hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
パレオテチス収束域における島弧－縁海系の発達・崩壊過程に関する地質学的検証

東南アジア主要部(タイ,ラオス)において,後期古生代ー前期中生代のパレオテチス海洋プレートの沈み込みに伴う島弧ー縁海系の発達・崩壊過程を,野外調査および層序学,地質年代学,岩石学,古地磁気学,等の手法を用いて検討した.パレオテチス海洋底の沈み込みで形成された火山弧と背弧海盆閉鎖域は,タイ南東部ー北部(クレン,ランパン,チェンライ,ナン地域)からラオス北部(ウドムサイ,ルアンナムタ地域)へと連続することが初めて示された.その結果,当該時期の東南アジア主要部には,現在の日本列島と同様の,巨大海洋のプレート沈み込みとそれにより形成された島弧火山帯,その背後に発達した背弧盆という古地理が復元できた.平成25年度は,研究目的に掲げた東南アジアのパレオテチス沈み込みによる島弧ー縁海系の基本的地質情報を得ることを目的に,4回の野外調査を実施,計9名を日本から派遣した.第1回目はタイ北部で実施し,スコタイ帯の三畳系ランパン層群及びウトラディ東方のナン縫合線を検討した.ランパン層群では,主にその炭酸塩層序と堆積年代を検討した.ナン縫合線では,苦鉄質・超苦鉄質岩の分布状況を把握し,今後の精査の基礎情報とした.第2回調査はタイ中部および北部で実施した.タイ中部ではインドチャイナ地塊陸棚相石炭系を対象に,特に蒸発岩と炭酸塩岩を調査した.蒸発岩の年代については従来の研究で層序関係から石炭紀のものとされているが,調査では蒸発岩と直接接する貫入岩を新たに確認し,そのジルコン年代検討のための試料を得た.炭酸塩岩についても詳細な年代と層序検討のための試料が得られた.北部ではスコタイ帯のランパン層群の砕屑性ジルコン年代検討のための砕屑岩試料を採取した.3回目調査はタイ北部,ナン縫合線の超苦鉄質岩を対象に行った.その結果,最上部マントルモホ遷移帯下部地殻に相当する部分の起源と考えられるハルツバーガイトーダナイトー斑れい岩からなる一連のオフィオライト複合岩体を見出した.これについては次年度に精査を行う予定である.4回目調査はタイ北部の地質体の北方延長を検討するため,ラオス北部で実施した.この調査では,ウドムサイルアンナムタ間において,層序および年代的にタイ国北部のスコタイ帯を構成するペルム系ンガオ層群,三畳系ランパン層群に対比可能な地質体を見出した.これら平成25年度に実施した調査で得られた試料については,現在処理を進めている.また,これまで本科研参加者が得ている情報を共有し,より具体的,効果的な科研調査実施計画を検討するため,7月に筑波大学においてワークショップを実施した.平成26年度は,東南アジア主要部を構成するペルムー三畳紀の島弧であるスコタイ帯について,タイ北部以南での延長を把握し,更にそのペルムー三畳系浅海相の層序学的特徴を明らかにする目的で,タイ中央部および南東部において調査を実施した.この調査では,同時にタイ中央部のインドチャイナ地塊縁辺域に分布する石炭系浅海相も調査し,前年度調査で石炭系の可能性が示された蒸発岩との関係を検討した.また,スコタイ帯とインドチャイナ地塊との間の背弧海盆閉鎖域と考えられるナンーウトラディ縫合帯において,特に海洋性岩石の岩石化学的特徴とその形成年代を明らかにするための調査を行った.今年度2回の調査で,日本からは計8名を派遣した.現在,これら2回の調査と昨年度の調査で得られた岩石試料について,各研究分担者が処理,解析を進めている.タイ中央部及び南東部での調査で得られた試料からは,石炭系炭酸塩岩の年代が前期石炭紀Visean後期Serpukhovianであることが明らかになった.タイ南東部での調査でも,ほぼ同様の年代の石灰岩がチャチョエンサオ地域で得られた.さらにタイ南東部のサケオ地域の遠洋性珪質堆積物の放散虫年代と形成場についても検討を進めている.現在これらのデータをまとめている途中であるが,ナン背弧海盆形成前のインドチャイナ地塊縁辺の古地理的状況が明らかになってきている.またナンーウトラディ縫合帯からの試料については,現在その岩石学的記載を行い,同時に岩石化学的分析を進めている.また苦鉄質岩中のジルコンについて年代測定を行っているところである.これらの検討で,背弧盆の形成年代やテクトニックな特徴を明らかにし,特にオフィオライト岩石の成因と定置過程を詳細に検討する.また,主に初年度調査で得られたデータについて,国内外の研究集会において学会発表を行った.それらについて,更に論文の作成を進めている.本科研の最終年度にあたる平成27年度は,前年までの調査により得られた結果を踏まえ,1)タイ北部のスコタイ帯におけるペルムー三畳系(特にP-T境界炭酸塩サクセッションの層序と化石群衆変遷),2)スコタイ帯西縁に分布する蛇紋岩体,3)ラオス北部ウドムサイ地域でのスコタイ帯延長部,4)ラオス北部パックベン地域でのナン縫合線延長部,での調査を中心に,タイ北部のチェンライーランパン地域およびラオス北部のパックベンーウドムサイ地域で野外調査を行った.2回の調査で,日本からは計7名を派遣した.

タイ北部の調査では,前年度までに予備調査を行ったペルムー三畳系炭酸塩サクセッションにおいて,最後期ペルム紀有孔虫群集を含む生砕性石灰岩に,最前期三畳紀のPostcladella kalhori群集を伴うドロマイト岩ドロマイト質石灰岩が直接累重することを確認した.これは,東南アジアでは初の,炭酸塩岩サクセッションにおけるP-T境界である.またスコタイ帯の調査では,その西縁に蛇紋岩が分布することを確認した.スピネルの化学分析からは,この蛇紋岩が海洋底起源のかんらん岩に由来することが示された.ラオス北部の調査では,ウドムサイ南西地域においてメガロドンを産する石灰岩と,凝灰質砕屑岩からなる三畳系が広く分布することを確認した.これらの三畳系は,従来の地質図では石炭ーペルム系とされていた.岩相と年代から,ウドムサイ地域の三畳系はタイ北部,スコタイ地域のHong Hoi層及びDoi Long層に対比可能である.一方パックベン地域の蛇紋岩体で得られた試料の化学分析からは,それがタイ北部のナン縫合線に分布する超塩基性岩,蛇紋岩体同様,島弧マントル起源であるというデータが得られた.さらに,本科研で得られた結果を国内外の研究集会(特に本科研メンバーが中心となっているIGCP589のシンポジウム)において発表した.また,同時に公表論文の作成を進めた.東南アジア主要部(タイ,ラオス)において,後期古生代ー前期中生代のパレオテチス海洋プレートの沈み込みに伴う島弧ー縁海系の発達・崩壊過程を,野外調査および層序学,地質年代学,岩石学,古地磁気学,等の手法を用いて検討した.パレオテチス海洋底の沈み込みで形成された火山弧と背弧海盆閉鎖域は,タイ南東部ー北部(クレン,ランパン,チェンライ,ナン地域)からラオス北部(ウドムサイ,ルアンナムタ地域)へと連続することが初めて示された.その結果,当該時期の東南アジア主要部には,現在の日本列島と同様の,巨大海洋のプレート沈み込みとそれにより形成された島弧火山帯,その背後に発達した背弧盆という古地理が復元できた.今年度は当初計画通り,タイ国のスコタイ帯の広がりを把握するための調査,およびナンーウトラディ縫合帯に分布するオフィオライト岩石の岩石学的特徴と形成年代を明らかにするための試料採集を行う事が出来た.初年度と今年度に採集した試料は,現在各分担者がその専門領域に合わせ処理,解析,検討を進めている.そのいくつかについては国内の学会(日本地質学会年会,例会,など)や国際シンポジウム(本科研参加者が中心となり推進しているIGCP589プロジェクト等)で順次発表されている.更にその成果の幾つかは,国際シンポジウム特集号として出版が計画されている国際誌への投稿のため,論文としてまとめられつつある.このような状況に鑑み,平成26年度(本科研2年目)を終了した段階での自己評価としては,概ね計画通り順調に調査,研究が進展しているという感触を得ている.27年度が最終年度であるため、記入しない。地質学次年度は本科研最終年度となる.今のところ野外調査としては,タイ北部のスコタイ帯で新たに発見された炭酸塩岩中のペルム紀ー三畳紀境界,および連続した前期三畳紀炭酸塩岩について精査を実施し,さらにラオス北部において前回の調査結果を踏まえ再調査を行う計画でいる.また初年度発見したタイ国中央部の石炭系と思われる蒸発岩について,現地共同研究者による蒸発岩採掘鉱山会社との折衝の結果,現在稼行している鉱山で掘削された岩石コア試料を検討できる可能性が出てきた.
初期発生胚の転写調節カスケードの研究

本研究は、ウニ胚アリールスルファターゼ(Ars)遺伝子をモデルとして、初期発生胚における遺伝子の発生時期特異的・組織特異的発現を調節する転写調節因子カスケードの解明をめざすものである。Ars遺伝子の転写開始点付近から上流194bpまでの領域にプロモーターを強く促進する活性があることはすでに報告している。本年度は、この領域をさまざまにdeleteした断片をreporter assayすることによってプロモーター活性促進に働くシスエレメントを決定した。その結果、-72bp-56bpと+138bp+142bpにシスエレメントを見出した。前者はSpZ12やOctlの結合サイトで、後者はRel familyの転写因子の結合サイトで、いずれもそれ自身が転写を活性化する他に、第1イントロンにあるエンハンサーの活性を仲介する。転写開始点上流をさらにreporter assayした結果、-144bp-194bpまでの領域がプロモーターの転写活性を時期特異的に促進するため働くことがわかった。この領域には-168bp-162bpに正の転写調節因子Sox(Sry-type HMG box)蛋白質の結合配列であるAACAAAGが存在し、ゲルシフトアッセイによりこの配列に特異的に結合する核蛋白質を検出した。結合蛋白質は、未孵化胞胚期から間充織胞胚期にかけて一定であるが、原腸胚期には減少した。他種のウニのSox mRNAを用いてin vitroで蛋白質を合成し、バフンウニArs遺伝子のDNAに対してゲルシフトアッセイすると合成蛋白質はSoxコンセンサス配列に特異的に結合した。Sox結合配列の5′近傍上流域にはSox因子のSox結合部位への結合を調節するエレメントも見出した。Sox mRNAは母系情報であることも明らかにした。本研究期間に得られた成果は次の通りである。(1)ウニArs遺伝子の第1イントロンのGGATTA配列に結合する転写因子HpOtx_Lが実際にエンハンサー因子として働くことを、酵母Ga14-UAS系を用いたトランスアクチベーション実験で明らかにした。(2)HpOtxLのみの転写促進活性はあまり高くないが、エンハンサー領域のGGATTA配列付近に存在するCAAT配列が協調して働くことによって強い転写促進活性が現れることがわかった。(3)ウニ胚におけるアリールスルファターゼ(Ars)遺伝子の発生時期特異的発現はプロモーター領域(-252+38)にある2個の異なるシスエレメントによって調節されていることは昨年度に報告したが、これらのシスエレメントの一つが、転写因子Soxの結合配列であること、この配列を欠失させると転写が低下することがレポーターアッセイによりわかった。Ars遺伝子転写開始期のウニ核にはSox結合部位に結合する蛋白質があることをゲルシフトアッセイで明らかにした。

前者はSpZ12やOct1の結合サイトで、後者はRel familyの転写因子の結合サイトで、いずれもそれ自身が転写を活性化する他に、第1イントロンにあるエンハンサーの活性を仲介する。転写開始点上流をさらにreporter assayした結果、-144bp-194bpまでの領域がプロモーターの転写活性を時期特異的に促進するため働くことがわかった。この領域には-168bp-162bpに正の転写調節因子Sox(Sry-type HMG box)蛋白質の結合配列であるAACAAAGが存在し、ゲルシフトアッセイによりこの配列に特異的に結合する核蛋白質を検出した。結合蛋白質は、未孵化胞胚期から間充織胞胚期にかけて一定であるが、原腸胚期には減少した。他種のウニのSox mRNAを用いてin vitroで蛋白質を合成し、バフンウニArs遺伝子のDNAに対してゲルシフトアッセイすると合成蛋白質はSoxコンセンサス配列に特異的に結合した。Sox結合配列の5'近傍上流域にはSox因子のSox結合部位への結合を調節するエレメントも見出した。Sox mRNAは母系情報であることも明らかにした。
多様なバイオマスを構成する多糖類を分解できる微生物の基質の識別・認識機構の解明

以前のClostridium cellulovoransの比較プロテオーム解析の結果から本微生物が上清に存在する基質に応じて代謝タンパク質や基質の認識に関わるタンパク質群を大きく変動させていることが明らかになった。一方、C. cellulovoransがこれらの多糖基質の分解・代謝の際に、どのようにして経時的に分泌タンパク質と細胞タンパク質を変動させていくメカニズムは未だ明らかになっていない。これを明らかにするためにC. cellulovoransの経時的プロテオーム解析を行っている。昨年までにサンプルの調製、分析を終えていたため、本年度はこの統計解析を行い、C. cellulovoransが経時的に変動させているタンパク質群を明らかにした。経時的な解析の結果C. cellulovoransは菌体表面のセルロソームを上清に分泌することで植物細胞壁多糖を効率よく分解していることが示唆された。またネットワーク解析も行い、C. cellulovoransがプロテアーゼとプロテアーゼインヒビターを協調的に発現させることで、植物のプロテアーゼを阻害しながら多糖類を分解している機構が示唆された。本内容は基質の識別・認識機構の解明、バイオマス分解、C. cellulovoransの代謝工学などにとっての重要な情報源になることが期待される。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本年度はC. cellulovoransの宿主ベクター系の開発を行った。C.cellulovoransはいまだ宿主ベクター系が開発されておらず、遺伝子の欠損や過剰発現ができない。そのため、本微生物の基礎的な知見や産業への応用にあたって大きな問題となっている。宿主ベクター系の開発にあたってもっとも大きな問題となっているのが、C. cellulovoransが持つ非常に高い制限酵素の活性が引き起こす導入遺伝子の不活化である。本微生物にベクター系を導入する際には、この高い制限酵素の活性からベクター系を保護する必要がある。そこで本年度は宿主ベクター系を制限酵素から保護するために必要となるDNAメチラーゼの選抜・発現を主に行った。まずベクター系にメチル化を行う酵素である、DNAメチラーゼを本微生物のゲノム情報から4種類選抜した。続いて、このDNAメチラーゼをゲノムからクローニングし、これを大腸菌に発現させた。また、大腸菌にコドンを最適化したDNAメチラーゼも遺伝子合成によって作成し、これも大腸菌に発現させた。後者はコドン使用率の差によって大腸菌でDNAメチラーゼが発現しないことを考えて作成している。DNAメチラーゼが発現した大腸菌に大腸菌ーClostridium属のシャトルベクターを導入し、ベクター系がメチル化されているを確認した。加えて、嫌気条件下でプラスミドを導入する際のエレクトロポレーションの諸条件の検討も行った。当初の計画通り研究は進捗している。クローニングでは、種ごとのコドンの使用率の差にでDNAメチラーゼが発現しにくいことも考えられたが、大腸菌にコドンを最適化させたメチル化酵素を用いることによって発現していることを確認でき、順調に実験が進行している。Clostiridium cellulovoransの宿主ベクター型の開発を行った。大腸菌DH10β株ではDNAメチラーゼ活性を確認することが出来なかったので、大腸菌由来のメチルトランスフェラーゼdamまたはdcm両方を欠損しているIBL21(DE3)株を用いてメチルトランスフェラーゼを発現した。しかし諸条件を検討した結果、IBL21(DE3)株においてもメチルトランスフェラーゼの活性は確認できなかった。大腸菌の宿主やメチルトランスフェラーゼ配列の最適化法を検討中である。これを明らかにするためにC. cellulovoransの経時的プロテオーム解析を行う。今年度は経時的プロテオームのためにそれぞれの多糖基質における生育曲線を作成し、サンプリングポイントを決定した。また分泌タンパク質と細胞タンパク質それぞれをサンプリングポイントから採取し、プロテオームサンプルを調整した。得られたサンプルをTMT labelによってラベル化した後にnano LC-MS/MSで分析しプロテオーム解析を行った。現在統計的解析を行い、タンパク質の経時的な変動を追っている。本年度は、C. cellulovorans由来のメチルトランスフェラーゼをいくつかの大腸菌株に発現させて活性を確認した。しかしどの株においてもメチルトランスフェラーゼ活性を確認することは出来なかった。また以前得られた比較プロテオーム解析の結果から、本微生物が上清存在する多糖群に応じて酵素群の適応している機構が明らかになった。これを明らかにするため、当初の計画に加えて経時的プロテオーム解析を行っている。

昨年までにサンプルの調製、分析を終えていたため、本年度はこの統計解析を行い、C. cellulovoransが経時的に変動させているタンパク質群を明らかにした。経時的な解析の結果C. cellulovoransは菌体表面のセルロソームを上清に分泌することで植物細胞壁多糖を効率よく分解していることが示唆された。またネットワーク解析も行い、C. cellulovoransがプロテアーゼとプロテアーゼインヒビターを協調的に発現させることで、植物のプロテアーゼを阻害しながら多糖類を分解している機構が示唆された。本内容は基質の識別・認識機構の解明、バイオマス分解、C. cellulovoransの代謝工学などにとっての重要な情報源になることが期待される。今後は本年度開発を行ったDNAメチラーゼのメチル化の活性評価と、これを用いた遺伝子破壊株や過剰発現株の作成を行う。また、糖結合タンパク質に結合する糖のサイズを決定する。来年度はC. cellulovoransの宿主ベクター型の開発を目指す。用いる配列や大腸菌株などを再度検討する。加えて、経時的プロテオーム解析のデータの統計解析を行う。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
古代幼学書の基礎的研究

本研究は、平成13、14年度特定領域研究(A)(2)「古典学の再構築」における研究課題「日中幼学書の比較文化的研究」を継承し、以下の二項目をテーマに、基礎的研究を深化、拡大するものである。1孝子伝、孝子伝図の研究2太公家教の研究以下、上記二項目に関する平成15-17年度三箇年における、成果の概要を記す。1については、平成15年2月公刊の『孝子伝注解』(汲古書院)における、(1)孝子伝テキスト、(2)孝子伝図の問題を継承し、以下の作業に従事した。(1)公刊済の陽明本、船橋本孝子伝以外の古孝子伝逸文を蒐集、整理(「改訂古孝子伝逸文一覧」、『京都語文』11)、その原文資料を原稿化した。また、宇津保物語以下、孝子伝の日本文学に対する影響を各論する(『国語国文』73・1、『説話論集』13など)。(2)については、『孝子伝図注解』の「孝子伝図集成稿」の完成に向けて、本格的な集成を企画、その図像蒐集に着手した。例えば集成稿に未収録の最重要資料、和林格爾後漢壁画墓の孝子伝図の調査のため三度訪中、内蒙古文物考古研究所との緊密な連繋の下、二次に亙る図像蒐集を行った。その成果の一として、例えば後漢-六朝時代に及ぶ、テキストと図像の密接な関連の解明や(密教図像学会第23回学術大会における発表また、『京都語文』11など)、或いは、米国のM.ニラン女史による武氏祠画象石研究の批判的継承(『京都語文』12)などが上げられる。2については、(1)平成15年5月より、校注本公刊のための輪読会を開始、平成17年12月より三読目に入り、原稿の完成が近い。(2)太公家教は多数の諸本を擁するため、平成17年度は、諸本系統の整理を重点的なテーマとした。成果は、近く「音読する幼学-太公家教について」(『文学』06年3、4月号)、「太公家教」(『日本敦煌学論叢』第一巻)その他として公刊される。平成15年度においては、以下の三つのテーマに添った研究を実施した。1、古代幼学書としての古孝子伝逸文の本文収集と整理。2、「孝子伝図集成」に向けての孝子伝図の図像原版の収集と整理。3、古代幼学書『太公家教』研究の立ち上げ。1については、情報化時代の幕開けの反映として、近時陸続と刊行されつつある「四部叢刊」「文淵閣本四庫全書」「古今図書集成」など、全文検索機能を具えたCD-Rom版を用い、かつて公刊した「古孝子伝逸文一覧」(黒田彰『孝子伝の研究』

<佛教大学鷹陵文化叢書5、思文閣出版、平成13年>I一所収)をさらに充実、完全化すべく、三百六十条に及ぶ新逸文を抽出、確認を終え、目下その整理と公表を準備している。2については、将来、日・英・中三か国語併記の図版解説を付した「孝子伝図集成」の公刊を計画し、その土台となる「孝子伝図集成稿」(幼学の会編『孝子伝注解』<汲古書院、平成15年>所収)に基づいて、図像原版としての使用に堪える、鮮明な孝子伝図の収集を継続、例えば最近公開された和泉市久保惣記念美術館蔵北魏石床の右側板(郭巨図。三面)の図像などを、今年度新たに得ることが出来た(和泉市久保惣記念美術館の協力による)。3については、幼学の会として、従来からの孝子伝研究に加え、平成十五年四月から古代幼学書の基礎的研究の一環として、新たに『太公家教』の研究を立ち上げ、研究テーマのさらなる拡充を図ることとしたものである。今年度は大学院生二名をアルバイトに当て、四十本を越える敦煌本『太公家教』の校勘資料その他を作成し、同時に寧楽美術館蔵『太公家教』の撮影も実施して、十六年三月時点で、『太公家教』の三分の二程の校勘、注解作業を進めている段階である。1.古孝子伝逸文の本文蒐集、整理。従来、古孝子伝の逸文として知られているもの以外の約四百条を、電子版四庫全書、四部叢刊、古今図書集成などを用いて蒐集、整理した上で、「改訂古孝子伝逸文一覧」(『京都語文』11、平成16年11月)として公刊した。またその過程で明らかとなったこれまで全く存在の把握されることのなかった新出逸文十余条について、それらの本文内容、原拠などを和漢比較文学会(平成16年9月。於甲南大学)例会で報告、成果は「新出古孝子伝逸文一覧」を付して『和漢比較文学』33号に掲載を予定する(以上、黒田担当)。2.孝子伝図の蒐集整理。幼学の会は六月、米国のキース・ナップ博士と会合(於大阪)して、「孝子伝図集成」校刊に関する打合わせを行い、また、和泉市久保惣記念美術館蔵北魏石床その他の在日孝子伝図資料を調査した。次いで、九月、中国内蒙古自治区、山東省の孝子伝の図像を調査し、中国社会科学院の趙超、朱延平研究員及び、内蒙古文物研究所の郭治中、陳永志研究員の全面的な協力の下、和林格爾後漢壁画墓、さらに後漢武氏祠画象石などの孝子伝図を撮影、特に前者未公開画象を多数蒐集することが叶った。その一端は、黒田「魏陽贅語-孝子伝図と孝子伝-」(『密教図像』23、平成16年12月)に報告した。3.太公家教研究の立ち上げ。古代幼学書太公家教の伝本たる敦煌本約四十種に関する校本を作成、それに基づいて幼学の会による本格的な訓読と注釈(校異表を付す)を輪読会形式で開始した(平成16年度は12回実施)。なおフランスにおけるP・ドミエヴィルによる太公家教研究を輪読に取り入れたことも今年度の大きな成果の一つである(山崎担当)。輪読二次に入り、一つは伝本系統の整理、一つは西夏語太公家教の扱いなどが目下の問題として浮かび上がりつつある。平成17年度は、研究課題における具体的テーマ、1孝子伝、孝子伝図の研究2太公家教の研究について、以下のような、成果を得た。1孝子伝、孝子伝図の研究については、(1)平成16年度の逸文蒐集リスト(「改訂古孝子伝逸文一覧」<『京都語文』11>)に基づき、逸文原文を一覧とした資料集原稿を完成させた。(2)米国における、最新の後漢武氏祠画象石研究の一、Michael Nylan女史による"Addicted to Antiquity(nigu)"(Recarving China's Past, Princeton Unoversity Art Museum,2005所収)における最新の学説を検討・吟味し、私達の研究との関連を明らかとした。詳細は、黒田彰「武氏祠画象石の基礎的研究-Michael Nylan "Addicted to Antiquity"読後」(『京都語文』12)参照。
高温熱エネルギーの高効率利用に関する研究

高温レベルの熱エネルギーの利用効率の向上を目指して、エネルギー利用機器の安全性に係わる相変化熱伝達の除熱限界や高効率除熱機構、並びに熱源としての燃料の多様化に対応した高効率燃焼や燃焼限界について研究を行い、以下の成果を得た。1.カリウムの膜沸騰実験を行うとともに、球,垂直平板,水平円柱の膜沸騰伝熱の理論解を求め、種々の液体の実験値と比較検討した。2.大気圧下のサブクール水中で耐熱塗料焼きつけの銀円柱と銀球の冷却実験を行い、膜沸騰下限界値に対する諸因子の影響を明らかにした。3.気泡微細化沸騰の発生機構に対するサブクール度と流速の影響を明らかにし、温度と圧力変動による考察を加えた。4.衝突噴流場で過渡沸騰除熱特性を調べたところ、伝熱面近傍の大きな圧力勾配と流速変動が除熱量の増大に有効であることがわかった。5.l/dの広範囲のCHFに関し圧力を変えて実験し、CHFの全データを分析して特徴を明らかにし、かつ一般的予測法を与えた。6.全面膜冷却効率に及ぼす諸因子の影響のうち、個別の効果が明らかな曲率と主流乱れの複合効果について知見を得た。7.ふく射変換体を用いて、高含水率固体,低発熱量液体を対象として燃焼促進の実験を行い、その有効性を確かめた。8.メタノールのスパーク発火に必要なエネルギーが、【O_2】過濃,【O_3】添加等により大幅に低下できることを実験と反応モデル解析で示した。9.超過エンタルピ火炎では、熱分解を生じ易い燃料ほど安定範囲が拡大する。これは熱分解による水素の効果に起因すると考えられる。10.豪洲褐炭,難燃性コークス粒子を用いた燃焼実験により、着火の機構と限界,燃焼特性,2段燃焼による低【NO_x】化等を明らかにした。11.メタンやプロパンと空気の超希薄混合気を酸化剤とした拡散火炎の消炎限界,限界燃料濃度や火炎の振舞を調べ、消炎機構を解明した。
新型電位依存性Ca^<2+>チャネルの阻害薬の開発とその末梢循環における役割の解明

全身の血圧は主に外径数十ミクロン程度の一層の平滑筋細胞からなる末梢抵抗血管の緊張度の変化によって効果的に制御されていると考えられているが、最近我々はモルモットの小腸粘膜下動脈や腸間膜動脈最終分枝以降の末梢血管部では、既知のCa2+チャネルとは全く違う生物物理学的・薬理学的性質を示すnifedipine非感受性、電位依存性Ca2+チャネル(NI-CC)の割合がほぼ100%になることを明らかにした。本研究ではこのNI-CCについて以下のことを明らかにした。(2)このチャネルは末梢血管交感神経の主要神経伝達物質ATPによっでプロテインキナーゼA及びCによるリン酸化を介した二相性制御(低濃度で増強、高濃度で抑制)を受けている(J physiol, in press)。(3)このチヤネルを介したCa2+流入が内圧負荷時の末梢細動脈の緊張性(張力)や血管径の制御に寄与している(Jpn. J. Pharmacol.82,82P、論文投稿中)。本研究の主要目的の一つである天然毒スクリーニングに基づいた選択的阻害薬の検索・開発はこれまでのところ有効なペプチドが得られていない。今後も検索を継続する予定である。我々が発見し、末梢の細動脈に優勢に発現しているニフェジピン非感受性高電位活性化型Caチャネル(NI-VDCC)の阻害薬の検索を行い以下の結果を得た。すなわちR型、T型Caチャネルの阻害薬、SNX482(200nM)、sFTX3.3(1μM)、ω-Aga TK(100nM)には有意な阻害効果がないが、mibefradilはR型、T型Caチャネルに対するのと同程度の効力でNI-VDCCを完全に抑制することが判明した(IC50=0.4μM)。fura-2によるCa蛍光測定法及びビデオ画像解析による血管径測定法を用い、腸間膜細動脈におけるNI-VDCCの生理的役割を検討した。過剰K溶液(30-77mM)投与によって生じる細胞内Ca^<2+>上昇やそれに伴う血管径減少は、ニフェジピン10μMの前投与で約50%しか抑制されなかった。一方mibefradilはNI-VDCCを抑制するのと同程度の効力で、このニフェジピン非感受性Ca上昇および血管径減少を濃度依存的に抑制した。以上の結果からNI-VDCCを介するCa流人が、腸間膜細動脈の[Ca^<2+>]_iや筋緊張調節に重要な役割を果たしていることが明かとなった。一方、NI-VDCCに対する種々の血管作動性物質の効果について検索を行い、ATPが低濃度ではG_s/cAMP/PKA系を介して増強作用を、高濃度ではG_<q/11>/PIP_2/PKC系を介して抑制効果を表すことが明らかになった。この実験結果は、自律神経終末や細胞障害により放出されるATPにより本NIVDCCの機能が調節されていることが強く示唆された。全身の血圧は主に外径数十ミクロン程度の一層の平滑筋細胞からなる末梢抵抗血管の緊張度の変化によって効果的に制御されていると考えられているが、最近我々はモルモットの小腸粘膜下動脈や腸間膜動脈最終分枝以降の末梢血管部では、既知のCa^<2+>チャネルとは全く違う性質を示すnifedipine非感受性、電位依存性Ca^<2+>チャネル(NI-CC)の割合がほぼ100%になることを明らかにした。本年度の研究ではこのNI-CCについて、(l)ラット、ウサギの末梢血管部にもNI-CCとほぼ同一の性質を示すCa^<2+>チャネルが高密度に存在する(Circ Res 85,596-605,1999;Jpn.J.Pharmacol.82,82P、論文投稿中)。(2)このチャネルは末梢血管交感神経の主要神経伝達物質ATPによってプロテインキナーゼA及びCによるリン酸化を介した二相性制御(低濃度で増強、高濃度で抑制)を受けている(J Physiol, in press)。(3)このチャネルを介したCa^<2+>流入が内圧負荷時の末梢細動脈の緊張性(張力)や血管径の制御に寄与している(Jpn.J. Pharmacol. 82,82P、論文投稿中)。

本研究の主要目的の一つである天然毒スクリーニングに基づいた選択的阻害薬の検索・開発はこれまでのところ有効なペプチドが得られていない。今後も検索を継続する予定である。
眼球・頭部運動系における座標系と機能的シナジーの中枢神経基盤

複雑な随意運動制御を脳が効率的に行うために、複数の筋がグループを形成し同時に支配される、すなわちシナジーを形成することにより自由度を減少させているという考え方が古くから唱えられ、近年、工学的手法により、動物やヒトにおいてその存在が示されるようになった。しかしながらそれが、実際に脳内のどのような神経結合によって実現されているのかを示した生物学的データは少ない。本研究は、身体の平衡に深く関与する前庭脊髄反射系において、筋シナジー形成の中枢神経機構の実体を明らかにした。頭部に回転刺激が加わり、ある半規管が刺激されると、与えられた回転とは正反対の方向に頭部が回転し,元の頭の位置に立ち直る前庭頚反射が起こる。この際、刺激された半規管からの情報が、特定の頚筋群に伝えられる必要がある。これらの筋群は一つの「シナジー」を形成しているといえる。我々は前庭頚反射においては、前庭神経核と頚筋の運動細胞をつなぐ前庭脊髄路細胞のそれぞれが多数に枝分かれし、多数の筋を同時に支配していることが筋シナジーの形成機構において重要な役割を果たしていると考え、本研究においてそれを証明した。まずそれぞれの頚筋の運動細胞について、左右6個の半規管からどのような入力があるか、すなわち各頚筋の側からみた6個の半規管からの入力の収束様式を明らかにした。この解析を様々な頚筋について行うことにより、ある半規管が出力を及ぼす頚筋群の組み合わせが判明した。そこで次に、水平半規管からの入力を伝える前庭脊髄路細胞に注目し、その細胞内に神経標識物質を注入してその形態を可視化し、脊髄における分枝パターンを解析したところ、多数の頚筋の運動神経核を同時に支配していることが明らかとなった。これにより前庭脊髄路細胞の単一細胞レベルの形態学的な特性が筋シナジー形成に大きく寄与していることが明らかとなった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。複雑な随意運動制御を効率的に行うために、中枢神経系は筋シナジーを形成し、自由度を減少させているという考えが一般的に広く受け入れられている。しかしながら、中枢神経系内における筋シナジー形成の神経基盤がどのようなものであるかを示した生物学的実験データは少ない。本研究は、前庭脊髄反射系をモデルとし、筋シナジー形成の中枢神経機構の実体を明らかにしようとするものである。頭部に回転刺激が加わりある半規管が刺激されると、その半規管の存在する平面内で、与えられた外乱である頭部の回転と反対の方向に代償性の眼球と頭部回転がおき,元の眼球位置と頭位に立ち直る反射性の運動が起こることが知られており、それぞれ前庭動眼反射、前庭頚反射と言われる。前庭頚反射では、刺激された半規管からの情報が、その状況にふさわしい頭部の立ち直りを起こすための特定の頚筋群に伝えられる必要がある。これらの筋群は、特定の方向に頭部を回転させるという共通の作用をもっているので、一つの「機能的シナジー」を形成しているといえる。この筋シナジーが中枢神経内のいかなる機構によって決定されているかについては、解明されていない。前庭脊髄路は系統発生学的に古く、中枢神経系による運動の制御機構の原型である可能性がある。本研究の目的はこの前庭脊髄反射系において筋シナジーの中枢神経機構の実体を明らかにすることである。今年度はまず、各頚筋運動ニューロンに対し、左右6個の半規管からの入力がどのように収束するかを明らかにした。ネコにおいて鰓弓由来の屈筋(胸骨乳突筋、鎖骨乳突筋)の運動ニューロンへの半規管入力様式を明らかにし、固有背筋由来の筋の入力様式と比較した。その結果、固有背筋由来の伸筋である板状筋と、鰓弓由来の屈筋である胸骨乳突筋および鎖骨乳突筋が共通の入力パターンをもつことが明らかとなり、これらが筋シナジーを形成している可能性が示された。本研究の目的は前庭脊髄反射系において筋シナジー形成の中枢神経機構の実体を明らかにすることである。今年度は、左右6本の半規管から、さまざまな頚筋の運動ニューロンへの収束様式を解析した。得られたデータを逆方向に解釈すると、各半規管からの出力がどのような頚筋に出力されるかを示唆する重要な手掛かりとなった。これにより来年度行う形態学的な解析の効率と精度を上げるための有力な基礎データが得られたことになり、順調に進捗している。

我々は前庭頚反射においては、前庭神経核と頚筋の運動細胞をつなぐ前庭脊髄路細胞のそれぞれが多数に枝分かれし、多数の筋を同時に支配していることが筋シナジーの形成機構において重要な役割を果たしていると考え、本研究においてそれを証明した。まずそれぞれの頚筋の運動細胞について、左右6個の半規管からどのような入力があるか、すなわち各頚筋の側からみた6個の半規管からの入力の収束様式を明らかにした。この解析を様々な頚筋について行うことにより、ある半規管が出力を及ぼす頚筋群の組み合わせが判明した。そこで次に、水平半規管からの入力を伝える前庭脊髄路細胞に注目し、その細胞内に神経標識物質を注入してその形態を可視化し、脊髄における分枝パターンを解析したところ、多数の頚筋の運動神経核を同時に支配していることが明らかとなった。これにより前庭脊髄路細胞の単一細胞レベルの形態学的な特性が筋シナジー形成に大きく寄与していることが明らかとなった。今年度の解析により、さまざまな頚筋運動ニューロンに対する、左右6本の半規管からへの入力の収束様式が明らかとなった。このデータにより、各半規管から興奮性および抑制性の出力を行う頚筋の種類が推定された。そこで、今後はそれらが単一の前庭脊髄路細胞により支配されていることを形態学的に検証し、中枢神経系内における筋シナジー形成の神経基盤の一つであることを証明する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
油水界面を用いるタンパク質の電気化学的分離・検出システムの構築

ある種のアニオン性界面活性剤を含む油相とタンパク質を含む水相(pH〓3.4)との間の界面において,界面活性剤との錯形成によってタンパク質の界面吸着が促進される。この反応は,油水界面の電位差に依存し,また界面を流れる電流は界面活性剤が過剰であればタンパク質濃度に比例するので,タンパク質の定性および定量分析が可能になる。この測定原理に基づき,タンパク質のフロー分離・検出系を開発することができた。先に我々は,油水界面を用いてタンパク質を蛍光色素で標識することなく,ラベルフリーで電気化学検出する原理を見出した。本研究の目的は,本手法の基礎となる電気化学反応の解析と,タンパク質の電流検出型センサーおよび電解クロマトグラフ分離装置への応用である。初年度においては,本手法の測定原理となる油水界面でのアニオン性界面活性剤存在下でのタンパク質の移動現象の反応解析を主に行った。その結果,界面活性剤とタンパク質の界面での錯形成によってタンパク質が油水界面で吸・脱着するという反応機構が明らかになった。また,このタンパク質の移動反応によるボルタンメトリー波が,界面活性剤過剰の条件下でタンパク質濃度に比例する電流を与え,また,タンパク質や界面活性剤の種類によって波の現れる電位が異なることが見出された。このことは,タンパク質の定量および定性分析が原理的に可能であることを示している。微分パルスボルタンメトリー法を用いた検討では,本手法の検出限界は4μm(ミオグロビン)であり,実用上も満足できる感度が得られた。さらに様々なタンパク質を用いたサイクリックボルタンメトリー測定によって,タンパク質の波の現れる電位(立ち上がり電位)がタンパク質の表面の状態(polar,non-polar,charged)に良い相関があることが分かった。なお,多孔質テフロンチューブを用いる油水界面型フロー電解セルによってタンパク質を分離・検出する装置を試作し,予備的検討を行った。2種類のタンパク質を分離用セルの印加電圧を切り替えることによって選択的に界面に吸着させて,分離検出できることが示された。前年度において,本手法の測定原理となる油水界面でのアニオン性界面活性剤存在下でのタンパク質の移動現象の反応解析を行い,界面活性剤とタンパク質の界面での錯形成によってタンパク質が油水界面で吸・脱着するという反応機構を明らかにした。そして,このタンパク質の移動現象によるボルタンメトリー波がタンパク質の定性および定量分析に利用できることを示した。本年度においては,タンパク質の分離検出を目的として,多孔質テフロンチューブを用いる油水界面型フロー電解セルを2連で用いたフロー分離・検出システムを作製した。まず,このシステムの性能評価のため,低分子イオンであるアセチルコリンとコリンの分離定量を試みた。イオン移動電位が60mVしか離れていない両イオンを一段目の分離用セルを用いてある程度分離したのち,二段目の検出用セルで得た電流応答を用いて同時定量できることが示された。この基礎検討をもとに,モデル実験として2種類のタンパク質(ミオグロビンとリゾチーム)の分離・検出を試みた。両タンパク質の油水界面での吸着電位は60mV程度しか離れていないが,一段目の分離用セルにミオグロビンのみを効果的に捕捉してリゾチームから分離し,分離用セルへの印加電圧を変えて得られた検出用セルの二つの電流ピークから両タンパク質を同時定量できることが分かった。これによりタンパク質のフロー分離・検出が原理的に可能であることが示された。前年度までに,油水界面でのタンパク質の電気化学的挙動に関する基礎的検討を終え,ある種のアニオン性界面活性剤を油相に高濃度添加すれば,pH3.5程度の水相中のタンパク質を,界面に吸着する電流を用いて検出できることを原理的に示した。また,実用的な応用のための基礎検討として,多孔質テフロンチューブを用いる油水界面型フローセルを二連で用い,一段目のフローセルで2種類のタンパク質(リゾチームおよびミオグロビン)を吸着電位の違いを利用して分離し,二段目で検出することを試みた。その結果,二種類のタンパク質を同時定量できることが示された。そして,以上の成果をLangmuir誌に報告した。このような基礎的検討を踏まえ,本年度(最終年度)において,実際的応用のモデル実験として,人工尿中のタンパク質の分析を試みた。尿中のタンパク質は主としてアルブミンであることから,一つの油水界面型フローセルを用いて測定を行ったところ,人工尿中に含まれる低分子イオン(クレアチニンなど)がアルブミンと同様の大きな電流応答を示すことが分かった。そこで,透析膜を用いて試料溶液中の低分子イオンを予め除去したところ,タンパク質のみによると思われる電流応答を得ることができた。

標準添加法により人工尿中のアルブミン濃度を求めたところ,他の含有タンパク質の影響のため表示値より一桁高い値(3.0μM)となったが,尿タンパク陽性の患者のアルブミン濃度は十分高くなるため,臨床的応用の可能性は高いと思われる。なお,本研究と密接に関連する研究として,生体膜において重要な役割りを担っている膜結合酵素(フルクトースデヒドロゲナーゼ)および酸化還元タンパク質(シトクロームc)の油水界面での電子移動反応の研究を行い,その成果を学会発表(計4件)している。
言語習得・言語変化における意味的普遍性の役割に関する研究とデータベースの開発

(1)幼児言語習得データの電子化については、岡山データの電子化をほぼ終了した。岡山データは、約2500ページに及ぶ幼児の発話データ(3、4、5才児の横断的データ)で、これをまずOCRを使ってよみとり、次に手作業により、読み取りの不完全な部分を修正しつつ、CHAT形式(国際的幼児言語データベースCHILDESで採用されている音声言語書き取り方式)に沿った形で、電子化をすすめた。近日中にCHILDESのデータベースに提供し、全世界の研究者が利用できるようにする予定。それと並行して、ある女児の縦断的データを収集中。(1歳5カ月より、月2回のペースで、録画・録音を続けている。)これも、前述のCHAT形式で書き取り、電子化をすすめている。こちらについては、もう少し時間がかかるが、将来的にはCHILDESに提供する予定である。(2)データ分析については、今年は幼児言語の分析にしぼって、日本語の動詞形態素の習得、特にその出現におけるパターンについて、3名の幼児言語データ(Aki,Miyata 1995;Yocchan,Clancy 1985;Taachan国立国語研修所1982)を詳細に分析した。その結果、幼児の最も初期の「た」の使用は、PERFECTの意味で使われており、過去時制をあらわすのは、もっとあとになるということがわかった。これは、PERFECTの「たり」が過去をあらわす「た」に変わってきた日本語の歴史的変化と呼応しており、「個体発生は系統発生を繰り返す」という一般原則にあてはまるようで、今後さらに他の言語などでの調査が必要である。なお、「ている」の出現については、大きな個人差が見られ、普遍主義的研究の流れに釘をさすような結果であった。(3)今後は、幼児言語発達と、歴史的変化の比較を系統的に行い、「限界性、瞬間性、状態性」などの普遍的意味性分と形態素の文法化の関連を明らかにしていきたい。
南極氷床コア中ダストのマルチパラメータ分析による氷期・間氷期の気候・環境変動解読

本研究では南極ドームふじで掘削された氷床コアに含まれるダストの特性を表わすマルチパラメータを高精度で系統的に分析することで、ダストと気候変動との関わりを研究した。平成29年度は、国立極地研究所で開発したアイスコア連続自動融解分析装置(CFA)を用いて、南極ドームふじ氷床コアの完新世最終退氷期に対応するサンプルの高時間分解能分析を実施した。CFAを構成するICPQMSを用い、鉱物ダストに含まれる鉄、アルミニウム、カルシウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウムを高時間分解能で分析したところ、鉄とアルミニウムについては、ICPQMSのシグナルのバックグラウンドの上に、鋭いスパイク上のピークが重なって見られた。CFAで融解した氷床コアサンプルの一部をフラクションコレクターで自動分取したサンプルをフィルターで濾過し、溶存態と粒子態に分けて分析し、CFAに接続したICPQMSのデータと比較した結果、データのバックグラウンド濃度を形成しているのが溶存態で、スパイク的に出現すピークを形成しているのが粒子態であることが明らかになった。この方法でドームふじ氷床コアのCFA分析を行い、溶存成分と非溶存成分を分離した高時間分解能分析を実施することができた。また、CFAのフラクションコレクターで採取したサンプルを用い、イオン分析、ダストの粒径・個数の分析、ダストの形状分析を行った。これと並行し、走査型電子顕微鏡(SEM)及びSEMに接続したエネルギー分散型X線分析装置(EDS)で分析し、鉱物組成を分析した。これらのマルチパラメータ分析によって得られた結果を総合的に解析した。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。平成27年度は、国立極地研究所で開発中のアイスコア連続自動融解分析装置(CFA)を用いて南極ドームふじ氷床コアの完新世のサンプルを分析するために分析条件の最適化を行った。具体的には、ダストに含まれる成分であるNa、Ca、K、Mg、Al、Feの濃度を測定するため、ICP質量分析計のチューニングを工夫するとともに、CFAシステムを構成する部品からのコンタミネーションを抑える工夫をすることで、これらの元素が極微量しか含まれない、完新世のサンプルの高精度分析を可能にした。また、微細なダストの個数と粒径分布を高精度で測定するため、既存のレーザー遮蔽式ダスト分析計の分析プログラムを開発した。これと並行し、ドームふじ氷床コアのサンプル分析計画を立案し、ドームふじ氷床コア研究の実施母体であるドームふじアイスコアコンソーシアム(ICC)にサンプル分析計画を提出し、ICCからサンプルを使用するための承認を得た。承認が得られた後、低温内で完新世のサンプルをCFA用に切断、整形し、整形したサンプルを用いてCFAによる酸素同位体比分析と、ダストの個数及び粒径分布の分析、さらにNa、Ca、K、Mg、Al、Fe濃度の計測を開始した。一方、氷床コア中に含まれる微量かつ微小なダストを光学顕微鏡で観察するため、高精度の光学顕微鏡を選定し、導入した。また、走査型電子顕微鏡(SEM)観察を行うため、融解又は昇華させたアイスコアサンプルに含まれるダストをフィルター上に収集し、コンタミネーションなしで化学成分を定性分析するための分析方法の開発を開始した。さらに、クライオステージを用いて氷床コアを融解せずに分析するための分析法の開発を開始した。南極ドームふじ氷床コアの完新世のサンプルに含まれる固体微粒子やNa、Ca、K、Mg、Al、Feの濃度は極微量である。そのため、ICP質量分析計のチューニングの最適化と、流路からのコンタミネーションを最小限に抑えることが必要であった。平成27年度は極微量濃度の測定を行うためにCFAを最適化する過程で、当初の予想に反してCFAの分析データに異常ピークが見られた。実験の結果、この異常ピークは、CFAを構成する様々な部品に混入するコンタミネーションが原因であることが判明し、分析精度の再評価を行うことが必要になった。詳細なテスト実験を繰り返した結果、コンタミネーションの原因となる部品を特定することができ、コンタミネーションを除去することに成功した。また、CFAの部品や運用方法を改良することで、完新世のサンプルの分析に十分な分析精度を有することが明らかになった。これにより、完新世サンプルのCFA分析を順調に実施することができた。一方、ダストの個数と粒径分布の計測方法には従来様々な問題があったが、世界的にも問題の原因が十分に認識されておらず、解決策が講じられてこなかった。そのため、精度の低い測定や測定結果の誤った解釈により、誤った結論を論じた論文が多数見られる。本研究では、ダスト分析法についても様々なテストを行うことで分析法の問題点を見出すことができ、さらに、分析法の改良を行うことができた。完新世サンプルの分析開始までに当初の計画よりも時間がかかったが、現在は、問題が解決し、研究がおおむね順調に進展している。1.南極ドームふじ氷床コアの完新世のサンプルをアイスコア連続自動融解分析装置(CFA)で分析した。2.ドームふじ氷床コアの最終退氷期から最終氷期最寒期のサンプルをCFAで分析するため、CFAを最適化した。

固体微粒子や各種元素の濃度が低い完新世のサンプルを分析する際は、CFAを低濃度のサンプル用に最適化する必要があったが、完新世から最終退氷期、最終氷期最寒期へと時代を遡ると、これらの濃度が高くなるため、この時代のサンプル用にCFAの最適化が必要であった。ダストの指標となる固体微粒子については、使用しているレーザー遮蔽式ダスト分析計において分析可能な上限濃度を超えてしまうため、アイスコア融解部から固体微粒子分析装置に導入される融解水のラインに超純水のラインを接続し、超純水によってサンプルからの融解水を希釈した。3.CFAによって自動分注された完新世のサンプルを用いてイオン分析とダスト分析を行った。また、光学顕微鏡による微粒子の直接観察方法を開発した。4.ダスト粒子を走査型電子顕微鏡(SEM)により分析する方法の開発を継続した。最初はサンプルを融解する方法を幾つか試みたが成功しなかったため、昇華する方法を検討した。凍結乾燥機により氷を昇華させてフィルター上にダストを捕集する方法でコンタミネーションなしで分析できることが分かったので、この方法によって実験条件の検討を行った。これと並行し、クライオSEMにより、氷床コア・サンプルを融かさず分析する方法の開発を継続し、グリーンランドのアイスコア・サンプルでテストを行った。5.ダストの溶存成分と非溶存成分の分離する分析法について研究を開始した。CFA-ICPQMSによる無機元素分析において、溶存態と全形態(溶存態+粒子態)濃度の比較を行い、元素による挙動の違いを明らかにした。レーザー遮蔽式ダスト分析計は、ダスト濃度が高くなると分析不能になることが懸念されていたが、超純水のラインをCFAシステムに組み込むことで、分析計に導入されるサンプルのダスト濃度を低くすることができ、測定可能となった。凍結乾燥法を用いてフィルター上に捕集したダストのSEMによる成分分析や、クライオSEMによって氷を融解せずにダストを分析する方法の開発も順調に進んでいる。また、CFA-ICPQMSによる無機元素分析においては、溶存態と粒子態のシグナルの出方が異なることが明らかになり、ICPQMSへ導入するサンプルは、フィルターを通過させなくても溶存態と粒子態を分離できることが分かった。このようにダストの様々な分析が可能になった。本研究では南極ドームふじで掘削された氷床コアに含まれるダストの特性を表わすマルチパラメータを高精度で系統的に分析することで、ダストと気候変動との関わりを研究した。平成29年度は、国立極地研究所で開発したアイスコア連続自動融解分析装置(CFA)を用いて、南極ドームふじ氷床コアの完新世最終退氷期に対応するサンプルの高時間分解能分析を実施した。CFAを構成するICPQMSを用い、鉱物ダストに含まれる鉄、アルミニウム、カルシウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウムを高時間分解能で分析したところ、鉄とアルミニウムについては、ICPQMSのシグナルのバックグラウンドの上に、鋭いスパイク上のピークが重なって見られた。CFAで融解した氷床コアサンプルの一部をフラクションコレクターで自動分取したサンプルをフィルターで濾過し、溶存態と粒子態に分けて分析し、CFAに接続したICPQMSのデータと比較した結果、データのバックグラウンド濃度を形成しているのが溶存態で、スパイク的に出現すピークを形成しているのが粒子態であることが明らかになった。この方法でドームふじ氷床コアのCFA分析を行い、溶存成分と非溶存成分を分離した高時間分解能分析を実施することができた。
宇宙マイクロ波背景放射広視野広帯域偏光観測の光学系開発

宇宙マイクロ波背景放射(CMB)の偏光分布の渦パターンであるBモードを測定する事は、初期宇宙の非常に高いエネルギースケールの重力波による時空の歪みを検出する有効な手段である。宇宙マイクロ波背景高感度放射(以下CMB)の偏光観測を行う場合,可能な限り前景放射等CMB以外からの放射を排除した高感度観測必要がある。特に高周波帯では星間ダストの影響が、低周波帯ではシンクロトロン放射が卓越する。その為CMBのピーク周波数帯である150GHz帯だけでなく60300GHzの広帯域で観測することで前景放射に起因するものを同定し除去できるシステムが不可欠となる。上記のような観測システムで用いる光学素子はこの広帯域をカバーでき,偏光に対する周波数特性も理解する必要がある。本研究では(1)広視野広帯域で用いる光学素子を透過特性を評価できるシステムの構築(2)光学素子の一つであるフィルタ開発をすすめた。今年度は主に(1)を主眼にシステム構築を進めた。光学素子評価システムは海保大・森川治教授が研究を進めているブロードエリアレーザとスペイシャルフィルタを用いた時間領域分光システムを参考にした透過特性を評価できる測定システムの動作確認を行った。(2)について遠赤外分光測定に用いられる手法を応用してアルミナを用いたペレットをプレスしたローパスフィルタの作成と評価を試みた。光学素子評価システムは海保大・森川治教授が研究を進めているブロードエリアレーザとスペイシャルフィルタを用いた時間領域分光システムを参考に20cm四方までの光学素子の透過特性を評価できる測定システムを考案した。(2)については大阪大学レーザ研の萩行教授との共同でメタマテリアルを用いたサブミリ波フィルタの開発を始めた。また,国立天文台先端技術センターの松尾准教授とアルミナを用いたローパスフィルタおよび干渉フィルタの基礎設計が行われた。