hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
関節リウマチにおける滑膜内血流分布と関節破壊の関連性の解明

本研究では、関節リウマチ患者において、関節エコーでの血流シグナルの分布や骨・軟骨表面との位置関係もしくは骨びらんがすでに存在するところに活動性の滑膜炎が存在しているかなどの、血流シグナルの分布パターンと関節破壊の関連について解明することを目的とした観察研究を行った。現在中間解析中であるが、現時点では血流シグナルの分布パターンとCTで詳細に観察した骨びらんの進行には関連がみられた。しかし、まだ中間解析の結果であるため、今後も最終データまでの観察及び解析を継続していく予定である。関節リウマチ患者における関節エコー所見での滑膜内の血流シグナルの分布と骨・軟骨破壊の関連について解明する必要があると考え、本研究を行っている。対象患者は発症1年以内の早期もしくは新規発症関節リウマチ患者の両手第2から第5中手指節間関節(MCP関節)を関節超音波検査で評価する。関節エコー検査・単純X線撮影ならびにCT検査をベースライン、半年後および1年後に行い、それらを比較して、関節裂隙の狭小化や骨びらんの進行の有無についての評価を行う。目標症例数は50症例・400MCP関節であるが、現時点で約30症例のエントリーが終了している。ベースラインの画像診断の結果については現在解析中である。エコー所見での関節滑膜の増殖の有無をグレイスケールで観察し、滑膜の増殖がみられたものにパワードプラによる活動性の評価を行う。滑膜の増殖およびパワードプラのパターンを5つのパターンに分類し、ベースラインの評価とする。パターン1滑膜増殖およびパワードプラシグナルがない。パターン2;滑膜増殖はなく、fat pad内にパワードプラシグナルがみられる。パターン3滑膜増殖はあるが、パワードプラシグナルが骨・軟骨表面に接していない。パターン4滑膜増殖があり、パワードプラシグナルが骨・軟骨表面に接しているが、骨びらんのないもの。パターン5滑膜増殖があり、パワードプラシグナルが骨・軟骨表面に接しており、骨びらんのあるもの。現在のところベースラインのパターンと治療効果や関節破壊との関連ははっきりとはしていない。エントリー症例数がまだ少ないことと、追跡期間が短いことが原因と考えられるため、今後もエントリーを継続し、登録症例については追跡を継続していく予定である。当初の予定よりもやや遅れているが、対象患者を発症1年以内の早期もしくは新規発症関節リウマチ患者に限定していることが原因であると考える。今後もエントリーを継続しながら、登録患者のデータを継続して回収していく。目標症例数は50症例・400MCP関節であったが、約50症例のエントリーが終了し、現在登録症例の追跡調査を行いつつ、データの収集を行っている。パターン1:滑膜増殖およびパワードプラシグナルがない。パターン2:滑膜増殖はなく、fat pad内にパワードプラシグナルがみられる。パターン3:滑膜増殖はあるが、パワードプラシグナルが骨・軟骨表面に接していない。パターン4:滑膜増殖があり、パワードプラシグナルが骨・軟骨表面に接しているが、骨びらんのないもの。パターン5:滑膜増殖があり、パワードプラシグナルが骨・軟骨表面に接しており、骨びらんのあるもの。ベースラインのデータでは、関節内のシグナルの位置と骨びらんとの間に関連がみられているが、その後の治療経過に影響があるかについては追跡データの収集と解析がまだ終わっていないため不明である。今後調査を継続していく予定である。今年度中に目標症例数である残りの約20症例のエントリーを継続していく。対象患者である発症1年以内の早期もしくは新規発症関節リウマチ患者に限定している部分についての変更はなく、周囲の医療機関と連携しながら対象患者のエントリーを継続していく。関節リウマチ現在本研究についてのエントリー並びに追跡を継続している状況であるためエントリー患者のベースライン並びに追跡調査にかかる費用として使用する。
わが国の土壌における運積成母材としての風成塵の意義

種子島と喜界島で採集した試料(約40点)の粒度分布、化学的性質、粘土鉱物組成を明らかにした。これらの結果より次のような成果を得た。1.種子島中部の十三番露頭は火山灰層と風成塵層の累積層より構成されている。火山灰層は高いリン酸保持量、高いPH(NaF)値、高い酵性シュウ酸塩可溶アルミニウム含量およびアロフェン・イモゴライト質の粘土鉱物組成で特徴づけられる。一方、風成塵層は低いリン酸保持量、低いPH(NaF)値、低い酸性シュウ酸塩可溶アルミニウム含量および結晶質粘土鉱物組成で特徴づけられた。2.噴出年代既知のアカホヤ火山灰(Ah)と姶良-Tn火山灰(AT)を用いて、風成塵の堆積速度を求めた。3.種子島中部の阿高磯で採取した試料はアカホヤ火山灰の上部に新期砂丘砂層が堆積している。この砂丘砂層の表層部分には粘土成分が含まれており、その鉱物組成はレスのそれに極めて類似している。この粘土成分は風成塵によると考えられる。4.喜界島水天宮にはサンゴ由来の石灰質砂丘砂層が発達している。この石灰質砂丘砂層中には23枚の古土壌層、火山灰層が見出される。この古土壌層中に含まれる貝化石について、日本アイソトープ協会に【^(14)C】年代の測定を依頼した。貝化石の【^(14)C】年代より、古土壌層の生成時期が約27,00028,000年前および約32,600年前であることが判明した。また、古土壌の化学的性質、粘土鉱物組成より、これが風成塵であることを明らかにした。さらに、喜界島における石灰質古砂丘砂層が最終氷期にも堆積したことが明らかになった。
高精度3次元生体情報モデリングシステムの開発

3次元内部構造顕微鏡を用いて,生体試料や食品の内部構造の観察を試みた.蛍光染色や観察波長を工夫することで,今まで不可能と言われていた食品内部の水分の立体観察が可能になった.その過程および結果は下記に示す投稿論文として発表した.・食品の凍結により形成される氷結晶性状の定量解析(低温生物工学会)・生体試料内3次元氷結晶構造計測システムの開発(日本冷凍空調学会)・凍結ゼラチンゲル内氷結晶の非破壊計測法に関する研究-誘電特性を利用した氷結晶構造の推定-(日本冷凍空調学会)"凍結ゼラチンゲル内氷結晶の非破壊計測法に関する研究"は日本冷凍空調学会学術賞を受賞した.小型直動型スライスシステムを製作した.従来の回転刃機構の3次元内部構造顕微鏡に変わり,スライス刃の駆動にリニアモータを用いた.製作したシステムは,断面画像取得装置として通常のCCDカメラ+レンズではなく,コピー機などに使われているイメージスキャナを用いて,画像を取得している.自動で生体試料のスライスからスライス断面画像取得までを連続的に行うことが可能であり,従来機に比べて小型の生体内部観察システムが構築できた.本システムの特長としては,従来の装置で使用されてきたCCDカメラに変わり,イメージスキャナを用いたことにより,照明が観察面を均一に照らすため照明斑がなく,スライス断面画像の輝度の不均一さや色彩斑が低減した.直動機構とイメージスキャナを組み合わせることによって,小型化が可能となった.製作したリニアスライスシステムを用いて,生体試料の形状情報を取得し,コンピュータ上で3次元立体像を構築した.3次元内部構造顕微鏡を用いて,生体試料や食品の内部構造の観察を試みた.蛍光染色や観察波長を工夫することで,今まで不可能と言われていた食品内部の水分の立体観察が可能になった.その過程および結果は下記に示す投稿論文として発表した.・食品の凍結により形成される氷結晶性状の定量解析(低温生物工学会)・生体試料内3次元氷結晶構造計測システムの開発(日本冷凍空調学会)・凍結ゼラチンゲル内氷結晶の非破壊計測法に関する研究-誘電特性を利用した氷結晶構造の推定-(日本冷凍空調学会)"凍結ゼラチンゲル内氷結晶の非破壊計測法に関する研究"は日本冷凍空調学会学術賞を受賞した.小型直動型スライスシステムを製作した.従来の回転刃機構の3次元内部構造顕微鏡に変わり,スライス刃の駆動にリニアモータを用いた.製作したシステムは,断面画像取得装置として通常のCCDカメラ+レンズではなく,コピー機などに使われているイメージスキャナを用いて,画像を取得している.自動で生体試料のスライスからスライス断面画像取得までを連続的に行うことが可能であり,従来機に比べて小型の生体内部観察システムが構築できた.本システムの特長としては,従来の装置で使用されてきたCCDカメラに変わり,イメージスキャナを用いたことにより,照明が観察面を均一に照らすため照明斑がなく,スライス断面画像の輝度の不均一さや色彩斑が低減した.直動機構とイメージスキャナを組み合わせることによって,小型化が可能となった.製作したリニアスライスシステムを用いて,生体試料の形状情報を取得し,コンピュータ上で3次元立体像を構築した.今年度は下記に示す実験を行い,種々の知見を得た.1.要素技術の確立:3次元内部構造顕微鏡(現有装置)を用いて,生体試料や食品の内部構造の観察を試みた.蛍光染色や観察波長を工夫することで,今まで不可能と言われていた,生体や食品内部の水分の立体観察が可能になった.その過程および結果は,下記に示す投稿論文として発表した.・食品の凍結により形成される氷結晶性状の定量解析(低温生物工学会誌)・生体材料内3次元氷結晶構造計測システムの開発(冷凍空調学会誌)2.分光分析手法の導入:薄切片作製装置とFTIR(フーリエ変換赤外分光光度計)を用いて穀物の成分2次元分布図を作成し,そのデータより3次元分布図を作成した.また,より微細な生体の観察として,フィッシュ法およびキナクリンマスタードで染色された哺乳動物精子の蛍光観察と赤外分光分析手法を用いて,精子のX・Y分離手法の基礎研究をおこなった.3.画像取得法の検討:・従来の3次元内部構造顕微鏡は大掛かりなシステムである.そこで,小型で操作の容易なシステムを試作した.・蛍光観察は通常顕微鏡を用いて行われるが,CCDカメラと拡大レンズを用いた実体顕微鏡型の観察装置を用いて,微細な生体試料の蛍光観察を試みた.今年度は,下記に示す研究および装置の開発を行った.1.要素技術の確立:昨年同様,3次元内部構造顕微鏡(現有装置)を用いて,生体試料や食品の内部構造の観察を試みた.画像取得用CCDカメラの変更により蛍光染色された試料をより鮮明に観察することが可能になり,生体や食品内部の水分の高品位な3次元立体観察が可能になった.2.小型直動型スライスシステムの試作:従来の回転刃機構の3次元内部構造顕微鏡に変わり,スライス刃の駆動にリニアモータを用いた"小型直動型スライスシステム"を試作した.

本システムは,断面画像取得装置として通常のCCDカメラ+レンズではなく,コピー機などに使われているイメージスキャナを用いて,画像を取得している.自動で生体試料のスライスからスライス断面画像取得までを連続的に行うことが可能であり,従来機に比べて小型の生体内部観察システムが構築できた.本システムの特長としては,従来の装置で使用されてきたCCDカメラに変わり,イメージスキャナを用いたことにより,照明が観察面を均一に照らすため照明斑がなく,スライス断面画像の輝度の不均一さや色彩斑が低減した.また,2本のスライドレールを用いた直動機構は,従来の装置で用いられていた回転刃のような片持梁ではなく,両端支持梁であるため,剛性を高くでき,切削斑を低減できる.さらに,直動機構とイメージスキャナを組み合わせることによって,小型化が可能となった.試作機仕様:420×340×190mm,切削能力8枚/分(画像取得時間を含む).本年度は下記に示す実験を行い種々の知見を得た.(1)小型リニアスライスシステムを用いたスライス実験:従来の回転刃機構の3次元内部構造顕微鏡に変わり,スライス刃の駆動にリニアモータを用いた"小型リニアスライスシステム"を用いて,生体試料(小動物,農産物,食品等)の形状情報を取得し,コンピュータ画面上で3次元立体像を構築した.(2)性状情報の取得実験:(3)残留農薬の立体表示方法の確立:農産物や食品をスライスして,スライス断面の残留農薬を計測し,その面情報をコンピュータ上で立体表示させる手法の開発を試みたが,残留農薬の濃度が薄く,当初,使用を予定して赤外分光分析手法では,高性能なマーカーの使用が要求されることが判明した.本研究期間内に残留農薬立体表示システムは開発出来なかったが,今後も研究は継続して行う予定である.
b-FGF含有吸収性コラーゲンペレットを用いた骨再生促進システム

骨再生誘導法(GBR)は骨再生に有用な術式ではあるが,その達成に時間がかかることから,広く臨床応用されるには至っていない.最近,コラーゲンペレットから塩基性線維芽細胞成長因子(b-FGF)を徐放させることでウサギ骨折モデルにおいて骨治癒を促進する効果があることが報告された.このことは,b-FGFは骨再生を促進する可能性を示唆している.そこで本研究では,b-FGF投与によりGBRの骨再生速度を速めることが可能かどうかを明らかにする目的で検討を行ない次の結果を得た.(1)実験動物であるイヌに関して,b-FGFに対する生体応答を検討するため,イヌ由来成長軟骨細胞の初代培養系を確立しb-FGF投与の影響を細胞レベルで検討した結果,細胞応答は,ウサギとほぼ同じであった.(2)イヌ顎骨欠損モデルを用い,GBRによる骨再生速度増加にb-FGFが有効に働くかどうかについて検討した。FGFの投与方法は,ウサギ骨折モデルに有効であったコラーゲンペレットによる徐放性局所投与を用いた.成犬9頭を用い下顎左右第3小臼歯を抜去した後の無歯顎部に骨欠損を形成し,(1)FGF群(0.15μgb-FGFを含むコラーゲンペレットを埋入),(2)placebo群(b-FGFを含まないペレットを埋入),(3)control群(非埋入)に分け,Gore-Tex膜により覆い,粘膜にて被覆縫合した.術後8週で屠殺し,組織学的観察,免疫組織化学的観察とともに,形態計測学的検討を行った.b-FGF群において,膜内の骨欠損部は大部分が成熟した骨組織により満たされていたが,他の2群では,僅かにしか成熟骨組織を認めなかった.また,形態計測により,膜内の再生骨量はFGF群が他の2群より有意に高いことが明らかとなった.以上の結果から,骨欠損部に膜を用いその内部にb-FGFを徐放できるコラーゲンペレットを用いることで骨再生を促進できることが示され,GBRの治癒期間を短縮できる可能性が示唆された.骨再生誘導法(GBR)は骨再生に有用な術式ではあるが,その達成に時間がかかることから,広く臨床応用されるには至っていない.最近,コラーゲンペレットから塩基性線維芽細胞成長因子(b-FGF)を徐放させることでウサギ骨折モデルにおいて骨治癒を促進する効果があることが報告された.このことは,b-FGFは骨再生を促進する可能性を示唆している.そこで本研究では,b-FGF投与によりGBRの骨再生速度を速めることが可能かどうかを明らかにする目的で検討を行ない次の結果を得た.(1)実験動物であるイヌに関して,b-FGFに対する生体応答を検討するため,イヌ由来成長軟骨細胞の初代培養系を確立しb-FGF投与の影響を細胞レベルで検討した結果,細胞応答は,ウサギとほぼ同じであった.(2)イヌ顎骨欠損モデルを用い,GBRによる骨再生速度増加にb-FGFが有効に働くかどうかについて検討した。FGFの投与方法は,ウサギ骨折モデルに有効であったコラーゲンペレットによる徐放性局所投与を用いた.成犬9頭を用い下顎左右第3小臼歯を抜去した後の無歯顎部に骨欠損を形成し,(1)FGF群(0.15μgb-FGFを含むコラーゲンペレットを埋入),(2)placebo群(b-FGFを含まないペレットを埋入),(3)control群(非埋入)に分け,Gore-Tex膜により覆い,粘膜にて被覆縫合した.術後8週で屠殺し,組織学的観察,免疫組織化学的観察とともに,形態計測学的検討を行った.b-FGF群において,膜内の骨欠損部は大部分が成熟した骨組織により満たされていたが,他の2群では,僅かにしか成熟骨組織を認めなかった.また,形態計測により,膜内の再生骨量はFGF群が他の2群より有意に高いことが明らかとなった.以上の結果から,骨欠損部に膜を用いその内部にb-FGFを徐放できるコラーゲンペレットを用いることで骨再生を促進できることが示され,GBRの治癒期間を短縮できる可能性が示唆された.本年度はイヌの顎骨を用いたFGF-2の骨形成促進作用を検討することに先立ち,動物種によるFGF-2に対する影響の違いを明らかにするため,イヌ成長軟骨細胞の初代培養系を確立し,FGF-2の影響を主としてウサギと比較し検討した。生後2週のイヌ肋軟骨骨端板より成長軟骨を切り出しコラゲナーゼ処理で細胞を得た後,96well組織培養プレートに1wellあたり5×10^4個で播種し,初代培養した.各種濃度のb-FGFを培地中に入れ,ALP(アルカリフォスファターゼ)活性,typeIIコラーゲンの産生や石灰化に対する影響を調べた.その結果,高細胞密度条件下において,β-glycerophosphate無添加かつアスコルビン酸存在下で軟骨細胞の石灰化を確認した。この系において,FGF-2を1.0ng/ml添加した場合,ALP活性は抑制された.また,軟骨細胞の増殖は促進され最終分化および石灰化は完全に抑制された。ペプシン消化後のSDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動による培養細胞層のコラーゲン分析を行なった結果,コントロールおよびFGF-2添加群において,培養2日目で分子量約120Kda付近にtypeIIコラーゲンのα1鎖と思われる単一バンドが見出された。

このバンドは,培養6日目と10日目何れにも同様に確認された。以上のことから,初代培養したイヌ成長軟骨細胞の増殖,分化および石灰化にFGF-2投与が及ぼす影響が明らかとなり,これがウサギ成長軟骨細胞とほぼ同様な応答であったことから,FGF-2に対する細胞応答は動物種による差がほとんど見られないことが明らかとなった。従って,局所に徐放投与されたFGF-2が動物種に関わらずイヌにおいても骨の創傷治癒を促進することが示唆され,GBRにおける骨再生促進実験の妥当性が示された.骨再生誘導法(GBR)は骨再生に有用な術式ではあるが,その達成に時間がかかることが最大の問題点である.最近,コラーゲンペレットから塩基性線維芽細胞成長因子(b-FGF)を徐放させることでウサギ骨折モデルにおいて骨治癒を促進する効果があると報告され,FGF-2の使用が,骨再生を促進する可能性が示唆されている.そこで,GBRの治癒期間をb-FGFの徐放により短縮できる可能性を明らかにすることを目的とし,イヌ顎骨を用い,主として組織学的立場から検討した.実験には雄性ビーグル犬9頭を用いた.下顎左右第3小臼歯を抜去した後の無歯顎部に骨欠損を形成し,動物を(1)FGF群(0.15μgb-FGFを含むペレット(高研/住友製薬)を埋入),(2)Placebo群(b-FGFを含まないペレットを埋入),(3)Control群(非埋入)に分け,Gore-Tex膜により覆い,粘膜にて完全に被覆縫合した.8週後に屠殺,脱灰及び非脱灰標本を作製し,光顕的観察および骨面積率について形態計測学的に検討を行った.その結果から以下のことが明かとなった.FGF群では,膜内の大部分が成熟した骨および骨髄組織で置換されていたが,Placebo群やControl群では骨再生は十分認められず,骨面積率も他の2群に比較して有意に高かった(P<0.01).以上のことからFGF-2を徐放できるコラーゲンペレットを用いることで骨再生を促進でき,GBRの治癒期間を短縮できる可能性が示された.また,連続非脱灰研磨標本の所見から骨欠損部は既存骨から内骨膜性の骨形成により満たされていくことが明らかとなった.さらに,埋入2週後の免疫組織化学的検討もおこなったところ,放出されたb-FGFは既存骨の内骨膜由来の骨芽細胞に働いて骨形成を促進している可能性が示唆された.
カチオン重合生長種の反応性制御による新しい異種共重合系の創出と配列制御

本研究では,カチオン重合生長種の高活性・高選択性に基づいて,ビニルモノマーと環状モノマーのビニル付加・開環同時カチオン共重合を中心とする異種共重合系を構築すること,およびそれを元に緻密に制御された連鎖構造・特異な機能を有する高分子を創出することを目的とする。本年度はおもに,(1)乳酸などのα-ヒドロキシ酸とアルデヒドやケトンなどのカルボニル化合物から合成可能な環状化合物であるジオキソラノンのカチオン共重合の検討,(2)ビニルモノマー・環状モノマー・カルボニル化合物の三元共重合によるABC型交互配列重合に向けた検討,(3)種々の置換基・環員数の環状アセタールとビニルモノマーの制御カチオン共重合系の検討,のテーマについて研究を進めた。(1)では,ジオキソラノンは単独カチオン重合性は有さないが,オキシランとの二元,およびオキシラン・ビニルエーテルとの三元カチオン共重合が進行することを見出した。また,生成ポリマーは主鎖にアセタール,エステル,エーテル構造を有し,分解性を示した。(2)では,種々のモノマーの組み合わせの検討と反応条件の設計により,ABC型交互に近い三元共重合が進行する系を見出した。(3)では,ビニルモノマーの反応性,環状アセタールの置換基・環員数が共重合性に及ぼす影響について検討し,とくに環ひずみや生長種の安定性などに着目して系統的な知見を得た。ほかにも,種々の置換基を有するオキシランとビニルエーテルの共重合,ビニルモノマーおよび環状エーテルの新しい制御カチオン重合系の設計,環状エステルとビニルモノマーの特異な機構による共重合などについて検討した。研究計画に沿って研究を推進しており,意義深い結果が得られてきていると考えている。今年度までと同様に,ビニル付加・開環同時カチオン共重合を中心とする種々の異種共重合系の構築を目的に,多様な環状モノマーの設計,新しいリビング重合系の開発,異種共重合に重要な要素の解明などを検討する。ジオキソラノンの系では,種々のα-ヒドロキシ酸とアルデヒド,ケトンを用いてモノマーを設計し,多様なオキシランやビニルモノマーとの共重合を行い,重合性や生成ポリマーの性質等について調べる。環状アセタールの系では,さらに多様な置換基,構造のモノマーを設計し,共重合性を調べる。さらに,異種モノマーのリビング共重合の検討や,ABC型交互など配列制御に向けた検討,種々の構造のオキシランの共重合性の検討なども行う。研究計画に沿って使用したが,未使用額が生じた。次年度以降の研究の計画に沿い使用する予定である。
脳磁場(MEG)を指標とした語音学習に伴うヒトの大脳皮質聴覚野の活動変化の検討

語音の構成は言語によって異なるために外国語学習時には、母語に存在しない音素の認識、聞き分けが学習者にとって大きな課題となる。我々は言語音の聞き分けに関与する神経基盤を探るために、誘発脳磁場成分ミスマッチフィールド(MMF)を記録した。MMFは1秒前後の短い間隔で繰り返し提示される同一の音(標準刺激)の中に、それとは異なる音響的特性を持つ逸脱刺激がまれに挿入された場合に、逸脱刺激に対して特異的に出現する誘発脳磁場成分である。逸脱刺激と標準刺激の間の心理的な距離が大きくなるのに従って、MMFの振幅は増大し、その潜時は短縮することが知られている。言語音の場合、母音部の強度が子音部と比較して大きいために母音部がマスク刺激として作用し、十分な聞き分け学習効果が得られない可能性がある。先行研究として、我々は日本人を対象として日本語にはない子音対である/l/と/r/を刺激としてMMFを記録した。刺激としては合成音/la/および/ra/を用いた。刺激長が150msの場合にはMMFが認められなかったが、母音部を短縮して刺激長を110msとした場合には全ての被験者において明確なMMFが認められた。我々はこの持続効果を母音部からの先行子音部に対するマスキング効果によるものと解釈した。今回、このような母音の持続時間の効果が/l//r/を母語の音素体系に含む米語話者にも認められるかどうか検討した。その結果、米語話者には2つのMMF頂点が認められ、両者に刺激長の効果が認められた。すなわちshort条件のほうが、long条件よりもMMF振幅が有意に大きかった。これらの結果から被験者の母語であっても母音による子音部に対するマスキングは生じると解釈した。また、MMF1の潜時は先に日本人話者で得られたMMFの潜時とよく一致していたことから、/l/と/r/の音響的な違いに対するMMFであると推察した。また、米国語話者だけに認められたMMFは音響的な処理に引き続いて起る音韻処理を反映したものと推察した。
マメゾウムシ類の寄主シフトによるジェネラリストの派生的進化：毒物質と乾燥種子利用

マメ科植物と種子捕食性昆虫のマメゾウムシ類との系統対応を調べるために、海外調査で採集した試料からDNAを抽出後、分子系統解析を作成し、各種が利用するマメ科植物の持つ毒物質との対応を調べた。また多様に乾燥完熟豆を食害できるヨツモンマメゾウムシの遺伝的分化について、大陸間・大陸内地域間・人為移動の階層的分析を行った。これらの結果から、マメゾウムシ類全体において、毒物質に対する解毒能力と乾燥完熟種子での成育能力の獲得が、利用可能植物を決定する主な要因であることを解明した。この研究で、広食化への共進化としてマメ科の乾燥完熟種子を利用と毒性物質への対応が重要であることが明らかになった。嶋田は、特任助教の加藤俊英と共同で、大学院生の坂本亮太(博士3年)をガラパゴス諸島のダーウィン研究所に5か月派遣し、マメゾウムシのDNA採取を試みた。加藤のアドバイスの下に、坂本はガラパゴス諸島及びエクアドル首都キト周辺にてマメゾウムシの採集を行った。ガラパゴス諸島ではマメ科を中心とする植物から8種のマメゾウムシを採集した。また、キト周辺では98サンプルのマメ科を中心とする植物を採集し、そのうち6サンプルよりマメゾウムシを得た。Acanthoscehdes属3種、Sennius属3種、Amblycerus属1種(ガラパゴス諸島固有種)が同定済みであり、さらに残りの標本の同定とDNA抽出を進めている。藤井は東南アジア(主にマレーシア、ミヤンマー)、中南米(主にペルー)の植物でアレロパシー活性の強いものを探索しいくつかの有望なものを得た。熱帯地域のマメ科にアレロパシー活性の強いものが多くみられた。その中でいくつかの成分を同定した。マメ科の緑肥植物ムクナ(はっしょうまめ)に含まれるアレロケミカルの遺伝子レベルの作用機構をDNAマイクロアレイで調べた。徳永は特に貯穀害虫のマメゾウムシに注目して調査研究を行った。12月にマカオに採集に行ったが、採集できたのはCallosobruchus maculatusのみであった。また、Callosobruchus属のマイナー種(C.subinnotatusやC.rhodesianus)に注目し、他のCallosobruchus属との交配可能性について検討を行った。現時点ではこれら2種と他のCallosobruchus属との雑種形成は認められない。津田は、徳永・津田が得た標本を用いて、広域分布するヨツモンマメゾウムシの遺伝的分化について、地理的隔離と寄主植物の効果を定量評価した。mtDNAの3遺伝子に基づいた系統樹は、地理的分布と良く一致し、寄主植物との一致は弱かった。遺伝距離は、アジア3地域とアフリカ2地域の間で有意だった。Vigna属2種間でも有意だったが、地域間で偏在するため、寄主は単独の分化要因とは言えない。マダガスカルと中国等、異なる地域間で同一のハプロタイプを共有する集団があり、人為的な移動と考えられた。本種とササゲの分化は推定年代が一致し、同じ気候・地史要因によって分布が拡大・隔離したと推定される。嶋田と加藤と伊藤は、中米産Acanthoscelidina族マメゾウムシ約70種について、mtDNAのsrRNA領域とnDNAのEF1a遺伝子を用いた分子系統解析に基づき、利用植物の進化的な変遷を推定した。近縁なマメゾウムシが近縁な植物を利用する系統保存的なパターンが広範に見られる一方、遊離アミノ酸カナバニンを含むマメ科植物間ではマメゾウムシの寄主シフトが推定された。徳永は、平成25年度はスペインの市場や貯穀倉庫を徹底的に調べ、マメゾウムシ群集を調査した。その結果、ヨツモンマメゾウムシとアズキゾウムシなどの実験個体群を新たに確立できた。これらのマメゾウムシ個体群を用いて、採集された豆と異なる豆で飼育した場合の、競争形質や繁殖行動の変化について実験を行ない、論文を作成中である。津田はアズキゾウムシについて、地理的隔離または利用寄主植物による遺伝的分化と、作物貿易による長距離遺伝子流動を検証した。アジア・アフリカの異なる集団についてmtDNAとnDNA上の遺伝子塩基配列を決定し、遺伝的変異を解析した。mtDNAは広域分布するハプロタイプが存在し、母系系統の広域移動を示唆した。寄主植物による分化はmtDNAとnDNA双方で著しく、特に台湾南部のマメ科草本につく集団で顕著だったが、自然選択や集団の急速な拡張はこの集団では検出されず、長期的隔離による分化と考えられる。藤井は、東南アジアと日本の植物からアレロパシー活性の強い植物約300種を調べ、活性の強い植物についてその成分を分析した。マメ科薬用植物に強い活性があり、東南アジアで畑の境栽作物として栽培されるマメ科の灌木

Gliricidia sepiumに強い活性を見出し、活性成分を調べた結果、クマリンが本体であることが分かった。強い活性を示すケイ皮酸誘導体の作用を調べた結果、オーキシンとは異なる機構で重力屈性に影響を及ぼす可能性を示した。嶋田は、連携研究者の伊藤教授、協力者の加藤特任助教と共同して、ガラパゴス諸島に生息しているマメゾウムシ数種のDNAを国際ボランティアの派遣院生を通じて入手することで分子系統解析を進めた。中南米のマメゾウムシ系統群の分子系統樹と比べて、海洋島のガラパゴス諸島の島成立絶対年代を考慮した種分化速度・系統分化速度の解析を進めた。藤井は世界各地のマメ科植物等のアレロパシー活性を検索し、ペルー産植物、ブラジル、アマゾンの植物等から強いアレロパシー活性を示す植物を得た。その一部のアレロケミカルを同定した。マメ科植物に含まれる新たな有毒成分としてこれまでに報告したシアナミドのGC-MSによる精密測定法を開発し、定量分析を行った。徳永はベトナムでインゲンマメゾウムシが定着し始めていることから、ベトナムのホーチミンシティとハノイのほぼすべての市場をめぐり、マメゾウムシの採集を行った。食害された各種豆を採取したが、実験室に持ち帰って羽化してきたのは、現時点でヨツモンマメゾウムシとアズキゾウムシだけだった。昨年までに採集済みのインゲンマメゾウムシを使って、Phaseolus属以外の豆に対する食害特性を調べた。津田と藤井は、ウェブ上で閲覧・検索できる「マメ科と昆虫のデータベース」を構築し、旧世界を中心にマメゾウムシの種ごとに寄主植物と地理的分布、およびマメ科の持つ化学物質を入力する作業を進めた。津田と徳永は、アフリカとアジアのヨツモンマメゾウムシのmtDNA遺伝子COI, COII,および核遺伝子EF1a領域を元に、集団遺伝学的解析を行った。mtDNAの地域間変異はアフリカ大陸内ではあったがアジア大陸内ではなく、mtDNA・核遺伝子ともに大陸間の変異はなかった。これは主にササゲの輸出入によって本種が原産地のアフリカからアジアへ移出し、アジア内では地域間混合を繰り返す歴史を反映していると考えられた。GC・MSやLC-MSを用いた毒性物質の同定は、藤井との共同で化学分析する人員が別の業務に異動したために十分には捗らなかった面はあるが、一方で、新大陸の固有種であるガラパゴス諸島でのマメゾウムシのDNAを採取することができたのは収穫である。また、嶋田と津田は共同研究者の今藤夏子と一緒に旧大陸アジア大陸に分布しているマメゾウムシの系統樹と細胞内共生細菌であるWolbachiaの感染分布を解析した論文を発表したのは新たな成果である。また、津田はマメ科との系統対応で、気候に依存した温度適応と生活史の変化をもとに、マメゾウムシ亜科の気候から見た生活史進化を説明した論文を発表できた。25年度が最終年度であるため、記入しない。協力研究者の加藤俊英が特任研究員から学部附属の教養教育高度化機構・特任助教になり研究時間がなかなか取れない立場になったことと、分担者の藤井義晴氏が独立行政法人・農業技術環境研究所から東京農工大学に転職したために、毒性物質の化学分析を行う人員がいったん乏しくなったことが原因である。
間接型半導体における電子正孔系量子凝縮相実現へむけた相制御の研究

間接遷移型半導体における量子凝縮相実現のために、本年度は、比較的高温で起こる励起子モット転移について精力的に研究し、一定の成果を上げることに成功した。間接遷移型半導体Siにおける励起子モット転移については、様々な励起密度における自由キャリア及び励起子の振る舞いを、各々の成分の密度及び散乱確率を定量的に求めることにより考察し、転移密度近傍における自由キャリアの強い相関の発現や、縦波共鳴モードにおいて励起子とプラズモンが結合することなどを明らかにした。さらに、広い温度・密度領域において、イオン化率を求めることで、Siにおける、励起子モットクロスオーバー領域における相図を決定した。イオン化率の振る舞いを見ると、高温領域では、サバ方程式に半定量的に従い、励起子と自由キャリアの割合が、熱力学的安定性に従って決まっていることが分かった。一方、低温領域においては、遮蔽効果が顕在化し、励起密度の上昇と共に励起子が解離していく様子が表れ、低温になるほど、より急峻にイオン化率が上昇する様子が表れた。このことは、一つの可能性として、より低温で予言されている一次転移の前兆の可能性を示唆する結果であると考えられる。直接遷移型GaAsにおける励起子モット転移の研究では、波形整形技術の開発により、励起子共鳴励起が可能になった。励起子共鳴励起下での振る舞いは、励起子の応答が過渡的に観測されるものの、非常に不安定であり、わずか5ps後には解離していく振る舞いも観測された。しかしながら、励起子の応答は、モット密度以上でも表れ、かつ1s-2p遷移エネルギよが変化しないことから、Siで見出された励起子の頑強さは、GaAsにも共通する普遍的なものである可能性を示唆する結果である。このように本年度は、励起子モット転移を詳細に調べ、量子凝縮相実現のために、有益な情報を得ることができた。半導体中の電子正孔系における量子凝縮相(励起子BEC、電子正孔BCS状態)実現を目的として、シリコンを試料として選定し、外場による電子状態の制御の研究を行っている。より具体的には、圧力によるバンド構造の制御・磁場によるスピン縮重の解消を行っている。上記の量子凝縮相は、気体原子系では実証され現在も盛んに研究がなされているが、固体中では、いまだに実現されておらず、実現される温度が冷凍機で実現できるくらいの高温であることからも、応用が期待できる発見である。平成22年度は、研究計画に基づいて、磁場によるスピン状態の制御に関しては、磁場下での光励起後の発光観測とテラヘルツによる分光を行った。その結果、励起子の微細構造が磁場により分裂していく様子が観測され、磁場により励起子縮重度が低減できることを確認した。また、磁場により分裂する最低エネルギー状態が光学禁制の暗励起子であることが分かり、長寿命の励起子を高密度に生成できることを示唆する知見が得られた。圧力によるバンド構造の制御に関しては、圧力セルの制作を終え、光励起後の発光観測から、試料に印加されている圧力をモニターできることを確認し、実際にテラヘルツ分光により、ダイナミクスを観測することに成功した。その結果、光励起直後のスペクトルの奇妙な振る舞いや電子正孔液滴形成の遅れといった、圧力がかかっていない時とは全く異なる様子が観測された。現在、この振る舞いに関しては、解析を行い、解釈を深めていっている。平成22年度は、量子凝縮相実現のために必要となる、圧力・磁場による電子正孔系の応答として、基本的な知見を定量的に得ることに成功した。今後、この知見を基に計画通り研究を続けていく。より具体的には、圧力によるバンド構造の制御、磁場によるスピン縮重の解消を行っている。上記の量子凝縮相は、気体原子系では実証され現在も盛んに研究がなされているが、固体中ではいまだに実現されておらず、実現される温度が冷凍機で実現可能なほど高温であることから、応用が期待できる発見である。平成23年度は、研究計画に基づいて磁場・圧力下の実験を行ってきた。磁場によるスピン状態の制御に関しては、磁場下での光励起後の発光観測とテラヘルツによる分光を行った。得られた長寿命励起子の可能性を確かめるべく、長時間遅延のポンププローブ光学系を立ち上げ、実際に磁場下での励起子寿命の測定を行った。圧力によるバンド構造の制御に関しては、圧力セルの制作を終え、実際にテラヘルツ分光により、ダイナミクスを観測することに成功した。その結果、電子正孔液滴の密度が低下する様子を観測し、さらに液滴が不安定化するという知見を得ることに成功した。以上述べた磁場・圧力下での技術を組み合わせ、磁場・圧力下におけるテラヘルツ分光の光学系を立ち上げ、実際に実験を行った。その結果、圧力下において電子正孔液滴が不安定化し、相対的に励起子密度が上昇したうえで、磁場による効果で1S励起子の縮重度が減少する様子を実験的に観測した。

間接遷移型半導体における量子凝縮相実現のために、本年度は、比較的高温で起こる励起子モット転移について精力的に研究し、一定の成果を上げることに成功した。間接遷移型半導体Siにおける励起子モット転移については、様々な励起密度における自由キャリア及び励起子の振る舞いを、各々の成分の密度及び散乱確率を定量的に求めることにより考察し、転移密度近傍における自由キャリアの強い相関の発現や、縦波共鳴モードにおいて励起子とプラズモンが結合することなどを明らかにした。さらに、広い温度・密度領域において、イオン化率を求めることで、Siにおける、励起子モットクロスオーバー領域における相図を決定した。イオン化率の振る舞いを見ると、高温領域では、サバ方程式に半定量的に従い、励起子と自由キャリアの割合が、熱力学的安定性に従って決まっていることが分かった。一方、低温領域においては、遮蔽効果が顕在化し、励起密度の上昇と共に励起子が解離していく様子が表れ、低温になるほど、より急峻にイオン化率が上昇する様子が表れた。このことは、一つの可能性として、より低温で予言されている一次転移の前兆の可能性を示唆する結果であると考えられる。直接遷移型GaAsにおける励起子モット転移の研究では、波形整形技術の開発により、励起子共鳴励起が可能になった。励起子共鳴励起下での振る舞いは、励起子の応答が過渡的に観測されるものの、非常に不安定であり、わずか5ps後には解離していく振る舞いも観測された。しかしながら、励起子の応答は、モット密度以上でも表れ、かつ1s-2p遷移エネルギよが変化しないことから、Siで見出された励起子の頑強さは、GaAsにも共通する普遍的なものである可能性を示唆する結果である。このように本年度は、励起子モット転移を詳細に調べ、量子凝縮相実現のために、有益な情報を得ることができた。当初掲げた研究課題に対しては、計画通りに研究が進行しているのに加えて、研究の途中で新たに現れた問題に対しても研究を行い、実際に成果を上げることに成功したため。技術的な問題は、昨年度まででほぼ全て解決したため、本年度は系統的な測定と詳細な解析を行い、得られた実験結果に対して物理的な解釈を与える。そして、電子正孔系における量子凝縮相の実現可能性について詳述する。また、励起子モット転移の研究で得られた知見を基に、さらに系統的な測定を行い、長年の問題である励起子モット転移を進展させる。
明治・大正期における霧島火山の噴火資料収集とそれを用いた噴火の実体解明

霧島火山は,鹿児島・宮崎両県の県境に位置する第四紀の複成火山であり,歴史時代の噴火記録も多く残されている活火山である.現在は比較的静穏な状態にあるが,明治・大正期にはさかんに噴火していたことが知られている.しかし,その当時の噴火活動の実態についてはほとんど知られていなかった.本研究では,この明治・大正期における霧島火山の噴火資料収集と,それらを用いて当時の火山活動の実態解明を行うことを目的とした.当時の霧島火山の噴火に関する文書や画像資料を可能な限り収集し,データベース化した.これらの中にはこれまで知られていなかった貴重な資料が多数含まれていた.霧島火山の1800年代後半から1900年代前半の噴火の実態について,集められた写真,絵画,新聞記事,日記,目撃者の談話などから検証した.その結果,当時の霧島御鉢火山は爆発的な噴火を繰り返し,周辺の広い範囲に火山礫や火山灰を降らせていたことがわかった.これらの活動によって人的被害も生じていたが,それらは,登山客や猟師など火口に近いところに偶然いた人たちであった.御鉢火山には現在も多くの登山・観光客が訪れており,噴火の際には,まず,これらの人たちの速やかな避難が重要であることが明らかとなった.地域防災の啓蒙,教育のために宮崎県総合博物館で今回得られた資料の一部を展示・公開した.今後も明治・大正期の霧島噴火に関する展示を行い,活火山としての霧島火山を紹介して,噴火防災意識の向上に資することができた.霧島火山は,鹿児島・宮崎両県の県境に位置する第四紀の複成火山であり,歴史時代の噴火記録も多く残されている活火山である.現在は比較的静穏な状態にあるが,明治・大正期にはさかんに噴火していたことが知られている.しかし,その当時の噴火活動の実態についてはほとんど知られていなかった.本研究では,この明治・大正期における霧島火山の噴火資料収集と,それらを用いて当時の火山活動の実態解明を行うことを目的とした.当時の霧島火山の噴火に関する文書や画像資料を可能な限り収集し,データベース化した.これらの中にはこれまで知られていなかった貴重な資料が多数含まれていた.霧島火山の1800年代後半から1900年代前半の噴火の実態について,集められた写真,絵画,新聞記事,日記,目撃者の談話などから検証した.その結果,当時の霧島御鉢火山は爆発的な噴火を繰り返し,周辺の広い範囲に火山礫や火山灰を降らせていたことがわかった.これらの活動によって人的被害も生じていたが,それらは,登山客や猟師など火口に近いところに偶然いた人たちであった.御鉢火山には現在も多くの登山・観光客が訪れており,噴火の際には,まず,これらの人たちの速やかな避難が重要であることが明らかとなった.地域防災の啓蒙,教育のために宮崎県総合博物館で今回得られた資料の一部を展示・公開した.今後も明治・大正期の霧島噴火に関する展示を行い,活火山としての霧島火山を紹介して,噴火防災意識の向上に資することができた.霧島火山は,鹿児島・宮崎両県の県境に位置する第四紀の複成火山であり,歴史時代の噴火記録も多く残されている活火山である.現在は比較的静穏な状態にあるが,明治・大正期にはさかんに噴火していたことが知られている.しかし,その当時の噴火活動の実態についてはほとんど知られていない.本研究の目的は,この明治・大正期における霧島火山の噴火資料収集をあらためて行うとともに,それらを用いて当時の火山活動の実態を明らかにすることにある.今年度はまず,既存資料の整理・収集を行うと同時に新たな資料の発掘を目指した.既存資料については,これまでに噴火史料として整理されている『日本噴火志』,『増訂大日本地震史料』,『日本地震史料』などを参考として,当時の新聞・出版物等から収集する.噴火資料の信憑性や素性について検討した.一方,これまで知られていない新たな噴火資料,特に日記や写真資料の発掘については,ポスター・ビラを作成し,鹿児島・宮崎両県の教育委員会や地元の新聞社・ラジオ局・テレビ局等のマスコミを通じて,広く資料の提供を呼びかけた.その結果,明治・大正期の霧島御鉢火山は爆発的な噴火を繰り返し,周辺の広い範囲に火山灰を降らせていたことがわかった.これらの活動によって,人的被害も生じていたが,それらは登山客や猟師など,火口に近い所に偶然いた人たちであったことも知ることができた.霧島御鉢火山およびその周辺には毎年多くの登山・観光客が訪れており,噴火の際にはこれらの人たちの速やかな避難誘導が重要になるといえる.霧島火山は,鹿児島・宮崎両県の県境に位置する第四紀の複成火山であり,歴史時代の噴火記録も多く残されている活火山である.本研究は,明治・大正期における霧島火山の火山資料収集をあらためて行うとともに,それらを用いて当時の火山活動の実態解明を目指したものである.明治・大正期の霧島噴火を直接示す画像資料は,それほど多く残されていない.しかし,今回の調査によって,これまで知られていなかった,いくつかの噴火画像資料を得ることができた.また,宮崎県文書センターには,当時の霧島噴火に関する資料が多数残されており,特に明治28年12月18日の御鉢火山お噴火に関する資料では当時の噴石が添えられていることがわかった.この噴石は,当時の噴火をもたらしたマグマの性質を知ることのできる貴重な試料と言える.

一方,明治生まれの二人の方々,および大正2年生まれのお一人から,大正期の霧島火山の噴火の様子について直接お話をうかがうことができた.それらのお話から,従来知られている噴火の記録よりも降灰が著しかったらしいことがわかった.今回の調査によって得られら噴火資料は、データベースとして整理し,その検索・利用が容易にできるようにした.その結果,明治・大正期の霧島火山は爆発的な噴火を繰り返し,周辺の広い範囲に火山灰を降らせていたことがわかった.噴火による人的被害は,登山客や猟師など,火口に近い所に偶然いた人たちに限られていることもわかった.霧島火山およびその周辺には毎年多くの登山・観光客が訪れており,噴火の際にはこれらの人たちの速やかな避難誘導が重要になるといえる.宮崎県総合博物館で,8月3日11月16日に「霧島火山噴火の記録」として今回の調査で得られた写真や絵を展示し,活火山としての霧島火山を紹介して噴火防災意識の向上に資した.
ヨーロッパ中軸地帯におけるトランスボーダー都市の空間動態

本研究では、EU統合の進展という状況のもとで、ヨーロッパ中軸地帯(ベネルクス3国とライン地溝帯にかけての地域)の国境都市がどのような構造変容をとげつつあるかを、トランスボーダー都市の形成という視点から解明することを目的とした。おもな研究対象として、ザールブリュッケン・フォルバック地区、マーストリヒト・アーヘン・リエージュ地区、リール・コルトライク・ムスクロン地区、ストラスブール・ケール・オッフェンブルク地区、カールスルーエ・ローテンブール地区の5地域を選定して、それぞれに関して、国境をこえる通勤・買い物・レクリエーション行動の実態と動向、多国籍企業等の立地動向、国境にとらわれない交通インフラストラクチャーの整備、国境の両側をふくむ自治体間の連携組織の活動と課題などについて、現地調査に基づき考察をくわえた。その結果、いずれの地区においても、とくに近年、ユーロディストリクトの創設などにみられるように、トランスボーダーな結びつきの深化が顕著にみられた。研究分担者ごとに、人口流動・産業動態・越境地域組織・地域言語など、考察の主要な視点は異なるが、研究対象にとりあげた5地区について、従来の「国境都市」から新たな「トランスボーダー都市」へ変容する過程を明らかにすることができた。なかでも、これらのトランスボーダー都市が集中しているアルザス地方とロレーヌ地方については、以上の研究成果を中心として「ヨーロッパ統合時代のアルザスとロレーヌ」(手塚・呉羽編、二宮書店、2008年)を公刊した。本研究は、EU統合の進展という状況のもとで、ヨーロッパ中軸地帯の国境都市がどのような構造変容をとげつつあるかを、トランスボーダー都市の形成という視点から解明することを目的にしている。3年計画の初年度にあたる本年度は、2年目・3年目の調査を充実させるための予備的な調査・資料収集を行うとともに、国内での研究打ち合わせを通じて、調査時期・項目・視点などに関する研究分担者相互の調整をはかった。対象とする地域のうち、オランダ・ベルギー・ドイツの国境地域については、研究分担者の伊藤がマーストリヒト・ナイメーヘンで現地調査を実施した。ベルギー側のリエージュについては手塚、ドイツ側のアーヘンについては呉羽が担当して2年目の調査にむけ予備的な資料収集を行った。フランス・ドイツの国境地域については、手塚と三木がストラスブールおよびパリなどで資料収集を行い、その結果を予察的な考察として手塚が短い論文にまとめた。また、フランス・ドイツの国境地域に関しては、呉羽がザールブリュッケンやカールスルーエなどのドイツ側の国境都市を中心に資料収集を実施した。小田は、フランス北東部地域を中心として、フランス・ベルギー国境地域に関する基礎資料の収集を行った。これらの予備調査にもとづいて、2年目にあたる次年度は、まずフランス・ドイツおよびオランダ・ベルギー・ドイツの国境地域に焦点をあわせて現地調査を実施し、学術集会でその成果を発表するとともに、フランス・ドイツの国境地域については従来の研究成果とあわせて学術出版物の刊行を予定している。本研究は、EU統合の進展という状況のもとで、ヨーロッパ中軸地帯(ベネルクス3国からライン地溝帯にかけての地域)の国境都市がどのような構造変容をとげつつあるかを、トランスボーダー都市の形成という視点から解明することを目的にしている。3年計画の2年目にあたる本年度は、研究対象である4地区(ザールブリュッケン・フォルバック地区、マーストリヒト・アーヘン・リエージュ地区、リール・コルトライク・ムスクロン地区、ストラスブール・ケール・オッフェンブルク地区)のそれぞれについて、国境をこえる通勤・買い物・レクリエーション行動の実態と動向、および国境の両側をふくむ自治体間の地域連携組織の活動と課題などについて、資料収集と現地調査を行った。いずれの地区においても、とくに近年、ユーロディストリクトの設定にみられるように、トランスボーダーな結びつきの深化が顕著にみられた。それらの検討を通じて、カールスルーエ・ローテルブール地区においても、トランスボーダーな人口移動や地域連携組織が活発なことが明らかになったため、調査対象地区を5地区に拡大することにした。これらの5地区について、これまでに収集した調査データと関連情報を、現在、担当者のあいだで整理・検討中である。最終年度にあたる平成19年度には、これらの成果の一部をとりまとめて「ヨーロッパ統合時代のアルザスとロレーヌ」と題した学術出版物の刊行(二宮書店)を予定している。

また、3年目の補足調査の成果をくわえて、平成19年度の終わりには、研究対象5地区すべてに関する調査結果を学術集会で発表するとともに、その内容を報告書にまとめる予定である。本研究は、EU統合の進展という状況のもとで、ヨーロッパ中軸地帯(ベネルクス3国からライン地溝帯にかけて地域)の国境都市がどのような構造変容をとげつつあるかを、トランスボーダー都市の形成という視点から解明することを目的にしている。3年計画の最終年度にあたる本年度は、研究対象である5地区(ザールブリュッケン・フォルバック地区、マーストリヒト・アーヘン・リエージュ地区、リール・コルトライク・ムスクロン地区、ストラスブール・ケール・オッフェンブルク地区、カールスルーエ・ローテンブール地区)のそれぞれについて、国境をこえる通勤・買い物・レクリエーション行動の実態と動向、および国境の両側をふくむ自治体間の連携組織の活動と課題などについて、資料収集と現地調査を行った。いずれの地区においても、とくに近年、ユーロディストリクトの設定にみられるように、トランスボーダーな結びつきの深化が顕著にみられた。それらの結果を、呉羽は「EU内部の国境地域における越境通勤流動」に焦点をあてて論述し、また、小田はフランス・ベルギー国境地帯における産業動態に着目して口頭発表を行った。人口流動・産業動態・越境地域組織・地域言語など、考察の主要な視点は異なるが、研究対象としてとりあげた5地区について、従来の「国境都市」から新たな「トランスボーダー都市」へ変容する過程を明らかにすることができた。なかでも、これらのトランスボーダー都市が集中しているアルザス地方とロレーヌ地方については、以上の研究成果を中心として「ヨーロッパ統合時代のアルザスとロレーヌ」(手塚・呉羽編、二宮書店、2008年)を公刊した。
ビデオフレームレート可変焦点鏡を用いた三次元画像入力装置の研究

可変焦点鏡を用いた合焦点法に基づく三次元画像入力装置について、定倍率平行投影を実現するための構成法および広角撮像に有利な完全な透視投影を実現するための構成法を考案し、所期の特性を実験により確認した。可変焦点鏡として空気圧駆動の薄板ガラス製ミラーとピエゾアクチュエータ駆動の銅合金板製ミラーを使用し、いずれについても所期の三次元画像入力特性を確認することができた。特に、ほとんどビデオフレームレートの動作(20Hz)が可能な後者を三次元画像入力実験装置の製作に用い、LSIパッケージ基板上の半田ボール行列の形状計測に適用した。対象は、10mm角の基板上に直径300μmの半田ボールを基板周辺に500μm間隔で208個配列したものである。半田ボール頂点の高さだけでなく、体積評価に有用なボールの上半球主要部の計測を行うことができ、死角のない本合焦点法の長所が確認された。ボール頂点の高さ計測値の誤差は、標準的なレーザ変位計との比較で12μm以下であり、半田ボール行列の平坦度計測を含めたLSIパッケージ基板の外観検査に適用できる十分な精度であった。半田ボール行列の形状と平坦度の計測を高速化するため、指定された高さの半田ボールの水平断面を、その上下等距離に合焦した二枚の画像の等合焦度画素領域として求める合焦度差分法を考案した。さらに半田ボールを真球と見なし、求められた断面積から球の頂点の高さを推定する真球フィッティング法を考案した。本計測法により、高さの全計測範囲を走査する従来の合焦点法に比較し平坦度計測の格段の高速化が図られた。この結果、パーソナルコンピュータによるソフトウエア処理で基板当り7.2秒の計測速度を達成できた。またFPGA (Field Programmable Gate Array)によるハードウエア化で、基板当り2秒の実用性能を実現できる見通しを得た。可変焦点鏡の実用的な光学設計条件と駆動制御条件を明らかにし、三次元画像入力装置の開発研究を効率的に進めるため、第一段階として、既存技術により製作可能な、A1反射膜付き薄板ガラスを曲率可変の鏡面とし、その曲率を空気圧アクチュエータにより制御する可変焦点鏡を設計・製作し、これを組込んだ定倍率可変焦点画像入力装置を試作した。立ち上がり動作時間については空気圧アクチュエータの制約から0.5秒に止まったが、結像特性としては、100本/mmの解像力特性と、焦点移動1mmの範囲で倍率が一定(2×)な定倍率焦点調節特性が得られ、所期の目標を達成した。引続き第二段階として、第一段階の成果を踏まえ動作時間の短縮を図るため、ピエゾアクチュエータにより鏡面の曲率を加圧制御する方式を検討し、駆動周波数25Hz乃至30Hzで曲率制御して焦点移動1mmの範囲で定倍率焦点調節が可能な三次元画像入力装置を試作した。また本三次元画像入力方式の具体的な応用として、CSP (Chip size package)用半導体パッケージ基板の半田ボール格子配列(BGA)の外観検査を取り上げ、合焦点法(shape from focus)によるBGAの形状計測について検討を行った。具体的なBGAとしては、直径300μmの半田ボールを0.5mm間隔で、10mm角のパッケージ基板の周辺に総計208個配列したCSP基板のBGAを取り上げた。20μm間隔の焦点移動により得た50枚の画像から生成された三次元画像を基に、等合焦度画素の検出によって半田ボールの等高線図を生成(合焦度差分法)すると共に、半田ボールの高さを実用精度(<10μm)で計測することができた。