hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光ファイバを用いた熱間押出しダイス面の実働応力測定

本研究は,熱間押出しにおいてコンテナ内面やダイス表面にはたらく応力を光ファイバを用いた新しい方法で測定しようとするものである。1.光ファイバを用いた圧力センサの開発工具表面に薄肉部を設け,工具の裏側から光ファイバ式変位計を挿入して,この薄肉部のたわみ変位を検出することで圧力を検出するセンサを開発した。円柱試料のすえこみ圧縮を行い,型表面にはたらく圧力分布を測定し,工具表面の圧力分布を十分な精度で検出できることを確認した。本センサの特徴は,工具表面に貫通穴を設ける必要がないため,潤滑条件下や材料と工具とのすべりが激しい条件下でも測定ができることで,従来のセンサにないすぐれた点である。2.押出しへの適用開発した圧力センサを適用して押出しコンテナ内面にはたらく圧力分布を測定した。使用した光ファイバの耐熱性が不十分だったため,常温でアルミニウム材の潤滑押出し,鉛材の無潤滑押出しを行った。この結果,潤滑剤を用いた押出しではコンテナ内面の圧力分布がほぼ均等なのに対し,無潤滑条件ではコンテナ内面にはたらく摩擦応力のためにダイ面からの距離に比例して圧力が高くなる分布となることがわかった。無潤滑条件における圧力分布の特徴は,同様の条件で行われる熱間押出しにおける圧力分布に特有のものと考えられる。3.今後の課題熱間での測定を可能にするため,高温下での使用に耐える光ファイバプロ-ブを開発する。摩擦応力も検出するセンサの設計・製作を行ったが,光ファイバの位置合わせに問題があり,測定までには至らなかった。この点を改善して摩擦応力の測定も可能にするつもりである。本研究は熱間押出しにおいて,コンテナ内面やダイス表面にはたらく応力を光ファイバを用いた新しい方法で直接に測定しようとするものである。1.光ファイバを用いた圧力センサの開発工具表面に薄肉部を設け,工具の裏側から光ファイバ式変位計を挿入して,工具表面にはたらく圧力を検出するセンサを設計・製作した。基礎実験として円柱試料のすえ込み圧縮を行い,型表面にはたらく圧力分布を測定した。この結果,製作した圧力計によって工具表面の圧力分布を十分な精度で検出できることを確認した。また500°Cまでの加熱試験を行い,光ファイバの熱膨張が測定に影響を及ぼさないための構造的工夫が有効であることを確認した。2.摩擦応力センサの開発光ファイバ式変位計を用いて工具表面にはたらく摩擦応力を検出するセンサの設計を行った。本センサのために発案した構造により摩擦応力の検出が可能であるかどうかを有限要素法による解析より検討した。この結果,発案した構造によって摩擦応力の検出が可能であることを確認し,検出のための最適な寸法を見出すことができた。3.押出し実験装置の設計熱間押出しにおいて工具面にはたらく圧力・摩擦応力を検出する実験装置の設計を行った。上記の成果を応用して光ファイバセンサを用いてコンテナ内面やダイス面にはたらく圧力・摩擦応力を検出する。またパイプ材の中空押出しにおいてマンドレルにはたらく力を推定するため,マンドレル内に光ファイバセンサを挿入してマンドレルの変位を検出する。これらの装置を用いてアルミニウムの熱間押出しにおける実働応力測定を行う予定である。1.光ファイバを用いた圧力センサの性能の確認昨年度製作した圧力センサを用いて,円柱試料のすえこみ圧縮を行い,工具面にはたらく圧力分布を測定するとともに,センサの性能評価を行った。センサ部以上の工具面にはたらく圧力の影響については,センサのごく近傍以外の圧力は出力に干渉せず,十分な性能をもつことを確認した。測定した圧力分布は従来の金型センサによる測定結果とよく一致した。

本センサは潤滑条件下や工具面上の材料のすべりが激しい条件下でも測定ができることが,従来のセンサにないすぐれた特徴である。2.センサの耐熱性の検討開発した圧力センサが450°Cの温度条件下でも使用可能であるかどうかを検討するため,電気炉中での性能評価を行った。使用した光ファイバプロ-ブではファイバを束ねてある樹脂が高温下で流出・炭化して性能低下をきたすこと,光の反射面が酸化して反射率が下がることがわかり,今後これらを改善することが必要である。3.押出しコンテナ内面の圧力測定開発した圧力センサを押出しコンテナに適用して,アルミニウム及び鉛の押出しにおいてコンテナ内面にはたらく圧力分布を測定した。潤滑条件下では圧力分布が均一であるのに対し,無潤滑では摩擦の累積によってダイス出口から遠ざかるほど圧力が上昇することがわかった。4.摩擦応力センサの開発圧力のみでなく摩擦応力も検出するセンサを設計・製作したが,光ファイバの位置合わせがうまくいかず,測定には至らなかった。今後この点を改善して測定を試みる。
生理活性ペプチドの腎動態と薬効発現の速度論

本研究は、生理活性ペプチドの全身クリアランスに占める腎クリアランスの寄与を定量的に評価し、ペプチドの薬効や毒性発現の過程を速度論的に解明することを目的とする。2年間にわたり、グリコペプチド系抗生物質バンコマイシンの腎排泄につき検討を加えた。全国19の医療施設から収集された患者のバンコマイシン血中濃度データをポピュレーション解析した結果、バンコマイシンの全身クリアランス(CL)は腎機能が正常な成人患者で平均3.51l/hrであるのに対し、腎障害患者では患者のクレアチニンクリアランス(CLcr)に比例して低下し、CL=0.0478・CLcrの関係が成り立つことが明らかとなった。一方、小児におけるCLは患児の体重に比例すると共に年齢に依存し、一才以下では加齢と共にCLは増加し、1歳以上では加齢に伴いCLが低下することが明らかとなった。得られた成人患者における標準的な薬物動態値に基づきノモグラムを作成し、臨床におけるバンコマイシン投与設計に役立てることが可能となった。また、バンコマイシンによる肝機能、腎機能の検査値異常発現率に対して1日投与量の関連性が強いことが示された。さらに、腎機能異常値発現率の影響因子となるトラフ濃度と発現率の関係について、トラフ濃度を10μg/ml以下にコントロールすることにより、発現率を15%以下に抑制できることが示された。さらに、ペプチド性医薬品で免疫抑制剤として使用されるシクロスポリンの体内動態につき検討し、シクロスポリンのCLがニカルジピンの併用により低下し、ニトログリセリンの併用では変化しないことを示した。本研究は、生理活性ペプチドの全身クリアランスに占める腎クリアランスの寄与を定量的に評価し、ペプチドの腎挙動、特に尿細管上皮細胞の血管側と尿細管腔側での動態を詳細に検討することにより、利尿効果や腎機能障害など、腎におけるペプチドの薬効や毒性発現の過程を速度論的に解明することを目的とする。本年は、グリコペプチド系抗生物質バンコマイシンの腎排泄につき検討を加えた。全国19の医療施設から収集された患者のバンコマイシン血中濃度データをポピュレーション解析した結果、バンコマイシンの全身クリアランス(CL)は腎機能が正常な成人患者で平均3.51l/hrであるのに対し、腎障害患者では患者のクレアチニンクリアランス(CLcr)に比例して低下し、CL=0.0478・CLcrの関係が成り立つことを明らかとなった。現在さらに、小児におけるバンコマイシン血中濃度データの解析を進めると共に、シクロスポリンAや他のペプチド性医薬品について検討を行っている。本研究は、生理活性ペプチドの全身クリアランスに占める腎クリアランスの寄与を定量的に評価し、ペプチド性医薬品の腎挙動、特に尿細管上皮細胞の血管側と尿細管腔側での動態を詳細に検討することにより、利尿効果や腎機能障害など、腎におけるペプチド性医薬品の薬効や毒性発現の過程を速度論的に解明することを目的とする。前年度に引き続き、グリコペプチド系抗生物質バンコマイシンの小児における腎排泄につき検討を加えた。全国19の医療施設から収集された小児患者のバンコマイシン血中濃度データをポピュレーション解析した結果、バンコマイシンの全身クリアランス(CL)は患児の体重に比例すると共に年齢に依存し、1歳以下では加齢と共にクリアランスは増加し、1歳以上では加齢と共にクリアランスが低下することが明らかとなった。また、バンコマイシンの分布

容積は平均0.522L/kgと推定された。ペプチド性医薬品で免疫抑制剤として使用されているシクロスポリンの血中濃度モニタリングにおいて、難治性漿膜炎を主症状とする全身性エリテマトーデスの患者で、シクロスポリンの静脈注射の投与量を増加しても血中濃度が上昇しない症例を経験した。この原因につき、ラットを用いて検討した結果、ニトログリセリンの併用はシクロスポリンの体内動態に影響しないこと、カルシウム拮抗剤のニカルジピンの併用はシクロスポリンの血中濃度を上昇させること、静脈内輸液の量を変化させてもシクロスポリンの体内動態に有意な変化は起こらないことが示された。
外来タンポポによる在来種駆逐を引き起こす、繁殖干渉メカニズムの解明

生物の分布を決める要因解明は生物地理学の重要なテーマであるが、これまでのところ気候や地質条件、一過的な歴史的事情など、非生物学的要因の解明が中心であった。しかし最近になって生物学的要因として、繁殖干渉という種間相互作用の関与が明らかになり始めている。繁殖干渉とは、他種(とくに生殖機構が似た近縁種)から繁殖過程で受ける悪影響であり、植物においては、他種の花粉を受けることで種子数が減ったり、雑種を作ることで健全な子孫が減る形などで起こる。申請者は日本各地の在来タンポポについて、その分布や生態、外来種からの繁殖干渉の受け方などを調べてきた。そして、在来タンポポの中には、繁殖干渉を受けやすい個体群と受けにくい個体群が存在することを発見した。そこで、繁殖干渉を個体群間で比較することで、生物の分布を巡る生物学的要因の解明を試みた。具体的には、外来タンポポによる在来タンポポの分布変更について、その分布状況の比較、各生育地で外来タンポポが周りにあることによる在来タンポポの実付き状況の比較、外来タンポポの花粉を在来タンポポに人工授粉する実験、および、在来タンポポの雌しべでの外来タンポポ花粉の花粉管行動の比較などを試みた。その結果、外来タンポポによって在来タンポポの駆逐が確認されている地域では外来タンポポから在来タンポポへの繁殖干渉があることを、信州・中国地方のタンポポで示した。また在来タンポポが受ける悪影響としては、訪花昆虫の取り合いや外来タンポポ花粉による雑種形成自体より、外来タンポポの花粉付着による種子減少の方が頻繁かつ大きな影響を与えうる可能性を示した。当該年度は、最終年度としてこれまでの研究の総括を行うとともに論文と著書を執筆した。その結果、タンポポについてはその分布に与える重要な生物学的要因を提示し、また、他の植物についても繁殖干渉研究の重要性の周知を目指した。生物の分布を決める要因解明は分類地理学の中心的テーマである。しかし、多くの生物はすでに安定した分布状態にあり、分布を決めた要因については、現状の分析から過去のイベントを推定するしかない。その点、外来種による在来種分布の変更は、生物の分布に関わる生物間相互作用を解明することのできる「自然の実験場」ともいえる。申請者は、外来種による在来種の分布変更のメカニズムを、最近注目され始めた繁殖干渉という種間相互作用に着目して解明することを目指す。繁殖干渉とは、他種(とくに生殖機構が似ている近縁種)から、生殖過程で悪影響を受ける現象である。植物では、近縁種の花粉が雌しべにつくことで実つきが悪くなったり、不健康な子孫が増えることなどで起こる。申請者はかつて、外来種に駆逐されつつある在来タンポポに、外来種からの繁殖干渉を受けやすい個体群と受けにくい個体群があることを発見した。この発見を軸に、日本各地のタンポポ個体群における繁殖・遺伝的構造・生態を比較し、外来種からの繁殖干渉が起こるメカニズムを明らかにする。2014年度は、岡山、静岡、北海道東部のタンポポについて、在来と外来種の分布状況および繁殖干渉の強度について調査を行った。その結果、岡山の在来タンポポは近畿の同種と異なり、外来タンポポが増えても実つきがあまり悪くならないことを確認した。静岡では、外来タンポポの頻度が8割近くになるまでは殆ど変化がないが、それ以上外来タンポポが増えると急に在来の実つきが悪くなることを確認した。北海道東部では、外来タンポポの相対頻度と在来の実つきに有意な相関は見られなかったが、現場では在来が外来に入れ替わる現象が目立ち、実つきには反映しない形で繁殖干渉が起こっている可能性が示唆された。この他タンポポ以外の植物での繁殖干渉を探るため、場所によって生育環境が異なる植物の探索を行いその分布域で生態調査を行った。生物の分布を決める要因解明は分類地理学の重要なテーマの一つである。今まで生物の分布を決める要因としては、気温や地質条件、一過的な歴史的事情などの解明が中心に進められてきた。しかし最近は生物学的要因として、繁殖干渉という種間相互作用に注目が集まっている。申請者は、繁殖干渉が近縁な植物種間の分布にどのように影響を与えるのか解明するため、外来タンポポによる在来タンポポの分布変更に注目した。繁殖干渉とは、他種(とくに生殖機構が似た近縁種)から繁殖過程で受ける悪影響を指す。植物における繁殖干渉は、近縁種の花粉を受けることで種子数が減ったり、雑種を作ることで健全な子孫が減る形などで起こる。申請者は日本各地の在来タンポポについて、その分布や生態、遺伝的構造、外来種からの繁殖干渉の受け方などを調べ、個体群間の違いを比較することで繁殖干渉が起こるメカニズムの解明を試みる。2015年度は主に徳島や北海道のタンポポについて、在来と外来種の分布状況、繁殖干渉の強度、めしべ内における在来および外来種の花粉管行動などを調査した。その結果、徳島の在来個体群は外来種から繁殖干渉を受けにくいこと、また、徳島の在来個体群のめしべ内での花粉管行動は、以前東海地方の在来タンポポで調べた結果とは異なる可能性があることを突き止めた。一方、北海道の在来個体群は、一見外来種からの繁殖干渉を受けていないような結果を得られたが、分布調査からは外来種による駆逐があるように見られ、そのメカニズムについては不明な点が残った。

また、各地のタンポポの遺伝的差異についても調査を行い、一部の地域個体群に差があることを確認した。このようにタンポポを対象とした研究のほか、2015年度は研究対象を広げ、タンポポ以外の植物においてもタンポポにおける繁殖干渉と同じメカニズムが働いているのか、そのメカニズムの普遍性について予備調査を行った。タンポポは春先に一斉に咲くため、多数の地域の個体群を同年度に調査することは難しい。そこでカンサイタンポポ個体群の調査は、調査地を前年度の岡山から徳島に移して花粉管行動の観察を行った。一方、花期のずれる北海道の調査については、前年度より広い地域での分布調査のほか、人工授粉実験を行った。また、タンポポの調査時期以外の季節を利用してタンポポ以外の調査を行い、タンポポにおける繁殖干渉メカニズムが他の植物でも普遍的にみられるのかどうかについて予備研究を行った。徳島のカンサイタンポポでは、在来個体の花序に同種他個体、外来個体、および同種と外来個体混合の花粉を人工授粉し、回収できた約250の花の花粉管行動を連携研究者に観察してもらった。北海道のタンポポについては、在来タンポポ約40個体を使い、雌しべに同種他個体の花粉を授粉、同種と外来個体の花粉の混合を授粉、もしくは無授粉という処理をし、それぞれの処理をした花に種子ができるかどうかを調査した。その結果、いずれの処理においても高い割合で種子ができた。したがって北海道の個体群では、外来の花粉によって実付きが悪くなるという、他のタンポポでみられる繁殖干渉は生じていないと考えられる。しかし分布調査の結果をみると、在来種は外来種に駆逐されているように見受けられる。このように、北海道のタンポポについては不明な点が多い結果になった。このほか、遺伝子解析については核および葉緑体DNAについて遺伝子領域の増幅・シーケンスを試みた結果、一部の個体群に変異が見られた。また、タンポポ以外の植物で繁殖干渉がないかどうかについて調査を行い、シソ科やキツネノマゴ科植物でタンポポと比較しうる調査対象を見つけた。このような点を総合すると、おおむね予定どおりに研究が進んでいるといえるであろう。本研究は外来種による在来種の分布変更メカニズムを、繁殖干渉という種間相互作用に着目して解明する。生物の分布を決める要因の解明は、生物地理学の重要なテーマである。しかし、地史など歴史的要因の解明が進む一方で、生物学的要因の解明は殆ど進んでいなかった。そこに、生物学的要因につながると考えられる新しい仮説「繁殖干渉」が提唱され、注目されるようになった。繁殖干渉とは、他種によって引き起こされる繁殖過程における適応度の低下をいう。たとえば植物における繁殖干渉は、近縁種の花粉を間違って受粉することで起き、その結果、種子の数や質が低下する。近縁の二種の分布が二次的に遭遇したとき、片方の種が繁殖干渉をより受けると、世代を経るにつれ個体数が減少し、速やかに駆逐される。その結果、排他的な分布に決着するだろう。そこでこの繁殖干渉こそが、近縁種が同所的に分布できない生物学的要因ではないかと考えられるようになった。ただ、繁殖干渉は強力な相互作用であり、野生植物同士での繁殖干渉を現在測定することは困難であると予想される。そこで申請者は、外来タンポポから駆逐されつつあるという在来タンポポに注目した。そして、在来タンポポの中に、外来種からの繁殖干渉を受けやすい個体群と受けにくい個体群があることを発見した。
1930年代のドイツの物理学の発展と学術制度に関する実証的研究

1930年代のドイツの物理学は、量子力学の成立を受けてその発展の最盛期を迎えたのであるが、ナチスによる政権奪取以後、次第に軍事的要請が強まったことは事実である。本研究は、カイザー・ヴィルヘルム科学振興協会に属する研究所における物理学の研究動向から、その実体を明らかにしようというのが糸口であったが、以下の点が明らかになった。(1)各研究所での物理学研究に軍事的内容が盛り込まれるようになってはきたものの、所属する研究者の多くは基礎研究もしたたかに行っていること、(2)その理由は、彼らにはドイツ的自然科学研究の伝統が深く根付いていたこと、また、ユダヤ人科学者の追放等による物理学研究のレヴェル低下に対する危惧の意識、等が作用したと考えられること、(3)これらの点は、カイザー・ヴィルヘルム科学振興協会に属する研究所ばかりでなく、たとえば、物理工学研究所などにも見られる特徴であること、(4)政策的・財政的な条件は、30年代半ばまでほとんど変更されなかったこと、(5)ただし、個々の科学者の中には(たとえば、シュタルクのごとき「ドイツ物理学」の信奉者)、ナチス政権に期待を寄せ、科学研究所の軍事への傾斜も見られる。関連して、ドイツの数学分野での動向、日本における物理学者の軍事動員の実体についても研究を進めた。1993年における国家社会主義ドイツ労働者党(ナチス)による権力奪取後、経済的・軍事的・政治的・文化的な分野でいわゆる「同質化」がおこなわれるが、それは、自然科学の分野も例外ではなかった。たとえば、アインシュタインのようなユダヤ人科学者のドイツ科学界からの排除はよく知られたことである。ところで、ナチスによる権力奪取は、物理学に関連のある研究所や大学などにおけるいわば人的資源の再編にとどまらず、科学政策上・財政上の再編にも大きな影響を与えた。たとえば、この問題は、ラウエとシュタルクとの対立のなかに見てとれる。しかしながら、この政策上・財政上の再編という問題に関して、これまでほとんど考慮に入れられてこなかった。ところが、ここ数年、戦後50年ということで、この点についても資料性の高い文献がいくらか出版されるようになり、たとえば、カイザー・ヴィルヘルム協会設立75年を記念して出版された書物など、物理学における具体的な研究内容と学術制度のかかわりを論じるのに欠かせない文献を資料として入手できた。こうして、ワイマ-ル共和国からナチス政権へと政治が変化するのに伴う科学政策上・財政上の変化の具体的な様相が明らかになるとともに、それが物理学研究(たとえば、固体物理学や電気工学など)に与えた財政的な影響の大きさ、さらに、一般の物理学者の「ドイツ物理学」との対決姿勢の背景などについて究明する可能性が得られた。ドイツにおいて1930年代は大きく二つに区分される.その指標となるのは,ナチスによる政権奪取である.ドイツにおける各種の研究所においてナチス政権の誕生が及ぼした軍事的傾向の強まりを,カイザー・ヴィルヘルム科学振興協会に属する研究所での物理学研究を例に検討することが本研究の課題であったが,以下の点が明らかになった.(1)ナチスが政権を担当して,各種研究所での物理学の諸研究に軍事的内容が盛り込まれるようになってはきたものの,そこに所属する研究者は,軍事研究とは関係のない,基礎的研究もしたたかにおこなっていること.(2)その理由は,ユダヤ人の追放などによってドイツにおける自然科学研究とくに物理学研究のレヴェルが低下することを危惧した科学者の意識,またドイツの自然科学研究の伝統を守ろうとする意識が大きくかかわっていたこと.(3)この点は,カイザー・ヴィルヘルム科学振興協会に属する研究所ばかりでなく,物理工学研究所にも見られる特徴であったこと.(4)政策的・財政的な条件は,30年代半ばまでほとんど変更されなかったこと.(5)ただし,個々の科学者で見ると(たとえば,シュタルクのような「ドイツ物理学」の信棒者),ナチス政権の誕生に期待を寄せ,科学研究の軍事的方向への傾斜も見られる.今後の課題として,ナチ指導者内の科学研究に対するかれらの意図をはっきりさせる必要があろう.とくに,ナチス政権における科学政策立案機関であった帝国教育省の指導性ないしは役割は見逃せない.
最大エントロピー法に基づく心拍変動スペクトル解析の心理生理学的応用

本研究では、ストレス作業課題負荷中に見られる心血管反応の背景をなす自律神経調節に関して次の仮説を検証しようとした。すなわち、心拍変動中のLF成分(.04から.14Hz)は、10秒リズムと呼ばれる血圧のMeyer波に対して起こる迷走性圧反射の媒介によって出現する心拍変動である(仮説)。実験1では男子大学生50名を被験者とし、安静、暗算予期、暗算負荷、回復の条件で心血管反応を測定した。実験2では男子大学生30名を被験者とし、暗算単独負荷条件と暗算に騒音負荷を加えた条件を比較した。実験3では、男女大学生40名を被験者とし、簡易自律訓練条件下で心血管反応を測定した。一心拍毎の心拍間隔および収縮期拡張期血圧を測定し、1分毎の変動に最大エントロピー法(MEM)スペクトル分析を適用した。圧反射感度(BRS)はシーケンス検索法により求めた。その結果、3つの実験を通して、心拍変動のLF成分のパワーは、血圧変動のLF成分のパワーと有意な正の相関を示した。これは個人内変動および個人間変動の両方で一貫して認められた。また、実験2では暗算単独条件に比べ、騒音追加条件では血圧および心拍変動のLF成分の有意な増加が認められた。実験3ではリラクセーション条件下で、両LF成分の減少が認められた。さらに、BRSと心拍のLF成分の間にも同様な有意な正の相関が認められたが、血圧のLF成分とBRSを説明変数、心拍のLF成分を目的変数とする重相関分析の結果には個人差が大きいことが判明した。個人差に対しては、BRS推定法の誤差(信頼性)や個人の生理的反応性などの要因が影響すると推測された。これらの諸要因の解明が次の課題と考えられるが、本研究の知見は概ね当初の仮説を支持するものであった。
エンドトキシンショックの抑制機構に関する分子生物学的研究

グラム陰性菌による敗血症に際しては、その細胞壁構成成分であるエンドトキシン(LPS)の遊離に伴ってショックの誘発が危惧される。このショックの誘発にはLPS刺激によって活性化されるマクロファージ(Mphi)から放出されるモノカイン類、特に腫瘍壊死因子(TNF)、の関与が大きいことが明らかになって来ている。エンドトキシンショックの動物実験モデル系(マウスを使用)で、前もって少量のLPSを投与されたマウスはLPS刺激に対する応答性を低下させ、その後、ショックの誘発に十分量のLPSで攻撃してもショックを起こして死亡することが少なくなる。LPS自身は毒性が強く少量の前投与にも問題が残るが、LPSの活性中心であるリピドAの構造類縁化合物の中に、毒性は示さないがこの様なショックの抑制効果は発揮できる化合物を数種類見出している。本研究では、Mphiの培養系を用い、細胞レベルでもTNF産生に対する抑制効果を発現できることを示し、その際、細胞レベルでの刺激伝達系にどの様な変化が生じているかについて検討した。TNF産生抑制効果を発揮できる化合物は、mRNAの産生段階で既に抑制を掛けていること、LPSの刺激伝達系に関与している可能性の高いタンパク質リン酸化反応の幾つか(代表的な65kDa及び58kDaタンパク質などのリン酸化)にも抑制を掛けていることを見出した。また、Mphi細胞へのLPSの特異的結合に関しても現在研究が進行中であるが、この結合に関しては抑制を掛けていないことを示唆する結果が出つつある。これらの結果を考え合わせると、リピドA類縁化合物で前処理されたMphiのLPS刺激に対する応答性低下機構としては、LPS結合部位(あるいは受容体)の数の減少によるものではなく、Mphi細胞表面へLPSが結合した後の情報伝達系の初期の段階で抑制が掛るため、その後の情報伝達系タンパク質リン酸化反応を経てmRNAの産生へと刺激伝達が流れて行かない機構が存在している可能性が示唆された。
受精卵全能性を統御する遺伝子群の単離と機能解析

正常な個体発生では、エピゲノム情報を正しく獲得した精子・卵が受精し、受精卵の活性化により「ゲノム再プログラム化」されることで、初めて「全能性」を発揮できる。本研究では、ゲノム編集マウスマウスを駆使したアプローチにより、精子成熟、卵活性化、卵因子の3観点から、受精卵が全能性を獲得・発揮するメカニズム解明に取り組む。
環境ストレス耐性に関わるRSS遺伝子の機能解析とイネのストレス耐性機構の解明

塩や低温、高温等の環境ストレスに対する耐性に必要なイネのRSS1遺伝子は新奇タンパク質をコードすることから、RSS1の機能解析によってストレス耐性に関わる新しいメカニズムの解明が期待されている。これまでに、(1)RSS1は細胞分裂の盛んな組織で発現し細胞周期依存性が認められること、(II)RSS1タンパク質も細胞分裂周期で制御されること、(III)RSS1は塩ストレス条件下で細胞分裂活性の維持に寄与し、分裂組織の細胞数を保持させる役割を持つこと、(IV)RSS1は動物において細胞分裂のG1-S期を負に制御するPP1のホモログ(OsPP1)と相互作用することが明らかになった。今年度は、環境ストレス存在下でRSS1が細胞分裂を制御する仕組みに迫るため、RSS1とOsPP1との関係性を明らかにすることを目的とし、研究を行った。イネには5つのPP1ホモログが存在するが、そのうち4遺伝子は栄養成長時の組織で発現する。酵母ツーハイブリッドシステムを用いて、RSS1とその4種のOsPP1との相互作用を調べたところ、RSS1はそのすべてのOsPP1と相互作用を示した。このことから、RSS1は複数のOsPP1の制御に寄与する可能性が示唆された。RSS1がOsPP1の活性にどのような影響を与えるのかについて調べるため、in vitroでの実験を検討した。初めに、大腸菌で発現させたRSS1とOsPP1の精製を行い、そしてその二つのタンパク質が相互作用することを免疫沈降実験法により確認した。相互作用が見られた複数の条件下で、OsPP1のタンパク質脱リン酸化活性に対するRSS1の影響を調べたが、大きな影響は見られなかった。PP1の阻害活性を持つInhibitor-2は、OsPP1に対し強い阻害効果を示したことから、RSS1はI-2とは異なるタンパク質特性を持つものと考えられるが、その詳細については今後の研究の進展が待たれるところである。イネの環境ストレス耐性に関わるRSS1の分子機能を明らかにするため、RSS1の機能やタンパク質安定性に関わるドメインの探索を行った。その結果、RSS1の耐塩性機能において、進化的に保存されたアミノ末端側58アミノ酸の不要と、カルボキシル末端側の酸性アミノ酸に富んだ領域の重要性が明らかとなった。また、アミノ末端側104アミノ酸に不安定性を決める領域があることが明らかとなった。そのアミノ酸配列中には、Destruction box (D-box)のコンセンサス配列の存在が判明した。D-boxを持つタンパク質は、細胞周期依存的にAnaphase promoting complex (APC)によりユビキチン化され、26Sプロテアソームにより分解されることが知られる。更なる解析にぶり、RSS1はD-box依存的に26Sプロテアソームにより分解されることが明らかとなった。RSS1が細胞分裂に密接に関わると考えられたため、イネ培養細胞の形質転換系、及び同調培養系を構築し、RSS1の細胞周期依存性を調べたところ、RSS1は核相が4Cの細胞の割合の変化と同様に変動していることが明らかとなった。また、rss1変異体を用いた核相解析や根端組織の観察から、RSS1が塩ストレス条件での細胞分裂を維持することが明らかとなった。今年度の研究により、環境ストレス耐性遺伝子として単離されたRSS1が、細胞分裂に関わる機能を持つことを具体的に示すデータが得られた。今後は、ストレス存在下での細胞分裂制御機構におけるRSS1の役割に焦点を絞った研究を行い、これまで別々に考えられてきた環境ストレス耐性機構と細胞分裂機構を統御するメカニズムにアプローチしていく。これまでの研究より、イネのRSS1は環境ストレス条件で細胞分裂周期のG1期からS期への移行を維持するのに必要な因子と考えられていたが、その分子機能については不明であった。RSS1の機能を理解する手がかりを得るため、酵母ツーハイプリッド法を用いた相互作用因子の探索を行ったところ、候補因子としてprotein phosphatase1 (PP1)が同定された。植物体内での相互作用を確認するため、タマネギ表皮細胞を用いBiomolecular fluorescence complementation実験を行ったところ、RSS1とPP1の相互作用がみられた。PP1は真核生物で高度に保存されており、イネのPP1(OsPP1)において、金属イオンやリン酸と相互作用するアミノ酸の保存性が確認された。このことから、OsPP1は他の生物が持つPP1の活性を有すると予想された。さらに興味深いことに、OsPP1にはRetinoblastoma (Rb)タンパク質と相互作用する配列も保存されていた。RbはCyclin-dependent protein kinaseによってリン酸化されるとS期の進行を促し、PP1によって脱リン酸化されるとG1期で停滞させる働きを持つことが動物でよく調べられている。イネのRbのアミノ酸配列を調べるとPP1との相互作用に必要なRVxFモチーフが存在した。これらの結果や情報からRSS1はPP1との相互作用を介してRbのリン酸化状態を制御しG1期からS期への進行を調節しているという新しいモデルが考えられた。このように、今年度行った相互作用因子の探索と同定によってRSS1の機能解明への道筋が見えてきたことはとても大きな進展と思われる。

これまでに、(1)RSS1は細胞分裂の盛んな組織で発現し細胞周期依存性が認められること、(II)RSS1タンパク質も細胞分裂周期で制御されること、(III)RSS1は塩ストレス条件下で細胞分裂活性の維持に寄与し、分裂組織の細胞数を保持させる役割を持つこと、(IV)RSS1は動物において細胞分裂のG1-S期を負に制御するPP1のホモログ(OsPP1)と相互作用することが明らかになった。今年度は、環境ストレス存在下でRSS1が細胞分裂を制御する仕組みに迫るため、RSS1とOsPP1との関係性を明らかにすることを目的とし、研究を行った。イネには5つのPP1ホモログが存在するが、そのうち4遺伝子は栄養成長時の組織で発現する。酵母ツーハイブリッドシステムを用いて、RSS1とその4種のOsPP1との相互作用を調べたところ、RSS1はそのすべてのOsPP1と相互作用を示した。このことから、RSS1は複数のOsPP1の制御に寄与する可能性が示唆された。RSS1がOsPP1の活性にどのような影響を与えるのかについて調べるため、in vitroでの実験を検討した。初めに、大腸菌で発現させたRSS1とOsPP1の精製を行い、そしてその二つのタンパク質が相互作用することを免疫沈降実験法により確認した。相互作用が見られた複数の条件下で、OsPP1のタンパク質脱リン酸化活性に対するRSS1の影響を調べたが、大きな影響は見られなかった。PP1の阻害活性を持つInhibitor-2は、OsPP1に対し強い阻害効果を示したことから、RSS1はI-2とは異なるタンパク質特性を持つものと考えられるが、その詳細については今後の研究の進展が待たれるところである。
「一電子σ結合」ーラジカルカチオンで展開する新しい化学結合論への挑戦ー

一電子σ結合を実験的に証明するために,本研究では様々な条件下でカゴ型化合物1の電子移動反応を検討した.トリル基をもつ1bのレーザーフラッシュフォトリシスを光誘起電子移動条件下で行うと,一電子σ結合を有するラジカルカチオン中間体の吸収スペクトルが期待通りに観測された.一方,一電子酸化剤であるアミニウム塩(4-BrC6H4)3N・+SbCl6-を用いた,トリフェニルアミン部をもつ1dの電子移動反応では,一電子σ結合を有する安定なラジカルカチオン1d・+の塩1d・+SbCl6-の生成が期待された.しかし実際には,全く別構造のフェノニウムイオン含有塩5d-Cl+SbCl6-が高収率で生成した.本研究では,ジアリール置換したかご型化合物を用いて「一電子σ結合」を有する有機ラジカルカチオン1・+を発生させ,その観測を行うと共に,最終的にはそれらを有機塩として世界で初めて単離することを目標とする.静的な安定分子と動的な不安定(高反応性)ラジカルカチオンの境界領域における多様な化学結合を開拓する.これをもってPauling以来の化学結合論と動的分子理論(電子波束論)における「電子の動き」の研究に新しい一頁を加え,新展開の契機とする.具体的には3年間の内に,以下の2項目を行う予定で,平成25年度は主に項目(1)について,次の1,2,を行う計画を立てた.項目(1)「一電子σ結合」を有するラジカルカチオン中間体1・+の溶液中における分光学的実験観測と理論的評価項目(2)「一電子σ結合」を有するラジカルカチオン塩1・+Xーの単離と理論的評価1基質合成(基質1および比較化合物3について各種アリール誘導体を合成)2LFP法による過渡吸収観測(YAGレーザー(355 nm励起)を用いた光誘起電子移動反応による,ラジカルカチオンのナノ秒過渡吸収スペクトルの観測.メタノールなどの求核剤を用いた捕捉反応に基づいた,ラジカルカチオンの電子的な構造についての検討.)平成25年度は実際に,トリフェニルアミン骨格を有する新規化合物1の1基質合成を新たに行い,2FP法による過渡吸収観測を検討した.さらに,アミニウム塩を用いた一電子酸化反応を行い,フェノニウムイオンを部分構造とするラジカルカチオンの分子内捕捉に成功した.成果発表としては,これまでに得られた知見を中心に,学会発表(学生によるもの,約50件),招待講演(研究代表者によるもの,10件,第13項参照),および論文発表(11件,第13項参照)を行った.一電子σ結合を実験的に証明するために,本研究では様々な条件下でカゴ型化合物1の電子移動反応を検討した.トリル基をもつ1bのレーザーフラッシュフォトリシスを光誘起電子移動条件下で行うと,一電子σ結合を有するラジカルカチオン中間体の吸収スペクトルが期待通りに観測された.一方,一電子酸化剤であるアミニウム塩(4-BrC6H4)3N・+SbCl6-を用いた,トリフェニルアミン部をもつ1dの電子移動反応では,一電子σ結合を有する安定なラジカルカチオン1d・+の塩1d・+SbCl6-の生成が期待された.しかし実際には,全く別構造のフェノニウムイオン含有塩5d-Cl+SbCl6-が高収率で生成した.本研究では,ジアリール置換したかご型化合物を用いて「一電子σ結合」を有する有機ラジカルカチオン1・+を発生させ,その観測を行うと共に,最終的にはそれらを有機塩として世界で初めて単離することを目標とする.静的な安定分子と動的な不安定(高反応性)ラジカルカチオンの境界領域における多様な化学結合を開拓する.これをもってPauling以来の化学結合論と動的分子理論(電子波束論)における「電子の動き」の研究に新しい一頁を加え,新展開の契機とする.具体的には3年間の内に,以下の2項目を行う予定で,平成24年度は主に項目(1)について,次の1,2,を行う計画を立てた.項目(1)「一電子σ結合」を有するラジカルカチオン1・+の分光学的実験観測と理論的評価項目(2)「一電子σ結合」を有するラジカルカチオン塩1・+Xーの単離と理論的評価1基質合成(基質1および比較化合物3について各種アリール誘導体の合成)2LFP法による過渡吸収観測(YAGレーザー(355 nm励起)を用いた光誘起電子移動反応による,ラジカルカチオンのナノ秒過渡吸収スペクトルの観測.メタノールなどの求核剤を用いた捕捉反応に基づいた,ラジカルカチオンの電子的な構造についての検討)平成24年度は実際に,トリフェニルアミン骨格を有する新規化合物1の1基質合成を新たに行い,2LFP法による過渡吸収観測を検討した.成果発表としては,これまでに得られた知見を中心に,学会発表(学生によるもの,5件),招待講演(研究代表者のによるもの,8件,第13項参照),および論文発表(5件,第13項参照)を行った.本研究では3年間で,ジアリール置換かご型化合物を用いて次の項目を検討することを目標とした.1)「一電子σ結合」を有するラジカルカチオン中間体1・+の溶液中における分光学的実験観測と理論的評価2)「一電子σ結合」を有するラジカルカチオン塩1・+Xーの単離と理論的評価その結果,まず,トリフェニルアミン骨格を有しながら構造の異なる2種の新規かご型化合物1を合成した.

つぎに,そのレーザーフラッシュフォトリシス法による過渡吸収観測では,意外にも1・+の高い反応性が示唆された.さらにアミニウム塩を用いた一電子酸化反応で1・+Xーの単離を試みたところ,実際にはフェノニウムイオンを部分構造とするラジカルカチオンの分子内捕捉反応を見出し,最終的には特異な橋掛け構造を有するイミニウム塩2+Xーとして捕捉物を単離した.この構造は,単結晶X線構造解析や理論計算によって詳細に調べられた.フェノニウムイオンは,フェニル基の隣接基関与やWagner-Meerwine転位において重要な反応性中間体で,それを安定な化合物として単離したことは興味深い.また,2+Xーは,当初期待した1・+Xーとは異なるが,今後それを単離する上で,重要な知見が得られた.特に最終の平成26年度はフェニル基を合計八つ含む基質を合成し,反応の再現性や一般性の確認や最適化を行い,また実験結果の学会発表および英語論文発表に傾注した.この研究課題は,静的な安定中性分子と動的な不安定ラジカルカチオンの境界領域における多様な化学結合を開拓するもので,もし1・+Xーが単離できれば,Pauling以来の化学結合論と動的分子理論における「電子の動き」の研究に新しい一頁を加えることができる.本研究では単離までには至らなかったが,分子設計や反応性に関する重要な知見が得られたので,今後も挑戦的な本課題を継続したいと考えている.有機化学区分:予想以上に順調に進行している.理由:平成25年度においては,トリフェニルアミン骨格を有する新規化合物1のアミニウム塩を用いた一電子酸化反応を行った.その結果,フェノニウムイオンを部分構造とするラジカルカチオン中間体の分子内捕捉が起こり,最終的には得意な橋掛け構造を有するイミニウム塩とし捕捉物を単離することに成功した.フェノニウムイオンは,フェニル基の隣接基関与やWagner-Meerwine転位において重要な役割を果たす反応性中間体で,それをまったく安定な化合物として捕捉したことは興味深い.この化合物の構造は,単結晶X線構造解析や理論計算によって詳細に調べられた.また,この化合物は,当初期待した「一電子σ結合」を有するラジカルカチオンの塩ではないが,今後それを単離する上で,極めて重要な知見を得た.平成24年度は実際に,トリフェニルアミン骨格を有する新規化合物1のLFP法などで得られた知見は,予想外の結果を含むものであり,最新のDFT計算でも予期できないものであった.具体的には,光誘起電子移動反応で生成する本基質1のラジカルカチオン1・+は,DFT計算では一電子σ結合性を有し,少なくともナノ秒時間分解能をもつレーザーフラッシュフォトリシスではその存在を確認できるほどの寿命をもつものと予想された.しかし,実際に発生した1・+は,ナノ秒未満の短寿命性・高反応性の反応中間体であることが実験で確かめられた.これらの結果は,最終目標である項目(2)「一電子σ結合」を有するラジカルカチオン塩1・+Xーの単離と理論的評価に大きな知見を与えるものであり,上記の達成度となった.平成24-25年度の研究で得られた知見をもとに,平成26年度は,新たな基質1を設計し,上記の項目(1)に関する小項目1,2に加えて,3を行う.さらに,上記の項目(2)に関する,小項目4,5,6を行う.3γ線およびX線誘起熱ルミネッセンスγ線およびX線誘起熱発ルミネッセンスの実験を行い,発光種の前駆体であるラジカルカチオンの構造を発光波長から判断する.4ラジカルカチオン塩の単離中性基質1から派生するラジカルカチオン塩1・+Xーを調整する.この際,アミニウム塩による一電子酸化や電解反応を利用する.
蛋白質の凝集現象と折れたたみ反応機構との関係

いくつかのアミロイド形成蛋白質について、赤血球などを溶血することがこれまでに報告されている。そこで、上記の方法で調整したアミロイド線維とアミロイド形成前の天然のウシ・βラクトグロブリンが、溶血活性を示すかについて調べた。その結果、いずれの構造状態も赤血球を溶血する活性を持たないことがわかった。現在、線維形成過程で作られる、前駆体状態で溶血活性が示されるかについて、解析中である。このような実験と平行して、ウシ・βラクトグロブリンのアミロイド線維形成に関わるアミノ酸配列について以下のようにして、調べた。まず、アミロイド線維をトリプシンにより、限定分解し、それでも不溶性分画に存在するペプチド領域を遠心により回収した。この不溶性分画(後にアミロイド線維を形成していることを電子顕微鏡観察により確認した)を、ジメチルスルフォキシドにより可溶化し、アセトニトリルに溶媒置換した後、質量分析計により、そのペプチド断片の質量を解析した。その結果、主に、天然構造上では、N末端側のAストランドを形成している領域周辺と思われる、断片が線維中に残っていることが示唆された。このアミノ酸領域が単独でもアミロイド形成能を保持しているか否かについて、調べるため、その領域に相当するペプチドを名古屋工業大学の田中俊樹教授に合成していただいた。このペプチドを上記の条件で、数カ月、保持してやることで、アミロイド線維を形成することが、チオフラビンTアッセイ、電子顕微鏡観察により、明らかになった。さらに、このようにして調整したペプチドのアミロイド線維を核として添加することで、βラクトグロブリン本体のアミロイド形成反応が促進されることが、わかった。この結果は、Aストランド領域が、βラクトグロブリンのアミロイド線維形成に重要な役割を果たしていることを示唆している。現在、これらの結果について、論文を執筆中である。
超高エネルギーガンマ線観測によるパルサーの放射機構の解明

MAGICによるGemingaおよびDragonflyパルサーの観測においては、有意な信号を検出することができなかった。これらのパルサーが10GeV以上において、Crabパルサーのような硬いスペクトルをしていないことが明らかとなった。これらのデータ解析の過程で解析手法を改善させることができたことは一つの成果である。CTAの大口径望遠鏡のCentralピクセルの開発においては、PMTの電流を高頻度で読み出すことで可視光パルス放射の検出を目指すことにした。また、鏡の調整においては、個々の分割鏡に設置したCCDカメラを使用する予定である。MAGIC望遠鏡のアーカイブデータを共同研究者と協力して解析し、Crabパルサーからのパルス状放射は1 TeVまで続くことが発見できた。多くのモデルを棄却することになる大きな成果であったと言える。結果をまとめた論文をAstronomy&Astrophysicsに発表した。Gemingaパルサーからは50 GeV以上の放射を検出することができなかった。パルサーの年齢と超高エネルギーガンマ線放射機構に関係があるのかもしれない。結果はAstronomy&Astrophysicsに投稿し受理された。CTA大口径望遠鏡に搭載するためのCCDピクセルの開発もすすめた。光線追跡シミュレーションにより、反射鏡分割鏡の角度の較正が0.002%程度の精度できることを示した。また、テスト用のカメラを宇宙線研究所明野観測所に設置して試験をした。そのCCDカメラではパルサーの観測が難しいことが判明し、カメラの選定をし直すこととなった。MAGICのデータ解析により、パルサーからの超高エネルギーガンマ線放射機構の描像が少しずつ明らかになってきたことには満足している。CTA大口径望遠鏡用Central CCDカメラについては、光線追跡シミュレーションにより分割鏡の較正アルゴリズムが確率できてきた一方で、現状のCCDカメラではパルサーの観測が非常に困難であることが発覚したのは、予想外であった。また、大口径望遠鏡の焦点面検出器全体の機械的構造が確定しつつある。Central CCDの搭載機構の開発に手が回らなかったのは反省すべき点である。MAGIC望遠鏡によるGemingaパルサーの観測結果を、投稿論文として発表した(A and A 591, A138)。パルス放射だけでなく、パルサー風星雲からの定常放射も検出されなかったのは驚きであった。また、CTAが完成したさいに検出されうるパルサーをシミュレーションから見積もり、それらから迫れるパルサーの物理について議論した論文を投稿した(MNRAS 2017, submitted)。CTA焦点面検出器の読み出し回路について、信号サンプリングタイミングの較正方法を開発した。それにより、電荷分解能を2.5倍にあげることに成功した。また、カナリア諸島の研究所(Instituto de Astrofisica de Canarias)に、小型の焦点面検出器を構築し、検出器モジュールの統合試験を行った。MAGIC望遠鏡をつかってできるパルサーの研究はほぼ終えることができたと思う。さらに研究を進展させるためには、CTA大口径望遠鏡が必要不可欠であり、その中でも最も重要な構成要素である焦点面検出器の開発は順調に進んでいる。望遠鏡が設置されるカナリア諸島に、試験設備が構築でき、また現地の研究者たちとの人脈も作れたのは大きな成果と言える。一方で焦点面検出器の中心に据えるCCDカメラの設置治具の開発が遅れ気味である。ただそれもある程度の時間さえ取れればすぐに解決される課題であると考えている。カナリア諸島テネリフェ島で、1台目のCTA大口径望遠鏡の焦点面検出器の性能試験を数ヶ月かけて行った。概ね期待通りの性能を見せたが、いくつか問題が見つかった。その後直ちに日本でその問題の原因究明を行い、望遠鏡に搭載する前に解決できたのは重要な成果である。また、ラパルマ島の望遠鏡建設地に、電源システムと、データ収集および解析の為の計算機センターを導入し、それらの試験を行った。さらに、CTA大口径望遠鏡の2ー4台目の読み出し回路ボードの量産を行った。1100枚のボードを量産したが、それらの性能評価ができるシステム(ハードウェアおよびソフトウェア)を開発し、製造業者に渡した。製造後直ちに性能評価をしてから納品してもらった。MAGIC望遠鏡によるDragonflyパルサーの観測データを解析した。低エネルギー領域に特化した解析方法を確立した。データ収集システムの予期せぬ振る舞いにより、想定外の時間がかかっが、現在最終解析が進行中である。CrabパルサーのGeV領域フレア現象に注目し、パルサーの放射機構に迫ることを試みた。Moving Blobモデルに基づき、GeV領域フレア時にCTAによりCrabパルサーを観測するとどのような信号が期待されるか、シミュレーションスタディした。GeVフレアに伴い、10-100TeV領域でもフレアを起こすはずで、衛星によるGeV観測と、CTAによるTeV観測を合わせることで、Blobの物理特性が高い精度でわかり、パルサー風の物理に大きな知見を与えることがわかった。結果は国際会議VGGRS2017にて、招待公演として発表した。

まずはCCDカメラの選定のし直しが急務である。集光性能の構造および、ピクセル閾値の下げられるものが必要となる。また、CCDカメラの設置機構を確定させることも急がねばならない。大まかな構想は練ってあるが、ねじの位置など詳細の決定には少し時間がかかると予想している。また、今年度中に大口径望遠鏡一台が観測を始める。システムの較正方法、データの解析方法を確立し、観測データの速やかな観測ができるよう準備する。平成29年度はCTA大口径望遠鏡を一台完成させることが第一目標である。カナリア諸島に積極的に出張し、主導的な立場で焦点面検出器の統合試験および建設を行っていく。望遠鏡が完成したのち、各機器の構成および試運転が必要である。2、3ヶ月程度かかると推測されるが、その後の科学観測の精度を決める重要な作業であるので、実直に遂行するつもりである。その後、Crab、Geminga、Dragonflyパルサーの観測を行う。検出自体はそれほど難しくないと思われる。問題はエネルギースペクトラムの測定で、系統誤差を抑えた解析である。これまでのMAGICでの経験を生かしてクリアしていきたい。3つのパルサーのスペクトラムと、それらのパルサーの年齢などからパルサーの放射機構に迫っていく。高エネルギー宇宙物理学予定していた物品の購入(CCDカメラおよびレンズ)と治具の開発が年度内に間に合わなかったため。CCDカメラおよびレンズの購入と望遠鏡への設置治具の開発。および光電子増倍管読み出し回路へのノイズの影響の試験。
統合化空間情報システムによる流域環境の歴史的変遷に関する研究

研究機関である大阪工業大学が立地する淀川下流域を対象に、淀川と沿川の自然環境と、同流域に展開されている大阪圏の都市活動を中心とした社会的環境の歴史的変遷について、地理情報システム(GIS)とCAD/CGシステムからなる統合化空間情報システムを用いた総合的な研究活動により明らかにし、あわせて将来の流域環境像を探ろうとした。具体的には、大阪(圏)が形成される江戸期から現代までを対象として、同システムを用いて、都市景観と橋梁景観、ならびに淀川河道の変遷を再現するとともに、淀川が流域の産業活動に与えた影響と要因も明らかにしている。吉川は、古地図等の歪みを幾何補正し現代図上に定位し3次元空間に展開する手法を開発した。これを用いて元禄時代における大阪市街地の代表点を選び、往時の都市景観、橋梁景観を3次元CGとして再現している。また、中之島周辺における橋梁景観を、現代大阪が有する優れた歴史的環境、継承すべき遺産としてデジタル形式で保存した。すなわち、天満、天神、難波、高麗、大江、淀屋の各橋について時代毎のCGモデルを作成し、その変遷を再現している。また、今も江戸期の風情が残る枚方宿も対象に加え、まずは現況景観をCGモデル化した。さらに、これらをWebに展開し発信する準備を整えつつある。一方、綾は一貫して明治初期のデレーケ測量図を用いた河川環境の復元を行うとともに、明治末期における改修工事により河川形状が大きく変化した地点を対象に、近代測量法が確立されて後の測量図・地形図を収集し、その変遷を明らかにした。また、岩崎は淀川が産業活動に与えた影響の史的研究として舟運事業の変遷、工業活動を支えた船着場の分布特性の変遷について明らかにした。また、現在に視点を変え、河川敷利用の動向を都市内レクリエーション空間の面から捉え直し、今日的な整備課題を明らかにした。本研究期間である大阪工業大学が立地する淀川下流域を対象として、淀川とその沿川の自然環境と、同流域に展開されているわが国の代表的都市圏である大阪圏の都市活動を中心とした社会的環境の歴史的変遷について、地理情報システム(GIS)とCAD/CGシステムからなる統合化空間情報システムを用いた総合的な研究活動により明らかにし、あわせて将来の流域環境像を探ろうとするものである。具体的には、大阪(圏)が形成される江戸期から現代までを対象として、まず沿川地域にストックされている古地図や絵図の幾何的な歪みを統合化空間情報システムを用いて補正し現代図と重ね合わせたうえで、3次元空間に展開する手法を開発する。これを用いて、大阪市街地の代表的ポイントの都市景観、橋梁景観、ならびに淀川河道の変遷を再現するとともに、淀川が流域の産業活動に与えた影響とその要因についても明らかにする。研究計画の初年度として、吉川は、高速の3次元グラフィック・アクセラレータとコーデック・ボードを備えたパーソナル・ワークステーションを導入した。このマシン上で、ラスタデータの幾何補正機能を備えたGISソフトウェアを用いて、古地図の幾何学的な歪みを補正し、現代図と童ね合わせたうえで、3次元に展開する手法を開発した。さらに、江戸期(元禄時代)における大阪市街地の代表的ポイントとして高麗橋近傍を現代図に定位したうえで、3次元CGとして都市景観、橋梁景観を再現している。一方、綾は、江戸期における河川管理思想と淀川下流域の河道の変遷について資料・史料の収集に努め、河道形成地図データベースを構築中である。また、岩崎は、流域の産業活動の一つとして淀川の舟運を取りあげ、関連する歴史的な事実について整理するとともに、とくに歴史上登場する船の由来とその栄枯盛衰の要因等について分析を行っている。

本研究機関である大阪工業大学が立地する淀川下流域を対象として、淀川とその沿川の自然環境と、同流域に展開されているわが国の代表的都市圏である大阪圏の都市活動を中心とした社会的環境の歴史的変遷について、地理情報システム(GIS)とCAD/CGシステムからなる統合化空間情報システムを用いた総合的な研究活動により明らかにし、あわせて将来の流域環境像を探ろうとするものである。具体的には、大阪(圏)が形成される江戸期から現代までを対象として、統合化空間情報システムを用いて大阪市街地などの代表的ポイントの都市景観、橋梁景観、ならびに淀川河道の変遷を再現するとともに、淀川が流域の産業活動に与えた影響とその要因についても明らかにする。研究計画の第2年度として吉川は、大阪の橋梁景観に着目し、中之島とその周辺に江戸期より存在する天満橋、天神橋、難波橋、高麗橋、大江橋、淀屋橋の6橋を取り上げ、現状の橋梁モデルを作成するとともに、江戸期の木橋から現代橋に至る間に鉄橋時代の存在した4橋については、鉄橋のモデリングも行った。また、これらのモデルを現代図上に定位するため、明治時代と大正時代の地形図を幾何補正し現代図に重ね合わせた。さらに、沿川に今も江戸期の風情が残る枚方宿(東海道57次56番)も対象ポイントに追加し、まずは現況の都市景観の再現を試みている。一方、綾は、明治初期のオランダ人技師デレーケらによる平面測量図と、その後取りまとまられた縦断図などを用いて約120年前の淀川の再現などを行っている。さらにこれらのデータを用いて水理計算を行うことにより、江戸末期から明治30年頃までの淀川の低水時と洪水時の水環境を再現した。また岩崎は、明治期以降の淀川周辺地区の工業発達の特徴と舟運との関係に関する実態分析を、船着場の存在に着目して進めている。研究計画の最終年度として前2年間の研究成果を踏まえ、これをさらに押し進めるとともに、構築されたタイムスパンをもったデータベースを現代に繋げることを最終目標として、統合化空間情報システムの完成を図っている。とくに、吉川はこれまで取り上げてきたポイントを対象として、江戸期から現代に至る都市景観と橋梁景観、ならびに河川景観の変遷を3次元CGにより用いて再現しむている。さらに、サーバを導入しWebGISへ展開し、地図データベースの発信準備を整えっっある。