hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
エンハンサー由来lncRNAによるNrf2依存的HO-1遺伝子発現増強機構の解明

本研究では、ヘム分解酵素の一つである、ヒトヘムオキシゲナーゼー1(HO-1)遺伝子の発現制御領域であるエンハンサー近傍から産生される新規ノンコーディングRNA (以下eRNAs)の同定と、eRNAsのNRF2依存的HO-1遺伝子発現増強における機能について解析を行った。解析の結果、実際ヒト細胞内においてHO-1遺伝子エンハンサーからeRNAが複数産生されることがわかった。見出したeRNAsはNRF2活性化剤であるDEMやヘミンにより発現が増強した。さらにsiRNAを用いたeRNAs発現抑制実験から、eRNAsがHO-1遺伝子発現増強を選択的に制御することがわかった。本研究の目的は、エンハンサー由来lncRNAによるNrf2依存的HO-1遺伝子発現増強機構の解明である。この目標を達成するために、以下の実験を行った。1.ヒトHO-1遺伝子エンハンサーから転写されるlncRNAs(eRNAs)の特徴づけ:1ヒトHO-1遺伝子の2つのエンハンサーから転写されるlncRNAsの5'末端をそれぞれ決定した。さらにE2エンハンサー由来のlncRNA(eRNAE2)については、イントロンを一つ含む約1.3kbの転写産物を同定した。2eRNAsがヒト由来細胞で発現が増強する事、およびNrf2活性化剤DEM,ヘミン、カドミウム、DMFにより増強する事を見出した。3マイクロアレイ解析により、eRNAE2がHO-1遺伝子発現増強を選択的に制御することがわかった。2.eRNAE2のHO-1遺伝子発現増強における役割:eRNAE2のHO-1遺伝子発現増強における役割を検討するため、eRNAE2をsiRNAを用いてノックダウンした際のNrf2および転写装置Pol IIのHO-1遺伝子領域への結合を解析した。その結果、Nrf2は対照siRNA処理細胞と同様に、eRNAE2ノックダウン細胞でもHO-1エンハンサーへの結合がDEMにより増強した。一方、eRNAE2ノックダウン細胞では、Pol IIの結合増強が見られなくなった。そのためeRNAE2はPol IIのプロモーター結合に関与することがわかった。3.Nrf2依存的ヒトHO-1遺伝子発現増強におけるHO-1ゲノム領域のヒストン翻訳後修飾変化の解析:HO-1遺伝子領域におけるヒストンH3, H4のアセチル化を検討した。その結果、Nrf2活性化剤スルフォラフェンで細胞を刺激すると、HO-1遺伝子のエンハンサー領域とプロモーター領域のH4アセチル化が増強することがわかった。本研究の目的は、ヒトHO-1遺伝子エンハンサー由来長鎖ノンコーディングRNA(eRNAs)によるNrf2依存的HO-1遺伝子発現増強機構の解明である。この目的を達成するために、以下の実験を行った。1.ヒトHO-1遺伝子制御領域由来のeRNAsの同定:前年度までに検出したeRNAに加え、ヒトHO-1遺伝子制御領域由来のeRNAsを複数個同定した。また、そのeRNAsの方向を決定し、様々な刺激による発現挙動をHeLa, HaCaT, SH-SY5Y細胞において検討した。2.eRNAsの細胞内局在:見出したeRNAsの細胞内局在を検討した結果、核内に局在することを明らかにした。3.eRNA E2-3のHO-1遺伝子発現増強における役割:前年までにeRNA E2-3を発現抑制すると、RNAポリメラーゼIIのHO-1遺伝子プロモーター領域への結合が減弱することを見出した。その作用機序を調べるために、HO-1発現増強に関与するBRG1, CBPのHO-1遺伝子領域への結合挙動を検討した。その結果、eRNA E2-3を発現抑制するとBRG1, CBPの結合が減弱することを見出した。生化学、分子生物学・ヒトHO-1遺伝子エンハンサーから産生されるlncRNAs(eRNAs)の5'末端を同定し、発現挙動を明らかにすることができた。・eRNAsの発現がNrf2およびBach1により制御されることを明らかにした。・eRNAE2が、HO-1遺伝子発現を選択的に制御することを解明し、そのメカニズムとしてeRNAE2が転写装置RNA Pol IIのHO-1遺伝子プロモーターに関与することを明らかにできた。・HO-1遺伝子発現増強の際、プロモーター領域とエンハンサー領域のヒストンH4アセチル化が増強することを見出した。・これまでに得られた結果を学術原著論文として投稿準備中である。・前年度に引き続き、エンハンサー由来lncRNAs(eRNAs)によるNrf2依存的HO-1遺伝子発現増強機構の解明を目指す。本目的を達成するために以下の研究を実施する予定である。

1)eRNAsの全長を決定するために、ノザン解析を実施する。全長決定後、eRNAsに結合するタンパク質群の取得を試みる。2)ヒトHO-1遺伝子領域で起こるエピジェネティック変化を検出するために、ヒストンメチル化を検出する抗体を用いてChIP解析を行う。さらに、HO-1遺伝子プロモーター領域のDNAメチル化の変化を検出するために、MBPを用いたメチル化DNA濃縮を行う。3)eRNAE2のストレス条件下での生理的貢献を探るために、CRISPER/Cas9システムを用いてeRNA E2欠損細胞を構築している。樹立した細胞を用いて、HO-1遺伝子発現やヘム代謝、鉄代謝および酸化ストレスへの影響を検討する予定である。
黄河流域の農業地帯に近年頻発する干ばつの発生機構の解明と対策のための現地調査

中国の黄河流域の農業地帯では1972年以降,頻繁に水不足が発生するようになった。この発生機構を明らかにして,適切な農業形態の考察を行った。黄河流域の水資源評価を行った。GMSにより輝度温度とアルベドを推定し,重回帰分析により14地点の降水量を推定するモデルを作成した。月降水量を推定する場合,RMSEは平均12.5mm/月となり,黄河流域全体の降水量は減少傾向がないことが示された。2000年6月から2002年12月の陝西省神木と山東省禹城における蒸発散量の推定モデルを作成した。推定モデルを全衛星データに適用して月積算,年積算の日射量・純放射の分布を表すマップを作成したところ,既存の気候図と類似する分布を示した。水収支に基づく土壌水分量推定モデルを作成した。陝西省安塞を対象にした場合,初期しおれ点以下になる日が151日あること,初期しおれ点以上に土壌水分量を維持する場合,239mm必要であることがわかった。黄河の近年の流況特性について既存資料を中心に分析した結果,黄河はもともと自然的要因による損失が大きく,流出率は約2割に過ぎないが、近年は中流域での降水量の漸減と上・中流域での利水量の増加により,流出量が大きく減少している。下流の水利用は上・中流からの流出に制約を受けており,流況改善に向けた対策が採られ始めているが,依然予断を許さない状況にあることが示された。1981年2000年の衛星データと地上データを使用して黄河下流域の植生状況の変化と黄河断流,黄河流量,降水量,気温の関係を解析した。解析の結果,衛星データによる計算されたNDVIと地上データの黄河流量および黄河断流との間に相関が見られた。この原因は秋コムギの栽培面積の増加によって黄河の取水量が増大したためと推定できた。2002年3月9日から20日に研究代表者,井上,松村,脇水の4名が,中国河南省洛陽市,鄭州市,山東省済南市,利津県の調査を行い,黄河下流域の農業地帯の水利用状況の資料収集,黄河水利委員会水利部担当者からの情報収集を行った。1998年以降黄河断流が発生していないこと,その結果,下流部ではある程度農業用水の確保が可能になったことが判明した。調査の結果,1997年まで水不足が頻発した原因として,黄河の統一的な水管理が行われておらず,水の価格が安い上流部において水を浪費したことがあげられる。1998年以降,政府による黄河の水利権の把握,それに伴う三門峡ダム,小浪底ダムの完成によるところが大きい。同時に,黄河流域の降水量の分布の資料収集を行った。聞き取り調査に関しては,降水量減少との意見が多く聞かれたが,実測値に基づいて判断すると,一般的な気象変動の範囲であると思われる。従って,黄河の水資源問題は主として水利用形態に注目して議論すべきであるという結論に至った。しかし,黄河の水の90%が農業用水として利用されているため,今後も黄河の水利用を考える場合,農業に利用される水に注目していくことが必要である。政策として,農業用水路からの漏水による水損失の防止に努力しているが,同時に灌漑面積の増大も見られるので,黄河の水資源は今後も予断を許さない状況にある。

研究代表者と神近の調査により,黄河中流部(黄土高原および内蒙古)における水資源も同様に枯渇傾向にあることがわかった。これを定量化するためGMSを用いた降水量の推定方法を検討している(山際他,2001)。この地域では,水資源以上に表土層の浸食防止が優先課題であり,黄河全域の水資源の管理方法と異なった管理法の提案が必要である。2002年8月に王が黄河下流部(山東省禹城市),11月に研究代表者,井上,松田が黄河上流部(銀川市蘭州市)に行き現地調査を行い,以下の結果が得られた。1.地利用について:NOAAによるNDVIの変化に関する調査から,植被量の変化と流量に相関がありかつ周期性を持っていることがわかった。今後,流量と農作業形態の関係の調査が望まれる。2.流量について:上・中流域からの流出量が大きく減少している。また,中流域での降水量の漸減,上・中流域での利水量の増加が認められた。これらが黄河の流況に影響を及ぼしていることは明白である。また自然的要因による損失が黄河の流況に及ぼす影響も大きい。下流の水利用は上流,中流からの流出に大きく制約を受けており,流況に即した水利用をせざるを得ない状況にある。3.水利用について:計画的な水利用が行われていない。黄河委員会で全国各地に割り当てているようであるが,割当量をどのようにして決定しているのかは不明だった。水利費(水利用料金)の決定メカニズムも定かではない。取り敢えず都市化が進展する現在,都市住民の水需要が増え続けることが考えられる。また産業用水の利用も増加することが考えられる。農業用水としてどの程度確保できるのか,どの程度確保するつもりなのかは,恐らく政策的に決定されるものと思われるが,その際の根拠が不明だった。水利用の経済的価値を示す指標のようなものが必要と考えられるが,現地で示されたのはかんがい用水がどの程度無駄なく使われたか,という利用率のみで,漏水でいくら失われたかといういわば技術的指標にしか過ぎない。このような指標に基づいて水利費(水価)が算定されないと,効率的な水利用は不可能となる。中国の黄河流域の農業地帯では1972年以降,頻繁に水不足が発生するようになった。この発生機構を明らかにして,適切な農業形態の提案を行うことが本研究の目的である。松岡・今・松村・脇水・神近は,黄河流域の水資源評価を行った。GMSにより輝度温度とアルベドを推定し,重回帰分析により14地点の降水量を推定するモデルを作成した。月降水量を推定する場合,RMSEは平均12.5mm/月となり,黄河流域全体の降水量は減少傾向にないことが示された。谷は,2000年6月から2002年12月の陝西省神木と山東省禹城における蒸発散量の推定モデルを作成した。推定モデルを全衛星データに適用して月積算,年積算の日射量・純放射の分布を表すマップを作成したところ,既存の気侯図と類似する分布を示した。水収支に基づく土壌水分量推定モデルを作成した。陜西省安塞を対象にした場合,初期しおれ点以下になる日が151日あること,初期しおれ点以上に土壌水分量を維持する場合,239mm必要であることがわかった。井上・松田は黄河の近年の流況特性について既存資料を中心に分析した。黄河はもともと自然的要因による損失が大きく,流出率は約2割に過ぎないが、近年は中流域での降水量の漸減と上・中流域での利水量の増加により,流出量が大きく減少している。下流の水利用は上・中流からの流出に制約を受けており,流況改善に向けた対策が採られ始めているが,依然予断を許さない状況にあることが示された。王は1981年
1960/1990年代の知と社会意識に関する比較社会学的研究

平成18年度は、本科研費研究の国家意識に関する研究課題の遂行のために、海外には、1)中国の南京大学、2)マレーシアのマレーシア国立大学、3)オーストリアのインスブルック大学に赴いた。とりわけ、中国およびオーストリアにおいては、それぞれの機関で学生・研究者に対して複数の講演を実施し、また当地の関係社会学者とかなり突っ込んだ社会学的国家論の議論ができた。すなわちそれは、グローバル化を価値中立的な概念として提出する意義、グローバル化時代に対応した脱国家的な方向性をもった社会学的な近代国民国家論の展開、そしてそのための現象学に影響を受けた問主観性論をもとにした人際(にんさい)関係構築へ向けた土台作り、の意義を持った。またシンガポール国立大学のブライアン・S・ターナー教授などを名古屋大学に招聘し、講演を中心として情報提供いただいた。彼の『被傷性(傷つきやすさ)と人権(Vulnerability and Human Rights)』に関する理論志向性は、申請者の間身体性論を基盤とする間主観性論の社会学的展開に非常に近く、今後の研究協力を約束できた。なお、直接的には今年度の研究実施計画とは関わらないが、今回の科研費の成果を十分にふまえて、フィリピンにおける国際社会科学連盟の大会での講演、および韓国・慶尚大学における倫理教育学会での招待講演を行うことができた。以上が研究成果であるが、これらを基にして各種の論文作成、著書作成,学会報告などをおこなったことを合わせて記しておきたい。本研究は、1960/90年代の知と社会意識を、副題に示したように「国家意識を中心とする社会意識の日英比較研究に基づく知識社会学的分析」を柱とする3年ものである。H16年度は、(1)国内資料・データ収集、(2)行動計画と仮説の作成と国内でのインタビュー調査とプレ調査、(3)国外での予備インタビュー調査と資料収集、(4)資料等の解析、(5)作業仮説等の作成、であった。(1)(2)に関しては、北大・慶應大・東洋大・早大・関東学院・熊大・京都フォーラムなどの研究者にインタビュー調査とプレ調査をおこなった。(3)に関しては、シンガポール・イギリス(マンチェスター大学等)・中国社会科学院で、予備インタビューと資料収集をおこなった。(4)(5)に関しては、(1)(2)(3)に基づき現在も整理中・検討中であるが、おおよそ以下のような作業仮説的な行動方針を固めつつある。本研究は、グローバル化時代における日英を中心とする国家意識の比較研究であるが、計画書にあるように、第3の比較対照群として、シンガポールとオーストラリアを選定してある。だが、その後の予備調査で、各国における中国系住民の動向が無視できないことが明確になり、研究の隠された伏線として、中国の動向把握が必要だと痛感し始めている。それゆえ、中国の社会学者および民間人(国外移住者)の社会意識の把握に努めることが新たな行動指針となった。そのうえで、社会学者、民間人(留学生を含む)において、国家意識、具体的には出身国と現住国に対する意識を中心として調査・研究する行動指針を固めつつある。その際、作業仮説となるのは、出身国における強い国家意識と、出身国を離れた国外生活者における祖国に対する郷愁と反発である。コスモポリタン的な意識を「拡大」しつつあるなかで、「祖国」への思いも複雑化する心性があること、この点を作業仮説として、各国の国家意識と比較検討する。3年間のこの科研費補助に基づく研究は、「国家意識を中心とする社会意識の日英比較研究に基づく知識社会学的分析」という副題を持っている。そして、平成17年度の計画書では、「平成17年度は、シンガポールとオーストラリア(場合によっては中国)を第3の比較対照群として検討する」としていた。なお、旅費との関係では、中国の南京大学を視野に入れる、と明記していた。研究実績としては、上記の本年度の目的のうち、グローバル化の現状を踏まえるなどの諸般の事情を考慮して、第3の比較対照群を当面、シンガポールと中国に定めた。

そこで、(1)別の機会に南京大学を2度訪問するチャンスがあり、その機会を活かして、インタビュー調査および学生約30名への質問紙調査を行った。また、(2)科研費により上海の華東師範大学にも赴き、社会学者へのインタビューを行った。さらに、(3)中国の国家意識を探るべく、台湾にも赴き中央研究院社会学研究所および国立成功大学の人々にインタビュー調査を行った。また、(4)この間にシンガポールにも赴き、シンガポール国立大学教授および学生にインタビュー調査を行い、さらにチャイナタウンでの調査、国立図書館での資料収集を行い、大きな成果を挙げた。なお、上記の計画実行に伴う付帯的研究実績として、南京大学でのシンポジウムおよび南京大学の教員4名を含めた名古屋大学でのワークショップおよびシンポジウムの開催を実現し、研究にとって大いに参考になったことも記しておきたい。また、こうした機会を活用して拡がったネットワークを活かして、翻訳や関連論文等を作成したことも大きな成果に数えられる。なお、申請者は中国語を自由には話せないので、通訳として研究支援者を活用したことを申し添えておく。3年間のこの科研費に基づく研究は、「国家意識を中心とする社会意識の日英比較研究に基づく知識社会学的分析」という副題を持つ。第1に、時間的に、1960年代と90年代の時代比較を行うこと。第2に、空間的に、主に日本社会と英国社会における社会意識の比較研究(およびそれに関連した第3の比較対象群を含む)を行うこと。第3に、国家意識を核とする社会意識に焦点化することで社会意識研究の深化を目指すこと。以上が内容である。本年度(平成19年3月31日)の研究計画は、日本と英国以外に、第3の比較対象群として最終的に、国土・国民の量的な特性を持つ中国とシンガポールに焦点化するとしていた。そこで、中国に関しては、南京大学および淅江大学の社会学研究者からの情報収集に努めた。改革開放後で市場経済を優先する国家および社会学のあり方に関.して、とくに儒教や文化遺産を活用したナショナリズムの現状と一種の経済至上主義的な社会科学批判を中心に貴重な意見を得た。またシンガポールに関しては、シンガポール国立大学を中心に聞き取りをおこない、グローバル化と国家に関して、とくに人権の問題に関して貴重な情報を得た。なお、こうした第3の比較対照群に関連する地域として、香港・台湾、およびマレーシアをはじめとする東南アジア諸国も射程に入れて検討を進めた。その結果、アジアにおける「3P」問題、つまりPopulation(人口),Poverty(貧困),Pollution(汚染)の問題が重要で、それらの解決のためには、「2P」つまりPeace(平和)とPartnership(協力・協働)が必要だという知見を得た。最後に、知と社会意識の領域では、日本の1960年代は、自国の経済発展に関心が閉じられていたが、90年代には,グローバルな視野を持ち始めていることをさまざまな面で明らかにできたことを付け加えておく。
代謝経路の誕生と進化

本研究は酵素の誕生と進化に関して次のような新シナリオを証明することを目的としている。1酵素は本来、基質特異性と反応特性が広いものである。2この広い特性のため、新しく獲得された代謝経路の一部はすでに祖先生物に存在していた。3この潜在的代謝経路が新しい機能的な代謝経路の原動力となった。前年度の研究において、クロロフィル分解経路の最初の反応を担うSGR(Mg-dechelatase)のホモログが、光合成をしない(クロロフィルを持たない)バクテリアに存在し、それが水平移動して真核型の光合成生物に伝わり分解経路の酵素となったことを示した。さらに、このバクテリアのSGRホモログは高いMg-脱離活性をすでに持っていることを見出した。H30年度は、酵素活性をさらに詳細に調べた。Km値はシロイヌナズナのSGRもバクテリアのSGRホモログも大きな違いはなかったが、バクテリアホモログのVmaxは生物種によって大きく異なり、高いものはシロイヌナズナよりも100倍以上高い活性を持っていた。このことから、Promiscuousな活性は従来考えられていたように選択圧がないために低いのではなく、その活性には揺らぎがあり、場合によっては本来の酵素よりも格段に高いことが明らかになった。また基質特異性を調べたところ、バクテリアのSGRホモログが広い基質特異性を持っていることが分かった。これらのことから、次のようなシナリオを提案した。Promiscuousな活性には揺らぎがあり、場合によっては本来の活性よりも高い。この高いPromiscuousな活性を持った酵素が水平移動し、そのPromiscuousな活性は新しい細胞で生理的な役割を担うようになった。その後、新しい細胞で基質特異性などを獲得し、酵素として確立した。これらの過程を通じて新しい酵素、そして新しい代謝経路が確立したことを示した。本研究は、酵素の誕生と進化の機構を解明することを目的としている。酵素の進化について次のように考えている。1酵素は本来、基質特異性と反応特異性が広いものである、2この広い特異性のため、新しく獲得された代謝経路の一部はすでに祖先生物に存在していた、3この潜在的代謝経路が新しい機能的な代謝経路の誕生の原動力となった。これらの考えをもとに、本年度はクロロフィル代謝遺伝子、特にクロロフィル分解に関わるMg-脱離酵素(SGR)の誕生に関して調べた。BLAST検索によって、SGRは光合成生物の中では緑色植物にしか存在しないことが分かり、僅かでも相同性のあるタンパク質は緑色植物以外に見つからなかった。しかし、SGRと相同性のあるタンパク質は、Firmicutes門のBacillus属とChlostridium属に広く分布していることが分かった。これらのタンパク質の分子系統樹では、バクテリアのSGRホモログの中から緑色植物のSGRが分岐していた。これらのことは、緑色植物の共通祖先がSGRをバクテリアから水平移動によって獲得したことを示している。そこで、バクテリアのSGRホモログの組み換えタンパク質を大腸菌で作製しMg-脱離活性を測定したところ、植物のSGRに系統的に近いSGRホモログが高い活性を持っており、遠いSGRホモログは活性を持ち合わせていなかった。興味深いことに、植物に近いSGRホモログは、植物のSGRよりも高い活性を持っていた。このことは、高いMg-脱離活性を持ったSGRホモログが植物によって利用されたことを意味している。バクテリアにはクロロフィルが存在しないことを考えると、このホモログは本来の活性以外に、Mg-脱離活性を潜在的に持っており、これが新しい酵素の誕生の原動力になったことを示している。本プロジェクトは、1.クロロフィル分解経路の獲得と、2.酵素反応の特異性の進化の解明を目的としている。クロロフィル分解経路の獲得(酵素の獲得)に関しては、SGRに焦点を当てて研究を行った。SGRはクロロフィルを持たないバクテリア(Firmicutes門)に広く分布し、しかもその中のいくつかは緑色植物本来のSGRよりも高いMg-脱離活性を持っていることが分かった。これでクロロフィル分解系の誕生と進化を解明するという本研究の大きな目的の一つに解明の糸口がつかめた。さらに、バクテリアのSGRホモログが高い活性を持っていたことは、淘汰圧を受けなくとも、すなわち生理的な役割を持たなくとも、高い酵素活性を持つことができることを示している。この発見は酵素の進化を考える場合大変重要で、大きな進展と評価できる。一方、バクテリアから緑色植物にSGRが水平移動したことはSGRの分子系統樹から推測されるが、根の位置によっては、逆に緑色植物からバクテリアに水平移動したことになる。根を決めることは一般的に極めて困難なので、他の手法による水平移動の方向の確認が必要である。本研究のもう一つの大きな課題である酵素の特異性の獲得はDVRとHCARを材料に研究を進める予定であった。しかし、残念ながらこれらの遺伝子を用いた研究は進展がなかった。一方で、SGRに関しては、特異性の獲得に関して興味深い発見をすることができた。前年度の研究において、クロロフィル分解経路の最初の反応を担うSGR(Mg-dechelatase)のホモログが、光合成をしない(クロロフィルを持たない)

バクテリアに存在し、それが水平移動して真核型の光合成生物に伝わり分解経路の酵素となったことを示した。さらに、このバクテリアのSGRホモログは高いMg-脱離活性をすでに持っていることを見出した。H30年度は、酵素活性をさらに詳細に調べた。Km値はシロイヌナズナのSGRもバクテリアのSGRホモログも大きな違いはなかったが、バクテリアホモログのVmaxは生物種によって大きく異なり、高いものはシロイヌナズナよりも100倍以上高い活性を持っていた。このことから、Promiscuousな活性は従来考えられていたように選択圧がないために低いのではなく、その活性には揺らぎがあり、場合によっては本来の酵素よりも格段に高いことが明らかになった。また基質特異性を調べたところ、バクテリアのSGRホモログが広い基質特異性を持っていることが分かった。これらのことから、次のようなシナリオを提案した。Promiscuousな活性には揺らぎがあり、場合によっては本来の活性よりも高い。この高いPromiscuousな活性を持った酵素が水平移動し、そのPromiscuousな活性は新しい細胞で生理的な役割を担うようになった。その後、新しい細胞で基質特異性などを獲得し、酵素として確立した。これらの過程を通じて新しい酵素、そして新しい代謝経路が確立したことを示した。クロロフィル分解経路の獲得に関しては、バクテリアから緑色植物に水平移動したことを明確に示す必要がある。そのためには、バクテリアやアーキア等全ての生物のSGRホモログを探し、詳細な系統樹を作成することが必要である。分岐年代や、生物の系統樹と比較する、適当なout groupを検索する等、水平移動の方向を決定する。酵素反応の特異性の進化に関しては、当初DVRとHCARを解析する予定であった。しかし、SGRの研究を進める中、この課題の解決にはDVRやHCARよりも、SGRが相応しいことが分かった。予備的な実験より、SGRホモログは、Mg-脱離反応に関しては基質特異性が広く、反応速度も速いことが分かった。このような酵素が代謝系に組み込まれ、生理的な役割を担うようになると、基質特異性が高まり、様々な制御を受け、その結果反応速度が低下することが予測される。これらの経過を詳細に調べ、特異性の進化を広い視点から解析することが、本研究の目的を実現するに有効である。そのため、この改題に関しては、本年度はDVRやHCARの代わりにSGRを研究材料とする。
低電圧駆動型高出力静電アクチュエータの開発

本研究で研究対象としている高出力静電リニアアクチュエータは,1平方cmあたり約20gfといった高い推力性能を有しているが,駆動に際しては高電圧の印加による大気の絶縁破壊を防ぐため絶縁液中で駆動せざるを得ないという問題点があり,駆動電圧の低減が求められてきた.静電アクチュエータを,その性能を維持したまま,より低電圧で駆動するためには,同一電圧における発生推力を従来よりも向上させる必要がある.前年度の数値解析による計算結果では,高誘電率材料を利用してアクチュエータを構成することにより,同一電圧での発生推力を向上させうるとの知見を得た.本年度はこの知見を確認すべくアルミナのセラミックス基板を用いてリニアアクチュエータを製作することを試みたが,十分な電極配置精度が得られなかったことや,十分な基板の耐電圧が得られなかったことから,性能を評価するには至らなかった.今後は材料や製法に関する検討が不可欠であると考えられる.一方,推力的には従来のものより劣るが,低電圧でも利用可能な静電アクチュエータとして,ガラスやプラスチック製のディスク基板を直接回転駆動する静電アクチュエータについても研究を行った.ハードディスク用ガラス基板や,音楽用ミニディスクのプラスチック基板などを回転子として用い,回転駆動することに成功した.回転駆動の場合には,リニア駆動の場合と異なりストロークの制約がないため,低電圧すなわち低トルクで駆動した場合でも,十分な回転速度を得ることができる.大気の絶縁破壊が発生しない電圧(実験で用いた装置においては,約600V以下)で駆動を行い,ガラスディスクの場合において,約1200rpmでの回転駆動を実現した.今年度は主として,表面電荷法を用いた数値解析により,アクチュエータ性能の解析を行った.本研究でめざす低電圧駆動の実現のためには,同一の印加電圧における発生推力を,従来より大幅に向上させる必要がある.これを実現させる有力な手法の一つとして,高誘電率材料の利用が考えられる.そこで,高誘電率材料をモータの基材として用いた場合の,アクチュエータ性能に関する評価を行った.セラミックス等の材料の中に電極を埋め込むことを前提としたモデルにより解析を行った結果,基材の誘電率向上と共に発生推力が向上するとの結果が得られた.しかし,比誘電率がおおよそ100以上になる場合には,発生推力の向上は見られず,誘電率と関係なくほぼ一定となる結果となった.誘電率が発生推力に及ぼす影響が最も顕著なのは,比誘電率が100以下の領域であり,この領域においては,より高い誘電率材料の利用により,より高い推力が得られることが予想される.シミュレーション結果に基づく試算では,比誘電率を数10のオーダにすることにより,発生推力は現在の4倍程度となる.解析対象とする静電アクチュエータの発生力は,印加電圧の2乗に比例するため,この場合,従来の1/2の印加電圧で,従来と同等の推力が得られることになる.一方,移動子・固定子間に働く法線方向の吸引力に関しても解析を行ったところ,やはり誘電率の向上とともに増加することがわかった.この吸引力は,移動子・固定子間の摩擦力に直接影響を及ぼし,実際にアクチュエータ外部に取り出せる正味の推力性能を損なうため,できるだけ低減することが望ましい.今回の解析結果によると,誘電率向上による推力増加分は,移動子・固定子間の摩擦力増加により,大半がうち消されてしまう傾向が見られたため,今後は,推力成分だけを向上し,吸引力成分を低減できるような電極構成を検討していく必要がある.本研究で研究対象としている高出力静電リニアアクチュエータは,1平方cmあたり約20gfといった高い推力性能を有しているが,駆動に際しては高電圧の印加による大気の絶縁破壊を防ぐため絶縁液中で駆動せざるを得ないという問題点があり,駆動電圧の低減が求められてきた.静電アクチュエータを,その性能を維持したまま,より低電圧で駆動するためには,同一電圧における発生推力を従来よりも向上させる必要がある.前年度の数値解析による計算結果では,高誘電率材料を利用してアクチュエータを構成することにより,同一電圧での発生推力を向上させうるとの知見を得た.本年度はこの知見を確認すべくアルミナのセラミックス基板を用いてリニアアクチュエータを製作することを試みたが,十分な電極配置精度が得られなかったことや,十分な基板の耐電圧が得られなかったことから,性能を評価するには至らなかった.今後は材料や製法に関する検討が不可欠であると考えられる.一方,推力的には従来のものより劣るが,低電圧でも利用可能な静電アクチュエータとして,ガラスやプラスチック製のディスク基板を直接回転駆動する静電アクチュエータについても研究を行った.ハードディスク用ガラス基板や,音楽用ミニディスクのプラスチック基板などを回転子として用い,回転駆動することに成功した.回転駆動の場合には,リニア駆動の場合と異なりストロークの制約がないため,低電圧すなわち低トルクで駆動した場合でも,十分な回転速度を得ることができる.大気の絶縁破壊が発生しない電圧(実験で用いた装置においては,約600V以下)で駆動を行い,ガラスディスクの場合において,約1200rpmでの回転駆動を実現した.
高専生のコンピテンシー成長過程の分析

PROGテストを全学年で実施し、独自アンケート項目とPROGスコアとの相関を学年ごとに分析した。本科1年生の結果から、入学時に持っていた自己評価した各素養とコンピテンシー総合との間に、正の相関関係がみられる。入学時の素養としての豊かなコミュニケーション能力は、コンピテンシー総合との相関が最も高く、対人基礎力領域、対自己基礎力領域の基礎力との相関も高い。また、主体性を持って多様な人々と協働し、学習する能力は、対人基礎力、親和力、協働力との相関が高い。本科2年生の結果から、コンピテンシー向上への意識が高い学生ほど、コンピテンシー総合が高い。特に、コンピテンシー向上のための具体的な行動を実践している学生は、対課題基礎力、課題発見力、計画立案力が高い。本科3年生の結果から、学びのスタイルが「参画型」であるほど、対人基礎力、親和力、協働力が高く、「考察型」であるほど、対課題基礎力、課題発見力が高い傾向にある。また学びたいのが「実践」タイプであるほど、協働力が高い。本科4年生の結果から、学びのスタイルが「参画型」であるほど、対人基礎力領域の基礎力が高い。本科5年生の過去のスコアとの差分から、コンピテンシーの重要性を認識している学生ほど、実践力の伸長が高いことがわかった。PROG調査は継続して実施できているものの、独自のルーブリック評価とのベンチマークが実施できていないため。継続して収集する学生データを活用して、様々な要因とコンピテンシー育成の関係を分析するとともに、学生へのインタビュー調査も実施し、学生がコンピテンシーの成長を自己評価することの有効性検証を実施する。自己評価の有効性が確認されると、コンピテンシーの可視化について持続可能性が担保されることとなる。国内外の様々なフォーラム、シンポジウム、学会等へ出席してコンピテンシーに係わる研究・実践の状況を調査した。シンガポールで開催された国際工学教育研究集会であるISATE2017におけるテーマは「SHAPING COMPETENCIES FOR THEFUTURE: PRACTICE-ORIENTED EDUCATION IN THE 21st CENTURY」であり、アジアにおいてもコンピテンシーへの関心が高いことがわかった。高専機構が作成しているモデルコアカリキュラムに記載されている育成すべきコンピテンシー(分野横断的能力)には12種類の能力が挙げられている。これらのうち企業が求める能力の順番は、「コミュニケーション」、「チームワーク」、「主体性」、「責任感」、「課題発見」、「論理的思考」、「自己管理力」、「情報収集・活用・発信力」、「リーダーシップ」、「倫理観」、「未来志向性・キャリアデザイン」、「合意形成」である。これをもとに、今後は学生の自己評価を実施していく。また、外部の汎用的な能力を測る学生調査としてリアセックのPROGテストを実施した。コンピテンシーとリテラシーを受検し、これまでの結果を合わせて分析すると、リテラシーに比べるとコンピテンシーは伸びにくく、ロースコアのまま伸びない割合も高い傾向があることが分かった。一方、ハイスコアを維持する学生は、リテラシーとコンピテンシーそれぞれについて差がないこともわかった。概ね計画どおりに進展しているものの、初年度に実施予定の卒業生からの調査が実施できなかった。また、国内外のフォーラム等で情報収集できたが、当初計画した海外先進事例調査としての米国大学への訪問ができなかった。ターゲットとしている大学は例年、関連するフォーラムを3月に開催しており、2年目は成果報告も兼ねて調査を実施したいと考えている。WEBアンケートを用いて、卒業生からのコンピテンシーに関する意識調査を実施する。また、これまで蓄積している学生データに加え、新たにPROGテストも実施し、様々な教学IRデータをもとに高専生のコンピテンシー獲得について分析する。また、コンピテンシーの獲得を確認するためには学生の自己評価が必須と考えるため、学生自身の成長をLMS上のポートフォリオから自己評価した結果をもとに、学生へのインタビューおよび他のアンケート結果も用いて、学生の自己評価の有効性を検証する。

最終的には、コンピテンシーを成長させている学生の特徴は何か、また、育成できていない学生の特徴は何かを明らかにする。継続して収集する学生データを活用して、様々な要因とコンピテンシー育成の関係を分析するとともに、学生へのインタビュー調査も実施し、学生がコンピテンシーの成長を自己評価することの有効性検証を実施する。自己評価の有効性が確認されると、コンピテンシーの可視化について持続可能性が担保されることとなる。初年度は米国大学訪問が実施できなかったため、次年度使用額が生じた。2年目は成果報告を兼ねて米国大学訪問を実施する予定である。計画した出張旅費が別予算で支給されたりしたため、計画通りの使用とならなかった。最終年度は成果報告として海外の国際会議で発表する予定である。また使用している分析ソフトウェアの更新を行う予定である。
無機系先端材料強度の向上と評価

(1)無機系先端材料強度の向上と評価に関する材料強度学としての体系化の基盤の確立数多くの新しい概念を提案、実証し、体系化を行った。例えば、(a)金属疲労におけるマルチサイトクラックによる急速破断この概念を実験と理論によって確立した。無機系先端材料においても、その可能性を提案した。(b)繰返し応力下における無機系先端材料の破壊の繰返し速度依存性が金属疲労の特性と同様であることを明確にした。(2)高温延性耐熱合金Cr-Mo-V鋼から高温脆性耐熱超合金IN100や化学結合様式の異なる種々のセラミックス(窒化珪素、アルミナセラミックス、炭化珪素)などにいたるまでを統一して、比較強度学的研究により、共通のconcept(概念)による高温クリープ寿命の簡便な評価法を提案し実証した。延性の相違など材料や組織による識別を可能とする項をexplicitに含んでいる点も特長の一つである。本成果は高温き裂成長速度を熱活性化過程として提案した新しいパラメータを用いて導いたものである。(3)高温クリープ寿命のマスターカーブによる簡易評価法を提出した。(4)アルミナセラミックスの室温における粘性の存在を提案し、実証した。(5)脆性-延性破壊の遷移機構に関する材料物性と微視・巨視の非線形融合力学的、模型(転位群の動的射出による)の提案と新しいクライテリオンを創出し、実証した。(6)超音波、AEなどによる微視破壊解析の新しい計測システムを開発し、新素材への適用に成功した。すなわち、マイクロクラックを検出する新たなアコースティック・エミッションの逆演算定量的非破壊評価を確立して、1030μmの欠陥の定量評価手法を確立し、評価システムとして“動的クラック顕微鏡"を試作した。一方、複合材料のせん断割れと引張り割れを弾性波の放射型式により分類することに成功し、せん断によるディボンディングとマトリックス、繊維破断を分類した。(7)単繊維引き抜き試験法を開発した。(8)セラミックス基複合材料、例えば、セラミックス基、ガラス基複合材料を開発し、また、ナノ粒子とミクロ粒子を混合したハイブリッド複合材の作製により力学的性質の向上に成功した。(9)マイクロクラック・タフニングによる無機系先端材料の破壊靭性向上の提案と実証を行った。(10)無機系材料の組織制御によって、室温曲げ強度3,000MPaをもつ材料をZrO_2-Al_2O_3系セラミックスで開発し、その強化機構の解釈を試みた。(11)トライボロジー・表面加工性に関する新しい重要な知見を得た。(12)金属/セラミックスの接合、及び接合界面に関する新しい重要な知見を得た。
芳香族カルボン酸からのアルコール合成を実現する不均一選択水素化触媒プロセスの開発

ReをTiO2に担持した触媒(Re/TiO2)が芳香族環を有するカルボン酸化合物の選択水素化によるアルコール合成に有効であることを見出した。不均一系触媒を用いて、これまで困難とされてきた芳香族環を有するカルボン酸化合物の選択水素化を実現する点が本研究の特筆すべき点である。DFT計算により、ReはCOOH基との相互作用が強く、また、ベンゼンとの相互作用が弱いことが明らかとなった。この相互作用の違いが,本反応におけるRe触媒の高い選択性発現の一因となっていると結論した。今後は、本触媒系のさらなる高効率化や幅広い基質適応性の達成を目的として、DFT計算やマシーンラーニングといった手法を用いながらより高活性な触媒の開発を行う。また、流通系反応装置を用いた評価も行い、社会実装を視野に入れた検討も行う。さらに、アミドやエステルといった種々のカルボン酸誘導体の選択的水素化に対しても本触媒系が有効であることを確認しており、おおむね当初の研究計画通りに成果が得られているといえる。一方、Pt、Ir、Ru、Pd等の金属をTiO2に担持した触媒で本反応を行ったところ、過剰水素化生成物が生成し、目的物の収率は低かった。各種分光法、特に、FT-IR、Raman、XPS、XAFSのin situ測定を行い、Reの状態を詳細に調査した。それら測定より、最も高活性であった500 °CH2還元後のRe/TiO2触媒は0価のRe種と2,4価等の低原子価のRe種が共存していることが明らかになった。また、種々の担持Re触媒に対してHAADF-STEM観察を行った結果、Al2O3,SiO2,Carbon等の担体上のReと比較してTiO2担体上のReは粒径が小さいことが分かった。この相互作用の違いが、本反応におけるRe触媒の高い選択性発現の一因となっていると結論した。本触媒はアミドやエステル等のその他のカルボン酸誘導体やCO2の選択水素化反応に対しても有効であることが分かっている。現在、本件研究で得られた知見を活かして新触媒の設計や成果の体系化を行っている。当該分野の学術基盤を確立したい。加えて、申請者らが取り組んでいる情報科学を利用した"触媒インフォマティクス"としてそれらの情報を落とし込み、さらに高性能な触媒開発を試みる。初年度に達成した各種カルボン酸誘導体(カルボン酸、エステル、アミド)の選択的水素化反応における基質適応範囲の拡大を行う。これにより本研究で開発したRe/TiO2触媒の一般性がより拡がることが期待できる。また、各種分光法やDFT計算を利用して反応メカニズムの解析を行い本触媒系における触媒作用の理解および新規触媒の設計指針を得る。ここで得られた知見と研究実施者が行っているマシーンラーニングを組み合わせることで、より高機能な触媒の開発を行う。加えて、流通系反応装置を用いた評価も行い、社会実装を視野に入れた検討も行う。29年度が最終年度であるため、記入しない。触媒科学29年度が最終年度であるため、記入しない。
FGF、FGF結合蛋白およびFGF受容体を標的とした扁平上皮癌の分子標的治療

研究目的:扁平上皮癌の増殖・浸潤・血管新生に重要な働きをしていると考えられるFGF, FGF結合蛋白HBp17およびFGF受容体の発現を蛋白および遺伝子レベルで検討すると共にFGFR遺伝子のチロシンキナーゼ領域の変異を検討し,血管新生,転移,予後との関連を明らかにする。さらに,これら遺伝子のアンチセンスDNAを扁平上皮癌細胞に導入し扁平上皮癌の分子標的診断・治療の可能性を探求する。要約:唾液腺癌細胞に野生型KGFR遺伝子を導入すると,in vitroでの増殖能は著しく低下し,アミラーゼやラクトフェリンの発現上昇およびアポトーシスが誘導された。また,ヌードマウス背部皮下移植KGFR導入唾液腺癌細胞の増殖も低下し,一部のクローンでは造腫瘍性を失ったことから,FGF受容体遺伝子を標的としたヒト唾液腺癌の遺伝子治療の有用性が強く示唆された。また,71症例中44症例(62%)の口腔SCCにFGFR3の2128番目の塩基グアニンのチミンへの変異(G2128T変異)を認め,同変異は697番目のコドンglycinのcystineへのアミノ酸置換(G697C)を示唆した。また,免疫組織学的検討の結果,変異を有する症例では,FGFR3蛋白の細胞膜での過剰発現を認めたが,変異のない症例では,FGFR3は細胞質および核に局在し,その発現強度は変異症例と比較して低下していた。さらに,遺伝子組み替えWTおよびMT-FGFR3-TK蛋白のリン酸化活性を比較した結果,MTではWTに比べてTKリン酸化活性が上昇していることが明らかとなった。考察:FGFsは口腔扁平上皮癌の自己増殖促進因子・血管新生因子として機能していること,HBp17/FGFBPはFGFの活性化や扁平上皮の癌化と密接に関与していること,さらに,口腔癌においてFGFRのチロシンキナーゼ領域の変異を伴う機能異常が存在することが強く予想された。したがって,上記分子・遺伝子は口腔癌の自己増殖能のみならず血管新生能にも密接に関係した分子標的と考えられた。
ヒト歯髄細胞および歯髄由来多能性幹細胞に由来するエクソソームの性質と機能の検索

我々は、これまでに約300人のヒト智歯由来歯髄細胞株を樹立・保有しており、これらの細胞から多能性幹細胞(iPS細胞)を誘導し、再生医療資源として利用するための研究を続けている。近年、間葉系細胞の培養上清中に含まれる小胞(エクソソーム)が、様々な生理活性を示すことが分かってきているものの、その詳細は未だ不明なところが多い。そこで本研究では、歯髄細胞とそれに由来するiPS細胞を培養した培養上清中に含まれるエクソソームを精製し、こうして得られたエクソソームを網羅的に解析し、安全性や再生治療、特に骨の再生能への影響について検討を行い、今後の応用へつなげることを目的とする。
高温高圧下における有機物の挙動に関する基礎的研究

有機物の高温高圧下での挙動を探るため、変成温度・圧力が調べられている変成岩中の有機物を分析した。試料として用いた変成岩は、領家変成帯(木曽駒ヶ岳付近)から採取されたものである。これらの試料は、低変成(300度)から高変成(650度)を被ったことが鉱物学的に見積もられている。分析の結果、以下の2つのことが明らかになった。(1)試料中のケロジェンは0.05-0.15のH/C比を示し、変成度が進むにつれこの比が小さくなっていく。(2)すべての試料は、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、樹脂を含み、それらの組成は変成度によらず一定している。第1の結果は、変成度が高くなるに従い、有機物が水素を失って、徐々にグラファイトに近づいていくことを示している。第2の結果は、650度もの高温下で地質時代を経ても有機物は安定に存在し続けることを示している。さらに、変成温度が300度から650度まで変化しても有機物の組成は変化しないことから、これらの温度環境下では有機物がある種の安定状態に至っていることを示唆するものかもしれない。昨年度の科学研究費補助金実績報告書に、今回試料として用いた領家変成岩とは異なった特徴を持つ三波川変成岩の分析結果を報告した。三波川変成岩の分析結果は今回報告した領家変成岩からのものと良く一致している。これは、続成・変成過程においてほとんどの有機物はグラファイトに変化するが、一部の有機物は生き残り得ることが普遍的に起こることを示している。この結果は、従来の有機物に関する一般常識とは大きくかけ離れている。そのため、今後、有機物の熱安定性をより明確にするため、高温・高圧装置などを用いた室内実験を行う必要があろう。試料として用いた変成岩は、三波川変成帯(高知県汗見川沿い)からのものである。これらの試料は、低変成(400度)から高変成(650度)を被ったことが鉱物学的に見積もられている。第1は、試料中のケロジェンは0.05-0.15のH/C比を示し、変成度が進むにつれこの比が小さくなっていく。第2は、すべての試料は、少量ではあるが、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、樹脂を含み、それらの組成は変成度によらず一定している。第1の結果は、変成度が高くなるに従い、有機物が水素を失って、徐々にグラファイトに近づいていくことを示しているのであろう。さらに、変成温度が400度から650度まで変化しても有機物の組成は変化しないことから、これらの温度環境下では有機物がある種の安定状態に至っていることを示唆するのかもしれない。一般に有機物は続成過程、変成過程を経てメタンや水として水素を失っていき、最終的にはすべてグラファイトに変化すると考えられている。本研究で得られた第1の結果はこの過程を支持している。しかしながら、第2の結果は、有機物が変成過程を経ても少量は生き残り得ることを、従来の有機物に関する一般常識につけ加える必要性を示している。今後、有機物の熱安定性をより明確にするため、今回試料として用いた三波川変成岩とは異なった特徴を持つ領家変成岩を採集、分析する予定である。
ヘルペスウイルス・チミジンキナーゼの核移行配列の同定

ヘルペスウイルス科のウイルスの多くは、ウイルス自身のチミジンキナーゼ(TK)を持ち、感染細胞内でヌクレオシド、ヌクレオチドの代謝を行っている。この酵素のヘルペスウイルス種間での相同性は低く、その機能にも幾分の違いが認められるが、比較的構造の保たれたドメインが6カ所存在している。その中の1カ所はアルギニンに富んだ構造を持ち、未だその機能が明らかにされていない。そこでこのドメインの機能を明らかにするため、単純ヘルペスウイルス1型(HSV-1)のTKについて以下の研究を行った。まず、HSV-1感染細胞よりPCRを用いTK遺伝子を真核細胞発現ベクターにクローニングした。このベクター上でオリゴヌクレオチドを用いた部位特異的突然変異の導入を行い、216、220および222番目のアミノ酸・アルギニンを別のアミノ酸に置換した変異TK8種を分離した。これらの変異TKをTK欠損マウス細胞・L-M(TK^-)細胞で発現させ、その酵素活性を調べたところ、全て酵素活性を失っていた。以上より、このドメイン、特に3つあるアルギニン残基は、酵素の立体構造の形成に重要であろうと予想された。さらにコンピュータによるホモロジー解析を行い、この部位とアデノウイルスE1aの核移行配列との間に相同性が認められた。そこで、実際に核移行配列として働いているか否かを明らかにするため、蛍光抗体法によって感染細胞内でのTKの局在を調べたところ、TKは細胞質に存在しており、このアルギニンに富むドメインが核移行配列として機能していないことが明かとなった。この点については、TKが核に局在するという報告と我々の結果同様、細胞質に存在するという相反する報告が過去になされており、現在モノクローナル抗体を作製し更に詳細な解析を行っている。
バナジン酸塩ガラスの新規二次電池正極材料としての開発

高い二次電池特性を有する正極材料としてバナジン酸塩ガラスの組成開発と熱処理条件の探索を行った。すでに高い電気伝導度を示すことが分かっていた20BaO・70V2O5・10Fe2O3(BVF)ガラスの組成を中心に、これを化学的に修飾した組成について導電率と構造の相関を調査した。その結果、500oC 100分熱処理した15Li2O・10Fe2O3・5P2O5・70V2O5ガラスはBVFガラスと同様の高い導電率を有し、この試料を正極材するリチウムイオン電池は約500 mAh/gの高い電気容量を有し、これまでの電気容量の最大値150mAh/gを超えることが判明した。平成24年度は従前の研究で熱処理後に高い電気伝導性を有することが分かっている20BaO・70V2O5・10Fe2O3ガラスを修飾したガラスについて高い導電性を有する組成の探索を行った。前年度はマンガンで置換した系について検討したが、今年度はタングステン置換系およびスズ置換系について検討した。まず、20BaO・xWO3・(70-x)V2O5・10Fe2O3 (x=0-50 mol%)ガラスでは、20mol%程度まで置換したガラス試料についても熱処理による導電率の上昇が観測された。さらに、このガラスについては化学的耐久性の向上が確認された。これまでのバナジン酸塩ガラスは熱処理によって導電性の向上は見られるものの酸に浸漬すると容易に溶解してしまう難点があった。タングステン置換を行ったバナジン酸塩ガラスでは導電性を維持したまま化学的耐久性も向上できたことから、導電性素材として応用の幅が広まるものと考えられる。次にスズ置換系では15Li2O・10Fe2O3・xSnO2・(70-x)V2O5・5P2O5 (x=0-20 mol%)について検討した。導電性に寄与しているバナジウムの量を50mol%まで減らしても、熱処理で導電率の上昇がみられることが分かった。さらに、このガラスを正極材として用い、負極材として金属リチウムを用いたリチウムイオン二次電池を作成、1.04.5 Vの電圧範囲、8.3 mA/gの条件で充放電特性評価試験を行った結果、初回充電容量492.6 mAh/gを達成した。サイクル特性評価において8回まで繰り返し充放電特性測定を行った結果、放電で約460 mAh/g,充電で約480 mAh/gの高い値が得られた。これまでのバナジン酸塩ガラスの電気容量は50 mAh/gであったことから、スズイオンを加えることによって飛躍的に充放電特性が向上することが明らかになった。高い電気伝導度を有するバナジン酸塩ガラスの組成および熱処理条件の探索、二次電池正極材料としての応用の可能性について前年度に引き続き検討を行った。前年度に見つかった高い二次電池正極特性を示したLi2O-SnO2-P2O5-Fe2O3-V2O5系のガラスと同様にNa2O-SnO2-P2O5-Fe2O3-V2O5系やAgI-SnO2-P2O5-Fe2O3-V2O5系ガラスについても500oC程度の熱処理によって0.1 Scm-1程度の高い電気伝導度を有することが明らかになった。特に、AgIをV2O5で置換したバナジン酸塩ガラスにおいては、その置換量を40 mol%と多くしても高い電気伝導度を示した。これまで評価を行ってきたマンガン置換系やタングステン置換系はその置換量とともに熱処理後の電気伝導度が低下する傾向が見られたが、今回評価したAgI置換系はバナジウムの量が少ないものについても高い電気伝導度を有することが判明した。上記の様にバナジン酸塩ガラスの電気伝導度と化学組成について新たな知見がえられた。また、ガラスの構造と電気伝導度との相関においては、熱処理後高い電気伝導度を示すガラス中には非化学両論的な組成の結晶相が析出することが明らかになった。さらに、熱処理温度を500oCよりも高くすると電気伝導度の低いFeVO4相が析出することで電気伝導度が約一けた低下することが判明した。本研究期間全体を通じて高い二次電池特性を有するガラス組成を発見することができ、さらにその構造変化と電気伝導度の相関についても有用な知見を得ることができた。今後もさらに高い電気的特性を持つバナジン酸塩ガラスの新たな組成を開発し、その物性と構造の相関解明研究を引き続き行う。