hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
画像処理とグラフ理論によるサッカープレー分析システムの開発

本研究は,市販ビデオカメラで撮影されたサッカーの試合映像から,背景除去などの基本的な画像処理とパーティクルフィルターを用いて選手・ボールを自動追跡してその位置を計測するものである.開発したシステムの精度は海外で使用されている既存のシステムと同程度の精度で計測できることが示された.また,計測された選手・ボール位置のデータから,攻撃時のボールの平均位置と相手チームの最終ラインを突破した攻撃との関係を分析し,ボール位置が相手ゴールに近いほど有効な攻撃が多くなることが示された.本研究は,サッカーにおける競技力向上を目的とし,サッカー試合映像の画像処置により試合中の選手・ボール位置計測システムの開発および計測に基づいた選手およびチーム機能の評価を目指すものである.開発した選手位置計測システムは,サッカーピッチを2台の市販ビデオカメラで半面ずつ撮影し,背景除去などの画像処理法と選手の移動を動態予測モデル(パーティクルフィルター)によって予測しながら追跡するものである.開発したシステムを用いてJリーグの選手データを計測したところ,ヨーロッパ等で使用されている既存の選手位置計測システムと同じ精度で計測できることが示された.この選手位置計測システムで計測された2つのチームの選手の位置関係にグラフ理論を適用し,選手間の連携およびチーム機能の定量化を試みた.その結果,選手間のパス回数と選手間を結ぶグラフにおける辺(エッジ)の出現回数との間に相関があることが示された.また,いくつかの試合データから同一のチームでは攻撃時に同じグラフパターンが頻出する傾向にあることが示された.このことから選手位置をもとに作成したグラフから,選手間の連携やチーム機能が評価できる可能性が示唆された.一方,ボール位置計測システムの開発では,選手位置計測システムと同じ映像を使用し,背景除去に加え分離度などのフィルターを用いた画像処理によって試合中のボール位置を計測するシステムの開発を行った.その結果,映像上でボールが確認できる状況では約85%の割合でボール位置を検出できることが示された.また,ボール位置情報と選手位置情報とから試合分析方法の検討を行い,攻撃中に相手チームの最終ラインを突破できる有効な攻撃と味方チームのボール保持位置との間に関係がある可能性が見いだされた.本研究は,サッカーにおける競技力向上を目的とし,サッカー試合映像の画像処理によって試合中の選手・ボール位置を計測するシステムの開発および計測に基づいた選手およびチーム機能の評価を目指すものである.平成27年度(2015年度)は,2台の市販ビデオカメラでサッカーピッチを半面ずつ撮影した映像から試合中の選手位置を画像処理によって計測するシステムの高精度化を実施した.背景除去等の基本的な画像処理法と選手の移動を動態予測モデル(パーティクルフィルター)で予測しながら追跡する選手位置計測システムは前年度までに開発済みである.この方法の選手位置計測アルゴリズム内に,新たな画像処理(ミーンシフト)を加えることで,計測精度が大きく向上した.さらに,計測されたデータを可視化する方法として,カーネル密度推定による情報の可視化方法を検討した.これらの方法を用いてJリーグ選手データを計測と走行データの分析を行った.その結果,総走行距離が長い選手ほど11km/h以上の走行距離が長く,高強度の走行を行っていることが明らかとなった.研究期間全体では,上述の選手位置計測システムのほかにボール位置計測システムを開発した.また,試合中のパスデータを計測し,グラフ理論を用いて選手間連携の評価を行った.その結果,選手間のパス回数と選手間を結ぶグラフにおける辺(エッジ)の出現回数との間に相関があることが示された.また,いくつかの試合データから同一のチームでは攻撃時に同じグラフパターンが頻出する傾向にあることが示された.このことから選手位置をもとに作成したグラフから選手間の連携やチーム機能が評価できる可能性が示すことができた.本研究は,市販ビデオカメラで撮影されたサッカーの試合映像から,背景除去などの基本的な画像処理とパーティクルフィルターを用いて選手・ボールを自動追跡してその位置を計測するものである.開発したシステムの精度は海外で使用されている既存のシステムと同程度の精度で計測できることが示された.また,計測された選手・ボール位置のデータから,攻撃時のボールの平均位置と相手チームの最終ラインを突破した攻撃との関係を分析し,ボール位置が相手ゴールに近いほど有効な攻撃が多くなることが示された.本研究では,平成26年度は,(1)選手データの計測が可能な選手位置計測システムの汎用化と精度向上,(2)ボール位置を手動追跡で計測するシステムの開発,(3)選手追跡システムで計測されるデータに基づいた選手評価とグラフ理論によるチーム機能評価のための項目の提案を目標としていた.(1)選手位置計測システムについては,既存のシステムと同程度の精度をもつシステムが完成し,Jリーグの試合映像から選手データの計測ができる段階にまで至っており目標を達成している.(2)ボール位置計測システムについては,当初は手動追跡での計測を目標としていたが,自動で計測するシステムの開発まで進展しており,目標よりも大幅に研究が進展している.(3)選手データ評価とグラフ理論によるチーム機能評価のための項目の提案については,選手間のパス回数と選手間を結ぶグラフにおける辺(エッジ)の出現回数との間に相関を見出せたことや,同一のチームでは攻撃時に同じグラフパターンが頻出する傾向を見出している.これらは評価項目としての可能性を有しており,当初の目標をおおむね達成したといえる.一方,選手データ評価については,既存の評価法である試合中の総走行距離,スプリント回数が選手評価項目として不十分であることを示唆するデータが得られているが新たな項目の提案には至っていない.

機械工学選手・ボール位置計測システムの開発に関して,当初は,選手位置計測システムとボール位置計測システムの統合を予定していた.しかし,ボール位置計測データを選手やチーム機能の評価に結びつけて新たな評価項目を提案することは,現時点では困難であると予想される.その一方で,選手位置計測システムの高精度化や実時間計測の実現は,多くの選手データの短時間での計測を可能する.選手・チーム機能評価のためのデータ蓄積は極めて重要な実施項目である.したがって,選手・ボール位置計測システムの開発については,選手位置計測システムのさらなる高精度化と実時間計測の検討をすすめる.一方,選手評価とグラフ理論によるチーム機能評価については,これまでの研究から,チーム機能の評価に関して有用性が期待される評価項目がいくつかの試合の分析から見出せている.したがって,蓄積された選手データに対してグラフ理論に基づく分析を継続していく.選手評価については既存の評価項目として頻繁に用いられている試合中の総走行距離,スプリント回数は選手評価項目として不十分であることが認識されている.しかし,現在まで新しい評価項目は提案されていない.多くの研究において速度変動に基づいた分析は未実施であることから,本研究では速度データの分析に基づく新たな選手評価項目の提案が可能か否か検討して行く.また,これまでの研究実施により多くの選手データが蓄積されている状況である.したがって統計的評価を行うにあたり十分なデータ数が得られていることから,上記の評価項目が実際のサッカーに適合しているか否かをサッカーに関する経験と専門性の見地から評価項目の妥当性を検討していく.平成26年度の実施内容のうち,選手データの計測が可能な選手位置計測システムの開発と,ボール位置を手動追跡で計測するシステムの開発について,当初の目標よりも大幅に研究が進展した.一方,開発したシステムで選手データの計測を実施していたが,選手位置計測システムの高精度化や実時間計測をすすめる必要性が新たな課題となってきた.当初予定していた機材の導入をすることなく平成26年度の目標を達成したことや今後の課題を鑑み,機材導入のための予算を次年度へ繰越す判断をした.これにより,次年度予算と合算して新たな課題の解決に必要な機材を導入することが可能になり,より良い成果が期待できる.選手位置計測システムの高精度化や実時間計測の実現は,多くの選手データの短時間での計測を可能にし,選手・チーム機能評価のためのデータ蓄積の効率化に寄与することができる.しかし,選手位置計測システムの実時間計測化には新たな機材の導入が必要である.そのため,繰越した予算と次年度予算を合算して実時間計測化に必要な機材を導入し,データの蓄積を極めて効率的に実施していく.
特異的ニューロン破壊法を用いた弓状核キスペプチンニューロンの機能解析

GnRHパルスジェネレータの活動制御には、ニューロキニン受容体の一種であるNK3Rが重要な役割を果たしていることをヤギを用いて明らかにし、ニューロキニンB(NKB)のメインターゲットであることが示唆された。また、弓状核に存在するNK3R発現ニューロンをサポリン複合体(NK3-SAP)により特異的に破壊する方法を用いたところ、LHパルスの振幅が減少し、キスペプチンニューロンの陽性細胞が減少する傾向が見られた。これらのことから、弓状核キスペプチンニューロン(KNDyニューロン)がNKB-NK3R系を介してLH分泌の調節に関与し、繁殖機能の制御に重要な役割を担っていることが示唆された。本研究では、ヤギを実験動物として、ターゲットトキシンあるサポリン複合体を用いて弓状核キスペプチンニューロンより分泌される因子の機能を特異的に阻害し、GnRH分泌のパルス頻度の制御に関わるキスペプチンニューロンの生理機能を明らかにすることを目的とした。弓状核キスペプチンニューロンにはニューロキニンB(NKB)およびダイノルフィンA(Dyn)が共局在していることが知られている。近年、NKBがGnRHパルスジェネレータの活動を誘起する重要な因子である可能性がされつつあるが、ニューロキニン受容体には3種あり、どの受容体が繁殖制御に重要な役割を有しているかは明らかにされていなかった。そこで、3種のニューロキニン受容体(NK1R、NK2RおよびNK3R)それぞれに特異的な作動薬を末梢投与した際の弓状核キスペプチンニューロンの活動および黄体形成ホルモン(LH)分泌におよぼす影響をヤギを用いて調べた。その結果、NK3R作動薬は50 nmol量で弓状核キスペプチンニューロン神経活動とLH分泌を誘起した。一方、NK2R作動薬は1000 nmol量で効果があり、NK1R作動薬は1000 nmol量で顕著な効果は見られなかった。これらのことから、GnRHパルスジェネレータの活動制御にはNK3Rが優勢であり、NKBのメインターゲットであることが示唆された。またこの結果をもとに、NK3Rをターゲットとしたサポリン複合体NK3-SAP(IT63: Advanced Targeting Systems社)を使用することで、GnRHパルス機構の制御に関与していると考えられるNKBの標的細胞を特異的に破壊できることが期待され、今年度は、雄ヤギを用いて、NK3-SAPの有効性および至適な投与条件の検討を行った。本研究では、ヤギを実験動物として、ターゲットトキシンであるサポリン複合体を用いて弓状核キスペプチンニューロンより分泌される因子の機能を特異的に阻害し、GnRH分泌のパルス頻度の制御に関わるキスペプチンニューロンの生理機能を明らかにすることを目的とした。前年度の成果より、ニューロキニンB(NKB)がGnRHのパルス状分泌を誘導する役割を担い、NKBはNK3受容体を介して作用していることが明らかとなった。また、NK3受容体が弓状核においてキスペプチンニューロン上に発現していることから、NK3受容体をターゲットとしたサポリン複合体(NK3-SAP)を弓状核に投与することでキスペプチンニューロンの機能を阻害できることが示唆された。そこで、NK3-SAPをヤギの弓状核へ投与した際の繁殖機能に及ぼす影響を解析した。NK3-SAPを弓状核へ10 ng/100 nl投与し、投与前、投与後7、14、21日後のLH濃度を計測した。その結果、LHパルスの頻度に影響はないものの、振幅が減少する傾向が見られた。また、投与21日後に脳組織を灌流固定法により採取し、弓状核のキスペプチンニューロンの免疫陽性反応を調べた結果、陽性細胞数が減少する傾向が見られた。これらのことから、弓状核キスペプチンニューロンを完全に破壊するためには、より多くのNK3-SAPを弓状核の複数箇所へ投与することが必要ではあるが、弓状核キスペプチンニューロンがLH分泌の制御に関与していることを支持する結果が得られ、繁殖機能の制御に重要な役割を果たしていることが示唆された。NK3RがGnRHパルス機構において重要な役割を担っていることを明らかにでき、市販品であるNK3Rを標的としたサポリン複合体NK3-SAPを使用することで、キスペプチンニューロンより分泌されるNKBの標的細胞を的確に破壊できることが示唆された。また、若干の遅れはあるものの、NK3-SAPの有効性の確認および至適条件の検討を行った。

また、当初はダイノルフィン(Dyn)の標的細胞を破壊するためのサポリン複合体をAdvanced Targeting Systems(ATS)社へ依頼し自作する予定であり、この作成に時間を要するものと思われたが、ATS社からDynの受容体であるkappaオピオイド受容体を標的としたDyno-SAP(IT-68)が本課題開始後に市販されていることを知り、入手できたため、Dyno-SAPの有効性および至適条件の検討を予定よりも早く行うことができた。動物生理学得られたサポリン複合体の至適な投与条件をもとに、弓状核にNK3-SAPおよびDyno-SAPを投与し、GnRHパルスジェネレータの活動および血中LH濃度を投与前の状態と比較し、NKBおよびDynの標的細胞が破壊された際の影響を調べる。方法としては、局所投与用カニューラと神経活動記録用電極を組み合わせ、投与部位近傍における神経活動変化を解析する。卵巣除去ヤギの弓状核に投与カニューラ/記録用電極を留置し、約1ヶ月の回復期間後、サポリン複合体投与前のGnRHパルスジェネレータ活動および血中LH濃度を観察する。その後、サポリン複合体を投与カニューラを介して投与し、投与後のGnRHパルスジェネレータ活動に及ぼす影響を数日おきにリアルタイムで解析し、同時にLH濃度の測定も行う。実験終了後には、灌流固定を行い弓状核を含む脳切片を作成し、NKBおよびDyn標的細胞への影響を免疫染色法またはin situ hybridization法にて確認する。また、薬剤投与による作為的な影響を排除するための対照実験として、非特異タンパクを結合させたBlank-SAP(IT-21, ATS社)を用いて、同様の実験を繰り返す。ダイノルフィンAの受容体を標的としたサポリン複合体を、当初はAdvanced Targeting Systems社へ依頼し自作する予定であったが、本課題開始後に市販され始め、試薬作成にかかる費用が大幅に削減できたため。GnRHパルスジェネレータ活動をより詳細に解析をするための簡便な機器の購入に次年度使用額をあて、当初予算はサポリン複合体、神経発火活動記録用器具、組織解析の試薬類、ガラス・プラスチック器具などの購入にあてる予定である。
越境性を軸とした映画史再構築に関する基礎的研究

本研究は、従来の映画史研究がナショナルな枠組みにとらえられすぎていたことへの反省から、異なる文化圏にまたがる映画作家の活動、特定の映画作品内における異文化表象、映画作品の伝播に伴う文化的摩擦、国境を越えた民族的ネットワーク圏における映画製作の状況といった、映画史における諸々の越境的な事例に注目し、越境性を軸とした映画史の再構築を目指したものである。メリは、環境諸問題や自然観をテーマにしたものを中心に、日英米のドキュメンタリーやフィルムに映る日本像について日本と米国で資料収集をし、その分析を行った。また、NHKとBBCの「里山」ドキュメンタリーについて論文を発表した。堀は、東アジアに並々ならぬ関心を示したヨーロッパの映画作家の系譜をたどる研究の一環として、とりわけ、中国(『北京の日曜日』)、日本(『不思議なクミコ』『サン・ソレイユ』『レベル5』)、韓国(写真集『レ・コレエンヌ』など)についての作品のあるクリス・マルケルに関連する資料の収集に努めた。韓は、映像および文字資料の収集に努めた。また、国内外で口頭発表を行い、幅広く専門家との意見交換を行った。シンガポールの南洋理工大学で行われた世界海外華人研究学会第七回国際会議にて、「戦後マレー半島における中国語映画の製作」という題で口頭発表を行った。その内容をまとめた論文を発表した。また、2011年1月22日に関西大学で行われた研究会にて、「日中戦争期の重慶における台湾人の映画活動」を題に研究発表を行った。菅原は19101920年代にアメリカ東海岸へわたった中国人留学生のうち、帰国後に映画産業へ従事した者の足跡を辿るための基礎資料所在調査を中心に研究を行った。『中華影業年鑑』や『中国影戯大刊』等刊行済資料の調査・分析の他、ニューヨーク公立図書館及び南北アメリカ華人博物館において関連資料の所蔵調査を実施した。全体にかかわることとして、2011年1月22日に、研究会「東アジア映画史研究へのあらたな視座-三澤真美恵氏著『「帝国」と「祖国」のはざま-植民地期台湾映画人の交渉と越境』をめぐって-」を開催した(関西大学東西学術研究所との共催)。本科研グループからは、韓と菅原が報告を行った。メリは、英米における資料収集を行った。その映像作品に対して比較文化研究の角度からエコクリティカル分析を行った。米国ロチェスター市のジョージ・イストマン・ハウスフィルム資料館における日本関係のフィルムの目録を作成し始めた。堀は、ヨーロッパ映画史における越境の事例を多様な側面から調査すべく、一方では映画作家自身の物理的な越境の事例、他方では映画作品それ自体の越境的な受容の事例を調査した。前者に関しては、特にナチスの勃興から第二次世界大戦までの時期における映画作家の亡命について(マックス・オフュルス、ジャン・ルノワール、ブリッツ・ラングなど)の資料を収集した。後者については、ジャン=リュック・ゴダールの作品が日本においてどのように受容されてきたかを調査し、研究論文にまとめた(2012年度に公刊予定)。韓は、計画通り、基礎的資料の収集・新資料の発掘に力を入れてきた。北京にある中国電影資料館と香港電影資料館、そして大英図書館で調査を行い、現存する各種一次資料とくに映像資料をできるだけ発掘・収集を行った。東南アジアで発行される映画雑誌など貴重な文字資料に対する解読が、史実の解明に繋がる重要な基礎的研究になる。日本占領下の香港で製作された唯一の劇映画の特別上映を東京にある国立フィルムセンターで特別上映を依頼し、作品についての調査報告は香港電影資料館が発行した雑誌に掲載された。張莱莱などの関係者に対して聞き取り調査の内容を取り入れた口頭発表を、日本国内外の複数の学会と国際シンポジウムで行い、国内外の研究者と積極的に意見交換した。平成23年度は、研究分担者の韓は計画通りに前年度に収集した映像および文字資料に基づき、映像の具体的な分析をまとめた論文を執筆した。1950年代末のマレー半島における中国語映画の製作についての論文は、北京発行の映画学術専門誌に掲載され、1920年代にマレー半島で製作された中国語字幕のサイレント映画について分析した論文は、関西大学東西学術研究所紀要に掲載される予定である。研究分担者の堀は、ヨーロッパの映画作家を対象に越境の事例を調査した。今年度はとくにジャン=リュック・ゴダールを取り上げ、日本における彼の作品の興行史・批評史を振り返りながら、地政学的な差異にも起因する日本特有のゴダールの「美学的」受容のありようを批判的に考察した(「映画は音楽のようにー日本におけるジャン=リュック・ゴダール作品の受容についてのささやかな覚書」)。また、関連企画(関西大学東西学術研究所主催)として、2013年2月9日にシンポジウム「越境の映画史」を企画・構成し、4名の外部研究者の協力によって、映画史における越境という現象の多彩な事例を考察することができた。メリは日本と日本文化を描く英米の映画とドキューメンタリーの調査や比較文化的とエコクリチカル分析を行い続けた。

アメリカのUCLA大学とGeorge Eastman House International Museum of Photography and Filmで調査を行い、いくつかのフィルムを見ることができた。後者(IMPF)に収納している日本関係の映画の目録を作成し、それが来月に関西大学の英米文化専修のオンライン・ジャーナルに掲載される。現在、フィルムに現れる日本の自然や文化のエコクリチカル分析や解釈を続け、今年中にも論文1本を出版するつもりである。最初の2年間、3人ともが資料収集を広く行い、その資料の分析を中心に行っております。すでに様々な研究成果が挙っておりますが、主にこの3年目において研究をまとめ、成果を挙げる予定である。24年度が最終年度であるため、記入しない。まず、主な成果として関西大学出版局から一冊の研究本を発表する予定である。代表者と研究分担者とともに、この分野に関連している研究をしているそとの研究者から論文も集める。それ以上、各自が別に研究発表、殊に学術論文の出版を目的としております。
環境水におけるフミン物質など難分解性有機物の迅速計測法の開発と動態解析

琵琶湖水の溶存有機物質(DOM)と蛍光物質を解析し、土壌フルボ酸及びタンパク質のトリプトファンと同じ蛍光特性を持つフルボ酸様蛍光物質とタンパク質様蛍光物質が存在し、フルボ酸様蛍光物質は分子量3kDa以下の割合が高く、タンパク質様蛍光物質は分子量30kDa以上と3kDa以下の割合が高かった。土壌フルボ酸とタンパク質様蛍光物質は高分子量、藻類由来フルボ酸様蛍光物質は低分子量が多いことから、琵琶湖水DOMは土壌フルボ酸と藻類由来DOMの両方の寄与があると考えられる。琵琶湖水中タンパク質様蛍光物質には藻類由来DOM中と同様のタンパク質が検出され、藻類の寄与が示唆された。琵琶湖など閉鎖性水域では近年微生物に分解されない難分解性の溶存有機物質(DOM)が増加しており、その原因解明が求められている。本研究では、三次元蛍光光度法(3ーDEEM)とDOC測定を用いる環境水中での土壌フルボ酸(FA)、藻類由来フルボ酸様蛍光物質とタンパク質様蛍光物質の簡易計測法について検討した。琵琶湖と流入・流出河川をモデルとして、これら有機物質の動態解析を行い、河川水中DOMは土壌FAの影響が大きく、琵琶湖水中DOMは河川水と比較すると土壌FAの影響は小さく、内部生産の藻類由来有機物の寄与が大きいことを明らかにした。三種類の湖水産藻類を培養し、藻類由来有機物からタンパク質様蛍光物質を濃縮分離し、SDSーポリアクリルアミドゲル電気泳動法(SDSーPAGE)で解析した。タンパク質様蛍光物質は、藻類の種類により異なる分子量分布を示し、Microcystis aeruginosa由来のタンパク質様蛍光物質では250 kDa以上の高分子量物質も検出され、細胞壁の構成成分であるペプチドグリカンと推測された。琵琶湖水中DOMを凍結乾燥などで濃縮後、タンパク質様蛍光物質を濃縮分離し、SDS-PAGEを行ったところ、微量のタンパク質が検出されたため、逆浸透膜を用いた装置を作製し、濃縮法の検討を行っている。20102012年の各11月に採取した琵琶湖底質からフミン酸(HA)とFAを堆積層別に抽出・分離し、元素分析、NMR分析などで特性評価した。底質HAの元素組成と原子数比は、土壌HAと比較するとC含量は低く、O含量及びO/C比は高いという土壌FAと近い値を示し、脂肪族プロトンが多く、芳香族プロトンが少ないという傾向を示した。3ーDEEMとSEC分析の結果は、底質HAとFAがそれぞれ土壌HAとFAと同様の蛍光特性と分子量分布を持つことを示した。底質中の元素分析も層ごとに行った。琵琶湖など閉鎖性水域において近年微生物に分解されない難分解性の溶存有機物質(DOM)が増加しており、その原因解明が求められている。本研究では、三次元蛍光光度法(3ーDEEM)とDOC測定を用いる環境水中での土壌フルボ酸(FA)、藻類由来フルボ酸様蛍光物質とタンパク質様蛍光物質の簡易計測法について検討し、琵琶湖と流入・流出河川をモデルとして、これら有機物質の動態解析を行った。河川水中DOMでは土壌FAの影響が大きく、琵琶湖水DOMは河川水と比較すると土壌FAの影響は小さく、琵琶湖内で生産される藻類由来有機物などの寄与が大きいことが明らかとなった。三種類の湖水産植物プランクトンを培養し、その藻類由来有機物からタンパク質様蛍光物質を濃縮分離し、SDSーポリアクリルアミドゲル電気泳動法(SDSーPAGE)で解析することができた。タンパク質様蛍光物質は、藻類の種類により異なる分子量分布を示すことがわかった。また、Microcystis aeruginosa由来のタンパク質様蛍光物質では250 kDa以上の高分子量物質も検出され、細胞壁の構成成分である多糖類とペプチドが結合したペプチドグリカンと推測された。琵琶湖水のタンパク質様蛍光物質を凍結乾燥及び限外ろ過法で濃縮し、SDS-PAGE及び蛍光検出ーゲルクロマトグラフ法で解析した。琵琶湖底質からフミン酸(HA)とFAを堆積層別に抽出・分離し、元素分析、NMR分析などで特性評価した。底質HAは、土壌HAと比較するとC含量は低く、O含量及びO/C比は高いという結果で、土壌FAと近い値を示し、脂肪族プロトンが多く、芳香族プロトンが少ないという傾向を示した。赤外分析の結果から、底質HAはペプチド結合、カルボキシル基及び多糖類の振動などに帰属される吸収が検出され、琵琶湖底質HAは、植物プランクトンなど内部生産由来と推測できる。琵琶湖など閉鎖性水域において近年微生物に分解されない難分解性の溶存有機物質(DOM)が増加しており、その原因解明が求められている、本研究では、三次元蛍光光度法(3ーDEEM)とDOC測定を用いる環境水中での土壌フルボ酸(FA)、藻類由来フルボ酸様蛍光物質とタンパク質様蛍光物質の簡易計測法について検討し、琵琶湖と流入・流出河川をモデルとして、これら有機物質の動態解析を行った。

河川水中DOMでは土壌FAの影響が大きく、琵琶湖水DOMは河川水と比較すると土壌FAの影響は小さく、琵琶湖内で生産される藻類由来有機物などの寄与が大きいことが明らかとなった。三種類の湖水産植物プランクトンを培養し、その藻類由来有機物からタンパク質様蛍光物質を濃縮分離し、SDSーポリアクリルアミドゲル電気泳動法(SDSーPAGE)で解析することができた。タンパク質様蛍光物質は、藻類の種類により異なる分子量分布を示すことがわかった。また、Microcystis aeruginosa由来のタンパク質様蛍光物質では250 kDa以上の高分子量物質も検出され、細胞壁の構成成分である多糖類とペプチドが結合したペプチドグリカンと推測された。さらに、サイズ排除HPLC化学発光検出法によりこれらを解析し、有機態窒素の存在が確認できた。琵琶湖底質からフミン酸(HA)とFAを堆積層別に抽出・分離し、元素分析、NMR分析などで特性評価した。底質HAの元素組成と原子数比は、土壌HAと比較するとC含量は低く、O含量及びO/C比は高いという結果で、土壌FAと近い値を示し、土壌と比較すると脂肪族プロトンが多く、芳香族プロトンが少ないという傾向を示した。3ーDEEMとSEC分析の結果は、底質HAとFAがそれぞれ土壌HAとFAと同様の蛍光特性と分子量分布を持つことを示した。平成23、24年度の計画していたことについて、おおむね順調に進展し、学会で発表すると共に英文誌2報、和文誌に2報が掲載された。平成23年度に計画していたことについて、おおむね順調に進展している。研究成果については、日本分析化学会など学会で発表すると共に、英文誌に2報投稿し、1報は既に受理され印刷中である。招待講演も行い、総合論文としてまとめた。開発した簡易計測法を用いて琵琶湖・流域河川水中で溶存有機物質を分析し、その起源や難分解性有機物質増加の原因を解明する。底質からのフミン物質などの溶出の解析、琵琶湖などでのタンパク質様蛍光物質の同定のための濃縮法の検討をさらに進める。湖底底質を採泥し、底質からフミン酸・フルボ酸を抽出・分離し、その特性を明らかにすると共に、底層水、湖水と底質の界面、底質中におけるフミン物質の挙動を湖水と底質中のフミン物質を分析することにより明らかにする。藻類由来有機物のみでなく琵琶湖水中のタンパク質様蛍光物質を同定するため、分離・濃縮法の検討を進める。藻類由来有機物からタンパク質様蛍光物質を濃縮・分離し、SDSーPAGEで同定することに成功した。琵琶湖など環境水中のこれら物質を同定するため濃縮法として、逆浸透膜法を用いる装置を作製したので、この装置を用いて琵琶湖水中のDOM及びタンパク質様蛍光物質を濃縮分離し、SDS-PAGEで同定する。底質からのフミン物質の溶出機構の解析、重金属の吸着、溶出の機構を解析する。平成23年度に藻類由来有機物からタンパク質様蛍光物質を濃縮・分離し、SDSーPAGEで同定することに成功した。
芳香族基質プレニルトランスフェラーゼの分子解剖と構造生物学的解析

芳香族をアクセプタとするプレニルトランスフェラーゼは細菌から哺乳類まで広く分布し、電子伝達に必須なキノン類や多くの植物二次代謝産物の生合成において重要な役割を果たしている。しかし本酵素ファミリーは膜結合性であり、その解析が遅れてきた。本研究では、p-ヒドロキシ安息香酸:プレニルトランスフェラーゼをモデルとして、ナフトキノンのシコニンとベンゾキノンのユビキノン生合成に関わる二つの遺伝子LePGTおよびCoq2を取り上げ、その生化学的、酵素化学的性質を分子レベルで解明することを目的とした。本年度は、昆虫の培養細胞を用いた系でムラサキのLePGT1を大量発現させることに成功した。この酵素は9回の膜貫通ドメインを持っているが、C-末端にHis-tagを付けることで活性に影響がないことを確認の後、Sf9の膜画分からデオキシコール酸で効率良く可溶化し、Ni-columnでアフィニティー精製し、単一のバンドとしてLePGT1を単離するプロトコールを確立した。これを結晶化のためのタンパク質供給系として研究を発展させている。生化学的には、LePGT1の中の親水ループのうちNDxxDモチーフを含む保存配列、YAHQDを含む保存配列の部位特的変異から、酵素活性に必須のアミノ酸を数種類特定した。これらの内、前者がプレニル基質の結合部位、後者が芳香族基質の結合部位であるとの証明をするため、現在ミュータント酵素のKm値の比較で行っている。近い将来、基質の結合ドメインの同定ができるものと思われる。一方、酵母のオルソログCoq2のin vivoにおける機能を解析する過程で、このミトコンドリア局在の膜タンパク質を高発現させると、ユビキノンの細胞内レベルが2倍に上昇すること、またこのタンパク質を本小胞体に高発現させると、ミトコンドリア型よりもユビキノン生産の上昇に強い影響があることを明らかにした。芳香族を基質とするプレニルトランスフェラーゼは、ユビキノンや多くの植物二次代謝産物の生合成反応に関わり、重要な生理学的役割を果たしている。その分子解剖を行うモデルとして、筆者がこれまでにクローニングした、ムラサキのシコニン生合成酵素LePGT-1および-2を用いた。これらは膜蛋白質で、p-ヒドロキシ安息香酸にゲラニルジリン酸のプレニル基を転移するが、いずれも両基質に対して明確な特異性を示す。まず、両クローンの酵素化学的特性を調べたところ、前者により高い基質親和性が見られたため、こちらを変異酵素作成の母体に用いることとした。保存及び非保存配列を欠失した変異酵素を作成し、酵母の機能的発現系において活性の検定を行ったところ、保存配列のみならず、C-末端の配列が活性発現に極めて重要な役割を果たしていることが示唆された。今後は、部位特異的変異導入による活性部位の絞り込みを行う予定である。一方、本酵素の結晶化の戦略として、可溶性プレニルトランスフェラーゼであるBacillus属のFPP合成酵素を母体として、その触媒部位2箇所FARM, SARMをLePGT-1の相当部位と入れ替えたキメラを作成することとした。現在、FARMのみ、SARMのみ、及び両方をLePGT-1のアミノ酸配列と置換したコンストラクトが作成できたところである。今後活性測定へと進展させる予定である。さらにこれと並行して、大腸菌の類似酵素であるユビキノン合成酵素UBIAの大量発現の準備を行った。この酵素も膜結合性であるが、大腸菌で発現可能であることから、大量の蛋白調製に適していると考えたからである。現在、C-末端にアフィニティー精製のためのHis-tagを連結した発現コンストラクトが完成したところである。今後、N-末端にタグを付加したものを作成し、大量発現実験を行う。

本酵素の結晶化の戦略として、可溶性プレニルトランスフェラーゼであるBacillus属のFPP合成酵素を母体として、その触媒部位2箇所FARM, SARMをLePGT-1の相当部位と入れ替えたキメラを作成した。FARMのみ、SARMのみ、及び両方をLePGT-1のアミノ酸配列と置換したコンストラクトを大腸菌にて発現させた。しかしSARM部分をLePGT-1のアミノ酸配列に置換したコンストラクトでは、全くプレニルトランスフェラーゼとしての酵素活性が認められなかった。FARMのみをLePGT-1の相当アミノ酸配列と置換したものに関しては、コントロールに比べ弱いながらもFPP合成酵素活性を示した。このことから、LePGT-1のNDxxD部分がゲラニル基の認識部位であることが示唆された。一方、大腸菌のオルソログであるUBIAの大量発現を試みた。この酵素も膜結合性であるが、C-末端にアフィニティー精製のHis-tagを連結した発現コンストラクトを大腸菌にて発現させてみた。しかしながら、形質転換体において明確な酵素活性を得るには至らなかった。並行して、酵母における内在性オルソログCoq2についても同様の検討を行った。Coq2遺伝子を構成的発現プロモータPMA1にて強制発現させたところ、形質転換体で高い酵素活性が認められ、活性を持った蛋白質として大量に発現可能であることが認められた。この発現レベルが、結晶化に足るものであるかは検討中であるが、少なくとも活性ドメインの絞り込みを行うための発現系は構築できた。さらに、この酵素がユビキノン生合成酵素であることから、形質転換酵母のユビキノン量を測定したところ、野生株に比べ、最高で3倍のユビキノンの蓄積を認めた。さらにこの発現コンストラクトを植物用に改変してタバコに導入したところ、同様にユビキノンレベルが2倍にまで上昇することを見出した。芳香族をアクセプタとするプレニルトランスフェラーゼは細菌から哺乳類まで広く分布し、電子伝達に必須なキノン類や多くの植物二次代謝産物の生合成において重要な役割を果たしている。しかし本酵素ファミリーは膜結合性であり、その解析が遅れてきた。本研究では、p-ヒドロキシ安息香酸:プレニルトランスフェラーゼをモデルとして、ナフトキノンのシコニンとベンゾキノンのユビキノン生合成に関わる二つの遺伝子LePGTおよびCoq2を取り上げ、その生化学的、酵素化学的性質を分子レベルで解明することを目的とした。本年度は、昆虫の培養細胞を用いた系でムラサキのLePGT1を大量発現させることに成功した。この酵素は9回の膜貫通ドメインを持っているが、C-末端にHis-tagを付けることで活性に影響がないことを確認の後、Sf9の膜画分からデオキシコール酸で効率良く可溶化し、Ni-columnでアフィニティー精製し、単一のバンドとしてLePGT1を単離するプロトコールを確立した。これを結晶化のためのタンパク質供給系として研究を発展させている。生化学的には、LePGT1の中の親水ループのうちNDxxDモチーフを含む保存配列、YAHQDを含む保存配列の部位特的変異から、酵素活性に必須のアミノ酸を数種類特定した。
スーパーコイル形成による転写制御機構

われわれは,カイコ絹糸腺抽出液中にDNAをスーパーコイル化するジャイレース様活性を検出し,鋳型DNAのスーパーコイル形成による転写の活性化を見いだしてきた.このスーパーコイル形成による転写活性化の機構を調べる目的で,フィブロイン遺伝子の転写を1.0.025%Sarkosylで阻止される転写開始複合体形成, 2.0.05%Sarkosylで阻止される開始複合体から伸長複合体への変換, 3.0.05%Sarkosylに抵抗性なその後RNA鎖伸長反応の3過程に分けて解析した.その結果,伸長複合体への変換(素過程2)とその後のRNA鎖伸長反応(素過程3)は速やかな反応で,鋳型DNAのスーパーコイル形成によって影響う受けないのに対し,開始複合体形成(素過程1)は転写の律速段階であり, DNAのスーパーコイル形成により著しく促進されることが判明した. DNAをスーパーコイル化するジャイレース様活性は, DNAトポイソメラーゼIIとスーパーコイル化因子から成っているため,トポイソメラーゼIIの特異的阻害剤であるVP16によって阻害される.そこでVP16が転写に及ぼす効果を調べたところ,スーパーコイル形成の阻害にともなって閉環状DNA上での開始複合体形成が抑えられるが,素過程2と3には影響がみられなかった.以上の結果から,鋳型DNAのスーパーコイル形成によって開始複合体形成が促進され,転写が活性化されるという機構が明らかとなった.今後は,開始複合体形成にあずかる転写因子(TFIIA.TFIIB.TFIID.TFIIE)とRNAポリメラーゼIIを分画し,これらのうちどの因子がスーパーコイル化したDNAに高い親和性をもっているかについて調べる予定である.われわれは,カイコ絹糸腺抽出液中にDNAをスーパーコイル化するジャイレース様活性を検出し,鋳型DNAのスーパーコイル形成による転写の活性化を見いだしてきた.このスーパーコイル形成による転写活性化の機構を調べる目的で,フィブロイン遺伝子の転写を1.0.025%Sarkosylで阻止される転写開始複合体形成, 2.0.05%Sarkosylで阻止される開始複合体から伸長複合体への変換, 3.0.05%Sarkosylに抵抗性なその後RNA鎖伸長反応の3過程に分けて解析した.その結果,伸長複合体への変換(素過程2)とその後のRNA鎖伸長反応(素過程3)は速やかな反応で,鋳型DNAのスーパーコイル形成によって影響う受けないのに対し,開始複合体形成(素過程1)は転写の律速段階であり, DNAのスーパーコイル形成により著しく促進されることが判明した. DNAをスーパーコイル化するジャイレース様活性は, DNAトポイソメラーゼIIとスーパーコイル化因子から成っているため,トポイソメラーゼIIの特異的阻害剤であるVP16によって阻害される.そこでVP16が転写に及ぼす効果を調べたところ,スーパーコイル形成の阻害にともなって閉環状DNA上での開始複合体形成が抑えられるが,素過程2と3には影響がみられなかった.以上の結果から,鋳型DNAのスーパーコイル形成によって開始複合体形成が促進され,転写が活性化されるという機構が明らかとなった.今後は,開始複合体形成にあずかる転写因子(TFIIA.TFIIB.TFIID.TFIIE)とRNAポリメラーゼIIを分画し,これらのうちどの因子がスーパーコイル化したDNAに高い親和性をもっているかについて調べる予定である.
無神論イデオロギーから呪術・宗教信仰へ-ソ連崩壊とロシア人に関する民族誌的研究-

本研究は、ソ連崩壊後のロシアにおける宗教をめぐる状況を民族誌的に記述することを目的とするものである。前年度の半年間のフィールドワークに引き続き、ロシア連邦カレリア共和国の一村落及びその周辺地城で、さらに半年間のコミュニティ調査を行った。主な調査項目は以下のとおりである。(1)宗教復興:現地の伝統宗教であるロシア正教会、ソ連政権を承認しなかったカタコンベ正教会、隣国フィンランドの宣教師が布教するルター派教会、セクトと非難される「エホバの証人」などの復興・布教状況、及び競合・共生状況について、資料収集を行った。(2)資本主義化経験:計画経済によって保護されていた村が、ソ連崩壊後、いかに世界経済の渦に巻き込まれて貧困化し、その結果どのような社会問題が生じたのかについて、資料収集を行った。村人にとって資本主義化は、見知らぬ他者による経済的・精神的侵略として経験されている。このテーマの一環として、東北大学内の共同研究「旧ソ連を中心とするポスト社会主義世界におけるマイノリティ・ビジネスの展開と私的所有観生成についての学際的研究」において、2007年1月に「現代カレリアの村落における生活戦略」と題した研究発表を行った。(3)ナショナリズム:カレリア共和国行われている「民族の混生林」とよばれる民族政策の方針と適用の実態について、資料収集を行った。調査を終えて間もないため、研究成果は未刊行だが、以下の3つのテーマを中心に、今後調査資料の分析を行う予定である。また今年度は、2005年に学位授与された博士論文「ポスト社会主義ロシアにおける呪術の復興」の出版にむけての加筆作業も行った。本研究は、ソ連邦崩壊後のロシアにおける呪術・信仰実践を民族誌的に記述することを目的とするものである。2004年度は、ソ連崩壊後に書店で大量に販売されるようになった実用呪術書、呪術の話題が取り上げられている新聞などを集中的に収集した。このようなマスメディアを通した語りに加え、パーソナル・ヒストリー、村落部における語り、都市部における語りなどを資料として、ポスト社会主義ロシアにおける呪術の現状分析を行なった。ロシア社会はソ連時代、あるいはそれ以前に行なわれた近代化政策・無神論政策により、「呪術は迷信である」という言説を誰もが知る社会である。このような社会において、呪術の「伝統」がいかに創り上げられ、いかなる理由付けによってリアリティを持ったものとして人々に受け入れられるようになるのか、呪術知識がどのように広まっていくのか、呪術の復興が現代ロシアの社会的コンテキストとどう関わるのかという点に主眼を置いて記述を行なった。上記と並行して、ソ連時代、特に革命期から1940年代におけるフォークロアの政治的利用に関する文献資料の収集にも努めた。当時フォークロアは、階級闘争、反宗教政策、コルホーズ化運動、工業化、突撃作業運動など、社会主義建設を鼓舞するための道具として積極的に利用された。時には政治的プロパガンダに供するために、フォークロアの人為的改作あるいは創造も行なわれた。このような事実の詳細な把握は、ソ連時代に破壊された伝統文化を復活させようという現在の動きの背景を理解する上で欠かせないものとなるはずである。平成17年度は、(旧)社会主義国および社会主義的な理念に基づいた運動を研究対象としてフィールドワークを行なっている研究者と共に、日本文化人類学会において「ポスト・ユートピアの民族誌」と題する分科会を行った。ここでは、ユートピアや社会主義思想のような近代的な社会正義の夢と、それに基づいて編成された社会をどのように民族誌として記述するかについての議論を行った。分科会の成果は、『ポスト・ユートピアの民族誌』(2006年)にまとめられ出版されている。さらに本年度の後半は、ロシア連邦カレリア共和国の一村落において、約6ヶ月間のフィールドワークを行なった。調査の主な目的は、ソ連崩壊後のロシア正教の復興状況、及び外国からの各種宗教の布教状況を把握することにあった。その結果、経済的困難によってロシア正教の復興が遅れている一方で、フィンランド・ルーテル派教会が活発な布教活動を展開していること、現地のロシア正教徒がルーテル派教会の礼拝に頻繁に参加するという特異な現象が観察されることが明らかになった。このような現象を多角的に理解するために、今回の調査では、現地の日常生活に見られる隣国フィンランドとの関係についての記述も合わせて行った。その具体的な内容は、ソ連崩壊後の経済状態の悪化と90年代初頭から始まったフィンランド人による人道支援、フィンランドへの進学と出稼ぎ、フィンランド教育省の支援に基づくカレリア語・フィンランド語教育の実態などである。

村人にとって資本主義化は、見知らぬ他者による経済的・精神的侵略として経験されている。このテーマの一環として、東北大学内の共同研究「旧ソ連を中心とするポスト社会主義世界におけるマイノリティ・ビジネスの展開と私的所有観生成についての学際的研究」において、2007年1月に「現代カレリアの村落における生活戦略」と題した研究発表を行った。(3)ナショナリズム:カレリア共和国行われている「民族の混生林」とよばれる民族政策の方針と適用の実態について、資料収集を行った。調査を終えて間もないため、研究成果は未刊行だが、以下の3つのテーマを中心に、今後調査資料の分析を行う予定である。また今年度は、2005年に学位授与された博士論文「ポスト社会主義ロシアにおける呪術の復興」の出版にむけての加筆作業も行った。
中海における海藻類の刈り取りが底生生物群集および藻場生物群集に及ぼす影響

【オゴノリ類の分布および現存量の把握】2018年9月、12月、2019年3月に江島と大根島の周囲を魚群探知機を使って調査を実施した。次項で測定したオゴノリ類の群落の高さと現存量の変化は、魚群探知機による現存量の経時変化の傾向と整合していた。【オゴノリ類と底生生物群集のモニタリング】調査を2018-04-23から2018-11-12の間に実施した。試料の処理と分析が一部しか終えていない。2017年は夏から秋にかけてオゴノリ類の現存量は増加したが、2018年においては春から夏にかけて減少し、秋にあまり増加しなかった。処理と分析が終了した試料(2018-04-23)について底生生物群集の解析を行った。2017年の結果と同様に、ホトトギスガイが優占種である場合、多様度指数H'が低かった。2018年4月における底生生物群集の種類数は、2017年の結果より多い傾向が見られた。【オゴノリ類の存在が底生生物群集に及ぼす影響】本実験は、繁茂したオゴノリ類がアサリの生存と移動へ及ぼす影響を明らかにすることを目的とした。オゴノリ類または水流の有無によって底質のORP、pH、アサリの生存率に差異が生じるか野外実験を行った。また、異なる水温条件の下、オゴノリ類の有無によりアサリの移動行動が変化するかを調べる室内実験を行った。野外実験の結果、水流の有無に関わらず、オゴノリ類を入れた区においてORPが低下する傾向があった。室内実験ではアサリの移動行動は見られなかった。【懸濁堆積物の安定同位体比測定】2017年度に採取したオゴノリ類の藻上の懸濁堆積物(冷凍保存中)の炭素および窒素安定同位体比を測定した。炭素安定同位体比(δ13C ‰VPDB)の平均値と標準偏差は-17.4±1.4であった。窒素安定同位体比(δ15N ‰ATM)の平均値と標準偏差は6.4±0.6であった。本研究は科研費の前年度より調査を開始し、フィールドにおける地点の特徴や調査方法の修正を重ねてきている。科研費の申請以前よりデータの収集をした上で、申請書に研究計画を記載しているため、全体的な方向性は予定通りの進捗状況と言える。一方で、後述するように、オゴノリ類の現存量の年変動とオゴノリ類の刈り取り操作の困難さが課題であるため、これらに対応した研究手法を取り入れていく必要がある。本年度までの結果を踏まえると課題は大きく分けて2つある。1点目はオゴノリ類の現存量の年変動の大きさである。本研究を開始した2017年(科研費の前年)は、調査地に比較的オゴノリ類の繁茂が見られたが、2018年は2017年と比較してオゴノリ類の現存量が小さかった。最近の中海においてオゴノリ類の刈り取りが始まった2011年以降、刈り取り量から推定される現存量も年によって、また場所によって異なっていた。このような汽水域における生物量の年変動は、比較的普通の状況であるが、その原因は分かっていないこと、そして本研究を進める上で年変動の要因をどのように解析するか注意が必要である。2点目はオゴノリ類の刈り取りの有無によって底生生物への影響を野外実験で検証する際、オゴノリ類の刈り取りの操作を的確かつ妥当に実施できるかどうかという問題がある。2年間ともこの操作が難しく失敗したため、2019年からは屋外にある掛け流し水槽を利用して、オゴノリ類を付加する区とオゴノリ類を付加しない区を設定し、底生生物への影響を検出できるような実験デザインを検討する。

野外実験の結果、水流の有無に関わらず、オゴノリ類を入れた区においてORPが低下する傾向があった。室内実験ではアサリの移動行動は見られなかった。【懸濁堆積物の安定同位体比測定】2017年度に採取したオゴノリ類の藻上の懸濁堆積物(冷凍保存中)の炭素および窒素安定同位体比を測定した。炭素安定同位体比(δ13C ‰VPDB)の平均値と標準偏差は-17.4±1.4であった。窒素安定同位体比(δ15N ‰ATM)の平均値と標準偏差は6.4±0.6であった。本研究は科研費の前年度より調査を開始し、フィールドにおける地点の特徴や調査方法の修正を重ねてきている。科研費の申請以前よりデータの収集をした上で、申請書に研究計画を記載しているため、全体的な方向性は予定通りの進捗状況と言える。一方で、後述するように、オゴノリ類の現存量の年変動とオゴノリ類の刈り取り操作の困難さが課題であるため、これらに対応した研究手法を取り入れていく必要がある。本年度までの結果を踏まえると課題は大きく分けて2つある。1点目はオゴノリ類の現存量の年変動の大きさである。本研究を開始した2017年(科研費の前年)は、調査地に比較的オゴノリ類の繁茂が見られたが、2018年は2017年と比較してオゴノリ類の現存量が小さかった。最近の中海においてオゴノリ類の刈り取りが始まった2011年以降、刈り取り量から推定される現存量も年によって、また場所によって異なっていた。このような汽水域における生物量の年変動は、比較的普通の状況であるが、その原因は分かっていないこと、そして本研究を進める上で年変動の要因をどのように解析するか注意が必要である。2点目はオゴノリ類の刈り取りの有無によって底生生物への影響を野外実験で検証する際、オゴノリ類の刈り取りの操作を的確かつ妥当に実施できるかどうかという問題がある。2年間ともこの操作が難しく失敗したため、2019年からは屋外にある掛け流し水槽を利用して、オゴノリ類を付加する区とオゴノリ類を付加しない区を設定し、底生生物への影響を検出できるような実験デザインを検討する。備品を購入して金額を入力した際に、少ない金額で入力したため、その差額が今年度の余りとして次年度に繰り越すこととなった。
中性子星観測から迫る原子核飽和パラメータの制限

原子核の飽和性のため、地上原子核実験で得られる情報は基本的に飽和密度付近のものに限られる。また、標準核密度を優に超える中性子星物質に対する状態方程式は、理論的にはいくつも提唱されているが未だ決まっておらず、中性子星の詳細な構造も不確定である。そのため、中性子星の観測はこのような高密度領域における物理を探る上で非常に有益である。地上実験では原子核飽和パラメータに制限をある程度与えることができるため、その範囲で低密度側における状態方程式を記述することができる。実際、中心密度が飽和密度の2倍程度までであれば、中性子星の半径や質量をうまく飽和パラメータで記述できることがわかっている。一方、高密度側の状態方程式は実験的な制限はないが、音速という物理量が一つの重要なパラメータとなる。理論的には、音速は光速を超えないという制限がある一方、安定性からは音速は非負である必要がある。また、原子核物理に於いて高密度における音速は光速を3の平方根で割ったものを越えないという推論がある。そこで、低密度側を原子核飽和パラメータで、高密度側を最大音速でパラメータ化した状態方程式を用いて中性子星の構造を解析したところ、中性子星の最大質量を原子核飽和パラメータと高密度領域の最大音速でうまく表すことに成功した。現在、観測されている中性子星の最大質量として、(2.74±0.21)太陽質量が正しいとすると、現在の原子核飽和パラメータの制限に於いては高密度領域の最大音速は少なくとも光速の75%以上でなければならないことになる。今後、より重い中性子星の観測を通して、高密度領域における最大音速により厳しい制限を与えることができ、その結果、高密度における状態方程式にも制限を与えることにつながる。28年度が最終年度であるため、記入しない。中性子星の表面近くのクラストと呼ばれる領域は、標準的な質量の中性子星では星半径のせいぜい1割程度しかない。しかし、クラストの最深部での密度はおよそ原子核飽和密度となることが理論的に予想されているため、この薄いクラストでの現象を観測することで、地球上での原子核実験から得られる情報とは質の異なる制限が得られると期待される。そこで、我々は巨大フレア現象の減衰過程で発見された準周期的振動に着目している。巨大フレア現象は軟γ線リピーターで観測されているが、その中心天体は強磁場中性子星と考えられる。そのため、発見された準周期的振動も中心天体の振動に強く依存すると思われる。特に、低い振動数を説明する方法は限られており、そのうちの最もシンプルなものとしてクラストにおけるズレ振動がある。これまで、我々は観測された準周期的振動数をクラスト振動と同定することで原子核飽和パラメータへの制限を試みてきた。これに対して、同じ天体から新たな準周期的振動数が最近発見された。そこで、これまでに観測された準周期的振動を含む、観測された全ての振動数の理論的説明に取り組んだ。この結果、クラスト振動を用いたこれまでの枠組みで観測された準周期的振動を説明することができることがわかった。これにより、軟γ線リピーターで観測される準周期的振動の起源としてクラスト振動が有力であることが示せた。軟γ線リピーターからの準周期的振動を理論的に説明するために、我々は中性子星のクラスト振動に着目してる。磁場の効果を無視する限りにおいては、電子遮蔽の効果を取り入れた可能な限り現実的なモデルで解析を行っている。クラストとコア領域の境界には非一様原子核構造の存在が理論的に示唆されているが、その効果を取り入れた解析を今後行っていくことで、原子核飽和パラメータへのさらなる制限ができるかもしれない。中性子星の構造において、表面付近の固体層(クラスト)の大部分の領域は球形原子核が体心立法格子を組んでいると考えられている。しかし、クラストの最深部では非球形の原子核構造(パスタ構造)が出現すると理論的には予想されている。

このようなパスタ構造の効果はこれまで無視してきたが、より現実的な中性子星モデルを考える上ではパスタ構造の影響も無視できない。特に、ズレ振動の高調波はクラストの厚さに依存することが知られているため、パスタ層の存在は高調波に強く現れるかもしれない。まずは、これまで行ってきた球形原子核での解析と取り扱いが似ていると考えられる球形空孔(バブル)領域に関するズレ振動に着目するつもりである。さらに、非球形原子核におけるズレ振動の解析においては、そのような形状におけるズレ弾性率を導出する必要がある。その後に、パスタ構造の効果を取り入れたクラスト振動の解析をすることで、原子核飽和パラメータへの制限に迫る。28年度が最終年度であるため、記入しない。