hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
複素多様体の分岐被覆

研究計画に従って、研究代表者および研究分担者が研究を進めた結果、得られた成果を、進行中のものを含めて報告する。1.複素多様体の分岐被覆の理論は、代数学、幾何学、解析学等、数学の諸分野の交差点位置し、この研究のためには、各分野からの多角的、総合的手法を要する。研究代表者等は、分岐被覆の存在、具体的構成、分岐因子、同値類全体の集合の類体論的記述、等に関する基礎理論を樹立した。これは、複素多様体を射影多様体とすれば、多変数代数関数体の拡大理論に他ならず、また一方の対極をとって、有限固有正則写像の芽とみなすと、正規特異点の一理論ともみなしうる。この理論の一応用として、モノドロミ-有限の一般フックス型パッフ系(連立微分方程式系)の構成が可能になった。2.分岐被覆の理論を代数的立場から見ると、これは、群論、表現論、不変式論、組合せ論的代数学、類体論、等と関連する。代数学的側面からの分担者等は、これらの研究を通じて、研究課題に大いに貢献した。3.分岐被覆の理論を幾何学的立場から見ると、これは、基本群、組紐群等の位相幾何学、普遍分岐被覆の微分幾何学と関連する。幾何学的側面からの分担者等は、これらの研究を通じて、研究課題に貢献した。4.分岐被覆の理論を解析的立場から見ると、多変数関数論、調和積分論、偏微分方程式、フックス型微分方程式等が関連している。解析学的側面からの分担者等は、これらの研究を通じて、研究課題に寄与した。
南極みずほ700mコアの示す大気環境変動の研究

1)みずほ高原の飛雪および積雪試料の採集みずほ700mコアの採取位置で、降雪に伴って堆積する各種の化学成分の集積の特徴を明らかにするために、みずほ高原全体にわたり、約1ケ月間に、海岸近くから内陸600Kmにわたり、飛雪および積雪のピット試料300種以上を採取した。またエアロゾル試料を、昭和基地では通年採取し、みずほ高原の3点では粒径別試料を採取した。2)みずほ高原における化学成分の集種機構の基礎的研究海岸の昭和基地では、大気エアロゾル中のSO_4、メタンスルホン酸、C1/Na比は明瞭な季節変化を示し、海塩起源物質の内陸への輸送量の季節変動の様子が明らかになった。また飛雪の化学組成から、海洋起源成分は海岸から内陸約300Kmにまで達するが、みずほ基地までは達しないことが明らかになった。さらに積雪のピット試料から、現在の年間堆積量およびその中の化学成分濃度の年々変動の幅が明らかとなった。みずほ基地より内陸では、直接の海塩由来成分以外に別の経路からの化学成分の供給があると結論した。3)みずほ700mコアの示す大気環境の変動C1/Na比は表面近くでは海塩の値に近いが、約500m以深で増加し、約5000年9500年の間に大気循環の変化があったことを示唆している。ギ酸濃度は表面近くでは高くて変化の激しい分布を示すが、深さと共に低下し、300m600mでほぼ一定値に達する。これらの変化は最近の約2000年間に焼畑や化石燃料の消費に基づいて放出されるギ酸の量が急激に増加しつつあることを示している。メタンスルホン酸や有機金属化合物はコア中にも安定に存在するか、これらの分布のパタ-ンは複雑であり、いくつかの因子がそれらの決定に関与していると考えられる。(1)能率的な化学分析システムの確立本研究費補助金により購入したダイオネックス社BIO-I型液体クロマトグラフ分析システムの導入により、南極雪氷試料中の有機酸などおよび無機主成分の定量が著しく容易になると共に、重金属成分についても、方法の自動化などにより能率的な分析システムを完成した。(2)みずほ高原における化学成分の堆積機構の基礎的研究第29次南極観測隊がみずほ高原全体にわたって採取した300種以上の積雪ピット試料および飛雪試料、および昭和基地で採取した大気エアロゾルの通年試料(約20種)の主成分を測定し、以下のことが明らかになった。a)昭和基地の大気エアロゾル中の非海塩起源SO_4、メタンスルフォン酸、Cl/Na比は明瞭な季節変化を示し、海岸からみずほ高原に輸送される化学成分の堆積季節のよい指標となりうること。b)海塩に由来する化学成分は海岸からの距離と共に減少し、海岸から約300kmのみずほ基地ではほぼその影響がなくなること。c)さらに内陸のA、B、C点では化学成分濃度がかえって増加する傾向が認められ、みずほ高原内陸に別の源が存在するか、別の輸送経路が存在することなどが明らかとなり、氷床の流動に対応する化学成分の濃度変化の予想をするための有用な情報を得ることができた。重金属成分や有機物を測定するためのピット試料の処理および化学分析が現在進行中である。(3)700mコアの処理極地研究所の700コア配分計画がまだ十分に固まっていないので、本格的な処理は本年度の夏頃になる見込みであるか、その予備的研究としてみずほ基地における試堀コア試料8種(1m90m)につき測定を行った。その結果ギ酸、メタンスルフォン酸、Cu、Znの有機金属化合物が安定に残存していることが明らかとなった。

コア試料の配分が遅れたが、入手できた試料から得た結果に基づいて以下の結論を得た。Cl/Na比は表面近くでは海塩の値(1.8)に近いが、深さと共に徐々に増加し、約500m以深(約50009500年)で3近くまで増加する。同様な増加はDome Cの50009000年に相当する深さでも見出されている。その原因は明らかでないが、大気循環の変化が起った事を示していると考えられている。同様な現象がみずほ基地でも見出された事は興味深い。2)ギ酸ギ酸は表面に近い変化の大きな値(3510μg/l)から、深さと共に単調に減少して300600mで約2μg/lに低下する。その後最深部650700mで、やや増加して約5μg/lに達する。大気中のギ酸についての報告は多くはないが、その起源は地上の植物からの放出、焼畑や自動車排気などにあると考えられている。これらを考え合わせると、最近の数100年間に大気中のギ酸濃度は大幅に増加しており、主に人間活動に基づいている可能性が高い。南極氷床中に大気汚染の跡がこのように明瞭に見出された例はそう多くはない。3)メタンスルホン酸(MSA)一般にはMSAは海洋のプランクトンの活動を反映すると予想されるが、得られた結果では相当に激しい変化を示しており、全体にわたる特別な変化の傾向は明らかではない。他方みずほ高原で採取した大気エアロゾルの測定を行ったところ、MSAは0.2ー0.3μmの微小粒子として存在し、海塩起源ではないことが明らかとなった。それ故コア試料中のMSAは硫化ジメチルを先駆体として生じたものと考えられ、複雑な輸送経路を経ていると考えられる。
胸腺内移植による免疫寛容獲得の実験的研究

【方法】donorとしてBrown Norway、recipientとしてLewisラットを用いた。ITはBN脾細胞3x10^7個をLew胸腺内に注入し、これを皮膚移植群(1群:day-21にITを施行した群、2群:day-21にIT及びALS(anti-lymphocyte serum)1mlを腹腔内投与した群、3群:day-21にIT及びALSを投与し、day-19,-18にcyclosporine 25mg/Kg筋注を行った群)と肺移植群(day-21又はday-7にITを施行しday0にALSを投与する群)に分けて検討した。recipientリンパ球の変化については、IT後各週に採血を行い末梢血中の白血球、リンパ球、T細胞、B細胞数を測定した。donorに対するrecipientの反応性についてはIT後3週の脾細胞を用いてMLRを行った。【結果】末梢血ではIT1週後に1群でリンパ球、T細胞、B細胞総ての上昇が認められ、2,3群でT細胞が低下したが、いずれも3週後にほぼ正常に復した。MLRはstimulation indexで平均106と高値を示した。移植皮膚片は各群とも約8日で拒絶され延長を認めなかった。移植肺の拒絶はレントゲンによる判定で2週間とやや延長した。【まとめ】本実験系ではリンパ球数の安定が得られたIT後3週でMLRが高値であることからsecond set phenomenonも予測されたが、皮膚生着の延長は認めなかったものの短縮は見られず、肺に於いては軽度であるが生着の延長を認めた。以上からITで完全な免疫寛容は得られなかったが、施行方法によっては肺、皮膚に於いてもその効果を発現しうるものと思われた。現在、ITの施行時期と免疫抑制物質の投与方法について更に検討を行っている。
粗粒(#140)ダイヤモンド砥石による各種ファインセラミックスの高能率超平滑研削

本研究では,粒度#140,集中度50という,従来考えられていなかった粗粒でかつ集中度の低いダイヤモンド砥石を用いて,炭化けい素セラミック,窒化けい素セラミック,アルチックセラミックを各種条件で研削し,延性モード超平滑研削条件を検討した.得られた主な事柄をまとめると以下の通りになる.1)粒度#140,集中度50の粗粒ダイヤモンド砥石を用いて延性モード超平滑研削の可能性を検討した,3種類のセラミック(炭化けい素セラミック,窒化けい素セラミック,アルチックセラミック)の全てで,30nm(P-V)[測定面積256x256μm]以下の延性モード超平滑研削面を得ることができた.2)セラミックの種類により,延性モード超平滑研削条件は異なる.その条件には,テーブル速度や砥石周速度の他,砥石の種類(特に,粒度と集中度)や砥石作業面態が影響することが考えられ,その最適条件を明確にすることは,今後の重要な課題である.3)超平滑研削には砥石作業面の切れ刃の分布や逃げ面形状が大きく影響すると考えられるが,砥石作業面性状を観察・測定するのは,非常に煩雑であるので,その自動測定システムを確立した.(講演発表)安井平司他:粗粒ダイヤモンド砥石によるファインセラミックスの超平滑研削-研削条件の影響-,1999年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集(1999)257安井平司他:粗粒ダイヤモンド砥石によるファインセラミックスの延性モード研削-砥石粒度の影響-,1999年度精密工学会九州支部沖縄地方講演会講演論文集(1999)63-64安井平司他:画像処理を用いた砥石作業面の自動評価システムの構築,2000年度精密工学会春期大会学術講演会講演論文集(2000発表予定)安井平司他:画像処理を用いた砥石作業面の自動評価システムの構築2000年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集(2000)279安井平司他:粗粒ダイヤモンド砥石によるファインセラミックスの延性モード研削-砥石作業面性状の影響-,2000年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集(2000)153安井平司他:ファインセラミックスの精密研削切断に関する研究2000年度精密工学会中国四国支部・九州支部共催学術講演会講演論文集(2000)45-46安井平司他:11年度外3編,12年度外3編本研究では、粒度#140、集中度50という、従来考えられていなかった粗粒でかつ集中度の低いダイヤモンド砥石を用いた、炭化けい素セラミック、窒化けい素セラミック、アルチックセラミックの超平滑研削条件を検討した。本年度の主な結果は以下の通りである。1)超平滑研削には、砥石作業面の切れ刃の分布や逃げ面形状が大きく影響すると考えられるが、砥石作業面性状を観察・測定するのは、非常に煩雑であるので、その自動測定システムを確立した。2)炭化けい素セラミックの超平滑研削条件は、粒度#320の砥石を用いても、高能率化し得る方向に広がらない。3)窒化けい素セラミックの超平滑研削条件は、炭化けい素セラミックとは異なる条件を模索することが必要である。4)アルチックセラミックでも、粗粒ダイヤモンド砥石で超平滑研削をし得る可能性が強い。(講演発表)安井平司他:粗粒ダイヤモンド砥石によるファインセラミックスの超平滑研削-研削条件の影響-、1999年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集(1999)257安井平司他:粗粒ダイヤモンド砥石によるファインセラミックスの延性モード研削-砥石粒度の影響-、1999年度精密工学会九州支部沖縄地方講演会講演論文集(1999)63-64安井平司他:画像処理を用いた砥石作業面の自動評価システムの構築、2000年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集(2000発表予定)本研究では,粒度#140,集中度50という,従来考えられていなかった粗粒でかつ集中度の低いダイヤモンド砥石を用いて,炭化けい素セラミック,窒化けい素セラミック,アルチックセラミックを各種条件で研削し,延性モード超平滑研削条件を検討した.得られた主な事柄をまとめると以下の通りになる.1)粒度#140,集中度50の粗粒ダイヤモンド砥石を用いて延性モード超平滑研削の可能性を検討した,3種類のセラミック(炭化けい素セラミック,窒化けい素セラミック,アルチックセラミック)の全てで,30nm(P-V)[測定面積256x256μm]以下の延性モード超平滑研削面を得ることができた.2)セラミックの種類により,延性モード超平滑研削条件は異なる.その条件には,テーブル速度や砥石周速度の他,砥石の種類(特に,粒度と集中度)や砥石作業面態が影響することが考えられ,その最適条件を明確にすることは,今後の重要な課題である.3)超平滑研削には砥石作業面の切れ刃の分布や逃げ面形状が大きく影響すると考えられるが,砥石作業面性状を観察・測定するのは,非常に煩雑であるので,その自動測定システムを確立した.(講演発表)

安井平司他:粗粒ダイヤモンド砥石によるファインセラミックスの超平滑研削-研削条件の影響-,1999年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集(1999)257安井平司他:粗粒ダイヤモンド砥石によるファインセラミックスの延性モード研削-砥石粒度の影響-,1999年度精密工学会九州支部沖縄地方講演会講演論文集(1999)63-64安井平司他:画像処理を用いた砥石作業面の自動評価システムの構築,2000年度精密工学会春期大会学術講演会講演論文集(2000発表予定)安井平司他:画像処理を用いた砥石作業面の自動評価システムの構築2000年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集(2000)279安井平司他:粗粒ダイヤモンド砥石によるファインセラミックスの延性モード研削-砥石作業面性状の影響-,2000年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集(2000)153安井平司他:ファインセラミックスの精密研削切断に関する研究2000年度精密工学会中国四国支部・九州支部共催学術講演会講演論文集(2000)45-46安井平司他:11年度外3編,12年度外3編本研究では,粒度#140,集中度50という,従来考えられていなかった粗粒でかつ集中度の低いダイヤモンド砥石を用いて,炭化けい素セラミック,窒化けい素セラミック,アルチックセラミックを各種条件で研削し,延性モード超平滑研削条件を検討した.得られた主な事柄をまとめると以下の通りになる.1)粒度#140,集中度50の粗粒ダイヤモンド砥石を用いて,3種類のセラミック(炭化けい素セラミック,窒化けい素セラミック,アルチックセラミック)の延性モード超平滑研削の可能性を検討し,その全てで,30nm(P-V)[測定面積256×256μm]以下の延性モード超平滑研削面を得ることができた.2)セラミックの種類により,延性モード超平滑研削条件は異なる.その条件には,テーブル速度や砥石周速度の他,砥石の種類(特に,粒度と集中度)や砥石作業面態が影響することが考えられる.超平滑研削機構を解明するとともに,最適超平滑研削条件を明確にすることは,今後の重要な課題である.3)超平滑研削には砥石作業面の切れ刃の分布や逃げ面形状が大きく影響すると考えられるが,砥石作業面性状を観察・測定するのは,非常に煩雑である.この点を踏まえ,従来開発され得ていなかった,砥石作業面自動観察測定システムを開発した.(講演発表)安井平司他:粗粒ダイヤモンド砥石によるファインセラミックスの超平滑研削-研削条件の影響-,1999年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集(1999)257安井平司他:粗粒ダイヤモンド砥石によるファインセラミックスの延性モード研削-砥石粒度の影響-,1999年度精密工学会九州支部沖縄地方講演会講演論文集(1999)63-64安井平司他:画像処理を用いた砥石作業面の自動評価システムの構築,2000年度精密工学会春期大会学術講演会講演論文集(2000発表予定)安井平司他:画像処理を用いた砥石作業面の自動評価システムの構築2000年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集(2000)279安井平司他:粗粒ダイヤモンド砥石によるファインセラミックスの延性モード研削-砥石作業面性状の影響-,2000年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集(2000)153(この他)安井平司他:平成11年度外3編,平成12年度外3編を発表
排他条件付取引の反競争性に関する経済分析

排他条件付取引は、企業が取引相手に対して、他の企業と取引をしないように取り決めを行うことを指す。本研究では、効率的な企業の参入を阻止する反競争的な目的で排他条件付取引が実現する市場環境について理論的及び実験的手法を用いて分析を行った。理論研究では、既存企業が大きな投資事業を抱えているような場合や直営店を設置できる可能性がある場合においては効率的な企業の参入が阻止される可能性があることが明らかになった。また、実験研究では、参入企業が存在しない既存研究の実験において、既存企業役の被験者が確実に参入阻止することを目的とした契約提示をしない可能性があることが明らかになった。本研究で得られた研究成果は以下の通りである。理論研究理論研究では、まず「関係特殊的投資と排他条件付取引の関係」について分析を進めた。分析の結果、将来的に効率的な企業の参入を阻止する目的で投資契約が行われる可能性があることがわかった。この結果は、投資契約が最近競争政策の分野で議論されている優越的地位の乱用と関連があることを示唆しており、今後の競争政策の運営に貢献するものと思われる。また、「川上既存企業の破産制約の有無と排他条件付取引との関係」について分析を行った。分析の結果、破産制約が存在すると排他条件付取引が実現する可能性が高まることがわかった。この結果より、企業の資産や大規模投資の有無が排他条件付取引の実現可能性に大きく影響を与えるこという政策インプリケーションが得られた。最後に、「企業の生産能力と排他条件付取引との関係」について分析を進めた。分析を進めていく中で、企業が容易に生産設備を大きくできない場合、反競争的な排他条件付取引が実現しやすくなりそうだということがわかった。しかし、モデル分析が複雑になっており、簡単化する必要があることがわかった。実験研究実験研究では、研究計画通り排他条件付取引のプレ実験を行った。プレ実験では、まず先行研究の実験を再現し、その上で2011年度に実行する予定の実験を行った。サンプルが少なく暫定的な結果ではあるが、参入企業が存在すると排他条件付取引が失敗する可能性が50パーセント低下しており、参入企業の役割を考慮に入れることが重要であることがわかった。排他条件付取引は、上流部門もしくは下流部門の企業が垂直的取引において他の競合他社と取引を行わないよう、契約を行うことを指す。排他条件付取引には、効率的な企業の参入を阻止や、ライバル企業を市場から追い出す競争制限効果が存在すると考えられている。しかし、常に競争制限効果があるとも言えず、投資を促進するためにこうした取引が行われているということも指摘されている。本研究では、排他条件付取引契約が競争制限効果を持つ市場環境について理論分析・実験分析を行った。理論分析の結果は、以下の通りである。Kitamura(2011)では、既存企業が大きな投資事業を抱えているような状況であると、競争制限的な排他条件付取引が実現しやすいことを示した。この研究より、排他条件付取引が競争制限的であるかどうかを判断するには、川上企業の内部資金の保有量や大きな投資の有無に注目すべきであるという政策的含意が得られた。また、Arai,Kitamura,and Sato(2011)では、反競争的な排他条件付取引契約の交渉においては、直営店の設置は信頼できる脅しとなり、川下市場で競争が全くない状況であっても、反競争的な排他条件付取引に企業が従事する可能性があることを示した。この研究より、排他条件付取引が競争制限的かどうかを検証する際には、見た目の川下市場の競争状況のみに注目してはいけないという政策的含意が得られた。さらに、Kitamura,Miyaoka,and Sato(2011)では、排他条件付取引によって関係特殊的投資が促進される効果により、効率的な企業の参入を阻止することが可能になることを示した。この研究により、排他条件付取引の投資促進効果と競争制限効果が補完的な関係にあることが明らかになった。
クリープボイドの三次元幾何形状の計測とボイド体積率による新しい余寿命評価法

高温機器の損傷モードにクリープがあり、余寿命はクリープボイドと呼ばれる微小な空孔の統計的性質により評価される。従来はボイドの二次元の評価を行っていたが、本研究では3D-EBSD法と電子顕微鏡画像を併用して、クリープボイドの三次元幾何形状を計測する手法を開発し、三次元的な評価を可能にした。そして、クロムモリブデン鋼のクリープ損傷材に適用し、ボイドの体積率、時間による形状の変化、発生しやすい粒界と応力の関係について明らかにした。火力発電プラントの高温機器が抱える損傷モードの一つがクリープである.クリープの余寿命評価法にはAパラメータ法やボイド面積率法など様々な方法があるが,いずれにせよ鋼材中に発生するクリープボイドと呼ばれる微小な空孔の統計的な性質を評価する方法である.しかし,ボイドは3次元の空孔であるものの,現在の余寿命評価法はボイドの断面形状や面積など2次元の評価にとどまっており,深さ方向の3次元情報は利用されていない.例えばボイドの断面積は等しくても,深さ方向の形状が異なれば損傷の度合いは異なる.したがって,ボイドの3次元形状を調べることで,より高精度に損傷を評価することが可能になる.ミクロ組織の3次元形状を計測する手法に,電子線後方散乱法(EBSD)とシリアルセクショニング法を組み合わせた3D-EBSD法がある.本研究では3D-EBSD法をクリープ損傷材に適用する際に,結晶方位像と走査型電子顕微鏡(SEM)像を併用することで,ボイドの3次元形状の計測を行った.クリープ損傷材は破断材と中断材を用意し,寿命消費率と3次元形状の関係について求めた.クリープボイドの形状は4種類の形状が観察された.初期の頃は球形が支配的であるが,寿命後半では扁球状とそれらが結合した形状が多く観察された.次に旧オーステナイト粒界とボイドの発生位置について検討した.ボイドは応力方向に垂直な粒界の面に多く存在している.一方,粒界の面同士が交わってできる線の部分にはボイドはあまり観察されない.これはボイド発生に粒界の3次元形状が影響しているためと考えられる.また,ボイドの動径とサイズ分布を求めた結果,ボイドの発生は余寿命にかかわらず常に発生していることが明らかとなった.しかし,寿命後期に発生するボイドはボイド全体の体積からみればわずかであった。火力発電プラントの高温機器が抱える損傷モードの一つがクリープである.クリープの余寿命評価法にはAパラメータ法やボイド面積率法など様々な方法があるが,いずれにせよ鋼材中に発生するクリープボイドと呼ばれる微小な空孔の統計的な性質を評価する方法である.しかし,ボイドは3次元の空孔であるものの,現在の余寿命評価法はボイドの断面形状や面積など2次元、の評価にとどまっており,深さ方向の3次元情報は利用されていない.例えばボイドの断面積は等しくても,深さ方向の形状が異なれば損傷の度合いは異なる,したがって,ボイドの3次元形状を調べることで,より高精度に損傷を評価することが可能になる.ミクロ組織の3次元形状を計測する手法に,電子線後方散乱法(EBSD)とシリアルセクショニング法を組み合わせた3D-EBSD法がある.本研究では3D-EBSD法をクリープ損傷材に適用する際に,結晶方位像と走査型電子顕微鏡(SEM)像を併用することで,ボイドの3次元形状の計測を行った.そして,ボイドを球状・長球状・扁球状・複数のボイドが結合した形状の四種類に肉眼で分類した.さらに,肉眼による分類は定性的であることから,ボイドの形状を定量的に評価するために,主成分分析をボイドの形状に応用した.ボイドは三次元形状なので,3成分の主成分が得られる.これらの成分の構成割合を三角グラフ上にプロットした.三角グラフを中断材と破断材の結果ごとに作成し,ボイドの形状の変化とクリープ損傷の進行との関係を明らかにした.その結果,ボイドはクリープ初期では体積が小さく球形であるが,進行するにつれ長球から扁球へと変化し,同時に体積は増加している.また,余寿命にかかわらず球形かつ体積の小さいボイドは発生していることが明らかになった.高温高圧環境下で使用される配管溶接部などのクリープ損傷を計測する非破壊検査法のひとつであるボイド面積率法が用いられている.これに対し,本研究ではボイドの三次元的な幾何形状を反映させたボイド体積率を用いた余寿命評価法を開発するために、電子後方散乱回折法(EBSD)と電子顕微鏡(SEM)を組み合わせてボイドの三次元幾何形状を測定する技術を開発した.まず,幾何形状計測はシリアルセクショニング法と呼ばれる断面写真を繰り返し撮影し,三次元形状を再構築する手法を用いた.断面はコロイダルシリカにより研磨し,断面間距離を0.5μmとなるように試験片である1Cr-1Mo鋼の研磨条件を求めた.

次にボイドの三次元形状はSEM像を二値化処理した画像を使用した.ただし,この画像にはボイド以外のコンタミネーションなども含まれることと,ボイドは結晶粒界上に存在していることから,EBSD像を用いて粒界を抽出し,コンタミネーションなどは除去した.また,ボイドの形成には結晶粒界が影響することから,EBSD像を用いて同時に結品粒の三次元幾何形状も計測した.計測に用いた試験片は電力中央研究所より提供された1Cr-IMo鋼丸棒クリープ試験片である.試験条件は温度580°C,応力180MPa,破断時間4200時間である.また,破断時間の25%,50%,75%で試験を停止した中断材も併せて計測した.計測した結果,ボイドは応力に三次元的に垂直である旧オーステナイト粒界に集中して発生していることが明らかになった.ボイドの形状については,初期のボイドは球形であるが,損傷が進行するにつれ長球状から扁球状に変化し,破断材のボイドはこれらが結合した状態が多く観察された.ボイドのサイズについては,初期ほど小さく(2μm以下),後期ほど大きい(2μm以上)が,後期であっても2μm以下のボイドは形成され続けていることも明らかになった.
貧栄養湖の水質に及ぼす人間活動の影響評価と集水域管理

【目的】自然に恵まれた北海道には数多くの貧栄養な湖沼が存在する。このような貧栄養湖沼の環境に、最近の周辺地域の開発や広域的な大気汚染によって変化が認められるようになってきた。本研究においては、北海道の代表的な貧栄養湖である倶多楽湖そして摩周湖を対象に、その湖沼水質への人間活動の影響を明らかにしようとするものである。特に生態系への影響という視点から栄養塩の短期的な動態から周辺環境の影響を解析する。またこれらの成果を基に、自然の、本来の湖沼環境に保つための、周辺地域の利用および開発等に関しての集水域管理手法を提案しする予定である。本研究は、平成11年度と12年度にわたって実施する。主に初年度は湖沼水質と集水域特性の実態把握を、12年度は倶多楽湖に限定して詳細な水質調査を実施する。また栄養塩や汚染物質の湖沼への負荷発生機構、湖沼内での循環モデルを作成し、さらに貧栄養湖を望ましい姿に保つための集水域管理のあり方について検討する。【実績】(平成11年度)倶多楽湖、摩周湖の一般的水質を把握する。一方で過去の資料を収集し、これらの湖沼の経時的な水質変化を明らかにした。11年度メインの購入観測機器であるクロロテックの作動状況が思わしくなく、本器による現地観測ができなかった。特に新しく試みたコンピューター直結方式の応用、低電気伝導度の観測が成功しなかった。数多くの改良を製造業者と試み、年度末には測定可能となった。(平成12年度)クロロテックが年度始めにうまく作動しなかったが、夏期集中調査時には動作には問題が無くなった。倶多楽湖調査は510月まで7回、摩周湖では環境庁と合同で8月に一回行った。特に倶多楽湖の8月は降雨時に連続して実施した。倶多楽湖においては、最深部148mにおいて深さ方向に9層から採水した。現地調査と資料調査から、硝酸性窒素などの最近の上昇が多少認められるが、透明度などには大きな変化がないことがわかった。この硝酸性窒素は摩周湖より高く、流域の管理を含めて要注意な事がわかった。またクロロテックを用いた観測と試料の化学分析から得られた結果に差があり、微小プランクトン層の存在やその分布域に新しい知見が得られたが、今後の解析課題となった。本研究は、北海道の代表的な貧栄養湖(倶多楽湖、豊似湖、支笏湖そして摩周湖等)を対象に、湖沼水質への人間活動の影響を明らかにしようとするものである。特に生態系への影響を栄養塩の短期的な動態から、良好な水資源としての価値を大気降下物による汚染の実態調査から、それぞれ明らかにしようとするものである。本年度は、水質と集水域環境を把握するため、2ヶ月に1回程度水質調査を実施する予定であった。しかし、メインの観測機材(クロロテックセンサーゾンデ部)を調達できず、従来の機器で数回の調査にとどまった。

しかし、倶多楽湖で計4回(7/15,7/29,10/20,10/25)、摩周湖で1回(9/3-9/5)の水質調査を実施し、短期降雨の水質への影響、長距離汚染の確認など、初歩的ではあるが次年度のステップとなる事実を把握することができた。次年度は、クロロテックの使用し、短期的な集中調査から、降雨による周辺環境の生態系に及ぼす影響を明らかにする予定である。また摩周湖の観測が、環境庁の規制によって困難なため、倶多楽湖に絞って調査を実施する予定である。【目的】自然に恵まれた北海道には数多くの貧栄養な湖沼が存在する。このような貧栄養湖沼の環境に、最近の周辺地域の開発や広域的な大気汚染によって変化が認められるようになってきた。本研究においては、北海道の代表的な貧栄養湖である倶多楽湖そして摩周湖を対象に、その湖沼水質への人間活動の影響を明らかにしようとするものである。特に生態系への影響という視点から栄養塩の短期的な動態から周辺環境の影響を解析する。またこれらの成果を基に、自然の、本来の湖沼環境に保つための、周辺地域の利用および開発等に関しての集水域管理手法を提案しする予定である。本研究は、平成11年度と12年度にわたって実施する。主に初年度は湖沼水質と集水域特性の実態把握を、12年度は倶多楽湖に限定して詳細な水質調査を実施する。また栄養塩や汚染物質の湖沼への負荷発生機構、湖沼内での循環モデルを作成し、さらに貧栄養湖を望ましい姿に保つための集水域管理のあり方について検討する。【実績】(平成11年度)倶多楽湖、摩周湖の一般的水質を把握する。一方で過去の資料を収集し、これらの湖沼の経時的な水質変化を明らかにした。11年度メインの購入観測機器であるクロロテックの作動状況が思わしくなく、本器による現地観測ができなかった。特に新しく試みたコンピューター直結方式の応用、低電気伝導度の観測が成功しなかった。数多くの改良を製造業者と試み、年度末には測定可能となった。(平成12年度)クロロテックが年度始めにうまく作動しなかったが、夏期集中調査時には動作には問題が無くなった。倶多楽湖調査は510月まで7回、摩周湖では環境庁と合同で8月に一回行った。特に倶多楽湖の8月は降雨時に連続して実施した。倶多楽湖においては、最深部148mにおいて深さ方向に9層から採水した。現地調査と資料調査から、硝酸性窒素などの最近の上昇が多少認められるが、透明度などには大きな変化がないことがわかった。この硝酸性窒素は摩周湖より高く、流域の管理を含めて要注意な事がわかった。またクロロテックを用いた観測と試料の化学分析から得られた結果に差があり、微小プランクトン層の存在やその分布域に新しい知見が得られたが、今後の解析課題となった。
熱力学的特性の解析による逆相液体クロマトグラフィー系の分離挙動解析理論の開発

1.アルキル基の表面修飾条件を変化させたシリカゲルを固定相、メタノール/水混合溶液を移動相として使用する逆相液体クロマトグラフィー(RPLC)系において、パルス応答法-モーメント解析法やピークパーキング法により測定した表面拡散係数を、速度論的および熱力学的観点からより詳細に解析し、その推算法を開発した。(1)表面拡散現象に対する各種実験条件の影響を解析し、その挙動を定量的かつ統一的に解釈できるモデルを構築した。(2)このモデルを利用して表面拡散に対する保持平衡の影響を速度論的および熱力学的観点から解析し、表面拡散係数の推算法を考案した。(3)保持平衡定数や保持に伴うエンタルピー変化量から表面拡散係数を推算した結果、相対誤差約30%以内で表面拡散係数を推算できた。表面拡散のエンタルピー-エントロピー補償関係や直線自由エネルギー関係に基づく推算法よりも表面拡散係数のより正確な推算ができるようになった。2.表面拡散現象を解析する上で、パルス応答法-モーメント解析法は有用な方法の一つである。そこで本研究では、各種分離材を形状(球状、円柱状および平板状)と多孔性(全多孔性、部分多孔性および非多孔性)の観点から系統的に分類し、これら9種類の分離材充填カラムのクロマトグラフィー分離挙動を平衡論的および速度論的観点から解析するためのモーメント式を導出した。これらを利用して、いくつかの分離材の分離特性を数値計算により解析した。全多孔性球状粒子を含む様々な分離材の分離挙動をより詳細かつ定量的に解析することが可能になる。1.アルキル鎖の修飾条件(アルキル鎖長(C_1、C_4、C_8とC_<18>)やC_<18>基の修飾率(炭素含有量:5.017.1wt%))を変化させた表面修飾シリカゲルを固定相、メタノール/水(70/30,v/v)混合溶液を移動相として使用する逆相液体クロマトグラフィー(RPLC)系におけるアルキルベンゼン誘導体(試料物質)の主に保持平衡に関する熱力学的特性および、それに関連するエンタルピー-エントロピー補償関係や直線自由エネルギー関係の解析に関する基礎的研究を行った。その結果、次のような研究結果を得た。(1)Krugらが提案している解析法を適用して保持平衡定数の温度依存性を解析し、RPLC系の保持平衡についてエンタルピー-エントロピー補償関係が実質的に(実験データの測定誤差による見かけ上の直線関係ではなく)存在することを確認した。(2)カラム温度、表面修飾アルキル鎖長や試料物質の分子サイズが異なる複数のRPLC系間における保持平衡定数の対数値の直線関係(直線自由エネルギー関係)を定量的に解釈できる解析理論を上記のエンタルピー-エントロピー補償関係の解析結果(補償温度など)に基づき開発した。またこの理論を利用して、少数の実験データから任意のRPLC系における保持平衡定数(保持係数)を推算する手順を提案した。(3)C_<18>基を表面修飾したシリカモノリス固定相の保持挙動を上記の熱力学的観点から解析し、その結果をC_<18>基表面修飾シリカゲル球状粒子固定相に対する結果と比較した。両固定相の保持挙動の差を熱力学的観点から解析した。2.上記(3)に関連して、C_<18>基表面修飾シリカモノリス固定相内における物質移動現象をPeak-parking法およびSlow-elution法により研究し、表面拡散係数測定法としての可能性を確認した。1.アルキル鎖の修飾条件(C_1基およびC_<18>基の修飾率)を変化させた表面修飾シリカゲル(炭素含有量:5.017.1wt%)を固定相、メタノール/水(70/30,v/v)

混合溶液を移動相として使用する逆相液体クロマトグラフィー(RPLC)系におけるアルキルベンゼン誘導体(試料物質)の主に表面拡散に関する熱力学的特性および、それに関連するエンタルピー-エントロピー補償関係や直線自由エネルギー関係の解析に関する基礎的研究を行った。その結果、次のような研究結果を得た。(1)Krugらが提案している解析法を適用して表面拡散係数の温度依存性を解析し、RPLC系の表面拡散についてエンタルピー-エントロピー補償関係が実質的に(実験データの測定誤差による見かけ上の直線関係ではなく)存在することを確認した。(2)カラム温度、固定相表面修飾条件、試料物質が異なる様々なRPLC系の表面拡散係数を、2個の実測値から推算する方法を開発した。表面拡散の計算値を実測値と比較した結果、両者は相対誤差50%以内で一致した。表面拡散現象に対する各種実験条件の影響を熱力学的観点から解析し、その挙動を熱力学的理論に基づき定量的に取扱うことができるようになった。2.本研究では、クロマトグラフィーにおいて観測されるピーク(パルス応答曲線)の形状上の特徴をモーメント解析して表面拡散係数を求めている。しかし、このパルス応答-モーメント解析法には実用上いくつかの欠点がある。そこでこれらの欠点を克服し、より正確な表面拡散係数の値を簡便かつ精度良く測定できる方法について検討した。新規測定法の候補として、Peak-parking法およびSlow-elution法について検討した結果、表面拡散係数測定法としてPeak-parking法が有用であることを確認した。1.アルキル基の表面修飾条件を変化させたシリカゲルを固定相、メタノール/水混合溶液を移動相として使用する逆相液体クロマトグラフィー(RPLC)系において、パルス応答法-モーメント解析法やピークパーキング法により測定した表面拡散係数を、速度論的および熱力学的観点からより詳細に解析し、その推算法を開発した。(1)表面拡散現象に対する各種実験条件の影響を解析し、その挙動を定量的かつ統一的に解釈できるモデルを構築した。(2)このモデルを利用して表面拡散に対する保持平衡の影響を速度論的および熱力学的観点から解析し、表面拡散係数の推算法を考案した。(3)保持平衡定数や保持に伴うエンタルピー変化量から表面拡散係数を推算した結果、相対誤差約30%以内で表面拡散係数を推算できた。表面拡散のエンタルピー-エントロピー補償関係や直線自由エネルギー関係に基づく推算法よりも表面拡散係数のより正確な推算ができるようになった。2.表面拡散現象を解析する上で、パルス応答法-モーメント解析法は有用な方法の一つである。そこで本研究では、各種分離材を形状(球状、円柱状および平板状)と多孔性(全多孔性、部分多孔性および非多孔性)の観点から系統的に分類し、これら9種類の分離材充填カラムのクロマトグラフィー分離挙動を平衡論的および速度論的観点から解析するためのモーメント式を導出した。これらを利用して、いくつかの分離材の分離特性を数値計算により解析した。全多孔性球状粒子を含む様々な分離材の分離挙動をより詳細かつ定量的に解析することが可能になる。
ストレスとアミノ酸栄養に応答したTORC1制御機構の解明

膜構造を損なわない方法でTORC1サンプルを調製することにより、アミノ酸応答性TORC1活性化をin vitroキナーゼアッセイにおいて再現することに世界で初めて成功した。この系の示すアミノ酸応答性が、栄養応答に関わることが知られているGtr二量体依存的経路とは独立の機構によることを示し、その機構の構成因子としてPI3キナーゼであるVps34と、PI(3)リン酸に結合するFYVEドメインをもつPib2タンパク質を同定した。「1.熱ストレスによるストレス顆粒へのTORC1隔離機構の解明」隔離に際して直接に相互作用するストレス顆粒側の構成因子を同定するため、構成因子のうち遺伝子破壊が致死になるeIF4E(cdc33-1)とeIF3A(rpg1-1)の温度感受性変異株、およびeIF3A(RPG1)とeIF3B(PRT1)のプロモーターシャットオフ株を検討したが、ストレス顆粒形成とTORC1隔離のいずれについても欠損を示すものは無かった。高度な構造冗長性を備えたストレス顆粒の形成ならびにTORC1隔離を阻害することは困難であることが明らかになった。「2.LeuRS-Gtr複合体を介した栄養応答性酵母TORC1活性化の再検討」LeuRSとGtr複合体のそれぞれについて、その機能を欠損させた場合における栄養応答性TORC1活性化能を確認した。Gtr破壊株においても、LeuRSの特異的阻害剤であるDHBBで処理した処理した細胞においても、種々の窒素源に応答したTORC1活性化能は失われていなかった。このことは、LeuRS-Gtr複合体を介する機構が栄養応答性TORC1活性化に果たす役割は、あくまで限定的なものであることを示している。「3.新規TORC1制御因子の探索」活性化型TOR変異体を導入することにより生育を回復するような致死変異株としてTORC1活性制御因子を包括的に同定することを試みた。60万株をスクリーニングし、約90株の候補を得て原因遺伝子の同定を進めている。また、Gtr複合体に依存しないTORC1活性化機構を探索する目的で、高発現することによりGtr破壊株の生育遅延を回復させるような遺伝子を、全ゲノムをカバーする遺伝子セットからスクリーニングした。その結果、リボソーム翻訳活性に関連した因子が同定された。「Gtr複合体に依存しないTORC1活性化機構の探索」Gtr複合体に依存しないTORC1活性化機構の重要性を昨年度に確認したので、高発現することによりGtr破壊株の生育遅延を回復させることのできる遺伝子のスクリーニングを完了し、数十の候補遺伝子を同定した。それらのコードする因子は、リボソーム生合成因子、栄養源トランスポーターとその制御因子、ユビキチン・プロテアソーム系、シグナル伝達因子などに分類された。「アミノ酸トランスポーターDip5によるTORC1活性制御の検証」Dip5のアミノ酸結合に関する変異体を作製しTORC1活性に与える影響を検討したところ、野生型と異なる活性を示すものがあった。「アミノ酸応答性TORC1活性のin vitroアッセイ系の開発」in vivoのTORC1活性評価系を用いるかぎり、栄養の取り込み効率の影響を排除することができないため、in vitroのTORC1活性評価系の開発が望まれていた。しかしながら、これまでTORC1活性のアミノ酸応答性を再現できるin vitroの系は、材料とする生物種を問わず成功例がなかった。今年度は、アミノ酸応答性TORC1活性評のin vitroアッセイ系の開発に取り組み、膜構造をなるべく損なわないようにサンプルを調製することでアミノ酸応答性をin vitroで再現することに成功した。「活性化型mTOR変異体を活用した神経疾患モデルマウスの作出」酵母TORの活性化型変異体に関する知見をもとに独自に開発していた哺乳類mTORの活性化型変異体を、脳でコンディショナルに発現する遺伝子導入マウスを共同研究により複数種類作出した。これらを用いて神経やその前駆細胞でmTORC1を特異的に活性化することで、発達時期に応じて異なった神経疾患の症状を再現することに成功した。前年度までに、膜構造を損なわないように調製したサンプル用いたin vitroTORC1アッセイ法を構築していた。これは、生物種や実験系を問わず、アミノ酸に応答したTORC1活性化をin vitroで再現できるこれまでで唯一の例である。これを用いて以下の点を明らかにした。(1)この系ではグルタミンに応答してTORC1が活性化される:20種類のL型アミノ酸の活性化能を評価したところ、グルタミンとシステインにのみ活性化が見られた。D型グルタミンにはこの活性が見られなかったことから、これは生理的なTORC1活性化機構を反映したものであると考えられる。(2)この活性化機構は既知のGtr二量体依存的TORC1活性化経路とは別の経路である:gtr1やego3のノックアウト株を用いて同様のアッセイを行ったところ、TORC1活性化能は損なわれていなかった。したがって、ここで見られる活性化機能は、前年度までにin vivoで確認してきた、Gtr二量体非依存的経路に相当すると考えられる。(3)この活性化

機構には、PI3キナーゼであるVps34と、PI(3)リン酸に結合するFYVEドメインを有するPib2タンパク質が必須の機能を果たしている:前年度までに同定してきたGtr二量体非依存的経路に機能的に関連した因子を含む液胞膜タンパク質群のノックアウト株を用いて同様のアッセイを行ったところ、vps34とpib2のノックアウト株でグルタミンによる活性化能が失われていた。そのため、Vps34によって液胞膜上に産生されたPI(3)リン酸を介してPib2が液胞膜へとリクルートされることが、Gtr二量体非依存的なTORC1活性化に必須であると考えられる。この経路におけるグルタミンセンサーの同定が急務である。また、ほ乳類の免疫制御に関与する転写因子Bach2がmTORC1によりリン酸化されることを明らかにした。膜構造を損なわない方法でTORC1サンプルを調製することにより、アミノ酸応答性TORC1活性化をin vitroキナーゼアッセイにおいて再現することに世界で初めて成功した。この系の示すアミノ酸応答性が、栄養応答に関わることが知られているGtr二量体依存的経路とは独立の機構によることを示し、その機構の構成因子としてPI3キナーゼであるVps34と、PI(3)リン酸に結合するFYVEドメインをもつPib2タンパク質を同定した。「ストレス顆粒へのTORC1隔離機構」に関しては、昨年度の解析からストレス顆粒に固有の構造冗長性が明らかになったため、遺伝学的解析手法が必ずしも有効でないことから研究計画の大幅な変更が必要であった。「TORC1活性制御因子の包括的単離」に関しては、当初の見込みよりもはるかに多数の因子が同定され、個々の因子の解析が立ち遅れている。しかしながら、TORC1活性制御機構の全容解明のためには、なるべく多数の因子を発見して機能を明らかにすることが望ましいので、引き続き個々の因子の解析を進めたい。27年度が最終年度であるため、記入しない。分子細胞生物学単離した多数のTORC1活性制御因子の全てについて機能解析を進めたい。また、本年度に開発したアミノ酸応答性TORC1活性のin vitroアッセイ系を、これら新規の制御因子の機能解析に利用するとともに、in vitroでTORC1を活性化することのできる栄養源、天然物、薬剤の同定を進めたい。さらに、当初の計画にしたがって、ストレス顆粒やアミノ酸トランスポーターによるTORC1制御機構についても平行して研究を進めたい。本年度に計画していた3つの研究内容の内、「1.熱ストレスによるストレス顆粒へのTORC1隔離機構の解明」については、ストレス顆粒構成因子のうち、残されていた遺伝子破壊が致死になるものについて検討したが、顆粒形成とTORC1隔離のいずれについても欠損を示すものは無かった。このことから、ストレス顆粒の高度な構造冗長性が明らかになると共に、TORC1隔離がストレス顆粒形成と分かちがたく結びついた現象であることが示された。さらに、アミノ酸栄養検知機構として提唱されているLeuRS-Gtr複合体を介した経路がTORC1活性化に果たす役割を再検討したところ、それがあくまで限定的なものであることを確認したため、Gtr複合体に依存しないTORC
共有資源の配分問題におけるメカニズムデザイン：理論と実験

複数人が利用権を共有している共有地において、利用者が自由に資源を利用できるとき、資源は乱獲され枯渇していくことが「共有地の悲劇」として知られている。共有地の悲劇を防ぐべく、限りある資源を効率的かつ公平に配分するためには、利用者の属性に基づいて資源を配分する仕組み(配分メカニズム)を構築する必要がある。本年度は、利用者の資源利用技術が規模に関して収穫逓増であるなどの理由で、利用者が配分される資源量に対して単谷型選好を有する状況における理論研究を中心に行った。先行研究を通じて、耐戦略性とパレート効率性とを要求する限り、匿名性や個人合理性などの公平性原理を充足する配分メカニズムの構築が原理的に不可能であることがわかっている。そこで、耐戦略性を諦める代わりに、ナッシュ均衡において効率的かつ公平な配分を遂行するようなメカニズムを設計することを目指した。本年度の研究成果として、資源を「必要とする」か「必要としない」かのみを表明し、「必要とする」と表明した利用者間で資源を等分する、というシンプルな配分メカニズム(以下では「二択メカニズム」と呼称する)を考案し、その性能を分析した。その結果、1二択メカニズムのナッシュ均衡配分が弱パレート効率的であること、2二択メカニズムのナッシュ均衡配分が、匿名性・個人合理性・等分コアなど、複数の公平性の基準を充足していること、3二択メカニズムのナッシュ均衡が動学的に安定であること、が明らかとなった。利用者が単谷型選好を有している状況において、先行研究において示された不可能性を踏まえた上で、代替案として単純で自然なメカニズムを構築し、その性能を調査することができた。これらの成果をディスカッションペーパーとしてまとめた。利用者が単谷型選好を有している状況下の共有資源の配分問題において、二択メカニズムの性質を分析した理論研究について、国際ジャーナルへの公刊を目指す。また、現実において二択メカニズムが理論予測通りに機能するかどうかを、経済実験を通じて調査したい。そのために、まずは二択メカニズムに関する経済実験の計画を策定し、可能であれば今年度中に実験を実施したい。2019年度より所属研究機関の異動があり、3月に予定していた研究出張をキャンセルしたため。キャンセルした研究出張を、2019年度中に実施する予定である。
ラドン変換に基づく音響トモグラフィ法による凸空間内部温度分布計測

本研究では,任意形状空間内におけるラドン変換に基づく音響トモグラフィ法による二次元温度分布計測の検討を行った.空間の形状を幾何学における凸と凹に基づき分類し,凹形状空間における分布再構成手法を検討した.凹形状空間においては音波が壁面で遮断されることから,単純に投影データをθ-γ空間上にマッピングし二次元補間するのは適切ではない.この遮断される音波に着目し,2種類の再構成手法を提案した.一つは凹形状空間を疑似的に複数の凸形状領域に分割しそれぞれの領域で分布再構成を行う領域分割再構成法であり,もう一つは遮断される音波の投影データを補間することで空間全体の投影データを作成し空間全体を一括して再構成する部分領域補間法である.ここで,領域分割再構成法においては複数の領域を伝搬する音波の投影データに起因し再構成結果に筋状の誤差が発生することが確認された.また部分領域補間法では投影データの補間と投影データ群の補間という2段階の補間処理で温度変化部分に誤差が発生することが確認された.そこでこれらの誤差傾向を考慮し,両手法による再構成結果の平均を算出することで誤差が軽滅される傾向にあることが確認された.これに加え,逐次近似法である最尤推定-期待値最大化法に基づく音響トモグラフィ法も検討した.従来の最尤推定-期待値最大化法に基づく音響トモグラフィ法では陽電子トモグラフィ法を踏まえて検出確率が考慮されていたが,音波伝搬は確率に依存しないことから検出確率で表現することは適切ではない.そこで音波伝搬距離を用いる手法を提案した.距離を用いることで再構成するセルの大きさに関係なく定量的に分布が再構成されることを確認した.本研究では,任意な形状の空間における音響トモグラフィ法による効率的な二次元温度分布計測の検討を行った.従来の音響トモグラフィ法では円周上等間隔に音響トランスデューサを設置するリングアレイと呼ばれる配置が用いられてきた.しかし多くの空間の形状が円形ではないことから,これらの空間内にリングアレイを設置することは非効率的である.そこで本研究では凸な形状の空間の壁面に自在にトランスデューサを配置する音響トモグラフィ法を提案した.不等間隔に得られる投影データをθ-r空間にマッピングし,重調和スプライン補間により補間することで等間隔な投影データ群を作成することで一般的なフィルタ補正逆投影法により温度分布を再構成できることが確認できた.これに加え,任意な凸形状空間における効果的なトランスデューサ配置の検討も行った.リングアレイにおいては円周上等間隔にトランスデューサを設置すれば良いが,任意形状の空間においては効果的な配置が不明である.そこで,θ-r空間における投影データのばらつきを目的関数とし,実数値遺伝的アルゴリズムと焼きなまし法による最適化を検討した.まず12個のトランスデューサを単純な円周上に配置するという最適化を行ったところ,最適化した配置における角度間隔の標準偏差が,解である等角度間隔に対して約1%の誤差であった.また任意な凸形状として扇形における配置も検討したところ,妥当な結果が得られた.これらの結果より,θ-r空間における投影データのばらつきという任意形状空間におけるトランスデューサ配置の指針を確立できた.本研究では,任意形状空間内におけるラドン変換に基づく音響トモグラフィ法による二次元温度分布計測の検討を行った.空間の形状を幾何学における凸と凹に基づき分類し,凹形状空間における分布再構成手法を検討した.凹形状空間においては音波が壁面で遮断されることから,単純に投影データをθ-γ空間上にマッピングし二次元補間するのは適切ではない.この遮断される音波に着目し,2種類の再構成手法を提案した.一つは凹形状空間を疑似的に複数の凸形状領域に分割しそれぞれの領域で分布再構成を行う領域分割再構成法であり,もう一つは遮断される音波の投影データを補間することで空間全体の投影データを作成し空間全体を一括して再構成する部分領域補間法である.ここで,領域分割再構成法においては複数の領域を伝搬する音波の投影データに起因し再構成結果に筋状の誤差が発生することが確認された.また部分領域補間法では投影データの補間と投影データ群の補間という2段階の補間処理で温度変化部分に誤差が発生することが確認された.そこでこれらの誤差傾向を考慮し,両手法による再構成結果の平均を算出することで誤差が軽滅される傾向にあることが確認された.これに加え,逐次近似法である最尤推定-期待値最大化法に基づく音響トモグラフィ法も検討した.従来の最尤推定-期待値最大化法に基づく音響トモグラフィ法では陽電子トモグラフィ法を踏まえて検出確率が考慮されていたが,音波伝搬は確率に依存しないことから検出確率で表現することは適切ではない.そこで音波伝搬距離を用いる手法を提案した.距離を用いることで再構成するセルの大きさに関係なく定量的に分布が再構成されることを確認した.
湖沼微生物群の芳香環開裂酵素機能遺伝子プロファイリングに基づく有機物の特性評価

起源の異なる溶存有機物(DOM)を湖沼水(印旛沼)に添加した生分解実験を行った。暗所、25°Cで10日間培養し、培養過程の試料から核酸を抽出し、芳香環開裂酵素機能遺伝子であるC230遺伝子を増幅するプライマーを用いてPCRを行った。C23O遺伝子が検出された試料から、クローンライブラリーを構築し、塩基配列・アミノ酸配列を解析した。流入河川水DOMやアシ腐植質を添加した実験系で検出された2日後,10日後のC23O遺伝子について,クローンライブラリーを作成した。アミノ酸翻訳したところ,104種類のアミノ酸配列群が得られた。実験2日後のC23O遺伝子構成は,各実験系で明確に異なった。東部流入河川の鹿島川のDOMを添加した実験系では,Sphingomonas属などが有するC23O遺伝子に近縁な配列が50%近くを占めたのに対し,、西部流入河川の神崎川のDOMを添加じた実験系では,Ralstonia eutropha KN1株などが有するC23O遺伝子に近縁な配列が36%を占めた。アシ腐植質を添加した実験系では,Pseudomonas属などが有するC23O遺伝子に近縁な配列が全体の71%を占めた。10日後のC23O遺伝子構成は,2日後からさらに変化して,すべての実験系でRalstonia eutropha KN1株などのC23O遺伝子に近縁な配列群が優占した。この配列群は,系統解析により既存のC23O遺伝子の分類とは全く異なる新規のクラスターを形成した。特徴的なC23Oを有する細菌を単離することを試みたが、今回の実験系列からは目的の遺伝子を有する細菌は単離できなかった。このような優占C23O遺伝子構成の変遷過程は,起源の異なるDOMの生分解過程を反映していると考えられ、C23O遺伝子のプロファイリングにより、湖沼細菌群集の応答特性という視点からDOMの特性評価ができた。