hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ICTによる災害情報の共有を想定したリアルタイム浸水ハザードマッピング

本研究は、中小河川を含む流域一体の降雨流出氾濫シミュレーションを、現場から収集される浸水情報や河川水位情報によって逐次補正するデータ同化手法を考案し、迅速かつ高精度に浸水域を推定する技術を開発した。最終年度は特に以下の内容を実施した。(1)現地浸水関連情報と浸水シミュレーションの同化技術検証本研究で開発を進めた現地浸水関連情報の同化技術については、平成30年7月豪雨によって被害を受けた岡山県真備町と平成27年関東・東北豪雨災害によって被害を受けた茨城県常総市を対象に、提案手法の検証を進めた。開発した手法は、様々な条件で多数の氾濫シミュレーションを実行し、それらの結果と現場で入手される浸水情報を統計的に同化する方法である。常総市を対象とした検証では、様々な現地データ取得シナリオを比較して、効率的なハザードマッピングのための情報入手のあり方について検討した。また、真備町への適用においては、浸水想定区域図を作成するための氾濫計算結果を応用する方法を検討した。(2) RRIモデルによる中小河川の洪水予測とデータ同化本研究で継続的に高度化を進めてきたRRIモデルを平成30年7月豪雨の解析に応用した。西日本全体を対象にした解析では、流域全体を一様のパラメータで計算する単純な方法でも概ね豪雨時の流出量を広域で一体的に推定できることを明らかにした。また詳細なモデリングを進めてきた兵庫県千種川流域においては、最適内挿法による分布型モデルのデータ同化手法を検証した。特に過去の出水イベントからモデルが有する誤差構造を抽出し、最適内挿法に必要となる共分散行列を推定した。また逐次データを同化するオンラインデータ同化の方が、オフラインデータ同化よりも同化効果が顕著に現われることを明らかにした。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、中小河川を含む流域一体の降雨流出氾濫シミュレーションを、現場から収集される浸水情報や河川水位情報によって逐次補正するデータ同化手法を考案し、迅速かつ高精度に浸水域を推定する技術を開発する。初年度にあたるH27年度は、研究実施計画に基づき、以下の内容を実施した。(1) RRIモデルの高度化とデータ同化手法の基礎的検討本研究で活用するRRIモデルは、これまで詳細な河道断面情報が入手困難な途上国の無堤河川を主な適用対象にしてきた。RRIモデルを国内流域に適用するにあたり、本年度は河道断面や堤防情報を詳細に反映させるようモデルを高度化した。任意の河道断面情報を反映できるようにしたうえで、兵庫県の千種川流域を対象にRRIモデルの適用研究を進め、河道改修前後の断面の変化が流出や氾濫に及ぼす影響を分析した。また改良したRRIモデルを基礎に、変分法などの同化手法について検討を始めた。(2)浸水情報の収集に関する基礎検討本研究では水害時の浸水関連情報が、いつ・どのようにして伝達されているかを分析することが大切である。年度当初は過去の水害を対象にした分析を予定していたが、H27年9月に関東・東北豪雨が発生し、本研究でもこの豪雨による鬼怒川下流部・常総市における洪水氾濫を対象にした調査・分析を進めた。具体的には、発災後に浸水痕跡調査を行い、高性能のGPSを用いて最大浸水位を計測することで、最大浸水深の空間分布を推定する手法を提案した。また浸水域の情報と最大浸水位分布の情報から、特定の時刻の浸水深の空間分布を推定する方法を検討した。さらに、(ツイッターを対象にした)ソーシャルメディア上で、鬼怒川洪水時に地域の住民がどのような浸水関連情報を発信しているかを分析した。今年度9月に発生した関東・東北豪雨は、本研究の主題とも密接に関連するものであり、上記の通り本年度は災害の調査や分析を中心に進めた。当初計画とは一部内容は異なるが、特に浸水関連情報の収集については上記の内容で研究を進めた。二年度にあたる平成28年度は、研究実施計画に基づいて以下の内容を実施した。(1)現地浸水関連情報と浸水シミュレーション結果の同化技術開発事前に複数の条件で多数の氾濫シミュレーションを実行しておき、それらのシミュレーション結果とリアルタイムで入手される浸水情報を統計的に同化することによって、リアルタイムの浸水ハザードマッピングを実現する方法を開発した。まず事前に複数の条件(破堤地点・越流量・粗度係数等)で多数の氾濫シミュレーションを実行する。それらのシミュレーション結果とリアルタイムで入手される浸水情報を統計的に同化することによって、リアルタイムの浸水ハザードマッピングを実現する。開発した手法は、二段階で浸水深の空間分布を推定する方法であり、地形や構造物の影響を加味しつつ、現地状況を的確に反映した浸水深分布が推定できる特徴を有す。(2) RRIモデルの高度化とデータ同化手法の適用平成27年度に進めたRRIモデルの兵庫県・千種川流域への適用研究を、平成28年度は以下の二つの観点から発展させた。一つ目は、リアルタイム運用の試行であり、サーバ上でXバンドMPレーダの雨量を1分毎に入力し、実時間で降雨流出から洪水氾濫までを流域一帯でシミュレーションできることを示した。二つ目は、上記データ同化手法の応用であり、上記の手法のなかでは二次補正に相当する部分を、流域の複数地点で観測される河川水位の情報をもとにしたRRIモデルの同化に応用した。

交差検証の結果、水位の観測情報が無い場所においても、水位の計算精度が向上されることが示唆された。本年度は、本研究の核となる浸水関連情報を活用したデータ同化手法を開発し、特許出願を行った。平成29年度は、研究実施計画に基づいて以下の内容を実施した。(1)現地浸水関連情報と浸水シミュレーションの同化技術検証本研究で開発を進めている現地浸水関連情報の同化技術について、平成27年関東・東北豪雨災害による常総市の洪水氾濫を対象に、提案手法の検証を進めた。開発手法は、様々な条件で多数の氾濫シミュレーションを実行し、それらのシミュレーション結果とリアルタイムで入手される浸水情報を統計的に同化することによって、リアルタイムの浸水ハザードマッピングを実現する方法である。この方法は、地形や構造物の影響を加味しつつ、現地状況を的確に反映した浸水深分布が推定できる特徴を有するものであり、「リアルタイム浸水ハザードマッピングのための現地情報同化技術」として国際特許を出願した(PCT/JP2017/044954,出願日: 2017/12/14)。常総市を対象とした事例では、破堤点や粗度を変えて実施する氾濫シミュレーション結果をもとに、水防団や自治体が実際に把握していた浸水情報を同化させることによって、実際の浸水状況を概ね再現できることを明らかにした。(2) RRIモデルの高度化RRIモデルの高度化について、継続的に検討を進めてきたRRIモデルの左右岸分離を実装した。これにより、流域スケールで降雨流出と洪水氾濫を一体的にシミュレーションする際に、左右岸どちらかの堤防が破堤した場合のシミュレーションなどを、より現実的にモデルで表現できるようになった。また流域の複数地点で観測される河川水位のデータ同化については、昨年度まではオフラインのデータ同化しかできていなかったのに対し、今年度はデータ同化の結果を、もとのRRIモデルの計算にフィードバックさせるオンラインデータ同化を実現できるように関連プログラムを改良した。本研究で開発したデータ同化手法を国際特許に発展させ、常総市の水害事例などを対象に検証を進めた。また平成29年7月に発生した九州北部豪雨災害の調査・解析を行い、RRIモデルを用いた中小河川の洪水解析等を進め、関連機関に情報を提供した。本研究は、中小河川を含む流域一体の降雨流出氾濫シミュレーションを、現場から収集される浸水情報や河川水位情報によって逐次補正するデータ同化手法を考案し、迅速かつ高精度に浸水域を推定する技術を開発した。最終年度は特に以下の内容を実施した。(1)現地浸水関連情報と浸水シミュレーションの同化技術検証本研究で開発を進めた現地浸水関連情報の同化技術については、平成30年7月豪雨によって被害を受けた岡山県真備町と平成27年関東・東北豪雨災害によって被害を受けた茨城県常総市を対象に、提案手法の検証を進めた。開発した手法は、様々な条件で多数の氾濫シミュレーションを実行し、それらの結果と現場で入手される浸水情報を統計的に同化する方法である。
顎運動の回路形成における転写調節因子Krox-20の役割の解析

Krox-20遺伝子欠損マウスでは出生直後の生命維持において致命的となる開口筋の形成不全が認められるため、開口筋とそれを支配する運動神経との関連を調べ、神経筋接合部の発生にKrox-20がどのように関与するかを検索した。胎生15日から19日までのKrox-20遺伝子欠損マウスおよび野生型マウスを用いて、開口筋である顎二腹筋前腹と、対照群として正常に発達する閉口筋(咬筋)における神経筋接合部の観察を行った。野生型の開口筋、閉口筋、ならびにKrox-20遺伝子欠損マウスで正常に発達する咬筋では胎生15日ですでに顎二腹筋前腹は神経支配されており終末シュワン細胞も神経筋接合部の神経終末周囲に局在することが認められた。胎生後期の発達に伴い、神経筋接合部はより秩序正しく配列されていた。しかしKrox-20遺伝子欠損マウスの顎二腹筋前腹では胎生15日にAChRの存在と神経支配は認められたが、終末シュワン細胞が無秩序に存在しており神経終末部に局在するものは少数であった。AChRの配列も野生型に比べるとやや散在した形で配列していた。胎生16日頃から神経終末の数が減少を始めほぼ同時に終末シュワン細胞の数も減少し始めた。胎生19日では顎二腹筋前腹はかなり萎縮しておりごく少数の神経筋接合部が存在するだけで、神経要素とシュワン細胞はほとんど消滅していたが、AChRは神経支配を受けずに存在しているのが確認された。さらに、Krox-20に対する抗体を用いた免疫組織化学により胎生1415日に顎二腹筋にKrox-20のタンパクの発現がピークになることが明らかとなった(投稿中)。そこで神経支配を受ける前の顎二腹筋を含む器官培養を行ったところ、Krox-20遺伝子欠損マウスでは筋細胞のアポトーシスの増加が観察された。これらの結果より、Krox-20遺伝子は顎二腹筋の発達にも大きく関与することが示唆された。Krox-20遺伝子欠損マウスでは出生直後の生命維持において致命的となる開口筋の形成不全が認められるため、今年度は開口筋とそれを支配する運動神経との関連を調べ、神経筋接合部の発生にKrox-20がどのように関与するかを検索した。神経筋接合部の構成要素はAChR、終末シュワン細胞および神経終末によって構成されるため、それらの関係をAChRのマーカーとしてα-bungarotoxin、終末シュワン細胞のマーカーとしてS100、神経線維と神経終末の指標としてsynaptophysin/neurofilamentをミックスした抗体を用いて免疫組織化学による蛍光多重染色を行った。

胎生19日では顎二腹筋前腹はかなり萎縮しておりごく少数の神経筋接合部が存在するだけで、神経要素とシュワン細胞はほとんど消滅していたが、AChRは神経支配を受けずに存在しているのが確認された。さらに、Krox-20に対する抗体を用いた免疫組織化学により胎生1415日に顎二腹筋にKrox-20のタンパクの発現がピークになることが明らかとなった(投稿中)。そこで神経支配を受ける前の顎二腹筋を含む器官培養を行ったところ、Krox-20遺伝子欠損マウスでは筋細胞のアポトーシスの増加が観察された。これらの結果より、Krox-20遺伝子は顎二腹筋の発達にも大きく関与することが示唆された。
新しい多次元準同型変換の理論と応用に関する研究

準同型信号処理は,画像の強調,音声分析,地震波探査等,広範な応用を有する非線形信号処理として良く知られている.代表的な準同型信号処理手法として,複素ケプストラム法が著名であり,従来より多くの研究が行われている.しかし,信号処理システムの最適設計法,多次元への拡張,膨大な計算量の克服等については必ずしも十分な結果が得られているとは云えない.本調査研究では,準同型信号処理が抱えるこれらの問題点を根本的に解決することを目的とし,まず,複素ケプストラム法を多次元に拡張する際、最大の障害となっている多次元信号の連続位相(Unwrapped phase)補償問題について検討を行ない,その回答を示すとともに,これを応用して,従来,一般的な解法が知られていなかった1変数複素多項式の零点分布決定問題が完全に解決されることを示すとともに,連続位相に基づくシステムの安定性判別法を提案している.まず,これまで形式的に定義されていた有限な広がりを持つ多次元信号の連続位相が1次元有限長複素信号の連続位相を表す有限なルベ-グ積分値の有限和で与えられることを明らかにしている.次に,1次元有限長複素信号の連続位相は,実周波数域で非零な1次元複素信号の連続位相と1次元複素対称信号の連続位相の和として表現できることを示している.更に,1次元複素対称信号の連続位相は,対称の中心次数を比例定数とする線形位相で与えられることを明らかにし,多次元複素信号に対してその連続位相を導出する問題が,実周波数域で非零な1次元有限長複素信号の連続位相を導出する問題に帰着されることを示している.実周波数域で非零な1次元有限長複素信号については,これを平行移動した信号(半多項式という)の実部と虚部と各々(0,2π)の範囲で同一の符号を持つωの2つの実連続関数を与えることによって,順次[0,2π]上で広義のスツルム列が構成可能であることを示した後,このスツルム列の符号変化数を用いて[0,2π]の範囲で連続位相が正しく算出可能であることを示す“連続位相の表現定理"を導いている.なお,これまで実周波数域で非零な多次元信号の多次元線形位相成分を正しく決定する問題は依然として未解決であった.また,一般の1変数複素多項式の零点分布決定問題も重要な未解決問題であることが指摘されていた.本研究では,これら2つの未解決問題も提案する多次元連続位相導出アルゴリズムを用いて直ちに解決されることも明らかにしている.更に,これらの結果に基づき,算出された連続位相に基づくシステムの安定性判別法を提案し,これが有効であることを数値例により,確認している.準同型信号処理は,画像の強調,音声分析,地震波探査等,広範な応用を有する非線形信号処理として良く知られている.代表的な準同型信号処理手法として,複素ケプストラム法が著名であり,従来より多くの研究が行われている.しかし,信号処理システムの最適設計法,多次元への拡張,膨大な計算量の克服等については必ずしも十分な結果が得られているとは云えない.本調査研究では,準同型信号処理が抱えるこれらの問題点を根本的に解決することを目的とし,まず,複素ケプストラム法を多次元に拡張する際、最大の障害となっている多次元信号の連続位相(Unwrapped phase)補償問題について検討を行ない,その回答を示すとともに,これを応用して,従来,一般的な解法が知られていなかった1変数複素多項式の零点分布決定問題が完全に解決されることを示すとともに,連続位相に基づくシステムの安定性判別法を提案している.まず,これまで形式的に定義されていた有限な広がりを持つ多次元信号の連続位相が1次元有限長複素信号の連続位相を表す有限なルベ-グ積分値の有限和で与えられることを明らかにしている.次に,1次元有限長複素信号の連続位相は,実周波数域で非零な1次元複素信号の連続位相と1次元複素対称信号の連続位相の和として表現できることを示している.更に,1次元複素対称信号の連続位相は,対称の中心次数を比例定数とする線形位相で与えられることを明らかにし,多次元複素信号に対してその連続位相を導出する問題が,実周波数域で非零な1次元有限長複素信号の連続位相を導出する問題に帰着されることを示している.実周波数域で非零な1次元有限長複素信号については,これを平行移動した信号(半多項式という)の実部と虚部と各々(0,2π)の範囲で同一の符号を持つωの2つの実連続関数を与えることによって,順次[0,2π]上で広義のスツルム列が構成可能であることを示した後,このスツルム列の符号変化数を用いて[0,2π]の範囲で連続位相が正しく算出可能であることを示す“連続位相の表現定理"を導いている.なお,これまで実周波数域で非零な多次元信号の多次元線形位相成分を正しく決定する問題は依然として未解決であった.また,一般の1変数複素多項式の零点分布決定問題も重要な未解決問題であることが指摘されていた.本研究では,これら2つの未解決問題も提案する多次元連続位相導出アルゴリズムを用いて直ちに解決されることも明らかにしている.更に,これらの結果に基づき,算出された連続位相に基づくシステムの安定性判別法を提案し,これが有効であることを数値例により,確認している.
季節調整法の安定性ならびに頑健性に関する研究

一般化状態空間モデルに基づく季節調整法をさまざまな局面で応用し、モンテカルロフィルタ・平滑化および自己組織型時系列モデルが、安定かつ頑健なモデリングのために広範囲で有効であることを示した。具体的には、乗法型の非線形季節調整モデル、計数過程の季節調整モデル、異常値処理を半自動的に行う季節調整において新しい方法の開発を行った。更に、季節モデルをひとつに固定せず、考えられ得るモデルを全て並列的に推定・モニタし、モデルの重み付けによって予測を行う、モデル・アベレージング型の季節調整法も新たに試みた。また、時系列に一般化である点過程に対する季節調整問題として、金融市場データの日周期のモデリングに関する研究を行った。従来用いられているスプライン平滑化による日周期の調整法に対して、条件付き強度関数による点過程の直接的なモデリング法を提案し、スプラインを用いる二段階法では日周期を完全に除去しきれないことが示された。課題の最終年度にあたり、2002年1月31日、2月1日の両日にわたり、統計的季節調整法に関する国際シンポジウム、Modeling Seasonality and Periodicityを開催した。7カ国から63名の参加登録者を集め、会議は成功裏に終わった。3年にわたって開発してきた表計算ソフトウェア上の季節調整プログラムE-Decompが完成し、正式に発表された。上記国際シンポジウム参加登録者には、CD-ROMでソフトウェアを配布した。経済時系列、環境データ、地球物理データなどに見られる季節的・疑似周期的変動を、統計的モデリングによる信号抽出の立場から取り扱い、安定性・頑健性の観点からより一般的な適用範囲を持つ新しい手法開発を目的に研究を行った。(基礎研究)分析の枠組みとして一般状態空間モデルが実用上広範囲な適用可能性を持つことをexpositoryに示した。特に少数計数過程の季節調整法、時変分散プロセスのモデリング等を通じて、従来の線形ガウス型季節調整法に比べてその取り扱いの直截さとともに安定性において優れていることが示された。また、非線形現象における季節性をより直接的に取り扱うための基礎的研究として、radial基底関数を用いる状態依存型自己回帰モデルの開発や、switching型の時系列モデルの研究を行った。(応用・実証的研究)実務的問題として、対数変換などのデータの変換が原データ空間における季節調整の安定性に及ぼす影響について研究を行った。また、状態空間型季節調整法における季節モデルの標準型により多くの定常解を許すことで、系列の予測性がどれだけ向上するかを調べる研究を行った。(ソフトウェア開発)統計数理研究所で開発された季節調整ソフトウェアDECOMPのウェブ・アプリケーション版(Web-DECOMP)において、頑健性の観点から加法的異常値に対処するオプションを付加し公開した。更に単体パソコンによる利用普及のため、表計算ソフト・エクセル内で利用することができるアドイン版(E-DECOMP)も開発し、ベータ版を配布した。経済時系列、環境データ、地球物理データなどに見られる季節的・疑似周期的変動を統計的モデリングによる信号処理の立場から扱い、安定性・頑健性の観点から、より一般的な適用範囲を持つ新しい手法の開発を目的に研究を行った。本年度はノンパラメトリック非線形時系列モデルの識別や、その予測性に関する研究を行った。分析対象は、非常に強い周期性・季節性を持つスパイク波である。ナダラヤ・ワトソン型のカーネル法に交差確認法を組み合わせた手法で選ばれるノンパラメトリック自己回帰モデルは、スパイク波の持つダイナミクスに対して、高い再構成能力を持っていることが明らかとなった。既に研究を進めている非線形・非ガウス状態空間モデルとともに、ノンパラメトリック自己回帰モデルも頑健な季節調整法の基礎となると考えられる。一方、昨年に引き続き状態空間モデルによる季節調整モデルに関する研究を行い、地球の磁場データ、株価の収益率モデル、確率的ボラティリティモデルや売り上げ(POS)データに対する応用によって、状態空間モデルを利用した枠組みが有効であることが明らかになった。また、季節調整モデルの特徴付けに関する研究も行った。ホワイトノイズではなく相関を持つイノベーションで駆動される季節成分モデルは、季節成分に高周波が過度に混入することを防ぐ構造になっていることが明らかになった。これは季節調整の安定性の観点からは意義ある知見である。

ソフトウェア開発は表計算ソフトウェア上のアドインとして作動するE-DECOMPの機能強化とインターフェイスの改良を行った。一般化状態空間モデルに基づく季節調整法をさまざまな局面で応用し、モンテカルロフィルタ・平滑化および自己組織型時系列モデルが、安定かつ頑健なモデリングのために広範囲で有効であることを示した。具体的には、乗法型の非線形季節調整モデル、計数過程の季節調整モデル、異常値処理を半自動的に行う季節調整において新しい方法の開発を行った。更に、季節モデルをひとつに固定せず、考えられ得るモデルを全て並列的に推定・モニタし、モデルの重み付けによって予測を行う、モデル・アベレージング型の季節調整法も新たに試みた。また、時系列に一般化である点過程に対する季節調整問題として、金融市場データの日周期のモデリングに関する研究を行った。従来用いられているスプライン平滑化による日周期の調整法に対して、条件付き強度関数による点過程の直接的なモデリング法を提案し、スプラインを用いる二段階法では日周期を完全に除去しきれないことが示された。課題の最終年度にあたり、2002年1月31日、2月1日の両日にわたり、統計的季節調整法に関する国際シンポジウム、Modeling Seasonality and Periodicityを開催した。7カ国から63名の参加登録者を集め、会議は成功裏に終わった。3年にわたって開発してきた表計算ソフトウェア上の季節調整プログラムE-Decompが完成し、正式に発表された。上記国際シンポジウム参加登録者には、CD-ROMでソフトウェアを配布した。
高密度粉末成形による複合材料の高精度・高強度化に関する研究

1.代表者が提案した摩擦押出しによる底付き薄肉缶、中空薄肉管及び薄板の成形を行うために多軸動油圧プレスを設計・製作した。2.異種金属の重ね板を素材として、2層及び3層のクラッド材からなる底付き薄肉缶の成形を行った結果、アルミニウムと銅、銅と軟鋼、銅とチタン、軟鋼とチタンのいずれの組合せでも、パンチ面圧の増加に伴い成形高さが増加し、パンチ面圧約1.52.5GPaでほぼ十分な成形高さが得られた。3.アルミニウム、銅、鉄、チタンおよびステンレス鋼の各種粉末を用いて圧密成形を行い、圧密面圧と密度の関係を調べた。この圧密素材を焼結することなく、冷間で後方押出し及び摩擦押出しすることにより、断面減少率90%における底付薄肉缶の成形が実現できた。4.摩擦押出しによる薄板の成形法を応用して、アルミニウム粉末から冷間で直接薄板を製造する方法について検討した結果、押出し比R=5200の条件で、板厚2mmから0.05mmまでの薄板を一工程で成形することが可能になった。それらの製品強度及び寸法精度は、溶製材から同様の工程で成形したものと同等以上となることがあきらかになった。5.アルミニウム粉末にアルミナ粉末を30wt%まで混合した混合粉末を素材として、後方押出し及び摩擦押出しによる缶の成形を試みた。アルミナ粉末の混合割合が増加するほど成形が困難になるが、圧密素材から冷間後方押出しで30%まで、冷間摩擦押出しで10%までの成形が実現できた。また、圧密素材を400°C及び600°Cで焼結後、成形性の改善を試みたが、400°Cでは成形性の改善はなく、600°Cでも常温圧密素材からの直接成形とほぼ同等であった。圧密素材から冷間成形による製品密度の変化は、純アルミニウムの場合に著しい密度増加があったが、アルミナ粉末の混合割合が増加するほど密度向上が困難であった。1.代表者が提案した摩擦押出しによる底付き薄肉缶、中空薄肉管および薄板の成形を行うために、上下複動油圧ラムおよび水平油圧ラムを揃えた多軸動油圧プレスを設計し、プレスメーカにて製作した、本プレスでは、4つのラムの荷重と変位を独立に負荷し、また正確に計測しうるシステムとなっている。2.各種摩擦押出しに必要な形成用工具を試作し、製作した。これらの工具を、上記多軸プレスに設置し、予備的試験を実施している。3.申請時に計上した焼結用超高温不活性ガス雰囲気炉の経費が不足したため、簡易の不活性ガス雰囲気炉を試作した。4.多軸動油圧プレスの製作に時間がかかり、納入時期が遅れたため、当研究室で試作した底付薄肉缶の成形装置を用いて、異種金属の重ね板を素材として、2層および3層の底付薄肉缶の成形を行った。その結果アルミニウムと銅、銅と軟鋼、銅とチタン、軟鋼とチタンのいずれの組合せでも、ポンチ面圧の増加に伴い成形高さが増加し、それぞれ1.5GPa、2.5GPa、2.4GPa、2.3GPaでほぼ十分な成形高さが得られた。ただし、ポンチ側の内側素材を外側素材より大きな変形抵抗にした場合の方が摩擦押出しに有利であることがわかった。また、異種金属同士の界面において、ほぼ十分な密着が生じていることが確認された。

5.アルミニウム、銅、鉄、チタンおよびステンレスの各種粉末を用いて、圧密成形を行い、圧密面圧と圧密密度の関係を調べた。さらに、この圧密素材を焼結することなく冷間で後方押出しおよび摩擦押出しすることにより底付き薄肉缶の成形が実現できた。引続き、多軸動油圧プレスに組込んだ薄板成形用工具を用いて、異種金属の重ね板素板および金属粉末などの摩擦押出し成形を行い。加圧面圧と相対密度および製品強度・寸法等の関係を解明してゆきたい1.代表者が提案した摩擦押出しによる底付き薄肉缶、中空薄肉管及び薄板の成形を行うために多軸動油圧プレスを設計・製作した。2.異種金属の重ね板を素材として、2層及び3層のクラッド材からなる底付き薄肉缶の成形を行った結果、アルミニウムと銅、銅と軟鋼、銅とチタン、軟鋼とチタンのいずれの組合せでも、パンチ面圧の増加に伴い成形高さが増加し、パンチ面圧約1.52.5GPaでほぼ十分な成形高さが得られた。3.アルミニウム、銅、鉄、チタンおよびステンレス鋼の各種粉末を用いて圧密成形を行い、圧密面圧と密度の関係を調べた。この圧密素材を焼結することなく、冷間で後方押出し及び摩擦押出しすることにより、断面減少率90%における底付薄肉缶の成形が実現できた。4.摩擦押出しによる薄板の成形法を応用して、アルミニウム粉末から冷間で直接薄板を製造する方法について検討した結果、押出し比R=5200の条件で、板厚2mmから0.05mmまでの薄板を一工程で成形することが可能になった。それらの製品強度及び寸法精度は、溶製材から同様の工程で成形したものと同等以上となることが明らかになった。5.アルミニウム粉末にアルミナ粉末を30wt%まで混合した混合粉末を素材として、後方押出し及び摩擦押出しによる缶の成形を試みた。アルミナ粉末の混合割合が増加するほど成形が困難になるが、圧密素材から冷間後方押出しで30%まで、冷間摩擦押出しで10%までの成形が実現できた。また、圧密素材を400°C及び600°Cで焼結後、成形性の改善を試みたが、400°Cでは成形性の改善はなく、600°Cでも常温圧密素材からの直接成形とほぼ同等であった。圧密素材から冷間成形による製品密度の変化は、純アルミニウムの場合に著しい密度増加があったが、アルミナ粉末の混合割合が増加するほど密度向上が困難であった。
言語哲学を中心としたヘイト・スピーチの多面的研究

本研究の最大の目的は、ヘイト・スピーチを中心とする、市民社会において不信と断絶を生む言語活動を、言語哲学とその関連分野の研究手法を用いて分析し、包括的な理解を与えることである。初年度である本年度は、資料の収集や先行研究を踏まえた検討を重点的に行った。特に、言語学的意味論・語用論における形式的な道具立てを、まず基本的な差別的語彙の使用などに当てはめてみるという作業を行った。一例としては、応用哲学会第十回年次研究大会においては、「「土人が」の意味論と語用論」というタイトルで、「土人」という差別語の意味論的取扱いにとどまらず、その受容や応答を語用論的に検討した。政治的権力を持った主体が、差別的発言への明示的批判を行わないことが、語用論的にどのような効果を生じさせるのか検討した。言語使用がダイナミックに共通の理解・世界観を変更していくことを示し、差別語使用を「たかがことば」、「差別意識がより重要」といった論拠で軽んじる発想の危険さを強調した。この発表により、最も優れた発表に授与される、応用哲学会発表賞を受賞した。また、“Slurs and Antihonorifics in Japanese"という研究発表では、日本語の差別的語彙といわゆる「尊敬語」の対となる「やろう」「やつ」といった表現との理論的接続を探った。前者と後者を共通の枠組みで理論化することが可能であることを示した。本年度の研究実績として、関連するトピックにおいて国内学会で2回、国際学会・研究会で4回研究発表を行い、その一部をすでに論文化した。また、いくつかの関連する主題をとりあげた論文がすでに出版済・予定となっている。たとえば、『倫理学年報論』に掲載された論文では、「男」、「女」という単純な名詞の対をとりあげ、それらにまつわる誤解を解きほぐした。本研究に関係する研究成果として、国内学会で2回、国際学会・研究会で4回研究発表を行い、これまでに5本の学術誌および学術書収録論文を刊行し、さらに1つの論文が刊行予定となっている。初年度は主に資料収集と研究発表を中心とする予定だったため、それに加え論文の刊行を行うことができた。そのため、これは予定以上の進展と言える。今後はとくに初年度に収集を行った資料(インターネット上の言説など)の分析を通じて、これまでの研究成果の拡張を目指す。差別的あるいは排外主義的な言説は、単純な差別的語彙の使用にとどまらない。むしろ、単純な差別的語彙の使用は、多くの場合それらが現れるSNSなどの利用規定に違反するため、削除や規制の対象となりうる。よって、多くの人が目にするような(ツイッターといった)領域では、別種の表現が使用されることが考えられるだろう。また、同様の点は政治家や作家といった公人にも当てはまる。彼女らも、あからさまな差別的語彙の使用は避けると考えられる。では、差別的語彙の使用などをともなわない差別的表現とはどのようなものだろうか。その言語的特徴、倫理的含意はどのようなものだろうか。初年度の研究成果を活かしつつ、こうした問いに取り組んでいく。

今後はとくに初年度に収集を行った資料(インターネット上の言説など)の分析を通じて、これまでの研究成果の拡張を目指す。差別的あるいは排外主義的な言説は、単純な差別的語彙の使用にとどまらない。むしろ、単純な差別的語彙の使用は、多くの場合それらが現れるSNSなどの利用規定に違反するため、削除や規制の対象となりうる。よって、多くの人が目にするような(ツイッターといった)領域では、別種の表現が使用されることが考えられるだろう。また、同様の点は政治家や作家といった公人にも当てはまる。彼女らも、あからさまな差別的語彙の使用は避けると考えられる。では、差別的語彙の使用などをともなわない差別的表現とはどのようなものだろうか。その言語的特徴、倫理的含意はどのようなものだろうか。初年度の研究成果を活かしつつ、こうした問いに取り組んでいく。次年度使用額が生じた理由は二つあり、本年度は国内学会・研究会への参加が多く旅費支出が少なく済んだ、というものと、資料収集の出典が容易にアクセス可能なインターネット上のものが多かったことにある。今後は、研究計画でその可能性を指摘していたように、日本語だけでなく、多言語による資料収集を行い言語横断的な側面を加える。
堤防の内部浸食・表面侵食機構に則った耐越流堤防の再提案

本研究では、次の(1)「河川水流速と土中の過剰間隙水圧分布の関係」、(2)「内部浸食・表面侵食が起こりにくい土質条件の究明」、(3)「流速を用いた「粒子有効力」の解析」、(4)「未改修堤防の耐越流対策」の4課題について研究を遂行している。初年度である2018年度は、(3)に関係する堤体基礎が透水層である場合にも、研究代表者が提案してきた多粒子限界流速が裏のり尻先直下での局所浸透流速の鉛直成分と一致し適用性を得たこと、および粒子有効力の提案を行った(河川技術論文集)。この結果を受けて、実務においても容易に局所浸透流速の鉛直成分を推定できる方法を浸透流解析により検討を行った。その結果、不透水堤体の基礎地盤が単層および複層透水性の場合について、常に最も大きくなる裏のり尻先直下の局所動水勾配の鉛直成分を水位差と堤防敷幅比、水平・鉛直両方向の等価透水係数比との組み合わせにより算出される無次元量をもって推定できる方法を見出し、平均動水勾配の2倍の鉛直局所動水勾配となることを明らかにしている。また、その導出過程において、メッシュサイズの依存性を解消するために、流速ベクトルの決定方法についても定常流れにおけるフローネットの形状が対象となる堤体基礎の形状により、決定されることを利用した方法を提案、他の研究者らの実験結果の検証から、その適用性を得ている(河川堤防技術シンポジウム論文集)。さらに、(2)の課題である内部浸食のメカニズムが大きく関係する間隙径構造を評価する方法について保水性試験を実施し、同じ間隙比であっても間隙構造(間隙径分布)が異なること、同時に締固め時の含水比の影響を力学的に説明した(地盤工学会誌)。浸食現象発生のトリガーの外力となる最大鉛直局所流速(最大鉛直局所動水勾配)と抵抗力となる粒子径及び間隙径分布の評価についての検討が初年時に大きく進み、順調に進んでいるものと判断する。その結果、3件の査読付き論文を発表することができた。その中で、定常計算の重要性を示すことができ、実務の現場にても簡単な情報で適用しやすい形を示すまでに至った点は大きい。さらには、堤体基礎の支持力不足の新たな課題を発見することもできた。この結果から、概ね予定通りの進捗状況と判断する。一方、地盤表面を流れる流速の速さが、地盤内の流速との差によって深さ方向の地盤内の過剰間隙水圧分布がどのように変化するのか、計上した試験土槽を用いての模型実験は、試験土槽のセンサーの配置や供試体高さ、勾配などの点でさらに再考が必要となり試験装置の考案にとどまったほか、さらに、水理学と土質力学の境界である河川水および土中水の連成解析の実施ができなかった点が(2)の概ね順調に進展していると判断にいたった。2018年度の結果から、2019年度では第1の課題である「河川水流速と土中の過剰間隙水圧分布の関係」を中心に検討に力を注ぐため、水理学の専門である本学武田教授からの助言を受けて河床流における水圧の上昇を含めて連動した堤体内の土中の浸透解析をも進めていく。本研究では、4つの課題である、第1課題の「河川水流速と土中の過剰間隙水圧分布の関係」、第2課題「内部浸食・表面侵食が起こりにくい土質条件の究明」、第3課題「流速を用いた「粒子有効力」の解析」、第4課題「未改修堤防の耐越流対策」について解決していく必要がある。第1の課題については、模型実験での検証を実施するとともに数値解析コードを作成して、シミュレーションによる検証を行う。そのため、模型装置の作成、数値解析コードの開発を進める。第2の課題については間隙径分布の計測と簡易的な推定法の開発である。すでに現在、豊浦砂については粒度分布及び間隙率と締固め度を用いることで推定の可能性を得ており、さらなる土試料について適用できるかの検証を行うため、間隙径分布の計測を継続する。第3課題では、多粒子限界流速を用いた粒子有効力消散の過程について他の研究者や実データを用いて検証する。第4課題についても初年度の結果である平均動水勾配と鉛直局所動水勾配の関係をもとに、越流以前に破壊する堤防との区別を庄内川や他の河川について区別し、越流現象を検討する必要性のある堤防の土質特性を抽出することとする。実際に発生した堤防の事例を照査するとともに、本研究で得られた結果を適用した場合にどの程度、予測可能であるか結果の適用と検証を進めていく。いずれも、得られた研究成果は口頭発表を含めて査読付き論文に投稿していく予定である。

この結果を受けて、実務においても容易に局所浸透流速の鉛直成分を推定できる方法を浸透流解析により検討を行った。その結果、不透水堤体の基礎地盤が単層および複層透水性の場合について、常に最も大きくなる裏のり尻先直下の局所動水勾配の鉛直成分を水位差と堤防敷幅比、水平・鉛直両方向の等価透水係数比との組み合わせにより算出される無次元量をもって推定できる方法を見出し、平均動水勾配の2倍の鉛直局所動水勾配となることを明らかにしている。また、その導出過程において、メッシュサイズの依存性を解消するために、流速ベクトルの決定方法についても定常流れにおけるフローネットの形状が対象となる堤体基礎の形状により、決定されることを利用した方法を提案、他の研究者らの実験結果の検証から、その適用性を得ている(河川堤防技術シンポジウム論文集)。さらに、(2)の課題である内部浸食のメカニズムが大きく関係する間隙径構造を評価する方法について保水性試験を実施し、同じ間隙比であっても間隙構造(間隙径分布)が異なること、同時に締固め時の含水比の影響を力学的に説明した(地盤工学会誌)。浸食現象発生のトリガーの外力となる最大鉛直局所流速(最大鉛直局所動水勾配)と抵抗力となる粒子径及び間隙径分布の評価についての検討が初年時に大きく進み、順調に進んでいるものと判断する。その結果、3件の査読付き論文を発表することができた。その中で、定常計算の重要性を示すことができ、実務の現場にても簡単な情報で適用しやすい形を示すまでに至った点は大きい。さらには、堤体基礎の支持力不足の新たな課題を発見することもできた。この結果から、概ね予定通りの進捗状況と判断する。一方、地盤表面を流れる流速の速さが、地盤内の流速との差によって深さ方向の地盤内の過剰間隙水圧分布がどのように変化するのか、計上した試験土槽を用いての模型実験は、試験土槽のセンサーの配置や供試体高さ、勾配などの点でさらに再考が必要となり試験装置の考案にとどまったほか、さらに、水理学と土質力学の境界である河川水および土中水の連成解析の実施ができなかった点が(2)の概ね順調に進展していると判断にいたった。2018年度の結果から、2019年度では第1の課題である「河川水流速と土中の過剰間隙水圧分布の関係」を中心に検討に力を注ぐため、水理学の専門である本学武田教授からの助言を受けて河床流における水圧の上昇を含めて連動した堤体内の土中の浸透解析をも進めていく。本研究では、4つの課題である、第1課題の「河川水流速と土中の過剰間隙水圧分布の関係」、第2課題「内部浸食・表面侵食が起こりにくい土質条件の究明」、第3課題「流速を用いた「粒子有効力」の解析」、第4課題「未改修堤防の耐越流対策」について解決していく必要がある。第1の課題については、模型実験での検証を実施するとともに数値解析コードを作成して、シミュレーションによる検証を行う。そのため、模型装置の作成、数値解析コードの開発を進める。第2の課題については間隙径分布の計測と簡易的な推定法の開発である。すでに現在、豊浦砂については粒度分布及び間隙率と締固め度を用いることで推定の可能性を得ており、さらなる土試料について適用できるかの検証を行うため、間隙径分布の計測を継続する。第3課題では、多粒子限界流速を用いた粒子有効力消散の過程について他の研究者や実データを用いて検証する。第4課題についても初年度の結果である平均動水勾配と鉛直局所動水勾配の関係をもとに、越流以前に破壊する堤防との区別を庄内川や他の河川について区別し、越流現象を検討する必要性のある堤防の土質特性を抽出することとする。実際に発生した堤防の事例を照査するとともに、本研究で得られた結果を適用した場合にどの程度、予測可能であるか結果の適用と検証を進めていく。いずれも、得られた研究成果は口頭発表を含めて査読付き論文に投稿していく予定である。
市民参加手続きが政策受容に及ぼす効果の環境心理学的研究:札幌市廃棄物政策事例

市民参加手続きのどのような側面が、社会的受容につながりやすいかを検討するため、札幌市におけるごみ有料化事例調査を行った。有料化等施策導入決定に至るまでと、決定後導入までの間の2回、無作為抽出による社会調査を行った。非参加者にとって市民参加の手続き的公正感が高まるには、参加者の代表性、発言機会、意見反映が重要であることが明らかになった。また、市民意見交換会や町内会説明会の周知・参加度が高いほど手続き的公正感や社会的受容に繋がりやすいことが明らかになった。本研究の目的は、個人の負担増を伴う施策受容に市民参加の手続きがどの程度効果があるかを明らかにすることである。誰しもが便利さや快適さを追求したく、ごみの分別や処理費用の負担などはしたくない。しかし、個人が自己利益を追求した結果、社会全体として負う負担が増加するという社会的ジレンマ問題がある。これに対し、現実には制度設計による問題解決が求められるが、住民の負担を増やすような施策は躊躇されやすい。また、トップダウンで政策決定をしても多くの住民に受け入れられず、実効性が低くなってしまうこともある。こうした問題に対して、社会心理学における手続き的公正感の観点からのアプローチが有効であると考えられる。すなわち、同じ決定内容であっても、決定に至るプロセスが公正だと評価されれば社会的受容につながりやすく、逆に、どんなに優れた決定であっても、そのプロセスが不公正と見なされれば社会的受容につながらない。本研究では、市民参加のプロセスを手続き的公正感の観点から捉え、いかなる市民参加の手続きをとれば、社会的受容につながりやすいかを検討する。その題材として、賛否が拮抗するごみ有料化問題を取り上げる。有料化導入前後でどのように社会的受容が変化するのか、それに市民参加手続きがどのように影響を及ぼすかを追跡調査する。本年度は、札幌市において、有料化導入前の賛否や手続き的公正感などの評価について無作為抽出による社会調査を行った。先だって、EUにおける市民参加の先進事例調査を行い、その初期の成果を国際学会で報告した。関連して、行政と市民の信頼関係形成に関する情報公開プロセスのあり方について調査したもの、及び、ごみ減量行動の国際比較調査を行ったものが、論文として刊行された。さらに、有料化に付随して懸念される不法投棄問題について取り上げた論文も刊行された。その題材として、賛否が拮抗するごみ有料化問題を取り上げた。札幌市において、有料化導入前の賛否や手続き的公正感などの評価について無作為抽出による社会調査を行った。その結果、実際に市民参加の場に参加していない市民でも、市民参加の参加者が市民の代表だと認められ、その参加者全員が発言でき、また、そこでの意見が施策に反映されていると評価できれば、手続き的公正感が高まり、社会的受容につながることが明らかになった。さらに、ごみ有料化に反対している人でも、同じように市民参加の場を評価できれば、手続き的公正感が高まり、ひいては社会的受容につながることが明らかになった。一方、ごみ有料化だけを争点としてしまうと、個人的負担感と衡平感が主要な規定要因となることも示された。

その題材として、賛否が拮抗するごみ有料化問題を取り上げた。有料化導入前後でどのように社会的受容が変化するのか、それに市民参加手続きがどのように影響を及ぼすかを調査する。札幌市において、フィールド観察を行いつつ、有料化導入直前の賛否や手続き的公正感などの評価について無作為抽出による社会調査を行った。フィールド調査より、有料化導入直前の2ヶ月には通常には出されないような大量のごみが廃棄されたこと、直後には違反ごみが少なかったことが確認された。しかし、導入後しばらくたつと、雑紙の中に段ボールが多く混入して、処理に支障を来すなどの問題も生じてきた。社会調査からは、市の職員が誠実に対応していると評価するかどうかが手続き的公正感の主要な規程要因となることが明らかになった。さらに、市民意見交換会や町内会説明会などの開催を知っていたり参加したことがある人ほど、誠実さや手続き的公正感のみならず内容評価なども高く評価し、社会的受容に繋がりやすいことが明らかになった。
パルスENDORによる光合成水分解系の局所構造と機能の研究

トリル処理した光合成光化学系II粒子でトラップしたチロシンZ^+のEPR線形が低いpHで変化することをパルスENDORで詳細に調べ,チロシンZ^+が陽イオンラジカルであることを確認した.このラジカルは水から反応中心P680^+への電子移動の中間体で,他のアミノ酸残基との水素結合が重要な役割を演じており,その効果を微視的に調べるのにパルスENDSORが最も有効であることを示した.このようにチロシンZの反応性は先にマトリックスENDORで明らかにした周辺構造の柔軟性だけでなく,電子状態においても特異な構造をとることが解った.また,線形のpH変化よりヒスチジンとチロシンZの結合が推論できた.受容体側にあってキノンを結合している非ヘム鉄を抜き,鉄を亜鉛置換した試料について窒素のESEEMを観測して,キノンの電子伝達に関与する可能性が考えられるアミノ酸残基としてヒヌチジンと他の一個のアミノ酸残基を確定した.シアン(CN)処理の結果,鉄が反磁性となるほかにキノンに結合したヒスチジンの窒素が結合サイトから消失するなどの構造変化が見いだされた.陽子パルスENDORを観測し,バッファーを重水置換した試料の結果と比較してQ_A周辺の交換可能な水素を確定した.シアン処理はこれらの水素結合位置にも構造変化をもたらすことを明らかにした.新しい二重共鳴の方法として異なる共鳴周波数を持つラジカルまたは常磁性金属イオンに同時にパルスEPR(ELDOR)を行って,これらの電子伝達担体間の距離を双極子相互作用の大きさから見積もる方法を完成させ,Caを水分解系から除去した試料に使用して,S_3状態のラジカルとチロシンD,またS_1状態でトラップしたチロシンZ^+とD,水分解系マンガンとDの距離をそれぞれ30,29,27Aと決定出来た.トリル処理した光合成光化学系II粒子でトラップしたチロシンZ^+のEPR線形が低いpHで変化することをパルスENDORで詳細に調べ,チロシンZ^+が陽イオンラジカルであることを確認した.このラジカルは水から反応中心P680^+への電子移動の中間体で,他のアミノ酸残基との水素結合が重要な役割を演じており,その効果を微視的に調べるのにパルスENDSORが最も有効であることを示した.このようにチロシンZの反応性は先にマトリックスENDORで明らかにした周辺構造の柔軟性だけでなく,電子状態においても特異な構造をとることが解った.また,線形のpH変化よりヒスチジンとチロシンZの結合が推論できた.受容体側にあってキノンを結合している非ヘム鉄を抜き,鉄を亜鉛置換した試料について窒素のESEEMを観測して,キノンの電子伝達に関与する可能性が考えられるアミノ酸残基としてヒヌチジンと他の一個のアミノ酸残基を確定した.シアン(CN)処理の結果,鉄が反磁性となるほかにキノンに結合したヒスチジンの窒素が結合サイトから消失するなどの構造変化が見いだされた.陽子パルスENDORを観測し,バッファーを重水置換した試料の結果と比較してQ_A周辺の交換可能な水素を確定した.シアン処理はこれらの水素結合位置にも構造変化をもたらすことを明らかにした.新しい二重共鳴の方法として異なる共鳴周波数を持つラジカルまたは常磁性金属イオンに同時にパルスEPR(ELDOR)を行って,これらの電子伝達担体間の距離を双極子相互作用の大きさから見積もる方法を完成させ,Caを水分解系から除去した試料に使用して,S_3状態のラジカルとチロシンD,またS_1状態でトラップしたチロシンZ^+とD,水分解系マンガンとDの距離をそれぞれ30,29,27Aと決定出来た.パルスEPRのselective hole burningの方法をほうれんそうより抽出した光化学系II粒子に使用して電子伝達に関与する常磁性分子間の距離を決めるなど,構造的な新たな知見を提供した。チロシンDと水分解系マンガンクラスターの距離は28-30A,チロシンDとZの距離は30Aである。第一電子受容体プラストキノンQ_Aの近傍の鉄を亜鉛に置換し,そのESEEM(Electron Spin Echo Envelope Modulation)より2個の窒素核が近傍に結合していることを観測し,1個はヒスチヂン他の1個はアラニンに由来する事を確認した。更にパルスENDORを設備し,この試料から抽出したプラストキノン9ラジカルについて観測し,その分子内の超微細構造に基ずく陽子核を確認した。これらの結果はJCPに出版する(次頁最後の文献)。別に鉄のみ抜いた光合成光化学系IIおよびシアン(CN)処理した試料についてESEEMを観測し,ヒスチヂンがこれらの試料では結合サイトから他のアミノ酸またはシアンに置換される事を見出した。現在この3通りの試料についてパルスENDORの観測を行なって更に詳細な微視的情報を導こうとしている。水分解機能を阻害した系について反応中心P680へのドナーであるチロシンのZは環境のpHにより著しくEPRの線形を変えることを最近見いだした。このラジカルのパルスENDORで水素結合の陽子の共鳴位置が変わること,また反対側のβ位置の炭素の陽子の超微細構造の変化することを見いだした。微分形で観測するCWのENDORでは信号の線幅は広いため,検出が困難であったが,パルスENDORによってはじめて明確に観測されたものである。これらの結果はチロシンZの電子伝達速度を制御している要因と考えられる。光合成光化学計II粒子の非ヘム

鉄抜き,シアン(CN)処理,および鉄を亜鉛置換した試料について陽子パルスENDORを観測し,バッファーを重水置換した試料の結果と比較してQ_A周辺の交換可能な水素を確定した.トリス処理した光化学系II粒子でトラップしたチロシンZ^+のEPR線形が低いpHで変化することよりパルスENDORで詳細に調べ,これが陽イオンラジカルであることを確認した.電子移動で水素結合の関与を微視的に調べるのにパルスENDORの有効性を示した上記2つの結果は第10回国際光合成会議で報告した.本年新しい二重共鳴の方法として異なる共鳴周波数を持つラジカルまたは常磁性金属イオンに同時にパルスEPRを行って,これらの電子伝達担体間の距離を双極子相互作用の大きさから見積もる方法を完成させ,Caを水分解系から除去した試料に使用して,S_3状態のラジカルとチロシンD,またS_1状態でトラップぢたチロシンZ^+とD,水分解系マンガンとDの距離をそれぞれ30,29,27Aと決定出来た.過去の間接的な測定に比べ,精度は0.5A以内と上昇した.
遺伝子欠損マウスとホメオボックス・分子モーター遺伝子解析による難聴発症機構の解明

遺伝性難聴の原因遺伝子ならびに遺伝子座が多数同定されている。2002年2月の時点では,優性遺伝では41遺伝子座,劣性遺伝では30遺伝子座,X連鎖では6遺伝子座が報告され,27個の難聴遺伝子が同定されている。この難聴遺伝子同定において,内耳障害を有するマウスは,マウス内耳がヒト内耳と解剖学的,生理学的に類似し,同一の遺伝子変異で内耳障害が生じるため,重要な実験動物となる。1.C57/C3H系統のLacZをレポーターとしたトランスジェニックマウスとC57の交配より得られ,分子モーター遺伝子変異が想定されている突然変異マウスの聴覚と内耳組織を検討した。このマウスのホモ接合体は,著しい回転運動を呈した。12週齢の野生型とホモ接合体,8週齢のヘテロ接合体の聴覚を10kHzのtone pipによるABRで計測した。野生型は20dB,ヘテロ接合体は40dB,ホモ接合体は50dBの閾値であり,野生型,ヘテロ接合体,ホモ接合体の順に聴力レベルの低下が認められた。側頭骨組織所見では,ラセン神経節細胞数が聴覚レベルに対応して減少していた。2.ホメオボックス遺伝子と共発現するSix遺伝子のなかで,Six4遺伝子のノックアウトマウスは内耳障害を示さなかったが,他の転写遺伝子のノックアウトマウスでは,内耳発生過程の障害を認めた。3.分子モーター遺伝子のミオシンVIIA遺伝子変異が既知のヒトの優性遺伝家系DFNA11において,詳細な聴覚検査を施行し,全例が左右対称性の両側感音難聴を呈し,1年に平均0.2から2.1dBの聴覚閾値の悪化がみられた。DFNA11家系はミオシンVIIA遺伝子変異の表現型としては中等度である。難聴は,ミオシンVIIA遺伝子のCoiled-coil部位における2量体形成障害によるdominant negative effectによる難聴で,感覚毛のチヤネル障害が主要な病変と想定される。ヒトの感音難聴は遺伝性のものが多いにも関わらず,同定されている遺伝子は数少ない。その理由としては,ヒトでの遺伝子解析の困難と,生体から内耳の組織採取が困難であるためである。本研究では,聴覚障害モデル動物を用いて感音難聴の病態解明を行った。当該年度には,難聴ならびに行動異常マウスとして知られていたJackson shaker mouseを検討した。本マウスは高度難聴を示し,振戦,首振り運動,回旋運動などの行動異常を呈する。内耳組織所見では,蝸牛有毛細胞の感覚毛の配列障害が同定された。前庭では,感覚細胞において,巨大な感覚毛が観察され,蝸牛と同様に感覚毛の配列障害がみられた。これらの内耳奇形を呈する原因遺伝子は,分子モーターであるキネシン遺伝子変異によるものと判明した。われわれは,すでにヒトの遺伝性感音難聴家系において,ミオシン7A遺伝子変異が難聴の原因であると同定している。Jackson shaker rmouseの遺伝子変異がキネシンと判明したことで,内耳での分子モーターの生理学的重要性が再認識され,難聴をはじめとする内耳疾患の原因としても重要であることを解明した。ホメオボックス遺伝子変異としては,EyaとSix遺伝子の相互関連を検討した。