hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
極微細MOSFETをRF領域へ応用するためのノイズ解明及びこのモデリングの研究

様々なゲート長(サブミクロンスケール数μm程度)を持つ極微細MOSFETに対して,1100kHz、の帯域で支配的な1/fノイズスペクトルを測定し,解析を行った.その結果,周波数が110kHzの領域において,キャリアのShockley-Read-Hall発生/再結合プロセスに起因すると考えられる過剰ノイズスペクトルが観測された.この発生/再結合ノイズはゲート長およびドレイン電圧に依存せず,ゲート電圧が増加すると,1/fスペクトルの増加に伴い観測されなくなるので,詳しい特性はわかっていない.この1/fノイズおよび発生/再結合ノイズの特性に関する詳しい解析をモンテカルロデバイスシミュレータを用いて行なった.まず,1/fノイズの発生原因に関して,従来経験的な説明しかなされていないキャリア数の変動によるものかどうか,モンテカルロデバイスシミュレーションにより確認した.キャリア数の変動はSi/SiO_2界面における捕獲/放出によるので,Si/SiO_2界面に衝突するキャリア数のバイアス依存性を求めた.その結果,界面に衝突するキャリア数はドレイン電圧に依存せず,ゲート電圧の上昇とともに増加し,1/fノイズの測定結果と定性的に一致した.更に,モンテカルロシミュレーションにより,MOSFETのエネルギー分布関数およびShockley-Read-Hall発生/再結合の割合のバイアス依存性を求めた.その結果,ゲート電圧が上昇するとShockley-Read-Hall発生/再結合を起こす高いエネルギーを持つキャリアが大幅に増加するのに対し,Shockley-Read-Hall発生/再結合の割合はほとんど変化しないことがわかった.このことから発生/再結合ノイズはゲート電圧の増加とともに減少していることがわかった.また,MOSFETの1/fノイズスペクトルの測定・解析結果から回路シミュレーション用の1/fノイズモデルの開発を行なった.モデル化の際には当研究室で開発を進めている回路シミュレーション用MOSFETモデルHiSIM(Hiroshima university STARC IGFET Model)の電流モデル(ドリフト-拡散近似)を用いた.その結果,従来の1/fノイズモデルに比べて少ない3つのモデルパラメタで,ゲート長が0.12μmまでの1/fノイズの実測値をよく再現した.本年度は,様々なゲート長(サブミクロンスケール数μm程度)を持つ極微細MOSFETに対して,1/fノイズを測定し,解析を行った.その結果,周波数が110kIIzの領域において,キャリアのShockley-Read-IIall発生・再結合プロセスに起因すると考えられるノイズのオーバーシュートが観測された.このオーバーシュートスペクトルはゲート長およびドレイン電圧に依存せず,ゲート電圧の上昇とともに小さくなる.しかし,この特性に関する詳しい解析はなされておらず,実際に発生・再結合によるノイズがゲート電圧の増加とともに減少しているのか,あるいは1/fノイズがゲート電圧の増加とともに増加しているために,そのスぺクトルに埋もれて観測されないだけなのかよくわかっていない.このオーバーシュートスペクトルの特性をモンテカルロデバイスシミュレーションの結果と併せて詳しく解析した.まず,モンテカルロデバイスシミュレーションにより,Si/SiO_2界面に衝突するキャリア数のバイアス依存性を求めたところ,ドレイン電圧に依存せず,ゲート電圧の上昇とともに増加し,1/fノイズの測定結果と定性的に一致した.更に,同じくモンテカルロシミュレーションにより,MOSFETのエネルギー分布関数およびShockley-Read-Hall発生・再結合の割合のバイアス依存性を求めた.その結果,ゲート電圧が上昇するとShockley-Read-Hall発生・再結合を起こす高いエネルギーを持つキャリアが大幅に増加するのに対し,Shockley-Read-Hall発生・再結合の割合はほとんど変化しないことがわかった.このことから発生・再結合ノイズはゲート電圧の増加とともに実際に減少していることがわかった.様々なゲート長(サブミクロンスケール数μm程度)を持つ極微細MOSFETに対して,1100kHz、の帯域で支配的な1/fノイズスペクトルを測定し,解析を行った.その結果,周波数が110kHzの領域において,キャリアのShockley-Read-Hall発生/再結合プロセスに起因すると考えられる過剰ノイズスペクトルが観測された.この発生/再結合ノイズはゲート長およびドレイン電圧に依存せず,ゲート電圧が増加すると,1/fスペクトルの増加に伴い観測されなくなるので,詳しい特性はわかっていない.この1/fノイズおよび発生/再結合ノイズの特性に関する詳しい解析をモンテカルロデバイスシミュレータを用いて行なった.まず,1/fノイズの発生原因に関して,従来経験的な説明しかなされていないキャリア数の変動によるものかどうか,モンテカルロデバイスシミュレーションにより確認した.キャリア数の変動はSi/SiO_2界面における捕獲/放出によるので,Si/SiO_2界面に衝突するキャリア数のバイアス依存性を求めた.その結果,界面に衝突するキャリア数はドレイン電圧に依存せず,ゲート電圧の上昇とともに増加し,1/fノイズの測定結果と定性的に一致した.更に,モンテカルロシミュレーションにより,MOSFETのエネルギー分布関数およびShockley-Read-Hall発生/再結合の割合のバイアス依存性を求めた.その結果,ゲート電圧が上昇するとShockley-Read-Hall発生/再結合を起こす高いエネルギーを持つキャリアが大幅に増加するのに対し,Shockley-Read-Hall発生/再結合の割合はほとんど変化しないことがわかった.このことから発生/再結合ノイズはゲート電圧の増加とともに減少していることがわかった.また,MOSFETの1/fノイズスペクトルの測定・解析結果から回路シミュレーション用の1/fノイズモデルの開発を行なった.モデル化の際には当研究室で開発を進めている回路シミュレーション用MOSFETモデルHiSIM(Hiroshima university STARC IGFET Model)の電流モデル(ドリフト-拡散近似)を用いた.その結果,従来の1/fノイズモデルに比べて少ない3つのモデルパラメタで,ゲート長が0.12μmまでの1/fノイズの実測値をよく再現した.
変異型GroELを用いたシャペロニンの標的蛋白質結合メカニズムの解析

前年度の研究結果を受け,引き続き今年度では大腸菌由来シャペロニン蛋白質GroELのR231W変異体を用い,標的蛋白質認識に携わるアピカルドメインの構造変化解析を行った。前年度後半においてGroELR231W変異体とATPを混合した際に生じるトリプトファン由来の蛍光スペクトル変化をストップト・フロー蛍光分光光度計で観測した結果,k_<app>=3.9×10^<-2>sec^<-1>という反応速度を持つ蛍光強度増加を観測したが、今年度の実験ではこれに加えて新たに3種の構造変化を示唆する蛍光強度変化を観測することに成功した。これらの強度変化はすべて前年度観測されたものよりも速度定数が速く,また,混合するATPの濃度に依存してその速度定数が変化することが確認された。これらの蛍光強度変化のうち,1種類のみ補助蛋白質とGroESを同時に添加しないと検出されなかったものがあり,この蛍光強度変化はGroEL蛋白質とGroES蛋白質が会合する様子を反映していると思われる。同様の実験をATPではなくADPを用いて行った場合,蛍光強度変化の様子はATPの場合と全く異なり,1種類の蛍光強度変化のみ観測された。このことより,GroELがATPを結合する際にアピカルドメインに引き起こされる構造変化は,ADPが結合する際の構造変化とは基本的に異なっており,この構造変化の違いがGroELのシャペロニンとしての機能を調節する重要な役割を持っていると考えられた。大腸菌由来シャペロニン蛋白質GroELの標的蛋白質認識ドメインであるアピカルドメインにArg→Trp変異,及びArg→Cys変異を導入したGroELR231W,R231C変異体の機能解析を行った。両方の変異体のATPアーゼ活性は野生型とほぼ同様(R231C変異体)もしくはそれ以上(R231W変異体)の値を示したが,補助蛋白質であるGroESに対する結合親和性は両変異体とも減少していた。標的蛋白質との相互作用に関しては,R231C変異体は様々な分子量の標的蛋白質に対して一律に親和性が低下し,フォールディング反応を補助する能力を失っていた。しかしR231W変異体は分子量約3万の標的蛋白質であるロダネーゼに対しては野生型とほぼ同等の親和性で結合し,またそのフォールディング反応を補助する能力を示したのに対し,エノラーゼ(分子量4万7千)やホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ(分子量9万9干),ホスホフルクトキナーゼ(分子量8万5千)などの分子量の大きな標的蛋白質に対しては親和性が大きく減少していることが明らかになった。GroELR231W変異体は,アルギニン残基を疎水性の高い,側鎖の大きいトリプトファン残基に変換したために比較的分子量の小さい標的蛋白質のフォールディング反応しか補助できなくなったと考えられる。GroELR231Wに導入したトリプトファン残基が発する蛍光を利用してGroELの構造変化に関する情報を得るための実験も試みた。GroELR231WにATPを添加し,その際のトリプトファン由来の蛍光スペクトル変化を解析したところ,k_<app>=3.9×10^<-2>sec^<-1>のトリプトファンに由来する蛍光強度増加を観測した。現在はこの蛍光強度増加に反映されているGroELの構造変化を解明しようと試みている。
大脳皮質の広領域動態解析の開発と応用

Ca2+センサー蛍光蛋白質を大脳皮質興奮性細胞あるいは抑制性細胞特異的に発現するトランスジェニックマウスに、炎症起因性発達障害の手法を用いて統合失調症様の病態を引き起こすことができるか検討した。ついで、マクロ顕微鏡により病態モデルマウスの自発性および知覚刺激依存的な神経活動について、細胞内Ca2+濃度変化を指標に、頭蓋骨外から非侵襲的に観察した。また、アデノ随伴ウイルスを作製し、Ca2+センサーを効率良く感染させる手法について検討した。代表的精神疾患である統合失調症等は多様な症状を呈するため、単一脳領域の異常ではなく、むしろ広範な神経回路間の情報統合機構の異常に起因すると考えられる。これまでの精神疾患モデルマウスを用いた研究においては、局所回路での機能異常が多数報告されてきたが、異なる脳領域間での情報の流れや統合機構について異常を見いだす研究はなされてこなかった。本研究では、カルシウムセンサータンパク質を大脳皮質で発現させることにより、広領域における神経活動の動態解析を行ない、様々な精神疾患モデルマウスにおいて異なる脳領域間での情報の流れや統合機構に異常があるかどうかを調べる事を目的とする。本年度は、カルシウムセンサータンパク質を大脳皮質で発現させたトランスジェニックマウスのコロニーを確立した。また、正常状態での広領域神経活動動態解析の予備実験を行なった。将来、様々な遺伝子変異をともなう精神疾患モデルマウスで広領域神経活動動態解析を行なうためには、対象となる遺伝子変異に加えてカルシウムセンサータンパク質用のトランスジーンを同一マウスに持たせる必要がある。しかし、対象となる遺伝子変異の数や精神疾患モデルマウスの種類が増える程、扱う遺伝子座の数が増え広領域神経活動動態解析用のマウスを得るためのマウス間の交配が煩雑になる。この問題を避けるため、カルシウムセンサータンパク質をトランスジェニックマウス以外の方法で導入する事を計画し、そのためのウイルスベクターを作製した。代表的精神疾患である統合失調症は多様な症状(陽性症状、陰性症状、および認知機能不全など)を呈し、単一脳領域の異常ではなく、広範な神経回路間の情報統合機構の異常に起因すると考えられる。従って、有効な治療指針の確立には、個々のエンドフェノタイプの機序を神経回路レベルで明らかにする事が欠かせない。特に異なる脳領域間(マクロな神経回路)での情報の流れの理解が必要である。様々な遺伝学的手法を用いる事のできるマウスをモデル動物として選択し、Ca2+センサー蛍光蛋白質を大脳皮質で発現させる系を開発・利用し、統合失調症のモデルマウスでマクロな回路レベルで情報統合不全の実態(情報の流れの乱れ)を定量的に評価する事を目的とした。具体的には、Ca2+センサー蛍光蛋白質であるYC2.60を大脳皮質の興奮性細胞あるいは抑制性細胞にマウス遺伝学の手法を用いて発現させ、炎症起因性発達障害の統合失調症モデルマウスを作出した。そして、自発活動および知覚刺激を提示した際に見られる大脳皮質神経細胞の神経活動を測定し、正常状態のマウスの神経活動と比較を行った。また、統合失調症に限らず、他の精神疾患モデルマウスや多様な遺伝子種の変異マウスで大脳皮質神経細胞動態解析を簡便に行うためには、多重交配による労力と時間を省く必要がある。そのために、Ca2+センサー蛍光蛋白質をマウス遺伝学以外の方法で導入する系を開発した。アデノ随伴ウイルスベクターを利用して、Ca2+センサー蛍光蛋白質がどの程度発現し、in vivoでの神経活動を測定する事ができるかの検証を行った。計画通り次年度に必要となる材料を揃える事ができた。27年度が最終年度であるため、記入しない。神経科学カルシウムセンサータンパク質を大脳皮質で発現させたトランスジェニックマウスを用い、薬剤投与により誘導される精神疾患モデルマウスを対象とし、広領域での神経活動の動態解析を行なう。また、カルシウムセンサータンパク質用のウイルスベクターを大脳皮質に感染させ、広領域での動態解析に利用できるか検討する。
交通の環境情報の提示法-環境ラベルとカーボンフットプリントの応用

パッケージツアーへカーボンフットプリントを付与するために必要となるCO_2排出量算出に関する方法論を構築している。パッケージツアーの構成要素のうち特に「移動」部分に着目し、そのCO_2排出量原単位を、ツアーで主に利用される旅客輸送機関である鉄道・バス・航空・船舶について、地域特性や乗客数、運行状況などに応じて整備している。得られた原単位を実際のパッケージツアーに適用し、各構成要素別のCO_2排出量の傾向を把握している。さらに、ツアー内容のうち移動手段の変更によるCO_2排出量の変化を分析している。最後に、算出されたカーボンフットプリントの提示方法を提案している。本研究課題では、1)各種交通システムについて条件別にCO2排出量原単位の整備、2)事業者向けの詳細な情報提示方法「交通エコレポート」の提案、3)消費者向けの分かりやすい情報提示方法「交通カーボンフットプリント」の提案、を目的としている。平成24年度は、平成23年度に整備した鉄道・バス・航空機のCO2排出量原単位を用いて、交通を利用したサービスの典型例であるパッケージツアーを対象に、i)事業者向けのCO2排出量評価方法、ii)消費者向けの分かりやすいカーボンフットプリント提示方法、を提案した。i)については、特に「移動」のCO2排出量原単位について詳細に検討し、a)鉄道のCO2排出量原単位:地方・非電化鉄道については全国平均値は使用してはいけない、b)貸切バスのCO2排出量原単位:1人あたりのCO2排出量は乗車人数に依存するためツアーへの参加人数の把握が不可欠である、c)航空のCO2排出量原単位:運航距離が長くなるほど飛行距離あたりのCO2排出量は低減する、ことを示唆した。ii)については、国内ツアー(名古屋信州)・海外ツアー(日本カナダ)をケーススタディとして、CO2排出量の具体的な算定例とカーボンフットプリントが表示されたパンフレット例を示した。これらの事例を通して、a)移動手段の変更によりCO2削減が可能、b)観光内容を変更せずにCO2削減を目指すツアーの提供が可能、であることが明らかとなり、消費者に対してCO2排出量の少ないツアーを分かりやすく提示する方法が提案できた。以上、一連の研究成果は日本LCA学会ニューツーリズム研究会により発行された「中間報告書」に掲載され、学会関係者を中心に広く公開されている。また、研究論文として発表した「パッケージツアーへのカーボンフットプリント付与の方法論」には平成24年度土木学会・地球環境論文賞が授与された。本研究課題では、1)各種交通システムについて条件別にCO2排出量原単位の整備、2)事業者向けの詳細な情報提示方法「交通エコレポート」の提案、3)消費者向けの分かりやすい情報提示方法「交通カーボンフットプリント(CFP)」の提案、を目的としている。平成23年度は、まず地域特性や乗客数、運行状況などに応じて鉄道・バス・航空機・船舶のCO2排出量原単位を整備している。鉄道については、乗車人数や使用する燃料が路線ごとで異なるため、各路線での人kmあたりの原単位を算出し、都市電化鉄道・地下鉄・地方電化鉄道・地方非電化鉄道の4分類で集計している。バスについては、自動車の燃費性能に関するデータを利用し、乗車定員区分別に車両走行kmあたりのCO2排出量を求めている。航空機については、離着陸時と巡航時に分け燃料消費量を算出しCO2排出量推計式を求めることで、機種・座席利用率とともに飛行距離を考慮できる原単位として整備している。船舶については、事業者へのヒアリングから得られた運航時の燃料消費量を運航距離・乗客数で除して原単位としている。以上の原単位を、交通を利用したサービスの典型例であるパッケージツアーに適用し、国内ツアー・海外ツアーをケーススタディとして、簡易にCFPが算出できる方法論を提案している。国内ツアーについては、移動起源の排出がツアー全体の約68割を占め、特に航空機利用の場合大きくなることが分かった。また、移動手段変更により、パッケージツアーからのCO2排出量を大きく削減できる可能性を明らかにしている。加えて、CFP表示方法を、消費者に誤った解釈をさせないための留意点とともに提案している。海外ツアーについては、同じ旅程であっても、環境に配慮した交通手段・ホテル・レストランを選択することで、観光内容を変更せずともCO2排出量が少ないツアーが提案できる可能性を示している。上述した研究目的3点のうち、"1)各種交通システムについて条件別にCO2排出量原単位の整備"については平成23年度中に実施することができた。また、"2)事業者向けの詳細な情報提示方法「交通エコレポート」の提案"および"3)消費者向けの分かりやすい情報提示方法「交通カーボンフットプリント(CFP)」の提案"についてもすでに検討をはじめており、日本LCA学会ニューツーリズム研究会への参加や国内学会へ成果発表を通じて改善意見や情報を収集している。

日本LCA学会ニューツーリズム研究会が取りまとめる予定の中間報告書への貢献や講演会への参加を通じて、平成23年度に構築した方法論を、事業者向けの詳細な情報提示方法「交通エコレポート」や消費者向けの分かりやすい情報提示方法「交通カーボンフットプリント」へと展開していく。また、研究成果の学術雑誌や国際会議への発表を予定している。統計資料等のデータ類の購入と、解析補助者への謝金支出を想定している。また、国内の研究会・学会への参加や、分析結果の学術雑誌や国際会議への発表を予定している。それに伴い旅費・投稿料、英文翻訳・校正に関する費用が必要となる。
セルロースのオンデマンド人工合成に向けた結晶化過程の解明

研究計画通りに無細胞合成系を用いたセルロース合成酵素の発現系を立ち上げている。異なる生物種に由来する細胞抽出液を用いて条件検討を重ねた結果、150-200kDaの比較的大きいサイズのセルロース合成酵素を発現できる条件を見出した。発現対象であるセルロース合成酵素についても、最新のゲノム情報を対象としたオーソログ解析を通じて、やはり動物界においては被嚢動物のみがセルロース合成酵素を有することを報告した。無細胞合成に際して、適当なタグ配列をセルロース合成酵素に加えることに作業上の多くの利点がある。そこで、各種タグを用いて、合成やアフィニティ精製に与える影響をウェスタンブロットで評価・検討したところ、それぞれの抽出液にはそれぞれ使い勝手の良いタグ種が存在することがわかった。セルロース合成酵素は膜タンパク質であるため、適当な疎水性環境が存在しない限り、無細胞合成された直後にアグリゲーションを起こして沈殿となる。そこで次に、合成されたセルロース合成酵素が機能的な状態にフォールディングするために適当な疎水性環境を見いだすことを目的として、無細胞反応液中に人工的な疎水性環境を組み込み、反応後に超遠心分離あるいは密度勾配分離を行い、疎水性環境への取り込み具合を評価した。各種脂質を用いて調製したリポソームや、脂質と各種界面活性剤で構成される混合ミセルは、無細胞合成反応そのものを阻害することが多かったが、いくつかの条件においては、少なくともウェスタンブロット系においてはさほど阻害せず、かつ合成産物の7割程度が脂質環境に取り込まれることがわかった。この様に、無細胞合成に大切な要素である細胞抽出液・セルロース合成酵素・脂質環境の検討を進めたことにより、今後の計画推進が加速するものと思われる。以下の通り、本計画を推進する上で大切な要素である細胞抽出液・セルロース合成酵素・脂質環境の検討を進めたことにより、今後の計画推進が加速するものと思われる。まず、異なる生物種に由来する細胞抽出液を用いて条件検討を重ねた結果、150-200kDaの比較的大きいサイズのセルロース合成酵素を発現できる条件を見出した。初年度は概ね計画通りに進めることができたため、引き続き計画に沿って進める。初年度の取り組みを通じて、適切な疎水性環境を準備することが肝要との感触を得ており、これを中心的な問題意識とする。適切とは、無細胞合成反応そのものは阻害することなく、合成産物がより効率的に正しいフォールディングを持って組み込まれることを意味する。その適切さを評価するために必要な実験系は初年度に確立することができたので、今後はそれを活かしてより多くの条件を試し、何らかの方向性をつかむことが大切に思われる。

以下の通り、本計画を推進する上で大切な要素である細胞抽出液・セルロース合成酵素・脂質環境の検討を進めたことにより、今後の計画推進が加速するものと思われる。まず、異なる生物種に由来する細胞抽出液を用いて条件検討を重ねた結果、150-200kDaの比較的大きいサイズのセルロース合成酵素を発現できる条件を見出した。発現対象であるセルロース合成酵素についても、最新のゲノム情報を対象としたオーソログ解析を通じて、やはり動物界においては被嚢動物のみがセルロース合成酵素を有することを報告した。無細胞合成に際して、適当なタグ配列をセルロース合成酵素に加えることに作業上の多くの利点がある。そこで、各種タグを用いて、合成やアフィニティ精製に与える影響をウェスタンブロットで評価・検討したところ、それぞれの抽出液にはそれぞれ使い勝手の良いタグ種が存在することがわかった。セルロース合成酵素は膜タンパク質であるため、適当な疎水性環境が存在しない限り、無細胞合成された直後にアグリゲーションを起こして沈殿となる。そこで次に、合成されたセルロース合成酵素が機能的な状態にフォールディングするために適当な疎水性環境を見いだすことを目的として、無細胞反応液中に人工的な疎水性環境を組み込み、反応後に超遠心分離あるいは密度勾配分離を行い、疎水性環境への取り込み具合を評価した。各種脂質を用いて調製したリポソームや、脂質と各種界面活性剤で構成される混合ミセルは、無細胞合成反応そのものを阻害することが多かったが、いくつかの条件においては、少なくともウェスタンブロット系においてはさほど阻害せず、かつ合成産物の7割程度が脂質環境に取り込まれることがわかった。初年度は概ね計画通りに進めることができたため、引き続き計画に沿って進める。初年度の取り組みを通じて、適切な疎水性環境を準備することが肝要との感触を得ており、これを中心的な問題意識とする。適切とは、無細胞合成反応そのものは阻害することなく、合成産物がより効率的に正しいフォールディングを持って組み込まれることを意味する。その適切さを評価するために必要な実験系は初年度に確立することができたので、今後はそれを活かしてより多くの条件を試し、何らかの方向性をつかむことが大切に思われる。反応系のスケールダウンに成功したこと、および条件検討が円滑に勧められたため、使用した試薬の量が計画に比して少なく済ませられたことが第一の理由である。ついで、初年度の成果を受けて、2年目に想定した作業に必要となる試薬代が増えるであろうこと、および初年度に参加予定であった海外学会に参加せず、予定にはなかった2年目に参加することになったこと、これらの事情を受けて、必要と思われる試薬代および取りやめになった旅費は当然2年目にあるべきであると考えられたため、次年度使用額が生じた。以上の理由から明らかな様に、初年度から2年目に持ち越した額は2年目に有効に活用される計画となっている。
連続暗黒飼育で阻害される精子形成をシスチン添加食が改善するメカニズム解明の研究

若齢ラットを9%カゼイン食(低タンパク質食)で正常明暗飼育(12h明期-12h暗期)すると精巣は正常に発達するが、連続暗黒飼育すると精巣の発達抑制が起こること、そしてその発達抑制は、9%カゼイン食にシスチン添加することにより改善することが報告されている。しかし、精巣発達の評価は重量のみで組織学評価は行われていない。そこで、本年度は、連続暗黒飼育下における精巣発達を組織学的に評価し、シスチン添加の影響を検討した。4週齢フィッシャー系雄ラット50匹を4群に群別し、4週間飼育した。4群とは、正常明暗飼育・9%カゼイン食(9P)群、正常明暗飼育・シスチン添加食(9PC)群、連続暗黒飼育・9%カゼイン食(D9P)群、連続暗黒飼育・シスチン添加食(9PC)群である。D9P群の精巣では伸長精細胞を含有する曲精細管数が減少したことから、精巣機能障害が示唆された。一方、D9PC群では、D9P群に比べ伸長性細胞発生が増強され、連続暗黒飼育下における精巣発達に対するシスチンの重要性が示唆された。さらに、D9PC群では血清テストステロン値の上昇がみられ、この群での精子形成にテストステロンが関与していることが考えられた。これらの結果から、連続暗黒と低たんぱく質食条件下において、シスチンの添加により、テストステロンが増加し、それによって、精子形成に好影響が出たと結論づけられた。連続暗黒飼育・シスチン添加群では血中テストステロン濃度が高値を示したことから、これに関連する候補遺伝子を探索したが、候補遺伝子を決定することができなかった。今年度もテストステロン合成に関与する候補遺伝子の探索を継続する予定である。ラット精巣や脳の組織学的評価(免疫染色)に使用する抗体などを購入する予定であったが、2019年度に実施することにしたため。2019年度は、連続暗黒飼育下におけるテストステロン合成に関与する候補遺伝子を探索、決定するための試薬類および免疫染色のための試薬類に助成金を使用する予定である。
犯罪者・非行少年処遇における人間科学的知見の活用に関する総合的研究

日本における犯罪者・非行少年処遇は、未だ科学化が進んでおらず、法律家の先入見に支配されている。中央政府主導の犯罪対策には限界があるを自覚した政府は、地方政府や地域社会、NPOとの連携を模索している。他方で、市民は、人間科学にもとづく犯罪問題の解決に期待をしているが、十分な情報をもたないために、扇情的な犯罪報道に聳動して、刑罰ポピュリズムに惑わされる傾向がある。犯罪者・非行少年の処遇において、法と人間科学への期待は大きい。個別分野での科学的実践を通じて、実践的科学としての犯罪学の領域にフィードバックされる諸課題を受け止めながら、法と人間科学の中に新たな犯罪学を構築していく必要がある。2011年度は、研究体制確立期の初年度であったので、研究体制を整備するとともに、総論的研究を中心に研究を進めた。また、これと併行して、近年の刑事政策における重要なトピックである4つの問題、すなわち、(1)発達障害における処遇(浜井浩一)(2)性犯罪者の処遇(赤池一将)、(3)薬物依存症者の処遇(石塚伸一)、(4)刑事施設における宗教活動(赤池一将)について調査研究を行った。総論的研究では、(1)方法論については、研究会を開催した(4回)。新領域の全体会議(2回)、立命館大学のグループとの共同研究会(2回)、供述分析等に関する研究会(3回)などに参加した。(2)諸外国との比較については、オスロ大学犯罪学研究所を訪問し意見交換するとともに、警察大学、刑事施設、NPO等の実態を調査した(2012年3月)。(3)エビデンス・ベイスト政策〔EBP〕の導入については、津富宏教授(静岡県立大学)の協力を得て、『キャンベル共同計画介入・政策評価系統的レビュー』第6号を刊行した(2012年3月)。各論的研究では、(1)発達障害者の処遇については、イタリアの状況を調査した(2011年9月)。(2)性犯罪者の処遇については、フランスの状況を調査するとともに(2012年2月)、同国の研究者を招いて研究会を開催した(2回)。(3)薬物依存症については、丸山泰弘講師(立正大学)の協力を得て、研究会(9回)、回復支援者養成研修セミナー(5回)、国際シンポジウムなどを主催し(2012年3月)、第16回国際犯罪学大会でセッションを主催した(2011年8月神戸)。(4)刑事施設における宗教活動については、ドイツ福音派教講師連盟年次大会に参加し(2011年5月ドイツ)、ソウルで開催されたアジア矯正フォーラムで報告した(2012年3月韓国)。本研究は、犯罪者および非行少年の処遇の調査研究および政策提言に際して、心理学等の人間科学の知見をどのように活用すべきかを総合的に検討することを目的としている。上記の目的を達成するため、総論研究、各論研究および意識調査の3つの研究セクターを置き、前2者にはそれぞれユニットを設け、その有機的連関を意識して研究計画を遂行している。共同研究者は、石塚伸一、浜井浩一、赤池一将である。また、連携研究者として津富宏(キャンベル共同研究)および丸山泰弘(薬物依存回復支援)が研究に協力している。研究期間を3期に分けている。【第1期(2011・12年度)体制確立期】総論的研究を中心に刑事司法に人間科学の知見を活用する際の方法論的諸問題を明らかにした(1日本の行動科学現状、2諸外国との比較および3EBPの導入など)。これと併行して、これまでの研究実績も踏まえて、近年の刑事政策における重要なトピックである4つの問題を取り上げ、各論研究を進めた(1発達障害、2性犯罪者、3薬物依存症者および4刑事施設における宗教活動など)。【第2期(2013・14年度)展開期】上記の調査研究を通じて明らかになった問題点を精査し、これらを踏まえ、人間科学的知見に関する一般市民と刑事司法の専門家との認識や期待の異同を分析検討することが主たる目標とする意識調査を実施する。第3期(2015年度)総括期】上記の総論的および各論的な調査研究の結果を分析し、これと意識調査の結果とを比較検討することによって、裁判員裁判の時代における人間科学的知見の活用について、そのあるべき姿を検討し、具体的改善策を提案する。本研究も、第1期を経て、第2期の後半に入った。研究目標を達成したユニットからまとめの作業に着手し、その成果を発表しはじめている。【第1期「体制確立期」(2011/12年度)】総論的研究を中心に刑事司法に人間科学の知見を活用する際の方法論的諸問題を明らかにするため、日本の行動科学現状、諸外国との比較、EBPの導入について研究した。これと併行して、近年の刑事政策における4つのトピック、すなわち、発達障害、性犯罪者、薬物依存症者、刑事施設における宗教活動について調査研究を進めた。【第2期「展開期」(2013/14年)】上記の調査研究によって明らかになった問題点を精査し、人間科学的知見に関する一般市民と専門家との認識や期待の異同を分析検討することを主たる課題としている。2013年度には「刑事司法と科学鑑定」および「法と医療」をテーマに2つのシンポジウムを開催し、好評を得た。

また、若手研究者の実証研究のスキルアップを目的とする「犯罪学リテラシー研修会」を開催し、多くの参加者を得た。2014年度は、意識調査セクターのアンケート調査を最重点課題とした。その結果、2つのアンケート調査を実施した。成果は、多様な媒体を利用して発表している。内外の学会での個別報告・セッション企画、日本語・外国語の論文等での発表、シンポジウムや国際セミナーの開催などである。その記録は、DVDに録画するほか、YouTubeなどで画像を放映している。薬物依存回復支援プログラムの開発については、演劇の技法を試行的に活用して上演し、YouTubeでその模様を放映した。視聴回数は500回を超えている。【新領域内部での連携】他のプロジェクトとの交流も進めており、とりわけ、今年度は、統括班の依頼を受けて、模擬裁判を実施した。最終年度であったため、補充調査と研究成果の発表を中心に、学術論文の発表、公開研究会の開催、内外の学会における報告・セッション主催、シンポジウムの開催などを行なった。その結果、下記のような結論に達した。【総論セクター】日本の刑事司法実務においては、いまだ「科学的証拠に基づく政策(evidence based policy)」という思考方法自体が定着しておらず、科学証拠を、科学基準に従って審査するという方法が定着していないために、科学の成果を捜査や裁判の手段として利用する傾向が強い。政策決定者も、科学的証拠よりは、直感や印象に基づいて、政策判断をしている。【各論セクター】犯罪者・非行少年処遇と宗教的支援は、かならずしも矛盾・対立するものではなく、「心の傷」を科学的に説明し、それを乗り越えて生きていくための「こころの成長」を支援するには、木に竹を接ぐような安易な綜合には弊害があるが、それぞれの特性を活かして、固有の役割を果たしていくためには、法制度的な保証が必要である。【意識調査セクター】海外では実証的調査研究が犯罪学の修得の基礎となっているにもかかわらず、日本の法学教育においては、自然科学・社会科学・人間科学などの学修が軽視されている。そのため、他の社会科学部門の研究者との交流や協働がきわめて困難な状況にある。そのため、実務家になっても、基礎知識を欠いているため、実証科学の成果が十分に理解できていない。【結論】日本における犯罪者・非行少年処遇においては、未だ科学化が進んでおらず、法律家の先入見と法制度の拘束から抜け出すことができていない。犯罪者・非行少年の処遇において、法と人間科学への期待は大きい。個別分野での科学的実践を通じて、実践的科学としての犯罪学の領域にフィードバックされる諸課題を受け止めながら、法と人間科学の中に新たな犯罪学を構築していくべきである。日本における犯罪者・非行少年処遇は、未だ科学化が進んでおらず、法律家の先入見に支配されている。中央政府主導の犯罪対策には限界があるを自覚した政府は、地方政府や地域社会、NPOとの連携を模索している。他方で、市民は、人間科学にもとづく犯罪問題の解決に期待をしているが、十分な情報をもたないために、扇情的な犯罪報道に聳動して、刑罰ポピュリズムに惑わされる傾向がある。個別分野での科学的実践を通じて、実践的科学としての犯罪学の領域にフィードバックされる諸課題を受け止めながら、法と人間科学の中に新たな犯罪学を構築していく必要がある。本研究は、犯罪者および非行少年の処遇の調査研究および政策提言に際して、心理学等の人間科学の知見をどのように活用すべきかを総合的に検討することを目的とする。
GaN系UV-LED励起に基づく新規フルカラー・フラットパネルディスプレイの開発

申請者は、提案する新規フラット・パネルディスプレイの実現において最も重要な事項である、大面積化が可能な基板上でのGaN系薄膜の成長に関して検討を行った。ディスクリート紫外線発光ダイオードによる蛍光体の励起特性に関する予備実験を行い、4000cd/m2以上の高輝度な可視発光が得られたことから、紫外線発光ダイオードアレイの発光は単結晶基板上に成長したGaN系単結晶薄膜による高効率発光ダイオードに対し10分の1程度でも十分にデバイス化が可能であると判断した。したがって、GaN系薄膜の成長に用いる基板としては単結晶を用いて高品質の単結晶薄膜を作製しなくとも良いと考え、大面積化、フレキシブル、軽量、安価などの利点を有する多結晶Ti金属箔を選択した。金属箔の場合、金属板に対してさらに圧延などの工程が加わっており、金属板とは多少異なる結晶状態となっているが、このような金属箔上に直接GaN薄膜を成長した場合には、下地の結晶状態の影響により結晶性の良好なGaN薄膜は得られなかった。これに対し、GaN薄膜を高温で成長した後もアモルファスの状態を保つ中間層を金属箔との間に挿入することで結晶配向性の優れたGaN薄膜を得ることができた。しかし、この中間層材料はSiO2であり、金属箔をGaN薄膜に対して直接電極として使おうとする場合には支障が生じる。これを避けるために、金属箔としてアモルファス金属箔を用いることを試み、GaN薄膜をその上に成長した。その結果、アモルファス中間層を用いた場合と同様なc軸優先配向性を有するGaN薄膜が得られ、下地がアモルファスであることの有効性が確認された。また、作製した各薄膜の電気的光学的特性がデバイス化にとって重要であるが、光学的特性の評価としてフォトルミネセンス測定を行った。GaN薄膜に関しては主として可視光領域のディープレベル発光のみが見られた。一方、GaNに対してInを混合することにより紫外光領域のバンド端発光が見られるようになり、さらに、SiO2中間層を用いてTi箔上に成長したInGaN薄膜からは強いバンド端発光が見られた。電気的特性の評価および制御に関しては今後進めなければならないが、このような多結晶の金属箔上に成長した場合でも、短波長領域の発光が見られるGaN系薄膜を得ることが可能であることを確認できた。本方式のディスプレイの実現には、蛍光体を励起する大面積かつ高密度のGaN系UV-LEDアレイを得ることが必要である。一般的なディスプレイのサイズ程度の面積を有する適当な単結晶基板は現在のところ存在しないため、大面積のUV-LEDアレイを得るためにはガラス等の非単結晶基板をまず第一に用いなければならない。研究代表者はこれまでに大面積化が可能な基板として無アルカリガラスを選択してきた(Y.Sato et al., J.Crystal Growth 189/190(1998)42.他)。より結晶性の優れたGaN薄膜を得るためには成長温度が可能な限り高い方が望ましいが、この場合、基板の温度はその歪点(667°C)より高くすることができない。本年度はそれに代わる耐熱基板として高融点金属基板の使用の可能性を検討し、その結果、結晶性の優れたGaN薄膜を得ることができたので報告する。用いた金属としてはTi,Mo,W,Ta,SUS等であり、将来フレキシブルなデバイスに対応することを鑑み、厚さが50μmの薄い箔をいずれの場合においても使用した。また、高精度分子線供給装置を組み込んだ薄膜成長装置により、ガラス基板を用いた場合に結晶性の優れたGaN薄膜が得られる成長条件と同一の条件でGaN薄膜の作製を行った。成長温度は700°Cを中心にして行ったため、懸念された金属成分のGaN薄膜中への拡散は生じていないことを表面分析により確認した。しかし、ガラス基板を用いた場合には強くc軸配向したGaN薄膜が得られるのに対し、金属箔上に直接GaN薄膜を成長した場合にはc軸配向性が弱いものが得られるのみであった。これは結晶の整合性が異なる下地金属多結晶によりc軸配向成長を阻害する規制力が働くものと考えられる。上記の問題点を解決するために、金属箔の表面に柔軟性を損なわない程度の非晶質薄膜を堆積し、その上にGaN薄膜を成長してみた。その結果、c軸配向性が極めて強いGaN薄膜を得ることができた。この場合の中間層は、その厚みが薄い場合には効果はなく、ある程度の厚みを必要とするが、金属箔の柔軟性は損なわれることはなかった。また、金属箔の表面に対してエッチング処理等の特別な処理を施していなくとも良好な結晶性のGaN薄膜を成長することができた。

金属箔の場合、金属板に対してさらに圧延などの工程が加わっており、金属板とは多少異なる結晶状態となっているが、このような金属箔上に直接GaN薄膜を成長した場合には、下地の結晶状態の影響により結晶性の良好なGaN薄膜は得られなかった。これに対し、GaN薄膜を高温で成長した後もアモルファスの状態を保つ中間層を金属箔との間に挿入することで結晶配向性の優れたGaN薄膜を得ることができた。しかし、この中間層材料はSiO2であり、金属箔をGaN薄膜に対して直接電極として使おうとする場合には支障が生じる。これを避けるために、金属箔としてアモルファス金属箔を用いることを試み、GaN薄膜をその上に成長した。その結果、アモルファス中間層を用いた場合と同様なc軸優先配向性を有するGaN薄膜が得られ、下地がアモルファスであることの有効性が確認された。また、作製した各薄膜の電気的光学的特性がデバイス化にとって重要であるが、光学的特性の評価としてフォトルミネセンス測定を行った。GaN薄膜に関しては主として可視光領域のディープレベル発光のみが見られた。一方、GaNに対してInを混合することにより紫外光領域のバンド端発光が見られるようになり、さらに、SiO2中間層を用いてTi箔上に成長したInGaN薄膜からは強いバンド端発光が見られた。電気的特性の評価および制御に関しては今後進めなければならないが、このような多結晶の金属箔上に成長した場合でも、短波長領域の発光が見られるGaN系薄膜を得ることが可能であることを確認できた。
高負荷膜分離活性汚泥法における生物処理性能と膜透過性能に関する研究

本研究では,膜分離活性汚泥法において汚泥負荷を変化させた連続処理運転における生物処理性能の変化とエアレーションタンク内生物相の変化を検討し,さらにこれらの生物代謝反応で生成,蓄積する生物代謝産物濃度など,膜透過流束に影響を与える因子や膜面付着層の形成についての検討を行い,以下の知見が得られた。I.膜分離活性汚泥法における有機負荷条件と生物処理性能の関係(1)汚泥負荷を標準活性汚泥法の8倍にまで上昇させても99%以上の有機物除去性能が得られたが,膜透過流束は汚泥負荷が高くなると若干低下した。II.異なる汚泥負荷条件下におけるバイオリアクター内での代謝成分の生成特性および蓄積特性(1)低負荷条件の場合はSMP濃度の増加とともに透過流束は減少した。高負荷条件の場合,運転が長期化すると透過流束はほぼ一定となり,またSMP濃度とは相関性が見られなくなったが,この成分中の高分子有機物濃度が透過流束を支配していたためと考えられる。III.膜面付着雄の形成に対するバイオリアクター内の汚泥性状,分散倍性質の影響(1)汚泥混合液の上澄み液粘度を測定した結果,透過流束との間に負の相関性が見られたことから,粘度はより簡易な運転管理上特に重要な透過流束の予測指標として有効であると考えられる。IV.膜面付着層形成と膜透過流束の関係(1)低汚泥負荷の場合,付着層抵抗は主にゲル層抵抗で占められていたが,高汚泥負荷の場合はケーキ層抵抗が大きくなっていた。これより高汚泥負荷の場合は簡易な水洗浄で膜透過性能の回復が可能である。(2)ケーキ層抵抗はゲル層抵抗に比べて単位付着物量あたりの抵抗が大きかった。またケーキ層はゲル層よりも密な構造になっていたことが,SEMによる観察の結果からも確認された。V.高負荷膜分離活性汚泥法の設計・操作条件の確立(1)汚泥負荷を標準活性汚泥法の倍程度に設定することで汚泥を常に高活性に保つと同時に引き抜きにより反応槽内に蓄積するSMPの希釈も行うことが可能である。透過流束は従来条件に対して若干低下するが,実質処理水量が倍になることからこの程度の低下は問題にはならない。
固形癌の放射線感受性を評価するためのPET薬剤の開発及び実用化

癌治療法の一つである放射線治療では低酸素状態の腫瘍細胞は放射線に対する感受性が低くなり、固形癌、特に、肺癌、頭頚部癌及び子宮頚癌において十分な治療効果が得られない。PETによって非侵襲的にイメージングすることは、固形腫瘍における低酸素領域の機能を把握し、放射線治療の治療方針を決定する上で、重要な診断方法である。本研究では、F-18フルオロミソニダゾールの臨床応用を実現し、Cu-64 ATSMの臨床応用の道筋を付けることができた。本研究では、^<64>Cu-ATSMの臨床応用を実現する為の安全性を評価する第一歩として、ラットを用いた単回投与毒性試験に用いる非放射性CU-ATSM高濃度液を調製するための可溶化法について検討を行い、ラット単回静脈内投与毒性試験を実施した。その結果、HP-□-CyD、Ursodeoxycholic acid、Tween80を可溶化剤として用いることにより、HP-□-CyD>Ursodeoxycholic acid>Tween80の順で高濃度のCu-ATSM生食溶液を得ることができた。最も溶解性が高かったHP-□-cyDを用いて臨床最大投与量の100倍と200倍の投与液を調製し、ラット静脈内単回投与毒性試験を実施した結果、一般状態、体重変化、剖検ともにCU-ATSMに起因した異常は観察されず、安全性を確認することができた。今後は、可溶化剤が放射性薬剤^<64>CU-ATSMの注射剤化に与える影響、あるいは生体内薬物動態に与える影響について検討し、^<64>Cu-ATSM注射液の臨床応用を目指したい。一方、^<18>F-FMISOについては、^<18>F-放射性薬剤合成装置を用いた合成方法を確立し、3ロットの製造・検定データを収集後、規格設定を行った。また、体重換算で人最大投与量の100倍に相当する放射能の^<18>F-FMISO注射液を減衰後マウスに投与し、安全性を確認し、薬剤委員会承認後、安定した臨床供給を実現した。癌治療法の一つである放射線治療では低酸素状態の腫瘍細胞は放射線に対する感受性か低くなり、固形癌、特に、肺癌、頭頚部癌及び子宮頚癌において十分な治療効果が得られない。本研究では、^<64>Cu-ATSMの製剤化における3種類の可溶化剤(HP-β-CyD、Ursodeoxycholic acid、Tween 80)の効果について検討を行った。製剤の24時間後の純度をラジオHPLCを用いて分析した結果、可溶化剤を用いないで生食のみで製剤化した場合は70%まで低下し、1%Tweenを用いた場合は完全に分解し、HP-β-CyDとUrsodeoxycholic acidを用いた場合は24時間後も製剤化直後の純度を維持することができた。EMT6移植担癌マウスを用いて生食製剤^<64>Cu-ATSMとHP-β-CyD製剤^<64>Cu-ATSMの体内分布を比較した結果、HP-β-CyD製剤の方か腫瘍対血液比と腫瘍対筋肉比が高い傾向にあった。また、正常ラットの全身イメージングを経時的に撮像したところ、HP-β-CyD製剤の方が肝臓、肺、心臓、腎臓などの臓器からのクリアランスが速い結果が得られた。固形腫瘍における低酸素領域の機能を把握し、放射線治療の治療方針を決定するためのPET薬剤である^<64>Cu-ATSMと^<18>F-FMISOに関する研究を行ってきた。^<64>Cu-ATSMについては注射剤として製剤化するためには可溶化剤を用いる必要があり、2-ヒドロキシプロピル-β-シクロデキストリンは、可溶化だけではなく製剤の安定性を向上させることが明らかになった。また、Cu-ATSM/2-ヒドロキシプロピル-β-シクロデキストリン溶液と2-ヒドロキシプロピル-β-シクロデキストリン溶液のラットによる単回投与毒性試験を実施し、両者とも臨床最大投与量の100倍と200倍において薬剤による毒性は検出されなかった。以上のことから、可溶化した^<64>Cu-ATSMの臨床応用の基盤ができた。

また、^<18>F-FMISOについては、住友重機械工業社製の多目的合成装置を用いた製造方法を確立し、ベンジルアルコールを安定化剤とした製剤化を完成させた。現在、財)先端医療振興財団において固形癌の放射線治療と合わせたPETイメージングデータが数多く収集され、その有用性を評価されているところである。
多尺度異質性変動パターンの比較による大量絶滅様式の評価：アンモノイドの例

各地質時代にどれだけ多様な形態の古生物がいたのか,また地質時代の間でどれだけ形態が入れ替わったのかを定量的に評価する方法を考案した.この方法を用いて古生代デボン紀中生代白亜紀末までのアンモナイトの形態的多様性の変遷史を解析したところ,顕生累代最大規模と言われているペルム紀末の大量絶滅事変よりも,その800万年前に起こった絶滅事変の方が,アンモナイトの形態から見て重要なイベントであったという結果が得られた.また,大量絶滅の様式を統計的に評価する方法を用いて解析した結果,上記2度の古生代末の絶滅事変前後ではいずれも薄い概形をしたアンモナイトが有利だったと考えるのが尤もらしいことがわかった.地質時代ごとの特定の古生物グループの形態的多様性(異質性)を評価する尺度として,形態空間における分布の均等度を導入した。この方法では,ある種の形状を代表するパラメター値を計測し,その値に対応する形態空間中の一点の上に,多次元正規分布を基底関数としたカーネルを種の豊富度に見合った高さに積み上げ,積み重ねてできた確率密度の2乗を重積分した値に形態空間の広さを掛けた値で分布の偏りを表し,その逆数として形態的均等度を定義する。この形態的均等度を用いて,デボン紀から白亜紀のアンモノイド類の異質性の変動を解析した。オンラインデータベースであるPaleobiology Databaseに階毎の産出コレクション数の記録が登録されている3298種について,実際の標本およびモノグラフ等の文献に掲載されている写真から,螺旋の拡大率,臍の相対的な広さ,螺環の相対的な厚みを計測し,上記の方法で時代毎の形態的均等度を求めた。また,従来の形態的多様度の指標として,形状パラメター値の分散和も計算し,形態的均等度と比較した。その結果,分散和による異質性と形態的均等度の変動パターンが必ずしも一致するとは限らないことが分かった。例えば,ペルム紀のG/L境界や三畳紀末の大量絶滅事変では,いずれの尺度で見ても異質性が大きく減少している。これに対して,ペルム紀末の大量絶滅後の三畳紀前期中期では,分散和で評価した異質性はなかなか回復しないように見えるが,形態的均等度で評価すると回復は速やかに見える。形態的均等度は形のバリエーションの豊富さを表すことから,三畳紀前期には急速に様々な形態が現れたものの,系統的制約によって形態空間の特定の領域を中心とした一峰性の分布を呈するために,分散和で評価する異質性尺度では多様性を過少評価して,異質性の回復が遅れるという結論をもたらすのではないかと考えられる。地質年代境界における分類群組成や形態空間中の分布の入替りの程度を評価するために,種ごとのアバンダンスを考慮に入れた尺度を考案した。それを用いて,デボン紀から白亜紀末までのアンモノイドの多様性及び異質性の変動を解析した。その結果,デボン紀のFrasnian/Famennian境界のように分類群が大きく入れ替わる割に形態の分布の入れ替わりがそれほど大きくないような絶滅事変がある一方で,白亜紀前期のように分類群の入れ替わりは顕著ではないが形態の分布が大きく入れ替わる時期もあることがわかった。また,科の絶滅率が高いピークを示すペルム紀末では,分類群組成や形態空間分布の入れ替わりはそれほど顕著ではなく,むしろその直前のガダルーピアン/ローピンギアン境界で大きく入れ替わっていることがわかった。また,大量絶滅とその後の回復過程について,特定の形状が選択的に淘汰されるモデルや形態と無関係にランダムに間引かれるモデルなどの複数のモデルを構築し,化石記録で実際に観測される分類学的・形態学的多様性の変化パターンを最も良く説明するモデルを統計的モデル選択によって選ぶ方法を考案した。Paleobiology Databaseに登録されているアンモノイドの種の産出記録を用いて,絶滅事変直前の各種のアバンダンスと殻形態のデータから,絶滅と回復のフォーワードモデルによるシミュレーションを行い,最適な形態,自然選択の緩さ,系統的制約の緩さをモデルパラメータとして,モデルごとに対数尤度を最大にするパラメータ値の組み合わせを求め,ベイズ情報量基準を用いて最適モデルを選んだ結果,ペルム紀後期の2度の大量絶滅(G/L, PT)ともに,絶滅時に殻幅の太いものに選択圧がかかっていたとするモデルが最も実際のデータをよく説明することが分かった。一年前の予定では,今年度は(1)形態の入れ替わりの尺度の導入,(2)大量絶滅やその後の回復の様式を評価するために統計的モデル選択を用いた方法の導入,の二つを予定していた。(1)については,研究実績の概要で述べたとおり,形態空間中の分布の入れ替わりの尺度とともに分類群組成の入れ替わりの尺度も導入し,両者の比較からアンモノイドの絶滅事変の様式を類型化することを試みた。また,(2)に関しても,絶滅事変の前後の実データ(種毎のアバンダンスと形態)の変化を最も良く説明するモデルを選ぶ方法を考案し,ペルム紀後期の2回の絶滅事変に適用した。また,当初計画では,期(age)を年代単元として多様性や異質性の変動を評価する予定であったが,期の長さの不均一性が結果に影響を及ぼすことと,十分な数のデータがデータベースに登録されていない期があることなどから,隣接する短い期同志を合併して,一千万年間を大まかな目安とした操作上年代単元を設定して解析することにした。