hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
白色腐朽菌による合成高分子の分解

白色腐朽菌3菌株(IZU-154株、Phanerochaete chrysosporium、カワラタケ)を用い、培地中の窒素あるいは炭素量を変化させて高分子ポリエチレン膜の処理を行った結果、窒素あるいは炭素源を制限した培養条件下で効率的な分解が認められ、IZU-154株が他の2菌株よりも優れたポリエチレン分解能を示した。さらに、分解能に劣っていたP.chrysosporiumとカワラタケについては、窒素あるいは炭素源を制限した培地にMn(II)を添加するとポリエチレンの生分解性が向上した。これらの結果は、リグニン分解酵素であるマンガンペルオキシダーゼ(MnP)がポリエチレン分解にも関与している可能性を示唆したため、部分精製MnPを用いてポリエチレン膜を処理した。その結果、Tween 80、MnSO_4(Mn(II))およびマロン酸緩衝液の存在下で高度な分解が認められたが、MnPの活性化に必要とされている過酸化水素の供給は不要であった。そこで、Tween 80の役割や過酸化水素非供給系におけるMnP活性化機構について検討したところ、Tween 80を含む界面活性剤はMnPを安定化させる役割を有していること、さらにはMnP反応系に存在するマロン酸緩衝液が、Mn(II)の自動酸化で生成してくる微量のMn(III)で分解を受けてヒドロキシペルオキシ酢酸や過酸化水素を生成し、これらがMnPを活性化していることが明らかとなった。高活性・高選択性リグニン分解菌IZU-154株を用いて、培地中の窒素および炭素量を種々に変化させた培養条件下でポリエチレン膜の処理を行った。その結果、窒素源(硫酸アンモニウム)を含有する培地ではポリエチレン膜の伸びと引っ張り強度の低下は僅かであった。これに対し、窒素源を全く含まない培地(N-0培地)では著しい低下が生じ、処理4日目以降は伸びが全く認められなくなり、6および12日間処理すると引っ張り強度は50%および73%低下した。また、N-0培地でポリエチレン膜を処理すると、2日間の処理で重量平均分子量(Mw)は716,000から296,000へ、12日間の処理では118,000に低下し、数平均分子量(Mn)の低下も認められた。さらに、ポリエチレン分解に及ぼす炭素量の影響を検討した結果、炭素源(グルコース)についても制限するとポリエチレン膜の分解が促進されることが判明した。リグニンは培地中の窒素や炭素量を制限した条件下で白色腐朽菌によって効率的に分解されることが知られているが、上記のようにポリエチレン膜についてもリグニン分解に適した培養条件下で高度な分解が認められた。よって、リグニン分解に関与する酵素がポリエチレン分解にも関与している可能性があり、次年度はポリエチレン分解酵素系の解明を行いたいと考えている。昨年度、高活性・高選択性リグニン分解菌IZU-154株を用いて、ポリエチレン膜の処理を行った結果、リグニン生分解に適している窒素あるいは炭素源を制限した培養条件下で高度な分解が認められ、リグニン生分解に関与する酵素がポリエチレン生分解にも関与している可能性が示唆された。そこで、本年度はポリエチレン生分解酵素系の解明を行った。窒素源を制限した培養条件下で、リグニン分解菌3菌株(IZU-154株、Phanerochaete chrysosporiumおよびカワラタケ)のポリエチレン分解能を比較した結果、IZU-154株とP.chrysosporiumが同様の分解能を示し、カワラタケは他の2菌株と比べると分解能に劣っていた。その際に、産生されたリグニン分解酵素の活性を測定すると、いずれの菌株もリグニンペルオキシダーゼを産生しておらず、マンガンペルオキシダーゼ(MnP)とラッカーゼを産生していた。そして、ポリエチレン分解能に優れていたIZU-154株とP.chrysosporiumの方がカワラタケよりも多量のMnPを産生していた。

また、MnPの産生を誘導するMn(II)を添加してカワラタケ処理を行うと、ポリエチレン分解が著しくなり、MnP産生量も増大した。以上より、ポリエチレン生分解にはMnPが関与すると判断されたため、P.chrysosporium由来の部分精製MnPを用いてポリエチレン膜を処理した。その結果、8日間のMnP処理で重量平均分子量が716,000から89,500に低下し、伸びは全く認められなくなり、引っ張り強度も約50%低下した。よって、MnPでポリエチレンは生分解されるという新規な成果を得るに至ったが、MnP反応系にTween 80が存在すればペルオキシダーゼ系酵素を活性化するために必要な過酸化水素の供給は必要ではないという興味ある現象が見いだされた。そこで、次年度はTween 80の役割や過酸化水素非供給系におけるMnP活性化機構について検討する予定である。昨年度、P.chrysosporium由来の部分精製マンガンペルオキシダーゼ(MnP)でのポリエチレン分解を実証した。しかしながら、MnP反応系にTween80が存在すればペルオキシダーゼ系酵素を活性化するために必要とされている過酸化水素の供給は不要であったことから、本年度はTween80の役割や過酸化水素非供給系におけるMnP活性化機構について検討した。Tween80の役割について検討した結果、Tween80を含む界面活性剤はMnPを安定化させる役割を果たしており、MnP触媒サイクルにおいてMn(II)からMn(III)を長期にわたって継続的に供給するため、効率的なポリエチレン分解をもたらすことが判明した。次いで、過酸化水素非供給系でMnPが活性化されMn(III)を生成する機構について検討した結果、Mn(III)の生成には界面活性剤の有無や種類は大きく影響せず、酸素がMn(III)に重要な役割を果たすこと、さらには、酢酸マンガン(Mn(III))の添加がMn(III)の生成を促進することを見いだした。これらの点から、(1)反応系内に存在するMn(II)が自動酸化を受けて微量のMn(III)を生成する、(2)生成したMn(III)が緩衝液成分のマロン酸を分解してヒドロペルオキシ酢酸とスーパーオキサイドアニオンラジカル(O_2^-)を生成する、(3)O_2^-はMn(II)による不均化反応を受けて過酸化水素を生成する、(4)生成したヒドロキシペルオキシ酢酸と過酸化水素がMnPを活性化し、Mn(II)からMn(III)が生成する、という機構が考えられ、これによって過酸化非供給系のMnP処理でポリエチレンは分解されるものと結論された。
ラオス農村開発におけるインフラの経済的効果

農村地域の灌漑設備や道路などのインフラが農家の生産、消費、所得および貯蓄に与える経済的影響を分析した。分析の結果、灌漑設備や道路の整備は農家の生産拡大へのインセンティブを働かせ、農作物の生産を拡大させる。また生産拡大に伴って販売を増大させ、農家の所得を高くすると期待できる。農村地域に余っている資金をその地域の灌漑設備や道路の整備のための投資につなげるような金融の仲介機能が必要である。ラオス農村地域におけるインフラ整備の経済的効果を分析するために、農村地域の家計調査を平成23年度に行う計画である。本研究課題の科学研究費補助金が平成22年10月に内定されたので家計調査のための準備は、11月から始めた。本家計調査を行うために、ラオス国立大学経済経営学部の研究協力者と研究協力に関する契約を平成22年11月に結んだ。本家計調査の必要性や目的を研究協力者に説明した後、具体的な家計調査に関する計画などについてメールでやり取り行った。家計調査を効率的に行うために、ラオスの統計局が発行している統計資料の収集や国際機関が発表している統計資料およびレポートなどの収集を行った。平成23年3月には、ラオス国立大学経済経営学部に行って家計調査の準備や今後の計画を明確に立てた。家計調査の対象地域の選定を行った後、その地域に行って事前調査を行った。家計調査に参加する教員や学生との打ち合わせを行い、研究協力者である同大学の教員は、家計調査に参加する学生に対してアンケート実施要領、人権保護および個人情報の取り扱いなどについて教育を行った。また家計調査に使うアンケートの内容を検討し、修正の作業を経て確定した。英語のアンケートを現地語に翻訳する作業をラオス大学大学院生が行った。農村地域の家計調査は、23年の8月から9月の間に行う計画である。ラオス農村地域における農村道路の貧困削減効果を分析するために農村地域の家計調査を行った。ラオスに対する援助政策やラオス政府が行っている開発政策が貧困削減にどのような影響を与えるかを分析するためには生産、所得、消費、貯蓄などのデータの収集は不可欠である。特に農村地域の生産性向上および農作物の生産拡大のためには、都市部の市場にアクセスできる農村道路の整備は必要不可欠である。しかし都市部の市場にアクセスできる全天候道路が整備されていない農村地域が多い。これらの地域の農業生産性は低く、貧困削減は進んでいない。本調査はラオス国立大学経済経営学部の教員や学生の協力を得て実施した。調査地域は、平成20年度に家計調査を行った首都ビエンチャンから約30キロ離れている二つの村を対象に家計調査を行った。これらの二つの村を調査対象に選定した理由は、(1)農村地域における農村道路の貧困削減効果、(2)ラオスは近年急速な経済成長を遂げているが、経済成長が農村地域の貧困層の貧困削減にどのような影響を与えるかを分析するためである。調査事前準備は次の通りに行った。まず調査に使うアンケートをラオス語に翻訳し、印刷を行った。調査に参加するラオス大学の若手教員や学生に対して本調査の目的、アンケートの内容および実施要領、人権保護や個人情報の取り扱いなどについて本調査の協力者であるラオス大学の教員が教育を行った。調査実施期間は、平成23年9月から平成24年3月にかけて行った。この調査で得たサンプルの数は283(二つの村それぞれ143と140)である。調査で得たデータを収集・整理・入力したあと調査結果の分析をする準備を行った。ラオスの農村地域における農村道路や灌漑設備が農家の生産・販売行動に与える影響を調査・分析した。平成23年度に農村道路が整備されている農村と農村道路が整備されていない農村を対象に農家の生産、所得、消費、貯蓄などのデータを収集した。平成24年度には、これらのデータを入力し、このデータをもとに調査地域の生産者としての農家の行動、消費者としての農家の行動を分析した。ハウス・ホールドモデルで仮定しているように都市部のマーケットにアクセスが制限されている農村地域では、雨季に農作物の生産量が増えても市場販売はそれほど増えないかむしろ減っている結果がでた。これは農作物価格に対する情報の不足や取引費用が大きな原因として思われる。また灌漑設備の不足や(マーケットへのアクセス制限による)市場の欠如が農家の生産意欲を阻害していると考えられる。都市部の市場へのアクセスが制限されている農村は、所得増大の障害になっている要因として、市場の欠如や灌漑設備の不足をあげている。道路が整備されている農家では農作物の生産が増加する雨季には市場への販売量も増える。販売量の増加により農家の消費や貯蓄も増える。この結果から農村地域におけるマーケットへのアクセス可能性や灌漑設備は農家の生産性に大きな影響を与えていることが確認できた。しかし財政赤字を抱えている政府は農村地域のインフラの整備を優先にする余力はない。農村地域の貯蓄の形態を見ると、銀行に口座を持っている農家は少数で現金を家庭内で保管するか金を購入する、村長に預けるケースが多い。

金融仲介機能が普及されると、農村内の資金を用いて農村内の道路や貯水池などの開発が可能になると期待できる。当初の計画通りに農村調査を行い、データの収集・整理・入力を行った。24年度が最終年度であるため、記入しない。研究計画最終年度の24年度は、農村地域のインフラ整備が貧困削減に与える効果を学会で報告し、学術雑誌に投稿する準備を行う。そのためには、本調査の協力者であるラオス国立大学経済経営学部の教員と研究打合せを行う予定である。
ジャイロ運動論的方程式に基づく微視的不安定性とシアーフローの研究

バルーニング表示を用い、イオン・ジャイロ運動論方程式、断熱電子の近似及び準中性条件から得られる積分方程式を基にして、トロイダル・イオン温度勾配不安定性(ITGモード)の線形初期値問題を解いた。これは前年の成果を非局所的な場合にも拡張したものになっている。トロイダル磁気ドリフトが存在する場合、ITGモードの静電ポテンシャル・密度揺動の時間発展は指数関数時間依存性を持つnormal modesとベキ乗減衰をするcontinuum modeの和として表されることが非局所的な場合でも確かめられた。また複素周波数平面上の分散関係の解析接続を適切に行うことにより、安定なモードの減衰率を計算できるようになった。更に、ヘリカル系プラズマにおける線形ITGモードの固有周波数、成長率、モード構造を数値計算により求めた。ジャイロ運動論のラグランジュ定式化を行い、粒子のみならず電磁場に対する支配方程式を変分原理から導出できるようになった。これにより非線形ジャイロ運動論的方程式とポアソン・アンペール方程式からなる系がエネルギーを厳密に保存することがネーターの定理より導かれる。また、高周波数揺動も記述できるようにジャイロ運動論を拡張することが可能となった。負磁気シアーを持つトカマク配位における径方向電場、シアーフロー分布の解析を新古典理論を基に行った。イオン熱速度程度の大きなフローの存在するプラズマにおける微視的揺動を記述するための非線形電磁的ジャイロ運動論的方程式を導出した。このジャイロ運動論的方程式はスラブ、円柱及びトーラス配位を含む一般的な磁場配位に対して適用できる形で表される。また、このジャイロ運動論的方程式において、異常粘性の原因となる項が同定され、異常粒子・熱輸送、異常粘性、異常熱交換、異常エントロピー生成に対する詳細な運動論的表式が与えられた。また、流体近似の極限において、この運動論的異常粘性は、よく知られたレイノルズ応カに帰着することが示された。トロイダル回転プラズマに対して、これらの異常輸送フラックス及び古典・新古典輸送フラックスを含む完全な粒子、エネルギー及び運動量バランス方程式が得られた。異常輸送フラックスとそれに共役な熱力学的力を関係づける準線形輸送行列のオンサーガー対称性が証明された。イオン・ジャイロ運動論的方程式、断熱電子の近似及び準中性条件を用いて、高温プラズマにおける代表的な微視的不安定性であるトロイダル・イオン温度勾配不安定性(ITGモード)の初期値問題を局所近似の下に解いた。トロイダル磁気ドリフトが存在する場合、ITGモードの静電ポテンシャル・密度揺動の時間発展は指数関数時間依存性を持つ、normal modesとベキ乗減衰をするcontinuum modeの和として表されることを示した。
能動的に柔軟性調節可能な変形肉質外装を有するヒューマノイドの環境適応行動の実現

本研究では,実地不整地環境での転倒に対応できる等身大ヒューマノイドの実現のために,自ら形状や容積を変形・展開する能動緩衝外装を開発した.「緊急行動」ではなく「通常行動」と同列に転倒を可能とする能動緩衝外装,外装利用後の形状復元のための排出・再収縮構造,空圧供給源の再装填機構を開発することで,転倒時自己保護行動を可能とする等身大ヒューマノイドの構成法を提案した.(A)前年度までに等身大ヒューマノイドの能動緩衝外装の設計・開発と,外装へ空圧供給するインフレータの利用について研究してきた.本年度ではさらに,簡易なハンドでも利用可能なインフレータのカートリッジ化設計を行った.(B)外装内気体を素早く排出する専用ドレインバルブを開発し,繰り返し利用可能な能動緩衝外装の排出・復帰動作を実現した.(C)等身大二脚ヒューマノイドを用いて,能動緩衝外装の検証実験を行った.転落実験では,直立姿勢から転落する動作において能動緩衝外装を用いて転倒衝撃を緩和した着地動作を実現した.また外乱転倒では,外乱荷重に対して後方へ転倒する動作を示し,能動緩衝外装を利用しない場合の着地衝撃60Gに対して瞬間的な外装充填展開をもって30G以下に抑えた.次にヒューマノイドHRP2を用いて,転倒角度と転倒方向を瞬間的に判定し,体幹をひねり転倒方向へ能動緩衝外装を押し出す自己保護行動を示した.さらに(1)インフレータ装填(2)能動緩衝外装展開(3)形状復帰(4)カートリッジ排莢・交換によって繰り返し能動緩衝外装を利用できることを示した.本研究によって従来必須であった安全吊り具の庇護から脱却できる等身大ヒューマノイドが実現された.従って能動的外装を環境に応じて変形させつつ,人間の介助無しに実地環境で活躍できる新しいヒューマノイドの構成法を示し,その応用可能性を示した.(抄録なし)一般家庭環境において,転倒・転落を伴うような,人間あるいは環境との接触に際しその性能と安全性を損なわないロボットを実現する為に,新しい柔軟外装の開発を進めている.このような自己保護行動に限らず,ロボットに要求される体表面の柔軟度や形状はタスクに依存して不定である.自身の体表面に対する様々な要求に対し逐次適応してゆくロボットが必要不可欠であり,本研究では能動的に変形調節可能な柔軟外装を開発している.1.能動的可変柔軟外装モジュールの開発本研究の外装は,表面側より(A)伸縮性皮膜層・(B)能動的可変肉質モジュール層・(C)低硬度ウレタン層の3層に分かれている.最下(C)層はロボット形状に合わせて発泡成形されたものである.2方向伸縮性布素材の(A)層は下層を支える.(B)層はさらに2層構造であり,軟質ゴム製モジュール本体と伸縮皮膜からなる.2.ヒューマノイドへの柔軟外装実装小型ヒューマノイドNaoに実装可能な外装モジュールは,前腕・上腕・胸部で14,腹部6,背面・臀部3である.背面・臀部は後方転倒時の自己保護行動を考量し大型,腕部及び胸部は物体把持を想定し小型のモジュールが配置されている.3.転倒に伴う外装緊急膨張動作と自己保護行動能動的柔軟性可変を有するヒューマノイドの転倒・自己保護行動を取り上げた.胸部に衝撃荷重を受けた際に転倒姿勢制御と背面・臀部膨張を行う.転倒動作700msに対し外装膨張に要する時間は400msであった。受動的着地では15G(Gは重力加速度)程度の着地衝撃であったが,瞬間外装変形により5G程度にまで衝撃を吸収した.4.両腕部能動的変形による物体把持両腕及び胸部外装に対して,押し付けられた物体に対してモジュール内の気圧を一定に保つよう空気圧制御を行うような実験を取り上げ,気圧フィードバック制御によって物体把持が可能なことが示された.家庭環境など人間の生活範囲で動くロボットには,人間・環境との接触に関する問題が必ず付随し,多様な条件の元での接触行動を満たす必要があり,転倒転落などの接触によって故障,また当然人間にも危険が及ぶ,ロボット身体・体表面への要求機能は時々刻々と変動するが,本質的にはロボット接触状態や身体形状を適宜制御すべきである.本研究では,環境との多様な接触状態を「能動的」自由度によって逐次的に実現するものとして柔軟外装を捉え,能動変形可能な外装を開発し,変動していく環境・タスクの中で主体的に適応していくヒューマノイドアーキテクチャの構成論を提案している.1.インフレータを用いる瞬間膨張外装モジュールの試作・開発ヒューマノイドが環境内を歩き回りながら主体的に環境適応行動を実現するためには,(1)等身大,全身配置のため外装容量が大きい(2)中継タンクを内蔵するよりも,高圧圧縮ボンベを複数備え,またロボット自身が素早く再装填できることが望ましいことから,コンプレッサ式でなくインフレータ(圧縮ボンベ)装填方式を採用した.これは従来人間が危険環境で作業するときに装着する安全ジャケットの構造に,複数回の膨張・排気・ダンパ効果の為の排気孔を備えたものであり,さらに強制排気によるモジュールの収縮システムの実現を目前に控えている.2.能動的外装を実装するための大出力等身大ロボットの開発開発したロボットは,全身のモータや制御基板を巡回する液冷システムを用いて大出力を満たしている.また液冷の実装は,外装によりロボット本体を覆うことによる排熱問題に対する設計としても妥当である.

また腕部は各々8自由度を有する長リンク構造を持ち,また脚部には剛性可変機構を備える,多自由度とリンク長を用いて環境や地面への接触を容易に行い,腕部などに実装した柔軟な能動的外装を利用しながら,歩行中に新たな転倒防止行動をとることが期待できる.本研究では,実地不整地環境での転倒に対応できる等身大ヒューマノイドの実現のために,自ら形状や容積を変形・展開する能動緩衝外装を開発した.「緊急行動」ではなく「通常行動」と同列に転倒を可能とする能動緩衝外装,外装利用後の形状復元のための排出・再収縮構造,空圧供給源の再装填機構を開発することで,転倒時自己保護行動を可能とする等身大ヒューマノイドの構成法を提案した.(A)前年度までに等身大ヒューマノイドの能動緩衝外装の設計・開発と,外装へ空圧供給するインフレータの利用について研究してきた.本年度ではさらに,簡易なハンドでも利用可能なインフレータのカートリッジ化設計を行った.(B)外装内気体を素早く排出する専用ドレインバルブを開発し,繰り返し利用可能な能動緩衝外装の排出・復帰動作を実現した.(C)等身大二脚ヒューマノイドを用いて,能動緩衝外装の検証実験を行った.転落実験では,直立姿勢から転落する動作において能動緩衝外装を用いて転倒衝撃を緩和した着地動作を実現した.また外乱転倒では,外乱荷重に対して後方へ転倒する動作を示し,能動緩衝外装を利用しない場合の着地衝撃60Gに対して瞬間的な外装充填展開をもって30G以下に抑えた.次にヒューマノイドHRP2を用いて,転倒角度と転倒方向を瞬間的に判定し,体幹をひねり転倒方向へ能動緩衝外装を押し出す自己保護行動を示した.さらに(1)インフレータ装填(2)能動緩衝外装展開(3)形状復帰(4)カートリッジ排莢・交換によって繰り返し能動緩衝外装を利用できることを示した.本研究によって従来必須であった安全吊り具の庇護から脱却できる等身大ヒューマノイドが実現された.従って能動的外装を環境に応じて変形させつつ,人間の介助無しに実地環境で活躍できる新しいヒューマノイドの構成法を示し,その応用可能性を示した.外装を単なる受動的保護材・皮膜材・センサ保持材料としてではなく、自ら可動・変形し環境との接触状態を制御する能動的な柔軟アクチュエータとして捉え、主体的に環境やタスクに適応していくロボットを実現する為に,空気圧制御モジュールを内部に有する全く新しい能動的柔軟性可変外装の構成法を提案した.またその外装モジュールを,空気圧センシング・制御専用小型基板と共に小型ヒューマノイドNaoに実装し,衝撃荷重に対する転倒・自己保護行動時における緊急外装膨張制御や,気圧フィードバックによる適応的な物体把持の実験を行い,提案する能動的柔軟性可変外装の検証を行った.本年度の研究目的は,動的大荷重が印加される等身大ヒューマノイドのための能動的可変な外装モジュールの開発,また慣性弾性要素と能動的可変外装を併せ持つ等身大ヒューマノイドプラットフォームの設計・開発実装であった.これに対し現在までにヒューマノイド全身の開発,実装を終え,また緊急時に臀部背面部にかけて極短時間でエアバッグのように膨張することで自己保護行動をとる新たな外装モジュールの開発を行い,実際に転倒実験を行い外装モジュールの有効性を検証している.ロボット駆動
超伝導体の渦糸状態における電荷揺らぎと輸送現象の理論的研究

本研究では前年度に引き続き、超伝導渦糸状態における電子状態、不純物効果、電気伝導についての理論的、数値的研究を行った。また実験グループと超伝導渦糸状態に関する共同研究も行った。具体的な成果は以下のとおりである。前年度、自己無撞着でないボルン近似で、渦糸に局在しているアンデレーフ束縛状態に対する不純物散乱率をS波、P波、D波の場合に計算し、特に、カイラルP波の場合,不純物散乱が渦糸内では起こらないことを見出した。不純物効果に関する上述の結論の根拠をより確かなものにするために、本年度はアイレンバーガー方程式と自己無撞着なボルン近似の範囲内で準古典グリーン関数を数値的に求めた。そのスペクトル関数から不純物散乱率を求め、解析的近似法による結果と比較し、ボルン散乱体では前年度の結果とよく一致することを見出した(投稿中)。D波を含む異方的超伝導体におけるピン止めエネルギーを準古典近似の範囲で数値的に調べ、等方的S波超伝導体におけるピン止めエネルギーとの定性的な違いを見出した。具体的には非S波超伝導体においては、空間的に一様な状態に存在する不純物が対破壊効果をもつことにより、ピン止めエネルギーはS波の場合に比べて、転移点近傍で10倍程度まで増強されることがわかった。これは従来のギンツブルグランダウ理論の範囲でのピン止め理論では取り入れられなかった効果であり、点状欠陥によるピン止めが重要になる実験的状況で観測可能であるはずである(国際会議で発表)。本研究では超伝導渦糸状態における電子状態、不純物効果、電気伝導についての理論的、数値的研究を行った。ルテニウム系超伝導体において実現していると考えられるカイラルp波超伝導体の渦糸相における電子状態を数値的に調べ、有限温度のペアポテンシャルを自己無撞着に求めた。磁場がかかっているために一般の超伝導渦糸状態では時間反転対称性が破れているが、カイラルp波の場合には渦糸中心付近で時間反転対称性が局所的に回復していることがわかった。このことにより、カイラルP波の渦糸中心付近では、磁場のかかっていないs波超伝導体の似た現象が起こることが期待される。その一例として不純物効果を研究し、カイラルP波の渦糸中心付近では非磁性不純物が効かないことを見出した。これは「磁場のかかっていないs波超伝導体では非磁性不純物は効かない」とするアンダーソンの定理がカイラルP波の渦糸状態で成立していると解釈できる。カイラルP波渦糸状態における特異な不純物効果の発見に基づき、電気伝導の具体的な温度依存性、ピン止めエネルギーへの量子効果の観測などの実験による検証を提案した(3月に論文投稿)。また実験グループとの共同研究の中で、ボロカーバイド超伝導体の渦糸状態における電気伝導、比熱についての理論的解釈を与え、異方的s波超伝導体であると結論付けた。さらに柱状欠陥を導入したボロカーバイド超伝導体の比熱の実験結果から、異方的超伝導体の渦糸状態の比熱への寄与のうち、アンドレーエフ束縛状態からのものは、散乱状態からのそれに比べて無視できることを示した。
談話理解に基づく知識の獲得・改訂

談話理解に基づく知識の獲得と改定を調べるために、3系列の実験を行った。第1に、大学生による推理小説の読解過程を検討する実験を4つ行った。推理小説を読むのを途中4ヶ所で止めて、犯人や動機についての推理を述べさせた。解釈の構成と変更を規定する4つの要因に着いて次の事か明らかになった。(1)テキストが与える情報について、テキストを読み進むにつれて推論は正答に達し、あるいは近づいた。一部異なる情報を含むテキストを与えると解釈も異なることが確かめられた。(2)推理小説の筋の運びについての既有知識は正しい推論を促進する場合もあるが、深読みしすぎをまねくこともあった。(3)読み手は自分が一度構成した解釈にこだわれ、変更が困難であることが見られた。(4)解釈の共同見解を2人で作ることを求めると、相手の解釈を採用したり、話し合いによって新しい解釈を生み出したりすることがあった。第2に、多義語(漢字熟語)を含む文章の理解過程を観察し、次の特徴を明らかにした。文章全体についての表象は最新情報にもとづいて変更されたが、多義語の解釈の修正は困難で、生じた矛盾解消のために余分な推論をしていることがみられた。第3に、日本語における辞書的多義性低減の方略について検討し、次の結果を得た。大学生は辞書的多義性に気づいており、辞書的多義性をどうすれば低減できるかについての知識を持っていた。全体として、読み手は談話の中の情報と外の情報との両方を使って知識を構成している。談話理解における解釈の構成と変更を、推理小説の読解の場合について検討する。推理小説は、テキストを読み進むにつれて与えられる多くの手がかりとの整合性の基づいて、犯人や動機について最初に構成した仮説を破棄したり、初期の解釈を変更せねばならぬように書かれていることが多いから、解釈の構成・変更を調べるのに好適の材料である。大学生を被験者とし、金田一少年の事件簿からとった話を読ませ、途中4カ所で読むのを止め、その時点での解釈を答えさせた。実験1では、20名の大学生が個別に実験に参加した。実験所要時間は1人1時間前後。その結果、1)読み手の構成する解釈は多様である、2)一度構成された解釈は、後続の情報と不整合であっても容易にかつ適切に変更されるとは限らない、3)解釈の構成には推理小説のジャンルについての知識が利用されている;この知識の利用は正しい解決に導くとは限らない;深読みし過ぎを招くこともある、ことが示された。実験2では、2人ずつ7組について、各自で読んだ後、2人の共同見解を答えさせ、解釈の構成・変更における相手の解釈からの影響を調べた。実験所要時間は1組につき2時間-2時間30分。その結果、1)整合性のある解釈がまだ構成されていない時には、他人の意見から影響されるが、整合性のある解釈を構成してしまうと他人の意見からは影響されにくい、2)整合性のある解釈が第1部から構成されている人は稀で、多くは第3,4部で次第に構成される;ただし、第4部になっても解釈の定まらない場合もある、ことが示された。1.談話理解における解釈の構成と変更を推理小説の読解の場合について検討する。(1)前年度とは異なるテキスト(名探偵コナン)を使って、前年度と同じ結果(同一テキストを読んでも読み手によって構成する解釈は多様である;一度構成した解釈を後から来る情報によって変更することは困難である)が得られることを確かめた。(2)前年度と同じ話(金田一少年の事件簿)であるが、一部異なる情報を含む2種類のテキストを使って2人で解釈の共同構成をさせ、その読解過程を検討し、次の結果を得た。

相手にだけ与えられた情報は重要だと思うが利用しにくい、自分の解釈が出来てしまうと自分の解釈を補強する相手の解釈からは影響を受けるが、自分の解釈とは異なる相手の解釈からは影響されない。2.日本語における辞書的多義性低減の方略について検討した。日本語には同音異義語が多い。ラジオでアナウンサーがどのような説明を加え辞書的多義性を低減しているかを観察した。次にそのような多義性低減の方略を大学生が持っていることを確かめる調査を行なった。調査1では、同音異義語を持つターゲット語を決め、それを含む3種類の文を作る:基本文(多義性を低減する手がかりを含まない)、文脈文(基本文にターゲット語を示唆する文脈を加えたもの)、言い換え文(基本文にターゲット語の言い換えを付け加えたもの)。3種類の文を2つずつ対にして示し、「より正確に意味を伝える」のはどちらかを答えさせた。文脈文も言い換え文もいずれも基本文より正確に意味を伝えるとされたが、文脈文と言い換え文の比較では評価が分かれた。調査2では基本文を示し、どこが分かりにくいか、意味を正確に伝えるにはどうすれば良いか説明させた。両調査の結果から大学生は辞書的多義性に気づき、それをどうすれば低減できるかについての知識を持っていることが確かめられた。1.談話理解における解釈の構成と変更を推理小説の読解の場合について検討した。テキストは金田一少年の事件簿からとり、細部の一部異なる2種類を用意した。大学生2人を組にし、2種類のテキストのいずれかの第1部を読み、個人の解釈を書いた後、2人で話し合って共同見解を作ることを求めた。第2部から第4部までこの手続きを繰り返した。所要時間は2-2時間30分であり、7組のデータから次の結果を得た。(1)一番怪しい人物についての解釈は、読んだテキストによって規定されることがわかった。しかし、殺人の動機や一つのエピソードの解釈などについてはテキスト内でも多様であり、これまでの結果が確認された。(2)個人の解釈と共同見解の関係を3つのカテゴリに分類した。個人の解釈が同じで変更の必要がなかった場合、および互いに個人の解釈を主張してゆずらず併記した場合に比べ、個人の解釈に変更を加え共同見解を作る場合が多かった。とくに初期においては個人の解釈が共同見解作成の試みによって影響されることが示された。2. 2つの意味を持つ多義語を含む文章材料を使って、大学生がどのように不整合を解消し、理解を修復するかを検討した。実験用の文章材料は、その同音異義語と間違って解釈されやすいターゲット語を含む先行文と最初の同音異義語解釈と不整合を作り出す後続情報とからなる。147名の大学生の実験参加者に、口頭で与えた短い文章材料を要約させ、次にターゲット語の解釈をテストした。その結果、大学生は不整合な情報を取入れて文章全体の表象を修正したが、ターゲット語の最初の解釈を変更することは多くないことが、不整合を作り出さない中性材料を与えられた大学生との比較で、明らかになった。
密度汎関数法における局所密度近似をこえる試み

密度汎関数法に対する局所密度近似から一歩踏み出た近似理論としてまずは電子密度の勾配による補正を考慮する方法がある。また局所密度近似をすることにより入ってきたし(本来存在しないはずの)電子の自己相互作用を何らかの方法で補正する理論がもう一つの可能性として考えられる。これらの2つの方法について、本年度我々は(1)金属的な系における自己相互作用補正について検討を行なったとともに(2)ジェリウム模型表面での電子相関について様々な方法でどのようにとり扱われているかを調ベた。(1)については空間的に広がったブロッホ状態でよく記述される伝導電子と不純物に局在した状態が共存する場合の自己相互作用補正の効果を調ベた。不純物準位につかまった電子でも長い時間経てば、その束縛からぬけ出して遠方飛びさると考えられる。したがって不純物準位とはいえ空間的に広がった波動関数で記述され自己相互作用の問題はないと結論できるかに見える。ところが、我々が強調してきたように、自己相互作用補正を考慮すベき状態は必ずしも系の固有状態ではないことを考えると.不純物周りに局在した軌道をつくることができる。その結果、金属中の不純物状態でも自己相互作用補正を考慮することにより、不純物準位のフェルミ面から測った深さ等に定量的な改善が得られることを示すことができた。一方(2)についてはジュリウム表面近傍での電子相関関数(交換孔分布)がそれぞれの近似ではどう表わされるか具体的に調ベた。その結果、電子をジュリウム表面のすぐ外に置いた時の他の電子の再配列は、自己相互作用補正ではその非局所性のために定性的に正しい方向へ改善されること、密度勾配展開では真空中の電子密度がもともと殆んどない所で再配列がおこるなど非常に非物理的結果を与え、このことが表面電子状態の計算には局所密度近似よりまずい結果を与えることが示唆された。
平衡形に現われる普遍的温度パラメータ

臨界点以下で、ある単一相の中に体積(面積)一定の条件の下、他の相を共存させた時の界面の最も安定な形を平衡形という。平衡形は、界面張力の方位依存性からウルフの作図法を用いて導かれる他、相関距離と界面張力の間の逆比例関係を用いて、相関距離の方位依存性から導出する事もできる。これら方位依存性の計算は二次元可解格子模型の計算において未解決の問題であったが、本研究では、通常の転送行列法にシフトオペレータを導入した新しい方法を提案、方位依存性及び平衡形の厳密計算の処方を完成させる事に成功した。実際平衡形の厳密計算を行った結果、様々な可解模型一律に、ある種の代数曲線が現れる事が示された。ポッツ模型は状態数が2の時にイジング模型と同等になる他、状態数が3以上でも転移点直上で可解模型となる。更に、状態数が5以上では転移は一次転移であり、転移点直上でも平衡形が定義できる。ポッツ模型について、一次転移点直上での平衡形の厳密な解析を行い、平衡形が上述代数曲線になる事が示された。又、状態数が3の場合(二次転移点直上以外での厳密計算はできない)、モンテカルロシュミレーションによる平衡形の決定を行い、上述代数曲線の存在を強く支持する結果を得た。この代数曲線は広い範囲の模型(必ずしも可解模型に限らない)に現れる非常に普遍的なものと考えられる。これら正方格子上四回対称の解析に引続き本年度は、三角格子、蜂の巣格子、籠目格子上の模型についても解析を行った。六回対称の可解模型(籠目格子八頂点模型、三角/八の巣格子ポッツ模型)、八回対称の可解模型(正方格子八頂点模型の相関距離)の厳密計算よりそれぞれの対称性について普遍的な代数曲線の存在を指摘した(現在投稿中、投稿準備中)。更に、可解模型に付随した一次元スピン系の励起状態の分散関係と上述代数曲線の関係が示された。分散関係の形は(1+1ポアンカレ群のone-parameter変形である)E_q(1,1)の下での不変性を反映したものであり、平衡形に現れる代数曲線は、空間の対称性と密接に関連している事が示唆できる。この点に関して(week universality等の概念もふまえ)更に踏込んだ研究が進行中である。関連した研究結果として、相関距離と界面張力の間に簡単な逆比例関係が成立つ事が幾つかの模型で厳密に示された;これは、イジング模型で知られていた結果の拡張になる。
ノートパソコンとのＵＳＢ接続によるポータブル歯科・口腔外科内視鏡システムの開発

ノートパソコンにuniversal serial bus(USB)接続可能なポータブル歯科・口腔外科用内視鏡システム(OS:Windows 7)を開発した.本システムはスコープ,ハンドピース,ソフトウェア,フットスイッチで構成される.歯科治療用スコープとして,根管治療用と歯周治療用のスコープを開発し,臨床応用した.また,各種口腔外科手術に対応した内視鏡は現在開発中である.本研究の目的は患者の生活の質(QOL)の向上を目指した内視鏡を用いた低侵襲な歯科・口腔外科治療を大学附属病院などの大規模な病院だけでなく,小規模な病院や一般開業医(歯科医院クリニック)にも普及させるために,安価かつ省スペースな内視鏡システムとしてノートパソコン(OS:Windows)とのUniversal Serial Bus(USB)接続によるポータブル歯科・口腔外科内視鏡システムを開発することである.研究期間内にまず歯科用ポータブル内視鏡システムを開発した.システムの構成は先端チップ,ハンドピースUSBケーブル,フットスイッチ,ビュアーソフトであり,ノートパソコンにハンドピースとフットスイッチをUSB接続することで使用可能となる.OSはWindows7対応であったが,タッチパネルの可能となるWindows8に対応できるようにソフトウェアの修正を行った.内視鏡の種類は根管治療用スコープ1種類,歯周治療用スコープ3種類(軽度,中等度,重度歯周チップ)を開発し臨床応用したところ,根管内や歯周ポケット内が明瞭に観察できるようになり,見えない,見えにくい部位の可視化により精度の高い歯科治療が実現できると思われた.歯科治療用内視鏡システムの開発後より口腔外科手術用内視鏡システムの開発を行った.特に唾液腺内視鏡用の0°のスコープの試作を行ったが,研究期間内にはプロトタイプは完成していないが,現在も他の口腔外科手術用内視鏡のプロトタイプの開発を継続している.ノートパソコンにuniversal serial bus(USB)接続可能なポータブル歯科・口腔外科用内視鏡システム(OS:Windows 7)を開発した.本システムはスコープ,ハンドピース,ソフトウェア,フットスイッチで構成される.歯科治療用スコープとして,根管治療用と歯周治療用のスコープを開発し,臨床応用した.また,各種口腔外科手術に対応した内視鏡は現在開発中である.本研究の目的は患者の生活の質(QOL)向上を目指した低侵襲な内視鏡を用いた歯科・口腔外科治療を大学附属病院などの大規模な病院だけでなく,小規模な病院や一般開業医(歯科医院やクリニック)にも普及させるために,安価かつ省スペースな内視鏡システムとして,ノートパソコン(OS:Windows)とのUniversal Serial Bus(USB)接続によるポータブル歯科・口腔外科用内視鏡システムを開発することである.これまでに開発してきたプロトタイプの歯科・口腔外科用内視鏡システムを改良し,まず本年度はノートパソコンとのUSB接続によるポータブル歯科用内視鏡システムを開発した.システムの構成は先端チップ,ハンドピース,USBケーブル,フットスイッチ,ビュアーソフトであり,ノートパソコン(OS:Windows)にハンドピースとフットスイッチをUSB接続することで使用可能となる.内視鏡の種類は根管治療用のスコープ1種類(根管チップ),歯周病治療用のスコープ3種類(軽等度,中等度,重度歯周チップ)を開発した.ノートパソコンにソフトウェアをインストールし,スコープとノートパソコンをUSB接続することで簡単に使用可能となり,ポータブルな内視鏡システムとして作動した.本内視鏡システムを臨床応用したところ,根管内や歯周ポケット内が明瞭に観察できるようになり,見えない,見にくい部位の可視化により精度の高い歯科治療が実現できると思われた.本年度は口腔外科用内視鏡システムより先行して,まずノートパソコンとのUSB接続によるポータブル歯科用内視鏡システムを開発できた.本システムの作動は良好であり,それを商用化することができたため.本年度はノートパソコンとのUSB接続によるポータブル歯科用内視鏡システムを開発しそれを商用化できたため,今後は口腔外科手術用内視鏡システムとして新しい内視鏡を開発していく予定である.内視鏡の開発・改良にかかる費用や画像構築に必要なソフトウェアの保守契約費用などに使用する.また,学会発表のための旅費や英文校正費,論文別冊代などに研究費を使用する.本年度ではまず歯科用の内視鏡システムをまず開発したため,口腔外科用の内視鏡システムの開発が遅れたため,次年度への研究費の繰り越しが生じた.
任意境界形状における砕波変形の内部機機構とその数値計算手法の開発

複雑な海底や構造物など任意境界形状での砕波現象の機構解明とその数値シミュレーション手法の開発を目的として理論的・実験的研究を行った。実験では、斜面上での進行性砕波、構造物前面での重複性砕波、潜堤上の砕波、また直立円柱に作用する砕波力など、種々の砕波様態を対象に実験を行った。得られた流速計、波高計や圧力計などのデータより渦度、歪度、Reynolds応力、水位などの時間・空間的分布特性について調べるとともに、これら諸量の周波数スペクトル、相関等の特性に関して検討した。これらの結果、(1)斜面上での進行性砕波では、流体塊の突入に伴ういわゆるSurface Layerにおける渦度、歪度の発生と消滅およびその時間的・空間的移動がエネルギー逸散と強い相関がある事等を明確にした。(2)直立壁面上での重復性砕波では、水面下の圧力はよく知られる双峰型の変動を呈し、水面上層部では衝撃波圧の非対称な変動をする。水位最大の直前に最大波圧が生じ、その直後には流体塊は自由落下状態となって壁面には、負圧が発生する。(3)潜堤上での進行波の砕波は、水深の急変により波峰の流体塊が潜堤上に打ち付けられ、水面上層部と潜堤上面に強い渦度の領域が生じ、大きなエネルギーの逸散がある事等を明らかにした。これらの実験結果をもとに数値解析モデルとして、(1)渦、乱れに伴うエネルギー逸散をReynolds応力として従来のPlandtle型により評価、但し混合長は渦の半径に相当する概念を導入。また、(2)流体塊の突入に伴う乱れの急激な変化に対応して、歪度の時間変化項により加速度の変化を考慮したモデルを考案した。従来のSMAC法の種々の改良を加えて数値シミュレーションした結果は、実験と良く一致し、数値モデルの妥当性を確認すると共に、砕波内部の圧力場、歪戸、渦度等の特性について調べた。なおGSMAC法の砕波過程の計算手法に関しては、その確立を目指して現在も進行中である。〈実験的研究〉砕波変形過程におけるエネルギ-逸散の機構およびその数値計算の為の数理解析モデルの提示を目的として、まず一様勾配斜面上での砕波過程の実験を行った。電磁流速計,波高計,ビデオ撮影装置等を用いて、砕波の内部諸量と波変形の特性を時間的および空間的に詳細に調べた。今回購入のFFTアナライザ-等を用いて、水面波形,流速,さらに渦度,歪度の特性やこれ等の自己および相互相関などのスペクトル特性を調べた。これらの結果、(1)渦度,歪度およびReynalds応力項は砕波点以前およびTrough levelより下層部では小さく,その時間的変動は波運動として解釈できる。(2)波上層部のSurface layeスでは各々の値も大きく,その出現位相はほぼ水位変動と一致し,相互の相関性が高い事が分り、従来と同様に砕波過程においてポテンシャル領域と非ポテンシャル領域とが存在する点が確認できた。更に(3)Surface layerにおけるエネルギ-逸散は,歪度,渦度と強い相関にあり,また砕波に伴う流体塊の突っ込みによる大きな渦度の発生とその移動に関連しており、数値モデルには、これらを考慮すべきである事を明らかにした。〈理論的研究〉砕波後の変形過程を計算する為には、流体を粘性流体として取り扱う必要がある。

この為に、まず筆者が示したFEM解析結果を初期条件とし、SMAC法に実験結果より考案したエネルギ-逸散の数値モデルを導入し解析を行った。砕波の渦運動や乱れに伴うエネルギ-逸散をPlandtl型の表現を用い(但し混合長には渦半径の概念を導入)また流体塊の突入に伴う乱れの急激な変化に対しては歪度の時間変化項による数値モデルを考案した。計算結果は極めて良く実験と一致して得られ、砕波過程におけるエネルギ-分布,波圧分布等の時空間変動特性について検討した。なお、任意形状での砕波に対しても解析する為に、現在、その理論展開とプログラムを作成中である。〈実験的研究〉砕波に伴うエネルギ-逸散の機構解明と、その数値解析モデルの検討を目的として、斜面上での進行性砕波、構造物前面での重複性砕波、潜堤上の砕波、また直立円柱に作用する砕波力など、種々の砕波様態に対して、これらの内部諸量を電磁流速計、VTR撮影装置、波高計、波圧計等を用いて詳細に計測した。これらの結果、(1)斜面上での進行性砕波では、流体塊の突入に伴ういわゆるSurface Layerにおける渦度、歪度の発生と消滅およびその時間的・空間的移動がエネルギ-逸散と強い相関がある事等を明確にした。(2)直立壁面上での重複性砕波では、水面下の圧力はよく知られる双峰型の変動を呈し、水面上層部では衝撃波圧の非対称な変動をする。水位最大の直前に最大波圧が生じ、その直後には流体塊は自由落下状態となって壁面には、負圧が発生する。(3)潜堤上での進行波の砕波は、水深の急変により波峰の流体塊が潜堤上に打ち付けられ、水面上層部と潜堤上面に強い渦度の領域が生じ、大きなエネルギ-の逸散がある事が分かった。(4)円柱に作用する砕波波力は、大きな衝撃波力となるが、その鉛直分布および時間的変動は、水面波形からDeanの流れ関数により推定した流速をMorison公式に用いて近似算定可能である事等を明らかにした。〈理論的研究〉砕波時さらに流体塊突入後の強いエネルギ-逸散の数値モデルとして、Plandt1型の表現(混合長には渦半径、あるいは速度振幅の概念を導入)、また乱れの急激な変化に対しては歪度の時間変化に比例する表現を実験結果等より考案した。従来のSMAC法に種々の改良を加え、実験と対応した種々の砕波形態を対象にFEM解を初期値として数値シミュレ-ションを行った。実験計測が困難な砕波内部の諸量について検討を行っている。なおGSMAC法の砕波過程計算手法に関しては、その確立を目指して現在も進行中である。
個体群動態、遺伝的構造、生活史変異を考慮した個体群ユニットの検討

本研究では、サケ科魚類の大規模長期データを用いて、個体群動態、遺伝的構造、生活史変異を考慮した個体群ユニットの検討を行った。5-10km以内の近接河川では遺伝的分化が認められず均一の集団であることが示唆された。しかし、個体数変動の同調性を調べたところ遺伝的に均一な集団においても独自のデモグラフィーを示した。また、繁殖時期、卵サイズなどの生活史形質も河川間で違いが認められたが、明瞭な地理的クラスターは形成されなかった。本研究から、異なる視点により異なる個体群構造が見えることが明らかになった。“個体群"を調べる際には、着目する対象を明確にして、その適用範囲を認識することが重要である。本研究は、北海道のサケ(シロザケ)において約100年間50河川の捕獲データを用いて、個体群動態、遺伝的構造、生活史変異を考慮した個体群ユニットの検討を行う。本研究では、個体群という実体把握の難しい概念を、異なる視点からの個体群ユニットとして見つめなおし(個体数変動の同調性、遺伝的組成の均一性、生活史形質の一致性)、世界的にも貴重な大規模データを用いてこれを明確に示す。平成24年度は、個体数変動と遺伝的均一性の関係について解析した。同調性の解析では、孵化放流事業が確立する1970年代以前と、大きな成功をおさめた2000年代以降では異なる傾向を示した。1970年以前はそれぞれの地域で独立した動態を示していたが、最近ではより広域で同調する傾向を示した。孵化放流事業が個体群構造を均一化した可能性が考えられる。しかしながら、最近の同調性の程度も、欧米など他地域の降海型サケ科魚類と比べるとかなり弱いものであった。さらに、遺伝的に似ているグループほど個体数変動も似ているという結果は得られなかった。用いた捕獲データは捕獲努力量が地域ごとに違ったり、正確な報告がなされてないないなど、データ自身の問題点も考えられた。そこで、申請者が15年にわたりデータを蓄積している河川性サケ科魚類であるオショロコマについても同様の解析を行った。データは30河川15年間でありシロザケのデータと比べると少ないが、人為的影響が少ない山岳個体群であり、申請者自らが同一の方法でデータを集めており質は高い。解析の結果、個体群動態の類似性によりクラスター化されたグループと、遺伝的類似性によりクラスター化されたグループに、ある程度の一致性が認められた。以上から、放流個体群と野生個体群で遺伝的ユニット-個体群動態ユニットの関係性が異なることが示唆された。個体群という実態把握の難しい概念を、個体数変動の同調性、遺伝的組成の均一性、生活史変異の一致性、という異なる視点から検討した。今年度は、我々が15年間にわたり収集してきた河川性オショロコマのデータを解析した。18河川において個体数変動の同調性を調べたところ、同調性の程度にはバラつきが大きく、相互相関係数が0.8を超えるものもあれば負の値を示すものもあった。20-30kmの広域スケールで解析したところ、同調性と個体数変動の間には有意な相関は認められなかった。一方、クラスター解析では中流域でまとまったグループが形成された。マイクロサテライトDNA解析により10年間での時空間変異を調べたところ、大部分の河川で時間的に安定しており、5-10kmの地理スケールで空間的な分化が認められた。クラスター解析を行ったところ、上流域、中流域、下流域の3グループが認められた。中流域のグループは個体数変動の解析と概ね一致した。最後に生活史形質の違いを調べたところ、繁殖時期において上流から下流への緩やかなクラインが認められた。一方、卵数、卵サイズ、孵化までの時間なども河川間で大きな変異が認められたが地理的な傾向は認められなかった。以上から、異なる指標でも同様の個体群ユニットが示唆されることもあったが、大部分は異なっていた。本研究は、ひとくちに個体群といっても着目する対象によってスケールや構造などが大きく異なることを示しており、目的にあった指標を用いることの重要性を提示している。一方、個体群動態、遺伝的構造、および生活史形質の変異の関係性を知ることは非常に興味深く、今後の課題である。

多くの野外個体群は局所個体群同士が個体の移動によって連結されており、各局所個体群がお互いにどの程度依存しあっているかを知ることは、個体群生態学上、進化生態学上、非常に重要である。また、サケのように産業的にも重要な生物にとっては適切な保護管理をする上でも欠かせない。本研究では、個体群という実体把握の難しい概念を、異なる視点からの個体群ユニットとして見つめなおし(個体数変動の同調性、遺伝的組成の均一性、生活史形質の一致性)、世界的にも貴重な大規模データを用いてこれを明確に示す。平成23年度は資料の収集、および個体群動態の予備解析を行った。個体数変動は近接した河川間である程度同調しており、同一のデモグラフィックユニットに属することが示唆された。しかし、同調性の程度は解析する期間(年代)によって大きく異なることが分かった。今後、適切な解析スケールやサンプリングバイアスを考慮する必要がある。また、収集文献から卵サイズや体サイズといった生活史形質は、年変動を考慮しても個体群間で変異があることが確認された。デモグラフィックユニットと生活史変異の地域性が一致するか検討中である。一方、予定していたDNA解析用の野外サンプリングについては今年度は保留した。国の研究機関によって既にある程度のサンプルが集められていたため、サンプル地点の詳細を聞くと共に、データの共同利用の可能性について打診している。個体数変動の同調性と遺伝的類似性の関係性を定量的に評価できた。現在、これに生活史形質から導かれる個体群ユニットも併せて検討している。シロザケは放流の影響が大きく、データの質にもバラつきがあることが分かった。しかし、同じサケ科魚類であるオショロコマ野生個体群のデータを用いることにより、両者の弱点を補うべく相補的に考察することが出来そうである。個体数変動の予備解析については順調に進展した。文献収集についてはそれなりに集めることが出来た。しかし、資料収集・整理を担当してくれる補助人員を確保することができず、予定していたよりは進まなかった。DNA解析については、国の研究機関とテーマが被っている部分があり、上手く調整する必要がある。さけ・ますの研究は国あるいは北海道でも力を入れているために、データ利用が当初考えていた以上に難しいかも知れない。シロザケ、オショロコマ共に、個体数変動データ・遺伝データ・生活史データが揃い、解析が進んできた。最終年度である25年度は解析と論文化および学会発表を中心に行う。個体数変動の解析、および生活史形質の地域変異については予定通り推進する。DNA解析については関係研究機関と協議しながらデータの利用効率化をはかる。シロザケについて解析が難しい部分は、ある程度のデータ蓄積があるサクラマス、およびオショロコマでの解析を検討する。異なる種を用いることで、種間比較や地域スケールの比較も行うことができ、当該テーマを十分に推進することが期待できる。平成24年度中にDNA解析を終了させる予定だったが全ては終わらなかったため予算が残った。平成25年度は残りのDNAを分析し、その他の経費は学会発表、論文投稿に充てる。平成23年度に保留した野外サンプリングの調査費用とDNA解析に用いる。進捗状況に応じて国内の学会発表の経費とする。また、平成23年度に購入した備品および人件費の支払いに使用する。