hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細胞内寄生性細菌由来の細菌性モジュリンの感染細胞内作用機構の解明とその応用

細胞内寄生性細菌であるリステリア菌および結核菌が有する細菌性モジュリンの感染細胞に対する作用を、主としてサイトカイン応答を中心として解析した。リステリアの病原因子LLOが感染マクロファージ内で認識されインフラマソーム形成が起こってカスペース1が活性化される分子機構や、結核菌が宿主カスペース1活性化を誘導する過程にRD1領域産物が関与することなど、多くの新たな知見が得られた。各種のリステリア菌由来タンパク性モジュリンをリコンビナント標品として作成し、サイトカイン誘導活性を調べ、マクロファージ細胞質内で重要なリガンド部位がN末端の50アミノ酸までの部位であることが判明した。PEST配列の重要性はアミノ酸置換標品で示されたが、PEST配列を導入しても必ずしもサイトカイン誘導活性は発現しなかった。野生型リステリア菌のhly遺伝子を欠損させた変異株に、各種遺伝子の相補導入を行った株を作製した。これらを用いた実験により、菌のマクロファージ内食胞からの脱出により発現誘導されるサイトカイン、脱出以降細胞質でモジュリンタンパクが何らかの細胞質因子を活性化して初めて産生されるサイトカインがあることが明らかとなった。後者は、IL-1やIL-18など何れもcaspaseの活性化が必須な種類のサイトカインであった。Caspaseの活性化は認められたが、阻害剤を用いた実験からは、caspase-1のみでなく、別の経路の関与の可能性も示唆され、数種の候補因子のノックアウトマウスを入手して解析を続けている。多数のCDCファミリータンパクが示す膜傷害活性のpH感受性について詳細な解析を行い、リステリア属菌種由来のものだけがアルカリ域pHで失活し、その特徴は第4ドメインの構造に依存する新たな知見が得られた。Th1サイトカイン誘導活性を示すモジュリン標品をアジュバントとして用い、卵白アルブミンで誘導したアレルギーが改善されること、結核菌死菌免疫でも防御免疫が誘導できることが示され、この種のタンパクの生体防御賦活剤としての応用可能性を示す基礎的知見が得られた。病原性の異なる結核菌株を用い、一部のcaspase活性化により感染宿主細胞のネクローシスを抑制する活性が病原株にあり、ミトコンドリア膜傷害が関与する可能性が示された。このような活性を示す病原菌株特有の因子の同定を進める必要が生じた。細胞内寄生性細菌であるリステリアの産生するリステリオリシン(LLO)および関連ファミリータンパクの膜傷害タンパクとしての構造活性相関と、感染マクロファージ内での動態と宿主サイトカイン応答の関連についてさらに解析を行った。LLOに代表されるCDCファミリータンパクの示す宿主細胞膜傷害活性には、そのC末端の構造に規定されるpH感受性の構造的安定性が最も関係することが、多数のファミリータンパクのリコンビナント標品を作製比較することにより解明された。LLOが示す強いサイトカイン誘導活性(モジュリン活性)にそのN末端が重要であることは、これまでのリコンビナント標品による実験で明らかとなっていた。本研究では、まずL. monocytogenes EGD株のLLO遺伝子(hly)を完全欠失した変異株を作製し、その本来のhly遺伝子領域に、種々のリコンビナント遺伝子を復帰挿入させることでisogenic mutantを作製した。それらの変異株をマクロファージに感染させ、各種サイトカインの発現、産生を詳細に検討した結果、LLOの膜傷害活性による菌体の食胞から細胞質への脱出に加え、その後細胞質内でLLOの正常な1-3ドメインが異物認識分子による識別を受けてカスパーゼ活性化を誘導することが、LLO産生性リステリア菌株が示す特異なサイトカイン誘導能、ひいては感染宿主におけるTh1型防御免疫の誘導成立に必須であることを証明することができた。また、同じファミリータンパクの肺炎連鎖球菌由来のPLY分子はTLR4依存的な自然免疫応答を誘導するが、TLR4の代表的リガンドであるLPSとは極めて異なるサイトカイン応答を誘導することを明らかにした。これらの研究成果は、米国Infection and Immunity誌や英国Microbiology誌に平成19年度受理公表された。リステリア菌が産生するリステリオリシン(LLO)の遺伝子(hly)欠損変異株に種々の変異hly遺伝子を相補した株、および、サイトカイン誘導活性のないilo遺伝子を相補した上に更にプラスミド性の各種遺伝子を組み込んだ株を作成した。これらを用いた実験から、LLO分子の第1ドメインがおそらくNALP3を介して認識され、ASC依存的なインフラマソーム形成が起こってカスペース1が活性化される結果、IL-18の成熟分泌が起こってγインターフェロンが誘導される機序が明らかとなった。LLOを介した宿主細胞への細胞質内シグナルは、カルパインを活性化し、活性化カルパインが作用して成熟するIL-1αの分泌を促すことが示された。予備的ではあるが、リステリア菌で誘導されるI型インターフェロンも一部カスパーゼ1活性化に関与することが示された。

リステリア菌に対する自然免疫応答に関わるTLR2を介したシグナルが、リステリア菌体の貪食促進にも関与することが明らかとなった。結核菌の病原因子遺伝子クラスターであるRD1領域の欠損変異株を用いて、RD1領域産物がマクロファージにおけるカスペース1活性化を誘導すること、その過程にはRD1領域産物を含むタイプVII分泌機構による宿主細胞膜でのKイオン流出が関与することを示した。さらに、結核菌の未知の病原因子が、宿主のPD-L1/PD1システムを活性化した抑制性シグナルを強く誘導する結果、感染防御に働くCD4+T細胞の持続を抑制して慢性感染を可能にしていることを示唆する成績が得られた。以上より、宿主マクロファージは細胞内寄生性細菌の異なったモジュリンを認識し、カスパーゼ活性化など獲得免疫成立に必須の応答を起こすことが示された。
筋－トルクモデルに基づいた機能的電気刺激による振戦抑制システムの研究

振戦は自らの意思とは無関係に生じる手の震え等の振動現象であり、これまでに振動を軽減させるための機械システムとしては動吸振装置やロボットシステム等が提案されていた。本研究では,外部のアクチュエータや機械システムを着用することなく,自らの筋力を用いて振戦を抑制することを目的とし,筋ートルクモデルの逆モデルを利用して振戦抑制に必要な筋肉とその活動量を推定し,機能的電気刺激を対象となる筋肉に加えることで振戦を抑制する手法の研究を行った。本研究では、機能的電気刺激のパラメータの一つである刺激周波数をオンラインでリアルタイム制御することにより振戦抑制を行う手法を提案した。振戦は自らの意思とは無関係に生じる手の震え等の振動現象であり,本研究では,外部のアクチュエータや機械システムを着用することなく,自らの筋力を用いて振戦を抑制することを目的とし,筋ートルクモデルの逆モデルを利用して振戦抑制に必要な筋肉とその活動量を推定し,機能的電気刺激を対象となる筋肉に加えることで振戦を抑制する手法の研究を進めている.まず振戦患者の詳細な3次元振戦運動およびその際の関連筋肉の筋活動の計測・解析を行った後,筋ートルクモデルの逆モデルを用いて振戦抑制に必要な筋肉とその活動量を推定する手法の提案を行った.ここでは,上肢姿勢に応じてリアルタイムで変換行列の各成分の調整を行うファジィ・ニューラルネットワーク(ファジィ・ニューロ調整器)の学習も行っている.本研究での手法は,まず筋電信号や加速度計等を用いて手先の力ベクトルを推定あるいは計測し,バンドパスフィルタを用いて振戦成分を分離し,逆位相の力ベクトルを患者本人の筋活動により発生させることで振戦をキャンセルするものである.ここでは,逆位相の力ベクトルを発生させるために必要な筋肉とその活動量を推定する手法が重要な鍵となる.詳細な振戦運動の計測・解析結果を基に作成した筋ートルクモデルの逆モデルを用いることにより,発生している振戦を抑制するために必要な筋肉とその活動量を推定することが可能となる.また,H27年度では,実際の詳細な振戦運動の計測・解析結果に基づき,sin関数を用いた人工ニューラルネットワークにより効率的に振戦運動を推定し,逆位相の動作を生成することにより抑制できることを確認した.一方,筋ートルクモデルの逆モデルを基に推定した筋肉での筋活動を生成するため,電気刺激装置を構築し,電気刺激のパラメータ(電気出力,周波数,パルス幅,刺激時間)の検討を行っている.H27年度は,「詳細な振戦運動の計測・解析」,「筋ートルクモデルの逆モデルを用いた振戦抑制筋活動の推定」,および「目標筋活動を生成するための電気刺激の制御」の研究を行ううことを予定していた.その内,「詳細な振戦運動の計測・解析」については,予定通り実際の振戦患者の詳細な振戦運動の計測と解析を行った.また,「筋ートルクモデルの逆モデルを用いた振戦抑制筋活動の推定」についても,予定通り筋ートルクモデルを構築し,人工ニューラルネットワークを用いることにより効率良く振戦運動を推定することを行い,逆モデルを用いることにより振戦が抑制できることを確認した.「目標筋活動を生成するための電気刺激の制御」に関しては,筋ートルクモデルの逆モデルを基に推定した筋肉での筋活動を生成するための電気刺激装置を既に構築しており,ほぼ予定通りパラメータの検討に入っているため,おおむね順調に進展していると判断した.振戦は自らの意思とは無関係に生じる手の震え等の振動現象であり,これまでに振戦を軽減させるための機械システムとしては動吸振装置やロボットシステム等が提案されていた.本研究では,外部のアクチュエータや機械システムを着用することなく,自らの筋力により振戦と逆位相の振動を生成することにより振戦を抑制することを目的とし,筋ートルクモデルの逆モデルを利用して振戦抑制に必要な筋肉とその活動量を推定し,対象となる筋肉に適切な機能的電気刺激を加えることにより推定した筋活動を生成することで振戦を抑制する手法の研究を行った.本研究では,振戦患者の詳細な振戦運動およびその際の筋活動を解析することにより,振戦運動の筋ートルクモデルを生成した.また,筋ートルクモデルの逆モデルを用いて振戦抑制に必要な筋肉(振戦を生成している筋に対する拮抗筋)とその活動量を推定し,機能的電気刺激の各パラメータ(電気刺激の電気出力,周波数,パルス幅,および刺激時間)を調整した上で,パラメータの一つである刺激周波数をオンラインでリアルタイム制御することにより推定した目標筋活動を生成し,振戦抑制を行う手法を提案した.振戦を抑制する筋肉(振戦と逆位相の振動を生成する筋肉)に対して加える機能的電気刺激の周波数調整手法においては,周波数を調整することにより生じる筋活動変化を実験で確認した.これらの提案手法の有効性は,健常者を対象とした振戦逆位相生成実験により評価した.振戦は自らの意思とは無関係に生じる手の震え等の振動現象であり、これまでに振動を軽減させるための機械システムとしては動吸振装置やロボットシステム等が提案されていた。

前年度の研究のうち,特に目標筋活動を生成するための電気刺激の制御に関する研究を継続しつつ,主に筋ートルクモデルおよび電気刺激パラメータをリアルタイムで調整することにより振戦を更に低減させる研究を行うものとする.また,リアルタイムで筋ートルクモデルおよび機能的電気刺激のパラメータを補正することにより振戦を更に低減させる適応手法を提案する.前年度の研究において,筋ートルクモデルは各被験者に対してファジィ・ニューロ調整器の学習を行うことで対応し,電気刺激の制御は各電気刺激パラメータを調整することで対応するが,モデル誤差等は避けられないため,振戦を完全に抑制することは困難であると思われる.そこで,リアルタイムで筋ートルクモデル誤差を補正すると同時に,制御に用いる電気刺激パラメータも補正する手法を検討するものとする.ここで,筋ートルクモデル誤差の補正に関しては,ファジィ・ニューロ調整器を補正することで対応し,電気刺激パラメータの補正に関しては,各パラメータのオンライン補正手法を提案する.実験装置は前年度で作成したものを用いるものとする.知能機械学
浮世絵師西川祐信の基礎的研究-上方と江戸の文化交流を中心として

本研究では様々な分野の研究者と共同研究を行うことで、祐信を立体的に照射することを目指した。「西川祐信研究会」を二回開催し、美術史、工芸史、文学史などの研究者7名からの発表を得、それらを論文化し、論文集『西川祐信を読む-西川祐信研究会論文集』として刊行した。また、イギリス・大英博物館、ヴィクトリア&アルバート博物館などを中心に祐信の絵本調査を行い、約190点の書誌情報を収集した。本研究の目的は以下の二点である。1西川祐信の全作品総合目録の作成及びデータベース化、2多角的視点(浮世絵研究・文学研究・社会史研究)からの祐信の作品・作家研究1に関して、2012年4月から7月まで大英博物館を研究拠点として、祐信作品の調査及び2013年10月から開催される大英博物館での春画展準備を進めた。大英博物館の所蔵する祐信の肉筆画、版本など70点の書誌調査・撮影を行った。またヴィクトリア&アルバート博物館(イギリス・ロンドン)の所蔵品27点の調査も行った。この調査によって得られた情報を、作成中の西川祐信作品総合目録に追加した。最終年度は、2に重点を置いて研究を進めた。西川祐信の画業は多岐に亘り、その作品を分析するためには、文学史、美術史、装飾史、風俗史など様々な視点が必要となる。そのため、本研究では様々な分野の研究者と共同研究を行うことで、祐信を立体的に照射することを目指している。具体的には、「第二回西川祐信研究会」を開催し、美術史、工芸史の3名の研究発表を行った。主なテーマは、上方の出版界の動向と祐信の春本、祐信の雛形本と着物、漆器のデザインと祐信絵本の関連性である。第一回、第二回の研究会で、国内外の研究者7名から研究発表を行った。最終年度は、それらの口頭発表を論文化し、論文集として刊行した(立命館大学アート・リサーチセンター発行、全167頁)。論文集には3名の海外研究者からの論文も含まれる。それらの論文は、英文と日本文の両方を掲載し、国内外に広く研究成果を発信できるようにつとめた。文学史、美術史、工芸史、社会史など多様な分野から祐信を考察し、論文集全体で多角的に祐信を捉えることができた。また、祐信に関わる先行研究も目録化し掲載した。そのため、本研究では様々な分野の研究者と共同研究を行うことで、祐信を立体的に照射することを目指す。2011年12月に国際日本文化センターで「第一回西川祐信研究会」を開催し、5名の研究発表を行った。各テーマは、主に文学史、美術史におけるもので、浮世草子との関連、やまと絵や狩野派との伝統的手法との比較、江戸の浮世絵師へ与えた影響、『徒然草』など古典文学作品の享受などである。本研究会で、多分野の研究者と本研究の意義と問題点を共有できたことは重要である。個人研究では、主に以下のトピックを扱った。(1)祐信絵本が江戸の春本に与えた影響ー祐信の絵本が後続の江戸浮世絵師に与えた影響については、諸学の指摘するところであるが、春本に与えた影響についてはほとんど研究が進められていない。そこで、鈴木春信、北尾重政の作品に着目し、彼らがいかに祐信の図柄を春本に利用していたかを明らかにした。また、古典文学作品を春本に取り入れるという趣向の確立に、祐信絵本が大きく関与していたことも指摘した。(2)「訓蒙図彙」と祐信作品の網羅主義についてー祐信の絵本や春本には、あらゆる階層の人々が描かれ、彼らの風俗や習慣、生活が詳細に描き分けられている。網羅主義ともいえるその趣向が、江戸時代の百科事典である様々な「訓蒙図彙」の流れに汲みするものであることを考察した。また、西川祐信の全作品総合目録の作成及びデータベース化に向け、イギリス・大英博物館、フランス国立図書館、国立国会図書館の他、デンマークやオランダの個人コレクションの調査を行い、作品情報の収集を行った。1、西川祐信の作品・作家研究本年度は、西川祐信が浮世絵師に与えた影響と、同時代の上方出版文化との関連について研究を進め、論文2本、口頭発表3件、また関連する研究についての口頭発表を4件行うことができた。さらに、共同研究として第一回西川祐信研究会を開催し、文学、美術の研究者5名からの研究発表をえた。この共同研究会を実施することで、多角的な研究を進めることが出来た。また、平成24年度にも研究会を実施し、装飾史、風俗史といった異なる視点から研究を発展させる予定であり、当初の計画以上に進展しているといえる。2、作品目録の作成本年度は主にヨーロッパでの調査を行った。

調査先は、イギリス・大英博物館の他、フランス国立図書館、オランダ国立博物館、デンマークやオランダの個人コレクターなど。これまでに90点の祐信作品を調査し、情報を収集することができた。しかし、日本国内の資料調査が十分に進められず、次年度の課題となった。次年度は国内調査と同時にデータベース構築を進め、計画の進展を図る。今後の推進方策は、主に研究成果の発信・共有に重きを置く。第一に、作品目録のデータベース公開。これまでの研究で調査した約2000点の春画・艶本の情報及び松平進氏の作成した絵本目録(『師宣祐信絵本書誌』1988年)を基に、西川祐信の全作品目録を作成する。次年度は、前期にイギリスでの調査(大英博物館、ヴィクトリア&アルバート美術館、大英図書館など)、後期に日本国内での調査(国立国会図書館、日本浮世絵博物館、関西大学図書館など)調査を行う。その情報を基に作品目録の作成し、データベースとして公開する。第二に、共同研究会における各発表を論文集として刊行。2012年8月に国際日本文化研究センターにおいて第二回西川祐信研究会を開催する。2011年度の第一回研究会での各発表も含め、全て論文化し、2012年度末に論文集として刊行する。本論文集では、2011年8月にエストニアで開催された13th International Conference of EAJS(European Association for Japanese Studies)で発表した「How Did Nishikawa Sukenobu's Shunpon Depict Various Estate? -A Case Study of IroHiinagata(1711)」を論文化する。研究費の主な使用計画は以下の三つである。第一に、イギリス調査費用。2012年4月から7月まで大英博物館を研究拠点として、祐信作品の調査及び大英博物館での春画展準備を進める。3ヶ月の内、1ヶ月を本助成金にて支出し、2ヶ月は他の助成金にて支出。また、11月に展覧会図録の最終確認を行うため大英博物館で作業を行う予定であり、その渡航費用としても使用する。第二に、第二回西川祐信研究会の開催費用として。2012年8月に国際日本文化研究センターにて研究会を実施する。発表者は5名の予定である。第三に、論文集の刊行費用として。第一回・第二回の研究会で発表された内容を基に、2012年度末に論文集を刊行する。その印刷費、送付費、図版申請費などとして使用する。なお、当初購入予定にしていたノートパソコン、スキャナ、プリンタを他の助成金により購入したため、平成23年度の研究費に未使用額が生じたが、24年度にイギリス調査費用査及び論文集の出版費用として用いる。
発生工学的手法を取り入れた受精卵(胚)の分離と集合に関する基礎的研究

1.マウス受精卵(胚)の集合:4細胞期、8細胞期および1216細胞期胚の集合によりキメラマウスが作出されたが、集合に用いた受精卵(胚)の発育時期とキメラマウスの毛色については、特定の傾向は認められなかった。キメラ胚を凍結保存した結果、融解後の体外培養と移植により、キメラマウスの作出に成功した。2.家畜受精卵(胚)の集合:ヒツジ胚3個とヤギ胚1個を接着させ、ヒツジとヤギの異種間キメラ動物の作出を試みた。その結果、集合胚は2個作成できたが、受卵動物(ヒツジ)の発情同期化に失敗したため、集合胚の移植は実施できなかった。3.マウス受精卵(胚)の切断2分離:桑実胚をdecompaction後ガラス微細針で切断2分離し体外培養した結果、対での発育率は69.1%であった。切断2分離胚では対照胚と同様な蛋白泳動パタ-ンが得られたが、微細構造に異常が観察された。さらに、栄養膜細胞のoutgrowthの低下と内部細胞塊における細胞数の減少と分化能の低下が認められた。以上の結果から、マウス切断2分離胚では、胚を構成している細胞の分裂能は維持されるが、内部細胞塊の細胞数が少ないため胎子組織への細胞分化に障害を受けることが示唆された。4.家畜受精卵(胚)の切断2分離:ウシの桑実胚と胚盤胞65個について切断2分離を行い、対の片方の胚について染色体標本により性別判定を実した結果、38.5%で性別判定が可能であった。性別判定された切断2分離胚の移植により、性別の予知された子ウシが生まれた。以上の結果から、性別の判定した胚を集合してキメラ動物を作出することにより、性分化に関する基礎的研究が実施可能であることが示された。1.マウスを使用して,受精卵(胚)の集合方法を確立するために,受精卵(胚)の発育時期の検討を行なった.4細胞期.8細胞期および1216細胞期胚を集合して体外培養した結果,胚盤胞まで発育した割合は,それぞれ85.4,93.8および90.9%と高い値を示した.2.4細胞期および8細胞期胚の集合・体外培養により得られた胚盤胞の直径と細胞数は対照胚と比較して有意に高い値を示した.しかし, 8細胞期胚の異合・体外培養により得られた胚をRecipientマウスの子宮に移植し,妊娠18日目に解剖を行なった結果,生在胎児の体重は,集合胚と対照胚の間で有意な差はみられなかった.3.集合胚の凍結保存の可能性を検討する目的で, 8細胞期胚を集合・体外培養して得られた桑実胚をプログラムフリーザーにより凍結保存した.その結果,融解後の体外培養により73.9%が胚盤胞まで発育した.4.8細胞期胚を集合・体外培養して得られた桑実胚を凍結保存し,融解後体外培養により得られた胚盤胞の直径と細胞数は,対照胚と比較して有意に高い値を示した.また,少数例だが,集合胚を凍結保存後に移植し,キメラマウスの作出に成功した.以上の研究結果から,マウスでは416細胞のどの時期でも集合胚作成は可能であり,特に, 8細胞期胚では集合胚の凍結保存が可能であることが示された.

また,集合胚は,移植後18日目までの間に,胚(胎児)の大きさが調節されるものと考えられた.昨年度は、マウス受精卵(胚)について集合胚の作成、対外培養、移植および凍結保存を行った。今年度は、マウス胚について切断2分離操作を行うとともに、家畜(ヒツジ・ヤギ)について集合胚の作出を試みた。1.マウス桑実胚を脱小形化後にガラス微細針で切断2分離し体外培養した結果、対での発育率は69.1%であった。これに対し、桑実胚と胚盤胞をそのまま金属刃で切断2分離した場合には、対での発育率はそれぞれ22.4%および44.5%であった。切断2分離胚の胞胚腔形成時間は、桑実胚では培養後16.918.4時間、胚盤胞では2.7時間であった。2.マウス切断2分離胚を、体外培養した後に一次元電気泳動を行った結果、対照胚と同様な蛋白泳動パターンが得られた。3.マウス切断2分離胚について、体外培養後に細胞数と細胞分裂指数を検査した。その結果、細胞数は53.7個であり、対照胚(106.0個)の約1/2の値を示したが、細胞分裂指数は9.8%であり、対照胚(9.4%)とほぼ同じ値を示した。4.ヒツジやヤギの8細胞期胚を集合させ、異種間のキメラ動物の作出を試みた。その結果、ヒツジ胚3個とヤギ胚1個から成る集合胚を2個作出することができた。しかし、受卵動物(ヒツジ)の発情同期化に失敗したため移植は実施しなかった。1.マウス受精卵(胚)の切断2分離2.家畜受精卵(胚)の切断2分離ウシの桑実胚と胚盤胞65個について切断2分離を行ない、対の片方の胚について染色体標本を作成して性別判定を実施した。その結果、66.2%で分裂中期核板が得られ、38.5%で性別判定が可能であった。性別判定された切断2分離胚15個を15頭のウシに移植した結果、5頭が妊娠し、2頭は妊娠7080日で流産したが、残りの3頭から正常な雌子ウシ3頭が生まれた。子ウシの性別は切断2分離胚の染色体検査の結果と一致していた。切断2分離胚の移植によって生まれた雌ウシは、正常に成長し、乳量にも異常は認められなかった。
クロロフィル蛍光を用いたシアノバクテリアの代謝系相互作用の定量的解析

光合成色素のクロロフィルが放出する蛍光は、光合成の状態を反映する。一方で、原核光合成生物のシアノバクテリアにおいては、全代謝経路はオルガネラに局在せず一つの細胞内に混在し相互に作用し得る状態にあるため、クロロフィル蛍光には光合成を通して他の代謝系の状態も反映される。本研究では前(平成27)年度に、シアノバクテリアSynechocystis sp. PCC 6803において、代謝系に直接的に関与する遺伝子のみならずタンパク質翻訳に関与する酵素をコードする遺伝子の破壊もクロロフィル蛍光挙動に反映されることを明らかにしている。これはタンパク質翻訳関連遺伝子の破壊株において光合成電子伝達鎖で光化学系Iより下流が野生株よりも酸化的になっているためであることを、本(平成28)年度明らかにした。さらに、アミノ酸代謝に関わる複数の遺伝子の破壊株において、クロロフィル蛍光挙動がタンパク質翻訳関連遺伝子破壊株と同じ傾向を示すことを見出した。これらの結果から、タンパク質翻訳関連遺伝子の破壊により増加すると予想されるアミノ酸含有量がクロロフィル蛍光挙動に影響を与えていることが示唆される。これらの成果を、国内学会では第7回日本光合成学会年会、日本植物学会第80回大会、第58回日本植物生理学会年会において、国際会議ではFinnish-Japanese symposium 2016において報告した。また、本研究課題を通してこれまで明らかにしてきた代謝系間の相互作用やクロロフィル以外の色素の影響により生じる問題も内容に含めてクロロフィル蛍光測定手法について総説論文にまとめ、Photosynthesis Research誌に発表した。28年度が最終年度であるため、記入しない。真核生物はオルガネラを持ち、呼吸はミトコンドリア、光合成は葉緑体といったように、各代謝系はオルガネラに局在している。それに対し、オルガネラを持たない原核光合成生物のシアノバクテリアでは、一つの細胞内に代謝系が混在しており、それぞれが相互に作用し得る状態にある。殊に、電子伝達鎖の一部を共有している光合成と呼吸の関係は、その典型的な例である。研究代表者は以前に、呼吸系だけが動いている暗所のみならず、光合成系も駆動されている明所下においても、呼吸関連遺伝子の破壊による呼吸の状態変化が、光合成色素であるクロロフィルが放出する蛍光に顕著な影響を与えることを見出し、報告した。一方で、無機炭素を細胞外から取り込む機構に関与する遺伝子の破壊も、明所下においてクロロフィル蛍光に影響を与えることを見出した。これらの結果から、呼吸や無機炭素取込みといった光合成以外の代謝系もクロロフィル蛍光に影響を与えると結論できる。さらに、この知見を利用して、シアノバクテリアにおける呼吸と無機炭素取込み機構の評価方法を考案し、論文発表に至った。平成26年度は、主に呼吸系が光合成系に与える影響に焦点を当て、当初計画では、これまで用いてきた呼吸関連遺伝子破壊株の他、別の呼吸経路の遺伝子を破壊した株を作製し、その遺伝子破壊株の解析を行い、二つの呼吸経路の比較を行う予定であった。しかし、無機炭素取込み機構の遺伝子破壊株における解析実験に進展が見られたため、計画を変更し、そちらの解析を進めた。その結果、クロロフィル蛍光測定によるシアノバクテリアの呼吸と無機炭素取込み機構の評価方法の考案につながり、雑誌論文の投稿、採択という形で、研究成果を上げることができた。本研究課題は、このクロロフィル蛍光を利用し、原核光合成生物のシアノバクテリアの代謝系間の相互作用を明らかにすることを目的としている。しかし、シアノバクテリアにおけるクロロフィル蛍光測定の適用は、陸上植物よりも複雑である。代謝系の相互作用、殊に呼吸と光合成の相互作用のために、クロロフィル蛍光測定で見積もった光合成電子伝達速度が実際の状態を反映しない例も知られている。このような代謝系間相互作用に起因する問題に加え、シアノバクテリアでは、光化学系IIの集光色素複合体であるフィコビリソームなどクロロフィル以外の色素が放出する蛍光により、光合成の状態が正確に評価できないという問題が知られていた。本研究課題を遂行するにあたり、このような問題は無視できないものであるため、平成27年度はクロロフィル蛍光測定においてクロロフィル以外の色素からの蛍光の影響の解析を中心に行った。その結果、クロロフィル蛍光測定シグナルの内フィコビリソームからの蛍光が占める割合を算出する方法の考案に至った。この手法により、陸上植物では広く利用されていたものの、シアノバクテリアでは従来困難であった、クロロフィル蛍光測定による光合成の正確な見積もりが可能になった。さらに、フィコビリソーム量が大きく減少する窒素欠乏環境下の光合成の状態をクロロフィル蛍光測定により評価することができた。これらの結果を論文にまとめ、Plant & Cell Physiology誌上で報告した。平成27年度においては、本研究課題を遂行する上で重要な、シアノバクテリアにおけるクロロフィル以外の色素がクロロフィル蛍光測定に与える影響の解決策を考案し、論文発表に至った。

これはタンパク質翻訳関連遺伝子の破壊株において光合成電子伝達鎖で光化学系Iより下流が野生株よりも酸化的になっているためであることを、本(平成28)年度明らかにした。さらに、アミノ酸代謝に関わる複数の遺伝子の破壊株において、クロロフィル蛍光挙動がタンパク質翻訳関連遺伝子破壊株と同じ傾向を示すことを見出した。これらの結果から、タンパク質翻訳関連遺伝子の破壊により増加すると予想されるアミノ酸含有量がクロロフィル蛍光挙動に影響を与えていることが示唆される。これらの成果を、国内学会では第7回日本光合成学会年会、日本植物学会第80回大会、第58回日本植物生理学会年会において、国際会議ではFinnish-Japanese symposium 2016において報告した。また、本研究課題を通してこれまで明らかにしてきた代謝系間の相互作用やクロロフィル以外の色素の影響により生じる問題も内容に含めてクロロフィル蛍光測定手法について総説論文にまとめ、Photosynthesis Research誌に発表した。シアノバクテリアにおいては光合成と他の代謝系との間の相互作用があることで、クロロフィル蛍光測定により、光合成のみならず他の代謝系の状態が評価できる一方で、光合成の状態を正確に評価できないという問題が生じる。例えば、呼吸関連遺伝子の破壊により呼吸活性が低下したシアノバクテリアでは、酸素発生速度から見積もった光合成活性は野生株よりも低下しているのに対し、クロロフィル蛍光から見積もった光合成活性は野生株を上回る結果となることを、以前に研究代表者は見出している。さらにシアノバクテリアでは、代謝系間の相互作用以外にも、クロロフィル以外の色素、例えば光化学系IIの集光色素複合体であるフィコビリソームなどが放出する蛍光により、クロロフィル蛍光測定による光合成の状態の正確な見積もりができないことがわかっている。これらのような問題は、シアノバクテリアにおいてクロロフィル蛍光測定を行う上で、無視できないものであり、今後の研究を遂行するためには、これらの要因がどのように測定結果に反映されるのかを理解しておく必要がある。よって、代謝系間の相互作用の研究と並行して、クロロフィル蛍光測定においてクロロフィル以外の色素からの蛍光の影響の解析の実験も行った。現在のところ、クロロフィル蛍光測定の際に呼吸の影響を緩和するような光を照射することにより、クロロフィル以外の色素からの蛍光の影響を排除できることを見出している。今後、フィコビリソーム量が大きく減少する窒素欠乏環境下において、上記のようなクロロフィル蛍光測定の手法が光合成の状態の評価に有効であるかを調べていく方針である。平成27年度中に、代謝系に直接的に関与する遺伝子のみならず、タンパク質翻訳に関連する遺伝子の破壊も、クロロフィル蛍光に影響を与えることを見出した。
潜熱蓄熱媒体を用いる新規廃棄物バイオマス燃料化プロセス

再生可能エネルギーに分類される木質系バイオマスを効率敵に利用するため、高温廃ガス顕熱を潜熱蓄熱体で回収・利用し、炭化粉砕を同時に行うプロセスを提案した。本課題では、蓄熱体の性能向上とプロセスの有効性検証を行った。Fe-Mn-C合金中のMnとCの濃度調整により、相変態温度が制御でき、広範囲の温度に対応可能であることを確認した。本プロセスでは、バイオマス材を急速加熱させるため、チャー生成に要する時間を従来型乾留法に比較して大幅に短縮できる。加えて、粒子運動法によるシミュレーションを行い、バイオマス材の粉砕過程を詳細に検討した結果、炭化と粉砕が共にそれぞれを促進する相乗効果を確認した。本課題では、1.金属球蓄熱体の合金設計、2.潜熱蓄熱材を用いたバイオマス改質(炭化)実験装置の作製、3.提案プロセスのシミュレーションモデル開発、4.廃熱温度およびバイオマス特性に対応した蓄熱合金設計とプロセス原理提案の各項目について研究を進めている。H26年度の研究実績の概要は以下のとおりである。・固相変態に伴う潜熱蓄熱を200800°Cに制御可能な合金組成を求めるため、高温精密DSC装置を使用し、代表的な廃棄物溶融メタル組成および鉄系合金試料の変態温度、潜熱蓄熱量を含む熱的性質について比較検討を行った。その結果、前者が蓄熱体材料として有望であることを確認した。また、7001000°Cでの高温酸化実験を行い、耐熱性、耐酸化性について評価した。・バイオマスの乾燥・炭化実験を行うためのバッチ式の小型実験装置の設計を行った。代表的な試料としては木材チップを念頭におき、反応器のサイズを内径100 mm、長さ300 mm程度と設定し、外熱式で1000°C程度までの加熱を可能とする回転キルン型加熱炉とする。また、チップ試料の定量連続供給および炭化物の連続排出のための機構を設計した。乾留・炭化実験中は炭化室内温度の他、排出ガス中の主な成分(CO, CO2, H2O,炭化水素ガスおよびタール成分)の連続測定が可能となるように既存のガスクロマトグラフ、赤外線ガス分析計等を整備した。なお、高温蓄熱材を扱うため、装入装置の冷却を工夫し、実験の安全性を確保できる構造とした。本課題では、1.金属球蓄熱体の合金設計、2.潜熱蓄熱材を用いたバイオマス改質(炭化)実験装置の作製、3.提案プロセスのシミュレーションモデル開発、4.廃熱温度およびバイオマス特性に対応したプロセス原理提案の各項目について研究を進めている。H27年度の研究実績の概要は以下のとおりである。1)有望な合金系素材の熱的特性の精査および変態温度と潜熱量制御法の検討:H26年度の検討で絞り込んだ合金系に関して、加熱・冷却時のヒステリシス現象を含む精度良い測定を行い、熱的特性を調査した。また、当該合金系の組成および調製条件と変態温度、潜熱量に関して詳細な測定を行った。2)炭化実験装置による効率的なバイオマス改質(炭化)プロセス原理の検討:H26年度に作製した小型回転炭化実験装置を使用して、種々条件を変更したバイオマスの改質実験を行った。バイオマス試料としては、木材チップを基本試料として使用した。蓄熱材の処理温度条件を250800°Cの広範囲に変化させ、炭化装置内の蓄熱体およびバイオマス粒子の運動と熱交換速度、バイオマス試料の乾燥と炭化挙動に関する基礎データを取得した。3)総合シミュレーションモデルによるプロセス効率の検討:上記炭化実験によって得られた種々のプロセスパラメータと測定結果と比較し、DEMを基本とする本バイオマス炭化プロセスのシミュレーションモデルのフレームを作成した。現在、主要パラメータに関して炭化実験条件の結果と比較しながら適切な範囲の特定を試みており、今後、本シミュレーションモデルの妥当性を検証する。本年度は、比較的安価で耐熱性の高い蓄熱合金素材の絞り込みが終了し、その熱的特性について詳細なデータが得られた。また、初年度に作成した小型回転式実験装置を用いたバイオマス試料の炭化実験も順調に進んでおり、本装置の特性を正確に把握すると共に蓄熱体、バイオマス粒子の運動と熱交換速度、バイオマス試料の乾燥と炭化挙動に関する基礎データが広範囲に取得できた。さらに、DEMを基本とする本プロセスのシミュレーションモデルのフレームが完成し、種々の条件における計算結果と実験結果の比較検討が可能になった。以上のように、本研究は初期計画あるいはそれ以上の進展が得られているものと判断する。本研究課題では、1.金属球蓄熱体の合金設計、2.潜熱蓄熱材を用いたバイオマス改質(炭化)実験装置の作製、3.提案プロセスのシミュレーションモデル開発、4.廃熱温度およびバイオマス特性に対応したプロセス原理探索の各項目について研究を行った。研究成果概要は以下のとおりである。・本プロセスへの適用可能な合金素材の熱的特性の精査および変態温度と潜熱量制御法の検討:比熱に加え、結晶構造や磁気変態に伴う潜熱を利用して蓄熱量の増加が期待できる合金系を数種選択し、加熱・冷却時の熱容量のヒステリシスを含む精度良い測定を行い、熱的特性を評価した。同時に、当該合金系の組成および調製条件と変態温度、潜熱量の温度依存性に関する詳細な検討を行った。・炭化実験装置による効率的なバイオマス改質(炭化)プロセス原理の検討:本研究で作製した小型回転炭化実験装置を使用して、種々条件を変更したバイオマスの改質実験を行った。市販杉材をバイオマスの基本試料として使用した。

蓄熱体粒子の予熱温度を250800°Cの広範囲に変化させ、炭化装置内の蓄熱体およびバイオマス粒子の運動と熱交換速度、バイオマス試料の乾燥と炭化挙動に関する基礎データを取得した。・総合シミュレーションモデルによるプロセス効率の検討:上記炭化実験によって得られた種々のプロセスパラメータと測定結果と比較し、DEMを基本とする本バイオマス炭化プロセスのシミュレーションモデルのフレームを作成した。・最終(H28)年度は上記結果を考慮しつつ、主要プロセスパラメータが炭化実験結果に与える影響を定量的に考察し、合金粒子とバイオマスの直接接触による効率的な熱供給を可能とするプロセスについて検討した。さらに、炭化速度と炭化試料の粉砕性の経時変化について検討を行い、粉砕が同時進行する基本的な迅速炭化プロセス原理を提示した。再生可能エネルギーに分類される木質系バイオマスを効率敵に利用するため、高温廃ガス顕熱を潜熱蓄熱体で回収・利用し、炭化粉砕を同時に行うプロセスを提案した。本課題では、蓄熱体の性能向上とプロセスの有効性検証を行った。Fe-Mn-C合金中のMnとCの濃度調整により、相変態温度が制御でき、広範囲の温度に対応可能であることを確認した。本プロセスでは、バイオマス材を急速加熱させるため、チャー生成に要する時間を従来型乾留法に比較して大幅に短縮できる。加えて、粒子運動法によるシミュレーションを行い、バイオマス材の粉砕過程を詳細に検討した結果、炭化と粉砕が共にそれぞれを促進する相乗効果を確認した。初年度は、実験に使用する予定のバイオマス試料を念頭に、連続的な乾留・炭化実験を実験室レベルで行うことができる実験装置の設計を設計した。また、潜熱併用蓄熱材として廃棄物溶融メタルの有用性を見出した。以上、研究目標を達成し、現在は、実験装置の作製準備と排熱レベルに応じた最適合金組成設計を行っている。次年度は本研究の最終年度であり、以下のように研究を推進する計画である。1.蓄熱体合金の設計と評価:小型回転式炭化実験装置を使用し、蓄熱媒体素材としての合金系の総合評価を行う。ガス雰囲気と温度に応じて適正な合金系の選択ができるように、いくつかの工業炉の廃ガスを想定したガス組成と温度条件における繰り返し加熱試験および冷間強度試験結果等を総合して合金設計と評価を行う。2.炭化実験装置による効率的なバイオマス改質(炭化)プロセスの検討:上記で検討した合金系蓄熱材を使用して異なるバイオマス試料について炭化改質実験を行う。装置内の蓄熱体およびバイオマス粒子の運動と熱交換速度、バイオマス試料の乾燥と炭化挙動に関する広範囲な条件における基礎データを取得する。3.総合シミュレーションモデルを併用した本プロセスの高効率化の検討:本研究で作成したシミュレーションモデルによる計算結果の妥当性を確認しながら、炭化実験条件の策定にフィードバックすることにより、高効率プロセス原理の探索を進める。環境工学、素材工学初年度の結果に基づき、以下の検討を行い、新規廃棄物バイオマス燃料化プロセス原理の提案に必要なデータを得る。・有望な合金系の熱的特性の精査および変態温度と潜熱量制御法の検討:初年度の検討で絞り込んだ合金系に関して、加熱・冷却時のヒステリシス現象を含んだ精度良い測定を行い、熱的特性を精査する。さらに、当該合金系の組成および調製条件と変態温度、潜熱量に関するデータベースを作成する。
女性の老化の内分泌学的研究

昭和60年10月より4065才までの女性を対象に中高年女性外来を開設した。特殊カルテにもとずき中高年女性に特有な疾病の有無及びその社会的、医学的背景の追跡を行って来た。当科特殊外来を受診した婦人全般では、これまでも報告のあった様々な症状が見られたが、閉経後婦人に限ってみると、神経質,いらいら,不眠などの精神神経症状、及び冷感症,不感症など性的な症状が増加していた。不定愁訴を主訴とする患者にはMMPI(ミネソタ多面的人格目録)を行ない精神科疾患、特に鬱病の混入を見い出している。また、血圧,検尿,血算,生化学的検査を施行しているが、これらの検査で肝疾患,腎疾患などの他科疾患の除外が可能であった。一方、全症例に対し、Microdenstometry(MD)法にて骨粗鬆症の有無を診断してきたが、特に閉経後や去勢後にはその発生頻度が、45.6%,30.4%と閉経前婦人の18.2%に比べ著明に増加していることが明きらかとなった。また、これら骨粗鬆症の発生を内分泌学的に検討してみると骨粗鬆症の程度と血中エストロゲン、アンドロステンジオン濃度との間に有意の逆相関が見られ、これら2つのホルモンが骨粗鬆症の発生に重要な役割を果たしていることが示唆された。また、MD法の各Indexのうち骨密度を示すGSminは最も鋭敏に骨度化の推移を反映することも明きらかとなった。このようにMD法は閉経後骨粗鬆症の診断に簡単で有力な方法であることが判明したが、その基準値は閉経などの卵巣機能の状態を無視して作られたものなので、現在我々は卵巣機能を考慮した新しいスタンダードを作成している。骨粗鬆症の対策として、結合型エストロゲン、水溶性エストロゲン,ビタミンDを投与してその治療効果、予防効果を集積中である。エストロゲン投与に対しては、子宮内膜癌発生など、その副作用の予防、早期発見に留意しているが、今までのところ子宮内膜癌その他重篤な副作用は見られていない。
シュートの成長制御の分子機構

植物の体は細胞壁により形が定められた細胞の積み重ねによって構築されているので、各器官の形態は個々の細胞の形に特に大きく依存している。RSGは塩基性領域ロイシンジッパー(bZIP)構造を持つ新しい転写因子である。植物体における転写因子RSGの機能を探るため野生型RSGの機能を阻害するドミナントネガティブ型RSGをタバコ個体で発現させた。RSGの機能が抑制された形質転換タバコでは茎の節間成長が著しく阻害され、対照植物に比べて背丈が1/7程度となった。さらにこの形質転換タバコでは細胞伸長の方向を制御すると考えられている表層微小管の構造破壊が観察された。本研究ではRSGを中心とした転写制御系がどのようにして表層微小管の構造を調節し、ひいては植物個体の形を定めるのかを明らかにすることを目的とした。ドミナントネガティブ型RSGを発現する形質転換タバコの形態変化にはジベレリン(GA)が関与していると考えられたので、GA合成系の中間体を定量し、GA合成系のどのステップが阻害されているか調べた。その結果、形質転換タバコでは少なくともGA53より上流の合成系に異常がある事が示唆された。正の転写因子であるRSGはジベレリン合成酵素あるいは代謝に関係するタンパク質遺伝子の発現を直接あるいは間接的に制御していると考えられる。シュートの成長に関する転写制御系のネットワークを明らかにするため、RSGと相互作用するタンパク質14-3-3について解析した。RSGの114番目のセリンが14-3-3との結合に必須であることが明らかになった。このセリンのリン酸化によりRSGと14-3-3との結合が制御されていると予想された。トランジェントアッセイの結果、14-3-3と結合できない変異型RSG^<S114A>はRSGよりも強い転写活性化能を持つ事が示された。14-3-3は転写活性化因子RSGの機能を負に制御していると考えられた。
液体界面における分子挙動の時間分解2次元イメージング装置の開発

本研究では、従来測定が困難であった液体の界面における分子挙動を非破壊・非接触でリアルタイムに2次元計測できる装置を開発することを目的に、当研究室で独自に開発してきた時間分解準弾性レーザー散乱法の光学配置や電子部品を改良し、より実際の現場で使用できるよう汎用性の高い装置の開発を行った。特に、研究期間の最終年度となる本年は、開発した装置を用いて、触媒反応や染料の合成反応など、工業的に重要な系や、基礎科学的に興味深い系等への具体的な適用を多数試みた。まず、片方の液相が不透明な系にも適用でき、かつ、2次元イメージングが同時にできるよう、単一レンズ下で散乱光を発生させるビーム、ヘテロダイン検出を行うためのローカル光を集光・照射し、かつ信号光を同時に取得できる光学配置を考案し、開発に成功した。その結果、従来測定ができなかった水銀界面や、化学反応の進行によって,片方の液相が着色してくる系などにも適用範囲が広がった。実際に相間移動触媒を用いたアゾ染料の合成反応のモニタリングに適用し、カップリング反応における界面の役割を明らかにした。また、生体膜上でのリン脂質の加水分解反応や、界面における電位の非線形発振現象の解明にも本装置を適用し、これらの系における界面での分子挙動について重要な知見を得ることに成功した。また現在試作段階であるが、信号の高速サンプリングを行う装置を開発し、時間分解能を従来の秒スケールからミリ秒のスケールに向上させることに成功した。これにより、生体膜における膜融合過程や、より早い化学反応を追跡できる可能性が広がった。液液界面計測のために独自に開発してきた時間分解準弾性レーザー散乱法を,従来の界面張力のみならず,界面張力さらには屈折率変化も非破壊・非接触でリアルタイムに二次元測定できる装置に高度化することが目的である。それにより,液体界面における分子吸着量・配向変化をミリ秒オーダーで追跡可能となり,新たな知見が得られることが期待される。従来は,界面直下から532nm(Nd:YAG)レーザー光を用いて,その0次光が界面張力波によってドップラーシフトを受けた散乱光と途中の回折格子によって回折された光をヘテロダイン計測することにより界面張力波周波数を求めていた。このままでは,顕微鏡下への発展は困難なため,今年度は,二次元イメージングに適用可能な単一レンズによる反射型光学配置による準弾性レーザー散乱法の開発を手がけた。単一のレンズにおいてレンズ中心からやや離した位置に参照光を,レンズ中心に0次光を導入し,参照光の反射光と散乱光とのへテロダイン計測を考案し,試作した。その結果,従来法同様の界面張力波を検出可能とし,さらには低周波数側のノイズ成分を減少させることに成功した。本反射型光学配置は,液相片側が不透明試料でも適用可能なことから,ジアゾカップリング反応の相関移動触媒系の解析に応用し,液液界面での反応物質吸着に関する新たな知見も得た。今後,本手法にブリュースター角反射率変化測定系を組み込み,界面張力・屈折率変化の二次元分布測定に取り組む予定である。

実際に相間移動触媒を用いたアゾ染料の合成反応のモニタリングに適用し、カップリング反応における界面の役割を明らかにした。また、生体膜上でのリン脂質の加水分解反応や、界面における電位の非線形発振現象の解明にも本装置を適用し、これらの系における界面での分子挙動について重要な知見を得ることに成功した。また現在試作段階であるが、信号の高速サンプリングを行う装置を開発し、時間分解能を従来の秒スケールからミリ秒のスケールに向上させることに成功した。これにより、生体膜における膜融合過程や、より早い化学反応を追跡できる可能性が広がった。
レーダポーラリメトリによる広域河川氾濫領域の被災状況把握および救助用陸路検出

本研究では、緊急時の災害現場における人命救助や二次被害防止に活用させるために、観測被災領域からの特徴あるマイクロ波散乱特性と偏波情報を特定し、それらを巧みに組み合わせて利用することで、1)河川の水位上昇の把握、2)堤防の状態把握、3)河川決壊箇所の検出、4)浸水住宅領域の観測および被災程度の判定、5)適切な緊急避難・救助用陸路の検出、を可能とする画像解析手法および判定アルゴリズムを確立する。さらに、光学センサ等を用いた他の遠隔観測技術では困難とされる「建築物間に生じる影領域」等の「見えない」領域の被災状況を把握するための検出アルゴリズムの開発も目指す。
精密補正AVHRR画像を用いた北東アジアの植生指標の時系列解析

本研究は精密に補正されたNOAA衛星のAVHRR画像データを用いて、北東アジア地域の植生指数と地表温度の情報を用いて、植物繁茂地域の季節的挙動及び経年変化を明らかにしようとするものである。本年度の研究活動は、精密補正法の確立を目ざして、(1)地上実測データの収集、(2)精密補正の検証をおこなった。(1)地上実測データの収集:地上実測データは盛岡市近郊とモンゴル地区で実施した。特に後者は平成8年78月において、外モンゴル及び内モンゴルに研究室のスタッフが遠征して、草原、牧草地、砂漠などについて種々の条件下の計250事例の分光反射率の測定をおこなった。(2)精密補正の検証:精密補正としては、太陽-対象画素-衛星の相対位置及び標高を考慮して、フランス気象庁が開発した「6S」を適用した。上記の実測期間におけるモンゴル地区のAVHRR画像に「6S」を適用して実測データと比較した。ほとんどの実測地点について、補正後の植生指数が実測値に近いものが得られた。「6S」の有効性の最終的な判断には、まだ数種の確認すべき事項はあるが、今のところは非常に有望であると考えている。精密補正が確立したならば、補正処理した多時間のAVHRR画像をもとに、本来の目的としてのモンゴルを中心とする北東アジア地域の指数指数の観察をおこなっていきたい。
開放性海岸域に発達する広域沿岸境界層の空間構造計測現地実験と広域漂砂モデルの構築

本研究では,海岸域と外洋域を結ぶ重要な海域でありながら,これまでその実態解明が進んでいない水深10200mの大陸灘海域(Coastal Buffer Zone)に対して,それが広域土砂収支や沿岸水環境形成に果たす役割を把握するために,CBZの流れ(沿岸境界層)の空間構造を現地観測から明らかにすることを試みた.対象海域を典型的な開放性沿岸域である鹿島灘に設定し,平成11年度にはi)係留ブイに観測ステーションによる流動・水温・塩分・クロロフィルa量の長期連続計測,ii))観測船を用いた流動・栄養塩・動植物プランクトンの空間構造精密計測,iii)超音波ドップラー流速計を用いた海底境界層精密計測),平成12年度には,低次生産を中心とした物質循環構造との関連を明らかにするために,栄養塩,クロロフィルa量の年間変動計測を実施した.その結果,広域沿岸境界層を構成する多様な流動現象を捉えることに成功し,(1)沖合を流れる黒潮の沿岸波及に伴い,親潮系水が沿岸域にその前線部を先鋭化させながら侵入し,沿岸域の水環境特性を大きく変えること,(2)黒潮から波及する前線渦が沖合水と沿岸水の交換に重要な役割を果たしていること,(3)大陸棚縁辺部周辺で発生した内部潮汐波はビーム状に沿岸域に進行し,大陸棚海域でボア状に変形し,減衰しながら海岸に押し寄せること,(4)開放性沿岸域の物質循環の特徴が,i)浅海域(水深20m以浅),ii)陸棚海域(水深20m100m),iii)外海域(水深100m以上)という領域ごとに大きく異なっていることを示し,大陸棚海域は春季初夏にかけて外海影響によって栄養塩場が支配され,秋季は陸水影響によって支配されることなど観測結果に基づいて示すことができた.本研究では,海岸域と外洋域を結ぶ重要な海域でありながら,これまでその実態解明が進んでいない水深10200mの大陸灘海域(Coastal Buffer Zone)に対して,それが広域土砂収支や沿岸水環境形成に果たす役割を把握するために,CBZの流れ(沿岸境界層)の空間構造を現地観測から明らかにすることを試みた.対象海域を典型的な開放性沿岸域である鹿島灘に設定し,平成11年度にはi)係留ブイに観測ステーションによる流動・水温・塩分・クロロフィルa量の長期連続計測,ii))観測船を用いた流動・栄養塩・動植物プランクトンの空間構造精密計測,iii)超音波ドップラー流速計を用いた海底境界層精密計測),平成12年度には,低次生産を中心とした物質循環構造との関連を明らかにするために,栄養塩,クロロフィルa量の年間変動計測を実施した.その結果,広域沿岸境界層を構成する多様な流動現象を捉えることに成功し,(1)沖合を流れる黒潮の沿岸波及に伴い,親潮系水が沿岸域にその前線部を先鋭化させながら侵入し,沿岸域の水環境特性を大きく変えること,(2)黒潮から波及する前線渦が沖合水と沿岸水の交換に重要な役割を果たしていること,(3)大陸棚縁辺部周辺で発生した内部潮汐波はビーム状に沿岸域に進行し,大陸棚海域でボア状に変形し,減衰しながら海岸に押し寄せること,(4)開放性沿岸域の物質循環の特徴が,i)浅海域(水深20m以浅),ii)陸棚海域(水深20m100m),iii)外海域(水深100m以上)という領域ごとに大きく異なっていることを示し,大陸棚海域は春季初夏にかけて外海影響によって栄養塩場が支配され,秋季は陸水影響によって支配されることなど観測結果に基づいて示すことができた.本研究の目的は,海岸域と外洋域を結ぶ重要な海域でありながら,これまでその実態解明がほとんど進んでいない水深10200mの大陸灘海域(Coastal Buffer Zone)に対して,それが広域土砂収支や沿岸水環境形成に果たす役割を把握するために,CBZの流れ(沿岸境界層)の空間構造を現地観測から明らかとし,それに基づいて広域漂砂モデルや広域沿岸水環境モデルの構築を試みることにある.今年度は,この目標に向けて,成層期における広域沿岸境界層の実態を把握するために,典型的な開放性沿岸域である鹿島灘において現地計測を実施した(観測期間は,1999年7月中旬9月末の約2ケ月間).観測内容は,(1)係留ブイに観測ステーションにる流動・水温・塩分・クロロフィルa量の長期連続計測(沿岸方向距離約100km,距岸25kmの海域にに11カ所設置),(2)観測船を用いた流動・栄養塩・動植物プランクトンの空間構造精密計測(茨城県水産試験場も含めた共同観測),(3)超音波ドップラー流速計を用いた海底境界層精密計測(流速と底質濃度の鉛直構造計測)を実施した.その結果,(1)広域流動現象として,沖合を流れる黒潮の沿岸波及に伴い,親潮系水が沿岸域に浸入し,それが大陸灘海域上の沿岸水を外洋域に押し出すことで沿岸水環境が大きく変化すること,(2)順圧的な潮汐変動に対応して大陸灘縁辺周辺にビーム状の内部潮汐波が発生し,それが浅海域に浸入する時に,大陸灘縁辺部の大きな水深変化によりボアー状に変形し,減衰しながら海岸域に押し寄せているプロセスなどを現地観測と数値実験から明らかとした.