hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
管内で加速する新しいレーザー推進法に関する基礎研究

本年度の計画として、昨年までのレーザー駆動管内加速装置の試作、インパルス、圧力測定実験の基礎データ取得の実験を基に、垂直打上実験とその詳細な推進性能データを取得する予定であったが、平成13年7月31日付けで基盤研究(S)の内定によりこの課題を辞退することとなった。しかし、それまでの研究成果で本装置の作動が実際に可能であったことを実証することができ、さらに数値シュミレーションのための基礎データを取得することで、数値シュミレーションによる加速機構のより詳細なプロセスを明らかにすることができた。特に、管内に封入する作動気体の化学種や充墳圧力を変えることによって推進性能を制御できる点、管内での閉じ込め効果による性能向上、出口側からレーザー光を入射させる3点は、本研究のとくにアピールできる点であり、研究成果を外国の学会で発表し、本装置のオリジナリティーと実際に得られた推進性能について高い評価を得ている。この基礎研究は、将来の宇宙輸送システムに抜本的な改革をもたらす可能性を持っている。現在のロケットシステムは、ロケット本体に推進剤、酸化剤を搭載するため、特に打上げ時には、上空で使用する燃料/酸化剤を加速するために推力を出さねばならないというジレンマがある。これに対して、本研究のシステムは、作動気体は予め管内に封入しておくため、打ち上げコストを大幅に(1/101/100)に削減できる可能性がある。また、飛行体の姿勢制御不要、レーザーに追尾機能搭載不要、レーザー光による周辺への危険性がなく、大気汚染、騒音の問題もない。近い将来、太陽光発電衛星からのレーザー光を利用した直接打上システム、軌道上での運動量発生システム、宇宙エレベータなどての実用展開の可能性も期待できる。これら基礎研究成果は、上記基礎研究(S)の研究課題に引き継がれ、実用展開を視野に入れたより高度な基礎研究に活用される見通しである。将来の航空宇宙推進システムへの利用を目指して国内で初めて箔などの可変形物体でない固定構造物をレーザー推進システムにて打ち上げることに成功した。この装置は最高5J/pulse、100Hzの性能を有する高繰り返しパルス炭酸ガスTEAレーザーと本研究で独自に開発したLITA(Laser-driven In-Tube Accelerator、レーザー駆動管内加速装置)を組み合わせて達成されたものである。LITAは他のレーザー推進装置と違いプロジェクタイルを加速管内で加速するため作動気体としてより適当な化学種を用いることができなおかつその圧力を高くすることで推進性能を向上させることが可能である。実用面ではレーザー光追尾が不要であること、何らかの不具合が起こっても外部に被害を与える可能性が極めて低いこと、作動気体を含めて完全に再使用可能なシステムであることなど大きな特長を有する。初年度の平成12年度はこのようなシステムの作動を実証し基本的な推進性能データを取得することを目標としてきたが予定を上回るような成果を得ることができた。まずLITA設計の最重要要素であるプロジェクタイルについて加速管出口からレーザー光を入射し、センターボディー、外部壁で反射したあと背後で集光する光学形状を解析的に設計する方法を確立した。また外周にシュラウドを付けることによって管内での実効摩擦係数が低減できることが分った。推進性能の測定法として振り子による単インパルスの測定、微小空気浮上力による低摩擦軌道上を運動させることによる連続パルス加速度測定装置を開発した。単パルス測定実験では大気空気中にて最高73N/MJの運動量結合係数が得られ連続パルス作動実験でもほぼ等しい結果が得られた。さらに加速管内に9気圧のアルゴンを充填し正味入力4J/pulse、50Hzにて3グラムのプロジェクタイルを垂直に打ち上げることに成功した。
数学的言語に依存しない思考活動をベースにした算数・数学の授業に関する研究

I.前年度までの研究成果の整理とそれを踏まえた学習指導方法改善の研究触覚情報と視覚情報に基づく思考と視覚情報に基づく思考の結合を求める算数・数学の授業の展開原理とその評価法について研究し,その成果を2005年度数学教育学会春季年会及び秋季年会において発表した.2.本研究の成果と過去二十数年に亘る研究成果の結合-博士論文の作成-本研究は,研究代表者が過去に二十数年に亘って継続して来た"幅広い習熟度の差を許容する研究"の成果を踏まえて展開されて来たもので,それらの成果はその都度国内及び外国の学術誌に発表して来た.本年度は,そうした過去三十年の長きに亘って行われてきた研究の成果を体系的に論文『図形指導における論理構成活動の原理に関する研究-推論の"表現フレーム"を使って複数の論理の流れを同時に構成していく幾何の授業原理-』にまとめることが出来た.そして,それによって,平成17年12月,神戸大学より博士(学術)の学位が授与された.I.前年度までの研究成果の整理とそれを踏まえた学習指導方法改善の研究触覚情報と視覚情報に基づく思考と視覚情報に基づく思考の結合を求める算数・数学の授業の展開原理とその評価法について研究し,その成果を2005年度数学教育学会春季年会及び秋季年会において発表した.2.本研究の成果と過去二十数年に亘る研究成果の結合-博士論文の作成-本研究は,研究代表者が過去に二十数年に亘って継続して来た"幅広い習熟度の差を許容する研究"の成果を踏まえて展開されて来たもので,それらの成果はその都度国内及び外国の学術誌に発表して来た.本年度は,そうした過去三十年の長きに亘って行われてきた研究の成果を体系的に論文『図形指導における論理構成活動の原理に関する研究-推論の"表現フレーム"を使って複数の論理の流れを同時に構成していく幾何の授業原理-』にまとめることが出来た.そして,それによって,平成17年12月,神戸大学より博士(学術)の学位が授与された.【求められる知識とその使い方を教える授業の改善】「学習」の過程は本来,既有の知識を使って新しい知識を"つくり上げていく"思考の過程なのである.ところが,教育現場には,学力のレベルをもっぱら知識とその運用能力のレベルと捉え,そのような学力のレベルを高めることが学習のレベルを高めることであると考えている傾向がある.そのために,既有の知識を使って新たな知識を"つくり上げていく"思考-それこそ,数学的思考の最も楽しい肝心な思考であるが-それが疎かになっているのである.数学的思考の最も楽しい部分が除かれた算数・数学の授業では"数学嫌い"が多くなり,数学的知識とその使い方を教える授業に対する興味・関心も低下していくことが避けられないであろう.実際,筆者が学校現場から受ける学習指導法改善の依頼も,その殆どが,このことへの対応を求めるものである.【本年度の研究・実践】本年度は,福井県大野市有終東小学校と坂井町丸岡中学校で,既有の知識を使って新しい知識を"つくり上げていく"算数・数学の授業の研究・実践を行うことが出来た.授業の研究領域は,5年生の「立体の学習」と中学校1年の「立体の学習」であるが,両方の授業で授業のベースになっているのは次のような活動である.(1)学習内容を理解したり,自己活動として学習内容を"つくり上げていく"ために必要不可欠な"イメージ"を数学的言語に依存しない"触覚情報"に基づく思考活動を採り入れた学習活動(2)目に見える手作業と"触覚"が頼りの手作業との結合によって,思考の対象を"つくり上げていく"活動(3)(1)(2)の活動を言語で表現する活動最も注目すべき本年の最大の成果は,上記の数学的言語に依存しない思考活動は,小学校の5年でも,中学校1年でも長期間に亘り,すべての子ども達が高い興味・関心を示しながら真剣にとり組むことがわかって来たことである.数学的な論理の構成能力の育成は数学教育の最重要目標の一つであることから,子ども達を数学者と質的に同じような立場において数学的論理構成能力の育成を図ることが,数学学習の基本・本質であると言われて来た.しかし,Polya(米国)や,C.Gattegno(英国),H.Freudenthal(オランダ)等,数学者達の数学的論理構成活動に関する提言を受けて試みられて来たさまざまな授業の殆どが,数学学習の基本・本質を踏まえた授業ではなかった.数学者から示されたある数学者の数学論理構成活動と同じ活動をクラスの子ども達一人一人に実行させるような授業こそ,数学学習の基本を踏まえた授業であると考えて来たからである.多くの人達が,数学者の共同による論理構成活動に目を向けて来なかったのである.クラスの子ども達にある一人の数学者の論理構成活動をさせることと,子ども達一人一人を数学者と同じような立場に置くこととは違うのである.数学者の共同による論理構成活動を明確にし,その活動の場を保証しなければ,子ども達一人一人が独立した数学者のようには振る舞えないのである.以下に示す本年度の研究成果(1)(3)の源はすべて,このことに気付いたことにあると言って良いであろう.(1)数学者の共同による論理構成活動と同じ「枠組み」をもつ算数・数学の授業は"遅れがちな子"や"進んでいる子"ら習熟度の差が学習活動の障害にならないことがわかった.

(2)数学者の共同による論理構成活動と同じ「枠組み」をもつ算数・数学の授業では,子ども達一人一人が独立した数学者と似たような立場に置かれるということがわかった.(3)数学者の共同による論理構成活動と同じ「枠組み」をもつ算数・数学の授業は,数学学習の基本・本質を踏まえた授業になっていることがわかった.数学者は集団として(各人が意識する・意識しないに拘わらず)共同で複数の論理の流れを同時に構成しながら今日の壮大な論理体系を構築してきた.それ故に,HFreudenthal(オランダ)が1980年に提起した"数学教育の大問題"の求めている授業も,子ども達が集団として複数の論理の流れを同時に構成していくような授業になっていなければならないと考えられる.このことに注目して行われた本研究の本年度における主たる研究の成果は,次の[I],[II]に要約することができる.[I]大野市有終西小学校における授業実践とその成果を踏まえた,次の(1)(2)を満たすような算数・数学の授業原理の確立(1)数学的言語に依存しない思考活動と数学的言語に依存する思考活動が互いに他を高め合う.(2)子ども達が個人・共同で複数の論理の流れを同時に構成していく.上記の授業で行われる学習活動は,数学的言語に依存しない思考活動として触覚情報に基づく思考を行い,数学的言語に依存する視覚情報に基づく思考との結合を行う活動である.その活動は,子ども達が頭の「中」と「外」で複数の論理の流れを同時に構成ししていくことが求められる活動になっている.[II]論理構成活動を困難にする原因の解明子ども達が自らの手で論理の流れを構成していく5段階から成る活動の流れを,思考活動の"表現フレーム"を使って表現し,その流れの中に,従来より行われて来たさまざまな算数・数学の授業における論理構成活動を投影させたところ,どの論理構成活動にも5段階の中の幾つかの段階が欠落していることがわかって来た.このことが,数学的論理構成活動を困難にしていたと考えられる.
惑星形成理論の大転換:スノーライン惑星形成モデルが生み出す惑星系の多様性

惑星の前段階である原始惑星が原始惑星系円盤の特定の場所でのみ形成された場合に,木星が形成される時間を調べた.その結果,原始惑星の形成場所が広い場合と比べて,かなり短い時間で木星が形成されることが分かった.原始惑星系円盤の寿命程度で木星型惑星のコアが形成されるため,ガスが主成分である木星の特徴を説明できる.また,先行研究と比べて異なる場所で木星が形成されることも明らかとなった.様々なパラメータ依存性を調査した.ガス面密度分布におけるピークの値が,臨界値を越えないと木星が形成されないことも分かった.本年度は, N体シミュレーションで広く使われている,Mercury6 code(Chambers,1999)を用いて数値計算を行った.原始惑星系円盤中の特定の領域でのみ原始惑星が形成されるというシナリオに基づきN体シミュレーションを行った.円盤のガス分布はSandor et al.(2011)のものを使用した.この先行研究では,木星型惑星が一つだけ,40万年程度の時間スケールで形成される,という結果が得られている.しかし使用されている式が一部正しくないものがあったため,正しい式を用いて計算を行った.さらに,100回ものシミュレーションを行うことで,結果の統計的な議論も可能となった.その結果,木星型惑星は二つ形成されることが明らかとなった.形成の時間スケールは200万年程度となった.これは,式を正しくした結果として,軌道散乱がもとに戻る時間が長くなったためである.形成時間は長くなったものの,原始惑星系円盤の寿命よりは十分短い.さらに,形成場所も先行研究とは異なることがわかった.これも式を変更した結果である.軌道散乱されている間に,よりトルクが大きい領域に原始惑星がトラップされるためであることがわかった.このシミュレーション結果から,最終的な惑星の配置は初期の原始惑星形成領域の場所とは一般的には異なることが示された.ガス面密度分布と温度分布に起因するトルク分布が最終的な惑星系の配置に大きな影響を与えるということが初めて明らかとなった.今後はトルク分布を様々に変化させて,惑星系の配置との相関を明らかにしたい.この研究成果はAstrophysical Journalに投稿した.デッドゾーン外縁と内縁では局所的にガスが集中し,ガスの量(面密度)が増大する.面密度にピークがあると,トルクが作用することによりその付近に原始惑星が集中する.このように面密度分布にピークが存在し,局所的に原始惑星が形成される原始惑星系円盤において,木星型惑星のコアがどの程度の時間でどの程度の質量まで成長するのかを数値シミュレーションにより調べた.前年度は,先行研究と同じ条件でシミュレーションを行い,先行研究でなされた間違った仮定を修正すると,木星型惑星コアの形成時間が100万年程度と長くなることを明らかにした.続けて今年度は,面密度分布のピークの高さを変化させ,結果として形成されるコアの質量がどう変化するのかを明らかにした.研究の結果,ピークの高さの対数にほぼ比例して質量が変化することが分かった.このことが意味することは,原始惑星系を作るガス円盤の進化と木星型惑星コアの形成とは相互に関連しているということである.ピークが高ければより大質量の木星型惑星コアが形成されることになる.一方でガス面密度分布は,円盤の粘性によって時間と共に進化する.そこで次に,ガス面密度分布の進化を同時に解くことを試みた.デッドゾーン内で粘性を低下させ,その粘性分布によりガス面密度分布が時間進化する様子を解き,そこから原始惑星に働く力を求め,木星型惑星コアの形成シミュレーションを行った.その結果,10地球質量程度の重い天体はデッドゾーン内縁付近に形成されることが分かった.この結果は,デッドゾーンの存在が木星の形成に大きな影響を与えることを示している.ガス面密度分布の時間進化は乱流粘性の強さに依存している.このため,乱流粘性パラメータを変化させてガス面密度分布の時間進化をした上で原始惑星にかかるトルクを算出し,木星型惑星コア形成にどのような影響があるのかを調べた.その結果,木星型惑星コアがもっとも効率的に形成される粘性パラメータがあることが明らかとなった.粘性パラメータが0.001程度の場合,50回のシミュレーションの内40回において10地球質量以上のコアが形成された.始めはデッドゾーン外縁部に存在していた原始惑星がデッドゾーン内縁に落下,そこで効率よく成長することでコアが形成された.これよりも粘性パラメータが大きくなると,デッドゾーン外縁部における平衡半径が素早く消滅し,原始惑星が内側にすべて落下する.そこでコアが形成される場合もあるが,多くのシミュレーションにおいて原始惑星は中心星まで落下するか,系外に散乱されてしまった.一方で粘性パラメータが小さくなると,ガス面密度分布の時間進化が遅くなる.そのためデッドゾーン外縁部において原始惑星がとどまってしまい,デッドゾーン内縁部に落下する質量が低下してしまう.粘性パラメータが非常に小さくなると,デッドゾーン内縁部よりさらに内側における落下タイムスケールが短くなり,中心星へ落下する質量が増加してしまう.

これらのことから,木星型惑星が形成されるために丁度良い粘性パラメータがあることが明らかとなった.系外惑星が高頻度で発見されていることから,原始惑星系円盤の粘性の強さにはそれほどバリエーションが無く,木星型惑星が形成されやすい0.001程度であることが示唆される.本研究課題における最重要な点はすでに初年度に明らかとなったので,現在は様々な状況を想定した上で多くのシミュレーションを行なっている.結果として,どのような場合でも木星型惑星のコアはデッドゾーン内側で形成されることが確認されている.本年度においてはさらに,原始惑星系円盤の粘性パラメータとコア形成とのつながりを明らかにすることができた.申請者のこれまでの研究成果から,原始惑星系円盤のある特定の領域で微惑星および原始惑星が形成される可能性があることが明らかとなった.特定の領域でのみ原始惑星が形成された場合に,最終的にできる惑星系はどのようなものになるか?特に,木星型惑星のコアがどこで形成されるのか?を焦点に研究を行なった.原始惑星系円盤の特定の領域で原始惑星が形成されたとし,その後の進化を数値シミュレーションにより調べた.その結果,専攻研究で示されていた結果よりも一桁ほど時間がかかって木星型惑星のコアが形成され,さらに形成場所も異なることが明らかとなった.結果として,形成時間は原始惑星系円盤の寿命と同程度となった.ここから更に様々な場合を想定して数値シミュレーションを行なった.原始惑星系円盤のガスの量を変化させてシミュレーションを行い,木星型惑星のコアが形成されるために必要なガスの量を明らかにした.さらに,ガスの量が粘性により進化することも考慮してシミュレーションを行なった.粘性進化の時間スケールの大小によって,木星型惑星のコアの形成が大きく変化することが分かった.時間スケールが短いと,木星型惑星のコアが集積する領域が消滅し,別の場所でコアが形成されることが分かった.以上の結果から,木星型惑星のコアが形成されるための条件を制約することができた.これらの結果を論文としてまとめ,Sirono, S., Katayama, M. "Formation of Cores of Giant Planets at Convergence Zones of Planetary Migration", Astrophys. J. 830, 65 (2016)として出版した.惑星の前段階である原始惑星が原始惑星系円盤の特定の場所でのみ形成された場合に,木星が形成される時間を調べた.その結果,原始惑星の形成場所が広い場合と比べて,かなり短い時間で木星が形成されることが分かった.原始惑星系円盤の寿命程度で木星型惑星のコアが形成されるため,ガスが主成分である木星の特徴を説明できる.また,先行研究と比べて異なる場所で木星が形成されることも明らかとなった.様々なパラメータ依存性を調査した.ガス面密度分布におけるピークの値が,臨界値を越えないと木星が形成されないことも分かった.この研究課題の大きな目標である,「特定の領域で原始惑星が形成されたらどのような惑星系が形成されるか?」の半分はすでに達成されている.それは,特定の領域で原始惑星が形成されたとしても,ガス円盤から受ける力によってその後の進化が大きく変わることが本研究課題によりすでに示されたからである.そこで現在はガス円盤の進化と木星型惑星のコアの形成の関係を調べている.よって,当初設定した目的に対してはおおむね順調に研究は進行している.
チベット空気シャワー観測装置による宇宙線加速と高エネルギーガンマ線放射天体の研究

チベット空気シャワーアレイによる1999年11月から2008年12月の観測(実観測時間1916日)で得られたデータを用いて、multi-TeV領域において宇宙線の異方性の解析を行った。太陽時では、12TeV-70TeVのエネルギーにおいて、地球の公転運動に起因する「Compton-Getting(CG)異方性」を検出し、その振幅から宇宙線エネルギースペクトルの冪を算出する新しい方法を提案した。恒星時では、赤経150°から240°付近に広がる宇宙線強度の欠損の時間変動を4.4TeV、6.2TeV、11TeVにおいて調べ、20002008年の期間で安定していることを示した。同じく恒星時において、4TeV-30TeVで宇宙線異方性の二次元(赤経赤緯)マップを測定し、マップが太陽系をとりまく数pcスケールの星間空間で作られる成分と、太陽圏尾部内の太陽系近傍数100AUで作られる成分の重ねあわせで解釈できることを示した。この二次元マップ解析でなされた宇宙線異方性の解釈および導出された物理量は、将来の実験による追証、詳細なシミュレーション、さらなる理論的考察を促し、太陽圏とその周辺の星間空間に関するより深い理解へとつながるものであると期待される。以上の研究結果を博士論文としてまとめ、博士(理学)の学位を取得し、STE研究集会太陽圏シンポジウムにて口頭発表した。CG異方性の研究結果をICRCにて口頭発表し、loss coneの時間変動の研究結果を日本物理学会春季大会にて口頭発表した。また、前年度までに行った研究成果である、チベット地下水チェレンコフミューオン観測装置に関するシミュレーションスタディを論文としてまとめ、Astroparticle Physicsに掲載された。さらに、TIPPにてポスター発表を行った。研究者は、太陽時宇宙線異方性(等方的に降り注ぐ宇宙線の中を地球が公転運動することに由来する見かけの異方性)から宇宙線エネルギースペクトルの冪の値を導出する方法を提案し、チベット空気シャワーアレイの6年間のデータを用いて数10TeVのエネルギー領域での冪の値を導出し、論文として発表した(研究発表の項目参照)。これまでの衛星、気球、空気シャワーアレイによる観測から、宇宙線エネルギースペクトルは冪型で表されることが知られており、冪は3PeV近辺(knee領域と呼ばれる)で-2.7から-3.0に変化することが示唆されている。多くの理論がこの冪の曲がりを宇宙線の源での加速機構および星間空間の伝播によるものとしている一方で、宇宙線が地球大気中で空気シャワーを作る際の核子相互作用の変化が原因とする理論も提唱されている。従来の観測方法で得られる宇宙線スペクトルは、シミュレーションで仮定する大気中での核子相互作用モデルに依存する。これに対し、太陽時宇宙線異方性の観測はスペクトルの冪をシミュレーションに頼ることなく求めることを可能にするものであり、PeV領域での宇宙線スペクトルの冪の曲がりが大気中での核子相互作用によるものか否か検証することができるという意味で新しい重要な観測手法である。また、チベット空気シャワーアレイの100TeV領域宇宙ガンマ線に対する感度を向上させるため、10000m^2の地下水チェレンコフミューオン観測装置を計画している。その前段階として、100m^2のプロトタイプ検出器を現地に建設した。この検出器で得られたデータをコンピュータシミュレーションの結果と比較し、良い一致が得られていることを確かめた。
ロボット用超音波モータの開発

ロボット用超音波モータとして表面波形超音波モータと振動片形超音波モータを用いるため、60年度は表面波形モータを検討し、61年度は振動片形モータを検討した。その結果、以下の結論をえた。1.表面波形超音波モータ(1)表面波形モータの速度・トルク特性は垂下特性をもつことがわかった。(2)振動子に印加する正弦波電圧の振幅を変化しトルク制御を行った。速度をフィードバックしてモータの速度制御を試みた結果、20rpm程度の定速運転が可能となった。(3)大出力化、高効率化については十分な検討ができなかった。今後の問題と考える。2.振動片形超音波モータ(1)振動片形超音波モータの駆動原理を利用した、平面上を自由に移動することのできる一次元と二次元モータを考案した。(2)それらのモータにおいて、超音波振動の発生と伝達の機構を明らかにし、振動系の等価回路を用いた考察から、振動子の最適固定位置を検討し、安定な運動をするモータを試作した。(3)振動子下面部が床から受ける抗力を求め、摩擦力を計算し、振動子下端部の水平方向の運動を明らかにした。(4)振動子下端部が描く楕円軌道によりモータの運動が特徴づけられることを示し、モータの定常時の速度を求め、実験により検証した。(5)振動子片に切り欠きを加えることにより、速度が増加することを示し、最高速度40cm/secを実現した。(6)二次元モータとしたときの指向性が今後の問題となる。今後の問題と考える。
生態系機能に与える時間的変動性と空間的不均一性の影響

生体異物(XB)に汚染された環境では、XBを分解する機能を持つ外来の移動性遺伝子(MGE)を在来群集中の細菌に水平伝播させることによって、環境浄化を行うという試みが提案されてきた。本研究は、自然環境中におけるXB分解遺伝子の長期動態に初めて注目したものである。そこで数理モデルによって、外来導入細菌から在来細菌へのMGEの接合による水平伝播を扱った。MGEの長期動態を考える上で、MGEが在来細菌群集中で増加すればするほど、その機能の発現によりXB濃度が低下し、MGEを持つ細菌のMGEを持たない細菌に対する優位性が低下し、MGEの増加が抑制されていくという時間的変動性に注目した。そして、水平伝播速度やMGE維持コスト、系の生産性などのさまざまな要因によってMGEの長期動態および細菌群集の持つXB分解能が決定されることを明らかとした。成果は日本生態学会で発表すると同時に、投稿論文に執筆中である。また、海洋における細菌群集が関わる重要な生物化学的プロセスである、生物ポンプに注目した理論的研究も行った。生物ポンプとは、海洋表層で植物プランクトンによって生産された有機物としての炭素が、海洋深層へと沈降していくプロセスである。海洋表層においては、細菌群集の組成に空間的な不均一性が存在し、空間的な細菌の移動によって、それぞれの場所でも細菌の組成が変化しうる。このメタ群集プロセスに注目し、時間的な環境変動に対する細菌群集の組成変化と生物ポンプの変化について数理モデルを用いて予測した。その成果は大阪での国際シンポジウムBDCE2006において発表した。また、カナダの国際生態学会およびスペインのアメリカ陸水海洋学会では前年度の研究成果を発表した。1.時間的な変動環境下でのバクテリアの細胞周期を考慮した休眠戦略の進化バクテリアの中には、資源量が少ないときに休眠する種と休眠しない種がいることが知られている。本研究ではバクテリアの細胞周期に注目した数理モデルを構築した。これにより集団中には、増殖(分裂)可能なステージにいる個体と細胞のサイズ増加にのみ資源を利用するステージにいる個体が同時に存在する。この細胞集団内部の構造が資源量の変動とともに変動するため、資源量の変動はその「供給量」の変動と集団内構造の変動との二つの要因の相互作用によって決まり、とくに供給量の変動と細胞周期との間に一種の共振現象が生じることが分かった。このようなメカニズムにより、休眠・非休眠戦略のどちらが有利になるかは、従来の研究からの予測のように供給量の変動周期の長短という外的な環境の特性のみによって決まるのではなく、集団内の相互作用もまたその決定要因であることが解明された。本研究の成果は数理生物学会および個体群生態学会において発表された。2.環境の不均一性に注目したバクテリア群集組成の決定要因とその遷移過程の予測水域生態系において有機物の分布は不均一であり、粒子状の有機物(POC)とより小さな溶存有機物(DOC)とが存在し、それぞれを成長資源とするバクテリアが存在する。近年実証研究により両方の資源を利用する種の存在"POC-DOC generalist"が示唆され始めた。そこで本研究では、POC specialist, DOC specialist, POC-DOC generalistという3つの異なる戦略間の相互作用をモデル化、バクテリア群集の組成の決定要因と、群集の遷移過程とを理論的に予測した。これにより、POCとDOCの質と、POCから水中へのDOCの供給速度とが群集組成とその変化の仕方を決める重要な要因であることが明らかになった。ギルド内捕食がバクテリア群集の多様性とその機能に与える影響の理論的検証水域生態系において、バクテリアは有機物の分解とその回帰という大きな役割を担っている。これらの機能に大きな影響を与えると考えられるバクテリア群集の多様性の決定機構について新たな仮説を提案した。バクテリア群集内の現存量は非選択的捕食者である鞭毛虫によって規定される一方、バクテリア1種あたりの現存量は、宿主特異的ウイルスの感染過程によって決定され、これがバクテリアの共存を可能にするメカニズムであるとこれまで考えられてきた。しかし、この仮説による共存種数の予測値は、野外で実際に観測される種数よりも大きいことが近年分かってきた。つまり、ウイルスが担う多様性維持機構がこの仮説では過大評価されている可能性がある。そこで、ウイルスの消失要因としてあらたに鞭毛虫によるギルド内捕食に注目し、このギルド内捕食がバクテリアの多様性を低下させる要因の一つであるという仮説を提案し、理論的検証を試みるために、食物網モデルを構築し、数学的な解析を行った。その結果ウイルスのバクテリア細胞内での潜伏期間が長いほど、鞭毛虫がバクテリアを捕食される際に巻き添えになる確率が高まり、ギルド内捕食が強まることが予測されその結果バクテリアの共存種数が低下することが分かった。このとき、食物網の構造とその中の物質循環に注目すると、ギルド内捕食が強まることによって、ウイルスの現存量が減少し、バクテリアからウイルスに流れる物質の量に比べて、バクテリアから鞭毛虫に流れる物質の量が増加することが示唆された。このようにギルド内捕食はバクテリアの多様性に影響を与えるばかりでなく、微生物食物網の構造を変え、その中の物質循環までを改変しうるという予測を数理モデルの解析により得ることができた。

生体異物(XB)に汚染された環境では、XBを分解する機能を持つ外来の移動性遺伝子(MGE)を在来群集中の細菌に水平伝播させることによって、環境浄化を行うという試みが提案されてきた。本研究は、自然環境中におけるXB分解遺伝子の長期動態に初めて注目したものである。そこで数理モデルによって、外来導入細菌から在来細菌へのMGEの接合による水平伝播を扱った。MGEの長期動態を考える上で、MGEが在来細菌群集中で増加すればするほど、その機能の発現によりXB濃度が低下し、MGEを持つ細菌のMGEを持たない細菌に対する優位性が低下し、MGEの増加が抑制されていくという時間的変動性に注目した。そして、水平伝播速度やMGE維持コスト、系の生産性などのさまざまな要因によってMGEの長期動態および細菌群集の持つXB分解能が決定されることを明らかとした。成果は日本生態学会で発表すると同時に、投稿論文に執筆中である。また、海洋における細菌群集が関わる重要な生物化学的プロセスである、生物ポンプに注目した理論的研究も行った。生物ポンプとは、海洋表層で植物プランクトンによって生産された有機物としての炭素が、海洋深層へと沈降していくプロセスである。海洋表層においては、細菌群集の組成に空間的な不均一性が存在し、空間的な細菌の移動によって、それぞれの場所でも細菌の組成が変化しうる。このメタ群集プロセスに注目し、時間的な環境変動に対する細菌群集の組成変化と生物ポンプの変化について数理モデルを用いて予測した。その成果は大阪での国際シンポジウムBDCE2006において発表した。また、カナダの国際生態学会およびスペインのアメリカ陸水海洋学会では前年度の研究成果を発表した。
負極反応の活性サイト制御による水素化物の全固体Liイオン電池への新展開

全固体Li電池は高い安全性などから次世代の二次電池として注目されている。しかしながら、高出力化にはまだ課題があり、これは電極/固体電解質の界面におけるLi移動のしにくさに起因している。従って、埋もれた界面を原子スケールで理解し、Li移動がしやすい状態にすることが重要となる。本研究では金属水素化物および金属酸化物電極と固体電解質の界面について、放射光X線回折によるLi電池の電極/固体電解質界面構造の非破壊観察を行った。容量の大幅な増加が期待されている金属水素化物材料としてTiH2のエピタキシャル薄膜に着目し、初期成長段階(<5 nm)における結晶格子に由来する回折は確認した。しかしながら、水素化物の薄膜では基板に酸化物を用いていることも関連して、界面近傍で原子拡散が起きていることが示唆されており、全原子解析できるほどの秩序を得ることはできなかった。結晶成長技術の向上が今後急務である。そこで、薄膜成長技術が成熟している酸化物系(LiCoO2, LiTi2O4)に立ち返り、薄膜型Li電池の構造における放射光X線回折を行った。酸化物の系においては、原子レベルで界面の原子配列構造を決定することに成功した。また、界面に電気双極子を導入した積層構造を導入することで、Liの自発的拡散が制御された低い界面抵抗を有する良質な界面が得られるという結論を得た。このように、原子配列の乱れが少ない界面の作製指針を示すことができた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成29年度においては、金属水素化物薄膜のエピタキシャル成長と低温物性評価システムの構築をメインに行った。基板を適切に選択することにより、TiH2エピタキシャル薄膜の配向制御を実現し、成長方位に依存した薄膜内水素量の違いと低温における伝導キャリアの符号変化の関係を見出した。この詳細な解析により、TiH2のIntrinsicな伝導キャリアはホール(p型)であると結論付けた。NbHについては、水素量に依存した低温での構造相転移挙動の違いを明らかにし、電気抵抗率の温度ヒステリシスを室温以上の領域にわたって観測することに成功した。こちらも室温以上にわたる温度ヒステリシスは初めての観測結果となる。さらに、YH2のエピタキシャル成長と配向制御も達成し、現在電子輸送特性・光学特性との関連について現在研究を進めている。また、全固体Li電池への展開として、酸化物系の材料(LiCoO2, Li(Ni,Mn,Co)O2 (正極材料)、LiTi2O4(負極材料))のエピタキシャル薄膜をモデル電極とした全固体Li電池動作に成功した。この中で、薄膜素子作製と電池特性評価プロービングシステムとの間を大気非曝露で搬送するシステムを構築し、上記材料における良好な電池特性や界面抵抗の定量評価を実証した。このシステムを水素化物薄膜へと展開することも可能であり、次年度の水素化物薄膜を用いた全固体Li電池動作につながる成果といえる。研究室の引越に伴い、水素化物薄膜装置と全固体Li電池が大気非曝露での接続ができなかったことに起因する。H30年度は大気非曝露での搬送が可能となったため、酸化物・水素化物両面から、元来の目的である「Li電池動作前後における原子配列構造変化」の研究に進む。大気非曝露における水素化物薄膜の搬送システムを構築したことから、水素化物薄膜モデル電極を用いて全固体Li電池の動作を実証し、面方位・表面積を規定した界面抵抗の評価を行う予定である。
イネの高マンガン集積に関与する分子機構の解明

イネは可給態のマンガンが高濃度に存在する水田において、積極的に地上部にマンガンを移行し無毒化する能力を有する。本研究では根から地上部への輸送に関与するトランスポーターの同定を試みてきた。昨年度までに、機能欠損により地上部に著しいマンガン濃度の低下を引き起こす遺伝子OsMTP9を単離した。本年度は、OsMTP9タンパク質の局在性の解析を通じて、この現象を引き起こす原因と同トランスポーターの植物体内における役割を解析した。イネプロトプラストにおけるGFP融合タンパク質の一過性発現解析により、OsMTP9の細胞膜への局在が認められた。また、抗体染色によりこのタンパク質が根の内皮と外皮の細胞層において、カスパリー帯で隔てた細胞の向心側に偏向局在することが明らかになった。さらに、OsMTP9が発現する根の基部において欠損株ではシンプラスト中のマンガン濃度が著しく上昇した。以上の結果は、OsMTP9が根の中心柱側に方向性を持ったマンガン輸送を行うことにより、結果として地上部への高効率なマンガンの輸送を可能にしていることを示唆している。一方、昨年度イネ地上部において過剰なマンガンを液胞へ排出することにより無毒化するトランスポーターOsMTP8.1を同定した。本年度は液胞へのマンガン隔離の意義について詳細な解析を行った。生理学的解析により、OsMTP8.1欠損株はマンガン過剰処理時に野生株よりもマンガン吸収量が低下した。この現象に関与する遺伝子を特定するため、複数の金属輸送体遺伝子の発現変化を解析したところ、鉄の獲得に関与する輸送体遺伝子の発現が抑制されていることが分かった。これらの結果から、OsMTP8.1による液胞へのマンガンの隔離は、正常な鉄欠乏応答に寄与することが示唆された。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究ではイネのマンガン(Mn)集積機構を解明するために、地上部におけるMnの無毒化と根から地上部へのMnの移行に関わる輸送体を同定することを目的とした。本研究の遂行によって得られる知見は、拡大が続く酸性土壌において作物の生産性を向上させるための分子基盤となる。本年度はまず、Mnの無毒化に関与する遺伝子を単離するため、イネ地上部由来のcDNAライブラリーを酵母Mn感受性株に導入し、相補株をスクリーニングした。これにより単離した輸送体遺伝子OsMTP8.1は主に地上部で発現し、コードするタンパク質は葉全体の細胞の液胞膜に局在していた。変異株は高Mn条件下でクロロシスを呈し、生育が阻害された。これらの結果は、OsMTP8.1がイネ地上部においてMnの液胞への隔離による無毒化に関与することを示唆している。次に、イネ地上部へのMn移行に関わる輸送体を単離するため、イネの網羅的遺伝子発現に関するデータベースを利用して、根の中心柱で特異的に発現する輸送体遺伝子の中からOsMTP9を候補として選抜した。酵母発現系においてOsMTP9はMn感受性を相補した。この遺伝子は主に根で発現しており、内皮と内鞘にタンパク質の局在が観察された。変異株は野生株に対し地上部と導管液中のMn濃度が著しく低下し、逆に根では上昇しが、他の必須元素の濃度に差は見られなかった。また、野生株で見られたMn毒性は変異株では軽減され、地上部・根ともに生育の改善が見られた。以上の結果は、OsMTP9が根において導管へのMnのローディングに関与する特異的な輸送体であることを示唆しており、変異株ではその機能が失われたことにより地上部のMn濃度が低下し、Mn過剰害が軽減されたと考えられる。この現象に関与する遺伝子を特定するため、複数の金属輸送体遺伝子の発現変化を解析したところ、鉄の獲得に関与する輸送体

遺伝子の発現が抑制されていることが分かった。これらの結果から、OsMTP8.1による液胞へのマンガンの隔離は、正常な鉄欠乏応答に寄与することが示唆された。24年度が最終年度であるため、記入しない。目的遺伝子の単離に成功し、実験もおおむね順調に進展しているが、まだ明らかにすべき事項が残っており論文の執筆までには至っていない。OsMTP8.1に関しては、酵母発現系及び局在性の解析により、液胞へのマンガンの排出活性を持つことが示唆されているが、それを植物細胞において定量的に示す必要がある。そこで、野生株と変異株それぞれからプロトプラスト及び液胞を調整し、それぞれに含まれるマンガンを比較することにより機能を証明する。OsMTP9の細胞内局在を明らかにするためにウエスタン解析をおこなったが、作成したポリクローナル抗体では検出できなかった。解決策として、過剰発現体の利用と異なる抗原ペプチドにより作成した抗体の使用を計画しており、現在両者を作成中である。その他、両遺伝子に関するより詳細な発現解析を計画している。
変化の急速な市場環境下でのビジネスモデルの転換に伴う企業境界の再設定に関する研究

市場環境が急速に変化した場合のビジネスモデルの転換に伴い、「企業は新たに必要となる技術や知識をどのように獲得すればよいのか」という本研究の目的(の1つ)を主として達成するために、企業の垂直境界設定に関するより優れた理論的枠組みとして、ダイナミック・ケイパビリティ論をベースとしたフレームワークを新たに提示した。垂直境界の設定とは、ある製品供給に関して原材料調達、製造、物流、販売といった一連の流れの活動において、ある企業がどの段階の活動を手がけるのかを決定することである。これまでは、人間同士の取引において発生する調査や交渉の手間などの取引コストをより節約する方法を選ぶべきだという見解が主流だった。しかし、変化が急速な市場環境下では、従来の見解では対応できない問題が出てくる。1つは、社外に十分な能力を持つ企業が存在しないという理由で、取引コストとは無関係に企業が自らの活動範囲を拡大するという「取引不可能性」の問題である。もう1つは、社外に十分な能力を持つ相手が存在するとしても、取引コストが極めて高いという理由で、彼らと取引することが自社にとって割に合わなくなるという「取引不採算性」の問題である。このような場合、既存の資源を変革する能力(ダイナミック・ケイパビリティ)に基づく境界設定フレームワークが良い指針となることがわかった。取引不可能性の問題が起こるとき、強力なダイナミック・ケイパビリティを保有する企業は、社内の能力を強化することで自らの活動範囲を拡大するか、社外に適切な能力を持つ企業やネットワークを構築することで「取引できる」状況を自ら作り出す。また、取引不採算性の問題が起こるとき、強力なダイナミック・ケイパビリティを保有する企業は、社内の能力を構築することで自らの活動範囲を拡大するか、自身の統治能力を強化して取引コストをいっそう節約し、「取引が割に合う」状況を自ら作り出す。本研究の目的は、市場環境が急速に変化した場合のビジネスモデルの転換に伴い、1.「企業は何を基準に企業内外の資源を結合したり再構成したりすればよいのか」、2.「企業は新たに必要となる技術や知識をどのように獲得すればよいのか」という「問い」に答えることであり、現在までのところ、2つめの目的を中心に研究を進め、上述のように、ダイナミック・ケイパビリティ論に基づく新たな境界設定フレームワークを提示できたためである。この内容につき、日本経営学会大会での報告も行った。今後、このフレームワークをさらに精緻化することで、新たに必要となる技術や知識の獲得の巧拙が取引コストとダイナミック・ケイパビリティによって変わることを明らかにできると考えている。また、その過程においては、理論的フレームワークの経験的妥当性を確かめるために、事例調査や財務データ分析等を実施することを検討している。一方で、1つめの目的に関しては今後の研究の主な対象とし、事例調査を行いつつ「共特化」という概念の理論的考察を深めていく。・目的1.「企業は何を基準に企業内外の資源を結合したり再構成したりすればよいのか」について、「共特化」概念を考察するために、文献渉猟と事例調査を実施する。・目的2.「企業は新たに必要となる技術や知識をどのように獲得すればよいのか」について、理論的フレームワークの精緻化のために、文献渉猟、事例調査、データ分析を実施する。・学会報告を実施し、他の研究者から有益なコメントや研究のヒントを得る。・研究成果の発信のために、海外ジャーナルへの投稿を行う。本研究の目的は、市場環境が急速に変化した場合のビジネスモデルの転換に伴い、1.「企業は何を基準に企業内外の資源を結合したり再構成したりすればよいのか」、2.

「企業は新たに必要となる技術や知識をどのように獲得すればよいのか」という「問い」に答えることであり、現在までのところ、2つめの目的を中心に研究を進め、上述のように、ダイナミック・ケイパビリティ論に基づく新たな境界設定フレームワークを提示できたためである。この内容につき、日本経営学会大会での報告も行った。今後、このフレームワークをさらに精緻化することで、新たに必要となる技術や知識の獲得の巧拙が取引コストとダイナミック・ケイパビリティによって変わることを明らかにできると考えている。また、その過程においては、理論的フレームワークの経験的妥当性を確かめるために、事例調査や財務データ分析等を実施することを検討している。一方で、1つめの目的に関しては今後の研究の主な対象とし、事例調査を行いつつ「共特化」という概念の理論的考察を深めていく。・目的1.「企業は何を基準に企業内外の資源を結合したり再構成したりすればよいのか」について、「共特化」概念を考察するために、文献渉猟と事例調査を実施する。・目的2.「企業は新たに必要となる技術や知識をどのように獲得すればよいのか」について、理論的フレームワークの精緻化のために、文献渉猟、事例調査、データ分析を実施する。・学会報告を実施し、他の研究者から有益なコメントや研究のヒントを得る。・研究成果の発信のために、海外ジャーナルへの投稿を行う。・理論的な考察に時間を要したため、費用のかかるデータ分析まで至らなかったため。・国内学会のみの参加であり、海外旅費負担がなかったため。・海外ジャーナルへの投稿まで至らなかったため。次年度は、データ分析の実施、国際学会への参加・渡航費、海外ジャーナル投稿に関連する費用に助成金を充当する予定である。
蛋白質リン酸化酵素PKN1ノックアウトマウスを用いた記憶・学習機構の解析

我々は脂肪酸および低分子量GTP結合蛋白質Rho依存的セリン・トレオニンタンパク質リン酸化酵素PKN1を発見・同定し、主に相互作用因子の探索を通じて、この酵素の細胞内シグナル伝達経路への位置づけを試みてきた。PKN1aノックアウトマウスの海馬スライス標本を用いた電気生理学的実験を行ったところ、Schaffer collateral高頻度テタヌス刺激後CA1領域においてhomosynaptic long-term potentiation(LTP、長期増強)に伴って、野生型マウスでは認められないheterosynaptic long-term depression(LTD、長期抑圧)が観察されたことを昨年度報告した。このことについて今年度、解剖学的視点および生化学的視点から検討を加えた。23-24週齢マウスについて海馬および小脳における錐体細胞やプルキンニェ細胞のスパイン数や形状等について顕微鏡的検討を行ったが、変異マウスと野生型で優位差を検出することはできなかった。またノックアウトマウス脳をもちいたリン酸化プロテオーム解析を行ったが、現在のところ無刺激状態で優位にリン酸化レベルの異なるタンパク質は同定できていない。また各種リン酸化抗体をもちいた解析において、PKN1aノックアウトマウス海馬におけるGluRアイソフォームのin vivoリン酸化レベルの有意な変化は検出できていない。また今年度PKN1(PKN1a+PKN1b)のkinase negativeノックインマウスを作製した。さらにPKN1アイソフォームであるPKN2についてもconditional KOマウスを作製した。現在これらをもちいて、脳可塑性におけるPKNの機能解析を進めている。PKN1は、脂肪酸および低分子量GTP結合タンパク質Rho依存性タンパク質リン酸化酵素である。マウスPKN1の遺伝子構造解析およびRT-PCRの結果から、PKN1は選択的プロモータの存在によりPKN1aおよびPKN1bと名付けた二つのスプライシングアイソフォームから構成されることがわかった。スプライシングアイソフォーム特異的抗体を作成し、タンパク質の分布を確認したところ、中枢神経系においてはPKN1aがドミナントであることが明らかとなった。PKN1aノックアウトマウスを作成したところ、マクロ解剖および生殖・摂食行動などに明らかな異常を認めなかった。また、PKN1aのノックアウトによっても、他のアイソフォームであるPKN2およびPKN3の脳における量に変化はなかった。マウスの戻し交配を進めるとともに、京都大学宮川研究室において、各種行動検査をおこなったところ、軽度に能動的回避学習の障害が認められることが明らかとなった。そこで群馬大学の安田先生と共同で海馬スライス標本を用いた電気生理学的検査を行った。PKN1aノックアウトマウスにおいて、海馬CA1領域での高頻度刺激後EPSPの長期増強(long term potentiation, LTP)が正常に観察されたものの、それと同時に、異シナプス性に長期抑圧(long term depression, LTD)が観察できることが明らかとなった。またこの長期抑圧は、フォスファターゼ阻害剤であるカリクリンによって抑制された。期間中マウスの戻し交配を進めて再検したが、この傾向は変わらなかった。
歯の予後予測に基づく個別化補綴治療の確立に向けた骨質研究

顎骨の骨量や骨基質の個人差がどの程度であり,それらが歯の寿命に関わっているかについて検証した.下顎骨の第一大臼歯部の皮質骨は女性よりも男性の方が厚く,男性では加齢変化がなかったものの,女性では加齢によって減少した.海綿骨の骨密度に性差,加齢変化ともなかった.皮質骨の厚みと海綿骨の骨密度には大きな個人差が認められた.下顎骨オトガイ部のコラーゲンは量的に大きな個人差があったが,コラーゲンのリジン残基の水酸化の程度は比較的個人差が小さかった.コラーゲン量が多い群では少ない群に比べて,残存歯数が約2倍であった.顎骨のコラーゲン量は大きな個人差があり,歯の寿命に関与する因子である可能性がある.ヒト献体を用いて,まず下顎骨の主要骨基質の個体差および年齢と性への依存性を調べ,さらに骨基質と残存歯数との関係を検証した.献体は男性27体,女性21体の計48体を用い,年齢層は男性で5693歳,平均76.7歳,女性で63103歳,平均83.9歳であった.骨試料はオトガイから採取した.骨基質の分析はミネラルとコラーゲンについて行い,骨灰量から測定されるミネラル量,骨のアミノ酸分析から測定されるコラーゲン量およびコラーゲンリジン残基の水酸化の程度を骨基質の指標とした.3つの骨基質指標ともに献体間で大きな個人差を認めたが,年齢および性別に対しては非依存性であった.3つの骨基質指標をその平均によって多量群と少量群の2群に分類し,下顎残存歯数を比較した.ミネラル量では残存歯数が多量群(4.08±5.20本)と少量群(2.88±3.54本)との間に統計学的な相違を示さず(p=0.35),コラーゲンリジン残基の水酸化の程度についても同様であった(多量群:3.73±4.19本,少量群:3.27±4.72本,p=0.73).コラーゲン量での比較では,残存歯数が多量群(4.90±5.29本)において少量群(2.55±3.60本)の2倍近い本数を示したが,統計学的有意差は認められなかった(p=0.07).コラーゲン量の多量群と少量群の年齢差の相違は認められなかったが,年齢,性別,ミネラル量,コラーゲンリジン残基の水酸化の程度をcovariateとしたANCOVAによる統計分析を行ったところ,コラーゲン量と残存歯数との有意な関連は認められず(p=0.30),むしろ年齢が有意な関連を示した(p=0.005).以上より,歯数の減少に寄与する年齢ほどの強い寄与因子ではないものの,骨基質中のコラーゲン量は歯の寿命に少なからず関与する可能性が推測された.顎骨の骨量や骨基質の個人差がどの程度であり,それらが歯の寿命に関わっているかについて検証した.下顎骨の第一大臼歯部の皮質骨は女性よりも男性の方が厚く,男性では加齢変化がなかったものの,女性では加齢によって減少した.海綿骨の骨密度に性差,加齢変化ともなかった.皮質骨の厚みと海綿骨の骨密度には大きな個人差が認められた.下顎骨オトガイ部のコラーゲンは量的に大きな個人差があったが,コラーゲンのリジン残基の水酸化の程度は比較的個人差が小さかった.コラーゲン量が多い群では少ない群に比べて,残存歯数が約2倍であった.顎骨のコラーゲン量は大きな個人差があり,歯の寿命に関与する因子である可能性がある.ヒト献体における四肢骨と比較した顎骨の骨基質性状の特異性を検証した.下顎骨では上腕骨および大腿骨と比べて,コラーゲン量が多く(p < 0.01),コラーゲンのリジン残基の水酸化の程度が低く(p < 0.01),またミネラル量が多かった(p < 0.01).ミネラル量とコラーゲン量の間には正の相関が認められ(r = 0.182, p = 0.03),ミネラル量とコラーゲンのリジン残基の水酸化の程度の間には負の相関が認められた(r = -0.294, p < 0.01).下顎骨が上腕骨と大腿骨に比べ,コラーゲン量とミネラル量が多く,コラーゲンのリジン残基の水酸化の程度が低かった結果は,下顎骨が四肢骨と比べて骨質が良好な方向にある可能性を暗示している.顎骨特有の疾患(ビスフォスフォネート関連顎骨壊死など)が存在することや、四肢骨と比較して顎骨では卵巣摘出後の骨減少量が少ないこと,骨折治癒において四肢骨では膜内骨化と軟骨内骨化が混在するが,顎骨では膜内骨化が優位であること,顎骨は四肢骨よりも骨髄間質細胞や間葉系幹細胞の骨形成ポテンシャルが高いことなどにより,顎骨の特異性が徐々に明らかにされてきた.本研究結果はそれらの研究結果と符合するものであり,顎骨は細胞レベルのみならず骨基質レベルにおいても特異性を有しているものと推測される.顎骨は咀嚼運動により多方向の複雑な力を負担するのみならず,平静時においても絶えず顎運動によって生じる力を許容しなければならない組織であり,その特殊な環境因子が顎骨の特異性に関与しているのかもしれない.