hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
南アジア天水田地帯における地域生態系構造の環境計画学的研究

低水準ながら高度な生態学的平衡が長期に亙って維持されていた地域生態系が、開発行為によって急変革を余儀なくされている典型例として南アジアの天水田地域の最近の潅漑開発地の村落を選び、その(1)域生態系の構造、特にその自然構造、生産構造および生活構造の相互関係構造(2)潅漑開発に伴う地域生態系構造の変化と、随伴する系要素間の不整合の発現状況(3)前項の不整合の解消過程などを、導入潅漑開発の仕様・機能と併せて調査し、地域生態系に発現した不整合の潅漑開発機能との関係づけを目的として昭和62年に第1次調査を実施した研究の第2次調査である。第1次調査は主として試・資料収集、ヒアリング等により(1)、(2)を実施したが、(3)不整合の解消過程については現象のトレ-スに依る他ないので、観察集落を設定し、現地研究者の協力のもとに経過記録を続けて本年の第2回調査に至ったものである。調査は現地での学際討論を重視して全員が行動を共にし、平成元年8月1日9月20日に実施された。調査地域はインドのタミルナドゥ州アランタンギ地区(エガプルマル-村)とネパ-ルのテライ地方チトワン地区(モハナ村)である。タミルナドゥ州調査は昭和62年が本調査で今年は補足調査のため実調査日程は10日間で、Grand Anicut Canal(GAC)の第11支線水路系を選んで行政的なGAC管理と地域農民の水管理との補完関係とその結果としての用水供給実態を把握するとともに、その受益農村のサンプルとして同支線20番スル-ス受益地のエガプエウマル-集落(Egaperumalur Eri)を選んでGAC受益区域に入る以前の50年前にさかのぼって現在までの集落の経済、社会構造の変化を調べた。用水管理実態調査の方法はおもに各関係行政部局からの資料、記録デ-タの収集と、システム各部位の操作・管理責任者からの現地でのヒヤリングによった。エガプルマル-集落調査は集落に保管されている記録類の収集・解続が主で、集落の古老と現在の役員農民の協力のもとの実施した。なお、これらの全てにはコインバト-ル農科大学(Sivanappann教授他)の調査協力を受けた。テライ平野調査は昭和62年度は予備調査的段階に留まっていて、今回が実質的な本調査であったため30日間の実調査日をかけて約600haの受益水田面積を対象として5年前に完成しているPanchakania lrrigation Systemを選び、その全体の用水供給実態を把握するとともに、受益農村のサンプルとしてモハナ村(Gaun Mohana)を選んで営農技術を含むその社会・経済構造の灌漑導入前後の変化を調べた。用水管理実態調査の方法はGACと大略同様であるが、GACが英国技術の協力の元に建設されているのに対し、こちらはネパ-ル政府の独自開発で施工仕上げにかなりばらつきがあって、そのことが地域用水状況の微視的な差異を生じているので、施設管理・操作技術者と同行してのシステム全体の踏査に時間を掛けることとなった。モハナ村調査は112戸の全農家を対象としての訪問アンケ-ト調査と農地1筆毎の農学的調査が主である。いずれも農民との会話が不可欠なのでトリブヴァン大学農学部(Mallik教授他)の教官7名、学生5名の全面的な協力体制のもとに実施された。工学(農業土木)班による潅漑施設の仕様・機能状況、自然科学(作物学、土壌学)班によるサンプリング調査と社会科学(農業経営、地域経済学、社会学)班によるヒアリング調査とも、現地研究者の適切な協力が得られたこともあって、それぞれ十分な成果を得ることができた。反省点としては、トリブヴァン大学農学部の教官・学生はいずれもキャンパス内かその近くに居住していて個人的な交通手段を持っていないのに対して、同大学とモハナ村間の距離が10kmあり、調査隊で借り上げた車で送迎する必要があったが、教官・学生とも授業の合間を縫っての協力であったためこの送迎は時には一日4往復にもおよび、あいにくのネパ-ルの燃料統制のもとで、ディ-ゼル燃料の確保にあらぬ苦労をするはめになったことである。今回の調査をそんな状況の元で成功裏に終えられたのは、在ネパ-ル日本大使館のご協力のもとにネパ-ル政府からディ-ゼル燃料の特別供給を受けて凌ぐことが出来たためで、海外学術調査に際しての外務省への便宜供与依頼はやはり重要であることを実感させられた。収集資料は土壌、水田湛水、水稲葉、種籾などの試料サンプルと、営農内容などについての農家アンケ-ト調査回答・ヒアリング記録と、潅漑施設の仕様・機能及びその運用記録、地域自然構造・土地利用、地域経済・社会状況についての文献資料・統計資料・地図資料などである。うち試料サンプルについては原則として現地協力大学の研究者と折半して半分を持ち帰った。それらの整理にはそれぞれの分担研究者が当たり、リストを作成した上で、分担研究者の所属大学に保管した。農家アンケ-ト調査回答とヒアリング記録の整理は八木、佐藤が担当し、リストを作成した上で農業経済学関係のものは東京大学農学部、社会学関係のものは横浜市立大学商学部に保管した。

文献資料・統計資料・地図資料については、まずリストを作成して研究組織全員での利用体制を作った上で、潅漑施設の仕様・機能及びその運用記録については広田、山路が整理に当り、おもに岩手大学農学部に保管した。その他はそれぞれ関係分担研究者の元で整理、保管しているが共通的なものについては宇都宮大学農学部で保管した。これらの収集資料の分析・取りまとめはようやく緒についたところで、本格的作業は平成2年度の調査総括の課題であり、ネパ-ル国トリブヴァン大学農学部のMallik教授、Bhora助教授を招へいして、総合考察討論を共にしながら進める予定である。分析・考察結果は、総合考察討論の成果と合わせて報告書に取りまとめて印刷すると共に、研究分担者ごとに分担課題に関係の深い学術雑誌に論文報告する予定であるが現在のところ論文題名等は未定である。なお、相手国インド、ネパ-ルへの成果の還元については、基本的には前述の現地研究者との学術論文の共同発表がこれに当たるが、報告書に盛り込み切れなかったものを含めて試料サンプル類の全分析結果、その他資料の全整理結果も関係現地大学の研究者へ回付し、相手国内での将来の研究資料に供する予定である。低水準ながら高度な生態学的平衡が長期に亙って維持されていた地域生態系が、開発行為によって急変革を余儀なくされている典型例として南アジアの天水田地域の最近の潅漑開発地の村落を選び、その(1)域生態系の構造、特にその自然構造、生産構造および生活構造の相互関係構造(2)潅漑開発に伴う地域生態系構造の変化と、随伴する系要素間の不整合の発現状況(3)前項の不整合の解消過程などを、導入潅漑開発の仕様・機能と併せて調査し、地域生態系に発現した不整合の潅漑開発機能との関係づけを目的として昭和62年に第1次調査を実施した研究の第2次調査である。第1次調査は主として試・資料収集、ヒアリング等により(1)、(2)を実施したが、(3)不整合の解消過程については現象のトレ-スに依る他ないので、観察集落を設定し、現地研究者の協力のもとに経過記録を続けて本年の第2回調査に至ったものである。調査は現地での学際討論を重視して全員が行動を共にし、平成元年8月1日9月20日に実施された。調査地域はインドのタミルナドゥ州アランタンギ地区(エガプルマル-村)とネパ-ルのテライ地方チトワン地区(モハナ村)である。タミルナドゥ州調査は昭和62年が本調査で今年は補足調査のため実調査日程は10日間で、Grand Anicut Canal(GAC)の第11支線水路系を選んで行政的なGAC管理と地域農民の水管理との補完関係とその結果としての用水供給実態を把握するとともに、その受益農村のサンプルとして同支線20番スル-ス受益地のエガプエウマル-集落(Egaperumalur Eri)を選んでGAC受益区域に入る以前の50年前にさかのぼって現在までの集落の経済、社会構造の変化を調べた。用水管理実態調査の方法はおもに各関係行政部局からの資料、記録デ-タの収集と、システム各部位の操作・管理責任者からの現地でのヒヤリングによった。エガプルマル-集落調査は集落に保管されている記録類の収集・解続が主で、集落の古老と現在の役員農民の協力のもとの実施した。なお、これらの全てにはコインバト-ル農科大学(Sivanappann教授他)の調査協力を受けた。テライ平野調査は昭和62年度は予備調査的段階に留まっていて、今回が実質的な本調査であったため30日間の実調査日をかけて約600haの受益水田面積を対象として5年前に完成しているPanchakania lrrigation Systemを選び、その全体の用水供給実態を把握するとともに、受益農村のサンプルとしてモハナ村(Gaun Mohana)を選んで営農技術を含むその社会・経済構造の灌漑導入前後の変化を調べた。
円二色性スペクトル法の開発と有機立体化学への応用

有機化合物の絶対構造を非経験的に決定する方法として,X線法とならんで円二色法(CD)スペクトル法が有用でる。我々は,「CD励起子カイラリティー法」の拡張として「ねじれたπ電子共役系」の絶対構造決定にπ電子SCF-CD-DV分子軌道法によるCDスペクトルの理論計算が有用であることを見いだし,生物活性天然物および理論的に興味ある光学活性合成有機化合物に適用して,絶対構造を決定した。1. Columbia大学の中西香爾教授らと共同して,CDスペトル法によるオリゴ糖類の微量構造決定法開発のための基礎研究として,p-methoxycinnamate発色団の電子状態の性質を明らかにした。2.ネオクレロダン系天然物は昆虫摂食阻害物質として興味ある化合物群である。我々はスペイン国立有機化学研究所のBenjamin Rodriguez教授らと共同で,12-furan-12hydroxyl誘導体の絶対配置をCD法とX線結晶構造解析法によって決定した。3.光学活性パイ電子系化合物は将来の分子素子としての応用が期待される。我々はGroningen大学のBen L. Feringa教授らと共同で分子不斉オレフィンの合成,光学分割,CDスペクトル法による絶対立体化学の決定および熱と光によるラセミ化の機構を明らかにした。4.我々はさらにLund大学のJan Sandstrom教授らと共同で光学活性架橋ビフェニル系化合物の円二色性スペクトルの理論計算による絶対立体化学の決定を行った。5.ビスシアニン色素の可視およびCDスペクトルの異常に大きな励起子相互作用。励起子相互作用はCDでは容易に観測されるものの,UVではほとんど観測されていなかったが,我々はColumbia大学の中西香爾教授らとの共同研究でビスシアニン色素のUVで70nmもの異常に大きな励起子分裂を初めて見いだし,励起子理論を実験的に確立した。また理論計算により,その機構を明らかにした。6. CD励起子法による鎖状ポリオール系の絶対構造決定法の開発。我々はポーランドAdamMickiewicz大学のJacek Gawronski教授らと共同で,光学活性鎖状1,3-グリコール系へCD励起子法を適用し,絶対配置を決定できることを明らかにした。また,鎖状1,2-グリコールおよび1,2,3-トリオール類にも適用できることを明らかにした。さらに立体配座解析からその機構を明らかにした。7.光学活性[6,6]-vespireneは9,9-spirobifluorene発色団が側鎖によってねじれることにより光学活性となる特異な化合物である。その絶対配置はCDの励起子機構により決定されていたが,確実ではなかった。我々はより理想的なアントラセンやナフタレン発色団をもつ光学活性9,9′-Spirobifluorene誘導体を合成して,そのCDより絶対立体化学を確立した。8.天然物のアトロープ異性。我々はインドAligarh Muslim大学のNizam U. D. Khan博士らと共同で,CDスペクトルの理論計算により,長年の間未決定であった天然の回転異性体であるビフラボンの絶対立体化学を初めて決定した。また,この場合,定性的な励起子法は適用できないことなど,円二色性の機構を明らかにした。9.我々は,カルボン酸類の光学分割のプローブとしてカンファーサルタムアミドを用いたHPLC分離が有用であることを見出した。このアミド体は,結晶性が良くX線結晶構造解析に適している。また,イオウ原子の異常分散効果,およびカンファー部分を内部標準として絶対配置を決定できる。10.上の方法の応用として,我々は軸不斉スピロ化合物の光学分割と絶対配置の決定に成功した。また長年,正しいと信じられてきた面不斉[8]および[10]シクロファン系化合物の絶対配置が間違っていることを見出し,これらの絶対立体化学を確立した。

励起子相互作用はCDでは容易に観測されるものの,UVではほとんど観測されていなかったが,我々はColumbia大学の中西香爾教授らとの共同研究でビスシアニン色素のUVで70nmもの異常に大きな励起子分裂を初めて見いだし,励起子理論を実験的に確立した。また理論計算により,その機構を明らかにした。6. CD励起子法による鎖状ポリオール系の絶対構造決定法の開発。我々はポーランドAdamMickiewicz大学のJacek Gawronski教授らと共同で,光学活性鎖状1,3-グリコール系へCD励起子法を適用し,絶対配置を決定できることを明らかにした。また,鎖状1,2-グリコールおよび1,2,3-トリオール類にも適用できることを明らかにした。さらに立体配座解析からその機構を明らかにした。7.光学活性[6,6]-vespireneは9,9-spirobifluorene発色団が側鎖によってねじれることにより光学活性となる特異な化合物である。その絶対配置はCDの励起子機構により決定されていたが,確実ではなかった。我々はより理想的なアントラセンやナフタレン発色団をもつ光学活性9,9′-Spirobifluorene誘導体を合成して,そのCDより絶対立体化学を確立した。8.天然物のアトロープ異性。我々はインドAligarh Muslim大学のNizam U. D. Khan博士らと共同で,CDスペクトルの理論計算により,長年の間未決定であった天然の回転異性体であるビフラボンの絶対立体化学を初めて決定した。また,この場合,定性的な励起子法は適用できないことなど,円二色性の機構を明らかにした。9.我々は,カルボン酸類の光学分割のプローブとしてカンファーサルタムアミドを用いたHPLC分離が有用であることを見出した。このアミド体は,結晶性が良くX線結晶構造解析に適している。また,イオウ原子の異常分散効果,およびカンファー部分を内部標準として絶対配置を決定できる。10.上の方法の応用として,我々は軸不斉スピロ化合物の光学分割と絶対配置の決定に成功した。また長年,正しいと信じられてきた面不斉[8]および[10]シクロファン系化合物の絶対配置が間違っていることを見出し,これらの絶対立体化学を確立した。有機化合物の絶対構造を非経験的に決定する方法として、X線結晶解析法と並んで円二色性(CD)スペクトルの「励起子カイラリティ-法」が有用であり、多くの化合物系に適用してきた。また最近、我々はねじれたパイ電子系の絶対構造決定にCDスぺクトルの理論計算が有用である事を見出し、いくつかの系に適用してきた。1.Columbia大学の中西香爾教授らと共同して、CDスペクトル法によるオリゴ糖類の微量構造決定法開発のための基礎研究として、pーmethoxycinnamate発色団の電子状態の性質を明らかにした。2.ネオクレロダン系天然物は昆虫摂食阻害物質として興味ある化合物群である。我々はスペイン国立有機化学研究所のCarmen de laTorre博士と共同で、12ーfuranー12ーhydroxyl誘導体の絶体配置をX線結晶構造解析法によって決定した。現在、CD法の適用を検討している。
拡張型心筋症における新規自己抗体「抗Na-K-ATPase抗体」の催不整脈作用

蛍光免疫染色法およびwestern blottin法にて心筋細胞膜Na-K-ATPaseポンプに対する抗原抗体反応を確認している、拡張型心筋症患者5例の血清からAffi-Gel protein-A MAPSII kit (Bio-rad)によって免疫グロブリンG(IgG)を精製した。有性鶏卵に精製IgGを2.0mg/卵(各々n=10)ずつ添加し、投与60分間の催不整脈効果を観察した。pGEX発現ベクターによって、Na-K-ATPaseのαサブユニット(α13)およびβサブユニット(β12)を産生精製後、各1.0mg/卵ずつ前投与して、精製IgGの催不整脈効果がブロックされるか観察した。全患者5例で催不整脈効果が完全ブロックされたのは、α3サブユニット前投与のみであったため、pGEXベクターをplasmid delitionして、本自己抗体のエピトープを同定した。その結果、同サブユニットの中でもM7-M8αループを形成する第871895アミノ酸のみが、本自己抗体の催不整脈作用をブロックしたため、同配列内にエピトープが存在することが示唆された。本ラットモデルにおける心筋細胞膜Na-K-ATPaseの変化を、比色定量法、Western blotting法、Nothern blotting法によって、測定した。本ポンプ活性は、免疫2ヶ月より低下を示し、免疫6ヶ月後まで持続していた。Western blottingでは、α1およびα2には有意な変化を認めず、発現量が少なかったα3のみ有意な減少を認めた。この変化は、Nothern blottingにおいてもmRNAレベルで観察された。これらのアイソホーム変化は、通常の肥大心で観察されるものとは異なり、本モデル特異的な現象であることが示唆された。蛍光免疫染色法およびwestern blottin法にて心筋細胞膜Na-K-ATPaseポンプに対する抗原抗体反応を確認している、拡張型心筋症患者1例の血清からAffi-Gel protein-A MAPSII kit(Bio-rad)によって免疫グロブリンG(IgG)を精製した。有性鶏卵に精製IgGを0.5mg/卵,1.0mg/卵,2.0mg/卵(各々n=6)ずつ添加し、投与0,5,10,20,40,60分後の心電図変化を測定した。合わせて、自己抗体を有さない拡張型心筋症患者の血清を同様な方法で精製し、得られたIgGをコントロール群(2.0mg/卵,n=6)として使用した。容量依存的に投与60分後まで、有意な心拍数の減少を認めた。高度ブロックや徐脈はコントロール群では認めなかったが、0.5mg/卵では60分後に2/6の頻度で、1.0mg/卵では20分後に2/6,60分後に4/6の頻度で認めた。2.0mg/卵では投与5分後より不整脈出現があり、60分後には5/6の頻度で徐拍性不整脈が出現した。Na-K-ATPaseのβサブユニットの前投与ではこれらの不整脈出現に著変なかったが、αサブユニットの前投与にて不整脈出現は有意に減少した。6週齢のSDラットに、Na-K-ATPase1gを完全・不完全フロイトアジュバントとともに、1回/月ごとに反復免疫した。アジュバント単独およびPBSアジュバント混合物をそれぞれコントロール群として使用した。血漿BNP値および免疫開始2ヶ月後の心体重比は、実薬群で有意に上昇していた。標準四肢心電図では、実薬群で全期外収縮数が増加していたが、免疫5ヶ月までのあいだに突然死するラットは認められなかった。
リンツ領邦学校から見る近世ハプスブルク君主国の統合に関する研究

本研究では、領邦上オーストリアに存在したリンツ領邦学校を通じて領邦上オーストリアの発展やハプスブルク君主国の統合を検討する。2018年度は当初の研究計画に従い、以下の研究活動に取り組んだ。1ハプスブルク君主国における領邦学校(イエズス会ギムナジウム)や大学などの教育機関に関する研究動向を知るために、関連文献の収集と調査にあたった。特に、今回新たな取り組みとなる18世紀の君主国における教育や学校に関する文献に重点を置いた。これらの文献調査からは、17世紀以前では領邦諸身分やイエズス会が担ってきた学校運営に対して国が介入しようとしていたこと、その介入には限界があり、地域間の差異が大きいことが確認できた。2夏季に行ったオーストリアでの史料調査・収集は、オーストリア国立文書館におけるStudienhofkommissionに関する史料(AVA Unterricht StHK)と、上オーストリア州立文書館およびリンツ市立文書館におけるリンツ領邦学校関連史料を主な対象とした。これらの史料からは、ウィーン宮廷から見た領邦学校の位置付けや領邦上オーストリアにおける領邦学校の役割などが明らかにできると思われる。特に領邦学校の「生徒名簿」には17世紀半ばから18世紀末までの記録が残されており、今後の研究の基盤となる。さらに各文書館において、来年度以降のための予備的な調査も行っている。帰国後はこれら史料の検討に着手した。3本研究とも密接に関係する上オーストリア貴族を取り扱った論文「宗派対立期領邦上オーストリアにおける貴族身分の動向ー「諸身分規定」による「古い貴族家門」の確立ー」を『西洋史学』に掲載した。今年度に行った研究動向の整理や研究文献および史料の調査・収集によって、18世紀に至るまでのリンツ領邦学校を取り巻く環境について把握し、自身のこれまでの研究と合わせて、17・18世紀のリンツ領邦学校の概要を理解することができた。また、リンツ領邦学校に在籍していた上オーストリア貴族に関して、16世紀後半から17世紀前半までの動向を論文としてまとめた。以上の点から、2018年度の研究活動によって今後の研究を進めるための基盤を整えることができたと考えている。2018年度に収集した史料の分析を本格的に進め、ウィーン宮廷からの法令におけるリンツ領邦学校の位置付けやその変遷を明らかにする。この際、ハプスブルク君主国内のエリート教育にも射程を広げて検討していき、その研究成果を発表することを目指す。そのほか「生徒名簿」から領邦学校の生徒や卒業生の分析を進めていく。この点に関しては、2019年度以降の年度にも継続して取り組むこととする。また2018年の調査からは、リンツ領邦学校やリンツ市内の学校行政に関する史料が相当量に上ることが判明しており、その調査・収集を2019年度も引き続き行う。

2018年度に購入を予定していた図書の納入が遅れたため、当初計画よりも使用額が少なくなった。この差額は2019年度分と合わせて、図書の購入に充てる予定である。
プラズマクリーンテクノロジによるPM2.5フリーマリンディーゼルエンジンの開発

地球環境,海洋環境保全に資する超低PM,NOx,CO2のクリーン船舶ディーゼルエンジンシステムの開発に向けた,プラズマによる革新的環境改善プロセスの解明を行った。研究実施内容は以下の通りである。A.非熱プラズマDPF再生セラミックディーゼル微粒子フィルタ(Diesel Particulate Filter, DPF)に捕集された微粒子の非熱大気圧プラズマによる新規な燃焼再生方式を舶用重油燃料駆動ディーゼルエンジンに対して実証,最適化した。船舶ディーゼル排ガスのPMはDry Soot, SOF(可溶性有機物), HCs(炭化水素状粒子)が含まれ,プラズマ反応は未解明であるが,再生可能なことは予備試験で判明している。本年度は1.プラズマパラメータ計測,2.大気圧非熱プラズマの数値シミュレーションに関連した研究を行い,未だ行われていない船舶DPF完全再生の検討を継続した。ディーゼルエンジンの排気ガス中には,通常210%程度の体積濃度の酸素が含まれている。このようなガスをプラズマリアクタに流し,プラズマを印加するだけでは,公害の処理にはならない。そこでエンジンの運転モード(燃料噴射モード)を切り替え,酸素リッチな状態ではNOxを含む排ガスを一度吸着させ,その後,酸素量が少なくHC, COの多い状態へエンジン運転モードを切り替え,プラズマを印加してNOxを脱着・還元させ,同時にHC, COを酸化無害化する。本年度は吸着対象のガスの主成分をCO2とした実験を中心に,脱着ガスに希ガスを混入させる実験を実施し,CO2の高効率処理を確証した。すなわち,低濃度で酸素を多量に含む排気ガス処理を簡単な装置で触媒や,付加的な処理を行わず乾式で高効率に行うことができることを確認した。研究項目は,(1)リアクタの最適化,(2)プラズマパラメータ計測,(3)直接再生実験,(4)大気圧非熱プラズマの数値シミュレーション,(5)プラズマ脱着実験,(6)プラズマ脱着還元連続実験,の6つであるが,(3)を除き今年度もひととおりの試験,解析を実施することができた。(3)に関しては今年度は数値解析を実施した。当初の計画通り,不足分を来年度以後も十分に行っていく。また,成果の公表にもさらに力を入れ,船舶ディーゼルエンジン排ガス処理に関する英文書籍の出版を2019年度中に予定している。(6)の実験に関しては,2018年度中は希ガス脱着を利用し詳細な性能試験を実施し終えた段階である。試験を継続し,装置の改良を実施し,来年度にさらに高い性能が実証でき,研究を完成させるような研究計画を作成中である。今後も引き続き,前期(1)(6)の実験,解析ならびにシミュレーションを継続して推進する。大学のラボ実験やシミュレーション研究を行う上での問題点は特に発生していない。研究期間中に,企業内に設置している大型の船舶ディーゼルエンジンあるいは燃焼装置での試験の実施や実船試験などを実施すべく,関連企業と調整,打ち合わせを行っている。大学でのラボ試験が成功裏に終われば,これらの大規模実証試験の実施もスムーズに実現できると考えている。本年度は1.リアクタの最適化,2.大気圧非熱プラズマの理論的解析に関連した研究を行い,未だ行われていない船舶DPF完全再生の足掛かりを形成した。本年度は吸着対象のガスの主成分をCO2とした実験を中心に以上のような実験を実施しCO2の高効率処理を確証した。(3)に関しては今年度は理論的な解析を実施した。当初の計画通り,不足分を来年度以後も十分に行っていき,成果の公表にもさらに力を入れ,船舶ディーゼルエンジン排ガス処理に関する英文書籍の出版を2018年度中に予定している。(6)の実験に関しては,装置の改良に時間がかかったが,今年度中に一通りの性能試験を実施し終えた段階である。

試験を継続し,装置の改良を実施し,来年度にさらに高い性能が実証でき,実験を完遂できるような研究計画を作成中である。地球環境,海洋環境保全に資する超低PM,NOx,CO2のクリーン船舶ディーゼルエンジンシステムの開発に向けた,プラズマによる革新的環境改善プロセスの解明を行った。研究実施内容は以下の通りである。A.非熱プラズマDPF再生セラミックディーゼル微粒子フィルタ(Diesel Particulate Filter, DPF)に捕集された微粒子の非熱大気圧プラズマによる新規な燃焼再生方式を舶用重油燃料駆動ディーゼルエンジンに対して実証,最適化した。船舶ディーゼル排ガスのPMはDry Soot, SOF(可溶性有機物), HCs(炭化水素状粒子)が含まれ,プラズマ反応は未解明であるが,再生可能なことは予備試験で判明している。本年度は1.プラズマパラメータ計測,2.大気圧非熱プラズマの数値シミュレーションに関連した研究を行い,未だ行われていない船舶DPF完全再生の検討を継続した。ディーゼルエンジンの排気ガス中には,通常210%程度の体積濃度の酸素が含まれている。このようなガスをプラズマリアクタに流し,プラズマを印加するだけでは,公害の処理にはならない。そこでエンジンの運転モード(燃料噴射モード)を切り替え,酸素リッチな状態ではNOxを含む排ガスを一度吸着させ,その後,酸素量が少なくHC, COの多い状態へエンジン運転モードを切り替え,プラズマを印加してNOxを脱着・還元させ,同時にHC, COを酸化無害化する。本年度は吸着対象のガスの主成分をCO2とした実験を中心に,脱着ガスに希ガスを混入させる実験を実施し,CO2の高効率処理を確証した。すなわち,低濃度で酸素を多量に含む排気ガス処理を簡単な装置で触媒や,付加的な処理を行わず乾式で高効率に行うことができることを確認した。研究項目は,(1)リアクタの最適化,(2)プラズマパラメータ計測,(3)直接再生実験,(4)大気圧非熱プラズマの数値シミュレーション,(5)プラズマ脱着実験,(6)プラズマ脱着還元連続実験,の6つであるが,(3)を除き今年度もひととおりの試験,解析を実施することができた。(3)に関しては今年度は数値解析を実施した。当初の計画通り,不足分を来年度以後も十分に行っていく。また,成果の公表にもさらに力を入れ,船舶ディーゼルエンジン排ガス処理に関する英文書籍の出版を2019年度中に予定している。(6)の実験に関しては,2018年度中は希ガス脱着を利用し詳細な性能試験を実施し終えた段階である。試験を継続し,装置の改良を実施し,来年度にさらに高い性能が実証でき,研究を完成させるような研究計画を作成中である。今後も引き続き,前期(1)(6)の実験,解析ならびにシミュレーションを継続して推進する。大学のラボ実験やシミュレーション研究を行う上での問題点は特に発生していない。
アンジオポエチン-1/Tie2受容体シグナルの空間的・機能的制御機構の解明

アンジオポエチン-1(Ang1)は血管内皮細胞に発現するTie2受容体を介して、血管構造の安定化と血管新生の相反する作用を制御している。本研究では、腫瘍血管新生におけるAng1/Tie2シグナルの役割を明らかにすることを目的に解析を行い、以下に示すような知見を得た。(1) Ang1/Tie2シグナルが静止期の血管を維持するメカニズム細胞間接着を有する内皮細胞において、トランス結合したTie2は、phosphatidylinosito1 3-kinase/Akt経路を介してdelta-like4の発現を誘導し、Notchシグナルを活性化することを示した。また、そのメカニズムとして、AktによるGSK3の不活性化と、それに伴うβ-cateninの転写活性化能の亢進が重要であることが分かった。さらに、Ang1/Tie2シグナルによるNotchシグナルの活性化は、ephrin-B2の発現を誘導し、血管安定化に寄与している可能性が示唆された。(2) Ang1/Tie2シグナルによる内皮細胞間接着の増強機構Ang1/Tie2シグナルは、Rap1低分子量G蛋白質を介して、細胞間接着部位でアクチン線維の束を形成する。このアクチン線維の束が、α-/β-cateninを介してVE-cadherinをアンカーすることで、VE-cadherin接着を安定化し、内皮細胞間接着を増強することを示した。(3) Tie2シグナルにおけるAng2の役割の解析In vitroの解析から、Ang2はTie2のトランス結合形成及びTie2の細胞外基質へのアンカリングを誘導するが、Tie2及びその下流シグナルを弱くしか活性化しないことが分かった。さらに、ケラチノサイトでAng2を発現するトランスジェニックマウスを樹立したところ、皮膚で径の太い血管が形成された。このことから、Ang2は周囲の環境によって、Tie2のアゴニストとしても、アンタゴニストとしても機能できることが分かった。アンジオポエチン-1 (Ang1)は血管内皮細胞に発現するTie2受容体を介して、血管構造の安定化と血管新生の相反する作用を制御している。本研究では、腫瘍血管新生におけるAng1/Tie2シグナルの役割を明らかにすることを目的に解析を行い、以下に示すような結果を得た。(2)腫瘍血管新生におけるアンジオポエチン-2 (Ang2)の役割の解析これまでにAng2はTie2のアンタゴニストとして機能し、Ang1/Tie2シグナルを遮断すると考えられている。まず、その知見について検証したところ、Ang2はAng1と同様にTie2に結合しトランス結合をするが、Tie2を活性化する能力がないことが分かった。さらに、in vivoにおけるAng2の役割を知るため、表皮細胞で特異的にAng2を発現するトランスジェニック(Tg)マウスを樹立した。今後、このTgマウスの皮膚血管を詳細に解析すると共に、表皮細胞でAng1を発現するTgマウスと交配して、in vivoでもAng2がTie2のアンタゴニストとして機能しているのか解析する。
長期的練習における成績変化の機構

「練習の巾乗法則」は広く知られ信じられているが、実験データに当てはめてみると、案外よく合わないことが多い。この法則の基本形は「両対数方眼紙の横軸に練習回数を、縦軸に毎回の作業時間を取ってグラフを描けば直線になる」というものであるが、その「直線」というところに留保がつく。直線的であるはずのグラフが両端ではしばしば平坦になっているように見える。Seibel(1964)およびNewell & Rosenbloom(1981)は、その平坦化の成因を「初期学習」および「人の能力の限界」に求めている。そのような留保がつくことは、法則の予測能力をそぐとともに、背後のメカニズムを読み取ることへの障害になっている。「なぜそうなのか」という疑問から出発して、報告者は過去7年半にわたり、主として折り紙(実験参加者延べ13名、ほかにあやとり、組木パズル)を題材とする長期的練習実験を実施してきた。その結果今回の補助金受給期間(平成1214年度)においては次のことが判明した。1.得た練習曲線はいずれも実験参加者に、好調と不調の波として認識される波動を含む。従来の「初期学習」および「人の能力の限界」に基づく当てはめは、波動の両端を平坦化部分と誤認した可能性がある。2.過去の研究が主にデータの平均的推移を論じていたのを改め、画期的新記録(一定の定義のもとに「見晴らし台」と呼ぶ)の推移に着目した。従来方式の当てはめがとかくデータの一部に過敏に反応して不安定に変化し、信頼しがたい結果を生じていたのに対し、この方法によれば常に個々の実験データの特徴をよく反映した要約データが得られる。3.練習曲線上で、各試行の所要時間が、見晴らし台をつなぐ線(見晴らし線)の何倍に当たる高さにあるかを調べ、その倍数をグラフに描くと、顕著で規則的な波動が現われる。この波動は、参加者に共通の「好・不調」のパターンを示している可能性がある。先に行なった科学研究費補助金による研究「長期的練習における成績変化の微細構造とその応用」(平成911年度)では、ある創作折り紙作品を繰り返し折るという作業課題を取り上げ、それを常識を超える長期にわたって継続し、作業時間の消長を調べた。結果は大筋では周知の「練習の巾乗法則」に従っていたが、どの実験参加者のデータにも、規則的な変動(しばしば当事者には好調時とスランプの交替する波として認識される)が随伴していた。これらの変動の成因を突き止め、ひいては練習による技能習得の本質的メカニズムに迫るため、本年度は次のことを行なった。1.前記の折り紙実験を、3名の実験参加者について続行した。平成13年2月末日現在、参加者PAは76,563試行、PE1は43,496試行、PE2は49,531試行を完了している。前記め規則的波動に、周期が延びていく傾向があることは、前年度までに確かめられていたが、本年度の結果によれば、その傾向は当初予測されたより強く、3名とももう少しで最好調のピークを迎えそうに見えながら、なかなかそこに到達しない、という状態が続いている。2.手持ちのすべてのデータについて連の数による統計的検定を試みた。その結果、それらはとうてい「練習の巾乗法則を基本とし、そこにランダムな変動が乗ったもの」とは解釈し得ないことが判明した。3.前記の規則的波動を理論的に説明する可能性を探るため、文献調査を行なった。

現時点ではJohn R.AndersonらのACT-R4.0が、特にサブシンボリックな学習なるものを考えている点で、大いに有望と考えられる。ある創作折り紙を長期間にわたって繰り返し折り、1回当たり作業時間の推移を調べている。実験参加者は通算13名である。結果は大筋では「練習の巾乗法則」に従っているが、どの参加者のデータにも法則では予期されていない規則的変動(しばしば当事者には好調時とスランプの、交替する波として認識される)が随伴している。その成因を突き止めるため、本年度は次のことを行なった。1.前記の実験を3名の参加者について続行した。平成14年1月末日現在参加者PAは2,082日92,065試行、PE1は1,433日59,067試行、PE2は1,495日64,247試行を完了している。PAは、好調時に先立ってしばしば現われる小さいスランプを、またPE2は長期的なスランプを経験しつつある。PE1は好調時に差し掛かっている。PAの今回のスランプは、その生成メカニズムを強く示唆している。2.前記の規則的変動には、外発的要因によるとおぼしいものも含まれている。そこで統計的手法により、実験結果から外的パラメータに依存する要素を摘出する、という試みを進めている。今年度は前記の3名について(a)各セッション内での試行番号、および(b)作業の曜日に着目した解析を行なった。その結果、3名ともそれぞれにはっきりしたパターンを持ち、ただしその影響は内発的と思われる変動と比べれば小さいことがわかった(発表準備中)。3.以上のほか、たとえば折り紙の折り色に着目した解析を進めている。色は折り動作への抵抗の大きさに関係し、ひいては作業時間に影響する。比較的短時間(10秒30秒程度)で終わる一定の手作業を、常識を超える回数・年月にわたって繰り返し、作業時間の変化を調べている(技能習得実験)。周知の「練習の巾乗法則」(以下単に「法則」)によれば、作業時間は回数の巾乗に比例して単調に減少していくはずである。だがその種の実験では、ほとんどすべての場合に「法則」からは予想されない規則的変動が現われる。それは当事者には、好調時とスランプの交替する波として認識される。その波の成因を知りたい。作業課題としては、主として「創作折り紙作品を急いで折る」というもの(折り紙課題)を用い、またあやとりを取り上げて同様の結果を得た。本年度は、1.折り紙課題による実験を、3名の参加者について続行した。2003年1月末日現在、参加者PAは2,447日108,855試行、PE1は1,767日74,141試行、PE2は1,846日80,086試行を完了している。2.新規に組木パズルの分解・組み立て作業による実験を試みた。折り紙におけると同様の現象が、比較的早期から、顕著に現われた。3.蓄積したデータを見渡してみたところ、伝統的解釈とは大きく違う新解釈が浮かび上がった。従来は、「法則」が示す予測値の上下に、規則的変動がノイズとして乗っているのだ、との暗黙の了解があった。だがノイズは、むしろ基本的予測値の上に乗っているように思われる。この種の実験では、ときに作業が飛び抜けてすばやくできてしまうことがある(そのような記録的好成績を「見晴らし台」と呼ぶ)。「法則」は、実は見晴らし台のみをつなぎ合わせた線を予測しているのではないか、と思われる。
豊後水道スロースリップから精査する断層面上の摩擦特性の不均質分布

豊後水道で繰り返し発生している長期的スロースリップイベントを数値シミュレーションで精度よく再現するために、スパースモデリングの一種であるgeneralized fused lasso(一般化結合正則化)を用いて、すべり域の推定を行った。平成30年度は、2014年から2016年にかけて発生したイベントについて、平成29年度に用いた手法を近似的に解くアルゴリズムを取り入れて、効率的に、観測データ長・観測点分布・パラメタセットを変えながら、様々な条件で解析を行った。また、平成29年度に解析した1997年、2003年、2010年に豊後水道周辺で発生した長期的スロースリップイベントについても、追加の数値実験や研究協力者との議論を行った。これまではプレートの沈み込む方向のみの議論であったが、走向方向のすべり分布についても確認した。また、研究代表者が職務として過去に行った地震発生サイクルの数値シミュレーション結果と比較し、平成29年度に得られたようなすべり量が急変する不連続な境界を再現するには、どのような摩擦パラメタ分布が考えられるかについても検討した。これらは、長期的スロースリップイベントの浅部延長上で起きている地震発生帯および深部延長上で発生している深部低周波微動や短期的スロースリップイベントに至る、異なる時間的特徴を持った様々な地震発生メカニズムの系統的な理解に役立つ重要な知見となり得る。スパースモデリングやアンサンブルカルマンフィルタを用いてスロー地震のデータ同化を行っている研究者と議論を行った。豊後水道スロースリップイベントのより高密度な観測を目的とした地殻変動観測点の設置作業に同行し、地殻変動観測の現状や、今後利用可能なデータについて議論した。解析に要する計算時間が長いという問題点を解決するために、近似的に解くアルゴリズムを取り入れたことによって、様々な条件で数値実験や実データの解析を行うことができた。それによって、新たなデータの解析に着手でき、得られた結果の解像度がいろいろな観点から確認することができた。房総沖では、豊後水道と同様に、スロースリップイベント(SSE)がM8クラス地震の震源域のすぐそばで発生しているが、豊後水道と異なり、繰り返し間隔に有意な変化が確認されている。そこで、1996年から2018年までに発生した6回のSSEについて、すべり域の空間分布を推定し、M8クラスの地震とSSEとの空間的な関係をより詳しく理解する。さらに、豊後水道SSEとの共通点や相違点についても検討する。豊後水道で繰り返し発生している長期的スロースリップイベントを数値シミュレーションで精度よく再現するために、すべり域の推定を行った。すでにスムースネスを制約条件とした解析が行われているが、本研究ではより明瞭にすべり域を推定するために、スパースモデリングの一種であるgeneralized fused lasso(一般化結合正則化)[Tibshirani et al., 2005]を用いた。Yoshioka et al. [2015]と同じ地殻変動観測データを用いてインバージョン解析を行ったところ、すべり域内部ですべり量が階段状に変化する不連続な境界があることが明らかになった。また、すべり域の境界も、これまでよりも大きな空間勾配(急な空間変化)であることが示された。今回得られたL-SSEのすべり分布に見られる境界は、地震発生帯の下限・深部低周波微動の上限および下限の位置とほぼ一致していた。浅部の境界は、350°Cのフィリピン海プレート上面の等温線とも一致していた。これらの情報は南海トラフ地震発生との相互関係の理解を深めるとともに、南海トラフにおける地震発生サイクルシミュレーションの初期モデル構築に役立つ。さらに、L-SSE域の浅部延長上で起きている南海トラフ地震震源域および深部延長上で発生している深部低周波微動に至る、異なる時間的特徴を持った様々な地震発生メカニズムの系統的な理解に役立つ重要な知見となり得る。すでに模擬データのある日向灘での余効すべりを対象とした数値実験を行った。豊後水道で1997年、2003年、2010年に発生した長期的スロースリップイベントの実データの解析を行った。並行して、数値実験も行った。地震発生サイクルのフォワードシミュレーションについて、複数の研究協力者との打ち合わせを平成28年度に3回行い、簡単なコードでの数値実験に取り掛かった。研究代表者の過去の研究成果[Nakata et al., 2014]で構築した地震発生サイクルシミュレーションモデルを基に、モデル領域をやや狭くして、豊後水道スロースリップイベントの繰り返し発生の再現を主な目的としたフォワードシミュレーションを、20通りの摩擦パラメタセットで行い、すべり速度・繰り返し間隔の異なるシナリオを蓄積した。すでにスムースネスを制約条件とした解析が行われているが、平成29年度は平成28年度に引き続き、より明瞭にすべり域を推定するために、スパースモデリングの一種であるgeneralized fused lasso(一般化結合正則化)を用いた。地殻変動観測データを用いて、1997年、2003年、2010年に豊後水道周辺で発生した長期的スロースリップイベントのインバージョン解析を行ったところ、すべり域内部ですべり量が急変する不連続な境界があることが明らかになった。また、すべり域の浅部境界も、これまでよりも大きな空間勾配(急な空間変化)であることが示された。なお、いくつかの数値実験によって、すべり量の急な変化は、解析手法や観測点分布に起因するものではないことを確認できた。

今回得られた長期的スロースリップイベントのすべり域浅部および内部の不連続な境界は、地震発生帯の下限および深部低周波微動の上限の位置とほぼ一致していた。これらは、長期的スロースリップイベントの浅部延長上で起きている地震発生帯および深部延長上で発生している深部低周波微動や短期的スロースリップイベントに至る、異なる時間的特徴を持った様々な地震発生メカニズムの系統的な理解に役立つ重要な知見となり得る。スパースモデリングやアンサンブルカルマンフィルタを用いてスロー地震のデータ同化を行っている研究者と議論を行った。得られた成果を論文として発表し、プレスリリースを行った。計算時間が長いという問題点を解決するために、近似的に解くアルゴリズムを取り入れて、これまでと同様の結果が得られることを確認できた。データ同化や統計的手法を用いて摩擦パラメタ推定を行うために、関連する研究者との打合せを行い、開発中のコードを提供していただいた。豊後水道で繰り返し発生している長期的スロースリップイベントを数値シミュレーションで精度よく再現するために、スパースモデリングの一種であるgeneralized fused lasso(一般化結合正則化)を用いて、すべり域の推定を行った。平成30年度は、2014年から2016年にかけて発生したイベントについて、平成29年度に用いた手法を近似的に解くアルゴリズムを取り入れて、効率的に、観測データ長・観測点分布・パラメタセットを変えながら、様々な条件で解析を行った。また、平成29年度に解析した1997年、2003年、2010年に豊後水道周辺で発生した長期的スロースリップイベントについても、追加の数値実験や研究協力者との議論を行った。これまではプレートの沈み込む方向のみの議論であったが、走向方向のすべり分布についても確認した。また、研究代表者が職務として過去に行った地震発生サイクルの数値シミュレーション結果と比較し、平成29年度に得られたようなすべり量が急変する不連続な境界を再現するには、どのような摩擦パラメタ分布が考えられるかについても検討した。豊後水道スロースリップイベントのより高密度な観測を目的とした地殻変動観測点の設置作業に同行し、地殻変動観測の現状や、今後利用可能なデータについて議論した。解析に要する計算時間が長いという問題点を解決するために、近似的に解くアルゴリズムを取り入れたことによって、様々な条件で数値実験や実データの解析を行うことができた。それによって、新たなデータの解析に着手でき、得られた結果の解像度がいろいろな観点から確認することができた。
エンドサイトーシス及び細胞接着におけるAlix相同蛋白質HD-PTPの機能解析

研究員が以前に行った解析から、HD-PTPがAlixと同様に、ESCRT関連因子を含め、様々なエンドサイトーシス関連蛋白質と結合することが明らかとなった(Ichioka et al.,Arch.Biochein.Biophys.,(2007)457,142-149)。そこで本研究では、HD-PTPおよびAlixのエンドソームにおける局在に着目し、ヒト培養細胞株(HeLa細胞)を用いて、共焦点レーザー顕微鏡による細胞内局在観察を行った。固定細胞を用いた免疫蛍光染色法の結果から、単量体型緑色蛍光蛋白質(mGFP)融合蛋白質として発現させたHD-PTP(mGFP-HD-PTP)が、細胞内において、初期エンドソームおよびMVB(multivesicular body)に局在することが明らかとなった。また生細胞を用いたtime-lapse観察において、エンドソームに取り込まれた蛍光標識EGF(上皮由来成長因子)とmGFP-HD-PTPまたはAlix-mGFPの、一過的な共局在が観察された。これらの細胞内局在観察および蛋白質間相互作用解析の結果から、HD-PTPおよびAlixが、エンドソーム膜上において様々な蛋白質と結合することで、エンドサイトーシス経路の制御に関与していることが示唆された。本研究結果については、ESCRTに関する英国生化学会特別集会Biochemical Society Focused Meeting(ESCRTs,2008)において、発表を行った。Alix(ALG-2-interacting protein X)は、アポトーシス関連遺伝子産物ALG-2の相互作用因子として同定されたアダプター蛋白質で、アミノ末端にBro1ドメインを、カルボキシル末端にプロリンリッチ領域を持ち、プロリンリッチ領域を除いたアミノ末端側3分の2の領域は、酵母からヒトまで高い保存性を有している。AlixはBro1ドメインでCHMP4およびRabGAPLPと、プロリンリッチ領域でendophilin、CIN85/Ruk_l/SETA、TSG101およびALG-2結合することで、レセプターのエンドサイトーシス、エンドソームにおける物質の選別、そしてアポトーシスに関与することが明らかとなってきた。本研究では、Alixと同じく、Bro1ドメインおよびプロリンリッチ領域を有するAlix相同蛋白質HD-PTP(His-domain-containing protein tyrosine phosphatase)に着目し、Alix結合蛋白質との相互作用解析を行った。酵母two-hybrid法およびStrep-pulldown法を用いた相互作用解析により、HD-PTPはRabGAPLPおよびCIN85/Ruk_l/SETAとは結合しないが、CHMP4b/Shax1、endophilin A1、TSG101およびALG-2とは結合することが明らかとなった。これらの結果から、HD-PTPもまた、エンドサイトーシス経路の制御に関与していることが示唆された(Ichioka et al. Arch.Biochem.Biophys.457,142,2007)。Alix(ALG-2-interacting protein X)は、アポトーシス関運遺伝子産物ALG-2の相互作用因子として同定されたアダプター蛋白質で、アミノ末端領域に酵母からヒトまで高度に保存されたBrolドメインを有している。ヒトの細胞にはBrolドメインを持つ蛋白質が3種類(Alix、HD-PTPおよびBrox)存在するが、それらの特性や機能については明らかになっていない点が多い。本研究ではBrox(Brol domain-containing protein with CAAXmotif)に着目し、AlixおよびHD-PTP(His-domain-containlngprotein tyrosine phosphatase)との性質比較、新規相互作用因子の探索および細胞内局在解析を行った。酵母とヒト培養細胞を用いた解析から、(1)BroxがAlixやHD-PTPと同様にCHMP4と結合すること、(2)ヒト培養細胞に発現させたBroxがゴルジ体近傍に局在すること、(3)Broxがエクソソーム蛋白質として細胞外に放出されること、(4)カルボキシ末端に存在するCAAXモチーフが脂質修飾(ファルネシル化)を受けることが明らかとなり、Broxのゴルジ体-エンドソーム間における小胞輸送およびエキソサイトーシスへの関与が示唆された(Ichioka, et. al.,FEBSJ.,(2008)275,682-692)。今後はAlix、HD-PTPおよびBroxに対してRNA干渉による発現抑制を行うことで、それぞれの生理機能を解析することを計画している。