hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地域間取引を通じた広域経済圏の計量分析

本研究では従来の統計ではとらえきれない都道府県の枠を超えた地域経済活動、中でもヒトとモノの移動を把握することを目的とした。そのために南関東地域の都道府県間産業連関表、および関西地域と台湾地域を連結した地域間産業連関表を作成し、それぞれ地域・県間の交易関係および産業構造を明らかにした。これにより、既存の統計区分が現状の経済圏と合致しない地域の地域間交易がより明確に把握できるようになった。また関西地域、南関東地域の都市型経済圏においてはサービス業の中心地への集中および周辺地域への波及効果が高いことが判明した。本研究では従来の統計ではとらえきれない都道府県の枠を超えた地域経済活動を把握するために、県間の地域間産業連関表を作成したうえで、日本の地域ブロック間の産業別の移出入構造を検討した。分析を進めるにしたがい、従来の統計区分が現状の経済圏と合致しない部分がより明確に把握できるようになった。特に関東地域に関して経済産業省の定義では1都10県と、韓国もしくは欧州の中規模国と同程度の経済規模であるにもかかわらず、単一の地域ブロックとして統計が整備されている。これは関西地域を含む日本の他の地域ブロックとの地域比較分析の観点からは、適切な規模ではないと判断される。そこで、平成25年度は関東ブロックの移出入の精査に重点を置いた。専門家へのヒアリングを通じて1都10県の関東地域を南関東、北関東、甲信越に分化させることとした。南関東地域とそれ以外の関東地域のサービス業の構造が異なるためである。また南関東地域内では東京都とそれ以外の県で製造業および事業所向けサービス業などの産業構造および自給率に大きな差異がみられる。このため埼玉県、千葉県、東京都、神奈川県から成る南関東地域間産業連関表を作成、関西地域間産業連関表との比較分析を行った。さらに、両地域にて1都3県にケース分けを行い、広域連携を念頭においた公共投資および民間投資が新規発生した場合のシミュレーションを行った。これらの分析の過程で県間または地域ブロック間の交易関係を産業別に明らかにするための手法の開発に成功し、両地域間の依存関係を明示化できた。南関東地域と関西地域の比較に関しては学会発表を経て、国内学術誌に投稿し掲載された。また、地域ブロック間のデータベースを利用して北海道と他地域の交易関係について大学放送講座で一般向けに解説し、その成果の一部を活用して学術誌に投稿した。生活経済圏の拡大や交通網の発達によって、従来都道府県内で完結していたような経済活動の範囲が県外、さらには国外へと拡大している。しかし、既存の経済統計は都道府県単位で構築されており、その枠を超えた経済活動が把握できる統計は少ない。地域間取引の現状を捉える統計には地域間産業連関表があるが、その多くは単一県とそれ以外の地域との2地域間表である。また、地域と国外との経済取引を把握するには貿易統計が有用だが、港別集計であり、当該地域の需要や生産を反映したものとはなっていない。平成24年度はこの状況を考慮したうえで、前段の問題については全国を9地域に分割した経済産業省地域間産業連関表を用いて、地域ブロック間の経済取引を整理し、各地域の産業別の移出入の特色および産業構造を明らかにした。後段の問題については、わが国と地理的に近く交易量も多い東アジア諸国との関係を産業別に分析することとした。ファクトファインディングとして、日本の県と同規模の経済規模を持つ台湾を取り上げ、コンテナ貨物及び航空貨物統計を利用して台湾との地域間表を作成した。なお、日本側の分析対象地域には関西地域を取り上げた。関東ブロックを利用しなかった理由は、経済産業省の定義による「関東地域」が1都10県と欧州の中規模国と同程度の経済規模を持ち、地域分析の観点からは適切ではないと判断したためである。以上の作業の結果、日本の9地域ブロックおよび一部の府県間の移出入に関するデータベースが構築された。加えて、日本の地域ブロックと東アジア諸国との交易関係を産業別に明らかにするための手法を開発することができた。平成24年度に実施した研究は、当初予定していた計画から多少の変更はあるものの、分析の基礎となるデータベースの整備と地域間産業連関表の構築は予定どおり進展しており、平成25年度の研究に支障はないと評価できる。平成24年度は主に日本の地域ブロック間の移出入に関するデータベース構築を行った。特に、一次資料に何を利用するかについては先行研究の整理および有識者へのヒアリング等を通じて慎重に検討した。その結果、当初予定していた地域ブロック内の府県間の移出入のデータベース構築に先行して、地域ブロックごとの移出入のデータを整備することで最終目的の広域化の比較分析を実施するための大局観をつかむこととした。

また、国内経済の広域化を空間距離で定義すると、わが国の場合は起点から終点までの距離が隣国の東アジア諸国を含む場合があることを考慮し、国内にとどまらない「地域」を分析対象に含めるよう変更した。平成24年度は先行して台湾地域を分析対象に含めることとし、台湾を連結した地域間産業連関表を試作した。分析の途中経過は学会で報告し、コメンテーターおよびフロアから移入と移出の重複(交差輸送)の処理手法と分析結果への影響について指摘を受けた。それを考慮した分析結果を論文にまとめ投稿した。平成25年度は研究の深化と成果の外部発信に重点を置く。平成24年度に構築した移出入のデータベースを利用して、海外(特に東アジア諸国)を含む広域地域圏連携モデルを構築する。完成したモデルはテストシミュレーションを行う。全県で一律に需要増が得られた場合、また1府県づつ需要増が得られた場合とケース分けを行い、結果を比較検討し、モデルの微調整を行う。次に、複数の府県で同じ政策を実施した場合、実施区域とそれ以外の区域の各産業にどの程度の影響が出るかを定量的に推計する。広域連携では公的部門から民間部門への移転が見込まれるため、産業構造に現れる変化について計測する。広域連携を実施しないケースも推計し、両者の結果を比較検討する。また、筆者の在住地である北海道地域に関わるシミュレーションを追加する。成果の外部発信については、通常の研究会・学会報告を行い結果を論文化するだけでなく、一般向けへの発信を予定している。平成25年5月時点で、北海道放送による「平成25年度道民カレッジ『ほっかいどう学』大学放送講座」の枠(29分間)を得られることが確定しており、これを利用して一般向けに研究成果を発信する(9月収録、10月放映予定)。平成25年度は研究成果を外部に向けて発信することに重点を置く。そのための学会・研究会発表に必要な機材および旅費への支出を行う。新たに購入する機材として、薄型プロジェクタへを予定しており、その支出を10万円と見積もっている。海外での報告は、the Regional Science Association International(RSAI)Singaporeでの報告を予定しており、約15万円の支出が見込まれる。国内で学会される学会での報告は宮城大学で開催される計画行政学会、中京大学で開催される環太平洋産業連関分析学会のいずれかでの報告を予定しており、それぞれ56万円程度の支出が見込まれる。加えて、学会報告後の学会誌投稿料および英文校正には10万円程度を予定している。平成24年度から引き続いての調査・ヒアリングは、日本国内45か所程度を予定している。それぞれ56万円程度の支出が見込まれ、調査旅費の総額として30万円を予定している。またそれに伴う資料整理をアルバイト1名に依頼しており、その人件費として8万円を見込んでいる。残りの2万円はインクトナー、印刷用紙、文房具などの消耗品費にあてる。
魚類のミトコンドリア・ゲノミクス:mtDNA全塩基配列決定に基づく解析

生命活動に不可欠なDNAに刻まれた遺伝情報はまた,その生物の血縁関係や集団構造,さらには系統や進化について物語る貴重な情報源でもある。しかしそうした情報を,大部分の情報が存在する核ゲノムから入手することは意外に困難なことであることが明らかになってきた。それは,多くの遺伝子が重複しているなど核ゲノムが非常に複雑であるためである。そこで注目されるのが,コンパクトなミトコンドリアゲノム(mtゲノム)である。高等動物の場合,mtゲノムの相同性は確実で,組換えなしに遺伝するため,系統推定や集団構造解析のための情報源として,改めて注目される。しかし,脊椎動物の過半を占める魚類のmtゲノムについての知見はまだ限られている。そこで本プロジェクトでは,魚類の主要なグループを代表する多数の種について,mtゲノムの全塩基配列を決定することを試みた。そうして,その結果を比較分析することにより,魚類のミトコンドリアゲノムの実態を明らかにするとともに,mtゲノムデータから見た魚類系統の大枠を検討することを目指した。手法の改良,分析設備の充実,さらに活力ある研究協力者の参入を得て,当初掲げていた,魚類の主要なグループを代表する約20種のmtゲノムの全塩基配列を決定するという目標を,10倍も上回る200以上の種からデータを得るという成果をあげることができた。この結果,遺伝子配置に関して,脊椎動物で初めての種々の変動がいくつも見つかった。また,真骨類主要グループ間の系統関係について,塩基配列データの分子系統学的解析の結果、ウナギなどが属するカライワシ類が従来想定されていたよりも系統的により"低位"に位置することなど,新たな知見が多数得られた。核ゲノムに比べてサイズ的にもコンパクトなミトコンドリアゲノム(mtゲノム)は,動物の集団構造や系統のDNAレベルでの解析のための第1次的な分析対象として注目されている。しかし,魚類のmtゲノムに関する知見はまだ非常に限られているため,遺伝マーカーとしての有用性がまだ十分活かせない状況にある。そこで,1)魚類の主要なグループを代表する約30種について,mtゲノムの全塩基配列を決定し,2)その結果を詳細に比較分析することにより,魚類のミトコンドリアゲノムの実態と進化動態を明らかにすることを目的に本研究を開始した。われわれ自身が最近開発した効率的手法を活用した結果,今年度の目標分析種数(30種)のmtゲノムの全塩基配列を決定することができた。とくに今年度は,現生魚類の大部分を占め,かつ有用水産資源の過半を占める真骨類を中心に取り上げたが,中でも"低位"魚類に力点をおいて研究を進めた。また,得られた塩基配列データの解析を行っているが,脊椎動物で初めて見出された遺伝子配置の変動がいくつか見つかった。さらに,塩基配列データを基に,予備的な分子系統学的解析を行った結果,ウナギなどが属するカライワシ類が従来想定されていたよりも系統的により"低位"に位置することなど,新たな知見が得られた。以上のように,魚類のミトコンドリアゲノムの実態と進化動態の解明に資する情報の蓄積が着実に進んでいる。「高等動物」の場合,mtゲノムの相同性は確実で,組換えなしに遺伝するため,系統推定や集団構造解析のための情報源として,改めて注目される。

そうして,その結果を比較分析することにより,魚類のミトコンドリアゲノムの実態を明らかにするとともに,mtゲノムデータから見た魚類系統の大枠を検討することを目指した。手法の改良,分析設備の充実,さらに活力ある研究協力者の参入を得て,当初掲げていた,魚類の主要なグループを代表する約20種のmtゲノムの全塩基配列を決定するという目標を,10倍も上回る200以上の種からデータを得るという成果をあげることができた。この結果,遺伝子配置に関して,脊椎動物で初めての種々の変動がいくつも見つかった。また,真骨類主要グループ間の系統関係について,塩基配列データの分子系統学的解析の結果,ウナギなどが属するカライワシ類が従来想定されていたよりも系統的により"低位"に位置することなど,新たな知見が多数得られた。
立方晶窒化ホウ素のヘテロエピタキシャル成長を目指した新規プラズマプロセシング開発

本年度は当該研究課題に向けた初年度として、以下の成果を挙げた。1.ICP-CVDプロセス診断のためBN堆積に関与するイオンのエネルギー及びフラックスのその場計測を行い、ボロンが関与する種の大部分はイオン化されていること、窒素分子に関してはイオン化は少なく、中性分子が大部分であり、この分子の存在はcBNの生成を阻害し、tBNの成長を助長することなどを明確にした。2.数nmの鋭いエッジを有するシリコン上に、BNを堆積する手法を確立した。本手法により、従来の機械研磨やイオン研磨等によるナノ構造への影響を除去し、透過型電子顕微鏡によるcBNの核生成の直接観察が可能となり、エピ成長への指針を得た。同時にTEM内でのnmオーダーの領域での微細機械特性の評価により、形成されたBNナノアレイ(BNNA)が無機物についての従来の変形挙動では説明できない変化挙動を示すことを見出した。3.ICP-CVD法による化学反応を伴う成長表面処理、TDBTによるイオンエネルギーのダイナミックな制御を統合し、結晶成分のみからなるBN薄膜の堆積が可能とした。本成果はcBN薄膜の各種基板上へのエピタキシャル成長の要素技術の一つと考えられる。また、本cBN薄膜は窒素空孔をアクセプターとするP型伝導を示すことを利用してcBN薄膜デバイスとしてp-cBN/n-Si異種接合ダイオードを作成し、室温において3桁以上の整流比を認めた。
脂肪酸摂取からの認知機能低下予防－インスリン抵抗性・炎症の制御機構を介して

地域住民を対象とした縦断研究から、インスリン抵抗性や炎症を介して増悪する認知機能低下を脂肪酸摂取が抑制するかを明らかにすることを目的とした。解析の結果、1炎症状態よりも糖代謝レベルが知能・認知機能の低下と強く関連し、2脂肪酸摂取や血中脂肪酸濃度は、代謝異常を介した認知機能低下を抑制しなかった。3糖代謝や肥満と知能・認知機能の関連には、脂肪酸よりも、身体活動量や喫煙習慣、高血圧既往の有無が強く影響した。このことから、脂肪酸摂取により代謝異常を介して悪化する認知機能低下を抑制することは難しく、一方で、糖代謝や肥満予防に資する適切な栄養(脂肪酸)摂取が認知症予防に対し重要であることが示唆された。高齢化に伴い認知症有病者は急増している。申請者らはこれまで日々の食事を介した認知症の予防を目指し、特に脂肪酸摂取に着目した解析から、数種の脂肪酸に認知機能低下を抑制する効果があることを見いだした。本研究では18年間にわたって追跡された地域住民コホートデータから、インスリン抵抗性や炎症を介して増悪する認知機能低下を脂肪酸摂取が抑制するのかを検討し、認知機能低下の予防に効果的な中高年期の脂肪酸摂取のあり方を明らかにすることを目的とする。平成27年度は認知機能検査を含むNILS-LSA追跡調査「脳とこころの健康調査」を実施し、必要な追跡データを得るとともに以下の研究を進めた。追跡調査(平成25-28年実施)にはのべ2,100人が参加し、平成28年2月初旬に調査を終えることができた。平成27年度にNILS-LSAデータを用い、実施した主な解析と結果は下記1から3の通りである。1肥満度と血清脂肪酸との関連:肥満度が高い者ほど血清中の飽和脂肪酸濃度および重量比(wt%)が高かった。2肥満度と脂肪酸摂取との関連:肥満度と飽和・不飽和など各種脂肪酸摂取は正の相関を示したが、摂食量を考慮すると、必ずしも肥満度と各種摂取量に特徴だった関連性を認めなかった。3肥満度とインスリン抵抗性、炎症指標との関連:肥満度とインスリン、インスリン抵抗性は強い関連性を認めたが、高感度CRP、白血球、血糖レベルは低中程度の相関を示した。地域から無作為抽出した高年者を多く含む本研究集団で得られた上記1から3の結果は、若中年者を対象とした本邦の先行研究結果とおおむね一致しており、高齢者における検討が少ない本邦において、学術的意義のある新知見と考えられる。これらの知見は本研究課題遂行上、基盤となるものであり、次年度以降の認知機能との関連解析に活用する。前述の通り、計画時に予定していた平成27年度の計画「脂肪酸摂取とインスリン抵抗性、慢性炎症の横断・縦断的関連」についてはおおむね実施できた。ただし一部の縦断的解析については、平成28年度にも解析を継続して行う。本研究では18年間にわたって追跡された地域住民コホートデータを活用し、脂肪酸摂取はインスリン抵抗性や炎症を制御するのか、また脂肪酸摂取はインスリン抵抗性や炎症を介して増悪する認知機能低下を抑制するのかを検討し、インスリン抵抗性や炎症を制御しつつ認知機能低下を予防しうる中高年期の脂肪酸摂取を明らかにすることを目的とする。平成27-28年度の解析結果から、1脂肪酸摂取量、血中脂肪酸と糖代謝や炎症関連指標に関して横断解析では、酪酸やヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、デカン酸など、短鎖や中鎖脂肪酸摂取量は糖代謝や炎症関連指標と負の関連を示すものの、縦断解析では、循環器系疾患や糖尿病既往歴、年齢、喫煙習慣、肥満度、身体活動量、教育歴など様々な調整要因を考慮すると有意な関連性は消失した。また飽和脂肪酸血中濃度や重量比は肥満度と正の関連を認めたが、様々な交絡要因を調整すると有意な縦断的関連性は認められなかった。2糖代謝や炎症関連指標、血中脂肪酸との関連では、ヘモグロビンA1cやインスリン、シアル酸などの血中濃度は知能得点と負の関連を示し、縦断解析においても、ヘモグロビンA1cの高い群は低い群に比し、知能得点の低下がより顕著であった。12の結果から、糖代謝は知能得点と強く関連している(糖代謝が悪いと知能得点低下が顕著)が、糖代謝や炎症関連指標に対して、脂肪酸摂取や血中脂肪酸の影響は強くない(有意な関連性を認めない)ことが示唆された。平成27年度に続いて、脂肪酸摂取とインスリン抵抗性、炎症に関する横断的・縦断的解析を行った。平成28年度に予定していた肥満、インスリン抵抗性、炎症と認知機能に関する縦断的解析をほぼ完遂することができた。得られた主な知見に関する論文の投稿準備中である。本研究では18年間にわたって追跡された地域住民コホート(NILS-LSA)データから、インスリン抵抗性や炎症を介して増悪する認知機能低下を脂肪酸摂取が抑制するのかを明らかにすることを目的とした。平成29年度は、研究開始時の計画通り、糖代謝(もしくは肥満度)と知能得点との関連に対する脂肪酸摂取量、血中脂肪酸の影響を検討した。具体的には、知能得点の中でも情報処理速度に着目し、1糖代謝指標と知能得点の有意な関連性に、脂肪酸摂取が交絡しているかと、2脂肪酸摂取量や血清脂肪酸濃度は、糖代謝指標と独立して、知能得点の変化に影響するかを検討した。

その結果、1糖代謝指標と知能得点の有意な関連性は、脂肪酸摂取を考慮しても変わらなかった。また2飽和・一価不飽和脂肪酸の摂取量や血中濃度重量比が高いほど、各種糖代謝指標と独立して、符号得点は低下した。しかし、これらの関連性は、年齢群で層化すると認められなかった。3年間の解析結果をまとめると1炎症状態よりも、糖代謝レベル(特にヘモグロビンA1c濃度や血糖が高値であること)が知能得点の低下と強く関連した。また2脂肪酸摂取や血中脂肪酸濃度は、インスリン抵抗性や炎症を介して増悪する認知機能低下を抑制しなかった。また、3糖代謝や肥満と知能・認知機能得点の関連には、脂肪酸や血中脂肪酸濃度ではなく、身体活動量や喫煙習慣、高血圧や脳卒中既往の有無が強く交絡していた。本研究からは、脂肪酸摂取によりインスリン抵抗性や炎症を介して増悪する認知機能低下を抑制することは難しい可能性と、一方で、高血圧や脳卒中予防、糖代謝、肥満予防に資する適切な栄養(脂肪酸)摂取が認知症予防に対し、非常に重要であることが示唆された。地域住民を対象とした縦断研究から、インスリン抵抗性や炎症を介して増悪する認知機能低下を脂肪酸摂取が抑制するかを明らかにすることを目的とした。解析の結果、1炎症状態よりも糖代謝レベルが知能・認知機能の低下と強く関連し、2脂肪酸摂取や血中脂肪酸濃度は、代謝異常を介した認知機能低下を抑制しなかった。3糖代謝や肥満と知能・認知機能の関連には、脂肪酸よりも、身体活動量や喫煙習慣、高血圧既往の有無が強く影響した。このことから、脂肪酸摂取により代謝異常を介して悪化する認知機能低下を抑制することは難しく、一方で、糖代謝や肥満予防に資する適切な栄養(脂肪酸)摂取が認知症予防に対し重要であることが示唆された。平成27年度から持ち越している脂肪酸摂取とインスリン抵抗性等の縦断的解析に加え、平成28年度は、体脂肪量・肥満度と認知機能、インスリン抵抗性、慢性炎症と認知機能の関連について検討する。具体的には、体脂肪量・肥満度と認知機能のそれぞれの経年変化を観察し図式化するとともに、両者の関連性を把握する。次いで体脂肪量・肥満度、アディポカインとインスリン抵抗性、慢性炎症の関連を確認した後、インスリン抵抗性、慢性炎症と認知機能の関連性を明らかにする。平成29年度は予定通り、インスリン抵抗性や慢性炎症を制御し、認知機能低下を予防しうる脂肪酸に関する探索的検討を行う。最終年度のため、本研究課題での主な知見の論文公表を目指す。疫学研究成果の発表が遅れ、海外での学会発表を見送ったことと、論文作成にかかる英文校正代を次年度に持ち越したため。論文投稿準備が遅れ、論文作成にかかる経費(校正代金や掲載料)を次年度に持ち越したため。上記、持ち越した研究成果発表は、平成28年度以降に実施予定である。上記、持ち越した研究成果発表は平成29年度に遂行予定である。
リドベルグ原子による宇宙由来素粒子アクシオンの探索

本研究の目的は、宇宙の大部分を占めていると考えられる暗黒物質、いわゆるダ-クマタ-有力候補である素粒子アクシオンを、リドベルグ原子を用いて極めて感度良く検出する超高感度検出装置を開発することである。宇宙には、いわゆるダ-クマタ-(暗黒物質)が存在していることが分かっているが、現在のところその正体は不明であり、宇宙物理、素粒子物理に関連する最重要な研究課題の一つである。ダ-クマタ-の有力候補であるアクシオンは、本来、強い相互作用ではCP対称性(時間反転対称性)がほぼ成り立っていることを説明するのにその存在を要請された粒子である。我々は、アクシオンを検出する方法として、強磁場下におかれた共振空胴中でアクシオンが転換されて発生したマイクロ波光子をリドベルグ原子に吸収させ、選択的フィールドイオン化の方法でイオン化して検出する、という方法を提案した。この案に従い、共振空胴中でのアクシオンとその転換光子、およびリドベルグ原子間の相互作用を量子論的に取扱い、約10mKまで空胴を冷却すれば、良好な信号対雑音(S/N)比で、アクシオン検索が可能なことを示した。また、テスト実験装置を建設して、方法の基礎的研究を十分におこなった。これらの基礎実験研究に基づき、希釈冷凍機により共振空胴を10mKまで冷却し、アクシオン転換光子を検出する実験装置を製作した。共振空胴は2.4GHzを中心とする周波数に調整でき、約20%の質量範囲を探索出来る。リドベルグ原子は、半導体レーザーによる3段励起で生成される。装置は完成後十分なテストをおこない、実際に探索をおこなう段階にある。開発されたアクシオン検出装置は、現在世界中で最も感度が優れたものであり、今後アクシオンの広い質量範囲にわたる探索研究に威力を発揮することが世界的に期待されている。1)レーザー系の整備半導体レーザーを3個用いて、ルビジュウム原子をリドベルグ状態に励起するシステムを完成させた。第2、3段のレーザーは、室温から0度、およびマイナス50度までペルチエ素子を用いて冷却し、温度と電流のコントロールを行って発振波長の安定化を高精度に実現している。安定化は、セル中のルビジュウム原子を用いて飽和吸収分光におけるラムディップ(Lamb dip)を検出、レーザーの駆動電流に帰還をかけることで実現している。この系を用いて、テスト用の原子ビーム源(低速ビーム)で、実際にリドベルグ原子の生成を確認した。数時間以上、安定に原子励起が可能である。2)原子ビーム源装置アクシオンを高感度で検出するためには、空胴中を高速で(約1マイクロ秒)通過させる必要がある。このためのイオン源と加速システム(5kVまで)、中性化装置、それに関連する真空系の製作、建設を行った。現在このシステムを単独にテスト中である。3)希釈冷凍機、共振空胴系希釈冷凍機とマイクロ波空胴を製作、据え付けた。希釈冷凍機は、アクシオン検出に適用出来るように構造を既成の設計のものから変更し、オックスフォード社に製作を依頼した。2個の空胴を導入でき、リドベルグ原子ビームを通過させてアクシオンを探索できる構造となっている。10mKまで冷却能力がある。現在、試験運転を行なって、性能をチエックする段階となっている。次のような研究、準備を行なった。1)希釈冷凍機を実際に運転し、冷却の時間的過程、到達最低温度、冷却能力などを調べて、アクシオン検出に必要な運転条件を決定した。現在最低温度8mKを得ている。

2)超伝導ニオブ(Nb)および高純度銅による共振空洞を、それぞれ製作して特性を調べた。また、電磁場解析コードSuperfishを用いて空洞内の電場分布を求めて、二つの空洞を結合した際の特性を求め、測定値と比較した。これにより、最適な空洞結合系を決定した。3)半導体レーザーの外部共振器系を製作し、実用化した。これにより、第3段目のレーザーの単一モード化の達成、発振波長幅の狭帯域化が可能になった。4)目的とするリドベルグ原子を生成し、その準位のシュタルクシフトを測定して、ポーラライザビリティ(Polarizability)を求めた。この結果、アクシオンの質量に応じて変化させる必要がある準位間隔を微細に調節する為の電場の大きさが正確に予測出来るようになった。5)アクシオンと光子の共振空洞中での相互作用を、量子論的に取り扱う理論を展開し、実際的な条件下で必要なアクシオン転換光子の検出確率を数値計算により求めた。この理論と数値計算結果は論文として現在投稿中(Physics Letters誌)。6)アクシオンと光子との空洞中でのコ-ヒーレントな相互作用を量子エレクトロニクスの理論に従って展開した。この結果は今後のアクシオン探索の実験的な研究に利用される。この結果はすでに論文として発表されている(Physics Letters誌)。1)リドベルグ原子生成用の3段目半導体レーザーに、外部共振器を加えて、広範囲の波長変化を単一モードで行なえるようにした。この結果、約70nmの範囲で波長変化が可能になり、Rbのリドベルグ原子で主量子数n=33から200以上にわたって励起可能となった。2)希釈冷凍機に共振空洞を設置し、レーザー導入用のミラーなどの必要部品をセットした状態で冷却して、約30mKまで到達した。さらに、改良を加えて、10mKまでの当初目的に達することはほぼ可能であることが分かった。3)アクシオンとリドベルグ原子との空洞中での相互作用を量子論的に扱い、アクシオンが転換されて出来た光子をリドベルグ原子が吸収する効率を求めた。これには、空洞壁からの雑音光子の寄与も計算されている。この結果、10mKまで空洞を冷却すれば、十分な信号対雑音比で、アクシオンが検出可能な事が分かった。4)上記の理論的・実験的研究に基づき、現在約10μeV近辺のアクシオン質量領域の探索を開始している。ほぼ予想通りの検出効率が得られている。
機能性RNA統合理解に基づく間質性肺炎合併肺癌の分子経路探索と新規治療法の開発

我々のグループは以前、間質性肺炎合併肺癌・機能性RNA発現プロファイルの統合理解から、コラーゲン合成に関与する分子経路の活性化が、癌細胞の発生と転移に重要な役割を担う事を明らかにした。現在、間質性肺炎合併・肺癌患者、エクソソーム由来マイクロRNAの解析を継続している。これまでの解析データから、患者組織で高発現し、エクソソームを介して本疾患の悪化を促進するマイクロRNAの存在が明らかとなってきた。本研究では、間質性肺炎合併・肺癌患者(組織およびエクソソーム)で高発現しているマイクロRNAを起点として、間質性肺炎合併肺癌において特徴的な分子経路を明らかにし、治療法の開発に向ける。
戦後「自由大学」運動の基礎的研究

戦後の「自由大学」の実態を調査するために、現在その活動があったということが確認されている地域を中心に、当時の新聞記事や関係資料の調査と現地の聞き取り,また自治体史や地域の研究誌などに掲載されている先行研究の確認などの作業を継続した。ただ、全地域を網羅的に調査することはできなかった。また、直接運動にかかわった人物も、生存者が少なく,当初の予定通りにはいかない面が多々あった。今年度は広島県の尾道,三原などの地域と、これまでの研究の補充調査などを実行し、新聞資料や聞き取り調査を実行した。新聞資料の確認は、数年分見るだけで相当な時間がかかり、その成果については現在整理中である。地域的には長野県の上田・松本・中野・飯田・伊那などを中心としての活動や、東京都三多摩地域のように、西・南・北多摩地域がいくつかの拠点を持ちながら、お互いに影響を与えながら展開した地域,同様に静岡県の熱海・磐田・三島地域など広範囲に影響を及ぼしながらほぼ全県的な規模で展開をした地域と、群馬県前橋・埼玉県本庄・神奈川県鎌倉・茨城県土浦などのように、地域的には単独でそれぞれ展開した地域とがあることが確認された。それらの地域の運動の原点や担い手は共通する面があり、ひとつは大正デモクラシー期における「自由大学運動の経験者あるいはその影響を強く受けた世代が指導的な役割を果たしている場合、また東京に本部がある自由懇話会からの呼びかけに答える形、その支部活動の一環としての運動など、その状況はいくつかのパターンがあることが確認された。今後は、自由懇話会との関係(特に,指導と同盟)、地域のほかの文化運動とのかかわりなどを視野に入れた研究に深化させていく必要がある。戦後各地にできた「自由大学」については、いまだその全体像が明らかになっていない現状がある。そこで、その基礎的研究を進めるために、すでに自由大学開設が明らかになっている地域から調査研究に着手した。まず最初に静岡県三島の自由大学に焦点をあてた。三島の場合には、すでに静岡県史などで資料もおさえられているが、原資料の確認と関連資料の調査を実施した。さらに、直接自由大学にかかわった人物からの聞き取り調査も実施した。また、静岡県内での動きをつかむために、新聞資料などについても図書館等で確認をし調査をすすめた。同時に別のルートで入手した二つの新聞について、調査と分析をすすめた。一つは沖縄で戦後すぐに発行された『自由沖縄』という新聞で、沖縄で「自由」という言葉にどれだけの重さを込めていたのかが判断できる貴重な資料である。もう一つは、岩手県北上の高橋家調査で確認された『自由』という新聞である。これは東京で発行されたものであるが、その実態はまだつかめていない。戦後の混乱した社会の中で、「自由」という言葉が、民衆にとってどのようなものとして使われたのかを知る手がかりとなった。昨年度の引き続き、戦後に自由大学が開設された地域の資料調査及び関連資料の探索をすすめた。特に今年度は静岡県を中心に(三島や磐田など)フィールド調査(図書館・資料館・市町村史編纂室など関連施設)を実施し、資料の所在などの確認をすませたが、当初予定していた聞き取り調査などは、経験者がますます高齢化しており調査対象も限られてしまい十分な成果を上げることができなかった。今後の課題としたい。また、自由大学そのものの実態把握のほか、自由大学運動が起こった地域のさまざまな文化運動と歴史的経緯などにも目配りする必要があることを認識し、具体的な地域に焦点をあわせつつ、資料探索や研究の視点などでは広域的な観点から分析をすすめた。特に昨年度確認して分析が未了だった「自由新聞」(1946年発行・東京・自由新聞社)と「自由沖縄」(1945年12月発行・東京・沖縄人連盟発行)を、新規購入したデジタルカメラで撮影し、パソコン画面で解読分析できる方法をとった。両紙とも、「民主主義や自由・権利」などへの強い思いが紙面に現れており、1880年代の自由民権運動につながる意識をかいま見ることができた。戦後の物心両面にわたる混乱の中で、民衆が地域で新しい運動を誕生させ展開させていく時の原動力となったのは何だったのかをあきらかにしていくために、こうした新聞の考察が重要であった。また早稲田大学で実施された「プランゲ文庫」の里帰り展でも、全国各地で戦後直後に発行された新聞や雑誌を確認し、当時の民衆がいかに学習意欲に燃え、その成果をガリ版文化として残してきたのかを知ることができ、自由大学分析に役に立った。

地域的には長野県の上田・松本・中野・飯田・伊那などを中心としての活動や、東京都三多摩地域のように、西・南・北多摩地域がいくつかの拠点を持ちながら、お互いに影響を与えながら展開した地域,同様に静岡県の熱海・磐田・三島地域など広範囲に影響を及ぼしながらほぼ全県的な規模で展開をした地域と、群馬県前橋・埼玉県本庄・神奈川県鎌倉・茨城県土浦などのように、地域的には単独でそれぞれ展開した地域とがあることが確認された。それらの地域の運動の原点や担い手は共通する面があり、ひとつは大正デモクラシー期における「自由大学運動の経験者あるいはその影響を強く受けた世代が指導的な役割を果たしている場合、また東京に本部がある自由懇話会からの呼びかけに答える形、その支部活動の一環としての運動など、その状況はいくつかのパターンがあることが確認された。今後は、自由懇話会との関係(特に,指導と同盟)、地域のほかの文化運動とのかかわりなどを視野に入れた研究に深化させていく必要がある。
腎癌血中遊離DNA断片の短小化のメカニズム解明とその遺伝子変異の検出方法の確立

腎細胞癌の病理組織像の種類は複数あるため、本研究は腎細胞癌の遺伝子変異に着目した研究であり、集団を均一にする目的で、最も高頻度の淡明細胞型腎細胞癌(ccRCC)に絞って研究を開始した。腎細胞癌患者の治療前の血漿からQIAamp circulating nucleicacid kit(QIAGEN社)を用いて、cell-free DNA(cfDNA)を抽出した。cfDNAの存在は、蛍光光度計、定量的リアルタイムPCR法ならびにマイクロチップ型電気泳動装置にて確認した。続いて、腎細胞癌特異的な循環腫瘍DNA(ctDNA)をターゲットシークエンスで検出するために、公共データベースの約2万種類の遺伝子の中から、変異頻度や腎細胞癌発生・増殖のpathwayへの関連、分子標的治療薬の標的遺伝子を考慮して、標的遺伝子を48個に絞り込み、腎癌カスタムパネルを作成した。シークエンスは、癌細胞由来ゲノムDNA、リンパ球由来ゲノムDNA、cfDNAを次世代シークエンサーにて比較解析を行い、患者固有の腎細胞癌特異的遺伝子変異を同定し、ctDNAを同定する方針とした。次世代シークエンサーはHiSeq2500を使用した。解析は東大のスーパーコンピューターにインターネット接続して行い、解析pipelineはGenomon2を使用した。5例でシークエンスを行い、全例癌ゲノムで変異を検出した。また5例中2例でcfDNA中に変異を認め、ctDNAが存在することが分かった。またcfDNA中に変異を同定した症例では、デジタルPCRを用いて、変異の確認を行い、同一の変異が検出・確認できれば、シークエンスの結果が正しかったことが示せると考えた。現在必要に応じてデジタルPCRのプライマー・プローブを設計中である。循環腫瘍DNAのシークエンス解析を調整していることと、デジタルPCRのプライマー・プローブ選定に時間を要しているためである。今後は、腎細胞癌における循環腫瘍DNAを解析・同定することと並行して、シークエンスによるctDNAの断片長解析も行う。シークエンス解析を次年度に繰り越すため。
血小板機能における蛋白質燐酸化酵素の役割

血小板の凝集・放出機構におけるタンパク質燐酸化酵素の役割について検討した。〈方法〉血小板は、健常人血液より調整し、多血小板血漿または洗浄血小板で実験を行った。血小板凝集は濁度法により、ATP放出はルシフェリン・ルシフェラーゼ法によって測定した。〈結果〉1.ミオシン軽鎖燐酸化酵素の血小板機能における役割ミオシン軽鎖燐酸化酵素の特異的阻害剤であるwortmanninはADP刺激後の血小板の形態変化に影響を及ぼさず凝集を阻害した。2.C-キナーゼの血小板機能における役割C-キナーゼの特異的阻害剤であるPKC-Iは、多血小板血漿ではU46619刺激後の血小板凝集・放出に大きな影響を及ぼさなかった。しかしながら、GRGDSによって凝集を阻害すると、PKC-I存在下で放出は認められなかった。洗浄血小板では、凝集を阻害しなくても、PKC-I存在下で放出は認められなかった。〈結論〉1.ミオシン軽鎖燐酸化酵素は、血小板凝集には必須であるが、形態変化には関与していないことが推察された。2.放出機序には、C-キナーゼ依存性経路と非依存性経路がある。C-キナーゼ非依存性経路の活性化には血漿因子存在下での凝集が必要であることが推察された。1、以下のことを論文に発表した。1)血小板ではトロンビン刺激後二種類のCa^<2+>チャネル(速やかに活性化されるCa^<2+>チャネルとやや遅れて活性化されるCa^<2+>チャネル)が活性化される。2)後者のCa^<2+>チャネルの活性化はwortmanninによって特異的に阻害されるのでミオシン軽鎖リン酸化酵素が深く関与していることが推察された。2、ミオシン軽鎖リン酸化酵素の基質はミオシンであるが、ミオシンが細胞膜もしくは細胞膜直下に存在することを免疫組織学的に証明した。3、刺激物質としてトロンボキサンA2のアナログであるU46619を用いても同様の結果を得た。4、血小板のかわりにウシ頚動脈内皮細胞やラットメサンギウム細胞を用いても同様の結果を得た。このことは、我々が報告したCa^<2+>流入機構が様々な細胞機能の発現に関与していることを示唆しており、今後分子生物学的にその機構を解明したい。5、C-キナーゼの特異的阻害剤であるPKC-1を用いて以下のことを見つけた。1)PKC-1は血小板刺激物質による細胞内Ca^<2+>貯蔵庫からのCa^<2+>の放出を増加させる。2)[Ca^<2+>]iの上昇の持続が長くなる。今後C-キナーゼの[Ca^<2+>]i調節機構についてさらに検討を進める予定である。6、wortmanninやPKC-1を用いて、血小板凝集および放出能におけるミオシン軽鎖リン酸化酵素とC-キナーゼの役割について検討中である。

洗浄血小板では、凝集を阻害しなくても、PKC-I存在下で放出は認められなかった。〈結論〉1.ミオシン軽鎖燐酸化酵素は、血小板凝集には必須であるが、形態変化には関与していないことが推察された。2.放出機序には、C-キナーゼ依存性経路と非依存性経路がある。C-キナーゼ非依存性経路の活性化には血漿因子存在下での凝集が必要であることが推察された。
質量分析のダイナミックレンジ拡張技術の開発とメタボロミクスへの応用

本研究はデジタルカメラの映像解析技術High dynamic rangeimaging (HDR)の概念を質量分析(MS)に応用することで、解析方法の検討(標準試料を用いたHDR-MSの解析方法の検討、性能の確認)、実サンプル分析での性能確認(実サンプルにおけるHDR-MSの性能の確認)を実施する計画であった。昨年度までに解析方法の検討、実サンプルでの性能確認、および酵母代謝解析への応用を行っている。結果としてダイナミックレンジは最大2桁程度の向上が見られた。また酵母のフットプリントへ応用することで幅広いダイナミックレンジでの成分分析を行うことができた。本年度は同位体希釈法とHDR-MSを組み合わせた分析法のためのサンプル調整を行った。アルカン資化性酵母であり、物質生産において注目されているYarrowia lipolytica培養時の培地成分の変化を絶対定量するために、培地成分を定期的にサンプリングした。またスキャン分析とHDR-MSを組み合わせたダイナミックレンジ向上技術の検討も行った。得られたデータの解析ワークフローの構築を行った。これまでの解析方ではmultiple reaction monitoringのデータしか解析できなかったが、スキャン分析のデータも新たに解析できるようになった。また研究に用いる、プログラム(R programming)のコード改良および使用するソフトウェアの再検討も行った。これによりベンダーに依存しない、解析ワークフローの構築を行った。本研究はデジタルカメラの映像解析技術High dynamic rangeimaging (HDR)の概念を質量分析(MS)に応用することで、1解析方法の検討(標準試料を用いたHDR-MSの解析方法の検討、性能の確認)、2実サンプル分析での性能確認(実サンプルにおけるHDR-MSの性能の確認)を実施する予定であった。1の解析方法の検討においては、はじめに液体クロマトグラフィーMS(LC/MS)の分析メソッドの構築を行った。結果としてアミノ酸、アミン、核酸塩基を中心とした含窒素代謝物79種類の最適MS/MS条件およびPFPPカラムの溶出時間を得た。続いて標準試料の分析結果を元にHDR-MSのシステム開発を行った。各化合物はフラグメント化のコリジョンエナジー(CE)を最適値およびより高いエネルギーの2種類のパラメータで分析を行った。2種類の分析データをHDR処理するためにR programをによるシステム開発を行った。生データとベンダーソフトの解析結果を元にHDR合成することが可能なシステムを構築した。結果として一部代謝物はダイナミックレンジが約2桁向上した。2実サンプルでの性能確認においては、酵母培養時の天然培地であるYPD培地をサンプルとして用いた。天然培地には種々の成分が様々な濃度で含まれている。通常すべての濃度範囲をダイナミックレンジ内に収めるのは困難であり、濃度未知の場合は実質不可能である。そのため、HDR-MSの検証サンプルとして適している。結果として、各サンプルを複数回分析することなく一度の分析で、高濃度から低濃度の範囲までカバーすることが可能であった。平成28年度の予定は1解析方法の検討(標準試料を用いたHDR-MSの解析方法の検討、性能の確認),2実サンプル分析での性能確認(実サンプルにおけるHDR-MSの性能の確認)であり、予定通りに進捗している。開発しているHDR-MSが生物研究において実際に効果があるか確認した.サンプルには酵母培養で用いられるYPD (yeast peptone dextrose)培地を用い,成分の経時変化(フットプリント)を観測した.YPD培地は酵母で最も頻繁に用いられる培地であるが,細かい成分の変化についてはこれまであまり研究されていなかった.また本培地は栄養豊富であり多くの成分を含み,過剰の栄養源が時間と共に枯渇してゆくので単一成分の変動幅も大きいと考えられた.したがって分析装置のダイナミックレンジの広さが重要であり,HDR-MSの性能を確認するのに適していると考えられた.初期OD 0.01からはじめ,0 h21 hまで3 h毎にサンプリングし(n =6)分析に供した.結果として42サンプル,約80化合物を同一バッチで分析した.結果として,11代謝物が装置のダイナミックレンジを超えており,HDR-MSによるダイナミックレンジの拡張が有効であった.以上,本解析法が有効であることが確認された.成分としては,変化が殆ど無い化合物群,緩やかに減少する化合物群,すばやく減少する化合物群,培養時間と共に蓄積する化合物群,一家的に蓄積し,その後,減少する化合物群に分類された.また、同位体希釈法とHDR-MRを組み合わせた"isoHDR-MS"についても検討している.安定同位体標識サンプルには市販の13C標識シアノバクテリアを用いた.分析,解析方法については現在検討中である.平成29年度の予定は1HDR-MSによる微生物培養液の窒素化合物変化の包括的な解析、2同位体希釈法とHDR-MSの統合解析である。1は予定通りに進捗しているが、2はサンプルは用意できているが,分析・解析が完了しておらず進捗にやや遅れが生じている.本研究はデジタルカメラの映像解析技術High dynamic rangeimaging (HDR)の概念を質量分析(MS)に応用することで、解析方法の検討(標準試料を用いたHDR-MSの解析方法の検討、性能の確認)、実サンプル分析での性能確認(実サンプルにおけるHDR-MSの性能の確認)を実施する計画であった。

本年度は同位体希釈法とHDR-MSを組み合わせた分析法のためのサンプル調整を行った。アルカン資化性酵母であり、物質生産において注目されているYarrowia lipolytica培養時の培地成分の変化を絶対定量するために、培地成分を定期的にサンプリングした。またスキャン分析とHDR-MSを組み合わせたダイナミックレンジ向上技術の検討も行った。得られたデータの解析ワークフローの構築を行った。これまでの解析方ではmultiple reaction monitoringのデータしか解析できなかったが、スキャン分析のデータも新たに解析できるようになった。また研究に用いる、プログラム(R programming)のコード改良および使用するソフトウェアの再検討も行った。これによりベンダーに依存しない、解析ワークフローの構築を行った。次年度以降も予定通り研究を進める。具体的には実証実験と原理拡張である。実証実験には天然培地のフットプリントを行う。これまでにHDR-MSにより天然培地成分の幅広い濃度範囲をカバーできることが確認されているため、平成29年度は実証実験として天然培地の窒素化合物の包括的な成分変化を行う。また原理拡張としては、アイソトポマーによるHDRを試みる。またそのための同位体標識サンプルの調製も行う。次年度は本年度の遅れを完了させた上で,従来の平成30年度の研究も進める.同位体希釈法とHDR-MSを加えた方法については分析をLC/MSで行う.解析のプログラムは昨年度までに完成している,HDR-MSのコードを流用する.以上により,イオン化効率と検出器の両方のダイナミックレンジをキャンセル可能なisoHDR-MSを開発する.当初の本年度予定分として、HDR-MSをTOF-MSのスキャン分析へ応用可能かを検討する.飛行時間型MS(TOF-MS)はQqQ-MSに比べてダイナミックレンジの狭さが問題である.そこで,TOF-MSはQqQ-MSと異なり,コリジョン電圧による検出器へのイオン到達量を操作できないため,別のパラメータが必要となる.そこで解析時にデータを取得するm/zの幅や取得位置,アイソトポマーピークを解析に利用し解決を試みる(pseudoHDR-MS).消耗品の販売元がキャンペーン等を行っており、消耗品を想定よりも安価に購入することができたため。(理由)消耗品の販売元がキャンペーン等を行っており、消耗品を想定よりも安価に購入することができたため。(使用計画)消耗品、旅費に利用する。消耗品、旅費に利用する。
黒潮再循環域の表層・亜表層における生物地球化学的循環の解明

日本列島の南から南東の沖合に広がる黒潮再循環域を4次元的にとらえ、その内部と周辺域で、生物生産を支える自然の物質循環と、大気中のCO2濃度の増加を抑制する海洋への人為起源CO2蓄積について、中規模渦から循環域全体まで、季節内変化や長期変化を対象として、以下のように包括的に理解を進展させることができた。人為的なCO2排出量の増加に伴う大気CO2濃度の加速傾向に応じて、海洋表層の全炭酸濃度とCO2分圧の増加も加速傾向にあることを、気象庁が観測船凌風丸と啓風丸で1980年代初めから東経137度で長期に行っている観測のデータに基づいて、黒潮再循環域で世界に先がけて明らかにできた。平成28年度に作成した気象庁海洋各層観測データのデータプロダクトを活用して、黒潮再循環域の水深300m付近に分布する亜熱帯モード水内の全炭酸濃度の時間・空間変動と、その原因の解析を進めた。その結果から、亜熱帯モード水が、海洋表層から海洋内部に人為起源CO2を輸送し、蓄積する役割を担っていることを実証できた。同様に海洋表層から海洋内部への人為起源CO2の主要な輸送窓口となっていると推定される三陸沖の亜熱帯・亜寒帯移行領域などで、航走観測による海洋表層の全アルカリ度の高解像度観測を、平成29年10月12月に白鳳丸KH-17-5次航海で成功させることができた。そのデータに基づいて、この海域の表層水に対する亜熱帯水と亜寒帯水の混合率を評価した。水中グライダーによる低気圧性中規模渦の高解像度断面観測を、平成29年56月に伊豆・小笠原海嶺近傍で成功させることができた。中規模渦の中心付近の亜表層では、塩分が低く、酸素濃度が高いことから、渦による上方への栄養塩輸送が、生物生産を高める役割を果たしていると考えられる。29年度が最終年度であるため、記入しない。気象庁が1964年5月から2016年8月までの52年余りの期間に観測船で実施した1,166航海、59,163観測点の海洋各層観測のデータセットを加工し、さまざまな物理・化学の誘導変数や、それらのポテンシャル密度内挿値、栄養塩躍層深度、酸素極大層深度などの情報を含むデータベースを作成した。このデータベースを用いて、房総半島南東の黒潮再循環域における混合層深度の季節変化や、夏に新生産によって形成されると考えられる亜表層の酸素極大層の深度と硝酸躍層の関係などを調べた。その結果、深い冬季混合層(400m)が形成される北緯29度から黒潮続流の間の海域では、硝酸躍層が酸素極大層と概ね一致するか、それより上層にあることから、冬季混合時に混合層内にあった栄養塩類が、春から夏に表層から消費されて行く過程で、酸素極大層が形成されると考えられる。しかし、このメカニズムだけでは冬から夏にかけての栄養塩枯渇下の表層の全炭酸濃度の低下は説明できないことが分かった。一方、北緯20度25度付近の黒潮再循環南部では、硝酸躍層が酸素極大層よりも25mから75m深い層にあり、鉛直一次元的なメカニズムでは、表層における全炭酸濃度の季節変化だけでなく、酸素極大層の形成も説明できないことが分かった。また、この海域のさまざまな等密度面上で、2010年以降に測定が行われている全炭酸濃度の変化を調べたところ、ポテンシャル密度26.0より浅い各層においては、その人為起源CO2成分が、1994年以後、20年余りに亘って全炭酸濃度の観測が行われている東経137度における人為起源CO2成分の増加と同様に増加していることが分かった。このことから、黒潮続流の南の冬季混合深度が変化する海域で形成される亜熱帯モード水が、人為起源CO2を海洋の表層から黒潮再循環内部へ輸送する重要な役割を担っていることが裏付けられた。現在までに、黒潮再循環域とその周辺域における生物地球化学的循環の変化に関するデータ解析の基盤となるデータベースを作成できた。当初計画では、房総半島南東海域を対象としたデータベースを作成する予定だったが、先行研究でのデータベースの作成経験を活かして、気象庁が1964年5月から2016年8月の52年余りに西部北太平洋で実施した海洋各層観測のデータすべてを対象とした加工データベースの作成を終えることができた。海洋観測については、5月6月に小笠原諸島近海で水中グライダーによる水温・塩分・酸素・クロロフィル濃度の観測に成功したほか、12月には学術研究船白鳳丸KH-16-7次航海に参加し、黒潮再循環南部の北緯23度線付近や、沖縄本島西方のケラマギャップ付近で、海洋炭酸系などの採水・観測を計画通りに実施できた。これらの気象庁観測とは異なる季節・海域で取得したデータや、季節内変化の観測データは、黒潮再循環域の生物地球化学循環に関する今後の解析に役立てる。作成したデータベースによる物質循環の解析にも着手し、計画したように房総半島南東沖の黒潮再循環を対象として、硝酸躍層と酸素極大層の関係や、人為起源CO2の蓄積動向について評価を進めている。表層水のCO2変動の解析についても、東経137度のほか、東経165度を対象とした解析を進めており、CO2分圧と全アルカリ度の時系列的な観測値に基づいて、水素イオン指数や炭酸カルシウム飽和度の低下速度の評価を進めている。

日本列島の南から南東の沖合に広がる黒潮再循環域を4次元的にとらえ、その内部と周辺域で、生物生産を支える自然の物質循環と、大気中のCO2濃度の増加を抑制する海洋への人為起源CO2蓄積について、中規模渦から循環域全体まで、季節内変化や長期変化を対象として、以下のように包括的に理解を進展させることができた。人為的なCO2排出量の増加に伴う大気CO2濃度の加速傾向に応じて、海洋表層の全炭酸濃度とCO2分圧の増加も加速傾向にあることを、気象庁が観測船凌風丸と啓風丸で1980年代初めから東経137度で長期に行っている観測のデータに基づいて、黒潮再循環域で世界に先がけて明らかにできた。平成28年度に作成した気象庁海洋各層観測データのデータプロダクトを活用して、黒潮再循環域の水深300m付近に分布する亜熱帯モード水内の全炭酸濃度の時間・空間変動と、その原因の解析を進めた。その結果から、亜熱帯モード水が、海洋表層から海洋内部に人為起源CO2を輸送し、蓄積する役割を担っていることを実証できた。同様に海洋表層から海洋内部への人為起源CO2の主要な輸送窓口となっていると推定される三陸沖の亜熱帯・亜寒帯移行領域などで、航走観測による海洋表層の全アルカリ度の高解像度観測を、平成29年10月12月に白鳳丸KH-17-5次航海で成功させることができた。そのデータに基づいて、この海域の表層水に対する亜熱帯水と亜寒帯水の混合率を評価した。水中グライダーによる低気圧性中規模渦の高解像度断面観測を、平成29年56月に伊豆・小笠原海嶺近傍で成功させることができた。中規模渦の中心付近の亜表層では、塩分が低く、酸素濃度が高いことから、渦による上方への栄養塩輸送が、生物生産を高める役割を果たしていると考えられる。今年度作成した気象庁の海洋各層観測データのデータベースや、学術研究船白鳳丸や水中グライダーによる観測で取得したデータなどを活用して、沖縄近海から東経165度にかけての黒潮再循環域広域やその周辺海域に解析対象域を広げ、引き続き生物地球化学的循環の実態解明を進める。具体的には、○海洋観測の実施:平成29年10月12月に計画されている白鳳丸KH17-6次航海に参加し、本州の東方(東経148度)や南方(北緯28度)にて、海水中の炭酸系や溶存酸素などの海洋観測を行ない、それらの観測データを生物地球化学循環の解析に活用する。4月6月に小笠原諸島近海で計画している水中グライダー観測のデータを活用する。○表層や亜表層の炭酸系パラメーターの分布や季節変化、年々変化、長期変化を評価し、人為起源CO2の蓄積や、海洋循環の変化など、それらの変化要因を解明する。○亜表層の溶存酸素・栄養塩変動解析:夏季に亜表層に出現する酸素極大層の水深分布やその硝酸躍層との関係など、夏季混合層下から水深数百メートル付近にかけての全炭酸・溶存酸素・栄養塩の濃度の海域分布と季節変化や、黒潮続流の流路変動に伴う経年変化などを明らかにする。29年度が最終年度であるため、記入しない。