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国際協力による天・柞蚕絹の物理化学的性質の比較研究

他に山東省,河南省,吉林省などでも飼育しているが,牡丹江では現在試験段階で,二化性のものを一化性にする転換を計っている。1980年度76,000tの産出量であったが1985年度は35,000tになり,減少傾向にある。繭の繰糸は,柞絲綢研究所管轄の工場で多条繰糸で行っている。研究の目標は白繭を産出す柞蚕の育成と日光による黄変防止であるとされている。2.本邦産天・柞蚕糸と中国産蚕糸との構造と物性の比較研究牡丹江産天蚕繭および遼寧省産柞蚕繭(蚕品種:青六号)の乾繭を入手したので,そのものと信州大学繊維学部附属農場で採取した天・柞蚕繭について,絹糸の構造と物性の比較研究を続行中である。測定項目が多いため最終的結果を得るまでにはなおしばらくの時間を要するので,現在までに得られた成果を記す。本邦産繭糸の物性値は,平均糸長400±0,65(480±0,65)m,繊度5,54±0,55(6,66±0,87)d,切断強度4,36(4,02)g/d,切断伸度35,5(34,6)%,振動数238Hzにおける動弾性率1,19×10^<11>(1,13×10^<11>)dyn/cm^2である(数値は雄の繭糸の値を示し,( )内に雌の繭糸の値を示した)。雄の繭糸は雌のものよりも細くて太さのばらつきが小さく,品質的に優れているように思われる。中国産の繭は本邦産のものよりも小さく,繭層が薄い。また天蚕糸独特の緑色が鮮明さに欠ける。繭の糸長は約300mと本邦産のものよりも100m短いが,力学的性質においては大差が認められなかった。本邦産繭糸の平均糸長1140±145(1480±200)m,平均繊度4,51±0,35(5,26±0,67)d,動弾性率1,25×10^<11>(1,10×10^<11>)dyn/cm^2,切断強度4,31(4,28)g/d,切断伸度28,0(31,8)%である。柞蚕糸についても雌雄間で天蚕糸と同様の傾向がみられる。X線回析法による精練絹糸の結昌化度および密度は,いずれも雄の絹糸の方が若干高く,雄の繭糸の方が繊維構造が発達しているという推論と一致する。中国産繭糸も本邦産のものと同じ傾向を示すが,糸長は本邦産のものの60%程度である。視覚的には両者の繭の間に差は認められない。なお,ここで得られる研究成果は,Antheraea属野蚕糸の物理的性質研究の一環として,日本蚕糸学雑誌などに順次発表する予定である。3.中国産柞蚕絹布の黄変防止加工今回入手してきた柞蚕絹布(品番5023)を用い,金属塩およびアクリル系樹脂による処理で,紫外線による黄変を黄変指数の変化から調べた。Cu(II)を5,3×10^<-5>mol/g吸着させた場合,未処理布に比べ365nmの光に対して黄変指数を4,4減少させることができたが,254nmの光に対して効果がなく,またCo(II)およびNi(II)を吸着させた場合も効果は認められなかった。メタクリルアミドをグラフトさせた場合は,未処理布よりも510黄変指数が上昇したが,254nmの光を200時間照射した場合の黄変指数は未処理布よりも8,1小さくなった。加工樹脂の選択,グラフト率等更に検討する必要があるが,入手した絹布を使い果たしたので,中国の研究分担者から試料を送付してもらって研究を続行したいと考えている。
金属強化セラミックス複合材料の高温強度特性のマイクロメカニックスに関する研究

航空,宇宙機器の先端構造材料として,金属強化セラミックス(MFRC)が開発され,実用化されている.本研究ではMFRCの高温における破壊現象を明らかにするために,理論解析と実験により介在物のマイクロメカニックスに関する研究を行い,以下の結果を得た.1.無限弾性体に楕円体状介在物と円環状き裂が存在し、引張荷重を受ける場合を考え,まず中空偏平回転楕円体状介在物を有する無限体の問題を解いた.焦点間距離の半分c=1とし,中空介在物の厚さdを1/200とすると剛性率比の影響は殆ど無いがΓ_<12>=10のように介在物が極端に硬いとき非常に大きな応力集中が生じる.厚さを1/20とすると剛性率比の影響はは顕著であるが応力集中はd=1/200の約半分である.応力拡大係数はき裂が大きくなるにつれ急激に増加する.2.繊維強化複合材料を巨視的に異方性と考え,楕円介在物を有する直交異方性半無限板の問題を異方性弾性論により解析した.シュミットの直交化法によって求めた結果か満足しないので次年度に行う.さらに,アイソパラメトリック2次要素を用いた境界要素法により楕円介在物を有する半無限板の解析を行い,理論結果と良く合うことを確認した.3.MFRCの熱応力の問題として,表面層と楕円状介在物をもつ半無限板の介在物を一定温度で加熱した時(一定eigen歪)の熱応力問題を弾性論に基づいて厳密に解析し,応力分布に及ぼす,介在物の大きさ,形状比,横弾性係数比及び表面層の影響を求めた.表面層が硬い場合,介在物境界の応力分布は大きく影響を受ける.航空,宇宙機器の先端構造材料として,金属強化セラミックス(MFRC)が開発され,実用化されている.本研究ではMFRCの高温における破壊現象を明らかにするために,理論解析と実験により介在物のマイクロメカニックスに関する研究を行い,以下の結果を得た.1.無限弾性体に楕円体状介在物と円環状き裂が存在し、引張荷重を受ける場合を考え,まず中空偏平回転楕円体状介在物を有する無限体の問題を解いた.焦点間距離の半分c=1とし,中空介在物の厚さdを1/200とすると剛性率比の影響は殆ど無いがΓ_<12>=10のように介在物が極端に硬いとき非常に大きな応力集中が生じる.厚さを1/20とすると剛性率比の影響はは顕著であるが応力集中はd=1/200の約半分である.応力拡大係数はき裂が大きくなるにつれ急激に増加する.2.繊維強化複合材料を巨視的に異方性と考え,楕円介在物を有する直交異方性半無限板の問題を異方性弾性論により解析した.シュミットの直交化法によって求めた結果か満足しないので次年度に行う.さらに,アイソパラメトリック2次要素を用いた境界要素法により楕円介在物を有する半無限板の解析を行い,理論結果と良く合うことを確認した.3.MFRCの熱応力の問題として,表面層と楕円状介在物をもつ半無限板の介在物を一定温度で加熱した時(一定eigen歪)の熱応力問題を弾性論に基づいて厳密に解析し,応力分布に及ぼす,介在物の大きさ,形状比,横弾性係数比及び表面層の影響を求めた.表面層が硬い場合,介在物境界の応力分布は大きく影響を受ける.
RTと環境駆動による長寿命・高出力・多機能バイオロギングシステムの開発

ロボットテクノロジーや環境駆動というコンセプトに基づき,長寿命、高出力、多機能な新しいバイオロギング手法を確立することが本研究の目的である.このため,1環境駆動型クジラ用ローバーの開発,2カメラタグ取り付け用高機動水中ドローン開発,3環境駆動型マイクロ発電システムの開発,4RTを用いた遠隔介入実験システム開発,5マッコウクジラの行動理解に取り組む.本年度得られた成果は以下の通りである.1環境駆動型クジラ用ローバーの開発:吸盤の数を増やすことで,曲面への吸着能力を向上させ,カメラロガー,発振器,浮力体を搭載し,実際にクジラへの装着が可能な第6試作機を開発した.一方,ドローンを用いたクジラ用ローバー装着システムを開発し,小笠原沖で試験を行った.マッコウクジラへのロガー装着には至らなかったものの現地で装着システムが適切に動くことを確認できた.2カメラタグ取り付け用高機動水中ドローン開発:全方向移動が可能な高機動水中ドローンを開発し,湖や海にて検証実験を行った.動作精度が十分ではないため,さらなる改良が必要であるが,基本的な動作は確認できた.また,操作シミュレータと操作システムを新たに開発した.3環境駆動型マイクロ発電システムの開発:昨年度開発したマイクロ発電システムは,軽量化と伴に十分な発電能力があることを示したが,実用化のためには,耐久性及び耐衝撃性向上が必要である.そこで,ポリカーボネート製ケースを試作した.強度は確保できたが,難加工性のため,機構精度を保証することが難しく,今後製作方法の確立が必要である.4RTを用いた遠隔介入実験システム開発及び5マッコウクジラの行動理解:海鳥用の無線式ロガー分離装置の小型化を進め10g以下を実現した.防水及び動作信頼性の更なる向上が求められるが,実地試験を行えるレベルに到達できた.1環境駆動型クジラ用ローバーの開発:新たに開発したクジラ用ローバー第6試作機は,曲面への対応能力を高め,ロガー,発信器及び深海用浮力体を含めたフル装備での実地試験を実施できるレベルに到達し,第5試作機に関する論文がAdvanced Roboticsに掲載された.一方,当初計画にはなかったドローンを用いたクジラ用ローバー装着システムは,順調に開発が進み,現地試験も行った.このように,当初計画以上に進展している.2カメラタグ取り付け用高機動水中ドローン開発:機体及び制御システムの改良が必要であるが,湖や海での屋外試験を行う段階まで進んだ.一方,操作シミュレータや操作システムを開発し,慣性センサを利用することで,操作性を向上させる情報提示機能を実装した.当初計画通り進んでいる.3環境駆動型マイクロ発電システムの開発:耐久性および耐衝撃性向上を実現するためにポリカーボネートへの材料変更を行ったが,加工精度の問題を解決する必要がある.実地試験を予定していたが,まだそのレベルに達しておらず,当初計画よりもやや遅れている.4RTを用いた遠隔介入実験システム開発および5マッコウクジラのナビゲーション理解:無線によるロガー分離装置の小型化を進め,目標とする10g以下を達成した.関連論文がSI2018にて優秀講演賞を受賞するなど当初計画以上に進んでいる.一方,鯨類の行動理解を従来手法で進めており当初計画通り進んでいる.以上のように,本研究の主たるテーマである1のテーマが当初計画以上に進んでおり,その他のテーマも概ね計画通り進んでいることより,全体としておおむね順調に進展していると判断した.研究代表者1名,研究分担者2名,連携研究者2名,研究協力者6名(プロジェクト研究員1名,大学院生3名,学部生3名,OWA研究員1名)の体制で行う.新たにプロジェクト研究員1名を4月より採用する.1環境駆動型クジラ用ローバーの開発:クジラ用ローバーの吸着能力をさらに向上させるために,吸盤の数を増やし,バルブシステムを改良した第7試作機を開発する.また,第6試作機の浮力体形状を改良すると伴に,装着及び体表上の移動を実現することを目的とした実地試験を行う.一方,実地試験を円滑に実施できるように防水ドローンを1台購入し,2台体制とする.2カメラタグ取り付け用高機動水中ドローン開発:現在の機体が漁船上で取り回すには重く大きいため,機体の小型軽量化を検討する.また,機体内に慣性センサを導入し,安定な姿勢制御系を構築する.これまでシミュレータ上で開発してきた操作インタフェースを本機につなぎ,慣性センサを利用した操作情報提示システムの有効性を検証する.3環境駆動型マイクロ発電システムの開発:耐久性及び耐衝撃性を向上させることで,実地試験に耐えられるたマイクロ風力発電システム開発する.その後,実際の鳥による発電試験をB01依田班と共同で行う.4RTを用いた遠隔介入実験システム開発及び5マッコウクジラのナビゲーション理解:B01依田班と共同開発してきた無線式データロガー分離装置の防水性および信頼性を向上させるとともに,実地試験を行いこれを検証する.ロボットテクノロジー(RT)や環境駆動というコンセプトに基づき,長寿命,高出力,高機能な新しいバイオロギング手法を確立することが本研究の目的である.このため,1環境駆動型クジラ用ローバーの開発,2カメラタグ取り付け用高機動型水中ドローンの開発,3環境駆動型マイクロ発電システムの開発,4RTを用いた遠隔介入実験システムの開発,5マッコウクジラのナビゲーション理解に取り組む.本年度得られた成果は以下の通りである.1環境駆動型クジラ用ローバーの開発:クジラの体表を移動し,背中から口元まで移動することが可能なクジラ用ローバーの第4試作機のプール試験を行った.

さらに,その結果を反映させた第5試作機を開発した.2カメラ取り付け用高機動水中ドローン開発:クジラの口元に直接ロガーを取り付けるための水中ドローンの機構部を設計・開発した.また,実験用の大型水槽を設置した.3環境駆動型マイクロ発電システムの開発:鳥用のマイクロ風力発電システムとペンギン用のマイクロ水流発電システムの試作機を設計・開発した.海水に強い素材を使用できる3Dプリンタを購入し,部品の製作を行った.4RTを用いた遠隔介入実験システムの開発及び5マッコウクジラのナビゲーション理解:自由な水中観察を可能にする牽引型水中ロボットを用いた水中テレイグジスタンスシステムを試作した.遠隔介入実験システムのための基本システムを設計・試作した.また,マッコウクジラへの実地試験を行うための協力体制作り及びその準備を行った.ほぼ計画通りに進んでいる.高機動水中ドローンの制御システム開発がやや遅れているが,H30年度の本格的な実地試験に向けて十分取り戻せる状況である.一方,水中テレイグジスタンスシステムなど,当初予定していた以上の成果も得られている.以上より,おおむね順調に進展していると判断した.ロボットテクノロジーや環境駆動というコンセプトに基づき,長寿命、高出力、多機能な新しいバイオロギング手法を確立することが本研究の目的である.このため,1環境駆動型クジラ用ローバー開発,2カメラタグ取り付け用高機動水中ドローン開発,3環境駆動型マイクロ発電システム開発,4RTを用いた遠隔介入実験システム開発,5マッコウクジラの行動理解,に取り組む.本年度得られた成果は以下の通りである.1環境駆動型クジラ用ローバー開発:20%以上軽量化した第5試作機を開発し,深海500mでの実証試験により動作を検証した.イルカの皮膚を用いて吸着能力も検証した.曲面対応能力及び吸着力の更なる向上が必要であるが,基盤となる技術が開発された.また,ドローンを用いた装着システムの運用方法を現地で検証するとともに,無線によるロガー投下システムを開発した.2カメラタグ取り付け用高機動水中ドローン開発:全方向移動が可能なスラスター配置を採用し,機体と制御システムについて,水槽内で動作試験を行った.3環境駆動型マイクロ発電システム開発:ロガーの長寿命化を実現するため,環境駆動型のマイクロ発電システムを開発した.具体的には,海鳥が飛翔時に発生する風を利用したマイクロ風力発電システムの試作機を開発した.直径30 mmのプロペラを用いた発電システムであり,重量11.7 gである.室内実験ではあるが,11 m/sの風の中で約80 mWの発電を達成した.4RTを用いた遠隔介入実験システム開発及び5マッコウクジラの行動理解:海鳥用の無線ロガー分離装置を開発した.低消費電力で十分な無線距離を確保できる無線マイコンTWELITEを採用し,電車で用いられている密着連結機構をベースに小型化を図った.さらなる軽量化と信頼性の向上が今後必要であるが2018年中に試験装着を目指している.1環境駆動型クジラ用ローバー開発:クジラ用ローバーはクジラの体表を移動する世界に類をみない画期的なシステムであるが,軽量化を達成すると伴に,深海500mでの実証試験により動作を確認した.
膵臓におけるビタミンDの新規標的遺伝子の同定と発現調節分子機構の解明

私達は、PeptideYY(PYY)が膵臓におけるビタミンD新規標的遺伝子のあることを明らかにした。ビタミンD投与により、血清でのPYYレベル、膵臓におけるPYYmRNAとタンパク質レベルが増加したが、腸におけるPYYレベルは何の変化も示さなかった。ビタミンDによるPYY発現誘導が、VDRノックアウトマウスでは全く見られなかったことから、ビタミンDによるPYY発現誘導はVDR依存的であると考える。本年度の第一課題であるビタミンDによる膵臓での新規標的遺伝子のスクリーニングを行った。1)野生型マウスにビタミンDを経口投与し、その14時間後、膵臓を摘出し、総RNA抽出を行った。総膵臓RNAをcDNAに逆転写したのち、外分泌細胞及び内分泌細胞のマーカー遺伝子の発現レベルの変化をリアルタイムPCRで調べた。ビタミンD経口投与により、外分泌細胞のマーカー遺伝子であるelastase、amylaseまた内分泌細胞のマーカー遺伝子であるインスリン、グルカゴンなどの発現レベルは変化を受けなかったが、摂食調節ペプチドPYYの発現レベルは増加した。PYYは小腸に多く発現するとの報告から小腸におけるPYYの発現レベルを検討したが、ビタミンD投与による発現増加は認められなかった。このことから、PYYは膵臓における新規ビタミンD標的遺伝子であると考えられた。2)ビタミンDによる膵臓におけるPYYの発現誘導がVDR依存的であるか否かを明らかにするために、野生型マウス及びVDR欠損マウスに(1)と同様の実験を行った。その結果、野生型で見られたPYYのmRNAの増加はVDR欠損マウスでは全く認められなかった。これことから、ビタミンDによる膵臓におけるPYY発現増加はVDR依存的であると考えられた。3)膵臓組織免疫染色の受託解析を行った結果、(1)及び(2)で得られた同様の結果が得られた。私達は膵臓におけるビタミンDの標的遺伝子のスクリーニングを行い、膵臓のpeptide YY(PYY)の遺伝子発現及びPYYの血中濃度がビタミンD処理で上昇することを見出した。そこで、私達は次に膵臓のビタミンDターゲットとなる細胞の解析と標的遺伝子の同定を試みた。ビタミンDターゲットとなる細胞(内分泌細胞及び外分泌細胞)の解析1)膵外分泌細胞株であるPanc-1、膵内分泌細胞株であるMIN-6とTC-1細胞を用いて、ビタミンDによるPYYの発現変化をリアルタイムPCRで調べた結果、ビタミンD処理により、膵内分泌細胞株であるMIN-6とTC-1細胞のPYY発現がビタミンD濃度依存的・時間依存的に増加したが、膵外分泌細胞株Panc-1のPYY発現は全く変化しなかった。2)PYYの膵臓における局在及びビタミンDによる発現変化を組織免疫染色法で調べた。PYYは、膵臓の内分泌、ランゲルハンス島の淵に局在しており、その発現がビタミンDにより顕著に上昇した。これらの結果は、膵臓の内分泌細胞がビタミンDのターゲット細胞で、膵臓PYYの転写誘導を引き起こすことを示唆すると考えられる。膵臓におけるビタミンDの新規標的遺伝子の同定1)ビタミンDによるPYYの転写誘導を詳細に解析するため、クロマチン免疫沈降アッセイを行った。MIN-6細胞にビタミンDを処理し、PYYプロモータ領域へのビタミンD受容体(VDR)の結合能を調べた結果、PYYプロモータ領域-813/-753を含む領域へのVDRの結合能がビタミンD依存的に増えた。2)次にPYYプロモータ領域をpGL3-ルシフェラーゼレポーターに組み込み、HEK293細胞に導入し、ビタミンDによるVDRの転写活性化能を調べた。-1410/-10,-1090/-10,-850/-10を含むレポーターのVDR転写活性化能はビタミンD依存的に上昇したが-750/-10,-470/-10及び-767/-753変異レポーターのVDR転写活性化能は全く変化を見せなかった。3)ゲルシフトアッセイを行い、PYYの-767/-753がビタミンD応答性配列であることを明らかにした。平成22年度、23年度の研究により、peptide YY (PYY)が膵臓におけるビタミンDの新たな標的遺伝子であることを明らかになったので、その分子機構について、より詳細に調べた。1.ランゲルハンス島におけるビタミンDターゲットとなる細胞の解析平成23年度の研究により、PYYは膵臓の内分泌、ランゲルハンス島の淵に局在しており、その発現がビタミンDにより顕著に上昇することが明らかになった。そこで、内分泌細胞であるランゲルハンス島におけるより詳細な発現変化を組織免疫染色法で調べた結果、PYYがglucagonと同じα細胞に主に局在し、ビタミンD処理でPYYの発現だけが増加する結果が得られた。これらの結果は、膵臓の内分泌α細胞がビタミンDのターゲット細胞で、膵臓PYYの転写誘導を引き起こすことと考えられる。2.ビタミンDによるPYY発現誘導は膵臓特異的である平成22・23年度の研究により、ビタミンD処理によって膵臓のPYY mRNAレベル、血清のPYYレベルが増加することが明らかになった。

そこで、ビタミンDによるPYY転写調節が膵臓特異的であるかどうかを調べるために、回腸、直腸におけるPYY mRNAレベル及び膵臓・回腸・直腸におけるPYYペプチド含量を調べた結果、ビタミンD処理によって、膵臓のPYY mRNAレベル、PYYペプチド含量が増加するだけで、回腸・直腸のPYY mRNA、PYYペプチド含量は変化が見られなかった。これらの結果から、ビタミンDによるPYY発現誘導は膵臓特異的であることが明らかとなった。現在、PYYがビタミンDの膵臓特異的標的遺伝子であることを明らかにして、論文投稿中であるため。24年度が最終年度であるため、記入しない。ビタミンDによって膵臓において特異的に誘導されるPYYの生理学的機能を詳細に調べる。siRNA系を利用しビタミンD標的遺伝子であるPYYの欠損による影響を調べる。
研究静電気力顕微鏡による素電荷の原子分解能観察条件の研究

本研究では、絶縁体表面への帯電現象を原子レベルで研究するため、『絶縁体表面に接触帯電された電荷の分布を素電荷レベルで分離して観察すること』を目的とした。また、特に重要な研究目標として、2次元の固体状態になっている帯電電荷の分布を素電荷レベルで分解して観察するための条件について検討した。具体的には、静電気力顕微鏡を高感度化し、素電荷の高分解能観察に必要な探針と試料表面間に働く引力勾配の大きさについて実験的に検討した。また、絶縁体表面の帯電電荷のエネルギー状態や活性化時の電荷間の静電気的相互作用を研究した。1)接触帯電した電荷の空間分布の超高分解能観察の実現シリコン酸化膜表面に接触帯電した電荷は、真空中では拡散しないことが判明している。そこで、試料としてシリコン酸化膜を取り上げ、この表面に接触帯電された電荷を素電荷レベルで観察するために必要な引力勾配の大きさを実験的に解明した。2)2次元高密度帯電電荷の固体状態の研究シリコン酸化膜の表面に超高密度に接触帯電し、帯電電化の素電荷レベルの空間分布を観察する。この観察により、2次元の固体状態の帯電電荷が、ウィグナー結晶状態なのか、アモルファス状態なのかを解明した。3)光照射による帯電電荷の拡散の研究固体状態の帯電電荷にレーザー光(波長可変)を照射し活性化することにより、帯電電荷の束縛エネルギー(拡散の始まるエネルギー)とその空間分布を解析した。帯電電荷の拡散速度のエネルギー依存性を検討した。1)現有の静電気力顕微鏡の超高感度化探針先端に働く非常に微弱な静電気力を高感度に測定するためには、探針の振動振幅を安定に保持しながら、探針の共振周波数の変化を高感度に検出する必要がある。そこで、まず、振幅変動幅0.1Åの現有の振動安定化回路を改良し、超安定な振動振幅を実現する。具体的には、ノイズ成分の極めて少ない可変ゲイン回路を導入し、振幅変動幅0.01Åを実現する。また、現有の周波数復調回路(検出感度0.1Hz)を改良し、超高感度(検出感度0.01Hz)な周波数検出を実現した。2)静電気力と原子間力の分離回路の改良絶縁体表面の帯電電荷の振る舞いを理解するためには、表面の構造と帯電電荷の分布とを分離することが重要である。現在は、交流変調法を用いて、表面に働く原子間力と帯電電荷による静電気力とを分離しているが、さらに時分割法を併用することにより、SN比を向上させた。3)探針の先鋭化処理や清浄度を評価する装置の付加表面に働く静電気力を原子分解能で安定に観察するためには、原子レベルで先鋭で清浄な探針を使用することが不可欠である。すなわち、探針先端の1個の原子が容易に移動しないようにする必要がある。そこで、現有の静電気力顕微鏡に探針の清浄度と先鋭度を評価する装置を付加し、表面に働く静電気力を高分解・高感度・高安定に観察できるようにした。4)素電荷を高分解能に測定するための観察条件の理論的検討素電荷による静電気力を高分解に測定するためには、原子間距離に相当する間隔(1nm以下)まで、探針先端を試料表面に近づける必要がある。しかし、このような距離では、原子間力や静電気力による力勾配が急激に大きくなり、この引力勾配が板ばねのばね定数よりも大きくなると、探針が試料側に突然ジャンプし接触してしまう。そこで、個々の素電荷を分離して観察するために必要なばね定数の大きさについて理論的に検討する。本年度は、平成10年度に改良した高感度な静電気力顕微鏡を用いて、素電荷の高分解能観察に必要な探針と試料表面間に働く引力勾配の大きさについて実験的に検討した。

また、絶縁体表面の帯電電荷のエネルギー状態や活性化時の電荷間の静電気的相互作用を研究した。1)接触帯電した電荷の空間分布の超高分解能観察の実現シリコン酸化膜表面に接触帯電した電荷は、真空中では拡散しないことが判明している。そこで、試料としてシリコン酸化膜を取り上げ、この表面に接触帯電された電荷を素電荷レベルで観察するために必要な引力勾配の大きさを実験的に解明した。2)2次元高密度帯電電荷の固体状態の研究シリコン酸化膜の表面に超高密度に接触帯電し、帯電電荷の素電荷レベルの空間分布を観察する。この観察により、2次元の固体状態の帯電電荷が、ウィグナー結晶状態なのか、アモルファス状態なのかを解明した。3)光照射による帯電電荷の拡散の研究固体状態の帯電電荷にレーザー光(波長可変)を照射し活性化することにより、帯電電荷の束縛エネルギー(拡散の始まるエネルギー)とその空間分布を解析した。帯電電荷の拡散速度のエネルギー依存性を検討した。
超長大橋梁の動的耐風安定性とその構造特性に関する研究

超長大橋梁においては、上部構造の風に対する動的安定性の確保が設計上大きな問題となる。その際、橋梁架設地点の自然風特性の把握とそれにより生じる空力挙動の的確な評価が必要とされる。本研究では、昭和62年度に、橋梁構造物の空力挙動に対する安全性評価について破壊確率という定量的な指標を用い、フラッターによる初通過破壊を対象にした破壊確率を検討した。また、渦励振に対しても簡単な検討を試みた。昭和63年度には、引続き渦励振とバフェッティングを同時に考慮した破壊確率を検討すると共に、疲労破壊評価のための累積疲労損傷度についても考察した。さらに、橋梁架設地点の自然風評価に関し、橋梁構造物の空力挙動と現地自然風特性の両者に風向依存性が強いことから、風向別の強風と通常風風速特性の推定を行った。これより、同一モデル強風下における長大吊橋7橋を対象にフラッターによる破壊確率を算定した結果、鉄道道路併用橋では弦材のウェブ厚やフランジ厚が大きく、他の橋梁に比べ安全側に設計されている結果を得た。また、箱桁橋を対象に、風洞実験で求められた振動応答特性をベースにして、渦励振とバフェッティングを同時に考慮した破壊確率を求める手法を提案すると共に、例として試算したケースでは、破壊確率は1次モードの渦励振に主に支配されるという結果を得た。また、破壊確率は材料強度に極めて敏感であることも明らかになった。一方、強風予測に関しては、全国気象官署133地点において15年間の定時風観測記録を用い、高風速域を評価したWEIBULLパラメータを求め直し、台風係数を算定、台風係数地域区分図を作成した。以上の研究成果は、自然風の特性とそれに対する構造物の安全性評価に対する一つの提案であり、超長大橋梁の動的耐風安定性を検討する上で有益な資料になるものと考えられる。本研究は,超長大支間橋梁形式の中で,とくに風に対する動的安定性に着目し,フラッタ・渦励振・バフェッティング等の各種空力不安定現象に対し優れた安定性を示す上部工形式を実験的に求めることを目的としている.すなわち,風による非定常空気力を軽減する流体力学的に安定な桁断面形状の選定および桁全体の剛性を増加させる構造形式を対象とした風に対する安全性評価を主目的とし,前者については自然強風の特性を明らかにするとともに,種々の空力弾性現象の発生機構とその耐風対策について検討を加え,後者については超長大橋梁に適した構造形式策定に際し,克服しなければならない問題点を既存の橋梁形式と比較しながら抽出した後,力学的構造特性をも含めた形でその耐風性に考察を加えるとともに風の対する安全性評価を試みることを具体的研究項目に挙げている.本研究ではとくに,構造基本断面の非定常空力特性に焦点をあて,各種変動気流中における,構造基本断面の空力特性の変化をさぐり,自然風の乱れ成分が,橋梁構造物上部工の空力特性に対して及ぼす影響について調査を行なった.また,一部ケーブル構造物の耐風性にも検討を加え,各種振動現象のメカニズムに検討を加えた.超長大橋梁構造物の風に対する安全性評価は,上部工形式選定のうえで重要であるが,本研究では,自然強風諸特性,構造形式,空力特性等を考慮した,長大橋梁安全性評価法の提案を試みた.超長大橋梁においては、上部構造の風に対する動的安定性の確保が設計上大きな問題となる。

昭和63年度には、引続き渦励振とバフェッティングを同時に考慮した破壊確率を検討すると共に、疲労破壊評価のための累積疲労損傷度についても考察した。さらに、橋梁架設地点の自然風評価に関し、橋梁構造物の空力挙動と現地自然風特性の両者に風向依存性が強いことから、風向別の強風と通常風風速特性の推定を行った。これより、同一モデル強風下における長大吊橋7橋を対象にフラッターによる破壊確率を算定した結果、鉄道道路併用橋では弦材のウエブ厚やフランジ厚が大きく、他の橋梁比べ安全側に設計されている結果を得た。また、箱桁橋を対象に、風洞実験で求められた振動応答特性をベースにして、渦励振とバフェッティングを同時に考慮した破壊確率を求める手法を提案すると共に、例として試算したケースでは、破壊確率は1次モードの渦励振に主に支配されるという結果を得た。また、破壊確率は材料強度に極めて敏感であることも明らかになった。一方、強風予測に関しては、全国気象官署133地点において15年間の定時風観測記録を用い、高風速域を評価したWEIBULLパラメータを求め直し、台風係数を算定、台風係数地域区分図を作成した。以上の研究成果は、自然風の特性とそれに対する構造物の安全性評価に対する一つの提案であり、超長大橋梁の動的耐風安定性を検討する上で有益な資料になるものと考えられる。
チャクチ海における海洋環境変動に対する低次生物の応答の評価

本研究では近年北極海で観測されている海氷減少や気候変動が海洋生物へ及ぼす影響に注目し,生態系を底辺から支える植物プランクトンとそれをエネルギー源とする動物プランクトンや底生生物の動態について調査した.植物プランクトンは秋季の大気擾乱イベントに連鎖して生じる海洋内部の変化に鋭敏に応答して増殖し,動物プランクトンのエネルギー源となることが明らかとなった.一方で,ホットスポットと呼ばれる北極海の海洋生物が特に豊かな一部海域において,海氷が消失する期間の増加と共に増加する植物プランクトンが,海底へと沈降して底生生物の活動を支えることを明らかにした.1.「低気圧起因の秋季ブルームが二次生産者に与える影響の評価」について2013年秋季チャクチ海における14日間の定点観測データより、強風発生後、海洋環境が変化し、下層から表層付近まで供給された栄養塩によって、植物プランクトン生物量の増加および群集組成が変化したことを特定した。また、その結果、増加した植物プランクトンが動物プランクトンにただちに捕食されていたことが確認された。この結果から、気象イベントが基礎生産者を通じて二次生産者の活動に明確な影響を及ぼすことが明らかとなった。同時に、多波長励起蛍光光度計を用いた、植物プランクトン群集組成の推定手法を考案した。これにより、対象海域・期間中において、センサーを用いた植物プランクトン群集組成の高解像度観測が可能となった。本研究について、国際会議1件、国内会議2件で成果を報告した。平成28年度前半には国際誌に論文として投稿できる見込みである。2.「秋季南部チャクチ海生物学的ホットスポットにおける底層低酸素水塊の形成要因の解明」について過去船舶データの収集および、平成27年の観測航海に参加し、さらなる現場データを得た。現場で取得した植物プランクトン色素濃度は、海洋研究開発機構むつ研究所所有の高速液体クロマトグラフィーを用いて分析した。植物プランクトン色素分析は平成27年度内に完了し、南部チャクチ海ホットスポットおよび周辺海域の植物プランクトン群集組成の同定および、衛星を用いた基礎生産推定精度の向上に使用する。全体の進行は良好であるが、上記1の研究テーマについては、年度内の論文投稿のみ目標達成できなかった。植物プランクトン群集の時系列変化の特定手法として、当初の計画にある高速液体クロマトグラフィーを用いた植物色素の分布の解析に加え、多波長励起蛍光光度計を用いた植物プランクトン色素濃度推定手法を新たに取り入れ、その手法の確立にエフォートを割いたためである。1.「低気圧起因の秋季ブルームが二次生産者に与える影響の評価」について近年北極海の海氷が減少し、気象場が変化したことで、秋季のチャクチ海では大気・海洋の擾乱が強まるイベントの頻度が多くなっている。このイベント時には海洋下層から上層への栄養塩供給が増し、植物プランクトン群集組成の変化や現存量が増加することが明らかとなった。さらに、植物プランクトンは動物プランクトンにただちに消費されることも捉えられ、北極海の環境変化から連鎖する生態系の変化が一部明らかとなった。本成果について、平成28年度は1件の学会で発表し、また論文としてまとめ国際誌へ投稿・査読中である。2.「秋季南部チャクチ海生物学的ホットスポットにおける底層低酸素水塊の形成要因の解明」についてチャクチ海生物学的ホットスポットと呼ばれ、豊かな海洋生物(特に底生生物)の多様性・生物量を誇る海域の底層には、秋になると低酸素水塊が出現する。これは海洋表層で増殖した植物プランクトン(基礎生産)が海底に沈降し、底生生物や微生物によって消費・分解されて形成すると考えられている。本研究では海底に堆積する有機物量の指標である基礎生産量と秋季の底層酸素濃度の経年変化の間に負の相関を捉えた。つまり年によって大きく変化する基礎生産量によって秋の底層酸素濃度も変化することが明らかになり、環境変化に伴う基礎生産者の応答が、食物網を介して底生生物群集に影響が及ぶことを示唆した。本成果について、平成28年度中に1件の学会で報告し、平成29年度中には論文としてまとめ国際誌に投稿できる見込みである。本研究では近年北極海で観測されている海氷減少や気候変動が海洋生物へ及ぼす影響に注目し,生態系を底辺から支える植物プランクトンとそれをエネルギー源とする動物プランクトンや底生生物の動態について調査した.植物プランクトンは秋季の大気擾乱イベントに連鎖して生じる海洋内部の変化に鋭敏に応答して増殖し,動物プランクトンのエネルギー源となることが明らかとなった.一方で,ホットスポットと呼ばれる北極海の海洋生物が特に豊かな一部海域において,海氷が消失する期間の増加と共に増加する植物プランクトンが,海底へと沈降して底生生物の活動を支えることを明らかにした.研究課題1については、現在論文執筆中であり、平成28年度前半には投稿する予定である。研究課題2については、現在2003年から2015年の衛星データより、1日解像度の基礎生産量を計算中であり、平成28年度初めに終わる見込みである。同課題の研究成果についても、12月までに国際誌に投稿することを目標とする。28年度が最終年度であるため、記入しない。衛星海洋学28年度が最終年度であるため、記入しない。
ドイツ及びアメリカの学校教育における環境教育と地域との連携システムに関する研究

学校教育における環境教育と地域との連携にかかわるテーマを多面的に探った。研究は次の3つの柱(ドイツ関係、アメリカ関係、日本関係)からなり、それぞれの柱における具体的な研究を主要な点のみを上げれば以下のようになる。1.ドイツ関係では、(1)R.Lob(1999),D.G.de Haan(1996)の著書・論文を翻訳し、ここ20年間におけるドイツの学校教育における環境教育の展開を詳細な統計を基に分析した。(2)ハンブルグ大学の植物園における環境教育、フランクフルトの「市民の森の家」における環境教育の実際をビデオに収録し、関係の資料を収集した。(3)日本とドイツの子どもにおける「栄養」概念理解の実態を探った。2.アメリカ関係では、(1)環境教育プログラムProject Learning Treeの内容構成を分析した。(2)地域に基づく社会環境学習の一つとして紛争予防教育プログラムを分析した。(3)アメリカにおける科学館と学校の連携を文献資料に基づいて調査した。3.日本関係では、(1)高校生物におけるディープ・エコロジー思想を導入した環境学習をおこなった。(2)「アクアマリンふくしま」を事例にした高校生物における水族館の活用を探った。(3)地域連携に基づく地球環境教育に関する教員研修の実践を調査した。(4)中学校洗濯理科における地域人材の活用実践を探った。(5)学校の環境教育に対する地域企業の貢献の実際を探った。地域との連携の多様性、地域の環境学習・教育資源の活用可能性はまだまだ未開拓であることが判明した。学校教育において環境教育の比重はますます大きくなっている。各学校が環境教育を実践するに当たって特に不可欠となる地域との連携・地域の活用、つまり地域の特色・環境・人材・施設等々と具体的にどのように連携するか、またそれらをどのように活用するか、その連携・活用のシステムと実際についてはまだまだ未解明である。そこで、12年度は、ドイツ及びアメリカの環境教育モデル校(初等及び中等教育段階)における環境教育と地域の連携システムとその実際、特質、問題点等々を解明すべく、基礎的作業を行った。1.ドイツの学校教育における環境教育と地域の連携システムの動向検討した。(1)ドイツの学校教育における環境教育と地域の連携システムに関する文献調査・検討した。(2)ドイツの環境教育モデル校への調査:学校規模、連携の実態、環境教育プログラム、主な成果、ユニークな試みと教材、教員の研修、課題等々について調査した。(3)上記情報のデータベース化を進めた。2.アメリカの学校教育における環境教育と地域の連携システムの動向を検討した。(1)アメリカの学校教育における環境教育と地域の連携システムに関する文献調査・検討した。(2)アメリカの環境教育モデル校への調査:学校規模、連携の実態、環境教育プログラム、主な成果、ユニークな試みと教材、教員の研修、課題等々について調査した。そこで、13年度は、12年度に続き、ドイツ及びアメリカの環境教育モデル校(初等及び中等教育段階)における環境教育と地域の連携システムとその実際、特質、問題点等々を解明すべく、基礎的作業を行った。特に、ドイツ環境教育学会会長のハーン氏の講演録を訳出し、ドイツの環境教育の実践・理論・政策の全体像を探った。2.ドイツの学校教育における環境教育と地域の連携システムの動向検討(1)ドイツの学校教育における環境教育と地域の連携システムに関する文献調査・検討した。3.アメリカの学校教育における環境教育と地域の連携システムの動向を検討した。

(1)アメリカの学校教育における環境教育と地域の連携システムに関する文献調査・検討した。(2)アメリカの環境教育モデル校への調査:学校規模、連携の実態、環境教育プログラム、主な成果、ユニークな試みと教材、教員の研修、課題等々について調査した。(3)上記情報のデータベース化を進めた。本年度は、12-13年度の研究成果を踏まえつつ、研究を進め、報告書を作成した。.ドイツ関係では、ドイツにおける環境教育の実態を実地踏査し、また、ドイツの環境教育研究者と対談したことが特筆される。また、研究協力者を得て、日本における環境教育と地域の連携を実践的に多角的に調査した。具体的には、次の3つの柱で研究を進めた。1.ドイツ関係(2)ドイツの地域における環境教育の実態調査を行った。ハンブルグ大学の植物園における環境教育、フランクフルトの「市民の森の家」における環境教育の実際をビデオに収録し、関係の資料を収集した。(3)学校教育における環境教育と地域の連携システムの動向を文献により探った。(4)上記情報・資料を整理しデータベース化を進めた。2.アメリカ関係(2)地域に基づく社会環境学習の一つとして紛争予防教育プログラムを分析した。(3)アメリカにおける博物館と学校の連携を文献資料に基づき調査した。3.日本関係(1)高校生物におけるディープ・エコロジー思想を導入した環境学習の実践的研究(2)「アクアマリンふくしま」を事例にした高校生物における水族館の活用の研究(3)地域連携に基づく地球環境教育に関する教員研修の実践と課題の研究(4)中学校選択理科における地域の人材の活用の研究(5)ミュージアムパーク茨城県自然博物館を事例とした環境学習における生涯学習施設と学校との連携の研究
寿命を終えた腸上皮細胞の新しい処理機構

1.モルモットの小腸では,寿命を終えた上皮細胞の胞体の大部分は固有層のマクロファージ貪食されるが,管腔側細胞質はそのまま残る。本研究ではさらに観察を進めた結果,管腔側細胞質は接着装置により両側の細胞と連結し,依然としてバリヤ-機能を維持していることがわかった。2.刷子縁をつけた細胞質片は,ついで両側の細胞が近寄ってくると管腔内に突出し,両隣りの細胞が接着した時点で初めて脱落する。この間上皮の「ほころび」はまったく認められなかった。従って,モルモットの小腸腔内には,上記の管腔側細胞質の破片だけがみられることになる。3.ラットでは,小腸腔内に核を含む上皮細胞の胞体が存在しており,モルモットとは異なり上皮細胞は丸ごと脱落している。アポートシスを起こした上皮細胞は絨毛の先端部で脱落するが,この時両側の細胞が押し出す格好をとるため,この場合も上皮に穴が開くことはない。4.モルモット型の上皮処理機構は,サルとウマにおいて,またラット型の処理機構はマウスでも認められた。ヒトは基本的にはラット型であるが,大腸では老化上皮細胞はマクロファージによって貪食される。5.上皮細胞の細胞孔はプログラムされた予定孔ではなく,外からの因子によって誘導されると思われる。その誘導には,モルモットでは細胞傷害性リンパ球が,ラットやマウスではマクロファージが関与している所見が得られた。1.モルモットの小腸絨毛先端部における上皮細胞の処理機構を解明した。寿命を終えた上皮細胞は、マクロファージと上皮内リンパ球の作用により管腔側細胞質を残して処理される。この“細胞の皮"は、両側の上皮細胞に押されて管腔側へもり上がり、細胞間隙が閉じた時に初めて管腔内に脱落する。この方式では、上皮バリヤーを破壊することなく寿命を終えた上皮細胞を排除することができる。2.管腔内細胞成分の観察により、モルモットでは上皮細胞の本体は固有層のマクロファージに貪食されるため管腔内へ脱落しないこと、一方ラットやマウスでは核を含む胞体が管腔内に捨てられることが確認された。3.モルモットの小腸絨毛の上皮内には、パーホリン陽性の果粒含有リンパ球が多数存在する。これらは上皮細胞と密接な関係にあり、細胞傷害性が強く、上皮細胞の細胞死(アポトーシス)を誘導することが示唆された。ラットにおいても上皮内リンパ球は豊富に存在するが、これらはパーホリン陰性であり、また上皮細胞を攻撃している兆候はなかった。ラットの場合、上皮細胞のアポトーシスは別の機構で調節されていると思われる。潰瘍性大腸炎のモルモットのモデルでは、盲腸で粘膜のびらん形成が顕著であり、そこでは固有層のマクロファージは3倍程度増加していた。一方、ヒトの潰瘍性大腸炎は直腸に好発する。ヒトの正常腸粘膜では、貪食能を示すマクロファージは直腸粘膜に多いことからも、潰瘍性大腸炎とマクロファージの関係が注目される。モルモットの小腸では、寿命を終えた上皮細胞の細胞体の大部分は固有層のマクロファージに貪食されるが、管腔側細胞質はそのまま残る。本研究ではさらに観察を進めた結果、管腔側細胞質は接着装置により両側の細胞と連結し、依然としてバリヤ-機能を維持していることがわかった。この部分は、次いで両側の細胞が寄ってくると管腔内に突出し、両側の細胞が接着した時点で初めて脱落する。この間、上皮の「ほころび」はまったく認められなかった。従って、モルモットの小腸腔内には、管腔側細胞質の破片が多数見られることになる。一方、ラットやマウスでは、小腸腔内に核を含む細胞体が存在しており、上皮細胞は丸ごと剥離するようだ。モルモット型の上皮処理機構は、サルとウマでも認められた。

ヒトは基本的にはラット・マウス型であるが、大腸では老化上皮細胞はマクロファージによって貪食されるようだ。ラット・マウス型の動物ではアポトーシスを起こした上皮細胞の多くは絨毛の先端で脱落するが、この時両側の細胞が押し出す格好をとるため、上皮に穴があくことはない。上皮細胞の脱落は絨毛の先端に限らず、下方においても散在性に起こる。これによって、絨毛の形が維持されていると思われる。上皮細胞の細胞死はプログラムされた予定死ではなく、外からの因子によって誘導されると思われる。その誘導には、モルモットでは上皮内の細胞障害性リンパ球が、ラットやマウスではマクロファージが関与している所見が得られた。
地震波干渉法解析に基く、地震波速度変化の応力感度特性の解明

昨年度から取り組んでいた,雑微動の相互相関関数の波動場特性と地震波速度変化の応力感度に関する研究の成果を論文にまとめ,Journal of Geophysical Research誌に投稿した.同論文は2019年3月に受理された.本年度は,まず異なる方位の歪みにおける地震波速度変化の応力感度に関する研究を行なった.日本全国の6つの活火山において,2012年から2015年までの雑微動の相互相関関数を用いて,異なる方位の歪みごとに潮汐歪みによる地震波速度変化を推定した.潮汐歪みの南北・東西・せん断成分を用いて異なる方位の潮汐歪み量を計算した.異なる方位の潮汐歪みごとに地震波速度変化を推定したところ,地震波速度変化が明瞭な歪み方位依存性を示すことがわかった.本研究の成果は国際学会にて発表した.また,2018年の4月から10月までフランスのグルノーブル大学に滞在した.そこでは,稠密地震計アレイで観測された雑微動の相互相関関数の直逹波部分を利用して,レユニオン島のPiton de laFournaise火山における地震波速度変化を調べた.これまでコーダ波部分の位相差を用いて地震波速度変化が推定されていたが,コーダ波部分では波のタイプや地震波速度変化の空間分布を議論するのが困難である.そこで,波のタイプを切り分けて高空間分解能に速度変化を議論できる直逹波の速度変化を活火山において調べた.雑微動の相互相関関数からレイリー波と屈折P波を同定してそれぞれの波の速度変化を推定したところ,レイリー波では2.4%の速度増加,屈折P波では2.2%の速度低下が観測された.この速度変化の極性の違いは,浅部の火山性圧力源の膨張によると解釈される.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。まず,地震波干渉法を用いて応力変化による地震波速度変化の深さ依存性について調べた.伊豆大島で観測された雑微動の相互相関関数の位相差から1日ごとに地震波速度変化を推定したところ,地震波速度は約1年周期で-1%から3%まで変動することがわかった.島内のGNSS観測点の変位記録から面積歪み変化を計算し地震波速度変化と比較したところ,両者は相関性があり膨張時に速度減少,収縮時に速度増加が観測された.面積歪み変化と速度変化の相関性から,異なる周波数帯域において地震波速度変化の応力感度を推定したところ,深部を伝播する波では封圧の影響で応力感度が小さくなることがわかった.本研究の成果は国内外の学会で発表を行い,国際学会誌に掲載された.また,今年度は相互相関関数の波動場特性と地震波速度変化の応力感度に関する研究も行った.伊豆大島に設置された地震観測網と地震計アレイで観測された雑微動の相互相関関数を計算し,経過時間ごとの相関関数の波動場特性を調べながら,地球潮汐による地震波速度変化を推定した.直逹波部分に当たる経過時間2秒から7秒までの相関関数を用いたところ,潮汐によって膨張時に速度減少,収縮時に速度増加することがわかった.しかしながら,速度変化の応力感度は経過時間とともに減少することを観測した.雑微動の相関関数に対してアレイ解析から,相互相関関数の直逹部はレイリー波で構成されていて,後続部には散乱もしくは反射した実体波が混入している可能性が高い.したがって,相関関数の後続部では,地下構造の深部を伝播する実体波が含まれるために,速度変化の応力感度が低下すると推察した.この研究成果は国内外の学会で発表を行った.地震波干渉法を用いて伊豆大島において地震波速度変化の応力感度特性について調べ,速度変化の応力感度の深さ依存性や経過時間依存性について議論することができた.地震波速度変化の深さ依存性の研究成果に関しては,国際学会誌に論文を投稿し受理された.昨年度から取り組んでいた,雑微動の相互相関関数の波動場特性と地震波速度変化の応力感度に関する研究の成果を論文にまとめ,Journal of Geophysical Research誌に投稿した.同論文は2019年3月に受理された.本年度は,まず異なる方位の歪みにおける地震波速度変化の応力感度に関する研究を行なった.日本全国の6つの活火山において,2012年から2015年までの雑微動の相互相関関数を用いて,異なる方位の歪みごとに潮汐歪みによる地震波速度変化を推定した.潮汐歪みの南北・東西・せん断成分を用いて異なる方位の潮汐歪み量を計算した.異なる方位の潮汐歪みごとに地震波速度変化を推定したところ,地震波速度変化が明瞭な歪み方位依存性を示すことがわかった.本研究の成果は国際学会にて発表した.また,2018年の4月から10月までフランスのグルノーブル大学に滞在した.そこでは,稠密地震計アレイで観測された雑微動の相互相関関数の直逹波部分を利用して,レユニオン島のPiton de laFournaise火山における地震波速度変化を調べた.これまでコーダ波部分の位相差を用いて地震波速度変化が推定されていたが,コーダ波部分では波のタイプや地震波速度変化の空間分布を議論するのが困難である.そこで,波のタイプを切り分けて高空間分解能に速度変化を議論できる直逹波の速度変化を活火山において調べた.雑微動の相互相関関数からレイリー波と屈折P波を同定してそれぞれの波の速度変化を推定したところ,レイリー波では2.4%の速度増加,屈折P波では2.2%の速度低下が観測された.この速度変化の極性の違いは,浅部の火山性圧力源の膨張によると解釈される.

まず,伊豆大島における地球潮汐による地震波速度変化に関する論文を投稿する.また,平成30年度は4月1日から10月上旬までフランスのグルノーブル大学に滞在する予定である.この期間中は,グルノーブル大学がPiton de la Fournaise火山に設置していた地震計アレイの連続記録を利用して,地殻変動による地震波速度変化と地震波の伝播方位の関係性について調べる予定である.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
分子シミュレーションを用いた固体・液体界面における分子構造とダイナミクスの解明

固液界面のような埋もれた界面での化学反応をその場観測するために、近年では界面選択性を持つ和周波発生(SFG)分光法が進歩し、界面の分子科学が明らかになってきた。本研究ではシリカなどの応用上極めて重要な固体と水溶液との界面を研究する。表面分子種や電気二重層などの分子構造とダイナミクスを明らかにすることで、界面現象の分子メカニズムを解明することを目的とし、分子動力学(MD)シミュレーションを用いたSFG分光法の荷電した固液界面への展開を目指す。
甲状腺ホルモン受容体を介した内分泌攪乱物質の生物作用の解析

甲状腺ホルモン受容体(TR)を介した内分泌攪乱物質の生物作用を明らかにする目的で、ヒトTRα1を高発現したヒト子宮癌由来培養細胞であるHeLa細胞株(HeLaTR)を作成し、甲状腺ホルモンレスポンスエレメント(TRE)を有するリポーター(ルシフェラーゼ)遺伝子の発現を指標として内分泌攪乱物質の(抗)甲状腺ホルモン様作用を検討した。HeLaTR細胞にルシフェラーゼ遺伝子を導入しT_3を48時間曝露後、TR複合体の活性化に依存したルシフェラーゼ遺伝子の発現を調べた結果、T_3の添加によりルシフェラーゼ活性が約3.5倍上昇した。種々の化学物質のT_3様作用を調べるためにT_3の替わりに内分泌攪乱物質や重金属化合物などを添加したが、ビスフェノールA、フタル酸ジエチルヘキシル、カドミウム、ヒ素、鉛、水酸化PCB、ダイオキシンいずれの化学物質によってもルシフェラーゼ活性の上昇は観察されなかった。次に、これら化合物をT_3と共に添加し(抗)T_3様作用を検討した結果、カドミウム、ヒ素、鉛、水酸化PCBの添加はT_3によるルシフェラーゼ活性の上昇を阻害したが、ビスフェノールA、フタル酸ジエチルヘキシルはT_3によるルシフェラーゼ活性に影響を及ぼさなかった。さらに内分泌攪乱物質による(抗)甲状腺ホルモン様作用の分子機構を明らかにするために、T_3や内分泌攪乱物質の曝露によって引き起こされる細胞内遺伝子発現の変化をDNAマイクロアレー法により解析した。その結果、HeLaTR細胞にT_3を添加した場合その発現レベルが3倍以上上昇または減少した遺伝子が240種類同定された。またT_3と共に鉛またはフタル酸ジエチルヘキシルを添加した場合の発現レベルが増減した遺伝子についても検討した。現在、これら遺伝子の発現レベルの変化と各化学物質の有する生物作用の関連性を明らかにするために更に詳細な解析を行っている。