどのアリル化が可能であることが分かった。(1)イミンとアルデヒドとの競争反応イミンとアルデヒドとを共存させて反応を試みたところ、イミンが選択的にアリル化され、ホモアリルアミンが89%収率で得られ、アルデヒドは未反応で全て回収された。重ジクロロメタン中にイミンとアルデヒドさらにTaCl_5を等モルずつ加え、^<13>C-NMRのケミカルシフトの変化を測定した。すると、カルボニル基の炭素のピークのシフトは+0.03ppmであるのに対して、イミノ基の炭素ピークは+0.57ppmのシフトとなり、タンタルがイミンに対してより強く配位していることがわかった。この結果より、アリルタンタル種はイミンに特異的に作用したと思われる。すなわち本反応系においての選択性は、タンタルに対する窒素原子と酸素原子との相互作用の違いが鍵になっていると考えられる。(2)脂肪族イミンとの反応脂肪族イミンのアリル化反応は、その求電子性の低さからほとんど例がない。本反応系においてもベンジリデンメチルアミンを用いると23%と低収率に終わったが、興味あることに、MgOを加えることによって収率が大幅に増加した。MgOを加えないとき基質は完全に消費されていることから、MgOは副反応を押さえる働きがあると考えている。(3)アミン、アルデヒド、アリルトリブチルスズからなる三成分反応脂肪族アルデヒド由来のイミンは一般に単離が困難であることが知られている。そこで、アミンとアルデヒドからイミンを系中で発生させてアリル化する手法を試みた。その結果、イミンのアリル化物が選択的に得られた。

また、アリルスズに代えてクロチルトリブチルスズを用いたところ、γ付加体が96%収率で高立体選択的に得られた。インジウムヒドリドはエノンを共役還元し、インジウムエノラートを発生する。この反応はアルデヒドが存在下でもアルデヒドに影響を与えない。そこでシリルヒドリドの持つ酸素との強い親和力を利用して、インジウムヒドリドによる触媒的な還元的アルドール反応を行った。10mol%の臭化インジウム触媒を用いて検討を行った結果、これまで反応性が低いため利用することができなかったトリエチルシランを水素源として用いることができ、THF溶媒では全く反応は進行しないが、ニトリルに溶媒に代えることで還元的アルドール反応が効率良く進行した。インジウム-トリエチルシラン系における金属交換を確認するために、アセトニトリル中、NMR測定を行った。^1H-NMRにおいて3.6ppm付近にあるトリエチルシラン由来のヒドリドピークが消失し、6.6ppm付近に新たなピークが現れた。これによりインジウム-トリエチルシラン系においてケイ素-インジウム間での金属交換がおこり、インジウムヒドリドが発生していると考えられる。芳香族エノンを基質に用いると良好な収率で反応が進行した。また、高いシン選択性を得ることができた。興味あることに本系ではトリブチルスズヒドリドによって発生させたインジウムヒドリドで問題となっていたアルデヒドの還元はこの系では全く起こらなかった。さらに本系の大きな特徴として、いままで困難であった求電子性の低い脂肪族アルデヒドを用いても高い収率で還元的アルドール反応が進行したことがあげられる。脂肪族エノンでも良好な結果を得ることができ、基質の適用範囲が大幅に広がった。
哺乳類精子の運動性向上条件の検討

体外受精は不妊治療だけでなく生殖工学の基盤技術として多くの実験動物施設で広く行われている。体外受精において、精子と卵は個体から採取後、それぞれ培養液中に一定時間保持してから媒精に用いる。従って、受精率の向上のためには採卵と採精の両方をタイミングよく行うことが必須であった。精子を培養液中でより長く活発に泳がすことができれば、体外受精業務に時間的な余裕ができ、他の実験動物の維持や繁殖業務に時間が廻せる利点がある。本研究では、哺乳類精子の運動性を向上させるための培養液条件を検討した。すなわち、マウスやラット精子に通常使われる培養液(HTF)に、エネルギー源として使われる可能性のあるアミノ酸を加え、ラット精子の運動性向上に効果を示すか否かを調べた。精子の運動性は実体顕微鏡下の光学観察、および本研究費で購入した精子運動高速度記録システム(OLYMPUS BX-40+暗視野コンデンサー+CASIO EX-FI digital camera+PC)を用いた解析で行った。その結果、光学観察では、ラット精子をHTF、あるいはアミノ酸添加HTF(Glu, Ala, Leu, Arg, Gly, Thr各2、10mM含有)に懸濁後、4時間後では培養液の違いによる運動性の差は認められなかったが、1724時間経過後の精子の運動性では、アミノ酸添加HTFに懸濁した精子の方が運動性が高かった。さらに、精子運動高速度記録システムを用いた精子鞭毛の振動数の解析でも、精子懸濁後、4時間後では培養液の違いによる差は認められなかったが、1724時間経過後では、アミノ酸添加HTFに懸濁した精子の方が鞭毛振動数が37%高かった。以上の結果から、培養液中のアミノ酸は、精子の長時間の運動性に対して促進的に働くことが示唆された。懸濁後の短い時間ではアミノ酸の効果が無かった理由は、HTFにはグルコースや乳酸など、精子鞭毛運動に直接的に働くエネルギー源がすでに含まれているためと考えられる。今後、精子運動に必要なアミノ酸の同定や最適濃度条件の解析などを進めて行く予定である。
混和材を用いたセメント硬化体のイメージベースモデリング

混和材を含むセメント硬化体物性を予測するために、その断面を反射電子像により観察し、微細構造を各相の量とともに自己相関関数により定量化し、それを基に3次元イメージモデルを構築した。この3次元イメージモデルを用いて硬化セメントペーストの拡散性能と力学的特性についてモデル化を行った結果、拡散性能は、C-S-Hの拡散係数をインデンテーション法によって測定した値から既往の研究に基づき推定した値を用いることにより精度よく予測できた。また、C-S-Hの弾性係数を硬化セメントペーストの応力ひずみ曲線から逆解析することにより、空隙率の関数として表すことが可能であることを示し、C-S-Hの破壊規準を明らかにした。本年度においてはセメントペーストレベルでの3次元空間分布モデルの構築を目的として各種測定を行った。反射電子像測定により水セメント比と材齢の異なるセメントペーストにおいて水酸化カルシウムの自己相関関数が水セメント比によって大きく異なることを明らかにした。また、フライアッシュ及び高炉スラグ微粉末を混和したセメントペーストにおいては未反応のフライアッシュ及び高炉スラグ微粉末を反射電子像測定によって定量化し、普通ポルトランドセメントと同様に自己相関数を求めることができた。さらにマイクロインデンテーション法によってそれぞれのセメントペーストのマトリックス部分である水和物相の弾性係数を測定し、材齢、水セメント比及び混和材の有無によってその値が異なることを明らかにし、弾性係数は水セメント比に大きく依存していることが示唆された。3次元空間モデルの構築においては反射電子像測定から得られた未水和セメント、水酸化カルシウム、未反応フライアッシュ、未反応高炉スラグ及び粗大空隙の自己相関数に基づき各相の空間配置を決定した。自己相関関数は十分離れた距離において距離0における値の2乗に収束したため各相はランダム配置すると仮定した。その結果、各相を配置した3次元空間分布モデルを構築することができ、このモデルにマイクロインデンテーションによって得られた弾性係数を入力しマクロな動弾性係数を推定した結果水セメント比が高い試験体においては実測値とよく一致することを示した。混和材を用いたセメント硬化体の物性を予測するために、セメント硬化体の断面を反射電子像によって観察し、微細構造を各相の量とともに自己相関関数により定量化した。それらを基に各相が等方的均質にランダムに3次元空間に配置されている仮定により3次元イメージモデルを構築した。この構築した3次元イメージモデルを用いて硬化セメントペーストの拡散性能と力学的特性についてモデル化を行った。モデル化を行った結果、拡散性能については、C-S-Hの拡散係数をマイクロインデンテーション法によって測定した値から既往の研究に基づき推定した値を用いることにより硬化セメントペーストの拡散係数を予測することができた。また、C-S-Hの弾性係数を硬化セメントペーストの応力ひずみ曲線から逆解析することによって推定し、空隙率の関数として表すことが可能であることを示し、C-S-Hの破壊規準に関しては材齢、水セメント比にかかわらず約1000μであることを明らかにした。コンクリートの弾性係数及び圧縮強度に関しては骨材、モルタル及び遷移帯の弾性係数、ポアソン比、破壊エネルギー及び破壊規準を既往の研究から算出した値を用いてモデル化することにより推定することが可能であることを示した。さらにこれらの3次元イメージモデルを用いて、硬化体中の水酸化カルシウムが溶脱した際の拡散係数の上昇及び弾性係数、圧縮強度の低下を定量的に予測することが可能となった。また、溶脱がさらに進行した際の硬化セメントペーストの物性を、C-S-Hの溶脱による劣化を考慮することにより推定することが可能であることを示した。
水相から生成させる有機イオン会合体への化学成分の分配挙動と環境分析への応用

(1)有機イオン会合体の抽出能と化学成分の分配挙動ーベンゼトニウムイオンとエチルベンゼンスルホン酸イオンからなるイオン会合体相(IAP)のほうが抽出能が大きく,オクタノールの抽出能とほぼ同程度だった。IAPの生成条件についても検討した。フタル酸エステル類の水ー底質間の分配挙動に及ぼす塩析の影響について研究した。(2)微量成分分析への応用ー水中のリチウムの有機イオン会合体相抽出/酸逆抽出システムを開発した。有機イオン会合体抽出多元素濃縮/液体電極プラズマ発光分析法による水中の微量重金属の同時定量法を開発した。水中の多環芳香族炭化水素および水田農薬の高濃縮分離/HPLC定量に応用した。(1)有機イオン会合体の抽出能と化学成分の分配挙動(a) 6種類の多環芳香族炭化水素(フルオランテン,ベンゾ[a]アントラセン,ベンゾ[b]フルオランテン,ベンゾ[k]フルオランテン,ベンゾ[a]ピレン,ジベンゾ[a,h]アントラセン)のイオン会合体相(ベンゼトニウムイオン(Ben+)とトルエンスルホン酸イオン(TS-)あるいはエチルベンゼンスルホン酸イオン(EBS-))への抽出挙動について研究した。Ben+・EBS-のほうが,Ben+・TS-よりも抽出能が大きく,オクタノールの抽出能とほぼ同程度だった。(b)リチウムの分離・濃縮に使用したキレート試薬(兼イオン会合体構成成分)の再使用について研究した。上層はリチウム錯体を抽出する能力があり,再利用可能であったが,下層はリチウム錯体を抽出する能力がなく,再利用できなかった。(2)微量成分分析への応用(a)有機イオン会合体相抽出/酸逆抽出システムを開発した。水中のリチウムをキレート錯体とし,キレート試薬とゼフィラミンとのイオン会合体に抽出したのち,酸に逆抽出するシステムを開発した。このイオン会合体抽出による分離・濃縮/酸逆抽出システムをリチウムの液体電極プラズマ発光分析ばかりでなく,ニッケルの分離・濃縮/黒鉛炉原子吸光光度定量へ応用した。(b)水中の多環芳香族炭化水素の高濃縮分離/HPLC/蛍光検出,水田農薬の高濃縮分離/HPLC/UV検出に応用することができた。(1)有機陽イオンと有機陰イオンがどのような濃度条件で液体イオン会合体を生成し,また,どのような条件で,有害化学物質である多環芳香族炭化水素を水相からイオン会合体に分離濃縮できるかを,陽イオンとしてベンゼトニウイオン(Ben+),陰イオンとしてエチルベンゼンスルホン酸イオン(EBS-)を選び,検討した。その結果,1白濁せず,新しい相が出現しない領域,2水相で沈殿が生成するが,イオン会合体相は出現しない領域,3水相が白濁し,白濁した液状イオン会合体相が出現する領域,4透明な有機相・水相が出現する領域があることがわかった。沈殿や液状イオン会合体の生成が,[Ben+]や[EBS-]がある程度大きいだけでなく,[EBS-]>>[Ben+]の条件を満たさなければならないことがわかった。多環芳香族炭化水素の最適抽出条件,[EBS-] =20 mmol/L, [Ben+]=0.5 mmol/Lの水溶液から生成させた液状イオン会合体の組成をHPLCによって求めた。その結果,[EBS-] /[Ben+] = 5.2となった。液状イオン会合体にはBen+に対して大過剰のEBS-が存在することがわかった。液状イオン会合体相中の過剰のEBS-がどのような状態で存在するのか,現在のところわかっていない。(2)微量成分分析への応用(a)有機イオン会合体抽出により,分離・高濃縮を行い,一般的なキレート試薬では錯生成が困難なリチウムの定量について検討を行い,有機イオン会合体相抽出/酸逆抽出システムを開発した。このシステムをリチウムの分離・濃縮/黒鉛炉原子吸光光度定量に応用した。(b)有機イオン会合体相抽出/酸溶解システムを開発し,カドミウムの分離・濃縮/黒鉛炉原子吸光光度定量へも応用した。(c)水中の多環芳香族炭化水素の高濃縮分離/HPLC/蛍光検出に応用した。(1)有機イオン会合体の抽出能と化学成分の分配挙動(a)無電荷成分とイオン性成分を一つの物質で比較できる両性化合物であるピリジルアゾレゾルシノールについて研究した。無電荷成分ばかりでなく、一価の陰イオンもイオン会合体相(IAP)へ分配していた。

(b)リチウムの抽出には、有機イオン会合体を構成する陽イオンとして、ベンゼトニウムよりもゼフィラミンのほうが適当である、すなわち、ゼフィラミンからなるイオン会合体の抽出能がベンゼトニウムからなるイオン会合体よりも大きいことが分かった。(2)微量成分分析への応用(a)ベンチャー企業マイクロエミッション社により開発されたハンディ元素分析器(液体電極プラズマ発光分析装置LEP-AESは,試料量が40 μLで済み,多元素同時測定が可能である。しかし,検出限界が0.1100ppmであり,感度が低いために,排水基準値レベルの重金属の測定も困難である。有機イオン会合体抽出により,分離・高濃縮を行い,レアメタルであり,一般的なキレート試薬では錯生成が困難なリチウムの定量について検討を行った。(b)環境水中の有機化合物のイオン会合体相抽出/HPLC法を開発する。多環芳香族炭化水素(PAHs)を一括してイオン会合体相に抽出し,HPLCにより測定する方法を検討中である。(1)微量成分分析への応用に関しては,有機イオン会合体相抽出/酸逆抽出システムを開発することができた。抽出した目的成分を酸逆抽出することにより,目的成分を有機イオン会合体から分離することができた。多環芳香族炭化水素や水田農薬を有機イオン会合体相抽出/HPLC定量に応用することができた。これらの研究成果を,日本分析化学会第61年会,第31回溶媒抽出討論会,平成24年度日本化学会北陸地区講演会と研究発表会において発表した。(2)有機イオン会合体の抽出能と化学成分の分配挙動に関しては, 6種類の多環芳香族炭化水素(フルオランテン,ベンゾ[a]アントラセン,ベンゾ[b]フルオランテン,ベンゾ[k]フルオランテン,ベンゾ[a]ピレン,ジベンゾ[a,h]アントラセン)のイオン会合体相(ベンゼトニウムイオン(Ben+)とトルエンスルホン酸イオン(TS-)あるいはエチルベンゼンスルホン酸イオン(EBS-))への抽出挙動について,第31回分析化学夏期セミナーで発表した。1.化学成分(ピリジルアゾレゾルシノール)の分配挙動に関して研究し、IUPAC International Congress on Analytical Sciences2011 (ICAS2011)に発表した。化学成分ピリジルアゾレゾルシノールは、無電荷成分ばかりでなく、一価の陰イオンもイオン会合体の構成成分である有機陽イオンとともに有機イオン会合体相に抽出されていることが示唆され、さらに、解析を進める予定である。2.レアメタルであるリチウムの分離/濃縮について検討し、日本分析化学会第60年会において発表した。有機イオン会合体相へのリチウムの抽出率は80%以上あるが、より定量的に抽出することができるように検討していく予定である。3.河川水中の多環芳香族炭化水素(PAHs)の分離/濃縮定量に応用し、The 4th IWA-ASPIRE Conference & Exhibition, (第4回IWAアジア太平洋地域会議)、平成23年度日本化学会北陸地区講演会と研究発表会において発表した。定量条件の詳細について検討中である。4.遠心分離に代わる分離として、膜による分離について検討した。クロムをピリジルアゾナフトール(PAN)錯体とし、イオン会合体相に抽出した後、膜による分離について検討したが、定量的な結果は得られなかった。(1)有機イオン会合体抽出を環境
タンパク質膜透過チャネル複合体の構造基盤とそのしくみ

生体内におけるタンパク質輸送において,多くのタンパク質は膜をこえる。タンパク質という膜を巨大なタンパク質が透過するためには専用のチャネルが必要となる。大腸菌Secトランスロコンはタンパク質を透過させるチャネルを形成する。Secトランスロコンは膜タンパク質SecY, SecE, SecGからなる複合体(SecYEG)である。SecYEGは,SecA ATPase, SecDF, YidC,リボソームなどと複合体を形成し機能する。この複合体が織りなす仕組みについては未だ不明な点が多く残されている。この複合体の分子メカニズム解明のため各因子の構造解析を進めてきた。SecDFとYidCについては,これまでの構造解析とは異なる状態の構造が得られ,これら構造情報に基づく機能解析を行い,本年度原著論文として発表した。SecDFは可動性のペリプラズム領域を持つが,この領域は生体内でベーターシート構造からベータバレル構造へとフォールディングチェンジするという劇的な変化を見出した。実際に生体内においても,これらの構造体が存在することを確認した。これまで提唱されていた以上にSecDFは,大きな構造変化を繰り返すことでタンパク質膜透過反応に関与していることが明らかとなった。大腸菌YidCの解析では,これまでよりも高い分解能での構造解析を達成し,YidCのコア領域すべてをモデル化することに成功した。この構造情報を用いて進めた分子動力学計算の結果は,YidCのサイプラズム領域の可動性について示唆を与えた。また,本研究の目標の一つであるホロトランスロコンの構造解析にむけても,準備を進めSecトランスロコンと相互作用するタンパク質の共結晶化に成功した。今後はさらに分解能を向上させSecトランスロコンの全容解明を目指す。おおむね順調に研究が進行した結果,責任著者として英語の論文を6報報告した。タンパク質の膜透過の分子メカニズムの解明には,タンパク質膜透過時に形成されるSecトランスロコンを含む複合体の構造情報が必要とされる。酵母由来のSecトランスロコンを含む複合体は本年度末に2報が立て続けに報告された。これらはクライオ電子顕微鏡単粒子解析によるもので分解能が4オングストローム程度であった。バクテリアでは「SecA, SecYEG, SecDF, YidCから構成されるSecトランスロコンを含む複合体が存在」する。代表者らを含むいくつかのグループによって,これら各構成因子の立体構造情報が報告され,タンパク質輸送の分子メカニズムの詳細が明らかとなりつつある。しかしながら,「未だSecトランスロコンを含む超分子複合体の全体像(全像)は解明されていない」。本研究ではこの膜タンパク質超分子複合体の構造決定を行い,新たに得られた構造情報に基づく機能解析から,タンパク質の膜透過・膜組込みの分子メカニズムの詳細を解き明かす。今年度は,この構造解析を達成すべく安定な複合体の精製ができるよう融合タンパク質を使ったり,異なる界面活性剤を用いて精製をおこなったりする。Secトランスロコンを含む巨大複合体の単離ができれば,クライオ電子顕微鏡による解析を進めるとともに,X線結晶構造解析を目指して結晶化を進める。

しかしながら,「未だSecトランスロコンを含む超分子複合体の全体像(全像)は解明されていない」。本研究ではこの膜タンパク質超分子複合体の構造決定を行い,新たに得られた構造情報に基づく機能解析から,タンパク質の膜透過・膜組込みの分子メカニズムの詳細を解き明かす。今年度は,この構造解析を達成すべく安定な複合体の精製ができるよう融合タンパク質を使ったり,異なる界面活性剤を用いて精製をおこなったりする。Secトランスロコンを含む巨大複合体の単離ができれば,クライオ電子顕微鏡による解析を進めるとともに,X線結晶構造解析を目指して結晶化を進める。
結晶中におけるラジカル発生過程のX線的研究

イメージングプレートによるX線回折強度の測定において、最適の実験条件を求めるために、種々の検討を行った。装置の測定系の信頼性と精度を調べるために行ったこととその結果はつぎのとおりである。(1)同一の反射の測定を繰り返したときの観測値の再現性(2)同一の反射の測定において、露出時間と観測値の比例することの確認以上の2項については、試料として、Siの粉末を用い(111)、(220)の反射の測定の繰り返し、また露出時間を変えて測定したところ、放射線測定に付随する統計的変動の範囲内であることが明かとなった。(3)一様露光による位置ムラのないことの確認イメージングプレートからの読み出しが中心部からうずまき状に行われるため、半径方向で測定条件が一様でないといえる。そこでFeの同位元素からのX線を全面に照射して、中心から半径方向に測定し、その値でもって、測定値に対する補正係数を求めた。また、Si粉末の(111)(220)反射においてデバイ・シェラー環に沿って測定を行い、やはり統計的変動の範囲内であることを確認した。(4)露光から読み出しまでの時間経過の影響イメージングプレートの測定の原理がX線照射によりEuイオンの励起状態が形成され、それがレーザー光により遅延蛍光を発することに基づいているため、励起状態が熱的に緩和されることが避けがたい。その影響を見るためにグラファイトの(110)反射を用い、一定の露光を行い、露光から測定までの経過時間を変数として実験をおこなった。その結果を見ると時間の経過とともに減衰して行くことが分かる。20分後には約10%の減衰がある。また減衰の程度は測定温度によって異なり、120分経過後の比較で、6°Cでは15%であるのに対し、20°Cでは28%に達する。熱的な揺動が関係するプロセスによって減衰するものと推察されるが、減衰曲線の形は簡単な関数形で表されるものではなく詳細は明かではない。
若者文化の中で再生産されるジェンダー・ストーリー　―チェコと日本の比較―

チェコと日本を事例とし、女性に内在化された保守的なジェンダー認識が再生産されるプロセスを明らかにする。価値再生産の場として「若者文化」に注目し、その中で表象される女性のジェンダー・モデルやドミナント・コース、およびそれらが再生産されるプロセスをチェコと日本の女子大学生の比較を交えて分析する。「若者文化」として対象とするのは、大学での学習や研究活動以外の活動、すなわち、文化活動、スポーツやレジャー、および雑誌や広告、映像等の狭義のメディアである。
楕円振動切削を利用した切削プロセス制御の試み

本研究では、楕円振動切削加工法を適用し、加工プロセス制御システムを開発することにより、通常の切削においてはあらかじめ決められた諸量により受動的に決定される加工プロセスを、能動的にリアルタイムに制御することを試みた。(1)理論的考察楕円振動切削において切削速度、振動振幅および位相差を変化させることによる切削力に対しての影響を理論的に検討し、位相差を変化させることによって効率的に切削力を制御し得る可能性を示した。(2)基礎実験楕円振動切削加工法による基礎的な加工実験を行い、切削速度および位相差を変化させることによる切削力の変化を調べ、上記の理論的考察と同様の傾向であることを確認した。また、切削力の変化し得る範囲を明らかにし、一定の条件下において背分力をゼロにすることが可能であることを確認した。(3)加工プロセス制御システムの開発位相差を変化させることにより切削力を変化させる加工プロセス制御システムを開発した。また、加工実験を行い開発した制御システムについて滴切なゲインを導出した。(4)切削プロセス制御実験開発した制御装置を用い、主分力および背分力の制御実験を行った。その結果、切込み量が変化することによって主分力が変化する通常の加工条件においても,一定の主分力を維持し得ることを確認した。また、同様に通常では変化する背分力についても、ほぼゼロを保ち切削を行い得ることを確認した。
スポーツにおけるファジービジョン方略

前年度の研究では,選択反応を必要とするスポーツ場面において運動が予想されれる視標の真上の視角2°,3°離れた位置に視線を置くことてで,パフォーマンスの向上が予想された.そのため,本年度は選択反応を必要とする剣道の攻撃面で,相手の動きに対する攻撃反応時間の短縮を検討した.また,さらなるパフォーマンスの向上のため,3次元の空間における運動刺激に対する効果的な注視点の特定を検討する運動刺激及び注視点制御装置の開発に取り組んだ.まず,剣道の実験は,被験者が元立ちと一足一刀の距離で構えあい,(1)元立ちの面,(2)竹刀先の視角3°真上,(3)竹刀先,の3ポイントに視線の位置を変えながら,元立ちの上・下・左・右方向へ竹刀を開く動作に対し,それぞれ小手・面・小手・面を可能な限り素早く精確に打撃する課題であった.ハイスピードカメラによる映像データを分析し反応時間の検出を行った.その結果,準熟練者の場合には,竹刀先の視角3°真上に視線を置く条件で,他の条件より3040msの反応時間の短縮が見られた.また,熟練者においては,3条件とも平均値として250ms前後のほぼ同様の反応時間がみられたが,竹力先の視角3°真上に視覚を置く条件のみ,反応時間は試行が重なるにつれ263ms(初期),254ms(中期),243ms(後期)のように徐々に短くなる傾向が見られた.以上の結果,竹刀先の視覚3°真上に視線を置くことにより,剣道のパフォーマンス向上の可能性が示唆された.次に3次元上の注視点特定装置は,RDS(Random Dot Sterogram)をPC Displayに映すことにより注視店の制御を行いながら,DIO(Digital Input Output)ボード付きのPCにより運動刺激パタ-ンがプログラミングされたPIC(Peripheral Interface Controller)を操作し奥行き方向に運動するLED(Light Emitting Diode)刺激を提示する装置ある.本装置は現在7割程度完成されており,これにより3次元の空間における運動刺激に対する効果的な注視点の特定が可能になると考えられる.本研究は,ボールゲームなどに見られる時間空間的にタイミングを一致させる課題において,従来の「ボールをよく見よ」ということよりも,緩やかにぼかした見方(ファジービジョン方略)の方が知覚的に能動的受動状態を作り出し,眼球運動及び運動系の効果器予測時間にゆとりをもたせ,パフォーマンスに効果的な方略となるという我々の新知見をスポーツの実践で適用できる効果的視覚・認知的方略を提案するための研究である.そのため,本年度には「多様な運動視標提示位置における特定注視点による単純・選択反応時間への効果」について検討を行った.実験方法は,注視点の刺激提示パターンを操作し,注視点に対する被験者の注意の負荷を変えながら,注視点の周辺8方向(右方向を0°とし,45°,90°,135°,180°,225°,270°,315°)に対し,注視点から視角直径1°,2°,3°,4°,5°になる計40ポイントの位置に運動視標を提示し,小筋及び大筋動作による単純・選択反応時間を計測した.注視点及び運動視標の提示と反応時間の検出は,今まで正確な即時処理が困難であったWindows OSにDirectXのAPIを用いてプログラミングすることで,ミリ秒単位の精度を持つシステムを構築した.実験の結果,1)注視点に対する空間的注意の水準が減っていくほど反応時間の短縮が見られた.このことは,空間的注意の解除は眼球運動だけではなく,身体運動の反応時間にも促進効果があることがわかった.また,2)注視点に対する空間的注意の水準に関係なく,全被験者は注視点の真下へ視角直径2°及び3°離れた位置に現れる運動視標に対し最も短い反応時間が見られた.この条件での反応時間は,運動視標を視野の中心で注視することよりも,単純反応で510ms,選択反応で1020ms早かった.すなわち,サッカーのキーパー,野球の打者らは運動が予想される視標の真上の視角2°・3°離れた位置に視線を置くことで,パフォーマンスの向上が大いに予想される.次年度は,これらの結果に基づき,実験課題を3次元へ拡張し,パフォーマンスを向上させる効果的な注視点の特定を行い,フィールドで検証し学会発表・論文投稿を行う予定である.前年度の研究では,選択反応を必要とするスポーツ場面において運動が予想されれる視標の真上の視角2°,3°離れた位置に視線を置くことてで,パフォーマンスの向上が予想された.そのため,本年度は選択反応を必要とする剣道の攻撃面で,相手の動きに対する攻撃反応時間の短縮を検討した.また,さらなるパフォーマンスの向上のため,3次元の空間における運動刺激に対する効果的な注視点の特定を検討する運動刺激及び注視点制御装置の開発に取り組んだ.まず,剣道の実験は,被験者が元立ちと一足一刀の距離で構えあい,(1)元立ちの面,(2)竹刀先の視角3°真上,(3)竹刀先,の3ポイントに視線の位置を変えながら,元立ちの上・下・左・右方向へ竹刀を開く動作に対し,それぞれ小手・面・小手・面を可能な限り素早く精確に打撃する課題であった.ハイスピードカメラによる映像データを分析し反応時間の検出を行った.その結果,準熟練者の場合には,竹刀先の視角3°真上に視線を置く条件で,他の条件より3040msの反応時間の短縮が見られた.

また,熟練者においては,3条件とも平均値として250ms前後のほぼ同様の反応時間がみられたが,竹力先の視角3°真上に視覚を置く条件のみ,反応時間は試行が重なるにつれ263ms(初期),254ms(中期),243ms(後期)のように徐々に短くなる傾向が見られた.以上の結果,竹刀先の視覚3°真上に視線を置くことにより,剣道のパフォーマンス向上の可能性が示唆された.次に3次元上の注視点特定装置は,RDS(Random Dot Sterogram)をPC Displayに映すことにより注視店の制御を行いながら,DIO(Digital Input Output)ボード付きのPCにより運動刺激パタ-ンがプログラミングされたPIC(Peripheral Interface Controller)を操作し奥行き方向に運動するLED(Light Emitting Diode)刺激を提示する装置ある.本装置は現在7割程度完成されており,これにより3次元の空間における運動刺激に対する効果的な注視点の特定が可能になると考えられる.
底泥の毒性要因特定手法の改良と底質汚染への適用及び結果の生態毒性評価

ノンポイント由来の有害化学物質を蓄積している道路塵埃は、都市の底質汚染源として寄与していると考えられ、その底生生物への毒性影響が懸念される。そこで本年度は、底生生物のカイミジンコを直接、道路塵埃に曝露して毒性評価を行った。その結果、交通量の多い地域から採取した塵埃はカイミジンコに対し、高い致死毒性を示したが、住宅地から採取した塵埃は毒性を示さなかった。さらに、道路塵埃の雨天時流出過程において、塵埃が受ける変化を想定して毒性を評価することで、道路塵埃の水域流入後の毒性影響を推測し、汚染対策が必要な場所や環境条件などを明らかにすることができると考えられる。そこで、塵埃と試験水の固液比や、混合後の静置時間を変えた様々な試験条件で塵埃の前処理を行い、その時の毒性変化の評価を行った。固液比1:2および1:4のとき、1時間静置後に分離した溶出画分(水相)は高い致死毒性を示したが、湿潤化塵埃(固相)は毒性を示さなかった。さらに固液比を1:8にすると溶出画分も毒性を示さなくなった。しかし、固液比1:2で7日間静置した後は、溶出画分だけではなく、湿潤化塵埃も高い毒性を示した。したがって、水と接触した直後は道路塵埃の毒性画分は主に溶存態として存在するが、長時間、管路内などで滞留した場合は、毒性画分は塵埃側の粒子結合態としても存在し、水域流出後に毒性影響を及ぼす可能性が示された。最後にwhole sediment TIE手法の適用によって道路塵埃の毒性要因推定を試みた。湿潤化塵埃に吸着剤添加法を適用したところ、AmbersorbおよびXADによって除去される疎水性の有害化学物質が毒性要因だと推定された。疎水性の有機化合物による毒性を確認するため、塵埃に添加したXADから疎水性物質を有機溶媒で回収し、毒性試験に供したところ、MeOHで溶出される画分において高い致死毒性を示した。したがってMeOHに溶出するような比較的親水性の高い有機化合物質が毒性要因であると推定された。底泥の主要毒性要因を特定するWhole-sediment TIEの,既存の有害化学物質分画手法である吸着剤添加法を,カイミジンコ底質毒性試験を用いて都内河川底泥に適用したとき,陽イオン交換樹脂であるChelex及びZeoliteによる毒性増加と,どの吸着剤によっても毒性が低減しない底泥がみられたため,これらの原因解明と手法改良を検討した。Chelex及びZeoliteによる毒性増加要因については,水相中の必須カチオンのバランス変化,特にNaイオンの増加との関係が推測された。手法改良は,添加量を増やすと同時にChelex等の負の影響を除外するために,毒性試験前に吸着剤を分離し,新しい少量の吸着剤を再添加する方法を適用した。結果,疎水性物質を除去するAmbersorb添加系において,成長阻害率が有意に低減したが,Chelexや新規導入した陰イオン交換樹脂のAmberlite-IRA402添加系においては逆に致死率が著しく増加した。対応策として,吸着剤の絶対量を増やさず底泥を希釈することで,吸着剤の効果が表れやすい状態にする方法が考えられる。これに従い,底泥量を通常の半分にし,同量のAmbersorbを添加したところ,致死率も有意に低減したため,疎水性物質が致死毒性要因の一つであることが分かった。新規分画手法としては,底生生物が摂食することで曝露される底泥粒子吸着態に注目し,模擬消化管液抽出法を検討した。重金属類については牛血清アルブミン溶液,疎水性物質についてはドデシル硫酸ナトリウム溶液を用い,非毒性底泥に適用した結果,残留する抽出液の影響を除外するため,適切な溶液濃度や抽出後の洗浄操作について更なる手法上の検討が必要であると分かった。また,カイミジンコ底質毒性試験キットであるOstracodtoxkitについて,品質・精度管理を徹底するため,餌用の藻類を自己培養し,Positive control testとしてCuSO4溶液を用いた試験を毎回実施することにした。さらに,海域底泥を対象とした研究を行うために,ニホンドロソコエビを試験生物とした底質毒性試験を立ち上げ,飼育や試験実施の設備準備を行った。底泥の主要毒性要因を特定するWhole-sediment TIEにおいて、有害化学物質分画手法である吸着剤添加法の改良実験を行った成果を踏まえ、カイミジンコ底質毒性試験を用い、汚染形態の異なる複数の都市河川底泥に対して新たに毒性要因の推定を試みた。まずBaselineの毒性を確認した結果、3箇所の都市河川底泥がカイミジンコに対し有意な致死毒性を示したが、人工海水を用いた塩分の毒性応答試験により、これらの致死毒性は底泥から溶出した塩分によって、ある程度説明できることが分かった。よって、今後は塩分濃度がNOLC(無致死濃度)の0.34%を超える場合は、毒性要因として塩分を考慮し、併せて汽水域・海域生息のヨコエビを用いた毒性試験を実施する。汽水域・海域生息のヨコエビとしては、国内種であるニホンドロソコエビを選択し、2009年5月に東京湾三番瀬より採取し実験室での飼育を開始した。これを用いてUS・EPAのガイドラインに基づくヨコエビ底質毒性試験の立ち上げを行った。

K_2Cr_2O_7を用いたPositive control試験により、ヨコエビへのLC_<50>はカイミジンコの約8倍であり、K_2Cr_2O_7に対する感受性はヨコエビの方がやや低いことが分かつた。また、都内河川底泥を用いた底質毒性試験の比較においても、カイミジンコに対して高い致死毒性を示した底泥でも、ヨコエビに対しては致死毒性を示さなかった。したがって今後、底質毒性の地点間比較や、TIEにおいて前処理方法の異なる底質試料間の比較を有効に行えるように、ヨコエビ底質毒性試験において成長阻害率など致死率より感度の高い指標を導入する必要があると考えられる。また、ヨコエビは共食い等の影響によって、Negative control系の致死率が試験要件である10%以下を満たさない場合があり、飼育状態や実験操作の改善、粒径や有機物量を考慮したControl底泥の再検討などの課題が得られた。ノンポイント由来の有害化学物質を蓄積している道路塵埃は、都市の底質汚染源として寄与していると考えられ、その底生生物への毒性影響が懸念される。そこで本年度は、底生生物のカイミジンコを直接、道路塵埃に曝露して毒性評価を行った。その結果、交通量の多い地域から採取した塵埃はカイミジンコに対し、高い致死毒性を示したが、住宅地から採取した塵埃は毒性を示さなかった。さらに、道路塵埃の雨天時流出過程において、塵埃が受ける変化を想定して毒性を評価することで、道路塵埃の水域流入後の毒性影響を推測し、汚染対策が必要な場所や環境条件などを明らかにすることができると考えられる。そこで、塵埃と試験水の固液比や、混合後の静置時間を変えた様々な試験条件で塵埃の前処理を行い、その時の毒性変化の評価を行った。固液比1:2および1:4のとき、1時間静置後に分離した溶出画分(水相)は高い致死毒性を示したが、湿潤化塵埃(固相)は毒性を示さなかった。さらに固液比を1:8にすると溶出画分も毒性を示さなくなった。しかし、固液比1:2で7日間静置した後は、溶出画分だけではなく、湿潤化塵埃も高い毒性を示した。したがって、水と接触した直後は道路塵埃の毒性画分は主に溶存態として存在するが、長時間、管路内などで滞留した場合は、毒性画分は塵埃側の粒子結合態としても存在し、水域流出後に毒性影響を及ぼす可能性が示された。最後にwhole sediment TIE手法の適用によって道路塵埃の毒性要因推定を試みた。湿潤化塵埃に吸着剤添加法を適用したところ、AmbersorbおよびXADによって除去される疎水性の有害化学物質が毒性要因だと推定された。疎水性の有機化合物による毒性を確認するため、塵埃に添加したXADから疎水性物質を有機溶媒で回収し、毒性試験に供したところ、MeOHで溶出される画分において高い致死毒性を示した。したがってMeOHに溶出するような比較的親水性の高い有機化合物質が毒性要因であると推定された。
内分泌攪乱作用を指標とした歯科用有機材料の生物学的安全性試験法の開発

近年、外因性内分泌撹乱化学物質が大きな社会問題となっており、その1つであるビスフェノールA(BPA)を原材料として合成されたBis-GMAやポリカーボネート(PC)は歯科用材料として前者はフィッシャーシーラント、コンポジットレジンやボンディング材などで使用され、後者は矯正用ブラケット、暫間被覆冠、レジン歯、義歯床などに用いられている。歯科領域においても高分子素材に関連する化学物質の安全性を評価する必要があり、高分子を素材とする歯科用材料中のBPAの存在量およびその溶出動態を解析すること並びにその高感度検出系を開発することは急務の問題である。人工唾液に浸漬したレジン硬化体からのBPA溶出量は検出限界以下(0.5ppb)であった。一方人工唾液に浸漬したポリカーボネート製歯科用材料の一つである矯正用ブラケットから、BPAが顕著に溶出していたがその溶出量は唾液浸漬に比べると少なかった。更に残留BPAは人工唾液、唾液浸漬した場合のみに顕著に残留BPA量及び若干残留p-t-ブチルフェノール(t-BuP)量も増加していたことなどから、そのBPA溶出は単にその材料に残留しているBPAが溶出したのではなく、その材料であるPCが唾液中で加水分解したため、BPA溶出量が顕著に増加したことも見いだした。これらのことから、模擬口腔内環境を反映するための溶出試験法としては浸漬液として人工唾液よりも唾液を使用しないと本来の溶出量が反映されないことが明らかになった。従来の乳ガン細胞増殖試験法では、ヒト乳ガン由来細胞であるMCF-7が用いられるが、継代培養していると形質転換などのため細胞本来の性質を維持することが難しく、また再現性が悪かったので、ヒト乳がん由来細胞であるT47D細胞を用いたところ、MCF-7より感度が良かったので、この細胞を用いてBPA処理後のmRNAを抽出後、ディファレンシャル・ディスプレイを行い、発現の増加するcDNAについて検討したところ、NADHデヒドロゲナーゼサブタイプがBPA処理24時間後に顕著に増加していたことが明らかとなった。近年、外因性内分泌撹乱化学物質が大きな社会問題となっており、その1つであるビスフェノールA(BPA)を原材料として合成されたBis-GMAやポリカーボネートは歯科用材料として前者はフィッシャーシーラント、コンポジットレジンやボンディング材などで使用され、後者は矯正用ブラッケット、暫間被覆冠、レジン歯、義歯床などに用いられている。歯科領域においても高分子素材に関連する化学物質の安全性を評価する必要があり、高分子を素材とする歯科用材料中のBPAの存在量およびその溶出動態を解析することが急務の問題である。本研究では、人工唾液に浸漬したポリカーボネート製歯科用材料とBis-GMAを主成分とする光重合型歯科用修復材料硬化体からのBPA溶出量並びに溶出動態を高速液体クロマトグラフィーにより検討したところ、人工唾液に浸漬したポリカーボネート製の5種類の暫間被覆冠、1種類のレジン歯、2種類の矯正用ブラケットからBPAが約1ng/gレジン30ng/gレジン検出され、その値は経週的に減少傾向を示した。

また、人工唾液浸漬後のこれら材料中の残留BPA量は約0.3ig/gレジン97.2ig/gレジンであり、人工唾液浸漬前の材料中の残留BPA量は矯正用ブラケット以外は若干増加していたが、一方、矯正用ブラケットは人工唾液浸漬12週後では浸漬前に比べて2種類の材料でそれぞれ残留BPA量は約1.6と2.8倍に顕著に増加していた。これらのことから口腔内でこれら材料からBPAの溶出する懸念が考えられ、特に矯正用ブラケットでは治療の性質上、長期間口腔内に装着するのでBPA溶出量が増加する可能性が示唆された。人工唾液に浸漬した各種Bis-GMA含有歯科用レジン硬化体浸漬液を分析したところ、現在市販されている新ロットのBis-GMA含有歯科用レジン硬化体からはBPAに相当するピークは検出されず、検出限界以下(0.5ppb)であった。この研究中に4-isopropylphenolにMCF-7細胞を用いたE-SCREEN assayでエストロゲン活性があることを見いだした。近年、外因性内分泌撹乱化学物質が大きな社会問題となっており、その1つであるビスフェノールA(BPA)を原材料として合成されたBis-GMAやポリカーボネート(PC)は歯科用材料として前者はフィッシャーシーラント、コンポジットレジンやボンディング材などで使用され、後者は矯正用ブラケット、暫間被覆冠、レジン歯、義歯床などに用いられている。歯科領域においても高分子素材に関連する化学物質の安全性を評価する必要があり、高分子を素材とする歯科用材料中のBPAの存在量およびその溶出動態を解析すること並びにその高感度検出系を開発することは急務の問題である。昨年度の研究では、人工唾液に浸漬したポリカーボネート製歯科用材料の一つである矯正用ブラケットから、BPAが顕著に溶出していたので、本年度は唾液に浸漬した矯正用ブラケットからのBPA溶出動態並びに残留BPAについて液体高速クロマトグラフィーで検討したところ、人工唾液浸漬に比較して、唾液に浸漬するとBPA溶出量が顕著に増加していることを見いだし、更にそのBPA溶出は単にその材料に残留しているBPAが溶出したのではなく、その材料であるPCが唾液中で加水分解したため、BPA溶出量が顕著に増加したことも見いだした。これらのことから、模擬口腔内環境を反映するための溶出試験法としては浸漬液として人工唾液よりも唾液を使用しないと本来の溶出量が反映されないことが明らかになった。従来の乳ガン細胞増殖試験法では、ヒト乳ガン由来細胞であるMCF-7が用いられるが、継代培養していると形質転換などのため細胞本来の性質を維持することが難しく、また再現性が悪かったので、ヒト乳がん由来細胞であるT47D細胞を用いたところ、MCF-7より感度が良かったので、この細胞を用いてBPA処理後のmRNAを抽出後、ディファレンシャル・ディスプレイを行い、発現の増加するcDNAについて検討したところ、ある遺伝子が検出され、現在検討中である。
我が国製造業の研究開発におけるアウトソーシングの研究-実態分析と理論枠組みの構築

研究は動向把握、実態把握、理論構築の3面から実施した。動向把握で主として利用した総務庁「科学技術研究調査報告書」から、研究開発アウトソーシングの動向を把握した。分析から、次のような結果を得た。1.民間の研究開発アウトソーシングは今後とも増加する。2.外国をパートナーにした民間の研究開発アウトソーシングは今後とも拡大する。3.研究開発のアウトソーシングを担う人材の育成が急務である。4.国内大学をパートナーにした研究開発アウトソーシングを拡大する必要がある。5.民間の研究開発アウトソーシングは今後高度化し、多様化する。次に、事例研究では、いくつかの典型企業を調査して、以下の結果を得た。1.いくつかの企業では経営戦略と技術戦略の統合が明らかになっていない。研究開発アウトソーシングの位置付けも曖昧である。2.ネットワークを活用したアウトソーシングの萌芽が見える。研究開発の進行管理にネットワークを利用している例がある。3.先端企業では積極的にopen sourceを実施し始めている。外資系に多く、技術先端的企業である。4.事例研究の対象の一つとしたプレイ・ステーション2は典型的な研究開発アウトソーシングの実例であり、研究開発アウトソーシングの理論を構築する手がかりを得た。5.全体的に我が国の研究開発のアウトソーシングは萌芽期である。理路構築では、動向分析、事例研究及び既存の理論を踏まえて、以下のような成果を得た。2.取引コスト論は理論として有効ではあるが、実際的ではない。3.モジュール論、緩いカップリング論に関しては、研究開発アウトソーシング戦略の強い要請から独自のモジュール化とその緩やかなカップリングを決定している。4.企業の戦略を第一要因に位置づけた戦略の理論化が必要である。5.戦略においてtimingは最重要事項である。timingを主軸にした理論構築が必要と思われる。我が国において研究開発でのアウトソーシングは最も重要な戦略概念になりつつある。本研究は技術経営(MoT)の視点から、我が国製造業の研究開発におけるアウトソーシングを研究する。本年度の研究で以下の諸点を明らかにした。(1)研究開発のアウトソーシングの状況製造業における研究開発のアウトソーシングは金額ベースで製造業の研究開発費の約1割である。我が国大学に対する割合は外国に対する割合の約半分である。また業種別に差があり、それはその業種の技術の国際的な関係の中で理解できる、等を明らかにした。(2)研究開発のアウトソーシング事例の収集いくつかの特徴的な事例を収集し、データベース化した。現状ではその数は少ないので、収集事例を拡大する。なお、収集した事例ソースの大半は専門紙とインターネットホームページとの組み合わせである。(3)業種別研究開発アウトソーシングの実態調査医薬品、エレクトロニクス、自動車、航空機、ソフトウェア産業を中心に面接調査を実施し、その実態を掌握した。面接対象を拡大する計画である。(4)アウトソーシングの理論枠組みの構築アウトソーシングに関する、形態、相手(国内外、産学官各組織)、契機、アウトソーシングの研究過程上の位置、および分野等の形態論に関する理論研究を収集して、本研究の理論枠組みを作成した。しかし、未だ不充分であり、来年度にはさらに充実する。(5)調査票調査の作成来年度の当初には我が国の製造業を対象にして、研究開発のアウトソーシングに関する調査票調査を計画している。その調査票の枠組みを完成した。それに基づき、来年に調査を実施する。本研究課題の研究実績は以下のように整理できる。