hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高ガス透過性・耐熱性多層構造フィルムを用いた新培養システムの開発

一方,各培養システムで得られたユーカリ小植物体を順化した結果,Vitron由来の小植物体は,他の培養システムのものに比べ,地上部生体重が有意に増大した.本研究の結果,今回試作した新培養容器Vitronは,さまざまな培養形態に対応が可能なクローン苗生産用培養システムとして優れた実用性を有することが明らかとなり,マイクロプロパゲーションでの実用化が期待できる."Culture Pack"(CP)はガス透過性や光透過性が高いフッ素樹脂ネオフロン【〇!C】PFAフィルム(PFA)を素材とした培養容器であるが,PFAは高価格であり,CPの実用化にあたっては,より安価なフィルム素材の適用が望まれている.本研究では,PFAに比べ非常に低価格で,ガス透過性,耐熱性に優れたTPXフィルムとCPPフィルムからなる多層構造フィルム(OTP)とPFAを用いて,両フィルムで作製したCPでのシンビジウム小植物体の生育,容器内のガス環境,小植物体の光合成能の測定を行い,フィルム素材としてのOTPの有効性を検討した.(1)OTPフィルムを用いたCPの試作とクローン苗育成試験まず,OTPおよびPFAで作製したCP・ロックウールシステム(液体培地120ml注入)に,Morning Moon'Wild Yellow',Sweet Shower'Plume' ,Great Katy'Love Me'のin vitroで増殖した苗条(展開用3枚,根は切除)を植付け,25°C,16時間日長,3000ppmCO_2施用条件下で培養した.従来の培養法として,三角フラスコ・寒天培地を用いた.その結果,3品種いずれにおいても,OTPを素材とするCPで生育した小植物体は,従来法のものに比べ,生育は促進され,PFAを素材とするCPで生育したものとほぼ同等の生育を示すことが明らかになった.また,それぞれの培養システムで生育した培養苗を温室内で2ヶ月間順化・生育させたところ,両フィルムを素材とするCP間で差はなく,OTPのものと,PFAのものはほぼ同等の生育を示し,順化後も従来法のものに比べ生育は促進された.(2)OTPフィルム培養システム内のガス環境の調査次に,OTP製CP,PFA製CPおよび従来法であるミリシール付フラスコで小植物体を培養中に,容器内のCO_2濃度の日変化を測定した結果,OTPおよびPFAを素材としたCP内の明期中のCO_2濃度は,従来法であるフラスコに比べ,比較的高い濃度で推移した.また,生長や老化に対して抑制効果を及ぼすエチレンについても,従来法に比べ(約0.05pp),OTP製CPおよびPFA製CP内のエチレン濃度は低かった(約0.01ppm).これらのことから,OTPおよびPFAのガス透過性は高く,ほぼ同等であると判断された.(3)クローン苗の微細構造と光合成能力の調査さらに,携帯用光合成蒸散測定システムを用いて,各培養システムで生育した小植物体の葉の光合成速度を測定したところ,OTPおよびPFAを素材としたCPで生育した小植物体の葉の光合成速度は,従来法で生育したものに比べ,高い値を示した.以上の結果,小植物体の生育,培養容器内のガス環境,小植物体の光合成能の面から評価すると,フィルム培養システムのフィルム素材として,OTPはPFAとほぼ同等の性能を有していると判断された.平成12年度は,フッ素樹脂ネオフロン【○!R】PFA力ルム(PFA)に比べ非常に低価格で,ガス透過性・耐熱性に優れた多層構造OTPフイルムに注目し,新フィルム培養システムの素材としての有用性と実用生を明らかにした.
探査機かぐや/SPスぺクトルから鉱物情報を抽出・可視化した新しいデータの作成

日本の月探査衛星「かぐや」に搭載されたスペクトルプロファイラ(SP)が取得した可視-近赤外連続分光データを用いて、スペクトルデータ解析を行うための、アルゴリズム開発を行った。SPデータから月面に分布する鉱物の情報を取り出すために必要な、スペクトル吸収帯の特徴量を自動で抽出するアルゴリズム及びそれを利用した自動処理プログラムの開発を行った。月全球で7千万点に及ぶ観測点に対し自動処理・解析することが可能となった。月探査機かぐや搭載のスペクトルプロファイラ(SP)によって観測された可視-近赤外連続分光データからスペクトル特徴量を自動で抽出するアルゴリズム及びそれを利用した自動処理プログラムの開発を行った。SPデータ毎に適切なアルゴリズムを選択させて全SPデータを処理するプロセスの自動化と実行に取り組んだ。得られたスペクトル吸収帯の特徴量からは月面に分布する鉱物の情報を得ることができる。処理結果の可視化として、SPスペクトルから抽出された鉱物吸収帯の各特徴量(吸収中心波長や吸収深度など)に位置情報を付加したスペクトル画像を部分的に作成した。今後全量を処理する予定である。一方、広く一般の人々にも月面連続スペクトルデータがもつ情報を視覚的にわかり易い形で伝えていくため、可視-近赤外連続分光データの解析結果を、月面対応画像と共に、ウェブGISシステム上で表示し、公開するための、サーバの準備とシステム構築までを完了した。日本は2007年から約2年間、周回衛星「かぐや」で月探査を行った。月のリモセンデータとして従来の探査データとは桁違いの空間分解能と多様性を有した、まさに決定版とも言える月全球の各データセットが我々にもたらされている[ex. Kato et al., 2010]。かぐやに搭載された13の科学観測器の中で、最もオリジナリティの高いデータが、スペクトルプロファイラ(Spectral Profiler: SP)データであり、本研究課題の目的は、全SPデータに対して鉱物の吸収線特徴量を抽出するアルゴリズム及びそれを利用したプログラムを開発し、「利用しやすいデータ」を作成することである。また、全量処理した結果の可視化データとして、SPの可視-近赤外スペクトルから抽出された鉱物吸収線の各特徴量(吸収中心波長や吸収深度など)に位置情報を付加したスペクトル画像を作成し、ウェブ上で公開するまでを確実に実現することを目指している。SPデータを「利用しやすいデータ」にするためには、SPデータの性質ごとにアルゴリズムが必要となる。スペクトルデータから鉱物情報を取り出すためには、スペクトルを分解(de-convolution)して吸収線の特徴を取り出す作業が欠かせない。その手続きには鉱物リモセン分野の専門知識が必要だったが、そのプロセスの半自動化に成功した。研究代表者は一部のSPデータの性質に有効な修正ガウシアン法(Modified Gaussian Method: MGM)[Sunshine et al., 1990]をカスタマイズしたツールを開発した。その解析ツールを用いたSPデータ解析結果は科学雑誌Geophysical ResearchLetters上に投稿論文として出版されている[Ogawa et al., 2011]。既に、研究代表者は。一部のSPデータの性質に有効なアルゴリズムを開発し、その解析アルゴリズムを用いたSPデータ解析結果を科学雑誌Geophysical Research Letters上に投稿論文として出版した[Ogawa et al., 2011]。またこの研究成果については、2010年8月に行われた国際学会(Meeting of Americas)においても招待講演として口頭発表を行っている。さらに、全SPデータを利用しやすい形のデータにするため、Ogawa et al., [2011]を踏まえた複数のアルゴリズムの開発も新たに進めている。また、スペクトルの観測地点を知るためには、データ利用者は同時観測画像上で自力で確認・検索することが必要だったが、研究代表者はSPスペクトルから抽出された鉱物吸収線の各特徴量(吸収中心波長や吸収深度など)に位置情報を付加し、月面画像上に可視化するIDLツールの初期版も作成した。この成果については2011年10月に行われた国際学会(European Planetary Science Conference)で発表している。SPデータ毎に適切なアルゴリズムを選択する知識ベースを作成し、全SPデータの処理を行う。また全SPデータから抽出された特徴量に観測位置情報(緯度、経度)を付加し、画像データのように表示するため、抽出されたスペクトル情報の加工と可視化を進める。表示の目的に合わせた、データの平均化(あるいは間引き)ができるよう、空間解像度を調整するプログラムを作成し、利用する。最終的には月面鉱物マップの作成と公開を目指す。スペクトルの特徴量は、鉱物組成に関する様々な情報と対応する。例えば、吸収線の中心波長は鉱物の種類、吸収深度は含有鉱物の混合比、反射率絶対値は鉱物の風化度等を示す。SPスペクトルの吸収中心波長マップについて、値に色づけし、視覚的にわかり易い形の月面鉱物組成マップとしてgoogle moon上に表示し、ウェブ上で公開する。

他の吸収線特徴量マップも鉱物の解釈を加え、ウェブGIS(Geographyical Information System)上に載せるコンテンツとして用意し、公開したい。本研究課題の実施に欠かせないものとして、ソフトウェア、ハードウェアの両面の研究環境整備があるが、次年度は特にハード面を強化する。全SPデータを処理する本研究計画の性質上、専用のストレージが必要であり、アルゴリズム開発・データ解析用の計算機と共に、設備備品として予算を使用する予定である。また、本研究の大きな目的であるSPデータの利用促進のため、成果発表には引き続き特に重点を置く予定である。国内学会、国際学会で発表するために、国内・外国旅費、並びに、学術雑誌での論文掲載のための英語校閲料、論文投稿料を計上する。本研究計画の遂行が、かぐやの科学成果量産の牽引力となることを目指す。
フェアトレードを視点としたグローバル資本主義経済システムに関する学習モデル開発

本研究においては,フェアトレードというグローバルな社会的事象の持つ意味・背景を,経済学及び社会学的な理論分析とともに,タンザニア及びバングラデシュのフェアトレード生産者へのインタビュー,京都での消費者へのフェアトレードに関するアンケート調査を通して得られた知見をもとに明らかにした。また,この分析に基づいて,コーヒーを事例としてフェアトレードを題材とした中学校社会科公民分野を想定した学習モデルを開発した。本研究は,フェアトレードというグローバルな社会的事象の持つ意味,背景を経済学的,社会学的に明らかにした上で,フェアトレードを題材とした社会科公民教育の学習モデル開発を行うことを目的としている。平成20年度においては,フェアトレードに関してコーヒーを題材として経済学的,社会学的分析を中心に研究を進めた。経済学的分析としては,グローバル化した国際経済における先進国と途上国との貿易については,比較優位の概念を用いてその有用性が説明されるが,実際には先進国と途上国の経済格差は拡大していることを踏まえ,この要因として考えられる取引価格が途上国での生産の必要な費用(例えば環境保全コストや労働コスト)を含んだものではない,つまり取引価格の反映されない外部不経済が発生していることについて,コーヒー貿易を題材にして分析を行った。社会学的分析としては,コーヒーの生産から消費に至る一連のプロセスのなかで,モノとヒトとの関わりを描き出しながら,フェアトレードの定義に含まれる,公正な利益の配分,環境配慮,文化的なアイデンティティの保持などの要件が,「誰にとって」「何のための」要件であるのかを考察した。また、このような知の枠組みが,援助する側/される側の非対称な力を拭いされないものから両者が対等な関係に立つうえでの必要な「知」足りえるか,論点を整理した。また,本年度はタンザニアでのコーヒーの栽培から輸出に至る過程について現地調査を行い,上述の研究について現実にはどうなっているのかという視点からの検証も行った。平成21年度においては,平成20年度に実施したフェアトレードの経済学的,社会学的分析をベースにさらに研究を進め,フェアトレードを題材とした社会科公民教育の学習モデル開発に着手した。具体的には,フェアトレードの理念が一般市民にどの程度浸透しているのか,またその理念が実際の購買行動にどのくらい結びついているのか等を明らかにするため,京都市の1000世帯に対してアンケート調査を実施した。その結果,フェアトレードの理念はある程度理解されているものの,それが実際の購買行動にはあまり結びついていないこと,およびフェアトレードの根幹であるフェアな取引価格が同類の製品の市場価格に対して割高なことにその要因があることが明らかになった。さらに,フェアトレードの定義に含まれる,公正な利益の配分,環境配慮,文化的なアイデンティティの保持などの要件が,「誰にとって」「何のための」要件であるのかを考察した。また、このような知の枠組みが,援助する側とされる側の非対称な力を拭いされないものから両者が対等な関係に立つうえでの必要な「知」足りえるか等について論点を整理した。上記の分析内容を踏まえ,今年度はバングラデシュで現地調査を実施し,フェアトレード商品の生産者がフェアトレードをどのように捉えているのか,我々がよいと思ってしていることが生産者にとってはどのように捉えられているか等を検証した。また,英国のヨーク市においてフェアトレードタウンの現地調査を実施し,英国におけるフェアトレード普及の要因等を検証した。平成22年度においては,平成20年度及び平成21年度に実施したフェアトレードの経済学的,社会学的分析をベースにさらに研究を進め,フェアトレードを題材とした社会科公民教育の学習モデル開発を行った。当該学習モデルは,環境経済学を基礎にフェアとレートの特徴を整理し,フェアトレードラベルの二つの見方を比較することによって,それらのフェアトレード論の背後にある共同体主義を背景としたマクロな公正についての考え方を批判的に考察するとともにフェアトレードそのものの意義を問う授業を開発した。詳細は本研究の報告書に「環境経済学を基礎にマクロな公正と批判的意思決定を組み込んだ授業の開発」としてまとめた。また,昨年度に引き続き今年度もフェアトレードに関するアンケート調査を実施した。昨年度は,主として一般市民のフェアトレード商品に対する購買行動を聞いたが,今年度はフェアトレードの定義に含まれる,公正な利益の配分,環境配慮等の要件が,「誰にとって」「何のための」要件であるのか分析するために,京都市の700世帯に対してアンケート調査を実施した。その結果,一般的にはフェアトレード商品を購入することで,途上国の貧困な生産者に対して援助をしているという意識が強く,公正な利益配分,環境配慮等の要素はあまり意識されていないことが分かった。上記の内容を含む本研究の成果は,研究成果報告書としてまとめた。
肺の炎症終息と組織修復における小胞体ストレスのインパクト

近年、動脈硬化や糖尿病などでその原因と密接に関連あるとされている、小胞体ストレスが肺の疾患とどのように関連があるのかを明らかにするのが目標である。小胞体ストレスとは、細胞にある小胞体において過剰な蛋白産生などのストレスがかかる状態であり、これが原因で炎症が起きたり、最終的には細胞死が誘導され、炎症性疾患や慢性疾患の原因となる。マクロファージの、炎症細胞を除去する機能は炎症を終息させ障害された組織を修復するのに重要であるが、これが小胞体ストレスによって有効に働かなくなるという仮説を証明した。また、そのメカニズムを、RhoAというシグナル伝達物質に着目して解明した。マクロファージのcell lineであるRAWcellやJ774cellを用いてtunicamycinで小胞体ストレスを誘導し、アポトーシス細胞の貪食やそれに伴う肝細胞増殖因子(HGF)の産生の研究を行った。結果として、小胞体ストレスによりアポトーシス細胞の貪食は抑制され、HGFの産生も抑制された。これがRhoA依存性であることを、tunicamycinによりROCK活性が上昇してていることや、ROCK阻害剤(Y27632)で貪食が回復することを用いて確認している。しかしながら、アポトーシス細胞の貪食を改善させても、HGFの産生は改善しないことからHGFの産生は貪食そのもに依存しない可能性を考慮して研究を推進している。このことは、小胞体ストレスが喫煙によって生じることで、正常な炎症終息と組織修復が行われない可能性を示唆しており、治療につながる可能性がある。また、ストレプトゾトシンを投与することで誘導した糖尿病マウスにおいては、肺胞マクロファージを採集して調べたところ、小胞体ストレスそのものに対する応答(UPR)を調べたところむしろ抑制されていた。これまでの報告とは逆の結果であったので、詳細な検討を加えたところ、UPRのシグナルそのものが阻害されている可能性があり、研究を推進している。二型肺胞上皮の研究においては、tunicamycinによる小胞体ストレスにより、組織修復に関与するGM-CSFの産生のみならず、炎症性サイトカインも産生が抑制されていた。高血糖状態は、末梢血単球に小胞体ストレスを惹起し、その機能を障害していることがわかっている。肺の炎症終息機構において重要な肺胞マクロファージも同様の影響を受けていると考えられる。ストレプトゾトシン投与により高血糖マウスを作成し、肺胞マクロファージの機能について解析を行った。アポトーシス細胞の貪食機能は健常マウスと同等であったが、これに引き続くHGFの産生が有意に抑制されていた。また、マクロファージのcell lineであるRAW細胞を使用してツニカマイシン(TM)により小胞体ストレスを生じさせると、同じ現象がおきた。また、RAW細胞は、高グルコース濃度よりもインスリン欠乏で小胞体ストレスを生じた。一方糖尿病の非炎症時の肺胞マクロファージにおける小胞体ストレスは健常マウスと差が見られなかった。二型肺胞上皮の小胞体ストレスは、肺の線維化と関連している。二型肺胞上皮のcell lineであるA549細胞にTMを用いて小胞体ストレスを生じると、TNF刺激によるGM-CSF産生が抑制された。GM-CSFは上皮の修復に重要であり、線維化における上皮修復障害の機序の一つと考えられる。また、IL-8やMIP-2の産生は抑制されず、炎症の遷延と組織修復の障害を同時に説明できる成果である。A549は元来癌細胞であり、primary細胞を用いた検討が不可欠と考えられた。マウスの二型肺胞上皮のprimaly細胞分離の手技を確立し、同様の現象をでも確認することができた。マウスにLPSによる急性肺障害モデルを作成し、TM投与により組織修復が抑制されるか検討した。しかし、TM投与により炎症細胞が増えたため、組織修復を比較することができなかった。動物モデルの見直しが必要である。平成26年度は、ストレプトゾトシンで誘導した糖尿病マウスの肺や肺胞マクロファージに生じる機能異常が、小胞体ストレスに対する反応(UPR)の低下によるものであることを証明するため、より定量的なCHOP、IRE1、BiPなど小胞体ストレス反応蛋白の検出法の確立を行った。当初Western Blottingで行っていたものを、より高い定量性を求めてリアルタイムPCRで行った。糖尿病マウスの肺胞マクロファージはナイーブな状態では小胞体ストレスが強い状態にはなく、炎症のある状態で小胞体ストレスが誘導されている可能性を考慮し、TNF-αやLPSによる刺激後の小胞体ストレスの強さをコントロールと比較した。その結果、糖尿病においては、生体防御反応としてのUPRが正常と比較して弱いことを確認した。しかしながら、反復して実験を行ったところ、十分な再現性が得られずex vivoで刺激を受けやすい肺胞マクロファージの性質が問題と思われた。そこでin vitroで糖尿病状態を再現するため、高血糖培地やインスリン欠乏培地を用いて検討を加えた。その結果、インスリン欠乏状態(細胞内飢餓)において、小胞体ストレスが誘導されることを確認し、糖尿病における病態との関連を考慮する方針となった。一方、小胞体ストレスによる肺胞マクロファージのアポトーシス細胞貪食機能の低下に、RhoGTPaseの活性化が関与している可能性について、引き続きより詳細な検討を加えた。

小胞体ストレスを加えたJ774マクロファージにおいて、RhoA活性化を確認していたが、ROCK活性化をもELISAを用いて確認した。最終年度までに、タバコ抽出液がマクロファージに小胞体ストレスを生じ、これがRhoAを活性化することを確認したが、最終年度においては、これらがタウロウルソデオキシコール酸で回復することを確認した。さらに、HGFの産生抑制のメカニズムを明らかにするため、リアルタイムPCRを引き続き試み、また、eIF2阻害薬などを購入して、小胞体ストレスがどのようにefferocytosisやHGF産生の抑制に関与しているのかを明らかにする実験を行った。研究期間全体を通じて、マクロファージにおいて生じた小胞体ストレスはefferocytosisを抑制することを見いだし、これが、ツニカマイシンとタプシガルジンともにおきることから小胞体ストレスに普遍的な現象であることを確認した。また、このメカニズムはRhoAの活性化によることを、その活性化を確認することやROCK阻害剤のY27632で改善することによって明らかにした。また、同時に、小胞体ストレスによって、efferocytosisの際に産生される肝細胞増殖因子も抑制されたが、これはRhoAの活性化やefferocytosisの抑制とは関係していなかった。さらに、タバコ煙抽出液によってマクロファージのRhoAが活性化することを確認し、上記のように、化学シャペロンを加えることによってこれを抑制することができた。喫煙によるマクロファージの機能低下は、肺気腫や慢性気道炎症の原因と考えられているが、小胞体ストレスに焦点をあてることによって治療対象としての可能性を見いだした。近年、動脈硬化や糖尿病などでその原因と密接に関連あるとされている、小胞体ストレスが肺の疾患とどのように関連があるのかを明らかにするのが目標である。小胞体ストレスとは、細胞にある小胞体において過剰な蛋白産生などのストレスがかかる状態であり、これが原因で炎症が起きたり、最終的には細胞死が誘導され、炎症性疾患や慢性疾患の原因となる。マクロファージの、炎症細胞を除去する機能は炎症を終息させ障害された組織を修復するのに重要であるが、これが小胞体ストレスによって有効に働かなくなるという仮説を証明した。また、そのメカニズムを、RhoAというシグナル伝達物質に着目して解明した。小胞体ストレス反応蛋白のリアルタイムPCRの条件設定に時間と手間を要したため、全体として遅れが出た。呼吸器病学小胞体ストレスとそれによるアポトーシス細胞貪食の低下が、糖尿病における肺炎の終息遅延と関連していることを証明するための細胞実験を続行する。インスリン欠乏状態による細胞内飢餓による小胞体ストレスがアポトーシス細胞の貪食の低下を来していることを明らかにする。マウスの検討において、UPRの一つであるpPERKのウェスタンブロットが上手くいかず、時間を要した。糖尿病マウスの肺胞マクロファージの機能の解析が順調に進んでいる。高血糖よりもインスリン欠乏で小胞体ストレスを生じることが判明するなどしており、あと一年程度で肺胞マクロファージのefferocytosisによるHGFの産生と小胞体ストレスの関連を知ることができる。肺胞上皮を用いた検討では、GM-CSFの産生抑制、IL-8が抑制されないことを確認することができた。
過疎地域の括性化に関する実践研究

鳥取県智頭町および京都府美山町をフィールドとして、過疎地域を活性化しようとする住民運動に研究者が実践的に関わりつつ、住民自治に向けての「民力」向上、高齢社会におけるコミュニティづくり、地方からの情報発信力の強化等を軸とする地域活性化の試みを記録、検討した。平成13年度は、3年計画の最終年度であるため、両フィールドにおける研究成果の取りまとめを目的とした。智頭町においては、集落単位の活性化運動を行っている15集落について、開始からすでに5-6年が経過している先発9集落と、それに続く後発6集落に分け、前者については、開始当初の運動がいかに浸透・拡大してきたか(あるいは、沈滞してきたか)を検討し、後者については、運動開始に至る経緯、開始直後の展開状況、先発集落からの影響等を検討した。その結果、両者に共通して、同運動開始以前からインフォーマルな小集団による集落活性化の試行錯誤が行われており、それが同運動によって住民・行政に正式に認知されるという過程を踏んだ集落において、もっとも活性化が進展していることが見出された。さらに、活性化が進展している集落間で、集落間ネットワークを形成する動きが生まれており、その詳細についても調査した。美山町においては、「住民参加による公設・住民営の医療をつくる会」が展開している活動を継続的に検討した。とくに、医療への住民参加をめぐって、医療関係者、行政・議会、一般住民の中にうずまいている見解の相違を明らかにした。その詰果、同じく住民のための医療をめざしている人々の中にも、医療の枠内で住民本位の医療を追及する立場、医療を軸に地域の再活性化をめざす立場、社会の民主化(権力関係の否定)の一環として医療の民主化をめざす立場という違いがあることが示唆された。鳥取県智頭町および京都府美山町をフィールドとして、過疎地域を活性化しようとする住民活動に、研究者が実践的に関わりつつ、住民自治に向けての「民力」向上、高齢社会におけるコミュニティづくり、地方からの情報発信力の強化等を軸とする地域活性化の試みを記録、検討した。智頭町においては、すでに1997,1998年から集落活性化運動を開始している9集落について、これまでの経緯を詳細に調査した。とりわけ、集落が運動に参加するに至るまでの住民間影響関係、ビジョン策定に中心的に関与した人物、中心的人物と周辺的人物との関係、ビジョン実行段階に入ってからの集落の変化等について、各種の記録や関係者へのインタビューを基に明らかにした。同時に、1999年から運動に参加した集落については、参加に至るプロセスをリアルタイムで追跡し、運動参加を左右する住民間ダイナミックスを分析した。また、すでに運動に着手している9集落のうち、2-3の集落においては、ホームページの立ち上げ作業を指導しながら、住民が発信情報をどのように創出していくか、また、その過程で新たな中心人物が生まれる可能性はないか、情報の受け手からいかなる反応が出るか、等について調査した。美山町においては、次第に本格化しつつある公設民営の医療機関づくりについて、その具体的計画の策定プロセスを追跡し、とりわけ、その過程で、住民がどのような人的ネットワークを形成するかを分析した。鳥取県智頭町および京都府美山町をフィールドとして、過疎地域を活性化しようとする住民活動に、研究者が実践的に関わりつつ、住民自治に向けての「民力」向上、高齢社会におけるコミュニティづくり、地方からの情報発進力の強化等を軸とする地域活性化の試みを記録、検討した。智頭町においては、すでに集落活性化運動を行なっている14集落の住民(成人、高校生以下の青少年のそれぞれ)、および、まだ同運動を行なっていない75集落の住民に対して、意識調査を実施した。その結果、同運動を行なっている集落の住民には、(1)運動に消極的ないし否定的な住民、

(2)運動に積極的に参加しているが、従来からの寄り合い・総事と同運動を渾然一体のものとして捉えている住民、(3)寄り合い・総事と同運動を区別した上で、同運動に積極的に参加している住民という3つのタイプが存在することが見出された。これらのタイプ分類によって、14集落それぞれの特徴を検討した。また、智頭町において誕生した、郵便配達職員による独居老人のケアシステム、「ひまわりシステム」の伝播過程について、鳥取県全県下への伝播過程、および、郵政省の指導による全国230過疎地域への伝播過程を実態調査した。美山町においては、現在進行中の「住民参加による公設民営の地域医療づくり」に取り組む中心人物にインタビューを行ない、同地域における規範の変遷を検討した。また、住民参加型の公設民営診療所の組織的、経営的側面についても検討を開始した。鳥取県智頭町および京都府美山町をフィールドとして、過疎地域を活性化しようとする住民運動に研究者が実践的に関わりつつ、住民自治に向けての「民力」向上、高齢社会におけるコミュニティづくり、地方からの情報発信力の強化等を軸とする地域活性化の試みを記録、検討した。平成13年度は、3年計画の最終年度であるため、両フィールドにおける研究成果の取りまとめを目的とした。智頭町においては、集落単位の活性化運動を行っている15集落について、開始からすでに5-6年が経過している先発9集落と、それに続く後発6集落に分け、前者については、開始当初の運動がいかに浸透・拡大してきたか(あるいは、沈滞してきたか)を検討し、後者については、運動開始に至る経緯、開始直後の展開状況、先発集落からの影響等を検討した。その結果、両者に共通して、同運動開始以前からインフォーマルな小集団による集落活牲化の試行錯誤が行われており、それが同運動によって住民・行政に正式に認知されるという過程を踏んだ集落において、もっとも活性化が進展していることが見出された。さらに、活性化が進展している集落間で、集落間ネットワークを形成する動きが生まれており、その詳細についても調査した。美山町においては、「住民参加による公設・住民営の医療をつくる会」が展開している活動を継続的に検討した。とくに、医療への住民参加をめぐって、医療関係者、行政・議会、一般住民の中にうずまいている見解の相違を明らかにした。その結果、同じく住民のための医療をめざしている人々の中にも、医療の枠内で住民本位の医療を追及する立場、医療を軸に地域の再活性化をめざす立場、社会の民主化(権力関係の否定)の一環として医療の民主化をめざす立場という違いがあることが示唆された。
肺癌の転移能獲得に伴う遺伝子変化と臓器特異性の関連

癌の悪性化のうち最も大きな変化は転移能の獲得であり,肺癌は肺,脳,骨,肝に臓器特異性を持つ.この臓器特異性の解明にはまず転移モデルが必要であるが,ヒト肺癌細胞の転移モデルは確立されていない.そこで我々はまずモデルの作製より着手した.ヒト肺小細胞癌H-69をマウス尾静脈より注入,わずかに生じた肺及び肝転移巣より再度細胞株を作成し再びマウス尾静脈より注入.この操作を繰り返すことによりH-69の肺及び肝高転移亜株を作成した.今後この肺,肝高転移亜株を用いて両者の遺伝子変異の相違点をDNAチツプにより明らかにしていく予定である.一方,遠隔臓器への着床にはその最初のステップである血管内皮細胞との接着が最も重要であろうという予測のもとに,あらかじめ蛍光物質でラベルしておいた肺動脈由来血管内皮細胞及び肝類洞由来血管内皮細胞にH69を接着させ,セルソーターで両者を分離,回収し再度培養,この操作を数回繰り返しそれぞれの血管内皮細胞に選択的に接着する細胞株を作成中である.このようにして得られた細胞株を上述したマウス肺,肝転移モデルと比較する予定である.さらに血管内皮細胞は均一なものではなく臓器ごとに特徴を持つことが予想され,その分化誘導を担っているのは細胞外マトリックスであると考えられる.各臓器に特徴的な血管内皮細胞の特に接着因子の相違点と細胞外マトリックスの果たす役割についてもあわせて解析していく予定である.癌の悪性化のうち最も大きな変化は転移能の獲得であり,肺癌は肺,脳,骨,肝に臓器特異性を持つ.この臓器特異性の解明にはまず転移モデルが必要であるが,ヒト肺癌細胞の転移モデルは確立されていない.そこで我々はまずモデルの作製より着手した.ヒト肺小細胞癌H-69をマウス尾静脈より注入,わずかに生じた肺及び肝転移巣より再度細胞株を作成し再びマウス尾静脈より注入.この操作を繰り返すことによりH-69の肺及び肝高転移亜株を作成した.今後この肺,肝高転移亜株を用いて両者の遺伝子変異の相違点をDNAチツプにより明らかにしていく予定である.一方,遠隔臓器への着床にはその最初のステップである血管内皮細胞との接着が最も重要であろうという予測のもとに,あらかじめ蛍光物質でラベルしておいた肺動脈由来血管内皮細胞及び肝類洞由来血管内皮細胞にH69を接着させ,セルソーターで両者を分離,回収し再度培養,この操作を数回繰り返しそれぞれの血管内皮細胞に選択的に接着する細胞株を作成中である.このようにして得られた細胞株を上述したマウス肺,肝転移モデルと比較する予定である.さらに血管内皮細胞は均一なものではなく臓器ごとに特徴を持つことが予想され,その分化誘導を担っているのは細胞外マトリックスであると考えられる.各臓器に特徴的な血管内皮細胞の特に接着因子の相違点と細胞外マトリックスの果たす役割についてもあわせて解析していく予定である.
異元素分散による炭素系硬質膜の構造制御および吸着性制御

本研究ではDLC膜中にさまざまな元素を添加することで,DLC膜の構造・物性の制御を行った.また,構造制御により得られたDLC膜の機械的特性,物理的特性,吸着特性を明らかにした.DLC膜の作成は,プラズマCVD法,イオン化蒸着法,プラズマ利用イオン注入・成膜法などさまざまな手法と成膜因子を用いて行った.実験で作成したDLC膜の表面・バルク構造・機械的特性は,分子シミュレーションを用いて得られた結果と定性的によく一致することを示した.(1)異種元素分散による構造制御(実験):本年度は,DLc膜中にシリコン原子を分散させることでsi添加DLc膜(以下si-DLc膜)を作成し,その構造はラマン分光分析,機械特性毬超微小硬さ試験,摩擦摩耗試験を用いて調べた.Si-DLC膜はイオン化蒸着法によってシリコン基板上に成膜した.原料ガスにトルエンとテトラメチルシランを用いてその流量比を変えることでシリコンの含有量を変化させた.シリコンと水素含有量が増加とともにSi-DLC膜のポリマー化が進み硬さが低下し,表面はなめらかになることがわかった.また,シリコン添加とともに膜表面に形成されるシリコン酸化物が相手材に移着を起こし,摩擦係数は減少することがわかった.ラマン分光分析による構造解析の結果,シリコン添加のともに膜中に形成されるsp2クラスターのサイズが減少することで,G-ピークは高波数側にシフトし,Id/Ig比率は,減少することがわかった.(2)異種元素分散による構造制御(分子シミュレーション):平面波密度汎関数法を用いて,a-C,a-C:H,a-C:Si,a-C:Si:且構造を作成し,構造の解析を行ったところ,構造中にはほとんどSi-Si結合がないことが明らかになった.また,同一密度下においてはSi含有率が高いほどa-C:Si,a-C:Si:Hの体積弾性率に低下することを及ぼすことを明らかにした.(3)異種元素分散による吸着性制御(実験)=本年度は,DLC膜中にシリコン原子を分散させることで,有機分子の吸着特性の変化を原子間力顕微鏡を用いて調べた.DLC膜・Si-DLC膜は,イオンビームスパッター,プラズマ利用イオン注入・成膜法を用いて作成した,有機分子の吸着特性は,1H,1H,2H,2H-perfluorodecyltrichlorosiane(FDTS)をDLC膜またはSi-DLC膜上に浸漬法で吸着し,自己組織化単分子膜を形成することで調べた.FDTSは有機シラン化合物で,同種の分子間でシロキサン結合(Si-0-Si)の架橋構造を形成する.浸漬後,物理吸着した分子,凝集体を取り除くために超音波洗浄を行った.炭素のみのDLC膜(a-C)上でのSAMsの形成では、浸漬初期に島状構造が出来上がり、それが成長すると同時に、新たな島がDLC表面露出部分に形成され、結果として島の密度が増加する。しかし、スパッタリングによって膜質にムラがあり、不対電子密度が高い部分では凝集が起こりやすい。また、空隙などもできやすく密度の高いSAMsの形成は困難であることが分かった。一方,シリコンを分散させたSi-DLc膜の場合,(1)膜形成後期において,島の密度が上がり膜上の表面形態となって表面粗さが基板と同程度の0.1nm程度となると,膜厚がほぼ単分子長さで直立した状態に近い状態で分子が配列する,(2)シリコン含有量の増加に伴い吸着サイトが増えて膜の形成速度が速くなるとともに,DLC膜-SAMsの境界が安定化して摩擦特性が向上することがわかった.本研究ではDLC膜中にさまざまな元素を添加することで,DLC膜の構造・物性の制御を行った.また,構造制御により得られたDLC膜の機械的特性,物理的特性,吸着特性を明らかにした.DLC膜の作成は,プラズマCVD法,イオン化蒸着法,プラズマ利用イオン注入・成膜法などさまざまな手法と成膜因子を用いて行った.実験で作成したDLC膜の表面・バルク構造・機械的特性は,分子シミュレーションを用いて得られた結果と定性的によく一致することを示した.(1)異種元素分散による構造制御(実験):本年度は,DLC膜中に水素原子を分散させることでDLC膜(以下a-C:H膜)を作成し,その構造はラマン分光分析,機械特性は超微小硬さ試験,内部応力測定,摩擦摩耗試験を用いて調べた.a-C:H膜はプラズマ利用イオン注入成膜法によってシリコン基板・鉄基板上に成膜した.原料ガスにトルエンを用いて,成膜時の正・負の高電圧パルスを変えることで水素含有量を変化させた.(正)と(負)の高電圧パルスを下げることで水素含有量が増加し,DLC膜のポリマー化が進み硬さが低下することがわかった.また,高電圧が高すぎると水素は脱離し,グラファイト化することで膜の機械的特性,摩擦摩耗特性は低下することが分かった.(2)異種元素分散による構造制御(分子シミュレーション):古典分子動力学法を用い,Si-DLC膜に関するモデリングを行い表面構造特性解析を行った.a-C同士ではバルク中のsp3原子が増加するにつれて表面形状は平滑になることがわかった.また,同密度では,a-C:Siがa-Cよりも粗さが少し減少する傾向が得られた.バルク中のグラファイトクラスタの大きさや数が減少することにより,表面のグラファイトに影響を及ぼしにくくなることが粗さを小さくする原因であることがわかった.

(3)異種元素分散による吸着性制御(実験):本年度は,DLC膜中に窒素原子を分散させることで,有機分子の吸着特性の変化を原子間力顕微鏡を用いて調べた.DLC膜・窒素添加DLC膜(N-DLC膜)は,化学気相蒸着(CVD)成膜法を用いて作成した.有機分子の吸着特性は,1H,1H,2H,2H-perfluorodecyltrichlorosilane(FDTS)をDLC膜またはN-DLC膜上に浸漬法および真空蒸着去で吸着し,自己組織化単分子膜を形成することで調べた.FDTSは有機シラン化合物で,同種の分子間でシロキサン結合(Si-O-Si)の架橋構造を形成する.FDTS分子を吸着した後,物理吸着した分子,凝集体を取り除くために超音波洗浄を行った.窒素を添加していないDLC膜(a-C:H)をCVD法で成膜すると表面粗さが増大し,自己組織化単分子膜の形成過程を原子間力顕微鏡を用いて確認することは困難であった.一方,窒素を分散させたN-DLC膜の場合,(1)表面粗さが低下しなめらかな表面が得られた.(2)昨年度に行った炭素のみのDLC膜(a-C)上の吸着特徃と同様,SAM形成では、浸漬初期に島状構が出来上がり,それが成長すると同時に,新たな島がDLC表面露出部分に形成され,結果として島の密度が増加した.(3)窒素含有量の増加に伴い吸着サイトが増えて膜の形成速度が速くなることがわかった.また,N-DLC膜を作成し,大気にさらさず,真空中でFDTS分子を吸着させることで,浸漬法で自己組織化単分子膜を形成するより吸着速度および吸着量が増加した.(1)異種元素分散による構造制御:プラズマ利用イオン注入成膜法を用いて,メタンを原料ガスとし,水素添加DLC膜を作成する際電圧が大きい程DLC膜がグラファイト結晶化するという結果を得た.また,FWHM(G)と硬さの間に強い相関があることがわかった.EELSにより測定したsp^3結合の割合とラマンパラメータ間の相関を見出した.ラマンGピーク位置とFWHM(G)のカーブの頂点に近付くにつれてsp^3結合の割合が増えることがわかった.(2)異種元素分散による吸着性制御:シリコン添加DLC膜(si-DLC膜)上に有機シラン自己組織化単分子膜(Self-Assembled Monolayer, SAM)を形成し,その吸着過程,摩擦特性を原子問力顕微鏡を用いて調べた.浸積時間とともに島状の吸着したSAM分子の密度が増加し,最終的に直立した状態の単分子膜が得られた.SAM形成後の表面粗さはSi-DLC基板と同程度になった.シリコン含有量の増加に伴い吸着サイトが増えてSAMの形成速度が速くなるとともに,Si-DLC膜とSAMの界面が安定化して摩擦特性が向上した.
ニッケルジチオレン錯体を用いた非自明電子相の微視的解明と制御

最低温度まで古典的磁気秩序が生じない磁性体を量子スピン液体という。分子性物質であるEtMe3Sb[Pd(dmit)2]2は量子スピン液体の候補物質である。この物質の電荷揺らぎを定量化するためNMRを測定した。メチル基の水素原子を重水素原子に置換することで、エチル基とメチル基の回転運動を分離し、これらが温度降下にともない有限のエネルギーギャップを感じながら遅延する。一方、対称性の高い位置に存在するSb核での電荷揺らぎは、熱活性型のものとは異なり、温度の2.5乗というべき乗則に従い遅延する。分子性量子スピン液体の起源として、古典的長距離秩序を阻害し得る電荷の強い揺らぎが存在することを示唆する。β'-Pd(dmit)2系のt'/t-T相図中で反強磁性秩序と量子スピン液体相の臨界領域に位置すると考えられているMe4Sb[Pd(dmit)2]2は磁化測定からT10Kという低温で長距離秩序の存在が示唆されるものの、磁気相転移温度以下で磁気異方性が観測されない。これは高い反強磁性転移温度を示す、t'/tが小さい領域に位置する試料の反強磁性秩序状態とは対照的な振る舞いであり、隣接する量子スピン液体相との関連などに興味が持たれる。粉末試料を用いた13C NMRスペクトルは10K以下で顕著な線幅の増大を示し、秩序モーメントの出現を示す。一方、磁気秩序温度以下のスペクトルは共線的な反強磁性秩序状態で期待される、信号強度が周波数にほとんど依存しないスペクトルとは大きく異なり、中心周波数付近に構造をもつ。これは、電子密度の大きく異なる2種以上の13Cサイトの存在を示す。これまでβ'-Pd(dmit)2系においては、他の分子性導体で観測されるような電子間クーロン反発に起源をもつ電荷秩序の可能性は指摘されておらず、NMRスペクトルから示唆される不均一な電子密度分布はPd(dmit)2分子内の自由度に起因した現象である可能性を指摘できる。また、磁気秩序状態における核スピン格子緩和率の温度依存性は、反強磁性秩序状態で期待されるようなTの2乗に比例する温度依存性を示さず、よりちいさなベキに従う。これは、この物質の磁気秩序状態が非自明な物であることを示す。(Cation)[Pd(dmit)2]2系は[Pd(dmit)2]2二量体が三角格子を形成し、反強磁性相関に拮抗が生じる。トランスファー積分の異方性t′/tをパラメータとする磁気相図が提案され、t′/t 1で議論されている量子スピン液体相をはじめとして磁気秩序相や電荷秩序相などの多様な電子状態をとることが知られる。これまでt′/t < 1に属する(Cation)=Me4Sb(TN = 11K)やMe4P (TN = 40K)は単純な反強磁性秩序相であると考えられ、磁気秩序相の系統性はほとんど議論されてこなかった。我々はこの系の磁気秩序状態の詳細を調べるため、Pd(dmit)2分子の中心に近い、内側炭素サイトを13Cで置換した試料のNMR測定をおこなった。(Cation)=Me4PおよびMe4Sbの磁気秩序状態の13C NMRから、Me4Pのスペクトル幅はMe4Sbのそれの2倍ほどの大きさを持つことを明らかにした。局在磁気モーメントはMe4Pで最大0.6μBと評価され、二次元的磁気相関を持つ反強磁性体の値として典型的な値をとる。一方、量子スピン液体相に近い反強磁性体である(Cation) = Me4Sbの磁気モーメントは0.27μBと評価され、反強磁性-量子スピン液体相の相転移線をまたいでいるにもかかわらず、非自明な強い量子揺らぎがこの領域に存在していることを示す。また、Me4Pの反強磁性スペクトルには非自明な階段状の構造が観測された。この構造はTNの温度以上での常磁性領域においては観測されず、反強磁性相転移に伴い電荷秩序が誘起されたことを示唆する。この電荷秩序は、これまで有機導体において議論されてきた電子間クーロン反発に起因するものではなく、Pd(dmit)2内部の電子自由度が物性に現れた稀有な例である。Pd(dmit)2有機導体を用いた量子スピン液体の磁気相図において、磁気秩序相は古典的秩序の支配する、量子揺らぎの死んだ状態と理解されてきた。今年度の研究から、これまで未解明であった磁気秩序状態においても強い量子揺らぎが存在することが明らかとなり、分子性導体ならではの特異な電子相の発現を見出していると考えられる。スピン軌道結合は、近年トポロジカル電子相やスピン輸送などの興味深い現象の起源として注目されている。一方、炭素と水素などの軽い元素を基本構成要素とする分子性導体においてはこれまで、スピン軌道相互作用は物質の性質を決定づける主役とはなりえない、と考えられてきた。5d遷移金属が2つのdmit配位子に挟まれた金属錯塩(Cation)[Pt(dmit)2]2は電気抵抗と磁化率測定からT200Kで金属絶縁体転移を示すことが知られる。

これは構造の低対称化に伴いhalf-filledの電子状態をとっていた[Pt(dmit)2]2二量体が+2価と0価の二量体に電荷分離するバンド絶縁化であると解されている。転移温度以下の磁化率はほとんどゼロとなり、この描像と矛盾がない。一方、転移温度以上の磁化率は温度降下にともない有意な漸減が観測され、典型的な金属状態とはいい難い。われわれはこの物質群のうち、転移温度がT=220Kとなる(Cation)[Pt(dmit)2]2 (Cation=Me4P, Me4As)をとりあげ13C-NMR測定を行い、第一原理計算によるバンド分散との比較を行った。金属相である220K以上では1/T1はほとんど温度に依存せず、金属というよりむしろ磁性絶縁体と考える方が自然である。この物質のバンド計算を行うとき、"仮想的にスピン軌道結合を無視する"と、分散どうしが絡み合い結果として大きなバンド幅を有する金属の解をあたえる。一方、スピン軌道結合を含めた計算によるとフェルミ準位近傍のバンドはかろうじて孤立し、half-filledバンドのようなものが生じることを明らかにした。NMRによる1/T1と比較すると、SOCギャップが大きいほど、つまりhalf-filledバンドの孤立性が高いほど、典型的な分子性モット絶縁体の1/T1の値に近づくことを明らかにした。炭素と水素などの軽い元素を基本構成要素とする分子性導体においてはこれまで、スピン軌道相互作用は物質の性質を決定づける主役とはなりえない、と考えられてきた。これは、スピン軌道相互作用が顕著に物性を変化させるためには、物質中に4f電子や5d電子を有する重い元素が必要となるからである。今年度取り組んだ5d遷移金属錯体Pt(dmit)2はスピン軌道相互作用が分子性導体にどのような役割を果たすか、を調べる良い物質であると考えている。この物質の核磁気共鳴によると、従来金属と考えられていた状態で絶縁体のように、また絶縁体と思われていた状態が金属のように振舞うことを見出し、Pt(dmit)2の新機能探索の重要な端緒を得ている。この物質の第一原理計算を行うと、スピン軌道相互作用が存在することによって、HOMO軌道がLUMOと排他的になり、孤立軌道ができることがわかっており、今年度の実験結果は第一原理計算の結果と矛盾がない。最低温度まで磁気秩序が生じない磁性体は量子スピン液体と呼ばれる。反強磁性相互作用が三角格子ネットワークをなす分子性物質であるEtMe3Sb[Pd(dmit)2]2はこれまでに希釈冷凍機温度に至るまで磁気秩序を示さず、量子スピン液体物質の候補である。理論的には、三角格子ハイゼンベルグ模型の基底状態は非磁性ではなく、磁気モーメントがお互いに120度の関係を持つ磁気構造が安定である。このため、たとえば、電子の遍歴性や、分子性導体の電子スピンが分子二量体に空間的に広がっていることによる電子スピンの内部自由度などが磁気秩序の阻害要因として議論されている。我々は、量子スピン液体EtMe3Sb[Pd(dmit)2]2の電荷揺らぎを定量化するため、EtMe3Sbカチオンの原子核を用いたNMRを測定した。このカチオンでは1つのエチル基と3つのメチル基がSb原子の周りで回転運動をしている。Sb原子は結晶単位胞の2回回転軸上にあり対称性の高い位置にある。メチル基の水素原子を重水素原子に置換することで、エチル基とメチル基の回転運動を分離することに成功した。これら回転運動は温度降下にともない有限のエネルギーギャップを感じながら遅延する。
化学気候モデル及び同位体を用いた北半球高緯度域における一酸化二窒素循環の解明

地表付近における大気中N_2O濃度変動への成層圏の影響をN_2O安定同位体を用いて調べることを目的として、N_2O同位体モデルを開発し、大気球により観測された成層圏におけるN_2O同位体比の高度分布をほぼ再現できるようになった。さらに、新たにモデル中で成層圏N_2Oに印(タグ)を付けて成層圏起源のN_2Oを区別するタグ付き計算法を開発し、航空機観測データと比較することにより対流圏大気中のN_2O濃度の季節変化における成層圏の影響を見積もった。本年度は一酸化二窒素(N20)同位体モデルの開発着手と,観測された大気中N20濃度の季節変動と増加率年々変動の解析及び,モデル結果との比較を行った。季節変動に関しては北半球高緯度において,夏から秋にかけて最小となるが,それはモデルでも概ね再現された。成層圏経由気塊にタグを付けた計算により調べたが,その最小値は成層圏から低濃度気塊が降下してくることにより生じているということが分かった。また,西シベリア域で航空機観測により得られたデータを解析したところ,季節変動の最小値が高度が高いほど早く表れる傾向が見られた。これもモデルによりよく再現され,これは当初の成層圏影響を調べるという目的をある程度果たすことができた。同位体計算はまず測定精度が良く比較的循環・収支についてよく理解されているδ^<15>Nをモデルに組み込んだ。同位体の地表放出源については先行研究で得られた全球値を与え,成層圏における光化学反応については温度・波長依存の吸収断面及び励起酸素との反応係数を考慮した。まず最初に成層圏の大気球により得られている同位体結果と比較した結果,大まかなプロファイルはほぼ再現された。しかし,^<15>N^<14>N^<16>0の過小評価と,細かな鉛直濃度、同位体比構造が良く再現できていないということが見出された。前者については,放射計算の改善や,あるいは文献による同位体分別係数の過小評価の可能性が考えられる。後者については,モデル解像度や座標系スキームが問題と考えられるが,本研究の主旨にあまり影響ないと考えられる。地表では北半球高緯度において夏から秋に同位体比値の増加が計算され,目的通りの結果が得られていると考えられる。これについては,未だ観測値も存在しないため,本モデル計算により予想される変動スケールを提示するという意味で,本年度で一番インパクトの大きな研究成果であると考えられる。本年度は一酸化二窒素(N2O)同位体モデルの改良と、対流圏における大気中N2O濃度の季節変動への成層圏の影響についてのモデル再現能の検証を行った。成層圏大気球によるN2O同位体観測値との比較から、モデルにおける同位体分別が過小となっている問題を改善すべく、文献等から得た情報をもとに様々な同位体分別係数を与え、計算値が観測と最も近くなる分別係数を決定した(発表1)。しかし、依然としてモデルは観測値を過小評価しており、その原因追究のために様々な化学計算時のパラメータを出力して調べた結果、モデルオリジナルの放射・光分解計算スキームにおける光波長分解能に問題があることが分かった(発表2)。この部分は本研究において主要部分ではないが、世界初の気候モデルと気球観測時気象場を用いたN2O同位体シミュレーションを行うことは本研究目的の一つであるため、本問題を解決すべく新たな光化学フラックス計算スキームを導入することに決定した。対流圏における大気中N2O濃度の季節変動に関して、本年度は環境研主導の日本航空定期航空機(JAL)を利用した自動大気サンプリング装置観測(CONTRAIL-ASE)のN2O濃度測定データを用いることにより、圏界面付近のN2Oの成層圏-対流圏交換が活発な領域におけるモデル再現能を検証することが可能となった。その結果モデルは非常によく観測値を再現しており、成層圏-対流圏交換を研究する上で十分な性能を備えているということが実証された。一方で南半球においてはやや再現能が落ちることから、気象データの質の不均一性問題や、モデルの空間分解能を上げることにより改善する可能性が見出された。本年度は、航空機観測データを用いた地表-上部対流圏における大気中一酸化二窒素濃度の季節変動の解析を行った。本研究では4セットの航空機観測データを用いて、モデル計算値と比較し、大気中一酸化二窒素(N2O)濃度の季節変化における成層圏の影響評価を行った。その結果、赤道上空ではほとんど季節変動が見られない一方で、32°N、30°Sにおいては主に亜熱帯ジェットの影響により成層圏空気の貫入が、特に春季に頻発しており、地表付近では見られない著しいN2O低濃度が観測される。モデルもそれら低濃度イベントをよく再現した。

またモデルのタグ付きトレーサーを用いて定点航空機観測の平均的季節変動における成層圏影響を調べた結果、スルグートと上空では0.5-7kmの全高度において成層圏の影響が強いことが分かった。一方南半球のタスマニア上空では成層圏影響よりもむしろ地表ソースに代表される対流圏の影響が主な変動要因であることが分かった。日本上空は最も複雑で高度3km以下の地表付近では地表ソースの影響が強く、それより上では成層圏影響が強いことが分かった。これはこの付近は大陸の強いN2Oソースの影響下にあり、また同時に圏界面付近では亜熱帯ジェットと時には極ジェットも蛇行して重なるため圏界面のフォールディングにより成層圏空気が頻繁に流入する地域でもあることを反映していると考えられる。それに対して南半球では北半球ほどジェットやそれにともなう成層圏-対流圏交換が強くないため、タスマニア上空のN2O変動にもそれほど成層圏影響が見られなかったと考えられる。これらの結果については査読付き科学雑誌へ論文投稿した。またN2O同位体モデルの光化学計算スキームの改良を行い、成層圏におけるN2O同位体観測値の再現性が劇的に向上した。光波長分解能を向上させることによりN2Oの同位体分別の計算がより現実的に行われるようななったためと考えられる。