太郎坊のそよ風

認定NPO法人 富士山測候所を活用する会 スタッフブログ

2010年10月


2010年度富士山測候所 研究報告書(速報 その13)

氏 名: 浅野 勝己(Katsumi Asano)



所 属: 筑波大学名誉教授(Professor emeritus of Tsukuba University)

共同研究者氏名・所属:岡崎 和伸・大阪市立大学 (Kazunobu Okazaki, Osaka City University) 

研究テーマ: 富士山頂短期滞在時の安静および運動時の脳血流・心血行動態に及ぼす影響に関する研究

Studies on the effects of rest and work on cerebral blood flow and cardiovascular hemodynamics during short staying at the summit of Mt. Fuji (3,776m)

研究結果:
【背景】
高所短期滞在による交感神経系亢進が、安静時および運動後安静時の脳および活動筋の血行動態および酸素化動態に及ぼす影響について検討した。



【方法】

1)被験者:被験者は成人男性9人とした。このうち3人については、平地(御殿場、標高:500m)、富士山頂(標高:3,776m)到着当日(1日目)、および、滞在2~3日目の連続4日間の測定を行った。6人については、富士山頂滞在時(山頂滞在2~15日目)1回のみの測定を行った。

2)プロトコール:仰臥位安静時および立位安静時の測定をそれぞれ5分間行った。その後、踏み台昇降運動を3分間行った後、仰臥位安静回復時の測定を5分間行った。踏み台昇降運動は、頻度15回/分、台高30.5cmであり、推定酸素摂取量は17.3 ml・kg-1・分-1であった。

3)測定項目:心拍数(HR)、収縮期および拡張期血圧(SBPおよびDBP)、動脈血酸素飽和度(SpO2)を1分ごとに測定した。また、左前頭部および右大腿(外側広筋)中央部の血行動態および酸素化動態を近赤外分光法(NIRS)によって連続測定し、組織酸素飽和度を示す組織酸素化指標(TOI)、および、組織血液量を示す組織ヘモグロビン指標(nTHI)を評価した。



【結果および考察】

HRは、御殿場に比べて1日目で上昇し、その後2日目、3日目に微増する傾向を認めた。これらの結果は、高所短期滞在による交感神経系亢進を示唆する。図AおよびBに示すようにTOIは、前頭部および大腿中央部の両部位において、山頂滞在時には御殿場に比べて低下したが、滞在1日目に比べて2日目、3日目に徐々に回復する傾向が認められた。特に、仰臥位安静回復時について着目すると、運動1分後に御殿場では立位安静時より高値を示したが、一方、山頂滞在時には立位安静時より低値を示した。図Dに示すように大腿中央部のnTHIは、御殿場では仰臥位安静時に比べて立位安静時に上昇するものの、仰臥位安静回復時には運動1分後に仰臥位安静時のレベルまで回復した。一方、山頂滞在時には御殿場に比べて高値を示したが、その傾向は立位安静時および仰臥位安静回復時において顕著であった。特に、仰臥位安静回復時について、山頂滞在時には運動5分後まで仰臥位安静時より高値を示した。図Cに示すように前頭部のnTHIは、御殿場では測定期間中に概ね一定の値を維持した。一方、山頂滞在時1日目および2日目では御殿場に比べて高値を示したが、3日目では仰臥位および立位安静時には御殿場と同レベルまで回復した。しかし、3日目においても、仰臥位安静回復時には御殿場に比べて高値を示した。このように、交感神経系亢進によって増加した脳血流量あるいは脳血管拡張が頭痛や急性高山病の原因と考えられる。




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図 TOIおよびnTHIの結果





英文:



The purpose of the study in this year was to investigate the effects of rest and work on cerebral blood flow and cardiovascular hemodynamics during short staying at Mt. Fuji (3,776 m). Nine adults participated in the study. Three of 9 subjects underwent a 4 consecutive days of experiment, sea level (SL, Gotemba, 500 m), at 1st to 3rd day during stay in the summit of Mt. Fuji (Day 1, Day 2, and Day 3). The other 6 subjects underwent one experiment during stay in the summit of Mt. Fuji (at 2nd to 15th day). During supine rest and standing rest, 5 min data was collected. Then, subjects performed a stair stepping exercise (step height, 30 cm; stepping rate, 15 steps/min) for 3 min. After exercise, 5 min data was collected again during subjects kept supine rest. We measure heart rate (HR), systolic and diastolic blood pressure (SBP and DBP), arterial oxygen saturation (SpO2), changes in oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin concentration, and also tissue oxygen index (TOI) and tissue hemoglobin index (nTHI) at left frontal cortex area and at right middle vastus lateralis. We found that HR increased at Day 1, and further at Day 2 and Day 3 compared with SL throughout the protocol. SBP and DBP remained unchanged at Day 1, while increased at Day 2 and Day 3 compared with SL throughout the protocol. SpO2, and TOI at both sight decreased at Day 1 to 3 compared with SL but it gradually recovered at Day 2 and Day 3 throughout the protocol. These responses were pronounced at 1 min after exercise. nTHI at right middle vastus lateralis increased at Day 1 to 3 compared with SL throughout the protocol. On the other hand, nTHI at left frontal cortex area increased at Day 1 and Day 2 compared with SL throughout the protocol, whereas it recovered to SL level during supine and standing rest while increased at supine rest after exercise at Day 3. Thus, increased nTHI, which is a measure of tissue blood volume or vasodilation, at brain may be a possible mechanism of headache and acute mountain sickness during stay and exercise at high altitude.


研究成果の発表:

本研究の成果は、2011年度の日本登山医学会で研究発表し、2011年の「登山医学」に論文を投稿する予定。


(参考)
プロジェクト計画:富士山頂短期滞在時の安静および運動時の脳血流・心血行動態に及ぼす影響に関する研究




2010年度富士山測候所 研究報告書(速報 その12)

氏 名: 須永温子、野尻幸宏、向井人史

Atsuko Sunaga , Yukihiro Nojiri , Hitoshi Mukai


所 属: 独立行政法人 国立環境研究所 地球環境研究センター 炭素循環研究室

National Institute for Environmental Studies(NIES)、Center of Global Environmental Research (CGER),Carbon Cycle Research Laboratory 

共同研究者氏名・所属: 

研究テーマ: 観測環境が厳しい遠隔地におけるCO2観測・2年目に向けて

CO2 Observation in remote and harsh environment

研究結果:
国立環境研究所が開発した遠隔地用自立電源型自動二酸化炭素濃度測定システムを用い、富士山頂にて無人の大気中二酸化炭素濃度の越冬観測を昨年8月後半から開始しました。衛星通信を利用したデータ送信により、観測データを茨城県つくば市の国立環境研究所で受信しています。本年度の課題として、通信方法の改善法の検討と2年目の越冬観測に向けて夏期の間のバッテリーの充電方法の検討を行いました。

昨年山頂に上げた観測システムの電源であるシール型鉛蓄電池100個を充電することは重要な課題のひとつでした。自動充電システムを開発したため、測候所の夏期開所中に2個の充電器を用いて100個の電池全てを効率よく充電し、閉所までに全ての電池を満受電の状態にすることに成功しました。

昨年夏は衛星通信のデータ量を少なくすることで急遽発生した通信問題に対処しましたが、より多くのデータ量を送信し感度の良いデータ通信を実現するために、衛星通信サービスイリジウムを利用したシステムを組み込んだ2号機を開発しました。夏期の2ヶ月に2号機の稼動試験を行い、最後に越冬の準備を整え、2年目の観測を開始しました。




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   写真1. 充電システム                                    写真2.測定システ全体 (越冬観測体制)





英文:



National Institute for Environmental Studies (NIES) had a year round automatic CO2 measurement on the top of Mt Fuji since August, 2009. The data is daily sent to NIES in Tsukuba. Ibaraki by satellite data communication.

This year, after the first year of the measurement, we aimed to develop and improve the system and prepare for the second overwinter observation.


Another task this summer was to recharge 100 sealed zinc batteries automatically between our first and second visits. We transferred those batteries to the summit last year as the power for the CO2 measurement system to run for about 11 months. We charged them successfully with new systems we developed which use only two battery chargers for 100 batteries.


We resolved a problem with satellite data communication by decreasing the amount of data to send last summer. However it was better to improve the system to be able to send all the measured data without any delay. For that, we developed another system (Fuji-2) similar to the first version (Fuji-1), that adopted another satellite data transfer service called Iridium. We had an experimental measurement with Fuji-2 during the summer for two months.


At last we prepared the whole system for the second year of unattached automatic measurement through the winter.


研究成果の発表:

地球惑星学会など予定

(参考)
プロジェクト計画:独立電源による富士山頂における通年二酸化炭素濃度観測





2010年度富士山測候所 研究報告書(速報 その11)

氏 名:  松田 益義 Matsuda Masuyoshi
所 属: 株式会社MTS雪氷研究所 MTS Institute Inc.

共同研究者氏名・所属: 

島村 誠 (東日本旅客鉄道株式会社 JR東日本研究開発センター 防災研究所) 

Shimamura Makoto  (Disaster Prevention Research Laboratory, East Japan Railway Company)

研究テーマ: 3次元雨量計の強風環境下における性能比較試験

Verification of the three-dimensional rain gauge under the strong wind environment

研究結果:

MTS雪氷研究所とJR東日本防災研究所は、雨水の飛来方向と落下量(雨量)を計測できる「3次元雨量計」を共同開発し、2010年夏季に富士山頂の測候所測風塔の最高点に試験設置した。 転倒ます雨量計と3次元風向風速計等も併置し(右写真参照)、ソーラー電源による自動観測と携帯電話による定期的なデータ回収を行った。

富士山頂には過去に雨量計が設置されたが、雨水が斜面に沿って下方からも飛来することから、その後計測不適を理由に撤去された経緯がある。この世界屈指の強風吹走地での様々な風向・風速条件下の降雨に対し、「3次元雨量計」の有効性、計測精度を検証することが本観測の目的であった。

1.5ヶ月の観測期間中、9回の降雨(合計降雨時間数:41時間)を計測でき、富士山頂のような強風吹走地でも3次元雨量計による雨量計測が可能であること、3次元雨量計は転倒マス雨量計よりもほぼ常時多量の雨水を捕獲したこと、計測した雨水の飛来方向は3次元風向風速計の風ベクトルと整合的であったこと、等の観測結果を得た。

観測期間中多くの欠測が発生したが、その原因は、計測回路が帯電の影響を受けたと推察される(機器設置した鉄製の測風塔は雷の常襲点で帯磁していた)こと、電力不足であった(電源として用いた2枚のソーラーパネル(20watt)を設置制限区域内の日照を十分に受光できない位置に設置せざるをえなかった)こと、の2点である。


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写真左. 富士山頂の測候所測風塔          写真右. 3次元雨量計、転倒ます雨量計、3次元風向風速計等





英文:



New three-dimensional rain gauge (3D rain gage) was developed by authors aiming at the measurement of the direction and the quantity of raindrops falling under strong wind conditions. A tipping bucket type rain gauge had been once installed on the top of Mt. Fuji, and was dismantled due to the difficulty of catching raindrops rising with the ascending wind along the slope. The purpose of present observation is the verifying the availability of 3D rain gage even under the worst wind conditions of Mt. Fuji and its measurement accuracy, in comparison with the data of tipping bucket type rain gage and of three-dimensional anemometer installed beside the 3D rain gage.

During one and half months observation at Mt. Fuji, 3D rain gage run in nine times of rainfalls and recorded total 41 hours of rainfall. Results obtained are; 3D rain gage was available for Mt. Fuji, it recorded more amount of rainfall compared with tipping bucket type rain gage, and the falling directions of raindrops are harmonious with the three dimensional wind vectors.


研究成果の発表:

富士山以外の地点においても、同様の性能比較観測を継続中であり、それらの計測結果と合わせて研究成果を関係学会誌に公表の予定である。

(参考)
プロジェクト計画:3次元雨量計の強風環境下における性能比較試験
関連blog:安定した天候で屋外作業も進展





2010年度富士山測候所 研究報告書(速報 その10)

氏 名:    三浦和彦 Kazuhiko Miura

所 属:東京理科大学理学部 Faculty of Science, Tokyo University of Science

共同研究者氏名・所属: 

永野勝裕(東京理科大学理工学部) 

小林 拓(山梨大学)

Katsuhiro Nagano (Faculty of Science and Technology, Tokyo University of Science)

Hiroshi Kobayashi (University of Yamanashi)

研究テーマ: 富士山頂におけるエアロゾル粒子と雲凝結核の測定

Measurements of aerosol particles and cloud condensation nuclei at the summit and a base of Mt. Fuji

研究結果:

山頂および太郎坊において同時に、ナノ粒子の粒径分布、元素分析、ラドン濃度の測定を行った。2010年は新たに、雲凝結核数、小イオン濃度も測定した。

図1に富士山頂においてSMPSで測定した全粒子数濃度とOPCで測定した0.3,1.0, 5.0um以上の粒子数濃度を示す。拡散ドライヤーを用いて湿度20%以下の乾燥状態で測定している。0.3um以上の粒子は日中高く、夜間低くなる日変化が見られ、大気境界層からの輸送が予想される。また、この図からはわからないが、今年度も20nm以下の粒子が3時間以上にわたり増加する現象が観測された。

今後、ラドン、オゾン、一酸化炭素などのトレーサー、気象要素などと比較し、発生源を推定する。また、個別粒子の元素分析、雲凝結核濃度と粒径分布の関係、小イオン濃度の変動特性について解析する。


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図1 富士山頂においてSMPSで測定した全粒子、OPCで測定した0.3,1, 5 um以上の粒子数濃度

Fig.1 Variations of number concentration of total particles, particles larger than 0.3, 1, 5 um in diameter measured with SMPS and OPC.

謝辞 本研究の一部は科研費基盤研究C(代表 三浦和彦、2010-2012年度)の助成により行われた。




英文:



 Size distributions from 4.4 nm to 5000 nm in diameter were measured with a scanning mobility particle sizer (SMPS, TSI 3936N25 or 3936L22) and an optical particle counter (OPC, RION KR12), at the summit (3776m, 35.36N, 138.73E) and the base Tarobo (1300 m) between 17th July and 25th August 2010. Sample air was dried to lower than 20% with a diffusion dryer.  Variations of number concentration of total particles, particles larger than 0.3, 1, 5 um in diameter measured with SMPS and OPC were shown in Fig. 1.  Particles larger than 300nm with the OPC showed a clear diurnal variation, high in the daytime and low at night.  This suggests that the origin of these particles was in the boundary layer.  Concentrations of cloud condensation nuclei (CCN) and small ions were firstly measured in the summit at this year.  We analyze the relation of the CCN and the size distribution, and the relation of the small ion, ionization, and aerosols.


研究成果の発表:

現在のところ、以下の発表を予定している。

飯沼和久、三浦和彦、小林 拓他 富士山で測定した粒径分布の特性(仮)、日本大気電気学会第84回研究発表会、防衛大学、2011年1月6-7日

長谷川朋子、三浦和彦他 富士山頂で測定した雲凝結核濃度と凝結核濃度との関係(仮)、日本大気電気学会第84回研究発表会、防衛大学、2011年1月6-7日

須田 祥、三浦和彦、小林 拓他 富士山で測定した個別粒子の特性(仮)、日本大気電気学会第84回研究発表会、防衛大学、2011年1月6-7日

武田真憲、永野勝裕、三浦和彦他 富士山で測定したラドン濃度の変動(仮)、日本大気電気学会第84回研究発表会、防衛大学、2011年1月6-7日

梶川 藍、三浦和彦他 富士山頂で測定した小イオン濃度の変動(仮)、日本大気電気学会第84回研究発表会、防衛大学、2011年1月6-7日

(参考)
プロジェクト計画: 富士山頂におけるエアロゾル粒子と雲凝結核の測定



6月に行なわれたインターラーケンのACPシンポジウムで、NPOへの応援メッセージに署名して送ってくださった、スイスETHのStaehelin先生が東大先端研、近藤豊先生のゼミで、「大気オゾンの過去、現在、未来」という講演をされました。保田先生と土器屋が参加して、NPOの今後のことなど情報交換を行ないました。



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右側奥から2人目がStaehelin先生




関連blog:現地報告第2.5弾 富士山応援メッセージの提案




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