hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マラリア原虫ゲノムに対する抗マラリア薬の変異原性リスク評価と突然変異導入機序

熱帯熱マラリア原虫における抗マラリア薬暴露下での突然変異頻度の上昇の確認は順次進んでいる。ただし申請時に突然変異頻度測定系として確立していたトランスジェニックラインTg5に加え、新規にTg6ならびにTg7を作成したため、この分が当初の予定と比べて若干の遅れを生み出した。というのも、人工染色体であるpFCENをシャトルベクターに応用することでシャトルベクター保持原虫の選別用の抗マラリア薬ピリメサミンが不要となることが期待されていたが、解析過程でピリメサミン無しではシャトルベクターが脱落することが判明し、またピリメサミン自体の影響と思われるバックグランド変異も確認されたからである。これらの点を解消または相補すべく、新たなシャトルベクターとしてコピー数多い汎用ベクターpHDWT、ブラストサイジンBsdを選択薬剤として用いることができるpFCENv2のそれぞれをベースにモニター遺伝子を組み込み、エレクトロポレーション法で導入することで新たなトランスジェニックラインTg6ならびにTg7を構築した。特にTg7を用いた系はTg5よりもバックグラウンド変異が少なく、これを用いて抗マラリア薬クロロキンの変異原性を明らかにすることができた(上記参照)。現在、この突然変異頻度の増加がDNA損傷と相関があるかをコメットアッセイ等を用いて調べている段階である。進化発生学H26年度は、薬剤耐性原虫の出現が抑えられていた唯一の抗マラリア薬アルテミシニンに関して、耐性原虫マーカーの同定、耐性原虫の東南アジアにおける詳細な分布、耐性関連遺伝子の同定という、アルテミシニンに関する重要な知見が矢継ぎ早に報告がなされた年であった。このような状況下、アルテミシニンが持ちうるマラリア原虫ゲノムへの変異原性の解明は急務となっている。よって、アルテミシンによる変異源の突然変異頻度ならびにその変異スペクトルを早急に明らかにし、特にアルテミシニンと併用投与される抗マラリア薬との相乗効果が突然変異スペクトルに影響を及ぼすか否かを中心に解析を進めるつもりである。また、突然変異頻度が上昇するような条件下(薬剤の濃度や暴露時間)において、実験株ゲノムにどのような変異スペクトルの変化が生じるかを次世代シークエンサーを用いて明らかにするつもりでいる。突然変異導入の機序として想定しているPfRev1が本当に突然変異生成に寄与するならば、Rev1活性として知られるシトシン導入が優位に高くなることが観察できると期待されるので、PfRev1-KO株の解析と合わせて、熱帯熱マラリア原虫ゲノムにおける突然変異生成の機序をに迫るつもりである。研究の過程で新たに大腸菌培養のための恒温槽(室温に近い温度設定も可能な製品)ならびに大規模シークエンシングを行うための96wellプレート用の遠心設備が必要となったが、いずれの製品も初年度の予算枠では足りないため、次年度予算を足すことで購入をしようと考えたため。上述の恒温槽ならびに遠心設備の一部として96wellプレートを運用できるローターを購入する予定である。
鉄道における津波避難モデルの構造化とあり方に関する研究

東日本大震災以降、特に津波に対する避難の重要性は高まっており、津波避難計画の策定、その計画による住民の主体的避難などの研究は進んでいる。しかし「鉄道における避難」に着目した研究はほとんどない。本研究は、鉄軌道事業者の津波対処訓練での調査を通じて、鉄道乗車という特殊な条件下での多様な乗客の“率先避難"、すなわち、乗客が主体的に避難する諸条件について明らかにすることである。また、鉄道における津波避難の実態(歴史)について調査し、過去の先人や鉄軌道事業者はどのように津波と向き合ってきたのかについても整理・類型化する。
β-グリカンを認識・結合する領域を利用する蛋白質二次元集積化法の開発研究

本研究の目的はセルラーゼ等のβ-グリカン結合領域の特質を理解し、さらには蛋白質工学的に改変してβ-グリカンとの結合を自由自在に制御することであり、これによってバイオターゲッティング素子などにに利用するための知見を得ることである。糸状菌T.reeseiセルラーゼで唯一セルロース結合領域(CBD)を有しないEGIIIのN末端にCBHIのCBDおよびC末端にCBHIIのCBDをリンカーとともに結合させた2種のキメラ体を取得した。これらの結晶セルロースへの結合はnative EGIIIに比べ大幅に増加し、キメラ体のCBDが有効に機能することが明らかとなった。また、キメラEGIIIのリン酸膨潤セルロースや結晶セルロースなど不溶性基質に対する活性がnative EGIIIに比べ約1.52.5倍に上昇した。動力学的な解析を行ったが、Kmだけではなくk_<cat>も増大していることが判明した。さらに、native EGIIIが協奏作用を示すCBHの共存下での結晶セルロース分解能力(協奏効果)を測定した結果、アビセル分解での協奏効果はnative EGIIIと変わらないのに対し、BMCC分解ではnative EGIIIの協奏効果(4.6倍)よりさらに増大し、最大で6.7倍となった。CBDの部位特異的変異は現在進行中である。T.reesei由来の全長53kDaのα-L-アラビノフラノシダーゼ(AF53)のC末端約18kDa部分にこれまでに報告のない新規なXBDが含まれていることが明らかになっている。そこで、AF53のC末端側を約9kDaから27kDaまで欠失させた3種類の変異遺伝子を構築した。現在これらの変異遺伝子をS.pombeのシグナル改良型分泌発現系で発現させている。今後、XBD単独で機能することを確認するとともに、XBDとしての最小領域を確定させる予定である。
食文化教育を切り口とした家庭科教育へのサステナビリティ教育導入の試み

研究は、漬物、干し野菜などの伝統的食品保蔵手段について栄養学的見地からその優位性を明らかにし、そのデータを提示用教材として活用することを目指す栄養分析実験と、大豆や小麦粉代替用米粉を教材として用いた食におけるESD授業の開発の2種から成る。前者ではぬか漬け、三五八漬け、干し野菜においてビタミンCが有意に高く保持されることを明らかにし、食文化教育教材として有用なデータが得られた。後者については、食におけるESD導入教育における対象者として高校生以上が適していること、更に小麦粉代替用米粉を用いたESD授業を開発し、高校生を対象とした実践授業によりその有用性を示唆する結果が得られた。研究初年度であるH26年度の研究においては,ESDを取り入れた家庭科教育の教材開発を主として行い,教育実践可能なものについては開発教材の教育効果と家庭科教育へESDを導入することの意義を検証するために,実際の教育現場で試行し確認することを計画していた。実際には,1小学校家庭科教育を想定した大豆を教材とするESD教育,2高校家庭科における食文化教育をターゲットとした小麦粉代替用米粉を教材としたESD教育,以上2パターンの教材開発を試みた。1については,日本食文化の基盤となる大豆の生産がほぼ海外に依存しており,伝統食品として成り立たない事実を理解させる紙芝居教材,地元の豆腐業者のを訪ね使用大豆の選択や消費者に対する考えをインタビューしたビデオ教材,さらになぜ自国での生産が少ないのかゲーム形式で学ぶ教材を開発し,水戸市内の公立小学校にて実際にそれら教材を用いた授業を行い,生徒らの学習効果を検証した。結果として,これら教材を通して生活の簡便さを追求することと環境や文化を保持していくことが必ずしも一致しないジレンマが体感でき,このことが重要な教育効果と考えられ,家庭科へのESD導入の意義を見出す結果が得られた。また,小学生においてはまだ知識が少なく,善悪どちらかに決めて理解してしまう傾向があり,国産食材が良,外国産が悪といった一元的な理解に導く危険性が高いことが示唆され,家庭科の授業時間だけでは教育遂行が難しいことが推察された。2については,小麦粉代替用米粉の開発要因を学ぶことを通じて食生活と環境の関係について理解できる授業を目指し,小麦粉代替用米粉の従来の米粉との違い,小麦粉との調理特性上の違いなどの概要を端的に学べる教材の検討をした。スポンジケーキ,蒸しパン,クレープなど数種の調理について検討した結果,クレープの教材有効性を示唆する結果が得られた。H26年度(本研究初年度)に行った小学生を対象とした大豆を用いた食文化教育と関連させたサステナビリティ教育の研究結果を論文としてまとめた(「小学校家庭科(食分野)におけるサステナビリティ教育導入の試み」茨城大学教育学部紀要(教育科学)第65号)。小学生対象の実践教育結果から,食生活におけるサステナビリティ教育対象としては,食生活の自己管理力がある程度あり,生活の自立目前の高校生更には大学生が,学習に対するモチベーションが得易くより適していると推察された。そのため,H27年度では教育対象を小学生から高校生に移し,高校生を対象にした食生活におけるサステナビリティ教育のための小麦粉代替用米粉の教材化を試み,小麦粉代替用米粉の調理特性結果について論文としてまとめた(「小麦粉代替用米粉の利用拡大に向けた調理特性の解明」茨城大学教育学部紀要(自然科学)第65号)。そして,小麦粉代替用米粉を教材として用い,高校生を対象とした食のサステナビリティ教育を実践した。実践教育の事前事後で,食生活と環境の関係に対する認知と普段の生活行動についてアンケート調査を行い,食生活におけるサステナビリティ教育の必要性と教育効果の評価分析を行った。その結果,家庭科授業において食文化教育の一環で実際の食生活に即した形で食生活におけるサステナビリティ教育を行うことは,社会科でも学習している食と環境の関係の学習を机上のもので終わらせず,実生活におけるサステナビリティのための行動変容につなげる効果のあることが推察可能となった。本件急2年目となるH27年度は,食と環境の関係理解に向けた教材を開発し,更に開発教材を用いた教育実践に着手し知見が得られ,当初予定していた通り研究計画が遂行できた。今後は,社会科と家庭科の教科横断型の食と環境教育の実現可能性といった視点から,更に検討を深めていきたいと考えている。H26年度(本研究初年度)に行った小学生を対象とした大豆を用いた食文化教育を土台とするサステナビリティ教育の研究結果を論文としてまとめ整理することができた。H27年度では教育対象を小学生から高校生に移し,高校生を対象とした食生活におけるサステナビリティ教育に向け小麦粉代替用米粉の教材開発を行い,その開発教材を用いて実際の高校生を対象に実践教育を試行することができ,新たな知見が得られた。研究計画で予定していた通り,教育対象者は小中学生ではなく高校生となり異なるが,実際の学生を対象とした実践教育を実行し,食生活におけるサステナビリティの理解について高校生の現状を明らかにし,食文化教育の一環で行う食生活におけるサステナビリティ教育の必要性を見出すことができ,研究を前進させることができた。H17年度の食育の施行以降、小中高における食教育は、栄養教育を中心に充実してきた。しかし、今後の日本の食生活を展望した場合、重要性が増すと考えられる食の安全に対する意識や食資源を次世代に継ぐ意識(サステナビリティ教育(ESD))等を育む教育は、あまり進んでいない。本研究は、これら食の安全や食におけるサステナビリティの意識を育むための教育方法について模索し、教育効果の高い手法を提示し、これらの教育の推進を図ろうとするものである。

研究初年度のH26年度では、小学生を対象に大豆を教材に用いた食生活におけるサステナビリティの意識を育む教育を試み、この教育におけるジレンマ教育(理論と現実とのギャップを実感させる教育)が特に重要であることを明らかにした。また、食生活におけるESDを行うに当たって、小学生では十分な理解に導くことはかなり困難であり、ある程度知識と理解力が備わった高校生が教育対象として適していることが推察可能となった。これを踏まえ、H27年度においては、教育対象を高校生に引き上げることを想定し、小麦粉代替用米粉(微細米粉)、並びに伝統的保蔵食品(漬物、乾物)を用いて、食生活におけるサステナビリティを考えさせる教育のための教材開発を試みた。微細米粉では調理実験用教材として、伝統保蔵食品のぬか漬けについては、ビジュアルデータ教材用資料として、それぞれ教材可能性を見出すことができた。研究最終年度のH28年度においては、微細米粉の教材化を完成させ、この教材を用いて実際の高校生を対象に食生活におけるESDを実践した。その結果、期待された教育効果を示唆する結果が得られたとともに、食生活におけるESDに関連する社会科と家庭科との間での教科横断的教育教材として、その有用性が見出された。H28年度に得られた教育実践研究の結果については、現在論文としてまとめている。研究は、漬物、干し野菜などの伝統的食品保蔵手段について栄養学的見地からその優位性を明らかにし、そのデータを提示用教材として活用することを目指す栄養分析実験と、大豆や小麦粉代替用米粉を教材として用いた食におけるESD授業の開発の2種から成る。前者ではぬか漬け、三五八漬け、干し野菜においてビタミンCが有意に高く保持されることを明らかにし、食文化教育教材として有用なデータが得られた。後者については、食におけるESD導入教育における対象者として高校生以上が適していること、更に小麦粉代替用米粉を用いたESD授業を開発し、高校生を対象とした実践授業によりその有用性を示唆する結果が得られた。予定していたH26年度の研究計画である「家庭科教育にESDを導入するための教材開発」について,小学校家庭科,高校家庭科を対象に異なる視点から多角的に教材開発を検討することができた。また,小学校対象の開発教材については,実際の教育現場にて実践し,教育効果を検証することができ,次年度以降の研究の方向性を絞る上で有意義な結果が得られた。本研究申請及び研究スタート当初は,食品保蔵手段(発酵食品,腐敗と追熟(バナナなど))の教材化も高校家庭科の開発教材として視野にいれていたが,扱うことができなかったため,次年度以降の研究題材として検討することを考えている。高校生を対象とした食生活におけるサステナビリティ教育の結果をまとめ,生活の自立を目前に控える高校生及び大学生におけるサステナビリティ教育の必要性について,明確な形でデータをまとめる。
ホモロジー的ミラー対称性とトロピカル幾何学

東京大学の橋本健治氏と共同で、K3曲面のGromov-Hausdorff極限の研究を行った。Strominger-Yau-Zaslowによって、任意のCalabi-Yau多様体は特殊Lagrangeトーラスファイブレーションを持ち、その双対ファイブレーションを取ることによってミラー多様体が得られるという描像が提唱された。K3曲面に対しては超Kaehler捻りを行うことによって楕円ファイブレーションから特殊Lagrangeファイブレーションが得られるが、その底空間にMcLean計量を入れて得られる特異点付きのMonge-Ampere多様体は、全空間のCalabi-Yau計量の巨大複素構造極限におけるGromov-Hausdorff極限になる事がGross-Wilsonらによって知られている。橋本氏と筆者は、極限として得られるMonge-Ampere多様体の距離空間としての構造からもとの楕円K3曲面が復元できるかという問題に取り組み、一般の楕円K3曲面は極限として得られる空間に複素構造から来る向きを与えたものから一意的に復元できるという結果を得た。明治大学の野原雄一氏と共同で、Grassmann多様体のLagrange交叉Floer理論に関する研究を行った。特に、Grassmann多様体上の異なる完全可積分系の単調LagrangeトーラスファイバーがLagrange手術で結びついている事を示した。King's College LondonのYanki Lekili氏と共同で、アファインCalabi-Yau多様体に対するホモロジー的ミラー対称性の研究を行った。特に、可逆多項式のMilnorファイバーに対するホモロジー的ミラー対称性や、Abel多様体から豊富な因子を取り除いて得られるStein多様体に対するホモロジー的ミラー対称性を定式化した。Monge-Ampere多様体は計量と2つのアファイン構造を持ち、しかもそれらのアファイン構造が計量に関してLegendre双対になっている。特殊Lagrangeトーラスファイブレーションの底空間がMonge-Ampere構造を持つ事はHitchinによって指摘された。アファイン構造の一方は複素構造、もう一方はシンプレクティック構造と関連しており、ミラー対称性はこれらの2つのアファイン構造を入れ替える。楕円K3曲面(のJacobianファイブレーション)はその底空間のMonge-Ampere構造から復元されるが、我々はアファイン構造を忘れた計量の情報に、底空間の向きの情報を加えたものから、一般の楕円K3曲面が復元されることを示した。これは大島芳樹氏と尾高悠志氏によるK3曲面のモジュライ空間のGromov-Hausdorffコンパクト化と深く関わる重要な結果である。また、向きを入れ替えたものからはもとの楕円K3曲面のミラーが得られることも分かる。Grassmann多様体のLagrange交叉Floer理論に関する我々の結果は、Grassmann多様体上の単調Lagrangeトーラスがミラー多様体の中の代数的トーラスを与え、異なる単調Lagrangeトーラスの間の壁越え公式がクラスター変換で与えられ、このクラスター変換で代数的トーラスたちを貼り合わせたもののアファイン化がRietschによるミラーを与える、という描像を示すための重要なステップである。我々はこれまでにミラーの知られていなかったアファイン多様体に対してホモロジー的ミラー対称性を定式化した。これはそれ自身の興味だけではなく、コンパクトな多様体の深谷圏をアファイン多様体の深谷圏の変形として理解するSeidelのプログラムの観点からも重要である。可逆多項式のMilnorファイバーに対するホモロジー的ミラー対称性は、コンパクトな深谷圏に対するものと巻かれた深谷圏に対するものの2つのバージョンがある。このうち、コンパクトな深谷圏に対するバージョンについては、Seidelが創始し、Sheridanが発展させた、シンプレクティック多様体に因子を付け加えることが深谷圏の変形に対応するという観点からのホモロジー的ミラー予想に対するアプローチを用いる。巻かれた深谷圏に対するバージョンについては、近年活発に研究されている、深谷圏の埋め込みに関する関手性を用いて、深谷圏のSebastiani-Thom公式を導出し、それを用いて一般の可逆多項式に対する予想を基本的な場合に帰着する。この基本的な場合は、Fermat型については容易に検証される。また、Abel多様体から豊富な因子を取り除いて得られるStein多様体に対するホモロジー的ミラー対称性については、トーラスの多面体分割からAbel多様体の退化する族を構成するMumfordに遡る手法を用いて、トーリック多様体に対する同様の主張に帰着する。韓国高等科学院のBumsig Kim氏および吉田豊氏、それに韓国科学技術院のJeongseok Oh氏と共同で、トーリック留数ミラー対称性のGrassmann多様体への拡張について研究を行った。トーリック留数ミラー対称性は、Morisson-Plesserらの先行研究を踏まえてBatyrev-Materovによって定式化され、Szenes-VergneやBorisov、Karuらによって証明されたものであり、GorensteinトーリックFano多様体のネフ分解から来るCalabi-Yau完全交叉に対して、quasimap不変量の母関数とミラーの周期の間に明示的な関係があることを主張する。超対称局所化の進展により、ゲージ群がAbel群とは限らない場合のA-twisted gauged線形シグマ模型の相関関数のJeffrey-Kirwan留数による表示がBenini-ZaffaroniやClosset-Cremonesi-Parkによって2015年に得られたが、筆者らはこれを、トーリック留数ミラー対称性を非Abel群によるベクトル空間の幾何学的不変式論的商へ拡張する数学的な予想として定式化し、Grassmann多様体に対して証明した。また、京都大学大学院理学研究科の伊藤敦氏、大阪大学大学院理学研究科の大川新之介氏および韓国高等科学院の三浦真人氏と共同で、G_2型の等質空間の同変ベクトル束によるCalabi-Yau完全交叉を分類した。

さらに、明治大学の野原雄一氏および東京大学大学院数理科学研究科の橋本健治氏と共同で、ミラー対称性とGromov-Hausdorff収束の関係を念頭に置いて、楕円K3曲面の複素構造が底空間の判別式集合から決まるかどうかについて研究を行った。様々な研究を並行して進め、どれもおおむね順調に進展している。明治大学の野原雄一氏と共同で、Grassmann多様体に対するミラー対称性の研究を行った。我々のこれまでの研究で、多角形の三角形分割を一つ与える毎に、n次元空間内の平面のなすGrassmann多様体Gr(2,n)上に完全可積分系が定まることが示されていたが、本年度の研究において、これらの完全可積分系のトーラスファイバーに対するポテンシャル関数の壁越え公式が、Grassmann多様体のPlucker座標の持つクラスター構造に関するクラスター変換と、適当な同一視のもとで一致することを示した。また、King's College LondonのYanki Lekili氏と共同で、A-infinity構造のモジュライ空間とそのホモロジー的ミラー対称性への応用の研究を行った。A-infinity代数は、積がup to coherenthomotopyで結合的であるような次数付き微分代数の一般化である。与えられた次数付き代数BのHochschildコホモロジーが適当な条件を満たせば、Bに入るA-infinity構造のモジュライ空間がスキームになることがPolishchukによって知られているが、我々は、Bとしてある具体的に表示される有限次元の次数付き代数を取った時、得られるモジュライ空間がArnoldの意味の例外型unimodal特異点の半普遍開析の正部分であり、これを乗法群の自然な作用で割ることによって対応する格子偏極K3曲面のモジュライ空間が得られる事を示した。このBは対応する例外型unimodal特異点に付随する次数付き安定導来圏を記述する代数のCalabi-Yau完備化であり、同じ代数がその特異点とArnoldの奇妙な双対性(strange duality)によって対応する特異点の深谷-Seidel圏の記述も同時に与えている。我々の本年度の研究において与えられた、Grassmann多様体上の完全可積分系のトーラスファイバーに対するポテンシャル関数の壁越え公式と、Grassmann多様体のPlucker座標の持つクラスター構造に関するクラスター変換の同一視は、Lagrange交叉Floer理論とクラスター代数の理論の間の直接的な関係を与える重要な結果である。
疑似単極溶媒における荷電微粒子流の確率挙動とLangevin Dynamics

ナノ流路内の特定の領域に対象物質を拘束する手法の一つとして知られるEntropic trapは,一方向の流動を加えることでBrown運動と外力の拮抗による確率的流動を引き起こす.本研究では,ナノ流路における新奇な分子操作技術の確立を目指し,光圧を用いた電気的拘束,Brown運動,イオン誘起流れによるナノ粒子の確率的挙動を解析する.流動するナノ粒子が光圧によって弱く拘束されるとき,粒子はBrown運動によって確率的に拘束から離脱し,下流へと輸送される.この現象は拍動的な粒子輸送手法として期待される.外力として光圧を加えたLangevin方程式を支配方程式とし,様々なレーザー出力に対して拘束から離脱する粒子数の確率密度を算出することにより,ナノ粒子の離脱の主要因を特定した.すなわち,光圧が流体抵抗よりわずかに弱い場合にはナノ粒子は流動によって押し流され,わずかに強い場合にはBrown運動によって確率的に離脱していることが明らかとなった.また,入力する光圧場として軌道角運動量を有する光渦の理論モデルに基づきナノ粒子の運動を解析したところ,光硬化性樹脂にUV光の光渦を照射した場合に見られるらせんファイバーの形成メカニズムの解明に貢献する成果を得た(R. Nagura et al., OSA Continuum, 2(2019), pp. 400-415).光硬化の初期過程において,モノマー分散液に光が吸収され,核となるナノ粒子が生成されるとする仮説を立て,光圧の影響によりナノ粒子が描くらせん軌道からファイバーのらせん構造を考察した.その結果,ナノ粒子の直径および光硬化性樹脂の吸光係数をパラメータとしてナノ粒子の描くらせん軌道を算出することにより,吸光によって直径10 nmオーダーのナノ粒子が生成されたとすれば,先行研究の実験で得られたらせん構造の周期を再現できることが示された.翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
空間的な情報補填を可能にするアルゴリズムの研究

不完全情報をいかに扱うかが現代アルゴリズムの大きな課題になっている.本研究では「空間的な情報の不完全性を克服できるアルゴリズムに関して,その設計技法と評価手法を含めた総合的体系を作り上げること」を目的として研究を行った.結果として,グラフ問題,アルゴリズム的ゲーム理論,乱化に関する基礎理論の様々な問題において,空間的な情報の不完全性を克服できるアルゴリズムの設計と解析に成功した.不完全情報をいかに扱うかが現代アルゴリズムの大きな課題になっている.本研究では「空間的な情報の不完全性を克服できるアルゴリズムに関して,その設計技法と評価手法を含めた総合的体系を作り上げること」を目的として研究を行った.結果として,グラフ問題,アルゴリズム的ゲーム理論,乱化に関する基礎理論の様々な問題において,空間的な情報の不完全性を克服できるアルゴリズムの設計と解析に成功した.不完全情報をいかに扱うかが現代アルゴリズムの大きな課題になっている.我々は過去数年この問題に取り組んできたが,今までの研究はどちらかと言えば時間的な情報の不完全性つまり将来の情報は原理的に得られないという困難に立ち向かうものであった.しかし,情報の不完全性は勿論これだけではない.例えばインターネットの広範な部分に広がるデータは原理的には完全なデータとして存在するものの,それを欠損なく取得するのは極めて困難である.本研究の目的は,このような空間的な情報の不完全性を克服できるアルゴリズムに関して,その設計技法と評価手法を含めた総合的体系を作り上げることである.以下,代表的な結果である最大安定マッチング問題に対する近似アルゴリズムの改良を例に成果を述べる.安定結婚問題とは,N人の男性とN人の女性と各個人が持つ希望リストが与えられたときに安定なマッチングを求める問題である.この問題に対して,不完全リストと同順位リストという拡張を許した場合の問題に最大サイズの安定マッチングを求める問題(MAX SMTI)はNP困難であることが知られている.MAX SMTIに対する既存の最良のアルゴリズムはMcdermidによるもので,その近似度は1.5であった.我々は同順位リストを男性のみに許した場合の問題に対し,近似度を25/17(<1.4706)に改良した.この結果はオリジナルのMAX SMTIに対する近似度改良への重要な一歩である.不完全情報をいかに扱うかが現代アルゴリズムの大きな課題になっている.我々は過去数年この問題に取り組んできたが,今までの研究はどちらかと言えば時間的な情報の不完全性つまり将来の情報は原理的に得られないという困難に立ち向かうものであった.しかし,情報の不完全性は勿論これだけではない.例えばインターネットの広範な部分に広がるデータは原理的には完全なデータとして存在するものの,それを欠損なく取得するのは極めて困難である.本研究の目的は,このような空間的な情報の不完全性を克服できるアルゴリズムに関して,その設計技法と評価手法を含めた総合的体系を作り上げることである.以下,代表的な結果であるPageRankゲームにおけるナッシュ均衡判定について述べる.ウェブページの著者は自分のPageRankを上げることに関心がある.彼らの利己的な行動を研究するために,J.Hopcroft, D.SheldonらはPageRankゲームを発案した.PageRankゲームでは,それぞれのウェブページの著者(プレイヤと呼ばれる)は,有向グラフのそれぞれの頂点に対応し,PageRankを最大化するように自分の頂点から辺を配置したり取り除いたりする.本研究では,PageRankゲームにおいて,プレイヤの行動の結果として得られたグラフがナッシュ均衡かどうかを決定するという問題を考えた.この問題に対して,グラフが木である場合には,0(n^2)時間アルゴリズムを,一般である場合には,0(2^k n^4)時間アルゴリズムを与えた.ここで,kはグラフのすべての二重連結成分における頂点の最大次数を表す.不完全情報をいかに扱うかが現代アルゴリズムの大きな課題になっている.我々は過去数年この問題に取り組んできたが,今までの研究はどちらかと言えば時間的な情報の不完全性つまり将来の情報は原理的に得られないという困難に立ち向かうものであった.しかし,情報の不完全性は勿論これだけではない.例えばインターネットの広範な部分に広がるデータは原理的には完全なデータとして存在するものの,それを欠損なく取得するのは極めて困難である.本研究の目的は,このような空間的な情報の不完全性を克服できるアルゴリズムに関して,その設計技法と評価手法を含めた総合的体系を作り上げることである.以下,代表的な結果である量子質問を利用した部分文字列からの文字列復元について述べる.最初に,古典的な部分文字列からの文字列復元問題を定義する.この問題における目的は,未知のnビット文字列Sに対して,部分文字列sが含まれるかどうか,という質問を繰り返すことで,Sを特定することである.ここで,質問sは任意に指定することができる.Sがどのような文字列であったとしても,Sを特定するためにn+o(n)回の質問を行えば十分であることが,SkienaとSundaramにより示されている.また,情報理論的に最悪の場合n回の質問が必要であることもわかる.我々は,部分文字列sが含まれるかどうか,という質問を量子質問に置き換えた場合の,必要十分な質問回数を研究した.我々の得た結果は,(3n/4)+o(n)回の量子質問を行えば十分であること,および,n/f(n)回の質問が必要なこと(f(n)はおよそlog nの2乗),の2点である.特に,十分条件は古典質問の場合の情報理論的な限界を破っており,量子計算の優位性が示された例として興味深い.24年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計画以上に進展しているが,基本方針は変更せず,それぞれのテーマの研究を継続する.
ドラヴィダ諸語の辞書アプリケーション作成

シンガポールおよび、南インドのタミルナードゥ州のチェンナイ、ケラーラ州のコーチン、カルナータカ州のバンガロールにおいて、タミル語、マラヤーラム語、カンナダ語の現地話者からの単語の発音について、それぞれ3000語ほどの収録を行なった。XMLで作成した共通の辞書データから、これらを学習用の辞書として、WebおよびiOS、Androidのアプリケーションとして公開していく。また、iBook, Kindle版の出版物も無償で提供して行く予定である。また、収録できなかったテルグ語については、今年度、個人研究費を用いてアーンドラ・ブラデーシュ州のハイデラバードに赴いて収録を行なう予定にしている。平成24年度は、当初の計画通り、シンガポールに赴き、タミル語の話者にタミル語の単語を発音してもらい、それを録音におさめることができた。具体的には、8月末にシンガポールにて、国立シンガポール大学のタミル語教育を専門とするSUBRAMANIAN THINNAPPAN教授にお会いし、若手の女性のタミル語の話者を紹介してもらった。女性の話者を選んだのは、計画書に記載した通り、言葉の聞き取りやすさを考慮してのことである。その次の日より数日掛けて、THINNAPPAN教授が紹介してくれた3人の女性の話者が滞在先のホテルを訪れ、ホテルの部屋で録音を行なった。3人の話者を通して、基本的な単語3,000語を録音することができた。また、この単語の録音の際に、参照として用いた資料(和光大学のオープンカレッジの非常勤講師で、『タミル語入門』の著者の一人である袋井由布子氏の『旅さし会話帳76・タミル語』の辞書部分)において、いくつかの綴りミスがあることが話者から指摘があった。録音後の作業としては、このタミル語の録音を、1つ1つの単語ファイルに分割することと、それを含めた形でタブレット(iPad, Android)用のアプリケーションを作成することを行なっている。このアプリケーション作成のために、Appcelarator社のTitanium Mobileという開発環境を利用して、クロスでの開発を行なっている。この開発環境では、1つのアプリケーションを開発すれば、それをiPad、Androidの両者で稼働させることが可能となっている。開発が完了したときに、AppStore, Google Playの配布環境に申請し、配布告知を行なう予定でいる。また、Webでの公開を先行させる予定である。ドラヴィダ諸語の辞書を作成するために、平成24年度にシンガポールでタミル語の話者から3000語ほどの単語の発音の録音を行なった。平成25年度は、南インドに赴いて、チェンマイにおいてタミル語、バンガロールにおいてカンナダ語、コーチンにおいてマラヤーラム語の現地話者から、20003000語の発音を録音した。特にカンナダ語については、7000語ぐらいの単語の発音の収録を行なった。テルグ語の単語の発音の収録については、バンガロールにおいて話者がいるとのことであったが、実際に赴いてみると、充分な母国語として育った話者の手配ができなかった。このため、3つの言語に留まっている。これについては、平成26年度の大学からの個人研究費を活用して、平成26年度中に南インドのハイデラバードに赴いて、収録を完成させる予定である。この単語の選定については、日本語および英語の入門書などから選定をしたが、Web上にあるカンナダ語の辞典からも選定を行なった。それぞれの言語間で単語の選定について、ある程度の統一性を持たせるために、Collins My First English-English-Tamil/Kannada/Malayalam/TelguDictionaryの単語をベースにすることにした。収録した話者の発音については、単語ごとに分解してファイルとしておき(ogg形式かwav形式にする予定)、辞書はそれぞれの項目をXML形式のファイルとして作成しつつある。このXMLのデータベースにアクセスするWebアプリケーションと、Androidタブレット、iOSタブレットのアプリケーションを無償で配布する予定にしている。iOS(iPhoneおよびiPod Touch)用にラテン語の辞書作成を行ないました。その結果を、千葉商科大学紀要に発表しました。今回は、ラテン語について辞書作成をしたのですが、同じ手法はタミル語や他のドラヴィダ諸語に対しても、適用することができます。今回の辞書作成において、辞書のデータベースの各項目の関係構造について考察しました。これも紀要で発表した論文に記しました。これらの結果をこれから作成するドラヴィダ諸語の辞書に反映させる予定でいます。Android用の辞書作成のために、Androidのタブレット機を購入し、Android用のアプリケーションの開発も始めました。また、ドラヴィダ諸語に関しての英語および日本語で書かれた文献を購入し、基本的な文法や語彙に関して学び始めました。

ただし、ドラヴィダ諸語についてまとめられた辞典(Dravidian Etymological Dictionary)は、オンラインではアクセスできるシカゴ大学のWebサイト(http://dsal.uchicago.edu/dictionaries/burrow/)はあるのですが、書籍として作られたものは、現在在庫がない状態であり、入手ができなかったため、平成24年度に再度購入する予定でいます。CD-ROMベースの教材では、英語をベースにして日本語に翻訳されているものもあり、そのような内容を元に作成する辞書の学習システムに反映させる予定でいます。録音は、非常に幸運な形で順調に行なうことができた。アプリケーション開発がやや遅れている。それに伴い、研究成果の論文としての発表が時間に間に合わず、当該年度中にできなかったため。今年度前半ぐらいまでに開発を完了させ、大学の紀要に発表する予定でいる。計画では、辞書の試作を最初の年度に行なうということでしたので、それが達成されました。昨年度中に、タミル語の話者の選定を行なう予定でしたが、シンガポールにおけるタミル語の話者については、まだ候補があがっていませんので、早急に候補者を決めたいと思います。今年度は、最終年度で、この年度の早いうちに現在作成しているタミル語のアプリケーションから、公開し配布を行なう予定でいる。また、ドラヴィダ語の残されたカンナダ語、マラヤーラム語、テルグ語の話者を求め、録音をするために、南インドに渡航する予定でいる。また、基本語彙の見直しを行ない、タミル語についても、南インドにおいて録音を行なう予定である。これで、シンガポールでのタミル語と南インドにおけるタミル語の発音の違いについても比較検討してみる。まず、タミル語の辞書システムをiPhoneおよびiPad用に作成し、リリースする予定(当然ながら無償で)でいます。また、Android用のアプリケーションも並行して作成し、同じようにリリースする予定でいます。現在、既にタミル語のフォント自体は、iOSの中に入っているのですが、Android用のタミル語のフォントについては、シカゴ大学のSouth Asia Language Resource Center(http://salrc.uchicago.edu/resources/fonts/)からのものを流用して配布する予定です。この辞書システムの配布について、基本的には日本語とタミル語の間での辞書にしようと考えているのですが、底本となるDravidian Etymological Dictionaryについて、Oxford University Pressと連絡を持ち、データ使用の許諾を得ることが可能であれば、得たいと考えています。それができなければ、ある程度、基本的な語彙に絞った辞書システムにしたいと考えています。また、Android版についてのフォントについては、シカゴ大学への許諾を得たいと考えています。辞書を大まかに作成した後、シンガポールに赴き、女性のタミル語の話者に辞書に載せる単語の音声録音をしたいと考えています。
ケラチン1遺伝子に存在するカルシウム・スイッチ応答配列の角化細胞分化における役割

ヒトK1遺伝子3'下流7kbpの部位に約60bpの「カルシウム応答配列」が存在することがわかっており、データベース検索の結果、この配列の中には転写因子であるCOUP-TFとAP-1の認識配列が認められたが、その機能的意義は明らかとなっていなかった。今回、このCaREはお互いに隣接するAP-1とオーファン・ステロイド・レセプターであるCOUP-TFの認識配列から構成されていることを見出し、AP-1とCOUP-TFがカルシウム・スイッチにおいて果たす役割を解析した。AP-1を構成するc-Junとc-Fosをそれぞれ角化細胞に強発現させ、CaREの転写活性の変化をCATアッセイにより定量化したところ、c-FosはCaREに対して転写活性を増加させ、逆にc-Junは抑制的に働くことがわかった。角化細胞のカルシウムスイッチにともなうAP-1の発現変化を調べると、カルシウムスイッチ前の未分化角化細胞ではc-Jun/c-Junのホモダイマーの形で存在し、カルシウムスイッチ後の分化角化細胞では、c-Fos/c-Junのヘテロダイマーとして存在していた。このことは、角化細胞内でc-Fosがカルシウムスイッチの推進役として働いていることを強く示唆するものである。さらに、このカルシウム応答配列を含む、あるいは含まない様々の長さのヒト・ケラチン1 genomic DNAを遺伝子導入したトランスジェニックマウスを作製し、その発現パターンをヒト・ケラチン1特異的モノクローナル抗体を用いて免疫組織学的に解析した。その結果、カルシウム応答配列を含むgenomic DNAを遺伝子導入したトランスジェニックマウスでは、カルシウム応答配列を含まないgenomicDNAを遺伝子導入したトランスジェニックマウスに比べて、ヒト・ケラチン1の発現がより有棘層に限局していた。すなわち、ヒトK1遺伝子3'下流7kbpの部位に存在する「カルシウム応答配列」は、遺伝子上流のプロモーター領域と共同してケラチン1の発現を精度高く制御するのに重要な役割を担っているものと考えられた。以前よりヒトK1遺伝子3`下流7kbpの部位に約60bpの「カルシウム応答配列」が存在することがわかっていた。ケラチノサイト培養系において培地のカルシウム濃度を0.05mMから0.12mMに上げるカルシウム・スイッチにより、ケラチノサイトが分化し、K1遺伝子が発現してくるが、この配列を含まないK1遺伝子クローンは、本来発現しないはずの0.05mMの未分化ケラチノサイトでも発現してしまい、カルシウム・スイッチによる細胞分化に応答しなくなる。従って、この部位にK1遺伝子の分化ケラチノサイト特異的発現を制御する情報が存在すると考えられた。データベース検索の結果、この配列の中には転写因子であるCOUP-TFとAP-1の認識配列が認められたが、その機能的意義は明らかとなっていなかった。今回我々は、このCaREはお互いに隣接するAP-1とオーファン・ステロイド・レセプターであるCOUP-TFの認識配列から構成されていることを見出し、AP-1とCOUP-TFがカルシウム・スイッチにおいて果たす役割を解析した。

このことは、角化細胞内でc-Fosがカルシウムスイッチの推進役として働いていることを強く示唆するものである。ヒトK1遺伝子3`下流7kbpの部位に約60bpの「カルシウム応答配列」が存在することがわかっていた。ケラチノサイト培養系において培地のカルシウム濃度を0.05mMから0.12mMに上げるカルシウム・スイッチにより、ケラチノサイトが分化し、K1遺伝子が発現してくるが、この配列を含まないK1遺伝子クローンは、本来発現しないはずの0.05mMの未分化ケラチノサイトでも発現してしまい、カルシウム・スイッチによる細胞分化に応答しなくなる。従って、この部位にK1遺伝子の分化ケラチノサイト特異的発現を制御する情報が存在すると考えられた。本年度は、このカルシウム応答配列を含む、あるいは含まない様々の長さのヒト・ケラチン1genomic DNAを遺伝子導入したトランスジェニックマウスを作製し、その発現パターンをヒト・ケラチン1特異的モノクローナル抗体を用いて免疫組織学的に解析した。その結果、カルシウム応答配列を含むgenomic DNAを遺伝子導入したトランスジェニックマウスでは、カルシウム応答配列を含まないgenomicDNAを遺伝子導入したトランスジェニックマウスに比べて、ヒト・ケラチン1の発現がより有棘層に限局していた。すなわち、ヒトK1遺伝子3`下流7kbpの部位に存在する「カルシウム応答配列」は、遺伝子上流のプロモーター領域と共同してケラチン1の発現を精度高く制御するのに重要な役割を担っているものと考えられた。
高度成長期日本の高校受験をめぐる言説にみる試験への期待と不信に関する研究

2018年度においては、提出した申請書の研究計画に基づき、作業を進めた。具体的な内容は以下の通りである。まず年度の前半では、高校全入問題に関する資料について、前年度に調査・収集した全国紙(朝日新聞・読売新聞・毎日新聞)における高校入試関連記事の分析を行った。分析にあたっての方針・方法は前年度の分析と同様である。すなわち、試験の利点・欠点として語られていることは何か、それらの言説において前提とされていることはなにか(言説発信者の価値観、社会認識等)、どのような状況に対しどのような評価がなされているのか、といった諸点を明らかにし、それぞれの言説のロジック、構造、各主張間の関係性を解明した。年度の後半では、2015年度より行ってきた一連の作業を総括し、本研究課題の包括的考察を行った。高校全入問題を中心として、高度成長期の高校入試をめぐる諸言説に投影された日本社会における能力観・教育観がいかなるものであったのかを明らかにした。具体的に得られた知見の概略は以下の通りである。第一に、文部省をはじめとする全入否定派の能力観は、能力・適性に応じた進路分化を前提として「高校教育に堪える能力」は万人に備わっているものではないとするものであった。第二に、日教組を主体とする全入肯定派の能力観は、1真の学力とは受験学力ではない、2学力・学習意欲の低さは教育条件・環境の未整備に起因する、315歳時点で能力を判定することはできない(すべきでない)というものだった。これは学力の概念に関わる点と進学時の選抜の是非という点において、相互に相容れない要素を含んでいた。第三に、保護者らの能力観は、万人が「高校教育に堪える能力」を備えていると見る点で全入肯定派と一致するものの、その進学要求が現実の状況(産業構造、職業威信、学歴の価値等)への適応という側面を有している点では全入否定派と通底するものであった。平成27年度においては、提出した申請書の研究計画に基づき、作業を進めた。まず、本年度の前半では、以下の資料について調査・収集を行なった。1高度成長期の高校入試に関する同時代的研究および歴史社会学的研究(新堀通也編著『学歴実力主義を阻むもの』ダイヤモンド社、1966年など)、2高度成長期の学校と社会の関係に関する先行研究(門脇厚司・飯田浩之編『高等学校の社会史』東信堂、1992年。木村元『学校の戦後史』岩波書店、2015年など)。これらの先行研究および資料の調査・収集を完了したのち、次の観点から整理・分析を行なった。1については、高度成長期における高校進学率の急増という事態が、同時代の学術研究によってどのように捉えられていたのかを整理した。特に、1990年代以降の学術研究においてこれらの知見がどのように問い直されたのかについても検討した。2については、高度成長期の急激な高学歴化によって学校と社会の関係性がどのように変化したのかという観点から、先行研究の知見を整理した。上記の検討作業を通じ、1960年代前半を中心に展開された「高校全入運動」に研究の焦点を絞ることの有効性に思い至った。それをふまえ、本年度の後半では、「高校全入運動」に関するテキスト資料の調査・収集を重点的に行なった。申請書に挙げたもののうち、教育関連雑誌(『教育』『総合教育技術』『現代教育科学』など)の調査・収集は完了し、総合誌(『中央公論』『世界』『文藝春秋』など)についても調査はほぼ完了している。本年度の代表的成果としては、「戦後初期大学入試における進学適性検査の「練習効果」に対する認識」を『文化情報学』第11巻第2号(2016年3月)に発表した。この研究は高校入試を直接の対象としたものではないが、問題関心は本研究課題と通底しており、最終的な研究成果をまとめる際にその知見を組み込む予定としている。申請書において立案した研究計画では、平成27年度前半に高度成長期の高校入試や学校と社会との関係に関する先行研究(特に歴史社会学的研究)の調査・収集を行うことを予定していた。また同年度後半には、これら先行研究の検討・知見整理の作業と並行して、教育雑誌および総合誌における関連記事の調査・収集を行うことを予定していた。実際には、上記「研究実績の概要」にある通り、いずれの作業もほぼ当初の計画通りに進捗しており、「おおむね順調に進展している」との評価が妥当と考える。ただし、総合誌の記事調査および収集については計画よりも若干遅れているため、平成28年度の前半で精力的に作業を行っていきたいと考えている。平成28年度においては、提出した申請書の研究計画に基づき、作業を進めた。まず、高校全入問題に関する資料について、主として同時代(196070年代)に書かれた資料の調査・収集を行った。具体的に調査・収集した資料は、粟津竜智『高校全員入学制:高知のたたかいの記録』(1960年)、大阪教職員組合現代社会主義研究会『国民と高校全員入学』(1962年)、小川利夫・伊ケ崎暁生『戦後民主主義教育の思想と運動』(1971年)などである。次に、高校入試に関する総合誌・週刊誌の記事について、特に「高校全入運動」関連の記事を重点的に調査・収集した。具体的に対象とした雑誌は、『中央公論』『世界』『文藝春秋』『週刊朝日』『サンデー毎日』などである。

以上の作業を完了後、これらの資料について分析を進めた。本年度中にまとまった形で研究成果を公表することはかなわなかったが、次年度に学会発表および論文等の形で研究成果の公表を行う予定である。また、計画書作成時点では含まれていなかったが、本年度、申請者は「2016年度第1回NHK番組アーカイブス学術利用トライアル」に採択され、195070年代の青少年・教育に関するドキュメント番組(通常は非公開)の視聴権利を獲得した。これにより、高校生に関わる問題に対する当時の社会的視線・認識枠組みの調査・分析を進めた。本年度の主な研究成果として、第89回日本社会学会大会にて上記NHKアーカイブス調査に基づく学会発表を行った(「高度成長期のテレビドキュメンタリーが描いた『世代間断絶』」)。また、それをベースとした論文を執筆し、日本教育社会学会または日本教育学会の機関誌に投稿予定である。申請書において立案した研究計画では、平成27年度前半に高度成長期の高校入試や学校と社会との関係に関する先行研究(特に歴史社会学的研究)の調査・収集を行い、同年度後半にはこれら先行研究の検討・知見整理の作業と並行して、教育関連雑誌および総合誌における高校入試関連記事の調査・収集を行うことを予定していた。また、平成28年度には前年度後半に収集した資料の分析を行いつつ、週刊誌における高校入試関連記事についての調査・収集を行うことを予定していた。実際には、本年度は前年度に決定した「高校全入運動」への照準化方針にのっとり、高校全入運動に関する資料の調査・収集・分析に重点的に取り組んだ。その結果として、高校全入運動は必ずしも入試の改廃のみに焦点化した社会運動ではないため(もちろん入試と全く無関係というわけではない)、高校全入運動の関連記事のみをもって本研究課題の解明にあたることは不十分であるとの結論にいたった。以下の「今後の研究の推進方策」でも述べるように、平成29年度は改めて高校入試関連の記事全体を分析対象として研究に取り組む予定である。以上をふまえ、本年度までの研究の進捗状況については、若干の紆余曲折を経たものの、いずれの作業もほぼ当初の計画通りに進捗しており「おおむね順調に進展している」との評価が妥当と考える。ただし、研究成果の公表という点で本年度はやや課題を残す結果となってしまったため、平成29年度は成果の公表を確実に行っていきたいと考えている。2017年度においては、提出した申請書の研究計画に基づき、作業を進めた。具体的な内容は以下の通りである。まず、高校全入問題に関する資料について、前年度に調査・収集した総合誌・週刊誌の記事の分析を行った。具体的に分析対象とした雑誌は、『中央公論』『世界』『文藝春秋』『週刊朝日』『サンデー毎日』などである。次に、上記の作業と並行して、全国紙(朝日新聞・読売新聞・毎日新聞)における高校入試関連記事についての調査・収集を行った。これらの資料は、当時の高校入試(特に「高校全入運動」関連)をめぐって民衆レベルでどのような社会的認識がせめぎあっていたのかを明らかにするうえで、必要不可欠の作業である。本年度の主な研究成果として、第一に、「『高校全入運動』言説における能力観の相剋」と題した発表を、第69回日本教育社会学会大会(2017年10月21日、一橋大学)にて行った。同発表では、「高校全入運動」の主張における「能力主義的選抜の否定」をめぐってどのような複数の能力観が衝突していたのかという問題について、特に受験生の親の意識に着目し解明したものである。
酵素触媒を利用した有機エンジン及び多彩な知的機能を発揮するバイオアクチュエータ

20年度には、19年度に開発した「有機エンジン」をさらに発展させ、2つの化学物質を認識し、異なる運動を行う「有機エンジン」を構築した。つまり、過酸化水素を認識するカタラーゼ酵素(CAT)のほか、グルコースを認識するグルコース酸化酵素(GOD)を同時に固定化する。2つの酵素を同時に固定化した有機エンジンにて、過酸化水素を認識しそのエネルギーで加圧を行い、グルコースを認識して減圧を行う。この機能を活かして、「ケミカル・ハンド」を構築した。ケミカル・ハンドでは、CATとGODを固定化した有機エンジンを用いて、ハンドでの物体の把持と開放を行う。つまり微小な樹脂製ハンドの内部に有機エンジンを組み込み、血液のように過酸化水素とグルコースの2種の化学成分を独立して送液することで、膨張と収縮を行い、将来の有機的な義手につながる、化学エネルギーを使って物体の把持と開放ができる「有機ハンド」を構築した。さらに有機エンジンを利用した知能化マシンとして「遊泳マシン」を開発した。構造的には、大腸菌での桿菌のような円筒形状で、中空の酵素固定化層を透過制限膜にて包み、エネルギーの解放端を円筒の一端頂部に設けた。つまり、カタラーゼの固定化層を中空の円筒状とし、その外部を反応生成物である酸素の透過を制限する膜で覆うことで、酸素ガスが内部に貯まる。そして、膜の一端に気泡を放出する微細な解放孔を設けることで、マシンの推進力(運動エネルギー)に変換する。遊泳マシンは単に運動するだけでなく、その方向を制御することで、有機のような魅力的な運動機能を実現することができた。19年度において、タンパク質である酵素を利用し、化学物質を認識し能動的な物質輸送により、化学エネルギーを機械エネルギー変換しうる高効率な「有機エンジン」を構築した。作製した有機エンジンは、カタラーゼ酵素を多孔質高分子膜に光架橋性樹脂にて固定化したもので、過酸化水素を選択的に認識し、その化学エネルギーを使って15kPa以上の圧力(機械エネルギー)を常温環境下で直接発生することが可能であった。本システムは有機材料だけで構築され、化学エネルギーを機械的エネルギーに直接変化することができるエネルギー変換システムである。またこの有機エンジンを利用して作製したケミカル・ポンプは、そのポンプ吐出量を過酸化水素の濃度により、能動的且つ連続的に制御することが可能であった。次に、有機エンジンの加圧システムを利用し、微生物の鞭毛のように化学エネルギーにて回転駆動する「ケミカルモーター」を作製した。有機エンジンでは化学エネルギーより圧力として力学エネルギーへと変換できることから、この圧力を利用することで微小モーターを回転させることとした。微小モーターの作製では「レーザー加工機」を使い、回転子(ファンつきローター)と軸受け付き外筒を樹脂及び金属材料にて成形し、有機エンジンに組み込む。これにより過酸化水素を認識して回転駆動するケミカルモーターを構築した。つまり、微生物の鞭毛モーターのように、化学物質の能動的な膜輸送を人工物として具現化し、化学物質を認識し、回転駆動・制御ができる「化学モーター」を開発することに成功した。