hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
亜寒帯沿岸生態系の低次生産構造に与える河川起源栄養塩の影響と歴史的変遷

本研究は、一般的に生産性の高いとされる亜寒帯域に属しながら、貧栄養の対馬暖流水の影響を強く受けている北海道日本海沿岸域を研究対象とし、海域からの栄養塩のみならず陸域からもたらされる栄養塩の量(フラックス)と質(栄養塩組成)が沿岸域の低次生産構造に時空間的にどの様な影響を与えているかについて明らかにすることを目的として行われた。特に堆積物中の化学成分分析および顕微鏡観察により高い生産性を保証する植物プランクトンである珪藻類の過去における生産量の時空間的変動と陸域からの栄養塩供給の歴史的変遷の関係を明らかにした。研究期間中に得られた主な知見は以下の通りである。河川水プルームの流軸に沿った地点の堆積物コアの化学分析の結果、有機炭素含量の高い層が確認され、堆積速度から1970年代に堆積した層であると推定された。これはこの時期に炭素に富んだ泥炭質を含んだ土壌粒子が河川を通して海域に輸送された結果を示し、1970年代に農地改良が盛んに行われたことと洪水が頻発した事実と符合する。また、海洋の主要な植物プランクトンである珪藻類のみが生産するケイ酸質の殻に由来する生物起源ケイ素の分布は、もっとも河口に近い点において徐々に増加する傾向が得られた。このことは、この地点において珪藻類の生物生産が近年増加傾向にあることを示唆している。この理由として河川からの栄養塩等の供給が近年増加傾向にあること、あるいは河川改修の結果、河川起源の粒子量が減少し、植物プランクトンの光合成に重要な光環境が改善したことが考えられた。調査対象海域として我が国を代表する一級河川である石狩川からの栄養塩供給を受けている石狩湾を選定した。石狩川の最下流部においてほぼ一ヶ月おきに河川水を採取し、窒素、リン、ケイ素の主要栄養塩を測定した。また、海域調査を練習船うしお丸、おしょろ丸を用いて計4回広域観測を行った。すべての海洋観測時において河川プルームを示す低塩分水は岸沿いを北上する様に伸展していた。2006年5月の航海時には融雪に伴う長期の流量増大に起因して、大規模な河川プルームの発達が観測された。石狩湾表層水中の栄養塩濃度の分布はリン酸塩を除き、河川プルーム内で高濃度であり河川からもたらされる栄養塩の影響を大きく反映したものであった。特にDINについては、季節に拘わらずプルーム外では枯渇しているのに対し、プルーム内においては石狩川河口に近づくに従い濃度が増大していた。クロロフィルα濃度は、深層からの栄養塩供給が考えられた2006年5月を除き、河川プルームの流軸上において高濃度であった。最大のクロロフィルα濃度が観測されたのは降水イベントに由来した栄養塩供給を受けたと考えられる2005年8月航海時であった。一方で、2006年8月ではプルーム内でもクロロフィルα濃度は非常に低く、およそ4倍の差が存在した。また、2006年5月は河川プルームに由来した栄養塩類が表層において高濃度に存在していたにも拘わらず、クロロフィルαは比較的低濃度であった。更に表層において見積もられた基礎生産速度の結果についても同様の傾向であった。このことは、河川からの栄養塩供給量のみが、河川プルーム影響下における基礎生産過程にとって重要ではなく、他の要因による影響が非常に大きい事が示唆された。この複合要因を更に解明することで、河口域・沿岸域における基礎生産環境に対する河川プルームの影響をさらに解明することができると期待される。調査海域として我が国を代表する一級河川である石狩川からの栄養塩供給を受けている石狩湾を選定した。石狩川の影響を受けた河川水プルームは湾の北東部に分布することから、海域の基礎生産に及ぼす石狩川の影響の歴史的変遷を明らかにする目的で、湾北東部の堆積物中の新生物元素親の変化を調べた。

練習船うしお丸を用いて、石狩湾の河川水プルームの流軸に沿った5地点で最大40cmの堆積物コアを採取した。堆積速度は、210Pbと137Csを測定することにより推定した。得られた堆積速度は、地点間で異なるが、0.5-1.3cm/yrの範囲であった。このことから今回採取された堆積物コア中には最大で過去80年程度までの堆積物の情報が保存されていると推定された。化学分析の結果、有機炭素含量の高い層が確認され、堆積速度から1970年代に堆積した層であると推定された。炭素と窒素の比が現在の10前後と比較してこの層の比は20前後と有意に高いことと合わせると、この時期に炭素に富んだ泥炭質を含んだ土壌粒子が河川を通して海域に輸送されたと考えられる。これは、1970年代に農地改良が盛んに行われたことと洪水が頻発した事実と符合する。また、海洋の主要な植物プランクトンである珪藻類のみが生産するケイ酸質の殻に由来する生物起源ケイ素の分布は、もっとも河口に近い点において徐々に増加する傾向が得られた。このことは、この地点において珪藻類の生物生産が近年増加傾向にあることを示唆している。この理由として河川からの栄養塩等の供給が近年増加傾向にあること、あるいは河川改修の結果、河川起源の粒子量が減少し、植物プランクトンの光合成に重要な光環境が改善したことが考えられた。
最速モーター蛋白質ミオシンXIの分子エンジンとカルシウムによる制御ブレーキの研究

水生植物の車軸藻(Chara corallina)の節間細胞では60μm/secという非常に速い原形質流動が報告されている。骨格筋の最大収縮時において、アクチン繊維とミオシン繊維の滑り速度が6μm/secであることから考えると、車軸藻ミオシンの原形質流動は筋収縮速度のほぼ10倍の運動活性を持つことになる。この速度は現在知られているモーター蛋白質の中で最速と考えられている。更にこの車軸藻ミオシンにはもう一つのユニークな性質がある。それはカルシウムにより、その運動活性が失われるという報告である。つまり、カルシウムはこの最速ミオシンのブレーキとして働いている可能性が高い。では如何にして非常に速い速度を発生しているのか?という疑問に対する解答は得られていない。その問いに答えるためには、幾つかのドメインに変異を導入したリコンビナント蛋白質を作成し、その酵素活性と運動活性を比較検討することが重要であると考えられる。同様の試みは他の幾つかの研究機関でも行われているが、残念なことに、未だリコンビナント蛋白質を得ることに成功していない。私は幾つかのミオシンにおいて、リコンビナント蛋白質の作成に成功した実績のあるバキュロウイルスを用いた昆虫細胞の発現系を用いて、最新の遺伝子組み換え技術によりリコンビナント車軸藻ミオシンXIの発現を試みた。その結果、車軸藻ミオシンXIの全長、HMMと呼ばれる2つの頭部を持つ変異体およびモータードメインのみのそれぞれのリコンビナント蛋白質の作成に成功した。さらに、ミオシンIIの頭部や尾部と入れ替えたキメラ体の作成にも成功した。しかし、カルシウム依存的にミオシンXIをリン酸化するキナーゼをクローニングすることは出来なかった。このことは既に報告されているカルシウム依存性プロテインキナーゼと車軸藻のものとの間でのホモロジーが低い可能性を示唆している。遺伝子工学技術を用いて、最速(骨格筋ミオシンの10倍の速度)のモーター蛋白質である車軸藻ミオシンXIが何故これほど速いかを分子レベルで明らかにするために、全長と頭部(エンジン部分)の組み換え体蛋白質の作成を行った。残念ながら、これまでミオシンXIの組み換え体蛋白質の発現は世界中で試みられてきたが、未だに成功していない。最高速モーターミオシンXIの謎を解明するためには、まずはこの壁を越えなければならない。そこで多くのミオシンの発現で成功した実績ある昆虫細胞-Baculovirusの系を用いてミオシンXIの全長(246kDa)の発現を行う実験を計画どおり遂行した。ミオシンXIには植物カルモジュリンを軽鎖として必須であるため、同時に植物カルモジュリンも発現させなくてはならない。選択は植物カルモジュリンを発現させる為の組み換え体ウイルスを作成するか?もしくは植物カルモジュリンの昆虫細胞での安定発現株を得ることである。今後のことも考慮して、時間が少しかかるものの後者の植物カルモジュリンのトランスジェニック安定発現株(Sf9)の作成を行った。インビトロゲン社のInsectSelect Glow Systemを用いて、OplE2プロモーターの下流に挿入した車軸藻カルモジュリン遺伝子を相同組換えによりSf9細胞に導入した。Zeosinの薬剤耐性により、安定株細胞をクローニングした。その結果、車軸藻カルモジュリンを常に発現する5つのトランスジェニックSf9細胞株を得ることに成功した。次に、上記で得られたトランスジェニックSf9細胞株にもっとも良く行われているウイルスを用いてミオシンXI遺伝子を導入し、発現させるシステムの構築を試みた。通常の相同組み換えでウイルスを得る方法ではなく、インビトロゲン社から開発されたGateway Systemを用いてin vitroで直接ウイルスと組み換えることにより、短期問に組み換え体ウイルスを得ることが出来るBaculoDirect^<TM> Baculovirus Expression Systemを用いて蛋白質の発現を行った。その結果、4x10^7pfuのミオシンXI遺伝子組み換え体Baculovirusを得ることに成功した。抗ミオシンXI抗体を用いたウェスタンブロット解析では、全長(246kDa)のミオシンXIの発現蛋白質を確認できたが、発現量は少なく、量的問題を克服しなければならないという課題が生じた。

その結果、車軸藻ミオシンXIの全長、HMMと呼ばれる2つの頭部を持つ変異体およびモータードメインのみのそれぞれのリコンビナント蛋白質の作成に成功した。さらに、ミオシンIIの頭部や尾部と入れ替えたキメラ体の作成にも成功した。しかし、カルシウム依存的にミオシンXIをリン酸化するキナーゼをクローニングすることは出来なかった。このことは既に報告されているカルシウム依存性プロテインキナーゼと車軸藻のものとの間でのホモロジーが低い可能性を示唆している。
Cryopreservationを用いた同種神経移植の実験的研究

これまでの実験により、cryopreservationしても組織のviabilityを保つことは、可能であることが示唆されている。本年度はまず、保存された筋肉組織のviabilityを評価する方法を考案することを目的として研究を進めてきたが、遺伝子を評価することで保存組織のviabilityが評価できることが示唆された。この結果をもとに、この評価方法を用いて、血管柄付きで移植した筋肉を評価すると、1時間および3時間の室温阻血後に再接着した筋肉は、3日および7日後の時点での評価で、control群と比較してviabilityに有意な差はみられなかった。しかし、6時間の室温阻血後の再接着では、control群と比較すると有意な差が認められた。この結果から、保存方法や保存時間の差による微妙な違いをこの評価方法で評価できることがわかった。現在は、4°Cで保存することにより組織のviabilityが十分に保たれるのか、また4°Cで保存した筋肉を血管柄付きで移植してもそのviabilityが十分に保たれるのかを検索しているところである。さらに種々の保存方法を用いて組織を保存し、それを血管柄付きで移植した後、この評価方法を用いて評価し、最適な保存方法を見出すことを目標として実験を継続する予定である。B.Nラット(allograft群)およびLewisラット(isograft群)の坐骨神経を液体窒素を用いて凍結保存し、これを坐骨神経に欠損を作成したラットへ移植した。細胞を凍結する際に生じる凍害の保護剤として、DMSO(dimethylsulfoxide)を使用した。坐骨神経に1センチメーターの神経欠損部を作成し、そこに液体窒素で凍結保存した神経を1.5センチメーター移植した。移植後2週、4週で移植した坐骨神経を採取し、H-E染色による組織学的評価およびCAT活性値(Choline acetyltransferase activity)の測定による生化学的評価を行った。allograft群では、2週、4週ともに著明な炎症反応を認め、移植した神経は収縮あるいは吸収されていた。allograft群での、このような所見は、移植片の抗原性による拒絶反応が起こっているものと考えられた。isograft群でもその程度は比較的軽度であるものの同様の炎症反応が認められていた。isograft群でのこのような所見は、凍結保存による神経組織の破壊によるものと考えられた。また、CAT活性値は、isograft群では、移植神経片の中枢端で7562、中央部で5148、末梢端で5463であり、移植した神経の末梢部分まで神経の再生が進んでいることが示唆された。一方、allograft群で移植神経片の中枢端で9008、中央部で3735、末梢端で1333であり、神経の再生は不十分であった。組織所見と生化学的評価から凍結保存のみでは、移植神経片の抗原性を完全に低下させることは困難であると考えられた。来年度は、人工材料を用いるとともに、保存状態を評価する方法をあらたに考案し、これを用いて神経のみでなく、筋肉等の保存や移植後のviabilityの評価を検討する予定である。
マニラ湾・ラグーナ湖及び周辺流域の統合型環境研究プロジェクト推進のための共同調査

1)マニラ湾/ラグーナ湖連成系の水理・水質・生態環境調査および数値シミュレーションモデル開発マニラ湾及びラグーナ湖の水理・水質環境に関する調査として,2001年10月(雨季;マニラ湾,ラグーナ湖,パッシグ川),2002年2月(乾季;ラグーナ湖),2003年2月(乾季,マニラ湾)においてそれぞれ数日間の集中観測を実施した.また,2002年3-6月の乾季から雨季への移行期での連続観測をラグーナ湖とパッシグ川で行った.これらによってそれぞれの時期における特徴的な水理構造や水質特性を明らかにすることができた.特に,ラグーナ湖における風系場の空間的な非一様性の効果の重要性やパッシグ川におけるメトロマニラ域の支川からの汚濁負荷の重要性,マニラ湾における3次元流動構造の特徴や底泥からのリン溶出の重要性などが示された.さらに乾季末期でのマニラ湾側からの海水の逆流に伴うラグーナ湖内の塩分上昇現象を捉えることに成功した.これらの水理・水質環境調査に平行して,マニラ湾とラグーナ湖の流動シミュレーションのための基本モデルの開発を試みた.このうちマニラ湾に関しては灘岡・二瓶らによる3次元海水流動モデル(Dual-σPOMモデル)をベースとし,ネスティング法や非静水圧分布導入の効果などを検討した.またラグーナ湖に関しては,ラグーナ湖内に数多く存在する養殖池(fish pen)の流体力学的な効果を導入するための現地調査を2003年3月に実施した.2)重金属に着目した周辺流域を含めた物質循環調査マニラ湾で採取された既存底泥試料ならびにパッシグ川およびラグーナ湖で新たに採取した底泥試料の粒径分布および重金属の分析を行った.その結果,これらの水域における重金属分布の特徴が明らかになり,その発生域との関連性が示された.特に人為的影響を強く受けている鉛に着目し,その起源の一つとしての道路脇粉塵の採取・分析を行った.3)周辺流域における水・物質循環に関する数値シミュレーションピナツボ火山流域における水・物質循環を評価する上で重要となる,雨季における泥流の平面2次元シミュレーションモデルを開発し,その適用性を確認した.1)マニラ湾/ラグーナ湖連成系の水理・水質・生態環境調査および数値シミュレーションモデル開発マニラ湾及びラグーナ湖の水理・水質環境に関する調査として,2001年10月(雨季;マニラ湾,ラグーナ湖,パッシグ川),2002年2月(乾季;ラグーナ湖),2003年2月(乾季,マニラ湾)においてそれぞれ数日間の集中観測を実施した.また,2002年3-6月の乾季から雨季への移行期での連続観測をラグーナ湖とパッシグ川で行った.これらによってそれぞれの時期における特徴的な水理構造や水質特性を明らかにすることができた.特に,ラグーナ湖における風系場の空間的な非一様性の効果の重要性やパッシグ川におけるメトロマニラ域の支川からの汚濁負荷の重要性,マニラ湾における3次元流動構造の特徴や底泥からのリン溶出の重要性などが示された.さらに乾季末期でのマニラ湾側からの海水の逆流に伴うラグーナ湖内の塩分上昇現象を捉えることに成功した.これらの水理・水質環境調査に平行して,マニラ湾とラグーナ湖の流動シミュレーションのための基本モデルの開発を試みた.このうちマニラ湾に関しては灘岡・二瓶らによる3次元海水流動モデル(Dual-σPOMモデル)をベースとし,ネスティング法や非静水圧分布導入の効果などを検討した.またラグーナ湖に関しては,ラグーナ湖内に数多く存在する養殖池(fish pen)の流体力学的な効果を導入するための現地調査を2003年3月に実施した.2)重金属に着目した周辺流域を含めた物質循環調査マニラ湾で採取された既存底泥試料ならびにパッシグ川およびラグーナ湖で新たに採取した底泥試料の粒径分布および重金属の分析を行った.その結果,これらの水域における重金属分布の特徴が明らかになり,その発生域との関連性が示された.特に人為的影響を強く受けている鉛に着目し,その起源の一つとしての道路脇粉塵の採取・分析を行った.3)周辺流域における水・物質循環に関する数値シミュレーションピナツボ火山流域における水・物質循環を評価する上で重要となる,雨季における泥流の平面2次元シミュレーションモデルを開発し,その適用性を確認した.1.マニラ湾/ラグーナ湖連成系の水理・水質・生態環境調査および数値シミュレーションモデル開発マニラ湾及びラグーナ湖の水理・水質環境に関する既存関連資料を収集するとともに,雨季にあたる2001年10月に2週間程度のブイ係留系による流速・水温・塩分・濁度・DO等の多点同時連続観測ならびに調査船による採水・STD観測をマニラ湾-パッシグ川-ラグーナ湖で行った.また,乾季にあたる2002年2月下旬に1週間程度,同様の観測をラグーナ湖とパッシグ川で行った.これらにより,マニラ湾-パッシグ川-ラグーナ湖の水理環境に関する基本データを得ることができた.

具体的には,ラグーナ湖では,既存研究で知られている乾季での値に比べて雨季には栄養塩レベルがかなり小さくなること,ラグーナ湖では風系場の空間的な非一様性が顕著で,それに対応して成層の付き方にもかなり非一様性が見られること,パッシグ川では支川からの汚濁負荷がかなり大きいこと,レッドフィールド比がラグーナ湖内も含めて総じて16より小さく,窒素制限状態になっていること,逆にマニラ湾では16より大きく,リン制限状態になっていること.マニラ湾では底質からのリンの溶出が見られること,マニラ湾湾口部では流動場の3次元性が顕著であり,それに物質輸送の特徴が支配されていること,等が明らかになった.また,これらの水理・水質環境調査に平行して,マニラ湾とラグーナ湖を対象とした流動シミュレーションのための基本モデルを開発した.このうちマニラ湾に関しては,灘岡・二瓶らによる3次元海水流動モデル(Dual-σPOMモデル)をベースとし,またラグーナ湖に関しては田村・灘岡による準3次元浅水乱流モデル(SDS-Q3Dモデル)をペースとし,さらに密度流効果を導入して汎用化することを試みた.2.周辺流域における水循環・物質循環調査流域統合型広域環境システム・アプローチの基礎になる流域水循環に関する既存関連資料を広範に収集するとともに,2000年3月下旬には,現在も大きな土砂生産量を有するピナツボ火山流域における土砂生産量および下流域での土砂動態の評価を,メガダイク地域での現地調査により行う予定である.1)マニラ湾/ラグーナ湖連成系の水理・水質・生態環境調査および数値シミュレーションモデル開発マニラ湾及びラグーナ湖の水理・水質環境に関する調査として,昨年度の調査が主として雨季において実施したものであることから,本年度は乾季を対象として調査を行った.その結果,乾季の終わり(5月上旬)のラグーナ湖水位が最も低くなる頃,マニラ湾側からパッシグ川を遡って海水が逆流し,ラグーナ湖内の塩分が上昇する時期があることなど,きわめて特徴的な現象を捉えることに成功した.また,これらの水理・水質環境調査に平行して,昨年に引き続いて,マニラ湾とラグーナ湖の流動シミュレーションのための基本モデルを開発した.このうちマニラ湾に関しては,灘岡・二瓶らによる3次元海水流動モデル(Dual-σPOMモデル)をベースとし,ネスティング法や非静水圧分布導入の効果などを検討した.またラグーナ湖に関しては田村・灘岡による準3次元浅水乱流モデル(SDS-Q3Dモデル)をベースとし,それにラグーナ湖内に数多く存在する養殖池(fish pen)の流体力学的な効果を導入する方法を検討し,そのための現地調査を実施した.2)重金属に着目した周辺流域を含めた物質循環調査2002年3月に採取したパッシグ川およびラグーナ湖の底泥の粒径分布および重金属の分析を本年度行った.ラグーナ湖の重金属濃度は比較的低く,パッシグ川では,一部の元素で高い値が観察された.これまでのマニラ湾での結果と合わせてこの地域における底泥中の重金属の分布が明らかになった.分布の傾向が強く人為的影響を受けている鉛について,その起源の一つとして道路脇粉塵を考え,道路脇粉塵の分析を行った結果,粉塵中の鉛濃度はわが国の環状八号線の粉塵中濃度と大きな差はないことがわかった.道路率などを加味して,鉛の環境への負荷量を路面排水について概算し,廃棄物の処分場から負荷される鉛の量と比較した.さらに底質形成に関連する水中微粒子の凝集沈殿過程を明らかにするために,2003年2月にこの地域の水の採取および解析を行った.
幕末の洋学者宇田川榕菴の全手稿解題集大成とその解析による榕菴全体像の考察

津山洋学資料館、武田薬品杏雨書屋、早稲田大学・天理大学図書館その他、各地にある宇田川榕菴ならびに関連する人物の稿本を調べ、コピーをいただき、コピーを許されないものは書き写し、これを整理、解析して、宇田川榕菴全著作、稿本類の解題を書き、さらに宇田川榕菴の全体像を明らかにすべく作業を進めている。宇高川榕菴(17981846)の初期の稿本は、『厚生新篇』に関連したものが多く、今日、稿本としてその実物がつきとめられないもの(書かれたという記録はあるが)も、『厚生新篇』の記述からうかがうことができること。これまで稿本の名のみあって、その存在場所が不明であったもので、その存在が明らかになったもの。また、存在さえ知られていなかったもので、榕菴の稿本として確認できたもの。また、逆に、榕菴のものとされているが、印があっても、榕菴のものとは考えられないものなど、多数の稿本が確認できた。目下、整理解析をすすめている。この宇田川榕菴の稿本などの探索の途上で、別の新知見も得られた。とりわけその中で、榕菴の祖父、宇田川槐園の稿本と遺骨の発見は大きな意義があった。槐園についての研究は、これまでほとんどなされてこなかった。しかし、榕菴が、今日、日本の近代化学の祖と云われる仕事をなしとげるには、彼一代だけでなく、宇田川三代の継起的展開によるものであることは、筆者も述べて来たところであるが、その第一代の槐園の稿本類と榕菴の稿本類との関係を知ることができたのは、今回の研究の当初には予想できなかった収穫であった。また、榕菴の周辺にいた蘭学者たち、とくに、緒方洪菴(1810-1863)の訳と思われる舎密(化学)の稿本との比較、さらに、後継者川本幸民や宇田川興斎、宇都宮三郎の稿本との関係が明らかになったことも、榕菴の歴史的位置づけを明らかにするうえで有意義であった。さらに解析を続け、まとめたい。本年度は,天理大学図書館,津山洋学資料館の宇田川三代の稿本類を改めて,すべて見ることができ,その一部のコピ-を得ることができた。この調査によって,従来明らかにされていなかった稿本の存在の確認,逆に榕菴のものとされていたものが,そうでないことの確認などができた。発見稿の例:「開物全書:亜癬並榲〓篇,天保7年丙午十月稿成」武田製薬の杏雨書屋の資料については,まだすべてを見尽すことはできていないが,ここにも,従来明らかにされていなかった稿本類の存在を知ることができた。榕菴の後継者の一人宇都宮三郎も調べた。岐阜のくすり博物館,名古屋の蓬佐文庫等に関連文書,物品があると聞いたが,調査未了であり,伊藤篤太郎氏旧蔵にかかわる稿本類は,さらに追ってみる。早稲田大学にある稿本および物品の調査はまだできていない。宇田川榕菴に次いで発掘発見された宇田川玄随の骨について,東大の鈴木尚氏および神谷敏郎のお力添えで調査解析した結果,身長148.5cmくらいの女性的な人であることが確認できた。また,「宇田川榕菴先生」の墓の下から新しく出土した歯12本については,榕菴のあごの骨の穴,あごの骨の年令に比べると若く小さいが,以前に抜けたものを保存しておいたもの(つまり同一個体のもの)とも考えられる。仙台の殿様で抜けた歯や切った爪を保存しておく習慣を有する例があった(鈴木)とのことである。宇田川玄随,玄真,榕菴の三代は養子であって血族的関係はないが,玄随の直系の子孫の生存が確認でき,玄随ゆかりの人びとの墓地が,東京都足立区小台の珠明院にあることが判明した。入手できた稿本類のコンピュ-タを使っての解析と整理を,ある程度進めることができた。全手稿リストの完成に一歩近づいた。宇田川榕菴の稿本類の手稿改題の執筆が一部できた。本年度は,津山洋学資料館,早稲田大学図書館,武田薬品杏雨書屋,静嘉堂文庫,茨城大学図書館などを中心に,宇田川榕菴関係稿本ならびに関連資料の調査を行い,その整理をすすめた。本年度の大きな成果は,宇田川榕菴の仕事が,祖父宇田川槐園(玄随・晉)の仕事の発展として行なわれたものであることが,これまで以上に明確に判明してきたことである。宇田川槐園は従来,儒医から蘭医に転じ,杉田玄白・中川淳庵・大槻玄沢らと交わり,桂川甫園のすすめで,日本最初の内科(西洋)薬『西説内科撰要』を刊行したことで知られており,その他のことはあまり研究されて来なかった。

ところが,榕菴との関係を調べるうちに,宇田川槐園が,榕菴の仕事の原形をつくっていること,すなわち,西洋薬のこと,植物・動物,鉱物のこと,化学(製錬術),さらには物理実験に関することにも,関心をもち,実際に記録を残していることがわかった。例えば,『蘭畝俶載』にはリュクトポムプ(真空ポンプ)の実験の観察記録があり,『遠西名物考』『遠西薬経』には,西洋薬のことが書かれ,その書き方,その表題からしてのちの玄真・榕菴による『遠西医方名物考』『和蘭薬鏡』を思わせる。榕菴が高い関心を示した諸薬品の名がすでに見える。それにしても,儒医槐園がいかにして蘭医に転じたかを調べるなかで,恐らく,西洋薬に日本にある和漢薬よりすぐれたものがあることがきっかけではないかと筆者は思うようになり,初期物産会の記録『薬品会記』(天明4年)を見つけることもできた。槐園の人物像も解析できた。語学の学習,文法の解析についてもすぐれていることがわかった。そこで,榕菴と併行して槐園の稿本類についてもすべてあたってみることにし,それをすすめている。上記の他,『宇氏秘笈』『遠西草木略』『槐園叢書』『九〓俶載』『新撰局方標目』『名彙』等を検討した。津山洋学資料館、武田薬品杏雨書屋、早稲田大学・天理大学図書館その他、各地にある宇田川榕菴ならびに関連する人物の稿本を調べ、コピーをいただき、コピーを許されないものは書き写し、これを整理、解析して、宇田川榕菴全著作、稿本類の解題を書き、さらに宇田川榕菴の全体像を明らかにすべく作業を進めている。宇高川榕菴(17981846)の初期の稿本は、『厚生新篇』に関連したものが多く、今日、稿本としてその実物がつきとめられないもの(書かれたという記録はあるが)も、『厚生新篇』の記述からうかがうことができること。これまで稿本の名のみあって、その存在場所が不明であったもので、その存在が明らかになったもの。また、存在さえ知られていなかったもので、榕菴の稿本として確認できたもの。また、逆に、榕菴のものとされているが、印があっても、榕菴のものとは考えられないものなど、多数の稿本が確認できた。目下、整理解析をすすめている。この宇田川榕菴の稿本などの探索の途上で、別の新知見も得られた。とりわけその中で、榕菴の祖父、宇田川槐園の稿本と遺骨の発見は大きな意義があった。槐園についての研究は、これまでほとんどなされてこなかった。しかし、榕菴が、今日、日本の近代化学の祖と云われる仕事をなしとげるには、彼一代だけでなく、宇田川三代の継起的展開によるものであることは、筆者も述べて来たところであるが、その第一代の槐園の稿本類と榕菴の稿本類との関係を知ることができたのは、今回の研究の当初には予想できなかった収穫であった。また、榕菴の周辺にいた蘭学者たち、とくに、緒方洪菴(1810-1863)の訳と思われる舎密(化学)の稿本との比較、さらに、後継者川本幸民や宇田川興斎、宇都宮三郎の稿本との関係が明らかになったことも、榕菴の歴史的位置づけを明らかにするうえで有意義であった。さらに解析を続け、まとめたい。
重喫煙者の低線量CT画像による肺気腫の長期にわたる進展評価と関与する遺伝子の同定

慢性閉塞性肺疾患(COPD)は2030年に世界の死因第3位になると報告されている。COPDの発症感受性遺伝子の候補としてTNFやSERPINE2等の多数の関連遺伝子が同定されている。超早期診断のためには肺気腫の進展に関与する遺伝子群の同定が望まれる。本申請課題は世界に類のない重喫煙者の長期の経年低線量CT画像・臨床情報データベースを用いて肺気腫の長期にわたる進展を定量的に評価する手法を開発し、肺気腫の高進展リスク群を層別化する。これらを用いてCOPD関連遺伝子候補の中から肺気腫の進展に関与する遺伝子群の候補を同定する。進展に関与する遺伝子群を活用して超早期肺気腫の検診を可能にする。
石器使用痕分析からみた日本列島旧石器時代における資源利用技術の多様性に関する研究

本研究では,日本列島旧石器時代における冷温帯や温帯の森林的環境,そして寒帯の草原的環境に適応した人類の石器使用や資源利用技術の特徴を明らかにすることを目的として,本州東半の後期旧石器時代前半期や縄文時代草創期の石器群,そして最終氷期最盛期の北海道の石器群を対象に使用痕分析を実施する.また石器使用痕分析の成果とそれぞれの地域・時期の古環境との比較を通して,人類の適応戦略や資源利用技術の地域的な多様性を考察する.本年度では1)北海道の最終氷期最盛期に位置づけられる石器群を対象とした使用痕分析, 2)本州の縄文時代草創期の石器を対象とした使用痕分析,および3)日本列島から産出する哺乳動物化石とその年代測定に関する近年の研究成果の集成と整理,を実施した.1,北海道の最終氷期最盛期に位置づけられる柏台I遺跡やオバルベツ2遺跡の細石刃石器群,そして嶋木遺跡の剥片石器群を分析対象として抽出した.石器使用痕分析の結果,細石刃石器群に伴う石器には骨や角,牙の加工を示す痕跡が,剥片石器群に伴う石器には主に乾燥皮や生皮,肉などの加工を示す痕跡が多数観察された.この成果は,寒帯の草原的な環塊に適応した人類の石器使用や資源利用技術の多様性を考察する重要な基礎的データになる.2,千葉県船橋市の向遺跡から出土した縄文時代草創期に位置づけられる局部磨製石斧を対象に使用痕分析を実施した.被加工物は不明であったものの,磨製の刃部に観察された顕著な摩滅や微小剥離痕などはこの部位が使用されたことを示している.3,日本列島から産出する哺乳動物化石とその年代測定に関する近年の成果を改めて集成し,後期更新世における陸上哺乳動物相の特徴と,特に大型動物の絶滅時期とその要因に関する研究を整理した.この成果は当時の古環境の一部である動物相を明らかにするうえで重要な成果になると考える。(抄録なし)本研究では,日本列島旧石器時代における冷温帯や温帯の森林的環境や,寒帯の草原的環境に適応した人類の石器使用や資源利用技術の特徴を明らかにすることを目的として,本州東半の後期旧石器時代前半期や縄文時代草創期の石器群,そして最終氷期最盛期の北海道の石器群を対象に使用痕分析を実施する.また石器使用痕分析の成果とそれぞれの地域・時期の古環境との比較を通して,人類の適応戦略や資源利用技術の地域的な多様性を考察する.以上の研究の枠組みに基づいて,本年度では,1)北海道の最終氷期最盛期に位置づけられる石器群を対象とした石器使用痕分析,および,2)北海道の古環境情報の集成と整理,を実施した.1)について,本年度では北海道の最終氷期最盛期に位置づけられる旧石器時代資料の中でも,帯広市川西C遺跡から出土した石刃石器群を分析対象として抽出した.石器使用痕分析の結果は,掻器や削器,彫器などの各種石器が,主に乾燥皮や生皮,肉などの軟らかい物の加工に用いられ,骨や角などの硬質な動物性の素材の加工に用いられる機会が極めて少なかったことを示している.2)北海道の各地から得られている,湿地や湖沼堆積物などの花粉化石を含むボーリングコアの分析結果を網羅的に集成し,それぞれの地域の植物相の整理を実施した.各地の花粉化石の分析結果は,LGMの北海道南西部にグイマツを主とする亜寒帯針葉樹林,北海道北東部にグイマツ・ハイマツを主とする疎林と草原が広がっていた可能性を示している.以上の成果は,寒帯の草原的な環境に適応した人類の石器使用や資源利用技術の特徴を考察する上で,重要な基礎的データになる.本研究では,日本列島旧石器時代における冷温帯や温帯の森林的環境,そして寒帯の草原的環境に適応した人類の石器使用や資源利用技術の特徴を明らかにすることを目的として,本州東半の後期旧石器時代前半期や縄文時代草創期の石器群,そして最終氷期最盛期の北海道の石器群を対象に使用痕分析を実施する.また石器使用痕分析の成果とそれぞれの地域・時期の古環境との比較を通して,人類の適応戦略や資源利用技術の地域的な多様性を考察する.本年度では1)北海道の最終氷期最盛期に位置づけられる石器群を対象とした使用痕分析, 2)本州の縄文時代草創期の石器を対象とした使用痕分析,および3)日本列島から産出する哺乳動物化石とその年代測定に関する近年の研究成果の集成と整理,を実施した.1,北海道の最終氷期最盛期に位置づけられる柏台I遺跡やオバルベツ2遺跡の細石刃石器群,そして嶋木遺跡の剥片石器群を分析対象として抽出した.石器使用痕分析の結果,細石刃石器群に伴う石器には骨や角,牙の加工を示す痕跡が,剥片石器群に伴う石器には主に乾燥皮や生皮,肉などの加工を示す痕跡が多数観察された.この成果は,寒帯の草原的な環塊に適応した人類の石器使用や資源利用技術の多様性を考察する重要な基礎的データになる.2,千葉県船橋市の向遺跡から出土した縄文時代草創期に位置づけられる局部磨製石斧を対象に使用痕分析を実施した.被加工物は不明であったものの,磨製の刃部に観察された顕著な摩滅や微小剥離痕などはこの部位が使用されたことを示している.3,日本列島から産出する哺乳動物化石とその年代測定に関する近年の成果を改めて集成し,後期更新世における陸上哺乳動物相の特徴と,特に大型動物の絶滅時期とその要因に関する研究を整理した.この成果は当時の古環境の一部である動物相を明らかにするうえで重要な成果になると考える。

北海道の最終氷期最盛期の石器群に位置づけられる川西C遺跡の石刃石器群を対象に使用痕分析を実施することができた.また北海道の最終氷期最盛期前後における植生に関する研究を整理することができた.これらの成果は,寒帯の草原的環境に適応した人類の適応戦略や資源利用技術の特徴を考察する際の重要な基礎データになると考える.これまで北海道の最終氷期最盛期の石器群として,(1)細石刃石器群,(2)小形剥片石器群,(3)石刃石器群が確認されている.本年度では,石刃石器群に対して使用痕分析を実施したものの,細石刃石器群,小形剥片石器群に対して分析を実施することができなかった.最終氷期最盛期前後に位置づけられるこれらの石器群を対象とした使用痕分析は,北海道の最終氷期最盛期の環境に適応した人類の適応戦略や資源利用技術を明らかにする上で重要な課題である.本研究課題を遂行するため,次年度では,北海道の細石刃石器群および小形剥片石器群を対象とした使用痕分析を実施する予定である.(抄録なし)
脳腫瘍幹細胞の同定とその増殖能の制御

悪性神経膠腫は増殖能、浸潤能の高さゆえ、その治療は困難を極め、現時点では治癒に至ることはない。他臓器の悪性疾患と比べても、その生命予後は極めて不良の部類に入る。治療のためには増殖能、浸潤能の制御が必要であるが、機構の解析は進んでいないため、治療の新たなパラダイムとして脳腫瘍幹細胞という概念に着目した。京都大学脳神経外科は、我が国で悪性脳腫瘍に対する手術件数が上位に入る施設であり、その手術により摘出された脳腫瘍組織から腫瘍幹細胞の存在証明を行った。まずPrimary cultureによる脳腫瘍細胞培養を行い、続いてそのsphere化をはかり、それに成功した。脳腫瘍幹細胞のマーカーとされるCD133陽性細胞をRT-PCR,免疫組織学的染色,western blottingで確認し、primary cultureをsphere法で培養することで、脳腫瘍幹細胞のcell line化に成功した(未発表データ)。次に、CD133陽性細胞が幹細胞のいかなるマーカーを発現しているか確認を行った。Nanogを含むいくつかの幹細胞を維持するマーカーとの相関が確認された。今後、この細胞を用いて研究を進めていく。cell line化されているU87、U251、C6、LN18、LN229のgliomacellを用いてのin vitroの研究を行っている。腫瘍幹細胞のマーカーとされるCD133をはじめとしていくつかの表面マーカーによる免疫染色ならびにRTPCRによる解析を行い、手術により採取されたヒト神経膠腫の組織の中にCD133+細胞の存在を確認した。これは、少なくとも腫瘍幹細胞様の細胞が神経膠腫内にも存在する可能性を示唆する結果である。現在、FACSを用いてCD133+細胞の分離および培養を行う実験中である。現在までのところ、CD133+細胞をcell line化された細胞から分離・培養を試みているが、cell line化により性質に変化を来しCD133+細胞の数が圧倒的に少ないためか、CD133によるソーティングができていない。最近の脳腫瘍幹細胞様の細胞の報告例をみるとprimary cultureから分離・培養できたとするものが散見されており、今後は手術で採取された腫瘍組織からprimary cultureを行って培養し、その細胞でFACSを施行していく予定であり、準備が最終段階に入っている。また、glioblastoma患者脳から摘出された腫瘍組織を用いても、CD133、Nestin、GFAPなどによる免疫染色を行っている。当教室で神経膠腫の遺伝子解析を行っているが、それらの神経膠腫浸潤または増殖に関わる可能性のある遺伝子解析も行っていく予定である。
ウイルスの複製機構の弱点をターゲットとした抗HIV剤の創製

本研究では、全く新たな概念に基づく戦略により、新規抗HIV薬の創製を目指した。HIV構成タンパク質においては多量体形成等の機能維持に必須な構造があり、それらは変異しにくい(変異すると機能をもたない)と考えられ、そのような標的を探すことが、治療薬シード創出において重要である。すなわち、多量体形成に関わるカプシドタンパク質(CA)やエンベロープタンパク質gp41は立体構造的に変異に弱い領域を持つと思われ、これらの領域を探索した。このような弱点をターゲットとして、ペプチドライブラリーを用いて抗エイズ薬を探索した。最終的に、治療標的を解明し、抗HIV剤の創出のブレークスルーを達成した。HIV感染症、エイズの治療において、根治を目指すこと、および耐性ウイルスの出現を完全に防ぐことは難しく、新しい治療法の創出が望まれている。本研究では、全く新たな概念に基づく戦略により、新規抗エイズ薬の創製を目指している。HIVの構成タンパク質においては多量体形成等の機能維持に必須な構造があり、それらは変異しにくい(変異すると機能をもたなくなる)と考えられ、そのような標的を探すことが、治療において重要であると思われる。このようなHIVに内在する変異や構造変化に対する弱点をターゲットとして、自らが創製するペプチドを中心としたライブラリーを用いて、フォワードケミカルゲノミクス的手法により抗エイズ薬を探索した。具体的には、CA由来の部分ペプチドライブラリーを構築し、抗HIV活性を評価し、リード化合物を創出した。また、gp41の断片の2量体、3量体のペプチドミミックを創製し、抗HIV活性を評価し、単量体からの抗HIV活性の飛躍的上昇を見出した。最終的に、薬剤耐性が生じにくい抗エイズ薬の治療標的を解明し、ウイルス変異に抵抗する抗HIV剤の創出のブレークスルーを目指した創薬基盤技術を確立することを考えている。エイズおよびHIV感染症の治療において、耐性ウイルスの出現を完全に防ぐことは難しく、新しい薬剤の創出が望まれている。本研究では、全く新たな概念に基づく戦略により、新規抗エイズ薬の創製を目指した。HIVの複製サイクルにおいて、変異に弱そうな標的を探すのではなく、ヒトには存在しないHIV固有のものを標的分子として選んだ。このような従来の固定概念を脱却し、HIVがもつ複製上の弱点をターゲットとして、抗エイズ薬を探索しようと考えた。HIV構成タンパク質においては多量体形成等の機能維持に必須な構造があり、それらは変異しにくく(変異すると機能を失う)、そのような標的を探すことが、治療において重要であると考えられる。このようなHIVに内在する変異や構造変化に対する弱点をターゲットとして、自らが創製するペプチドおよびペプチドミメティク技術を用いて、フォワードケミカルゲノミクス的手法により抗エイズ薬を探索した。HIVの構造タンパク質において、CAやgp41は、多量体形成が構造や機能維持に重要であり、ウイルスゲノムが変異すると多量体がうまく形成されず、機能を維持できなため、変異しにくいと考えられた。最終的に、ウイルス変異に抵抗する、薬剤耐性が生じにくい、抗エイズ薬の治療標的をいくつか発見し、抗HIV剤の創出のブレークスルーの可能性を見出した。CA由来の部分ペプチドライブラリーからリード化合物を創出し、また、gp41の断片の2量体、3量体のペプチドミミックを創製し、抗HIV活性の飛躍的上昇に成功しているので。創薬化学CA由来のリード化合物の最適化を行う。また、gp41の断片の2量体、3量体のペプチドミミックの最小構造ユニットを明らかにし、低分子化を行う。最終的に、抗HIV剤創出のブレークスルーを目指す。26年度はリード化合物の合成を中心に行い、27年度にペプチドミミックや低分子化合物を大量に合成し、評価するため、27年度予算を多くした。CA由来のリード化合物の最適化を行う。
地域住民における高血圧、脂質代謝異常の遺伝要因と生活習慣との関連に関する研究

<背景と目的>従来の疫学調査では、遺伝情報を含んだ調査結果に乏しく、個々の遺伝素因に基づいた生活習慣改善の指針を示すことが出来なかった。今回、S町の一般住民で、1999年の健診受診者男女総計2395名を対象として、署名によるインフォームドコンセントを得て、血圧、脂質、肥満などの循環器疾患リスクファクターに遺伝要因がどのように関連しているかを、アルデヒド脱水素酵素(ALDH2)、アンジオテンシン変換酵素(ACE)に関して、遺伝子多型を分析して検討した。<検討結果>アルコールの代謝に大きく関与するALDH2の遺伝子多型の出現頻度は1/1型44.3%、1/2型47.0%、2/2型8.7%であった。それぞれの遺伝子多型による循環器疾患のリスクファクターを比較したところ、収縮期血圧(SBP)、拡張期血圧(DBP)、HDLコレステロール(HDL)、Body Mass Index(BMI)、飲酒量は1/1型、1/2型、2/2型の順に大きい値を示し、統計学的有意差があった。しかし、年齢、BMI、飲酒量、降圧剤の使用、高脂血症治療薬の使用で調節して比較したところ、いずれも3群で有意差はなかった。ACE遺伝子多型の出現頻度はII型37.9%、ID型43.4%、DD型18.7%であった。ロジスティック回帰分析の結果、高血圧と関連しているものは年齢、BMI、高血圧の家族歴であったが、ACE遺伝子多型と高血圧との間には関連を認めなかった。性・年齢階級別の解析を行っても同様の結果となった。<考察>SBP、DBP、HDL、BMIは、ALDH2の1/1型において最も高く、2/2型が最も低い。しかし、これらの因子はそれぞれの遺伝子型が規定する飲めるアルコール量と関連するものであり、ALDH2遺伝子自体が直接関与しているものではない。ACE遺伝子多型と高血圧との間には有意な関連は認めない。
障害物のある空間における人間型ロボットの3次元動作計画

人間型ロボットは,人に類似の形状を有するため,人の生活空間での活躍が期待される.人の生活空間は工場などのように整備された環境ではないため,人間型ロボットの行動を妨げる様々な障害物が存在することが予想される.一方,人間型ロボットは車輪移動型ロボットと異なり,障害物を跨ぎ越えるといった空間を3次元的に利用する障害物回避行動をとることができる.本研究では,人間型ロボットの3次元空間での障害物回避行動計画手法を確立し,人間型ロボットの行動範囲を拡大することを目的とする.平成18年度は,前年度までに得られた研究成果を基に,歩行動作にも関係する足を後ろから前に振り出す動作について検討を行い,人間型ロボットの最適な動作を生成するアルゴリズムを確立した.開発した人間型ロボットの最適な動作を生成するアルゴリズムを用いて最適な動作を生成し,それを人間型ロボットシミュレータOpenHRPに実装し,人間型ロボットHRP-2の計算機モデルを用いた計算機シミュレーションを行い,提案手法により計画された最適な動作の有効性を確認するとともに,産業技術総合研究所の保有する人間型ロボットHRP-2を用いた実験を行い,実験的にも提案手法の有効性を検証した.人間型ロボットは,人に類似の形状を有するため,人の生活空間での活躍が期待される.人の生活空間は工場などのように整備された環境ではないため,人間型ロボットの行動を妨げる様々な障害物が存在することが予想される.一方,人間型ロボットは車輪移動型ロボットと異なり,障害物を跨ぎ越えるといった空間を3次元的に利用する障害物回避行動をとることができる.本研究では,人間型ロボットの3次元空間での障害物回避行動計画手法を確立し,人間型ロボットの行動範囲を拡大することを目的とする.平成18年度は,前年度までに得られた研究成果を基に,歩行動作にも関係する足を後ろから前に振り出す動作について検討を行い,人間型ロボットの最適な動作を生成するアルゴリズムを確立した.開発した人間型ロボットの最適な動作を生成するアルゴリズムを用いて最適な動作を生成し,それを人間型ロボットシミュレータOpenHRPに実装し,人間型ロボットHRP-2の計算機モデルを用いた計算機シミュレーションを行い,提案手法により計画された最適な動作の有効性を確認するとともに,産業技術総合研究所の保有する人間型ロボットHRP-2を用いた実験を行い,実験的にも提案手法の有効性を検証した.
制御問題，力学系，界面運動に現れる漸近問題への粘性解的手法の研究

制御問題,力学系,界面運動に現れる,Hamilton-Jacobi方程式,平均曲率流方程式,Fokker-Planck方程式,分数冪時間微分を持つ方程式といった非線形性や特異性の強い偏微分方程式に対して長時間挙動,均質化問題,離散スキームの収束といった漸近解析を行う.特に,力学系理論,確率論に現れる概念を新しく取り入れることで,偏微分方程式の粘性解理論に対して新しい手法を導入することを目指す.制御問題,力学系,界面運動に現れる,Hamilton-Jacobi方程式,平均曲率流方程式,Fokker-Planck方程式,分数冪時間微分を持つ方程式といった非線形性や特異性の強い偏微分方程式に対して長時間挙動,均質化問題,離散スキームの収束といった漸近解析を行う.特に,力学系理論,確率論に現れる概念を新しく取り入れることで,偏微分方程式の粘性解理論に対して新しい手法を導入することを目指す.
自然科学教育に必要な気象学に関するモデル実験教材の開発と応用

地球モデル実験装置を用いた研究から、偏西風波動の波動数について次のような知見を得た。(1)中緯度温度の増加と共に波動数が減少する。(2)中緯度域の幅を狭くすると波動数は増加する。(3)中緯度域の水深(大気の厚み)が増加すると、波動数は減少する。(4)中緯度域の水深を連続的に変化させると、波動の形や数の変化を伴って、偏西風波動が流動する。(5)北極振動の張り出しの増加と共に波動数が減少する。(6)北極振動が生じているときは偏西風波動が流動する。(7)張り出しの頂上付近では波動が消失し、張り出しを通過後に新たに渦が形成され波動に発達する。本研究は3年計画で実施するものであり、1年目である平成21年度は「赤外線サーモグラフィー」を購入して、「回転テーブルを用いたジェット気流のモデル実験」に向けた予備実験を行う予定であった。本研究で考えた実験の手法は、回転テーブルの上部に赤外線サーモグラフィーを固定し、サーモグラフィーごと回転させた状態で回転テーブル上の水槽内の温度分布の動画を高分解能で撮影するというものである。通常のサーモグラフィーの使い方とは大きく異なり、外部から動画のオンオフを制御でき、この動画を外部で確認しながら内蔵メモリーに高速で記録する必要がある。3つのメーカーの機種に絞ってデモンストレーションを繰り返したが、パソコンも一緒に回転させなければならない機種や、動画を外部から確認できない機種など、上述の条件を100%満たす機種はなかった。このような理由から、購入機種の選定にたいへん長い時間を要することになり、結局、2社による競争入札が執行されたのが平成22年2月19日という年度末になった。このことは、本来の研究計画が大きく遅れることを意味しており、実際、予定していた実験研究はほとんど進まなかった。平成21年度に赤外線サーモグラフィーと高速度カメラが納入されたので、2年目である平成22年度は、赤外線サーモグラフィーの液晶画面付きリモートコントロール装置を購入し、回転テーブルを用いた実験研究を計画的に遂行していく予定である。近年、多くの地域で見られる異常気象は、地球上の中緯度地域を流れる「偏西風波動」と呼ばれる大気の強い流れが大きく蛇行したことにより、高気圧や低気圧が日本上空に停滞したことが原因であると考えられている。本研究の目的は、3層からなる水槽を用いた地球モデル実験装置を製作し、地球環境の変化によって引き起こされる偏西風波動の変化について様々な条件の下で詳しく調べることである。この実験装置の最大の特徴は、サーモグラフィーカメラで極上空の回転系からの熱画像と可視画像を同時に撮影することにある。平成22年度はまず、地球モデルとして使用する水槽の材質や大きさ、モデルの適切な回転数などを検討するための実験を行った。試行錯誤をした結果、中緯度域の水槽内に偏西風波動に相当する蛇行する流れを発現させることに成功した。その後、地球環境の変化を想定し、中緯度域の温度や中緯度域の幅などの条件を変化させたときの偏西風波動の変化について実験を繰り返した。本研究の結果から、次のような知見を得た。(1)偏西風波動の数は中緯度域の温度が増加すると減る傾向が見られた。このことから、極や赤道との温度差にはあまり依存せず、中緯度自体の温度に依存していることがわかった。(2)回転数を上昇させると偏西風波動の数は多くなる傾向が見られた。(3)中緯度域の幅を狭くすると偏西風波動の数は増加する傾向が見られた。このことから、赤道や極の勢力の強弱によって偏西風波動が大きく影響を受けることがわかった。この実験装置め最大の特徴は、サーモグラフィーカメラで極上空の回転系からの熱画像と育視画像を同時に撮影することにある。平成23年度は、前年度までに製作した「地球モデル装置」を用いて、中緯度域の水槽内に生じる偏西風波動に相当する蛇行する流れが、「大気の厚み」や「北極振動」によってどのように影響を受けるかについて詳しく調べた。「大気の厚みによる影響」に関しては次のような知見を得た。1、中緯度域の水深(つまり大気の厚み)が増加すると、偏西風波動の数が減少する。

2、中緯度域の水深を連続的に変化させると、波動の形や数、波長の変化を伴って、偏西風波動が流動する。3、中緯度域と赤道域の温度差、またに赤道域と北極域の温度差が増加すると、偏西風波動は減少する傾向にある。「北極振動による影響」に関しては次のような知見を得た。1、北極域が大きく張り出すと大きな低気圧が発達し、小さく張り出すと小さな低気圧が発達する。2、北極振動の張り出す数が1つと2つでは、2つの方が偏西風波動の波動数が減少する。3、張り出しがある場合には偏西風波動は流動し、張り出しがない場合には偏西風波動が停滞する。4、張り出しの頂上付近では偏西風波動が消失し、張り出しを通過後に新たに渦が形成され、それが波動に発達する傾向にある。