hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
後期太古代氷河期における汎地球的な環境変動の解明：同位体地質学からのアプローチ

本研究期間中に収集したデータを用いて、インドダールワール岩体の2925億年前の地球表層環境解析を行った。特に堆積岩に地球表層環境を記録するような構造ならびに化学的記録が保存されている。チトラドゥルガ片岩帯の広域的な地質図を作成し、構造発達・テクトニクス場の変化・周辺地域の地質体との比較・詳細な年代測定による層序の決定などを行うことで、インドの太古代地層においてこれまで不可能であった地質・環境解析が可能となった。さらにこれらのデータと基盤岩や火山岩の詳細な地球化学的解析により、太古代ポンゴラ氷期による海洋・大気環境の局所的・広域的変化を評価した。本研究では、29億年前頃に生じた南アフリカのカープファールクラトンのポンゴラ氷期における環境変化を地質学的に解析し、さらにインドのダールワール、シンブン、バスターやオーストラリアのピルバラといった各同時代岩体との比較を行う。本研究計画初年度では,インド南部ダールワール岩体に重点をおいた現地地質調査を2回にわたって行い、以下の項目を実施した。1.研究代表者(Satish)と4名の研究分担者(豊島、外田、亀井、片岡)、研究協力者(大学院生)が、Indian Institute of Science (Bangalore)のSajeev准教授の協力を得ながら、インド南部のダールワール岩体の調査を2回実施した。調査は二つのグループに分かれて行った。グループ1は主に片岩帯を、グループ2は基盤になる片麻岩や花崗岩を中心に、合わせて20日間現地調査を行った。2.野外では岩相記載を詳細に行い、層序対比のため柱状図を作成した。また地質構造データ、堆積相の詳細な記載も行った。室内分析に必要な試料を採取し、地質構造および堆積構造の解析から、変形履歴や古流向を検討中である。3.室内分析は野外で採取した試料について、以下の分析を行った。(a)記載岩石学的検討:野外で採取した多様な岩石試料について、薄片を作成し、顕微鏡下での岩石記載や電子顕微鏡を用いた鉱物微細構造の観察と変成作用の解析を行った。(b)放射年代測定:岩石学的な基礎データをもとに厳選した試料から、U-Th-Pb年代測定用にジルコン・モナザイトの鉱物分離を行った。(c)同位体分析:野外で採取した試料について、XRFとICP MSによる全岩化学分折を行った。島根大学においてストロンチウム、ネオジムの同位体分析の試料(片麻岩や花崗岩)を、新潟大学において炭素・酸素・硫黄の同位体分析の試料(片岩や石灰岩)を準備中である。本年度は,南アフリカ・カープファール岩体にて1回、インド南部ダールワール岩体にて2回現地地質調査を行い、以下の項目を実施した。1.南アフリカ・カープファール岩体のポンゴラ超層群で、研究代表者と大学院生1名が南アフリカ地質調査所のGrantham博士の協力を得て調査を実施した。さらにインド南部のダールワール岩体で、研究代表者と4名の研究分担者が、IIScのSajeev准教授の協力を得て調査を2回、それぞれ約2週間実施した。(b)放射年代測定:岩石学的な基礎データをもとに厳選した試料に対して、ジルコン・モナザイトを用いたU-Th-Pb年代測定を行った。(外田)。(c)同位体分析:野外で採取した試料について全岩化学分折を行った。島根大学においてストロンチウム、ネオジムの同位体分析(亀井)を、新潟大学において炭素・酸素・硫黄の同位体分析(Satish)を行った。(d)構造地質学的検討・堆積学的検討:地質構造および堆積構造の解析から、変形履歴や古流向を検討した(豊島、片岡)。また堆積相解析を行った(片岡)。本研究では、29億年前頃に生じた南アフリカのカープファールクラトンのポンゴラ氷期における環境変化を地質学的に解析し、さらにインドやオーストラリアの同時代岩体との比較を行った。特に、平成27年度では,以下の項目を実施した。研究分担者(豊島)が、IISc (Bangalore)のSajeev准教授の協力を得ながら、インド南部のダールワール岩体の調査を実施した。研究代表者(Satish)と研究分担者(外田)は、インドのゴアで開催された第12回国際南極地学シンポジウムに参加し、現地の太古代地質専門家と議論した。日本地球惑星科学連合2015年大会でGrantham博士と南アフリカのポンゴラ層群現地地質調査についての打ち合わせを実施し、現地調査の方針を決定した。研究代表者(Satish)と研究協力者(大学院生)が南アフリカのポンゴラ層群において、現地地質調査を行った。

野外では岩相記載を詳細に行い、室内分析に必要な試料を採取した。また地質構造データ、堆積相の詳細な記載も行った。室内分析a)記載岩石学的検討:野外で採取した多様な岩石試料について、薄片を作成し、顕微鏡下での岩石記載や電子顕微鏡を用いた鉱物微細構造の観察と変成作用の解析を行った。b)放射年代測定:岩石学的な基礎データをもとに厳選した試料から、U-Th-Pb年代測定用にジルコン・モナザイトの鉱物分離を行った。c)化学分析:野外で採取した試料について、XRFとICP-MSによる全岩化学分折を行った。島根大学においてSr、Ndの同位体分析(片麻岩や花崗岩)を、新潟大学においてSr、Ndの同位体分析(火山岩や縞状鉄鉱床)を、新潟大学において炭素・酸素・硫黄の同位体分析(片岩や石灰岩)を行った。d)構造地質学的検討・堆積学的検討:地質構造および堆積構造の解析から、変形履歴や古流向を検討し、堆積層解析を行った。本研究では、インドと南アフリカの現地地質調査を計画通り行い、地質図作成は最終段階になっている。現段階では採取した様々な岩石試料の化学組成分析や同位体分析を行っている。具体的には、地質年代の分析・硫黄同位体の分析・火山岩の全岩化学組成、同位体比・ストロマトライトの炭素・酸素・Sr同位体・トーナル岩と花崗岩の地球化学的な解析などが最終段階になり、最終年度までに公表論文として国際誌に掲載する予定である。目標とする大陸間の太古代の地層対比の見通しが得られたため、おおむね順調に進展していると判断できる。また、採取したストロマトライトの炭素同位体データから生物起源性を示す値が得られた。過去に得られた同岩体の硫黄同位体のデータとあわせた解釈を行うことで、太古代末期の詳細な年代時系列での同位体進化の解析が可能との見通しである。本研究では、29億年前頃に生じた南アフリカのカープファールクラトンのポンゴラ氷期における環境変化を地質学的に解析し、さらにインドやオーストラリアの同時代岩体との比較を行う。本研究計画28年度では,以下の項目を実施した。南アフリカのケープタウンで開催された国際地質学会(35th International Geological Congress)に研究代表者(Satish)と研究分担者(片岡)と研究協力者(大学院生)が参加し、インド南部のダールワール岩体の研究結果について発表を行った。その際現地でGrantham博士と南アフリカの現地地質調査についての打ち合わせを実施し、約1週間現地地質調査を行った。
建築物壁面の音響拡散性能の評価および予測に関する研究

本研究は、音響拡散性能の定量化に関して、模型実験と数値計算の2つのアプローチを2年間同時並行で相補的に推進するものであり、前者では模型製作・音響計測、後者ではプログラミング・データ分析の各作業において、大学院生等の研究補助を一部受けて実施されている。模型実験に関しては、今年度に直方体残響室(内寸:6m*5m*4m)を模擬した1/5縮尺模型の製作が完了し、前年度に構築した音響再生機器、収音機器、信号処理装置からなる音響計測システム一式を導入の上、室内音響インパルス応答計測の試行を行った。数値計算に関しては、前年度に構築した壁面の拡散係数の予測に特化した解析アルゴリズムにさらなる改良を加えて、具体的には大規模音響解析用の高速多重極境界要素法を導入し、建築音響分野で必要となる4kHz帯域まで計算が可能となった。さらに、アーヘン工科大学、ルーヴェンカソリック大学、リエージュ大学の研究協力を得て、3機関における実大実験・縮尺模型実験と本研究における数値計算との相互比較を行い、数値解析手法の妥当性、実測手法の信頼性が確認された。上記一連の研究成果の公表については、日本建築学会2005年度大会、日本音響学会2005年度秋季研究発表会、2006年度春季発表会、国際騒音制御工学会会議Inter-Noise 2005にて口頭発表を行うとともに、学術雑誌Acustica/acta acustica、Applied Acousticsに査読論文を投稿中である。本研究は、音響拡散性能の定量化に関して、模型実験と数値計算の2つのアプローチを2年間同時並行的かつ相補的に推進するものであり、前者では模型製作・音響計測、後者ではプログラミング・データ分析の各作業において、大学院生等の研究補助を一部受けて実施されている。模型実験の第一段階として、残響室を模擬した1/5縮尺模型およびその内部に取り付ける拡散係数計測用の試験体回転台の作製前に、音響再生機器、収音機器、信号処理装置からなる音響計測システム一式を構築し、その動作確認までを完了した。数値計算の第一段階として、壁面の音響拡散に関する物理学的理論および申請者が開発した音響数値解析プログラムの双方をベースに、壁面の拡散係数の予測に特化した解析アルゴリズムの構築を行った。特に、予測精度に関連するモデル化および数値アルゴリズム上の影響要因を、理想上の無限大壁面を仮定した理論解との比較を通して精査し、高精度かつ安定的な予測手法として確立した。さらに、典型的な壁面拡散体の形状である正弦波型・三角波型・矩形波型に関して、寸法のプロポーションが拡散係数に及ぼす影響についてパラメトリックスタティを行い、周波数特性上の傾向を解明した。上記の研究成果の公表については、日本建築学会2004年度大会、日本音響学会2004年度秋季研究発表会、2005年度春季発表会にて途中結果の口頭発表を行うとともに、学術雑誌Acoustical Science and Technologyに査読論文が掲載された。
樹状細胞とDNAワクチンを用いたC型肝炎における新しいワクチンの検討

1. DNAワクチンはnaked plasmidの形で、マウスに筋注して用いた。pMAM_<neo>, pEFBOS, pcDNA3等の各種プロモーターを用いて行った。C型肝炎ウイルスコア蛋白に対しては、再現性をもって、強い細胞性免疫応答を誘導することは困難であった。B型肝炎ウイルス表面抗原に対しては、DNAワクチンにより細胞障害性Tリンパ球を誘導することが可能であり、技術的な問題でなくC型肝炎ウイルスコア蛋白の免疫原性が低いと考えられた。2.樹状細胞は、マウス骨髄から細胞を採取し、GM-CSF, IL-4とともに培養を行って誘導した。形態的に特微的な樹状突起を有していた。FACSによる細胞表面マーカーの解析では、樹状細胞に特徴的とされる強いMHC classIとIIの発現が見られ、また33D1で認識される抗原やCD11cも陽性であった。活性化刺激を行った後では、DEC-205も陽性となった。次にこの様に誘導された樹状細胞の抗原提示能を脾細胞と比較・検討した。予め樹立してあったC型肝炎ウイルス蛋白特異的なヘルパーT細胞のラインに対してそれぞれの抗原提示能を細胞増殖試験で検定した。樹状細胞は、脾細胞の100分の1の数で2倍以上の抗原特異的細胞増殖を誘導した。また120個のアミノ酸の長さのウイルスコア蛋白と混合した後、樹状細胞を洗浄しても効率よくヘルパーT細胞ラインを刺激したことから、培養された樹状舳胞は抗原蛋白を取り込むことが可能であり、取り込んだ後、抗原エピトープとなるようにプロセスし抗原提示することが可能である事が確認できた。3. in vitroにおける結果に基づいて培養した樹状細胞に合成ペプチドあるいはウイルス蛋白を添加した後、マウスに腹腔内あるいは静注投与した。細胞障害性Tリンパ球の免疫応答を測定したところ、非常に強い細胞障害性が観察されたが、C型肝炎ウイルスコア蛋白特異的ではなかった。
超高温プラズマ診断用ショットキ・ダイオード検出器の開発

本研究は、サブミリ波超高温プラズマ診断技術において必要不可欠な高感度高速応答のGaAsショットキダイオードの性能向上および各研究機関への供給を目的として実施された。1.ダイオードの性能向上本年度は、特に低雑音化の研究を行なった。まずダイオード製作プロセスの酸素プラズマによるレジスト灰化処理とそれに続く熱処理の工程が雑音特性に大きな影響を及ぼすことを明らかにし、その2つの条件の違いにより雑音温度比が10dB以上変化することを明らかにした。次にビデオ検出時の等価雑音電力(NEP)を指標としてプロセスの最適化を図った結果、レジスト灰化時間は40分以下、熱処理条件は430°C(3分)500°C(1分)の間に最適条件があるという結論を得た。一方、サブミリ波検出感度の理論計算をする上で問題となっていたダイオードの障壁容量の測定を行ない、直径1μmφのもので約1fF(無バイアス時)という値を得た。またダイオードの障壁高さをリチャードソンプロットにより求め、従来の飽和電流より求める方法と一致することを明らかにした。これらの値とアンテナのインピーダンスを考慮した時の遮断周波数を用いて、検出器感度の理論値と実験値との対応を明らかにし、従来のダイオード等価回路がサブミリ波領域でも使用できることを示した。2.ダイオードの供給本年度ダイオードは5研究機関へ30ケ(内アンテナ・マウント付2ケ)供給した。近年測定が多チャンネル化している為に、1研究機関に対するダイオード供給個数が増えていく傾向にある。なお本研究が科学研究費補助金で開始されて以来これまでの供給ダイオードの総数は150ケ余りになっている。
多視点カメラの協調的シーン解析によるインタラクティブなサッカー映像生成システム

本研究はインタラクティブな放送を実現するために、サッカー中継を例に取り上げ、視聴者の意図に適合した視点からの映像を自動的に生成するシステムを開発する事をめざしている。サッカーなど広域にて行われるスポーツにおいてはひとつのカメラですべての動きを撮影することはむずかしく、役割の異なる複数のカメラで撮影して、シーンに適切な映像に切り替えて放送されており、画像処理に基づく自動化が望まれている。視聴者の好みに基づいて視点を選択したいという要求に応える、インタラクティブな映像生成システムを実現することを目的としたもので以下に成果を述べる。多視点撮影環境の構築複数の解析用の固定カメラはサッカーフィールド全体を取り囲むように設置し、放送用カメラは経験により適切な位置に固定して設置し、試合を撮影するシステムを構築した。サッカーの多視点画像列からの選手およびボールの検出と追跡フレーム毎のボールの検出にはテンプレートマッチング、フィールド上の選手の検出には背景差分に基づいた抽出手法を用い、フレーム間の追跡を行って軌跡を求めるアルゴリズムを確立した。1台のカメラの画像からボールおよび選手の軌跡の抽出手法は充分な成果をあげている。オクルージョンによる誤りの回避アルゴリズムの開発1台のカメラの画像処理でオクルージョンが発生した場合には複数のカメラからの画像情報および3次元情報を統合して協調的にボールおよび選手の位置を推測しロバストな追跡を行う手法を開発した。最適視点の決定ボールおよび選手の追跡情報を評価対象としてそのシーンに最適な視点の放送用カメラを選択する手法を開発した。プレーの判別アルゴリズムの開発ボールの近傍の選手を検出して、ボールの位置速度情報および選手の動きからパス、シュート、タックルなどのプレーを判別するシステムを構築した。本研究ではディジタル放送の特長であるインタラクティブな放送を実現するために、サッカー中継を例に取り上げ、視聴者の意図に適合した視点からの映像を自動的に生成するシステムを開発することをめざしている。本年度の研究実績は次の通りである。(1)多視点撮影環境の構築複数の解析用の固定カメラをサッカーフィールド全体に取り囲むように設置し、放送用カメラを経験により適切とされる位置に固定して設置し、試合を撮影するシステムを構築した。撮影された複数の動画像をディジタイズ、カメラごとのボールおよび選手の追跡処理を行った。さらに各カメラの結果を統合してボールおよび選手の軌跡の解析、最適視点の決定、放送カメラの制御を行った。また、サーバマシンに実証実験のためのデータを蓄積した。(2)サッカーの多視点画像列からの選手およびボールの検出と追跡フレーム毎に背景差分に基づいたフィールド上の選手の検出、テンプレートマッチングを用いたボールの検出を行い、それらのフレーム間の追跡を行い軌跡を求めた。(3)オクルージョンによる誤りの回避アルゴリズムの開発選手同士のオクルージョンが発生した場合に複数のカメラから画像情報および3次元情報を統合して協調的にボールおよび選手の位置を推測しロバストな追跡を行う手法を開発した。(4)最適視点の決定ボールおよび選手の追跡情報を評価対象としてそのシーンに最適な視点の放送用カメラを選択する手法を開発した。本研究ではディジタル放送の特長であるインタラクティブな放送を実現するために、サッカー中継を例に取り上げ、視聴者の意図に適合した視点からの映像を自動的に生成するシステムを開発する事をめざしている。1.多視点撮影環境の拡充複数の解析用固定カメラをサッカーフィールド全体を取り囲むように設置し、放送用固定カメラを適切な位置に設置して試合を撮影するシステムを構築した。カメラ台数を22台として実験を行った。2.カメラ配置の最適化フレーム毎のボールの検出に昨年度に開発した抽出手法を用いて、カメラ配置の最適化を行った。選手全員とボールを全試合を通じてフィールド全体を追跡するために、各カメラの担当領域を解像度の低い遠方は多視点処理で、解像度の高い近方は単眼カメラの時系列処理で行う方式を確立し、最適配置のための定量的な検討を行った。

3.最適視点の決定昨年度はボール及び選手の追跡情報のみを評価対象としてそのシーンに最適な視点の放送用カメラを選択する手法を開発した。本年度はまず追跡情報からパス、シュート、タックルなどのプレーの種類を判別して、最適視点の評価対象に加えることとした。4.プレーの判別アルゴリズムの開発ボールの軌跡を基準として、近傍にいる選手を「プレー」をした選手とする。ボールの軌跡からその変化、プレーした選手との相対距離の大きさと方向、フィールド内の位置と進行方向、次の時刻にプレーした選手が味方か敵かなどの項目を算出することにより、プレーの種別の判別を行った。本研究はインタラクティブな放送を実現するために、サッカー中継を例に取り上げ、視聴者の意図に適合した視点からの映像を自動的に生成するシステムを開発する事をめざしている。サッカーなど広域にて行われるスポーツにおいてはひとつのカメラですべての動きを撮影することはむずかしく、役割の異なる複数のカメラで撮影して、シーンに適切な映像に切り替えて放送されており、画像処理に基づく自動化が望まれている。視聴者の好みに基づいて視点を選択したいという要求に応える、インタラクティブな映像生成システムを実現することを目的としたもので以下に成果を述べる。多視点撮影環境の構築複数の解析用の固定カメラはサッカーフィールド全体を取り囲むように設置し、放送用カメラは経験により適切な位置に固定して設置し、試合を撮影するシステムを構築した。サッカーの多視点画像列からの選手およびボールの検出と追跡フレーム毎のボールの検出にはテンプレートマッチング、フィールド上の選手の検出には背景差分に基づいた抽出手法を用い、フレーム間の追跡を行って軌跡を求めるアルゴリズムを確立した。1台のカメラの画像からボールおよび選手の軌跡の抽出手法は充分な成果をあげている。オクルージョンによる誤りの回避アルゴリズムの開発1台のカメラの画像処理でオクルージョンが発生した場合には複数のカメラからの画像情報および3次元情報を統合して協調的にボールおよび選手の位置を推測しロバストな追跡を行う手法を開発した。最適視点の決定ボールおよび選手の追跡情報を評価対象としてそのシーンに最適な視点の放送用カメラを選択する手法を開発した。プレーの判別アルゴリズムの開発ボールの近傍の選手を検出して、ボールの位置速度情報および選手の動きからパス、シュート、タックルなどのプレーを判別するシステムを構築した。
住環境指標による、ＲＣ建築の耐震性能の新しい評価軸【提案と基礎データの収集】

本研究は,RC建築が住機能を喪失する限界を,住環境指標「気密性」により定義することにより,耐震性能の新しい評価軸を提案することを目的としている.この目的を達成するため,下記を含む3年間の実験,解析研究を実施している.平成29年度は,RC壁材の気密特性(損傷ー気密性指標の関係など)を実験的かつ定量的に評価するため,【研究1】JIS A 2201送風機による住宅などの気密性能試験方法に基づく気密性モニタリングと地震力を模擬した静的載荷を繰り返す新しい実験システムを開発した.また,【研究2】では,【研究1】で開発した実験システムを用いて,RC壁材を模擬し,壁厚と配筋を変動因子とする実大要素試験体を計画,製作し,その気密特性(損傷ー気密性指標の関係など)を評価した.平成30年度は,【研究3】平成29年度の実大要素試験体を対象に3Dスキャナを用いてひび割れ面を高精度に模擬する数値解析モデルを作成し,実験結果をCFD解析により評価した.また,引き続きRC壁材の気密特性の実験データを蓄積するため,【研究4】RC集合住宅において繰り返し地震被害が生じる方立壁を模擬する縮小試験体を対象に,研究1で開発した実験法を用いた気密特性(損傷ー気密性指標の関係など)の評価実験を実施した.その結果,とくにRC壁材のひび割れの流量係数を実験的に取得することができ,RC建築の機能維持限界を定量化するために不可欠な基礎データを得ることができた.平成30年度は概ね当初計画通りの研究を実施することができた.具体的な内容と現在までの成果は研究実績の概要を参照されたい.平成31年度は,【研究5】平成30年度に構築したCFD解析法を用いて,これまでの実験結果をより合理的に評価するための方法について分析する.このため,3Dプリンタにより理想化モデルを作成し,ひび割れ幅やひび割れ面粗度をパラメータとする気密性モニタリング実験も並行する.また,平成30年度の【研究4】では典型的な方立壁の損傷特性が得られたため,【研究6】より高い住機能維持限界を保証するための方立壁の構造詳細を提案し,その検証実験を実施して,RC建築が住機能を喪失する限界を向上する方法についても検討する.本年度は最終年度のため,3年間の研究を総括し,壁材の気密性に基づくRC建築の住機能維持限界の評価法を社会実装するための今後の課題を整理する.本研究は,RC建築が住機能を喪失する限界を,住環境指標「気密性」により定義することにより,耐震性能の新しい評価軸を提案することを目的としている.この目的を達成するため,下記を含む3年間の実験,解析研究を計画している.研究初年度の平成29年度は,RC壁材の気密特性(損傷ー気密性指標の関係など)を実験的かつ定量的に評価するため,【研究1】従来にない新しい実験法として気密性モニタリングが可能な静的載荷システムを開発すること,【研究2】本実験法を用いてRC壁材の実験を実施し,その気密特性を取得することを計画した.【研究1】では,JIS A 2201送風機による住宅などの気密性能試験方法に基づく気密性モニタリングと地震力を模擬した静的載荷を繰り返す新しい実験システムを開発した.具体的には,研究代表者の所属研究機関に既存の静的載荷システムを利用し,外部から気密性モニタリングが可能な移動式の気密測定室を接続することで,当初の研究計画を実現するための実験システムを構築した.【研究2】では,【研究1】で開発した実験システムを用いて,RC壁材を模擬し,壁厚と配筋を変動因子とする実大要素試験体を計画,製作し,その気密特性(損傷ー気密性指標の関係など)を評価した.その結果,とくにRC壁材のひび割れの流量係数(一般開口よりも大幅に小さい)を実験的に取得することができ,RC建築の機能維持限界を定量化するために不可欠な基礎データを得ることができた.平成29年度は概ね当初計画通りの研究を実施することができた.具体的な内容と現在までの成果は研究実績の概要を参照されたい.本研究は,RC建築が住機能を喪失する限界を,住環境指標「気密性」により定義することにより,耐震性能の新しい評価軸を提案することを目的としている.この目的を達成するため,下記を含む3年間の実験,解析研究を実施している.平成29年度は,RC壁材の気密特性(損傷ー気密性指標の関係など)を実験的かつ定量的に評価するため,【研究1】JIS A 2201送風機による住宅などの気密性能試験方法に基づく気密性モニタリングと地震力を模擬した静的載荷を繰り返す新しい実験システムを開発した.また,【研究2】では,【研究1】で開発した実験システムを用いて,RC壁材を模擬し,壁厚と配筋を変動因子とする実大要素試験体を計画,製作し,その気密特性(損傷ー気密性指標の関係など)を評価した.平成30年度は,【研究3】平成29年度の実大要素試験体を対象に3Dスキャナを用いてひび割れ面を高精度に模擬する数値解析モデルを作成し,実験結果をCFD解析により評価した.また,引き続きRC壁材の気密特性の実験データを蓄積するため,【研究4】RC集合住宅において繰り返し地震被害が生じる方立壁を模擬する縮小試験体を対象に,研究1で開発した実験法を用いた気密特性(損傷ー気密性指標の関係など)の評価実験を実施した.

その結果,とくにRC壁材のひび割れの流量係数を実験的に取得することができ,RC建築の機能維持限界を定量化するために不可欠な基礎データを得ることができた.平成30年度は概ね当初計画通りの研究を実施することができた.具体的な内容と現在までの成果は研究実績の概要を参照されたい.平成30年度は,【研究3】平成29年度の実大要素試験体の実験結果(気密特性)を解析的に評価することを試みる.また,引き続き,【研究4】RC集合住宅の方立壁を模擬する縮小試験体を対象に,平成29年度に開発した実験システムを用いた気密特性の評価実験を実施し,RC壁材の気密特性の実験データを蓄積する.これらの研究ではRC壁材の気密特性に関係するスケール則にも着目して継続的に検討する.平成31年度は,【研究5】平成30年度に構築したCFD解析法を用いて,これまでの実験結果をより合理的に評価するための方法について分析する.このため,3Dプリンタにより理想化モデルを作成し,ひび割れ幅やひび割れ面粗度をパラメータとする気密性モニタリング実験も並行する.また,平成30年度の【研究4】では典型的な方立壁の損傷特性が得られたため,【研究6】より高い住機能維持限界を保証するための方立壁の構造詳細を提案し,その検証実験を実施して,RC建築が住機能を喪失する限界を向上する方法についても検討する.本年度は最終年度のため,3年間の研究を総括し,壁材の気密性に基づくRC建築の住機能維持限界の評価法を社会実装するための今後の課題を整理する.
脳毛細血管内皮細胞のバリア機能を制御する生理活性因子の同定および機能解析

本研究では、サルES細胞やES細胞から分化誘導した神経前駆細胞(NPC)が脳毛細血管内皮細胞のBBBバリア機能を亢進させることを見出した。サル初代培養脳毛細血管内皮細胞(MBME)とES細胞、および、MBMEとES細胞由来NPCとの非接触共培養において、BBB構成細胞である血管内皮細胞-ペリサイト-アストロサイト共培養と比較すると、内皮細胞のBBBバリア機能が顕著に亢進された。これらの結果より、ES細胞およびES細胞由来NPCから分泌される液性因子が内皮細胞の機能亢進に関与していることが示唆される。そこで、ES細胞/ES細胞由来NPCから分泌される液性因子が組織特異性を獲得していない未成熟な血管内皮細胞から脳毛細血管内皮細胞への成熟分化に作用する分化誘導因子になり得るかを検討するため、ES細胞から血管内皮細胞の分化誘導に取り組んだ。既に確立した分化誘導法に対し改良を加え、(i)血管内皮細胞の分化誘導効率の向上と、(ii)血管内皮細胞とペリサイトの2細胞のみを選択的に分化誘導することに成功した。血管内皮細胞とペリサイトとの共培養により、マトリゲル上で示す血管内皮細胞による管腔形成能が促進された。血管内皮が形成する管腔はペリサイトの被覆が観察され、ペリサイトが取り囲むことによって管腔構造は安定化した。さらに血管内皮細胞とペリサイトを一過性中大脳動脈閉塞モデルラットの脳内へ移植し、神経学的機能評価を行ったところ、炎症を有意に減少させ、神経症状の改善傾向が認められた。以上より、ES細胞由来血管内皮細胞およびペリサイトは生体内において機能的に作用する可能性が示された。今後、ES細胞およびES細胞由来NPCから分泌される液性因子をES細胞由来血管内皮細胞に作用させることで脳毛細血管内皮への成熟分化を図り、BBBバリア形成の分子機構の解明に期待する。本研究では、1ES細胞およびES細胞由来神経前駆細胞から分泌される血液脳関門(BBB)バリア機能を強化する生理活性因子を同定すること、2同定された因子をES細胞から分化させた血管内皮前駆細胞に処理し、脳特異的血管内皮細胞への成熟分化に作用する分化誘導因子になり得るかを検討することを目的としている。本年度は、ES細胞から血管内皮前駆細胞の分化誘導を先行させた。既に確立した分化誘導法に対し改良を加え、(i)血管内皮前駆細胞の分化誘導効率の向上と、(ii)血管内皮前駆細胞とペリサイト様細胞の2細胞のみを選択的に誘導する分化誘導方法を確立することができた。分化誘導された血管内皮前駆細胞およびペリサイト様細胞をセルソーターを用いて分取後、再培養を行ったところ両細胞集団とも増殖性を保持していることがわかった。血管内皮前駆細胞は血管内皮マーカー(PECAM-1、VE-cadherin、VEGFR2)を発現し、マトリゲル基底膜マトリクス上で管腔形成を示した。一方、ペリサイト様細胞はペリサイトマーカー(PDGFRβ、NG2、CD146、CD105)の発現が確認され、サル初代培養脳ペリサイトとマーカー発現が類似していた。次に、マトリゲル上で示す血管内皮前駆細胞による管腔形成はサル脳ペリサイトとの共培養において促進が見られたが、ES細胞由来ペリサイト様細胞との共培養においても促進が確認された。顕微鏡による観察では、サル脳ペリサイトおよびES細胞由来ペリサイトは血管内皮前駆細胞が形成する管状構造に沿うように局在することが確認され、ES細胞由来ペリサイト様細胞はサル脳ペリサイトと非常に類似した性質を保持していることが分かった。本年度研究により、ES細胞からBBB構成細胞である血管内皮前駆細胞および当初予定し得なかったペリサイト様細胞も分化誘導することができ、本研究に必要な細胞の準備が整った。研究計画では本年度はES細胞およびES細胞由来神経前駆細胞から分泌されるBBB機能を強化する生理活性因子の探索を行う予定であったが、ES細胞から血管内皮前駆細胞とペリサイト様細胞の効率的な分化誘導法を見出すことができたため、これらの細胞の調製を先行させた。

さらに血管内皮細胞とペリサイトを一過性中大脳動脈閉塞モデルラットの脳内へ移植し、神経学的機能評価を行ったところ、炎症を有意に減少させ、神経症状の改善傾向が認められた。以上より、ES細胞由来血管内皮細胞およびペリサイトは生体内において機能的に作用する可能性が示された。今後、ES細胞およびES細胞由来NPCから分泌される液性因子をES細胞由来血管内皮細胞に作用させることで脳毛細血管内皮への成熟分化を図り、BBBバリア形成の分子機構の解明に期待する。BBB機能制御に関与するES細胞由来の生理活性因子の同定を行う。ES細胞およびES細胞由来神経前駆細胞の培養上清から抽出した粗精製タンパク質画分を質量分析計を用いて網羅的にタンパク質を同定する。研究の進展に伴い、当初予想し得なかった新たな知見が得られたことから、その知見を使用し十分な研究成果を得るために当初の研究計画を変更する必要が生じたことにより、その調整に予想外の日数を要したため年度内に完了することが困難となった。ES細胞が脳毛細血管内皮細胞のバリア機能に与える影響の解析、BBB機能を強化する生理活性因子同定システムの構築、生理活性因子の同定を行う。
ロドプシンによる葉緑体プロトン勾配制御システムの確立と植物応答解析への展開

植物による光合成は、水と二酸化炭素から、炭素固定・酸素発生・ATP産生を行う反応で、生命活動の源でもある。植物には、光強度にあわせて余剰なエネルギーを熱として放出する機構(Non photochemical quenching:NPQ)が備わっており、効率的な光合成を実現している。これらは、光合成に伴うルーメン側の酸性化(プロトン濃度上昇)が引き金になることがわかっているが、その制御機構はわかっていない。本研究では、光合成色素クロロフィルがほとんど吸収しない緑色光で働くロドプシンを植物の葉緑体に異種発現させ、人為的に膜を介したプロトン移動を誘起する。これにより、擬似的に強・弱光条件を再現し、その際に起こる植物応答を解析することで、NPQ制御メカニズムを解明することを目的としている。本年(H30年度)は、(1)内向きプロトンポンプロドプシンと外向きプロトンポンプロドプシンを植物モデルとしてのクラミドモナスおよびシロイヌナズナへの遺伝子導入を行い、その組み換え体においてそれぞれのロドプシン発現を確認した。植物細胞における異種ロドプシンの発現は世界初となる成果である。(2)クラミドモナスについては、NPQ測定を行い内向きプロトンポンプを発現した際に狙い通り光照射によりNPQが有意に増大することを確認した。外向きプロトンポンプでは若干の低下がみられた。このようにロドプシンを用いてNPQを制御することに世界で初めて成功した。シロイヌナズナについては、内向きプロトンポンプの発現は確認できたが、外向きプロトンポンプの発現は確認できなかった。以上のように、植物にロドプシンを発現させその生理応答(NPQ)を調節するという当初の目的は達成された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本年(H29年度)は、(1)様々な種類のロドプシン分子から、本研究に用いる分子の選定(アーキロドプシン3:AR3とルブリコッカスマリナスゼノロドプシン:RmXeR)を行った。次に、(2)植物モデルとしてのクラミドモナスおよびシロイヌナズナへの遺伝子導入を行った。さらに(3)クラミドモナスについては、その組み換え体においてAR3とRmXeRの発現を確認した。本研究はロドプシンを発現した組み換え体植物の取得とその解析を行うことを目指している。本年度は具体的に以下の成果を得た。(1)様々なロドプシン分子のうち、本研究では発現量やこれまでの発現実績などから、細胞内から細胞外への外向きプロトンポンプ・アーキロドプシン3(AR3)と細胞外から細胞内への内向きプロトンポンプ・ルブリコッカスマリナスゼノロドプシン(RmXeR)を用いることとし、選定を終えた。後者については原著論文として発表した【Phys. Chem. Chem. Phys. 2018, 20, 3172】。(2)植物のモデルとしてクラミドモナスならびにシロイヌナズナを用いることとし、上記AR3とRmXeRの発現プラスミドを構築した。(3)組換えクラミドモナスならびにシロイヌナズナの取得を試み、クラミドモナスについては、C末端に付加したHAを利用したウェスタンブロッティング解析により、その発現ならびに発色団レチナール添加による発現量の増大を確認した。このように、当初計画(ロドプシン発現植物の取得)通りに順調に進んでいる。

(2)クラミドモナスについては、NPQ測定を行い内向きプロトンポンプを発現した際に狙い通り光照射によりNPQが有意に増大することを確認した。外向きプロトンポンプでは若干の低下がみられた。このようにロドプシンを用いてNPQを制御することに世界で初めて成功した。シロイヌナズナについては、内向きプロトンポンプの発現は確認できたが、外向きプロトンポンプの発現は確認できなかった。以上のように、植物にロドプシンを発現させその生理応答(NPQ)を調節するという当初の目的は達成された。今後は、発現が認められたクラミドモナスに緑色光を照射し、細胞内のpHが変化しているかをpH感受性色素により調べる。酸性化もしくはアルカリ化が確認されたものについて、緑色光照射依存的な形態・生育などの表現系やNPQ機能の変化を解析する。本領域の計画班は、様々な植物応答解析の専門家より構成されており、本研究で作出する組換え体を利用し、それぞれの専門家とも共同研究を行いたいと考えている。シロイヌナズナについては引き続き発現個体の取得を目指して研究を進める。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
近世大名の編成秩序に関する研究

本研究では、特に家光政権から家綱政権にいたる時期の武家編成や幕藩関係を考察し、親藩・譜代・外様という大名の三分法を前提とせずに近世前期の大名編成を理解すべきことを指摘した上で、近世前期の政治秩序について、時期的変遷や特徴を個別事例を用いて解明した。さらに、従来の通説であった大名理解を見直し、大名相互の関係や血筋の問題を通して近世大名の特質を明らかにした。大名家の視点から徳川政権による大名編成秩序を政治史的に解明するという本研究の課題にもとづき、本年度は、主として関係する大名家史料の所在確認作業及び収集を行った。幕府関係の基本刊行史料や盛岡藩・広島藩他の刊行史料を購入すると共に、東京大学史料編纂所や岡山大学附属図書館において史料調査を行い、関係史料を閲覧・撮影した。その際、形成過程に注目して大名編成秩序を考察するという本研究の課題に応じ、特に近世前期の家光政権期家綱政権期を対象として史料収集を行った。さらに、自治体史編纂事業(松江市史)と連携させつつ研究を進めた松江藩主松平直政書状の分析(毛利家文庫)から、近世前期の西国における松平直政の政治的役割を考察し、論文「松平直政論」として発表した。これは、松平直政が毛利家や浅野家などの周辺大名の参勤交代時期を調整していたことや、毛利家の後見役的立場を有して幕府関係を中心に毛利家に助言を与えていた事実を提示・紹介し、松平直政が西国において幕藩領主間の安定化に寄与する役割を果たしていたことを明らかにしたものである。大名家の視点から徳川政権による大名編成秩序を政治史的に解明するという本研究の課題にもとづき、本年度は、昨年度に引き続いて関係する大名家史料の収集を行うとともに、研究成果をまとめてその一部分を論文等により発表した。幕府関係の基本刊行史料や徳島藩蜂須賀家・会津藩保科家他の刊行史料を購入すると共に、国文学研究資料館(東京都立川市)、土佐山内家宝物史料館(高知県高知市)、国立公文書館(東京都千代田区)において史料調査を行い、関係史料を閲覧・撮影した。そして、収集した史料の整理・分析を行うことにより、家光・家綱政権による大名編成について、特に一万石以上が大名として編成されていく過程を一定程度解明し、その成果の一部を学会報告した(福島大学史学会2012年度大会講演「家光・家綱政権と諸大名」)。また、大名分類の一つである譜代大名について、寛永19年以前は江戸在府が原則であったとされる従来の通説を批判し、むしろ在国が基本であったことを一次史料を用いて実証し、論考として発表した(「譜代大名考」『企画展徳川四天王本多忠勝と子孫たちー岡崎藩主への軌跡ー』岡崎市美術博物館、2012年)。さらに、個別大名分析として徳島藩蜂須賀家を事例として近世中期の相続事情を考察し、大名家の自己認識の形成過程とその意義について解明し、論文発表した(「「御家」の継承ー近世大名蜂須賀家の相続事情」『歴史評論』754、2013年)。以上により、大名編成の時期的変遷をさらに具体的に解明するという課題は残されたものの、本研究の目的は概ね達成できた。東北地方の大名家を対象とした史料収集・分析を中止し、西国の大名家中心に研究を進めることに軌道修正したため、当初予定していた西国と東国の比較については十分になし得なくなったが、西国の大名家を軸として大名編成の展開を段階的に理解することが可能となる史料を収集できたので、次年度に、おおむね研究の目的を達成できる見通しを得た。24年度が最終年度であるため、記入しない。「研究実績の概要」欄に記載したように、研究の目的を効率的に達成するため、予定していた東北地方の大名家研究を中止し、西国の大名家研究に研究時間・労力を集中することにする。具体的には、徳島藩蜂須賀家を事例とした個別分析と、家光政権・家綱政権・綱吉政権の大名編成の段階差を提示することを目指す。そのためには、より多くの史料を収集して分析する必要があり、今後の研究の基礎とする意味でも、史料収集活動を中心に研究を進める。
ニューロトロフィン受容体様分子NRH1による初期胚形態形成の制御

脊椎動物の受精卵は、はじめは球形だが、胚全体の協調的な細胞運動により頭尾軸に沿って長く伸びた胚へと成長していく。この過程において最も重要な細胞運動の1つが、原腸形成期に起こる、収斂収束運動(convergence and extension ; C/E運動)である。我々はこれまでに、アフリカツメガエル初期胚から、ニューロトロフィン受容体様タンパク質NRH1を単離し、これがC/E運動に関わっていることを示してきた。本研究においては、NRH1によって引き起こされるC/E運動のメカニズムを詳細に明らかにする目的で、細胞内情報伝達に関わる因子を同定することを試みた。まず、NRH1のさまざまなドメインを欠損した変異体をアフリカツメガエルで強制発現し、C/E運動に対する影響を観察した。その結果、細胞内ドメインに存在するdeath domainと呼ばれるヘリックスドメインが、C/E運動を引き起こすことに必須であることが明らかとなった。次にこのドメインをベイトにして酵母ツーハイブリッド法を施行したところ、Rho GDP dissociation inhibitor(Rho-GDI)とNRH1が直接結合することが明らかとなった。Rhoの活性を制御するタンパク質が単離されたことは、C/E運動のエフェクターが低分子GTPアーゼであるという事実ともよく一致する。実際に、Rho-GDIの強制発現ならびに機能喪失実験から、この分子がNRH1のエフェクターの1つであることを強力に支持するデータを得た。このほか本研究においては、ニワトリやマウスにおけるC/E運動のメカニズムの解明も目指し、これらの動物におけるNRHのオルソログを単離した。In situハイブリダイゼーションを用いた発現解析によって、これらが原腸形成期から胚の後方に発現することがわかり、アフリカツメガエルと同様に形態形成運動に関わっていることが示唆された。我々は、脊椎動物の原腸形成期胚における細胞運動(convergence and extensionまたはC/E運動)の分子メカニズムを、神経栄養因子(ニューロトロフィン)受容体様タンパク質NRH1の解析を通して理解しようと試みている。これまでに、アフリカツメガエルの系を用いて、NRH1が初期胚のC/E運動の制御に必須の役割を果たすことを明らかにしてきたが、平成17年度は、この解析を、次の2つの側面から展開してきた。1、ニワトリNRHの単離とその解析他の動物種におけるNRHの機能を明らかにするために、ニワトリNRH遺伝子を単離した。このニワトリNRHは、細胞外ドメインは、アフリカツメガエルNRH1と相同性が低かったが、細胞内ドメインに関しては70%以上のホモロジーを有し、オルソログと思われた。実際、in situハイブリダイゼーションにより発現パターンを確認したところ、原腸形成期からカエルNRH1と同様に胚の後方に発現が認められた。現在、原腸胚に対して電気穿孔法(エレクトロポレーション)により、ニワトリNRHの強制発現実験とアンチセンスオリゴを用いた機能阻害実験を行い、その影響を、マーカー遺伝子の発現パターンから詳しく検討している。2、NRH1の下流シグナルの解析これまでに、NRH1の下流で低分子量Gタンパク質Rho, Rac, Cdc42やJNK経路が活性化されることを明らかにしてきたが、直接のエフェクターはまだ明らかになっていない。そこで、NRHがこれらの下流シグナルを活性化するために必要な領域を、NRHのさまざまなドメインを欠失した変異体コンストラクトを作製し、HEK293細胞にトランスフェクトして最小の機能ドメインを特定しつつある。また、NRH1と直接結合するタンパク質を同定するために酵母ツーハイブリッドの準備を進めている。

本研究は、神経栄養因子(ニューロトロフィン)受容体様タンパク質NRH1の解析を通して、脊椎動物の原腸形成期胚の細胞運動(convergence and extension;C/E運動)の分子メカニズムを系統的に明らかにしようというものである。これまでに、アフリカツメガエル胚を用いて、NRH1の役割が初期胚のC/E運動制御に必須でかつ十分であることを示してきたが、次のステップとして、この1年間では主に次の2つの側面から研究を展開してきた。1.NRH1によって誘起される細胞内シグナル経路の解析。NRH1によって誘導される細胞内シグナルカスケードを明らかにする目的で、NRH1に直接結合する細胞内因子の単離を試みた。その結果、Rho-GDI(Rho-GDP dissociation inhibitor)が直接NRH1に結合していることを明らかにした。Rho-GDIは原腸形成期において、たしかに背側中胚葉に発現しており、mRNA微量注入による強制発現によっても、モルフォリノアンチセンスオリゴ(MO)による機能喪失によっても、初期胚の伸長が抑制され、C/E運動に関わっていることが示唆された。現在、Rac、Cdc42など、他の低分子Gタンパク質との機能的相互作用についても細胞生物学的解析を進めている。2.ニワトリ、マウスにおけるNRH1ホモログの役割。我々が単離した、ニワトリおよびマウスNRHオルソログはどちらもアフリカツメガエルNRH1同様に胚の後方に発現しており、その作用機序がアフリカツメガエルNRH1と保存されていることが予想される。実際、ニワトリ胚において、電気穿孔法(エレクトロポレーション)によりNRHを強制発現すると初期胚の形態異常が引き起こされた。マウスNRHに関しても、遺伝子欠損マウス(ノックアウト)の作製を進めている。
硝酸性窒素の高効率電気化学的無害化のための界面設計

1.5種類のスズ修飾貴金属電極上における硝酸イオンおよび亜硝酸イオンの還元反応を検討し、活性および窒素選択生成到達度の貴金属依存性を決定した。窒素選択生成到達度は、N-O結合切断、N-NおよびN-H結合生成率をベースとしており、これより高活性かつ高N_2選択率の電極を設計する上で重要な指針が得られた。2.PtおよびPd電極上に、硝酸イオン、亜硝酸イオンおよび一酸化窒素から生成する吸着種の構造とその反応性を赤外分光法により検討した。Pt電極上に硝酸イオンが吸着すること、bridged NOに比べlinear NOの還元速度が速いこと、スズ修飾により吸着NOの還元速度が促進されことなど、硝酸イオンの還元反応機構に関連して新規で重要な情報を得た。3.多結晶金電極上にSn^<2+>イオンおよびPtおよびPd錯体を逐次的に吸着させて、Sn-貴金属二元電極を調製した。貴金属の担持量は錯体の単分子層吸着の状態で決まるため、担持量は0.3gcm^<-2>以下と極端に少ないにも関わらず、硝酸イオンの還元反応に対して高活性であった。したがって、貴金属担持量の低減化のための新規分散法として有用であることを立証できた。4.自己組織化単分子層上にSn/Pd/AuおよびSn/Ptのナノ粒子を積層した。硝酸イオンの還元反応に対して2-3層目までの反応場の拡張が可能であることがわかった。また、シクロデキストリンをテンプレートとして、反応場を微細設計する方法を開発した。原子テンプレートを使い構築したナノ制御界面では酸素分子の還元に向上がみられた。これらの結果は、電極触媒を原子・分子レベルで制御して構築できること、ならびにその重要性を示している。1.電極触媒特性の系統的評価硝酸イオンの還元に対する貴金属の電極触媒特性を系統的に明らかにするため、これまで未試験のSn修飾IrおよびRu電極について活性と生成物の電位やSn被覆率依存性を検討した。その結果、(1)Pt、Pd、Rh電極など他の貴金属電極の場合と同様にSnの修飾が貴金属の活性向上に顕著な効果を示すこと、(2)Sn/Ir電極の活性点構造はSn/PdやSn/Rh電極と類似していること、(3)生成物分布からみたN-N結合生成率はSn/Ir電極で極めて高く、Sn/Ru電極では極めて低いこと、(4)N-H結合生成率はSn/Ir電極で極めて低く、Sn/Ru電極では極めて高いこと、(5)Sn/Ir電極でのN_2選択率は負電位ほど高く、最大選択率は約40%とSn修飾貴金属電極では最大であること、などを明らかにした。2.活性点構造の精密分散制御と安定化のための界面設計活性点構造の精密分散制御と物質の透過選択性制御ならびに活性点の安定化をはかることを目的に、分子鋳型を用いた界面構造制御の検討を行った。分子鋳型として選択したシクロデキストリンチオール誘導体(CD-SH)単分子層について、高密度単分子層の構築条件を見つけるとともに、CD内空隙およびCD-SH間空隙量の評価を行った。3.電極のナノ構造評価と吸着種解析Sn/IrおよびSn/Ru電極について、QCMによる析出量評価とXPSによる成分金属の状態分析を行った。また、Snの脱離が還元活性低下の一因となっていることを明らかにした。さらに、PtおよびSn/Pt電極における硝酸イオンの吸着状態を、表面増強赤外分光法による検討し、吸着種が硝酸イオンであることをはじめて明らかにした。また、吸着状態の電位依存性も調べ、電極表面に対して斜めに配向した単座型硝酸イオンが、還元活性であると結論した。以上の結果を電気化学会等の学会で発表した(口頭発表9件)。

また、質量分析計の故障により遅れたが論文3報の準備が進んでいる。研究実施計画に従い、硝酸性窒素を窒素まで還元し無害化するための電極開発に必要な基礎データの蓄積を行った。1.反応機構解析に基づく電極触媒の調製反応機構解析のため、硝酸イオン還元反応の中間体と考えられている亜硝酸の還元反応を5種類のスズ修飾貴金属電極上で行った。活性序列と生成物分布が硝酸イオンの還元反応とは異なり、両者の反応で異なる反応経路も存在することがわかった。また、前年度に表面増強赤外分光法により観測したPt上の吸着硝酸イオンについては、吸着NOとする異論もあることから、NOの吸着状態とその還元反応速度を検討した。吸着硝酸イオンとバンド位置の重なるBridged NOの還元速度は、吸着硝酸イオンの還元速度より1桁遅く、別吸着種であることが明確になった。また、還元速度が速いLinear NOが活性なNO吸着種であることもわかった。2.金属ナノ粒子分散電極の調製私たちが開発した、スズと貴金属錯体を逐次吸着させて二元金属電極を調製する方法についての詳細を検討した。多結晶金基板に適用出来ること、貴金属担持量は錯体(5種類使用)の構造で決まること、0.3μg cm^<-2>以下の担持量で硝酸イオンの還元に極めて高い活性を示すことなどを明らかにした。また、ジチオール自己組織化単分子層上に固定した金ナノ粒子をPdとSnで修飾した電極を調製し、構造評価を行った。この電極は硝酸イオンの還元に高い活性を示し、ナノ粒子固定電極が優れた電極触媒特性を示すことを明らかにした。3.活性点の環境制御による高選択的・高安定性電極の調製前年度に調製したシクロデキストリン(CD)のチオール誘導体の自己組織化単分子層のCD空隙を電極触媒活性点とするため、Pdの電析を行った。QCMにより電析過程を追跡し、空隙内析出と外層析出では物質移動挙動が異なることを明らかにした。また、CD自己組織化単分子層のSTM像を測定した。研究実施計画に従い、昨年度までの成果を発展させた以下の研究を行った。1.電極の吸着能と電極触媒特性FT-IRを用いて、主に硝酸イオン(NO_3^-)還元の中間体と考えられる一酸化窒素(NO)や亜硝酸イオン(NO_2^)から生成する吸着種の構造及びその反応性を検討した。Pd電極上に吸着した硝酸イオンは観測されなかったが、NOは吸着し3種類の吸着種を与える。このうちon-top NOのみが、NO_3^-還元の電位領域で還元活性を示し、硝酸イオン還元の真の中間体と考えられる。Pd電極をSnで修飾するとon-top NOの還元速度が増加し、Snは吸着種の還元を促進する効果を有することがわかった。また、SnはPd電極上への硝酸イオンの吸着も促進する。NO_2^-はPt電極上にN原子で吸着し、還元されると吸着NOへと転化することを明らかにした。2.ナノ構造制御された電極触媒の調製チオール誘導体の自己組織化単分子層上に、Au及びPtナノ粒子を5層まで固定した電極を調製した。Auナノ粒子はSn/Pdで、Ptナノ粒子はSnで修飾した後、NO_3^-の還元反応の検討を行ったところ、2-3層目まで、積層による活性の増加が認められ反応場の三次元化がある程度達成できていることがわかった。シクロデキストリン(CD)吸着層へのPd析出を、会合定数の異なるゲスト分子の存在下で行った。