hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
強相関複合アニオン化合物の特異な多軌道性と量子揺らぎの動的平均場理論による研究

複数の複合アニオン化合物についてその熱電性能を調べた。前年度の研究において、LaOBiS2系の化合物の熱電性能を高めるためには擬一次元的Dirac coneを活用することが有効であることを明らかにしたが、本年度は同じように低次元的な電子状態を銅カルコゲナイドにおいて実現するための理論指針を調べた。またその物質群に属する化合物について、実験研究者と連携してその電子状態と熱電性能を明らかにした。またLaOBiS2系化合物で熱電性能を向上させるためにBiからSbへの元素置換が有効であるが、実験的には電気伝導度が低くなってしまう。これが圧力印可によってある程度解決できる可能性について、実験研究者とともに明らかにした。なお関連してレビュー論文を執筆し、出版された。また、強相関複合アニオン化合物のひとつである、バナジウム酸水素化物の電子状態を調べた。特に単純なSrVO2HやSr2VO3Hについてはそのバンド分散を解析したほか、t2g軌道、d軌道などで構成されている有効模型について、そこに含まれる有効相互作用を第一原理計算から定量的に評価した。その結果、水素置換による周囲の酸素元素の安定化、t2gバンドとegバンドの混成による強い遮蔽効果など、本系で複数存在するアニオン(酸素と水素)固有の性質が見出された。その有効模型の理論解析についても完全ではないが行なったところ、相互作用パラメータ自体の変化を別にすれば、水素置換によって強まる電子状態の低次元性が確かに相関効果を強めていることを明らかにした。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究計画は、複合アニオン化合物の非自明な電子状態を理論的に解析することを通して、高機能物性の発現を目指し、さらには新しい物質設計を目指すものである。本年度の成果のひとつは、高い熱電性能を持った複合アニオン化合物を理論設計したものである。対象はLnOPnCh2であり、これはLaOBiS2のように超伝導体としてもよく知られており、近年は熱電物質としても注目を集めている物質群である。第一原理計算に基づいた理論解析の結果、Pnとして軽い元素を、Chとして重い元素を用いることでかなり高い熱電性能を示し得ることがわかった。これは擬一次元的gapped Dirac coneの構造に起因したものであり、一般的に優れた設計指針となりうる概念である。本成果はPhysical Review Applied誌に公開された。また別の成果として、複合アニオン化合物も含めてより広い物質群において、超伝導性を向上させるための理論設計指針を確かめた。これについては、次年度以降も現実の物質群においてどのような形で実現しうるかを調べていく。また、複合アニオンも含めた強相関物質を記述することのできる有効模型の解析も行った。van Hove特異点とフェルミ準位の関係について、強相関効果を入れた際にどのような変調が起きうるかを解析した。ここでは、研究題目にある動的平均場理論を用いた。さらに、新学術領域内の実験グループと連携することで、新規複合アニオン化合物の電子状態の理論解析を行った。その結果、たとえばバナジウム酸水素化物において特異な次元性や物質機能が生じうることが明らかになった。また、実験的に合成された新規熱電物質の示す物性の理論的評価をおこない、それがどのように解釈されるかも明らかにした。当初の想定以上に、様々な複合アニオン化合物の理論解析をおこなうことができた。そうした理論解析を通して、アニオンが複数存在することをどのように活かすかの設計指針に関するヒントも得ることができた。さらにその結果として、高機能物性の発現に関する理論的予言も具体的な物質に対しておこなうことができた。これらの研究は、熱電効果、超伝導、など様々な物質機能に関わるものである。また、新学術領域内の実験グループとの共同研究も当初想定以上に活発におこなうことができた。その一方で、当初想定していた研究計画自体とは少し違う方針の解析を進めたことになる。ただしこの点に関して、新学術領域内の実験グループとの共同研究を通して、当初計画で想定していた物質機能の発現を目指した物質設計をおこなうための道筋も見いだすことができたので、それを次年度以降に活かしていきたい。

その結果、水素置換による周囲の酸素元素の安定化、t2gバンドとegバンドの混成による強い遮蔽効果など、本系で複数存在するアニオン(酸素と水素)固有の性質が見出された。その有効模型の理論解析についても完全ではないが行なったところ、相互作用パラメータ自体の変化を別にすれば、水素置換によって強まる電子状態の低次元性が確かに相関効果を強めていることを明らかにした。平成29年度に見いだすことができた物質設計指針について、それをさらに推し進めた理論研究をおこなう。具体的には、熱電物質の理論設計について、他の候補物質においても同様の指導原理が適用できるかを検証する。その際には、第一原理計算を用いてその性能評価を理論的におこなう。また、高い超伝導転移温度を示しうる物質についても、理論的に様々な可能性を検証したい。特に、複合アニオン化合物ならではの多軌道性が関連した物理について、第一原理計算および有効模型の理論を用いた解析をおこなう。一般的に複合アニオンで生じる多軌道性は、通常の酸化物よりも複雑なものであり、その解析および物質機能発現のための活用は必ずしも容易ではない。また、複合アニオン化合物自体も実験的に未開拓な領域が広く、その物質機能についてまだわかっていないことも多い。そのため、理論的にも様々な方面からの検証を通じて、その非自明な物性を明らかにし、活用することを目指していきたい。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
東南アジアにおける領域大気モデルの統合的感度解析を通した最適化及び精度の検証

本研究では東南アジアを対象に長期間の降水量の関し力学的ダウンスケーリングにおける領域大気モデルの各種設定条件の感度解析及び精度の検証を行った.領域大気モデルとして, WRFを用いた.東南アジアの対象地域としてChao Phraya川流域及びChao Phraya川流域内の主なダムの流域,Bhumibolダム流域,Pa Sak Jolasidダム流域,Sirikitダム流域を選定した.これらを用い,データ補正手法であるナッジングの有無に加え,初期条件,計算領域の解像度,及びパラメタリゼーションを対象にした統合的な感度解析を行った.まず,初期条件の感度解析では,対象地域において一年以上のシミュレーションでは初期条件が降水量にあまり影響しないことが判明した.次に,パラメタリゼーションスキームの組み合わせによってはナッジングは有効に働くが,常に精度向上させるわけではないことが判明した.計算領域の鉛直方向空間解像度に関する感度解析では,多くのパラメタリゼーションスキームの組み合わせに対し鉛直方向解像度が高い(40層)とき精度が最も高くなることが示された.最内の計算領域のサイズに関しては,対象流域だけでなく周辺地域を含めた大きいサイズの計算領域を用いた場合により高い計算精度を示した.境界条件に用いる再解析データとして,ERA-Interim,ERA20C,ERA5を試した.その結果,時空間解像度が最も高い最新の再解析データであるERA5を用いると最も高い精度が得られる可能性が高いことが示された.また,全体を通してパラメタリゼーションスキームの組み合わせが精度に大きく影響を与え,組み合わせの選定が非常に重要であることが分かった.本研究の結果は東南アジアにおける力学的ダウンスケーリングの精度向上に寄与し,さらには将来予測の信頼性向上に繋がると考えられる.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。近年,将来気候予測データに対して力学的ダウンスケーリングを行い,得られた高解像度の出力を活用した研究が水文分野を含め幅広く行われている.しかし一方で,降水量に関して力学的ダウンスケーリングに用いられる領域大気モデルの精度が一部の地域を除き十分に検証されているとは言えない.まず,領域大気モデルの精度の検証は多くの場合降水イベント毎に行われており,気候変化の研究に必要な長期間における検証はあまり行われていない.また,事前に十分なモデルの最適化が行われないまま,精度の検証が行われている,特に東南アジアなどの途上国においては精度の検証に関する研究は相対的に少なく,信頼できる精度も得られていない.そこで,本研究では東南アジアの地域を対象に統合的な感度解析を通して領域大気モデルの最適化を行い,降水量に関する精度の向上を図ることを目的とする.そして,初年度はまず初期条件とナッジングに関する感度解析を行った.中緯度地域では領域大気モデルの計算に対して初期条件の影響が長期間に及ばなく,長期間の計算では境界値問題となることが知られている.しかし,本研究において行った感度解析により,低緯度地域にある対象地(タイ王国)では長期間にわたり初期条件が影響する.一方で,初期条件の影響は主に降水時の量に影響し,タイミングへの影響は少ない.また,ナッジングによりその影響が抑えられることが明らかになった.この結果により,今後行う予定のパラメタリゼーションや計算境域の解像度などに対する感度解析により,高精度な結果を得られる可能性が示された.力学的ダウンスケーリングの準備として,スーパーコンピュータのアカウントを取得し,スーパーコンピュータ上で領域大気モデルであるWeather Research and Forecasting Model(WRF)のセットアップを行い,対象地を覆うようにWRFのネストした計算領域を準備した.同時に,力学的ダウンスケーリングの初期・境界条件に用いる再解析データ(ERA Interim)を提供元のデータサーバーからダウンロードし,WRF用の初期・境界条件データに変換後,スーパーコンピュータにアップロードした.一年半の研究期間において,(i)初期条件,(ii)ナッジング,(iii)パラメタリゼーション,(v)計算領域の解像度,及びこれらを組み合わせた感度解析を行う予定である.初年度ではこのうち(i)初期条件,(ii)ナッジング及びこれらを組み合わせた感度解析を行い,(iii)パラメタリゼーションの感度解析を部分的に行った.研究期間は初年度が半年,次年度が一年であることを考慮すると,研究の進捗も3分の1を超えており,研究進度は順調である.本研究では東南アジアを対象に長期間の降水量の関し力学的ダウンスケーリングにおける領域大気モデルの各種設定条件の感度解析及び精度の検証を行った.領域大気モデルとして, WRFを用いた.東南アジアの対象地域としてChao Phraya川流域及びChao Phraya川流域内の主なダムの流域,Bhumibolダム流域,Pa Sak Jolasidダム流域,Sirikitダム流域を選定した.これらを用い,データ補正手法であるナッジングの有無に加え,初期条件,計算領域の解像度,及びパラメタリゼーションを対象にした統合的な感度解析を行った.まず,初期条件の感度解析では,対象地域において一年以上のシミュレーションでは初期条件が降水量にあまり影響しないことが判明した.次に,パラメタリゼーションスキームの組み合わせによってはナッジングは有効に働くが,常に精度向上させるわけではないことが判明した.計算領域の鉛直方向空間解像度に関する感度解析では,多くのパラメタリゼーションスキームの組み合わせに対し鉛直方向解像度が高い(40層)とき精度が最も高くなることが示された.最内の計算領域のサイズに関しては,対象流域だけでなく周辺地域を含めた大きいサイズの計算領域を用いた場合により高い計算精度を示した.境界条件に用いる再解析データとして,ERA-Interim,ERA20C,ERA5を試した.

その結果,時空間解像度が最も高い最新の再解析データであるERA5を用いると最も高い精度が得られる可能性が高いことが示された.また,全体を通してパラメタリゼーションスキームの組み合わせが精度に大きく影響を与え,組み合わせの選定が非常に重要であることが分かった.本研究の結果は東南アジアにおける力学的ダウンスケーリングの精度向上に寄与し,さらには将来予測の信頼性向上に繋がると考えられる.初年度は東南アジアの対象地に対し,力学的ダウンスケーリングにおける初期条件及びナッジングの影響を評価した.今後は,初年度で得られた知見をもとに,パラメタリゼーション及び計算領域の解像度に関する感度解析を順次実行する.パラメタリゼーションオプションとして,本研究では雲微物理過程,積雲過程,地表面過程,短波・長波放射過程,惑星境界層過程に注目する.感度解析の組合せ数を抑えるため,選定した各過程のスキームを以後の感度解析にも用いる.初年度で得られた結果から,まずナッジングを用いずにパラメタリゼーションに関する感度解析を行う.観測データとの比較で十分な精度が得られない場合は,ナッジングを加えた上でパラメタリゼーションに関し感度解析を行う.観測データと比較しうるだけの精度が得られていない状況で,計算領域の解像度に関する感度解析により精度の向上は難しいため,計算領域の解像度に関する感度解析はパラメタリゼーションに関する感度解析の後に行う.ただし,計算領域の解像度に対する計算結果の感度が高い場合は,幾つかの解像度に関し,各解像度の計算領域に対し再度パラメタリゼーションに関する感度解析を行う.その後,力学的ダウンスケーリングの東南アジア地域における適用可能性を議論する.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
血小板分化・創傷治癒・中性脂肪制御におけるラパマイシン標的蛋白mTORの研究

T細胞増殖抑制剤、再狭窄抑制剤、抗癌剤としての薬効が臨床応用されている薬剤ラパマイシンであるが、近年、臓器移植後の免疫抑制剤として長期投与されているケースにおいて、血小板減少、創傷治癒の遅延、血中中性脂肪濃度の上昇という副作用が報告され始めた。血小板減少および創傷治癒遅延の副作用は、この薬剤の細胞内標的タンパク質mammalian Target of Rapamycin(mTOR)が、細胞成長を制御するメカニズムの中枢的な分子であることから、このシステムがラパマイシンによって何らかの抑制を受けることに起因すると考えられた。しかしながら、細胞の栄養環境を感知し、細胞の成長という、極めて重要な細胞生理システムを制御していることが予想されている割には、この分子機構を具体的に議論するための分子の数はまだまだ不充分であった。本研究課題ではラパマイシンの副作用が惹起されるメカニズムを明らかにするためにはmTORを介した細胞システムの分子機構を解明することが必須と考え、mTORを介する様々なメカニズム関与する分子の探索を行った。その結果、mTOR複合体1の構成メンバーであり、この複合体の機能に重要な役割を担っている分子raptorとmTORの基質である真核生物翻訳開始因子4E結合蛋白質1(4EBP1)との相互作用に重要なモチーフ配列を見出したことなど、多くの有用な知見が得られたが、本研究最大の成果はmTORの基質分子として、新規にproline-rich Akt/PKB substrate 40kDa(PRAS40)を見出したことである。mTORがリン酸化する基質としては4EBP1やp70 S6Kが知られていたが、長い間mTORの基質としてこれら以外の分子は発見されておらず、この知見はmTORが関与する新たな制御経路、情報伝達経路の発見につながるものと確信している。免疫抑制剤として臨床応用されている有機化合物rapamycinは、その副作用が顕在化しつつある。すなわち、創傷治癒の遅延・中性脂肪の上昇・血小板現象の3点である。rapamycinの細胞内標的蛋白質mTOR (mammalian target of rapamycin)は巨大なSer/Thr kinaseである。mTORは、細胞周囲の栄養環境の変化、たとえばアミノ酸濃度の変化を感知して下流分子p70 S6 kinase(p70S6k)などをリン酸化し、蛋白質合成を制御する。Rapamycinは、細胞内でFKBP12と複合体を形成し、この複合体がmTORに結合することによりmTOR機能を阻害するといわれているが、その詳細は不明である。我々は、mTORと複合体を形成する蛋白質raptor (regulatory associated protein of mTOR)を同定した。Raptorは、mTORとその基質であるp70S6kなどの両方に結合し、mTORが基質をリン酸化するための足場を提供するスキャフォールド蛋白質として機能している。本研究では、まず、mTORシグナルの分子基盤の解明を目指し、それが明らかになれば、rapamycinの副作用を観察できる系を用いて、副作用のメカニズムを追求していく予定である。現在、プロテオミクス的手法によりmTORそしてmTORおよびその関連分子に結合する分子の候補を探索しつつある。その結果、複数の分子が同定されている。興味深いことに、候補分子の1つは、PKB/Aktのリン酸化モチーフを持ち、アミノ酸依存性にこのモチーフ上のリン酸化が変動することが確認された。この分子以外の候補分子についても精力的に研究を推進しており、本研究の進展が、rapamycinが引き起こす副作用の分子基盤の解明につながるものと期待される。T細胞増殖抑制剤、再狭窄抑制剤、抗がん剤としての薬効が注目されている薬剤ラパマイシンの哺乳動物細胞内の標的タンパク質がmammalianTarget of Rapamycin(mTOR)である。

ラパマイシンの薬効は臨床医学の場で既に応用されているが、近年、臓器移植後の免疫抑制剤(T細胞増殖抑制剤)として長期投与されているケースにおいて、血小板減少、創傷治癒の遅延、血中中性脂肪濃度の上昇という副作用が報告され始めた。本研究はmTORを介した細胞システムの分子機構を解明することによって、ラパマイシンの副作用が惹起されるメカニズムを明らかにすることを目的としている。薬効および、既知の副作用のうち血小板減少および創傷治癒の遅延は、mTORが制御する細胞成長をラパマイシンが抑制することに起因することが示唆されてはいるが、この分子メカニズムに関する直接的な知見は少ない。mTORは翻訳制御に関与する4EBP1(真核生物翻訳開始因子4E結合タンパク質1)をリン酸化することが知られていた。我々は、mTOR-4EBP1系が関与する細胞成長制御機構について次ぎの点を明らかにした。mTORは基質である4EBP1と直接結合してリン酸化するわけではなく、Scaffoldタンパク質raptorが介在しているが、ラパマイシンはmTORとraptorの結合を阻害することによってmTORと4EBP1との結合を阻害している。Raptorと4EBP1との相互作用には4EBP1が有するTOSモチーフが必要であり、このTOSモチーフに変異を導入することによって、4EBP1のThr^<37>,Thr^<46>,Thr^<70>リン酸化が阻害され、これに伴い細胞のサイズが減少する。以上の結果から、ラパマイシンは上記の分子メカニズムを阻害することによって細胞増殖を遅延させていると考えられる。T細胞増殖抑制剤、再狭窄抑制剤、抗癌剤としての薬効が臨床応用されている薬剤ラパマイシンの哺乳動物細胞内の標的タンパク質がmammalianTarget of Rapamycin(mTOR)である。近年、臓器移植後の免疫抑制剤(T細胞増殖抑制剤)として長期投与されているケースにおいて、血小板減少、創傷治癒の遅延、血中中性脂肪濃度の上昇という副作用が報告され始めた。薬効および、既知の副作用のうち血小板減少および創傷治癒の遅延は、mTORの制御する細胞成長がラパマイシンによって抑制されることに起因することが示唆されてはいるが、この分子メカニズムに関する直接的な知見は少なく、本年度も引き続き、mTORを介した様々なメカニズム関与する分子の探索を行った。その結果、mTORと相互作用する分子として、新規にproline-rich Akt/PKB substrate 40kDa(PRAS40)を見出した。mTORおよびmTOR複合体1の構成メンバーであり、この複合体の機能に重要な役割を担っている分子raptorとPRAS40とが結合すること、およびmTORによってPRAS40がリン酸化されることを見出した。mTORがリン酸化する基質としては4EBP1やp70 S6Kに続く発見である。
韓国の米産業発展対策における米農業の競争力強化に関する実証研究

本研究は,韓国において米を関税化した際に政府が打ち出した,米産業発展対策による米産業の競争力強化の検証をテーマとしている。今年度は,特に米産業発展対策により韓国の米産業の構造政策として打ち出したトゥルニョク経営体に焦点をあてて考察した。トゥルニョク経営体は,日本のように「むら」のない韓国では,経営規模を基準として,その範囲での協業組織・経営を追求したものであり,今年度は全羅北道の群山市で展開するトゥルニョク経営体の現地調査をおこなった。多くは個別農家の集合体的性格・側面が前面に出ているが,そのなかの1つは協業形態まで深化したものもみられ,これまでとは異なる状況が生まれているものと思われる。また,統計データに客観的な補足をおこないたいが,日本のような集落営農実態調査報告書といった全体を網羅した統計書が公表されていないため,その捕捉に手間取っている状況である。韓国も,日本と同じく,農業労働力の高齢化や後継者不在がみられるが,日本以上に農家の二極化が進んでいるように見受けられる。その根底には,一定の規模であれば,日本以上に所得の確保ができることが,日本とは大きく異なる韓国の米産業の特徴といえる。特に,米所得等補填直接支払いの実施や目標価格の引き上げなど,政策面でのサポートも,日本のように生産調整の廃止や米直接支払い金の廃止などとは正反対の方向に進んでいることも大きく影響しているように思われる。韓国農村経済研究院での韓国農政や米産業の実態・展望等についてのヒアリング調査,さらには現地調査もおこなうことができたため,総合的に「概ね順調」と評価した。引き続き現地調査による大規模農家及びトゥルニョク経営体の実践実態や課題等について考察する。本研究は,韓国において米を関税化した際に政府が打ち出した,米産業発展対策による米農業の競争力強化の検証をテーマとしている。今年度は,統計データから韓国の米農家の構造を把握する予定であった。しかし,その基礎的資料である農業センサスの確保に手間取ったため,統計データにもとづく韓国農業構造の変化については,次年度の課題として持ち越すこととなった。その一方で,日本の集落営農に相当するトゥルニョク経営体について,その目的や実践実態等について調べ,その研究成果の一部は関連雑誌に掲載している。韓国のトゥルニョク経営体とは,日本の集落営農を模範としたものである。しかし共通点は,共同かつ大規模化といった表層に限定される。これら表層を規定する「むら」については,全く異なる。韓国は日本のような「むら」は存在していない。それは,歴史的に水田稲作の日本と,畑作を基本とする韓国との相違である。つまり地縁的な結び付きに依拠した日本の集落営農に対し,韓国では地縁的な結び付きはなく,あくまでも人的結合にもとづいた共同・大規模化という点で大きく異なる。このような根本的な相違と,それを土台とした共同化・組織化・大規模化という相違が確認できる。また,日本と同じく,農業労働力の高齢化,後継者不在がみられるが,日本以上に二極化が進んでいる。その根底には,一定の規模であれば,日本以上にそれなりの所得になることが,日本とは異なる韓国の米産業の特徴といえる。特に,米所得等補填直接支払いの実施,目標価格の底上げなど,政策面でのサポートも日本とは正反対の状況にある。韓国農村経済研究院での韓国農政,米農業の実態・展望等についてのヒアリング調査,資料収集などをおこなうことができたこと,農業センサスの確保については当初予定より後手に回ったが,これから十分挽回できる段階であり,総合的に「概ね順調」と評価した。農業センサスによる韓国農業構造の変動の確認,現地調査による大規模農家及びトゥルニョク経営体の実践実態や課題等について考察する。

他の共同科研において,予想よりも多い直接経費をあてがわれたこと,また招聘予定であった韓国研究者との調整がつかなかったことも,当初予定より少ない支出で済んだ招聘予定の研究者を今年度招聘する等,適切な使用を図る。他の共同科研において予想よりも多い直接経費をあてがわれたこと,韓国から招聘を受けたためその機会に科研の調査も合わせておこなったことで,当初予定より少ない支出で済んだ。
アミノ酸による遺伝子制御

夜行性のマウスを通常食にて飼育すると,休眠絶食期である明期に,肝臓において,アミノ酸からグルコースを合成する糖新生系が活性化される。今回,高タンパク質食にてマウスを飼育すると,糖新生系酵素のmRNAレベルが,通常食に比べ活動摂食期の暗期を中心に,上昇することを明らかにした。また,コルチコステロンの血中レベルには著変が認められなかったのに対し,グルカゴンは高タンパク質食の摂食期に顕著な上昇を示し,食餌アミノ酸に応答した糖新生系酵素遺伝子の活性化を媒介する液性因子の候補と考えられた。夜行性のマウスは日内明暗サイクルの暗期に活動・摂食し,明期に休眠・絶食する。肝臓において,摂食期(暗期)には脂肪合成が亢進し,絶食期(明期)にはグルコース合成(糖新生)が亢進する。また,アミノ酸分解とそれに伴い生じる有毒なアンモニアを解毒する尿素合成は摂食期のみならず,体タンパク質分解によって生成するアミノ酸から糖新生を行う絶食期にも亢進すると考えられる。以前,我々は,マウス肝臓において,尿素合成を行うオルニチンサイクル酵素遺伝子の発現が,高タンパク質食(60%カゼイン食あるいは60%大豆タンパク質食)では摂食期に特異的に上昇することを明らかにした。さらに,前年度,糖新生系の律速酵素であるホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼのmRNAレベルも高タンパク質食により摂食期に上昇することを示した。今年度は,糖新生系の最終段酵素であるグルコース6-ホスファターゼ(G6Pase)およびアミノ酸から炭素骨格を産出するチロシンアミノトランスフェラーゼ(TAT)遺伝子の発現について検討を行った。マウスを12時間:12時間の明暗サイクル(点灯時をZeitgeber Time[ZT]0時,消灯時をZT12時と称する)条件下にて高タンパク質食を1週間摂取させ,4時間ごと(ZT 3,7,11,15,19,23時)に各3匹のマウスから肝臓を採取し,ノザン法によりmRNAレベルの変動を調べたところ,G6PaseおよびTATともに,高タンパク質食では通常食に比べ摂食期にmRNAレベルの上昇が見られた。続いて,糖新生を活性化するホルモンの血中レベルの変動を調べたところ,コルチコステロンでは著変が認められなかったのに対し,グルカゴンでは高タンパク質食の摂食期に顕著な上昇が見られた。従って,グルカゴンは食餌アミノ酸に応答した糖新生系酵素遺伝子の活性化を媒介する液性因子の有力な候補であると考えられた。糖新生系の律速酵素であるphosphoenolpyruvate carboxykinase(PEPCK)のmRNAレベルは絶食期後期に上昇することが知られている。マウスを12時間:12時間の明暗サイクル(点灯時をZeitgeber Time ZT0時,消灯時をZT12時と称する),各種食餌自由摂食条件下にて1週間飼育後,4時間ごと(ZT3,7,11,15,19,23時)に各3匹のマウスから肝臓を採取し,PEPCK mRNAレベルの変動を調べた。今回,新たに,高タンパク質食(60%ミルクカゼインあるいは大豆タンパク質含有)摂取により,PEPCK mRNAレベルが特に摂食期に上昇することを明らかにした。一方,無タンパク質食(高炭水化物食)では同mRNAレベルが全般に低下した。これらの結果は,食餌タンパク質に由来するアミノ酸の炭素骨格から糖新生を行う必要性が生じるとPEPCK遺伝子が活性化されることを示唆した。また,同遺伝子は,アミノ酸に応答した遺伝子制御機構研究の良いモデル系となるものと期待された。さらに,やはり糖新生系の最終段酵素であるglucose 6-phosphatase(G6Pase)やアミノ酸から炭素骨格を産出するtyrosine aminotransferase(TAT)のmRNAレベルも,高タンパク質食および無タンパク質食摂食条件下において同様の挙動を示すとの予備的知見を得た。今後,これらの摂餌条件下で変動し,PEPCK,G6Pase,TAT遺伝子の制御系として機能する液性因子,細胞内シグナル伝達系の解析を行う予定である。アミノ酸により制御を受ける遺伝子として,当初計画していたオルニチンサイクル酵素遺伝子に加え,糖新生系酵素遺伝子に注目し,その日周発現リズムの食餌タンパク質による変動を明らかにした。アンモニア解毒系であるオルニチンサイクル酵素遺伝子は,アミノ酸に由来するアンモニアによる制御も受けている可能性があるのに対し,糖新生系酵素遺伝子の制御においては,グルコースの原料としてのアミノ酸の効果がより純粋に現れると考えられ,この面での解析には優れた実験系が得られた。

PEPCKに加え,G6Pase,TATについても高タンパク質食(60%ミルクカゼインあるいは大豆タンパク質含有)摂取によりmRNAレベルが摂食期に上昇すること,また,無タンパク質食(高炭水化物食)では全般に低下することを確認する。さらに,これら遺伝子発現の変動に対するアミノ酸の効果を媒介する可能性のあるホルモン等の血中液性因子,細胞内シグナル伝達系の解析を行う。あわせて,アミノ酸のより直接的な効果を培養細胞系を用いて検討する。主に,液性因子,細胞内シグナル伝達系の解析,細胞培養等に必要な試薬,プラスチック器具等の物品を購入する。また,学会年会における成果発表のための旅費,データ解析の補助謝金,論文発表のための学会誌投稿料等に使用する。
高齢者の賠償責任能力に関する研究

不法行為法における高齢者の賠償責任を考えるにあたって不法行為理論上問題となる点について、以下の知見を得た。1まず、高齢者が不法行為を行った場合過失判断の基準をどのように設定するかという問題である。現在の不法行為理論では客観的類型的に過失は判断すべきであるという見解が主流である。加害者が高齢であるために、損害発生に対する予見能力、および損害の回避能力を低下させている場合、この点を考慮して、平均的な注意義務は尽くされていない場合でも過失なしとする余地があるかどうかが問題である。身近には自動車免許をはじめ、免許や許可制をとる危険行為の場合にも、年齢による制約は課されていない。もし考慮するとすれば、客観的類型的に考慮する(客観的類型的過失の一つの類型として高齢者グループを設定する)のと、年齢による能力の低下は個人差が大きいとみて、主観的個人的にみることが考えられる。2これとは別に、むしろ責任能力の問題と見た方が、客観的過失→責任無能力者の社会政策的な特別の保護という構成をとる現行理論に適合的ではないかとも思われる。責任能力の問題と見る場合にも、現行の未成年者の責任能力のように一定の年齢的な水準をおくことと、それとももっと個別的な判断になる場合とが考えられる。3以上の諸点につき、損害の公平分担、高齢者の活動の自由、それを保障するための社会的なリスク負担制度がどのようにあるべきかを視野に入れ、事故類型ごとの考察など、さらに具体的な検討を要する。
オランダの有機性廃棄物(家畜糞尿,生ゴミ等)対策の実態解明とその評価

本研究は、オランダにおける家畜糞尿や生ゴミなどの有機性廃棄物の処理・再利用に関わる政策・制度の実態を明らかにすることを目的とした。現地調査を2回実施し、国の農業・環境部局、研究機関、農場、ごみ処理施設などを訪問し、聞き取りを行った。オランダの畜産は集約化が進み、家畜飼養密度はヨーロッパでも最高である。過剰糞尿対策は1980年代半ばから始まった。それ以降、対策は徐々に強化され、2001年からは、窒素とリンの農場間の出入りを記録し、窒素とリンの環境中への逸失が一定水準を超えると課徴金が課されるという、ミネラル収支制度(MINAS)が全農場に適用されている。MINAS導入の背景には、以前から問題となっていた、高い家畜飼養密度とそれに伴う環境負荷があるのだが、1991年に制定されたEUの硝酸塩指令への対応という側面も重要である。MINASは、家畜糞尿のみならず化学肥料も対象とする包括的な窒素・リン対策であり、硝酸塩指令に定められた糞尿を起源とする窒素施用量基準の代替策としての性格を持っていた。しかし、EUの理解が得られず、農場内で施用しきれない家畜糞尿を抱えている農場に、他の農場に糞尿を散布する、あるいは輸出するなどの契約を事前に結ぶことを義務づける、糞尿処理契約制度(2002年から実施)の中に糞尿起源の窒素施用量基準を盛り込むことになった。一方、1994年から、オランダでは生ゴミの分別が義務づけられた。自治体が家庭からの生ゴミを収集し、堆肥化施設へ送られる。堆肥化施設は全国で25か所あり、うち3か所が嫌気性でメタンガスを生産している。堆肥は事実上無償で実需者に渡されており、生ゴミの収集・堆肥化の費用は家庭のゴミ処理手数料で賄われている。本研究は、オランダにおける家畜糞尿や生ゴミなどの有機性廃棄物の処理・再利用に関わる政策・制度の実態を明らかにするとともに、その政策、特に経済的手法の実効性を明らかにすることを目的とする。本年度は、家畜糞尿対策を中心にオランダめ現地調査を行った。まず、農業・自然管理・漁業省、オランダ農業経済研究所およびオランダ農業者会議において、家畜糞尿対策について聞き取りおよび資料収集を行った。つぎに、国立保健・環境研究所において、有機物を含む、家庭からの廃棄物処理の現状についても説明を受けた。さらに、先進的な酪農家、養豚農家、肉牛農家、および糞尿輸送会社を訪れ、糞尿処理の実状を視察した。また、実証農場において、経営と両立した糞尿の環境負荷低減の取り組みについても聞き取りを行った。オランダでは、農場単位で窒素とリンの出入りを把握するミネラル・アカウンティング・システム(MINAS)の導入が始まっている。このシステムでは、窒素とリンの投入と算出との差を環境への流出とみなし、環境への流出が一定水準を超える場合に禁止的に高い課徴金を設定することで、窒素とリンの流出を一定水準以下に抑えようというものである。EUは硝酸塩指令で窒素投入量を規制しているが、オランダは家畜の飼養密度が高く、この規制を遵守できないため、代替策としてMINASを考案した。MINASは、制度としては、投入量ではなく環境への流出を計算して管理するという、EUの規制よりも合理的なものであるが、規制値としてはいまのところEUより緩いものとなっていることが明らかになった。
ゲノム不安定性の増大が誘導する癌細胞選択的細胞死の機構解明と癌治療への応用

スピンドルチェックポイント(SAC)はがん細胞選択的に分裂期細胞死を誘導することができる。SACの活性化によりM期に停止したがん細胞は細胞死を引き起こすが,M期停止から細胞死に至るメカニズムは不明である。本研究ではshRNAライブラリーを用いたスクリーニングにより,分裂期細胞死に関与する候補遺伝子群を見いだした。そして,これらを特異的に抑制するsiRNAを用いて,7つの遺伝子を同定した。DNA損傷はがん細胞選択的な細胞死を引き起こす。この機構として、がん細胞では癌抑制経路の異常によりDNA損傷が生じても細胞周期は進行し、G2チェックポイントを乗り越えM期に侵入した結果、分裂死を引き起こすと考えられる。しかし、M期において細胞死に至る分子メカニズムは不明である。本研究は、DNA損傷を受けたがん細胞がM期に進入後に分裂死に至るメカニズムの解明を第一の目的とした。そこで、DNA損傷を経ず直接スピンドルチェックポイントを活性化し、分裂死を誘導する薬剤monastrolをスクリーニングに用い、今年度はshRNAライブラリーを用いた分裂死誘導遺伝子の同定を試みた。ヒト全遺伝子に対するshRNA発現レンチウイルスライブラリーをHeLa細胞に感染させ、shRNA発現細胞を樹立した。本研究で標的とする遺伝子群は分裂死誘導遺伝子であるから、shRNAの発現によって抑制されても細胞の増殖には影響を与えないことが予想されたため、shRNA発現細胞の樹立には十分な期間の薬剤選択を行った。HeLa細胞はmonastrol感受性であり分裂死に至るが、shRNAによって分裂死誘導遺伝子が抑制された細胞は、monastrol耐性を獲得して生存しコロニーを形成することが期待される。ヒト全遺伝子に対するshRNAを発現するHeLa細胞にmonastrolを処理して培養を続けたところ、HeLa細胞をM期で完全に死滅させる200μMではmonastrol耐性コロニーを得ることができなかった。そこで様々な濃度のmonastrolをコントロール及びshRNA発現細胞に処理して、コントロール細胞が死滅してshRNA発現細胞は生存してコロニーを形成する濃度の検討を行った結果、長期間暴露した場合にmonastrol耐性のコロニーを形成する濃度を決定することができた。昨年度はヒト全遺伝子に対するshRNA発現レンチウイルスライブラリーをHeLa細胞に感染させ、monastrol耐性のコロニーを数十クローン得ることができた。そこで今年度はmonastrol耐性のコロニーからshRNAのクローニングを行った。各コロニーを24穴プレートに植え継ぎ、増殖した細胞からゲノムDNAを調製した。レンチウイルスベクターにおいてshRNA領域を増幅可能な共通配列をプライマーとして,各クローン由来のゲノムDNAを鋳型としてPCRを行い、増幅されたDNA断片をpGEM-Tプラスミドにサブクローニングした。各クローンに由来するプラスミドDNAを8クローンずつ調製し、塩基配列を決定した。得られた塩基配列をデータベースで検索し,独立した配列として12遺伝子を同定した。これら12種類のshRNAそれぞれが本当にmonastrol誘導性細胞死を抑制するかを明らかにする目的で,得られた塩基配列をもとにオリゴDNAを合成し、レンチウイルスベクターに組み込むことによって12種類のshRNA発現レンチウイルスベクターを構築した。昨年度はヒト全遺伝子に対するshRNA発現レンチウイルスライブラリーを用いて、発現抑制がmonastrol耐性を与える12遺伝子を同定した。今年度はこれら12種類の遺伝子に対して新たにデザインした36種類のsiRNAを用いて、これら12遺伝子のノックダウンが本当にmonastrol誘導性細胞死を抑制するかを検討した。遺伝子あたり3種類ずつデザインされたsiRNAをHeLa細胞にそれぞれ導入し、3種類のsiRNA全てががmonastrol誘導性分裂期細胞死を抑制するかどうかを検討したところ、これらのうち7種類において抑制効果が認められた。これらの遺伝子はBUB3,TRIM28,MAD2L1,NPC2,BUB1B,TTK,EFTUD2であり,monastrolやEg5 inhibitorの効果とこれらの遺伝子発現との関連を明らかにすることにより,これら阻害剤がどのようながん種に対して治療に応用できるかの指標となると考えられる。
戦後の米欧関係におけるアメリカ広報文化政策の実態と影響の解明

近年の欧州統合史・安全保障史に関する研究成果を基盤として、英米の広報文化政策やNATOによる広報文化政策の実態を解明した。その結果、1950年代以降、同盟の存在正当化が軍事的観点のみからなされることはなくなり、代わりに政治的協議の場としての機能や欧州統合を進める基盤としての役割、デタントを進める基礎としてNATOが自らを表象し始めたことを明らかにした。一連の考察は、戦後欧州におけるアメリカニゼーションの影響について考察を進める必要性を感じさせるものとなった。そのため、欧州社会においてアメリカが表象したものを、社会思想史・文化史的観点からも考察した。近年、欧州統合史・安全保障史に関する経済史・軍事史・外交史的な観点からの活発な研究がなされている。しかし、米欧の軍事同盟(NATO)構築過程や西欧の経済的結束(EEC/EC)の進展に関する研究の蓄積に比較して、それを下支えした文化的基盤には焦点が当てられてこなかった。そこで申請者は、欧州統合プロセスとNATO機構化に対する社会文化要因の解明に関する研究を、主にイギリスの視点から進めてきた。本研究は、これまでの研究の蓄積を基盤に、戦後欧州の地域秩序を下支えしたマーシャル・プランの広報政策やアメリカ国務省・広報文化庁(USIA)による欧州各国での広報文化政策に着目し、その欧州秩序への影響を歴史実証的に解明することを目的としている。研究の初年度となる25年度は、アメリカ公文書館および議会図書館において、アメリカ政府の文化交流事業の実態に関する史料を収集し、戦後アメリカ政府内で協議された対外広報政策を、社会思想史・外交史的観点から考察した。特に、トルーマン政権・アイゼンハワー政権における欧州・非欧州を対象にした文化・広報政策の立案過程と、その背後にある理念としての「アメリカニズム」を、1950年代と1960年代の時期を中心に検討した。第二に、同時に、同政策の理念となった「アメリカニズム」の内実が、1950年代のアメリカ社会の変容とともに変化し、政策に影響を与える様相を検討した。平成26年度は、前年度に行った研究の進展を基礎に据えて、アメリカの冷戦政策を中心に検討を行い、アメリカニズムの変容過程を分析した。具体的には、1950年代のアイゼンハワー政権下における冷戦戦略について考察し、特に音楽を通じたアメリカニズムの発信論理を明らかにした。その結果、自由や民主主義といった価値を表象するアメリカニズムを確認するとともに、その論理が内包する矛盾についても表出した。このような観点については、主にアメリカ人研究者によって行われた研究の蓄積がある。ただし、それらの既存研究がアメリカ史の文脈から検討を加える一方で、申請者はアメリカの外における「アメリカ」の受容過程についても検討を加えた。その結果、アメリカ政府が発信するアメリカニズムの論理と、アメリカの外で「アメリカ」を受容する論理との間に齟齬が生まれていることが解明された。特に、フランスや西ドイツ等の西洋諸国では、主に知識人を中心として、アメリカ文化に対する嫌悪感から、アメリカ音楽への抵抗が見られたが、同時にアメリカ文化を受容することで、反米の意思表明の手段に当該文化を用いる事例も検討された。従来、このような文化発信者と文化受信者との間の齟齬については、カルチュラル・スタディーズで論じられて来た。だが、同様の視座が冷戦史あるいは外交史の観点からも重要な示唆を与えることが明らかとなり、それを今後の研究を進める上での重要な分析視角とすることができた。本年度に進めた研究の目的は、アメリカニズムの特質と、その史的変遷について跡づけることであった。その際、歴代のアメリカ政府が発信したジャズにおけるアメリカニズムとは何か、それを受信する側がどのように理解したか、受信する側の論理と発信する側の論理との間に整合性はあるか、といった観点から、実証的研究を行った。戦後、ヨーロッパがナチス支配から解放されると、戦前とは比較にならない規模で「アメリカ」が流入した。第二次世界大戦がもたらした荒廃とアメリカのプレゼンスのさらなる高まりは、必然的に一九世紀から続くヨーロッパの「アメリカ化」への反発を高めた(1940年代から80年代にかけての西欧は、反米主義の温床であった)。まず、47年に発表されたヨーロッパ復興計画(マーシャル・プラン)を受け入れた西欧で、アリカの政治的、経済的な影響力が高まった。また、東側の圧倒的な通常兵力を前に西欧諸国は、アメリカに西欧防衛への関与を求め、四九年の北大西洋条約によって安全保障上の関与を約束させた。このような構図からアメリカは「招かれた帝国」と呼ばれるが、その影響力は政治経済的、軍事的領域とあいまって文化的領域においても高まることとなる。だが、文化的なアメリカはある意味において、招かれざる帝国であった。積極的に反米主義に訴える層以外にも、アメリカ文化の流入に反発する人々の数は少なくなかった。これらの背景を念頭に、アメリカ文化であると同時に、アメリカを超える機能を持ったのがジャズであった。ジャズは、フランスにおいて、アメリカ国内の人種問題を糾弾する反米的な機能を表出させた。起源の地を超えて移ろうジャズの機能に着目することで、アメリカから発信されるアメリカ文化を受容する側の自発性が明らかになった。おおよそ当初の計画通りに研究は進捗している。本年度は研究最終年度として、これまで進めてきた研究を総括するとともに、その一部を単著として刊行する準備を進めた。その成果は『ジャズ・アンバサダーズ』として刊行される。

戦後、ヨーロッパがナチス支配から解放されると、戦前とは比較にならない規模で「アメリカ」が流入したが、マーシャル・プランと北大西洋条約によって政治経済および安全保障上の関与をアメリカに約束させた西欧において、アメリカは文化的には「招かれざる帝国」だった。西欧の知識人は一般にアメリカは文化を持たないと考えた。よってアメリカにとっては、文化冷戦を優位に進めるためにも自国の偉業を周知する武器が必要だった。モダン・アート、舞台芸術、クラシック音楽といった分野において、アメリカ文化の先駆性や水準の高さが主張され始めた。アメリカ文化の水準が低いと考える西欧の知識人にとって、アメリカ生まれのジャズは例外だった。だが厳密にいえば、ジャズはアメリカニズムを超える存在として受容された。さらにそれは、時に反米の意思表示媒体としてさえ機能した。専門誌ではアメリカにおける人種差別を糾弾する記事が載り、反核反米運動のデモに際してはジャズが演奏された。つまり、アメリカ政府がアメリカニズムの象徴としてジャズを発信したのとは対照的に、ジャズを受信する側の論理は自律的であり、時にアメリカを超える哲学を提供したのである。本研究では「アメリカ」表象を通して戦後国際政治を検討したが、その際には冷戦史を隣接諸分野(たとえばカルチュラル・スタディーズや文学、音楽学)と接合させながら進めることが不可欠であることが明らかとなった。近年の欧州統合史・安全保障史に関する研究成果を基盤として、英米の広報文化政策やNATOによる広報文化政策の実態を解明した。その結果、1950年代以降、同盟の存在正当化が軍事的観点のみからなされることはなくなり、代わりに政治的協議の場としての機能や欧州統合を進める基盤としての役割、デタントを進める基礎としてNATOが自らを表象し始めたことを明らかにした。一連の考察は、戦後欧州におけるアメリカニゼーションの影響について考察を進める必要性を感じさせるものとなった。そのため、欧州社会においてアメリカが表象したものを、社会思想史・文化史的観点からも考察した。平成26年度に行う予定であったアメリカ社会変容の過程について、予定どおり分析した。今年度は、これまでの研究の成果をまとめ、一冊の本として刊行する予定である。冷戦史、外交史平成27年度も、引き続きアメリカの国内外のアメリカ発信の論理と受信の論理の齟齬を検討する。25年度、戦後アメリカ広報文化政策の実態と、その理念の形成および変容過程を解明する作業に従事する予定であった。そのため、アメリカ国内を中心に調査・分析を行い、アメリカ広報文化政策の実態と理念の解明を行うことができた。昨年度に出張計画を立てていたが、そのための予備調査を十分に行ってから出張を行った方が、その成果をいかせると判断し、今年度に延期したため。ただし、研究計画については当初予定どおり進めている。当該年度に予定していた海外への資料調査につき、必要な情報を得られるのが平成27年度になることが見込まれたことで延期したため。本年度は、史料調査のため海外出張を計画している。平成26年度も、アメリカ国内を中心に調査・分析を行い、アメリカニズムの変容過程の解明を行う予定である。
glial growth factorおよび関連する新しい蛋白の機能に関する研究

ラット脊髄後根神経節(DRG)に発現してシュワン細胞に作用するglialgrowthfactor(GGF)のmRNAをRT-PCR法、ハイブリダイゼーション法等によって解析した結果、単一遺伝子の選択的スプライシングにより生成される16種類のアイソフォームを同定した。主なスプライシング部位は、N末端・糖鎖結合部位・傍膜貫通・細胞内の各ドメインに認められたが、既知のNDFβ1,β3およびGGFIIに相当するもの以外の13種類は、全て新しいアイソフォームであった。このように、末梢神経系において、多種類のGGFのアイソフォームが作用していることが明らかになった。また、リボプローブマッピング法により出生後のラットDRGにおけるGGFmRNAの発現を解析した結果、膜貫通型、特にβ1アイソフォームが最も優位に発現することが明らかとなり、パラクリンとともにジャクスタクリンシグナリングの関与が示唆された。GGFmRNAの発現は出生後約1週間のミエリン形成前の時期にはほぼ一定しており、この時期にGGFが安定した発現を示すことにより、幼若シュワン細胞に対して生存因子として作用していることを示唆した。この発現はミエリン形成期以降徐々に低下したが、特にN-末端にエクソン2を有するアイソフォームの発現は成体DRGにおいて消失しており、このアイソフォームがミエリン形成前の末梢神経系に一過性に強く発現して、シュワン細胞の増殖に作用する可能性が示唆された。また、3'RACE法およびcDNAライブラリのスクリーニングの結果、レセプター結合部位であるEGF様ドメインを有さない特殊なGGFアイソフォームのcDNAクローンを2種類得た。現在このアイソフォームのin vivoでの発現をin situ hybridization法やリボプローブマッピング法により解析しており、また、発現ベクターの作成に従事している。
対流圏光化学反応によるオゾンの生成と消失

(1)ヘリウム・ネオン・レーザー吸光法によるメタン連続測定器の開発を行ってきたが、この測定器は周囲温度・気圧の変動に極めて敏感であることが判明した。検出系内の温度・圧力の安定化によって、この影響を軽減し、校正頻度を1分間隔にして、測定精度50ppbvを達成した。この程度の測定時間分解能でも、移動速度の遅い飛行船や自動車に乗せて測定するには十分有用である。飛行船による首都圏上空の観測、および自動車による水田地帯での観測を行い、メタンの発生源に関するデータを取得することができた。(2)ガスクロマトグラフ・酸化水銀検出法による一酸化炭素測定器を航空機搭載用に改造し、航空機に搭載試験を行った。北海道東部における冬期、地表から高度5kmまで、ほぼ一様な濃度150-170ppbvであることを見出した。これの測定器はさらに改良を加え、1分間の時間分解能で測定精度5ppbvを達成できるようになり、これによって首都圏上空での飛行船観測、北海道東部での航空機観測を実施した。また測定時間分解能をさらに向上するため、ガスクロマトグラフのコラムを通さずに直接酸化水銀検出法で測定する方法も検討した。そのためには、触媒を用いて妨害気体を除去する回路を付加する必要があり、この部分についても本年度中に製作を完了する予定である。(3)開発した一酸化炭素測定器の動作試験と対流圏大気の野外実測を兼ねて、乗鞍岳山頂および飛行船に搭載して首都圏上空において、オゾン前駆気体の同時総合観測を実施した。前者の観測では台風通過前後における南方・北方気団の違いにより、後者では東京上空の汚染気塊と周辺の比較的清浄な気塊との違いにより、オゾン、一酸化炭素・一酸化窒素・総酸化窒素の濃度の際立った差が見られた。これらのデータは、今後、化学輸送モデルを用いて解析する予定である。対流圏オゾンはその温室効果と大気の酸化活性度を決める因子として大気環境上重視される。近年グローバルな規模で対流圏オゾン濃度が増加している徴候があり、その原因としてオゾン前駆気体の濃度増加によるオゾンの光学反応生成があげられる。オゾン前駆気体には酸化窒素類、メタンその他の炭化水素類および一酸化炭素があるが、発生源や大気濃度分布のデータが不足しているので定量的把握には限界がある。この研究では対流圏におけるオゾン、種々の酸化窒素類および一酸化炭素の空間分布・時間変動、またメタンの発生源・空間分布・時間変動を総合的に観測し、光化学数理モデルによってオゾンの生成・消滅過程を定量的に理解することを目的としている。平成4年度においては、(1)すでに測定法を確定している対流圏一酸化窒素と総酸化窒素類の測定器の改良および性能テストを行った。さらに(2)酸化窒素類中の二酸化窒素、三酸化窒素、亜硝酸を測定するため予備的検討を行ったが、わが国の都市大気で長光路吸光分光法を適用することは既有装置では困難であることが判明し、予算の使途を一部変更してオゾン測定器の購入と航空機搭載用への改良に充てることにした。また(3)一酸化炭素測定器の整備については別途予算を充てて実現することにした。(4)メタンの連続測定器については移動体搭載用測定器の改良を進め、自動車および飛行船に搭載してテストを行った。その結果、飛行船上では5パーセント以下の誤差で測定できることを確認し、首都圏上空の予備的観測により湾岸域においては比較的メタンが高濃度であることを見出した。また、稲田や沼地で移動観測を行い、メタンの空間分布から発生量を推定することを試みた。

対流圏におけるオゾン生成・消失の光化学過程を定量的に理解するには、オゾンおよびオゾン前駆気体、すなわち酸化窒素類、炭化水素類、一酸化炭素、さらにはオゾン消失反応に関与する酸化水素類の源となる水蒸気などの大気中における精密測定が必要である。この研究においては、対流圏における広域測定のため、自動車、飛行船、航空機など移動プラットフォームに搭載できる測定器を開発する事を第一目標にしている。1.当方で開発したヘリウム・ネオン・レーザー光吸収法によるメタン連続測定器は、測器の周囲気圧の変動による擾乱を受けるので、この変動を補償するよう改良を行った。これによりプラットフォームの高度変化に対応できるようになり、飛行船観測を実施して首都上空の接地境界層内におけるメタンの分布、および数キロメートル・スケールの分解能で水平分布を得た。また同じ測定器を自動車に搭載して、水田上の二つの高度レベルで測定を行い、数10メートル数100メートル規模でみた、水田からのメタン発生フラックスを見積った。2.ガスクロマトグラフ・酸化水銀検出法による一酸化炭素測定器の室内ランニング・テストを行い、外気から導入した試料空気を定圧・定流量化するための装置を付加するなどの改良をし、また検出系部分の防振処置を施した。この測定器は今年度内に航空機に実装してテストを行う計画である。3.超高感度酸化窒素測定器を航空機搭載用に改良し、室内性能試験を行っている。またオゾン測定器も航空機搭載用に改良を加えた。(1)ヘリウム・ネオン・レーザー吸光法によるメタン連続測定器の開発を行ってきたが、この測定器は周囲温度・気圧の変動に極めて敏感であることが判明した。検出系内の温度・圧力の安定化によって、この影響を軽減し、校正頻度を1分間隔にして、測定精度50ppbvを達成した。この程度の測定時間分解能でも、移動速度の遅い飛行船や自動車に乗せて測定するには十分有用である。飛行船による首都圏上空の観測、および自動車による水田地帯での観測を行い、メタンの発生源に関するデータを取得することができた。(2)ガスクロマトグラフ・酸化水銀検出法による一酸化炭素測定器を航空機搭載用に改造し、航空機に搭載試験を行った。北海道東部における冬期、地表から高度5kmまで、ほぼ一様な濃度で150-170ppbvであることを見出した。これの測定器はさらに改良を加え、1分間の時間分解能で測定精度5ppbvを達成できるようになり、これによって首都圏上空での飛行船観測、北海道東部での航空機観測を実施した。また測定時間分解能をさらに向上するため、ガスクロマトグラフのコラムを通さずに直接酸化水銀検出法で測定する方法も検討した。そのためには、触媒を用いて妨害気体を除去する回路を付加する必要があり、この部分についても本年度中に製作を完了する予定である。(3)開発した一酸化炭素測定器の動作試験と対流圏大気の野外実測を兼ねて、乗鞍岳山頂および飛行船に搭載して首都圏上空において、オゾン前駆気体の同時総合観測を実施した。前者の観測では台風通過前後における南方・北方気団の違いにより、後者では東京上空の汚染気塊と周辺の比較的清浄な気塊との違いにより、オゾン、一酸化炭素、一酸化窒素・総酸化窒素の濃度に際立った差が見られた。これらのデータは、今後、化学輸送モデルを用いて解析する予定である。