hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
NMRの新手法の開発とその天然有機化合物構造解析への応用研究

2年間の本研究において、主として我々が開発したdecoupled-HMBC(D-HMBC)の複雑な天然有機化合物の構造決定への応用研究と、コンピュータによる立体構造解析プログラム(モルスコープ)を用いての立体構造解析の検討を行った。その結果、D-HMBCは従来のHMBCに比較して極めて小さい遠距離スピン結合の検出に非常に優れていることが判明した。また、そのデータ処理の方法を詳細に検討し、t_2側をphsase sensitive modeにし、t_1側をpower modeにしてフーリエ変換する時に最も良いデータが得られることを見出した。その他に生合成研究で問題となっている^2J_<c-c>を測定するための新しい技術(TANGO-D-HMBC)の開発にも成功した。また、最新の技術であるパルスフィールドグランジエント法(PFG)とD-HMBC法の比較検討及び両者の併用に付いて検討した。その結果、通常測定にはPFGが優れているが、プロトン-プロトン間のJ-変調によってシグナル強度が大きく影響を受ける場合には、D-HMBCが優れており両者の併用が良い結果を与えることが判明した。D-HMBCを複雑な構造を有する化合物の構造決定に応用し、有用な技術であることを証明し、また測定の為の種々のノウハウも確立した。この測定技術は市販の装置のパルス系列として標準装備され、天然有機化合物の構造研究に貢献している。立体構造の解析に関しては、プログラムをかなり改良し、従来不可能であった多環状の化合物への応用も可能にし、天然有機化合物の立体化学解析に貢献している。また、TANGO-D-HMBCは実際の応用検討を行なったところ、生合成研究に極めて有力な手段であることが判明した。今後実用的な手段となると思われる。本年度は、主として我々が開発したdecoupled-HMBC(D-HMBC)の複雑な天然有機化合物の構造決定への応用研究と、コンピュータによる立体構造解析プログラム(モルスコープ)を用いての立体構造解析の検討を行った。また、そのデータ処理の方法を詳細に検討し、t_2側をphsase sensitive modeにし、t_1側をpower medeにしてフーリエ変換する時に最も良いデータが得られることを見出した。この確立した条件を、複雑な構造を有するチオペプチド系の化合物の構造決定に応用したところ、従来法では観測が不可能であった^4J_<C-H>および^5J_<C-H>が観測され、プロモチオシン、ゲニンチオシンを始めとする数種の化合物の構造決定をNMRだけで行うことに成功した。これはデータの取得時に、シグナルをデカップリングすることによって、シグナルが鋭くなるとともに、スペクトルのS/Nが著しく改善されたためである。今後一般研究者における本方法の普及を積極的に行う予定である。立体構造の解析に関しては、応用の過程でプログラムに問題のあることが判明したため、これを改善し、14員環マクロライドであるセコスリキサイドの3ヵ所の立体配置を決定することに成功した。この種のコンピュータを用いる立体構造の研究方法は、従来法では得られない情報を与えるもので、実用的な価値が大きいと考えられる。現在他の化合物についても検討中であるが、本プログラムの使用方法のノウハウも蓄積したので、今後は効率的な研究の進行が行えると考えている。本年度は、我々が昨年度に開発したdecoupled-HMBC(D-HMBC)の複雑な天然有機化合物の構造決定への応用研究と、コンピュータによる立体構造解析プログラム(モルスコープ)の改良を行ない、より広範囲の研究対象への応用研究を行った。また生合成研究で問題となっている^2J_<c-c>を測定するための新しい技術(TANGO-D-HMBC)の開発に成功した。

今までの結果、D-HMBCは従来のHMBCに比較して極めて小さい遠距離スピン結合の検出に非常に優れていることが判明しているが、最新の技術であるパルスフィールドグラジエント法(PFG)との比較検討及び併用に付いて検討した。その結果、通常測定にはPFGが優れているが、プロトン-プロトン間のJ-変調によってシグナル強度が大きく影響を受ける場合には、D-HMBCが優れており両者の併用が良い結果を与えることが判明した。この確立した条件を、複雑な構造を有するチオペプチド系の化合物の構造決定に応用したところ、プロモインドシン、スタキボシンを始めとする数種の化合物の構造決定をNMRだけで行うことに成功した。立体構造の解析に関しては、プログラムをかなり改良し従来不可能であった多環状の化合物への応用も可能にした。この改良プログラムは既に使用者に頒布しており、天然有機化合物の立体化学解析に貢献している。また、TANGO-D-HMBCは実際の応用検討を行なったところ、生合成研究に極めて有力な手段であることが判明した。今後実用的な手段となると思われる。
眼球停留関連電位のダイナミック解析システムの開発

サッカードと呼ばれる眼球運動の終了時点で脳波を処理すると眼球停留関連電位が求められる。その電位は、潜時毎に知覚、注意など異なった心理活動を反映する複数の成分から成り立っている。これまでに単一の潜時帯の頭皮上分布を解析するシステムを開発してきた。今回14年度から16年度にいたる3年間の研究目的は、頭皮上電位の分布マップにおいて、100msだけでなく200ms、300msなど、複数の潜時における成分のマップが、時々刻々表示されるシステムを開発することであった。また、並行して注意の時間的変動の解析を行うこと、そして、眼球停留関連電位の基礎となる動く対象物への注意や眼球運動の研究を実施することであった。眼球停留関連電位の複数の潜時における成分のマップがリアルタイムで表示できるシステムを、当初の目的通り試作し完成させた。試作した機器は、OSが高速のリアルタイムLINUXで作動する。本システムをリアルタイムで動かすためには、高速のコンピュータが必要である。本試作機には、初年度購入したPentiumIVが4台並列で動くCPUを内蔵している。動作テストにより、計画通りの性能が得られた。現在、様々な刺激条件下で、眼球停留関連電位の変動の研究を進めている。本機器は高価なため、外部の多数の研究機関からWINDOWSで使用可能な安価なシステムの開発の要請が来ていた。そこで、オフライン処理ではあるが、眼球停留関連電位の時間経過を解析する比較的安価なシステムを開発した。既に、企業より市販されており、理工系や医療系の大学や研究機関で、注意の研究に用いられ始めた。それらの開発に関する研究成果は、2004年誘発電位の国際学会等で発表している。並行して、それらの装置を用いた研究と、眼球運動や注意に関する研究を実施し、内外の学会や学術誌で発表している。本研究室では、脳の事象関連電位の一種として、ヒトの眼球運動が伴う場面で計測可能な眼球停留関連電位を発見し、従来より、その電位の解析装置の開発を進めてきた。既に特許の出願も行っている。今回の研究目的は、1.眼球停留関連電位の潜時が100msだけでなく、複数の潜時帯における脳電位の成分の分布マップを、時々刻々表示するシステムを開発すること、2.注意の時間的変動の解析を行うこと、3.眼球停留関連電位の基礎となる動く対象物への注意や眼球運動の研究を実施することである。本年度においては、計画通り、先ず眼球停留関連電位の頭皮上マップ解析システムの開発を進め、マップがアニメーション状に変動する様子と時間経過を同時表示するシステムを試作した。そのため備品としては高速コンピュータに装着するCPUの部品を購入した。刺激を様々に変化させた実験条件下で、脳波と眼球運動を現有の多チャンネル脳波計測システムで計測し、試作したシステムの性能のテストを実施している。当初、申請したシステム本体の高速コンピュータの一部が予算削除により購入できなかったため、現有機器を改造し複数成分については、オフラインで処理するシステムの開発を進めている。並行して注意の基本となるターゲットが動く事態での対象認知の復帰抑制の効果を調べることと、物体の回転認知、顔の認知の実験研究を進めている。これらの成果を、学会誌、国際ヒト脳機能マッピング学会をはじめ国際学会、国内学会等で発表している。

頭皮上マップ解析システムの開発を進めシステムを試作した。当初、申請したシステムの試作のために申請した費用は、決定時に削除されたので周辺機器については、予定の機材が購入できなかった。そのため、現有機器を改造して試作している。しかし、AD変換器のインターフェイスに問題があり、設計を変更し改良中である。実場面、シミュレーション場面、実験室場面など様々な事態で、眼球運動と脳波を計測し、改良したシステムの動作解析を行っている。それと並行して、'サッカディック眼球運動の特性と眼球停留関連電位の基本特性の研究を行っている。さらに応用を目指し、自動車運転シミュレーション作業中の眼球停留関連電位の実験、顔認知時の眼球停留関連電位に関する実験を行った。物体のオブジェクト認知や回転認知の研究を進めている。これらの成果を、国際人間工学会他、5件の学会誌、10件の国内学会等で発表している。14年度から16年度にいたる今回3年間の研究目的は、その頭皮上電位の分布を、100ms、200ms、300msなど、複数の潜時における成分のマップを、時々刻々表示するシステムを開発すること、注意の時間的変動の解析を行うこと、そして、眼球停留関連電位の基礎となる動く対象物への注意や眼球運動の研究を実施することであった。最終年度である16年度には、当初目的とした、眼球停留関連電位の複数の潜時における成分のマップを、時々刻々表示するシステムの開発を目指し、当初の目的通り試作機を完成させた。試作した機器は、OSが高速のリアルタイムLINUXで作動する。しかし、本システムをリアルタイムで動かすためには、高性能のコンピュータが必要であり、本試作機には、初年度購入したPentiumIVが4台並列で動くCPUを有している。その研究成果は、2005年9月に本学で開催するICECの国際会議で発表する予定である。リアルタイムLINUX処理機は高価なため、外部の多数の研究機関より、OSとパソコンが安価なWINDOWSで使用可能なシステムの開発依頼が来ていた。そのため、オフライン処理ではあるが、眼球停留関連電位の時間経過を解析する比較的安価なシステムを開発した。既に、企業より市販されており、理工系や医療系の大学や研究機関で、注意の研究に用いられ始めた。それらの成果は、2004年誘発電位の国際学会等で発表している。並行して、本学では、それらの装置を用いた研究と、眼球運動や注意に関する研究を実施し、内外の学会や学術誌で発表している。
天然変性蛋白質PQBP1のスプライシング調節機能の解明

PQBP1は小さく折りたたまれたWWドメインと長大な天然変性領域から構成される。PQBP1はスプライシング因子WBP11やスプライソソーム構成因子U5-15kDに結合する。PQBP1のC末端領域に位置するYxxPxxVLモチーフがU5-15kDの疎水性表面に結合することがわかっている。本研究では、PQBP1のN末端側に位置するWWドメインがWBP11に結合すると、PQBP1のYxxPxxVLモチーフとU5-15kDの結合親和性が低下することを示した。さらに、U5-15kDにU5-52Kが結合すると、U5-15kDとPQBP1の結合親和性が増加することも示された。PQBP1は神経細胞において重要な機能を担うスプラシング調節因子であり、その変異は知的障害の原因となる。PQBP1は小さく折りたたまれたWWドメイン(WWD)と長大な天然変性領域からなり、スプライシング調節因子WBP11やスプライソソーム構成因子U5-15kDに結合する。WBP11にはPQBP1-WWDが結合し、U5-15kDにはPQBP1のC末端ドメイン(CTD)に含まれるYxxPxxVLモチーフが結合する。私たちは、PQBP1-WWDとWBP11の相互作用がPQBP1-CTDとU5-15kDの結合に影響を与えるかについて、表面プラズモン共鳴(SPR)の手法で調べた。この実験では、PQBP1の濃度を一定とし、WBP11の濃度を0200 microMに変化させた。N末端をビオチン化したU5-15kDをセンサーチップ上に固定化し、PQBP1とWBP11の混合溶液を加えてSPRシグナルを観測した。WBP11なしの条件では、PQBP1とU5-15kDが結合することでSPRシグナルが上昇した。一方、WBP11の濃度を上昇させると、PQBP1の濃度が一定であるにも関わらす、SPRシグナルが減少した。このようなSPRシグナルの減少は、高濃度のWBP11存在下では、PQBP1とU5-15kDの結合親和性が低下することを示している。WBP11の462-465残基のPPPG配列をAAAA配列に変異させると、WBP11はPQBP1-WWDに結合しない。このWBP11変異体を用いて同じ実験を行ったところ、PQBP1とU5-15kDの結合親和性の低下は観測されなかった。以上より、PQBP1とWBP11の相互作用は、PQBP1-CTDとU5-15kDの結合を負に調節していることがわかった。PQBP1は小さく折りたたまれたWWドメイン(WWD)とYxxPxxVLモチーフを含む天然変性領域からなり、スプライシング調節因子WBP11やスプライソソーム構成因子U5-15kDに結合する。WBP11に結合するWWDはPQBP1のN末端側に位置し、U5-15kDに結合するYxxPxxVLモチーフはPQBP1のC末端領域に位置している。昨年度の研究によって、我々はWBP11がPQBP1のWWDに結合すると、PQBP1のYxxPxxVLモチーフとU5-15kDの結合親和性が低下することを表面プラズモン共鳴実験で明らかにした。これは、PQBP1とU5-15kDの結合が負のアロステリック効果によって制御されていることを示唆している。今年度は、この負のアロステリック効果をNMR法を用いて検証した。まず、U5-15kD(4-137)の15N/13C標識体を作成し、CBCACONH, CBCANH等の多核多次元NMRスペクトルを測定し連鎖帰属を行った。測定は、Bruker Avance 800 NMR装置を用いて、37oC、pH 7.5の条件で行った。そして、(1) 0.1 mM 15N標識U5-15kDのみのサンプル、(2) 0.1 mM 15N標識U5-15kDと0.08 mMPQBP1を含むサンプル、(3) 0.1 mM 15N標識U5-15kD, 0.08 mM PQBP1, 0.43 mM WBP11(455-469)を含むサンプルの1H-15NHSQCスペクトルを測定し比較した。その結果、PQBP1がU5-15kDに結合することによってU5-15kDのVal81やIle90等のNMRシグナルの強度が減少するが、過剰量のWBP11(455-469)を加えるとこれらのNMRシグナルの強度が回復することがわかった。Val81とIle90はPQBP1結合表面の近くに位置する。また、WBP11がU5-15kDやPQBP1のC末端領域に結合しないこと等を確認し、結合親和性の低下が競合的結合に由来する可能性を排除した。以上より、表面プラズモン共鳴とNMRの二つの手法を用いて、WBP11とPQBP1-WWDの結合によってPQBP1とU5-15kDの結合親和性が低下することが示された。これらの結果から、我々はPQBP1とU5-15kDの結合が負のアロステリック効果によって制御されていると結論づけた。

表面プラズモン共鳴とNMRの二つの手法を用いて、PQBP1とU5-15kDの結合が負のアロステリック効果によって制御されていることを明らかにすることができたため。PQBP1は小さく折りたたまれたWWドメインと長大な天然変性領域から構成される。PQBP1はスプライシング因子WBP11やスプライソソーム構成因子U5-15kDに結合する。PQBP1のC末端領域に位置するYxxPxxVLモチーフがU5-15kDの疎水性表面に結合することがわかっている。本研究では、PQBP1のN末端側に位置するWWドメインがWBP11に結合すると、PQBP1のYxxPxxVLモチーフとU5-15kDの結合親和性が低下することを示した。さらに、U5-15kDにU5-52Kが結合すると、U5-15kDとPQBP1の結合親和性が増加することも示された。PQBP1-WWDとWBP11の相互作用が、PQBP1とU5-15kDの相互作用を負に調節するのは、アロステリック機構によると予想された。今後は、天然変性蛋白質PQBP1のアロステリック制御を実験的に検証する実験を行う必要がある。過去の研究から、U5-15kDに結合するのはPQBP1のYxxPxxVLモチーフであることがわかっている。しかし、YxxPxxVLモチーフ周辺のアミノ酸残基がU5-15kDとの結合に影響を与えている可能性も否定できない。PQBP1とU5-15kDの結合を詳細に明らかにするためには、YxxPxxVLモチーフ周辺のアミノ酸残基に変異を導入し、PQBP1とU5-15kDの結合がどのように変化するのか調べる必要がある。タンパク質科学
小学校体育科ボールゲーム・ボール運動における空間認知力の育成に関する研究

本研究は,小学校体育科で行われるボールゲーム・ボール運動に注目して,これらの運動に必要な「空間認知力」を6年間で育成するための系統表作成,ならびに,作成した系統表に基づいて単元開発授業研究を行うことを目的とした。ボールを扱うゲームの中では,攻撃の際により自分がパスをもらえるように有効な空間へ動く,または得点へとつなげるためにより有効なパスが出せる位置を探すことが必要になってくる。このように「運動をする中で瞬時に空間を認知し,より有効な空間へ移動したりパスを出したりする力」を「空間認知力」という。研究方法としては,小学校6年間で「空間認知力」を育成するための系統表を作成後,小学校2年生の単元「ゲーム『鬼遊び』」の中の「ボール運び鬼」を基本とした単元開発,授業研究を行った。授業は毎時間ビデオで録画した。「ボール運び鬼」は,宝(ボール)を持ったオフェンス(OF)が決められた空間にいるディフェンス(DF)を突破し,宝を運ぶ鬼遊びである。この運動には,OFが空間を認知し活用しながら攻撃する(空間認知力)という特徴がある。また,コートやチームの人数,ボールの数など,様々な要素を工夫することによって低学年から空間認知力を育成することができると考えた。本単元では,DFの制限区域を広く設定しDFの動きの自由度を高めることで,中学年以降のゴール型ゲームと近い状況を作り出した。また,5対5という少人数を基本としたり,単元の中でアウトナンバーの場も設定したりすることで,空間が生じやすいようにした。さらに,攻撃ではランプレー中心とすることで低学年でも取り組みやすい運動になるようにした。成果としては,空間認知力における「わかる」(認識目標)に対する子どもたちの変容が見られた。DFを突破するためのホイントを記述式で回答させたところ,92%の子どもがフェイクやストップなどの個人的な技や,おとり作戦や時間差攻撃,コートを広く活用するなどのチームの作戦がDFを突破するためには必要だと理解していることが分かった。また,技能目標に対する変容を見るため,抽出児童を決定して宝を運ぶ決定率を分析していくと,どの子どもも単元が進むにつれて決定率が上がっていることから,子どもたちは単元が進むにつれてDFを突破するために必要な空間認知力が向上していることが分かった。以上,アンケートおよび抽出児竜の決定率の変化から,本単元は,小学校2年生の「空間認知力」の育成に有効な単元であったと考えられる。
血管内皮細胞におけるトロンボモジュリンの発現に関する研究

培養臍帯静脈血管内皮細胞(HUVEC)とヒト巨核芽球性白血病細胞(MEG01)を用い、次のことを明らかにした。1)HUVEC、MEG01ともに35mMのdbcAMPに反応して、HUVECの場合は約250%、MEG01の場合は約600%thrombomodulinが増加した。3)ILー1、TNFαでは、thrombomodulinは逆に50%減少した。4)dbcAMP PGI_2はILー1、TNFによるTMのダウンレギュレ-ションを防止した。6)ヒトthrombomodulinのDNAをCHO細胞に組み替え、組み替え体のthrombomodulin(γーTM)を発現させてところ、いままで知られていた分子量サイズのthormbomodulin(MW:約750,000)の他に、高分子のthrombomodulin(MW:170,000)が発現した。ここで通常のものをtype1、高分子のものをtype2 TMと命名すると、組み替え体CHOの場合、type1/type2はほぼ1/1であった。7)次にimmunoblot法で、HUVECにおけるtype1/type2の発現を調べた。通常の培養条件でも、HUVECにtype2が約5%発現していた。8)HUVECを、cAMP、フォルボ-ルエステルで刺激すると約12時間後に、type2が約20%にまで増加した。9)ヒトTMのcDNAをエレクトロフォレ-ション法でthrombomodulin非発現細胞にトランスフェクトすると、thrombomodulinが発現した。培養血管内皮細胞(HUVE)を使った実験系で、今回以下の事を明らかにし得た。1)HUVEには従来のthrombomodulin(TM、分子量約10万)の他に、16万前後の高分子のTMが産生される。この従来のTMをType1、この高分子のものをType2を名付けた。Type2はコンドロイチナ-ゼACで処理するとType1と同じ分子量になることから、Type2はType1に余計糖鎖が結合したものであると推定した。2)HUVEを通常の培養法で培養すると、9:1の割合でType1が多い。3)しかし、フォルボ-ルエステル、cAMPで刺激すると、TM Type2が発現してくる。その割合は大体4:1位である。4)このType2の発現したHUVEを、TNF(30U/ml)、ILー1β(30U/ml)をインキュベ-ションすると、先にType2が減少する。5)F9テラトカルチノ-マは、TMを発現しており、これはcAMP、レチノイン酸で増強される。6)ヒトのケラチノサイトもTMを発現しているが、これはデスモゾ-ムに局在している。7)ヒトの粥状動脈硬化巣では、血管内皮細胞のTMは発現が抑制されており、代わりに内皮下組織のマクロファ-ジ、泡沫細胞上にスカベンジャ-受容体、tissue factorが発現している。これは動脈硬化巣局所で血管内皮の抗血栓活性が低下し、逆に血管壁の血栓活性が優位になっていることを示唆するものと考えられる。培養臍帯静脈血管内皮細胞(HUVEC)とヒト巨核芽球性白血病細胞(MEGO1)を用い、次のことを明らかにした。1)HUVEC、MEGO1ともに35mMのdbcAMPに応反して、HUVECの場合は約250%、MEGO1の場合は約600%thrombomodulinが増加した。5)ヒトthrombomodulinのDNAをCHO細胞に組み替え、組み替え体のthrombomodulin(γーTM)を発現させてところ、いままで知られていた分子量サイズのthormbomodulin(MW:約750,000)の他に、高分子のthrombomodulin(MW:170,000)が発現した。

ここで通常のものをtype1、高分子のものをtype2 TMと命名すると、組み替え体CHOの場合、type1/type2はほぼ1/1であった。6)次にimmunoblot法で、HUVECにおけるtype1/type2の発現を調べた。通常の培養条件でも、HUVECにtype2が約5%発現していた。7)HUVECを、cAMP、フォルボ-ルエステルで刺激すると約12時間後に、type2が約20%にまで増加した。
証券価格過程のモデル化とその応用に関する研究

本研究は、ブラック・ショールズ・マートンモデルに代わる新たな証券価格モデルを構築し、同時にこの新たなモデルを金融工学とその関連する諸問題に対して応用することを目的とし、以下の研究成果を得た。1.アメリカン経路依存型オプションの価格評価:ラプラス・カールソン変換を用いることで、明示的な解をもたないアメリカン・タイプの様々な経路依存型オプションに対する価格と最適な権利行使境界に対する数値的評価方法を確立した。また、実時間領域における早期行使プレミアムの積分表現と等価な演算子領域における明示的な表現を導出した。2.市場記憶をもつ株価モデルの構築ある定常過程の偏相関関数の漸近的挙動に関する研究を基に開発された予測手法である過去未来法とフィルタリング理論に現れるイノベーションを組み合わせることで、市場記憶をもつ株価モデルを構築した。パラメータの取り方によって、短期記憶と長期記憶の両方に対応させることが可能となった。さらに、指数型の市場記憶をもつ株価モデルに対して、ある効用関数を最大化する最適ポートフォリオ選択問題を分析した。3.市場観測データの計量モデルの開発:ベイズの立場から多項プロビットモデルを開発した。ある事前分布を用いることで、効率的なマルコフ連鎖モンテカルロ法を提案した。シミュレーション実験および実データによって、この方法の有効性を検証した。4.企業財務に現れる諸問題への応用:年金、生命保険、損害保険等を組み入れたポートフォリオに関する最適化問題を確率制御理論の枠組みの中で定式化し、企業および家計における最適投資問題として分析を行った。理論的および数値的な検証によって、最適政策の定性的な性質とその経済学的含意についての考察を行った。BSM(Black-Scholes-Merton)モデルに代わる新たな証券価格モデルの構築とその応用に向けて、平成16年度は以下の研究成果を得た。・木村は、日経平均株価のデータを用いて、日次収益率のボラティリティ変動を表現する時系列モデルの統計的検証を行い、論文「株価収益率ボラティリティの変動特性に関する実証分析」にまとめた。また、転換価格下方修正条項付き転換社債の価格評価を行い、論文"Monte Carlo Analysis of Convertible Bonds with Reset Clauses"にまとめた。さらに、新しいオプション価格評価手法に取り組み、アメリカン・オプションへの応用結果を論文"Alternative Randomization for Valuing American Options"にまとめて日本ファイナンス学会(5月・中央大学)において、エイジアン・オプションへの応用結果を数理解析研究所研究集会(11月・京都大学)において、それぞれ発表した。・鈴木は、企業年金保険の価格評価問題に取り組み、論文「契約者持分の増加と契約の転換を考慮した企業年金保険の価格付け」にまとめ、日本金融・証券計量・工学学会(8月・明治大学)及び日本オペレーションズ・リサーチ学会(9月・東北大学)において発表した。・平成17年2月7日8日に北海道大学において研究集会を開催し、全国から本研究に関連する20名を超える研究者の参加を得て、研究論文11編の発表と討議を行った。また、この研究集会の論文集を刊行し、研究集会の参加者及び国内関連研究機関の研究者に配布した。BSM(Black-Scholes-Merton)モデルに代わる新たな証券価格モデルの構築とその応用に向けて、平成17年度は以下の研究成果を得た。平成18年2月6日に北海道大学において研究集会を開催し、全国から本研究に関連する研究者の参加を得て、研究論文8編の発表と討議を行った。また、昨年度と同様に研究集会の論文集を刊行し、研究集会の参加者及び国内関連研究機関の研究者に配布した。・木村は、Laplace変換を用いたオプション評価手法を種々のエキゾティック・オプションに適用し、アメリカン・ルックバック・オプションに関する論文を日本ファイナンス学会(6月・東京大学)において、ヨーロピアン・インストールメント・オプションに関する論文を国際会議BFS2006(8月・一橋大学)

・日本OR学会(9月・愛知大学)・金融工学シンポジウム(9月・北海道大学)・国際会議QMF2005(12月・シドニー)において発表した。また、アメリカン・インストールメント・オプションに対する拡張結果を第10回計画数学関係研究集会(10月・高知大学)数理解析研究所研究集会(11月・京都大学)・金融工学ワークショップ(12月・大阪大学)において、有限満期のロシアン・オプションに関する論文を数理解析研究所研究集会(11月・京都大学)・JAFEE 2006(1月・法政大学)・2007 RASOR Nanzan(3月・南山大学)・日本OR学会(3月・鳥取大学)において発表した。・井上は、記憶を持つ金融市場モデルにおける最適投資問題を分析し、論文にまとめた。また、この結果を拡張した論文について国際会議(6月・キエフ・ウクライナ)において招待講演を行った。また、関連する論文を書き上げた。・古澄は、研究開発投資と株価形成との関連性ならびに将来収益との関連性について日本の製造業について実証分析を行い、論文にまとめた。・鈴木は、夫婦間における遺産相続を前提に、資産運用と生命保険加入および消費に関する最適計画問源に関する論文をまとめた。さらに、家屋が地震により崩壊する可能性を考慮して、家計の証券投資と家屋の購入に関する最適計画問題を考察し、国際会議QMF2005(12月・シドニー)において発表した。証券価格過程に対する確率モデルの構築とその応用に向けて、平成19年度は以下の研究成果を得た。・木村は、前年度に開発したラプラス変換を用いたオプション評価手法をアメリカン・インストールメント・オプションに適用し、日本ファイナンス学会(6月・慶應義塾大学)において発表した。また、ラプラス変換領域における連続インストールメント・オプションの分解原理と双対性を証明し、日本OR学会(9月・政策研究大学院大学)と第11回計画数学関係研究集会(10月・金沢学院大学)において発表した。さらに、ストック・オプション公正価値評価および転換社債評価への応用結果を、数理解析研究所研究集会(11月・京都)・日本OR学会(3月・京都情報大学院大学)において発表した。・井上は、最適異時点間リスク配分を保険料計算に応用し、日本応用数理学会(9月・北海道大学)・数理解析研究所研究集会(11月・京都)・数理ファイナンスとその周辺研究集会(1月・東京大学)において発表した。また、記憶を持つ金融市場モデルに関する論文3編を発表した(研究成果参照)。・鈴木は、確率制御理論を用いて、耐久消費財に対する最適保険料決定問題を分析し、日本保険・年金リスク学会(9月・早稲田大学)・延世大学校-北海道大学合同セミナー(9月・延世大学校)
PTH産生ラット上皮小体細胞株の樹立、およびラット同系移植モデルに関する研究

(1)上皮小体機能亢進症ラット、種大上皮小体の作成前年度同様に、4週齢、雄自然発症性高コレステロール血症ラット(SHCラット)を30週まで自由水摂取下にて飼育。種大上皮小体を得た。(2)ラット上皮小体細胞の分離昨年度同様、摘出した上皮小体の、400Uml collagenase、及び500U/ml dispaseの混合溶液による消化にて、高いviabilityを持つ上皮小体細胞を分離できた。反復施行でも安定した細胞分離結果が得られ、本法が上皮小体細胞分離に適したものであることが、本実験にて確認できた。(3)上皮小体細胞の培養分離された上皮小体細胞は、10%FBS加D-MEM培地にて、各種成長因子の添加、無添加にかかわらず、初代培養においては良好な細胞増殖が見られた。しかし、0.10.125%Trpsine-EDTAを使用した継代では、上皮小体細胞は、各種成長因子の添加、無添加にかかわらず、また培地中のカルシウムやリン濃度の調整を行っても、継代後、上清に分泌されるPTH濃度も低下していくとともに次第に増殖抑制が起こり、最後には上皮小体細胞は死滅、継代不能となっり、本研究当初の目標の細胞株樹立は不可能であった。(4)本研究のまとめ以上のごとく、本研究では、上皮小体細胞の効率のよい分離、初代培養の確立が出来たと考えている。しかしながら、現時点では上皮小体細胞の継代、及び細胞株樹立は不可能であった。今後は、現在、細胞培養の培地に添加する成長因子を変更したり、細胞死(apoptosis)抑制等の観点から、細胞株樹立について検討していこうと考えている。(1)上皮小体機能亢進症ラット、腫大上皮小体の作成4週齢、雄自然発症性高コレステロール血症ラット(SHCラット)を30週まで自由水摂取下にて飼育。腫大上皮小体を得た。(2)ラット上皮小体細胞の分離摘出した上皮小体の周囲組織を、可及的に除去した後、400Uml collagenase、及び500U/ml dispaseの混合溶液にて、上皮小体を消化。高いviabilityを持つ上皮小体細胞を分離した。(3)上皮小体細胞の培養分離された上皮小体細胞は、10%FBS加D-MEM培地にて、各種成長因子の添加、無添加にかかわらず、初代培養においては非常に良好な細胞増殖を見た。上清に分泌されるPTHは、良好な細胞増殖にもかかわらず経時的に減少傾向を示した。継代には0.10.125%Trpsine-EDTAを使用したが、上皮小体細胞は、各種成長因子の添加、無添加にかかわらず、継代後、次第に増殖抑制が起こり、上清に分泌されるPTH濃度もさらに低下していく傾向が見られた。最後には上皮小体細胞は死滅し、継代不能となった。(4)次年度の計画現時点では上皮小体細胞の継代、及び細胞株樹立はいまだ成功していない。現在、細胞培養の培地に添加する成長因子を変更したり、培地のカルシウムやリン濃度を調整して、さらに検討を進めているところである。種大上皮小体を得た。
ハイブリッド系を用いた量子計測学

ハイブリッド量子系を用いた量子計測について、理論的な解析を行った。特に、超伝導量子回路、電子スピン、核スピンを組み合わせることで、高感度なセンシングを行えることを理論的に示した。特に、絡み合いなどの量子性がいかに古典限界を超える際に、重要な役割を果たすかを明らかにした。。また実験家と共同研究することで、実験実証までの道筋をつけて、いくつかのアイデアは実際に実験で成果を得ることに成功した。これらの成果は、ただ高感度なセンシングの実証に役立つだけでなく、量子計算や量子中継といったより高次のアプリケーションに向けたマイルストーンとしての役割も果たす。その点で、極めて重要な成果だということができる。今年度は、超伝導磁束量子ビットと電子スピン集団を用いたハイブリッド計測に関する研究と、量子ゼノン効果を用いたコヒーレンス時間の改善に関する研究を行った。前者に関しては、超伝導磁束量子ビットを状態制御に、電子スピン集団を情報のメモリに用いることで磁場センサの感度を向上させる理論提案を行い、この成果はPRLに出版した。この研究は特に、超伝導磁束量子ビットの非線形性を用いて、電子スピン集団に対してエンタングルメントを生成し、感度を向上させる点に独創性がある。また超伝導磁束量子ビットの持つ情報を電子スピン集団を用いて増幅し、超伝導磁束量子ビットの状態を高速で読み出す手法を理論的に開発し、この成果はJPSJに出版した。この成果は将来的には、高可視度で超伝導磁束量子ビットを読み出す技術へ進展する可能性がある点で重要である。さらに、このようなハイブリッド磁場センサ実現への第一歩として、実験家と共同研究することで、電子スピン集団の偏極率を超伝導量子干渉計で読み出す実験を行い、この成果はAPLに出版した。後者に関しては、寿命の短い量子ビットを測定器に用いることで、寿命の長い量子ビットに対して測定を頻繁に行うことで量子ゼノン効果を起こし、寿命(位相緩和時間)をさらに長くするプロトコルを理論的に提案した。この成果はJPSJに出版した。さらに実験家と共同研究することで、クロロホルム中の寿命の異なる二つの核スピンを用いて、この提案を実験実証した。この成果はNJPに出版した。このように異なる量子系を結合させることで発現する新奇な現象の探索と、その量子情報への応用についての研究を理論と実験の両面から行った。これらはハイブリッド系に現れる量子性を用いた高感度計測の実現に貢献する点で極めて重要な成果である。当初予定していた、超伝導磁束量子ビットと電子スピン集団を用いた量子計測に関しての理論提案を行うことができた。特に、従来から難しいと考えられていた、エンタングルメントの大規模生成とその磁場センサへの応用に関して、効率的なスキームを提案できたのは意義が大きい。のみならず、実験家と協力して、そのためのマイルストーンというべき実験成果を出すことができたため、予定以上の進展があったと言える。特に、超伝導量子干渉計で電子スピン集団の偏極率を読み出す実験成果は、電子スピン共鳴の分野でも応用先が期待できるため、量子情報にとどまらず、広い波及効果が期待できる。また、量子ゼノン効果についても大きな前進があった。核磁気共鳴を使うと、射影測定が現在の技術では難しいため、量子ゼノン効果の観測はまだ実証されていなかった。そこで我々は、コヒーレンス時間の異なる二つの量子ビットを組み合わせることでこの難点を克服できることを理論的に提案した。そして実験家と協力することで、私の提案する手法での量子ゼノン効果を核磁気共鳴で実証した。また、この実験で行った実証は1量子ビットの重ね合わせの寿命を延ばすものであったが、理論的にエンタングルメントの寿命を延ばす方法も併せて提案した。この手法はエンタングルメントを用いた高感度磁場センサの実現にも拡張が可能で、将来的には幅広い応用が期待できる。これも当初の計画にはなかった進展であるが、本研究の目標であるハイブリッド系を用いた量子計測の実現に貢献する重要な成果である。NV中心、核スピン、超伝導量子回路といった量子系において、ハイブリッド化を行うことでどのように高感度センサが構築できるかを検討した。NV中心と核スピンの結合系では、NV中心は磁場との相互作用が強いがコヒーレンス時間は短く、核スピンは磁場と弱くしか相互作用しないがコヒーレンス時間が長いという特徴を持つ。そこで我々は、電子スピンを磁場と相互作用させた後に核スピンに状態を転写することで、それぞれの系の弱点を補完し、磁場センサとしての感度向上を達成できるスキームを考案した。またさらに、電子スピンと核スピンの間にエンタングルメントを生成し、量子誤り検知の手法を用いることで状態のコヒーレンス時間を実効的に改善させることでも、磁場センサとしての感度を向上させられることを示した。また超伝導量子回路に関しては、マイクロ波共振器と超伝導磁束量子ビット集団の結合系に関する理論を構築し、実験実証を行った。超伝導磁束量子ビットは磁場センサとして高い感度を示すことが知られているが、既存の磁場センサとしての実証実験は単一もしくは少数の磁束量子ビットを使ったものがほとんどであった。我々は4300個という巨大な数の超伝導磁束量子ビットをマイクロ波共振器に結合させることに実験的に成功した。これにより、集団の超伝導磁束量子ビットをマイクロ波共振器を通して制御できる可能性が開けた。将来的には、磁束量子ビットの集団でラビ振動やラムゼ振動などの観測を目指し、集団による感度増強を用いた高感度磁場センサの実現を目指したい。また、磁束量子ビット集団をマイクロ波共振器に結合させた系で、超放射が観測できることを理論的に予言した。

さらに拡張を進めて、超吸収の観測が可能になれば、この系を高感度単一マイクロ波光子検出器として利用できる点で、非常に意義のある成果である。単一NV中心を用いた磁場センサは、高感度NMRやESRに原理的には用いることができるため、生物や医療の方面で様々な応用が期待され、世界中で研究が行われている。そのNV中心において、従来の手法を上回る感度を達成できるスキームを開発できた意義は極めて大きい。具体的には、量子誤り訂正を用いたNV中心の磁場センサ感度の向上に関する研究はいくつか報告例がすでにあったが、我々は量子誤り検知を用いることで感度を向上させるという、新しいアプローチの提案に成功した。現実的な状況で、われわれのスキームのほうが従来型よりも感度が二倍程度大きくなることを定量的に示すことができた。またNV中心集団は空間分解能は単一NVに劣るものの、感度が桁違いに良くなるため、やはり精力的に研究が行われている。NV中心集団の磁気共鳴を光を用いて検出する分光測定実験において、従来の理論では説明できないディップが観測されることが知られていた。我々は新たな理論モデルを構築し、このディップを理論モデルで再現することに成功し、かつNV中心集団の持つパラメタを系統的に推定する手法を構築した。この手法はNV中心集団を特性を効率よく評価できるため、磁場センサの実現を目指すうえでも有用であり、この分野の多くの研究者に用いられることが期待される。さらに、実験家と協力することで、4300個の超伝導磁束量子ビットをマイクロ波共振器に結合する実証を行えたことも、超伝導量子ビット集団を用いた量子計測への道を切り開いた点で、極めて重要な成果といえる。全体として、理論と実験の両面から量子計測に分野に貢献する成果をあげられたため、当初の計画以上の進展があったと結論づけられる。本年度は、量子テレポートを用いた量子計測についての研究を行った。古典計測により磁場Bの値を検出する際に、計測時間Tの時間をかけると感度はTの平方根で向上することが知られている。一方で、量子ビットを用いた計測では原理的には、計測時間Tの時間をかけると感度はTに比例して向上する。スケールが良いために、量子ビットを用いると原理的には古典センサよりも桁違いに感度の良い磁場センサが構築できる。しかしながら、量子ビットは磁場に対して敏感であるが、ノイズに対しても脆弱であることが知られている。そのため、ノイズの影響のもとで、古典限界を超える感度の量子センサが実現できるかどうかは自明ではない。特に位相緩和と呼ばれるノイズが存在する場合は、量子センサで古典限界を超える感度の磁場センサを出すことは難しいと考えられてきた。そこで我々は、量子ビットに対して量子テレポートを使うことで位相緩和の影響を抑制して、磁場センサの感度を向上させるスキームを開発した。このスキームでは、位相緩和の影響下でも、古典限界を超えて、測定時間Tに感度が比例する「量子限界」を達成できる。これは現実的な状況でも高感度な量子センサを実現できる可能性を示しており、画期的な成果である。
定常燃焼の機構解明

定常の拡散火炎の燃焼機構の解明に関して以下のような成果が得られた.拡散火炎の火炎面位置に及ぼす電界の効果が従来のイオン風理論のみでは説明できないことが見いだされ,これは電気力線および流速ベクトルの相対関係に起因することがわかった.温度場とOH濃度などの諸計測によって電界印可時の燃焼機構の解明の手がかりが得られた.(河野)噴霧火炎特有の群燃焼機構を明かにするため,火炎前緑付近の一点において,OHおよびCHラジカル発光バンドの火炎発光観測と,LDVを用いた油滴からのミ-散乱光および飛行速度の観測を行なった.これらの同時観測信号をスペクトル解析することによって,噴霧油滴と噴霧火炎の階層的な群構造が明らかになった.(水谷)乱流拡散火炎構造を決定している乱流熱輸送機構の詳細検討を,温度乱れの時間・空間ス-ケル,2点で測定された温度のクロススペクトル,コヒ-レント関数,パワ-スペクトルにより行なった.その結果,これまでに明らかにした火炎構造に存在する4ケ所の特徴的領域が上述の各値の周波数空間特性からも,明確に分類されることがわかった.(大竹)燃焼によって生ずる高温場がすべて高乱流域に存在するような火炎,すなわち3重噴流拡散火炎を作成し,実験と数値計算によって,層流化現象の影響の小さい場合には,従来適用の妥当性の検討なしに使われることが多かった密度加重平均を用いる等密度場乱流モデルの適用が妥当であることを実証した.(小沼)ー様空気流中に垂直に噴出する水素ーメタン噴流拡散火炎について,LDVおよびレ-ザレイリ散乱法による流速および温度の瞬時測定を行なった.その結果,火炎内の流速および温度変動に関する知見が得られた.また,3次元数値解析を行い,時間平均的な火炎構造を明らかにし,さらに実験結果の理論的考察に用いた.(角田)定常の拡散火炎の燃焼機構の解明に関して以下のような成果が得られた.拡散火炎の火炎面位置に及ぼす電界の効果が従来のイオン風理論のみでは説明できないことが見いだされ,これは電気力線および流速ベクトルの相対関係に起因することがわかった.温度場とOH濃度などの諸計測によって電界印可時の燃焼機構の解明の手がかりが得られた.(河野)噴霧火炎特有の群燃焼機構を明かにするため,火炎前緑付近の一点において,OHおよびCHラジカル発光バンドの火炎発光観測と,LDVを用いた油滴からのミ-散乱光および飛行速度の観測を行なった.これらの同時観測信号をスペクトル解析することによって,噴霧油滴と噴霧火炎の階層的な群構造が明らかになった.(水谷)乱流拡散火炎構造を決定している乱流熱輸送機構の詳細検討を,温度乱れの時間・空間ス-ケル,2点で測定された温度のクロススペクトル,コヒ-レント関数,パワ-スペクトルにより行なった.その結果,これまでに明らかにした火炎構造に存在する4ケ所の特徴的領域が上述の各値の周波数空間特性からも,明確に分類されることがわかった.(大竹)燃焼によって生ずる高温場がすべて高乱流域に存在するような火炎,すなわち3重噴流拡散火炎を作成し,実験と数値計算によって,層流化現象の影響の小さい場合には,従来適用の妥当性の検討なしに使われることが多かった密度加重平均を用いる等密度場乱流モデルの適用が妥当であることを実証した.(小沼)ー様空気流中に垂直に噴出する水素ーメタン噴流拡散火炎について,LDVおよびレ-ザレイリ散乱法による流速および温度の瞬時測定を行なった.その結果,火炎内の流速および温度変動に関する知見が得られた.また,3次元数値解析を行い,時間平均的な火炎構造を明らかにし,さらに実験結果の理論的考察に用いた.(角田)
ディーゼルパティキュレートと窒素酸化物の同時除去に関する研究

本研究は,ディーゼル排ガス中の炭素微粒子(パティキュレート;PM)と窒素酸化物(NOx)の有害成分を同時に除去,無害化する新しい排ガス浄化システムの開発を目指したものである.(1)PM-NOx同時除去活性は,ペロブスカイトおよびK_2NiF_4型酸化物のBサイト,スピネル型酸化物のA,Bサイトに入る遷移金属イオンの種類に大きく依存し,CoやMnを含むものは活性は高いがNOxのN_2への還元選択性が低く,CuやFeを含むものが適度な活性と高い選択性を示す.(2)アルカリ金属,特にKの添加により活性と選択性が同時に向上し,高性能なPM-NOx同時除去触媒を得るにはKの添加が必須である.(3)複合金属酸化物は遷移金属単独酸化物やそれらの機械的混合物および担持白金触媒よりもNOxの還元能が高く,PM-NOx同時除去反応に対して複合金属酸化物が有効である.2.反応の速度論的検討から,NOの酸化によるNO_2の生成,NO_2の解離吸着による原子状吸着酸素の生成,PM表面での原子状吸着酸素により活性化された中間体(C^*[O])の生成,気相酸素の関与によるC^*[O]中間体濃度の増加をキ-ステップとするPM-NOx同時除去反応機構を提案した.3.ぺロブスカイト型La_<0.9>K_<0.1>CoO_3をハニカムフィルターに担持し,実排ガスから直接PMを捕集した後に,SO_2,H_2Oを含む模擬ディーゼル排ガス中でのPM-NOx同時除去特性を測定した.PM/触媒混合物を用いた基礎研究と比較して,着火温度が約100°C高くなり,またNOx還元率も低下したが,比較的良好な同時除去特性を示し,本プロセスの実用化の可能性が強く示唆された.本研究は,ディーゼル排ガス中の炭素微粒子(パティキュレート;PM)と窒素酸化物(NOx)の有害成分を同時に除去,無害化する新しい排ガス浄化システムの開発を目指したものである.(1)PM-NOx同時除去活性は,ペロブスカイトおよびK_2NiF_4型酸化物のBサイト,スピネル型酸化物のA,Bサイトに入る遷移金属イオンの種類に大きく依存し,CoやMnを含むものは活性は高いがNOxのN_2への還元選択性が低く,CuやFeを含むものが適度な活性と高い選択性を示す.(2)アルカリ金属,特にKの添加により活性と選択性が同時に向上し,高性能なPM-NOx同時除去触媒を得るにはKの添加が必須である.(3)複合金属酸化物は遷移金属単独酸化物やそれらの機械的混合物および担持白金触媒よりもNOxの還元能が高く,PM-NOx同時除去反応に対して複合金属酸化物が有効である.2.反応の速度論的検討から,NOの酸化によるNO_2の生成,NO_2の解離吸着による原子状吸着酸素の生成,PM表面での原子状吸着酸素により活性化された中間体(C^*[O])の生成,気相酸素の関与によるC^*[O]中間体濃度の増加をキ-ステップとするPM-NOx同時除去反応機構を提案した.3.ぺロブスカイト型La_<0.9>K_<0.1>CoO_3をハニカムフィルターに担持し,実排ガスから直接PMを捕集した後に,SO_2,H_2Oを含む模擬ディーゼル排ガス中でのPM-NOx同時除去特性を測定した.PM/触媒混合物を用いた基礎研究と比較して,着火温度が約100°C高くなり,またNOx還元率も低下したが,比較的良好な同時除去特性を示し,本プロセスの実用化の可能性が強く示唆された.本研究は,ディーゼル排ガス中の炭素質微粒子(パティキュレート;PM)と窒素酸化物(NOx)の有害成分を同時に除去,無害化する新しい排ガス浄化触媒システムの開発を目指したものであり,今年度に以下の成果を得た.1.触媒とPMの混合物をNOxとO_2を含むガス中で連続昇温して反応を追跡する昇温反応法により,ペロブスカイト型(ABO_3),K_2NiF_4型(A_2BO_4),スピネル型(AB_2O_4)酸化物の同時除去活性の基礎的評価を行った.(1)何れの触媒系においても,AイオンとBイオンの組み合わせにより活性は大きく変化した.(2)アルカリ金属,特にKの添加が活性向上に有効であった.(3)現在のところ,ペロブスカイトではLa_<0.9>K_<0.1>FeO_3やLa_<0.9>K_<0.1>Mn_<0.8>Cu_<0.2>O_3,K_2NiF_4型ではLa_<1.9>K_<0.1>Cu_<0.95>Va_<0.05>O_4,スピネル型ではCu_<0.95>K_<0.05>Fe_2O_4やCuFe_<0.9>K_<0.1>O_4が優れた特性を示している.(4)これら複合酸化物は遷移金属単独酸化物や担持白金触媒よりもNOxの還元能が高く,有望であることがわかった。(5)優れた特性を示す触媒については,ハニカムあるいはフォーム状のセラミック担体に担持し,実機テストを計画中である。

2.メタンの燃焼反応や酸素の昇温脱離法による表面酸化力の測定,X線光電子分光法による表面状態分析,BET法による表面積測定などにより,触媒のキャラクタリゼーションを行った.その結果,活性は表面積には依存せず,表面積当りの酸化力で決まること,スピネル系ではKは表面に濃縮される傾向にあり,適当な表面濃度を持ちかつ表面状態が安定なものが活性,耐久性に優れていること,などを明らかにしつつある.今後,反応機構の解明などを行い,それらを総合して活性支配因子を明らかにしていく予定である.本研究は,ディーゼル排ガス中の炭素微粒子(パティキュレート;PM)と窒素酸化物(NOx)の有害成分を同時に除去,無害化する新しい排ガス浄化システムの開発を目指したものである.触媒とPMの混合物を反応ガス中で連続昇温して反応を追跡する昇温反応法を用いてPM-NOx同時除去活性の基礎的評価を行った.本年度はスピネル型酸化物(AB_2O_4)について詳細に検討を行い,以下の成果を得た.1.PM-NOx同時除去活性は,A,Bサイト金属イオンの種類に大きく依存し,CoやMnを含むものは活性は高いが,NOのN_2への還元選択性が低く,CuFe_2O_4が中程度の活性と特異的に高いNO還元選択性をもつ優れた触媒であることが判明した.2.CuFe_2O_4のPM-NOx同時除去性能は,CuOやFe_2O_3およびそれらの物理混合物より高く,スピネル構造の形成による相乗効果が認められた.3.CuFe_2O_4への種々の金属(イオン)の担持あるいは置換効果を調べ,Ptの添加は選択性を低下させる一方,アルカリ金属イオン,特にKの添加は触媒特性を大きく向上させた.Kの促進効果は,CuFe_2O_4への担持およびA,Bサイトへの部分置換によっても同様に発現し,添加量には最適値(CuFe_2O_4の約5mol%)があることを明らかにした.4.固(触媒)-固(PM)-気(NO,O_2)の3相反応であるPM-NOx同時除去反応の昇温反応結果を速度論的に解析する手法を確立し,一連の触媒について活性化エネルギーと頻度因子の間に補償関係が成立すること,活性化エネルギーとNO還元選択性に相関関係があることを明らかにした.本研究では,ディーゼル排ガス中の炭素微粒子(パティキュレート;PM)と窒素酸化物(NO_X)の有害成分を同時に除去,無害化する新しい排ガス浄化システムの開発を目指したものである.・PM-O_2反応は酸素分圧に0.5次であり,O_2が触媒表面に解離吸着し,生成した原子状酸素がPM表面の活性炭素を攻撃して酸素により活性化された中間体(C^*[O])を生成し,それが吸着酸素あるいは気相酸素と反応する機構を提案した.・PM-NO反応のNO分圧依存性や生成物の物質収支は複雑であったが,吸着NOから含窒素・酸素中間体や含窒素中間体がPM表面に生成し,温度により律速段階が変化するとして,説明できた.・NO_2を用いればPMの着火温度は低下するが,O_2存在下ではNO_2はN_2まで還元されるのに対し,O_2非存在下ではNOまでしか還元されない.また,PM-NO-O_2反応の着火温度はNO_2(+O_2)中に近く,NO_2とO_2が同時除去反応に深く関わっていることが示唆された.・以下の結果をもとに,(1)NOの酸化によるNO_2の生成,(2)NO_2の解離吸着による原子状吸着酵素の生成,(3)PM表面でのC^*[O]中間体の生成,(4)気相酸素の関与によるC^*[O]中間体濃度の増加をキ-ステップとするPM-NO_X同時除去反応機構を提案した.2.ペロブスカイト型La_<0.9>K_<0.1