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ニッケル基単結晶超合金の高温多軸クリープ疲労クライテリオンの開発

ニッケル基単結晶超合金CMSX-2を用いて、1173K,大気中において引張・圧縮-繰返しねじりの高温低サイクル疲労試験ならびにひずみ保持を伴うクリープ疲労試験を実施した.ミ-ゼス型の相当ひずみ範囲が同一の試験では,引張・圧縮に較べて繰返しねじりの低サイクル疲労寿命が大きく低下することが明らかになった.この主要な原因は、弾性定数の異方性によることが判明した.また,引張・圧縮と繰返しねじりで10分間のひずみ保持を伴うクリープ疲労試験を行った.ひずみ保持を伴うことによる寿命低下は引張圧縮と繰返しねじりとでは大きな差はなかった.単結晶超合金が使用されるガスタービン動翼では,エア-フィルム冷却孔を始めとして,応力やひずみ集中部が存在する.単結晶超合金は結晶組織に伴う顕著な塑性変形の異方性を有するため,等方性理論を用いた既存の弾塑性有限要素法プログラムでは変形解析を行うことが出来ない.本研究では結晶塑性理論に基づく3次元の弾塑性有限要素法プログラムを開発した.開発したプログラムでは,八面体すべりと立方体すべりの両者を考慮することが出来る.開発したプログラムに必要な材料定数をCMSX-4を用いて,1123Kで求めた.解析結果とCMSX-4を用いた結果とは高精度で一致した.併せて,等方性理論およびHillの異方性を用いた弾塑性解析結果と結晶塑性理論に基づくものとの比較を行ったが,実際の単結晶超合金の弾塑性変形は,等方性やHillの異方性体のそれとは大きく異なることが明らかになった.ニッケル基単結晶超合金CMSX-2を用いて、1173K,大気中において引張・圧縮-繰返しねじりの高温低サイクル疲労試験ならびにひずみ保持を伴うクリープ疲労試験を実施した.ミ-ゼス型の相当ひずみ範囲が同一の試験では,引張・圧縮に較べて繰返しねじりの低サイクル疲労寿命が大きく低下することが明らかになった.この主要な原因は、弾性定数の異方性によることが判明した.また,引張・圧縮と繰返しねじりで10分間のひずみ保持を伴うクリープ疲労試験を行った.ひずみ保持を伴うことによる寿命低下は引張圧縮と繰返しねじりとでは大きな差はなかった.単結晶超合金が使用されるガスタービン動翼では,エア-フィルム冷却孔を始めとして,応力やひずみ集中部が存在する.単結晶超合金は結晶組織に伴う顕著な塑性変形の異方性を有するため,等方性理論を用いた既存の弾塑性有限要素法プログラムでは変形解析を行うことが出来ない.本研究では結晶塑性理論に基づく3次元の弾塑性有限要素法プログラムを開発した.開発したプログラムでは,八面体すべりと立方体すべりの両者を考慮することが出来る.開発したプログラムに必要な材料定数をCMSX-4を用いて,1123Kで求めた.解析結果とCMSX-4を用いた結果とは高精度で一致した.併せて,等方性理論およびHillの異方性を用いた弾塑性解析結果と結晶塑性理論に基づくものとの比較を行ったが,実際の単結晶超合金の弾塑性変形は,等方性やHillの異方性体のそれとは大きく異なることが明らかになった.本年度には,単結晶超合金CMSX-2単結晶超合金を用いて,引張・圧縮-繰返しねじりのクリープ疲労試験を実施した.試験はひずみ制御,1273K,大気中で10分間のひずみ保持試験を実施した.併せて,結晶すべりを用いた単結晶超合金の非弾性解析を行うための有限要素法解析プログラムの開発を行った.得られた主要な結論以下の通りである.(1)CMSX-2単結晶超合金の中空円筒試験片(外形8mm,内径5mm)を用いて,10分間のひずみ保持を伴うクリープ疲労試験を引張・圧縮および繰返しねじりで実施した.クリープ疲労寿命は引張・圧縮に比べて繰り返しねじりのクリープ疲労寿命が著しく小さかった.この原因は弾性定数の異方性によって,繰返しねじりの方が引張・圧縮に比べて著しく大きな応力が負荷されることによることが判明した.(2)ひずみ保持期間中の応力緩和挙動は引張・圧縮と繰返しねじりとでは異なった挙動となった.応力弛緩の初期応力は弾性定数の異方性の影響から前者の方が後者に比べて小さかった.また,応力緩和量は引張・圧縮の方が繰返しねじりと比べて大きかった.(3)結晶すべり理論を用いた2次元の弾塑性有限要素法プログラムを開発した.まず,基礎理論式について検討し,結晶塑性理論を構成した.ついで,結晶塑性を用いた有限要素法プログラムを開発した.開発したプログラムは2次元の平面すべりについては十分な精度を有することが判明した.今回開発したプログラムを,次年度以降3次元に拡張してゆく予定である.ニッケル基単結晶超合金CMSX-2を用いて,1173K,大気中において引張・圧縮-繰返しねじりの高温低サイクル疲労試験ならびにひずみ保持を伴うクリープ疲労試験を実施した.ミ-ゼス型の相当ひずみ範囲が同一の試験では,引張・圧縮に較べて繰返しねじりの低サイクル疲労寿命が大きく低下することが明らかになった.この主要な原因は,弾性定数の異方性によることが判明した.また,引張・圧縮と繰返しねじりで10分間のひずみ保持を伴うクリープ疲労試験を行った.ひずみ保持を伴うことによる寿命低下は引張圧縮と繰返しねじりとでは大きな差はなかった.

単結晶超合金が使用されるガスタービン動翼では,エア-フィルム冷却孔を始めとして,応力やひずみ集中部が存在する.単結晶超合金は結晶組織に伴う顕著な塑性変形の異方性を有するため,等方性理論を用いた既存の弾塑性有限要素法プログラムでは変形解析を行うことが出来ない.本研究では結晶塑性理論に基づく3次元の弾塑性有限要素法プログラムを開発した.開発したプログラムでは,八面体すべりと立方体すべりの両者を考慮することが出来る.開発したプログラムに必要な材料定数をCMSX-4を用いて,1123Kで求めた.解析結果とCMSX-4を用いた結果とは高精度で一致した.併せて,等方性理論およびHillの異方性を用いた弾塑性解析結果と結晶塑性理論に基づくものとの比較を行ったが,実際の単結晶超合金の弾塑性変形は,等方性やHillの異方性体のそれとは大きく異なることが明らかになった.
瀬戸内海における海砂生態系の機能とその破壊からの回復過程に関する研究

本研究は、海砂利採取によって環境が破壊された瀬戸内海の砂堆域における環境の回復過程の監視と、砂堆域が瀬戸内海の生態系に対して果たしている役割の解明を目的としたもので、長期間のモニタリングや室内実験、数値実験などにより以下に示すような成果を得た。砂堆域の環境の回復過程に関する研究では、海底地形の高精度モニタリングにより砂浪が年々移動して表層のごくわずかが礫質から細粒の底質に回復している可能性が示された。一方、潮流の弱い海域では地形変化は認められなかった。また、砂碓の回復過程の数値実験では、周辺に十分な砂の供給源があると仮定すると、砂の集積域の水深変化速度は1数mm/年であり、40m程度まで掘り下げられた砂堆が水深10m程度に回復するには1数万年オーダーの時間がかかると見積もられた。砂碓の生態系機能に関する研究では、砂堆表面で生産された底生性微細藻類が大潮時に巻き上げられ、その生産物が周辺海域へ供給されるとともに、表層部への栄養塩供給によって一次生産速度をも高めていることが明らかとなった。このことは、砂堆域が単なる砂地を好む底生生物の生息地となっているだけではなく、砂堆域や周辺海域の生産性を高めるという極めて重要な機能を持っていることを意味している。また、室内実験により、砂堆に生息するナメクジウオが砂を撹拌し、砂堆中に酸素を供給することによって有機物分解を促進し、生産性を高める機能を持っていることが明かとなった。本研究は、コンクリート骨材のための海砂利採取によって環境が破壊された瀬戸内海の砂堆域における環境の回復過程をモニターするとともに、砂堆域が瀬戸内海の生態系に対して果たしている役割を解明することを目的としたものである。初年度にあたる今年度は、海砂採取海域(三原瀬戸)においては高精度の水深調査を行い、未採取海域(大洲砂堆)においては、水質調査、水深調査、ADCPによる流動調査、絶滅危急種であるナメクジウオの分布及び生態調査、水中ビデオカメラによる砂堆表面の調査、砂堆構成物の調査などを行った。また、砂堆域の流動シミュレーションモデルの作成のための、海底地形データセットの作成なども開始した。高精度水深調査の結果を過去に蓄積した同様の調査結果と比較解析することにより、海砂採取海域では水深に変化が見られるが、これはサンドウエーブの移動によるもので海底地形が回復過程にあるわけではないことが明らかになった。また、未採取海域の大洲砂堆では、一定方向の砂の移動が見られるものの、全体としての砂堆地形はほぼ定常に維持されていることが明らかとなった。また、砂堆構成物の調査から、大洲砂碓の構成物の多くは貝殻などの生物起源物質(バイオクラスト)であることや、その砂堆への流入経路なども明らかとなった。ナメクジウオの調査では、過去に蓄積したデータも含めた解析により、砂堆上でのナメクジウオの詳細な分布様式、各年級群の動態が明らかとなった。また、室内実験などにより、ナメクジウオが砂堆底質を撹乱し、底質を浄化しているらしいことも明らかとなった。本年度は、昨年度同様の水質調査、水深調査、流動調査、生物調査、数値モデルの開発などを継続するとともに、一部の調査の対象海域を海砂採取が現在進行している長浜沖にも拡大した。松山沖の大洲砂碓の調査では、経年的な地形変化から砂碓上の二次的デューン地形の移動方向が明かとなった。また水中ビデオカメラによる本格的調査から、音響測深器では観測できなかった微細な堆積地形と流動構造が明らかになった。

ナメクジウオの調査では、過去に蓄積した野外調査データの解析により、砂堆上でのナメクジウオ底生個体の微細分布様式、成長速度,寿命について明らかになり,卓越年級群の形成要因仮説を提唱しその検証を行った。また、室内実験などにより、ナメクジウオが砂堆底質を物理的化学的に大きく撹乱し、砂堆による水質浄化能力を高めていることが示唆された。長浜沖の調査では、海砂採取により最高30mも掘り下げられた海域があることがわかった。また、ナメクジウオに対する海砂採取の影響は他の海域に比べて小さいと見られるものの、多毛類に対する影響が大きいことがわかった。数値モデル開発では、三原瀬戸海域の高解像度モデルの作成を行い、主要4分潮の再現に成功した。また、流動と砂の移動・堆積メカニズムの関係、大潮-小潮周期や季節的・経年的にも変化する潮流の影響などを詳細に検討することを目的とした数値モデルの開発も開始した。本研究は、コンクリート骨材のための海砂利採取によって環境が破壊された瀬戸内海の砂堆域における環境の回復過程をモニターするとともに、砂堆域が瀬戸内海の生態系に対して果たしている役割を解明することを目的としたものである。本年度は、昨年度同様の水質調査、水深調査、流動調査、生物調査、数値モデルの開発などを継続するとともに、昨年度から開始した長浜沖の調査も行った。松山沖の大洲砂碓の調査では、砂碓の内部構造を明らかにすることにより、砂の資源量を正確に見積もる方法を開発した。また同砂堆での基礎生産に関する研究では、中潮から大潮時にかけて砂碓の堆積物が巻き上げられて底生微細藻類の周辺海域への拡散が起こること、したがって砂堆域が周辺海域の生産に寄与している可能性があることを明らかにした。ナメクジウオの調査では2002年卓越年級群の追跡調査を行い、平均寿命と推定される3年を過ぎた同年級群が依然として卓越していることを明らかにした。また、ナメクジウオ浮遊幼生分布の調査から、幼生の集中分布が大州砂堆での底生個体群変動の要因になりうることを示した。長浜沖の調査では、この海域の砂碓のバイオクラストの集積機構が、大洲などの海峡周辺の砂堆域とは異なっていることを明らかにした。また、海砂採取禁止後1年を経過した同海域において、採取時に比べて底質の粒土組成に変化がなく、採取時に大きな影響の見られた多毛類の回復も起こっていないことが明らかとなった。数値モデル関連では、三原瀬戸海域の高解像度モデルによって、大潮-小潮周期の変化や日潮不等が砂の移動方向・移動量に及ぼす影響などを検討した。また、砂の移動・堆積による長期的な海底地形変化を計算するモデルの開発に着手した。本研究は、海砂利採取によって環境が破壊された瀬戸内海の砂堆域における環境の回復過程の監視と、砂堆域が瀬戸内海の生態系に対して果たしている役割の解明を目的としたもので、本年度は、これまでのモニタリングを継続するとともに、ナメクジウオの個体群調査の解析、砂堆域での基礎生産調査、長浜沖での底質、ベントス、魚類調査、砂碓の長期変化の数値実験などを行った。ナメクジウオの個体群データの解析では、卓越年級群の出現機構に関して、大きな親個体群から卓越年級群が産まれたとする「団塊世代説」と、幼生の濃密なパッチが着底時に運良く対象砂堆域に遭遇したとする「幼生パッチ説」の二つの仮説を検証した。その結果、現段階では幼生パッチ説が有力であることがわかった。砂堆域の基礎生産調査では、光・栄養塩条件が良好な砂堆周辺部で浮遊性微細藻類および底生性微細藻類の両者の活発な一次生産が起こっていることがわかった。
象牙質再石灰化能を有するボンディング材の開発に関する研究

in vitro石灰化誘導実験系において,新規開発モノマーCMETがモデル脱灰象牙質基質(PV)より速やかにハイドロキシアパタイトを誘導した.微小引張り試験において,新規開発モノマーCMET, CMEPの配合率が5%と10%の時に,コントロールの4-META/MMA-TBBレジンと同等の高い接着強さを示した.配合率が上昇するにしたがって接着強さが有意に低下した.in vitro石灰化誘導実験系において,新規開発モノマーCMETがモデル脱灰象牙質基質(PV)より速やかにハイドロキシアパタイトを誘導した.微小引張り試験において,新規開発モノマーCMET, CMEPの配合率が5%と10%の時に,コントロールの4-META/MMA-TBBレジンと同等の高い接着強さを示した.配合率が上昇するにしたがって接着強さが有意に低下した.歯科用接着性修復材料の耐久性を改善するために象牙質再石灰化誘導活性を有する接着性モノマー、イオンを徐放するボンディング材を試作し、それぞれの石灰化誘導能について評価を行った。試作ボンディング材として、再石灰化誘導能を有する接着性モノマーを用いたボンディング材、再石灰化誘導活性を有するイオンを徐放するボンディング材を用いた。in vitro象牙質再石灰化モデル実験系を用いて再石灰化能の評価を行った。さらに、また、上記のボンディング材硬化物からの溶出液を用いて同様の実験を行い、溶出イオンの再石灰化に与える影響を調べた。また、インキュベート24時間後に得られた試料に関して、走査型電子顕微鏡(SEM)により石灰化物の形態学的観察を行ない、微小領域X線回折装置により結晶の分析を行った。その結果、コントロールと比較して試作の再石灰化誘導モノマーは、早期に石灰化を誘導し、石灰化誘導量も有意に高い値を示した。また、イオン徐放性ボンディング材からの溶出液を用いて石灰化溶液を作成し、石灰化誘導実験を行ったところ、コントロールと比較して早期に石灰化を誘導し、石灰化誘導量も有意に高い値を示した。SEM観察では、どの群においても24時間後に板状のHAP結晶が確認された。得られた石灰化物のX線回折パターンからHAPに特徴的なピークが認められた。これらの結果から、再石灰化誘導能を有する接着性モノマーを用いたボンディング材、再石灰化誘導活性を有するイオンを徐放するボンディング材は、ホスビチンーアガロースビーズ複合体による石灰化に影響を与えることが示された。これにより、象牙質接着界面においてS-PRGフィラーからの溶出イオンが脱灰象牙質再石灰化に影響を与える可能性が示唆された。歯科用接着性修復材料の耐久性を改善するために象牙質再石灰化誘導活性を有する接着性モノマー、イオンを徐放するボンディング材を試作し、それぞれの石灰化誘導能について評価を市販されているボンディングとの比較を行った。試作ボンディング材として、再石灰化誘導能を有する接着性モノマーを用いたボンディング材、再石灰化誘導活性を有するイオンを徐放するボンディング材、比較対象として市販のボンディング材を用いた。その結果、市販されているボンディング材と比較して試作の再石灰化誘導モノマーは、早期に石灰化を誘導し、石灰化誘導量も有意に高い値を示した。また、イオン徐放性ボンディング材からの溶出液を用いて石灰化溶液を作成し、石灰化誘導実験を行ったところ、市販されているボンディング材と比較して早期に石灰化を誘導し、石灰化誘導量も有意に高い値を示した。これらの結果から、再石灰化誘導能を有する接着性モノマーを用いたボンディング材、再石灰化誘導活性を有するイオンを徐放するボンディング材は、市販のイオン徐放性がないボンディング材と比較して、ホスビチン-アガロースビーズ複合体による石灰化誘導に影響を与えることが示された。歯科用接着性修復材料の耐久性を改善するために象牙質再石灰化誘導活性を有する接着性モノマー,イオンを徐放するボンディング材を試作し,それぞれの石灰化誘導能についての評価を市販されているボンディング材との比較を行った.微小引張り試験において,新規開発モノマーCMETおよびCMEPの配合率が5%と10%の時に,コントロールの4-META/MMA-TBBレジンと同等の高い接着強さを示した.配合率が上昇するにしたがって接着強さが有意に低下した.

象牙質接着界面SEM観察において,30%,50%および70%CMET配合レジンの象牙質接着界面には多孔質な欠陥構造が認められ,さらにレジンタグの形成が不完全な像が認められた.また,長期耐久性の評価として,長期水中浸漬における測定を行った.ワンステップボンディング材(HC)にCMETを5%配合したシーリングコート材を試作し,実験に用いた(CMET群)。コントロールとしてHCを用いた(HC群).試料として大臼歯16本を用いて,24時間後及び3,6ヶ月後の微小引張接着強さの測定を行い,Mann-Whitney検定で有意水準5%にて統計処理を行った.またSEMにて,引張試験後の破断面の観察及び,24時間後,3,6ヶ月後の接着界面の観察を行った,微小引張接着強さの測定において,CMET群とHC群の間で24時間後,6か月後において有意差が認められ,CMET群が有意に高い値を示した(p<0.05).微小引張試験後の破壊様式はHC群,CMET群,共に混合破壊が最も多く認められたが,HC群の6か月後においては界面破壊も多く観察された.CMET群は混合破壊と共に,コンポジットレジンでの凝集破壊も多く認められた.接着界面の観察においては,HC群では24時間後では良好な接着状態が確認できたが,3,6ヶ月後では接着界面に亀裂が多く入っていることが認められた,CMET群では24時間後,3,6ヶ月後共に良好な接着状態が確認された.これにより,象牙質接着界面において,CMETが脱灰象牙質再石灰化および長期耐久性に影響を与える可能性が示唆された.
光誘起電子移動反応で発生するラジカルイオン種の反応性の研究

光誘起電子移動反応で発生するラジカルイオン種,特にカチオンラジカルの反応性について研究を行った.アゾ化合物である3H-ピラゾール誘導体を合成し,電子受容性増感剤であるDCA存在下で光分解を行ったところ、熱分解生成物と同じシクロプロペン誘導体を得た.しかしながらDCAの代わりにピリリウム塩(TPP^+)を増感剤として用いたところ,シクロプロペン誘導体と共に,1,3-プロピルカチオンラジカルに溶媒のアセトニトリルが付加した生成物を与えた.この付加体の生成機構を調べるために生成物の収量の経時変化を調べたところ,最初にシクロプロペン誘導体を生成し,それがさらにTPP^+によって増感分解を受けて,溶媒付加体を与えることがわかった.このような増感剤による生成物の違いは反応中間体であるラジカルカチオンの反応性で説明できる.すなわちDCA増感ではアゾ化合物のラジカルカチオンとDCAアニオンラジカルとの間の逆電子移動が早いのに対して,TPP^+の場合にはTPPラジカルができるので電荷分離がよく,逆電子移動の速度が遅くて溶媒が付加するというものである.これは増感剤による反応の制御という意味で非常に興味深い.同様の結果がフェニルアゾトリフェニルメタン(PAT)の増感分解でも観測された.この場合には中間体であるトリチルカチオンに対する逆電子移動速度の違いが生成物分布に大きな影響を与える.逆電子移動が速い場合にはトリチルラジカルになり,熱分解と同様な生成物を与えるが,遅い場合にはトリチルカチオンがさらに光を吸収し,特異的な生成物である9-フェニルフルオレンを与えることがわかった.これらの結果をもとに,今後さらにラジカルイオン種の反応について研究を発展させるつもりである.光誘起電子移動反応で発生するラジカルイオン種,特にカチオンラジカルの反応性について研究を行った.アゾ化合物である3H-ピラゾール誘導体を合成し,電子受容性増感剤であるDCA存在下で光分解を行ったところ、熱分解生成物と同じシクロプロペン誘導体を得た.しかしながらDCAの代わりにピリリウム塩(TPP^+)を増感剤として用いたところ,シクロプロペン誘導体と共に,1,3-プロピルカチオンラジカルに溶媒のアセトニトリルが付加した生成物を与えた.この付加体の生成機構を調べるために生成物の収量の経時変化を調べたところ,最初にシクロプロペン誘導体を生成し,それがさらにTPP^+によって増感分解を受けて,溶媒付加体を与えることがわかった.このような増感剤による生成物の違いは反応中間体であるラジカルカチオンの反応性で説明できる.すなわちDCA増感ではアゾ化合物のラジカルカチオンとDCAアニオンラジカルとの間の逆電子移動が早いのに対して,TPP^+の場合にはTPPラジカルができるので電荷分離がよく,逆電子移動の速度が遅くて溶媒が付加するというものである.これは増感剤による反応の制御という意味で非常に興味深い.同様の結果がフェニルアゾトリフェニルメタン(PAT)の増感分解でも観測された.この場合には中間体であるトリチルカチオンに対する逆電子移動速度の違いが生成物分布に大きな影響を与える.逆電子移動が速い場合にはトリチルラジカルになり,熱分解と同様な生成物を与えるが,遅い場合にはトリチルカチオンがさらに光を吸収し,特異的な生成物である9-フェニルフルオレンを与えることがわかった.これらの結果をもとに,今後さらにラジカルイオン種の反応について研究を発展させるつもりである.
顎口腔系における感覚受容システムの免疫組織化学的,徴細構造学的解析

この研究では、咀嚼運動の神経性制御機構を解明することを目的として、顎口腔系の感覚入力系について形態学的に検索した。この研究期間中に新たにえられた所見は以下の通りである。1.ヒト歯髄には神経系の成長、発育に重要な役割な役割を果たしている神経成長因子に対する受容体(NGFR)が多数存在することが明かとなった。象牙前質および象牙質に分布する神経を含め、ほとんどすべての歯髄神経がNGFR免疫活性を示した。免疫電顕法では、NGFRは無髄神経の軸索およびシュワン細胞の細胞膜に局在していた。2.咀嚼運動を神経制御するために重要な役割を果たしている歯根膜機械受容器として、発達の程度に動物種、歯種はあるものの、膠原線維の伸展受容器であるRuffini神経終末が必須のものであることが示された。また、歯根膜Ruffini神経終末には特殊なシュワン細胞が発達し、この細胞が常に咬合力を受けるという過酷な条件下でRuffini神経終末の支持、栄養を行なうとともに活発な蛋白合成能を有し歯根膜感覚発現に重要な役割を担っていることが明かとなった。3.実験的に歯髄に外的刺激を与えたり、歯牙を矯正移動させると、歯髄、歯根膜神経は刺激に対してその分布構築および形態を変化させた。従来、神経線維は静的構造物と考えられてきたが、神経線維は周囲組織の改造現象に対応してその分布構築および形態を変化させ、周囲組織に対し密接な機能的連関を示した。4.顎関節には生理学的には様々な特殊な神経終末が存在するといわれているが、形態学的には特殊神経終末は認められず、すべて自由神経終末であった。1.ニューロフィラメントプロテイン(NFP)の免疫組織化学を用いた研究で、ラット切歯歯根膜に多数のRuffini小体が存在することを明らかにしている。この神経終末を透過型電子顕微鏡とグリア(S-100)の免疫組織化学を用いて観察した。Ruffini小体は歯槽骨寄りの歯根膜(alveolous-related part)に限局して存在し、その軸索終末には多数のミトコンドリアと神経細線維を含んでいた。またシュワン鞘によって取り囲まれ、時折その隙間から指状の細胞質突起が伸び出し、周囲の膠原線維と直接接触していた。しばしば、S-100蛋白陽性の円形の細胞が軸索終末付近に現われ、この細胞がよく発達したゴルジ装置と小胞体を持ち、活発な蛋白合成を行なっている像が観察された。この細胞が筋・腱結合部に認められるterminal Schwann cellの一種であると考えた。2.ラット切歯部と臼歯部歯根膜の神経終末の分布、種類を比較検討した。切歯部ではすべての歯根膜神経終末はRuffini小体であったが、臼歯部ではRuffini小体の数は少なく、ほとんどのものが自由終末であった。電子顕微鏡レベルでRuffini小体を比較すると、その基本構造はほぼ同一であったが、軸索終末を包む基底膜様構造物が切歯歯根膜ではよく発達していることが明らかとなった。3.ラット切歯歯根膜に分布するRuffini小体が齧歯類すべてに共通か否かを検索するために、シマリス、ハムスター、モルモット、スナネズミを用いて免疫組織化学的に検索した。観察を行なったすべての動物の切歯部歯根膜にラットで認められたRuffini終末が存在し、同じパターンを示した。以上の研究の遂行には、本補助金により購入された透過型電子顕微鏡(H-700)、超ミクロトーム(ライヘルトウルトラカットN)が有効な設備として活用された。1.ラット切歯歯根膜Ruffini神経終末に付随するterminal Schwann cellの機能を明らかにする目的で、機械受容装置のマ-カ-物質のひとつであるnonー

specific cholinesterase(ChE)活性の検出を光顕的におよび電顕的に試みた。脱灰標本においてもこの酵素活性を明瞭に検出することができた。光顕下ではChEを示す円形の細胞は歯根膜歯槽骨寄りの部分に限局していた。細胞質は果粒状を示す反応産物で満たされていたが、核には反応産物は認められなかった。電顕下では反応産物は電子密度の高い像として観察された。その反応産物は軸索終末内には存在せず、Ruffini終末に付随するterminal Schwann cellの内腔の拡張した粗面小胞体中とperiaxonal regionに存在した。さらにシュワン鞘中の小胞にも反応産物が観察され、この細胞がChEに産生し、軸索終末の方へ運搬していると考えられた。terminal Schwanncellが強いChE活性を持つことから歯根膜Ruffini神経終末が形態学的に低い閾値を持つ機械受容装置のひとつであることが推測された。2.ラット臼歯に窩洞形成を行ない、歯髄神経の動態をneurofilament protein(NFP)の免疫組織化学を用いて検索した。窩洞形成後1日では、NFP陽性神経からなる象牙芽細胞下神経叢を消失した。窩洞形成後5ー7日目になると、修復象牙質が形成されはじめ、NFP陽性神経も分化してきた象牙芽細胞の下層に増加してきた。しかしながら、この時期の神経は通常見られるものと異なりほとんどが数珠状の膨らみを持つものであった。窩洞形成10ー15日後には、窩洞直下には著明に修復象牙質が形成され、同部位に分布する神経も通常の形態を示すようになった。1.歯根膜Ruffini神経終末の微細構造を透過型電子顕微鏡を用いて観察し、さらにコンピュ-タ-を用いて三次元立体再構築を試みた。歯根膜Ruffini神経終末の軸索終末は広い板状を示すものとノブ状を示すものにわけることができた。またこれら軸索終末は2枚以上からなる厚いシュワン鞘に被覆され、シュワン鞘とシュワン鞘の隙間から指状の軸索終末突起を出していた。またこの軸索終末を出しているシュワン鞘の隙間の面積は以外に少ないことが明らかになった。2.ヒト歯根膜神経支配をNFPの免疫組織化学を用いて検索したところ、根尖部付近がとくに密な神経支配を受けていた。ヒト歯根膜神経終末は樹枝状を示す自由神経終末が最も多く観察され、特殊神経終末としては軸索終末がやや発達の悪いRuffini神経終末と紡錘形を示す神経終末が根尖部近く、コイル状を示すものが歯頚部よりに認められた。これら神経終末は歯に力を加えた際、歯根膜線維の変位量が多い部位に遅順応性知覚受容器が、少ない部位に速順応性知覚受容器が存在し、機械受容器の分布にはregionーspecifityがあると考えられた。3.ラット臼歯を実験的に歯牙移動させ、歯根膜神経の動態をCGRPの免疫組織化学を用いて検索した。CGRP神経は経日的にその数を増し、歯根膜組織の改造が最も活発な3日目をピ-クとして減少傾向を示し、実験後7日で対象群とほぼ同一の神経分布になった。歯牙の移動にともないペプチド作動性神経の分布様式がダイナミックに変化してゆき、痛覚の出現および組織改造現象になんらかの影響を与えているものと考えられた。4.ラット顎関節の神経終末をNFPの免疫組織化学を用いて検索したが生理学的に言われているような特殊な神経終末は確認することができなかった。
心筋梗塞患者血漿中の変性リポタンパク質の修飾構造と相互作用因子の解析

生体内で生じるLDLの酸化的変性の性質を明らかにするために、冠動脈疾患患者の心臓カテーテル治療により得られた血液からLDLを分画して解析を行った。健常者と比較して酸化LDLレベルが23倍上昇しているものが存在した。また免疫沈降法により回収された酸化LDLのタンパク質成分は脂質過酸化物による修飾を受けており、酸化リン脂質の修飾を受けたapoB-100では100250kDaの特徴的な断片が見出された。1.酸化LDLとの相互作用因子の探索(酸化LDL画分の2次元電気泳動解析):健常者から得た末梢血液から血漿を分離し、超遠心法によってLDLを分画した。次に、酸化ホスファチジルコリン(PC)を特異的に認識するモノクローナル抗体(DLH3)を用いて免疫沈降を行った。その後、酸化LDLを含む沈殿画分とその上清(非沈殿画分)に含まれるタンパク質の違いを、2次元電気泳動により解析した。その結果、タンパク質成分はどれも明確なスポットとして確認できたことから、酸化LDLに含まれるタンパク質成分の分析に有効な方法であることが確認できた。さらに、沈殿画分に特異的なスポットが複数確認されたことから、現在、LC-MS/MSによる構造解析を試みている。また一方で、DLH3抗体を用いたWestern blotを行うことにより、沈殿画分に回収されたタンパク質の中から酸化PC修飾を受けたタンパク質を特異的に検出することが可能かどうか検討したが、今のところ明確なスポットは検出できていない。今回は健常者サンプルによる予備検討を行ったが、血漿中に存在する酸化LDLが微量であったことが原因と考えられる。今後は動脈硬化性疾患患者の心臓カテーテル治療から採取されたろ過血液を用いて、同様の解析を進めていく予定である。2.動脈硬化性疾患患者の血液中の酸化LDL量の解析:動脈硬化性疾患患者の心臓カテーテル治療から採取されたろ過血液からLDLを分画し、DLH3抗体を用いたサンドイッチELISAにより、酸化LDL量を定量的に解析した。その結果、健常者と比較して34倍の範囲で上昇を示すものがいくつか存在したが、健常者と同じレベルのものも多かった。冠動脈疾患患者でも、必ずしも酸化LDLが高値とはならない例も存在する可能性が考えられる。今後、さらに多くのサンプルについて解析を進めていく予定である。酸化LDLは、生体内における酸化ストレスなど様々な要因によって生じると考えられている。しかし血中の酸化LDLは微量であり、その構造的な特徴については十分な解析がされていない。本研究では、動脈硬化性疾患と酸化LDL生成との関連を調べる為に、健常者の未梢血、および冠動脈疾患患者の心臓カテーテル治療から得られた血液サンプルを用いて解析を行った。各サンプルからLDLを分画し、サンドイッチELISAにより酸化LDLを定量した。その結果、患者由来サンプルの中には、健常サンプルと比較して酸化LDLが23倍に上昇したものが存在した。次に、酸化ホスファチジルコリン(oxPC)特異的モノクローナル抗体(DLH3)を用いた免疫沈降法により酸化LDLを回収し、その性状解析を行った。まずWestern blotにより、脂質過酸化反応の生成物であるHNE、acroleinによる修飾を受けたタンパク質を調べた。銅酸化により調製したin vitro酸化LDLでは、架橋により分子量が増大したものや不規則に断片化を受けたapoBが多いのに対し、ヒト血中から回収した酸化LDLでは分子量が増大したものはごく僅かであった。ヒト血中に存在する酸化LDLは、銅酸化などにより調製するin vitro酸化LDLと比較してタンパク質成分における脂質修飾はより穏やかであることが示唆される。さらに、oxPC修飾を受けたタンパク質についてWestern blotにより解析した結果、非免疫IgMで免疫沈降を行った時と比較して、断片化された分子量100250kDaのapoBを見出した。これらoxPC陽性のバンドは、冠動脈疾患患者由来サンプルでは健常者と比較して増加傾向があることが示唆された。これまでに血中から分離した酸化LDLについて解析した報告はほとんどないことから、本研究により構築した方法を利用することにより、生体内における酸化LDLの生成と動脈硬化性疾患の発症や進展との関係についての知見が得られると期待される。
真核生物リボソームリサイクリングの解明

真核生物の翻訳終結においては、終止コドンを直接認識する翻訳終結因子eRF1がリボソームA部位に入り込み、ペプチジルトランスフェラーゼを活性化することでペプチジルtRNAからペプチド鎖の解離を引き起こし翻訳が終結する。その際第二の翻訳終結因子eRF3はeRF1をリボソームに運搬する役割を担っている。一方、原核生物においては真核生物のeRF1/eRF3に相当する翻訳終結因子RF1,2/RF3が同様に翻訳終結反応を担っているが、翻訳終結後RF1,2と同様なtRNA用構造を有するリボソームリサイクリング因子がリボソームA部位に入り込み、翻訳終結後のリボソームをmRNAから解離させる役割を果たしている。環状構造を有する真核生物mRNAにおいてもそのようなリサイクリング因子が働く可能性が充分考えられ、真核生物リサイクリング因子の実態解明にむけて解析を行なった。本研究において申請者らは、(1)リサイクリング因子の候補として、翻訳終結因子eRF1と構造上高い相同性を有するeRFLをヒトにおいて同定し、(2)すでに報告されているeRF3相同因子eRFSと結合することを証明した。また、(3)両因子のポリソームプロファイル解析より、両者は共にポリソーム画分に局在することを証明した。(4)eRFLはeRF1と同様に単独でもリボソームに結合し、その結合はtRNAやeRF1の共存によりリボソームから解離することを見出した。従ってこれらの因子はeRF1/eRF3同様リボソームA部位において機能する因子である。一方で、(5)これらの因子のみでは、ポリソーム画分からリボソームを解離させる活性は検出できなかったことから、これらの因子と相互作用する第三の因子について探索を行ない、GAPDHを同定した。これらが3者複合体を形成しリサイクリングを制御する可能性についてHeLaのin vitro翻訳系を用いて検討中である。翻訳終結因子eRF3は、第二の翻訳終結因子eRF1と複合体を形成し、リボソームA部位において翻訳終結反応を制御している。eRF3はGTP結合能をもつ他の翻訳因子eEF1AやeIF2がアミノアシルtRNAをリボソームに運搬するのと同様に、アミノアシルtRNAと分子擬態構造をもっeRF1をリボソームA部位に運搬する役割をもつ。原核生物においては真核生物のeRF1/eRF3に相当する翻訳終結因子RF1/RF2/3が同様に翻訳終結反応を担っているが、翻訳終結後リボソームリサイクリング因子がリボソームA部位に入り込み、翻訳終結後のリボソームをmRNAから解離させる役割を果たしている。一方で、環状構造を有する真核生物mRNAにおいてもそのようなリサイクリング因子が働く可能性が充分考えられ、真核生物リサイクリング因子の実態解明にむけて解析を行なった。申請者らは、翻訳終結因子eRF1/eRF3と遺伝的に最も近縁な因子eRFS/eRFLをすでに同定しているが、その機能については未だ不明である。そこで、これらの因子が実際にリボソームA部位において機能することを調べる目的から、まず両因子のポリソームプロファイルについて解析を行なった。その結果両者は共にポリソーム画分に局在することが明らかとなった。そこで、次にウサギ網状赤血球よりリボソームを調製し、eRFS/eRFLの結合実験を行なったところ、eRFLはeRF1と同様に単独でもリボソームに結合し、その結合はtRNAやeRF1の共存によりリボソームから解離することを見出した。従ってこれらの因子はeRF1/eRF3同様リボソームA部位において機能する因子であることを証明することができた。さらに、eRFSとeRFLはeRF1とeRF3同様にヘテロ二量体を形成することも明らかにした。一方で、これらの因子をポリソーム画分に添加し、ポリソームを解離させる活性について検討を行なったがそのような活性は検出できなかった。現在出芽酵母においてeRFS/eRFL相同因子の破壊株を作製し、in vitroの翻訳系を検討中である。

従ってこれらの因子はeRF1/eRF3同様リボソームA部位において機能する因子である。一方で、(5)これらの因子のみでは、ポリソーム画分からリボソームを解離させる活性は検出できなかったことから、これらの因子と相互作用する第三の因子について探索を行ない、GAPDHを同定した。これらが3者複合体を形成しリサイクリングを制御する可能性についてHeLaのin vitro翻訳系を用いて検討中である。
実験モデルを用いた肺非結核性抗酸菌症の疾患感受性遺伝子の機能解析

共同研究で実施されている、肺NTM症に関するゲノムワイド関連解析において候補SNPおよび疾患感受性遺伝子Xが同定された。肺NTM症の疾患感受性遺伝子Xが恒常的に検出されていることがデータベースで確認されている、ヒト上皮細胞株H292細胞株に対して、Mycobacterium avium subsp. Hominissuis (MAH)104株を感染させ、菌の細胞内への取り込みおよびその後の細胞内増殖の変化、疾患感受性遺伝子Xの変動を経時的に確認した。菌に関しては培養およびチールニールゼン染色で評価した。その後同様の実験をsiRNAによるknockdown(KD)、プラスミドによるoverexpression(OE)を試み施行した。それぞれの遺伝子のKDおよびOEは確認したものの、菌量および遺伝子発現の明確な差は検出できなかった。同様の実験をヒト気道上皮株であるBEAS2Bで施行したが、同様に明確な差が得られなかった。ヒト末梢血単核球細胞(PBMC)に対する経時的な感染実験においても候補遺伝子をいくつか検討したが、明確な上昇を得ることはできなかった。肺NTM症および気管支拡張症の検体に関しては、今後はさらに検体集積機関を増やし集積していく予定である。In vitroの実験に関して、いくつか細胞株を用いたモデルを中心に試み、遺伝子改変自体は行えていることを確認したが菌の感染によるphenotypeの差を明確にすることはできなかった。現在のモデルにおいて、in vitroの実験は上手く行っておらず、NTMがどのような感染形式で肺に感染するか、ヒト検体を用いてに着目し解析を進めていくことを予定している。
重油流出等汚染海域の高速浄化を目指した海中林再生技術の確立

本研究では2年間で以下のような研究実績をあげました。(1)光合成独立栄養増殖によるアラメの組織培養培地成分、培養温度、光源の種類、炭酸ガス濃度などについて検討し、最適な培養条件を決定した。その結果、培養20日で15倍にまで増殖させることに成功した。(2)アラメ増殖培養における光照射の影響画像処理によるカルス増殖測定システムを作製し、フルカラーLEDを用いて光照射の影響を検討した。青、赤、緑の色調で比較したところ青色がよく、光量子量5.3mmols^<-1>m^<-2>の条件で約1.5倍の増殖促進が確認できた。(3)増粘剤添加培地を用いたフローストレス軽減培養による再分化体の効率的生産培養液に増粘剤を添加してストレスを低減する培養法を提案し。陸上植物であるニンジンカルスで、2から3倍の再分化率の向上が観察され、約1年間の長期間にわたって高い再分化能を保持することがわかった。(4)藻体および藻体付着微生物への遺伝子導入遺伝子組換え藻体の育種のため、レポーター遺伝子を用いて、レーザー穿孔法などの物理的遺伝子導入法を検討したが、組換え体の育種に成功しなかった。アラメ藻体に付着している微生物のスクリーニングを行った結果、5種類の桿菌バクテリアの単離に成功した。(5)貝類の消化酵素阻害物質の探索と摂食阻害物質としての利用茶葉由来の各種ポリフェノールで貝類の消化酵素阻害を見いだし、チグサ貝に対する摂食阻害を調べたところ、エピガロカテキンガレート(EGCG)で、顕著な摂食阻害効果を示すことがわかった。(6)藻体の海洋移植と食害評価組織培養で増殖分化させたアラメ藻体をクレモナ糸に固定化した。この固定化藻体を海底の天然石実験区に固定し実海域に投入したが投入15日でかなりの食害を受けることがわかった。カジメ、アラメなどの大型海洋藻類は海中林と呼ばれる群落を形成し、海洋環境を保ち、魚介類の住みかを提供する役目を担っているが、磯焼けによって急速に海中林が消滅している。そのため、上記藻体を大量に移植・再生する必要がある。しかし、海中林を形成するような大型藻体の組織培養は国内外ともに未だほとんど研究がなされていない。我々はすでに陸上植物の組織培養に関して確立した実績を応用して、藻体・海中林の早期育成方法の確立と被害岩礁の早期再生法の確立を目指した。まず、光合成独立栄養増殖によるカジメ・アラメなどの組織培養を試みた。培地成分、培養温度、光源の種類、炭酸ガス濃度などについて検討し、最適な培養条件を決定した。遺伝子組換え藻体の育種に関して、双子葉、単子葉の陸上植物で発現が確認されている強力なベクターを利用し、GFPやグルクロニダーゼ遺伝子をレポーター遺伝子として用いて、パーティクルガン法やレーザー穿孔法などの物理的遺伝子導入法を検討したが、現在まで組換え体の育種に成功していない。引き続き導入法を中心に検討予定である。実際の海域では、小型巻き貝がアラメなどを食べてしまうことが問題となっている。そこで、小型貝の代表としてアワビの稚貝に対する摂食阻害物質を検索した。その結果、ポリフェノールが顕著な阻害効果を示すことがわかり、食害を軽減する投棄方法について見通しが立った。本年度の研究計画に基づいて以下のような研究実績をあげました。

(1)アラメ増殖培養における光照射の影響画像処理によるカルス増殖測定システムを作製し、フルカラーLEDを用いて光照射の影響を検討した。青、赤、緑の色調で比較したところ青色がよく、光量子量5.3mmols^<-1>m^<-2>の条件で約1.5倍の増殖促進が確認できた。(2)増粘剤添加培地を用いたフローストレス軽減培養による再分化体の効率的生産培養液にアルギン酸ナトリウムやカルボキシメチルセルロース(CMC)といった増粘剤を添加してストレスを低減する培養法を提案し、予備検討として陸上植物であるニンジンを用いたところ、2から3倍の再分化率の向上が観察された。さらに約1年間の長期間にわたって高い再分化能を保持することがわかった。(3)藻体付着微生物の単離と遺伝子導入微生物の育種食害を軽減する海水に酵母エキス等の有機栄養物を添加した培地を用い、アラメ藻体に付着している微生物のスクリーニングを行った結果、5種類の桿菌バクテリアの単離に成功した。また、入手可能なCytophaga属細菌も併せて、乾燥ワカメへのそれら微生物の付着能力について検討しところ、Cytophaga属1株で弱いながら付着活性を見いだした。(4)貝類摂食阻害物質の探索薄層クロマト用のセルロースシートに茶葉由来の各種ポリフェノールを塗布し、小型貝の代表としてチグサ貝に対する摂食阻害物質を検索した。その結果、酵素活性阻害を示すエピガロカテキンガレート(EGCG)で、顕著な摂食阻害効果を示すことがわかり、食害を軽減する移植方法について見通しが立った。(5)藻体の海洋移植と食害評価組織培養で増殖分化させたアラメ藻体をクレモナ糸に固定化した。この固定化藻体を海底の天然石実験区に固定し実海域に投入したが投入15日でかなりの食害を受けることがわかった。
南北両極域のケイ質殻プランクトンがケイ素循環に果たす役割の解明

本研究では、放散虫群集による海洋深層へのシリカ輸送量を定量評価するため、マイクロフォーカスX線CT(MXCT)による放散虫骨格の体積と密度の計測を試みた。平成29年度は、放散虫骨格の3次元像を構築するにあたって、3次元像の見た目から任意で放散虫の骨格(シリカ)と空気の境界画素値を設定したため、境界値を明確に定義できなかった。境界画素値をどこに設定するかにより表現される3次元像は変わり、体積の計測に影響する。そのため、放散虫骨格の体積をより精確に計測するためには境界画素値に対する厳密な検討が必要であることがこれまでの実験から明らかになった。平成30年度は、この問題を解決するため、放散虫骨格と空気の間の境界画素値について更なる検討を行った。具体的には、放散虫骨格の材質に近い規格化された市販の石英球を用いて、境界画素値を推定し、放散虫骨格に適用可能であることを確認した。放散虫骨格の密度は化石については浮沈法を用いて計測したHurd and Theyer (1977)の約1.72.0 g/立方cmの値が知られているが、現生の放散虫骨格の密度を正確に測定した例はこれまでになかった。北極海の放散虫群集の中ではSpongotrochus glacialisが唯一電子天秤で質量測定可能である。そこで、S. glacialisの体積をMXCTにより計測し、さらに電子天秤で質量を測定することで、現生放散虫の骨格の密度を推定した。2013年と2015年の夏に太平洋側北極海で採集したプランクトン試料の群集解析を行い、ケイ質殻プランクトンである放散虫の水平・鉛直分布と分布を支配する環境要因についてまとめ、国際学術誌に掲載された。また、KH-19-1次白鳳丸南大洋航海(1/162/12)に参加し、セジメント・トラップの回収と設置を行った。放散虫骨格のシリカの定量化に関して、大型の放散虫骨格については骨格と空気の間の境界画素値を決定できたが、小型の放散虫骨格については解像度を上げるなど正確な測定に向けてまだ検討の余地がある。放散虫骨格のSi同位体比分析に関しては、マルチコレクター型SHRIMP(SHRIMP-IIe/AMC)による分析手法の開発のため、試料調製及び一次イオン源等SHRIMPの分析条件等に関する試験を重ねた。2018年11月までに分析手法に関する方針が定まったが、その後2019年1月まで、SHRIMPの試料ステージの不調が続き、マシンタイムを確保することができなかった。2019年2月に石英粒子標準試料(NBS-28)を用いたテスト分析を行った。その後、放散虫を使ったSHRIMP分析のテストを行った。放散虫試料をSHRIMP分析で用いるために、従来とは異なる試料調製を行ったため、事前に行っていた石英粒子標準試料の分析結果と比較を行った。石英標準試料の標準偏差が従来の試料調製法と比較して大きかったため、再度、試料調製法を中心とした分析手法の改善を進めた。2019年3月からのSHRIMPの試料ステージ及び一次イオン系の故障により、分析不可能な状態が続いており、当初の計画通りには進まなかった。小型放散虫骨格のシリカの定量方法を確立し、平成30年度に南大洋で得られた沈降粒子試料中の放散虫骨格についても今後MXCTによる計測を進めていく予定である。SHRIMPの修理が完了し次第、Si同位体比分析のための試験を再開し、分析手法の開発と実際の試料の測定を進める予定である。本研究では、放散虫群集のケイ素循環における役割を定量評価し、ケイ素安定同位体比が意味するケイ素の挙動を解明することで、南北両極域の環境変化が将来的に海洋生態系とケイ素循環にもたらす影響予測に資することを目的とする。そのために、南北両極の季節海氷域において海洋沈降粒子試料中の放散虫群集の1)群集組成、2)シリカ輸送量、3)ケイ素安定同位体比の3点を調査し、これらが生息深度ごとの環境変化とどのように対応しているかを明らかにする。平成29年度は、北極海放散虫群集の群集組成解析およびシリカ輸送量の見積もりに取り組んだ。研究には、ノースウィンド深海平原の観測点NAP12t(75°N, 162°W)およびチャクチ深海平原の観測点CAP12t(75°N, 173°W)において2012年10月4日から2013年9月18日の期間に捕集した海洋沈降粒子試料(104試料)を用いた。海洋沈降粒子の顕微鏡観察により種別の個体数を計測し、季節ごとの主要な放散虫群集を明らかにした。また、その結果をもとにして、海洋沈降粒子試料から主要な放散虫個体を種別に拾い出し、マイクロフォーカスX線CT撮影を行った。CT撮影により得られた放散虫骨格の3次元像から放散虫骨格の体積を計算し、放散虫によるシリカ輸送量(放散虫シリカフラックス:1日に1平方mあたりに放散虫によって沈降するシリカ量)を見積もった。その結果、従来の個体数をベースにした沈降量ではこれまで明らかにできなかった、シリカ輸送において主要な運び手となる種を特定することができた。

平成29年度は、放散虫骨格の3次元像を構築するにあたって、3次元像の見た目から任意で放散虫の骨格(シリカ)と空気の境界画素値を設定したため、境界値を明確に定義できなかった。境界画素値をどこに設定するかにより表現される3次元像は変わり、体積の計測に影響する。そのため、放散虫骨格の体積をより精確に計測するためには境界画素値に対する厳密な検討が必要である。従って、放散虫群集によるシリカ輸送量の見積もり結果については、現時点では誤差が大きく、当初の目標を十分には達成できていない。本研究では、放散虫群集による海洋深層へのシリカ輸送量を定量評価するため、マイクロフォーカスX線CT(MXCT)による放散虫骨格の体積と密度の計測を試みた。そのため、放散虫骨格の体積をより精確に計測するためには境界画素値に対する厳密な検討が必要であることがこれまでの実験から明らかになった。平成30年度は、この問題を解決するため、放散虫骨格と空気の間の境界画素値について更なる検討を行った。具体的には、放散虫骨格の材質に近い規格化された市販の石英球を用いて、境界画素値を推定し、放散虫骨格に適用可能であることを確認した。放散虫骨格の密度は化石については浮沈法を用いて計測したHurd and Theyer (1977)の約1.72.0 g/立方cmの値が知られているが、現生の放散虫骨格の密度を正確に測定した例はこれまでになかった。北極海の放散虫群集の中ではSpongotrochus glacialisが唯一電子天秤で質量測定可能である。そこで、S. glacialisの体積をMXCTにより計測し、さらに電子天秤で質量を測定することで、現生放散虫の骨格の密度を推定した。2013年と2015年の夏に太平洋側北極海で採集したプランクトン試料の群集解析を行い、ケイ質殻プランクトンである放散虫の水平・鉛直分布と分布を支配する環境要因についてまとめ、国際学術誌に掲載された。また、KH-19-1次白鳳丸南大洋航海(1/162/12)に参加し、セジメント・トラップの回収と設置を行った。放散虫骨格のシリカの定量化に関して、大型の放散虫骨格については骨格と空気の間の境界画素値を決定できたが、小型の放散虫骨格については解像度を上げるなど正確な測定に向けてまだ検討の余地がある。放散虫骨格のSi同位体比分析に関しては、マルチコレクター型SHRIMP(SHRIMP-IIe/AMC)による分析手法の開発のため、試料調製及び一次イオン源等SHRIMPの分析条件等に関する試験を重ねた。2018年11月までに分析手法に関する方針が定まったが、その後2019年1月まで、SHRIMPの試料ステージの不調が続き、マシンタイムを確保することができなかった。2019年2月に石英粒子標準試料(NBS-28)を用いたテスト分析を行った。その後、放散虫を使ったSHRIMP分析のテストを行った。放散虫試料をSHRIMP分析で用いるために、従来とは異なる試料調製を行ったため、事前に行っていた石英粒子標準試料の分析結果と比較を行った。石英標準試料の標準偏差が従来の試料調製法と比較して大きかったため、再度、試料調製法を中心とした分析手法の改善を進めた。2019年3月からのSHRIMPの試料ステージ及び一次イオン系の故障により、分析不可能な状態が続いており、当初の計画通りには進まなかった。平成30年度は、放散虫骨格の体積をより精確に計測するため、シリカ標準試料を作成し、放散虫の骨格と空気の境界画素値について厳密に検討していきたい。