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国際裁判管轄における「特段の事情」に関する研究

平成23年民事訴訟法改正によって、国際裁判管轄に関する規定が新たに条文化された。その中で民事訴訟法3条の9は「特別の事情」に基づいて日本の国際裁判管轄を否定する場合を定めるものである。本研究は、どのような場合に、「特別の事情」があると解されるのか、また、この条文はどのようにして運営されるべきかについて、比較法的観点から問題を検討するものである。2013年度の科研費助成事業による研究成果は、以下のものである。二つの部分に分かれる。1「国際裁判管轄の専属的合意と国際的訴訟競合の関係」慶應法学28号273頁299頁(2014年)。この論文は、特定の国に国際裁判管轄の専属的合意をなしたにもかかわらず、それを無視して別の国に訴えを提起した場合に、国際的訴訟競合との関係で、どのような影響を受けるのかを論じたものである。この点に関して、EUでは、ヨーロッパ裁判所判決は、一方当事者が合意を無視して別の国の裁判所に訴えを提起した後に、相手方当事者が合意された裁判所に訴えを提起した場合に、前訴優先ルールが妥当すると判決を下した。すなわち、合意を無視して提起された国の手続が優先するとした。しかし、この判決に対しては、とくに国際取引紛争において多用される専属的合意管轄の重要性を低下させるものとして批判を受けた。2015年1月施行予定の改正ブリュッセル規則では、このヨーロッパ裁判所判決を否定する立法がなされた。また、ハーグ管轄合意条約においても、専属的合意管轄がある場合に、その合意を無視して他の国で最初に訴えが提起されたことを以て、合意された国の裁判所が管轄を控えることはできないとしている。わが国では、国際的訴訟競合は、いわゆる「特段の事情」(民訴法3条の9では「特別の事情」)の一要素として考慮するのが、判例の立場であるが、仮にその立場を前提とする場合であっても、専属的合意の効力を優先させるべきである旨を本論文では主張した。2012年度科研費助成事業による研究成果は、以下のものである。大きく分けて(1)ドイツの判例研究、(2)日本の国際民事訴訟法に関するドイツでの報告である。(1)ドイツの判例研究としては、以下の2本がある。1「客観的併合の裁判籍」石川明=石渡哲=芳賀雅顯編『EUの国際民事訴訟法判例II』101頁123頁(信山社、2013年3月)。これは、客観的併合による国際裁判管轄を否定したドイツ連邦通常裁判所の判決をめぐるドイツでの議論、および日本の学説・判例との対比を行ったものである。2「国際訴訟競合における外国手続の長期化」石川明=石渡哲=芳賀雅顯編『EUの国際民事訴訟法判例II』134頁155頁(信山社、2013年3月)。これは、国際的訴訟競合の規律に際して、外国での訴訟の進行が極端に遅い場合には、当該外国訴訟係属を考慮しなくてもよいとするドイツ連邦通常裁判所判決をめぐるドイツでの議論、および日本の学説・判例との対比を行ったものである。なお、国際的訴訟競合は、日本の国際裁判管轄と密接な関係がある。今般の国際裁判管轄立法では、国際的訴訟競合についてルール化を行っておらず、日本の国際裁判活を否定する「特段の事由」における考慮要素として外国訴訟係属を把握する立場が学説・判例において有力である。(2)ドイツでの報告としては、ドイツ連邦共和国パッサウ大学法学部において、"Internationales Parallelverfahtren in Japan"を、ヴォルフガング・ハウ教授司会によりドイツ語での口頭報告によって2012年7月16日に行った。この報告は、日本における国際的訴訟競合の議論状況と報告者の私見を展開したものである。2014年度科研費助成事業による研究成果は、以下のものである。本テーマに直接関連する成果として、(1)Das internationale Parallelverfahren in Japan, ZZPInt.Bd.18, S. 339 ff.がある。これは、国際的訴訟競合に関する日本の学説および判例を紹介し(近時は、国際的訴訟競合を我が国の国際裁判管轄を否定する「特段の事情」として位置付ける見解が学説・判例で有力である)、これに対する私見を述べたものである。また、(2)Internationale Annexzustaendigkeit in Japan, FS. Gottwald, S. 233 ff.がある。これは、関連請求を一つの裁判所で審理することができるならば、同一紛争に関する手続の分断が避けられるメリットがある管轄原因であったため、この点に関する我が国の判例・学説の状況を紹介するとともに、ヨーロッパ民事訴訟法の基本法源であるブリュッセル規則においてこのような管轄原因を有しない点を批判的に検討したものである。(3)「訴え却下判決の国際的効力」

『民事責任の法理(円谷先生古稀)』(成文堂、2015年5月刊行予定)では、国際裁判管轄を有しないことを理由に外国裁判所で下された訴え却下判決の承認をめぐる問題を検討した。また、本テーマを研究する過程において直接的ではないが関連する成果として、(4)「執行判決訴訟の法的性質について」石川明=三木浩一編『民事手続法の現代的機能』(信山社、2014年)333頁がある。これは、(3)論文執筆との関係で生じた疑問、すなわち、執行力の国際的効力について、執行国が付与するとの支配的見解に疑問を持ち、判決国の効力が拡張されるとの見解を支持したものである。民事手続法コモンロー諸国において発展した、国際裁判管轄の自制原理であるフォーラム・ノン・コンヴェニエンスの法理に関する、文献および判例の収集を行い、それらについて歴史的経緯、各国間における法適用の相違、また、この法理が外国の法制度(とくにブリュッセル規則の解釈との関係)について、検討を行っている最中である。その成果の一部は、上記概要に示したものである。我が国における特段の事情論に至る経緯について、日本の判例や文献の収集をほぼ終え、学説との対比を行っている。また、現在、ドイツおよびヨーロッパ民事訴訟法(ブリュッセル条約・規則)において、特段の事情論に類似する制度を導入することの可否については、おおよその検討を終えた。ブリュッセル規則(条約)の解釈として、コモンローにおけるフォーラム・ノン・コンヴェニエンスの法理を導入する意見が表明されていたが、ブリュッセル規則が明確な管轄ルールを定めていることや管轄概念の不明瞭化を防ぐ点から否定的に解されている。平成26年度は、本研究成果をまとめる年である。従前の研究をまとめる過程で生じた、新たな問題点や追加資料の収集など、最終的な成果を公表するために必要な情報収集を行うこと、また、適宜、外国での報告(外国語による論文公表など)の機会を得て日本法の外国への発信を行う予定でいる。今後の研究の方向性としては、コモンロー諸国におけるフォーラム・ノン・コンヴェニエンスの法理の展開を辿ることである。フォーラム・ノン・コンヴェニエンスの法理は、コモンロー諸国での代表的法理論であるが、コモンロー諸国内部では、微妙な相違がある。その内容を明らかにすることが、まず、課題となる。また、日本の特段の事情論の立法経緯、一般条項の肥大化に対する歯止め、などが課題として出てくる。今年度の研究費の使用は、主として外国文献の収集、および海外出張を通じて海外動向の情報収集を行ったり、外国での報告の機会を通じて日本での法状況の発信を行っていきたいと考えている。当初の申請通りの額を満額使用する予定でいる。
S期特異的に発現する核蛋白質の新しい遺伝子の単離と放射線に対する応答に関する研究

S期特異的に発現する新規核蛋白質NP95のcDNAクローンを分離した。この遺伝子産物は、95kDaの分子量を持ち、放射線発がん高発系Bl0系マウスでは前がん細胞の発生する時期に高発現することや、リンパ腫では細胞周期によらず異常発現する。また抗Np95(Th-10a mAb)をFITC標識し、抗PCNA(PC10)をTexas Redで標識して、m5S細胞を二重染色して解析したところ、G1期及びS期において核内でNp95とPCNAの局在が、ドット状に一致して分布していることが示された。前年度において、ES細胞にNp95の遺伝子のターゲツテングベクターを組み込むことに成功し、さらにネオマイシンの濃度を上げることによって、もう一方の対立遺伝子のNp95遺伝子も欠損している細胞株ES.Np95-/-を作成することが出来た。これらの細胞について、放射線に対する応答性を調べたところ、Np95遺伝子欠損細胞は、放射線感受性であることが、明らかになった。平成11年度においては、これらの細胞のUV及びアルキル化剤(MNNG)に対する反応性を調べたところ、Np95遺伝子欠損細胞は、UV及びアルキル化剤(MNNG)に対して、同様に感受性を示した。さらにNp95遺伝子の機能を解析するために、Np95遺伝子のヒト・ホモログの分離を行い、それの核蛋白に対する抗体を得ることを、計画した。現在までに、人の精巣のcDNAライブラリーから、Two-StepPCR法を使用して、いくつかのcDNAクローンを分離出来、解析するとisoformがいくつか存在している事が明らかになった。今後は、Np95遺伝子欠損細胞と正常細胞との間で、DNA修復、複製あるいは細胞周期に関して、どの様な違いがあるのかを明らかにする。さらに遺伝子発現プロフィールの手法を使用して、Np95遺伝子の機能解析を行う。平成8年度までに、S期に発現する核蛋白質に特異的に反応するモノクローナル抗体(Th-10amAb)を使用して、λgt11発現ベクターに挿入されたcDNAライブラリーをスクリーニングし、この核タンパク質のcDNAを分離し、DNA塩基配列を決定した。ホモロジー検索の結果、これまで発表された遺伝子や蛋白と-致せず,新しい遺伝子であることが、明らかになった。この遺伝子産物は、95kDaの分子量を持つことが示され、Np95と名付けた。またNp95は、放射線発がん高発系B10系マウスでは前がん細胞の発生する時期に高発現することや、リンパ腫では細胞周期によらず異常発現する。また接触阻止の条件で発現が抑えられることが示された。さらにNp95のOpen Reading Frameは、LXCXEやIXCXEというRb結合モチーフを持ち、S期に特異的に発現することから、平成9年度においては、Np95及びPCNA(proliferating cell nucIear antigen)の細胞内での局在や、Np95とRbとの結合実験を行った。抗Np95(Th-l0amAb)をFITC標識し、抗PCNA(PC10)をTexas Redで標識して、m5S細胞を二重染色して解析したところ、G1期及びS期において核内でNp95とPCNAの局在が、ドット状に一致して分布していることが示された。またmetaphase,anaphaseやcytokinesisの細胞分裂の各時期においても、Np95とPCNAが局在しており、染色体のまわりに結合している像が観察された。PCNAは、PolδによるDNA鎖合成反応の促進及びRFCのATPase活性の促進機能を持っており、DNA複製において重要な役割を果たしていると考えられている。

またDNA損傷の除去修復や細胞周期の調節磯構などへの関与も報告されている。またGST-NP95融合蛋白質と細胞抽出液中のRbとのin vitroの結合実験から、Np95とRbとが相互作用することが示唆される予備的な結果が得られた。これらの結果から、Np95は、これらの核タンパク質と相互作用して、DNA複製、細胞周期及び修復に関与していることが示唆され、今後はNp95とRbとの結合部位の同定や、Np95遺伝子のターゲテイグベクターを作成し、ES細胞に導入して、ノックアウトマウスを作成し、Np95遺伝子の機能解析をさらに進める。S期特異的に発現する新規核蛋白質NP95のcDNAクローンを分離した。この遺伝子産物は、95kDaの分子量を持ち、放射線発がん高発系B10系マウスでは前がん細胞の発生する時期に高発現することや、リンパ腫では細胞周期によらず異常発現する。また抗Np95(Th-10a mAb)をFITC標識し、抗PCNA(PC10)をTexas Redで標識して、m5s細胞を二重染色して解析したところ、Gl期及びS期において核内でNp95とPCNAの局在が、ドット状に一致して分布していることが示された。またmetaphaseやanaphaseの細胞分裂の各時期においても、染色体のまわりに結合している像が観察された。平成10年度においては、Np95の遺伝子のターゲッテングベクターを作成し、ES細胞に導入し、ノックアウトマウスの作成することを試みた。その結果、ES細胞にNp95の遺伝子のターゲッテングベクターを組み込むことに成功し、さらにネオマイシンの濃度を上げることによって、もう一方の対立遺伝子のNp95遺伝子も欠損している細胞株ES.Np95-I-を作成することが出来た。現在、ES.Np95+/-細胞を、マウスのBlastocystに入れて、ノックアウトマウスを作成中である。またNp95遺伝子欠損ES.Np95-/-細胞について、放射線に対する反応性を調べたところ、放射線感受性であることが、明らかになった。これらの結果から、Np95は、DNA修復、複製、細胞周期に関与する調節蛋白の可能性が示唆される。今後は、UVやアルキル化剤に対する反応やアポトーシスとの関係を解析し、Np95の機能解析をさらに進める。また抗Np95(Th-10a mAb)をFlTC標識し、抗PCNA(PC10)をTexas Redで標識して、m5S細胞を二重染色して解析したところ、G1期及びS期において核内でNp95とPCNAの局在が、ドット状に一致して分布していることが示された。前年度において、ES細胞にNp95の遺伝子のターゲッテングベクターを取り込むことに成功し、さらにネオマイシンの濃度を上げることによって、もう一方の対立遺伝子のNp95遺伝子も欠損している細胞株ES.Np95-/-を作成することが出来た。これらの細胞について、放射線に対する応答性を調べたところ、Np95遺伝子欠損細胞は、放射線感受性であることが、明らかになった。
多点相互作用が可能な不斉空間の構築

糖をはじめとする種々の不斉ゲストを捕捉することができるレゾルシン環状四量体に対してL-プロリンを用いるマンニッヒ反応を行い、不斉ホストを得た。このものは分裂型のコットン効果を有する円二色性を示すことから4つのベンゼン環にプロペラねじれ型の不斉変形が生じていることが分かる。このホストは水中において種々のキラルゲストをとりこむことができ、とりこまれたゲストはホストのベンゼン環の環電流効果によりそのNMRシグナルが大きく高磁場にシフトする。比較的疎水性の高いゲスト(例えば、フェネチルアルコール、フェニルエチレングリコール、マンデル酸、Z-アミノ酸など)に対しては不斉識別能が見られ、各々のゲストのエナンチオマーはホストとの錯形成により異なった高磁場シフトを示す。すなわち、今回合成された不斉ホストは種々のキラルゲストに対してキラルなシフト試薬として機能することを示している。有機溶媒中で用いられるキラルなシフト試薬はよく知られているが、水中で用い得るものは殆ど例がない。この点、本ホストは極めてユニークである。一方、未修飾(アキラル)ホストとキラルゲストとの錯形成により誘起される円二色性の解析を行ない、不斉誘起が主にゲスト-ホスト間のCH-パイ相互作用に基づいていることを分子力場計算より確認した。今後の課題としてはより大きな不斉変形を有する不斉ホストを合成することであろう。
機械設計支援のためのトップダウン的組立品モデリング手法に関する研究

トップダウン的な機械設計を支援するCADシステムを開発するために,以下のような研究を行なった。○形状特徴モデリング境界表現のソリッドモデラ-の上に,CSG表現を解釈する部分を作成し,機械部品の形状特徴をCSG的に,しかもパラメトリックに定義する部分を作成した。○設計シナリオ比較的定型的な構造を有する機械部分の設計をトップダウン的に行なう設計シナリオを記述する部分を作成し,それによって上記の形状特徴デ-タを生成し,立体モデルのトップダウン的な生成を可能にした。シナリオは,Lisp言語上のル-ルベ-ス型の知識表現言語によって記述され,設計知識や制約知識などによって構成される。このシステムの有効性を検証するために,いくつかのCDプレ-ヤ-のディスク駆動系の設計や歯車箱などの機構製品の設計に適用した。その結果以下のような問題点が明らかになり,さらにシステムの拡張を行なった。(1)機械形状のうち,機能に深くかかわる部分については,シナリオによって効果的に設計を進めることができるが,それによってカバ-できない部分もある。このような部分は,一般には機能的な部分を繋ぐ形状部分であることが多い,本研究では,いくつかの繋ぎ形状生成のシナリオを作成することによって対処したが,本質的な解決にはいたらなかった。(2)シナリオは広い意味でのパラメトリック設計であり,設計パラメ-タを変えることによって,類似の設計を行なうことができる。しかし,シナリオの提供するパラメタ-は,そのシナリオのコンテキストにおいて設定されたものであり,また他のコンテキストから設計変更を行なうことはできない。そのため,本研究ではシナリオによって生成された形状に対して,対話的に別のシナリオを定義できるようにした以上の研究結果によって,論文発表を2件行なった。
単一PCB同族体による特異的P-450分子種の誘導と毒性発現に関する研究

ハムスターは多塩素化芳香族炭化水素(PCB、PCDF及びPCDD)の毒性に対し、最も低感受性の動物である。本年度はこれら化合物の毒性発現における種差を解明する目的として、PenCDF処理ハムスター肝シトクロムP-450(P-450)の精製を試み、ラットのそれと比較した。Syrian golden系雄性ハムスターにPenCDF(0.5mg/kg)を1回腹腔内投与し、5日後に肝ミクロゾームを調整し、コール酸で可溶化後、W-aminooctyl-Sepharose 4B、DE-52、hydroxylapatiteの各カラムを用いて精製した。その結果、P-448H、P-448Lの2種を得ることができた。これらの比含量はそれぞれ、12.87及び7.73nmol/mg蛋白であった。P-448HとP-448Lは酸化型スペクトルから、それぞれ高スピン型と、低スピン型であり、またCO還元型スペクトルはいずれも448nmに吸収極大を示した。P-448Lの還元型CO結合体はP-448Hに比べ著しく不安定で、常温では数分間のうちにほとんどがP-420に変換した。分子量はP-448Hが52000、P-448Lが50000であった。再構成した両P-450の触媒活性はラットに比べ全体的に低く、ラットのP-448HとP-448Lにそれぞれ特徴的なestradiol 2-水酸化活性やbenzo(a)pyrene3-水酸化活性もかなり弱かった。免疫化学的検討の結果、両P-450は交叉性を示さなかったが、ハムスターP-448HとラットP-448Hは、それぞれの抗体と互いに交叉した。この免疫交叉性は両P-448HのN末端アミノ酸18個のうち13個が一致したことからも支持された。また、PenCDF処理ハムスター肝ミクロゾーム中のP-448HとP-448Lの含量は、それぞれ総P-450含量の約60%と約30%であった。以上の結果より、両P-450はPenCDF誘導性であることが明らかとなった。一方、精製P-450標品中のPenCDF量を定量したところ、P-448HでP-448Lの10倍以上のPenCDFを含有しており0.10nmol/nmolP-450だった。このようにハムスターでも高スピン型P-450がPenCDFの肝での貯蔵部位として重要であることが示唆された。
宇宙機用放射率可変素子の性能向上に関する研究

放射率可変素子(SRD:Smart Radiation Device)は、自身の温度によって自律的に赤外放射率が変化することにより、宇宙機の温度を一定に保つ次世代の熱制御材料である。太陽光が少ない低温環境で必要となるヒータ電力を削減することができる。SRDは、2003年に打ち上げられた小惑星探査機「はやぶさ」に搭載され、軌道上において動作が実証された。しかし、今後の惑星探査ミッションにおいては、さらに大きな放射率変化が求められている。本研究の目的は、「はやぶさ」に搭載されたSRD材料「ペロブスカイト型Mn酸化物(ABO3:Aサイト=La,Sr,Ca、Bサイト=Mn)」が示す熱光学特性を上回る材料を見つけることである。昨年度(平成29年度)までに、「Aサイト置換(Sr,Caドープ)で金属相を安定化、還元アニールで絶縁相を安定化」する方法と、「Aサイト置換で金属相を安定化、Bサイト置換(Gaドープ)で絶縁相を安定化」する方法を試してきた。ともに、低温側放射率の低下と絶縁体相の高温側放射率の増加により、放射率変化量を大きくすることが狙いであるが、今年度(平成30年度)は後者の方法を中心に試料を作製し、電気・熱光学特性、および電子構造を測定した。さらに、今年度は従来イオン半径が大きく結晶材料を得ることが困難であると考えられていたLa1-xBaxMnO3結晶の作製に取り組んだ。これは、イオン半径が大きなBaを使用することによって、バンド幅が大きくさらに少ないキャリア濃度領域の試料を作製することができることから、SRDの性能向上を期待した試みである。残念ながら、現在までに「はやぶさ」搭載のSRD材料を上回る熱光学特性を持つ材料は見つかっていないが、比較的良質のLa1-xBaxMnO3単結晶試料を得ることができ、現在、本試料の熱光学特性測定を行っている。放射率可変素子(SRD:Smart Radiation Device)は、宇宙機表面に設置するラジエータの材料として使用する熱制御デバイスである。自身の温度によって自律的に赤外放射率が変化することにより、温度を自動的に一定化させる機能を持つ。このSRDを宇宙機のラジエータに適用することにより、低温時に必要となるヒータ電力を削減できる。SRDは、2003年に打ち上げられた小惑星探査機「はやぶさ」に搭載され、その機能と効果が軌道上で実証された。しかし、今後の惑星探査ミッションにおいては、より高性能なSRDが求められており、常温付近を境に、より放射率が大きく変化する材料が必要である。本研究の目的は、SRDの性能向上のための材料探索である。具体的には、「はやぶさ」に搭載されたSRD材料「ペロブスカイト型Mn酸化物(ABO3:Aサイト=La,Sr,Ca、Bサイト=Mn)」が示す熱光学特性を上回る材料を見つけ出す。昨年度(平成27年度)までに、還元アニールによって絶縁体相を安定させた結果、放射率の増加と相転移温度の低温化を確認した。そこで、今年度(平成28年度)は、「はやぶさ」組成を基本に、まず、2価のSrイオンのドープ量を増やすこと(Aサイト置換)により金属相を安定させ、かつ、還元アニールにより絶縁体相を安定させる方法で、高温側の放射率増加、低温側での放射率低下を狙った。その結果、還元アニールの効果が強すぎたため、Aサイト置換による金属相の安定化にもかかわらず、ほぼ絶縁体的なふるまいとなってしまったが、Aサイト置換による金属相の安定化、および、還元アニールによる絶縁体相の安定化の個々の現象については予想通りの結果を得た。また、ABサイト同時置換による性能向上の試みについては、新しく製作した測定ジグを用いて、昨年度の試料の再測定を行い、より精度の高い測定が可能であることを確認した。当初の予定: ABサイト同時置換による電気・熱光学特性の向上を継続して行う。さらに、還元アニールによる相転移温度制御効果を試す。実施結果:今年度(平成28年度)は、主に還元アニールによる相転移温度制御効果について調べた。一方、ABサイト同時置換による性能向上については、昨年度までに測定を行った試料の再測定を新しい測定ジグを使って行い、今後の試料測定のための準備を行った。放射率可変素子(SRD:Smart Radiation Device)は、宇宙機表面に設置するラジエータとして使用する熱制御デバイスである。自身の温度によって自律的に赤外放射率が変化することにより、宇宙機の温度を自動的に一定に保つ働きをする。この機能により、低温時に必要となるヒータ電力を削減することが可能である。今年度は、以下の2つの研究を実施した。(1)昨年度に引き続き、ABサイト同時置換による電気・熱光学特性の向上を目指した。具体的には、試料作成を行い、電気伝導度測定、熱光学特性測定、さらに、硬X線放射光の光電子分光による電子構造測定等を行った。その結果、電気・熱光学特性については、「はやぶさ」搭載のSRD材料に近いか、部分的にはこれを超える材料は見出すことができているが、全温度領域で十分に上回る性能には至っていない。

電子構造測定からは、Bサイト置換による電気伝導度変化が強磁性転移温度によって整理できること、即ち強磁性秩序を通じて電気伝導度が制御されていることを示唆する結果が得られた。(2)Aサイト秩序型二重ペロブスカイトの作成を行い、熱光学特性の測定を開始した。従来問題となっていたAサイト秩序型二重ペロブスカイトが試料加工時に脆いという欠点を改善するために、ホットプレス法によって焼結密度を上げ、試料の加工強度の向上を試みた。その結果、作製条件を最適化することによって、従来約50%程度だった焼結密度を約80%程度まで向上させることに成功した。しかし、現在までに、「はやぶさ」搭載のSRD材料を上回る熱光学特性を持つ材料は見つかっていない。【当初予定】H28年度は、ABサイト同時置換による電気・熱光学特性の向上を目指す。また、還元アニールによる相転移温度制御効果を試す。H29年度は、ABサイト同時置換による電気・熱光学特性の向上を目指す。また、試料加工強度を改善するために焼結密度を高めたAサイト秩序型二重ペロブスカイトのサンプルを作成し、その電気・熱光学特性を評価する。さらに、これらの特性のミクロスコピックな起源を明らかにするために、電子構造測定を実施する。【実施結果】H28年度は、還元アニールによる相転移温度制御効果について主に調べた。ABサイト同時置換による性能向上については、前年度までに作成したサンプルについて、新しい測定装置を用いて測定を行い、今後の試料測定のための準備を行った。H29年度は、ABサイト同時置換を行ったサンプルを作成し、電気・熱光学特性、および電子構造を測定した。また、焼結密度を高めたAサイト秩序型二重ペロブスカイトの作成を行い、一部のサンプルに対し、熱光学特性の測定を行った。以上のように、当初予定にほぼ沿った形で実施しており、おおむね順調に進展していると判断する。放射率可変素子(SRD:Smart Radiation Device)は、自身の温度によって自律的に赤外放射率が変化することにより、宇宙機の温度を一定に保つ次世代の熱制御材料である。太陽光が少ない低温環境で必要となるヒータ電力を削減することができる。SRDは、2003年に打ち上げられた小惑星探査機「はやぶさ」に搭載され、軌道上において動作が実証された。しかし、今後の惑星探査ミッションにおいては、さらに大きな放射率変化が求められている。本研究の目的は、「はやぶさ」に搭載されたSRD材料「ペロブスカイト型Mn酸化物(ABO3:Aサイト=La,Sr,Ca、Bサイト=Mn)」が示す熱光学特性を上回る材料を見つけることである。昨年度(平成29年度)までに、「Aサイト置換(Sr,Caドープ)で金属相を安定化、還元アニールで絶縁相を安定化」する方法と、「Aサイト置換で金属相を安定化、Bサイト置換(Gaドープ)で絶縁相を安定化」する方法を試してきた。ともに、低温側放射率の低下と絶縁体相の高温側放射率の増加により、放射率変化量を大きくすることが狙いであるが、今年度(平成30年度)は後者の方法を中心に試料を作製し、電気・熱光学特性、および電子構造を測定した。さらに、今年度は従来イオン半径が大きく結晶材料を得ることが困難であると考えられていたLa1-xBaxMnO3結晶の作製に取り組んだ。
シンクロトロン放射光電子解析による超微粒子電子状態の研究

本研究の目的は,シンクロトロン放射の持つ,高輝度,光子エネルギー可変性,偏光などの特長を利用して,光電子分光スペクトル,イオン収量スペクトル,光吸収スペクトルの測定,解析をすることにより,現在未開拓のマイクロクラスター,表面吸着原子などの超微細な物質系の電子構造を解明することである。研究最終年度にあたる本年は,従来よりも高輝度なシンクロトロン放射光源といわれているアンジュレータ放射を利用して,シリコン表面上に吸着した分子,マイクロクラスターの光電子分光,光刺激脱離実験を行うことを計画した。また,四康極質量分析器では測定することの困難な大きい質量数をもつマイクロクラスターの質量分析実験を行うために飛行時間型質量分析器を準備することにした。このうち,シリコン表面上に吸着した物質系については,高エネルギー物理学研究所に設置されている表面界面光電子分光実験装置による予備実験により,吸着物質の電子状態が従来のヘリウム放電管を使用するのにくらべて,シンクロトロン放射を使用することにより,格段にすぐれた精度で測定できることがあきらかになった。これについては平成3年4月の日本物理学会年会で一部を報告する。一方,アンジュレータ放射の利用については,既に製作した質量分析装置をフォトンファクトリーBL19Aのリボルバ-型アンジュレータに接続し,アンジュレータ放射による性能試験と予備実験を行った。その結果,アンジュレータ放射が,通常のシンクロトロン放射にくらべて約300倍の光量があり,本研究が目的としている物質系の電子構造の解明にはアンジュレータ放射が不可欠であることがわかった。アンジュレータ放射に関する結果は,昨年10月米国スタンフォード大学でのワークショップで報告した。本研究の目的はシンクロトロン放射の持つ高強度、エネルギー可変性偏向性等の特長を活用し、これを励起光源として電子状態を調べる最も直接的情報を与える光電子分光、光電子収量、光吸収、イオン収量スペクトルを測定、解析して、現在未開拓のマイクロクラスターの電子構造を明きらかにすることである。初年度に当たる昭和63年度は、クラスタービームの生成装置、シンクロトロン放射を用いる質量分析装置を製作し、オージェ電子分析装置を購入して、これら全装置の立ち上げ調整を行ない、シンクロトロン放射ビームラインに接続して予備的な実験を行なうことを計画した。クラスタービーム生成装置は、これを用いて光電子分光実験、イオン収量スペクトルの測定が可能となるよう特別に設計、製作し、現在、残留ガス等によるイオン収量、質量分析を行って調整している。また、光電子分光実験については、購入したオージェ電子分析装置を使用することとし、いくつかの固体及び液体試料についてシンクロトロン放射を用いた光電子スペクトルを測定解析し、装置の性能を確認するに至っている。以上のように、研究設備の個別の性能チェックがほぼ終了する段階になったため、来年度当初から高エネルギー物理学研究所フォトンファクトリーのBL-11Cを使用して、表面吸着クラスターのシンクロトロン放射光による光脱離、光電子分光実験を行う予定である。本研待の目的はシンクロトロン放射の持つ高強度、エネルギ-可変性、偏光性等の特長を活用し、これを励起光源として、電子状態に関して用も直接的情報を与える光電子分光、光電子収量、光吸収、イオン収量スペクトルを測定、解析して、現在未開拓のマイクロクラスタ-の電子構造を明きらかにすることである。研究2年次の平成元年度は、前年度に製作、購入した全装置を調整し計測システムを準備して、シンクロトロン放射を光源とするイオン収量スペクトルの測定と、金属表面吸着クラスタ-の光電子分光実験を計画した。このうち希ガスのイオン収量スペクトルの測定は、アンジュレ-タ放射を光源として行うことができた。その結果、真空紫外光領域で窓材を用いることなく,ガス圧10^<-8>Torr台の低い真空度でもイオン収量スペクトルが測定でき、Xe、Krのイオン化ポテンシャルしきい値近くのスペクトルから、アンジュレ-タと分光器を含む光学系の分解能を求めた。

イオン収量スペクトルを用いるこの方法は、従来の金属のフェルミ端を測定する方法に較べて精度がよく、測定結果は“SRLーISSP Activity Report 1989"に報告される。また、一部は平成2年4月の日本物理学会年会のシンポジウムにも報告する予定である。表面吸着クラスタ-の光電子分光実験は、試料の準備、計測系の整備を行っている段階である。本研究の目的は,シンクロトロン放射の持つ,高輝度,光子エネルギ-可変性,偏光などの特長を利用した光電子分光スペクトル,イオン収量スペクトル,光吸収スペクトルの測定,解析によって,現在未開拓のマイクロクラスタ-,表面吸着分子などの超微細な物質系の電子構造を解明することである。研究最終年度にあたる本年度は,従来よりも高輝度なシンクロトロン放射光源といわれているアンジュレ-タ放射を利用して,シリコン表面上に吸着した分子,マイクロクラスタ-の光電子分光,光刺激脱離実験を行うことを計画した。また,四重極質量分析器では測定のむづかしい質量数の大きいマイクロクラスタ-の質量分析実験を行うために,飛行時間型質量分析器も準備することとした。このうち,シリコン表面上に吸着した物質系については,高エネルギ-物理学研究所に設置されている表面界面光電子分光実験装置による予備実験により,吸着物質の電子状態が従来よりも格段にすぐれた精度で測定できることが確認された。これについては平成3年4月の日本物理学会年会で一部を報告する。一方,アンジュレ-タ放射の利用については,既に製作した質量分析装置をフォトンファクトリ-BLー19Aのリボルバ-型アンジュレ-タビ-ムラインに接続し,アンジュレ-タ放射による性能試験と予備実験を行った。その結果,アンジュレ-タ放射が偏向磁石からのシンクロトロン放射にくらべ約300倍の真空紫外光量があり,本研究が目的としている物質系の電子構造の解明にはアンジュレ-タ放射が不可欠であることがわかった。アンジュレ-タ放射に関する結果は,昨年10月米国スタンフォ-ド大学でのワ-クショップで報告した。
ユビキチン修飾を介した炭素代謝系の環境応答機構の解明

微生物は発酵生産過程において、過酷な環境変化に曝される。微生物に環境耐性を付与して有用物質を大量生産させるには、環境変化に対する応答機構(代謝制御、遺伝子発現制御など)を明らかにする必要がある。代謝制御の仕組みとして、代謝酵素のアロステリック制御、フィードバック・フィードフォワード制御などが研究されてきた。分子生物学の発展以降、代謝酵素の転写・翻訳レベルの制御も明らかにされてきた。近年、ユビキチン修飾系による代謝制御の報告が続いているが、これらは氷山の一角に過ぎない。本研究では、ユビキチン修飾を介した代謝の環境応答機構を明らかにすることで、微生物の代謝改変法の開発に寄与する基盤的研究を行う。
骨・軟部腫瘍の臨床病理学的研究と腫瘍細胞核の有するDNA量の測定解析との関連性

当科では骨肉腫の症例に対し、生検で診断確定後に術前化学療法としてシスプラチン100mg/m^2を3週間毎に3回動注した後に患肢温存手術または切断術を行っている。このような症例の手術時に採取された標本の最大割面の組織切片からそのhistological mappingを作成し、術前化学療法の効果判定の指標としている。今年度はさらに生検材料と手術時の材料、さらには肺転移をきたした症例ではその切除材料のパラフィン包埋ブロックを用いて骨肉腫細胞の有する核DNA量を研究計画にそって測定、解析した。生検材料の検索では前例がHyperploid patternおよびaneuploid patternを示していた。術前化学療法により10例中3例は95%以上の壊死または二次的変化を認めほとんど腫瘍細胞は認められなかった。7例では残存した腫瘍細胞の核DNA量はやはり生検材料と同様の所見を示しており術前の抗腫瘍効果の判定指標とはならないように思われた。また肺転移をきたした症例とそうでない症例との核DNA量プロイディパタ-ンもやはり顕著な差は認められず、予期していた腫瘍細胞の生物学的悪性度を示す指標とはならなかった。肺転移をきたし手術がなされた7例の腫瘍細胞の核DNA量を測定したところやはり全例Hyperploidpatternおよびaneuploid patternを示したが、多倍体細胞の出現頻度は原発巣のそれと比較して頻度は少ない傾向にあった。悪性骨腫瘍の中から軟骨肉腫について計画調書に従い研究した.昭和48年から61年までの間に18例の軟骨肉腫が当科において治療されている.その全例のパラフィン包埋ブロックから4μmの薄切切片を作成し,通常のHE染色を行ない,その組織学的所見を分析し,局所再発,生命的予後との関連を調べたところ,高分化型軟骨肉腫例は10例あり,そのうち7例は無病生存の状態にあるのに対し,中分化および低分化型軟骨肉腫例8例中無病生存はわずかに1例であり,残りの7例は局所再発ないし転移巣を有すかまたは死亡している.次に計画調書に従ってFeulgen法にもとづき構成細胞核の有するDNAの定量的解析を行なった.なお,落射螢光測光顕微鏡で測光したデータは直続したマイクロコンピューターでヒストグラムとして表示された.なお1例につき腫瘍細胞を100個測光し,ヒストグラム上3C以上の細胞が20%未満の例をDiploid群とし,それ以上の例をHyperploid群とし,臨床成績と比較してみたところ, Diploid群は75%が無病生存であるのに対し, Hyperploid群は無病生存はわずかに17%で,残りは有病生存ないし死亡している.以上のことから組織学的な悪性度とともに,腫瘍細胞核の有するDNA量のploidy patternも治療成績を左右する指標となるのではないかと考えている.今後さらに軟部悪性腫瘍についても同様の研究を行ないたいと考えている.当科において治療された軟骨肉腫例22例のうち、パラフィン包埋ブロックが得られた18例について昭和63年度の研究計画を少し変更して、腫瘍細胞核の有するDNA量を測定した。即ち、50μmに薄切した標本を脱パラ後、ナイフで細切した後に小型ホモジェナイザーを用いて機械的粉砕を加え、0.2%コラゲナーゼを含むEDTA液内で40°C、2時間消化し、フィルターを通して得られた濾過液を1500回転、5分間遠沈し、沈澱物をPBS(-)で洗浄後、定量的フォイルゲン染色を行なった。この小型ホモジェナイザーを使用することにより、コラゲナーゼのみの場合よりも、より良好な単離細胞が得られた。軟骨肉腫はその発生部位により、躯幹・骨盤発生例の方が四肢発生例に比べ治療成績は劣っている。組織学的には高分化型軟骨肉腫例は77%が無病生存であるのに対し、中分化型・低分化型軟骨肉腫例はわずか11%が無病生存であった。上記記載方法により単離された腫瘍細胞核のDNA量プロイディー・パターンの解析では、18例中11例がDiploid pattern、7例がHyperploid patternを示したが、Diploid patternの9例(82%)が無病生存であるのに対し、Hyperploid patternを示した7例ではわずか1例(14%)のみが無病生存であった。このプロイディー・パターンは組織学的な悪性度とある程度相関は認められるものの、予後を推察する指標となり得るものと考えられる。今後は骨肉腫例に対し術前の生検標本、術前化学療法後切除された標本に対し、その組織学的な変化とともに、DNA量プロイディー・パターンの解析を行ない、予後との関連性に関し研究を進めたいと考えている。

術前化学療法により10例中3例は95%以上の壊死または二次的変化を認めほとんど腫瘍細胞は認められなかった。7例では残存した腫瘍細胞の核DNA量はやはり生検材料と同様の所見を示しており術前の抗腫瘍効果の判定指標とはならないように思われた。また肺転移をきたした症例とそうでない症例との核DNA量プロイディパタ-ンもやはり顕著な差は認められず、予期していた腫瘍細胞の生物学的悪性度を示す指標とはならなかった。肺転移をきたし手術がなされた7例の腫瘍細胞の核DNA量を測定したところやはり全例Hyperploidpatternおよびaneuploid patternを示したが、多倍体細胞の出現頻度は原発巣のそれと比較して頻度は少ない傾向にあった。
ヒト乳歯歯髄血流の経年変化に関する研究

乳歯は歯冠形成から生理的な歯根吸収による脱落にいたるまで、永久歯と比べ短期間で劇的に変化する。乳歯の各ステージでの歯髄の状態を把握することは、臨床の上で非常に有意義であるが現在不明である。現在、歯髄の客観的診断法として、電気歯髄診、冷熱診およびX線写真などが利用されている。しかし、それらの方法は診査時に痛みを伴い患児の協力を得られないことが多く、客観的な診断を困難にする。だが、レーザードップラー血流計を用いたヒト歯髄血流測定は、痛みを伴わず歯髄の状態を生理学的な観点から把握できる。本研究ではレーザードップラー血流計を用い、ヒト乳歯歯髄血流の経年変化を測定し、明らかにすることを目的とした。測定に先立ち被験者および保護者に測定方法を十分に説明し、測定に関する承諾書を得て行った。測定は1本の歯につき10分程度で、拘束時間は30分程度であった。被験者に痛みや不快感などを極力生じさせないように配慮した(本学歯学研究科研究倫理委員会の承認を得た)。現在、本研究から以下のような知見が得られた。X線写真で乳歯歯根吸収の状態を確認し、歯根未吸収群、歯根2/3以下の吸収群および歯根がほぼ吸収した群の3群に分類した。歯根吸収が進むにつれて乳歯歯髄の平均血流量は減少する傾向が認められた。患者の年齢により4歳群、5歳群および6歳群の3群に分けて、乳歯歯髄の平均血流量を比較した。加齢にともない平均血流量は低下していく傾向が認められた。同一患者の乳歯歯髄の平均血流量の経年変化も、加齢にともない減少する傾向が認められた。本研究により、乳歯歯髄血流測定は患者を電気歯髄診による痛みあるいはX線被爆をさせることなく、乳歯の歯根吸収を判定する新しい診断法となる可能性が示唆された。測定は一本の歯につき10分程度で、拘束時間は、30分程度であった。患者の年齢により4歳群、5歳群、6歳群および7歳群の4群に分けて、乳歯歯髄の平均血流量を比較した。来年度では、乳歯歯根吸収の程度の差により歯髄の平均血流量に有意な差があるか、また、加齢により平均血流量に有意な差がみられるかどうかを明らかにするため、平成13年度の研究を継続する予定である。

患者の年齢により4歳群、5歳群および6歳群の3群に分けて、乳歯歯髄の平均血流量を比較した。加齢にともない平均血流量は低下していく傾向が認められた。同一患者の乳歯歯髄の平均血流量の経年変化も、加齢にともない減少する傾向が認められた。本研究により、乳歯歯髄血流測定は患者を電気歯髄診による痛みあるいはX線被爆をさせることなく、乳歯の歯根吸収を判定する新しい診断法となる可能性が示唆された。
自然免疫および自己免疫の解析による小児の急性脳症の病態解明

近年、急性脳症における抗神経抗体の関与が注目されているが、その検出方法は確立されていない。我々は複数の方法で抗神経抗体の検出を試み比較した。自己免疫性機序の関与が疑われる急性脳症16例について、Immunoblot(IB)・ラット脳組織免疫組織染色(ラットIHC)・ヒト脳組織免疫組織染色(ヒトIHC)の3つの方法で抗神経抗体の検出を行った。IBでは5例、ラットIHCでは11例、ヒトIHCでは10例において、抗神経抗体の存在が示唆された。それぞれの結果は必ずしも一致するとは限らなかった。今回の結果では、感度ではIHCがIBに優るが、抗神経抗体の検出には複数の方法を組み合る必要があると思われた。今年度は、主に急性脳炎・脳症における自己免疫の関与について、イムノブロットを用いて検討を行った。市販のヒト脳組織由来のタンパクを電気泳動したメンブレンを用い、50倍に希釈した患児の血清を反応させた。二次抗体として抗ヒトIgG兎血清を用いてBiotin-Streptoavidin法にて染色し、脳組織と結合するγグロブリンの有無を解析した。その結果、ヒト脳組織切片を用いた免疫染色によって自己免疫性脳炎と診断した症例の約30%で、脳組織と結合するγグロブリンの存在を認めた。この結果は、イムノブロット法は感度は相対的に低い可能性はあるが安価で再現性は高く、自己免疫性脳炎のスクリーニング法の一つとなりえることが示された。また、多くの陽性例では複数のバンドが染色され、抗体がポリクローナルである可能性が示唆された。さらに、陽性例ではジストニアや舞踏病などの不随意運動が顕著な症例が多く、このような特徴を持つ症例でより有用な可能性が考えられた。今後は分子量から抗体が認識するエピトープの同定を試みる予定である。また、引き続きヒト脳組織切片を利用した免疫染色との比較を行うとともに、ラット脳組織切片を用いた免疫染色やDalmauらの報告によるcell-based assayを導入し、さまざまな方法による自己抗体の検出を試みることを予定している。一方、末梢血リンパ球を用い亜t刺激試験について解析条件の設定のための予備実験を施行しており、条件設定が終了した時点で遠隔期の検体を用いた刺激試験を施行する予定である。今年度は急性脳炎・脳症における自己免疫の関与について、様々な方法を組み合わせて検討を行った。対象とした症例は、精神症状や難治のけいれんなどの神経症状を有し、臨床経過などから自己免疫性機序の関与が強く疑われた16例である。これらの症例について、以下の3つの方法で自己抗体の検出を試みた。1.ヒト脳組織抽出蛋白メンブレンを用いたimmunoblot(IB)、2.ラット脳組織に対する免疫組織化学染色法(ラットIHC)、3.ヒト脳組織に対する免疫組織化学染色法(ヒトIHC)。16例中15例でいずれかの方法により抗神経抗体の存在が示唆された。IBでは5症例に過剰なバンドを認めた。うち4症例では複数のバンドを認めた。ラットIHCでは11例で染色を認めた。染色された構造は、核8例・ニューロピル4例・細胞体2例であった。ヒトIHCでは10例で染色を認めた。染色された部位は症例によって様々であった。今年度の研究結果は、自己免疫性脳炎の診断においては、複数の抗神経抗体測定法を組み合わせて総合的に判断する必要があることを強く示唆する。IBは感度がIHCに比べて低いことが示唆され、抗神経抗体のスクリーニングには適さないと考えられた。IHCは比較的感度が高く、信頼性がある測定法と思われた。しかし、組織の固定の過程で抗原性が失われる可能性があり、感度が低下する可能性がある。また今回の検討では、ラットの標本とヒトの標本とを用いた場合で結果が一致しなかった。したがってIHCを用いる場合に複数の動物種を用いることが妥当であると思われた。一方、末梢血リンパ球を用いた刺激試験について解析条件の設定のための予備実験を施行したが、適切な条件の設定が困難であり今後解決すべき課題と思われる。今年度は、主に急性脳炎・脳症における自己免疫の関与について、免疫組織染色を用いて検討を行った。各症例に対し、年齢をマッチさせた脳障害を伴わない疾患で死亡した児の脳切片を用い、8004000倍に希釈した患児の血清を反応させた。二次抗体として抗ヒトIgG兎血清を用いて、正常脳切片に結合する抗体の有無を解析した。その結果、亜急性に発症し精神症状を主たる症状とする脳炎・脳症7例中5例に自己抗体を認めた。

これらの症例では12か月にわたって増悪する精神症状が特徴であった。頭部MRIでは側頭葉病変を1例に認めたが、他の例では異常を認めなかった。脳血流シンチでは、1例を除き基底核と前頭・側頭部の血流増加を認め、特徴的であった。自己抗体の結合は、全例で海馬側頭葉に認められた。また、抗体が結合した細胞は、4例ではニューロンであったが、1例ではグリア細胞に結合した。このように、自己免疫が関与する急性脳炎・脳症では、共通する面もあるが症例の間で相違を認める部分も少なくなく、抗体が認識するエピトープは症例間で異なっている可能性が考えられた。そこで、現在脳抗原を展開したメンブレンを用いたウエスタンブロットによるエピトープ解析の予備実験を施行した。現在のところ、解析の条件設定は終了し、実際の検体を用いた検討を行う予定になっている。さらに、平成24年度の研究として様々な特異的中枢神経抗体を測定する準備を進めており、ウエスタンブロットと並行してエピトープの解析を行う。また、刺激試験について解析条件の設定のための予備実験を施行しており、条件設定が終了した時点で遠隔期の検体を用いた刺激試験を施行する予定である。正常対照脳を用いた免疫組織染色による自己抗体の検出およびイムノブロットによる自己抗体の検出に成功し、自己抗体陽性の急性脳炎・脳症の特徴を把握することができたので、今年度の目標は概ねクリアできたと考える。この結果を発展させるためのさらなる解析方法についても概ね準備ができており、平成25年度には更なる成果が出ることが期待される。正常対照脳を用いた免疫組織染色による自己抗体の検出に成功し、自己抗体陽性の急性脳炎・脳症の特徴を把握することができたので、初年度の目標は概ねクリアできたと考える。この結果を発展させるためのさらなる解析方法についても概ね準備ができており、平成24年度には更なる成果が出ることが期待される。自己抗体については、ウエスタンブロットによる解析と特異的な抗神経抗体の測定とを組み合わせて研究し、平成23年度の結果をさらに発展させる。また、自然免疫の解析のための刺激試験の方法を確立し、遠隔期の検体を用いた検討を行う。平成24年度は研究の進捗は順調であったが、試薬などが予想より安価に入手できたため若干の研究費が未執行となった。平成25年度の研究はより高価な試薬を使用する予定があり、研究費はすべて執行される見通しであるウエスタンブロットと抗神経抗体の測定による自己抗体の検出を継続する。刺激試験による自然免疫の解析を開始する。
嫌気発酵を用いた資源・エネルギー分離生産型新規バイオプロセスの構築

平成20年度にグリセリンを大量投与した発酵槽に極微量の有機物を添加すると、発酵挙動が劇的に変化することを見出した。平成21年度はこの有機物が好気微生物の体を構成する成分であることを突き止めた。通常、微生物の乾燥重量当たりに占める存在割合が高いのは細胞壁成分、すなわち多糖類である。そこで、グリセリンを原料とした嫌気発酵槽中に、細胞壁多糖類を構成する単糖を原料の1/100量というごく微量で添加し、その発酵挙動の解析を行った。その結果、中性糖成分(グルコース、アラビノース、マンノース)は水素発酵を発現させ、酸性糖(ウロン酸)はメタン発酵を促進する効果があることが、本年度の解析により、新たに見出せた。一方、新規嫌気発酵法による半回分試験では、生成した代謝産物により発酵阻害が起こることが判明した。ここで、高濃度グリセリン(4%,v/v)の嫌気発酵挙動を見ると、培養4日目で水素発酵によりグリセリンが全て分解される。また、液相中の有価物である1,3プロパンジオールに着目すると、その54%を遠心操作により回収すると、その後、メタン発酵が引き続いて起こり、残存1,3プロパンジオールは培養8日目までに80%以上がメタンに変換できることが明らかとなった。さらに、このメタン発酵により初期化された発酵槽に再度グリセリンを同量投与しても同じ培養期間で80%以上が同様に水素発酵により分解されることを確認した。以上の結果から、考案した新規バイオプロセスはごく微量の有機物により制御でき、しかも、当初構想どおり、グリセリンから多種多様な資源・エネルギーを分離生産できる可能性を示すことができた。嫌気発酵菌群は主に、加水分解菌、酸生成菌、メタン生成菌が複合菌叢として共生関係を築いている。従来、二相式で酸発酵とメタン発酵を分離制御する方法がとられているが、本研究では、1つの発酵槽内で菌叢を制御するのが目的である。本研究ではすでに、濃度依存性で発酵特性を劇的に変化させるグリセリンを菌叢制御因子として発酵槽に投入すると、水素、メタンが交互に生産されることを確認している。本年度は、水素、メタン発酵が切り替わる変局点のグリセリン投与条件を明らかにし、かつ、変局点における操作因子について考察を進めるため、水素・メタン発酵時における液相中の有機成分の分析を行った。その結果、メタン、水素発酵時における液相中の有機成分として有機酸、アミノ酸、グリセリン分解産物である1,3プロパンジオールを同定した。発酵時における生産物では、メタン、水素量を測定した。これら分析結果から物質収支をとり、グリセリン分解の挙動を解析した。その結果、水素、メタン発酵時に投与したグリセリンは、嫌気微生物群によりほぼ分解されており、各種有機成分に変換されていることが明らかとなった。加えて、未利用有機資源の実原料として想定されるのは強アルカリ性の廃グリセリンであるが、この廃グリセリンを用いる場合、中和処理を行うことのみで、これまでと同様の水素、メタンの交互生産が可能であることを新たに見出した。さらに、グリセリンを原料とするメタン・水素発酵プロセスにおける嫌気微生物群中の優占種については、嫌気微生物の同定に現在最もよく用いられている16SRNA遺伝子を指標とするDGGE法を適用し、優占種を探索中である。本年度は、実際の廃棄物である廃グリセリンを発酵基質に用いても、これまでに見出してきた発酵挙動の劇的な変化が起こることを確認した。このとき、グリセリンとともに投入する微量の有機物が重要であることを新たに見出した。さらに、このときの水素発酵優先時における優占種を、16S RNA遺伝子を指標とするDGGE法により解析してきた。同様に、メタン発酵優先時についても分析し、投与するグリセリン濃度と優勢となる菌種および他のメタン生成菌との相同性についても解析してきた。その結果、本来メタン発酵を行う菌群から.グリセリン投与によって発酵特性を変化させて水素発酵優勢となったときには、DGGEバンドパターンが種菌とは異なり、メタン発酵微生物群集が変遷して、Crostridum属などの水素発酵を行う微生物群が優占種へと変化していることをつきとめた。今年度の成果は「グリセリンの処理方法」として特許出願(特願2009-41475)するに至った。

一方、新規嫌気発酵法による半回分試験では、生成した代謝産物により発酵阻害が起こることが判明した。ここで、高濃度グリセリン(4%,v/v)の嫌気発酵挙動を見ると、培養4日目で水素発酵によりグリセリンが全て分解される。また、液相中の有価物である1,3プロパンジオールに着目すると、その54%を遠心操作により回収すると、その後、メタン発酵が引き続いて起こり、残存1,3プロパンジオールは培養8日目までに80%以上がメタンに変換できることが明らかとなった。さらに、このメタン発酵により初期化された発酵槽に再度グリセリンを同量投与しても同じ培養期間で80%以上が同様に水素発酵により分解されることを確認した。以上の結果から、考案した新規バイオプロセスはごく微量の有機物により制御でき、しかも、当初構想どおり、グリセリンから多種多様な資源・エネルギーを分離生産できる可能性を示すことができた。