hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
黄色ブドウ球菌が産生する表皮細胞分化抑制因子EDINに関する研究

黄色ブドウ球菌が産生するET及びEDINを組換え体で精製後、実験動物マウス並びに培養細胞を用いて生物活性を確認した。次に、これらの毒素のマウス表皮から全身への拡散性を検討するため、皮膚組織を用いてトランスウェルにて解析した。その結果、いずれの条件下でもETの下層への拡散性が認められた。これは皮膚組織を装着する時に、皮膚がずれて隙間が出来て上下の培養液の区分けが出来ていなかったことが原因と考えられた。黄色ブドウ球菌が産生する表皮剥脱毒素(ET)、並びに、表皮細胞分化抑制因子(EDIN)の皮膚疾患病態形成との関わりを解析する為に、申請書の計画に基づいて、EDIN及びETを6XHis標識した組換えタンパク質として大腸菌BL21株で大量発現させ、Ni-NTA樹脂を用いて精製した。その結果、両者とも1L培養液から約2 mgの精製タンパク質を得る事が出来た。次に、精製ETを生後2日目の新生児ICRマウスの腹腔内に投与した。投与2時間後、全身の表皮剥脱が認められ、精製ETの生物活性を確認できた。一方、精製したEDINの活性について、培養細胞を用いて、EDINによる低分子量GTPaseであるRhoAのADPリボシル化を測定した。その結果、精製EDINの添加量に依存してADPリボシル化RhoAが増大していた。また、新生児マウスを用いて、精製EDIN投与により表皮組織の過形成を確認できた。次に、ETをマウスに投与した時に全身に拡散するのにEDINが影響しているか否かを検討した。新生児マウスから皮膚組織を剥離し、上層ウェルに装着して、上層と下層に培養液で浸したトランスウェルを作製した。上層ウェルの培養液に精製EDINを添加、または、未添加で細胞を一定時間前処理し、その後、ETを添加して時間経過毎に下層の培養液を回収した。移行してきた精製ETをウエスタンブロッティングにより解析した。その結果、いずれの時間においてもETのバンドが検出され、下層の培養液に移行していた。現在、剥離した皮膚組織のトランスウェルへの装着方法を改善して検討中である。また、新生児マウス由来の表皮ケラチノサイトを用いてET拡散実験を検討する。黄色ブドウ球菌感染症、特に、ブドウ球菌性熱傷様症候群(Staphylococcal Scalded Skin Syndrome : SSSS)の患者から分離される多くの黄色ブドウ球菌が産生する表皮剥脱毒素(exfoliative toxin : ET)、並びに、表皮細胞分化抑制因子(Epidermal Cell Differentiation Inhibitor : EDIN)の皮膚疾患病態形成との関わりを解析する為に、申請書の計画に基づいて、EDIN及びETを6 X His標識した組換えタンパク質として大腸菌BL21株で大量発現させ、Ni-NTA樹脂を用いて精製した。その結果、両者とも1L培養液から約2mgの精製タンパク質を得る事が出来た。一方、精製したEDINの活性について、ヒト表皮ケラチノサイトHaCaT細胞、または、HeLa細胞を用いて、EDINによる低分子量GTPaseであるRhoAのADPリボシル化を測定した。
極体形成から卵割への分裂システム転換をもたらす卵母細胞の表層リモデリング

本研究では、無尾両生類アフリカツメガエルの卵母細胞を用いて細胞表層の単離法を確立し、成熟前の卵母細胞と成熟後の卵の表層構成蛋白を比較した。その結果、表層に含まれるアクチン結合タンパク、アニリンの量が卵成熟期に2倍以上に増加することが見いだされた。また、特異抗体を用いたアニリン抑制や、アンチセンス法を用いたアニリンの新規合成阻害実験の結果などから、この増加は、第一極体放出、および受精後の卵割に不可欠であることが証明された。よって、卵成熟期には、アニリンを量的に増加させるという表層変化が起こり、これによって極体形成や受精後の卵割を保証するしくみがあることが示唆された。まず、表層蛋白質の回収を視野に入れて卵母細胞表層の単離法に改良を加えた。シアノアクリレート系接着剤を用いた接着剥離法により単離した表層を緩衝液中で充分に洗浄した後、界面活性剤、次いで5M尿素で成分抽出を行い、最後に電気泳動用バッファーで残りを可溶化する3段階抽出法を確立した。各段階の抽出物について、成熟前、減数第一分裂期、成熟後の各卵母細胞間の電気泳動法比較を行ったところ、界面活性剤抽出成分に、30KDaの異動度を示す成熟前卵母細胞の蛋白質が、減数第一分裂期以降に消失することが見いだされた。マス解析により、この蛋白質の同定を試みている。また、尿素抽出成分にも、卵成熟前後で泳動上の異動度が変化すう成分がいくつか見いだされた。収縮環形成の制御に関与すると考えられる蛋白質anillin、formin、moesin、cortactinに対するウサギ抗血清を作製し、卵成熟期のそれらの動態をウエスタン法によって解析した。その結果、anillinについては、卵成熟の前後で卵細胞質中の量が約2倍に増加すること、また、単離表層に含まれる量は4倍に増加することが示された。この結果は、卵成熟期に新規合成されるanillinが優先的に表層に蓄積されることを示しており興味深い。その生理的意義を調べるため、アンチセンスオリゴを用いてanillinの新規合成を抑制したときの影響を解析中である。moesinについては、量的な変動は認められなかったが、抗体を卵母細胞に顕微注射すると、減数第一分裂期以降に、表層の色素分布が著しく乱れることが示され、卵成熟期の表層リモデリングにmoesinが何らかの機能的役割を果たしていることが示唆された。formin、cortactinについてもウエスタン法による解析が進行中で、forminについては、興味深いバリアントの存在が示された(「今後の研究の推進方策」の項参照)。本年度は、インビトロ成熟卵の人工媒精法が期せずして確立されたことから、卵成熟期に起こると予想される細胞皮層のリモデリングにおけるアクチン細胞骨格系制御蛋白質アニリンの役割を解析した。特異抗体を用いた定量ウエスタン解析の結果、成熟卵皮層に含まれるアニリンの蛋白質量は未成熟卵母細胞の皮層に比べて2倍に増加していることを申請者は見いだしており、その生理的意義を検討するために、アンチセンスオリゴおよびその抑制作用を受けない改変mRNAの顕微注射によるアニリン蛋白質の新規合成量を定量的に操作する系を確立した。この系を用いて、成熟卵皮層に含まれるアニリン量を量的に変化させたところ、新規合成を完全に抑制すると、減数第1分裂による極体が正常に形成されないことが判明した。この結果は、卵母細胞および受精卵の細胞質分裂には成熟期におけるアニリン量の増加が重要であることを示唆した。そこで、インビトロ成熟卵の人工媒精系を用いて、アニリン量を変化させた成熟卵を媒精し、その卵割の有無を調べた。その結果、極体形成と同様に、アニリン量が増加しなかった卵では、卵割率が有意に減少した。この卵割率の減少は、改変mRNAの顕微注射によるアニリン蛋白質量の増加によって回復したことから、卵成熟期のアニリン蛋白質の量的増加は受精卵の卵割に必須であることが判明した。また、興味深いことに、2細胞期胚の片側割球にアニリンのmRNAを注射してアニリン量を増加させたたところ、この割球に由来する胚細胞の多くが嚢胚期頃までに分裂停止などの異常を示した。これらの結果から、卵成熟期にはアニリンの蛋白質量が倍増し、その量が受精後も適切な量になるように厳密に調節されることが必要なことが判明した。アニリンが、極体形成や卵割に必須の役割を果たすことは、特異抗体を注射した卵母細胞および受精卵では、極体形成や卵割が抑制されることからも確認された。

卵母細胞皮層に特異的に存在することが示された30KDa蛋白質をマス解析し、微小管結合蛋白質p18スタスミンと同定した。抗スタスミン抗体を作製して卵成熟期の動態を調べたところ、減数第一分裂期にリン酸化によりSDS-PAGEの移動度が著しく減少し、そのため消失するようにみえることが明らかとなった。このスタスミンのリン酸化は微小管の安定性を増加すると考えられ、これによって成熟期の卵皮層におけるアクチンフィラメントと微小管の相互作用が調節されている可能性が示唆された。アクチンフィラメントの調節蛋白質、INF2、moesin、cofilinに対する特異抗体を作製し、卵成熟期における動態を調べた。INF2については、卵成熟期にリン酸化されること、また、ツメガエルにはC末が欠損した低分子型(INF2-S)と高分子型(INF2-L)の2つのバリアントが存在し、INF2-Sは卵母細胞および初期胚特異的に発現していること、C末には膜局在に関わるCAAXモチーフが存在するため、それをもつINF2-Lは細胞質に局在するのに対し、INF2-Sは核にも局在し、卵母細胞の核(GV)にも含まれていることが判明した。GVには多量のアクチンが含まれていることが古くから知られており、INF2がその調節に関与していることが予想された。さらに、これらのアクチン調節蛋白質に対する特異抗体を顕微注射した卵母細胞に成熟を誘起すると、いずれの抗体の場合も第一極体形成期に卵皮層の色素顆粒の分布に著しい乱れが生じた。この時期には、受精卵の表面収縮波(SCW)と同様の皮層変化が生ずることから、それに伴う皮層アクチンのリモデリングにINF2、moesin、cofilinが関与していることが示唆された。しかも、3種の抗体注射で生ずる色素分布の乱れ方はパターンが大きく異なっており、各蛋白質の役割が異なることが示唆された。生物学アフリカツメガエル卵母細胞の表層単離法の確立と、それに基づく、卵成熟期における表層構成蛋白質の変化の記載が、本研究の初年度に計画されていた主な内容である。この2点は順調に達成され、卵成熟の開始後に消失する蛋白質の存在が示され、その同定が進められている。また、anillin, cortactin, fermin, moesin等のアクチン結合蛋白質に対する特異抗体も順調に作製され、それらを用いた各蛋白質の動態解析が進行中である。25年度が最終年度であるため、記入しない。卵母細胞特異的に検出される30KDaの移動度を示す皮層蛋白質はp18スタスミンであり、成熟分裂の進行に伴ってリン酸化されて移動度が著しく減少するために見かけ上消失することが判明したことは重要な成果であった。しかし、スタスミンは微小管結合蛋白質であり皮層アクチンの制御に直接関与するものではなく、卵母細胞の皮層に特異的に存在するアクチン調節因子の検索という点で成果が得られたわけではない。一方、アクチン調節蛋白質に対する特異抗体を顕微注射すると、第一極体形成の時期に皮層における色素顆粒の分布に顕著な乱れが生ずることが示されたことは、この時期に皮層のリモデリングが起こることを考え合わせると、卵成熟期の皮層リモデリングにアクチン調節蛋白質が重要な役割を果たしていることを示唆し、非常に興味深い成果といえる。また、抗moesin抗体による色素分布の乱れと抗cofilin抗体によるものとでは明らかに乱れ方が異なっており、両者のアクチン調節における機能の違いを示唆するものといえる。微絨毛の形態や皮層アクチンの配向の観察結果と対応づけることで、卵成熟期における皮層リモデリングの調節機構解明への道を開く成果として期待される。当初の研究計画に従って研究を推進する。
潜在・顕在記憶における触覚と視聴覚の通様相性に関する研究

本年度は,触覚を中心として,視覚と聴覚との関係を調べるための実験プロジェクトを遂行した。すなわち,触覚と視覚・聴覚との異種感覚間の通様相性を以下の研究をから検討した。具体的には,虚再認という潜在的・顕在的な記憶メカニズムを反映した現象を指標に用いて,これらが複数の感覚様相間でどのように転移するかを検討することによって異種感覚モダリティ間での共通のメカニズムを明らかにした。そこで,学習と再認テスト間で刺激の呈示モダリティを触覚・視覚・聴覚で系統的に操作して虚再認を調べた。その結果,すべてのモダリティにおいて,学習時と再認テスト時で感覚モダリティが一致の場合には,不一致の場合よりも意味的な虚再認が抑制されることを示した。この結果は感覚モダリティが一致すると意味的虚再認を抑制させる触覚・視覚・聴覚といったモダリティに固有の記憶が転移したことを表している。このような結果は物体を刺激として用いた場合だけでなく,言語材料を刺激として用いた場合にも認められた。すなわち,これらの研究結果は,モダリティ固有の記憶による虚再認の抑制は触覚・視覚・聴覚のすべての記憶において共通する一般的なメカニズムを介して生じることが明らかになった。また,発展的な研究として,虚再認を媒介する記憶メカニズムの成立を調べるために,幼児を対象とした発達心理的な研究を行った。その結果,5歳以下の幼児であっても虚再認が生じること,さらに知覚的記憶を検索することによって虚再認を抑制させることが明らかになった。これらの研究成果は本年度発行された海外の学術誌(Memory, The European Journal of Cognitive Psychology),及び基礎心理学会で発表した。発展的研究の成果は,本年度に開催された認知心理学会,及び発達心理学会で発表した。本年度は,潜在記憶と顕在記憶における異種感覚問の通様相性の研究を進めるために,触覚と視覚・聴覚を用いた記憶の実験研究を以下のとおりに実施した。具体的には,覚えていない事柄を覚えたと勘違いする虚偽記憶を用いて,複数の感覚様相に共通のメカニズムの一般性を調べるために,物体と言語という異なる種類の刺激を用いた2つの研究を行った。1,言語刺激を用いて顕在的記憶における触覚と聴覚の通様相性を明らかにする顕在的記憶である虚偽記憶において触覚と聴覚の通様相性を調べた。その結果,覚えるときと思い出すときとで同じ感覚で呈示することによって少なくなる一致効果が聴覚では生じないが,触覚で生じることを示し,触覚と聴覚の固有性を示した。2,物体刺激を用いて顕在的記憶における触覚と視覚の通様相性を明らかにする虚偽記憶における触覚と視覚の通様相性について,一致効果が触覚と視覚の両方で生じることを示し,触覚と視覚が通様相性をもつことを示した。これらの研究成果は海外の学術誌(Memory, The European Journal of Cognitive Psychology)および国際学会(46th Annual Meeting of the Psychonomic Society)で発表した。これらの研究から,触覚と視覚は顕在記憶において通様相性をもつ一方で,触覚と聴覚は顕在記憶においては固有の情報を表象していることが示唆された。このような研究をふまえ,最終年度となる来年度は聴覚を加えた研究を行い,潜在記憶における触覚と視覚および触覚と聴覚の通様相性,を調べることで,感覚様相間の通様相性についての検討を進めたい。
極低温中性原子の超狭線幅光学遷移を用いた大規模量子計算機の実現

レーザー冷却による予備冷却と蒸発冷却を用いた量子縮退気体生成とを分離した実験装置を作成し、薄型のガラスセル内でイッテルビウム原子のボース・アインシュタイン凝縮の観測に成功した。さらにその量子縮退気体を光格子と呼ばれる周期ポテンシャルにローディングすることに成功した。特に三次元光格子を用いて、光格子中の原子が超流動状態からモット絶縁体状態に転移する様子を、吸収イメージング法を用いた物質波干渉の観測でもって確認することに成功した。また、光格子に捕捉されたイッテルビウム原子のボース・アインシュタイン凝縮をイッテルビウム原子の持つ超狭線幅光学遷移を用いて分光した。特に、磁場勾配下でのゼーマンシフトを利用した磁気共鳴分光を行うことで、光の波長程度の位置分解能をもった分光に成功した。この技術は近年飛躍的な発展を遂げる、光格子を用いた固体物性のシミュレーション実験のさらなる発展への重要な技術革新といえる。また、光格子中の各格子点の粒子占有数に応じたエネルギーシフトの測定にも成功した。光格子の同一格子点に複数の粒子が存在する場合、粒子間の相互作用によってエネルギーがシフトする。このエネルギーシフトは極低温での粒子間相互作用を特徴付けるs波散乱長と関連している。今回、イッテルビウム原子の持つ光学遷移による分光で、基底状態と電子励起状態のs波散乱長の決定に成功した。また、このs波散乱長の大きさが励起状態の磁気副準位に依存することも系統的に調べられ、基底状態と電子励起状態間の相互作用を研究する上で新しい知見を得た。さらに、この分光手法を光格子中の原子集団の超流動・モット絶縁体相転移に対しても適用し、分光的な手法を用いて定量的に相転移の振る舞いを観測することにも成功した。実験に必要な特殊真空槽を設計、開発した。冷却原子を準備する一般的な金属製真空槽と、実験を行う薄型のガラスセルとを組み合わせた複雑な真空槽を設営、真空度1.2×10^-11torrという超高真空を実現した。超高真空の実現は冷却原子を使用した実験では非常に重要で、その真空度で原子集団の捕捉可能な時間が決まり、実験が行えるタイムスケールが決まる。今回のこの値はこれ以降の実験を行うにも十分な値と言える。次に、その真空槽中で原子を冷却する実験を行った。磁気光学トラップと呼ばれる手法で、10秒間の原子のローディングで1.1×10^7個のイッテルビウム原子の捕捉に成功した。その後、原子に対して非共鳴なレーザー光を使った光トラップを行い、光トラップ中に1.0×10^6個の原子を磁気光学トラップから移行する事に成功した。一連のこれらの実験は金属製の真空槽内で行ったが、これ以降の実験はガラスセルに原子を移す必要がある。そこで、光ピンセットと呼ばれる技術で光トラップに捕捉されている原子集団をガラスセルに移行させる実験を行った。この技術は光トラップに使われるレンズを動かす事で実現可能であるが、その移動には細心の注意を払う必要がある。その移動中に振動等のノイズがあるとそれはそのまま原子数の減少として反映され、ガラスセルまで原子を移行できなくなる。そこで、私は振動の少ないエアベアリングを採用したステージを準備し、実験を行いガラスセル中に原子がローディングされている事を確認した。これらの実験の進捗状況は研究計画に則ったものでここまで順当に研究が進行していると言える。ガラスセル中での交差型光トラップの最適化を行った。その結果、ガラスセル中での蒸発冷却により174イッテルビウム原子のボース・アインシュタイン凝縮の観測に成功した。このボース凝縮体を一次元の光格子トラップに捕捉する実験を行った。その結果、十分な光格子ポテンシャルを凝縮体上に形成することに成功し、そのTOF画像に物質波干渉による干渉縞を観測することに成功した。原子数の高精度プローブの為に通常の吸収イメージング法に加え、磁気光学トラップからの蛍光観測による原子数プローブの系を作成した。原子数50個程度の精度で原子数を決定できる系ができた。今回の一次元光格子を用いた実験で必要な精度には十分であったのでひとまずの最適化はここまでとした。今回の提案で最も重要な光格子の各格子点を分離する実験に用いるISO状態から3P2状態へ遷移させる波長507nmの遷移の観測を行った。ガラスセル内の浮遊磁場によって174イッテルビウムの励起状態の全ての磁気副準位の分離、観測に成功した。光格子の各格子点を分離して観測する実験を行う為に、100G/cm以上の磁場勾配を作成可能なコイルを作成し、ガラスセルの付近に固定した。この磁場勾配コイルを用いて交差型光トラップ中の原子の507nmの遷移を用いた分光を行い、磁場勾配の影響で観測される吸収の線幅がドップラー広がりよりも大きくなることを確認した。励起状態に遷移した原子数を測定できるような系も作成した。この手法は信号のベースラインがゼロであるので、信号の絶対値を度外視して励起の有無に着目すれば非常に精度良くその有無を決定できることになる。この手法を交差型光トラップ中の原子相手にではあるが実際に行いその動作を確認した。

特に三次元光格子を用いて、光格子中の原子が超流動状態からモット絶縁体状態に転移する様子を、吸収イメージング法を用いた物質波干渉の観測でもって確認することに成功した。また、光格子に捕捉されたイッテルビウム原子のボース・アインシュタイン凝縮をイッテルビウム原子の持つ超狭線幅光学遷移を用いて分光した。特に、磁場勾配下でのゼーマンシフトを利用した磁気共鳴分光を行うことで、光の波長程度の位置分解能をもった分光に成功した。この技術は近年飛躍的な発展を遂げる、光格子を用いた固体物性のシミュレーション実験のさらなる発展への重要な技術革新といえる。また、光格子中の各格子点の粒子占有数に応じたエネルギーシフトの測定にも成功した。光格子の同一格子点に複数の粒子が存在する場合、粒子間の相互作用によってエネルギーがシフトする。このエネルギーシフトは極低温での粒子間相互作用を特徴付けるs波散乱長と関連している。今回、イッテルビウム原子の持つ光学遷移による分光で、基底状態と電子励起状態のs波散乱長の決定に成功した。また、このs波散乱長の大きさが励起状態の磁気副準位に依存することも系統的に調べられ、基底状態と電子励起状態間の相互作用を研究する上で新しい知見を得た。さらに、この分光手法を光格子中の原子集団の超流動・モット絶縁体相転移に対しても適用し、分光的な手法を用いて定量的に相転移の振る舞いを観測することにも成功した。
生体模倣環境培養によるストレス負荷細胞の親和性動態と骨形成能

初期実験として、水酸化アパタイトセラミクスに対する細胞接着への超音波処理の影響について解析を行った。超音波処理を行うことによりセラミクス(HAP)にはクレーター状のミクロ細孔と微小亀裂が観察され、細胞接着能が上がったことが、細胞数で明らかとなった。生体模倣環境下で骨芽細胞を培養した結果、細胞はコラーゲンゲル上では細胞突起を伸ばして3次元的に進展し、またハイドロキシアパタイトによるメカニカルストレスに対しては、骨形成能を示すオステオカルシンの発現が増加した。具体的内容;目的:1)ハイドロキシアパタイト・コラーゲン複合体粉末の作製鮭骨を焼成、酸溶解によりHAp溶液を得、鮭皮を脱脂、酸抽出、消化、塩析によりCol溶液として調製し、これらを混合した。これらの溶液を293Kで熟成、洗浄、凍結乾燥することによりハイドロキシアパタイト・コラーゲン複合体粉末(HA-C粉末)を合成した。ヒト骨の組成比であるHAp:Col:H2O=7:2:1を参考にして、HAp/Col比3.5として使用した。2)細胞培養マウス頭蓋冠由来のMC3T3-E1細胞を使用し、培養液には10%牛胎児血清を添加したMEMα培地を用いた。後に行う固定操作を簡便化する為、12穴マイクロプレート上にカバーガラスをあらかじめ留置し、培養液、HA-C粉末添加培養液(3.3g/ml)を添加した後に、細胞播種し、37°C、5%CO2下にて2日間培養を行った。3)試料作製培養終了後カバーグラスを撤去しリン酸緩衝液(D-PBS)20分間、3回洗浄した。脱水はエタノールを用いて行い、70%、80%、90%、95%と順次高濃度とし、各15分間作用させ、続いて100%で20分間3回作用させた。その後白金蒸着を行った。4)走査型電子顕微鏡による観察走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察を行った。結果: 1)HA-C粉末非存在下で培養した場合多数の細胞の存在が認められ、細胞はカバーグラス上に細胞突起を広くのばし接着していることがわかる。2)HA-C粉末存在下で培養した場合E1細胞とともに、多数のHA-C粉末が観察された。細胞体の周囲を取り囲むように微細粒子が存在しており、細胞とカバーグラスとの接着面積は非粉末存在下のものよりも小さくなっている。結論:今後粉末の形態又は性状の改良を行うことで、吸収性生体模倣材料としての活用の可能性が得られると考えられる。具体的内容:1)細胞培養マウス頭蓋冠由来のMC3T3-E1細胞を使用し、24穴ディッシュに播種し、コンフルエントになった後、37°C、5%CO2下にて2日間培養を行った。2)生体模倣条件タイプIコラーゲンをゲル状にしたものを3mmほどの厚みになるように調整し、硬化後、MC3T3-E1細胞を播種する。3)多色蛍光タイムラプス顕微鏡観察用細胞培養準備細胞培養後の細胞を多色蛍光タイムラプス顕微鏡にて観察するため、特殊加工したカバーグラスをひき、その上に細胞を播種する、もしくはコラーゲンゲルを一層流し、その上に細胞を播種する。4)多色蛍光タイムラプス顕微鏡による細胞観察の結果E1細胞は,通常は紡錘形をしており、コラーゲンゲル内では、3次元的に足を伸ばしたような状態となった。これにメカニカルストレスを想定して、細胞上に直接ハイドロキシアパタイトブロック(HAP:直径13mm高さ2mm、気孔率0%)をのせて24時間放置し、その後細胞の状態などを観察、生化学的分析を行った。5)顕微鏡による細胞観察の結果通常のE1細胞上にHAPブロックをのせたものでは、細胞だけの像よりも少し細胞が伸びて四方に足を伸ばしたような状態であった。またコラーゲンゲル上のE1細胞上にHAPブロックをのせたものでは、コラーゲンなしの細胞と同様に伸ばした足の長さが長い状態であった。6)生化学的分析tRNAを抽出後、DNAを複製し、realtimePCRにてOsteocalcinを計測した結果、細胞のみ、ゲル上の細胞共にHAPブロックを乗せたほうが、Osteocalcin量は高い値を示した。結論: I型コラーゲンのゲル上での細胞培養にて、細胞が順調に生育をして、ゲル内に足を伸ばすという生体により近い状態での細胞動向が観察できた。またアパタイトブロックを乗せて重しにして持続的なメカニカルストレスをかけると、骨形成能が上がることが分かった。具体的内容;水酸アパタイトセラミックスに対する細胞接着への超音波妖怪処理の影響について解析を行い、検討を行ってきた。方法;市販研究用HApセラミックス(HOYA製CELLYARD、直径13mm、厚さ2mm、pellet:気孔率0%)を用いた。

HAp緻密体をHNO3水溶液に完全溶解後、同種試料を浸漬し、120W、38kHz、10-20minで超音波溶解、洗浄、乾燥により部分溶解HAp(PD-HAp pellet)を作製した。それらをディッシュに入れ、メディウムにMG-63細胞を播種、3日間静置培養した。細胞数を計測後、細胞を固定、走査形電子顕微鏡により細胞の接着界面を観察した。結果および考察;溶解処理時間の経過に伴い、溶液温度は293Kから300Kへ上昇し、HApの溶解効率は増加した。PD-HApでは、pH1のアパタイトに過飽和な水溶液を用いた超音波溶解処理により初期のディスク形状は維持され、キャビテーションに由来するクレーター状のミクロ細孔と微小亀裂が観察された。MG-63細胞播種3日後では、超音波溶解20min群の細胞数は未処理群に比べ有意に増加し、その細胞形態はPD-HAp上で多層膜状(図1参照)に接着することが分かった。これらのことから、超音波溶解処理による市販HApセラミックスのミクロ細孔や微小亀裂が骨芽細胞様細胞の接着能を向上させることがわかった。また表面構造の設計により、細胞形態を変化させることが可能となり、骨代謝治療への応用展開が期待される。各種セラミクスに対しての骨芽細胞様細胞の動態について調査を行ってきたが、現時点でメカニカルストレスを与えた細胞の動向については、未検索である。この点において、やや遅れていると判断した。なお、研究目的では、骨代謝に基づく口腔組織の再生には1足場、2増殖因子、3細胞の3つが基本的に必要になると述べ、1の足場についてはハイドロキシアパタイトおよびコラーゲン複合体という担体で、確認することができた。各種セラミックスに対しての骨芽細胞様細胞の動態について調査を行ってきたが、現時点で、メカニカルストレスを与えた細胞の動向については未検索である。なお、研究目的では、骨代謝に基づく口腔組織の再生には(1)足場、(2)増殖因子、(3)細胞の3つが基本的に必要になると述べ、(1)の足場については、ハイドロキシアパタイトという担体で、確認を行うことができた。今後は、メカニカルストレスを与えた細胞を作製し、これらの細胞の各種セラミックス上での反応を見る(飯田)。また抜去歯を粉砕して得ることができる歯髄細胞の培養を行い、この中から未分化間葉系細胞を抽出し、これらにも機械的刺激を与え、担体+細胞複合体を作成して、骨親和性を確認する(飯田・赤澤・横山)。今後は、メカニカルストレスを与えた細胞を作製し、これらの細胞の各種セラミックス上での反応をみる(飯田)。また抜去歯を粉砕して得ることができる歯髄組織の培養を行い、これらから未分化間葉系細胞を抽出し、これらにも機械的刺激を与え、担体+細胞複合体を作成して、骨親和性を確認する(飯田・赤澤・横山)。前年度は、学部棟の移動引越しがあり、物品の置き場所などに苦慮したため、購入を差し控えたことによる未使用額の発生が生じた。今年度は、主に試薬・実験器具など消耗品に80万円、学会発表、調査費用に35万円、謝金などに10万円を使用計画に考えている。おもに試薬・実験器具など消耗品に80万円、学会発表、調査費用に40万円、謝金などに10万、その他40万を使用計画に考えている。未使用額の発生理由としては、大型の備品の購入や試薬、実験試料の購入が少なかったためと考えられる。
民事訴訟における証明の負担軽減の法理

平成15年度平成16年度にかけて、アメリカやドイツにおける証明の負担を軽減するための理論を、要件事実論から始まり証明責任論・証明責任の軽減の法理の順に詳細に検討してきたが、平成17年度は、それらを踏まえた上で、わが国の訴訟当事者の証明困難を解消するための種々の方策を考えてみた(この成果の一部はすでに発表済み)。その結果、当事者公平の見地および真実の発見の見地からは、むしろ端的に民事の証明度を「優越的蓋然性」あるいは「証拠の優越」原則に置き換えるべきであるとの結論を得た。その検討過程では、証明論全般にわたって再構成を検討し、従来「証明度」という概念でひとくくりにされていたものが、実は4つの概念に分けて説明できることが判明した。第一に、事案の「解明度」と、事実の蓋然性を示す「証明度」とが区別されるべきであることが判明した。第二に、「解明度」および「証明度」は、当事者の証明活動の内容であって、裁判官の内面活動は、別の概念で示すべきであるとの結論も得た。すなわち、裁判官の事案の「解明度」が高くなったことの心証としての「心解度」(筆者造語)と、最低の「証明度」を充たしたとの確信をえることの「心証度」である。そして、高い程度が要求されるのは、「証明度」よりもむしろ「解明度」であり、事案の解明が十分なされれば真実性が担保され得、証明度については、対等な当事者間の活動として、相手よりも優越的蓋然性を示せれば足りると考えた(残りの成果を平成18年度に公表する予定)。平成15年度は、研究計画に従い、第一に、証明主題たる要件事実論のあり方を、条文ごとの要件事実についての注釈書を参照しつつ検討した。そこでは、原則として、当事者間の証明責任の分配原則たる法律要件分類説の三分類(条文の形式)に従い、個々の条文における当事者間の公平等の利益も考慮して、要件事実が個々の条文で定められていた。すなわち、修正法律要件分類説による要件事実の決定がなされていた。これは、この科学研究費申請後の平成14年12月(裏面参照)に公表した拙稿の結論にも整合する結果となった。この結果を踏まえ、第二に、具体的に証明をする際に必要な証明度について、アメリカおよびドイツにおける証明度論を参照した。アメリカでは、民事訴訟に必要な証明度は、「証拠の優越」(50%超)で足りるが、これは当事者間における敗訴や誤判の負担の公平の見地に基づくものであった。他方、ドイツでは、通説は「高度の蓋然性」(約80%以上)が必要だとするが、1960年代1980年代にスカンジナビア法学やアメリカ法学の影響を受けて証明度は「優越的蓋然性」(50%超)で足りるのではないかとの大論争があった。これらの50%超説は、いずれも「当事者間の公平」をその理論の根底においていた。ドイツの通説および日本の通説は、「高度の蓋然性」が民事訴訟における証明度として必要とするものであるが、いずれも「裁判官の確信」としての「真実性を担保するため」であった。以上の検討結果より、優越的蓋然性説と高度の蓋然性説の差異は、むしろ証明度の主眼を「当事者」の公平に置くのか、「裁判官」の確信の真実性の担保に置くのか、といった対象の差異にあることが判明した。私見としては、民事訴訟においては当事者間の公平を第一に置くべきであるから、優越的蓋然性が妥当であると考えた。この結果は、次年度の研究の中で公表する予定である。平成16年度は、次なる課題である証明責任論および証明責任の軽減・転換法理について検討した。研究方法については、前年度にそろえた主要文献以外に必要になった文献を補充しながら、研究を進めた。今年度の課題についての研究に従事し、前年度と同様、定期的に研究会等を通じて、途中経過の発表および意見の交換を行い、研究の見直しを随時行いながら進めていった。今年度は、証明責任論の基本理念について、ドイツ民事訴訟法学者のローゼンベルクの規範説(法律要件三分類説)の議論から出発し、アメリカの主張する者が証明責任を負うプリーディング・ルールを含め、わが国の証明責任論に関する学説を検討した。近年、アメリカの「法と経済学」の影響を受けて、わが国でも、経済学的分析に基づく分析をする学説(費用効率を基準とするアプローチ)が現れており、それらの検討も行った。その上で、修士論文のテーマともつながる証明責任の軽減理論について、ドイツの「表見証明」、「事案解明義務」、「証明妨害」などの理論を改めて検討し、わが国の証明責任の分配における負担軽減の途を模索した。また、アメリカの「事実上の推定」理論なども法と経済学的見地も含めて検討し、わが国の民事訴訟の証明責任の軽減・転換の方策を総括した。また以上と並行して、わが国の判例で、客観的な証拠がない事件での証明度につき「証拠の優越」原則に基づく判断を行った画期的な高裁判例について判例評釈も行った。

その結果、当事者公平の見地および真実の発見の見地からは、むしろ端的に民事の証明度を「優越的蓋然性」あるいは「証拠の優越」原則に置き換えるべきであるとの結論を得た。その検討過程では、証明論全般にわたって再構成を検討し、従来「証明度」という概念でひとくくりにされていたものが、実は4つの概念に分けて説明できることが判明した。第一に、事案の「解明度」と、事実の蓋然性を示す「証明度」とが区別されるべきであることが判明した。第二に、「解明度」および「証明度」は、当事者の証明活動の内容であって、裁判官の内面活動は、別の概念で示すべきであるとの結論も得た。すなわち、裁判官の事案の「解明度」が高くなったことの心証としての「心解度」(筆者造語)と、最低の「証明度」を充たしたとの確信をえることの「心証度」である。そして、高い程度が要求されるのは、「証明度」よりもむしろ「解明度」であり、事案の解明が十分なされれば真実性が担保され得、証明度については、対等な当事者間の活動として、相手よりも優越的蓋然性を示せれば足りると考えた(残りの成果を平成18年度に公表する予定)。
哺乳類アメロジェニン遺伝子の分子進化とエナメル質の表現型との関連

哺乳類におけるアメロジェニン遺伝子の分子構造とエナメル質の表現型との関連を探究する目的で、哺乳類13種および比較対象として爬虫類4種のアメロジェニン遺伝子の主要部位exon 6およびintron 5の解読をPCR法とRT-PCR法により行い、分子生物学的解析を試みた。解読されたexon 6は哺乳類、爬虫類ともに共通して140前後のアミノ残基から構成されているが、鯨類だけは121残基とアミノ酸数が少なかった。歯の有無およびエナメル質の発達度とアメロジェニン遺伝子の構造を解析すると、まず無歯動物である貧歯類のアリクイでは遺伝子を捕らえることが出来なかった。おなじ無歯動物のヒゲクジラ類では遺伝子がよく保存されていることから考えれば(石山他、未発表)、オオアリクイが歯を失ったのはヒゲクジラ類より系統発生的に古い現象であることが推察される。また、おなじ貧歯類のナマケモノは遺伝子はよく保存されているものの、exon 6中央部には停止コドンが存在し、正常なタンパクが発現していない可能性があることが明らかになった。本種の歯はエナメル質を持たないとされているので、このアメロジェニン遺伝子の変異が、エナメル質の発現異常の一因になっているのかもしれない。また、非哺乳動物で唯一、エナメル小柱を発現しているUromastyxのexon 6は、挿入によると思われるアミノ酸残基24個の介在が認められ、そのほとんどが疎水性残基のプロリンから構成されていた。この遺伝子に対する挿入がエナメル小柱発現の引き金になった可能性も考えられる。このように、歯およびエナメル質の表現型に特徴のある動物においては、アメロジェニン遺伝子構造に変異を伴っていたことから考えて、本遺伝子は歯の消長およびエナメル質の構造に直接的に関与していることが示唆される。哺乳類におけるエナメル質の表現型とアメロジェニン遺伝子の関連を探究することと、本遺伝子を用いて哺乳類の系統発生学的解析を行うこと、この二点を目的として、数種類の哺乳類(アジアゾウ、ナマケモノ、ジュゴン、オオアリクイ、カバ、マウス、ブタ、ウシ)を解析し、これまで継続して行ってきた鯨類の遺伝子との比較検索を行った。解析した部位は、アメロジェニン蛋白の70数%をコードしている本遺伝子の主要部位であるExon 6と、これの上流部位のIntron 5である。結果として、ほとんどの種類ではExon 6が140個前後のアミノ酸残基からなり、互いに90%の高い相同性を示した。しかし、鯨類だけはこれまで解析した種類のなかで唯一、121アミノ酸残基という短いExon 6を有することがわかった。このことは、鯨類のエナメル質が全体的に発達が悪く退化的なことと関連しているものと思われる。また、今回の観察所見の中で特徴的なのは、過去において鯨類の一部の種類(イシイルカ、スナメリ、アカボウクジラ)で見られたような、Exon 6の中央部における停止コドンの存在がアジアゾウとナマケモノにおいても認められたことである。これらの種類も一部の鯨類同様にエナメル質の発達が極めて悪いことから考えると、アメロジェニン遺伝子の分子進化は直接的にエナメル質の表現型に影響を与えていることが示唆された。なお、Intron 5を用いての近隣接合法(NJ法)による系統樹解析では、これまで系統的位置が不明とされてきた鯨類が偶蹄類とおなじCladeを形成することが明らかになり、中でもカバと近縁であることが解明された。基本的に、霊長類(ヒト)、偶蹄類、ネズミ類(マウス)および鯨類は比較的近縁であり、長鼻類(ゾウ)と貧歯類(ナマケモノ)はそれらのグループとは遺伝的距離が遠いことが明らかになった。

哺乳類におけるアメロジェニン遺伝子の分子構造とエナメル質の表現型との関連を探究する目的で、哺乳類13種および比較対象として爬虫類4種のアメロジェニン遺伝子の主要部位exon 6およびintron 5の解読をPCR法とRT-PCR法により行い、分子生物学的解析を試みた。解読されたexon 6は哺乳類、爬虫類ともに共通して140前後のアミノ残基から構成されているが、鯨類だけは121残基とアミノ酸数が少なかった。歯の有無およびエナメル質の発達度とアメロジェニン遺伝子の構造を解析すると、まず無歯動物である貧歯類のアリクイでは遺伝子を捕らえることが出来なかった。おなじ無歯動物のヒゲクジラ類では遺伝子がよく保存されていることから考えれば(石山他、未発表)、オオアリクイが歯を失ったのはヒゲクジラ類より系統発生的に古い現象であることが推察される。また、おなじ貧歯類のナマケモノは遺伝子はよく保存されているものの、exon 6中央部には停止コドンが存在し、正常なタンパクが発現していない可能性があることが明らかになった。本種の歯はエナメル質を持たないとされているので、このアメロジェニン遺伝子の変異が、エナメル質の発現異常の一因になっているのかもしれない。また、非哺乳動物で唯一、エナメル小柱を発現しているUromastyxのexon 6は、挿入によると思われるアミノ酸残基24個の介在が認められ、そのほとんどが疎水性残基のプロリンから構成されていた。この遺伝子に対する挿入がエナメル小柱発現の引き金になった可能性も考えられる。このように、歯およびエナメル質の表現型に特徴のある動物においては、アメロジェニン遺伝子構造に変異を伴っていたことから考えて、本遺伝子は歯の消長およびエナメル質の構造に直接的に関与していることが示唆される。
マウス歯矯正モデルを用いたメカニカルストレスによる骨リモデリング機序に関する研究

骨のリモデリング(再構築)の機序を解明するため、マウス上顎の器官培養下に大臼歯に力を加えることによって生じる分子生物学的な変化で観察した。歯牙が移動する以前にメカニカルストレスを加えた数時間後からI型コラーゲンやエストロジェン受容のRNA発現に変化が見られた。このことからメカニカルストレスが早期から生体の遺伝子発現を変化させ、骨の再構築に影響を与えていることが示唆された。本研究の目的はメカニカルストレスによる骨のリモデリングのメカニズムを、マウスの歯に負荷をかけることによって解明しようとするものである。歯槽骨のリモデリングは比較的短期間で生じ、またマウスを使用することは遺伝子レベルでのメカニズムの解明には必要不可欠と考えたためでる。モデルとしてマウス上顎の器官培養を用いる計画であり、初年度である平成21年度には、そのモデルの開発と確立を第一の目標に設定した。マウスの上顎を摘出し、器官培養に付すことは可能であった。コイルスプリングと小さなボルトを使用することにより、歯に荷重をかけることは可能であった。しかしその荷重量をコントロールするのは原理的には可能であるが、一定にするのは困難であった。装置は小さいのが要因であると考えるが、今後の改良が必要である。組織を生かしたまま培養下でテストをするのは最長でも5日間が限度であった。組織学的検索にて、歯槽骨内での歯根の偏位から荷重が加わっていることは明らかであったが、5日間で歯槽骨のリモデリングが生じているかは、蛍光性キレート剤では確認できなかった。また長期間可能な器官培養条件を見つけることは困難であった。申請時の研究の背景にも記載してあるが、実際に歯槽骨のリモデリングが生じる前に何らか変化が遺伝子発現で生じているはずで、実際に歯根膜の細胞に注目するとメカニカルストレスを与えた数時間以内に変化が起こっていることが確認できた。即ち線維芽細胞でのI型コラーゲンの発現は早期より圧迫側で減少することがわかった。本研究の目的はメカニカルストレスによる骨の再構築(リモデリング)のメカニズムを、マウスの歯牙に負荷をかけることによって解明しようとするものである。歯槽骨のリモデリングは比較的短期間で生じ、またマウスを使用することにより遺伝子レベルでの解析が可能であると考えた。モデルとしてマウス上顎の器官培養を用い、その第一大臼歯に負荷をかけるが、本研究第2年度である平成22年度には、開発した器具での実験条件の確立を目指した。昨年までに開発した器具によりマウスの上顎を器官培養に付すこと、そして第一大臼歯にコイルスプリングにて負荷をかける事は可能であった。コイルスプリングとボルトによる加重量の微調整はなかなか困難であったが、ボルトの改良である程度改善できた。またスプリングにニッケル-チタン合金を使用することにより、より微小な一定量の荷重をかけることが可能になった。昨年度実際に歯牙が移動するだけの期間、上顎の器官培養をすることは不可能であることが判明し、負荷をかけたことによって早期におこる組織および歯根膜細胞の変化を引き続き観察した。歯根膜線維芽細胞におけるI型コラーゲンの発現は早期より圧迫側で減少することがわかったが、このほかエストロジェン受容体の発現にも圧迫側と牽引側で差異があることがわかった。この事はエストロジェンと骨粗霧症発現の関連を考えると、骨の再構築のメカニズムを考える上で極めて興味深いことと考える。方法はマウス上顎の器官培養を用い、その第一大臼歯に負荷をかけることによる変化を観察することによった。昨年までに開発した器具によりマウスの上顎を器官培養に付すこと、そして第一大臼歯にコイルスプリングにて負荷をかける事は可能であったが、コイルスプリングとボルトによる加重量:の微調整はなかなか困難であった。しかしボルトの改良である程度改善できた。昨年度までで実際に歯牙が移動するだけの期間、上顎の器官培養をすることは不可能であることが判明し、負荷をかけたことによって.早期におこる組織および歯根膜細胞の変化を引き続き観察した。歯根膜線維芽細胞におけるI型コラーゲンの発現は早期より圧迫側で減少することがわかった。またエストロジェン受容体の発現にも圧迫側と牽引側で早期から差異があることがわかった。この事は閉経期の女性に高頻度で骨粗鬆症の発症をみることとの関連を考えると、骨の再構築のメカニズムを考える上で極めて興味深いことと考える。
自己組織化アルゴリズムによる無線センサーネットワークノードの高精度測位技術の確立

無線センサネットワークにおいて,極少数のアンカノードで,かつ測距デバイスを用いずに近傍トポロジ情報のみで,センサノードの位置推定可能とする自己組織化センサノード位置推定方式(Self-Organizing Localization: SOL)を確立した.本方式はシミュレーション評価と実機評価により,無線メディアをIEEE802.15.4とした場合,誤差精度1m未満の目標精度を達成可能であることを検証した.無線センサネットワークにおいて,極少数のアンカノードで,かつ測距デバイスを用いずに近傍トポロジ情報のみで,センサノードの位置推定可能とする自己組織化センサノード位置推定方式(Self-Organizing Localization: SOL)を確立した.本方式はシミュレーション評価と実機評価により,無線メディアをIEEE802.15.4とした場合,誤差精度1m未満の目標精度を達成可能であることを検証した.SOM測位方式の誤差耐性を強化するため,各ノードにおける送信電力制御を用いて,自己組織化マップアルゴリズムの近傍ノード制御を行う方式の有効性を検証した.自己組織化マップアルゴリズムでは近傍ノード数の制御がアルゴリズムの収束に大きく影響を与える.現在のSOM測位方式は近傍ノード数を,マルチホップを用いたトポロジにより制御している.しかし,ホップ数による近傍ノード数制御は近傍ノード数の制御粒度が荒く,アルゴリズムの収束精度に不利である.そこで,本研究課題では,各ノードの送信電力制御により近傍ノード数の制御粒度を細かく,かつ柔軟にする方式に改良する.各ノードの送信電力制御は,自己位置情報を隣接ノードに配信する際に行う.位置推定の最初の段階では,自己組織化マップのアルゴリズムの近傍ノード数を多くするために,出力を上げて自己位置情報を配信し,これを徐々に出力を下げることで,自己組織化マップのアルゴリズムの近傍ノード数を減少させていく.自己組織化マップのアルゴリズムにおいて近傍ノード数を下に凸に減少させる場合,高い収束が得られることが知られている.このような効果を各ノードの送信電力制御により引き出す.この方式の有効性を検証するため,高精度なネットワークシミュレータを用いて以下の評価を行ったが,目標精度(最悪誤差が5m以内,平均誤差が1m以内)を達成できなかった.そこで方式を見直し,ノード間距離に重荷付けする方式を追加し,これを現在評価中である.22年度の基本特性評価に基づき,受信信号強度(RSSI)による端末間距離情報を用いた方式と,一切の距離情報を必要とせずトポロジ情報のみを用いる方式(すべてのセンサノードに適用可能)を考案し,それぞれをシミュレーションにより評価した.いずれの方式もアンカーノード数は最大で3とした.無線メディアと想定した場合,RSSIを用いる方式は位置推定の平均誤差は1m,トポロジ情報のみによる方式では平均誤差が2-3mの結果を得た.計画目標では平均誤差が1mと設定していたことから,RSSIを用いる方式は極めて少ないアンカーノード数で目標設定値を達成できるが分かった.また,トポロジのみによる方式でも,同様に,極めて少ないアンカーノード数で高精度な位置推定が可能であることが分かった.23年度までの方式において,受信信号強度を用いずに近傍トポロジ情報のみで位置推定可能とするために,改良を実施し,その改良方式をシミュレーションによる位置精度評価と実機を用いた位置精度評価を行った.シミュレーションはQualNetネットワークシミュレータを用いて電波伝搬を考慮して行った.この成果は情報処理学会論文誌に投稿し採録された.実機による評価は,ArduinoとXBee(ZigBeePRO準拠)によりセンサノードを構成し,無線センサネットワークはこのノード30個を配置して実施した.いずれにおいても,通信カバレッジの20%未満の誤差で位置推定可能であることを確認した.IEEE802.15.4の通信カバレッジが約10mとした場合,2mの誤差で位置推定可能となる.しかし,目標精度が1m未満の誤差であることから,さらなる精度改善方式を検討した.この方式は受信信号強度により隣接ノードをフィルタリングし,仮想的に通信カバレッジを狭くさせて,トポロジの解像度を上げるとともに,仮想的な通信カバレッジの20%未満で位置推定可能とする.シミュレーションによる基本評価から目標精度を達成可能であることを確認した.シミュレーション評価ではあるが,考案方式が設定目標値を達成可能であることが分かったため.24年度が最終年度であるため、記入しない。RSSIを用いる方式を実機にて実装実装し,ZigBeeの実ネットワークにおいて位置推定精度の評価を行う.この結果が目標設定を満たさない場合は,トポロジ情報のみを用いる方式の精度向上を図り,これを,RSSIを用いる方式に適用することを検討する.24年度が最終年度であるため、記入しない。
極端事象下における水災害の総合的評価手法

本研究の目的は、以下の2点(1)気候変動と人間活動からの影響を検証し、それらの影響を定量化して計算する、(2)古代から将来にわたる極端事象発生に関わる時間・空間・環境などの要素と、大規模な水災害との関連性を解明する、であって、平成25年度にはそれぞれ以下の研究を実施した。(1)日本の鴨川(京都市)、エジプトのナイル川を対象として、過去の洪水を再現し、さらに、将来の洪水を予測する数値計算モデルを構築した。このモデルは、過去に向かっては1000年以上さかのぼり、将来に向けては100年オーダーで予測が可能なものを目指している。古地図、古絵図面、古本等を収集し、それらを用いて、1000年前までの土地利用・土地被覆の再現を試みた。古気候再現モデルと、CDRMV3、SWATという水文モデル群を組み合わせて用い、過去1000年の日々の降雨、河川流量の再現計算を行った。(2)再現期間が数十年から数百年というような規模の大雨、大洪水といった極端事象に対して、河川流域が受ける洪水災害を推定し、流域の脆弱性の解析を行った。上記(1)の再現・予測計算モデルにおいて、特に、大洪水や大渇水といった極端事象に着目し、その生起頻度、規模、期間を明らかにし、将来の水資源開発計画、水管理計画、土地利用計画などに役立てる方法論を考究した。過去の洪水痕跡、古文書の記録から、当時の豪雨・洪水現象を再現してモデルの精度を検証するとともに、再現された降雨や洪水を利用して、将来の大洪水の予測計算を行った。本研究の成果は、平成26年3月までに図書(分担)3部(うち1部英文)、国際雑誌において査読付き論文として6編が、また、国内学術雑誌に査読付き論文が1編出版された。研究は申請書に記載の通りの内容で、当初の計画以上に進展していると言える。(抄録なし)本研究の目的は、(1)極端事象下の水災害を体系的・総合的に解析するシステムを構築すること、(2)極端事象が発生する原因・規模・頻度を解明し、極端事象の下での水災害のメカニズムを深く理解すること、であり、平成24年度には以下の研究を実施した。(1)過去の水害記録(古代の歴史記録も含む)を調べ、その時系列、生起規模・頻度を解析した。将来の水害を予想・推定するためには、過去に起こった事例を精査し、起こりうる最大の現象を想定することが重要である。よって、将来の環境と降雨の空間情報を整理し、水文シミュレーションに活用できるようにするとともに、時系列解析においては単変量スペクトル解析により、スペクトル密度、スペクトル最大値等の統計量を用いて、極端な降雨事象と洪水氾濫の空間的な関係を解明した。こうした極端事象においては森林が洪水氾濫を一定程度軽減することができる。極端事象が発生する原因・規模・頻度を解明し、極端事象の下での水災害のメカニズムを解明することには大変有用であると考える。(2)総合的確率統計解析を行った。日本の河川流域を対象として、河川土砂の観測データの長期の時系列を行いたトレンド(傾向変動)解析、多変量の観測データに基づいて土砂量をいくつかのカテゴリーに分類するクラスター分析等を行い、土砂量と流域条件との関係を明らかにした。この土砂量と流域条件との関係を利用して、将来の河川土砂状況を予測でき、この結果を利用してダムの管理や水質の管理に有用な情報を提供すること、将来の極端な洪水及び土砂流出に対するダムの治水効果の向上を図ることができる。本研究の成果は、平成25年3月までに国際雑誌において査読付き論文として2編が、また、国内学術雑誌に査読付き論文が1編出版された。現在までの研究は申請書に記載の通りに順調に進んでいると言える。

本研究の成果は、平成26年3月までに図書(分担)3部(うち1部英文)、国際雑誌において査読付き論文として6編が、また、国内学術雑誌に査読付き論文が1編出版された。研究は申請書に記載の通りの内容で、当初の計画以上に進展していると言える。(1)過去の洪水を再現し、将来の洪水を予測する数値計算モデルを構築する。このモデルは、過去に向かっては1000年以上さかのぼり、将来に向けては100年オーダーで予測が可能なものとする。古地図、古絵図面、古本等を用いて、1000年前までの土地利用・土地被覆を再現する。古気候再現モデルとして知られるオランダ気候研究センターのECBILT-CLI0と、STREAM、CDRMV3、SWATという水文モデル群を組み合わせて用い、過去1000年の日々の降雨、河川流量の再現計算を行う。(2)極端事象に対する脆弱性解析を行う。上記(3)の再現・予測において、特に、大洪水や大渇水といった極端事象に着目し、その生起頻度、規模、期間を明らかにし、将来の水資源開発計画、水管理計画、土地利用計画などに役立てる方法論を考究する。過去の洪水痕跡、古文書の記録から、当時の豪雨・洪水現象を逆推定し、逆推定された降雨や洪水を利用して、将来の大洪水の予測を試みる。(抄録なし)
硫酸リチウム-水和物の脱水・再水和過程の速度論的研究

固相反応速度論の基礎的研究として、著者らは無機含水結晶の加熱脱水反応を取り上げ、実験的・理論的側面からの検討を進めてきた。とくに、硫酸リチウム-水和物の加熱脱水反応についての系統的な研究は意義があることが関連の国際会議等で認められた。本研究によって新たに得られた結果は第10回国際熱分析連合会議(1992年8月、英国)および第28回熱測定討論会(1992年10月2830日、東京)において発表された。その結果の概要は以下の通りである。1.試料量を2.5,5.0,10.0,20.0 mgと変化させ、等温的TG法によって速度論的解析を行った結果、その脱水反応速度は試料量が少ないほど大きく、分解率α依存性が大きいことを見い出した。2.みかけの速度定数kと1/mのプロットより、試料量mに依存しない速度定数を得ることができた。このような速度定数を用いて、アレニウスプロットをとり、反応の活性化エネルギーEと前指数因子Aを求めた。3.従来の方法ではEとlogAが並行的に変化する傾向が避けられなかったが、本研究で得られた値は試料量に無関係であった。4.制御反応速度熱分析(CRTA)法によるEの値は、Rouquerolらによって、E=65±9 kJ/molが得られているが、本研究ではE=98±2 kJ/molが得られた。これらの相違は動力学的補償効果によって説明できた。また、従来のような熱分析曲線の数学的解析法では、必ずしも物理化学的に意義のある結果は得られないことを指摘した。さらに、現在動力学的補償効果の原因を検討中である。なお、無水物の再水和過程の速度論的研究については今後の課題としたい。