hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
金属リチウム負極を有する次世代高容量二次電池の開発

さらに交流インピーダンス測定,in-situ CCD顕微鏡観察,XPSによる表面分析により,リチウム表面皮膜組成を検討した結果,イミド単独およびイミド塩リッチな電解液では,低温処理により生成した表面膜が非常に薄いため,昇温による温度負荷で破壊が生じ,リチウムデンドライトの成長が促進されたため,その後のサイクル寿命が低下したと考えられる。LiPF_6塩単独あるいはLiPF_6リッチな系では,表面膜が比校的厚いことから,温度負荷の後でもほぼ安定な状態で維持され,サイクル寿命の向上につながったと推定された。2.金属ヨウ化物添加剤による金属リチウム界面構造の化学的構築Li(C_2F_5SO_2)_2N/EC-DMC電解液とLi(C_2F_5SO_2)_2N/PC-DMC電解液に,添加剤としてAlI_3あるいはMgI_2を用いたときの充放電サイクルを,金属塩の添加方法を変えることにより検討した。その結果,MgI_2を用いたときはサイクル中常時添加した場合に最も高い効率が得られたが,AlI_3を用いたときには初回充電時のみ添加した場合に効率が最も高くなった。これらの効果の違いについて,交流インピーダンス測定,in-situ CCD顕微鏡観察により考察し,析出/溶解機構を提案した。また,金属塩の添加濃度には最適値があることがわかった。金属リチウム負極の充放電可逆性を向上させるために,金属リチウムを物理的・化学的に制御し,界面構造の最適化を検討した。本年度は以下の3課題について研究を進めた。1.金属リチウム負極の化学的界面構造の最適化ならびに正極材料の探索実用電池により近いリチウム金属箔を負極に用い,Li(C_2F_5SO_2)_2N/PC-DMC電解液に,添加剤としてAlI_3を用いたときの充放電サイクルを,金属塩の添加濃度あるいは放電深度,放電(溶解)/充電(析出)の電流密度を変えることにより検討した。前年度までにAlI_3等の電解液添加剤がLiのサイクル特性を向上させることを明らかにしたが,正極やその他の材料への影響を最小にするために,AlI_3の添加は,初回の1サイクル(放電/充電)の時だけ(これを電極の「前処理」と称する)とした。その結果,A1^<3+>の添加量が増加すると深い放電深度でも前処理効果が表れることがわかった。さらに,前処理を行うと,溶解/析出の電流密度を変化させても高い効率が維持されることがわかった。2.金属リチウム界面構造・挙動の電気化学的解析1で得られた効果の違いを,交流インピーダンス測定により考察した。その結果,高い充放電効率を与える系では,金属Liの溶解/析出反応の応答に対応する高周波数領域の半円が,サイクルを繰り返してもサイクル前と比較して,ほとんど増加していないことが確認された。3.有機電解液中における集電体材料の分極挙動に及ぼす電解質イオン構造の影響金属Liを使用した際の電解液ならびに正極材料の最適化を考慮にいれて,イミド系電解液中でのアルミニウム正極集電体の分極挙動について検討を行い,電解質塩の違いによる酸化溶解反応の機構を提案した。
静電ポテンシャルと熱泳動を利用した革新的トリチウム分離回収法の開発

放射性物質であるトリチウムを含む炭化水素(トリチウム化炭化水素)からトリチウムを効率的に抽出するプラズマ利用技術の開発を目指した基礎研究である。ヘリウムプラズマを利用する試験装置を作製し、トリチウム化メタンを用いた分解性能評価を行った。ヘリウムプラズマ中においてトリチウム化メタンが分解し、分子状トリチウムが生成されることを実証した。核融合炉の排出ガス中には10%程度の不純物(ヘリウム、炭化水素など)が含まれる。そのため、排出ガス処理システムにより水素同位体燃料を迅速に回収し、滞ることなく連続的に再びプラズマ中に投入しなければならない。本研究では、プラズマ分解を利用して炭化水素や水蒸気に含まれるトリチウムを分離回収する新しい手法の開発を目指しており、具体的にはトリチウム実験システムの整備とトリチウム化メタンのヘリウムプラズマ中での分解試験を実施した。メタンのプラズマ分解に関する実験は過去にも数多く報告されているが、実際にトリチウム化メタンを用いた研究報告は少なく、貴重な成果が得られたと考えている。実験試料ガスとして用いるトリチウム化メタンは、触媒を利用したHTとCH4の同位体交換反応により生成することに成功した。プラズマ出口ガス中のトリチウム化学形については、水バブラー、酸化銅塔、触媒塔を組み合わせることで、水蒸気状分子状,炭化水素状トリチウムに弁別して定量するシステムの構築に成功した。ガス流量をパラメータとして、トリチウム化メタン分解試験を行ったところ、プラズマ中でのガス平均滞留時間が長い方が分解率は増加することが確認された。しかしながら、その値はトリチウムを含まないCH4に比べて1/5程度と低いことがわかった。真空ポンプ出口でのトリチウム濃度を電離箱にて連続モニタリングしたところ、プラズマ点火とともにトリチウム濃度が減少することが明らかとなり、プラズマ容器内にトリチウムが蓄積していることがわかった。最終年度に、より詳細に分解率の流量依存性を調べたところ下に凸の依存性が見られた。トリチウム化メタンの分解反応と、壁面に析出した炭素と生成水素によるメタンの生成反応が競合した結果このような依存性が見られるのではないかと推察している。今後分解装置内でのメタン生成反応についても解析を進める予定である。核融合炉の排出ガス中には10%程度の不純物(ヘリウム、炭化水素、水蒸気、軽水素など)が含まれる。本研究では、プラズマ分解を利用して炭化水素や水蒸気に含まれるトリチウムを分離回収する新しい手法の開発を目指しており、初年度はトリチウム化メタンのプラズマ分解挙動に注目して研究を進めた。具体的には、トリチウム実験システムの整備とトリチウム化メタンのプラズマ分解試験を実施した。実験試料ガスとして用いるトリチウム化メタンは、HT・HTO混合ガスとCH4との同位体交換反応により生成することに成功した。プラズマ出口ガス中のトリチウム化学形は、水バブラー、酸化銅塔、触媒塔を組み合わせることで、水蒸気状分子状,炭化水素状トリチウムに弁別して定量するシステムを構築した。導入ガス流量をパラメータとしてトリチウム化メタン分解試験を実施したところ、ガス流量が小さい条件、すなわちプラズマ中でのガス平均滞留時間が長い条件の方が分解率が増加することが確認された。トリチウムの効率的な回収にはトリチウム蓄積を抑制するための対策が必要である。トリチウム化メタンの生成手法やトリチウムの化学形弁別測定手法の構築に当初予想よりも時間を要したことから、トリチウム化メタンを用いた実験は実施できたものの、トリチウム化水蒸気の実験まで至らなかった。しかしながら、トリチウム化メタンを用いて実験手法が確立できたため、トリチウム化水蒸気の実験は次年度効率的に実施することができると考えられ、研究計画全体としては当初目標を達成できる見通しである。本年度、実験システムが構築できたため今後は各種実験を加速して実施する。プラズマ容器内壁温度を上げて分子状トリチウムの生成効率の向上を確認したのち、Pd-Agをプラズマ中に導入して、分子状トリチウムの連続回収を試みる。また、プラズマ生成のための印加電力を変化させることで静電ポテンシャル変化とトリチウム抽出率を定量評価する。トリチウム化メタンを用いた実験手法の確立を優先したため、本年度中に実施予定であったトリチウム化水蒸気を用いた実験を遂行できなかった。そのため、トリチウム化水蒸気実験に要する経費「222,822円」が次年度繰越金として発生した。本年度は、トリチウム化水蒸気実験、及びトリチウム化メタンとトリチウム化水蒸気共存下でのトリチウム抽出実験に必要なガス類や配管部品及びPd-Ag管等の消耗品を購入する。また研究費の一部は、成果報告の為の学会参加登録費や旅費として使用する。
がん幹細胞を標的とした中性子捕捉剤と分子イメージング技術の開発

自己会合性ペプチドを薬剤送達方法として利用し、これにホウ素剤を添加して送達する技術を創生した。この手法により培養した悪性神経膠芽腫ならびに培養乳がん細胞に対しホウ素剤を導入できる事を示した。本法はがん幹細胞への特異性がより高いことを示した。In vivo脳腫瘍モデルマウスを作成し、このモデルマウスに対して、ホウ素導入薬剤を尾静脈から注射すると、ホウ素が腫瘍内に導入され蓄積する事を示した。ホウ素剤に陽イオンキレータを結合させ、これを介して64Cu同位体を結合させ、これが分子イメージング試薬として機能する事を示した。医学の最重要課題の一つ転移性・浸潤性の難治性がんに対するBNCT法の早期実現に貢献することが、学術的な特色である。BSHの様な大きな結晶体を、直接細胞内に高効率・高濃度に導入する技術は、我々の開発したポリアルギニンによる細胞内導入シグナル技術の独壇場であり、本研究は極めて独創的である。H27年度の研究は、臨床応用を視野に入れ、敢えてシンプルで製造し易い構造にしてコストを実用の範囲に入れようとする意欲的な試みを行った。本研究によって臨床応用可能で、かつ癌の根治療法を実現する理想的なBNCT用のホウ素剤が実現する。また同時に開発するBSHの分子イメージング試薬により、患者さん毎にホウ素剤の薬物動態を測定出来るので、BNCTの治療効果を予測し、適切な治療計画を立てることが可能になる。これによって新規開発するBSHホウ素剤の有効性は飛躍的に高まると期待される。平成27年度の研究実績概要の項目1臨床応用に適したホウ素剤の開発.細胞内導入シグナル11R(アルギニン11個連結)を短縮してBSH単体と結合した、簡潔な構造のmonoBSH-CPPを作成し、この製剤によるがん細胞内への高効率のホウ素導入を実証した。項目2PET(陽電子放出断層撮影)分子イメージング試薬の開発. monoBSH-3(5)Rにキレート剤DOTAを連結し、ここに64Cuを結合させた。これがBSHの分子イメージング試薬として優れる事を実証した。項目1に対して、細胞膜通過ペプチドの最小単位であるアルギニン(R)の連続配列を11Rから9R,7R,5R、3Rとペプチドの長さを減らしていき、3Rにて細胞内導入されることを確認した。さらに、BSH-1R,BSH-2R、BSH-3Rを作成し、細胞内導入効果の検証を行った。BSH-2R及びBSH-3R導入悪性脳腫瘍細胞にて、細胞内のBSHが確認された。さらに、悪性脳腫瘍細胞を脳内に移植したマウス脳腫瘍モデルを作成し、尾静脈よりBSH、BSH-2R、BSH-3Rの投与を行った。組織免疫染色にて、BSH-3R投与群のみ腫瘍部に一致して、BSH-3Rの導入を確認した。この結果より、臨床応用可能な新規のBSH-CPPとして、新規のBSH-3Rの作成に成功した。よって、目標1は達成した。項目2PET分子イメージング試薬としてBSH-3Rまたは、BSHにキレート剤DOTAを連結し、ここに64Cuを結合させたBSH-3R-DOTA-64Cu,およびBSH-DOTA-Cu64の2種類を作成した。ヒト悪性脳腫瘍細胞を脳内に移植したマウス脳腫瘍モデルに対し、尾静脈より投与し、継時的にPET検査を行った。BSH-3R-DOTA-64Cu投与群では、正常脳と比較して腫瘍部(T/N比)で8.1倍の取り込み能を確認した。これは、BSH-DOTA-64CuのT/N比2.8と比較して非常に高い腫瘍特異性を示した。新規薬物動態評価用のPET製剤開発に成功した。ホウ素中性子捕捉療法(BNCT)は、転移性、浸潤性の難治性がんや再発がんにも有効な治療法として期待される次世代の粒子線治療法である。日本が世界の研究をリードしている数少ない医療分野の一つでもある。本研究では、がん幹細胞に対し高い細胞内導入効率をもち、実用化に適した製造コストを実現できる新しいホウ素製剤の開発を目指す。さらに、ホウ素剤の体内薬物動態やがん細胞内集積の様子をリアルタイムでモニターできる分子イメージング試薬を作成する。作製したホウ素試薬を用いて中性子照射を行い、その治療効果を実証する。また腫瘍モデル動物にて分子イメージングが可能な事を実証する。予想される成果が得られれば、「BNCTによるがん治療の実用化」に向け大きな前進となる。医学の最重要課題の一つ、転移性・浸潤性の難治性がんに対するBNCT法の早期実現に貢献することが、学術的な特色である。アミノ酸のアナログであるBPAを使ったホウ素剤の開発は国内外で行われているが、一方細胞内への取り込み機構のないBSHについてはリポソームを利用する方法はあるものの開発は遅れている。BSHの様な大きな結晶体(ホウ素12個からなる)を、直接細胞内に高効率・高濃度に導入する技術は、我々の開発したポリアルギニンによる細胞内導入シグナル技術の独壇場であり、本研究は極めて独創的である。臨床応用を視野に入れ、敢えてシンプルで製造し易い構造にしてコストを実用の範囲に入れようとする意欲的な試みでもある。しかも、治療抵抗性や再発の本体と考えられているがん幹細胞を標的化し、BNCTによってその根絶を目指す試みは、他に類を見ない独創的な試みである。

この成果はホウ素導入だけでなく、抗ガン剤導入やがん幹細胞に対する遺伝子治療等にも応用が可能であり、本研究の成果は非常に広い波及効果を持つと期待される。我々が開発し、特許化したアルギニン11個からなる細胞内導入シグナル11Rを3(5or 7)個に短縮したシグナル分子を、ホウ素剤BSHと結合したmono BSH-3(5、7)Rを作成した。本薬剤開発の成功は、今後の臨床応用を念頭に置いた場合、その意義は極めて大きい。薬剤の担癌モデルの尾静脈投与により、脳腫瘍部に特異的に薬剤の高い集積が確認された。今後、予定通り、脳腫瘍のがん幹細胞マーカー蛋白質CD133に特異的に結合するペプチドをハイスループットアッセイでスクリーニング検出し、これをmono BSH-3(5、7)Rに結合させる。このようにして作製したホウ素製剤によって、癌幹細胞内への特異的なホウ素導入を実現する予定である。また、さらにmono BSH-3(5、7)Rに陽イオンキレータを結合させ、さらに64Cu同位体を結合させ、分子イメージング試薬として機能する事を今後証明する予定である。自己会合性ペプチドを薬剤送達方法として利用し、これにホウ素剤を添加して送達する技術を創生した。この手法により培養した悪性神経膠芽腫ならびに培養乳がん細胞に対しホウ素剤を導入できる事を示した。本法はがん幹細胞への特異性がより高いことを示した。In vivo脳腫瘍モデルマウスを作成し、このモデルマウスに対して、ホウ素導入薬剤を尾静脈から注射すると、ホウ素が腫瘍内に導入され蓄積する事を示した。ホウ素剤に陽イオンキレータを結合させ、これを介して64Cu同位体を結合させ、これが分子イメージング試薬として機能する事を示した。目的:ホウ素中性子捕捉療法(BNCT)は、次世代の粒子線がん治療法である。難治性がんや再発がんに有効と期待され、日本が世界をリードする数少ない治療技術である。しかしBNCTの実用化は期待されたほどには進行していない。その最も大きな理由はホウ素B10をがん細胞特異的にかつ、高効率に導入させる薬剤が開発されていないからである。本研究の目的は以下の2点である。1)我々が開発した新しい薬剤導入技術を利用して、がん細胞とくにがん幹細胞に対し高い導入効率をもつ新規ホウ素剤を開発すること。2)その薬剤の機能、すなわちがん細胞へのホウ素剤の導入効率とがん特異性が将来の実用化に適するレベルであることを腫瘍モデル動物で実証する。結果:自己会合性ペプチドを薬剤送達方法として利用し、これにホウ素剤を添加して送達する薬剤を創生した。これによりがん細胞特にがん幹細胞に特異性が高く、しかも高効率にホウ素を導入する技術を開発した。培養した悪性神経膠芽腫ならびに培養乳がん細胞に対し高効率にホウ素剤を導入できる事を証明した。その細胞内ホウ素濃度は実用化に必要とされる値より10100倍高かった。また悪性脳腫瘍がん幹細胞のモデル細胞株をヌードマウス脳内に移植して、In vivo脳腫瘍モデルマウスを作成した。このモデルマウスに対して、ホウ素導入薬剤を尾静脈から注射すると、一回の投与で投与後24時間以上にわたってホウ素が腫瘍内に導入し蓄積する事を示した。このことから開発した薬剤はIn vivo脳腫瘍モデル動物においても十分なホウ素導入能を有している事を示すことができた。
アジア圈におけるコンクリート構造のモデルコードに関する研究

本研究は、アジア圏においてコンクリート構造物の材料・設計・施工に関する共通のモデルコードをアジア諸国と協カして作成することを目的とするものである。本研究で目指す成果は、特に、アジアにおける豊饒な自然環境、文化様式と調和しながら、建設技術による社会活動の活性化の推進に資するものである。平成10年度は、前年度の研究結果を踏まえ、更によりよいモデルコードとするために、以下の調査研究実施計画に従い、アジアモデルコードの第二次案をまとめ、アジア諸国の委員と討議し、実務上利用の容易なモデルコードを作成する。1,設計、材料・施工、耐久性の3部会に分かれ、各部会とも年2回の作業部会を開き、各研究分担者により提案されるモデルコードの第二次原案とその内容について審議を行う。2,各部会毎に、上記1,の中間報告を行う。又、各部会毎に提案されるモデルコード・ドラフトとその内容の提案について、研究組織全体で調査及び問題点を検討する。更に、設計、材料・施工、耐久性の各部会の取りまとめ方法の統一方法の討議を行う。3,各国、各地域の政府、学会によるモデルコードの対応組織と、国際的なアジアモデルコード運営組織の設立状況と今後の進め方について、研究組織全体で討議。上記2,3,の作業は、研究組織全体の審議、検討を要するため、第一回国際学術研究集会(1998年8月17日19日、シンガポール)と第二回国際学術研究集会(1998年3月16日18日、プーケット)において行う。また、それぞれの国際学術研究集は、開催地域の研究者、設計実務者から、アジアモデルコードの必要性とその意義やドラフトについて広く意見を聞き、討論を行う。特にプーケットにおいては欧米諸国との討議を行うことが予定されており、IABSEのコロキウムも同時に開催する。本研究はアジア諸国のコンクリート構造物の設計・施工のためのモデル・コードを作成することを目的とした研究であって、主に東南アジア諸国の研究者と共同で実施している研究である。本研究の活動成果は、既に各種の国際会議で発表しているが、特徴的なことは、世界で初めての性能規定型の新しい考え方に基づいたコンクリート構造物のモデル・コードの作成を行っていることである。この研究は主にインターネットを利用して、各国から誰でもアプローチすることが出来だけでなく、大きな問題点に関しては年に2回(第1回目:ジャカルタ、インドネシア、第2回目:台北、中華民国)づつ開いている会合時に意見の調整を行っている。本研究は、報告書に記載されている研究者以外にも数多くの研究者が参加して実施されているが、その多くは会合を開いた地域の研究者が一時的に参加した結果であり、この方法が当研究のPRにもなっている。この成果を基に自国のコードを作成することになっている国もあり、多くの国がその成果に注目している。次年度では第2次ドラフトを完成させる予定である。本研究は、アジア圏においてコンクリート構造物の材料・設計・施工に関する共通のモデルコードをアジア諸国と協力して作成することを目的とするものである。本研究で目指す成果は、特に、アジアにおける豊繞な自然環境、文化様式と調和しながら、建設技術による社会活動の活性化の推進に資するものである。平成10年度は、前年度の研究結果を踏まえ、更によりよいモデルコードとするために、以下の調査研究実施計直に従い、アジアモデルコードの第二次案をまとめ、アジア諸国の委員と討議し、実務上利用の容易なモデルコードを作成する。

又、各部会毎に提案されるモデルコード・ドラフトとその内容の提案について、研究組織全体で調査及び問題点を検討する。更に、設計、材料・施工、耐久性の各部会の取りまとめ方法の統一方法の討議を行う。3,各国、各地域の政府、学会によるモデルコードの対応組織と、国際的なアジアモデルコード運営組織の設立状況と今後の進め方について、研究組織全体で討議。上記2,3,の作業は、研究組織全体の審議、検討を要するため、第一回国際学術研究集会(1998年8月17日19日、シンガポール)と第二回国際学術研究集会(1998年3月16日18日、プーケットト)において行う。また、それぞれの国際学術研究集会では、開催地域の研究者、設計実務者から、アジアモデルコードの必要性とその意義やドラフトについて広く意見を聞き、討論を行う。特にプーケットにおいては欧米諸国との討議を行うことが予定されており、IABSEのコロキウムも同時に開催する。
適応量子化相関多重サンプリングに基づくフォトンカウンティング超高感度撮像

本研究では、光電子増倍を用いることなくシリコンデバイスによってフォトンカウンティングレベルの超高感度撮像を可能とする新発想のイメージング技術の実現を目指し、極低雑音信号読み出し技術として発案された適応量子化相関多重サンプリング方式に関して、理論的な解析と試作を通してその有効性を明らかにすることを目的として研究を行った。まず画素内アンプと信号読み出しに用いる容量比型高利得増幅器を含む回路系のノイズ解析を行い、支配的ノイズ成分であるフリーズノイズを2段構成のノイズキャンセルにより除去することで極めて低ノイズの読み出しが行えることを見出した。これを実証するための試作を行い、予測通り2段構成のノイズキャンセルによって特に高利得の領域で高いノイズ低減効果が得られることを実証した。この前置増幅器の出力に対して、多数回サンプリングし平均化した信号と、同じ処理を行った初期値レベルとの相関差分を求めることで、フリーズノイズをキャンセルと帯域制限効果によって読み出し回路系の雑音が従来に比べて大幅に減少することを理論的に解析した。特にイメージセンサの画素内アンプが発生する熱ノイズに関しては、極めて高いノイズ低減効果が得られ、プリアンプ利得32倍、多重サンプリング回数16回において、約0.2電子まで低減できることが見積もられた。これは試作によっても高い熱雑音低減効果が確認されている。さらに、画素内アンプが発生するRTS(Random Telegraph Noise)と呼ばれる異常に大きなノイズ成分に対して、ヒストグラムを用いたノイズ低減手法を提案し、試作されたイメージセンサに対して適用した結果、極めて効果的にRTSノイズを低減することができた。また、極低ノイズ読み出しと信号の広いダイナミックレンジが両立できる振幅抑圧多重サンプリング方式を考案するとともに、そのノイズ低減効果を解析した。本研究は、光電子増倍を用いることなく、シリコンデバイスだけでフォトンカウンティングレベルの超高感度撮像を可能にする新発想のイメージング技術の実現を目指すものである。我々は、CMOS撮像デバイスのカラムにおいて、そのノイズ解析を行った結果、高利得、2段構成のノイズキャンセル回路により極めて低雑音の読み出しが可能であることを見いだし、その考えをA/D変換処理にまで拡張して、適応量子化相関多重サンプリング技術と呼ぶ低雑音信号読み出し方式によって、十分なダイナミックレンジ特性を得ながら、極めて低雑音の読み出しが可能であることを明らかにした。今年度は、まずこの極手雑音信号読みだしの性能実証を目的として、0.25um CMOSイメージセンサ技術に基づき、電荷検出部の容量を可能な限り低減して高い変換利得を実現しながら、提案する低雑音読み出し回路を介して信号検出を行うデバイスを試作した。その測定の結果、理論解析で予測された通り、2段構成の高利得ノイズキャンセルにより、35uVrmsという極めて低雑音の読み出しが可能であることを実証することができた。1段構成の同利得のノイズキャンセル方式に比較して、約1/6にノイズ振幅が低減されている。また、高変換利得の画素デバイスと組み合わせた特性として、入力換算ノイズ電子数で約0.63電子という値を得た。これは、CMOS撮像デバイスにおいて、世界で初めて1電子以下のノイズ電子数が得られることを示した結果である。また、A/D変換処理を含めた適応量子化相関多重サンプリングにより極低雑音の読み出しを行う具体的な構成として、2重積分型A/D変換方式とこれを用いた固体撮像素子の構成について特許出願を行った。我々は、CMOS撮像デバイスのカラムにおいて、そのノイズ解析を行った結果、高利得、2段構成のノイズキャンセル回路により極めて低雑音の読み出しが可能であることを見いだした。また、その考えをA/D変換処理にまで拡張して、適応量子化相関多重サンプリング技術と呼ぶ低雑音信号読み出し方式によって、十分なダイナミックレンジ特性を得ながら、極めて低雑音の読み出しが可能であることを明らかにした。

昨年度、この極低雑音信号読みだしの性能実証を目的として、0.25um CMOSイメージセンサ技術に基づき、提案する2段構成の低雑音読み出し回路のデバイスを試作し、評価を行った。昨年度の報告書に概要を報告したが、今年度その詳細な評価を行った結果、先の報告よりもやや大きいものの、49uVrmsという極めて低雑音の読み出しが行えることを示した。その成果論文は、IEEE Trans.Electron Devicesに採択されている。本年度は、さらに、ダイナミックレンジとの両立を目指して、適応積分型A/D変換方式を考案し、その基本回路の試作を行った。その結果、66uVrmsの低雑音特性を持ちながら高分解能のディジタル信号を得ることに成功し、ダイナミックレンジとしても、約83dBと線形出力としては極めて広い特性を得ることができた。本研究は、光電子増倍を用いることなく、シリコンデバイスだけでフォトンカウンティングレベルの超高感度撮像を可能にする新しいイメージング技術の実現を目指すものである。本年度は、前置増幅を用いた相関多重サンプリング処理の高いノイズ低減効果を、シミュレーションと試作による実験によって確認した。まず前置増幅器においてサンプリングされるフリーズノイズ成分をキャンセルしながら、相関多重サンプリング処理を行うことで、熱雑音に対しては極めて大きなノイズ低減効果が得られることをノイズ解析によって確認し、入力換算ノイズで1電子を大きく下回る結果が得られた。また、0.18um CMOSセンサプロセスに基づき、試作したプロトタイプセンサを用いて、相関多重サンプリング処理を適用したところ興味深い結果が得られた。最近CMOS型イメージセンサのノイズとして大きな問題となりつつあるRTS (Random Telegraph Signal)ノイズが相関多重サンプリング処理によって大きく低減できることが確認された。その成果は、本年度の国際イメージセンサワークショップにて採択され、発表を行うが、これはRTSノイズを信号処理によって低減する初めての試みとして注目されるものと考えられる。さらに、この相関多重サンプリング処理をイメージセンサのカラムにおいて実行する際に、ダイナミックレンジを確保したまま行うことができる振幅抑圧相関多重サンプリング回路を考案し、シミュレーション等によってその効果を確認した。
ソーシャルメディアを用いた顧客信頼形成を可能にする組織的行動情報活用能力の解明

ソーシャルメディアを利用したマーケティングの課題を検討するための参照枠組として,The Review of Socionetwork Strategies誌に「An Essay on the Taxonomy and Trajectory of Social Media Marketing: From Customer Information to Customer Experience」( https://doi.org/10.1007/s12626-019-00031-7)と題する論文を掲載することが出来た.そこでは(1)顧客との関係性(カスタマージャーニーと顧客維持)、(2)ソーシャルメディアを通じて形成されたコンテクスト(通時的コンテクスト,共時的コンテクスト,パラテクスト)の2軸を用いて,2×3のマトリックスを提案した.そして,マトリックスの各セル毎には,ソーシャルメディアの狙いが異なる点,通時的コンテクストに注目するとプライバシー問題を回避できないこと,などを明らかにした.もちろん,複数のセルにまたがるソーシャルメディア利用も想定される.とはいえ,類型化を試みた点では,貢献は少なくないと考えられる.国際会議(MISNC2018,ETHICOMP2018)にて2件の報告を行うことが出来た.会議の席上での国内外の研究者との会話から有益な示唆を得ることができ,それらを踏まえて,上述の英文誌に投稿し,掲載することが出来た.最終年度では,提案した分析枠組を精緻化していくために,アンケート調査などを行っていく予定であるが,当初の計画案と比較しても,ほぼ予定どおりであり,研究はおおむね順調に進展していると言える.ソーシャルメディアマーケティングにおける個人情報活用の課題についての事例研究を整理し,英文誌で提案した枠組の修正を行っていきたい.このとき,昨今巷間を賑わしているAI(人工知能)やビッグデータの問題を避けることは出来ない.具体的には,ふつうの個人情報か要配慮(センシティブ)情報が析出可能になってきたことから個人情報とプライバシーを峻別することが難しくなってきたことなどを踏まえて,我々の分析枠組の修正を行っていく必要があると考えられる.このとき,事例ベースの理論研究だけでなく,大学生を対象とする質問票調査をおこない,個人情報やSNSマーケティングに対する実態を把握するための意識調査を行って行くことが重要と考えられる.そこで,アンケート調査と分析枠組の修正を今後は制直的に展開していきたい.初年度では、ソーシャルネットワーキングサービスを提供するプラットフォームを利用したマーケティングアプローチについての現状を把握するとともに、情報システム研究で注目されている批判的実在論に立脚した社会物質性の視座からソーシャルメディア活用の事例研究を行うための準備作業として文献研究を中心に行ってきた。その成果として、(1)社会物質性の視座については、情報システム学会誌と日本経営システム学会誌にそれぞれ解説論文と査読付研究ノートが掲載された。(2)ソーシャルメディア活用については、オンラインジャーナルに論文が掲載された。(3)さらに、ソーシャルメディアを活用した地域ブランディングについて地域デザイン学会誌に査読付研究ノートが掲載された。企業によるソーシャルメディア活用事例について、(1)顧客との情報のやり取りについてはETHICOMPにて、(2)企業側の情報発信についてはMISNCという2つの国際会議において報告を行った。前者はオンラインジャーナルに掲載されるなど一定の成果を得た。また、分析視角としての社会物質性の考え方については、情報システム学会と経営システム学会の二つの学会誌に解説論文と査読付研究ノートとして掲載された。マーケティングの視点からは、地域ブランディングという切り口であるが地域デザイン学会誌に査読付研究ノートが掲載された。ソーシャルメディアを利用したマーケティングの課題を検討するための参照枠組として,The Review of Socionetwork Strategies誌に「An Essay on the Taxonomy and Trajectory of Social Media Marketing: From Customer Information to Customer Experience」( https://doi.org/10.1007/s12626-019-00031-7)と題する論文を掲載することが出来た.そこでは(1)顧客との関係性(カスタマージャーニーと顧客維持)、(2)ソーシャルメディアを通じて形成されたコンテクスト(通時的コンテクスト,共時的コンテクスト,パラテクスト)の2軸を用いて,2×3のマトリックスを提案した.そして,マトリックスの各セル毎には,ソーシャルメディアの狙いが異なる点,通時的コンテクストに注目するとプライバシー問題を回避できないこと,などを明らかにした.もちろん,複数のセルにまたがるソーシャルメディア利用も想定される.とはいえ,類型化を試みた点では,貢献は少なくないと考えられる.国際会議(MISNC2018,ETHICOMP2018)にて2件の報告を行うことが出来た.会議の席上での国内外の研究者との会話から有益な示唆を得ることができ,それらを踏まえて,上述の英文誌に投稿し,掲載することが出来た.最終年度では,提案した分析枠組を精緻化していくために,アンケート調査などを行っていく予定であるが,当初の計画案と比較しても,ほぼ予定どおりであり,研究はおおむね順調に進展していると言える.ソーシャルメディアマーケティングにおける個人情報活用の課題についての事例研究を整理し,英文誌で提案した枠組の修正を行っていきたい.このとき,昨今巷間を賑わしているAI(人工知能)やビッグデータの問題を避けることは出来ない.具体的には,ふつうの個人情報か要配慮(センシティブ)情報が析出可能になってきたことから個人情報とプライバシーを峻別することが難しくなってきたことなどを踏まえて,我々の分析枠組の修正を行っていく必要があると考えられる.このとき,事例ベースの理論研究だけでなく,大学生を対象とする質問票調査をおこない,個人情報やSNSマーケティングに対する実態を把握するための意識調査を行って行くことが重要と考えられる.

そこで,アンケート調査と分析枠組の修正を今後は制直的に展開していきたい.航空券代金を当初の試算額よりも節約できたため、繰越金が生じてしまいました。当該金額は平成30年度の予算と合わせて旅費として活用する。
慢性肝炎におけるミトコンドリアDNAの傷害集積と肝発癌との関連性

現在、世界的にミトコンドリアDNA変異と発癌との関係が注目されているが未だその因果関係は明らかではない。申請者らは、炎症性発癌組織において極めて多くのミトコンドリアDNA変異が蓄積していることを世界で初めて発見した。驚いたことに、正常組織であっても慢性炎症により本変異が経時的に蓄積してある閾値を越えると発癌することを突き止めた。これらのことに基づいて臨床検体を用いて解析した結果、慢性肝炎症例の肝組織において極めて多数のミトコンドリアDNA変異が蓄積していることを発見した。これまでの研究で、ウイルス肝炎からの肝発癌はインターフェロン投与により抑制できることが判明しているが、その分子機構は明らかではない。そこで、インターフェロン投与前後でミトコンドリアDNA変異を解析したところ、投与により変異が著明に減少することが判明した。また、肝発癌モデル動物であるLECラットでは、炎症に伴って肝ミトコンドリアDNA変異が蓄積し、肝ミトコンドリア機能障害および肝障害が引き起こされて発癌するが、ミトコンドリア保護剤であるカルニチンを経口投与することにより発癌を強く抑制できることが判明した。ミトコンドリア保護剤として用いたカルニチンは特定の食物に多く含まれており、生体内でも合成される自然界に広く存在する物質である。本物質の投与は極めて安全で、分子論にもその生体内効果は明らかである。本物質の臨床応用に期待したい。(1)発癌過程における遺伝子異常は染色体のDNAを中心に検討されており、癌遺伝子や癌抑制遺伝子の変化が発癌のメカニズムであると考えられている。我々は、肝癌において多数のミトコンドリアDNA塩基変異が存在するのみならず非癌部でも既に多数の変異が集積していることを報告しており、発癌における本変異の関与は非常に興味深い。炎症局所では、一酸化窒素をはじめとする大量の活性酸素種が産生されている。ミトコンドリアDNAは、核DNAと異なりヒストンを持たず修復機構も不完全であるため、この様な場では傷害を受けやすいと考えられる。今回、活性酸素種によるミトコンドリアDNAの変化を解析するため、培養細胞(HepG2)に一酸化窒素を作用させてミトコンドリアDNA塩基変異を解析した。D-looP部分のミトコンドリア遺伝子配列を解析したところ、NOC18(NO donor)添加前は4箇所であった変異が、新たに4箇所加わり8箇所になった。変異箇所は全てCであり、C→TあるいはC→Gの変異であった。炎症によるミトコンドリアDNA変異が発癌に直接関与するかどうかは現段階では不明であるが、細胞内酸化ストレスを増強してDNA傷害を増悪することは事実である。(2)慢性肝炎症例の肝ミトコンドリアDNA塩基変異を解析し、インターフェロン投与が本変異に対してどのように作用するかを解析した。今回の検討で、慢性肝炎において多数蓄積しているミトコンドリアDNA塩基変異がIFN投与により著明に減少することが判明した。本現象は、組織学的な炎症の活動度の低下と非常に強く相関しており、慢性炎症によるDNAの不安定化を如実に反映している。本遺伝子の解析はインターフェロンの客観的効果判定の基準となる可能性もある。IFNによって肝発癌が抑制されることは周知の事実であり、ミトコンドリア遺伝子変異が発癌と密接に関係している。現段階では、個々の症例における発癌のリスクを評価する指標はなく、ミトコンドリア遺伝子の変異数の発癌における臨床的意義について解析することが必要である。さらに驚いたことに、正常組織であっても、慢性炎症により本変異が経時的に蓄積してある閾値を越えると発癌することを突き止めた。これらのことに基づいて臨床検体を用いて解析した結果、肝癌だけでなく慢性肝炎においても既に非常に多数のミトコンドリアDNA変異が蓄積していることを発見した。

また、慢性肝炎からの肝発癌モデルであるLECラットでは、炎症に伴って肝ミトコンドリアDNA変異が蓄積し、肝ミトコンドリア機能障害および肝障害が引き起こされることが判明した。さらに、ミトコンドリア保護・発癌抑制に着目して解析した。本ラットにカルニチンを経口投与(生後6週より1mg/ml飲水中添加)してミトコンドリアを保護することにより、肝ミトコンドリアDNA変異の蓄積・肝ミトコンドリア機能障害・肝障害を抑制できることを見出した。また、前癌病変の出現、さら発癌も強く抑制できることが判明した。ミトコンドリア保護剤として用いたカルニチンは特定の食物に多く含まれ、また生体内でも合成される自然界に広く存在する物質である。本物質が炎症局所や障害臓器で減少しており、その投与は極めて安全で、分子論にもその生体内効果は明らかである。本物質の臨床応用に期待したい。現在、世界的にミトコンドリアDNA変異と発癌との関係が注目されているが未だその因果関係は明らかではない。申請者らは、炎症性発癌組織において極めて多くのミトコンドリアDNA変異が蓄積していることを世界で初めて発見した。さらに、正常組織であっても慢性炎症により本変異が経時的に蓄積し、ある閾値を越えると発癌することを突き止めた。これらのことに基づいて臨床検体を用いて解析した結果、慢性肝炎症例の肝組織において極めて多数のミトコンドリアDNA変異が蓄積していることを発見した。これまでの研究で、ウイルス肝炎からの肝発癌はインターフェロン投与により抑制できることが判明しているが、その分子機構は明らかではない。そこで、インターフェロン投与前後でミトコンドリアDNA変異を解析したところ、投与により変異が著明に減少することが判明した。また、肝発癌モデル動物であるLECラットでは、炎症に伴って肝ミトコンドリアDNA変異が蓄積し、肝ミトコンドリア機能障害および肝障害が引き起こされて発癌するが、ミトコンドリア保護剤であるカルニチンを経口投与することにより発癌を強く抑制できることが判明した。ミトコンドリア保護剤として用いたカルニチンは特定の食物に多く含まれており、生体内でも合成される自然界に広く存在する物質である。本物質の投与は極めて安全で、分子論にもその生体内効果は明らかである。
海洋性硝化細菌による温室効果ガスN2Oの生成メカニズムの解明

海洋性アンモニア酸化細菌NS58からヒドロキシルアミン酸化酵素(HAO)を精製し、本酵素の副反応によって温室効果ガスである亜酸化窒素(N_2O)が生成することをin vitro実験で明らかにした。また、HAO反応によって生成するN_2Oが、特有の同位体的性質を持つことを確認した。さらに、もうひとつのN_2O生成経路である硝化的脱窒に関与する亜硝酸塩還元酵素の分子的および酵素的性質を、組換え体を用いて明らかにした。亜酸化窒素(N_2O)ガスは微量大気成分(310ppbv)の一つであるが、CO_2の150倍もの温室効果をもち、地球温暖化現象への寄与は大きい。大気中に放出されるN_2Oガスの2/3は海洋からのものであり、その総量は年間4TgNにのぼるが、海洋性アンモニア酸化細菌(ammonia-oxidizing bacteria:AOB)が、その主たる放出源と考えられている。AOBによる硝化作用の副生成物としてN_2Oガスが発生することは古くから指摘されているが、その分子的メカニズムはまだ明らかとなっていない。本研究の目的は、海洋性AOBによる、海洋環境におけるN_2O生成の分子機構を解明することである。研究対象とするNS58は、海洋性□・AOBの代表種であるNc.oceaniに極めて近縁である。このNS58を用い、in vivoおよびin vitro N_2O生成反応の分析を行うことにより、海洋からのN_2O放出に関する、微生物生態学と地球化学の両分野を結び付ける重要な情報が得られると期待される。AOBによるN_2O生成の分子機構として仮定したモデルを評価するため、NS58生菌を用いたin vivo N_2O生成実験を平成20年度に行った。ECD・GCによるN_2Oの定量により、微好気嫌気的条件下だけでなく、好気的環境においてもN_2Oの生成が確認された。好気的条件下で生成するN_2Oは、AOBが持っNirk・NorB両酵素による「硝化的脱窒」作用、また微好気嫌気的条件で生成するN_2Oは、ヒドロキシルアミン酸化還元酵素HAOによる副反応によるものと考えられる。NS58からHAO、およびその生理的電子受容体であるcytochrome c-554を精製することにすでに成功している。また硝化的脱窒に関与する亜硝酸塩還元酵素NirKについても現在精製を進めている。この結果を踏まえ、精製HAOを用いたin vitro N_2O生成実験を平成21年度に行う。これらの酵素を用い、in vitro N_2O生成実験を行う。大気中に放出されるN_2Oガスがの2/3は海洋からのものであり、その総量は年間4TgNにのぼるが、海洋性アンモニア酸化細菌(ammonia-oxidizing bacteria : AOB)が、その主たる放出源と考えられている。AOBによる硝化作用の副生成物としてN_2Oガス発生することは古くから指摘されているが、その分子的メカニズムはまだ明らかとなっていない。アンモニアは,アンモニア酸素添加酵素AMOによりNH_2OHに変換され,次いでNH_2OH酸化酵素であるHAOの作用によってさらにNO_2^-に4電子酸化される(式1)。この酸化反応が効率的に進行しなくなると,NO_2^-のかわりに不安定な中間生成物である'NOH'が生じ,NH_2OHとの反応によってN_2Oが生成すると予想される。このメカニズムを検証するため,N.oceani NS58を用いたボトル培養実験を行った。ECD-GC分析の結果,好気条件下で,1細胞あたり120amol/dayのN_2O生成が観測され,この値を用いることで,海洋からのN_2O生成を十分説明できることがわかった。またNS58から精製したHAOを用いたin vitro実験によって,NH_2OH酸化反応に必要な電子受容体の不足が,実際にN_2O生成を引き起こすことが示された。さらにN_2Oの^<15>N同位体比の分析結果は,N_2O生成反応に関する仮説と矛盾しないものだった。これらの分析結果から,高アンモニア濃度,低酸素環境下では,酸素呼吸にリンクしたHAOの機能が低下し,過剰に供給されるNH_2OHの酸化が不十分となるためにN_2Oが生成すると考えられる。これを確認するため,in vivoおよびin vitro N_2O生成反応に対するアンモニア濃度,酸素分圧,温度,pHなどの影響の詳細な分析を次度に行う。

大気中に放出されるN_2Oガスの2/3は海洋からのものであり、その総量は年間4TgNにのぼるが、海洋性アンモニア酸化細菌(ammonia-oxidizing bacteria:AOB)が、その主たる放出源と考えられている。AOBによる硝化作用の副生成物としてN_2Oガスが発生することは古くから指摘されているが、その分子的メカニズムはまだ明らかとなっていない。本研究の目的は、海洋性AOBによる、海洋環境におけるN_2O生成の分子機構を解明することである。アンモニアは,アンモニア酸素添加酵素AMOによりNH_2OHに変換され,次いでNH_2OH酸化酵素であるHAOの作用によってさらにNO_2^-に4電子酸化される。この酸化反応が効率的に進行しなくなると,NO_2^-のかわりに不安定な中間生成物である'NOH'が生じ,NH_2OHとの反応によってN_2Oが生成すると予想される。このメカニズムを検証するため,N.oceani NS58を用いたボトル培養実験を行った。ECD-GC分析の結果,好気条件下で,1細胞あたり120amol/dayのN_2O生成が観測され,この値を用いることで,海洋からのN_2O生成を十分説明できることがわかった。またNS58から精製したHAOを用いたin vitro実験によって,NH_2OH酸化反応に必要な電子受容体の不足が,実際にN_2O生成を引き起こすことが示された。さらに、アイソトポマー分析により、in vitro反応によって生成したN_2OのSitePreference値(非対称な分子であるN_2O(O-N^α-N^β)中の2原子の窒素における同位体分別効果の違いを表す数値:δ^<15>N^α-δ^<15>N^β)として+38‰が得られた。これは、高いSP値を示すN_2Oを硝化菌由来とする従来の仮定を実証する実験結果である。さらに、N.oceani NS58のHAOの結晶化に成功し、3Å程度の分解能でX線回折像が得られており、現在は結晶化条件の改良と構造解析を進めている。
D-マンノ－ス骨格を持つ糖鎖による免疫・炎症反応制御とその分子基盤の解析

真菌類や植物には結合様式の異なる様々なα型とβ型のマンナン(D-マンノースを含む多糖類)が含まれる。マンナンは「免疫系に対する機能を持つ食品成分」と注目され、その機能性の科学的解析が求められている。本研究はマンノース骨格を持つ分子の免疫学的な意義を明らかすることを目的とする。α型やβ型マンナンのコア構造を持つオリゴマ-を用いて、免疫調節性を発現するマンナン骨格を、樹状細胞の培養系や炎症性疾患マウスモデルにおいて同定する。さらにマンナン分子の免疫調節性の作用機序を解明する。また、日本の国菌と言われる「麹菌」を用いてマンノシル化アレルゲンを調製し、抗アレルギー作用を持つマンナン分子の作製を目指す。
化合物半導体ナノワイヤの作製及びデバイス応用に関する研究

前年度はInPコア径80nm、InAsシェル膜厚10nmを有する100nm径のInAsチューブチャネル構造の作製を行い、横型ナノワイヤFETの作製に成功した。本年度では前年に引き続きInAsチューブチャネル構造を用いたFETの作製を行い、主に「チューブチャネル構造の最適化」することで更なるデバイス特性の向上を試みた。今回は(1)n-InPコア/InAsシェル構造、(2)InPコア/InAsシェル/InPシェル構造の二種類の構造を作製しそれぞれの特性を評価した。(1)これまではInPコア層をノンドープとしていたが、InP成長中にSiH_4を供給することにより変調ドープを行った。この構造ではInPコアからInAsへのキャリア供給により電流量の増加が期待されon/off比の向上が見込まれる。実際にソース・ドレインの二端子測定において1桁以上の電流量の増加を確認することが出来た。しかしながら、キャリアが増加したことで、ナノワイヤを空乏化させることが難しく良好なFET特性を得ることは出来なかった。(2)次にSスロープ向上のためにInAs/ゲート絶縁膜界面準位の影響を低減するためにInAsチューブ構造の成長後、InPシェルを形成した。InPが最表面であるこの構造ではオーミック形成が困難であったため、InPシェルにSiH_4ドーピングすることによりコンタクト抵抗の低減を試みた。これにより良好なオーミック特性を得た。しかしながらキャリアがナノワイヤ表面に存在しているため横型FET構造では特性の改善が見られなかった。そのため縦型においてサラウンディングゲート構造を形成する必要があると考えられる。ナノワイヤは短チャネル効果の抑制、相互コンダクタンスの上昇といった利点を持つサラウンディングゲートFETへの応用等の観点から、半導体ロードマップ上でも高い評価を受けており、本研究でナノワイヤがFETとして優れた特性を示すことは非常に重要である。更にチューブチャネル構造といった新構造を提案することでナノワイヤの新たな可能性を見出すことが出来る。当該年度の研究成果としては大きく分けて、チューブチャネル構造の提案及びシミュレーションによる電気伝導評価、MOVPE選択成長法によるチューブチャネル構造の作製、デバイスの試作の3点である。InPナノワイヤをコアに持つInAsチューブチャネル構造は、ポアソン方程式と電流連続式を用いた単純なシミュレーションにより従来のナノワイヤを用いたFETよりも高いゲート制御性を得られることが確認された。そこで、MOVPE選択成長法により直径80nm、高さ3μmのInPのナノワイヤを形成し、その側面に10nmのInAs層を成長した。ナノワイヤは成長後、超音波により有機溶媒中に分離され、SiO_2/Si基板上に滴下し乾燥させることで散布することが出来る。その後、オーミック電極形成、原子層堆積法によるゲート絶縁膜の堆積、ゲート電極形成という手順でMISFETの作製を行った。このデバイスのサブスレッショルドスロープは360mV/dec、on/off比は10^4とシミュレーション結果と比較すると特性は大きく劣っていたが、InAs膜厚やオーミック電極材料等のデバイス構造を最適化や、ゲート作製プロセスを最適化することでデバイス性能の向上は可能であると考えられる。ナノワイヤは短チャネル効果の抑制、相互コンダクタンスの上昇といった利点を持つサラウンディングゲートFETへの応用等の観点から、半導体ロードマップ上でも高い評価を受けており、本研究のようにナノワイヤを用いてFETを作製した場合に更なるデバイス特性の向上が可能であることを示すことは非常に重要である。
バイオリアクターとしての干潟機能の解明

本研究は、これまで科学的に扱われることのなかった干潟の炭素循環に果たす役割を、そこに生息するベントスの体外分泌性のセルラーゼに注目して明らかにしたものである。汽水域の干潟などに生息するヤマトシジミは濾過食者であることから、すべての栄養源を水に懸濁した状態で摂取している。これまでこのような濾過食者が能動的に体外に酵素を分泌して、体外の有機物を分解していることは全く報告されていなかったが、本研究はヤマトシジミのセルラーゼのアミノ末端に存在するCBMと呼ばれるセルロース結合ドメインに注目し、CBM-GFP融合タンパク質を用いた視覚的検出により、ヤマトシジミのセルラーゼのCBMが実際にヨシなどの植物残渣に結合能を有することを示すことに世界で初めて成功し、これまで機能が不明であった水生生物由来のCBMが流水環境においてある種のアンカーとして機能していることを証明した。また、本研究はCBMを介してセルロースに結合したヤマトシジミのセルラーゼが実際にセルロースを分解して低分子糖を生成すること、このようにして生じたグルコースがヤマトシジミに吸収されていること、土壌中の非晶質アルミニウムの分泌された酵素結合に果たすことなどを示唆する結果を得ることにも成功した。以上のことから、これまで仮説にとどまっていた底泥バイオリアクター説が、単なる仮説ではなく、定説として成立する可能性を示したことも価値あることと考える。「環境酵素」という概念を提示したことは、この分野に飛躍的な進歩をもたらした。これらの知見は、これまで生物の観点から論じられることの多かった干潟の保全には、その地域特有の土壌の特性にも注意を払う必要があることを示唆しており、特に我が国のように地域による土壌特性が多様な国土を持つ国の、沿岸保全に新たな視点をもたらすものとして評価できる。26年度が最終年度であるため、記入しない。水生生物のセルラーゼにおけるセルロース結合ドメイン(CBM)の生理機能の解明:ヤマトシジミのセルラーゼ遺伝子のうち、CBMをコードする塩基配列をGFPの上流に配置した人工遺伝子CBM-GFPを構築し、水生生物セルラーゼにおけるCBMのセルロース結合能を検証した。ヨシに由来する植物残渣を干潟から採取し、オートクレープにより吸着酵素類を失活させ、それに対するCBM-GFPの結合性を調べた結果、強い結合が観察された。単なるGFPはまったく吸着を示さなかったことから、ヤマトシジミのセルラーゼ中のCBMが植物結合性を持つことが明らかとなった。純粋なセルロースを用いて同じ実験を行ったところ同様の結果が得られたことから、ヤマトシジミのセルラーゼ中のCBMがセルロース結合能を持つことが証明された。この事実は、水生生物由来のCBMでは世界で初めて明らかになった知見であり、従来、もっぱら微生物由来セルラーゼを用いて研究されてきたCBMの効率的セルロース分解への寄与という定説とは異なり、水中生活をする生物のCBMは、「酵素タンパク質が流水によりながされることを防ぐいわば「錨(アンカー)」の役割を果たしている」(水生生物CBMアンカー説)という、生態学的にきわめて重要な概念を提唱するものである。水生生物セルラーゼの植物結合の検証:ヤマトシジミのセルラーゼに対する抗体を作製し、その抗体を用いてヤマトシジミが生息する自然環境から採取したヨシ残渣における同酵素の結合をウエスタンブロット分析により検証した結果、ヤマトシジミセルラーゼと考えられるシグナル以外にもいくつかのシグナルが検出された。この結果は、採取した環境に生息するヤマトシジミ以外の生物に由来し、ヤマトシジミのセルラーゼと共通の抗原性を有するセルラーゼが植物残渣に結合していることを示唆していた。なお、実験室内で、人為的に植物残渣にヤマトシジミのセルラーゼを吸着させたところ、予想される分子量のシグナルが検出されたことから、天然環境で検出された多くのシグナルがヤマトシジミのセルラーゼの分解物に由来する可能性は低いものと考えられた。実験室内で人為的に作製したセルラーゼが結合した植物残渣におけるセルラーゼの機能発現を経時的な還元糖の生成を指標に検証した結果、分解活性が確認された。この結果から、天然の水環境において水生生物から分泌されたセルラーゼが植物残渣等に結合し、生物とは独立した「水圏バイオリアクター」を形成している可能性が示唆された。水生生のセルラーゼにおけるセルロース結合ドメインCBM)の能明について:昨年度、CBM-GFP組換えタンパクを用いてセルロース繊維に対する吸着性を視覚的に証明することに初めて成功した。そこで今年度は、ヤマトシジミのセルラーゼCBMのセルロースに対する吸着能を反応速度論的に験討した。その結果、特に高い基質親和性を示すことがわかった。さらに、海水に相当する塩分濃度で行ったことから、ヤマトシジミのセルラーゼは自然界においても、体外に分泌されたあと、速やかに基質である植物残渣のセルロースを認職して速やかに結合するものと予想された。ヤマトシジミCBMはセルロース繊維に対しては非特異的に強い吸着性を示したが、ヨシの葉に対しては吸着しなかった。この結果は、ヤマトシジミのセルラーゼのCBMはヘミセルロースなどと複合体を構成した状態のセルロースに対しては吸着性を示さないことによるものと解釈された。櫨過食者であるヤマトシジミが体外に分泌するセルラーゼは、微生物酵素などによりある程度分解が進み