hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
劇症ウイルス病多発のインドネシアにおける弱毒ウイルス探索とワクチン利用の展開

また、消費者の減農薬志向もあり、わが国では弱毒ウイルス(ワクチン)の利用を含めた総合的防除法(IPM)の確立が急がれている。そこで本研究では、ウイルス病激発地のインドネシアで難防除害虫のコナジラミ、アブラムシが媒介する強毒ウイルス、およびその弱毒ウイルスを探索し、圃場レベルで利用できるワクチンの選抜法を確立するとともに、他の手法も併せて防除法の確立を目指す。そこで平成28年度もインドネシアを訪問し、ウイルス病激発地でウイルス感染作物の採集を行った。その結果、新たにナスとトウガラシの黄化・白化症状を解析し、その病原ウイルスを解明するとともに、ウリ科の病原ウイルスではウイルス遺伝子の組換えが頻繁に発生しており、弱毒ウイルスの分離が難しいことが判明した。今年度のインドネシアにおける採集で、コナジラミ伝搬性ウイルス病の発生が極めて少ない圃場が1か所見出された。そこで詳細に観察したところ、コナジラミの天敵のタバコカスミカメが大発生していた。インドネシアでは、タバコカスミカメを利用したコナジラミの防除法はまだ確立されていない。さらに本年度もインドネシア側の共同研究者とセミナーを開催し、防除法確立に向けて議論した。以上、3年間の研究で、ワクチンの現地開発とともに、天敵利用を含むIPM体系の構築がインドネシアでは極めて重要であることが判明した。世界の農作物で難防除害虫が媒介するウイルス病が大問題となっている。特に周年で露地栽培しているインドネシアではウイルス病が激発しているので、その病原ウイルスの遺伝子の解析と弱毒ウイルス(ワクチン)の分離を検討した。その結果、クリニウイルス強毒株の病原性決定遺伝子を明らかにするとともに、インドネシアではベゴモウイルスの変異が頻発していること、媒介昆虫に対する天敵の利用が防除に適していることを見出した。また、タケとイチゴでインドネシア未記載のウイルスを見出した。本研究遂行の目標は1)弱毒株の探索;2)ワクチンによる防除法の確立;3)弱毒ウイルスの遺伝子の解析と感染性クローンによる弱毒株の保存、の3項目である。申請時は、年に2回ずつインドネシアを訪問して広範囲にわたってウイルス激発地で無病徴株を採集することを計画していたが、予算の関係上、年に1回の訪問しかできなかった点が、1)と2)の課題である無病徴株の探索、維持と弱毒ウイルスの選抜の進展に大きく影響している。しかし、遺伝子解析は順調に進展している。インドネシア側の海外共同研究者の協力により、多数の強毒株および弱毒候補株をインドネシアで採集できたので、そのような分離株の遺伝子解析は順調に進展している。また、わが国の非虫媒性TYLCV株を用いて虫媒決定遺伝子を解明し、感染性クローンを構築した。また、インドネシアのPepYLCV強毒株の感染性クローンも構築した。よって、「やや遅れている」と自己評価した。本研究の研究期間は3年間を予定しており、平成28年度は最終年度である。そこで、前述の1)と2)はインドネシア側研究者との分担を明確にし、防除に有効なワクチン株の選抜を目指す。
SHAPによるCD44-ヒアルロン酸相互作用の制御と炎症における役割の解析

CD44とそのリガントであるヒアルロン酸は炎症細胞浸潤に関与する接着分子として注目される。我々は、血清タンパク質SHAPがヒアルロン酸に共有結合し、CD44陽性細胞の結合を増強することを見出した。本研究は、SHAP欠損マウスを用いて、生体内の様々の炎症反応過程を解析したことろ、SHAPは重要な役割を果たしていることを明らかにした。その役割は多様であり、急性肝障害モデルでは、炎症の発生機序に関与するが、気道過敏性や脳出血モデルでは、炎症の収束機序に関与する。本研究は、遺伝子欠損によりSHAP-HA複合体の形成不能のマウスを用いて、炎症病態におけるSHAP-HA複合体の役割を解析した。平成21年度の結果を以下に報告する。(1)肝損傷モデル:リポ多糖エンドトキシン(LPS)/D-ガラクトサミン(GalN)による肝障害モデルでは、野生型マウスに比べて、SHAP欠失マウスの肝臓損傷は顕著に軽かった。まず、LPS/GalN投与後の生存率は、野生型マウスでは020%で、SHAP欠失マウスでは90%で、有意に高かった。次に、血液生化学指標(ALT濃度)や肝組織の病理学検査においても、SHAP欠失マウスは軽症であることが認められた。さらに、肝臓類洞内皮にSHAP-HA複合体の沈着を確認し、SHAP欠失マウスでは好中球細胞の類洞内皮への接着が4割程度低下したことを見出した。これらの結果は、SHAP-HA複合体が類洞内皮に存在し、接着分子として好中球細胞の粘着や浸潤を促進し、LPS肝障害の発症に関与することを示唆した。(2)肺疾患モデル:卵白アルブミンによる喘息モデルでは、SHAP欠失マウスの気道過敏性が、野生型マウスより亢進したことを見出した。SHAP欠失マウスでは、肺洗浄液中のIL12とsTNFR1の濃度が低下していた。IL12はTh1細胞を活性化し、気道過敏性を抑制的に働くことが報告されている。一方、sTNFR1がTNFaのシグナル伝達を阻断する作用がある。これらの抑制因子の濃度低下は、Th2優位のアレルギー反応である気道過敏性を亢進させたと推測する。また、SHAP欠失マウスでは気道上皮の修復が遅れていた。損傷後気道上皮の修復には、Vitronectin分子が必要であることが報告されている。本研究は、生化学手法により、VitronectinとSHAPと相互作用することを確認できた。SHAPのもう一面の生理機能を明らかにした。H22年度の研究成果を下記する:(1)肝損傷モデル:前年度では、SHAP欠失マウスは、リポ多糖エンドトキシン/D-ガラクトサミンに惹起される肝類洞内皮への好中球細胞の接着が抑制されたと同時に、生存率が改善したことを見出した。当初、SHAP(IaIの重鎖)欠失マウスを作製する際、欠損させたのはSHAPの産生に必須なbikunin(IaIの軽鎖)の遺伝子である。しかし、SHAP欠失マウスに精製bikuninを投与しても、その肝毒性抵抗性に対する影響が観察されなかった。この結果と類洞内皮表面にSHAP-ヒアルロン酸複合体が蓄積することから、前述の生理機能に関与する分子は、bikuninではなく、SHAPである結論に達した。(2)気道過敏性との関連:前年度では、マウス喘息モデルにおいて、SHAP産生は炎症抑制機序の一つであることを見出した。今年度は、臨床応用研究として、咳喘息患者の気道組織を用いて、アトピー素因のない肺野型肺癌患者の気道組織を対照に、ヒアルロン酸やSHAPの局在と病態との関連について検討した.気道上皮分泌腺周囲におけるSHAP量は対照群より少なかった。また、咳喘息発症後、病程が長い程、分泌腺周囲のHA量が少ない傾向があった.ヒアルロン酸やSHAPはヒト咳喘息における病態進展の抑制に関与している可能性が示唆された.(3) SHAPはCD44-ヒアルロン酸の親和力を高めることによって、生理機能を発揮すると思われる。CD44バリアントフォームのCD44Eはヒアルロン酸以外に、E-selectinとも相互作用する。ヒアルロン酸とE-selectinの細胞接着能を比較した。E-selectin存在下、CD44E陽性細胞はローリングする挙動を示したが、ヒアルロン酸があると、CD44E陽性細胞が粘着した。また、CD44Hとの親和力はともに低く、生理条件下でもCD44H陽性細胞の接着が観察されなかった。H23年度の研究成果を下記する:(1)脳出血モデル:脳卒中や外傷など出血が伴う場合、脳組織に豊富に存在するHAやSHAP-HA複合体が組織修復に関与すると推測した。

基底核へコラゲナーゼ注射によるマウスの脳出血モデルでは、SHAP-HA複合体が、出血前に殆ど存在しないが、出血後に顕著に増加したことを確認した。手術後1日目には、野生型マウスに比べて、SHAP欠損マウスの脳の水含量が有意に高かった。3日後の行動解析による神経障害評価では、SHAP欠損マウスの障害が有意に重かった。解剖所見でも、SHAP欠損マウスが脳内血塊の容積が有意に大きかった。ヒアルロン酸合成酵素1(HAS1)欠損マウスの脳HA含量が約2割低下したが、コラゲナーゼモデルでは、野生型マウスと有意な差を観察できなかった。しかし、損傷度の低い尾状核へ自家血注射による脳出血モデルでは、HAS1欠損マウスでは、HAの含量低下と低分子が顕著で、神経障害も有意に高かった。これらの結果は、脳出血におけるHAやSHAPの抑炎作用と神経細胞保護作用を示唆する。(2)ヒトTSG-6のアミノ酸置換変異体、linkやCUBドメインの置換変異体のcDNAをHLF細胞内へ導入し、培養上清中の酵素活性を測定した。HA結合に必須とされるアミノ酸の置換では、Y47F変異体は活性を示さなかったが、F105V変異体は活性が保たれていた。linkドメインとCUBドメインの単独又は混合液ともに活性を示さなかった。linkとCUBの間にある短いアミノ酸配列は重要で、アミノ酸1残基を挿入しても、活性が完全に失う。(3)グリオーマ細胞は、無血清の基本培地でも、2週間程培養でき、しかも、その条件下で酵素因子の分泌が促進されることを見出した。酵素因子の精製がより効率化となり、精製工程がほぼ樹立された。酵素因子の同定の準備ができた。
月重力解析アルゴリズムの精度と地域性の評価

本研究費補助金により、月探査機取得画像を用いた探査機軌道決定制度の評価についての研究を行った。画像データ、軌道データは米国の月探査機クレメンタインのマルチスペクトル画像を用い、画像合成(モザイク)には宇宙開発事業団が開発したプログラムを使用した。このプログラムでは、個々の画像のマッチングに際してヘッダーファイルからのずれを自動的に検出し、表示を行う。そこで、合計8つのずれ(画像の四隅それぞれにdx、dyの二つずつ)から3つの軌道誤差(鉛直方向、進行方向、進行方向に垂直方向)と3つの姿勢誤差(ヨー軸まわり、ピッチ軸まわり、ロール軸まわり)を最小自乗計算により推定するアルゴリズムを開発した。合成画像の枚数を、進行方向(連続撮影)と進行方向に垂直方向(異軌道間モザイク)、それぞれに変えながら最適解を模索した。計算結果からはノミナルな推定軌道誤差に比べて一桁以上大きな誤差が計算された。また、追跡データの豊富な月の表側赤道域、追跡データの少ない月の表側高緯度域、重力異常の大きなマスコン、追跡データの少ない月の裏側、地上局からの視線方向が進行方向に垂直な表裏境界域、など様々な地域に対して誤差推定を行ったが、追跡データ量やジオメトリーとの相関は得られなかった。こうした計算結果を考察して、次のように解釈した。今回我々が開発したアルゴリズムには月面の地形効果が考慮されていない。従って、地形の傾斜がこのアルゴリズムではそのまま姿勢誤差となり、ひいては軌道誤差に反映されている。実際に推定されるヨー軸まわり、ピッチ軸まわりの姿勢誤差もノミナルな姿勢誤差量よりはるかにおおきい。一方、ロール軸まわりにはノミナルな誤差とほぼ同程度の推定誤差が得られている。クレメンタイン探査機の取得したマルチスペクトル画像をつなぎ合わせる際に生じる画像のズレを利用して、探査機の位置誤差を推定するアルゴリズムを開発した。画像処理のプログラムには、宇宙開発事業団が開発したプログラム(以下、NASDAプログラムと呼ぶ)を採用している。このプログラムでは、テンプレートマッチングの手法により、軌道内モザイクに際して画像間の東西方向のズレを補正する。この補正量から、逆に、画像ヘッダ部に収められている探査機位置情報の誤差量を推定することが可能である。また、軌道間モザイクでは、画像の幾何変換を行い、撮像時の高度が大きく異なる画像間の補正を行っている。この場合、探査機の姿勢が正確に推定できないため、幾何変換式そのものを最小二乗法を用いて推定しなければならない。幾何変換式には、x(東西方向)の二乗の項を省いた変形多項式を用いた。結果として、NASDAプログラムにより補正された画像の四隅の緯度・経度を用いて、探査機の姿勢と軌道を同じに推定するアルゴリズムを開発した。ただし、実際の撮像に於いては、(1)地形の高度が月平均半径から数kmまで変化していること、(2)地形の傾きと姿勢の傾きを分離することが不可能であること、から我々の開発したアルゴリズムでは誤差量を過大評価している。特に(2)の誤差が位置情報の推定に大きく影響していることが判明した。探査機の姿勢は慣性系(恒星)に対して0.05度の誤差で決定されているが、月重心に対する誤差量は未知である。しかし、短期間での姿勢変化量は0.05度よりもさらに小さいと予想される。この性質を利用して、姿勢誤差を、さらには位置誤差を抑えることが可能である。
非う蝕性歯質欠損のin vitroによる発生機序解明に関する研究

本研究は,歯頸部や歯根面部に形成されるう蝕以外の原因で生じる欠損(Non-carious Cervical Lesion,以後NCL)の発生機序を解明することを目的とする.NCLは,歯ブラシと歯磨材の不正使用で生じる摩耗,咀嚼時に対合歯との過剰な接触で生じる咬耗,胃液の逆流に起因した内因性および食品に含まれる酸に起因した外因性の酸蝕,咬合時の生体力学的荷重に起因したアブフラクションに大別され,物理・化学的要因,生物学的要因,行動要因などが複雑に関連した多因子性の疾患である.今年度は,これらの要因の中で磨耗因子に焦点をあて,歯頸部に対して歯ブラシを連続的に往復させる磨耗実験装置を製作した.歯ブラシによる形態学的変化を加速的に行うため,歯ブラシの材質は鉄製とした.そして,歯質に作用する荷重を測定しながら歯ブラシによる歯頸部の形態学的変化を評価した.その結果,歯ブラシによって歯頸部の歯質が除去され,歯ブラシによる磨耗がNCLの一因となりうることを示唆した.また,このとき生じた微粉末を分析し,歯質を構成するアパタイトであることを確認した.さらに,昨年度製作した歯質への荷重負荷装置と歯ブラシによる歯頸部の磨耗実験を繰り返し行い,3次元形状測定機を用いて歯頸部の形態学的変化を評価した.その結果,荷重負荷実験と磨耗実験を繰り返すことで歯頸部歯質表面の形状が変化することを明らかとした.歯質表面の形態は,荷重負荷実験よりも歯頸部の磨耗に大きく影響を受けることがわかった.実施予定であった磨耗実験が順調に行うことができたため.今年度は,歯頸部および歯根面部の酸蝕がNCLに及ぼす影響を調べるため,胃液や酸性飲食物を考慮した酸で抜去歯を浸漬し,動的荷重を負荷したときの内部応力変化や歯質表面の形態学的変化を調べる.そして,歯頸部および歯根面部を酸で浸漬させ,抜去歯に動的荷重を繰り返し負荷し,酸蝕の有無による内部応力の変化を詳細に調べる.併せて,歯質の硬度測定や表面観察も行い,酸蝕と動的応力負荷がNCLの発生に及ぼす影響を明らかにする.また,酸蝕と荷重負荷実験,酸蝕と磨耗実験など,荷重負荷,磨耗,酸蝕の各因子を複合的に作用させ,動的応力を負荷したときに歯質へ生じる形態学的変化を調べる.本研究は,歯頸部や歯根面部に形成されるう蝕以外の原因で生じる欠損(Non-carious Cervical Lesion,以後NCL)の発生機序を解明することを目的とする.NCLは,歯ブラシと歯磨材の不正使用で生じる摩耗,咀嚼時に対合歯との過剰な接触で生じる咬耗,胃液の逆流に起因した内因性および食品に含まれる酸に起因した外因性の酸蝕,咬合時の生体力学的荷重に起因したアブフラクションに大別され,物理・化学的要因,生物学的要因,行動要因などが複雑に関連した多因子性の疾患である.まず始めに,咬耗時に歯質の各位置で生じる応力をセンシングするため,静的応力および動的応力を負荷させる試験装置の製作を行った.そして,ヒトの抜去歯に対して応力を負荷させたときの様子を実験的に評価した.その結果,試験装置にリニアブッシュを取り付けることで荷重を鉛直方向のみに与え,変位機構にカムを採用して歯質に対して10-400 Nの範囲で周期的な荷重が負荷でき,咬合力(平常時)の平均値である44-70 Nを再現する装置が製作できた.次に,歯質に荷重を負荷したときの内部応力について,有限要素法による数値解析を行った.解析は,抜去歯をCTスキャンして作成した3次元モデルを用いて行った.その結果,前歯頭頂部中央に荷重を負荷したとき,負荷する荷重の角度によって歯頚部全体に生じる応力が変化し,条件によって歯頸部に歯質の曲げ強度を超える応力が発生することを明らかとした.また,歯質の表面に生じる応力は歯頸部で最も大きく,歯肉が退縮することでその値が大きくなることを見出した.これらの結果から,歯表面に生じる応力に起因してエナメル質が欠損する可能性があることを示唆し,物理的要因の一つであるアブフラクションがNCLを発生させる因子であることを示した.今年度に予定していた応力負荷装置の製作および評価,歯質内部に生じる応力分布の数値解析を予定通りに遂行することができたため.本研究は,歯頸部や歯根面部に形成されるう蝕以外の原因で生じる欠損(Non-carious Cervical Lesion,以後NCL)の発生機序を解明することを目的とする.NCLは,歯ブラシと歯磨材の不正使用で生じる摩耗,咀嚼時に対合歯との過剰な接触で生じる咬耗,胃液の逆流に起因した内因性および食品に含まれる酸に起因した外因性の酸蝕,咬合時の生体力学的荷重に起因したアブフラクションに大別され,物理・化学的要因,生物学的要因,行動要因などが複雑に関連した多因子性の疾患である.今年度は,これらの要因の中で磨耗因子に焦点をあて,歯頸部に対して歯ブラシを連続的に往復させる磨耗実験装置を製作した.歯ブラシによる形態学的変化を加速的に行うため,歯ブラシの材質は鉄製とした.そして,歯質に作用する荷重を測定しながら歯ブラシによる歯頸部の形態学的変化を評価した.その結果,歯ブラシによって歯頸部の歯質が除去され,歯ブラシによる磨耗がNCLの一因となりうることを示唆した.また,このとき生じた微粉末を分析し,歯質を構成するアパタイトであることを確認した.

さらに,昨年度製作した歯質への荷重負荷装置と歯ブラシによる歯頸部の磨耗実験を繰り返し行い,3次元形状測定機を用いて歯頸部の形態学的変化を評価した.その結果,荷重負荷実験と磨耗実験を繰り返すことで歯頸部歯質表面の形状が変化することを明らかとした.歯質表面の形態は,荷重負荷実験よりも歯頸部の磨耗に大きく影響を受けることがわかった.実施予定であった磨耗実験が順調に行うことができたため.今年度は,歯頸部に生じる応力についてひずみゲージを貼付することで測定・評価を行い,これまでに測定した歯質全体に生じる応力や歯質内部に生じる解析結果と併せて検討することで,咬耗時に歯質内部で生じる応力発生機序をまとめる.また,応力を繰り返し負荷したとき,応力負荷が歯質表面の形態学的変化に及ぼす影響を調べる.さらに,歯頸部および歯根面部の摩耗がNCLに及ぼす影響を調べるため,ピンオンディスク型摩擦摩耗試験機を用いて歯頸部を摩耗させ,荷重を負荷したときの内部応力変化や歯質表面の形態学的変化を調べる.今年度は,歯頸部および歯根面部の酸蝕がNCLに及ぼす影響を調べるため,胃液や酸性飲食物を考慮した酸で抜去歯を浸漬し,動的荷重を負荷したときの内部応力変化や歯質表面の形態学的変化を調べる.そして,歯頸部および歯根面部を酸で浸漬させ,抜去歯に動的荷重を繰り返し負荷し,酸蝕の有無による内部応力の変化を詳細に調べる.併せて,歯質の硬度測定や表面観察も行い,酸蝕と動的応力負荷がNCLの発生に及ぼす影響を明らかにする.また,酸蝕と荷重負荷実験,酸蝕と磨耗実験など,荷重負荷,磨耗,酸蝕の各因子を複合的に作用させ,動的応力を負荷したときに歯質へ生じる形態学的変化を調べる.応力負荷装置の製作に関して,当初予定と同等の能力を有するセンサを安価で購入したことに加え,抜去歯保持具などを自作することで試験装置の製作にかかる経費を抑えることができた.抑えた経費によって,今年度実施予定であるひずみゲージを用いた歯頸部応力の測定および評価にかかる実験を増やし,非う蝕性歯質欠損の発生機序解明に向けたデータを充実させる.磨耗実験装置の製作に関して,昨年度に購入・製作した荷重負荷装置の一部を流用したことで物品の購入費用を抑えることができた.抑えた経費によって,今年度実施予定である酸を用いた実験,各種因子を複合的に作用させた実験を増やし,非う蝕性歯質欠損の発生機序解明に向けたデータを充実させる.
酸素イオンを可動イオンとする層状酸化物における固体電気化学反応の開拓

低炭素・省エネルギー社会の実現に貢献できる高性能蓄電デバイスの開発を研究目的として、酸化物イオンを可動イオンとして利用する全く新しいコンセプトの蓄電デバイスの基礎原理について研究を行った。特に、酸化物イオンを可動イオンとする固体電気化学反応、電極反応は未開拓であるため、様々な化合物について検討を行い、全く新しい材料系で酸化物イオンを可動イオンとして電極反応を示す系を見出すことに成功した。全く新しい二次電池の駆動原理を開発するために、酸化物イオンを中心に据えた物質開発を行った。まず、酸化物イオンの酸化還元反応を電極反応に利用する新しい電極を実現するために、酸化物イオンの酸化還元反応の反応機構を調べた。具体的には、NaMO2において、酸化物イオンのエネルギー準位よりはるかに低いフロンティア軌道を持つと考えられるNi3+/Ni4+の遷移金属種を導入し、その反応機構を軟X線吸収分光と、多重項計算シミュレーションにより電子状態の観点から詳細に調べた。その結果、Niのd軌道は殆ど酸化還元に寄与しておらず、80%近くが酸化物イオンの軌道に空孔が入ることで電極反応が進行していることが明らかとなった。更に、酸化物イオンの軌道を中心とした電極反応が起こっているにもかかわらず、遷移金属が中心に酸化還元を示す電極と比較して、容量、出力、サイクル特性は変わらないことが明らかとなった。以上のことから、酸化物イオンを酸化還元種とする電極反応は、新しい2次電池の駆動原理として非常に有望であることが分かった。全く新しい二次電池の駆動原理を開拓する本研究計画において、酸化物イオンを酸化還元種とする電極反応の反応機構を軟X線吸収分光と多重項計算シミュレーションにより明らかにすることに既に成功しており、研究計画が概ね順調に進展していると言える。本研究開発は、省エネルギー・低炭素社会の構築に資する革新的蓄電デバイスを構成する電極への応用を目指し、酸素イオンを可動イオンとするレドックスキャパシタ電極活物質を開拓する。本研究の学術的な特色として、酸素イオンを可動イオンとする固体電気化学材料を開拓することが挙げられる。これまでに研究対象とされてこなかった酸化物の酸素イオン挿入脱離の固体電気化学反応を探求し、O2-という多価アニオンの固体イオニクス現象についての新たな知識体系が得られる。本年度においては、スクルチナイト型構造の酸化物において、酸素イオンを可動イオンとする固体電気化学反応を見出した。具体的には、ナトリウムイオン電解液中での電気化学反応により、酸化物イオンが酸化物より可逆的に挿入脱離可能であることを示した。X線回折からこの反応は固溶体反応であることが示され、また、メスバウアー分光法から遷移金属のレドックスが酸化物イオンの挿入脱離に伴い生じていることが分かった。更に、第一原理計算から、構造中で酸化物イオンが比較的低いエネルギー障壁で拡散していることが分かり、実験結果を良く説明することが分かった。イオンの拡散に際しては、遷移金属と酸化物イオンは協同的に相互作用しており、遷移金属の選択がこの電極反応には重要な役割を果たしていることが示唆された。この反応は、様々な電解質を用いた電極反応に応用が可能であるため、学術的に大きな意義がある。全く新しい酸化物において、酸化物イオンがトポケミカルに挿入脱離できることを見出し、実際の電極反応に応用することに成功した。この成果は、特許出願を行うとともに、近日中に論文を投稿する予定である。以上のことから、当初の計画以上に進展している。2次電池の高エネルギー密度化を実現するために、現在の正極材料の容量を規制している主な要因である酸化還元対を遷移金属だけでなく酸化物イオンも利用することを目指し、分子軌道論に基づいた電子状態の考察を行った。その結果、遷移金属とπ相互作用する酸化物イオンの2p軌道が酸化還元反応に安定に寄与することが期待されることが分かった。実際、そのような2p軌道を持つと期待される酸化物としてNa2Mn3O7に注目し、その電子状態をDFT計算により評価したところ、ナトリウムイオンの脱離挿入に伴って酸化物イオンが安定に酸化還元されることが示唆された。実際、Na2Mn3O7を合成して電気化学特性を評価したところ、4V以上の高い電圧において有意な充放電容量を安定かつ可逆に示すことが分かった。充放電反応中の構造変化を追跡したところ、Mn層とNa層のクーロン引力により層間距離が大きく変化しない特異的な系であることが分かり、この状態変化が安定な充放電反応に寄与していることが示唆された。また、これまでに知られていたMの酸化還元容量と今回見つかった酸化物イオンの充放電容量を併せることで、200 mAh/gに迫る大きな充放電容量を実現することに成功した。また、酸化物イオンの高い充放電電圧を反映し、正極としてのエネルギー密度も極めて大きなものであることが分かった。以上の知見から、酸化物イオンの酸化還元反応容量を有効に活用することで、2次電池の高エネルギー密度化が可能であることが示された。全く新しい二次電池の駆動原理を開拓するために酸化物イオンに注目した電極活物質の開発を行う。

特に、酸化物イオンを可動イオンとする系を電極材料に応用するために、ペロブスカイト酸化物や層状酸化物などの様々な系において酸化物イオンが稼働する電極反応を探索する。また、酸化物イオンの拡散はエネルギー障壁が大きいことも予想されるため、積極的にナノ化を試み、拡散距離の短縮による新しい電極反応系の創出に取り組む。全く新しい酸化物において、電気化学的な酸化物イオンの挿入脱離が可逆的に可能であることを見出した成果をベースに、更なる材料探索の網を広げていく。例えば、遷移金属置換による酸素イオンのダイナミクスへの影響について、実験的に検証する必要がある。また、第一原理計算の結果から、酸化物イオンと遷移金属イオンの相互作用が重要であることが示されていることから、様々な遷移金属を含む組成について第一原理計算によるスクリーニングを行い、合理的な材料設計を効率的に行う。固体化学
光トポグラフィによる評価を活用した高齢者アニマルセラピープログラムの構築

羊・ヤギ等を用いたアニマルセラピーの効果を確認しようとしたが、羊・山羊に対し訓練が十分できず、安全性の確保が不十分であったため、断念。犬および馬によルアニマルセラピーの効果を検討した。犬との接触によりリラクゼーション効果のみならず、共に活動することで「活気」が向上し、「緊張・不安」が低下することが確認できた。さらに馬の騎乗によっては、高いリラクゼーション効果が認められた。さらに体幹部の深部筋力の増強効果が考えられたが、確認には至らなかった。2013年度は、脳血流および脳波の状態を確認しつつ、動物との効果的なふれあいプログラムを試作・検討することを目的に研究に取り組んだ。光トポグラフィーのレンタル料が1週間で70万円と高額であったことから、活用することを断念。脳血流・脳波の測定で脳のリラックス状態を測ることに変更した。アニマルセラピープログラムは、参加者の疲労を考慮し、イントロダクション・エンディングを含め20分間のプログラムとした。訓練を受けた犬を用い、出会い→触れる→ゲーム→触れる→別れ、のプロセスを設定した。また、あってこゲーム・宝探しの2つのゲームを組み込み、セラピーの中盤で活気が高まるように工夫した。研究協力が得られた大学生10名に対し、アニマルセラピープログラムを実施。その間、脳血流および簡易脳波計で脳の状態をモニタリングした。さらに実施前後でPOMS、唾液アミラーゼの測定を実施し、アニマルセラピーについての感想を聞き取り調査した。その結果、POMS、唾液アミラーゼの測定では、セラピー前後で有意差は見られなかった。しかし、「ゲーム」実施中に脳血流が増加している協力者が多く(8/10名)、「触れる」実施中は、すべての協力者が脳血流・脳はともにリラックス状態を示した。2012年度は、高齢者を対象としたアニマルセラピーの実態を把握することを目的に調査研究活動を展開した。まず、滋賀県下の公立病院(滋賀県立成人病センター、市立長浜病院、彦根市立病院)におけるアニマルセラピーの実施状況を調査した。その結果、アニマルセラピーは感染防止の観点から一般病棟では全く行われていないことが分かった。その一方で緩和ケア病棟ではボランティアによるドックセラピーが行われており、入院患者からは好評を得ていたが、リラクゼーション効果等に関する客観的データは得られていなかった。さらに滋賀県下の高齢者福祉施設におけるアニマルセラピーについて、聞き取り調査したところ、犬、猫、ウサギといった小動物とのふれあいの機会を設けている施設が多くみられた。また、山羊、羊といった大型の家畜を借受け、ふれあいの機会を持っている施設も散見された。しかし、アニマルセラピストの資格を持ったスタッフがプログラムを立てて「アニマルセラピー」として動物とのふれあいを実施している施設は皆無であった。動物とのふれあいによる効果についての検証も、全くなされていなかった。以上より以下4点が明らかになった。1動物とのふれあいを導入している医療・福祉施設は存在する。2小動物とのふれあいばかりでなく、羊・山羊などの大型家畜とのふれあいを導入している施設もある。3ふれあいの効果的なプログラムを検討・導入している施設はない。4ふれあいの効果は客観的に検証できていない。これらより、羊・山羊などの大型家畜を活用したアニマルセラピープログラムの構築と評価が必要であると考えている。犬および馬によるアニマルセラピーの効果を検討した。犬との接触によりリラクゼーション効果のみならず、共に活動することで「活気」や「意欲」が向上することが確認できた。日本健康・環境セラピー学会において、馬・犬・イルカを用いたアニマルセラピーについて、有識者のみならず広く一般住民とディスカッションし、正しい知識の普及に努めると共に、一般住民のアニマルセラピーに対するニーズを聞き取った。一般住民の健康長寿に対するニーズは高く、様々な健康セラピーに興味関心を持っていることが分かったが、馬・イルカ等の日常的な接触が難しい動物を用いたアニマルセラピーは、「どこで体験できるか分からない」、「資格を持ったインストラクターが不可欠」等、難しさを感じていることが確認できた。成人看護学2013年度はアニマルセラピープログラムを試作・検討することを目的としており、犬用のプログラムについては、達成できた。しかし、羊・山羊を用いたセラピープログラムについては、「見る」「触れる」以外の「ゲーム」等を構築することが安全性の面から難しく、動物を変更することを検討している。ホースセラピーの可能性を模索している。2012年度は、高齢者を対象としたアニマルセラピーの実態を把握することを目的としており、滋賀県下の実態については把握することができた。計画立案時は日本全国の高齢者施設に調査を行うつもりであったが、家畜を活用することによる効果は、家畜に慣れ親しんだ農村地帯に住む高齢者により現れると考えたため、滋賀県下の実態のみを調べることとした。

また滋賀県に限定したことにより2012年度研究費の旅費・通信費を抑え、次年度に繰り越すこととした。繰り越した研究費は、光トポグラフィー測定装置レンタル料に流用する予定である。光トポグラフィー測定装置レンタル料は非常に高額であり、計画時の研究費では借用期間をごく短期間に設定せざるを得ない。調査地域を限定し、研究費を効果的に活用するよう計画を修正したことは、妥当であったと考える。以上より、2012年度研究目的は、おおむね達成できているものと考える。2014年度は、地域の高齢者ボランティアに犬用セラピープログラムを実施し、脳血流および脳波を用いて脳賦活化状態を評価する。また、ホースセラピー関係者からさらに情報を収集するとともに、アニマルセラピーを安全に楽しく行える家畜はないか検討を重ね、プログラムを構築・実施・評価する。2013年度は光トポグラフィを使って脳賦活化状態を確認しながら、家畜との効果的なふれあいプログラムを試作する。目的:アニマルセラピープログラムの試作・検討。方法:124年度の結果を踏まえ、アニマルセラピープログラムを試作する。2協力承諾が得られた高齢者ボランティア10人に対し、犬・羊・山羊で試作プログラムを実施。その間、脳賦活状態を光ポトグラフィによりモニタリングする。実施後質問紙を用いて、試作プログラムの問題点・感想等を集約する。3心理状態(POMS,唾液アミラーゼ等)を試作プログラム前後に把握する。羊・山羊を使用したアニマルセラピープログラムの開発を、安全性の面から、馬の使用に変更を検討中。馬を使用することになった場合、馬および専門のインストラクターが必要であり、費用が生ずる。また成果発表のための旅費(海外)も必要になる。馬使用料32万円、インストラクター謝金5万円、を当初の予算を補正し使用する。光トポグラフィーレンタル料が1週間で700,000円と高額であり、2013年度研究費の大半を占める。また、研究成果の発表と情報収集の目的で、国際学会に積極的に参加する予定である。
日米における幼小連携した音楽カリキュラムについての比較研究

本研究は,幼小連携した音楽カリキュラムのあり方にについて考察を行ったものである。第一に,日本と米国の国レヴェルでのカリキュラムを分析した上で,米国の小学校(幼稚園を含む)の音楽授業の調査・分析を中心に行った。第二に,日本における音楽の授業実践を参観・調査しながら,さらに全国の小学校(無作為抽出)に対して低学年の音楽活動についてのアンケート調査を実施した。これらの調査・分析から,「身体における音楽的概念の獲得の重視」という点については,特に幼小連携した音楽カリキュラムの構成において重要であると考えられた。本研究は、幼小の連携した音楽カリキュラムのあり方にについて、日米の学校レヴェルでのカリキュラムと授業事例を分析することによって、比較研究を行うものである。国レヴェルでのカリキュラムを鑑みながらも、実際の幼小の学校レヴェルでの実践を分析することによって、授業実践とカリキュラムとの相関関係を明らかにし、また、日米の視点で比較することによって、幼・小連携した音楽カリキュラムや教育内容のあり方を考察するため、調査を進めてきた。本研究の初年度である20年度は、第1に日本における幼小連携の情報収集を行い、第2に米国の小学校における音楽授業の実際についての事例調査を中心に行った。特に、第2の内容に関して、米国ではほとんどの小学校が幼稚園と併設されてあるということもあり,幼小連携のしやすい環境となっている。さらに,『全米芸術教育標準』(National Standard of Arts Education, 1994,以下『標準』と略す)においても,幼稚園から高校までの一貫した芸術カリキュラムの構成が見られる。したがって、20年度はそのような物理的状況における米国の音楽授業の実際とはどのようなものなのか、grade Kからgrade 4までで構成されるElementary Schoolの授業について、コネチカット州を訪問し、州レヴェルおよび学校レヴェルのカリキュラムの資料や情報を入手した。また、すべての学年における音楽授業を観察することができた。今回事例調査を行ったのは、コネチカット州イーストライム公立学校の2校のElementary Schoolについてである。今後、調査したカリキュラムと授業内容について詳細な分析を行い、日本の事例と比較検討する予定である。本研究は、幼小連携した音楽カリキュラムのあり方にについて、日米のカリキュラムと授業実践事例を分析することによって、比較検討を行うことを目的とした。特に、日常の授業を調査・分析することを中心に、子どもの音楽活動の様相から音楽的成長を見取り、その実践に対するカリキュラムの影響を検討していく視点から行いたいと考えた。第一に、日本と米国の国レヴェルでのカリキュラムを分析した上で、米国の公立小学校(幼稚園を含む)の音楽授業の調査・分析を中心に行った。その結果、(1)幼児期と児童期の区切りのない人間成長をトータルで捉えた教育観,音楽観の存在が、実際の音楽教師の指導観や授業の中に反映されていたこと、(2)米国ではほとんどの小学校が幼稚園と併設されているという点,『全米芸術教育標準』をもとに,各州・学区・学校がカリキュラムを構成し幼小一貫した教育内容の標準を示している点,また調査を実施した小学校では、同一の音楽教師が幼稚園の音楽の授業も実施しているという点など,日本とは異なる物理的な条件が、実際の授業内容に大きな影響を与えていること、(3)様々な音楽活動において、身体における音楽的概念の獲得を重視していること(読譜指導の実践事例分析より)、が明らかとなった。第二に、日本における音楽の授業実践を参観・調査しながら、さらに全国の小学校(無作為抽出)に対してアンケート調査を実施した。この調査は、第一の米国の調査・分析で得られた3つの視点をもとに調査したものである。現在分析中であるが、「身体における音楽的概念の獲得の重視」という点については、特に幼小連携した音楽カリキュラムの構成において重要であると考えている。
代謝物多様性獲得によって駆動された植物ボディプラン進化の解明

正常ステロール組成は,あらゆる生物の発生・発達に不可欠である.しかし「正常ステロール組成」の明確な定義は無く,個々のステロールが担う生理機能も未解明である.植物ステロールは側鎖C24位メチル化レベルが異なるC24-メチルステロールとC24-エチルステロールに大別され, 24-メチルステロールとC24-エチルステロールの比を「ステロール組成」と定義しうる.C24位メチル化は,2種のメチル基転移酵素(SMT)が決定する.第1段階SMT1は,菌類から高等植物まで広く保存され,第2段階は多細胞植物特異的なSMT2が触媒する.すなわちSMT2は,植物「ステロール組成」に直接的に関与する.従来,生合成の完全破綻した変異体の解析が主であり,ステロールの生理機能解明は困難であった.本研究では, C 24-エチルステロール生合成能だけ失った変異体を作出し, C24-エチルステロールが担う細胞生物学的機能の解明を目的とした.シロイヌナズナSMT2をコードするSMT2とSMT3の二重変異系統(smt2 smt3)を樹立した. C24-エチルステロール欠損は,オーキシン輸送体の局在性破綻によるオーキシンの組織内分布の撹乱により,発生・発達の阻害に至ると考えられた. C24-エチルステロールは,C24-メチルステロールでは代替できず,極微量C24-エチルステロールが,オーキシン輸送および細胞分裂の制御に関わる未同定の分子機構に必須の役割を担うことを示された.すなわち,多細胞植物が特異的に産生するC24-エチルステロールが,細胞分裂面の決定機構と細胞分裂方向の維持に関わり,正常なボディプラン形成が進行することが示された.SMT2遺伝子の多細胞植物特異的な多様化によるC24エチルステロール合成能獲得が,多細胞植物の体軸決定において必須の要因であったことと考えられる.27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。適正な膜ステロール組成は植物の発生・発達に不可欠とされているが,個々のステロールが担う役割は不明である.植物ステロールは側鎖C24位にメチル基を持つC24メチルステロールと,エチル基を持つC24エチルステロールに大別される.C24位メチル化レベルは2段階のメチル基転移酵素反応(SMT)で決まる.第1段階SMT1は生物界に広く保存され,第2段階は植物特異的SMT2 (シロイヌナズナではSMT2, SMT3)が触媒する.シロイヌナズナsmt2smt3二重変異株は,C24メチルステロール産生を保持するが,C24エチルステロールを失い重篤な矮性となる.これまでに,植物の発生・発達過程には,C24エチルステロールの存在が必須であることを示した.smt2smt3二重変異体では根幹始原細胞の並層分裂方向喪失,分裂準備体(PPB)の異常と組織形成破綻,重力屈性喪失,根端オーキシン分布異常,オーキシン排出輸送体PIN2局在異常,PIN2タンパク質のエンドサイトシスリサイクリング阻害, PIN2リサイクリングに関与するCLASPの細胞内局在の異常を明らかにした.また,smt2smt3変異体由来培養根の異常表現型(二次根発達の阻害,オーキシンの組織内分布の異常)を外生24エチルステロール添加によって回復させる実験系を新規に構築した.今後は,培養根実験系を中心として,オーキシンの生合成・輸送,オーキシン関与によって駆動される細胞分裂過程への関与を手がかりとして,C24エチルステロールの生理機能解明を目指す.正常ステロール組成は,あらゆる生物の発生・発達に不可欠である.しかし「正常ステロール組成」の明確な定義は無く,個々のステロールが担う生理機能も未解明である.植物ステロールは側鎖C24位メチル化レベルが異なるC24-メチルステロールとC24-エチルステロールに大別され, 24-メチルステロールとC24-エチルステロールの比を「ステロール組成」と定義しうる.C24位メチル化は,2種のメチル基転移酵素(SMT)が決定する.第1段階SMT1は,菌類から高等植物まで広く保存され,第2段階は多細胞植物特異的なSMT2が触媒する.すなわちSMT2は,植物「ステロール組成」に直接的に関与する.従来,生合成の完全破綻した変異体の解析が主であり,ステロールの生理機能解明は困難であった.本研究では, C 24-エチルステロール生合成能だけ失った変異体を作出し, C24-エチルステロールが担う細胞生物学的機能の解明を目的とした.シロイヌナズナSMT2をコードするSMT2とSMT3の二重変異系統(smt2 smt3)を樹立した. C24-エチルステロール欠損は,オーキシン輸送体の局在性破綻によるオーキシンの組織内分布の撹乱により,発生・発達の阻害に至ると考えられた. C24-エチルステロールは,C24-メチルステロールでは代替できず,極微量C24-エチルステロールが,オーキシン輸送および細胞分裂の制御に関わる未同定の分子機構に必須の役割を担うことを示された.すなわち,多細胞植物が特異的に産生するC24-エチルステロールが,細胞分裂面の決定機構と細胞分裂方向の維持に関わり,正常なボディプラン形成が進行することが示された.SMT2遺伝子の多細胞植物特異的な多様化によるC24

エチルステロール合成能獲得が,多細胞植物の体軸決定において必須の要因であったことと考えられる.今後,これらのレポーター発現系統の自殖後代からsmt2/smt2-smt3/smt3を選抜し,C24エチルステロールが関与する過程の解明を目指す.27年度が最終年度であるため、記入しない。【細胞分裂・胚発生段階および根端細胞分裂への影響】根端細胞分裂の制御に関わるPLETHORA転写因子,静止中心(QC)における分化制御に関わるWOX5転写因子の発現をsmt2smt3二重変異体で明らかにし,C24エチルステロールの欠損によって破綻する過程の解明に結びつける.【生体膜構造の検証】C24エチルステロール欠損が膜脂質配列構造に及ぼす影響の有無を検証する.ステロール生合成経路の上流位置における突然変異によって発生・発達が著しく阻害された植物体では,ステロール組成と含量が大きく変動し,細胞板の脂質配列構造が野生型と異なることが明らかになっている.smt2smt3根と野生型植物根のC24エチルステロール添加区と無添加区において,細胞板の脂質配列構造を比較する.蛍光色素di-4-ANEPPDHQ染色による脂質配列構造の蛍光顕微鏡観察系を完成させる.27年度が最終年度であるため、記入しない。
高グラニュラリティ・データセットに基づいた都市構造のモニタリング

急激な少子高齢化の到来する我が国において,都市構造そのものが変化しようとしている.多極ネットワーク型コンパクトシティの形成を目標として,長期的な誘導によって人口を集約させる方針も示されており,その推移の把握には長い期間にわたった都市構造のモニタリングが必要である.本研究では,広域的で,かつ,より高い頻度,より高い空間解像度で取得されたデータの活用が望まれていることに注目した上で,都市の空洞化などの一指標として空き家率を取り上げ,複数年にわたった現地調査結果を基に水道栓の閉栓状況や築年数,人口密度の変遷などのデータを階層型順序ロジットモデルに導入することで広域的な空き家率の推定モデルを構築した.本年度は,ユーティリティデータの収集,現地調査方法の検討と現時調査,ユーティリティデータなどの特性分析,ベイズ統計を応用したモデル化を実施してきた.ユーティリティデータの収集については,寝屋川市から水道栓データの提供を受けた.さらに,他のユーティリティ企業からのデータ提供が望めなかったため,同市の固定資産台帳のデータを活用し,建物単位での築年数のデータを新たに整備した.現地調査の結果は推定法の推定精度を左右するが,空き家の定義そのものがあいまいな面があり,調査の標準的な手順も示されていなかった.そこで,予備調査から調査時に着眼すべき内容を抽出・整理し,調査項目の標準化を試みた.さらに,閉栓水道栓が属する建物を「参照建物」と定義し,調査ルートを決定する際の起点・通過点・終点のキーとしてこれらを採用した上で,調査項目ごとに調査結果を記録する方法を取りまとめた.現地調査結果との比較からは,築年数9年未満の空き家率は0%であり,築年数が増加するとともに空き家率が高くなる傾向が明らかとなった.推定モデルとして,階層ベイズに基づいたモデルを構築した.本年度は,事後確率を空き家率とした上で,地域差を考慮した一般線形混合モデルまで構築している.推定精度の検証として,1)基本ケースを基に,2)建物タイプ差を考慮するケース,3)建物タイプ差および地域差を考慮するタイプの3ケースを設定し,現地調査結果との一致率を比較・検証した.1)から2),3)へと条件が変化するに連れて現地調査結果との一致率が10%20%向上することが確認できた.空き家の発生を説明づける上で,建物のタイプ(戸建て,長屋など)を考慮していく必要性が示唆された.加えて,用途地域などの地域の特性によって空き家の発生状態が異なることも統計的に明らかにすることができた.他のユーティリティ企業からは,個人情報保護の観点からデータ提供が望めなかった点がやや進捗に影響を及ぼした.その一方で,固定資産台帳から整備した建物の築年数データと現地調査結果との比較からは,築年数データが空き家の広域推定に対して有効であることが示唆された.また,予備調査から得られた調査項目を採用し,閉栓した水道栓を有する建物をキーとした現地調査方法を提示したことによって,行政の保有するユーティリティデータを活用した実用的,かつ,標準的な手順を示したことになる.さらに,ベイズ統計の応用に関しても,階層ベイズモデルの適用まで実施でき,かつ,現地調査との一致率を向上させる傾向を把握できたことは次の年度につながる成果といえる.最終年度は,2期目のユーティリティデータなどの収集,昨年度標準化した現地調査方法による現地調査,モデルの高度化とモデルの妥当性の評価を実施してきた.取得時期が異なるユーティリティデータが整備されたことにより,水道栓の開栓・閉栓といった状態の変化が扱えることになった.また,人口密度のデータについても2015年のデータを整備し,2010年からの変動を新たな情報として追加した.固定資産情報からは建物の構造,建物の種類を取り上げ,これも追加した.現地調査については昨年度と同様の手順と判定基準で実施し,1年間での変動を含んだ調査結果を得ることができた.モデルの高度化として,本年度は階層ベイズロジットモデルの導入を検討した.特に,2期での変動を「2期で空き家」「2016年まで空き家」「2017年から空き家」「2期で非空き家」といったカテゴリーで整理した上で,空き家らしさを順序付けした階層ベイズ順序ロジットモデルの導入を試みた.また,階層ベイズの採用によって,建物の構造・種類といった建物差や用途地域による地域差をモデル上で表現させることとした.検討ケースとして,建物タイプ・用途地域・建物の構造・建物の種類の4種類の変数の組み合わせから16ケースを設定し,それぞれの判別精度を検証した.結果として,用途地域と建物の構造を採用したケースにおいて,「2期で空き家」と「2期で非空き家」の判別精度が88%を超えることを確認した.一方で,「2016年まで空き家」「2017年から空き家」といったカテゴリーについては十分な判別精度が得られず,提案したモデルの限界が示された.なお,「2期で空き家」「その他(非空き家)」といった二つのカテゴリーで判別したところ,85%以上の判別精度が得られることを確認した.急激な少子高齢化の到来する我が国において,都市構造そのものが変化しようとしている.多極ネットワーク型コンパクトシティの形成を目標として,長期的な誘導によって人口を集約させる方針も示されており,その推移の把握には長い期間にわたった都市構造のモニタリングが必要である.

本研究では,広域的で,かつ,より高い頻度,より高い空間解像度で取得されたデータの活用が望まれていることに注目した上で,都市の空洞化などの一指標として空き家率を取り上げ,複数年にわたった現地調査結果を基に水道栓の閉栓状況や築年数,人口密度の変遷などのデータを階層型順序ロジットモデルに導入することで広域的な空き家率の推定モデルを構築した.推定モデルの構築の方向性は妥当であることが確認できた.次年度は,推定モデルの改善を試みるとともに,地方自治体で求められる調査・分析の要件を照合した上で,本モデルを適用した広域推定方法の確立を目指すことを考えている.具体的には,固定資産台帳のデータから導入可能な建物の使用用途,建物の材質などを築年数とともに採用し,モデル上での適用効果を検証する.また,本研究の一部は,国土地理院近畿地方測量部が設立した「地理空間情報活用推進に関する近畿地区産学官連携協議会」のパイロット事業に採択されており,対象範囲を北河内レベルへと拡大していくことを想定している.土木計画,空間情報学
落雷特性を規定する雷雲の雲微物理構造とその形成過程に関する観測的研究

落雷活動は、積乱雲内の降水粒子の種類とその時空間分布に密接に関係している。本研究では、偏波レーダー観測データと落雷観測データを用いて、夏季に観測された雷雲のうち顕著な落雷特性を示した事例について雷雲の雲微物理構造とその時間発展を詳細に解析した。負極性落雷が卓越した活発な雷雲では、雷雲発生後10分程度で落雷活動が開始した。また、落雷が不活発だった雷雲では雨滴が強降水域を構成していたのに対し、落雷が活発だった雷雲の強降水域は霰が主な構成粒子であった。さらに、夏季にはまれな正極性落雷が卓越した雷雲では、雷雲中層に湿った霰が広範囲に分布しそれらが正に帯電したことが、正極性落雷の発生に重要であったと示唆された。夏季に発生する落雷の特性とそれを規定する雷雲の雲微物理構造を調べるため、本研究では、落雷の発生数が多い濃尾平野で観測された雷雲を研究対象とした。当該年度はまず、平成20年度と平成21年度の暖候期(主に6月から10月)に中部電力の落雷位置標定システムで観測された全落雷の特性を統計的に調査し、夏季の落雷の70%以上が負極性であることを確認した。また落雷発生日の全ての降水システムの特徴を気象庁レーダーと名古屋大学の偏波レーダーの情報を使って調査したところ、ほとんどの落雷日において対流性の孤立雲または対流性の降水システムが発生しており、落雷日の7割以上は負極性落雷が卓越していた。その中で2009年10月8日に台風0918号の中心付近で発達した対流雲では、短時間(30分程度)に多くの落雷が発生しその97%が正極性落雷と、本研究で対象とした雷雲の中では正極性落雷率が著しく高いことが分かった。この対流雲について2台の偏波レーダーによる観測に成功したため、対流雲内の降水粒子分布と気流構造について詳細な解析を行った。落雷は対流雲が急発達しエコー頂が14kmを超えた後に活発化した。また落雷期間には湿ったあられが対流雲上空の0度から-20度の領域に広がっていたことを偏波レーダーパラメータの3次元分布に基づいて示した。さらにこのあられの成長過程をふまえて、湿ったあられが正に帯電したことでこの対流雲では正極性落雷が卓越したことを指摘した。暖候期に正極性落雷が卓越する雷雲については海外でも報告例が少なく、国内ではこれまでほとんど調査されていなかったため、解析結果について国際学会で発表した。夏季に発生する落雷の特性とそれを規定する雷雲の雲微物理構造を調べるため、本研究では落雷特性が顕著な対流雲(1.負極性落雷が卓越した事例、2.正極性落雷が卓越した事例、3.落雷数が少なかった事例)を詳細な事例解析の対象として研究を実施している。平成22年度には、台風0918号の中心付近で発達し正極性落雷の発生率が著しく高かった雷雲について、落雷データと偏波ドップラーレーダーデータを用いて、落雷特性と雲内の降水粒子の空間分布および3次元気流構造の解析を行った。当該年度は、この事例の雲内の電荷分布に関して関連研究者と議論をし、論文の投稿準備を進めた。また落雷数が少なかった事例として、2010年7月5日に関東地方に豪雨をもたらしたにもかかわらず、落雷数が著しく少なかった対流雲について、複数の偏波ドップラーレーダーのデータを用いた解析を行った。雲内の偏波パラメータと気流の特徴から、この対流雲では0度高度以下における暖かい雨の過程が卓越しており、雨滴の併合成長が活発であった一方で、対流雲の上空では、雲内の電荷分離に貢献するあられの発生が顕著ではなかったということが分かった。この結果は国内学会で発表した。さらに負極性落雷が卓越した雷雲事例については、これまでに取得した偏波ドップラーレーダーデータを整理し、解析対象とする事例の選択を行った。落雷データも含めた詳細な解析と雲微物理構造の解明は、来年度も継続して実施する予定である。夏季に発生する落雷の特性とそれを規定する雷雲の雲微物理構造を調べるため、本研究では落雷特性が顕著な対流雲(1.負極性落雷が卓越した事例、2.正極性落雷が卓越した事例、3.落雷数が少なかった事例)を対象として研究を実施した。