hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
プレギャバリン・ガバペンチンの本当の作用機序

しかし、今回の実験結果からは少なくとも正常動物ではこれまで他の研究者によって報告されていた作用機序は確認できず、今後の神経障害性疼痛モデルを用いた実験でも同様の結果ならばガバペンチンやプレガバリンの鎮痛機序を再考する必要がある。予定どおり、正常動物でのガバペンチンとプレガバリンとの作用を電気生理とCaイメージングで確認し、現在は神経障害性疼痛モデル動物でガバペンチンの作用の実験はほぼ終了し、プレガバリンの作用を検討中である。現在の進行状況では平成25年度中にはほぼ予定どおり終了できる見込みであり、さらに余裕があればCaイメージングだけでなく下記のような膜電位のイメージングに進むことができれば良いと考えている。これまで他の研究者によって報告されてきたガバペンチン・プレガバリンの作用を正常ラットの腰部脊髄の後角細胞で電気生理学的に再現することがどうしてもできなかったため、実験システムに問題がないかどうか確認するのに時間がかかった。また、電気生理学的に得られた結果をさらに補強するために、Ca感受性色素を用いたCaイメージングシステムで同様の実験を行ったため、予定していた神経障害性疼痛モデルの作成に着手することができなかった。平成25年度はプレガバリンに関するCaイメージング実験を終了させる予定であり、さらに時間的余裕があれば脊髄後角細胞の膜電位イメージングも検討する予定である。今後は正常動物でのデータを増やすとともに、数種類の神経障害性疼痛モデル動物を作成し、パッチクランプ法による電気生理学的実験とCaイメージングシステムによる実験を平行して行う。神経障害性疼痛モデル動物としては、糖尿病性ニューロパチーモデル、坐骨神経完全切断モデル、坐骨神経部分結紮モデルを作成する予定である。それぞれのモデル動物から腰部脊髄スライスを作成し、後根刺激で誘発される単シナプス性EPSCの振幅やCaイメージングで記録されるCa濃度変化に対するガバペンチン・プレガバリンの影響を調べる予定である。平成25年度も主に実験試薬や動物代として使用する予定である。実験試薬としては細胞内カルシウムを計るためのカルシウムプローブ(Rhod-2)や膜電位感受性色素の購入に使用する予定である。23年度と同様に実験動物や薬品類などに使用する予定である。実験動物としては成熟ラットを購入し、その一部は糖尿病性ニューロパチーモデル作成に用いるため、膵臓のベータ細胞を破壊する薬剤であるストレトゾトシンを購入する予定である。また、糖尿病になっているかどうか確認するために簡易血糖値測定器を購入予定である。その他の薬品類としては、人工脳脊髄液・細胞内液作成のための電解質類やATP、グルタミン酸受容体拮抗薬、Caイメージングに使用するCa感受性色素であるFura-2等を購入する予定である。その他、薬剤以外の物としては、必要ならばパッチクランプアンプのガラス電極、電極ホルダー、顕微鏡レンズ等の消耗品を購入しなければならなくなる可能性はある。
自己貪食空胞性ミオパチーの病態・空胞形成解明と疾患概念確立に向けた病理学的研究

リソソーム膜蛋白LAMP-2の原発性欠損症であるDanon病は、筋鞘膜の性質を有する膜で囲まれた特異な自己貪食空胞の存在が特徴である。近年同様の空胞を有する疾患が複数存在することが明らかになり、われわれはこの一連の筋疾患群を「自己食食空胞性ミオパチー(AVM)」と呼び疾患概念の確立と分子病態の解明を目指した。昨年度は、特異な空胞の形成機序解明を目指しAVM患者筋の病理学的解析を行った。空胞壁はAChEを発現し完全な筋鞘膜の性質を有しており、他疾患では全く認めない極めて高い疾患特異性を示した。電顕解析から自己貪食空胞はその周囲に二次的に形質膜が生じて形成されたものと考えられた(Sugie K, et al. 2005)。さらに、先天性自己貪食空胞性ミオパチーの1家系を見出し、AVMの新たな疾患単位と考え臨床病理学的特徴について報告した(Yan C, Tanaka M, Sugie K, et al. 2005)。本年度は、AVMの疾患概念をさらに確固たるものにするため、予後を左右する心筋症について検討した。Danon病では発症年齢の早い男性では肥大型心筋症を、発症の遅い女性では拡張型を示した。またWPW症候群が高頻度にみられ、ペースメーカ例・心臓移植例を認めた。剖検心筋組織ではLAMP-2欠損マウスの心筋同様に自己貪食空胞を認めた(Sugie K, et al. 2006)。心筋症で発症する例もあり特徴を明らかにすることは有意義である。多臓器障害を有するAVM・乳児型AVM・先天性AVMでも肥大型心筋症を示した。一方、この3病型と共通する肥厚した筋鞘膜所見を示す過剰な自己貪食を有するX連鎖性ミオパチーでは心筋障害は認めず、心筋障害については異なる発症メカニズムが示唆された(Sugie K, et al. 2006)。さらに、AVMの筋病理学的検討で、複数のリソソーム蛋白の発現を強く認めており、オートファジー機構の亢進が推測される一方、ユビキチン・プロテアソーム系の有意な発現は認めなかった。現在さらに詳細に検討中で、今後、リソソーム系機能の解明および自己貪食カスケードの解明を行っていく。近年同様の空胞を有する疾患が複数存在することが明らかになり、われわれはこの一連の筋疾患群を「自己貪食空胞性ミオパチー」と呼び疾患概念の確立と分子病態の解明を目指した。本年度は、特異な空胞の形成機序解明を目指しDanon病患者筋の病理学的解析を行った。空胞壁はAChEを発現したが神経筋接合部の機能はなく通常の筋細胞膜とは異なる由来と考えられた。調査したすべての筋鞘膜特異蛋白・細胞外マトリックス構成蛋白が空胞壁で発現し、空胞壁が完全な筋細胞膜の性質を有することを明らかにした。筋鞘膜の性質を有する空胞は、縁取り空胞を伴う筋疾患やリソソーム性糖原病など一般に自己貪食空胞が出現するとされる疾患では全く認めないことから、極めて疾患特異性が高い変化と考えられる。この空胞の数は低年齢では少なく、年齢に比例して蓄積性に増加していた。一方、リソソーム蛋白を発現する自己貪食空胞は低年齢でも多数認められた。電顕的には、自己貪食空胞周囲に基底膜を持つ空胞と持たない空胞の2種類を認めた。従って、この特異な空胞は、何らかの機序により自己貪食空胞の周囲に、時間の経過とともに二次的に形質膜が生じて形成されたものと考えられた(Sugie K, et al.2005)。さらに、先天性自己貪食空胞性ミオパチーの1家系を見出し、「自己貪食空胞性ミオパチー」の新たな疾患単位と考えられ、その臨床病理学的特徴について報告した(Yan C, Tanaka M, Sugie K, et al.2005)今後、「自己貪食空胞性ミオパチー」の疾患概念をさらに確固たるものにするため、共通する分子病態の解明が必要であり、リソソーム系機能の解明および自己貪食カスケードの解明を行っていく。

さらに、先天性自己貪食空胞性ミオパチーの1家系を見出し、AVMの新たな疾患単位と考え臨床病理学的特徴について報告した(Yan C, Tanaka M, Sugie K, et al. 2005)。本年度は、AVMの疾患概念をさらに確固たるものにするため、予後を左右する心筋症について検討した。Danon病では発症年齢の早い男性では肥大型心筋症を、発症の遅い女性では拡張型を示した。またWPW症候群が高頻度にみられ、ペースメーカ例・心臓移植例を認めた。剖検心筋組織ではLAMP-2欠損マウスの心筋同様に自己貪食空胞を認めた(Sugie K, et al. 2006)。心筋症で発症する例もあり特徴を明らかにすることは有意義である。多臓器障害を有するAVM・乳児型AVM・先天性AVMでも肥大型心筋症を示した。一方、この3病型と共通する肥厚した筋鞘膜所見を示す過剰な自己貪食を有するX連鎖性ミオパチーでは心筋障害は認めず、心筋障害については異なる発症メカニズムが示唆された(Sugie K, et al. 2006)。さらに、AVMの筋病理学的検討で、複数のリソソーム蛋白の発現を強く認めており、オートファジー機構の亢進が推測される一方、ユビキチン・プロテアソーム系の有意な発現は認めなかった。現在さらに詳細に検討中で、今後、リソソーム系機能の解明および自己貪食カスケードの解明を行っていく。
箱根火山の巨大地すべりと南関東の大地震との関係についての研究

箱根カルデラ南縁部において円弧状のカルデラ縁地形が600m横ずれしているのはこの部分で3kmにわたり巨大岩盤地すべりが形成されていることによる.この岩盤地すべりによりカルデラ縁の稜線が二重山稜となった.カルデラ縁のくい違いは箱根火山の下敷きになっている湯河原火山の山頂部が突出しているためと説明されていたが,この山頂部をなす安山岩質溶岩のK-Ar年代を測定した結果21±9万年前となり,箱根火山の古期外輪山溶岩であることが明らかになった.カルデラ南部の岩盤地すべりと同様な地すべり地塊が須雲川右岸の古期カルデラ壁,新期カルデラをかたづくる鷹巣山などを含め20ヶ所あることがわかった.1930年北伊豆地震(M7.3)ではカルデラ南部の2ヶ所で山津波が発生し犠牲者がでた.これらの山津波は大規模地すべりブロックと基盤岩との境界部に発生していることから,南関東で発生する大地震の際には地すべりブロックが移動するものと考えられる.カルデラ壁の傾斜は2030°であるが,地すべり地帯の傾斜は10°程度と小さく,地すべり地形を形成した運動が大地震のたび毎に繰り返し起きていたと推定される.近い将来に発生すると指摘されている神奈川県西部地震(小田原地震)に際し,箱根カルデラの巨大地すべりブロックと基盤岩との境界部は山津波についての対策が必要であろう.芦ノ湖南部の恩賜公園と畑引山で囲まれる湾部での湖底堆積部のボーリング調査を行えば記録の少ない歴史時代の破害地震の編年に役立つ貴重な情報を得ることが期待される.箱根火山のカルデラ緑はその南部で600mのオフセット(食い違い)をしている。このオフセットは箱根火山の下敷きになっている湯河原火山の山稜が突出しているためと考えられていた。空中写真によるこの部分の地形解析の結果、カルデラ南部の緑に沿って3Kmにわたる大規模地すべりがあることが判明した。カルデラ緑のオフセットは鞍掛山や孫助山の巨大ブロックが地すべりによってカルデラ内に移動したために生まれた二重山稜であることがわかった。1930年北伊豆地震(M7.3)では箱根カルデラ南部に多数の斜面崩壊と2条の山津波が時生し、10名の死者がでた。この地震の被害分布図を今回明らかにした地すべり分布図に重ねると、被害は地すべり地帯に集中し、ことに山津波は地すべりブロックと基盤岩との境界部に発生してる。山津波堆積物の末端に湧出する地下水はこの堆積物中にたたみこまれた植物の分解によって生ずる二酸化化素によって重炭酸型の地下水となっている。近い将来に発生すると指摘されているM7クラスの神奈川県西部地震(小田原地震)のときにカルデラ南部の地すべり地帯で山津波・斜面崩壊が発生する心配が大きい。箱根カルデラにはこれらの地ずべりと同様な原因で生まれた地すべりブロックが他にもあるので、平成4年度の調査でそれらを明らかにする計画である。なお、山津波堆積物中より木片を採取し、放射性炭素による年代測定を計画したが、礫を多量に含むため木片の採取は失敗した。この付近の湖底樹木の採取に切り替えた。関所遺跡付近の湖底の断層崖から採取した樹根は370年BPであった。この樹根が湖底に沈んだ事件としては元禄の関東地震地震(1703)が最も可能性が高い。箱根カルデラ南縁部において円弧状のカルデラ縁地形が600m横ずれしているのはこの部分で3kmにわたり巨大岩盤地すべりが形成されていることによる.この岩盤地すべりによりカルデラ縁の稜線が二重山稜となった.カルデラ縁のくい違いは箱根火山の下敷きになっている湯河原火山の山頂部が突出しているためと説明されていたが,この山頂部をなす安山岩質溶岩のK-Ar年代を測定した結果21±9万年前となり,箱根火山の古期外輪山溶岩であることが明らかになった.カルデラ南部の岩盤地すべりと同様な地すべり地塊が須雲川右岸の古期カルデラ壁,新期カルデラをかたづくる鷹巣山などを含め20ヶ所あることがわかった.1930年北伊豆地震(M7.3)ではカルデラ南部の2ヶ所で山津波が発生し犠牲者がでた.これらの山津波は大規模地すべりブロックと基盤岩との境界部に発生していることから,南関東で発生する大地震の際には地すべりブロックが移動するものと考えられる.カルデラ壁の傾斜は2030°であるが,地すべり地帯の傾斜は10°程度と小さく,地すべり地形を形成した運動が大地震のたび毎に繰り返し起きていたと推定される.近い将来に発生すると指摘されている神奈川県西部地震(小田原地震)に際し,箱根カルデラの巨大地すべりブロックと基盤岩との境界部は山津波についての対策が必要であろう.芦ノ湖南部の恩賜公園と畑引山で囲まれる湾部での湖底堆積部のボーリング調査を行えば記録の少ない歴史時代の破害地震の編年に役立つ貴重な情報を得ることが期待される.
「複合占領」とドイツ戦後連邦政治システムの成立

平成11年度科学研究費補助金研究成果報告書は、「第一部研究概要と研究成果」および「第二部論文」の二部構成とした。「第一部」では最初に、冷戦終焉後の地域間・民族間関係を考察する手がかりを求め、併せて戦後政治体制の特質を追究し、また統合ヨーロッパの政治システムに関する手がかりを得ることが本連邦制研究の狙いであると指摘した。次いで、3年間にわたる研究作業を各年度ごとにまとめたうえ、本研究期間に作成した二つの論文によって得られた知見を次のように整理した。第一論文「連邦制成立をめぐるドイツと占領国の交錯」では、連邦制がドイツと占領国との間の最大の争点となったこと、ドイツと占領国の内部にも連邦制構想に関する見解の相違が存在したこと、ドイツの意図は戦後社会問題への対応であり、連合国の関心は権力集中の回避にあったこと、冷戦開始を背景に両者の妥協が成立してドイツ固有の連邦制が制度化されたことを明らかにした。第二論文「戦後ドイツ連邦制成立と地域アイデンティティーバイエルンと基本法-」では、連邦制成立過程においてバイエルンの地域アイデンティティがきわめて重要な役割を果たしたこと、CSU政治家エーハルトは自らの連邦制構想を掲げて基本法制定過程に意識的に介入したこと、その背景には占領統治機構の集権化とコレクティヴィズムへの危惧があったこと、バイエルン州はその国家性を保持するために基本法を拒否したことを解明した。「第二部」には、上記二論文の全文を収録した。今年度は、ドイツ基本法(1949年)の制定作業における連邦制の制度化をめぐる占領国とドイツの対立・妥協のプロセスに関し、一次資料に基づいて実証的に研究を進めた。その成果を、「連邦制成立をめぐる占領国とドイツの交錯」という表題の論文として1998年1月にまとめあげた。本論文は、1998年3月31日発行の『名古屋大学法政論集』第172号に掲載される。本研究によって新たに得られた知見は、以下の諸点である。(1)基本法制度をめぐるドイツと連合国の対抗・緊張関係のもっとも中心的争点は連邦制問題に他ならなかった。(2)ドイツは連邦・州均衡調整型の連邦制を、アメリカ主導の占領国は州優位型の連邦制を志向したが、最終的にはドイツの主張が貫かれた。(3)両者の連邦制構想の違いは、ドイツが第三帝国崩壊に伴う社会問題とりわけ難民受け入れへの対応と生活条件の統一性の確保に主たる関心があったのに対し、連合国は反ナチスの観点から集権的体制の回避に主要な狙いがあったことに由来した。(4)ドイツと連合国の交錯関係の展開において、連合国は当初アメリカ占領軍政長官クレイのもとでドイツ側の制憲作業を厳しく批判したが、1949年のワシントン外相会議をきっかけに路線を転換し、ドイツ側に妥協した。(5)こうした占領国の方針変更の背後には、冷戦開始下での西ドイツを国家として樹立し、その上でドイツを西欧国家体系に統合する意図が働いた。(6)完成した基本法は、地域(州)間調整原理と連邦・州間調整原理に基づく「半国民国家型」連邦制を制度化した。以上の研究を踏まえ、今後は連邦制構想をめぐるドイツ内部の対立・妥協過程、つまりキリスト教民主党と社会民主党の対抗関係を解明する予定である。本年度は、第一に基本法成立過程における連邦制形成論議に関する資料の収集を昨年に引き続き行いながら、とくにキリスト教民主同盟とキリスト教社会同盟が基本法制定過程でいかなる提案と議論を展開したかについて検討した。その際、まず議会評議会内のキリスト教民主同盟・キリスト教社会同盟代表団の議論に関して議事録を読みながら吟味したうえ、次いで議会評議会議長のアデナウアーの考え方に注目しつつイギリス占領地区のキリスト教民主同盟の記録文書も併せて読み込んだ。第二に、連邦制成立の推進役ともいえるバイエルン州首相ヘーグナーおよびエーハルト、そして分離主義的主張を行ったバウムゲルトナーの資料の検討を終え、目下のところはバイエルン州の戦後政治状況と連邦、制論の関係を吟味しているところである。

当初の計画では、キリスト教民主同盟の憲法論と連邦制論について立ち入って調べる予定であったが、連邦制の成立を捉えるには、戦後連邦主義をもっとも強く推進したバイエルン州の連邦構想を先に整理する必要を痛感し、バイエルン州を基盤とするキリスト教社会同盟やバイエルン州首相の戦後構想と連邦主義論の解明に相対的な重点を置いてきた。そうした作業のなかで、従来の研究が戦後ドイツ政治システムをワイマール共和制やナチズムとの関わりに引きつけ過ぎて捉えていること、難民問題や財政問題など第三帝国崩壊後のいわゆる戦後問題と連邦主義の関係を分析する視点が弱いこと、戦後西欧システムへのドイツの統合という観点と連邦主義論が結びついていることなどに関して認識を深めることができた。そうした研究の成果は、1999年12月発表予定論文「戦後連邦制成立とバイエルン」のなかで明らかにする計画である。本年度は、第一に、戦後連邦制の形成過程において重要な役割を果たしたバイエルン州首相エーハルトの政治構想を未公刊史料に基づいて検討し、併せてその他のバイエルン州政治家の連邦制に関する見解を調べた。この作業を通じて、連邦制成立過程に対する地域アイデンティティの影響を明らかにした。第二に、バイエルン州議会議事録を読み、1949年5月に議会評議会で採択された基本法案に関する審議状況を把握した。その際、バイエルン州が基本法批准を拒否するに至った理由の解明に努めた。第三に、連合国のドイツ占領統治機関を検討し、それがいかに集権的性格を帯びるようになったかを追究した。なぜなら、こうした占領期間の集権化現象に対する批判という脈絡のなかで戦後連邦制構想が提起されたと想定してみたからである。第四に、以上の研究を踏まえ、論文「ドイツ戦後連邦制成立と地域アイデンティティー-バイエルンと基本法-」を執筆した。これは目下ほぼ完成しており、3月に名古屋大学法学部法政論集編集委員会に提出し、6月に『名古屋大学法政論集』第183号として発行される予定である。なお、平成11年度は研究期間の最終年度に当たるため、『研究成果報告書』を作成し、2月初めに提出した。
tRNA切断酵素を用いた動物細胞tRNAのノックダウンに対する細胞応答の解析

コリシンE5,Dによる細胞質tRNAノックダウンに対する細胞応答の解析これまで、細胞内で発現させるコンストラクトとして、コリシンE5,DのC末端活性ドメイン(E5-CRD, D-CRD)を用いていたが、様々な実験結果から、これらが細胞内で安定的に存在できないことが考えられた。一方、別の実験結果から、E5-CRD, D-CRDのN末端にGFPを融合させたコンストラクト(GFP-E5,GFP-D)は、細胞内で安定化する可能性があることを偶然見いだした。そこで、このGFP-E5,GFP-Dを細胞内で発現させウエスタンブロットを行った結果、予想される分子量の位置にGFP-E5のバンドが検出された。一方、GFP-Dは、GFPに由来すると思われるバンドのみが検出され、C末端のD-CRD領域が分解されていることが分かった。D-CRDのN末端に細胞内で不安定化する領域があると考え、N末を削ったD-CRDをGFPと融合させた結果、細胞内で安定的に発現するようになった。そこで、筑波大学三輪博士の作製されたEpstein-Barr virus由来のエピゾーマルベクターを用い、これらをTet-Onにより発現制御出来る安定株をHeLa細胞を元に作製し、細胞内で発現させたところ、細胞周期のいずれかの位置で増殖が停止していることを示唆する結果が得られた。出芽酵母を用いて同様の実験を行ったところ、やはり同様の結果が得られた。また、この際の遺伝子発現変動の様子を、出芽酵母をベースにDNAマイクロアレイにより解析した。その結果、tRNA, rRNAの合成に関与する遺伝子の発現が上昇し、逆にアミノ酸生合成に関与する遺伝子発現が低下していることが分かった。(1)細胞内でコリシンE5,Dを誘導的に発現する動物細胞株の樹立動物細胞tRNAの異常に対する細胞応答性を調べるために、tRNA特異的RNaseであるコリシンE5,DのC末端活性ドメイン(E5-CRD, D-CRD)を細胞内で発現する安定細胞株の樹立が必要と考えられた。そこで、クロンテック社で販売しているHeLa Tet-Off細胞をベースに、テトラサイクリン応答因子(TRE)によりE5-CRD, D-CRDの発現を制御する安定株の作製を行った。まず、E5-CRD, D-CRDそれぞれに対するインヒビターであるImmE5,ImmDを、細胞内で恒常的に低発現する安定株を作製することによりE5-CRD, D-CRDの発現抑制時のリークに備えた。この安定株に、更にTREの下流にE5-CRDもしくはD-CRDをコードする遺伝子をつなげたプラスミド(TRE-E5,TRE-D)を導入し、安定株の取得を行った。得られたクローンをドキシサイクリン存在下、非存在下で培養することによりE5-CRD, D-CRDの発現の有無による生育の変化を観察したが、生育に違いの見られるクローンは存在しなかった。平行して行っていた実験結果から、E5-CRD, D-CRDの細胞毒性が当初の予想ほど高くないことが示唆されたため、インヒビターの低発現を止め、新たにHeLa Tet-Off細胞に対してTRE-E5,TRE-Dのみを導入し、安定株を作製した。現在、得られた全てのクローンに対して発現のチェックを行っている。(2)コリシンE5,Dの発現に対する細胞応答の解析HeLa細胞よりtotal tRNAを調製し、精製したE5-CRD, D-CRDと反応させた後、電機泳動により確認した。その結果、tRNAの切断断片と思われるバンドが見られた。E5-CRDは、酵素濃度の上昇によりアンチコドン以外も切断することに対し、D-CRDは一番濃い濃度でtRNAに作用させてもアンチコドン以外での切断は起こらなかった。次に、ノザン解析により切断されたtRNAの特定を行った。その結果、E5-CRDは少なくともtRNA^<His>,tRNA^<Asn>, tRNA^<Asp>を、D-CRDはtRNA^<Arg>ICGを切断することが分かった。

出芽酵母を用いて同様の実験を行ったところ、やはり同様の結果が得られた。また、この際の遺伝子発現変動の様子を、出芽酵母をベースにDNAマイクロアレイにより解析した。その結果、tRNA, rRNAの合成に関与する遺伝子の発現が上昇し、逆にアミノ酸生合成に関与する遺伝子発現が低下していることが分かった。
超好熱菌を宿主とした遺伝子発現系の構築

1.超好熱菌を宿主とした遺伝子導入系の改良:Pop-out recombinationを利用して同一宿主内で複数遺伝子が破壊できる系を開発した。この系を利用して、3種の遺伝子が同時破壊された株の取得に成功した。それぞれの単独破壊株で観察されなかった形質の変化が多重破壊株で検出され、本系の有効性が実証された。薬剤耐性に基づく遺伝子破壊系について、薬剤としてsimvastatinが高温環境で利用可能であることが判明した。Simvastatinは3-hydroxy-3- methylglutaryl-coenzyme A(HMG-CoA)reductaseの強い阻害剤である。HMG-CoA reductaseは、特に始原菌においてイソプレノイドの合成は細胞膜脂質の構築に必要であることから生命維持に必須である。そのため、simvastatinを用いてT.kodakaraensisにおける最小生育濃度を調べたところ、85°Cにおいて固体培地)では4μM、液体培地では1μMのsimvastatinで生育が完全に阻害されることが確認されて、今後の薬剤耐性に基づいた遺伝子破壊系の構築への利用が期待される。2.超好熱菌内で利用可能な構成型・誘導抑制型promoterの探索と解析:我々はT.kodakaraensisのゲノム上に2,306個の遺伝子の内、2,226個の遺伝子の転写解析を行うことのできるDNA chipを作製した。異なる炭素源(アミノ酸、pyruvate、starch)でT.kodakaraensisを培養し、transcriptome解析を行ったところ、糖新生条件で強く転写される遺伝子、解糖条件で強く転写される遺伝子、双方で強く転写される遺伝子がそれぞれ複数同定できた。3.遺伝子破壊系を利用して新規酵素、新規代謝系が多数同定できた。
大気中の微小水滴の沈着測定に関する研究

霧は雨に比べて人間活動による汚染の程度が高く、森林をはじめとする生態系に与える影響が大きいといわれている。しかし、森林を含む地表面に対して霧の水滴の沈着がどの程度の汚染物質をもたらすかは、モデル計算や樹幹流の測定などで間接的に見積もられたことはあるが、直接測定した例はない。本研究では、高吸水性ポリマー(SAP)が液体の水を多量に捕捉できることに着目し、水滴の沈着フラックス(Fw)を測定する方法を開発した。この実験は安定した霧を人工的に発生できる釜石鉱山の立坑で平成12年度と13年度に行われた。Fwが求まれば、個々の成分の沈着フラックス(Fi)は霧水の成分濃度をCiとすると、Fw・Ciとして計算できる。このことに基づき、従来から酸性度が高い霧が出現する場所としてよく知られている赤城山で霧による汚染物質の沈着フラックスを観測する実験を平成14年度に行った。この実験では、シート状のSAPを加工して針葉樹の葉に似せた擬似針葉と、ミズナラの葉に似せた擬似広葉を作製し、擬似樹木と実際の樹木に取り付けて野外の霧に曝した。それと同時に、霧水捕集機により霧水を採取して、それに含まれるイオン成分の分析を行った。その結果、擬似葉の表面へのFwは風上側で大きくなり、最大で210g/m2/hに達した。Fwは水滴の粒径が大きいと風上側のフラックスが大きくなること、擬似広葉と疑似針葉の値がほぼ同じになったことから、葉の形状に依存しないことが示唆された。一方、霧水の成分としてはH+,NH4+,SO42-,NO3-が主要であった。全般にpHが低く、2.7に達するものがあった。測定されたFwと霧水の分析値から、pHが低いケースでは、H+の沈着量が他のイオンのそれを大きく上回ることが分かった。霧が長時間にわたって発生し、霧水の成分濃度が高かった9月5日における各イオンの沈着量はH+、NH4+、SO42-、NO3-がそれぞれ0.22、0.07、0.06、0.04meq/m2であった。霧水のpHが4以上になるとH+は重要ではなくなり、NH4+がカチオンの大部分を占めた。霧はSO42-に比べ、NO3-が高濃度であることが知られている。本研究では、そのような一般的な霧の特徴とは逆の結果がいくつかのケースで得られている。この原因として、三宅島の噴煙の影響が及んでいた可能性が考えられる。1.高吸水性ポリマー(SAP)の吸水特性試験と擬似樹木の作成。本研究ではSAPとして紙おむつの内容物を使用してきた。

これはパウダー状のSAPと紙パルプの混合物であるため、高い圧力をかけて直径13mm、厚さ1mm程度のディスク状に成型して用いている。最近、メーカーからSAPを不織布に挟み込んだシート状のものを入手した。吸水性能や吸水特性などを調べたところ、両者の性能はほぼ同等であることが分かった。また、釜石鉱山でそれらを霧に暴露したところ、測定される水滴の沈着フラックスに差が無いことも分かった。シート状のSAPは成型しやすいため擬似樹木への適用が容易であり、扱いやすい利点があるので、今後ディスク状のものの代わりに使用していく予定である。現在、亜高山帯に多いウラジロモミの葉に似た構造の枝を試作中である。2.霧の沈着フラックス測定。釜石鉱山での暴露実験において、プラスチック製のクリスマスツリーに擬似葉として正方形に切り抜いたシート状SAPを取り付け、霧の沈着フラックスを測定した。その結果、風上側のフラックスが風下に比べ大きいこと、高さが高くなるとフラックスが大きくなることが分かった。さらに、9月10月に群馬県赤城山で霧の沈着フラックス測定の野外実験を試みた。フラックス測定は釜石鉱山と同様に行い、同時に霧水捕集機で霧水を採取した。自然霧は常に濃淡を繰り返しながら、霧水を地面等に沈着させている。薄い時にはSAPシートから水の蒸発がゆっくり起こるため、負のフラックス値が得られた。来年度はそのようなSAPシートの欠点を補うため、短時間での暴露を行い、SAPシートの迅速な重量測定を行う予定である。霧水の分析の結果、pHが3.94.7であり、アンモニウム、硝酸、硫酸の各イオンが主要なイオン成分であること、霧水に特徴的な組成(硝酸イオンが高濃度)であることが分かった。<1.高吸水性ポリマー(SAP)を用いた擬似樹木の作成。>___-本研究ではメーカーからSAPを不織布に挟み込んだシート状のものを入手した。これを用いて、亜高山帯に多いウラジロモミの葉に似た構造の枝を試作し、高さ約2mのクリスマスツリーに取り付けた。<2.霧の沈着フラックス測定。>___-9月に赤城山で野外霧の擬似樹木への沈着測定を試みた。昨年度明らかとなったSAPシートの欠点を補うよう、短時間の暴露を行い、霧の沈着フラックスを得ることに成功した。水滴の沈着フラックス(Fw)の値は20100g/m2/hの範囲であり、擬似樹木に取り付けた擬似葉の高さと風向に強く依存することが明らかとなった。今回得られた自然霧における風向と高さに対する依存性は、釜石鉱山での人工霧実験でこれまで得られている結果よりもはるかに顕著であり、Fwの値は擬似葉の取り付け位置が風上側にあると、風下側のものの数倍に達すること、また、平滑な平面へのフラックスの数倍になることなどが分かった。霧水捕集機で採取された霧水は、pHが7.02.9の範囲にあり、大部分が3.5以下の酸性の強いものであった。そのイオン成分として、水素(H^+)、アンモニウム(NH_4^+)、硝酸(NO_3^-)、硫酸(SO_4^<2->の各イオンが主要なイオン成分であり、霧の特徴といえるN/S当量比が平均1.1となる高い値であった。各イオン成分のフラックス(Fi)の値(単位はμ-eq/m2/h)は、NH_4^+が612(最大30)、H^+が0.410(最大16)、NO_3^-が611(最大19)、SO_4^<2->が59(最大14)であることが分かった。<3.QCM測定の霧への応用。>___-釜石鉱山で人工霧への応用を試みた。素子に親水性高分子を塗布したところ、霧への暴露に伴って共振周波数のずれが観測されたので、来年度から本格的に応用を試みる計画である。霧は雨に比べて人間活動による汚染の程度が高く、森林をはじめとする生態系に与える影響が大きいといわれている。
仏教論理学における推論の構造-他者の為の推論の定義について-

法称の主著『知識論決択』(Pramanaviniscaya)第三章(=PVin III)の和訳研究(『東洋の思想と宗教』13,14)により、法称の帰謬法(prasanga)には、法称の帰謬還元法(prasangaviparyaya)を構成する為の能成要因となるという肯定的な面のあることが明らかになった。法称自身による帰謬法の記述は簡単なものである為に、その構成の仕方に関して注釈者達の間に解釈の相異が見られた。主たる相違点は、立論者にとって存在しない事柄を主題にした場合、帰謬法から帰謬還元法を構成できるのか否かを巡るものであった。諸注釈の解読研究により、PrajnakaraguptaがDharmottara説を批判していることが判明した。この成果は、PVin IIIの独語訳研究としてWiener Zeitschrift fur die Kunde Sudasiens(Band 41,1997)にも発表される予定である。法称の帰謬法説は、チベット仏教論理学にも影響を与えており、チベットの最初期の注釈者の一つであるgTsan nag pa(12世紀)は、法称の帰謬法論に基づき、詳細な論を展開している。そのgTsannag paの帰謬法論には、Prajnakaraguptaの見解とパラレルな部分があることを示した(この論文は、『第七回国際チベット学会議事録』(今年度出版予定)に収載される)。Bu ston(1290-1364)も、PrajnakaraguptaがDharmottaraの帰謬法の解釈に相異のあることを言及している。両者の注釈の文献学的な研究により、そのBu stonの言及が、実際に注釈者の論書の説にまで遡って跡付けられることを証示した(『今西教授記念論集』収載)。これらにより、帰謬法の解釈という視点から、インドの仏教論理学よりチベット仏教論理学への展開の様子の一端を明らかにした。印度後期大乗仏教思想の研究は現在初期の段階にあり、その研究を進めるに際しては、思想的基盤となっている七世紀から九世紀の仏教論理学・認識論・宗教論の解明が、基礎研究として不可欠である。法称(Dharmakirti ca. 600-660 A. D.)は、これら論理学などの諸問題に正面から取り組んだ学匠であり、その著作の解読研究は、日本及び西欧の諸学者によって進められている。就中、オーストリアでは、1960年代から法称の著作の独語訳注を作成する計画を立て、既に、法称の主著である『知識論決択』の直接知覚章(第一章)と自己の為の推論章(第二章)との独語訳注を出版している。今回の研究は、この計画の一環として、第三章「他者の為の推論章」の独語訳注を目的としている。昨年、その訳注の最初の部分をウィーン大学の研究誌、Wiener Zeitschrift fur die Kunde Sudasiens(vol. 39, 1995)に発表し、そこでは、妥当な推論を成立させる為の条件は何か、という問題意識のもとに、他者の為に構成する推論の定義を考察した。推論が当時の印度哲学の世界で重視されたのは、それが他者との対論の為の共通な手段になるという点からであった。

この対論の手段という意味では、帰謬法も頻繁に用いられていた。しかし、帰謬法が妥当な論法であることは、暗黙のうちに認められていただけで、その証明は十分になされていなかった。その点を明確に証明したのが法称であり、その照明が上述の著作の第三章に記述されている。この帰謬法の妥当性を積極的に指示する法称の言説は、極めて難解である。そこで、原典の翻訳の直後に、コンテクストに意趣された内容に対して、可能な限り説明を加え、論旨を読み取り易くした。今年度は、これを、日本語訳注の形で発表し、平成八年度に、その独語訳注を上述のウィーン大学の研究誌に掲載する。帰謬法を巡る諸解釈は、印度のみならず、チベット仏教にも影響を与えており、その一例として、Buston(1290-1364)の帰謬法論を分析し、印度仏教での帰謬法の解釈が、チベットにおいてどのように捉えられていたのか、という点を明らかにした(今西順吉博士還暦記念論集に掲載予定)。法称の主著『知識論決択』(Prama^^-navinis^^'caya)第三章(=PVin III)の和訳研究(『東洋の思想と宗教』14)において、帰謬法(prasan^^・ga)の論証としての妥当性が法称によってどのように証明されているのかを考察した。そこでは、サーンキヤ学派からの疑似的帰謬法と法称の正しい帰謬論証との相違を分析することにより、法称の考えていた帰謬法の論理的な構造を明らかにした。この成果は、散佚した梵文の断片の回収と共に、PVin iiiの独語訳研究としてウ-イン大学のインド研究所の研究誌(Wiener Zeitschrift Sudasiens,Band 41,1997)にも発表される予定である。法称の帰謬法説は、チベット仏教論理学にも影響を与えており、チベットの最初期の注釈者の一人であるgTsan^^・nag pa(11世紀)は、法称の法謬法論に基づき、詳細な論を展開している。そのgTsan^^・nag paの帰謬法論には、法称の著作の注釈者であるPrajn^^a^^-karaguptaの見解とパラレルな部分があることを示した(この論文は、『第七回国際チベット学会議事録』(今年度出版予定)に収載される)。Bu ston(1290-1364)も、Prajn^^a^^-karaguptaとDharmottaraの帰謬法の解釈に相違があることに言及している。両者の注釈の文献学的な研究にたより、そのBu stonの言及が、実際に両注釈者の論書の説にまで遡って跡付けられることを証示した(『今西教授記念論集』収載)。
タンパク質脱ニトロ化酵素の探索・同定・機能解析

前年度の結果より、酵母細胞抽出液のプロテアーゼ活性が極めて高いため、グルタミン合成酵素Gln1をニトロ化したものをモデル基質として脱ニトロ化酵素(DNT)活性を高感度で測定することは、困難であると分かった。そこで、Gln1に代わるDNT活性の基質を探索するため、酸性亜硝酸処理した細胞からニトロ化タンパク質を探索した。定量的プロテオーム解析を行うため、硫酸アンモニウム(硫安)を単一窒素源とする最少培地(SD培地)で培養した。その際、15Nラベルした硫安を単一窒素源としたSD培地で培養した酵母を酸性亜硝酸条件で処理し、通常のSD培地で培養した酵母をコントロールとして用いた。両者から抽出したタンパク質を等量ずつ混合し、SDS-PAGEの後、LC-MS/MS解析により、15N/14Nを含むペプチドシグナルの比率からニトロ化タンパク質を定量的に解析した。その結果、複数のタンパク質が酸性亜硝酸処理によりニトロ化されることを見出した。また、これらのタンパク質のニトロ化部位に相当するチロシン残基も同定した。現在、これらのタンパク質をエピトープタグ融合型タンパク質として発現する株を構築し、免疫沈降と抗ニトロチロシン抗体を用いたウェスタンブロットにより、ニトロ化修飾の再現性を確認している。一方、酸性亜硝酸処理した細胞から得た抽出液を、遠心分離により分画しウェスタンブロット解析を行った結果、ニトロ化タンパク質の多くは不要性画分に存在することが分かった。このことから、ニトロ化が特に膜タンパク質において起こっている可能性が示唆された。上記スクリーニングは可溶性画分のタンパク質を対象としたものであるため、現在、膜タンパク質を対象に同様のスクリーニングを行っている。タンパク質脱ニトロ化酵素が、遊離3-ニトロチロシン(3NT)をチロシンへ変換する活性を有すると仮定し、チロシン要求性株がチロシン非含有・3NT含有培地で生育可能か検証した。まず、チロシン要求性株候補としてチロシン合成経路の遺伝子TYR1, ARO7に着目した。Δtyr1株とΔaro7株を構築し、チロシン要求性を評価したところ、Δtyr1株はチロシン要求性を示さず、Δaro7株はチロシン・フェニルアラニン要求性を示したことから、Δaro7株をスクリーニング用株として選定した。続いて、Δaro7株をチロシン非含有・3NT含有培地で培養したが生育しなかった。酸性培地に亜硝酸塩を添加してNOドナーとし、ニトロ化ストレスを加えた条件でも、同様の結果であった。一方で、野生株は3NT単一窒素源培地で生育したことから、3NTは細胞内に取り込まれると考えられた。以上の結果から、タンパク質脱ニトロ化酵素には、遊離3NTをチロシンへ変換する活性はない(少なくとも生育に必要な量のチロシンは合成できない)と結論した。続いて、生化学的に脱ニトロ化酵素を探索するため、タンパク質ニトロ化レベルが高い条件で脱ニトロ化酵素活性が上昇すると仮定し、ニトロ化レベルが高い細胞の処理・培養条件を探索した。細胞をパーオキシナイトライト(PN)特異的蛍光プローブ(NiSPY-3)で処理し、種々のストレス条件に曝したが、PNの増加は検出できなかった。一方で、同様のストレス条件で処理した細胞からタンパク質を抽出し、抗3NT抗体によるウェスタン解析を行ったところ、特定のストレス条件下でタンパク質ニトロ化が起こることが分かった。また、細胞の増殖時期に依存してタンパク質ニトロ化レベルが変化することも明らかとなった。タンパク質脱リン酸化酵素が遊離リン酸化チロシンに対して活性を示すことから、本研究では、タンパク質脱ニトロ化酵素が遊離3NTをチロシンに変換する活性を有すると仮定して、研究を開始した。しかし、チロシン要求性株を用いたスクリーニングの予備実験の結果、酵母細胞は、ニトロ化ストレスの有無にかかわらず、遊離3NTをチロシンに変換する酵素活性を持たないことが明らかになった。本研究においては、3NTを用いたスクリーニングを研究推進の第一案としており、この前提条件である「酵母が遊離3NTをチロシン化できる」ことの解析・確認に時間を要し、結果この条件が成立しなかったことが、進捗を遅らせている原因である。前年度の結果より、酵母は遊離3-ニトロチロシン(3NT)をチロシンへ変換する活性を持たないと考えられた。一方、グルタミン合成酵素(GS)は、ニトロ化により活性が阻害されることが、哺乳類や植物で報告されている。また、哺乳類細胞由来の脱ニトロ化酵素活性は、GSのニトロ化修飾を除去することが報告されている。そこで、GSのニトロ化、および酵素活性を指標に、酵母脱ニトロ化酵素を探索した。まず、酵母GSであるGln1を、大腸菌を用いた組換えタンパク質として精製した。また、哺乳類・植物でニトロ化が報告されているチロシン残基は、酵母Gln1においても保存されていたため、これらをフェニルアラニンに置換した変異体を構築し、同様に精製した。また、マラカイトグリーンを用いたリン酸の定量により、簡便にGln1活性を測定する系を確立した。さらに、野生型のGln1をパーオキシナイトライト(PN)処理によりニトロ化したところ、活性が顕著に低下することが分かった。以上のことから、酵母GSにおいても、ニトロ化による酵素活性の抑制が観察された。

一方、細胞内のタンパク質がよりニトロ化される条件では、脱ニトロ化酵素活性が上昇すると考え、人工的に細胞内タンパク質のニトロ化レベルを上げることを試みた。まず、PNドナーであるSIN-1を酵母に処理したが、細胞内ニトロ化レベルの上昇は、コントロール条件と比べて軽微であった。しかし、酸性条件の亜硝酸添加培地に過酸化水素を加えて処理することで、細胞内ニトロ化レベルが著しく上昇した。今後は、この条件で処理した細胞から、脱ニトロ化酵素活性を探索することを考えている。前年度の結果から、遊離3NTを用いた脱ニトロ化酵素の探索が困難と判明したため、生化学的に脱ニトロ化酵素を探索することを試みた。本研究計画では、酵母GSであるGln1のニトロ化、および酵素活性を指標に脱ニトロ化酵素を探索することを計画しているが、そのためには簡便で、かつ安定・高再現性の活性測定系が必要となる。本年度は、安定で再現性の高い、かつ簡便なGSの活性測定系の構築に手間取った。また、PN処理はある程度のレベルの手技を要求するため、これをクリアするプロトコルを構築するのに時間を要した。これらが、進行を遅らせている原因である。前年度に見出した条件で培養・処理した酵母細胞から粗酵素液を抽出し、含まれる脱ニトロ化酵素(DNT)活性の測定を試みた。基質としては、精製した酵母グルタミン合成酵素(Gln1)をパーオキシナイトライト処理したもの(ニトロ化Gln1)を用いた。まず、ニトロ化によって抑制されたGln1活性の回復を指標に、DNT活性の検出を試みたが、酵母粗酵素液中に含まれるGln1活性が非常に高く、精製Gln1由来の活性の変化を観察することはできなかった。続いて、抗3-ニトロチロシン抗体を用いたドットブロット法により、Gln1ニトロ化の減弱を指標にDNT活性の検出を試みた。酵母粗酵素液とニトロ化Gln1を、プロテアーゼ阻害剤存在下で混合し37°Cでインキュベートすると、Gln1タンパク質量を示すシグナルが減弱しなかったのに対し、ニトロ化シグナルは減弱した。また、ボイルして失活させた酵母粗酵素液を用いた場合は、どちらのシグナルも減弱しなかった。このことにより、酵母粗酵素液からDNT活性を検出した。続いて、硫安沈殿により分画した酵母粗酵素液を用いて同様の解析を行ったが、硫安分画前よりDNT活性が上昇した画分は見出せなかった。粗酵素液中の見かけのDNT活性が低すぎることが一因と考えられる。DNT活性の検出感度を上げるべく、反応させる粗酵素液量やタンパク質量を増加させたが、酵母が持つプロテアーゼ活性が極めて高くGln1自身が分解されて、プロテアーゼ活性とDNT活性の区別が難しくなったため、DNT検出感度の向上には至らなかった。本年度の研究により、ニトロ化Gln1を基質とした解析系により、酵母粗酵素液よりDNT活性を検出した。しかし、見出したDNT活性は、同様に哺乳類でニトロ化グルタミン合成酵素を基質として検出されているDNT活性に比べて、著しく弱い。反応させる粗酵素液量やタンパク質量を増やす試みは、酵母の極めて高いプロテアーゼ活性が原因となり、奏功しなかった。前年度の結果より、酵母細胞抽出液のプロテアーゼ活性が極めて高いため、グルタミン合成酵素Gln1をニトロ化したものをモデル基質として脱ニトロ化酵素(DNT)活性を高感度で測定することは、困難であると分かった。
ハンドリングに富む溶融金属用水素センサーの開発

アルミナを用いた銅用水素センサー内の酸素濃度を高く保つための標準極活物質としての原理的な候補としては以下の3つ考えられた。(1)安定化ジルコニアを酸素センサーとして使用するのと同じように複数の酸化物の平衡酸素分圧を利用する(平衡型)、(2)酸化物の分解時の酸素分圧を利用する(分解型)、(3)酸化物中の酸素不定比性を利用した酸素ストレージ効果のある酸化物を利用する(貯蔵型)、方法がある。初年度はそれぞれの原理に対しての可能性の検討を行った。結果は以下の通りである。(1)に対しては酸化物同士の平衡に於いてその平衡酸素分圧を大気圧程度に維持する組合せが殆ど無かった。その中でAlCuO2、AlCu2O4、Al2O3またはCu2Oの組合せが比較的平衡酸素分圧が高かった。当初は電解質そのものもアルミナであり、電解質を含めた安定した平衡が得られるのでは、と考えていたが、しかしながら、容易に活物質と反応が進行してしまい、期待とは異なり安定した起電力が得られなかった。(2)に関しては1150°C程度で分解する酸化物(Ag2OまたはCuOなど)を用いて実験を行ったが、分解速度が速すぎて昇温中に分解しきってしまい、測定を開始する時にはすでに酸化物が消滅してしまうことが明らかになった。また、その他に様々な問題生じることがわかった。(3)CeO2は自動車の三元触媒にも利用される酸化物でありCeの+3,+4の価数変化を利用した十分な酸素ストレージのある物質である。この酸化物を用いて実験を行ったところ昇温後数分間の安定した起電力が得られることがわかった。これらの実験よりアルミナを電解質とした水素センサーの標準極活物質としては適度な酸素放出速度をもつ酸素ストレージ能のある酸化物を用いることが適当であることが明らかとなった。当初、活物質の原理的な候補が3種あったため、実験的に様々な制約があるため、効率的な開発にはどれかの原理に絞り込む必要が認められた。その絞り込みを初年度に行う計画であった。様々な実験を行ったところ当初の期待((1)の平衡型)とは異なり、上記(3)の貯蔵型、すなわち酸素ストレージ効果のある酸化物が最も優れていることが明らかとなった。この明らかにすることは初年度の計画通りであると考える。しかしながら、酸素ストレージ効果のある物質・材料も様々なものが存在しており、初年度に行った酸化セリウム系の外にも酸化プラセオジウム系や酸化チタン系などが報告されている。したがって、これら様々な酸化物をベースとした系の中でどの物質が最適なのかという課題が新たに発生した。これらは当初の想定にはなかったことで研究2年目に行う予定としている。2年目は当初の予定通り初めに初年度で決定した標準極活物質の酸化セリウムを中心とした候補物質を用いて実際に小型化したセンサーの作製を行い大気下にて水素センサーの性能テストを行う予定である。主な実験課題としては、起電力の即応性、安定性、持続性などである。特に、小型化された水素センサーのセンサー寿命に密接に関係する標準極活物質の寿命を明らかにすることはセンサーの利便性・再現性の上では非常に重要な課題である。寿命があまり短いとセンサーを利用する際のコストや利便性に不都合となるものと考えられる。一方、平行して初年度にて明らかになった酸素ストレージ効果を持つ他の酸化物の検討も行い最適な酸化物の探索も引き続きおこなってゆく。これら平行して実験を行うことで小型化した水素センサーの完成を目指す。

当初、活物質の原理的な候補が3種あったため、実験的に様々な制約があるため、効率的な開発にはどれかの原理に絞り込む必要が認められた。その絞り込みを初年度に行う計画であった。様々な実験を行ったところ当初の期待((1)の平衡型)とは異なり、上記(3)の貯蔵型、すなわち酸素ストレージ効果のある酸化物が最も優れていることが明らかとなった。この明らかにすることは初年度の計画通りであると考える。しかしながら、酸素ストレージ効果のある物質・材料も様々なものが存在しており、初年度に行った酸化セリウム系の外にも酸化プラセオジウム系や酸化チタン系などが報告されている。したがって、これら様々な酸化物をベースとした系の中でどの物質が最適なのかという課題が新たに発生した。これらは当初の想定にはなかったことで研究2年目に行う予定としている。2年目は当初の予定通り初めに初年度で決定した標準極活物質の酸化セリウムを中心とした候補物質を用いて実際に小型化したセンサーの作製を行い大気下にて水素センサーの性能テストを行う予定である。主な実験課題としては、起電力の即応性、安定性、持続性などである。特に、小型化された水素センサーのセンサー寿命に密接に関係する標準極活物質の寿命を明らかにすることはセンサーの利便性・再現性の上では非常に重要な課題である。寿命があまり短いとセンサーを利用する際のコストや利便性に不都合となるものと考えられる。一方、平行して初年度にて明らかになった酸素ストレージ効果を持つ他の酸化物の検討も行い最適な酸化物の探索も引き続きおこなってゆく。これら平行して実験を行うことで小型化した水素センサーの完成を目指す。
燃料の予熱を必要としない低温着火用触媒の開発及びその特性についての検討

触媒燃焼は通常の火炎燃焼と比べ、thermal NOxや未燃炭化水素の発生を抑制でき、高い燃焼効率が得られることから、多くの熱機関への応用が期待される。ガスタービンのような高温燃焼器でも、予燃焼器部分でのNOx発生を抑制するため、低温着火用触媒として高活性な燃焼触媒が必要とされる。一般に、Pd担持触媒は低温でのメタン燃焼に高い活性を示すが、水蒸気に強く被毒されることが知られている。そこで本年度はプロジェクト最終年度として、Pd系メタン燃焼触媒についてメタン燃焼反応中の水蒸気による被毒の解析を行うことにより、低温着火性の燃焼触媒の開発までを行った。また、第三成分の添加による触媒活性の向上を期待し、Pd/SnO_2触媒に貴金属を添加した触媒を調製し、検討を行った。初期の研究においてPd/SnO_2、Pd/Al_2O_3-36NiOはPd/Al_2O_3よりもメタン燃焼に高活性であることを明らかになった。これらの3種の触媒について、メタン燃焼反応中の水蒸気による触媒活性への影響を調べた。全ての触媒で供給ガス中の水蒸気濃度が高くなるにしたがい、触媒活性は大幅に低下した。触媒活性の低下には差が見られ、その低下はPd/SnO_2で最も小さく、ついでPd/Al_2O_3-36NiO、Pd/Al_2O_3という序列になった。これらの触媒の水蒸気被毒をより詳細に調べるために、反応速度論的な解析により求めた見掛けの活性化エネルギーと水の吸着熱を求めた。その結果、Pd/SnO_2やPd/Al_2O_3-36NiOはPd/Al_2O_3触媒よりも水に対する耐被毒性が高いことがわかった。さらに、貴金属を添加することによるPd/SnO_2触媒の活性への影響を調べるため、1wt%Pd-0.5wt%Rh/SnO_2、1wt%Pd-0.5wt%Ru/SnO_2、1wt%Pd-0.5wt%Pt/SnO_2の調製を行い、メタン燃焼試験を行った。触媒も低転化率領域において触媒活性が向上したが、1wt%Pd-0.5wt%Rh/SnO_2が最も高活性であった。担体が酸化スズの場合、貴金属の中での活性序列はPd>Rh>Pt>Ruという結果が得られ、更に1wt%Pd-lwt%Rh/SnO_2の方が2wt%Pd/SnO_2よりも高活性であったことから、PdとRhがそれぞれ別々の活性サイトとして働いているのではなく、Rhが助触媒的に働いて触媒成分の活性が向上すると考えられる。