hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ウェイクギャロッピングを利用した新型風力発電の開発

風の流れに沿って配置された2円柱間に生じる空力振動をフィードバック制御により増幅させ,風力エネルギーを効率的に得る新たな風力発電方式の実現に向け,制御ゲインと時間遅れの2つの制御パラメータが円柱応答特性に及ぼす効果について風洞実験により検討した.バネ支持した下流円柱の応答のフィードバックにより上流円柱を加振した結果,円柱固有周期の80%に相当する時間遅れを与えて上流円柱を加振するときに下流円柱応答が最大となること,その応答振幅は風速に依存せず制御ゲインで決まることが明らかとなった.また,制御ゲインに比例して下流円柱応答は増幅するものの,ある限界値以上の制御ゲインでは増幅しなくなる.風の流れに沿って配置された2円柱間に生じる空力振動をフィードバック制御により増幅させ,風力エネルギーを効率的に得る新たな風力発電方式の実現に向け,制御ゲインと時間遅れの2つの制御パラメータが円柱応答特性に及ぼす効果について風洞実験により検討した.バネ支持した下流円柱の応答のフィードバックにより上流円柱を加振した結果,円柱固有周期の80%に相当する時間遅れを与えて上流円柱を加振するときに下流円柱応答が最大となること,その応答振幅は風速に依存せず制御ゲインで決まることが明らかとなった.また,制御ゲインに比例して下流円柱応答は増幅するものの,ある限界値以上の制御ゲインでは増幅しなくなる.ウェイクギャロッピングを利用した新しい風力発電装置の実現のため,ウェイクギャロッピングを自在にコントロールするためのフィードバック制御システムを構築し,その制御パラメータである時間遅れと制御ゲインが制御効果に与える影響について風洞実験により検討した.(1)下流側円柱が上流側円柱に追随する位相関係で上流側円柱を加振するとき,下流側円柱の振動は無制御時の数倍にまで増輻され,逆に下流側円柱に上流側円柱が追随する位相関係で加振すれば,ほぼ完全な振動抑制が可能である.いずれも,制御開始から短時間で制御効果を得ることができる.(2)通常はウェイクギャロッピングが発生しない低風速域においても,適切な時間遅れを与えたフィードバック制御により大振幅の振動を励起することができ,低風速域の風力エネルギーの有効活用が期待できる.(3)フィードバック制御により下流側円柱の振動数は変化する.その振動数は下流側円柱の振幅に依存し,増幅によって振幅が大きくなるほど振動数は無制御時よりも低下し,抑制によって振幅が小さくなるほど振動数は増加する.なお,増幅時の振動数は本来の円柱の固有振動数に漸近する.(4)制御による振動数変化後の上流側と下流側の円柱の位相関係を見ると,上流側円柱に対して下流側円柱が0.2周期遅れで追随して振動するとき,下流側円柱は最大の応答振幅となる.(5)制御ゲインが大きいほど下流側円柱の増幅効果が高いこと,低風速域での振動励起にはある程度以上の大きさの制御ゲインが必要であることなどから,広い風速範囲にわたりより多くの風力エネルギーを取り出すには,上流側円柱を少ない制御エネルギーでいかに効率的に加振できるかが重要になる.(6)下流側円柱の振幅は風速に依存せず,制御ゲインだけで決まる傾向がある.風速に関わらずほぼ一定の振幅を維持できることから,風速変動に対して安定的な出力が得られる風力発電を実現できる可能性がある.流れに沿って配置された2円柱間に生じる空力振動をフィードバック制御により増幅させ,風力エネルギーを効率的かつ安定的に得るための新たな風力発電方式の実現に向け,制御ゲインと時間遅れの2つの制御パラメータのうち特に制御ゲインを中心に円柱応答特性に及ぼす効果を風洞実験により検討した.(1)応答増幅時には,制御ゲインが大きいほど,下流円柱の応答振幅が時間とともに高い増幅率で増大する.一方,応答抑制時には,比較的小さな制御ゲインであっても,ごく短時間で下流円柱の振幅が抑制された.また,増幅時と抑制時のいずれにおいても,制御開始から定常応答に至るまでに振幅が段階的に変化するケースが見られた.(2)応答増幅時には,下流円柱の振動周期は無制御時よりも増大する.この増幅後の振動周期を基準として0.8周期の時間遅れで制御すると,制御ゲインや風速に関係なく,下流円柱の応答が最大となる.なお,下流円柱応答が大きいほどその振動周期は固有周期に近づくことから,多くの場合,固有周期の0.8倍の時間遅れを与えれば,その制御ゲインの下で最大の応答振幅が得られる.(3)0.8周期の時間遅れで下流円柱応答が最大となるとき,その応答振幅は,同じ制御ゲインであれば風速に関わらずほぼ同程度の値になる,このことは,自然の風速変動下でも制御ゲイン一定の下で応答振幅を一定に維持可能であることを意味し,風速変動に対して安定した発電を保持できる可能性を示唆する.(4)下流円柱の応答振幅は制御ゲインにほぼ比例して増幅するものの,一定以上の制御ゲインでは増幅が鈍化し制御ゲインの限界値が存在した.(5)低風速域であっても,適切な時間遅れを与えれば,0.1程度の小さな制御ゲインで下流円柱に振動を励起でき,より大きな制御ゲインを用いれば,高風速域と同程度の大振幅まで増幅可能である.流れに沿って配置された2円柱間に生じる空力振動をフィードバック制御により増幅させ,風力エネルギーを効率的かつ安定的に得るための新たな風力発電方式の実現に向け,簡易な発電実験およびより効率的な制御方法等について風洞実験した.(1)電磁誘導方式による簡易な発電機を空力振動時の円柱に設置したところ,微弱ながら発電に成功した.

(2)上流側の加振円柱をバネ支持することにより,バネ支持しない場合より小さな制御エネルギーで下流側円柱の空力振動を制御可能であることが判明した.(3)これまでの下流側円柱をバネ支持としてその振動応答フィードバックにより上流側円柱を加振する制御に代わり,逆に,上流側円柱をバネ支持として下流側円柱をフィードバック加振する制御法について検討した.その結果,下流側円柱の加振により,上流側円柱の空力振動の増幅・抑制が可能であることが明らかとなった.(4)リニアアクチュエータを用いた直線加振に代わり,ステッピングモーターを用いた回転加振による制御方法を検討した.上流側に回転加振可能な角柱を設置し,下流側円柱の空力振動制御を試みたところ,回転加振でも空力振動の増幅・抑制が可能であることが明らかとなった.流れの中で空力振動する円柱に対し,その振動変位のフィードバックにより円柱上流に配置された制御体を加振し,円柱の空力振動を増幅させることによって,風力エネルギーを効率的かつ安定的に得るための新たな風力発電方式について風洞実験した.制御体として,従来の円柱の代わりに軽量な平板フラップを用いることによって,より低い制御エネルギーでの振動制御を試みた.その結果,以下の知見が明らかとなった.1.円柱加振と同様に,特定の時間遅れのフィードバックにより,振動の増幅・抑制が可能である.2.円柱加振と同様に,ゲインを大きくするほど高い増幅効果が得られた.また,それ以上ゲインを高くしても増幅効果が得られないゲインの限界も同様に存在した.3.平板フラップと振り子の間の距離の影響については,低風速では距離が大きいほど増幅効果が高く,高風速では距離が小さいほど増幅効果が高かった.4.平板フラップによる加振は円柱による加振ほど高い増幅効果は得られなかった.交付申請書に記載した簡易発電実験,弾性支持加振円柱による制御,下流側からの加振制御,回転加振による制御,円柱以外の柱状物体による制御のほぼ全ての項目を検討することができた.24年度が最終年度であるため、記入しない。より小さな制御エネルギーによる振動制御を実現するため,円柱などの柱状物体の代わりに,平板やフラップなどの軽量物体を用いた加振にもとづくフィードバック制御を試みる.制御対象円柱の上流側や下流側からの直線加振や回転加振による制御効果について風洞実験により検討する.24年度が最終年度であるため、記入しない。
多孔質ポリマーを骨格とする超薄膜破覆マイクロカプセルの合成とその性質

芯物質として、有機液体及び水溶液をそれぞれ含有する2種類のマイクロカプセルを調製した。以下、それぞれについて別個に説明する。有機液体を芯物質とするマイクロカプセル芯物質をイソオクタン、外殼物質を架橋ポリスチレンとする50400μmマイクロカプセルをin situ重合で調製した。すなわち、所定量の分散安定剤アラビアゴムを含む水に重合開始剤を含むイソオクタン、スチレン及びジビニルベンゼン有機相を分散させ、in situ重合によりマイクロカプセルを調製した。調製マイクロカプセルの粒子径、膜厚及び透過係数に及ぼす操作条件の影響を検討し、以下の結果を得た。1)モノマー濃度と攪拌速度が膜厚を調整するための主要な操作因子である。2)マイクロカプセルの透過特性は、単核と多核のマイクロカプセルの2つのグループで異なる。水溶液を芯物質とするマイクロカプセル芯物質を水、外殼物質を架橋ポリスチレンとする20250μmマイクロカプセルを調製した。すなわち、水、スチレン、ジビニルベンゼン等を用いW/O/Wエマルションを形成させ、油相でin situ重合を行わせる事でマイクロカプセルを調製した。調製マイクロカプセルの諸性質に及ぼす操作条件の影響を検討し、次の結果を得た。1)本研究の方法で調製したマイクロカプセルは多核構造である。2)マイクロカプセル平均径は攪拌速度、界面活性剤(DBSNa)濃度、PVA濃度及び分散相容積分率によって決定される。3)マイクロカプセルの透過特性に関するニッケル徐放実験から、マイクロカプセルからのニッケルイオンの流出は最初の30分間は顕著であり、それ以後はわずかである。スチレンーイソオクタンージビニルベンゼンー水系のin situ重合によるイソオクタンを芯物質とするマイクロカプセル製造につき次の実験結果を得た.1.〔研究1〕310μmマイクロカプセルの製造:スチレンモノマーを含む有機相を水相中に,ホモジナイザーを用いてPVAを分散安定剤として分散し,所定の液滴径を持つ分散液滴群を調整した. 80°C,約100rpmの撹拌速度で重合を完結させ, 310μmのマイクロカプセルを得た.これらマイクロカプセルの粒径分布に及ぼす操作条件の影響について検討し, (1)ホモジナイザーの回転数は液滴調製に極めて大きな影響を及ぼすが,その操作時間は10分間以上では余り影響がない事,(2)分散安定剤PVA濃度も液滴調製に大きな影響を及ぼし, PVA濃度が大きくなる程,液滴は小さくなり安定度が良くなる事, (3)モノマー濃度も液滴径に影響を与え,モノマー濃度が高い程液滴径が小さくなる事,及び(4)分散相分率,架橋剤濃度及び界面活性剤濃度の影響はほとんど認められない事を明らかにした.2.〔研究2〕60-250μmマイクロカプセルの製造:〔研究1〕とほぼ同様の手法であるが,この場合には撹拌槽反応器中で液滴を調製し,そのまま重合を完結させた.これらマイクロカプセルの粒径分布,膜厚及び膜透過係数に及ぼす操作条件の影響について検討し,粒子径に関しては撹拌速度が最も大きな操作因子であり,膜の物性に関してはモノマー濃度が最も大きな操作因子である事を明らかにした.特に,膜透過係数の測定値は膜厚が大きくなる程単純に小さくなるのではなく,ある膜厚の時に極小値をとる事がわかった.これは,マイクロカプセルの芯物質の状態に差があるために生じるもので,膜が薄い場合は単核構造のマイクロカプセルであったものが,ある膜厚以上では多核マイクロカプセルになるためである.芯物質を水とする単核マイクロカプセルの製造を目ざして、2種類の方法を検討した。

研究I W/O/Wの有機相として単量体を用い、in situ重合を合わせることにより芯物質を水とするマイクロカプセルを得ようとするものである。まず、過酸化ラウロイル、ジビニルベンゼン、SPAN80及びスチレン(合成ゴム5wt%含有)中に水を注入攪拌して、W/Oエマルションを調製した。このW/Oエマルションを、ポリビニルアルコール水溶液が入っている攪拌下の反応器に徐々に流し込み、(W/O)/Wエマルションを調製した。反応温度75°Cで重合を行い、マイクロカプセルを得た。種々の操作条件における生成マイクロカプセルの粒子径分布及び芯物質(水)の透過の程度を測定し、以下の結果を得た。1.本研究で得られたマイクロカプセルは多核構造である。2.攪拌速度はマイクロカプセル平均径に極めて大きな影響を及ぼす。3.マイクロカプセルからのニッケルイオンの流出は、30分間は顕著であり、それ以後はわずかである。研究II界面重合と物理化学的マイクロカプセル調製の代表的方法である液中乾燥法を併用して、芯物質を水とする比較的粒子径の大きい単核のマイクロカプセルを得ようとするものである。まず、ポリスチレン、界面重合を行う油溶性モノマーアジポイルクロリドを溶かした有機溶媒ジクロロメタンを、水中に分散させた。次に界面重合を行う水溶性モノマーヘキサメチレンジアミンを添加し界面重合を行わせ、外皮膜を形成させ、さらに有機溶媒を蒸発させる事で、水を芯物質とする二重壁マイクロカプセルを調製した。種々の操作条件下で得られたマイクロカプセルの透過係数を検討し、以下の結果を得た。1.本研究で得られたマイクロカプセルは単核である。2.界面重合膜のみのカプセルに比べ、二重膜のカプセルの透過係数は小さくなる。
環状ブロック共重合体の合成・キャラクタリゼーションと凝集構造

ポリイソプレン(1)とポリスチレン(S)からなり、末端に1、1-ジフェニルエチレン型ビニル基を有するテレケリックSISトリブロック共重合体試料をモノマーの逐次添加アニオン重合によって合成した。末端二量化反応の後、反応混合物からGPC分取により環状分子の精製を行った。精製物中のポリイソプレンブロックをオゾン分解する手法で、環化物の純度が高いことを確認した。ポリイソプレンの体積分率0.5で分子量が異なる4種の試料(A)及び体積分率0.9で分子量150Kの試料(B)を用いて次の2種の研究を行った。A)ミクロドメインサイズの分子量依存性分子量約3万から約30万までの4種の環状ブロック共重合体の溶媒キャスト膜を充分に熱処理し、。X線小角散乱からミクロドメインの大きさを測定した。同じ分子量を持つ線状のものと比較すると常に環状のものの方が小さく、ドメイン周期Dと分子量の関係D∝M^αの指数αは0.59と求められた。これは理論的に求められる指数0.6と非常によく一致し、分子がその形状からくる拘束力を受けて、ミクロドメイン中で伸びを抑制されていることが明らかとなっている。B)ループ鎖が粘弾性に及ぼす影響球状のミクロドメイン構造を作る環状分子と同分子量、同組成を持つ線状分子(SIS型トリブロック共重合体)との混合物を両者の比を換えて作製し、ヤング率を測定した。環状分子の割合が増えるにつれ、ゴム状平坦域のヤング率が低下することが判明した。これを利用してSIS型トリブロック共重合体中の、ポリイソプレン中央ブロックのループ鎖の比率が14%と低いことが示された。ポリイソプレン(I)とポリスチレン(S)からなり、末端に1.1-ジフェニルエチレン型ビニル基を有するテレケリックSISトリブロック共重合体4試料をモノマーの逐次添加アニオン重合によって合成した。(M_w≒2×10^4,6×10^4,12×10^4,17×10^4,M_w/M_n<1.1,φ_<pl>≒0.50,φ_<pl>はポリイソプレンの体積分率)さらにこれら共重合体の約0.1%THF溶液中にナフタレンカリウムを過剰量添加して末端二量化(環化)反応を行い、そのうち環化したと思われる部分のみをGPC分取した。分子量ならびにNMR測定の結果分取物はいずれも対応するSIS共重合体とほぼ等しい分子量および組成を有していることが確認された。4種類のSISトリブロック共重合体(線状共重合体)と対応する分取物をそれぞれジクロロメタン溶液として-78°Cでオゾン処理することにより1部分の主鎖切断を行った。GPC分析した結果、SIS共重合体はいずれもポリスチレン部分の分子量が定量的に半減したのに対し、分取物はいずれも分子量変化しなかった成分と分子量が半減した成分に分かれた。この結果より4種類の分取物とも確実に環状共重合体を含み、かつ高純度であることが定量的に確認された。SIS共重合体(線状共重合体)ならびに分取物(環状共重合体)のベンゼン溶液キャスト膜からのモルフォロジーを、オスミウム酸染色後、透過型電子顕微鏡観察したところ、組成の異なる4組の試料はいずれも交互ラメラ構造を示すことが確認された。また小角X線散乱測定より、環状共重合体の方が対応する線状共重合体に比べていずれもドメイン間隔が狭いことが確認された。これは環状共重合体が相分離構造内でループ型配置のみを取り、末端の存在する同分子量鎖に比べ、相分離界面に対して垂直方向への拡がりが小さいことが起因していると考えられる。

以上の成果は第50回高分子学会年次大会で発表する予定である。ポリイソプレン(I)とポリスチレン(S)からなり、末端に1、1-ジフェニルエチレン型ビニル基を有するテレケリックSISトリブロック共重合体4試料をモノマーの逐次添加アニオン重合によって合成した。(M_w≒3×10^4,7×10^4,18×10^4,40×10^4,M_w/M_n<1.1,φ_<PI>≒0.50,φ_<PI>はポリイソプレンの体積分率)さらにこれら共重合体の約0.1%THF溶液中にナフタレンカリウムを過剰量添加して末端二量化(環化)反応を行い、そのうち環化したと思われる部分のみをGPC分取した。分子量ならびにNMR測定の結果分取物はいずれも対応するSIS共重合体とほぼ等しい分子量および組成を有していることが確認された。4種類のSISトリブロック共重合体(線状共重合体)と対応する分取物をそれぞれジクロロメタン溶液として-78°Cでオゾン処理することによりI部分の主鎖切断を行った。GPC分析した結果、SIS共重合体はいずれもポリスチレン部分の分子量が定量的に半減したのに対し、分取物はいずれも分子量変化しなかった成分と分子量が半減した成分に分かれた。この結果より4種類の分取物とも確実に環状共重合体を含み、かつ高純度であることが定量的に確認された。SIS共重合体(線状共重合体)ならびに分取物(環状共重合体)のベンゼン溶液キャスト膜からのモルフォロジーを、オスミウム酸染色後、透過型電子顕微鏡観察したところ、組成の異なる4組の試料はいずれも交互ラメラ構造を示すことが確認された。また小角X線散乱測定より、環状共重合体の法が対応する線状共重合体に比べていずれもドメイン間隔が狭いことが確認された。これは環状共重合体が相分離構造内でループ型配置のみを取り、末端の存在する同分子量鎖に比べ、相分離界面に対して垂直方向への拡がりが小さいことが起因したものである。一方、中性子散乱よりポリスチレンブロックのラメラ界面に沿う方向の拡がりを測定し、同じ分子量の線状ブロック共重合体の拡がりより大きいことを確認している。ポリイソプレン(I)とポリスチレン(S)からなり、末端に1、1-ジフェニルエチレン型ビニル基を有するテレケリックSISトリブロック共重合体試料をモノマーの逐次添加アニオン重合によって合成した。末端二量化反応の後、反応混合物からGPC分取により環状分子の精製を行った。精製物中のポリイソプレンブロックをオゾン分解する手法で、環化物の純度が高いことを確認した。ポリイソプレンの体積分率0.5で分子量が異なる4種類の試料(A)及び体積分率0.9で分子量150Kの試料(B)を用いて次の2種類の研究を行った。A)ミクロドメインサイズの分子量依存性分子量約3万から約30万までの4種の環状ブロック共重合体の溶媒キャスト膜を充分に熱処理し、X線小角散乱からミクロドメインの大きさを測定した。同じ分子量を持つ線状のものと比較すると常に環状のものの方が小さく、ドメイン周期Dと分子量の関係D^〓M^αの指数αは0.59と求められた。これは理論的に求められる指数0.6と非常によく一致し、分子がその形状からくる拘束力を受けて、ミクロドメイン中で伸びを抑制されていることが明らかとなっている。B)ループくさりが粘弾性に及ぼす影響球状のミクロドメイン構造を作る環状分子と同分子量、同組成を持つ線状分子(SIS型トリブロック共重合体)との混合物を両者の比を換えて作製し、ヤング率を測定した。
共焦点レーザー内視鏡による術中リンパ節転移診断および胸膜浸潤診断の確立

胸膜浸潤の診断は,術後の病理診断によって確定するが,術前または術中に診断できれば術式選択を含む治療方針決定のための有力な情報となる.従来の白色光における術中胸膜浸潤診断の精度については,感度60%,特異度57.4%,正診率57%であったが,我々は術中胸膜浸潤診断に自家蛍光内視鏡を用いることで,感度80.6%,特異度70.2%,正診率75%と診断精度が向上することを示した.共焦点レーザー内視鏡(Confocal Laser Endoscopy:CLE)は,生体内で病理像と同等レベルの観察ができるシステムである.胸膜浸潤診断にCLEを用いることで,我々がこれまで行ってきた自家蛍光内視鏡による胸膜浸潤診断の精度向上が期待できるのではないかと考え本研究を立案した.胸腔内癒着がなく,腫瘍部位の胸膜に変化を認める肺癌手術症例37例(男/女:20/17,平均年齢72.0歳,組織型腺癌/扁平上皮癌/その他:26/10/1,腫瘍平均径22.8mm)を対象とし,切除を用いてCLE観察を行い胸膜浸潤診断を行った.正常胸膜をCLEで観察すると,白色の微細な網目状構造が観察され,これは病理学的に臓側胸膜の外弾性層であることを組織学的に確認した.胸膜浸潤部周囲では,この白色網目状構造が粗造となり,浸潤部では構造が消失する.これらの知見と初期症例の経験から,胸膜変化を認める部位のCLE観察で,半分以上の面積において白色網目状構造の完全な消失を認める症例を,胸膜浸潤有り(CLE-PL1)と定義した.胸膜浸潤に関してはCLE-PL1/CLE-PL0:12/25,pl1/pl0:9/28であり感度100%,特異度89.3%,正診率75%であり,CLE観察による胸膜浸潤評価は感度,特異度とも良好で,診断率向上に寄与する手段と考えられる.今回の研究の目的として,正確な病期診断の重要な因子であるリンパ節転移診断と胸膜浸潤診断の評価に,共焦点レーザー内視鏡;Confocal laser endomicroscopy(CLE)が有用であるか検討することである.リンパ節転移診断や胸膜浸潤診断の検討が重要な理由として,病期決定に関わるためである.胸膜浸潤の評価は,病理結果を待たなければ診断できないが,共焦点技術を内視鏡に応用したCLEだと通常の内視鏡では不可能だった,生体標本の病理像と同等レベルの観察像を得ることができ,共焦点画像の解像度を下げることなく,通常観察画像と同時に共焦点画像をリアルタイムに観察可能となる.CLEを併用することで,我々が行っているICG使用によるリンパ節転移診断と自家蛍光による胸膜浸潤診断の精度向上が期待できる.CLEを接触させ観察することで,1リンパ節転移診断,2胸膜浸潤診断が可能であるかどうかを,ex vivoとin vivoのstudyを検証する予定である.現時点では,胸膜浸潤の症例数を増やし,CLE併用時に適切な症例を選択できるように検討しているところである.自家蛍光における胸膜浸潤検討症例は68例(内訳:男/女=39/29,平均年齢68.9歳,組織型腺癌53例扁平上皮癌12例その他4例,腫瘍平均径26.7mm,画像における腫瘍と胸膜の平均距離3.3mm)まで,増加した.我々は自家蛍光観察で胸膜表面の陰影の減弱ないし欠損だと,胸膜浸潤が存在する可能性が高いことは既に報告している.実際,従来の白色光における術中胸膜評価と病理診断の関係は感度60%,特異度57.4%,正診率57%であったが,自家蛍光による評価と病理診断の関係は感度80.6%,特異度70.2%,正診率75%であった.これらの結果をふまえて,自家蛍光で減弱ないし欠損を認めた症例にCLEイメージングを行うことで,胸膜浸潤評価の精度向上を行っていく.CLEを行う上で,これまで行ってきた胸膜浸潤の検討に関して,症例数を増やすことでより研究が発展するのではないかと考え,今年度は症例数を増やすことに重点を置いたため,研究はやや遅れている.胸膜浸潤の診断は,術後の病理診断によって確定するが,術前または術中に診断できれば術式選択を含む治療方針決定のための有力な情報となる.従来の白色光における術中胸膜浸潤診断の精度については,感度60%,特異度57.4%,正診率57%であったが,我々は術中胸膜浸潤診断に自家蛍光内視鏡を用いることで,感度80.6%,特異度70.2%,正診率75%と診断精度が向上することを示した.共焦点レーザー内視鏡(Confocal Laser Endoscopy:CLE)は,生体内で病理像と同等レベルの観察ができるシステムである.胸膜浸潤診断にCLEを用いることで,我々がこれまで行ってきた自家蛍光内視鏡による胸膜浸潤診断の精度向上が期待できるのではないかと考え本研究を立案した.胸腔内癒着がなく,腫瘍部位の胸膜に変化を認める肺癌手術症例37例(男/女:20/17,平均年齢72.0歳,組織型腺癌/扁平上皮癌/その他:26/10/1,腫瘍平均径22.8mm)を対象とし,切除を用いてCLE観察を行い胸膜浸潤診断を行った.

正常胸膜をCLEで観察すると,白色の微細な網目状構造が観察され,これは病理学的に臓側胸膜の外弾性層であることを組織学的に確認した.胸膜浸潤部周囲では,この白色網目状構造が粗造となり,浸潤部では構造が消失する.これらの知見と初期症例の経験から,胸膜変化を認める部位のCLE観察で,半分以上の面積において白色網目状構造の完全な消失を認める症例を,胸膜浸潤有り(CLE-PL1)と定義した.胸膜浸潤に関してはCLE-PL1/CLE-PL0:12/25,pl1/pl0:9/28であり感度100%,特異度89.3%,正診率75%であり,CLE観察による胸膜浸潤評価は感度,特異度とも良好で,診断率向上に寄与する手段と考えられる.リンパ節転移を疑うような症例,また胸膜浸潤を疑う研究に適した症例に対して,CLEイメージングを行っていく.まずはex vivoで実際の病理結果と対比させ,CLEイメージングパターンによりリンパ節転移診断,胸膜浸潤診断が可能かどうか検討する.ある程度検討を行った後は,in vivoの検討に移り,CLEイメージングを行う.In vivoの検討に関しては,これまで我々が検討してきたセンチネルリンパ節同定法や自家蛍光内視鏡を用いた胸膜観察と組み合わせ,CLEによる探査を行うターゲットエリアを絞りこみ評価していく.今回,胸膜浸潤の症例を集めることに重点をおき時間を要したため,CLE使用のためのレンタル費用やプローベ購入費用を使用することができなかった.残額は,機材のレンタル代や免疫染色のための試薬購入などに使用予定である.
茶道関係「各物記」の数量的分析の研究

今年度の研究は,江戸初期柳営御物を記載する名物記類と,江戸末期の柳営御物集に関して行った.その結果,これまで知られていなかった次のような事実が明らかとなった.1)万治三年刊行名物記として著名な「玩貨名物記」は,正保三年の柳営御物の状況を反映している.2)通称[柳営御物集]と称される江戸末期の御物集は,虫干しのマニュアルである.3)寛永二十一年から明暦三年までの柳営御物202件が確定された.特に,何番長持ちに所蔵されていたかまで決定できる.4)これら202件の柳営御物を記載する写本刊本類を,その成立系統に分類できる.5)江戸末期柳営御物集にしばしば記載される金銭評価がどのように行われたかが[銅御蔵御掛絵御歌書極代付帳]の発見によって明らかとなった.6)地誌書「江戸鹿子」所載[諸大名名物記]は従来玩貨名物記から作成されたと思われていたが,実は詳馬大学新田文庫写本の系統から生じたことが解った.7)万治元年刊行名物記と延宝頃の「新古珍器集」という未紹介の刊本を発見した.これらの処理においては,補助手段として数量化類が極めて有効であった.結果の詳細は,「君台観左右帳記の総合研究」として発刊した.また,諸家名物の部分については,分担者竹内順一との共著論文が,茶道学大系第十巻(淡交社)に掲載される予定である.これらの結果によって,従来史料批判も十分でなかった江戸初期名物記に対する確固たる足場が出来たものと考えている.今年度の研究は,江戸初期柳営御物を記載する名物記類と,江戸末期の柳営御物集に関して行った.その結果,これまで知られていなかった次のような事実が明らかとなった.1)万治三年刊行名物記として著名な「玩貨名物記」は,正保三年の柳営御物の状況を反映している.2)通称[柳営御物集]と称される江戸末期の御物集は,虫干しのマニュアルである.3)寛永二十一年から明暦三年までの柳営御物202件が確定された.特に,何番長持ちに所蔵されていたかまで決定できる.4)これら202件の柳営御物を記載する写本刊本類を,その成立系統に分類できる.5)江戸末期柳営御物集にしばしば記載される金銭評価がどのように行われたかが[銅御蔵御掛絵御歌書極代付帳]の発見によって明らかとなった.6)地誌書「江戸鹿子」所載[諸大名名物記]は従来玩貨名物記から作成されたと思われていたが,実は詳馬大学新田文庫写本の系統から生じたことが解った.7)万治元年刊行名物記と延宝頃の「新古珍器集」という未紹介の刊本を発見した.これらの処理においては,補助手段として数量化類が極めて有効であった.結果の詳細は,「君台観左右帳記の総合研究」として発刊した.また,諸家名物の部分については,分担者竹内順一との共著論文が,茶道学大系第十巻(淡交社)に掲載される予定である.これらの結果によって,従来史料批判も十分でなかった江戸初期名物記に対する確固たる足場が出来たものと考えている.
弱い操作変数を含んだGMMおよびGEL推定におけるモーメント条件の選択について

次の論文を一橋大学21世紀COEプログラム『社会科学の統計分析拠点構築』のディスカッションペーパーとした。(1)Chowdhury(1987)、Ramalho(2005)、Hayakawa(2006,2007)はクロスセクションが独立な場合の動学的パネルモデルにおいて、バイアス修正された一階差分推定量について議論しているが、(1)の論文では、その推定量がクロスセクション間の相関がある場合においても利用可能であることを示している。(2)この論文ではパネルAR(p)モデルにおいて、実行できない最適な操作変数推定量と、過去の平均からの偏差を取った操作変数を用いた操作変数推定量が、NとTが大きいときに同じ漸近分布を持つという意味で漸近的に等しくなることを示した。導出された漸近分布より、提案された操作変数推定量はバイアス・分散がともに小さくなることが分かった。この結果はGMM推定量の問題点であるバイアスと分散のトレードオフを解決していると言える。平成17年度は以下の論文を21世紀COEプログラム『社会科学の統計分析拠点構築』のディスカッションペーパーとした。1.はダイナミックパネルデータモデルの1つの推定方法であるシステムGMM推定量の小標本バイアスを漸近展開を用いて導出した。一般的に、GMM推定量の小標本バイアスは利用する操作変数の数に比例して大きくなることが知られているが、システムGMM推定量の小標本バイアスは、バイアスの要素が相殺しあって、操作変数の数が多い場合でも小標本バイアスが小さくなることを示した。2.は時系列方向の次元(T)とクロスセクション方向の次元(N)が両方とも大きいときのシステムGMM推定量の漸近的な結果を議論した。未知パラメータに依存する特殊な場合を除いて、システムGMM推定量は一致推定量にならないことを示した。3.はNとTが両方大きいときの推定と推測の問題について議論した。NとTが両方大きいときに一致性を持つGMM推定量は先行研究で、すでに知られているが、その推定量は(i)O(1/N)のバイアスが残る、(ii)推測を正しく行うことができない、という問題がある。3.ではこれらの問題を克服するために新しい操作変数の形を提案した。提案された操作変数を用いると、バイアスがO(1/NT)となり、推測も正しく行うことができ、漸近的に有効な推定量になることが示された。(1)では共和分誤差の従属性が強い場合に、3つの有効な推定量、Fully Modified OLS(FMOLS)推定量、Canonical Cointegrating Regression(CCR)推定量、Dynamic OLS(DOLS)推定量の極限分布を導出した。まず共和分誤差にAR(1)モデルを仮定し、自己回帰パラメータに単位根からO(1/T)だけ離れているlocal to unityアプローチを用いた場合、3つの有効な推定量はすべてOLS推定量と同じ極限分布を持つことが分かった。しかしながらシミュレーションの結果からは共和分誤差の従属性があまり強くない場合はOLS推定量と上の3つの推定量は異なる有限標本特性を持っていることがわかっており、この理論的結果ではシミュレーション結果を説明できない。そこで、単位根からO(1/L)離れているlocal to unityアプローチを考えた。ただし、LはTともに大きくなるが、L/T→0を満たす。その結果、FMOLS, CCR推定量はLと長期分散のノンパラメトリック推定に現れるバンド幅M、DOLS推定量はLとlead and lagの切断パラメータKとの相対的な大きさによって極限分布が変わってくることが分かった。LがM、Kに比べてゆっくり大きくなるときはどの推定量も2次バイアスのない有効な分布に従い、逆にLがM、Kに比べて速く大きくなるときはOLSと同じ分布になることが分かった。LとM,Kが同じ速さで大きくなるときは2次バイアスは部分的に減り、FMOLSとCCR推定量は同じ分布を持つが、DOLS推定量は異なる分布を持つことが分かった。(2)ではDOLS推定量におけるLeadとlagの長さの選択方法を提案している。leadが必要かどうかはGranger因果性の検定と関係があり、もしleadが必要ない状況でleadとlagを両方入れた場合、leadをはずした場合では推定量のパフォーマンスに大きな差が出ることをシミュレーションで示した。
膵幹細胞の可視化と選択的分離による系譜的解析

【本年度(平成22年3月31日)の研究実施状況】(1).現在、C57BL/6J-Tg(pdx-1-DsRed2)から分離した幹細胞クローンの培養系におけるタイムラプス解析を用いて、非対称分裂による自己複製が観察され、膵幹細胞であることが強く示唆された。非対称/対称分裂を恒常的に繰り返すクローンの観察に成功し、その大量定量データを取得可能な解析系の確立に成功した。現在、膵幹細胞をマウスから分離するための準備実験として、膵幹細胞と考えられる細胞集団において、Pdx-1+/CDX+/CDY+共陽性細胞が高い頻度で存在することを確認した。(2).フローサイトメトリーを用いて分離した膵幹/前駆細胞を、膵ストローマ細胞(stellate cells)や血管内皮細胞などと微小重力環境下に細胞集積体を形成させつつ共培養を行い、4種の膵内分泌細胞への成熟分化を観察する準備実験として、多光子顕微鏡を用いた観察系の確立中である。(3)重力分散型回転培養装置を用いた膵島様スフェロイド大量創出法の開発に向け、先行研究として開始しているマウス膵β細胞由来MIN6細胞を対象として、模擬微小重力環境を利用した革新的な新規三次元培養法により、微小な膵島様スフェロイドの再構成と大量創出法に関する基盤技術の開発を試みた。MIN6細胞の三次元培養により微小な膵島様スフェロイドが大量に創出可能であり、それらはグルコース応答性の高いインスリン分泌能を発揮できることが明らかになっている(論文未発表)。さらに、膵幹細胞の三次元培養により微小な膵島様スフェロイドの大量創出の準備実験として、マウス膵初代培養細胞の三次元培養を行い、MIN6と同様な膵島様スフェロイドの創出に成功した。このスフェロイドは、(1)細胞生存率が高く、(2)抗体免疫染色法を用いてinsulin/c-peptide/glucagon/pdx-1の発現を確認した。現在、ストレプトゾトシンを用いた糖尿病モデルマウスを作製し、マウス膵初代培養細胞から形成された膵島様スフェロイドの腎皮膜下への移植により、血糖降下作用等の治療効果の検討を行い、血糖の降下作用の確認中である。糖尿病に対する再生治療の臨床応用に向けた基盤技術の開発を目的として、単離した膵細胞集団の中から、極少数しか存在しない幹細胞を、純化・回収し、それらの分化・増殖・自己複製機構を解析することを試みている。幹細胞クローンの培養系におけるタイムラプス解析を用いることによって、非対称分裂による自己複製が観察されている。このような研究により、1個の膵幹細胞からどのようにして前駆細胞が生み出され分化していくのか、そして、その一方ではどのようにして1個の膵幹細胞が細胞社会の中で維持され続けるのかなどが明確になっていくものと考えられる。これらは、幹細胞を基点とする幹細胞システムに基づく細胞社会の形成過程を、単純化したモデルを用いて明らかにしていくための強力な独自性の高い研究ツールとなるものと考えられる。(1).現在、C57BL/6J-Tg(pdx-1-DsRed2)から分離した幹細胞クローンの培養系におけるタイムラプス解析を用いて、非対称分裂による自己複製が観察され、膵幹細胞であることが強く示唆された。(2).フローサイトメトリーを用いて分離した膵幹/前駆細胞を、膵ストローマ細胞(stellate cells)や血管内皮細胞などと微小重力環境下に細胞集積体を形成させつつ共培養を行い、4種の膵内分泌細胞への成熟分化を観察する準備実験として、多光子顕微鏡を用いた観察系の確立を行っている。現在、ストレプトゾトシンを用いた糖尿病モデルマウスを作製し、形成された膵島様スフェロイドの腎皮膜下への移植により、血糖降下作用等の治療効果の検討を行い、血糖の降下作用を確認した。(2).

フローサイトメトリーを用いて分離した膵幹/前駆細胞を、膵ストローマ細胞(stellate cells)や血管内皮細胞などと微小重力環境下に細胞集積体を形成させつつ共培養を行い、4種の膵内分泌細胞への成熟分化を観察する準備実験として、多光子顕微鏡を用いた観察系の確立中である。(3)重力分散型回転培養装置を用いた膵島様スフェロイド大量創出法の開発に向け、先行研究として開始しているマウス膵β細胞由来MIN6細胞を対象として、模擬微小重力環境を利用した革新的な新規三次元培養法により、微小な膵島様スフェロイドの再構成と大量創出法に関する基盤技術の開発を試みた。MIN6細胞の三次元培養により微小な膵島様スフェロイドが大量に創出可能であり、それらはグルコース応答性の高いインスリン分泌能を発揮できることが明らかになっている(論文未発表)。さらに、膵幹細胞の三次元培養により微小な膵島様スフェロイドの大量創出の準備実験として、マウス膵初代培養細胞の三次元培養を行い、MIN6と同様な膵島様スフェロイドの創出に成功した。このスフェロイドは、(1)細胞生存率が高く、(2)抗体免疫染色法を用いてinsulin/c-peptide/glucagon/pdx-1の発現を確認した。現在、ストレプトゾトシンを用いた糖尿病モデルマウスを作製し、マウス膵初代培養細胞から形成された膵島様スフェロイドの腎皮膜下への移植により、血糖降下作用等の治療効果の検討を行い、血糖の降下作用の確認中である。
混合型肝癌の発生機序の究明-肝前駆細胞の増殖のみに依存したマウス肝切除後の肝再生

原発性肝癌は主に肝細胞癌と胆管細胞癌に大分されるが、肝細胞癌と胆管細胞癌両者の性質を併せ持つ混合型肝癌は予後が不良である。正常肝組織の肝細胞と胆管細胞は肝前駆細胞から発生することから、混合型肝癌は肝前駆細胞が癌化したものであるとの仮説を立てた。この仮説を実証するために、肝前駆細胞が過度に自己増殖を行う遺伝子改変マウスを作成した。成体マウスの肝臓は、大量肝切除後には成熟肝細胞および肝前駆細胞の両者が増殖して失われた肝組織を再生するが、この遺伝子改変マウスは成熟肝細胞の自己増殖が阻害されている。現在このマウスを用いて、肝切除時の肝再生様式の解析を行っているところである。原発性肝癌は主に肝細胞癌と胆管細胞癌に大分されるが、これら両者の性質を併せ持つ混合型肝癌や、免疫組織学的に由来組織ではない組織のマーカー(CK19, AFP)を発現するものがあり、混合型肝癌の予後は不良である。本研究では、成熟肝細胞の増殖が阻害された遺伝子改変マウスを用い、幼若な肝前駆細胞の自己増殖及び分化のみに依存した肝切除後の肝再生を検証する。またこのマウスは肝腫瘍を形成することが報告されているが、この原因を肝前駆細胞の過度の自己増殖によるものと仮説を立てた。このマウスの肝部分切除によって促進される肝再生、腫瘍形成及び、肝腫瘍の病理学的性質について検証することで、混合型肝癌の発生機序を明らかにすることができると期待される。筆者は前研究施設で同じマウス(DDB1flox/flox;Alb-Cre)を入手し、DDB1免疫染色により、DDB1陽性細胞が門脈域に存在することを確認した。一方Ddb1のノックアウトによる細胞死が、増殖中の細胞にのみ現れることを先行の実験で確認しており(未発表)、このDdb1ノックアウト肝中のDdb1陽性細胞は、Alb陰性の肝前駆細胞が分裂増殖した後にAlb陽性細胞に成熟したものと考えている。先方の研究所での遺伝子改変マウスの交配、ジェノタイピング、マウス病原体のスクリーニング、MTA締結までの手続きに時間を要し、マウスが入手できたのが平成29年3月になった。現在、入手した2頭のマウスは京都大学医学部附属動物実験施設でSPF化を行っている。成体マウスの肝臓は、大量肝切除後には成熟肝細胞および肝前駆細胞の両者が増殖して失われた肝組織を再生するが、この遺伝子改変マウスはアルブミン分泌成熟肝細胞においてユビキチンリガーゼ複合体蛋白のDdb1が特異的にノックアウトされており、p53が活性化され細胞周期が停止する。研究代表者前職のノースカロライナ大学チャペルヒル校、XiongラボとMTAを締結し、実験用マウスを入手した。京都大学動物実験施設でSPF化した後、肝特異的Ddb1ノックアウトマウスとその比較対照マウスの系統を樹立した。現在これらの2系統のマウスの繁殖、長期飼育実験、表現型解析実験、肝切除の予備実験を行っている。予備実験として野生型マウスを用いて、安全に術後生存が得られる最大肝切除容量を決定すべく、30-70%肝部分切除を行っている。50%肝切除まではほぼ安全に行うことができた。ノックアウトマウスの長期生存、肝腫瘍形成の観察実験を開始した。文献的には生後2年以内に約70%のマウスが肝腫瘍により死亡するとされている。当実験には長い観察期間が必要なため、同腹でオスのノックアウトおよび対照マウスは優先してこの実験に割り振っている。遺伝子改変マウスの樹立に時間を要するため、それまでの間は野生型マウスを用いて予備実験を行う。野生型マウスに肝切除を加え、再生様式の評価に最適な条件を検討する。具体的には、数匹の野生型を用い、安全に術後生存が得られる最大肝切除容量を決定すべく、30-70%肝部分切除を行い周術期の安全性を確認する。肝切除後1-4週間後にマウスを犠死させ、肝臓を摘出する。標本は適宜切り分け、1病理組織学的解析用(ホルマリン固定および凍結切片用に埋包・凍結)、2タンパク解析用(凍結)、3遺伝子解析用(凍結)に保存する。

免疫染色はDDB1, VprBP等のノックアウト遺伝子、AFP, CK19等の肝前駆細胞マーカー、Ki67, pHH3等の細胞増殖マーカーについて行う予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。腫瘍生物学29年度が最終年度であるため、記入しない。
寒冷地域を中心とし永久凍土融解を考慮した閉鎖性水域から大気へのメタン発生量の推定

近年,地球規模での環境変動が問題となっており,局所豪雨に伴う大洪水のような災害が世界各地で数多く報告されるなど,降水パターンの変化も指摘されている.これらの要因は二酸化炭素,メタンなどの温室効果ガスの増加である可能性が指摘されている.閉鎖性水域内におけるメタンの生成機構は複雑であるため,定量的に生成量を明らかにした研究例は少ない.そこで本研究では,既往の研究でメタンの生成環境に影響を及ぼすと指摘されている硫酸塩およびDO濃度に着目し,底泥からのメタン発生量および好気状態におけるメタン酸化量を推定・モデル化した.地球温暖化ガスの中で,二酸化炭素に比較して半減期までの期間が短いが,温室効果で見ると二酸化炭素の25倍であるメタンの発生量は,北極圏からの発生量が地球全体の4分の1を占めており,IPCCの報告によれば地球規模での環境変動は極域で顕著に現れることが報告されている.今後,現在の規模で北極圏の永久凍土が融解すれば,富栄養化した湖沼がより多く発生し,その結果,それらの湖沼からより多くのメタンが発生する可能性がある.そこで本研究では,寒冷地域における湖沼からのメタン発生に関する検討を行うために,北海道内において最も発生量が多いことが確認されている網走湖を対象とした現地計測結果の解析を行った.網走湖におけるメタン発生量が多い原因は,網走湖が典型的な汽水湖であるためである.高潮位になると約7kmほどの長さでつながっている網走川から網走湖に塩水が進入し,網走湖内の下層に蓄積され,表層付近の河川水により形成されている淡水層との間で密度界面が形成され,上下層と物質交換が抑制される.その結果,プランクトンの死骸に起因するデトリタス等の底層における蓄積によりヘドロ層が形成され,溶存酸素の吸収,栄養の溶出,メタンの発生が促される.網走湖は,日本国内においても典型的な富栄養化の進んだ湖沼であり,メタン発生量を計測するに適した湖である.その網走湖において底泥を不撹乱採泥装置により採取し,メタン発生量に関する計測,解析を行った結果,メタン発生量は上層の水塊の溶存酸素濃度の関数である可能性が示された.さらに,湖沼における流れ場との干渉によるメタン発生量を高精度に推定するために,これまで開発してきた3次元流動モデルの高度化を行った.これまでは構造格子を利用したモデルであったが,無駄な計算領域の確保や複雑地形への適用性の限界等の問題があり,非構造格子を利用することによりその問題を解決することができた.温室効果ガスとしての効果が二酸化炭素に比較して25倍であるメタンの発生量の4分の1は,北極圏からのものであることが報告されている.地球温暖化ガスとしての半減期は二酸化炭素の方が長いが,地球規模での環境変動が極域で顕著に現れることを考慮するとメタンガスの影響は計り知れない.実際,北極圏の永久凍土が溶け出し湖沼が発生し,富栄養化することでより多くのメタンガスを生成する可能性が指摘されている.そこで本研究では,寒冷地域における湖沼からのメタンガスの発生に関するモデル化を行うことを目的とし,大量のメタンガスを発生していることで知られている網走湖を対象とし現地観測および数値解析を行った.網走湖は北海道東部に位置する汽水湖であり,定期的に塩水が進入してくることにより強固な成層場が形成される.そのため,底層に蓄積されたヘドロ状の底泥からメタンが放出され,硫酸還元菌により若干抑制はされるが下層において高濃度のメタンが蓄積されることとなる.これまでの研究で,ヘドロ状の底泥から発生するメタンは直上の溶存酸素濃度の関数であることが示されており,その関係を利用したモデル化が試みられてきた.メタンのモデル化において重要となる3次元における流れ場およびスカラー量の移流拡散について,良好な再現計算結果を得ることが出来ており,残された問題は上層における好気状態下でのメタン濃度減衰率であった.昨年度までの計測結果を利用し,過去の他の研究者による研究結果も考慮することにより,好気状態下でのメタン濃度減衰率を推定することが出来た.その結果,鉛直フラックスの見積もりにより,ヘドロ状の底泥からのメタン発生量,下層における硫酸還元菌による減少量,下層から上層への成層によるスカラー量の抑制を考慮したメタンフラックス,上層における好気状態下でのメタン濃度減少量,および上層から大気への放出量をモデル化することが出来た.過去の研究において,アラスカにおけるメタン発生量に関する研究を利用し,網走湖における詳細なデータを使用することで,ヘドロ状の底泥から発生するメタンフラックスは底泥直上の溶存酸素濃度の関数として現されることが分かっている.本研究での最終目的であるメタンのモデル化に関しては,3次元流動場の再現性についてオブジェクト指向型プログラミングを利用することにより並列計算が可能となった数値計算モデルを使用することで,必要となる計算精度を満足することが出来ている.そこで当該年度では,メタンの鉛直方向のフラックスに関する検討を行い,下層における硫酸イオンによるメタン濃度減少,下層から上層におけるメタンフラックス,上層における好気状態下でのメタン濃度減少,上層から大気へのメタンフラックスの推定を行った.ヘドロ状の底泥から発生したメタンフラックスを利用し,現地観測で得られた下層におけるメタン濃度を再現できる,硫酸イオンによるメタン濃度減少のモデル化に成功した.続いて,強固な成層により抑制されている下層から上層へのメタンフラックスに関して,分子粘性による拡散によりモデル化出来そうだということが示された.

上層は大気に触れていることから好気状態下にあり,その状態におけるメタン濃度の減少に関しては室内実験を行うことでモデル化に成功した.それらを組み合わせることにより,過去の研究において示されていた水面から大気へのメタンフラックスを再現できることを確認することが出来た.近年,地球規模での環境変動が問題となっており, IPCCは今世紀末までに海面水位が0.260.82 m上昇,気温が0.34.8度上昇する可能性を指摘している.また,局所豪雨に伴う大洪水のような災害が世界各地で数多く報告されるなど,降水パターンの変化も指摘されている.これらの要因は二酸化炭素,メタンなどの温室効果ガスの増加である可能性が指摘されている.二酸化炭素は大気中の寿命が5200年ほどといわれており,一方,メタンは非常に反応性が高く不安定な分子である大気中のOHラジカルと反応することで消失するため,大気中の寿命は約10年といわれている.しかし,メタンの温室効果は二酸化炭素の約25倍であるため,大気中のメタン濃度の増加に伴い温暖化が促進される可能性がある.大気へのメタン放出源は湿地や湖沼などから放出される自然起源と水田,反芻動物やガス,石油などのエネルギー関連などから放出される人為起源の2つに分けることが出来る.この全放出量の内,自然起源である湿地および湖沼からのメタン放出量は110240 TgCH4 yr-1と報告されており,湿地からのメタン放出量が109 Tg CH4 yr-1,湖沼からのメタン放出量が848 Tg CH4 yr-1であるといわれている.しかし,閉鎖性水域内におけるメタンの生成機構は複雑であるため,定量的に生成量を明らかにした研究例は少なく,既往の研究における閉鎖性水域からの大気へのメタン放出量の推計値にはばらつきが存在する.そのため,閉鎖性水域からの放出量を推定するにはメタン生成機構を理解した上で,メタン生成量を明らかにすることが重要である.そこで本研究では,既往の研究でメタンの生成環境に影響を及ぼすと指摘されている硫酸塩およびDO濃度に着目し,底泥からのメタン発生量および好気状態におけるメタン酸化量を推定・モデル化した.近年,地球規模での環境変動が問題となっており,局所豪雨に伴う大洪水のような災害が世界各地で数多く報告されるなど,降水パターンの変化も指摘されている.これらの要因は二酸化炭素,メタンなどの温室効果ガスの増加である可能性が指摘されている.閉鎖性水域内におけるメタンの生成機構は複雑であるため,定量的に生成量を明らかにした研究例は少ない.そこで本研究では,既往の研究でメタンの生成環境に影響を及ぼすと指摘されている硫酸塩およびDO濃度に着目し,底泥からのメタン発生量および好気状態におけるメタン酸化量を推定・モデル化した.現地観測に関しては,網走湖におけるメタン発生量に関して溶存酸素濃度との関係性が明確にされつつあること,海外における調査は,現地のアラスカ大学やクィーンズ大学において実施されている結果を参照出来ることから,網走湖における現地観測のみに集中することとした.その結果,これまでに未解明であった溶存酸素濃度とメタン発生量に関する関係を示すことができた.その点は,本研究の大きな成果の一つであると考えられる.さらに,湖沼における生態系モデルを含んだ