hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
カメムシ類における光周性の分子生理学的基盤の解明

1.複数の昆虫で概日時計の出力因子であり、脳内の概日時計細胞で発現すると考えられているpigment-dispersing factor(pdf)遺伝子がホソヘリカメムシの概日時計や光周性に重要であるのか調べるため、まずは本種からpdf遺伝子を単離し、その塩基配列を明らかにした。次に、mRNAの発現が概日時計によって制御されているのかを調べるため、頭部でのmRNA発現パターンを調べたところ、長日(16時間明期8時間暗期)・短日(12時間明期12時間暗期)共に振動はみられなかった。また、脳内の視葉基部に細胞体をもつPDF免疫陽性ニューロンの染色強度を調べたが、こちらにも明瞭な振動はみられなかった。これらの結果は他の昆虫で報告されている結果と一致し、本種でもpdfのmRNAやペプチドの発現そのものは概日時計によって制御されておらず、その発現パターンも光周期情報を反映しないことがわかった。2.pdf遺伝子やPDFペプチドが本種の光周性に重要であるのかを調べるため、RNA干渉法によってpdf遺伝子の発現を抑制し、光周性に与える影響を調べた。作製した二本鎖RNAを注射したところ、pdf mRNAの発現はみられなくなり、またPDFペプチドの発現も大きく低下していた。しかし、RNA干渉個体は長日では卵巣が発達、逆に短日では卵巣発達を抑制し体眠に入っており、正常な光周反応を示した。このことから、本種の光周性にはpdf遺伝子やPDFペプチドは重要ではないと考えられる。3.視葉のPDF発現細胞が本種の光周性に重要であるのかを調べるため、タングステン針を用いて微細手術によりPDF発現細胞を含む領域を除去し、光周性に与える影響を調べた。コントロール手術、つまりPDF発現細胞を含まない領域の除去を行った個体では正常な光周反応がみられたが、PDF発現細胞を含む領域を除去した個体では光周性が失われ、長日・短日どちらでも卵巣の発達がみられた。したがって、PDF発現細胞を含む領域が本種の光周性において重要な役割を果たしていると考えられる。
KSRPを標的としたmiRNA制御薬としてのクルクミンアナログの作用機序

クルクミンアナログGO-Y030、及びGO-Y078が各種mRNAやmiRNAに与える影響を調べた。大腸癌細胞株では41,058種のmRNAのうち、GO-Y030で発現が増減するものにBCL-2, c-Myc, TP53などが含まれる。また、2,669種のmiRNAのうち、GO-Y030で28種、GO-Y078で11種の発現増強を認めた。GO-Y078によって血管内皮細胞株で発現が変動するmRNAは200%以上の発現増強が470種、50%以下の発現低下が243種あった。GO-Y030でhas-miR-19b-3pの発現が亢進した。また、GO-Y078によって5種類のmiRNAの発現が低下した。本研究ではクルクミンアナログのマルチターゲット性のメカニズムをRNAのプロセッシングに関与するKSRPに対する薬理効果にあるのではないかという点から解析しようとするものである。KSRPによるRNAのプロセッシングはメッセンジャーRNA(mRNA)とマイクロRNA(miRNA)の2種類のRNA種に与える影響が考えられる。そこでクルクミンアナログが、どのようなRNAに影響を与えるのかについて、大腸がん細胞株、悪性リンパ腫細胞株(皮膚T細胞性リンパ腫(PTCL))、血管内皮細胞株HUVECについて解析した。アナログはGO-Y030とGO-Y078を使用した。大腸がん細胞株はDLD1を用いた。既に行われた網羅的mRNA発現解析とmiRNA発現解析のデータから腫瘍形成に関するOncogenicなmRNA/miRNA、Tumor suppressiveなmRNA/miRNAの発現への影響を検討した。また、PTCLについてはHut78についてOncogenicなmRNA、Tumor suppressiveなmRNAの発現への影響を検討した。HUVECについてはOncogenicなmRNA/miRNA、Tumor suppressiveなmRNA/miRNAの発現への影響を検討した。こうして得られたRNA種について、それらの機能、とくに腫瘍形成や腫瘍血管新生との関連について文献的に検討した。また、KSRPとの関連についても文献的に検討した。得られたmRNAやmiRNAについてreal time RT-PCRで発現を確認している。クルクミンアナログがマルチターゲット制御をするのは、KSRPというRNAのプロセッシングに関わる分子とアナログとの結合に基づく作用でないかという仮説に基づいて、様々な癌細胞内でのアナログによるKSRPの挙動の変化、遺伝子発現プロファイルの変化を調べた。大腸がん細胞株DLD-1、悪性リンパ腫細胞株Hut 78、血管内皮細胞細胞HUVECを用いて、メッセンジャーRNA(mRNA)およびマイクロRNA(miRNA)の発現プロファイリングのアナログ処理による変化を調べた。DLD-1では29種類のmiRNAがアナログGO-Y030、GO-Y078によってコントロールの1.5倍以上の発現増強を示した。発現低下を示したmiRNAは無かった。Hut 78においては1,422種のmRNAがGO-Y030、GO-Y078によってコントロールの1.5倍以上の発現増強を示し、129種類のmRNAがコントロールの0.5倍以下に発現低下した。HUVECにおいてはGO-Y030によって、hsa-miR-19b-3pが2.4倍の発現増加。hsa-miR-943が0.47倍と発現低下した。GO-Y078でもhsa-miR-19b-3pが1.5倍の発現増加。hsa-miR-943を含む5種類のmiRNAがコントロールの0.5倍以下に発現低下した。また、36種類のmRNAがGO-Y078によってコントロールの5.0倍以上の発現増強を示し、249種類のmRNAが0.5倍以下に発現低下した。各細胞にビオチン化したアナログGO-Y086を作用させ、GO-Y086ーKSRP複合体の中に、これらmRNA種やmiRNA種が含まれていないか検討を行う予定である。【研究目的】本研究の目的は「クルクミンアナログがKSRPと直接結合し、様々なOncogenic-mRNA抑制やTumor Suppressive-miRNA発現増強に働く」という仮説を証明する。【研究成果】クルクミンアナログGO-Y030およびGO-Y078が各種mRNAやmiRNAに与える影響について大腸がん細胞株HCT116と血管内皮細胞株HUVECを用いて解析した。41,058個のトランスクリムトームのうち、GO-Y030で増減する遺伝子のプロファイルを同定した。また、HCT116にGO-Y030およびGO-Y078を作用させた場合のmiRNAの網羅的遺伝子発現解析では2,669個のmiRNAトランスクリムトームのうち、GO-Y030では28種のmiRNA、GO-Y078では11種のmiRNAの有意な発現増強を認めた。一方、GO-Y078によってHUVECで発現が変動するトランスクリプトは200%以上に発現が増強するものが470種あり、50%以下に発現が低下するものは243種ある。しかし、クルクミンアナログによるmRNA/miRNA制御におけるKSRPの直接的な関与の証明には現時点では成功していない。今後はプロテオーム解析なども加えて、より実態を解明してゆく予定である。

大腸癌細胞株では41,058種のmRNAのうち、GO-Y030で発現が増減するものにBCL-2, c-Myc, TP53などが含まれる。また、2,669種のmiRNAのうち、GO-Y030で28種、GO-Y078で11種の発現増強を認めた。GO-Y078によって血管内皮細胞株で発現が変動するmRNAは200%以上の発現増強が470種、50%以下の発現低下が243種あった。GO-Y030でhas-miR-19b-3pの発現が亢進した。また、GO-Y078によって5種類のmiRNAの発現が低下した。解析対象として選択されてきたRNA種が予想以上に多く、これらをどのような選択基準でスクリーニングするかという問題に直面した。一つは機能的な面からの候補スクリーニングであるが、非常に多くの文献検索を余儀なくされており、この点が予想外に時間を要している。また、アナログGO-Y086をバイトとした複合体の抽出において、対照の設定等の条件設定において試行錯誤を必要としているため。臨床腫瘍学KSRP-アナログ複合体がアーチファクトでなく、実際にクライアントとなることが予想されるRNA種のプロセッシングを阻害しているということを明確に示しうる実験条件を設定する。細胞内でKSRP-クライアンRNA種の複合体形成をアナログが阻害している様子を可視化する方法を考案しつつ、実験を進める。クルクミンアナログによる発現解析は順調に行われた。3種類の組織/癌由来のRNAを用いて解析し、mRNAやmiRNAの発現プロファイルへの影響を調べた。得られた情報量は多く、ここからKSRPとの関連や腫瘍生物学的な重要性を調査し、絞り込んでゆく作業には時間を要している。アナログの制御対象であるKSRP-RNA種の複合体の候補RNA種が2,000種を超える数となり、これらのスクリーニングに文献的考察による選択を行ったが、これに時間を要し、ウェットな実験への移行が遅れたため。KSRPとRNA種のダイレクトインターラクションを利用した解析を可能とする条件検討を行い、ビオチン化したGO-Y086-KSRP-RNAの関係を直接検討可能な解析系の確立を目指す。候補RNA種を100種類以下に絞り込んだので、これらのRT-PCRプライマーを作成し、RT-PCRを実践する。現在、25 merのプライマーは1,000円で合成でき、100種類のプライマーの合成に200,000円、そして酵素等の試薬代金が約300,000円と見積もられる。
純粋巨核球前駆細胞の同定および巨核球造血シグナル制御の解明

成熟巨核球マーカーであるCD42bは骨髄球系前駆細胞(CMP)の一部に発現している。このCD42b(+)CMPは巨核球への分化能のみを保持する純粋巨核球前駆細胞(MkP)であることを明らかにした。さらにCD42b(+)CMPは、Lineage(-)Sca1(+)cKit(+)細胞(LSK)のうちCD41(+)分画から生じることを明らかにした。分化実験および遺伝子発現パターンの比較から、CD41(+)LSK-MkP分化経路は、従来より知られている巨核球・赤血球前駆細胞を介する経路とは異なる経路であり、マウスを用いた生体モデルによって、この分化経路は緊急的血小板造血に関与する可能性を示した。巨核球・血小板分化経路は,造血幹細胞(HSC)から骨髄球系共通前駆細胞(CMP)を経て,巨核球・赤血球前駆細胞(MEP)へと分化した後,最終的に成熟巨核球・血小板へと分化するモデルが提唱されてきた。また、純粋な巨核球前駆細胞のprospectiveに同定する試みはいまだ成功していない。我々は、成熟巨核球マーカーであるGPIbα(CD42b)はCMP分画の一部に発現していること、GMP・MEPには発現していないことを見出した。cKit(+)Sca1(-)Lin(-)CD34(+)GPIbα(+)分画(以下、34α+細胞)は、MEPとは異なり赤血球への分化能を持たず巨核球のみに分化することをすでにin vitroで示しており、34α+細胞は新規の巨核球前駆細胞(MKP)集団である可能性を考えた。(1)34α+細胞が純粋なMKPであることをin vivoにおいて示すため、緑色蛍光タンパク質をユビキタスに発現するマウスから34α細胞を分離し、放射線照射を行ったマウスに移植して分化能をみたところ、CMP・MEPを移植した場合と異なり、34α+細胞は巨核球・血小板産生のみを示し他の骨髄球系細胞には分化しなかった。この結果、34α+細胞は巨核球のみにしか分化能を持たない、純粋巨核球前駆細胞であることがin vivoでも示された。(2)34α+細胞ではNotchシグナルの下流に位置するHes1の発現が上昇していた。巨核芽球性白血病由来の細胞株であるUT7/TPOは巨核球への分化が可能な細胞であるが、C末を削除したHes1タンパクによってドミナントネガティブにNotch-Hes1シグナル経路を抑制すると、UT7/TPOからの巨核球分化はが抑制された。このことから、巨核球分化とNotchシグナル経路の関連が示唆された。緑色蛍光タンパク質をユビキタスに発現するマウスからこのCD42b(+)CMPを採取・分離し、放射線照射を行ったマウスに移植して分化能をみたところ、巨核球・血小板産生のみを示し他の骨髄球系細胞には分化しなかった。この結果等から、CD42b(+)CMPは巨核球のみにしか分化能を持たない、純粋巨核球前駆細胞(MKP)であることがin vivoで示された。Lineage(-)Sca1(+)cKit(+)細胞(LSK)は造血幹細胞/前駆細胞を含む分画として知られる。分化培養を行うとMKPはLSKから生じ、CMPやMEPからは分化しないことが明らかにした。さらに、分化培養や移植実験から、LSKのうち、特にCD41(+)分画からMKPが生じることを明らかにした。さらに、単一細胞で遺伝子発現プロファイルを解析すると、CD41(+)LSKとMKPは非常に近い遺伝子発現パターンを呈したが、MEPとは異なっていた。これらの結果から、CD41(+)LSKはMKPの上位に位置し、HSCから巨核球への分化過程において、MEPを介さずに直接MKPへ分化する経路を構成していると考えられた。

マウスに5-FUを投与し血小板減少を起こさせると、回復の過程でCD41(+)LSKの増加がみられた。CD41(+)LSK-MKP経路はこのような緊急的な造血に関与している可能性を考えている。血液内科学34α+細胞が純粋巨核球前駆細胞であることをin vivoで証明することについては、計画書に示した通り、緑色蛍光タンパク質を発現するマウスを用いた移植実験により、34α+細胞が巨核球系列のみに分化し他の骨髄球系列の細胞には分化しないことを、MEPなどの他の分画と比較しつつ証明することができた。巨核球分化とNotchシグナルの関連については、細胞株を用いた実験により、Notchシグナルの下流に位置するHes1の抑制により巨核球分化が阻害されることを示しており、おおむね計画通りに進捗している。(1)34α+細胞が巨核球へと分化する分化経路について、すでに知られている造血幹細胞/前駆細胞のどの段階から34α+細胞が分化してくるのか、single cell microarrayやsingle cell PCRを用いて、遺伝子発現プロファイルの面から検討する。また、これらで得られた結果をもとに、34α+細胞の起源と考えられる細胞を用いた移植実験を行い、in vivoで34α+細胞やその先の巨核球分化・血小板産生がみられるかを検証し、in vitro, in vivoの両面から34α+細胞の位置する巨核球分化経路の全貌を明らかにする。(2)トロンボポエチンの受容体であるcMPL、あるいはNotchシグナルの下流因子であるRBP-Jのノックアウトマウスを用いて、34α+細胞を含む巨核球分化経路とトロンボポエチンシグナル・Notchシグナルの関連をin vivoで検証する。
日本の労働市場の二極化に関する研究：ミクロ・マクロ・実験データによる分析

労働市場二極化に関して、企業パネルデータによる研究を前年度から継続し、一部を査読付き専門誌に公表した。まず、企業の資金調達経路を考慮した、正規雇用者数、設備投資、研究開発に関する企業レベルのオイラー方程式を推定し、正規雇用、研究開発、設備の優先順に資金を割り当てていること、この順位は金融危機下でも変わらなかったことを確認した。また、非正規雇用の企業レベルでの需要関数の推定によって、非正規雇用増加の要因を検討し、個別企業の直接的な労働需要要因よりも、女性労働供給の増加というマクロ変化が非正規労働供給を増加させ、それが企業の非正規労働需要の創出を誘発したことが主因であることを指摘した。女性の労働供給の変化は出生率ひいては人口年齢構成と深い関係を持ち、人口の年齢構造変化は、労働市場の環境変化をもたらす要因となる。そこで、社会的厚生の観点から最適な出生率に関して理論的に研究を行い、生産や選好に関する現実的なパラーメータの下で、先行研究では最適であるとされていた出生率が実際には達成不可能である場合があることを示した。この成果は人口経済学の専門誌に掲載された。二極化と関連して、所得格差の研究も行った。国際的分業体制下の企業を明示的に考慮したモデルを構築し、先進国の金融市場の発達が所得格差を拡大する可能性があることを示した。一方、10年残存率など正規・非正規間の移動とマネジメントのあり方との関係を探求するためのデータセットの構築も行い、基本的には「良い」と思われるマネジメント下においては、労働者の流出入が減少する可能性を確認した。さらに、労働市場に関連する制度設計の理論について、主にオークション、マッチング、メカニズムデザイン一般の観点から、学術論文をまとめ、いくつかは査読付き専門誌に採用された。これらと深く関連した一連の統制実験を2018年7月から9月、12月に実施した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。1.正規・非正規の雇用形態に基づく労働市場の二重化という観点から、2002年から2014年までの首都圏の雇用者に対するweb調査データを利用し、一次部門の割当現象の検証と二部門間の賃金決定の対比によって、二重労働市場的特徴の検証を試みた。転職による正規・非正規部門間の推移確率の推定によって、正規部門の割当の存在を示唆する結果を得、また、スイッチ回帰による賃金関数の推定によって、正規雇用賃金には、勤続や労働経験年数による上昇、企業規模や学歴のプレミアムなどの特徴があるが、非正規雇用賃金にはそのような特徴のほとんどがみられないことを示した。2. 1990年代以降の持続的な経済低迷と失業・非正規雇用の増大に着目し、1990年から2006年の家計パネルデータによって、男女の家庭内の役割の差異を明示的に考慮して、経済的リスクの増大が出生率に対して及ぼす効果を推定した。その結果、雇用情勢の悪化は、男性の結婚率を低下させるが、既婚家計内における出生率を上昇させるという非常に興味深い結果を得た。さらに、全体では後者の効果が上回り、また、雇用情勢が1995年以降も1980年代と同一水準に留まったと仮定すると、総出生率は現実よりも10%から20%低くなっていたという結果も得た。3.長期雇用慣行の近年の趨勢について、いくつかの政府統計に基づく2007年までのデータで得られた知見が、2012年までデータを延長しても妥当することを示した。これより、リーマンショックを契機とした経済危機に際しても、日本企業の雇用政策は大きくは変わらなかったことがわかった。4. 2017年2月に東京大学経済学研究科トレーディングラボにて、労働マッチングに関する経済学実験を、約100名の被験者を対象に行った。取引者のラベリングの効果について、予想とは逆に、効率性を抑制する効果が見られたことが大きな発見である。労働市場の二重構造に関する実証研究の成果を、Springerより出版する日本の労働市場の変質に関する共著書の一章として公表する予定でまとめている。また、失業率の上昇と非正規雇用の増大が出生率に与える影響についての研究は、現在、人口学分野全体のトップ誌であるDemography誌に条件付き採択の状況にある。長期雇用慣行の現状に関する研究の成果を論文としてまとめ、『経済研究』に発表した。長期取引関係形成に関する労働マッチングの実験についても、興味深い結果が得られている。以上のように、各研究テーマが計画にそって順調に進展している。各メンバーが相互に研究協力を行いつつ、以下の成果が得られた。照山は、正規・非正規間移動の初職効果と状態依存に関する分析、および、正規・非正規雇用の賃金決定と賃金格差の分析結果をまとめ、共著の書籍の一部としてSpringerより出版した。結果は、正規・非正規間移動の持続性に強く影響する要因は前職の雇用形態であり、初職の影響は小さい;正規雇用者の賃金には、2000年以降、安定した賃金・勤続プロファイルが観測できるが、非正規雇用者の賃金は勤続年数に依存しない、ということなど、労働市場の二重構造仮説を支持するものであった。また、同書は、失業の期間依存性について、1年以上の失業者の就業確率は、失業直後の約半分になるとする研究も含む。神林は、正規労働と非正規労働の成り立ちについて書籍をまとめ、慶應義塾出版界から出版した。柴田は、前年度より、失業率の上昇と非正規雇用の増大が出生率に与える影響について実証的な分析を行ってきている。

本年度は投稿先からの要求に従い、追加の推定等の新たな分析を行ったが、得られた結論に大きな修正はなかった。再投稿の結果、人口学分野のトップ誌であるDemographyに採択された。主な結果は、男性の雇用情勢の悪化は結婚率の低下をもたらすのに対し、女性の雇用情勢の悪化は既婚家計内における出生率の上昇をもたらす;仮に雇用情勢が1995年以降も1980年代と同一水準にとどまっていたとしたなら日本の総出生率は現実に観察されたものより10%から20%低くなっていた、というものである。松島と照山は、長期的なパートナーシップについての実験を、日本の取引慣行を考慮する形で内容を大幅に修正して、2018年2月に、被験者約150名を対象に、正規の統制実験としておこなった。また、松島は、オークションと制度設計に関する理論研究を進め、複数の査読付き専門誌に公表した。照山は、企業パネルデータを用いた分析によって、企業レベルの非正規雇用の需要を、とくに非正規雇用がゼロの企業の存在などの企業間不均一性に留意しつつ推定し、その推定係数に基づいて、2000年以降の非正規雇用の増加要因を検討した。その結果、個別企業の需要不確実性や生産技術などの直接的な労働需要側の要因よりも、マクロ的に女性労働供給が増加したことが非正規労働供給を増加させ、それが企業の非正規労働需要の創出に繋がったことが支配的な要因であるとの示唆を得た。この結果は、上記の柴田による本年度実績のDemography掲載論文などの女性のライフイベント行動と労働供給についての研究結果と総合的に解釈すると、女性の未婚率の上昇が非正規雇用の増加にとって重要であったとの示唆を得ることになる。また、本年度実績として報告のSpringerから出版した研究を発展させ、より大規模な政府統計(賃金センサス)を用いた正規・非正規雇用の賃金決定とその変化に関する推定を行う検討に入っている。非正規労働の需要側である企業活動のパネルデータ(企業活動基本調査)による分析を継続する計画も進行中である。神林は、10年残存率などの長期勤続の最近の動向を新しいデータを用い、1980年代以降の趨勢に概ね変化がないことを確かめた。柴田は、基本となるモデルの構築に取り組んでおり、その骨子がほぼできあがったところである。平成30年度中に、このモデルを用いて、企業の水平的統合が所得分配に及ぼす効果の分析を行う予定である。松島は、平成29年度に実施した長期的なパートナーシップについての実験結果の統計的な解析方法を、萱場豊(東京大学)の協力を得つつ、照山と検討している。以上のように、各メンバーが連携しつつ、計画にそった研究を進めつつあるため、おおむね順調な進展と判断できる。労働市場二極化に関して、企業パネルデータによる研究を前年度から継続し、一部を査読付き専門誌に公表した。まず、企業の資金調達経路を考慮した、正規雇用者数、設備投資、研究開発に関する企業レベルのオイラー方程式を推定し、正規雇用、研究開発、設備の優先順に資金を割り当てていること、この順位は金融危機下でも変わらなかったことを確認した。
水再生処理での水系感染微生物と指標微生物の動態とサロゲートの開発

(1)下水処理場の二次処理水に対し「UF膜処理+RO膜処理」を施して得られる再生水を工業利用することを目的として、1再生水と既存の工業用水の水質比較、2アンケート調査をもとにした沖縄県糸満市における工業用水利用状況及び再生水需要の把握、3再生水生産に係る年間費用の把握をもとにした再生水事業の実現可能性の評価を行った。(2)UV照射量測定のため、下水中に内在するFRNAファージ(FPH)の利用可能性を検討した。下水処理水および下水2次処理水を試料としてFPHのUV感受性試験をラボで実施するとともに、UV照射量測定に適すると考えられるFPHの不活化速度を評価した。また、パイロットスケールの流水式の紫外線照射装置に対してUV照射量測定の妥当性を検証し、実規模のUV処理装置で、装置の性能を評価した。(3)2つの下水処理場にある標準活性汚泥法(CAS)と膜分離活性汚泥法(MBR)の2014年2016年に得たウイルスモニタリングデータを用いて、統計解析を行った。ウイルス対数除去率のCASとMBRの変動性を把握した。再生水として処理水をそのまま非飲用都市用水利用を想定し、CASとMBRのリスク評価を行うとともに、WHOの想定する耐容リスクを満足できる消毒条件をそれぞれ求めた。またMBRのに使われる中空糸膜のケーキ層、ゲル層、細孔内のファウラントによるウイルス除去能を実験的に比較した。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、衛生指標と病原微生物、特にウイルスの下水処理過程や再生水処理過程での挙動を現地調査と実験で把握し、下水処理や水再生処理での衛生指標と病原微生物の動態の類似性と相違性を把握することを目的として、(1)(5)を実施した。(1)病原微生物の網羅的検出方法と分子学的不活化評価方法の基礎的検討については、次世代シーケンサを購入し、細菌類を対象に網羅的検出方法を検討した。(2)実下水処理過程を対象とした病原微生物と指標微生物の動態把握については、標準法とMBRを対象としたウイルス、大腸菌、ファージの処理過程での把握を行った。(3)活性汚泥、凝集フロックの病原微生物と指標微生物の吸着・不活化特性の把握については、現地調査や処理実験で使われている活性汚泥、凝集フロックでの指標微生物の回収方法を検討した。(4)塩素、紫外線、オゾン、膜分離による病原微生物と指標微生物の消毒効果に及ぼす水質要因の把握については、再生水生産を行う有機膜、無機膜、UV、オゾンの実験装置を用いて病原微生物と指標微生物の動態を測定した。(5)下水処理、再生水処理、消毒プロセスでの病原微生物管理を行うためのサロゲート開発については、現地調査や実験装置で得られた指標微生物や病原微生物の関係の解析に着手した。(1)次世代シーケンサの購入が無事終了し、その基礎操作に着手できた。(2)実下水処理場で、病原微生物とファージタイピングなどの手法を用いた動態が明らかにされるデータが得られてきた。(3)現地調査や処理実験で使われている活性汚泥、凝集フロックでの指標微生物の回収方法について検討を開始できた。(4)有機膜・無機膜を前処理、後処理と組み合わせた実験装置の運転が行え、病原微生物や指標微生物の動態が次第に明らかになってきた。本研究では,衛生指標と病原微生物,特にウイルスの下水処理過程や再生水処理過程での挙動を現地調査と実験で把握し,下水処理や水再生処理での衛生指標と病原微生物の動態の類似性と相違性を把握することを目的とする.NGSによる手法の限界性と有用性を培養法やqPCR定量法との結果を比べ把握する.このため,1)病原微生物の網羅的検出方法と分子学的不活化評価法の基礎的検討2)実下水処理過程を対象とした病原微生物と指標微生物の動態把握3)活性汚泥,凝集フロックの病原微生物と指標微生物の吸着・不活化特性の把握4)塩素,紫外線,オゾン,膜分離による病原微生物と指標微生物の消毒効果に及ぼす水質因子把握5)下水処理,再生処理,消毒のプロセスでの病原微生物管理を行うためのサロゲート開発,を実施する.確立したICC-PCR法の確立により、MBR、凝集、セラミックMF膜ろ過、UF膜ろ過、オゾン消毒、UV消毒に適用し、大腸菌ファージGI、GII、GIII、GIVタイプの除去率を評価し、同時にPCRでのヒトウイルスなどの存在を測定し、両者の関連を調べた。ICC-PCR法の確立により、下水、下水処理水、再生水に残留する大腸菌ファージGI,GII ,GIII,GIVのタイプ別濃度測定とその感染性を有する濃度を測定できるようになった。この方法を、再生水を製造するために実験を行っているMBR、凝集、セラミックMF膜ろ過、UF膜ろ過、オゾン消毒、UV消毒に適用し、その除去率を評価することができ始めている。また、同時にPCRでのヒトウイルスの存在を測定し、両者の関連を見ている。(2)UV照射量測定のため、下水中に内在するFRNA

ファージ(FPH)の利用可能性を検討した。下水処理水および下水2次処理水を試料としてFPHのUV感受性試験をラボで実施するとともに、UV照射量測定に適すると考えられるFPHの不活化速度を評価した。また、パイロットスケールの流水式の紫外線照射装置に対してUV照射量測定の妥当性を検証し、実規模のUV処理装置で、装置の性能を評価した。(3)2つの下水処理場にある標準活性汚泥法(CAS)と膜分離活性汚泥法(MBR)の2014年2016年に得たウイルスモニタリングデータを用いて、統計解析を行った。ウイルス対数除去率のCASとMBRの変動性を把握した。再生水として処理水をそのまま非飲用都市用水利用を想定し、CASとMBRのリスク評価を行うとともに、WHOの想定する耐容リスクを満足できる消毒条件をそれぞれ求めた。またMBRのに使われる中空糸膜のケーキ層、ゲル層、細孔内のファウラントによるウイルス除去能を実験的に比較した。(1)次世代シーケンサを用いて、今後多様なウイルスの動態についても応用を検討する。(2)実下水処理場での、病原微生物と指標微生物の動態を継続して把握する。(3)現地調査や処理実験で使われている活性汚泥、凝集フロックでの指標微生物などの動態を詳細に検討する。(4)有機膜・無機膜を前処理、後処理と組み合わせた実験装置の運転を継続し、病原微生物や指標微生物の動態とそれに与える水質要因を計測して把握していく。(5)(1)(4)までのデータを基に有効なサロゲートを見つけ出していく。この際、不活化の判定ができる方法の開発とそれを用いた情報整理が今後のキーとなるとおもわれる。ICC-PCR法とMBR、凝集、セラミックMF膜ろ過、UF膜ろ過、オゾン消毒、UV消毒などの単位操作でのPCRでのヒトウイルスの存在を測定し、両者の関連を比較を続ける。次世代シーケンサを使ったウイルスの網羅的な把握の研究開発を始める。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。
曲線検出，曲面検出，Ｖｅｒｎｉｅｒ課題の相互関係と「ずれ」検出の意義

本研究の目的は,「ずれ」の検出が関与していると考えられる,曲線の検出,曲面の検出,Vernier acuity(2つの点や線同士のほんのわずかな「ずれ」を検出する視力)の3つの事象の相互関係,メカニズムの共通性を実験的に検討することである.また,直線や平面といった「ずれ」のない状況を直接的に処理するメカニズムの存在についての検討も行う.本年度は,主に以下に示す2つの実験を行った.(1)曲線の検出メカニズムとVernier acuityとの関連曲線検出とVernier acuityのメカニズム上の関連を直接的に検討する実験を行った.実験では,正弦波状の曲線刺激と矩形波刺激の検出閾(直線との弁別閾)をそれぞれ測定した.矩形波刺激は典型的なVernier課題と刺激様相が類似しているため,両刺激の検出閾が同程度であれば,値の類似性から,曲線検出とVernier acuityのメカニズム上の共通性が示唆される.実験の結果,両刺激の検出閾はそれぞれ同程度の値となり,曲線の検出とVernier acuityが空間的なずれの処理メカニズムに媒介されていることを示した.上記の実験を含むこれまでの研究結果は,現在視覚科学分野の国際誌に原著論文として投稿中である.(2)直線検出メカニズムの検討曲線の検出場面において,直線それ自体を直接的に検出するメカニズムが存在するか否かを,順応の手法を用いて検討した.実験では,直線刺激に対する順応を行った後,直線刺激と曲線刺激を同時に呈示し,どちらのほうがより直線に近く見えたかを回答させた(直線順応条件).その結果,直線刺激に順応した場合の方が曲線の検出感度が上昇し,直線を直接的に検出するメカニズムが存在する可能性を示す結果を得た.この研究成果は,Vision Science Society 2018 AnnualMeetingにて報告した.2次元的なずれである曲線の検出とVenrier acuityとの関連については,直接的な検討を概ね完了し,上記の結果を得ている.報告者は,これまでに行った実験で,僅かな湾曲の検出が曲線の振幅(直線からの空間的なずれ)の処理により行われていることを示す結果を得ている.これらの結果と,本年度行った曲線検出とVernier acuityとの関連についての成果をまとめ,曲線検出の基本メカニズムの報告としてJournal of Visionに投稿し,現在査読のプロセス下にある.また,直線自体の直接的な検出メカニズムの存在を示す結果も得られた.一般に,運動をはじめとする基本的な視覚属性の検出場面では,左方向/右方向のように相反する2つの視覚情報に対する検出器を仮定し,その2つの検出器の反応比を算出することにより行われていると考えられている.そのため,運動が無い,といった「ゼロ」状況を検出する機構は想定されていない.しかし,今回報告した直線刺激に順応した後の曲線検出感度の上昇は,ポジティブ/ネガティブといった2つの湾曲の検出器のみを想定した場合には説明することができず,直線,すなわちずれが無い状態を検出するメカニズムの存在が示唆される.この成果は,他の視覚属性においても「ゼロ」状況の検出器が存在する可能性を示すという点で意味のある結果であると言えるだろう.直線検出メカニズムの基本特性についての予備観察も開始している.以上の進捗状況から,概ね順調に成果が得られていると言えるだろう.2次元的な湾曲の検出の発展として,3次元的な湾曲面の検出メカニズムについての検討を進める.直線検出メカニズムについては,直線検出メカニズムが異方性を有するか否かなどについて,その特性のさらなる解明を進める.また,直線検出メカニズムの検討においては,本年度の結果から,曲線の検出場面のみならず閾上の知覚場面における新たな展開へと繋がる可能性の高い結果が得られているため,この点についても検討を進める.本研究の目的は,「ずれ」の検出が関与していると考えられる,曲線の検出,曲面の検出,Vernier acuity(2つの点や線同士のほんのわずかな「ずれ」を検出する視力)の3つの事象の相互関係,メカニズムの共通性を実験的に検討することである.また,直線や平面といった「ずれ」のない状況を直接的に処理するメカニズムの存在についての検討も行う.本年度は,主に以下に示す2つの実験を行った.(1)曲線の検出メカニズムとVernier acuityとの関連曲線検出とVernier acuityのメカニズム上の関連を直接的に検討する実験を行った.実験では,正弦波状の曲線刺激と矩形波刺激の検出閾(直線との弁別閾)をそれぞれ測定した.矩形波刺激は典型的なVernier課題と刺激様相が類似しているため,両刺激の検出閾が同程度であれば,値の類似性から,曲線検出とVernier acuityのメカニズム上の共通性が示唆される.実験の結果,両刺激の検出閾はそれぞれ同程度の値となり,曲線の検出とVernier acuityが空間的なずれの処理メカニズムに媒介されていることを示した.上記の実験を含むこれまでの研究結果は,現在視覚科学分野の国際誌に原著論文として投稿中である.(2)直線検出メカニズムの検討曲線の検出場面において,直線それ自体を直接的に検出するメカニズムが存在するか否かを,順応の手法を用いて検討した.実験では,直線刺激に対する順応を行った後,直線刺激と曲線刺激を同時に呈示し,どちらのほうがより直線に近く見えたかを回答させた(直線順応条件).その結果,直線刺激に順応した場合の方が曲線の検出感度が上昇し,直線を直接的に検出するメカニズムが存在する可能性を示す結果を得た.この研究成果は,Vision Science Society 2018 AnnualMeetingにて報告した.

2次元的なずれである曲線の検出とVenrier acuityとの関連については,直接的な検討を概ね完了し,上記の結果を得ている.報告者は,これまでに行った実験で,僅かな湾曲の検出が曲線の振幅(直線からの空間的なずれ)の処理により行われていることを示す結果を得ている.これらの結果と,本年度行った曲線検出とVernier acuityとの関連についての成果をまとめ,曲線検出の基本メカニズムの報告としてJournal of Visionに投稿し,現在査読のプロセス下にある.また,直線自体の直接的な検出メカニズムの存在を示す結果も得られた.一般に,運動をはじめとする基本的な視覚属性の検出場面では,左方向/右方向のように相反する2つの視覚情報に対する検出器を仮定し,その2つの検出器の反応比を算出することにより行われていると考えられている.そのため,運動が無い,といった「ゼロ」状況を検出する機構は想定されていない.しかし,今回報告した直線刺激に順応した後の曲線検出感度の上昇は,ポジティブ/ネガティブといった2つの湾曲の検出器のみを想定した場合には説明することができず,直線,すなわちずれが無い状態を検出するメカニズムの存在が示唆される.この成果は,他の視覚属性においても「ゼロ」状況の検出器が存在する可能性を示すという点で意味のある結果であると言えるだろう.直線検出メカニズムの基本特性についての予備観察も開始している.以上の進捗状況から,概ね順調に成果が得られていると言えるだろう.2次元的な湾曲の検出の発展として,3次元的な湾曲面の検出メカニズムについての検討を進める.直線検出メカニズムについては,直線検出メカニズムが異方性を有するか否かなどについて,その特性のさらなる解明を進める.また,直線検出メカニズムの検討においては,本年度の結果から,曲線の検出場面のみならず閾上の知覚場面における新たな展開へと繋がる可能性の高い結果が得られているため,この点についても検討を進める.
始原的隕石の超精密安定同位体分析による初期太陽系物質の起源と進化プロセスの解明

本研究では、隕石の中でも特に始原的な特徴を示す試料をターゲットとし、その鉱物学的記載と精密同位体分析を通じて、太陽系の最も初期における物質進化プロセスとそのタームスケールの解明に取り組んだ。分析対象の年代や組成を考慮し、Al-Mg, Mn-Cr, U-Pb,希ガス等、複数の同位体を使うことで従来のアプローチでは困難であった課題に挑戦し、新しい分析方法の開発や、惑星物質の年代学の分野において重要な成果を得ることに成功した。平成24年度は、岡山大学・自然科学研究科のクリーンルームに高性能の超純水製造装置を導入することで、実験中のブランクを従来よりもさらに下げることができた。これによってこれまで分析が困難であった微小なサンプルの分析に取り組むことが可能になった。さらに鉱物分離室にクリーンベンチとデジタル顕微鏡を導入することで、隕石試料の粉砕と鉱物分離をクリーンな環境で行い、作業記録をミクロスケールで残せるようになった。以上で、本研究で計画していた実験環境の整備はほぼ完了した。分析手法の開発に関しては、国立科学博物館および総合地球環境学研究所の表面電離型質量分析装置(TRITON)で、クロムやニッケルの超精密同位体分析を行うための最適な設定を行った。また、ニッケルに関してはこれまで使っていたActivatorを改良することで、長時間にわたって強いビームを得ることに成功した。年度の後半には基準となる地球物質や始原的隕石(JP-1やSmithsonian Allendeなど)のCr,Ni同位体比を測定し、分析値がこれまで我々が出してきたデータや、海外の研究機関によって報告されているデータと誤差範囲内で一致することを確認した。その上で、本研究で分析を計画していた始原的エコンドライトの全岩分析を開始し、順調に新しいデータが出そろいつつある。また、分析対象となっている試料の電子顕微鏡観察とEPMA分析も始めている。本研究では、代表者が開発してきたMn-Cr, Fe-Ni同位体分析を、希ガスやAl-Mgを含むマルチ元素同位体分析へと発展させることで、太陽系形成から最も始原的な分化隕石母天体形成(始原的エコンドライト母天体)までの太陽系進化史の解明に取り組んでいる。本年度は、岡山大学・大学院自然科学研究科のクリーンルームで分離したCrやNiの精密同位体分析を表面電離型質量分析装置(TIMS)と多重検出器高周波誘導結合プラズマ質量分析装置(MC-ICPMS)で行う体制が整い、ターゲットとなる隕石試料の分析を開始した。特にNiの超精密同位体分析に関しては、同一試料をTIMSとMC-ICPMSの両方を用いて分析することで極めて信頼性の高いデータを得ることに成功した。Al-Mg年代に関しては、カリフォルニア大学にて、協力研究者のQing-zhu Yinとともに分析を進めており、複数のCAIから高精度Al-Mg年代を得ることに成功している。さらに、U-Pb年代測定に関してはオーストラリア国立大学のYuri Amelinらと共同で巨大コンドリュール(Mega-chondrule)の分析を進めている。年代測定以外では、不均一な同位体異常を示すエコンドライト発見するなど、初期太陽系における同位体の不均一性を理解する上で重要な情報を得ることに成功している。また、研究実施計画で述べた、分析対象となる隕石の岩石学的・鉱物学的記載も順調に進んでいる。以上、CAIからコンドリュール、そして分化隕石の記載と分析は順調に進んでおり、本研究の目標である「太陽系最初の1000万年の物質科学的進化の解明」に向けて必要なデータは着実に蓄積されつつある。平成26年度は、本研究でターゲットとなっているCr, Ni, Mgおよび希ガス同位体に関して、コンドライトとエコンドライトの両方から重要なデータを得ることに成功した。エコンドライトについては、Mn-Cr年代測定の基準となっているD'Orbignyの鉱物学的記載および鉱物分離を終え、各フラクションの精密Cr同位体分析に成功した。これまで多くの研究で引用されてきたD'OrbignyのCr同位体データ(Glavin et al. 2004)は、質量分析の際に生じる同位体差別効果の補正を50Cr/52Crと54Cr/52Crの両方を使って行っており、その際に54Cr/52Crが地球の標準試料と同じであると仮定していた。しかし本研究で得られた新しいデータから、D'Orbignyの54Cr/52Crが地球のCrとは誤差範囲を超えて異なることが明らかになり、ベンチマークとなっているデータの根本的な見直しが必要であることが明らかになった。D'Orbigny以外では、ユレイライトや不均一な54Cr同位体異常を示すアカプルコアイトのCrおよび希ガス同位体分析を進め、宇宙線が隕石のCr同位体比に及ぼす影響について調査を進めた。コンドライトに関しては、平成25年度に引き続きAllende隕石中のCAIの分析を、協力研究者のQing-zhu Yinとともに進めた。

これまでの研究で複数のCAIからAl-Mg年代を得ることに成功していたが、平成26年度はさらに(1)詳細な鉱物学的記載と鉱物分離を行うことでAl-Mg年代の信頼性を高め、(2)これらのCr同位体を測定することで、CAI形成環境におけるCr同位体の不均一性について調べた。Mg, Cr以外では、Murchisonのリーチング実験を通じて、鉱物レベルでのNi同位体不均一性について調べたが、現時点では誤差範囲を超えた同位体不均一性は発見されていない。26年度が最終年度であるため、記入しない。宇宙地球化学26年度が最終年度であるため、記入しない。今年度計画していた実験室の整備がほぼ完了し、分析を予定していた隕石の同位体データも順調に出そろいつつあるため。本研究で目標としていた、マルチ元素同位体分析の開発は順調に進んでおり、CAI、コンドリュール、エコンドライトの年代学的・同位体化学的データが出そろいつつある。希ガスの分析のみ、試料の準備の都合上やや遅れているが、これに関しても平成26年度の前半には行う予定である。また、Al-Mg年代測定を行ったCAIの一部に関しては、今後さらに詳しい鉱物学的記載を行う予定である。平成25年度以降は分析試料を増やすと同時に、同位体もクロムとニッケルから希土類元素や希ガスを含むマルチ元素分析へと発展させる。データの解釈に必要と判断した場合には、チタンなどの分析も検討する。研究計画に従って、コンドライトから始原的エコンドライトまでの同位体分析を中心に進めていく。Mn-Cr, Fe-Ni, Al-Mgや希ガスの同位体分析と並行して、微量元素の定量分析も行う。また、CAIの分析に関しては、純度の高い鉱物分離を行う必要があるので、微小な鉱物相の分離法の開発にも着手する。一方、エコンドライトで発見された同位体の不均一性についてさらに深く追求するためにTiの同位体分析にも力を入れる。これに関しては、フッ酸処理やイオン交換を用いた化学処理、および表面電離型質量分析装置を使った同位体分析の手法は概ね完成している。今後さらに高精度のデータを得るため、MC-ICPMSを使った分析法の開発も計画している。平成24年度は分析のための出張が予定より少なかったため、その分が繰り越しとなったが、その分は平成25年度の旅費として計上する。それ以外(消耗品等)に関しては当初の計画通り使用する。
フィリピン経済発展の一般均衡(CGE)

1980年代は、日本のみらず東南アジア諸国も構造調整の時代であった。東南アジアの構造調整問題をより的確に把握するため、当初の研究計画を若干変更し、フィリピンとインドネシアの構造変化の量的比較を試みることにした。日本については、農産物輸入自由化など対外経済問題を分析するフレームワークを考案中であるが、それを具体的にモデル分析のわく組にのせるまでには至っていない。フィリピンについては、産業連関表と資金循環表が利用万能な1979年と1983年を対象に石油価格の下落・財政支出の増加・関税引下げ等の内外のショックがフィリピン経済に与える影響を、産業とマクロの両レベルで比較静学的に検討した。そこから、産業構造・需要構造・貿易構造等の変化の方向を抽出するよう試みたが、1983年が債務危機の年であったこともあり、明確な結論は得られていない。来年度(平成元年度)は、フィリピン大学に客員滞在する予定なっており、(1)1970年代の輸入自由化政策、(2)今後2000年までの累積債務問題の2点に焦点をしぼって、類似のモデル分析を継続する予定である。インドネシアについては、1980年と1985年を対象に比較静学の比較が試みられ、1983年に実施された金融改革と租税改革(付加価値税の導入)により、逆オイル・ショックの石油輸出国インドネシアに与えるインパクトは大きく緩和されたという明快な結論を導くことができた。インドネシアでは、石油価格低迷に対処するための構造調整政策が1985年以降次々と打出されているが、その量的評価を可能にする動学的分析が今後の課題である。
固体表面上の反応場の指定と同定

紫外光と熱励起により進行するCO酸化で生成するCO_2の脱離ダイナミクスの比較が2つの白金階段状表面で進展した。2原子幅の(111)のテラスと(001)のステップが連なる表面Pt(113)と、(11)のテラスが3原子幅であるPt(112)表面である。波長193nmと308nmの比較ではCO_2の脱離ダイナミクスに違いは見いだせない。Pt(113)上と、テラスとステップが(111)で幅が異なるPt(133)上で酸素分子の配向条件を解析した。1.酸素分子の配向;分子配向をNEXAFS法で検討した。Pt(113)では酸素分子がほとんど溝に沿って表面平行である。Pt(133)では吸着量の小さいときに分子は溝に沿っている。吸着量を増すと分子軸が溝平行からずれる分子がみられた。2.光励起反応;Pt(113)上で酸素分子の配向方向に高速で脱離するCO_2分子はO_2、COの吸着量が少ないときに確認できた。溝にある酸素分子から放出される酸素原子が溝に沿って移動中にCOと反応すると結論した。熱反応とは異なる反応場の出現である。速度解析でもこの高速脱離成分を確認した。酸素のみを増やすとテラス垂直(29.5度)とステップ垂直(-25.2度)に脱離する成分が成長する。このテラス成分はPt(112)でも観測できた。3.熱励起反応;生成分子が反発されて脱離するとき、分子の角度分布、速度分布に反応場所の構造情報が熱反応でも保存されることを確認した。COの吸着量を増すと反応場がステップからテラスに移動した。特徴は、(1)CO_2の脱離は反応場所の垂直から約30%ずれて指向した。(2)角度分布の異方性は反応場所の対称性を示す。(3)並進温度は高く反発性脱離であるが光反応の場合は約半分である。(4)ステップとテラス上の反応場所による並進速度の違いは小さい。1.超高真空装置中の単結晶試料表面にエキシマレーザー光を導入する光学系を整備できた。パルス当たり約150mJの光が出るので、空気による吸収を考慮しても、目的の表面に1mJ/cm^2の光を導くには反射鏡、焦点5000mmの石英レンズ、絞り、及び焦点距離1000mmの石英レンズで試料表面に集光できた。2.この測定では飛行時間測定の精度をあげる為に試料からイオン化室までを従来(100mm)より広く取るように分析室の構造を変更した。この為に分析室チャンバーの改造、差圧排気の変更、質量分析計の変更をした。飛行距離は312mmとなった。3.冷却用試料台は結晶方位を変えることができ、液体窒素ででも100Kまで冷却可能を目標として設計し、ほぼ完成した。これはサファイヤの薄い円板上に結晶を固定するもので、操作性、冷却性能は設計通りであった。しかし、試料のLEED観察を妨げないように小型化にしたので、結晶のマウント時の注意深い作業が必要となった。4.シグナル処理はdwel時間を1μsとして、パルス計数ができるように組み立てた。

飛行距離を大きく取ったのでこの時間スケールで十分である。5.予備実験では白金表面、Pt(113)=(s)2(111)x(001)とPt(755)=(s)6(111)x(001)との熱反応を比較した。この計画では光励起による反応場所と熱励起による反応場所を、反応生成分子の脱離の空間分布から比較検討する。このために、熱反応の反応場を、光励起反応の開始前に検討した。Pt(113)上では反応場所の鮮やかな切り替わりを観測できた。ステップ上の反応場所とテラス上の反応場所の寄与の割合はCOの吸着率が決めていた。Pt(755)では分子状吸着酸素の参加するCO酸化反応がステップで優先的に進行することを確認した。当初の狙いであったhot-atom法を用いて反応場の指定の可能性を示すデータが出るようになった。これらは階段状構造の白金表面(Pt(113)およびPt(112)を用い、吸着酸素分子の配向指定、hot-atomの放出方向の制御、標的CO分子の場所設定、反応生成分子CO_2の脱離の角度分布と速度分布測定がいずれも成功したからである。1.配向指定;hot-atomを放出させる酸素分子の表面上での向きを分子研UVSORを利用し、NEXAFS(X-線吸収端微細構造分光)を用いて調べた。小さい吸着量では酸素分子軸は表面平行、さらにステップ原子配列に平行である。吸着量が多いとステップ原子配列からずれる吸着分子が共存する。hot-atomの放出方向は小さい吸着量でステップに沿って制御できることが確認。2.標的CO分子;吸着量が小さいとき表面に突き出た白金原子(ステップ原子)上に吸着すると昇温脱離法で確認。3.エキシマレーザー(ArF:193nm)のパルスを、Pt(113)表面上に調製した酸素分子とCOとの共吸着層に照射し、生成脱離するCO_2分子の空間分布を測り、脱離がステップに沿う方向に起こると確認。4.光励起で生成したCO_2の並進速度の解析から2つの脱離成分を同定;表面での寿命が長く熱反応での活性化状態と同種のもの(反応種Hot-atomの運動量が保存されない)、および寿命が短くhot-atomの運動量がCO_2分子に保存されるもの。いずれもCOの吸着場での反応と見られる。比較のために熱励起反応で生成脱離するCO_2の空間分布・速度分布を測定し、光励起と全く異なることを確認。紫外線光励起又は熱励起で進行するCO酸化で生成するCO_2の脱離ダイナミクスの比較が2つの白金階段状表面上で大きく進展した。2原子幅の(111)構造のテラスと(001)構造のステップが交互に連なる表面Pt(113)=(S)2(111)x(001)と、(111)構造のテラスが3原子幅であるPt(112)=(s)3(111)x(001)が舞台である。光の193nmと308nmの比較では量子収率を除けば、CO_2の脱離ダイナミクスに違いは見いだせない。更にテラスとステップが(111)構造で幅が異なるPt(133)=3(111)x(111)上で酸素分子の配向選択の条件を明らかにできた。1.光励起反応; Pt(113)上では生成脱離するCO_2の空間分布と速度分布から3種の反応場を確認した。熱反応ではみられない溝の中の反応では酸素分子の分子軸方向に高速のCO_2分子の脱離を見いだし、ホットアトム酸素による反応の直接証拠を初めて確認できた。テラスとステップの垂直に鋭く指向したCO_2の脱離は吸着量が多いときに観測でき、熱反応の反応場の傾きの評価の標準となる脱離であることを確かめた。Pt(112)でもテラス垂直成分を確認した。2.熱励起反応; Pt(112)とPt(113)上の熱励起CO酸化で生成脱離するCO_2の空間分布・速度分布の解析及びCO_2生成の反応図作製が終了した。
水晶振動子を用いる有機結晶環境下での分子認識の定量的評価

本研究は、マイクロバランスである水晶振動子上に有機結晶を固定し、有機結晶表面や内部に特異的に取り込まれる分子の結合量、吸着や脱着の速度定数を振動数の経時変化から求め、これまで分子認識場として定量的な評価の困難であった有機結晶環境下での反応を定量的に評価する一般的な方法論を確立することを目的として行い、以下の成果を得た。1)アントラセンビスレゾルシノール結晶の薄膜を水晶振動子上に固定化し、気相中でのゲスト分子の取り込み挙動について調べた。その結果、分子内にエステル基やOH基などの水素結合能のある官能基をもつゲスト分子(例えば酢酸エチルやメチルエチルケトン)がホスト結晶に選択的に結合することがわかった。2)吸着平衡に達した後で、振動子を空気中にさらすことにより脱着速度を求めた。その結果、ゲストの選択性は吸着速度よりも脱着速度にあることがわかった。