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超高分解能角度分解光電子分光装置の建設と水和コバルト酸化物超伝導機構の研究

水和コバルト酸化物超伝導体の超伝導発現機構を解明する目的で、高分解能光電子分光装置の建設・改良を行った。本装置および高輝度放射光施設を用いて、Na_<0.5>CoO_2における金属-絶縁体転移の起源を明らかにするために、高分解能角度分解光電子分光の精密な運動量および温度依存性の測定を行った。その結果、絶縁相においてエネルギーギャップを観測する事に成功し、そのギャップが強く波数に依存性して異方的である事を見出した。また、温度変化測定の結果、金属-絶縁体転移温度である50Kよりも遥かに高温からギャップが形成されていることがわかった。これらの実験結果から、エネルギーギャップの形成には磁性転移が密接に関係していると結論した。また、K(H)点におけるeg'フェルミ面の欠如がバルクの電子状態に普遍的なものかどうかを明らかにするために、低エネルギー光を用いた高分解能光電子分光を行った結果、20-100eVの紫外線を用いた実験と同様にeg'バンドはフェルミ準位に到達せず、K(H)点近傍のフェルミ面は存在しない事を明らかにした。さらに、コバルト酸化物の研究比較として、銅酸化物La系超伝導体の高分解能光電子分光測定を行った。その結果、超伝導状態におけるエネルギーギャップの測定に成功し、ギャップ形状が理論的に予想されるd_<x^2-y^2>波対称性から大きく逸脱していることを明らかにした。さらに、超伝導転移温度よりも上の温度において擬ギャップを観測し、その波数依存性が超伝導状態におけるアンチノードのエネルギーギャップと類似している事を見出した。これらの事から、擬ギャップと超伝導ギャップが密接に関係していると結論した。水和コバルト酸化物超伝導体の超伝導発現機構を解明する目的で、高分解能角度分解光電子分光装置の建設・改良を行った。具体的には、測定時における最高分解能を向上するために、極端紫外線フィルター機構の設計・取り付けを行った。その結果、超高真空中での試料表面の寿命を10倍以上も向上させる事に成功し、これまで表面劣化によって超高分解能光電子分光測定が実現できなかったという問題点を本質的に克服した。また、試料の極低温冷却を目的として、従来型に比べて熱容量を大幅に減らし熱コンダクタンスを向上させたコバルト酸化物用の新しい試料基板を考案し、設計を完了した。装置の建設・改良と同時並行して、非水和コバルト酸化物Na_xCoO_2の高分解能角度分解光電子分光実験を行い、価電子帯及びフェルミ準位近傍の電子状態を決定する事に成功した。その結果、Naのドープ量(0.3<x<0.72)によらず、Γ点を中心としたa_<1g>軌道からなる六角形状をした大きなホール的フェルミ面を見出した。また、LDAバンド計算の予想に反して、K点近傍のe_g'軌道に帰属される微小なホール面はどの組成領域でも観測されず、e_g'バンドが結合エネルギー100meV程度までフェルミ準位に近づくもののフェルミ準位を切らないことを見出した。また、a_<1g>軌道のフェルミ面の面積はラッティンジャーの総和則によく従う事を明らかにした。さらに、コバルト酸化物の比較研究として、銅酸化物Bi系高温超伝導体の高分解能角度分解光電子分光を行った。その結果、超伝導状態において、ブリルアンゾーンの(π,0)点近傍におけるエネルギーバンド分散の折れ曲がり(kink)構造に、不純物添加によって顕著な変化があらわれることを見出した。本実験で観測された電子状態における磁気的同位体効果の振る舞いから、銅酸化物における超伝導機構は磁気励起と密接に関係していると結論した。本装置および高輝度放射光施設を用いて、CoO_2面に普遍の電子状態を明らかにする目的で、Na以外のアルカリ金属を含む非水和コバルト酸化物M_xCoO_2(M:Na,K,Rb)の系統的な角度分解光電子分光測定を行った。その結果、アルカリ金属の種類によらず、ブリルアンゾーン中のΓ(A)点を中心としたa_<1g>軌道による大きな六角形状のホール的フェルミ面が観測されることを見出した。さらに、バンド計算で予測されるK(H)点近傍のフェルミ面もアルカリ金属の種類によらず欠如している事を見出した。また、フェルミ準位近傍においてa_<1g>バンドの精密測定を行った結果、結合エネルギー100meV近傍でエネルギーバンドが急激に折れ曲がり、バンド有効質量が大きく繰り込まれている事を見出した。また、e_g'バンドはどの物質においても結合エネルギー100meV程度にバンドの頂点を持ち、それ以上フェルミ準位に近づかない事がわかった。このエネルギーバンドの折れ曲がり構造(kink構造)の起源として、a_<1g>バンドとe_gバンドの混成効果や電子-格子結合の可能性を示唆した。以上の結果から、Na。CoO_2の角度分解光電子分光で観測された電子状態は、CoO_2面に普遍であることを見出した。さらに、コバルト酸化物の比較研究として、銅酸化物Y系高温超伝導体の高分解能角度分解光電子分光を行った。その結果、フェルミ準位近傍におけるエネルギーバンドが、5本のバンド(表面結合・反結合バンド、バルク結合・反結合バンド、一次元CuO鎖バンド)から構成されることを見出した。

表面バンドは、バルクの転移温度以下においてもフェルミ準位を横切り、金属的な振る舞いを示すことがわかった。また、バルクバンドの超伝導ギャップの波数依存性を測定することに成功し、ギャップ形状がd_<x^2-y^2>波対称性で良く記述されると結論した。水和コバルト酸化物超伝導体の超伝導発現機構を解明する目的で、高分解能光電子分光装置の建設・改良を行った。本装置および高輝度放射光施設を用いて、Na_<0.5>CoO_2における金属-絶縁体転移の起源を明らかにするために、高分解能角度分解光電子分光の精密な運動量および温度依存性の測定を行った。その結果、絶縁相においてエネルギーギャップを観測する事に成功し、そのギャップが強く波数に依存性して異方的である事を見出した。また、温度変化測定の結果、金属-絶縁体転移温度である50Kよりも遥かに高温からギャップが形成されていることがわかった。これらの実験結果から、エネルギーギャップの形成には磁性転移が密接に関係していると結論した。また、K(H)点におけるeg'フェルミ面の欠如がバルクの電子状態に普遍的なものかどうかを明らかにするために、低エネルギー光を用いた高分解能光電子分光を行った結果、20-100eVの紫外線を用いた実験と同様にeg'バンドはフェルミ準位に到達せず、K(H)点近傍のフェルミ面は存在しない事を明らかにした。さらに、コバルト酸化物の研究比較として、銅酸化物La系超伝導体の高分解能光電子分光測定を行った。その結果、超伝導状態におけるエネルギーギャップの測定に成功し、ギャップ形状が理論的に予想されるd_<x^2-y^2>波対称性から大きく逸脱していることを明らかにした。さらに、超伝導転移温度よりも上の温度において擬ギャップを観測し、その波数依存性が超伝導状態におけるアンチノードのエネルギーギャップと類似している事を見出した。これらの事から、擬ギャップと超伝導ギャップが密接に関係していると結論した。
雲内および上空に存在する難培養微生物由来の雲凍結核の観測

近年の大気科学・気候学における最先端の課題として、大気中微生物の凍結核としてのはたらきが雲物理や降水過程における一要素であるという仮説がある。様々な観測結果から仮説を裏付ける間接的証拠が続々と得られている一方で、全体の99%以上を占める難培養微生物については見過ごされたままである。本研究では、世界有数の高所観測所である富士山測候所において雲中および大気中の難培養微生物細胞を採取し、その凍結核としてのはたらき(氷核活性)を明らかにする。山岳域高所における大気中微生物の観測研究により、大気科学・気候学における雲に関する最先端課題の検証に資する知見を獲得する。
オンラインの政治的な話題についてのテキストに対するセンチメント分析

本プロジェクトの目的は既存のセンチメント分析を基に適合させた手法を用い、オンライン上の政治的な討論から得たテキストを意見により分類することであった。まず、正確率64.48%のベースラインをNaive Bayesモデリングで得た(人間が分類を行った場合の正確率は、投稿数の少ない投稿者87.5%、多い投稿者91%である)。IPSG-SIGNL 182において発表した論文"Aconsideration of sentiment analysis methodologies for classification of political opiniontexts."では、Peter TurneyのPointwise Mutual Information-Information Retrieval(PMI-IR)に影響を受けた方法を述べた。これには、元々のPMI-IRと類似した方法(異なるキーワード、トレーニングデータで)、PMI-IRでフィーチャー値を作成しSupport Vector Machineのモデルを作る方法を含む。これらの方法ではテキストと書き手の区別が充分実現しなかった。論文では、政治的な話題のテキストと他のセンチメントの関係のテキストはどの点で異なるかを述べ、この方法では効果が少ない原因の説明を行った。まず、以下の要領で利用データをフォーマットした。政治的な話題のウェブサイト、www.politics.comからダウンロードしたデータをMySQLのデータベースに取り込んだ。データの内訳は、投稿コメント、投稿者名、投稿者の政治的な思想傾向等である。フォーマット後のデータでは各投稿のオリジナル部分と引用部分が分けられ、各スレッドについて最初の投稿者が記録してある。次に、テキスト分類によるセンチメント分析の実験を行った。実験は、共同研究者のロバート・マルフの日本訪問中に行った。Naive Bayesモデリングで様々なテキスト分類のフィーチャーを使用し、基準値を求めた。この実験結果についてはマルフが2007年1月に"User classification forinformal online political discourse"という報告をまとめた。我々の予想通り、投稿コメントのテキストのみを利用する方法では、良い結果は得られなかった。必要な情報は、誰が誰に返信しているか等、投稿記事間の関係についての情報であった。統計的な解析により、投稿者は同意よりも反論を表す場合にコメントを投稿する傾向があることが分かった。その様な情報を加えてテキスト分類することにより、良い結果が得られた。
大気汚染の歴史を樹木年輪の硫黄同位体比から探る

本研究の目的は、樹木年輪中の硫黄の化学分析から、大気汚染の歴史を影響を評価する手法を検討することである。樹木は必要とする硫黄を、大気から二酸化硫黄として、そして土壌から硫酸イオンとして取り込んでいる。これらの硫黄は、葉で還元され有機型硫黄として組織に固定される。一部の有機型硫黄は毎年形成される年輪に保持されるので、年輪中の硫黄同位体比は供給源を反映していることになる。化石燃料の大量消費により、雨に含まれる硫黄同位体比は軽くなってきているので、大気汚染の寄与の歴史を年輪中の硫黄同位体比で評価できると考えられる。本研究では、福岡県太宰府市太宰府天満宮境内に生育していたが、原因不明のまま枯死したクスの木の年輪中の硫黄同位体比を分析し、クスノキへの大気汚染の影響を考察した。試料とした太宰府クスノキは推定樹齢500年(中心部欠如)であり、年輪中の金属元素のいくつかは特徴的な増加をある時期に示していた。この増加は1910年頃から始まっており、この時期に何らかの土壌環境の変化が起こったと推定される。年輪中の硫黄同位体比は、太宰府クスノキの硫黄源は、過去数百年は土壌・地下水であったが、この50年間は地表へもたらされた雨へ変わってきていることを示している。すなわち、1900年までの年輪は現在の土壌・地下水に見出された硫黄と同じ同位体比であるが、1900年代以降は化石燃料由来の軽い硫黄値を示していた。しかし、大気汚染環境が大きく異なる場所に生育しているクスの葉の硫黄同位体比分析結果は、太宰府クスノキは中程度の大気汚染環境で生育していたことを物語っていた。したがって、大気汚染が太宰府クスノキの枯死の直接的な原因ではないと結論された。
複雑系ネットワーク解析に基づくアントコロニーアルゴリズムの構築

本研究は,蟻の巣外部での採餌活動ばかりでなく工学的にはこれまでほとんど着目されなかった巣内部での活動も含め,蟻の効率的な生存活動全般をカバーする行動モデルとして「アントコロニーアルゴリズム」の構築を目指すものである。本研究では,まず実際の蟻の活動の観測・解析し,行動モデルを提案する。そして,巣内外に対応する蟻の活動フィールドを大型ディスプレイ上にモデル表示し,行動モデルに基づく蟻の活動シミュレーションを行う。また,同様の環境で蟻に見立てた小型移動ロボットを活動させ,動作を評価することで行動モデルを改善する。これら一連の活動を繰り返すことで目標達成を目指すものである。
水中ロボット向け電力通信機能を有する非接触給電装置の研究開発

水中で業務に携わるロボットに水中で給電するための「非接触給電ステーション」の開発にあたり、複数ある必要な要素技術の内、本科研費研究では「コイルの位置ズレ対策」および「電力通信」に絞って研究開発を実施した。送電コイルと受電コイルの位置関係のズレがもたらす影響を最小限に抑制するため、送電コイルや受電コイルの配置について検討を行った。これにより、水中ロボットが給電ステーションに対してどのように着底しても確実かつ効率よく給電する機会を最大化することができた。また海水中という高速無線通信が不可能な環境下で水中ロボットと給電ステーションが確実に通信を実現できる手段の開発を行った。本研究はAUV(自律航行型水中ロボット)向けの非接触給電装置の研究開発を行う。送電コイルと受電コイルの相対的位置ズレを最小化するため、各コイルを複数並列化する。ただし、最適なペアを判定するマッチング作業が必要となるため、コイル間で小電力をキャッチボールさせる仕組みを独自に導入するためのシステムの構築を目指している。平成27年度はハードウェアを中心として設計製作を行った。送電側インバータはCTBL制御をかけた位相シフトフルブリッジ回路である。CTBL制御は負荷の共振周波数を探し出し、これに追従するように動作周波数を制御する。共振周波数は、電池のSOCや送電コイルと受電コイルの間のギャップによって変化する結合係数によっても変化する。送電電力は送電側インバータの入力電圧および位相シフト制御により行うこととした。本研究で構想している非接触給電システムにおいては、AUVが給電ステーションにランディングした際に、送電コイルと受電コイルの間で電力転送が確実に行われるよう、双方のコイルをマルチ化している。ただし、送電および受電の双方のコイルをマルチ化することは、システムを複雑にすることから、できるだけ最適なコイルレイアウトを検討しなければならない。そこで送電コイル群のレイアウトおよび受電コイル群のレイアウトを最適にするための検証実験装置を設計した。実験装置では、送電コイル群と受電コイル群との相対的位置関係の変化を模擬できるよう、2自由度を持つ構造とした。特に、磁束漏れを防止するためのフェライトコアやリッツワイヤで構成されたコイルの重量を考慮した剛性と実験装置の軽量化を実現するため、パイプ素材を用いた。ただし、研究開始当初に想定していた以上に、コイル関連部品の納期が長く、一部パーツの取り付けや施工が終わっていない。ただし、この不可抗力的な遅れが研究に影響しないよう、一部の計測や試験を前倒しで実施している。例えば、コイル間のズレやギャップによる結合係数の変化については、様々な条件を変えて実測を行い、電磁誘導により電力転送をする上での限界点等の確認を行った。これらの結果から、マッチング動作に用いる電力通信のための通信手法について事前検討を行い、より確実な手法の選定を行った。これについては平成27年マリンエンジニアリング学術講演会で研究発表を行った。給電ステーションを模擬した大型の実験装置を製作した。この実験装置では、給電ステーション側に設置するコイル群のレイアウトを一定の範囲内で変更することができる。コイル単体にはリッツワイヤーを使用したドーナッツ状コイルを使用した。給電ステーション側には複数のコイルを敷き詰めた。AUV側のコイルは給電ステーション側と同じドーナッツ状コイルを使用した。AUVが給電ステーションのあらゆる位置、向きに着底することを模擬するため、AUVコイルのXY平面上の位置とX軸回りの回転を細かく変更できるよう、装置の設計製作を行った。AUV側に搭載するコイルがN個、給電ステーション側に設置するコイルがM個であるとすると、送受電するコイルペアの組み合わせはN×M通りあることとなる。単位面積当たりのペア数が多ければ多いほど、AUVが給電ステーションのどこに着底しても確実に効率良く受電することが可能となるため、N×Mのペア数は重要な要素である。一方で、AUV側は搭載重量や許容容積の関係から、コイル数を増やすことは現実的に難しい。そこで、AUV側のコイルは2枚程度とし、給電ステーション側のコイルを多くしている。このN×M組のペアの中で最も送受電に適切、すなわち結合係数の高いペアを用いて送受電を行う。この時、給電ステーション側のコイルがどのようなレイアウトで、AUVに搭載する2枚のコイルの中心間距離をどのようにすれば、より高い結合係数のペアを見つけることができる可能性が高まるか、といった確率論的なアプローチから検討する必要がある。上記の課題に対し、電磁界解析シミュレーションに頼らず、試作実験装置を駆使して実験プロセスを経てデータ収集と解析を行った。その結果、給電ステーション側コイルのレイアウトおよびAUVコイル側のコイル間距離の最適値を見出すことができた。初年度(平成27年度)は、実験用資材の仕様決定、納期等がずれ込んだ影響で実験装置の製作に遅れが生じた。しかし2年度目(平成28年度)の上期には実験装置が完成し、遅れを取り戻すため、膨大な実測データを自動的に整理解析する仕組みを作成し、解析を行った。その結果、給電ステーション側のコイルを多層化し、かつ各層のコイルを格子配列にすることで、コイルの設置数をあまり増やさずに結合係数の高いペアを見出す確率を上げることができることを明らかにした。同時にAUV側コイルの中心間距離をどのように設定すべきか、実験データと幾何学的視点から一定程度の理解が得られている。

このコイルレイアウトの最適化については、当初よりかなり先行して結果が得られている状況である。一方で、結合係数の高いペアを見つけるためのアルゴリズムの作成に想定以上に時間を要しており、当初計画より遅れている。以上のことから、総合的に見て「おおむね順調に進展している」と判断される。前年度に実施した給電ステーション側の送電コイルのマルチコイル化とコイルレイアウトの最適化の方法論を前提として、実際にどのように最適なコイルペアを見つけるか、という方法論について検討を行った。この最適なコイルペアとは、給電ステーション側に複数存在する送電コイル群の中から、送電に最も有利な位置条件にあるコイルを1つ選びだすことである。また同時に2個程度搭載する水中探査機側のコイルのどちらを受電コイルとして使用するかを判断することである。この作業を「コイルマッチング」と呼ぶ。陸上の非接触給電装置では、この送電コイルと受電コイルの「位置合わせ」はタイヤとアクチュエータにより行われるが、海水という高密度流体環境(空気の800倍の密度)では、水中探査機のスラスターによる細やかな位置制御を望むことはできない。また、アクチュエータの進化により、将来的に水中探査機の位置制御が可能になったとしても、探査機側のコイルと給電ステーション側のコイルの位置関係を判別することは極めて困難である。加えて、超音波やレーザー光による測距でコイルの位置関係把握を行う場合、これらのセンサー異常がそのまま給電不能に直結するようでは、水中探査機向けのエネルギーインフラ設備としての不十分である。以上のことから、平成29年度は外部センサーに依存しない(すわなち故障リスクを抑えた)コイルマッチング手法について検討を行い、試作した実機により検証を行った。理論的な事前検証と実験検証を経て、提案手法が有効であることを確認した。水中で業務に携わるロボットに水中で給電するための「非接触給電ステーション」の開発にあたり、複数ある必要な要素技術の内、本科研費研究では「コイルの位置ズレ対策」および「電力通信」に絞って研究開発を実施した。送電コイルと受電コイルの位置関係のズレがもたらす影響を最小限に抑制するため、送電コイルや受電コイルの配置について検討を行った。これにより、水中ロボットが給電ステーションに対してどのように着底しても確実かつ効率よく給電する機会を最大化することができた。また海水中という高速無線通信が不可能な環境下で水中ロボットと給電ステーションが確実に通信を実現できる手段の開発を行った。現在、昨年度予定していた送受電コイルシステムの完成を急いでいる。加えて、AUV内の電池を限られた予算内で模擬できるよう、電子負荷も同時に製作している。これらの設計試作を第1四半期中に終え、第2四半期は実験装置のテスト運用と追加補修および装置校正にあてる。その後第3四半期に各種条件を行い、データを整理してXY平面上に結合係数とマッチング効果に関するマップを製作し、データ解析を行う。第4四半期はデータ解析結果から最適なコイルレイアウトについて実験的な検証を行う。平成28年度までの研究で、送電コイルと受電コイルが高い確率で結合係数の高い状況を作るためのレイアウトが明らかになった。
左心室内3次元血流ベクトルの超高時間分解能超音波計測システムの開発

平成30年度は通常の超音波診断装置でも使用可能である1.5次元(1.5D)超音波アレイプローブをシミュレーションに基づいた設計し、その使用をもとに開発を行った。また、同時に任意断面における2次元血流推定法を確立した。1.5D超音波アレイプローブは当初の計画通り、空間分解能, SNR,血流速度推定精度の観点からシミュレーションを行い,仕様を決定した。シミュレーションの結果、中心周波数: 3.0 MHz ,素子サイズ: 0.5 mm ×0.5 mmを2次元的に配置(256 ch: 32 ch ×8 ch)した構造となった。実測評価には当初の計画とは異なり、Microsonic社製の超音波送受信システム(RSYS0002)を用いる予定である。また、2次元血流推定法に関してもシミュレーションを用いて、異なる角度の拡散波を用いた手法、スペックルトラッキング法、ベクトルフローマッピング法の3手法を比較した。この3手法において、血流速度推定精度およびフレームレートの観点からスペックルトラッキング法、ベクトルフローマッピング(VFM)法の2手法を候補手法として決定した。次年度では、3次元血流推定法に適用した場合の推定精度を比較検討する予定である。また、任意断面において、流体力学法則を用いた2次元血流推定法の推定精度をシミュレーションによって検証し、十分な推定精度を有することを確認した。この2次元における検証結果より3次元での実行可能性がより確実なものとなった。さらに、上記の手法をヒト心臓に適用し、任意断面における2次元血流推定が可能であることも確認した。当初の計画通り、1.5D超音波アレイプローブのシミュレーションに基づいた設計・開発、任意断面における2次元血流推定法の確立が出来たため、平成30年度に予定していた計画に進めることが可能である。平成31年度では、平成30年度に製作した1.5D超音波アレイプローブを用いて、ファントム、および可能であれば生体の心臓の3次元血流推定を行う予定である。また、血流推定精度向上のための検討も引続き行う予定である。
Capnocytophaga属の二新種の電子顕微鏡による観察

申請者らは,歯肉縁上歯垢よりCapnocytophaga属に類似した細菌を分離した。光学顕微鏡的観察,生化学的性状,DNAのGC比,ATCC株とのDNA相同性を調べたところ,この細菌はCapnocytophaga属に属し,既知の種とは異なる二つの新種であることが判明した。一新種(Species A)はTBBP培地でB型溶血性を示し,他の一新種(Species B)はグラム染色により菌体内に石炭酸フクシンに濃染する顆粒が認められた。この二新種の微細構造を透過型電子顕微鏡を用いて観察し,既知のCapnocytophaga属との比較検討を行った。試料の作製は以下のとおりである。(1)新種のCapnocytophaga菌株をGAM培地に培養,集菌し,グルタールアルデヒドと四酸化オスミウムを用いて固定した。(2)エタノール脱水した後,プロピレンオキサイドに置換し,さらに,プロピレンオキサイドをレジンに置換し,重合した。(3)重合された試料をダイヤモンドナイフ,電顕用マイクロトームを用いて薄切し,ウラン染色した。
時間相関を持つ雑音下における多重安定系の動力学の研究

本年度は、パリティ対称性を持つ一次元周期ポテンシャル中で,ノイズを受ける散逸粒子の動力学を議論しました.ノイズには,その確率密度にパリティ対称性を持ちスペクトルが白色である一様乱数と,この乱数に同じ確率密度,スペクトルを持つカオスノイズ(テントマップカオス)を用いました.数値シミュレーションの結果,一様乱数下では,粒子は単なる拡散に従うものの,カオスノイズ下では,粒子はパリティ対称性を破り,一方向に動き続けることが示されました.カオスノイズ下では,ポテンシャル障壁の遷移確率も,乱数ノイズ下に比較して,オーダーが何桁も異なる程大きい値をとります.私は,この特異な現象の起こる原因が,テントマップカオスの不安定平衡点の分布がパリティ対称性を破っていることにあることを明らかとしました.また、周期ポテンシャルの振幅をゼロにすると、2種のノイズ下での粒子の運動にマクロな差異は見られなくなります。従って,カオスノイズの不安定平衡点の分布の対称性の破れは,多重安定系にあって初めて,粒子の動力学に影響を与えるものです。摂動時系列の言わば「動的対称性の破れ」が対称ポテンシャル中で粒子にマクロな流れを生じさせる事実は,反応速度論や核形成問題等に関連した確率過程論からの研究に於ても報告されておらず,この方面にも強いインパクトを与えるものと考えます。また、この成果は生体内に於けるアクチン=ミオシン系のエネルギー変換問題(化学エネルギーから力学的エネルギーへ)との関連からも注目されるものとなっています。
二重ペロブスカイト型酸化物の電子状態の系統性の研究

本研究の目的はSr_2FeMoO_6を含む二重ペロブスカイト型酸化物一般の電子状態の系統性を電子分光によって明らかにし、そこから典型的な二重ペロブスカイト型酸化物における高いフェリ磁性転移温度、大きなトンネル磁気抵抗効果、及びハーフメタルの起源、を明らかことにある。本年度は、Fe系以外の試料については不純物相或いは高い絶縁性の影響で高精度の測定ができなかったため、金属絶縁体転移を示す(Sr_<1-y>Ca_y)_2FeReO_6に集中して研究した。実験は高エネルギー加速器研究機構・物質構造科学研究所・放射光研究施設の軟X線ビームラインBL-11Dにおいて行った。入射光エネルギーは60200eV程度で、測定温度は20K200K、エネルギー分解能は60-80meVである。その結果、フェルミ準位近傍には、Sr_2FeMoO_6で見られたハーフメタリックな二重ペロブスカイト系特有のダブルピーク構造を観測した。低温(20K)の測定では、二つのピークのうちのフェルミ準位に近い側の構造は、yを大きくするにつれて強度が抑えられてゆき、y0.5付近で金属から絶縁体に転移することを観測した。これはこれまでの電気伝導度の研究などと一致する。一方、各yで温度を200Kから20Kまで変化させ、yと温度による相図を作成し、これがこれまでの結果とも一致していることを見出した。これらからCa側の金属絶縁体転移の起源について、LDA+Uバンド計算(共同研究)の結果とも比較しながら探求し、通常は大きくないと考えられているReサイトの電子相関が、Reの高い価数、電子数が2であること、さらに二重ペロブスカイトの結晶構造から実際には極めて大きく、これが絶縁相形成に大きく寄与していることを見出した。金属絶縁体この結果について現在論文作成中である。超巨大磁気抵抗(CMR)がペロブスカイト型Mn酸化物で観測されて以来、ハーフメタリックな電子状態を利用したスピンデバイス応用のために様々な物質が研究されているが、最近、Fe系二重ペロブスカイトSr_2FeMoO_6が大きなトンネル磁気抵抗(TMR)を室温で示し、またバンド計算ではハーフメタルとなることが明らかとなった。このため、Mn酸化物と比較した基礎・応用研究が展開されはじめた。本研究の目的はこの二重ペロブスカイト型酸化物の電子状態を電子分光によって明らかにすることにある。本年度は、Sr_2FeMoO_6および金属絶縁体転移を示す(Sr_<1-y>Ca_y)_2FeReO_6の電子状態を光電子分光法により研究した。その結果、Sr_2FeMoO_6については、ハーフメタリックな二重ペロブスカイト系に特有と考えられるダブルピーク構造をフェルミ準位近傍の光電子スペクトルに見出し、またイオン化断面積を変化させることでその最初のピークがダウンスピンバンドのみからなることを実験的に示した。一方(Sr_<1-y>Ca_y)_2FeReO_6については、上記のダブルピーク構造のうちフェルミ準位に近いもののスペクトル強度が抑えられていることを見出した。さらに低温の電子状態がy0.5付近で金属から絶縁体に転移することを観測し、y=1.0の試料については降温に従って140K付近で金属絶縁体転移を観測した。
身体情報フィードバックを用いた人の起立運動改善システムの構築

我が国の高齢者人口は20%を超え,社会保障費の増大や介護者への負担,生活の質の低下が問題となっている.その状況を改善するため本研究では,ヒトの日常生活動作の起点となるヒト起立動作に着目した.ヒトは異なる座面高においても運動速度を調整しながら起立を達成することができる.これはヒトの身体に含まれる冗長性に起因するものであるが,運動中にヒトがどのようにこの冗長な筋をいかに制御しているのか十分に解明されていない.そのため本研究では特に筋シナジーと呼ばれる複数筋の協調という運動単位に注目した解析を行い,ヒトの起立動作中にどのような筋シナジー構造があって,異なる運動に対していかに適応的に運動を達成するのかを明らかにした.ヒト被験者に対する計測実験では,運動中の身体軌道・床反力・筋活動を計測し,それらのデータから非負値行列因子分解を用いることで,筋シナジーを抽出する.身体軌道と床反力のデータはそれぞれ起立における4つのフェーズを同定するために用いた(上体の前屈,離床,全身の伸展,姿勢制御).特に異なる座面高と運動速度が異なる起立動作に対しても,4つの非常に類似した筋シナジーの空間パターンが存在し,異なる座面高に対してはその振幅を調整し,異なる運動速度に対しては継続時間を調整することで個別の筋を制御することなく適応的な動作が生成されることを示すことができた.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は高齢社会における高齢者の身体機能の回復を目的に,日常動作の基本となる起立動作に着目し,起立動作の生成メカニズムを解明し,臨床の場で活用されるトレーニング手法を提案することが目的である.従来の研究では人の起立動作の訓練は同じ環境で行われており,それでは必ずしも複雑な外部環境(椅子の高さ,足の位置,動作の速度など)に適応することができない.そのため本研究では,人の適応的行動生成メカニズムを解明することで、異なる環境にも適応できる運動機能の獲得手法の確立を目指す.本年度では,人の起立動作時の身体運動を調査するために,光学式モーションキャプチャを使用した身体軌道計測,床反力計を用いた臀部と足部からの反力の計測,ポータブル筋電計による表面筋電位の計測を行うことができるシステムの構築を行った.これにより人の動作時の身体運動の測定が可能となり,人の動作時の軌道・力・発揮筋力を調べることができる.本年度では,人がいかに外部環境や自身の目的に合わせて動作を適応的に生成しているかを調査するために,構築された装置を使用して,健常な3名の被験者から起立動作時のデータを取得した.椅子の高さを下腿の長さに合わせて正規化し(50%と100%),動作の速度はメトロノームのテンポ(20/40/80BPM)に合わせて運動を行ってもらった.身体軌道の測定には26ヶ所に反射マーカーを使用し,筋肉は下肢の6筋肉(大腿直筋,外側広筋,内側広筋,大腿二頭筋,前脛骨筋,腓腹筋)を測定した.本実験から得られた結果として,起立動作を行う際には,外部条件や動作の速度に依らず, 3つの不変的な筋肉の協調発揮が見られることが分かった.ただし,異なる速度の動作を生成するためには,それぞれの筋肉の協調発揮の発火頻度の継続時間を変更することで適応していることが解明された.我が国の高齢者の割合は20%を超え,高齢社会に突入している.高齢者の身体機能の低下は高齢者自身の生活の質の低下を招き,社会問題となっている.この状況を改善するため,申請者はヒトの起立動作に着目してきた.ヒトの起立動作は日常生活動作で起点となる動作であり,その動作を支援することは重要である.運動の支援を行うには足りない力を補助するだけでなく,高齢者や支援される人が自己効力感(自分が目標を達成することができるという感覚)を持つことが大切である.従来この自己効力感は医療の現場などで医療従事者によって経験的に与えられてきたため,個人の経験に依ることが多い.これに対し,本研究ではロボット技術を用いて,高齢者の状況を計測し,状況に応じてアシスト装置を動作せることで,目標とする運動を徐々に難しいものに変化させ,心理的な障壁を克服し,身体機能の拡張を行うものとする.人が自己効力感を得るためには,自身が持つ心理的な障壁を克服して運動することが大切である.そのためには,運動を行っている際に自分が直面している問題が難しいと感じることなく,問題を達成させる必要がある.本研究では最小可知差異に着目した.最小可知差異はヒトが気づくことができる最小の変化量で,この範囲内で徐々に身体運動を拡張することで,心理的障壁を克服できる.本提案システムを実現するためには,本研究では特に起立動作において重要な座位での前屈動作を対象に股関節の最小不可知差異の測定と算出を行った.特に人の知覚特性を考慮した上で,3つの異なる条件下(能動運動,受動低速,受動高速)における最小可知差異を調査した.高齢者と健常者を比較したときに高齢者では受動的に動かされかつ高速に動作をする際に有意に最小不可知差異が上昇し,自身の身体位置を知覚できる割合が低下することが明らかとなった.本研究の知見をもとにアシスト装置の参照軌道を提案した.我が国の高齢者人口は20%を超え,社会保障費の増大や介護者への負担,生活の質の低下が問題となっている.

その状況を改善するため本研究では,ヒトの日常生活動作の起点となるヒト起立動作に着目した.ヒトは異なる座面高においても運動速度を調整しながら起立を達成することができる.これはヒトの身体に含まれる冗長性に起因するものであるが,運動中にヒトがどのようにこの冗長な筋をいかに制御しているのか十分に解明されていない.そのため本研究では特に筋シナジーと呼ばれる複数筋の協調という運動単位に注目した解析を行い,ヒトの起立動作中にどのような筋シナジー構造があって,異なる運動に対していかに適応的に運動を達成するのかを明らかにした.ヒト被験者に対する計測実験では,運動中の身体軌道・床反力・筋活動を計測し,それらのデータから非負値行列因子分解を用いることで,筋シナジーを抽出する.身体軌道と床反力のデータはそれぞれ起立における4つのフェーズを同定するために用いた(上体の前屈,離床,全身の伸展,姿勢制御).特に異なる座面高と運動速度が異なる起立動作に対しても,4つの非常に類似した筋シナジーの空間パターンが存在し,異なる座面高に対してはその振幅を調整し,異なる運動速度に対しては継続時間を調整することで個別の筋を制御することなく適応的な動作が生成されることを示すことができた.26年度が最終年度であるため、記入しない。目標とする起立動作支援システムの設計のためのパラメータ同定を行うことができたため.高齢者の身体機能の低下には様々な原因があり,心理的障壁に加えて,筋力の衰えが挙げられる.しかしヒトの身体に付着する筋は関節の数に対して冗長で,どのようにして筋活動を制御しているのか解明されていない.しかしヒトは様々な椅子からも立ち上がることができ,その適応的な運動生成のメカニズムを知ることは起立支援に必要不可欠である.次年度以降では,このような筋のメカニズムを解明する.26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度では,新規に購入した装置を使用した新しい計測システムを構築することができ,これにより動作時の複数データの同時取得が可能となった.本年度では,それらの装置を使用した計測実験から,共通する筋協調の構造を解明することができた.これらの成果から,本研究は順調に進展していると判断する.本研究で対象とする起律動作の解明のために,本年度では健常若年者を対象とした計測実験を行ってきた.しかしながら,高齢者の身体機能の改善を目標とする以上,健常若年者だけではなく,高齢者の起立時のデータが必要不可欠である.そのため,来年度では共同研究者である東京大学医学部付属病院の岡敬之氏との連携を強め,高齢者や疾患を有している方でのデータの取得をし,若年者との差分を調べることで,身体機能改善の方法を調査する.
内皮ならびに上皮細胞におけるカベオレ形成と極性輸送の調節機構

Apical側、basolateral側細胞膜上でのタンパク質、脂質の非対称分布が内皮や上皮などの極性細胞の機能発現に必須である。本研究は、極性細胞におけるapical側細胞膜へのglycosylphosphatidylinositol anchored (GPI結合型)タンパク質の局在化機構を明らかにすることを目的とした。透過フイルター上に培養したヒト小腸上皮細胞(CaCo-2)では、極性が形成されているにも関わらずGPI結合型アルカリフォスファターゼがapical、basolateral両側細胞膜に存在していることを明らかにした。このことは、CaCo-2細胞ではGPI結合型タンパク質のapical細胞膜への局在化能が低下していることを示唆している。さらに、CaCo-2細胞ではGPI結合型タンパク質の極性移送に関与しえいると考えられるcaveolinタンパク質の合成が著しく低いことをWestern blotting、RT-PCR.法により明らかにした。現在、ヒト繊維芽細胞およびHeLa細胞より単離したcaveolin cDNAを動物細胞発現ベクター(PME18S)に組み込みCaCo-2細胞に導入し、GPI結合型タンパク質輸送におけるcaveolinの役割を解析中である。また、GPI結合タンパク質輸送におけるスフィンゴミエリンの役割を解析する目的でCD59cDNAをスフィンゴミエリン合成温度感受性変異CHO株に導入し解析系を作製している。
日本中世における商人団の経営組織と経営理念についての研究

今回のテーマ「日本中世における商人団の経営組織と経営理念についての研究」の目的は、中世の商業=座商業が中世社会の展開のなかで、彼らの商業行為の基盤となる「経営理念」「経営組織」がどのように変容していくのかを追求・検討することにあった。この点の成果としては、(1)「八坂神社文書」「祇園社記」「祇園執行日記」の綿座関係の史料を分析して、本座と新座の相論が、中世の経済発展のなかで本来的な「座」の商業形態を固守しようとする本座と、新たな社会的要求(需要)に対応した商業形態を模索し始めた新座との「座」の経営理念をめぐる両者の争いである、と結論付けることができた。(2)「離宮八幡宮神社文書」の分析から、大山崎油神人と15世紀後半から地方に成立してくる油商人との相論は、中世から近世への転換期に対応する流通構造の変容のなかで「座」の経営論理・経営組織を貫こうとする大山崎油神人と新たな社会に対応した商業形態を追求しようとする「新儀商人」との対決であったと考えられる。すなわち、中世社会の転換点である14世紀(前期から後期へ)では座内部での経営論理を巡る新旧対決が起こり、さらに中世から近世への転換期には中世的な「座」の経営組織そのものの存在価値を問われる「座商人」と「座外商人」との対決が起きるという構図を描けるのではないか、と考えている。
人体発生学教育・研究支援のためのヒト胎児三次元画像プログラムの開発

本研究の目的は,発生学において時々刻々変化する胎児の変形過程を理解するために,MR(核磁気共鳴)マイクロスコープなどを用いて胎児標本から三次元画像を抽出し,これにより取り出された胎児の外表・内臓形状を提示することによる発生学教育・研究支援プログラムを開発することである.当該研究期間における研究成果は以下の通りである。(1)京都大学先天異常標本解析センターでは、総計4万体に及ぶ胎児標本(京都コレクション)を所蔵している.所望の標本を効率よく検索し,対応する画像データおよび付随する書誌情報を活用するプログラムとして、標本データの検索・表示システムを構築した.システムは,検索された多数の標本外表の三次元形状に対し,視線方向と表示範囲を一括して更新し,標準形状を持つ胎児モデルと比較観察する機能をもつものとした.(2)京都コレクションには連続切片の形で保存された標本が多数あり,これを効率よく三次元画像化するシステムを開発した.システムは外表写真から得られる標本存在範囲を三次元画像化に導入することを特徴とし,一連の作業を手動操作と自動処理の組み合わせにより実現するものとした.(3)三次元画像の解析を支援するため,多次元スカラ場から得られる等値面間の並立・包含関係を木構造記述する手続きに基づき,これらの関係を可視化する手続き,ディジタル画像の特性を考慮して等値面位相構造を記述する手続き,三次元画像から外表・内臓領域をインタラクティブに抽出する手続きを開発した.(4)ヒト胎児の外表・内臓に関する標準的な変形と,臓器の出現・消滅を記述する時空間四次元モデルを構築した,構築モデルにより,ヒト胎児の形態形成過程が臓器別に動画像の形で表示可能となる,またこのモデルを用い,(3)により抽出されたヒト胎児標本の外表・内臓形状をモデルと適切に並列表示するプログラムを開発した.本研究の目的は,発生学において時々刻々変化する胎児の変形過程を理解するために,MR(核磁気共鳴)マイクロスコープなどを用いて胎児標本から三次元画像を抽出し,これにより取り出された胎児の外表・内臓形状を提示することによる発生学教育・研究支援プログラムを開発することである.当該研究期間における研究成果は以下の通りである。(1)京都大学先天異常標本解析センターでは、総計4万体に及ぶ胎児標本(京都コレクション)を所蔵している.所望の標本を効率よく検索し,対応する画像データおよび付随する書誌情報を活用するプログラムとして、標本データの検索・表示システムを構築した.システムは,検索された多数の標本外表の三次元形状に対し,視線方向と表示範囲を一括して更新し,標準形状を持つ胎児モデルと比較観察する機能をもつものとした.(2)京都コレクションには連続切片の形で保存された標本が多数あり,これを効率よく三次元画像化するシステムを開発した.システムは外表写真から得られる標本存在範囲を三次元画像化に導入することを特徴とし,一連の作業を手動操作と自動処理の組み合わせにより実現するものとした.(3)三次元画像の解析を支援するため,多次元スカラ場から得られる等値面間の並立・包含関係を木構造記述する手続きに基づき,これらの関係を可視化する手続き,ディジタル画像の特性を考慮して等値面位相構造を記述する手続き,三次元画像から外表・内臓領域をインタラクティブに抽出する手続きを開発した.(4)ヒト胎児の外表・内臓に関する標準的な変形と,臓器の出現・消滅を記述する時空間四次元モデルを構築した,構築モデルにより,ヒト胎児の形態形成過程が臓器別に動画像の形で表示可能となる,またこのモデルを用い,(3)により抽出されたヒト胎児標本の外表・内臓形状をモデルと適切に並列表示するプログラムを開発した.本研究の目的は、発生学において時々刻々変化する胎児の変形過程を理解するために、MR(核磁気共鳴)マイクロスコープなどを用いて胎児標本から3次元画像を抽出し,これより取り出された胎児の外表・内臓形状を提示することによる発生学教育・研究支援プログラムを開発することである。本年度の実績は以下の通りである。(1)京都大学先天異常標本解析センターでは、総計4万体に及ぶ胎児標本(京都コレクション)を所蔵している.発生学教育・研究支援プログラムを開発するにあたり、所望の標本を効率よく検索し,対応する画像データおよび付随する書誌情報を活用するために、標本データの検索システムを構築した。(2)京都コレクションにはホルマリン固定された標本(マクロ標本)の他に,連続切片の形で保存されたものが多数あり,現時点ではMRマイクロスコープによる画像よりも微細な組織構造が観察できることから,これを3次元画像化する手続きの検討を行った.切片標本は,スライドスキャナにより2次元画像として画像化出来る.連続切片画像を3次元画像化する際には切片間の位置合せを行う必要があるが,隣接切片間の類似性のみから局所的な位置合せを行うと再構成された3次元画像は全体として元の標本形状を反映しない場合があることから,切片の存在範囲を外表写真を元に設定するものとし,複数の外表写真から3次元的な存在範囲の設定を簡便に行う手続きを開発した.(3)胎児標本から得た3次元画像より内臓の形状を抽出するためには,抽出結果の基準となるモデルが必要となることから,代表的な胎児標本のMR画像を用い,画像と位置関係の対応する内臓三次元モデルの構築をマニュアル作業により行った.本研究の目的は,発生学において時々刻々変化する胎児の変形過程を理解するために,MR(核磁気共鳴)マイクロスコープなどを用いて胎児標本から三次元画像を抽出し,これにより取り出された胎児の外表・内臓形状を提示することによる発生学教育・研究支援プログラムを開発することである.本年度の実績は以下の通りである.

1.前年に構築した,ヒト胎児標本データベースの検索システムに機能を加え,検索された標本の外表形状を効率よく提示するシステムを構築した.標本の外表形状は三次元画像から抽出される三次元ポリゴンメッシュにより表現した.システムはネットワークを介したサーバ・クライアントシステムとして構築し,標準的な胎児の三次元形状モデルを用い,検索された多数の標本外表に対する三次元的な視線方向と表示範囲を,モデル操作に従い一括して更新する機能をもつものとした.2.前年に検討した,複数の外表写真から標本の存在範囲を求める手続きを用い,連続切片標本から三次元画像を効率的に構築するシステムを構築した.連続切片標本はプレパラート上に数十枚ずつ配置されており一体当たりの総計が100枚から1000枚におよぶことから,作業の効率化が不可欠である.システムは(1)連続切片画像の取得,(2)外表写真からの標本存在範囲の抽出,(3)標本存在範囲制限と連続切片の位置合わせによる三次元画像再構成,の一連の作業を,グラフィカルユーザインタフェースを用いた手動操作と自動処理の組み合わせにより実現するものとした.本研究の目的は,発生学において時々刻々変化する胎児の変形過程を理解するために,MR(核磁気共鳴)マイクロスコープなどを用いて胎児標本から三次元画像を抽出し,これにより取り出された胎児の外表・内臓形状を提示することによる発生学教育・研究支援プログラムを開発することである.本年度は研究期間の最終年度であり,実績は以下の通りである.1.直接的な内部構造の観察が困難な三次元画像の解析を支援するため,多次元ディジタル画像から得られる等値面間の,並立・包含などの位相関係を木構造記述する手続き(Region-based Contour Tree)を開発した.2.三次元画像から得られる等値面間の並立・包含関係を利用者が直感的に把握できるようにするため,1.で得られた木構造を基に,等値面の関係を矩形形状の入れ子構造で表現する手続き(Contour Nest)を開発した.3.胎児標本三次元画像から標本の外表・内臓を抽出するために,1.で得られた木構造により記述される等値面間の位相関係に基づいて,抽出対象領域と連結しない雑音領域と,対象領域内部た生じ得る穴(空洞)領域の排除を保証する領域抽出をインタラクティブに実現する手続きを開発し,これを実現するシステムを実装した.4.ヒト胎児の変形過程に関する教育・研究を支援する目的で,外表・内臓の標準的な変形を記述する時空間4次元モデルの構築した.モデルは3次元的な変形と共に,内臓における臓器の出現・消滅を記述可能としている.またこのモデルを用い,3.を用いて抽出されたヒト胎児標本3次元画像の各部との適切な並列表示により,標本の時空間的な個体差を示すプログラムを開発した.
生物起源炭酸塩の微小領域元素分布による新たな視点からの古環境・古生態復元

二枚貝殻を用いた古環境復元で最も多く用いられている長寿二枚貝Arctica islandicaの局所微量元素分析を行った.その結果から,Arctica islandicaの微量元素分布は殻中の有機物濃度と結晶構造によって決まることを明らかにした.従来の微量元素取り込みメカニズムに関する研究では,外部環境の影響だけでなく成長速度や母液の組成変化に影響を受けると指摘されていたが,今回の分析から成長様式の変化に由来する有機物濃度の変化や,種によって固有の殻構造に強く影響を受けていることが明らかになった.また,東京湾から採取されたムラサキイガイ(Mytilus)殻に関しても微量元素の分布は殻中の有機物濃度と結晶構造に起因している事が明らかになった.Arctica islandicaの殻はアラゴナイトであり,Mytilusはカルサイトで異なる結晶構造を持つが,両者ともに同様の微量元素変動メカニズムを持っており,生物石灰か作用および結晶形成時の物理化学的反応が大きく元素組成に影響を与える事を示している.ストロンチウム高濃度海水を用いたサンゴ骨格高時間解像度マーキングの実験に関しては,サンゴ骨格の微細骨格構造にみられる成長縞が昼に形成され,成長線が夜に形成されるという,微細骨格構造形成の日周サイクルがあることが明らかになった.これはサンゴの共生藻類の光合成によって石灰化が促進されるというモデルと調和的であり,初めてサンゴの日輪を明らかにしたものである.この結果は,従来では週程度の時間解像度で古環境復元が行われてきたサンゴ骨格において,微細骨格構造を丁寧に観察する事で時間解像度を数時間のスケールまで高められる可能性を示している.本研究の目的は,環境履歴が詳細にわかっている試料や飼育実験で環境を制御した試料を高空間分解能で分析し,微小領域での元素分布と微細骨格構造を比較することで,元素変動メカニズムを明らかにすることである.浮遊性有孔虫殻の微小領域での元素分布がどのようであるかという基礎的な知見を得るために,様々な種の浮遊性有孔虫殻のMg/Ca,Sr/Ca,S/Ca比を1マイクロメートル以下の空間分解能で分析し,その微量元素分布と微細骨格構造を比較・観察した.その結果,分析した全ての種において,殻内に薄くラミネートしている有機薄膜部分でMg/CaとS/Ca比が高くなっていることが明らかになった.特に,これまで殻内のMg/Ca比の変動メカニズムを調べる上でモデル生物となっていたOrblina Universaにおいて,従来は有孔虫の水柱内での鉛直移動による水温および体内pHの変化が主たる変動要因だと考えられてきたが,本研究の結果殻内の有機物の微細分布が主たる変動要因である事を詳細な観察から明らかにできたことは重要な成果である.最近の報告で,母液内の有機物濃度がカルサイトのMg/Ca比に大きく影響を与えることが明らかになっており(Stephenson et al.2008,Science;Wang et al.2009,PNASなど),本研究で得られた結果は有機物含有量が浮遊性有孔虫のMg/Ca比に大きく影響を与える事を示唆している.このような効果は浮遊性有孔虫のMg/Ca比を用いた古水温復元ではほとんど考慮されておらず,有孔虫殻を用いた地球化学・古海洋学に大きなインパクトを与える成果である.二枚貝殻を用いた古環境復元で最も多く用いられている長寿二枚貝Arctica islandicaの局所微量元素分析を行った.その結果から,Arctica islandicaの微量元素分布は殻中の有機物濃度と結晶構造によって決まることを明らかにした.従来の微量元素取り込みメカニズムに関する研究では,外部環境の影響だけでなく成長速度や母液の組成変化に影響を受けると指摘されていたが,今回の分析から成長様式の変化に由来する有機物濃度の変化や,種によって固有の殻構造に強く影響を受けていることが明らかになった.また,東京湾から採取されたムラサキイガイ(Mytilus)殻に関しても微量元素の分布は殻中の有機物濃度と結晶構造に起因している事が明らかになった.Arctica islandicaの殻はアラゴナイトであり,Mytilusはカルサイトで異なる結晶構造を持つが,両者ともに同様の微量元素変動メカニズムを持っており,生物石灰か作用および結晶形成時の物理化学的反応が大きく元素組成に影響を与える事を示している.ストロンチウム高濃度海水を用いたサンゴ骨格高時間解像度マーキングの実験に関しては,サンゴ骨格の微細骨格構造にみられる成長縞が昼に形成され,成長線が夜に形成されるという,微細骨格構造形成の日周サイクルがあることが明らかになった.これはサンゴの共生藻類の光合成によって石灰化が促進されるというモデルと調和的であり,初めてサンゴの日輪を明らかにしたものである.この結果は,従来では週程度の時間解像度で古環境復元が行われてきたサンゴ骨格において,微細骨格構造を丁寧に観察する事で時間解像度を数時間のスケールまで高められる可能性を示している.