hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
タイ国における果樹の生長調節に関する研究

相手側グループの一部と申請者との間で,既にロンガン,ライチ-,マンゴ-などの果樹にみられる開花結実調節のため外生的に処理した植物生長調節物質に対する反応の解析を行った.その結果,ロンガン,ライチ-での植物生長調節物質に対する反応は鈍感で,単一の生長調節物質では期待した反応が見られず,複数の物質の処理と的確な生育相に処理することによって栄養生長から生殖生長への転換を誘導する可能性が認められた.マンゴ-は旺盛な生長後に一次休眠する.この休眠に対してチオウレア処理2週間後にこの休眠は打破される.発芽16日後にパクロブトラゾル処理したものでは,120日後に100パーセント花芽となることを明らかにした.マンゴ-のせん定50日後からのパクロブトラゾル処理で120日後には開花がみられ,無処理では2931日遅れて開花した.このことから,シ-ズン外の生産が可能である.7月にパクロブトラゾルを土壌処理し,4,6,8,10週後に硝酸カリ溶液葉面散布のなかで8週後処理で全樹10月に開花し,シ-ズン外の開花を可能とした.わい化剤パクロブトラゾル処理後のマンゴ-茎頂部における形態学的変化を顕微鏡下で観察したところ,処理91日後からの茎頂で花芽原基の分化が認められた.処理105日後90%,112日後100%茎頂に花芽形成が認められたが,無処理の茎頂には花芽形成が認められなかった.タイ国からの研究者の訪日は主として本学での化学分析法の指導に終始した.しかし,分析機器及び消耗品,試薬等の制限から現地での分析に関しては所期の目的を達成することが出来なかった.タイ国で行われタイ語のみの文献に関して表題の著者文献名のリストを作成した.このリストの他共同研究者らが発表したタイ国におけるけいざいさいばい作物のseason-off productionに関するreviewを研究成果に掲載した.相手側グループの一部と申請者との間で,既にロンガン,ライチ-,マンゴ-などの果樹にみられる開花結実調節のため外生的に処理した植物生長調節物質に対する反応の解析を行った.その結果,ロンガン,ライチ-での植物生長調節物質に対する反応は鈍感で,単一の生長調節物質では期待した反応が見られず,複数の物質の処理と的確な生育相に処理することによって栄養生長から生殖生長への転換を誘導する可能性が認められた.マンゴ-は旺盛な生長後に一次休眠する.この休眠に対してチオウレア処理2週間後にこの休眠は打破される.発芽16日後にパクロブトラゾル処理したものでは,120日後に100パーセント花芽となることを明らかにした.マンゴ-のせん定50日後からのパクロブトラゾル処理で120日後には開花がみられ,無処理では2931日遅れて開花した.このことから,シ-ズン外の生産が可能である.7月にパクロブトラゾルを土壌処理し,4,6,8,10週後に硝酸カリ溶液葉面散布のなかで8週後処理で全樹10月に開花し,シ-ズン外の開花を可能とした.わい化剤パクロブトラゾル処理後のマンゴ-茎頂部における形態学的変化を顕微鏡下で観察したところ,処理91日後からの茎頂で花芽原基の分化が認められた.処理105日後90%,112日後100%茎頂に花芽形成が認められたが,無処理の茎頂には花芽形成が認められなかった.タイ国からの研究者の訪日は主として本学での化学分析法の指導に終始した.しかし,分析機器及び消耗品,試薬等の制限から現地での分析に関しては所期の目的を達成することが出来なかった.タイ国で行われタイ語のみの文献に関して表題の著者文献名のリストを作成した.このリストの他共同研究者らが発表したタイ国におけるけいざいさいばい作物のseason-off productionに関するreviewを研究成果に掲載した.タイ国内の研究者が発表している既往の文献を収集中である.表題を英訳し文献リストを製作する予定である.内容が重要とみられる文献については,タイ国側研究者が英訳し纏める準備をしている.平成7年度までに行ったタイ国での実験結果の3課題について,平成8年9月,イスラエルで開催されるマンゴ-の国際シンポジュウムで発表する.その課題名は10.研究発表に記した.以下はその概要を記す.1.マンゴ-の開花に及ぼすパクロブトラゾル葉面散布の影響:1000または2000ppmパクロブトラゾル溶液を12回葉面散布した樹では,処理102114日後に開花がみられ,無処理樹では処理樹より2941日開花が遅れた.2.パクロブトラゾル処理したマンゴ-樹での頂芽発育の形態学的研究:出葉16日後に1樹当たり6gパクロブトラゾルを樹幹基部に土壌施用した.処理91日後に花芽原基が現れ,処理112日後100%が花葉梢となった.一方,無処理樹では花葉梢の発現はみられなかった.

3.マンゴ-頂芽の発芽に及ぼすチオウレアの影響:葉の完熟期に0.51.5%チオウレア葉面散布で,2週間後どの濃度でも発芽した.しかし,1.0%以上では激しい落葉がみられた.無処理樹の発芽は処理樹より3週間遅れた.他の品種での処理でも同様な結果を示し,0.5%溶液で散布後2週間以内に斉一な発芽がみられた.パクロブトラゾル処理樹に0.5%チオウレアを散布する時期によりパクロブトラゾル処理75日後までの処理では発芽率低く,全て栄養芽であった.90日後処理で栄養芽が100%発芽した.105日後80%の花芽が発芽し,120日処理で100%の花芽が発芽した.相手側グループの一部と申請者との間で,既にロンガン,ライチ-,マンゴ-などの果樹にみられる開花結実調節のため外生的に処理した植物生長調節物質に対する反応の解析を行った.その結果,ロンガン、ライチ-での植物生長調節物質に対する反応は鈍感で、単一の生長調節物質では期待した反応が見られず,複数の物質の処理と的確な成育相に処理することによって栄養生長から生殖生長への転換を誘導する可能性が認められた.マンゴ-は旺盛な生長後に一次休眠する.この休眠に対してチオウレア処理2週間後にこの休眠は打破される.発芽16日後にパクロブトラゾル処理したものでは,120日後に100パーセント花芽となることを明らかにした.マンゴ-のせん定50日後からのパクロブトラゾル処理で120日後には開花がみられ,無処理では2931日遅れて開花した.このことから,シ-ズン外の生産が可能である.7月にパクロブトラゾルを土壌処理し,4,6,8,10週後に硝酸カリ溶液葉面散布のなかで8周後処理で全樹10月に開花し,シ-ズン外の開花を可能とした.わい化剤パクロブトラゾル処理後のマンゴ-茎頂部における形態学的変化を顕微鏡下で観察したところ,処理91日後からの茎頂で花芽原基の分化が認められた.処理105日後90%,112日後100%茎頂に花芽形成が認められたが、無処理の茎頂には花芽形成が認められなかった.タイ国からの研究者の訪日は主として本学での化学分析法の指導に終始した.しかし,分析機器及び消耗品,試薬等の制限から現地での分析に関しては所期の目的を達することが出来なかった.タイ国で行われタイ語のみの文献に関して表題と著者文献名のリストを作成した.
生態系サービス機能を利用した中国華北平原の統合的土地・水資源管理に関する研究

閉鎖性水域における水質問題は世界共通の環境問題となっている。そこで中国河北平原および比較研究の対象として千葉県、印旛沼を選定し、水文調査を行った。表流水および地下水について富栄養化項目の水質分析を実施し、その空間分布から地域の水循環の理解を試みるとともに、生態系サービス機能に基づいた水質浄化の方法を提案し、印旛沼流域で谷頭湿地の機能を利用するための調査を開始した。中国華北平原、特に白洋淀流域を対象として、生態系サービスすなわち自然の恵みを最大限に活用して統合的土地・水資源管理を実現させることを目的とした調査を行った。白洋淀の水域および湿原植生の面積の季節変化、経年変化を明らかにするために、1984年から2002年の間に撮影された26シーンの衛星画像を幾何補正し、水面積の変動を求めた。湿原植生の抽出については現在検討中である。その他の地理情報については、標高データ、土地利用データ、気候データ、流域の特性に関する主題図等を収集し、地理情報システム(GIS)による集積を進めた。現場における観測としては、流域の地下水位変動を計測するために、平原内6カ所に自記水位計を設置した。以上の作業を通して、白洋淀流域の特性理解を進めている。また、比較研究の手法により流域の特性をさらに明らかにするために、人口圧が大きいという同じ特徴を持つ千葉県、印旛沼流域において同様な調査、観測を進めた。その結果、印旛沼流域、高崎川流域における表流水の硝酸態窒素濃度の時間・空間変動を捉えることができ、水循環と、それに伴う物質輸送、および生態系サービスとしての水質浄化機能について知見を得ることができた。この課題は地下水と表流水の交流関係に重点を置いた研究に進める予定であるが、この手法を白洋淀流域に適用することにより、日本の知識、経験を活かしつつ、統合的土地・水資源管理のあり方を提言することができる。なお、平成21年度は中国から研究協力者を招聘し、千葉県の協力を得て、印旛沼流域における水循環・水管理について議論を行った。白洋淀の水域および湿原植生の面積の季節変化、経年変化を明らかにするために、1984年から2002年の間に撮影された26シーンの衛星画像を幾何補正し、水面積と湿原植生の変動を求めた.その他の地理情報については、標高データ、土地利用データ、気候データ、流域の特性に関する主題図等を収集し、地理情報システム(GIS)による集積を進めた。2010年度は現地調査を実施し、流域の表流水および地下水の水質項目の測定を行った、その結果、流入地点と流出地点の間で浄化が行われている可能性が明らかとなった。白洋淀流域の特性理解を進めるために比較研究の手法を用いて、大きな人口圧という同じ特徴を持つ千葉県、印旛沼流域において同様な調査、観測を進めた。閉鎖性水域における水環境問題の理解と解決を目指した調査研究を行った。対象は中国華北平原の白洋淀流域および千葉県印旛沼流域である。平成23年度は白洋淀の現地調査を夏期に実施し、採水・水質分析を行い、データの蓄積を行った。比較水文学研究として取り上げた印旛沼流域では河川水、湧水、地下水の採水、分析調査、河川の流量観測等の詳細調査を実施した。特に硝酸汚染の著しい高崎川流域では集中的な水循環観測を行った。印旛沼流域の湧水に関してはCFCsを使った年代測定を行い、2040年程度の値を得た。年代値のばらつきが少なかったのは台地地形の開析過程と関連する局地地下水流動系のあり方と関わっていると考えられる。集中調査を行った高崎川上流域では地下水の硝酸汚染が概ね深度60m程度まで進行していること、これが夏期の畑地灌漑による浅層地下水の引き込みである可能性が示唆された。白洋淀においても周辺地域の地下水利用により、湖水から地下水への引き込みが確認されている。白洋淀と印旛沼はどちらも流域における人口圧が高い閉鎖性水域であるが、水循環のあり方に共通点と相違点があることが明らかとなってきた。生態系サービスによる水質浄化については印旛沼流域において地下水流動系の流出域における湿地の浄化機能の利用が本研究で提案された。白洋淀でもヨシの群落を利用した水質浄化機能に関する示唆を得ている。調査研究の過程で様々な関係者と交流を行い、閉鎖性水域の水質問題の解決を共有する枠組みを作ることができた。
XV/XVIII型コラーゲンとミトコンドリア間の分子機構

大規模塩基配列計画のデータベースの検索より筋肉で発現している約千の遺伝子の中から候補となる受容体を数十に絞り込んだ。現在、その解析を進めている。また変異動物の組織学的な解析、細胞生物学的な解析により、XV/XVIII型コラーゲン変異個体では細胞骨格に大きな構造変化が起きていることがわかった。抗XV/XVIII型コラーゲン抗体の検索と反応条件の検討の結果、固定標本に対しても反応する条件を確立し、患者標本を用いて未知のXV/XVIII型コラーゲン関連ヒト疾患の検索を行った。現在、これらの結果をまとめている。我々はXV/XVIII型コラーゲンとミトコンドリア間での相互作用において、Angiotensin II受容体1型の阻害薬(ARB)と結合しうるショウジョウバエのGプロテイン受容体(GPCR)が関わっているとの仮説に基づき、新規GPCRの検索を行っている。まず、ショウジョウバエデータベースFLYBASEにて筋組織において発現または何らかの機能をもつことが示唆される約18000の遺伝子を抽出し、それらに対してGOターム検索を行い約100のGPCRを絞り込んだ。さらに、次世代塩基配列解析データベースmodENCODEの転写産物クラスター解析より、mp遺伝子と発現パターンが似ている遺伝子を検索した結果、約10の候補に絞り込むことができた。このうちARB結合配列を持つ遺伝子を有力候補として現在その機能解析を行っている。ショウジョウバエXV/XVIII型コラーゲン相同遺伝子mp遺伝子が発現する組織において、新規GPCR遺伝子に対するRNAiを強制発現するために、mp遺伝子の転写調節領域をクローニングして、mp遺伝子ドライバーショウジョウバエを作成することができた。また、新たなミトコンドリア病の原因として考えられるXV/XVIII型コラーゲン関連疾患の診断方の開発を目的として、病理診断に用いる抗体の検索を行った。その結果、XV型・XVIII型コラーゲンのそれぞれについて候補となる抗体が見つかり、さらにその反応条件を確立することができた。XV型コラーゲンを原因とする疾患は現在のところ、まだ見つかっていないが、これまでの我々のグループをはじめとする研究結果から未知の拡張型心筋症の症例の中にXV型コラーゲンの異常を原因とするものがあるのではないかと考えている。本学の倫理委員会の承認後より拡張型心筋症患者の病理組織標本を用いて、XV型コラーゲン異常を原因とする症例の検索を行っている。我々はショウジョウバエXV/XVIII型コラーゲン相同分子Mpをコードする遺伝子の変異で加齢性のミトコンドリア変性がみられたことから、細胞外マトリックスタンパク質Mpとミトコンドリアとの間にある分子機構を明らかにすることを目的として、細胞膜上のGプロテイン受容体(GPCR)の検索、細胞内骨格の構造解析を行っている。また、拡張型心筋症の症例を中心に、XV/XVIII型コラーゲンの関与が考えられるヒト疾患の検索を進めている。前年度に絞り込んだ候補GPCRの機能解析を現在進めているところである。今年度の成果としては、新たに作成した複数のmp遺伝子変異ショウジョウバエについて、その表現型の解析を行った。さらに、それらの表現型について、電子顕微鏡を用いた詳細な形態学的解析を行った結果、mp遺伝子変異型ショウジョウバエでは細胞内骨格構造が変化することを見出した。特に、その構造変化はMpの存在する上皮組織の基底面よりも自由面の側で著しくなっており、その結果管腔形成などに影響が起きていることを見出した。この結果は、XV/XVIII型コラーゲンノックアウトマウスで見られた血管形成や神経管形成異常と相同の分子機構の関与を示唆するものである。この観察結果について、前年度に作成したmp遺伝子ドライバーショウジョウバエ系統による強制発現系を用いて、mp発現細胞中での細胞骨格の構造、そして、ミトコンドリアを始めとする細胞内小器官の局在・機能の変化について現在解析を進めている。XVIII型コラーゲンノックアウトマウス由来の細胞の入手が当初の予定通りに行かなくなったため、それに替わる系を立ち上げる必要が生じた。抗体と病理標本を用いて、ヒトXV/XVIII型コラーゲン関連疾患の症例検索を進めているが、まだ見つかっていない。また、大学のカリキュラム改編のため、今年度は学生実習期間が2倍となり5か月間に及ぶなど、研究に集中して取り組む時間を十分にとることができなかった。しかし、H27年度はこれまでのMp変異体で未解決だった現象について、新たなブレークスルーとなる知見を得ることができ研究は大きく進展したとも言える。以上を総合的に踏まえて「やや遅れている」と評価した。

抗XV/XVIII型コラーゲン抗体の検索と反応条件の検討の結果、固定標本に対しても反応する条件を確立し、患者標本を用いて未知のXV/XVIII型コラーゲン関連ヒト疾患の検索を行った。現在、これらの結果をまとめている。新規GPCRの検索については、当初はARBと高い親和性をもつ受容体で行う予定であったが、ARB親和性の低いGPCRも筋において作用があることから、あらためて検索を行い、筋に発現する、あるいは、遺伝子変異により表現型が認められたGPCRも含めて候補となるものを抽出した。解析に必要なショウジョウバエ系統の作成はおおむね終えることができた。当初時間がかかると思われた、病理診断に用いる抗体の検索と反応条件の検討は順調に進めることができた。現在は、臨床医・病理医の協力を得てXV/XVIII型コラーゲンを原因とする未知のヒト疾患の検索に着手している。H26, H27年度の成果を踏まえて計画のとおり進めてゆく。特に、H27年度に明らかになった細胞内骨格の変化を中心に解析を進めて、in vitro/in vivoの両方の系で、mp遺伝子発現強制発現・ノックダウンの系による、細胞内骨格構造や細胞内小器官の局在の変化、ミトコンドリアの構造と機能への影響を調べる。解剖学新規GPCRの検索を引き続き続けてゆく。新規GPCR発現異常をきたすショウジョウバエ、RNAi強制発現系を用いたショウジョウバエの表現型の解析をすすめ、ショウジョウバエXV/XVIII型コラーゲンmpとの遺伝学的・生化学的相互作用について検討を行う。H27年度以降は、哺乳動物細胞でのミトコンドリアの分布、形態、機能がXV/XVIII型コラーゲンの有無でどのような差を生じるかについて詳細な検討を行ってゆく。また、引き続きXV/XVIII型コラーゲン異常を原因とする未知のヒト疾患の検索についても今年度と同様に過去の病理標本を中心に続けてゆく。大学のカリキュラム改編の影響で、解剖実習を2回実施することとなり、約5ヶ月もの間、集中して研究を行うための肉体的・時間的な余裕がなかったことが一番の理由として挙げられる。H28年度からは例年通り実習期間は1回に戻るので昨年度よりも研究により集中し進められると思う。当初購入を希望していた品目は高額なため、購入することを断念し他の研究室、共同研究施設のものを利用することにした。他に研究のために必要なショウジョウバエの飼育装置を購入したが、当初予定より物品費を抑えることができたため。mp遺伝子変異体に見られた異常な細胞内骨格構造について、今後in vitro/in vivoの両方の系で検討を行ってゆく。そのために必要な培養細胞、ショウジョウバエ・マウスなどモデル動物の購入、抗体などの試薬を購入する予定である。GPCR変異系統、RNAi系統のショウジョウバエなどの購入、染色用の抗体などの試薬、哺乳動物由来の細胞培養に必要な消耗品などに利用して本年度以降の研究を続けて行きたい。
南満州鉄道の建築組織に関する建築史的研究

本研究は南満州鉄道(以下「満鉄」)に設けられた建築組織について、その設立過程・変遷・所属技術者の概要と建築組織の活動内容の概要を文献調査および聞き取り調査によって明らかにした。1.文献調査より明らかになったこと(1)190940年にかけてほぼ毎年満鉄が編集発行した『職員録』『社員録』(国立国会図書館およびアジア経済研究所所蔵)を基に「満鉄建築技術者リスト」を作成した。これにより、満鉄の建築技術者の大半は日本人であり、また全国的に技術者が採用されていたが判明した。(2)満鉄編集発行の各社史(十年史、第二次十年史、第三次十年史、第四次十年史)および満鉄発行『職員録』『社員録』、満鉄発行『社報』によって建築組織の変遷を明らかにした。満鉄の建築組織は全体を統括する本社建築課の他に工事監理を担当する多数の組織が存在し、技術者は人事異動によってこれら多数の建築組織を移動した。(3)上記資料と日本語新聞『満州日報』(奉天)、『満州日々新聞』(大連)、『大新京日報』(新京・長春)により特に満鉄草創期と満州事変直後の満鉄の建築組織の活動の概要を把握した。満鉄は単なる鉄道会社ではなく、鉄道附属地の行政や大連港の建設・経営など多種多様な事業を行ったが、建築組織もそれに対応して鉄道施設だけでなく、行政施設・学校・病院・図書館・ホテル・鉱山施設・港湾施設など多種多様な建築を設計した。従って満鉄の建築組織は単なる鉄道会社の建築組織ではなく官庁営繕組織と民間建築組織の性格を合わせ持った組織であった。2.聞き取り調査より明らかになったこと(1)関係者の証言によれば満鉄の建築組織は常に新たな設計を行っていた。ホテル併設駅舎(奉天駅)、低層集合住宅(近江町住宅)、中層集合住宅(関東館・南山寮)、大規模総合病院(大連医院)、寒冷地の結核療養所(南満州保養院)、最新の乗船設備を持った埠頭施設(大連港先客待合所)などは、いずれも日本国内の建築に比べて先進的であり、世界の最先端をゆく施設も存在した。(2)関係者の証言によれば、満鉄の建築組織では経験豊富な技術者経験の浅い技術者を実務を通して教育する体制が整えられており、世代交替を円滑に行なって設計水準の低下を防いでいた。以上の内容を取り纏めて学術論文「南満州鉄道株式会社の建築家」を『アジア経済』に発表した。
海上捜索のための漂流物質のRGBカラーモデルによる分類法に関する研究

本報告では、海上漂流物質を検知するためのRGBカラーモデルによる分類法について記述する。蛍光分光蛍光光度計を使って113種類の海上漂流物質のスペクトルを取得し、蛍光ライダーに装着する4種類の光学バンドパスフィルタの波長域を決定した。その新しい4種類の光学バンドパスフィルタを装着した蛍光ライダーにより、海上漂流物質の蛍光イメージを取得した。取得した海上漂流物質はこの手法により分類できることを明らかにした。乗員及び船舶の安全性、海洋環境保全に貢献するため、正確かつ迅速な捜索や監視が求められている。海上の遭難者、流木、流出油等の励起蛍光を使って判別するためには、海上漂流物全般を対象とした蛍光データベースの構築及び分類法の確立が必要不可欠である。本研究では、すでに開発済みの4波長蛍光計測装置に装着する4波長のバンドパスフィルタのスペックを明らかにするため、分光蛍光光度計により、海上漂流物(救命具、衣類、ロープ、樹木、合成ゴム、プラスチック、塗装鋼板、油類、海面着色剤等、113種)の蛍光スペクトルを取得した。また、蛍光スペクトルがスケールオーバの試料に対しては、分光蛍光光度計の受光側にNDフィルタを装着する必要があるため、紫外可視吸光分光計によりNDフィルタの吸収スペクトル(透過率)を計測し、蛍光スペクトルを補正するための数値データを取得した。取得した蛍光スペクトルにより、全てのスペクトルをカバーできるバンドパスフィルタのスペック(400nm、450nm、500nm、550nm、各バンド幅40nm)を決定した。決定したバンドパスフィルタを装着した4波長蛍光計測装置により、32種の試料に関する蛍光イメージ(最大蛍光強度値)を取得した。今後、他の試料に関しても最大蛍光強度値を蓄積してデータベースを構築する。32種の物質をRGBカラーモデルで分類するため、スケールファクタを検討し、各RGBカラーを作成した。スケールファクタは確定したものではないが、作成したRGBカラーは同一色が無く、各物質は分類された。また、実験時に任意の濃度の海面着色剤に対して、透過率から濃度を推定するため、紫外可視吸光光度計により海面着色剤の定濃度溶液の吸収スペクトルを計測し、最も相関性が良い523nmにおける検量線(濃度指標)を得た。本研究では、すでに開発済みの4波長蛍光計測装置(400nm、450nm、500nm、550nm、各バンド幅40nm)により、72種(救命具12種、衣類9種、ロープ1種、樹木4種、合成ゴム1種、プラスチック17種、塗装鋼板7種、ガラス4種、海水等3種、海面着色剤濃度4種)の試料に関する蛍光イメージ(蛍光強度値)を取得した。これらと前年度に取得した32種の試料を用いて、RGBカラーモデルで分類するためのスケールファクタ及び算出法を明らかにした。その算出法により、試料のRGBカラー化を行い、RGBカラーにより各物質が分類できることを確認した。海上漂流物質の浮遊時蛍光特性を把握するため、500時間・定量的浸漬実験(救命具5種、樹木5種)を実施し、各試料に関する4波長の蛍光イメージ(蛍光強度値)を取得した。これらの時間変化に関する線形近似式を取得した。また、これらのデータを用いて、スケールファクタ及び算出法を検証し、妥当であることを確認し、各RGBカラーを作成した。浸漬時間によって、RGBカラーは僅かに変化することが明らかになった。また、実験時に任意の濃度の海面着色剤に対して、透過率から濃度を推定するため、紫外可視吸光光度計により、本年度に追加した海面着色剤の定濃度溶液の吸収スペクトルを計測し、最も相関性が良い523nmにおける検量線(濃度指標)が妥当であること確認した。本研究では、すでに開発済みの4波長蛍光計測装置(400nm、450nm、500nm、550nm、各バンド幅40nm)により、油類(C重油、A重油、潤滑油、軽油等)の厚みやムース過程の含水率を変化させて、蛍光イメージおよびその強度値を収集し、これらと今までに取得した全ての試料を用いて、RGBカラーモデルで分類するためのスケールファクタを再検討し、昨年度に提案した算出法が妥当であることを明らかにした。油類の厚みを変化させたとき、RGBカラーは殆ど変化しないことを確認し、RGBカラーの変化で油類の厚みを推定できないが、RGBカラーで油類を分類できることを明らかにした。

C重油ムース過程の含水率を変化させたとき、RGBカラーは殆ど変化しないことを確認し、RGBカラーの変化で含水率を推定できないが、RGBカラーで油類とムース化を分類できることを明らかにした。これらの蛍光データ及び分光蛍光光度計により取得した油類の蛍光スペクトルをデータベースに追加した。本研究で取得した海上漂流物・蛍光スペクトルの提供法(使用目的の確認および提供申し込み先;sasano@nmri.go.jp)を決定した。
顎関節の器官構築に向けた３次元器官培養法の開発

前年度に作製したマイクロ流体デバイスでは、デバイス組み上げの操作性、および培養用の培地の流入・排出のコントロールに問題が生じたため、培養チャンバー部以外の部分の再設計を行った。また、培養チャンバー下面には、多孔PDMS膜は多数のピラーを立てたモールドを使用することにより、直径9 μmの一定の大きさの穴を有し、下面へと培地が抜ける多孔PDMS膜を作製することができた。新規に作製した装置を組み上げ、細胞を用いる前に、4本の流路とスリットを付与した培養チャンバー上面から、培養チャンバー下面へと培地の流入・排出がスムーズに行われるか、様々な条件を検討した。さらに、前年度までは、作製した軟骨ペレットをデバイスに移す予定であったが、今年度は胎齢10日のマウスより四肢胚を摘出し、トリプシンコラゲナーゼ処理にて分散、遠心後、デバイス内の培養チャンバー部に約5×105個の細胞を直接滴下する方法を採用した。培養開始15日後、チャンバーから培養した軟骨を摘出し、4%パラホルムアルデヒドにて固定後、通法にしたがって脱水、透徹、パラフィン包埋し、厚さ5 μmの切片を作製後、ヘマトキシリン・エオジン染色を行った。染色像からは、線維細胞層、肥大軟骨細胞層、増殖細胞層の形態に類似した細胞層が認められた。4つの流路からは、10%ウシ胎仔血清含有DMEM培地に、それぞれ線維芽細胞増殖因子(FGF)2、副甲状腺ホルモン関連タンパク(PTHrP)、骨形成タンパク(BMP)2を添加した培地を流入させて培養を行った。以上より、われわれが開発した3次元器官培養装置を用いることにより、下顎頭に類似した層状構造を有する軟骨組織を作ることに成功した。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、ポリジメチルシロキサン(PDMS)を基盤材料とした基底および数本の流路を付与した、新規の培養システムを構築する。マウス未分化間葉細胞から軟骨ペレットを作製し、マイクロ流路からサイトカイン含有の培地を供給しつつ、多孔PDMS膜を設置した培養チャンバー内で顎関節下顎頭軟骨様の組織構造をin vitroで再現することにより、下顎頭軟骨再生モデルの構築を目指す。まず、マイクロチャンバー内に入れる軟骨ペレットの条件の検討を行った。胎齢10日のマウス四肢胚を摘出後、トリプシン・コラゲナーゼにより細胞を分散し、再懸濁、遠心することでペレットを作製した。121日間の培養を行い、4%PFAにて固定を行ったのち、パラフィン切片を作製、I, II,およびX型コラーゲンの免疫染色を行った。培養初期においては、I,およびII型コラーゲン陽性、X型コラーゲン陰性であったのに対し、培養7, 14, 21日目のペレットにおいては広い範囲でX型コラーゲン陽性像が認められた。また、培養デバイスとして、マイクロチャンバーの底面に多孔PDMSメンブレンを有し、チャンバー上面からは数本のマイクロ流路により培地の供給をはかり、チャンバー下面から培地を排出する構造を設計した。まず、レーザー描画装置でパターンを転写し、作製したフォトマスクからのモールドを作製し、培養システムの流路および基底の多孔PDMS膜を作製した。培養チャンバー底面の多孔PDMS膜の作製方法については、モールドで付与する方法やスクロース混和による方法などを検討した。さらに、流路に親水化処理を行い、その他の作製した装置と組み合わせることで、マイクロ流路培養システムを作製することができた。

本年度の検討より、培養デバイスへ挿入することを目的とした、マウス胎生期四肢胚より作製した軟骨ペレット作製の条件設定はおおむね終了している。培養チャンバーへ挿入するタイミングとしては、軟骨分化の初期段階にある培養12日目のペレットが適していると判断できた。また、培養チャンバー底面の多孔PDMS膜の作製方法については、モールドで付与する方法やスクロース混和による方法などを検討してきたが、研究協力者の尽力もあり、モールドで付与可能な作製条件が整った。マイクロデバイスのデザインの変更はすでに完了しており、近日中に新規デバイスの使用を開始する予定である。27年度が最終年度であるため、記入しない。培養チャンバー底面の多孔PDMS膜はモールドで作製することとした。PDMSを基盤材料とした基底および数本の流路を付与したマイクロデバイスに改良を加える。軟骨分化に関与するサイトカインを添加した培地を流路より供給し、また、マウス胎生期四肢胚由来細胞を遠心、培養してできる軟骨ペレットをデバイス内に設置し、下顎頭モデル軟骨を作製する。添加するサイトカインとしては、IHH, BMP2, 4, 7およびFGF2, 18を検討する。作製した下顎頭モデル軟骨は、4%PFAもしくは4%PFA+0.5%グルタールアルデヒドにて固定後、パラフィン切片を作製し、ヘマトキシリン・エオジン染色やトルイジンブルー染色で組織構造を通常の下顎頭軟骨と比較検討し、さらにin situ hybridizationによりSox9やCol2a1などの軟骨分化マーカーであるmRNA発現の局在について検討を行い、下顎頭軟骨の再生モデル作製に適した条件を探る。さらに、マウスATDC細胞株を用いて同様の実験を行い、至適条件を検討する。また、構築した下顎頭軟骨モデルを生体へ適応することにより、周囲組織との適応状態や咀嚼機能の解析を行うことにより、下顎頭軟骨モデルとなり得る条件について検討を行う。
抗老化物質の検索に関する食品栄養学的研究

〈目的〉生体内の高度不飽和脂肪酸(PUFA)が酸化されて生じる過酸化脂質が老化の原因になると考えられている。そこで本研究では、脂質の劣化防止に有効と思われる成分あるいは有効成分を含むと思われる食品について、それぞれの抗老化効果をラット肝臓を用いて検索した。〈方法〉種々の試料の一定量と、脂質の酸化を促進させる鉄溶液とをラット肝臓ミトコンドリアの懸濁液に加え、37°Cで2時間反応させた。得られた反応液の一定量を採取し、そのTBA値とPUFA組成とを測定した。〈結果〉(1)【Fe^(3+)】の酸化促進作用は【Fe^(2+)】に比べて著しかった。(2)ビタミンCは脂質の過酸化反応を著しく抑制した。(3)ビタミンEは実験系でのレベルや異性体によってその効果は異なっており、一定の傾向は得られなかった。(4)エリソルビン酸,セザモール,BHA,BHTおよび没食子酸は過酸化反応を著しく抑えた。(5)各種のお茶(日本茶,中国茶,紅茶,はと麦茶)に抗酸化力が認められた。(6)たまねぎ,にら,にんにく,わけぎあるいは根深ねぎの搾汁液ならびに香辛料のクローブ,タイムの各食品に酸化抑制作用が認められた。(7)植物油の不けん化物はTBA値の低下をわずかにもたらした。(8)劣化防止が期待されたクエン酸,グルタチオン,システイン,ビタミン【B_2】,DNA,RNA,サポニン,銅クロロフィリン,メラノイジン,カフェインおよびエピカテキンにはいずれも際立った効果はみられなかった。(9)ピーマン,ほうれん草,だいこんならびにかいわれ大根の各食品に酸化促進の傾向がみられた。(10)コレステロール食ラットのTBA値は無コレステロール食ラットのそれより高い値を示した。以上のように、老化防止に有効な成分がいくつか確認されたが、この中から生体への害が少ないものを選び出し、他の栄養素とともにバランスよく摂取していくことが必要であろう。
マスメディアを媒体とした音楽環境が音楽行動の発達におよぼす影響について

マスメディアを中心とした日常生活での音楽経験が音楽行動の発達にどのように寄与しているかを調べるために、異なる音楽経験を持つ人々の間で音楽経験と音楽能力の間にどのような関連があるのかを調査した。13年度の研究では、日常生活でJ-popの歌を聴く事の少ない年輩者の歌の記憶を調べた。その結果、年輩者はJ-popの歌の記憶成績がいちじるしく悪く、日常生活での音楽聴取体験の量の多少が歌の記憶という音楽の認知技能と関連があることが示された。平成14年度では、若者と年輩者対して日常生活の音楽行動と認知技能を調べるために、インタビューによる音楽行動の聞き取り調査と歌の記憶実験を行った。インタビューの結果、音楽行動の量的側面については、年代の異なる2つのグループの参加者の間に差は見られなかった。一方、音楽行動の質的側面においては、2つのグループの間に差が見られた。従来の研究でも明らかにされていたように、若者グループと年輩者グループでは日頃良く聴くポピュラー音楽のジャンルが異なっていた。さらに、若者グループは日常生活で好きな曲を練習するなど、積極的な歌唱行動が多く見られたのに対して、年輩者グループではこのような行動はあまり報告されなかった。歌の記憶実験においては、記憶の成績とその方法の2つの面において若者グループと年輩者グループの間に差が見られた。若者グループは年輩者グループに比べて記憶の成績が良く、また記憶の方法においても年輩者グループよりも多くの記憶方策を用いている事がわかった。以上の結果より、日常生活での音楽経験の違いが認知技能の発達に影響を及ぼしている事が示された。つまり、若者は年輩者に比べ日常生活の中から高い音楽的技能を身につけていることが示された。さらに、この技能は、日常生活における聴取経験の差のみからきているのでは無く、日常生活における歌唱行動の差にも要因があることがわかった。音楽経験の違いが、歌の記憶などの音楽行動の発達にどのように関係しているのかを明らかにするために、音楽の聴取経験が古い時代の歌謡曲に限られている年輩者に対する歌の記憶実験を行った。実験では、比較的歌い易いとされている最近ヒツトした曲が用いられた。実験に参加した年輩者たちは、最近のJポップの歌を歌う機会はほとんどなかった。被験者が聴取経験の少ない歌をどのように記憶するか、その過程が調べられた。実験の結果、いずれの被験者も実験曲を記憶して歌うのに困難を示し、さらに同じパターンのリズム型に記憶違いが多かった。楽曲の分析的考察の結果から、比較的歌い易いとされている実験曲も、音楽のリズム構造は古いタイプの歌謡曲とは根本的に違う事が明らかにされた。最近のJポップの典型であるこの曲は、リズムが拍節構造からはみ出る事が頻繁に起り、この構造的な特徴が記憶を妨げていることが示唆された。ほとんどの被験者が音程は正確に記憶する事ができたが、リズムを記憶するのには大きな困難を示していたのである。今回は音楽の聴取経験に焦点をあてて研究を行ったが、実験の結果より、音楽行動の発達は、日常生活でマスメデイアなどから耳にしている音楽のジャンルの違いによっても多きく影響を受ける事が示唆された。すなわち、音楽行動の発達は音楽の訓練や練習だけでなく、日頃積み重ねられている音楽経験の種類によっても支えられているのである。マスメディアを中心とした日常生活での音楽経験が音楽行動の発達にどのように寄与しているかを調べるために、異なる音楽経験を持っ若者と年輩者それぞれ5人の参加者に対してインタビューと歌の記憶実験を行った。

日常生活における音楽経験の調査は、音楽行動を質と量の2つの側面から明らかにする事を目的として、準構造化インタビューによって行った。その結果、音楽行動の量的側面については、年代の異なる2つのグループの参加者の間に差は見られなかった。一方、音楽行動の質的側面においては、2つのグループの間に差が見られた。従来の研究でも明らかにされていたように、若者グループと年輩者グループでは日頃良く聴くポピュラー音楽のジャンルが異なっていた。さらに、若者グループは日常生活で好きな曲を練習するなど、積極的な歌唱行動が多く見られたのに対して、年輩者グループではこのような行はあまり報告されなかった。歌の記憶実験においては、記憶の成績とその方法の2つの面において若者グループと年輩者グループの問に差が見られた。若者グループは年輩者グループにくらべて記憶の成績が良く、また記憶の方法においても年輩者グループよりも多くの記憶方策を用いている事がわかった。以上の結果より、日常生活での音楽経験の違いが音楽行動の発達に影響を及ぼしている事が示されたつまり、若者は年輩者に比べ日常生活の中から高い音楽的技能を身につけていることが示された。さらに、この技能は、日常生活における聴取経験の差のみからきているのでは無く、日常生活における歌唱行動の差にも要因があることがわかった。若者は日常生活で現代のポピュラー音楽をよく聴いているだけではなく、それらの歌を歌えるようになるために繰り返し同じ曲を練習していた。そして、こうした積極的な歌唱行動が若者たちの高い記憶能力や多様な歌の記憶方策の獲得に寄与していたのである。
瘢痕由来線維芽細胞に対するTumor Necrosis Factorの作用

成熟瘢痕8例、ケロイド4例、肥厚性瘢痕5例の患者血清中TNF-α値をELISA法を用いて測定した。広範囲熱傷後の肥厚性瘢痕患者2症例において高値(60pg/ml,88pg/ml)を示したが、他のものは全て15pg/ml以下のレベルであった。血清中や局所におけるTNF-αの存在の有無やさまざまな作用に関しては現在研究されつつあるところである。また局所においてはTNF-αの存在するタイミングも重要である。今回の結果は、低濃度のTNFは創傷治癒を促すが、高濃度では阻害するという考えを指示するものである。また、in vitro培養系では、P3-P8(P=Passae)の培養線維芽細胞において増殖能を比較し、ケロイド>肥厚性瘢痕>成熟瘢痕=正常皮膚という結果を得たが、再現性に若干のばらつきがみられた。各瘢痕組織由来繊維芽細胞の培養液中のTNF-α値は、各群とも低値で有意差は認められなかった。次にTNF-αとIFNa-2b投与による影響を検討した。TNA投与により正常組織、成熟瘢痕組織由来線維芽細胞では、非投与群に比べ増殖促進効果(濃度依存的)がみられた。しかし、ケロイドと肥厚性瘢痕では、非投与群と有意差はみとめられなかった。一方、INF投与群では全ての繊維芽細胞の増殖が抑制された。とくにケロイドと肥厚性瘢痕由来繊維芽細胞ではその抑制効果が著しかった(ケロイド>肥厚性瘢痕>成熟瘢痕=正常皮膚)。また、TNFとIFNの併用では、ケロイド由来線維芽細胞の増殖が抑制された。瘢痕組織由来線維芽細胞におけるコラーゲン・ゲル収縮能では、ケロイドおよび肥厚性瘢痕で強い収縮性を示した。次にこれらの細胞にIFNを投与したところ、総ての細胞においてその収縮が抑制された(濃度依存的)。これらのことは、INF α-2bが増殖性瘢痕(ケロイド、肥厚性瘢痕)の治療薬の一つになりうることを示唆するものと考えられる。現在までに成熟瘢痕5例、肥厚性瘢痕3例、ケロイド2例それに成熟瘢痕と肥厚性瘢痕症例では、周囲の正常皮膚を含めて採取した。まず同一症例患者血清中のTNF-α値をELISA法(TNF-αHuman ELISA Kit)を用いて測定(duplicate)した。広範囲熱傷後の肥厚性瘢痕患者(受傷後2年)1症例において高値(60pg/ml)を示したが、他の者は全て15pg/ml以下であった。また、採取した各組織より遊出した線維芽細胞を継代培養中である。現在までにP3P7(P:Passage)の培養線維芽細胞において増殖能を比較し、ケロイド>肥厚性瘢痕≧成熟瘢痕≒正常皮膚という結果を得たが、再現性に若干のばらつきがみられた。さらに各培養液中のTNF-α値をELISA法を用いて測定したが各群とも低値で有意差は認められなかった。

次にin vitro培養系におけるTNF-α(Human,Recombinant)およびIFNα-2b(Recombinant)投与による影響を検討した。【投与濃度:TNF-α:lng,10ng,100ng,IFNα-2b:10IU,100IU,1000IU】TNF-α投与により正常皮膚及び成熟瘢痕由来線維芽細胞では、コントロール群(非投与群)に比べ増殖促進傾向がみられた(濃度依存性)。しかし、ケロイドと肥厚性瘢痕では、コントロール群と有意義差はなかった。また、P3P7間での有意差も認められなかった。一方、IFNα-2b投与群では全ての線維芽細胞の増殖が抑制された。特にケロイド及び肥厚性瘢痕由来線維芽細胞ではその抑制効果が大きかった(ケロイド>肥厚性瘢痕>成熟瘢痕≒正常皮膚)。また、TNF-αとIFNα-2bの併用では、ケロイド由来の2群において線維芽細胞の増殖が抑制された。成熟瘢痕8例、ケロイド4例、肥厚性瘢痕5例の患者血清中TNF-α値をELISA法を用いて測定した。広範囲熱傷後の肥厚性瘢痕患者2症例において高値(60pg/ml, 88pg/ml)を示したが、他のものは全て15pg/ml以下のレベルであった。血清中や局所におけるTNF-αの存在の有無やさまざまな細胞に関しては現在研究されつつあるところである。また局所においてはTNF-αの存在するタイミングも重要である。今回の結果は、低濃度のTNFは創傷治癒を促すが、高濃度では阻害するという考えを支持するものである。また、in vitro培養系では、P3P8 (P=Passage)の培養線維芽細胞において増殖能を比較し、ケロイド>肥厚性瘢痕≧成熟瘢痕≒正常皮膚という結果を得たが、再現性に若干のばらつきがみられた。各瘢痕組織由来線維芽細胞の培養液中のTNF-α値は、各群とも低値で有意差は認められなかった。次にTNF-αとIFN α-2b投与による影響を検討した。TNF投与により正常組織、成熟瘢痕組織由来線維芽細胞では、非投与群に比べ増殖促進効果(濃度依存的)がみられた。しかし、ケロイドと肥厚性瘢痕では、非投与群と有意差は認められなかった。一方、IFN投与群では全ての線維芽細胞の増殖が抑制された。とくにケロイドと肥厚性瘢痕由来線維芽細胞ではその抑制効果が著しかった(ケロイド>肥厚性瘢痕>成熟瘢痕≒正常皮膚)。また、TNFとIFNの併用では、ケロイド由来線維芽細胞の増殖が抑制された。瘢痕組織由来線維芽細胞におけるコラーゲン・ゲル収縮能では、ケロイドおよび肥厚性瘢痕で強い収縮性を示した。次にこれらの細胞にIFNを投与したところ、全ての細胞においてその収縮が抑制された(濃度依存的)。これらのことは、IFN α-2bが増殖性瘢痕(ケロイド、肥厚性瘢痕)の治療薬の一つになりうることを示唆するものと考えられる。
社会的意思決定を支援する「気候－水循環－植生－人間」結合系のモデリング

本研究課題は、「衛星観測を援用して水循環と陸上の植生動態が相互作用するようなモデルを構築し、世界最高水準の気象-水文-陸上生態系カップリングシステムを開発すること」を目的としている。平成27年度は(1)地上観測実験に基づいた新しいマイクロ波陸域観測アルゴリズムの確立、(2)植物の干ばつへの適応戦略のモデリング、(3)陸域データ同化システムを用いたアフリカ地域の干ばつモニターの開発について研究を行った。(1)では前年度までに積み上げてきた地上観測実験の知見を元に、水循環観測衛星「しずく」を用いて陸域の土壌水分量と植生水分量を同時に推定するアルゴリズムを開発した。新しいアルゴリズムでは「しずく」によるマイクロ波観測と、別の衛星による可視・近赤外領域の衛星観測を独自の方法で組み合わせることで、これまでに無い精度での観測を実現した。観測精度をオーストラリアの現地観測サイトで検証した。(2)ではオーストラリアのミレニアム干ばつにおいて、オーストラリア南西部の植物が水不足にどのように応答したかをリモートセンシングと数値モデルを組み合わせて解析した。生態系が干ばつによってバイオマスの全体量を減少させる一方で、光合成を行う葉の量をそのまま維持することで干ばつに耐えているメカニズムを提案し、それを説明できる数値モデルを構築した。この成果は今後の陸域生態系モデルの発展に寄与するものである。(3)では前年度までに開発を完了した水文-陸上生態系結合同化システム(CLVDAS)をケニア・エチオピア・ソマリア地域に適用し、干ばつモニターを開発した。この干ばつモニターと季節予報を組み合わせることで、2011年にこの地域を襲った大干ばつにおける農業生産力の低下を最大10ヶ月前から予測できることがわかった。この研究は社会問題解決に向けた我々の気象-水文-陸上生態系カップリングシステムの応用事例である。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題は、「衛星観測を援用して水循環と陸上の植生動態が相互作用するようなモデルを構築し、世界最高水準の気象-水文-陸上生態系カップリングシステムを開発すること」(申請書より)を目的としている。平成25年度は特に水文過程と陸上生態系の相互作用を再現する陸面モデルの開発に注力し、おおむね終了したといえる。具体的には(1)現地観測に基づいた、マイクロ波リモートセンシングを利用した植生動態観測アルゴリズムの構築を行い、(2)高度化された水文-陸上生態系結合モデルの精度を、マイクロ波衛星データを同化することで改善するアルゴリズムを構築した。加えて、構築中のシステムを社会問題の解決に応用するケーススタディを先取りして実施した。具体的には、(3)水循環と生物循環を考慮した河川流域スケールの統合的な干ばつ解析を実施した。(1), (2)における技術開発(水文-陸上生態系結合同化システム: CLVDAS)によって、水循環と植物の成長・枯死の間にある相互作用に対する理解が深まるとともに、現地観測に裏付けされた高度なアルゴリズムを用いた衛星観測をモデルの推定値と同化させることで陸域の水循環、植生動態の予報精度を大幅に改善することに成功している。(3)の研究はこうした技術開発が社会問題の解決に以下にして寄与するかを示すものである。従来干ばつ解析は降水量・河川流量等の水循環からその定量化が論じられることが多かった。実際には干ばつは食糧不足などを引き起こすために、植生の成長過程なども含めて論じられるべき現象である。本研究課題における技術開発は水循環と植物の循環を同一のプラットフォームで扱うことを可能にするもので、今回開発したシミュレーション技術によって干ばつが植物に与えるダメージを含めた、より統合的な干ばつ解析が可能になり、今後の干ばつ予測・モニタリングに貢献できる研究であると考えている。本研究課題は、「衛星観測を援用して水循環と陸上の植生動態が相互作用するようなモデルを構築し、世界最高水準の気象ー水文ー陸上生態系カップリングシステムを開発すること」を目的としている。平成26年度は(1)水文ー陸上生態系結合モデルの精度を衛星観測の同化によって高めることのできるシステム(CLVDASと呼ぶ)を完成させた。加えて、(2)地上マイクロ波観測実験による植物水分量推定手法の開発を平成25年度から引き続き行った。最後に(3)植物が干ばつに対してどのように適応しているのかを詳細に理解するためのモデリングを行った。(1)のCLVDASの開発は、本研究課題の中核である。水と植物成長の関係を精緻に扱うモデルの開発のみならず、モデルに対してマイクロ波衛星観測を同化することで、土壌水分と植物成長の推定精度を大幅に改善することに成功した。このシステムの利用により陸域の生態水文過程の解析・予報精度が大幅に向上することが見込まれる。(2)ではマイクロ波と可視・近赤外域のリモートセンシングを組み合わせることで、かつて無い精度で陸上の植物水分量を推定することに成功した。また新しい手法を衛星のフットプリントスケールで検証するために、Monash Universityの支援のもと、オーストラリアで集中観測を7月と10月の2回に渡って行った。(3)は申請書には無いテーマであるが、本研究課題は水文ー陸上生態系結合モデルを利用して干ばつなどの社会問題解決を行うことを主眼としており、植物が極端な干ばつに対してどのように応答しているのかを把握することは防災等の観点から重要であると考え追加した。植物が極端な干ばつに対して水の利用戦略を変えることで干ばつに対する頑健性を得ていることは観測からある程度知られている。この過程をモデル化することで陸面モデルの精度を改善することを目指して作業を進めている。

本研究課題は、「衛星観測を援用して水循環と陸上の植生動態が相互作用するようなモデルを構築し、世界最高水準の気象-水文-陸上生態系カップリングシステムを開発すること」を目的としている。平成27年度は(1)地上観測実験に基づいた新しいマイクロ波陸域観測アルゴリズムの確立、(2)植物の干ばつへの適応戦略のモデリング、(3)陸域データ同化システムを用いたアフリカ地域の干ばつモニターの開発について研究を行った。(1)では前年度までに積み上げてきた地上観測実験の知見を元に、水循環観測衛星「しずく」を用いて陸域の土壌水分量と植生水分量を同時に推定するアルゴリズムを開発した。新しいアルゴリズムでは「しずく」によるマイクロ波観測と、別の衛星による可視・近赤外領域の衛星観測を独自の方法で組み合わせることで、これまでに無い精度での観測を実現した。観測精度をオーストラリアの現地観測サイトで検証した。(2)ではオーストラリアのミレニアム干ばつにおいて、オーストラリア南西部の植物が水不足にどのように応答したかをリモートセンシングと数値モデルを組み合わせて解析した。生態系が干ばつによってバイオマスの全体量を減少させる一方で、光合成を行う葉の量をそのまま維持することで干ばつに耐えているメカニズムを提案し、それを説明できる数値モデルを構築した。この成果は今後の陸域生態系モデルの発展に寄与するものである。(3)では前年度までに開発を完了した水文-陸上生態系結合同化システム(CLVDAS)をケニア・エチオピア・ソマリア地域に適用し、干ばつモニターを開発した。この干ばつモニターと季節予報を組み合わせることで、2011年にこの地域を襲った大干ばつにおける農業生産力の低下を最大10ヶ月前から予測できることがわかった。この研究は社会問題解決に向けた我々の気象-水文-陸上生態系カップリングシステムの応用事例である。平成26年度は3年間の研究計画の2年目にあたる。申請書に記載した2年目の計画の中には一部未達のものもあるものの、研究計画全体の見直しを行い、申請書には明示していなかったが研究課題全体の目的に対して重要なテーマを計画に追加し取り組んだ。またこれまでの成果のほとんどが既に論文として出版されているか、出版にむけて査読に入っており、全体として非常に順調に研究が進展していると考えている。27年度が最終年度であるため、記入しない。当初の研究計画では構築した水文ー陸上生態系結合モデルを大気モデルと結合させる予定であった。しかし、大気モデルでの結果を一方的に水文ー陸上生態系結合モデルに入力してシミュレーションするだけでも、干ばつなどの社会問題の解決にかなり寄与できることがわかってきた。そのため大気モデルとの結合は行わず、既に構築したシステムの高度化・検証および社会問題解決に向けた応用に集中する。具体的に取り組む課題は以下のとおりである。(1)地上観測実験に基づいて構築した陸上植物水分量推定手法を平成26年度に収集した現地観測を用いて衛星フットプリントスケールで検証する。
ゲート誘起相転移を用いた低電圧トランジスタのデバイス物理構築

集積回路の低消費電力化のため、0.5V未満の低電圧で動作するトランジスタの開発が急務となっている。そのようなトランジスタの候補として、研究代表者はこれまでに相転移トランジスタの研究を行い、固体素子を室温動作させることに世界で初めて成功した。しかし現状では、その動作メカニズムに不明な点が多く、期待されていた低電圧動作も実現していない。本研究では、相転移材料VO2をチャネルとするトランジスタを用いることで、相転移を取り込んだトランジスタの新しいデバイス物理を構築することを目的としている。初年度はトランジスタの基本的な特性を様々なパラメータを振りながら評価した。その結果、トランジスタのゲートに電圧を印加してから、VO2チャネルの電気伝導度が変化するまでには100ms程度の大きな時間遅れが存在することが分かった。これはVO2トランジスタの同さ原理を理解するうえで非常に重要な特徴である。この時間遅れの間に置きていることを調べるため、光学顕微鏡に高速画像取り込みが可能なモノクロカメラを接続し、VO2チャネルを上面から見た時の変化を観察した。その結果、ゲート電圧印加直後に変化は見られず、そこから徐々に金属領域が広がっていく様子が観察された。このように、ゲート電圧を印加してからVO2チャネルの伝導度が変化する過程では、薄膜面内に金属領域が広がる過程が介在しており、このようにゲート電圧がVO2金属相のドメイン構造を介してチャネルの電気伝導をスイッチしている点は、まさに本トランジスタの特徴的な点だと言える。VO2トランジスタのデバイス物理を構築するためのカギとなる特異な現象(ゲート電圧応答特性)を見出し、それを集中的に調べることで本デバイスの特徴を明らかにすることができた。ここで得られたデバイス物理を基に、デバイス構造の改善を行うことで、さらなる特製の向上が望まれる。昨年度の研究の中で、本トランジスタの特徴的な振る舞いとして、ゲート電圧を印加してからの過渡特性が通常の電界効果トランジスタとは大きく異なることが分かった。この特異な過渡特性は、本トランジスタのデバイス物理を理解するうえでキーになると考えられる。しかし現状では、VO2チャネルが100um四方の大きな面積を持つため、局所的な過渡特性がチャネル全面で平均化された結果としてのチャネル電流値しか観察することができない。本トランジスタの本質的な特徴をつかむためには、局所的な過渡特性を実験的に明らかにすることが不可欠である。そこで本年度は主にチャネルの微細化に取り組み、100nm程度の長さスケールのチャネルを作製することで、ゲート電圧に対する局所的なVO2の過渡特性を観察することを目指す。大学の共同設備であるアドバンテストF7000電子線描画器を用いて、そのような微細な素子構造の作製を行う。