hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光遺伝学を用いた衝動性における内側前頭前野腹側部－側坐核経路の役割の解明

この光抑制操作により、マウスの意欲的行動は有意に低下した(図2)。当該成果は現在投稿準備中である。最終年度は「内側前頭前野腹側部のD1受容体発現神経細胞は側坐核のドパミン遊離を抑制することで、衝動的行動を制御しているのか?」に取り組んだ。まずは、内側前頭前野→側坐核経路が、餌を強化因子としたオペラント行動中にどのような活動パターンを取るのかを、ファイバーフォトメトリー法を用いて調べた。その結果、内側前頭前野腹側部→側坐核経路は試行の開始、行動の出力の際に集合カルシウム活動が増加することが分かった。この結果をもとに、オプトジェネティクス法を用いて内側前頭前野腹側部→側坐核経路を試行の開始、行動の出力のタイミングで抑制したところ、パフォーマンスの変化は認められなかった。この結果から、内側前頭前野腹側部→側坐核経路全体を操作しても衝動的行動への影響がないであろうことが示唆された。この結果は、内側前頭前野腹側部のD1受容体発現神経細胞に限った際に行動変化がみられる期待を高めるものである。本研究課題の目的は1内側前頭前野から側坐核への投射経路の衝動性における役割の解明と、2側坐核内の衝動性に関与する受容体分子の同定である。初年度は遺伝子改変動物を使用して、2の受容体分子がD2受容体であることを明らかにした。ドパミン受容体サブタイプに選択性の高い薬剤は存在しないため、本研究成果は遺伝子改変技術を駆使して初めて得られた知見である。ただし、側坐核におけるもう一つの主要な受容体分子であるD1受容体に関してはいまだ検討に至っていない。また、ジフテリアトキシンを用いた細胞除去という手法では、D2-MSNの脱落によって周囲の細胞ネットワークが変化する可能性があり、その可能性を排除するべく、よりacuteな細胞活動抑制実験を用いて、D2-MSNのactivityと衝動性の関係を確かめる必要性があるため、今年度の達成度は(2)とした。本年度の研究成果により、ウイルスベクターを用いた、皮質→側坐核投射経路特異的な光操作システムの動作確認が得られた。次年度は当該システムを用いて、内側前頭前野腹側部→内側側坐核経路の衝動性における役割を明らかにする研究を行う予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。【現在までの達成度】でも述べたように、側坐核のD1-MSNの衝動性における役割を追及する必要がある。受入れ研究室には、D1受容体陽性細胞を特異的に操作できるマウスが既に存在するが、このマウスは遺伝子操作の組み合わせによっては、潜在的に自発行動量や攻撃性が高い性質を発現してしまうことが分かっている。ノックイン領域を変えるなどの工夫が必要である。また、よりacuteなD2-MSNの活動抑制を実現するためにD2-MSNに光抑制性分子であるArchTを発現させたD2-ArchTを用いて、3-選択反応時間課題中のD2-MSNの活動を抑制する実験を今年度は重点的に行う。この時、光照射するタイミングが重要となるので、光操作実験の前に、課題中のD2-MSNの活動をin vivo Ca imaging (FRET)を用いて観察することとする。受入れ研究室にはFRET計測システムやインジケーターを発現したD2-YCマウスが既に存在するので、導入は比較的速やかに行えると考えている。この観察実験で、衝動性抑制に重要なD2-MSNの活動変化のタイミングをとらえ、光操作でそのwindowのD2-MSNの活動を抑制し、行動変化を観察する、という実験を行う。
ワークライフインテグレーションによる幸福感の向上－仕事と私生活の統合を目指して

本研究では、仕事と私生活の統合を目指す「ワークライフインテグレーション(W & LI )」に着目する。社会人において、仕事、家庭、学び、余暇といった複数の生活領域の好循環を生み出すW & LI方略(心理的要因)にはどのようなものがあるかを明らかにし、柔軟な働き方につながる組織の制度(社会的要因)と間の相互作用について検討する。さらに、W & LI方略を促進する認知、感情、行動に焦点化した認知行動療法による心理的支援を行い、幸福感の向上に及ぼす影響を検証する。
雲仙火山噴出物を原料とするセラミックス中空体の作製と微細孔制御による新機能付与

I.セラミックス球状中空体作整方法の確立雲仙普賢岳の火山噴出物をポットミルを用いて粉砕し、原料粉末を得た。この粉末を用いて造粒法、泥しょう鋳込み成形法あるいは金型成形法によるセラミックス球状中空体の作製を検討した。その結果、原料粉末にバインダーとして木節粘土を20mass%混合し、石膏製の押型を用いる方法でセラミックス球状中空体を作製する技術を確立した。II.球殻壁微細孔の形成技術の検討微細孔形成剤としてセルロースまたは炭素繊維を添加した原料粉末を用いてセラミックス球状中空体の作製を試みた。その結果、微細孔形成剤を添加した場合でも、上記の方法によりセラミックス球状中空体が得られることを明らかにした。また、球殻壁微細孔の形成状況を調べた結果、セルロースまたは炭素繊維を添加することにより球殻壁に微細孔を形成させ得ることが判った。III.セラミックス球状中空体への新機能付与新機能として水の吸・放水特性を評価した。真空注入法を用いて中空部への水の充填を試みた。その結果、真空注水処理により中空球の質量が60%増加し、中空部へ水を入れることが出来た。また、水を入れたセラミックス球状中空体を恒温に保持すると、時間とともに質量が減少した。以上のことから、球殻壁の微細孔により中空部は外界とつながっていることが明らかになり、微細孔を制御することにより種々の物質を中空部へ出し入れできる可能性が示唆された。1.造粒法による作製の検討:バインダーとしてポリエチレングリコールを添加した火山噴出物(原料)を発砲スチロール球(芯材)の表面に造粒する方法で中空体の作製を試みた。本方法により、中空体の作製が可能なことが判った。しかし、造粒には技術を要した。2.泥しょう鋳込み成形法による作製の検討:(1)芯材を用いる場合:原料にポリカルボン酸アンモニウム(解膠剤)を添加した泥しょうを芯材を入れた石膏型に流し込んだ。しかし、芯材の周囲に原料粉末の球殻が形成されない場合、石膏型からの離型がうまく行かない場合などがあり、中空体を得られなかった。(2)芯材を用いない場合:原料粉末が石膏型へある厚さ着床した後、残りの泥しょうを取り除くことにより中空体の作製を試みた。この場合、泥しょうを取り除く穴の確保と、泥しょう除去後の穴の充填が問題となったが、解決策を見いだせなかった。3.金型成形法による作製の検討:(1)芯材を用いる場合:バインダーとして木節粘土を20mass%添加した原料を芯材を入れて石膏製の押し型に入れ、中空体の作製を試みた。この方法で中空体が得られた。しかし得られた中空体は、球の中央に発砲スチロール球が位置しない場合が多く、球壁の厚みを一定にすることが困難であった。(2)芯材を用いない場合:凸型と凹型とから成る2つの石膏型を用いることにより中空体の作製を試みた。この方法により、球殻壁の厚さが一定な半球状体が得られた。つぎに、2つの半球状体を合わせ、接合部分を貼り合わせて中空体を得た。得られた中空体は、その後の焼成により割れず、本方法によりを雲仙普賢岳火山噴出物を原料としてセラミックス球状中空体を作製できることが明らかになった。I.セラミックス球状中空体作製方法の確立:雲仙普賢岳の火山噴出物をポットミルを用いて粉砕し、原料粉末を得た。この粉末にバインダーとして木節粘土を混合し、石膏型を用いて半球状の球殻を作成した。

さらに、2個の半球を貼り合わせる方法にてセラミックス球状中空体のグリーン体を作製し、電気炉を用いて高温に加熱・焼結してセラミックス球状中空体を作製する技術を確立した。II.球殻壁微細孔の形成技術の検討:微細孔形成剤としてセルロースまたは炭素繊維を添加した原料粉末を用いてセラミックス球状中空体の作製を試みた。その結果、微細孔形成剤を添加した場合でも、上記の方法によりセラミックス球状中空体を得ることが出来ることが明らかになった。また、球殻壁微細孔の形成状況を調べた結果、セルロースまたは炭素繊維を添加することにより球殻壁に微細孔を形成させ得ることが判った。III.セラミックス球状中空体への新機能付与:新機能として水の吸・放水特性を評価した。真空注入法を用いて中空部への水の充填を試みた。その結果、真空注水処理により中空球の質量が60%増加し、中空部へ水を入れることが出来た。また、水を入れたセラミックス球状中空体を恒温に保持すると、時間とともに質量が減少した。このことから、球殻壁の微細孔により中空部は外界とつながっていることが明らかになり、微細孔を制御することにより種々の物質を中空部へ出し入れできる可能性が示唆された。
動的に安定性を保つ前傾姿勢時の足指の3軸力計測

人の姿勢が前方に崩れたとき,指が体を支えるためにどの程度の力を発揮しているか判断できるようにするため,足の指が発揮する3軸方向の力を計測するシステムを構築し,指の力を定量的に示す.指の力の計測のため,足の指の下におけるほど小さく,軽い3軸力センサを中敷きに配置した靴を製作する.この靴を履き,立位状態から上半身だけを前傾させて不安定な姿勢をとったとき,その姿勢を保つのに,どの程度の力が足の指先で発揮されているかを計測して定量的に示す.また,体の安定性に関係する圧力中心位置などと比較しながら,体がどの程度の不安定さになると指の力が増大するかなどの分析を試みる.人の姿勢が前方に崩れたとき,指が体を支えるためにどの程度の力を発揮しているか判断できるようにするため,足の指が発揮する3軸方向の力を計測するシステムを構築し,指の力を定量的に示す.指の力の計測のため,足の指の下におけるほど小さく,軽い3軸力センサを中敷きに配置した靴を製作する.この靴を履き,立位状態から上半身だけを前傾させて不安定な姿勢をとったとき,その姿勢を保つのに,どの程度の力が足の指先で発揮されているかを計測して定量的に示す.また,体の安定性に関係する圧力中心位置などと比較しながら,体がどの程度の不安定さになると指の力が増大するかなどの分析を試みる.
包括的凝固線溶ダイナミックス解析を基盤とする播種性血管内凝固の新規診断法の確立

DIC症例に対して、包括的な凝固能と線溶能を同時に評価可能な凝固線溶波形解析(CFWA)、トロンビン・プラスミン生成試験(T/P-GA)を用いて評価した。DIC症例は56例で、基礎疾患は敗血症46例、血液腫瘍2例、大動脈瘤2例、肝不全2例、血栓性微小血管症(TMA)3例、大量出血1例であった。まずCFWAを実施した。パラメータは、最大凝固速度(min1)、最大線溶速度(max1)を用い対正常血漿比で評価した。その結果、DICをtype1(相対的な凝固能優位min1比>max1比)、type2(凝固線溶能が均衡min1比≒max1比)、type3(相対的な線溶能優位min1比<max1比)、type4(凝固線溶能の崩壊)の4typeに病型分類することができた。CFWAでtype1と分類された症例のうち、70.7%がトロンビン生成優位であった。同様に、type3と分類された症例のうち、100%でプラスミン生成優位であり、type4では75%でトロンビン/プラスミンの両生成が著しく低下していた。一方、type2に分類された症例は、トロンビン/プラスミン生成バランスが均衡している症例はなかった。CFWA分類による凝固線溶不均衡タイプのDICではトロンビン/プラスミン生成能バランスと概ね相関し、CFWAでの線溶抑制ないしは亢進パターンがT/P-GAでも確認できた。一方で凝固線溶均衡型では、必ずしもトロンビン/プラスミン生成バランスと一致せず、臨床所見と合わせた評価や、同一患者での経過の評価などの検討が必要である。症例は順調に蓄積されており、測定も順次実施しており予定通り進行中である。さらに多くのデータで検証する必要があるため、現在も症例蓄積中である。引き続き症例を蓄積し、DICの新規病型分類を裏付けるデータをとる。また今年度よりDIC治療への応用を進めていく。その方法として、まず患者血漿にDIC治療として臨床的に使用されているリコモジュリン製剤(rTM)を、濃度勾配をつけて添加する。添加前後の反応を評価し、病型分類と添加前後の反応から、症例ごとのrTM製剤の適正量を検証する。検体の回収および測定は予定通り進んでおり、予定額を使用することができた。
新規遺伝子発現・mRNA品質管理システム『mRNAポリA鎖制御系』の全容解明

mRNA 3'末端ポリA鎖の調節が、遺伝子発現の転写後調節において重要な役割をはたしている。本研究では、独自に解明したmRNAポリA鎖分解の分子機構に基づいて、ポリA鎖を標的とする新しい遺伝子発現制御機構を解明することを目的として研究を行い、1癌遺伝子c-mycやグルタミン酸受容体GluR2のmRNAポリA鎖分解による負の遺伝子発現制御、2CDKインヒビターp27kip1 mRNAのポリA鎖伸長による正の遺伝子発現制御などの転写産物特異的調節機構に加え、3ストレスを代表例としてポリA鎖のグローバルな調節機構を解明した。研究代表者は、「mRNAポリA鎖分解の分子機構」すなわち「mRNA分解開始の分子機構」を解明し、本基盤研究においてこのmRNAポリA鎖分解を標的とする新規遺伝子発現調節系である「mRNAポリA鎖制御系」の全容解明を目的として研究を行なった。本年度においては、mRNAポリA鎖制御系を標的としたグローバルな遺伝子発現調節に主眼を置き、1ストレスによるmRNAポリA鎖のグローバルな安定化のメカニズムの解明とともに、2mRNAポリA鎖の安定化がストレス顆粒形成を促進する分子機構の解明を目指した。ストレスによるmRNAポリA鎖安定化の分子機構においては、代表的酸化ストレスであるarsenite刺激に伴うmRNAポリA鎖安定化時において、ポリA鎖制御系の構成因子である癌抑制遺伝子産物TobおよびPan3が選択的にプロテアソームによる分解をうけることを明らかにした。また、その分解にはユビキチンヒドロラーゼが関与することを証明した。さらに、ストレス時におこる事象としてこのようなmRNAポリA鎖のフローバルな安定化に加えて、ストレス顆粒の形成が知られている。ストレス時安定化したポリA鎖に結合するポリA鎖結合タンパク質PABPと相互作用する因子のなかにストレス顆粒形成に関わる因子が複数存在する。そのうちの一つである脊髄小脳変性症の原因因子Ataxin2に着目し、Ataxin-2がPABPとともにmRNAを不溶化凝集することでストレス顆粒形成を促進していることを明らかにした。1増殖シグナルによるc-myc mRNA特異的ポリA鎖分解抑制と遺伝子発現上昇のメカニズム:c-myc mRNAの3'UTRに配列特異的なRNA結合蛋白質CPEBが結合し、Tobを介してポリA鎖分解酵素Caf1をリクルートすることで負の発現制御がはたらいている。血清刺激によりTobはCPEBより解離し、c-myc mRNAの速やかな分解は抑制され、c-mycの発現レベルは上昇する。このTo-CPEB相互作用がTobのリン酸化により制御されるかどうかについて検討した。増殖刺激によりMAPキナーゼを介してリン酸化を受けることがすでに知られているTobのSer残基(152/154/164)をAlaに置換した非リン酸化型Tobおよびグルタミン酸に置換したリン酸化型Tobを作製し、Tobとの相互作用について検討したところ、野生型、非リン酸化型、リン酸化型のいずれの場合においてもCPEBとの結合は同様に観察された。また、非リン酸化型Tobにおいても血清刺激によるCPEBからの解離が観察された。従って、増殖刺激によるTobとCPEBの解離には、TobのSer残基(152/154/164)以外の修飾が関与する可能性が明らかとなった。2NMDA刺激によるグルタミン酸受容体GluR2発現のメカニズム:ヒト神経芽細胞種由来SK-N-SH細胞を用い、NMDA刺激時におけるCPEB3-Tobの相互作用について免疫沈降法により検討した。NMDA刺激時においてこの相互作用に変化は認められず、TobとCaf1との結合への影響が強く示唆された。3統合失調症関連因子hnRNPA1 mRNAのポリA鎖伸長による遺伝子発現の正の調節:スプライシング制御因子であるhnRNPA1のmRNAをレポーターとして、新規ポリA鎖制御系による調節のメカニズムを解析した。hnRNPA1の3'UTRにはRNA結合蛋白質QKIの結合配列QREが存在するが、このシス配列に依存してhnRNPA1のポリA鎖伸長が制御されていることを明らかにした。1増殖シグナルによるc-myc mRNA特異的ポリA鎖抑制と発現上昇のメカニズム:CPEBは細胞質ポリA鎖伸長因子として同定され、発生の初期過程や神経等においてポリA鎖伸長を引き起こすことが報告されてきたが、研究代表者らはc-myc mRNAの3'UTRに結合することでポリA鎖分解を引き起こすことを新たに見出した。また、c-myc mRNAの3'UTRには、CPE配列が存在するが、それに加えてncCPEも存在し、このncCPEがポリA鎖分解を引き起こす鍵となることも明らかにした。2Quakingファミリーに属するRNA結合蛋白質QKIによる遺伝子発現制御の分子メカニズム:QKIは統合失調症の原因因子として同定されミエリン形成に関わることが報告されているが、研究代表者らは、QKIのサブタイプ7が標的mRNAのポリA鎖伸長を引き起こし、その遺伝子発現を正に制御することを見出した。特にCDKインヒビターであるp27kip1については、増殖停止シグナルに応答してPAPD4と共にp27kip1 mRNAのポリA鎖伸長を引き起こし、翻訳を活性化することを明らかにすることができた。本研究成果は、本年度Nucleic Acids ResearchのBreakthrough articleとして選出された。3mRNAポリA鎖制御系マシナリーの全容

解明:本年度においては、脱ユビキチン化酵素Usp10について詳細な検討を行い、各種ポリA鎖制御系コア因子との物理的相互作用を検証し、コア因子の脱ユビキチン化を介してコア因子の安定性を制御することでポリA鎖分解制御を行なっていることを明らかにした。本年度においては、ほぼ研究計画のとおり、概ね順調に研究の進展がみられた。mRNA 3'末端ポリA鎖は、mRNAの安定性と翻訳活性化の2つの局面において遺伝子発現に大きく寄与している。研究代表者らは、mRNAポリA鎖分解の分子機構を独自に解明し、そのポリA鎖分解を標的とする全く新しい遺伝子発現制御機構を解明することを目的として研究を行なった。昨年度までに、ストレスによるグローバルな遺伝子発現制御とストレス顆粒形成への関与、および転写産物特異的な調節としてc-myc mRNAやグルタミン酸受容体GluR2 mRNAのポリA鎖分解による負の遺伝子発現の制御について解明してきた。さらに、統合失調症の原因因子であるRNA結合蛋白質QKI7が、CDKインヒビターp27kip1やスプライシング因子hnRNPA1、転写因子βカテニンなどのmRNAを標的としてポリA鎖伸長をおこない、遺伝子発現を正に制御することを証明し報告した(Yamagishi et al., NAR2016)。本年度はとくにp27kip1を例に、シグナルによるポリA鎖伸長制御について解析し、srcチロシンキナーゼのシグナルによりQKI7がリン酸化をうけることで標的RNAのポリA鎖伸長が制御されることを新たに見出した。また、ポリA鎖伸長を触媒する酵素PAPD1-7について、免疫沈降により共沈する蛋白質の質量分析を行い、ポリA鎖伸長マシナリーを形成する因子を網羅的に同定した。一方で、脱ユビキチン化酵素Usp10がポリA鎖分解に関わることを昨年度までに報告してきたが、Usp10はポリA鎖分解マシナリーの構成因子を脱ユビキチン化することにより、ポリA鎖分解酵素を安定化し、ポリA鎖分解に必須な役割をはたしていることを新たに見出した。mRNA 3'末端ポリA鎖の調節が、遺伝子発現の転写後調節において重要な役割をはたしている。本研究では、独自に解明したmRNAポリA鎖分解の分子機構に基づいて、ポリA鎖を標的とする新しい遺伝子発現制御機構を解明することを目的として研究を行い、1癌遺伝子c-mycやグルタミン酸受容体GluR2のmRNAポリA鎖分解による負の遺伝子発現制御、2CDKインヒビターp27kip1 mRNAのポリA鎖伸長による正の遺伝子発現制御などの転写産物特異的調節機構に加え、3ストレスを代表例としてポリA鎖のグローバルな調節機構を解明した。本年度においては、癌抑制遺伝子p53転写産物のポリA鎖伸長による遺伝子発現制御についても検討する予定であったが、GluR2およびhnRNPA1の研究課題が計画した以上に時間を費やし着手することができなかった。研究は計画通りに推移していることから、来年度も当初研究計画に準じてし占めていく。28年度が最終年度であるため、記入しない。分子生物学血清刺激に伴うTobとCPEBの結合解離の原因となるリン酸化部位の同定等、質量分析を含めた新しい解析手法を導入する必要性が生じたことから、来年度以降は当初計画を一部変更して進める。
成体海馬における移植ヒトｉＰＳニューロンの生理機能解析

脳内の神経細胞は、一度失われると基本的には再生しない。そのため、パーキンソン病のような、神経細胞が死滅する疾患の根本的な治療は、現時点では難しい。そこで、体外で培養したヒト人工多能性幹細胞由来の神経細胞(ヒトiPSニューロン)を移植することで、失われた神経細胞を再生させる試みがなされている。しかし、移植したヒトiPSニューロンが、元々脳内にあった神経細胞と同じように機能するかどうかはよくわかっていない。これを明らかにするため、本研究では、マウスの脳に移植したヒトiPSニューロンが、移植先の神経回路に組み込まれ、元々脳内にあった神経細胞と同じように情報伝達を行うかどうかを検討する。
日本五大港の港湾倉庫群からみた都市モデルの研究

本研究は、日本五大港である東京港・横浜港・大阪港・名古屋港・神戸港を対象とし、都市の港湾機能に不可欠な港湾倉庫群の配布から新たな都市モデルを提唱することを目的とする。ここでの「配布」とは、配置に至るまでの様々な紆余曲折を紡ぐ一筋の意図を指す。筆者は既に『東京臨海論』という都市論を出版しており、本研究をその継続研究と位置付けて1港湾倉庫群の配布構造、2それらが属する海洋航路によって再編される都市モデルの2点を明らかにする。海のインフラが港湾倉庫群を介して陸の都市を主体的に形成したとする先行研究は見当たらず、都市論・港湾論・港町研究などの分野で学術的波及効果が期待できる。
金属―多価ホスホネート層状構造を基にしたナノスペース材料の創製

無機層状物質において確立された方法論を用い、層状金属多価ホスホネートの層構造を基にしたナノスペース材料を開拓することを本研究の目的とした。層状亜鉛ホスホネート化合物への界面活性剤の層間挿入・層剥離を経て単層ナノシートの基板固定化に成功し、元の化合物の局所構造が保持されていることを確認した。また、一定の層構造を有し有機カチオンや架橋配位子がピラーとなった層間架橋ミクロ多孔体を合成し、結晶構造及びガス吸着挙動を解明した。本研究は、層状亜鉛1,3,5-ベンゼントリホスホネート(ZBP)や類似の層状金属多価ホスホネートを用い、層構造を保持したまま種々のナノスペース材料に変換する方法について検討することを目的としており、H25年度に得られた主な研究成果は以下の通りである。1.1,3,5-ベンゼントリホスホン酸(BTP)を用いて、ZBPとは異なる組成、構造の亜鉛1,3,5-ベンゼントリホスホネートを合成し、結晶構造を決定した。ZBPと同様にカチオン性界面活性剤のインターカレーションおよび層剥離が可能で、AFMよりSi基板上に固定化された単層ナノシート(NS)を確認した。2.放射光を利用したZBP NSのin plainXRDにより回折パターンが観測され、指数付けには至らなかったもののNSにおける結晶性の保持が確認された。3. BTP、ランタニド塩、及びカチオン性有機添加物より水熱合成法で得られた有機層間架橋体(LnBP-bpy及びLnBP-dbo)の結晶構造を粉末X線結晶構造解析により解明した。LnBP-bpyは層内構造を保持したままでのカチオン性界面活性剤等のインターカレーションが可能であることを確認した。また、有機アンモニウムカチオン存在下での層剥離によるナノシートをAFMにより確認した。LnBP-dboはこれまでに例のない結晶性オルガノホスホネート有機カチオン架橋ミクロ多孔体であり、層間水の除去により対称性が変化するものの高い結晶性と骨格構造が基本的に保持されていることを確認した。4.ジアルキルホルムアミドを溶媒とするソルボサーマル法によりピレンテトラホスホン酸を用いて得られた結晶性Mgホスホネートが比較的強い蛍光発光を示したが、水和したMgイオン及び溶媒の分解により生じた有機アンモニウムカチオンの存在により、結晶内でピレン環間距離が増大したためであることが結晶構造解析よりわかった。本研究は、層状亜鉛1,3,5-ベンゼントリホスホネート(ZBP)や類似の層状金属多価ホスホネートを用い、層構造を保持したまま種々のナノスペース材料に変換する方法について検討することを目的としており、H24年度に得られた主な研究成果は以下の通りである。1.基板表面をポリカチオンポリマーで修飾し、単層状態でZBPナノシート(NS)を固定化する方法について検討した。Si基板上にpoly (diallyldimethylamonium chloride)(PDDA)を修飾した場合に最も薄いNSが得られ、AFMより単層ZBP NSを被覆している界面活性剤が片面のみPDDAとイオン交換して除去され、基板上に固定化されたことが明らかになった。2.層状ZBPをMCl(M=K, Rb, Cs)水溶液中で処理することにより、層間有機物のイオン交換が起きるだけでなく、一部溶解したZnイオンが層間を架橋して新規オープンフレームワーク化合物(ZBP-M)に変換されることが、粉末X線結晶構造解析により解明された。ZBP-Mは骨格中に有機部位を含むこれらのイオン交換選択性についても検討した。3.1,3,5-ベンゼントリホスホン酸(BTP)とランタニド塩より新規層状ホスホネート化合物LBP-IIが得られ、DMF中での単層NSへの層剥離に成功した。LBP-IIへのEuやTbのドーピングも可能であり、層剥離により蛍光性を示すNSコロイドが得られた。さらに、カチオン性有機添加物共存下でのランタニド源を用いた同様の合成により同じトポロジーの層構造を有する有機層間架橋体が得られた。特にdboを添加した系では窒素吸着を示し、ミクロ多孔性であることがわかった。4.ピレンテトラホスホン酸を用いて水熱合成法により得られたMgホスホネートは、用いた溶媒により異なる結晶構造、蛍光特性を示すことを明らかにした。本研究は、層状亜鉛1,3,5-ベンゼントリホスホネート(ZBP)や類似の層状金属多価ホスホネートを用い、層構造を保持したまま種々のナノスペース材料に変換する方法について検討することを目的としており、H26年度に得られた主な研究成果は以下の通りである。

1.1,3,5-ベンゼントリホスホン酸(BTP)と4,4'-ビピリジル(bpy)を用いて合成した組成の異なる2種の層状亜鉛化合物(ZBP-bpy及びZBP2-bpy)にカチオン性界面活性剤をインターカレートさせ、層剥離により得られたナノシートについて、母体の層構造が保持されているかをXAFS測定により調査した。ZBP-bpyでは原料から層剥離ナノシートに至るまで層内の局所構造が保持されていることが確認された。一方、ZBP2-bpyでは界面活性剤との反応によりZBPに類似した局所構造へと変化し、ナノシートでもその構造が保持されていることがわかった。2.BTPとbpyから合成した層状ランタニド化合物(LnBP-bpy、Ln = Ce, Pr, Nd)にカチオン性界面活性剤をインターカレートさせ、有機溶媒中で層剥離させることによりナノシートが得られた。3.銅源、BTP、及びbpy等の一連のNドナー架橋配位子を用いて、互いに類似した層構造を有し、異なる層間距離を有するピラードレイヤー化合物が得られた。結晶構造からミクロ多孔性が期待され、窒素は吸着しないものの、CO2及びエタノールを吸着することがわかった。4.3,3',5,5'-ビフェニルテトラホスホン酸等、BTPと関連した構造を有する多価ホスホン酸を合成し、亜鉛やアルミニウム等の金属源とともに水熱合成を行うことにより、構造決定には至っていないものの結晶性の生成物が得られた。無機材料化学H25年度以降に取り組む課題のうち、ナノシート積層制御については基板への固定化に成功している。また、電気物性評価については交流インピーダンス法によるイオン伝導度測定装置のセットアップが完了し、いくつかの金属ホスホネート試料を用いた伝導度測定を開始した。メソ多孔体化など研究項目によっては進捗が十分とは言えないものもあるが、全体としてはおおむね順調に進展していると判断している。ZBP NSの積層制御やメソ多孔体化など研究項目によっては進捗が十分とは言えないものもある一方で、当初予定以上に進展した項目もあり、全体としてはおおむね順調に進展していると判断している。特に、BTPとランタニド塩より得られたLBP-II系では既に次年度分の実施内容を先取りした成果が得られており、今後も多様な展開が期待される。H26年度においては以下の3つの研究課題を引き続き実施する。1.新規層状オルガノホスホネートのナノシート積層制御及びナノスペース材料への変換2.オルガノホスホネートナノシート積層体の光学特性及び電気物性評価3.オルガノホスホネート層間の多座配位子架橋による多孔体構築1の積層制御については固定化NSが溶媒に再分散してしまわないよう、固定化方法や溶媒等のさらなる検討が必要である。2については電気物性評価を中心にイオン伝導性及びレドックス特性の評価を実施する。また、3の多座配位子架橋については、金属への配位結合を用いなくても規則的な層間架橋多孔体の形成が可能であることがわかったため、こうした方向性も含めて検討を進める。H25年度においては、当初計画にて予定していた以下の課題、1.新規層状オルガノホスホネートのナノシート積層制御及びナノスペース材料への変換、2.オルガノホスホネートナノシート積層体の光学特性及び電気物性評価、3.オルガノホスホネート層間の多座配位子架橋による多孔体構築、について検討を行う。特に1.ではLBP系へのドーピングによる蛍光特性の付与やミクロ多孔体化等を中心に取り組む。さらに、ZBP NSの積層制御やメソ多孔体化等の課題にも引き続き取り組むとともに、放射光を用いた薄膜XRDによりこれまで得られたナノシートが元の結晶構造を保持しているのか評価を試みる。試薬、ガラス器具等の消耗品費にかかる費用が見積額よりも少なくなったため。
カスパーゼ活性化有機小分子の作用機序の解明とガン細胞選択的アポトーシス誘導

カスパーゼ3は、前駆体プロカスパーゼ3として発現し、活性化することで、アポトーシスの最終段階で機能するプロテアーゼである。ガン細胞では、この前駆体の活性化が、細胞中の金属イオンにより抑制されている。本研究では、この過程の回復を促す有機小分子PAC-1の酵素活性への影響についての詳細を検討した。その結果、PAC-1は金属イオンの有無に関わらず、前駆体の活性化のみならず、活性化したのちの酵素分子の機能をも向上させることを見いだした。また、弱いながらも酵素活性をもつ変異体プロカスパーゼ3に対しての機能向上は乏しく、金属イオンの関与以外に、酵素への直接的結合による活性向上効果が明らかとなった。PAC-1はアポトーシス誘導有機小分子として知られている。昨年度、野生型カスパーゼ3の活性に対するPAC-1の効果を検討したところ、Km値の低下、kcat値の増大が観測され、従来提唱されている金属イオンの除去機構以外の、タンパク質と直接相互作用の可能性が示唆された。本年度は、このことを詳細に検討するために、PAC-1の濃度を変化させながら、反応初速度への影響を調べたところ、反応速度の依存性は、ミカエリスメンテン型の挙動を示し、見かけの解離定数は、52 nM程度と求められた。非常に強い結合と考えられた。しかし、弱い誘起CDシグナル、吸収スペクトル変化が小さいことから、プロトマー間の疎水的空間に結合しているのではなく、活性部位付近に作用しているという作業仮説を立てた。このことを基に、ドッキングシミュレーションで、最適な結合モデルを検討したが、活性部位付近にPAC-1と強く相互作用できるようなアミノ酸残基はなく、やはり、プロトマー間の空間への結合が強く示唆された。CD、吸収スペクトル変化が小さいかったのは、この空間に芳香環を持ったアミノ酸残基が少ないためと考えられる。また、PAC-1の有無に関わらず、カスパーゼ3は、homo-heterodimeric dimerの構造を維持していることもわかった。したがって、活性変化は、全体構造を維持したまま、局所的な構造再配列によって、もたらされていることが明らかとなった。また、変異体酵素(変異体プロカスパーゼ3)の作成について、タンパク質発現は確認でき、精製可能な条件を見出すことができたが、得られたタンパク質量が十分でないことから、DNA配列の再検討をすすめているカスパーゼ3は、前駆体プロカスパーゼ3として発現し、活性化することで、アポトーシスの最終段階で機能するプロテアーゼである。PAC-1はアポトーシス誘導有機小分子として知られており、カスパーゼ3の活性化過程における金属イオンの影響をPAC-1が持つキレート能により除去すると考えられている。しかし、我々の予備的実験においては、弱酸性条件でのPAC-1の金属イオンキレート能は小さく、カスパーゼ活性化過程には別メカニズムの存在が示唆された。そこで、本年度は、野生型カスパーゼ3の活性に対するPAC-1の効果を酵素反応速度論に基づき解析した。その結果、pH=6.0付近の弱酸性条件で、Km値の低下およびkcat値の増加が観測された。このことは、PAC-1が基質結合および触媒過程の段階に有利になるように酵素のコンフォメーションを変化させていることを示唆している。また、PAC-1と酵素を混合させ、CDスペクトルを測定したところ、弱いながらもPAC-1の吸収バンド付近に誘起CDシグナルが観測された。これは、酵素とPAC-1が直接相互作用していることを支持するものであり、金属イオンのキレート除去以外のメカニズムの可能性を示すものである。さらに、PAC-1の効果は、酸化防止剤として添加する2-メルカプトエタノールの存在下では弱くなる傾向が見られた。そこで、窒素雰囲気下で、2-メルカプトエタノールフリーの酵素を調製し、嫌気条件下で、酵素活性に対する2-メルカプトエタノールの濃度効果を検討したところ、触媒活性は2-メルカプトエタノールの濃度に対して飽和することが分かった。このことは、2-メルカプトエタノールはシステインチオールの酸化抑制のみならず、リガンドとして機能し酵素のコンフォメーションに影響を与えていることが分かった。また、変異体酵素(変異体プロカスパーゼ3)の作成についても検討を行ったが、発現した酵素の抽出、精製がスムーズには行えないことが判明し、条件検討を進めている。前年度までに、野生型カスパーゼ3の活性が、アポトーシス誘導有機小分子であるPAC-1によって向上し、その機構について速度論実験、シミュレーションによる構造モデリングによって検討した。PAC-1は、前駆体酵素であるプロカスパーゼ3の活性化を促進すると考えられていることから、本年度は、自己活性化がおきないD9A/D29A/D175A変異体カスパーゼ3をプロカスパーゼ3の疑似酵素として、PAC-1の効果を検討した。前年度までに懸案であった変異体タンパク質の発現について、発現条件の最適化に成功し、活性測定に十分な量のタンパク質を得た。

そこで、PAC-1の存在下で、変異体カスパーゼ3の活性を検討したところ、やはり活性の向上が見られた。しかし、その効果は、約2倍程度であり、また、野生型酵素と比較して、大量のPAC-1は必要であった。我々は、PAC-1による野生型カスパーゼ3の活性向上はプロトマーインターフェースへの結合であることを提唱している。一方、変異体カスパーゼ3の構造は得られていないが、プロトマー間のインターフェースは柔軟なリンカー部分に塞がれた状態になっていると考えられている。したがって、PAC-1の結合が阻害されているため、野生型と比較して、大量の有機小分子の添加が必要であると考えられる。生体機能関連化学変異体酵素に対するPAC-1の効果の検討について、最終結果が得られていない。変異体酵素の発現、抽出、精製に時間がかかっており、条件検討が完了していないため。なお、野生型酵素に対する速度論的検討は順調に進んでいる。変異体酵素に対するPAC-1の影響について、反応速度論的検討を速やかに行う。また、ドッキングシミュレーションの結果を基に、PAC-1の結合に関与しない部分にリンカーを介してがん細胞表面に過剰発現しているレセプターに認識される小分子もしくは抗体を導入し、がん細胞選択的アポトーシスを検討する。変異体酵素の発現、抽出、精製に関して、発現プラスミドの変更により大量発現を検討する。変異体酵素を得たのちに、野生型酵素に対する実験と同様の方法で反応速度論的実験を行う。また、これと並行して、同位体標識PAC-1の合成を行う。変異体酵素の発現に手間取っているために、カラム精製条件検討のための小スケールカラムの購入を行っておらず、未使用額が生じた。プラスミド変更により発現が確認されたのちに、小スケールカラムの購入を実施する。また、同位体標識PAC-1の合成のための試薬購入、結晶化条件キットの購入を予定している。
可積分系の漸近解の構造とWKB解析

1.パンルヴェ方程式の大域的な漸近解析を展開する際に重要な役割を演じるのがインスタントン解と呼ばれる形式解である。本年度は、「バーコフ標準形を利用して楕円函数への変換を構成することによりインスタントン解に解析的な意味付けを行う」という新しいアプローチをより確固たる理論にするべく、昨年度に引き続いていろいろな研究を行った。特に、楕円函数への変換級数のボレル総和可能性を検証するために、その雛型と呼ぶべきリッカチ方程式の場合の変換級数のボレル総和可能性について考察し、リッカチ方程式の場合の変換級数の構造に関する新しい知見や、そのボレル総和可能性の証明に繋がる重要なアイデアを得ることができた。また、イタリアやポーランドでの国際研究集会をはじめとする国内外のいくつかの研究集会で、本研究の最近の成果を発表した。2.他方、廣瀬三平氏(芝浦工業大学)、河合隆裕氏(京都大学)、佐々木真二氏(トロント大学)等と進めているホロノミック系の完全WKB解析に関する共同研究については、ホロノミック系を次元の低い多様体に制限したときに現れる「非遺伝性の二重変わり点」が、我々の想像以上に面白くかつ大きな役割を果たしていることが明らかになってきた。特に本年度の研究成果としては、(1,4)型の2変数超幾何系を制限して得られる3階の常微分方程式について、非遺伝性の二重変わり点がこの常微分方程式のスペクトル曲線に新たな周期をもたらすこと、さらにこの周期が常微分方程式のストークス幾何にいろいろな新しいタイプの退化を引き起こすこと、等が示された。これらの結果は、非遺伝性の二重変わり点に伴って新たな(パラメータに関する)ストークス現象が起きることを示唆する。こうした新たなストークス現象を解析することが今後の課題である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。(1)本年度はまず、2変数の線型完全積分可能系に対する廣瀬の結果の非線型版、すなわち、4階のII型パンルベ方程式に対応する2変数退化ガルニエ系が変わり点の交差現象が起きる点の近くで(4階のI型パンルベ方程式に対応する)最も退化したガルニエ系へ変換できるかどうかという問題に関して、これまで得られた知見を報文にまとめた(RIMS Kokyuroku Bessatsu, B52(2014), 301-316)。最終結果の証明に向けて、これまでの議論の整理ができたという意味で大きな一歩となった。(2)昨年度、交付申請書を作成している段階では思いもよらなかった離散パンルベ方程式の漸近解の構造に関する新たな研究の展開が、N. Joshi氏(シドニー大学、豪)と共同研究を開始する中でもたらされた。例えば、離散パンルベ方程式に対しても完全WKB解析の視点からのアプローチが可能であり、高階の常微分方程式と同様に仮想的変わり点や新しいストークス曲線も含んだ形でそのストークス幾何が定義できる。さらに、離散パンルベ方程式を通常の微分パンルベ方程式と連立させて一つの可積分系として捉えることにより、そうした(新しい)ストークス曲線上でのストークス現象についても明示的な解析が可能になる新たな議論の方向性が見えてきた。まだ定理という形にまとまった結果は得られていないものの、離散パンルベ方程式も含めて一つの可積分系として扱うという視点は本研究の核心に触れるものであり、本研究の今後の展開にも大きな影響を持つものと確信している。(3)本研究の研究目的や上記(2)の進展と密接に関連する仮想的変わり点に関して、研究協力者の河合隆裕氏(京都大学)、本多尚文氏(北海道大学)と協力して、英文の解説書"Virtual Turning Points"を執筆した。(Springer社より近刊予定。)1.本年度はまず、昨年度に開始したNalini Joshi氏(シドニー大学、豪)との離散パンルベ方程式の完全WKB解析に関する共同研究において大きな進展があった。モノドロミー保存変形と線型方程式に対する完全WKB解析の手法を用いることにより、ベックルンド変換を通じてII型の微分パンルベ方程式に付随する変形I型離散パンルベ方程式について、その超級数(transseries)解に対するストークス現象を明示的に表す接続公式の具体形を書き下すことに成功した(現在、報文を投稿済、本論文を準備中)。これまで、離散パンルベ方程式に関するストークス現象を具体的に表す接続公式は殆んど知られておらず、今回得られた結果はその意味で非常にインパクトの大きいものである。変形I型離散パンルベ方程式をII型の微分パンルベ方程式と連立させて一つの可積分系として捉えることが議論の鍵になった点から考えても、本研究の核心にも触れる重要な結果である。10月に数理解析研究所で開催した国際研究集会「超局所解析と特異摂動論」をはじめ、いくつかの研究集会でこの成果を発表した。2.他方、数理解析研究所の大学院生の茂木貴宏君との共同研究では、2階方程式から中間畳み込み(middle convolution)により得られる高階方程式に対して、そのストークス曲線を決定する新たな処方箋を与えた(本論文を投稿済)。これは、以前に得られていたラプラス変換に関する完全最急降下法が、中間畳み込みにまで拡張されたことを意味する。

本年度は河合隆裕氏(京大)、本多尚文氏(北大)との共著である仮想的変わり点に関する解説書"Virtual Turning Points"が出版されたが、そうした仮想的変わり点や新しいストークス曲線の扱いにおいて新たな方法論が開発されたという意味で、本研究の研究目的とも密接に関連する重要な結果である。変形I型離散パンルベ方程式のストークス現象を具体的に表す接続公式が得られたと共に、完全最急降下法が中間畳み込みにまで拡張される等、研究は順調に進展している。特に、離散パンルベ方程式を微分パンルベ方程式と連立させて一つの可積分系として捉えるという視点から行っているN. Joshi氏との共同研究は、本研究の理念を大きく発展させるものである。こうした新しい方向の研究に時間が費やされ、当初の計画の中心課題であった「変わり点の交差」が起きる点での(4階のI型パンルベ方程式に対応する)最も退化したガルニエ系へのWKB解析的な変換の構成については残念ながら研究がやや遅れてはいるものの、申請の段階では全く想像していなかったN. Joshi氏との共同研究が大きく進展したという意味で、本研究は「当初の計画以上に進展している」と判断しても差し支えないであろう。1.本年度はまず、N. Joshi氏(シドニー大学、豪)との共同研究により昨年に得られた変形I型離散パンルベ方程式の超級数(transseries)解のストークス現象を明示的に表す接続公式をさらに一般化するべく、離散パンルベ方程式のインスタントン型形式解の解析に取り組み、バーコフ標準形への変換を微分・差分方程式系に拡張することにより、離散パンルベ方程式に対してもインスタントン型形式解が存在することを示すのに成功した。6月に数理解析研究所で開催した国際研究集会「Exponential Asymptotics of Difference and Differential Equations」をはじめ、いくつかの研究集会でこの成果を発表した。さらに、この取り組みの中から、「バーコフ標準形を通じて(離散)パンルベ方程式から楕円函数の満たす微分方程式への変換を構成し、それを利用してインスタントン型形式解に解析的な意味付けを行う」という新たなアイデアが得られた。インスタントン型形式解の解析的な意味付けは20年来の懸案の問題であり、この問題への解決の糸口が見つかったという意味でこれは非常に大きな進展である。2.他方、廣瀬三平氏(芝浦工業大学)や河合隆裕氏(京都大学)とのホロノミック系の完全WKB解析に関する共同研究では、線型方程式系に対する「変わり点の交差」現象の標準形を与えるPearcey系の制限を考えることにより、一般の高階常微分方程式については「非遺伝性の二重変わり点」が現れ得ることを発見した。さらに、この非遺伝性の二重変わり点は、ワイエルシュトラスの楕円函数を相函数とする積分表示式が満たすホロノミック系にも現れることが見出された。この非遺伝性の二重変わり点は非常に興味深い対象であるが、その役割を明らかにすることは今後の課題である。インスタントン型形式解の構成が離散パンルベ方程式に対しても成功したことに加え、線型のホロノミック系の制限を考える中から非遺伝性の二重変わり点が発見されるなど、本年度も研究は順調に進展した。特に、「(離散)パンルベ方程式から楕円函数の満たす微分方程式への変換を利用することによりインスタントン型形式解に解析的な意味付けを行う」という新たなアイデアが得られた点は、20年来の懸案の問題への解決に向けての大きな一歩という意味で、非常に大きな進展と考えられる。
ハニカム型触媒内部で進行する排ガス浄化反応のその場反応解析手法の確立

自動車排ガス浄化触媒を代表とする環境浄化触媒において実用化されているハニカム型触媒内部での反応特性を解析するために、ガス流れ方向に対して反応ガスを連続的に分析できるガス導入装置を開発した。触媒成分をコーティングしたハニカム型触媒を用いて、CO酸化反応におけるガス流れ方向に対する生成ガス分析と反応解析を行った。CO転化率が低い温度域条件では、ハニカム上端からガス流れ方向に対してCO転化率は連続的に高くなり、一方、転化率が高い温度条件ではハニカムの中央部分で反応がほぼ終了することがわかった。ハニカム型触媒内部で進行する排ガス浄化反応をその場観察するための手法を確立することができた。ハニカム内部でのガス流れ方向のガス分析を定量的に行うために必要な質量分析計への反応ガス導入部の試作とハニカム型モデル触媒の作製を同時進行した。(1)反応ガス導入部の試作に関しては、セルサイズが400cpsiのコージェライト製ハニカムの使用を想定し、セル内に導入が可能で、かつ600°C以上で使用可能なfused silicaカラム(外径0.45mm)をガス導入部の先端に使用し、質量分析計にはGC/MS用のジョイントを細工することで1/16インチのステンレス管への接続を実現した。触媒をコーティングしていない空のハニカムを用い、試作した反応ガス導入装置によりハニカム内部のガス成分を連続的に分析できることを確認した。(2)ハニカム型モデル触媒の作製に関しては、自動車排ガス浄化触媒の基本構成成分であるPt/Al2O3とCeO2-ZrO2のコーティング条件の最適化を検討した。スラリー作製における溶媒の種類(水、エタノール)、バインダー(ZrO2粉末)、pH(塩基性)を制御することで、400cpsiのコージェライトハニカムに見かけ上均一に触媒成分がコーティングできることを確認した。粉末触媒とハニカム触媒についてCO酸化反応を行い、両者ともほぼ同じCO酸化活性を示すことを確認した。(3) Pt/Al2O3をコーティングしたハニカム触媒についてCO酸化反応におけるハニカム内部のガス分析を試作した反応ガス導入装置を用いて行った。約1cmの長さに切り出したハニカム触媒の上端・中央・下端におけるガス濃度を計測した結果、CO転化率が低い温度条件では、反応ガス流れ方向に対して転化率が高くなる傾向が見られ、転化率が50%以上の温度域ではハニカム上部でほぼ反応が終了していることが分かった。ハニカム内部のガス濃度分布の計測において試作した反応ガス導入装置の有効性を確認できた。昨年度までの検討により、ハニカム内部でのガス流れ方向のガス分析を定量的に行うための反応ガス導入部の基本的な構成を確立することができたが、ガス分析位置を手動で設定したことからデータの再現性に難があった。今年度はこれら問題点を改良し、高い精度でハニカム内部のガス分析を行うための手法確立を目指した。(1)ガス分析位置の自動設定が可能で、再現性を確保するための原点復帰機能を有する自動ステージ(シグマ光機製)を採用した。自動ステージにガス導入のためのキャピラリおよびハニカム内部の反応温度を測定するための熱電対を固定するために、ステンレス管内部に配置する仕様を設計・試作した。反応管も固定するため、キャピラリと熱電対を通したステンレス管の上下の移動はo-リングを活用することで摺動性を確保した。(2)ハニカム内部のガス流れ方向の反応特性の変化を詳細に解析するため、昨年度と比較してサイズアップした長さ2cmのハニカム(コージェライト製)にCeO2-ZrO2(Ce/Zr=7/3)粉末をコーティングした触媒を作製した。石英製反応管に作製したハニカム触媒を設置し、試作した反応ガス導入装置を用いてCO酸化反応におけるハニカム内部のガス分析を行った。反応温度を200400°Cまで50°C間隔で変化させ、ハニカム上端から2mm、5mm、10mm、15mm、20mmの位置におけるガス成分を連続的に分析した。CO転化率は反応温度に関係なく、ガス流れ方向に対して高くなる傾向が見られたが、その挙動は反応温度により異なることがわかった。低い温度域では連続的にCO転化率は高くなり、一方、高い温度域ではハニカムの中央付近で反応が完結することがわかった。以上、本研究において設計・試作した装置の有効性を検証することができ、ハニカム内部で進行する排ガス浄化反応をその場観察するための手法を確立することができた。マニュアル操作であるが試作した反応ガス導入装置を用いることでハニカム内部におけるガス濃度分布を計測できることが確認され、研究はおおむね順調に進捗している。触媒化学当初は複数のガス導入管をハニカム内部に導入する計画であったが、精度よく分析するために1本の導入管を導入することにした。一方でガス流れ方向の分析を精度よく行うため、次年度は自動でガス分析位置をセットできる装置を設計・試作することを考えている。

今年度の成果を踏まえ、試作のための打ち合わせを行っており、早期導入を目指す。加えて、CO酸化反応のような単純な反応以外に、NO還元反応やNOx吸蔵還元反応など、ガス流れ方向で反応性が異なると考えられる触媒反応について反応生成物分布の計測を行う。可動型質量分析計ガス導入装置を試作・購入を予定していたが、まずは簡単な装置で本提案の実現可能性を確認するため、fused silicaカラムやGC/MS用ジョイントなどの消耗品を組み合わせて試作を行ったため。自動でガス分析位置をセットすることが高精度での分析では必要であるため、平成26年度での試作結果を踏まえて設計・試作された可動型質量分析計ガス導入装置を購入する。