hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高齢者の腸内環境改善に関する研究-真空調理を用いた高食物繊維食品の開発

また、下剤の投与回数が多かった要介護度4では、Bifidobacteriumが顕著に少なく、下剤によってビフィズス菌が腸内に定着しにくい状態にあることが明らかになった。要介護度5では、Lactobacillusが有意に低くなっていた。(2)便中排泄成分(水分他)水分は要介護度4,5で80%と高く、軟便であった。3.真空調理による検討肉、魚、野菜など献立によく使用される食材を、形、量を変化させ、真空包装後オーブン加熱し物性、色差、溶出液成分について現在検討中である。通常加熱に比べ真空調理で煮くずれが少なくなる傾向にあった。本研究は施設入所高齢者の便秘の実態を明らかにした上で、高食物繊維食を摂取し、下剤に頼らない腸内環境改善を目的としている。平成17年度に引き続き、高齢者の便秘の実態調査を行い、その後寒天ゼリーおよびオリゴ糖摂取による腸内環境の変化を検討した。また、真空調理による料理開発についても検討を行った。1.高齢者の便秘に関する実態調査施設入所高齢者80名を要介護度別に分類し、食事形態、摂食量、排泄方法、排便回数、下剤服用回数を調査した。その結果、介護度が高くなる程、咀嚼・嚥下機能低下により「きざみ食」「経管栄養」が増加していた。下剤は21名が毎日服用、59名は23日排便がなかった場合に服用するという結果であった。排便回数は、介護度が高くなる程、下剤の服用量が増加するにもかかわらず、少なくなっており、全体では5.7回/7日、介護度5では4.0回/7日であった。2.寒天ゼリーおよびオリゴ糖摂取による腸内環境改善の検討寒天ゼリー(寒天0.5g)を毎朝食時に連続5ヶ月間摂取してもらった。その結果、排便回数は80名全体で6.8回/7日に増加し、便中水分もゼリー摂取前は81%であったものが、75%に改善した。さらに、腸内細菌はゼリー摂取に伴って総菌数が対数で7.9から8.6に増加した。この後10名には4ヶ月間寒天ゼリーにオリゴ糖3gを添加して摂取してもらったところ、ビフィズス菌が2.0から6.4に増加し、腸内環境がさらに良好になったことが示唆された。3.真空調理による食材ごとの条件検討根菜類、魚、肉について加熱条件、大きさを変化させながら、通常調理と物性を比較した。その結果、真空調理を用いると食品の形状をくずすことなく、やわらかく仕上がることがわかった。
四肢再生系を応用したマウス関節再生能力の評価

1年目となる本年は、関節軟骨の成熟・維持について調べるために、以下の実験を行った。まず本研究のために開発した実験系「Hemiarticular resection (HR)モデル」を行い、マウス新生児後肢の指骨第2関節(近位指節間関節)において、第1指骨(末節骨[P1])の骨端をきれいに残し、第2指骨(中節骨[P2])基部側半分だけを切除した。P1先端側骨端の関節軟骨の状態を、関節軟骨において層状に発現するProteoglycan 4(PRG4)とType II collagen(Col2)の免疫染色を行い、正常関節と比較した。その結果、HR実験を行ったP1の骨端では、関節軟骨の成熟が遅れていることが示唆された。一方で対照実験として、P2骨にナイフで切れ目を入れるものの、基部半分のP2骨を取り除かない擬似手術を行ったところ、P1骨端の関節軟骨は正常に成熟していた。これらの結果から、マウス新生児における指骨関節軟骨の成熟には、関節を構成する骨同士の相互作用が必要であることが示唆された。次にHR実験を行って取り除いたP2骨の基部断片を、基部先端部を180度回転させて、元の場所に戻す実験を行った(Invert実験)。P2骨の切断端は骨折治癒の反応が起きることが予想され、新規の軟骨が形成されると思われる。断片を180度回転させたことで、新規軟骨と、P1先端部またはP2基部の関節軟骨とが接触する状況を作り出すことができる。この境界面において、関節様の構造が作られないかを調べた。その結果、組織学的には関節とは思えないものの、関節軟骨のマーカー分子(PRG4, Col2)が、少なくとも3週間に亘って境界部位で発現していることが分かった。この結果から、関節を再生できないはずのマウスにおいて、少なくとも分子レベルでは関節再生の反応が起きている可能性があると考えられた。本来、研究補助員を雇用し、免疫染色等の実験をサポートしてもらう予定であったが、こちらが希望している技術・条件に見合う人が見つからず、現時点では雇用できていない。しかし実験自体は当初の計画どおりに、実験を行った関節と正常関節との比較ができており、その違いが明らかになってきた。そのため、概ね順調に進んでいると考えている。ここまでの解析結果から、HR実験を行った新生児の指関節では、関節軟骨の成熟が遅れている可能性が示唆されたため、成熟過程でこの近傍で発現している液性因子を調べる。そしてこの因子をHR手術後の関節に添加することで、成熟の遅れを回復できないか調べる。前述のInvert実験の結果から、関節軟骨だけでなく、骨折治癒過程で形成される軟骨塊からもこのような因子が産生されている可能性が出てきたため、このような因子を質量分析などの解析で特定することができないかの検討を始める。

前述のInvert実験の結果から、関節軟骨だけでなく、骨折治癒過程で形成される軟骨塊からもこのような因子が産生されている可能性が出てきたため、このような因子を質量分析などの解析で特定することができないかの検討を始める。研究計画当初は、研究補助員を雇用することを検討していたが、希望する技術・条件に見合う人材が見つかっていないため、雇用できていない。そのため本年度使用した額が、計画より少なくなった。この分は、次年度補助員を雇用する際に、勤務日数を増やすことに活用したい。
青果物の高度流通システムに不可欠な絶対評価による鮮度モニタリング手法の開発

ホウレンソウ葉において、低酸素貯蔵が鮮度低下の指標であるマロンジアルデヒド(MDA)当量の増加抑制に効果的であることを示した。また、可視近赤外分光法によるMDA当量の非破壊計測を通して、青果物の鮮度を評価する非破壊計測技術を開発した。開発したモデル式の精度は、相関係数0.75以上、二乗平均平方根誤差29 nmol gDW^<-1>以下であり、鮮度をレベル別に評価するためのラフスクリーニング技術として十分な精度であった。消費者が青果物を購入する動機として「鮮度の良さ」は最も重要なファクターであり,流通・小売業においては常に鮮度を意識した取り扱いを心がける必要がある。しかしながら,鮮度は色やしおれ具合等の主観的判断に委ねられており,これを客観的かつ定量的に示す新規な指標の開発が求められていた。これまでに我々は,青果物に含有する脂質成分の過酸化度は青果物が遭遇した積算温度と強い正の相関があり,鮮度の定量的指標となり得ることを示した。流通現場での適用にあたっては,これを迅速・非破壊的に測定できる技術にまで高める必要があるが,本研究では分光学的手法による解決を目指した。本年度は,収穫直後のエダマメ'さやむすめ'および'錦秋'を入手し,20°Cで貯蔵し適宜サンプリングした。鞘部について凍結乾燥し,粉状にした試料をBligh-Dyer法により脂質成分を抽出した。窒素にて流気乾固しクロロホルムにて再定容した抽出液について,紫外可視分光光度計によって190nmから1100nmの範囲で吸光度を測定した。得られた吸光スペクトルについて,紫外可視近赤外短波長領域のスペクトルデータを用いた主成分分析を行った結果,第1主成分スコア値が品種毎に異なることが示された。また,積算温度の増加に伴い第3主成分スコア値が増大する傾向が認められた。第1主成分においては300,430,670nmのバンド帯が,第3主成分においては350,410,670nmのバンド帯がスコア算出に大きく寄与していた。一方,近赤外短波長領域のみのスペクトルデータを用いた解析の結果,積算温度の増大に伴って,第1主成分スコア値が増大する傾向が認められると共に,品種毎にその傾向がグループ化されることが示された。以上の結果から,紫外可視近赤外領域の吸光度測定によって,非破壊的に青果物中の脂質成分の過酸化度を推定できる可能性が示された。ホウレンソウ葉を対象に、低酸素環境が鮮度評価の指標となる生体膜脂質の過酸化に対して与える影響について検討すると共に、ホウレンソウ葉の近赤外スペクトルを用いた過酸化脂質のマロンジアルデヒド(MDA)当量の検量モデルの構築により、非破壊鮮度評価技術開発の可能性を検証した。さらに、コマツナ、ブロッコリー、ニンジンを対象に、測定部位の違いが脂質過酸化を指標とした鮮度評価値に与える影響についても検討した。研究の結果、貯蔵酸素濃度4.74%区において、ホウレンソウのMDAの変化量は有意に小さくなり、低酸素貯蔵により生体膜脂質の過酸化が抑制されることを明らかにした。また、近赤外スペクトルを用いたMDA当量の検量モデルを検討したところ、可視近赤外領域を用いた検量モデルにおいて、決定係数R^2-0.63、RMSECV=26.7nmol gDW^<-1>、近赤外領域を用いた検量モデルにおいて、R^2=0.57、RMSECV=29.0nmol gDW^<-1>の精度の検量線が作成できた。検量モデル構築の際に算出された回帰ベクトルと、SNV処理した平均スペクトル、相関スペクトルを比較した結果、680-720nm、830-874nm付近の波長領域は、MDA当量との相関が認められ(|r|>0.5)、検量モデルの構築に有用であることが分かった。また、クロロフィル濃度の変化はMDA当量の推定には直接的に関与しないことが示された。以上から、低酸素環境は生体膜脂質の過酸化を抑制すると共に、可視近赤外拡散反射スペクトルを用いたMDA当量の検量モデルの構築により、ホウレンソウ葉の非破壊鮮度評価の可能性を示した。また、化学分析による脂質過酸化率による鮮度評価精度は測定部位によって異なり、特にコマツナでは葉上端部、ブロッコリーでは花蕾部、ニンジンでは果皮部において精度が向上することを明らかにした。本研究では、異なる4段階の酸素濃度環境下(5, 10, 15, 20%; 20°C)にホウレンソウ葉を貯蔵し、酸素濃度が鮮度評価の指標となる生体膜脂質の過酸化に対して与える影響について検討した。さらに、ホウレンソウ葉の近赤外スペクトルを用いたマロンジアルデヒド(MDA)当量の検量モデルの構築により、非破壊鮮度評価技術開発の可能性を検証した。研究の結果、いずれの貯蔵酸素濃度区においても、貯蔵日数の経過に伴いMDA当量は有意に増加することが示された。

また環境の酸素濃度が低いほど、ホウレンソウ葉内のMDA当量の増加が抑制される傾向が示された。一方、非破壊的に取得したホウレンソウ葉の可視近赤外拡散反射スペクトルを説明変量としたMDA当量の検量モデルの精度は、決定係数R2 = 0.68、平均二乗誤差RMSECV = 25.95nmol gDW-1であった。検量モデル構築の際に算出された回帰ベクトルの観察から、当該モデルの構築には可視領域の波長が積極的に利用されることが示された。このため、ホウレンソウ葉に豊富に含まれ、また鮮度評価の相対的な指標としても認識されているクロロフィル含量について調査した。その結果、クロロフィル含量は、本実験の貯蔵期間中はほぼ一定であり、MDA当量との相関も認められなかった。以上から、MDA当量が鮮度評価の絶対的な指標として極めて有効であることを明らかにすると共に、可視近赤外拡散反射スペクトルを用いたホウレンソウ葉の非破壊鮮度評価が可能であることを示した。本研究の成果は、将来的に実際の流通システムにおいて活用されることにより、従来にない客観的・定量的な『鮮度情報』を付加・活用した高度な青果物流通システムの提案・構築、および我が国の食品流通の信頼確保や高度化に貢献するものであると考えられる。ホウレンソウ葉を対象に、脂質抽出液、凍結乾燥試料、および青果物個体といった、組織構造の複雑さの程度が異なる系における脂質過酸化レベルの非破壊測定法を開発しており、おおむね順調に進展していると考えられる。24年度が最終年度であるため、記入しない。広範な青果物品目を対象に研究を推進することによって、脂質過酸化率の非破壊モニタリング技術を新規な鮮度評価法として多種多様な青果物に対して汎用的に利用できるかどうかを検討する必要がある。また同時に、脂質過酸化レベルは部位ごとに異なることが、本研究により初めて明らかにされたことを鑑み、鮮度の評価・診断に最適な部位を検討し、青果物流通システムの高度化に貢献する技術とするところまで研究を進める必要がある。
前立腺癌骨転移とオステオネクチンの関連についての研究

SPARC(Secreted Protein and Rich in Cysteine,オステオネクチン)は細胞外マトリックスタンパク質である。この前立腺癌での作用を明らかにした。SPARCの発現が前立腺癌由来間質細胞で低下していた。SPARCがAKTのリン酸化の阻害をすることによって前立腺癌細胞の増殖、及び遊走能を阻害した。これらのSPARCの作用は、SPARCがインテグリンβ1に直接結合した後に作用することが明らかとなった。SPARC(Secreted Protein and Rich in Cysteine、オステオネクチン)は細胞外マトリックスタンパク質である。これは様々な癌腫で増殖、浸潤との関連が調査されてきたが、前立腺癌においてはまだほとんど研究されていない。昨年はSPARCがAKTのリン酸化の阻害をすることによって前立腺癌細胞の増殖、及び遊走能を阻害することを明らかにした。今回さらにその機序を明らかにするためにSPARCと結合する作用があると言われる各種インテグリンの発現の変化を調査した。前立腺癌細胞にSPARCを加えることでインテグリンβ1の発現が亢進した。さらにインテグリンβ1との関連を調べるために、SPARCとの免疫沈降の実験を行い、インテグリンβ1と直接結合することを明らかにした。さらにインテグリンβ1の中和抗体を用いることで、SPARCによる増殖抑制や遊走能阻害効果が解除された。次に前立腺癌組織内でのSPARCの発現の程度を明らかにするために、tissue microarrayを用いてSPARCの免疫組織染色を行った。SPARCは正常前立腺組織では強く染色されたが、前立腺癌組織ではその発現の低下が観察された。また前立腺癌の悪性度が高くなるにつれ、SPARCの発現が減弱することがわかった。以上の結果より、癌由来間質細胞から分泌されるSPARCが減弱することで、前立腺癌細胞の増殖が亢進する可能性があることが示唆された。オステオネクチン(Secreted Protein and Rich in Cysteine, SPARC)は細胞外マトリックスタンパク質である。今回オステオネクチンの発現と、前立腺癌細胞の増殖、及び遊走能との関連性を調査した。RT-PCRとWestern blottingにてオステオネクチンの発現量を調査すると、進行性前立腺癌患者の針生検組織から樹立された前立腺癌由来細胞株は、前立腺癌細胞株と比較して、明らかに高レベルのオステオネクチンmRNAとタンパク質を発現していた。アンドロゲン依存性前立腺癌細胞LNCaPおよび非依存性前立腺癌細胞株PC-3の増殖はオステオネクチンによりdose-dependentに抑制された。さらに、前立腺癌細胞の遊走能をwound healing assayにて調べると、オステオネクチンは癌細胞の遊走能も阻害した。これらの抑制の機序を明らかにするために、AKTのリン酸化をWestern blottingにて調べると、オステオネクチンによりAKTのリン酸化が阻害された。すなわち、オステオネクチンによる増殖、遊走能の阻害作用はAKT-p21シグナル伝達経路を阻害して作用していることが示唆された。以上の結果より、癌由来間質細胞から分泌されるオステオネクチンが前立腺癌細胞と相互作用していることが示唆された。オステオネクチンと前立腺癌細胞、前立腺癌由来間質細胞との関連性を明らかにすることができたため。これまでは前立腺癌由来間質細胞を用いてオステオネクチンの研究を行なってきたが、我々の施設では肋骨由来間質細胞も樹立している。しかし、これらの細胞は数代しか継代できないため、継続的な安定した実験結果を出すのが難しい。このため、今回、間質細胞にSV40 T-antigen遺伝子を導入することにより、間質細胞を不死化を行い、安定的な実験を行う予定である。平成23年度は、オステオネクチンの間質細胞からの発現の確認、オステオネクチンによる前立腺癌の増殖抑制などの実験が比較的うまく行えたので、実験費用を予定よりも抑えることができたと考えている。次年度については、間質細胞を不死化するために遺伝子導入試薬の購入、細胞培養試薬、オステオネクチンの購入を考えており、残額をこれに充てたいと考えている。
がん細胞ゼブラフィッシュ移植モデルによるアッセイ系の構築～膵癌克服への布石～

本研究では、膵癌細胞をゼブラフィッシュに移植し、抗がん効果を評価する実験系を構築することで、新規ドラッグスクリーニング及び、治療効果予測ツールとして研究・臨床応用に発展させる。ゼブラフィッシュが有する生物学的特徴をがん細胞移植モデル(xenograft model)として活かし、膵がん治療に貢献できるか評価する。
ゲノム構造情報の安定的維持機構の解析

S.cerevisiaeを使用し、Ctf(Chromsome Transmission Factor)4,18の欠失がS期に与える影響を見るため、欠失株中の複製因子(Dpb11,Cdc45.Mcm,Polymerase,RPA)の動態をChip-CHIP法により調べた。Ctf4は、Polymeraseαのアクセサリー因子として知られており、またCtf18はS期複製チェックポイント機構に関与していることがわかっている。ctf4,ctf18欠失株中で結合部位と結合量を測定した所、今回調べた複製因子の結合部位に変化は見られなかったが、結合量は野生株と比較して半分になっていた。特にctf4欠失株中において結合すると知られているPolymeraseαのみならず,Polymeraseεの結合量も減少していたことは、ctf欠失株中では複製因子が安定して染色体上に結合出来ないことを示している。またコヒーシンの結合量を定量PCRで確認した所、ctf欠失株中での結合量は野生株に比べて三分の一量になっていた。ctf欠失株中での複製因子やコヒーシンの不安定は、新生鎖が正確に合成されず、安定して存在しないなどの理由から引き起こされているのではないかと考えた。そこで、Cdc6の発現をGALプロモータで制御出来る株を作成した。cdc6が発現下でG2期同調し、その後cdc6発現を抑制してG2期からリリースすると、pre-RCが形成されず、複製が起こらないまま細胞周期が動いて行く。この時、コヒーシンの形成は起こることが知られているので、この株を使用し、ctf欠失株中に見られるヒーシン因子の不安定は複製に依存するかどうかを調べた。結論から言うと、この細胞条件では複製依存しての差は見られなかった。ctf欠失株はプレート感受性試験で感受性が見られるのは明らかになっていた。今回は、細胞を液体培地で生育し、ベノミル添加後、0-4時間まで30分ごとに回収して、YPDプレートに撒き、生存率を測定した。その結果、ctf4はべノミル添加後、4時間でも生存率は野生株と同様であったが、ctf18はべノミル添加後、30分後から生存率が低下し、4時間後には30%まで低下する事が明らかになった。これは、ctf18欠失株ではべノミルを使用しての実験が行えない事をしめしている。我々がS.cerevisiaeで構築したChIP(Chromatin Immuno Precipitation)-chip法のS.pombeへの応用を試みた。具体的にはオーストリアのKim Nasmyth研(IMP)と共同で減数分裂時におけるセントロメア領域の姉妹染色体解離を保護するメカニズムの解明を行った(nature, Epub 2006.March.15)。コヒーシンタンパクにより接着している姉妹染色分体の解離は減数分裂期には二段階に分かれて起こる。第一減数分裂期にはセントロメア領域以外の腕部の解離、続いて起こる第二減数分裂期ではセントロメア領域の解離が起こるが、第一減数分裂期のセントロメア領域のコヒーシンの保護に動原体タンパクSGO1が関与している事が明らかになっている。我々はこのSGO1がどのようにしてセントロメア領域のコヒーシンを保護しているのかS.Pombeを使い解析を進め、減数第一分裂期において脱リン酸化を触媒するプロテインフォスファターゼPP2AがSGO1と結合しており、またSGO1依存的にセントロメア領域に結合している事からPP2Aがセントロメア領域のコヒーシンの保護に関与している可能性を示唆した。また複製停止、開始に必要な因子の検索については、S.cerevisiaeを使いCtf(Chromosome Transmisson Factor)4,18,8に的を絞り、dNTPを枯渇する薬剤であるHU(ハイドロキシ尿素)を使用してチェックポイントカスケードを活性化させ、複製の停止、再開を繰り返す状態の時にはCtf18が染色体の複製領域に結合するが、チェックポイントカスケードが活性化されていない、通常の複製が行われている時には結合しない、つまりCtf18は複製の停止、再開時にのみ必要と思われるデータを得ている。Ctf4.18についてはチェックポイントの活性化の有無に関わらず、結合しているデータを得ているので、さらに変異株を使用して解析を進め、Ctf18の役割について追求する予定である。昨年に引き続き、我々がS.cerevisiaeで構築したChIP(Chromatin Immunoprecipitation)-chip法のS.pombeへの応用を試みた。改善点として、免疫沈降後の精製DNAの増幅ステップ時に繰り返し配列が多いなどS.cerevisiaeよりも染色体構造の複雑なS.Pombeにおいて、S.Bell研究室(Southern California大学)で使用されているLM(Ligation-Mediated)法を取り入れ、非特異的増幅部位の検出を押さえる事に成功した。また今まで使用していたグラスビーズよりも硬力の高いジルコニウムビーズを使用し、DNA抽出量を増やすことに成功した。以上の改善点を取り入れる事によりピストンなどクロマチン構造に関わる因子10種について、テロメア領域、セントロメア領域に特異的な結合パターンを得る事が出来た。この事についてはD.Moazed研究室(Harvard大学)と共同研究を進めている途中である。複製停止、開始に必要な因子についてはS.cerevisiaeを使用し、Ctf(Chromosome Transmission Factor)18を中心に解析を進めている途中である。

具体的にはCtf18とコンプレックスを形成しているCtf8,Dcc1それぞれにフラッグタグを付加し結合分布の確認、またこれらのタンパク全ての三重欠失株を作成した。これらの変異株を使用しdNTPを枯渇する薬剤であるHU(ハイドロキシ尿素)を使用してチェックポイントカスケードを活性化させ、複製の停止、再開が断続的に起こる状態の時に、ポリメラーゼなどの複製の因子が複製フォーク上に結合するかなど解析を進めているところである。またCtf18欠失株中で複製因子Cdc45の分布を見た所、複製チェックポイントカスケードが正常な野生株中では発火が押さえられている後期複製開始点上への結合も確認出来たことから、Ctf18は複製チェックポイント因子の一員であると考えられる。そこでこの複製チェックポイントカスケードのどの位置に組み込まれる因子なのか他の複製因子との二重変異株等を作成し、感受性試験を進めている。S.cerevisiaeを使用し、Ctf(Chromsome Transmission Factor)4,18の欠失がS期に与える影響を見るため、欠失株中の複製因子(Dpb11,Cdc45.Mcm,Polymerase,RPA)の動態をChip-CHIP法により調べた。Ctf4は、Polymeraseαのアクセサリー因子として知られており、またCtf18はS期複製チェックポイント機構に関与していることがわかっている。ctf4,ctf18欠失株中で結合部位と結合量を測定した所、今回調べた複製因子の結合部位に変化は見られなかったが、結合量は野生株と比較して半分になっていた。特にctf4欠失株中において結合すると知られているPolymeraseαのみならず,Polymeraseεの結合量も減少していたことは、ctf欠失株中では複製因子が安定して染色体上に結合出来ないことを示している。またコヒーシンの結合量を定量PCRで確認した所、ctf欠失株中での結合量は野生株に比べて三分の一量になっていた。ctf欠失株中での複製因子やコヒーシンの不安定は、新生鎖が正確に合成されず、安定して存在しないなどの理由から引き起こされているのではないかと考えた。そこで、Cdc6の発現をGALプロモータで制御出来る株を作成した。cdc6が発現下でG2期同調し、その後cdc6発現を抑制してG2期からリリースすると、pre-RCが形成されず、複製が起こらないまま細胞周期が動いて行く。この時、コヒーシンの形成は起こることが知られているので、この株を使用し、ctf欠失株中に見られるヒーシン因子の不安定は複製に依存するかどうかを調べた。結論から言うと、この細胞条件では複製依存しての差は見られなかった。ctf欠失株はプレート感受性試験で感受性が見られるのは明らかになっていた。今回は、細胞を液体培地で生育し、ベノミル添加後、0-4時間まで30分ごとに回収して、YPDプレートに撒き、生存率を測定した。その結果、ctf4はべノミル添加後、4時間でも生存率は野生株と同様であったが、ctf18はべノミル添加後、30分後から生存率が低下し、4時間後には30%まで低下する事が明らかになった。これは、ctf18欠失株ではべノミルを使用しての実験が行えない事をしめしている。
気候変動による水循環の加速可能性

気候変動に伴う地球水循環の変化により,各地域において洪水や渇水の発生の頻度が増加する傾向が強まると懸念されている.したがって,水循環の重要な過程の一つである陸面-大気境界層における水熱循環のメカニズムを詳細に解明し,地球規模地域規模の水熱循環の予測基準の高度化する事が極めて重要である.また,陸域-大気系における詳細な素過程およびその相互作用を詳細に解明する事は,広く地球規模での水問題および環境問題を解決し,また,水循環及び気候に関わる水文環境問題を的確に把握し,水資源の持続的なあり方を示す上でも重要である.そのため,本研究では下記に示す大気陸面相互作用の議論において不確実性の要因となっている重要な2つの項目に取り組み,計画通りの成果を挙げた.大気陸面相互作用に関する既往研究は多数存在するが,そのほとんどは観測データの不足に起因する再現精度に課題があった.そのため,まず,大気陸面境界層における水・熱循環の時間変動に関するパラメータ推定をおこない,その水文学的特性を定義するための新たな手法を確立した.そして,研究対象地域において,140年にわたる観測データ及びリモートセンシングデータを解析し,パラメータの同定に利用する画期的な手法を提案した.これらの手法は大気陸面境界層における大気の湿度及び降水の時空間分布の検証に利用される.本研究で提案したモデルは,気候変動下における世界の水循環の予測に適用され,IPCCAR5に引用される見込みである.また,リモートセンシング技術を援用した気候学的研究により,大気陸面境界層において雲が果たす影響に関する検討を行った.その結果,陸面での潜熱及び顕熱の発生メカニズムについて,従来とは異なる応用手法を見出し,月単位の蒸発散量の予測精度の向上を可能とした.更に実利用においては,Geostationary Operational Environmental Satellite-R Series(GOES-R)が現実的な精度の推定値を与えるための精度向上に対して有益であることが示された.これまでに、10ノード/50TBの高性能なコンピュータネットワークを受け入れ研究室内に整備することができ、また、国際的に協力して研究を進めていく日程を整えた。当初の予定通り、8種類の全球再解析データ(計8TB)における1979年から現在までの大気陸面過程に関連するデータを取得した。今後は1-2°の解像度で大気陸面結合の強さを各再解析データについて計算し、そのパターンを比較する予定である。全球再解析は大気陸面過程に関する唯一の、観測値に基づいた物理的に整合性があるデータであると考えられる。全球再解析は蒸発散量や対流性の降水、大気海洋フィードバックに異なる制約条件を加え、また異なる元データを利用しているので、大気陸面結合の強さは再解析に利用されたモデルによって大きく異なる可能性がある。どの再解析データが最も正確であるかが問題となっている。現在、複数の気象学的変数(水蒸気量、気温など)について入力ミスによる影響があるデータがないかどうか確認中である。大気陸面結合の時空間的変化を特定することは、本研究の重要な目的であるので、データ処理による人工的な変化と実際の変化を区別することは重要である。また、米国南東部や西アフリカにおいて50km以下のスケールの地域的な大気陸面結合過程の理解を進めるため、現地観測や衛星観測データを利用した研究も進行中である。NASAの大気赤外サウンダ(AIRS)による全球毎日2回観測の気温と湿度の2002-2011年におけるデータをこの目的に応じた処理を施した。改良型高性能マイクロ波放射計(AMSR)による土壌水分の推定値も利用して、地表面状態の観測が降水量予測や流量観測のない流域におけるリアルタイム洪水予測にどのように役立てられるかを研究している。再解析プロダクトに関して,気候科学,特に気候変動分野における強い必要性から,長期間にわたりデータの均質性が高い,いわゆる"Climate quality再解析"へのパラダイムシフトが起きている.Climate quality再解析とは,比較的安定した値を示す変数を用いてデータ同化をおこなう事で,時間変動し物理的根拠のないバイアスの発生を抑制し,従来よりもデータ品質が改善されているデータセットである,この新しい再解析データセット構築の先駆的試みがNational Oceanic and Atmospheric Administration(NOAA>-Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences(CIRES) Twentieth Century Reanalysis(20CR)であり,期間は140年分(1971-2010)とこれまでに発表されていた再解析データの2倍以上の期間を誇る.20CRは総観規模の地表面・海面気圧で同化しており,観測から得られた海水面温度と海氷分布を境界条件に用いている.こういった記録が均質であればあるほど,20CRは気候の長期トレンドの解析に適しており,社会的要求・注目度の高い気候変動の研究に信頼性の高い情報を供する事が出来ると言える.申請者はこれまで北米を対象として,統計的にデータ品質の分断点を調べる3種類の手法を用いて20CRの9つの変数についてその均質性の検証をおこない,この地域については同化に使用した観測データの品質に問題がある事を示した.

そしてさらに,本研究では同手法を全球スケールに適用し発展させた.申請者は,観測データや外部強制,代表的な入力変数など複数のデータセットに対し,全期間を対象として,地域スケール,季節スケール,変数間,アンサンブル間など多様な観点からデータの均質性を細かに検証した、これにより,先例のない,20CRデータセットの均質性についての特徴の抽出が達成された.自然起源および人為起源の変動を客観的に特徴づけて発見する新手法を提案する事が出来たと言える.現在は同新手法を他の観測データやたくさんの再解析データに対する応用を試みている.気候変動に伴う地球水循環の変化により,各地域において洪水や渇水の発生の頻度が増加する傾向が強まると懸念されている.したがって,水循環の重要な過程の一つである陸面-大気境界層における水熱循環のメカニズムを詳細に解明し,地球規模地域規模の水熱循環の予測基準の高度化する事が極めて重要である.また,陸域-大気系における詳細な素過程およびその相互作用を詳細に解明する事は,広く地球規模での水問題および環境問題を解決し,また,水循環及び気候に関わる水文環境問題を的確に把握し,水資源の持続的なあり方を示す上でも重要である.そのため,本研究では下記に示す大気陸面相互作用の議論において不確実性の要因となっている重要な2つの項目に取り組み,計画通りの成果を挙げた.大気陸面相互作用に関する既往研究は多数存在するが,そのほとんどは観測データの不足に起因する再現精度に課題があった.そのため,まず,大気陸面境界層における水・熱循環の時間変動に関するパラメータ推定をおこない,その水文学的特性を定義するための新たな手法を確立した.そして,研究対象地域において,140年にわたる観測データ及びリモートセンシングデータを解析し,パラメータの同定に利用する画期的な手法を提案した.これらの手法は大気陸面境界層における大気の湿度及び降水の時空間分布の検証に利用される.本研究で提案したモデルは,気候変動下における世界の水循環の予測に適用され,IPCCAR5に引用される見込みである.また,リモートセンシング技術を援用した気候学的研究により,大気陸面境界層において雲が果たす影響に関する検討を行った.その結果,陸面での潜熱及び顕熱の発生メカニズムについて,従来とは異なる応用手法を見出し,月単位の蒸発散量の予測精度の向上を可能とした.更に実利用においては,Geostationary Operational Environmental Satellite-R Series(GOES-R)が現実的な精度の推定値を与えるための精度向上に対して有益であることが示された.研究は概ね計画通りに進んでおり,これまでに,気候変動研究にとって非常に重要な情報をもたらすデータ品質チェックの新手法を提案する事に成功している本研究は広範囲にわたるテーマであるため,大気陸面相互作用の各解析データとその相互比較検討を要する.しかしながら,共同研究を実施しているプリンストン大学の研究チームの降水予測スキル分析の遅延要因により,大気陸面相互作用の強さの相互比較に4ケ月,相互作用に対する水収支感度の検討に5ケ月を要したていたため,期間内の補助事業の完了が困難となった.
高効率高分解能光電子分光のための超高繰り返し深紫外光源の開発

本研究の目的は、半球型光電子分析器を用いた高分解能レーザー角度分解光電子分光の測定時間を桁違いに短縮する深紫外光源の開発である。これを達成するため、繰り返し周波数74 MHz、パルス幅10 psのモード同期チタンサファイア発振器の出力光の第四次高調波(波長209 nm)をファブリーペロー(FP)共振器に入射し、繰り返し周波数を15倍の1.1 GHzまで上げることに成功した。本光源を用いて金の多結晶の光電子分光測定を行い、分解能を維持しながら測定時間を二桁短縮できた。更に、ピコ秒モード同期レーザーの縦モード安定化の動的制御により、高フィネスFP共振器を用いた深紫外パルス列の強度安定化を実現した。本研究は高分解能角度分解光電子分光の測定時間を桁違いに短縮する深紫外光源の開発を目的とする。分解能低下の要因となる空間電荷効果を抑えつつ短時間測定を実現するため、ファブリーペロー共振器(以下ではFP共振器)を用いた既存の光源の繰り返し周波数の逓倍化を提案した。これにより分解能を維持しながら測定時間を短縮できるため、従来測定が困難だった物質の研究や新物質の効率的探索が可能になる。繰り返し周波数(74MHz)のピコ秒モード同期チタンサファイアレーザーの四倍波をFP共振器により元の15倍の1.1GHzまで上げた。共振器を用いて安定に繰り返し周波数を逓倍にするには、共振器の縦モードとレーザーの四倍波の縦モードを完全に合わせる必要がある。レーザーの縦モードの揺らぎの原因は繰り返し周波数とオフセット周波数だ。前者は安定で容易に制御できるが、後者はレーザーの特性や環境に大きく依存し、制御も難しい。また、レーザーの四倍波はオフセット周波数の揺らぎが四倍強調される。そのため、共振器の線幅が狭いと縦モードの揺らぎに対して透過光強度が過敏に変化し、能動制御が難しい。一方、共振器の線幅が太いと時間領域で強度変調する。まず、縦モードの揺らぎに鈍感になるような共振器を作製し、共振器長の能動制御により共振器ロックが1週間に亘り安定に動作することを確認した。新光源の原理実証として、半球型光電子検出器を用いて、高繰り返し化光源と元の光源の両方で金の多結晶の光電子分光測定を行った。これにより、新光源は分解能を損なわずに測定時間を二桁以上短縮することに成功した。さらに、狭線幅の共振器の能動制御も可能にするため、レーザーの縦モード安定化も行った。自作の単一縦モードレーザーに対してモード同期レーザーの縦モードの1本が位相同期するようにレーザーの共振器長に対して能動制御を行うことで、狭線幅の共振器ロックに成功した。本研究は高分解能光電子分光の測定時間を桁違いに短縮する深紫外光源の開発を目的とする。分解能低下の要因となる空間電荷効果を抑えつつ短時間測定を実現するため、ファブリーペロー共振器を用いた既存の光源の繰り返し周波数の逓倍化を提案した。これにより光電子分光測定において高いエネルギー分解能を維持しながら測定時間を短縮できるため、従来測定が困難だった物質の研究や新物質の効率的探索が可能になる。本研究では、繰り返し周波数74 MHz、パルス幅10ピコ秒のチタンサファイアモード同期レーザーの四倍波をファブリーペロー共振器に入射し、その出力光として繰り返し周波数を15倍の1.1 GHzの光源を得た。共振器を用いて安定に繰り返し周波数を逓倍するためには、共振器の縦モードとレーザーの四倍波の縦モードを完全に合わせる必要がある。低いフィネスのファブリーペロー共振器をロックした場合、共振器を透過したパルス列は繰り返し周波数の逆数の時間で強度揺らぎが残る。狭線幅のファブリーペロー共振器を透過したパルス列の強度安定化のためには、レーザーの縦モード安定化が必要であった。レーザーの縦モードの揺らぎは自作の単一縦モードレーザーとのヘテロダインビートにより検出する。このビート信号を基準RF信号に同期する能動制御は一時間に亘って安定に稼働することを確認した。並行してこの光源を実際の光電子分光測定に適用する準備を進めた。極低温での光電子分光測定を行うためには、共振器から得られる深紫外パルス列の強度安定化が必要である。これを短期には実現できているが、半日以上の長期に安定稼働するためには、さらなるレーザーの縦モード安定化が必要である。これは、当該年度に行った他の研究で得られた回路技術を適用することで可能であると考えている。当該年度の研究目標は、ファブリーペロー共振器を用いた高繰り返し光源の実現とその原理実証であった。

これらは当該年度に実現し、応用物理学会で発表を行った。当該年度に行った他の研究において得られた回路技術を本光源システムに適用することで、長期安定な深紫外光源を完成させる。これを用いて従来測定が困難だった試料の光電子分光測定を行う。これらの研究成果の発表を行う。光物性、光源開発当該年度に完成させた高繰り返し化光源を用いて、その有効性を確認するために、経時変化する物質や物質探索のための光電子分光測定を行う。測定対象は、光電子分光を専門に行う石坂香子准教授(東京大学)と下志万貴博助教(東京大学)の協力のもとで決定する。現在のところ、以下の系を想定している。経時変化により超伝導状態を消失する物質として、チタン酸化物のBaTi2Sb2Oやコバルト酸化水和物NaxCoO2・yH2Oがあり、これらの物質のフェルミ面近傍の電子状態を短時間に高分解能測定することにより超伝導発現の起源を探る。また、フェルミ面近傍に特異な電子状態が現れる三元素トポロジカル絶縁体の物質の系統的な探索に活用する。元素や組成比を変えながらフェルミ面近傍の電子状態を短時間で測定するのに本提案の光源は最適であると考えられる。さらに、挑戦的課題として、研究代表者がこれまで研究を行ってきたダイヤモンド間接遷移型半導体にも興味を持っており、この価電子帯の微細構造を調べたい。これらの実験は研究協力者で光電子分光の専門家である石坂香子准教授(東京大学)や下志万貴博助教(東京大学)の助言を受けながら研究を進める。これらの実験で得られた結果について成果発表を行う。本研究で開発している光電子分光の深紫外光源は、パルス列の強度安定化に課題が残っている。この課題の解決には長期のレーザーの縦モード安定化が必要であるため、これを実施する。またこの光源を用いて従来光源では測定が困難だった試料の光電子分光測定を行う。本研究で開発した新光源を発表する論文が当該年度は準備中であり、当該年度に使用予定だった論文発表、英文添削、印刷にかかる費用を次年度に回したためである。レーザーの縦モード安定化に必要な回路素子、光電子分光測定に必要な光学素子の購入に用いる。また、研究成果を論文や学会で報告する。次年度に本研究で開発した新光源を発表する論文の準備を進める。
アルツハイマー病の病態形成機構における細胞内/外品質管理機構の役割の解明

アルツハイマー病(AD)の病理形成に関わる分子機構を明らかにするために、我々が開発した次世代型ADモデルマウス(APP KI)を軸に、細胞内および細胞外のタンパク質分解・代謝制御機構に着目して、AD病理形成機構の解析を行った。その結果、旧型ADモデルマウスで得られていた結果は、多くの点で再現性が得られず、APP KIマウスではじめて新たな制御機構が存在していることが示唆された。今後、AD創薬のための新たな介入ポイントを見出せる可能性がありさらなる解析が強く望まれる。アルツハイマー病(AD)の病理病態形成の分子機構を明らかにするため、申請者が開発した新規ADモデルマウス(APP-KI)を軸に、細胞内/外環境の品質管理機構(ネプリライシン(NEP)、カルパイン、オートファジー、ユビキチンプロテアソーム等の時空間制御の異なる蛋白質分解系)に関連する各因子の遺伝子改変マウスとの交配を行い、病理形成の加速・減速等の相互比較を行った。APP-KIとの交配相手としてNEP-KO、カルパスタチン(Cast)-KO、コンディショナルAtg7欠損(cAtg7-KO)マウスとの交配を行った。NEP-KO交配群、Cast-KO交配群では、神経炎症の亢進を伴うアミロイド病理の加速が認められた。また、行動学的解析においても、これら交配群において、学習能の低下・障害が進んでいることを明らかにした。一方で、cAtg7-KOマウスとの交配群では、以前のAPPトランスジェニックマウスとの交配で得られた結果と一部ことなる結果が得られており、APPトランスジェニックでの結果が一部artifactであった可能性を示唆した。ユビキチン関連については、老齢APP-KIマウスの脳内では、殆どユビキチンプロテアソーム系に異常が見出されなかったことを生化学的に検出した。まだ位置情報が欠落しているため、今後免疫組織化学的解析による検討が必要だろう。交配マウスを得ることに時間が掛かっているため、体外受精法を導入することで、解析速度を増加させる必要があると考えている。新規マウスの作製にも取りかかった(特許等の都合により、まだ詳細は明かせない)。これらを継続的に遂行することで当所の研究目的を十分に達成できると想定している。アルツハイマー病(AD)の病理病形成に関わる分子メカニズムを明らかにするために、申請者が開発した次世代型ADモデルマウス:APP knockin (KI)マウスを軸に、ネプリライシンン(NEP)、カルパスタチン(Cast)、コンディショナルAtg7(cAtg7)の各種欠損(KO)マウスとの交配を行った。既存のAPP過剰発現マウスを用いた過去の結果では、アミロイドβペプチド(Aβ)の蓄積が、カルパインの活性化を引き起こし、その下流のp25/p35の活性化が鍵となり病理形成が加速するとする報告がなされてきたが、APP-KI x Cast-KOマウスの解析から、それらがartifactであることが示された(論文投稿中)。これにより、既存の結果を基にした、病理仮説を一部見直す必要が生じた。同様に、APP-KI x cAtg7-KOマウスの解析からも、APP過剰発現マウスとcAtg7-KOとの解析で得られていた神経細胞死の促進が認められないことから、その系での神経細胞死は、APP過剰発現に伴うartifactであると類推される。一方、APP-KI x cAtg7-KOでは、APP過剰発現系同様に、Aβの分泌抑制が認められていることから、オートファジーがAβの分泌に機構に何らかの関与があることは間違いないと考えられる。NEP欠損によるAβ病理の亢進は想定の通りだが、Aβ病理の亢進に伴って、蓄積するAβの亜種(Aβ3pE-x種:Aβ3位のグルタミン酸がピログルタミン酸に変換され毒性度が高い)の増加と連動することも明らかとなった。ピログルタミン酸の形成にはグルタミニルシクラーゼ(QC)の関与が示唆されており、今後、NEPとQCの関連性についても着目する必要がある。これらを包括的に遂行することで、当初の研究目的完遂に到達すると想定している。研究計画の沿っておおむね順調に進展している。マウスの交配種を得るのにも体外受精を組み入れることでマウス供給も順調であり、定期的なサンプルの取得が継続的に行えている。また、Aβ3pE-x種とその形成に関与するQCの役割を検討する必要が生じるなど、一連の病理形成に連動する新たな役者も見出されており、当初の想定からの拡大展開も必要となっている。アルツハイマー病(AD)の病理形成に関わる分子メカニズムを明らかにするために、申請者が開発した次世代型ADモデルマウス:APP KIマウスを軸に、ネプリライシンン(NEP)、カルパスタチン(Cast)、コンディショナルAtg7(cAtg7)の各種欠損(KO)マウスとの交配を行った。Cast-KO xAPP KIマウスの解析から、既存のAPP過剰発現マウスを用いた過去の結果の再現性が得られず、APP過剰発現マウスから得られたカルパインの活性化に伴うp25/p35の活性化に関連する結果は、Artifactsであることが示された(Journal of Neuroscienceに掲載)。APP過剰発現によるArtifactの可能性はcAtg7-KO x

APP KIの解析でも同様でり、オートファジーがAβの分泌を制御している可能性は示せたが、cAtg-KOxAPP過剰発現マウスの解析結果の全てが再現されることはなかった(論文投稿中)。これらのことから、APP KIマウスの有用性がさらに高まった。一方、NEP-KOxAPP KIの解析から、NEP欠損により悪性Aβ亜種(Aβ3pE-x種)の増加を認めたが、Aβ3pE-x種の形成に関与すると報告されていたグルタミニルシクラーゼ(QC)の関与が全く認められず、Aβ3pE-x種形成機構に未知のメカニズムが関与していることが示された。これらの結果から類推するに、APP過剰発現系で得られていた結果は、多くの点で再現性が得られないだけでなく、APP KIマウスを用いることで新たな制御メカニズムが存在していることが示唆された。この切り口から、AD創薬のための新たな介入ポイントを見出せる可能性があり今後のさらなる解析が強く望まれる。アルツハイマー病(AD)の病理形成に関わる分子機構を明らかにするために、我々が開発した次世代型ADモデルマウス(APP KI)を軸に、細胞内および細胞外のタンパク質分解・代謝制御機構に着目して、AD病理形成機構の解析を行った。その結果、旧型ADモデルマウスで得られていた結果は、多くの点で再現性が得られず、APP KIマウスではじめて新たな制御機構が存在していることが示唆された。今後、AD創薬のための新たな介入ポイントを見出せる可能性がありさらなる解析が強く望まれる。研究計画に則っておおむね順調に進展している。一部、マウスの交配種を得るのに予定よりも長く時間を要しているが、今後体外受精等を行うことで時間の短縮を図る。また、in vivoイメージングのために放医研(樋口真人チームリーダー)へのマウスの移送も完了しており実験計画を遂行可能である。また、新規モデルマウスの開発に迫られたため、この準備も開始しており、次年度以降に継続する必要があるだろう。マウスの交配については、最終年度は主に加齢を行うことに集中して、新たな交配は殆ど行う必要はないだろう。一方で、経時的な、生化学的、免疫組織化学的、行動学的解析を継続し、最終年度内に完遂することを目標とする。また、Aβ3pE-x種とQCが、Aβによる神経炎症の主因である可能性があるため、細胞内/外の品質管理機構が神経炎症に与える役割についての視点も加えて解析を展開する必要があるだろう。他のプロジェクト(JSTさきがけ)における神経炎症に特化した解析の中で、インフラマソームで中心的に関与すると考えられたカスパーゼ1が、実はAPP-KIマウスの神経炎症の形成に関与していないことが明らかとなったため、これまでの概念とは異なる視点でアミロイド病理と神経炎症の関連性の解析を進める必要性があるだろう。28年度が最終年度であるため、記入しない。神経科学交配群のマウスを得てからの解析はこれまで同様に、経時的に生化学的、免疫組織学的、行動学的解析を継続する。in vivo MRI解析も、放医研へマウスを移送が完了したことで、連携して解析を行う。アデノ随伴ウイルスの系の導入については、AAAV-NEPの導入の準備を行っている。これは、今後のサルを用いた前臨床試験にも結果を外挿する上でも重要な結果となるため継続して解析を進める。更に、新規モデルマウスの開発にも着手しており、これら新規マウスが得られ次第、APP-KIとの交配を随時行う。
室内実験によるマグマ溜りのダイナミクスと地震波観測の対応

火山の噴火様式を決定する一つの主要な要因は、マグマからの揮発性物質の脱ガス効率である。マグマは結晶を含むと、速い変形速度程、柔らかく振舞うという、非ニュートン粘性を持つが、そのような流体からの気泡の脱ガスについては十分に分かっていない。そこで本研究では、このような脱ガス過程を理解するために室内アナログ実験を用いた。アナログ物質としては、キサンタンガム水溶液を用いた。まず、単一気泡の上昇速度の気泡体積依存性を調べた。その結果、気泡の上昇速度は、ニュートン粘性流体に比べて強い体積依存性を持ち、また界面張力が利く体積より小さい体積では、異なる体積依存性があることが分かった。次に気泡の注入間隔を変えた時の上昇速度について調べる実験を3つの気泡サイズについて行った。このような気泡の注入間隔の依存性はニュートン流体では見られないものである。その結果、上昇速度は気泡の注入間隔が長くなるにつれて、遅くなることが分かった。さらに、上昇速度と気泡注入間隔の間には、冪乗則の関係があり、大きな気泡程、注入間隔が遅くなるのに時間がかかることが分かった。この結果は、気泡が通過した後に通り道ができて、それが時間とともになくなる過程を反映していると解釈された。最後に、以上の実験結果を踏まえて、多数の気泡を発生させた場合の実験を行った。その結果、ニュートン粘性流体では気泡サイズにばらつきがあり、それが合体することにより間欠的に気泡が抜けていくことが分かった。また、気泡が下降流に伴って下方に運ばれる現象も見られた。一方、非ニュートン流体については、気泡が2,3の通り道を作り、そこを選択的に通って抜ける現象が見られ、下降流は生じなかった。気泡の上昇速度は、単一気泡が上昇する時に比べ数倍速く、気泡が抜ける通り道が出来ていることと整合的であった。マグマが結晶を含むと粘性が上がり、脱ガスが困難になると考えられているが、一方で本実験が示すように、通路を作る可能性もあり、その場合は脱ガスが効率的になることが示唆される。マグマだまりのダイナミクスを解明するために、3つの異なるアプローチを併用した。隅田は、固化が進行している場の超音波モニタリング実験を行った。これは、マグマだまりの固化過程を地震波を用いてモニタリングするアナログ実験である。部分溶融体のアナログとして、塩化アンモニウム水溶液を用い、下面を冷却することにより固化させた。この系は、これまでは減衰が大き過ぎて測ることが困難とされてきたが、今回はアンプを使用すること、超音波素子を100Vで励起することにより測定に成功した。部分溶融体の中を伝播する縦波を1MHzおよび10MHzで測定した。その結果、1MHzでは減衰が非常に大きいこと(Q値が30)、波長と樹枝状結晶が同程度であり、伝播距離が長くなると、正分散を示す顕著な散乱が起きることが判明した。また横波についても測定し、部分溶融状態では横波が伝播しないこと、共融点以下になって横波のシグナルが判別でき、ポアソン比が0.37と高いこと、そしてSH>SVの異方性があることが分かった。平松は、インド洋のホットスポット火山である、レユニオン島、フルネーズ火山の2003年の噴火活動に伴う、火山性地震、微動の解析を行っている。また、石川県の白山火山についても夏期に臨時観測を行っており、白山付近の地震活動及び震源位置を求めた。並木は急速な減圧に対するマグマの反応について気泡を含むゲル状物質を用いた室内実験により調べた。実験の結果、急速な減圧に対するマグマの膨張速度は気泡含有量φ及び過剰圧ΔPの積φΔPに依存する事が分かった。また、マグマの破砕が起こる条件はマグマの膨張速度により、破砕が起こる臨界膨張速度がある事を示した。

また、気泡が下降流に伴って下方に運ばれる現象も見られた。一方、非ニュートン流体については、気泡が2,3の通り道を作り、そこを選択的に通って抜ける現象が見られ、下降流は生じなかった。気泡の上昇速度は、単一気泡が上昇する時に比べ数倍速く、気泡が抜ける通り道が出来ていることと整合的であった。マグマが結晶を含むと粘性が上がり、脱ガスが困難になると考えられているが、一方で本実験が示すように、通路を作る可能性もあり、その場合は脱ガスが効率的になることが示唆される。