hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
時空間情報を処理する高次神経素子モデルを用いた学習・認識システムの性質の解明

実用的な学習・認識システムと言えば,近年までは,伝統的に人工知能の分野で取り組まれてきた記号処理によるもの以外にはないといっても過言ではなかった.ところが,近年,記号とパターンというキーワードを軸に,記号処理に制限しない新しい流れが生まれたようである.しかし実は,その新しい流れというのは,神経回路モデル研究として数10年間にわたって脈々と続けられてきたものに他ならない.一方,神経回路モデル研究の流れの中にも,実用的なシステムへの適用を目指すには記号的な考え方が不可欠であるという問題が浮き彫りにされつつあるところである.神経回路モデル研究の立場から,より高度なシステムの性質の理解の方向で,学習・認識システムを研究することを目的とした.神経回路で行なわれる情報処理の古典的な考え方(作業仮説)は,「情報処理がパルス頻度で行なわれ→結果の表現もパルス頻度で行なわれる」というものであった(「結果の表現」は「結果の解釈」ということもできる).時間情報(スパイク・タイミング)を使う可能性を検討した結果,ニューロンの内部電位による単安定と双安定状態の遷移,そして双安定状態の2つの状態を微小な入力変動で制御できることを示した.これは,タイミングとパルス頻度を橋渡しするための可能な機構として有力である.この結果を更に検討することで,システム水準の振舞いの理解につながるだろう.実用的な学習・認識システムと言えば,近年までは,伝統的に人工知能の分野で取り組まれてきた記号処理によるもの以外にはないといっても過言ではなかった.ところが,記号とパターンというキーワードを軸に,記号処理に制限しない新しい流れが生まれたようである.しかし実は,その新しい流れというのは,神経回路モデル研究として数10年間にわたって脈々と続けられてきたものに他ならない.一方,神経回路モデル研究の流れの中にも,実用的なシステムへの適用を目指すには記号的な考え方が不可欠であるという問題が浮き彫りにされつつあるところである.学習・認識システムの研究に神経回路モデルを活用する際には,時空間情報をいかに処理するかが重要になる.しかし,これまで研究されてきている神経回路モデルは静的な情報には向いているが,動的な情報(時間情報)を処理するには向いていない.そこで,時間情報に依存して動作する神経素子を付加した神経回路モデルを設定し,その時空間情報処理能力を調べた.神経素子には,パルス頻度に応答する古典的なニューロンモデルと,パルスタイミングに応答するパルスニューロン(spiking neuron)モデルを用いた.性能の高い情報処理を望む場合,古典的なニューロンモデルだけで構成するには複雑な動作をする高次ニューロンを仮定しなければならなかったが,これら2種類のニューロンを組み合わせたモデルではそれぞれの種類のニューロンは単純なままでも同等の処理ができる可能性が見えてきた.今後は,この方向の研究をより発展させ,時空間情報を自然に処理できるモデルを考察してゆく.実用的な学習・認識システムと言えば,近年までは,伝統的に人工知能の分野で取り組まれてきた記号処理によるもの以外にはないといっても過言ではなかった.ところが,近年,記号とパターンというキーワードを軸に,記号処理に制限しない新しい流れが生まれたようである.しかし実は,その新しい流れというのは,神経回路モデル研究として数10年間にわたって脈々と続けられてきたものに他ならない.一方,神経回路モデル研究の流れの中にも,実用的なシステムへの適用を目指すには記号的な考え方が不可欠であるという問題が浮き彫りにされつつあるところである.神経回路モデル研究の立場から,より高度なシステムの性質の理解の方向で,学習・認識システムを研究することを目的とした.神経回路で行なわれる情報処理の古典的な考え方(作業仮説)は,「情報処理がパルス頻度で行なわれ→結果の表現もパルス頻度で行なわれる」というものであった(「結果の表現」は「結果の解釈」ということもできる).時間情報(スパイク・タイミング)を使う可能性を検討した結果,ニューロンの内部電位による単安定と双安定状態の遷移,そして双安定状態の2つの状態を微小な入力変動で制御できることを示した.これは,タイミングとパルス頻度を橋渡しするための可能な機構として有力である.この結果を更に検討することで,システム水準の振舞いの理解につながるだろう.
シナプス可塑性に関わる神経ペプチド遺伝子の転写制御と転写因子

本研究では、中枢神経に最も豊富にかつ神経特異的に発現するNPYおよびEnkephalin A遺伝子を用いて、シナプス可塑性に関わる神経ペプチド遺伝子の転写活性化の制御機構の解明と、その特異的転写制御因子の同定を、分子生物学的・薬理学的手法で行った。これまで、NPY及びENK神経ペプチド遺伝子プロモーター上のNGF反応エレメント(NGFRE)やCa/calmodulin-dependent kinase反応エレメント(CaRE)を同定した。これらのエレメントを含んだCATベクターやDNAアフィニティーカラムを準備し、転写実験や因子の精製に用いている。また、Southwestern法によって、神経細胞cDNAライブラリーから転写制御因子のクローニングを行った。シナプス可塑性に関わる、神経活動による神経ペプチド遺伝子の発現増加がこれら2つの反応エレメントを介した転写活性の増加である事と、それに関与する転写因子について興味あるデータを得た。平成9年度は、特にNPY遺伝子のNGFREに結合する種々の転写因子のうち、どの転写因子がNGFによる細胞内情報伝達を伝えているのかを、CATベクターを用いた培養PC12細胞での発現実験で解析した。NGFRE結合蛋白質として26kDaのカプサイシン結合核蛋白質をクローニングし、このNDF1の機能解析実験として、NDF1 cDNAのPC12細胞での一過性および恒常的発現実験を行ない、NDF1が交感神経への分化の制御に働くことを見出した。この因子の活性は神経作用薬Capsicinの調節を受けると予想され、その薬物の作用機構を追及中である。NDF1の交感神経と中枢神経系での分布を調べる実験も行った。26kDa核蛋白質NDF1 mRNAはIn situ hybridization法により神経系に広範に存在することを見いだした。更に、この因子は神経発生に伴い、胎生時期E18に極大をとる、著しい発現の変化を示す。このことはNDF1の神経分化での生理的役割を強く示唆していた。
放物型偏微分方程式系のサンプル値制御に関する理論的・数値実験的研究

本研究では,出力作用素が(-L)^γ(0<γ<1/2)に従属する非有界性を有する放物型システムを取り上げ,外乱に対してロバストなサンプル値H_∞コントローラの構成法を与えている.例えば,境界制御を有する拡散系は,このようなタイプの非有界出力作用素をもつ放物型システムとして定式化できる.ここでは,その放物型システムにサンプラとゼロ次ホールドを取り付けたシステムに対して,リフティングの手法と状態変数の変換を用いて等価的な無限次元離散時間システムに変換している.そして,この無限次元離散時間システムに対して状態空間が有限次元となるモデルを導出し,そのモデルに対してH_∞制御を達成するための有限次元離散時間コントローラを構成している.ところが,このような方法で構成されたコントローラが,もとのサンプラとゼロ次ホールドを有する放物型システムに対して,必ずしもH_∞コントローラとして機能しているとはいえない.そこで,離散時間剰余モードフィルタを付け加えた形のコントローラを考案し,これが有限次元のサンプル値H_∞コントローラになり得ることを証明している.また,有限次元サンプル値H_∞コントローラの具体的な設計手順を示している.さらに本研究では,拡散係数が十分小さく無視できるシステムを制御対象として取り上げている.二つの管から構成される境界入力を有する並流型熱交換器をモデル化すると,熱拡散を考慮した場合には二つの移流拡散方程式,すなわち放物型偏微分方程式系によって記述される.ここでは熱拡散係数をゼロとした方程式,すなわち双曲型偏微分方程式系に対して,サンプラとゼロ次ホールドを取り付け離散的な制御をする前に,最も基本的と考えられる,連続的な境界フィードバックを施した閉ループ系の安定性について解析している.また,境界入力を有するこの双曲型システムの可観測性および可到達性について解析している.本研究では,出力作用素が(-L)^γ(0<γ<1/2)に従属する非有界性を有する放物型システムを取り上げ,外乱に対してロバストなサンプル値H_∞コントローラの構成法を与えている.例えば,境界制御を有する拡散系は,このようなタイプの非有界出力作用素をもつ放物型システムとして定式化できる.ここでは,その放物型システムにサンプラとゼロ次ホールドを取り付けたシステムに対して,リフティングの手法と状態変数の変換を用いて等価的な無限次元離散時間システムに変換している.そして,この無限次元離散時間システムに対して状態空間が有限次元となるモデルを導出し,そのモデルに対してH_∞制御を達成するための有限次元離散時間コントローラを構成している.ところが,このような方法で構成されたコントローラが,もとのサンプラとゼロ次ホールドを有する放物型システムに対して,必ずしもH_∞コントローラとして機能しているとはいえない.そこで,離散時間剰余モードフィルタを付け加えた形のコントローラを考案し,これが有限次元のサンプル値H_∞コントローラになり得ることを証明している.また,有限次元サンプル値H_∞コントローラの具体的な設計手順を示している.さらに本研究では,拡散係数が十分小さく無視できるシステムを制御対象として取り上げている.二つの管から構成される境界入力を有する並流型熱交換器をモデル化すると,熱拡散を考慮した場合には二つの移流拡散方程式,すなわち放物型偏微分方程式系によって記述される.ここでは熱拡散係数をゼロとした方程式,すなわち双曲型偏微分方程式系に対して,サンプラとゼロ次ホールドを取り付け離散的な制御をする前に,最も基本的と考えられる,連続的な境界フィードバックを施した閉ループ系の安定性について解析している.また,境界入力を有するこの双曲型システムの可観測性および可到達性について解析している.本研究では,出力作用素が(-L)^γ(0<γ<1/2)に従属する非有界性を有する線形放物型システムを取り上げ,外乱に対してロバストなサンプル値H_∞コントローラの一構成法を与えている.例えば,境界制御を有する線形拡散システムは,このようなタイプの非有界出力作用素をもつ線形放物型システムとして定式化できる.一般に,実システムをコンピュータを用いて制御しようとするとき,制御対象は連続時間系であるのに対してコントローラは離散時間系となる.そのため,制御対象にコントローラを実装するためにはサンプラとゼロ次ホールドが必要となる.したがって,制御系全体を考えると連続時間系,離散時間系,サンプラ,ゼロ次ホールドが組み合さった複雑なシステムとなる.本研究では,(-L)^γに従属する非有界性を有する出力作用素をもつ線形放物型システムにサンプラとゼロ次ホールドを取り付けたシステムに対して,リフティングの手法を用いて等価的な無限次元離散時間システムに変換している.そして,この無限次元離散時間システムに対して状態空間が有限次元となるモデルを導出し,そのモデルに対してH_∞制御を達成するための有限次元離散時間コントローラを構成している.しかしながら,このような方法で構成されたコントローラが,もとのサンプラとゼロ次ホールドを有する線形放物型システムに対して,必ずしもH_∞コントローラとして機能しているとはいえない.そこで,離散時間剰余モードフィルタを付け加えた形のコントローラを考案し,これが有限次元のサンプル値H_∞コントローラになり得ることを証明している.また,有限次元サンプル値H_∞コントローラの具体的な設計手順を与えている.二つの管から構成される境界入力を有する並流型熱交換器をモデル化する際に,熱拡散を考慮した場合には二つの移流拡散方程式,すなわち放物型偏微分方程式系によって記述される.本年度は,その熱拡散係数が十分小さく無視できる場合を取り上げた.熱拡散係数をゼロとおいた方程式は双曲型偏微分方程式系となり、開ループ系そのものが有限領域に固有値をもたないのでsuper-stableとなる.このように特殊な性質をもつシステムに対して,サンプラとゼロ次ホールドを取り付け離散的な制御をする前に,最も基本的と考えられる,連続的な境界フィードバックを施した閉ループ系の安定性について解析した.

まず,フィードバックゲインに関するある条件のもとで,閉ループ系を記述する作用素が強連続半群を生成することを示した.つぎに,この閉ループ作業素が有限領域にも固有値をもつことを確認し,spectrum determined growth assumptionに関するHuangの結果(1985年)を用いて安定性を解析した.また,フィードバックゲインがある特異的な値をとるときには,有限領域に固有値が導けないことを理論的に解明し,MATLABを用いて数値実験的に検証した.さらに,境界入力を有するこの双曲型偏微分方程式系の可観測性ならびに可到達性について解析した.境界入力を有するこのシステムは入口にデルタ関数を配置したシステムとして,そして出口における出力はデルタ関数と温度分布の積の積分として捉えることができる.そこで,デルタ関数を2乗可積分関数で近似したシステムに着目し,二つの管の出口において両方の流体の温度が測定可能ならば可観測となり,どちらか一方のみが測定可能ならば状態空間の非負錐に関して可観測となることを示した.また,二つの管の両方の入口において温度制御が可能ならば可到達となり,どちらか一方のみが制御可能ならば状態空間の非負錐に関して可到達となることも明らかにした.
歴史コーパスに基づく中世・近世語の複合辞および連語の研究

中・近世語における複合辞・連語形式については、個別形式に関する研究はなされているものの、その全体像が明らかにされているとはいいがたい。本研究は、以下の二点を目的としている。(1)中・近世語資料における複合辞および連語の使用状況を、国立国語研究所の『日本語歴史コーパス』およびその形式に準じて追加作成したデータを用いて計量的に検証すること(2)(1)で得られた結果をもとに複合辞・連語の研究を行うこと平成30年度は、引き続き『虎明本狂言集』における複合辞・連語の分析を進め、同時に、『日本語歴史コーパス』の形式に準じた追加データとして、『虎寛本狂言集』のデータ作成を行った。その上で、これらの資料にみられた複合辞・連語と、キリシタン資料をはじめとする他資料にみられる複合辞・連語との比較を行った。具体的には、これらの資料のコーパスデータに付与された形態論情報を利用し、それぞれの資料について27語の単語(短単位)N-gramデータを抽出した。このN-gramデータを出現頻度・出現環境・文法的機能・意味の希薄化等の観点から整理し、複合辞・連語リスト作成のための分析を行った。さらに、資料ごとの複合辞・連語の出現状況から、各資料の特徴を検討した。また、複合形式の計量的研究手法の確立を目指し、国立国語研究所のBCCWJ(現代日本語書き言葉均衡コーパス)のデータを用いた複合辞の研究を行った。本研究の成果については、日本語学会(春季大会)での発表や『国立国語研究所論集』、『新しい古典・言語文化の授業ーコーパスを活用した実践と研究ー』(河内昭浩編・朝倉書店)掲載の論文等にて公開した。(1)中・近世語資料における複合辞および連語の使用状況を、国立国語研究所の「日本語歴史コーパス」およびその形式に準じて追加作成したデータを用いて計量的に検証すること(2)(1)で得られた結果をもとに複合辞・連語の研究を行うこと平成28年度は、室町時代語資料について分析対象とする資料を選定し、そこにみられる複合辞・連語形式について検討・分析を行った。具体的には、「日本語歴史コーパス」におさめられている『虎明本狂言集』および「日本語歴史コーパス」の一部として構築段階にある『天草版平家物語』『天草版伊曽保物語』のデータを分析対象として選定した。そして、これらのデータに付与された形態論情報を利用し、それぞれの資料について27語の単語(短単位)N-gramデータを抽出した。また、「日本語歴史コーパス」の形式に準じた追加データとして、『虎寛本狂言集』のデータ作成を進め、他の資料との比較分析に用いる準備を行った。本研究の経過については、国立国語研究所の共同研究プロジェクトである「通時コーパスの構築と日本語史研究の新展開」研究会等において発表した。また、複合形式の計量的研究手法の確立を目指し、国立国語研究所のBCCWJ(現代日本語書き言葉均衡コーパス)のデータを用いた複合辞研究を行った。その成果は、「人文科学とコンピュータシンポジウム2016(じんもんこん2016)」における学会発表と、『早稲田日本語研究』26号掲載の論文の形で公開した。予定していた対象資料のうち、『虎明本狂言集』およびキリシタン資料の『天草版平家物語』『天草版伊曽保物語』について、N-gramデータの抽出と分析を進めることができた。しかし、『虎寛本狂言集』のデータ作成については、人材確保に時間がかかり作業途中であるため、次年度も継続してデータ作成を行うこととした。(1)中・近世語資料における複合辞および連語の使用状況を、国立国語研究所の『日本語歴史コーパス』およびその形式に準じて追加作成したデータを用いて計量的に検証すること(2)(1)で得られた結果をもとに複合辞・連語の研究を行うこと平成29年度は、平成28年度に引き続き『虎明本狂言集』における複合辞・連語の分析を進め、またその結果と、キリシタン資料や鎌倉時代語資料における複合辞・連語との比較を行った。また、『日本語歴史コーパス』の形式に準じた追加データとして、28年度に引き続き『虎寛本狂言集』のデータ作成を進め、他の資料との比較分析に用いる準備を行った。鎌倉時代語資料について、当初の予定通りN-gramデータの抽出を行い、室町時代語資料と比較しながら分析を深めることができた。ただし、平成29年度は研究代表者の所属変更もあり、『虎寛本狂言集』のデータ作成については作業途中であるため、次年度も継続してデータ作成を行うこととした。

中・近世語における複合辞・連語形式については、個別形式に関する研究はなされているものの、その全体像が明らかにされているとはいいがたい。本研究は、以下の二点を目的としている。(1)中・近世語資料における複合辞および連語の使用状況を、国立国語研究所の『日本語歴史コーパス』およびその形式に準じて追加作成したデータを用いて計量的に検証すること(2)(1)で得られた結果をもとに複合辞・連語の研究を行うこと平成30年度は、引き続き『虎明本狂言集』における複合辞・連語の分析を進め、同時に、『日本語歴史コーパス』の形式に準じた追加データとして、『虎寛本狂言集』のデータ作成を行った。その上で、これらの資料にみられた複合辞・連語と、キリシタン資料をはじめとする他資料にみられる複合辞・連語との比較を行った。具体的には、これらの資料のコーパスデータに付与された形態論情報を利用し、それぞれの資料について27語の単語(短単位)N-gramデータを抽出した。このN-gramデータを出現頻度・出現環境・文法的機能・意味の希薄化等の観点から整理し、複合辞・連語リスト作成のための分析を行った。さらに、資料ごとの複合辞・連語の出現状況から、各資料の特徴を検討した。また、複合形式の計量的研究手法の確立を目指し、国立国語研究所のBCCWJ(現代日本語書き言葉均衡コーパス)のデータを用いた複合辞の研究を行った。本研究の成果については、日本語学会(春季大会)での発表や『国立国語研究所論集』、『新しい古典・言語文化の授業ーコーパスを活用した実践と研究ー』(河内昭浩編・朝倉書店)掲載の論文等にて公開した。平成29年度は、鎌倉時代語資料についてN-gramデータを抽出し、分析を行うとともに、室町時代語資料として引き続き『虎寛本狂言集』のデータを作成し、考察を深める。平成30年度は、江戸語資料について同様に分析を進めるとともに、中世から近世にかけての複合辞・連語の全体像を概観し、総括的な考察を行う。平成30年度は、江戸語資料について前年度までと同様に分析を進めるとともに、中世から近世にかけての複合辞・連語の全体像を概観し、総括的な考察を行う。データ作成のための人材確保が困難であったため、「人件費・謝金」として計上した分の作業を進めることができなかった。(理由)研究代表者の所属変更等の事情から「旅費」として計上した分の出張調査を十分に行うことができず、また、「人件費・謝金」として計上した分のデータ作成作業を進めることができなかった。(使用計画)出張調査のための「旅費」とデータ作成のための「人件費・謝金」とする。人材確保に努め、データ作成のための「人件費・謝金」とする。
ランダム媒質中のランダムウォークに関する漸近的性質

正方格子上の(適合的な)ランダムウォークが時刻nまでに訪問した点の個数の大偏差原理に関しては,そのLaplace変換の漸近的な挙動が知られていたが,近年,大偏差原理が部分的に解決された.それは訪問点の個数がxn以上となる確率の指数的な挙動を調べることから得られる.そこではその確率の自然対数をnで割ったものが収束することを示した.訪問点の個数の精密化として多重点の個数を考えることができが,訪問点の個数のときには得られていたLaplace変換の漸近挙動も得られていない.しかし,自由エネルギー関数の存在自体は訪問点の個数の場合と異なる手法を用いて証明することができる.そのような状況ではあるが,大数の法則が確立されていれぱ大偏差原理を考えることができ,若干の差はあるが訪問点の個数のときと同様の手法を用いることにより,ランダムウォークが時刻nまでにちようどp回だけ訪れた点の個数がxn以上となる確率の自然対数をnで割ったものが収束することがわかる.しかしその極限がxの関数として自明でないことを得ることはできなかった.自明であるかもしれない可能性を認めれば,大偏差原理は部分的には肯定的な結果を得ることができる.しかし公表に耐え得る水準の結果ではないと判断し,公表することは見送ることにした.一方,ランダムウォークの訪問点の個数の連続対応であるWiener sausageに関しても,同様のことを考え同じ結果を得ている,さらに最近公表された結果とあわせることにより,Wiener sausageの場合の大偏差原理は完全に解決されることになる.大偏差関数の存在と非自明,および凸性はわかるもののその具体形はわからない.大偏差関数が凸であることより,これは自由エネルギー関数のLegendre変換と一致することがわかっているので,自由エネルギー関数を求めることと同じである.Wiener sausageについて自由エネルギー関数の具体形を求めるべく研究を重ねたが結果は得られなかった.本年度の研究目的であった正方格子上のランダム・ウォークの道の多重点の個数に関する大偏差原理は、形式的には得ることができ、それは訪問点の個数の場合と同様な挙動をすることがわかった。しかし極限に現れるエントロピー関数が当然満たすべき性質は得ることができず、その問題の一つはエネルギー関数の原点での右微分の正値性を調べる問題に帰着されることがわかっている。同様の問題が訪問点の個数の場合にも現れたのであるが、この場合、訪問点の個数の時刻に関する単調性をうまく使って、面倒な極限交換を回避することができた。ところが、多重点の個数の場合には時刻に関する単調性がないので、同様の方法を用いて回避することが困難であり、極限の順序の交換をうまく行わないといけない。このことは、大きな壁として今でも立ちはだかっている。一般に極限定理という研究分野では、得られた極限値(あるいは極限関数)がつまりゼロであっては意味あるものと考えることができない。つまり、極限値がゼロでないことを証明して初めて結果といえるものになる。これは、大偏差原理を考える際にも言えることであり、したがってエントロピー関数が恒等的にゼロであることを否定し得ない以上、公表に値する結果でるとは言えない。また、多重点の個数のラプラス変換についても、訪問点の個数のラプラス変換のDonsker-Varadhan型の定理と同様の挙動であることを示すことが同時に必要となるのであるが、Donsker-Varadhanの論文で提示されている方法が使えるかどうかをもう少し掘り下げて調べる必要があり、このことは現在取り組んでいる最中である。正方格子上の(適合的な)ランダムウォークが時刻nまでに訪問した点の個数の大偏差原理に関しては,そのLaplace変換の漸近的な挙動が知られていたが,近年,大偏差原理が部分的に解決された.それは訪問点の個数がxn以上となる確率の指数的な挙動を調べることから得られる.そこではその確率の自然対数をnで割ったものが収束することを示した.訪問点の個数の精密化として多重点の個数を考えることができが,訪問点の個数のときには得られていたLaplace変換の漸近挙動も得られていない.しかし,自由エネルギー関数の存在自体は訪問点の個数の場合と異なる手法を用いて証明することができる.そのような状況ではあるが,大数の法則が確立されていれぱ大偏差原理を考えることができ,若干の差はあるが訪問点の個数のときと同様の手法を用いることにより,ランダムウォークが時刻nまでにちようどp回だけ訪れた点の個数がxn以上となる確率の自然対数をnで割ったものが収束することがわかる.しかしその極限がxの関数として自明でないことを得ることはできなかった.自明であるかもしれない可能性を認めれば,大偏差原理は部分的には肯定的な結果を得ることができる.しかし公表に耐え得る水準の結果ではないと判断し,公表することは見送ることにした.一方,ランダムウォークの訪問点の個数の連続対応であるWiener sausageに関しても,同様のことを考え同じ結果を得ている,さらに最近公表された結果とあわせることにより,Wiener sausageの場合の大偏差原理は完全に解決されることになる.大偏差関数の存在と非自明,および凸性はわかるもののその具体形はわからない.大偏差関数が凸であることより,これは自由エネルギー関数のLegendre変換と一致することがわかっているので,自由エネルギー関数を求めることと同じである.Wiener sausageについて自由エネルギー関数の具体形を求めるべく研究を重ねたが結果は得られなかった.
制震要素を用いた既存鋼構造建築物の統合的耐震性能向上技術の開発

本研究では、空間を遮断しない間柱形式の制震部材による耐震補強方法を提案している。この制震部材の既存建物への取付施工時に溶接機などの火気の使用は不要で、かつ大型の楊重機を必要とせず、既設のエレベータを用いて設置現場に搬入し、組立・設置を可能としている。また、耐震補強設計に必要な支援ソフトや構造体の損傷調査方法も併せて開発の対称として耐震性能向上技術を確立した。本年度の研究実績は以下の2項目にまとめられる.1.高力ボルト接合を用いた制震要素の開発2本のH形鋼の間にエネルギー吸収要素を設置した間柱型制震ダンパーと,これを上下の梁に高力ボルト接合する工法を提案し,これら間柱型制振機構の効果に関して実大の試験体を用いて実験的に検討した.エネルギー吸収要素としては,鋼材の塑性変形によるエネルギー吸収を意図したシヤパネル,および粘性体によるエネルギー吸収を意図したオイルダンパーの2種類を対象とした.加力は本年度に購入したアクチュエータを用いて静的・動的載荷としている.得られた結果は以下のとおりである.・シヤパネルをエネルギー吸収要素とした間柱型制震ダンパーは,十分な塑性変形性能を有していることを確認した.また,力学モデルを構築して間柱型制震ダンパーの弾性剛性と耐力に関する基本的な力学的特性を明らかにした.・オイルダンパーをエネルギー吸収要素とする間柱型制震ダンパーに関しては,正弦波を入力波とする動的載荷実験を実施した.微小振幅時にはダンパー機械部のガタにより,また,載荷周波数が大きくなれば制振機構構成部材の剛性の影響により,実質的な減衰係数が低下することが観察された.また,載荷回数による動特性の変化はほとんどみられなかった.さらに間柱の曲げ変形や接合部の局所変形を考慮した力学モデルを構築した.実験で得られた復元力ループと,力学モデルで得られる復元力ループを比較し,構築した力学モデルが提案した制振機構の力学モデルとして十分な精度を有することを確認した.2.既存建築物の補修・補強前後の保有構造性能評価技術の開発溶接部における亀裂・破断の評価技術の確立を目的として,200×2000×19(mm)の溶接部を含む鋼材を対象として超音波の伝播速度を計測し,板波および表面波の理論値との比較検討を行った.現在,溶接部を通過する際に伝播速度がどのように変化するかに着目して実験結果の整理と数値モデルの構築を行っている.本年度の研究実績は以下の3項目にまとめられる。1高力ボルト接合を用いた制震要素の開発(1)前年度に提案し、実験を実施した間柱型制振ダンパーを既存鋼構造建物に設置する方法として、制振ダンパー上下に配置した枕材を、天井の鋼梁には高力ボルトで接合し、コンクリート床スラブにはモルタルとPC鋼棒を用いて接合する方法を提案した。また,この接合部が有する耐力を検証するために,枕材とコンクリート床スラブの接合面が有するせん断耐力を把握するための実大実験を実施した。(2)実験の結果、モルタルとコンクリートの打継ぎ面におけるせん断破壊は、モルタルに比べて強度が低いコンクリートの破壊によって生じ、破壊時のせん断応力度はコンクリートの割裂強度の6割程度であることを明らにした。2板波を用いた鋼材の非破壊検査による既存建築物の保有構造性能評価技術の開発超音波の一種である板波を用いて平板のクラックを検出する実験を行い、損傷指標としてクラックの透過波の到達時刻における振幅の低減を用いることを提案し、時間-周波数解析を用いた具体的な損傷指標を提示した。また、本損傷指標を用いれば板幅の1/15程度の小さな損傷であっても損傷を検出できることを示した。3補修・補強計画技術の開発補修・補強計画では地震応答の評価が不可欠であるが、実務設計で一般的に用いられる弾塑性時刻歴応答解析に必要となる計算量は静的解析に比べて格段に大きい。本研究では、複素固有値解析に基づく拡張CQC法に対して数理統計手法による補正を行い、少ない計算量で弾塑性時刻歴応答を予測し、制震要素の配置量を効率的に求められる最適設計法を提案した。さらに、塑性ヒンジ法を用いた鋼構造骨組の弾塑性解析法の安定性を高めるために、降伏曲面の特異点に関する問題点を解決する手法を提案した。本年度の研究実績は以下の3項目にまとめられる。1.機械式接合を用いた制震要素の開発と設計法の構築間柱型制振ダンパー(鋼材及び粘性体)を耐震補強として用いるときの施工性および制振性能の検証を目的として,既存鋼構造建物を想定した柱梁架構への耐震補強施工実験および載荷実験を実施した.その結果,高力ボルト接合を主体とするこの耐震補強法は,溶接などの火気を用いることなく,円滑に施工可能であることを確認した.また,この間柱型制振ダンパーは,設計で想定した耐力を発揮するとともに,大地震時の変形まで安定した履歴性状を呈して十分なエネルギー吸収能力を有することを実験的に確認した.

2.制震要素を用いた補修・補強計画支援のための基礎理論の構築とソフトウェアの開発塑性ヒンジ法を用いた鋼構造骨組の弾塑性解析法の解析速度と安定性を高めるために,降伏曲面の特異点に関する問題点を整理した上で,これらを解決する手法を提案した.昨年度は平面骨組を対象としていたのに対し,本年度は立体骨組を対象とした.さらに,構造設計に一般的に用いられる外法一定H形鋼材を対象として,部材断面の特徴を精度良く表せる混合回帰モデルおよびそのモデルを利用した最適設計法を提案し,補修・補強計画支援ソフトウェアの開発を行った.3.既存建築物の補修・補強前後の保有構造性能を簡便かつ的確に診断する技術の開発超音波の一種である板波を用いて平板の亀裂を検出する実験を行った。本実験では,昨年度に提案した,超音波の一種である板波の時間-周波数解析を用いた損傷指標について,亀裂幅と損傷指標の関係の定量的評価をさらに進めた。昨年度までに,間柱型制振ダンパー(鋼材及び粘性体)を耐震補強部材として用いるときの既存鋼構造建物への円滑な施工性を確認し,さらに十分な制振性能を検証して,ハード部分の開発研究はほぼ終了している.本年度は研究のとりまとめの期間であり,耐震補強設計に必要な支援ソフトおよび保有構造性能を診断する技術の充実を図るとともに,研究結果の公表に取り組んだ.本年度のの研究実績は以下のようにまとめられる.1.制震要素を用いた補修・補強計画支援のためのソフトウェアの開発補修・補強計画支援ソフトウェアの開発として,構造設計に一般的に用いられる外法一定H形鋼材の部材断面の特徴を精度良く表した混合回帰モデルによる最適設計法,および建物の保有水平耐力性能とそれに必要な鋼材量を最適化手法により把握する方法を提案し,数値解析例を通じてそれらの有効性を確認した.また,制震要素の配置量および主体架構の骨組断面の同時最適化問題に対して,不確定な誤差を考慮した方法を構成し,数値解析例を通じてその有効性を確認した.2.既存建築物の補修・補強前後の保有構造性能を簡便かつ的確に診断する技術の開発損傷指標として透過波の到達時刻における振幅の低減を用いることを提案し,時間周波数解析結果と板波の伝播速度の理論予測値を利用して損傷指標を具体的に求める手法を提示した.また,提案損傷指標を用いれば,板の幅の1/15程度の小さな損傷であっても損傷を検出できることを例示した.
放射光及び回折X線出力のエネルギー評価のためのOSL線量計フィルター開発

実際に単一光子で求めたエネルギー推定算出式で連続エネルギーX線の実効エネルギーを求めると、誤差が生じることが判明した。アルミニウムフィルターの厚さを厚くすると誤差の平均が小さくなり、エネルギー推定算出式の精度が良くなった。アルミニウムフィルターの厚さを厚くしても、単一光子で求めたエネルギー推定算出式で連続エネルギーの実効エネルギーを評価すると値が低く評価された。シミュレーションでアルミニウムの厚さを厚くすると、エネルギー推定算出式の精度が良くなったがその厚さは1mmから2mmの範囲であることが判明した。個人被ばく線量計では,フィルターのない部分とフィルターのある部分で感度が異なることからエネルギー特定ができる。OSL線量計は放射線に感度があるAl_20_3を用いており,その前面に各種の金属フィルターが設置されている。そのフィルターにはSnやCuが用いられているが,そのエネルギー特定範囲は20keVから1.0MeVあたりである。低いエネルギーではフィルターによる吸収が大きいため酸化アルミニウムへの線量が極端に少なくなりエネルギー特定の校正式に大きな誤差を生じさせている。また,連続X線の実効エネルギー評価を行なう場合,金属フィルターでは光電効果により各エネルギーの減弱に差が生じてしまい,適正な評価ができなくなる。連続X線のスペクトルと金属フィルターにアルミニウムを用いたときの減弱の変化はエネルギーごとに異なる。そこで,低エネルギーでも連続X線スペクトルに対してほぼ均一に減弱するフィルターとしてプラスチック材質に注目した。プラスチック材質はさまざまあり,選択に苦慮するのであるが,フィルター材質に適した一般的な選択要因は,密度が水とほぼ似通っているものあるいはその2倍までのもの,品質が均質であり加工がしやすく均一な面を維持できることなどが挙げられる。現在までに検討しているものの一つとしてpolystyreneを材質にあげて検討している。銅はかなり減弱し,アルミニウムは低いエネルギー領域で減弱の割合が均一でないことが示される。それに比べてポリスチレンは低エネルギー全体に亘って均一に減弱する。ただ,エネルギーが高くなるとフィルターのないものとほぼ同じになる。これは光電効果からコンプトン効果へと放射線相互作用の優位性の移るのが,他の物質より低エネルギーで生じてしまうからである。このような欠点はあっても,低エネルギーでのエネルギー特定には支障がないことがわかった。近年,X線乳房撮影の増加により,低エネルギーX線による被ばくも増加することが考えられ,それに伴い低エネルギーモニター用OSL線量計の需要も高まると考えられる.低エネルギーモニター用OSL線量計は,単一光子の照射によって得られた,エネルギー推定算出式によりエネルギーを算出している.しかし,実際に乳房撮影装置から照射されるX線は連続エネルギーであり,性質の違いにより誤差が出ることが考えられる.前年までの実験により,実際に単一光子で求めたエネルギー推定算出式で連続エネルギーX線の実効エネルギーを求めると,誤差が生じることがわかった.モンテカルロシミュレーションを用い,OSL線量計には,アルミニウム,プラスチック、銅の各フィルターおよびオープンウィンドウ(OW)を有する,InLight Badgeを想定し,単一光子,連続スペクトルの照射した.連続スペクトルはBooneの式により求めた.基本特性の確認で研究補助をしてもらったモンテカルロシミュレーションには,高エネルギー加速器研究機構から提供されているEGS4コードを用いておこなった.シミュレーションで発生させた光子は10^6個以上で,これにより標準偏差を±10%以下にした.アルミニウムフィルターの厚さを厚くすると誤差の平均が小さくなり,エネルギー推定算出式の精度が良くなった.アルミニウムフィルターの厚さを厚くしても,単一光子で求めたエネルギー推定算出式で,連続エネルギーの実効エネルギーを評価すると値が低く評価された.シミュレーションでアルミニウムの厚さを厚くすると,エネルギー推定算出式の精度が良くなったがその厚さは1mmから2mmの範囲であることがわかった.この結果は単一光子の発生機によって確認することが必要である.結果の報告は関連学会で計3回行った。
高エネルギーガンマ線用チェレンコフ望遠鏡による南天の観測

ガンマ線パルサーPSR1706-44からの1TeV=1,000GeVのガンマ線を検出した。ガンマ線信号の検出は前年度の観測において示唆されていたが、本年度の7月、8月に実施した観測のデータによって再確認され検出の統計的信頼度は13σとなった。“かに"パルサー、帆座パルサーなど、0.1-10GeVのガンマ線エネルギー領域で5つのパルサーがガンマ線衛星によって発見されているが、このパルサーはそのうちの一つである。このPSR1706-44についての1,000GeVガンマ線の検出はわれわれの結果が最初であり、チェレンコフ望遠鏡を用いて行なわれる1,000GeV領域における信頼度10σ以上の検出としては、PSR1706-44が“かに"パルサー/星雲についで2番目の天体となる。“かに"パルサー/星雲のデータについての解析が一段落しエネルギー閾値7TeVで(7.6±1.0)×10^<-13>cm^<-2>s^1、信頼度4σの結果を得た。“かに"パルサー/星雲は北半球での観測が有利な天体であり、南半球でのわれわれは大天頂角(53^。-56^。)での観測を強いられるが、この天体の観測は米国など他のグループの結果と比較するために重要である。大天頂角ではエネルギー閾値が高くなる反面、ガンマ線の検出有効面積が増大する利点がある。110TeVのエネルギー領域でグループにより観測されたガンマ線強度に食い違いがあり精度の良い観測が望まれているが、われわれの結果は米国のグループとほぼ一致している。10TeV近傍のガンマ線放射に関して新しい制限を付け加えた。この結果は、各グループの望遠鏡の性能を確認するための“標準的"ガンマ線源の確立に貢献し、また大天頂角での解像型チェレンコフ望遠鏡の有用性を示した。帆座パルサーについての昨年度のデータの解析も進展し、興味深い結果が示唆されているが、統計的に優位で断定的な結論を得るために今年度も観測を継続した。さらにもう一つのガンマ線パルサーPSR1055-52についても観測を行なった。合計4つのガンマ線パルサーについての観測結果を合わせ、これらを比較総合することにより、高エネルギーガンマ線発生機構とパルサー、超新星残骸、X線を放出する星雲などとの関係に知見を与えるものと期待される。赤方変位0.055の活動銀河PKS0521-365について観測を行ない、現在解析中である。高エネルギーガンマ線は、大質量のブラックホールが存在していると考えられる活動銀河中心核での高エネルギー現象を探るための貴重な観測手段である。活動銀河からの1,000GeV領域のガンマ線は現在までに北半球で唯一赤方変位0.03のMarkarian421から検出されている。銀河間赤外線でガンマ線は吸収を受けるためにできるだけ近傍の活動銀河について観測を行なうことが望ましく、PKS0521-365は衛星観測で発見されたガンマ線活動銀河の中で2番目に近い天体である。観測結果からはまた銀河間空間での赤外線強度に制限を与えることが期待される。その他、連星電波パルサーPSR1259-63の観測なども行なった。この連星パルサーは近星点では伴星からの降着物質の増大のためにX線星となることが予想されていてパルサーの進化を探るための重要な天体である。1994年1月に起きた近星点ではX線、電波などの同時観測が行なわれわれわれも観測を実施した。観測データの蓄積に最大の重点をおいて本年度の研究を実施したが、ガンマ線パルサーの観測における時刻測定の精度を上げるために時刻衛星の信号を受信するアンテナを付設し、絶対時刻の較正が常時可能となった。望遠鏡の駆動を制御する回路に不調があり一カ月の欠測を余儀なくされた。鉄分を含む砂塵が回路に付着し電気抵抗が低下したためであったが、修理後は順調に稼働している。“かに"パルサー/星雲についての観測結果は公表論文として投稿中である。ガンマ線パルサーPSR1706-44からのガンマ線信号の検出については国際天文学連合(IAU Circular5905.2)に報告し、投稿論文を現在準備中である。帆座パルサーやその他のガンマ線天体、超新星残骸や活動銀河、についての予備的解析結果は第23回宇宙線国際会議において発表した。

“かに"パルサー/星雲のデータについての解析が一段落しエネルギー閾値7TeVで(7.6±1.0)×10^<-13>cm^<-2>s^1、信頼度4σの結果を得た。“かに"パルサー/星雲は北半球での観測が有利な天体であり、南半球でのわれわれは大天頂角(53^。-56^。)での観測を強いられるが、この天体の観測は米国など他のグループの結果と比較するために重要である。大天頂角ではエネルギー閾値が高くなる反面、ガンマ線の検出有効面積が増大する利点がある。110TeVのエネルギー領域でグループにより観測されたガンマ線強度に食い違いがあり精度の良い観測が望まれているが、われわれの結果は米国のグループとほぼ一致している。10TeV近傍のガンマ線放射に関して新しい制限を付け加えた。この結果は、各グループの望遠鏡の性能を確認するための“標準的"ガンマ線源の確立に貢献し、また大天頂角での解像型チェレンコフ望遠鏡の有用性を示した。帆座パルサーについての昨年度のデータの解析も進展し、興味深い結果が示唆されているが、統計的に優位で断定的な結論を得るために今年度も観測を継続した。さらにもう一つのガンマ線パルサーPSR1055-52についても観測を行なった。合計4つのガンマ線パルサーについての観測結果を合わせ、これらを比較総合することにより、高エネルギーガンマ線発生機構とパルサー、超新星残骸、X線を放出する星雲などとの関係に知見を与えるものと期待される。赤方変位0.055の活動銀河PKS0521-365について観測を行ない、現在解析中である。高エネルギーガンマ線は、大質量のブラックホールが存在していると考えられる活動銀河中心核での高エネルギー現象を探るための貴重な観測手段である。活動銀河からの1,000GeV領域のガンマ線は現在までに北半球で唯一赤方変位0.03のMarkarian421から検出されている。銀河間赤外線でガンマ線は吸収を受けるためにできるだけ近傍の活動銀河について観測を行なうことが望ましく、PKS0521-365は衛星観測で発見されたガンマ線活動銀河の中で2番目に近い天体である。観測結果からはまた銀河間空間での赤外線強度に制限を与えることが期待される。その他、連星電波パルサーPSR1259-63の観測なども行なった。この連星パルサーは近星点では伴星からの降着物質の増大のためにX線星となることが予想されていてパルサーの進化を探るための重要な天体である。1994年1月に起きた近星点ではX線、電波などの同時観測が行なわれわれわれも観測を実施した。観測データの蓄積に最大の重点をおいて本年度の研究を実施したが、ガンマ線パルサーの観測における時刻測定の精度を上げるために時刻衛星の信号を受信するアンテナを付設し、絶対時刻の較正が常時可能となった。望遠鏡の駆動を制御する回路に不調があり一カ月の欠測を余儀なくされた。鉄分を含む砂塵が回路に付着し電気抵抗が低下したためであったが、修理後は順調に稼働している。“かに"パルサー/星雲についての観測結果は公表論文として投稿中である。ガンマ線パルサーPSR1706-44からのガンマ線信号の検出については国際天文学連合(IAU Circular5905.2)に報告し、投稿論文を現在準備中である。帆座パルサーやその他のガンマ線天体、超新星残骸や活動銀河、についての予備的解析結果は第23回宇宙線国際会議において発表した。平成4年度前半には、のべ6人を観測現地に派遣し、総計220チャンネルの光電子増倍管からなるカメラを完成させ、ガンマ線パルサーPSR1706-44などの観測を行った。さらに、トリガー回路の改良整備をあわせ行い、約23TeVの宇宙線陽子の検出に対応する約1Hzの頻度でのデータ収集を行っている。
慢性足関節不安定性の再発予防トレーニングの開発

母趾の屈筋である長母趾屈筋(FHL)は内側縦アーチ構築や、足関節の底屈トルク発揮に関与することが報告されている。一方、着地動作は内側縦アーチや底屈トルクによる衝撃吸収能が安定性に寄与することが知られている。つまりFHLの収縮によって内側縦アーチ構築や底屈曲トルクが発揮され、着地動作の安定性が向上する可能性がある。そこで本研究ではFHLの収縮が着地動作の安定性に与える影響を検討した。着地において母趾を屈曲させることによって安定性を示す床反力の最大側方成分が減少したことから、FHLの筋収縮が着地動作の安定性に寄与すると考えられた。三次元動作解析装置、表面筋電計を用いて、慢性足関節不安定性(chronic ankle instability:CAI)を有する患者の片脚着地動作の不安定性の要因を運動機能、片脚着地動作の関節モーメント、及び筋活動から特定する。さらに同方法を用いて、片脚着地動作の安定性を改善する動作パターンを特定する。これらの知見を活用し、再発予防トレーニングを立案し、リハビリテーションにおける治療方法の開発の一助としたい。CAI患者を対象にした研究13によって2年間で以下の3点を明らかにする。研究1:CAI患者の片脚着地動作の不安定性と関連する要因を明らかにする。研究2:研究1で得られる知見から、片脚着地動作の安定性を向上させる片脚着地動作パターンを明らかにする。研究3:研究1、2で得られる知見から片脚着地動作の安定性を向上させるトレーニングを検討し、トレーニング効果を明らかにする。現在、CAI患者、及び健常者の運動機能、片脚着地動作の筋活動、関節モーメントを計測している。筋電図は足部外在筋・内在筋、膝、股関節の筋、関節モーメントは足関節、膝関節、股関節を解析している。仮説では股関節周囲に健常者との有意差が出現すると仮説したが、現在は股関節周囲に追加して足部内在筋やアーチ構造にも着目して解析を継続している。これまでCAI患者の片脚着地動作の研究は障害のある足関節に着目して研究が進んできた。しかし、股関節や足部内在にも機能的異常がある可能性が示唆されている。このことからCAI患者の股関節や内在筋の機能と片脚着地動作の関係が明らかとなれば、より具体的なCAI患者に対する予防トレーニングを開発することができる。また主な発症、再発動作である片脚着地動作の不安定性と関連する要因が特定できれば、CAI発症の予測や、予防トレーニングの一助にもなると考える。予定していた解析項目に追加して、足部内在筋の筋活動の測定や着地時の不安定性を評価しているため、予定より若干遅れている。本研究の目的は片脚着地動作の不安定性の要因を解明し、着地動作の安定性獲得のためのトレーニング方法を検討することであった。片脚着地動作の不安定には足部内在筋の筋活動が関与しており、足部内在筋の筋活動が増加することで片脚着地動作の安定性が向上(床反力左右成分、垂直成分の減少)することが示唆された。このことより、着地などの不安定性が障害発生の一つの要因である慢性足関節不安定性患者に対して足の内在筋を評価及び、トレーニングする有用性が示唆された。現在の解析を継続し、足関節不安定性患者の不安定性の要因を解明し、トレーニング効果を検証する。29年度が最終年度であるため、記入しない。リハビリテーション29年度が最終年度であるため、記入しない。
耐熱性一酸化炭素デヒドロゲナーゼを用いた二酸化炭素利用技術に関する研究

1) Ni挿入翻訳後修飾遺伝子cooCを利用したCODH大量発現系の構築発現系の構築にあたってNi挿入翻訳後修飾遺伝子遺伝子cooCによる共発現を行った。cooS-Iを既報の方法により発現させたところNative酵素の約14%の活性を示した。そこで翻訳後修飾遺伝子であるcooCとの共発現を行ったところ、対照区と比較してCO酸化比活性は3.6倍に増大した。またNi含有量も約3.3倍へと増大した。またSDS-PAGE解析の結果、大腸菌内でCooCとCODHは複合体を取っている可能性が示唆された。以上よりcooCによるNi挿入はCODH発現構築において有効であることが判明した。以上よりCODHのCO_2利用技術への応用にむけた基盤を構築することができたと考えられた。2)活性中心配位子とCODHの性状との関係性の解明部位特異的変異導入法を用いて、配位子置換変異体CODH-II C295E (CODH-V模倣型)、CODH-IIC295A(配位子破壊型)の2つの変異体を作製した。各種活性を測定した結果、これら変異体のCO酸化活性は野生型と比較して大きく減少し、CO_2還元活性は確認されなかった。金属含量をICP-MSを用いて定量したところ、両変異体とも酵素中のNi含有量が約1/8に減少したのに対して、Fe含有量に変化は見られなかったUV可視スペクトル解析に供したところ、両変異体ともすべての[Fe-S]クラスターが正常に配位されていた。以上より、本配位子がNiの配位に決定的な影響を与えていると考えられた。CODHの酵素改良には失敗したものの、CODH活性中心配位子におけるNi配位様式に関して新たな知見が獲得され、CODH活性中心を模倣したCO_2還元人工触媒の作製等に有用な知見を与えることに成功した。それぞれの成果を原著論文という形で公表できたため。本研究において得られた組み換えCODH-IのCO酸化活性はNative酵素の約50%である。そこでcooC以外の遺伝子(cooF等)の共発現を試みそのCO酸化活性をNativeに近づける。また、本研究において作製したCODH-II C295Aにおいて活性中心の電気化学的特性や詳細な構造を明らかにする。具体的にはESRを用いてNiの状態を明らかにしてより詳細な電気化学特性を明らかにし本配位子の活性中心における役割を明らかとする。1)酵素変異解析CO_2還元活性の高いCarborydothermus hydrogenoformans由来CODH-Vが、何故高いCO_2還元活性を示すのかを明らかとするため、CODH・Hを用いて酵素変異解析を行った。CODH-Vで置換の見られた活性中心配位子であるアミノ酸残基E295(CODH-IIではシステイン)を、それぞれアラニン、バリン、システインに置換した酵素変異体CODH-IIC295A、C295V、C295Eを作製し各種活性や金属配位様式といった性状を解析した。結果、CODH-IIのCODH・V型置換体C295EのCO2還元活性は上昇しなかったものの、それぞれの変異体においてヒドロキシルアミン還元活性が増大した。またその活性中心の金属配位様式を解析したところ、全ての変異体において、本来の活性中心である[NiFe-S]クラスターのうち[Fe-S]部分における配位様式の変化は検出されなかった。また活性中心の基質との反応性や酸化還元電位は大きく変化していたことより295番目の残基は活性中心である[Ni-Fe-S]クラスター中のNiの配位に重要な影響を与えると考えられ各変異体ではNiが欠落している可能性が示唆された。本知見はcODHの酵素改良に重要な知見を与えうるものである。2)効率的なCODH大量発現系の構築CO_2利用技術への応用が期待されるCODHは5-7個の[Fe-S]クラスターを含む金属酵素であり、その活性中心は新奇な[Ni-Fe-S]クラスターを構成していることから大腸菌を用いた大量発現系の構築が困難であった。本研究では活性中心へのNi配位に注目して大腸菌を用いた大量発現系の構築を行った。好熱菌C.hydrogenoformans CODH-Iを用い、Ni挿入を効果的に行うために本種由来のCODHへのNi挿入に関与すると考えられるmatUrationタンパク質であるCooCの共発現ベクター(pTCooC)を作製し、[Fe-S]クラスター生合成系を搭載した共発現ベクターpRKISC、pTCooCによる共発現を行った。結果、CooCの共発現を行わなかった対照区と比較して約2.5倍活性の上昇が確認された。以上より、Coocの共発現系により活性中心へのNi挿入を大腸菌内において効率良く行うことができ、より高活性なCODHを大量かつ簡便に調製可能になりうると考えられた。