hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒトの態度・動機づけへの社会的・認知的影響の神経基盤の検討

昨年から行っている「認知的不協和に伴う態度変化においてpMFCが果たす役割の検討」を目的としたTMS(経頭蓋磁気刺激法)という装置を使った実験を4-6月にかけて行い、あわせて被験者60名分のデータを取得した。今後はデータ解析を経て、論文の執筆を行う予定である。当初予定していた損傷患者を対象とした研究はデータ収集に予定していたより多くの時間がかかることがわかったためTMSを使用した実験に切り替えた。セットアップに時間はかかったものの予定していたデータを全てとり終えることが出来た。損傷研究と同様にTMSを使った研究では、ある脳部位(TMSで刺激された部位)が想定される認知処理を引き起こしているか(因果関係)を検討でき、本研究ではpMFCという脳部位が認知的不協和に伴う態度変化を引き起こしているという結果が得られた。過去のfMRI研究から得られた知見を発展させ、TMSを用い因果関係を支持する知見が得られ、態度への認知的影響の神経基盤の理解を深めたという点で重要な知見であると考えられる。また5-6月に玉川大学にて「社会的態度の脳内表象の解明」を目的としたfMRI(脳機能イメージング)実験を行い被験者23名からデータを取得した。Multi-Voxel Pattern Analysis (MVPA)という新しい解析方法を試すことを予定しており現在準備中である。MVPAを用いた解析は当初の予定にはなかったが、実験・解析を行う上で新たに出てきた疑問を新しい解析手法を用いて検討するという方向に発展させることができた。さらに新たな解析手法を身につけることは自分の将来のキャリアのためにも有意義であると考えている。本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。24年度は脳機能イメージング装置(fMRI)を使用し、当初予定していた「認知的一貫性動機が態度に与える影響」を検討する実験を行った。約2ヶ月に渡り予備実験とあわせて被験者30名ほどから脳画像データを取得した。この研究は社会心理学における主要な理論の一つであるバランス理論(Heider,1958)に基づいた態度変化の神経基盤を明らかにした世界で最初の研究である。ヒトの態度や好みは他者からの影響を受けるが、その影響の受け方はその他者が誰か(その他者に対しての自分の態度)にも依存する。例えば自分と仲の良い友人とは好みが似てくる傾向があるが、逆に自分の嫌いな人とは好みが異なるようになる。バランス理論によるとこれは、1)自分、2)他者(友人or嫌いな人)と、3)物(音楽、食べ物、服装など)の三者間の認知的なバランスを保つ動機によって説明される。つまり大好きな友人と異なる好みを持っている場合や、嫌いな人と同じ好みを持っている場合は共に認知的なバランスを欠いた状態であり、そのバランスを取り戻すために好みの変化が促される。fMRIを使った脳スキャンの実験の結果、認知的なバランスを欠いた状態を知覚すると脳のposterior medial frontal cortex(pMFC)という場所が活動し、その活動の程度は後の好み変化と関連するということが明らかになった。またこの認知的なアンバランスによる好み変化は、報酬に基づく学習と同じ神経基盤を持つ可能性が示唆された。当初予定していた損傷患者を対象とした実験は統計検定に十分な人数の患者からのデータ取得が短期間では難しいことが判明したため、今年度はTMS(経頭蓋磁気刺激法)という脳部位の活動を一時的に抑制する装置を用い実験を行った。TMSは健常者の脳機能を非侵襲的に抑制することが可能なため"Virtual lesion (仮想的損傷)"を作ることができるとも言われており、損傷患者を対象とした実験と同様に「ある脳部位と行動との因果関係」について検討することが可能である。今年度は前年までに行ったfMRI研究から得られた「pMFCという脳部位の活動と認知的一貫性を低減するための態度変化(lzuma et al., 2010, 2013)」について、さらにそれらの因果関係について検討するために、TMS刺激をpMFCに与え態度変化を測定する実験を行った。昨年夏頃からカリフォルニア工科大学で開始したが装置のトラブルなどのためデータ収集が予定より遅れており、現在も実験の途中である。現在約30名からデータを取得しており、2014年度にあと15-20名の被験者追加を予定している。昨年6月に両側Amygdala損傷患者一名からのデータ取得も行ったがクリアな結果が得られなかった。現在課題の改良などを検討中である。さらに2014年2月より、個人の様々な社会的対象に対する態度をfMRIと機械学習を使うことによって明らかにすることを目的とした新しいfMRI実験を開始している。

損傷研究と同様にTMSを使った研究では、ある脳部位(TMSで刺激された部位)が想定される認知処理を引き起こしているか(因果関係)を検討でき、本研究ではpMFCという脳部位が認知的不協和に伴う態度変化を引き起こしているという結果が得られた。過去のfMRI研究から得られた知見を発展させ、TMSを用い因果関係を支持する知見が得られ、態度への認知的影響の神経基盤の理解を深めたという点で重要な知見であると考えられる。また5-6月に玉川大学にて「社会的態度の脳内表象の解明」を目的としたfMRI(脳機能イメージング)実験を行い被験者23名からデータを取得した。Multi-Voxel Pattern Analysis (MVPA)という新しい解析方法を試すことを予定しており現在準備中である。MVPAを用いた解析は当初の予定にはなかったが、実験・解析を行う上で新たに出てきた疑問を新しい解析手法を用いて検討するという方向に発展させることができた。さらに新たな解析手法を身につけることは自分の将来のキャリアのためにも有意義であると考えている。本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。約30名からの脳データ取得、その解析を予想を上回るペースで行うことができた。さらにその結果についての論文は既に米国の一流雑誌に受理されている。損傷患者を対象とした実験は当初の予定通り行うことが難しくなったが、その代わりにTMS装置を使った実験を行っており、データ収集の目処も立っている。またカリフォルニア工科大の他の研究者が使っている機会学習という手法を社会性神経科学に取り入れることによる新しい試みも始めており、面白い成果が期待出来る。またこれまで行った態度変化に関するfMRI研究も総称論文にまとめ発表することが出来た(Izuma, 2013)。当初計画していた通り、今後は経頭蓋磁気刺激法(TMS)などを用いてある部位の脳活動を一時的に抑制することによりpMFCが"認知的な一貫性に基づく態度変化"に果たす役割をさらに詳しく検討していく。今後はTMS研究のデータ取得を行い、データ解析を経て論文執筆に取りかかる。同時に機会学習とfMRIを使った脳活動から社会的態度を予測する研究にも着手していくことを予定している。
ロサンゼルス大都市圏における移民の適応戦略・エスノスケープと都市構造の動態

多民族多文化社会として知られるアメリカ合衆国ロサンゼルス大都市圏を研究対象として、現地におけるフィールドワークに基づいて、移民の流入と適応戦略、エスニックタウンとエスノスケープ、都市構造の動態を調査研究した。都市構造の変化における移民の役割、そしてダイナミックなロサンゼルス大都市圏の地域像が明らかになった。多民族多文化社会に関する理解を深めるうえで地理学的な基礎研究が重要であることが再認識された。21世紀に入ってグローバル化がますます進行する中で、国境を越えた人びとの移動と異文化の接触は加速化しており、多民族多文化の共生は人類にとって重要な課題である。移民の流入によって形成される移民社会と、移民を受け入れるホスト社会は、相互に関連しあいながら、ホスト社会の枠組みの中に多様な地域現象を生み出している。グローバルスケールでみた場合、移民社会もホスト社会も地域によって多様であるため、移民社会・ホスト社会の関係は一様ではありえない。多民族多文化の共生のありかたを検討するためには、このような地域現象を記述・分析し、問題点を指摘し、解決策を提示するとう一連の作業が必要となる。その前提となるのが詳細な事例研究である。私たちはグローバルスケールにおける多民族多文化社会の比較研究を実現することを究極の目的とするが、そのための第1ステージとして、本研究では、単一の大都市圏に関する事例研究を試みる。アメリカ合衆国の中でも多民族多文化現象化もっとも顕著な形で表出しているロサンゼルス大都市圏を研究対象地域として設定した。具体的には、(1)ロサンゼルス大都市圏の形成と都市構造の変化に関する調査研究、(2)ヒスパニック・アジア系・ヨーロッパ系移民に関する調査研究、(3)エスニック・モザイク年としてのロサンゼルス大都市圏の地理学的考察を実施する。研究の初年度である平成18年度では、(1)と(2)に関して、研究代表者と研究分担者はそれぞれの分担課題に関して、ロサンゼルス大都市圏において基礎的な資料の収集と現地調査を行った。研究の初年度であるため多くの研究成果を公表することはできなかったが、現地において研究の意義と可能性を再確認することができた。今後も調査研究を継続することにより研究成果が期待される。多民族多文化の共生のありかたを検討するためには、このような地域現象を記述・分析し、問題点を指摘し、解決策を提示するという一連の作業が必要となる。今年度は昨年度に引き続いて(1)と(2)を中心課題として、研究代表者と研究分担者がそれぞれの分担課題に関してロサンゼルス大都市圏において現地調査を行った。都市機能の郊外化、エスノスケープの地域差、土地利用の変化、移民により形成されたエスニックタウンの分布と景観、近年急増の著しいヒスパニックのインパクトなどについて資料を収集することができた。過去2年間の調査によりロサンゼルス大都市圏のダイナミズムが徐々に明らかになりつつあるので、今後も調査研究を継続する予定である。移民の流入によって形成される移民社会と、移民を受け入れるホスト社会は、互いに関連しあいながら、ホスト社会の枠組みにおいて多様な地域現象を生み出している。グローバルスケールで見た場合、移民社会もホスト社会も地域によって多様であるため、移民社会・ホスト社会の関係は一様ではありえない。多民族多文化の共生のあり方を検討するためには、このような地域現象を記述・分析し、問題点を指摘し、解決策を提示するという一連の作業が必要となる。私たちはグローバルスケールにおける多民族多文化社会の比較研究を実現することを究極の目的とするが、そのための第1ステージとして、本研究では、単一の大都市圏に関する事例研究を試みた。アメリカ合衆国の中でも多民族多文化現象がもっとも顕著な形で表出しているロサンゼルス大都市圏を研究対象として設定した。具体的には、(1)ロサンゼルス大都市圏の形成と都市構造に関する調査研究、(2)ヒスパニック・アジア系移民・ヨーロッパ系移民に関する調査研究、(3)エスニック・モザイクとしてのロサンゼルス大都市圏の地理学的考察を実施した。特に今年度(2)と(3)を中心としてロサンゼルス大都市圏において調査研究を実施した。

その結果、都市構造の変化と移民の適応戦略の関係、郊外化と移民社会の動態、多様な生活文化が生み出すエスノスケープの多様性、モザイク都市ロサンゼルスのダイナミズムが明らかになった。また、多民族多文化社会を検討するための本研究アプローチの有効性が認識できた。
マグネトロン法による薄膜高温超伝導アクティブアンテナの研究

マグネトロンプラズマ法を利用して高温超伝導薄膜を作製し、本研究者により新たに開発されている超高周波領域の新技術素子“超伝導アクティブアンテナ"の薄膜による高性能特性が実験的に確認された。超伝導アクティブアンテナは、高温超伝導の素材特性とアンテナとしての構造特性との複合動作による新技術素子である。その超伝導の素材においては、薄膜であることが重要である。その薄膜の特性を左右するのが、薄膜作製において使用するマグネトロンプラズマである。超伝導薄膜とマグネトロンプラズマとの関係、さらには超伝導アクティブアンテナの高性能特性を得ることが本研究の目的で、その初期の目的は実験的に達成されたと考えられる。超伝導薄膜作製条件におけるマグネトロンプラズマの空間分布特性(密度分布・温度分布など)が詳細に測定された。特に、スパッタプラズマの気圧が超伝導特性・さらには超伝導アクティブアンテナの諸特性に非常に大きく影響を与えることが新たに判明した。マグネトロンプラズマ法により得られた超伝導薄膜は超伝導アクティブアンテナとして使用して、その超高周波諸特性は、10GHz・50GHzのマイクロ波を照射する実験にて確認された。特に電磁波の偏波に対する素材による特性の相違・素材作製条件による特性の相違等の確認は注目される。さらに、テラヘルツ領域の光波の検証に関しても一部基礎的なデ-タが確認された。本研究により、マグネトロンプラズマと高温超伝導薄膜との関係さらに超伝導アクティブアンテナとの関係に関しての新たな諸特性が実験的に解明され初期の目的は達成されたが、本研究課題に関してはより多くの解決されるべき課題があり、今後の解明が期待される。
片持ち梁形状光導波路を用いた光変調素子の研究

シリコン窒化膜とシリコン酸化膜を多層構造にし、光導波路中央部縦方向にスロット形状をした梁構造を付加させた素子を作製した。この導波路をリング共振器型形状にしてバイオセンサーとして評価し、腫瘍マーカーの診断に必要な水準と同程度の溶液濃度の検出が可能であることを確認した。シリコンスロット導波路に梁構造を付加させたリング共振器光変調素子を提案し、0.5V以下の低電圧動作が実現できることをシミュレーションにより見積もった。所望の構造の変調素子の作製工程を構築し、作製した素子にて光変調動作を確認した。シミュレーションと比較して高電圧動作なので、今後は高電圧の要因を探求し更なる動作性能の向上を目指す。24年度は、シリコン窒化膜を導波路の材料として導波路の中心部分にいくつかの溝を有するスロット導波路と呼ばれる素子の作製と、その素子のバイオセンサーへの応用についての実績が主であった。25年度は、上記窒化膜スロット導波路の素子改善、物理・生物学的外因による光学特性の測定とバイオセンサー素子としての評価のさらなる発展、および、24年度に実施できていなかった、光導波路が光の進行方向に対してテーパー構造をなすスポットサイズ変換器と呼ばれる形状のシリコンを材料とした作製を計画していた。実際には、Silicon on Insulator (SOI)基板を用いて、シリコンを材料とした梁形状を有する導波路の作製、および、計画とは異なるが変調素子としての評価が主なものとなった。素子の構造としては、計画していたスポットサイズ変換器とスロット導波路、さらには分岐を付加した構造の素子の作製も行った。スロット導波路の構造としては、24年度は窒化膜を用いて縦型の構造の素子の研究を行ったが、25年度は光変調素子としての評価も視野にいれていたので、シリコンを用いて電極形成が簡単に形成できる横方向型の構造を採用した。上記の導波路の有効屈折率を求めるシミュレーションや計算から、十分な動作を行うために必要な導波路形状を見積もり、スロット導波路形状では1V以下の低電圧で動作する素子が可能なことを確認した。実際に、素子の作製を行い作製プロセスの大まかな確立および光信号の変調に成功した。但し、理想的な構造の作製(スロット幅がより狭い素子の作製)には、さらなる作製プロセスの改善が必要なことが分かり、1V以下の低電圧の実現には至っていない。具体的には素子の構造として、実験とシミュレーションによりスロット幅としては50nm以下が必要なことが分かった。24年度は片持ち梁形状導波路の作製と作製工程の確立が主なもので、それ以降の年度は素子の改善および素子性能の解明やセンサー応用など測定が中心となる計画にしていた。導波路の形状としては、スポットサイズ変換器と呼ばれるテーパー構造とスロット導波路と呼ばれる導波路にある幅で溝が存在している形状を考慮する予定であった。その中で、今年度はシリコン窒化膜を用いたスロット導波路の作製とバイオセンサーへの応用についての実績が主なのもとなった。スロット導波路としては当初は横型の構造を考えていたが、スロット幅の制御のし易さから、縦型の構造を採用した。但し、電極形成には横型のほうが優位であるので、今後の研究の進捗により優位な方を採用する予定である。バイオセンサーの応用としては、ショ糖濃度の検出およびバイオセンシングの測定ではよく用いられているビオチン-ストレプトアビジン反応の検出には成功している。今後は屈折率変化による効果と、形状依存の質量及び電気的な作用による効果の分離を行なう予定である。また、この素子の作製とバイオセンサーの測定により、測定に耐えうるだけのシリコン窒化膜の堆積条件と片持ち梁形状の形成条件は、選定することができたと考えられる。ここで、シリコン窒化膜の堆積は低圧化学気相成長(CVD)法を用いて堆積させ、窒化膜の間には酸化膜を堆積させることにより、窒化膜の応力による堆積膜のひび割れを起こす効果を低減させた。片持ち梁形状の形成については、当初予定していた長さや幅ではないが、窒化膜間の酸化膜をフッ酸処理の時間を調整して除去することにより、両持ち梁形状や微小な片持ち梁形状が作製できることを実証した。24年度は、シリコン窒化膜とシリコン酸化膜との多層構造の光導波路を形成し、その後フッ酸処理にて光導波路中に溝を付加させた構造のスロット導波路呼ばれる素子の作製とバイオセンサーへの応用が主であった。バイオセンシング素子の応用としては、ショ糖濃度の検出およびビオチン-ストレプトアビジン反応(バイオセンシングの測定ではよく用いられている反応)の検出には成功しており、以前の単純な導波路構造の素子より改善していることを確認した。25年度は、Silicon on Insulator (SOI)基板を用いて、数種類の片持ち梁形状を付加させた導波路の作製と評価を行った。光の進行方向に対して導波路の幅を変化させたスポットサイズ変換器と呼ばれる構造を向き合わせた素子や、24年度に作製した縦方向のスロット導波路構造とは異なり横方向にスロット構造を付加させた素子の作製を実施した。作製工程の大まかな確立を行い、1V以下の低電圧で動作するスロット導波路素子構造の見積もりをシミュレーションにより行った。但し、1V以下になるような構造を作製するには、更なる作製プロセスの見直しが必要であることが分かった。26年度は、SOI基板を用いたスロット導波路素子の改善が主となった。

25年度の実験とシミュレーションから50nm以下のスロット幅が必要であることがわかり、素子のパターニングを行うための電子線描画装置やパターンを形成するために必要な塗布膜であるレジストの変更を行った。作製した素子を用いた光学測定から、性能指数の一つであるQ値の改善および動作電圧の改善を確認した。但し、シミュレーションにて見積もった値までには到達していないので、シリコン層の不純物濃度の変更や素子構造の最適化など更なる改善が必要であることが分かった。研究の目的は、梁形状を付加させた光導波路の作製工程の確立と、その応用として光変調素子およびセンサー素子、特にバイオセンサーの実現である。24年度には、シリコン窒化膜とシリコン酸化膜を多層構造にした光導波路で、シリコン酸化膜の一部を除去させ、梁構造および縦方向に溝が付加されたスロット導波路と呼ばれる構造を実現した。この構造を用いて光リング共振器を作製し、ショ糖濃度の測定とバイオセンシングでよく用いられるビオチン-ストレプトアビジン反応の検出に成功した。25年度は、Silicon-On-Insulator(SOI)基板を用いて、数種類の梁構造を持ったシリコン導波路素子を作製し動作電圧などをシミュレーションにより見積もり、26年度には、その中で低電圧動作の点で有望だと示唆された横方向のスロット導波路構造に注力し、素子の改善に努めた。梁構造を付加させた導波路間のスロット間隔を50nm以下にする必要があることが分かり、構造を形成するために必要な塗布膜であるレジストや電子線描画装置を異なる形式に変更することに、所望の形状を作製することができた。27年度は、バイオセンシング用の素子の物理学的・生物学的な外因からの影響など学術的な面の評価、およびSOI基板を用いた光変調素子の動作電圧の改善を主に行った。バイオセンシング用の学術的な評価は、熱や機械的な変位の影響が大きく生物学的な要因との選別が困難な状態で、熱等の影響が少なく学術的な評価が可能な素子をスロット導波路とは別に考案する必要があることが分かった。シリコン導波路を用いた光変調素子の改善としては、動作電圧の改善を行うことが出来たが、シミュレーションの値とはまだ隔たりがあり、更なる素子の改善が必要であることが分かった。シリコン窒化膜とシリコン酸化膜を多層構造にし、光導波路中央部縦方向にスロット形状をした梁構造を付加させた素子を作製した。この導波路をリング共振器型形状にしてバイオセンサーとして評価し、腫瘍マーカーの診断に必要な水準と同程度の溶液濃度の検出が可能であることを確認した。シリコンスロット導波路に梁構造を付加させたリング共振器光変調素子を提案し、0.5V以下の低電圧動作が実現できることをシミュレーションにより見積もった。所望の構造の変調素子の作製工程を構築し、作製した素子にて光変調動作を確認した。シミュレーションと比較して高電圧動作なので、今後は高電圧の要因を探求し更なる動作性能の向上を目指す。片持ち梁形状の光導波路の作製技術の構築については、当初の予定通り進行したと考えられる。応用実証については、電圧駆動光変調素子としては、光変調動作は確認できているが性能向上が必要という段階であり、バイオセンサーとしては感度の面からはある程度目標には達しているが、波長依存性など学術的な面については、不十分な点がある。これらの事項を鑑みて計画の進捗状況はやや遅れていると考えられる。
ヒストン修飾クロストークを介した、生殖細胞運命を規定するエピゲノム動態の解明

生物は生殖細胞と体細胞とから構成される。ヒトを含む哺乳動物では、生殖細胞が唯一、精子または卵子を形成した後に、受精を経て世代の継承を保証する。生殖細胞の異常は不妊や子孫が持つ様々な疾患の原因となる。マウスの生殖細胞は、胎仔発生初期の胎齢7日頃に未分化な細胞塊エピブラストの一部から、40個程度の始原生殖細胞(Primordial germ cell; PGC)として分化運命決定を受ける。この際、少なくともBMP4やWNT3のシグナル伝達経路が重要であることは知られていたが、分子メカニズムの多くは依然として不明であった。そのような状況において、本研究は、研究代表者がこれまでに同定した複数の酵素が調節するヒストン修飾間ならびにDNAメチル化を含めた他のエピジェネティック修飾やクロマチンリモデリング因子とのクロストークを明らかにし、そのアウトプットとして起こるマウス始原生殖細胞(PGC)分化運命決定および生殖細胞発生の遺伝子発現制御システムを、サンプル細胞数の制限を克服して、in vivo(生体内)で包括的に解明する。PGC分化運命決定は生殖細胞の発生分化の初発段階に位置することから、そこで機能するヒストン修飾クロストークは、後の発生分化段階のエピゲノム基盤の構築に関わり、減数分裂や精子・卵子形成、受精、個体発生にも大きな役割を担う可能性が高い。したがって、本研究はヒトを含めた哺乳動物の生殖細胞の発生分化および世代継承サイクルのメカニズムの定性的・定量的な理解に大きく貢献できる。本研究の要となる超微量細胞サンプルからのクロマチン免疫沈降シークエンス(ChIP-seq)技術を、in vitro(試験管内)のエピブラスト様細胞/PGC様細胞、ならびにin vivo(生体内)のエピブラスト/始原生殖細胞(PGC)に最適化するための条件検討にやや時間を要したため。1)ヒストン修飾間のクロストークがどのような遺伝子座で起こるかを調べる。酵素遺伝子が欠失(ノックアウト(KO))された胎齢7.5日のマウス胎仔から、PGC形成を起こさなかったエピブラストまたは減少したPGCを、野生型の胎仔からPGCを、7遺伝子それぞれについて採取する。なお、各マウスには予めBlimp1-Venusトランスジーン(Blimp1はPGC特異的なマーカー遺伝子)を持たせることで、PGCをVenus蛍光陽性細胞として識別・分取できる。それらをサンプルとして、微量細胞に最適化されたクロマチン免疫沈降シークエンス(ChIP-seq)を、7つの酵素が調節するヒストン修飾に対する抗体を用いてそれぞれ行う。KOと野生型とにおけるエンリッチメントの変化(亢進あるいは低下)から、全遺伝子座における各ヒストン修飾間のクロストークを抽出する。2)各酵素遺伝子のKOによる遺伝子発現変動を調べる。1)と同様のサンプルを用いて、RNAシークエンス(RNA-seq)によるトランスクリプトーム解析を行う。KOと野生型との比較から、発現変動遺伝子を抽出する。1)および2)のオミックスデータを統合して、各ヒストン修飾間のクロストークによって発現が制御され得る遺伝子群を絞り込み、さらにパスウェイ解析を行い、顕著に濃縮される分子経路を特定する。ここでは、既述したBMP4, WNT3シグナル伝達経路で、あるいはそれらとは異なる分子経路で働く未知のPGC分化運命決定因子を見出だすことを目指す。内定年度:2017生物は生殖細胞と体細胞とから構成される。

なお、各マウスには予めBlimp1-Venusトランスジーン(Blimp1はPGC特異的なマーカー遺伝子)を持たせることで、PGCをVenus蛍光陽性細胞として識別・分取できる。それらをサンプルとして、微量細胞に最適化されたクロマチン免疫沈降シークエンス(ChIP-seq)を、7つの酵素が調節するヒストン修飾に対する抗体を用いてそれぞれ行う。KOと野生型とにおけるエンリッチメントの変化(亢進あるいは低下)から、全遺伝子座における各ヒストン修飾間のクロストークを抽出する。2)各酵素遺伝子のKOによる遺伝子発現変動を調べる。1)と同様のサンプルを用いて、RNAシークエンス(RNA-seq)によるトランスクリプトーム解析を行う。KOと野生型との比較から、発現変動遺伝子を抽出する。1)および2)のオミックスデータを統合して、各ヒストン修飾間のクロストークによって発現が制御され得る遺伝子群を絞り込み、さらにパスウェイ解析を行い、顕著に濃縮される分子経路を特定する。ここでは、既述したBMP4, WNT3シグナル伝達経路で、あるいはそれらとは異なる分子経路で働く未知のPGC分化運命決定因子を見出だすことを目指す。
清文鑑資料におけるモンゴル語語彙の研究

清文鑑は、主に18世紀における中国清朝で編纂された代表的な満洲語辞典で、様々な種類のものが知られている。それらのうち、モンゴル語を含む清文鑑資料の文献学的な調査を行ない、二体(満洲語・モンゴル語)、三体(満洲語・モンゴル語・漢語)、四体(満洲語・モンゴル語・漢語・チペット語)、五体(満洲語・モンゴル語・漢語・チベット語・ウイグル語)の各種清文鑑の構成および内容について比較する見地から、調査を行った。モンゴル語史の見地から見た揚合、『御製満珠嚢古漢字三合切音清文鑑』(1792年序)は、モンゴル語がモンゴル文字で表記されているほか、漢字(三合切音形式)と満洲文字によってその読み方(発音)が表記されていて、極めて貴重な資料である。また、『五体清文鑑』は全18,700条余の項目をもち、モンゴル語語彙の集大成として豊富な資料を提供している。本研究では、『御製満珠蒙古漢字三合切音清文鑑』の全13、500条余の項目について、漢字と満洲文字による発音表記を手がかりにモンゴル語のローマ字転写形を決定し、計算機に入力した。さらに、『五体清文鑑』のモンゴル語、満州語、漢語、日本語訳を『五体清文鑑訳解』(京都大学内陸アジア研究所、1966年)に依って全18,700条余の項目を計算機に入力して、『御製満珠蒙古漢字三合切音清文鑑』の項目と対照し、両清文鑑における全項目についてモンゴル文語形からの検索を可能にする索引を作成した。研究初年度の平成14年度においては各種『清文鑑』のうち、モンゴル語を含む文献の書誌学的な調査とデータ入力を中心に研究を行った。調査は、京都大学、東洋文庫、東京外国語大学、およびソウル大学、中国第1歴史档案館等に於いて行い、原本の閲覧・複写資料の収集を行った。これらのうち、1792年序の『御製満珠蒙古漢字三合切音清文鑑』と『五体清文鑑』を分析資料の対象としてとりあげることにした。前者は満洲文字と漢字によって発音を表記している点で特色があり、後者は『清文鑑』の大成として最も豊富な語彙が含まれていることによる。データの入力作業としては、『三合切音清文鑑』に関しては、モンゴル文語形と満洲文字によるモンゴル語の発音表記をローマ字転写形で入力し、それに漢語の対訳を漢字で入力した。『五体清文鑑』に関しては同様にモンゴル文語形と満洲語のローマ字転写、それに日本語の意味を入力した。日本語の意味に関しては、1966年に京都大学内陸アジア研究所から出版された『五体清文鑑訳解』の和文訳を利用した。『三合切音清文鑑』は約14,000項目、『五体清文鑑』は約18,700項目におよぶ。上に述べたモンゴル語、満洲語、漢語、および日本語訳の入力は今年度の作業でほぼ完了し、点検・校正の作業を進めている。これらの入力データは、「モンゴル文語形による語彙の検索」を可能にし、さらにモンゴル語の語彙索引を作成するための基礎資料として利用する。昨年度に引き続き、モンゴル語を含む清文鑑資料の文献学的な調査を行ない、二体(満洲語・モンゴル語)、三体(満洲語・モンゴル語・漢語)、四体(満洲語・モンゴル語・漢語・チペット語)、五体(満洲語・モンゴル語・漢語・チベット語・ウイグル語)の各種清文鑑の構成および内容について比較する見地から、調査を進めた。

これらのうち、『御製満珠蒙古漢字三合切音清文鑑』(1792年序)のモンゴル文語形は、漢字(三合切音形式)と満洲文字で表記されている発音を手がかりに全14、000条余の項目のローマ字転写形式を決定し、伝統的なローマ字転写形式とともに計算機に入力した。両者の違いは、この文献におけるモンゴル語の表記上・発音上の特徴とみなすことができるので、入力した資料を利用して、それらの分類と整理を行った。さらに、『五体清文鑑』のモンゴル語、満洲語、漢語、日本語訳を『五体清文鑑訳解』(京都大学内陸アジア研究所、1966年)に依って全18,700条余の項目を計算機に入力した。『五体清文鑑訳解』のモンゴル語のローマ字表記は、満洲語の転写方式によっているので、モンゴル語研究の見地から、これに伝統的なローマ字転写形を付して、モンゴル文語形からの検索を可能にする索引を作成した。清文鑑資料のモンゴル語の項目の中には、満洲語を直訳したとみなしうる語彙が見られるのがひとつの特徴である。それらは実際に使用されていた語彙なのか、あるいは辞書編纂の際に人工的に作られた語彙なのかは興味深い問題であるが、研究ではそれらの語彙を抽出し、整理する作業を行った。『五体清文鑑』のモンゴル文語形の索引および上記の研究については科学研究費の成果報告書として公刊する準備を進めている。
岩塩流体包有物から読み解く海水組成の変化～白亜紀から現在まで～

本研究では,地質時代の蒸発岩について,まずその年代決定法を検討して,それらの蒸発岩とその流体包有物の化学分析をおこなった.これにより,地質時代の地球環境変動と海水化学組成の関連を検討した.対象とした蒸発岩類は,若い時代から古い時代に現世の地中海の塩,現世の死海の塩,中新世末メッシニアン塩分危機の地中海の岩塩や石膏,タイの後期白亜紀の岩塩,およびタイの年代不明の硫酸塩岩類であった.それぞれの蒸発岩の採取を行い,その産状を観察,記載した.さらに,様々な元素の同位体組成を測定して,その形成年代に関する考察や,起源となった海水に関する情報を読み取ることができた.本研究では,地球史の中で中生代新生代の蒸発岩体に注目し,その蒸発岩(岩塩や石膏)の化学分析を行って蒸発岩形成プロセスを理解することが目的である.初年度は,中新世の地中海メッシニアン塩分危機で形成されたシチリアの岩塩と石膏,紅海の掘削で採取された岩塩,後期白亜紀に形成されたタイの岩塩,および年代不明のタイの石膏を採取した.これらの蒸発岩類の基礎的岩石記載,主要元素,微量元素分析を行った.また,微量領域分析装置を用いて流体包有物の化学組成を測定する方法の確立に取り組んだ.この結果,海水の成分が大部分を占める蒸発岩類と陸水の影響が無視できない蒸発岩の識別できるようになった.また,地中海の中新世堆積物のオスミウム同位体分析を行った結果,地中海で蒸発岩が形成される際の北大西洋と地中海との海水の交換の歴史が明らかになった.オスミウム同位体比は新第三紀を通してゆるやかに上昇しており,その比はどの海洋でもおおむね同じ値となっている.地中海が大西洋と繋がっていれば,グローバルな海水のオスミウム同位体比が地中海堆積物に記録される.しかし,大西洋とのコネクションが途切れれば,地中海の堆積物のオスミウム同位体比はグローバルな海水のオスミウム同位体比からずれる.この原理を応用して,過去のハイドロロジーの変化を明らかにすることができた.今年度はシチリアの調査を基に地中海のメッシニアン塩分危機の研究に関する論文を1本(地質学雑誌)に投稿して掲載が決まった.また地中海のハイドロロジーに関する論文を執筆し,投稿準備を進めている.この成果を国内の学会で4発表,海外の学会で2発表おこなった.次年度は,さらに流体包有物の化学分析を精力的に行って過去の海水の組成を明らかにする.本研究では、地球史の中で中生代新生代の蒸発岩体に注目し、その蒸発岩(岩塩や石膏)の化学分析を行って蒸発岩形成プロセスを理解することが目的である。初年度(平成25年)は、中新世の地中海メッシニアン塩分危機で沈殿したシチリアの岩塩と石膏、紅海の掘削で採取された岩塩、タイの蒸発岩類を採取した。平成26年度は、クライオステージ対応の収束イオンビーム電子顕微鏡-エネルギー分散型X線分析装置システムを用いた流体包有物の主要元素分析に関する手法開発を重点的に進めた。これは、JAMSTEC高知コア研究所に新たに導入された微小領域加工・分析システムであり、超低温(クライオ)の試料ステージが利用できるため岩塩の流体包有物を極低温で固化させたまま研磨して電子線プローブマイクロ分析ができる、非常に画期的な分析技術である。平成26年度の研究により、分析手法の最適条件を決めることができた。また、分析に必要な標準試料についての検討も進めた。これにより、10マイクロメートル以上の流体包有物の主要元素濃度を測定することができるようになった。平成25年度から始めていたオスミウム同位体比を用いた新生代の地中海-大西洋の海水交換の歴史と地中海の海盆発達史、メッシニアン塩分危機の成因についての研究は、成果をまとめて論文を国際誌に投稿した。白亜紀の古環境変動に関する論文が米国地質学会のSpecial Volumeに掲載された。メッシニアン塩分危機に関するレビューを国内誌(地質学雑誌)に投稿し、出版された。また、地中海流出水の歴史に関する論文(共著)がScience誌に掲載された。さらに、新しい試みとしてレーザーアブレーション・マルチコレクター誘導結合プラズマ質量分析計を用いた塩素同位体分析をスタートさせた。今回の課題研究を通して,世界各地の様々な年代の蒸発岩を採取し,その岩石学的特徴の記載,流体包有物の化学分析手法の開発,および全岩の同位体分析手法の開発を進めた.期間内には2つの画期的な成果が得られた.一つは,蒸発岩類の年代測定についての新たな知見がえられたこと,もう一つは,蒸発岩のもととなった塩水(海水)の供給源について,概要との交換や後背地からの物質の寄与について定量的な検討を可能にしたこと,である.前者については,これまで形成した時代が不明であったタイ中部の蒸発岩体の石膏鉱床について検討をおこない,岩石学的・鉱物学的特徴から初生的な石膏ではなく,一度脱水して硬石膏になった後に再び水和して二次石膏が晶出したことが明らかになった.相変化や鉱物粒子の変形は激しいものの,その硫黄同位体・ストロンチウム同位体比は明らかに海水の値を保存しており,その時代は石炭紀であることが判明した.また,後者は中新世メッシニアン塩分危機の蒸発岩の流体包有物の元素組成から,陸水起源の主要元素の混入はなく,ほぼ純粋な海水起源であることが判明した.

また,そのオスミウム同位体比から,メッシニアン塩分危機では外洋(北大西洋)からのオスミウムの供給よりも,周辺流域からのオスミウム供給が卓越していたことが判明した.これは,ゲートウェイを通した北大西洋との海水の交換が著しく低下していたことを意味し,簡単なモデル計算から北大西洋との海水交換は,塩分危機の前後に比べて30分の1程度まで低下していたと結論した.本研究では,地質時代の蒸発岩について,まずその年代決定法を検討して,それらの蒸発岩とその流体包有物の化学分析をおこなった.これにより,地質時代の地球環境変動と海水化学組成の関連を検討した.対象とした蒸発岩類は,若い時代から古い時代に現世の地中海の塩,現世の死海の塩,中新世末メッシニアン塩分危機の地中海の岩塩や石膏,タイの後期白亜紀の岩塩,およびタイの年代不明の硫酸塩岩類であった.それぞれの蒸発岩の採取を行い,その産状を観察,記載した.さらに,様々な元素の同位体組成を測定して,その形成年代に関する考察や,起源となった海水に関する情報を読み取ることができた.第二年度である平成26年度は分析手法の確立を重点的に行い、順調に当初予定を遂行させることができた。特筆すべきは、クライオステージ対応の収束イオンビーム電子顕微鏡-エネルギー分散型X線分析装置を用いて10マイクロメートル以上の流体包有物の主要元素濃度を測定することができるようになったことである。また、地中海の中新世堆積物のオスミウム同位体分析を行った成果を国際誌に投稿した。今年度はシチリアの調査を基に地中海のメッシニアン塩分危機の研究に関する論文を地質学雑誌に投稿して掲載された。また、白亜紀の古環境変動に関する論文が米国地質学会のSpecial Volumeに掲載された。地中海流出水の歴史に関する論文(共著)がScience誌に掲載された。この成果を国内学会で2件、国際学会で3件の発表おこなった。新しい試みとしてレーザーアブレーション・マルチコレクター誘導結合プラズマ質量分析計を用いた塩素同位体分析をスタートさせることができた。古海洋学,海洋地質学最終年度である平成27年度は、これまでに確立した流体包有物の化学分析を実際の岩塩試料に応用するフェーズに入る。先述のクライオステージ対応の収束イオンビーム電子顕微鏡-エネルギー分散型X線分析装置での流体包有物表面加工と主要元素分析により、蒸発岩の流体包有物から過去の海水の化学組成を復元する。これまでの研究で世界各地のさまざまな時代の蒸発岩を採取し、それらの岩石学的記載を進めてきた。その中で、明らかに初生的な流体包有物が保存されている蒸発岩に注目し、それらの分析を行って、過去の海水の化学組成を復元する。上記のクライオステージ対応の収束イオンビーム電子顕微鏡-エネルギー分散型X線分析装置により、これまでにない高精度・高確度分析が可能になると考えている。最終年度である平成27年度は、これらの新しい成果を積極的に情報発信(論文投稿・学会発表)する予定である。初年度である2013年度は,試料の採取と分析手法の確立を重点的に行い,順調に当初予定を遂行させることができた.特筆すべきは中新世の地中海メッシニアン塩分危機で形成されたシチリアの岩塩と石膏を通常では入山できない鉱山に入って採取できたことである.また,過去の掘削で紅海で採取された岩塩が入手できたことも特筆すべき点である.政治上の問題から最近では紅海での掘削は極めて難しく,貴重な試料を得ることができた.また,後期白亜紀に形成されたタイの岩塩,および年代不明のタイの石膏を採取することもできた.
妊娠高血圧症候群および多胎妊娠時に併発する高尿酸血症の発症メカニズム解明

未だ不明な点が多い妊娠時の胎盤における尿酸輸送・尿酸代謝に関して検討を行った。帝王切開時に採取した母体血と臍帯血の血清尿酸値に大きな差は見られず、胎盤において積極的に尿酸輸送が行われていることが示唆された。胎盤には尿酸輸送体OAT4, OAT10, URATv1, ABCG2の発現を確認した。ヒト絨毛癌由来のBeWo細胞を用いて、尿酸取り込み活性を測定したが、ほとんど尿酸は細胞内には取り込まれていなかった。BeWo細胞では4°C条件下でもトランスウェル上下間での尿酸輸送が確認できた。したがって、胎盤においては尿酸がパラセルラー経路で輸送されていることが示唆された。妊娠高血圧症候群(PIH)は、主として妊娠後期に見られる高血圧とタンパク尿を主とする疾患群の総称であるが、その発症時の多くに高尿酸血症を併発することが知られている。またPIHのような病的状態ではないが、多胎妊娠時においても母体血清尿酸値が上昇することが報告されている。本年度は特に胎盤における尿酸輸送に着目し検討を行った。昨年度の結果から、母体・臍帯間の血清尿酸値に有意な差は認められず、胎盤において母体・胎児間の尿酸輸送が積極的に行われていることが示唆された。まず、胎盤における尿酸合成酵素の活性を測定したが、若干の活性が見られたものの、PIHや双胎妊娠で上昇しているということはなかった。そこで、胎盤組織における尿酸輸送体の発現の検討を行った。RT-PCRの結果から、胎盤には尿酸輸送能をもったトランスポーターのうち、OAT4, OAT10, URATv1, ABCG2のmRNA発現を確認した。免疫組織染色の結果から、ABCG2は合胞体栄養膜細胞の母体側、OAT4は合胞体栄養膜細胞の胎児側、OAT10は合胞体栄養膜細胞全体、URATv1-short isoformは合胞体栄養膜細胞の母体側と血管内皮細胞、URATv1-long isoformは血管内皮細胞と結合組織にそれぞれ発現が見られた。PIHや双胎妊娠でその局在に変化は見られなかった。ヒト絨毛癌由来のBeWo細胞にもこれらトランスポーターの発現が確認できたが、尿酸輸送能を測定した結果、細胞内に尿酸はほとんど取り込まれなかった。そこで、輸送体を介さない物質の輸送、パラセルラー経路に関して検討を行った。その結果、BeWo細胞では4°C条件下でもトランスウェル上下間での尿酸輸送が確認でき、尿酸がパラセルラー経路で輸送されていることが示唆された。そこで、妊娠高血圧症候群時や多胎妊娠時に併発する高尿酸血症発症のメカニズムの解明、および高尿酸血症がもたらす胎盤や胎児への影響を調べることを目的とし検討を行った。これまでの研究から、胎盤において母体・胎児間の尿酸輸送が積極的に行われていることが示唆された。そこで、胎盤組織における尿酸輸送体の発現をRT-PCRおよび免疫蛍光染色により検討を行った。その結果、胎盤には尿酸輸送能をもった輸送体のうち、OAT4, OAT10, URATv1, ABCG2の発現を確認した。ABCG2は合胞体栄養膜細胞の母体側(絨毛膜)、OAT4は合胞体栄養膜細胞の胎児側(基底膜)、URATv1-short isoformは合胞体栄養膜細胞の母体側と血管内皮細胞、URATv1-longisoformは血管内皮細胞にそれぞれ発現が見られた。BeWo細胞(ヒト胎盤絨毛癌由来細胞)をモデルとして、尿酸輸送の検討を行った。BeWo細胞および腎臓由来細胞のMDCK, LLC-PK1細胞を用いたトレーサー実験により、尿酸輸送特性の検討を行った。BeWo細胞を用いて、時間依存的および濃度依存的の尿酸取り込み活性を測定したが、ほとんど尿酸は細胞内には取り込まれていないことが分かった。その結果、MDCKやLLC-PK1細胞では見られなかったが、BeWo細胞では4°C条件下でもトランスウェル上下間での尿酸輸送が確認できた。したがって、胎盤においては腎臓と異なり、尿酸がパラセルラー経路で輸送されていることが示唆された。

妊娠高血圧症候群(PIH)は、主として妊娠後期に見られる高血圧とタンパク尿を主とする疾患群の総称であるが、その発症時の多くに高尿酸血症を併発することが知られている。またPIHのような病的状態ではないが、多胎妊娠時においても母体血清尿酸値が上昇することが報告されている。そこで、妊娠高血圧症候群時や多胎妊娠時に併発する高尿酸血症発症のメカニズムの解明、および高尿酸血症がもたらす胎盤や胎児への影響を調べることを目的とし検討を行った。杏林大学医学部付属病院において帝王切開を受ける患者から、インフォームドコンセントを取得の上、母体血・臍帯血を採取した。その血清尿酸値の測定を行った。これまで報告されているとおり、母体血中尿酸値は正常妊娠と比較して双胎妊娠およびPIHにおいて有意に上昇していた。また、臍帯血中尿酸値も比較した結果、双胎妊娠およびPIHにおいて有意に上昇していた。母体血清尿酸値と臍帯血清尿酸値を比較した結果、両者の血清尿酸値に大きな差は見られなかった。また、臍帯動脈血と臍帯静脈血を別々に採取し、その尿酸値を比較したところ、尿酸濃度に有意な差が見られなかった。以上の結果から、腎機能障害のない双胎妊娠において尿酸値が高値なことより、胎盤での尿酸もしくはその前駆体産生が母体の高尿酸に関与していることが推測される。これに対し、PIHの急性増悪期において胎盤での尿酸もしくはその前駆体産生が亢進しているかどうかは不明である。また、臍帯動脈・静脈間の血清尿酸値に有意な差は認められず、胎児が大きな尿酸産生源ではないことが考えられる。さらに母体・臍帯間の血清尿酸値に有意な差は認められず、胎盤において母体・胎児間の尿酸輸送が積極的に行われていることが示唆された。当初の研究計画では、(1)ウエスタンブロットによる尿酸輸送体および尿酸合成酵素(XO)タンパク質の検出と定量(2)尿酸輸送体の組織内局在の検討(3) XO活性の測定を行う予定であった。また、昨年度の遅れのために行っていなかった(4)RT-PCRによる尿酸輸送体の検出を計画していた。(2)、(3)、(4)に関しては、滞りなく終了した。(1)に関してであるが、尿酸輸送体の局在に関しては蛍光免疫染色にて確認を行ったが、それと並行して行っていた胎盤上皮細胞における尿酸輸送解析で、尿酸トランスポーターは関与していないことが明らかとなった。そのため、ウエスタンブロットによる尿酸輸送体タンパク質の検出と定量は行わなかった。また、胎盤におけるXOの活性を測定したが、若干の活性が見られたものの、PIHや双胎妊娠で上昇しているということはなかったため、XOタンパク質の検出と定量は行わなかった。当初の研究計画では、(1)血清中の尿酸、クレアチニン、プリン体、尿酸中間代謝体濃度の測定、(2) RT-PCRによる尿酸輸送体の検出、(3)定量PCRによる尿酸輸送体mRNAの定量、までを行う予定であったが、完了しているのは(1)のみである。(2)、(3)に関しては、プライマーの作製やPCRの条件検討は行っているものの、解析に関してはあまり進んでいない。これは、臨床検体である血液と胎盤の採取に時間がかかっていること、および解析する尿酸トランスポーターの種類が多いため、PCRのプライマーや条件検討に時間をかけているからである。ただ、これと並行して、次年度に計画しているウエスタンブロットや蛍光免疫染色に使用する抗体の検討はすでに始めている。
黒潮前線が励起する近慣性内部波の発生・散逸と乱流混合メカニズムの解明

本研究では、2013年7月に乱流・微細構造自律型プロファイリングフロートと、海洋の絶対水平流速場測定フロートを複数、黒潮続流に投入する現場観測を実施した。流況観測結果は、近慣性内部波に伴う帯状構造を示し、続流下150m以深の水温と塩分が著しい熱塩フィラメント構造を呈した。同時に観測した、乱流・微細構造から、この熱塩舌状構造内で、活発な二重拡散対流が発生している事が判り、黒潮の蛇行や近慣性内部波は、乱流だけでなく二重拡散対流を促進することを示唆する。非静水圧モデルによる数値実験結果は、黒潮の蛇行から、振幅の大きい近慣性内部波が、海面強制力無しで発生することを示した。本研究では、黒潮フロントが周辺の中規模渦の影響や、黒潮フロント自体の蛇行に伴って自励的に近慣性内部波を発生させ、それが黒潮フロント周辺で散逸して黒潮の持つエネルギーを散逸している可能性について、現場観測と数値実験を用いて、そのメカニズムの解明と、定量を目的としている。平成24年度には、これまでに行った3次元非静水圧を用いた理想的条件下で行った数値実験を、さらに改良し、これまでに得られた結果の裏付けを行った。まず、数値モデルの水平計算格子解像度を1.3倍、2倍にして実験を実施した。この結果、自励的に黒潮フロントから励起された近慣性波のエネルギー発生率は、モデルの水平解像度(1km,0.75km,0.5km)には、強く依存していない事が判った。一方、同年度には東京海洋大学、海鷹丸を用いて黒潮フロントを横断する詳細な観測を実施した。実験では、投下型の水温計や水温・塩分センサーを用い、黒潮前線の密度の断面構造に加えて微細構造観測を行った。この観測の結果と2008,2009,2011年に同海域で行った乱流運動エネルギー散逸率をフロントからの距離と水深で平垣したところ、黒潮直下の躍層内は、恒常的に運動エネルギー散逸率が10^<-8>-10^<-7>Wkg^<-1>と典型的な散逸率の10-100倍程度の乱流状態である事が判った。また、当初の計画にあったH25年度の大規模観測を実施するために、JAMSTECの研究船利用公募に応募し、H25年度7月にJAMSTEC「かいよう」を用いた観測が採択された。この観測に向けて、使用する予定で未購入である機器の性能の調整や、参加する研究者やJAMSTECとの情報交換を実施した。本課題では、黒潮フロントが蛇行することで発生する近慣性内部波の発生メカニズムとそれに関わる乱流散逸について現場観測と数値実験を用いて研究を行っている。平成25年度は、予定した大規模な海洋観測をJAMSTECの「かいよう」を用いて7月16から29日の間に実施した。観測では、黒潮から発生する近慣性内部波を準ラグランジュ的に流れや乱流を直接的に捕らえるため、水平絶対流速を計測することが可能な自律型プロファイリングフロートを3台と、乱流運動エネルギー散逸率を直接測定できるシアープローブセンサー、水温の散逸率を計測するFp07センサーを搭載した乱流計フロート1台を実験に用いた。同時に船舶を用いた黒潮横断および縦断観測を自由落下曳航型CTDや乱流計を用いて実施し、船底に搭載されているドップラー流速計ADCPを用いて水平流速の観測を実施した。大規模本観測を実施する前には、フロートの挙動実験を室内水槽および関東沿岸域で実施した。特に、これまで世界で前例のない乱流計搭載フロートに関しては、フロートの揺動が取得データに多大な悪影響を及ぼしうるため、その挙動をきちんと把握する必要があったため、海上技術安全研究所深海水槽と大島東水道で事前テストを実施した。また各検討事項について共同研究者らと事前に観測計画を綿密に練り、大規模観測を実施するに至った。観測によって、黒潮フロント直下および近傍には鉛直下向きと上向きのエネルギー伝播を示す近慣性内部波伝播しておりことが判った。これらの内部波の鉛直エネルギフラックスは、本研究で実施した数値実験で得た見積と同様なO(10mWm^-2)程度となった。また、乱流計フロートによって低塩分水が貫入する箇所で著しく大きな水温の分散の散逸率を黒潮流軸に沿って継続的に観測した。これは、黒潮直下の低塩分貫入層で二重拡散対流が活発に作用していることを示唆する。平成26年度は、黒潮フロントを疑似した数値モデルを用いた黒潮が励起する近慣性内部波に関する論文の二度の査読に対応した改訂をそれぞれ実施し、現在3度目の査読中である。この改訂時に実施した数値実験の結果を解析したところ、モデルの黒潮が励起した近慣性内部波の多くが、散逸せず再び黒潮の平均流へそのエネルギーが吸収される事が明らかとなった。しかしながら、モデルでは一定の渦拡散係数しか与えておらず、現場には他の要因で発生した内部波と合わさってモデルより大きなエネルギー散逸が発生している可能性は否めない。また同年度には、平成25年7月16ー29日にJAMSTEC「かいよう」を用いて実施した黒潮続流フロントおよび房総沖の黒潮フロントの観測データのさらなる解析を行った。

観測では、絶対流速を観測することができる自律型プロファイリングフロート(EM-APEX Float)と、水温、塩分を観測できるNavis-Floatに微細構造観測センサー(MicroRider:シアープローブ2本、Fp07 2本)を搭載した乱流計フロートを用いた。加えて5台の混合層ドリフターを用いて、これを追跡しながら、3種類の微細構造観測装置(TurboMAP-LおよびVMP500、XMP)を用いて、黒潮を横断しながら乱流と微細構造を測定した。「かいよう」には38kHzのADCPが装備されており、これを用いて船舶観測時における流速場のデータを取得した。観測の結果、黒潮の蛇行と近慣性内部波に伴う水平方向の移流によって二重拡散対流に好適な水温、塩分鉛直分布がつくられていることが判り、また乱流は比較的弱いにもかかわらず、著しく大きな水温の散逸率が150 m以深の黒潮流軸直下で300 kmに渡って観測された。現在、これらの結果について論文を執筆中である。本課題では、黒潮フロントが励起する近慣性内部波に関して、そのメカニズムと定量を目的とした数値モデルと、現場観測を用いた研究を実施した。研究では、2013年7月にJAMSTEC「かいよう」を用いた現場観時に乱流・微細構造を測定できる自律型プロファイリングフロートと、海洋の絶対水平流速場の鉛直構造を測定できるフロートを複数、黒潮続流に投入し、黒潮続流流軸に沿った約900kmにわたる水温と塩分、流速・流向のデータと、300kmにわたる乱流・微細構造のデータを自律的に取得した。この観測によって得られた、黒潮続流下の流速分布は、その位相の上・下向きを示す近慣性内部に伴う帯状構造を示し、位相伝播が黒潮続流の蛇行と関係していることを示した。また、これらの近慣性内部波と、黒潮蛇行に伴う流動の鉛直シアによって、黒潮続流下900kmの深度150m以深の水温と塩分は、著しい熱塩フィラメント構造を呈し、二重拡散対流に好適であることがわかった。同時に観測した、乱流運動エネルギー散逸率は、熱塩舌状構造を観測した同じ領域では然程強くないにもかかわらず、微細水温分散散逸率は著しく大きいことから、この熱塩舌状構造内で、活発な二重拡散対流が発生していることがわかった。この結果は、地球物理学の著名な科学雑誌に掲載された。本論文で得られた結果は、黒潮続流の蛇行や近慣性内部波は、乱流だけでなく二重拡散対流を促進することを示唆する。非静水圧モデルPSOMを用いた数値シミュレーション結果は、黒潮の蛇行から、O(10kW/m)のフラックスを持つ振幅の大きい近慣性内部波が、何の海面強制力を与えずとも発生することを示した。しかし、モデル中の近慣性内部波は黒潮の水平流にその大半のエネルギーが再度吸収され、モデル中で大きなエネルギー散逸を引き起こしていないこともわかった。この結果は、海洋物理学の著名な科学雑誌に掲載された。本研究では、2013年7月に乱流・微細構造自律型プロファイリングフロートと、海洋の絶対水平流速場測定フロートを複数、黒潮続流に投入する現場観測を実施した。流況観測結果は、近慣性内部波に伴う帯状構造を示し、続流下150m以深の水温と塩分が著しい熱塩フィラメント構造を呈した。同時に観測した、乱流・微細構造から、この熱塩舌状構造内で、活発な二重拡散対流が発生している事が判り、黒潮の蛇行や近慣性内部波は、乱流だけでなく二重拡散対流を促進することを示唆する。非静水圧モデルによる数値実験結果は、黒潮の蛇行から、振幅の大きい近慣性内部波が、海面強制力無しで発生することを示した。平成26年度は、本研究で対象としている黒潮が励起する近慣性内部波の定量と、その散逸に関する論文内容が、二度の査読を経て海洋物理学的に意義の大きいものとなったと考える。