hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
SiGe混晶基板を利用した歪み制御Si系高機能電子デバイスに関する研究

本研究は、組成均一性の極めて優れた良質なSiGeバルク単結晶を成長し基板化し、分子線エピタキシー法によるSiGe基板上へのエピタキシャル成長により、優れた電子物性を有する歪み制御Si系ヘテロ構造を実現することを目的としている。まずSiGeバルク結晶の成長に利用している固液界面の位置・温度の「その場観察」が可能な結晶成長装置において、固液界面の位置を自動認識し、常に固液界面位置(すなわち固液界面温度)を一定に保つように結晶の引き下げ速度をフィードバック制御するシステムの開発に取り組んだ。界面位置の自動認識は、CCDにより取り込んだ画像を、二値化、微分などの処理を施すことにより実現し、最適な引き下げ速度の決定に利用した。新たに開発したシステムを、実際にSiGeバルク結晶作製に適用することにより、組成均一性に優れたSiGeバルク結晶を実現することに成功した。更に、SiGeバルク結晶の良質化のために、バルク結晶成長時において、成長界面近傍の温度勾配を系統的に変化させて結晶成長を行った。その結果、温度勾配の増加とともに、X線ロッキングカーブの半値幅が減少し、回折強度が増加することが明らかになった。これは、急峻な温度勾配を用いることにより多結晶化の原因の一つである組成的過冷却を抑制できたことに起因すると思われる。また、種結晶の方位を変化させて結晶成長を行ったところ、結晶性が種結晶の方位に大きく依存することが明らかとなった。得られた結晶を基板状に加工し、分子線エピタキシー法により、歪みGe薄膜をチャンネルとするようなp型変調ドーピング構造の作製を行った。ホール測定によりキャリア移動度を測定したところ、優れた電子物性の発現に対しては、薄膜構造の設計を再検討する必要が明らかになった。しかしながら、X線回折の結果から、薄膜中の歪み量は、基板の格子定数によって制御されていることは確認できた。本研究は、(1)溶質元素補給機構と成長界面温度の精密な制御機構を併せ持つ新たな結晶成長技術により、組成均一性の極めて優れたSiGeバルク単結晶を作製し、デバイス作製用のSiGe基板を供給する。(2)分子線エピタキシー法によるSiGe基板上へのエピタキシャル成長により、優れた電子物性を有する歪み制御Si系ヘテロ構造を実現する。(3)SiGe基板上歪み制御Si系ヘテロ構造に基づく、電界効果型トランジスタを試作し、その特性評価を行うことを目的としている。本年度は、バルク結晶成長時において、「その場観察」により取り込んだ成長界面近傍の画像から、界面位置を自動認識し、常に固液界面位置(すなわち固液界面温度)を一定に保つように結晶の引き下げ速度をフィードバック制御するシステムの開発を行った。新たに作製したシステムを、SiGeバルク結晶作製に適用することにより、極めて組成均一性に優れたSiGeバルク結晶を実現することに成功した。また、得られた結晶を基板状に加工し、分子線エピタキシー法により、歪みGe薄膜をチャンネルとするようなp型変調ドーピング構造の作製を行った。市販のGe基板と、独自のSiGe基板に同時に成長を行い、X線回折により構造評価を行ったところ、薄膜中の歪み量を、基板を変化させることにより制御可能であることを明らかにした。正孔の移動度の、バルクGeに対する優位性は観測されなかったが、基板結晶の結晶性の改善や、薄膜成長条件の最適化などにより、改善されることが期待できる。

本年度は、SiGeバルク結晶の良質化のために、バルク結晶成長時において、成長界面近傍の温度勾配を系統的に変化させて結晶成長を行った。結晶性の評価は、成長方向と平行に切り出し研磨した試料のX線ロッキングカーブの半値幅によって評価した。その結果、温度勾配の増加とともに、半値幅が減少し、回折強度が増加することが明らかになった。これは、急峻な温度勾配を用いることにより多結晶化の原因の一つである組成的過冷却を抑制できたことに起因すると思われる。また、種結晶の方位を変化させて結晶成長を行ったところ、結晶性が種結晶の方位に大きく依存することが明らかとなった。得られた結晶を基板状に加工し、分子線エピタキシー法により、歪みGe薄膜をチャンネルとするようなp型変調ドーピング構造の作製を行った。成長前には、基板で発生したキャリアの伝導を抑制する目的でSbをイオン注入した。ホール測定によりキャリア移動度を測定したところ、設計に反して多数キャリアが電子であることがわかり、優れた電子物性の発現に対しては、薄膜構造の設計を再検討する必要が明らかになった。しかしながら、X線回折の結果から、薄膜中の歪み量は、基板の格子定数によって制御されていることは確認できた。
高信頼性を要求される常時起動デバイスの特性変動の実測評価と動作レベルのモデル化

本研究は「高信頼性を要求される常時起動デバイス(集積回路、LSI)の特性変動の実測評価と動作レベルのモデル化」を行うことを目的としている。経年劣化や特性ゆらぎが性能に及ぼす影響は微細化・高集積化に伴って大きくなっている。経年劣化データの取得には温度や電圧などを上昇させる加速試験が一般的に行われているが、これには専用の高価な測定系を用いており長時間占有することはできず、多数のデバイスを測定しようとすると1つのデバイスに対しては長くても数時間程度の特性変動しか測定することができないという問題がある。そのため、近年爆発的に増えているIoT,IoEなどの常時起動が必要な機器において、マイコンやFPGAなどの低電力機器のみで測定系を組み長時間にわたる特性変動データを取得することは信頼できる劣化モデルの作成において必須である。このような低電力機器のみを用いて今年度は一般的なリング発振回路における連続する3週間程度の長期にわたる高温下で得られた劣化データを解析することが可能となっており、今後は劣化モデルの回路シミュレーション環境での表現方法を検討しつつ、劣化データを得るためのより望ましい回路構造の提案と実証を目指してゆく予定である。低電力機器のみを用いて一般的なリング発振回路における連続する3週間程度の長期にわたる高温下での劣化データを解析することが可能となっており、次年度に劣化モデルの表現方法の提案とデータ取得のためのより良い回路構造の提案に向けて研究を進めてゆくことができるため。来年度は劣化モデルの回路シミュレーション環境での表現方法を検討しつつ、劣化データを得るためのより望ましい回路構造の提案と実証を目指す予定である。今年度はチップ試作費用を支出せずに既存の一般的なリング発振回路を活用したため。最も金額の大きくなる微細なテクノロジを用いたチップ試作費用を次年度以降に確保しておくことにした。
電気化学法を用いた高感度な配列特異的遺伝子検出法の開発

遺伝子工学における非RI化は実験者の安全性、環境問題はもとより、操作の簡便化、高速化にも繋がり、分子生物学の発展に寄与するところは計り知れないものがある。申請者は、酸化還元活性な金属錯体とオリゴヌクレオチド、あるいはインターカレータのコンジュゲートを合成した。合成した酸化還元活性オリゴヌクレオチドはターゲットDNA(1本鎖、2本鎖)と安定な錯体を形成する。この錯形成反応の熱力学的パラメータを複合体の融解曲線の解析と滴定型の熱測定装置を用いた2つの手法によって求めることができた。これによると、フェロセン修飾によって3本鎖複合体は23kcal mol^<-1>の安定化を受けていることがわかった。恐らく、2本鎖のターゲットDNAのメジャーグルーブ内の塩基と、フェロセンをつなぐアミド結合部位の水素結合、あるいはリンカー部位の疎水的な相互作用が寄与したものであろう。修飾によって、錯生成反応のエンタルピーだけでなくエントロピーも比較的大きく変化したことにより、より協同性の高い結合となった。温度コントロールによるプローブのオンオフ制御を考えたときには非常に都合がよい。サイクリックボルタンメトリーにより電気化学挙動の基礎的な検討を行なった。その結果、フェロセン修飾オリゴヌクレオチドの酸化還元電位は、ターゲットの二次構造(1本鎖、2本鎖)やターゲットの前後のシークエンスにほとんど影響を受けないことがわかった。したがって、本プローブはこれらの事柄を全く考慮することなく検出系にそのまま応用できる。
看護の質に関する経済的評価手法の構築

本研究の目的は、看護活動を経済的価値を捉えることにある。このために、総務省の公的病院に関する財務データを用いて、医療サービス生産関数を仮定し、看護労働力の限界生産力を計測した。本研究で得られた主要な結論は以下のとおりである。推定された看護労働力の限界生産力は、810万円950万円程度であった。これは、実際の看護師の平均賃金である560万円よりも大きいものである。このことは、わが国においては、看護活動の経済的価値が低く評価されていることを示唆している。平成25年度は、まず看護の質が経済的にどのような効果を持っているかについての現状を整理するため、病棟における実態の調査(ファクトファインディング)を行った。そのため、いくつかの病院において看護師長や病院管理者からヒアリングを実施し、現状を整理した。加えて、看護の質の経済評価に向けて、経済学者、看護師、医師の間での認識を統一するべく、諸概念の整理を行った。また、研究代表者の眞鍋、分担者の内布、坂下の従来の研究蓄積で用いてきたデータを、看護の質の経済的評価という観点から整理し直し、解析のためのデータベース構築を試みた。さらにそれらの整理されたデータベースを基に、両者を統合して分析できるようマッチングを試みた。しかしながら、データベースを精査した結果、マッチングができるサンプル数、すなわち、看護の質に関するデータベースのうち、『公営企業統計年鑑』に掲載されている公的病院のサンプルが必ずしも十分ではないことが判明した。この点については当面はそれぞれのデータベースで可能な分析を検討していく一方で、マッチングについては十分なサンプルが得られるよう期間を延長するといった対応を検討した。さらに、上記のファクトファインディングやデータベース整理での議論に基づいて、入手可能なデータ群の中から、看護に関する変数が影響を与えうる病院経営指標に関する変数の検討を行った。看護に関する指標としては、看護師数、医師看護師比率、看護師対病床比率などが挙げられ、経営に関する指標としては、医業収支比率や病床回転率などが考えられるため、それらの変数についての精査を行った。本研究では、公営企業統計年鑑における公的病院の財務データと、研究代表者らが進めてきている看護の質に関するデータとをマッチングした上で、看護の質が病院経営や患者の経済的負担にどのような影響を与えるかについて分析を試みようとするものである。そのため、平成26年度は引き続き公的病院の財務データと看護の質に関するデータとのマッチングを試みた。具体的には、初年度で課題となっていたサンプル数の少なさであり、これを克服すべく、複数年度のデータのマッチングを検討した。しかし一方で、個票データ等については、接続が難しく、複数年度とれるデータについても限りがあるため、この点について注意深く検討を進めた。また得られたデータから一次的な分析を試みている。具体的には、病院の生産関数を想定した看護活動の経済的評価や7:1看護及び10:1看護の財務状況に与える影響などについてである。まだ分析結果を精査する段階には至っていないが、データセットを見直しながら分析の精度を高めている途上である。本研究は、看護の質を経済的に評価することを試みるものである。しかしながら、これまでの研究活動によって、看護の質データと財務データとを結びつけることに困難があることが判明している。そこで、看護の役割を経済学的に評価しようとする本研究の目的のコアを達成するためのアプローチとして、看護の量を経済的に評価することを試み、分析を行った。具体的には、公的病院の財務データを用いて3年間のパネルデータとし、医療の生産関数を想定し、これを推計した。ここから、看護労働の限界生産力を計測した。また、7対1看護の効果を計測するため、係数ダミーによる評価を行った。得られた結果は、看護師の平均賃金を上回る限界労働生産力が確認され、看護活動が経済学的にも高く評価できることが明らかとなった。さらに、今後の研究を発展させるべく、看護の質の評価に関する文献を整理した。ここから明らかになったことは、看護の量や質が患者満足度などの医学的評価指標に与える影響を分析した研究は数多く行われているものの、病院経営や患者の経済的な負担など経済学的評価指標に与える影響を分析した研究は、非常に限られていることが明らかになった。以上から、本研究で明らかにした看護の量の経済評価は、新しい分野を開拓しうる研究と位置づけることができ、意義あるものと確信している。また、以上のような結果は、ディスカッションペーパーとして取り纏めた。時間的な制約から、これらを学術誌に投稿するまでの作業を完了することができなかったが、取り纏められたディスカッションペーパー(2本)は、いずれも査読付き学術誌に投稿することを目指している。当初想定していた、公営企業統計年鑑と看護の質に関するデータの接続に困難さが伴っており、必ずしも有意な結果を得るに至っていない。現状では、それぞれのデータセットにおける分析を優先し、改めて接続、分析を試みたい。

経済統計学次年度は最終年度であり、成果をとりまとめていく。具体的には、2つのデータセット(病院財務データ及び看護の質に関するデータ)の接続に困難さを伴っているが、引き続きこれを急ぎつつ、既に整理されているデータによる一次的な分析の結果の吟味及び取り纏めを行っていく。研究計画では、総務省『公営企業統計年鑑』及び研究分担者の内布、坂下らが収集してきた看護の質に関するデータをマッチングすることを目指していたが、後者のデータベースのうち、『公営企業統計年鑑』に掲載されている公的病院のものが必ずしも十分なサンプル数ではないことが判明した。そのため、データマッチングの手法を再検討しており、やや遅れているといえる。また、研究代表者の所属先が平成26年度より変更となり、その準備等も遅れの原因となっている。研究の進捗が遅れており、研究分担者との打合せにかかる経費等の支出が遅れている。平成26年度においては、上記の状況も踏まえて、下記のように研究計画を微調整し進めていく。第一に、『公営企業統計年鑑』と看護の質に関するデータベースのマッチングに困難を伴っていることから、まずはそれぞれのデータベースで分析できることを検討していく。すなわち、『公営企業統計年鑑』を用いた看護の質・量と経営指標との関連性、看護の質に関するデータベースを用いた経済指標と看護の質との関連性の計量分析を行う。第二に、単年度データでは十分なサンプル数が確保できないため、これを克服すべく複数年度にわたってデータベースを整理し、マッチングを行っていく。また、研究代表者の所属機関が変更となったが、その影響が極力出ないようweb会議等を多用することで研究代表者、研究分担者間の密な連絡の上で研究を進めていく。以上の対応によって遅れを取り戻し、当初の平成26年度の計画である一次的な分析結果の取り纏めを行っていく。平成26年度の計画で使用する予定であった支出を平成27年度に行う。
ミオシンモータードメイン-GFPキメラ蛋白の1分子機能アッセイ

1分子レベルでの蛋白機能評価を行うことにより従来の多分子系での平均値の計測では得られない蛋白個々の分子の動的な挙動を観察することができる。従来の装置および標的蛋白の調製方法の改良をさらに目指した。標的蛋白の化学修飾では種々の問題が生じるので、GFP(緑色蛍光蛋白)を蛍光タグとして利用することを考えた。この系は試験管内で合成できるだけでなく、培養細胞や生体内で発現させた場合でもアッセイできる。この特長を生かせば、モーター蛋白にとどまらず、細胞内のシグナル伝達の分子メカニズムの可視化など応用範囲は広いと考えられる。この2年間の研究結果として、以下の研究成果をあげた。(1)組換え体蛋白の試験管内合成系の開発大腸菌、パキュロウイルスなど従来の遺伝子工学的手法を用いた発現系では機能を保ったまま得ることが困難な骨格筋のミオシン蛋白をGFPとのキメラ蛋白として試験管内合成させ、ATPのターンオーバーという1分子レベルでの機能評価を行うことに成功した(2)GFP並びにその変異体の1分子の同定GFP以外にも蛍光特性を有する他の蛍光蛋白(緑色蛍光蛋白変異体EYFP、イソギンチャク赤色蛍光蛋白DsRed)についても検討を加え、全反射顕微鏡を用いて1分子レベルでイメージング出来た。(3)FRET(蛍光エネルギー移動法)による蛋白分子間相互作用測定法の開発DNAGyraseB2量体間の分子間相互作用を蛍光蛋白タグを用いて観察した。すなわち抗生物質Coumermycinをリンカーとして用い、溶液中でのGyrB-CFPとGyrB-YFP、あるいはGyrB-GFPとGyrB-DsRedを2量体化させるとFRETが観察された。以上のように、GFPとその変異体は1分子レベル観察の分子タグとして有用であることが判明した。この技術の応用により蛋白の動的挙動も1分子レベルで観察出来るものと期待している。大腸菌、バキュロウイルスなど従来の遺伝工学的手法を用いた発現系では機能を保ったまま得ることが困難な骨格筋のミオシン蛋白をGFP(Green Fluorescent Protein)とのキメラ蛋白として試験管内合成させ、1分子レベルで機能評価をおこなうということを目的とした蛋白の新しい機能評価系の開発をおこなっている。この系の特徴は1)短時間でDNAから直接蛋白の機能(酵素反応、運動様式、構造・化学状態)を1分子レベルで評価できること。2)蛍光ラベルの化学修飾による蛋白の変性、活性の低下もGFPとのキメラ蛋白として発現させることにより回避される。3)真核生物の由来の蛋白の修飾も期待される。などが考えられる。現在までに発現されたニワトリ骨格筋ミオシンS1-GFPキメラ蛋白は坑GFP抗体を用いたイムノプロッティングにより約118kDaの蛋白として発現が確認された。さらに、また、全反射蛍光顕微鏡を用いてGFP1分子のイメージングをおこない、このキメラ蛋白1分子の同定に初めて成功し、また、S1-GFPキメラ蛋白の1分子ATPターンオーバーの観察に成功し、その結果は論文に発表した。また、次なる1分子レベルでの機能評価としてアクチンフィラメントとの相互作用をおこない、ATPが存在しない状態でミオシンS1と蛍光ラベルしたアクチンフィラメントとの間でのライゴール結合が確認され、現在、張力測定など研究が進められている。一方、現在研究中のモーター蛋白にとどまらず、G蛋白、遺伝子の調節蛋白などの制御蛋白の機能評価へと応用できうると考え、様々なグリーン発光蛋白変異体とras,rafといったシグナル伝達に関与する蛋白とのキメラ蛋白を作製中であり、また、グリーン発光蛋白変異体を用いて1分子エネルギー移動法へ応用するための系の立ち上げを試みている。

大腸菌、バキュロウイルスなど従来の遺伝子工学的手法を用いた発現系では機能を保ったまま得ることが困難な骨格筋のミオシン蛋白を緑色蛍光蛋白であるGFP(Green Fluorescent Protein)とのキメラ蛋白として試験管内合成させ、全反射蛍光顕微鏡を用いてこのキメラ蛋白1分子の同定に初めて成功した。さらに、ATPのターンオーバーと言う1分子レベルで蛋白の機能評価を行い、これらの結果は論文に発表した。続いて、この技術を利用して様々な蛍光特性を有する緑色蛍光蛋白変異体であるEYFP並びにイソギンチャクの赤色蛍光蛋白であるDsRedを1分子レベルでのイメージングにも成功した。現在、これらの生物蛍光蛋白を用いてモーター蛋白だけにとどまらずシグナル伝達関連蛋白の機能評価にも応用したいと考えている。標的蛋白は2種類以上の生物蛍光蛋白とのキメラ蛋白として染め分けし、さらに蛍光エネルギー移動法(FRET)等を利用して、蛋白分子内の構造変化や活性化機構の一つと考えられている2量体化を実際に可視し、分子間相互作用を直接調べる試みを行っている。その一例として抗生物質CoumermycinとDNA gyrase BのN末側断片(GyrB)が1:2の割合で結合することを利用し、溶液中でのGyrB-ECFP,GyrB-EYFPの強制的な2量体化形成に伴うFRETの観察に成功。これら生物蛍光蛋白が従来の蛍光色素の代わりに利用できることを明らかにした。さらに生きている細胞内にRaf等のシグナル伝達関連タンパクと生物蛍光蛋白のキメラ蛋白を直接発現させて活性化の機構や細胞内でのシグナル伝達の過程を実時間で観たいと考えている。
ゴム導波路の音響特性を利用した柔らかな分布型触覚センサの研究開発

ロボットの触覚をはじめ,様々な分野で分布型の荷重センサの需要が高まっている。従来の荷重センサは,センサをアレイ化したときに配線が複雑になりがちである。本研究では、弾性管内を伝搬する音響特性を利用することで,マイクロホンとイヤホンという簡易構成で、弾性管にかかった荷重の位置を特定できる分布型荷重センサの実現を目的とする。1次元および2次元の分布センサの製作方法と評価の他、弾性管内の音響特性について検討を行った。現在、医療や介護用ロボットの需要が高まっている中で、人が触れても違和感のない触覚センサで、どれくらいの力がどこに加わっているのかを測定できる分布型センサが望まれている。本研究では、シリコンゴム製導波路の中を伝搬する音の特性を利用することによって、柔らかくまた加重位置の分布を測定できる触覚センサを開発することを目的とする。本年度は、小型の二次元シリコンゴム導波路(幅5 mm)の製作を行った。ゴム基板に蛇行した音響導波路を設けることで、平面上のどの位置に荷重が加えられたのかを検出できる2次元センサを試作した。縦50 mm、横50 mmのゴム基板上に幅5 mm、深さ5 mmの溝を作り、溝を覆うように上下から厚さ2 mmのゴムの板で挟むことによって導波路を作製した。蛇行型と渦巻き型の2種類の導波路を製作した。作製した導波路が二次元触覚センサとして機能しているのか確認するため、評価実験を行った。イヤホンからスイープ音源を送信後、マイクロホンで干渉波を受信した。これらの制御は周波数分析装置(FRA)を用いて行った。荷重印加状態の特性と荷重のない状態の結果の差分をとり、位置応答とした。荷重位置を11通り変えて実験した結果、数mmの誤差はあるものの、荷重を加えた位置で明瞭な応答が発生していることが確認できた。当初の計画通り、一年目となる本年度は、小型の二次元シリコンゴム導波路の製作を行い、動作確認をすることができた。具体的には、まず二次元導波路用の型を機械加工によって製作した。次に、導波路用の型にひと肌程度の柔らかさの樹脂を流しこみ、固めて成型加工した。固まった樹脂を型から外し、二次元の溝(導波路)を製作した。また、別に薄い樹脂のシートを製作した。二次元の溝を薄いシートで被うことによって、二次元導波路の製作に成功した。次に、周波数分析装置を用いて二次元の触覚センサとしての性能を評価した。周波数の低い音から高い音までスイープさせてイヤホンから発振し、導波路管内で干渉した波をマイクロホンで受信した。受信波形にFFT演算を2回施し、位置応答から加重が加わっている位置を検出するシステムを構築した。ここで、荷重印加状態の特性と荷重のない状態の結果の差分をとり、位置応答とした。加重を加える位置に応じて、位置応答が変化し、加重の位置を二次元で検出できていることを確認できた。本研究ではゴム管内を伝搬する音の周波数特性を利用することによって、柔らかく、かつ加重位置の分布を測定できる触覚センサを開発することを目的としている。1年目はセンサを2次元化するためシリコンゴムに音の導波路を製作する手法を考案した。5 cm角の渦巻き型、および平行並列型の2次元センサを製作した。実証実験として、イヤホンからスイープ音を送信し、マイクロホンで受信した信号の周波数解析を行い、位置応答を得た。その結果、2次元で圧力を検出可能であることを明らかにした。本年度は、ロボット用の触覚センサへ応用するため、計測時間の短縮法について検討した。従来は周波数特性を精密に測定するための装置を用いていたため、測定に数分を要した。しかし、ロボット用の触覚センサへ応用するにはできるだけ即時に検出する必要がある。本年度は発信機からスイープ信号を出力し、オシロスコープで周波数特性を取得し、PC内で周波数特性の解析および位置応答を算出する方法について検討した。その結果、数分程度の測定時間を要していたところ、数秒程度で計測できるようになった。また、信号処理方法については、周波数特性分析器内で行われているものと同様の信号処理を適用することで、測定時間と信号の正確さを両立する方法について検討した。ロボット用の触覚センサへ応用する場合、できるだけ瞬時に圧力を検出する必要がある。昨年度の課題の一つとして、測定時間が1分くらいかかるという問題点があった。その原因として、音の周波数特性を測定する装置に、周波数特性分析器という高精度な周波数特性を測定する装置を用いていたためである。本装置は、イヤホンやマイクロホンの周波数特性を積分演算等を施して精密に測定するための装置であり、計測用に特化したものではない。

そこで、今年度は発信機からスイープ信号を出力し、オシロスコープで周波数特性を取得し、PC内で解析する方法について検討した。その結果、数分程度の測定時間を要していたところ、数秒程度で計測できるようになった。また、信号処理方法については、周波数特性分析器内で行われているものと同様の信号処理を適用することで、測定時間と信号の正確さを両立する方法について検討した。得られた周波数特性の全範囲内全ての周波数に対してフーリエ変換をする代わりに1波長単位でフーリエ変換した。その結果、1波長単位でフーリエ変換を施した方が、S/N比が良くなることがわかった。本年度は、計測時間の短縮ができた。しかし、イヤホンとマイクロホンの周波数のトレンドが影響し、音源付近に不干帯が生じることがわかった。来年度は、所望の測定感度を得るための信号処理方法について検討予定である。現状の導波路の配列方向の配列間隔、すなわち加重検出の空間分解能は10 mm程度である。今回のセンサをロボットの指の触覚に応用することを考えると大きいため、数mm程度まで小さくする必要がある。導波路の配列方向の分解能は導波路の幅に依存する。そのため、この導波路をどこまで細くできるのか、ということを検討する必要がある。また、導波路の幅を細くした場合や長さを変えた場合について、音の減衰の影響が無視できなくなってくる可能性がある。音の減衰はセンサの検出感度に依存するため、音が伝わるのかといった減衰特性について検討する。また、導波路の小型化に伴い、音の送信部や受信部も小型化や高周波化が必要であると考えられる。現在は、市販のイヤホンとマイクロホンを使用しているが、小型かつ高周波のイヤホンはない。今後、イヤホンの小型化や高周波化も課題となるであろう。超音波工学ゴム管内を伝搬する音の周波数特性からゴムに加わった圧力を検出するセンサについて、不感帯があることがわかった。これは、音源に利用するイヤホンと音を検出するためのマイクロホンの周波数特性のトレンドに起因するものである。理想的にはイヤホンとマイクロホンは周波数に対してフラットな特性を有する必要がある。しかし、一般的な音響機器は1 kHz付近に音響エネルギーが集中する。一般的な音響機器を用いても感度よく測定するための信号処理方法について検討する。具体的にはトレンドが重畳している測定信号から線形近似を抽出し、元の信号から抽出した近似曲線を差し引くことで、トレンドが含まれない信号を取得予定である。また、オーバーラップ法を適用したフーリエ変換の方法による感度向上を検討する。また、信号処理を改善したシステムにおいて所望の精度で計測できる限界距離(減衰特性)を調べる。場合によっては、音源を複数セット用意して、センサの全領域で計測できる方法について検討する。使用するゴムセンサ材料費として使用額に余りが生じた。同様にゴムセンサ用のゴム材料を購入予定である。
鯨類の肝病変における病態および機序解明

鯨類は海洋生態系における高次捕食者であり、しばしば海洋環境の健全性や変動の指標として用いられる。近年、鯨類を取り巻く環境は人間活動により大きく変化しており、申請者が行ってきた北海道周辺海域に生息する鯨類の疾患調査においても多様な疾患が見つかっていることから、野生鯨類の健康状態は悪化していると考えられる。しかしながら、今まで行ってきた調査では疾患の有無は見出せたものの、それら疾患の背景要因は依然として不明な点が多く、病態の解明が課題として残った。そこで、本研究では、異物代謝を担う肝臓に着目し、アミロイドーシスや肝吸虫症をはじめとする各種肝病変の病態および機序解明を試みる。
WTO紛争解決制度における「共通利益」

WTOにおける「共通利益」は、実体法と手続法の双方において規律の拡大と実効性を確保し、条約体制としての構造強化から導き出される概念であり、加盟国が多数国間条約体制の下で共通して目指す共同体利益(community/systemic interest)とみるべきである。その意味において、WTOにおける「共通利益」は、国家の個別利益には還元できない一般利益とは区別された、国民経済利益の確保・拡大に動機づけられた国際行政行為を支える概念であると捉えるのが妥当であり、それ自体として何らかの法的効果を直ちに生じさせるものではない。本年度は「WTO紛争解決制度における申立利益」について、申立の際に求められる法的利益概念を中心に検討を行った。その結論として以下のことが指摘できる。WTOには、個別的な権利や利益の得失に係わらない一般利益に基づく訴えが認められているとも受け取られるいくつかの特徴が見受けられる。具体的には、「協定の目的の達成妨害」を申立事由の一つとして認めていること、「一応の推定」原則の確立により「利益の無効化・侵害」概念が希釈化し客観的な規範遵守を判断基準としていること、「利益」概念を具体的な貿易損失ではなく競争条件が歪められたことから生じる潜在的利益や合理的な期待への影響と広範に解釈していることである。これらの概念及びその実際の運用手法から、WTOでは、提訴の際に求められる法的利益がきわめて抽象的に解され、直接被害を被っていない加盟国もその制度的関心に基づいて紛争付託資格が認められているという結論が導かれる。このことから、WTO紛争解決制度は、原告の主観的利益の追求又は実現手段として位置づけられるだけでなく、多角的貿易体制に対する安定性及び予見可能性の付与のための手段としての性格を有しているとみることができる。そして紛争付託国と対抗措置国は同一の主体であるというに鑑みれば、原告適格に制限を設けていない現行制度のもとで、申立を行ったすべての加盟国が対抗措置を発動しうるという結論に至るのである。よって、紛争付託及び対抗措置発動の「主体」に関する規定枠組みの検討から、WTO対抗措置は被害国の主観的利益の回復を通じての「紛争解決」よりも、多角的貿易体制に対する安定性及び予見可能性を確保する「秩序維持」としての性格が前面に出ており、多角性の側面により調和的な制度設計となっているとみることができる。本研究の目的は、WTO紛争解決制度の分析を通して、WTO体制における「共通利益」の所在およびその実現手段を明らかにすることにある。本年度は、WTO紛争解決制度の特色の一つである条約上の権利侵害または義務履行を争う紛争ではない非違反申立・状態申立に焦点を当てて検討を行った。非違反申立・状態申立とは、加盟国がWTO協定に規定する義務に違反していなくても、その「合法」的な行為が他の加盟国の利益に無効化・侵害をもたらした場合に、申立てを認める制度であり、国際違法行為の存在と当該行為の帰属を要件とする国家責任法の観点から特異であり、如何なる措置も申立て事由となりうることを意味する。このことは、本課題の研究対象である「保護利益」と密接に関連する。そこで、過去の判例を通してその基準の明確化、さらに、非違反申立てにおける立証責任、救済方法を検討し、その結果、たしかに現在においても非違反申立ては申立て事由の一つとして認められているものの、WTO協定の規定範囲の拡大、DSU3条8項における違反行為に基づく利益の無効化・侵害の推定、さらには強制管轄権の存在により、ほぼすべての事例が違反申立てによって対応できていることを明らかにした。もっとも、TRIPS協定との関係において特別に研究と進める必要がある。このほか、国際経済法学会において「WTO紛争解決制度における仲裁の位置づけ」について報告を行い、この報告を基礎として執筆した原稿が2015年国際経済法学会年報に掲載予定である。本研究の最終年度にあたる平成27年度は、WTO「共通利益」概念の明確化とその検証を行い、以下のことを明らかにした。「共通利益」は広義において複数国に共通する法益を指すが、そこには明らかに意味の異なる二つの概念、すなわち、国家の個別利益には還元できない一般利益(general interest)と、国家の個別利益の総和としての「共有の利益(commonly shared interest)」が含まれている。従来の議論はWTOの実体法と手続法の双方における規律の拡大や実効性の確保、履行を促進するための制度の多様化、条約体制としてのGATTからWTOの構造強化に主眼を置いており、加盟国が多数国間条約体制の下で共通して目指す共同体利益(community/systemic interest)という意味で用いてきたとみるべきである。もっとも、あらゆる国際組織が、何らかの国際的利益すなわち加盟国の共通利益を追求する機能を担っており、加盟国はこのような共通利益の実現に協力し、その果実を享受することに鑑みれば、「共通利益」は締約国を一つの条体制下に結びつける価値そのものである。よって、ここで論じられている「共通利益」は、WTOに固有の新しく生成した概念ではなく、国際相互依存の拡大と発展により生じた国際的公共事務を処理するために、国民経済利益の確保・拡大に動機づけられた国際行政行為の一形態であり、WTOはGATTや他の多数国間条約体制に比べ、より成熟したものとなっていると捉えることができる。このような観点はその申立制度や対抗措置制度の特色からも説明することが可能である。上記内容は国際経済法研究会及び日本国際法学会において研究報告を行い、この報告を基礎として執筆した原稿が『同志社法学』に掲載される予定である。

WTOにおける「共通利益」は、実体法と手続法の双方において規律の拡大と実効性を確保し、条約体制としての構造強化から導き出される概念であり、加盟国が多数国間条約体制の下で共通して目指す共同体利益(community/systemic interest)とみるべきである。その意味において、WTOにおける「共通利益」は、国家の個別利益には還元できない一般利益とは区別された、国民経済利益の確保・拡大に動機づけられた国際行政行為を支える概念であると捉えるのが妥当であり、それ自体として何らかの法的効果を直ちに生じさせるものではない。本課題の大きな部分を占める「申立事由からみる利益概念」の分析が完成した。仲裁制度の観点から、WTO紛争解決制度における「二国間紛争解決」の分析を行った。国際法本研究の最終年度となる平成27年度はパネル・上級委員会報告書の実施と監視制度を考察しつつ、これまでの検討結果を成果としてまとめることとする。現実の国際社会において、国際紛争の最終的な解消という観点からは、裁判所の判決の言渡しをもって紛争が解決すると考えることは到底できない。そこで、判決が言い渡されたのちに、具体的に各国はどのように履行を行っているのかを検討する。具体的には、(1)履行確認パネル(2)金銭代償(3)効果的違反を個々のテーマとして、WTO紛争解決制度における遵守確保制度を通して守られる「利益」について考察する。本年度のうち、半分以上の期間(平成25年8月ー平成26年3月)については、本課題採択時には想定しなかった在外研究の予定が入った。在外研究中も本課題の資料収集、論文執筆を行ってきたが、他の課題との兼ね合いで達成度が「やや遅れる」結果となった。平成26年度に予定していた執筆論文の英語校閲、資料整理、海外出張を行うため。研究計画に大きな変更はない。しかし、平成25年度の進捗が当初の予定より遅れているため、平成26年度にはそのカバーをしながら、当初の研究課題を完成させたい。昨年度大学業務の関係で行えなかっ執筆論文の英語校閲、資料整理、海外出張を夏期、冬期の休み期間中に重点的に行う予定である。他の研究課題との調整の関係により、当初予定していた研究進度が遅れ、それに伴い未使用の予算が生じた。当初の予定に添って研究の未実行分を補う予定である。
生活習慣病予防における脂肪酸組成制御の有用性の解明と健康科学への応用

肝臓特異的Elovl6欠損マウスは高ショ糖食の給餌や肥満モデルob/obマウスとの交配により、対照マウスに比べてインスリン感受性が亢進した。肝臓のトランスクリプトーム解析およびリピドミクス解析により、Elovl6欠損およびインスリン感受性と相関する遺伝子Xおよび脂質Yを見出し、これらが肝臓のインスリン感受性を制御することを明らかにした。また、Elovl6欠損マウスを2型糖尿病モデルdb/dbマウスと交配すると、膵β細胞量とインスリン分泌量が増加することにより2型糖尿病の発症・進展が抑制されることを明らかにした。また、マクロファージのElovl6が脂肪細胞のベージュ化を制御する可能性を見出した。本年度は、肝臓特異的Elovl6欠損マウス、膵ベータ細胞特異的Elovl6欠損マウス、マクロファージ特異的Elovl6欠損マウスの表現型解析および細胞・臓器特異的Elovl6過剰発現マウスの作製を行った。肝臓特異的Elovl6欠損マウスは、高ショ糖食の給餌や肥満モデルob/obマウスと交配すると、対照マウスに比べてインスリン感受性が亢進した。これら動物の肝臓の遺伝子発現解析により、高ショ糖食で発現が著明に増加し、かつ対照マウスに比べて肝臓特異的Elovl6欠損マウスで発現が低下する遺伝子Xを見出した。また、アデノウイルスを用いてこの遺伝子Xを肝臓で高発現させると、高ショ糖食による肝臓特異的Elovl6欠損マウスのインスリン感受性の亢進が抑制された。さらに、脂質メタボローム解析により、肝臓特異的Elovl6欠損マウスの肝臓で変化し、インスリン感受性と相関する脂質を見出した。膵ベータ細胞特異的Elovl6欠損マウスを作出し、その表現型を解析しているが、普通食および高脂肪食を給餌した条件では対照マウスと比較して大きな変化は認められていない。一方、2型糖尿病モデルdb/dbマウスと膵ベータ細胞特異的Elovl6欠損マウスを交配すると、膵ベータ細胞量の増加と糖尿病の改善が認められた。マクロファージ特異的Elovl6欠損マウスを作出し、その表現型を解析しているが、高脂肪食の給餌や肥満モデルob/obマウスと交配した条件では、対照マウスと比較して肥満、インスリン抵抗性、炎症に大きな変化は認められなかった。現在、解析対象とする臓器・細胞を広げ、また2型糖尿病モデルdb/dbマウスとの交配および表現型解析を進めている。細胞・臓器特異的Elovl6過剰発現マウスの作製は、当初予定していたLNL-Elovl6トランスジェニックマウスからROSA26遺伝子座へのノックインマウスにコンストラクトを変更して作製を進めている。肝臓および膵臓におけるElovl6の役割とそれに重要な脂質の候補を見出しているが、肥満やインスリン抵抗性におけるマクロファージElovl6の役割については現在不明であるため。本年度は、肝臓特異的Elovl6欠損マウス、膵臓ベータ細胞特異的Elovl6欠損マウス、マクロファージ特異的Elovl6欠損マウスの解析および臓器・細胞特異的Elovl6過剰発現マウスの作製を行った。肝臓特異的Elovl6欠損マウスは高ショ糖食の給餌や肥満モデルob/obマウスとの交配により、対照マウスに比べてインスリン感受性が亢進することを見出した。肝臓のトランスクリプトーム解析により、高ショ糖食やob/obマウスの肝臓で発現が増加し、かつ対照マウスに比べて肝臓特異的Elovl6欠損マウスの肝臓で発現が低下する遺伝子Xを見出した。また、遺伝子Xの発現を肝臓特異的Elovl6欠損マウスの肝臓で回復させると、インスリン感受性の亢進がキャンセルされることを確認した。これらの条件の肝臓サンプルで脂質メタボローム解析を行い、Elovl6の発現およびインスリン感受性の変化と相関する脂質Yを見出した。脂質Yを培養肝細胞にふりかけるとインスリン感受性が変化し、またこの変化に関与する候補タンパクZを見出した。今後、Elovl6とこれら因子によるインスリン感受性制御メカニズムをin vitroおよびin vivoの系で確認する。ベータ細胞特異的Elovl6欠損マウスを2型糖尿病モデルdb/dbマウスと交配すると、ベータ細胞量とインスリン分泌量が増加することにより糖尿病の改善が認められた。またこの改善効果に、これまであまり着目されていなかった機能が関わっている可能性を示唆する予備結果が得られたため、今後この点に着目しながらElovl6によるベータ細胞機能の調節機序を解析する。マクロファージ特異的Elovl6欠損マウスを高脂肪食で飼育したり、ob/obマウスと交配したが、脂肪組織の炎症関連遺伝子の発現に変化が認められたものの、インスリン抵抗性や炎症の改善は認められなかった。各Elovl6コンディショナルKOマウスの表現型を確認し、その分子メカニズムに関する解析も進んでいるため。肝臓特異的Elovl6欠損(LKO)マウスは、高ショ糖食の給餌や肥満モデルob/obマウスとの交配により、対照マウスに比べてインスリン感受性が亢進した。トランスクリプトーム解析により、高ショ糖食やob/obマウスの肝臓で発現が増加し、かつLKOマウスの肝臓で発現が低下する遺伝子Xを見出した。遺伝子Xの発現をLKOマウスの肝臓で回復させると、インスリン感受性の亢進がキャンセルされた。肝臓の脂質メタボローム解析から、Elovl6の発現およびインスリン感受性の変化と相関する脂質Yを見出した。

脂質Yを培養肝細胞にふりかけるとインスリン感受性が変化し、この変化に関与するタンパクZを同定した。したがって、肝臓で脂肪酸de novo合成が活性化するような条件では、Elovl6と遺伝子X産物が協調して脂質Yの量を制御し、タンパクZを介してインスリン感受性を制御することと考えられる。膵ベータ細胞特異的Elovl6欠損(BKO)マウスを2型糖尿病モデルdb/dbマウスと交配すると、インスリン分泌量の増加にともなう糖尿病の改善傾向が認められた。この改善効果にこれまであまり着目されていなかったラ氏島の機能が関わっている可能性を示唆する結果が得られた。高脂肪食負荷やSTZ処置がBKOマウスにおよぼす影響を含めて今後検討を行う。マクロファージ特異的Elovl6欠損(MKO)マウスに高脂肪食負荷や遺伝性肥満モデルマウスとの交配を行うことで、慢性炎症におけるマクロファージのElovl6の役割を脂肪組織や肝臓に着目して検討したが、コントロールマウスと比較して慢性炎症に明確な違いは認められなかった。しかし、MKOマウスの皮下脂肪や内臓脂肪はコントロールマウスのそれとは異なる組織像を示し、またマクロファージのElovl6が白色脂肪組織におけるベージュ化に関与する可能性を示唆するデータが得られてきた。肝臓特異的Elovl6欠損マウスは高ショ糖食の給餌や肥満モデルob/obマウスとの交配により、対照マウスに比べてインスリン感受性が亢進した。肝臓のトランスクリプトーム解析およびリピドミクス解析により、Elovl6欠損およびインスリン感受性と相関する遺伝子Xおよび脂質Yを見出し、これらが肝臓のインスリン感受性を制御することを明らかにした。また、Elovl6欠損マウスを2型糖尿病モデルdb/dbマウスと交配すると、膵β細胞量とインスリン分泌量が増加することにより2型糖尿病の発症・進展が抑制されることを明らかにした。また、マクロファージのElovl6が脂肪細胞のベージュ化を制御する可能性を見出した。今後は肝臓および膵臓におけるElovl6の役割とそれに重要な脂質を特定し、その機能をin vitroおよびin vivoでの解析により明らかにする。マクロファージ特異的Elovl6欠損マウスは、解析対象とする臓器・細胞を広げ、また2型糖尿病モデルdb/dbマウスとの交配および表現型解析を進める。肝臓特異的Elovl6欠損マウスの解析については、Elovl6とこれら因子によるインスリン感受性制御メカニズムをin vitroおよびin vivoの系で確認する。ベータ細胞特異的Elovl6欠損マウスについては、Elovl6によるベータ細胞機能の調節機序を解析する。マクロファージ特異的Elovl6欠損マウスは、マクロファージのElovl6が熱産生機構に関与するか検討する。29年度が最終年度であるため、記入しない。代謝内分泌学29年度が最終年度であるため、記入しない。
赤外線写真を用いた中央アジアの禅観図の研究

中央アジアの禅観僧壁画に対して,可視光カットフィルターを用いた撮影を試み,壁画に対する赤外線写真の有効性を確認した.また,敦煌における観経変相の『観無量寿経』からの乖離の問題に関する考察を進め,当時の絵画作製状況の一端を明らかにした.さらに,石窟の用途に関する考察を行い,小側室を伴い禅観僧の壁画をもつ石窟のすべてが禅定窟とは必ずしも言い切れないことに注意を喚起した.中央アジアの禅観僧壁画に対して,可視光カットフィルターを用いた撮影を試み,壁画に対する赤外線写真の有効性を確認した.また,敦煌における観経変相の『観無量寿経』からの乖離の問題に関する考察を進め,当時の絵画作製状況の一端を明らかにした.さらに,石窟の用途に関する考察を行い,小側室を伴い禅観僧の壁画をもつ石窟のすべてが禅定窟とは必ずしも言い切れないことに注意を喚起した.本年度は,8月から9月にかけてトゥルファンとクチャ地域の,禅観に使われた可能性のある石窟の調査を行った.トゥルファン地域では,トヨク・バイシハル・ベゼクリク・センギム・ヤルホトの各石窟を訪れ,赤外線・可視光の双方で写真撮影を行った他,詳細な觀察を行い,ノートを作成した.このなかでも,ヤルホトの第4窟は,側室を具えるほか光明を放つ禅観僧の壁画もあり,今後注意すべき石窟の一つである.クチャ地域では,キジル・クムトラ・スバシの各石窟を訪れ,同様の調査を行った.特に,従来殆ど報告されていないスバシ石窟を実見できたことは有意義であった.特に第5窟は規模も大きく,多くの側室を具えるほか禅観僧の壁画も残り,注目すべき石窟である.今回の調査においては,壁画の内容以外に石窟の構造にも注意を払い,実用的な目的に使われた可能性があるかどうかを重点的に観察した.これらの成果については,現在整理・検討中であり,今後機会をみて発表していきたいと考えている.なお,11月にトロント大学で行われた学会において,今回の調査の成果をふまえた発表を行った.従来主室の周囲に幾つかの側屋を具えた石窟は,ほぼ自動的に「禅観窟」と見なされることが多かったのであるが,スバシ石窟の例などをみると,必ずしもそうは言い切れないように思われる.これらの石窟の幾つかのものは,禅観の実践よりはむしろ何らかの儀式的・象徴的目的のために使われていた可能性も高いように思われ,その用途については慎重な検討が求められるであろう.8月末9月上旬に,ロンドンの大英博物館とパリのギメ美術館の調査ならびに写真撮影を行った.その結果,パリ所蔵の観経変相の一部に,ロンドン所蔵の報恩経変相から誤って取り込まれたと思われる要索のあることを見出した.このことは,観経変相の変遷の観察に基づいて,画師達が経典ではなく先行の作品を参照しつつ絵を描いていたと主張したKristi所収拙稿での論旨に符合する所見である.この点に関しては,11月に創価大学で開かれたシンポジウムで発表した.10月にトゥルファンで行われた学会に参加し,小側室を伴い通常禅定窟とみなされている石窟のすべてが禅定の実践に用いられたとは,必ずしも断定できないという趣旨の発表を行った,トヨク石窟が禅観の実践に用いられたという私の従来の主張を変更するものではないが,この結論を安易に他地域の石窟に適用することには,慎重でなければならない.学会の前後に,センギムアグズ・トヨク・バイシハルの調査と写真撮影を行った.3月にはテルアビブ大学で行われたシンポジウムに参加して,『観仏三昧海経』に見られる陰馬蔵相をめぐる奇妙な説話を分析し,中央アジアの禅観実践者たちがインド説話の素材をどのように変質させて独自の説話を形成していったのかを,文献資料と美術資料に基づきつつ論じた.
風波砕波による大気-海洋間の二酸化炭素交換機構の解明

本年度は,海洋観測塔において現地観測を実施し,WPL補正に基づく渦相関法からCO_2フラックスを算定した.得られたCO_2フラックスと大気-海洋間のCO_2分圧差から気体交換速度を評価し,うねりの存在および波の発達状況の違い(波齢)が気体交換速度に及ぼす効果について検討した.うねりが卓越した波浪場での交換速度の方が,風波が卓越した波浪場の交換速度よりも相対的に小さな値を示すことがわかった.前年度までの研究で,うねりの存在によって砕波が抑制されることが示されており,気体交換が砕波によって促進されるとすれば,交換速度のこのような挙動は極めて妥当なものと考えられる.さらに,風波が卓越する波浪場のデータに着目した場合,同じ風速や摩擦速度であっても,波齢が大きいほど交換速度は増大することが明らかとなった.これは,波齢が大きい波浪場の方が波のスケールが大きく,より大規模な砕波を伴うことを反映しているためと思われる.砕波が気体交換に及ぼす効果を記述するために,速度スケールとして摩擦速度を,長さスケールとして有義波高を用いて定義された風波レイノルズ数を導入した.摩擦速度で無次元化された気体交換速度と風波レイノルズ数の関係を調べた結果,無次元交換速度は低風速領域において風波レイノルズ数と共に減少するが,レイノルズ数が103を超えると増加することが明らかとなった.このレイノルズ数はおおよそ砕波発生の臨界値に対応しており,このような交換速度の増加は砕波による気体交換の促進によるものと考えられる.また,風波が卓越する波浪場の交換速度を風波レイノルズ数に対してプロットした場合,風速または摩擦速度に対しては波齢の違いによって分離していたデータ群が,一つの普遍的な関係を示すことがわかった.このことは,風波レイノルズ数が気体交換速度を定量化する上で有効な無次元パラメータであることを意味する.風波気液界面におけるCO_2交換速度の評価法に関する研究を行った.風洞水槽を用いて吹送距離ごとに風速とCO_2濃度の鉛直分布を測定し,プロファイル法を用いて局所的なCO_2フラックスを算定した.また,疎水性多孔質膜チューブから成る気液平衡器を用いて,水中の溶存CO_2濃度を測定した.得られたCO_2交換速度は摩擦速度とともに増大し,同じ摩擦速度に対しては吹送距離が大きいほど顕著に増加することが明らかとなった.また,実験値と次元解析に基づいて吹送距離を考慮した気体交換速度のパラメタリゼーションを行い,風波特性量で表示された気体交換速度の無次元評価式を構築した.また,海洋観測塔において白波被覆率(Whitecap coverage)W_cの現地計測を行った.3m/s付近の低風速から10m/sを超える高風速に至る幅広い条件下においてW_cとU_<10>(海上高度10mの平均風速)の関係について検討した.気温T_aと水表面温度T_sの差ΔT(=T_a-T_s)で定義される大気安定度を指標としてW_cとU_<10>の関係を調べた.その結果,同じ風速に対しては大気の不安定性が強いほどW_cは相対的に大きな値を示すことが明らかとなった.また,波の発達状態を指標としてW_cとU_<10>の関係を調べた結果,発達期にある波よりも減衰期にある波の方が相対的にW_cが大きくなることがわかった.さらに,波の方向スペクトルから風波とうねりの伝播方向を同定し,風波の伝播方向に対するうねりの偏角を指標としてW_cとU_<10>の関係を調べた.これより,風波のみが卓越する場合の方が,うねりの存在する場合に比べてW_cが相対的に大きくなることがわかった.本年度は,和歌山県の田辺湾沖合2kmに位置する田辺中島高潮観測塔においてCO_2フラックスの現地計測を実施し,得られたCO_2フラックスと大気-海洋間のCO_2分圧差から気体交換速度を評価する研究を行った.本研究では,風速とCO_2濃度の乱流変動を応答性の高い測器を用いて計測し,渦相関法から直接的にCO_2フラックスを算定した.大気中のCO_2濃度の測定には非分散赤外線ガス分析計(NDIR)を用いた.海水中のCO_2濃度については,疎水性多孔質膜チューブから成る気液平衡器を用いて溶存濃度の平衡気体を作成し,NDIRによって評価した.また,WAVEADCPのデータから波浪特性量を算定した.これらの計測システムを用いることにより,風波パラメータと気体交換速度の関係を検討することが可能となった.対象海域では,観測期間中において,日中は海洋から大気へCO_2が放出され,夜間は海洋へ吸収されていることが明らかとなった.また,海水中のCO_2濃度の日変化は比較的緩やかであるが,大気のCO_2濃度の変化は大きく,その変動には陸域からの高いCO_2濃度の空気の移流が大きく関与していることがわかった.渦相関法によって得られたCO_2フラックスの輸送方向は概ねCO_2分圧差の向きと一致していた.

しかし,観測期間全体を通してみると渦相関法によるCO_2フラックスの向きとCO_2分圧差の向きが異なる場合があり,今後フラックスの算定法の妥当性を検討する必要があるものと考えられる.本観測において得られた気体交換速度の普遍表示手法について検討した結果,室内実験で得られた気体交換速度の風波パラメータ依存性が実海洋においても近似的に成立することが明らかとなった.本年度は,海洋観測塔において現地観測を実施し,WPL補正に基づく渦相関法からCO_2フラックスを算定した.得られたCO_2フラックスと大気-海洋間のCO_2分圧差から気体交換速度を評価し,うねりの存在および波の発達状況の違い(波齢)が気体交換速度に及ぼす効果について検討した.うねりが卓越した波浪場での交換速度の方が,風波が卓越した波浪場の交換速度よりも相対的に小さな値を示すことがわかった.前年度までの研究で,うねりの存在によって砕波が抑制されることが示されており,気体交換が砕波によって促進されるとすれば,交換速度のこのような挙動は極めて妥当なものと考えられる.さらに,風波が卓越する波浪場のデータに着目した場合,同じ風速や摩擦速度であっても,波齢が大きいほど交換速度は増大することが明らかとなった.これは,波齢が大きい波浪場の方が波のスケールが大きく,より大規模な砕波を伴うことを反映しているためと思われる.砕波が気体交換に及ぼす効果を記述するために,速度スケールとして摩擦速度を,長さスケールとして有義波高を用いて定義された風波レイノルズ数を導入した.摩擦速度で無次元化された気体交換速度と風波レイノルズ数の関係を調べた結果,無次元交換速度は低風速領域において風波レイノルズ数と共に減少するが,レイノルズ数が103を超えると増加することが明らかとなった.このレイノルズ数はおおよそ砕波発生の臨界値に対応しており,このような交換速度の増加は砕波による気体交換の促進によるものと考えられる.また,風波が卓越する波浪場の交換速度を風波レイノルズ数に対してプロットした場合,風速または摩擦速度に対しては波齢の違いによって分離していたデータ群が,一つの普遍的な関係を示すことがわかった.このことは,風波レイノルズ数が気体交換速度を定量化する上で有効な無次元パラメータであることを意味する.