hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
線虫の嗅覚可塑性を制御するフェロモンシグナル伝達系の解析

生物の行動決定には同種他個体との情報交換が重要であり、多くの生物はフェロモンを用いる。線虫C. elegansは多様なフェロモンのレパートリーをもち、その機能も多彩である。線虫の単純な神経系とよく整備された遺伝学的資源・ツールは、フェロモン研究を進めるうえでの強みとなっている。線虫においてはフェロモンを介して嗅覚可塑性が制御されるという高次の神経機能制御機能が報告された(Yamada et al. 2010)。高密度培養下では培地中のフェロモン濃度が高く、この時ASI神経におけるsnet-1神経ペプチド遺伝子の発現は低く抑えられる。逆に低密度下ではsnet-1の発現は上昇する。このsnet-1遺伝子の蛍光レポーターを利用し、化学変異原処理によりレポーター遺伝子の発現が異常に高くなるものを選抜したところ、daf-1/I型TGF-beta受容体遺伝子とその下流のdaf-14/SMAD遺伝子に変異をもつ2つの変異体を得た。また電位依存性カチオンチャネルegl-19の機能獲得型変異体も得た。これらの遺伝子を含む経路の他の遺伝子の変異体も表現型を調べたところ、TGF-β経路の変異体は最下流の転写因子であるdaf-5を除き異常に高いレポーター遺伝子の発現を示した。二重変異体の実験から本研究の系においてはdaf-5が経路に含まれないことが示された。TGF-β経路に含まれるdaf-3の表現型が上流のSMADと異なる点については、未知のNHRの関与が予想された。TGF-β経路の機能細胞についてはレスキュー実験を行い、ASI神経以外の細胞の関与が示されたが、これについてはCRISPRなどの技術を用いた検証が必要だ。インスリン経路の変異体の結果から、インスリン経路の本系へのシグナル伝達の関与も示された。本研究によってフェロモン受容から行動に至る総合的な機構の一部が提示された。28年度が最終年度であるため、記入しない。生物の行動決定には同種他個体との情報交換が重要であるが、このために多くの生物でフェロモンが用いられている。線虫C. elegansは嗅覚がよく発達しており、フェロモンを介した個体間コミュニケーションがその生存に重要な役割を果たしている生物である。中でも線虫においてはフェロモンを介して嗅覚可塑性が制御されるという高次の神経機能制御機能が報告された(Yamada et al. 2010)。低密度下ではsnet-1の発現は上昇する。このsnet-1遺伝子の蛍光レポーターを利用し、様々な変異体で蛍光レポーター発現を調べ、インスリン経路、イオンチャネル経路、TGF-beta経路がフェロモンシグナル伝達に関与していることを示した。特にTGF-beta経路は幼虫時のフェロモンシグナル伝達で得られていた知見とは逆の方向性でシグナルを伝えることが分かった。また、蛍光レポーター遺伝子をもつ線虫を化学変異原処理し、フェロモンによって発現が抑制されなくなるような変異体を得たところ、daf-1/I型TGF-beta受容体遺伝子とその下流のdaf-14/SMAD遺伝子に変異をもつ2つの変異体を得た。線虫の嗅覚可塑性を制御するうえでTGF-beta経路が果たす役割をレスキュー実験を行い確認している。生物の行動決定には同種他個体との情報交換が重要であり、多くの生物はフェロモンを用いるが、物質の受容から行動までの一連の機構を詳細に解明することは難しい。線虫C. elegansは多様なフェロモンのレパートリーをもち、その機能も多彩であるが、神経細胞は302個と少なく、その接続もよくわかっており、遺伝学的知見も豊富である。高密度培養下では培地中のフェロモン濃度が高く、このときASI神経におけるsnet-1神経ペプチド遺伝子の発現は低く抑えられる。このsnet-1遺伝子の蛍光レポーターを利用し、化学変異原処理によりレポーター遺伝子の発現が異常に高くなるものを選抜したところ、daf-1/I型TGF-beta受容体遺伝子とその下流のdaf-14/R-SMAD遺伝子に変異をもつ2つの変異体を得た。daf-1やdaf-14はヒトまで広く保存されたTGF-β経路の構成因子である。下流因子についても変異体を用いてその表現型を調べたところ、既知の経路の関与因子とは異なることが示された。体内のどの細胞においてTGF-β経路が関与するのかについて変異体のレスキュー実験を行い、範囲を絞り込んでいるところである。本研究においてはTGF-β経路がフェロモンのシグナルをうけ、その後の体内での応答に重要な役割を果たしている可能性を示した。本研究課題においてはフェロモン濃度に応じてsnet-1の線虫ASI神経細胞内の発現レベルが変動する現象に着目して、スクリーニングを行いTGF-β経路の遺伝子をはじめ、様々な経路の遺伝子を特定してきた。

具体的にはカチオンチャネル経路、インスリン経路、TGF-β経路である。このうちTGF-β経路については既知の知見から予想される表現系と異なる表現型が観察され、本研究におけるTGF-β経路の分子機構を詳細に解析することにした。変異体のレスキュー実験を行ったが、TGF-β経路の受容体はどこの細胞で発現させてもASI神経のsnet-1蛍光レポーター遺伝子の発現を回復させることができた。TGF-β受容体は二量体化して活性化することが知られ、外部からの高濃度での遺伝子導入がTGF-β経路の異所的活性化、ひいては下流の分泌シグナルを活性化した結果、ASI神経におけるsnet-1発現を正常化させてしまった可能性が考えられる。生物の行動決定には同種他個体との情報交換が重要であり、多くの生物はフェロモンを用いる。線虫C. elegansは多様なフェロモンのレパートリーをもち、その機能も多彩である。線虫の単純な神経系とよく整備された遺伝学的資源・ツールは、フェロモン研究を進めるうえでの強みとなっている。線虫においてはフェロモンを介して嗅覚可塑性が制御されるという高次の神経機能制御機能が報告された(Yamada et al. 2010)。高密度培養下では培地中のフェロモン濃度が高く、この時ASI神経におけるsnet-1神経ペプチド遺伝子の発現は低く抑えられる。逆に低密度下ではsnet-1の発現は上昇する。このsnet-1遺伝子の蛍光レポーターを利用し、化学変異原処理によりレポーター遺伝子の発現が異常に高くなるものを選抜したところ、daf-1/I型TGF-beta受容体遺伝子とその下流のdaf-14/SMAD遺伝子に変異をもつ2つの変異体を得た。また電位依存性カチオンチャネルegl-19の機能獲得型変異体も得た。これらの遺伝子を含む経路の他の遺伝子の変異体も表現型を調べたところ、TGF-β経路の変異体は最下流の転写因子であるdaf-5を除き異常に高いレポーター遺伝子の発現を示した。二重変異体の実験から本研究の系においてはdaf-5が経路に含まれないことが示された。TGF-β経路に含まれるdaf-3の表現型が上流のSMADと異なる点については、未知のNHRの関与が予想された。TGF-β経路の機能細胞についてはレスキュー実験を行い、ASI神経以外の細胞の関与が示されたが、これについてはCRISPRなどの技術を用いた検証が必要だ。インスリン経路の変異体の結果から、インスリン経路の本系へのシグナル伝達の関与も示された。本研究によってフェロモン受容から行動に至る総合的な機構の一部が提示された。嗅覚可塑性を制御するフェロモンシグナル伝達経路のうち、3経路を同定し、そのうちTGF-beta経路が他の経路とは異なる機能をもつことを明らかにした。また順遺伝学的方法によってもTGF-beta経路の変異体を得た。レスキュー実験も進行中である。本研究課題を遂行するなかで、変異体のレスキュー実験において既知の研究のように外部から導入する遺伝子の発現レベルを考慮しない実験計画は機能しないことが示唆されるようになった。
ぬるぬるとした粘性液体がヒトのこころに与える影響

“ぬるぬる"とした粘性液体を手のひらに存在させることを日常生活で絶えず経験する。その目的は粘性液体の特性により異なるが、皮膚の摩擦制御であったり、皮膚の洗浄や保湿などさまざまである。手のひらに粘性液体を介して物理的な刺激が与えられれば、ヒトのこころにも様々な変化が現れる。本年度の研究では、生理学的指標を用いて、手のひらに粘性液体を保持することによって引き起こされる感情的変化を調べた。粘性液体として粘性の異なるニュートン流体および非ニュートン流体を準備した。ニュートン流体はシリコーンオイルにて、非ニュートン流体はポリエチレングリコールの分子量および濃度を調整して準備した。室温を20°Cに設定し、各粘性液体は被験者に見えない状態で22°C、33°Cおよび43°Cの一定値に維持した。被験者にはあらかじめポータブル心拍計を装着させ、イスに着席後、自然な状態で休息を取るように依頼した。粘性液体の触れ方については被験者の希望通りとした。唾液アミラーゼ量を計測した。唾液アミラーゼ濃度(kIL/L)は一般的に交感神経の活動の指標となることが知られている。ポータブル心拍計より得られた各心拍間隔の揺らぎを解析し、自律神経の活動度の指標として0.04-0.15Hz帯のパワーを,副交感神経の活動度の指標として0.15-0.4Hz帯のパワー(ms2/Hz)をそれぞれ求めた。また交感神経の活動度の指標は、0.04-0.15Hz帯のパワー(ms2/Hz)を0.15-0.4Hz帯のパワー(ms2/Hz)で除したものを適用した。これらの研究はすべて倫理審査委員会の判定に基づき許可された計画において実施した。温度が低い粘性流体に触れると交感神経の活動度が下がり、副交感神経の活動度は上がる傾向にあった。これらの傾向は粘性流体の温度に影響を受けにくいことも判明した。唾液アミラーゼ濃度は粘度が低い時に低下する傾向にあり、一般的に言われていた交感神経との連携は見られなかった。ヒト皮膚の温度感覚が鈍ると言われている33°Cの粘性流体では、交感神経も副交感も活動の変化は小さいにもかかわらず、唾液アミラーゼ濃度については上昇する傾向にあった。心地よい、官能的、気持ち悪い、嫌悪感、などを視覚的表現したアイコンを整備し、SD法(Semantic Differential Method)に相当する調査も実施した。これは“こころ"の状態をアイコンで直接的に表現できる方法であり、この結果と上記の生理学的指標の相関を求める方法についてほぼ方針が成立した。これらの研究については、皮膚/粘性流体/皮膚の滑りで実施していた。将来展望として、製品と皮膚の触れ合いについても検証を実施することが必要であるため、その準備段階としてガラスと皮膚の滑りについての制御および測定に関する準備を実施した。同じガラス素材でも表面をマイクロレベルで微細加工することにより、濡れ性などの特性が変化することを実験的に確認した。ヒト手指との摩擦係数を微視的な接触状態を観察しながら測定できる装置を開発した。ヒト皮膚などに特異的に発生するスティック・スリップ現象なども把握できる精度を有していることが確認できた。粘性流体の粘性特性と温度のみをパラメータとした研究を行ってきた。この研究計画に“視覚"がプラスされた状態の影響を調査するシステム作りを行う計画である。具体的には、着色した各粘性流体を利用する。また、皮膚の対象部位を手のひらから足へ拡大する計画である。この触覚を通じた刺激に関する試験は皮膚/粘性流体/皮膚の滑りで実施していたが、前年度までに開発が終了した試験装置をつかい、製品と皮膚の触れ合いについても検証を実施する。さらには視覚に特化した、すなわち皮膚感覚を除外した研究も実施する。例えば、各流体の吐出口または付着面(の映像)を変化させた影響についても調査する。各種の粘性流体を工学的に的確に分類・表現できる方法をさらに探求し、粘性流体の表現・分類パラメータの明確化に努める。この粘性液体により触覚(手・足)または視覚から刺激されたときのヒトのこころを生理学的指標にて測定し、SD法との相関をとることで、ヒトの暮らしの質を向上させるプロダクトやコンテンツを提案できるようにする。

ポータブル心拍計より得られた各心拍間隔の揺らぎを解析し、自律神経の活動度の指標として0.04-0.15Hz帯のパワーを,副交感神経の活動度の指標として0.15-0.4Hz帯のパワー(ms2/Hz)をそれぞれ求めた。また交感神経の活動度の指標は、0.04-0.15Hz帯のパワー(ms2/Hz)を0.15-0.4Hz帯のパワー(ms2/Hz)で除したものを適用した。これらの研究はすべて倫理審査委員会の判定に基づき許可された計画において実施した。温度が低い粘性流体に触れると交感神経の活動度が下がり、副交感神経の活動度は上がる傾向にあった。これらの傾向は粘性流体の温度に影響を受けにくいことも判明した。唾液アミラーゼ濃度は粘度が低い時に低下する傾向にあり、一般的に言われていた交感神経との連携は見られなかった。ヒト皮膚の温度感覚が鈍ると言われている33°Cの粘性流体では、交感神経も副交感も活動の変化は小さいにもかかわらず、唾液アミラーゼ濃度については上昇する傾向にあった。心地よい、官能的、気持ち悪い、嫌悪感、などを視覚的表現したアイコンを整備し、SD法(Semantic Differential Method)に相当する調査も実施した。これは“こころ"の状態をアイコンで直接的に表現できる方法であり、この結果と上記の生理学的指標の相関を求める方法についてほぼ方針が成立した。これらの研究については、皮膚/粘性流体/皮膚の滑りで実施していた。将来展望として、製品と皮膚の触れ合いについても検証を実施することが必要であるため、その準備段階としてガラスと皮膚の滑りについての制御および測定に関する準備を実施した。同じガラス素材でも表面をマイクロレベルで微細加工することにより、濡れ性などの特性が変化することを実験的に確認した。ヒト手指との摩擦係数を微視的な接触状態を観察しながら測定できる装置を開発した。ヒト皮膚などに特異的に発生するスティック・スリップ現象なども把握できる精度を有していることが確認できた。粘性流体の粘性特性と温度のみをパラメータとした研究を行ってきた。この研究計画に“視覚"がプラスされた状態の影響を調査するシステム作りを行う計画である。具体的には、着色した各粘性流体を利用する。また、皮膚の対象部位を手のひらから足へ拡大する計画である。この触覚を通じた刺激に関する試験は皮膚/粘性流体/皮膚の滑りで実施していたが、前年度までに開発が終了した試験装置をつかい、製品と皮膚の触れ合いについても検証を実施する。さらには視覚に特化した、すなわち皮膚感覚を除外した研究も実施する。例えば、各流体の吐出口または付着面(の映像)を変化させた影響についても調査する。各種の粘性流体を工学的に的確に分類・表現できる方法をさらに探求し、粘性流体の表現・分類パラメータの明確化に努める。この粘性液体により触覚(手・足)または視覚から刺激されたときのヒトのこころを生理学的指標にて測定し、SD法との相関をとることで、ヒトの暮らしの質を向上させるプロダクトやコンテンツを提案できるようにする。
公共圏と女性たちの経済意識―イギリス近代女性文学における社会史的研究モデルの構築

本研究は19世紀前半のイングランドにおける女性の慈善活動において、女性たちの経済意識の歴史的意義を、文学作品を通して実験的に考究したものである。19世紀初頭の奴隷貿易廃止運動において、女性たちは奴隷たちの労働の産物である西インド産の砂糖をボイコットする一方で、ウェッジウッドの反奴隷貿易キャンペーン用のカメオを購入した。矛盾するような慈善をめぐる消費活動は、同時代の文学作品にも頻繁に考察できる。調査の後半はエリザベス・ギャスケルとハリエット・マーティノーとの言説において、家政の延長線上としての公共圏での事前活動における女性たちの経済意識の軌跡を辿ろうと試みた。本年は18世紀における消費文化と女性との関係を考察しながら、両者の関係が女性による奴隷貿易廃止運動のなかにどう表出し、言説化されているかを吟味し、同時に19世紀半ばに活躍したユニタリアン小説家ギャスケルの小説中の女性たちの経済観を考察した。奴隷貿易はヨーロッパとアフリカ、アメリカ大陸の間を媒介して行われた三角貿易の一要素であり、玩具、砂糖、タバコ、機械工業品などの奢侈品の流通と不可分に結びついたものである。同時に、国内における余剰資本の投資を原動力の一つとし、貿易による利益が資本として国内に還元されていく過程をたどった。多くの女性たちが関与した奴隷貿易廃止運動は、砂糖の不買運動など奢侈品の消費を抑制することを目標に掲げていたことの意味を解きほぐした。その一方で、チャリティは一種の贈与とみなすことも可能であり、この時代において慈善団体への豊富な資金が集まりながら、非効率なチャリティ活動しかできなかったことへの批判が女性たちから噴出することになる。こうしたことをすでに保有している資料を中心にして研究を進め、学会発表と論文執筆を行った。また、上記研究と並行して、ギャスケルの小説における女性と経済の問題を宗教的観点から検証した。夏期にはマンチェスター、ロンドン、オックスフォードでの資料調査を行い、同時代のマンチェスター近辺の男性ユニタリアンたちの経済観と言説に対してギャスケルが小説内で女性の立場から批判と反駁を行っていることを立証した。調査結果はギャスケル協会において発表のうえ、現在論文としてとりまとめているところである。文学と消費の問題については、6月に開催された国際学会Romantic Connectionsにおいても日本におけるロマン主義の受容と女性の表象に絡めて口頭発表を行った。平成27年度は、エリザベス・ギャスケルの言説を中心にして調査を進めた。19世紀前半の資本主義およびマンチェスターの資本家の多数を占めるユニタリアン派の産業資本家たちの立場と言説との比較が主な目的である。19世紀初頭より綿工場を基軸として急速な産業都市へと成長したマンチェスターでは、資本の集中と投資熱の高まりが顕著であった。その一方で貧困と住居環境の悪化が深刻化していく。そうした背景のなかで知識と技術の社会的普及を目的としてさまざまな協会が設立され、講演会や会合が頻繁に行われていた。ユニタリアン派の信徒たちはその中でも中心的な存在として、そうした公的活動や教育に関与していた。ユニタリアン派の牙城となっていたのがクロス・ストリート礼拝堂であり、その牧師補をつとめていたのがギャスケルの夫となったウィリアム・ギャスケルである。歴史学的観点からはこうしたユニタリアン派の宗教観と経済活動や資本、および公的活動については概論的な説明はある。エリザベス・ギャスケルの小説および書簡、活動からは、女性たちが男性たちの活動と並行して、女性たちが慈善や教育の領域において積極的に関与していくことを肯定的にとらえる姿勢が明瞭に浮かび上がってくる。勤勉と独立を美徳として訴える女性たちの言説には、資本という言葉や概念は用いられないものの、産業活動や投資活動を否定するのではなく、人間同士の関係を構築し、社会を活性化させていく基軸としての金銭という考え方があり、カーライルが批判する「金銭関係」(cash nexus)という概念をむしろ再構築して評価していく立場が見られる。その中心として女性たち自身が置かれている。「家庭の天使像」というヴィクトリア朝的な反経済的な女性像では捨象されてしまいがちな経済観が潜在している。このテーマについては論考を一本執筆中であり、次年度に投稿予定である。予想以上の収穫はあったものの、読み切れていない資料が残っている。また、論考執筆はできたが、投稿まではいきつけていない。最終年度は1820年代に軸足を戻して研究遂行をすることで研究を完遂できると判断している。本研究は、17801830年代における社会活動をテーマにした女性文学作品のなかで、女性と公共圏をつなぐ連結点として財産がどのようにとらえられ、機能しているかを捕捉し、女性の問題として社会史的な観点から検証する。この時代の女性作家たちの作品には消費や社交、社会活動に絡んで財産の問題が浮びあがっている。女性たちにとって、資産は生活・消費のための財源であるが、同時に社交や慈善など社会的責務を営むために必要であり、それらを通して自らの社会的アイデンティティを構築するために不可欠な基盤でもあった。しかし、1870年および1882年の既婚女性財産法の成立まで私有財産を認められなかった女性たちにとって、経済的独立は不可能に近く、法的には夫や男性親族の管理下でしか消費活動、社交、社会活動のいずれも認められていないために不満とジレンマを生むことになった。最終年度は1820年代から活躍するハリエット・マーティノーにおける経済観を調査した。ユニタリアンであり、マルサスの経済論・人口論にも傾倒した彼女は、女性にとっての家政の重要性を説いた。

家庭という枠組みを強調しながらも、一方で国家経済を論じることで両者の関係性を間接的に示唆している。奴隷貿易廃止運動にも積極的に関わることで、家政の延長線上にあるべき慈善が消費や国家経済とも結びついていることを認知し、また浸透させた点で経済を媒介にした女性と公共圏の位相を例示する存在である。教育や地域における慈善活動を通して、曖昧な親密圏と公共圏の枠組みのなかで家政や経済が女性によって捕捉するのを助長した。マーティノーの言説には財産についても言及も多く、世紀後半の既婚女性の財産を認める法改正につながる萌芽も観察できる。功利主義との関係から世紀末のロンドンと戦間期のカントリー・ハウスの経済について講演を行い、現在マーティノーについて論文執筆中である。本研究は19世紀前半のイングランドにおける女性の慈善活動において、女性たちの経済意識の歴史的意義を、文学作品を通して実験的に考究したものである。19世紀初頭の奴隷貿易廃止運動において、女性たちは奴隷たちの労働の産物である西インド産の砂糖をボイコットする一方で、ウェッジウッドの反奴隷貿易キャンペーン用のカメオを購入した。矛盾するような慈善をめぐる消費活動は、同時代の文学作品にも頻繁に考察できる。調査の後半はエリザベス・ギャスケルとハリエット・マーティノーとの言説において、家政の延長線上としての公共圏での事前活動における女性たちの経済意識の軌跡を辿ろうと試みた。19世紀初頭の女性と経済の問題にはまだ深く食い込めていないが、その前後における経済的文脈についてはかなり明らかになった。それを土台にして今後19世紀初頭のより精緻な研究に踏み込むことが可能である。また、ギャスケルに関しては国内外でもまだ研究されていない男性ユニタリアンの経済観に対する批判をギャスケルの言説の中に読み込むことが、イギリスにおける綿密な調査の中から浮かびあがってきており、大きな成果であると考えている。現在論文を取りまとめている作業のさなかであるが、平成27年度中に活字として研究成果をあげることが可能である。来年度は最終年度になるが、昨年度の研究成果を論文のかたちで投稿すると同時に、1820年代の状況を資料調査を通して明らかにしていく予定である。可能であればジョージ・エリオットまで射程を広げていきたいが、時間的に許す範囲で調査を取りまとめて論考にする予定である。来年度夏に2週間ほどのイギリスでの資料調査を行う予定である。来年度後半は最終年度として成果のとりまとめと、今後の研究の方向性をあきらかにしていく予定である。イギリス文学今後は本研究の最大の目的である19世紀初頭、とくに1820年代の女性と経済の関係をハリエット・マーティノーの散文や小説の中に深く考察していくことになる。その際に本年度調査したユニタリアンたちの言説の調査が大きな意味を持つと考えている。マーティノーも同じユニタリアンであり、ハリエットの兄ジェイムズはリヴァプール在住中マンチェスターのユニタリアンとも懇意であった。
オピオイド受容体の細胞内情報伝達機構における情報因子ホスホリパーゼA_2の役割

疼痛治療に用いられてきた薬剤のなかでもっとも強力な物質は、麻薬性鎮痛物質である。麻薬性鎮痛物質は細胞表面のオピオイド受容体に結合して鎮痛効果を発揮する。しかしながら、オピオイド受容体の細胞内での情報伝達機構はサイクリックAMPを介するもの以外未だに確立されていない。オピオイド受容体の細胞内情報伝達機構において脂肪酸の関与を明かにするために、オピオイド受容体のホスホリパーゼA2に及ぼす影響を調べた。オピオイドδサブタイプを発現している神経由来の細胞NG-108にオピオイドμサブタイプを発現させた細胞を用いて用いてホスホリパーゼA2の活性を測定した。測定方法は脂肪酸毎に定量できるDoleの方法を用いた。測定した不飽和脂肪酸は、ガンマーリノレン酸、アラキドン酸、リノール酸、オレイン酸の4種類であった。飽和脂肪酸のパルミチン酸とステアリン酸の2種類を同時に定量した。10μMモルヒネの1から10分間の刺激によって4種類の不飽和脂肪酸の濃度は減少した。その低下は特にアラキドン酸に著明に現われた。飽和脂肪酸には有意な変化は認められなかった。この結果はモルヒネのオピオイドのμ受容体の刺激によってホスホリパーゼA2の活性を低下させることを示唆する。ホスホリパーゼA2が選択的に産生すると考えられているアラキドン酸の変化が大きかったことも裏付けになると考えられる。実験結果としてはデータの変動がやや大きく、測定方法の再検討が必要である。Doleの方法によるならばHPLCカラムの変更、そのほかの方法によるならば放射性同位元素による細胞ラベルなども実験精度をあげるために検討してみたい。本年度の実験からは、神経由来細胞においてオピオイドのμ受容体の刺激により不飽和脂肪酸特にアラキドン酸の産生が抑制され、ホスホリパーゼA2の活性抑制が示唆された。
分子およびクラスターにおける構造転移のメカニズムと非線形力学

本研究では、保存系としての分子内転移反応やクラスターの構造転移に見られる、非周期的(間欠的)かつ非予測的なダイナミクスの非線形力学的メカニズムとその速度過程を究明した。特に、構造転移ダイナミクスの全時系列の異常性と非エルゴード性、および、その他の統計的性質の解明を行った。高エネルギー領域において、我々が見い出した現象は、「クラスターが一つの構造(ポテンシャルベイスン)を通過して他の構造に転移する際、そこを通過するのに必要な平均時間(平均通過時間=平均寿命)は、どのベイスンから入ってきてどこへ出ていくのかは関係無く、現在通過中の構造とエネルギーだけで決まる。」というものである。核構造の間の遷移状態のエネルギーは高さは、すべて異なっているので、この結果は化学反応論の常識に反する。それ以前に、転移反応において、反応速度とは何かということを突きつけているともいえよう。我々は、この現象を次のように説明した:このダイナミクスは強いカオス(混合性)のために、一つのベイスンの中で、異なる出口へ到達する(繋がっている)多数の古典軌道が蚕の繭のように絡み合っているであろうと想像される。そこで、一本の古典軌道がポテンシャルベイスンに入ってくると、(統計的な意味で)自分がどこから来て、どこへ出ていこうとしているかという力学決定論的な情報jを速やかに失うであろう。このようにして、軌道は、ベイスンとエネルギーに固有の緩和時間(情報を失う時間)で平均通過時間がきまるであろう。逆に、このモデルを検証することにより、RRKM理論の基礎になっている統計仮説を解析し、多チャンネルRRKM理論への拡張の手がかりを掴んだ。実際、このようにしてモデルを検証した。結局、カオスによる位相空間の微視的な混合構造が、構造転移という分岐現象を通して巨視的に見えているということであり、多体ダイナミクスの新しい側面が観測された。」というものである。
交流電場を用いたエントロピー操作によるタンパク質結晶の高品質化技術の開発

新薬創製や生体機構の解明という観点から、新しいタンパク質結晶育成技術の確立は重要である。我々はこれまで交流電場印加によるタンパク質結晶の核形成頻度の制御に成功してきた。そこで、本課題では、タンパク質結晶の完全性に焦点を当てることにより、交流電場を印加しながら育成することで、タンパク質結晶の局所的な完全性、および、結晶全体の均質性が向上することを示した。さらに、タンパク質結晶の不完全が、結晶内のサブグレイン間の配向不整に支配されていること、1 MHz印加による完全性の向上がサブグレイン間の配向不整の減少に起因していることを明らかにした。ゲノム創薬やテーラーメイド医療を現実するためには、「良質なタンパク質単結晶の育成」という困難な問題を解決しなければならず、このような問題を解決することのできる新しい結晶育成技術の開発が望まれている。そこで、本研究は、申請者がこれまで開発してきた交流電場印加によるタンパク質核形成頻度の制御(H. Koizumi et al., Cryst. Growth Des. (2009).,J. Crystal Growth (2012).)を基に、交流電場印加がタンパク質結晶の完全性に与える影響を明らかにすることにより、核形成頻度の制御ができ、かつ、育成する結晶の高品質化も行うことのできる交流電場印加によるタンパク質結晶の新しい育成技術の開拓を目的とした。本年度は、1 MHzの交流電場がタンパク質結晶の完全性に与える影響に焦点を当てて研究を行った。結果として、1 MHzの交流電場を印加しながら育成した正方晶リゾチームにおいて、ロッキング・カーブ曲線の半値幅のマッピングを行ったところ、1 MHzの交流電場を印加することにより結晶性の改善だけではなく、結晶の均質性も向上していることが明らかになった。さらに、ロッキング・カーブ測定により得られた半値幅のデータをより詳細に解析することにより、正方晶リゾチームの半値幅の広がりが、結晶内のサブグレインの配向不整と歪みに起因していることを明らかにし、特に、タンパク質結晶の不完全性が結晶内のサブグレインの配向不整に支配されていることを示した。また、1 MHzの交流電場を印加することにより、この結晶内のサブグレインの配向不整が減少することによって、結晶の完全性が向上することを明らかにした。ゲノム創薬やテーラーメイド医療を現実にするためには、「タンパク質の核形成過程の制御」と「タンパク質結晶の品質の制御」という困難な問題を解決しなければならず、これらの問題を解決することのできる新しい結晶育成技術の開発が望まれている。このため、本課題は、交流電場印加によるタンパク質結晶の完全性への影響に焦点を当てることにより、核形成頻度の制御ができ、かつ、育成する結晶の高品質化も行うことのできる新しいタンパク質結晶育成技術の開発を目的としている。前年度までの研究で、固相に印加される電場の効果が大きくなる1 MHzの交流電場を印加することにより、育成される正方晶リゾチームの完全性、および、均質性が改善されることが示されてきた(H. Koizumi et al., AIP Conf. Proc. (2014).)。そこで、本研究は、液相に印加される電場の効果が大きくなる周波数において、正方晶リゾチームの完全性がどう変化するのかを調べた。結果として、液相に印加される電場の効果が大きくなる20 kHzの交流電場を印加すると、正方晶リゾチームの完全性は、低次の反射においてロッキング・カーブ曲線の半値幅の値は小さくなっているものの、高次の反射ではロッキング・カーブ曲線の半値幅の値は、十分小さくなっていないことが分かった。また、これらの半値幅の値を詳細に解析すると、20 kHzの交流電場を印加することにより、結晶内の歪みが大きくなることが分かった。このことは、交流電場印加により育成される結晶の完全性を改善させるためには、最適な周波数が存在することを示唆しており、固相に印加される電場の効果を大きくすることが重要であることが分かった。結晶成長本研究は、交流電場印加による高品質タンパク質結晶の育成技術の開発を目指しており、本年度は、1 MHzにおける交流電場印加がタンパク質結晶の結晶性に与える影響を調べることに焦点を当てており、その目標は十分に達成された。さらに、本年度は、測定された半値幅のデータから、タンパク質結晶の不完全性の原因も明らかにすることができ、本研究は、当初の計画以上に進展している。1 MHzの交流電場を印加すると固相に顕著な電場の効果が印加され、20 kHzの交流電場を印加すると液相に顕著な電場の効果が印加されることがこれまでの研究で明らかとなっている。

そこで、液相に顕著な電場の効果が印加された場合のタンパク質結晶の完全性への影響を調べるために、今後は、20 kHzの交流電場を印加しながら育成した正方晶リゾチームのロッキング・カーブ測定に焦点を当てて研究を行っていく。必要とする消耗品を購入するためには十分な額ではなくなったため、6,724円を繰越にした。繰越にした6,724円と翌年度分として請求した助成金を合わせることによって、必要とする消耗品を購入していく。
道交法違反事件処理の電算化システムの研究

本研究は、「反則切符」ならびに「交通切符」による道交法違反事件処理を有機的にリンケージさせた電気通信ネットワークシステムを検討するものである。交通切符による三者即日処理のシステム化の事前評価の結果、推定した判定メカニズム(通常例パス、特殊例リジェクト)は非常にシンプルであり、人間の判断を必要とする特殊な例は少なく(90%以上パス)、その電算化は実現し得るが、そのマイナ-な処理のみを電算化するだけでは、その大きな導入効果は得られないことを確認した。その導入効果を上げるためには、そのシステムと周辺システム、即ち、(1)システム化した反則切符による処理とのリンケージ、(2)前歴データベースとのリンケージ、(3)支払処理システムとのリンケージ、(4)取り締まり現場システムとのリンケージ、(5)警察官教育システムとのリンケージが欠かせないことである。と共に、電算化を促進する上での現状における制約事項として複数の所轄官庁により処理されるため、縦割り行政が厳然と敷かれ、物理的な処理ルートに比較し、はるかに長く厚い壁を情報が通らなければならないこと、また、運用状況に地域性があること、即ち、立証関係添付書類の種類と数量に地域性があり、発生した情報を一元的に整理・管理できないことを指摘しなければならない。結局、現行制度の体制そのものを見直す必要があるということである。その意味で、今や少なくとも運輸省、警察庁、検察庁及び裁判所を含めた各省庁、及び民間企業から構成された研究会を発足させて、具体的な開発の推進を展開してゆくべき時であると考える。「交通切符による三者即日処理方式」のシステム化のキ-ポイントと考える罰金額決定要因の把握と自動化(通常例パス、特殊例リジェクト)の効果推定のため、札幌区検ならびに東京墨田区検での確定記録のデータを基に事前評価を行った結果、推定した判定メカニズムは非常にシンプルであり、人間の判断を必要とする特殊な例は少なく(90%以上パス)、その電算化は実現し得るが、区検察庁内におけるマイナ-なシステム、即ちその略式起訴支援、略式命令決定支援のみを電算化するだけでは、その大きな導入効果は得られないことの知見を得た。その導入効果をあげるためには、周辺システム、とりわけ年間1,000万件を超える「反則切符」による処理とリンケージさせた年間約95万件の交通切符による処理(その14%程度は反則金不納付事件である)のシステム化、交通行政処理全体との有機的な関連とつながりをもったシステムのなかに位置づける必要がある。そこで、三者即日処理周辺システムの実態調査に入り、反則切符による処理の現行業務の調査分析作業についてはほぼ終了したので、目下、更に、(イ)反則切符による処理のシステム化の検討、(ロ)システム化した反則切符による処理と交通切符による処理とのリンケージ、(ハ)前歴データベースとのリンケージ、(ニ)支払処理システムとのリンケージ、(ホ)取り締まり現場システムとのリンケージの検討を進めている。本研究は、「反則切符」ならびに「交通切符」による道交法違反事件処理を有機的にリンケージさせた電算化(例外事犯のはじき出しと、通常事犯の自動処理)システムを検討し、電算機の支援による交通行政、司法実務処理の適正・公正化、合理化、省力化の方途を考案することを目的とした。しかして、「交通切符」による警察、検察そして簡易裁判所の三者即日処理方式(略式手続)と「反則切符」による警察の処理の現行業務の実態調査分析作業を進めた結果、電算化を促進する上での現状における制約事項として、複数の所轄官庁により処理されるため、縦割り行政が厳然と敷かれ、物理的な処理ルートに比較し、はるかに長く厚い壁を情報が通らなければならないこと、また運用状況に地域性があること、すなわち立証関係添付書類の種類と数量に地域性があり、発生した情報を一元的に整理、管理できないことを改めて確認した。

したがって、それだけに又、電算化の導入効果を上げるためには、(1)立証関係添付書類のフォーマットの形式、様式の統一化、適正な削減ならびに電算化の容易な切符作成支援システムの検討、(2)一件記録を共有化し、データの一致と処理の迅速化、適正化、検索の容易化、散逸の防止を図るため、光ディスク等への一件記録の格納、保存支援システムの検討、(3)反則金払い込みのチェックと不納付事件の立件自動化、罰金収納のATM化の支援システムの検討、(4)取り締まり警察官の現場処理能力教育の支援システムの検討を更に続けることの必要性と重要性を改めて確認した。本研究は、「反則切符」ならびに「交通切符」による道交法違反事件処理を有機的にリンケージさせた電気通信ネットワークシステムを検討するものである。交通切符による三者即日処理のシステム化の事前評価の結果、推定した判定メカニズム(通常例パス、特殊例リジェクト)は非常にシンプルであり、人間の判断を必要とする特殊な例は少なく(90%以上パス)、その電算化は実現し得るが、そのマイナ-な処理のみを電算化するだけでは、その大きな導入効果は得られないことを確認した。その導入効果を上げるためには、そのシステムと周辺システム、即ち、(1)システム化した反則切符による処理とのリンケージ、(2)前歴データベースとのリンケージ、(3)支払処理システムとのリンケージ、(4)取り締まり現場システムとのリンケージ、(5)警察官教育システムとのリンケージが欠かせないことである。と共に、電算化を促進する上での現状における制約事項として複数の所轄官庁により処理されるため、縦割り行政が厳然と敷かれ、物理的な処理ルートに比較し、はるかに長く厚い壁を情報が通らなければならないこと、また、運用状況に地域性があること、即ち、立証関係添付書類の種類と数量に地域性があり、発生した情報を一元的に整理・管理できないことを指摘しなければならない。結局、現行制度の体制そのものを見直す必要があるということである。その意味で、今や少なくとも運輸省、警察庁、検察庁及び裁判所を含めた各省庁、及び民間企業から構成された研究会を発足させて、具体的な開発の推進を展開してゆくべき時であると考える。
個人性と考慮した日常手書き文字のデータベース化と特徴量の定量的解析

筆記条件に制約を課さない「日常手書き文字」の収集とその特徴量の定量的解析を目的として、以下の研究成果を得た。1.筆記の際筆記者が違和感を抱かない手書き文字収集用紙として、市販A4版大400字詰原稿用紙に類似のシートをドロップアウトカラーで作成。2.上記記入用紙を用いて、筆記者として豊田高専学生を選び、作文の形で延170人、約230枚、92,000文字の日常手書き文字データを収集。3.日常手書き文字と從来主として研究に用いられていた。同一字種を多数反復記入した文字との間にいかなる相違があるかを検証するため、上記作文を書いた筆記者10名についてひらがな46字種計14720文字を収集。4.収集した上記手書文字データを観測し、ディジタルデータ化する観測システムを設計、製作した。具体的には、今回新規購入したパソコンPC-98XLに他研究費で購入のイメージスキャナを接続、操作性のよいパソコンの機能をフルに活用して収集データをディスプレイ上で直接目で観測しながらディジタルデータ化するソフトウェアを開発。5.パソコンで収集したデータを現有の高性能ミニコンUX-700システムに転送、ここで各種の処理をして磁気テープに格納するソフトウェアを開発。6.筆記者10名について、日常手書き文字としての作文中よりひらがな10字種を選び、各2050文字を抽出、一方、同一筆記者が同一字種をOCRシート上に反復記入した文字を各32文字抽出、両者の特徴量を名古屋大学大型計算機センターの大型計算機を用いて解析、比較した結果、文脈のない文字あるいは同一字種を多く反復記入した文字からは筆記者の個性又は特徴が大幅に失われる可能性があることが判明した。7.データ収集システムが完成したので、今後大量に日常手書き文字を収集手書き文字の個人性の解析をする。
患者中心性視点からのかかりつけ医の質と受療行動に関する調査研究

フリーアクセスが可能な日本ではゲートキーパー機能を果たすべきかかりつけ医の役割が不明確で、受診や検査の重複による医療費増大が課題である。外来機能分化の政策が行われているが、未だ大病院受診率は高い。患者の受療行動には医療の質が関与するとされるが、かかりつけ医に期待する具体的な質は明らかではない。本研究では大学病院総合診療科外来初診患者に対し、患者中心性視点での医療の質という新たな観点からかかりつけ医の質評価と受療行動の関連を調査し、患者が期待するかかりつけ医の質を明らかにし、その特性を備えたかかりつけ医の育成や拡充、外来機能分化や病診連携の強化など、適切な受療行動へ推進させる改善策を創造する。
瀬戸内海東部の赤潮による養殖魚大量へい死とギムノディニウム多糖の細胞毒性

瀬戸内海東部の小豆島から播磨灘にかけての海域で発生した赤潮による大きな養殖漁業被害に関連して、今後の対応に資するため、ギムノディニウム多糖の毒性を明らかにすることを中心に本研究計画が追加採択された。研究室保存株の微細藻GymnodiniumA3の無菌株を調製し、これを多糖生産株として維持し使用した。最初に微細藻の培養条件についてのデータを得るため、グロースキャビネットを用いて温度、光、通気条件培養時間を検討した結果から、培養は岡市らによる海水栄養塩添加培地(ESM)を用い、21°C、3500Lxで行った。培養液を濾過し藻体を除いて得た上澄液からエタノール沈殿、Cetavlon沈殿により酸性多糖を集めた。透析後、凍結乾燥して多糖標品を得た。これはDEAE-celluloseカラムクロマトにより0.4M NaClで溶出される画分が最も多く、分離・精製した多糖は、超遠心及びセルロースアセテート膜電気泳動分析で均一性の高いことが認められた。精製多糖の培養細胞毒性試験には、生細胞の測定をMTT法を用いてCC50値で判定した。本多糖は、MRC-5>200,MDCK>200,Vero=160,MKN-28=32,MT-4=2.67,Molt-4=13.65,CEM=5.04,U-937=17.30ug/mlの濃度でそれぞれCC50値を示した。対照として用いた多糖(DS5000)は、使用した細胞系に対して100μg/mlの濃度で全く細胞毒性を示さず、これまでの試験では、微細藻の作る他の多糖にもこれらの培養細胞に対して毒性を示すものは認められていない。平成7年7-8月の播磨灘における赤潮では、播磨灘でいつも赤潮を起こしているChattonella antiqua及びC.marinaは少なく、原因種としては、主にGymnodiniumと考えられているが、現在無菌化と培養を実施中である。予備的な実験(未無菌化)では、海水栄養塩培地(ESM)で本種は培養維持が可能であり、10l規模の通気培養により30,000cells/ml程度の培養が可能なことが分かった。
土壌に含まれる有機遺物の採集・分析法の開発-低湿地遺跡の動植物遺体

3年間の研究期間を通じて以下の成果を挙げることが出来た。1.様々な種類の遺跡土壌の中から、種子、動物骨などの微細遺物を採集する方法を改良する事が出来た。2.過去の人間の生活によって生じた有機物が分解して生成された無機物質を遺跡土壌から抽出して、墓、ゴミ溜め、溝、築地基壇などの異なる遺構に適用した結果、人間活動の結果、生じると考えられる大部分のリン酸、硫黄などが、主として土中の雨水の浸透などによって流出して、ほとんど残っていないことが判明した。しかし、人間の活動によって影響を受けないアルミニウムなどの元素を比較試料として使うことで、墓、ゴミ捨て場、住居址の生活面の確認が出来た。3.畑、住居址床面を中心に土壌微細形態学的研究を推進し、耕作による団粒構造や生物の活動痕跡、炭化材などの観察により人間の生活、活動の場の特徴を明らかにすることが出来た。4.新潟県牛道遺跡の土坑から出土した微細な魚骨が、阿賀野川水系に生息するトゲウオ科のトミヨであることを、琵琶湖博物館から寄贈を受けたトゲウオ科魚類の現生骨格標本との比較で判明し、日本で初めてトゲウオ科魚類を人間が食べていることを明らかに出来た。5.広島大学の実施する広島県帝釈峡の弘法滝洞穴の縄文早期前期の層から、オオサンショウウオの骨格が出土していることを明らかにし、考古学で初めて人類が両生類のサンショウウオを摂食していたことを確めることが出来た。6.大阪市長原遺跡から出土した動物遺存体の分析で、7世紀の牛馬の処理技術を明らかにすることが出来た。研究業績現生動物の骨格標本の作製は、京都大学大学院生と沖縄県伊江村教委の協力を得て約120個体、牧野久美の協力により、琵琶湖博物館所蔵の淡水魚類60個体を入手し、すでに骨格標本として作成済みである。DNAに関しては、帯広畜産大学の石黒直隆の分析試料を入手するために京都大学大学院生を同行して、沖縄県内のリュウキュウイノシシの調査を実施しサンプリングを行った。また、家犬のDNAについても沖縄県、兵庫県において家犬出土遺跡の調査を行い、次年度に試料採取を行う予定である。遺跡土壌の物理的性質を知る上での土壌微細形態学的研究については、研究協力者の京都大学大学院生、宮路淳子が原の辻遺跡、千歳市美々8遺跡などにおいて土壌薄片用の試料を採取し、薄片の作成を平山良治のもとで行った。奈良国立文化財研究所においては、臼杵勲、加藤真二の協力を得て平城宮内の大溝、築地基壇の土壌を採取し、土壌に含まれる化学物質、特にリン酸、硫黄などの成分分析を研究協力者、奈良女子大学の的場輝佳、荻野真理に委託し成果を得ている。松井章の個人研究としては、長崎県壱岐原の辻遺跡、長崎県福江島大浜遺跡、岡山城本丸、沖縄県伊江村具志原貝塚、愛媛県松山市宮前川遺跡、兵庫県淡路島佃遺跡、京都府網野町松ガ崎遺跡などから出土した動物遺存体の分析を、京都大学大学院生の協力を得て行い、各時代、各地域の動物利用の文化を明かにすることができた。遺跡土壌に含まれる化学物質、有機物物質の研究は、日本においてはその端緒についたばかりで、本年度は、研究対象の枠組みを作ることに専念し、次年度からは具体的な個別分析例を増やしていきたい。今年度は前年度に引き続き、分析試料の収集と薄片の作成につとめた。土壌微細形態学の研究は、金枠を使った遺跡土壌のサンプリングを、青森市野木遺跡(平安時代)、群馬県子持村(古墳時代)、大阪府八尾市・東大阪市の池島・福万寺遺跡(弥生時代中世)の畑、および水田において行った。現生動物の骨格標本の作製は、琵琶湖博物館より淡水魚類多数の提供を受け、そのうちトゲウオ科のハリヨが、従来、魚種、部位不明であった

新潟県牛道遺跡(平安時代)から出土した灰化した-群の棘に酷似し、同科のトミヨであることがわかった。この魚種は、湧水地帯に棲み水中で巣を作りオスが子を育てることで名高いが、人間が食べていた資料はまだなかった。今回、古代人の食卓のメニューに新しい品目を加えることができたといえる。新潟県愛島センターの協力で、ガン・カモ類を中心とする、遺跡出土の可能性のある鳥類の骨格標本の作成に大きな進展を見た。富山県小矢部市の桜町遺跡(縄文前期中期)、石川県鳳至郡能都町の真脇遺跡(縄文前期晩期)において、発掘に参加しフローテーションを行い多数の有機造物を採取した。アメリカ合衆国から輸入、購入したフローテック社の土壌水洗機を発掘現場に持ち込み、自分で効果を確かめた。さらに作業員に使用法を説明し、その後、担当者に機具一式を貸与してさらに有機造物の採集に努めている。動物造存体の研究については、骨角器への利用に際して付けられた加工痕の観察とその技法の解明に新しい視座を保つつある。骨や角の表面に付けられた石器、金属器の区別、金属器の中でも斧、鋸、槍鉋などの区別が、拡大撮影装置と画像処理によって分類可能になりつつある。また、フローテーションで得ることのできた種実類についても、画像データベース化をはかりつつあるところである。3年間の研究期間を通じて以下の成果を挙げることが出来た。1.様々な種類の遺跡土壌の中から、種子、動物骨などの微細遺物を採集する方法を改良し、効率よく微細遺物を採集することができるようになった。2.過去の人間の生活によって生じた有機物が分解して生成された無機物質を遺跡土壌から抽出して、墓、ゴミ溜め、溝、築地基壇などの異なる遺構に適用した結果、人間活動の結果、生じると考えられる大部分のリン酸、硫黄などが、主として土中の雨水の浸透などによって流出して、ほとんど残っていないことが判明した。しかし、人間の活動によって影響を受けないアルミニウムなどの元素を比較試料として使うことで、墓、ゴミ捨て場、住居址の生活面の確認を行える可能性を明らかにした。3.畑、住居址床面を中心に土壌微細形態学的研究を推進し、耕作による団粒構造や生物の活動痕跡、炭化材などの観察により人間の生活、活動の場の特徴を明らかにした。4.新潟県牛道遺跡の土坑から出土した微細な魚骨が、阿賀野川水系に生息するトゲウオ科のトミヨであることを、琵琶湖博物館から寄贈を受けたトゲウオ科魚類の現生骨格標本との比較で判明し、日本で初めてトゲウオ科魚類を人間が食べていることを明らかした。5.広島大学の実施する広島県帝釈峡の弘法滝洞穴の縄文早期前期の層から、オオサンショウウオの骨格が出土していることを明らかにし、考古学で初めて人類が両生類のサンショウウオを摂食していたことを確かめることが出来た。6.大阪市長原遺跡から出土した動物遺存体の分析で、7世紀の牛馬の処理技術を明らかにすることが出来た。
成層圏大気の運動をシュミレーションする回転円筒水槽実験

本研究では、回転円筒水槽の下層に南北の温度差に当たる半径方向の温度差を与えて対流圏波動に当たる傾圧波動を生成し、表面を暖めて上層に成層圏に当たる安定成層を作り、波動流の上方への伝播を調べた。我々は、円筒水槽(水深13cm、半径8.5cm)の底の厚さ3cmの層で波動流を生成し、底から4cm以上の上層は温度がほぼ線形に上昇する安定成層を作ることに成功し、これまでに、(1)波動流の上方への渦度の浸透は指数的に減少し、減少の割合が準地衡流的渦度方程式からの予測と良く一致すること(Exp.Fluids,2003)、(2)上層の成層では、温度は、子午面循環のために、下層の傾圧層に加えた半径方向温度勾配とは反対に、水平に見ると水槽の内側が高く外側が低くなっていて、回転方向の流速が半径方向の温度勾配による温度風の関係で決定されていること、成層の度合い(表面温度)が低くなると、安定した傾圧波動ができにくくなる等の結果を発見した(Exp.Fluids、2005)。実際の対流圏波動は、ベータ効果(コリオリ力の緯度変化)を受けている。ベータ効果は、波動のドリフト回転を遅くし、プラネタリー波を上方へ伝播させる働きをする。(3)円筒水槽の底に円錐形傾斜を入れて地形型ベータ効果を導入した実験を行い、波数2の波動は傾斜が0.4以上で準地衡風的渦度方程式に従い上方に伝播し、ドリフト回転が遅くなることを発見した。しかし、臨界点近くでは、渦度はほぼ一定値を取り、準地衡流的渦度方程式には従わないこと、また、理論的には臨界点の高さは一定と仮定されているが、波数に依存していることが分かった。これらの結果をまとめた論文は、Exp.Fluidsで出版される。本研究では、グルノーブルのLEGI/CORIOLIS研究所およびパリのEcole Polytechnique Laboratorie d'Hydrodynamiqueを訪問し、実験および講演をして、回転円筒水槽実験について理論的および技術面で有益な成果を得た。特に、サブピクセルで解析可能なPIV技術を習得したことは、本研究の解析に大いに役立った。中緯度対流圏の傾圧波動を再現する従来の回転円筒水槽実験で、水槽の下層にのみ半径方向に温度差を与え、対流圏の大規模波動にあたる傾圧波動を生成し、さらに観測水の水面を暖め、上層に成層圏にあたる安定成層を作り、ドリフトする対流圏波動が成層圏へ与える影響を調べる実験をした。実際の大気現象では、ベータ効果(コリオリ力の緯度変化)によって対流圏波動が上層に伝播し、成層圏の重要な大気の流れを形成していることが知られ、ベータ効果は大気力学において、南北の温度差、コリオリ力を生成する自転と並ぶ重要な要素である。平成13年14年度科研費補助金による研究に引き続いて、ベータ効果がない場合に、成層へ浸透した波動流は、高さとともに減衰するに伴い温度風の関係により極側にあたる内壁が外壁よりも暖かくなるように半径方向の温度差を生成すること等を発見したが、今回の研究では、ベータ効果を起こすために、円筒水槽の底に円錐形傾斜を導入した。

理論的には小さい波数の波動がベータ効果を大きく示すので、波数2の波動について、上層の成層にどのように伝播するかどうかを調べる実験をした。渦度は、観測された基本流に基づく準地衡風的渦度方程式に従い、高さとともにゆっくりと減衰することが分かった。又、ベータ効果は、波動流のドリフト速度を遅くすることが知られているが、ドリフト速度についても理論的予測と一致した。研究を進めるにあたり、フランスGrenobleのCoriolis研究所、ParisのLaboratorie d'HydrodynamiqueとCommunity Universityを訪問して、各研究所で講演するとともに、研究課題について議論して来た。特に、画像から流速場を取り出すPIV技術において、サブ・ピクセル技術を学び、今回の実験解析でPIV技術が飛躍的に改善され、渦度の計算の精度が上がるに伴い、結果の信頼性を高めることができた。また、J.Fourie UniversityのJan-Bert Flor教授と本実験理論的側面について議論できたことは、今回の実験結果の解釈に役立った。本研究では、回転円筒水槽の下層に南北の温度差に当たる半径方向の温度差を与えて対流圏波動に当たる傾圧波動を生成し、表面を暖めて上層に成層圏に当たる安定成層を作り、波動流のベータ効果(コリオリ力の緯度変化)による上方への伝播を調べた。ベータ効果は、波動のドリフト回転を遅くし、プラネタリー波を上方へ伝播させる働きをする。我々は前年度に続き、円筒水槽(水深13cm、半径8.5cm)の底の厚さ3cmの層で波動流を生成し、底から4cm以上の上層に温度がほぼ線形に上昇する安定成層を作り実験した。円筒水槽の底に円錐形傾斜を入れて地形型ベータ効果を導入した実験を行い、波数2の波動は傾斜が0.4以上で準地衡風的渦度方程式に従い上方に伝播し、ドリフト回転が遅くなることを発見した。しかし、臨界点近くでは、渦度はほぼ一定値を取り、準地衡流的渦度方程式には従わないこと、また、理論的には臨界点の高さは一定と仮定されているが、波数に依存していることが分かった。これらの結果をまとめ、雑誌Experiments in Fluidsに投稿した。本研究では、前年度グルノーブルのLEGI/CORIOLIS研究所を訪問して習得したサブピクセルで解析可能なPIV技術が実験の解析に大いに役立った。本研究の成果を、昨年と同様にグルノーブルのLEGI/CORIOLIS研究所およびパリのEcole Polytechnique Laboratorie d'Hydrodynamiqueで講演して議論した。ベータ効果による傾圧波動の鉛直伝播を直接確かめる方法として、強い鉛直流の存在の観測を考えている。この測定のためには、流体の鉛直運動を良く追尾するトレーサ粒子が必要で、トレーサ粒子について議論するためにマルセーユ在住のポリマーテック社長黒澤国策氏を訪問した。球形のトレーサ粒子よりは綿状の粒子を用いて粘性を強くしてはどうかという結論になり、黒澤氏から、亜硝酸から出来る俗に蚕繊維と呼ばれるものが良いかもしれないという提案を得た。この提案を今後の研究で試していきたい。