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ヒオウギの麻ひ性貝毒に関する研究

ヒオウギPSP成分:有毒ヒオウギChlamysrobilis中腸腺を常法により, 80%エタノール(PH_2)で抽出し,脱脂綿,限外〓過し, Bio-GelP-2およびBio-Rex70を用いるカラムクロマトグラフィーに付して毒を精製し,得られたPX, GTXおよびSTXの各画分をHPLC,電気泳動およびTLC分析に付したところ, PX画分はPX_<1, 2>, GTX画分はGTX_<5, 6>の既知両成分のほか未知の2成分,またSTX画分は未知の2成分からなっていた.主要成分であるSTX画分の未知成分については,諸性状からdecarbamoylsaxitaxin(decarbamoyl STX)と推測されたので,これを調整して,各種分析に付してその異同を調べたところ,両者は一致し主要未知成分をdecarbamoylSTXと同定した.ヒオウギ各組織ホモジネートのPSP変換能:ヒオウギPSPは既知PSP成分を殆んど含まないユニークなもので,これは,この貝の体内のPSPを変換させる作用によると考えられたので,各部位(鰓,足,解柱および内蔵)のホモジネートにマガキCrassostrea gigasの部分精製毒を加え,インキュベートしたところ, decarbamolSTXの生成が内蔵ホモジネートを用いた場合にのみ認められ,変換酵素の存在が示唆された.関連してマガキ毒の代りにホタテガイPatinopecten yessoensisの部分精製毒を使用したところ, decarbamoylSTXの生成はほとんどみられなかった.各種処理後のヒオウギ内蔵ホモジネートのPSP変換能:ヒオウギ内蔵ホモジネートにPSP変換酵素の存在が示唆されたので,このホモジネートを加熱酸およびエタノールで処理した後,マガキ毒に対する変換能の存否について検討した結果,いずれの場合もPSP変換能がほぼ完全に失われた.これはヒオウギ内蔵ホモジネートのPSP変換能力が何らかの酵素による可能性をさらに強めるものと考えられた.ヒオウギPSP成分:有毒ヒオウギChlamysrobilis中腸腺を常法により, 80%エタノール(PH_2)で抽出し,脱脂綿,限外〓過し, Bio-GelP-2およびBio-Rex70を用いるカラムクロマトグラフィーに付して毒を精製し,得られたPX, GTXおよびSTXの各画分をHPLC,電気泳動およびTLC分析に付したところ, PX画分はPX_<1, 2>, GTX画分はGTX_<5, 6>の既知両成分のほか未知の2成分,またSTX画分は未知の2成分からなっていた.主要成分であるSTX画分の未知成分については,諸性状からdecarbamoylsaxitaxin(decarbamoyl STX)と推測されたので,これを調整して,各種分析に付してその異同を調べたところ,両者は一致し主要未知成分をdecarbamoylSTXと同定した.ヒオウギ各組織ホモジネートのPSP変換能:ヒオウギPSPは既知PSP成分を殆んど含まないユニークなもので,これは,この貝の体内のPSPを変換させる作用によると考えられたので,各部位(鰓,足,解柱および内蔵)のホモジネートにマガキCrassostrea gigasの部分精製毒を加え,インキュベートしたところ, decarbamolSTXの生成が内蔵ホモジネートを用いた場合にのみ認められ,変換酵素の存在が示唆された.関連してマガキ毒の代りにホタテガイPatinopecten yessoensisの部分精製毒を使用したところ, decarbamoylSTXの生成はほとんどみられなかった.各種処理後のヒオウギ内蔵ホモジネートのPSP変換能:ヒオウギ内蔵ホモジネートにPSP変換酵素の存在が示唆されたので,このホモジネートを加熱酸およびエタノールで処理した後,マガキ毒に対する変換能の存否について検討した結果,いずれの場合もPSP変換能がほぼ完全に失われた.これはヒオウギ内蔵ホモジネートのPSP変換能力が何らかの酵素による可能性をさらに強めるものと考えられた.西日本における麻ひ性貝毒(PSP)研究の資とするため、最近養殖対象としてクローズアップされている二枚貝とヒオウギChlamysnobilisのPSPの成分組成等に検討を加えた。すなわち、毒化したヒオウギ(大分県産)の中腸腺を3倍量の80%エタノール(pH2)で抽出後、ジクロルメタンで脱脂した。このものをDiaflo YM-2membrane(Amicon)により限外濾過し、次いでBio-Gel P-2(Bio-Rad Labs)およびBio-Rex70(【H^+】型:Bio-Rad Labs)を用いる各カラムクロマトグラフィーに順次付して毒を精製し、protogonyautoxin(PX),gonyautoxin(GTX)およびsaxitoxin(STX)の3画分を得た。各画分について、PSP分析常用されている方法(電気泳動,TLC等)、ならびに新たに開発した高速液体クロマトグラフィー(HPLC法)によりその成分組成を調べた。このHPLC法においては充填剤に逆相シリカ系ODSS-5を、イオンペア剤にheptanesulfonic acidをを用いた。また、移動相には1%または20%メタノール-0.05Mリン酸塩緩衝液(pH7.0)を、蛍光発色剤には過ヨード酸塩を用い、励起波長は344nmとし、388nmにおいて測定した。

電気泳動ならびにHPLC分析の結果は、前記のPX画分が【GTX_8】および同エピマーから成ること、GTX画分が【GTX_5】,【GTX_6】の既知両成分のほか未知の2成分(A,B成分と仮称)から成ること、またSTX画分が未知の2成分(C,D成分と仮称)から成ることを示した。TLC分析の結果や、塩酸水解物の諸分析結果も上記の結果を支持するものであった。未知4成分のうちCについては、種々検討の結果、ウモレオウギガニ等PSP毒化ガニによくみられるneoSTXのdecarbamoyl体と推定された。残余の3成分についても類似化合物の可能性が孝えられる。
自発的な運動における特徴的な動きから観る発達過程の追跡的研究

本年度は昨年度から継続して幼稚園における自発的な活動を捉えるために、本科研費で購入していたGPSによる移動軌跡の調査と自然豊かな地域の運動能力と認知機能について調査した。また、第73回日本体力医学会大会で一昨年までの調査結果を「子どもの特徴ある動きから運動能力の発達過程を探る」というテーマで発表した。1)幼稚園では、GPSセンサを用いて移動の速さと移動軌跡を測定した。保育時間中の子ども8名の動きを記録(男子4117.8m、女児3165.0m)した。一昨年より距離と歩数の平均、移動時の最高スピードは増加したが、距離や歩数が減少した子どももいた。子どもの運動能力や活動の実態を知る方法としてGPSセンサを利用すると、体力測定とは異なった側面を知ることができる可能性が判明した。2)豊かな自然環境の地として、沖縄県竹富町教育委員会管轄の3校の3ー5年生54名を対象に、認知機能の尺度となるgo/nogo検査、心理的不安尺度を測るSTAICというアンケート、20項目からなる生活実態調査を行い、併せて学校で測定する新体力テストの結果と照合した。認知機能検査からは、1学年の進行に伴って不活発型が無くなる好ましい傾向と、2興奮型が5年生男子で多いという特徴が判明した。心理不安については、5年生の女子を除いて低値を示しており、特に男子の状態不安得点は低い値だった。生活実態調査からは、1兄弟は平均3.0人と多く、早寝早起き朝ごはんが守られていることが判った。TV視聴時間とゲームをする時間は1時間まで、勉強時間も1時間までが多かった。運動は球技が多く、よくする遊びも球技だったが、遊ぶ場所は海・砂浜が多かった。体力テストからは、学年進行に伴って順調に得点が増加しており、神奈川県の調査報告書と比較して、当該校は3年生では下回るものの、4年生ではほぼ同じとなり、5年生では大きく上回っていることが判った。本研究の目的の1つ目は、運動や遊びの状況における子どもの自発的な特徴ある動きを観察し、子どもの動きに多様性が生じてくる1場所、2指導の場面設定を見つけ出すことであった。子どもたちの行動を敷地全体から把握することは、対象とした幼稚園の敷地が広く、斜面や木々が多く全体を俯瞰することはできなかったが、少なくない子どもたちが好んで遊ぶ場所は斜面であったり、木々が生い茂って見通しの悪いところであった。また、遊びの種類によって場所が特定されることもあり、ボール遊びをするときはグランドであると定性的に確認することができた。2番目の目的である「遊びや運動の環境を整備する要素」は、ブランコや鉄棒、滑り台といった固定された遊具だけではなく、砂場や土の斜面や木々の生い茂る林のような環境であり、平地であっても雨上りの水溜りも好まれることが判った。3番目の目的である「子どもの動きが発達しやすい環境」は、平面の安全な場所とは限らず、斜度のきつい土の斜面や表面がでこぼこの土、思い切り走り回れるグランドの広さが関わっていると考えられた。これらの結果を導き出せたのは、子どもの視界に入らないように観察することや研究計画にあり、年度当初から購入したGPSによる位置情報を追跡して記録できる器具(AMBIT3:Suunto社製)を繰り返し使ってデータの取り方や分析の仕方を試みたことで、次年度の計画が円滑に行えるようになった。さらに、この計画のもう一つの重要な点である子どもたちの認知能力を測るgo/no-go検査を行いその分析方法を確立することであった。これも、得られたデータから評価する際の基準となる反応時間の決定や動作の誤りの数による分類方法を、サンプルデータを取りながら明確な値を決定することができた。2016年度は、目的とする妥当な移動軌跡データを取得することから始めた。位置情報が測定できるGPS機能を持った小型の機器であるAMBIT3(Suunto社製)で試行することができた。まずは成人を対象に行い、次に、幼稚園の敷地でも測定が可能かを確かめ、幼稚園の協力を得て2名の園児に対して試行することができ、地図の上に移動軌跡データを記録することができた。このマッピング方法の確立(AMBIT3利用)により、位置情報を取得する適正なサンプリングタイムの設定や、子どもが持ち歩きやすい方法(機器のベルトなしでコンパクトにしてポケットに入れテープで塞ぐこと)を試行した。その結果、設定時間内における、移動距離、移動速度などを計測することが可能となった。これまで子どもを対象とした研究分野では、活動量計を用いた歩数や活動強度を測定していたが、自発的に遊ぶときの移動軌跡や移動速度を捉えたものはほとんど発表されていないので、先駆的な研究となろう。本研究と並行して行っていた「子どもの運動能力獲得過程の継続的研究」と相まって、前年度までの結果の分析を進めて、2016年9月24日に「幼児の3年間の発達過程の追跡的研究」として第71回日本体力医学会で発表した。英文抄録「A longitudinal study of the developmental process of children for three years」として体力医学会の機関誌「体力科学」26巻に掲載された。山形市や鹿屋市、石垣市でも協力者を見つけて、生活習慣の異なる場所における測定調査の準備を行う予定であったが確定していない。認知機能の評価に用いるgo/no-go検査については、測定する反応時間データの誤反応として判断する値を0.1Vに決定する判断を、これまでの2000件を超えるデータの検討から連携研究者の野井教授と決定した。

本研究の目的である「発育期の運動能力の獲得」のために、特定の幼稚園内において、「動き」の実態を把握する目的で、GPSセンサーを内蔵した時計を子どもたちに装着した。「自発的な動き」が重要となるために、装着方法の検討も行った。幼児が遊ぶ時にGPS装置を気にしないようベルトを外し、着衣のポケットに入れてポケットをテープで塞ぎ、園内で保育時間中の動きを追跡した。また、園庭内のどこで遊ぶ傾向が強いかを把握するために、移動軌跡を地図上に記録し、頻繁に利用する場所を探った。園児の中で、比較的活発に動きまわる男女5名ずつを担当教員に抽出してもらい分析した。併せて、これまでにも行った活動量計を利用して、歩数も測定した。その結果、10名中2名はポケットの中で誤作動してしまい途中で記録が停止して、装着方法に工夫が必要なことが分かった。データが取得できた8名の結果から、園舎近くの平らな前庭で多く遊ぶ子が2名、園舎から離れたグランドで多く遊ぶ子が4名、園舎から離れた森の中やウッドデッキで多く遊ぶ子が2名であった。グランドへ出る子たちの平均移動距離は4364m、平均歩数は8645歩と全体の平均より約1000m多く、歩数も約1000歩多かった。一方、移動中の最高スピードは移動距離や歩数との関連は見られなかった。子どもの動きを観察するための場所の特定はできたと思われた。認知機能の指標とするgo/no-go検査については、自然が豊かな石垣島で約40名を測定した。併せて心理的な不安状態を検査するSTAI-Cを実施した。フィンランドの小中学校を視察することができ、自然環境を日常の学習の中にうまく取り込み、教科ごとに囚われない科目横断型の授業実践を観ることができた。さらに、教員養成課程の大学の教育実習にも立ち会うことができ、自然環境をうまく利用する実践能力の養成に力が入っていることを確認してきた。今年度は、2016年度に行った位置情報が測定できるGPS機能を持った小型の時計(AMBIT3)を用いて、実際に子どもを対象にして測定することができ、幼稚園の敷地でGPSにより得られたデータからマッピング方法も確立して、移動軌跡が記録できることも確認できた。しかしながら、ベルトなしでポケットに入れテープで塞ぐことだけではAMBIT3のキーロック操作が不完全な場合に誤作動することも判明し、多くのデータを収集することができなかったことが、やや遅れている理由である。運動能力の一端を示す活動量と移動距離や走速度についてのデータ解析方法を確定したことは、研究を進める上で方法論が確立できたことになり、「自発的な特徴ある動き」を捉える場所も特定して、最終年度の行動観察の最終段階を迎えることとなった。フィンランドへ視察に行き、認知機能の発達に自然環境の取り込みが大切であろうという仮説を裏付ける実践を感じ取ることができ、本研究の目的である「遊びや運動の環境を整備する要素を提示する」と、「子どもの動きが発達しやすい環境の提案」に盛り込む内容を得ることができた。環境が子どもの認知機能や運動能力の獲得に及ぼす影響が大きく、都市部と比較する場所として、沖縄県竹富町の所管する数校と連携を取る可能性が出てきた。
若年胃がんのリスクとヘリコバクター・ピロリ感染、細胞増殖因子、サイトカインの関連

先行研究と同様に、PG1高値、PG2高値、PG1/PG2低値が胃がんのリスクと正の関連を示した。また、PG2が敏感度83.3%、特異度81.5%と良好な値を示した。Cu,Zn-SOD、EGF、EGF-R、TGFβ-1、sFasでは、いずれも条件付きロジスティック回帰による分析で若年胃がんリスクと有意な負の関連を示したが、TGFβ-1とsFasではH.pylori抗体の陰性・陽性で調整するとこの関係は有意ではなくなった。EGFとEGF-Rは、胃がんの存在する状況では、産生が抑制されるか、消費される量が多いために、血清中の濃度が低下することが考えられる。Cu,Zn-SODについては、活性酸素の除去が低下している個体で、若年胃がんのリスクが上昇していることが考えられる。しかし、本研究のCu,Zn-SOD値は、これまでの研究よりも高く、採血から凍結までの過程で、血球内Cu,Zn-SODが漏出した可能性がある。TGFβ-1とsFasでは、若年胃がんリスクとの有意な負の関連が、H.pylori抗体の陰性・陽性による調整で消失していた。このことは、TGFβ-1とsFasの胃がんリスクとの関連が、H.pylori感染に関係するものであることを示唆している。IL-6は若年胃がんリスクと正の関連を認めたが、H.pylori抗体の陰性・陽性で調整すると、この関係は消失した。H.pylori感染によって、IL-6が上昇し、若年胃がんのリスクが上昇することが考えられるが、今後検討が必要である。'98-'01年に収集された40歳未満で診断された若年胃癌症例と、性年齢(±3歳以内)を対応させた健診受診者に同意を得て血液を提供してもらい、55組の症例と対照のペアを作成した。55列の若年胃癌症例のうち53例については、手術標本(一部は内視鏡的切除の標本)の病理学的データの収集が終了した。血液からは血漿を分離し、2-4年の凍結保存後、H. pylori抗体を日本人由来の抗原によるキットJ-HM-CAP(協和メデイックス社)、インターロイキン(IL)-8をOptEIA Human IL-8 kitII(PHARMINGEN社)を用いて測定した。こうしたデータから以下の結果が得られた。同じ施設で'88-'91年(前期)に収集された104例の若年胃癌症例と血清の分析結果と今回の55例(後期)の比較で、前期では92例(88%)が、後期では45例(82%)がH. pylori抗体陽性で、H. pylori陽性の胃癌では早期癌の比率は前期39%、後期56%であり、Diffuse型の比率は前期85%、後期82%であった。公開されている「地域がん登録」研究班データでは、'86年と'96年の20-39歳の胃癌罹患率は10万人あたりそれぞれ、男性で12.1と5.7、女性で13.0と6.4で、10年間で半減しており、別の追跡研究でH. pylori陽性率も同年代で比較すると低下している。有意まではないが、10年間でH. pylori陽性癌比率は減少しており、観察されている若年胃癌罹患率低下がH. pylori陽性率の低下によることと矛盾しない。早期癌比率が後期で高くなっているが、得られた症例の一部は早期発見がなければ40歳以上で診断されていたこと、すなわち若年での胃癌発生が登録データ以上に減少していることを示唆すると考えられる。

55組のペアでの検討では、H. pyloriのオッズ比(95%信頼区間)は3.8(1.8-8.4)、IL-8は対照の平均値である14.8pg/mlをカット・オフ値とすると、オッズ比は2.5(1.1-5.7)であり、いずれも若年胃癌のリスクを上昇させていた。しかし、前期の研究の結果で得られたオッズ比13倍に比べ、オッズ比は小さくなった。各血清マーカーについては、まず対照と胃がん症例の間でWilcoxonの順位和検定による比較を行い、次に条件付き多重ロジスティック回帰によって、各マーカーが胃がんのリスクと関連するか分析した。対照と胃がん症例の間で有意な差が認められたのは、Cu, Zn-SOD、IL-6、EGF、EGF-R、TGFβ-1とsFasであった。対照と胃がん症例ではそれぞれ、Cu, Zn-SOD(平均値±標準偏差)は237(ng/ml)±104と185±132(p=0.002、症例が低値)、IL-6は0.72(pg/ml)±0.93と1.38±2.31(p=0.034,症例が高値)、EGFは680(pg/ml)±278と487±282(p<0.001、症例が低値)、EGF-Rは158(fm/ml)±45.7と148±64.0(p=0.013、症例が低値)、TGFβ-1は1.74×10^5(ng/ml)±3.69×10^5と1.18×10^5±3.12 ×10^5(p=0.006、症例が低値)、sFasは18400(ng/ml)±13500と177±143(p=0.005、症例が低値)であった。一方、条件付き多重ロジスティック回帰によって胃がんリスクとの有意な関連が認められたのは、Cu, Zn-SOD (p=0.025、高値でリスク低い)とEGF(p=0.005、高値でリスク低い)であった。
東北タイ天水田稲作地帯の土地生産力評価モデルの開発

タイ東北部に広がる天水田は、貧栄養な土壌と頻発する干害により生産性が著しく制限される。この研究はシミュレーションモデルを構築することにより、土壌肥沃度と利用可能水量の二つの環境資源量に基づく土地生産性を評価し、生産性の空間変動および年次変動の解析を通じて現地の生産性の改善に資することを目的とした。今年度は前年度までに構築した土壌肥沃度および利用可能水量を評価するサブモデルに、水稲の生育・収量予測モデルを統合し、調査地における実測値を用いてモデルの出力結果の評価および解析を行った。ウボン県フアドン村に位置する水田273筆を含む小集水域19haを対象にシミュレーションを行った。当該地域を一辺10mのメッシュに分け、各メッシュ間の水の移動を考慮して水収支の計算を行ったところ、モデルにより推定された土壌水分は実測地との誤差が比較的小さく、経日変化を良く表していると考えられた。水稲の地上部乾物重および収量は、空間変動を正確には表しきれなかったものの、実測値との相関が有意であった。このため平均収量との対応は良く、6年間にわたる年次変動を良く表していた。これらの解析から、東北タイの天水田地帯の水稲収量の空間変動は主に土壌由来の窒素供給量に支配されている一方で、年次変動は主に降水量によって説明される事が示唆された。また、たとえ十分に降水が得られた場合でもその収量水準は非常に低く、生産性改善のためには土壌肥沃度の改善が最重要であることが示された。タイ東北部は天水田が卓越し、干害が多発しさらに貧弱な土壌により水稲収量が著しく低い。この研究では土壌肥沃度と利用可能水量を評価し、天水田における土地生産性を評価するシミュレーションモデルを開発することを目的とする。平成14年度は利用可能水量を評価するサブモデルを構築することを目的として、現地調査および解析を行った。水稲育苗および本田準備期にあたる5月末から6月中旬にかけて渡タイし、東北タイに広がる5地点を定点観測農家圃場として選定し、不在の間もそこにおける水位および土壌水分を径時的に計測できるように準備した。現地主力品種KDML105とRD6が出穂を迎える10月中旬に再度渡タイし、データを集め、11月中旬の登熟をまって水稲収量調査を行った後帰国した。解析の結果、圃場における湛水と土壌水分で表される利用可能水量が減少するにつれ、水稲の出穂日が直線的に遅れた。現地主力品種は非常に感光性が強く通常の作期では同一日に出穂を迎える。従って東北タイにて広範囲の利用可能水量を調査する場合、水稲の出穂日を調査することで簡易に評価できることが判明した。殆どの圃場の粘土含有量が10%以下と非常に低く、土壌水の透水係数が非常に大きく、わずか数mの相対標高の違いであっても利用可能水量は大きく違っていた。これらの結果を元に、微地形の変異を考慮した利用可能水量を評価するサブモデルを構築した。また、稲体が受ける水ストレス強度をより的確に評価するために、同位体炭素分別に関する実験も執り行い、現在解析中である。
低温高速環境下における雪と機械材料間のトライボロジー特性の解明

除雪機械等の合理的かつ効率的な設計開発において渇望されている、「低温」環境のもと互いに「高速せん断」する条件下における雪と機械材料間および雪内部のトライボロジー特性を解明することを目的に、低温条件下でかつ高速負荷時において雪と機械材料間および雪内部のせん断特性を計測できる環状せん断特性実験解析システムを独自に設計開発した。この実験解析システムより雪のトライボロジー特性、特に摩擦および付着または粘着特性を解析した。雪質およびせん断速度の変化による摩擦係数および単位面積当たりの付着力または粘着力の変化特性を明らかにし考察した。本研究の目的は、除雪機械等の合理的かつ効率的な設計開発において渇望されている、「低温」環境のもと互いに「高速せん断」する条件下における雪と機械材料間および雪内部のトライボロジー特性を世界で初めて解明することである。本年度は、本研究目的を達成するために以下を実施した。1.環状せん断特性実験解析システムの設計開発低温条件下でかつ高速負荷時において雪と機械材料間および雪内部のせん断特性を計測できる環状せん断特性実験解析システムを設計開発した。本システムの中核をなす環状せん断装置は、上部せん断リングと下部せん断リングより構成され、リング内に実験対象の雪を充填する。上部リングを回転方向に固定し、同リング内の雪を介して上部よりベロフラムシリンダを用いて、下部リングに固定の機械材料または同リング内の雪に鉛直荷重を負荷する。この状態において、下部リングをサーボモータで回転駆動することによって雪と機械材料間および雪内部にせん断力を高速に負荷する機構とした。雪に負荷する鉛直荷重をベロフラムシリンダ直下設置の引張圧縮用ロードセル、雪と機械材料の接触面あるいは雪内部のせん断面に生じるせん断抵抗力すなわち摩擦力および粘着力を上部せん断リング設置のビーム型ロードセル、せん断角速度を下部せん断リング下設置のロータリエンコーダによりそれぞれ計測できるシステムを構築した。2.環状せん断特性の予備実験解析設計開発した環状せん断特性実験解析システムの試運転を兼ねて、雪内部のトライボロジー特性を解明するための基礎実験を実施した。同システムによって高速せん断負荷時のトライボロジー特性を計測できることを確認した。1.環状せん断特性実験解析平成22年度までに独自に詳細設計し開発した環状せん断特性実験解析システムを使用して、雪と雪および雪と機械材料間のトライボロジー特性を解明するための実験を実施した。しまり雪およびざらめ雪に加え、雪と特性が類似していると思われる粉砕氷についても対象とし実験解析した。実験では除雪機械等にて破壊を繰り返すことによって流動する雪の特性解析において、最も重要である摩擦および粘着特性を解析し考察した。この際、上述した雪の種類の違いによる影響以外にせん断面押し付け圧力の影響も検討し考察した。さらに、せん断速度の影響についても調べた。2.環状せん断特性実験解析システムの高性能化上記の実験解析に使用した環状せん断特性実験解析システムを改良した。具体的には、雪と雪のせん断面押し付け圧力が大きくかつせん断速度が大きい場合には、せん断面に生じるせん断抵抗力が当初予測していた値をはるかに超えることに対応するため、高荷重下において高速回転が可能は高出力サーボモータを新たに導入するとともに、同モータを設置し実験できるようにシステムを改良した。これにより、高荷重高速条件下にてせん断特性実験を行うことを可能とした。本研究の目的は、除雪機械等の合理的かつ効率的な設計開発において渇望されている、「低温」環境のもと互いに「高速せん断」する条件下における雪と機械材料間および雪と雪のトライボロジー特性を世界で初めて解明することである。本年度は、本研究目的を達成するために平成23年度までに独自に詳細設計し開発した環状せん断特性実験解析システムを使用して、雪と機械材料(SS400)間および雪と雪のトライボロジー特性を解明するための実験を恒温室内において-5.0±0.5[°C]の低温環境のもと、せん断面押し付け圧力20約60[kPa]、せん断速度2.5約25[m/s]の高圧高速条件下にて実施した。新雪、しまり雪およびざらめ雪を対象とし実験解析した。この際、上述した雪の種類の違いによる影響以外にせん断速度の影響も検討し考察した。また、実験者によらず再現性があり広変数領域において適用できる信頼性の高い実験結果を得るため、実験方法の標準化を図った。

同一せん断速度下の摩擦係数を比較すると、ざらめ雪とSS400の間の摩擦係数はしまり雪とSS400の間のそれより小さいことなどが得られた。以上の実験解析および考察により得られた雪と機械材料間および雪と雪のトライボロジー特性、特に摩擦および粘着特性の研究成果の一部を平成24年9月に北海道室蘭で開催された日本トライボロジー学会の講演会「トライボロジー会議2012秋北海道室蘭」にて講演発表し公表した。さらに研究成果を平成25年9月にイタリアのトリノで開催されるトライボロジーに関する国際会議「World Tribology Congress 2013」にて講演発表し広く公表する予定である。平成23年度は、雪と雪および雪と機械材料間のトライボロジー特性を解明するための実験を、低温環境のもと高速条件下にて実施する予定であったが、「9.研究実績の概要の2.」に述べた実験解析システムの改良に時間を要した。また、雪を対象にした界面観察用に十分な性能を有するマイクロスコープを予算内では購入できず、せん断界面における水の発生や流動等の現象とトライボロジー特性との相関関係の考察には至らなかったため、やや遅れていると評価した。24年度が最終年度であるため、記入しない。環状せん断特性実験解析システムを使用して、雪と機械材料および雪同士のトライボロジー特性の解明を目的とした実験解析を行う際の実験環境、具体的には恒温恒湿環境を構築する。また、実験者によらず再現性があり広変数領域において適用できる、より信頼性の高い実験結果を得るため実験方法の標準化を目指す。その実現に向けて実験時における雪の圧密方法のほか、せん断面押し付け圧力、せん断速度および上下せん断リング間隙条件の設定方法等も検討し、標準的実験方法を構築する。また、11.に述べた界面観察は、既有のマイクロスコープの性能範囲内で検討を試みる。'24年度が最終年度であるため、記入しない。
並列オブジェクト指向計算機の性能評価に関する研究

本研究では、まず我々の研究室で開発した16ノードからなるA-NETマルチコンピュータを利用して、並列計算機の通信方式を詳細に評価した。次に、新たな通信方式をハードウェアとソフトウェアの両面で提案し、実験を行った。1.新しい適応ルータの提案と評価A-NETマルチコンピュータは、適応ルーティングをサポートしている。しかし、アプリケーションの通信パターンによっては、その利点を十分に活かせない場合があった。そこで、メッセージ毎に出力チャネル選択の優先順位を指定できるようにした新たなルーティング手法を提案し、実際にルータを設計してその有効性を評価した。2.受信メッセージ予測によるプログラムの先行実行並列オブジェクト指向プログラムの実行モデルであるメッセージ駆動方式の改善について検討した。そして、直後(将来)に到着するであろうメッセージを予測して、メッセージ受信後の処理を投機的に先行実行する方式を提案し、A-NETマルチコンピュータに実装した。その予備評価により、アプリケーションの通信パターンに適合した予測アルゴリズムを使用することにより、高い確率で到着メッセージの予測が可能であることを示した。今後は、上記2点に関し、さらに詳細な実験を行う。具体的には、ハードウェア記述言語を利用したルータの設計とシミュレータを用いた大規模シミュレーションによる評価、実用的アプリケーションに対する受信メッセージ予測法の効果などを明らかにする。本年度は、A-NETマルチコンピュータを並列オブジェクト指向言語A-NETLの実装効率を評価した。・エバリュエータの開発研究室で試作したA-NETマルチコンピュータの性能評価を行うために、エバリュエータを開発した。このエバリュエータはエバリュエータ自身の実行時間に伴うプローブ効果を排除しながら、マシンサイクル単位で各ノードの稼働状況や,並列度,実行時間などを調べることができる。・通信性能の評価マイクロプログラムを使用して、適応ルーティングをサポートしたネットワークの通信性能を評価した。実験結果から、静的可変なネットワークトポロジーに対応したル-タが、実行時のメッセージ衝突を回避することに有効であることを確認した。・マルチコンピュータと言語実装の評価並列オブジェクト指向言語A-NETLで記述した応用プログラムを、開発した16ノード・マルチコンピュータで実行し、1ノード実行に対して16ノードで約9.618倍の台数効果を確認した。来年度は、本年度の評価結果をもとに、さらなる実効性能の向上を目指して、メッセージ受信に対する投機的先行実行機構などを提案、評価する予定である。
リンホカイン受容体の相互作用の解析

生体内の免疫反応はリンパ系細胞によって産生される多くの種類の液性因子(リンホカイン)によって総合的に調節されている。特にインタ-ロイキン2(ILー2)はTおよびB細胞の分化・増殖のみならずナチュラルキラ-(NK)細胞の抗腫瘍効果の増強など、免疫反応全般に深く関与している。一方、ILー4やILー6はILー2に対して時に互いにきっ抗し、あるいは時に相乗的に作用しリンパ球の増殖・分化に関与している。これらの相互作用の機序を明らかにするため、本研究ではILー2受容体に注目し、私達が最近開発に成功したヒトILー2受容体β鎖に対するモノクロ-ナル抗体および遺伝子を用いて解析した。【1】ILー4、ILー6によるILー2受容体発現の調節:ILー2、ILー4、ILー6のいずれのリンホカインにも反応して増殖するヒトT細胞株(KTー3)を用いて、ILー4がILー2受容体α鎖の発現には影響を及ぼさないがシグナル伝達分子であるILー2受容体β鎖の発現をきわめて強く抑制し、結果的に高親和性ILー2受容体(αβ複合体)を減少させることを明らかにした。また、ILー6はILー2受容体α鎖を増加させ、逆にβ鎖を減少させる。【2】ILー2受容体β鎖遺伝子導入による解析:ヒトILー2受容体β鎖遺伝子をILー6依存性マウス細胞株に導入、発現させこの細胞がILー6のみならずILー2にも反応して増殖することを見い出した。最近、ILー2(β鎖)、ILー4、ILー6をはじめ多くのサイトカイン受容体の構造に共通構造がみられることが明かとなり、サイトカイン受容体ファミリ-の概念が形成されつつある。本研究によって明らかにされた現象は、サイトカイン受容体間に相互の発現調節機構が存在すること、またサイトカインの刺激伝導が相互に影響する、もしくは共通の伝導経路が存在するという魅力的な仮説を提示している。
非平衡コンドライト生成環境の研究

偏光顕微鏡を用いて,非平衡炭素質コンドライト非平衡エンスタタイト・コンドライト中のコンドリュール,マトリックス,細粒CAI包有物,及び,アメーボイド・オリビン包有物を観察し識別した.次に, X線マイクロアナライザーを使用して,それらの主要成分化学組成を求めた.得られた化学組成のデータは膨大な量であるため,パーソナル・コンピュータを用いて,そのデータを分類・整理した.非平衡普通コンドライト中のコンドリュールの主要成分化学組成と比較すると,炭素質コンドライト中のコンドリュールはCaやAlなどの難揮撥性親石元素に富んでおり,逆にエンスタタイト・コンドライト中のコンドリュールはそれらの元素に乏しいことが明らかになった.即ち,炭素質コンドライト中のコンドリュールは,太陽大気と同一の化学組成をもつ原始太陽系星雲ガスの高温凝縮物より形成され,普通コンドライト中のコンドリュールは高温凝縮物を分別して多少失った物質より形成され,エンスタタイト・コンドライト中のコンドリュールは高温凝縮物を分別し,その成分に乏しい物質より形成されたものであると考えられる.炭素質コンドライト中に存在する細粒CAI包有物とアメーボイド・オリビン包有物とマトリックスは,その化学組成が連続性を示しており,かつ, FeO成分に富んでおり,強い酸化状態の環境のもとで一連の過程により形成されたと考えられるが,炭素質コンドライト中のコンドリュールは,そのFeO成分に乏しく,包有物やマトリックスとは異った還元的環境で形成されたと考えられる.一方,普通コンドライトでは,コンドリーュルとマトリックスの化学組成は連続性を示し,比較的低温で一連の過程により形成されたものであると考えられる.偏光顕微鏡を用いて,非平衡炭素質コンドライト非平衡エンスタタイト・コンドライト中のコンドリュール,マトリックス,細粒CAI包有物,及び,アメーボイド・オリビン包有物を観察し識別した.次に, X線マイクロアナライザーを使用して,それらの主要成分化学組成を求めた.得られた化学組成のデータは膨大な量であるため,パーソナル・コンピュータを用いて,そのデータを分類・整理した.非平衡普通コンドライト中のコンドリュールの主要成分化学組成と比較すると,炭素質コンドライト中のコンドリュールはCaやAlなどの難揮撥性親石元素に富んでおり,逆にエンスタタイト・コンドライト中のコンドリュールはそれらの元素に乏しいことが明らかになった.即ち,炭素質コンドライト中のコンドリュールは,太陽大気と同一の化学組成をもつ原始太陽系星雲ガスの高温凝縮物より形成され,普通コンドライト中のコンドリュールは高温凝縮物を分別して多少失った物質より形成され,エンスタタイト・コンドライト中のコンドリュールは高温凝縮物を分別し,その成分に乏しい物質より形成されたものであると考えられる.炭素質コンドライト中に存在する細粒CAI包有物とアメーボイド・オリビン包有物とマトリックスは,その化学組成が連続性を示しており,かつ, FeO成分に富んでおり,強い酸化状態の環境のもとで一連の過程により形成されたと考えられるが,炭素質コンドライト中のコンドリュールは,そのFeO成分に乏しく,包有物やマトリックスとは異った還元的環境で形成されたと考えられる.一方,普通コンドライトでは,コンドリーュルとマトリックスの化学組成は連続性を示し,比較的低温で一連の過程により形成されたものであると考えられる.
軌道角運動量を持った光と素励起との相互作用

これまで光は平面波として扱われてきたが、近年、軌道角運動量を持った光に注目が集まっている。本研究ではこの光の軌道角運動量が物質中の素励起にどのような影響を与えるのかを探ってきた。半導体・亜酸化銅中の最低励起の素励起は角運動量が2変化する過程であり、通常の光は1であることからこれを遷移させることが出来ない。これに対し、軌道角運動量に1を持った光は全角運動量2を持つことから励起することが出来ると期待される。軌道角運動量を持ち、素励起に共鳴するエネルギーの光を亜酸化銅に照射したところ、低エネルギー側からの発光が観測され、これまで通常の光では観測できなかった素励起を励起できることが明らかとなった。光には空間モードの一種である軌道角運動量の自由度があるということが近年知られるようになり、光トラップや微細加工、顕微鏡などへの応用研究が盛んに行われている。しかし光の軌道角運動量が物質中の素励起に与える影響に関する研究はこれまで行われてこなかった。一方、亜酸化銅の1s励起子であるオルソ励起子は光と選択則が異なるパリティ禁制直接遷移の励起子として知られており、従来このオルソ励起子を励起するため電気四重極遷移や2光子励起過程などが行われてきた。本研究ではこのオルソ励起子の選択則禁制という性質に着目し、従来ガウスビーム(スカラー)として扱われてきた光の空間モードに軌道角運動量(ベクトル)を担わせることでオルソ励起子を一光子で励起させ、物質中の素励起が光の軌道角運動量から受ける影響の研究を進めてきた。亜酸化銅のオルソ励起子のエネルギー位置を右回り円偏光且つ右回りラゲールガウスビーム(PolR+LGR)で励起したときの発光スペクトルには主に電気四重極遷移によって励起された準位を経由したものが含まれているが、光の空間モードに影響されて励起された成分も僅かに含まれていると考えられる。そこで右・左回り円偏光(PolR, PolL)及び右・左回りラゲールガウスビーム(LGR, LGL)を適宜組み合わせた四種類で励起を行った場合の発光スペクトルから、その差分(PolR+LGR)+(PolL+LGL)ー(PolR+LGL)ー(PolL+LGR)をとったものの観察を行った。この差分により四重極遷移によって励起された成分は互いに打ち消し合い、空間モードに影響されて励起された成分のみが残ることとなる。実験から発光の差分スペクトルが常に正である大きいという結果が得られ、その形状は通常の発光スペクトルと一致した。この実験より光の空間モードによるオルソ励起子の励起が可能であることが実証された。光の軌道角運動量を、双極子禁制の励起子であるCu2O結晶中のオルソ励起子を用いて検出しようという研究を行っている。研究を進めていくうち、検出されるシグナルが実験を行う度に異なった値を示すことからその原因は用いているCu2O結晶が人工のものであることに起因するのではないかと推測された。人工の結晶の場合には成長時の温度の不均等から生じる結晶内部の歪みに起因した偏光解消が内在することが懸念され、その影響が本研究で期待されるシグナルに強く混じって検出されてしまっていたと考えられる。このことを検証すべくこの試料の通常の光による偏光解消の測定を行ったところ確かに大きな結晶歪みが検出された。そこで天然の結晶を準備し同様の測定を行った。結果、光の偏光解消は起こらず理想的な結晶であることが解った。再びこの天然結晶を用いて再び軌道角運動量を持った光による偏光解消の検出実験を行ったが、残念ながら予備実験で期待されたようなシグナルを検出することは出来なかった。研究当初予定していた軌道角運動量を持った光の偏光解消は我々の実験装置では検出出来ないと言うことが明らかとなったので、別の手法として軌道角運動量を持った光による励起実験を試みた。励起子のエネルギー位置を軌道角運動量を持った光で励起すると生成した励起子が緩和して束縛励起子として発光することから、この光強度の変化を検出することにより光の軌道角運動量が引き起こす素励起との相互作用を明らかにしようというものである。結果、軌道角運動量を持った光が確かに素励起に吸収されたというシグナルを検出することに成功した。今後、光ビームの大きさを変えることによる励起子コヒーレント長のとの関係やビームのモード形状解析をすることにより、より詳しい性質を明らかにしていく予定である。

本研究の目的である軌道角運動量を持った光と物質中の素励起との相互作用を検出することに成功した。当初の計画では透過配置に於いて励起子による光の偏光解消を測定することによりこの相互作用を検出しようというものであったが、シグナルが非常に弱いせいか検出することが出来なかった。この手法は本研究の申請前の予備実験で行ってきた研究を基にしたものであり、空間モードがシングルである610nm付近の光源が必要であるという理由からフェムト秒パルスレーザー励起OPAによる波長可変レーザーを使い、その広いスペクトル領域の励起子エネルギー位置に現れる特徴的なシグナルを検出しようというものであった。しかし本研究で目的とする軌道角運動量を持った光と物質中の素励起との相互作用の検出は、この手法よりも励起子エネルギー位置をピンポイントで励起しどれだけ吸収されたかを低エネルギー側に存在する束縛励起子の発光強度で検出することができれば、こちらの方が遥にS/N良く検出されると期待される。そこで結晶内に歪みを持たない天然結晶を導入し、軌道角運動量を持った光の励起実験を行ったところ弱いながらも明瞭なシグナルを得ることに成功した。今後はさらに素励起のコヒーレント長とビーム径との関係や、軌道角運動量以外の空間モードとの相互作用を明らかにすることで、当初の計画より進んださらに詳しい相互作用を明らかにしていく計画である。ビームをビームエキスパンダで予め大きくしておき、短焦点レンズで絞ることでより小さな領域へビームを絞ることが出来る。この大きさが素励起のコヒーレント長と同程度になるとシグナルが飛躍的に増大すると期待されることから、この実験を通して本研究の相互作用が励起子が電子とホールから出来ているという内部構造を反映したものではなく、励起子の四重極分極という対外的な状態と相互作用を行うということを明らかにしていく計画である。また、本研究では光の軌道角運動量を主軸に研究を進めているが、軌道角運動量はCu2O結晶のOhの結晶場下では常によい量子状態とは限らない。即ち、L=0はΓ1+でL=1はΓ4+となって分裂はないが、L=2は結晶場によってΓ3+ +Γ5+と二つに分裂する。つまり今回実験で用いたようなL=1の軌道角運動量を持った光との相互作用は解析できるものの、より高次の軌道角運動量を持った光との相互作用は意味を持たないことになる。そこでエルミートビームのような他の空間モードを用いた実験を行うことでことでより詳しい相互作用を明らかにしていく計画である。該当無し
東南部アフリカ農村における食糧確保と生業展開に関する社会経済的研究

東南部アフリカの農村においては、多様な生業が同時並行的に展開されて、究極的な目的である安定的な食糧確保が目指されてきた。1980年代以降の国家の政治・経済・行政改革に伴うマクロ・レベルの社会経済変動に対して、生計戦略を変容させながら農村世帯は巧みに対応してきた。本研究では、主として農村での実態調査に基づき、多様な生計戦略と食糧確保の方策、ならびにそれらの背景にある規定要因について、実証的に分析した。成果の内容は、数冊の単行書(和文)、英文論文等として公表している。アフリカ諸国では都市への食糧供給が食糧問題の中心的課題であり、農村での食糧確保(food security)には十分な関心が払われてこなかった。本研究は、タンザニアとザンビアを主たる調査対象地域として、東南部アフリカ諸国の農村において、いかに食糧が確保されているのかについて、農業を含む多様な生業(livelihood)の展開と、それらを支える社会経済的な基盤にまで視野を広げて、実証的な資料の収集と分析をめざすものである。本研究においては、3つのアプローチを試みる。第一は、本研究の中核ともいえる農村での実態調査であり、農牧を中心とした営農形態、農村部の生業・食糧をめぐる行為主体の多様化・階層化、農村の生存基盤を支える資源の配置と利用形態という3側面に注目する。第二のアプローチは、統計資料やGISデータといったマクロ・データの活用である。信憑性に乏しいと評価されている統計資料であるが、その利用方法、留意点について考察し、国レベル、広域レベルでの食糧問題の概要の把握に努める。また、GISデータの解析によって、どのような規模の「地域」の食糧問題にいかなる情報を提供しうるのかについて検討する。第三のアプローチは、アフリカ農村に関する先行研究の活用である。1970年代にさかんであったアフリカ農村社会経済研究は1980年代は低調となり、1990年代以降の社会開発への関心の高まりのもとで再び活発となりつつある。1970年代等の農村社会経済研究の蓄積を、2000年代のアフリカ農村における食糧確保と生業展開という本研究の問題関心に即して読み直し、第一のアプローチの3側面に関する農村変容過程について、やや抽象的なレベルで考察する。初年度である本年度の最重要な課題は、東南部アフリカ農村における食糧確保と生業展開を調査するに適切な候補地を現地調査に基づいて選定することであった。主要な対象国としているタンザニアについては、キリマンジャロ・コーヒーの産地として著名な北部高地でコーヒー離れが起こり、国内市場向けの穀物・疏菜生産が行われていること、また同地域では教育水準が高いことから移動労働者が多いことが判明したため、調査対象地に選定した。もう1つの主要対象国であるザンビアについては、首都ルサカから北に80kmほどに位置する農村地帯において都市向け疏菜栽培が近年盛んとなっていること、都市に近接しているためにかなりの人口の移出入が見られることから、同地域を調査対象地とする予定である。現地の行政組織とも接触し、次年度以降にさらに調査対象地域を絞り込み、詳細な社会・経済調査を多面的に実施する足がかりができた。国内の作業として、アフリカの食糧問題・生業展開に関する先行研究を検討する輪読形式の研究会を約10回開催した。先行研究での分析手法を学ぶとともに、その問題点についても活発な意見交換を行えた。これによって、アフリカ農村研究の基礎文献を選定するという本研究プロジェクトの目的に資する作業に着手することができた。また、アフリカでの現地調査を実施しえない研究分担者が発生したため、その旅費相当分の経費を、タンザニア北部高地に関する衛星画像の購入に充当した。本来、複数年にわたって購入予定であったタンザニア関連の衛星画像を初年度に購入できたため、次年度以降に予定しているGIS解析作業を早められることとなった。2年度目である本年度の最重要な課題は、東南部アフリカ農村における食糧確保と生業展開を調査するに適切な対象地として昨年度に選定した候補地において、現地調査を行うことであった。第2四半期から第3四半期にかけて、主要な調査対象国であるタンザニアの北部高地、もう1つの主要な調査対象国であるザンビアでは首都ルサカから北に80kmほどに位置する都市向け蔬菜生産地域、ルワンダにおいては2箇所の農村において、現地調査を実施した。また、研究代表者が第4四半期に、食糧問題、生業展開の季節変動を把握するため、再度タンザニア北部高地を現地調査した。また、アフリカの食糧問題や農村社会経済変容に関わる文献研究のための読書会を、関心のある大学院生の参加のもとに随時開催した。たとえば世界銀行『世界開発報告2008-開発のために農業-』、小野塚知二・沼尻晃伸編著『大塚久雄「共同体の基礎理論」を読み直す』等の文献も素材として、東南部アフリカ農村を幅広い分析視角から捉えるための意見交換を積極的に行った。第4四半期には本年度の現地調査の結果を話し合い、次年度以降の調査研究方針を打ち合わせる研究会を開催した。

現地調査から判断して、1990年代に比べて2000年代には天候不順による農産物の不作の頻度が高まっていることが推定されると報告された。これに対して、輸出を主導してきた換金作物生産が停滞しているタンザニアと、銅の国際価格の高騰により経済全般が上向いているザンビアでは、国家レベルならびに農村社会レベルで対応が相違する可能性があり、その点に注目しながら次年度以降に現地調査を継続することが確認された。3年度目である本年度の最重要な課題は、昨年度にひきつづきて現地調査を行うことであった。第2四半期から第4四半期にかけて、主要な調査対象国であるタンザニアの北部高地とザンビアの首都近郊の都市向け疏菜生産地域、ならびにルワンダとマラウイの農村において、現地調査を実施した。また、旱魃に見舞われたタンザニア北部地域における、その後の営農活動および他の生業活動の展開について調査するため、研究代表者が第3四半期と第4四半期にタンザニアに渡航した。当研究計画の課題に関心を有する大学院生の参加のもとに、アフリカの食糧問題や農村社会経済変容に関わる文献研究のための読書会を継続した。本年度には、日本村落研究学会編『近世村落の共同性を再考する』、児玉由佳編『アフリカ農村と公共圏』等を素材として、東南部アフリカ農村を幅広い分析視角から捉えるための意見交換を積極的に行った。第4四半期には本年度の現地調査の結果を話し合い、次年度以降の調査研究方針を打ち合わせる研究会を開催した。構造調整政策の下で政府財政の健全化のために廃止された農業補助金が、タンザニア、ザンビア、マラウイにおいて復活されつつあることが報告された。国際的な食糧価格の高騰が背景にあると考えられるが、補助金の資金源をどのように確保しているのか、またいかに補助金制度が運用されているのかについて、次年度の調査で関心を払うことが確認された。最終年度である本年度の最重要な課題は、研究成果のとりまとめであった。その作業に先だって、第2四半期までに本年度の現地調査を行うことをめざした。本年度は、本研究計画で主要な調査対象地と措定していたタンザニアの北部高地とザンビアの首都近郊の都市向け蔬菜生産地域において、過去3年間で実施した現地調査の成果を確認し、補充する現地調査を実施した。とくに北部タンザニアにおいて、昨年の大旱魃とは異なる環境下での生業活動を調査することができた。研究代表者は、第3四半期、第4四半期にも現地に赴き、現地研究者と意見交換を行うとともに、調査地の社会経済的活動において季節の相違がどの程度の影響を持っているのかを調査し、主として第2四半期(夏期休業期に相当)に実施してきた調査での現状把握に大きな錯誤がないことを確認した。2010年9月には、研究代表者、研究分担者、研究協力者、研究対象地域に関心を待つ大学院生、さらにはタンザニア人研究者を交えて、本研究計画の研究成果を発表するワークショップを開催した。この研究会での報告を踏まえて、研究計画の最終成果として2011年3月には英文論文集であるAfrican Study Monographs誌Supplementary Issue 42号を刊行することができた。