hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
原子層物質におけるバレースピントロニクスの研究

<グラフェンのスピンバレートロニクス>2層グラフェンをh-BN絶縁層を介してトップゲートとバックゲートで挟んだ二重ゲート構造を用い、電子相関による自発的な対称性の破れによって生じる層間反強磁性状態における自発的なホール効果(スピンバレーホール効果)の検証実験に引き続き取り組んだ。端の長い試料を用いて、このホール伝導がバルクで生じていることを明らかにした。具体的には、同ホール効果を利用して、スピンとバレーが混成した電荷中性流(スピンバレー流)の生成と検出を行い、この電荷中性流による寄与の大きさが端の長さによらないことを確認した。また、端の長い試料における非局所抵抗が局所抵抗の3乗に比例する様子を観測した。これは、バルクのスピンバレー流が試料中で一様に生じていることを示唆する結果である。また、層間反強磁性状態にスピン流を注入する実験を考案し、それに取り掛かった。尚、この実験に集中したため、バレーホール効果の端制御の実験は見送った。<TMDのスピンバレートロニクス>前年度に引き続き、MoSe2/WSe2ヘテロ構造における層間間接励起子のバレートロニクス技術の開発に向けた研究を行った。金薄膜を用いた劈開法によって、大きな薄膜を得ることに成功した。また、ドライプロセスによって、MoSe2に良好な電気接触を得ることに成功した。これらの技術を組み合わせてヘテロ構造における層間励起子の電気的駆動を試みる予定であったが、得られたヘテロ試料は光学的に不活であり、電気的駆動の実験はできなかった。グラフェンのスピンバレーホール効果の検証は大きなマイルストーンのひとつであり、これに成功したことでスピンとバレーの結合への道が拓けてきた。TMDに関しては、最も難航が予想された電極の取り付けが可能になった。グラフェンのスピンバレートロニクスに関しては、スピンバレーホール効果が実証できたため、今後はこれを利用したスピン流とバレー流の相互変換の実験に取り掛かる。また、スピン流を注入する実験により、2層グラフェンの相転移現象などを明らかにする。TMDのスピンバレートロニクスに関しては、引き続き試料作製技術の開発が必要である。光学的に不活だったことは、プロセスのどこかで試料が汚染された可能性がある。今後はより清浄な試料を注意深く作製し、間接励起子の電気的駆動の試みる。<グラフェンのスピンバレートロニクス>2層グラフェンをh-BN絶縁層を介してトップゲートとバックゲートで挟んだ二重ゲート構造を用いて、バレーホール効果及びスピンバレーホール効果(キャリアの運動が、スピン、バレーに応じて曲げられる現象)の観測を行った。本年度は、特にバレー流とスピン流の相互変換が可能な層間反強磁性(LAF)状態におけるスピンバレーホール効果の研究を集中して進めた。まず、電荷中性点で垂直電場が零の場合に、LAF相に対応する絶縁状態が現れ、そこでは非局所抵抗が増大する振る舞いを観測した。また、温度を変化させながら局所抵抗と非局所抵抗のスケーリング関係を調べ、予測された非線形関係を確認した。この結果は、非局所抵抗が、スピンとバレーが混成した電荷中性のスピンバレー流を介して生じていることと矛盾しないものとなっている。また、LAF相における伝導機構の温度依存性についての知見を得ることができた。<TMDのスピンバレートロニクス>MoSe2/WSe2の2層TMDにおける層間間接励起子のバレーホール効果の観測を目指している。本年度は、積層構造技術の開発を主に行った。従来の方法による劈開によって得られるTMDは小さく、デバイス化が困難だったが、金薄膜を用いた方法によって大面積のTMDが得られるようになった。また、アルゴン雰囲気中での原子層膜の転写が可能になった。電気的接触に関しては、トンネル接触を取る方法の開発に取り掛かった。グラフェンのスピンバレー流に関して興味深い結果が得られたので、本年度はグラフェンに関しては、そちらに注力することになった。スピンバレー流を介した伝導現象が見えている可能性が高く、また相転移現象などの発見もあり、順調と言える。TMDのスピンバレートロニクスに関しては、当初から困難が予想された部分の技術開発を予定通りに進めている。

また、ドライプロセスによって、MoSe2に良好な電気接触を得ることに成功した。これらの技術を組み合わせてヘテロ構造における層間励起子の電気的駆動を試みる予定であったが、得られたヘテロ試料は光学的に不活であり、電気的駆動の実験はできなかった。グラフェンのスピンバレーホール効果の検証は大きなマイルストーンのひとつであり、これに成功したことでスピンとバレーの結合への道が拓けてきた。TMDに関しては、最も難航が予想された電極の取り付けが可能になった。グラフェンに関しては、スピンバレー流をより確実に確かめることが最初の目標となる。現在は、非局所抵抗に端伝導による寄与が混ざっている可能性があり、これを分離することが必要である。この問題を解決してからスピン流ーバレー流変換の実験に進む。また、スピンバレー流の研究の進捗具合を見ながら、余裕があれば当初予定であったバレーホール効果における緩和過程の抑制に向けた研究に取り組む。TMDのスピンバレートロニクスに関しては、引き続き要素技術の確立に取り組む。特に、電気的接触の問題を解決することが必要である。また、なるべく早い段階で間接励起子の電気的駆動(層間のクーロンドラッグ実験)を確認することが必要である。これらの後に、励起子のバレーホール効果の実験に取り組む。グラフェンのスピンバレートロニクスに関しては、スピンバレーホール効果が実証できたため、今後はこれを利用したスピン流とバレー流の相互変換の実験に取り掛かる。また、スピン流を注入する実験により、2層グラフェンの相転移現象などを明らかにする。TMDのスピンバレートロニクスに関しては、引き続き試料作製技術の開発が必要である。光学的に不活だったことは、プロセスのどこかで試料が汚染された可能性がある。今後はより清浄な試料を注意深く作製し、間接励起子の電気的駆動の試みる。
堅固な平面性大環状パイ共役拡張アセンオリゴマーの合成と超分子化学

アントラセンはオプトエレクトロニクス材料の主骨格として用いられている。しかし、潜在的機能をもつと考えられる堅固な平面性大環状パイ共役拡張アントラセンオリゴマーは前例がなかった。本研究では、我々の開発した2,7-ジボリルアントラセンを基盤として、2,7-アントラセン-アセチレン-1,3-ベンゼン-アセチレンユニットから成る配座固定された平面性大環状パイ共役3量体の合成に成功した。そして、この化合物は、溶液中でパイスタックし、ドロップキャスト膜中でパイスタックナノファイバーを形成することを見出した。本研究では、我々が見出した2,7-ジボリルアントラセンを合成鍵中間体として、アントラセンを含む世界初の「堅固な平面性大環状パイ共役拡張アントラセンオリゴマー」等を合成し、超分子化学的戦略に従って自己組織化させることにより、堅固な平面性大環状パイ共役拡張アセンオリゴマーのパイスタック分子集合ナノワイヤー(ナノチューブ)の構築と機能探索を目的としている。我々は、予備的知見として、環外側鎖Rにオクチル(C8H17)エステル基を有する堅固な平面性大環状パイ共役拡張アントラセンオリゴマー(2,7-アントリルエチニル-1,3-フェニルエニチル環状三量体)1aを合成し、また、1aはCDCl3溶液中でパイ-パイスタッキングして自己会合すること、そのドロップキャスト膜は、SEM観察から直径約0.2マイクロメートル、長さ数10マイクロメートル以上のナノファイバーを形成していることを見出している。本年度は、環外側鎖Rに不斉長鎖アルキルエステル基または不斉分岐長鎖アルキルエステル基を有するアントラセンオリゴマー1b, 1cの合成を達成した。そして、1aと1bのCHCl3溶液からのドロップキャスト膜を作成し、XRDとGIXD測定を行った。その結果、1a, 1b共に、XRD測定からは、1は、ヘキサゴナルパッキング構造を形成していること、また、c軸方向に約1.9 nmの周期構造を有することがわかった。1のパイスタックが約0.34 nmと考えると、1は56分子で1周期のラセン状パイスタックカラムを形成していると考えられる。GIXD測定からも、低角領域でヘキサゴナル構造を示すスポットが観測された。また、広角領域では赤道方向に帯状のスポットが現れたことから、1のパイスタックカラムは基板平面に対して水平配向していることがわかった。本研究では、アントラセンを含む世界初の「堅固な平面性大環状パイ共役拡張アントラセンオリゴマー」を合成し、自己組織化させることにより、堅固な平面性大環状パイ共役拡張アセンオリゴマーのパイスタック分子集合ナノワイヤー(ナノチューブ)の構築と機能探索を目的としている。昨年度合成と分子集合性の確認を達成した堅固な平面性を有する2,7-アントリルエチニル-1,3-フェニルエニチル環状三量体のドロップキャスト膜(分子集合ナノワイヤー)のFP-TRMC測定を行ったが、その分子集合ナノワイヤーはほとんど電荷移動度能を示さないことが判明した。そこで、より高い電荷移動度能が期待されるアントラセン環とアセチレン結合のみから成る3,6-(9-置換-)アントリルエチニレン環状6量体の合成に挑戦した。まず、9-(トリイソプロピルシリル)エチニルアントラセン(9-TIPSエチニルアントラセン)を合成し、Ir触媒による直接ホウ素化を検討した結果、選択的に2,6-ジボリル化体と目的とする3,6-ジボリル化体が生成し、分取リサイクルHPLCによって両者を分離精製できることがわかった。そして、3,6-ジボリル化体を合成鍵中間体として、ボリル基の臭素基への変換、また、水酸基およびOTf基への変換に成功した。そして、3,6-ジOTf-9-TIPSエチニルアントラセンから、薗頭クロスカップリング反応と選択的脱保護により、3,6-ジエチニル-9-TIPSエチニルアントラセンを合成した。そして、3,6-ジOTf-9-TIPSエチニルアントラセンと3,6-ジエチニル-9-TIPSエチニルアントラセンとの薗頭クロスカップリング反応により、収率はわずか6%であったが、目的とする3,6-(9-TIPSエチニル)アントリルエチニレン環状6量体の合成を達成した。構造有機化学本年度は、堅固な平面性大環状パイ共役拡張アントラセンオリゴマーとして、種々のアルキル鎖を有する2,7-アントリルエチニル-1,3-フェニルエニチル環状三量体の合成方法を確立した。そして、それら堅固な平面性大環状パイ共役拡張アントラセンオリゴマーは、ドロップキャスト膜において、芳香環同士のパイスタッキングとアルキル鎖間のファンデルワースル相互作用により、ラセン状パイスタックカラムを形成し、それらがヘキサゴナルパッキング構造にバンドル化して、パイスタック分子集合ナノワイヤーを形成することを明らかにした。

以上のことから、本研究は、おおむね順調に進展していると考えられる。1.本年度合成と分子集合性の確認を達成した堅固な平面性を有する2,7-アントリルエチニル-1,3-フェニルエニチル環状三量体のドロップキャスト膜(分子集合ナノワイヤー)をFP-TRMC (Field-Induced Time-Resolved Microwave Conductivity)測定して、分子集合ナノワイヤーの電荷移動度能に基づく分子素子への可能性を検討する。2.新規に、アントラセン環とアセチレン結合のみから成る2,7-アントリルエチニル環状6量体の合成に挑戦し、その分子集合性と電荷移動度能を評価する。次年度への繰越額は¥1,610である。消耗品費として使用する。
細胞内アミロイドβの解析と家族性アルツハイマー病におけるその機能異常に関する研究

現在、アルツハイマー病(AD)脳におけるニューロン死の原因は、細胞外に沈着する不溶性アミロイド蛋白によると考えられており、その主成分はアミロイドβ蛋白42(Aβ42)である。しかし、我々は細胞内Aβ42がニューロン死に極めて重要な働きをすることを見出した。我々は、大量に細胞内Aβを発現する実験系において、Aβ42過剰発現系でp53 mRNAの発現増加を認めた。Aβ42のプロモーター領域の、特に熱ショック反応領域にAβ42が特異的に結合することを見出し、さらに未知の核蛋白がAβ42のプロモーター結合能を調節していることがあきらかになった。一方、Aβ42によりp53過剰発現した細胞ではアポトーシスが誘導され、この現象はp53-dependentであり、細胞内Aβ42による細胞死の主要経路であると考えられた。さらに、このような神経細胞死がAD脳で実際に起こっているか検討するために、ヒト脳組織を用いて、ウェスタンブロット解析および免疫染色を行った。P53蛋白レベルはAD脳で約2倍に増加しており、二重免疫染色では少数のニューロンでAβ42とp53の沈着を認めた。電顕では、細胞内沈着Aβ42はあきらかなfibrilは形成していなかった。一方、アミロイド前駆体蛋白(APP)に変異を持つ家族性ADのモデルマウスを利用して、細胞内外のAβ42沈着の経時的変化を検討したところ、細胞外沈着よりも早期に細胞内Aβ42の沈着を認めた。このことは、ADのニューロン異常において細胞内Aβ42がより重要であることを示唆している。従って、特異的にp53カスケードを抑制する薬剤はADの治療に利用できる可能性がある。一方、p53経路以外にも家族性AD遺伝子異常に関連するストレス蛋白異常を2次元電気泳動によるプロテオーム解析により探索中である。現在、候補となる3種の蛋白を解析中であり、将来の治療法の開発につなげたい。現在、アルツハイマー病(AD)脳におけるニューロン死の主原因は、細胞外に沈着する不溶性のアミロイド蛋白による細胞毒性と考えられており、その不溶性蛋白の主成分はアミロイドβ蛋白42(Aβ42)である。しかし最近、我々は細胞内Aβ42がニューロン死に極めて重要な働きをすることを見出した。我々はまず、培養神経細胞にAβをトランスフェクトし、大量に細胞内Aβを発現する系を作成した。Aβ42を過剰発現させた系では、P53mRNAの発現増加が認められた。一方、Aβ40のトランスフェクトではそのような作用は軽微であった。Gel mobility shift assayにより、Aβ42のプロモーター領域の、特に熱ショック反応領域にAβ42が特異的に結合することを見出した。さらに、細胞内においては、未知の核蛋白がAβ42のプロモーター結合能を調節していることが明らかになった。さらに、培養細胞で見られたこのような神経細胞死がAD脳で実際に起こっているか検討するために、ヒト脳組織を用いて、ウェスタンブロット解析および免疫染色を行った。P53蛋白レベルはAD脳で約2倍に増加しており、重免疫染色では少数のニューロンでAβ42とp53の沈着を認めた。

以上の結果から、AD脳における大量のニューロンの脱落という現象が、これまで想定されているように細胞外のアミロイド物質沈着によるものだけではなく、ニューロン内におけるAβ42の代謝・機能異常が転写異常を介して直接ニューロン死を促進する経路が存在すると推察された。現在、アミロイド前駆体蛋白(APP)に変異を持つ家族性ADのモデルマウスを利用して、細胞外Aβ42の沈着とp53発現の経時的変化を解析中であり、細胞内Aβ42異常のin vivoにおける重要性を検討中である。現在、アルツハイマー病(AD)脳におけるニューロン死の原因は、細胞外に沈着する不溶性アミロイド蛋白によると考えられており、その主成分はアミロイドβ蛋白42(Aβ42)である。しかし、我々は細胞内Aβ42がニューロン死に極めて重要な働きをすることを見出した。我々は、大量に細胞内Aβを発現する実験系において、Aβ42過剰発現系でp53mRNAの発現増加を認めた。Aβ42のプロモーター領域の、特に熱ショック反応領域にAβ42が特異的に結合することを見出し、さらに未知の核蛋白がAβ42のプロモーター結合能を調節していることがあきらかになった。一方、Aβ42によりp53過剰発現した細胞ではアポトーシスが誘導され、この現象はp53-dependentであり、細胞内Aβ42による細胞死の主要経路であると考えられた。さらに、このような神経細胞死がAD脳で実際に起こっているか検討するために、ヒト脳組織を用いて、ウェスタンブロット解析および免疫染色を行った。p53蛋白レベルはAD脳で約2倍に増加しており、二重免疫染色では少数のニューロンでAβ42とp53の沈着を認めた。電顕では、細胞内沈着Aβ42はあきらかなfibrilは形成していなかった。一方、アミロイド前駆体蛋白(APP)に変異を持つ家族性ADのモデルマウスを利用して、細胞内外のAβ42沈着の経時的変化を検討したところ、細胞外沈着よりも早期に細胞内Aβ42の沈着を認めた。このことは、ADのニューロン異常において細胞内Aβ42がより重要であることを示唆している。従って、特異的にp53カスケードを抑制する薬剤はADの治療に利用できる可能性がある。一方、p53経路以外にも家族性AD遺伝子異常に関連するストレス蛋白異常を2次元電気泳動によるプロテオーム解析により探索中である。現在、候補となる3種の蛋白を解析中であり、将来の治療法の開発につなげたい。
イソプレノイド生合成における鎖延長酵素反応機構の解明

1.Bacilus stearothermophilusの遺伝子クローニングにより得た耐熱性のファルネシル二リン酸合成酵素につき、種々の部位特異的変異体を作成し、それらの活性変動を調べた。その結果、すべてのプレニルトランスフェラーゼに共通して存在するFQXXDD配列中のFQすなわち220位と221位のフェニルアラニンとグルタミンの残基は、ともに触媒機能に必須の役割をもつことが明らかになった。また、リシン-47とリシン-183がともにホモアリル基質IPPの結合に重要な役割を果たすことを明らかにした。これらの結果を総合して、本酵素の反応機構解明に深いメスをいれることができた。2.B.stearothermophilusのヘプタプレニル二リン酸合成酵素を構成する二つの異なるタンパク質の遺伝子クローニングに成功し、それらの塩基配列を決定した。一方のタンパク質の既知のプレニルトランスフェラーゼと一次構造上有意義な相同性を示すが、他方のタンパク質は既知の如何なるタンパク質とも類似性が認められない。しかし、この2つのタンパク質が共存しないと酵素機能を発現しないことが証明された。この2つの遺伝子は機能不明のタンパク質の遺伝子を挟んでDNA上に位置していたが、このタンパク質はメナキノン生合成の最終段階であるプレニルナフトキノンのメチル化酵素であることを証明した。さらに、B.subtilisのヘプタプレニル二リン酸を構成する2つのタンパク質の遺伝子クローニングおよび大量発現にも成功した。3.ウシ大脳由来のゲラニルゲラニル二リン酸合成酵素の完全精製を達成した。また、この酵素は高等植物の酵素とは異なり、ジメチルアリル二リン酸とイソペンテニル二リン酸との縮合反応を触媒しないことを明らかにした。さらにこの酵素は、ゲラニルゲラニル二リン酸による生成物阻害を受けることを明らかにした。4.古細菌Halobacterium halobiumにメバロン酸を投与して、タンパク質画分への取り組みを追究した。その結果、新しいタイプのイソプレノイド修飾タンパク質を見いだし、このタンパク質のシステインはジフィタニルグリセリル基で修飾されていることを明らかにした。5.緑藻Botryococcusbrauniiにファルネソ-ルのリン酸化酵素が存在することを見いだし、その酵素学的諸性質を明らかにした。6.酵母中にドリコールとデヒドロドリコールをそれぞれ対応するアルデヒドに酸化する代謝系が存在することを明らかにした。その結果、従来の予想に反して、完全保存型のシステイン残基が触媒機能に関与せず、セリンで代用できることが証明された。また、すべてのプレニルトランスフェラーゼに共通して存在するFQXXDD配列のうち、FQに関する変異体を検討した。

FをAに、QをEに、それぞれ置換した変異体、F-220-AとQ-221-Eではいずれも著しく活性が低下することから、220と221位のフェニルアラニンとグルタミンの残基の重要性が明らかになった。その他、さまざまな変異体を検討したが、C-末端付近のアルギニンやシステインをそれぞれアラニンとフェニルアラニンに置換すると、イソペンテニル二リン酸に対する親和性が低下するが、ゲラニル二リン酸に対する親和性はほとんど変化しないことなどがわかった。2.ウシ大脳由来のゲラニルゲラニル二リン酸合成酵素の完全精製を達成し、N末端の部分一次構造を決定した。また、この酵素は高等植物の酵素とは異なり、ジメチルアリル二リン酸とイソペンテニル二リン酸との縮合反応を触媒しないことを明らかにした。3.B.stearothermophilusのヘプタプレニル二リン酸合成酵素を構成する二つの異なるタンパク質の遺伝子クローニングに成功し、それらの塩基配列を決定した。一方のタンパク質は既知のプレニルトランスフェラーゼと一次構造上有意義な相同性を示すが、他方のタンパク質は既知の如何なるタンパク質とも類似性が認められない。しかし、この2つのタンパク質が共存しないと酵素機能を発現しないことが証明された。この2つの遺伝子は機能不明のタンパク質の遺伝子を挟んでDNA上に位置していた。目下、これらの機能と構造の関係を調べることにより、この異例のサブユニット構成の酵素のしくみを解明中である。1.Bacillus stearothermopihousのファルネシル二リン酸合成酵素について、構造と機能の関係を継続して追究し、部位特異的変異導入によって新たにリシン-47とリシン-183が共にホモアリル基質IPPの結合に重要な役割を果たすことを明らかにした。変異体、Lys47AlaやLys183-IIeはアリル性基質に対しては野生型酵素と変わらぬK_m値を示すが、IPPに対しては20倍も高いK_m値を示し、K_<cat>が約1/(100)に低下することがわかった。この速度論的パラメータの変化は低濃度のIPPを用いたときの酵素反応生成物の鎖長分布に反映した。すなわち、これらの変異体によるIPPとジメチルアリル二リン酸(DMAPP)との反応では、ゲラニル二リン酸(GPP)がファルネシル二リン酸(FPP)よりも多く生成した。一方、野生型酵素の主生成物は依然としてEPPであった。その他多くの変異体を作成して保存性アミノ酸の役割を調べた。また、人工基質を用いて、この酵素の基質特異性を調べ、ブタ肝臓由来の酵素のそれと大きく異なることを明らかにした。2.古細菌Halobacterium halobiumにメバロン酸を投与して、タンパク質画分への取り組みを追究した。その結果、新しいタイプのイソプレノイド修飾タンパク質を見いだし、このタンパク質のシステインはジフィタニルグリセリル基で修飾されていることを明らかにした。3.緑藻Botryococcusbrauniiにファルネソ-ルのリン酸化酵素が存在することを見いだし、その酵素学的諸性質を明らかにした。
電気化学的処理法を用いた尿中医薬品の発生源処理法の開発

治療や診断に使用され、し尿を介して体外に排泄された医薬品が環境水中で検出されるようになり、その有害影響が危惧されている。本研究では、微量汚染物質の管理には医薬品が高濃度に存在する尿の段階で処理することが効率的であろうと考え、またその処理法として電気化学的手法を提案し、処理性能について検討した。その結果、検討対象とした医薬品は概ね1.0V程度で処理が可能であるが、尿酸を主体とする各種プリン体により妨害されうることが分かった。ただし、これらの妨害成分は糞便の添加-ばっ気により軽減させられると考えられた。医薬品は摂取されると主に尿中に排壮され下水処理場へ導かれるが、水中から十分に除去されず環境中に排出されている。このような医薬品による人や生態系へ対する影響が危惧されはじめ、医薬品の環境中への排出量を削減するべく、下水処理手法の検討が行われている。医薬品の濃度に着目すると下水中で数ng/L数μg/Lのものが、尿中では数mg/L数g/L程度で存在し下水に比べると水量も少ないため、環境中への医薬品排出を管理するには尿中に存在する医薬品を(特に固定発生源で)処理することも効率的であると考えられる。本研究では上述の課題へ直接電解酸化法を適用することについて検討しており、本法で医薬品を高効率で処理する能力を有するが、尿の成分により処理が妨害され処理速度が低下することが分っている。また尿中の主要成分の酸化還元電位をサイクリックボルタンメトリー(CV)で調べたところ、尿酸とアスコルビン酸が処理を妨害する可能性を有していた。平成20年度は、尿中に存在している成分を分子量により分画(使用したろ過膜: 0.45μmメンブレンフィルター,分画分子量: 50KDa, 10kDa, 3kDa)し、各々の画分に対してCVを適用することによって、妨害物質の分子量特性をスクリーニング的に調べた。その結果、医薬品の電解処理を妨害する主な物質は分子量3kDa以下の画分に存在していた。また分子量3kDa以下の画分を疎水性・親水性により分画(使用したカートリッジは活性炭カートリッジ)をしたところ、尿中の主な妨害成分は活性炭に捕集された。尿中に存在する分子量3kDa以下の有機物のうち、活性炭カートリッジで捕集されたのは約2割であり、その2割の成分のうち尿酸はTOCで評価すると約3割を占める。以上の結果より、尿中に存在する医薬品の処理妨害物質は活性炭で捕集される程度の極性を有する物質であり、尿酸はその中でも主要な物質であることが示唆された。医薬品は摂取されると主に尿中に排泄され下水処理場へ導かれるが、水中から十分に除去されず環境中に排出されている。医薬品の濃度に着目すると下水中で数ng/L数μg/Lのものが、尿中では数mg/L数g/L程度で存在し、下水に比べると水量も少ないため、環境中への医薬品排出を管理するには尿中に存在する医薬品を(特に固定発生源で)処理することも効率的であると考えられる。本研究では上述の課題へ直接電解酸化法を適用することについて検討しており、本法は医薬品を高効率で処理する能力を有するが、尿の成分により処理が妨害され処理速度が低下することが分かっている。また、妨害する原因物質は分子量3kDa以下の成分で、特に尿酸が強い妨害影響を持っていることが示唆された。平成21年度は、尿成分をカラムによって分画し、各々の各分に微分パルスボルタンメトリーを行い、主要な妨害成分が尿酸であることを確認した。次いで電解処理後の医薬品(抗生物質)が抗菌作用を失っていることを抗菌活性試験により確かめた。[よって、処理の妨害成分である尿酸の前処理に関する知見を得ることで、医薬の電解外木間法は有用な手法になりえると考えられた。そこで尿酸の前処理として本研究では尿を、(1)ばっ気、(2)糞便添加+ばっ気、(3)アリカーゼ+ばっ気の3つの条件で処理し、尿酸濃度のモニタリングを行った。その結果、(1)を除いて尿酸を除去することができ、尿酸を前処理で除ける可能性が示された。しかし、前処理過程において、尿酸濃度は単純に減少せず、尿酸の前処理過程において、尿酸の前駆物質からの尿酸の生成と尿酸の分解が同時進行していたことが推察された。よって尿酸の前処理過程にける尿酸濃度の変動因子を明確にすることが課題である。
エクソソームによる関節リウマチの新規バイオマーカーの開発

関節リウマチ(RA)は関節滑膜の炎症を主座とする慢性炎症とそれに伴って起こる関節破壊を特徴とする自己免疫疾患である。RAは発症早期から積極的に治療すると関節破壊の進行を抑制しうるため早期診断・早期治療が重要である。しかし、既存の診断マーカーが陰性のRA患者が存在することや疾患活動性を鋭敏に反映する有用なバイオマーカーに乏しいことが問題となっている。我々はこれまでの研究からRA患者血清中で発現が高く、疾患活動性を反映する2種類のRA特異的エクソソーム膜タンパク質(タンパクX、Y)を同定した。これらを新規バイオマーカーの候補分子として、市販抗体を用いたエクソソームサンドイッチELISA測定系を確立し、新規バイオマーカーとして応用できるか否かを検討した。エクソソーム表面マーカー(CD9あるいはCD63)に対する固相化抗体とタンパクX、Yに対する検出抗体を用いた測定系では、RA患者で発現が高いことを確認できたものの陽性率が低く健常人と比して有意な差が得られなかった。これには、単一のエクソソーム表面マーカーを固相化抗体に使用した場合には異なるエクソソーム分画を検出できていない可能性が示唆された。そこで、タンパクX、Yに対する固相化抗体と検出抗体を用いた測定系で再検討したところ、健常人(n=15)やRA以外の膠原病患者(n=15)に比べてRA患者(n=30)で有意に発現が高かった。この測定系ではエクソソーム分画以外の可溶型(切断型)タンパクX、Yも検出しうるが、サイズ排除クロマトグラフィーカラムを用いたアッセイからRA患者血清中の検出対象は可溶型ではなくエクソソーム分画であることを確認できた。これらの結果により、タンパクX、YがRA特異的なエクソソーム膜タンパク質であることを検証できたと考えており、測定系も簡便であることからRAの新規バイオマーカー候補として有望であると考える。
グローバル化時代における「信頼感」に関する実証的国際比較研究

「信頼感」に関する研究は社会学の根幹をなす重要なテーマであるものの、実証的裏付けがなされないまま主に理論的視点から研究が進められてきた。本研究では7カ国(米国・日本・ロシア・ドイツ・チェコ・トルコ・台湾)の「信頼感」に関する全国意識調査をもとに研究を行った。その結果、1)2カ国(日本・台湾)を除く、5カ国でミシガン大学が開発した「信頼感」尺度が分析に適用できること。2)親による信頼の社会化が7カ国共通に見られないこと。3)信頼は互酬性の規範を7カ国共通に持たないこと。4)信頼を形成するパーソナリティーの特徴は、共通点があるものの各国異同であることが明らかとなった。「信頼」は、社会学において根幹をなす大変重要な研究テーマの1つである。本研究では、新たな「信頼」を生むシステムの確立に取り組む。本研究の主要な目的は(1)「信頼感」の尺度構成(2)「信頼感」の構造に関する基礎理論の構築(1)個人の特性(2)対人関係における「信頼感」の構造の解明(3)多様な文化・社会システムにおける「信頼感」の構造の解明(3)21世紀の国際社会における新たな「信頼」のシステム確立の指針への探索である。研究計画は次のとおりである。上記(1)の目的を達成するため計量的分析を可能にする回答構造の統計的分析方法である一連の多次元的データ解析法、即ち「数量化理論」と「連鎖的調査方法」を用いて尺度を構成する。上記の(2)と(3)の目的を達成するため、文部科学省統計数理研究所が1953年から継続してきた「日本人の国民性調査」と、1986年から数回に渡って我々が、実施してきた「7カ国国際比較調査」データの中から、「信頼感」に関する質問項目群を抽出し、これを参考に「信頼感」について、これまで調査を実施した数カ国と新たに加える国において統計的標本抽出法に基づき面接による国際比較調査を実施する。調査対象となる国の選択については我々の「日本人の国民性調査」及び「7カ国国際比較調査」の結果を勘案し、日本、アメリカ、イギリス、フランス、ドイツとする。新たに加える国は東欧の国としてチェコ、アジアの中で全国規模での統計的標本が抽出できる基準を満たす台湾と、東西文化の接点としてのトルコを研究の進捗状況をみて加える。また社会学的概念として「信頼」を、「研究目的」で述べたように、個人、社会関係、そして社会システムの特性と捉え、その定義を広義に解釈する。さらに、質問項目については、ミシガン大学が長年調査に使用してきた3問と、既存の他の意識調査で使用してきたものなどを吟味し、我々が長年用いてきた価値観についての質問項目と合わせ、新たな項目を設定する。本研究の調査を実施するためには、標本調査倫理に則った最低のサンプル数は各調査対象となる82地点以上で1,500人(有効回収数は1,000人以上を期待)が最小限必要となる。なお、サンプルは調査対象者の民族、宗教等の差異に十分考慮するものの、それらの社会全体での位置付けがわかるように、特定の民族、宗教に焦点を絞らず全国規模でランダムに抽出する。国際比較の視点から、「信頼感」の構造を比較対象国の人々の一般的意識構造・民族・歴史・宗教・文化・教育システム等に関連づけながら解明する。1)国内外の「信頼感」に関連する意識調査について、既存の調査・資料データ及び文献の収集整理を行った。2)上記1)で収集した調査データの二次的分析と、我々が過去に実施してきた国内外の調査データの中で本研究テーマに関連する質問項目についての二次的分析を行い、それらの分析結果から検討を行った。3)調査実施企画における問題点の検討を行い、当該年度に実施するプリテスト調査に取り入れる質問項目の設定を行った。4)日本語の質問項目をバックトランスレーション法により英語とドイツ語に翻訳し、3ケ国(日・米・独)で実施するプリテスト調査のための質問票を作成した。なお、ドイツとフランスは2009年度に本調査実施を予定しているが、フランスでのプリテスト調査は2008年度に予定している。5)本研究代表者力調査対象国(米・英・仏・独)に出張し、各国の研究協力者とプリテスト調査に取り入れる質問項目について検討・研究打ち合わせを行い、調査項目を確定、同時に現地の調査機関の選定を行った。米国、ドイツ、そして日本の委託調査会社を決定した。6)20才以上の成人に対して、プリテスト調査(日本は80名、米国・ドイツはそれぞれ50名)を、調査機関に委託し実施した。日本のプリテスト調査について調査結果の報告会に本研究代表者が出席し本調査に向けた検討を行った。7)プリテスト調査結果を基に関連資料の整理集計を行った。8)本調査実施計画を作成した。

平成20年度の研究実績は次のとおりである。1.前年度に引き続いて、国内外の「信頼感」に関連する既存の意識調査について、調査・資料データ及び文献の収集整理を行った。2.1.で収集した調査データの二次的分析、ならびに我々のこれまでの国内外で実施した調査データの本研究テーマに関連する質問項目の二次的分析を行った。そしてそれらの分析結果に検討を加えた。3.前年度において、日本、米国、そしてドイツで実施したプリテスト調査における問題点を洗い出し、平成20年度に実施する日本と米国における本調査(全国規模)に取り入れる質問項目の最終設定を行った。4.研究代表者が調査対象国である米国の委託調査機関に出張し、本調査に取り入れる質問項目の説明・検討など本調査実施に向けた最終の確認作業を行った。5.統計的標本抽出法に基づき面接による本調査(日本:20才以上の成人924名、米国:20才以上の成人1、008名)が、それぞれ平成20年10月と同年11月に委託調査機関によって実施された。6.平成21年度に調査実施予定のドイツ(MARPLAN調査社)とチェコ(チェコ社会科学アカデミー)を訪ね(平成21年3月)、調査に向けた事前打ち合わせを行った。平成21年度の研究実績は次のとおりである。1.本研究代表者が調査対象国の台湾に6月に出張し委託調査機関の担当者と調査に向けた事前打ち合わせを行った。2.統計的標本抽出法に基づき面接による本調査が、委託調査機関によって3力国(ドイツ(MARPLAN調査社)・チェコ(チェコ社会科学アカデミー)・台湾(ギャラップ調査社))でそれぞれ45月、9月(4月にプリテスト)、1011月(9月にプリテスト)に実施された。3.連鎖的調査分析方法に基づくデータ分析を行った。(1)本年度調査を実施した3力国と前年度の日・米の2力国を合わせた「信頼感」調査のデータ分析結果により、新たに「信頼感」尺度を作成する等の研究成果を上げた。(2) 5力国(日本・アメリカ・ドイツ・チェコ、台湾)の分析結果と既存の意識調査データとの比較検討を行った。(3)パターン分類の数量化による国の布置は、複数レベルで日本が米国・ドイツと対極をなしていることが調査結果から判明した。4.本研究の今後の更なる展開に向けて、東西文化の接点ともいうべきトルコにおいて本テーマについてのプリテストが委託調査機関(Ipsos KMG,イスタンブール市)よって実施された。5.チェコ(チェコ社会科学アカデミー)とトルコ(Ipsos KMG)を平成22年3月に訪ね、チェコでは本年度実施した調査結果についての更なる情報の収集を行いトルコではプリテストの結果についての討議と今後の本調査実施の可能性について検討を行った。
固体酸化物形燃料電池の電極電解質一体焼成プロセスの解明と制御

本年度はまず,薄膜状の緻密でない電極粉末スラリーと,緻密でない電解質基板材料とが一体焼結するプロセスを対象とし,その焼結実験と焼結体の微細構造変化の解明に取り組んだ.使用材料は,昨年度実施した拘束焼結材料と同様とし,電極材料として混合導電性材料のLSCFを,電解質材料として酸化銅を1mol%添加したガドリアドープドセリア(GDC)とした.まず長作動マイクロスコープレンズを用いてペレット状での各使用粉末の収縮速度の時刻暦変化を求め,電極と電解質と収縮速度差を定量化した.つづいて,電極と電解質の収縮速度差のある材料を用いて一体焼結サンプルを作製し,その微視的構造を観察したところ,収縮速度が非常に大きな別材料と一体焼結することによってLSCF膜に面内方向の圧縮応力が加わり,収縮の駆動力が得られ,収縮が単体状態より飛躍的に向上することがわかった.さらに,異なる時間一体焼結させたサンプルのLSCF層のFIB-SEM三次元再構築像を三サンプル取得し,一体焼結体の微細構造パラメータの時間変化を定量化した.その結果,界面に近い数ミクロン領域ほど,より大きな圧縮応力がLSCF内部に発生するため,固相密度や粒径が膜厚方向に一様ではないことが明らかとなった.特に,両材料の収縮速度差に伴って発生する内部応力が,焼結体の微細構造変化に及ぼす影響は,一体焼結の初期過程において顕著となった.これらの知見は,SOFCの空気極設計に不可欠であるといえる.一方,本年度は,昨年度得られた拘束焼結の三次元微細構造をもとに,拘束焼結の構造変化を予測するキネティックモンテカルロ法の簡易モデルの開発を実施した.界面垂直方向に収縮アルゴリズムパラメータに異方性を考慮したモデルを構築し,拘束焼結体の収縮の異方性を再現させ,FIB-SEM構造から得られた実験結果とよい傾向を得た.これらの結果をもとに,次年度以降は一体焼結シミュレーターの改良を行う.一体焼結現象を明らかにする上で必要不可欠であるFIB-SEMを用いた焼結体の三次元再構築化に本年度は着手し,一体焼結サンプルの製造方法の確立と三次元再構築化に成功した.特に異方性に関する情報は,SOFCを設計する上で重要な知見であると考えられる.また,拘束焼結の解析モデリングも簡易モデルではあるが,実験と同様の傾向を示すモデルができており,研究はおおむね順調に進展しているといってよい.次年度は,本年度得られた一体焼結の三次元微細構造データをもとに,一体焼結の構造変化を予測するキネティックモンテカルロ法の簡易モデルの開発を実施する.ただし,現状では一体焼結の空気極側の三次元微細構造しか取得できていないため,電解質側に三次元微細構造の取得も同時に試みる.また,テープ成形から得られた一体焼結体のそり形状測定を実施し,キネティックモンテカルロー有限要素法の連成モデルを開発し,予測モデルの検証を行う.最終的には,これらの知見をもとに,より優れた電極-電解質を製造するための一体焼結プロセスの設計指針を目指す.本年度はまず,薄膜状の緻密でない電極粉末スラリーと,緻密でない電解質基板材料とが一体焼結するプロセスを対象とし,その焼結実験と焼結体の微細構造変化の解明に取り組んだ.使用材料は,昨年度実施した拘束焼結材料と同様とし,電極材料として混合導電性材料のLSCFを,電解質材料として酸化銅を1mol%添加したガドリアドープドセリア(GDC)とした.まず長作動マイクロスコープレンズを用いてペレット状での各使用粉末の収縮速度の時刻暦変化を求め,電極と電解質と収縮速度差を定量化した.つづいて,電極と電解質の収縮速度差のある材料を用いて一体焼結サンプルを作製し,その微視的構造を観察したところ,収縮速度が非常に大きな別材料と一体焼結することによってLSCF膜に面内方向の圧縮応力が加わり,収縮の駆動力が得られ,収縮が単体状態より飛躍的に向上することがわかった.さらに,異なる時間一体焼結させたサンプルのLSCF層のFIB-SEM三次元再構築像を三サンプル取得し,一体焼結体の微細構造パラメータの時間変化を定量化した.その結果,界面に近い数ミクロン領域ほど,より大きな圧縮応力がLSCF内部に発生するため,固相密度や粒径が膜厚方向に一様ではないことが明らかとなった.特に,両材料の収縮速度差に伴って発生する内部応力が,焼結体の微細構造変化に及ぼす影響は,一体焼結の初期過程において顕著となった.これらの知見は,SOFCの空気極設計に不可欠であるといえる.一方,本年度は,昨年度得られた拘束焼結の三次元微細構造をもとに,拘束焼結の構造変化を予測するキネティックモンテカルロ法の簡易モデルの開発を実施した.界面垂直方向に収縮アルゴリズムパラメータに異方性を考慮したモデルを構築し,拘束焼結体の収縮の異方性を再現させ,FIB-SEM構造から得られた実験結果とよい傾向を得た.これらの結果をもとに,次年度以降は一体焼結シミュレーターの改良を行う.一体焼結現象を明らかにする上で必要不可欠であるFIB-SEMを用いた焼結体の三次元再構築化に本年度は着手し,一体焼結サンプルの製造方法の確立と三次元再構築化に成功した.

特に異方性に関する情報は,SOFCを設計する上で重要な知見であると考えられる.また,拘束焼結の解析モデリングも簡易モデルではあるが,実験と同様の傾向を示すモデルができており,研究はおおむね順調に進展しているといってよい.本年度は,薄膜状の電極粉末スラリーが緻密な電解質基板上で焼結する拘束焼結プロセスを対象とし,その焼結実験・焼結体の微細構造特性評価ならびに解析モデリングの開発に取り組んだ.具体的には,SOFCの空気極側を対象とし,電極材料として混合導電性材料のLSCFを,電解質材料としてガドリアドープドセリア(GDC)を用いた.拘束焼結体は,電解質基板上に電極粉末スラリーをスクリーンプリント法やテープ成形法で塗布した後,管状炉内で焼結させることによって得た.つづいて,界面近傍の微細構造をFIB-SEMを用いて三次元再構築化した.本年度,焼結条件の異なる5サンプルの拘束焼結体の再構築化に成功し,得られた再構築像を用いて界面近傍の粒径,密度,屈曲度ファクター等の微細構造パラメータの分布を取得した.その結果,自由焼結(基板のないモデル)に比べて,拘束焼結では緻密化が遅くなることを定量的に明らかにした.また拘束焼結の初期過程では,界面近傍の数ミクロン程度の領域において,基板が薄膜に及ぼす引張り応力の結果として,粒径や密度に分布が発生すること,空隙形状に異方性が生じることも明らかとなった.また,本年度新たに導入した長作動マイクロスコープレンズを用いて,自由焼結体の試料形状のリアルタイムモニタリング装置を開発し,ペレット状の試料の収縮速度の定量測定を可能にした.さらに,卓上コーターを用いて一体焼結サンプルの試作に成功した.これらの知見をもとに,次年度以降は焼結シミュレーターの改良を行う.拘束焼結現象を明らかにする上で必要不可欠であるFIB-SEMを用いた焼結体の三次元再構築化に新たに着手し,焼結体の確保と三次元再構築化に成功した.また,焼結状況のリアルタイムモニタリング装置,次年度以降の対象となる一体焼結サンプルの試作もできており,研究はおおむね順調に進展しているといってよい.次年度は,本年度得られた一体焼結の三次元微細構造データをもとに,一体焼結の構造変化を予測するキネティックモンテカルロ法の簡易モデルの開発を実施する.ただし,現状では一体焼結の空気極側の三次元微細構造しか取得できていないため,電解質側に三次元微細構造の取得も同時に試みる.また,テープ成形から得られた一体焼結体のそり形状測定を実施し,キネティックモンテカルロー有限要素法の連成モデルを開発し,予測モデルの検証を行う.最終的には,これらの知見をもとに,より優れた電極-電解質を製造するための一体焼結プロセスの設計指針を目指す.次年度は、拘束焼結現象から一体焼結現象の解明へと展開を図る。そのため,本年度、試作が可能となったサンプル製造方法をもとに,電解質/電極の一体焼結サンプルを作製し,本年度同様、FIB-SEMを用いた一体焼結体の微細構造の三次元再構築化を行い、拘束焼結との違いを明らかにする。また、微細構造だけでなく、一体焼結体の焼結中の様子をその場観察し,一体焼結体の形状変化を実施する。さらに、本年度得られた拘束焼結の三次元微細構造をもとに、拘束焼結の構造変化を予測するキネティックモンテカルロ法の簡易モデルの開発を実施する。
校長がマネジメントする校内支援システムの構築と学校経営モデルの作成

本研究は、校長のマネジメントのもとに児童の学習面及び行動面の困難さへの支援方法を検討し、効果的な学校経営モデルを作成することを目的とした。米国のRTIモデルを応用した3層の支援システムを組み、全校児童を対象とする支援を実施した。学習面では、1ステップ1 :授業のユニバーサルデザイン化による授業内での学習支援、2ステップ2 :対象児童を絞り込みながらの読み書き計算の取り出し学習支援、3ステップ3 :通級指導教室における個別の教科の補充指導を実施した。行動面では、1ステップ1 :クラスワイドのソーシャルスキル・トレーニング(以後、SST)、2ステップ2 :取り出し少人数SST、3ステップ3 :通級指導教室における個別のSSTを実施した。全校スクリーニングテスト、アンケートQ-U(以後、Q-U)(河村, 1999)、行動観察、児童・教員アンケートから効果の検証を行った。学習面のステップ1では、教員が学級児童のアセスメントに基づいた焦点化・視覚化・共有化を意識した授業づくりに取り組むようになるとともに、児童の授業への参加度が高まった。ステップ2では、在籍数の約10%の児童を対象に学習支援を実施した結果、対象児童の基礎的な学力が向上した。行動面のステップ1では、児童全体のソーシャルスキルの向上が観察され、Q-U得点のt検定による分析の結果、教育的な効果のある有意差が認められた。ステップ2では、在籍数の約3%の児童を対象に少人数SSTを実施した結果、学級での般化がみられるようになった。その後、学習面・行動面で改善の少ない児童が、ステップ3で個別の集中的な指導を受け、課題の改善に向かっている。本研究実践により、対象を絞り込みながら段階的に支援を進める多層指導モデルを導入した校内支援システムの有効性が示された。今後は、校長の機能的な関わり方を見直し、学校経営モデルとして整理していきたい。
衛星画像を用いた雪氷生物による氷河表面アルベドの低下量の評価

本年度は昨年度行った,衛星画像上での雪氷藻類の分析方法を改良し,衛星画像からの藻類バイオマスの定量をおこなった.解析にあたっては,昨年度購入した画像解析アプリケーションおよび今年度購入したパソコンを用いて行った.昨年度は,SPOTのマルチスペクトル画像のBand1(545nm)とBand2(645nm)の反射率の比を使って赤雪の検出を行ったが,実際の現地氷河のサンプルの藻類バイオマスの測定を顕微鏡をもちいて行い,同時に計測した雪面の反射スペクトルを用いて,545nmと645nmの反射率比と藻類バイオマスの関係をもとめた.その結果,両者の間に統計的に有意な相関があることがわかった.その関係からもとめた,反射率比と藻類バイオマスの回帰式をもちいて,アラスカハーディング氷原の衛星画像から,藻類バイオマスを求めた.その結果は氷原面積1150km2中の平均藻類バイオマスは炭素換算で1.2kgC/km2,氷原上の総バイオマスは1,379kgCとなった.この方法をもちいて,赤雪が顕著なロシア,アルタイの氷河のサンプルの藻類分析および,衛星画像の分析を行った(下記,論文にて発表).しかし,衛星画像は,氷河表面でDN値が上限を超えており,分析ができないことわかった.その他本研究で購入した中国,グリーンランド等の衛星画像を分析したが,残念ながら現在撮影済みの画像ではほとんどの画像では氷河表面でDN値が上限を超えており,分析ができない結果となった.以上,撮影済みの画像への応用には限りがあることはわかったが,本研究ではたしかに衛星画像が藻類の定量に利用できることをしめすことができた.今後ひきつづき,分析可能な衛星画像を探すとともに,ゲイン値を指定し撮影をリクエストする方法などを試みてみたい。本年度は、氷河上の生物活動を定量するための衛星画像の解析方法を確立するため,試験的にいくつかの衛星画像の解析を行った.生物などの雪氷中の不純物は、可視域の光の反射率にもっとも影響を与えることがわかっているので、可視域のバンドがあり空間分解能も比較的高いLandsat ETMを購入し利用した。購入地域は,申請者が現在までに、雪氷生物バイオマス、表面スペクトルアルベドなどの現場のデータを集めてきた,ネパール、カナダ北極圏、アラスカ・パタゴニア、ロシアアルタイ、中国祁連山などの氷河を対象とした.衛星画像の分析には、研究所の現有備品のワークステーションのメモリを増設し,研究所に現有していたGISアプリケーションをもちいておこなった。衛星画像の分析の結果,可視域の波長のバンド間比とくにLandsatのBand2と5の比が,雪氷中の不純物の観測データとよく一致し,不純物または生物活動の指標として使えることがわかった.ただし,Band比からは相対的な不純物量の分布を議論することは問題ないが,絶対的な不純物量を出すことは難しいことがわかった.また,氷河表面は輝度が高く,露出オーバーしていて分析が不可能になっている画像が多くあり,分析可能な衛星画像は限られていることがわかった.今後,Landsat以外の衛星画像も購入し,分析をおこなう予定である.本年度は、氷河上の生物活動を定量するための衛星画像の解析方法を確立するため,昨年度に引き続き衛星画像の解析を行った.解析にあたっては,購入した画像解析アプリケーションをもちいておこなった.今年度は特に,赤い色素をもった雪氷藻類が大発生したにおこる赤雪という現象に焦点をあて,衛星画像で検出が可能かどうかを分析した.雪氷藻類が大発生した赤雪の雪面と藻類のない白い雪面では,反射スペクトルに大きな違いがあることが,申請者の過去の野外調査から明らかになっている.とくに赤雪面の反射スペクトルは,藻類のカロチノイド色素によって400-560nmが低くなることがわかっている.今回はSPOTのマルチスペクトル画像の中で,Band1(545nmとBand2(645nm)の反射率の比を使って,赤雪の検出を試みた.野外観測でのスペクトルデータを分析した結果,645/545nm反射率比は,赤雪では,1を超える値をとるのに対し,藻類のない雪面では1より小さい値をとることが明らかになった.夏に顕著な赤雪が現れることがわかっているアラスカのハーディング氷原を撮影したSPOT画像を分析した結果,Band2/Band1比が1を超える雪面と1より小さい雪面に分けられた.1を超える雪面はこれは赤雪の分布を示していると考えられる.この分析から,赤雪が南向き斜面よりも北向き斜面で顕著に現れているなどの,赤雪の分布を求めることができた.一方,中国の氷河の雪サンプルの不純物の分析を行った結果,中国の氷河では,他の地域の氷河に比べ氷河表面の不純物が多く,反射率が低いことが明らかになった.(下記,論文にて発表)この中国の不純物の検出もふくめて来年度もひきつづき,購入した世界各地の氷河で同様な分析を行う予定である.本年度は昨年度行った,衛星画像上での雪氷藻類の分析方法を改良し,衛星画像からの藻類バイオマスの定量をおこなった.解析にあたっては,昨年度購入した画像解析アプリケーションおよび今年度購入したパソコンを用いて行った.昨年度は,SPOTのマルチスペクトル画像のBand1(545nm)とBand2(645nm)の反射率の比を使って赤雪の検出を行ったが,実際の現地氷河のサンプルの藻類バイオマスの測定を顕微鏡をもちいて行い,同時に計測した雪面の反射スペクトルを用いて,545nmと645nmの反射率比と藻類バイオマスの関係をもとめた.

その結果,両者の間に統計的に有意な相関があることがわかった.その関係からもとめた,反射率比と藻類バイオマスの回帰式をもちいて,アラスカハーディング氷原の衛星画像から,藻類バイオマスを求めた.その結果は氷原面積1150km2中の平均藻類バイオマスは炭素換算で1.2kgC/km2,氷原上の総バイオマスは1,379kgCとなった.この方法をもちいて,赤雪が顕著なロシア,アルタイの氷河のサンプルの藻類分析および,衛星画像の分析を行った(下記,論文にて発表).しかし,衛星画像は,氷河表面でDN値が上限を超えており,分析ができないことわかった.その他本研究で購入した中国,グリーンランド等の衛星画像を分析したが,残念ながら現在撮影済みの画像ではほとんどの画像では氷河表面でDN値が上限を超えており,分析ができない結果となった.以上,撮影済みの画像への応用には限りがあることはわかったが,本研究ではたしかに衛星画像が藻類の定量に利用できることをしめすことができた.今後ひきつづき,分析可能な衛星画像を探すとともに,ゲイン値を指定し撮影をリクエストする方法などを試みてみたい。