hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生体材料関連感染症に対する光触媒酸化チタンの臨床応用に向けた研究

酸化チタンを体内人工物表面処理(薄膜)と溶液(微粒子)の両方で有効な殺菌性と低い生体毒性を確認し,今後の臨床応用の可能性を見出した。本研究を皮切りに複数の学会でも「無機抗菌材料」というセッションが設けられるようになり,抗菌剤など既存の対策とは別の感染症予防戦略として認知されてきた。本事業により,2012年以降の関連する掲載論文13件(英字論文4件),学会発表54件(国際学会4件)の成果を得た。現在,酸化チタンの触媒反応を別の刺激によって惹起することで,感染症の「予防」から「治療」に重点を置き,更なる研究を推進している。酸化チタン(以下TiO2)処理したステンレス鋼(SUS316L)スクリューピンを,週齢7週のSD系SPFラットの皮膚から大腿骨へ挿入した。ピンの刺入部周囲に黄色ブドウ球菌標準株の菌液を散布した後,体外から近紫外線(UV-A;波長352 nm,照度1.82mW/cm2)を照射した。2週間後にピン周囲の骨軟部組織を採取し,UV-A照射時間を0分群(コントロール),30分群,60分群に分け(各群35肢),肉眼所見,骨組織像における感染兆候を評価した。肉眼的所見は,コントロール群の82.9%に浸出液や排膿を認めたのに対し,30分群は40%,60分群は31.4%に抑制されていた。骨ーインプラント接触率は,コントロール群で44.9%と低かったが,30分群は71.4%,60分群は83.3%と骨破壊が少ない傾向を示した。細菌コロニー・好中球占拠率は,コントロール群の31.8%に比べて,30分群は13.3%,60分群は8.4%であり,時間依存性に低下した。次に1UV-Aを30分照射した群,2菌液散布後UV-Aを照射しない群,3菌液は散布せずUV-Aのみを照射した群で比較した。接触率は,1群で平均71.4%,2群で平均44.9%,3群で平均93.9%であった。細菌コロニー・好中球占拠率は,それぞれ1平均13.3%,2平均31.8%,3平均1.8%であった。Bone infection score(18点満点)は,それぞれ1平均9.1点,2平均14.9点,3平均2.7点であった。TiO2ピンは,生体材料であるステンレス鋼以上の骨親和性を示し,周囲軟部組織の細菌量を減少させ,創外固定ピンの深部感染と緩みを防止することがわかっている。更に,TiO2ピンの光触媒効果による骨組織への影響は殆ど無かった。TiO2ピンのみでは明らかな感染抑制効果は無く,体内に埋入して光が届かなくなった場合には周囲組織への影響はないと考えられる。また,感染が起こった場合は創を開放創にして光が届くようにすれば,光触媒活性が発現し,インプラントを抜去せずとも感染の鎮静化を図る可能性が示唆された。光触媒殺菌作用を有する酸化チタン(以下TiO2)について,経皮的鋼線深部感染抑制と骨破壊による緩み防止という観点から検討した。TiO2処理したステンレス鋼(SUS316L)スクリューピンを,週齢7週のSD系SPFラットの皮膚から大腿骨へ挿入した。これまでの研究で,TiO2ピンは,生体材料であるステンレス鋼以上の骨親和性を示し,周囲軟部組織の細菌量も減少させることがわかっている。本実験の結果より,TiO2処理を施すことによって創外固定ピンの深部感染と緩みの防止につながる可能性が示唆される。

酸化チタンを体内人工物表面処理(薄膜)と溶液(微粒子)の両方で有効な殺菌性と低い生体毒性を確認し,今後の臨床応用の可能性を見出した。本研究を皮切りに複数の学会でも「無機抗菌材料」というセッションが設けられるようになり,抗菌剤など既存の対策とは別の感染症予防戦略として認知されてきた。本事業により,2012年以降の関連する掲載論文13件(英字論文4件),学会発表54件(国際学会4件)の成果を得た。現在,酸化チタンの触媒反応を別の刺激によって惹起することで,感染症の「予防」から「治療」に重点を置き,更なる研究を推進している。感染症ラットによるin vivoモデルを作成できたこと、それを使っての創外固定感染の病態を再現し、これに有効な酸化チタン処理を証明できている。昨年度はこの酸化チタンの生体への悪影響について調査し、光が当たらない環境では周囲の正常組織への悪影響はほとんどないことが判明した。多剤耐性菌株の使用に関して、施設内での倫理委員会など承認を得る必要があります。この手続きが煩雑なため、多剤耐性株に関しては進展していない。動物実験に関しては、施設の基準改定による書類作成、使用許可の再申請(更新のため)などの手続きなど、実験の準備段階での段取りに日数を要しています。上記経過を踏まえて、今後は光照射の方向や強度を変化させて、より効率的な光触媒活性を発現させる設定を模索していく。また、最近は光がなくても超音波によって酸化チタンが活性化するという報告が出ており、これを踏まえてより実践的な検証へと発展させていきたい。研究計画書の内容に沿って、粛々と進めていく方針です。前述したように、実験自体と同時に、研究のに関わる環境への対応、諸々の準備を迅速に整える予定です。学会活動に関わる旅費や論文掲載にかかる金額が計画よりも多くなったことと、酸化チタン表面の物理的特性を評価するのに費用がかさんだことが考えられる。研究費が今年までなので、主にはこれまでに蓄積されたデータをまとめ、論文に発表していくことと、掲載に至るまでの諸費用に充てたいと考えている。当該年度にできなかった多剤耐性株の使用、バイオフィルム形成阻害へのアプローチなどを順次進めていきます。また、随時得られた研究結果を学会で発表しながら、論文作成を行うつもりです。
原始ブラックホールの存在の検証方法についての理論研究

初期宇宙に小さなスケールの大きな曲率ゆらぎが崩壊して原始ブラックホールが作られる。本年度は以下の3点の研究が飛躍的に進んだ。Kohri and Terada, Class.Quant.Grav. 35 (2018) no.23, 235017において、宇宙初期のインフレーション終了直後の物質優勢期における原始ブラックホールの生成量を詳細に計算した。具体的に、その生成量は物質が崩壊して放射宇宙を作る際の再加熱温度の関数として与えられることを明快に示した。初期の曲率ゆらぎが小さくても、物質優勢期が長ければ、ゆらぎが成長することで原始ブラックホールへ崩壊し、十分な量の原始ブラックホールが作られることを考慮した点がたいへん新しい計算である。そうして生成された原始ブラックホールの連星の合体により、LIGOにより報告された重力波イベントを説明できること、また、原始ブラックホールがダークマターになる可能性があることを、独立なパラメータセットで実現可能であることを示した。Kohri and Terada, Phys.Rev. D97 (2018) no.12, 123532において、大きな曲率ゆらぎが二次的に生成する背景重力波の理論計算において、きわめて勘弁な公式を解析的に与えた。特に、輻射優勢宇宙と宇宙初期の物質優勢宇宙での、それぞれの場合について使える公式となっており、ユーザーにたいへん使いやすいものとなった。Yoo etal, PTEP 2018 (2018) no.12, 123において、曲率ゆらぎと密度ゆらぎの間の無矛盾な非線形関係を用い、放射優勢宇宙でのブラックホールの生成条件を求めた。特に大規模構造形成のコミュニティでは標準的な手法となっているピーク統計の手法を用いて、原始ブラックホールのコミュニティーでは初の定式化を与えた。頻繁に国内・国外の学会、研究会、国際会議に積極的に参加できたため、情報交換が飛躍的に進んだ。それらの前後に行った研究打ち合わせでは、第三者からの新しい知見を得るよい機会となった。特に2018年11月に韓国・ソウルの延世大学でのSeongchan Park教授のグループと行った研究打ち合わせでは、我々のこれまでの原始ブラックホール研究におけるインフレーション模型について、素粒子論のモデル構築の概念を加えるべきだという、新しい知見を与えるものであった。たいへん有益なフィードバックが得られ、その後の研究を進めるきっかけとなった。「重力波の次世代観測を用いた原始ブラックホールと天体ブラックホールの区別」連星ブラックホールの合体イベントの赤方偏移依存性を詳しく調べると、原理的に原始ブラックホール起源か、天体起源かを区別することができる。約30太陽質量あたりのブラックホールに着目する場合、原始ブラックホールは宇宙初期から存在するが、天体起源のブラックホールは赤方偏移が約40以下の宇宙でのみ作られることが知られているからである。つまり、将来、精度よい重力波実験でイベントの赤方偏移依存性が測られると原始ブラックホールの存在を検証できる可能性があるのである。将来衛星計画のPre-DECIGOが稼動すれば、赤方偏移15以上の観測となり区別が可能となる[T.Nakamura et al,2017]。しかし、PopIII星の形成の理論にはゆらぎの性質と関係した未定の問題を多く含んでおり、ゆらぎの起源の理論整備も同時に進める必要がある。ゆらぎの非ガウス性が大きい場合、Pop III星の形成時期が大幅に早まる可能性がある[Koushiappas and Loeb, 2017]。その場合、PBH起源と天体起源の連星ブラックホールの区別はより難しくなる。ゆらぎの非ガウス性を考慮したPop III星の形成の解析を行い、PBH説との区別のための理論整備を行う。また、いくつかのインフレーション理論はゆらぎの非ガウス的な分布を予言することが知られている。インフレーションモデルに依存して、天体起源説と原始ブラックホール説の両方が影響を受けることになる。両者をはっきりと理論的に区別する枠組みを整え、将来観測によりインフレーション理論を検証し、その基礎となる素粒子理論の新理論の情報を得るための理論整備の完了を目標とする。Yoo et

al, PTEP 2018 (2018) no.12, 123において、曲率ゆらぎと密度ゆらぎの間の無矛盾な非線形関係を用い、放射優勢宇宙でのブラックホールの生成条件を求めた。特に大規模構造形成のコミュニティでは標準的な手法となっているピーク統計の手法を用いて、原始ブラックホールのコミュニティーでは初の定式化を与えた。頻繁に国内・国外の学会、研究会、国際会議に積極的に参加できたため、情報交換が飛躍的に進んだ。それらの前後に行った研究打ち合わせでは、第三者からの新しい知見を得るよい機会となった。特に2018年11月に韓国・ソウルの延世大学でのSeongchan Park教授のグループと行った研究打ち合わせでは、我々のこれまでの原始ブラックホール研究におけるインフレーション模型について、素粒子論のモデル構築の概念を加えるべきだという、新しい知見を与えるものであった。たいへん有益なフィードバックが得られ、その後の研究を進めるきっかけとなった。「重力波の次世代観測を用いた原始ブラックホールと天体ブラックホールの区別」連星ブラックホールの合体イベントの赤方偏移依存性を詳しく調べると、原理的に原始ブラックホール起源か、天体起源かを区別することができる。約30太陽質量あたりのブラックホールに着目する場合、原始ブラックホールは宇宙初期から存在するが、天体起源のブラックホールは赤方偏移が約40以下の宇宙でのみ作られることが知られているからである。つまり、将来、精度よい重力波実験でイベントの赤方偏移依存性が測られると原始ブラックホールの存在を検証できる可能性があるのである。将来衛星計画のPre-DECIGOが稼動すれば、赤方偏移15以上の観測となり区別が可能となる[T.Nakamura et al,2017]。しかし、PopIII星の形成の理論にはゆらぎの性質と関係した未定の問題を多く含んでおり、ゆらぎの起源の理論整備も同時に進める必要がある。ゆらぎの非ガウス性が大きい場合、Pop III星の形成時期が大幅に早まる可能性がある[Koushiappas and Loeb, 2017]。その場合、PBH起源と天体起源の連星ブラックホールの区別はより難しくなる。ゆらぎの非ガウス性を考慮したPop III星の形成の解析を行い、PBH説との区別のための理論整備を行う。また、いくつかのインフレーション理論はゆらぎの非ガウス的な分布を予言することが知られている。インフレーションモデルに依存して、天体起源説と原始ブラックホール説の両方が影響を受けることになる。両者をはっきりと理論的に区別する枠組みを整え、将来観測によりインフレーション理論を検証し、その基礎となる素粒子理論の新理論の情報を得るための理論整備の完了を目標とする。
学校を中心とした肥満児の身体活動増加を促す介入プログラムに関する研究

肥満児の身体活動量を増加させるため、学校での健康診断、健康教育の授業を利用した介入プログラムを実施し、身体計測値、血清脂質、脈波速度による動脈硬化測定、生活習慣調査をO市の公立学校で3年間実施した。まず、小児における腹囲値、脈波速度の標準値を得た。介入プログラム実施後、肥満だけでなくやせの頻度も減少した。生活習慣は56%に改善がみられ、改善した例では肥満度、血清脂質、動脈硬化度とも改善する傾向が見られた。生活習慣では、食習慣や運動習慣のみでなく、睡眠習慣の重要性が確認された。肥満予防のための健康教育プログラムの実施は、肥満改善ばかりでなく、生活習慣全体を改善する機会となり、運動能力や学習効果にも良い影響を与えると考えられた。1.児童生徒の動脈硬化度の脈波速度による測定岡山県の公立中学校において、身体計測、血圧測定、脈波速度による動脈硬化度の測定と日常生活習慣に関するアンケート調査を行い、肥満度との関連を調査した。結果の一部は平成20年1月の小児BI法研究会(東京)において発表した。また、10月の目本肥満学会(大分)において発表予定であるが、生活習慣のうち、睡眠不足が高血圧や動脈硬化度と関連が認められた。2.海外の介入プログラムの視察School-based intervention programとして歴史があり、代表的なCATCHプログラムを視察するため、アメリカのテキナス州オースチンのテキサス大学公衆衛生学校にあるデルセンターを訪問した。Hoelscherセンター長、Perry学部長、Kelder教授、Evans準教授、Springer助教授とそれぞれインタビューを行い、CATCHプログラムの概要、成果、今後の計画などについて取材した。また、近隣の小学校を2校訪問し、校長、運動指導者、給食担当などから実際の介入方法について聞きとりを行った。1校では給食時間であり、給食時の様子を観察することができた。また、ボストン小児病院ではOptimal Weight for Life(OWL)プログラムの詳細についてLudwig博士より取材した。3.プログラムの教材の収集CATCHプログラムの教材(教科書、リーフレット、ビデオ、体育用ボックスシート)を入手した。それらについて、わが国でも利用できるかどうか現在検討を行っており、まとまり次第発表を行う予定である。1.児童生徒の動脈硬化度の脈波速度による測定昨年度に続き、岡山県の同一の公立中学校において、身体計測、血圧測定、脈波速度による動脈硬化度の測定と日常生活習慣に関するアンケート調査を行い、メタボリックシンドロームのリスク要因と体力・運動能力との関連を調査し、明らかな関連が認められた。結果の一部は平成20年10月の日本肥満学会(大分)において「小児メタボリックシンドロームと体力・運動能力」として発表した。さらに、同時に測定した筋肉量との関連を解析中である。2.これまで集積してきた小学1年生から中学3年生までの約2万人の腹囲のデータをまとめて解析し、小児期の腹囲の標準値をもとめ、グラフ化した。このデータを他施設にも利用してもらうため、「肥満研究」に投稿し受理された。3.海外の介入プログラムCATCHについての研究School-based intervention programの代表的なCATCHプログラムについて、教材を中心とした調査を行い、京都教育大学教育実践紀要にその概略をまとめ、今後実際に学校での教育プログラムへ組み込むための資料を収集した。生活習慣への介入としての健康教育の実践とその効果を明らかにするため、O市の小学校1校(424名)、中学校2校(1308名)、高等学校1校(935名)を対象として、健康教育、運動指導、食育指導の3方法により介入を行い、肥満関連指標、動脈硬化指標として脈波速度の測定、血液検査、生活習慣アンケートを行った。健康教育の内容としては、測定結果の返還とその説明、動脈硬化と糖尿病の解説、生活改善の方法、ビデオレターなどであり、運動指導の内容としては運動クラブへの積極的参加や徒歩通学の奨励、毎日の歩数の記録、スポーツテストの実施であり、食育の内容としては朝食摂取の重視、摂食リズムの固定化、給食残量の記録などである。これらを実施後、身体計測値、血液検査やPWVがどのように変化するかを検討したところ、身体計測値では、肥満、痩せの減少が認められ、生活習慣が改善した群ではPWVについても改善を示した。スポーツテストでも運動能力の低い児が減少し、高い児が増加していた。睡眠習慣では就寝時間が平均25分早くなり、睡眠時間も55分増加した。生活習慣改善群では学業成績も向上していた。自覚症状では、食欲不振、貧血、起立性障害の割合が減少した。以上の結果から学校での生活習慣の介入プログラムは肥満改善のみならず、健康全般に良い影響を与えることが示された。今回の検討は、限られた地域での限られたプログラムであり、今後、より綿密な計画のものに効果的な介入プログラムを作成し、改善を重ねながら拡大していきたい。
問題解決型少人数教育における小児看護学学習過程とテューターの役割

1.目的:問題解決能力・技術の習得を目指した小児看護学専門テュートリアル(以下小児PBL)における学生の学習過程とテュータの役割を明らかにする。2.研究方法:PBLテュートリアルの実践、質的記述的研究方法因子探索的デザインデータ収集、PBL場面の録画、PBL終了後再生刺激法によるふり返りを含む半構成的面接。3.結果:PBL場面と面接を合わせて、比較分析を行ない学生にとっての意味を抽出した。1)小児看護PBL(座学部分)における学生の学習過程学生ははじめ事例の記述がわからない。学生はわからないことを調べ、テュータの支援を受けながら討議することで、情報が関連づき、事例の子どもの症状、状態、病態のメカニズム、病態の成り行きがわかるようになる。さらに生活像が膨らんで事例の子どもの像ができる。事例の子どもがケアしたい対象となる。つまり小児看護の対象像と思考過程を得る学びの過程であった。2)小児看護PBL(座学部分)におけるテュータの役割小児PBLにおいて、テュータは学生が学習内容や知識を関連付けていくことを促すために「根拠」と病態の「メカニズム」、疾患の成り行きについての問いを繰り返し発していた。また、事例の子どもの生活像についても関連づけを促し、学生が事例の子どものイメージを身近に感じつつ描くことを促していた。このようなテュータの介入は、学生に看護の対象として子どもを捉える能力の習得を促す役割といえる。3)小児看護PBL(技術演習)における学習過程学生の小児看護技術習得の過程は、はじめ対象と技術、状況をそれぞれ確認する行為から始り、徐々にそれぞれの関係を行動の中で関連させていき、対象と状況、行為を連動して行なう看護技術としてできるようになった技術習得の過程であった。学生の小児看護技術習得の過程は既習の小児PBLの議論における児の全体像に規定された。1.目的;問題解決能力・技術の習得を目指した小児看護学専門テュートリアル学習(以下小児PBL)における学生の学習過程とテュータの役割を明らかにする。2.研究方法;PBLテュートリアル教育の実践、質的記述的研究方法因子探索的デザイン(1)学生に研究の主旨、倫理的配慮について説明し研究参加への協力を募った。参加承諾が得られた学生から無作為に10名/2Gを編成し研究対象グループとした。(2)4-5月の計17時限にわたり小児PBLを実施した。学生は課題シートの事例について課題学習を行ない、事例の全体像を把握し看護の方向性を導き出した。(3)データ収集・PBL場面を録画、テープを起こして分析に使用した。・グループの学習記録として、ホワイトボードの記載内容を収集した。・テュートリアル各時限毎に個々の学生が記述した学習過程の記録を収集した。・前期終了後に小児PBL時のVTRを用い再生刺激法による振り返りを含む半構成的インタビューを個人とグループに実施した。インタビューは録音し逐語録とし分析に使用した。(4)分析学生の発言の意味、学生にとっての学習体験の意味を、異なる場面間・学生間、グループ間で比較し、意味を抽出し概念化した。さらに学習過程におけるテュータの役割について分析した。3.結果;今回は課題シート3,7時限目までの学習過程を分析した。(1)インタビューの結果、学生は印象に残っている討議場面としてわからない難しいと感じ、討議の中でわかった場面をあげていた。そこで学生の印象に残っている場面について分析した。(2)小児PBLにおける学生の学習過程として、わからないことがわかり、覚えている知識や調べたことを関連づけ、事例の状況とつなげる事でわかるようになっていく過程が抽出された。

(3)テュータの役割として、テュータが病態のメカニズム、事例の子どもの状態と関連づける質問を繰り返すことで、学生は病態のメカニズムを考え、事例の子どもの状態と関連づけてわかることができていた。4.今後の課題;来年度データ収集を重ねグループ数を増やし、さらに分析を進める。1.目的;問題解決能力・技術の習得を目指した小児看護学専門テュートリアル学習(以下小児PBL)における学生の学習過程とテュータの役割を明らかにする。2.研究方法;PBLテュートリアル教育の実践、質的記述的研究方法因子探索的デザイン3.結果;(1)データの概要参加承諾が得られた学生から1G5名のグループを編成し4G/20名のデータを得た。4Gとも17時限(座学PBL7時限、技術演習を含むPBL10時限)にわたり、事例シートによるPBLテュートリアルを実施した。4Gの全PBL場面を録画した。学習記録としてホワイトボードの記載内容を収集した。各時限毎に個々の学生が記述した学習ふりかえりを収集した。前期終了後にPBL時のVTRを用い再生刺激法によるふり返りを含む半構成的面接を個人とグループに実施した。面接は録音し逐語録とし分析に使用した。(2)学生の学習過程面接で印象に残っている討議場面として、4グループの学生が「わからない」から「わかった」「つながった」体験をした討議場面をあげた。面接で得られた学生の認識と学生が印象に残ったとしてあげた討議場面の分析から、学生はわからないことを学習課題として学習を進めていた。その過程で学習した項目を関連づけて症状・病態を考え、事例の子どもの状態として病態や病状や病態の成り行きを理解していた。また、状況と関連づける中で子どもの生活像をふくらませ、子どものイメージを作り上げていた。また、技術演習を含むPBLでは、座学PBLの学習で関連づけた事項や事例のイメージ像により学習過程が規定されていた。テュータが、子どもの動き、状態、医療の状況を問いとして提示し、学生はこれに応じることで状況の意味を知り、事物を子どもの状況と関連づけていた。(3)テュータの役割テュータは学生の状況を捉えPBLテュートリアルの学習展開を促していた。また、小児看護の思考を問いとして提示し学生に事例の子どものイメージを描かせ学習過程を進める介入をしていた。
花色遺伝子の重複に伴うエピジェネティックな発現抑制機構

日本独自の遺伝子資源であるアサガオには、有色の花弁に白く着色が抜けた模様を持つ優性変異が複数存在し、既知の遺伝子発現の調節機構では説明が困難な表現型を示す。このうちエピジェネティックな遺伝子発現抑制(gene silencing)が関わると思われる「覆輪(Margined)」、「吹雪(Blizzard)」、「車絞り(Rayed)」を取り上げ、これらの模様形成に関わる遺伝子発現機構の解明を目的とする。覆輪と吹雪はともに、色素生合成系のDFR-B(dihydroflavonol 4-reductase)遺伝子が異なる形で重複し、さらに後者はDFR-B遺伝子領域にアサガオの主要変異原であるTpn1ファミリーの新規トランスポゾン、Tpn5が挿入した変異であることを明らかにした。いずれの変異体もDFR-B遺伝子のmRNA蓄積量は着色が見られない非着色細胞中では著しく低下していた。一方、予備的な実験結果より、吹雪変異体のpre-mRNAの蓄積量は野生型と同程度であったことから、吹雪変異体では転写後抑制型の発現抑制機構が働いていることが示唆された。吹雪変異体のDFR-B遺伝子領域、42kbの詳細な構造解析を行ったところ、変異体では1つの完全なコピーと不完全な2つのDFR-B遺伝子が存在することを見いだした。不完全な2コピーは逆反復配列を形成しており、この逆反復配列から転写される2本鎖RNA(dsRNA)が転写後抑制型の発現抑制機構を誘発することが示唆された。さらにサザン解析の結果、全く模様が異なる車絞り変異体も、吹雪変異体と同じ構造のDFR遺伝子領域を持つことが示唆された。一方、覆輪変異体からも約40kbのDFR-B遺伝子領域をクローン化して構造を解析中である。このうちエピジェネティックな遺伝子発現抑制(gene Silencing)が関わると思われる「覆輪(Margined)」、「吹雪(Blizzard)」、「車絞り(Rayed)」を取り上げ、これらの模様形成に関わる遺伝子発現機構の解明を目的とする。これまでに、色素生合成系のDFR-B(dihydroflavonol 4-reductase)遺伝子が異なる形で重複していること、そのmRNA蓄積量は着色が見られない非着色細胞中では著しく低下していることを見出している。本年度は、吹雪、覆輪の両変異体からDFR-B遺伝子領域をクローン化し、塩基配列を決定することにより詳細な構造解析を試みた。現在までに吹雪変異体から42KbのDFR-B遺伝子領域をクローン化して配列解析を行った。その結果、変異体では1つの完全なコピーと不完全な2つのDFR-B遺伝子が存在することを見いだした。不完全な2コピーはいずれも欠失を生じており、逆反復配列を形成していた。さらに不完全なDFR-B遺伝子の一方には6.6Kbのトランスポゾン、Tpn5が挿入していた。現在、このDFR-B遺伝子領域からの転写産物についての解析を試みている。一方、覆輪変異体からもDFR-B遺伝子領域を断片的にクローン化し、この配列決定を行っている。
岩盤不連続面のせん断力学特性に及ぼす不連続面のかみ合わせと開口幅の影響について

白浜砂岩の圧裂破断面を不連続面として,除荷状態ではあるがせん断途中の不連続面に対してせん断前後の詳細な表面形状測定およびせん断方向に平行で不連続面を垂直に切る断面の顕微鏡観察を行うことにより,せん断に伴う表面形状特性の変化の過程とせん断に伴う不連続面の接触状態の変化を調べた。その結果,圧裂破断面は垂直応力の作用だけでは完全にかみ合わないが,せん断応力が作用すると不連続面の収縮を伴って波長の短い凹凸までかみ合うようになることがわかた。また,不連続面の表面形状はピークせん断強度直後から顕著に変化し,せん断の進行に伴って波長の短い凹凸から削られることによって不連続面が徐々に滑らかになることがわかった。さらに,ピークせん断強度を越える時点で不連続面が開口し,せん断変位が進みせん断応力が残留せん断強度状態になると,不連続面は比較的波長の長い特定の凹凸でガウジを介して接触し,この凹凸に沿って滑ることによりダイラタンシーが増加することがわかった。しかし,以上のような方法をせん断中の不連続面や岩盤内部に存在する不連続面に適用することはできない。そこで,せん断試験中に不連続面を透過する弾性波(P波)の振幅変化を測定し,P波の振幅変化から不連続面の接触状態の変化を評価することの可能性について調べた。その結果,P波の振幅は,残留せん断強度状態ではほとんど変化しないことがわかった。これは,せん断試験中の残留強度がほとんど変化しないことと整合しており,せん断強度と不連続面の接触状態が密接に関係することを考えると,弾性波の振幅変化による不連続面の接触状態の評価が可能であるものと考えられる。しかし,不連続面を透過する弾性波の波形は不連続面上の異なる接触点での接触状態が重なって反映された結果であると考えられ,今後,P波の波形観測から接触状態を評価する定量的な解析手法が必要である。せん断変位の進行にともなう岩盤不連続面の変化,岩盤不連続面の開口幅分布および接触状態の変化についての基礎データを得,かみあった岩盤不連続面のせん断挙動を詳細に理解するため,白浜砂岩を割裂して作成した人工のかみ合った岩石不連続面に対し垂直応力一定の条件下でせん断試験を行った.せん断変位がピーク強度直前,ピーク強度直後,せん断変位1mm,せん断変位2mmに達した時点でせん断試験を終了し,これらの時点での不連続面表面形状の変化,不連続面の開口幅分布および接触状態の変化について不連続面の詳細な表面形状測定を行うことにより調べた.また,同条件でそれぞれのせん断変位までせん断した供試体をせん断後の状態を保持したまません断箱より取り出し,不連続面にアクリル樹脂を浸透充填して不連続面の断面形状を顕微鏡観察した.これらの結果,割裂して作成したかみ合った不連続面であっても平均で約0.1mm程度開口していることがわかった.また,不連続面表面プロファイル不規則波形とみなした場合,かみ合っている不連続面表面の凹凸周波数解析および顕微鏡観察結果から約0.5mm以上の波長のものであることがわかった.しかし,このように開口した不連続面もせん断によりピーク直前に達すると固くかみ合い,その開口幅は殆どなくなることがわかった.さらにピーク強度直後には不連続面が急激に開口し,残留強度状態では不連続面は,非常に限られた点でしか接触しておらず,その接触している特定の凹凸に沿ってせん断変位が進行し,それに伴い開口幅も増加していることがわかった.白浜砂岩の圧裂破断面を不連続面として,除荷状態ではあるがせん断途中の不連続面に対してせん断前後の詳細な表面形状測定およびせん断方向に平行で不連続面を垂直に切る断面の顕微鏡観察を行うことにより,せん断に伴う表面形状特性の変化の過程とせん断に伴う不連続面の接触状態の変化を調べた。
立体紙模型の計算幾何学的構造の解明と設計支援システムへの応用

「紙」という物理的な制約を持つ平面を、その制約を満たしながら折り曲げ、貼り合わせることで表現可能な立体形状の生成や解析を行うことを中心に据えた研究を行った。具体的には、紙を折り曲げることで作成される形状を計算機上に構築するためのデータ構造を確立し、任意の曲面を近似的に展開可能な形状に変換する手法を考案した。また、紙の折りたたみ操作によって得られる形状を効率的に計算機に取り組むための研究として、紙の表面と裏面の両面に二次元バーコードを印刷し、それをカメラで撮影するインタフェースを提案した。撮影画像から折り曲げの行われた位置と向きを推定し、折りたたみ構造を計算機に自動的に取り込む新しい仕組みを考案した。これを実際に実装して計算機への紙の形状の入カインターフェースとして活用できることを示した。さらに、折りたたまれた紙を再度開いたときに現れる折線の情報を解析し、その紙が折りたたまれた時にどのような形状を成すかを推測するシステム、および折線情報を効率的に入力するためのインターフェイスを備えたソフトウェアの開発も行った。また開いた後の紙をスキャンして折り線を抽出し、その抽出結果を自動補正する機能の開発も行った。これにより、所謂折り紙の「展開図」から、その完成形状を推測できることが確認された。また、紙模型の設計を計算機で支援するためのアプリケーション開発を行い、その展開図の自動生成および、組み立て方を支援するためのインタフェースに関する研究も行った。本年度は「紙」という物理的な制約を持つ平面を、その制約を満たしながら折り曲げ、貼り合わせることで表現可能な立体形状の生成や解析を行うことを中心に据えた研究を行った。具体的には、紙を折り曲げることで作成される形状を計算機上に構築するためのデータ構造を確立した。また、紙の折りたたみ操作によって得られる形状を効率的に計算機に取り組むための研究として、紙の表面と裏面の両面に二次元バーコードを印刷し、それをカメラで撮影することで、折り曲げの行われた位置と向きを推定し、折りたたみ構造を計算機に自動的に取り込む新しい仕組みを考案し、それを実際に実装して計算機への紙の形状の入力インターフェースとして活用できることを示した。この研究により、画像の認識とその解析結果に基づく形状生成の技術開発を行うことができた。この成果は、情報処理学会が主催するシンポジウム「インタラクション2006」で発表された。これにより、所謂折り紙の「展開図」から、その完成形状をある程度推測できることが確認された。また、3次元の立体形状データから、その形状を紙で作成するために必要な展開図を効率的に作成するシステムについて継続的に研究を行っている。面の数が数百程度で立体形状を表現した疎なポリゴンモデルに対して、ユーザの意図を反映した切開線を細分割して曲線化することで、紙模型の製作に適した滑らかな曲面を生成する手法の実験を行った。その結果、細分割だけではなく、後の工程として稜線の成す角に基づくエッジスワップ処理を施すことで、可展曲面の集合に近い形に置き換えることが可能であることが確かめられた。この立体形状に対して展開図を生成し、カッティングプロッタを用いて切り取り、実際に組み立てを行うことで、紙模型として実現が可能であることを確認した。厳密な意味での可展面ではないが、微小な紙のゆがみが許容されることで、本来伸び縮みを起こさない紙という素材に対しても、近似的に曲面を表現できることが確かめられた。一般に、3DCGのための立体形状をモデリングする場合には、疎なポリゴンモデルでラフな形状を決定し、細分割によって細部を作りこむことが行われるため、この手法は一般的なモデリングアプローチに合致する手法である。この成果は2006年NICOGRAPH Internationalで発表を行った。また、この手法で組み立てた紙模型は「先端技術ショーケース'07」という展示会の会場に展示する機会を得た。また、この手法の利点として、テクスチャ画像のマッピング境界を切開線として指定することで、紙模型の表面に施されるテクスチャを維持したまま滑らかな形状に変換できる点が挙げられる。(610字)「紙」という物理的な制約を持つ平面を、その制約を満たしながら折り曲げ、貼り合わせることで表現可能な立体形状の生成や解析を行うことを中心に据えた研究を行った。

これにより、所謂折り紙の「展開図」から、その完成形状を推測できることが確認された。また、紙模型の設計を計算機で支援するためのアプリケーション開発を行い、その展開図の自動生成および、組み立て方を支援するためのインタフェースに関する研究も行った。
人工設計ペプチドを用いたへリックス構造モチーフの設計原理に関する高圧分光研究

1.Ala残基を多く含むAK型ペプチドは、加圧よりヘリックス構造が増加する。この原因として、Ala残基のCO基が溶媒である水との水素結合にあると考えられている。AKペプチドのアミドIバンドの低波数シフトもこの水和が原因と考えられている。水和と波数シフトとの関係を明らかにするために、N-methylacetamide2量体-水系のDFT計算(B3LYP/6-31G++(d,p)レベル)を行った。アミドIモードは1652cm^<-1>と1700cm^<-1>に強い赤外活性を与えた。前者は水素結合により大きく低波数シフトし、水素結合距離を短くする(加圧することに相当)とより低波数シフトを示した。これらの結果は高圧赤外実験と一致した。2.AK型ペプチドとコイルドコイル構造をもつGCN4-Plは、加圧に伴いヘリックス構造が安定化する。ペプチドとタンパク質での圧力挙動の違いを明らかにするために、α/β型のペプチドである・Croをモデル系とした。2次構造変化の追跡には赤外アミドIモードを用いた。天然配列、デノボ配列・Croはともに高圧下でunfoldしたが、興味深い違いも示した。βシートのunfold圧力はデノボ配列で約250MPa、天然配列で約330MPaであったが、ヘリックスの変性圧力はデノボで約670MPa、天然配列で約390MPaとなった。デノボではヘリックスの圧力安定性が著しく増した。3.シニョリンは人工配列ではあるが、熱変性において協同的変性を示すことが確認されているβヘアピンペプチドである。ヘリックスの場合との比較を目的に、高圧下の赤外分光実験を行った。アミドI赤外スペクトルは、典型的なβ構造の特徴を示し、加圧に伴いβのピークは減少した。ピーク強度の圧力依存性から、変性圧力は約200MPa、変性に伴う体積変化は-21cm^3/molと見積もられた。1.ヘリックス形成能の高いAK型ペプチドは、一本鎖ヘリックスのモデルとしてよく用いられている。本研究ではAK20:Ac-AA(AAKAA)_4AAY-NH_2のヘリックス-コイル転移を対象とした。赤外のアミドIの強度から決定したヘリックス含量は、CDの結果とよく一致した。これらヘリックス含量の温度依存性をZimm-Braggモデルを適用して解析した。得られたエンタルピー変化は、熱測定(文献値)とよく一致した。また、加圧によりヘリックスが増加することも明らかになった。ヘリックスからコイルへの構造変化に伴う体積変化は、13.5cm^3/molであった。これは、PaschekらのMDシミュレーションの結果(-2.3cm^3/ml)と大きく異なる。一般に蛋白質は圧力変性を起こすが、すなわちアンフォールド構造はフォールド構造と比べ体積が小さいが、今回の結果はそれとは異なった。2.AKペプチドと蛋白質の圧力応答の違いの原因として、まず考えられるのは、AKペプチドは3次構造を持たないことであろう。そこで、典型的な3次構造要素を持つコイルドコイルに着目した。コイルドコイルのモデルとしてGCN4-P1を研究対象とした。GCN4-P1のアミドIモード領域の赤外スペクトルは、buried helix(1633cm^<-1>)とsolvated helix(1650cm^<-1>)のピークを与えた。高圧下(800MPaまで)ではこれらのピーク強度はいずれも増加した。これも蛋白質の圧力変性とは異なる挙動であり、圧力変性の要因に3次構造の必要性を確認することはできなかった。3.高次の構造での圧力効果を確かめる目的で、ヘリックス・バンドルに注目した。対象にした(α-1-α)_2は、ヘリックス-ループ-ヘリックスの2本鎖ヘリックスが2量体を形成したヘリックスバンドルである。アミドIモード領域の赤外スペクトルは、GCN4-P1と類似したピークを与えた。加圧に伴いsolvated helixのピークが増加し、buried helixが減少した。しかしながら、1GPaを超える高圧力下においてもアンフォールドには至らなかった。

天然配列、デノボ配列・Croはともに高圧下でunfoldしたが、興味深い違いも示した。βシートのunfold圧力はデノボ配列で約250MPa、天然配列で約330MPaであったが、ヘリックスの変性圧力はデノボで約670MPa、天然配列で約390MPaとなった。デノボではヘリックスの圧力安定性が著しく増した。3.シニョリンは人工配列ではあるが、熱変性において協同的変性を示すことが確認されているβヘアピンペプチドである。ヘリックスの場合との比較を目的に、高圧下の赤外分光実験を行った。アミドI赤外スペクトルは、典型的なβ構造の特徴を示し、加圧に伴いβのピークは減少した。ピーク強度の圧力依存性から、変性圧力は約200MPa、変性に伴う体積変化は-21cm^3/molと見積もられた。
クラスリン被覆小胞形成の試験管内再構成

本研究はショウジョウバエの培養細胞系を用いてクラスリン被覆小胞の形成とクラスリン依存的な小胞輸送の素過程を分子レベルで明らかにし、細胞構成要素の発現制御の分子機序に迫ることを目的としている。(1)これまでに動物細胞のクラスリンアダプターGGAs,AP-1複合体のショウジョウバエホモログであるdGGA及びdAP-1複合体及び関連因子のクローニングと性状解析を行い、クラスリン被覆小胞の形成に於いてショウジョウバエが哺乳動物及び出芽酵母と非常によく似たメカニズムを有していることを示し、論文で報告した、また、(2) S2培養細胞系を用いて、リソソームに局在する蛋白質分解酵素の選別受容体Lerpの輸送を生化学的及び細胞生物学的にモニターするアッセイ系を確立し、クラスリンアダプター分子群及びその制御因子であるARF small GTPaseファミリーの分子群が実際にLerpの輸送に関与していることを示すことに成功した。更に、(3)ゴルジ体から形成されるdGGAを含む膜小胞がLerpを含むことを、GFP-dGGA及びmCherry-Lerpを用いた生細胞内観察により示した。(4)関連因子の生化学的な性状解析を行った後,野生型S2細胞あるいは遺伝子ノックダウン株由来の単離膜及び細胞質フラクション、精製リコンビナント蛋白質を用いたクラスリンの細胞質から膜へのリクルートを試験管内で再構成することに成功した。本研究はショウジョウバエ培養細胞由来のゴルジ体からのクラスリン被覆小胞の形成過程を試験管内で再構成し、クラスリン被覆小胞の形成とクラスリン依存的な小胞輸送の素過程を分子レベルで明らかにすることを目的としている。平成20年度に於いては、Lerp, dGGA, dCHC(clathrin heavy chain)及びAP47(API complex mu-subunit)に対する特異性の高いペプチド抗体を作製し,さらにこれらの遺伝子の安定発現株をS2細胞で作製しその局在解析をはじめとする性状解析を行った。その結果,これらの分子群がショウジョウバエにおいても哺乳動物と同様にトランス側のゴルジ体膜上に局在することが明らかとなった。また、ドミナントネガティブ型変異体の作製、酵母ツーハイブリッドアッセイ及び、生化学的手法を用いた試験管内再構成系を用いて、dGGAがクラスリンと膜蛋白質性カーゴ分子との両方に結合し,これらの分子のゴルジ体膜上での会合を媒介することが示唆された。一方、GFP-dGGAを用いた生細胞における分子イメージングによりdGGAが極めて速いスピードでゴルジ体膜と細胞質問をサイクルしており、この挙動がARF1 GTPaseにより制御されていることが分かった。以上の結果より、これらの因子が共同してゴルジ体膜上におけるクラスリン被覆小胞の形成を行っていることが強く示唆された。更に,エピトープタグを用いたプルダウン実験により細胞のホモジェネートからLerp陽性の膜構造体を単離することに部分的に成功しており,これらの単離膜を用いた試験管内輸送実験が可能になった。
水系一貫した土砂配分システムの開発

本研究は、1)広い粒度分布を持つ河川土砂が、流域内水系の勾配、流量、河道幅等の条件に応じて、土砂流、掃流状集合流動、掃流砂、浮遊砂として流動形態を変えながら流出する現象をできるだけ忠実に捉えて、流出土砂量、土砂濃度、流砂量、及び粒度分布を、外力条件として降雨のみを与えることによって予測する数値モデルを構築すること、2)透過型砂防ダムを用いた有効な土砂調節方式を開発すること、及び3)貯水池堆砂の効率的・経済的排砂システムを開発することによって、水系一貫の土砂管理へ道を拓くことに目的をおいている。1)の課題に関しては、キネマティックウエーブ法による洪水流出解析と、その洪水による河道堆積土砂の連行及び堆積のプロセスを組み込んだ洪水・土砂追跡モデルを開発し、さらに裸地斜面から河道へ供給される土砂に関して、超過降雨を定義し、それに応じた土砂量が斜面下部の崖錐に供給されるとするモデルに発展させた。このモデルを高瀬ダム流域とベネズエラの土石流災害に適用して妥当性を検証した。また、課題3)に関連して、貯水池堆積デルタの進行を、2次元河床変動式をモデルに組み込んで計算できるようにした。2)の課題に関しては、格子型砂防ダムの土石流かん止機能を評価できる格子の閉塞モデルを考案し、格子ダムの性能を最大限に発揮できる格子間隔やダム設置場所を決める性能設計の方法を与えた。3)の課題に関しては、洪水のバイパス排除や貯水位低下によるフラッシングの困難な比較的大規模貯水池を対象に、新たに貯水池逆流システムによる堆砂排除法を提案し、高瀬ダム流域を想定してその適用性を検証した。以上の成果により、とくに河川上流から中流へかけての、一貫した土砂管理への道が拓けた。本研究は、広い粒度分布を持つ河川土砂の、土石流、掃流砂、浮遊砂としての定量的な流出モデルを構築し、透過型砂防ダムを用いた有効な土砂調節方式を開発すると共に、貯水池堆砂の効率的・経済的排砂システムを開発して、水系一貫の総合土砂管理への道を拓くことを目的としている。本年度行った研究は以下のようである。貯水池が設けられた山岳流域での土砂流出を、任意の降雨波形を与えて、混合粒径の条件の下に、裸地斜面からの土砂供給、崖錐堆積物の侵食のプロセスを考慮しながら定量的に把握できる土砂追跡計算モデルを構築した。本モデルを高瀬ダム流域へ適用し、現地調査資料による定数の同定によって、貯水池堆砂および河床変動の経年的変化が良く説明できるようになった。格子型砂防ダムは格子間隔よりも小さい粒径の礫が格子面で噛み合わさることによって土石流を扞止する機能を果たす。粒子噛み合わせが発生するプロセスについて詳細な実験的検討を基に、噛み合わせ発生の確率モデルを構築し、流下礫の流速、礫濃度、格子間隔による扞止確率の定量的評価が可能になった。比較的規模の大きい貯水池を対象として、貯水池末端近傍に設けた副ダムと排砂トンネルを持つ排砂システムを考案した。これによって、貯水池上流端付近に堆積するデルタを貯水池からの逆流水を発生させることによって侵食・排砂することが可能になり、貯水池の有効容量を保持できる見通しが得られた。本研究は、広い粒度分布を持つ河川土砂が、流域内水系の勾配、流量等に応じて、土石流、掃流状集合流動、掃流砂、浮遊砂として流動形態を変えながら流出する現象を出来るだけ忠実に捉えて、流出土砂量、土砂濃度、流砂量、および粒度分布を、外力条件として降雨のみを与えることによって予測する数値モデルを構築すること、透過型砂防ダムを用いた有効な土砂調節方式を開発すること、および貯水池堆砂の効率的・経済的排砂システムを開発することによって、水系一貫の土砂管理への道を拓くことに目的を置いている。

本年度には、前年度開発した土砂流出予測モデルを改良し、超過降雨の概念を導入して、超過降雨に比例する生産土砂が流域裸地斜面から発生し、それが斜面下端に崖錐として一旦堆積した後、流水の作用で下流へ輸送されて行くとして、より一般性のあるモデルとした。さらに、流出土砂が貯水池へ流入する際に形成される堆砂デルタの進行を、デルタ内部の粒度分布を含めて予測できる方法を開発した。透過型砂防ダムの一種である格子型砂防ダムについて、前年度に閉塞過程を確率事象として捉える方法を提案したが、今年度は石礫型土石流が発生し、流下中に巨礫が先頭部に集積してくる過程を含めて、それが格子ダムによって扞止される過程が数値シミュレーションできるようになった。前年度考案した貯水池排砂システムに関して、貯水池からの逆流水を導流する隔壁の形状とそれにゲートを取り付ける効果について、実験的に検討した。また、逆流水によってデルタが削られて貯水池容量が回復して行く過程が再現できる数値モデルを開発したので、さらに多数の場合について排砂機能を検討することが可能になった。本研究は、広い粒度分布を持つ河川土砂が、流域内水系の勾配、流量、河道幅等の条件に応じて、土石流、掃流状集合流動、掃流砂、浮遊砂として流動形態を変えながら流出する現象をできるだけ忠実に捉えて、流出土砂量、土砂濃度、流砂量、及び粒度分布を、外力条件として降雨のみを与えることによって予測する数値モデルを構築すること、透過型砂防ダムを用いた有効な土砂調節方式を開発すること、及び貯水池堆砂の効率的・経済的排砂システムを開発することによって、水系一貫の土砂管理へ道を拓くことに目的をおいている。本年度には、開発した土砂流出予測モデルを土砂流出の激しい流域に適用するのに際して、流域内河道に堆積している土砂量の初期値が結果に影響する度合いを評価するとともに、貯水池堆積デルタの進行を、2次元河床変動式をモデルに組み込んで計算できるようにした。格子型砂防ダムの機能評価が前年までの研究で可能となったので、今年度は、ダムを設置すべき渓流の地形条件、土石流発生時に土石流に含まれる土砂の粒径分布条件に応じた、最適の格子間隔の設定方法、そのダムを渓流のどの部分に設置するのがもっとも効率的かといった、格子ダムの性能設計を数値シミュレーションに基づいて行う方法を開発した。貯水池逆流システムによる堆砂排除に関して、実際流域での洪水時流出土砂量に見合ったデルタの進行と、洪水減水期における排砂及び平水時の逆流システム活用による排砂の組み合わせ効果について、数値シミュレーションによって検討し、本システムがかなり有効であることを明らかにした。
日本沿岸・近海の波力エネルギー分布の再推定

日本沿岸および近海の波力エネルギーの賦存量について、現場観測波浪データ、再解析データ、数値波浪モデルシミュレーションによって推定した。特に、数値波浪モデルシミュレーションによる推定では、異なる海上風を用いることに起因する波力エネルギーの不確実性を見積もった。また、1990年代半ば以降の太平洋の波候の変化を調べた。その結果、この太平洋の波候の変化は熱帯において貿易風が強化したラニーニャ状態に起因することが分かった。また、大気再解析データに衛星データを同化することで海上気候の推定に及ぼす影響を調査した。その結果、衛星データの同化が波力エネルギーの長期トレンドに有意な影響をもつことが分かった。気象庁の現業波浪予報モデルから得られる波浪データと港湾技研の沿岸波浪データを用いて日本沿岸および近海の波力エネルギーの気候値を作成した。波浪モデルにはモデル特有のモデルバイアスがあり、観測値と比較を行い、バイアスの季節性等を定量的に把握することが必要になる。多くの先行研究では、波力エネルギーのバリデーションにおいて、波高と周期それぞれに関してモデルと観測値の比較が行われている。しかしながら、波力エネルギーは波高と周期の関数であるため、この方法では、波力エネルギーのバイアスが波高のバイアスによるものなのか、周期のバイアスによるものか、または双方の寄与によるものなのか、そしてそれは定量的にどの程度寄与しているのかについて知ることができず、総合的な評価を行うのに見通しが悪い。そこで、平成25年度は、波高、周期がどの程度モデルバイアスに寄与するかを定量的に評価する解析手法を提案した。この手法によって、モデルバイアスの特性の把握が非常に簡便に、かつ、定量的に行うことが可能になった。また、この手法は擾乱成分によるバイアスと平均成分によるバイアスを分離することができるため、モデルバイアスがどの成分によるものなのかを特定することが可能となり、波浪モデルの改善するべき点を特定しやすくなったと言える。この手法を用いて気象庁の波浪モデルバイアス特性について解析した結果をWESTPAC 9thシンポジウムで口頭発表を行い、また、査読付き論文として投稿した(査読中)。また、異なる海上風による日本沿岸における波力エネルギーマップの作成に向けて、波浪モデルを用いて、上記の気象庁波浪予報に用いられている海上風を駆動力として数年間のテスト計算を実行し、モデルのチューニングを兼ねて比較を行っている。本年度は「数値モデルを用いた波力エネルギーのマップ化」と「近年の地球温暖化の停滞傾向に関わる波浪の活動度の弱化」についての研究を進めた。「数値モデルを用いた波力エネルギーのマップ化」は二つのケースについて行った。それは、1.気象庁の現業波浪予報データを用いたマップ化と2.波浪モデルと複数の海上風データを用いたマップ化である。(1) NOWPHASの現場観測波浪データとの比較を行い、誤差の季節性やその要因について調べた結果を国際学会(GRE2014)とプロシーディングで発表した。(2)複数の海上風データを外力として波浪モデルを駆動して波力エネルギーを推定した。また、異なる波浪モデルの物理スキームを用いて波力エネルギーを推定することで、物理スキームの違いによる波力エネルギーの不確実性についても検討を行った。さらに、洋上風力エネルギーの推定も行った。洋上風力エネルギーの推定には海面の粗度の推定が必要であるが、波浪の影響を考慮して(波浪モデルを用いて)推定した。従来の洋上風力の推定では波浪による粗度は時空間的に一定であるという仮定を用いることが多いが、本研究では波浪の影響によって時空間的に変動する効果を考慮した点でより現実的な推定に近づいたと言える。研究成果の発表は主に平成27年度に行う予定である。「近年の地球温暖化の停滞傾向に関わる波浪の活動度の弱化」は波力エネルギーの長期的な変化についての科学的な理解と予測を行う上で重要であるため、再解析データおよび数値モデルを用いた実験によってそのメカニズムを明らかにした。研究成果は国内・国際学会発表および学術論文として出版した。25年度:気象庁の現業波浪モデルの波浪データと港湾技研の沿岸観測波浪データを用いて日本沿岸および近海の波力エネルギーの気候値を作成した。また、観測値に対するモデルバイアスの特性を把握するための解析的手法を提案し、国際学会で発表した。26年度:複数の海上風データを外力として波浪モデルを駆動して日本沿岸および近海の波力エネルギーを推定した。海上風データの違いに伴う波力エネルギーのばらつきを見積もることで、波力エネルギー推定における不確実性の評価を行った。また、波浪モデルの出力結果を利用して、洋上風力エネルギーの見積もりも同時に行った。さらに、近年の地球温暖化の停滞傾向に関連した北太平洋の波浪の活動度の弱化傾向について、気候システムの視点からメカニズムを明らかにした。国内外の学会で解析結果の発表を行い、また、学術論文として出版した。27年度:26年度に行った複数の海上風データを外力とした波力エネルギーの推定を引き続き行い、数値実験を完了した。国内外の学会で解析結果の発表を行い、学術論文として投稿した(査読中)。さらに、波力エネルギーの推定には外力としての海上風データの時空間的な均質性が必要とされるため、1950年以降の長期の海上風データの時空間的な均質性(homogeneity)について、JRA-55とJRA-55Cの大気再解析データを用いて調べた。その結果、衛星観測データを大気再解析データに同化することによって、波力エネルギーの長期トレンドに有意な影響がある海域と期間を明らかにした。解析結果を論文として投稿した(改訂中)。