hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多層的文化内での幸福感の対人的基盤：農業・漁業・企業分析

408集落から収集したデータを解析し、マルチレベル分析を行った。日本において相互協調性は農業者で高いという結果が得られた。また、マルチレベル分析の結果、相互協調性は農業地域の住人であれば非農業者であっても高いという、集落レベルでの効果も得られた。農業地域全体における相互協調性の効果は、集合活動への参加率の高さによって説明されていた。また、日本の企業(25社)に調査を実施したところ、個人レベルでも会社レベルでも、会社への愛着や職場の人への信頼感の高さが社員の幸福感に影響を与えることが明らかになった。これらの結果から、日本国内の文化の多層性(生業や企業風土による違い)と共通性の双方を検証した。本研究の目的は文化の多層性に焦点を当て、幸福感とそれを支える社会関係の文化的基盤を解明することにある。その際、第1層としての「日本文化」と、第2層としての「農漁村地域文化」並びに「企業文化」に着目する。他者との協調的な関係が幸福の主要な源であるとされてきた日本において、(1)第2層の文化間に見られる共通性と差異及び第1層と第2層の間に生じる相克を検証、(2)個人レベルの要因とマクロレベルの要因(国・地域文化環境及び組織風土)を同時に分析、文化が心の働きに影響を与えるメカニズムを精査する。平成26年度は、日本国内の第1次産業従事者(農業者・漁業者)への調査と分析を実施、従事者個人レベルの要因だけではなく、農村・漁村などの生業に根ざした地域コミュニティのマクロレベルの要因がどのように幸福感やメンタルヘルスに寄与するかを検討した。具体的には、幸福感、地域とのつながり、地域へのコミットメント項目と、センサスデータや地域で活動する普及指導員からのヒアリングを用いた地域の文化環境因子(マクロ要因)をドッキングさせて分析を実施した。また、農業者と漁業者の比較分析を実施、農漁村地域文化に応じた地域住民のつながりの成り立ちを検証し、農業者・漁業者それぞれの個人レベルの要因だけではなく地域レベル(マクロレベル)の要因が与える効果を検証した。また、日本型企業への従業員調査を実施、個人レベルの要因と組織内のつながりや組織風土などのマクロレベル要因のそれぞれが、幸福感やメンタルヘルスに与える影響を検証した。幸福感と職場でのつながり(個人要因)を尋ねる質問紙調査を実施したうえで、企業内の組織風土や職場環境、職場内の制度などの文化・環境因子(マクロ要因)を企業毎に調査し、個人レベル・マクロレベルの特性が幸福感に与える影響を検討する。現在まで1000名ほどからの調査回答を得ており、調査は継続段階にある。本研究の目的は、文化の多層性に焦点をあて、幸福感とそれを支える社会関係の文化的基盤を解明することにある。その際、第1層としての「日本文化」と、第2層としての「農漁村を含んだ地域文化」ならびに「企業文化」に着目する。他者との協調的な関係が幸福の主要な源であるとされてきた日本文化において、第2層の文化間にみられる交通性と差異を分析すること、そして第1層と第2層の間に生じる相克を検証する。そして、個人レベルの性格特性や態度などの要因と、マクロレベル(地域や企業風土など場の効果)への調査と分析を実施、それぞれがどのように幸福感やメンタルヘルスに関わるのかを検討した。平成26年度に地域調査を実施して農漁村の比較を行えるデータセットを構築したこと、企業の調査に着手したことを土台に、平成27年度にはその成果を論文・学会・講演会を通じて発表した。地域調査については、農漁村地域文化の比較を重点的に行い、マルチレベル分析を用いて、農業・漁業従事者個人単位だけではなく、農漁村の生業に根ざした地域文化圏のマクロレベル特性がどのように幸福感に寄与するかを検討することができた。農業・漁業地域へのフィールド・聞き取り調査を実施した。また、企業従業員調査のデータ収集と分析を実施し、これまでに15社での従業員調査を実施した。あわせてウェブ調査も行った。組織内のつながりと信頼関係が会社への愛着につながること、一方で個人の主体性が担保される環境であることが幸福感に寄与していることが明らかになった。企業ネットワーク構築に関わるNPO法人と連携して企業へのフィードバックや講演活動を行った。さらにアメリカでは企業従業員へのウェブ調査を実施、職場におけるソーシャル・キャピタルとメンタルヘルスの関係性についての文化共通性を見いだした。ドイツでは大規模データベースにアクセスしての分析実施に着手、韓国での社会関係についての調査も実施した。農業者・漁業者・企業調査ともに順調に経過した。国際比較調査についても予定通りの実施ができた。さらには講演活動や調査対象企業へのフィードバック実施などを通じて当初の予定よりも研究結果のアウトリーチ活動を実践することができた。1)農業・漁業・都市的地域から収集したデータを解析し、マルチレベル分析を行った。また、2)様々な企業組織からのデータを収集し、マルチレベル分析を行う準備を行った。農業・漁業・都市的地域については、まず、先行研究(Uskul et al., 2008; Talhelm et al.,2014同様、日本においても相互協調性は農業者でそれ以外の職種の人よりも高いという結果が得られた。さらに興味深いことに、マルチレベル分析の結果、相互協調性は農業地域の住人で漁業地域の住人よりも高いという、集落レベルでの効果が得られた。

つまり、農業地域に住んでいれば、農業従事者でなくとも、相互協調性が高くなると結果である。また、集落レベルでの相互協調性が農業者率によって予測される効果は、集合活動(清掃活動や集落の寄り合いなど)の参加率の高さによって媒介されていた。つまり農業者が多い地域では集合活動が盛んになり、そのことにより相互協調性が高くなるということができる。この点については時系列分析によってもサポートされた。企業データについては、日本の様々な企業・組織において、会社への愛着や職場の人への信頼感が社員の幸福感に影響を与えることが明らかになった。つまり、会社への愛着が職場の人への信頼感が高い人の方が全体的に幸福感が高いだけではなく、会社の愛着や職場への人への信頼感の平均値が高い会社ほど、そうではない会社よりも従業員の平均幸福感が高かった。一方で、企業による違いがあるものもあった。従業員の自立性は社内のソーシャル・キャピタルがないときにはかえってうまく機能しないという結果が得られた。これらの結果から、日本国内の文化の多層性(生業や企業風土による違い)と共通性の双方を検証することができ、学会発表、論文執筆、一般向け講演会を通じて成果発表を行った。408集落から収集したデータを解析し、マルチレベル分析を行った。日本において相互協調性は農業者で高いという結果が得られた。また、マルチレベル分析の結果、相互協調性は農業地域の住人であれば非農業者であっても高いという、集落レベルでの効果も得られた。農業地域全体における相互協調性の効果は、集合活動への参加率の高さによって説明されていた。また、日本の企業(25社)に調査を実施したところ、個人レベルでも会社レベルでも、会社への愛着や職場の人への信頼感の高さが社員の幸福感に影響を与えることが明らかになった。これらの結果から、日本国内の文化の多層性(生業や企業風土による違い)と共通性の双方を検証した。農業者・漁業者・企業調査ともに順調に経過した。国際比較調査についてはこれまでのアーカイブデータを整理する段階から開始しており、ウェブ調査でのデータ収集と分析は平成27年度の実施となるが、研究の進捗に問題が無い。平成28年度は最終年度であるため、これまでのデータを統合して分析を進める。具体的には下記の点を実施する。(1)地域データについては引き続きマクロデータ(センサスデータなど)とのドッキング作業を進め、マルチレベル分析をさらに実施する。農業コミュニティならびに漁業コミュニティの風土の共通性と差異について詳細に検討する。インタビュー調査などで得られた観点からも解釈を行う。(2)企業データについても引き続きさらに10社ほどでの調査を実施、企業風土ごとの分析が行えるようにする。企業へのインタビュー調査などで得られた観点からも解釈を行う。特に家族経営型の企業と、より成果主義的で専門家集団的な企業を比較し、業態による差異などを検討する。(3)国際比較調査における第1層の「日本文化」の特徴の精緻化(特に企業風土に関わる社会階層についての理論的精緻化)を実施する。これまでの結果から、社会階層のあり方ならびにタテ型・ヨコ型のつながり・信頼関係のあり方がそれぞれの第2層の文化には特徴的であることが見えてきたので、この点における日本文化の特徴を明らかにする。
非線形テーラー渦カオス混合を利用した血液浄化装置とフォトバイオリアクターの可能性

・固液混合相内の流動状態の把握アスペクト比(Γ)0.51.0においては,上下境界端近傍に存在する境界層(Ekman境界層)の影響を受けて,多様な渦モードが発生した.特にΓ=0.6では二個の渦対がお互いに自励振動をする領域があること,自励振動域を過ぎて更に回転数(Reynolds数)が増加すると,二個の渦は互いに振動することを止め,半径方向に安定した渦対(Twin渦)を形成し,一旦安定するが,すぐに全く異なる振動モードが現れること,などが分かった.Γ=3の濾過実験ではナイロン粒子(平均粒子径約77μm,比重1.2)を使用した.これより,内円筒の回転速度(Reynolds数)が増加するにしたがって槽内の濃度が,あまり低下することなく(圧損を高めることなく),濾過が進むことが分かった.回転速度が0の場合(Re=0),約7分で,槽内の粒子はほとんどが濾過フィルターに付着してしまい,テストセクションの濃度が透明に近くなることから,回転による効果は大きい.・微生物の培養と流れの計測血球細胞を直接扱うことは安全上困難なため,血球細胞と類似した植物系光合成微生物(クロレラ)を使用し,Taylor渦による培養への流体力学的な効果を調べた.Γ=1とし,回転数は150rpmと250rpmの二種類,内円筒と外円管の半径差は25mmとした.両者とも照射光量や培養条件は同じで,培養時間は10日間である.これより150rpmではすでに3日目から微生物の沈殿凝集が顕著に現れるのに対して250rpmでは沈殿凝集物はほとんど発生しなかった.両者とも細胞の破壊は殆ど無く,活性度の高い状態を維持して増殖したが,増殖率は低速において,沈殿凝集した方が高い値を示した.これらの結果を総合すると,微生物は光と流れの存在によって急激に増殖するが,基本的にせん断流れの少ない場所を選択する,この意味で今後固定化技術はかなり重要になると考えられた.・固液混合相内の流動状態の把握アスペクト比(Γ)0.51.0においては,上下境界端近傍に存在する境界層(Ekman境界層)の影響を受けて,多様な渦モードが発生した.特にΓ=0.6では二個の渦対がお互いに自励振動をする領域があること,自励振動域を過ぎて更に回転数(Reynolds数)が増加すると,二個の渦は互いに振動することを止め,半径方向に安定した渦対(Twin渦)を形成し,一旦安定するが,すぐに全く異なる振動モードが現れること,などが分かった.Γ=3の濾過実験ではナイロン粒子(平均粒子径約77μm,比重1.2)を使用した.これより,内円筒の回転速度(Reynolds数)が増加するにしたがって槽内の濃度が,あまり低下することなく(圧損を高めることなく),濾過が進むことが分かった.回転速度が0の場合(Re=0),約7分で,槽内の粒子はほとんどが濾過フィルターに付着してしまい,テストセクションの濃度が透明に近くなることから,回転による効果は大きい.・微生物の培養と流れの計測血球細胞を直接扱うことは安全上困難なため,血球細胞と類似した植物系光合成微生物(クロレラ)を使用し,Taylor渦による培養への流体力学的な効果を調べた.Γ=1とし,回転数は150rpmと250rpmの二種類,内円筒と外円管の半径差は25mmとした.両者とも照射光量や培養条件は同じで,培養時間は10日間である.これより150rpmではすでに3日目から微生物の沈殿凝集が顕著に現れるのに対して250rpmでは沈殿凝集物はほとんど発生しなかった.両者とも細胞の破壊は殆ど無く,活性度の高い状態を維持して増殖したが,増殖率は低速において,沈殿凝集した方が高い値を示した.これらの結果を総合すると,微生物は光と流れの存在によって急激に増殖するが,基本的にせん断流れの少ない場所を選択する,この意味で今後固定化技術はかなり重要になると考えられた.【アスペクト比1以下におけるTaylor渦構造変化(カオス混合)の計測法の確立】(1)・装置の試作上下固定端のTaylor渦発生装置において,作動流体の高さ(H)と内・外円筒の隙間(ギャップ)(d)の比であるアスペクト比(Γ)を1以下にすると,波動Taylor渦に遷移する前の段階で,低Reynolds数でも様々な自励振動が生じる.Γ=0.6付近では,上下2つの渦がゆっくりとお互いに低周波振動する現象が捉えられた.その状態を保ったまま更にReynolds数を上昇させていくと,振動数はさらに低下し,左右2つの双子渦が一瞬定常状態で存在する領域が存在した.しかし,この状態からReynolds数を上げて行くと,双子渦の位置は変化しないものの,内円筒に接する渦が高周波で外円筒付近まで競り出す現象が見られた.この原因が装置特性に起因することも考えられたので,軸ぶれをより平滑化させた装置を試作し,再度測定を試みた.この結果,現象の再現性が確認され,また軸ぶれ等の固有振動数とは異なる振動数を保有していることから,新しいタイプの振動現象が捉えられたと認識している.この流れ場の速度に関しては超音波ドップラ流速計でも捉えられた.今後データを整理し,より高Reynolds数にした場合も含めて,そのカオス性について調べる予定である.(2)・単相流における渦構造の把握(レーザ流速計による計測)

レーザ計測による単相流の固液混合相における渦の振動モード等を計測するにあたり,単相流における同様の計測も実施した.(3)・固液混合相内の流動状態の把握(超音波ドップラ流速計の調整と計測)超音波ドップラ流速計(UDV)による測定は上記のように低濃度条件では可能になった.ただし,高濃度では依然ノイズ等が発生する場合が有り,必ずしも線計測が容易にできる段階には至らなかった.また微生物の場合,増殖の過程でフロック(塊)が一単体として発生し運動する場合も生じたため,必ずしもUVPでの測定結果のみで処理できないことが判明した.このため,超音波信号をパターンで捉えられるパルサーレシーバーによる測定も同時進行させることになった.粒子数が多く,混合パターンが様々に変化する場合に有効であると考える.・固液混合相内の流動状態の把握アスペクト比(Γ)0.51.0においては,上下境界端近傍に存在する境界層(Ekman境界層)の影響を受けて,多様な渦モードが発生した.特にΓ=0.6では二個の渦対がお互いに自励振動をする領域があること,自励振動域を過ぎて更に回転数(Reynolds数)が増加すると,二個の渦は互いに振動することを止め,半径方向に安定した渦対(Twin渦)を形成し,一旦安定するが,すぐに全く異なる振動モードが現れること,などが分かった.Γ=3の濾過実験ではナイロン粒子(平均粒子径約77μm,比重1.2)を使用した.これより,内円筒の回転速度(Reynolds数)が増加するにしたがって槽内の濃度が,あまり低下することなく(圧損を高めることなく),濾過が進むことが分かった.回転速度が0の場合(Re=0),約7分で,槽内の粒子はほとんどが濾過フィルターに付着してしまい,テストセクションの濃度が透明に近くなることから,回転による効果は大きい.・微生物の培養と流れの計測血球細胞を直接扱うことは安全上困難なため,血球細胞と類似した植物系光合成微生物(クロレラ)を使用し,Taylor渦による培養への流体力学的な効果を調べた.Γ=1とし,回転数は150rpmと250rpmの二種類,内円筒と外円管の半径差は25mmとした.両者とも照射光量や培養条件は同じで,培養時間は10日間である.これより150rpmではすでに3日目から微生物の沈殿凝集が顕著に現れるのに対して250rpmでは沈殿凝集物はほとんど発生しなかった。両者とも細胞の破壊は殆ど無く,活性度の高い状態を維持して増殖したが,増殖率は低速において,沈殿凝集した方が高い値を示した.これらの結果を総合すると,微生物は光と流れの存在によって急激に増殖するが,基本的にせん断流れの少ない場所を選択する.この意味で今後固定化技術はかなり重要になると考えられた.
雰囲気制御型PLDと気相還元選択析出による薄膜状担持金属触媒調製法の開発

反応場として水の光分解を設定し、得られる水素、原料の水、触媒粉体を効率的に分けることのできる薄膜状触媒を想定し、その触媒調製法の確立を目指した。まず硫黄ドープチタニア薄膜を調製し光触媒活性を評価したところ、ドープによって水素生成反応の増大、可視光照射下におけるメチレンブルー脱色反応が確認された。続いて液相還元選択析出法を気相に応用し、ニッケルナノ粒子を薄膜へ担持したところ、活性の著しい増大が確認された。担持金属触媒は通常多孔質担体に担持されて加圧成型されたハニカム状あるいは粉体の状態で供給される。ところが反応場の設計上、どうしても薄膜化したい場合の触媒調製法は特になく、これまでは通常の担持触媒調製法のそれをいわば強引に適用すること(ペースト状にして塗布するなどの物理的手法等)が多かった。本研究では、特殊な反応場として水の光分解を設定し、得られる水素と原料の水、それに触媒粉体を効率的に分けることのできる薄膜状触媒を想定し、その触媒調製法の確立を目指して研究を行った。後半部の薄膜への金属ナノ粒子担持については、液相法における新触媒調製技術である「液相還元選択析出法」を気相に応用し、同様な還元・不均一核生成・成長のステップをふみ、各ステップの速度を制御することを目指して研究を行った。硫黄ドープチタニア薄膜は、2.1×10-3kPaの二硫化炭素の雰囲気下でNd: YAGレーザー(1.02Jcm-2,λ=1064nm)を用いてチタニアターゲット(和光チタニア粉末を圧縮成型および焼結することで得た)をアブレーションすることにより、石英ガラス基板上に堆積させることで得た。この時の基板温度は室温とした。ニッケルナノ粒子の担持は以下の手順で行った。作製した薄膜を真空容器内に置き100°Cに加熱・保持した。次にニッケロセン蒸気、続いてヒドラジン蒸気を一定量導入し、密閉状態でニッケロセンを還元することで金属ニッケルのナノ粒子を薄膜表面に析出させた。得られた触媒薄膜の光触媒活性試験を行ったところ、硫黄ドープによって水素生成反応が増大し、可視光照射下においてメチレンブルー脱色反応が確認された。また、ニッケル触媒を担持することで活性が著しく増大した。硫黄ドープチタニア薄膜は、2.1×10-3kPaの二硫化炭素の雰囲気下でNd : YAGレーザー(1.02Jcm-2, λ=1064nm)を用いてチタニアターゲット(和光チタニア粉末を圧縮成型および焼結することで得た)をアブレーションすることにより、石英ガラス基板上に堆積させることで得た。

後半部の薄膜への金属ナノ粒子担持については、液相法における新触媒調製技術である「液相還元選択析出法」を気相に応用し、同様な還元・不均一核生成・成長のステップをふみ、各ステップの速度を制御することを目指して研究を行った。硫黄ドープチタニア薄膜は、2.1×10-3kPaの二硫化炭素の雰囲気下でNd:YAGレーザー(1.02Jcm-2,λ=1064nm)を用いてチタニアターゲット(和光チタニア粉末を圧縮成型および焼結することで得た)をアブレーションすることにより、石英ガラス基板上に堆積させることで得た。この時の基板温度は室温とした。ニッケルナノ粒子の担持は以下の手順で行った。作製した薄膜を真空容器内に置き100°Cに加熱・保持した。次にニッケロセン蒸気、続いてヒドラジン蒸気を一定量導入し、密閉状態でニッケロセンを還元することで金属ニッケルのナノ粒子を薄膜表面に析出させた。得られた触媒薄膜の光触媒活性試験を行ったところ、硫黄ドープによって水素生成反応が増大し、可視光照射下においてメチレンブルー脱色反応が確認された。また、ニッケル触媒を担持することで活性が著しく増大した。
神経発達障害に関連するサイトカイン誘導性膜タンパク質 IFITM3 のシグナル解析

培養アストログリア細胞において、IFN-β、IL-1βおよびTNF-αを処置すると濃度依存的にIFITM3遺伝子の発現が増加した。PolyI:C誘発性IFITM3の遺伝子発現増加は、NFκBの阻害剤であるhelenalinを前処置しても抑制されなかった。一方、IRF3の上流に存在するTBK-1の阻害剤の前処置によりPolyI:C誘発性IFITM3の遺伝子発現増加は有意に抑制された。以上の結果より、PolyI:Cにより誘導されるIFITM3の遺伝子発現にはTBK-1からIRF3を介した経路が重要であることが示唆された。(1)培養アストログリア細胞における炎症性サイトカインによるIFITM3の誘導培養アストログリア細胞においてPolyI:C処置により発現が誘導されたサイトカインであるIFN-β、IL-1βおよびTNF-αをアストログリア細胞に処置すると濃度依存的にIFITM3遺伝子の発現が増加した。これらの結果より、培養アストログリア細胞におけるIFITM3の遺伝子発現増加に炎症性サイトカインの関与が示唆された。(2)細胞内シグナル伝達分子に対する阻害剤を用いた解析培養アストログリア細胞において、IFN-β、IL-1βおよびTNF-αを処置すると濃度依存的にIFITM3遺伝子の発現が増加した。培養アストログリア細胞においてPolyI:C処置により発現が誘導されたサイトカインであるIFN-β、IL-1βおよびTNF-αをアストログリア細胞に処置すると濃度依存的にIFITM3遺伝子の発現が増加した。一方、PolyI:C処置により発現変化がなかったサイトカインであるIL-6およびIL-10を処置してもIFITM3遺伝子の発現に変化は認められなかった。また、PolyI:C処置により発現が減少したサイトカインであるIL-4を処置しても同様にIFITM3遺伝子の発現に変化は認められなかった。また、PolyI:CはTLR3, MDA5及びRIG-Iの3つの分子により認識される事が明らかとなっているが、IFN-β、IL-1βやTNF-αを培養アストログリア細胞に24時間処置したところ、IFITM3と同様にTLR3, MDA5およびRIG-Iの遺伝子発現を上昇させた。一方、IL-6およびIL-10、あるいはIL-4を処置してもTLR3, MDA5およびRIG-Iの遺伝子発現に変化は認められなかった。これらの結果は、アストログリア細胞においてIFN-β、IL-1βやTNF-α等のサイトカインにより、ポジティブフィードバックが誘導されている可能性を示唆するものであり、本研究成果はウイルス感染後のアストログリア細胞の応答機構の解明に寄与するものと考える。また、IFITM3と相互作用するタンパク質を同定するため、PolyI:C処置後のマウス脳ホモジネートにおいて抗IFITM3抗体を用いた免疫沈降を行い、共免疫沈降してきたタンパク質の質量分析器による網羅的な解析を行った。その結果、エンドサイトーシスやエキソサイトーシスに関連するタンパク質等の有力なIFITM3結合候補タンパク質を見出した。ウイルス感染や細菌感染時のアストログリア細胞においてIFITM3が誘導され、その発現誘導にはIFN-β、IL-1βおよびTNF-α等のサイトカインが関与する可能性を示唆する結果を得た。また、IFITM3と相互作用するタンパク質を同定するため、PolyI:C処置後のマウス脳ホモジネートにおいて抗IFITM3抗体を用いた免疫沈降を行い、共免疫沈降してきたタンパク質の質量分析器による網羅的な解析を行ったところ、エンドサイトーシスやエキソサイトーシスに関連するタンパク質やリン酸化・脱リン酸化に関わるタンパク質等の有力なIFITM3結合候補タンパク質を見出した。これらの結果は、IFITM3の誘導シグナルおよび下流シグナルの解明に大きく貢献するものである。今後は、IFN-β、IL-1βやTNF-α等の中和抗体を用いて、PolyI:C誘導性IFITM3遺伝子発現における、これらサイトカインの寄与の程度を明らかにする。また、PolyI:C及びIFN-β、IL-1β、TNF-α等のサイトカインにより活性化される細胞内シグナル分子であるNFκB, extracellular signal-regulated kinase (ERK), phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)等に対するsiRNAや阻害剤を用いて、PolyI:C及びサイトカインによるIFITM3の発現増加に関与する細胞内シグナル伝達経路を明らかにする。さらに、IFITM3結合タンパク質を明らかにするため、PolyI:C処置後のマウス脳ホモジネートにおいて抗IFITM3抗体を用いた免疫沈降を行い、今年度明らかにしたIFITM3結合候補タンパク質(共免疫沈降してきたタンパク質)との相互作用に関して詳細な検討を行う。細胞培養のためのプラスチック器具、分子生物試薬代や免疫沈降、ウェスタンブロッティング等のIFITM3結合タンパク質解析のための試薬代に充てる。また、論文投稿のための投稿費用や印刷費用に使用する。
脳DNAメチル化再編の次世代への継承と生化学的環境変化

DNAメチル化はゲノムに依らない遺伝子発現調整に関わる。本研究では、マウスの離乳後3-6週にDNAメチル化を維持するためのメチルドナーを欠乏した食事を用い、脳内DNA改変を促した。その後の行動変化と遺伝子および生化学的環境変化を調べた上で、その影響が次世代のマウスに生じるかをメチルドナー欠乏食を摂取した雄マウスの子ども世代で探索した。メチルドナー欠乏を持つ親の子マウスでは対照群と比して特に恐怖条件付けとその消去パラダイムにおいて違いがあり、海馬内遺伝子変化やモノアミン濃度の変化を伴った。親世代の脳DNAメチル化変化は次世代の行動や遺伝子発現、代謝物変化に影響を与えうることが示唆された。青年期に好発する不安障害やうつ病などの精神疾患の発症脆弱性や治療反応性の有無には個人のストレス耐性の差が強く関与していると考えられる。それには出生後に発現調節を受ける、DNAメチル化に代表されるエピジェネティックな現象、特に小児(発達)期における脳内遺伝子のエピジェネティックな再編成の関与が考えられる。本研究ではマウスにメチルドナー制限食を用いて促した小児期のDNAメチル化の再編成が、成長後のストレス耐性、刺激に対する生理的反応、不安・抑うつ・社会性等の行動面に影響を与えることを多角的に検証、発達期脳内遺伝子制御の与える精神疾患への影響を探り、再編成したDNAメチル化の回復が治療につながることを検討する。以前の我々の研究で、マウスの発達機脳内におけるDNAメチル化の再編成は、恐怖や不安の学習に海馬における遺伝子発現の変化を伴いつつ変化を生じていることがわかった。本研究では、それが回復可能なのかを、高速液体クロマトグラフィーをもちいてまずはDNAメチル化再編された脳で、どのような神経伝達物質の変化が生じているのかを探り、その後どのような環境下、もしくは治療薬にて変化した行動を回復させることが出来るのかを検証する。さらに、親世代で脳DNAメチル化再編と行動変化が会った場合に、それが次世代に伝達可能な情報として伝わるのかを検証する。これまでに、匂いによる条件付けでは、マウス精子の嗅覚受容体DNAメチル化変化が次世代に親世代の行動変化を受け継がせることは発表されている。一方我々のような情動行動に対する変化が同様の形式で次世代に移行しうるかは検証されていないため、本研究にて検証していきたいと考えている。現在、行動実験は、次世代(F1)マウスに対して、恐怖学習とオープンフィールド、高架式十字迷路などを行って、親世代(F0)の行動結果が反映される結果を得ている。出生後発達期に遺伝子がある種の要因によってDNAメチル化を含めたエピジェネティックな再編成を受けることは、1その後の精神疾患の発症脆弱性、もしくは2発症に対する抵抗性をもたらし、効果的な治療は発症脆弱性につながった変化を回復させると考えている。そして、そのような変化を受ける脳領域と遺伝子を特定することが将来の治療、創薬のターゲットになると考える。本研究では、とりわけそのようなエピジェネティックな改変を受けた遺伝子が次世代に引き継がれるのかを検証する。親世代(F0)とその子供である第1世代(F1)に対して行動実験(恐怖条件付けとその消去、高架式十字迷路、モリス水迷路)と海馬における遺伝子発現をリアルタイムPCR法を用いて測定し、行動と遺伝子発現の違いを、F0およびF1世代で比較した。また、メチルドナー欠乏によってもたらされたDNAメチル化改変が脳内の神経伝達物質にもたらす影響を高速液体クロマトグラフィー(HPLC)を用いたカテコラミン類の定量によって行動との対応を検討する。次世代への影響については概ね順調に実験が推移し、結果を得ている。一方で高速液体クロマトグラフィーの結果はマウス脳の複数部位における濃度は測定出来たが、行動との関連に関しては解析が送れている。脳内DNAメチル化の変化が発達期に与える可能性を、マウスを用いて検証してきた。出生後のメチル化変化を制限するために、メチル化反応に使われるメチルドナーを欠乏させた食事をマウス生後3-6週に与えて(メチルドナー欠乏群、以下FMCD群)、発達期=小児期にDNAメチル化が制限されるモデルとした。このメチルドナー欠乏群はメチルドナー制限後(6週齢)でも、発達後の12週齢期においても、海馬におけるメチル化や記憶に関連した遺伝子群(Dnmt3やAMPA受容体遺伝子)のメチル化を変化させ、恐怖や不安反応に違いをもたらした(Ishii et al.,2013,Tomizawa et al.,2015)。本研究では、そのように発達期に脳内メチル化の変化を受けたオス個体を親(F0)とする子ども世代のオス(F1)が行動的に変化をきたすかどうかを分子レベルの背景の変化ともに検証した。

結果として、F0世代に不安様行動の減少、恐怖反応消去の遅延と再発、海馬におけるカルモジュリン2キナーゼα(CaMK2α)の発現低下が見られたが、F1ではF0世代とは異なる行動と遺伝子発現結果であった。F1世代では不安の増大、恐怖消去の促進、一方でCaMK2αの発現上昇が見られた。このことから、発達期のメチルドナー欠乏は次世代にストレス応答性や恐怖に対する脆弱性に影響を及ぼす可能性が示唆された。この結果は第23回日本時間生物学会にて発表した。また、F0世代、FMCD群とコントロール群の6週オスマウスの海馬をサンプルに、代謝物質濃度を包括的に求める、メタボローム解析を行っており、次年度に解析予定である。平成28年5-7月において、使用するマウスの研究に使う第2世代の子どもを十分な数得ることが想定外に遅れた点、その後平成28年8月以来、リアルタイムPCRによる発現遺伝子絞込みに際して、当初想定とは別な遺伝子変化もあったため、解析を追加するために遅延した。脳内DNAメチル化の変化が発達期に与える可能性を、マウスを用いて検証してきた。出生後のメチル化変化を制限するために、メチル化反応に使われるメチルドナーを欠乏させた食事をマウス生後3-6週に与えて(メチルドナー欠乏群、以下FMCD群)、発達期=小児期にDNAメチル化が制限されるモデルとした。このメチルドナー欠乏群はメチルドナー制限後(6週齢)でも、発達後の12週齢期においても、海馬におけるメチル化や記憶に関連した遺伝子群(Dnmt3やAMPA受容体遺伝子)のメチル化を変化させ、恐怖や不安反応に違いをもたらした(Ishii et al.,2013,Tomizawa et al.,2015)。本研究では、そのように発達期に脳内メチル化の変化を受けたオス個体を親(F0)とする子ども世代のオス(F1)が行動的に変化をきたすかどうかを分子レベルの背景の変化ともに検証した。結果として、F0世代に不安様行動の減少、恐怖反応消去の遅延と再発、海馬におけるカルモジュリンキナーゼα(CaMK2α)の発現低下が見られたが、F1ではF0世代とは異なる行動と遺伝子発現結果であった。この結果は第40回日本神経科学学会にて発表した。また、成果は現在Gene, Brain and Behavior誌に投稿中である。DNAメチル化はゲノムに依らない遺伝子発現調整に関わる。本研究では、マウスの離乳後3-6週にDNAメチル化を維持するためのメチルドナーを欠乏した食事を用い、脳内DNA改変を促した。その後の行動変化と遺伝子および生化学的環境変化を調べた上で、その影響が次世代のマウスに生じるかをメチルドナー欠乏食を摂取した雄マウスの子ども世代で探索した。メチルドナー欠乏を持つ親の子マウスでは対照群と比して特に恐怖条件付けとその消去パラダイムにおいて違いがあり、海馬内遺伝子変化やモノアミン濃度の変化を伴った。親世代の脳DNAメチル化変化は次世代の行動や遺伝子発現、代謝物変化に影響を与えうることが示唆された。
大斜航角時の船体流体力の理論計算法に関する研究

港湾等において船舶が離接岸を行なう場合のように,大きな斜航角を伴って運動する船舶に作用する流体力はCross flowによる成分が主体となる。このようなCross flow dragについて,実験により計測を行なって検討した例はあるが,理論的な推定法について検討した研究例は国内外を問わずほとんど見られない。従って,本研究においては,船舶の操縦性能を正確に推定することを目的として,大斜航角を伴って運動している船体に作用する流体力を理論的に推定する方法について検討を行なった。船体に作用する流体力の推定法としては,船体は細長体と仮定し,船体横断面を写像関数により円に写像して推定を行なう方法があるが,船型を正確に表わした上で横断面形状を円に写像する写像関数を求めることは困難である。従って,本研究においては特異点分布法を適用して,船体横断面形状をフレームライン上分布させた束縛渦により表わした。また,船体から剥離する渦層は断面から流出する離散的な自由渦を用いて表現することにより,船体に作用する流体力を推定する方法について検討を行なった。
高度医療受療している小児在宅患者に対する遠隔診療を導入した口腔管理システムの構築

近年我が国では、シームレスな地域連携医療の構築に向けて遠隔医療を推進していくための、通信環境のコスト面や機器の充実、医学領域での電子カルテネットワーク配備など、社会的な背景が整ってきている。そこで本研究は、地域連携医療を支えうる手法として、遠隔診療を併用した歯科訪問診療システムを構築し、その背景を検証することが目的とし、高度医療を受療している小児在宅患者と家族のQOLに関与することを目指し、テレビ電話を用いた遠隔診療を導入した口腔健康管理を構築するための、介入調査を含めた4年間の研究である。対象は、初診時に研究について趣旨を説明の上、その方法を希望した患者とその家族とする。安全面の配慮として、訪問看護師には本研究の趣旨と摂食嚥下リハビリテーション内容について事前に打ち合わせを行う。研究方法は、初年度には遠隔診療システムのトライアルと最終検討、対象者選定を行う。また、遠隔診療システムを実施した患者、及び実施していない患者に対してアンケート調査を行う。2年目、3年目には対象者を選定し継続的な遠隔診療を実施する。最終年度にはその効果を検証する。遠隔診療は医師対患者(D to P)とし、初診は訪問診療にて必要な医療情報の収集、口腔内調査、摂食嚥下機能診断を実施し、2回目以降に対象患者自宅と当科での遠隔診療を実施する。オンライン診療実施の際には、患者自宅と当科の双方が画面上で口腔ケアや摂食指導が可能となるソフトウエアを設置する。定期的にオンライン診療を行い、通常の訪問診療と比較して、オンライン診療の効率性、有効性を検証する。有効性の検証は、診療時間、摂食嚥下機能障害の改善度、患者・家族の満足度について比較検討を行う。実施場所は、当科附属病院、及び多摩クリニックとする。初年度の2018年度は遠隔診療システムの仕様検討、トライアル、最終検討と対象者選定とアンケート調査を行った。初めに、現在、外来通院を行っている小児患者の保護者に106名を対象とし、遠隔診療に関するアンケートを実施した。自宅と外来での患児の様子が異なると答えたものは73%であり、その内容は食べ方、落ち着き、食べる量、食べる時間などであった。そこでオンライン診療に対する期待として、普段の状態が確認できるということが挙げられた。さらに、遠隔診療は7名の患者、計28回実施をした。その診療時間は平均28分(最長48分、最短6分)であった。また、対象者に対して行ったアンケート結果から、開始前は機器の操作や対面でないことに対する不安も認められ、設定に時間を要した、音声や声が聞こえにくい、タブレットの固定や向きを合わせることが難しいとの結果も受け、対象者に対する事前の説明などを改善することが必要であると考えられる。また、どのような効果があったかとの質問に対しては、日常生活状況の確認、患者や保護者の体調不良でも受診が可能であったとの回答があった。今後、2019年度・2020年度は対象者に対して、継続的な遠隔診療を行う。2回目の受診以降に遠隔診療を開始し、最長3ヵ月に1回の訪問診療と14週ごとの遠隔診療を継続する。その頻度は患児の状態や口腔衛生状態、リハビリテーションの実施状況などにより、総合的に判断を行う。最終年度の2021年度には、小児在宅療養患者に対する摂食支援地域連携プログラムの効果検証を行う。2年間の遠隔診療を導入した訪問口腔健康管理を終了後に、初年度に行ったものと同様のアンケート調査を行い、その効果を検討する予定である。初年度のオンライン診療の効果の検証結果から、オンライン診療は患者にとってアクセスしやすい医療であると示唆された。一方で医療者側・患者側ともにコメディカルや家族など複数人で対応することが,より望ましいと考えられたため、患者宅での訪問看護師の同席など、オンライン診療環境も再検討していく予定である。2019年度は、初年度の結果を踏まえ、対象者に対する事前の説明の改善やハード面の整備を行い、さらに、患児宅での訪問看護師や複数の保護者など、複数名の同席環境での対応を検討していく。対象患者は初年度同様に、次に示す5項目を満たす者とした.1初診を含めた少なくとも1回以上,当科外来の小児摂食外来を受診し,評価・診断・リハビリテーション計画の立案を行っている,2全身状態が安定している,3嚥下機能が獲得されており,経口摂取している,4本人および保護者または介護者に本研究の説明を行い,オンライン診療で伝達できる情報などに限界があることを理解したうえで,同意している,5オンライン診療の実施に対して必要な設備を自宅に有している.必要な設備とは自宅にWi-Fi環境を構築し,カメラ付きタブレットまたはカメラ付きスマートホンなどを所持しインターネットに接続している。

近年我が国では、シームレスな地域連携医療の構築に向けて遠隔医療を推進していくための、通信環境のコスト面や機器の充実、医学領域での電子カルテネットワーク配備など、社会的な背景が整ってきている。そこで本研究は、地域連携医療を支えうる手法として、遠隔診療を併用した歯科訪問診療システムを構築し、その背景を検証することが目的とし、高度医療を受療している小児在宅患者と家族のQOLに関与することを目指し、テレビ電話を用いた遠隔診療を導入した口腔健康管理を構築するための、介入調査を含めた4年間の研究である。対象は、初診時に研究について趣旨を説明の上、その方法を希望した患者とその家族とする。安全面の配慮として、訪問看護師には本研究の趣旨と摂食嚥下リハビリテーション内容について事前に打ち合わせを行う。研究方法は、初年度には遠隔診療システムのトライアルと最終検討、対象者選定を行う。また、遠隔診療システムを実施した患者、及び実施していない患者に対してアンケート調査を行う。2年目、3年目には対象者を選定し継続的な遠隔診療を実施する。最終年度にはその効果を検証する。遠隔診療は医師対患者(D to P)とし、初診は訪問診療にて必要な医療情報の収集、口腔内調査、摂食嚥下機能診断を実施し、2回目以降に対象患者自宅と当科での遠隔診療を実施する。オンライン診療実施の際には、患者自宅と当科の双方が画面上で口腔ケアや摂食指導が可能となるソフトウエアを設置する。定期的にオンライン診療を行い、通常の訪問診療と比較して、オンライン診療の効率性、有効性を検証する。有効性の検証は、診療時間、摂食嚥下機能障害の改善度、患者・家族の満足度について比較検討を行う。実施場所は、当科附属病院、及び多摩クリニックとする。初年度の2018年度は遠隔診療システムの仕様検討、トライアル、最終検討と対象者選定とアンケート調査を行った。初めに、現在、外来通院を行っている小児患者の保護者に106名を対象とし、遠隔診療に関するアンケートを実施した。自宅と外来での患児の様子が異なると答えたものは73%であり、その内容は食べ方、落ち着き、食べる量、食べる時間などであった。そこでオンライン診療に対する期待として、普段の状態が確認できるということが挙げられた。さらに、遠隔診療は7名の患者、計28回実施をした。その診療時間は平均28分(最長48分、最短6分)であった。また、対象者に対して行ったアンケート結果から、開始前は機器の操作や対面でないことに対する不安も認められ、設定に時間を要した、音声や声が聞こえにくい、タブレットの固定や向きを合わせることが難しいとの結果も受け、対象者に対する事前の説明などを改善することが必要であると考えられる。また、どのような効果があったかとの質問に対しては、日常生活状況の確認、患者や保護者の体調不良でも受診が可能であったとの回答があった。今後、2019年度・2020年度は対象者に対して、継続的な遠隔診療を行う。2回目の受診以降に遠隔診療を開始し、最長3ヵ月に1回の訪問診療と14週ごとの遠隔診療を継続する。その頻度は患児の状態や口腔衛生状態、リハビリテーションの実施状況などにより、総合的に判断を行う。最終年度の2021年度には、小児在宅療養患者に対する摂食支援地域連携プログラムの効果検証を行う。
ダムの植物プランクトン日周期変動特性からブルーム発生を予測するための基礎的研究

仙台市の主要水源である釜房ダムでは、1980年代からカビ臭が発生したため、強制循環装置が設置されている。しかし、藍藻の一種であるホルミジウムによるカビ臭はいまだに発生している。原因生物であるホルミジウムの急激な増殖現象(ブルーム)が予測できれば、カビ臭対策に役立つ。本研究では、同ダムで発生したブルーム現象について、国土交通省モニタリングデータを中心に解析を行い、ブルーム発生とクロロフィルaの卓越周期と水温躍層変動の関係について研究した。強制循環装置の設置がなされているダムでいまだに発生しているカビ臭対策の一環として、カビ臭原因となる微細藻類の急激な増殖現象の予測に資するため、時間分解能が高いダムのクロロフィルa時系列データの解析を通じて、植物プランクトンの急激な増殖の予測に関する基礎研究を実施する。昨年度に引き続き、国土交通省から得た釜房ダムの水質鉛直分布時系列データを解析し、春秋ブルーム発生と総クロロフィルaの卓越周期との関係について検討を行った。具体的には、総クロロフィルa量の時系列をセグメント幅(たとえば5日間)に区切り、セグメント内の卓越周期変動の時間的変動特性(ここでは24時間、12時間、8時間、6時間とした)を求め、その特性が、植物プランクトンの急激な発生の前後で類型化が可能かについて検討した。また、5日から10日程度の周期を持つ、総クロロフィルa量の中期変動特性についても、植物プランクトンの急激な発生の前後で類型化が可能かについて検討した。また、カビ臭原因となる微細藻類の起源が、ダム湖内のみならず、ダム湖流域の河底や浅い湖底であるという可能性があるため、その量を迅速に測定するために、付着藻類量を蛍光により測定できる装置を導入し整備した。東北大学および立正大学のダム湖と自然湖沼の研究者との間で研究打ち合わせを実施し、対象研究流域の特性や調査技術に関しての情報を収集したほうか、研究情報の交換を行った。強制循環装置の設置がなされているダムでいまだに発生しているカビ臭対策の一環として、カビ臭原因となるの微細藻の急激な増殖・減少予測に資するため、時間分解能が高いダムのクロロフィルa時系列データの解析を通じて、基礎研究を実施する。国土交通省から得た水質鉛直分布連続時系列データを解析し、ブルーム発生と総クロロフィルaの卓越周期との関係性について検討を行った。具体的には、釜房ダムの貯水池ー容量曲線を考慮し、各層のクロロフィルa鉛直分布データに深度ごとのダム体積をかけて足し合わせ、総クロロフィルa量を計算し、その2時間ごとの変化について時系列を作成した。この総クロロフィルa時系列を、卓越周期変動の時間的変動特性を求め、ブルーム発生前・最中・発生後に分類し、特性の類型化が可能か検討した。総クロロフィルaには強い日周期変動が認められたが、これ以外にも24時間の整数分の1の卓越周期が認められた。そこで総クロロフィルa急増期を挟み、時系列を三期間に分けたスペクトル解析を総クロロフィルaの日周変動(24時間)が最も卓越していることは、三期間を通じてやはり変わらない。その一方で、24時間周期の整数分の1の、より短い周期変動の特性は、時期によりかなり異なっている。したがって、ダム湖の総クロロフィルaの短い周期変動の卓越性を考慮することが、ダム湖のクロロフィルa急変現象の予測につながる可能性が見いだされた。環境水理部会研究集会2013in一ノ関、海洋調査技術学会第25回研究成果発表会で最新の海洋・内水域の植物プランクトン測定機器や調査技術についての情報を収集したほか、参加研究者や機器開発技術者と意見交換を行った。また、広島大学で陸域および沿岸域の環境変動とそれに対する生物生態系応答に関し、取材および意見交換を行った。強制循環装置の設置がなされているダムでいまだに発生しているカビ臭対策の一環として、カビ臭原因物質の原因微細藻の急激な増殖減少の予測に資するため、本研究では時間分解能が高いダムのクロロフィルa時系列データの解析を通じて、植物プランクトンの急激な増殖の予測に必要な基礎研究を実施する。国土交通省から得た水質鉛直分布連続時系列データを解析し、2008年春秋と2009年春秋のブルーム発生と総クロロフィルaの卓越周期との関係性について検討を開始する。具体的には、釜房ダムの貯水位ー容量曲線を考慮し、各層のクロロフィルa鉛直分布データに深度ごとのダム体積をかけて足し合わせ、総クロロフィルaを計算し、その2時間ごとの変化について、2008年と2009年の時系列を作成した。この総クロロフィルa時系列を、一定幅のセグメント(たとえば5日ごと)に区切り、卓越周期変動(24, 12, 8, 6時間)の時間的変動特性を求めた。この変動特性を、ブルーム発生前、最中、発生後に分類し、特性の類型化が行えるかどうか検討した。5日から10日程度の周期を持つ、総クロロフィルaの中期変動特性についても、ブルーム発生前、最中、発生後に分類し、特性の類型化が行えるかどうか検討した。

IEEE/MTS Oceans'12に参加し、最新の海洋・内水域の植物プランクトン測定機器や調査技術に関しての情報を収集したほか、参加している研究者や機器開発技術者と研究情報の交換を行った。前年度に引き続き、国土交通省から得た釜房ダムの水質鉛直分布時系列データを解析し、春秋ブルーム発生と総クロロフィルaの卓越周期との関係について検討を行った。総クロロフィルa量の時系列をセグメント幅に区切り、セグメント内の卓越周期変動の時間的変動特性を求め、その特性が、植物プランクトンの急激な発生の前後で類型化が可能かについて検討した。また、5日から10日程度の周期を持つ、総クロロフィルa量の中期変動特性についても、植物プランクトンの急激な発生の前後で類型化が可能かについて引き続き検討した。検討した。また、カビ臭原因となる微細藻類の起源が、ダム湖内のみならず、ダム湖流域の河底や浅い湖底であるという可能性があるため、その量を迅速に測定するために、付着藻類量を蛍光により測定できる装置を導入し整備することができた。国土交通省から得た水質鉛直分布連続時系列データを解析し、2008年春秋と2009年春秋のブルーム発生と総クロロフィルaの卓越周期との関係性について検討を開始した。この総クロロフィルa時系列を、一定幅のセグメントに区切り、卓越周期変動の時間的変動特性を求めた。この変動特性を、ブルーム発生前、最中、発生後に分類し、特性の類型化が行えるかどうか検討した。5日から10日程度の周期を持つ、総クロロフィルaの中期変動特性についても、ブルーム発生前、最中、発生後に分類し、特性の類型化が行えるかどうか検討した。検討結果をまとめて、学術誌に投稿準備中である。過去のダムの水質鉛直分布データを国土交通省から提供を受けて解析し、それ以前のデータの解析結果を含めてブルーム発生と総クロロフィルaの卓越周期との関係性について引き続き検討する。中期的な総クロロフィルaの時間変動特性についても、ブルーム発生前後で類型化けが可能かを精査する。浅い湖底や流域内の河底での付着藻類量、ダム湖内の藻類量と採水分析などを併せて、ブルーム中の植物プランクトン種構成について時間変化を追跡する観測を実施する。過去のダムの水質鉛直分布データを国土交通省から提供を受けて解析し、それ以前のデータの解析結果を含めてブルーム発生と総クロロフィルaの卓越周期との関係性について研究を継続する。中期的な総クロロフィルaの時間変動特性についても、期間をブルーム発生前、最中、発生後に分類し、特性の類型化が行えるかどうかを前年度に引き続いて検討する。多波長蛍光強度系と採水分析とを併せて、ブルーム中の植物プランクトン種構成について時間変化を追跡する観測を実施する。観測用消耗品として乾電池、ロープなどを購入するほか、記録用メディアを購入する。研究機関から現地までの調査費を必要とするほか、植物プランクトン分析費、送料を必要とする。水温長期観測のための小型水温計を4台整備するほか、観測用消耗品として乾電池、ロープ、アンカー、ブイ、記録用DVD-R,分析用消耗品、分析用試薬を準備する。研究機関から現地までの調査費として4日間×2名分×3回分の旅費を必要とするほか、蛍光型植物プランクトン分別装置借損料、植物プランクトン分析費用を必要とする。
都市街区スケールとメソスケールをつなぐ大規模数値計算

本研究目的は,熱による浮力効果を格子ボルツマン法モデルに導入し,日中の都市大気境界層再現計算を実施することで,大気混合層と都市街区の関係性について検討するものである.これについて,昨年度は温度の移流拡散を差分法で記述し,それと格子ボルツマン法をブジネスク近似でつなぎ,定性的に浮力効果が働くことを確認した.また,現地観測を実施し,本計算モデルの比較検証のための都市街区気象観測データの取得を行った.本年度は,(1)モデルのバリデーション,(2)都市の大規模計算,について実施した.モデルのバリデーションでは大気境界層の現地観測データ及び,Navier-Stokes式の差分法に基づくLESモデルの結果との比較を行った.結果として,境界層内の温度上昇や,境界層高度の発達速度などについて他の観測及び計算事例との大きな違いが見られたが,格子ボルツマン法の計算過程における外力の付加方法を変更することで,その違いが概ね修正された.また,東京都臨海部における19.6km×4.8km×2kmの領域を格子解像度2mで解像した計算領域を設定し,不安定大気安定度下で流れ方向に発達する都市大気境界層の計算を実施した.初期境界層高度を500mで一様に与え,地面及び屋根面から一様な熱を与えた.積分時間を2時間とし,後半1時間の平均を取ることで安定した乱流統計量が得られた.中立大気安定度での計算結果と比較すると,初期境界層高度に達するまでは境界層高度の発達が速く,流れ方向に伸びた筋状の乱流構造は中立時より幅が大きくなることなどの,基本的な性質が再現されていることを確認した.本年度得られた成果は国際会議(国際都市気象学会ICUC10)で発表した.昨年度は格子ボルツマン法LESモデルに,温度(スカラー)の移流拡散と浮力の導入を行った.本年度は(1)モデルバリデーション,(2)都市の大規模計算の実施,(3)国際会議での発表,を行った.モデルバリデーションでは昨年度作成したモデルの問題点を洗い出し,モデルの修正を行った.(2)では大規模計算執行に伴う作業上の問題点を解決しつつ,長時間の積分を達成した.(3)では国際会議での発表を行い,国外で格子ボルツマン法を使用している研究者との意見交換を行った.以上の通り,研究計画全体として概ね順調に進展している.次年度は大気安定度や初期境界層高度を変えた計算を実施し,対流混合層や不安定下の接地境界層の性質(乱流統計量)と,都市街区形状との関連について議論する.また,実都市の3次元熱収支モデルの計算から得られた都市の熱境界条件とした計算を行い現地観測結果との比較を行う.得られた成果を論文にまとめる.都市大気境界層内では,街区の流れ(1100 m)から熱対流構造(鉛直12 km、流れ方向数10 km)まで,数オーダー大きさの異なる特徴的な擾乱が混在している.本研究目的は,都市の微気象過程とメソ気象の間をつなぐ物理体系の構築であり,そのためには上記マルチスケールの物理現象を俯瞰した視点が必要である.そのために,熱を考慮した格子ボルツマン法LESモデルを開発し,街区スケールから,都市大気境界層全体をシームレスに解析する大規模計算を実施する.計算結果を基に,乱流統計量やその空間構造の普遍性,あるいは街区形状との関係について検討する.本年度はCUDAで作成された格子ボルツマン法LESのコードに熱による浮力の効果を導入した.本モデルを用いて,不安定成層下における流れ方向に発達する乱流境界層のテスト計算を実施した.底面には立方体で表現された粗度群を置き,それらを陽的に解像する格子間隔を用いた.熱の境界条件としては,一定量の顕熱フラックスを全ての壁面及び床面から一様に与えた.得られた計算結果から,粗度群が作る地表面抵抗が支配的な内部境界層と,浮力が支配的な熱対流が混在した流れが形成されていることを確認した.今後の方針として,本モデルを用いた実都市大気境界層の大規模計算を実施し,大気境界層の熱対流と,都市建物抵抗の相互作用について検討を行う.また,実都市への適用に先立ち,実都市街区内の微気象観測を実施し,バリデーションのためのデータ(風速,気温,湿度,放射量)を取得した.本年度は格子ボルツマン法LESモデルに熱による浮力の効果を導入した.熱の移流に関しては2次精度の差分法で計算し,運動量に関してのみ格子ボルツマン法で計算する.このモデルを用いて,不安定成層下で流れ方向に発達する乱流境界層計算を実施した.底面には立方体で表現された建物状の粗度群を置き,それらを陽的に解像する格子間隔での計算を実施した.熱の境界条件として,壁面より一定の顕熱フラックスを与えた.結果として,底面摩擦が支配的な内部境界層と,それを包括する浮力駆動の熱対流が混在した流れが形成されていることを確認した.また,今後実施予定の実都市大気乱流の計算結果のバリデーションのために,都市街区内の現地観測を実施し,各種微気象データ(風速,気温,湿度,放射量)を取得した.本研究目的は,熱による浮力効果を格子ボルツマン法モデルに導入し,日中の都市大気境界層再現計算を実施することで,大気混合層と都市街区の関係性について検討するものである.これについて,昨年度は温度の移流拡散を差分法で記述し,それと格子ボルツマン法をブジネスク近似でつなぎ,定性的に浮力効果が働くことを確認した.