hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
無機砒素毒性発現における性差の機序と毒性学的意義の解明

この結果として母体血中と臍帯血中のIgG濃度には通常期待されるような相関が認められなかった.以上より,砒素曝露が何らかの機序によってIgG濃度を上げる一方で,胎盤を通じての移行にも影響する可能性が示唆された.なお,尿中の砒素代謝物の排泄パターンについては現在,測定が進行中である.2.動物を用いた実験による砒素感受性の検討:感受性差の基礎となる毒性発現について主として検討を行った.腎近位尿細管細胞および脳血管内皮細胞を用いて、亜砒酸がp53の細胞内タンパク質レベル並びにUbe2dファミリーの遺伝子発現に与える影響を検討したところ,いずれの細胞種においても,p53タンパク質が増加・蓄積する一方で,UBE2Dfamily遺伝子の発現低下は示されなかった.以上の結果から,無機砒素は細胞特異的な経路を介してp53タンパク質レベルを増加させる可能性が考えられた.全体としては,当初の予想とは異なるが性差について新たな所見を得る事ができた。性依存性のSNPの効果については,さらなる検討が必要であるが,確認されれば,有害物への感受性を考える上では重要な観察と考える.また,あらたなエンドポイントについて検討するための前向き調査も順調に立ち上がりつつある.一方で,動物実験については,設備の故障などもありやや立ち上げが遅れた.25年度が最終年度であるため、記入しない。フィールド調査については,予定通りに調査ならびに生体試料の採取と分析を実施することができ,IgGにおよぼす影響についての新たな知見を得る事ができた.これまで,砒素曝露がIgGに及ぼす影響については,重篤な曝露によって砒素中毒症状を呈するようになった患者と健常者の比較があったのみで,IgGへの影響が砒素に由来するものなのか,進行した中毒の病態に由来するのかが明確でなかった.本研究では,特に症状を呈していない対象者で,中等度の曝露であってもIgGに影響が見られることを明らかにした意義は大きいと考えている.このようなIgGの増加という現象が臍帯血には反映されない点について,これが胎児側の能動的なメカニズムによる調整であるのか,あるいは胎盤機能の修飾によるものであるのかは現状では不明で,今後の検討が必要である.現地では,出生後のフォローアップも続いており,実験室におけるメチル化代謝の検討ともあわせて,新生児期を含む免疫機能の発達についてさらなる知見が得られることが期待される.なお,検討したパラメータについて男児・女児の比較を行なったが,性差は全く検出されなかった.これまでも成人期に見られる性差が,幼弱期には認められない例が多く,性成熟ならびに性ホルモンの関与が示唆されて来たが,砒素曝露による免疫機能への影響についても,同様な可能性が示唆されよう.実験的知見においては,p53の毒性発現への関与を示唆する知見を細胞系によって示すことができた.次年度に予定されている性差に関する実験において,評価対象とできるパラメータが得られたことになる.メチル化代謝についてのin vivoでの検討を最終年度に実施する予定である.実績概要に記した通り,酸化ストレスの性差は,皮膚症状について一貫して報告されていた性差とはちょうど逆の関係にあった.性差を考える上で最も重要な因子となるものが性ホルモンであるが,その影響を受けにくいエンドポイントとして乳児期の免疫機能の発達を対象とした調査を開始した.ここでもメチル化代謝を検討することによって,性差の機構にヒントが得られると期待している.実験的アプローチについては,酸化ストレスとエンドポイントとの関連パターンが一意ではない可能性を考慮しつつ,実験デザインを改良する.25年度が最終年度であるため、記入しない。
IT社会の高等教育における遠隔学習システムの開発研究―面接授業と遠隔学習のベストミックス―

1.オンラインテストの実験関西国際大学の学生(課題研究II受講者)を対象に、同一の選択問題形式テストを、ネットワークを利用した方法と従来からのペーパによる方式と混在させて同時に実施し、そのテスト結果に違いがあるかどうかを検証し、さらに、テスト終了直後にアンケート調査を実施した。テストの問題は、前半用・後半用と40問ずつ2組に分け、おのおのオンライン用とペーパ用の2種類を準備した。結果、テスト方式の違いによるグループ間の平均正答率などには有意な差は見られなかった。さらに、ペーパ型→オンライン型のパターンで行ったグループの解答率や正答率の伸び率は、逆のパターン(オンライン型→ペーパ型)のグループより高くなっている。また、アンケート結果より、オンライン型の「解答の容易性」に対する評価が高く、連続試行による学習効果との相乗効果があるのではないかと考えられる。2.遠隔授業と面接授業のベストミックス遠隔授業と面接授業の長所と短所は(1)拘束や制限があるか否か、(2)他の学習者が一緒かどうか、(3)教員との近接感があるかどうか等々の側面があるが、いずれにおいても長所・短所は表裏一体であり、長所と感じるか、短所と感じるかは学習者個人個人の性格や環境によるところが大きい。従って、ベストミックスを決定するのは学習者個人であり、ベストミックスのモデルを決定するのは困難である。要は一連の教育・学習プログラムから学習者が自由に選択できるような学習形態の多様化が求められている。また、面接授業、遠隔学習のいずれを問わず、学習者の能力、学習速度、理解度等に応じたマンツーマンの指導方法が学習効果が高いとされるが、面接授業、遠隔授業のいずれがこの指導方法を取り入れやすいかも考える必要があろう。1.研究集会の開催「面接授業と遠隔学習のベストミックスの可能性--現状と課題」をテーマに2回の研究集会を開催した。開催場所はいずれも関西国際大学である。(1)年月日:平成13年6月30日(土)研究報告:ゴーイング・シラバス開発の試み、通信制大学・大学院とこれからの課題など(2)年月日:平成14年2月16日(土)研究報告:ベストミックスについての事例報告、BB時代のメディアと遠隔教育の展望など2.遠隔学習に関する意識調査インターネット大学など遠隔学習に関する利用意向などを探るため、インターネットを利用したアンケート調査を実施。調査対象は社会人を中心に2060代の男女で、回収数は2422サンプル。全体の約8割が「今後、学習したい意向」をもち、外国語、経済・経営、情報分野の学習意向が強い。今後の学習方法では「遠隔教育」40.0%、「独学」28.8%、「通学」26.3の順だった。3.遠隔授業の実験本学の学生(人間学部1年)を対象に、ライブ形式の遠隔授業の実験を行った。主教室(対面授業)と別教室(遠隔授業)のそれぞれに、受講者約30名を集め、主教室での講義の模様(講師の姿と白板の内容)の映像を別教室の前方の大型スクリーンに映写、音声をスピーカーで流した。また別教室の受講生の映像を主教室の後方のスクリーンに映写し、音声による対話を可能にした。終了後、主教室、別教室それぞれの受講者にアンケート調査を行った。

さらに、ペーパ型→オンライン型のパターンで行ったグループの解答率や正答率の伸び率は、逆のパターン(オンライン型→ペーパ型)のグループより高くなっている。また、アンケート結果より、オンライン型の「解答の容易性」に対する評価が高く、連続試行による学習効果との相乗効果があるのではないかと考えられる。2.遠隔授業と面接授業のベストミックス遠隔授業と面接授業の長所と短所は(1)拘束や制限があるか否か、(2)他の学習者が一緒かどうか、(3)教員との近接感があるかどうか等々の側面があるが、いずれにおいても長所・短所は表裏一体であり、長所と感じるか、短所と感じるかは学習者個人個人の性格や環境によるところが大きい。従って、ベストミックスを決定するのは学習者個人であり、ベストミックスのモデルを決定するのは困難である。要は一連の教育・学習プログラムから学習者が自由に選択できるような学習形態の多様化が求められている。また、面接授業、遠隔学習のいずれを問わず、学習者の能力、学習速度、理解度等に応じたマンツーマンの指導方法が学習効果が高いとされるが、面接授業、遠隔授業のいずれがこの指導方法を取り入れやすいかも考える必要があろう。
ブラックホールX線連星と矮新星の自動モニタ通報システムの開発による増光機構の解明

ブラックホールに降着円盤から突然大質量の降着が起こって増光し、光速に近いジェットが吹き出すX線新星や、同じく降着円盤起源の爆発現象を起こす矮新星は、ジェット現象や降着円盤の性質を調べる格好の材料である。しかし、これらはいつどの天体で爆発現象が発生するか予期できないために、その最初期の部分の観測は難しい。だがここにこそ、その機構の解明の為の鍵が隠されている。そこであらかじめプログラムした数百の天体を晴れた日は毎晩自動でモニタし、特異な現象を発見後すぐに通報するシステムを開発することを計画した。これにより降着円盤系の増光現象の最初期の挙動を明らかにし、増光やジェット現象の機構の解明を行う。本研究課題では前年度まで30cm望遠鏡によりほぼ自動モニタシステムが稼動することは確認し、モニタする天体に関しても、低質量X線連星10個程度、矮新星200個程度でリストアップは大方終了していた。最終年度の今期は、まず最終的な動作のチェックを行い、一晩で100150個ほどの天体のデータが得られるシステムの構築は完成した。その後、自動モニタシステムを飛騨天文台新館屋上に設置し、梅雨明けに本観測に移行した。このシステムにおいて実際に150個ほどの天体の日々の光度曲線を取得し、データベースを作成した。この中で20個ほどの矮新星の爆発現象を捉え、そのうち4回の爆発はこのシステムにおいて世界で他に先駆けて増光を捕らえたものである。その中で1個の矮新星についてはすぐにフォローアップ観測を呼びかけ、世界的な分光観測キャンペーンを組織した。その結果、爆発初期の降着円盤において約1000km/秒の円盤風が吹き出す証拠を見つけ、降着円盤の厚みが爆発の極大に向けて厚くなり、その後徐々に元に戻っていくことで解釈される、可視光分光観測としては初の観測結果を得た。これは爆発初期を捉えるこのシステムでこそ得られた成果である。しかし申請した金額からの減額によってこのシステムを保護するドームを導入することはできず、天候の変化が激しく特に冬季に非常に厳しい気象状況となる飛騨で定常的に安定して運用することはできず、当初の予定よりもデータを収集できなかったのは残念であった。本研究では、ブラックホールに周囲の降着円盤から突然大質量の降着が起こって増光し、光速に近いジェットが噴き出すX線連星や、それと同じく降着円盤起源の爆発現象を起こす矮新星などの、突発天体が研究対象である。これらの天体はいつどの天体で爆発現象が発生するか予期できないために、一刻を争う爆発の最初期の部分の観測が難しく、そのためにその機構の解明が遅れている。そこで申請者は、予めリストアップした重要な天体を自動で巡回して撮像し、その光度を記録した上で過去の観測値と比較し、増光を発見したら即座に国際変光星ネットワークVSNETに通報するというシステムの開発を、世界に先駆けて行う。これにより爆発初期からの国際共同観測が可能となり、増光機構の解明が期待できる。初年度の平成17年度では、自動モニタ通報システムの開発と調整を行った。まず機材として市販の30cm望遠鏡、CCDカメラ、CCDカメラ制御とデータ解析用のパソコン、及び自動モニタ観測をさせるための基礎ソフトであるステラナビゲータを購入した。それらを飛騨天文台の屋上で組み上げ、テスト撮影を行った。予定通りの画像が取得でき、かつ自動で多数の天体のモニタ観測ができることを確認した。その後、モニタ観測を行うべき重要天体のピックアップ作業と、取得した画像データを元に画像処理や目的天体の明るさを調べ、恒星カタログや自分で蓄積した過去データと比較し、増光しているかどうかを調べるプログラムの開発作業を並行して行った。それぞれに大学院生に補助的な作業を行ってもらい、謝金を支払っている。重要天体のピックアップに関しては、春から夏にかけてのものはほぼ完了した。またデータ処理解析ソフトに関しても、大まかな形は出来上がってきている。またこの研究の目標やこれまでの装置・ソフトウェア開発の概要について、平成18年3月に行われた、日本天文学会において発表を行った。本研究では、突然大増光し光速に近いジェットが噴き出すブラックホールX線連星や、その関連天体である矮新星などの、突発天体が研究対象である。初年度の平成18年度では、自動モニタ通報システムの調整を行った。前年度に購入した市販の30cm望遠鏡、CCDカメラ、CCDカメラ制御とデータ解析用のパソコン、及び自動モニタ観測をさせるための基礎ソフトであるステラナビゲータをセットアップし、テスト撮影を行った。重要天体のピックアップに関してはほぼ完了した。

本研究の目的や概要は、平成18年8月にチェコ共和国で行われた国際天文連合総会内で開催された研究会で発表し、関連の研究者と議論を行った。平成19年度でこのシステムの本格運用を行う。ブラックホールに降着円盤から突然大質量の降着が起こって増光し、光速に近いジェットが吹き出すX線新星や、同じく降着円盤起源の爆発現象を起こす矮新星は、ジェット現象や降着円盤の性質を調べる格好の材料である。しかし、これらはいつどの天体で爆発現象が発生するか予期できないために、その最初期の部分の観測は難しい。だがここにこそ、その機構の解明の為の鍵が隠されている。そこであらかじめプログラムした数百の天体を晴れた日は毎晩自動でモニタし、特異な現象を発見後すぐに通報するシステムを開発することを計画した。これにより降着円盤系の増光現象の最初期の挙動を明らかにし、増光やジェット現象の機構の解明を行う。本研究課題では前年度まで30cm望遠鏡によりほぼ自動モニタシステムが稼動することは確認し、モニタする天体に関しても、低質量X線連星10個程度、矮新星200個程度でリストアップは大方終了していた。最終年度の今期は、まず最終的な動作のチェックを行い、一晩で100150個ほどの天体のデータが得られるシステムの構築は完成した。その後、自動モニタシステムを飛騨天文台新館屋上に設置し、梅雨明けに本観測に移行した。このシステムにおいて実際に150個ほどの天体の日々の光度曲線を取得し、データベースを作成した。この中で20個ほどの矮新星の爆発現象を捉え、そのうち4回の爆発はこのシステムにおいて世界で他に先駆けて増光を捕らえたものである。その中で1個の矮新星についてはすぐにフォローアップ観測を呼びかけ、世界的な分光観測キャンペーンを組織した。その結果、爆発初期の降着円盤において約1000km/秒の円盤風が吹き出す証拠を見つけ、降着円盤の厚みが爆発の極大に向けて厚くなり、その後徐々に元に戻っていくことで解釈される、可視光分光観測としては初の観測結果を得た。これは爆発初期を捉えるこのシステムでこそ得られた成果である。しかし申請した金額からの減額によってこのシステムを保護するドームを導入することはできず、天候の変化が激しく特に冬季に非常に厳しい気象状況となる飛騨で定常的に安定して運用することはできず、当初の予定よりもデータを収集できなかったのは残念であった。
超伝導単一光子検出器の20K動作

超伝導ナノ細線を用いた単一光子検出器(SSPD,SNSPD)は、近年飛躍的な性能向上を果たしたが、動作温度が3K以下と低い。本研究課題では20Kで動作するSSPDの実現を目指している。このために、超伝導材料として高いTcを有する2ホウ化マグネシウム(MgB2, Tc=39K)および銅酸化物超伝導体(La1.85Sr0.15CuO4, Tc=37K)を用いる。MgB2は、SSPDに必要となる5nm程度の極薄膜では膜質が劣化してTcが大幅に低下することが課題である。La1.85Sr0.15CuO4は100nm程度の微細化技術が確立していない問題点がある。平成30年度は、既に成長済みのMgB2極薄膜およびLa1.85Sr0.15CuO4極薄膜を用いてSSPDを試作した。今回から本素子の微細加工を北海道大学ナノテクノロジー連携推進室において実施するため、従来の加工プロセスを変更する必要がある。ネガレジストパターンからポジレジストパターンへの変更、窒化アルミニウム(AlN)保護膜から酸化アルミニウム(Al2O3)保護膜への変更、臭素ドライエッチングからアルゴンイオンミリングへの変更等を行い、線幅200nmまで劣化の無い微細化が可能となった。更なる微細化に向けて条件の最適化を進めている。また、微細化プロセスの簡略化・容易化を目指して、簡易アライメントマークを用いた新しい素子構造の開発、および、より太い細線を用いた光子検出の可能性について検討を進めた。MgB2極薄膜の高品質化について、MBE装置の移設と立ち上げを速やかに行い年度内に成長を開始する予定であったが、装置移設が3月になったため現在立ち上げ中である。微細プロセスの変更については、ほぼ順調に進んでいる。一方、MgB2極薄膜成長に関して、装置移設が3月となったため未だ成長出来ておらず、極薄膜のTc向上に関する研究が遅れている。MgB2は、更なる微細化と共に成長後のin-situ高温アニールにより極薄膜のTc向上を図り、高動作温度を実現する。La1.85Sr0.15CuO4は、更なる微細化を進めることにより年度内に単一光子検出を実現する。微細化における困難を緩和するための新素子構造について、引き続き検討する。MgB2極薄膜成長用のMBE装置の移設が3月となり、設置工事を年度内に行うことができなかったため。H31年度当初に設置工事を実施する。
カーボンナノチューブを用いた機械的エネルギー貯蔵量向上の研究

単層カーボンナノチューブ(SWCNT)の捻りによる機械的エネルギー貯蔵量を実験的に求めてきたが,シミュレーション値(8 MJ/kg)に及ばない。SWCNT同士はvan der Waals力で結合しているため,SWCNT束がほぐれるためである。貯蔵エネルギー量向上のため,最終年度では,動的重量エネルギー密度の測定方法の確立,化学的・物理的に修飾したSWCNTロープ作製と貯蔵量測定,貯蔵エネルギーを利用するための初期的な検討を行った。モーターによりSWCNTロープを連続的に捻り,生じる引張力をロードセルにより,トルクをトルクゲージに設置したレーザー変位計により計測し,動的重量エネルギー密度測定システムとした。化学的修飾としてフラッシュ光照射および硫黄反応,物理的修飾として炭素蒸着および熱可塑性ポリウレタン(TPU)添加による強化を行った。貯蔵エネルギー利用の検討として,試料を捻った後に支持を外し逆回転する回数を測定した。動的測定法により重量エネルギー密度は向上し,平均0.22,最大0.45 MJ/kgを示した。化学的・物理的修飾により重量エネルギー密度は向上し,特にフラッシュ光照射で平均0.30,最大0.76 MJ/kg,硫黄反応で平均0.32,最大0.68 MJ/kg,炭素蒸着で平均0.27,最大0.82 MJ/kgを示し,最大値がリチウムイオン電池(LIB:0.72 MJ/kg)と同等または上回る結果が確認された。貯蔵エネルギーは65%程利用可能でTPU添加で90%に向上したが,今後はエネルギー的に検討する。SWCNTの捻りによる貯蔵重量エネルギー量は研究開始時0.1 MJ/kgにも満たなかったが,LIBを超えるSWCNTロープを繰り返し作製できるようになったのは大きな進歩であり,修飾方法を確立したことから更なる向上が見込まれる。本研究の目的は,カーボンナノチューブ(CNT)ロープを捻ることで,CNTに貯蔵できる重量エネルギー密度を向上させ,リチウムイオン電池(LIB;0.72 MJ/kg)を超えたシミュレーション値8 MJ/kgを目指すことである。これまでの研究では,実験の精度と再現性に乏しいこと,貯蔵重量エネルギー密度が小さいことが課題であった。精度ついて本年度の研究では,サブマイクログラムまで測定できる精密な電子天秤を購入し試料重量が正確に測れるようになったことと,低トルクを測定できる微小アナログトルクゲージを用いたことで精度よく重量エネルギー密度を測定できるようになった。その結果,多層CNT(MWCNT)に貯蔵できる重量エネルギー密度を平均で1.0 ±0.24 MJ/kgと見積もることができた。この値はLIB以上である。再現性を得るためには,直径が均一なCNTロープ試料が必要となる。本年度の研究において,1as-received CNTを撚り出す方法,2CNTインクをスプレーした薄膜から作製する方法3バッキーペーパーから作製する方法を試みた。その結果,バッキーペーパーから作製する方法を用い,直径の均一な(100 um程度)単層CNT(SWCNT)ロープ試料の作製に成功し,再現性の良い結果を得ることができた。しかし,貯蔵重量エネルギー密度は0.1 MJ/kg程度と低いままであった。作製したSWCNTロープ試料に,バインダーとして熱可塑性ウレタン(TPU)やグラフェンオキサイド(GO)を添加,または炭素蒸着を施したところ,TPU添加では0.53 MJ/kg,カーボン蒸着(CD)では0.61 MJ/kgと貯蔵重量エネルギー密度は改善された。以上より,バッキーペーパーからさらに細いSWCNTロープ試料を作製し,カーボン蒸着やTPU添加することで,貯蔵量を劇的に向上できる可能性が示唆された。本研究の目的は,カーボンナノチューブ(CNT)を捻ることで貯蔵できる機械的エネルギー密度を向上させることである。これまでの研究では,実験の精度と再現性が低いということと,貯蔵エネルギー量が小さいという課題があった。実験精度については,精密な電子天秤と微小アナログトルクゲージの使用により解決することができた。再現性については,均一で細い単層CNT(SWCNT)ロープ試料をバッキーペーパーから作製する方法を確立し,再現性良く測定できるようになった。貯蔵重量エネルギー密度を向上させるためには,CNT間の接着を強化し,強固なCNTロープ試料を作製することが不可欠である。これには,バインダーとして熱可塑性ポリウレタン(TPU)やグラフェンオキサイドの添加,または炭素蒸着により行った。これまでの結果として,TPU添加と炭素蒸着により重量エネルギー密度が十分改善されることが確認できている。また,これまでの研究からCNTロープ試料の直径が細ければ細いほど,実測できる重量エネルギー密度は上昇することが分かっている。CNTロープ試料の直径を細くするために,バッキーペーパーからセロハンテープで薄膜を剥がしCNTロープ試料を作製したところ,直径50 um以下の試料の作製に成功している。今後,この細いCNTロープ試料を用い,加えるバインダーの添加量や熱処理温度などの条件を詳しく検討して最適条件を決定すれば,貯蔵重量エネルギーは飛躍的に向上すると考えている。したがって,平成28年度の研究計画はおおむね順調に進展していると言える。本研究の目的は,単層カーボンナノチューブ(SWCNT)から成るロープ試料を捻ることで実際に貯蔵できる機械的エネルギー(重量エネルギー密度)を向上させ,リチウムイオン電池(LIB;0.72 MJ/kg)を凌ぐシミュレーション値である8 MJ/kgを目指すことである。

これまでの研究で,細いSWCNTロープ試料を再現性良く作製するため,セロハンテープを用いてバッキーペーパーから薄膜を作製しトルエン中で剥離する方法を確立したが,重量エネルギー密度は0.1 MJ/kg以下の低い値であった。赤外分光やRaman分光によりこのロープ試料を詳しく分析したところ,バッキーペーパーを作る超音波分散の際にSWCNT構造が崩壊している,すなわち,個々のSWCNTが短くなっていることが明らかとなった。このことが,貯蔵重量エネルギー密度が低い原因であった。新たなSWCNTロープ試料を作製する手順として,フェルト状のSWCNT母材から糸状の束を引っ張り出すHangnail法を確立した。この方法には,超音波処理などの過程が不要なことやSWCNTの構造を破壊しないなどの利点があり,事実,赤外分光やRaman分光の結果から,ロープ試料のSWCNT構造はAs-received SWCNTと変わらないことが示唆された。Hangnail法で作製したSWCNTロープ試料の捻り試験を行ったところ,貯蔵できる重量エネルギー密度は平均で0.4 MJ/kg程度と,修飾していないSWCNTロープ試料では最大の値を示した。また,これまで使用していた平均直径2.0 nmのSWCNTから平均直径1.5 nmのSWCNTに変更した結果,さらに高い貯蔵重量エネルギー密度を示し,最新の結果では,LIBを凌ぐ貯蔵エネルギー密度(1-3 MJ/kg)が得られている。本研究の目的は,捻ることで単層カーボンナノチューブ(SWCNT)ロープ試料に機械的エネルギーを貯蔵し,さらに,SWCNTに化学的・物理的修飾を施してリチウムイオン電池(LIB;0.72 MJ/kg)を凌ぐ理論値8 MJ/kgを目指すことである。本研究の遂行に必要なSWCNTロープ試料を再現性良く作製するバッキーペーパー法を既に確立していたが,貯蔵重量エネルギー密度が低いという問題があった。このSWCNTロープ試料を赤外分光やRaman分光により詳細に解析した結果,超音波分散によりSWCNTの構造が崩壊するという原因を突き止め,新たにSWCNTの構造変化なしでロープ試料の作製が可能なHangnail手法を確立した。貯蔵重量エネルギー密度は平均で0.3-0.4 MJ/kg,さらに,細い1.5 nmのSWCNTを使うとまだ検討段階で実験による誤差が大きいが,1-3 MJ/kgといった目標値の第一段階であるLIBと同等またはそれ以上の重量エネルギー密度を貯蔵することに成功した。平成29年度に達成したSWCNTへの貯蔵重量エネルギー密度は飛躍的に向上した。並行して,これから行うSWCNTロープ試料の化学的・物理的修飾に必要なレーザー照射装置,UV照射装置等の準備は終了している。これらの実験を行うことにより,SWCNTどうしが融着や接着をおこしSWCNTロープ試料の強化が見込める。予備的な実験によれば,レーザー照射や炭素蒸着が貯蔵重量エネルギー密度の向上につながることが示されており,これらの処理と処理を組み合わせて実行することによって,平成30年度の研究によって,更なる飛躍的な向上が見込まれる。
多環芳香族炭化水素類(PAHs)のホルモン活性等価係数(HAEF)の確立

多環芳香族炭化水素類(PAHs)は、化石燃料に含まれ、また燃焼過程で生成する非意図的生成物であり、自動車やタバコなどを排出源として環境中に放出されるため、ヒトや動物の曝露量は高い。PAHsは、内分泌撹乱物質の一つとして疑いが持たれているものの、ヒトに対するリスク評価は十分ではない。昨年度の研究により、PAH関連化合物のエストロゲン様/抗エストロゲン作用を酵母two-hybrid法を用いて測定した結果、モノヒドロキシ体が特に強い活性を有することを見出した。そこで本年度は、様々な骨格を有するPAHモノヒドロキシ体のERに対するアゴニスト及びアンタゴニスト作用と構造との関係を考察し、活性発現に影響する因子の推定を行った。まずエストロゲン様/抗エストロゲン活性を示すPAHモノヒドロキシ体の多くは4環構造を有し、同じ環数を有していても母核構造や水酸基の位置が異なることによって発現する活性の種類やその強さが異なることが分かった。また、母核構造の違いを表すL/B比と水酸基の位置の違いを表すO-H distanceを用いて活性を有する化合物の分子構造を評価し、各パラメータ値がそれぞれ特定の範囲を満たす化合物が強いエストロゲン様/抗エストロゲン活性を示す傾向にあることを明らかとした。さらにCACheを用いたコンピューターシミュレーション解析によって算出されたフェノール性水酸基の酸素原子の部分電荷が活性発現に寄与することを確認した。環境試料のヒトに対する内分泌撹乱作用のリスク評価を行う上でエストロゲン様/抗エストロゲン活性を活性等価係数として表すことは必要不可欠であると考えられ、本研究で得られた活性値を基にPAHモノヒドロキシ体の活性等価係数を算出することが可能となった。また一方で、タバコ煙や大気粉塵抽出物などの環境試料中にPAHモノヒドロキシ体が存在することも確認できた。多環芳香族炭化水素類(PAH)は、化石燃料に含まれ、また燃焼過程で生成する非意図的生成物であり、内分泌撹乱物質の一つとして疑いが持たれている。呼吸や食事を介して摂取されたPAHの多くは生体内で主としてシトクロムP450により代謝されてモノヒドロキシ体、ジオール体、キノン体等を生成する。エストロゲン様作用を有する化合物は一般的に、フェノール性水酸基を持つことが知られており、PAHの代謝物の中で、特にモノヒドロキシ体がエストロゲン様活性を有することが予測できる。そこで本研究では、ヒトに対するPAHモノヒドロキシ体の内分泌撹乱作用のリスク評価を行うにあたり、まず組換え酵母内で生産されるエストロゲンレセプター(ER)にエストロゲン様物質が結合することで、β-ガラクトシダーゼが発現するように設計された酵母を利用した酵母two-hybrid法を用いて、26環のPAH及びそれらのモノヒドロキシ体合わせて約80種のエストロゲン様/抗エストロゲン作用を一律に評価した。その結果、活性はPAHには認められず、モノヒドロキシ体にのみ観察され、それらの活性は環数や水酸基の位置によって著しく異なることが明らかとなった。エストロゲン様活性については、強い活性をもつ多くの化合物は35環構造を有し、2-hydroxyfluorene (2-OHFle)(3環)、4-hydroxybenz[a]anthracene (4-OHBaA)(4環)、3-hydroxybenzo[a]pyrene(3-OHBaP)(5環)が特に強い活性を示した。また抗エストロゲン活性についても4環構造を有する多くの化合物が強い活性を示した。特に3-benzo[c]phenanthreneはERのアンタゴニストである4-hydroxytamoxifenよりも強い活性を示した。
直観的道徳判断のプロセスにおける注意処理の役割の解明

本研究計画では,直観的な道徳判断における注意処理の役割の解明を目指す。そのために,平成30年度は,視覚的気づきや注意機能のサブプロセスに道徳的情報が与える影響を明らかにすることを目的とした実験を実施した。実験では,顔画像と文章を対呈示する連合学習課題を用い,顔画像に道徳的な意味情報を付与した。連合学習課題で作成した非道徳的な顔画像を用い,視覚的気づきや注意処理に及ぼす影響を検討した。実験課題として,注意処理の促進と抑制を調べる視覚探索課題や,視覚的気づきへの影響を調べるクラウディング,注意の瞬き現象の実験パラダイム等を用いた。まず,注意のリソースの剥奪により刺激の出現を見落としてしまう,注意の瞬き現象に顔画像に付与した道徳関連情報が及ぼす影響を検討した。その結果,顔画像に意味づけた道徳関連情報は注意の瞬き現象に影響を与えていない可能性を示唆した。続いて,顔画像に付与した道徳関連情報が,視覚的注意に及ぼす影響を検討した。中性と関連した情報を付与した顔画像がターゲットと異なる位置に呈示されている時よりも,非道徳と関連した顔画像がターゲットと異なる位置に呈示されている時の方が,ターゲットの検出が早くなった。これは,道徳違反と関連した情報からは注意を背けるような反応が生じている可能性を示唆している。今後,道徳と関連した情報が特に注意のどのような成分に影響を及ぼすのか,課題を改変して実験を実施する予定である。顔画像に道徳違反と関連した情報を連合させる実験操作の方法を確立した。この手法を用いて,主に道徳情報が視覚的注意処理に与える影響を検討した。視覚的気づきへの影響を検討した実験では,道徳と関連した情報が注意の瞬き現象に影響を及ぼさない可能性を示唆する結果を得た。また,視覚探索課題を利用した実験では,道徳と関連した情報が視覚的注意処理に影響を及ぼすことが示唆され,新たな実験を構築する足がかりを得た。以上により,「おおむね順調に進展している」とした。これまで,道徳情報が注意処理に与える影響を主に検討してきたが,今後は注意処理が道徳判断に与える影響を検討し,両者の因果的関係性を明らかにする。
光学分野からみた１８世紀イタリア科学の衰退の原因の解明

本研究は、科学先進国であったはずのイタリアが17世紀半ばを境にイギリス、フランス、ドイツのような国々に後れを取った原因を、光学分野から解明することを目的としている。研究方法としては、史料の収集・分析を行う歴史学的手法と、当時行われた実験のシミュレーション・再現を行う考古学的手法という二つの方法を組み合わせる。歴史学的手法と考古学的手法を組み合わせることによって、17世紀半ばにイギリスを中心とする国々からもたらされた理論の発展と実験技術の進歩のうち、どちらがイタリアにとってボトルネックになっていたのか判定することを目指す。平成29年度はまず4月にパリ天文台図書館を訪問し、17世紀フランスの光学機器と光学実験の記録について調査した。また同じく4月にはロンドン王立協会図書室およびケンブリッジ大学図書館を訪問し、アイザック・ニュートンの光学実験に関する記録を収集した。これらの調査からわかった機器のデータを利用して実験のシミュレーションを行い、7月にリオデジャネイロで開かれた国際科学史技術史会議において発表した。歴史学的手法を用いた調査としては、特に「決定実験」という概念に注目して系譜と用例を調べた。その成果を、まず6月に日本科学史学会年会において発表した。その後、さらにフランシス・ベイコンについての調査を加えて、論文として『技術文化論叢』誌に投稿した。この論文は受理されて掲載許可を受けており、4月に印刷される予定である。以上の内容および平成28年度までの調査を踏まえて、博士論文「アイザック・ニュートンの光学研究における実験の役割」を提出し、3月7日に論文発表会を行った。最終審査は平成30年5月に実施する予定である。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。平成28度は、17-18世紀の光学史を分析する基礎段階として、17世紀半ばに光学理論を革新させたアイザック・ニュートンに注目して研究を進めた。ニュートンは、光と色に関する現象を初めて数値化した人物であり、自身の新しい光学理論は実験によって証明されるという立場を取っていた。そのため、17-18世紀の光学史を研究対象にする場合は、理論と実験が正確に対応しているのか検証する必要があり、歴史学的手法と考古学的手法を組み合わせることが重要となる。歴史学的手法を用いた調査として、9-10月にイタリアを訪問し、ミラノ市立図書館およびポッジ宮博物館においてイタリアの学者たちがニュートンの実験を追試した際の実験記録を収集した。また、実験記録の分析から、ニュートンの実験が果たした役割を後世の歴史家や科学哲学者たちが誤解していることを見出し、1月の火曜日ゼミナールで発表した。考古学的手法を用いた調査として、ニュートンが17世紀半ばに行った光学実験を再現した。また、再現実験を行うだけでなく、実験条件を変化させた場合の実験精度の変化をシミュレーションした。このシミュレーションと再現を合わせた研究成果は、5月に日本科学史学会年会において発表した。また、シミュレーションと再現によって判明した、イタリア人を含む18世紀の学者たちの行った実験の誤りについては、9月に欧州国際科学史会議において発表した。研究実績の概要の欄に書いたように、歴史学的手法を用いた調査においても考古学的手法を用いた調査においても主張の根拠となるような資料や実験結果にたどりついた。歴史学的手法を用いた調査の成果は火曜日ゼミナールにおいて、考古学的手法を用いた調査の成果は日本科学史学会と欧州国際科学史会議において、口頭発表という形で発表した。区分を「やや遅れている」とした理由は、研究成果を年度内に投稿論文の形にまとめることができなかったためである。

以上の内容および平成28年度までの調査を踏まえて、博士論文「アイザック・ニュートンの光学研究における実験の役割」を提出し、3月7日に論文発表会を行った。最終審査は平成30年5月に実施する予定である。平成28年度に研究の基礎段階となるアイザック・ニュートンの光学理論についての調査の主要部分を終えた。ただ、平成28年度の成果を投稿論文の形にまとめる作業が残っているので、今後はまず論文執筆の作業を行う。平成29年度はイタリア国内でニュートンの理論がどう受容されたのかに調査の視点を移す。具体的には、18世紀のイタリアで行われたニュートンの光学実験の追試のデータを調査する。また、イタリアの博物館に所蔵されているプリズムの光学特性(屈折率・分散率)を分析する。分析したのち、当時のイタリアのプリズムと同様の光学特性をもつガラスからプリズムを作成し、実験の再現を行う。再現実験のデータから、18世紀イタリアの実験機器の精度を評価する。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
国内外の乾燥保存食を通して循環型社会を考えるESDの教材開発

世界の化石燃料燃焼に伴うCO2の排出量は,IPCCが予想する最悪ケースのシナリオに沿って増えているにもかかわらず,CO2を排出し続ける世界の大国の取り組みは遅れているのが現状である。待ったなしの対策が求められる今,自分の生活が環境に与える影響について,一人ひとり生活行為を問い直すことが強く求められている。本研究では,天保の大飢饉の際,高野長英が著した「勧農備荒二物考」の「二物」である「そば」と「じゃがいも」を切り口とし,生活レベルで伝統文化や環境問題を考えてきた家庭科から,持続可能な発展に関わる諸問題を学際的かつ総合的に扱うESDへのアプローチを試みた。具体的には,そばやじゃがいもの消費の多いロシアを訪問,食文化を中心に取材し資料の充実を図った。また,対象クラスの生徒が,学級園とその周辺の荒地の開墾から始め,畑作り(1アール程度)を行い,じゃがいも,だいこん,にんじんなどたくさんの野菜を植え収穫した後,調理性,歴史的側面,品質変化の原理などを体験的に理解させながら,新鮮野菜の調理や乾燥保存食づくり行った。そばの栽培は行わなかったが,ロシアから持ち帰ったそばの実を通して,ロシアでのそばの活用法を提示し,粉の挽き方や保存性についても考えさせた。じゃがいもやだいこんは,細切りにし天日乾燥させたり,たくあん作りに発展させた。食品乾燥操作は,食品に貯蔵性や輸送性を付与する目的で大昔の人々が生活の知恵の中から生み出した技術であり,天日・風・寒気などの自然条件を利用して行われることから,乾燥保存食を取り上げることは自然循環を理解するのに非常に適している。今回の一連の授業を通して,乾燥保存食が人と自然との共生の中で生まれたものであることを共感的に理解させるとともに,自然を上手に利用する方法を追求させ,持続可能な社会をめざし,今自分にできることを考えさせることができた。
AFMとEBSPの併用による疲労損傷評価とそのMEMS材料への適用

本課題の目的は,MEMSの強度設計を行うとともにその健全性を保証するため,疲労損傷を評価するシステムを構築することである.そのため,本研究では,原子間力顕微鏡(AFM)および背面電子回折(EBSP)法を用いる方法を提案した.AFMでは,疲労すべり帯によって生じた表面凹凸の量を測定することが可能であり,EBSP法では,結晶方位を同定することができる.両者を併用することによって,すべり方向のすべり量を測定することができ,それによって結晶金属材料の疲労損傷評価ができることを結晶性のバルク材について明らかにした.次に,AFMの一種である磁気力顕微鏡MFM,およびMIセンサーを用いて,オーステナイト系ステンレス鋼の疲労過程中のマルテンサイト変態量に伴う磁気特性の変化を検出することによって,疲労損傷を定量的に評価するための基礎的なデータを得た.また,高輝度放射光CT法によって,マイクロマテリアルの材料内部における疲労き裂損傷を評価するための技術を開発した.さらに,MEMS材料として有望視されているZr基バルク金属ガラスを用いて疲労試験を行った.その結果,大気中における疲労き裂伝ぱは繰返し数依存であり,1サイクルあたりのき裂伝ぱ速度と応力拡大係数範囲の関係は,繰返し速度および応力比に依存しないことが明らかになった.一方,3.5%食塩水中においては,時間依存のき裂伝ぱを示し,単位時間当たりのき裂伝ぱ速度は繰返し速度に依存せず,ほぼ一定であった.なお,き裂伝ぱ速度は応力拡大係数にほとんど依存せず一定であった.このことは,腐食環境中におけるき裂伝ぱが化学反応律速あるいは拡散律速であることを示している.次いで,光硬化樹脂およびそれをカーボンナノチューブで強化した長さ100μm,幅10μm,高さ10μm程度の微小片持ちはり試験片を製作し,曲げ疲労試験を行うための装置を完成させた.本課題の目的は,MEMSの強度設計を行うとともにその健全性を保証するため,疲労損傷を評価するシステムを構築することである.そのため,本研究では,原子間力顕微鏡(AFM)および背面電子回折(EBSP)法を用いる方法を提案した.AFMでは,疲労すべり帯によって生じた表面凹凸の量を測定することが可能であり,EBSP法では,結晶方位を同定することができる.両者を併用することによって,すべり方向のすべり量を測定することができ,それによって結晶金属材料の疲労損傷評価ができることを結晶性のバルク材について明らかにした.次に,AFMの一種である磁気力顕微鏡MFM,およびMIセンサーを用いて,オーステナイト系ステンレス鋼の疲労過程中のマルテンサイト変態量に伴う磁気特性の変化を検出することによって,疲労損傷を定量的に評価するための基礎的なデータを得た.また,高輝度放射光CT法によって,マイクロマテリアルの材料内部における疲労き裂損傷を評価するための技術を開発した.さらに,MEMS材料として有望視されているZr基バルク金属ガラスを用いて疲労試験を行った.その結果,大気中における疲労き裂伝ぱは繰返し数依存であり,1サイクルあたりのき裂伝ぱ速度と応力拡大係数範囲の関係は,繰返し速度および応力比に依存しないことが明らかになった.一方,3.5%食塩水中においては,時間依存のき裂伝ぱを示し,単位時間当たりのき裂伝ぱ速度は繰返し速度に依存せず,ほぼ一定であった.なお,き裂伝ぱ速度は応力拡大係数にほとんど依存せず一定であった.このことは,腐食環境中におけるき裂伝ぱが化学反応律速あるいは拡散律速であることを示している.次いで,光硬化樹脂およびそれをカーボンナノチューブで強化した長さ100μm,幅10μm,高さ10μm程度の微小片持ちはり試験片を製作し,曲げ疲労試験を行うための装置を完成させた.本課題の目的は,MEMSの強度設計を行うとともにその健全性を保証するため,疲労損傷を評価するシステムを構築することである.そのため,本研究では,原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscope,AFM)および背面電子回折(Electron Back Scattering Pattern,EBSP)法を用いる方法を提案した.AFMでは,疲労すべり帯によって生じた表面凹凸の量を測定することが可能であり,EBSP法では,結晶方位を同定することができる.両者を併用することによって,すべり方向のすべり量を測定することができ,それによって結晶金属材料の疲労損傷評価ができることを結晶性のバルク材について明らかにした.次いで,圧電素子を駆動源とする小型の疲労試験機を製作した.現在,光効果樹脂を用いて長さ100μm,幅10μm,高さ10μm程度の微小片持ちはり試験片を製作し,曲げ試験を行っている.さらに,板厚3mmの70-30黄銅を用いて,冷間圧延,焼鈍しを繰り返すことにより,板厚100μm,平均結晶1.5μmの超微結晶粒薄膜試験片を製作することに成功した.これを用いて疲労試験を行ったところ,超微細結晶粒材薄膜材の疲労強度は,通常の材料より疲労強度がはるかに大きいことが明らかになった.さらに,厚さ10μmアルミニウムの薄膜試験片を製作することにも成功し,疲労試験を行うことができた.また,疲労過程中のこれら試験片表面をAFMによって観察した結果,すべり帯の形状がバルク材とは異なることが明らかになった.また,結晶塑性論および転位拡散論を用いた数値シミュレーションを行った.本課題の目的は,MEMSの強度設計を行うとともにその健全性を保証するため,疲労損傷を評価するシステムを構築することである.

そのため,本研究では,原子間力顕微鏡(AFM)および背面電子回折(EBSP)法を用いる方法を提案した.AFMでは,疲労すべり帯によって生じた表面凹凸の量を測定することが可能であり,EBSP法では,結晶方位を同定することができる.両者を併用することによって,すべり方向のすべり量を測定することができ,それによって結晶金属材料の疲労損傷評価ができることを結晶性のバルク材について明らかにした.次に,AFMの一種である磁気力顕微鏡MFM,およびMIセンサーを用いて,オーステナイト系ステンレス鋼の疲労過程中のマルテンサイト変態量に伴う磁気特性の変化を検出することによって,疲労損傷を定量的に評価するための基礎的なデータを得た.また,高輝度放射光CT法によって,マイクロマテリアルの材料内部における疲労き裂損傷を評価するための技術を開発した.さらに,MEMS材料として有望視されているZr基バルク金属ガラスを用いて疲労試験を行った.その結果,大気中における疲労き裂伝ぱは繰返し数依存であり,1サイクルあたりのき裂伝ぱ速度と応力拡大係数範囲の関係は,繰返し速度および応力比に依存しないことが明らかになった.一方,3.5%食塩水中においては,時間依存のき裂伝ぱを示し,単位時間当たりのき裂伝ぱ速度は繰返し速度に依存せず,ほぼ一定であった.なお,き裂伝ぱ速度は応力拡大係数にほとんど依存せず一定であった.このことは,腐食環境中におけるき裂伝ぱが化学反応律速あるいは拡散律速であることを示している.次いで,光硬化樹脂およびそれをカーボンナノチューブで強化した長さ100μm,幅10μm,高さ10μm程度の微小片持ちはり試験片を製作し,曲げ疲労試験を行うための装置を完成させた.
糖尿病の膵β細胞脱分化に対する治療標的の同定と予防法の開発

ストレス病態モデルWfs1欠損マウスにおけるβ細胞の分子病態について、1.細胞内ストレスによる細胞内エネルギー代謝調節機構、2.脱分化を含む細胞可塑性発現における細胞内エネルギー代謝不全の意義を解明する。これらを踏まえて、3.ストレス応答分子を標的とする脱分化阻止を明らかにする。これらの成果を通じて、膵β細胞不全に対する脱分化を標的とした糖尿病の新たな治療戦略と分子基盤を創出する。
ナノサイズ中性子磁気モーメント検出器の開発研究

本研究では、新しい原理に基づく中性子検出器の可能性を検討することを目的とする。中性子の測定は、中性子に電荷が無いため困難である。通常は、核反応を利用し、発生する荷電粒子を測定する。が、その場合、どうしても中性子の詳細な情報を得ることが難しくなる。これまで用いられてきた中性子サーベイメータは、ある物理量(線量)を得ることだけを目的とした特殊なものである。しかし将来、人類が宇宙に進出し、開拓していくことを考えたとき、また中性子を医療に利用するような場合(例えばBNCT)には、もっと詳細な、つまり、中性子の"エネルギー"と"強度"の情報を正確に知る必要が生じてくる。しかし現状、その技術は、特殊な研究を目的とした大掛かりな装置を用いる以外不可能である。本研究では、中性子の透過型検出器を世界で初めて実現する基礎研究に取り組む。中性子は、極微量の磁気モーメントを持つため、小さな磁石と考えられる。それによる電磁誘導現象を利用する。しかし、誘起電流は極めて微少であるため、ナノコイルを利用する必要があると考えられる。今年度は、ナノ検出器の試験的な製作に取り組んだ。ナノサイズの検出器を取り扱えるマニピュレータを製作し、ナノコイルを電極間に引っ掛け、デジタルマイクロスコープで観察しながら、中性子照射による信号計測を実施した。理論上は、ノイズがなければ、測定にかかる可能性があることが分かっているが、ノイズが大きく、約1桁分の信号強度の増大が必要になることが実験の結果判明した。これには、コイルの巻数を増やすか、もしくは巻半径を小さくことが有効である。透磁率の高い金属をコイルの軸として装荷することも考えられる。以上の研究により、現状把握を終え、実現のために必要な要件が分かった。今後は、ナノ中性子検出器の実現のため、ナノコイルの性能の改善を目指す研究を実施する。中性子の測定は、良く知られている通り、中性子に電荷が無いため困難である。しかし将来、人類が宇宙に進出し、開拓していくとき、また中性子を医療に利用するような場合(例えばBNCT)には、もっと詳細な、つまり、中性子の"エネルギー"と"強度"の情報を正確に知る必要が生じてくる。しかし、誘起電流は極めて微少であるため、ナノコイルを利用する必要がある。今年度は、まず、その理論的な検討を集中して実施した。その結果、マイク只検出器よりもむしろ、ナノ検出器の実現可能性が高いことが分かってきた。しかし、それでもその信号はさわめて小さく、その取出しにかなりの困難性があることが分かってきた。繰越による補助事業を経て、ナノ検出器の回路製作を、マイクロマニピュレータ及びナノプローブを用いて進めた。ナノコイル1個を用いた回路の製作をほぼ終えるところまで到達した。
気候変動による沿岸細粒土砂動態の温暖化レジームシフト －予測と検出手法開発－

懸濁質・細粒土砂動態の実態解析では,MODISのデータに基づき,海水中の粒子状物質の情報を反映した後方散乱係数,吸収係数について,20112016年の約5年間分の平均像を求めることで,日本沿岸における空間構造とその季節変化を検討した.その結果,後方散乱係数は北海道周辺海域で高く,同海域の水中粒子状物質が多い可能性を示した.さらに,太平洋岸海域にEOF解析を適用し,後方散乱係数の時空間変動の特徴を明らかにした.シームレスな沿岸細粒土砂動態モデルの構築については,ベースとなるFVCOM-SWANを仙台湾から房総海域に適用し,モデルの基本性能の把握および検証を試みた.開境界の空間解像度は既往の外洋モデル(JCOPE等)と合わせた1/12°(およそ10km)とし,利根川河口や仙台湾を含む同海域沿岸域をおよそ100mの解像度とする非構造系格子で表現し,沿岸物理モデルの高精度化を図った.底質環境変化検出手法のうち高度底質情報抽出については,鹿島灘と外房沖で採取した海底表層堆積物の分析を進めた.細菌群衆解析からは堆積物中のアンモニア酸化細菌組成は鹿島灘30mと外房10mが大きく異なっており,クロロフィル含有量,中央粒径値,強熱減量,水温が有意な環境因子として抽出された.鹿島灘北部に多く出現した2配列は仙台湾のものと共通であり,北方系の種類と考えられた.一方,外房南部は群集の多様性が高く特徴的な配列が多く検出された.堆積物中の易分解性タンパク質含有量は海域間・水深間で違いがみられ,その分布パターンは有機物含有量・クロロフィル含有量とは異なることがわかった.海底音響センシングについては,有明海の堆積物を用いて周波数500kHzにおける音波の透過特性を調査し,撹拌すると浮遊しやすい75μm以下の堆積物に水を添加して音速と減衰率の変化を調査したところいずれも音速に対して相関関係を確認できた.現気候下における日本沿岸の懸濁質・細粒土砂動態の実態把握については,初年度は水色指標(LCI)を用いた沿岸水の評価であったが,それを海水中の粒子状物質の情報を反映した固有の光学特性(後方散乱係数,吸収係数)に発展させることで,より直接的に懸濁物動態の把握が可能となった.さらに後方散乱係数と吸収係数の関係から海中物質の性質の違いまで推定することができた.シームレスな細粒土砂動態モデルの構築は,ベースとしているFVCOM-SWANを対象海域に適用した時のモデルの基本性能の把握した上で,外海域から浅海域・河口域をシームレスに繋ぐ計算格子系を対象海域の特徴を反映して作成することで沿岸物理モデルの高精度化を図ることができた.高度底質情報抽出は,初年度に手法が確立された細菌群集解析,易分解性タンパク質分析を鹿島灘・外房沖で採取した海底表層堆積物について進め,観測地点ごとの細菌群集組成,易分解性タンパク質含有量の特徴を明らかにした上で,クロロフィルa量など環境因子との関係解析まで検討が進んだ.また,海底音響センシングは,初年度,人工粒子を対象に行った検討を有明海の現地泥に発展させ,浮遊した75μm以下の堆積物については音速との間に相関関係を確認できた.1.MODISにより算出した沿岸水の光学特性(後方散乱係数,吸収係数)に対して,1公共用水域調査等による広域検証,2調査船による光学特性の直接計測を行い,信頼性の高い日本沿岸の懸濁物質動態時空間構造の推定を目指す.2.常磐房総海域を対象とし,年スケールの沿岸細粒土砂動態プロセスを表現する長期計算モデルと,特定の気象擾乱を対象とする同プロセスを表現可能な高解像度モデルを駆動し,モデルの基本性能の把握および検証,他モデルとの比較を行う.得られた計算結果に基づき,気象擾乱のパターン(低気圧の移動経路等)に対する沿岸細粒土砂の基本的な応答の特徴(基本モード:卓越輸送方向,集積・流出域等)を把握する.3.鹿島灘北部と外房南部との両海域の海底堆積物に含まれる易分解性タンパク質量と他の有機物指標値(全有機物含有量・クロロフィルa含有量等)との定量を進め,これらの関係および経年変化を調べ,環境指標値としての安定性・有効性の検討を行う.細菌群集解析では,鹿島灘北部と外房南部に特徴的に出現するアンモニア酸化細菌の種類(遺伝子塩基配列情報)の経年変化を調べ底質環境との関係を解析し,環境指標としての有用性を検証する.4.平成30年度に実施した500 kHzでの懸濁液体の音波伝搬特性を参考に,違う周波数を用いて浮泥を伝搬する音波の特性を確認する.これらを合わせて,港湾部における堆積層上部に生じる浮泥層の音響的な検出手法について検討する.懸濁質・細粒土砂動態の実態解析では,MODISのデータに基づき,海水中の粒子状物質の情報を反映した後方散乱係数,吸収係数について,20112016年の約5年間分の平均像を求めることで,日本沿岸における空間構造とその季節変化を検討した.その結果,後方散乱係数は北海道周辺海域で高く,同海域の水中粒子状物質が多い可能性を示した.さらに,太平洋岸海域にEOF解析を適用し,後方散乱係数の時空間変動の特徴を明らかにした.シームレスな沿岸細粒