hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
決定的ハプロタイプに基づく日本人ヒトゲノム構造多型の検出

日本全国から収集した胞状奇胎と呼ばれる特殊な検体を用いて、日本人集団の確定ハプロタイプ構造を明らかにした。国際ハプマップ計画によって構築された推定ハプロタイプ構造との比較解析を行った結果、今回同定した確定ハプロタイプは、自然選択領域検出、日本人ヒトゲノム構造多型の検出に有用であるだけでなく、推定ハプロタイプの精度の向上に役立つことを示した。これらの結果は、日本人ゲノムの進化学的解析、構造多型と疾患との関連の解明において重要な知見である。本研究の目的は、日本全国から収集した胞状奇胎と呼ばれる特殊な検体を用いて、日本人ゲノム中に存在している未知のゲノム構造多型を効率的に検出し、将来の遺伝学的解析の精度を向上させるための基盤情報構築を目的とする。今年度は、ゲノムワイドに約50万個の一塩基多型(SNP)のタイピングを行って得た、確定ハプロタイプ情報を基に、以下の解析を行った。(1)主成分分析を行い、胞状奇胎から得られた確定ハプロタイプが、日本人集団の代表的ハプロタイプであることを確認した。(2)連鎖不平衡係数を指標とし、確定ハプロタイプと推定ハプロタイプ構造を比較し、距離依存的に推定ハプロタイプの精度は減少することを示した。この結果は、長距離の連鎖不平衡度を利用する解析にとって、推定作業を要しない確定ハプロタイプ情報を適用することは有用であることを意味する。(3)自然選択を検出する統計量の一つであるiHS法(Voight et al., 2006, PLoS Genet.)は、長距離の連鎖不平衡度を利用する。そこで、独自の統計的指標を開発し、確定、及び、推定ハプロタイプがこの統計量に及ぼす影響をゲノムワイドに調査した。その結果、既知のゲノム構造多型が存在する領域(MHC領域、染色体17番の逆位多型領域)が大きく影響を受けていることが明らかとなった。即ち、確定ハプロタイプ情報は、より正確な自然選択領域の同定だけでなく、未知のゲノム構造多型の検出にも有用である可能性を示唆している。これらの解析結果は、コールドスプリングハーバー会合(New York, America)、及び、アメリカ人類遺伝学会(Pennsylvania, America)にて発表した。次年度は、これらの結果を報告し、更に確定ハプロタイプの有用性について検討する予定である本研究の目的は、日本全国から収集した胞状奇胎と呼ばれる特殊な検体を用いて、日本人ゲノム中に存在している未知のゲノム構造多型を効率的に検出し、将来の遺伝学的解析の精度を向上させるための基盤情報構築を目的とする。今年度は、昨年度より検討してきた、日本人集団の確定ハプロタイプ構造を用いたゲノム構造多型検出法の確立と、確定ハプロタイプ情報の応用法について解析を行い、以下の成果を得た。1.確定、及び、推定ハプロタイプ、それぞれから算出した連鎖不平衡係数は近距離においてはほぼ等しいが、長距離におけるその係数の精度は減少することを示した。従って、連鎖不平衡度の算出精度に関して、推定作業を要しない確定ハプロタイプ情報を適用することの有用性が示唆された。2.確定ハプロタイプ情報に基づく独自の統計的指標を確立し、日本人におけるより正確な自然選択候補領域を検出し、カタログ化した。既知の領域との詳細な比較解析により、これらの領域には、推定ハプロタイプからでは検出の困難であった新規の構造多型領域が含まれていることが示唆された。3.今回同定した確定ハプロタイプ情報を、ハプロタイプを推定する際の参照配列として用いることにより、推定ハプロタイプの精度が向上することを示した。これらの結果は、50万個という詳細なハプロタイピングを行うことにより明らかとなった、確定ハプロタイプの重要な利点である。今回決定した確定ハプロタイプデータは、有用なリソースとしてデータベース化し、解析結果は、国際オンラインジャーナル誌PLoS Geneticsに発表した。
痛覚系において脂肪酸はシグナル分子としての役割を持つか

本研究は、エネルギー源として位置づけられている脂肪酸について、痛覚系におけるシグナル分子という観点からその役割に注目したものである。SHRSP5/Dmcrラットに高脂肪食を摂取させると、摂取開始23日後から痛覚過敏を生じる。遊離脂肪酸受容体は、消化器系だけでなく神経系にも発現していると報告されており、脂肪酸が痛覚系を修飾し、痛覚過敏を誘起させる可能性がある。そこで、下行性疼痛抑制系に深く関わるとされる視床下部における脂肪酸受容体と痛み関連遺伝子の発現に注目した。高脂肪食摂取10日目に視床下部を採取し、total RNAを抽出してRT-PCR法により5種の脂肪酸受容体遺伝子と脂肪酸の細胞内輸送に関わる3種の脂肪酸結合タンパク質の発現変化を調べたところ、痛覚過敏発症時には、Ffar1遺伝子の発現が有意に増加した。しかしながら、他の肪酸受容体Ffar24, GPR84およびFabp3,5,7の発現には有意な変化が認めらなかった。高脂肪食摂取による痛覚過敏には、視床下部における長鎖脂肪酸受容体Ffar1が関わると考えられる。高脂肪食摂取10日目に血液も採取して、全遊離脂肪酸量(共役酵素反応を利用した測定キットによる)を測定するとともに、ガスクロマトグラフィにより脂肪酸種を同定したところ、全遊離脂肪酸量には有意な変化は認められなかったが、ドコサヘキサエン酸(DHA)は減少していた。視床下部において、DHAはβ-エンドルフィンの放出を促し、下行性疼痛抑制系を駆動すると考えられている。Ffar1は長鎖脂肪酸の中でもDHAへの親和性がもっとも高いので、DHA量の有意な減少により、視床下部のFfar1に結合するDHA量が減少して、β-エンドルフィンの放出が減少し、下行性疼痛抑制系が抑制されて痛覚過敏を発症すると推測される。高脂肪食10日間摂取の視床下部と血液サンプルについて、脂肪酸受容体の発現解析と血液中脂肪酸種の同定をすることができた。視床下部における5種の脂肪酸受容体の発現変化を調べたところ、Ffar1遺伝子の発現増加のみが観察されたことから、Ffar1の関与が示唆された。血液中の全遊離脂肪酸量には有意な増減は認められなかったが、脂肪酸種の変化、中でもDHAの減少が認められた。これらの結果が得られたことから、当面の計画はおおむね順調に進展していると言える。下行性疼痛抑制系には視床下部と延髄が強く関わる。本研究では、まず視床下部に注目して脂肪酸受容体の発現変化を調べた。次のステップとして、DNAマイクロアレイ解析法により視床下部と延髄における痛み関連遺伝子の発現変化と痛覚過敏との関連を調べる予定である。また、高脂肪食10日間摂取におけるFfar1の発現増加やDHAの減少が、高脂肪食の摂取期間により変化するかどうかを調べるために、より長期(24日)間の高脂肪食摂取の実験を計画している。脂肪酸受容体の発現変化や遊離脂肪酸量・種の変化がどのように痛覚系の修飾に関わるかを明らかにし、痛覚修飾系における脂肪酸の役割とその作用点を明らかにする。

本研究では、まず視床下部に注目して脂肪酸受容体の発現変化を調べた。次のステップとして、DNAマイクロアレイ解析法により視床下部と延髄における痛み関連遺伝子の発現変化と痛覚過敏との関連を調べる予定である。また、高脂肪食10日間摂取におけるFfar1の発現増加やDHAの減少が、高脂肪食の摂取期間により変化するかどうかを調べるために、より長期(24日)間の高脂肪食摂取の実験を計画している。脂肪酸受容体の発現変化や遊離脂肪酸量・種の変化がどのように痛覚系の修飾に関わるかを明らかにし、痛覚修飾系における脂肪酸の役割とその作用点を明らかにする。
インフルエンザウイルスの宿主動物間伝播機構の解明と感染制御

1.香港(1999年)におけるウズラおよびニワトリからのインフルエンザウイルス分離株の一部は、ヘマグルチニン(HA)分子内アミノ酸226がトリ型からヒト型へ変異していることを見出した。この結果は、自然宿主カモのウイルスが家禽宿主に伝播し、流行している間に、宿主動物の受容体糖鎖による進化上の選択を受け、HA分子内のアミノ酸置換起こり、その置換がヒト型受容体認識特異性を持った場合、ブクを介さず直接ヒトへ伝播する可能性を見出した。2.発育鶏卵しょう尿膜中に、トリまたはヒトインフルエンザHAと特異的に結合するシアロ糖脂質を発見した。また、ヒト、トリ、ブタ、ウマウイルスのいずれにも強く結合できるシアロ糖脂質も見出した。後者は、ヒト、その他の動物インフルエンザウイルス共通の受容体であることが示された。その部分化学構造も明らかにした。3.ホンコン風邪(A/1968,H3N2)の原因ウイルスイラミニダーゼスパイク(NA)は、酸性pHに安定であり、トリウイルスNAの性質を持つことを発見した。また、1968年に発生したパンデミック株(H3N2)のN2は、1971年以降に出現した流行株H3N2のN2ではないことを見出した。4.インフルエンザウイルス感染を阻害する数種の新HA阻害剤を見出した(シアリルラクトサミン含有ポリグルタミン酸、HA3量体の受容体認識ポケットにはまる新規インフルエンザウイルス感染阻害物質、水棲バクテリアから見出した中性グリセロ糖脂質他)。また、グルコサミン6-硫酸および硫酸化スフィンゴ糖脂質(スルファチド)によるNAの阻害活性を見出した。1.カモ由来のA型インフルエンザウイルスノイラミニダーゼの酸性pHにおける安定性はヒトから分離されるA型ウイルスと明確に異なることの発見。カモから分離されるインフルエンザウイルスのノイラミニダーゼ(N1,N2,N3,N5,N8,N9)活性は、pH4.5以下での安定、活性が維持される、ヒト間で流行していたA型ウイルスの場合(N1,N2)は、同条件で完全に失活することを発見した。カモ場合、湖水と共に飲み込まれたウイルスは胃から腸管に運ばれる過程で胃の酸性に耐えるウイルスが腸管で増殖、選択されるためと考えられた。一方、ヒトの場合、ウイルスは上気道で増殖し、ヒト間で流行を繰り返す間に、胃の酸性に対する抵抗性を必要としなくなっていくものと考えられた。ヒトから分離されるH2N2ウイルス(アジア風邪ウイルス)やホンコン風邪ウイルス(H3N2)の流行初期に分離されたウイルス中には、カモの性質を保持しているものもあり、この性質は、ウイルスの宿主域変異や動物種間伝播を簡便にアッセイする上で極めて有効である。2.インフルエンザウイルスノイラミニダーゼ活性は、ウイルスヘマグルチニンの受容体結合親和性とのバランスの上で発現される。受容体シアル酸含有糖鎖の発現を抑制した細胞から分離されるインフルエンザウイルスは、ノイラミニダーゼ活性を欠いていることを見出した。このウイルスの性質を調べた結果、ノイラミニダーゼ遺伝子の活性中心部位が欠如していた。ノイラミニダーゼ活性を欠くウイルスは、宿主細胞から発芽出来ず、感染細胞で凝集を起こすことが知られている。今回分離されたノイラミニダーゼ活性を持たないウイルスは、上記宿主細胞から遊離出来ることから、ウイルスヘマグルチニン(HA)の受容体への結合親和性が低いウイルスは、ノイラミニダーゼ活性を欠いても宿主細胞から遊離可能であることが示唆された。この結果は、ウイルスの宿主細胞からの発芽機構を解明する上で重要な知見である。1)調べた全てのインフルエンザウイルス株(ヒトおよびその他の動物インフルエンザA型ウイルスおよびインフルエンザB型ウイルス)と結合出来る全く新しいシアロスフィンゴ糖脂質(ガングリオシド)の発見:発育鶏卵しょう

尿膜から、調べた全てのインフルエンザウイルス株(ヒトおよびその他カモ、ブタ、ウマなどの動物インフルエンザA型ウイルスおよびインフルエンザB型ウイルス)と結合出来る全く新しいシアロスフィンゴ糖脂質(ガングリオシド)を発見した。質量分析、NMR解析、酵素処理などにより、同一分子内にシアル酸2-3ガラクトースおよびシアル酸2-6ガラクトースの両末端を持つユニークなガングリオシドであることが判明した。このような構造のガングリオシドは今まで報告されておらず新規物質であり、自然界における全てのインフルエンザウイルスの真の受容体である可能性が示唆された。今後の研究展開をはかる。2)カモおよびヒト由来のA型インフルエンザウイルスノイラミニダーゼの酸性pHにおける安定性の相違と宿主域、標的組織トロピズムとの相関:カモから分離されるインフルエンザウイルスのノイラミニダーゼ(N1,N2,N3、N5,N8,N9)活性は、pH4.5以下でも安定で、活性を維持しているが、ヒトの間で流行していたA型ウイルスのノイラミニダーゼ(N1,N2)活性は、同条件で完全に失活することを見出した。この性質は、カモにおけるインフルエンザウイルスの標的組織が腸管であり、ヒトの場合は上気道であることと深く関わることが判明した。この相違はウイルスノイラミニダーゼ構成アミノ酸の1-2個の相違に基づくことを発見した。本研究の最終年度であることを考慮して実験を進めた。その結果下記の事項が明らかとなった。1)ニワトリしょう尿膜細胞には、動物インフルエンザウイルスの受容体が存在することが予測される。各動物種から分離されるインフルエンザウイルスの受容体シアロ糖鎖を調べたところ、トリまたはヒトインフルエンザウイルスに特異的に結合するシアロ糖脂質を発見した。さらに、ヒト、トリインフルエンザウイルスの両者にも強く結合できるシアロ糖脂質も見出した。後者のシアロ糖脂質(ガングリオシド)は、トリ、ヒトインフルエンザウイルスの共通の受容体であることが示唆された。さらにその部分化学構造も明らかにした。2)1968年に発生したホンコン風邪(A/H3N2)の原因ウイルスが持つノイラミニダーゼスパイクは酸性pHに安定であり、カモその他のトリから分離されるA型インフルエンザウイルスのノイラミニダーゼの性質と一致することを発見した。一方、1971年以降現在に至るまでヒトの間で流行しているA/H3N2株および1968年にパンデミック株(ノイラミニダーゼが酸性で安定)と平行して同時に流行していた株(A/H3N2)は酸性pHに不安定であることも見いだした。これらの結果は、1968年に新たに発生したパンデミック株(H3N2)は、1958年に発生したパンデミック株H2N2のN2に由来するものではないことを示していた。3)グルコサミン6-硫酸および硫酸化スフィンゴ糖脂質(スルファチド)によるインフルエンザウイルスノイラミニダーゼの阻害活性を見出した。4)ヘマグルチニン3量体の受容体認識ポケットにはまり込む新規インフルエンザウイルス感染阻害物質を合成した。
航空機のウインドシアに対する応答とその制御

1.ウインドシア中を飛行する航空機について,航空機と風速の空間的分布の相対的なスケールを考慮し,空気力と安定微係数の計算式を導いた.数値計算により飛行特性を検討した結果,主翼と尾翼との相対的な位置,間隔が縦運動の固有値に影響することを見いだした.2.ウインドシア中の航空機は風速の時間的変化も経験する.この際の風の加速度の影響について非定常空気力学理論を用いて解析し,加速度微係数の計算式を導出した.これを用いた数値計算の結果,風の加速度によりフュゴイド・モードの運動が若干の影響を受けること,および加速度に依存する外乱としての空気力が無視できないこと,などが分かった.3.風洞に2次元的なシア流れを発生させ,主翼と尾翼を組み合わせた2次元模型について空気力の測定実験を行い,風速の空間的分布の影響に関する計算式の妥当性を明らかにした.また風の加速度に依存する空気力が存在することを実験により定性的に確認した.4.上記の模型を強制的に振動させてその振動特性を調べることにより,安定微係数に対するウインドシアの影響が検出できることを確認した.5.航空機上で風速変動を実時間で測定するための最適推定法を研究した.これは,慣性航法装置を中心とした機上航法機器のデータから航空機の対地速度を推定し,それを対気速度の実測値と比較して両者の差を風の速度とするもので,シミュレーションによりこの方法が有用であることを示した.6.風速変動に伴う飛行経路の変動を防ぐ目的で,レギュレータとしての最適制御則を用いた自動飛行制御装置の突風抑制効果を調べ,一応の効果があることを確認した.風速変動の推定値を制御則に取り入れることによってさらに優れた効果が得られると思われるが,これは将来の研究課題として残された.1.ウインドシア中を飛行する航空機について,航空機と風速の空間的分布の相対的なスケールを考慮し,空気力と安定微係数の計算式を導いた.数値計算により飛行特性を検討した結果,主翼と尾翼との相対的な位置,間隔が縦運動の固有値に影響することを見いだした.2.ウインドシア中の航空機は風速の時間的変化も経験する.この際の風の加速度の影響について非定常空気力学理論を用いて解析し,加速度微係数の計算式を導出した.これを用いた数値計算の結果,風の加速度によりフュゴイド・モードの運動が若干の影響を受けること,および加速度に依存する外乱としての空気力が無視できないこと,などが分かった.3.風洞に2次元的なシア流れを発生させ,主翼と尾翼を組み合わせた2次元模型について空気力の測定実験を行い,風速の空間的分布の影響に関する計算式の妥当性を明らかにした.また風の加速度に依存する空気力が存在することを実験により定性的に確認した.4.上記の模型を強制的に振動させてその振動特性を調べることにより,安定微係数に対するウインドシアの影響が検出できることを確認した.5.航空機上で風速変動を実時間で測定するための最適推定法を研究した.これは,慣性航法装置を中心とした機上航法機器のデータから航空機の対地速度を推定し,それを対気速度の実測値と比較して両者の差を風の速度とするもので,シミュレーションによりこの方法が有用であることを示した.6.風速変動に伴う飛行経路の変動を防ぐ目的で,レギュレータとしての最適制御則を用いた自動飛行制御装置の突風抑制効果を調べ,一応の効果があることを確認した.風速変動の推定値を制御則に取り入れることによってさらに優れた効果が得られると思われるが,これは将来の研究課題として残された.1.ブローダウン型風洞の測定部上流側に傾斜金網を置くことにより、下流側に2次元的なウインドシアを発生させた。さらにこの金網をモータで回転させウインドシアの大きさを時間的に変えられるようにしたが、この場合流れの2次元性が良好とはいえなかった。これは、風圧による金網の変形,回転に伴う上下壁との隙間の変化等の影響が、金網が動く非定常効果により特に大きく現れたものと思われる。2.次に風洞調圧バルブの制御装置を既設のものから高性能の電子装置(主要部は自作)に取り換えることにより、測定部の平均風速が時間的に速い変化率で変えられるようにした。これと固定の傾斜金網とを併用することにより、2次元性も良好で十分速い時間変化率をもつウインドシアが得られた。これにより、航空機がウインドシア中を飛行している状態を風洞測定部においた模型で模擬できるようになった。3.主翼と水平尾翼とよりなる航空機の2次元模型について、風洞ウインドシア中で姿勢を変化させて空気力を計測した。その結果から、ウインドシア中の航空機安定微係数を推定する予定である。4.上記の模型を弾性的に支持し、ピッチングの自由振動を行わせてその振動性状を計測する装置を製作し、実験を行った。これにより、ピッチング運動に関する安定微係数を直接算出できることになる。5.ウインドシア中を飛行する航空機の運動方程式について詳細な検討を行った。その結果、主翼位置と尾翼位置における風の変化は、従来の運動方程式では省略されているが、決して無視できない影響をもつことを見出した。6.上記の模型実験及び理論解析を第2年度へ継続して完成を図る。また新たに振動アクチュエータを用いて模型の強制振動実験を行い、安定微係数の精密測定を行う予定である。
予測会計利益情報に隠されている情報作成者の利己的な行動

研究目的:業績予想は、将来の業績に対する見込みであるため、実績値との完全な一致を要求するのは、現実的ではないが、増益と予想しておきながら、実際は減益であったり、また減益でありながら、増益予想を開示したりすれば、かえって利用者の混乱を招きかねない。このような会社が他にも多く存在すれば、業績予想の修正を開示する精度を見直す必要が出てくる。そのため、本研究は、四半期決算短信で発表されている業績予想の修正に焦点をあて、まず業績予想の修正の特徴を明らかにする。そして、修正後の業績予想と業績予想の修正値が開示された後の証券アナリスト予想と比較することを通じて、予測情報の有用性の検証を試みる。研究結果:(1)第1四半期、第2四半期と第3四半期決算短信で発表される経営者による業績予想の修正は、基本的に楽観的であり、年度末に近づくほど予想の精度が高くなる。(2)証券アナリスト予想の傾向は、経営者による業績予想と同じで、楽観的であるが、精度は業績予想よりも劣っている。(3)修正後の業績予想の精度は、その直後に発表される証券アナリスト予想よりも精度が高い。また、修正後の業績予想と証券アナリスト予想の乖離率の平均値との相関関係が低い。以上の結果からは、四半期決算短信に含まれている業績予想の修正は、投資家にとって有用な情報といえる。証券アナリストは、修正後の業績予想をそのまま予想値に取り入れれば、精度の高い予想値を作成することができるが、相関関係の低さから、証券アナリストは、修正後の業績予想を元に予想を作成していないと考えられる。これは、証券アナリストが精度の高い予想を作成することよりもその他のインセンティブを持っている可能性が高いことを意味する。予想情報の有用性を高めるには、証券アナリストの予想を作成するインセンティブを特定する必要がある。これについてはさらなる検証が必要である。本研究は平成18年度からスタートした2年間で終了する予定のプロジェクトである。プロジェクトの内容は、1年目には実証に必要なデータを収集し、2年目にはデータを分析し、その分析の結果に基づいて、解釈を行う。本研究の目的は、決算短信という形で開示されている経営者予測と実績値との乖離は、単なる経営者の予想外の事象が発生した結果であるか、あるいは経営者が都合のいいように予測値を開示した結果であるかを検証する。さらに、証券アナリスト予測を用いて、経営者予測の有用性も検証する。予測情報の利用者でもあるアナリストは、経営者予測が有用であると考える場合、経営者予測を自らの予測値に取り組むと考えられる、有用でないと考える場合、アナリストは、経営者予測を参考せずに、独自に予測値を作成し、発表すると考えられるからである。1年目の18年度は、予定通りにデータを集める作業を中心に研究を進めてきた。本研究は、東京証券取引所の四半期情報の導入にあわせて、年度末決算短信と中間決算短信のほか、四半期決算短信という3つの短信から経営者予測を集めることにした。四半期決算短信は、平成16(2004)年度から開示されるため、本研究は、平成16年度から最新の予測値が開示される平成18年度を検証期間とし、決算短信を収集することにした。東京証券取引所全1部上場企業が検証対象となっているが、経済環境による影響を排除するため、いくつかのサンプル選択基準を設けた。平成18年3月31日における東京証券取引所1部上場企業は、1,694社がある。そのうち、サンプル基準を満たしている企業は946社である。この946社を検証サンプルとし、全サンプル企業の年度末決算短信、中間決算短信、四半期決算短信と実績値を集めた。予測値のデータベースに関しては、決算短信NEEDS-Financial Quest、証券アナリスト予測はトムソンファイナンシャルを用いる。現在、中間決算短信と四半期決算短信で年度末決算短信と異なる予測値を開示した企業とそうでない企業を分けて、乖離率を計算している。この結果をアナリスト予測の乖離率と比較して、経営者予測値の乖離率をもたらす原因と経営者予測値の有用性を明らかにしたいと考えている。なお、本研究は、平成19年度の日本会計研究学会第66回大会で発表をする予定である。

また、修正後の業績予想と証券アナリスト予想の乖離率の平均値との相関関係が低い。以上の結果からは、四半期決算短信に含まれている業績予想の修正は、投資家にとって有用な情報といえる。証券アナリストは、修正後の業績予想をそのまま予想値に取り入れれば、精度の高い予想値を作成することができるが、相関関係の低さから、証券アナリストは、修正後の業績予想を元に予想を作成していないと考えられる。これは、証券アナリストが精度の高い予想を作成することよりもその他のインセンティブを持っている可能性が高いことを意味する。予想情報の有用性を高めるには、証券アナリストの予想を作成するインセンティブを特定する必要がある。これについてはさらなる検証が必要である。
新規ジピリン連結型ホストの合成と超分子的展開

本研究では、BODIPYの3,5位をパラフェニレンスペーサーで連結した鎖状BODIPY多量体を合成した。得られたBODIPY多量体の紫外可視吸収スペクトルを測定したところ、BODIPYユニットの増加に伴い、吸収ピークが長波長シフトすることがわかった。これはユニット数の増加により分子の有効共役長が伸長しているためであると考えられる。また、蛍光スペクトルを測定したところ、吸収スペクトルと同様に蛍光極大波長の長波長化が観察された。さらに、蛍光量子収率は五量体でも0.49と高い値であった。このように、本研究で合成したα架橋型のBODIPYオリゴマーは700nm以上の近赤外領域に蛍光を示し、かつ、大きなストークスシフトと高い蛍光量子収率を示すことがわかった。今後、バイオイメージングなどへの応用が期待される化合物である。さらに、これらの鎖状オリゴマーはBODIPYのBF結合を利用したカチオン包接能を示した。特にセシウムイオンに対して大きな会合定数を示し、これを利用した分光特性スイッチングを達成した。一方、ジピリンのα位に2-ヒドロキシフェニル基を導入したN202型ジピリンを用いたジピリンケイ素錯体の合成と物性評価を行った。N202型ジピリンにアリールトリエトキシシランを反応させ、ケイ素上に様々な置換基を有するジピリンケイ素錯体を合成した。^1H NMR、^<29>Si NMR、ESI-MSなどの各種測定により、これらのジピリンケイ素錯体が五価ケイ素を有していることを明らかにした。また、ケイ素上にジメチルアニリン部位を有する錯体で蛍光の消光が観察された。これはジメチルアニリン部位からジピリン部位への光誘起電子移動による消光であると考えられ、ジメチルアミノ基をプロトン化することで蛍光の回復が観察された。これは、ケイ素上への置換基導入により錯体を機能化できることを示しており、今後、ケイ素上への置換基導入による分子センサーの開発など様々な展開が期待される。ジピリンのBF_2錯体BODIPYの新たな機能としてBF_2部位のフッ素原子を利用したカチオン認識能の発現を目指し、大環状BODIPY三量体を合成した。大環状BODIPY三量体は環内部に六つのフッ素原子が事前組織化されアルカリ金属イオン認識能を示した。中性のB-F結合を利用したカチオン認識はこれまでに例がなく、発光性化合物としての注目度が高いBODIPYの新たな有用性を示すことができた。また、二級アンモニウムイオンに対しても認識能を示し、分子機械等への応用が期待される擬ロタキサン構造を構築できることがわかった。さらに、BODIPYの3,5位をパラフェニレンで連結した鎖状の二量体から五量体までの合成に成功した。これらの多量体もB-Fによるカチオン認識能を示し、分子全体に共役が伸長した構造から共役が途切れた折りたたみ構造へと変化することがわかった。このような共役系の制御は化合物の電気化学的性質に大きく影響すると考えられ、これらの制御機構を明らかにすることは分子エレクトロニクスの観点からも非常に興味深いと考えられる。一方、ジピリンの3,5位にフェノールを結合させたN202型のジピリンを用い、ジピリンケイ素錯体の合成に成功した。これらのケイ素錯体は近赤外領域に強い蛍光を示し、中心ケイ素は五配位構造をとっていることが明らかとなった。また、二つのジピリンケイ素錯体が酸素原子によって架橋されたジシロキサン型の化合物も合成した。ジシロキサン型錯体は加水分解によりシラノール型へと変換可能であり、四配位ケイ素化合物では見られないようなシラノール型との可逆的な変換が可能であった。このとき、シラノール型とジシロキサン型とで吸収・蛍光挙動が大きく変化することがわかった。このような高配位ジピリンケイ素錯体は高配位ケイ素の可逆的な構造制御を利用し、ジピリン錯体の分光特性を変化させることが可能であり、今後更なる骨格修飾による機能化が期待される。

N202型ジピリンにアリールトリエトキシシランを反応させ、ケイ素上に様々な置換基を有するジピリンケイ素錯体を合成した。^1H NMR、^<29>Si NMR、ESI-MSなどの各種測定により、これらのジピリンケイ素錯体が五価ケイ素を有していることを明らかにした。また、ケイ素上にジメチルアニリン部位を有する錯体で蛍光の消光が観察された。これはジメチルアニリン部位からジピリン部位への光誘起電子移動による消光であると考えられ、ジメチルアミノ基をプロトン化することで蛍光の回復が観察された。これは、ケイ素上への置換基導入により錯体を機能化できることを示しており、今後、ケイ素上への置換基導入による分子センサーの開発など様々な展開が期待される。
新規クリプタンド型セシウムイオン選択的捕捉剤の開発

新たに合成法を確立したcis-2,12-ビス(ブロモメチル)-2,12-ジメチル-24-クラウン-8を出発物質に用いて、24-クラウン-8を基本骨格にもつ[24.24.20]クリプタンド1,2を合成した。次に、クリプタンド1とCsIおよびKIとの錯体のX線結晶構造解析を行った。1・CsI錯体と1・KI錯体における酸素の配位数は、それぞれ10個と9個であった。1および2の各種アルカリ金属イオンに対する錯形成能を液液抽出実験により評価したところ、セシウムイオンに対して高い抽出率を示し、クリプタンド1および2がセシウムイオンの捕捉剤として有効であることが明らかとなった。セシウムイオンに対して選択的錯形成能を示すと期待される新規[24.24.20]クリプタンド誘導体の合成を行うため、本年度は、その出発原料となる新規2,12-(ビスブロモメチル)-2,12-ジメチル-24-クラウン-8の合成法について検討した。本合成は、申請者らが独自に確立した、2,12-(ビスブロモメチル)-2,12-ジメチル-18-クラウン-6誘導体の合成法に準拠して行った。まず、ジエチレングリコールジメタリルエーテルを、ジエチレングリコール中でN-ブロモスクシンイミドを用いてブロモアルコキシ化することによって対応するオクタエチレングリコール誘導体を得、続いて水酸化カリウムを塩基とし、セシウムイオンをテンプレートに用いて塩化ベンゼンスルホニルを用いる分子内環化反応により、収率17%で目的とする24-クラウン-8誘導体を合成することに成功した。このクラウンエーテル誘導体はシス体とトランス体の混合物として得られるが、クリプタンドの合成にはシス体のみが使用される。従って、シス体とトランス体を分離する必要があるが、1H-および13C-NMRでは両立体異性体は区別できないことが判明した。そこで、ジベンジルアンモニウム塩を用いて擬ロタキサンを形成させたところ、1H-NMRで両立体異性体のメチルプロトンシグナルが分離し、区別できることがわかった。この方法で異性体比を確認しながら、現在、中圧カラムを用いて酢酸エチル/ヘキサン混合溶媒で展開し、シス体とトランス体の分離を行っているところである。cis体とtrans体の混合物として得られた2,12-(ビスブロモメチル)-2,12-ジメチル-24-クラウン-8から、シリカゲル中圧カラムを用いて酢酸エチル/ヘキサン混合溶媒で展開し、cis体とtrans体をそれぞれ分離した。さらに、cis体と2,2'-ジヒドロキシジフェニルエーテルとを反応させ、目的とするジベンゾ[24.24.20]クリプタンド(1)を合成した。つぎに、クリプタンド1の環サイズとアルカリ金属イオンサイズの適合性を評価するために、1とCsIおよびKIとの錯体の単結晶を作成し、X線結晶構造解析を行った。1·CsI錯体ではクリプタンドを構成する11個の酸素原子のうちで、ジフェニルエーテル部位を含まない、すなわちオキシエチレン鎖のみから成る24-クラウン-8環の8個とジフェニルエーテル部位の2個の計10個の酸素原子が配位に関与していることが明らかとなった。Cs+は24-クラウン-8環の全ての酸素原子と配位していることから、クリプタンド1がCs+と錯形成する際には24-クラウン-8環が有効に機能していることが示唆された。一方、1·KI錯体では、ジフェニルエーテル部位を含む24-クラウン-8環の8個と20-クラウン-6環を形成する1個の計9個の酸素原子が配位に関与していた。1·CsI錯体の10配位より1配位少ないことから、配位数はイオンサイズに対応していることが示唆される。これらの結果から、Cs+とK+では配位に使用される酸素原子は、その数だけではなく、エーテル酸素の種類も異なることが明らかとなった。現在、各種アルカリ金属イオンに対する錯形成能を液液抽出実験により評価中である。cis体とtrans体の混合物として得られた2,12-ビス(ブロモメチル)-2,12-ジメチル-24-クラウン-8から、cis体とtrans体を分離し、cis体と2,2'-ジヒドロキシジフェニルエーテル並びにジエチレングリコールとをそれぞれ反応させて、ジベンゾ[24.24.20]クリプタンド(1)並びに[24.24.20]クリプタンド(2)を合成した。また、参照化合物として、2本の電子供与性側鎖をもつtrans-2,12-ビス(2-メトキシエトキシメチル)-2,12-ジメチル-24-クラウン-8(3)をあわせて合成した。化合物13の各種アルカリ金属イオン(ナトリウムイオン、カリウムイオン、ルビジウムイオン、セシウムイオン)に対する錯形成能を、ピクリン酸イオンを対イオンとし、ジクロロメタンを有機層とする液液抽出実験で評価した。抽出実験の結果、化合物1のナトリウムイオン、カリウムイオン、ルビジウムイオン、セシウムイオンに対する抽出率はそれぞれ24%、79%、80%、79%であり、また、化合物2の抽出率はそれぞれ41%、81%、82%、83%であった。一方、化合物3の抽出率は、それぞれ25%、56%、57%、56%であった。

この結果、クリプタンド誘導体1および2は対応する電子供与性側鎖をもつクラウンエーテル誘導体3に比べ、カリウムイオン、ルビジウムイオン、セシウムイオンに対してはるかに高い錯形成能を示したものの、選択性の点では改善の余地があることがわかった。この抽出結果と前年度に報告した化合物1とCsIとの錯体のX線構造解析の結果を考え合わせると、24-クラウン-8環を一つ小さくした21-クラウン-7環を基本とするクリプタンド誘導体が最もセシウムイオンサイズに適合する可能性が高いことが示唆された。新たに合成法を確立したcis-2,12-ビス(ブロモメチル)-2,12-ジメチル-24-クラウン-8を出発物質に用いて、24-クラウン-8を基本骨格にもつ[24.24.20]クリプタンド1,2を合成した。次に、クリプタンド1とCsIおよびKIとの錯体のX線結晶構造解析を行った。1・CsI錯体と1・KI錯体における酸素の配位数は、それぞれ10個と9個であった。1および2の各種アルカリ金属イオンに対する錯形成能を液液抽出実験により評価したところ、セシウムイオンに対して高い抽出率を示し、クリプタンド1および2がセシウムイオンの捕捉剤として有効であることが明らかとなった。目的とするセシウムイオン捕捉剤である新規ジベンゾ[24.24.20]クリプタンドを合成し、さらにセシウムイオンとの錯体の結晶解析に成功しており、ほぼ計画通りに研究は進捗している。有機合成化学今後は、合成したクリプタンドのアルカリ金属イオンに対する錯形成能を評価するとともに、その知見並びにX線結晶解析の結果に基づき、セシウムイオンに対する捕捉能の向上を目指して、より適正な環サイズをもつクリプタンドを開発する予定である。クリプタンドの出発原料である、反応性クラウンエーテル誘導体のシス体とトランス体の分離に若干手間取ったため、当初の計画であるクリプタンドの単離までは進めなかったが、前駆体クラウンエーテルのシス体の単離には既に成功しており、現在はクリプタンド合成の検討段階に入っている。従って、おおむね順調に進展していると考える。合成実験の進捗状況により、薬品購入に係る消耗品費の使用が予定よりも少なくなったため。前駆体クラウンエーテルの単離には成功しているので、本年度は目的とする新規クリプタンド誘導体の合成と単離を行う。さらに、合成した新規クリプタンドのセシウムイオンに対する錯形成能並びに選択性に着目してその物性評価を行う。薬品購入に係る消耗品費および旅費に使用する予定である。
酸素負イオンプラズマによるシリコンの低温高速酸化に関する研究

シリコン集積回路(LSI)の集積度向上を計る上で重要な素子分離用絶縁膜の新形成法として、酸素負イオンによる低温・高速・低損傷シリコン方向性酸化の研究を2年間にわたり実施した。その結果、以下のような有用な成果を得た。負イオンの基礎特性として、酸素負イオンはプラズマダウンストリームにおいて効率的に生成され、酸素圧力につても最適値のあることをプローブ計測および四重極質量分析より明らかにした。酸素負イオン照射によるシリコン酸化特性では、酸化反応速度が従来の熱酸化に比べ10倍以上、正イオンに比べ3倍以上もの高速で、これは酸素負イオンの構造がラジカルに類似していることに依る。また、負イオンをシリコン基板に効率的に照射するため基板バイアスの周波数依存性を調べた結果、イオンプラズマ振動数近傍で酸化速度が最大となることを明らかにした。一方、XPSによる酸化膜膜質評価では、シリコン一酸素間結合が不十分なサブオキサイド量の少ない良質な酸化膜であるとの結論が得られた。さらに本酸化膜形成技術の実用的側面に検討を加えるため、サブミクロンサイズのシリコントレンチ内部の各部位について酸化特性を調べた。その結果、幅0.18ミクロン、深さ0.35ミクロン(アスペクト比2)のシリコントレンチにおいて、直流および高周波基板バイアスによる酸素負イオン照射で酸化膜を形成した場合、トレンチ側壁に対するトレンチ底部の酸化速度の比すなわち酸化の異方性はラジカル酸化の場合の3倍にも改善され、トレンチ底部の酸化速度は75A/hと高速であった。基板バイアスがない場合のラジカル酸化ではトレンチ側壁に対する底部の異方性は0.5以下とトレンチ底部の酸化は極めて困難であるのに対し、酸素負イオンを照射することによりトレンチ底部の酸化特性を大幅に改善出来ることが実証された。以上のことより本研究におけるシリコン酸化膜形成技術は次世代集積回路の素子分離層やMOSトランジスター絶縁膜の形成実プロセスに応用できることを実証し、今後本技術の実用化が期待できることを明確にした。LSIの集積度向上を計る上で重要な素子分離用絶縁膜の新形成法として、酸素負イオンによる低温・高速・低損傷シリコン酸化の研究を行なってきた。その結果、主に以下のような成果を得た。負イオン生成の基礎特性として、酸素負イオンはプラズマダウンストリームにおいて効率的に生成され、酸素圧力につても最適値のあることをプローブ計測および四重極質量分析より明らかにした。これらの成果を基に、プラズマダウンストリームにおいてシリコン酸化の実験を行い、種々の基板バイアス電圧および周波数において酸化基礎特性を調べた。酸素負イオン照射によるシリコン酸化特性では、酸化反応速度が従来の熱酸化法に比べ10倍以上、正イオンに比べ3倍以上もの高速で、これは酸素負イオンの原子構造がラジカルのそれに近く、高い反応性を有しているためであることを明らかにした。また、負イオンをシリコン基板に効率的に照射するため基板バイアスの周波数依存性を調べた結果、イオンプラズマ振動数近傍で酸化速度が最大となることが判明し、シリコンの酸化反応が負イオン主導であることを確認するとともに、酸化の最適条件の設定法を具体的に明らかにすることが出来た。一方、XPSによる酸化膜膜質評価では、酸素負イオン照射により成膜したシリコン酸化膜は、シリコンー酸素間結合が不十分ないわゆるサブオキサイド量の少ない、良質な酸化膜であろことが分かった。これらの結果は、本酸化膜形成法ではイオンを用いることにより酸化の方向性を得ると同時に負イオンによる低損傷プロセスが可能であることを示しており、今後は本酸化膜形成技術の実プロセスへの導入を視野に入れた研究展開を行う。

シリコン集積回路(LSI)の集積度向上を計る上で重要な素子分離用絶縁膜の新形成法として、酸素負イオンによる低温・高速・低損傷シリコン方向性酸化の研究を2年間にわたり実施した。その結果、以下のような有用な成果を得た。負イオンの基礎特性として、酸素負イオンはプラズマダウンストリームにおいて効率的に生成され、酸素圧力につても最適値のあることをプローブ計測および四重極質量分析より明らかにした。酸素負イオン照射によるシリコン酸化特性では、酸化反応速度が従来の熱酸化に比べ10倍以上、正イオンに比べ3倍以上もの高速で、これは酸素負イオンの構造がラジカルに類似していることに依る。また、負イオンをシリコン基板に効率的に照射するため基板バイアスの周波数依存性を調べた結果、イオンプラズマ振動数近傍で酸化速度が最大となることを明らかにした。一方、XPSによる酸化膜膜質評価では、シリコンー酸素間結合が不十分なサブオキサイド量の少ない良質な酸化膜であるとの結論が得られた。さらに本酸化膜形成技術の実用的側面に検討を加えるため、サブミクロンサイズのシリコントレンチ内部の各部位について酸化特性を調べた。その結果、幅0.18ミクロン、深さ0.35ミクロン(アスペクト比2)のシリコントレンチにおいて、直流および高周波基板バイアスによる酸素負イオン照射で酸化膜を形成した場合、トレンチ側壁に対するトレンチ底部の酸化速度の比すなわち酸化の異方性はラジカル酸化の場合の3倍にも改善され、トレンチ底部の酸化速度は75A/hと高速であった。基板バイアスがない場合のラジカル酸化ではトレンチ側壁に対する底部の異方性は0.5以下とトレンチ底部の酸化は極めて困難であるのに対し、酸素負イオンを照射することによりトレンチ底部の酸化特性を大幅に改善出来ることが実証された。以上のことより本研究におけるシリコン酸化膜形成技術は次世代集積回路の素子分離層やMOSトランジスター絶縁膜の形成実プロセスに応用できることを実証し、今後本技術の実用化が期待できることを明確にした。
リスクに対する態度形成の理論・シミュレーション分析

本年度は前年度に得られた結果を"Evolution of Attitudes towards Risk"としてまとめ、Econometric Society Far Eastern Meeting(神戸)およびEuropean Economic Association AnnualMeeting(ローザンヌ、スイス)で報告し、そこで得たコメント、研究者との交流から新たな結果を導くことができた。二年にわたる研究で得られた主要な結果は以下の5つである。(1)集団が直面するリスクがそれに属する個人間で相関している場合、期待効用理論に一致しないリスクに対する態度が形成される。(2)リスクの個人間での相関が小さくなればなるほど、支配的なリスクに対する態度は期待効用理論に近づき、極限においては一致する。(3)リスクの個人間での相関が強い場合、戦略を特定の確率でランダムに選ぶ行動が進化的に生成される。(4)特殊な状況においては(3)の結果は「確率一致」(probability matching)に対応する結果を導く。(5)以上4つの結果は全集団を連続体と仮定した理論も出るから分析的に導かれたものであるが、離散的な有限人口を仮定したシミュレーションでもほぼ同様の結果が得られた。以上の結果を現在2つの論文にまとめる作業をおこなっており、近い将来それぞれを投稿する予定である。また、今後の研究では、リスクに対する態度形成モデルを一層具体的な問題、例えば資産選択行動に応用することを目標とする。その際、これまでの研究では十分に考慮できなかった進化過程におけるノイズを分析対象に沿うよう特定化する作業が特に重要となる。人口規模を一定とする仮定のもとで、進化過程から生成されるリスクに対する態度を二つの手法で研究を進めた。第一に、理論分析では、直接明示的な結果を導くために、やや制限的な仮定をおいて研究を進めた結果、一定の成果を収めることに成功した。第二に、一般的なケースを研究するために予備的シミュレーションのプラグラム作成に着手した。理論分析においては、リスクが及ぼす帰結が当該リスクにさらされた個人間で完全に相関している場合には、人口規模一定の仮定を置いても、人口規模の発散を仮定した既存研究と全く同じ結果が導かれたのに対し、相関が部分的にとどまる場合には異なる態度が形成されることを導いた。具体的には、共通の帰結が及ぶ範囲をパラメーター化し、そのパラメーターとリスクに対する態度の関係を明示的に定式化することに成功した。この結果は、リスクの帰結が完全に独立な場合と完全に相関した場合を二つの極限として含むことから、既存研究に比べ一般的な結果であるといえる。この結果を論文Evolution of Attitude towards Riskとしてまとめ、京都大学、東京工業大学、筑波大学、東京経済研究センターの各研究会で報告し、そこで得られた助言・コメントをふまえ専門誌投稿のための改訂作業中である。確率過程のサンプル・パスを直接的に研究するシミュレーション分析については、予備的プログラムを現在作成中で、完成次第予備的なシミュレーションをおこない、その結果を踏まえて本格的なシミュレーション研究に着手する予定である。
一方向凍結ゲル化を用いた多孔質マイクロハニカムの創製

湿潤ゲルを方向性を持たせて凍結することで繊維状のシリカゲルが製造可能であることは知られている(一方向凍結法)。この方法では専らゲル化した状態の前駆体を用いてきたが、通常ゲル化しないような希薄なゾルでも、凍結することでゲル化が可能であることを考えると(凍結ゲル化法)、希薄なゾルを原料に用いても一方向凍結法を適用することで繊維状はもちろん、他のマイクロ形状を有するシリカゲルが得られるものと考えられる。このような着想に基づき「一方向凍結ゲル化法」を提案し、研究を実施している。その結果、現在までに繊維状のシリカゲルに加え、薄膜状、マイクロバニカム状の多孔体の作製が可能であることを見出した。さらに、凍結時に発現する形状は主にゾルを調製してから凍結するまでの経過時間によって簡単に調節が可能であることも分かった。よって本法は今まで困難であった多孔体のμmレベルの成型を可能とする新規な成型法としての利用が期待される。本研究は種々なマイクロ形状を有する多孔体の中で、将来種々の方面での利用が期待されるマイクロバニカムを取り上げ、調製条件が得られる多孔体の形状及び細孔構造に及ぼす影響を詳細に検討し、マイクロバニカムのμmレベルのディメンジョン(ハニカムピッチ)とnmレベルのディメンジョン(細孔径)を同時に制御する手法を確立した。具体的にはμmレベルに関しては流路表面積/流路容積比1,000m^2/m^3100,000m^2/m^3、nmレベルに関しては細孔径120nmの範囲内にそれぞれ独立に制御する技術を確立し、これにより自動車用ハニカムなど比較的大きなピッチが求められる用途から数μm程度のピッチが求められるマイクロ反応器やマイクロ分離器などの用途がカバーできるようになった。さらに、レゾルシノール-ホルムアルデヒドゲルを前駆体にカーボンの多孔質マイクロバニカム、多孔質繊維の製造にも成功した。その結果、現在までに繊維状のシリカゲルに加え、薄膜状、マイクロハニカム状の多孔体の作製が可能であることを見出した。本研究では開発した一方向凍結ゲル化法で発現可能な種々なマイクロ形状の中で、将来種々の方面での利用が期待されるマイクロハニカムを取り上げた。まず、シリカゲルをモデル物質に用い、調製条件に対して一方向凍結後に現われる形状をマッピングすることにより、マイクロハニカム状のシリカゲルを安定的に得られる条件を明らかにした。その結果、マイクロハニカムを得るためには、ゲル化直前のゾルもしくはゲル化直後のゲルを用いる必要があり、作成した形状マップを利用することで希望の形状のシリカゲルを再現性よく作製できることを実証した。また、得られた湿潤ゲルの乾燥法について検討を行った結果、湿潤時にマイクロハニカム内に発達している細孔の収縮を抑制し、特異な細孔特性を維持するためには、凍結乾燥が非常に有効であることを実証した。凍結前の溶媒には水よりもt-ブタノールが適していることも明らかにした。

具体的にはμmレベルに関しては流路表面積/流路容積比1,000m^2/m^3100,000m^2/m^3、nmレベルに関しては細孔径120nmの範囲内にそれぞれ独立に制御する技術を確立し、これにより自動車用ハニカムなど比較的大きなピッチが求められる用途から数μm程度のピッチが求められるマイクロ反応器やマイクロ分離器などの用途がカバーできるようになった。さらに、レゾルシノール-ホルムアルデヒドゲルを前駆体にカーボンの多孔質マイクロバニカム、多孔質繊維の製造にも成功した。
次世代衛星による大気汚染観測に向けた新アルゴリズム開発

次世代の大気汚染観測として、静止軌道衛星や国際宇宙ステーションの利用が想定されている。これらを用いた大気汚染観測では、地表面反射率の入出射方向依存性(BRDF)が大きく影響する可能性がある。本研究では、陸域観測衛星データを用いて土地被覆タイプ毎のBRDFの特性を明らかにし、対流圏二酸化窒素の観測を想定したシミュレーションを実施してBRDFを考慮しない場合の問題点を明らかにした。土地被覆タイプを考慮したBRDFを実装するアルゴリズムを採用することにより、上記で述べられた問題点が解決されることが示された。成果は、国内・国際学会発表ならびに欧州の専門誌であるAMTD誌において論文として掲載された。前年度のシミュレーションで得られた知見に基づいて実際の観測アルゴリズム開発を検討したところ、地表面反射率の天頂角・方位角依存性(BRDF)の影響において、各地表面グリッドにおける地表面被覆タイプによる依存性の違いを考慮することが必要であると考えられた。そのため、まずは地表面被覆タイプごとのBRDF特性の経験的モデルを作成することとした。地表面被覆タイプのデータとしては、ALOS衛星搭載のAVNIR-2センサによる高解像度土地利用土地被覆図を利用した。関東域をテスト領域とし、各被覆タイプごとにBRDFパラメータを平均し、経験的モデルとした。本研究で提案する観測アルゴリズムとして、この土地被覆ごとのBRDFパラメータを用いて、観測で得られた二酸化窒素の斜めコラム量を鉛直コラム量に変換するためのエアマスファクター(AMF)の計算に利用することとした。AMFは、太陽・衛星(観測者)・地表面上の観測地点の3点の幾何的位置(季節・時刻に依存する)を考慮した計算が出来るようにした。テストケースとして夏至・冬至における幾何的位置を用いたAMFの計算を実施してその有効性を確認した。本研究によりこのような地表面被覆タイプごとのBRDF特性を考慮した観測アルゴリズムを開発したことで、従来無視されてきた地表面反射率の方向依存性を、地表面被覆タイプも含めて考慮できることとなった。まず、国際宇宙ステーション(ISS)を想定した差分吸収分光法(DOAS)による対流圏二酸化窒素(NO2)観測のフィージビリティ・スタディを実施した。大気放射伝達モデルを利用し、ISSに特有なジオメトリ(天底観測、並びに東西両方向45度からの斜め観測)を考慮した計3パターンについて放射輝度を計算した。次に、ランダムノイズを加えてDOASを適用し、NO2斜め気柱量を得た。最後に、仮定したNO2の高度分布に応じたエアマスファクター(AMF)を掛け、鉛直方向の気柱量とした。このような操作を多数回繰り返し、気柱量のばらつき(標準偏差)を導出誤差とした。計算の結果、対流圏NO2の観測誤差は、日中に小さく朝夕に大きくなり、また夏と冬とでは時刻により大小関係が変わることがわかった。また、今回仮定したモデル大気でのNO2気柱量は朝から夕に掛けて大きくなるが、この日変化を捉えるにはSN比が500程度必要なことがわかった。日中の極小値や朝夕に観測を行う場合は、更に1000以上が必要である。また、ジオメトリ毎に比較したところ、季節や時刻、それにエアロゾル量などによっては、天底観測よりも斜め方向を見た場合の方が誤差が小さくなると考えられるケースが見つかった。これは、観測アルゴリズムを考える上で重要な情報である。次に、ISS観測における地表面反射率の天頂角・方位角依存性(BRDF)の影響を評価するために、経験的モデルとして実測データ(MODIS)を用いた代表値データセットを作成した。この代表的データセットを用いて、AMFによりBRDFの評価を行なった。その結果、従来用いられてきた等方拡散的な仮定のもとに得られるアルベド(LER)を用いるときと比べて、AMFの絶対値は大きく異なり得るものの、エアロゾル量によっては日内変化のパターンは大きく変わらない結果が得られた。申請書に記述した計画通りに研究は進行しており、遅れを発生させるような問題点も生じていない。今後は、フィージビリティ・スタディで得られた知見及び新たに導入した地表面BRDFによる効果を考慮し、従来行われてこなかったBRDFの考慮を含む新たな次世代衛星用アルゴリズムの開発を目指す。BRDFの影響については、AMFのシミュレーションにより必ずしも完全に角度依存性を考慮しなくとも、近似的に精度を向上させられる可能性が示唆されているため、アルゴリズム開発において特にこの点に着目する予定である。1.平成24年度未使用額が発生した状況備品や旅費などの実際の使用額が、見積もり時よりも若干少なく済んだため、10万円程度の未使用金が発生した。2.25年度

新たに請求した研究費と合わせた使用計画前年度のフィージビリティ・スタディで明らかになった問題点について、改めてドイツの共同研究者と議論する必要性が出てきたため、前年度の未使用金を併せてドイツ滞在費として使用する。また、成果発表を行うため、国際学会出席の旅費としても使用する。さらに、シミュレーションを実施するためのデータストレージ並びに計算機周辺機器購入のために消耗品費として使用する。