hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マイクロアレイを用いたシスプラチン耐性に関わるマイクロRNA発現異常解析

本研究はシスプラチン耐性化機序の解明を目的とし、以下の研究成果であった。(1)頭頸部扁平上皮癌細胞株において、52個のシスプラチン感受性予測遺伝子を同定した。(2)IGF2(insulin like growthfactor2)がシスプラチン獲得耐性に関与していることを発見した。(3)マイクロRNAアレイ解析を行い、シスプラチン耐性関与マイクロRNAを93個同定し、その内、miR34aが頭頸部癌におけるシスプラチン化学療法の予後因子となりうることを発見した。本研究は期間内に頭頸部癌化学療法において中心的薬剤である、シスプラチン耐性化機序の解明の為、頭頸部癌細胞株、また申請者が人為的に作成したシスプラチン耐性変異株において、マイクロRNAアレイを施行し、CDDP耐性獲得機序として、網羅的mRNA発現のほかにマイクロRNAの関与も含めた総合的な検討を行い、さらにはRNA発現の制御を行ったうえでのCDDP耐性解除の研究を行うことを目的としているが、本年は以下の如くの研究の成果であった。1、頭頸部扁平上皮癌10種類についてのシスプラチン応答性の解析とcDNAマイクロアレイを用いた網羅的遺伝子発現解析を行い、52個のシスプラチン感受性予測遺伝子を同定した。これらの研究成果は別掲の如く論文発表を行った。2、また、これらの細胞株を親株としたシスプラチン獲得耐性変異株を作成し、これらの網羅的遺伝子発現解析を行い、その内、最も獲得耐性が高度であったRPMI2650変異株において、IGF2(insulin like growth factor2)がシスプラチン獲得耐性に関与していることを初めて報告した(EAORL : in press)。3、さらに、マイクロRNAアレイ解析を行い、2倍以上の発現比をもって変化しているマイクロRNAを93個同定した。これらは、頭頸部癌以外において癌の悪性化、シスプラチン耐性化の報告のあるマイクロRNAがある一方で、現在報告のないものも含まれている。今後はこれらマイクロRNAの発現の検証を行い、シスプラチン耐性化との関係を研究していく予定である。本研究は期間内に頭頸部癌化学療法において中心的薬剤である、シスプラチン耐性化機序の解明の為、頭頸部癌細胞株、また申請者が人為的に作成したシスプラチン耐性変異株において、マイクロRNAアレイを施行し、CDDP耐性獲得機序として、網羅的mRNA発現のほかにマイクロRNAの関与も含めた総合的な検討を行い、さらにはRNA発現の制御を行ったうえでのCDDP耐性解除の研究を行うことを目的としている。昨年度は、頭頸部扁平上皮癌シスプラチン耐性変異株の作成の上、シスプラチン感受性予測遺伝子の同定、獲得耐性候補遺伝子としてのIGF2の抽出とその解析を行った。本年はさらに以下の如くの研究の成果であった。1、IGF2(insulin like growth factor2)がシスプラチン獲得耐性に関与していることを初めて報告した(別掲)。2、マイクロRNAアレイ解析を行い、2倍以上の発現比をもって変化しているマイクロRNAを93個同定し、その内、特徴的な発現変化を認めた、miR34a、miR124を解析した。まず、定量PCR法にて、マイクロアレイデータを検証し、差がないことを確認した。次に、マイクロRNA導入を行い、シスプラチン応答性の変化を確認した。さらに、臨床検体を用い、miR34aの発現変化とシスプラチン化学療法の効果、予後を検討した。これらの研究結果より、miR34aは頭頸部癌におけるシスプラチン化学療法の予後因子となりうることを発見した。これらの研究結果は、現在論文作成中である。
Si-Ti-C系高じん性複合セラミックスにおける添加物の役割

高温でも強度、靱性が低下せず、耐酸化性もあるセラミックスを開発するために、主としてSiCを含む複合材料について研究を行い、次のような研究成果を得た。1.SiCとTiCの混合粉末に少量のTiを添加してホットプレスし、緻密な焼結体を作製した。この組成、微細組織の検討を行なった。その結果、焼結体中にはSiCとTiCを主成分とし、他にTi3SiC2とフリーのSiの生成が認められたが、添加した金属Tiの残留は認められなかった。2.シュブロンノッチ(CN)法により破壊靱性を測定し、以前、予き裂導入破壊試験(SEPB)法により得られた結果と比べ、室温ではほぼ同一であるが、高温ではCN法で測定した破壊靱性値の方がやや低かった。この原因は導入した予き裂が高温でヒーリングされたためと考えられる。3.ホットプレス法により作製したSiC-TiC複合セラミックスにおいては、C含有量の多い試料は焼結しにくく、そのため密度が低く、室温における曲げ強さが低くなり、一方、試料のC含有量が不十分であると、高温における曲げ強さは、1400°Cで最小値を示した。4.SiC-TiC複合セラミックスの耐酸化性は、SiCよりは劣るが、TiCよりは向上した。5.昨年及び本年度の研究成果から、高温において曲げ強さが低下しないSiC-TiC複合セラミックスを作製するためには、化学量論組成に近いTiCを用い、放電プラズマ焼結を行う方法と、Bを焼結助剤として添加しホットプレス焼結する方法を提案した。この組成、微細組織、室温及び高温での機械的性質の検討を行なった。その結果1400°C付近で曲げ強度に極小値が認められ、この原因を知るために、X線回折をしたところ、Ti_3SiC_2とフリーのSiの生成が認められた。結局1420°Cに融点のあるSiの生成が原因と考えられた。2.Tiの代わりに少量のB_4Cを焼結助剤とした場合は、高温強度に極小値はなく、B_4Cを焼結助剤としたSiC単味の焼結の場合と同じであった。3.破壊靱性を評価するために、シェブロンノッチ法を検討した。試験片が安定破壊をするために、高温曲げ試験機を改良して、剛性の高いSiC製の押棒及び曲げ試験治具を設計・購入し、その試験条件を検討した。4.Cの添加および原料TiC_<1-X>粉末の化学量論組成を変化させることにより、それぞれのCの焼結及び機械的性質に及ぼす影響を調べ、1.で判明したフリーSiの生成を防止することができるかを検討する必要性を認めたので、次年度の研究計画に加える予定である。高温でも強度、靭性が低下せず、耐酸化性もあるセラミックスを開発するために、主としてSiCを含む複合材料について研究を行い、次のような研究成果を得た。1.昨年度確立したシェブロンノッチ(CN)法により破壊靭性を測定し、以前、予き裂導入破壊試験(SEPB)法により得られた結果と比べ、室温ではほぼ同一であるが、高温ではCN法で測定した破壊靭性値の方がやや低かった。2.ホットプレス法により作製したSiC-TiC複合セラミックスにおいては、C含有量の多い試料は焼結しにくく、そのため密度が低く、室温における曲げ強さが低くなり、一方、試料のC含有量が不十分であると、高温における曲げ強さは、1400°Cで最小値を示した。

3. SiC-TiC複合セラミックスの耐酸化性は、SiCよりは劣るが、TiCよりは向上した。4.昨年及び本年度の研究成果から、高温において曲げ強さが低下しないSiC-TiC複合セラミックスを作製するためには、化学量論組成に近いTiCを用い、放電プラズマ焼結を行う方法と、Bを焼結助剤として添加しホットプレス焼結する方法を提案した。
乳歯で染色体異常疾患を克服するトランスレーショナル研究

過剰21番染色体により発症するダウン症候群について、患児より採取・調製したヒト脱落乳歯由来幹細胞(SHED)を用いたダウン症候群の病態解明と、ゲノム編集技術による過剰21番染色体除去法の開発を行った。患児由来SHEDを神経細胞に分化させた結果、健常児SHEDと比較して神経発達能が低下していることを明らかにすることができた。また、ゲノム編集技術を用いて選択的に21番染色体を除去する方法を確立することができた。永久歯と交換時に脱落する乳歯の歯髄には、多分化能を持つ間葉系幹細胞(ヒト乳歯歯髄幹細胞:SHED)が存在している。この細胞は間葉系細胞のみならず、外胚葉系や内胚葉系の細胞への分化能も示す再生医療の有用な細胞源である。従来捨てられるはずの乳歯から採取したこの幹細胞は、非侵襲的な方法により細胞調製が可能であり、再生医療のための細胞源としての有用性が高い。本研究では21番染色体の過剰により発症する染色体異常疾患であるダウン症候群について、患児より採取・調製したSHEDを用いて、ダウン症における神経精神疾患の病態解明と治療法の開拓を目的としている。この目的の遂行のため、平成28年度はゲノム編集と染色体の構造改変技術を用いて、ヒト細胞(HeLa細胞)における過剰な21番染色体の特異的な除去方法の開発に成功し、その成果を論文に発表した。これにより、21番染色体を3本持つダウン症患者より調製したSHED細胞から過剰な21番染色体を除去し、21番染色体を2本持つ健常者と同じ細胞を作製する準備はできた。また、ダウン症患者から単離したSHEDは、21番染色体を3本保持したまま増殖していることを、染色体の染色とFISH法により確かめ、このSHEDがダウン症の細胞モデルとなりうることが明らかにした。さらに、このダウン症SHEDを、神経細胞へ分化誘導し神経細胞学的な解析を行った。その結果、ダウン症SHEDは、健常児より分離したSHEDと比較して、神経細胞への分化に異常が認められた。本年度研究計画で予定していた、ダウン症患者からのダウン症SHEDの培養系は確立できた。さらに、ヒト細胞からの21番染色体の除去方法も確立できた。この方法は原理的に多くのヒト細胞に応用が可能であるため、SHEDにおいてもダウン症細胞から正常な細胞が作製可能である。また、正常SHEDとダウン症SHEDの神経分化細胞における比較により、ダウン症の病態解明についての知見も得られていることから、本研究の進歩状況はおおむね順調であると考えられる。ダウン症候群は21番染色体が1本過剰なトリソミーのために発症する疾患で、特有の顔貌、心疾患、消化管疾患、精神発達遅延を早期に有している。更に成人期にはうつ病、アルツハイマー型認知症、白血病、早期老化などの症状を晩期発症する。我々は平成28年度に引き続き、ダウン症候群患児より調製したヒト脱落乳歯由来幹細胞(SHED)を用いて、細胞レベルでのダウン症候群における神経精神疾患の病態解明を行なった。平成28年度では、ダウン症候群患児より調製したSHED(DS-SHED)は健常児SHEDと比較して、ドーパミン作動性ニューロンへの分化能が低下していることを明らかにした。平成29年度はDS-SHED由来のドーパミン作動性ニューロンの機能解析を中心に行なった。その結果DS-SHED由来のドーパミン作動性ニューロンでは、ドーパミンの蓄積、細胞外へのドーパミン分泌能の低下がみられ、ドーパミンホメオスタシス異常を示唆する結果を得ることができた。また、平成28年に引き続き、ゲノム編集と染色体の構造改変技術を用いた、過剰な21番染色体の特異的な除去方法の開発を行った。平成28年度にヒト子宮頸癌由来HeLa細胞の余剰染色体除去で確立した手法(Sato et al., 2017, BioMed Research International)を用いて、DS-SHEDの余剰染色体除去を試みた。DS-SHEDへの余剰染色体除去コンストラクトの挿入、薬剤マーカーとGFPの発現による細胞選択、PCRによるコンストラクト挿入部位の確認までの工程が完了した。H28年度で確立した技術を用いて、ダウン症SHEDから過剰21番染色体を除去した正常型SHEDを作製する。この正常型SHEDの回復状態の解析を行うため、細胞増殖能、遺伝子発現、タンパク質発現解析を行う。また、正常型SHEDを神経細胞へ分化させ、ダウンSHEDで見られた神経細胞への分化に異常が回復するか解析する。さらに、分化させた正常型SHEDと、ダウンSHEDの遺伝子発現とタンパク質発現の差を解析し、ダウン症の病態機序の解明を行う。小児歯科学ダウン症SHEDから過剰21番染色体を除去した正常型SHEDの作成が途中のため、H29年度へ予算を繰り越すことになった。H28年度と同様に研究経費は主に消耗品に使用し、その他は旅費、および論文出版費として使用する。
レンゲ-不耕起乾田直播水稲栽培による持続的農法

前年度に引き続き,データの信頼性を高めるため,前年度の実験に若干の改良を加え,主処理区として各々レンゲを緑肥として用いた慣行移植区,湛水土中散藩区,レンゲ草生不耕起直播区を設け,副試験区として前二者には異なったレンゲすき込み時期を設けた.主に葉色の推移から見た窒素吸収動態の解明に重点を置いた実験を行った.水稲生育期間中,慣行移植区を対照区にとり,葉緑素計により葉色の推移を調査した.レンゲすき込み時期による有意な差は見られなかったが,栽培法による有意な差が見られた.慣行移植区において,生育初期から生育終期まで高い葉色値を示し,湛水土中散藩区において,生育初中期は比較的高い値を示し,後半期は急激に値が低下した.また,レンゲ草生不耕起直播区においては,レンゲの分解が進まず,肥効が現れにくかったため,生育全期間を通じて徐々に値が上昇したものの,最終的な値(8月中旬)は湛水土中散藩区の低下後の値より若干低いものとなった.収量に関しては,レンゲすき込み時期による差は有意ではなかったが,レンゲ草生不耕起直播区においては雑草害が著しかったことと,レンゲの肥効がほとんど見られなかったため,他の2区に比べて収量が有意に低かった.レンゲ跡不耕起乾田直播栽培を行った結果,移植栽培とほぼ同じかすこし少ない程度の収量が得られた。しかし,レンゲの雑草抑制効果を効果的に引き出すことがまだ不十分で,現在のところ,ある程度除草剤に頼らざるを得ないことが明かとなった。また,レンゲ跡不耕起乾田直播栽培イネの群落構造に関しては平成8年度に調査し,平成7年度に蓄積した湛水土中散播栽培イネの群落構造に関するデータと合わせて解析する予定である。レンゲ跡不耕起圃場の地表面付近の微気象に関しては,現在データ収集中である。また,水稲地上部の窒素動態に関しては,レンゲの肥効が効き始める時期が不明確であったが,平成7年度の実験では通常の化学肥料使用の移植栽培に比べて非常に遅いことが分かった。平成8年度の実験では,定量的な解析によりこの点を明確にする予定である。平成7年度の実験では,ポット実験によりレンゲ植物体分解に伴う土壌pH,酸化還元電位の変化を測定した。湛水開始時期によりこれらの土壌化学性の変化が異なることが明らかとなった。レンゲの通年栽培における生育量の変動に関しては,従来より言われている,連作障害が問題となった。この原因解明のためには,さらなるデータの蓄積が必要であろう。また,レンゲ栽培初年度の圃場においてもレンゲの出芽苗立ちが不安定で,均一に生育させることが困難であった。排水溝の設置により全体としては多くのレンゲ草量が得られたが,部分的にはムラが発生したため,土壌水分以外の要因も関与していると考えられる。今年度は,主処理区として各々レンゲを緑肥として用いた代かき移植区,乾田耕起直播区,不耕起直播区を設け,副試験区として前二者には異なったレンゲすき込み時期を設けた.主に窒素吸収動態の解明に重点を置いた実験を行った.結果は,レンゲすき込み時期によるレンゲの窒素保有量の有為な差は見られなかったが,C/N比としてはすき込みが遅くなるほど大きくなり,緑肥としては不適となることが改めて実証された.生育期間中,慣行栽培区を対照区にとり,葉緑素計により葉色の推移を調査したが,栽培法,レンゲすき込み時期による有為な差は見られなかった.生育期間中の個体の生育状況に関しては,解析が済んでいないため,統計的な有意差は論じられないが,乾田耕起直播区,不耕起直播区とも,代かき移植区に比べて約1週間ほど生育の遅れが見られ,それが出穂期の遅れにつながった.収量に関しては,レンゲすき込み時期による差は有意ではなかったが、乾田耕起直播区において雑草害が著しかったこと,ため,代かき移植区に比べて収量が有意に低かった.しかし,レンゲすき込み時期による差は有意ではなかった.以上より,雑草害と出穂期の遅れによる収量減以外には,慣行栽培も含めた他の栽培法との大きな相違点は見いだせなかった.しかし,土壌中に残留している過去の肥料の影響が多分に考えられるため,上記の実験内容を今後も継続していく必要がある.その他の,圃場内微気象などに関するデータも,現在収集,解析中である.前年度に引き続き,データの信頼性を高めるため,前年度の実験に若干の改良を加え,主処理区として各々レンゲを緑肥として用いた慣行移植区,湛水土中散藩区,レンゲ草生不耕起直播区を設け,副試験区として前二者には異なったレンゲすき込み時期を設けた.主に葉色の推移から見た窒素吸収動態の解明に重点を置いた実験を行った.

水稲生育期間中,慣行移植区を対照区にとり,葉緑素計により葉色の推移を調査した.レンゲすき込み時期による有意な差は見られなかったが,栽培法による有意な差が見られた.慣行移植区において,生育初期から生育終期まで高い葉色値を示し,湛水土中散藩区において,生育初中期は比較的高い値を示し,後半期は急激に値が低下した.また,レンゲ草生不耕起直播区においては,レンゲの分解が進まず,肥効が現れにくかったため,生育全期間を通じて徐々に値が上昇したものの,最終的な値(8月中旬)は湛水土中散藩区の低下後の値より若干低いものとなった.収量に関しては,レンゲすき込み時期による差は有意ではなかったが,レンゲ草生不耕起直播区においては雑草害が著しかったことと,レンゲの肥効がほとんど見られなかったため,他の2区に比べて収量が有意に低かった.
環境全核酸解析に基づく生分解性高分子材料の環境分解予測

脂肪族生分解性ポリエステルであるポリエチレンスクシナート(PESu)は、P(3HB)分解酵素で分解を受けることが知られているにもかかわらず、環境分解性は、P(3HB)と比較して低い。このことは、酵素分子と微生物との基質認識の間に相違があることを示唆している。このような背景から、本年度は、PESu分解微生物の環境分布解析に焦点を当てた。様々な環境中から、PESu分解微生物の単離を試みた。その結果、土壌環境中では、真菌類と細菌類が主たる分解者であることが判明した。一方、水中では、主分解者は、細菌類であった。さらに、単離PESu分解株を、遺伝学的観点から分類した。PESu分解真菌は、Ascomycotaに属しており、ほぼP(3HB)分解真菌群と一致していた。さらに、詳細に分解菌を調べたところ、PESu分解菌群の多くは、P(3HB)分解酵素を構成的に生産していることがわかった。これらのことか、PESu分解真菌群は、P(3HB)分解真菌群のサブグループであると推定された。一方、PESu分解真菌Asperugillusclavatusから、PESu分解酵素を精製したところ、P(3HB)分解酵素とほぼ同一であることがわかった。このことは、PESu分解真菌群とP(3HB)分解真菌群は、P(3HB)分解酵素発現機構の差から起因していることを支持している。一方、PESu分解細菌は、P(3HB)分解活性を有しておらず、P(3HB)分解細菌群とは全く別のグループであることが判明した。本年度は、環境全核酸解析法を用いて、環境試料の生分解性高分子分解活性を予測するために、ターゲット高分子として、ポリエチレンスクシネート(PESu)およびPHBを選出し、プローブとなる、遺伝子の探索を行った。PESu分解微生物群は、細菌群(Bacillus, Paenibacillus, Comamonas)と真菌群(Asperugillus, Penicillium, Paecilomyces)であることが判明した。また、これらの分解菌種のうちから、Asperugillus elavatusよりPESu分解酵素の精製に成功した。本酵素の生化学的性質および基質特異性を詳しく調べた結果、PHB分解酵素の1種であることが判明した。つまり、このことは、PESu分解微生物とPHB分解微生物の集合のある部分は、重なっていることを示唆するものである。これらの結果を考慮すると、PESu環境分解予測は、PHB分解予測とある一定の相関がある可能性も示唆された。また、PESuを分解できる硝酸還元細菌群をDGGE解析したところ、おもに、βプロテオバクテリア群から構成されていることが判明した。一方で、カビ由来、PHB分解酵素遺伝子をクローニングしたところ、本酵素遺伝子は、現在までに報告されているどの酵素遺伝子とも低い相同性しか有さないことがわかった。これらのことより、本遺伝子は、モニタリングの際の新たなプローブ遺伝子に使えることが示唆された。
音声による感情表現が動機づけに与える影響：脳マルチモーダル測定による検討

動機づけや予測の脳活動を反映している脳波SPNを指標とし、脳波とfMRI(生理指標)を用い、音による感情表現が動機づけに与える影響を調べる。音声・効果音・ビープ音の三種類を聴覚(刺激)条件として設定し、SPNの分布や右半球優位性に与える影響を検討する。データ分析の結果、3種類の異なる聴覚刺激での活動部位の違いは小さかった。ビープ音条件時にのみ右半球優位性が確認され、動機づけの程度(行動指標)は2条件(音声と効果音)よりも低かった。これらの結果から、動機づけの程度が下がる聴覚刺激(ビープ音)があることがわかったが、今後、追加のデータ分析し、音声と効果音が与える影響に違いがあるのかを見極める。一年目は、脳波とfMRIを用いた生理指標測定のための課題プログラムをE-Prime(心理実験用刺激呈示ソフト)を用いて作成した。課題は、時間評価課題(あらかじめ指定した数秒程度の時間を頭の中で数え、その指定された時間が経過したと思ったらボタン押しを行い、その後に時間評価が合っていたか間違っていたかを提示する)を用いている。この課題では、正誤(フィードバック情報の操作)の表示(どような刺激での呈示)により、異なる実験条件を作り出すことが可能である。本研究では、聴覚刺激にて正誤の表現を行いたいと考え、実際に声優の方に協力してもらい、感情を込めた音声刺激の作成を行った。その他必要な聴覚刺激条件も設定し、課題設定を確かめるための予備実験を行った。二年目は、脳波とfMRIによる脳活動のデータを測定するため、被験者を募って、本格的に脳波実験から開始した。昨年度に作成した課題を実際の実験で用いたところ、設定に不備の点が判明したことから実験を一旦中止して、実験課題内の刺激の区別がつきにくかったため課題に用いた聴覚刺激の調整を再度行った。加えて、新規に導入された3T-fMRI装置での実験環境を整えることに時間がかなり、また脳波キャップも買い替えたため、実験実施の設定にかなりの時間を要してしまったが、精密なデータを測定するための設定を整えることができた。実験刺激と実験課題の作成脳波とfMRIを用いた生理指標測定のための課題プログラムをE-Prime(心理実験用刺激呈示ソフト)を用いて作成する。課題は、時間評価課題(あらかじめ指定した数秒程度の時間を頭の中で数えてもらい、その指定された時間が経過したと思ったらボタン押しを行い、数秒後に時間評価が合っていたか間違っていたかのフィードバック情報の提示)を用いる。この課題では、フィードバック情報の操作(どような刺激を呈示するか)により、異なる実験条件を作り出すことが可能である。条件を作り出すフィードバック情報(刺激)のうち、情動を喚起するような抑揚をつけた音声刺激の作成は、既存のソフトウェアの利用では作成出来ないことが判明した。そのため、声優の方に協力してもらい、感情を込めた音声刺激の作成を行った。また、比較のための通常の平板な発音、加えてコントロール(フィードバック情報を呈示しない)を加えた複数の条件の設定を行った。その後、予備実験として、実験課題プログラムに間違いやバグか無いか、条件設定に誤りがないかを確認した。当初の予定では、3年間で研究を終えるつもりで計画していたが、1年目で実験課題の作成に想定外の時間を要し、倫理審査にも手間取り、遅れが出た。2年目では、脳波キャップの買い替えによる脳波実験の設定、3T-fMRI装置での実験設定に時間が掛かり、実験条件の見直しも行ったため、23年目で行った実験では条件の違いを観察するための測定データの必要数を揃えることが出来なかった。このような理由から本研究の研究期間の延長を申し出て、承諾を得られている。研究の進捗としては、遅れている。しかし、国内や国際学会に出席し、最新の実験や分析に関わる情報収集も行い、主成分分析といった新たな分析を加えることにし、実験より鮮明に研究の結果を観察するために実験の設定を適宜修正していくことは、必要な手順であると考えている。最終年度は、不足している脳活動データの収集のため、脳波実験とfMRI実験を行った。被験者は大学生と大学院生に協力してもらい、脳波実験は所属機関で行えるため、三十数名分の脳波データ測定を行った。fMRI実験は、東大医科学研究所の施設を借りて実験を行った。収集した脳波データを分析した結果、設定した聴覚刺激による実験条件間(音声条件、効果音条件、ビープ音条件、コントロール条件)に有意な差があった(具体的には、条件と半球との交互作用のこと)。本研究で指標としている刺激先行陰性電位(SPN)は、右半球優位性という特徴を持ち、動機づけが高まるときには左半球の活動が増加することがわかっている。本脳波実験の結果ではビープ音条件にのみ、有意な右半球優位性が確認され、音声条件と効果音条件では、左半球の活動が高まり、右半球優位性は消失した。行動データとして記録した動機づけの程度には、条件間に有意な違いは見られなかったが、ビープ音条件の動機づけの程度(平均値)は他の2条件よりも低かったことから、動機づけの程度の関与があると考えられる。各条件により電極位置でも有意な差がみられ、どのように頭皮上電位分布が異なっているのかも詳しく検討し、加えて、主成分分析を行い、異なる聴覚刺激間での成分に違いがあるのかも見る予定である。fMRI実験は、まだデータ分析の途中で、リグレッサーを立てる位置を検討後、SPMでの通常分析を行う。

その後、PPI (PsychoPhysiological Interaction)分析も実行し、確認された賦活部位からその賦活部位同士での機能連関を観察し、脳のどこがどのように働いているかを推定していく。動機づけや予測の脳活動を反映している脳波SPNを指標とし、脳波とfMRI(生理指標)を用い、音による感情表現が動機づけに与える影響を調べる。音声・効果音・ビープ音の三種類を聴覚(刺激)条件として設定し、SPNの分布や右半球優位性に与える影響を検討する。データ分析の結果、3種類の異なる聴覚刺激での活動部位の違いは小さかった。ビープ音条件時にのみ右半球優位性が確認され、動機づけの程度(行動指標)は2条件(音声と効果音)よりも低かった。これらの結果から、動機づけの程度が下がる聴覚刺激(ビープ音)があることがわかったが、今後、追加のデータ分析し、音声と効果音が与える影響に違いがあるのかを見極める。当初の予定では、3年間で研究を終えるつもりで計画していたが、1年目で実験課題の作成に想定外の時間を要し、倫理審査にも手間取り、遅れが出た。2年目では、脳波キャップの買い替えによる脳波実験の設定、3T-fMRI装置での実験設定に時間が掛かり、実験条件の見直しも行ったため、23年目で行った実験では条件の違いを観察するための測定データの必要数を揃えることが出来なかった。このような理由から本研究の研究期間の延長を申し出て、承諾を得られている。研究の進捗としては、遅れている。しかし、国内や国際学会に出席し、最新の実験や分析に関わる情報収集も行い、主成分分析といった新たな分析を加えることにし、実験より鮮明に研究の結果を観察するために実験の設定を適宜修正していくことは、必要な手順であると考えている。生理心理研究機関を1年延長したため、今年度が研究の最終年度となる。脳波とfMRI実験を行い、不足しているデータを測定することから始まる。必要な実験機材や消耗品等は揃っており、実験設定は確立しているが、被験者募集にどのくらい時間が掛かるのかが問題である。被験者は大学生及び大学院生のため、実験時間帯と授業が重なることも多いため、学内の掲示板にたくさん告知をし、迅速に広く被験者を募りたい。昨年度までに収集してあるデータも全てまとめて、通常の統計分析を行い、条件の違いや電極位置での脳活動(脳波の振幅)に違いがあるのかどうかを確認する。fMRI実験のデータでは通常の分析とPPI(PsychoPhysiological Interaction)分析を行う。毎秋に開催される国際学会で研究の結果を発表し、他の研究者とディスカッションをし、その後、論文にまとめて、なるべく早く論文を執筆し国際誌への投稿まで進める予定である。本年度の予定としては、脳波とfMRIによる生理指標測定データとその分析から得られた結果から、聴覚刺激により喚起された動機づけは、脳の「どこ」を活動させ、また「どのように」脳を活動させていたかのモデルを構築することに加え、動機づけの度合いをより精密に数値化し、行動指標との相関を見ることであった。しかし、実際に実験(予備)を行った結果、いくつかの問題点が出てきた。新規の3T-fMRI装置(東大医科学研究所)を用いての聴覚刺激実験の設定が上手く確立できなかったため、fMRI実験の実施が遅れてしまっている。
流体を記述する非線型偏微分方程式系の数学解析

流体力学に現れる様々な非線形偏微分方程式系の解の構造について考察し、以下の様な成果を得た。1)代表者松村は愛媛大学:柳と共同して、有界区間上での一次元圧縮性粘性気体の等エントロピーモデルに対する時間周期界を考察し、任意の有界な外力に対し比熱比が1に近ければ解は時間一様に有界であることを示した(論文[Uniform...])。これは周期解の存在を示す基本評価である。次に、この気体方程式に密接に関連するDuffingの常微分方程式に対し、鹿野忠良、古谷真一、小松幸恵等と協力し、ある周期外力の族に対し、無限に多くの周期解の倍周期分岐が存在することを示した(論文[A period-doubling...])。2)伊達悦朗はKummerの合流型微分方程式、またはその多変数化のq-変形であるq-差分方程式系の隣接関係式について調べ、その生成する代数を決定した(論文[On cotiguity...])。3)磯崎洋はSchroedinger作用素の多次元逆散乱問題を考察し、方向に依存するグリーン関数につて超局所解析の立場から新たな結果を得た(論文[Multi-dim...])。4)厚地淳はブラウン運動を考察し、その非有界領域からの最小脱出時間の末尾分布の宣漸近挙動が、ある種の領域の幾何的量によって決まることを示した(論文[Notes on...])。5)大山陽介は、ある3階のAiry型の微分方程式のWKB解を考察し、接続問題や無限遠のまわりのStokes係数を計算した(論文[WBK...])。6。小松玄は平地健吾と共に、Bergman核の特異性の不変表現に関し新たな結果を得ると共に近年の成果についての概説をまとめた。6。
水源かん養林施業のための蒸発散損失過程解析

本研究では、蒸発散損失過程の基礎的な分析にあたって、3つの手法を平行して用いた。蒸発散を直接に測定する渦相関法に基づく実測結果を分析した研究、降雨流出関係の日雨量・日流量資料を用いて短期水収支法を適用する手法、日流量の流況曲線を分析する手法に分けられる。1.波状地形に立地する林冠上の乱流輸送を推定するために2つの試験地(東京大学愛知演習林と琵琶湖東部木之本町)で観測が実行され、渦相関法により直接得られる運動量(τ)と顕熱(H)の乱流フラックスを用いて、バルク法に対する適合度を調べた。その結果、τから算出されたu^*とUの相関については林地のデータプロットは大きくばらついたが、安定度については緊密な相関があった。しかしながら、平地のデータプロットは直接的な相関を満足した。2.東京大学愛知演習林の56年間の流量記録を用いて森林の成長とともに流出に及ぼす物理過程の緩慢な変化の効果を表現するために長期にわたる流況曲線のトレンドを同定する試みがなされた。流況曲線上の6日目流量から220日目流量は単回帰モデルを用いた比較解析において両流域で数十年来の直接的な増加を発見した。曲線上の220日以降の低水期においてはトレンドは見られない。同様に、最大流量から6日目流量までの高水期においてもトレンドは見出されていない。3.同様に東京大学愛知演習林の長期の日雨量・日流量資料から短期水収支法により蒸発散損失量を推定し比較的単純なモデルを用いて観測期間でそれぞれに異なる流域の湿潤度を補正する手続きをへて流域の森林の成長と蒸発散損失のプロセスを関連づけた。流域の林分の蓄積と蒸発散損失量の指標との明瞭な対応関係が求められた。本年度の研究目標は超音波風速温度計のテストランを行なうことにあった。これにより、機器間の接続、測定値の記録状況の検討、測定値そのものの検討を行なうことが可能となった。1次元超音波風速温度計は納期以前に、本体を借用する形でテストランを行なった。次に説明する研究の前者に当る。また、納期後は、研究室内でテストランをおこなっている。機器間の接続、記録状況とも問題はない。研究は2つの野外調査に基づいている。一つは平地である琵琶湖東岸の木之本町で実施された3次元超音波風速計(WAT395型、メーカー側計器借用)を用いた風速測定であり、他は山地である愛知県瀬戸市の白坂町で実施された3次元超音波風速温度計による風速・気温の測定(TR-61C型、名大測定値借用)である。前者は、1992年10月12日15:30から翌10月13日13:30まで夜間を除く期間で30minあるいは1hrおきに観測を行なっている。1回の測定は0.1sec刻みで13min程度であり、その風速の水平成分、鉛直成分について、平均、標準偏差などを求めている。後者は1992年10月18日5:00から同18:00までと22日5:00から23日12:00までの観測である。1回の測定は0.05sec刻みで1回の測定は20minである。気温の観測が含まれているので、顕熱の算出が可能である。現在、記録が採れているのを確認した状況であり、乱流の構造について平地と山地との比較、今後、山地での観測を実施する上での検討事項の整理などは近々完了する解析結果を待って報告可能な段階に至るものと思われる。

愛知演習林白坂南谷尾根上において観測鉄塔が建設され,7月,10月に微気象観測,蒸散に関する樹木の生理的な特性の観測,渦相関法による顕熱の直接観測,吊木による蒸散の観測などが総合的に実施された。対象となる林分は暖帯性のヒノキと落葉広葉樹との混交林であり,ヒノキ,広葉樹各一本がサンプルとして実験に供された。今年度は降雨に伴う樹冠遮断蒸発のプロセスを明らかにするための前段階として微気象と蒸散の関連が対象地において明確にされた。これらの成果は鈴木による研究プロジェクト(科研総合A)と連携して得られたものであるが,本研究の基礎的な部分のデータはこれによって充分に入手しえたと判断される。次年度予定の単木吊下はこれらの成果の上に立って微気象学的な検討を行うために,観測法,データの分析法など共通したものも多く,その手法を蒸散観測から樹冠遮断蒸発へと振り向けることになり,経験を得た意味も大きい。一方,応用的な発展の方向として水源かん養林施業との関連を追跡していくために,流域の森林計測にとりかかっている。流域の森林の属性をリモートセンシング技術により整理する多元的分解能の流域環境解析が進行中であり,地上観測の成果を流域規模に拡大する方法として独立した2つのプロセスを接合することが有効であると判断される。波状地形に立地する林冠上の乱流輸送を推定するために2つの試験地(東京大学愛知演習林と琵琶湖東部木之本町)で観測が実行された。一つは複合的な地形の林地で、他は完全な平坦地である。運動量(τ)と顕熱(H)の乱流フラックスは渦相関法により直接得られる。バルク法に対するこれらのデータの適合度を調べた。その結果、τから算出されたu*とUの相関については林地のデータプロットは大きくばらついたが、安定度については緊密な相関があった。しかしながら、平地のデータプロットは直線的な相関を満足した。両試験地におけるTs-TaとH/ρcpUは、林地における安定度あるいは平坦地における風速に起因するなんらかの撹乱に影響をうけるらしくおもわれる。観測されたTsと顕熱にたいする有効温度(TH)の差は森林の低い空気力学的抵抗を斟酌した本研究から推定された。バラツキ具合と安定度にたいする従属制は起伏の多い地形の森林の特性として考慮される。次に中部日本の2つの実験小流域(東京大学愛知演習林)の56年間の流量記録を用いて森林の成長とともに物理過程の緩慢な変化の効果を表現するために長期にわたる流況曲線上のトレンドを同定する試みがなされた。流況曲線上の6日目流量から220日目流量は単回帰モデルを用いた比較解析において両流域で数十年来の直線的な増加を発見した。例えば、35日流量は日流量で1mm/day、1930年代の4.6mm/dayから1980年代の5.6mm/dayの増大、を示した。曲線上の220日以降の低水期においてはトレンドは見られない。同様に、最大流量から6日目流量までの高水期においてもトレンドは見出されていない。解析の過程において、年降水量が流況曲線に及ぼす効果が表現されている。
フレーバーの対称性とニュートリノ質量行列の起源の研究

非可換離散対称性を世代対称性として導入し、その現象論的帰結を明らかにした。S4,Delata(54)の対称性は、A4対称性と同様、レプトンのフレーバー混合に対して実験が示唆するTri-bimaximal mixingを導くことを発見した。さらに、S4対称性はSU(5)大統一理論を用いると、レプトンのTri-bimaximal mixingを再現すると同時に、クォークのフレーバー混合であるカビボ角を15度とすることを明らかにした。また、フレーバー対称性のモデルを超対称性化し、スレプトンの質量行列を解析して、フレーバーの変化する中性カレント(FCNC)の大きさを求めた。これらの予言はLHCの実験で検証される。当研究プロジェクトの目標は、ニュートリノ質量行列のフレーバー構造を明らかにし、その起源を解明することである。初年度は、これまでの質量行列の研究成果に基づいて、ニュートリノ質量行列のフレーバー構造の起源を推測し、理論の対称性等について検討をおこなった。その結果、以下のように、フレーバーの離散対称性や超対称性にもとづいたクォークとレプトンの質量行列の構成を実現することができた。1これまで、ニュートリノ質量行列の構造をフレーバーの離散対称性から導出することに成功してきたが、その対称性の起源を高次元時空の位相幾何学構造にもとめ、現象論的に矛盾のないS3対称性をもったレプトンの質量行列モデルを構成することに成功した。2レプトンの質量行列の構造を、現象論的に決める手法として、行列要素の一つがゼロで、さらに二つの要素の大きさが同じになるようなハイブリッド行列パターン60種類を数値解析し、そのフレーバー混合の特徴をあきらかにした。3これまでの研究ではMu-Tau対称性をもったニュートリノ質量行列が提案されているが、Mu-Tau反対称性を持つニュートリノの新しいモデルを提唱した。4質量が変化するニュートリノモデルとダークエネルギーの関係を詳細に検討し、超対称性を持つモデルに拡張することに成功した。また、これまでのモデルがレプトンの1世代モデルであったが、レプトンの3世代モデルの構成に成功した。当研究プロジェクトの目標は、ニュートリノ質最行列のフレーバー構造を明らかにし、その起源を解明することである。今年度は、初年度の成果に基づき、ニュートリノ質量行列のフレーバー構造の起源を推測し、理論の対称性等について検討をおこなった。その結果、以下のように、フレーバーの離散対称性や超対称性にもとついたクォークとレプトンの質量行列の構成を実現することができた。1ニュートリノ質量行列のゼロ構造を、フレーバーのS(3)離散対称性におけるヒッグス場の対称性の破れとの関係で導出しすることに成功した。ゼロ構造を導くこのアプローチは新しいものである。2フレーバーのA(4)離散対称性を用いてレプトンの質量行列の構造とクォークの質量行列の関係を与えることに成功した。3超対称SO(10)GUTを用いて、レプトンの質量行列の構造とクォークの質量行列の関係を実験データに基づいて解析し、可能な質量行列を求めた。4質量が変化するニュートリノモデルとダークエネルギーの関係を詳細に検討し、超対称性を持つモデルの精密化を行った。また、このモデルにおける音速の詳細な検討を行った。研究プロジェクトの目標は、ニュートリノ質量行列のフレーバー構造を明らかにし、その起源を解明することである。この一年で実験の精度はあがり、ニュートリノのフレーバー混合がTri-bimaximalmixingに近いことが判明した。このデータに基づき、ニュートリノ質量行列のフレーバー構造の精密分析をおこなった。その結果、以下のように、フレーバーの離散対称性や超対称性にもとづいたニュートリノのフレーバー構造を明らかにした。1 A4対称性の破れの大きさから、ニュートリノのTri-bimaximal mixingからのずれを予想した。2 D4フレーバーの対称性に基づく、ニュートリノモデルを提唱した。3質量が変化するニュートリノモデルとダークエネルギーの関係を詳細に検討し、超対称性を持つモデルの精密化を行った結果、偽の真空の存在が重要であることを明らかにした。本研究プロジェクトの目標は、ニュートリノ質量行列のフレーバー構造を明らかにし、その起源を解明することである。この一年間でニュートリノ振動実験の精度はこれまで以上にあがり、ニュートリノのフレーバー混合がTri-bimaximal mixingという特殊な混合パターンを示すことが明らかになった。この事実は、フレーバーについての対称性が存在し、それが質量行列の要素間の関係を与える非可換離散対称性である可能性を示している。そのため以下のような解析をおこない成果を得た。1非可換離散対称性であるD4とA4のフレーバーモデルを構成した。そのモデルにおいてレプトンの質量行列を決定し、ニュートリノのフレーバー混合を再現した、さらに、モデルを超対称性化し、フレーバー混合と超対称性粒子であるスレプトン質量行列の構造の関係を研究した。

その結果、フレーバーの変わる中性カレント(FCNC)の大きさが現在の実験制限ぎりぎりにあることが判明した。また、このフレーバーモデルのLHCでの実験的検証可能性を解明した。2 S4とDelta(54)の非可換離散対称性についても研究し、フレーバーのTri-bimaximal mixingが実現できることを発見した。さらに、FCNCの大きさを求め、LHCでの実験的検証可能性を明らかにした。S4とDelta(54)を用いたモデルでTri-bimaximalmixingを実現したのは初めてであり、その重要性は大きい。これらの成果は近日中に論文として出版される。
公共事業紛争の解決におけるマクロ公正アプローチ

公共事業において社会全体の利益を追求する行政と、それによってさまざまな負担を強いられる地域住民との利害対立をどう調整すべきかは重要な問題のひとつである。こうした利害対立は、地域住民側のマイクロ公正判断と行政側のマクロ公正判断の不一致ととらえられる。ウェブ調査によって、一般市民がこうした利害対立をマイクロ公正とマクロ公正の不一致として認識しているかを検討した結果、この仮説は部分的に支持された。こうした利害対立は、地域住民側のマイクロ公正判断と行政側のマクロ公正判断の不一致ととらえることができる。本研究の目的は、利害対立時に人々がおこなう2つの分配的公正判断(マイクロ公正とマクロ公正)を区別し、公共事業紛争の解決をうながす鍵と考えられるマクロ公正判断の過程とその規定因を検討することである。具体的には、集団同一化の程度がマクロ公正判断を促進するかどうかウェブ調査を実施した。本ウェブ調査では全国10都県(上北海道、宮城県、東京都、新潟県、岐阜県、大阪府、広島県、愛媛県、福岡県、沖縄県)の成人を対象に2,000名のデータを得た。本調査では(a)回答者の居住地域への同一化の程度、(b)公共事業紛争の原因に関する認知(対立構造の認知)、(c)紛争当事者の利害関心に関する回答者の認知(利害関心認知)を測定した。対立構造の認知に関する質問は、公共事業紛争の特徴に関する評価であり、公共事業をめぐる行政と地域住民の対立にはどのような特徴が含まれているか、これまで指摘されてきた紛争構造の認知次元(Gelfand, Nishii, Dyer, Holcombe, Ohbuchi, &Fukuno, 2001 ; Pinkley, 1990)をもとに項目を作成し回答をもとめた。利害関心認知の質問では、第三者の視点から紛争当事者の利害関心を評価してもらった。その際、Brickman, et.al.(1981)の指摘した3つのマクロ公正原理を公共事業紛争に則して項目化してたずねた。また、ウェブ調査を実施する一方で、場面想定法をもちいて対人葛藤の解決における第三者の判断過程を探索的に検討した。その結果、第三者の立場から解決策を提案する場合、人々は当事者の個別の事情を考慮して衡平な解決を図ろうとするより、平等な解決策を用いようとする傾向が宝あった。平成21年度におこなった研究の目的は、福野(2006a)で確認された公共事業紛争の対立構造に対する一般市民の認知次元(相手の軽視、価値観の不一致、相手への敵意、正邪[対立が生じるのは一方に非があるという見方])を別のサンプルをもちいて再検討するとともに、そうした対立が当事者のどのような利害関心によると知覚されているかを明らかにすることである。さらに、これら2つの認知の関連も検討した。福野(2006b)は公共事業紛争の当事者である行政と反対住民がマイクロな公正関心とマクロな公正関心の両方をもつと仮定した。反対住民のマクロな公正関心が知覚された場合、その対立は行政が地域の利害を離れた住民の主張を軽視することによる関係的な対立とみなされやすいと考えられる(仮説1)。他方、行政のマクロ公正関心と住民のマイクロ公正関心の両方が知覚された場合、その対立は純粋に利害の不一致もしくは価値観の相違によるものと解釈されやすいだろう(仮説2)。平成20年度におこなった調査データを分析した結果、公共事業紛争の対立構造の認知次元は福野(2006a)のそれとほぼ同様であったが、敵意が独立した次元として区別されなかった。また行政側の公正関心もマイクロとマクロに明確に区別されなかった。重回帰分析の結果から仮説1は部分的に支持された。住民のマイクロ公正関心と軽視の間にみられた正の関連は、一般市民が住民のマイクロ公正関心を正当と知覚していることを示唆する。また仮説2も部分的支持にとどまった。一般市民による行政側の利害関心認知は対立が価値観の不一致によるものかどうかの判断に影響しないことが示唆された。平成22年度におこなった研究の目的は、平成20年度に実施した調査および平成21年度に行った調査データの分析を通して得られた結果が、近年の公正研究の文脈からみて、どのように位置づくかを文献研究により考察することであった。その結果得られた視点のひとつは、公正世界信念(belief in a just world, Lerner & Simmons, 1966)がマクロ公正判断の規定因になりうるのではないかというものであった。

マクロ公正判断が集団における全体的な資源分布の公正さに注目することで生じるなら、「世の中は公正な世界であり、よいことをした人は報われ、悪いことをした人は処罰される」という信念(公正世界信念)は、当事者が受ける負担を認知的に解釈しなおす機会を与え、マクロ公正判断を促進するだろう。つまり、公正世界信念を喚起させることによって、事業実施にともなう負担は、当事者にとっては不満をもたらすものであっても、利便性の地域格差をなくす平等化を実現する上では必要であるという認知を生むと考えられる。こうした認知はマクロ公正感を強め、公共事業などの社会政策の受容を高めるだろう。また公正世界信念は、近年研究が増加しているシステム正当化理論(Jost & Banaji, 1994)とも親和性が高く、人々のシステム正当化動機と公正世界信念およびマクロ公正判断との関連を理論的および実証的に検討していくことの必要性が示唆された。平成22年度における文献研究の成果の一部は、平成23年度に出版予定の「展望現代の社会心理学3第4章社会的公正」に反映されている。
外部混合状態を考慮した大気エアロゾルの特性研究への新展開

大気エアロゾルの混合状態(含まれる個々の粒子の違い)を理解することは、エアロゾルの気候影響を評価する上で極めて重要である。本研究では、混合状態の尺度として粒子の吸湿性に着目して大気エアロゾル測定を実施し、粒子の吸湿性と化学組成や雲凝結核活性の関係について知見を得た。そして、吸湿性の情報を活用して雲粒生成過程に対するエアロゾル粒子の寄与を評価した。得られた成果は、エアロゾルの混合状態を扱う今後の研究に対して指針を与えうるものである。地球温暖化など、気候の変化をもたらす要因は複雑であり、正確な将来予測を行い、有効な対策を導き出すためには、気候に影響する各素過程に対する理解を更に深めることが望まれる。なかでも、大気エアロゾルが気候に及ぼす影響には大きな不確定性があり、その解明は重要な課題として残されている。これまでの大気エアロゾル研究では、質量濃度を基に平均化された情報を扱うことが多く、雲・降水過程などに深く関わる個々の粒子の違い、すなわちエアロゾルの混合状態に関する知見は限られていた。このため、今後の同分野の研究では、個々の粒子の特性を明らかにするとともに、混合状態の情報を集約して気候影響の研究に利用する手法を確立することが求められる。そこで本研究では、このような取り組みのひとつとして、エアロゾル粒子の特性の情報を、混合状態の情報と共に取得する大気観測を実施し、これらの解析を行う。本課題では、個々の大気エアロゾル粒子を区別する尺度として、これまで一般的に用いられてきた「粒径」に加えて、吸湿性測定用タンデムDMA(HTDMA、ここでDMAは電気移動度分析器を表す)で得られる「吸湿成長因子(乾燥状態に対する加湿状態の粒径の比)」を用いる。大気観測では、エアロゾル粒子の吸湿成長因子の測定と、他の特性の測定(例:質量分析に基づく組成測定)を行い、粒子の特性をエアロゾルの混合状態(粒径および吸湿成長因子)と共に解析し、エアロゾルの放出・生成・変質過程等の点から考察する。そして、気候過程における大気エアロゾルの混合状態の重要性について考察し、エアロゾルの気候影響の更なる理解に資する知見の獲得を目指す。エアロゾル中の微量な粒子成分の質量スペクトルの取得や、その酸素原子を含むフラグメントイオンと含まないイオンの分離検出などを目的として、飛行時間型エアロゾル質量分析計を調達し、名古屋大学の実験室内において試験的な運転を行った。そして、エアロゾル粒子の飛行時間の差にもとづく真空空気力学径の測定や、電子衝撃による分析装置内のイオン化効率の算出方法など、同エアロゾル質量分析計の運転に必要となる基本的な操作および手続きについて確認した。ただし、エアロゾル質量分析計の運転の詳細については、検討が望まれる部分が浮かび上がっている。その後、分析装置を構成する真空ポンプの不調により、エアロゾル質量分析計を用いた検討を一時中断したが、当該年度のうちに装置は復旧しており、次年度以降には本格的な実験や観測を実施できると考えられる。本研究課題では、大気エアロゾル粒子の乾燥粒径および吸湿性ごとに、その物理化学特性を明らかにすることを目標に掲げている。そこで、吸湿特性測定用タンデムDMA (HTDMA) (DMAは微分型電気移動度分析器を表す)を用いて、大気エアロゾル粒子をその吸湿成長因子別に分離して別の測定器に導入する実験を、本課題と他のエアロゾル研究の連携によって、東京において実施した。これにより、名古屋において実施する予定である、HTDMAと新規調達したエアロゾル質量分析計等を組み合わせた大気エアロゾル観測のための予備的な検討を行うことができた。石英繊維フィルタ上に捕集した大気エアロゾルを抽出・再粒子化し、高分解能飛行時間型質量分析計(HR-ToF-AMS)および吸湿特性測定用タンデムDMA(HTDMA)に導入して組成・吸湿性を調べる実験を進めた。フィルタ試料からエアロゾル成分を抽出する際には、極性の異なる溶媒として水、メタノールおよび酢酸エチルを用いた。そして、再粒子化された抽出物をHR-ToF-AMSに導入し、エアロゾル質量スペクトルを得た。この質量スペクトルの分布から、粒子態有機物に含まれる不飽和結合の多寡等について解析し、また、高分解能スペクトルの測定値を用いて、粒子中の有機物を構成する元素の割合(O/C、H/C比)を見積もった。さらに、HTDMAを用いて、抽出物から発生させた粒子の吸湿成長因子の相対湿度依存性を測定し、その結果から、抽出物に含まれる有機物の吸湿性を推定した。これらの解析により、都市エアロゾルに含まれる有機物の特徴付けに結び付く知見を得た。なお、これらの結果は、大気エアロゾルのオンライン測定で得られる結果との比較にも役立つと期待される。また、9月に名古屋大学東山キャンパス内において、HTDMA、HR-ToF-AMS、雲凝結核(CCN)カウンタ等を用いた都市大気観測を実施した。

本観測では、HTDMAの一段目のDMAによってエアロゾルを分級した後、HTDMAでエアロゾルの加湿後の粒径を測定するとともに、CCNカウンタおよび凝縮粒子カウンタを用いて分級後のエアロゾルに含まれるCCNの割合を測定した。得られたデータに基づき、エアロゾルの吸湿成長因子やCCN活性化粒径の計算を進めた。平成22年の夏季に名古屋大学東山キャンパス内において、吸湿特性測定用タンデムDMA (HTDMA)に雲凝結核カウンタ(CCNC)を接続し、都市大気エアロゾルの観測を行った。このとき、CCNCは、HTDMAに含まれる2台の電気移動度分析器(DMA)のうち、2段目に接続されているDMAの下流側に接続した。そして、この装置構成により、異なる吸湿成長因子を持つ粒子群に対して、雲凝結核(CCN)/凝結核(CN)の比の粒径依存性(CCN効率スペクトル)を得た。また、都市エアロゾル粒子の粒径・吸湿成長因子のデータを利用した雲粒生成の見積りについて検討を行った。さらに名古屋では、上記の観測とは別に、高分解能飛行時間型質量分析計(HR-ToF-AMS)を用いて、単一エアロゾル粒子の質量スペクトルを取得する試みも行った。また、生物起源有機エアロゾルの寄与が比較的に高いと考えられる夏季に、和歌山県内の森林域において大気エアロゾルの観測を実施した。この観測では、HTDMAを用いてエアロゾル粒子の吸湿成長因子の分布を測定し、さらにHTDMAの1段目のDMAの下流側でエアロゾルを分割してCCNCおよび凝縮粒子カウンタ(CPC)に導入することで、CCN、CNを計測してCCN効率スペクトルを得た。また、HTDMAと並列にHR-ToF-AMSを動作させ、有機物など、森林域の大気エアロゾルの化学成分に関する情報を取得した。ただし、HR-ToF-AMSで得られたエアロゾル成分の濃度の定量値は、一般的な捕集効率を仮定する計算では過小見積りとなる可能性があり、解析において注意を要すると考えられる。平成23年の8月に、他の研究グループによる大気観測研究と連携し、名古屋大学の東山キャンパスにおいて、都市大気を対象としたエアロゾルの観測研究を実施した。この観測では、吸湿タンデム微分型電気移動度分析器(HTDMA)の2段目の微分型電気移動度分析器(DMA)の下流側に雲凝結核カウンタ(CCNC)を接続したシステムを用いて、吸湿性の低い粒子に含まれる雲凝結核の計測を行い、また、時間帯によりエアロゾル粒子の吸湿成長の分布の測定も行った。この測定により、都市において一次放出されると考えられる低吸湿性粒子の特徴付けに有用なデータを取得することが出来た。また、同観測では、高分解能飛行時間型エアロゾル質量分析計(HR-ToF-AMS)を用い、大気エアロゾルの質量スペクトルを取得した。さらに、平成23年11月には、同じく名古屋において、HTD融を用いて吸湿成長の程度別に選別した大気エアロゾル粒子を、光散乱モジュールを動作させたHR-ToF-AMSに導入し、粒子の質量スペクトルを取得した。