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造礁サンゴと共生するサンゴガニ類の分類学的研究

平成911年度、琉球列島各地において造礁サンゴと共生するカニ類の採集を行った。主としてエダミドリイシ類(AcropolaおよびPocillopola属)の枝の間に棲息するにはオウギガニ科Xanthidaeおよびサンゴガニ科Trapeziidaeの種である。調査期間中に採集されたのは前者のCymo andreossyi(Audouin)[ヒメキモガニ]、C.deplanatus A.Milne Edwards,C.melanodactylus Dana[キモガニ],C.quadrilobatus Miers、後者のTetralia glaberrima(Herbst)[ヒメサンゴガニ]、T.laevissima Stimpson、T.nigrifrons Serene & Dat[クロエリサンゴガニ]、Tetraloides fusca(Serene & Dat)、T.heterodactyla (Heller)、H.nigrolineata (Serene & Dat)、Trapezia areolata Dana、T.cymodoce (Herbst)[サンゴガニ]、T.digitalis Latreille[クロサンゴガニ]、T.ferruguinea Latreille[カバイロサンゴガニ]、T.flavopunctata Eydoux & Soueyet[アラメサンゴガニ]、T.garthi Galil、T.guttata[カノコサンゴガニ]、T.lutea Castro、T.rufopunctata(Herbst)[オオアカホシサンゴガニ]、T.septata Dana[アミメサンゴガニ]、T.serenei Odinetz、T.speciosa Dana、T.tigrina Eydoux & Souleyet[アカホシサンゴガニ]が記録された。和名のない11種、すなわちオウギガニ科Cymo属4種のうちの2種、サンゴガニ科Tetralia属3種のうちの1種、Tetraloides属3種すべて、Trapezia属13種のうちの5種が日本近海の新記録である。日本近海産の造礁サンゴ類と共生するサンゴガニ科Trapeziidaeのカニ類は、従来の記録によれば、サンゴガニ属Trapeziaの8種とヒメサンゴガニ属Tetraliaの1種である。これらのカニ類は石サンゴ類、とくにエダミドリイシ類Acroporaの枝の間に雌雄で生息している。大きな群体には数対がすみついているが、異種のカニ類が同一のサンゴ群体に同居していることはない。これらのいわゆるサンゴガニ類の体は薄く、甲面は陶器のように平滑であるが、これらの特徴は枝の間で生活するための適応と考えられる。一方、はさみは体の大きさに不釣り合いなほど大きく、切断縁が鋭い刃状であること、また、歩脚の先端がカップ状であることは生態および食性と関連した特徴である。すなわち、サンゴガニ類は歩脚でサンゴ虫の粘液をこすり取って食べるが、これはごみを除去することになり、また、サンゴを食害するオニヒトデの管足や棘をはさみで切り取ったり、折ったりしてサンゴの天敵を追い払うが、これは自分のためでもある。琉球列島各地のサンゴ礁で生時のサンゴガニ類を観察すると、上記の2属9種よりも明らかに多くの色彩型を区別することができる。成長段階による色彩変異と考えられる例もあるが、種あるいは亜種として区別できるのではないか思われるものもある。ヒメサンゴガニでは、幼個体は甲面の大部分が黒っぽいが、成長とともに黒色部が退縮し、成体では額縁だけが黒い。ヒメサンゴガニ属は額縁に歯がなく、甲の側縁が一様に弱く湾曲しているが特徴的で、サンゴガニ属との区別に問題はない。

その色彩に基づいて多くの亜種、変種として命名された学名があるが、それらの色彩は言葉で表現されているだけであり、今回琉球列島で採集した標本との異同を明らかにするのは容易ではない。現在、研究室に持ち帰った標本について色彩と形態に基づく分類学的研究と文献との照合が進められている。今年度は、昨年度に引き続き、琉球列島八重山諸島で採集されたサンゴガニ類の研究を行った。とくに、プロカメラマンの協力によって得た石垣島および西表島産標本の生時の色彩を参考として種の同定を試みた。サンゴガニ属Trapeziaにおいては、交尾器の形態も種による相違があり、また、ほとんどの種に固有の色彩が認められたため、生時サンゴの枝の間においても種を識別することが可能であることが判明した。しかし、赤紋を有する種においては、斑紋の大小と密度に大きな変異があり、それが種としての相違であるのか、種内変異であるのか、一部の種においては今年度の調査では明らかになっていない。赤紋をもつ種(群)は個体数が比較的少ないこともあり、形態学的研究だけで結論を出すことは容易でなさそうである。今後の分子分析の研究の必要性が感じられる。一方、ヒメサンゴガニTetralia属においては、サンゴの枝の間において青色、青紫色ないし青緑色など、さまざまな色および濃度に、いかにも蛍光を発するような美しい種が多いが、採集するとたちまち黒ずんだ色に変わる場合が多い。従来からの学名の混乱はこのような色彩変異と変色に原因があると考えられる。また、成長段階(個体の大きさ)によって、額縁や側縁の黒帯の状態が異なる種もあるようである。すべてが成長段階における変化であるのかどうか、さらに多数の標本を調べる必要性が感じられた。しかし、現実にはサンゴを壊すことができないため、多くの標本を効率よく採集することが難しい状態にある。また、多数の個体の採集と色彩の記録(撮影)を平行して進めることの困難を痛感した。本年度は八重山諸島西表島、石垣島において、造礁サンゴに共生するサンゴガニ類の採集調査を行なった。ミドリイシ類は海底より引き上げたサンゴ塊を逆さまにして枝の間からサンゴガニ類を取り出した後、海底に戻した。ハナヤサイサンゴやテーブルサンゴ類は海底に強く固着しているため、干潮時に露出したサンゴ塊の枝の間からピンセットなどを用いてサンゴガニ類を追い出すことにより採集した。効率はよくなかったが、サンゴを壊すことなく採集する方法が他にないための止むを得ない方法である。採集後に写真撮影を行い、生時の色彩を記録した。しかし、ヒメサンゴガニ属の個体は多くが蛍光を発するような独特の色彩で、水中から引き上げたカニではそれらは消滅する傾向があった。採集されたサンゴガニ類の標本はアカホシサンガガニTrapezia wardi Serene,アミメサンゴガニT.septata
個の動作と全体の挙動の関連性に着目した無線ネットワークの解析

本研究では無線ネットワークにおいて「個」の動作がネットワーク全体の振る舞いに及ぼす影響をモデル化するという独自の解析アプローチを提唱し,ネットワーク構成,負荷特性,フレームの種類などに依存しない解析式の導出に挑戦した.研究成果として,直線状のネットワークのトポロジにおいて,フレーム長,双方向フローの比,送信負荷に依存せずスループット,遅延を解析的に導出できるようになった.さらに自律分散動作する端末がネットワークを構成することにより生じる特別なネットワークダイナミクスをいくつか指摘し,その発生メカニズムを明らかにした上で,解析的にそれらの現象をモデル化することに成功した.無線マルチホップネットワークは、既存のネットワークインフラを必要としないため、非常時の一時的なネットワーク、無線ホームネットワーク、ITSなどへ利用が期待されている。しかし、複数の端末が自律分散的に動作するため、ネットワーク全体の挙動や特性を解析的に把握することは極めて複雑で困難な問題となる。スループット、平均遅延などのネットワークの諸特性はシミュレータを用いたシミュレーションで評価することが多い。しかし、統計データを得るまで膨大な時間を要するという本質的な欠点がある。一方、「解析」は一旦解が求まれば短時間に結果を把握できる。さらに数式から多くの情報を入手でき、評価に数学的な保証が加わるなど多くの利点を得られる。無線ネットワークの特性解析として、Bianchiによって提案されたマルコフ過程に基づく確率論的解析手法が知られており、この手法に端を発し様々な条件下で深い議論が展開されている。しかし、これら一連の議論はシングルホップを想定したものであり、スループットや遅延特性は複数の端末が同時に送信を開始することに起因するフレーム衝突率に支配される。一方、無線マルチホップネットワークでは、隠れ端末問題に起因するフレームの衝突が支配的であり、その影響を組み込んだ新しい理論の構築が必要である。本研究では無線ネットワークにおいて、ネットワークを構成する「個」の動作がネットワーク「全体」の振る舞いに及ぼす影響をモデル化するという独自の解析アプローチを提唱し、任意のネットワークトポロジや送信負荷を与えたときにネットワーク上のスループット、平均遅延、衝突率などの統計データを解析的に表現することに挑戦する.本研究の成果はネットワークの本質を解析的に明な形で理解することにつながり、今後の無線ネットワークの発展においてブレークスルー技術になりうる。無線マルチホップネットワークは、既存のネットワークインフラを必要としないため、非常時の一時的なネットワーク、無線ホームネットワーク、ITSなどへ利用が期待されている。

一方、無線マルチホップネットワークでは、隠れ端末問題に起因するフレームの衝突が支配的であり、その影響を組み込んだ新しい理論の構築が必要である。本研究では無線ネットワークにおいて、ネットワークを構成する「個」の動作がネットワーク「全体」の振る舞いに及ぼす影響をモデル化するという独自の解析アプローチを提唱し、任意のネットワークトポロジや送信負荷を与えたときにネットワーク上のスループット、平均遅延、衝突率などの統計データを解析的に表現することに挑戦する.本研究の成果はネットワークの本質を解析的に明な形で理解することにつながり、今後の無線ネットワークの発展においてブレークスルー技術になりうる。平成24年度は、個の動作を表す解析表現と通信負荷に依存しないマルチホップネットワーク全体の振る舞いを関連付けるための解析手法の確立に取り組んだ。そのための具体例として、直線状のマルチホップネットワークにおける片方向通信の非飽和、最大、飽和スループット解析、および遅延解析を行った。すべての端末が送信範囲内にあることを想定した時、「個」である各端末の振る舞いはBianchiによって提案されたマルコフ過程で記述される。その振る舞いを結合する表現として、各端末のフレーム保持確率とフロー制限という概念を融合することを提案し、その妥当性を検討した。ボトルネックとは、あるフローの最大スループットを決定するリンクを指し、ボトルネックの最大スループットがネットワークの最大スループットを決定するという性質をもつ。そのボトルネック端末は、すべての端末の中でフレーム保持確率が真っ先に1となる端末と表現される。さらに、隠れ端末による衝突と同時送信による衝突を同時に考慮した解析表現を提案明日。これらのアイディアにより、個々の振る舞いとネットワークの特性を関連付けることに成功し、直線状のマルチホップネットワークにおける片方向通信のモデル化がほぼ完成したといえる。さらに、QoSを装備するIEEE802.11eをマルチホップネットワークに適用した時の最大スループット解析を行った。IEEE802.13eではAIFSと呼ばれるフレーム送信の差別化を図る時間、および、CWがアクセスカテゴリによって異なることにより送信機会に差を持たせ、QoSを実現する。この特徴をZoneという概念を用いることによって表現することに成功した。ただし、現段階では隠れ端末が存在しない場合についての解析に留まっており、今後さらなる条件の一般化が必要となる。平成23年度は、個の動作を表す解析表現とマルチホップネットワーク全体の振る舞いを関連付けるための解析手法の確立に取り組んだ。
カルシウムカルモデュリン依存性プロテインキナーゼIの細胞機能制御に関する研究

カルシウム/カルモデュリン依存性プロテインキナーゼ(CaMK)は、カルシウムシグナリングにおける主要なプロテインキナーゼである。CaMKに関してはCaMKIIの機能についての知見が比較的多く得られており神経伝達物質の合成、放出、長期増強などの神経可塑性現象への関与が示されてが、他のCaMKが同定、クローニングされCaMKIIの生理機能と考えられていたものを見直す必要性が生じてきた。本研究では、今までに生体内での基質がほとんど知られていないCaMKIに注目し、このCaMKIによってリン酸化される基質を同定することによって神経細胞におけるCaMKIの細胞機能制御機構を解明することを目的とした。我々はこれまでに、CaMKIIだけでなくCaMKIが神経型一酸化窒素合成酵素nNOSのリン酸化し、その活性を制御する事を明らかにしてきたが、本研究によりこのS847のリン酸化が実際の神経細胞内で起こること、その結果nNOS活性が抑制されることを神経系の培養細胞NG-108を用いて新に報告した。また、シナプス小胞関連蛋白質シナプシンIは、CaMKIα、CaMKIIなどによってリン酸化され、このリン酸化が神経伝達物質の放出を制御すると考えられているが、今回新に、CaMKIβ2がシナプシンIをリン酸化することを明らかにし、そのリン酸化部位を同定した。これらの結果は、シナプシンIの部位特異的なリン酸化が神経伝達物質の放出を制御し、その制御にはCaMキナーゼIβ2を含むCaMキナーゼカスケードが関与している可能性を示すものである。これについては、今後も更に検討していく予定である。CaMキナーゼIはCaMキナーゼキナーゼによってリン酸化され活性が著しく上昇することが知られているが、カルモデュリン(CaM)以外に活性を制御する因子は報告されていない。カルシウム結合蛋白質の中では、NCS-1がある種のカルモデュリン依存性酵素を活性化するという報告がなされているがCaMキナーゼIに関しての検討はなされていない。今回、我々は新たにニューロカルシン(NC)がCaMキナーゼIの活性を制御する可能性を見い出した。NCはCaMに代表されるカルシウム結合蛋白質に特徴的に見られるEFハンド構造を3つ持つカルシウム結合タンパク質であり、神経細胞に特異的に発現していることが知られている。このNCのCaMキナーゼI活性に与える影響を検討した結果、CaM存在下でNCはCaMキナーゼIβ2の活性を上昇させた。この時NCはCaMと競合せず、過剰量のCaM存在下でも活性化がみられた。これらの現象はCaMキナーゼIの活性化が既知のカルモデュリンとCaMキナーゼキナーゼによるものだけでなく、複数の要因によって制御されている可能性を示すものである。又、CaMキナーゼのターゲット因子の一つとして神経型一酸化窒素合成酵素(nNOS)をとりあげ、リン酸化とその活性制御の関連をin vitro及び細胞内で検討して結果、CaMキナーゼIIによるnNOSのSer847のリン酸化が神経細胞内でのnNOS活性を抑制することが示された。これまでの研究によりCaMキナーぜIに関してもin vitoroの実験系ではnNOSをリン酸化しその活性を押さえることを報告しているので、今後はCaMキナーゼIの細胞内での機能性御機構の解明につなげてゆきたい。
流れ問題の原始変数を扱う領域分割モルタル要素解法の研究

非圧縮Navier-Stokes方程式で記述される流れ問題の原始変数を扱う風上風下点選択型有限要素スキームに対する領域分割モルタル要素法の適用を検討した。このスキームは,(1)風上風下点選択型近似(Tabata-Fujima,1991)は境界層内の流れを精度良く近似し,高Reynolds数流れの挙動を良く捕えることができる,(2)流速P2同相P1/圧力P1要素(Bercovier-Pironneau,1979)は下限上限条件を満たしていて不自然な圧力振動が生じる恐れはない,(3)整合離散化圧力Poisson方程式による解法(Greshoら,1984)はNavier-Stokes方程式の混合型有限要素近似に整合するため,内部流,外部流を問わず任意の流れ問題に適用できる,などの特長を持つ。領域分割法の適用は,流速と圧力に関して部分領域毎にP2同相P1/P1要素の有限要素空間を構成し,部分領域間の流速の連続性を拘束条件とするモルタル要素法の形で定式化した。最終的に解くべき方程式のサイズはモルタル関数の離散空間の自由度となり,元の整合離散化圧力Poisson方程式のサイズより小さい。モルタル関数の離散化に関して3種類の有限要素空間,(1)P2同相P1要素,(2)P2同相P1要素で各界面両端の節点の自由度を消去した要素,(3)P1要素,を用いて試験問題での数値結果の比較を行った。その結果,3つ共に流速と圧力に関して最良近似誤差が達成されること,後者の2つでモルタル関数が応力ベクトルに収束すること,が観察された。次にモルタル関数にP1要素を用いてキャヴィティ内流れの計算を行い,プロセッサ数を増やしたときに計算時間が短縮することを示した。また,Dirichlet境界条件のみの問題において,圧力とモルタル関数を連動して正規化する方法を示した。この結果を含めて,学位論文(Thesis)としてまとめた。
析出物を用いた易加工性組織形成と高強度化による革新的マグネシウム合金圧延材の開発

アルミニウム合金並みの高強度と優れた常温加工性を備えた高強度易加工性マグネシウム合金圧延材を開発した。Mg-Zn-Zr合金をベース合金として用い、Caの微量添加、および圧延時の溶体化処理により圧延材に形成するマグネシウム母相の底面の強い配向を低下させた。その結果、エリクセン値にして7.5 mmの大きな室温加工性を得ることができた。引張試験の結果、溶体化処理後の試料で0.2%耐力は176 MPaで、引張強さは265 MPa、29%の伸びを示し、200°Cで時効処理すると、0.2%耐力は192MPa、引張強さは270 MPaまで向上し、自動車のボディパネルに応用する上で十分な強度が得られた。平成26年度は、第2相粒子を分散させた合金や、微量元素を添加した合金をモデル合金として用い、変形中の動的再結晶挙動や、集合組織形成との関連を調査し、優れた加工性を有する圧延材として有望であるランダム配向した等軸粒組織を形成する合金組成と加工条件を提案することを目的とした。まず、希土類金属の微量添加の集合組織への影響について調査した。Mg-0.01at.%Gd合金とMg-0.06Gd合金を作成し、押出加工を行い、集合組織を解析した所、Mg-0.06Gd合金は、Mg-0.01Gd合金に比べて結晶の配向がランダム化されていた。透過型電子顕微鏡を用いて組織を観察した所、結晶の配向がランダム化されていたMg-0.06Gd合金の結晶粒界にはGdが偏析していることが確認され、また、粒内ではGdがクラスターを形成していた。一方で、Mg-0.01Gd合金では、結晶粒界への合金元素の顕著な偏析が観察されなかったことから、希土類金属であるGdの結晶粒界への偏析が集合組織形成に決定的な影響を及ぼしていることが示唆された。次に、Mg-Zn合金において、Zrが加工中の組織形成に及ぼす影響を検討した。Zrを含まないMg-Zn合金では、加工初期に加工前組織の結晶粒界上に再結晶粒が形成し、加工度が大きくなると再結晶領域が粒内に広がり、最終的に完全再結晶組織が形成される。一方、Zrを添加すると、加工前の組織が微細化される。その結果、加工初期には、Mg-Zn合金に比べて高密度の再結晶粒が、粒界上に形成されるが、Mg(Zn,Zr)相が再結晶粒の成長を抑制するので、Mg-Zn合金に比べて微細な再結晶組織が形成される。このことから、熱的に安定なナノスケールの第2相粒子の分散の制御が結晶粒サイズの制御を行う上で重要であることがわかった。平成26年度までの研究の結果から、Mg-Zn系合金が優れた常温加工性を示す材料として最も有望な系であると判断し、平成27年度はMg-Zn系合金に焦点を絞り、ランダム配向した結晶粒より構成される圧延材の開発に着手した。前年度に行ったMg-Gdモデル合金の押出加工材の微細組織解析の結果から、Gdの微量添加が加工後の試料の結晶粒をランダム配向化する上で非常に効果的であることを確認した。そこで、Gdより安価で、かつ同様の効果が期待できるCe、Caを系統的にMg-Zn合金に添加した合金を作製し、圧延加工を行った。その結果、時効硬化による強化が期待できるようなZn濃度が比較的高濃度の合金の場合、CeよりもCaの添加が底面の集積度の低下により効果的であることがわかった。次に、粗大結晶粒より構成される組織を有するマグネシウム合金は、加工中に双晶変形が容易に起こり、それを起点として生ずるクラックを主要因とした割れが起こるために圧延が困難となる。そこで、高温でも安定な析出物を形成し、圧延前の溶体化処理、および圧延中の粒成長を抑制が期待できるZr、Mnを微量に添加した材料をCaを添加したMg-Zn合金を作製した所、良好な圧延性を有し、かつ底面の集積度が低い圧延材を作製することができた。上記の通り作製したMg-Zn-Zr-Ca合金を種々の条件にて圧延、溶体化処理を行い、底面の配向度や結晶粒径を色々に変化させた試料を作製し、強度、常温加工性をそれぞれ引張試験およびエリクセン試験によって評価した。その結果、マグネシウム合金としては極めて高いエリクセン値である7.5mmを達成した。以上の結果から、結晶粒径が10ー20ミクロン程度で、底面の集積度の低い再結晶粒組織を形成することによって、マグネシウム合金に優れた常温加工性を付与できることがわかった。これまでのところ、マグネシウム合金としては極めて高いエリクセン値を有する材料の開発に成功し、本研究の中で最大の課題をクリアしつつある。今後時効特性、および強度評価を行い、高強度化に向けた組織制御を行えば目標は達成できると考えられるので、研究は順調に進捗していると考えられる。平成28年度は、平成27年度に開発したマグネシウム合金としては極めて優れた常温加工性を示すMg-Zn-Zr-Ca(ZKX)合金をとして、Znの濃度を2%から6%の範囲で変化させることで生ずる組織変化が室温における成形性と強度に及ぼす影響について検討を行い、高強度高成形性時効析出型マグネシウム合金板材の開発に取り組んだ。

圧延直後の試料は母相の底面が板面法線方向に強く配向し、配向度もZn添加量によらず同程度であった。溶体化処理(T4処理)によって底面の配向度は低下する傾向にあるが、特にZn濃度の低い試料ほど配向度は大きく低下する傾向にあった。特に、ZKX300合金でエリクセン値にして7.9mm、ZKX200合金で7.8mmのアルミニウム合金並みの常温加工性示すことが分かった。一方、溶体化処理後の時効処理(T6処理)による強度増加はZKX300合金が最も低かった。Zn濃度が3%以上の試料では析出相としてMgZn2相が析出するため、析出物の数密度が最も低いZKX300合金の強度が最も低く、150MPa程度であった。Zn濃度が2%の試料では、析出相がMgZn2相から直径数nm程度の単原子層規則G.P.ゾーンに変化し、数密度が大きく上昇するため、ZKX300合金に比べてより大きな析出強化量が得られ、ZKX200合金の0.2%耐力は210MPa、引張強さは250MPa程度であった。以上の通り、合金組成を希薄化することにより、アルミニウム合金並みの優れた室温成形性と200MPa以上の0.2%耐力を付与させることができた。開発合金の特性は、自動車のボディパネルとして使用する際に要求される力学特性を有するだけでなく、ピーク時効に至るまでの時間も1時間も要さないため、焼付硬化型合金として使える可能性がある。アルミニウム合金並みの高強度と優れた常温加工性を備えた高強度易加工性マグネシウム合金圧延材を開発した。Mg-Zn-Zr合金をベース合金として用い、Caの微量添加、および圧延時の溶体化処理により圧延材に形成するマグネシウム母相の底面の強い配向を低下させた。その結果、エリクセン値にして7.5 mmの大きな室温加工性を得ることができた。引張試験の結果、溶体化処理後の試料で0.2%耐力は176 MPaで、引張強さは265 MPa、29%の伸びを示し、200°Cで時効処理すると、0.2%耐力は192MPa、引張強さは270 MPaまで向上し、自動車のボディパネルに応用する上で十分な強度が得られた。集合組織、結晶粒サイズの制御を行う平成26年度は、優れた加工性を有する圧延材として有望であるランダム配向した等軸粒組織を形成する合金組成と加工条件を提案することを目標としたが、加工後の結晶粒のランダム配向化に効果的な合金元素や結晶粒サイズの制御方法に関する知見を得ることができている。よって、おおぬね順調に研究は進展していると考える。平成28年度は、これまでに達成した優れた常温加工性の更なる向上を狙いながら、当初の計画通り、2次加工後の時効処理によって300MPa程度の0.2%耐力、15%以上の伸びを示す圧延材の開発に取り組む。常温加工性のさらなる向上を達成するため、2次加工中の組織をEBSD、及びTEMを用いて精緻に解析し、優れた常温加工性を付与する上で重要な微細組織因子を解明し、圧延プロセス、および熱処理条件の最適化を図る。また、目標とする強度を達成させるため、開発合金の時効特性の評価、および時効処理により形成される組織の評価を行い、時効による強化の可能性について検討を並行してすすめる。もし、分散する析出物が粗大で、時効による強化量が低いことが予想される場合は、更なる微量元素の添加、もしくは2段時効によって析出組織の微細化を図ることで問題を解決し、析出強化による強化量を最大限に向上させ、時効析出によって100150MPa程度の強化が可能な合金を開発する。28年度が最終年度であるため、記入しない。微細組織解析平成27年度は、当初の計画通り、ランダム配向した等軸結晶粒により構成される組織の形成が可能な圧延工程を設計することを第一の目的とする。
ビザンティン帝国辺境における「聖母の眠り」図像の諸相

平成29年度はキプロス島をフィールドとし平成30年3月に現地調査を行った。事前の文献調査でキプロスでは「聖母の眠り」図像が本来定位置とする西壁にない事例があることを把握していたが、それを実地で確認できた。文献では写真資料を得られなかった聖堂も多かったが、現地の古美術局及び主教座より撮影許可を得ることが出来、資料収集に努めた。Asinou村Panagia Phorbiotissa聖堂や、Lagoudera村Panagia tou Araka聖堂といった他地域でも現存作例が多くない12世紀の聖堂を始めとして、「聖母の眠り」図像を持つ聖堂を重点的に調査した。超広角レンズを導入したが、これにより聖堂内の図像配置を俯瞰的に確認できる写真を撮影することが可能となった。「眠り」図像は持たないものの、Panagia tou Aaraka聖堂と同一画家の手によるとされるPaphos近郊Agios Neophytos修道院Engleistraの内部は、非常に狭隘かつ不規則な壁面をもつがこの広角レンズにより図像配置を理解できる画像を得ることが出来た。興味深い作例としてPaphos近郊Geroskipouに在るAgia Paraskevi聖堂が挙げられる。北壁には「磔刑」が描かれるが、それは以前に描かれていた「聖母の眠り」を塗りつぶす形となっていることが、&#21085;落した「磔刑」の一部から「眠り」図が覗くため分かる。北壁自体が「眠り」図として異例の配置であるが、聖堂装飾を塗り直す際、別の場所に描き直されたものと思われる(現存せず)。キプロスにあっては「眠り」図の配置が安定しなかったことを示唆する作例と言えよう。今回の調査で得られた資料を比較検討し、キプロスにおける「眠り」図の特色について、さらに過去に調査したジョージア等と合わせ辺境における図像の諸相について論文を執筆予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。
高令者の生活の質(効用)の水準と保健福祉サービスの影響に関する研究

急速な高齢化社会を迎えつつある我が国において,今後の保健福祉サービスのあり方を考える上で,住民の健康状態を適切に評価すること,さらに健康状態とともに医療費増加の関連要因についての検討は重要な課題と考えられる。そこで,高齢者の健康状態を総合的に把握することを目的として,生活の質(効用)による評価を実施するとともに,保健福祉サービスおよび生活様式が,生活の質にどのような影響を与えているかを検討したいと考えた。つぎに,医療費の増加に影響する要因を検討する目的で,保健福祉サービスおよび生活様式,生活の質の項目について,経済学的分析を実施した。その結果,生活の質を指標として効用(ultility,死亡0,健康1)は,70歳以上の高齢者で低下し,また男女間差を認めた。地域別には,ほとんど差を認めなかった。また,生活の質の構造を因子分析により検討した結果,効用と他の指標(幸福感,多属性の健康状態)との相互関連性を認めた。また,医療費に関連する要因としては生活の質が最大の要因であることが示唆された。また,生活の質(効用)の測定法として世界的に広く用いられているEuroQoL(York大学)を用い検討を行った結果,諸外国の調査結果と良く一致しており,また,地域調査(評点尺度)による測定結果とも相関が認められた。一方,生活の質を多属性効用調査票(McMaster大学)により測定した。その結果,視力および聴力,会話,移動,手指機能,感情,認知能力,疼通の8属性により生活の質が把握できた。また,多属性効用値関数により効用値(健康1,死亡0)を推定した結果,40歳-60歳の対象者では,男女それぞれ0.61,0.60,65歳以上では,0.60,0.56であった。この効用値は評点尺度と比較的近似していた。本年度は当初の計画に基づき研究を実施,以下の結果を得た。1)コホートの設定とベース・ライン調査A県の長寿フォローアップ研究の対象4市町村において,対象地域の40歳以上の国民健康保険加入者30,386人としてベースライン調査を実施した。有効回答数(率)は,14,940(49.2%)であった。調査項目は,生活の質および効用,保健および福祉サービスの利用状況を用いた。また,このコホートに対して,医療費のデータとして,国民健康保険レセプトのデータベースを用い,ベースライン調査結果とのレコード・リンケージを実施した。2)効用による生活の質の評価生活の質の指標として効用(ultility)を用い,性,年齢,地域別に比較検討を行った。効用値(死亡を0,健康を1)は,70歳以上の高齢者で低下し,また男女間差を認めた。また,多属性の生活の質においても,その水準の低下と年齢との関連を認めた。3)生活の質の測定法の妥当性の評価生活の質(効用)の測定法として,世界的に広く用いられているEuroQOL(York大学)および多属性効用調査票(McMaster大学)を用い検討を行った結果,諸外国の調査結果と良く一致しており,また,地域調査(評点尺度)による測定結果とも相関が認められた。地域住民を対象とした生活の質を多属性効用指標により測定した。測定方法としては,国際的に標準化が試みられているMcMaster多属性効用指標を用いた。その結果,以下の結論が得られた。

1)正式な効用指標調査により各属性の効用レベルを見ると,感覚では視力に低下が認められた。また,移動,手指機能では効用レベルの低下はほとんど認められなかったが,感情,認知能力,疼痛では低下が認められた。この結果は,女性の調査結果とも一致していた。2)簡易の効用指標調査により,各属性の効用レベルを見ると,上記と同様に,感覚では視力に低下が認められた。3)多属性効用指標の調査結果から,効用値関数により効用値を算出すると,男女の値は,40歳-60歳代で0.61,0.60,さらに65歳以上で0.60,0.56を示した。これらの値は,評点尺度による効用値とほぼ一致していた。以上の結果から,多属性効用による生活の質の評価は有効と考えられ,しかも単一の効用値が推定できた。その妥当性および信頼性については,さらに今後,諸要因の検討が必要と考えられた。
ソバの生態型制御にむけた結実時期および登熟期制御因子の解析

本研究の目的は,普通ソバの栽培地域/作期を制限する生態型に関わる遺伝子座の特定である.ソバの生態型とは,日長応答性の違いから区分される3つの型ー感光性の弱い夏型・強い秋型・その中間型ーであり,これまで生態型に関わる遺伝解析は日長に応答した開花期の早晩性に着目して進められてきた.しかし,申請者のこれまでの研究から,ソバの生態型は開花期よりも開花後の結実時期・登熟期に強く制限される可能性が見えてきた.そこで本研究では,日長に応答した結実時期・登熟期の早晩性に着目し,その制御に関わる原因遺伝子座の特定を目的としている.本年度はまず,生態型の異なる世界のソバ遺伝資源を用いた栽培試験から,ソバの生態型が開花期よりも登熟期に強く制限されていること,また交配試験により,その要因は花粉側でなく柱頭側に起因することを明らかにした.遺伝解析においてはまず, Ion torrentの提供するAmpliSeqのシステムを用いることで,マーカー情報の乏しいソバにおいて,ゲノムワイドに座乗する500のマーカーセットを開発した.開発したマーカーセットおよびAmpliSeqによる多型解析技術を用いて登熟期に関するQTL解析を行った結果, 2つの独立したF2集団において,登熟期に関するQTLをそれぞれ検出できた.ソバにおける遺伝解析の基盤となるゲノムワイドなマーカーセットおよび次世代シーケンサを用いた解析システムを開発し,その解析システムを用いて登熟期に関わるQTLを検出できたため.本年度の成果より,ソバの生態型が日長に応答した登熟期の早晩性に強く制限さることが明らかになり,また遺伝解析の基盤となるマーカーセットおよび解析システムも開発できた.ただし,開発した500のマーカーセットの中にはoff-target増幅によりマーカーとして使用できないものもあったため,それらのマーカーを除き,比較的"疎"であった連鎖群に座乗するようなマーカーを追加し,より高精度なマーカーセットの作出を目指す.登熟期に関するQTL解析は年次反復をとり,その効果の安定性を検証する.本研究の目的は,普通ソバの栽培地域/作期を制限する生態型に関わる遺伝子座の特定である.ソバの生態型とは,日長応答性の違いから区分される3つの型ー感光性の弱い夏型・強い秋型・その中間型ーであり,これまで生態型に関わる遺伝解析は日長に応答した開花期の早晩性に着目して進められてきた.しかし,申請者のこれまでの研究から,ソバの生態型は開花期よりも開花後の結実時期・登熟期に強く制限される可能性が見えてきた.そこで本研究では,日長に応答した結実時期・登熟期の早晩性に着目し,その制御に関わる原因遺伝子座の特定を目的としている.本年度はまず,生態型の異なる世界のソバ遺伝資源を用いた栽培試験から,ソバの生態型が開花期よりも登熟期に強く制限されていること,また交配試験により,その要因は花粉側でなく柱頭側に起因することを明らかにした.遺伝解析においてはまず, Ion torrentの提供するAmpliSeqのシステムを用いることで,マーカー情報の乏しいソバにおいて,ゲノムワイドに座乗する500のマーカーセットを開発した.開発したマーカーセットおよびAmpliSeqによる多型解析技術を用いて登熟期に関するQTL解析を行った結果, 2つの独立したF2集団において,登熟期に関するQTLをそれぞれ検出できた.ソバにおける遺伝解析の基盤となるゲノムワイドなマーカーセットおよび次世代シーケンサを用いた解析システムを開発し,その解析システムを用いて登熟期に関わるQTLを検出できたため.本年度の成果より,ソバの生態型が日長に応答した登熟期の早晩性に強く制限さることが明らかになり,また遺伝解析の基盤となるマーカーセットおよび解析システムも開発できた.ただし,開発した500のマーカーセットの中にはoff-target増幅によりマーカーとして使用できないものもあったため,それらのマーカーを除き,比較的"疎"であった連鎖群に座乗するようなマーカーを追加し,より高精度なマーカーセットの作出を目指す.登熟期に関するQTL解析は年次反復をとり,その効果の安定性を検証する.当初購入を予定していた試薬と同等の機能を持つ低価格の試薬を購入し、経費を節減した。経費の節約により生じた未使用額については、今年度行う遺伝解析にかかる消耗品の購入に用いる。
金属-配位子協働的C-H結合切断を鍵とする単純アルカンからの精密有機合成

本研究では単純アルカンのカルボニル化合物への直接CH付加反応開発を目的とする石油・天然ガス中に最も豊富に存在する炭素資源であるアルカン類の合成的有効利用を目指し、炭素原子を直接求核剤とした有機合成を開発する。この目的達成のため、電子不足シクロペンタジエノン金属錯体による金属配位子協働的炭素水素結合切断という新規素反応を開発する。
米国企業の活性化と日本企業への含意-職場と労使関係の変化からの分析-

「米国企業の活性化と日本企業への含意-職場と労使関係の変化からの分析-」という課題に対し、アメリカにおいて再活性化が最も顕著であるといわれるもののひとつである製造業、その工場・製造現場の変化に焦点をあて研究を実施した。すなわち日米工場の職場・仕事慣行の比較を通じて、日本企業がアメリカ企業の活性化から何を学べるかを明らかにした。研究成果は次のとおりである。アメリカの製造業・工場は1980年代以降、著しく変容している。たとえばジャスト・イン・タイム生産方式の導入、譲歩的な労使交渉、パターンバーゲニングの減少、賃金制度の多様化などである。また工場内の職場においても、チームワークの導入、職場ルールの柔軟化など様々な変化がうかがえる。アメリカの工場はこうした新システムを、日本などいくつかの国々から導入し、それらがアメリカ企業の活性化に大きく寄与したといわれている。しかし工場の職場・仕事慣行の要である技能形成、コミュニケーション、苦情処理をみてみると、アメリカの工場は日本の工場から導入したといいながら、日本とは異なるシステムを用いていることがわかる。すなわち日本の工場ではワーカーたちは異常処理を含む統合技能を用い、職長中心のミドル・アップ・ダウンによる意思決定、一元的でインフォーマルな苦情処理が行われている。しかしアメリカ工場では、いまもワーカーたちは異常処理を含まない分離技能を維持し、一方で新しい自立的チームワークを導入し、またインフォーマルと組合を通じたフォーマルな二次元的苦情処理を利用している。アメリカの工場は、他国のシステム・慣行をそのまま導入したのではなく、アメリカ流に作り替え導入したといえる。このことは日本がアメリカ企業の活性化から学ぶ場合も、日本独自の環境に合わせた導入・適用が必要なことを教えている。1,本年度実施した調査・研究項目は以下の通りである。(1)アメリカ経済の回復、企業活性化の実態とマクロ的要因(2)アメリカ製造業とその労使関係の変容2,採用された調査・研究方法は下記の通りである。(1)アメリカ労働に関する日刊紙“Daily Labor Report"による情報収集と分析(2)アメリカのコ-ニング社、デンソ-・テネシー社、エプソン・アメリカ社での現地調査とコ-ネル大学における資料・情報収集、意見交換《1996年8月9月》(3)日本のセイコ-エプソン社、デンソ-社、ソニー等での現地調査と、国内大学・研究機関での資料・情報収集・意見交換《1996年8月1997年3月》3,上記を通じ、研究課題に関し、現時点において下記の知見が得られた。(1)顕著なアメリカ経済・企業の回復は、とくに情報関連産業によってリ-ドされているが、業種間、企業間に大きなバラツキがみられる。すべてのアメリカ企業の復調による、経済回復ではない。(2)アメリカ社会には、多くのレイオフや、一層の賃金の2極分化がみとめられる。経営側からも、“Restructuring is over"との声が聞かれ、ダウンサイジングの成果に疑問をいだく意見も出始めている。(3)製造職場とその労使関係の変容ポイントは、Skill Formation, Communication, Conflict Resolutionである。アメリカの職場はこの3点において、必ずしも日本と同じ方法を採用しておらず、日本の方法を作り替えながら導入しているといえる。(4)アメリカからの日本への示唆のひとつは、「職種・残業など職場における個人の選択の拡大」である。
妊婦・乳幼児を持つ親のインフルエンザワクチン接種の決定要因と促進への効果的な介入

WHO・米国予防接種委員会(ACIP)が重症化予防のために妊婦へのIV接種を推奨しているにもかかわらず、国内では妊婦のIV接種に関して検討された資料が少ない。また乳幼児を持つ親では、子どもの重症化予防のために自身が接種するべきことを認識していない人の割合が高い。本研究では、妊婦・乳幼児を持つ親におけるIV接種の疫学的効果の検討をそれぞれ行うとともに、IV接種の意思決定時または行動決定時の接種阻害要因を明らかにし、その結果を基にIV接種を促進するための介入研究に発展させる。
人為的活動起源トリウムの雲粒核形成メカニズムの解明

降水試料中の微量金属元素濃度およびトリウム同位体を測定し、人為的活動起源のトリウムの雲粒核形成に関する影響を調べた。降水試料のトリウム同位体比(230Th/232Th)は、平均的な地殻中の値にくらべて5-6桁高く、工業過程によるウランとトリウムの分別の影響が考えられた。また、トリウム同位体比が、溶存態と粒子態で大きく異なったことは、降水試料中のトリウムが複数の起源を持ち、降水中での溶け易さに違いがあったことを示している。人為的活動起源のトリウムが雲粒核の生成に関与している可能性を示すデータは、これまでのところ、春季の観測結果に限られている。そこで本研究計画では、年間を通しての降水試料を採取して、人為的活動起源トリウムの雲粒核形成に関する季節性を調べることを目指した。また、次年度以降に行う、雲粒核形成に関するメカニズムを解析するための室内実験用の試料として、エアロゾル試料を採取した。観測は、日本原子力研究開発機構の研究棟の屋上(茨城県の太平洋沿岸から約1キロメートル内陸に位置する)で行った。また、各観測期間について、後方流跡線解析による空気塊の起源推定を行った。表面電離型質量分析計を用いて極微量のトリウム同位体を正確に測定するために、ブランク低減化に取り組んだ。フィラメント由来のトリウムブランクを完全に除くことはできなかったが、フィラメントの前処理方法を改善することにより、ダークノイズの10倍程度に抑えることができた。トリウム濃度と吸湿特性を調べるための室内実験を予定していたが、実験に用いるために十分な量のエアロゾル試料を採取することができなかった。実試料を用いた実験の代わりに標準試料を用いて同様の実験をすることを計画している。人為的活動起源トリウムの雲粒核形成に関する季節性と、そのメカニズムを調べるために、降水試料およびエアロゾル試料を採取し、降水試料中の微量金属元素濃度およびトリウム同位体比を分析した。春季および夏季に採取した降水試料の微量金属元素フラックスの内、トリウムについては、降水フラックスとの間に高い相関が見られた。また、因子解析の結果、トリウムについては、アルミニウムや鉄などの土壌粒子とは異なる起源の存在が示された。また、降水試料中の全トリウム濃度に対する溶存態トリウムの割合が比較的に高い(2030%)という観測結果から、溶存態フラクション中のトリウムの起源は、土壌からの溶解よりも工業過程等を経てより溶解しやすい形態であったことが考えられた。これらの結果は、人為的活動起源のトリウムを含むエアロゾルが雲粒核として働き、水蒸気を凝結させて降水にまで発展したことを示唆している。後方流跡線解析による空気塊の起源推定の結果、降雨をもたらした空気塊は、東アジアの広域を通過して日本の東岸へ到達していた。春季の降雨について、1時間おきに降水試料を採取してトリウム濃度を測定したところ、トリウム濃度の変動は25%の範囲に収まった。降雨をもたらす雲の下に存在するエアロゾルが、雨水の降下に伴って除去されるウォッシュアウトによって除去される場合、エアロゾルに含まれていた元素の降水中の濃度は、時間の経過に伴って減少する。観測結果は、トリウム濃度の時間変動が小さく、レインアウトによってトリウムが除去されていることを示した。降水サンプラーを作成して、年間を通しての降水試料を採取した。降水試料は、経時変化を調べるために、降り始めからの時間ごとに採取した。採取した降水試料は直ちに濾過し、溶存態フラクションと粒子態フラクションに分け、両フラクションの以下の項目について分析・解析を行う。1.トリウム濃度とトリウム同位体比、2.土壌粒子の主要元素濃度(アルミニウム・鉄・チタン・スカンジウム)、3.人為的活動起源の元素濃度(鉛・バナジウム)、4.主要イオン濃度(硫酸・硝酸・亜硝酸・ナトリウム・カリウム・マグネシウム)、5.後方流跡線解析による空気塊の起源推定トリウム同位体比の分析は、表面電離型質量分析計で行う。極微量のトリウム同位体比を測定するため、測定時のイオン化効率を上げる目的で、ベンゼンを添加したフィラメントを用いた。これまで、炭素の供給源としてコロイダルグラファイトを添加する方法を用いてきたが、懸濁溶液という性質上、濃度の制御が難しく再現性にばらつきが見られた。ベンゼンを添加した場合は、コロイダルグラファイトと同様にトリウムのイオン化効率が上昇し、また再現性も安定していた。

今後は、トリウム同位体と土壌粒子の主要元素濃度・人為的活動起源の元素濃度の分析を継続し、それらの結果と後方流跡線解析による空気塊起源推定結果と合わせて解析を進める。地球化学平成27年度以降も、降水試料の採取と分析を継続する。また、トリウム濃度と吸湿特性を調べるための室内実験を実施する。室内実験については、トリウム含量を変化させたエアロゾル試料について、吸湿特性を調べる。具体的には、エアサンプラーでフィルター上に採取したエアロゾルを、超純水に懸濁させた後、添加するトリウム濃度を変化させた時の吸湿特性の変動を、タンデムDMA装置で測定する。雲粒形成能に関するパラメータの一つであるトリウム濃度を変化させて、吸湿特性がどのように変化するのかを調べる。平成27年度にトリウム濃度と吸湿特性を調べるための室内実験を北海道大学にて実施する予定であったが、研究の遂行状況から、この室内実験は平成28年度に実施する方が効率的であると判断し、研究計画を変更した。このため、室内実験のための消耗品費および出張旅費が次年度使用額として生じることとなった。平成28年度に延期した吸湿特性を調べるための室内実験に使用する消耗品の購入および出張旅費を支出する。
壷・甕の容量・粘土量を画像から算出する利用しやすいシステムの構築と公開

今年度の研究課題として、これまでの研究成果のまとめ、当システムのさらなる内容の充実をはかること、そして当システムを利用した具体的な研究成果をだすことの3点をかかげた。まずこれまでの研究成果のまとめとして、当システムの具体的な使用方法をマニュアル化した。それは、1.実測図の取り込みと保存、2.1ドット当たり情報量(K)の補正、3.体積計算、4.容積換算システムなどについて、その手続きを画像によってまとめ、全く知識のない人でも簡単に使えるようにした。今年度の大きな成果は、「関数による体積と器高のシミュレーション」によって、容積算出の自動化がはかられたことである。昨年度までの研究によって、計算上得られた数値は数多くあった。こうした多くの数値をいかに利用するかとの観点から、容器の高さと体積の関係を簡単な関数として表すことを考えた。つまり考古学の研究上、必要な任意の高さの体積を瞬時に示そうというわけである。研究の結果、かなり高次の多項式、7次ないし8次の多項式とするのが妥当であることがわかったのでプログラムに加えた。過去3年間で作り上げたものを`FNCT-VCALSystem-M1.0'、そして今回の「関数による体積と器高のシミュレーション」を加えたものを`FNCT-VCALSystem-M2.0'と呼ぶことにした。
マイクロリアクター内の微小反応場を活用する電解発生活性種の時間的・空間的制御

微小な流路内で化学反応を行うマイクロリアクターは、様々な分野で応用が期待されている反応デバイスであり、これを利用した研究は1990年代初頭から分析化学の分野で、また、最近は有機合成化学の分野でも大きな成果を挙げている。とくに大きな比界面積を有し迅速な溶液混合が可能といった特徴は、均一系反応よりもむしろ固ー液不均一系界面での反応のほうが効率化できるなど利点が多く、典型的な固ー液界面での反応である電気化学反応においても大変魅力的なものと言える。さらに、電気化学測定・分析の領域のみならず、電解合成の分野においては、マイクロリアクターの利点はこれだけではない。電極間距離がマイクロオーダーであり、「電解液の流れがリアクター内で厳密に制御されている」といった特徴を最大限に活用すれば、従来のバッチ式反応容器(フラスコやビーカー)では決して実現できなかった全く新しい電解合成反応や電解合成システムが構築できることも予想される。このような着想に基づき、平成25年度はマイクロリアクターを利用した「連続的レドックス反応システムの開発」に着手した。具体的には連続的レドックス反応によるハロゲン化フェノール誘導体からのジアリールエーテル合成をモデルに選定し、従来のバッチ式反応容器(フラスコやビーカー)では決して実現できなかった全く新しい電解合成システムが、マイクロリアクターの活用により構築できることを検証した。25年度が最終年度であるため、記入しない。さらに電気化学測定・分析の領域のみならず、電解合成の分野においては、マイクロリアクターの利点はこれだけではない。このような着想に基づき、今年度はマイクロリアクターを利用した「電解反応をキーステップとするカスケード反応システムの開発」に着手し、着想原理の妥当性を十分に示すことが出来た。具体的にはカテコールの電解還元による不安定o-ベンゾキノンの生成と引き続く求核剤(ベンゼンチオール類)との反応による二段階カスケード反応を高効率に目的生成物に導くことに成功した(収率:88%)。さらにそれぞれの反応システムの汎用性やリミテーションについても検証し、電解合成プロセスにおけるマイクロリアクター利用技術の基盤的指針を獲得した。電解反応をキーステップとするカスケード反応システムの開発を予定通りに実施し、着想原理の妥当性を十分に示すことが出来た。さらにそれぞれの反応システムの汎用性やリミテーションについても検証し、電解合成プロセスにおけるマイクロリアクター利用技術の基盤的指針を獲得することが出来た。本年度は電気化学マイクロリアクターの特徴を利用したカスケード反応システムを開発した。その中で合成ターゲットとなったキノン骨格から誘導される種々の化合物群は,合成化学的に重要なユニットであるので,天然物合成化学者との共同研究の可能性を積極的に推進したい。マイクロフローリアクターは,集積化だけでなく反応の選択性を上げることも可能である。
ハイパースペクトル画像計測によるりんご樹の栄養診断と収量推定・予測システムの構築

本年度は、前年度に構築したリンゴ成葉の窒素含有量の推定モデルを再検討した。具体的には、各成葉サンプルのハイパースペクトル画像計測によるスペクトル反射率のデータの一次微分値を算出して、それらと窒素含有量の化学分析値との統計解析を行った。その結果、前年度に特定した560、675、705nmの3波長のほかに、505nmの波長もリンゴ成葉の窒素含有量の推定に有効であることを明らかにした。さらに、その4波長の反射率データをハイパースペクトル画像から抽出し、新たに構築したモデルを適用して、リンゴ個葉と樹冠レベルの窒素含有量の空間的分布の可視化を行った。それにより得られた結果は、前年度のものと比較してより精度が高く空間的分布の可視化効果も向上した。研究期間全体では、リンゴ樹の栄養状態の評価法及び可視化技術の開発に重点を置いて研究活動を実施してきた。ハイパースペクトル画像計測および化学分析を行って、少数の波長のスペクトルに基づいた窒素含有量やクロロフィル含有量の推定モデルを構築し、リンゴ成葉と樹冠レベルの窒素やクロロフィルの空間分布の可視化に成功した。そういった成果をもとに実装技術が確立すれば、リンゴ樹の簡易栄養診断への応用が大いに期待できる。また、ハイパースペクトル画像計測による研究の展開に合わせて日立マクセル株式会社で開発中のライススキャンのリンゴ成葉の栄養状態評価への適用性も検証した。その結果、ライススキャンによるRGB画像データでもリンゴ成葉の窒素やクロロフィル含有量を推定できることが確認でき、リンゴ成葉の栄養状態を評価するための新たな葉色指数(LCI, Leaf Color Index)及びそのLCIをベースにした簡易なカラーチャートの開発に成功した。以上の知見を踏まえて、今後新たな簡便なリンゴ樹栄養診断のデバイスの開発を検討する予定である。本年度は、りんご樹の栄養状態の推定モデルの構築を目指し、ハイパースペクトルカメラImSpector V10(波長範囲360-1040nm)によるリンゴ成葉の窒素含有量の推定の可能性について検討した。実験では、本年度の夏と秋に弘前大学藤崎農場で栽培されている“ふじ"リンゴ樹より栄養状態が異なる成葉を採取しサンプルとした。ImSpector V10を用いて、成葉サンプルそれぞれのハイパースペクトル画像を計測した。その後、各成葉サンプルに対して、乾燥・粉砕処理を行い、全自動元素分析装置Vario EL cubeを用いて、各サンプルの窒素含有量の分析を行った。データ解析では、ハイパースペクトル画像からりんご樹における葉のスペクトル特性を抽出し、それらが窒素含有量との相関関係の解析を行った。MLR、PLSやANNなどを用いて、スペクトル特性から様々な窒素含有量の推定モデルの構築に取り込んだ。その結果、以下の知見を得た:1)MLRでは、単回帰分析で相関係数に特徴のある560、675、700nmの3波長を特定し、予測変数としてMLRモデルを構築した。モデルの構築と検証のR2値はそれぞれ0.74と0.56であった。2)PLS回帰分析では、3つの潜在変数を用いてモデルを構築した。モデルの構築と検証のR2値はそれぞれ0.72と0.60であった。よって、画像計測により迅速かつ非破壊的にリンゴ樹体の栄養状態の推測が可能であると示唆された。また、StellarNet社製の小型分光器BLACKCOMET-SR100(190-900nm)とDWARFStar-NIR-512(900-1800nm)を用いて、より幅広い波長範囲の分光データを収集して、新たな窒素含有量の推定モデルの構築を試みた。更に、日立マクセル株式会社の開発中のライススキャン新製品のりんご成葉の栄養状態評価への適用性の検証を行った。本年度に予定していた主な研究内容はおおむね順調に進展している。りんご樹の窒素栄養状態の推定モデルは既に構築しており、次年度に予定している窒素栄養の空間的分布の可視化・マッピングについての研究の展開に大きく寄与していくと考えられる。また、上述の本研究で予定していた実験の実施と同時に、StellarNet社製の小型分光器BLACKCOMET-SR100(波長範囲190-900nm)とDWARFStar-NIR-512(波長範囲900-1800nm)および日立マクセル株式会社開発中のライススキャンという新製品のりんご成葉の栄養状態評価への適用性の検証を行った。これらの試みによって、新たな研究につながるアイデアはいくつか生み出された。次に、本年度に予定しているりんご果実判別モデルの構築をも展開している。秋に果実のなるリンゴ樹のハイパースペクトル画像から、葉と果実のスペクトル特性およびテクスチャ特徴をそれぞれ抽出し、スペクトル特性あるいはテクスチャ特徴から葉と果実を判別できるモデルの構築に取り組んでいる。次年度から、これについての研究は今までに得られた成果を基に、加速的に進展していくと計画している。本年度は、ハイパースペクトルカメラImSpector V10を用いてリンゴ成葉の栄養状態の空間的分布の可視化について検討した。実験では、昨年度と同様に弘前大学藤崎農場で栽培されているリンゴ樹より栄養状態が異なる成葉を採取しサンプルとした。各成葉サンプルに対してハイパースペクトル画像計測と窒素含有量の化学分析を行った。それにより取得したデータを用いて昨年度にすでに開発した窒素含有量の推定モデルを再構築した。その結果、モデルに用いた560、675、700nmの3波長またはそれらの付近の波長がリンゴ成葉の窒素含有量の予測に有効な波長であることが確認された。