hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
B10細胞による自己免疫性皮膚疾患治療

免疫抑制性機能を持つIL-10やIL-35を産生するB細胞の特異的な集団を同定するために、以前から検討を行ってきた。ヒト末梢血単核球を、in vitroで刺激し細胞内染色でサイトカイン産生と表面マーカーの検討をした。抑制性サイトカインを産生するB細胞に特異的なマーカーは同定することができなかったが、CD26陰性細胞の方が陽性細胞よりIL-10とIL-35を産生し、PDL1陽性細胞がIL-10を、PDL2陰性細胞がIL-10を多く産生することが判明した。糖尿病の治療薬であるDPP4阻害薬と水疱性類天疱瘡の関連が近年問題になっているが、DPP4とCD26はB細胞では同一分子であるため、DPP4阻害薬と関連した水疱性類天疱瘡患者6例と関連のない患者33名で抑制性B細胞に関する検討をした。血中のIL-10およびIL-35濃度と重症度の指標であるBPDAIには、有意な相関は見られなかった。また、抗体価やBPDAIは両群で有意な差はなかったが、末梢血中の好酸球数はDPP4阻害薬と関連した患者群の方が有意に低かった。皮膚病変部における組織中のCD26陽性細胞を検討すると、DPP4阻害薬と関連した患者群で有意にCD26陽性細胞が多いことが判明し、臨床症状の差に関与している可能性が示唆された。B10細胞による治療のために、IgE抗基底膜モノクローナル抗体の作成を目指していたが確立できなかった。そのため、他の自己免疫性モデルを抑制性B細胞で治療することを考えた。マウスではIL-10産生B細胞はIL-21との共培養で数倍に増加すると報告されているが、ヒト末梢血、マウス脾臓細胞を用いてin vitroで種々の刺激で増やすことを試みたが、どちらもIL-21では治療に使えるほど十分に増やすことができなかった。天疱瘡、類天疱瘡患者の末梢血中のIL-10を産生するB細胞(B10細胞)を健常人と比較したところ、天疱瘡患者ではB10細胞の比率が健常人と比較して有意に低いことが判明した。一方、類天疱瘡患者に関しては、健常人と差がなかった。しかし、抑制性B細胞のフェノタイプとして報告されているCD24hiCD38hiB細胞の比率に関しては、天疱瘡患者では健常人と比較して有意に高く、類天疱瘡患者では健常人と差がなかった。そこで、天疱瘡患者のB10細胞に関してさらに検討した。天疱瘡の疾患重症度とB10細胞の比率とには相関がみられなかった。しかし、B10細胞の比率は、天疱瘡の治療に伴い回復することが分かった。また、天疱瘡の治療に高用量のステロイド(プレドニゾロン0.5mg/kg以上および免疫抑制剤などの追加治療)を要した群と、低用量のステロイド(0.5mg/kgのプレドニゾロンのみ)で治療できた群のB10細胞を比較すると、高用量のステロイドを要した群の方が有意にB10細胞の比率が低いことが判明した。さらに、種々のB細胞表面抗原を染色して、IL-10を産生するB細胞分画に関して検討したところ、天疱瘡患者ではCD9陽性細胞およびCD27陰性細胞におけるIL-10産生細胞の比率が、健常人と比較して減少していることが分かった。以上のことから、自己免疫性水疱症においては、類天疱瘡ではなく天疱瘡においてB10細胞が関与しており、CD9陽性B細胞やCD27陰性B細胞のIL-10産生低下が、天疱瘡の病因に関与していることが示唆された。ヒト自己免疫性皮膚疾患におけるB10細胞の関与に関しては、自己免疫性水疱症の検討が順調にすすんでいる。しかし、他の疾患に関してはまだ検討が終わっていない。天疱瘡患者においてCD9陽性B細胞のIL-10産生が低下しているということが判明したため、CD9に着目した抑制性B細胞の新たな研究の展開が開けてきている。抑制性機能も持つサイトカインであるIL-10、IL-35を産生するヒト末梢血中のB細胞に関してサイトカインの細胞内染色によりフローサイトメトリーで検討した。CpG刺激においてIL-10産生B細胞を検出するには24時間程度を要するが、IL-35は5時間程度の短時間の刺激でも検出された。IL-35はIL-10よりも早期に誘導され、24時間の刺激では80-90%程度のB細胞がIL-35を産生することが分かった。CD9、CD27、CD86の発現が高いB細胞ほど高率にIL-35を産生することが判明したが、IL-35産生B細胞に特異的な細胞表面マーカーは見いだせなかった。マウスにおいて、TLR刺激によりIL-10産生B細胞を誘導する系で、IL-21と共培養すると数倍にIL-10産生B細胞が増加すると報告されているが、健常人ヒト末梢血においては、種々の刺激条件下でIL-21と共培養したが、IL-10、IL-35産生B細胞の有意な増加はみられなかった。IL-10産生B細胞と形質細胞様樹状細胞の関連が報告されているために、IFN-aの関与を検討した。

ヒト末梢血をCpGで刺激する際に、IFN-aを添加するとIL-10、IL-35産生B細胞が増加するが、MACSで単離したヒトB細胞はCpG刺激でもほとんどIL-10、IL-35を産生せず、そこにIFN-aを添加してもIL-10、IL-35の産生は増加しなかった。IL-10、IL-35の末梢血中の濃度をELISAで検討したところ、水疱性類天疱瘡患者と健常人の比較では、IL-10、IL-35ともに有意な差はみられなかった。また、水疱性類天疱瘡との関与が近年指摘されているDPP4阻害薬との関連も検討したが、DPP4阻害薬と関連のある水疱性類天疱瘡と関連のない水疱性類天疱瘡でも、IL-10、IL-35の濃度に有意な差はみられなかった。IL-21の刺激により抑制性B細胞を増やして治療に用いることを検討していたが、ヒトにおいてはIL-21ではIL-10産生B細胞を著明に増加させることはできないことが判明したため。また、CD9に着目してB細胞の抑制性機能の検討を行っているが、CD9に特異的なサイトカイン産生などの現象が見いだせていないため。また、IgG抗マウス基底膜モノクローナル抗体は作製できているが、IgE抗マウス基底膜モノクローナル抗体の作製が遅れているため、IgGとIgEによる自己免疫性水疱症モデル動物における抑制性B細胞の関与がまだ検討できていない。免疫抑制性機能を持つIL-10やIL-35を産生するB細胞の特異的な集団を同定するために、以前から検討を行ってきた。ヒト末梢血単核球を、in vitroで刺激し細胞内染色でサイトカイン産生と表面マーカーの検討をした。抑制性サイトカインを産生するB細胞に特異的なマーカーは同定することができなかったが、CD26陰性細胞の方が陽性細胞よりIL-10とIL-35を産生し、PDL1陽性細胞がIL-10を、PDL2陰性細胞がIL-10を多く産生することが判明した。糖尿病の治療薬であるDPP4阻害薬と水疱性類天疱瘡の関連が近年問題になっているが、DPP4とCD26はB細胞では同一分子であるため、DPP4阻害薬と関連した水疱性類天疱瘡患者6例と関連のない患者33名で抑制性B細胞に関する検討をした。血中のIL-10およびIL-35濃度と重症度の指標であるBPDAIには、有意な相関は見られなかった。また、抗体価やBPDAIは両群で有意な差はなかったが、末梢血中の好酸球数はDPP4阻害薬と関連した患者群の方が有意に低かった。皮膚病変部における組織中のCD26陽性細胞を検討すると、DPP4阻害薬と関連した患者群で有意にCD26陽性細胞が多いことが判明し、臨床症状の差に関与している可能性が示唆された。B10細胞による治療のために、IgE抗基底膜モノクローナル抗体の作成を目指していたが確立できなかった。そのため、他の自己免疫性モデルを抑制性B細胞で治療することを考えた。マウスではIL-10産生B細胞はIL-21との共培養で数倍に増加すると報告されているが、ヒト末梢血、マウス脾臓細胞を用いてin vitroで種々の刺激で増やすことを試みたが、どちらもIL-21では治療に使えるほど十分に増やすことができなかった。ヒト自己免疫性皮膚疾患におけるB10細胞の関与に関しては、引き続き自己免疫性水疱症以外の疾患に関して検討を進めていく。抑制性B細胞に関しては、ヒト、カニクイザルにおいて、CD9やIL-21の関与に関して検討を進めていく。抗マウス基底膜モノクローナル抗体を用いた自己免疫性水疱症モデルマウスにおける、抑制性B細胞の関与に関して検討していく。抗サル基底膜モノクローナル抗体を作製し、自己免疫性水疱症モデルサル樹立する。
低血圧を呈した僧帽弁閉鎖不全症犬の心血管機能に対する各昇圧剤の効果

僧帽弁逆流(MR)は小動物臨床で頻繁に認められる病態であるが,麻酔時低血圧に対する昇圧薬がMR犬の心血管機能に与える効果に関しては不明な点が多い。申請者は独自の方法によりMR犬における厳密な心血管機能評価を可能にした。本研究では実験的にMR犬を作成し,臨床現場で汎用されている昇圧薬がMR犬の心血管機能に対していかなる影響を与えるかを解明する。
乾燥地緑化のための有機及び炭化保水材と土中圧入機の開発研究

農業廃棄物としての、稲わら、もみがら、わたくず及び炭化したわら、もみがら及び木炭のpF試験による保水性をしらべ、わたくずが特に有効な保水材であり、乾燥地で農民が自ら栽培して得られる保水材として使える可能性があることを示した。また、食品廃棄物として大量の処理が必要なコーヒかすや茶かすの炭化物のpF試験を行い、高い保水性があることを確認した。次いで保水性の高いコーヒかす炭とわたくずを土壌保水材として、温室および乾燥地模擬環境でのユーカリ(Eucalyptus camaldulensis Dehn.)とわた(Gossypium herbaceum)のポット栽培試験を行い、植物生育への影響を試験し、その土壌保水材としての有用性を確認した。さらに極限渇水状態での植物に対する保水材の効果を調べるためにユーカリとわたを用いて枯死試験を行った。水ポテンシャルの測定値の変化からして、ユーカリ、わた共に、渇水時にコーヒかす炭が保水材としての効果を発揮できることが示唆された。わたくずを保水材として土中に施用するときには、根圏に埋設する位置が重要であり、根圏の上部に埋めるとよいことが栽培試験から分った。炭化保水材を土中に圧入する機械を設計・試作・試験した。多様な形状の保水材を繰りすのは容易ではなく、また土に貫入するときの土圧によって送りオーガー内に詰まりが生るので、送り装置、開口部の大幅な変更が必要となった。海外の乾燥地での栽培試験については、西オーストラリアの乾燥地でユーカリし(Eucalyptus camaldulensis Dehn.)を保水材区と保水材のない区に移植し、樹高と幹径を定期的に計測して比較する試験を継続して行った。樹高と幹径とも、保水材区の方が大きく、5%の棄却率で有意差があり、保水材を入れた方の生育が良好であった。なお、試験地は、年間降雨量が平均200mmの典型的な乾燥地で、農業生産とは競合していない土地である。有機廃棄物やそれらの炭化物はその繊維や孔隙の間に保水することができる。摩砕や炭化等の処理によって、間隙や表面積を増やし、保水能力を変えることができる。炭化物は二酸化炭素を発生することなく、安定して土中に保存できるので、とくに地球環境問題にも好ましい影響を与えるとみられる。本研究は、これらの保水材開発とともに、保水材を土壌中に圧入する機械の試作開発を行うものである。初年度の研究として、各種農林・食品廃棄物の摩砕または炭化処理による保水性をpFを用いて定量化する試験を行なった。また、保水材の植物生育への影響を調べた。稲藁と籾殻と故紙を摩砕処理したところ、稲藁と故紙は保水性に優れ、特に稲藁を120秒摩砕したものが、最大の保水性を示した。炭化装置によって、モミガラ、稲藁、烏龍茶かすを炭化し、ナラ木炭とともに粉砕処理して標準砂に重量比3%、5%、7%の割合で混入し、水で飽和させて重力と平衡に達してからpF試験を行った。また、その結果を基に重量比で保水材をそれぞれ5%混入した標準砂を用意し、ハツカダイコン栽培試験を行った。

実験の結果、これらの材料はいずれも保水機能を持ち、特に烏龍茶炭の未破砕のものが最も保水性に富み、生長量も最大であった。重量比で3%の保水材を土壌に混入し、オーストラリアの乾燥地にユーカリの苗を植えて、実験の準備を行った。今後、定期的に樹高と幹径を測って活着状態と生長を計測する。保水材の土中圧入機は、検討の結果、2重オーガー方式をとることとし、設計を行い、メーカーに試作を依頼した。年度末に試作が完成したので、今後、性能試験を行って、最適オーガー回転比や調整部の諸元を決定する。本年度は、先ず前年度に取り上げなかった食品廃棄物として世界的に大量の処理が必要なコーヒ滓の炭化物の保水性をpF測定を通じて定量化し、続いてポット試験を行って保水材としての有用性を確認した。また、途上国の現地の人々が作り出せる保水材として綿を試験した。pF測定の結果、綿の保水性が高く、ポット試験においても、根の周りの比較的浅い場所に入れると綿の栽培において優れた保水効果を示すことが分かった。デジタルマイクロスコープによる保水材の形状の計測とコンピュータ画像解析から、保水性との関連性を追究した。設計・試作した圧入機を、土壌条件、保水材の種類等を変え試験したが、多様な形状の保水材を繰り出すのは容易ではなく、改造・試験を継続する。海外の乾燥地での栽培試験については、西オーストラリアの乾燥地でユーカリ(Eucalyptus camaldulensis Dehn.)を保水区と非保水区に移植し、樹高と幹径を定期的に計測して比較したところ、5%の棄却率で有意差があり、保水材を入れた方が生育が良かった。今後、定期測定を継続する。なお、試験地の年間降雨量は平均200mmである。海外乾燥地での第2の栽培試験場所として、イランの乾燥地での実験が可能か交渉するために、イランに赴き、同国の植物改良研究所に共同研究を提案し、同意をえた。炭化・保水材は日本から空輸し、オーストラリアのときと同様に、無事通関した。今後、栽培試験を開始することになっている。本年度は、食品廃棄物として世界的に大量の処理が必要なコーヒかすの炭化物の保水性にいて、温室でのポット試験および乾燥地模擬環境でのユーカリ(Eucalyptus camaldulensis Dehn.)とわた(Gossypium herbaceum)の栽培試験を行った。pF試験を通じて保水性が特に高いことが分かったコーヒかす炭について、植物生育への影響を試験し、その有用性を確認した。さらに極限状態での植物に対する保水材の効果を調べるためにユーカリとわたを用いて枯死試験を行った。水ポテンシャルの測定値の変化からして、ユーカリ、わた共に、渇水時にコーヒかす炭が保水材としての効果を発揮できることが示唆された。設計・試作した圧入機の圧入装置を一部改造し試験したが、多様な形状の保水材を繰り出すのは容易ではなく、また土に貫入するときの土圧によって送りオーガー内に詰まりが生じるので、送り装置、開口部の大幅な変更が必要であることが分かった。海外の乾燥地での栽培試験については、西オーストラリアの乾燥地でユーカリ(Eucalyptus camaldulensis Dehn.)を保水区と非保水区に移植し、樹高と幹径を定期的に計測して比較する試験を継続して行った。樹高と幹径とも、保水材区の方が大きく、5%の棄却率で有意差があり、保水材を入れた方の生育が良好であった。なお、試験地は、年間降雨量が平均200mmの典型的な乾燥地であり、農業生産とは競合していない土地である。
ニッケル水素二次電池における水素吸蔵合金の微粉化機構の解明と寿命特性の改善

透過電子顕微鏡によるキャラクタリゼーションを駆使して、水素吸蔵合金の微粉化に伴う構造変化を微視的レベルで観察した。微粉化やそれが関係する初期活性化の機構を解明し、それらを制御する指針を得ることを目指した。ZrMn_2やMmNi_5水素貯蔵合金における水素の吸放出反応に伴う結晶構造、微細組織、欠陥構造の変化を分析電子顕微鏡法および電顕内その場観察法によって調べた。微細構造に関わる基礎的な研究はあまり行われていない。それは、水素と反応した合金の電顕試料作製が困難なためである。これを克服するために、試料作製には集束イオンビーム(FIB)加工を利用した。この方法は水素吸蔵合金の試料作製においても有効であることが確認できた。C15構造のラーベス相であるZrMn_2系の水素吸蔵合金の微細組織の観察を行った。合金試料は直径約70μmの粉末である。水素化処理した試料では放電容量が改善されることが認められている。水素処理を施した合金では処理を施していない合金に比べて、多数の面欠陥などの欠陥が観察され、場合によってはクラックが形成されていることも認められた。MmNi_5系の合金では300°C以上水蒸気中で熱処理を行うと、初期活性を合金に付与できる。この合金粉末の微細構造を透過電顕で観察すると、アモルファス酸化膜中に金属ニッケルやコバルトが微細なクラスター状に析出した表面層が形成されていることが分かった。この合金粉末では水蒸気と接触と接触して、酸化反応とともに水素の発生による還元反応が生じていると推察される。水素の吸蔵放出に伴う微視的な組織変化の観察は、微粉化機構や表面活性層の解明に向けて不可欠であり、電池の高性能化を達成し、信頼性を高めることにも貢献するであろう。この研究での観察方法は電顕によるキャラクタリゼーションの範囲を拡大し、材料の環境効果を調べるためにも有効である。
西洋芸術における「宇宙観」表現の史的考察

宇宙観がどのように表現されるかという点は、まず科学史、思想史に現れたものを考察し、次に文字、芸術に表されるたものを検討することによって、その対立関係を問題にすることがこれまでの研究タイプであった。したし私たちの研究は文学・芸術、特に美術に現れたものから逆に科学、思想を再吟味するというものであった。本年は特にこの点を留意しながら研究を進めた。科学史、思想史に現れた宇宙論については「宇宙論の歴史」として文献的にたどることができる。メソポタミア、エジプトなどの古代からギリシアの宇宙論、プトレマイオスにいたる系譜、そしてコペルニクスに到達するまでにキリスト教的宇宙寛、さらにケプラーからニュートン、アインシュタインにいたる近代宇宙観。私たちは古代の岩田(ギリシア)、松本(ローマ)からのこのような思想の発展史、吉田(科学史)、野家(科学哲学)から近代の科学の知識の報告を受けた。そして、高田(中世英文学)から文学に現れた宇宙観、また森、芳野(イタリアルネサンス美術史)から美術に表された宇宙についてその図像学的考察をうかがった。また、田中(ルネサンス美術)が、レオナルド・ダ・ヴィンチおよびミケランジャロの表現を中心にその独自な宇宙観を検討した。このような経過の中で、当初の文学、芸術の宇宙寛の独自性についてかなりの点が理解された。それをまとめると(1):文学、芸術はそこに宇宙観が表現されるためには人間の経験的、または感覚的な認識が不可欠であた、当時の民衆のレベルでの宇宙観と近接しながら、同時に当時の科学の知識を併せ持つものであること。(2):長い時代宇宙観そのものが、想像力の中にあったため信仰と相反するよな「科学」が自立性を持ち得なかったこと。(3):近代の「科学」が発展すればするほど、文学・芸術から離れていき、「宇宙観」が別個なものになっていったこと。以上の諸点が個々の具体例の指摘の中で話し合われた。芸術にあらわれた「宇宙論」の史的研究は本年,「宇宙論」そのものの史的研究から行われた.古代エジプト,メソポタミアからギリシャ,ローマのそれは各々の風土的な環境に密着しているといってよいが,ギリシャにおいて「ロゴス」の探究により,プラトンの『ティマイオス』のような後々に多大な影響を与える「宇宙論」が生れたことは重要である.プトレマイオスが古代宇宙論の完成者といわれるが,芸術においてはプラトンの方がより影響力が強かった.アラビアの「宇宙論」はプトレマイオスの理論の修正を行い13,4世紀に西欧の新しい動きに大きな刺激となった.キリスト教的な意味合いでは「旧約聖書」の「天地創造」説が,西欧の人々を支配したといってよいが,「神」が何もない無から宇宙を創り上げたという考えは,創造に先立つ物質の存在を述べる古代ギリシャからのアトム論者と対立することになる.しかしこの「天地創造」説はキリスト教美術において一つの大きな主題となり,15,6世紀の美術に数多く表現されることになる.芸術においては「科学」的な考察は消化されにくく,「宗教」的な主題にすることが重点的に行われる.しかしこうしたキリスト教的「宇宙観」がコペルニクス,ガリレオをはじめとして17,8世紀以後否定されていく中でも,全体的な公理の大枠を完全に否定したのはニュートン公理を批判したアインシュタインまで待たなければならない.この「相対性原理」は,芸術から「宇宙論」を放逐した結果となり,「芸術」が「科学」と分離する近代の傾向を一層助長した.今年はこのような大きな「宇宙論」の流れを基礎にしながら芸術作品を概括的に見るよう心がけたが,各担当者は各々の専門から個々の作品の「宇宙観」を検討することは二年目の課題として残された.研究代表者はすでにミケランジェロのシスティナ礼拝堂やレオナルド・ダ・ヴィンチの「モナリザ」の「宇宙観」について発表している.宇宙観がどのように表現されるかという点は、まず科学史、思想史に現れたものを考察し、次に文字、芸術に表されるたものを検討することによって、その対立関係を問題にすることがこれまでの研究タイプであった。

(2):長い時代宇宙観そのものが、想像力の中にあったため信仰と相反するよな「科学」が自立性を持ち得なかったこと。(3):近代の「科学」が発展すればするほど、文学・芸術から離れていき、「宇宙観」が別個なものになっていったこと。以上の諸点が個々の具体例の指摘の中で話し合われた。
異方性エッチング加工による非対称微細構造表面におけるトライボロジ特性の解明

10100μmサイズの微小物体の振動輸送において,トライボロジ特性を考慮した微小物体の動特性を解明することを目的とする.これまでに,微小物体を輸送するために,非対称形状に加工したフィーダ表面を有するマイクロパーツフィーダを提案している.本研究では,面方位<221>結晶面を表面とするシリコンウェハの異方性エッチング加工により得られる非対称形状表面を開発した.微小物体の輸送実験を通してその適用可能性を検討すると共に,動き解析マイクロスコープを用いた微小物体の運動解析を通して輸送の安定性を検証した.平成23年度に確立した,面方位<221>結晶面を表面とするシリコンウエハの異方性を利用したエッチング加工により,周期的な非対称三角形構造を均一に生成し,非対称表面を得る技術を発展させ,より高精度な表面の開発を目指した.前年度においては,3種類の非対称加工表面を生成したものの,過大なレジスト残存やオーバーハングにより,本来の結晶面が露出せず,理想的な非対称性を得られなかった.今年度は,エッチングパラメータを見直し,結晶面がより露出するような加工を試みた.その結果,4種類の微細加工形状を持つ表面を開発した.前年度と同様に走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて表面形状を計測し,非対称性と均一性を検証した.その結果,生成された非対称微細周期構造の先端が残存レジストにより平坦であるものの,面方位<221>結晶体の理論値に近い仰角を有していることがわかった.次に,前年度と同様な方法により,表面の摩擦特性を検証した.この際,HEIDON Tribogear HHS:2000(新東科学)やアジレント社Nano Indenter G200の適用を検討したが,どちらも接触式であり,表面が破損する危険性を考慮し,微小物体の摩擦角計測をするにとどめた.微小物体に0402型セラミックチップコンデンサ(サイズ:0.4×0.2×0.2 mm,重量:0.1 mg)を採用し,温湿度一定下で摩擦角計測実験を実施した.その結果,全ての表面が摩擦の非対称性を有することがわかった.微小物体の輸送実験により一方向輸送の実現性を確かめるとともに,輸送時における微小物体の運動を秒間1000フレーム程度の高速度カメラで撮影し,PTV(Particle Tracking Velocimetry:粒子像追跡型速度解析)により運動を解析した.その結果,これまでの表面よりも安定した輸送を実現できていることがわかった.平成23年度は,面方位<221>結晶面を表面とするシリコンウエハの異方性エッチング加工による非対称微細周期構造の生成技術の適用を検討した.面方位<221>の結晶面をエッチング加工すると,結晶面の方向によってエッチング速度が異なる.これらの特性を利用して,周期的な非対称三角形構造を均一に生成できる.これらの手法を用いて,3種類の非対称加工表面を生成したものの,エッチング不足やオーバーハングにより,本来の結晶面が露出せず,理想的な対称性が得られなかった.平成24年度は,エッチングパラメータを見直し,エッジがより露出した4種類の微細加工表面が得られた.これらの表面について,走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて表面形状を計測し,非対称性と均一性を検証した.その結果,生成された非対称微細周期構造の先端にレジストが残っているために平坦な部分が残っているものの,仰角が面方位<221>結晶体の理論値に近い値を有していることがわかった.これらの表面について,微小物体の摩擦角計測実験を通して,全ての表面が摩擦の非対称性を有することがわかった.微小物体の輸送実験により一方向輸送の実現性を確かめ,粒子像追跡型速度解析により運動を解析し,従来の表面よりも安定した輸送を実現できていることがわかった.平成25年度は,幾何学的パラメータが輸送におよぼす影響について検証した.ここでは,表面の周期構造におけるピッチと,輸送される微小物体の代表長さの比をパラメータとして,これらのパラメータを一定になるように微小物体のサイズやピッチを選定し,輸送の違いを検証した.その結果,同一の比を有している場合でも,ピッチが大きい方がより高速に輸送できることが分かった.次に,微小物体の輸送モデルを検討した.ここでは,空気抗力を考慮したダイナミクスを導出し,それらを用いてシミュレーションを行い,実験結果と比較し,妥当性を検証した.10100μmサイズの微小物体の振動輸送において,トライボロジ特性を考慮した微小物体の動特性を解明することを目的とする.これまでに,微小物体を輸送するために,非対称形状に加工したフィーダ表面を有するマイクロパーツフィーダを提案している.本研究では,面方位<221>結晶面を表面とするシリコンウェハの異方性エッチング加工により得られる非対称形状表面を開発した.微小物体の輸送実験を通してその適用可能性を検討すると共に,動き解析マイクロスコープを用いた微小物体の運動解析を通して輸送の安定性を検証した.異方性エッチング加工による非対称周期構造表面を開発した.酸化膜で被覆した面方位<221>面を表面とするシリコン基板上に510ミクロンピッチのライン&スペースパターンを生成し,シリコン基板をエッチング液に浸漬させ,周期的な非対称三角形構造を生成した.ここでは,フォトマスクの厚さやエッチングの温度,浸漬時間を変更することで,断面形状の異なる加工表面を3種類生成した.得られた非対称周期構造表面を走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて計測し,非対称性と均一性を検証した.

その結果,各表面の周期構造が非対称性を有しているだけでなく,従来の加工表面よりも全体的に均一性が高いことが分かった.次に,表面の摩擦特性を検証するための実験を実施した.当初は,接触式摩擦計測装置HEIDON Tribogear HHS:2000(新東科学)によるエッチング加工表面の摩擦計測を実施する予定だったが,接触針により加工表面が傷つき,表面の接触特性が大きく変わることが判明したため,微小物体の摩擦角計測のみを実施した.微小物体として,0402型セラミックチップコンデンサ(サイズ:0.4×0.2×0.2 mm,重量:0.1 mg)を採用した.各表面を用いて,温湿度が一定な環境下で摩擦角計測実験を実施し,落下した個数及び落下角度を計測した.その結果,全ての表面において摩擦の非対称性が見られた.さらに,微小物体の輸送実験を実施し,一方向輸送の実現性を確かめた.基板実装型単層セラミックチップコンデンサ(サイズ:0.25×0.25×0.35 mm,重量:0.06 mg)の輸送実験において,輸送時における微小物体の運動を秒間1000フレーム程度の高速度カメラで撮影した.その結果,微小物体は一方向に輸送されているものの,揺動運動や表面に垂直な軸周りの回転運動が生じており,安定性および効率の低下を招いていることが分かった.平成23年度の成果を発展させ,より高精度な異方性エッチング加工による非対称周期構造表面の開発に成功している.特に,微小物体の輸送実験において,これまでよりも安定した微小物体の運動が観察されており,表面形状パラメータと輸送速度の関係がより明確になることが期待される.これらの実験結果を用いれば,ノイズの少ない高精度な同定結果が得られるため,動特性を導出するために必要な条件を整えることができたと考える.今年度開発した表面は,前年度と同様な方法を用いて形状の非対称性,摩擦の非対称性,一方向輸送の実現性を検証できている.一方,前年度より問題としてあげられていた,エッチング加工における残存レジストについては,エッチング液を斜めから照射する方法を適用し,残存量を低減する方法を試みる予定であり,今後の研究においてより理想的な加工表面を得ることが出来ると考える.また,今年度の研究を通して,微小物体の運動解析にPTV (Particle Tracking Velocimetry:粒子像追跡型速度解析)を用いる方法を確立できた.これは,微小物体の位置だけで無く,速度や回転の解析にも適用できるため,このまま研究を推進していくことにより,より詳細な微小物体の動特性解析を実行できると考える.これまでの研究において,異方性エッチング加工による非対称周期構造表面の開発に成功している.特に,エッチング加工のパラメータを調整することにより,表面形状にバリエーションを持たせることにも成功している.得られた非対称周期構造表面の特性については,走査型電子顕微鏡(SEM)を用いた計測により断面形状を検証する方法と,摩擦角計測により摩擦係数及び摩擦の非対称性を検証する方法をそれぞれ実施している.それらの結果,異方性エッチング加工による非対称周期構造表面が一方向輸送に必要な非対称性を有していることを証明できた.なお,摩擦特性については,接触式摩擦計測装置による摩擦計測は未実施であるが,計測に伴う表面へのダメージによる特性の変化を避けるためである.
次世代降雨レーダー情報の同化手法と水・環境物質循環系の高精度予測モデルの開発

近年の"ゲリラ豪雨"に代表されるように都市部における豪雨災害が頻発しており、河川管理のために高精度な降雨予測情報が益々求められている。本研究は、豪雨予測の精度向上を目標として、未だ降雨予測に利用されていない最新型偏波ドップラーレーダーによる観測情報のデータ同化手法を開発したものである。本年度の成果として、第一に、観測情報の収集に関して、世界で例のない実験用の大型偏波ドップラーレーダーと上空の降水粒子を直接撮影できるビデオゾンデとの同期観測を昨年度に引き続いて実施した。梅雨期の降水事例を対象として、沖縄県恩納村に約3週間滞在し、観測データ(偏波レーダー観測とビデオゾンデ画像)を収集した。さらに、大気モデルへのデータ同化を意識した解析を通して、レーダー情報による降水粒子種類の識別、特に混在状況の推定手法を構築した。第二に、雲物理プロセスを通して、データ同化するために必要となる偏波レーダー観測情報とモデル予報変数の関係性を導いた。この関係性については、降水粒子種類の存在比に関連して両者を結びつけるという従来には存在しない新たなアイデアを示した。以上の成果をベースに、第三の成果として、昨年度開発したデータ同化システムCReSS-LETKFを用いて、偏波ドップラーレーダー情報のデータ同化手法を実際の降雨事例に適用した。大気の気温0度層より上空のおける霰や氷晶などの雲微物理量の推定精度が向上することを明らかにし、これまでよりもリードタイムを長く精度を維持する降雨予測が可能であることを示した。本研究で提案する偏波レーダーで観測される降水粒子の種別に関する情報を同化しようとする試みは世界的に見ても類を見ない独創的な手法であり、研究成果は降雨予測の精度向上を通して大いに社会への還元や貢献が期待できる。甚大な被害をもたらすメソスケールの異常気象,特に「集中豪雨」に対する短時間予測精度の飛躍的な向上を目的とし,研究に取り組んだ.手法は,観測情報を同化した数値モデルによる予測であり,観測情報の収集・モデルの開発・同化手法の開発が重要となる.本年度の成果として,第一に,観測情報に関して,梅雨および台風期におけるドップラーレーダー観測を実施した.沖縄県下地島に滞在し,観測データ(レーダー反射因子・動径風速)を収集した.また,偏波レーダーであるCOBRAのデータを収集し,2006年の梅雨期の降雨データを解析し,予報モデルへ同化するための素案を検討した.第二に,モデルの開発に関して,数値気象モデルである雲解像シミュレーター(CReSS)を導入し,従来のモデルである剛5やαモデルと特徴を比較した.2005年の韓国での災害が起きた梅雨前線性の降雨事例について解析した.また,大気海洋の相互作用の検討のため,台風時の海面水温の低下が降雨に及ぼす影響について2003年の台風10号を事例に解析した.第三に,同化手法の開発に関して,様々な同化手法を比較検討した.手法として,4次元変分法,カルマンフィルタといった従来の手法に加え,ここ5年くらいに急速に理論展開されているアンサンブルカルマンフィルタを導入した.2003年の近畿地方の前線性の降雨事例を取り上げ,深山ドップラーレーダーおよび城ヶ森レーダーの観測情報(レーダー反射因子・動径風速)をアンサンブルカルマンフィルタ手法によってデータ同化し,降雨予測を実施した.アンサンブルカルマンフィルタが4次元変分法に匹敵するデータ同化技術であることを確認し,降雨予測精度として同程度の結果を得た.また,次年度以降に実施する偏波レーダーデータの同化のために,非常に有利な手法であることを示した.ただし,同化期間・時間的軸に連続した同化方法に関しては,今後検討の余地が残された.甚大な被害をもたらすメソスケールの異常気象,特に「集中豪雨」に対する短時間予測精度の飛躍的な向上を目的とし,研究に取り組んだ.手法は,観測情報を同化した数値モデルによる予測であり,観測情報の収集・モデルの開発・同化手法の開発が重要となる.本年度の成果として,第一に,観測情報に関して,梅雨および台風期におけるドップラーレーダー観測を実施した.沖縄県下地島に滞在し,観測データ(レーダー反射因子・動径風速)を収集した.また,偏波レーダーであるCOBRAのデータを収集し,2006年の梅雨期の降雨データを解析し,予報モデルへ同化するための素案を検討した.第二に,モデルの開発に関して,数値気象モデルである雲解像シミュレーター(CReSS)を導入し,従来のモデルであるMM5やαモデルと特徴を比較した.2005年の韓国での災害が起きた梅雨前線性の降雨事例について解析した.また,大気海洋の相互作用の検討のため,台風時の海面水温の低下が降雨に及ぼす影響について2003年の台風10号を事例に解析した.第三に,同化手法の開発に関して,様々な同化手法を比較検討した.手法として,4次元変分法,カルマンフィルタといった従来の手法に加え,ここ5年くらいに急速に理論展開されているアンサンブルカルマンフィルタを導入した.2003年の近畿地方の前線性の降雨事例を取り上げ,深山ドップラーレーダーおよび城ケ森レーダーの観測情報(レーダー反射因子・動径風速)をアンサンブルカルマンフィルタ手法によってデータ同化し,降雨予測を実施した.アンサンブルカルマンフィルタが4次元変分法に匹敵するデータ同化技術であることを確認し,降雨予測精度として同程度の結果を得た.また,次年度以降に実施する偏波レーダーデータの同化のために,非常に有利な手法であることを示した.ただし,同化期間・時間的軸に連続した同化方法に関しては,今後検討の余地が残された。

近年の"ゲリラ豪雨"に代表されるように都市部における豪雨災害が頻発しており、河川管理のために高精度な降雨予測情報が益々求められている。本研究は、豪雨予測の精度向上を目標として、未だ降雨予測に利用されていない最新型偏波ドップラーレーダーによる観測情報のデータ同化手法を開発したものである。本年度の成果として、第一に、観測情報の収集に関して、世界で例のない実験用の大型偏波ドップラーレーダーと上空の降水粒子を直接撮影できるビデオゾンデとの同期観測を昨年度に引き続いて実施した。梅雨期の降水事例を対象として、沖縄県恩納村に約3週間滞在し、観測データ(偏波レーダー観測とビデオゾンデ画像)を収集した。さらに、大気モデルへのデータ同化を意識した解析を通して、レーダー情報による降水粒子種類の識別、特に混在状況の推定手法を構築した。第二に、雲物理プロセスを通して、データ同化するために必要となる偏波レーダー観測情報とモデル予報変数の関係性を導いた。この関係性については、降水粒子種類の存在比に関連して両者を結びつけるという従来には存在しない新たなアイデアを示した。以上の成果をベースに、第三の成果として、昨年度開発したデータ同化システムCReSS-LETKFを用いて、偏波ドップラーレーダー情報のデータ同化手法を実際の降雨事例に適用した。大気の気温0度層より上空のおける霰や氷晶などの雲微物理量の推定精度が向上することを明らかにし、これまでよりもリードタイムを長く精度を維持する降雨予測が可能であることを示した。本研究で提案する偏波レーダーで観測される降水粒子の種別に関する情報を同化しようとする試みは世界的に見ても類を見ない独創的な手法であり、研究成果は降雨予測の精度向上を通して大いに社会への還元や貢献が期待できる。
大学入試高得者の人材評価と育成条件に関する研究-共通1次と進学適性検査

大学入学試験の得点の妥当性と信頼性は、高得点層の社会的成功が量的かつ質的にも証明されることで、社会的に納得されるものとなる。本研究では、大学入試の社会的意義に関する評価を行うために、昭和24年から29年に実施された進学適性検査高得点者2,944を追跡調査した。社会的成功者を調べるために、市販の紳士録等を利用し、最終的には416名を確認できた。同定した高得点者にアンケート調査及び面接調査を実施し、社会的成功に関連するデータを収集し、分析を行った。その結果、進学適性検査高得点者は、量的にも質的にも社会的成功あるいは社会的貢献と高く評価される成果を上げる可能性ががなり高い集団である、ことを明らかにできた。3年計画の初年度である平成8年度は以下の研究作業を進めた。(1)昭和24年度から昭和29年度までの進学適正検査高得点者者2、944名について、生年月日、出身高校を手がかりにして、産経人物年鑑、人事興信録、文部省国立大学教官名簿、私立大学教官名簿、科学特別学級名簿からマッチングを行った。その結果、経歴および現住所が確定した高得点者は138名(全体の5%)、ほぼ同一人物であると判断される高得点者が278名(全体の9%)同一人物の可能性がある高得点者は319名(全体の11%)となった。(2)共通1次高得点者のうち面接承諾者に対してライフヒストリー法により面接を実行した。(3)国立教育研究所に管理されている進学適正検査の試験問題データについて調査を行った。(4)海外の才能研究についての研究動向を調査した。平成9年度は、進学適正高得点者のなかで同一人物と判断された人達に対して、面接調査およびアンケート調査を行い、進学適正検査における高得点の意味や価値、高得点を獲得することができた理由、大学入試までに培った学習の興味・関心、熱意を注いだ学習の内容、学習方法上の工夫や特徴、大学入学以降の学業や職業のなかで自覚あるいは確認できた自己の能力・適性等の内容、等を尋ねる。また、これら研究作業と並行して試験問題の分析を行い、進学適性検査がどのような能力評価を意図したかについても調べる。3年計画の2年度目である平成9年度は以下の研究を進めた。(1)戦後実施された進学適性検査の昭和26年度から昭和29年度までの進学適性検査高得点者の特性について、出身県別・性別・入学大学別・入学学部系統別の各側面から数量分析した。(2)進学適性検査の昭和24年から昭和28年までの受験者のうちで、進学適性検査の得点がその後の社会的成功を予測するかどうかを調べるために、京都大学法学部・経済学部卒業者から500名を抽出し、アンケート調査を行った。(3)進学適性検査高得点者のうち住所が特定できた395名に対して、入試時点で評価された高い能力水準がその後の大学生活や職業生活で培われた能力とどのような関係にあるかを調べるために、進学適性検査で測定された能力、大学入学後の勉学観、大学で新たに開発された能力及び職業生活との関連、能力特性に関する本人の自己像、入試評価で重要となる能力等についてアンケート調査を行った。(4)英米豪の才能研究について専門研究動向を調査した。本研究では、大学入学試験により高く評価された人材・能力の特徴を、統計分析、本人へのアンケート調査、面接調査、により明らかにすることによって、大学入試時点における試験による人材・能力評価の信頼性や妥当性の検討、並びに独創性につながる人材・能力の評価と育成の方法・条件についての検討を行った。研究の対象は、(1)成績優秀者(受験者の上位0.1%)の出身県別(出身高校の所在する県)、性別、現役・浪人別、入学大学別、進学学部別の特徴をみるために選ばれた983名(昭和2629年)、(2)進学適性検査の社会的成功に対する予測妥当性研究のために選ばれた特定年度(昭和24、25、27、28の各年)の京都大学法学部・経済学部合格者1,561名、(3)進学適性検査の社会的業績あるいは独創性に対する内容妥当性、および独創性につながる大学入試の評価の在り方とそのための育成の方法を調べるために選ばれた高得点者2,944名(昭和2429年)、である。結果の概要は以下のとおりである。(1)成績優秀者の属性的な特徴は、県別分布では東京集中が顕著、性別では女子比率は5%前後、入学先では東大と京大の2大学が半数を占めるが残りは比較的多くの大学に散らばっている、学部系統では医学部集中は顕著でない、ことが明らかとなった。

(2)進学適性検査の予測妥当性については、公務員や大学教師など特定の知的・専門的職業分野に進むような人材を見いだす場合には、ある程度役立つ可能性がある、と示唆できる。(3)進学適性検査の内容妥当性については、卒業後に進んだ職業分野によって業績および独創性の内容は異なるが、得られた回答に関する限りでは、内容妥当性を否定する材料は得られなかった。
IgM免疫グロブリンによる病原体排除機構の解析

IgM抗体は、病原微生物の初回感染後にBリンパ球から分泌される免疫グロブリンである。また自然抗体として病原体に感作されていない個体にも存在することが知られ、生体防御反応の初期段階に重要な役割を担っていることが考えられている。またIgMを欠損させたマウスでは、T細胞依存性のIgG産生が減弱するなど、獲得免疫系の異常も報告されており、IgM抗体は自然免疫から獲得免疫への連携においても重要な役割を担っていることが推察されている。しかし、IgM抗体の免疫応答における働きの分子機構はまったく明らかにされていない。本研究で我々はヒトおよびマウスのIgM、IgAの両者に対するFc受容体であるFcα/μRを世界に先駆けて同定した。Fcα/μRは樹状細胞、マクロファージ、B細胞などの抗原提示細胞に発現し、黄色ブドウ球菌とIgMとの免疫複合体の細胞内への取り込みに関与することを示した。この結果はこれまで長い間不明であったIgMの病原体排除機構を解明するうえでの重要な手がかりを与えた。さらにIgM抗体との抗原との免疫複合体が抗原提示細胞内に取り込まれると、抗原提示経路を介してMHCクラスIIと結合し、ヘルパーT細胞に抗原提示することをin vitroの系で証明した。この結果はIgM抗体がFcα/μRを介して自然免疫から獲得免疫への連携に関与することを初めて示したものである。
持効化レボブピバカインの開発

シクロデキストリン(SD)を用いて、レボブピバカイン(LB)の麻酔効果を延長させることを目的とした。最初に種々のCDの安全性をラットのくも膜下投与で確認し,次にCDとLBを包接してラットの神経ブロックに使用し,効果を調べた。麻酔下のラットの第5・6腰椎棘突起間かう針を刺入して,くも膜下腔へCDの誘導体であるsulfobutylether-β-cyclodextrin (SBE-β-CD),hydroxypropyl-β-cyclodextrin (HP-β-CD),maltosyl-β-cyclodextrin (G2-β-CD)の50,125,250mM溶液,生理食塩液,5%または10%マンニトール溶液のいずれか30μlを注入した。神経学的所見として,死亡,痙攣,麻痺,自傷行為,易刺激性,熱刺激に対する尾の逃避反射を24時間観察した。ホルマリンを灌流固定し,脊髄円錐直下の馬尾神経を厚さ1μmの切片にし,染色した。0.9%生理食塩液,SBE-β-CDの50mM, G2-β-CDの50と125mMでは,神経学的にも組織学的にも異常を認めなかった。HP-β-CDとマンニトールでは,すべての濃度で異常を認めた。薬液の浸透圧が400mOsmを超える250mMのHP-β-CD, G2-β-CD, SBE-β-CD,5%,10%マンニトールは,いずれも馬尾神経に出血を起こした。50と125mMのHP-β-CDの浸透圧は300mOsm程度であるが,障害を起こした。125mM以下の濃度のG2-β-CDと50mM以下のSBE-β-CDが,神経の近くに投与しても安全であることがわかった。この結果にもとづき,100mMのG2-β-CDと0.5%または1%LBとの包接複合体を作製して,くも膜下ブロックと坐骨神経ブロックに使用した。不可逆的な神経障害や副作用もなく,LBの効果が1.42倍延長した。レボブピバカイン(LB)の持効化をシクロデキストリンを用いて行う予定である。そのために、まず種々CDの安全性をラットのクモ膜下投与で確認した。方法:体重280-330gのSDラットに低濃度セボフルレンを吸入させ、30G針を用いて第5・6腰椎棘突起間でクモ膜下腔を無菌的に穿刺し、HB-β-CD、G2-β-CD、SBE7-β-CDの50,125,250mM/Lのいずれか、または生理食塩液、5,10%マニトールのいずれかを30μL注入した。1つの薬液を4匹に投与した。セボフルレンの吸入を中止し、神経行動学的評価を投与前、投与後5,10,30分、1,2,4,6,8,24時間に行った。運動神経機能は骨格筋トーマスで、感覚神経機能はVon frey hairに対する反応、熱刺激による尾逃避行動潜時(TFL)、機械刺激に対する反応で評価した。

24時間後にペントバルビタール麻酔下にホルマリンを還流し、第8胸髄以下を採取し、脊髄円錐下5mmの部分の馬尾神経をホルマリンで固定し、1μmの厚さでトルイジンブルー染色して検鏡した。結果:行動学的異常を観察したすべてのラットで組織学的異常を認めた。行動学的異常を認めなかったラットでも出血を認めたものがあった。HP-β-CDでは、すべての濃度で感覚神経の鈍麻が24時間続いた。G2-β-CDでは、250mM/LでTFLの遅延と出血を認めた。SBE7-β-CDでは、250mM/Lの3匹で全身痙攣を認め、2匹が死亡した。125mM/Lの二匹で痛覚過敏を認めたが、24時間に消失した。10%マニトールではすべてのラットで、5%では1匹で感覚鈍麻を認めた。考察:薬液の浸透圧が400mOsm/Lを超える250mM/LのHP-β-CD、G2-β-CD、SBE7-β-CD、5%,10%マニトールは、すべて馬尾神経に出血を起こした。50,125mM/LのHP-β-CDは、浸透圧が300mOsm/L程度であるが障害を引き起こした。50,125mM/LのG2-β-CD、50mM/LのSBE7-β-CDは、障害を起こさなかった。シクロデキストリンは、薬剤の安定化など種々の目的に使用されているが、神経の近くに投与すると危険なものがあることがわかった。本研究は,長時間作用性局所麻酔薬レボブピバカインの効果をさらに延長させるためにシクロデキストリン(CD)との包接複合体をつくり,その効果と毒性を明らかにすることを目的とした。CDの誘導体であるsulfobutyl ether-β-cyclodextrin (SBE-β-CD),hydroxypropyl-β-cyclodextrin(HP-β-CD),maltosyl-β-cyclodextrin(G2-β-CD)のいずれかをラットのくも膜下腔へ投与して,神経毒性を神経行動学的および組織学的に検討した。50,125,250mMのSBE-β-CD,HP-β-CD,G2-β-CD,または0.9%生理食塩液,5%,10%マンニトール液を30μ1単回投与した。神経学的所見として,死亡,痙攣,麻痺,自傷行為,易刺激性,熱刺激に対する尾逃避行動潜時を24時間観察した。その後にホルマリンで灌流固定して,脊髄円錐直下の馬尾神経を厚さ1μmの切片にし,トルイジンブルー染色で鏡検した。0.9%生理食塩液,SBE-β-CD 50mM,G2-β-CD 50,125mMを投与したラットでは,神経行動学的にも組織学的にも異常を認めなかった。HP-β-CDでは,すべての濃度で異常を認めた。5%と10%マンニトール液でも異常を認めた。ラットのくも膜下投与には,125mM以下のG2-β-CD,または50mM以下の濃度のSBE-β-CDが安全であることがわかった。100mMのG2-β-CDと0.5%または1%レボブピバカインとの複合体を用いてラットの坐骨神経ブロックを行うと,レボブピバカインの感覚ならびに運動神経遮断効果は,0.5%で2倍,1%で1.4倍延長することをすでに報告した。くも膜下投与でも効果は延長するが,坐骨神経ブロックより効果の延長は少ないことがわかった。薬物動態学的安全性を検討するため,ウサギの硬膜外腔にカテーテルを留置して,カテーテルから100mM G2-β-CDと0,0.5,1%レボブピバカインとの複合体のいずれかを1ml注入し,後肢の運動麻痺を観察するとともに,大腿静脈から0,5,10,15,20,30,60,120,180,300分後に採血して血漿レボブピバカイン濃度を測定した。薬物動態を解析中である。
熱帯地域における農薬・重金属のゆくえに関する環境科学的研究

今日の環境問題は地球的規模で広がりを見せ、その実態は先進国から派生したものばかりでなく、開発途上国において顕在化している問題も少なくない。たとえば農薬や工業用材料など人工有機化合物の利用は北から南へ急速に拡大し、開発途上国の集中する熱帯地域は地球汚染の新しい発生源として注目されはじめている。高温多雨な熱帯は、温帯や寒帯地域に比べ大気や水経由での化学物質の流出が大きいが故に、そこでの無秩序な使用や廃棄は地球規模の汚染に大きな負荷をもたらす可能性がある。そこで本研究では、乾期と雨期の交代する南インドの水田地帯を対象域として、熱帯地域における農薬・重金属の環境動態(移動・集積・分解・生物濃縮)とゆくえについて調査研究を行ない、これまでに以下のような成果を得た。1)南インドの水田地帯で採取した大気、水、土壌、生物試料からは、高濃度のHCH(BHC)およびDDTが検出され、インドでは今なお多量の有機塩素系農薬の使用が続いていることを確認できた。また河口域で採取した大気と水の残留濃度には季節変動が認められ、稲の開花時期に相当する91月の雨期に高濃度分布が観察された。現在インドは世界最大のHCH使用国で、今後しばらくの間、農業用およびマラリア防除用としてのHCHの利用が続くものとみられている。南インドで得られた結果は、HCH汚染の地球規模での広がりの理解に、重要な知見を提示することができた。2)大気、水、水田土壌に残留するHCHおよびDDTの濃度を使用当時の温帯域の(日本)のデ-タと比較したところ、南インドなど熱帯アジアの国々では、水田土壌の残留量が小さい反面、大気や水への移行割合の大きいことがわかった。また南インドでは、乾期と雨期の濃度差がきわめて大きいことや、モンモリロナイトが土壌中に多く含まれているため農薬の地下浸透はほとんどおこらないことなども明らかになった。さらに、大気ー水間におけるこの種の農薬の分配係数を求めたところ、理論値より小さい係数が得られ、その平衡状態は水側に偏っていることが判明した。こうした結果より、熱帯地域で利用された化学物質は、温帯に比べそこでの残留量は小さいが、大気や水経由での流出ははるかに大きいことものと結論された。とくに、水田に散布された農薬は、水経由の流出もばかにならないことが示唆された。3)魚介類、鳥類、イルカ、ヒトなど分析に供したすべての生物試料から高濃度のHCHとDDTが検出され、インドでこの種の農薬の使用が続いていることをあらためて裏付ける結果が得られた。同時に、低濃度ではあるがPCBの残留も認められ、この物質による汚染が開発途上国にまで広がっていることを明らかにすることができた。またインド在住者の母乳を分析したところ、都市、漁村在住者に比べ農村在住者とくに菜食偏重者に高濃度のHCH残留が認められた。こうした残留のパタ-ンはヒトへのHCHの暴露ル-トが主として植物性食品であることを示しており、乳製品や魚介類等動物性食品が主な経路であった先進国の暴露様式と明らかに異なることがわかった。さらに既存の文献を整理し、本研究の結果を含めて母乳汚染の国際比較を試みたところ、DDTの汚染は熱帯域の開発途上国および東欧諸国で顕在化しているものの世界中に広がっているのに対し、HCHの汚染はインドや中国など特定の国に集中していることがわかった。一方工業用材料として利用されたPCBは、先進工業国で汚染が進んでおり、開発途上国の残留レベルは低いことも明らかとなった。本学術調査は当初予定したとうり順調に進み、熱帯域における化学物質の動態、開発途上国固有な環境汚染の状況さらには地球規模の汚染に果たす熱帯地域の役割などについて理解を深め、化学物質の安全な利用や社会システム開発のための基礎試料を提示することができた。また日本への招へいや現地における研究者との交流を通して、専門家の育成や環境モニタリングのための国際的なネットワ-ク作りに貢献できた。