hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生元素循環および生態系の長期変動解明

現場観測及び衛星観測データを用いて、北太平洋において海域毎に異なる生物地球化学的、生態学的な特徴を明らかにし、その長期変動メカニズムと気候変化の関係について調べた。得られた知見に基づき3つの新海洋区系「生元素海洋区系」「クロロフィル海洋区系」「植物プランクトン多様性海洋区系」を提案し、また生態系モデルを用いて温暖化に伴う海洋区系の変化を将来予測した。本研究の結果は、より良い海域保護管理の策定に寄与するものである。本課題は、篤志船舶による観測データ及び、衛星観測データを用いて、気候変動に対する生元素や生態系の応答過程の海域比較や、生態系・物質循環のリンクの解明を目標にしている。2012年度のハイライトとして、北太平洋における2001-2010年の炭酸系、栄養塩、プランクトンの分布や経年変動パターンが明らかになった。炭酸系に関しては、DICグリッドデータの季節変動パターンをクラスター解析する事により、北太平洋域を10海域程度に区分する事が可能である事が判った。また8年間のDICグリッドデータをEOF解析すると、EOF第一モードの変動パターンが太平洋十年規模変動(PDO)のパターンとよく対応する事があきらかとなった。40°N以北の海域ではPDOに伴うSSSの変化と冬期混合層厚の変化、40°N以南ではSSSと大気海洋間CO2フラックスの変化がこの変動に大きく寄与していることが示唆された。栄養塩グリッドデータについても、EOFの解析結果はPDOあるいはNPGOとよく相関する事が確かめられた。動物プランクトンに関しては、連続プランクトン採集器(CPR)データを用いて、経年変動パターンを145-170°E(WNP)と124-160°W(ENP)で比較したところ、両海域ともに2006/2007年を境にCCSが高くなる傾向がみられ、WNPでは特に顕著であった。主成分分析の結果、両海域に共通して2006年以降小型種(WNPではOithona spp.が、ENPではParacdalanus spp., Oithona spp.)が減少したことが、CCSの上昇の要因であることが分かった。SSTの経年変動はPDOパターンが顕著で、2006以降ではWNPで温暖化傾向、ENPで寒冷化傾向にあり、なぜ両海域ともに小型種が減少したのか、詳細なメカニズムを調べる必要がある。本研究班「生元素循環および生態系の長期変動解明」では,生元素や海洋生物の観測データ及び、衛星観測データを用いて、気候変動に対する応答過程の海域比較や、生態系・物質循環のリンクを明らかにするための研究に取り組んでいる。それらの研究を通じて、海域毎の生物地球化学的、生態学的な特徴を浮き彫りにし、本領域研究課題の目標の一つである、新海洋区系の提案に寄与することを目的とする。2013年度は、北太平洋をターゲットに、それぞれ異なるアプローチにより、生元素の季節変動パターンからみた海洋区系、クロロフィルの季節変動パターンからみた海洋区系、植物プランクトンの多様性と制限栄養塩からみた海洋区系、という3つの海洋区系を提案することが出来た。また、動物プランクトンの多様性分布と提案された海洋区を比較し、多様性の形成要因について検討した。生元素の季節変動パターンからみた海洋区系については、生物活動に関係の深い化学成分である全炭酸と主要栄養塩について、タンカー船等の篤志船舶等による観測で得たデータに基づき、北太平洋を季節変動パターンの異なる9つの海域に区分した。クロロフィルの季節変動パターンからみた海洋区系については、衛星海色データを用いて、同様に北太平洋を13の海域に区分した。生元素海洋区系と比較すると、亜寒帯の東西勾配が不明瞭であり、沿岸と外洋が明確に区分された。植物プランクトンの多様性と制限栄養塩からみた海洋区系は、衛星海色データから海域毎に優先する植物プランクトンのサイズクラスを見積もり、各クラスの成長の制限要因となる栄養塩をモデルで計算し、既存のデータから得た栄養塩分布と合わせることにより作成した。動物プランクトン多様性分布に関しては、連続プランクトン採集器モニタリングや過去の観測データを用いて、種組成の時空間変動とそのメカニズムを検討し、上記の海洋区系の境界との関連を調べた。本研究課題「生元素循環および生態系の長期変動解明」では、生元素や海洋生物の観測データ及び、衛星観測データを用いて、気候変動に対する応答過程の海域比較や、生態系・物質循環のリンクを明らかにするための研究に取り組んでいる。2013年度までに、北太平洋をターゲットに、それぞれ異なるアプローチにより、1.生元素の季節変動パターンからみた海洋区系、2.クロロフィルの季節変動パターンからみた海洋区系、3.植物プランクトンの多様性と制限栄養塩からみた海洋区系、という3つの海洋区系を提案することが出来た。本課題では、生物地球化学要素の平均的な分布から「固定的」に区分を設定するのではなく、その変動パターンに着目して、「動的」な海洋区系の開発を目指している。よって、2014年度は、上記1.と2.に関してそれぞれの海洋区境界域の経年的変化を明らかにするとともに、それらを駆動する気候要因について調べた結果、北太平洋十年規模変動との関係が示唆された。

3.に関しては、複数モデルを用いて、温暖化予測の予備的実験を行い、海洋区系を特徴づける植物プランクトンの季節変動の将来変化を予測した。その結果、温暖化後の生物量の増減は海域によって異なるが、ブルームの早期化はどの海域でも共通して起こることが示唆された。また、プランクトンモニタリング観測とセジメントトラップデータを用いて、表層の植物プランクトン組成と物質鉛直輸送量の経年変動の関係を見いだし、北太平洋十年規模変動の影響を明らかにした。当初計画で、2012,2013年度は、篤志船舶による観測や衛星観測で得た、生元素および低次生態系の長期データに基づき、幾つかの海洋区系を提案、2014年度からは、提案した海洋区の経年的変動について調べるとした。予定どおり、これまでに観測データや生態系モデルを用いて、生元素や生態系の組成や季節変動パターンの2次元マップを作成し、それをもとに前述した3通りの海洋区系を提案することができた。本年度は、各海洋区系において、データの補完や、区分の手法の改良を重ねたのち、海洋区の経年変動とその要因となる気候変動との関係解明に着手したとともに、温暖化予測の予備的実験も開始した。また、海洋区系の提案に加え、本年度より、生態系と生元素循環のリンクを明らかにする目的で、長期観測データを用いて海洋低次生態系の組成変化が、物質の鉛直輸送量や組成に与える影響についても調査を開始した。よって、研究は計画どおり極めて順調に進展していると判断する。本課題では,生元素や海洋生物の観測データ及び、衛星観測データを用いて、気候変動に対する応答過程の海域比較や、生態系・物質循環のリンクを明らかにするための研究に取り組んでいる。それらの研究を通じて、海域毎の生物地球化学的、生態学的な特徴を浮き彫りにし、本領域研究課題の目標の一つである、新海洋区系の提案に寄与することを目的とする。2014年度までに、北太平洋をターゲットに、それぞれ異なるアプローチにより、1.生元素の季節変動パターンからみた海洋区系、2.衛星データに基づくクロロフィルの季節変動パターンからみた海洋区系、3.植物プランクトンの多様性と制限栄養塩からみた海洋区系、という3つの海洋区系を提案し、それぞれの境界域の経年変動パターンと北太平洋十年規模変動等との関連を明らかにした。2015年度は、1.の作成に用いた2000年以降のデータに、新たに60年代以降の観測データを加えて北太平洋表層栄養塩の長期変動特性を調べた。その結果、リン酸塩、ケイ酸塩が減少傾向を示したのに対し、硝酸塩にはトレンドが見られず、大気からのインプットや生態系構造変化の影響など、異なる変動要因があることが示唆された。2.に関して、生元素と生物過程の時空間変動の関連を調べるため、衛星データを用いて新たに基礎生産の季節変動パターンに基づく海洋区を提案した。結果、クロロフィル海洋区と同様、生元素海洋区とは異なる分布となり、両区系における生元素と生物過程の明確なリンクは見出せなかった。3.に関しては、複数モデルを用いて、溶存鉄とアンモニア濃度変化に対する海洋区境界域の感度実験を行い、濃度変化に伴い、区系を特徴づける植物プランクトンの多様性が変動しやすい海域を特定した。この成果は、来年度に海洋区系の将来予測を実施するにあたり、重要な情報となる。本課題の計画では、2012ー14年度に北太平洋をターゲットに異なるアプローチ/データを用いて複数の海洋区系を提案、その境界域の経年変動パターンを明らかにし、動的な海洋区系を開発することを目指した。
授業分析用中間記述言語の開発

本研究では、授業分析において、分析者が授業逐語記録を読む際に、何をどのように意味付けているかを確定するために、授業分析に特化した<制限された言語>として、中間記述言語を開発した。授業における発言の論理構造を明示し、発言間の関連性を数値指標として示すことができるようになった。質的データである授業逐語記録の分析に客観的な分析手法を取り入れることができた。本研究では、授業分析において、分析者が授業逐語記録を読む際に、何をどのように意味付けているかを確定するために、授業分析に特化した"制限された言語"として、中間記述言語を開発する。こうした言語を開発するためにまず、予備的研究での試作をもとに、中間記述言語開発する。そして、複数の事例の分析へ適用し、同一授業についての複数の研究者記述結果を比較し、表記法の改良を図る。また、事例データベースを構築し、異なる授業間の知見を相互に参照した考察を可能にする。さらに、オントロジー研究や、自然言語処理の成果を参照し、計算機による演算のためのソフトウェアを開発する。初年度に当たる平成21年度は、中間記述言語を開発した。語と語の関連を表す記号、語句のまとまりを明示する記号、文と文(語)の関連を表す記号など定義した。記号の定義は、自然言語の一般性だけではなく、授業分析に特化した言語の特徴を重視した。また、中間記述言語の演算可能性について検討を進め、記号をもとに論理構造をソフトウェアが判別できるように、アルゴリズムを考案した。これによって、教材、学習内容に関わる専門的知識も組み合わせることによって、再利用可能な知識ベースとして、授業記録を活用することへ発展する可能性が明らかになった。本研究では、授業分析において、分析者が授業逐語記録を読む際に、何をどのように意味付けているかを確定するために、授業分析に特化した"制限された言語"として、中間記述言語を開発している。2年次にあたる平成22年度は、前年度からの継続として中間記述言語を処理するためのアルゴリズムの開発を進めた。事例分析では、問題解決学習における討論場面の逐語記録を中間記述言語に変換した。そして、各発言の特徴や、発言間の関連性を、中間記述言語の記号形式を手がかりに明らかにした。その結果、分析対象授業に特有の特徴として、1)子どもたちの経験的事実が、授業場面で多数出されるようになっていく過程、2)児童発言間にみられる経験的事実の内容的な近接性、3)他者の発言による経験的事実の掘り起こし、の3点が明らかになった。また、中間記述言語を用いた授業分析の特性として、1)解釈の明示性、2)発言間の関連の定量化の可能性、3)発言をもたらしている契機の探索可能性が明らかになった。さらに、分析対象とした授業の特徴を、中間記述言語からソフトウェアが判別できるようなルールを明らかにした。そして、パソコン上で稼働するように、テキスト検索における正規表現として表現した。これをテキスト処理のソフトウェアに組み込むことによって、中間記述言語における記号の形式によって、発言の論理構造を分析することができる。以上により、従来主として質的な分析として行われてきた逐語記録にもとづく授業分析に対して、定式的な分析手法を確立できる可能性が明らかになった。本研究では、授業分析において、分析者が授業逐語記録を読む際に、何をどのように意味付けているかを確定するために、授業分析に特化した<制限された言語>として、中間記述言語を開発している。最終年度は、以下の点に取り組んだ。まず、前年度に引き続き、研究協力校において授業の観察・記録を継続した。分析においては、子どもの思考、教師の意図、教材の特性等の授業を構成する諸要因の関連を構造的に明らかにした。次に、複数の授業分析への適用を評価し、中間記述言語の表記法を改良した。同一授業に対する複数の分析者による結果を比較し、発言に対する解釈の根拠の違いを、中間記述言語における表記における各部の重み付けの相違として示しうることを明らかにした。中間記述言語を処理するためのアルゴリズムとソフトウェアを改良し、発言の論理構造を分析できるようにした。分析者が有する教材、学習内容に関わる専門的知識も組み合わせることによって、再利用可能な知識ベースとして、授業記録を活用する方法を明らかにした。これらによって、主として授業記録を読むことによって行われてきた授業分析に対して、解釈過程を明示し、授業を構造的にとらえるための有効なツールを提供できる可能性が示された。ただし、中間記述言語を使用した授業分析は、分析者の熟練と一定の作業量を要するため、教師や学生などが授業研究を行なう場合に、簡便に適用できるものではない。しかし、本研究の成果によって、学習者相互による集団的な思考の進化の過程をモデル化することができ、中間記述言語の方法を用いなくても授業分析研究を実施する際に参考となる分析視点を提供することができた。これらをもとに、教員研修や、国内学会および国際学会でのワークショップを通じて、逐語記録にもとづく授業分析の普及を図った。
老年期の社会適応とメディア利用の変化に関する調査研究

本年度は、前年度に実施した調査(東京近郊居住の5869歳の男女2600名に対する質問票調査)のデータの分析を行い、学会発表(2件)ならびに論文執筆(1件)を通した成果公表に充てた(現在、引き続き関連論文を執筆中である)。本研究は、人々のメディアに対する効用認識(メディアに何を求めるかという態度)が「幸福な老い」にどのように寄与するかを検討するものであり、とりわけ就労形態の変化(リタイア)がこれに及ぼす影響を探るものである。分析の結果、ほとんどのメディア効用は「幸福な老い」(モラール尺度)に寄与しておらず、とりわけテレビの消費的効用とモラールは一貫してネガティブな関係にあることが明らかになった。これはモラールの低い人ほどテレビの消費的効用を高く認識しているということであり、高齢者のテレビ利用に対する従来の見方が過度に楽観的であったことを示唆するものである。また、高齢者のメディア利用に関する従来の研究では、社会との関わりの減少が機能的代替としてのメディア利用を促進するとの仮説を提示してきたが、リタイア者のメディア効用が「幸福な老い」に大きく寄与している証拠も見出せなかった。これはリタイアによって失われた社会活動をメディアが補完するという従来の考え方に異議を唱えるものである。メディア利用に関する調査研究では、老年期の社会適応について活動理論を支持するものが多いが、本研究はこれに否定的な見解を示すものとなった。本研究は、ライフステージの変化に伴い、人々のメディアに対する効用認識(メディアに何を求めるかという態度)がどのように変化していくのかを社会調査によって明らかにするものである。本研究では、就労形態の変化(リタイア)に注目し、老年期の社会適応(生きがい)に対するメディアの寄与についても検討する。2017年度は、上述した調査を行うにあたって必要な項目の検討から始めた。そして、先行研究の入念なレビューを経て、1「利用と満足研究」の先行事例をカテゴライズして作成した12の効用項目×10のメディア項目、2高齢者の「生きがい」との関連を計る指標としてのモラールスケール、3現在と10年前の就労状況に関する項目を質問票にまとめた。これによって、就労状況の変化がメディアに対する効用認識やモラールにどのような影響を及ぼしているかを明らかにすることができると考えた。調査は、東京近郊(東京都・埼玉県・千葉県・神奈川県)居住の5869歳の男女2600名に対して質問票を郵送する形で実施された(実査については、日本リサーチセンターに委託し、同社の郵送調査パネル「TRUST PANEL(トラストパネル)」を用いた)。質問票は2017年11月10日に発出され、11月30日までに返送されたものを有効票として扱った。回収数は1644で、回収率は63.2%であった。研究費は全額実査委託費用に充てており、次年度は申請者によるデータ分析を経て学会発表や論文の刊行へと移る予定である。申請段階で計画していた初年度の活動(調査計画と実査)は滞りなく終了した。データ分析についても初年度内に着手できており、2年目(申請最終年)に一定の成果発表ができる見込みである。2年目(申請最終年)は成果発表に充てる計画であり、研究費はすべてそのための経費として使用する予定である。
ロドコッカス・エクイ感染症の生物地理学:モンゴルと中国にその起源と伝播過程を探る

平成1416年度科学研究費海外学術調査"動物の移動・定着に伴う病原体の伝播に関する分子疫学調査"は、1)韓国済州島の済州馬由来分離株の中に日本の木曽馬と同じ病原性プラスミド型(90kb II型)と韓国特有の新しい型(90kb V型)が見いだされ、確かに韓国から日本にこの病原細菌も馬と共に渡来したことが実証された。2)中国の調査では、内蒙古自治区のホロンバイル草原とシリンゴル草原の馬とその飼育環境からロドコッカス・エクイを分離することはできたが、全てが無毒株であった。さらに、3)モンゴル・ウランバートル近郊の遊牧民の馬とその飼育環境からの菌分離を試みたが全く分離されなかった。モンゴルの子馬からロドコッカス・エクイが全く分離できなかったという「真実の意外性」は、病原細菌と宿主(馬)との出会いを再考する一石となった。感染症とは過去のある時代、地球上のどこかで、それまで相互に無縁に近い存在であった生物が偶然生活場所を重ね、その結果、一方は病原微生物に進化し、他方は一方的に害を受ける側の宿主になったものと理解される。その進化した病原微生物がロドコッカス・エクイ強毒株であり、感受性宿主が子馬であると考えていた。本研究では、ウランバートル近郊の子馬からロドコッカス・エクイが存在しないことが、モンゴル全土の馬にも普遍的であるといえるかを明らかにすることであり、スクリーニングとして馬血清中のロドコッカス・エクイ特異抗体の調査、抗体陽性地域の菌分離と病原性更には遺伝子型調査を実施した。驚くべきことに、日本・韓国では全く分離されなかった85-kbI型プラスミドがモンゴルSelenge県の馬糞便から分離され、それがオランダの強毒株のパルス型と類似していた。分離された強毒株とオランダ分離株のVapfamily遺伝子の塩基配列の解析を行い、この領域の配列が良く保存されていることが明らかとなった。ロドコッカス・エクイ強毒株の病原性プラスミドの分布を日本在来馬の伝播と分布に対比させることで、病原体の伝播を日本在来馬の祖先の末裔と考えられる蒙古馬に至るまで遡り、その起源を解明する目的で、これまで研究を行い、モンゴルでは予想に反して本菌が分離できなかった。昨年の予備調査でモンゴルKhovd県、Khentii県、Sukhbaatar県、Selenge県の牧場から得られた成馬血清543検体を用い、ATCC6939抗原ELISAによってR.equiに対する抗体応答の測定を行ったところ、Selenge県の同一牧場から得られた3検体が高い抗体応答を示し、本菌感染症の存在が示唆された。平成18年度にモンゴルSelenge県で採取された馬血清(成馬29検体、仔馬8検体)についてATCC6939抗原ELISA、VapAペプチド抗原ELISA、ウエスタンブロット法を行ったところ、1検体の仔馬血清が高い抗体価を示し、VapA抗原に反応する抗体が検出され、モンゴルにおけるR.equi感染症の存在が示唆された。そこで今年度はSelenge県における成馬と仔馬の疫学調査を行った。Selenge県の2つの地域にて採材された成馬糞便36検体、仔馬糞便7検体、土壌7検体、地域内の糞便2検体のうち、成馬糞便13検体、仔馬糞便3検体、土壌

1検体から300菌株のR.equiが分離された。このうち成馬糞便1検体と仔馬糞便3検体から分離された130菌株が強毒株であり、そのプラスミド型は85kb-I型であった。このプラスミド型は日本と韓国には分布せず、Selenge県における調査地域がロシアに近かったことから、今後はモンゴルと交流のあるロシア国境地域における強毒株病原性プラスミドの分子疫学調査が必要となった。ロドコッカス・エクイ強毒株の病原性プラスミドの分布を日本在来馬の伝播と分布に対比させることで、病原体の伝播を言本在来馬の祖先の末裔と考えられる蒙古馬に至るまで遡り、その起源を解明する目的で、これまで研究を行い、モンゴルでは予想に反して本菌が分離できなかった。一昨年の予備調査でモンゴルKhovd県、Khentii県、Sukhbaatar県、Selenge県の牧場から得られた成馬血清を用いR.equiに対する抗体応答の測定を行ったところ、Selenge県の同一牧場から得られた血清が高い抗体応答を示し、本菌感染症の存在が示唆された。平成19年度は、平成18年度にSelenge県における成馬と仔馬の疫学調査を行い、Selenge県の2つの地域にて採材された成馬糞便36検体、仔馬糞便7検体、土壌7検体、地域内の糞便2検体のうち、成馬糞便13検体、仔馬糞便3検体、土壌1検体から分離された300菌株中130菌株が85kb-I型のプラスミドを保有する強毒株であった。そこで、これらの菌株についてパルスフィールドゲル電気泳動法により、菌株間の染色体DNAの多様性を検討した。強毒株のDNA型は極めて類似した2種類のタイプが存在することが明らかとなり、さらに、このタイプがオランダで分離された85kbI型のプラスミドを保有する強毒株によく似ていることが明らかとなった。このプラスミド型は日本と韓国には分布せず、Selenge県における調査地域がロシアに近かったことから、今後はモンゴルと交流のあるロシア国境地域並びにユーラシア大陸全体における強毒株病原性プラスミドの分子疫学調査が必要となった。平成1416年度科学研究費海外学術調査“動物の移動・定着に伴う病原体の伝播に関する分子疫学調査"は、1)韓国済州島の済州馬由来分離株の中に日本の木曽馬と同じ病原性プラスミド型(90kb II型)と韓国特有の新しい型(90kb V型)が見いだされ、確かに韓国から日本にこの病原細菌も馬と共に渡来したことが実証された。2)中国の調査では、内蒙古自治区のホロンバイル草原とシリンゴル草原の馬とその飼育環境からロドコッカス・エクイを分離することはできたが、全てが無毒株であった。さらに、3)モンゴル・ウランバートル近郊の遊牧民の馬とその飼育環境からの菌分離を試みたが全く分離されなかった。モンゴルの子馬からロドコッカス・エクイが全く分離できなかったという「真実の意外性」は、病原細菌と宿主(馬)との出会いを再考する一石となった。感染症とは過去のある時代、地球上のどこかで、それまで相互に無縁に近い存在であった生物が偶然生活場所を重ね、その結果、一方は病原微生物に進化し、他方は一方的に害を受ける側の宿主になったものと理解される。その進化した病原微生物がロドコッカス・エクイ強毒株であり、感受性宿主が子馬であると考えていた。今回の研究では、ウランバートル近郊の子馬からロドコッカス・エクイが存在しないことが、モンゴル全土の馬にも普遍的であるといえるかを明らかにすることであり、平成18年度は全体のスクリーニングとしての馬血清中のロドコッカス・エクイ特異抗体の調査、平成19年度は抗体陽性地域の菌分離と病原性更には遺伝子型調査を実施した。
鉄骨鉄筋コンクリート構造の合理的配筋設計法の開発研究

前年度のあばら筋・帯筋のフックの形状と定着効果、新提案の帯筋を有する柱のせん断性状は、はり継手の主筋による補強効果の実験結果を検討した。引き続き、下記の実験を行った。矢代はあばら筋のフックの形状が、はりの曲げ耐力・挙動にどのように影響するかを調べ、90°フックでも有効なこと、主筋座屈止めとしては、フックなしでも有効であることを確かめた。三谷は、はりの主筋をスラブ内に配置しても、曲げ耐力・エネルギー吸収能力とも、はり幹部内配筋のものと変わらないことを確かめた。福知・立花は、弱いせん断継手を持つ鉄骨を内蔵したSRC柱の曲げせん断実験を行い、鉄骨が完全に切れていても、RC部分にせん断耐力の余裕があれば、コンクリートによって鉄骨のせん断力を伝達できることを確かめた。即ち、RC部分を補強することにより、鉄骨ウェブ継手を簡略化できることが分った。松井は、柱はり接合部内の帯筋の有無が、耐力・変形性状にどのように影響するかを実験的に調査した。その結果、RC部分と鉄骨部分の耐力の総和が同等であれば、帯筋の有無が耐力・変形性状に殆ど影響を与えないことが分った。従って、帯筋がなくても所定の耐力以上の耐力を有するものや、不足分を鉄骨パネルで補ったものでは、帯筋を省略することが可能である。耐震壁の実験は南が担当し、周辺骨組に壁筋は定着されていない場合で、かつ、骨組と壁に隙間があいている場合でも、その間のせん断力の伝達は、ボルトを介して行われ、相当のせん断耐力を発揮することが確かめられ、必ずしも、壁筋の周辺骨組への定着が必要ではないことが、明らかとなった。分担課題1については,小倉が中心となって実験を行い,あばら筋の形状とその末端のフック定着の仕様,位置を変化させた場合の定着性能と部材としての耐力・変形性能について調査した.その結果,亀裂発生耐力・降伏耐力には,あばら筋の形状・フックの仕様の影響はほとんどないこと,フック折り曲げ角度・余長は,夫々大きい程,定着性能は上るが,とくに有意の差はないこと,部材の変形性能は部材角1/30程度まで,あばら筋の形状に支配されないこと等が判明した.この結果, SRC部材のあばら筋は,その使用箇所,材の変形等に実用の範囲内に収る制限を設ければ,形状,フックの仕様等に自由度の高い設計法が得られるものと考えられる.分担課題2については,南が中心に施工性の良いL形帯筋を開発し,それによって配筋したSRC柱の曲げ変形性能を実験的に確かめた.その結果,大変形時には,従来型,溶接型帯筋によるものより,耐力低下は大きいものの,部材角1/40までは有意の差はなく,実用的な変形範囲内では,十分に可能性のある方法であることが判明した.又,柱梁接合部において,鉄骨に帯筋貫通孔を設けない配筋法を開発し,その性能を解明する実験を予備的に行い,開発提案した方法が,主筋拘束上有効であることを確かめた.分担課題3に関する実験は,福知を中心に行った.梁の鉄骨の耐力が,弱い継手の存在や断面の急変等で部材途中で急激に減小する場合,これを鉄筋によって補強することが可能が否かを確かめるものである.鉄骨が本来負担すべき応力が,梁の一部の鉄骨部分の耐力を上まわっても,急変する部分に主筋を多く施し,あばら筋を密に配すれば,鉄骨とRC部の応力伝達はスムーズに行われ,補強が可能であることが判明した.極端な場合,鉄骨の曲げ耐力が0の場合でも,これに見合う補強がなされていれば, SRCとしての性能が失われないことが確認された.前年度のあばら筋・帯筋のフックの形状と定着効果、新提案の帯筋を有する柱のせん断性状は、はり継手の主筋による補強効果の実験結果を検討した。

耐震壁の実験は南が担当し、周辺骨組に壁筋は定着されていない場合で、かつ、骨組と壁に隙間があいている場合でも、その間のせん断力の伝達は、ボルトを介して行われ、相当のせん断耐力を発揮することが確かめられ、必ずしも、壁筋の周辺骨組への定着が必要ではないことが、明らかとなった。
深海底コバルト・リッチ・クラスト鉱床の開発システムに関する研究

本研究は、コバルト・リッチ・クラスト鉱床の開発システムについて、昭和62年度および63年度の科学研究費を得て研究したものであり、昭和62年度において、文献によりコバルトクラスト鉱床の賦存状況や物理的性質およびこれまで提案されてきた開発システム等について研究し、この鉱床の開発に最適と思われるシステム、つまり、海面上の船より中間にポンプモジュールと下端にバッフアをもつ揚鉱管を懸垂し、そのバッフアと海底の自走式採鉱ロボットをフレキシブルパイプで連絡する流体ドレッジ方式を提案した。さらに、このシステムの動的挙動の解折に必要なポンプモジュールおよびバッフアに作用する流体力の評価方法を開発し、それによって種々の形状と寸法を持つポンプモジュールおよびバッフアの非定常流体力を求めた。つぎに、昭和63年度において、以上の結果を利用することにより、本研究で提案した開発システムの設計上および安全作業上もっとも重要であると考えられる、船の運動に起因する揚鉱管の縦振動ならびにそれによって生ずる動的応力について理論的に解折した。その結果、このシステムでは、縦振動の1次の共振現象を起こす可能性が大きく、揚鉱管に設置されたポンプモジュールおよびバッフアの配列、質量、形状を変えることだけではこの現象を回避することが難しいことがわかった。しかしながら、共振現象を起こしたときの揚鉱管、ポンプモジュールおよびバッフアの振幅の抑制ならびに揚鉱管の動的応力の軽減には、以上の配列、質量、形状を変化させることの効果があり、これらのうち、抗力係数の大きなポンプモジュールおよびバッフアを使用することがもっとも効果的であることがわかった。昭和62年度の研究結果,コバルトの品位が1%前後からそれ以上の鉱床は太平洋底の海山,海台,海嶺,海膨などの頂上から斜面にかけての水深8002400mの場所に賦存し,それより以浅でも以深でもコバルトの品位が低下すること,また,現在判明しているコバルトクラスト鉱床は中部太平洋海域に存在する海嶺,海山群が中心であり,わが国の周辺では南鳥島南方の200海里水域およびその周辺で認められていることがわかった.なお,コバルトクラスト鉱床の傾斜は平均10度(最大20度)といわれ,クラストの厚さは数mmから最大10cm程度まで変化し,その平均は4cmであることがわかった.また,鉱床の発達している基盤は玄武岩やその変質物,ハイアロクラスタイト,燐灰土であることがわかった.一方,コバルトクラスト鉱床の工学的特性としては,その強度が非常に低く,脆弱な石炭の強度にほぼ等しいことおよびハイアロクラスタイトの強度がほぼ土壌のものに近いことがわかった.以上の産状および特性を基にして,コバルトクラスト鉱床を開発するための最適なシステムについて,採収率,生産性,制御性,安全性,経済性および発展性の面より理論解析およびモデル実験(本研究費で購入したメジャーカメラを使用)により検討した結果,海面上の船より中間にポンプモジュールと下端にバッファを持つ提鉱管を懸垂し,そのバッファと海底の自走式採鉱ロボットをフレキシブルパイプで連結する流体ドレッジ方式で最適であることがわかった.なお,この方式の運動特性を解析するうえで,ポンプモジュールおよびバッファの形状とまわりの水の流体力を決定する必要があり,モデル実験と理論解析により,それらの最適形状とその場合の抗力係数および付加質量係数を求めた.昭和62年度で提案したコバルト・リッチ・クラスト鉱床の開発システムでは、海況に起因する採鉱船の運動のため、水中の揚鉱管が横振動および縦振動を起こしてその動的強度が問題となる。本研究は、昭和63年度において、上記のシステムの設計上および安全作業上もっとも重要と考えられる揚鉱管が縦振動について、前年度で開発したポンプモジュールおよびバッファに作用する流体力の評価方法を用いて、理論的に解析することにより以下のような知見を得た。

すなわち、上記のシステムでは、縦振動の1次の共振現象を起こす可能性が大きく、また、揚鉱管に設置されたポンプモジュールとバッファの配列、質量および形状を変えても共振振動数がそれほど変化しない事より、この現象の回避が難しいことがわかった。なお、共振時における揚鉱管、ポンプモジュールおよびバッファの振幅を抑制するには、ポンプモジュールとバッファの抗力係数を増大させること、および、それらの合計質量を小さくすることが効果的であることがわかった。さらに、共振時における揚鉱管の動的応力を軽減するには、ポンプモジュールをできるだけ揚鉱管の下部に設置すること、および、ポンプモジュールとバッファの合計質量を軽くし、バッファの質量をポンプモジュールのそれより重くすること、さらに、ポンプモジュールとバッファの抗力係数を増大させることが効果的であることがわかった。したがって、本研究で提案してシステムの強度上および安全作業上もっとも効果的な要因は、採鉱船の運動を制御すること以外に、揚鉱管に設置するポンプモジュールとバッファの抗力係数を増大させることであることがわかった。
表面ナノ構造制御した医療用金属材料の生体環境適合性

チタン上での酸素還元について研究代表者らが構築した電流制御分極法により検討し、ステンレス鋼と同様に、分極初期には酸素の拡散限界電流より大きな電流が発生し、さらに酸素還元速度に細胞やタンパク質が影響することが明らかとなった。またチタン上に形成する酸化皮膜の膜厚や構造をアノード酸化により変化させ同様の検討を行った結果、酸素還元に皮膜の膜厚や構造が影響し、特に結晶構造が著しく影響しうることを見出した。アノード酸化により形成する酸化皮膜はアノード酸化電圧が低い場合にはアモルファスであり、高い場合には結晶化することが知られており、皮膜の電子伝導性が酸素還元に大きく影響を及ぼすことが分かった。また酸化皮膜の電子物性は異種元素のドーピングにより制御できることもこれまでの研究により明らかにされているため、皮膜の電子物性制御による酸素還元挙動をコントロールしてチタンの耐食性のさらなる向上に寄与できることを見出した。腐食疲労特性を実環境を想定し、金属が変形しアノード反応が生じる箇所とカソード反応が生じる箇所を分離して評価するために構築したシステムを用いて模擬生体環境で腐食疲労特性評価を行い、これまでにカソード部の面積が大きいほど腐食寿命が長くなることを見出している。その要因を調査するため定電位分極下で急速ひずみ電極試験を行い、印加した電位が低いほど再不働態化速度が速いことを見出した。一方で、腐食疲労試験においてカソード部面積が小さい場合、腐食電位は卑であったことから、カソード部面積が小さい場合再不働態化速度が速いため、少しでも再不働態化が遅れた箇所があると、その場所に電流が集中し局所溶解が進行し応力集中に繋がり、早期に破断したと考察した。疲労試験と同様に表面皮膜の破壊と再形成が繰り返される摩耗試験において、損傷に占める電気化学反応による溶解の影響は小さいことが明らかとなった。2018年度に計画した研究項目を順調に実施することができ、これまでに報告されていないが生体環境での医療用金属材料の腐食・損傷に影響する重要な知見が得られたため。これまでの研究成果を踏まえ、今後は繰り返し荷重負荷と摩耗の相乗が想定される部位を模擬した腐食疲労試験を行い、その腐食疲労挙動のモデル化を目指し、医療用金属材料表面での酸素還元やフレッティング腐食疲労挙動の数値計算モデルの確立を行う。そのために必要な細胞下での酸素濃度変化やpH変化を実験ならびに数値計算により明らかにする。本年度は生体環境における医療用金属材料の腐食反応を数値解析するための予備的検討を実施するとともに、主として模擬生体環境において生じる腐食に及ぼすカソードサイトの影響を明らかにすることを目的に、腐食疲労挙動および摩耗腐食挙動を検討するとともに表面酸化物の電子物性を調査した。腐食疲労および摩耗腐食においては試験片と同一の模擬カソード材料を接続し、腐食疲労試験、摩耗腐食試験中に電位を計測するとともに、試験片と模擬カソード材料間に流れる電流を測定した。その結果、腐食疲労試験においては試験片・模擬カソード材料間の電流は荷重変調に概ね追随して変化した。また試験中の電位は試験片単独で腐食疲労試験を行った場合と比較して、模擬カソード材料と接続した場合に、より貴となった。さらに破断までのサイクル数は増加した。摩耗腐食試験において、試験片と模擬カソード材料間に流れる電流は時間の経過とともに変化することが分かった。摩耗腐食試験終了後の試料表面形状から見積もった、試験中に生じた体積損失は、模擬カソード面積比が大きくなるに従い増大した。また培地にFBSを添加すると、体積損失が減少することも明らかとなった。試験中に計測した電流から電気化学的に溶解した体積を算出すると、体積損失に占める割合は極めて小さいことも分かった。以上の結果より、模擬生体環境での医療用金属材料の変形に伴う劣化に、変形が生じない部位での反応が大きな影響を及ぼし得ることが明らかとなった。一方、表面酸化物の電子物性がカソードサイトで生じる反応に及ぼす影響を電流制御分極法により調査した。試料表面に急速なカソード電流を印加することによる電位応答を評価することにより、医療用金属材料が損傷した際のカソードサイトでの反応を調査した。その結果、表面皮膜の電子物性のみでなく、タンパク質や細胞の吸着も酸素還元反応に影響しうることを見出した。模擬生体環境において変形または摩擦を生じた際の医療用金属材料の劣化に、変形・摩擦を生じていない部位が大きな影響を及ぼすという、今後、腐食疲労・フレッティング腐食疲労特性の向上に向けた表面設計の指針となりうる重要な知見を得ることができただけでなく、その変形・摩擦を生じていない部位で生じうる酸素還元反応にタンパク質や細胞などの生体由来物質の吸着が顕著に影響することを見出すなど、今後の展開への基礎となる知見を得ることができたたため。

また酸化皮膜の電子物性は異種元素のドーピングにより制御できることもこれまでの研究により明らかにされているため、皮膜の電子物性制御による酸素還元挙動をコントロールしてチタンの耐食性のさらなる向上に寄与できることを見出した。腐食疲労特性を実環境を想定し、金属が変形しアノード反応が生じる箇所とカソード反応が生じる箇所を分離して評価するために構築したシステムを用いて模擬生体環境で腐食疲労特性評価を行い、これまでにカソード部の面積が大きいほど腐食寿命が長くなることを見出している。その要因を調査するため定電位分極下で急速ひずみ電極試験を行い、印加した電位が低いほど再不働態化速度が速いことを見出した。一方で、腐食疲労試験においてカソード部面積が小さい場合、腐食電位は卑であったことから、カソード部面積が小さい場合再不働態化速度が速いため、少しでも再不働態化が遅れた箇所があると、その場所に電流が集中し局所溶解が進行し応力集中に繋がり、早期に破断したと考察した。疲労試験と同様に表面皮膜の破壊と再形成が繰り返される摩耗試験において、損傷に占める電気化学反応による溶解の影響は小さいことが明らかとなった。2018年度に計画した研究項目を順調に実施することができ、これまでに報告されていないが生体環境での医療用金属材料の腐食・損傷に影響する重要な知見が得られたため。今後は、繰り返し荷重負荷に摩耗の相乗が想定される部位を模擬した実験システムを構築し、医療用金属材料が晒される、より現実に近い環境を模擬して実験を行い、本年度得られた知見の更なる検証を行うとともに、変形・摩耗を生じている部位での反応にも着目した検討を行う。そのために、表面酸化物の組成・構造や電子物性と電気化学反応特性との関連についても深化させる。これまでの研究成果を踏まえ、今後は繰り返し荷重負荷と摩耗の相乗が想定される部位を模擬した腐食疲労試験を行い、その腐食疲労挙動のモデル化を目指し、医療用金属材料表面での酸素還元やフレッティング腐食疲労挙動の数値計算モデルの確立を行う。そのために必要な細胞下での酸素濃度変化やpH変化を実験ならびに数値計算により明らかにする。
n-型多結晶チタン酸バリウムの異常な正の電気抵抗温度特性に対する決勝粒界の寄与

不純物添加されたBaTiO_3は異常な正の電気抵抗温度依存性(以下PTC特性と略す)を示し、サ-ミスタ-等の機能性実用材料として幅広く使用されている。しかし、この物質は実用性が先行し、PTC特性の機構その物は未だ不明である。この特性の解明には、伝導担体の同定と結晶粒界の寄与を明らかにする必要がある。しかも、この両者は互いに深い相関関係がある。本研究は先ずBaTiO_3にLa又はGdを添加した試料を作製し、低温領域に於ける誘導特性と直流抵抗の測定より、担体の解明を行い、次に結晶粒界に形成される高抵抗層の厚さを変化させ、PTC特性に対する粒界高抵抗層の寄与と、PTC特性向上の因子を追求した。以上の実験の結果より、次の知見と結論が得られた。PTC特性に示すBaTiO_3の担体が伝導電子かポ-ラロンかで、過去20年議論の的であったが、これらの議論は結晶がPTC特性を起こす正方晶から立方晶への相変態点近傍(約400K)での実験結果に立脚していた為に、問題を非常に複雑にしている。しかし、我々の低温域の誘電特性と直流抵抗の実験結果は、非断熱的小ポ-ラロンが伝導性を与えている事を直接示した。これらの実験結果は現在までの理論的予測と完全に一致した。次に、試料の焼結後、高温(1673K)から急冷され高濃度のBa空孔を含む試料と、徐冷され粒界高抵抗層が十分に成長した試料の直流抵抗と誘電特性を測定した。その結果、粒界高抵抗層が十分に成長した試料のPTC特性は粒界抵抗層が未成長の結晶に対して10^4程度向上する事が確認された。しかし、誘電特性の測定より、高抵抗層が成長した試料では担体である小ポ-ラロンの濃度は多少減少していた。これらの事実より、担体の濃度より、高抵抗層の成長がPTC特性には敏感に影響を与えることが解明された。しかし、担体の同定はPTC機構を解明する上で非常に重要な学術的意味を持つ。多結晶チタン酸バリウムにランタン系不純物を添加すると,約300Kのキュリー点近傍で電気抵抗が著しく増加する現象がある(PTC特性と呼ばれている).しかし,この特性は単結晶では起こらない為に,結晶粒界が大きく影響していると言われている.その上,電気電動機構がまだ解明されていない.従って本研究の目的は伝導機構及び電動に対する粒界の寄与を解明する点にある.昭和62年度に於ては,伝導機構の解明に主眼を置いて,低温(77K300K)での誘電特性と抵抗を測定した.不純物としてはLaとGdを0.040.07mole添加した.その結果,次のような結果を得た.1)何の場合も,添加量が0.06mole以下では, 10100KHZの周波数の交番電場の下で低温側(77K130K)で誘電損率及び正接で誘電緩和によるピークが確認された.2)交流抵抗においても誘電緩和によるピークが確認された. 3)1)及び2)で得られた誘電緩和ピークの活性化エネルギーの値はほぼ一致した.

4)添加量が増加するとこのピークが消え,他のピークが現れることが確認された.そこで,低濃度で現れる誘電緩和ピークをFrolichの誘電理論で解析を試みた結果,ポーラロンが伝導に寄与している可能性が大きく,しかもこのピークは単一緩和でなく,非常に幅広い活性化エネルギーを持つ事が判明した.この現象に対する理由は種々考えられるが,多結晶による影響が最も大きな要因の一つであると推測される.この考えに基づいて,次年度では試料作製時に於て結晶粒径を制御して,この点を明確にする予定である.なお,研究開始後一年であるので,まだ結果は論文としては発表しておらず,学会での口頭発表のみである.本研究はLa系不純物(La又はGd)を添加したn-型半導体であるチタン酸バリウムのPTC(Positive Temperature Coefficeint)特性の伝導機構の解明と伝導機構に対する結晶粒界の寄与の解明を試みる事を目的としている。今年度の研究に於ては、先ずその伝導機構の解明を主に試みた実験手法としては、約30Kから450Kの温度領域に於て、100Hzから1MHzの交番電場のもと誘電特性即ち誘電率、誘電損失及び誘電正接と交流抵抗及び直流抵抗を用いた。その結果以下の事実を把握した。1.La或いはCd、何れの不純物を添加した場合も、40Kと60K近傍で誘電正接で誘電緩和が観測された。これらの誘電緩和のpeak温度は、周波数依存性を持つ。2.これらの誘電緩和の緩和は印加した交番電場とpeak温度の関係から0.2evから0.05evの範囲の活性化エネルギーを持つことが明らかになった。しかも、Gdを添加した試料の方が一般に大きな値を持つことが判った。3.交流抵抗の温度依存性においても、誘電正接に於けるpeak温度とほぼ同じ温度で誘電損失に起因すると思われる異常性が認められた。4.直流抵抗は半導体挙動を示したが、比抵抗の値は添加されたLa又はGdの濃度に、当然の事ながら、著しく依存している。以上の結果を総合し、又、polaron伝導の理論を参照すると、polaronが形成されている事は確実であり、しかもかなりの割合で伝導にpolaronが寄与していると結論して間違いないようである。この伝導機構の結晶粒界依存性については、現在実験を行っている。PTC特性については、かなり明確な粒界依存性を持つことを把握しているが、伝導機構と粒界の相関関係を解明することが今後の主な研究課題となる。当該年度の研究成果を以下にまとめた。1.62年度多結晶セラミックスの物性を研究する場合、試料の再現性が大きな問題になる。また、電極が試料との間にどの様な影響を与えるか詳細に調べないことには、測定により得られた結果が試料内部の物なのか、表面におけるものか、または電極による反応層によるものなのかが判明しない。したがって完全に再現性があり、試料本来の物性が測定できるような作製法、および環境を確立する必要があった。試行錯誤の結果、今回の研究に最適な試料作製法が確立され、電極にはIn-Gaを用いるのが最適であることが判明した。また、焼結後の試料を粉末状にしてX線回折をした結果、単相になっていることが確認され、結晶構造のずれは確認されなかった。2.63年度結晶粒界がPTC特性に与える影響を調べるために、まず伝導機構解明する必要がある。そのために前年度までに確立した試料作製法および電極により用意した試料の直流抵抗、誘電特性を測定した。その際、以前にはほとんど行われていない極低温領域での測定を液体ヘリウムを持ちいて行った。その結果低温部に誘電緩和による吸収ピ-クが現れ、解析の結果この吸収ピ-クは、ポ-ラロンの形成によって誘起されることが判明した。直流抵抗の結果も踏まえ、n-型BaTiO_3の伝導機構はポ-ラロン伝導であるという結論を得た。
第一高等学校旧蔵実験機器・掛図・事務文書等の整理と調査

掛図総計200点程度のうち、三分の一については撮影を終え、現物の保全についても手段を講じた。3カ年の経験を通し、掛図については、デジタル化から現物の保全にいたるまでの作業について、手順の確定を行いうる程度の知識を蓄積した。実験機器については、理化学研究所、大阪大学、土浦第一高等学校などでの調査を通して、全件についてほぼ同定を終えた。一高関連文書については、目録の整備を行い、保存用の箱・袋等への移し変えを終えつつある。期間中、下記の新たな資料の提供を受け、現在、整理・目録化を進めつつある。森巻吉関係資料、小穴純関係資料、渋沢元治関係資料期間中、駒場博物館における関連展示を6回、駒場図書館における展示を2回行って研究の成果を公開したほか、国立科学博物館における展示への協力も行った。掛図のうち図書館所蔵のものについて目録を作成し、生徒による測量実習の成果で、現存しない建物(工部大学校など)の様子を記録にとどめているなど、重要度が高いと判断され、また劣化が著しく緊急の手当てが必要と思われる10点程度について、試験的に撮影を行った。掛図はほぼ全てが保存状態が悪いため、調査にあたってこれ以上現物を開く必要がないよう、まず写真撮影を行うことによって保存作業を進めている。実験機器については、機能・使途等不明のものについて、理化学研究所、大阪大学理学部、土浦第一高等学校など他機関所蔵の機器と照合を行い、X線冷陰極管などの同定を行った。旧第一高等学校図学教室蔵の文書および教材・教育関連物品・学生作品の調査と整理を行った。事務および教務関連の文書に関しては、資料保存用の袋・箱類を準備し、長期間にわたる資料の保存体制を整えつつある。以上の成果をもとに、以下の展示を開催した。東京大学教養学部美術博物館所蔵品展「一高コレクション展I-寮生活にみる一高の歴史-」、平成17年2月21日4月22日東京大学教養学部美術博物館所蔵品展「一高・東高コレクション展II-旧制高校と入学試験-」、平成18年1月23日3月10日また、以下の展示には、準備・調査、図像・文書・実験機器の出陳に関して協力を行った。国立科学博物館特集日本の科学者技術者展シリーズ第2回「仁科芳雄と原子物理学のあけぼの」(財)仁科記念財団創立50周年記念・世界物理年記念、平成17年11月12日12月18日駒場博物館所蔵の掛図の70パーセントほどについて写真撮影を行ない、リストを作成した。傷みの著しいものが多いため、再度開くことなく整理・複製作成が可能なように、写真を利用したリストを作成した。駒場移転期に校長を務めた森巻吉の資料がご遺族から寄贈されたため、保全・整理を行なった。従来管理していた資料とは別系統ではあるが、今後も、第一高等学校の歴史を物語る貴重な資料として、関係していた教員や在校していた方々の個人資料も収集することになるものと思われる。第一高等学校の卒業生で、日本の光学研究を先導した小穴純旧蔵の実験機器の寄贈を受け、整理を行なった。本年度の研究を受け、下記の展示を開催した。「一高校長森巻吉とその時代-向陵の興廃この一遷にあり-」会場:1F美術博物館展示室会期:2006年10月7日(土)-12月3日(日)入場料:無料主催:東京大学大学院総合文化研究科・教養学部美術博物館、東京大学教養学部附属教養教育開発機構協力:森巻吉先生ご遺族の方々、一高同窓会、駒場友の会総入館者数:3627人「測る人・画く人」会場:2F自然科学博物館展示室会期:2007年3月24日(土)-5月31日(木)入場料:無料主催:東京大学大学院総合文化研究科・教養学部自然科学博物館共催:日本図学会協力:東京大学大学院総合文化研究科・教養学部情報・図形科学部会現在開催中駒場博物館所蔵の掛図の写真撮影を行い、一部をデジタル化し、ウェッブ上での公開にむけて準備を行った。現物は、今後の調査に耐えるよう修復を試みている。文書については、より完全な保管・利用体制をとることができるよう、図書館との連携を図っている。昨年度に引き続き、駒場博物館において、第一高等学校旧蔵資料を用いた展示を開催した。「測る人・画く人」:第一高等学校の図学・測量教育の実態を明らかにする展示。会場:博物館2階、自然科学博物館展示室。会期:2007年3月24日-5月31日「平賀譲とその時代一高生から東大総長へ」:第一高等学校を卒業し、海軍において日本の造船技術の発展に貢献した平賀譲の生涯を回顧する展示。

会期:2008年3月28日-5月23日「古写真に残された一高」:第一高等学校旧蔵の写真を用いて同校の歴史を視覚的に紹介する展示。会場:博物館1階、美術博物館展示室。会期:2008年3月28日-6月30日
ペプチド免疫による生理活性物質の高度精製法の開発

免疫アフィニティクロマトグラフィ-はバイオ生産物の精製の有力な手段であるが、精製目的物質を失活させることなく回収することが重要である。このためには、穏和な条件で目的物質を解離する抗体リガンドを入手することが必要である。本研究では、抗原としてのアミノ酸の特性が抗原-抗体解離特性に与える影響を明らかにするために、ph6前後で荷電状態が変化するヒスチジンを含むペプチドと、そのヒスチジンを非極性のアミノ酸であるアラニンで置換したペプチドに対する抗体の抗原吸着特性を検討した。また、タンパク質(ミオグロビン)の一部のアミノ酸配列部分を免疫して得た抗体とタンパク質の結合特性も検討した。得られた主な結果は1.ヒスチジンを3個所に含む10残基のペプチドに対する抗体は中性phに近いph6付近で抗原の結合量が急激に減少した。また、このヒスチジンの内の1つが抗原-抗体結合に必須で、これをアラニンに変えたペプチドは結合しなかった。2.上記ペプチドの必須のヒスチジンをアラニンに変えたペプチドに対する抗体の抗原結合量のph依存性はヒスチジンを含む場合に比べて小さかった。これらの結果から、抗原決定基にヒスチジンを含む部分を免疫すれば、中性ph付近で抗原と解離するアフィニティクロマトグラフィ-に適した特性の抗体が得られる。3.ミオグロビンのアミノ酸配列の一部をなすペプチドを免疫して得た抗体は、ミオグロビンからヘム鉄を除去したアポミオグロビンと結合し、また酸性ph領域でミオグロビンとも結合した。この抗ペプチド抗体は比較的構造の自由度の大きい状態のもとのタンパク質と結合すると考えられる。
軟体動物絶滅種の貝殼微細構造による検討

2年度にわたる本研究では、国内各地の白亜系から第四系に至る4層準の10層約20地点での標本採集・産状調査を行うとともに、X線回折法や炭酸塩染色法による鉱物同定、EDSによる元素分析、電顕を含む各種顕微鏡による微細構造観察などの室内実験を行った。絶滅種の殼体構造に関して、新生代の4種について検討し、各々同一科の現生種と比較した。その結果、現生種と根本的に異なる殼体構造は見いだせないが、科内に殼体構造の多様性がある場合に、絶滅種の系統的位置を考察できることが判明した。例えば、Potamididae科の絶滅種Vicarya japonicaは、Cerithidea属やTerebralia属の現生種に近縁で、Batillaria属よりも進化した殼体構造を持つと見なされる。一方、Glycymeridae科の殼体構造は絶滅種、現生種ともに単一で、少なくても新生代中頃からは構造的に安定期に入ったと考えられる。また、化石殼体における初生的構造の保存について、アラレ石質穀体の方解石化(転移とその後の再結晶化)、方解石質殼体の再結晶化、殼体の他鉱物置換、殼体空隙の二次沈着鉱物充填などの過程毎に検討した。大局的には、古い地質時代のものほど保存が悪いが、構造の保存状態は個体レベルで差があり、化石化のメカニズムの中には一時的に構造保存を促すものもある。方解石化過程では、転移段階や再結晶化の初期段階では、構造の残存が認めらる。この過程での保存状態は構築構造の種類によっても異なり、概して交差板構造は真珠構造より保存がよい。殼体の置換鉱物として、石英、フッ素リン灰石、ドロマイト、方沸石、黄鉄鉱、石膏が確認された。石英質置換殼体は構造保存が良好で、絶滅種を含む化石殼体の内部構造の検討に有効な試料であることが明らかになった。なお、充填性アラレ石には殼体構成アラレ石の光学性が転写されいおり、構造復元に利用できる。平成元年度は、4次の採集・産状調査により、国内各地の代表的産出地から、新生代(一部中生代)の軟体動物化石を採集し、微細構造による検討の可否を確認するため、既存の標本を含め、これらの化石殻体の保存状態を検討した。その結果、中生代の標本のほとんどは初生鉱物、初生構築構造が保存されていないが、成長構造は比較的残存すること、新生代の標本の場合、地質時代の新旧より、むしろ堆積環境(母岩の種類)に依存した保存形式の差異が認められ、漸新生の泥岩から産出した二枚貝では、アラレ石質構築構造が残存すること、などが判明した。化石化過程での殻体物質の変化としては、アラレ石から方解石への転移と方解石の再結晶作用が一般的であるが、他鉱物による置換も多い。これまで、石英、アパタイト、ドロマイト、石膏、褐鉄鉱、方沸石による置換を確認している。このうち、石英によるものでは初生構造が保存されることがあり、注目される。本課題の主要目的である絶滅種としては、中新世巻貝のVicarya japonicaの殻体構造を検討した。