hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地球プラズマ圏大規模電子密度構造の統計的解析のための信号処理法に関する研究

宇宙空間の応用は、人工衛星を利用した測位や環境モニタリング、現在計画中の宇宙太陽発電所など様々な目的のために拡大しており、地上-衛星間の電波伝搬環境の詳細な把握が必要とされている。高度数100kmまでに存在する電離層に関しては、さまざまな方法で調査が進められているのに対して、その外側をドーナツ状に取り巻く「プラズマ圏」と呼ばれる広大な領域は地上からの直接観測が困難であり、科学衛星による観測にゆだねられている。特に電波伝搬に直接影響を及ぼす電子密度は、その分布が比較的短時間にダイナミックに変化することが知られている一方で、単独衛星の観測では時間変化と空間変化が切り分けられないという問題があった。本研究では、日本の科学衛星「あけぼの」で観測された超長波の電磁波動を利用して「プラズマ圏」の大規模な電子密度分布をリモートセンシングするアルゴリズムを開発し、地球周辺のグローバルな電子密度分布の構造を推定できるようにした。本年度は、特にあけぼのWBA観測装置のデータを自動処理するシステムの開発に成功し、系統的に電子密度分布が求められるようになった。この結果、地球周辺の電子密度分布の大規模データセットの構築が進められている。一方、観測時間や衛星軌道の制約のため得られる分布が時間的・空間的に不完全であることから、「あけぼの」単独のデータからでは全パラメータ空間を網羅した解析モデルを構築できないという問題が残されている。今後は、推定された電子密度分布のデータセットと拡散平衡型のシミュレーションモデルを併用することにより、信頼度を維持したまま時間的・空間的に補間を行い、各種パラメータ依存性を明らかにしてゆく必要がある。宇宙空間利用において最も重要な役割を果たす電磁波は伝搬路上のプラズマの影響を受けることが知られており、電離圏およびプラズマ圏の電子密度の空間構造調査は重要な課題である。しかし、プラズマ圏のグローバルな電子密度分布を推定する一般的な方法は未だ確立されておらず、統計的に調査した例は見られない。本研究では、背景プラズマと地球磁場の相互作用により伝搬特性が決まる超長波の電磁波を利用してプラズマ圏の大規模な電子密度構造を推定する手法を開発した後、科学衛星「あけぼの」の巨大データベースを利用してプラズマ圏の電子密度分布を統計的に解析することを目的としている。本年度は、雷起源の超長波自然波動ホイスラを利用したプラズマ圏内の電子密度分布推定法の開発を行ってきた。既に開発済みの超長波の遠距離航行用オメガ信号を用いた電子密度分布推定法に周波数の概念を取り入れて拡張し、自然波動にも適用できるようにした。単純に次元拡張を行うだけでは、最適解の一意性を確認するために非現実な計算量を要するため、あらかじめプラズマ圏内各地点で再現される波動の理論値を電子密度モデルのパラメータ別に登録した辞書を利用する反復改良アルゴリズムの開発を行った。辞書の項目にあたる電子密度モデルのパラメータ範囲および分割数、また辞書作成時のレイトレイシングの初期値に関して計算量と求解精度のトレードオフを考慮して検討を行った。また今後の巨大データの取り扱いのために、観測データからのホイスラの自動検出および必要なパラメータの算出を行うアルゴリズムの開発を行い、実観測データを用いてパラメータ求解精度の検討を行った。本年度は、あけぼの衛星の巨大データセットから、(1)電子密度分布推定に利用するダクト伝搬およびノンダクト伝搬のホイスラを計算機により自動的に検出する手法を開発、(2)分散関係を利用してホイスラの伝搬ベクトル方向を推定する手法の開発を行った。(1)従来、ホイスラの検出は周波数-時間(F-T)ダイアグラムから座標変換および直線抽出アルゴリズムを利用して行われてきたが、本研究ではノンダクト伝搬のホイスラも含めて検出を行うために新たにテンプレートマッチング法を導入した。これにより周波数によって伝搬経路が異なるノンダクト伝搬のホイスラに関しても自動検出・スペクトル形状の特徴量の抽出が可能となった。(2)通常、分散関係を利用して伝搬ベクトル方向を推定する場合には、波動を観測した位置のローカルな電子密度の値が必要となるが、電子密度の値も含めて伝搬ベクトル方向をフィッティングするアルゴリズムを考案した。ここで、電磁界の理論的な関係を考慮し、未知数の増加に伴う計算時間の増加を最小限に抑えるよう工夫した。今後はこれらの成果を基に、あけぼの衛星の巨大データセットを用いて、電子密度分布の統計解析を行う。

特に電波伝搬に直接影響を及ぼす電子密度は、その分布が比較的短時間にダイナミックに変化することが知られている一方で、単独衛星の観測では時間変化と空間変化が切り分けられないという問題があった。本研究では、日本の科学衛星「あけぼの」で観測された超長波の電磁波動を利用して「プラズマ圏」の大規模な電子密度分布をリモートセンシングするアルゴリズムを開発し、地球周辺のグローバルな電子密度分布の構造を推定できるようにした。本年度は、特にあけぼのWBA観測装置のデータを自動処理するシステムの開発に成功し、系統的に電子密度分布が求められるようになった。この結果、地球周辺の電子密度分布の大規模データセットの構築が進められている。一方、観測時間や衛星軌道の制約のため得られる分布が時間的・空間的に不完全であることから、「あけぼの」単独のデータからでは全パラメータ空間を網羅した解析モデルを構築できないという問題が残されている。今後は、推定された電子密度分布のデータセットと拡散平衡型のシミュレーションモデルを併用することにより、信頼度を維持したまま時間的・空間的に補間を行い、各種パラメータ依存性を明らかにしてゆく必要がある。
肝移植後早期のグラフト機能不全の機序解明とその制御に関する研究

肝移植後虚血再灌流傷害はグラフトのviabilityを低下させる最も重要な因子で、Kupffer細胞が産生するTNFαなどの炎症性サイトカインが主因の一つと考えられる。BNラット肝移植モデルにおいて、摘出肝の門脈門脈よりTNFαmRNAに対するアンチセンスオリゴヌクレオチド(18mer)を封入したHVJ-liposomeを導入した。乳酸加リンゲル液に6時間冷保存後、同所性肝移植を行い以下の知見を得た。アンチセンス導入により移植後4時間後のAST,ALT,LDH値の低下と1週間生存率の向上を確認した。再灌流後の移植肝組織をICAM-1,Tissue Factorの抗体を用いて免疫染色したところ、アンチセンス導入によりそれらの発現低下を認めた。電子顕微鏡にて移植肝を観察したところ、Vector群では異物を貪食したKupffer細胞の異物貪食、類洞内皮の破壊、肝細胞villiの類洞への露出などの所見が消失した。ELISA法にて測定した血中TNFα値はアンチセンス導入にて著明に低下した。この安全かつ効果的にKupffer細胞にアンチセンス導入が可能なHVJ-liposomeを用いた方法は、炎症性サイトカインのTNFαを低下させ、肝移植後虚血再灌流傷害の効果的な治療法であると考えられた。1,ラット肝移植PNFモデルの作製とApoptosis2,ラット肝組織内Kupffer細胞への遺伝子導入BNラットの肝移植モデルにおいて、ラクテック冷保存中の肝に経門脈的にFITCにてラベルされたオリゴヌクレオチドを封入したHVJ-1iposomeを投与し、類洞内のKupffer細胞への遺伝子導入が可能であることを確認した。また、副作用に関しては、遺伝子導入群と遺伝子非導入群との間で、GOT、GPT、並びに7日間生存率に有意な差がないことを確認した。今後、虚血再潅流傷害・PNFに関与するサイトカインとして、Kupffer細胞が産生するTNF-αに注目し、そのm-RNAに対するアンチセンスオリゴヌクレオチドをKupffer細胞に遺伝子導入し、虚血再潅流傷害軽減効果を検討する予定である(実験1)TNFαアンチセンスによる肝虚血再潅流障害の改善BNラット肝移植モデルにおいて、摘出肝の門脈よりTNFαmRNAに対するアンチセンスオリゴヌクレオチド(18mer)を封入したHVJ-liposomeを導入した。乳酸加リンゲル氏液に6時間冷保存後、同所性肝移植を行い以下の知見を得た。アンチセンス導入により移植4時間後のAST,ALT,LDH値の低下と1週間生存率の向上(20%が70%に)を確認した。再潅流後の移植肝組織をICAM-1,Tissue Factorの抗体を用いて免疫組織染色したところ、アンチセンス導入によりそれらの発現低下を認めた。電子顕微鏡にて移植肝を観察したところ、Vector群では異物を貧食したKupffer細胞の異物貧食、類同内皮の破壊、肝細胞villiの類洞への露出等の所見がほぼ消失した。ELISA法にて測定した血中TNFα値はアンチセンス導入群により著明に低下した。種々のサイトカインの転写を制御する転写因子NF-κBに注目し、そのdecoy DNAであるNF-κB decoyがHVJ-liposomeをvectorとして移植肝に導入できる事を確認した。今後はNF-κB decoyの遺伝子導入により複数のサイトカインの発現を同時に抑制し、各種サイトカインの濃度をELISA法で、またmRNAの動態をNorthern blottingにて検討する予定である。【目的】肝移植後虚血再潅流傷害はグラフトのviabi1ityを低下させる最も重要な因子で、Kupffer細胞が産生するTNFαなどの炎症性サイトカインが主因の一つであると考えられる。しかし、その有効な制御法は,未だ確立していない。今回、Kupffer細胞より産生されるTNFαを特異的に抑制すべく、これまでTNFα.のantisense oligodeoxy-nucleotide(ODN)の移植肝への導入効果について報告してきた膜融合リポソーム(HVJ-AVE-Liposome、AVE)を使い、転写調節因子であるNF-κBに対するdecoyをラット移植肝に導入し、その後のサイトカイン動態を評価した。【方法】雄性Brown-Norwayラット220-300gを使用。

肝を摘出後、冷乳酸加リンゲル氏液に浸漬中にNF-κBに対するdecoy ODN(2本鎖、20mer)を含むAVE(decoy群)、scranble sequence ODNを含むAVE(SD群)、Balanced Salt Saline(BSS)を含むAVE(Vehicle群)あるいはBSS(コントロール群)の4群に分け、経門脈的に投与した。10分間の門脈並びに肝上部及び肝下部下大静脈のクランブ後、6時間冷保存し、同所性肝移植はKamadaらの方法で行った。再潅流4時間後の血清ALT、LDH、TNFα、CINCを比較した(各n=4)。【結果】ALT(U/L)は順に2,885±599、4,299±985、8,367±1,479、4,791±1,244でdecoy群はVehicle群、コントロール群に比し有意に低値であった。LDH(U/L)は17,469±7,581、15,330±4,798、59,863±19,165、35,870±9,774とdecoy群、SD群は他群に比し有意に低値であった。TNFα(pg/ml)は26.9±15.4、26.4±13.3、63.8±18.6、55.5±8.2とdecoy群、SD群は他群に比し有意に低値であったが、CINCでは全群間に有為差を認めなかった。新しい膜融合リポソームをベクターとしたNF-κBに対するdecoy ODNの移植肝への遺伝子導入により、移植後の肝虚血再潅流傷害が改善された。【目的】University of Wisconsin液(UW液)の導入は、臓器の保存時間とqualityを飛躍的に向上させたが、虚血再潅流傷害に関わる問題は十分に解決されていない。kupper細胞から放出されるIL-1β、TNF-αなどの炎症性サイトカインは再潅流後肝傷害の主要因子と考えられているが、その制御方法は十分に確立されていない。本研究では、ラット肝移植モデルにおいて、IL-1β及びTNF-α合成阻害剤であるFR167653(藤沢薬品工業)の効果を評価し、炎症性サイトカイン抑制の重要性を検討する。【材料・方法】雄性Brown-Norwayラット240-280gを使用。肝を摘出後、4°CUW液に48時間冷保存。Kamadaらのカフ法にてレシピエントに同所性に移植し、門脈血流再開直後に陰茎静脈よりFR167653(1mg/ml)を投与(FR群)。コントロール群は生理食塩水を投与。(1)血清AST、ALT値(2)肝組織所見(3)肝内IL-1β、TNF-αmRNA発現(4)肝内tissuefactor(TF)発現(5)生存率を検討した。【結果】FR群では再灌流12時間後のAST、ALT値がともに有意に低値を示した。(AST:P<0.05、ALT:P<0.02)。再灌流12時間後の肝組織所見は、コントロール群で著明な類洞内鬱血、肝細胞のmicrovesicular steatosis、類洞構造の破壊を認めたのに対し、FR群ではこれらの変化が軽度であった。
偏極多様体の構造

研究代表者藤田は、#-極小モデル理論と随伴直線束の理論との関連を明らかにした。また、射影空間内の3次曲面のクレモナ変換に対する振舞いを研究した。分担者石井は、超曲面特異点が例外的であるかどうかの判定条件を研究し、例外的なものを与える重みは有限個であることを示した。そして3次元Brieskorn型の例外特異点をすべて決定した。また、2次元特異点の不変数-K^2の集合の興味深い諸性質を示し、さらに巡回商特異点の-K^2の集積点と対応する連分数の集積点の関係を調べた。また、一つの特異点に対して、その上の非特異多様体からの全射写像をすべて分解するような最大の多様体が存在することを示し、このような多様体を有理曲線の存在で特徴付け、直積、商、関手性などの性質を証明した。分担者二木は、Hodge類とそれを第1 Chern類にする複素直線束Lに対し,自己同型群の作用がLにliftするならば,Futaki characterは自己同型群の指標にliftすることを示した。また、これが積分表示でき、その応用として満渕のK-energyやDingの汎関数などが出てくることがわかった。分担者辻は、特異エルミート計量を応用し、多重種数の変形不変性を示した。分担者中山は、log変形族上の混合ホッジ構造を体系的に調べた。分担者川内は、正規曲面上のReider型の結果を対数的代数曲面の場合に拡張した。分担者皆川は、weak Fano 3-foldがsmoothingを持つかどうかを研究し、Q-factorialならばOKという結果を得た。また、その条件を落とした時の反例をみつけた。代表者藤田は、必ずしも平坦とは限らないfiber spaceにおけるAndreatta-Wisniewskiのrelative freeness theoremを改良することができた。分担者二木は、Hodge類とそれを第1Chern類にする複素直線束Lに対し、自己同型群の作用がLにliftするならば,いわゆるFutaki characterは自己同型群の指標にliftすることを示した。これは積分を用いてexplicitに書き表され、これをKahler計量の全体の上の汎関数とみなすと、色々なデータの選び方の任意性から、満渕のK-energyやDingの汎関数などが同時に出てくることがわかった。分担者辻は、singular hermitian normを持つline bundleに関する様々な複素解析的技法を駆使して、一般次元の極小代数多様体に対しabundance予想が成立つための条件など、多くの問題について考察した。さらに、一般次元の代数多様体の多重種数の変形不変性を示すことに成功した。分担者中山は、複素解析空間のlog幾何の基本的概念、定理について考察し、またlog幾何を応用して、従来は標数零の体と有限体の上でのみ知られていたl進のweightスペクトル系列の退化を一般の体上で証明した。またlog deformation上の各種のmixed Hodge構造について体系的に研究しそれらの同等性を示すなどした。分担者川内は、正規代数曲面上の随伴束が基点を持たないための数値的十分条件に関するReider型の結果を、対数的代数曲面の場合に拡張することに成功した。研究代表者藤田は、3次曲面のクレモナ変換による振舞を研究した。分担者二木は、Hodge類とそれを第1Chern類にする複素直線束Lに対し、自己同型群の作用がLにliftするとき、いわゆるFutaki characterが自己同型群の指標にliftすることを示す積分表示を、不動点の回りのデータで書く式に書き変えた。また、シンプレクティック類に関連するモーメント写像についても研究した。分担者石井は、一つの特異点に対して、その上の非特異多様体からの全射写像をすべて分解するような最大の多様体が存在することを示した。

さらに、幾何学的極小モデルと呼ばれるそうした多様体を有理曲線の存在で特徴付け、直積、商、関手性などの性質を証明した。また、ある特異点に対して、その上の例外因子が単独であらわれるblow-upが存在するための必要十分条件をextremal functionの存在であたえた。分担者辻は、singular hermitian normを持つline bundleに関する様々な複素解析的技法を駆使して、多くの問題について考察した。とくに、一般次元の代数多様体の多重種数の変形不変性を示すことに成功した。分担者中山は、複素解析空間のlog幾何の基本的概念、定理について考察し、またlog幾何を応用して、Steenbrinkの理論の別証明を与え、さらにその各種の拡張にも成功した。またlog deformation上の各種のmixed Hodge構造について体系的に研究しそれらの同等性を示すなどした。分担者川内は、正規代数曲面上の随伴束が基点を持たないための数値的十分条件に関するReider型の結果を、対数的代数曲面の場合に拡張することに成功した。
T-双対性と一般化された幾何学

T-双対性はコンパクト化されたstring backgroundに関連する超弦理論における重要な対称性であり、ベースとなる多様体のトポロジカルチャージと関連することが分かってきた。この研究は、オーストラリアの理論物理および非可換研究グループのメンバーであるBouwknegt等によって提唱された研究であり、NS-NS background H-fluxの存在についてのT-双対性についての大域的性質を調べることから始まった。本研究では、一般幾何学の立場から大域的なT-双対性についての共同研究として、一般幾何学の立場から位相的T-双対性からどのようにミラー対称性が理解されるかを行ってきた。最初のアプローチとしては、具体的なモデルでの計算を行い、日本での関連研究者との討論から共同研究へと発展させ、2編の論文を発表した。さらに、この問題についてオーストラリアおよび台湾において共同研究を進め、その成果を現在纏めている。平成22年度では京都大学数理解析研究所で行われるプロジェクト研究「変形量子化と非可換幾何学の新展開に向かって」にて1年間のプロジェクト研究を進めてきた。前述したオーストラリア理論物理学研究グループのBouwknegtからの意見は貴重であり、同氏の意見を参考にして、新しい視点からさらに研究を進めている。平成22年度は、研究討論のために東京および京都での研究機関を訪問し、成果を発表してきた。平成23年には、ベルギーの非可換幾何学および素粒子研究グループとの共同研究を行う計画もまとまっている。この2年間の成果をまとめて国際会議や学会において報告し、その評価を受ける予定である。さらには、複素一般化幾何学の立場からの研究も進めている。これはN=(2,2)超対称性理論の研究の立場から必要である。超対称性とHitchinの複素一般化幾何学との関係を明確にする研究へと進展させている。今年度は、10月からの研究をスタートさせ、第一に日本での研究環境を整備することと関連研究者との議論を行い、共同研究等の具体的計画を進めるための準備である。本研究では、今まで推進してきたT-双対性についての研究とその応用として以下の3つの研究プロジェクトを行うことを目的としている。第一の研究は、ダブル場の理論、T-双対性一般幾何学についてである。この理論はHullとzWIEBACHによって提唱された超弦理論を扱う場の理論である。この理論についてGeng-Li LinとC.Albertssonとの共同研究を始めている。第二は、シンプレクティックトーリック多様体とミラー対称性について、位相的T-双対性の立場からT.Matsumuraと研究討論を行い、共同研究へ進めている。第三の問題は、ポアソンーリーT-双対性について一般化幾何学の研究と並行して行っている。今年度の研究成果として、Takayuki Hirayama, Pei-Wen Kao, Shoichi Kawamoto, Feng-Li Lin、Unruh effect and HolographyをアーカイブarXiv:1001.1289に投稿した。本研究の目的は、一般幾何学入のT-双対性への応用である。昨年までは、BouwknegtとGarrentsonとの共同研究を行ってきた。この研究では、ストリング理論における様々なT双対性を幾何学的な立場から見直し、それを一般幾何学へ拡張することである。この研究の成果はある程度まとまり、国内外での国際会議や研究討論を行い、現在最終的な成果としてまとめる過程になっている。この研究の応用について今年度は、2つのプロジェクトを行った。第一は、Dai, Lin, Albertssonと、Hull's doubled field theoryをオープンストリング理論へ一般化の共同研究である。Hullのdoubuled field theoryはT-双対変換のもとで共変的性質を持っている。オープンストリング理論に対して、D-ブレインを定義するためにdoubled空間の上の射影作用素を導入し、オープンストリング理論に使えるFJ作用と呼ぶ境界作用を定義した。さらには4次元の具体的な例を構成し、それを調べることを行った。この研究成果は、現在論文としてまとめている。第二の研究は、池田と行っている高次シグマ模型に対するT-双対性問題である。n=1のシグマ模型はポアソン多様体に対応している。一方で、n=2のシグマ模型はクーラン亜代数に対応していることが知られている。n=1,n=2の位相シグマ模型のT-双対性は、今までBouwknegtとGarretsonとで共同研究をしてきた結果を応用することができた。これをさらに広げて、n=3についての研究を開始した。この研究は今年度の後半から行っており、池田と研究打ち合わせを重ね、具体的な研究計画を策定した。その計画の下で、来年度の研究へ進めていく。

さらに、この問題についてオーストラリアおよび台湾において共同研究を進め、その成果を現在纏めている。平成22年度では京都大学数理解析研究所で行われるプロジェクト研究「変形量子化と非可換幾何学の新展開に向かって」にて1年間のプロジェクト研究を進めてきた。前述したオーストラリア理論物理学研究グループのBouwknegtからの意見は貴重であり、同氏の意見を参考にして、新しい視点からさらに研究を進めている。平成22年度は、研究討論のために東京および京都での研究機関を訪問し、成果を発表してきた。平成23年には、ベルギーの非可換幾何学および素粒子研究グループとの共同研究を行う計画もまとまっている。この2年間の成果をまとめて国際会議や学会において報告し、その評価を受ける予定である。さらには、複素一般化幾何学の立場からの研究も進めている。これはN=(2,2)超対称性理論の研究の立場から必要である。超対称性とHitchinの複素一般化幾何学との関係を明確にする研究へと進展させている。
新鮮胚内部の応力分布可視化法の確立と形態形成原理の力学的理解

発生途中の胚内部の応力分布を明らかにすることを目指して5年間に亙る研究を進めている.推定には2種類の方法を用いている.第1は切断法である.内部に局所的に引張とその反作用としての圧縮が作用した物体があった場合,これを力の作用方向と垂直な断面で切断すると,引張力の作用していた部分は陥没し,圧縮力の作用していた部分では突出する.この切断面の凹凸分布とスティフネス分布を調べ,計算機解析と組合わせることで,断面を平面に戻すのに必要な応力分布を求めると,これが胚内部の応力分布と見なせる.この方法は組織がある程度固くなってきている尾芽胚期の胚に用いている.第2は刺入法である.当初は内部に染料を満たした直径50μm程度のマイクロピペットを胚に刺入し,染料を排出しつつ針を抜去し,胚内に染料の微小カラムを形成させ,その形状を凍結胚のシリアルセクションから求める方法を用いていたが,染料カラムが認識できなくなる場合が多かったため,直径約50μmのポリプロピレンモノフィラメントを刺入・抜去し,形成された孔の形状を刺入軸を含む断面で切断して観察する方法に変更した.今年度は,切断法に関しては,胚の膨潤を抑えつつ透明化する条件を見出すことに成功し,胚内部の腹部組織,脊索,神経管などの組織別に3次元形態を求めることができた.現在これらの形状を基に有限要素モデルの作成を進めている.刺入法に関しては,ステージ10-13の原腸胚期の動物極で刺入実験を行い.刺入孔の大きさがステージ10から11に進むにつれて一旦減少し,その後増加することから胚表面の張力もステージ11で一旦低下しまた増加する可能性が示唆された.このような変化はアクトミオシン系を抑制すると生じなかったことから,張力の増加・減少はアクトミオシン系で生じることが示唆された.胚内部の力学環境の定量的推定に関しては,切断法と刺入法の2種の方法による胚内部のひずみ分布の評価が可能になりつつあり,胚の透明化という新たな手法により胚内部の3次元構造のモデル化も進んでおり,当初の計画以上の進展も見られるが,胚内の収縮関連タンパクならびに各種発生制御因子の可視化については以前手つかずの状況にあるため.胚内部の3次元的な力学環境の推定を優先し,発生段階による変化を明らかにすることに重点を置くことにする.胚内の収縮関連タンパクならびに各種発生制御因子の可視化については,余力に応じて特徴的な時期の特徴的な断面について取り組む.胚を様々な断面で切断した際の断面の凹凸を調べるなどの方法で,発生途中の胚内部の応力分布を明らかにすることを目指し,5年間に亙る研究を進めている.内部に局所的に引張とその反作用としての圧縮が作用した物体があった場合,これを力の作用方向と垂直な断面で切断すると,引張力の作用していた部分は陥没し,圧縮力の作用していた部分では突出する.この切断面の凹凸分布とスティフネス分布を調べ,計算機解析と組合わせることで,断面を平面に戻すのに必要な応力分布を求めると,これが胚内部の応力分布と見なせる.試料には従来,アフリカツメガエル原腸胚を用いてきたが,試料が非常に柔らかく,様々な工夫を試みてきたものの,切断面の詳細な形状を議論するのは困難であると判断せざるを得ず,それよりも発生段階が進み,組織が硬くなりつつある尾芽胚を中心に用いることにした.切断方法として,超音波カッターを用いた方法,高周波電流を流した直径20μmの微細白金線を用いる方法を様々な切削速度などで試み,最終的に白金線を用い,10mm/sで切断する方法を採用することにした.次に断面のスティフネス分布を求めるため,ビーズを均等に散布する方法の確立を進めた.直径100μmの金属粒子を等間隔で把持して胚断面の直上から落とすこととし,微細加工により直径40μmの吸引孔が300μm間隔に格子状に空いた板を作製し,この板にビーズを吸引して把持し,胚の直上で陰圧を解除,板に超音波振動を加えることで粒子を落とす方法を考えた.これにより粒子の落下位置のずれを従来の1/10以下の40μm程度にまで減らすことに成功した.当初雇用予定だったポスドクが突然,他研究機関での研究を希望し,当方への赴任を辞退したことによる人手不足,研究代表者が平成28年4月に研究機関を異動することになったため,実験装置の移送準備のため研究を年度末前に一旦,中止する必要が出てきたことなどのため.胚を様々な断面で切断した際の断面の凹凸を調べるなどの方法で,発生途中の胚内部の応力分布を明らかにすることを目指し,5年間に亙る研究を進めている.内部に局所的に引張とその反作用としての圧縮が作用した物体があった場合,これを力の作用方向と垂直な断面で切断すると,引張力の作用していた部分は陥没し,圧縮力の作用していた部分では突出する.この切断面の凹凸分布とスティフネス分布を調べ,計算機解析と組合わせることで,断面を平面に戻すのに必要な応力分布を求めると,これが胚内部の応力分布と見なせる(切断法).試料には従来,アフリカツメガエル原腸胚を用いてきたが,試料が非常に柔らかく,切断面の詳細な形状を議論するのは困難であるため,切断法を用いた議論の対象としては,より発生が進み組織が硬くなりつつある尾芽胚を用いることにした.

また,これまでデータを蓄積してきた原腸胚については,胚組織に直径50μm程度のガラスマイクロピペットを刺入・抜去した後の刺入孔の形状から力分布を推定する方法(刺入法)を思いつき,予備実験として原腸胚組織(アニマルキャップ)を寒天に包埋し,引張りを加えつつ穿孔したところ,引張に伴い引張方向に長い孔が形成されることが判り,穿孔形状から力の作用する方向の推定の可能性が示された.試料の断面の弾性率分布に関しては,試料断面に散布したビーズの沈み込み量からを試料表面のヤング率分布を求める方法を試みているが,ビーズが固まって落ちることが問題であった.そこで,ビーズを等間隔に落下させるために,300μm間隔に直径40μmの孔が正方格子状にあいた板を作製し,これに直径100μmのビーズを吸引して,試料切断面の直上で吸引を停止し,振動を加えることが落下させる系を確立した.これによりビーズをある程度等間隔に落とすことが可能となったが,ビーズが落下しない場合が多い点などが問題として残された.当初計画した胚表面の力学環境の推定に関してはあまり進展していないが,胚内部の力学環境の推定に関しては,当初計画していた切断法だけでなく,刺入法を考案し,この方法による胚内部の力学環境の評価が可能になりつつあるため.発生途中の胚内部の応力分布を明らかにすることを目指して5年間に亙る研究を進めている.推定には2種類の方法を考えることにした.第1は切断法である.内部に局所的に引張とその反作用としての圧縮が作用した物体があった場合,これを力の作用方向と垂直な断面で切断すると,引張力の作用していた部分は陥没し,圧縮力の作用していた部分では突出する.この切断面の凹凸分布とスティフネス分布を調べ,計算機解析と組合わせることで,断面を平面に戻すのに必要な応力分布を求めると,これが胚内部の応力分布と見なせる.この方法は組織がある程度硬化してきている尾芽胚期の胚に用いている.第2は刺入法である.内部に染料を満たした直径50μm程度のマイクロピペットを胚に刺入し,染料を排出しつつ針を抜去し,胚内に染料の微小カラムを形成する.予備実験より,張力が作用するほどその方向に長い穿孔が形成されることが判ったので,微小カラムの形状から胚内部の力の方向が推定できると期待している.この方法は力の大きさの定量的な解析には不向きであるが,組織が非常に柔らかくとも実施可能なため,原腸胚に主に用いている.今年度は,刺入法に関しては,微小カラムの3次元形状を求めるため,刺入後の胚を凍結し,クライオトーム切断を繰り返すことで連続断面を得て,微小カラムの3次元形状を求める装置を試作した.このため,従来,3時間以上かかっていた微小カラムの3次元形状計測が30分以内で可能となった.また,切断法に関しては,組織内の力分布を定量的に明らかにするためには組織内部の3次元形状が必要であるが,これを明らかにするために尾芽胚を透明化して内部構造を一気に観察する方法を開発した.尾芽胚の透明化には成功したが,透明化に伴い,胚が膨潤して形状が変化する点が問題として残された.胚内部の力学環境の推定に関して,切断法と刺入法の2種の方法をを考案し,これらの方法による胚内部の力学環境の評価が可能になりつつあるが,人的資源をこちらに重点的に配置せざるを得ないために,胚内の収縮関連タンパクならびに各種発生制御因子の可視化については手つかずの状況にあるため.発生途中の胚内部の応力分布を明らかにすることを目指して5年間に亙る研究を進めている.推定には2種類の方法を用いている.第1は切断法である.内部に局所的に引張とその反作用としての圧縮が作用した物体があった場合,これを力の作用方向と垂直な断面で切断すると,引張力の作用していた部分は陥没し,圧縮力の作用していた部分では突出する.
垂直記録式磁気テープ試作用超高速スパッタ装置の開発に関する研究

磁気記録システムにおける記録密度を飛躍的に増大させる技術として、垂直磁気記録方式が提案され、この垂直記録式磁気テープ媒体としては、優れた垂直磁気異方性と電磁変換特性を有するCo-Cr薄膜を直接高分子テープ基板上に高速度で連続的に形成する新技術が必要となる。対向ターゲット式スパッタ法は磁性材料を高速度で成膜することができ、しかも基板がプラズマに曝されないため、基板温度の上昇を抑えることができる。本研究では新たに磁気テープ連続作製用対向ターゲット式スパッタ装置を試作した。本装置では通常ではプラズマスパッタの不可能な0.1mTorr程度の低ガス圧領域での動作が可能である。この装置において、PET基板を用いて約1000〓/minの高速度の成膜を行っても熱による基板の収縮は見られず、良好なC軸配向性を有するCo-Cr膜が形成できた。また、通常のスパッタ膜では膜中に大きな内部応力が誘起されるが、本装置ではこの内部応力がゼロとなるガス圧は約0.5mTorrであった。このガス圧は対向ターゲット式スバッタ法においてのみ実現できる領域である。また微細な結晶粒を有すると考えられる200〓程度のCo-Cr層と50〓のカーボン層とを交互に積層化することにより、結晶粒を微細化させることが可能となる新しい粒経制御法を提案した。またCo-Cr磁気記録媒体の磁気特性制御法としては、Co-Cr層自体を積層化することにより、媒体中の磁気特性の均一化を図ると同時に基板温度の設定マージンも拡大させる新たな垂直方向保磁力の制御方法を見いだした。また、連続成膜時の問題である斜め入射による結晶配向度の低下、結晶子傾き角の増大などを成膜ゾーンを2分割することによる積層化技術を用い、わずか100〓の垂直入射層を用いて改善できることが見いだされた。これは成膜速度を落とすことなく連続媒体の作製が可能となることを意味する。ハイビジョン用デジタル記録を目指す超高密度垂直磁気テープ媒体を実現するためには、際立った垂直磁気異方性を現わすCoーCr薄膜を高分子基板上に極短時間でしかも良好な構造・品質・磁気特性を損うことなく堆積させる技術の開発が急務となった。前年度、本研究において設計・試作した磁気テープ作製用対向ターゲット式スパッタ装置は、ターゲット間に印加する磁界が200Oe程度と大きく、しかもターゲットと基板との距離を大きくしているため、基板および堆積中の薄膜の表面付近が完全にプラズマの影響を抑制された構造になっているため、高分子基板を変質したり過熱したりすることがなかった。昭和62年度でほぼ目標レベルの高速度化は実現したが、最近さらに高品質の膜に対する要求が強くなってきたので、得られた成果をもとにさらに装置に改良を加えて動作Ar圧力を大幅に低減し、しかも安定なミラートロン型グロー放電を維持できるようにして、膜中のAr含有量を減らし飛来粒子のエネルギーを高めることによってCoーCr結晶子のC軸配向性を改善することができた。またスパッタ粒子の基板への斜め入射によるC軸傾斜の問題が致命的であったが堆積領域を狭スリットの垂直入射部と広スリットの高速堆積部の2つに分けることによってC軸傾斜を防止し、しかも高速堆積のメリットを損うことなく膜形成できる技術を確立した。さらに超高速スパッタ膜の構造を明らかにし、垂直磁化膜としての磁気特性の測定を行なった。

また垂直磁気記録テープとしての基本的諸特性(周波数特性、走行性、耐久性等)の評価を行なうと共に、新しい垂直記録式テープの定量的評価基準を設定し、サンプルテープの試作を行なって実用特性を調べたところ、このテープは細部の条件調整により特性がさらに改善されることが明らかとなり、このスパッタ装置が垂直磁気記録テープの製造に実用できることが確認された。
インフレーション宇宙における基礎物理過程の理論的及び数値的解析

インフレーション宇宙における相転移の過程及び非一様時空の進化の問題に取り組み,以下の事を明らかにした.1.O(3)スカラー場における泡の形成と進化泡形成に関するこれまでの研究では,最も単純な1成分スカラー場が仮定されてきたが,統一理論においては多成分スカラー場が自然である.そこで,その1つとしてO(3)スカラー場を仮定し,泡の形成と進化を解析した.その結果,高温極限におけるユークリッド解としてモノポール構造を持つ新しい解が存在し,泡の膨張に伴って中心に安定なグローバルモノポールが残ることが示された.2.位相欠陥のダイナミクスとインフレーションヒグス場の真空期待値がプランク質量程度になると,位相欠陥の静的な解が存在しなくなるが,この時位相欠陥自身が指数関数的に膨張することが指摘されていた.そこで,ドメインウォール,グローバルモノポール,ゲージモノポールについて,インフレーションの起こる条件及びその時空構造を数値的に調べた.特にゲージモノポールの場合は,中心付近が膨張するとその周りにワ-ムホールが形成され,宇宙の多重生成が自然に実現されることが示された.3.インフレーション宇宙における泡の進化と重力定数の非一様性インフレーションモデルとして,重力定数が変化する理論に基づくものが幾つか提案されている.従来の研究では,重力定数の時間変化のみが考慮され,その空間的揺らぎについては全く議論されていなかった.そこで,Brans-Dick重力理論における泡の進化を数値的に解析し,揺らぎ形成される過程とその大きさを明らかにした.特に,Extended Inflation model及びOne-Bubble Inflation modelについて,その影響を議論した.インフレーション宇宙における相転移の過程及び非一様時空の進化の問題に取り組み,以下の事を明らかにした.1.O(3)スカラー場における泡の形成と進化泡形成に関するこれまでの研究では,最も単純な1成分スカラー場が仮定されてきたが,統一理論においては多成分スカラー場が自然である.そこで,その1つとしてO(3)スカラー場を仮定し,泡の形成と進化を解析した.その結果,高温極限におけるユークリッド解としてモノポール構造を持つ新しい解が存在し,泡の膨張に伴って中心に安定なグローバルモノポールが残ることが示された.2.位相欠陥のダイナミクスとインフレーションヒグス場の真空期待値がプランク質量程度になると,位相欠陥の静的な解が存在しなくなるが,この時位相欠陥自身が指数関数的に膨張することが指摘されていた.そこで,ドメインウォール,グローバルモノポール,ゲージモノポールについて,インフレーションの起こる条件及びその時空構造を数値的に調べた.特にゲージモノポールの場合は,中心付近が膨張するとその周りにワ-ムホールが形成され,宇宙の多重生成が自然に実現されることが示された.3.インフレーション宇宙における泡の進化と重力定数の非一様性インフレーションモデルとして,重力定数が変化する理論に基づくものが幾つか提案されている.従来の研究では,重力定数の時間変化のみが考慮され,その空間的揺らぎについては全く議論されていなかった.そこで,Brans-Dick重力理論における泡の進化を数値的に解析し,揺らぎ形成される過程とその大きさを明らかにした.特に,Extended Inflation model及びOne-Bubble Inflation modelについて,その影響を議論した.
高等植物におけるHis-Aspリン酸転移情報伝達の分子機構

His-Aspリン酸リレー情報伝達機構はセンサーキナーゼ、HPt因子、レスポンスレギュレーターの3因子からなりそれぞれに保存されたHis残基とAsp残基間のリン酸リレーによって情報伝達が行われている。これまでに高等植物において植物ホルモン応答に関与していることが示されその重要性が注目されている。シロイヌナズナでは全ゲノムが決定されこの機構を構成するセンサーキナーゼが11種類、HPt因子が5種類、レスポンスレギュレーター(ARR)が22種類存在することが明らかとなった。ARRはその構造およびホルモン応答の特徴から10種類のタイプA、11種類のタイプBに大別できる。私はシロイヌナズナにおけるHis-Aspリン酸リレー系に関してレスポンスレギュレーターを中心に解析を行っている。タイプB ARRはアミノ酸配列の詳細な解析から3グループにわけることができる。これと11種類のタイプBARRプロモーターGUS植物体やRT-PCRを用いてそれぞれの遺伝子の特異的発現パターンを網羅的に解析すると、これまでに解析の進んでいるARR1、ARR2、ARR10、ARR11の他に先の系統樹の代表的なグループに属するARR14、ARR20、ARR21は特徴的な発現パターンを示すことが示唆された。またレスポンスレギュレーターの機能領域の過剰発現型植物体においてもそれらを示唆する表現型を示すものがあった。これらの結果とHis-Aspリン酸リレー系を介したサイトカイニン情報伝達機構との関連性は今後明らかにしたいと考えている。またARR21の機能領域の過剰発現型植物体においてはタイプA ARRの発現も興味深いパターンを示した。以上より現在までにシロイヌナズナにおけるレスポンスレギュレーターの機能的役割分担を明らかにするてがかりが得られたと考えている。今後はレスポンスレギュレーターの機能に注目すると共にHis-Aspリン酸リレー系の全貌を明らかにしていきたい。シロイヌナズナでは全ゲノムが決定されこの機構を構成するセンサーキナーゼが11種類、Hpt因子が5種類、レスポンスレギュレーター(ARR)が22種類存在する事が明らかとなった。私はシロイヌナズナにおけるHts-Aspリン酸リレー系に関してレスポンスレギュレーターを中心に解析を行っている。現在までに11種類のタイプB ARRのプロモーターGUS植物体を構築し発現部位の網羅的解析、および機能領域の過剰発現植物体を用いた機能解析を行い11種類のARRの特徴付けを行おうと試みている。それらの表現型とレシーバー領域をもとに解析した系統樹からさらに3つのサブグループに分類できると推測している。今後さらに各タイプB ARRのT-DNA挿入型遺伝子破壊植物体の網羅的スクリーニングを行いその表現型の解析と植物ホルモン応答を検討しさらに特徴付けたいと考えている。またこれまでに解析の進んでいるARR11に関してはマーカー遺伝子をもつ形質転換植物体を用いてその下流のターゲットとなる因子との相互作用をみるためさらにARR11機能領域過剰発現系を導入した植物体を構築している。この解析から植物体器官形成メカニズムにおけるARRの作用機作に新たな提唱ができると考えている。
混合フタバガキ林の群集動態における先駆種の地主と役割

熱帯アジア自然の象微的存在である原生混合フタバガキ林は、巨大な構造、豊度な種組成、大きな局地変異を特徴とする。本研究は1)混合フタバガキ林内に50na大面積調査区の基礎を設定し、2)群集の多様性・構造・動態を解析すると共に、3)先駆種の生活史戦略を比較調査し、フタバガキ群集の中で先駆種が占める地位と役割について生態学的解析を行うことを目的とする。調査地はマレ-シア国サラワク州ランビル国立公園とし、公園の全域を覆う原生混合フタバガキ林を調査対象とした。このフタバガキ林はフタバガキ科の分布中心であるボルネオの中でも森林が良く保存され、複雑な地形に対応して森林の種組成・構造・動態の局所変異が大きく、各種の比較調査に適している。平成2年10月から野外調査に着手し、研究課題である先駆種の生活史戦略の解明のための調査と並行して、大面積長期観察のための基盤整備に努めた。調査区設定作業は1)タキオメ-タ(光波距離計内蔵セオドライト)による地形測量、2)水平距離5m毎の測量標識杭埋設作業、3)アルミ製標識ラベル取付による個体識別、4)胸高直径1cm以上の識別個体の毎木調査(種同定・胸高直径測定・個体配置図作製)からなる。地形測量・標識杭埋設作業を平成2年10月に開始し、平成3年12月末に50na調査区囲い込みのための全作業を完了した。これに要した期間と作業量は、それぞれ延べ1年3ケ月、3800日人となった。成果は地形図に取りまとめたが、日本に持ち帰り不可能な、地面に埋設した標識杭も主要な成果である。調査区は標高差で300m以上の落差があり、尾根や谷に留まらず、川や絶壁も含み、従来の調査区で理想とされた均質な調査区とは異なる。大面積調査区設定の秘訣は、異質なハビタツトを数多く、できるだけコンパクトに取り込むことにある。個体識別と毎木調査は平成3年4月から開始し、平成4年3月末までに10naの野外調査を終了した。調査期間内の当初目標を10naとしながら、途中で25naに目標を変更したものの、最終的に終了できた面積は10naに留まった。残る40naの毎期調査は平成4年4月以降も引き続いて行うが、これについては別途資金を必要とする。本研究計画と同じく、本研究計画終了後の調査もサラワク・日本・アメリカの3国共同研究となる予定である。大面積調査区設定の逐次進行と並行して、先駆種の生活史戦略解明のための調査を行った。調査区内で大きさを異にする50個の典型的ギャップを選び、胸高直径1cm以下の個体にも標識ラベルを取付け、先駆種の生長や個体群動態を調べた。種子動態の調査のために、種子トラップ設置による種子生産の測定と埋土種子密度の測定を行った。先駆種の植物体や種子を日本に持ち帰り、生体成分の抽出やバイオアツセイを試み、植物の被食防衛持質の探索を行った。ギャップ形成の引金となる成熟木(胸高直径30cm以上)の枯死倒木速度は0.125個体/na/年となり、ギャップ形成速度で0.005ha/na/年および回転時間で200年の数値を得た。ギャップには多くの先駆種が侵入し、極相種の生長に比べ10倍の成長率が測定された。4na内の胸高直径10cm以上の標本木の過去25年間の生長デ-タをロジスチック曲線で近似し、胸高直径1cmに達してから現在の個体サイズに生長するのに必要な年数を推定した。林冠を形成する成熟木が今までの生長に要した時間は100年から738年の範囲にあった。その多くは200年から400年の範囲の値を取る。これに反し、先駆性種の生長は急速に起こるものの、成熟期サイズに達するものはなく、オオバギ属で50年、アカメガシワ属で150年の寿命を持つ個体は存在しなかった。先駆種と極相種の直径生長を決めるロジスチック曲線の2係数(rとk)を求めると、rとkは有意な負の相関を持ち、rk戦略の分岐には資源的制約があったことを示唆した。オオバキとアカメガシワの葉には有効な被食防衛物質を確認できなかったが、種皮にはレタスの芽ばえ生長を阻害し、抗菌作用のある物質が存在した。これらの現象は先駆種がギャップに更新を依存し、大量の種子を埋度種子として確保し、被食防衛を動物に依存する事実を反映するものである。また、破壊された熱帯林の初期修復に際して、先駆種の役割は重要であり、本研究の成果は応用的にも基礎情報を提供するものである。

このフタバガキ林はフタバガキ科の分布中心であるボルネオの中でも森林が良く保存され、複雑な地形に対応して森林の種組成・構造・動態の局所変異が大きく、各種の比較調査に適している。平成2年10月から野外調査に着手し、研究課題である先駆種の生活史戦略の解明のための調査と並行して、大面積長期観察のための基盤整備に努めた。調査区設定作業は1)タキオメ-タ(光波距離計内蔵セオドライト)による地形測量、2)水平距離5m毎の測量標識杭埋設作業、3)アルミ製標識ラベル取付による個体識別、4)胸高直径1cm以上の識別個体の毎木調査(種同定・胸高直径測定・個体配置図作製)からなる。地形測量・標識杭埋設作業を平成2年10月に開始し、平成3年12月末に50na調査区囲い込みのための全作業を完了した。これに要した期間と作業量は、それぞれ延べ1年3ケ月、3800日人となった。成果は地形図に取りまとめたが、日本に持ち帰り不可能な、地面に埋設した標識杭も主要な成果である。調査区は標高差で300m以上の落差があり、尾根や谷に留まらず、川や絶壁も含み、従来の調査区で理想とされた均質な調査区とは異なる。大面積調査区設定の秘訣は、異質なハビタツトを数多く、できるだけコンパクトに取り込むことにある。個体識別と毎木調査は平成3年4月から開始し、平成4年3月末までに10naの野外調査を終了した。調査期間内の当初目標を10naとしながら、途中で25naに目標を変更したものの、最終的に終了できた面積は10naに留まった。残る40naの毎期調査は平成4年4月以降も引き続いて行うが、これについては別途資金を必要とする。本研究計画と同じく、本研究計画終了後の調査もサラワク・日本・アメリカの3国共同研究となる予定である。大面積調査区設定の逐次進行と並行して、先駆種の生活史戦略解明のための調査を行った。調査区内で大きさを異にする50個の典型的ギャップを選び、胸高直径1cm以下の個体にも標識ラベルを取付け、先駆種の生長や個体群動態を調べた。種子動態の調査のために、種子トラップ設置による種子生産の測定と埋土種子密度の測定を行った。先駆種の植物体や種子を日本に持ち帰り、生体成分の抽出やバイオアツセイを試み、植物の被食防衛持質の探索を行った。ギャップ形成の引金となる成熟木(胸高直径30cm以上)の枯死倒木速度は0.125個体/na/年となり、ギャップ形成速度で0.005ha/na/年および回転時間で200年の数値を得た。ギャップには多くの先駆種が侵入し、極相種の生長に比べ10倍の成長率が測定された。4na内の胸高直径10cm以上の標本木の過去25年間の生長デ-タをロジスチック曲線で近似し、胸高直径1cmに達してから現在の個体サイズに生長するのに必要な年数を推定した。林冠を形成する成熟木が今までの生長に要した時間は100年から738年の範囲にあった。その多くは200年から400年の範囲の値を取る。これに反し、先駆性種の生長は急速に起こるものの、成熟期サイズに達するものはなく、オオバギ属で50年、アカメガシワ属で150年の寿命を持つ個体は存在しなかった。先駆種と極相種の直径生長を決めるロジスチック曲線の2係数(rとk)を求めると、rとkは有意な負の相関を持ち、rk戦略の分岐には資源的制約があったことを示唆した。オオバキとアカメガシワの葉には有効な被食防衛物質を確認できなかったが、種皮にはレタスの芽ばえ生長を阻害し、抗菌作用のある物質が存在した。これらの現象は先駆種がギャップに更新を依存し、大量の種子を埋度種子として確保し、被食防衛を動物に依存する事実を反映するものである。また、破壊された熱帯林の初期修復に際して、先駆種の役割は重要であり、本研究の成果は応用的にも基礎情報を提供するものである。熱帯アジア自然の象徴的存在である原生混合フタバガキ林は、巨大な構造、豊富な種組成、大きな局地変異を特徴とする。
史上最大の動物の最小の骨：ヒゲクジラ類における耳小骨の形態・機能・進化

ヒゲクジラ類の耳小骨は,下顎骨-音響脂肪-鼓室骨と伝達されてきた音を,てこの原理によって増幅し,耳周骨に覆われている内耳に伝えるという重要な働きをしている.耳骨のうち,鼓室骨や耳周骨に関しては形態や機能といった観点から多くの研究が行なわれてきたが,耳小骨の形態と機能に関する研究は種ごとの記載でさえごくわずかしか行なわれていない.したがって,本研究では,ヒゲクジラ類の耳小骨の分類群ごとの差違を明らかにするため,17種のヒゲクジラ類に関して肉眼観察により耳小骨の形態比較を行なった.ナガスクジラ科のツチ骨は,セミクジラ科,コククジラ科,ケトテリウム科に比べて,筋突起の背側が膨らんでおらず,相対的に前突起が背腹方向に厚い.また,腹側面観においてナガスクジラ科のツチ骨柄は,ムカシクジラ類同様に四角形あるいはやや丸みを帯びている.これに対し,セミクジラ科,コククジラ科,ケトテリウム科のツチ骨柄の先端は幅が狭く腹側に突出し,その先端はしばしば後内側にカールする.他のヒゲクジラ類と比較すると,コククジラのツチ骨は内側面観において前後に幅広く,キヌタ骨との関節面もやや歪んだ楕円形となっている.アブミ骨はツチ骨と比べると形態的な多様性は低い.ただし,ホッキョククジラのアブミ骨の前脚と後脚は,祖先のムカシクジラ類,コククジラ科,ケトテリウム科,ナガスクジラ科より長い.このように,形態的な差違が軽視されてきたヒゲクジラ類においても,各科ごとに特徴が見られることが明らかとなった.今後はサンプル数を増やし,種内や科内での変異を明らかにするとともに,形態差がヒゲクジラ類の鳴音の周波数等と関係しているのか明らかにする必要がある.耳小骨(ツチ骨・キヌタ骨・アブミ骨)は哺乳類の骨格中で最小の骨であるが、外耳で集めた音響を増幅し内耳に伝える非常に重要な働きをしている。ヒゲクジラ類は数十数千kmまで届く超低周波数の鳴音の鳴音を用いており、耳小骨の形態と機能はその生態に深く影響を与えていると考えられる。にもかかわらず、ヒゲクジラの耳小骨の形態や機能には、これまで注意が向けられてこなかった。本研究では、1ヒゲクジラ類の耳小骨について包括的な比較骨学的記載を行うこと;2耳小骨の形態が系統を反映しているのかどうか明らかにすること;3ヒゲクジラ類の耳小骨の形態と可聴域に関する数理モデルを完成させること、の3つを目的としている。今年度は、国立科学博物館に所蔵されている現生ヒゲクジラ類のツチ骨と、日本産の化石ヒゲクジラ類のツチ骨の形態について観察し、予備調査で得ていた国外の現生・化石ヒゲクジラ類との比較検討を行なった。その結果、ヒゲクジラ類のツチ骨は、少なくとも科レベルでは明瞭な形態差があることが明らかとなった。特に、現生のナガスクジラ科、コククジラ科、セミクジラ科では大きな形態差が見られる。これは、互いが分岐してからの時間あるいは生態の違いなどを反映している可能性が高いと思われる。ヒゲクジラ類の耳小骨のうち、現生種・化石種のツチ骨についてはかなりのデータが集まり、骨学的な比較を行なえている。しかしながら、キヌタ骨とアブミ骨については国内にはほとんど標本がない。今年度は海外調査に行くことができなかったため、キヌタ骨とアブミ骨についてはデータが不十分である。また、鼓室包・耳周骨と関節した状態の耳小骨のマイクロCT撮影が終わっていない。耳小骨(ツチ骨・キヌタ骨・アブミ骨)は哺乳類の骨格中で最小の骨であるが、外耳で集めた音響を増幅し内耳に伝える非常に重要な働きをしている。これまでの調査結果から、ヒゲクジラ類のツチ骨の形態は科ごとに異なっていることが明らかになった。特に現生のナガスクジラ科、コククジラ科、セミクジラ科では大きく形態が異なっている。後面観において、コククジラ科のツチ骨は他の科と比べてかなり左右に短い。ナガスクジラ科におけるツチ骨のキヌタ骨との関節面は、他の科よりも楕円に近い形を呈している。ケトテリウム科の関節面はハートに近い形をしている。コククジラ科とセミクジラ科では、horizontal facetとhemicircular facetの面積比が大きい。セミクジラ科のツチ骨柄の先端は大きくカールしている。ツチ骨柄の角度は鼓膜張筋の長さと停止する角度を規定するため、ヒゲクジラ類のツチ骨の形態の違いは、それぞれの種類が用いる鳴音の周波数を反映している可能性がある。キヌタ骨とアブミ骨は国内の研究機関にほとんど収蔵されていない。また、講義や学内業務とのスケジュール調整が難しく海外調査が行えていない。そのため、キヌタ骨とアブミ骨に関するデータが不足している。