hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
人工衛星の長期観測データに基づく地球放射線帯の変動モデルの開発

その結果、初年度には、電子が検出器の内部で予想外に極めて複雑な振る舞いをすることが明らかになり、RDM検出器の各観測チャンネルのエネルギー幅に対する補正値を得ることができた。第二年度には、エネルギー依存がある検出効率にエネルギー依存があることを踏まえたデータ補正項の導出に取り組んだ。また大阪府立大学との研究協力のもと、現在広く使用されているが古い観測データを基にしているNASAの放射線帯モデルとRDMデータとの統計比較を行った。第三年度の本年度には、前年度に引き続く電子データの解析に加え、プロトンデータの解析を行った。CRRES観測データは電子のみの公開であるため、NASA公開の太陽風データに含まれる太陽プロトンの観測値との比較をしながら、エネルギー幅およびフラックス値についてのデータ補正項を修正に取り組んだ。次年度は、本シミュレーションによって得られた補正を加えた観測データを解析し、地磁気活動にともなう変動を再現する放射線帯モデルの作成に取り組んで行く。
日本の動物学におけるアマチュアナチュラリストの役割

明治時代の動物学において,大学などで研究を行った人物はこれまでよく調査がされているが,彼らの研究を支えてきた,いわゆるアマチュアナチュラリストと呼ばれる人物については,その人物像や業績について知られるところが少ない.本課題では様々な文書資料を用いて,明治時代を代表するアマチュアナチュラリストであるアラン・オーストンに関する調査を行った.彼は日本の動物学において,特に東京帝国大学の研究者と交流した他,米国や英国の研究者に材料を提供するなどして,多大なる貢献をした.その陰には彼が育成した日本人採集人のサポートも無視できなかった.オーストンの死後100年を経て,彼の業績を再評価する成果が得られた.平成26年度は横浜を拠点として明治期に活動した貿易商,アラン・オーストンに関して,当時の文献記録と新聞記事などの文献資料について調査を行った.明治期に創刊された学術誌である『動物学雑誌』『大日本水産会報』『地学雑誌』といった資料から,オーストンに関する記述,もしくは彼自身が執筆した文章をピックアップした.これまでに知られるところではオーストン自身が記した論文・報文といったものは知られていなかったが,7件の特に水産関係の文献が存在することが明らかになった.またオーストンが博物標本だけでなく機械関係の貿易も行っていた知見や,横浜ヨットクラブの創設者のひとりであるという知見をもとに,明治期横浜に関して書かれた文献を調査したところ,オーストンの交友関係や彼の会社の内部に関する情報が多数得られた.オーストンの会社で雇用されていた人物は,横浜開港資料館所蔵の「Japan Directory」及び国立国会図書館所蔵の「日本紳士録」から整理することができた.これらの既公開資料を取りまとめて,「オーストン基礎資料」と題した総説を執筆し,3月学術誌に投稿した.現在査読中である.さらに未公開の資料として,英国自然史博物館アーカイブ所蔵のオーストンから同博物館及びロスチャイルド動物博物館へ1890年から1911年にかけて送られた手紙に関して,文字おこし及び翻訳の作業を進めた.これらの結果,オーストンが雇用した日本人採集人の一人である勝間田善作について,伝記に書かれた内容とは年代的な不一致があることが判明した.勝間田は19世紀の末期にオーストンに依頼されて琉球で採集を行い,またその後中国海南島に移住して標本を収集し,その標本は英国に送られたとされている.これらの採集が行われた年が約5年前倒しされて記述されていることが判明した.この成果をまとめて,哺乳類学会京都大会において口頭発表した.平成27年度は英国出張によってさらに未発掘であった資料の充実を図った.20世紀初頭に活躍した博物学者ダーシー・トムソンが1897年に来日した際に,横浜や東京で収集した博物標本資料に関するアーカイブを調査することを目的として,英国スコットランドのセントアンドリュース大学に保管されている書簡などを閲覧した.またダンディー市に所在するダンディー大学のダーシー・トムソン動物学博物館を訪問し,上記滞在時に収集した標本を観察し,同大学の研究者との意見交換を行った.その結果これらの資料は横浜の標本商オーストン商会や東京の標本商米山米吉から入手したものであることが確認できた.米山米吉に関しては,人物像や標本商としての実績に関して未知な部分が多く,今後調査予定である.また,国内での調査としては,オーストンについて初めての伝記を執筆した永澤六郎という,博物学史上謎とされる人物に関して,人文科学的な調査を行った.その結果,この人物が東京帝国大学に在学していたことや,その後北米へ移住したという既存の情報に加えて,カナダのバンクーバーで新聞社に勤務しており,戦前まで滞在していたことが明らかとなった.現在,国立国会図書館に所蔵されている新聞資料を調査することによって,この人物に関する調査を進めているところである.昨年度末に投稿した総説「アラン・オーストン基礎資料」に対して受けた査読者の意見を基に情報を補完する作業を行い,3月に山階鳥類学雑誌へ掲載された.これにより,標本商オーストンと多くの彼の採集人との関係がほぼ明確に位置づけられるにいたった.オーストンの採集人で最も著名な折居彪次郎については,英国自然史博物館所蔵の彼が採集した標本を時系列で整理することによって,雇用主との関係を調査継続中である.そのほかオーストンに関する雑誌記事2点を執筆・掲載した.27年度は米国出張を行い,オーストンが販売した標本に関する調査を行う予定であったが,執筆した論文の情報を補完する調査などに時間を割く必要があったため,実行できなかった.また国立科学博物館では英国へ流出した自然史標本に関する展示を計画することとなり,本研究課題の成果を一部発信できる場ととらえて,英国での調査に力点を置く必要性が生じたことも,米国出張を28年度に見送った理由である.そのほかの調査に関してはおおむね順調に進められていると考えている.平成28年度は前年度に引き続き,1916年の『動物学雑誌』誌上へアラン・オーストンの伝記を執筆した永澤六郎という人物を中心に文献等資料を調査した.永澤は東京帝国大学で動物学を専攻し,当時の『動物学雑誌』に多数の記事を執筆したことで知られるが,研究にさほど熱心でなく,1917年に大学を去ったのちのことは全く分かっていない.彼が執筆した記事をすべて閲覧し,また国立国会図書館所蔵の資料を調査することによって,意外な人物像が明らかとなった.

永澤は1917年以降,当時日本から移住する人物が多かったカナダのバンクーバーに居を移し,現地で日系人向けに作成されていた新聞『大陸日報』においては編集長を務め,ほぼ連日コラム記事を執筆していたことが判明した.記事の中には日本の動物学を紹介するものや,本研究課題の中心となるオーストンに関する記事,及び彼の子孫が関東大震災以降同じくバンクーバーへ移住しており,交流があったことなどが確認できた.記事の中にはオーストンが晩年東京帝国大学の飯島魁教授からカナダで事業を展開するための紹介状を書いてもらったことも記されており,これは前年度にセントアンドリュース大学で調査した資料から判明した,1914年に彼が外国へ移住しようとしていたという内容と符合する.これらに加えて,28年度はオーストンが活躍した明治時代の哺乳類研究に関しても文献情報を蓄積し,調査した内容を一部使用して,日本産哺乳類の一新属記載を行った論文を『Mammal Study』誌で公表した.詳しい成果は日本哺乳類学会の和文誌『哺乳類科学』に「哺乳類学がなかった時代の日本のMammalogy」とする総説を投稿中である.さらに本課題で得られた成果の一部公開を目的として,現在国立科学博物館で開催中の「大英自然史博物館展」とその関連書籍への原稿執筆を行い,明治期の動物学に貢献した人物を紹介することができた.当初予定では1回の米国出張を予定していたが,本課題の成果発表の場として申請者の所属機関での特別展に積極的にかかわることになったため,予定を変更してオーストンと大英自然史博物館の関係について重点的に調査を行うこととなった.米国の標本については博物館が公開しているデータベースによって情報を補足することができたので,ほとんど支障がなかった.成果は学術誌に総説を1篇執筆したほか,一般向けの雑誌,展示図録及び書籍において公表され,アラン・オーストンという人物を広く知っていただくことができたと考えている.「研究実績の概要」に記した28年度の成果により,およそアマチュアナチュラリスト・オーストンの日本での晩年にいたるまでの活動がほぼ解明できた.未確認の資料が今後発見される可能性はあるが,現段階では満足のいく調査ができたと考えられる.平成29年度は本研究課題を一年延長して,28年度までに完了できなかった論文執筆及び関連する文献調査を行った.成果としては,まず28年度末に執筆投稿していた総説を出版できたことがあげられる.これは研究期間を通じて調査した文献資料について,哺乳類に関する内容をまとめたもので,日本にまだ「哺乳類学」という言葉がなかった明治時代に,「動物学」の一部としてどのように哺乳類に関する知見が広められたかを総覧した.本課題でテーマとして扱った人物であるアラン・オーストンとその採集人である折居彪次郎・長聖道・勝間田善作といった人物の解説,及び同じくアマチュア・ナチュラリストとして著名なヘンリー・プライアなどについて,本課題において明らかにされた内容が網羅されている.
持続可能な東アジアの市民性の育成のための地理的探究に基つく学習の教材開発

本研究は持続可能な東アジアを構築する市民性を育成するために、地理的探究に基づく学習を用いた教材を開発することを目的とした。主な研究成果は次の3点である。第1点は、現代社会の課題を解決するために、生徒自ら解決策を探す地理的探究に基づく学習の理論的枠組みを提案したことである。第2点は、香港と韓国の中学校地理カリキュラムおよび教科書を分析し、日本の中学校地理教育への示唆を得たことである。第3点は、エネルギーおよび自然災害をテーマとした中学校社会科地理的分野の地域教材を開発したことである。持続可能な東アジアを構築する市民性を育成するために、地理的探究に基づく学習を用いた教材を開発することを目的とする本研究の平成25年度の成果は、以下の2点である。1.前年度(平成24年度)の研究成果である韓国の中学校教科書におけるESDの内容、香港の中学校教科書における自然災害内容の分析結果をまとめ、論文として発表した。さらに、日本の中学校社会科地理的分野における公民的資質とESDの関係をまとめ、国際学会で口頭発表を行い、世界の地理教育関係者らからの意見を得ることができた。2.旭川市および北海道を事例地域として環境問題・自然災害に関する教材を開発した。具体的な教材内容は、北海道のエネルギー問題と地域開発、旭川の水害と永山新川である。これらの教材は、学校現場での活用するために、まず大学生を対象として模擬授業を行い、改善を図った。以上のことから、本研究はおおむね計画通りで進んだといえる。しかし、課題も残っている。日本と韓国の中学校で授業実践を行うために協力校の教員との協議を行ったものの、実際に授業するまでには至らなかった。これは、該当学校のカリキュラムとの関係で本年度中には授業実施が難しくなったことや、韓国での授業実施のために内容修正や翻訳などに時間がかかったことが原因である。今後も授業実践を行うために協力校の教員との協議を続けることにしたので、近い内に実践することが期待できる。本研究の目的は、持続可能な東アジアを構築する市民性を育成するために、地理的探究に基づく学習を用いた教材を開発し、日韓の教育現場における授業実践を通してその有効性を検証することである。研究期間1年目の平成24年度に実施した主な研究内容と、その成果は以下の2点である。1.地理教育の先進国であるアメリカ、イギリス、オーストラリアの中等地理カリキュラムを分析することで、様々な現代社会の問題を解決するために、生徒自らがその解決策を探す「地理的探究に基づく学習」の理論的枠組みを明らかにした。「地理的探究に基づく学習」を促すカリキュラムの条件として、概念(内容)、学習のプロセス(方法)、問い(状況)という3つの構成要素を挙げることができる。2.東アジアの人々がいかに問題の理解を共有し、解決のためにどのような相互協力が必要であるかを考えるための教材を作成するために、韓国・香港の中学校地理教科書の分析を行った。両地域の中学校地理教科書の共通点としては、従来の地誌学習ではなくテーマ学習を中心としている点、生徒自ら情報を収集、分析、解釈する探究活動を強調している点、持続可能な開発の概念を取り入れている点を挙げることができる。以上、様々な現代社会の問題を解決するために、生徒自らが地理的な観点からその解決策を探すことが重視する方向に向かっている地理教育における世界的な動向は、日本の地理教育へ示唆する点が多いことがわかった。現在、中学校社会地理的分野のカリキュラムおよび教材の開発を済ませ、現場での実践を向けて修正・検討を行っている段階である。以下は、平成24年度の大きな成果である。1.カリキュラムの理論的枠組みである「地理的探究に基づく学習」の観点から地理教育の先進国であるアメリカ・イギリス・オーストラリアの中等地理カリキュラムの分析を行った結果をまとめた著書を出版したことである。2.持続可能な東アジアを構築する市民性の育成を目指す教材を開発するために、韓国中学校地理教科書における環境学習単元、香港中学校地理カリキュラムにおける自然災害に関連単元を分析したことである。その分析結果は、日本地理教育学会大会および日本地理学会環境地理教育グループ集会において発表を行い、地理教育関係者からの批判を検討した上、教材開発の参考とした。しかし、課題も残った。開発した教材を用いて大学生を対象として授業を行う予定であったができなかったため、平成25年度の早い段階において実施する予定である。平成25年度においては、開発した教材を用いて授業実践を行う。授業実践においては、単に先生が教科書の知識を児童生徒に伝達することではなく、実際に生徒が社会における問題を発見し、その問題解決に向かった行動することを重視する。すべての授業実践内容をビデオで撮影・記録し、生徒には事前事後に感想を書いてもらう。授業実践の分析においては、次の点について生徒の認識変容を明らかにする。(1)東アジアにおける環境問題について理解を共有しているか。(2)問題解決のために各国の相互協力の必要性を認識しているか。

(3)東アジアにおける持続可能な発展のために行動しようとしているか。この授業実践の分析結果は、国内外の学会(日本社会科教育学会・韓国国際理解教育学会など)にて発表する。平成25年度が科研の最終年であるために、平成24年度に開発したカリキュラムおよび教材、平成25年度に実施した授業の内容を分析した最終報告書を書く。平成25年度の研究費の使用計画としては、平成24年度の繰越額を含んで、以下のように使用する予定である。【設備備品費】平成24年度に購入する計画であったレーザプリンタを購入する。授業において使用するためのプロジェクターを購入する。【消耗品費】授業実践を記録するためのSDHCカードを購入する。【旅費】韓国での授業実践・研究成果報告のために「外国旅費」、学会での研究成果報告を行うために「国内旅費」が必要になる。【人件費・謝金】平成24年度に模擬授業が実施的できなかったため生じた繰越額を含め、資料整理・授業記録など、授業実施に関連して発生する人件費や謝金を学生および教員に支払う。【その他】最終報告書の印刷費として使用する。
四万十帯・秩父帯・三波川帯の三重合点からみた西南日本の地質構造発達史

西南日本の形成史については,ナップ説と横ずれ説の二つの説が提案されているが,未だ解決されておらず,地質学における大きな課題の一つである.紀伊半島は,四万十帯・秩父帯・三波川帯が唯一直接接しており,両説の検証を行うことができる.本研究は,広域地質調査や変形構造解析に加え,最新の手法(ジルコンU-Pb年代,ラマン分光分析,帯磁率異方性測定)を用いることにより,広域地質構造・年代・被熱温度・変形から,地質構造発達史を明らかにし,ナップ説や横ずれ説の間で論争のあるジュラ紀白亜紀における西南日本の形成史(地質構造発達史)を解明するものである.西南日本の形成史については,ナップ説と横ずれ説の二つの説が提案されているが,未だ解決されておらず,地質学における大きな課題の一つである.紀伊半島は,四万十帯・秩父帯・三波川帯が唯一直接接しており,両説の検証を行うことができる.本研究は,広域地質調査や変形構造解析に加え,最新の手法(ジルコンU-Pb年代,ラマン分光分析,帯磁率異方性測定)を用いることにより,広域地質構造・年代・被熱温度・変形から,地質構造発達史を明らかにし,ナップ説や横ずれ説の間で論争のあるジュラ紀白亜紀における西南日本の形成史(地質構造発達史)を解明するものである.
ブラインド信号分離技術の開発と次世代移動通信への応用

ブラインド信号分離(Blind Signal Separation)技術は,幾つかの信号源からの信号が混信しているとき,源信号は観測できない(すなわち,ブラインドである)が,観測できる混信信号より信号成分を抽出して復元する信号処理技術の一つであり,最近,移動通信や音声・音響信号処理や脳科学の分野で活発に研究されている.本研究では、次世代移動通信に利用することを考慮して、多元情報信号のブラインド分離と復元(等化)のための幾つかの手法を提案した.さらに,提案した手法の有効性をシミュレーション実験で調査した.提案したブラインド信号分離技術の手法は大雑把に次の三つに分類できる.(1)適応超指数法:時間変動環境に適応できる実時間処理型のブラインド信号分離手法.(2)ロバスト超指数法:ノイズ環境に対応できるバッチ処理型のブラインド信号分離手法.(3)参照信号を併用した固有ベクトル法:信号分離成功率の高いバッチ処理型のブラインド信号分離手法.上記(1)と(2)についの基となる超指数法は研究者のグループがブラインド信号分離技術として西暦2000年に開発した手法であるが,(1)はそれを適応型に(2)はそれをロバスト型にそれぞれ深化させた手法である.上記(3)は超指数法との関連で,西暦1994年に一入力一出力系に対してB.JelonnekとK.D.Kammeyerが開発した手法を多入力多出力系に利用できるように開発した手法である.(3)について,今後研究者のグループでさらにその手法の有効性などを調査する予定である.今後,これらの手法開発で得た知見を基にして,次世代移動通信の信号分離器(等化器)が保持すべき機能を理論的に深く解析して,それを設計するための基礎理論を構築する予定である.この基礎理論は深化した次世代移動通信の信号分離器(等化器)の開発に新たな指針を与えるものと確信する.ブラインド信号分離(Blind Signal Separation)技術は,幾つかの信号源からの信号が混信しているとき,源信号は観測できない(すなわち,ブラインドである)が,観測できる混信信号より信号成分を抽出して復元する信号処理技術の一つであり,最近,移動通信や音声・音響信号処理や脳科学の分野で活発に研究されている.本研究では、次世代移動通信に利用することを考慮して、多元情報信号のブラインド分離と復元(等化)のための幾つかの手法を提案した.さらに,提案した手法の有効性をシミュレーション実験で調査した.提案したブラインド信号分離技術の手法は大雑把に次の三つに分類できる.(1)適応超指数法:時間変動環境に適応できる実時間処理型のブラインド信号分離手法.(2)ロバスト超指数法:ノイズ環境に対応できるバッチ処理型のブラインド信号分離手法.(3)参照信号を併用した固有ベクトル法:信号分離成功率の高いバッチ処理型のブラインド信号分離手法.上記(1)と(2)についの基となる超指数法は研究者のグループがブラインド信号分離技術として西暦2000年に開発した手法であるが,(1)はそれを適応型に(2)はそれをロバスト型にそれぞれ深化させた手法である.上記(3)は超指数法との関連で,西暦1994年に一入力一出力系に対してB.JelonnekとK.D.Kammeyerが開発した手法を多入力多出力系に利用できるように開発した手法である.(3)について,今後研究者のグループでさらにその手法の有効性などを調査する予定である.今後,これらの手法開発で得た知見を基にして,次世代移動通信の信号分離器(等化器)が保持すべき機能を理論的に深く解析して,それを設計するための基礎理論を構築する予定である.この基礎理論は深化した次世代移動通信の信号分離器(等化器)の開発に新たな指針を与えるものと確信する.近年,研究代表者の研究グループは多元情報信号のブラインド分離と復元の技術に関する調査と研究を行ってきたが,最近の移動通信技術の進展によって,実時間処理できるブラインド信号分離技術が要求されてきた.これらの要求を考慮して,研究代表者の研究グループは新しいブラインド信号分離技術を開発したので,その成果を2004年にカナダ国ブリティシュコロンビア州バンクーバで開催された「回路とシステム」に関する国際会議(ISCAS2004)で公表した.さらに,その成果を発展させ,新しい成果を得たので,その成果を2004年に広島で開催された「回路とシステム」に関する国際シンポジウム(MWSCAS2004)で公表した.それらの成果を海外共同研究者Liu教授(米国ノートルダム大学電気工学科教授)にも電子メールで報告し,好意的な論評を得た.最近,ノイズ環境でも良好に動作するブラインド信号分離技術が要求されるようになった.この事を考慮して,研究代表者の研究グループは新しいブラインド信号分離技術として,ロバスト超指数法を開発した,この成果を2004年オーストリ国ウイーンで開催された「信号処理」に関するヨーロッパ会議(EUSIPCO-05)で公表した.さらに,その成果を深化させ,新しい成果を得たので,それらの成果を2004年スペイン国グラナダで開催された「ICAとBSS」に関する国際会議(ICA2004)で公表した.また,10月統計数理研究所で開催された「21世紀の診断工学とその周辺」研究会で,「ブラインド信号分離:ガウス雑音にロバストな超指数法」と言う演題で講演を行い,そこでもそれらの成果を紹介した.さらに,それらを深化させた成果も得ているので,それらの成果を2005年5月に神戸で開催される「回路とシステム」に関する国際会議(ISCAS2005)で公表する予定である.

この数年,研究代表者の研究グループは多元情報信号のブラインド分離と復元の技術に関する調査と研究を行ってきたが,最近の移動通信技術の進展によって,実時間処理できるブラインド信号分離技術が要求されてきた.これらの要求を考慮して,研究代表者の研究グループは新しいブラインド信号分離技術を開発してきた,さらに,最近,ノイズ環境でも良好に動作するブラインド信号分離技術が要求されるようになった.これら事を考慮して,研究代表者の研究グループは新しいブラインド信号分離技術として,ロバスト超指数法を開発してきた.その最初の成果を「信号処理」に関する学会誌(IEEE Trans. on Signal Processing)に論文として公表し,その第二の成果を「回路とシステム」に関する学会誌(IEEE Trans. on Circuits and Systems)に論文として公表すると共に2005年5月に神戸で開催された「回路とシステム」に関する国際会議(ISCAS 2005)で公表した.さらに,新しい適応超指数法を開発できたので,同国際会議(ISCAS 2005)で公表した.さらに,ロバスト超指数法に別の視点から新しい成果を得たので,2005年12月にギリシャのアテネで開催された「信号処理と情報技術」に関する国際会議(ISSPIT 2005)で公表した.上記のロバスト超指数法との関連で,新しいブラインド信号分離技術として,参照信号を併用した固有ベクトル法を開発したので,2006年5月にギリシャのコス島で開催される「回路とシステム」に関する国際会議(ISCAS 2006)で公表予定である.さらに深化した適応超指数法も開発できたので,同国際会議(ISCAS 2006)で公表予定である.また,参照信号を併用した固有ベクトル法の周波数接近法も開発したので,その成果を2006年3月米国チャルストンで開催された「ICAとBSS」に関する国際会議(ICA 2006)で公表した上記の諸成果を海外共同研究者Liu教授(米国ノートルダム大学電気工学科教授)にも電子メールで報告し,好意的な論評を得た.
化学合成DNAセンサーを用いたDNA修復の検出および解析

DNAは外的および内的要因により絶えず傷付いているが、全ての生物はそのような損傷DNAを修復するシステムを備えている。我々はDNA修復反応を蛍光により検出・解析するためのセンサー(専門的にはプローブと呼ばれる)を開発することを目指し、酸化損傷に対して働く塩基除去修復酵素の反応を検出・解析できる蛍光プローブを合成した。これを用いることにより試験管内で修復酵素の基質特異性を調べ、細胞内の修復反応を可視化することに成功した。DNA修復の研究には放射性同位元素で標識した基質が用いられ、酵素反応はゲル電気泳動により生成物を分離した後、生成物の放射線を検出・定量することにより解析されてきた。しかし、この方法は操作が面倒である上に放射性同位元素の使用における規制や危険性もあるため、本研究では修復反応の蛍光による検出・定量法の開発を試みた。今年度は塩基除去修復を研究対象とし、蛍光色素とクエンチャーを両末端に付けた損傷塩基を有するヘアピン型オリゴヌクレオチドを設計・合成した。このプローブは反応温度(37°C)においてヘアピン構造を形成するため蛍光を発しないが、塩基除去修復酵素により鎖切断を受けると蛍光色素が付いた断片の塩基対数が少なくなって解離し、蛍光が検出されることを期待した。損傷塩基としてチミングリコールの二つの異性体と5,6-ジヒドロチミン、酵素として大腸菌エンドヌクレアーゼIIIとヒトNTH1を用いて実験を行ったところ、期待どおり酵素量や反応時間に従って蛍光強度が増大し、蛍光強度の変化で示される各酵素の基質特異性は従来法により報告されたものと一致した。また、損傷塩基の種類により蛍光色素を変えるごとにより、2種類の基質が同時に存在する場合のそれぞれの基質に対する酵素反応を別々に解析することにも成功した。このプローブをHaLa細胞抽出液と混ぜるとエキソヌクレアーゼによると考えられる非特異的な分解が検出されたが、酵素-基質複合体の結晶構造から酵素の結合に必要と考えられる部分以外のリン酸ジエステルをフォスフォロチオエートに変えると的細胞中で安定であることが確認された。損傷塩基として5R-チミングリコールを有するフォスフォロチオエート修飾のプローブを用いることにより、HeLa細胞中での塩基除去修復の蛍光による検出に成功した。この塩基除去修復用の蛍光プローブは、分子細胞生物学のツールとしての使用が期待される。DNA修復の研究には^<32>Pで標識した基質が用いられ、酵素反応はゲル電気泳動により生成物を分離してその放射線を検出・定量することにより解析されてきたが、操作が面倒である上に放射性同位元素の使用における規制や危険性もあるため、修復反応の蛍光による検出法の開発を試みた。昨年度は酸化損傷に対する塩基除去修復酵素である大腸菌エンドヌクレアーゼIII及びヒトNTH1の反応を検出する蛍光プローブを合成して反応の解析を行い、フォスフォロチオエート修飾によりヌクレアーゼ耐性をもたせて細胞中での反応の検出に成功した。しかし、今年度の研究において細胞中での実験に再現性がないことがわかったのであらためて検討した結果、蛍光色素のリンカーと隣のヌクレオシドの間のリン酸ジエステルをフォスフォロチオエートに替えると損傷特異的な発光が見られた。これはこの部分が細胞中で加水分解されたことを示唆しているが、細胞抽出液を使用した実験ではその部分の切断は見られなかったので、この結果は細胞抽出液を用いて細胞中の現象を完全に再現できないことを示している。次に、ヌクレオヂド除去修復(NER)についても蛍光プローブの合成を試みた。まずこの修復系の基質となる最少の塩基対数を見つけるために^<32>Pで内部標識した(6-4)光産物を有する100140塩基対のDNAを調製し細胞抽出液を使ってゲル電気泳動によりNER反応を解析した結果、140塩基対のDNAが効率的な反応が起こる最短の基質であった。140塩基対のDNAの末端に蛍光色素とクエンチャーを付けても切断後の解離が起こらないと考えられたので、内部の塩基にとれらを付けた蛍光プローブを合成した。色素等の付加がNER反応を阻害しないことは^<32>P標識を使って確認することができたが、蛍光測定では損傷を入れていないネガティブコントロールのDNAも細胞抽出液により分解されるという結果になった。昨年度の研究で蛍光色素のリンカーと隣のヌクレオシドの間のリン酸ジエステル(PO)が細胞中で加水分解を受けることが明らかになったため蛍光プローブではこの部分をフォスフォロチオエート(PS)にする必要があったが、これを蛍光プローブの細胞への導入を確認するために利用できるのではないかと考え実験を行った。

すなわち、酸化損傷を有するフルオレセインを蛍光色素として持つPSのプローブ1、損傷がなくフルオレセインを蛍光色素として持つPSのプローブ2、損傷がなくCy5を蛍光色素として持つPOのプローブ3を合成し、プローブ1と3あるいはプローブ2と3を混合してHeLa細胞にトランスフェクトした。その結果、前者では細胞の核においてフルオレセインとCy5の蛍光が、後者ではCy5のみが検出された。このことは、蛍光プローブの細胞への導入をCy5で確認した上で細胞中の塩基除去酵素の反応をフルオレセインで解析できることを意味し、特に細胞で酵素反応が起こらないことを示すために重要である。ヌクレオチド除去修復においては、この系の最短の基質の探索を続けた。昨年度は損傷の5'側についてDNAをどこまで縮めることができるかを調べたが、今年度は3'側について同様の実験を行った。100140塩基対の基質の調製は問題なく行えたが、鎖切断が起こるはずの140塩基対の基質を細胞抽出液と反応させても断片が検出されなかった。これは、細胞抽出液が保存中に失活したことが原因と考えられ、今後あらためて抽出液の再調製や条件検討が必要である。
雲・エアロゾルの気候影響評価のためのＳＫＹＮＥＴデータ再解析

本研究は, SKYNET(http://atmos.cr.chiba-u.ac.jp/)サイトで計測しているエアロゾルの光学的厚さ(AOT)や単一散乱アルベド(SSA)の精度向上を図ることが目標である.既研究から,AOTは精度よく推定されるが,SSAが過大評価傾向であることが指摘されており,本研究では,計測機材に由来するものと解析手法に由来するものの双方について,詳細に検討を行った.新たに全天分光日射計を導入し比較検討を行い,検定ではNASAが運営するAERONETとの比較を実施した.その結果SSAの過大評価は,計測された散乱光評価に主原因のあることが明らかとなり,その補正手法が提案された.前年度の解析結果から,SKYNETのエアロゾルの光学的厚さ(AOT)は精度良く求められていることが判明しており,これはAERONETとの並行観測や分光全天・散乱日射フラックスを用いた異なる器材を用いた結果から明らかとなっている.本課題の再解析では,単一散乱アルベド(SSA)の精度評価が中心となっており,前年度に引き続き異なる器材間での比較検討,解析手法等の検討を実施してきた.波長別日射フラックスによる推定結果との比較では,sky radiometerによるものはSSAの過大評価傾向が既に得られており,原因を観測器材の特性,解析手法等を考慮して検討してきた.観測機材に起因する推定誤差について,sky radiometerでは散乱光強度の絶対量計測に関わる精度が検討されており,なかでも視野角の高精度推定手法の検討がなされた.従来手法(太陽光源による立体視野角計測)の比較検討として,積分球使用とLangley手法を組み合わせたもので行われ,概ね双方の結果は一致するが,得られた立体視野角にやや波長依存性が強く出るなどの新たな課題も生まれている.一方,分光全天/散乱日射フラックスから求める手法では,従来のセンサーのコサイン特性の影響除去の他に,エアロゾルの高濃度時(AOT>0.50.6)に,推定AOTに僅かにずれが見られ,この手法から求められるAOTがやや過小評価されることが新たに判明した.AOTの過小評価は,散乱光フラックスを利用したSSA推定では,吸収能を過大に評価することになり,この点での一層の精度評価が必要となり,これに対する補正法を開発することが急務となった.一方,エアロゾルモデルを用いたSSAの解析結果の検討では,少量のEC(黒色炭素粒子)でも粗大粒子の存在により吸収能がかなり異なることが指摘され,粒径分布の重要性が再確認された(発表文献参照).本研究は, SKYNET(http://atmos.cr.chiba-u.ac.jp/)サイトで計測しているエアロゾルの光学的厚さ(AOT)や単一散乱アルベド(SSA)の精度向上を図ることが目標である.既研究から,AOTは精度よく推定されるが,SSAが過大評価傾向であることが指摘されており,本研究では,計測機材に由来するものと解析手法に由来するものの双方について,詳細に検討を行った.新たに全天分光日射計を導入し比較検討を行い,検定ではNASAが運営するAERONETとの比較を実施した.その結果SSAの過大評価は,計測された散乱光評価に主原因のあることが明らかとなり,その補正手法が提案された.SKYNET(http://atmos.cr.chiba-u.ac.jp/)では、気候調査の基礎量である放射収支について、エアロゾル・雲と放射量を継続的に観測している。sky radiometerを用いた光学的厚さ(AOT)と単一散乱アルベド(SSA)の継続観測と推定では、これまでAOTについては精度良く推定されてきた。一方、SSAの精度は観測条件に依存して、解析結果が異なることが指摘されてきている。本研究では、SKYNETサイトに波長別日射計(MS-700)を追加設置し、散乱日射量及び全天日射量を波長別に計測して、これから独立してAOT及びSSAを推定する手法を開発し、これまでの結果(sky radiometer)と比較検討してきた。平成24年度は、SSAの信頼度に関する調査研究を主として実施した。SKYNET福江島サイト周辺で、上記2種の計測器から推定されたAOT及びSSAと、航空機により直接計測されたBC粒子及び全粒子から推定されたAOTとSSAの相互比較を行った。その結果、地上観測のMS-700とsky radiometerによるAOTはよく一致していることが明らかとなり、SKYNETでのAOTの信頼性が確認できた。一方、SSAの比較では、MS-700とSky radiometerから求めたものにかなり違いが見られた。これに対して直接計測した航空機観測の結果は比較的違いが少なくMS-700の結果に近い。これに基づき、MS-700によるSSAの推定結果を全季節について解析し、sky radiometerの結果との比較を推進中である。本研究は,各地のSKYNET(http://atmos.cr.chiba-u.ac.jp/)サイトで計測しているエアロゾルの光学的厚さ(AOT)や単一散乱アルベド(SSA)などの精度向上を図り,再解析を行うことが目標である.従来研究から,AOTは精度よく推定されているのに対して,SSAが過大評価傾向であることが指摘されており,本研究の中でも他の計測手法(遮蔽バンド付き全天分光日射計など)を用いて明らかにしてきた.SSAの過大評価は,AOTの大きさに依存して,地球ー大気系の熱収支に大きな影響を与える.

この誤差要因を,解析手法及び観測手法に起因するものの双方から検討した.前者では,現在の標準解析ソフトウェアSKYRAD.pack Ver. 4.2の詳細検討が実施された.粗大粒子(coarse particle mode)の取り扱いの違いや非球形粒子の影響を加味した改良版が開発されており,本研究以前から実施された(Ver. 4.7及びVer. 5)ものを含めて再解析が試行された.一方,機材自身に由来するものとして,立体視野角(SVA)の推定誤差を検討した. SVAの精度は,AOTと異なりSSA推定に直接影響する.このため,類似の観測を行うAERONETとの比較を,NASA/GSFCの協力を得て,当該機関が所有する積分球を用いて実施した.その結果,波長によって多少変動するが,概ね2ー4%程度SKYNETのSVAが小さく推定されていることが明らかとなった.こうしたことから,SVA推定誤差を小さくするための解析手法が新たに提案され,より高精度のエアロゾルパラメータの推定が可能となった.試行中の再解析にこの結果を反映させるため,過去のデータも含めてデータ前処理に関する検討を行い,SSAの改善を確認した.大気放射学本課題は,SKYNETで計測しているエアロゾルの光学パラメータについて,その精度向上のための再解析を行うことである.再解析では,既に運用されているV4.2解析アルゴリズムに対して,coarse mode(粗大粒子)側の粒子の取り扱いが異なる新しいアルゴリズムや粒子の非球形効果をいれたものを検証し実施している(V4.5, V5).現在,再解析は試験解析を終了し,本格的な過去のデータについて再解析を実施中である.並行して,エアロゾル光学パラメータの内,光吸収を担うSSAについて,必ずしも決定的なアルゴリズムが出ていないことから,他のSSA推定器材を導入して評価を行ってきた.その主力は遮蔽バンド付き全天分光日射計による評価であり,これまで観測及び解析が行われてきた.その結果,幾つかの新たの課題(例えば,前述のエアロゾル高濃度時のAOTの過小評価や前方散乱補正の不十分さなど)も明らかとなった.これらを解決することで,高精度のAOT, SSAが推定可能となり,本来のSKYNET再解析結果の精度評価に繋げる予定である.また,sky radiometer本体のハードウェアに由来する誤差要因についても検討を行っており,SSA推定精度に影響を与える散乱光計測の誤差評価も実施中である.エアロゾルのSSAの精度評価とSKYNETで計測してきた東アジアを中心としたエアロゾルデータの再評価(再解析)が本研究の中心課題である。SSAの信頼度については、2種の異なる器材による結果の比較、大気中のBC粒子の直接計測による推定などで、従来のSSA過大評価の指摘を確認することが出来た。これに基づき、これまでのSKYNETの全データを、再解析することで進んでいる。ほぼ当初の研究計画に沿って進んでおり、sky radiometerの解析ソフトの入れ替え(Ver.4からVer.5へ)も進んでいる。現在、これに伴う全データの再解析の前に、SKYNET特定サイトの試験解析が行われている。従来結果との比較検討の後、SKYNET全サイトデータの解析を行い、同時にウェブを通じて公開予定であるが、現在はその過程にあり、比較結果については公開していない。一方、SKYNET各サイトの維持管理は従来通り行われている。
巨大地震の後に山体下のマグマ溜まりが上昇も下降もすることを説明する実験

本研究では巨大地震による山体の共振が、地下に存在するマグマの移動にどのように影響するかを明らかにする事を目指した。2018年度は2年の研究期間の2年目(最終年度)にあたる。研究成果の主要な部分となる実験は前年度までに終了していたため、これまでの成果を論文としてまとめ、出版する事に焦点を当てた。研究成果は前年度の2017年8月にすでに論文としてまとめられ雑誌Geologyに投稿していた。しかし、当初のバージョンでは、実験は良いものの、実際に山体が共振を起こしている地震波の存在に関する情報がなかった事、また、実験における振動の方向は水平であるが、実際に大振幅を起こす地震波はRayleigh波であり鉛直振動が予測される事、実験で用いているゲルの山の形状が現実的ではない事から、再度投稿を促すリジェクトとなった。よって、東北地震の地震波形の詳細を調べ、共振を示している波形を提示し、弾性変形のシミュレーションができるソフトウェアCOMSOLを用いて、より現実的な形状の山体の共振を鉛直方向の振動を含めて計算した。これらの結果を合わせて、2018年4月にGeologyに投稿したところ、共振により、マグマの移動が加速されるメカニズムの説明が不十分である、との指摘がレフェリーからなされ、再度、投稿を促すリジェクトとなった。この点を改訂し、2018年6月に投稿したところ山体の共振による応力場の説明が足りないとの事でReviseを促された。この点を改訂し、2018年9月に投稿したところ、2018年11月に論文が受理され、12月に出版された。出版する為に多くの労を要したが、研究の成果は高く評価され、論文掲載号のResearch Focusで取り上げられた(Jolly 2018)。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は山体が作る応力場がどのようにマグマの移動に影響しているかを明らかにする事を目指している。H29年度は2年計画の初年度であり、現時点て研究期間の半分が経過した事になる。現在までのところゲル状物質を用いた振動実験により巨大地震が発する地震波による揺れと山体が共振した場合のマグマ溜まりの挙動について検討している。具体的には、山体の形をした容器を用いて寒天溶液を固める事で山体の形をしたゲル状の寒天を形成した。ここにマグマの模擬物質となる浮力を持った流体を注入し、その移動を観察した。浮力を持った流体として水と空気を用いている。浮力を持った流体の振る舞いと震動により山体が作る応力場の関係を観察する事で山体が作る応力場がマグマを移動させる条件と移動の方向を明らかにした。応力場は偏光板を用いる光弾性により可視化した。その結果、浮力を持った流体と山体との密度差が十分大きく、また、流体が山体の麓付近の浅い場所にある場合には、この流体は上昇し得る事がわかった。一方、流体の密度が山体と近い場合には、この流体は水平移動もしくは下降することも観察された。この結果は、マグマ溜まりの深度と密度によって、地震波による揺れがマグマを上昇させる事もあれば、マグマを水平移動もしくは下降させる得る事を示している。つまり、巨大地震が噴火を誘発するだけでなく、地震により噴火が妨げられる事を説明するメカニズムの1つであると言える。この結果は現在投稿中である。当初予定していたメインの実験結果の解析を終了し、これを論文としてまとめ投稿している。よって、概ね順調に進展していると言える。

本年度は、現在投稿中の論文を出版し、この論文の執筆を通して明らかになった問題を解決する事でこの説を裏付ける事を目指す。現在問題となっているのは、実際に天然の山体が共振するか否かである。山体が巨大地震による地震波と共振する為には0.1Hz以下の低周波の振動が複数回続く必要がある。その為には山体以外にも何か共振体があると考えられる。共振周波数が共振体のサイズで決まる事を考えれば、地殻が共振している可能性が考えられる。よって、地殻と山体を模擬した形状での数値計算を行い、共振がおきる条件について議論する。特に、共振により作られる応力不均質の絶対値と位置について検討を行い、マグマ溜まりの深さを考えた時にもっともらしいか、検討する。また、実際にそのような周波数でのゆれが観測されているか否かを明らかにする為に、巨大地震に伴う地震波の周波数特性を解析する。特に、火山地域において、観測された波形における共振の有無と、共振がその後の火山活動に与えた影響について検討する。一方、地震に伴う静的応力場の変化がマグマの移動に与える影響に関しては、これまであまり定量的な議論がなされていない。マグマを含む板状のダイクやシルが応力場にそって進む事は知られている。東北地方太平洋沖地震のマグニチュードはMw9.0であり、これまでの経験からすれば、誘発噴火が起きてもおかしくない巨大地震である。しかし、地震により直接的に誘発されたと考えられる大規模な噴火は現在まで発生していない。観測によりこの地震はそのサイズにもかかわらず、広域応力場の主軸の方向は変えていない事がわかっている(Yoshida et al., 2012)。他の巨大地震に伴う変形が、静的応力場の主軸の方向を変え得るか否かについて検討する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
食物アレルギーの免疫療法、ペプチド療法、減感作療法による免疫寛容誘導機序の解明

1.ミルクアレルギー患者へのミルク減感作療法の有効性とその耐性獲得機序の解明昨年度に引き続き,ミルクアレルギー患者9名に対して,ミルク少量より経口投与を開始し,約半年間をめどに牛乳100ml経口摂取できるように経口減感作療法を行った。ペプチド療法と同様に,投与期問前,投与期間中,投与期間後に患者の同意のもと,血液検査を行い,総IgE,CAP-RAST,好酸球数を検討,リンパ球刺激試験の変化,ELISA-KITを利用した調節性サイトカイン(IL-10、TGF-β)の動向,フローサイトメータを用いての調節性T細胞(CD4+CD25+)について検討した。寛解誘導に成功したのは6名で,そのうち4名は,リンパ球刺激試験は、stimulation indexが治療中には一時的に上昇するが,寛解誘導後には治療前に比べて下降していた。またBLG特異的なIFN-γの産生量は,治療中に最も上昇し,寛解誘導後には治療前に比較して,産生量が減少していた。また、BLG特異的なTGF-βの産生量は投与前,投与中,投与後において一定の変化の傾向は認められなかった。調節性T細胞(CD4+CD25+)は,どの患者においても治療前に比べて,寛解誘導後には増加している傾向が認められた。残りの3名については,皮膚掻痒感,発疹等を認めており,少量減感作療法からペプチド減感作療法に変更し,継続している。2.T細胞エピトープ同定とB細胞エピトープの評価ミルクアレルギー患者より牛乳の主要抗原であるカゼイン、βラクトグロブリンのオーバーラッピングペプチドを精製し,患者の末梢血単核球との増殖反応を検討した。同定したT細胞エピトープを残存させ,免疫寛容が誘導できるようにカゼイン、βラクトグロブリンを各種の酵素処理を施し,これらのペプチドと患者とのT細胞反応性、B細胞反応性を評価している。(1)ミルクアレルギー患者へのミルク減感作療法の有効性とその耐性獲得機序の解明ミルクアレルギー患者9名に対して、ミルク少量より経口投与を開始し、約半年間をめどに牛乳100ml経口摂取できるように経口減感作療法を行った。ペプチド療法と同様に、投与期間前、投与期間中、投与期間後に患者の同意のもと、血液検査を行い、総IgE、CAP-RAST、好酸球数を検討、リンパ球刺激試験の変化、ELISA-KITを利用した調節性サイトカイン(IL-10、TGF-β)の動向、フローサイトメータを用いての調節性T細胞(CD4+CD25+)について検討した。寛解誘導に成功した4名では、リンパ球刺激試験は、stimulation indexが治療中には一時的に上昇するが、寛解誘導後には治療前に比べて下降していた。またBLG特異的なIFN-γの産生量は、治療中に最も上昇し、寛解誘導後には治療前に比較して、産生量が減少していた。また、BLG特異的なTGF-βの産生量は投与前、投与中、投与後において一定の変化の傾向は認められなかった。調節性T細胞(CD4+CD25+)は、どの患者においても治療前に比べて、寛解誘導後には増加している傾向が認められた。残りの5名についても、現在のところ特に大きな副作用もなく、減感作療法を継続している。この主旨は第56回日本アレルギー学会秋季学術大会ミニシンポジウムにて発表した。(2)T細胞エピトープ同定とB細胞エピトープの評価ミルクアレルギー患者より牛乳の主要抗原であるカゼイン、βラクトグロブリンのオーバーラッピングペプチドを精製し、患者の末梢血単核球との増殖反応を検討している。同定したT細胞エピトープを残存させ、免疫寛容が誘導できるようにカゼイン、βラクトグロブリンを各種の酵素処理を施し、これらのペプチドと患者とのT細胞反応性、B細胞反応性を評価している。2.T細胞エピトープ同定とB細胞エピトープの評価ミルク

アレルギー患者より牛乳の主要抗原であるカゼイン、βラクトグロブリンのオーバーラッピングペプチドを精製し,患者の末梢血単核球との増殖反応を検討した。同定したT細胞エピトープを残存させ,免疫寛容が誘導できるようにカゼイン、βラクトグロブリンを各種の酵素処理を施し,これらのペプチドと患者とのT細胞反応性、B細胞反応性を評価している。
Claudin-WNK系による消化器上皮タイトジャンクションの制御機構

消化器上皮、特にC型肝炎ウイルス(HCV)の感染レセプターとして働く肝細胞のタイトジャンクション蛋白がHCV増殖に与える影響を解析した。Occludin, claudinfamilyおよびclaudinのリン酸化によりその機能を制御しているWNK familyの発現により培養細胞でのHCVの増殖は変化したが、その反応はclaudinおよびWNKの種類により異なっていた。肝細胞におけるclaudin-1以外のclaudinとHCV感染との関連について今後さらに検討する必要あると考えられた。消化器上皮におけるtight junctionおよびclaudinの役割を解明するため,今年度は特に肝細胞に着目して研究を進めた。最近,claudin-1がC型肝炎ウイルスの肝細胞における感染receptorであることが報告されているがその詳細は明らかとなっていない。HCV感染培養細胞系であるJFH-1にclaudin-1を強制発現させると,HCV産生は増強し培養細胞上清中に放出されるHCV core蛋白量は増加した。Claudin分子のリン酸化によりその機能を変化させる可能性が示されているWNK4 kinase遺伝子をさらに共発現させるとclaudin-1によるHCV増殖促進効果は消失した。現在,kinase活性のない変異WNK遺伝子を作成しこのclaudin-1によるHCV増殖促進効果への影響を検討している。また,WNK1,2,3および他のclaudin family分子のHCV増殖に与える影響についても解析している。肝細胞内においてWNK4 kinaseがclaudin分子をリン酸化するかを検討中である。一方,claudinおよびWNKの培養肝癌細胞での発現はinterferon処理により一過性に増強した。以上の結果はtight junction蛋白の発現,修飾がHCV増殖に関連するとともに,interferonによるHCV治療の標的がこれらのtight jucntionにある可能性を示唆しており,次年度以降さらに解析を進める予定である。Huh7細胞においては、既報のごとくclaudin-1が最も強く発現していたが、この他にclaudin-6,-9の発現が認められた。一方、WNK familyはWNK-1およびWNK-4の発現が確認された。Interferonの添加によりJFH-1細胞からのHCV core蛋白の放出は著明に抑制された。このとき、HCV receptorと考えられるclaudin-1および他のclaudinfamilyの発現はinterferonによりむしろ増強した。WNK1, WNK3,およびWNK4の発現もinterferonにより増強した。Claudin-1をJFH-1細胞に強制発現させると培養上清中へのHCV core蛋白の放出は増加したがclaudin-1とともにWNK4を強制発現させると培養上清中のHCV core蛋白の増加は消失した。さらに他のclaudinおよびtight junction蛋白であるoccludinの発現によってもHCV増殖が変化した。以上、本年度までの研究の結果よりclaudin-1の発現上昇は既報のごとく培養細胞系でのHCV増殖の亢進と関連しており、HCVのreceptorとして働くなど、HCV増殖の密接な関連があることが示唆された。一方、Huh-7細胞にはclaudin-1以外に複数のclaudin familyが発現していることが確認された。一般に上皮細胞のtight junctionにおいては異なるclaudinの組み合わせにより形成されるtight juctionが多様な機能を発揮していると考えられており、肝細胞におけるclaudin-1以外のclaudinとHCV感染との関連について今後さらに検討する必要あると考えられた。