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中国における企業間信用-その実態とメカニズム-

第一に、企業間信用の資金配分上の効率性が銀行融資に比して明らかに高いことが確認された。第二に、市場競争・法制度整備・手形制度に関する中国企業間信用が発達し良く機能している理由が、現地調査及び計量分析からかなりの程度明らかとなった。第三に、企業間信用は新規企業の市場参入や中小企業に対する資金提供に貢献していることが、初歩的段階ながら計量的に確認された。その他、(企業間信用の比較対照例としての)銀行融資非効率性の統計的証拠に基づく指摘、中国企業間信用の進化過程に関する考察も成果の一部である。平成19年度科学研究費補助金の交付を受けた研究において、我々は以下のような研究成果を得た。今年度は、企業間信用が中国の経済発展にどのような貢献をなしえているか、および、中国企業間信用発達のメカニズムの探求が平行しておこなわれた。具体的には3度の現地調査を行い、また集計マロデータ・企業マイクロデータによる計量経済学的分析も行った。第一の研究成果は、集計マクロデータ・企業マイクロデータを用いた計量分析により、企業間信用の資金配分上の効率性が銀行融資のそれに比して明らかに高いこと、言い換えればよりパフォーマンス(収益性・生産性)の良好な企業へ企業間信用を通じる与信がなされていく傾向が確認されたことである。この成果報告は現在ワーキングペーパーとして執筆中である。第二の研究成果は、主として現地調査より、中国企業間信用が発達し良く機能している理由として、(1)私的に生産された企業情報の外部への流通(パブリック化)や、(2)限定的なものながら法制度の機能や手形制度の機能といった公的制度の支援、等の環境・制度的背景の上に、(3)中国の競争的な市場環境とその中で取り結ばれる流動的な取引関係が、売り手・買い手共にコストをかけてでも企業間信用に関する特定の企業間関係への投資を積極的に行う動機付けを与えており、それが企業間信用取引・与受信(信用確立・信用継続)を活発にさせていることが明らかにされたことである。平成20年度科学研究費補助金の交付を受けた研究において、我々は以下のような研究成果を得た。今年度は、中国企業間信用が良好に機能することを可能にしているメカニズム及びその発展の理由の探求と、研究計画全体の成果のとりまとめがおこなわれた。具体的には2度の現地調査を行い、また集計マクロデータ・企業マイクロデータによる計量経済学的分析も行った。第一番目の課題に関しては、現地調査と計量分析の結果により次の諸点が明らかとなった。先進的な沿海部を中心として、企業間信用は、新規企業の市場参入や中小企業に対する資金提供に貢献している(そして銀行融資は既存企業・大企業の存続や規模拡大に貢献している)ことが、初歩的段階ながら計量的に確認された。また、市場競争・法制度整備・手形制度といった信用取引の促進要因仮説の成否が、中国内の先進地域と後進地域における現地調査結果の比較からかなりの程度明らかとなった。第二番目の課題に関しては、前年度からの成果の一つを学術誌に論文として公表することが出来た。それは、企業間信用の比較対照例としての銀行融資の資金配分効率性を問うものであり、中小企業に対するそれは深刻な問題をはらんでいることを統計的に示した。また、中国企業間信用の進化過程・それが金融側面で果たしている役割・信用取引の促進要因に関するワーキングペーパーが各一本ずつ執筆され、内一本は既に学術誌に投稿中である。その他のワーキングペーパーも投稿準備を進めており、近日投稿される予定である。
ルテニウム触媒によるアルキンおよびアルケンの新変換反応

アルキンの変換反応として、ルテニウム2価触媒-3級ホスフィン系による末端アセチレンの水和反応によりアルデヒドが選択的に得られる触媒系を見いだした。重水素化実験によりビニリデン・ルテニウム(IV)中間体を経る機構が得られた。この反応では、水分子の付加に先だってアルキンの水素が移動することがキーステップとなっている。一方アルケンの新変換反応としてルテニウム2価ヒドリド錯体触媒によるビニルシラン類の反応を開発した。この場合はシリル基が移動するステップがキーとなっている。すなわちルテニウム-水素結合にビニルシランが挿入し、ベータ位のシリル基がルテニウム上に移動してシリルルテニウム中間体が生成する。次いでRu-Si結合にもう1モルのオレフィンが挿入した後ベータ水素脱離によってシリル基を新たに有するオレフィンとルテニウム-ヒドリドが再生する。2番目のオレフィンはビニルシラン自身でもよいし、あらかじめ添加された任意のオレフィンでも良い。この反応を両末端にビニルシリル基をもつ2官能性基質に対して行うと、極めて容易にエキソメチレンを有する5-7員のジシラ環が生成した。ただしシリル基を結ぶスペーサーが10個のメチレンであるような長鎖基質の反応では、位置選択制が変わり、オレフィンが環に含まれる化合物を選択的に与えた。これらの反応はルテニウムカルベン錯体触媒を用いるGrubbsの閉環反応と相補的な関係にある。さらにこの反応はケイ素を主鎖に含むポリマー合成にも極めて有効であることがわかった。
低温における水の準安定相間の相転移の理論的研究

低温での水の相転移の可能性と熱力学量の発散の原因を明らかにするために計算機シミュレーションを行った。本研究で提案された相図では高密度液体(HDL)_-低密度液体(LDL)の臨界点の位置が負の圧力領域にあり、HDLとLDLは大気圧下では異なる相である。水は相転移を経てLDLになる。LDLは氷(_-56kJmol^<-1>よりも1kJmol^<-1>エネルギーが高いだけであり、この差はHDLとLDLの差1.5kJmol^<-1>よりも小さい。また相平衡を仮定した自由エネルギーの計算からLDLは氷よりわずかにエントロピーが大きい状態であり、過冷却の水と比べてこれまで想像されていた以上に水素結合の欠陥が少ないものと予想される。二種の液体の構造的な特徴を区別するために配位数に注目した。HDLでは4配位の水は298Kで74%、温度を下げて233Kでも83%まで増えるだけであるが、193Kでは94%となっている。LDLとHDLでは10%以上のギャップがある。第二近接まで4配位の条件を課したときにはLDLとHDLに大きな差があらわれる。LDLはこのような水分子がつながってできたネットワークが系全体に広がった(パーコレートした)状態であるがHDLはそうではないことが判明した。そのために、第二の臨界点は第二隣接分子まで4配位である中心水分子のパーコレーション転移点と見なすことができることが分かった。計算機シミュレーションの結果に基づいた新たな相図を提案した。そして、HDA-LDAの臨界点の位置が負の圧力領域に移され、LDA(Water II)と過冷却水は大気圧下では異なる相であると考えられる。水は相転移を経てLDAになる。この相転移はfragileからstrongへの転移を伴い、これまでに観測された実験事実とも矛盾がない。熱力学量の発散は、臨界点の存在とスピノ-ダル不安定化により説明され、T_3が圧力と共に負の方向に移動している実験事実とも一致している。ポテンシャルエネルギーの場合とは異なり、高圧では密度の不連続性は大きくなる。一方、負の圧力では密度の温度依存性は見られない。これらの結果は、高圧から大気圧までは異なる二相の液体があり、高温側では高密度相また低温側では低密度相が安定であることを意味している。前述のように、実験的にも低密度と高密度のアモルファスの相平衡は観測されている。大気圧での相平衡も、この実験的に確認された高圧での液液の相平衡の低圧側への延長と考えればよい。またこの液液平衡はいずれの相も対称性を持たないことから、気液平衡の場合と同様に臨界点を持つと予想される。大きな負の圧力では単一の相のみが存在することは、ポテンシャルエネルギーや密度の結果から明らかであろう。そこで臨界点は浅い負の圧力領域にあることが支持される。はいずれの相も対称性を持たないことから、気液平衡の場合と同様に臨界点を持つと予想される。本研究で提案された相図では高密度液体(HDL)-低密度液体(LDL)の臨界点の位置が負の圧力領域にあり、HDLとLDLは大気圧下では異なる相である。LDLは氷(-56kJmol^<-1>よりも1kJmol^<-1>エネルギーが高いだけであり、この差はHDLとLDLの差1.5kJmol^<-1>よりも小さい。

また相平衡を仮定した自由エネルギーの計算からLDLは氷よりわずかにエントロピーが大きい状態であり、過冷却の水と比べてこれまで想像されていた以上に水素結合の欠陥が少ないものと予想される。二種の液体の構造的な特徴を区別するために配位数に注目した。HDLでは4配位の水は298Kで74%、温度を下げて233Kでも83%まで増えるだけであるが、193Kでは94%となっている。LDLとHDLでは10%以上のギャップがある。第二近接まで4配位の条件を課したときにはLDLとHDLに大きな差があらわれる。LDLはこのような水分子がつながってできたネットワークが系全体に広がった(パーコレートした)状態であるがHDLはそうではないことが判明した。そのために、第二の臨界点は第二隣接分子まで4配位である中心水分子のパーコレーション転移点と見なすことができることが分かった。
鋼床版舗装における表面縦ひび割れ発生メカニズムの解明

本研究においては,鋼床版舗装に発生する表面縦ひび割れ(LSC)の発生原因について,現場調査,材料試験および数値シミュレーションによって検討した.1.現場調査首都圏内の主要な鋼床版舗装について,継続的に路面観察を行った.その結果,LSCは多くの鋼床版舗装で観測され,主な破損モードであることが判明した.また,従来の認識とは異なり,腹版ウェブや縦リブウェブ直上のみならず,ウェブの間にも多く見られた.場合によってはウェブ直上よりもウェブ間のほうが早期に発生するものも観測された.2.材料試験通常のアスファルト舗装にも表面縦ひび割れが発生するが,これも鋼床版舗装におけるものと同様のメカニズムではないかと考えている.そこでは,高温時に表面に発生するマイクロクラックが原因の1つであると予想している.ただし,このようなマイクロクラックがすべて縦ひび割れに成長するのではなく,タイヤの転圧やニーディング作用を受けて,クラック破断面のアスファルトモルタルの偽着作用により1部は消滅する.このような作用をヒーリング作用と位置付け,アスファルト混合物のヒーリング特性を評価する実験的手法を開発した.本実験法によって,載荷時間,温度およびアスファルト混合物の劣化が,表面縦ひび割れの発生原因の1つであることを明らかにした.3.数値シミュレーション本研究においては,鋼床版舗装の構造解析モデルとして,角柱要素と帯板要素をリンク要素で結合して,鋼床版と舗装の両者を同時に扱える有限要素法を開発した.また,アスファルト混合物の粘弾性挙動を取り扱うために,Burgerモデルを用いた中心差分形式の動的粘弾性解析に拡張した.鋼床版舗装の早期の表面縦ひび割れについて,アスファルト混合物の引張ひずみ規準に基づいた疲労解析によってその発生原因の究明を試みた.その解析から,腹板ウェブや縦リブウェブにおける表面縦ひび割れの可能性については指摘できたが,縦リブウェブ間に生ずるひび割れについては説明することができなかった.そこで,新たに姫野によって提案された散逸エネルギー規準に基づいた疲労解析を実施し,縦リブウェブ間に生ずるひび割れの発生の可能性について検討を行った.その結果,腹板ウェブのみならず,縦リブウェブ間にタイヤが作用した場合においても疲労度は早期に大きな値を示すことが判明した.本研究においては,鋼床版舗装に発生する表面縦ひび割れ(LSC)の発生原因について,現場調査,材料試験および数値シミュレーションによって検討した.1.現場調査首都圏内の主要な鋼床版舗装について,継続的に路面観察を行った.その結果,LSCは多くの鋼床版舗装で観測され,主な破損モードであることが判明した.また,従来の認識とは異なり,腹版ウェブや縦リブウェブ直上のみならず,ウェブの間にも多く見られた.場合によってはウェブ直上よりもウェブ間のほうが早期に発生するものも観測された.2.材料試験通常のアスファルト舗装にも表面縦ひび割れが発生するが,これも鋼床版舗装におけるものと同様のメカニズムではないかと考えている.そこでは,高温時に表面に発生するマイクロクラックが原因の1つであると予想している.ただし,このようなマイクロクラックがすべて縦ひび割れに成長するのではなく,タイヤの転圧やニーディング作用を受けて,クラック破断面のアスファルトモルタルの偽着作用により1部は消滅する.このような作用をヒーリング作用と位置付け,アスファルト混合物のヒーリング特性を評価する実験的手法を開発した.本実験法によって,載荷時間,温度およびアスファルト混合物の劣化が,表面縦ひび割れの発生原因の1つであることを明らかにした.3.数値シミュレーション本研究においては,鋼床版舗装の構造解析モデルとして,角柱要素と帯板要素をリンク要素で結合して,鋼床版と舗装の両者を同時に扱える有限要素法を開発した.また,アスファルト混合物の粘弾性挙動を取り扱うために,Burgerモデルを用いた中心差分形式の動的粘弾性解析に拡張した.鋼床版舗装の早期の表面縦ひび割れについて,アスファルト混合物の引張ひずみ規準に基づいた疲労解析によってその発生原因の究明を試みた.その解析から,腹板ウェブや縦リブウェブにおける表面縦ひび割れの可能性については指摘できたが,縦リブウェブ間に生ずるひび割れについては説明することができなかった.そこで,新たに姫野によって提案された散逸エネルギー規準に基づいた疲労解析を実施し,縦リブウェブ間に生ずるひび割れの発生の可能性について検討を行った.その結果,腹板ウェブのみならず,縦リブウェブ間にタイヤが作用した場合においても疲労度は早期に大きな値を示すことが判明した.本年度は以下のような研究を行った.(1)首都圏内の鋼床版舗装について,継続的に路面観察を行った.その結果,一部表面縦ひび割れが見られたが,その後大きく進展はしていないようである.車上からの観察であるため,縦リブとの位置関係が不明である.詳細な橋梁図面との突合せが必要である,また,路面温度との関係が予想されるので,その方面の調査も必要である.(2)通常のアスファルト舗装にも表面縦ひび割れが発生するが,これも鋼床版舗装におけるものと同様のメカニズムではないかと考えている,そこでは,高温時に表面に発生するマイクロクラックが原因の1つであると予想している.ただし,このようなマイクロクラックがすべて縦ひび割れに成長するのではなく,タイヤの転圧やニーディング作用を受けて,クラック破断面のアスファルトモルタルの偽着作用により1部は消滅する.このような作用をヒーリング作用と位置付け,アスファルト混合物のヒーリング特性を評価する実験的手法を開発した.本実験法によって,載荷時間,温度およびアスファルト混合物の劣化が,表面縦ひび割れの発生原因の1つであることを明らかにした.

(3)鋼床版舗装の構造解析モデルとして,角柱要素と帯板要素をリンク要素で結合して,鋼床版と舗装の両者を同時に扱える有限要素法を開発した,また,アスファルト混合物の粘弾性挙動を取り扱うために,Burgerモデルを用いた中心差分形式の動的粘弾性解析に拡張した.モデルを用いて,湘南大橋の鋼床版舗装の解析を行ったが,その結果,粘弾性を考慮すると,荷重通過する時点で舗装表面の縦リブウエブ中間部に引張応力が現れた.ただし、アスファルト混合物のレオロジーパラメータの決定に問題が残った.本年度は以下のような研究を行った.(1)実際の鋼床版舗装で表面温度の測定を行った.表面温度の測定は,赤外線センサーにて実施した.その結果,夏の高温時において,舗装表面は通常のアスファルト舗装と同様程度の温度であることがわかった.また,腹版や縦リブの付近とそれ以外では舗装温度がやや異なることも判明した.今回は試験的な測定であったので,今後長期の観測を行い,鋼床版舗装の温度について定量的に明らかにしていく予定である.(2)鋼床版舗装の表面縦ひび割れの発生原因として,アスファルト混合物の疲労を仮定し,設計などで用いられている疲労曲線を適用して疲労解析を実施した.対象とした鋼床版舗装は箱桁橋である.表面ひずみの計算には,角柱要素と帯板要素からなるFEMを用いた.ひずみ解析においては,現実に走行している車両の位置に軸荷重を作用させた.アスファルト混合物の弾性係数については,1年間の表面温度とアスファルトの性状,混合物の配合から月ごとに算定した.また車輪付近の要素分割を細かくした.このような条件によって計算されたひずみに,疲労曲線を適用して疲労度を計算した.その結果,疲労度は1年間で腹版ウエブ直上だけでなく,タイヤ縁部でも1.0に近い値を示した.特にタイヤ縁部では夏の高温時に疲労度の蓄積が大きいことが判明した.したがって,鋼床版においては高温時のアスファルト混合物の疲労性状が非常に重要である.本研究においては,鋼床版舗装に発生する表面縦ひび割れ(LSC)の発生原因について,現場調査,材料試験および数値シミュレーションによって検討した.1.現場調査首都圏内の主要な鋼床版舗装について,継続的に路面観察を行った.その結果,LSCは多くの鋼床版舗装で観測され、主な破損モードであることが判明した.また,従来の認識とは異なり,腹版ウェブや縦リブウェブ直上のみならず,ウェブの間にも多く見られた.場合によってはウェブ直上よりもウェブ間のほうが早期に発生するものも観測された.2.材料試験通常のアスファルト舗装にも表面縦ひび割れが発生するが,これも鋼床版舗装におけるものと同様のメカニズムではないかと考えている.そこでは,高温時に表面に発生するマイクロクラックが原因の1つであると予想している.ただし,このようなマイクロクラックがすべて縦ひび割れに成長するのではなく,タイヤの転圧やニーディング作用を受けて,クラック破断面のアスファルトモルタルの偽着作用により1部は消滅する.
東日本大震災における保険薬局の対応に関する調査研究

研究目的:東日本大震災後における宮城県内の保険薬局(以下、薬局)の被害状況や対応の実態を明らかにし、さらに詳細な解析を行うことにより、将来同規模の震災が発生した際の薬局やそれを取り巻く行政機関や医薬品供給業の備えを考察するための一助とする。研究方法:宮城県薬剤師会に登録している全薬局(948店)を対象としたアンケートを実施した。アンケートは郵送による記述式とした。設問内容は、I.施設設備に関することが16問、II.医薬品に関することが6問、III.調剤に関することが5問、IV.情報収集に関することが5問、V.病院等との連携に関することが3問、VI.その他は3問設定した。設問のうち、23問は選択肢あるいは数値解答、残りの13問は文書回答方式とした。結果:アンケート回収率は45.9%(435店)であった。回答が得られた薬局のうち沿岸部(海から5km)の薬局は81店であった。そのうち津波の影響を受けた薬局は58店であった。津波の被害の程度は、建物に影響有りが33店、床上浸水が23店であった。震災当日における医薬品の在庫状況は、3日分未満であった薬局が28店、以下、47日分が74、913日分が51、1420日分が130、2130日分が200、35日分以上は25店であった。医薬品の在庫状況は、「結果的に問題がなかった」が274店であったのに対して、「数品目が不足した」が90店、「多数の薬剤が不足した」は38店であった。今回の震災を受けて医薬品の在庫量を増やした薬局は116店であった。成果:本研究では、宮城県内の薬局435店から震災時に対応に関する詳細なデータを収集することができた。解析は数値データの粗集計までではあるが、当時の宮城県内の薬局の状況や対応の全体像が明らかになった。今後は、アンケートの文書回答をデータ化するとともに、数値データはさらにクロス集計を行う予定である。
一九三〇年代から四〇年代初頭の中国におけるフェミニズム論争について

一九三〇年代から四〇年代初めにおける中国では,「抗日、救国」という非常事態のなかで,女性は,伝統的慣習と政治運動に大きく左右された。政治勢力の支配が国民党と共産党に分かれ,それぞれ都市部と農山村部に影響力をもった。都市部のマスコミを中心とした国民党の復古運動は,それに反対する知識人とのイデオロギー論争となり,女性にたいしては「婦女回家(女は家に帰れ)」思潮をめぐって,大きな論争が長く続いた。今回研究対象とした『申報』副刊の『婦女園地』(1934年2月35年10月)は,上海で刊行されたが,当時の女性を社会から家庭に引き戻そうとする復古思潮のなかで,理論水準の高いフェミニズム論を展開した。その全内容を検討し,目次を整理・収録し,かつ女性向け刊行物の出版年表を作成した。それらの過程を通して,その資料的価値と思想史的意義をフェミニズム的視点で構築した。論稿のなかでは主に,従来の中国女性史では言及されていない刑法239条の男女不平等な法律の修正請願運動に関して,また法律と現実社会の慣習との矛盾に関して,女性の立場からどのように対処し,多くの女性に理論的裏付けをもつ運動に発展させようとしたのか,他の論点とともに考察した。その結果,これまで中国で定説的に言われてきたように,法律の男女平等を要求したのは,一部のブルジョアジーの女性だけであったとするのは事実に即していないことが明らかになった。今後は,今回の論考を引き継いで「婦女回家」論争の後半から出てきた新良妻賢母主義を巡る論争を雑誌『婦女生活』『婦女共鳴』を中心に,また国民党の文化政策や新生活運動と関連づけて研究する。
北メソポタミア初期農耕村落文化の起源の展開

シリア東北部に所在するテル・セクル・アル・アヘイマル遺跡を発掘し、北メソポタミア平原における初期農耕民の起源と展開について研究した。当遺跡は当該地域で最古の農耕村落遺跡の一つであり、紀元前8千年紀後半における村落の出現、ならびに以後7千年紀前半にかけての村落の発展の諸様相を詳細に調べることができた。主たる成果は以下のとおりである。(1)建築技術、打製石器製作術等は、最初期の住人はアナトリア方面との文化的類縁関係をもつ先土器新石器時代後期(PPNB)の集団であったことを示す。(2)当初よりムギ類ならびにヒツジ・ヤギを主たる対象とする農耕牧畜技術を保持していたが、同時にガゼルを中心とした狩猟も実施していた。(3)やがて土器を製作使用するようになる。50点を超える年代測定を実施した結果、土器出現年代を紀元前6900/6800年頃にしぼりこむことが出来た。(4)当遺跡発見の土器は、北メソポタミア最古の新種の土器であり、それを先プロト・ハッスーナ式と命名した。鉱物を胎土に混和して製作する点、各戸の保有数が僅少である点などから、最初期の土器の機能的側面につき示唆が得られた。(5)先土器から土器新石器時代にかけて儀礼、象徴活動に変化がみられる。その一つは女性土偶の増加である。当遺跡では北メソポタミア最古かつ最大級の写実女性土偶が得られ、当地の精神文化史、美術史に多大な貢献をなした。(6)遺跡近郊のハットニーエ湖でボーリング調査を実施したことにより、新石器時代の古気候復元が可能になった。それによれば、紀元前7千年紀には気候の湿潤化がおこったことが示唆された。これは、北メソポタミアのようなステップに集団が拡散する契機となった可能性がある。北メソポタミア西部にあるシリア、ハブール平原において野外調査を実施した。調査はテル・セクル・アル・アヘイマル遺跡の発掘(第五次)、周辺地形の地理学的調査、ならびにハットニーエ湖における古環境調査からなる。また、国内においては採集標本の解析、年代測定などをおこなった。研究の概要および得られた新知見につき記す。(1)発掘は一部地区で当遺跡の処女層に到達した。直上の文化層を調べた結果、当遺跡の最古の居住が先土器新石器時代B中期にさかのぼること、したがってシリア領メソポタミア最古の農耕村落遺跡であることを立証できた。最古の文化は北方のアナトリア山塊の遺跡群の先土器新石器時代B中期と酷似しており、メソポタミア初期農耕村落はそこに起源をもつのではないかと推察された。(2)前年度までに当遺跡土器新石器時代層から得られていた炭化物、ならびに東京大学総合研究博物館に保管されていたシリア、イラクの関連遺跡採集炭化物の年代測定を実施した。その結果、テル・セクル・アル・アヘイマル遺跡の土器は現在のところ北メソポタミア最古の土器資料であることが確実になった。(3)地形測量によって、遺跡が立地するハブール川段丘面の形成プロセスについて調査した。また遺跡堆積物とハブール河川堆積物との関係も調べた。各所で土壌を採集しているので、その解析をすすめ、新石器時代当時の自然環境を考察する予定である。(4)ハブール平原南東にあるハットニーエ湖でボーリング調査をおこない、深さ6mをこえる堆積物を得た。植物プランクトン化石、炭化物、鉱物などを予備的に分析した結果、完新世初期以降の古気候を復元できる見通しがえられた。

実現できれば、北メソポタミア地域初のデータとなる。北メソポタミア西部にあるシリア、ハブール平原においてテル・セクル・アル・アヘイマル遺跡の発掘(第6次)をおこない、当該課題に関わる調査資料の収集・研究を実施した。また、国内においては収集標本の分析、年代測定などをおこなった。以下に概要を記す。(1)二つの発掘区で処女層に到達し、新石器時代の文化推移を長期的に調べるうる資料をえた。最古の居住は従来の推定通り先土器新石器時代B中期にさかのぼること、当遺跡がシリア領メソポタミア最古の農耕村落遺跡であることをあらためて立証できた。一方、出土遺物、建築の分析により、先土器新石器から土器新石器時代への移行がきわめて漸進的におこったこともわかった。また、先土器期の建築が東南トルコ・北イラクと類似する一方、土器新石器時代のそれは北イラクとの類似しか示さないこともわかった。これは、北メソポタミア初期農耕文化の伝統が、その頃、形成されたことを示唆するものと考えられた。(2)新石器時代層から得られた炭化物の年代測定を実施した。その結果、当遺跡における先土器先土器・土器新石器時代の移行年代を紀元前7000年から6900年に絞り込むことができた。(3)現地河原で得た石器の原石と出土した石器の原石種を比較分析し、新石器時代人の原石調達、輸入システムについて新知見を得た。(4)衛星写真、現地でのデジタル地形測量データを解析し、遺跡が立地するハブール川段丘面の形成プロセスについて考察した。(5) 2004年度にハブール平原南東で実施したボーリング調査で得た植物プランクトン化石を分析した。また、サンプルの年代測定をおこなった。その結果、紀元前7000年頃、気候変動があったことが推察された。この知見はテル・セクル・アル・アヘイマル遺跡における文化変化の時期とおおよそ一致するものである。シリア東北部、ハブール平原にあるテル・セクル・アル・アヘイマル遺跡の現地調査を実施し、回収した標本分析をもとに、北メソポタミア農耕牧畜社会の出現、発展経緯について調べた。発掘は2006年8月から9月にかけて実施した。今回が7シーズン目である。先土器土器新石器時代の堆積がもとも分厚く保存されているC区を対象として、200平米を発掘した。土器新石器時代初頭の堆積からは小形の方形部屋でできたいわゆる三列構成の建物が見つかった。類例は東シリアから北イラクの土器新石器時代遺跡にみられる、ハブールの集団との文化的類縁関係が強く示唆された。一方、先土器新石器時代の堆積からは、大部屋建築とよばれる独特な建物が検出された。これは南東トルコ方面との類似を示す。すなわち、当地の初期農耕民の文化的類縁関係は時期別に異なる。これは、北メソポタミア初期農耕民が南東トルコ方面に起源し、しだいに南部平原に拡散したという仮説を支持する証拠となる。土器、石器、さらに動植物遺存体などの出土遺物の分析も実施した。大半は現地で研究したが、一部の理化学分析用サンプルは持ち帰り、解析を進めている。もっとも興味深い成果が得られつつあるのは動物骨分析である。先土器新石器時代には、ほとんど同年齢のヤギ・ヒツジが集中して出土する広場と、ガゼルを中心とした野生動物を多量に産出する広場とがあることがわかった。
複製ポリメラーゼδによる複製フォークの安定化機構の解明

DNA複製では正確性の高い複製が必須である。ゲノム複製を行う複製ポリメラーゼδは以下の2点の特徴で正確な複製を行う。(1)ポリメラーゼδは正しく塩基の見分けを行い正確なヌクレオチドの挿入を行う。(2)ポリメラーゼδは間違って取り込んだ塩基を校正するためのエキソヌクレアーゼ活性を併せ持つ。ポリメラーゼδによる正確な複製反応は上記のようなデリケートな生化学反応である故に、損傷したDNA鎖を乗越えて複製することが出来ないと考えられている。一方、損傷したDNAを乗越えるための特殊なポリメラーゼ(TLSポリメラーゼ)が近年同定され、損傷を乗越える機構として、δが損傷部位で停止→TLSポリメラーゼが動員されて乗越えの実施といった、複製フォークの安定化機構がドグマとして信じられている。本研究では、ポリメラーゼδの3番目のサブユニットp66がTLSポリメラーゼの一種、ポリメラーゼζとは独立に損傷乗越えを誘導すること。その損傷乗越えにおいて、p66はポリメラーゼδそのものによる損傷部位への塩基挿入を促進していること。δによる塩基挿入後の伸長反応には、プライマーゼポリメラーゼであるPrimPolが寄与している事を、遺伝学、生化学研究によって明らかにしている。一方、もう一つの複製ポリメラーゼのεについて、研究を行い、複製中に生じたある種の末端損傷をεの校正ヌクレアーゼ活性が除去すると言う結果を得ている。チェーンターミネーターと呼ばれる化学物質は複製中にヌクレオチドとして取り込まれると、それ以上3`に伸長しなくなる、複製の毒となる。このような物質は、チェーンターミネーターをヌクレオチドと区別できないウィルスの複製を優位に阻害する事から、抗ウィルス薬品として用いられてきた。本研究では、たとえ複製ポリメラーゼが取り込んでも校正活性で除去するために、ヒト細胞内で毒性を発揮しない事を明らかにした。25年度が最終年度であるため、記入しない。高等真核生物の非コードDNA領域には、複製脆弱部位が多く存在する。複製脆弱部位は、以下の2つの現象によって複製が完了しにくくなることで発生する。(1)反復配列や鋳型鎖上のDNA損傷による複製の停止。(2)複製オリジン及びドーマントオリジンの密度の低い部位での複製不完了。DNA損傷による複製の停止は、損傷乗越え機構によって解除される。これまでのドグマとして、複製ポリメラーゼは損傷部位にヌクレオチドを挿入できず、他の特殊なポリメラーゼが損傷乗越えを行うと信じられてきた。申請者はこれまでに、ポリメラーゼδ自身が損傷乗越えを行い、複製フォークの安定化に寄与することを見いだしている。反復配列による脆弱部位での複製フォークの安定化にも、複製ポリメラーゼδが関与する予備的知見を得ている。一方、ドーマントオリジンは、複製が停止やオリジン密度の低い部位での複製不完了のバックアップの複製起点となることが知られている。本研究では複製ポリメラーゼδに着目し、DNA損傷の乗越え修復やドーマントオリジン活性化機構との関係について解析を行い、複製ポリメラーゼδによる脆弱性回避機構についてDT40細胞を用いて解析した。今年度の成果として、(i)ポリメラーゼδによる損傷乗越えをin vivo, in vitroの両実験系で証明した。(ii)生化学の損傷乗越えの実験系を完成した。(iii)複製脆弱部位を人工的に染色体上に形成して、脆弱部位での不安定性を定量するアッセイ系を確立した。(iv)

複製ポリメラーゼδと損傷乗越え用のポリメラーゼPolH, PolZの3重変異体が致死である事を突き止め、複製ポリメラーゼδは既知の損傷乗越え機構と相補的関係にある事を突き止めた。来年度は、この致死の原因が損傷乗越え機能の更なる低下によるものであるか、DNAファイバー実験などで、検証する。複製ポリメラーゼδの精製ホロエンザイム(野生型酵素と変異型酵素)やアッセイ系を完成させ、in vitroの損傷乗越え活性の測定に成功し、p66と呼ばれるサブユニットが損傷乗越えに重要な働きをする事を突き止めた。この結果は、遺伝子破壊細胞の表現型によく一致する結果であった。さらに予想外の結果として、複製ポリメラーゼδと既知の損傷乗越え経路の遺伝的関係を調べると、複製ポリメラーゼδは既知の損傷乗越え経路と相補的関係であり、バックアップとしてゲノムの安定維持に寄与している事がわかった。複製脆弱部位を人工的に作製する手法も完成した。この手法では人工繰り返し配列を、標的部位に導入し、12週間の細胞培養後にシーケンス解析する事で、ゲノム不安定化に伴う欠失や変異を検出する事ができる。昨年までの研究進捗を受けて、以下の3点の実験を行う。(1)複製ポリメラーゼδ/PolH/PolZの3重破壊細胞の致死性が損傷乗越え機能の更なる低下によるものであるのか?DNAファイバー実験などで検証を行う。(2)複製脆弱部位での安定化機構での複製ポリメラーゼδの働きを検証し、既知の損傷乗越え経路の寄与と比較を行う。(3)ドーマントオリジンの活性化にかかわる変異体を作製し、複製ポリメラーゼδの変異体との2重破壊など行い、ゲノム安定化における遺伝的関係を明らかにする。25年度が最終年度であるため、記入しない。
補体関連分子ＭＡＳＰ―１による新規なＤ因子活性化機構

補体系のうち、レクチン経路は外来微生物の糖鎖を認識し、補体を活性化する。MASPはその主たる酵素で、レクチン経路の中心的な役割を持つ。その主たる酵素MASPには3種類あることがわかっている。そのうちのMASP-1/3は補体第二経路のD因子の活性化に働くが、本研究はそのメカニズムを明らかにすることであった。成果としては、期間中にヒトでのMASP-1/3欠損症が見つかり、その患者の血清を手に入れて、詳細に解析したところ、ヒトでもMASP-1/3は第二経路の活性化に働くことが明らかとなった。この結果は、MASP-1/3が普遍的に働いていることを示した。本研究はMASP-1/3が補体第二経路の活性化因子の要であるD因子の活性化機構を明らかにすることを目的として研究を推進している。前年度に報告したように、MASP1のC末端側のプロテアーゼドメインを蛍光タンパクeGFPと置き換えたキメラタンパクを全身性に発現しうるトランスジェニックマウス(以下、Tg-Masp1eGFP)を作った。今年度はこのTgマウスとMasp1/3KOマウスを交配させることで、内因性のMASP-1/3を欠損したTg-Masp1eGFPの生産、増殖を行い、実験に供与できるだけの個体数を得ることが出来た。さらにMASP-1にHisタグを付与したMASP-1Hisタンパクを発現するTgマウス(以下、Tg-Masp1His)も作成し、交配により、増殖させている。次にMASP1/3KOマウスにおける脂肪組織、および血中における脂質の代謝異常を調べた。D因子は主に脂肪細胞で発現し、血中に分泌されるという特異的特徴がある。実際にMASP1/3KOマウスで脂肪組織の切片を作成し、観察したところ、成熟脂肪細胞の大きさが小さい細胞が多くを占めることが分かった。さらにこのKOマウスの血清を用い、血中の脂質の量を測定した。その結果、肥満ホルモンといわれるレプチンがKOマウスで有意に低下していることがわかった。また総コレステロール、HDLがMASP1/3KOマウスにおいて有意に低下していることが観察された。この結果は、補体D因子が補体系以外の脂質代謝にも関与することを初めて示したことになる。また、ヒトD因子の解析も行った。まず、昆虫細胞を用い、ヒトD因子のcDNAを組み込み、発現を試みた。その結果、得られた組み換え体は第二経路を活性化しない、前駆体であることがわかった。これにヒト由来のリコンビナントMASP-1を加えることで、活性型に転ずることも示した。昨年度までにヒトの補体D因子の昆虫細胞で組みかえ体タンパク質を作らせると補体第2経路を活性化しない未活性型(Pro-Df)であることがわかった。最終年度で、デンマークのグループから実際のMASP-1およびMASP-3を欠損した3MC症候群から採取した血清を供与された。その血清を用い、補体第2経路の活性化能を測定したところ、正常血清に比して、ほとんど活性がないことがわかった。さらに血清中の補体D因子をウエスタンブロット法で検出し、その分子量を比較するとわずかではあるが、正常のD因子の大きさよりも大きいことがわかった。この結果はヒトにおいてもマウス同様にMASP-1およびMASP-3が補体D因子の活性化に必要な主要な酵素であることがわかった。一方で、補体H因子は第2経路の抑制因子で、これを欠損したマウスでは無秩序な補体活性化が起こり、様々な炎症をきたす。我々との共同研究に置いて、このH欠損マウスでMASP-1/3を欠損させると、炎症が抑えられると考えられたが、実際は抑えることができなかった。予想外の結果ではあるが、そこで考えられるのが、ウエスタンブロットでは、検出できないほどのわずかなD因子がH因子欠損による補体活性化に充分であることを示していると示していると考えられた。平成23年度からの結果をまとめると、まだMASP1/3によるD因子の活性化は種を超えて、普遍的なシステムであっることがわかった。さらに研究を遂行することによって、MASP-1/3の3MC症候群の発症機序にどのように関与するか、調べる手がかりとなった。当該年度において内因性MASP-1の生状と活性化機構の同定を目的として研究を実施した。具体的には生体中におけるMASP-1/3が補体成分D因子を活性化するメカニズムを解明するためにMASP-1に蛍光タンパク質であるeGFPと融合したキメラタンパク質(MASP-1/eGFP)を生体に発現するマウスを作製した。

事前の実験においてMASP-1/eGFPはほ乳類の細胞株であるCHO細胞に発現させるとその蛍光により、その存在がフローサイトメトリーによる解析から確認できた。このキメラタンパク質をコードする遺伝子をレンチウイルス発現用のベクターに組み込んだ。またMASP-1の活性を有するMASP-1His(Hisは6xHis tag)もレンチウイルス発現用のベクターに組み込んだ。これらのベクターから組み換えウイルスを作製した。これらの組み換えウイルスを293細胞株に感染させるとMASP-1/eGFP及びMASP-1His共に発現を確認できた。大阪大学微生物病研究所との共同研究としてこれら組み換えレンチウイルスをマウス受精卵に感染させてトランスジェニック(TG)マウスの作製に成功した。現在、MASP1/3-/-マウスとの交配により、内在MASP-1/3を欠損したTGマウスを作製中である。さらにMASP1遺伝子の異常が3MC症候群という形態の異常を呈する疾患に関与する報告がなされた。研究対象であるMASP1の新規な機能に関して緊急性のある内容であったので、研究実施計画には記載していなかったが、研究を遂行した。その結果、IGFBP-5といわれる因子の活性化にMASP-1/3が関与する可能性を示すことができた。申請書の研究計画で該当年度はMASP1/3KOマウスにおける脂肪細胞の脂質代謝異常を調べること、またヒトにおいてもMASP-1がD因子前駆体を活性化するのかを明らかにすることを計画した。「研究実績の概要」に記載の通り、MASP1/3KOマウスで脂肪細胞の異常、脂質代謝の異常を確認できた。さらに実験計画にも記載しているようにヒトD因子の組み換え体を作成し、それがマウス同様、未活性型の前駆体として精製されることを明らかにすることができた。またヒト由来のリコンビナントMASP-1がD因子を活性化しうることも証明した。これらの結果は概ね、実験計画で記載した内容に到達しているものと考えられる。当該研究の研究目的として「MASP-1による補体D因子前駆体の活性化機構を明らかにすること」を記載した。23年度は「研究計画・方法」に記述したように(1)MASP-1またはMASP-3が血液中でD因子前駆体を活性化する機構を生化学的な手法を用いて明らかにする。(2)またウイルスベクター発現系を使い、MASP1/3KOマウスにMASP-1またはMASP-3を導入し、第2経路が回復するかを検討する、という目的を達成するために研究を遂行した。(1)に関しては23年度には達成するに至らなかった。これは新たな緊急性のあるテーマであるMASP-1およびMASP-3の3MC症候群への関与する機構に関する研究に重きを置いたためで、24年度で達成する予定である。(2)に関しては概ね予定通り達成できた。これはMASP-1/3を発現させたTGマウスを作製することに成功したことによる。今年度は最終年度であるので、論文に発表する。昨年、デンマークのグループがヒトにおいて、MASP-1/3が欠損した血清でも第二経路を活性化することを報告している。この結果はMASP-1/3がヒトでは必ずしもD因子の活性化に必要としないことを意味し、ヒトとマウスではその活性化機構が違うことを示す。しかし、この論文では実際にMASP-1/3欠損血清で、D因子の性状を調べてはいない。
スルフォラファンによるスギ花粉症の制御に関するトランスレーショナルリサーチ

<研究目的>アレルギー性鼻炎の患者は年々増加しており、薬物治療とともに、日常生活の中で実践できる予防法の確立が必要である。今回我々は健康食品として注目されているブロッコリースプラウト(BS)に注目した。BSの主成分であるスルフォラファン(SFN)は抗酸化作用、抗炎症作用等を有することが報告されていることから、BSがアレルギー反応による炎症反応を抑制するのではないかと考え研究を行った。<実験方法>Balb/cマウスにスギ花粉抗原抽出液を2週間にわたり投与し花粉症モデルマウスを作成した。この作成期間に、BSの乾燥エキスを混餌投与し、マウスのスギ花粉アレルギー反応が緩和されるか検討を行った。花粉症の程度を解析するために、腹腔中の好酸球率を測定した。また腹腔洗浄液中のIgE、IL-4、IFN-γをELISA法にて測定した。<結果>マウスに花粉症を惹起させた結果、好酸球数百分率は正常時の4.8%から10.8%と約2倍になった。しかしながら、BS摂取群では好酸球数百分率は7.3%となり、花粉症の程度を抑制することができた。また、I型アレルギーで上昇するIgEは、BS摂取群では有意に上昇が抑制された。Th1/Th2バランスの指標として測定されるIL-4及びIFN-γは、BS摂取によりIL-4の分泌が有意に抑制されたが、逆にIFN-γは抗原粗抽出液による分泌抑制が改善した。<結語>本研究によりブロッコリースプラウトはin vivoにおいてTh1/Th2バランスを調節することでスギ花粉によるI型アレルギー反応を抑制することが示唆された。
ペレット設計の理論的基礎研究

昭和58年に発足した研究作業班;(1)X線の輻射と輸送、(2)状態方程式と電子輸送係数、(3)核反応生成粒子と高エネルギー電子の阻止能及びプラズマ中の原子のモデル、(4)データベースの整備とシミュレーションによるペレット設計への応用、で活動を継続し、3年間の成果を取りまとめた。1.X線の輻射と輸送高Z・多価電離イオンからのkeVのX線の輻射過程につき検討した。短波長レーザーでは、内殻励起によるkeVX線が強くなることが実験的に明らかになった。高エネルギー電子発生とプラズマ中の原子過程を再検討し、実験結果と比較することにより、理論モデルの精密化を計った。また、X線スペクトル計測結果の解析のため、DVXα法により、イオンクラスターのエネルギー準位を計算し、そのシフト及び広がりとプラズマの温度・密度の関係を明らかにした。2.プラズマの状態方程式・輸送現象レーザープラズマは多種イオンの混合体となることがない。二種イオン混合のプラズマの高温・高密度状態の状態方程式が計算機シミュレーション及び解析的手法により明らかになった。3.X線輻射の素過程X線の輻射過程への高密度効果を明らかにした。放射・吸収断面積が、イオン-イオン相関及び電子-イオン相関により、孤立イオンに比べ、X線のエネルギー依存性に対し著しく影響を受ける。4.研究会3年間の上記研究グループの研究成果の報告のため、昭和60年12月2021日研究会を開催した。その時の発表論文は報告書として印刷された。
喫煙関連肺癌に対する新規治療法開発のための機能性RNAネットワークの解明

肺扁平上皮癌手術検体から抽出したマイクロRNA(miRNA)の網羅的発現解析を行い、肺扁平上皮癌において腫瘍部で発現が抑制されている特徴的なmiRNA群を抽出した。これらのmiRNAを検討したところ、細胞増殖を有意に抑制していることが認められ、さらに標的遺伝子群を見出すことができた。他の喫煙関連がんとの比較検討から、このmiRNAは喫煙関連がんの腫瘍部で共通して発現が抑制されていることが認められた。この結果より喫煙関連がんに共通する発癌過程の解明、治療標的の開発に応用できる可能性があると考えられた。近年、分子標的治療薬として開発されたゲフィチニブの治療効果は、肺腺癌におけるEGFR遺伝子変異の有無を相関があるこどが見出され、注目を浴びている。このような肺腺癌はの喫煙非関連肺癌の一類型と考えられるようになっているが、扁平上皮癌など主に喫煙を発症要因とする肺癌に対する分子標的治療薬は未だ開発されていない。本研究では、まず肺扁平上皮癌手術検体の腫瘍部・正常肺組織からtotal RNAを抽出し、マイクロRNA (miRNA)の網羅的発現解析を施行した。その結果、肺扁平上皮癌において正常肺組織と比較して腫瘍部で発現が亢進もしくは抑制されている特徴的なmiRNAを抽出することが可能であった。この発現プロファイルの中で、腫瘍部での発現が抑制されているmiRNAに関して、肺扁平上皮癌手術検体を用いてreal-time PCRで検討したところ、全症例の腫瘍部において、抽出されたmiRNAの発現抑制が確認された。さらに肺扁平上皮癌手術検体から得られたmiRNA発現プロファイルと、他臓器喫煙関連癌(食道癌、膀胱癌)から得られたmiRNA発現プロファイルを比較・検討したところ、これらの喫煙関連癌に共通して腫瘍部で発現が抑制されているmiRNAを認めた。これらのmiRNAを肺扁平上皮癌由来の細胞株に導入して、XTT assayで細胞増殖機能に関して検討を行ったところ、細胞増殖を40%から60%抑制することが認められた。肺扁平上皮癌および他臓器喫煙関連癌にえける特異的なmiRNAの解析をすすめることにより、喫煙関連癌の発生に共通する重要な発癌過程の解明、共涌の治療標的が見出きれる可能性があると考えられる。近年、分子標的治療薬として開発されたゲフィチニブの治療効果は、肺腺癌におけるEGFR遺伝子変異の有無と相関があることが見出され、注目を浴びている。このような肺腺癌は女性、非喫煙者に多く、喫煙非関連肺癌の一類型と考えられるようになっているが、扁平上皮癌など主に喫煙を発症要因とする肺癌に対する分子標的治療薬は未だ開発されていない。本研究では、肺扁平上皮癌手術検体の腫瘍部、正常肺組織から抽出したtotal RNAを用いてマイクロRNA(miRNA)の網羅的発現解析を行い、肺扁平上皮癌において正常肺組織と比較して腫瘍部で発現が抑制されている特徴的なmiRNA群を抽出した。この特徴的なmiRNAの中で最も発現が抑制されていたmiRNAを肺扁平上皮癌由来の細胞株に導入してXTT assayで細胞増殖能を検討したところ、細胞増殖を有意に抑制していることが認められた。さらに公共のデータベースを利用した標的タンパクコード遺伝子群の探索から、標的遺伝子群を見出すことが可能であった。さらに、他の喫煙関連がんにおけるmiRNAの発現プロファイルとの比較検討から、このmiRNAは喫煙関連がんの腫瘍部で共通して発現が抑制されていることが認められた。この研究結果の一部を2011年日本外科学会定期学術集会にて発表した。また、20122年のJournal of Human Geneticsに投稿して掲載され、Acknowledgementsに本補助金によるサポートを受けた旨を記載した。

さらに、他の喫煙関連がんにおけるmiRNAの発現プロファイルとの比較検討から、このmiRNAは喫煙関連がんの腫瘍部で共通して発現が抑制されていることが認められた。この結果より喫煙関連がんに共通する発癌過程の解明、治療標的の開発に応用できる可能性があると考えられた。この研究結果の一部を2012年日本外科学会定期学術集会、H本呼吸器外科学会総会、日本肺癌学会総会、5^<th>Asia Pacfic Lung Canoer Conferenceにて発表した。また、2012年のJournal of Human Geneticsに投稿して掲載され、Acknowledgementsに本補助金によるサポートを受けた旨を記載した。当初の計画通り、喫煙関連癌に特徴的なmiRNA群を抽出し、その標的タンパクコード遺伝子群の探索を行った。今後、新たなmiRNA標的タンパクコード遺伝子群の有無に関して検証するとともに、そのタンパク発現状況に関して確認を行う予定である。さらに今までの研究で得られた喫煙関連癌に特徴的なmiRNA群と肺癌切除症例の臨床データ(組織型、病期、再発の有無、治療効果など)との検討を行い、癌発生学的特徴を明らかにする予定である。
世界最高の精度をもつ二酸化炭素濃度計の開発

本研究では,既存の二酸化炭素濃度計よりも時間解像度および空間解像度の点で性能の勝る光ファイバCRDS分光法型二酸化炭素濃度計の試作機の開発を試み,校正用の2000ppm二酸化炭素ガスを使用して本試作機の性能評価を行った.また,液側マスバランス法の開発を試みた.その結果,本二酸化炭素濃度計の試作機の時間解像度は30秒,空間解像度は10立方ミリメートルであり,商用二酸化炭素濃度計よりも性能面で勝ることを確認した.また,本研究で新しく開発した液側マスバランス法は既往の気側マスバランス法と同等の精度で,風波気液界面を通しての二酸化炭素フラックスの値を計測可能であることを確認した.地球の温暖化および異常気象の正確な予測に関連して,風波気液界面を通しての二酸化炭素移動量(フラックス)に関するモデルを構築することは極めて重要であるが,その正確な評価手法は確立されていない.理論的に最も厳密かつ有効な二酸化炭素フラックスの評価手法として,渦相関法があげられる.しかし,既存の国内外最高性能を有する二酸化炭素濃度測定器を用いてもその空間・時間分解能が極めて低いため,風波気液界面近傍の流れ場に渦相関法を適用できる状況にはない.本研究では,光ファイバキャビティリングダウン(CRDS)式濃度測定法を二酸化炭素濃度測定に応用することにより,高性能の二酸化炭素濃度計を開発することを目的とする.昨年度はCRDS分光法を適用した新規の二酸化炭素濃度測定機の試作機開発に成功した.しかし,本試作機の濃度測定精度はフルスケールの約10%と悪いため,今年度は本試作機の精度向上を試みた.具体的には、より測定容積の大きいガスセルを作成・使用した.しかし,本改良によっても測定精度の劇的な向上は実現されなかった.本濃度計を実用化するためには,光学素子の選択や改良を通して濃度計測におけるノイズの低減をより一層行い,測定精度の向上を図る必要がある.さらに,今年度は,従来用いてきた二酸化炭素フラックス計測法であるマスバランス法(気側)の改良を行い,液側におけるマスバランス法を確立した.既往のマスバランス法(気側)と新規に開発した液側マスバランス法を使用した比較試験を,風速5m/s程度の低風速において,海洋のシミュレーション装置である風波水槽内部で実施した.その結果,風速5m/s程度の低風速において両手法により測定された液側物質移動係数kLとの値は良好に一致すること,および新規に開発した液側マスバランス法では風速20m/s以上の高風速域においても測定が可能であることを確認した.本研究では,既存の二酸化炭素濃度計よりも時間解像度および空間解像度の点で性能の勝る光ファイバCRDS分光法型二酸化炭素濃度計の試作機の開発を試み,校正用の2000ppm二酸化炭素ガスを使用して本試作機の性能評価を行った.また,液側マスバランス法の開発を試みた.その結果,本二酸化炭素濃度計の試作機の時間解像度は30秒,空間解像度は10立方ミリメートルであり,商用二酸化炭素濃度計よりも性能面で勝ることを確認した.また,本研究で新しく開発した液側マスバランス法は既往の気側マスバランス法と同等の精度で,風波気液界面を通しての二酸化炭素フラックスの値を計測可能であることを確認した.地球の温暖化および異常気象の正確な予測に関連して,風波気液界面を通しての二酸化炭素移動量(フラックス)に関するモデルを構築することは極めて重要であるが,二酸化炭素フラックスの実験による正確な評価手法は確立されていない.理論的に最も厳密かつ有効な二酸化炭素フラックスの評価手法として,渦相関法があげられる.しかし,既存の国内外最高性能を有する二酸化炭素濃度測定器を用いてもその空間・時間分解能が極めて低いため,風波気液界面近傍の流れ場に渦相関法を適用できる状況にはない.本研究では,水分濃度測定分野において既に確立されている光ファイバキャビティリングダウン(CRDS)式濃度測定法を二酸化炭素濃度測定に応用することにより,高性能の二酸化炭素濃度計を開発することを目的とする.今年度は,微小流路内における有機溶剤中の水分濃度測定を目的として開発された光ファイバCRDS分光法を世界で初めて二酸化炭素の濃度測定に応用することに成功し,また,光ファイバCRDS分光法型二酸化炭素濃度計の試作機の開発に成功した.さらに,校正用の2000ppm二酸化炭素ガスを使用して本試作機の性能評価を行った.その結果,本試作機の時間解像度は30秒,空間解像度は10立方ミリメートルであり,商用二酸化炭素濃度計(例えば,時間解像度は120秒,空間解像度は30立方ミリメートル)よりも性能面で勝ることを確認した.一方,本試作機は当初本研究課題で目標としていた性能(時間解像度は1ミリ秒,空間解像度は1立方ミリメートル)を達成できなかったこと,および濃度の測定精度がフルスケールの約10%と悪いことを確認した.以上より,本濃度計を実用化するためには,光学素子の選択や改良を通して濃度計測におけるノイズの低減をより一層行う必要があるといえる.さらに,従来用いてきた二酸化炭素フラックス計測法であるマスバランス法の改良も行った.本年度は,微小流路内における有機溶剤中の水分濃度測定を目的として開発された光ファイバキャビティリングダウン分光法を世界で初めて二酸化炭素の濃度測定に応用することに成功し,また,光ファイバキャビティリングダウン分光法型二酸化炭素濃度計の試作機の開発に成功した.したがって,当初の計画通りおおむね順調に進展している.本年度は,光ファイバキャビティリングダウン分光法型二酸化炭素濃度計の試作機の開発に成功したものの,当初本研究課題で目標としていた性能(時間解像度は1ミリ秒,空間解像度は1立方ミリメートル)を達成できなかったこと,および濃度の測定精度がフルスケールの約10%と悪いことを確認した.

そこで,次年度は濃度測定プローブの形状を変更し,二酸化炭素濃度測定精度の向上を図る.さらに,従来のマスバランス法と新規開発する濃度計の両方を同時使用した比較試験を,海洋のシミュレーション装置である風波水槽内部で実施する.光ファイバキャビティリングダウン分光法型二酸化炭素濃度計の試作機の改良型プローブの制作設計・購入を行う.また,上述した比較試験および準備試験を行うために,二酸化炭素校正ガス,純二酸化炭素ガス,純窒素ガス,速度測定用試薬などを購入する.さらに,従来の測定法であるマスバランス法のシステムの改良を引き続き行うために,流量計,液流ポンプ,液側二酸化炭素濃度計などの購入を行う.