hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
日本近海におけるネズミイルカの混獲状況とそのメカニズムの解明

・来遊時期:日本鯨類研究所ストランディング記録を解析した結果4月5月に報告が集中していた。特に,函館市臼尻での発見が36個体,白老町での発見が7個体と多かった。・混獲個体の属性:性別が確認できた個体の性別は雄9個体,7個体であり,有意差は認められなかった。体長を測定できた16個体の内,120cm台が6個体と最も多く,130cm台が5個体,140cm台が3個体であった。150cm台は観測されず,160cm台が2個体(雌)観測された。死亡個体の生殖腺観察結果から,混獲個体の多くは未成熟であることが示唆された。・混獲による死亡個体数:収容した10個体の内3個体は,移送直後に死亡した。どの個体も溺死の所見が見られたことから,網内での溺水が死因である可能性が示唆された。・新規環境への順応にかかる時間:混獲後,水槽へ搬入された後の行動を観察した結果,首振り行動の頻度等に変化が見られ,3日目にはほぼ安定したことから数日で新規環境に順応すると考えられた。・通過可能間隙幅:水槽内にゲートを設け,ゲートの対岸で餌を提示することによってゲートを通過させた結果,50%通過幅は39cmと狭く,また,馴致にしたがって狭い間隙幅を通過できるようになった。・目標物への接近行動:目標物として餌を提示し,接近時の速度変化を,τを指標として調べた結果,時刻に対してτは0に向かってほぼ線形に増加しτは0.772となった。また,到達時間2秒前と0.7秒前にτの変曲点があることから,この付近で認知に変化があったことが示唆された。また,収容直後に円形水槽内で行った観察でも,餌の4m手前で周回行動に変化が見られた。また,接近時のエコロケーションと行動を調べたところ,クリックインターバルが2msと5msにピークがあることから,1.5mと4m先の対象物を目標としてエコロケーションを行っていることが示唆された。・日本近海におけるネズミイルカの分布と混獲状況についてストランディング状況を,アンケート,文献・資料・聞き取りによって収集した結果,来遊時期は冬季に日本周辺各地でストランディングが報告されていた。特に,4月上旬から5月にかけて,北海道南茅部町臼尻で定置網による混獲報告が最も多かった。ストランディングの要因は94例中70例が混獲,そのうちの67例が定置網による物であった。94例のうち,北海道南茅部町臼尻での混獲が36個体,北海道白老町が7個体,その他が51個体であった。臼尻における2002年と2003年の混獲個体を調査したところ,雄がやや多く,未成熟,また,収容した個体の半数が収容直後に死亡した。・漁網を認知するメカニズムについて漁網等新規環境に進入したネズミイルカの環境探索の鍵行動を得るために,水槽に収容した直後のクリックス数および行動を収録した。その結果,クリックス数は収容3時間後までに急激に減少した。その後,Halting Typeと定義したぎこちない首振り行動が発現し,収容3日後まで見られた。

このことから初期探索行動にはクリックス,その後の探索行動には首振り行動が,環境探索の鍵行動であると考えられた。・パスアビリティーの解明漁網に混入した個体の一部を水族館にて長期飼育し,水槽内の行動およびクリックス音を収録した。どの程度の幅の大きさの入口があると進入できるかを調べる実験を行ったところ,50%の確率で通過する幅は約47cmであり,この幅と尾鰭幅との比率(生物学的π数)は1.25倍となった。この値は,他の動物で求められているπ数に近い。・日本近海におけるネズミイルカの分布と混獲状況について2004年の北海道函館市臼尻町におけるネズミイルカのストランディング状況を,漁船への乗船および聴き取りによって調査したところ,2004年4月19目に雌1頭(P0401体長122cm),4月25日に性別不明3頭(P0402-4),4月26日に雌1頭(P0405体長122cm),4月27日に雌1頭(P0406体長127cm)の混入があった。この内,P0401,P0405,P0406については収容して北海道大学臼尻水産実験所にて介護した。P0405は収容直後に死亡が確認された。P0401は,この度の混獲以前に受けたと思われる深い刺傷を目に持っていた。P0405について,生殖腺を解剖した結果,未成熟雌であることが確認された。・漁網を認知するメカニズムについて漁網等新規環境に進入したネズミイルカの環境探索の鍵行動を得るために,P0401,P0406について収容直後のクリックス音および行動を収録した。その結果,クリックス数は収容3時間後までに急激に減少した。また,クリックス音の周波数は,次第に減少した。このことから初期探索行動にはクリックスの頻度および周波数が,首振り行動にならび環境探索の鍵行動であると考えられた。・パスアビリティーの解明P0406を水族館にて飼育し,水槽内の行動およびクリックス音を収録した。餌にどのようにアプローチするのかを検討するために,餌に到達するまでの速度を調べた結果,到達までの残り時間(τ)を制御して速度を微調整していることが示唆された。・来遊時期:日本鯨類研究所ストランディング記録を解析した結果4月5月に報告が集中していた。特に,函館市臼尻での発見が36個体,白老町での発見が7個体と多かった。・混獲個体の属性:性別が確認できた個体の性別は雄9個体,7個体であり,有意差は認められなかった。体長を測定できた16個体の内,120cm台が6個体と最も多く,130cm台が5個体,140cm台が3個体であった。150cm台は観測されず,160cm台が2個体(雌)観測された。死亡個体の生殖腺観察結果から,混獲個体の多くは未成熟であることが示唆された。・混獲による死亡個体数:収容した10個体の内3個体は,移送直後に死亡した。どの個体も溺死の所見が見られたことから,網内での溺水が死因である可能性が示唆された。新規環境への順応にかかる時間:混獲後,水槽へ搬入された後の行動を観察した結果,首振り行動の頻度等に変化が見られ,3日目にはほぼ安定したことから数日で新規環境に順応すると考えられた。・通過可能間隙幅:水槽内にゲートを設け,ゲートの対岸で餌を提示することによってゲートを通過させた結果,50%通過幅は39cmと狭く,また,馴致にしたがって狭い間隙幅を通過できるようになった。・目標物への接近行動:目標物として餌を提示し,接近時の速度変化を,τを指標として調べた結果,時刻に対してτは0に向かってほぼ線形に増加しτは0.772となった。また,到達時間2秒前と0.7秒前にτの変曲点があることから,この付近で認知に変化があったことが示唆された。また,収容直後に円形水槽内で行った観察でも,餌の4m手前で周回行動に変化が見られた。
安全な高信頼マルチキャストシステムの試作研究

近年,コンピュータネットワークの発達により分散アプリケーションの使用が一般的になってきた.分散アプリケーションの設計において,全順序グループ通信サービスは効果的かつ必要不可欠となっている,全順序グループ通信サービスにおけるプライバシー保護のため,我々は全順序マルチキャストプロトコルに基づいた,全メンバでの同期も考慮したグループ鍵更新方法を提案してきた.その方式では,マルチキャストグループは複数のメンバと1つの鍵配送サーバ(KDS)を持つ複数のドメインで構成されており,KDSは,自身の管理するドメイン内のメンバにグループ鍵を配送する責任を持つ.この方式は,いくつかの前提を満たせばどのような種類の全順序マルチキャストプロトコルにも適用することが可能である.ただし,この方式では,実際の通信で起こりうるパケットのロスを考慮していない.グループ鍵配送の際にパケットがロスすれば,メンバからのグループ鍵要求が多くなる.そして,そのグループ鍵要求がボトルネックになってしまい,システム全体の性能がダウンしてしまう.そこで,本研究では鍵配送にFEC(Forward Error Correction)の機能を追加し,あらかじめ冗長なパリティパケットを付加することにより,パケットロスのある環境下で効率的にグループ鍵を配送できるよう,プッシュに基づくグループ鍵配送方式を改良した.しかし,実際のネットワーク上でのロス率は変化する.ロス率の低い環境でパリティパケットをたくさん付与すれば帯域を圧迫しまう.また,ロス率が高い環境でパリティパケットが少なければほとんどのメンバがオリジナルパケットを復元できなくなる.このようなロス率の変化に対応するため,動的にパリティパケットを変化させる方法を提案し,その有効性を評価した.近年,コンピュータネットワークの発達により分散アプリケーションの使用が一般的になってきた.分散アプリケーションの設計において,全順序グループ通信サービスは効果的かつ必要不可欠となっている,全順序グループ通信サービスにおけるプライバシー保護のため,我々は全順序マルチキャストプロトコルに基づいた,全メンバでの同期も考慮したグループ鍵更新方法を提案してきた.その方式では,マルチキャストグループは複数のメンバと1つの鍵配送サーバ(KDS)を持つ複数のドメインで構成されており,KDSは,自身の管理するドメイン内のメンバにグループ鍵を配送する責任を持つ.この方式は,いくつかの前提を満たせばどのような種類の全順序マルチキャストプロトコルにも適用することが可能である.ただし,この方式では,実際の通信で起こりうるパケットのロスを考慮していない.グループ鍵配送の際にパケットがロスすれば,メンバからのグループ鍵要求が多くなる.そして,そのグループ鍵要求がボトルネックになってしまい,システム全体の性能がダウンしてしまう.そこで,本研究では鍵配送にFEC(Forward Error Correction)の機能を追加し,あらかじめ冗長なパリティパケットを付加することにより,パケットロスのある環境下で効率的にグループ鍵を配送できるよう,プッシュに基づくグループ鍵配送方式を改良した.しかし,実際のネットワーク上でのロス率は変化する.ロス率の低い環境でパリティパケットをたくさん付与すれば帯域を圧迫しまう.また,ロス率が高い環境でパリティパケットが少なければほとんどのメンバがオリジナルパケットを復元できなくなる.このようなロス率の変化に対応するため,動的にパリティパケットを変化させる方法を提案し,その有効性を評価した.マルチキャスト通信は、効率的に多人数に情報を配布できる技術として注目されているが、従来の1対1の通信で培われた高信頼化技術やセキュリティ技術が直接適用できない。特に、我々はリアルタイムに仮想空間を共有するための高信頼マルチキャスト技術を開発してきた。我々の提案するマルチキャストシステムでは、利用者をいくつかのドメインに分割し、同期した乱数生成機構とドメイン毎のシーケンスサーバを前提として、メッセージの全順序性、信頼性を与えている。今年度の研究は、高信頼マルチキャストシステムの試作とその性能評価を実施することである。特に、再送処理を効率的に行うための再送サーバ、暗号化のための鍵を配布する鍵配布サーバの実装を行った。また、再送サーバが構成する再送のための木を動的に構築するためのアルゴリズム、及びその木を不安定なリンクにおいても維持できるようにするためのバックアップリンク方式の提案と評価を実施した。再送木の構築手法は、木の概略の大きさを示す情報と、木のノードの枝数と、新たに参加するノードとの間の通信遅延をもとに、木を増分的に構築していく手法を開発し、従来の方法と比較してコンパクトで負荷の偏りがない再送木が構築できることを示した。これらの成果は、国内の研究会、国際会議で報告を行った。マルチキャスト通信は、効率的に多人数に情報を配布できる技術として注目されているが、従来の1対1の通信で培われた高信頼化技術やセキュリティ技術が直接適用できない。我々の提案するマルチキャストシステムでは、利用者をいくつかのドメインに分割して、同期した乱数生成機構とドメイン毎のシーケンスサーバを前提として、メッセージの全順序性、信頼性を与えている。今年度は、マルチキャスト通信の安全性を高めるために、暗号の鍵を効率的に配布する方法を提案し、性能評価を行った。昨年度から、鍵配布サーバをドメイン毎に用意して、その間を信頼できる全順序マルチキャストを使って通信することを前提として、分散鍵配布モデルを提案し評価してきた。しかし、鍵配布サーバと端末との間でパケットロスが発生すると、鍵配布サーバが再送を行うため負荷が高まり、スケーラビリティに制約があった。これに対して、今年度は更に鍵の配布に前方誤り回復(FEC)を用いて、鍵の到着を早めることで、効率的な暗号化マルチキャストを実現した。また、FECの冗長パケットを回線の誤り率に応じて動的に増減することができるアルゴリズムを加え、回線品質に応じた適切な信頼性を提供できるようにした。

シミュレーションによって、昨年度の鍵配布モデルに比べて、鍵の到着時間やサーバの負荷が減少し、スケーラビリティが向上することを確認した。この結果は、情報処理学会の研究会において報告した。マルチキャスト通信は、効率的に多人数に情報を配布できる技術として注目されているが、従来の1対1の通信で培われた高信頼化技術や、セキュリティ技術が直接適用できない。特に、我々はリアルタイムに仮想空間を共有するための高信頼マルチキャスト技術を開発してきた。我々の提案するマルチキャストシステムでは、利用者をいくつかのドメインに分割して、同期した乱数生成機構とドメイン毎のシーケンスサーバを前提として、メッセージの全順序性、信頼性を与えている。今年度は、無線インフラにおけるマルチキャスト、特に固定した基地局を持たないアドホックネットワークにおけるマルチキャストにおいて、高信頼にパケットをルーティングするための方式について検討した。従来、アドホックネットワークにおいては、基本的にネットワークが切断しやすいため、定期的にマルチキャストのルートを再構築する必要がある。しかし、マルチキャストのルートを再構築するには、制御パケットを全ノードに行き渡らせることが必要であり、非常に大きなコストがかかる。我々は、マルチキャストのルートに沿ってサポートノードを配置し、ルート切断を検知するとサポートノードがロスしたパケットを再送することで、ルートの高信頼化を図る方式を提案し、評価した。この結果は、情報処理学会の研究会、シンポジウムにおいて報告を行った。
ナスと近縁野生種の細胞融合によるナス細胞質雄性不稔系統の育成

ナスにおいて雄性不稔の利用は品種育成に多大な貢献をするものと考えられるが,これまでに実用的なナスの雄性不稔系統は見出されていない.本研究では,細胞融合法および戻し交雑核置換法を用いて近縁野生種の細胞質をナス栽培品種に導入することによってナスの細胞質雄性不稔系統を育成することを目的としている.本年度(平成11年度)では,1)ナスと近縁野生種との間の細胞融合を試みるとともに,2)細胞質雑種(S.indicumの細胞質をもつナス)における雄性不稔性の発現機構の解明を試みた.1.近縁野生種Solanum gilo Raddi.とナス栽培品種'Uttara'との細胞融合を行った結果,再分化個体を得ることに成功したが,前年度と同様,すべてS.giloと同一のパターンを示し,体細胞雑種が得られなかった.次に,近縁野生種Solanum indicum L.と'Uttara'との細胞融合のためにS.indicumの試験管内播種を行ったが,すべて発芽せず,S.indicumが強い種子休眠性をもつことがわかった.今後,休眠打破のための諸条件の検討が必要である2.連続戻し交雑で得られたS.indicumの細胞質をもつナス('Uttara')が発現する二種類の雄性不稔性,すなわち,花粉不放出および低い花粉稔性,についてその原因の解明のために組織学的解析を行った結果,花粉の不放出については,開花時に開葯ぜず花粉放出孔が形成されないこと,また,低い花粉稔性については,減数分裂第一前期から中期にかけて花粉母細胞が葯隔とタペート細胞に圧迫されること,がそれぞれ直接的原因となっている可能性が高いことが示唆された.ナス(Solanum melongena L.)は主要品種の多くが一代雑種であるので,雄性不稔の利用は品種育成に多大な貢献をするものと考えられるが,これまでに実用的なナスの雄性不稔系統は見出されていない.本研究では,細胞融合法を用いて近縁野生種の細胞質を栽培ナスに導入することによってナス細胞質雄性不稔系統を育成することを目的としている.本年度(平成10年度)では,1)ナスと近縁野生種との間の細胞融合を試みるとともに,2)細胞質雑種の細胞質ゲノム同定のためのミトコンドリアDNA(mtDNA)の分析法の確立を試みた.1.近縁野生種Solanum gilo Raddi.とナス栽培品種`Uttara'との細胞融合を行った結果,再分化個体を得ることに成功した.得られた再分化個体についてアイソザイム分析による雑種性の検定を行った結果,すべてS.giloと同一のパターンを示し,これらが体細胞雑種ではないことが明らかとなったが,以上の実験で,少なくともプロトプラストからの植物体再分化の手法が確立されたといえる.融合条件等については,今後,検討が必要であると思われる.2.ナス栽培品種`Uttara'および`長崎長'ならびに近縁野生種6種について,制限酵素BamH I,EcoR I,EcoR VまたはHind IIIならびにプローブとしてイネのmtDNAの遺伝子atp A,cox Iおよびrpl2の各領域を含むDNA断片を用いてRFLP分析を行った.その結果,ナス栽培品種はともに近縁野生種との間で,制限酵素とプローブの12組合せのいずれかを用いた分析で多型が検出できた.従って,本分析がmtDNAの分析法として有効であることがわかり,mtDNAの分析による細胞質ゲノム同定法が確立できた.ナスにおいて雄性不稔の利用は品種育成に多大な貢献をするものと考えられるが,これまでに実用的なナスの雄性不稔系統は見出されていない.本研究では,細胞融合法および戻し交雑核置換法を用いて近縁野生種の細胞質をナス栽培品種に導入することによってナスの細胞質雄性不稔系統を育成することを目的としている.本年度(平成11年度)では,1)ナスと近縁野生種との間の細胞融合を試みるとともに,2)細胞質雑種(S.indicumの細胞質をもつナス)における雄性不稔性の発現機構の解明を試みた.1.近縁野生種Solanum gilo Raddi.とナス栽培品種'Uttara'との細胞融合を行った結果,再分化個体を得ることに成功したが,前年度と同様,すべてS.giloと同一のパターンを示し,体細胞雑種が得られなかった.次に,近縁野生種Solanum indicum L.と'Uttara'との細胞融合のためにS.indicumの試験管内播種を行ったが,すべて発芽せず,S.indicumが強い種子休眠性をもつことがわかった.今後,休眠打破のための諸条件の検討が必要である2.連続戻し交雑で得られたS.indicumの細胞質をもつナス('Uttara')が発現する二種類の雄性不稔性,すなわち,花粉不放出および低い花粉稔性,についてその原因の解明のために組織学的解析を行った結果,花粉の不放出については,開花時に開葯ぜず花粉放出孔が形成されないこと,また,低い花粉稔性については,減数分裂第一前期から中期にかけて花粉母細胞が葯隔とタペート細胞に圧迫されること,がそれぞれ直接的原因となっている可能性が高いことが示唆された.
広葉樹および針葉樹林生態系の資源獲得量に対する資源利用効率と一次生産の変動予測

地球規模での環境変動に伴う資源量の変動によって植物の養分利用効率は影響を受けることが予想される。本研究では、気象条件の違いや間伐による環境条件の変化に応じて、植物は窒素利用効率をどのように変化させているのかを明らかにするために、国内の主要な造林樹種で広く天然分布するヒノキを対象として、太平洋側(高知県)、日本海側(京都府北部)および内陸部(京都市上賀茂)の気象条件が顕著に異なる地域に調査林分を設定した。調林分における年平均気温と年降水量はそれぞれ9.116.3°C、15003300mmの範囲を示した。高知県と京都市のヒノキ6林分には間伐区と対照区をそれぞれ設定した。高知、上賀茂のいずれの地域でも、間伐区では窒素引き戻し率が増加する傾向がみられた。高知市内の林分では成長期間の日照時間が多いほど落葉窒素濃度が低くなる傾向があった。光資源は窒素利用効率を高めるために重要であることが示唆された。降水量が多いほど窒素濃度は高く、窒素引き戻し率は低い傾向を示した。降水量が多い林分で窒素利用効率が高い傾向は認められなかった。ヒノキは年平均気温が高い温暖な気象条件の林分ほど落葉時期を遅くしていた。落葉時期が遅いほど落葉窒素濃度は低くなった。葉を長期間、維持することで多くの窒素を落葉前に引き戻すことができるために、落葉窒素濃度を低くして窒素利用効率を高めていることが示唆された。寒冷な地域の林分は高標高に位置するため、台風などの風の影響を強く受ける。これらの林分では、強風の影響により落葉時期が早くなって窒素を引き戻す前の葉を多く落としていた。ヒノキの窒素利用効率は落葉の季節性と密接な関係があり、温度条件や台風などの影響を受けていることが明らかとなった。土壌養分や水資源だけでなく、気象条件もヒノキ林分の窒素利用効率に影響を及ぼしていることが明らかとなった。地上部生産量(リターフォールと幹成長量)と養分利用の関係を検討するため、日本海側(京都府北部)と太平洋側(高知県)に新たに調査林分を設定した。京都府北部では天然林、二次林、人工林に合計6林分、高知では天然林と人工林に合計6林分を新たに設置した。またこれまでより調査を行ってきた京都市内のヒノキ林の6林分と、高知7林分も調査林分に加えて、様々な環境条件下の調査林分を設定できた。調査林分では、リタートラップを設置し、リターフォールを7月から回収を開始した。回収したリターフォールは器官ごとに分別し、乾燥の後、秤量する処理を行っているところである。また、水分利用効率(生葉の炭素安定同位体比)を把握するための生葉の採取を夏季に実施した。土壌含水率についても定期的に観測を行っている。今年度に新たに設定した調査林分については、現在、試料の処理を進めているところである。これまでより調査を継続してきた調査林分については、特に、2005年に大量の雄花を生産したと推測されるヒノキに着目し、雄花生産量に影響を及ぼす要因を検討した。その結果、年平均気温、年降水量と雄花生産量には明確な関係は見られなかったが、立木密度および落葉窒素濃度と雄花生産量には有意な正の相関があった。

個体あたりの雄花生産量は、個体あたりの占有面積と落葉の窒素濃度を説明変数とする重回帰式によって89%説明でき、1個体が占有する面積が広いほど、また落葉の窒素濃度が高いほど雄花生産量が多くなる傾向を示した。したがって、雄花生産量は個体あたりの占有面積で示される光資源量と、雄花および花粉に投資できる窒素資源の2つの要因によって説明できると考えられた。樹木の一次生産量と資源利用との関係を明らかにするため,日本海側(京都府北部)と太平洋側(高知県)および京都市において,気候条件,養分条件の異なる複数の調査区を設定した。主要な対象樹種はヒノキとした。2005年における気象条件と葉の窒素特性との関係をみると,降水量と生葉窒素濃度には明らかな傾向はみられなかったが,降水量が多い林分ほど落葉の窒素濃度が高く,窒素引き戻し率が低い傾向があった。窒素の利用効率と水分利用効率の間にはトレードオフの関係があり,両者を同時に高めることができないという事例が報告されており,ヒノキでも同様の傾向があることが示唆された。葉の窒素特性と落葉の季節性との関係は,落葉開始時期が遅いほど落葉窒素濃度が低く,窒素引き戻し率が高くなる傾向があった。京都市に設定した同一斜面上のヒノキ林分において,土壌の窒素資源量と伐採による人工ギャップの形成が残存木のヒノキの窒素利用に及ぼす影響について検討した。その結果,ヒノキは土壌の窒素資源量に対応して,貧栄養な条件で窒素引き戻し率を高めて落葉窒素濃度を低下させることで窒素利用効率を増大させていた。一般に,窒素引き戻し率は落葉期間が短いほど高くなる傾向が知られている。伐採によって引き戻し率は高くなったが,そのときに落葉期間が短くなる傾向はみられなかった。したがって,落葉前の引き戻し率が伐採によって増加したことは,落葉の季節性が直接的に影響を及ぼしているのではなく,伐採に伴う環境変化によって,生葉の窒素濃度が上昇したことや,光資源が増大したことにより生理特性が変化したためであると考えられた。ヒノキの窒素利用を明らかにするため,日本海側(京都府北部)と太平洋側(高知県)および京都市において,気候条件,土壌条件の異なる複数の調査区を設定した。京都および高知のヒノキ17林分で2005年7月から1年間採取したヒノキ落葉の窒素濃度と落葉時期を比較した。落葉の窒素濃度は年平均気温が高いほど低くなる傾向がみられた。累積落葉量が年間落葉量の50%に達するまでの日数で表される落葉時期は、年平均気温が高いほど遅くなる傾向を示した。したがって、地域間での比較では、温暖な気象条件であるほどヒノキは落葉時期を遅くして多くの窒素を落葉前に引き戻すことができるために落葉窒素濃度が低くなり、窒素を効率的に利用していることが示唆された。17の調査林分の中で年平均気温が高い高知市と京都市の林分について落葉窒素濃度と落葉時期との関係を検討した。高知市のヒノキ林分における1991年から2006年までの16年間のモニタリングから、落葉窒素濃度への気温の影響は小さく、生育期間の日射量が多く、台風の影響が小さいほど落葉窒素濃度は低くなることが明らかとなった。京都市(上賀茂)の同一斜面上の斜面上部、中部、下部に位置するヒノキ林分では、2005年から2007年までの3年間にわたる観測の結果、落葉時期が早い斜面上部ほど落葉窒素濃度が低くなる傾向を示した。これは17林分でみられた落葉時期と落葉窒素濃度との関係とは逆であった。上賀茂では斜面位置によって土壌の養分条件に傾度があるため、養分条件が落葉時期と落葉窒素濃度に影響を及ぼしていることが示唆された。
部分混和系を用いた界面流体力学の制御

石油回収現場である地中では、石油を水で押し出し、回収している。また、地球温暖化の原因とされている二酸化炭素を地中に圧入して石油を押し出すこともある。このとき、石油と水、あるいは石油と二酸化炭素、二酸化炭素と水は、高温高圧な条件であるため、地上では混ざり合わないものどうしが部分的に混ざり合う。地中における部分的に混ざる流体どうしの押し出すメカニズムは、混ざらないものどうしのそれとは異なり、研究がほとんど進んでいないのが現状である。そこで私たちは、実験とシミュレーションの両面で、部分的に混ざりあう流体の押し出すメカニズムを解明し、効率よく石油を回収する方法を確立する。
TALEヌクレアーゼを用いた遺伝子ノックイン/ノックアウト技術の確立と応用

本年度は、TALENの効率的な作製法と評価法を確立し、哺乳動物培養細胞および動物個体への応用が可能であることを確かめるため、以下の通り研究を実施した。TALENは標的のDNA配列を認識するリピートを任意の並びで組み合わせることで、配列特異的にゲノムDNAを切断できる人工ヌクレアーゼである。切断されたゲノムDNAはただちに修復されるが、この際の偶発的なエラーによって目的の遺伝子を破壊することが可能となる。Addgeneから配布されているTALEN作製キットであるGolden GateTALEN and TAL Effector Kitは、汎用性が高く世界中で広く利用されているが、リピートの連結効率に難があり、また構築したTALENの活性評価に多くの時間を要するという難点があった。本研究では、キットのベクターに改変を加えることで、一度に連結するリピートの数を減らし、アセンブリーの成功率を飛躍的に上昇させることに成功した。また、TALENの活性評価法として、ヒト培養細胞であるHEK293T細胞を用いたアッセイ系を採用することで、オリジナルの酵母でのアッセイ系と比べて大幅な時間短縮と作業効率の向上を実現した。本研究によって確立されたTALENの作製システムは、既に国内外で広く使用されており、ヒトiPS細胞を含む哺乳動物培養細胞に加え、ショウジョウバエ、ゼブラフィッシュ、アフリカツメガエル、ラットなど様々な動物に適用可能であることが示されている。本研究で開発した改変ベクターは、近くオリジナルのキットのアドオンとして配布が開始される見込みであり、今後世界中で更なる利用が期待される。
超強毒マレック病ウイルス特異性ゲノム小断片のクローニングと感染鶏内分布の解析

ニワトリヘルペスウイルス1型〔マレック病ウイルス〕は、主として鶏に悪性のリンパ腫を誘発する病原性株からなるが、非病原性の株も含まれる。特に非病原性のCVI-988株は生ワクチンとして広く利用されている。このワクチンの特徴はマレック病ウイルスの感染を防止せず、その発病のみを防ぐ事にある。現在では、ワクチン株と病原性株の区別を個々の感染細胞について行なうことは不可能である。この検出上の不可分性は、詳細な機序についての研究を進める上で妨げとなっている。そこで、申請者は、病原性マレック病ウイルスに特異的なゲノム断片のクローニングを目的とした研究を立案した。本研究では、病原性株としてMd5、ワクチン株としてCVI-988を選び、マレック病ウイルスゲノムDNAの精製をおこなった。ウイルス粒子の単離を介した精製法では収率が不安定なため、パルスフィールド電気泳動法により、総量500ngウイルスゲノムDNAを直接に精製した。このDNAをMspIで切断後、断片増幅用リンカーと接続した。続けてこのリンカーをプライマーとするPCR反応によりDNA断片を非特異的に増幅し、40μgのウイルスゲノムアンプリコンを得た。このゲノムアンプリコンはウイルスゲノムDNAの全長と均等にハイブリダイズし、ウイルスゲノム全長に対応するプローブとして利用可能である事が示された。100ngのアンプリコンにリンカーを接続した後、リンカーを除去したCVI-988ゲノムアンプリコンとハイブリダイズ後、Md5ゲノムアンプリコンに接続したリンカーをプライマーとして増幅した。このアンプリコンについてのサウザンブロット解析により、第二の増幅反応で生成されたアンプリコンはMd5ゲノムに特異的な断片を含む事が示唆された。本研究により、Md5ゲノム特異的DNA断片をクローニングする事が可能となった。
一般住民における心理特性・自律神経機能・失体感傾向と 慢性疾患の関連：久山町研究

本研究では、16歳までの両親からの被養育体験が、40歳以上の住民に与える慢性疼痛および睡眠障害の有症率に関連しているかどうかを調査した。その結果、両親からのケアが少なく過干渉な被養育体験をもつ住民は理想的な被養育体験をもつ対照群と比べて慢性疼痛や睡眠障害の有症率が有意に増大していた。睡眠障害では同性の親からの被養育体験が重要で、ケアが少なく過干渉な被養育体験と同様に、ケアが多く過干渉な被養育体験も睡眠障害に悪影響があった。さらに、久山町一般住民と九州大学病院心療内科を受診した慢性疼痛患者の症例対照研究でも、慢性疼痛の重症度と両親からの被養育体験が関連していた。睡眠障害は死亡率の増加や合併症、生産性の低下や事故の増加と関連し、慢性疾患を増悪させる。幼少期は睡眠サイクルが形成される重要な時期であり、睡眠習慣や睡眠脳波に関連するという報告がある。また、幼少期から青年期は睡眠障害の要因のひとつであるストレス脆弱性を規定する重要な時期とされている。Parental Bonding Instrument (PBI)質問紙で評価した幼少期の親の養育スタイルであるケアの欠如や過干渉が成人後の様々な心身の疾患(うつ病、強迫性障害、自殺、摂食障害、炎症性腸疾患、慢性疼痛など)に関連すると報告されているが、幼少期の養育スタイルと成人後の睡眠障害の関連を研究した報告はほとんどない。本研究では一般住民における幼少期(16歳まで)の親の養育スタイル、特にケアの欠如や過干渉と成人後(40歳以降)の睡眠障害の関連について明らかにするため、2011年に福岡県久山町で健診を受けた一般住民702名(男性265名、女性437名)(40歳96歳)の質問紙調査、問診、身体計測、血液検査を解析した。その結果、睡眠障害の割合は29%で、男女別に見た養育スコアでは男女差があった。同性親子(父親ー男性、母親ー女性)について解析したところ、高ケアー低過干渉群に比べ、高ケアー高過干渉群、低ケアー高過干渉が睡眠障害に有意に関連していた。身体的因子を調整後も同様の関連が残った。うつ症状を調整すると睡眠障害に対する低ケアー高過干渉の関連は弱まったが、高ケアー高過干渉の関連はオッズ比で1.83(95% CI 1.03-3.26, P = 0.04)であり有意として残った。この結果より、幼少期に両親のケアが低く過干渉な養育を受けた人は成人後に睡眠障害を有する割合が高いことが明らかとなった。また、養育スタイルの睡眠障害への影響は男女差があり、同性の親の過干渉の影響が強いことが示唆された。慢性疼痛と人生早期の事故や病気、虐待などの嫌悪的体験との関連が報告されている。しかし、両親の養育態度に関する被養育体験と成人後の慢性疼痛発症のリスクについては十分に検討されていない。今回我々は、一般住民における人生早期の被養育体験と慢性疼痛の関連を検討した。福岡県久山町の40歳以上を対象とした健康診断でストレス健診を希望した760人で解析した。6か月以上持続する疼痛を有する者を慢性疼痛ありとし、被養育体験については、16歳までの親の養育態度を主観的に評価する質問紙であるParental Bonding Instrument(PBI)を用いて調査した。PBIの2つの因子である「ケア」と「過干渉」を説明変数、慢性疼痛の有無を目的変数とし、男女別にロジスティック回帰分析を行った。適切な養育とされている「ケアあり/過干渉なし」を基準として、年齢、教育歴、婚姻・経済的状況で調整した各カテゴリーのオッズ比を検討した。結果として、「ケアあり/過干渉なし」の適切な養育を受けたと感じている参加者と比較して、「ケアなし/過干渉あり」の被養育体験をもつ参加者において、父親でオッズ比2.21(95%信頼区間:1.50-3.27)、母親でオッズ比1.60(95%信頼区間:1.09-2.36)と慢性疼痛の有症率が有意に上昇していた。うつ症状で調整すると、父親の養育スタイルのみ有意として残った。これらの結果から、幼少期の両親の被養育体験は40歳以上の大人の一般住民における慢性疼痛の有症率に相関していることが明らかとなった。ケアが比較的高い母親と比較して、父親からの被養育体験が、大人の慢性疼痛の有症率とより関連していることが示唆され、慢性疼痛が起こりにくい養育スタイルを社会が認知する必要性が示唆された。久山町研究で得られた疫学情報について、睡眠障害、慢性疼痛、認知症といった慢性の症状を有する病態について、心身医学的観点で疫学的解析を行い、興味深い結果を得ている。糖尿病の予防には生活習慣の改善が重要だが,生活習慣に影響を及ぼす可能性が高い幼少期の両親の養育スタイルと成人後の糖尿病の関連を検討した研究は知るかぎりない.本研究では一般住民における幼少期の両親の養育スタイル、特にケアの欠如および過干渉と成人後の糖尿病の関連について検討した.<方法>福岡県久山町で健診を受けた一般住民(2011年)715名(男性271名、女性444名)(40歳93歳)を対象に、質問紙調査、問診、身体計測、血液検査(血糖値はグルコースオキシダーゼ法)を行った。

養育因子については、16歳までに両親にどのように育てられたかを聞く質問紙[母親、父親各25問]であるParental Bonding Instrument (PBI)質問紙で測定した。characteristicsの養育スタイル2群間比較の検定では,連続変数はt検定,2値変数はχ2検定、養育と糖尿病の有無の解析にはロジスティック回帰分析を用いた.<結果>本集団における糖尿病の割合は、14.8%であった。父親の過干渉と母親の低ケア・過干渉の養育スタイルが多変量調整後も糖尿病を有するリスクを有意に上昇させていた.また,両親の養育スタイルがともに高ケア・低過干渉(最適な養育)の場合に比べ,両親ともに低ケア・過干渉の養育スタイル(愛情のない支配)の場合,多変量調整後も糖尿病を有するオッズ比が有意に上昇していた.<結論>一般住民において、幼少期の不適切な被養育体験が成年後の糖尿病を有するリスクの上昇に関連していた。養育スタイルと糖尿病についての情報を収集することができ、これまで解析してきた慢性疼痛や睡眠障害と養育スタイルとの関連とともに有意義な成果を得られた。本研究では、16歳までの両親からの被養育体験が、40歳以上の住民に与える慢性疼痛および睡眠障害の有症率に関連しているかどうかを調査した。その結果、両親からのケアが少なく過干渉な被養育体験をもつ住民は理想的な被養育体験をもつ対照群と比べて慢性疼痛や睡眠障害の有症率が有意に増大していた。睡眠障害では同性の親からの被養育体験が重要で、ケアが少なく過干渉な被養育体験と同様に、ケアが多く過干渉な被養育体験も睡眠障害に悪影響があった。さらに、久山町一般住民と九州大学病院心療内科を受診した慢性疼痛患者の症例対照研究でも、慢性疼痛の重症度と両親からの被養育体験が関連していた。【目的】幼少期に受けたケアが少なく過干渉な養育スタイルは成人後の心身の疾患との関連が報告されているが,慢性疼痛との関連を検討した報告は少ない.本研究では,慢性疼痛を主訴に心療内科を受診した患者および一般住民を対象に被養育体験と慢性疼痛の重症度の関連を検討した.【方法】慢性疼痛を主訴に心療内科を受診した外来患者群(外来群:n=50),同入院患者群(入院群:n=50),福岡県久山町の健診を受診した一般住民で,痛みのない群(一般健常群:n=100),慢性疼痛を有する群(一般疼痛群:n=100)の性,年齢をマッチさせた4群(平均年齢±SD:50.8±8.9)を対象に質問紙検査を行った.養育スタイルはParental Bonding Instrumentを用いて評価し,ケアおよび過干渉のスコアを基準値で高低に分類した.慢性疼痛は3ヶ月以上有する痛みと定義し,疼痛強度はVisual analogue scale(VAS)で評価した.各群の低ケア・高過干渉の養育パターンの割合をコンディショナルロジスティック回帰分析で比較した.【結果】疼痛強度のVASの中央値は,一般健常群0 mm,一般疼痛群37 mm,外来群62 mm,入院群75 mmと上昇し(傾向性P値<0.001),この順に疼痛の程度が上昇していた.低ケア・高過干渉パターンを有するオッズ比(多変量調整後)は,一般健常群に比べ一般疼痛群で父親1.76(95%CI 0.85-3.65)・母親1.78(0.83-3.86),外来群で父親2.87(1.27-6.49)・母親2.99(1.27-7.02),入院群で父親4.12(1.88-9.05)・母親3.04(1.30-7.12)であった.【結論】ケアが少なく過干渉な被養育体験は成人後の慢性疼痛の重症度に関連することが示唆された.
看護基礎教育におけるKYTを導入した医療安全教育プログラムの構築

本研究の目的は、学生のリスク感性を高める医療安全教育プログラムの検討である。医療安全教育は看護学実習前と実習後の2回実施し、最初はイラスト事例の危険予知トレーニング(以下、KYT)、2回目は動画事例のKYTとした。動画事例のKYTは、学生がリスクの発生状況を能動的に捉え、危険予知の視野を広げることにつながった。看護学実習後の介入では、学生が実習経験を基に思考し、自己のリスク感性を自覚する機会となった。本研究は、医療安全に関する講義とKYTワークを導入した医療安全教育を実施し、学生の危険予知の傾向や医療安全教育での学びを明らかにし、看護基礎教育における、医療安全教育プログラムを検討することを目的とする。本年度は、まず、看護基礎教育における医療安全教育の現状について文献検討を行った。また、研究の実施については、大分大学医学部倫理委員会の承認を得た。領域別看護学臨地実習を行う3年次生65名に対して、実習施設病院の安全管理部副部長ジェネラルリスクマネージャー(以下リスクマネージャー)による講義と、グループごとの「危険予知トレーニング(以下KYT)」の演習で構成された医療安全教育を実施した。このプログラムは、実習前のオリエンテーションの位置づけで行われるため、学生の学習を保障しながら研究を実施することに留意した。医療安全教育の実施に当たっては、ζれまでの医療安全教育の成果を踏まえ、KYTに使用する事例2事例を決定し、KYT途中でのディスカッションの時間を以前より長くするなどの改善を行い実施した。研究データとしては、KYTのグループワーク記録、医療安全教直後の学生の評価表を用いて、学生のリスク感性や医療安全教育での学びを分析中である。また、H21年度には、H20年度の医療安全教育を受けた学生を対象に、任意参加での医療安全教育を実施し、繰り返し教育することによる学生のリスク感性や学びの変化を明らかにすることを計画している。そのための繰り返しの医療安全教育の方法・プログラムや、具体的調査方法を検討中である。本研究は、基礎看護教育において、危険予知トレーニング(以下KYTとする)を導入した医療安全教育を実施し、学生の危険予知の傾向や学びを明らかにし、看護基礎教育における医療安全教育プログラムを検討することを目的とする。今年度の研究成果は以下の通りである。1.領域別臨地実習前の学生に対して、KYTにはイラスト事例を使用して、医療安全セミナー(介入)を実施した。演習記録分析では、これまでの分析結果とも合わせて、対象となる集団や使用する事例に関係なく可視的な情報に依存したり、限られた視点で考える等の学生の危険予知の傾向が確認できた。臨地実習体験や既習の医療安全の知識少ない学生の背景を考慮し、教材や実施時期の検討が必要であること、段階的な教育が必要であることが示唆され、効果的な医療安全教育プログラムを検討するうえで、対象特性と課題を知る重要な資料となった。加えて、医療安全教育の講師を迎えた講演会の実施により、指導者のスキルアップ、医療安全教育の方向性について示唆を得ることができた。2.「看護基礎教育における医療安全教育の目的・目標」を検討し、「医療安全とリスクマネジメントの概念を学ぶ」「医療のリスクマネジメントの実践プロセスを学ぶ」「演習や実習を通じて、医療事故の防止の実践能力を獲得する」「医療安全とリスクマネジメントにおける看護職の責務を自覚し行動する」の項目を指標とした質問紙を作製した。学生の達成度を確認することで、段階的な教育プログラム構築につながる。本年度は、基礎看護教育で、領域別看護学実習前の危険予知トレーニング(以下KYTとする)を導入したプログラムに加え、領域別看護学実習後にもKYTを実施した。教材の検討と学生の危険予知の傾向や学びを明らかにし、リスク感性を高める医療安全教育プログラムについて検討する。1.領域別看護学実習前プログラムでは、看護者の責務の自覚が芽生え、リスク感性の高まりは認められた。反面、KYT記録「学生の危険予知の判断過程」の分析から、事実の解釈や推論過程に飛躍や矛盾が認められ、論理的思考による本質追及が困難であることが分かった。また、「医療安全実践能力」の分析から、医療安全の知識や理論を使って考える思考基盤の獲得は不充分など学生の思考力の課題が明らかになった。これらの学生の特徴と学習段階を踏まえ、領域別看護学実習前の医療安全セミナーに加え、領域別看護学実習後にKYTを実施するプログラムとした。なお、学習段階を考慮し、学生の能動的な危険予知のために教材を動画事例にした。2.領域別看護学実習後のKYTで、学生は実習場面を想起し、実習経験を生かしながら危険予知を行っており、チームを意識した危険要因を挙げるなど実習前と比較して視野の広がりがみられた。また、実習後にKYTを行ったことで、学生が自己の実習を振り返る機会となり、医療安全に関する学びを深めるとともに、医療安全の意識や危険予知能力が向上している事を実感していた。

また、学生は、患者の動的変化や場面を注意深く観察し、時間が移行したことで発生する状況変化を捉え、予測的に場面を解釈し危険予知を行っており、実習を経験した学生にとって、動画事例が学生の実習経験を想起し統合することを促進していた。これらより、学生のリスク感性を高める医療安全教育プログラムには、学生の実習経験を生かしリスク感性を高めるよう時期や教材を考慮し、段階的な学習プログラムの必要性が示唆された。
有用動物資源の創出と保存

本企画調査では、第1回(平成10年7月21-22日,京都)、第2回(平成10年10月26-27日.京都)および第3回(平成11年1月30-31日,逗子)の合計3回の全体会議を行い、有用動物資源の創出を保存に関する現状調査の報告ならびに今後の取り組みについて討議した。この中で、家畜のゲノム解析研究を進めていく上で基本的な課題である道具立ての整備、レファレンスファミリー、RHパネル、BACライブラリーさらには比較遺伝子地図の整備などにどう協調して取り組んでいくか活発な討論が行われた。ニワトリレファレンスファミリーについては広島大学と名古屋大学が中心になって整備していくが、ウシレファレンスファミリーについては農林水産省家畜改良センターで作成されつつあるものに大学も協力してマーカーの開発、解析法の検討などを行うとともに同ファミリーを利用させてもらう、USDAのレファレンスファミリーや北海道立新得畜産試験場との協調体制についても積極的に検討していくことが確認された。RHパネル並びに比較遺伝子地図についても大変な労力や経費がかかることから、(社)畜産技術協会附属動物遺伝研究所などとの協調体制なども視野に、どのような体制で整備するのがいいか、整備する場合の大学間の協力体制をどうするかなどについてさらに検討することになった。BACライブラリーは農林水産省畜産試験場で整備が進んでいることが報告された。一方、量的形質発現の遺伝的制御機構の解析を担当する班員も、タイプIマーカーとなる遺伝子のクローニングを積極的に進め、基盤整備に協力していくことが確認された。さらに、ゲノム解析の成果を取り込んで新しい遺伝理論の構築を計っていこうとしている統計遺伝グループの班員も、解析法とくに非近交系でのOTL解析法などの開発などを通じて協力していくことが確認された。
完全フォトニックバンドギャップ磁性フォトニック結晶に基づく新機能光デバイスの提案

本研究では、光回路の小型化を目指し、完全フォトニックバンドギャップを有するフォトニック結晶を利用したTE、TM両方の偏波が伝送可能なフォトニック結晶導波路の設計を行い、両方の偏波に対して単一モード伝送を実現する構造を見出した。また、そのデバイス応用として、磁性材料を用いた非相反デバイスについての提案を行った。併せて、光デバイスの最適設計法の開発を行い、磁性フォトニック結晶を利用した光サーキュレータの設計を行った。光デバイスの高性能化を目指して、新しい光デバイスの研究開発が活発に行われている。フォトニック結晶は特異な光学特性を有することから注目され盛んに研究されている。フォトニック結晶の特徴のひとつに、特定の周波数帯の光を遮断するフォトニックバンドギャップ(PBG)の存在がある。2次元のフォトニック結晶ではTE波あるいはTM波のどちらかにPBGが開くのが一般的であるが、両方の偏波に対してPBGが開く完全PBGを形成できれば、光デバイスの可能性をさらに広げることができ、磁気光学効果において偏波変換を伴うような場合にも面内に非放射のデバイスを実現できるものと期待される。ここでは、まず完全PBGを有するフォトニック結晶についての検討を行った。申請者がこれまで提案していた三角格子とハニカム格子の複合格子では周波数の高い領域に完全PBGが開くため、スラブ型のフォトニック結晶を考えた場合には面外放射の問題が生じる。そこで新たに、エアホール型格子と誘電体ロッド格子を重ねたエアリング型およびこれらを半周期ずらして重ねたY型のフォトニック結晶を提案し、等価屈折率法に基づく2次元有限要素法解析を行い、特定のスラブ膜厚において第一バンドと第二バンドの間の低い周波数帯に完全PBGを実現できる可能性があることを示した。さらにこれらの結晶格子を用いて導波路を構成するための検討を行い、両方の偏波に対して単一モード動作を実現する導波路構造をいくつか提案するとともに、この導波路を用いて回路素子を構成する場合の曲がり導波路の特性の改善について検討を行い、曲がり部の角を落とすことで特性が大幅に改善することを示した。また、このフォトニック結晶を磁性材料で構成した磁性フォトニック結晶は新たなデバイスの可能性をさらに広げるものと期待されている。これまでに完全フォトニックバンドギャップを実現できる結晶構造とそれを利用したフォトニック結晶導波路の設計、さらにはこの導波路を利用した偏波分離デバイスの提案を行ってきた。しかしながら、さらに高性能な光デバイスを探索する際には、既存の設計理論に頼っていては新しい発想のデバイスを考案することは難しい。本研究では、磁性フォトニック結晶デバイスの設計を目的として、デバイス構造の自動最適化手法としてトポロジー最適化、遺伝的アルゴリズムについて検討を行った。ここでは磁性フォトニック結晶に限らずより汎用的な光デバイスの設計を考え、最適化手法の開発を行った。具体的には、ある関数の等高線として設計領域の媒質境界を定義し、この関数を変化させることで設計領域内の屈折率分布を更新する。ここでは、この関数としてフーリエ級数展開を用い、まず遺伝的アルゴリズムを用いて大域的な構造の最適化を行い、続いて感度計算に基づくトポロジー最適化により最終的な構造を見出す方法を提案している。これにより通常のトポロジー最適化でしばしば問題となる局所的最適解へおちいる問題、材料境界がぼやけるグレイ領域の問題を回避している。この手法を用いることで、局所的にフォトニック結晶を用いた構造で小型の波長分離素子を実現できる構造を見出している。磁性フォトニック結晶デバイスの可能性を追究するため、これまで等方性材料からなる光導波路デバイスにおいてその有効性を確認してきた自動最適設計法のひとつであるトポロジー最適化を、磁性材料にも適用できるようにするため新たに定式化を行い、磁性フォトニック結晶光サーキュレータの最適設計を行った。従来よく用いられてきた密度法に基づくトポロジー最適化では実際には利用できない中間的な材料が現れることが問題となるため、本研究では申請者が前年度までに開発を行ってきた関数展開法に基づくトポロジー最適化を用い、フォトニック結晶の最適化に対応するため、新たに円錐型の展開関数も提案した。これまでの関数展開法ではフーリエ級数を用いていたため、問題によっては最終的に得られる構造が複雑化する場合もあったが、新たな方法では円形空孔のみで目的の構造を表現することができ、フォトニック結晶デバイスの設計との親和性が高い。最適化の初期構造としては均一に空孔を配した構造を用いたが、共振を利用した小型な構造を自動的に導くことができた。また、最適設計も含めてここまでは2次元近似に基づく解析・設計を行ってきたが、より実際に近いモデルでの設計を行うため、エッジ要素に基づく3次元ベクトル有限要素法と関数展開法に基づくトポロジー最適化を組み合わせた、3次元光導波路デバイスの自動最適設計の定式化とプログラムの開発を行った。

ここでは作製の容易さを考慮して、面内方向と深さ方向の構造を定義する関数を独立に設定することにした。まず基本的な設計例として低損失で小型な2分岐および3分岐光導波路の最適設計を行い、空気と誘電体からなる非常に比屈折率差の大きな場合も含めて3次元光導波路デバイスに対する自動最適設計の有効性を確かめた。
需要家への影響を考えたライフラインの信頼設計

ライフラインの信頼設計に関する研究を2つの柱に分けて行った。1つは過去の被害データの収集と分析であり、あと一つは地盤震動に関する研究である。過去の被害データの収集と分析では、被害が公表されているガス、水道について都市化が十分進展したと考えられる宮城県沖地震(1978年)以降の被害データを収集した。特に90年代に入ってから釧路沖地震、北海道南西沖地震、北海道東方沖地震、三陸はるか沖地震については関連自治体にアンケート調査を行い、被害データを収集した。95年1月の兵庫県南部地震については被害の全容はまだ公表されていないが、今後追加検討していく予定である。被害データと地震動データを対比して判明したことは、加速度で200ガル、速度で30カイン程度のしきい値を超えると埋設管被害が発生しはじめ、それ以下では被害はほとんど起こっていない点である。阪神大震災以降いろいろな機関から強震観測計画が発表されているが、被害発生の目安は重要なポイントである。また過去の被害データから平均的な被害数の割り出しも可能であり、兵庫県南部地震のデータ公表をまって予測モデルを確立していく予定である。また埋設管の耐震設計には応答変位法が一般的に用いられており、効果を発揮しているが多くの仮定を含んでおり、とりわけ入力地盤変位の問題は大きいと考えられる。そこで地震被害の集中しやすいといわれる地形の地盤震動シミュレーションを行い、地盤の運動速度や変位、地盤ひずみがどのように分布するかを検討した。その結果、地震被害が集中する傾向があるとされる軟弱層厚が変化する地形では、水平方向に平坦な場合に比べて速度、変位、ひずみとも大きくなることが確認された。この傾向の定式化は今後の検討課題であるが、ライフラインの信頼化にむけて取り組んでいきたいと考えている。