hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
早期産児におけるグルココルチコイドレセプター遺伝子メチル化の解析

12サイト中にNGFI-A(nerve growth factor inducible protein A)という炎症に伴って活性化される核内分子結合部位が含まれており(CpG16)、その部位のメチル化率の上昇が慢性炎症のためグルココルチコイド投与を必要とする慢性肺疾患の発症と関連していることが判明した。同時に晩期循環不全という超低出生体重児を中心にみられる新生児期の相対的副腎不全の発症とも関連していることもわかった。これらの病態がグルココルチコイド抵抗性がベースとなる可能性があることを示唆している。生後4日間の何がそうさせているのかは今回の検討からははっきりはしていないが、今後詳細に解析を行う予定である。3、26年度に予定していたssc(skin to skin contact)などの母子接触であるが、ベビーオイルを用いたマッサージにより発赤や発疹などの皮膚トラブルが発生したため導入を中止した。また研究代表者が異動により研究環境が変わったため最終年度に新たな備品の購入が必要となった。新生児学当初の計画では昨年度までに周産期のパラメータとの関連を解析し、関連性のあるものに関して最終年度でコントロールスタディを行う予定であった。ところがそれ以上に日齢4のメチル化率により1か月あとの新生児合併症が予測できることが判明した。これは原因のわかっていない慢性肺疾患や晩期循環不全などを一義的に説明できる可能性があり、新生児学にとって大きなブレイクスルーになる可能性がある。当初の目的どおり、多くの症例を検討することができ、方法が安定して結果を出せるようになった。検体の精製法や検体量など手さぐりであったが、満足する結果が安定して出せるようになった。そして出生時の状況の把握がほぼ終了し、予想通り早産児では成熟児に比べて高いGR遺伝子のメチル化を示すことが確認できた。当初は神経学的予後にに注目していたがその解析と並行して免疫学的解析も行う。対象範囲を拡大し、気管気管支軟化症や未熟網膜症など、炎症の関与が疑われる疾患も含めて解析を行う。周産期環境との関連では採血回数や光環境、音環境との関連を解析し、可能であれば環境についてのコントロールスタディを行う。今年度は昨年の成果を論文化することと、対象を早産児に絞り周産期因子との関連を解析することに重点をおく。一方、GR遺伝子のメチル化による生体の反応の評価法であるが、当初の予定ではストレスに対するステロイド分泌を考えていたが、GRメチル化を解析する検体が末梢血であることから、より直接的な評価として末梢血中のサイトカイン測定を考えている。GR発現が低下することによるグルココルチコイド抵抗性が炎症の遷延を引き起こすという理論によるもので、実際そうした例も報告されている。そして早産児のさまざまな合併症(慢性肺疾患、未熟網膜症、気管軟化症など)には炎症が関与しており、そうした急性期合併症との関連を解析する。論文投稿から査読までの時間が予想以上にかかり昨年10月から6か月を要した。さらに査読にあたっての出版社側の手違いがあり、本年4月に再投稿を行った。その関係で新規の研究に着手することが大幅に遅れることになった。現時点ではまだacceptされていないが、1か月以内にはpublicationできる見通しである。
特発性間質性肺炎患者の身体活動を向上させる呼吸リハビリテーションプログラムの開発

平成30年度では,特発性間質性肺炎患者の呼吸リハビリテーションにおける酸素療法の併用効果を検証した.研究同意を得た特発性間質性肺炎患者31例を対象とした.対象に10週間の外来呼吸リハビリテーション(週2回)を実施した。プログラムは、監視型で持久力トレーニングと筋力トレーニングを行う。同時に携帯型在宅酸素療法を併用する群とし、併用しない群(21例)の2群に分ける。両群に同様な在宅でのリハビリテーションプログラムを実施する。プログラムは20分間の歩行練習と筋力トレーニングである。10週間の呼吸リハビリテーション前後に評価を行う測定項目は身体活動量計で身体活動量を計測し、健康関連QOL、息切れ感、運動耐容能を評価し、2群間で比較した.携帯型在宅酸素療法を併用する群は10例であり,併用しない群は21例であった.運動耐容能の指標である6分間歩行距離では,併用する群は351.4±134.8mから397.9±140.3mに改善し(p=0.03),併用しない群は446.7±81.8mから470.7±104.1mと変化しなかった(p=0.055).1週間の平均身体活動量は,併用する群は2594±1935歩数から2240±1734歩数と差を認めず(p=0.472),併用しない群は3256±1743歩数から3679±2122歩数と差を認めなかった(p=0.357).携帯型在宅酸素療法を併用した運動療法は,間質性肺炎患者の運動耐容能を改善させることはできたが,在宅での日常生活活動量は,併用しなかった群と同様に改善させることはできなかった.日常生活活動量を高めるためには,労作時の低酸素血症を改善させる在宅酸素療法では難しく,息切れがある中で動けるように患者自身の行動修正が出来るリハビリテーションプログラムが必要であった.本研究の目的は,社会問題となっている在宅酸素療法を必要とする特発性間質性肺炎患者の運動耐容能と身体活動の改善および生命予後を向上させるための「酸素療法を併用した呼吸リハビリテーションプログラム」を開発し、その効果を検証して、対象患者並びその家族の在宅および地域社会における生活の質(QOL)の向上をはかることであった.平成28年度は特発性間質性肺炎患者の運動時の低酸素血症が健康関連QOLに与える影響を検証した.特発性間質性肺炎患者に心肺運動負荷試験と肺機能,血液ガス,健康関連QOLを調査した.心肺運動負荷試験は呼気ガス分析装置を用いて,最低SpO2と最高酸素摂取量,嫌気性閾値代謝を測定し,肺機能は肺活量(VC)と肺拡散能(DLco),血液ガス分析でPaO2を測定し,健康関連QOLはSGRQ(St George's Respiratory Questionnaire:SGRQ),息切れ評価はbaseline dyspnea index(BDI),筋力は呼気筋力,吸気筋力,膝進展筋力,握力を測定した.調査の結果,SpO2の最低値は平均89.8±5.7%で,90%以下だった者は全体の47.2%であった.SpO2の最低値と相関関係を認めたのは,SGRQの総合点と各項目点,BDI,最高酸素摂取量,嫌気性閾値代謝,VC,DLco,PaO2であった(p<0.05).SpO2の最低値と筋力の4つの測定値と相関関係を認めなかった.以上の結果より,特発性間質性肺炎患者は半数の人が運動時の著しい低酸素血症が存在し,低酸素血症の程度は健康関連QOLや息切れ,運動耐容能に強く影響していた.これは今後の研究課題である酸素療法が特発性間質性肺炎患者の運動耐容能や息切れ感に及ぼす短期効果を検証する上での重要な基礎データである.本年度は「特発性間質性肺炎患者の運動時の低酸素血症が健康関連QOLに与える影響の検証」を課題とし,本課題は予定通り達成したため概ね予定通り計画は進行している.本研究の目的は,社会問題となっている在宅酸素療法を必要とする特発性間質性肺炎患者の運動耐容能と身体活動の改善および生命予後を向上させるための「酸素療法を併用した呼吸リハビリテーションプログラム」を開発し、その効果を検証して、対象患者並びその家族の在宅および地域社会における生活の質(QOL)の向上をはかることであった.平成29年度では,酸素療法が特発性間質性肺炎患者の運動耐容能や息切れ感に及ぼす短期効果を検証した.6分間歩行試験で運動中のSpO2が90%未満になった72例の患者をエントリーした.対象に酸素吸入4L下と圧縮空気4L下(プラセボ)の2条件下で定常負荷試験別の日で無作為な順番で実施した。定常負荷試験は、心肺運動負荷試験で得られた最高仕事量の80%負荷量で実施し、パルスオキシメータにてSpO2を測定し、運動持続時間と息切れ感と下肢疲労感をボルグスケールで評価した.2群間で運動持続時間と,運動終了時とisotimeでの息切れ感と下肢疲労感を比較した.特発性間質性肺炎患者72例は平均66.5歳,%肺活量81.8%,%肺拡散能(DLco)53.2%であった.酸素吸入の運動

持続時間は平均547秒であり,プラセボの運動持続時間428秒と比べて有意に増加した(p<0.05).運動終了時の息切れ感と下肢疲労感は差を認めなかった.しかし,isotimeでの息切れ感と下肢疲労感では酸素吸入の方がプラセボより有意に減少した.酸素療法は,労作時低酸素血症を認める特発性間質性肺炎患者の運動耐容能と呼吸困難感と下肢疲労感を改善させる.これは今後の研究課題である特発性間質性肺炎患者における酸素療法と運動療法の併用が運動耐容能や息切れ感に及ぼす効果を検証する上での重要な基礎データである.本年度は「酸素療法が特発性間質性肺炎患者の運動耐容能や息切れ感に及ぼす短期効果の検証」を課題とし,本課題は予定通り達成したため概ね予定通り計画は進行している.平成30年度では,特発性間質性肺炎患者の呼吸リハビリテーションにおける酸素療法の併用効果を検証した.研究同意を得た特発性間質性肺炎患者31例を対象とした.対象に10週間の外来呼吸リハビリテーション(週2回)を実施した。プログラムは、監視型で持久力トレーニングと筋力トレーニングを行う。同時に携帯型在宅酸素療法を併用する群とし、併用しない群(21例)の2群に分ける。両群に同様な在宅でのリハビリテーションプログラムを実施する。プログラムは20分間の歩行練習と筋力トレーニングである。10週間の呼吸リハビリテーション前後に評価を行う測定項目は身体活動量計で身体活動量を計測し、健康関連QOL、息切れ感、運動耐容能を評価し、2群間で比較した.携帯型在宅酸素療法を併用する群は10例であり,併用しない群は21例であった.運動耐容能の指標である6分間歩行距離では,併用する群は351.4±134.8mから397.9±140.3mに改善し(p=0.03),併用しない群は446.7±81.8mから470.7±104.1mと変化しなかった(p=0.055).1週間の平均身体活動量は,併用する群は2594±1935歩数から2240±1734歩数と差を認めず(p=0.472),併用しない群は3256±1743歩数から3679±2122歩数と差を認めなかった(p=0.357).携帯型在宅酸素療法を併用した運動療法は,間質性肺炎患者の運動耐容能を改善させることはできたが,在宅での日常生活活動量は,併用しなかった群と同様に改善させることはできなかった.日常生活活動量を高めるためには,労作時の低酸素血症を改善させる在宅酸素療法では難しく,息切れがある中で動けるように患者自身の行動修正が出来るリハビリテーションプログラムが必要であった.次年度は,酸素療法が特発性間質性肺炎患者の運動耐容能や息切れ感に及ぼす短期効果の研究を進めていき,対象者数の確保に努める.加えて,次年度の下半期では本研究課題の中間的報告として検証結果を提示する予定である.次年度は,酸素療法を併用した呼吸リハビリテーションによる特発性間質性肺炎患者の身体活動量と健康関連QOLの効果を検証する予定である.対象患者のエントリーが順調に進み,対象の予定人数をクリアーできた為,データ測定の出張回数が予定より少なく済んだためである.(理由)対象患者のエントリーが順調に進み,対象の予定人数をクリアーできた為,データ測定の出張回数が予定より少なく済んだためである.(使用計画)身体活動量計購入するとともに,論文を執筆に着手できるように研究を進める.計画に従って予算を執行する.身体活動量計を購入するとともに,論文の執筆に着手できるように研究を進める.計画に従って予算を執行する.
東海沖海底活断層に沿った湧水活動の短期変動と履歴の研究

深海底におけるガンマ線計測は,潜水艇を用いてこれまでに多数のデータが得られており,地質学的背景との関係が議論されている.しかし,船体に搭載された機器による計測のため,比較的短時間の測定に限られ,また潜水艇自体による海底の擾乱作用の影響も考慮しなくてはならない.本研究で作製したGRAMSはバッテリー稼働する自己記録式のガンマ線計測装置で,相模湾における作動試験の後,東海沖から熊野沖の活断層周辺における観測を行った.特に熊野沖では,大きな断層崖を形成する順序外スラスト近傍で,間隙流体の低塩素イオン濃度異常が発見され,断層に沿った流体湧出の研究に最も適した地点であると考えた.同地点でのGRAMSを用いた12日間の海底ガンマ線計測では,ウラン系列の放射性核種の高濃度異常が観測されたが,期間内での値の変動は認められなかった.すなわち,短時間のガンマ線測定においても,その場に固有の値が観測できる確証を本研究によって得た.そこで,付加プリズム前縁部から前弧海盆域にわたる広い範囲での計測データをまとめ,放射性核種濃度分布図を作成した.その結果,OOSTが海底面に達すると予想される狭い領域に限りウラン系列の放射性核種の高濃度異常が捉えられた.付加プリズム斜面や前弧海盆の他の断層とは異なり,高ウラン濃度異常が得られた原因としては,OOSTでは堆積層から排出された流体による希釈が小さく,比較的深部の断層の破壊に由来する流体が影響している可能性が挙げられる.深海底におけるガンマ線計測は,潜水艇を用いてこれまでに多数のデータが得られており,地質学的背景との関係が議論されている.しかし,船体に搭載された機器による計測のため,比較的短時間の測定に限られ,また潜水艇自体による海底の擾乱作用の影響も考慮しなくてはならない.本研究で作製したGRAMSはバッテリー稼働する自己記録式のガンマ線計測装置で,相模湾における作動試験の後,東海沖から熊野沖の活断層周辺における観測を行った.特に熊野沖では,大きな断層崖を形成する順序外スラスト近傍で,間隙流体の低塩素イオン濃度異常が発見され,断層に沿った流体湧出の研究に最も適した地点であると考えた.同地点でのGRAMSを用いた12日間の海底ガンマ線計測では,ウラン系列の放射性核種の高濃度異常が観測されたが,期間内での値の変動は認められなかった.すなわち,短時間のガンマ線測定においても,その場に固有の値が観測できる確証を本研究によって得た.そこで,付加プリズム前縁部から前弧海盆域にわたる広い範囲での計測データをまとめ,放射性核種濃度分布図を作成した.その結果,OOSTが海底面に達すると予想される狭い領域に限りウラン系列の放射性核種の高濃度異常が捉えられた.付加プリズム斜面や前弧海盆の他の断層とは異なり,高ウラン濃度異常が得られた原因としては,OOSTでは堆積層から排出された流体による希釈が小さく,比較的深部の断層の破壊に由来する流体が影響している可能性が挙げられる.海底におけるガンマ線測定は,従来,潜水艇搭載型装置によって行われてきた.本研究では冷湧水に伴うガンマ線強度の時間的な変動を明らかにするため,数週間の問,現場に設置し観測を続けるための装置の仕様を検討し,特注により購入した.この装置は,高容量リチウムバッテリーとフラッシュメモリーにより,連続して約半月間のデータ取得が可能である.耐圧は,水深4000mであり,本研究の調査対象海域である南海トラフにおける海底活断層に沿った地点での観測が行える.室内における合計340時間のデータ取得・データ記録・電源供給に関しての試験では,良好な作動が確認できた.また,平成13年度末に相模湾初島沖の水深約1000mの地点での数日間の海底設置・観測試験により現場での作動を確認する予定である.平成14年度のガンマ線測定地点の選定のため,南海トラフ海域において有人潜水艇「しんかい6500」(海洋科学技術センター)を用いた事前調査を行った.付加プリズム斜面の3ヶ所において,冷湧水を示唆する化学合成生物群集を見いだした.中でも水深2500mの断層崖においては,潜水艇搭載型装置による海底ガンマ線測定によって,南海トラフで最も高い強度が得られており,本研究での機器設置の有力候補と見なされる.海底ガンマ線強度は,湧水に含まれる放射性物質のみならず,岩石・堆積物からの影響も考慮する必要がある.堆積物由来のガンマ線を評価するために,白鳳丸(東京大学海洋研究所)によるピストンコア採泥を熊野海盆において行い,通常の堆積層と泥火山の試料を得た.現在,自然ガンマ線の測定を実施中である.海底におけるガンマ線計測は,「しんかい2000」「しんかい6500」「ドルフィン3K」などを用いてこれまでに多数のデータが得られており,その地質学的背景との関係が議諭されている.しかし,潜水艇に搭載された機器による計測のため,比較的短時間の測定に限られ,また潜水艇自体による海底の擾乱作用の影響も考慮しなくてはならない.本研究では,自己記録式のガンマ線計測装置(GRAMS)を作製し,平成14年3月末に相模湾初島沖のシロウリガイコロニー近傍の赤褐色バクテリアマット域において観測試験を行った.測定間隔の設定ミスによる一部欠落があるものの約2日間のデータが得られた.

GRAMSで得られたデータは,設置直後から安定した値が得られており,潜水艇・無人探査機による通常のガンマ線計測に比較して,センサと海底との距離の違いや着底作業による海底の擾乱の影響を除外した,より定量的な計測が可能であると言える.ガンマ線強度と放射性核種の濃度はいずれもほぼ一定値を示すことが明らかになった.これまでの海底温度観測では,潮汐による半日周期の変動が報告されているため,ガンマ線強度は湧水自体よりはむしろ,湧水によって海底付近に蓄積された放射線核種の濃度に影響されている可能性が高い.平成14年6月に行われた海洋科学技術センターの「しんかい6500」を用いた海底調査では、既にガンマ線強度の正の異常の認められている熊野沖南海トラフ付加プリズムの断層崖においてガンマ線の面的な測定を行った.断層崖に沿った湧水地点でのガンマ線強度,トリウム系列・ウラン系列の放射性核種の濃度は,測定点ごとに大きな差があるものの,湧水の兆候のない地点と比較するとそれぞれ有意に高い値を示した.特に,ウラン系列の濃度がトリウム系列の濃度より大きい点が注目される.断層帯に沿って付加プリズム内から湧出する流体の影響が示唆される.深海底におけるガンマ線計測は,潜水艇・無人探査機などを用いてこれまでに多数のデータが得られており,地質学的背景との関係が議論されている.しかし,船体に搭載された機器による計測のため,比較的短時間の測定に限られ,また潜水艇自体による海底の擾乱作用の影響も考慮しなくてはならない.本研究において作製したGRAMSはバッテリー稼働する自己記録式のガンマ線計測装置であり,相模湾初島沖における作動試験の後,熊野沖南海トラフの活断層周辺における集中観測を行った.熊野沖では,1944年の東南海地震の想定断層面に沿ったすべり量の大きな領域が海溝底付近まで伸びていると推定されている.この海域で最も大きな断層崖を形成する順序外スラスト近傍では,間隙流体の低塩素イオン濃度異常と高ガンマ線強度異常が発見されており,断層に沿った流体湧出の研究に最も適した地点である.また,長期温度計測装置が設置され,約1年間の観測の結果,周囲より高い熱流量が計測され,活発な流体湧出が実証された.同地点でのGRAMSを用いた12日間の海底ガンマ線計測では,ウラン系列の放射性核種の高濃度異常が観測されたが,期間内での値の変動は認められなかった.すなわち,短時間のガンマ線測定においても,その場に固有の値が観測できる確証を本研究によって得られた.そこで,熊野沖の付加プリズム前縁部から前弧海盆域にわたる広い範囲での計測データをまとめ,放射性核種濃度分布図を作成した.その結果,00STが海底面に達すると予想される狭い領域に限りウラン系列の放射性核種の高濃度異常が捉えられた.付加プリズム斜面や前弧海盆の他の断層とは異なり,高ウラン濃度異常が得られた原因としては,00STでは堆積層から排出された流体による希釈が小さく,比較的深部の断層の破壊に由来する流体が影響している可能性が考えられる.
癌早期診断のための血中microRNA分析用化学IC

血液中のエクソソームに含まれるmicroRNA(miRNA)が、早期がん発見用マーカとして使用できることが示されている。しかし従来の解析装置は巨大で、設置個所が大型病院などに制限される。この問題の抜本的解決のため、本研究では生田らの新概念マイクロデバイス「化学ICチップ」を発展させ、各家庭レベルでの簡易検査が可能ながん早期発見システムの開発を行うことを目的とする。がん早期発見のためには、(1)血中エクソソームmiRNAの精製、(2) qRT-PCRによるmiRNAの定量が必要である。昨年度は、(2)の全行程を可能とするマイクロデバイスの開発に成功している。本年は、(1)エクソソームmiRNAの精製を可能とするマイクロデバイスの開発に成功した。本デバイスは、当研究室の独自手法であるマイクロ光造形法、及び薄膜フィルムのホットエンボス加工技術により作製し、デバイスの大きさは1.4 cm ×1.2 cm ×0.7 cmの指先サイズである。本デバイスはFTAカードシステムを用いた精製を行っている。リアクタチップは薄膜フィルムのホットエンボス加工技術により作製しており、qRT-PCRデバイスと同様に、実用化を見越した使い捨てが可能である。開発した精製用マイクロデバイスを用い、ヒト肝臓がん細胞株よりmiRNAの精製に成功した。また本デバイスを用いて精製したmiRNAサンプルを用い、qRT-PCRマイクロデバイスでの定量発現解析に成功した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。近年,血中エクソソーム内microRNAが,早期がん発見に使用できる可能性が指摘されている。しかし従来の解析装置は巨大で,設置場所が大病院等に制限される.本研究課題では,代表の生田が,これまで体系的に開発してきた汎用性の高い独自のマイクロ化学デバイスである「化学IC」や,マイクロナノ光造形等を活用し,各家庭レベルで使える,がん早期診断・発見システムを開発する.具体的には,エクソソームマーカであるCD9抗体を固定した,独自開発の磁性ナノビーズを用いたmicroRNAの調製から,qRT-PCR化学ICによる同時並列microRNA定量,ビッグデータ解析までを一括して行うシステムを開発する.本年度は以上の目的を達成するため、(1)qRT-PCRチップの開発(2)qRT-PCRによるRNA定量について重点的に研究を行った。qRT-PCRデバイスはリアクタチップ、スペーサ、ヒータチップ、光学モジュールで構成される。これらモジュールの作製には当研究室が開発してきた独自のエンボス加工法、マイクロ光造形法、レーザー微細加工法を応用して作製を行った。本デバイスは4.5cm x 2.5cm x 3.0cm程度の大きさである。PCR反応の実現のため、プロトタイプデバイスを用いて温度制御を実現した。新開発のヒータと制御回路により、DNA増幅に必要な温度サイクルが高速かつ低ノイズで実現可能であることを実証した。また、本デバイスに各種試薬とサンプルmicroRNAを投入し、加熱し逆転写反応によりcDNAの合成に成功した。また、リアルタイム蛍光観察を組み込んだデバイスを用いて、PCRによる増幅を検出することに成功した実験装置の故障により、予算の次年度繰越を行った結果、研究計画に沿った研究が進行している。昨年度は、(2)の途中課程である、RT-PCRによるmiRNAの逆転写反応、及び増幅を可能とするマイクロデバイスの開発に成功した。

本年は、新たに蛍光観察モジュールの開発を行い、(2)の全系を可能とするマイクロデバイスの開発に成功した。蛍光観察モジュールは、当研究室の独自手法であるマイクロ光造形法により作製し、デバイス全系の大きさは、5.5 cm×2.5 cm×2.5 cmの小型サイズである。本デバイスはデバイス本体だけでなく、システム全系のポータブル化に成功している。また、薄膜フィルムのホットエンボス加工技術を確立し、厚さ100マイクロメートルのリアクタチップ開発にも成功した。本チップの透過率は80%を越え、蛍光観察時の検出感度の向上に貢献している。本デバイスを用い、肝臓がんマーカになりうるmiRNAの、qRT-PCRによるリアルタイム観察、及び定量発現解析に成功した。また、本デバイスで検出可能なmicroRNAの発現レベルは、早期がん段階の患者の血中エクソソーム内に含まれるmiRNA濃度を大きく下回り、本デバイスによるがん早期発見は、十分可能である事が示された。当初の計画では、2年目までに上流反応である(1)精製チップの開発、及びqRT-PCRシステムとの統合を行う予定であったが、装置の故障などの原因により、到達できていない。しかし、当初の3年目の計画であった、「大量生産を目指した熱成型プロセスの開発」については、薄膜フィルムのホットエンボス加工技術を確立する事により、既に達成している。本加工技術により低コストかつ安定した、極めて実用的なリアクタチップの開発が可能である。以上より、研究計画におおむね沿った進行を行えている。本研究では,qRT-PCRデバイスをパソコン,タブレット,スマートホンなどに接続するだけで使用できることを目指す.外部電源等は使用しない.よって,電源供給,デバイスの制御,計測データの取得の全てをUSB接続で行う.そのため,デバイスの消費電力は必要最小限に留めなければならない.本デバイスで最も電力を消費するプロセスは,qRT-PCRの加温・冷却の繰り返しである.我々は,独自の3次元マイクロ加工を活用し,リアクタおよびヒータの不要な部分を削減し,熱容量を極限まで小さくする.熱容量が小さくなることで,加熱に必要な電力が削減できるのみならず,冷却も自然空冷で可能となる.2)qRT-PCR工程と前工程のシステム統合
鉱物蒸発のカイネティクスと同位体分別およびその原始太陽系星雲への応用

かんらん石を真空および低圧の水素ガスフロー中で、実験時間のみ変化させて蒸発程度を変化させた場合の蒸発速度を実験的に調べた結果、蒸発速度は水素ガス圧力に大きな依存性があることがわかった。10^<-6>気圧以下の低圧では蒸発速度は圧力依存性はみられず、真空中での蒸発速度に等しく、10^<-6>気圧から10^<-4>気圧の間では水素圧に対して1乗の依存性をもち、それ以上の高圧ではふたたび依存性は小さくなる。10^<-6>気圧以下での関係はj=0.33P_<H2>+8×10^<-7>として示される。ただしjは蒸発速度である。水素圧に対し1乗の依存性をもつことから、固体表面における1モルのかんらん石を1モルの水素分子がアタックする、という素反応が考えられる。この結果を用いて一様なサイズのかんらん石粒子が太陽系元素存在度比の水素-炭素-酸素からなるガス中で急速に加熱、高温に保持された場合のライフタイムについて考察した。蒸発速度は始めは真空中における速度でおこるが、蒸発の進行とともに小さくなる。かんらん石粒子のサイズ変化、蒸発成分のフラックスを、無次元数hの関数として求めた。hはガスに対する固体成分の濃集の度合いとみなすことができる。hが3より小さい場合はかんらん石は完全に蒸発してしまい、その速度は真空中でのそれに等しい。hが3より大きい場合は系が平衡に到達し、蒸発は途中でストップする。平衡にいたる時間はhが大きくなるにつれ小さくなる。hが3近傍では完全蒸発、平衡到達ともきわめて長い時間を要する。太陽系星雲におけるhの値は0.1程度から数100であり、ダストの濃集の程度が大きい場合は星間ダストは星雲の加熱に対し生きのび、一方ダストがあまり濃集していない場合は星間ダストは完全に蒸発してしまい、系は均質化しうることが明らかとなった。初期太陽系星雲過程の高温過程における鉱物の蒸発、再凝縮によりもたらされる元素、同位体の分別を速度論的に求めるため、真空高温実験を計画した。本年度はまず、炉の作成をおこなった。当初の計画ではタングステンメッシュ炉を購入する予定であったが,タングステン線をまいたものに変更した。炉、保温機構改善し、コントローラーの調整の結果、白金の溶融温度(1767度)で1度以内、金の溶融温度(1064°C)で2度以内でコントロールされるようになった。従来、このような高温においては10度程度の誤差があるのが普通であったので、この精度はきわめてよいものといえる。これを用いてSiO_2の蒸発速度、同位体分別の測定をおこなった。出発物質は天然の石英単結晶で、実験条件では高温型クリストバライトに転移していると考えられる。実験温度は1700°C、試料はグラファイト製容器に保持し、容器は解放状態で、試料は真空に面している。真空状態に関しては、完全な排気状態、水素ガスを異なる圧力になるよう一定量流した2とおりの状態、の3つの場合についておこない、比較のため平衡状態の変化も調べた。その結果、蒸発速度は真空中、平衡、水素ガス中、の順に大きくなることがわかった。それら実験の産物の酸素同位体組成をレーザー加熱型質量分析計により測定した。その結果、同位体質量分別の程度は蒸発程度と逆に真空中、平衡、水素ガス、の順に小さくなることが判明した。

これらの事実は、水素中においては蒸発速度が大きく、同位体質量分別はほとんどおこらないこと、真空中では蒸発速度が小さいので同位体質量分別が効果的におこることをあらわしている。次に実験的に求められた蒸発速度係数、同位体質量分別係数、文献値による固体SiO_2結晶中の酸素原子の拡散係数を用いて、蒸発と同位体質量分別の関係を理論的に求めた。その結果、真空中では時間が短い間は拡散速度は蒸発速度より大きく同位体質量分別は効果的におこるが、時間が長くなると拡散速度が反応を律速するようになり、同位体質量分別はおこらなくなることがわかった。これらの結果から、水素ガスからなっている原始太陽系星雲ではコンドリュール形成のような短時間の加熱では同位体質量分別はほとんどおこらず、真空中で加熱された場合のみ同位体質量分別がおこりうることが判明した。後者はある種のCAIのみに質量分別がみいだされることをうまく説明しており、原始太陽系星雲における固体物質形成過程はガス圧力に大きな差がある範囲においておこったことが判明した。かんらん石を真空および低圧の水素ガスフロー中で、実験時間のみ変化させて蒸発程度を変化させた場合の蒸発速度を実験的に調べた結果、蒸発速度は水素ガス圧力に大きな依存性があることがわかった。10^<-6>気圧以下の低圧では蒸発速度は圧力依存性はみられず、真空中での蒸発速度に等しく、10^<-6>気圧から10^<-4>気圧の間では水素圧に対して1乗の依存性をもち、それ以上の高圧ではふたたび依存性は小さくなる。10^<-6>気圧以下での関係はj=0.33P_<H2>+8×10^<-7>として示される。ただしjは蒸発速度である。水素圧に対し1乗の依存性をもつことから、固体表面における1モルのかんらん石を1モルの水素分子がアタックする、という素反応が考えられる。この結果を用いて一様なサイズのかんらん石粒子が太陽系元素存在度比の水素-炭素-酸素からなくガス中で急速に加熱、高温に保持された場合のライフタイムについて考察した。蒸発速度は初めは真空中における速度でおこるが、蒸発の進行とともに小さくなる。かんらん石粒子のサイズ変化、蒸発成分のフラックスを、無次元数hの関数として求めた。hはガスに対する固体成分の濃集の度合いとみなすことができる。hが3より小さい場合はかんらん石は完全に蒸発してしまい、その速度は真空中でのそれに等しい。hが3より大きい場合は系が平衡に到着し、蒸発は途中でストップする。平衡にいたる時間はhが大きくなるにつれ小さくなる。hが3近傍では完全蒸発、平衡到達ともきわめて長い時間を要する。太陽系星雲におけるhの値は0.1程度から数100であり、ダストの濃集の程度が大きい場合は星間ダストは星雲の加熱に対し生きのび、一方ダストがあまり濃集していない場合は星間ダストは完全に蒸発してしまい、系は均質化しうることが明らかとなった。
シングルショット-フェムト秒時間分解光周波数コムアナライザの研究

既存の計測手法に頼らず、非対称な超高速波形を高感度に計測できるフーリエ空間の多波長電界ヘテロダイン検波法と呼ばれる手法を開発した。光コムの隣接ピーク間の相対位相を、参照光コムを用いて検出する。フーリエ空間光源システムの試作・動作を下記項目に沿って行った。1. 25GHz光周波数コム(256波)をシード光とした200GHz光周波数コム(32波)を生成した。2.光コムのパルス列をスペクトル領域つまり光コムの電界スペクトルをデジタイザにより波形時間内に測定することに成功した。測定した光電界スペクトルを逆フーリエ変換することで繰返し時間内で時間波形を測定して再現することに成功した。要素技術(範囲拡大+1shot)の確立の確立を目指して(1)シングルショット多波長同時ヘテロダイン検波法を実現するための回路を製作した。(2)低速な信号によるシングルショット計測の原理確認実験を行った。具体的には、試作した位相計測システムを用いフーリエ空間でのシングルショット計測の原理確認を行った。測定信号として12Gbit/s- 12bitパケットの繰返しデジタル信号(3GHz間隔のスペクトル)を用いて計測を行った。ここで、パケットパターンを“100010001000"とした。この時、多波長同時ヘテロダイン検波の参照信号システムにより3GHz間隔光周波数コム7波が得られる様に調整した。多波長同時ヘテロダイン検波の参照光にピーク間隔が1GHz間隔の光周波数コムに相当するスペクトルを持った信号を利用し、検出側にアレイ導波路格子(AWG)を導入して、並列処理を可能にする多波長同時ヘテロダイン検波法を新たに構築したことで、より高速な光波形計測を実現可能とした。高速な光波形計測の実現のため、サンプリング時間を従来の200 msから1 nsに短縮して位相計測およびデジタル変調光波形計測を行った。これにより、1nsの時間で位相スペクトルのデータをロギングし、振幅スペクトルと合わせて逆フーリエ変換を行うことで時間波形を得た。与えた波形と比較して近い波形が得られた。この様な手法で原理確認実験を行い、シングルショット計測が可能であることを示した。光応用計測当初、10Gbit/s- 5bitパケットの繰返しデジタル信号(2GHz間隔のスペクトル)を用いて原理確認の計測を行う予定であったのに対して、より条件が厳しく、かつ次の計画の25GHzに進むのに繋がりが容易となる周波数である12.5Gbit/s- 12bitパケットの繰返しデジタル信号(3GHz間隔のスペクトル)を用いて確認実験を行うことに成功した。フーリエ空間光源システムの試作・動作を下記項目に沿って行う。(1) 312.5fs超高繰返し光パルス列の生成:25GHz光周波数コム(256波)をシード光とした200GHz光周波数コム(32波)を生成する。(2) 256chフーリエ空間光検出回路の試作:25GHz光周波数コム(128波)を参照光として256ch電界スペクトル計測システムを構築する。また、時間分解光ベクトルアナライザを下記項目に沿って試作・動作する。(1)シングルショットポンプ・プローブの構築:25GHz光周波数コム光源の一部をポンプ光としたポンプ・プローブ計測システムを構築する。(2)標準試料の計測:25GHz光強度変調器による正弦波振幅変調光を計測する。予定していた物品を当初より低価格で購入できたことと、購入部品をアレンジすることで直接的な目的以外の必要な機能を得ることができたため。光周波数コム発生のマイクロ波部品、波形計測器等の購入して、25GHz光周波数コムの発生と高速計測を行う。
中継者の便益を考慮したアドホックネットワークの料金設定

アドホックネットワークをサービスとして考えた場合,利用者の便益や中継者の負担に対する補償を考える必要がある.本研究では,中継端末に対して中継謝金を支払うアドホックネットワークにおいて,利用者が通信のために支払ってもよいと思う支払意思額と,中継者が中継に対する対価として受け取りたいと思う受取意思額をアンケートにより明らかにした.次に,利用者の支払意思額と中継者の受取意思額をモデル化し,呼量が最大となる料金を示した.また,通信事業者を介したポイント交換によるアドホックネットワークサービスのモデルを提案し,通信者が通信のために支払うポイント数と,中継者が受け取るポイント数の最適な割合を明らかにした.アドホックネットワークをサービスとして考えた場合,利用者の便益や中継者の負担に対する補償を考える必要がある.本研究では,中継端末に対して中継謝金を支払うアドホックネットワークにおいて,利用者が通信のために支払ってもよいと思う支払意思額と,中継者が中継に対する対価として受け取りたいと思う受取意思額をアンケートにより明らかにした.次に,利用者の支払意思額と中継者の受取意思額をモデル化し,呼量が最大となる料金を示した.また,通信事業者を介したポイント交換によるアドホックネットワークサービスのモデルを提案し,通信者が通信のために支払うポイント数と,中継者が受け取るポイント数の最適な割合を明らかにした.平成19年度は,中継謝金に対するユーザ行動のパターン分類を行った.また,携帯端末での映像視聴サービスにおける通信品質に対するユーザ効用の関係を主観評価実験により明らかにした.本研究では,まず,中継謝金の受取意思額の構造を明らかにするために,これまでの研究で得られたアンケートの内容を更に分析し,通信料金や中継謝金に対するユーザ行動をいくつかのパターンに分類した.具体的には,中継に対するネガティブな要因として中継端末のバッテリ使用量を用い,中継に対する対価としての中継謝金の金額の分布や変化を明らかにした.アンケートのデータは,心理学研究の手法を参考に多変量解析を用いて受取意思額に影響を与える要因を分析された.これらの結果より,受取意思額を増加させる要因と意思額との関係を定量化し,ユーザの行動パターンを明らかにした.次に,通信品質とサービスに対する支払意思額は密接な関係があることが知られているが,通信品質はアプリケーションによってその感じ方が異なる.したがって,主観評価実験により品質を実感させ,各品質に対する支払意思額を測定するこことした.本年度は,携帯端末における映像視聴サービスを想定し,映像コンテンツの視聴目的,ダウンロードの最大許容待ち時間,客観映像品質についてユーザ効用を測定した.結果より,これら三つの要因とユーザ効用の関係を明らかにした.本年度は,中継端末に対して中継謝金を支払うアドホックネットワークにおいて,利用者が通信のために支払ってもよいと思う支払意思額と,中継者が中継に対する対価として受け取りたいと思う受取意思額とセキュリティ意識の有無について調査した.アンケートでは商用のサービスを利用し, 20代から60代以上の年齢層のサンプルに対して調査を実施し, 273サンプルのデータを回収した.回収したデータを元に統計解析を行い,アドホックサービスにおける中継を拒否するユーザの心理を明らかにした.また,セキュリティの脅威にさらされる危険度と,それに対する受取意思額の関係を近似式により定量化した.その結果,セキュリティの脅威にさらされる危険度が大きくなるにつれ,受取意思額が指数関数的に上昇することが分かった.さらに,中継の拒否率について調べたところ,危険度が0.01では約50%の回答者が中継を拒否することが分かった.中継のインセンティブを上げるためには,セキュリティを確保できるようなネットワークを構築する必要がある.次に,中継謝金を用いたルーチングについて,その実装を考慮した比較を行った.ここでは,中継謝金の金額を比較しながら経路を構築する方式と, AODVで経路を作成した後,経路の中継謝金の合計と通信料金を比較する方式の二つのルーチング方式について評価している.その結果,中継謝金を比較しながら経路を構築する方式の方が,通信成功率が高くなることが分かった.平成21年度は,実装を考慮した経路探索アルゴリズムの比較と,中継謝金の代わりにポイントを用いたサービスモデルについて検討した.まず,すでに提案されている中継謝金の合計額に基づくルーチングについて,1)通信料金と経路上の中継謝金の総和を比較しながら経路探索を行う方式と,2)AODVを用いて経路を探索したのち,経路上の中継謝金の総和と通信料金を比較する方式の2種類の特性を比較した.結果,金額を比較しながら経路探索をする方が,経路確保率や一経路あたりの中継謝金の総和が大きくなることを示した.実装を考慮した場合,AODVをできるだけ変更せずに中継謝金の合計を比較する方式の方が望ましいといえるが,より中継者の利益を考えた場合,経路探索の時点から通信料金と中継謝金の総和を比較する方式の方が望ましいことが分かった。次に,新しいサービスモデルとして,中継謝金の代わりにポイントを交換するアドホックネットワークサービスを提案した.アドホックネットワークをサービスとして提供する場合,いかにユーザに中継に参加してもらうかが課題となる.その方法として,ユーザ間でポイントを交換することが考えられる.ここでは,通信事業者を介したポイント交換によるアドホックネットワークサービスのモデルを提案し,通信者が通信のために支払うポイント数と,中継者が受け取るポイント数の最適な割合を明らかした.
化学成分による木本性多心皮群の系統関係の解析

木本性多心皮群の化学分類学的研究を行なった。材料としてはモクレン科モクレン属ハクモクレン亜属3(3/3)節11(11/13)種、同ホオノキ亜属4(4/8)節4(4/82)種、ユリノキ属2(2/2)種およびモクレン属内雑種9種を扱うことが出来た。このうち特にハクモクレン亜属を中心に詳しい解析を行なった。精油成分の抽出方法、材料収集時期などの検討を詳細に行なった上で、対象部位として葉を選び、精油を抽出した。ガスクロマトグラフィ-およびマススペクトルを用いて精油成分の同定を行い、主要成分として認識できた110種類を検討対象とした。従来の節の認識を精油成分の解析から支持する結果を得た。さらに、雑種の認識において精油成分の解析はたいへん有用であると結論された。従来モクレン属ハクモクレン亜属における自然雑種は核形態学的に認識することが出来ないため、外部形態からの推測しか出来ず、両親種の片方との区別が困難な場合がかなりみられた。しかし、雑種では両親種と同様、もしくはその中間的な成分構成を示すほかに、両親種にはみられない特異な成分が相当数みられ、かつ片親に特異な成分もかなり分布することから雑種であることを容易に断定することができることが判明した。同時に精油成分の生理学的意義についても検討し、カリオフィレンオキサイドがクロロフィル分解促進とオ-キシン誘導生長阻害を行なう物質であることを初めて明らかにした。酵素多型も検討した。パ-オキシデイスなどの酵素を用い、季節変化などの検討を加えた後、ユリノキ、タイサンボク、ハクモクレン、コブシの4種について系統学的検討を加え、分子系統樹を作成した。その結果、従来のモクレン科の研究における系統を支持する結果を得た。酵素多型も検討した。本研究は、葉に含まれる精油成分並びにアイソザイムを用いる化学分類的手法を用いてモクレン科植物の系統分類を行うことを目的にしている。まずこの目的に見合った必要最低限の生物試料を用いるミクロ水蒸気蒸留法を確立した。本年度は、ハクモクレン亜族の3節に属する17分類群について精油を抽出し、それらをキャピラリーカラムを装着したガスクロマトグラフ及び質量分析計を用いて各成分を同定した。その結果、共通する主成分としてリナルール、β-カリオフィレン、α-フムレン、γ-ムウロレン、δ-カディネン、ネロリドール、t.t-ファルネソールが見いだされた。また、それらの節を代表すると思われる未同定の複数の精油成分の存在が認められた。また、精油成分に関して、地理的変異、個体変異及び季節変異は認められず、化学分類の指標として精油成分を用いることが可能であることを明かにした。ただし、タムシバについては地理的変異の存在が示唆されたので、次年度において詳しく検討していく予定である。さらに、両親種が明かである雑種について精油成分を解析したところ、雑種は両親の持つ精油成分全てを有していることが明かとなり、これによって雑種の認識が可能であることが示された。アイソザイムの分析においては、酵素活性を著しく阻害するフェノール性物質を除去することが必要であり、酵素活性を失活することなく迅速かつ簡便に粗タンパク質を得る方法を確立した。現在、種々の酵素についてアイソザイムのザイモグラムを比較検討中である。次年度は、ハクモクレン亜属のみならずホオノキ亜属、オガタマノキ属など、種類数を増やして同様の化学分析を行いそれらの系統関係を明かにし、分類群の認識に新たな知見を加えることを目指している。

昨年度の研究経過から、比較的効率よく精油を分離する方法が確立されたので、本年度はこれらの精油を用いて、精油のもつ生理活性からその生理的意義の解明、ならびにその種差についての解析を目的として研究を実施した。1988年7月ー1989年1月にかけて採取された19種類のモクレン科植物の葉から水蒸気蒸留法によって得た精油に対して、オ-トムギ第一葉切片を用いたクロロフィル分解試験を適用し、スクリ-ニングを行った結果、顕著なクロロフィル分解促進活性がハクモクレン亜属のシデコブシ、キモクレンに見いだされた。各種クロマトグラフィ-を用いてこれら活性物質を精製し、最終的に、ガスクロマトグラフ/質量分析計によって、シデコブシの精油に含まれる活性物質をカリオフィレンオキサイドと、またキモクレンの精油に含まれる活性物質を2種のオクタハイドロアズレンメタノ-ルと同定した。そこで、標品のカリオフィレンオキサイドについて、植物ホルモン類との相互作用を検討した。オ-トムギ第一葉切片を用いたクロロフィル分解試験において、カリオフィレンオキサイドは1.36x10^<-4>M以上の濃度でサイトカイニンのクロロフィル分解抑制活性を完全に除去した。同様に、オ-トムギ幼葉鞘切片伸長試験において、10^<-6>M以上の濃度でオ-キシンの伸長促進作用を不競争的に阻害した。しかしながら、イネ(短銀坊主種)芽生えを用いた成長試験においては、ジベレリンの成長促進効果と相互作用を示さなかった。以上の結果から、モクレン科植物の精油には、植物ホルモン類のうちオ-キシン、サイトカイニンと相互作用を示すものの、ジベレリンとは相互作用を示さない特異な生理活性物質の存在が明かとなった。今後、これらの活性物質のモクレン科植物における分布、地理的、季節的変異を調べることによって、モクレン科植物の分類に対して新たな情報を与えることが出来るものと思われる。本年度は、電気泳動法と活性染色法を用いたアイソザイムの検出技術を用いてモクレン科植物の系統関係を明らかにすることを目的として研究を行った。モクレン科植物のアイソザイム分析を行うためには、酵素活性を著しく阻害するフェノ-ル性物質を除去する必要があった。その為、ポリビニルピロリドンを用いフェノ-ル性化合物の夾雑を除くと共にイオン交換樹脂カラムクロマトグラフィ-を用い、酵素活性を失なうことなく迅速かつ簡便に粗タンパク質を得る方法を確立した。この方法を用い数種類の酵素についてそのザイモグラムを予備的に調べた結果、地理的変異および季節的変異はほとんどないことがわかった。次に、モクレン科を代表する4種、すなわち、モクレン属ハクモクレン亜属ハクモクレン節のハクモクレン、同コブシ節のコブシ、ホオノキ亜属のタイサンボク、およびユリノキ属のユリノキ、を中心に多種類の酵素のアイソザイムの分析を行ったところ、加水分解や酸化還元に関わる酵素を中心に17種類の酵素活性をザイモグラム上で検出することができた。この内、イソプロパノ-ル活性についてはモクレン科植物においてこの方法で初めて検出できたものである。ザイモグラムをその等電点に従って定性的に表し、異なる2種間でのアイソザイムの出現頻度の違いを距離行列として算出した。この内、アイソザイムパタ-ンの変異性が大きいパ-オキシダ-ゼおよびス-パ-オキシドジスムタ-ゼは遺伝距離の解析から除いた。その結果、ユリノキが最も早く、そして次にタイサンボクの分化が起こり、それ以後にハクモクレンとコブシが分化したことを示す分子系統樹が得られた。
ハマキガの産卵がチャの誘導を引き起こし天敵を呼ぶ3者相互作用系の研究

卵寄生蜂が寄主発見において誘導性の揮発性物質(HIPVs)を利用することが知られている。卵-幼虫寄生蜂であるハマキコウラコマユバチAscogaster reticulata(ハチ目:コマユバチ科)は寄主チャノコカクモンハマキ(チョウ目:ハマキガ科)の天敵として知られ、寄主卵塊を発見し産卵・寄生する。そこで我々は、寄主による茶葉への産卵が誘導を引き起こし、その葉に対し雌蜂が反応するかどうかを行動学的手法で調べた。直径14cmのプラスチックシャーレに2枚の茶葉を並べた。その一方は寄主卵塊を葉裏に産ませ、他方はパラフィン紙に産ませた卵塊を葉とシャーレとの隙間に置いた。雌蜂をシャーレ内に放しその行動を記録した結果、産卵された葉上でより長い時間探索行動を行った。しかし、産卵されてから6日以上経過し卵塊が孵化直前になると葉の活性はなくなり、長い時間探索行動をしなくなった。また、雌ガの腹部生殖器官を含む内容物をすりつぶし葉裏に処理すると、産卵によるものと同様の活性を生じることがわかった。これらの結果から、腹部生殖器官に含まれる物質すなわちエリシターの存在が示唆された。これらの結果から、寄主による産卵がエリシターの存在により茶葉に作用し、何らかの化学変化を起こさせ、葉表面の変化が雌蜂の探索行動を刺激していると推察された。3者系とは、植食性昆虫による食害を受けた植物が誘導性の揮発性物質を放出し始め寄生性昆虫が誘引されるという現象が一般的であろが、幼虫寄生蜂においてはよく見られるものの、卵寄生蜂においてはこの現象はあまり見られない。一部の卵寄生蜂においては誘導性物質に誘引される例があるが、それは寄主卵が葉に食い込む形で産卵されるので、物理的な傷口から卵由来物質(エリシター)が入るり込むことによる誘導である。ハマキコウラコマユバチは、茶畑においてチャノコカクモンハマキ(ハマキガ科)の重要な天敵寄生蜂として知られている。本寄生蜂において、寄主が産卵した葉から誘導性物質が生産されるかどうかを検証するための実験を行った。ハマキガ成虫に卵塊を産ませた茶葉を採取し、9cmシャーレ内で未処理の葉との選択実験を行った。茶葉は、卵塊の産まれた葉裏面を下にして、上面のみが蜂が接触できるようにした。放した雌蜂は、歩き回るうちに卵塊処理葉に来ると表面をより熱心に探索行動を行い、葉面探索時間で比較すると未処理の葉との有意な違いが見られた。そこで、ハマキガの産卵直後(1日以内)、1、3、5日、経過した葉を準備し、同様の選択実験を行うと、産卵直後、1日後には選択性は有意ではないが、3日、5日には有意に長い時間探索して、処理葉を選択するようになった。また、サンプルバイアルに卵塊の産まれた茶葉を入れ、ヘッドスペースを吸着することで揮発性物質を捕集し、そのサンプルの機器分析が進行中である。無処報の茶葉と分析結果を比較することで、産卵による誘導物質を同定する予定である。
海水の光学的特性が太平洋の十年規模変動に及ぼす影響

入射角の時間変化およびクロロフィル分布依存性を表現できる新しい海洋短波吸収スキームを三つのモデル(海洋大循環モデル・海洋物質循環モデル・大気海洋結合モデル)に導入し、海水の光学的特性が太平洋の十年規模変動に及ぼす影響を評価した。海水の光学的特性の変化に伴う2次的な力学応答の結果、熱帯の大気・海洋の平均的な構造や太平洋十年規模変動の強度に有意なインパクトが見られた。このことは、気候モデリングにおいて海水の光学的特性の注意深い取り扱いが重要であることを示している。新たに開発した海洋短波吸収スキーム(Ishizaki and Yamanaka, 2010 : IY10スキーム)の影響を評価するため、従来の短波吸収スキーム(Paulson and Simpson, 1977)を用いた三つのモデル(海洋大循環モデル、海洋物質循環モデル、大気海洋結合モデル)を長期積分することにより、比較のためのコントロールランを作成することを試みた。まず、海洋大循環モデルをCOREデータ(Large and Yeager, 2009)を外力として約1500年間積分し、準平衡状態を得た。解析の結果、モデルの熱塩循環の挙動や両半球の海氷分布の再現性は概ね良好であることを確認した。従来の大気再解析データを外力とした場合には再現が難しかった、熱帯インド洋の海面水温の長期変動についても再現されていた。さらに、観測で見られる太平洋亜熱帯セル(STC)の数十年規模の変動の特徴である、1960年代から1990年代前半にかけての弱化、および1990年半ば以降の強化が再現されていることを確認した。海洋物質循環モデルについては、海洋大循環モデルの流速・水温・塩分場を用いてオフライン計算により300年程度積分した。長期平均した大気海洋間の二酸化炭素フラックスの分布は、観測で見られる特徴を概ね示していた。大気海洋結合モデルを、現実的な大気中二酸化炭素濃度を与えて、1851年から2005年まで積分した。熱帯域のENSOの再現性を検討した結果、ENSOの振幅は観測よりやや小さいものの、周期は観測と同程度であった。またモデルのSTCの長期変動は変動の振幅は小さいものの、観測で見られる長期的な弱化傾向や数十年規模の変動などの特徴を再現していることがわかった。以上のことから、今年度得られたモデル結果は、観測で見られる変動の特徴を概ね再現しており、来年度以降IY10スキームの影響を評価するためのコントロールランに十分なり得ると結論できる。平成23年度は、入射角の時間変化を表現でき、クロロフィル分布依存性を考慮した新しい海洋短波吸収スキーム(新IY10スキーム)を導入した結果を、平成22年度に計算したコントロールランの結果と比較し、亜熱帯セルや物理-生物相互作用の影響を評価した。まず、観測気候値のクロロフィル分布を与えた気象研究所海洋大循環モデルを300年程度積分し、亜熱帯セルの強度がどのように変化するかを調べた。その結果、亜熱帯セルの強度は20%以上強化されることがわかった。これは新IY10スキームを導入すると、表層で加熱、亜表層で冷却を受け、混合層深度が減少するため、混合層内を赤道方向に向かう地衡流量が減少し、エクマン流と地衡流との残差として得られる表層の極向きの流れが強化されるためである。したがって、クロロフィル分布は東部熱帯太平洋域を低温化する影響を与えることが明らかになった。変動場においても、混合層深度の減少に伴い、亜熱帯セルの変動の振幅は強化された。次に、気象研究所海洋物質循環モデルで計算された経年変動するクロロフィル分布を用いて、新IY10スキームの影響を評価した。その結果、クロロフィル濃度が高くなるラニーニャ時に海面付近で局所的な短波吸収による加熱を受け、ラニーニャの振幅を弱める結果、ENSOの非対称性を生じさせるという効果が認められたものの、定量的にはその振幅は小さく、定性的には気候値のクロロフィル分布を与えた場合と同様の振る舞いが見られた。以上より、熱帯太平洋の短波吸収におけるクロロフィル分布の影響については、平均場、変動場のいずれにおいてもクロロフィル分布域で短波吸収が卓越することによる局所的な加熱(直接効果)よりも二次的な力学的応答による冷却(間接効果)が卓越していることがわかった。また、新IY10スキームを大気海洋結合モデルへ導入し、数十年程度積分し、比較用データセットを作成した。平成24年度は、入射角の時間変化とクロロフィル分布依存性を考慮した新しい海洋短波吸収スキーム(新IY10スキーム)を気象研大気海洋結合モデル(ESM1)に導入した結果を解析し、そのインパクトを評価した。まず、新IY10スキームを実装したESM1を20年程度積分し、通常のスキームと比較して熱帯太平洋の平均場がどのように変化するかを調べた。その結果、亜熱帯セルの強度は10%程度強化されるとともに、太平洋赤道域で海面水温が低下し、中部から東部の混合層深度が減少するという、海洋単体モデルと共通した応答が見られた。