Tokyo Denki University Repository (TDU) / 学術リポジトリ

ナダスディ, ポール

ガルシア, トラビス

ジャービス, ステファン

Nadasdy, Paul

GARCIA, Travis

JARVIS, Stephan

Using Course-Specific Questionnaires to Determine How to Improve Students’ Experiences in EFL Classes

矢澤, 美香子

ヤザワ, ミカコ

YAZAWA, Mikako

The relationship among work–life integration, resource enrichment, and well-being in Japanese workers

東京電機大学博士（工学）2019thesi

柏, 昂希

カシワ, コウキ

KASHIWA, Kouki

Influence of temperature and oxygen concentration on benzene pyrolysis and PAH formation

東京電機大学博士（理学）2020thesi

方, 明

ホウ, メイ

HOU, Mei

Elucidation of the anticancer mechanism of Ranunculus ternatus and analysis of its active ingredients

積田, 洋

三輪田, 真人

      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報           Tokyo Denki University                     
 
課題番号 Q18E-02 
課題名（和文） 厦門市コロンス島における建築ファサードの構成と街路景観に関する研究 
課題名（英文） A study on architectural facade and streetscape in Gulangyu Island, Xiamen City 
研究代表者 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
未来科学部 建築学科 教授 
氏名 積田 洋 
共同研究者 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
先端科学技術研究科 建築・建設環境工学専攻博士課程（後期） 
氏名 三輪田 真人 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
 
氏名 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
 
氏名 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
 
氏名 
 
研究成果の概要（和文） 
厦門市の厦門島とコロンス島の街路景観において、その建築や景観が有する特徴を心理的評価実験により、
街路空間の心理的評価構造を定量的に捉え、指定法実験により、街路景観を構成する印象に残る建築ファサー
ドや構成要素を抽出することにより、それらの関係を明らかにすることで、厦門島とコロンス島の街路景観の
特徴を示し、アジアの歴史的街並みの保存や途上国の開発において魅力的な街路景観計画の基本的知見を得
ることができた。 
 
研究成果の概要（英文） 
In the street landscapes of Xiamen Island and Gulangyu Island in Xiamen City, the characteristics of the 
architecture and the landscape are quantitatively grasped by the psychological evaluation experiment, 
the psychological evaluation structure of the street space is quantitatively grasped, and the street 
landscape is constructed by the designated method experiment. By extracting striking architectural 
facades and components, by clarifying their relationship, we show the characteristics of the streetscapes 
of Xiamen Island and Gulangyu Island, and preserve the historical streetscapes of Asia and the 
development of developing countries. We were able to obtain the basic knowledge of attractive streetscape 
planning. 
      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報           Tokyo Denki University                     
 
1.研究開発当初の背景 
 中華人民共和国の福建省・厦門市（アモイ市）
にある世界遺産「鼓浪嶼（コロンス島）」と思明区
中山路では、日本をはじめ、オランダ・スペイン・
イギリスなどの領事館であった建物や東南アジ
アとの交流から生まれた建物など、様々な文化的
背景、建築様式が混在して多様で多義的な様相を
呈した建築ファサードや街路景観が見られる。こ
れらの空間の雰囲気や構成を分析することは、ア
ジアの歴史的街並みの保存や途上国の開発も含
め、魅力的な街路景観計画や設計の具体的資料と
なり得ると考える。 
2.研究目的 
 本研究では、コロンス島と厦門島の街路景観に
ついて、心理的評価実験により街路景観の心理的
評価構造を定量的に捉え、指摘法実験により街路
空間を構成する印象に残る建築ファサードや構
成要素を抽出することにより、街路景観の特徴を
明らかにすることを目的としている。 
3.研究方法 
 研究対象は、厦門市コロンス島（以下、コロン
ス島と略す）10街路、厦門市厦門島における思明
区中山路（以下、厦門島と略す）4 街路を対象と
し、計 14街路を選定した。次に、街路の双方向に
おいて、14街路の【往路】と【復路】にて全天空
カメラを用いて動画撮影し、計 28 対象とした。
現地調査の際、街路の形態的な特徴、港からの方
向的な特徴および広場からの位置的な特徴とし
て【往路】は［上り・港から・広場から］とし【復
路】は［下り・港へ・広場へ］とした（図 1）。 
現地調査の動画により、SD法による心理的評価
実験を行い、心理量を得た。評価尺度は、街路と
建築ファサードに関連の深い尺度を整理して 30
形容詞対、7 段階評価とした。被験者は建築学科
学生 30名である。 
4.研究成果 
(1)心理的評価構造の分節 
 各街路それぞれの【全体・往路・復路】の心理
的評価実験で得られた30形容詞対の心理量を基
に因子分析（直行バリマックス法）を行い、固有
値1.0以上の代表する因子軸を抽出し、因子軸を
代表する評価尺度を決定し、命名した（図2）。 
【コロンス島の街路】では、<印象性因子（以下、
因子を略）>･<多様性>･<質感性>･<立体性>･<親
近性>の5軸が、共通の心理因子軸である。コロン
ス島での特徴は、【復路】の<開放性>で、坂道が多
くあるコロンス島の街路空間の影響から、特に下
り坂の【復路】で視野が拡がるため、「開放的な」
感じと評価されたと言える。【厦門島の街路】で
は、<印象性>･<多様性>･<素材感性>･<立体性>･
<調和性>の5軸が、共通の心理因子軸である。厦門
島街路での特徴は、【復路】の<質感性>で、【往路】
ではディスプレイや看板が目立つのに対し、【復
路】では、それらが見えない街路空間であり「質
の良い」感じと評価されたと言える。 
図 1．調査対象一覧・街路配置図 
場
所 街路
番号
街路名
進行
方向
（方位）
往路
・
復路
上り
・
下り
・
平坦
港から
・
港へ
広場から
・
広場へ
南西 往路 上り 港から －
北東 復路 下り 港へ －
鼓新路 北西 往路 上り － 広場から
龍頭路 南東 復路 下り － 広場へ
南東 往路 下り － 広場から
北西 復路 上り － 広場へ
南東 往路 上り 港から －
北西 復路 下り 港へ －
福建路 南西 往路 上り 港から －
鹿礁路 北東 復路 下り 港へ －
福建路 南西 往路 平坦 港から 広場から
龍頭路 北東 復路 平坦 港へ 広場へ
龍頭路 北西 往路 平坦 － 広場から
福州路 南東 復路 平坦 － 広場へ
南西 往路 上り 港から －
北東 復路 下り 港へ －
鹿礁路 南西 往路 上り 港から －
復興路 北東 復路 下り 港へ －
南東 往路 平坦 － 広場から
北西 復路 平坦 － 広場へ
東 往路 平坦 港から －
西 復路 平坦 港へ －
東 往路 平坦 港から －
西 復路 平坦 港へ －
東 往路 平坦 港から －
西 復路 平坦 港へ －
東 往路 平坦 港から －
西 復路 平坦 港へ －
⑩
⑨
福建路③
⑦
⑥
⑤
④ 福建路
コ
ロ
ン
ス
島
中山路
中山路
⑧
泉州路
②
厦
門
島
❹
❸
❷
❶ 中山路
中華路
中山路
安海路
①
      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報           Tokyo Denki University                     
 
図 3．レーダーチャート 
各街路を比較すると<印象性>･<多様性>･<立
体性>･<調和性>の 4軸は、共通の因子軸であり、
厦門市の街路景観を表す重要な評価軸と言える。 
(2)意識型分析 
 各街路の評価平均値を基にクラスター分析（最
遠隣法）を行い、【コロンス島】は融合距離7.5で
C1～4の4タイプ、【厦門島】は融合距離7.5でC1・
2の2タイプに類型化し、タイプごとにレーダーチ
ャートで図示した（図3）。【コロンス島】は、C1：
街路構成要素が主で店舗や看板が目立つことか
ら「装飾的な感じ」の印象である。C2：建築・街
路構成要素が混在し、簡素なデザインの洋風建築
が多く、整備された舗装が連続する街路であるこ
とから「装飾されていなく、統一感のある感じ」
の印象である。C3：建築構成要素が主で、洋風建
築が連続する街路であることから「堂々とした、
美しく、統一感がある感じ」の印象である。C4：
建築・街路構成要素が混在し、洋風建築の手前に
門と塀が連続する街路景観であることから「美し
く、統一感がある感じ」の印象である。【厦門島】
は、C1：騎楼が連続し、白色の石材で統一された
街路、白色のみで彩りがなく「無彩色な感じ」の
印象である。C2：C1と同様であるが、広い交差点
から看板と一体となった建物が違和感となり目
立つことから「印象に残る感じ」の印象である。 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
図 2．代表因子軸一覧 
      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報           Tokyo Denki University                     
 
図 4．指摘エレメント一覧 
(3)指摘エレメントの分析 
 街路空間の構成要素の中で印象に残った要素
を数限りなく指摘する指摘法実験は、動画ならび
にスクリーンショットを用いて、14街路の【往路】
と【復路】の計28対象に行った。被験者は建築学
科学生30名である。指摘された構成要素は、『建物
全体』・『建物上部・下部』など建物を構成する要
素（以下、建築構成要素と略する）と、『門』・『塀』・
『店舗』・『舗装』・『洗濯干し物』・『緑化』など街
路を構成する要素（以下、街路構成要素と略する）
として分類し、集計を行った。その結果、<指摘率
注2）（以下、略）33.3％（被験者の1/3が指摘した
もの）>以上の対象として60個の指摘エレメント
を抽出した（図4）。 
 指摘エレメントの種類と指摘率に応じて大き
さを比例させた図形をプロットした指摘ドット
写真と、街路平面図に指摘された対象を表記した
指摘エレメントのドットマップを作成した（図
5）。【コロンス島】では【コロンス島①－❶】門
<33.3％>や【コロンス島①－①】建物全体<43.3％
>が高く指摘された。 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
また【コロンス島⑦－❺】洗濯干し物<33.3％>も
指摘された。コロンス島は、多種多様な建築様式
が混在し、それらが人々の視線を誘引しやすいと
言える。一方、洗濯干し物など生活感のあるエレ
メントも指摘された。坂道空間の影響から、下り
坂の【復路】で視野が拡がるため、指摘エレメン
ト数が多くなりやすい。【コロンス島⑩－①】で
は、街路の角に位置するカフェの多彩色な装飾が
非常に目立つため<60.0％>で最も高く指摘され
た。【厦門島】では広い交差点の角で【厦門島❹－
❶】看板<33.3％>が、建物に組み込まれた【厦門
島❹－①】建物<80.0％>が高く指摘された。厦門
島は、騎楼が連続した白色の画一的な街路空間
で、指摘エレメント数が少ない。また、街路幅も
広く平坦空間の影響から、交差点の建物の指摘数
注2）が上がる傾向が見られた。加えて【厦門島❶
－❷】植栽<33.3％>、【厦門島❸－❶】小屋<60.0％
>および【厦門島❷－❶】店舗<40.0％>も目立つ。
特に、白い洋風建築との強い対比となる多彩色な
【厦門島❶－❶】ディスプレイ<90.0%>は、30名の
うち27名が指摘した最も高い指摘率であった。 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報           Tokyo Denki University                     
 
図 5．指摘エレメントのドットマップ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報           Tokyo Denki University                     
 
(4)まとめ 
厦門市コロンス島と厦門島における街路景観
の特徴を心理的評価実験と指摘法実験により、心
理的評価構造や印象の残るエレメントを定量的
に捉えることができた。 
 心理的評価構造として、【コロンス島】で7軸、
【厦門島】で8軸の心理因子軸を抽出できた。【コ
ロンス島の街路】では、<印象性>･<多様性>･<質
感性>･<立体性>･<親近性>の5軸が、【全体・往路・
復路】共通の心理因子軸である。コロンス島街路
での特徴は、【復路】の<開放性>である。これは、
坂道が多くあるコロンス島の街路景観の影響か
ら、特に下り坂の【復路】で視野が拡がるため、
「開放的な」感じと評価されたと言える。【厦門
島】では、<印象性>･<多様性>･<素材感性>･<立
体性>･<調和性>の5軸は、【全体・往路・復路】共
通の心理因子軸である。厦門島街路での特徴は、
【復路】の<質感性>である。これは【往路】では
ディスプレイや看板が目立つのに対し、【復路】で
は、それらが見えない街路景観であり「質の良い」
感じと評価されたと言える。【コロンス島】と【厦
門島】では、<印象性>･<多様性>･<立体性>･<調
和性>の4軸は、共通の代表因子軸であり、【厦門
市】の街路景観を表す重要な評価軸と言える。 
 【コロンス島】と【厦門島】の指摘エレメント
の分析により、それぞれの街路景観で印象に残っ
た指摘エレメントとして、【コロンス島】では、洋
風『建築』の全体やそれに付随する『塀』や『門』
や『緑』などが指摘された。一方、【厦門島】では、
『ディスプレイ』や『建物全体』が指摘された。
これらが【厦門市】における街路景観の特徴と厦
門らしさを表出していると言える。 
 厦門市コロンス島と厦門島の街路景観におい
て、異国と中国の文化が融合して生まれた独特な
『建物（洋風建築）』と、その関連する『建物に付
随する装置類（塀や門など）』は指摘されやすいエ
レメントとして独特の雰囲気を醸し出している。
また、坂道の上り下りや平坦の角地などの視野の
違いが、心理的評価に影響していることから、魅
力的な街路計画や印象的なファサード構成要素
を設えることにより、街路景観をより良いものに
操作できると言える。例えば、上り坂での視野は、
下方向となるが、指摘エレメントとして『建物下
部』や『彫刻』の指摘率が高いことから、足元空
間をデザインすることや彫刻により美しい街並
みとすることは、街路景観の魅力を高めるための
費用対効果として、より効果的と言える。下り坂
での視野は、街路景観全体を見渡すことができ、
『緑（植栽や緑化）』を配置することや『ペーブメ
ント（舗装）』をデザインすることで、潤いと洗練
された街路景観を演出できると言える。平坦空間
においても、角地にアイストップとなる『塔・広
告塔（ディスプレイ）』を設えることにより、印象
的な街路景観を演出でき、街並みに活気と楽し
さ、印象に残る感じとすることで、ランドマーク
となり得ることが明らかになった。一方、街路景
観に負の評価を与える要因として洗濯物干しや
ゴミ箱などのヒューマンスケールの街路構成要
素が自明であるが、今回の研究成果により指摘率
も高いことが確認され、今後の街路景観計画にお
いて考慮する必要があることを定量的に捉える
ことができた。 
 これらにより、今後のアジアの歴史的街並みの
保存や途上国の開発において、設計者や計画者
が、心理的評価構造を代表する評価尺度を用いる
ことにより、どの様な心理的評価が得られるか、
指摘エレメントの分析結果により、どの様なファ
サードの構成要素に注意すべきか、予想しながら
の計画・設計が可能となったと言えよう。 
5.主な発表論文等 
・積田 洋，三輪田 真人，涂 馨怡：街路空間の心
理的評価構造の分析，厦門市コロンス島におけ
る建築ファサードの構成と街路景観の研究（そ
の１），日本建築学会大会梗概集，2019年 9月 
・積田 洋，三輪田 真人：厦門市コロンス島と厦
門島における街路空間の心理的評価と指摘エ
レメント構成の研究，日本建築学会計画系論文
集，2020年 5月投稿 


A study on architectural facade and streetscape in Gulangyu Island, Xiamen City

保倉, 明子

田中, 里美

熊谷, 和博

市之瀬, 智生

社藤, 悦子

Nakbanpote, Woranan

      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報           Tokyo Denki University                     
 
課題番号 Q18S-01 
課題名（和文） 
植物機能を利用した金属ナノ粒子合成およびその触媒能評価：藻類細胞がつくるナノ粒
子を利用した環境浄化技術の開発 
課題名（英文） 
Biosynthesis of metal nanoparticles in unicellular alga and evaluation of their 
catalytic potential 
研究代表者 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
工学部 応用化学科 教授 
氏名 保倉 明子 
共同研究者 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
工学部 自然科学系列 講師 
氏名 田中 里美 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
産業技術総合研究所物質計測標準研究部門 主任研究員 
氏名 熊谷 和博 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
工学研究科 修士課程 
氏名 市之瀬 智生 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
非常勤助手 
氏名 社藤 悦子 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
Mahasarakham University, Lecture 
氏名 Woranan Nakbanpote 
 
研究成果の概要（和文） 
単細胞藻類に，金，銀，白金，パラジウム等の金属イオンを添加して栽培したところ，金，銀については，
細胞内にナノ粒子を合成することができた。塩化パラジウム溶液を添加すると，アンミン錯体のような錯イオ
ンが生成した。X 線吸収分光法により，藻類に取り込まれた金の化学形態分析を行った。塩化金(III)酸を添加
すると，藻類に取り込まれた金(III)イオンはすぐに Au(0)へ還元されるが，ナノ粒子が生成するまでは数時間
かかることが示された。細胞を包埋剤と共に凍結し，クライオミクロトームで切片を作製して電子顕微鏡で観
察した結果，細胞内において金ナノ粒子の生成していることが可視化された。メチレンブルー(MB)は，触媒
が存在すると水素化ホウ素ナトリウム(NaBH4)と反応して，無色のロイコメチレンブルー（LMB）に還元さ
れる。そこで，この還元反応を利用して，藻類の金ナノ粒子の触媒能を評価した。金ナノ粒子を合成した藻類
細胞を MB と NaBH4を含む溶液に添加すると，MB の退色が認められた。時間をかけて金ナノ粒子を合成し
た試料ほど，この退色反応において触媒として機能することが示された。 
 
 
      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報           Tokyo Denki University                     
 
研究成果の概要（英文） 
It has been reported that gold nanoparticles (NPs) were generated in plant cells when tetrachloroauric ion 
was added to the unicellular alga, Chlorella vulgaris.  We have also found that Psuedococcomyxa simplex 
accumulated a lot of gold as NPs.  Although these gold NPs would have a potential ability to catalyze 
chemical reaction as is the case with gold NPs produced by chemical synthesis, the catalytic ability of 
biogenic gold NPs has not yet been fully known.  Therefore, in this study, we have evaluated the catalytic 
reaction of biogenic gold NPs using methylene blue (MB) and sodium tetrahydroborate.  The blue MB is 
reduced to colorless leucomethylene blue (LMB) by NaBH4 in the presence of gold NPs as the 
nanocatalysts.  The results for the reduction of MB by NaBH4 showed that the reaction was catalyzed in 
the presence of biogenic gold NPs.  The blue color of MB solution immediately changed to colorless by the 
addition of alga containing gold NPs.  It was also shown that the catalytic ability of alga with gold NPs 
for the reduction of MB had depended on the condition of biosynthesis for gold  
NPs.  It was concluded that the biogenic gold NPs in alga, P. simplex, have the function of catalyst as 
with those synthesized chemical reaction. 
 
1.研究開始当初の背景 
使用済み製品の中には様々な有用な金属元素
が含まれており，この「都市鉱山」から金属資源
を回収し，再利用する技術の開発が進められてい
る。なかでも，植物を用いて有用なメタルを回収
する「ファイトマイニング」は，省エネルギーで
環境にやさしい技術として注目されている。ま
た，ある種のバクテリアや植物は，酸化物や金属
のナノ粒子を生成することが報告されており，細
胞がつくるナノ粒子生成に関する研究は，この数
年で急増している。しかしながら，蓄積される重
金属の化学形態についての知見は少なく，生成メ
カニズムについての理解はあまり進んでいない。
これは化学変化の過程を観察する手段が限られ
ていたためである。 
我々は，単細胞藻類 Pseudococcomyxa simplex
に 100 ppm の塩化金(III)水溶液を添加すると，緑
色の細胞が赤や青に呈色することを見出してい
る。この細胞には乾燥質量で 10 %程度の金が蓄積
され，走査電子顕微鏡(SEM)で観察したところ，
50 nm程度の比較的サイズの揃った金ナノ粒子が
多数生成されていた。通常の化学的に合成した金
ナノ粒子は，時間の経過とともに凝集してしまう
が，細胞が生成する金ナノ粒子は安定に存在でき
る特徴をもつ。そこで，細胞が生成した金や他の
金属のナノ粒子を触媒として利用するという着
想に至った。本研究は，放射光 X 線分析技術を植
物細胞に応用し，細胞における金属ナノ粒子の生
成メカニズムを理解した上で，その金属ナノ粒子
を利用する，グリーンケミストリーとして位置づ
けられる。 
 
2.研究の目的 
本研究の目的は，以下の 3 つにまとめることが
できる。 
(1) 植物細胞における金属イオンの取り込みやナ
ノ粒子化の機構を，先端分析法を用いて解明する 
本研究で対象とする，単細胞藻類（P. simplex）
は乾燥質量で金を約 10 %蓄積する能力をもち，そ
の存在自体が非常に斬新である。細胞内での化学
反応を追跡するためには，細胞が生きている状態
を保ちながら計測する必要がある。また経時変化
を追跡するので，時間分解能の高い分析法が必要
とされる。そこで，高輝度で非破壊分析が可能な
      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報           Tokyo Denki University                     
 
放射光 X 線を光源とする X 線吸収分光法により，
藻類細胞に取り込まれた金属元素の化学形態の
経時変化をモニターする。さらに放射光 X 線や電
子顕微鏡で植物細胞の観察をするため，最適な試
料調製法を合わせて開発し，新たな方法論を提案
する。単細胞のどこでナノ粒子が生成しているの
か，可視化する。 
 
(2) 植物細胞を利用した，効率の良いナノ粒子生
成反応を開発する 
植物細胞に金属イオンを添加する際の条件を
検討し，効率よくナノ粒子を生成する条件を明ら
かにする。単細胞藻類（P. simplex）が金以外の元
素を添加した場合，金属ナノ粒子を生成するかど
うか，明らかにする。 
 
(3) 植物細胞がつくるナノ粒子の触媒能を明らか
にする 
通常の化学的に合成した金ナノ粒子は，時間の
経過とともに凝集してしまうが，細胞が生成する
金ナノ粒子は安定に存在できる特徴をもつ。細胞
内に形成された金属ナノ粒子は，いわば数 µm の
細胞カプセルに入れられた状態といえる。そこ
で，細胞が生成した金や他の金属のナノ粒子が触
媒として機能するかどうか，明らかにする。まず
は，水溶液中の色素の分解反応における触媒能か
ら評価していく。 
 
3.研究の方法 
(1) 単細胞藻類内で合成された金ナノ粒子の観察 
温度 24 〜 26 ℃，照度 6,000 lx の条件下，単
細胞藻類（NIES Collection）を培養液 1 L で継代
培養した。藻類細胞懸濁液 30 mL から藻類細胞を
採取し，調製した塩化金(III)酸水溶液（pH 3.0, 
[Au] = 100 ppm）を 30 mL 添加した。その後，試
料をインキュベータ内で 1 分 ～ 24 時間振とう
した。振とう後，取り出した藻類細胞を包埋剤と
共に急速凍結し，クライオミクロトーム（Leica 
CM1860）を用いて，10 µm の切片を作製し，SEM
観察に供した。一方，藻類細胞に取り込まれた金
の濃度については，藻類細胞を凍結乾燥した後，
蛍光 X 線分析法を用いて検量線法で定量した。 
 
(2) 単細胞藻類を利用して合成した金ナノ粒子の
触媒能評価 
メチレンブルー (MB)は，触媒が存在すると
NaBH4 と反応して，無色のロイコメチレンブルー
(LMB)に還元される。そこで，この還元反応を利
用して，藻類の金ナノ粒子の触媒能を評価するこ
ととした。藻類への金添加条件を変化させて，い
ろいろな条件で金ナノ粒子を合成した。この金ナ
ノ粒子が生成している藻類細胞を 3.0 mg 量り取
り，MB 溶液（イオン交換水 5.78 mL + 0.5 M MB 
20 µL + 0.1 M NaBH4 200 µL）を加えて振とうし
た。その後，溶液の可視紫外吸収スペクトルを測
定し，その吸光度の変化を観察した。 
 
4.研究成果 
(1) 単細胞藻類内で合成された金ナノ粒子の観察 
新規購入したクライオミクロトームを利用し
て，藻類細胞の凍結切片の調製法を開発した。凍
結乾燥後の切片を SEM 観察し，5 µm 程度の細胞
内に生成された金ナノ粒子の様子を可視化する
ことに成功した。従来，細胞内を高い空間分解能
で観察するためには，さまざまな化学処理を伴う
TEM しかなかったが，本研究で開発した手法を
用いることで，化学処理によるアーティファクト
なく，細胞内の金属ナノ粒子の観察ができたこと
は大きな成果である。 
 
(2) 単細胞藻類を利用して合成した金ナノ粒子の
触媒能評価 
金ナノ粒子が生成している藻類細胞を入れる
ことで，MB は LMB に変化し，溶液は青から無
色へと変化した。この退色実験では，長時間かけ
て金ナノ粒子を合成した藻類細胞の方が，短時間
で合成したものよりも吸光度の大幅な減少を示
した。この単細胞藻類を利用して合成した金ナノ
      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報           Tokyo Denki University                     
 
粒子は，触媒能をもつことが示された。 
 
5.主な発表論文等 
〔学会発表〕（計 12 件） 
① 市之瀬智生，保倉明子，今村 悠，熊谷 和博，
単細胞藻類 Pseudococcomyxa simplex にお
けるニッケル及び白金の蓄積機構の解明，第
78 回分析化学討論会，2018 年 5 月 26 日，山
口大学常盤キャンパス． 
② 市之瀬智生，井戸航洋，保倉明子，熊谷和博，
宮下振一，藤井紳一郎，稲垣 和三，単細胞藻
類を用いた有用メタルの蓄積機構の解明，日
本分析化学会第 67 年会，9 月 12 日，東北大
学川内北キャンパス 
③ 保倉明子，南部晃一，放射線 X 線分析による
モエジマシダ(Pteris vittata L.)におけるセレ
ン蓄積機構の解明，第 6 回メタロミクス研究
フォーラム・プラズマ分光分析研究会第 104
回講演会，2018 年 11 月 2 日，東京薬科大学． 
④ Akiko Hokura, Ryota Kuroko, Study on 
accumulation mechanism of selenium in 
unicellular alga by X-ray analyses, 日本化
学会第 99 春季年会 2019, 2019 年 3 月 16 日, 
甲南大学． 
⑤ 保倉明子，黒子涼太，武内悠悟，熊谷和博，
単細胞藻類に蓄積されたセレンの化学形態
分析，第 5 回日本セレン研究会，2019 年 7 月
21 日，東海大学高輪キャンパス（東京都港
区）． 
⑥ 市之瀬智生，井戸航洋，保倉明子，熊谷和博，
宮下振一，藤井紳一郎，稲垣和三，scICP-MS
による単細胞藻類 Pseudococcomyxa simple
に蓄積されたニッケルの定量分析，日本分析
化学会第 68 年会，2019 年 9 月 13 日，千葉
大学西千葉キャンパス（千葉市） 
⑦ 保倉明子，単細胞藻類を利用した有用メタル
の回収，2019 年度日本地球化学会年会，2019
年 9 月 18 日，東京大学（東京都文京区） 
⑧ 武内悠悟，黒子涼太，市之瀬智生，保倉明子，
熊谷和博，単細胞藻類 Pseudococcomyxa 
simplex に蓄積されたセレンの化学形態分
析，第 55 回 X 線分析討論会，2019 年 10
月 30 日，コラッセふくしま（福島県福島市）． 
⑨ Tomoki Ichinose, Koyo Ido, Akiko Hokura, 
Kazuhiro Kumagai, Shin-ichi Miyashita, 
Shin-ichiro Fujii, Kazumi Inagaki, scICP-
MS analysis of gold nanoparticles bio- 
synthesizedproduced by unicellular algae, 
OKINAWA COLLOIDS 2019, 2019 年 11 月
6 日，Nago, Okinawa. 
⑩ Chiaki Fujii, Kazuki Takanashi, Etsuko 
Shato, Tomoki Ichinose, Kazuhiro 
Kumagai, Akiko Hokura, Biosynthesis of 
gold nanoparticles in unicellular alga and 
evaluation of their catalytic potency, 
OKINAWA COLLOIDS 2019, 2019 年 11 月
6 日，Nago, Okinawa. 
⑪ Akiko Hokura, Study on accumulation 
mechanism of gold in unicellular alga by X-
ray analyses, OKINAWA COLLOIDS 2019, 
2019 年 11 月 7 日，Nago, Okinawa. 
⑫ Akiko Hokura, Study on accumulation 
mechanism of precious metals in 
unicellular alga by X-ray analyses, 1st 
International Workshop on Metallomics 
and Nanoparticles, 2019 年 12 月 23 日, 千
葉大学亥鼻キャンパス． 
 
〔図書〕（計 1 件） 
① 保倉明子，放射光X線による汚染物質の分析，
丸善，加速器ハンドブック，21 章 暮らしに
役立つ加速器技術 3 節 環境保全，分担執
筆， 2018 年 4 月． 
 
 


Biosynthesis of metal nanoparticles in unicellular alga and evaluation of their catalytic potential

外内, 尚人

トノウチ, ナオト

TONOUCHI, Naoto

History and Culture of Vinegars of the World

丸山, 彰

マルヤマ, アキラ

MARUYAMA, Akira

Reports in the remote class

刀祢, 重信

清水, 諒

神山, 遥

中野, 将太郎

      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報           Tokyo Denki University                     
 
課題番号 Q18L-02 
課題名（和文） 
アポトーシスにおいて DNA 損傷をミトコンドリアに伝える新しいシグナル伝達経路の探
索 
課題名（英文） 
Survey for novel signaling proteins mediating DNA damage to mitochondria using 2D 
electrophoresis 
研究代表者 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
理工学部生命科学系 特任教授 
氏名  刀祢 重信 
共同研究者 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
理工学部生命科学系 大学院２年 
氏名 清水 諒 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
理工学部生命科学系 大学院２年 
氏名 神山 遥 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
理工学部生命科学系 大学院２年 
氏名 中野将太郎 
 
研究成果の概要（和文） 
ニワトリ白血病細胞株 DT40 の野生型株から単離した核を UV 照射し、その遠心上清をミトコンドリアに反応
させると、チトクロム c の漏出が確認された。このことは、UV 照射した核からミトコンドリアに何らかのシ
グナルが遊離されていることを示唆する。そこで野生型株と DNA-PK蛋白欠損ミュータント細胞株で 2次元電
気泳動法によって存在するタンパク質を比較すると明らかに異なるスポットが検出できた。質量分析によっ
て、あるガン関連のタンパク質であることが判明した。 
 
研究成果の概要（英文） 
   We have previously found that upon UV irradiation, unidentified factor(s) were released from nuclei, 
moved to mitochondria, triggered caspase activation and apoptosis using DT40 chicken lymphoma cells.  
   In this study, we found that isolated nuclei from wild type DT40 cells could release factor(s) activating 
mitochondria membrane potential and cell death. It is tempting to speculate that this factor would be a 
novel intrinsic death factor other than p53, because apoptosis of DT40 by UV is independent on p53 
pathway. This factor would be associated with DNA-dependent protein kinase (DNA-PK), because DT40 
mutant deficient for DNA-PK gene could not die by UV. Finally, we identified a candidate for one of these 
factors using 2-D gel electrophoresis and TOF MS/MS. Interestingly, this tumor related protein has at 
least three phosphorylatable Ser/Thr residues.  
      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報           Tokyo Denki University                     
 
1.研究開始当初の背景 
 細胞は、核 DNA が傷害を受けたことをどのよう
にしてミトコンドリアに伝えるのか？これは、ア
ポトーシスの最も早期の細胞のレスポンスであ
る。これまで p53蛋白が中心的な役割を果たして
いるとされてきたが、p53 が機能しない細胞も多
く、p53 以外の第２のシステムを細胞は用意して
いると考えられる。 
DNA修復に関わる７つの系の 13個の蛋白質の遺伝
子をノックアウトし、DNA 修復に異常をきたすこ
とが予想される DT40 細胞のミュータント株がア
ポトーシスしやすくなることを確かめる実験を
行ったところ、想定外の結果が得られた。DNA 修
復に異常をきたし、死にやすくなるどころか逆に
死ねなくなったのである。 
2.研究の目的 
 上述の予想外な結果から、その細胞生物学的な
意味を独自に考察し、新たなアポトーシス伝達機
構の可能性を考えるに至った。本研究の目的は、
p53 に依存しない未知のシグナル伝達経路を明ら
かにすることである。 
3.研究の方法 
 ニワトリ白血病細胞株 DT40の野生型株から単離
した核に、紫外線照射した後にその遠心上清を取
得する。その上清をそれぞれ単離したミトコンド
リアにかけ、３７℃で反応させ、３０分後にその
上清中に存在する、ミトコンドリアから漏れてき
たチトクロム cをウェスタンブロッティングで解
析する。  
もし、ある時間以降に核からミトコンドリアに
「死のメッセージ」が発信されていることが確認
できたならば、次に DNA-PK 蛋白を欠損したミュ
ータント細胞株から核を単離し、同様の実験を行
う。もし、ミュータント細胞株からの単離核では
「死のメッセージ」が発信されていなかったなら
ば、DNA-PKが核内で「死のメッセージ」をリン酸
化していると考えられる。 
 野生型及び DNA-PK欠損ミュータント細胞株両者
の上清を２次元電気泳動にかけ、変化するスポッ
トを網羅的に検索する。それらのスポットを切り
出し、質量分析計で蛋白を同定する。 
次にその「死のメッセージ」の候補の蛋白質の
中で、リン酸化される可能性が高い配列を検索
し、リン酸化されうるセリン/スレオニン残基を
アラニンなど別のアミノ酸に変換し、リン酸化さ
れないように塩基置換した変異遺伝子を細胞に
強制発現し、アポトーシスが起きるか否かを調べ
る。このために浮遊系細胞でも効率よく遺伝子が
導入できるエレクトロポレーターを新たに導入
し、内在性遺伝子をゲノム編集法で、リン酸化さ
れない配列に置換し、その効果を検証する。 
4.研究成果 
 ニワトリ白血病細胞株 DT40 の野生型株から単
離した核に、紫外線照射した後にその遠心上清を
取得した。その上清を単離したミトコンドリアに
かけ、３７℃で反応させると、ミトコンドリアか
らチトクロム cの漏出が確認された。このことは、
紫外線照射した核からミトコンドリアに何らか
のシグナルが遊離されていることを示唆する。 
 そこで野生型株と DNA-PK 蛋白を欠損したミュ
ータント細胞株で 2次元電気泳動法によって存在
するタンパク質を比較すると明らかに異なる１
つのスポットが検出できた。そこでこのスポット
を LC MS/MS で質量分析すると、あるガン関連の
タンパク質であることが判明した。このタンパク
質には３カ所のリン酸化されうるセリン/スレオ
ニン残基が存在する。 
5.主な発表論文等 
（研究代表者、共同研究者には下線） 
〔雑誌論文〕（計 7件） 
①Shinohara K, Ito A, Ohigashi T, Kado M, Toné 
S. Discrimination of DNA and RNA distribution 
in a mammalian cell by scanning transmission 
soft X-ray microscopy.  J Xray Sci Technol.  
査読有 26(6):877-884 (2018)  
②Shinohara K, Toné S,et al. Quantitative 
Distribution of DNA, RNA, Histone and 
Proteins Other than Histone in Mammalian 
Cells, Nuclei and a Chromosome at High 
Resolution Observed by Scanning 
Transmission Soft X-Ray Microscopy Cells. 査
読有 8,164; doi:10.3390/cells8020164 (2019) 
③Nakaya G, Sakagami H, Koga-Ogawa Y, 
Shiroto A, Nobesawa T, Ueda D, Nakatani S, 
Kobata K, Iijima Y,Toné S, et al  
Augmentation of Neurotoxicity of Anticancer 
Drugs by X-Ray Irradiation  In Vivo 査読有  
in press  (2020)  
 
〔学会発表〕（計 9 件） 
① American Society for Cell Biology 
Role of ATG5 in apoptotic nuclear disassembly 
Shimizu R, Toné S 2019 年 12 月 10 日  
米国 Washington DC 
② 日本 Cell Death 学会 βアクチン C末端側
15kDa 断片による細胞死誘導経路の探索 神山
遥、伊東奈那子、鍛冶学、田中眞人、刀祢重信 
2019年７月 12日 東京 


Survey for novel signaling proteins mediating DNA damage to mitochondria using 2D electrophoresis

武政, 誠

      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報           Tokyo Denki University                     
 
課題番号 Q18T-04 
課題名（和文） マイクロゲルにより構築する食感設計型食品３Ｄプリンタの開発 
課題名（英文） Development of texture design using microgels printed by 3D printer 
研究代表者 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
理工学部 理工学科 生命科学系 准教授 
氏名 武政 誠 
共同研究者 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
 
氏名 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
 
氏名 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
 
氏名 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
 
氏名 
 
研究成果の概要（和文） 
食感を設計どおりにプリントすることが可能なフード 3D プリンタの要素技術として、装置開発、およびフー
ドインクの開発を行った。3D プリンタは近年発展が著しく、最も普及している熱可塑性樹脂を造形するプリ
ンタだけでなく、チョコレートや飴といった食品を扱うことが可能な 3D プリンタも市販されている。しか
し、これらは単一食材を用いて「立体形状を再現する」ことを目的としており、いわばチョコレート細工や、
飴細工の自動加工機であり、食感を制御することはできない。本研究では、食感を設計して食品を 3D プリン
トする要素技術の開発を行った。特に、印刷用のインクとも言える、ペースト状食品の成分として、マイクロ
ゲルを活用したフードインクの開発に取り組んだ。マイクロ流路やマイクロチャネル構造を使ったデバイス
を作製し、膜乳化などの技術を応用する事で様々なサイズのマイクロゲルを、加食材料を利用して作成するこ
とに成功した。スケーラビリティの高い方法であり、食感を判別可能な程度の規模で利用可能な手法であり、
それらを 3 次元空間に自在に配置するための要素技術についても構築した。 
 
研究成果の概要（英文） 
Food 3D printing was developed to print food texture as designed manner. A 3D printer for food is 
commercially available before this study, but the capability was currently limited to only several food 
materials, such as chocolate and candy. Additionally, only one food material can be handled in most cased, 
although the use of multi-material is required to realize a variety of food textures. Using microgels, 
consisting of a series of different food materials, such as proteins, carbohydrates, and lipids, and so on, a 
different texture can be reproduced if each gel can be placed in 3D space in a designed manner. We 
developed 3D printer with multi-paste extruders, and micro-channel emulsification device to make micro 
gel food ink. 
      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報           Tokyo Denki University                     
 
 
1.研究開始当初の背景 
味には、(a)塩味や甘味などの化学的な味と、
(b)食感に代表される物理的な味があり、おいしさ
への貢献は 60％超が物理的な味であると言われ
ている。食感の大半は不均一構造に起因してお
り、不均一構造の作製が自在に可能となれば従来
と比べて多くの新食感食品などを創り出せると
期待される。 
複数材料を設計通りの自在な形状に積層するこ
とは、近年注目を集める 3D プリンタが得意とし
ている。3D プリンタで利用可能な材料は、熱可塑
性樹脂から、金属やコンクリートなどへと多様化
している。また、用途についても、ラピッドプロ
トタイピングから、一部では量産への利用も始ま
っており、ものづくり革命の基盤となりつつあ
る。 
一方で、食品をプリントすることは、見た目
を重視した造形に従来の研究は特化しており、実
際の食品を模して印刷できても、おいしさの観点
では芳しくない食品しか印刷できない状態であ
った。 
この原因としては、限られた物性のフードイ
ンクしか 3D プリンタでは出力できないことが根
底にあると我々は考えており、物性はもちろん、
栄養素について、また化学的な味までも自在に制
御することにつながる、究極のフードインクが切
望されていた。 
 
2.研究の目的 
食感を設計する基盤技術確立を目指してい
る。「求められる食」を「必要な時」、「必要な場所」
で「プリント」する道を拓く。これにより、不要
な食品破棄を減少させたり、また調理時間や消費
エネルギーの低減が期待できる。一方で全く新し
い食感や食生活を生み出す「食文化の質の変革」
をもたらす技術になると期待されている。 
従来は事実上作製不可能であった「新しい食
感」を、PC 上で CAD による設計に基づいて、創
造可能とすることを将来的に目標とし、特に本研
究では微小サイズの球状ゲル(マイクロゲル)を作
製方法を検討し、それらを設計通りに、３次元空
間上に配置することで食材の細胞配列や、組織構
造を模倣した食品造形の基盤技術を本研究で実
現させることを目的とした。 
 
3.研究の方法 
現存する食品用 3D プリンタは、チョコレー
トによるデコレーション用途や、形状可変のおに
ぎり作成用途など、均一材料を自由な形状に造形
することに主眼を置いており、型による成型の域
を出ないばかりか、食感を設計する段階には至っ
ていない。この原因は造形材料となる(1a)フード
インクの開発が未熟であること、(1b)利用可能な
材料の種類が乏しく、形状も含めて設計の自由度
が低すぎること、(1c)それらを自在に操って立体
造形を可能とする装置開発が不十分であること、
にあると考えている。この問題を解決するために
以下の方法で解決を試みた。 
 
 (1)装置開発： フードインク出力を担うマルチ
ノズル化フード 3D プリンタを開発する。ペース
ト状食品を設計通りの手順に従って、空間配置す
ることが可能なペーストエクストルーダーを備
えた、フード３D プリンタを作製した。多くのパ
ーツは市販のキットや、汎用の機械部品を流用し
たが、オープンソースの制御回路、制御ソフトウ
ェアなどを組み合わせて活用し、市販されていな
いパーツについても、別途 FFF 方式など熱可塑
性樹脂や UV 硬化樹脂による３D プリンタを利用
して作製し、組み合わせる事で完成させた（図 1a, 
b）。 
 
 (2) 膜乳化によるマイクロゲルフードインクの
作製： 次世代のフードインクとして、各種栄養
素をカプセル化したマイクロゲル式フードイン
ク作製に取り組んだ。マイクロゲルを作製する方
法は多数報告されており、ゲル化途中で強いせん
      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報           Tokyo Denki University                     
 
断応力を加えながらゲル化させていく方法など、
大量に調整する方法もある。一方、最終的にフー
ドインクとして利用する際の利便性を考えると、
上記の方法のように、ゲルのサイズが均一とはな
らない多分散のマイクロゲルでは制約が多いと
予想される。一方マイクロ流路によるマイクロ液
滴の作成法も確立されているが、大量調製には課
題もある。それらの中間として、今後の大規模化
も期待できる膜乳化、マイクロチャネルを利用し
たマイクロ液滴作成法を検討した。特に中嶋らに
よるマイクロチャネルによる単分散エマルショ
ン作成法をより簡便に、かつ大量に作製すること
を目指して検討を行った。 
 
4.研究成果 
(1) 装置開発： 前述の方法に従って、1 本、また
は 2 本のフードインクをセットし、ペースト状の
フードインクの立体配置を可能とするシステム
を本研究で構築した。（図 1a,b） 
(a)                    (b) 
     
図 1 本研究で作製したフード３D プリン
タの元になる、(a)FFF 式 3D プリンタと
(b)ペーストエクストルーダー 
 
(2) マイクロゲルフードインクの作製： 図 2 の
ように、マイクロチャネル式のマイクロエマルシ
ョン作製デバイスを、CAD 上で設計し、３D プリ
ンタにより作製を行った。三次元的に配置したマ
イクロ流路間にマイクロチャネルを作りこみ、そ
れぞれの流路が水相、油相となるよう送液をシリ
ンジポンプで行った。水相には水溶性のゲル化剤
を添加し、マイクロ液滴を作製した後にゲル化さ
せることを可能としている。マイクロチャネルの
形状に依存して、作製されたマイクロ液滴のサイ
ズやその分布は大きな影響を受ける。これらの多
様な条件を一度に評価し、また液滴作成時の状況
を顕微鏡観察することを容易にしたデバイスと
して、多数の条件を一度に評価することも行った
(図 2b)。 
マイクロチャネルのジオメトリや、水相、油
相の送液速度など各種条件により、3D プリンタ
で立体造形を行った膜乳化デバイスを利用した
場合でも、最小で 200μm 程度のマイクロゲルが
狭いサイズ分布で作製可能であった。さらに微小
なマイクロゲルについても、より高精度な３D プ
リンタを利用するか、もしくはフォトリソグラフ
ィーを利用したマイクロチャネルを利用するこ
とで、1μm 以下のサイズまで、大量に作製する
ことが可能であると考えられる。 
(a)              
          
(b) 
 
図 2 本研究で作製したマイクロチャネル
式エマルション作製デバイスの例。 (a)単
一チャネル型、と(b)多チャンネル化デバイ
スの作製例。 
 
図 3 本研究で作製したマイクロゲル式フ
ードインクの拡大写真。 
 
 以上のように、本研究で開発した技術を
利用して基本的な構造を構築することに
より食感を造形する要素技術を確立する
ことができた。 
 
 
 
      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報           Tokyo Denki University                     
 
5.主な発表論文等 
〔学会発表〕（計８件） 
1. 食感設計に向けた 3D プリンタの開発, 清水 
純平, 武政 誠,第 42 回バイオレオロジー学会 (ポ
スター賞受賞), 北九州市国際会議場,2019 年 6 月 
2. フード 3D プリンタにより食感を作り出す, 清
水純平, 武政誠, 日本農芸化学会 2020 年度大会 
(社会事情により中止、2020 年度大会トピックス
演題に選定）,2020 年 3 月 
 


Development of texture design using microgels printed by 3D printer

Not a member yet