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十世紀の和歌史と古今和歌六帖

そのうえで本論文では、『古今和歌六帖』の万葉歌のうち、『万葉集』巻四を出典とするとみられるものに焦点を絞り、その本文・訓に検討を加え、それらの万葉歌の中に、『万葉集』の古点の特徴的な訓と一致するものが少なくないこと、また一方で、その本文には、『古今和歌六帖』独自の平安和歌的な変容が生じてもいることを指摘した。以上の検討内容をふまえ、『古今和歌六帖』編者が参照した『万葉集』巻四が、仮名に訓み下された、いわゆる「仮名万葉」のようなものだった可能性を指摘し、同時に、『古今和歌六帖』が、『万葉集』の古訓のありようや、平安朝における『万葉集』享受の具体相を知る資料としての意義をもつことを考察した。また、上記論文の執筆後は、昨年度に行った学会発表「古今和歌六帖の題と配列についてー第五帖「雑思」項を中心にー」の内容に基づき新たに論文を執筆しており、近日中に学会誌に投稿する予定である。当該論文では、『古今和歌六帖』第五帖「雑思」の項目の立て方とその配列の方法について、各項目の所載歌の表現内容も含めて詳細な検討を加えた。そのうえで、『古今和歌六帖』の項目の配列が、『古今集』などの先行する歌集の配列構造に学びつつも、項目同士の関係性を重視するという独自の構成を有してることを指摘した。2016年度には、『古今和歌六帖』を中心に、十世紀の和歌史について研究を行っていきたい。具体的には、2015年度末に行った学会発表の成果に基づいて『古今和歌六帖』第五帖「雑思」項の題と配列に関する論文を執筆し、『中古文学』に投稿する予定である。さらに、上記の論文を投稿したのち、『古今和歌六帖』歳時部に関する論文を執筆し、『国語と国文学』に投稿する予定である。それらの投稿論文の内容に基づき、2016年度のうちに博士論文をまとめたいと考えている。28年度が最終年度であるため、記入しない。
地域統合の経済効果-欧州と東アジアの比較研究-

東アジアと欧州における地域統合の経済効果を比較した結果、(1)前者は、EUのように関税同盟を設立するよりも「より開かれた地域」を推進する方が、経済厚生が上昇する、(2)両地域とも、メンバー国間の関税撤廃よりも貿易円滑化及び競争の促進による商業・運輸マージン率低下の経済厚生に対する影響が大きい、(3)EU拡大は、中国・ASEAN諸国の繊維・衣類の輸出にマイナスの影響を及ぼすが、東アジアにおける地域統合の欧州諸国の各産業に対する影響は限定的なものにとどまることが示された。利は、10地域・26部門の動学的CGEモデルを構築し、東アジアにおける様々な地域統合のシナリオの影響を評価した。主な結果として、(a)二国間FTAよりも、ASEAN+6のような、より開かれた東アジアFTAの方が経済厚生を大きく上昇させる、(b)経済厚生の上昇と構造調整コストの間にはトレードオフが存在する、及び(c)輸出入の増加率がGDPの増加率よりも相対的に高い国が、地域統合の利益を増大させることが示された。これらの結果は、二国間FTAを推進していくよりも、より開かれた東アジア統合を推進してくことが望ましいことを示唆している。木村は、東アジアにおける国際的生産・流通ネットワークと地域統合に関する理論・実証研究を進めるとともに、ASEAN+6を含む拡大東アジアおよびアジア太平洋地域における地域統合の現状と今後の推移についての考察を進めた。また、10月12月の間、オーストラリア国立大学に滞在して経済統合及びサービス貿易自由化についての研究を進めた。これらの活動を通じ、最先端の地域統合の経済効果測定手法に触れるとともに、東アジアと欧州との「事実上」及び「法的な」地域統合の性格の相違についても研究を深めた。大槻は、地域統合の新しい形態として通関手続きの簡略化など貿易円滑化に着目し、その効果を分析した。統合の段階の異なる南アジアとASEANを始め東アジア地域を比較し、東アジア地域において貿易円滑化がより進んでおり地域内貿易もそれを反映していることを定量的に示した。貿易円滑化は関税撤廃に比べ当事国の輸出入の両方を促進する利点があるため、今後の地域統合の有力なツールになり得るという知見を得た。利は、地域統合の影響を(a)関税撤廃、(b)貿易円滑化、(c)輸出対GDP比率の増加による生産性の上昇、(d)競争の促進による商業・運輸マージン率の減少の4つの要因に分け、昨年度に構築した動学的CGEモデルを使用して定量化した。東アジアにおける地域統合については、関税撤廃よりも、貿易円滑化及び競争の促進による商業・運輸マージン率の減少の経済厚生への影響が大きいことが実証された。輸出対GDP比率の増加による生産性の上昇はメンバー国によって大きく異なるが、中国が地域統合により最も生産性上昇の恩恵を受けることが示された。現在、労働の国際移動を内生化したモデルを構築中であり、来年度は、労働の国際移動が可能なシナリオの下で、地域統合の影響を推計する予定である。大槻は基準認証と貿易の関係を16途上国の企業レベルデータを用いて計量分析を行った。結果として、基準により貿易障壁となるものと貿易を促進するものがあることが分かった。例えば、品質に関する基準は貿易障壁となり、多国間の相互認証は貿易を促進することが分かった。また、農業と工業でも違いがあることが示された。今年度は、フランス・ナント大学よりロバート・オーウェン教授を招へいし、「欧州における地域統合」の研究会を開催し、欧州と東アジアにおける地域統合の相違点のディスカッションを行った。来年度は、海外共同研究者(世界銀行ドミニク・ヴァンダー・メンズブルグ氏及びジョンズ・ホプキンス大学大学マイケル・プラマー教授)の協力を得て、欧州と東アジアの比較研究を行う予定である。東アジアにおける地域統合については、EUのように関税同盟を設立するよりも開かれた地域を推進する方が、メンバー国に、より大きな恩恵をもたらすことが示された。ASEAN経済共同体の経済効果について、動学的CGEモデルを使用し推計した結果、(1)通関手続の簡素化・迅速化等による行政障壁の低下及び(2)競争促進とインフラ改善による商業・運輸マージン率の減少が、関税撤廃よりもメンバー国の経済厚生への影響が大きいことが明らかにされた。一方、EU拡大は、中国・ASEAN諸国の繊維・衣類の輸出にマイナスの影響を及ぼすが、東アジア諸国の経済厚生への影響は極めて小さいことが示された。今年度は、東アジア固有の発展を遂げている国際的生産ネットワークと地域統合の関係についての理論・実証研究もさらに推し進めた。「事実上の(de facto)」経済統合と「政策面の(de jure)」経済統合の間の相互フィードバックが東アジア経済統合の特徴となっている点に着目し、欧州と東アジアの比較研究においては東アジア特有の性格をモデルに適切に盛り込んでいくべきであることを明らかにした。

また、東アジアの経済統合が外に開かれたFTA網の形で展開されている点も、欧州の経済統合の道筋と異なっており、それをどのように経済効果の評価と関連づけていくのかについて、議論を進めた。最後に、拡大EUにおける共通農業政策(CAP)の生産効率性に与える影響を19752005年のEU27ヵ国のパネルデータを用いて推計した。その結果、この期間に緩やかな技術進歩が見られる一方、技術的効率性は低下しており、CAPが効率性の低下を引き起こしている一因であることが分かった。故に、EU拡大におけるCAPの継続は加盟国の財政支出をさらに増大させるため、モラルハザードを誘発しない新たな手法の導入が必要であることが示された。
年周期性を考慮したダム放流水が河川底生動物相に与える影響メカニズムの解明

本研究は河川底生動物に対するダム放流水の影響メカニズムを解明し,河川底生動物相への影響を最小化するダムの運転・管理手法の提案を目的としている.本年度は昨年度に引き続き、主にダム湖の上下流側に生息する底生動物個体群のDNA多型をRAPD調査し,ダム湖による生息地の分断化がダム湖上下流間の遺伝子流動(遺伝子の個体群間の移動)の低下に及ぼす影響評価を行った.調査は田瀬ダム,遠野ダム(岩手県),大倉ダム(宮城県),下久保ダム(群馬県),刀利ダム,室牧ダム(富山県)の計6つのダムを対象に行った.これらのダム湖は湛水面積が大きく異なるため,生息地分断の規模が遺伝子流動の阻害度に影響するかの検証に適している.遺伝子流動の阻害の有無は,ダム上下流地点間のNeiの遺伝距離を、ダムで分断された河川に隣接するコントロール河川(ダムで分断されていない河川)の遺伝距離と比較することで評価した.対象種はヒゲナガカワトビケラである.解析の結果、6つのダム湖のうち,湛水面積が3.27km^2以上の2つのダム湖において統計的に有意な遺伝的分化が起きていることがわかった.また,遺伝的多様性を低下させる要因として,ダムによる遺伝子流動の低下よりも,各地点の集団サイズの低下がより強く影響していることが明らかになった.これらの研究成果は土木学会第59回年次学術講演会(2004年9月愛知県)で発表し、さらに土木学会論文集への掲載が決定された.本研究はダム下流側に生息する河川底生動物に対するダム放流水の影響メカニズムを季節性に着目して解明し,生態系への影響を最小化するダムの季節運転の提案を目的として行っている.以下に本年度実施した「1.サンプリングプランの作成」,「2.底生動物とサンプリング調査」,「3.DNA多型検出によるダム上流と下流の群集交流の推定」に関する研究成果をそれぞれまとめた.1.今年度初頭に文献調査,研究フィールドとして選んだ大倉ダム(宮城県)に関するデータ(地形,流水,水質等)等の収集・整理などを行ってサンプリングプラン(頻度,場所,方法など)を作成した.2.作成したサンプリングプラン計画に従って底生動物と河川水のサンプリング調査を経月的に行い,底生動物に対するダムの影響の季節ごとの受け方を明らかにした.この中で,ダム放流水のFPOM(粒状性有機態物質)の濃度が特に高まる9月から11月にかけてこれらを補食するシマトビケラ群集が大発生し,これに伴って秋期に限定した種多様性の低下が起きていることを発見した.なお,12月までのサンプリング調査の研究成果は第37回日本水環境学会年会(2003年3月,熊本)に発表している.3.大倉ダム周辺で優占する3種(ウルマーシマトビケラ,ヒゲナガカワトビケラ,クロマダラカゲロウ)のDNA多型を検出してダム上流と下流の遺伝子多様性,地域間交流を推定した.その結果,3種のうちヒゲナガカワトビケラでダム上流の個体群がダムによる河川の分断化の影響で地域間交流が妨げられている可能性が高いことがわかった.また,ダム放流水の影響(安定化,FPOM増加)で個体数が非常に高まっていた下流側のウルマーシマトビケラとヒゲナガカワトビケラの遺伝子多様性が高められていることもわかった.なお,これらの研究成果は水環境学会誌(2003年掲載決定)等に発表している.本研究は河川底生動物に対するダム放流水の影響メカニズムを解明し,河川生物相への影響を最小化するダムの運転・管理手法の提案を目的としている.本年度は主にダム湖の上下流側に生息する底生動物個体群のDNA多型をRAPD(Random Amplified Polymorphic DNA)法により調査し,ダム湖による生息地の分断化がダム湖上下流間の遺伝子流動(遺伝子の個体群間の移動)の低下に及ぼす影響評価を行った.調査は田瀬ダム,遠野ダム(岩手県),大倉ダム(宮城県),関柴ダム(福島県),下久保ダム(群馬県),刀利ダム,室牧ダム(富山県)の計七つのダムを対象に行った.これらはダムの提高やダム湖の湛水面積などの規模が大きく異なるため,生息地分断の規模が遺伝子流動の阻害度に影響するかの検証を行う上で適したダムの選定となっている.阻害の有無や程度は,ダム上下流間のNeiの遺伝距離をコントロール河川(ダムがない河川)の値と比較することで評価した.対象種はウルマーシマトビケラ,ヒゲナガカワトビケラ,クロマダラカゲロウの三種とした.DNA多型実験および解析は現在もなお継続中だが,これまでにも幾つかの興味深い結果が明らかにされつつある.例えば,7つのダム湖の中で最も湛水面積が大きな田瀬ダムの上下流問でヒゲナガカワトビケラの統計的有意な遺伝的分化が検出された.ただし,この遺伝子流動の低下に伴う遺伝的多様性の低下は見られなかった.一方,7つのダムの中で面積が4番目に大きな大倉ダムではヒゲナガカワトビケラの統計的有意な遺伝的分化は検出されなかった.これらの研究成果は第38回日本水環境学会年会(2004年3月札幌)に発表している.来年度も引き続き残りのサンプルの解析を行っていく予定である.本研究は河川底生動物に対するダム放流水の影響

メカニズムを解明し,河川底生動物相への影響を最小化するダムの運転・管理手法の提案を目的としている.本年度は昨年度に引き続き、主にダム湖の上下流側に生息する底生動物個体群のDNA多型をRAPD調査し,ダム湖による生息地の分断化がダム湖上下流間の遺伝子流動(遺伝子の個体群間の移動)の低下に及ぼす影響評価を行った.調査は田瀬ダム,遠野ダム(岩手県),大倉ダム(宮城県),下久保ダム(群馬県),刀利ダム,室牧ダム(富山県)の計6つのダムを対象に行った.これらのダム湖は湛水面積が大きく異なるため,生息地分断の規模が遺伝子流動の阻害度に影響するかの検証に適している.遺伝子流動の阻害の有無は,ダム上下流地点間のNeiの遺伝距離を、ダムで分断された河川に隣接するコントロール河川(ダムで分断されていない河川)の遺伝距離と比較することで評価した.対象種はヒゲナガカワトビケラである.解析の結果、6つのダム湖のうち,湛水面積が3.27km^2以上の2つのダム湖において統計的に有意な遺伝的分化が起きていることがわかった.また,遺伝的多様性を低下させる要因として,ダムによる遺伝子流動の低下よりも,各地点の集団サイズの低下がより強く影響していることが明らかになった.これらの研究成果は土木学会第59回年次学術講演会(2004年9月愛知県)で発表し、さらに土木学会論文集への掲載が決定された.
多元環の表現と導来圏の研究

可換環、代数幾何学に於ける双対鎖複体の概念を非可換ネーター環上に拡張し、双対鎖複体は全ての直既約入射加群を含むという代数幾何学に於けるresidual性が非可換環上でも成り立つことを示した。さらに双対鎖複体の存在と、導来圏間の双対性の存在の同値性が示すことが出来、導来圏での森田双対理論の存在を証明した。そこで得られた結果、方法を用いて我々は、可換Gorenstein環の非可換環への拡張である、非可換Gorenstein環、Auslander-Gorenstein環における入射分解の最終項のに現れる直既約入射加群の研究を主に行い、非可換Gorenstein環の自入射次元と同じ入射次元を持つ加群の入射分解最終項に出てくる直既約入射加群は、環自身の入射分解の最終項にすべて現れるという加群圏での可換Goreostein環と同じ性質を持つことを示した。特に、Auslande-Gorenstein環の場合には、その最終項に出てくる直既約入射加群は環の極大idealに対応していることが分かった。他に次のような関連する成果を得た.1)可換環において、Serreの交点数に関する予想の成立と同値な条件を与え、そのことより導かれる正則局所環の素イデアルのsymbolic powerの性質を解明した。また、Adams operationとlocalized Chern characterの関係を見つけ、そのことを使って、標数0の場合にDutta multiplicityの正値性を証明した。(蔵野を中心とする。)2)非可換環の自己入射性に関して、Lambek捩れ理論による商圏から特徴付けをすることに成功した。また、完全環において局所的森田双対理論を使って、直既約射影加群の入射性の判足を行った。(星野を中心とする。)3) Bose場と相互作用を持つ量子系の粒子に関する逆問題を解き、無限体積におけるカノニカル相関函数の長時間挙動の性質を解明し、スピン・ボソンのハミルトニアンの最低固有エネルギーを、その表現を使うことで、パラメータを持った公式で与えられる必要十分条件を示すことができた。(平成10年9月30日まで研究分担者であった、廣川を中心とする。)可換環、代数幾何学に於ける双対鎖複体の概念を非可換ネーター環上に拡張し、双対鎖複体は全ての直既約入射加群を含むという代数幾何学に於けるresidual性が非可換環上でも成り立つことを示した。(蔵野を中心とする。(星野を中心とする。)本年度の実績の中で最も重要な結果は、可換環、代数幾何学に於ける双対鎖複体の概念を非可換ネーター環上に拡張し、双対鎖複体は全ての直既約入射加群を含むという代数幾何学に於けるresidual性が非可換環上でも成り立つことを示した事である。他に次のような関連する成果を得た。1)可換Cohen-Macaulay環上のNoetherian多元環の加群圏におけるCohen-Macaulay近似の存在を示し、特に可換局所Cohen-Macaulay環上のsemipefect Noetherian多元環においては、極小近似が存在することを示した。

また、等重複イデアルを中心に持つblow-upで得られるMaculay化に関しての性質の解明を行った。(宮地、蔵野を中心とする。)2)非可換環の自己入射性に関して、Lambek捩れ理論による商圏から特徴付けをすることに成功した。また、完全環において局所的森田双対理論を使って、直既約射影加群の入射性の判定を行った。(星野を中心とする。)3)Bose場と相互作用を持つ量子系の粒子に関する逆問題を解き、無限体積におけるカノニカル相関函数の長時間挙動の性質を解明した。(廣川を中心とする。)前年度、可換環、代数幾何学に於ける双対鎖複体の概念を非可換ネーター環上に拡張し、双対鎖複体は全ての直既約入射加群を含むという代数幾何学に於けるresidual性が非可換環上でも成り立つことを示し、導来圏での“森田双対理論"の存在を証明した。そこで得られた結果、方法を用いて我々は、可換Gorenstein環の非可換環への拡張である、非可換Gorenstein環、Auslander-Gorenstein環における入射分解の最終項のに現れる直既約入射加群の研究を主に行った。本年度の実績の中で最も重要な結果は、非可換Gorenstein環の自入射次元と同じ入射次元を持つ加群の入射分解最終項に出てくる直既約入射加群は、環自身の入射分解の最終項にすべて現れるという加群圏での可換Gorenstein環と同じ性質を持つことを示したことである。特に、Auslande-Gorenstein環の場合には、その最終項に出てくる直既約入射加群は環の極大idealに対応していることが分かった。他に次のような関連する成果を得た。1)可換環において、Serreの交点数に関する予想の成立と同値な条件を与え、そのことより導かれる正則局所環の素イデアルのsymbolic powerの性質を解明した。また、Adams operationとlocalized Chern characterの関係を見つけ、そのことを使って、標数0の場合にDutta multiplicityの正値性を証明した。(蔵野を中心とする。)2)スピン・ボゾンのハミルトニアンの最低固有エネルギーを、その表現を使うことで、パラメータを持った公式で与えられる必要十分条件を示すことができた。(平成10年9月30日まで研究分担者であった、廣川を中心とする。)
ヒト絨毛外栄養膜細胞に特異的に発現する新規蛋白laeverinの機能解析

laeverinがligandとしてEVTから放出され、免疫細胞へ結合するかの検討を行い、リコンビナントlaeverin(rLVRN)により絨毛細胞の形態に変化を認め、免疫回避できる可能性が示唆された。さらに、laeverinが妊娠高血圧症候群を予知しうるマーカーとなりうるかELISA法を用いて妊婦血清を用いて検討を行ったが妊娠高血圧症候群患者では低下する傾向を認め、予知しうるマーカーとなりうる可能性が示唆された。着床後の胎盤形成期には母体はEVTを非自己であるが同種の個体であることを認識しつつ、免疫的な寛容状態を保ったままEVTと協調して自己組織であるラセン動脈の再構築を完遂する。しかしながらこの時期のEVT由来のembryonal signalに相当する液性因子は不明のままであった。今回EVTに特異的に発現するlaeverin(LVRN)がsoluble formとしてEVTから分泌されることが確認され、LVRNがembryonal signalの有力な候補として登場したため、新しい展開が期待できると考え、LVRNの機能解析について検討した。本年度施行したことは、まず免疫沈降法によるwestern blottingを行い、LVRN soluble formを155kDaに確認した。そこで、妊娠初期着床部の切片にて脱落膜内の免疫細胞(uNK細胞)とLVRN陽性のEVTの局在の検討を行ったが脱落膜内で両者が非常に近接している事が確認でき、何らかの相互作用をしていることが示唆された。そこで、リコンビナントLVRNがligandとしてEVTから放出され、免疫細胞へ結合するかの検討のため、脱落膜内の免疫細胞を分離培養した上で、リコンビナントを添加した。免疫細胞への細胞膜への結合を確認するために、flow cytometryを行ったが、細胞表面にLVRNの発現は確認できなかった。更にrLVRNによるNK細胞の細胞傷害活性の変化の検討を行った。PBMCおよびNK細胞株であるYT-A1の絨毛癌細胞株BeWo ,JEG3に対する細胞傷害能が変化するかCTL assayにて検討したが、現在までのところ、rLVRNにより絨毛細胞が免疫回避できるかどうかの検討までは至らなかった。リコンビナントLVRNがligandとしてEVTから放出され、免疫細胞へ結合するかの検討のため、脱落膜内の免疫細胞を分離培養した上で、リコンビナントを添加した。またrLVRNによるNK細胞(細胞株YT-A1)の絨毛癌細胞株BeWo、JEG3に対する細胞傷害活性の変化の検討を行ったが、rLVRNにより絨毛細胞の形態に変化を認め、免疫回避できる可能性が示唆された。さらに、妊娠高血圧症候群ではEVTの母体らせん動脈への置換(血管内EVT)が乏しいことが発症原因と考えられており、それを予知しうるマーカーとなりうるかELISA法を用いて妊婦血清を用いて検討を行った。非妊婦、妊婦では妊娠初期、中期、末期について検討を行ったが妊娠高血圧症候群患者では低下する傾向を認め、予知しうるマーカーとなりうる可能性が示唆された。現在この知見について論文を作成中である。今後は、LVRNの臨床応用も含めてさらなる検討をする予定である。生殖内分泌リコンビナントlaeverin添加実験などにより免疫細胞との相互関係は徐々に明らかになりつつある。しかし、本年度中に免疫細胞に対するlaeverinの作用を更に解明予定であったが、全てとは行かなかったため、概ね順調に進行していると評価する。実験にはリコンビナントlaeverinの十分量が必要であるため、再精製をおこない、免疫細胞との関係解明、更に血中laeverin量の測定などに取り掛かる予定である。当該年度に解析予定であったサンプルの調整が遅れたため。サンプル調整が終了次第、解析を行う。その際に必要になる抗体等を購入する。
基本解法による科学技術計算アルゴリズム開発とその応用に関する研究

基本解法(代用電荷法)は科学技術計算に現れる偏微分方程式問題の解法のひとつであり,計算が簡便で,かつ,適切な条件下で高精度(指数関数的収束)を達成するという特徴を持つ.本研究は,この基本解法の改良・発展を目的とする.1.1次元周期性を持つ2次元弾性問題この問題は具体的には,無限に広がる弾性板に同じ孔が一列に無限に並んでいる場合,あるいは,周期的に変化する荷重をかける場合などに相当する.この問題は理論・応用両面から重要であるが,解が周期関数を含むため,従来の基本解法は適用困難とされていた.従来の基本解法ではKelvin解,すなわち,単一の点荷重による弾性変位を重ね合わせて近似解を構成している.これに対し本研究では,周期的基本解,すなわち,周期的に並んだ同じ強さの無限個の点荷重による弾性変位を重ね合わせて近似解を構成する方法を提案している.さらに数値実験によりこの方法の有効性が確かめられている.本論文で提案する方法は,従来の基本解法の長所である計算の簡便さ・高精度を引き継ぎつつ,従来適用困難とされていた周期的問題に基本解法を適用可能としたという点で画期的であるといえる.本研究成果は国際会議ICNAAM2005(2005年8月,ギリシャ)で発表し,現在論文投稿中である.2.2次元修正を持つ3次元弾性問題この問題は具体的には,無限に広がる3次元弾性体に同じ孔が平面格子状に無限に並んでいる場合,あるいは,2重周期的に変化する荷重をかける場合に相当する.この問題にも,前項と同様,周期的基本解の重ね合わせで近似解を構成する方法を提案し,数値実験により有効性を確かめた.この研究成果は,計算科学研究ステーション研究集会(2006年3月,電気通信大学,東京)で発表し,現在論文投稿の準備中である.3.関連研究周期的場における流体(Stokes流)問題,圧縮性流体問題に対する基本解法の拡張に関する論文を発表した.また,Bessel関数を用いた数値積分に関する研究論文も発表した.4.研究成果を振り返って当初の研究計画では,境界に角をもつような複雑な形状の領域に対する代用電荷法の改良も計画していたが,問題の困難さからこの研究の実行は叶わなかった.これは基本解法(代用電荷法)の限界かも知れず,積分方程式法など他の解法との組み合わせなどを考慮する必要があるかもしれない.1.当初の研究目的および平成16年度の研究実施計画基本解法(代用電荷法)は偏微分方程式問題の数値解法のひとつであり,計算が簡便であり,かつ,ある条件で高精度を達成するという利点を持つ.本研究の目的は,従来基本解法が苦手とした問題に対し同法を改良して基本解法の可能性の向上を図り,あわせて同法を科学技術計算へ応用するということである.そして,平成16年度の研究実施計画では,周期的境界条件をもつ偏微分方程式問題とくに3次元周期的粘性流(Stokes流)問題に対する基本解法アルゴリズムの改良を構築し,数値実験による有効性の検証および科学技術計算への応用を計画した.2.平成1年度の研究実績(1)周期的粘性流問題に対する基本解法本年度は上記の研究実施計画をふまえ,2次元平面格子上に無限に配列された物体をすぎる3次元Stokes流の問題に対する基本解法の改良を行った.この問題に対しては従来の基本解法,すなわち,単一点電荷による流れ(Stokes源)の重ねあわせによる解の近似は適用が困難であった.これに対し本研究では,Stokes源の代わりに周期的基本解,すなわち,周期的に働く点加重による流れの重ねあわせを近似解に用いる基本解法アルゴリズムを構築した.(2)関連研究業績関連する研究として,円周境界を含む多重連結領域におけるポテンシャル問題に対する代用電荷法の改良を行った.この研究では,流体力学におけるMilne-Thomsonの円定理を応用して,従来に比べて計算量の少ない代用電荷法を構築し,数値実験により同法の有効性を確かめた.この研究結果は日本応用数理学会2004年度年会などで口頭発表し,論文投稿の準備中である.3.おわりに研究実施計画のうち,科学技術計算への応用が達成されずに終わった.これは,翌年度(平成17年度)の研究課題としたい.基本解法(代用電荷法)は科学技術計算に現れる偏微分方程式問題の解法のひとつであり,計算が簡便で,かつ,適切な条件下で高精度(指数関数的収束)を達成するという特徴を持つ.本研究は,この基本解法の改良・発展を目的とする.1.1次元周期性を持つ2次元弾性問題この問題は具体的には,無限に広がる弾性板に同じ孔が一列に無限に並んでいる場合,あるいは,周期的に変化する荷重をかける場合などに相当する.この問題は理論・応用両面から重要であるが,解が周期関数を含むため,従来の基本解法は適用困難とされていた.従来の基本解法ではKelvin解,すなわち,単一の点荷重による弾性変位を重ね合わせて近似解を構成している.これに対し本研究では,周期的基本解,すなわち,周期的に並んだ同じ強さの無限個の点荷重による弾性変位を重ね合わせて近似解を構成する方法を提案している.

さらに数値実験によりこの方法の有効性が確かめられている.本論文で提案する方法は,従来の基本解法の長所である計算の簡便さ・高精度を引き継ぎつつ,従来適用困難とされていた周期的問題に基本解法を適用可能としたという点で画期的であるといえる.本研究成果は国際会議ICNAAM2005(2005年8月,ギリシャ)で発表し,現在論文投稿中である.2.2次元修正を持つ3次元弾性問題この問題は具体的には,無限に広がる3次元弾性体に同じ孔が平面格子状に無限に並んでいる場合,あるいは,2重周期的に変化する荷重をかける場合に相当する.この問題にも,前項と同様,周期的基本解の重ね合わせで近似解を構成する方法を提案し,数値実験により有効性を確かめた.この研究成果は,計算科学研究ステーション研究集会(2006年3月,電気通信大学,東京)で発表し,現在論文投稿の準備中である.3.関連研究周期的場における流体(Stokes流)問題,圧縮性流体問題に対する基本解法の拡張に関する論文を発表した.また,Bessel関数を用いた数値積分に関する研究論文も発表した.4.研究成果を振り返って当初の研究計画では,境界に角をもつような複雑な形状の領域に対する代用電荷法の改良も計画していたが,問題の困難さからこの研究の実行は叶わなかった.これは基本解法(代用電荷法)の限界かも知れず,積分方程式法など他の解法との組み合わせなどを考慮する必要があるかもしれない.
蛍光X線の図折効果を利用した新しい結晶表面構造解析法の開発

今年度は、研究室に現有の高精度ディフラクトメ-タ-に取り付けられる半導体検出器回転機構を作成して測定に利用した。測定の対称としては、Si(111)面上にBrを吸着させた系を選んだ。この系は、Siの結晶面にカプトン膜を密着させてその隙間にエタノ-ルに溶かしたBrを吸い込ませることで比較的簡単に作ることができるからである。実験を行うためのX線源としては回転対陰極式のX線発生装置を用いた。Brの蛍光X線を効率よく励起するために、タ-ゲットは特性X線の波長が短いMoにした。X線の励起電圧と電流は40kV-150mAである。実験の内容は、上のようにして作った試料の表面に垂直にX線を入射させてBrの蛍光X線を励起して、その蛍光のSi基板の(111)面による回折強度の角度依存性を半導体検出器で測定する、というものである。検出器を、蛍光X線の回折が出る方向を中心に±5°程度回転させて強度変化をみたが回折の効果と思われるようなめだった変化はなかった。このような結果になった原因としては、試料の不完全性、光学系の調整不足が考えられる。現在は物質を吸着させていないGeに試料を代えて同様の測定を行っている。結晶面は(220)面で、この面によるGeの蛍光X線の回折を測定している。今後は、Si(111)面上のBrの試料の再調整を行い、より高輝度なX線源であるシンクロトロン放射を用いてデ-タを出す予定である。
大気の平衡状態の太陽定数依存性

昨年度までに得られていた部分凍結状態の安定性を調べるために,大気-海洋混合層結合モデルの開発と結合モデルを用いた数値計算を行った.モデル開発に関しては,まず大気モデルの再構築を行った.大気モデルの仕様としては昨年度までに用いていた大気大循環モデルと同様であるが,Fortran90のモジュール機能・配列式を活用し可読性と可変性を考慮したコーディングを行った.ごく簡単な物理過程も組み込み全球が海洋に覆われた水惑星条件での数値計算を行えるようにした.昨年度開発したデータ入出力ライブラリgt4f90ioを利用する形でパッケージングを行い,dcpamと命名しネットワーク上に公開した(公開URLはhttp://dennou-k.gfd-dennou.org/arch/dcpam/).次に,海洋混合層モデルの実装をおこなった.Xie and Saito(2001)と同様の海洋混合層モデルを使用した.混合層の厚さを50mとし,大気最下層の風応力によるエクマン輸送と混合層の下の層からのエクマンパンピングの効果を考慮した.大気大循環モデルに海洋混合層モデルを組み込んで,もっとも大きな氷面積をもつ部分凍結状態についての数値計算を行った.初期条件として,太陽定数の値を1300W/m^2から徐々に減少させて得られた部分凍結状態を用いる.この状態が得られるかどうかは初期値に依存するので他の部分凍結状態に比べて安定性が弱い可能性がある.そのため海洋の熱輸送などの効果を入れた場合には全球凍結状態に移行するということも考えられる.しかし,エクマン流による海洋温度の移流の効果を入れた数値計算を行ったところ平均的氷境界緯度は22度に保たれることがわかった.エネルギーバランスモデルでは得られない氷面積が大きい部分凍結状態はそれほど安定度が小さいというわけではないということが示唆された.種々の太陽定数の値のもとにおける灰色大気の多重平衡解の調査を行った.使用したモデルは灰色大気の3次元プリミティブモデル(GCM)と南北1次元のエネルギーバランスモデル(EBM)である.地表面アルベドの値は,表面温度が結氷温度未満となる領域では0.5,そうでない領域では0とした.GCMによる数値計算の結果,太陽定数が増加するにしたがって解の種類と数は以下のように変化することがわかった.(1)解は全球凍結解のみ.平衡解の数は1個.(2)全球凍結解と部分凍結解.平衡解の数は2個.(3)全球凍結解と部分凍結解と暴走温室状態.平衡解の数は2個・(4)全球凍結解と氷無し解と暴走温室状態.平衡解の数は2個.(5)全球凍結解と暴走温室状態,平衡解の数は1個.(6)暴走温室状態のみ.平衡解の数は0個.平衡解の種類と数の変化の仕方はEBMとはば同様である.ただし,遷移の起こる太陽定数の値はGCMとEBMでは異なる.GCMで得られた部分凍結状態の氷境界緯度は22度よりも高緯度の領域に存在する.これは,EBMで議論されてきたlarge ice cap instabilityがGCMでも発生することを示唆する.EBMで求められた不安定平衡解の対応物は3次元系でも存在すると思われる.しかし,それらの不安定解は時間発展問題を解くGCM計算では得られない.氷境界が30度よりも低緯度に存在する解はEBMでは不安定となるのに対して,GCMで得られた氷境界緯度が22度である解は氷境界付近の凝結加熱によって安定に維持される.一方,太陽定数が増大した場合にGCMで得られる氷面棟が小さい部分凍結解では,氷境界緯度の振動が見られた.これは,太陽定数増大時には安定周期解と不安定平衡点が存在することを意味しているのかもしれない.つまり,EBMで得られたsmall ice cap instabilityは,GGMではHopf分岐という形であらわれている可能性がある.昨年度行った太陽定数を変えたパラメータスタディの結果に対する考察を行うべく,南北1次元エネルギーバランスモデルを用いた数値計算を行った.用いたエネルギーバランスモデルは放射スキームを除けばNorth(1975)と同一のものである.放射スキームは,昨年度使用したGCMと同一のスキーム,Nakajima et al.(1992)の灰色大気放射スキーム,を使用した.このエネルギーバランスモデルを用いて,熱輸送係数と太陽定数を様々に変化させて大気の平衡常態を求めたところ,熱輸送係数の値によらず小極冠不安定解が得られることがわかった.これにより,昨年度行ったGCM計算で小極冠不安定が生じなかった原因は,実効的な熱輸送係数の太陽定数に依存するためではなく,3次元的な循環の存在によるものである可能性が高くなった.また,大気海洋結合モデル開発の第一段階としてデータ形式の検討・データI/Oライブラリの整備と大気モデルの力学コアの開発をおこなった.データ入出力に関しては,「gtool4netCDF規約」に従うnetCDFファイルをファイル形式として採用し,この形式を扱うためのデータI/Oライブラリgt4f90ioを整備した.gt4f90ioの内部構造を階層化することによりシンプルで分かりやすいデータI/Oインターフェースを作成することができた.力学コアの設計は,AGCM5(SWAMP Project,1998)を参照しつつFortran90の機能を活用することを念頭において行った.モデル可変性向上のために,モジュール・構造型などを用いたオブジェクト指向的設計によってモデルの内部構造の階層化を行った.

ソースコードの可読性を向上するために,SPMODEL(Takehiro et al.,2004)における関数および変数命名規則の拡張を行った.昨年度までに得られていた部分凍結状態の安定性を調べるために,大気-海洋混合層結合モデルの開発と結合モデルを用いた数値計算を行った.モデル開発に関しては,まず大気モデルの再構築を行った.大気モデルの仕様としては昨年度までに用いていた大気大循環モデルと同様であるが,Fortran90のモジュール機能・配列式を活用し可読性と可変性を考慮したコーディングを行った.ごく簡単な物理過程も組み込み全球が海洋に覆われた水惑星条件での数値計算を行えるようにした.昨年度開発したデータ入出力ライブラリgt4f90ioを利用する形でパッケージングを行い,dcpamと命名しネットワーク上に公開した(公開URLはhttp://dennou-k.gfd-dennou.org/arch/dcpam/).次に,海洋混合層モデルの実装をおこなった.Xie and Saito(2001)と同様の海洋混合層モデルを使用した.混合層の厚さを50mとし,大気最下層の風応力によるエクマン輸送と混合層の下の層からのエクマンパンピングの効果を考慮した.大気大循環モデルに海洋混合層モデルを組み込んで,もっとも大きな氷面積をもつ部分凍結状態についての数値計算を行った.初期条件として,太陽定数の値を1300W/m^2から徐々に減少させて得られた部分凍結状態を用いる.この状態が得られるかどうかは初期値に依存するので他の部分凍結状態に比べて安定性が弱い可能性がある.そのため海洋の熱輸送などの効果を入れた場合には全球凍結状態に移行するということも考えられる.しかし,エクマン流による海洋温度の移流の効果を入れた数値計算を行ったところ平均的氷境界緯度は22度に保たれることがわかった.エネルギーバランスモデルでは得られない氷面積が大きい部分凍結状態はそれほど安定度が小さいというわけではないということが示唆された.
成熟後に外来から誘導された眼優位可塑性の分子・細胞メカニズムについての研究

臨界期後の可塑性を高める手段を分子・細胞レベルで理解するために、臨界期可塑性に必須であるセリンプロテアーゼにより制御されている基質を探索した。その結果、臨界期と成熟後のマウスにおいてプラスミンにより限定分解を受ける細胞外基質や細胞接着分子が見いだされた。なかでもスパインの成熟を抑制するテレンセファリンはプラスミンにより限定分解され、一方、形の可塑性に必要なプラスミンはシナプス形成を促すという興味深い所見が得られた。本研究の最終目的は、幼児期に正常に育まれなかった脳高次機能を回復する手段を分子・細胞レベルで理解することにある.そこで、環境に応じ局所神経回路網を精緻化する大脳皮質視覚野を用い、生後発達期の臨界期可塑性に必須である組織型プラスミノーゲンアクチベーター(tPA)およびプラスミン(Pln)を中心とした研究を行なった.近年、細胞外構造Perineuronal nets(PNs)とミエリンが、マウス視覚野の臨界期可塑性終了に関与する可能性が唱えられた.事実、酵素や遺伝子操作によりこれらの構造を破壊すると可塑性は高まる.一方、研究代表者はtPAノックアウト(KO)マウスにおいて、生涯可塑性が低いことを報告している.本研究では、神経細胞外記録により、成熟後にtPAを外来から投与することでtPA KOマウスの可塑性が高まることを確かめた.そこで、細胞外構造の構成成分のうち可塑性を反映し、かつ、tPA-Plnにより制御を受けているタンパク質を探索した.すると、ミエリン構成成分のうち、野生型(WT)とtPA KOマウスの視覚野において発達曲線の異なるタンパク質(2種)が見いだされた.さらに、これらのタンパク質のあるアイソフォームは、tPA-Plnによりin vitroにおいて限定分解を受けることも明らかとなった.次に、可塑性を分子レベルで評価するためのタンパク質マーカーの詳細を検討した.代表者は、先に左右の目からの入力バランスを崩した幼弱マウスを用いて視覚野での興奮性入力を反映するマーカーvesicular gtutamate transporters (vGluts)を報告した.本研究では、このマーカーが単なる神経活動ではなく、臨界期可塑性のレベルを反映することを、成熟マウスを用いて明らかとした.このマーカーは今後脳高次機能が回復したことを評価するために有用と思われる.本研究は、幼弱期に正常に育まれなかった脳高次機能(大脳皮質視覚野の眼優位可塑性)を回復する手段を分子・細胞レベルで理解することにある.研究代表者は、これまでに視覚野で幼弱期(臨界期)におこる内因性の眼優位可塑性には組織型プラスミノーゲンアクチベーター(tPA)およびプラスミン(Pln)が必須である事を明らかとしている.そこで、すでに可塑性のレベルが低下した成熟後のマウスに、これらのセリンプロテアーゼを外来より投与して可塑性が惹起できるかを調べることを本年度の目的とした.まず、研究代表者の仮説「可塑性を引き起こすには、tPA-Pln経路が細胞外基質を溶かし、細胞外を流動的にすることが必要」を証明するために、臨界期、および、成熟後のマウス視覚野抽出液(野生型(WT)、tPA,Plnノックアウトマウス(KO))を用いて、外来性のtPAまたはPlnによって酵素消化される細胞外タンパク質があるかどうかを調べた.解析には主に、ウエスタンブロット法を用いた.その結果、細胞接着分子であるテレンセファリン(TLCN)、NCAM、および、細胞外基質タンパク質であるラミニンが、tPAのみでは分解されないが、Plnの存在下で限定分解されることがわかった.臨界期と成熟後のWT、および、tPA KO,Pln KOなど、可塑性レベルの異なるマウスの脳組織を用いても外来性Plnによる酵素消化が認められた.この結果は、内因性のtPAにより活性化されたPlnが可塑性を調節していることを示唆している.そこで、眼優位可塑性との関連が明らかになってきたTLCNに関して、リコンビナントTLCNタンパク質を用いてPlnによる切断箇所をエドマン解析で決定したところ、細胞外に3箇所あることがわかった.現在は、成熟後マウスの第3脳室にPlnを投与し、同時に単眼遮蔽して眼優位可塑性レベルを解析中である.本研究の最終目的は、幼弱期に正常に育まれなかった脳高次機能(可塑性)を回復する手段を分子・細胞レベルで理解することにある.現在までに、大脳皮質・視覚野の臨界期可塑性に蛋白分解酵素である組織型プラスミノーゲンアクチベーター(tPA)およびプラスミン(Pln)が必須であること、また、幼弱期に臨界期を迎えなかったtPAノックアウトマウス(KO)およびプラスミノーゲン(Plg)KOにtPAやPlnを投与すると成熟後の可塑性が高まることを明らかにした。昨年度は、細胞接着分子(テレンセファリン,TLCN)がPlnにより限定分解されることがわかった.そこで今年度は生体内でTLCNがPlnの基質となるかをウエスタンプロット法を用いて調べた。

しかし野生型とtPA KOマウス脳組織内にはTLCN限定分解物は殆ど存在せず、単眼遮蔽で可塑的変化を起こしても限定分解物は有意に変化しなかった(脳虚血でのみ顕著に増加)。TLCNはスパイン成熟を抑制することがわかっている。そこで成熟後に限らずTLCNとPlnの関係を明らかにするために、細胞レベルでの解析を行なった。大脳皮質と海馬の初代培養細胞を用いて興奮性神経細胞の樹状突起上のスパイン成熟を調べた所、Plnを加えることによりTLCN陽性の未熟なフィロポディアが減少し、樹状突起上にグルタミン酸トランスポーター陽性の興奮性入力が顕著に認められた。この結果は、TLCNがPlnにより限定分解されその機能を失い、スパインが成熟したことを示唆している。最後に、分子レベルでtPA,Plg KOの視覚野における遺伝子やタンパク質の発現を網羅的に解析した.マイクロアレイ解析では、野生型とPlg KOの間ですでにPlnにより限定分解されて事が明らかとなっているBDNFや小児自閉症の原因遺伝子として知られるMECP2の発現制御が異なる可能性が示唆された。
ＣＯ２地中貯留リスク評価のための花崗岩層のガス移流拡散フィールド試験

地球温暖化防止の上で重要視されているCO2回収・地中貯留(CCS)に関わるCO2漏洩モニタリングについてフィールド試験を実施し,CO2拡散挙動を把握するための地表近くのガスモニタリング手法とその装置の開発を行った。地表の土壌CO2のバックグラウンド濃度は気温変動や降雨により影響を受けるため,地表面の土壌CO2に基づく漏洩検知は季節変動を考慮した判断が必要とされる。一方,精油所で回収されるCO2にはH2が不純物ガスとして含まれるため,H2とCO2混合ガスを用いたフィールド試験を実施し,H2ガスがCO2に先立って地表においてで検出される結果を明らかにし,漏洩検出モニタリング装置の開発を行った。平成24年度は、100mの坑井2本、20mの坑井3本および表層土に挿入したモニタリング管93本を設置した試験フィールドにおいて、CO2ガスなどの模擬漏洩試験を実施した。モニタリング管はゴム栓で覆い、土壌中ガスと拡散・平衡状態となった空気を定期的に吸引し土壌中ガスを測定した。模擬漏洩試験に先立ち、表層土壌中の自然CO2のバックグラウンド濃度を測定した。降雨後に土壌中のCO2濃度が低下する傾向が認められた他、気温の年間変動にともない約1000ppm変動することが明らかになった。試験フィールドの表層土を用いた室内実験においても環境温度や試料土壌に含まれる水分により試験フィールドと同様のCO2濃度変動が見られたことから、バックグランド濃度の年間変動の主な要因が明らかになった。深度20mの坑井から純CO2を注入し、表層へ漏出したCO2によって土壌中CO2濃度が短期な上昇を示したものの、その変化量は自然CO2の濃度変動と明瞭に区別できるとは言えないレベルであった。石油精製プラントなどで回収されるCO2には1%程度のH2などの不純物ガスが混入することが予測されており、純H2ガスを用いた同様の注入試験を実施したところ、地表土壌中にH2ガスを検出することができた。すなわち、自然界でH2ガスはほぼ存在せず、検出されたH2は模擬的に注入されたH2ガスであることから、CO2に比較してより明確なトレーサガスとして利用できることが明らかになった。さらに、実際の苫小牧沖のCO2地中貯留で想定している1%程度のH2ガスが混入するCO2ガスをモデルとして、CO2:H2:N2=49.5:0.5:50とした混合ガスを20mの坑井から模擬漏洩させる試験を実施した結果、純H2ガスを注入した場合と同程度のピーク濃度でH2ガスが検出された。これは、混合ガスが岩盤中を移流・拡散し上昇する過程でCO2ガスからH2ガスが次第に濃縮され早く漏出したものと考えられ、H2ガスをトレーサとしてモニタリングすることによって地中貯留されたCO2の漏洩に先立って早期に検出できる可能性が示された。平成25年度の研究では,土壌表面からのCO2ガス放散フラックスの測定装置を新たに作製し,九州大学キャンパス内でのフィールド測定を実施したほか,CO2に対して水素が1%混入した場合における岩石の吸着性および土壌中のガス拡散係数の相違についての室内実験を実施した。試験フィールドにおける放散ガスフラックスの測定装置の妥当性を検証するため,人工的に調整したCO2フラックスを容器底部から放散させ,土壌表面において測定したCO2フラックスとの比較から精度検証実験を実施した結果,概ねガスフラックスの測定誤差が約10%以内であることを確認した。九州大学伊都キャンパス内共同利用スペースにおいて土壌CO2の放散フラックスのバックグラウンド測定を行った。測定サイトにおいて地表面から放散されるCO2フラックスを実際に測定した。具体的には,開放部分と地表面が接するように設置されたチャンバー内のCO2濃度変化を測定し,その結果からCO2フラックスを求めた。また,測定したCO2放散フラックスと地表面から深さ2cm程度の地点の土壌温度,土壌水分量,大気温,地表風速などとの関連性を調べた結果,土壌温度と土壌水分によって影響を受けるものの強い一意の関係は見いだせなかった。ただし,20°CのCO2放散フラックスが概ね2 μmol/s/m2であり,温度上昇に伴いフラックスも上昇する傾向が明らかになった。これらの測定値は,カナダにおいて測定された測定結果とほぼ同様のレンジにあり,土壌中における微生物活動が温度の上昇とともに活発化するためと判断される。また,H2ガスが微量に含まれている場合を想定するとき,H2ガスがCO2ガスに先行して地下貯留層から地表に漏出することを室内実験によって明らかにした。さらに,STARSを用いて数値モデルを構築し,実験結果とのヒストリーマッチングを実施した結果,H2ガスがCO2ガスに先行して移流・拡散することを数値シミュレーションによって確認した。

CO2を大規模排出源から分離回収し,それを深層の帯水層や石油貯留層などに地中貯留するCCSシステムにおいて,地表への漏えいに関わるモニタリングと警報システムは周辺住民の安心・安全を保障する上で極めて重要である。ただし,地表近傍においては土壌から大気へ常時CO2が放散され,その量は産業活動などによる全CO2排出量の9倍にも及ぶと予想されている。すなわち,地表近傍の自然条件でのCO2放散挙動を理解したうえで,地中に貯留されたCO2の漏えいを判断することが必要とされている。本研究課題の平成26年度のフィールド試験研究では,九州大学伊都キャンパス内共同利用スペースにおいて深度100m坑井の周辺に30,50,100, 200, 300, 500cmのケーシング孔を設置し,各深度における浅層土壌のCO2濃度分布を測定し,地表でのCO2ガスフラックスとの対応性を調べた。また,地表面から放散されるCO2フラックスを実際に測定した結果,測定した地表からのCO2放散フラックスと地表面から深さ2cm程度の地点の土壌温度,土壌水分量,大気温,地表風速などとの関連性を調べた結果,土壌温度と土壌水分によって影響を受けるものの,土壌ガス濃度との強い相関性を見出すことはできなかった。また,岩石,水および原油などへのCO2吸着および溶解挙動の測定を実施し,地下貯留層から地表へのCO2漏えいに関する数値予測シミュレーションを実施した。さらに,CCSの統合的なシステムにおける不確定性がCO2圧入特性に及ぼす影響について感度分析に関わる数値シミュレーションを実施し,大気中からCO2を分離回収し,その近傍においてCCSを実施する「Air Capture」と呼ばれているシステムに関する評価研究を行い,3年間の研究成果のとりまとめをを実施した。26年度が最終年度であるため、記入しない。地球資源システム工学26年度が最終年度であるため、記入しない。CO2にH2が螂程度含まれる混合ガスを用いた模擬漏洩試験を実施した結果、純H2ガスを注入した場合と同程度のピーク濃度でH2ガスが検出できたことから、混合ガスが岩盤中を移流・拡散し上昇する過程でCO2ガスからH2ガスが次第に濃縮され早期に漏出したものと考えられ、H2ガスをトレーサとしてモニタリングするシステムが地中貯留されたCO2の漏洩を早期に検出できる有力なスキームとなり得ることが研究成果として得られた。これを基に、特許出願を実施した。CO2分離・回収地中貯留(CCS)によって地下に貯留されたCO2の地表への漏洩の検出のためには,地表面から大気に放散される土壌CO2フラックスの把握および貯留されるCO2に含まれるH2などの微量の不純物ガスの拡散挙動の把握が基盤データとして必要とされており,本年度の研究成果としてある程度それらの課題を明らかにすることができた。とくに,CCSに関連する地表面でのCO2放散フラックスの挙動モニタリングを行うためには,CCS実施前のCO2フラックスのバックグラウンド値を正確に測定する機器および測定法の開発が必要とされていた。本年度の研究成果として,ガスモニター装置の特許の出願を行ったことからも,本研究がほぼ順調に進展していると判断される。平成24年度に得られたフィールド試験結果にもとづき、試験結果の数値シミュレーションモデルの構築をPVT試験とともに進め、より実証的なCO2漏洩検出モニタリングシステムを開発する。
食品因子による生体防御を目的としたDNA傷害マーカーの開発と応用

最近、がんの発生におけるフリーラジカルの役割については多くの注目を集めてきているが科学的な根拠については未知の点も多い。特に、防御機構が正常に機能しない状態に陥ったときに生体内では過剰な活性酸素が生成し、フリーラジカル連鎖反応が誘発される。その結果、生体膜での傷害や生体重要物質での損傷にもとずく機能傷害の蓄積と共に遺伝子レベルにおける傷害が「遺伝毒性」を発現し、「がんの発生」を誘発したり「がん化の促進」に大きな役割をはたしているのではないかと考えられてきている。このような遺伝子レベルにおける酸化的傷害を抑制すること、特に食品成分が抑制因子となりうるかについてを評価するために、老化に関連した疾病のマーカーとして酸化修飾塩基の代表である8-デオキシグアノシンのモノクローナル抗体による検出法の応用を日本老化制御研究所(越智)との共同研究で開発することができた。そこで本年度は、まず、ゴマ種子中に大量に含まれている新規な抗酸化前駆体であるリグナン配糖体の持つ酸化傷害予防効果の検討を行った。方法は、ゴマ脱脂粕をビタミンE欠乏飼料中に10%加えてラットに2ケ月間投与し、四塩化炭素で過酸化傷害を与えた。その結果、ビタミンE欠乏食だけの場合に較べてゴマ脱脂粕の場合は肝臓や血液中の過酸化度と共に尿中での過酸化度、さらに8-デオキシグアノシン量を有意に低下させた。これらの結果より、セサミノール配糖体が腸内細菌により加水分解を受けた後に生体内に吸収され抗酸化的な防御効果を示すという新しい機構を提出することができた。また、本年は、生体膜の酸化的傷害物質として代表的な4-ヒドロキシノネナ-ルのモノクロナール抗体の作製に成功し、さらに最近マロンジアルデヒドにより修飾されたタンパク質に対するポリクローナル抗体の作製にも成功している。これらの抗体による組織染色、特に酸化傷害により生じた腎臓がん部位での検出への応用にも成功している。さらに、培養細胞系、特に、チャイニーズハムスターや大腸由来の細胞で過酸化水素を中心とした酸化的傷害の保護効果についても、新しい機構を提出することができた。また、ゴマ油中の抗酸化成分として抗酸化的な防御効果の検討を行ったセサミノールについては、ビタミンEに対して強い相乗的な効果が見られるという新しいメカニズムを明らかにすることができたので、これらのリグナンを食品因子として代謝も含めた新しい研究へのアプローチが期待される。本年度は、まず、ゴマ種子中に含まれるリグナン化合物を重要なマーカーとしてとらえた。まず、セサミノールと命名した新しいリグナンタイプの抗酸化物質はゴマ油中に存在すると共に、配糖体としても存在しており、摂取後、胃や腸で代謝され、最終的にどのような形態で吸収されるか有機化学的な立場で追跡した。その結果、最終的にセサミノールとして肝臓に吸収されたのち、酸化的傷害を防御することが明らかとなった。また、最近DNAレベルにおける酸化的傷害のマーカーとして8-ヒドロキシグアニンのモノクローナル抗体が開発された。そこで、このECDを用いた微量HPLC法と共に抗体法による微量分析法を応用して尿中に排泄される8-ヒドロキシグアニンの量を指標に酸化的障害に対するリグナン化合物の防御作用を系統的に検討することができた。