Nagaoka University of Technology Institutional Repository

国立大学法人長岡技術科学大学博士（工学）doctoral thesi

平沢, 大樹

1 
様式 
論 文 内 容 の 要 旨 
 
氏 名 平沢 大樹 
 
セルロース系バイオマスから獲得できる糖は、大気中の二酸化炭素の増加抑制を目指
した燃料用エタノールや様々な化成品の原料の生産、食料への利用が可能である。糖化酵
素によるバイオマスの効率的な糖化にはセルラーゼ高生産性糸状菌 Trichoderma reesei
の利用が必須である。T. reesei を産業用のセルラーゼ供給源として利用するためには、生
産される種々のセルラーゼの機能解析やバイオマス糖化に必要なセルラーゼ成分の同定と
ともにセルラーゼの転写制御機構を明らかにする必要がある。T. reesei のセルラーゼ・ヘ
ミセルラーゼの発現は炭素原により協調的に誘導されるが、その他の環境因子によってそ
の発現が変化することが知られている。しかしながら、そのメカニズムはほぼ明らかとな
っていない。本論文は、近年の遺伝子組み換えを用いた菌株改良における問題点である転
写活性化因子のタイトレーションの解決や種々の前処理バイオマスへの酵素組成の最適化
を目指し、T. reesei におけるセルラーゼ遺伝子の発現制御メカニズムの解析を行った。そ
れによって、自然界に存在する多種多様なバイオマスに対応してその分解に必要な種々の
セルラーゼを最適な比率で大量に生産することができる T. reesei 工業用糖化酵素生産菌
株を造成することが可能となる。 
第 1 章では、本研究を推進する意義および目的を明らかにすると共に T. reesei にお
ける菌株改良および糸状菌における環境因子の応答ついて網羅的にまとめた。 
第 2 章では、セルロース系基質とキシラン系基質の誘導メカニズムの解明を目指し、
セルロース系炭素源でのみ誘導される xyn3 プロモーターにセルロースおよびキシラン系
炭素源の両方で誘導される xyn1 プロモーターのシス配列を導入することで、炭素源応答
性の変化を評価した。その結果、xyn3 シス配列を xyn1 シス配列と置換することによって
xyn3 プロモーターにキシランに対する誘導能を付与することができた。これにより、キシ
ラン誘導において、xyn1 シス配列がキシラン誘導に寄与していることが示唆された。ま
た、相補的に 2 つの xyn1 シス配列を導入した 2RBox プロモーターの制御下で高機能 BGL
である A. aculeatus BGLI を発現させたセルロース性バイオマスの糖化に適した組み換え
T. reesei 株を構築した。本形質転換体 X3-2RB_AB1 株はこれまでに構築された工業用菌
株と同等の前処理バイオマスの糖化を示した。さらに、2RBox プロモーターは XYNIII が
発現していない QM9414 株においても機能することが示された。これは xyn3 改変プロモ
ーターが効率的な酵素発現に使用することができ、XYNIII が発現していない QM9414 由
来の変異株にも応用することができることを証明するものである。 
第 3 章では、標準株 QM9414 と高生産変異株 PC-3-7 の表現型の比較解析を通して日
本型変異株のセルラーゼ生産性について評価した。これにより、PC-3-7 においてセルラー
ゼ、キシラナーゼの酵素組成が培養 pH に応答して変化することを明らかにした。さらに、
この現象が転写レベルで制御されていることも明らかとなった。Pac1 を介する既知の pH
シグナル伝達経路は変異株間で同様に機能しており、Pac1 破壊の影響が pH 3.5 のみでセ
ルラーゼ遺伝子と転写活性化因子 xyr1 の転写パターンが一致しないことから、セルラー
2 
ゼ生産における新規の pH 応答メカニズムの存在が示唆された。また、低 pH 依存的およ
び高 pH 依存的なセルラーゼ生産は異なるメカニズムにより引き起こされていることが推
測された。さらに、N-25 において生じた変異は低 pH での低下したセルラーゼ生産にも寄
与している可能性が見出された。変異解析の結果、tr120879 および tr22009 に生じた変
異が低 pH 条件でのセルラーゼ生産に関与することが明らかとなった。また、培養 pH に
よる酵素組成の変化を利用して工業用糖化酵素生産菌株の糖化能の変化を評価した。工業
用糖化酵素生産菌株においても、低 pH、高 pH の培養を使い分けることで酵素組成を簡便
に操作することが可能であり、種々の環境因子に対するセルラーゼ生産性の解析は培養条
件による酵素比率の改変に多様性を持たすことが期待される。 
第 4 章では、タンパク質生産にとって重要な影響を与える窒素源のセルラーゼ生産へ
の影響を評価した。セルラーゼ生産の減少が窒素源異化抑制により引き起こされることが
示唆され、T. reesei において窒素源異化抑制に関わる包括的な窒素代謝活性化因子 Are1
がセルラーゼの転写制御に関与していることが in vitro および in vivo において明らかと
なった。また、同時に細胞内グルタミン濃度がセルラーゼの基礎的な誘導的発現に転写レ
ベルで関与することが推察された。Are1 は広く真菌に保存されていることから、この制御
は T. reesei のセルラーゼ生産特異的なものではなく、真菌全体におけるタンパク質生産
において保存されているのであろう。以上の結果は、T. reesei によるセルラーゼ生産だけ
でなく真菌における菌体外タンパク質生産に関する研究へ与えるインパクトが非常に大き
いものであるといえる。 
以上のことから、本研究の成果はセルラーゼ誘導メカニズムを明らかにするための手
がかりを与えるだけでなく、T. reesei が生産するセルラーゼ比率の改変に応用できる可能
性を示すものである。 


糸状菌Trichoderma reeseiにおけるセルラーゼ転写制御機構を活用した菌株改良に関する研究

PHAN, NHU NGUYET

（様式４）  
別紙２  
 
論文審査の結果の要旨  
 
学位申請者 PHAN NHU NGUYET 
 
本論文は、「Development of natural adsorbent from coconut fiber and application 
for dye wastewater treatment（ヤシ殻繊維を用いた天然吸着剤の開発と染色廃水処理へ
の適用）」と題し、５章より構成されている。第１章では緒論として、本研究の意義と目
的について述べ、本論文の構成を記述している。  
第２章では、繊維染色に用いられる染色剤について化学構造や毒性などについて文献調
査により整理記述を行っている。また、染色廃水処理における現在の研究開発動向、天然
の吸着剤についての知見、さらに染色廃水処理の生物学的処理技術について、最近の学術
的な研究動向や課題などについて、文献調査により整理記述されている。  
第３章では、ヤシ殻繊維を化学処理する事で天然吸着剤を開発し、その化学構造や吸着
剤としての諸特性を明らかにした。また実染色廃水の処理を行う既存の生物処理から排出
された処理水を用い、残留する着色成分を除去する目的で、開発した吸着剤を用いて最適
な使用条件を検討した。その結果、吸着剤の吸着容量は３０３ Pt/Co/g, pH は約 8、温度
は 30 度程度の条件で最大の吸着量を示すことが明らかとなった。 
第４章では、開発したヤシ殻繊維の天然吸着剤を染色廃水処理に適用するために新規な
形状のリアクターを開発し、その除去メカニズムを解明するために微生物を植種したリア
クターと吸着剤のみのリアクターを運転した。実験の結果、吸着剤のみのリアクターでは
実験開始直後から染料の除去率低下が発生した。一方で微生物を植種したリアクターでは
６２日間の実験の期間において９３％の染料の除去率を示した。保持微生物の解析の結
果、染料の分解に関与する事が報告されている微生物が多数検出された。以上の結果か
ら、ヤシ殻繊維の天然吸着剤に微生物を保持させることで、効率的に染料の吸着と微生物
分解を達成できることを明らかにした。  
第５章では、本論文で得られた知見を総括するとともに、本論文では評価できていない
長期的な処理の安定性や実用化にむけた研究課題など、普及する上での改善点および今後
の研究に関して提案を行っている。  
以上のように本論文は、環境に配慮した染色廃水処理方法としてヤシ殻繊維から天然吸
着剤を開発し、その吸着剤を利用した新規リアクターを開発し、実験室スケールのリアク
ターを用いた試験により優位性を示した。本論文で得られた知見は、本技術の実用化にあ
たり重要な知見となり得るものである。  
よって、本論文は工学上及び工業上貢献するところが大きく、博士（工学）の学位論文
として十分な価値を有するものと認める。  
 
審査委員主査  山口 隆司 印  
 


Development of natural adsorbent from coconut fiber and application for dye wastewater treatment

竹崎, 太智

（様式４）  
別紙２  
 
論文審査の結果の要旨  
 
学位申請者	 竹崎	 太智  
 
本論文は、「電磁パルス駆動プラズマ流と垂直磁場の相互作用による粒子加速」と題
し、5 章で構成される。  
第 1 章では、宇宙プラズマの特徴と無衝突衝撃波および無衝突衝撃波での標準加速理論
について説明し、実験室系で無衝突衝撃波を形成するための条件について先行研究を含め
てまとめられている。特に実験室でパルスパワー放電技術を用いて無衝突衝撃波を再現す
る優位点について述べられている。  
	 第2章では、本研究で開発した高速プラズマ流生成装置および計測系について説明され
ている。実験室で無衝突衝撃波を形成するために必要となる高速プラズマ流の生成に用い
たテーパー・コーン型プラズマフォーカス装置と生成できるプラズマの特徴について述べ
られている。また、このプラズマの計測装置について説明し、放電電流、プラズマ流の発
光計測、分光計測、イオン電流計測方法について述べられている。  
	 第3章では、テーパー・コーン型プラズマフォーカス装置で生成されたプラズマ流の計測
結果とプラズマ流の垂直磁場への応答について述べられている。本装置により初期ガス圧  
0.3 Pa のヘリウムガス雰囲気で、流速  30 km/s の高速プラズマ流の生成に成功したこと、
イオン電流計測と分光計測によるプラズマパラメータの評価から、生成されたプラズマ流
の無衝突性が示されており、実験室系で無衝突衝撃波を形成するための条件を満たしてい
ることを示している。また、永久磁石を用いてプラズマの流れ方向に対して垂直磁場を印
加した結果、磁場の印加領域でプラズマ流の減速することを明らかにした。また、プラズ
マ流の自発光とイオン電流の同時計測より、プラズマ流に垂直磁場を印加した場合、プラ
ズマ流に先行したイオン電流が観測されることを見出した。  
	 第4章では，空間1次元、速度空間3次元の高速プラズマ流の数値シミュレーションについ
て述べられている。本装置で生成した１次元高速プラズマ流の垂直磁場中での挙動を電磁  
Hybrid Particle-In-Cell 法を用いて解析を行った結果、プラズマ流に先行した加速イオンの
存在を示し、その挙動は実験結果と定性的に一致することを見出した。加速メカニズムと
して、プラズマ流の進展にともない外部から印加した垂直磁場が圧縮され、その勾配によ
りプラズマ流の進行方向速度と磁場に垂直な電子電流が駆動されることが示されている。
この電子電流と垂直磁場のローレンツ力により、プラズマ流中の一部のイオンが加速され
ることが明らかとなった。  
第5章では、本研究により得られた実験的・数値的知見をまとめ、宇宙天気予報や粒子加
速現象への展開を示し本論文の総括とした。  
よって、本論文は工学上及び工業上貢献するところが大きく、博士（工学）の学位論文
として十分な価値を有するものと認める。  
審査委員主査	 佐々木	 徹	 印  


Traditional Chinese

電磁パルス駆動プラズマ流と垂直磁場の相互作用による粒子加速

TRAN, THANH NHAT

English

A Comprehensive Evaluation of the Effects of Aggregate Gradations on Mechanism Performance of Wearing Course Mixtures

FAIROZA, AMIRA BINTI HAMZAH

Four-Dimensional Medical Image Compression by using Non-Separable Integer Wavelet Transform

若木, 志郎

塗布による分子配向薄膜形成過程における配向状態に関する研究

PHAM, NGOC VINH

Remaining Strength of Corroded Gusset Plate Connection in Steel Truss Bridge and its Repair Using

Technical Reportdepartmental bulletin pape

長岡技術科学大学　技術支援センター　技術支援報告　2018年度　Vol.8

LE, HOAI NAM

（様式４）  
別紙２  
 
論文審査の結果の要旨  
 
学位申請者 LE HOAI NAM 
 
本論文は，「Inductance-Independent Discontinuous Current Mode Control with 
Minimized Inductor for Power Converters(電力変換器のリアクトル小型化に向けたイン
ダクタンスに不感な電流不連続モード制御法 )」と題し，7 章より構成されている。  
第 1 章では，太陽光発電用パワーコンディショナ内で使用される昇圧チョッパと系統連
系インバータへの要求と問題点を示し，本論文の研究目的がリアクトルに不感な電流連続
/不連続モード混在制御により，リアクトルを小型化することであることを述べている。  
第 2 章では，電流連続モードと電流不連続モードの切り替えを行う従来方式について述
べ，それらの特長と問題点を明らかにした。次に，本論文で提唱するリアクトルに不感な
電流連続 /不連続モード混在制御技術についてその原理を述べ，従来方式に対する提案方式
の位置づけを示している。  
第 3 章では，昇圧チョッパに適用する電流不連続モード (以下，DCM)制御を提案した。
本方式は 1 サンプル前のデューティを利用することで DCM に起因した非線形性を打ち消
すことで，電流連続モード (以下，CCM)制御系と同等の制御応答を実現した。実験結果よ
り，CCM と DCM のオーバーシュートがそれぞれ 9%と 8%であることを示している。  
第 4 章では，単相系統連系インバータに適用する CCM/DCM 混在制御を提案した。提案
方式は，CCM と DCM のデューティの関係を電流モード判別に利用し，インダクタンスの
公差が大きい場合でも，安定した電流モードの切り替えを実現した。実験により，インバ
ータの定格インピーダンスに対して 0.5%の容量をもつ連系リアクトルを用いて，系統電流
のひずみ率 (以下，THD)を 5%以下に抑制でき，連系リアクトルの体積を従来の電流連続モ
ードの制御系を用いた方式に対して 51%小型化できることを明らかにしている。  
第 5 章では，三相系統連系インバータに適用する DCM 制御法を提案した。提案方式は，
タイムシェアリング技術を利用して各相の電流制御の干渉を打ち消し，各相で独立な DCM
制御を実現した。実験により出力電流 THD を 5％以下に低減できることを示している。  
第 6 章では，昇圧チョッパのリアクトル小型化と広い負荷範囲での高効率化を両立す
るため，DCM と三角波電流モード (以下，「TCM」 )を組み合わせたハイブリッド電流不
連続モードを提案した。ハイブリッド電流不連続モードでは，DCM のゼロ電流期間中に
TCM を適用することでゼロ電圧スイッチングを達成した。実験結果より，CCM に比較
し定格負荷時の損失を最大 42.9%低減できること示している。  
第７章では，本論文の有用性と各章で提案した回路方式の総括を述べ，今後の課題につ
いて述べている。  
よって，本論文は工学上及び工業上貢献するところが大きく，博士（工学）の学位論文
として十分な価値を有するものと認める。  
審査委員主査 伊東 淳一  印  


Inductance-Independent Discontinuous Current Mode Control with Minimized Inductor for Power Converters

DUONG, ANH QUANG

（様式４）  
別紙２  
論文審査の結果の要旨  
 
学位申請者 DUONG ANH QUANG 
 
微細加工分野では位置決めセンサとしてレーザ変位計測干渉計がよく利用されている。将来
の微細加工の進展には、レーザ変位計測干渉計の光源周波数安定度 10-10 以下の達成と計測分解
能ナノメートル以下までの向上などが望まれる。本論文は、レーザダイオード（LD）出射光に
電気光学素子（EOM）で正弦波位相変調を加え、ヨウ素の吸収線に LD の中心周波数をロック
する方法およびこの位相変調光を光源とする変位計測干渉法に関し論じている。また、EOM に
寄生する残留振幅変調（RAM）を能動的に抑制する手法に関し論じている。論文は 5 章からな
る。  
第 1章では、レーザの周波数安定化の手法とレーザ変位計測干渉法の現状に関し述べている。
レーザダイオード（LD）に対し、飽和吸収を用いる周波数安定化手法がその周波数安定性ゆえ
に、変位計測干渉法の光源として有効（＝メートル定義とトレーサブル）であることを述べてい
る。また、RAM の原因に関する文献調査を行っている。  
第 2 章では、外部共振器型 LD（ECLD:線幅 300kHz）の中心周波数を EOM による正弦波位
相変調でヨウ素の飽和吸収線（633nm）にロックする原理・装置化に関し述べている。RAM 抑
制制御なしで、商用ヨウ素周波数安定化 HeNe レーザ（周波数安定度 2.5×10-11）とビート信号
検出での周波数安定度を比較し、積分時間 400s で 9.0×10-11 の周波数安定度を達成した。  
第 3 章では、上で述べたヨウ素の飽和吸収線にロックした ECLD を光源とする、変形マッハ
ツエンダー型レーザ変位計測干渉計の評価に関し述べている。この干渉計の干渉信号の高調波
成分に干渉計可動鏡の変位情報が含まれることを論じている。また隣り合った奇数倍と偶数倍
高調波と干渉信号を同期検波することで変位情報をリサージュダイアグラムで得られることを
示している。さらに、実験で干渉計可動鏡の変位が不確かさ数ナノメートルで得られることを
述べている。  
第 4 章では、EOM に寄生する残留振幅変調（RAM）を能動的に抑制する手法と装置化に関
し述べている。RAM の主たる要因が位相変調に寄与しない不要偏光成分の EOM 内での多重反
射であることを述べ、これを避けるためには EOM の光学長を多重反射が起きないように EOM
温度（＝熱膨張による変形）と EOM に印加する直流電圧（＝屈折率変化）で制御可能であるこ
とを実験的に証明しかつ装置化した。RAM のレベル（＝振幅変調の交流成分／直流成分）を第
2 章での実験時の値（＝10-2）から 10-4 レベルまで能動的に抑制した。さらに、このとき ECLD
の中心波長をヨウ素の飽和吸収線（633nm）にロックする実験を行い積分時間 1000s で 3.7×
10-11 の周波数安定度を達成し、RAM 抑制の効果を検証した。  
第５章では、この研究で得られた結論に関し述べている。また今後改良を加えるべき点に関
し考察している。  
よって、本論文は工学上及び工業上貢献するところが大きく、博士（工学）の学位論文として
十分な価値を有するものと認める。  
審査委員主査 明田川 正人 印  


Sinusoidal phase modulation by electro-optic modulator for concurrently achieving iodine-frequency-stabilized laser diode and high-precision displacement-measuring interferometer

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