hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
熱帯魚の皮膚に縞を作るメカニズム(反応拡散波)の分子的実体を遺伝学的手法で解明する

結果ゼブラフィッシュにおいてもタテジマキンチャクダイで観察されたものと同様な、成長に伴う模様の変化を観察した。ゼブラフィッシュの体表に分布するメラノサイト移動を経時的に観察することにより、(1)メラノサイトの移動は、ごく初期にのみおき、実際に模様形成がおきるときには移動しない。模様の形成は個々のメラノサイトの濃淡の変化でできる。(2)これは他の魚類でも同じであり、模様形成メカニズムに一般性があることが解った。次にクローニングのターゲットとして今のところ最有力なのはleo遺伝子であるが、これが実際に反応拡散波形成の中核に位置する分子をコードしていることを以下のようにして確認した.leo locusの対立遺伝子wild,t1,tw28,tq270は、ホモの個体を作ると4通りの模様ができるが、それらはいずれも反応拡散方程式の1つのパラメーターを連続的に変化させることにより、作り出すことができる。2つのホモの個体のパラメーターの中間の値をとったときに計算される模様と、実際のヘテロの個体の模様が一致すれば、この遺伝子が「反応拡散波に影響している」という極めて強い証拠になるが、今までのところ、かなり予測と近い結果を得ている。また、別の突然変異で、ストライプの幅が変化するもの(td15,td271d)との二重変異個体についても、ほぼ計算予測と近い結果を得ている。結論leo遺伝子は反応拡散波を作る因子に直接関与する遺伝子(おそらくアクチベーターの合成をコントロール)で有ることはほぼ間違いと思われる.この結果は98年分子生物学会のワークショップにて発表済みであり、現在論文を準備中です。現在魚で遺伝学的解析を行えるのはゼブラフィッシュだけであるが、都合の良いことにゼブラフィッシュは(固定した)ストライプ模様をもつ。ドイツとアメリカで行われた組織的な突然変異体の生成実験により、異なった模様を持つ変異株が数10種分離されており、これらが反応拡散波の証明に利用できる。コンピューターで計算された二次元の反応拡散波は、パラメーター(反応の定数)のわずかな違いで異なった模様を作る。またその逆にパターンの変化から、パラメーターの値を推定することが可能である。まずパターンの違いから、各々の変異株についてのパラメーターの値を推定する。つぎに、変異体を掛け合わせ、2重変異個体を作りその模様を調べる。もし、ゼブラフィッシュの模様が反応拡散波でできているなら、2重変異個体の模様はパラメーターの値から予測可能なはずである。もし、現実の模様と一致すれば、それは固定した模様を持つ動物の模様も、同じメカニズム(反応拡散波)で作られていることを強く示唆する証拠となるはずである。また、その遺伝子を単離できれば、反応拡散波を作り出すメカニズムの解明を行うことができる。#1現在までに、キンチャクダイ以外の3種について、反応拡散波と一致する変かを確認し、この反応が、魚類に一般的に存在するものである傍証を得た。#2ゼブラフィッシュの突然変異のうち、最低ひとつが変異の強度と、パターンの変化から、反応拡散波であることがほぼ明らかになった。海産熱帯魚(タテジマキンチャクダイ)の縞模様に着目し、その模様が皮膚に固定しているのでなく、成長とともに連続的に変化すること、及び波としての性質を持つことを証明している。(Nature 1995Kondo and Asai,Nature 1996Kondo and Asai)我々は既にタテジマキンチャクダイ以外の魚類、両生類、は虫類についても、同様の体表模様の変化を観察しており、この反応が特別の種にのみ存在しているのではなく、一般性を持つことを証明している(投稿準備中)。今後は、分子生物学的な解析を行うにあたり、良い実験系を手に入れることが不可欠である。最近実験系として非常によい種を2つ発見し、問題が解消された。1、南米産ナマズ(プレコストムス)種としては1種であるが、非常にバラエティのある模様の亜種が無数と言って良いほどある。我々は既に模様の異なる2つの亜種について、タテジマキンチャクダイと同様に、成長に伴う模様の変化が計算と一致することを確認した。このナマズは、丈夫であり、安価で手に入り、支配も可能である。従って、波に関する細胞学的、解剖学的な解析を行うことが可能である。2、ゼブラフィッシュ成魚の模様は固定してしまっており、波としての動的な変化を追うことは出来ないが、模様の異なるミュータントが多数分離されており、それらの変異はチューリングの理論から予測できることを確認している。従って、幼魚期の原パターンはタテジマキンチャクダイと同様のメカニズムで作られると考えられる。新しい実験系として研究が精力的に進められており、遺伝的、分子生物学的な解析を行うことが可能である。解析に重要と思われる変異株3種を入手済みであり、残りも今年中に入手予定である。次にクローニングのターゲットとして今のところ最有力なのはleo遺伝子であるが、これが実際に反応拡散波形成の中核に位置する分子をコードしていることを以下のようにして確認した.

leo locusの対立遺伝子wild,t1,tw28,tq270は、ホモの個体を作ると4通りの模様ができるが、それらはいずれも反応拡散方程式の1つのパラメーターを連続的に変化させることにより、作り出すことができる。2つのホモの個体のパラメーターの中間の値をとったときに計算される模様と、実際のヘテロの個体の模様が一致すれば、この遺伝子が「反応拡散波に影響している」という極めて強い証拠になるが、今までのところ、かなり予測と近い結果を得ている。また、別の突然変異で、ストライプの幅が変化するもの(td15,td271d)との二重変異個体についても、ほぼ計算予測と近い結果を得ている。結論leo遺伝子は反応拡散波を作る因子に直接関与する遺伝子(おそらくアクチベーターの合成をコントロール)で有ることはほぼ間違いと思われる.この結果は98年分子生物学会のワークショップにて発表済みであり、現在論文を準備中です。
離散不動点定理の研究と非協力ゲームへのその応用

2009年度の研究は、昨年度の研究において構成した離散不動点定理の経済モデルへの応用と、進化ゲーム理論と古典ゲーム理論との関係に関するものであった。2企業が同質な財を市場に供給している状況下で、お互いの企業が自社の利潤の最大化を目的とし、それぞれ独立に供給量を決定するというCournotモデルにおいての均衡の存在について考察した。このモデルでは、2企業の供給量および、それに準じて決定される価格が整数値、つまり離散的であるのが現実的なモデルである。しかし、現在までに離散的なモデルでの均衡の存在については報告されてない。そこで、2企業の供給量で決定される価格の挙動と離散的な均衡の存在についてとの関係を明らかにした。具体的には、2企業の供給量が整数値である状況下でも、それに準じて決定される価格の挙動に適当な仮定を置くことにより均衡が常に存在することを示した。ここで、価格に置いた仮定は、古典的なCournotモデルの状況を含んでいることに注意すれば、昨年度に構成した離散不動点定理は、経済学等の社会的背景に応用した際にも意味をもつものであるといえる。また、進化ゲーム理論の柱であるレプリケータダイナミクスの定常点と、古典ゲーム理論との関係について研究を行った。特に着目したのは、レプリケータダイナミクスを用いることにより、行列で表現される古典ゲームを進化ゲーム理論の範疇で取り扱うことが可能になる点である。さらに、古典ゲームの重要な解概念であるNash均衡が、レプリケータダイナミクスの安定な定常点に対応することも報告されている。しかし、定常点には安定な定常点の他に、不安定な定常点も考えられる。そこで、不安定な定常点に対応する古典ゲーム理論の戦略表現を明らかにした。具体的には、プレイヤーの立場が対等な対称2人ゲームにおいて「定常点の不安定多様体の次元の分だけ、各プレイヤーが譲歩している」という知見を与えた。2008年度の研究は、離散不動点定理の構成と、非協力ゲームにおける純戦略Nash均衡の存在に関するものであった。既存の離散不動点定理として、完備東上のもの、整凸集合上のもの、ブール代数上のものなどがあるが、どれも非協力ゲームに応用する観点からは、道具立てとして不十分である。そこで、まず新たな離散不動点定理として、集合値写像の単調性に基づくものを構成した。この離散不動点定理は、凸性を必要としない特長をもつ。これは、連続系においては不動点の存在には凸性が重要であったことと合わせると、連続系と離散系の大きな違いのひとつを抽出しているといえる。次に、この離散不動点定理の応用として純戦略Nash均衡をもつゲームのクラスを定義するとともに、具体例として純戦略Nash均衡をもつ行列ゲームを提示した。この結果により、ゲームが純戦略Nash均衡をもつための十分条件として、各プレイヤーの最適応答の単調性が重要な仮定であることが明らかになった。上記の結果を受け、純戦略Nash均衡の存在を保証するために仮定した、最適応答の単調性は本質的な仮定であるのかという、新たな疑問が生じる。そこで、まず上記の十分条件を弱め、より広いクラスのゲームに対し純戦略Nash均衡の存在を保証し、その拡張されたクラスが2人ゲームにおいては必要条件にもなることを示した。さらに、3人以上のゲームについては、この拡張したゲームのクラスにも属さず、かつ純戦略Nash均衡が存在する例を提示した。混合戦略を用いた場合のNash均衡の存在を議論する上では、プレイヤーの人数は非依存であったことを合わせると、本年度の研究において純戦略Nash均衡の存在については、人数依存性があるという新しい性質を与えたといえる。
東アジアにおける天文占知識の形成と伝播

「天」は中国思想史上の重要概念である。本研究は、「天」の思想の中でも特に目視可能な天文変異への対応手段である天文占知識について、各時代の文献の特徴・他の思想との関係・制度的制約・文献に依存しない流伝などに注目し、その思想の形成と流布・伝播の過程を明らかにする。「天文」は目録上「術数」の一分野であるが、本研究においては「術数」という概念と、それにとらわれない思想史・社会史的な意義を問う。そうした検討によって、中国で形成された天文占知識が、前近代東アジア諸地域でいかなる受容と展開を見せたかを根本的に考察する環境を整え、隣接する諸分野間における建設的な対話と統合的な理解を可能とした基盤を構築する。
病院内で医療情報システムを効率的・効果的に活用するための要因研究

本研究は、定性的方法と定量的方法を通じて、医療情報システムを効率的・効果的に活用するための要因を明らかにすることを目的としている。技術的要因としては、ベースシステムと部門システムのインターフェースのマネジメントが重要であること、組織的な要因としては、病院がソフトをカスタマイズしたり、評価する能力が重要であることが明らかになった。平成22年度は、第1に、病院関係者に対して複数のインタビュー調査を行った。形式は、構造的な形式で聞く部分と非構造的な形式で自由に聞く部分を切り分けて行った。現在までに構造的な形式で聞きとった内容を簡単に述べると、情報システム導入前と後の時点を比較して、1.業務活動が変化した点、2.組織内におけるコミュニケーションやコーディネーションの変化、3.他の部門システムとの連携具合、4.組織ルールや業務手順の変更点、など主に導入効果の部分なので、要因部分を今後は聞き取る予定である。また、成果指標については、企業を扱った先行研究をレビューしながら特定化の作業を進めている(e.g.Delone and McLean, 1992 ; 2002)。第2に、国立病院機構のHPで公表されている約120の病院の財務指標をexcelに落とし、赤字病院と黒字病院にグループ分けを行った後、病院経営におけるコスト効率の重要性を検証するためコスト構造の定量分析を行った。その結果、1.保険査定・2.給与費・3.材料費・4.診療材料費・5.設備関係費・6.減価償却費・7.経費・8.支払利息の項目で2グループ間に統計的に有意な差があることが明らかになった。この成果は、現在学会へ投稿中である。第3に、第1の調査で特定化された情報システムの導入効果および影響を与える要因をベースにして操作化を行い、平成23年度の質問票調査で用いる質問事項を作成途中である。作業完了後、パイロットテストを行った後に、本配布の段階に移る予定である。本研究は、どのような組織的・技術的・戦略的要因が、効果的な医療情報システムの導入・活用に結びつくのかを病院とベンダー側の両面から検討することを目的としている。医療サービスは、医師、看護師、検査技師、薬剤師、事務スタッフなど多種の専門職が、患者の治療という1つの目的をもとに協働しあう必要がある。だが、マトリクス組織を採用していることもあり、各種の業務を統合することが困難で医療情報システムはこのような状況を解決するのに大きな役割を果たす。20112012年の研究実績に関して触れたい点は以下の3点である。1点目は、医療情報システムを病院に導入することによって、どのような影響がもたらされるのかを書籍の1章にまとめた。技術的な面では、医療情報システムは階層構造になっており、ベースシステムと部門システムのインターフェースのマネジメントが低コストでシステム導入するにあたって重要であることを明らかにした。また、組織的な面では、病院側でソフトをカスタマイズしたり評価したりする能力が重要であることも確認された。2点目は、どのようなコスト要因が病院の赤字経営につながるのかをデータ分析を通じて定量的に明らかにし、日本医療・病院管理学会誌に投稿した。論文は医療情報システムについて直接的に検討しているわけではないが、材料費・診療材料費を効率化するにあたって、医療情報システムが大きな役割を果たしていることが想定され、追加で聞き取り調査を行っているところである。3点目は、さまざまな情報システム開発を手掛けるベンダーの開発チームにおいて、製品のモジュラー性に応じてどのようなマネジメント要因が重要になるのかを定量的に分析し、日本経営学会に投稿した。本論文はベンダー側からみた分析で、扱われる情報システムは医療分野に限定されないが、本研究の特色である病院とベンダーの両面からの検討に役立ったと考えている。
ヒトヘルペスウイルス6の前初期遺伝子IE1の機能解析

HHV-6B感染末梢血単核球よりcDNAライブラリーを作製し、そのスクリーニングによりU17/U16の全長をコードするcDNAを単離した。これを用いてGST融合タンパクを大腸菌にて作製し、これをウサギに免疫して抗血清を得た。この抗血清を用いて感染細胞を共焦点レーザー顕微鏡により観察したところ、U17/U16遺伝子産物は核および細胞質にドット状に存在すること、さらに、核内においてはPMLとcolocalizationしていることからND10領域に局在することが判明した。293細胞での一過性発現系では、ほとんどの細胞では主に細胞質にdiffuseに分布するが、ごく一部の細胞では核内でのPMLとのcolocalizationが認められることから、U17/U1G遺伝子産物の局在には他のウイルス遺伝子の作用によりひき起こされる何らかの細胞内環境の変化が影響している可能性が示唆された。また、この抗血清によるWestern blotting及び免疫沈降によりU17/U16遺伝子産物は感染細胞において36kDaのタンパクとして発現していることが明らかとなった。免疫沈降ではU17/U16遺伝子産物と共沈するバンドが複数同定されており、感染細胞中ではU17/U16遺伝子産物がウイルス側の因子もしくはウイルス感染により誘導される細胞性因子と結合して存在していることが示唆された。現在、PMLへの局在の生物学的意義について解析中である。ヒトヘルペスウイルス6B(HHV-6B)の前初期遺伝子U17/U16は感染後比較的早い時期に発現し早期遺伝子の発現と関連を有することが推測されている。この遺伝子産物はヒト免疫不全ウイルスのLTRをtransactivationすると言われているが、その感染細胞中での機能については全くわかっていない。U17/U16は334残基から成り、ヒトサイトメガロウイルス(HCMV)のUs22ファミリーを特徴づけている4つのモチーフを全て有するが、これ以外にはC末端にacidic blocを有するのみで特徴的な配列をもたない。そこでU17/U16遺伝子産物の機能を明らかにするために、この4つのモチーフと結合する因子の同定をyeast two-hybridsystemを利用して試みた。
イメージング画像定量解析とシミュレーションによる植物細胞の分化形態形成機構の解明

本研究では細胞内構造を標識した形質転換植物、およびイメージング・画像定量解析の手法を独自に開発して、細胞内構造の動態や細胞形態形成の画像情報処理による解析を行った。具体的には以下の4項目について実施した。(1)葉表皮細胞のイメージング・画像定量解析、(2)葉表皮細胞壁の人為的変形と細胞形態解析、(3)高CO2やUV-B処理による植物細胞の形状変化の解析、(4)イメージング・画像定量解析手法の独自開発。結果として、各々について多数の重要な知見が得られ、また多くの論文として上梓した。これまでタバコBY-2細胞などを材料に細胞内構造をラベルした細胞(可視化細胞)やイメージング・画像定量解析およびシミュレーションの手法を独自に開発して、細胞骨格等の動態や細胞形態形成の画像情報処理による解析を行ってきた。これらの経験をもとに、本申請研究では、モデルとしてのBY-2細胞から複雑な形態をとるシロイヌナズナ葉表皮細胞の形態形成過程における細胞形状と細胞連結様式を組織レベルで可視化した。並行して、表層微小管、アクチン繊維、分泌小胞などの細胞内構造の動態のイメージングを実施して、これらの細胞内構造が制御する葉表皮組織における細胞形態形成機構を多角的に検討した。具体的には、葉表皮細胞や孔辺細胞に様々な外的要因(例えば化学物質や高CO2処理)による形状変化を試み、さらに画像解析により細胞形状を定量的に評価し、濃度依存性の検討を行った。25年度にはオーキシンやセルラーゼによる葉表皮細胞の形態変化、および高CO2や糖による孔辺細胞の分化変化(Akita et al. 2013, PLoS ONE)を実証している。また関連の共同研究として、フラグモプラストの拡大に伴う高解像度の微小管動態を捉えた成果(Murata et al. 2013, Nature Commun.)を掲載した。具体的には、葉表皮細胞や孔辺細胞に様々な外的要因(例えば細胞壁分解酵素や高CO2処理)による形状変化を試み、さらに画像解析により細胞形状を定量的に評価し、濃度依存性の検討を行った。表皮細胞壁の形状を大規模に(全45枚の子葉で>38,000細胞)解析し、この表皮細胞画像セットから、特徴間の関係を検討し、細胞面積・アスペクト比・稠密度を表皮細胞の成長様式を効率的に評価できる指標セットと考え、これらに基づくクラスタリング解析を実施した。一連の解析から、(1)セルラーゼ処理により播種後4日目までは子葉面積拡大が抑制されるものの、7日目になると葉面積は補償されること、(2)主に播種後4日目以降に子葉上部で起こる表皮細胞の湾曲形成がセルラーゼ処理で抑制され、本来は子葉の基部で観察される平滑に伸長成長した表皮細胞が子葉上部にも出現することを新たに見出した。また関連の共同研究として、理化学研究所環境資源科学研究センターの豊岡公徳上級研究員らのグループ,日本女子大学理学部の永田典子教授らのグループとの協同で,透過型電子顕微鏡画像から細胞内構造(膜系やオルガネラ)を精査する新しい画像解析手法を開発した。具体的には、前年度までと同様に細胞膜の撮像と画像解析を継続的に実施するとともに、GFP-tubulin発現株などを用いて実施した表層微小管などの細胞骨格構造の撮像および解析を行った。細胞骨格の観察には高感度での蛍光検出が可能なスピニング式共焦点レーザー顕微鏡システムを用いたが、それとともに細胞骨格に伴って運ばれる小胞の検出には近年購入した全反射顕微鏡を利用した。また、セルラーゼ処理により細胞伸長方向に対して垂直な向きに組織化された微小管が高頻度に出現すること、微小管の組織化に関わる欠損変異体ではセルラーゼ処理による細胞壁湾曲の低減が起こりにくいこと、などを見出した。さらに、力学モデル解析によって表層微小管と細胞形状の関係の理解を進めた。

結果として、各々について多数の重要な知見が得られ、また多くの論文として上梓した。上記の通り、全体として研究は計画通りに順調に進行している。27年度が最終年度に当るが、27年度中に当初の目的を完遂見込みであり、さらに本研究から派生した研究も発展しつつある。また、これらの成果の一部は既にNature Communications誌、PLoSONE誌など評価の高い専門誌に掲載されており、さらに多くの成果報告が発表予定である。このように、本計画に関しては当初計画していた以上の成果が得られているといえる。27年度が最終年度であるため、記入しない。植物細胞生物学前年度までと同様に細胞膜の撮像と画像解析を継続的に実施するとともに、GFP-tubulin発現株などを用いて実施した表層微小管などの細胞骨格構造の撮像および解析をまとめる。細胞骨格の観察には高感度での蛍光検出が可能なスピニング式共焦点レーザー顕微鏡システムとともに細胞骨格に伴って運ばれる小胞の検出には全反射顕微鏡を利用する。シロイヌナズナ葉の多重孔辺細胞誘導系については引き続きその要因を解析する。高CO2(1000 ppm)処理による分布変化の実験系についてはデータのとりまとめを行い、孔辺細胞の分布様式変化と信号伝達様式との関連を解明する。上記の通り、全体として研究は計画通りに順調に進行しており、次年度以降において当初の目的を完遂見込みであり、さらに本研究から派生した研究も発展しつつある。また、これらの成果の一部は既にNature Communications誌、PLoSONE誌など評価の高い専門誌に掲載された。このように、本計画に関しては当初計画していた以上の成果が得られたといえる。本課題研究の最終年度の27年度において大がかりな解析と取り纏めに多大な作業量が予想され、その実行に要する人件費、その他経費を基金の範囲で次年度使用額とした。また、研究成果の発表について掲載費などの費用にも考慮した。前年度までと同様に、細胞レベルの解析と組織レベルの解析を並行して実施する。細胞レベルの解析として,(1ー1)細胞板形成に関わるキネシン様タンパク質NACK1の動態解析、および(1ー2)成熟した細胞壁環境に関与する膜輸送因子PATROL1の解析を進める。また、組織レベルの解析としては、(2ー1)表皮組織における信号伝達のシミュレーションの実施、(2ー2)細胞壁の湾曲に伴う表層微小管の局在解析、(2ー3)細胞壁の湾曲を理解するための数理モデルの検討を進める。上記のように最終年度において、その実行に要する人員の人件費等を投入し、研究の淀みなき遂行により高い完成度の実績を目指すものである。本課題研究の研究後半の2627年度において大がかりな解析が予想され、その実行に要する材料、器具、人件費等を基金の範囲で次年度使用額とした。
ヒト肝線維化過程におけるTGF-βシグナル伝達機構の解析と治療への応用

ヒト慢性肝炎患者から生検し、パラフィン切片を作成した。活性化星細胞のマーカーであるαsmooth muscle actin (α-SMA)を用いた免疫組織学的検討を同時に行った。正常肝組織においてリンカー部がリン酸化したSmad2/3はほとんど認められなかった。慢性肝組織においてリンカー部がリン酸化したSmad3はα-SMA陽性の間葉系細胞の核内に認められ、リンカー部がリン酸化されたSmad2は細胞質に認められた。また、正常肝組織においてC末部がリン酸化したSmad2/3はほとんど認められなかった。慢性肝組織においてはC末部がリン酸化したSmad2/3は間葉系細胞及び肝細胞の核内に認められた。これらの結果より、ヒト肝線維化過程においてTGF-βはリンカー部がリン酸化されたSmad3を介して線維化シグナルを伝達していると考察された。
屋外環境下の果樹等を対象とした非定常物体モデリングシステムの研究

屋外環境下において取得される複数の3次元データから不変な特徴量を検出するために,3種類の特性の異なるカメラを用いた実験を行った.特徴量を検出するために必要な各種条件に付いて調査した結果,従来から提案されている特徴量の生成パラメータを調整すれば有用な特徴量として使えることが判明した.複数の3次元データを頑健につなぎ合わせる手法の準備として,2次元距離データの形状の特徴を表す尺度を提案し,その尺度を用いてある2次元距離データにその環境の形状特徴を含んでいるか否かをSVM識別器で判断して,つなぎ合わせに用いる2次元距離データの数を変化させて,複数の2次元距離データを頑健につなぎ合わせることができた.本研究課題では,三次元距離画像カメラを用いて,複雑な光条件や気象条件によって,空間的・時間的に定常的な計測値の得ることの難しい観測対象の三次元形状モデルを構築することを,非定常物体モデリングと呼び,そのために必要となる,1.屋外環境下において三次元距離画像カメラにより連続的に取得される複数の三次元データから不変な特徴量を検出する方法,2.検出された不変な特徴量に基づいて複数の三次元データをつなぎ合わせて物体認識用のモデルを構築する手法の開発を予定している.これまでに,A. 1.に関する手法を開発するための前準備として,複数の2次元距離データ内で同一のデータを頑健に発見する手法を開発した.H27年度は,この手法を基にして,ライトフィールドカメラによって取得された3次元データから不変特徴量を検出する予定である.B. 2.に関する3次元モデル構築手法を開発するための前準備として,超高感度カメラを2台利用したステレオカメラを開発し,みかんの木の果実,枝幹,葉のそれぞれの領域を抽出する手法を開発した.超高感度カメラを用いることにより葉の影により見えにくくなっている枝幹を鮮明に観測できるようなり,枝幹の構造を復元することが容易になった.A.に関しては,H26年度に査読付き国際会議にて研究発表を行った.また,H27年度に国内会議においても発表予定である.B.に関しては,対外的な研究発表は行っていないが,H26年度の学部学生による卒業研究テーマの1つとして,研究成果をまとめた.本研究課題では,三次元距離画像カメラを用いて,複雑な光条件や気象条件によって,空間的・時間的に定常的な計測値の得ることの難しい観測対象の三次元形状モデルを構築することを,非定常物体モデリングと呼び,そのために必要となる,1.屋外環境下において三次元距離画像カメラにより連続的に取得される複数の三次元データから不変な特徴量を検出する方法,2.検出された不変な特徴量に基づいて複数の三次元データをつなぎ合わせて物体認識用のモデルを構築する手法の開発を予定している.これまでに,A. 1.に関する手法を開発するための前準備として,複数の2次元距離データ内で同一のデータを頑健に発見する手法を開発した.H28年度は,この手法を基にして,現有する装置の3次元スキャナーによって取得された3次元データから不変特徴量を検出する予定である.B. 2.に関する3次元モデル構築手法を開発するための前準備として,現有する装置のハイパースペクトルカメラを利用して,みかんの木の果実,枝幹,葉のそれぞれの領域を抽出する手法を開発した.ハイパースペクトルカメラを用いることにより,昨年度開発した超高感度カメラを利用したシステムに比べて,葉の影により見えにくくなっている枝幹をより鮮明に観測できるようなり,枝幹の構造を復元することがさらに容易になった.A.に関しては,H27年度に査読付きの国内会議において研究成果を発表した.B.に関しては,対外的な研究発表は行っていないが,H27年度の学部学生による卒業研究テーマの1つとして,研究成果をまとめた.本研究で開発予定の2手法について,それらの手法の基本となる手法の開発がH27年度中に終了しているが,実際に屋外環境において3次元距離データを取得するための機器(ライトフィールドカメラ)を使用するためのソフトウェア開発に時間がかかり,H27年度中にこの機器を用いた実験を行えなかった.本研究課題では,三次元距離画像カメラを用いて,複雑な光条件や気象条件によって,空間的・時間的に定常的な計測値の得ることの難しい観測対象の三次元形状モデルを構築することを,非定常物体モデリングと呼び,そのために必要となる,1.屋外環境下において三次元距離画像カメラにより連続的に取得される複数の三次元データから不変な特徴量を検出する方法,2.検出された不変な特徴量に基づいて複数の三次元データをつなぎ合わせて物体認識用のモデルを構築する手法の開発を予定している.A. 1.に関する手法を開発するために,屋外環境で使用可能な現有する共振ミラー方式三次元測域センサによって取得された3次元データから不変特徴量を検出する手法について検討した.共振ミラー方式三次元測域センサは,疎な3次元点群データしか得られないため,その取得データは,本研究課題で想定している「定常的な計測値の得ることの難しい観測対象」のデータと同一の性質を持つと考えた.

そこで,このセンサから得られるデータに対して不変特徴量を検出する手法について,従来から考案されているいくつかの不変特徴量について,その特徴量生成のための調整パラメータを様々に変化させて,複数の3次元データをつなぎ合わせる際の精度が向上するか調査した.B. 2.に関する3次元モデル構築手法としては,移動ロボットのための環境地図生成の際に頻繁に利用される手法して,データ取得が容易な環境で3次元データを取得した後,複数の3次元データをつなぎ合わせた.それぞれのデータ内につなぎ合わせるために有用な特徴を含んでいるか否かを識別した後,複数のデータをつなぎ合わせることができれば,頑健に3次元モデルが構築できると考え,このアイデアに基づいてその基本的な手法を実装してその性能を評価した.また,本年度に購入したロボットのソフトウェア開発を開始した.屋外環境下において取得される複数の3次元データから不変な特徴量を検出するために,3種類の特性の異なるカメラを用いた実験を行った.特徴量を検出するために必要な各種条件に付いて調査した結果,従来から提案されている特徴量の生成パラメータを調整すれば有用な特徴量として使えることが判明した.複数の3次元データを頑健につなぎ合わせる手法の準備として,2次元距離データの形状の特徴を表す尺度を提案し,その尺度を用いてある2次元距離データにその環境の形状特徴を含んでいるか否かをSVM識別器で判断して,つなぎ合わせに用いる2次元距離データの数を変化させて,複数の2次元距離データを頑健につなぎ合わせることができた.本研究で開発予定の2手法について,それらの手法の基本となる手法の開発がH26年度中に終了しているが,実際に屋外環境において3次元距離データを取得するための機器(ライトフィールドカメラ)の購入が遅れたため,H26年度中にこの機器を用いた実験を行えなかった.しかし,H27年度においてはこの機器を用いて様々な樹木の3次元距離データを取得する予定である.ライトフィールドカメラ用のソフトウェア開発の遅れを取り戻すため,現有する3次元スキャナーを用いて様々な樹木の3次元距離データを取得して,実験する予定である.この装置によって取得された3次元データから不変特徴量を検出し,複数の三次元データをつなぎ合わせる手法の開発を進める.ライトフィールドカメラ用のソフトウェアが完成した時点で,それらの手法をこのカメラから得られるデータに適用する予定である.さらに,屋外の不整地環境を移動可能なロボットを試作し,実際に走行実験を行う.脇田翔平,中村恭之:選択的統合処理に基づくCIFベース大域的自己位置推定,日本ロボット学会学会誌,2017(条件付き採録後の査読中)布袋樹:共振ミラー方式三次元測域センサのスキャンデータのための特徴量に関する検討,和歌山大学システム工学部情報通信システム学科2016年度卒業論文.機械学習前年度に開発した複数の2次元データ内で同一のデータを発見する手法をもとにして,さらに頑健にデータ内で同一部分を発見する方法を開発した.今後は,これをもとにライトフィールドカメラによって取得された3次元データから不変特徴量を検出し,複数の三次元データをつなぎ合わせる手法の開発を進める,さらに,屋外の不整地環境を移動可能なロボットを試作し,実際に走行実験を行う.当初,電動車いすを改造して屋外環境を走行可能なロボットを試作する予定であったが,年末に米国製の製品で使用可能なものを見つけたため購入しようと手配したが,年度内に納品できないことが判明したため購入を見送った.そのため次年度使用額が生じる結果となった.電動車いすを改造して,屋外環境を走行可能なロボット製作するために必要な機器を,限られた予算内で高性能なものを選定するために多くの時間を費やしてしまった為,年度内の執行が困難となり次年度使用額が生じる結果となった.
遺伝子特異的DNA損傷・修復に及ぼす非遺伝子毒性発肝癌性物質の影響

ペルオキシソーム増殖薬は非遺伝子毒性発癌性物質であることが知られている。しかし、この種の薬物による発肝癌機構はいまだ明確にはされていない。DNAの損傷・修復過程は発癌にとって非常に重要な過程であると考えられている。我々はこれまでペルオキシソーム増殖薬による発癌機構について様々な検討を行ってきた。その中でDNA修復に関係する酵素活性がこの薬物の処置によって著しく低下することを見いだし、ペルオキシソーム増殖薬投与によってDNA損傷・修復に変化が生じている可能性を示唆した。そこで今回、我々はDNA損傷に及ぼすペルオキシソーム増殖薬の影響について検討を行った。その結果、Wy-14,643の処置によりN-ニトロソジメチルアミン(DMN)によるDNA損傷の感受性は上昇し、その感受性の上昇はWy-14,643の投与量に依存的であった。また、Wy-14,643のDNA損傷の増加作用はDMN以外のイニシエーター(メチルメタンスルフォネート)を用いても同様に認められた。さらにこのDNA損傷の増加はクロフィブレート,DEHPなどのペルオキシソーム増殖薬を用いた場合では認められず、この結果は過去に我々が検討したこれら薬物の発癌性と一致していた。以上本研究の検討から、ペルオキシソーム増殖薬はDNA損傷の感受性を上昇させることが明らかとなり、このことはペルオキシソーム増殖薬による発癌機構において重要な役割をもつものと考えられる。
非言語チャネルを含む社会的行為の行為素配置規則の定式化

〈本年度に実施した研究の具体的内容〉本年度は,パソコン操作課題において人とエージェントが対話するとき,どのように言語・非言語行為をインタラクションの中で配置するのかを明らかにした.まず,人対人と人対エージェントの対話の基礎的特徴を観察し,人対エージェントの対話では人の発話量が少なく,相槌や応答が稀にしか差し挟まれないことを統計的分析によって示した.この振る舞いは一見,相手発話への理解や承認といった聞き手の内的状態の伝達を妨げ,インタラクションの円滑さを妨げる行為であるかのように見える.しかし,詳細なインタラクション分析から,人対人の行為の配置規則において交互に配置される指さしとポインター移動が,人対エージェントのインタラクションでは同時に生じパラレルに配置されることが判明した.これは,理解の証拠を言語行為ではなく非言語行為によって相手に伝達するもので,円滑なインタラクションを補償するものであることを示す.一方,マウスクリックという非言語行為に関しては,人に対するのと同じように,指示発話の後に配置されていた.これは,たとえエージェント相手であろうとも交互に配置すべき非言語行為の種類かおることを示している〈意義・重要性〉本研究の意義は,人がエージェントを相手にしたとき,対人インタラクションルールの改編を一部行うことを示したことにある.一見非円滑なインタラクションが行われているように見えても,実はそれが自然な動作や発話が困難である人工物を相手にしたときの「円滑なインタラクション」の方式であという重要な知見を得た.本研究は,人と社会的なマルチモーダル・コミュニケーションができる対話システムの基礎理論として,非言語チャネルも含めた社会的行為のやりとりを構成する要素(行為素)を明らかにし,その配置規則を人々の行動から抽出することを目的とする.社会的行為とは,会話中に表出された行動のうち他者に適切な反応を要求するものであり,コミュニケーションに寄与する言語・非言語行為を指す.本年度は,(1)日常的会話データデータとして,コンビニエンスストアでの買い物シーン,飲食店での注文シーンを計6,5時間分収集し,(2)発話内容の書き起こし,非言語行為のアノテーションを行った.非言語行為のタグ内容としては,会話データにおけるインタラクションの様相を観察し,必ず対になって生起する行為を取り上げた.商品を渡す-受け取る,代金を渡す-受け取る,箸を渡す-受け取る,お釣りを渡す・レシートを渡す-受け取るなど計22種類の行為セットが特定された.これらの行為は,社会的行為として人々が日々行っているやり取りを構成する行為素群である.そして,(3)行為素対を構成する各行為素の時間的生起順序を明らかにした.タグ付けした行為素対を網羅的に調べた結果,以下のような生起規則が抽出できた.その規則とは,(a)先行して生じた行為素の動作が完成するとほぼ同時に,続いて生じた行為素の行動が完成する.(b)先行した行為素の動作開始と終了はいずれも,後続した動作の開始・終了よりも前に発生する,というものである.例えば,商品を渡す-受け取るという対であれば,商品が渡される瞬間と渡される瞬間はほぼ時間的に一致している.ところが,渡すという行為が開始される時間,終了される時間はそれぞれ,受け取るという行為が開始される時間,終了される時間よりも早い.これらの結果は,一部の会話シーンだけから抽出されたものではあるが,非言語行為を含む行為のやり取りに関する一般的な配置規則を定式化する上で,非常に重要な知見である.〈本年度に実施した研究の具体的内容〉本年度は,パソコン操作課題において人とエージェントが対話するとき,どのように言語・非言語行為をインタラクションの中で配置するのかを明らかにした.まず,人対人と人対エージェントの対話の基礎的特徴を観察し,人対エージェントの対話では人の発話量が少なく,相槌や応答が稀にしか差し挟まれないことを統計的分析によって示した.この振る舞いは一見,相手発話への理解や承認といった聞き手の内的状態の伝達を妨げ,インタラクションの円滑さを妨げる行為であるかのように見える.しかし,詳細なインタラクション分析から,人対人の行為の配置規則において交互に配置される指さしとポインター移動が,人対エージェントのインタラクションでは同時に生じパラレルに配置されることが判明した.これは,理解の証拠を言語行為ではなく非言語行為によって相手に伝達するもので,円滑なインタラクションを補償するものであることを示す.一方,マウスクリックという非言語行為に関しては,人に対するのと同じように,指示発話の後に配置されていた.これは,たとえエージェント相手であろうとも交互に配置すべき非言語行為の種類かおることを示している〈意義・重要性〉本研究の意義は,人がエージェントを相手にしたとき,対人インタラクションルールの改編を一部行うことを示したことにある.一見非円滑なインタラクションが行われているように見えても,実はそれが自然な動作や発話が困難である人工物を相手にしたときの「円滑なインタラクション」の方式であという重要な知見を得た.
商品取引所における取引売買再現による価格および流動性の実証研究

本研究は指値注文における注文の意思決定における要因分析を実証研究で明らかにすることである。商品先物取引の注文データより板を再現し,注文価格,行使確率,ピッキングオフリスクの3点に注視した。本研究の特徴と貢献は約定結果の情報だけでなく注文情報を用いた分析であり,先行研究で用いられている気配・厚み・約定高・約定価格の変動性に加えて,注文枚数や注文時刻・呼値の情報も利用していることである。さらに,取消注文情報を用いて意思決定について分析を行った。結果として,注文の呼値に選好順序があり,一部板情報を用いた注文の意思決定が存在することが示された。しかしながら,板の再生が十分ではなく現在も検討中である。平成24年度は,前年度から取り掛かっている東京工業品取引所金先物取引における指値注文の統計的特徴に続き,注文の意思決定に影響する要因について分析を進めた。特に,流動に影響を及ぼす要因をもとに回帰分析を行った。指値の違いにおける注文傾向には市場の状態により順序があることが,ほぼ理論の示唆するところと同じであることが示された。しかしながら,それぞれの指値が最適な注文戦略であるか否かについては理論の示す符号を十分に満たすほどの結果は得られていない。これが,データ期間とその期間に価格の一方的な上昇傾向があったことに起因することが指摘され,データ期間の延長と別期間データの利用により頑強性等を調べている。さらに,23年度までは東京工業品取引所のデータ利用に制限があり2009年までの新システム変更前のデータの分析であった。同取引所に対し,変更後のデータの利用を申請している。取引システムおよび時間の変更により注文データは飛躍的に増え,検証に有益である。ただし,1日当たりのデータでさえ膨大でPCクラスでは計算が容易でなく,分析方法やデータ処理に工夫を要している。本研究が価格と流動に関する研究であるため,より詳細で大きなデータの売買板の再現による注文の意思決定を分析することは有用である。その結果,進捗状況は遅れている。これと並行して,始値の決定によって日中の価格と流動性が左右されていることが分析の中で観測され,ザラバ取引における指値の分析を目的としていたので,板寄せの影響とその排除について分析を進めているところである。本研究では,取引所取引における流動性と指値注文の意志決定のメカニズムを分析することが目的である。流動性としては,これまで帳簿上の厚みや約定から求められる加工データをもとにしてきたが,本研究では1次データである注文取引データを用い分析を進めた。注文の意思決定には,指値注文価格ばかりでなく,流動性と深く係わっている行使確率とピッキングリスクが大きく影響し,どの気配に指値を行うか,どのように順位付けに影響しているか,先行研究と同様に東京商品取引所(旧東京工業品取引所)の金先物取引において一部明らかにした。新たに,指値注文の取消における意思決定について,注文の意志決定と非対称な結果を得ている。なお,研究対象としている期間中に2回の取引時間や取引制度の変更が行われ,分析には非常に興味深く作業を進めていた。しかしながら,データが非常に大きく,かつ,注文から登録や約定までのタイムラグ等の問題や例外処理などにより複雑化および分岐処理の膨大化し,現在も進行中である。これは,注文のコンピュータ化にともない,瞬時の注文と取消が繰り返され,ピッキングオフリスクを回避する行動がとられていることを示唆しており,本研究の目的である流動性に関係がある。特に,指値注文は待ち時間が関係し,取消注文はピッキングオフオフリスクに関係していることを実証分析により示すことを試みている。平成23年度は,東京工業品取引所の注文の生データを加工処理し,数カ月分の基本統計量を考察し,Hollifield他(2004,2006)の分析方法を用いて分析を行った。しかしながら,他の金融市場とは,特に商品先物市場に参加する投資家の投資目的や戦略に特徴があること,分析対象とした期間における時系列的な特性が存在すること,多くの先行研究で扱っている株式市場とは異なることなどに起因して,先行研究と同じような結果が得られなかった。一部の結果は先行研究から予想されるものの,一部は特異であり興味深い結果となっている。そこで,結果の頑強性等を調べるために,対象とするデータの期間について拡張を行い,引き続き分析を行っている。商品先物取引には同一商品に同一時点で異なる満期日が発生するが,海外の市場とは異なる取引傾向が観られる。また,投機的な行動と思われる戦略が多く,その行動が他の市場と異なる結果を生んでいるのではないか検討している。さらに,マーケットメーク的な行動や現業者の行動も異なる結果を生むことが考えられ分析を進めている。

データの対象期間によっては,取引量が極端に増加し,価格のトレンドが強くみられる。また,金融市場に比べて規模が小さいため,資金が流入すると極端な変動が観られると言われている。実際,対象としたデータの期間を変更することで結果が異なり,分析対象としている期間を変更および期間の拡張を行って頑強性を検証している。現在,これらに加えて,商品先物取引に特徴的なのか否かを調べるため,他の市場のデータも収集している。23年度中の分析結果はWorking Paperとし論文とし,また,追加的に対象期間を変更し分析している。ただし,23年度中の分析結果が統計的に十分出なかったため,分析方法の改善と分析対象期間の延長,さらに回帰の頑強性を示すために新システム移行後のデータの利用の検討を行った。この新システムとは東京工業品取引の現行システムであり,科研申請当初は利用できなかったが,24年度に条件付きで本研究で利用が可能になった。しかしながら,条件整備に時間を要したこと,大幅な取引システムの変更と取引時間の延長を伴っておりデータが膨大であることにより研究の進捗が遅れている。特に,データは1日50倍以上にも達しており,データの移送・抽出・管理・保護が困難で,PCでの処理には限界があった。この解決に大幅な遅延を招いた。そのため,データ処理の専門家と協力し,データ加工に工夫をし,試験的な回帰分析の途中である。なお,東京工業品取引所からの利用条件はPCレベルでのデータ処理を可能にすることが第一の条件である。また,価格変動が取引が中断する休憩や夜間にジャンプしていることが起因していることが観測され,始値の決定が日中の価格と流動性に影響することが研究過程で疑われた。そこで,当初計画していなかった板寄せの影響について追加的に調べている。板寄せの影響を除かなければ本研究が目的としているザラバにおける指値注文の意思決定と価格・流動性の分析に問題が生じると考えているからである。これも当初の計画から遅れている原因となっている。平成23年度は,複数の市場において個別に同一の方法で流動性やデプスをもとに取引行動について分析を進めるまでを予定していたが,一市場の短期間についてだけに終わっている。具体的には,東京工業品取引所の単独で,注文データから板の再現データを行い,取引動機となる要因として流動性やデプスを計算し,約定確率を計算し,先行研究と比べることを行った。これに関しては当初の予定通りであるが,予想された明瞭な結果が得られず,分析対象時期により結果が異なり,データの期間を拡張し再計算を行っている。このことにより,一次データの処理に際してのエラー処理や加工に当初予定していた以上の時間を要する結果となっている。また,他の市場と比べるために国内の株式市場や海外市場のデータの入手に,また,データフォーマットの違いなどに時間を費やしてしまい次の段階に至っていない。3つの分析を行う。第一に分析対象期間を変更および延長し23年度中に行った分析と比較検討する。また,指値注文の分析が本研究の目的であったため成行注文のデータは抽出していなかったが,分析モデルにおいてに利用することでモデルの効率性が高まると分かり,はじめから回帰をやり直す必要がある。
三元系コア・シェル金属ナノ微結晶の創成と触媒応用

近年、多元系金属ナノ微粒子は一元系微粒子とは異なる優れた特性を示すことから、その合成法の開発と応用に関する研究が活発に行われている。本研究では、新規三元系コア・シェル微結晶をサイズ・形状選択的に合成し、新規触媒材料として応用することを目的として研究を実施した。その結果、Au@Pd@Agナノ微結晶の場合はPd-Ag層間で低温で合金化によりAu@PdAg@Agがエピタキシャル成長すること及びそれがPd層の不均一歪によることを明らかにした。また室温でギ酸分解による水素発生能を有するAgPd@Pd/TiO2触媒微粒子や高い酸素還元能力を有するPtxY/carbon燃料電池触媒の開発にも成功した。本研究では新規三元系金属ナノ粒子の合成と結晶成長機構、それに新規触媒としての応用研究を実施する計画である。本年度は三元系金属ナノ粒子の成長機構の解明を目的としてAu@Pd@Cuナノロッド(NR)の合成及びそのAu@Pd NRコア上でのCuシェル層の成長機構を検討した。Au@Pd@Cu NRの合成は2段階で実施した。まずAu NR存在下、H2PdCl4をアスコルビン酸で還元することでAu@Pdコア・シェルNRを合成した。添加するH2PdCl4の量を調整することによりダンベル形状、ロッド形状のAu@Pd NRが得られた。さらに、このAu@Pd NRを種微粒子としてCuCl2をグルコースで還元剤することでAu@Pd@Cu NRの合成を試みた。試料はFETEM, EDS, XRD, UV-Visスペクトルにより構造解析した。Au@PdNRに対してCu2+を還元させると、まずNRの長軸側にCu原子の核が生成した。その後さらに加熱を続けると核粒子が成長し一個のブロック状Au@Pd@Cu NR微粒子へと成長した。その後Au@Pd@CuNRはCuブロックが一面だけでなく他の面へ成長し、Au@Pd NR全体を被うことがわかった。ただし各ブロックの成長速度が不均一なためにブロックの大きさにはばらつきがあり、多くの場合にAu@PdコアはAu@Pd@Cu NRの中心から外れた位置に観測された。本研究においてAu@Pd@Cu NRのCu層の成長機構は、従来の層状成長や多核が成長する島状成長ではなく、単一核がブロック状に成長する新規な機構で進行することを見出した。Au@Pd上のCu層のエピタキシャル成長は直方体Au@Pdのみならず、ダンベル状Au@Pdをコアとした場合にも起こることを見出した。本研究では世界に先駆けて新規三元系コア・シェル微結晶のサイズ・形状選択的合成し、それを新規触媒材料として応用することを目的とした系統的研究を実施している。本年度は主に以下の二つの研究を実施した。Au-Pd-Ag三元系コア・シェルナノナノロッド微粒子の合成を試みた。Auナノロッド存在下でPdイオンを還元させてAu@Pdナノロッドを合成した。その後Agイオンを還元すると60oCという低温でPd-Ag間で自発的合金化が起こりAu@PdAgナノロッドが生成した。その後さらにAgイオンの還元を続けると三層コア・シェル構造を有するAu@PdAg@Agナノロッドが生成した。STEM, STEM-EDS, XRD分析から自発的合金化はAuロッド存在下でのPdの格子歪によることを見出した。(2)AgPd@Pd/TiO2触媒のマイクロ波(MW)合成とギ酸分解による水素発生触媒への応用AgPd@Pd/TiO2触媒は3段階のMW加熱で合成した。最初にアナターゼ型TiO2微粒子をMW照射下、チタンイソプロポキシドの加水分解反応で合成した。次にTiO2存在下、AgPd@Pd/TiO2微粒子触媒をPd, Ag塩溶液の2段階MW加熱で合成した。得られた各触媒の構造、組成、表面物性をTEM, STEM, STEM-EDS, XRD, XPSにより精密解析した。合成した触媒は室温で、既報の触媒と比較して、2-4倍高いギ酸分解による水素発生触媒能を有することがわかった。上記の研究成果は米国、英国化学会の国際雑誌で報告した。複数の金属からなる多元系金属ナノ微粒子は単一の成分からなる一元系金属ナノ微粒子とは異なる化学的、物理的、光学的、電気的特性を示すことから、その合成法の開発と応用に関する研究が活発に行われている。本研究では世界に先駆けて新規三元系コア・シェル微結晶をサイズ・形状選択的に合成し、それを新規触媒材料として応用することを目的としている。本年度はギ酸分解による水素発生触媒のマイクロ波加熱による合成に関する以下の二つの研究を実施した。(1)AgPd@Pd/TiO2触媒の合成と触媒活性に対する光照射効果AgPd@Pd触媒の担体として使用しているTiO2は光触媒としての特性を有する。本年度はAgPd@Pd/TiO2触媒を合成し、触媒活性に与える紫外・可視光の照射効果を調べた。その結果、光照射下では室温でギ酸分解による水素発生に対する触媒活性が約50%向上することを見いだした。

光照射によりTiO2表面に電子とホールが発生し、電子の一部がTiO2担体からPdシェル表面に移動することで触媒活性が向上したものと考えられる。(2)Ag@Co@Pd/TiO2触媒の合成と触媒活性評価AgコアとPdシェルから成るAg@Pd触媒は、触媒合成時にAgコア層とPdシェル層間で一部合金化し、AgPd合金ができると触媒活性が低下するという課題がある。Ag-Pd層間の合金化を抑制するために中間層にCo層を有するAg@Co@Pd三元系触媒を合成した。薄いCo層を有するAg@Co@Pd/TiO2触媒の合成には成功したが、ギ酸分解による水素発生触媒特性の著しい向上は観測されなかった。これによりAg-Pd相関は多少相互に合金化しても直接界面で接触させる方が活性の維持に有効なことが明らかになった。本年度はAgPd@Pd/TiO2, Ag@Co@Pd/TiO2触媒の合成とギ酸分解による水素発生触媒としての応用に関する研究を実施した。結果の一部を英国化学会の国際誌J. Mater. Chem. Aで発表した。AgPd@Pd/TiO2触媒については紫外・可視光照射の影響を調べた。その結果、室温、光照射下で触媒の活性が約50%向上することを世界に先駆けて見いだし、この研究成果を2016年春の応用物理学会で報告した。またAgPd@Pd/TiO2触媒の活性向上を目指してAg-Pd層間の合金化を抑制するためにAg-Pd層間にCo層を挿入したAg@Co@Pd/TiO2触媒を合成した。当初の目的通りにAg-Pd層間の合金化は抑制できたが、触媒活性はAgPd@Pd/TiO2と同程度であった。上記のように本研究は、おおむね順調に進展していると考えられる。マイクロ波(MW)加熱を用いてPt-YOx, Pt-Y系合金の廉価で大量合成が可能な液相合成法の開発を試みた。溶媒兼還元剤としてエチレングリコール、Pt原料としてcis-[Pt(NH3)2(NO2)2]またはPt(C5H7O2)2錯体、Y原料として(CH3COO)3Yを用いた。これらの混合物を30分間MW加熱・環流することで触媒を合成した。自動車触媒は酸性条件で使用されるため、PtxY系合金触媒を使用した場合は合金成分や金属酸化物が酸化溶出するという課題がある。よって事前に硝酸で加熱処理し、硝酸可溶成分を除去した。平均粒径が約3 nmの微粒子が炭素担体上に得られた。同じ触媒をオイルバス加熱で合成した場合には炭素担体上に微粒子が一部凝集した分散性の悪い触媒しか得られなかった。このことはMW加熱は炭素担体上にPtxY系触媒を高分散に担持可能な有効な手法であるといえる。触媒の結晶構造や組成を分析した結果、硝酸処理前には主としてPtとアモルファスYOxがナノレベルで混合したPt-YOx触媒が得られ、硝酸処理後にはYOxは溶出するが0.52-0.90%という微量のY成分が残存することを確認した。二つのPt試薬を用いて合成したPt-YOx, PtxY系触媒の電気化学特性を、標準的な化学的手法で合成したPt/C, PtCo/Cと比較した。Pt触媒の試薬としてPt(C5H7O2)2錯体を用いた方がcis-[Pt(NH3)2(NO2)2]を使用した場合と比べて高い触媒活性が得られた。硝酸処理後に得られるPtxY系触媒の比活性はY元素の含有率が1%以下と極めて低いにも関わらず711μA/cm2 Ptと一番高く、Pt/C, PtCo/Cの1.4-2.0倍となった。