hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新規な形態を有する希土類酸化物の合成

本研究は、様々な形態を有する希土類系酸化物微粒子の作製条件、ならびに形態変化に伴う物性変化を明らかにすることを目的とし、酸化セリウム-酸化ジルコニウム複合酸化物の表面改質による形態及び酸素吸蔵放出特性の変化、ならびに酸化セリウム微粒子の表面被覆による形態及び物性の変化に関する研究を行った。酸化セリウム-酸化ジルコニウム複合酸化物の表面を、塩素、塩化アンモニウム、アルカリ金属塩化物でそれぞれ塩素化し、生成した塩化物を揮発させることで改質した。その結果、この改質処理(ケミカルファイリングと名付けた)によって、酸化セリウム-酸化ジルコニウム複合酸化物の酸素吸蔵放出温度が著しく低下した。これは表面改質によって表面の構造、組成、形態が変化していることに起因することを、ラマンスペクトル測定、X線光電子分光法や透過型電子顕微鏡測定によって明らかにした。この低温における酸素吸蔵放出挙動は、自動車排ガス浄化触媒の浄化率向上に有効であることから、新しい触媒材料開発への展開が期待できる。さらに、新しい紫外線遮断剤の開発を目指し、酸化セリウム微粒子の表面を窒化ホウ素で被覆し、光物性評価を行った。得られた窒化ホウ素被覆酸化セリウムは紫外光領域では優れた光遮断能を示し、また可視光領域領域においては優れた透明性を示した。X線回折、赤外分光測定、透過型電子顕微鏡測定の結果から、酸化セリウム表面を被覆しているのはアモルファス窒化ホウ素であることを確認した。さらに、被覆により粉末の色を淡黄色から白色にを変化させることに成功した。また、ひまし油の熱分解反応を指標として触媒活性の評価を行ったところ、酸化セリウムのもつ高い酸化触媒活性がほとんどなくなることが明らかとなった。このように、希土類酸化物表面を改質し、形態を変化させることで、触媒活性や光物性の制御を行うことが可能であることを明らかにした。本研究は、種々の微粒子合成法を複合化することで、様々な形態を有する希土類酸化物微粒子の作製条件、ならびに形態変化に伴う物性変化を明らかにすることを目的としている。平成11年度は、表面被覆による形態及び物性の変化を明らかにするため、新しい紫外線遮断剤として期待されている酸化セリウム微粒子を対象に研究を行った。紫外線の皮膚に対する有害性が認識されるにつれ、化粧品紫外線遮断剤、とりわけ無機系の遮断剤の特性向上に関する要望が年々大きくなりつつある。現在使用されている微粒子酸化チタンは、効果は高いが化粧仕上がりが青白く不自然になりやすく、酸化亜鉛は効果が不十分であるという問題がある。酸化セリウムは良好な紫外線遮断効果を示すことが知られているが、高い触媒作用を有することや、分散性が悪く紫外線遮断効果が不十分であること、さらには淡黄色のため配合に制限が大きいといった問題から化粧品素材としてはほとんど利用されてこなかった。本研究では、酸化セリウム微粒子表面を、滑沢性に優れ化学的に非常に安定である窒素ホウ素で被覆することにより、触媒活性ならびに淡黄色の着色を抑制し、紫外線遮断効果が高く、安全性、透明性に優れた紫外線遮断剤の合成を目指した。その成果として、本研究で得られた窒化ホウ素被覆酸化セリウム微粒子は、紫外光領域では優れた光遮断能を示し、また可視光領域領域においては最も高い透明性を示した。XRD、TEM、XPS測定の結果から、酸化セリウム表面を被覆しているのは乱層構造の窒化ホウ素であり、被覆率は約90%であった。さらに、被覆により粉末の淡黄色を低減させることに成功した。また、ひまし油の熱分解反応を指標として触媒活性の評価を行ったところ、酸化セリウムのもつ高い酸化触媒活性が著しく抑制されることが明らかとなった。

また、光触媒活性についても同様に評価したところ、本研究で得られた窒化ホウ素被覆酸化セリウム微粒子は光触媒活性を全く示さなかった。これらの結果から、酸化セリウム微粒子表面を窒化ホウ素で表面被覆することにより、色彩の制御、触媒活性の抑制、優れた紫外線遮断性、可視透明性を兼ねそろえた酸化物となることが明らかとなった。本研究は、様々な形態を有する希土類系酸化物微粒子の作製条件、ならびに形態変化に伴う物性変化を明らかにすることを目的としている。平成12年度は、酸化セリウム-酸化ジルコニウム複合酸化物の表面改質による形態及び酸素吸蔵放出特性の変化、ならびに酸化セリウム微粒子の表面被覆による形態及び物性の変化に関する研究を行った。酸化セリウム-酸化ジルコニウム複合酸化物の表面を、塩素、塩化アンモニウム、アルカリ金属塩化物でそれぞれ塩素化し、生成した塩化物を揮発させることで改質した。その結果、この改質処理(ケミカルファイリングと名付けた)によって、酸化セリウム-酸化ジルコニウム複合酸化物の酸素吸蔵放出温度が著しく低下した。これは表面改質によって表面の構造、組成、形態が変化していることに起因することを、ラマンスペクトル測定、X線光電子分光法や透過型電子顕微鏡測定によって明らかにした。この低温における酸素吸蔵放出挙動は、自動車排ガス浄化触媒の浄化率向上に有効であることから、新しい触媒材料開発への展開が期待できる。さらに、新しい紫外線遮断剤の開発を目指し、酸化セリウム微粒子の表面を窒化ホウ素で被覆し、光物性評価を行った。得られた窒化ホウ素被覆酸化セリウムは紫外光領域では優れた光遮断能を示し、また可視光領域領域においては優れた透明性を示した。X線回折、赤外分光測定、透過型電子顕微鏡測定の結果から、酸化セリウム表面を被覆しているのはアモルファス窒化ホウ素であることを確認した。さらに、被覆により粉末の色を淡黄色から白色にを変化させることに成功した。また、ひまし油の熱分解反応を指標として触媒活性の評価を行ったところ、酸化セリウムのもつ高い酸化触媒活性がほとんどなくなることが明らかとなった。このように、希土類酸化物表面を改質し、形態を変化させることで、触媒活性や光物性の制御を行うことが可能であることを明らかにした。
現代アメリカ地理カリキュラム開発論研究

1.社会問題研究をねらいとする地理カリキュラム開発論を,A.D.ヒルらが開発した『GIGI』を手がかりに析出した。分析の結果,単元には,脱国家的な様相を帯びたグローバル問題を取り上げること,各単元の内容は,グローバルな地域格差と,ナショナル・リージョナル・ローカルの各空間スケールにあらわれる問題の階層性を捉えさせるように組織化されていることが明らかとなった。2.社会制度研究をねらいとする地理カリキュラム開発論を,C.バースティーグらが開発した『世界文化』を手がかりに析出した。分析の結果,単元には,人間の行動様式の機能と構造・変動を説明する社会学の一般概念を取り上げること,各単元の内容は,人々の行動様式を規定する主意的・構造的な条件と,地域の価値体系を捉えさせるように組織化されていることが明らかとなった。3.地域構造研究をねらいとする地理カリキュラム開発論を,L.セネシュらが開発した『合衆国の諸地域』を手がかりに析出した。分析の結果,単元には,自然・経済・政治・文化・社会の各視点から設定できる等質地域ならびに機能地域を取り上げること,各単元の内容は,地域の均衡システムと,その不安定要因を取り除く方策を捉えさせるように組織化されていることが明らかとなった。4.異文化研究をねらいとする地理カリキュラム開発論を,L.キューバンらが開発した『世界の人々』を手がかりに析出した。分析の結果,単元には,近代化の程度と方向性の異なる国家地域を取り上げること,各単元の内容は,地域の文化的な特色(国民生)と,その状況下における人間の意思決定の目的・意味を捉えさせるように組織化されていることが明らかとなった。分析の結果,単元には,脱国家的な様相を帯びたグローバル問題を取り上げること,また各単元の内容は,グローバルな地域格差と,ナショナル・リージョナル・ローカル空間になりたつ問題の階層構造を捉えさせるべく組織化することが明らかとなった。本成果は,日本社会科教育学会『社会科教育研究』第85号に掲載される。2.異文化理解をねらいとする地理カリキュラム開発論を,C.バー・スティーグらが開発した『世界文化』を手がかりに析出した。分析の結果,単元には,人間の行動様式の機能と構造・変動を説明する社会学の一般概念を取り上げること,また各単元の内容は,人々の行動様式を規定している主意的・構造的な条件と,地域の価値体系を捉えさせるべく組織化することが明らかとなった。本成果は,『兵庫教育大学研究紀要』第21巻に掲載される。3.地域性理解をねらいとする地理カリキュラム開発論を,L.キューバンらが開発した『世界の人々』を手がかりに析出した。分析の結果,単元には,近代化の程度と方向性の異なる国家地域を取り上げること,また各単元の内容は,地域の文化的な特色(国民性)と,その状況下における人間の意思決定の目的・意味を捉えさせるべく組織化することが明らかとなった。本成果は,『兵庫教育大学教科教育学会紀要』第14号に掲載される。
次世代BEMSの設置による学校施設のCO_2排出量削減に関する研究

本研究では、開発システムを仙台高専名取キャンパスに設置・稼働しており、システム性能を向上させ、運用ノウハウを蓄積することを目的とする。実施した成果は、1)システムの稼動とシナリオの作成:設置・運転・計測を実施し、チューニング及びインターフェースの構成の記述等を行った。居住者のアンケート調査を実施した。2)簡易システムの開発:簡易な通信機能、システムの測定点や機器制御のスケジュール変更頻度の少数化の実現。本研究では、建物の温熱環境などの実測値とシミュレーションによる温湿度変動・消費エネルギーなどの予測値を基にしてシナリオを作成し、それに基づいて空調機器の最適制御を行うという次世代のビルエネルギー管理システムを学校(設置場所:宮城高専)に設置し、1)学校施設についてシステムを開発し、運用ノウハウを蓄積したシステムを構築すること2)構築したシステムについての知見からより簡易なシステムの開発を行うことを目的とし、研究を行った。そこで当該年度に実施した研究の成果は以下の通りである。1)知識・ノウハウを取り込んだ制御シナリオの作成と検証関係者が持つ建物の用途や機器設備の種類に応じた躯体材料の構成、各室の設定温度、機器の発停スケジュールなどのパラメータのバリエーションが反映された多様・大量のノウハウを、できるだけ少ないパラメータで取り込んだシナリオを作成し、実証実験を行った。2)学校施設における制御技術の確立と多用途建物への適用の検討学校という特徴的な機器の稼動スケジュールに対する最適な制御方法の検証を行い、一般のオフィスビルへの適用としてかわさきファズで本システムを適用し、実証実験が進行中である。3)より簡易なシステム操作に関する開発本システムのプロトタイプは機器構成とデータ処理が複雑であるが、既存建物にも対応するためより簡易なシステム操作に関する開発として、入力インターフェースの設計を行った。本研究では、実測値やシミュレーションによる予測値を基に空調機器の制御を行う、次世代のビルエネルギー管理システム(次世代BEMS)を学校(仙台高専)に設置し、以下の2項目について行うことを目的としている。1)学校施設についてシステムを開発し、運用ノウハウを蓄積したシステムを構築する。2)構築したシステムについての知見からより簡易なシステムの開発を行う。上記目的を達成するために、平成21年度は次の内容について実施した。1)システムの稼動とシナリオの作成(1)仙台高専地域イノベーションセンター1F,2Fのビルマルチシステムについて、制御運転を行い、電力量等を計測した。(2)建物の消費エネルギーや室温の予測モデルを、計算結果と実測値によりチューニングした。設置者・管理者が容易に行えるようにチューニング作業のインターフェースなどを検討した。(3)空調設備等の最適制御、シミュレーション結果に基づく最適制御計算、設備機器の現場での稼動をシナリオに基づいて行った。夏季において居住者の体感温度と快適性の評価指標を比較して、シナリオを作成した。(4)インターネット上で情報管理するプラットフォームを作成し、実測結果などの情報引き渡しなどを行った。しかし、インターネット上で機器の管理・制御の全情報のやり取りはまだであり、平成22年度に引き続き開発を行う。2)簡易システムの開発と他用途への適用の検討(1)すべての機能を持つシステムから、実用的かつ普及しやすい簡易システムの構成からなるプロトタイプ開発については、センサー数の低減等を検討したに留まったため、平成22年度継続して研究する。(2)簡易化するための機能要素としては以下のものを検討した。(103月)ケーブル工事を極力なくすための無線通信化、測定点の少数化と代表点の選定、標準的なシナリオなどを行ったので、平成22年度にプロトタイプ作成に結びつける。本研究では、本システムを学校(仙台高専名取キャンパス)に設置し、以下の2項目を目的としている。1)学校施設に適用するシステムを開発し、運用ノウハウを蓄積したシステムを構築する。上記目的を達成するために、平成22年度は次の内容について実施した。1)システムの稼動とシナリオの作成(1)開発システムの設置・運転・計測、予測モデルのチューニング及びその操作を容易にするインターフェースの構成要素等を検討した。居住者の体感温度についてのアンケート調査を実施し、快適性に関する評価指標PMVを用いてシナリオ修正などを行い、システム及びシナリオの精度を高めた。(2)インターネット上で情報管理するプラットフォーム作成について、機器の管理制御の情報のやり取りを可能とした。2)簡易システムの開発と他用途への適用の検討・インターネットを代替する通信機能:ケーブル工事を極力無くすための無線通信機能を持つ機器を用いてシステムを構成した。・測定点の少数化:各室の既存の代表点温度と居住者の居る位置の温度の差に着目して、室毎に代表点の設定を変えて制御する方法を見いだした。・機器制御のスケジュール変更頻度の少数化:標準的なシナリオを幾つか作成して、居住者への説明・対話に基づいての制御を実施した。また、各種関連学会や国際会議に参加し、研究成果の報告及び質疑・討論から意見交換を行い、研究内容の充実を図った。
固体表面上での金属超微粒子の構造とダイナミックスに関する基礎研究

自動車排気ガスを浄化する三元触媒や、環境に対しクリーンなエネルギー源として期待されており、かつ天然ガスの有効利用法の1つとしても注目されている触媒燃焼技術に用いられる燃焼触媒など、現代社会における工業の基盤として重要な役割を担う実用触媒の研究・開発が盛んに行われてきた。本研究では、これまで経験的要素の多かった触媒開発に関する新たな方向性や評価法を確立するため、分子動力学(MD)法や密度汎関数(DF)法による量子化学(QC)計算ならびにコンピュータグラフィックス(CG)などの計算化学的手法を駆使して、アルミナなどの固体表面上における金属微粒子の微細構造やダイナミックス等について検討いた。最終年度である平成7年度では、(1)種々の酸化物表面上での金超微粒子のシンタリング機構や表面構造および担体-金属界面の役割に関する検討により、これまでよりもさらに多くのモデルにおける金属超微粒子のダイナミックスを得ることができた、(2)EAM-MD法による、より精密なポテンシャルを用いた金属表面再構成の再現とその機構の解析によって、従来のMD法よりもさらに高精度な原子レベルでの固体表面における動力学の考察の可能性が見出せた、(3) DF法を用いたQC計算を採択した担持貴金属触媒とその酸化状態の電子状態およびメタンの解離過程を検討し、実用上重要な担持Pd, Rh触媒上でのメタンの吸着ならびに活性化機構における電子状態の違いの重要性を示唆できた、さらに、(4)周期境界条件を組み込んだDF法を用いることでさらに実際の系に近い担体-金属モデルの検討が可能となり、また触媒と吸着分子間の相互作用もかなり正確に議論することが可能になった。このように前年度に増して研究が進展しており、十分かつ実りある研究成果をあげることができた。今後はこれらの研究課題に対して、より多様な系を想定してさらに有益な情報を抽出する。高活性で長寿命な担持金属触媒の開発には、原子・電子レベルでの知見を得ることが必要不可欠である。本研究では、分子動力学(MD)法、密度汎関数法(DFT)およびコンピュータグラフィックスを用いて、種々の固体表面上の金属超微粒子の微細構造、動的挙動および電子状態に関する検討を行った。平らなMgO(100)表面上に2個のPd_<32>超微粒子を担持しMD計算を行ったところ、低温ではシンタリングが起こらなかったが、高温ではPd_<32>超微粒子同士が合体する様子が再現された。また、金属超微粒子のシンタリングを防止する観点から、MgO(100)表面上に原子ホールを作成し、その中に超微粒子を担持することを考えた。MD計算の結果、原子ホールによりPd_<32>超微粒子のシンタリングの防止が可能であることが明らかとなった。種々の固体表面上の金属超微粒子の電子状態に関してDFTに基づいた量子化学計算を行った。その結果、MgO(100)面上に担持されたPd超微粒子は基板との界面において、かなり分極を起こすことがわかった。さらに、電子密度、静電ポテンシャルマップ、HOMO、LUMOなどに関して詳細な検討を行った。固体表面上での金属超微粒子の形成過程をシミュレーションすることが可能な新しいMD計算プログラムを開発した。このプログラムを用いてMgO(100)面上におけるAu超微粒子形成過程のダイナミックスを原子レベルで解明した。また、MgO(100)表面にステップが存在する場合には、ステップ位置でAu超微粒子が形成されることも明らかにした。さらに、基板温度の効果、発生させたAu原子の速度の影響などについても検討を加えた。

自動車排気ガスを浄化する三元触媒や、環境に対しクリーンであるエネルギー源として期待されており、かつ天然ガスの有効利用法の1つとしても注目されている触媒燃焼技術に用いられる燃焼触媒など、現代社会において今や必要不可欠と思われる実用触媒の研究・開発が盛んに行われてきた。本研究では、これまで経験的要素の多かった触媒開発に新たな方向性や評価法を確立するため、分子動力学(MD)法や密度汎関数(DF)法による量子化学(QC)計算ならびにコンピュータグラフィックス(CG)などの計算化学的手法を駆使して、アルミナなどの固体表面上における金属超微粒子の微細構造やダイナミックス等について検討した。平成6年度では、ステップや点欠陥を利用した金属超微粒子の高分散担持や担持金属触媒のEXAFSシミュレーションによる、金属超微粒子の微細構造解析、および種々の担持Pd触媒の電子状態において有用な知見を得てきたが、さらに平成7年度では、(1)種々の酸化物表面上での金超微粒子のシンタリング機構や表面構造および担体-金属接合界面の役割に関する検討により、これまでよりもさらに多くのモデルにおける金属超微粒子のダイナミックスを得ることができた、(2)EAM-MD法による、より精密なポテンシャルを用いた金属表面再構成の再現とその機構の解析によって、従来のMD法よりもさらに高精度な原子レベルでの固体表面における動力学の考察の可能性が見出せた、(3)DF法を用いたQC計算を採択した担持貴金属触媒とその酸化状態の電子状態およびメタンの解離過程を検討し、実用上重要な担持Pd,Rh触媒上でのメタンの吸着ならびに活性化機構における電子状態の違いの重要性を示唆できた、さらに(4)周期境界条件を組み込んだDF法を用いることでさらに実際の系に近い担体-金属モデルの検討が可能となり、また触媒と吸着分子間の相互作用もかなり正確に議論することが可能になった。このように前年度に増して研究が進展しており、十分かつ実りある研究成果をあげることができた。
理論言語学と生物言語学のインターフェイス

本研究は,記述的・理論的研究を行う生成文法と,言語進化研究をはじめとする学際的研究を行う生物言語学を架橋することを目的としている.本年度は記述面・理論面に重点をおいた研究を行う計画であったが,準備的考察に終始し,具体的な成果にはつながらなかったので,期間を1年延長して引き続き取り組むこととした.研究が滞った1つの要因として,生成文法内部において基本演算操作「併合(Merge)」を作業領域(workspace)に対する操作MERGEとして見直す流れが生まれ(Chomsky et al. 2017),この新しいMERGEの観点から本研究のこれまでの考察を捉え直すことが容易でなかったことがあげられる.本研究で仮定する「反語彙主義」および「併合の運動制御起源仮説」はいずれも,統語体を結合するという従来のMergeの考え方に依拠しており,またそれゆえにその進化的ルーツを物体の系列的・階層的操作能力に求めることが可能であった.しかしこれをMERGEに置き換えた場合,たとえば他種にも見られる原初概念の組み合わせから語彙項目を進化させるにあたり,何が作業領域にあたり,MERGE適用の結果,その作業領域の状態がどう変化するのか,また何をもってして語彙項目の出現と見なすのか等,検討すべき問題が噴出する.現状,MERGEという考え方自体にも不明点が残り,Mergeに比較して,言語固有性,統語演算固有性が強いが,このことは生物言語学・進化言語学の観点からはむしろ不都合であるとも言える.MERGEにおいても,組み合わせ操作としての側面は保持されているため,それのみを重視してMERGEの詳細には拘泥しないアプローチの可能性も浮上する.以上のような新たな問題について検討を行い,次年度において成果をまとめることとした.本年度の研究に遅れが生じた理由として,上述のように前提とする理論構成に変化が生じ,それに整合するように本研究の基本仮説を検討し直すことに時間がかかったことがまずある.これについてはさらに検討が必要であり,補助事業期間の延長を申請し承認を得られたところである.加えて,29年度に採択された新学術領域研究(研究領域提案型)「共創的コミュニケーションのための言語進化学」において,本研究代表者はその計画班代表として全体の統括や国際シンポジウム等のイベント開催に追われ,多忙を極めたという事情もある.30年度に開催した各イベント中,特に8月に東京および京都で開催した連続国際シンポジアEvolinguistics 2018では,本研究の海外研究協力者Cedric Boeckx氏を招待講演者の1人として招聘しており,結果的に予定していた本研究単独でのイベントの開催が不可能となった.しかし同氏の日本滞在中において,本研究に関するディスカッションも行い,また本研究とこの新学術領域は言語進化など重要なテーマを共有していることもあって,本研究もこの国際シンポジアから多くの収穫を得ている.また,「英文法大事典シリーズ(全11巻)」(開拓社)の監訳作業や,各学会役員,文科省関係委員会委員(非公開のため委員会名称は伏せる)など,他にも多くの業務に時間をとられた点も,本研究に遅れが生じた理由である.これらの事情は次年度も基本的には変わらないのであるが,新学術領域のより効率的な運営を図るなどして善処する.上記MergeとMERGEの相違に関する検討,特に本研究の方向性を後者とどう整合させるかについて考察を進めた後に,今年度からの継続事項として(A)言語専用の併合操作の進化的・発達的妥当性,(B)併合の最初の適用対象である語彙項目自体の進化,について検討する.検討の結果,言語進化的に見たMERGE自体の問題点が明らかになることも予想されるが,その場合には,MERGEの技術論的詳細を捨象した一般的考察に重点を置くことになる.(A)から生じる2つの論点,すなわち(A-1)行動併合から汎用併合への拡張,(A-2)汎用併合から言語併合への領域固有化については,これまでそれぞれ(a-1)外在化に依拠したメタファー的拡張,(a-2)言語専用の併合の破棄,という可能性を探究してきた.この方向性は維持しながら,併合のルーツを行動併合以外に求める可能性も探る.運動制御起源仮説は原則,感覚運動系から統語への進化を提案しているが,他方で概念意図系から統語への進化を提案する立場もあり,両者を統合する可能性も検討する.また併合適用形式の複雑化については,(自己)家畜化が関与するという新しい着想も得ており,これについても考察を深める.(B)については,生成文法では概念形成と語彙形成を同一視し,他種における語彙の不在を概念の不在に帰する傾向が強いが,本研究はこれとは異なり,他種における概念形成を認めた上で,その語彙化が他種では行えない理由を外在化の不在に求める.これは(a-1)の論点とも関連するため,結果的に(A)と(B)を統一的に論じることができる枠組みの形成につながるものと思われる.本研究は,従来型の個別言語の記述的・理論的研究を行う生成文法と言語進化研究をはじめとする学際的研究を行う生物言語学を架橋することを目的としており,28年度は日本語や英語の語彙的・統語的現象の分析に進化言語学の知見を活用する方法論を検討した.これまでの生成文法では統語(シンタクス)と語彙(レキシコン)は独立した文法モジュールとして扱われることが多く,生成文法を理論基盤とする言語進化研究においても,シンタクスの進化とレキシコンの進化を別個の事象として捉え,異なる進化シナリオを想定することが常であった.一方で,本研究代表者は早くからシンタクスとレキシコンの区別を撤廃し,語形成もシンタクスで行う「反語彙主義」を提案してきたが,近年,分散形態論等,同じ観点からの生成文法研究が活発化している.

この方向が正しいものであるとすると,理論研究と同様,言語進化研究に対しても,シンタクスとレキシコンに共通の進化的ルーツがあり,両者はそこから別れて進化したものであるという可能性が浮上する.本研究では,人間言語固有の回帰的統語演算操作とされる「併合(Merge)」が,シンタクスのみならずレキシコンの進化をも可能にしたという新たな仮説(統語・語彙平行進化仮説)を着想し,これを海外ジャーナルの招待論文や国内学会の基調講演・招待シンポジウム等で発表した.語の内部にも文と同様の階層構造が存在しており,そのような構造を生み出しているのは併合に他ならないとするのが,この仮説の主旨であるが,これに基づき,創造性や生産性という人間言語のレキシコンの特異性を説明することを試みた.また,このような階層構造の存在は構造的曖昧性という現象をもたらすため,言語がコミュニケーション効率の観点からは機能的ではない側面を持つこと,従って進化における言語の本来の適応価はコミュニケーションに限定されるべきではないことを主張した.これまで,人間言語のレキシコンは,外界の事物を直接的に指示するのではなく,言語使用者の心的表象を通じた抽象的概念を表すという特性があり,他種の語らしきもの(例えば霊長類の警戒コール)とは決定的に異なることが指摘されてきたが,そのような特性(「指示性の欠如」「心への依存性」)がどのようにして進化し得たかはまったく不明であった.本研究では,この問題に対し,人間言語は抽象的概念を併合によって階層的に組み合わせ,これを文や語として外在化しているという点に解決の糸口があると考え,その実証的検討に必要となる先行能力の同定を比較認知科学の知見を援用して行うという研究方略を提案した.人間言語のレキシコンは語彙範疇(ないし分散形態論の「ルート」)と機能範疇から構成されるが,このうち語彙範疇は概念を担い,機能範疇はこれに具体的な指示性を与える.このような分割が起きたことが「指示性の欠如」や「心への依存性」という特性をもたらしたと想定し,その分割を可能にする分節化のプロセス(Okanoyaらの「音列・状況相互分節化仮説」)を検討した.同じ分割は,人間言語においては認知的情報と情動的負荷が分離されているが,動物コミュニケーションは両者が混然一体となっているという重要な対比をも説明できると考え,研究対象の拡充の可能性についても検討した.また他種に既に語彙範疇と機能範疇に相当するものが選択的に存在しており,人間言語ではこれらが統合されたとする先行研究(Miyagawaらの「統合仮説」)について検討し,その問題点を指摘した.
超音波による慢性閉塞性肺疾患の横隔膜機能評価

肥満体型や研究に協力いただけない場合などもあり、日常診療の範囲内での症例の集積が難しい。他の医師へ症例を紹介してもらうべく頻回に呼びかけを行っていく。COPDにて入院する症例を担当するよう働きかける。プライマリ・ケア領域でも迅速に施行可能な身体所見,超音波検査によって横隔膜の動的評価を行い,それがGOLDの重症度基準と相関するかを検討することで, COPDの早期発見を最終的な目標としている研究である.H29年度は倫理委員会へ研究内容の申請を行い,当初集積する予定であった健常者,特発性肺線維症の患者さんは除外するよう指摘を受けたため,そのように研究計画書を変更し,調整した.本研究の意義や実際にどのように役立つ可能性があるのかについて,患者さんにも理解できるような表現へ変更した.また,採血検査を行うことについて,侵襲を伴うため,その可否が焦点となった. COPD患者さんはサルコペニアも伴うことが知られているため,筋力低下が全身で生じていることなのか,横隔膜のみで生じていることなのかを鑑別する目的で,サルコペニアを表現していると考えられる筋の炎症性マーカーを測定必要があるとし,承諾を得た.COPD患者さんの集積のための準備を行い,次年度から集積を行う外来の体制整備,医局員への周知を行った.患者の集積を行うには至らなかった.倫理委員会での承認を得るのに時間を要したため,研究の開始が大幅に遅れてしまった.肥満体型や研究に協力いただけない場合などもあり、日常診療の範囲内での症例の集積が難しい。症例集積の準備が整ったため,積極的に症例を探し,データを集積していく予定である.他の医師へ症例を紹介してもらうべく頻回に呼びかけを行っていく。倫理委員会に時間を要したため研究が大幅に遅れ,それに伴い未使用数が生じた.当未使用額は, H30年度に最も経費を要する採血検査の検査キットを購入する予定.症例の集積が遅れており当初予定していた生化学的検査に必要な検査キットを購入しなかったため、その分の未使用額が生じた。当未使用額は検査キットの更なる購入と、論文投稿や海外学会発表に用いる予定である。
森林に関連する伝統的知識と地元住民による参加型森林管理の促進

2012年度は、最終年度であるため、これまでに得られた知見に基づいて、できるだけ広くコメントや批判を集め、それらを参考にして森林関連伝統的知識を活用した中国における森林管理施策の前進に向けて必要とされる基本項目や政策措置を明らかにし、政策提言とするための作業を行った。その際、温暖化対策との関連で重視されているREDDプラス(開発途上国における森林減少および森林劣化からの温室効果ガスの排出削減ならびに持続可能な森林管理による炭素蓄積の増加)メカニズム、生物多様性条約で採択された愛知ターゲットおよび里山イニシャチブ、持続可能な開発の促進およびミレニアム開発目標、また、リオプラス20の成果など、森林保全に関連する国際的な動向を最大限反映させるよう、国内外の研究プロジェクトと連携を図った。以上の分析・検討の上で、伝統的知識、伝統的生産資源管理、伝統的社会・文化、持続可能な農林水産業、生態系管理、生物多様性保全、地元参加型経済活動、および地元への公正な利益配分などの課題を総合的に表す概念であるSEPLs(社会生態的生産ランドスケープ)に基づいて横断的アプローチを提唱した。そのアプローチに沿って、森林関連伝統的知識を活用した中国における森林管理施策に必要とされる基本項目と政策措置がまとめられた。なお、そのとりまとめに当たっては、雲南省の事例調査を通じて築かれた、雲南大学、中央民族大学および人民大学との間の協力ネットワークが有効に機能した。初年度は9月からの開始であったため、日本および諸外国において公表されている森林の現状やその持続可能な管理に関わる文献や資料に基づいてこれまでの主張や論議を整理し、それらの実情について分析を進めた。他方、10月の生物多様性条約COP10および生物多様性国際自治体会議に参加し、都市の生物多様性に関する行動計画、また政策提言などの議題について検討するとともに、世界の各都市による活動事例や問題実態について意見および論議を交わした。その内容は12月に上智大学環境講演会で発表した。12月にはアジア各地の森林をめぐる伝統知と文化に関する国際会議、第三回『里山と多様性』に参加し、本研究に関する途中経過を発表するとともに、各分野の専門家と意見交換した。その参加体験は総合地球環境学研究のニュースレターにまとめた。2011年1月には、中国において森林に関する伝統的知識の研究現状を把握するために、中央民族大学、雲南大学民族研究院、中国科学院昆明植物研究所などの研究機構を訪ねて、専門家と意見交換し、最新情報を確認した。また、雲南大学の協力を得て、昆明近郊にある村を訪ねて、地域の生態・文化・歴史について実地調査を行った。2011年度は、前年度の基礎調査に基づいて、中国における森林関連伝統的知識の実態を分析し、それらの効果的な活用に関する政策課題および実現可能性を検討した。他方、前年度調査の補充と新たな動向の把握を目的として、中国での追加調査とともに関連する国際会議に参加してヒアリングと資料収集を行った。また、その際に、この研究の途中成果を発表して論議を深めた。同様に、比較分析のために日本の里山の保全管理に関する調査を行い、また、国内で開催される研究会合においても発表と論議を行った。より広い視野から、生物多様性条約で採択された愛知ターゲットや里山イニシャチブに向けた取組活動についても調査を行い、また、それらに関連して金沢で開催された国際会合において発表と論議を行った。関連して、中国の大学の研究者ともネットワークが広がり、雲南大学、中央民族大学および人民大学が里山イニシャチブの国際パートナー資格を取得する際の手助けを行い、中国における里山の事例調査を行った。これらの分析・検討過程の上に、森林関連伝統的知識を活用した中国における森林管理施策に必要とされる基本項目と政策措置をとりまとめた。併せて、温暖化対策との関連で重視されているREDD(開発途上国における森林減少および森林劣化からの排出の削減)メカニズムとその政策課題についても検討を行った。中国の研究機関との共同研究および里山イニシャチブの国際展開という側面で、当初計画以上に広がりが見られる。国内外の研究機関との連携と国際展開を主軸にして、とりまとめに努める。
神経細胞モデルの縮約による大脳皮質視覚野の統合的研究

今年度は,単一ニューロンのスパイク列の統計量から,そのニューロンが埋め込まれているコラムなどの機能モジュールの神経メカニズムと計算理論がどの程度推定できるかを議論した.これまで我々は,スパイク間隔ISI (Inter Spike Interval)がガンマ分布によって記述されると仮定し研究を進めてきた.ガンマ分布は発火率λとスパイク発火の不規則性をあらわすκの二つのパラメータで記述される.昨年度は,発火率λが変動する場合でも,スパイクの不規則性κは神経細胞ごとに決まった値をとると仮定し,新たなスパイク統計指標SIを提案した.本年度は,ニューロンのISIがλ変動・κ固定型ガンマ分布で記述できる条件を,計算機実験とスライス実験で求めた.局所回路また機能モジュールに埋め込まれているニューロンを考える.このニューロンへの数多くのシナプス入力は足しあわされ,興奮性と抑制性の二つのシナプス入力におきかえられる.これら足しあわされた入力を平均場シナプス入力と呼ぼう.ここでは,興奮性と抑制性の平均揚シナプス入力がどのような統計的特性をもつときに,ISIがλ変動・κ固定型ガンマ分布で記述できるかをさぐった.我々は,興奮性および抑制性コンダクタンスを,ガウス分布を入力とする一次遅れ系で記述した.結果として,興奮性入力と抑制性入力の比が一定の関係を保ちながら時間変化する場合,スパイクの不規則性κが一定に保たれることがわかった.これは,機能モジュールやコラムにおいて,常に興奮性と抑制性のニューロンの全体的な挙動がバランスする状態に保たれていることを示唆する.この知見はスパイクの統計性が,機能モジユールに代表される局所回路の構造と力学的な性質に密接に関係していることを明快に示した初めての例である本来高次元空間で表されるHodgkin-Huxley(HH)方程式を,動作モードを制限することにより,低次元に射影するのが縮約である.アナログ縮約は,スパイクが確率的に発射されるとみなされるランダムスパイク極限の時に用いられる.本年度は,このアナログ縮約の理論を構築した.その結果,HH方程式系は3次以上の相互作用を持つアナログニューロンモデル系に縮約されることがわかった.これはHH方程式系が従来のアナログニューロンモデル系よりも高い計算能力を持つことを意味する.さらにニューロンの発火率だけでなく,発火率の揺らぎを計算することにも成功した.これらの理論を,視覚第一次野のハイパーコラムに適用した.ハイパーコラムに方位θの線分が入力されると,ハイパーコラム内の各ニューロンの発火率が与えられる.集団符号化理論の枠組みでは,線分の方位θが与えた条件で,方位を情報表現するニューロン群の出力から方位θを推定することを考える。従来の集団符号化の枠組みでは,個々のニューロンの発火率の平均値とその平均値からのずれの性質は天下りに仮定されて議論されており,その基盤となる神経メカニズムには一切触れていない.つまり集団符号化に関してはハードウェアから計算理論までをつなぐ首尾一貫した理論体系が構築されていないのである.今年度開発した手法を用いると,天下り的に与えていたニューロンの発火率の平均と分散を,ハードウェアのレベルから求めることができた.これは視覚第一次野のハイパーコラムに関して,ハハードウェアから計算理論までを首尾一貫につなぐ理論体系が出来上がったことを意味する.今年度は,単一ニューロンのスパイク列の統計量から,そのニューロンが埋め込まれているコラムなどの機能モジュールの神経メカニズムと計算理論がどの程度推定できるかを議論した.これまで我々は,スパイク間隔ISI (Inter Spike Interval)がガンマ分布によって記述されると仮定し研究を進めてきた.ガンマ分布は発火率λとスパイク発火の不規則性をあらわすκの二つのパラメータで記述される.昨年度は,発火率λが変動する場合でも,スパイクの不規則性κは神経細胞ごとに決まった値をとると仮定し,新たなスパイク統計指標SIを提案した.本年度は,ニューロンのISIがλ変動・κ固定型ガンマ分布で記述できる条件を,計算機実験とスライス実験で求めた.局所回路また機能モジュールに埋め込まれているニューロンを考える.このニューロンへの数多くのシナプス入力は足しあわされ,興奮性と抑制性の二つのシナプス入力におきかえられる.これら足しあわされた入力を平均場シナプス入力と呼ぼう.ここでは,興奮性と抑制性の平均揚シナプス入力がどのような統計的特性をもつときに,ISIがλ変動・κ固定型ガンマ分布で記述できるかをさぐった.我々は,興奮性および抑制性コンダクタンスを,ガウス分布を入力とする一次遅れ系で記述した.結果として,興奮性入力と抑制性入力の比が一定の関係を保ちながら時間変化する場合,スパイクの不規則性κが一定に保たれることがわかった.これは,機能モジュールやコラムにおいて,常に興奮性と抑制性のニューロンの全体的な挙動がバランスする状態に保たれていることを示唆する.この知見はスパイクの統計性が,機能モジユールに代表される局所回路の構造と力学的な性質に密接に関係していることを明快に示した初めての例である
臨床分離腸球菌の細菌叢定着因子(バクテリオシン)の研究

バンコマイシン耐性、バクテリオシン生産E.faecium NRCH38株から単離されたプラスミドをpHY(6.0kbp)と名付けた。pHYにはORFが9つ存在した。大腸菌のベクタープラスミドpMW119を用いpHY全体をクローン化し、これをE.faecalis OG1Sに形質転換したものは、E.faecium, E.hirae, E.duransに対し抗菌活性をもつバクテリオシンを生産した。このクローンを用いたTn5挿入変異株、及び転写産物の解析から、ORF1(bacA)がバクテリオシン遺伝子、ORF2(bacB)が免疫能をコードすることが解った。bacA, bacBはオペロンを形成していた。バクテリオシンbacteriocin(Bac)は,細菌が生産する抗菌物質で,細菌叢における細菌の定着因子であり,病原性因子の一つである。臨床分離腸球菌E. faecalis菌は抗菌域の違いから各種のBacを生産する。本年度の研究では(1)E. faecalisにのみ活性を示すBacteriocin 41(Bac 41)の分子遺伝学的解析と遺伝子発現機構,(2)新型の各種腸球菌に対して活性を示す広域活性バクテリオシンbacteriocin51(Bac51)を新たに発見し,(3)バクテリオシンの活性域に影響を与える遺伝子領域の解析を行った。(2)臨床分離腸球菌から各種腸球菌にバクテリオシン活性をもつ新型バクテリオシンBac 51を発見し,分子遺伝学的解析を進めている。(3)E. faecalisが生産するBac31は,主としてE. faeciumにのみ活性を示すバクテリオシンである。このバクテリオシンのリーダーペプチド,及びバクテリオシン遺伝子の塩基配列を置換することにより,そのバクテリオシン活性が変化することを発見し,研究を進めている。バクテリオシンは細菌の生産する蛋白で、同種、異種の細菌を殺菌する作用がある。バクテリオシン生産菌は非生産菌を殺菌することにより、細菌叢において生存に有意となる。この性質により、バクテリオシンは細菌の細菌叢における定着因子(病原性因子)の一っと考えられている。本年度は腸球菌E. faecalisの臨床分離細菌を生産するバクテリオシンの一つの分子遺伝学的研究を行った。1)E.faecalisの生産するバクテリオシン41(Bac41)の分子遺伝学的解析を行った。バクテリオシン41遺伝子は、E. faecalis YI714のフェロモン反応性接合伝達性プラスミドpYI14(61kb)上に存在する。Bac41遺伝子はpYII4の6.6kbに存在し、bacL1,bacL2,bacAとbacIの4つの遺伝子からなるオペロンである。bacL1,L2はLysinを生産し、bacAは活性化蛋白を生産し、bacIは自らのバクテリオシンに対する免疫機能をもつ。Ll,L2とA蛋白は、それぞれ細菌細胞外に分泌され、細胞外で活性化されることが解った。bacLi蛋白は細菌細胞壁溶解酵素であることが解った。バクテリオシン41遺伝子は、E.faecalis YI714のフェロモン反応性接合伝達性プラスミドpYI14(61kb)上に存在する。2)日本国内でバンコマイシン耐性腸球菌VRE(VanB型)による最初の院内感染で分離されたE.faecalis VanB VREを解析した。このVREはフェロモン反応性プラスミドpMG2200(106kb)を保持し、VanB遣伝子はこのプラスミド上に存在することが解った。また、このフェロモン反応性プラスミドは、バクテリオシン41(Bac41)生産遺伝子を保持していた。このことは、Bac41がE.faecalisの臨床分離株に広く存在し、細菌叢での定着因子として重要な役割をしていることが考えられた。

バクテリオシンは細菌の生産する蛋白で、同種、異種の細菌を殺菌する作用がある。バクテリオシン生産菌は非生産菌を殺菌することにより、細菌叢において生存に有意となる。この性質により、バクテリオシンは細菌の細菌叢における定着因子(病原性因子)の一つと考えられている。臨床分離腸球菌(E.faecalis,E.faecium)のバクテリオシンを系統的に調べ、これまでに研究されてきたE.faecalisのβ-Hly/Bac,Bacteriocin21(AS-48)とは異なる新型バクテリオシンを発見し、研究を続けている。本年度はE.faecalisにのみ活性のある(1)Bac41、E.faecium,E.hirae,E.durausに活性のある(2)Bac32、(3)Bac51の研究を行った。(1)Bac41 E.faecalisで発見されたバクテリオシンであるbacL_1,bacL_2,bacA,bacIで構成されるオペロンで、BacL1がBacAにより細胞外で活性化される。bacL2がbacL1の調節蛋白であること、bacAとbacIに多様性があること、Bac41型バクテリオシン遺伝子は臨床分離E.faecalisの約90%が保持しており、E.faecalisに特異的なバクテリオシンであることが解った。(2)Bac32 E.faeciumで発見され、E.faeciumの臨床分離株に特異的なバクテリオシンで、臨床分離株の40%で生産する。Bac32蛋白を精製し、Bac32の蛋白のアミノ酸配列を決定し、また、機能解析し、pore formingバクテリオシンであることが解った。(3)Bac51 E.faeciumで発見された新型のバクテリオシンで、その遺伝子構造と発現機構を解析した。いずれの研究も日本細菌学会で報告し、現在論文作成中である。
作用素論的方法による極限定理の研究

従来のこの種の極限定理の取り扱いは、弱従属の場合にはその「独立性への近さ」である混合性とその係数を厳密に評価し、独立の場合の極限定理の近似として示す方法がよくとられていた。それに対して本研究ではシフト作用素の双対作用素であるPerron Frobenius作用素のスペクトル構造を調べるという関数解析的手法を用いることにより、特性関数を直接的に評価し極限定理を求めようとするものである。それにより近似による方法では得られなかった収束の速さに関する良い結果が得られるし、より一般の力学系に対する本問題の取り扱いにも道がひらけて来た。既に代表者により、一次元力学系の場合に従属性がある程度あり、弱混合ですらない場合にも本研究の手法を用いてある種の複合型の中心極限定理が成立することが示され、盛田健彦氏によりlocal limit theoremにまで拡張されている。さらに、random iterationについても中心極限定理が成立するための十分条件が求められた。また一般の抽象的力学系に対しても、井上友樹氏との共同で、一定の条件の下で、中心極限定理が成立する事が既に示されている。他方、lacunary sepuenceに対して実解析的に示されていた中心極限定理に対する取扱いを、複数の変換に対する極限定理として、一般的に定式化する作業も、福山克司氏との共同研究の下に進展している。
マウスPrdm9多型による相同組換えホットスポットの可塑性

1. Prdm9ノックインマウスの作成と機能解析マウスPrdm9遺伝子内のDNA結合ドメインを決定するZinc Finger Array (ZFA)は非常に多様であることが知られており、Prdm9の機能に強い影響を与えていると考えられる。そこで、Cre-loxシステムを応用し、ZFA領域のみを容易に改変可能なノックインマウスを作成した。その結果、ZFA直後にエピトープタグ配列を付加したマウスでも改変していないマウスとほぼ変わらない表現型だった。この結果は、抗体が入手困難なPrdm9の機能を解析する上で、既知の抗エピトープタグ抗体を用いた免疫沈降に代表される実験手法が適応できる可能性につながるものである。H25年度でクローニングを行ったマウスの多様なZFAやZFAなしのコンストラクトを導入することで、部分的に機能ドメインが欠失したPrdm9の機能解析や、ZFA領域の配列多様性への制約などを実験により示すことができる。2. Prdm9結合配列を用いた組換え検出マウスによる抑制因子の探索Prdm9抑制因子の探索は、存在すると思われる染色体領域のリシーケンシングを保持系統マウスで行い結果を得たが大きな違いはなく、具体的な抑制因子候補の選定には至らなかった。そこで再度組換え頻度を求めるために、Psmb9遺伝子近傍のPrdm9結合配列と汎用プロモーター、EYFPを利用して、組換えが起こった精子で蛍光が観察され、その割合から組換え頻度を求めることができるマウスを作成している。現在、遺伝子型が完成型のマウスが得られておりその解析を行っている。26年度が最終年度であるため、記入しない。昨年度までの達成点として、野生マウス集団でのPrdm9遺伝子多型の全貌を明らかにし、論文として発表した。この成果は、国立遺伝学研究所に収集されているマウス標本とそのゲノムDNAを利用して、Prdm9遺伝子の遺伝的多型解析を実験用マウス以外の野生マウス個体にも拡大し、集団内での多型の様式を他の遺伝子と比較して考察したものである。結果、Prdm9は、哺乳類の中で最も多型的な遺伝子の一つであることが明らかとなった。しかし、亜種集団ごとに特定の多型がまとまっている傾向もあり、MHCとは異なり、その多型は亜種の系統進化の系譜を反映しているように見えた。一方で、複数の亜種集団にまたがって分布しているような多型や、t-haplotype内の多型では別種からの遺伝子浸透が考えられる結果も得られた。この結果は、既報のPrdm9遺伝子が「種分化遺伝子」として働いたという仮説とは相容れない結果である。Prdm9多型は、単一エキソンにコードされるC-末端側Zinc finger array (ZFA)に集中しており、今回の実験では、ゲノムDNAからPCR法を用いてクローニングを行うことにより配列を決定した。今後、多型性の高いZFAを導入した組換えマウスを作成する場合には、そのプラスミドクローンが使用可能である。現在、そのコンストラクトが導入可能な配列をもった組換えマウスを作成中である。「Prdm9多型の転写制御における機能解明」はコンジェニック系統を用いたRNA-Sequencingを実施する予定だったが、多型ごとにPrdm9以外の遺伝子セットが全く同一なコアイソジェニック系統を遺伝子ターゲティングにより作成する目途がついたため、行わなかった。「MHC領域内のPsmb9 hotspotでの雄特異的組換え抑制因子の解明」は再度、候補となる遺伝子を配列・多型解析から行うことにし、現在解析中である。

これは抑制因子として有力な対象が見つかった場合に行うノックアウトマウス作成が、高効率で飛躍的に高速化される手法(CRISPR-Cas9システム)が普及しつつあるため、今後の研究計画の短縮が見込まれるためである。そのため、全体として目立った研究の遅れはない。「Prdm9多型の転写制御における機能解明」、「MHC領域内のPsmb9 hotspotでの雄特異的組換え抑制因子の解明」の2点について、計画通りに進める方針に変わりはない。しかし、両計画とも最終的に求める「組換え率」を、マウスで求める効率的な方法がまだ存在していない。そこで、最終年度で研究を完結させるべく、新規に簡便な方法で精度良く組換え率を測定できるアッセイ系を開発中である。
わずかな通電で酵素活性と遺伝子発現をそれぞれ制御可能なON/OFFスイッチの開発

代謝改変微生物を用いた有用物質生産は、バイオリファイナリーの重要分野の一つである。本研究では「通電」を新たなスイッチとして用いるために、酵素工学及び電気化学における基礎的知見を集積するとともに、遺伝子発現のツールとしての可能性を見出すことを目指した。本研究では、遺伝子発現スイッチのモデルとして、セロビオースなどの多糖に反応して酵素活性を生じる系を構築した。これらのオリゴ糖に反応して酵素活性を生じる系を構築するとともに、そのシグナルを増大させることに成功した。本年度は、主に代謝経路に存在する酸化還元酵素に関する酵素の評価を行った。代謝経路改変により、アルコールや有機酸などの有用物質が生産できるようになった。これらはその生成経路、代謝経路において酸化還元反応を必ず必要としており、その反応を担う酵素、補酵素の酸化還元バランスが崩れることがほぼ全ての物質生産においてボトルネックである。これらの酵素反応は酸化還元、つまり電子の授受であるため、通電によりその酵素活性を大きく変化できると予想される。これまで有用物質生産に用いられてきた酵素に対し、通電が酵素活性に与える影響を評価した。通電とともに活性がどのように変化するかをモデルとしてグルコースオキシダーゼを用いて評価した。電極表面に酵素を固定化した条件、および電解液に酵素をけんだくさせた条件のそれぞれにおいて、酵素活性を評価したところ、電流値に対して活性が変化することがわかった。しかし、活性値の変化を再現よく測定することが予想以上に困難であったが、実験条件を修正することで多少ではあるが再現性を向上させることができた。現在は、他の酸化還元酵素に対して同様の評価を進めているところである。また、通電条件下で培養した微生物の代謝を評価するための基盤技術も平行して構築を進めている。前年度の成果をもとに、本年度は引き続き酸化還元酵素の反応における条件検討及び通電が微生物の代謝に与える影響について基礎的な知見を得ることを目指して研究を行った。グルコースオキシダーゼの基礎検討をもとに、他の酵素についても検討を進めた。特に、補酵素NAD等を必要とする酵素については、通電に伴い酵素活性が低下した。また、酸素を必要とする酵素においては、酵素活性が溶存酸素濃度に大きく依存することが明らかになった。これら酵素を固定化した状態、溶液中でフリーの状態においても酵素活性は大きく異なり、通電は酵素が置かれている状況にも依存することが示された。微生物を用いた場合、他の要因がさらに重なるため、酵素活性と通電の関連性を見出すことに注力して研究を進めた。上記の酵素を用いて陰極及び陽極からなる電池を組み立てたところ、電子の授受は効率良く行われたため、上述の内容に加えて電子の授受も重要な因子であることが見出された。今後、微生物の代謝における条件検討をさらに進めていく必要が有る。生物化学工学電気化学測定の評価系構築、特に再現性の向上に予想以上に時間がかかったため、当初の予定よりもやや遅れている。しかし、構築したこの評価システムを用いることで、今後は予定通りに研究を進めることができると考えられる。構築した評価系を用いて酵素活性および菌体内の活性を評価する。さらに、物質生産系と融合させた評価も試みる。