hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
二次元偏光撮像装置HOPSによる木星極ヘイズの研究

さらに内挿式として3次スプライン関数を用いたが,その際,着目点での入射光あるいは出射光方向の天頂角余弦が0.7071より大きいときには,独立変数として天頂角の正弦を用いるようにしたところ,振動をほぼ抑えることができ,実用に耐える偏光度曲線が得られた。本年度の予算により本学理工学部機械工学科工作工場に依頼し,HOPSの設計図に基づき本体の製作を実行すると共にフィルターおよび自動偏光子を別途購入し,既に購入済みの半波長板を加えて本体に組み込み,平成12年10月下旬に二次元撮像装置の完成に漕ぎつけることができた。同年11月2日から5日まで,この撮像装置を京都大学理学部付属飛騨天文台の65cm屈折望遠鏡に装着し,木星および金星の撮像試験観測を行ったが,望遠鏡との整合性や撮像性能が極めて良好であることが判明した。得られた測光データを偏光度に変換するための最適な処理方法を策定中である。可視域から近赤外域に至る13波長で観測された木星の周縁減光曲線を表すために雲粒子の位相関数をミー散乱理論で近似しようという試みが一応の成功を収め,得られた結果がPib.Astronom.Soc.Japan,Vol.52,363-374,(2000)で公表された。また,小位相角で観た惑星大気の低緯度帯に沿う偏光度分布を理論的に計算しようとする際に生じる数値計算上の困難を,内挿法の工夫等により著しく解消することに成功し,その成果はAppl.Math.and Comp.,Vol.116,115-132,(2000)の公表された。さらに優れた計算方法を見出す努力も続行中である。ハイオニア金星探査機の観測で金星大気中に多量のもや粒子の存在が判明したが,1978年以前は同であったかに関しての情報が欠けている。1975年に得られたマリナー10号の測光データはそうした情報を提供してくれる可能性がある。この観点から金星赤道帯の輝度分布データの理論解析を開始した。暫定的な結果は予想を上回る量のもや粒子がマリナー10号の到達時に既に発生していた可能性を強く示唆している。パイオニア金星探査機の観測で金星大気中に多量の煙霧粒子が検出されたが,1978年以前はどうであったかに関しての情報が欠けている。そのため,1975年に得られたマリナー10号の測光データの多重散乱モデル解析を行った。その中間報告は8月6日にやはり宇宙科学研究所第34回月・惑星シンポジウムにて「マリナー10号フライバイ時における金星大気の煙霧粒子」(川端潔他),10月5日には日本天文学会秋季年会で「マリナー10号の測光観測に基づく金星大気煙霧粒子の検出」(佐藤靖彦他),「偏光度から見たマリナー10号近接飛行時における金星大気煙霧粒子の散乱特性」(川端潔他)という題で口頭発表で行った。また'Presence of Haze Particles in the Atmosphere of Venus at the Time of Mariner 10 Flyby Observation'(by K.Kawabata et al.)(Proc.ISASLun.Planet.Symp.,34,49-52,2001)と題する論文を発表した。
ヘテロクムレン類のジエン不認識問題の解決-定説の打破-

「ヘテロクムレン類のジエン不認識問題の解決-定説の打破-」の研究課題のもと研究を2年間行ってきた。初年度においては,ヘテロクムレンとジエン類との反応について,低温から高温にいたるさまざまな温度でのNMRおよびIRの測定による詳細な反応過程のモニターを行った。このモニターによって,今まで認識されてきた[2+2]型の付加過程は,真の反応機構を示していないこと,別に真の反応の中間体(初期生成物)が存在することをつきとめることに成功した。さらに,これらのへテロクムレンとジエンの反応の様子は,環状ジエンと鎖状ジエンとの場合では全く異なったものであることも見い出した。本年度においては,このヘテロクムレンとジエン類との反応の全過程を明かにするため,反応に介在する中間体のすべての単離および構造決定を目指した。その結果,これらすべての中間体の構造を決定することに成功した。このようにして得られた実験結果および反応初期生成物の性質を詳細に検討した結果をもとに,反応機構についての詳細な検討を行なった。そして,ヘテロクムレンとジエンの反応において,今まで認識されてきた[2+2]型の付加過程は,真の反応機構を示していないこと,別に真の反応の中間体(初期生成物)が存在し,ヘテロクムレンはジエン類を認識していることが一般的であることをつきとめることができた。以上述べたように,本研究課題についての一つの解答を得ることができた。「ヘテロクムレン類のジエン不認識問題の解決ー定説の打破ー」の研究課題のもと研究を行い,今年度,以下の結果を得ている。ジフェニルケテンとシクロペンタジエンとの反応について、得られた新しい概念(ケテンはそのC=O結合をとうしてジエンを認識し,[4+2]型の環化付加体を生成する)が,一般的なことであることを明らかにするため,いくつかのジエン類(環状のジエンおよび鎖状のジエン)とジフェニルケテンとの反応を検討した。まず,ジフェニルケテンとジエン類との反応について,低温から高温にいたるさまざまな温度でのNMRおよびIRの測定による詳細な反応過程のモニターを行った。さらに,これらのケテンとジエンの反応の様子は,環状のジエンと鎖状のジエンとの場合では全く異なったものであることも見い出した。現在,反応中間体のいくつかの単離に成功し,その中間体がさらに転位することもわかっている。反応の全過程を明らかにするため,今後,残りの反応中間体のすべてを単離し,分子軌道法によって理論的な検討も加え,ケテンとジエンの反応について真の反応機構を明らかにすることをめざしている。そして,この研究によって,ケテンとジエンの反応過程を系統的に解釈することを考えている。
眼科領域におけるミトコンドリア異常の基礎的臨床的研究

眼科領域におけるミトコンドリア(mT)とその異常について、基礎的および臨床的研究をさまざまな側面から行なって、以下の成果をあげた。1.チトクロ-ムCオキシダ-ゼに対するモノクロ-ナル抗体の作成と網膜組織化学:標準的方法によってモノクロ-ナル抗体の作成に成功した。ヒト網膜における局在を調べると、視細胞層ことに錐体視細胞内節および視神経細胞層に豊富にあることが明らかにされた。2.網膜におけるミトコンドリア(mT)酵素活性:サル網膜からmTを抽出して呼吸鎖酵素群の活性測定を試みた。組織タンパク量当たりの活性は黄斑部を含む後極部網膜で最も活性が高いことが判明した。mT網膜症の好発部位との関連から興味ある知見である。3.筋緊張性ジストロフィの眼徴候、mT酵素活性:この疾病には白内障、網膜変性のほかに脈絡膜皺襞が合併することを記載した。さらに、外眼筋にもmT異常が発生することを生化学的および組織化学的に証明した。そして、ミトコンドリア網膜症(mitochondrial retinopathy)の新概念を提唱した。4.眼科領域疾病におけるミトコンドリアDNA(MtDNA):網膜変性を合併するKearnsーSayre症候群、進行性外眼筋麻痺でMtDNAに欠失することを確認した。全身異常を合併しなく、かつ遺伝形式が不明の網膜色素変性症でも検討した欠失は認めなかった。遺伝性視経畏縮(レ-ベル病)ではMtDNAの11778番に点突然変異のあることを確認した。5.網膜色素変性症に対するイデベノン療法:ミトコンドリア酵素賦活剤であるイデベノンを投与すると、網膜色素変性症の中心部視野機能が改善することを統計的に示唆する資料をえた。この場合、投与を6か月以上持続してはじめて効果が出現することが示唆された。眼科領域におけるミトコンドリア異常の問題を検討するために、いくつかの基礎的および臨床的検討を行なった。今年度において得られた研究成果と今後の問題を具体的に記す。1.網膜のミトコンドリア酵素活性の測定:サル眼網膜からミトコンドリアを抽出し、呼吸鎖酵素群(とくにNADH cytochrome c reductase,Succinate cytochrome c reductase,cytochrome coxydase)について酵素活性の測定を試みた。満足すべき精度と再現性をもつ測定系を確立することに成功した。サル眼網膜の後極部、中間部、周辺部で比較すると、黄斑部を含む後極部において組織タンパク量当たりの活性が最も高いことが判明した。この所見のもつ意義は明らかではないが、臨床的なミトコンドリア網膜症の発生部位との関連を解明する基礎的知見を提供するものと考えられる。2.呼吸鎖酵素cytochrome coxidaseに対するモノクローナル抗体の作成:新しい抗体の作成にはじめて成功した。cytochrome coxida seの活性局在を免疫組織化学的に調べ、サル網膜において視細胞内節および神経線維層に豊富な活性の存在することを証明した。この方法によって光学顕微鏡レベルでミトコンドリア酵素の局在を求めることが可能になったから、今後の臨床事例への応用範囲は広いと思われる。3.臨床症例におけるミトコンドリア異常の検索:筋緊張性ジストロフィおよびミトコンドリア脳筋症における外眼筋のミトコンドリアを組織化学的、電子顕微鏡的および生化学的に検索した。ミトコンドリア異常を外眼筋においてはじめて証明することができた。とくに、これらの疾患のなかに呼吸鎖酵素活性の全般的低下を示す事例がみられたことは新知見である。なお、網膜色素変性症の外眼筋における同様の検索結果には異常がみられなかった。

眼科領域におけるミトコンドリア異常の問題を前年度につづいていくつかの側面からとりあげた。今年度に得た実績を以下に記す。1.網膜におけるチトクロ-ムCオキシダ-ゼの抗体作成:標準的方法を用いてモノクロ-ナル抗体を得た。これを用いてヒト網膜における酵素の局在を免疫組織化学的に検討した結果、視細胞層とくに錐体視細胞に、また視神経乳頭部に活性が豊富に存在することが判明した。2.筋緊張性ジストロフィ患者の眼症状とミトコンドリア酵素:骨格筋におけるミトコンドリア異常にすでに知られるが,われわれは外眼筋においても同様の異常の存在することを明らかにした。これらの患者には網膜変性がしばしば存在するが、われわれはミトコンドリア網膜症というあたらしい疾患概念を提唱した。3.網膜色素変性症に対するCoQ_<10>療法:この難治性疾患の成因は不明であるが、直接もしくは間接にミトコンドリア酵素機能の障害も考えられるので、酵素賦括剤であるイデベノン(CoQ_<10>)の内服療法を一部の患者の十分な説明と同意を得て行った。その結果、一部の症例ではあるがこのような治療によって残存する視機能、とくに視野機能がわずかながら改善する効果を示唆する結果を得た。眼科領域におけるミトコンドリア異常について基礎的および臨床的に研究してきた。今年度は臨床面における応用を中心課題として研究をすすめ、以下に要約する成果をえた。1.ミトコンドリア異常DNAの検討:臨床試料を用いてmtDNAの検索を可能にするために実験装置の整備と技術習得に努めた結果、さまざまな試料でDNAの調整とSouthern blot解析が可能になった。最初に、レ-ベル遺伝性視神経萎縮を検討した。この疾病は細胞質遺伝病であり、最近mtDNAの11778番目のコドンのA→G変異が報告された。患者および家族の骨格筋生検試料および末梢血を試料として適当なプライマ-を用いて問題領域を含むmtDNA領域をPCR増幅した。これを制限酵素SfaNIで切断すると健康者では2個の断片に切断されたが、罹患者とキャリアでは点突然変異のために切断がおこらなかった。一方、制限酵素MaeIIIを用いると健康者では切断されず、罹患者とキャリアでは2個に切断された。この疾病における11778変異の検出にはSfaNI切断法が広く用いられているが、falseーpositiveの結果が生じる心配がある。今回の方法であるMaeIII切断を併用する方法がmtDNA診断の確実性を増すのに有用であろう。KearnsーSayre症候群、慢性進行性外眼筋麻痺の症例の骨格筋生検試料のmtDNAに欠失が確認された。全身異常を合併しない網膜色素変性症ではこのような所見は認められず、もし存在すれば点突然変異が示唆された。2.網膜色素変性症に対するイデベノンの臨床効果:10例にイデベノンを312か月投与し、中心部視野機能の推移をオクトパス視野計によって経時的に検索した。その結果、6か月以上投与すると軽度ながら視野感度が改善する傾向が認められた。
計算解剖学モデルを応用したナビゲーション誘導下腹腔鏡下手術の自動工程分析・評価法

今年度は計算解剖学モデルと術具ナビゲーションログ情報を用いた手術工程・技能分析アルゴリズムの検討として,1手術技能を定量的に評価する術者スキルレベルの推定と,2手術工程評価のための手術プロセスモデルの構築と評価について研究を実施した.今年度も内視鏡下手術で最も一般的である胆嚢摘出術を基本対象とし,ファントムと内視鏡トレーニングボックスを用いた模擬的腹腔鏡下胆嚢摘出術25例のデータを用いて研究を実施した.昨年度までに開発した術具位置ログと工程分析用臓器モデルとの干渉解析により手術作業のステージを同定し,各ステージでの鉗子作業の定量解析指標(各工程の作業時間,作業進捗度,術具先端移動速度,ログ分布近似楕円面積,ログ分布近似楕円重畳率,ログデータの分布密度)を自動抽出するアルゴリズムをベースに,以下の開発評価を行った.1技能評価:上記の定量解析指標を用い,重回帰分析を利用して各作業工程の作業特性に応じて各解析指標が技能レベルに与える影響度を算出した.その結果を用いて各解析指標からその影響度を加味して最終的な定量的技能レベル値を算出する回帰モデルを開発した.2工程評価:手術ワークフロー解析の基礎として手術プロセスモデルを構築・比較する手法を構築した.手術ナビゲーション情報から取得した術具先端の通過領域a,作業進捗度p,術具先端速度v,術具種類iのパラメータを用いて手術中の一連のアクティビティの配列となる手術プロセスモデルを定義し,配列アラインメントを応用して手術プロセスモデルを整列・比較した.その結果.手術プロセスモデルは作業工程中の作業動向を忠実に表していることが示唆された.25年度が最終年度であるため、記入しない。25年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は計算解剖学モデルと術具ナビゲーションログ情報を用いた手術工程・技能分析アルゴリズムの検討として,1手術技能を定量的に評価する術者スキルレベルの推定と,2手術工程評価のための手術プロセスモデルの構築と評価について研究を実施した.今年度も内視鏡下手術で最も一般的である胆嚢摘出術を基本対象とし,ファントムと内視鏡トレーニングボックスを用いた模擬的腹腔鏡下胆嚢摘出術25例のデータを用いて研究を実施した.昨年度までに開発した術具位置ログと工程分析用臓器モデルとの干渉解析により手術作業のステージを同定し,各ステージでの鉗子作業の定量解析指標(各工程の作業時間,作業進捗度,術具先端移動速度,ログ分布近似楕円面積,ログ分布近似楕円重畳率,ログデータの分布密度)を自動抽出するアルゴリズムをベースに,以下の開発評価を行った.1技能評価:上記の定量解析指標を用い,重回帰分析を利用して各作業工程の作業特性に応じて各解析指標が技能レベルに与える影響度を算出した.その結果を用いて各解析指標からその影響度を加味して最終的な定量的技能レベル値を算出する回帰モデルを開発した.2工程評価:手術ワークフロー解析の基礎として手術プロセスモデルを構築・比較する手法を構築した.手術ナビゲーション情報から取得した術具先端の通過領域a,作業進捗度p,術具先端速度v,術具種類iのパラメータを用いて手術中の一連のアクティビティの配列となる手術プロセスモデルを定義し,配列アラインメントを応用して手術プロセスモデルを整列・比較した.その結果.手術プロセスモデルは作業工程中の作業動向を忠実に表していることが示唆された.本研究では,計算解剖学的手法により求められた臓器モデルおよびその近接領域モデルのデータを用いた手術工程分析法を提案し,近接覚ナビゲーション誘導下での腹腔鏡下手術の作業工程推定,分析,評価を行う技術を開発する.その具体的技術として,今年度は1計算解剖学モデルを用いた誘導/回避・工程分析用臓器モデルの構築と計算解剖学モデルベースの近接覚ナビゲーションの実装,2計算解剖学モデルと術具ナビゲーションログ情報を用いた手術工程分析アルゴリズムの構築について研究を実施した.内視鏡下手術で最も一般的である胆嚢摘出術と,先年保険適応となった新しく難易度の高い術式である肝切除術を基本対象とし,ファントムと内視鏡トレーニングボックスを用いた模擬的手術環境を評価系として研究を実施した.1:術野の3次元医用画像からナビゲーションによる術具の誘導/回避と手術作業工程分析に必要な臓器をモデル化するとともに,臓器外部の距離マージン領域を提示する拡張臓器モデルを定義し,誘導/回避対象周囲のマージンへの術具侵入時に警告を発することで,処置対象・治療パスへの誘導と血管等の損傷危険領域の回避を促す近接覚ナビゲーションシステムを実装しその効用を評価した.ファントムを用いた腹腔鏡下肝切除術での近接覚ナビゲーション併用・非併用条件でのパフォーマンスを定量的に評価する新しい評価関数を定義し,その評価値とファントム内血管モデルの傷害度に強い相関が見られたことから,誘導性能を示す評価値としての有用性が示唆された.2:術具位置ログと工程分析用臓器モデルとの干渉を解析し,作業領域情報と術具情報から手術作業のステージを同定するアルゴリズムを構築し,術式分析評価を行った.ファントムを用いた腹腔鏡下胆嚢摘出術25例のデータから,工程の自動分類と進捗度の客観評価が可能なことが示された.

計算解剖学モデルとナビゲーション情報を用いることで,ナビゲーション機能の有効性,作業の評価等について定量性と客観性を持った分析が可能であることが示された.術者による実験も既に20例以上のデータを蓄積することができ,今後のさらに詳細な分析や新たなアルゴリズム構築にも応用可能と考えられる.しかし一方で,実験に用いた臓器ファントムと実際の臓器との違いがこの評価に大きな影響を与えている可能性は否定できない.また術中モデルのリアルタイム更新が不可能なため臓器を固定した剛体として実験を行っている.本研究によって構築する解剖モデルとナビゲーションによる手術・機器評価系の信頼性をより高めるためには,より臨床に近い環境での評価が重要である.平成25年度は1より臨床に近い肝切除術・胆嚢摘出術用ファントムの構築,2アルゴリズムの改良・新開発,3リアルタイムモデル構築・評価の手法について検討する.特に中核である2については近接覚に重点を置き,解剖モデル周辺領域での作業についての評価アルゴリズムの検討を行い,手技の特長・誘導装置の効用についての新たな客観的評価法の研究を推進する.25年度が最終年度であるため、記入しない。25年度が最終年度であるため、記入しない。
病診連携の経済分析……医療機関への支払い方式の設計

我が国の医療サービスの供給サイドにおける診療所と病院の位置づけについて特徴的なことは、医療機関を受診しようと考える人々が、診療所のみならず、病院を直接訪問できることである。この制度は、病気の程度の軽い患者が病院で受診することを可能にし、病院での長い待ち時間を作りだし、病院設備の有効利用を妨げているという批判を浴びている。欧米諸国に目を転じてみると、いわゆるGPシステムを採用している国々が少なからずある。イギリス、オランダなどヨーロッパの多くの国々では、患者は、病気になったら、最初にかかりつけ医であるGP(General Practitioner)を訪れ、必要がある場合に紹介状をもらい、病院に通院することができる仕組みになっている。日本のようなシステムは、患者の診療サービスの生産について、市場に任せて、分業を行おうとするシステムであり、GPシステムは、規制によって分業を行うシステムであると解釈することもできる。本研究では、日本のようなシステム、及びGPシステムのメカニズムを分析し、両者の資源配分、所得分配(衡平性)に与える影響を整理し、最適な「医療供給システム」の性質を考察した。本報告書では、第1章で、本研究の課題の位置づけを明確にするべく、日本の医療制度が抱える問題について、総括した。第2章では、問題の根源を構成する医療サービスの性質について考察した。第3章では、第2章における医療サービスの持つ性質を考慮に入れながら、病・診連携のメカニズムを経済的分業の観点から考察し、最適な病診連携のあり方について議論した。第4章では、ケーススタディーとして、オランダの医療制度改革について考察した。我が国の医療サービスの供給サイドを海外の国々と比較してみると、診療所と病院の位置づけについて特徴的なことがある。それは、医療機関を受診しようと考える人々が、診療所のみならず、病院を直接訪問できることがある。本研究では、日本のようなシステム、GPシステムのメカニズムを分析し、参考にしながら、最適な「医療供給システム」の性質を考察した。平成17年度は、理論研究、実証研究の準備を行った。(1)診療所、病院に関する事前的支払い方式に関する理論的研究、実証的研究の文献サーベイを行った。(2)医師の行動、病院の行動に関する最近までの理論的、実証的研究を経済学関係のみならず医学関連まで広げて、平成16年度以降の内外の雑誌、書籍などの文献からサーベイした。(3)医師・患者関係の文献を経済学・医学関連の雑誌などまで含めて、サーベイを行った。(4)紹介制度(Referral system)に関する一連の理論的・実証的研究の文献をサーベイする。(5)本研究に関連する文脈で、契約理論、組織の経済学、情報の経済学の文献を特に平成16年度以降のものを中心にサーベイした。

イギリス、オランダなどヨーロッパの多くの国々では、患者は、病気になったら、最初にかかりつけ医であるGP(General Practitioner)を訪れ、必要がある場合に紹介状をもらい、病院に通院することができる仕組みになっている。日本のようなシステムは、患者の診療サービスの生産について、市場に任せて、分業を行おうとするシステムであり、GPシステムは、規制によって分業を行うシステムであると解釈することもできる。本研究では、日本のようなシステム、及びGPシステムのメカニズムを分析し、両者の資源配分、所得分配(衡平性)に与える影響を整理し、最適な「医療供給システム」の性質を考察した。本報告書では、第1章で、本研究の課題の位置づけを明確にするべく、日本の医療制度が抱える問題について、総括した。第2章では、問題の根源を構成する医療サービスの性質について考察した。第3章では、第2章における医療サービスの持つ性質を考慮に入れながら、病・診連携のメカニズムを経済的分業の観点から考察し、最適な病診連携のあり方について議論した。第4章では、ケーススタディーとして、オランダの医療制度改革について考察した。
超低エネルギー陽電子回析装置の試作

電子を利用した表面の構造解析は,当初LEEDが瀕用されたが,その理論的取り扱いの困難さのため,現在では, RHEEDが主流となっている.本研究では,理論的取り扱いが容易で,かつ,表面構造により敏感であると考えられる超低エネルギー陽電子回析装置(ULEPD)の試作を目的としている.LEEDと比較して, ULEPDの利点は,陽電子出は多重散乱の少ないこと,交換相互作用のないこと,内部ポテンシャルが略ゼロに近いこと等が挙げられる.本研究では,以上述べたような特徴のある超低エネルギー陽電子回析装置を試作し,設計研究を行った.静電集束型の陽電子集光レンズ系の設計計算および試作を行った.集光レンズ系は,円筒型静電リングから成る2体レンズ,対称型アインツェル・レンズ,非対称アインツェル・レンズで構成した.陽電子の引き出し用には, Soaにより考案されたレンズ系を採用した.このSoa銃は,広いレンジにわたって集光性の良いことが確認された. Soa銃以降の軌道計算は電子光学で利用されている変換行列の方法により行った.Soa銃からCMA入口迄の軌道, CMA出口から第1段再減速材迄の軌道,第2Soa銃から第2段再減速材迄の軌道,第3Soa銃から最終ズーム・レンズの入口迄の軌道,ズーム・レンズ入口から試料位置までの軌道について計算を行い, 35個の円筒電極に供給すべき最適電圧を決定し,これにもとづいて集光レンズ系を試作した.この電圧配置で,発散角を1.15度とすると, 1eVで1.7mm, 10eVで0.5mm, 100eVで0.17mmのビーム径となることが判った.超低エネルギー陽電子回析の測定として,予備的に, BaF2シンチレータと光電子増倍管により, Cu(100)面について,ガンマ線計数率を陽電子の入射エネルギーの関数として測定したところ,ブラッグ条件に対応するエネルギーで計数率の減少が見られ,陽電子回析装置として有効に機能することが確認された.電子を利用した表面の構造解析は,当初LEEDが瀕用されたが,その理論的取り扱いの困難さのため,現在では, RHEEDが主流となっている.本研究では,理論的取り扱いが容易で,かつ,表面構造により敏感であると考えられる超低エネルギー陽電子回析装置(ULEPD)の試作を目的としている.LEEDと比較して, ULEPDの利点は,陽電子出は多重散乱の少ないこと,交換相互作用のないこと,内部ポテンシャルが略ゼロに近いこと等が挙げられる.本研究では,以上述べたような特徴のある超低エネルギー陽電子回析装置を試作し,設計研究を行った.静電集束型の陽電子集光レンズ系の設計計算および試作を行った.集光レンズ系は,円筒型静電リングから成る2体レンズ,対称型アインツェル・レンズ,非対称アインツェル・レンズで構成した.陽電子の引き出し用には, Soaにより考案されたレンズ系を採用した.このSoa銃は,広いレンジにわたって集光性の良いことが確認された. Soa銃以降の軌道計算は電子光学で利用されている変換行列の方法により行った.Soa銃からCMA入口迄の軌道, CMA出口から第1段再減速材迄の軌道,第2Soa銃から第2段再減速材迄の軌道,第3Soa銃から最終ズーム・レンズの入口迄の軌道,ズーム・レンズ入口から試料位置までの軌道について計算を行い, 35個の円筒電極に供給すべき最適電圧を決定し,これにもとづいて集光レンズ系を試作した.この電圧配置で,発散角を1.15度とすると, 1eVで1.7mm, 10eVで0.5mm, 100eVで0.17mmのビーム径となることが判った.超低エネルギー陽電子回析の測定として,予備的に, BaF2シンチレータと光電子増倍管により, Cu(100)面について,ガンマ線計数率を陽電子の入射エネルギーの関数として測定したところ,ブラッグ条件に対応するエネルギーで計数率の減少が見られ,陽電子回析装置として有効に機能することが確認された.電子を利用した表面の構造解析は、当初LEEDが瀕用されたが、その理論的取扱いの困難さのために、現在では、RHEEDが主流となっている。本研究では、理論的取扱いが容易で、かつ、表面構造に敏感であると考えられる超低エネルギー陽電子回折(VLEPD)装置の試作を目的とした。昭和61年度は、この目的のために、静電収束型の低速陽電子実験装置の製作を行った。陽電子をタングステン,ニッケル等の金属に入射してやると、陽電子は金属内部でエネルギーを失い一部は表面から放出される。このとき放出される陽電子は、その金属の仕事関数に相当する単一のエネルギーを持ち、表面に垂直方向に放出されることが知られている。従って低速の陽電子を加速して径を絞り金属単結晶に入射し表面から再放出される陽電子をビームとして取り出すことにより、径が小さく、しかもエネルギーおよび方向が良くそろったビームを得ることができる。製作した静電収束型低速陽電子実験装置は、低速陽電子発生部,ミラーアナライザー,陽電子高輝度化部分,ターゲット試料部分から成り、【10^(-10)】Torr台の真空度が得られた。低速陽電子発生部では、低速陽電子変換効率を【10^(-4)】以上に向上させることができた。エネルギー選別および放射線遮蔽のための90゚偏向ミラーアナライザーの製作を行い、殆んど損失なく目的のビームを偏向することができた。

高輝度化のために、陽電子ビームの加速,絞り込み,再引出しの目的の静電レンズ系の設計計算を行い、それに基づいたレンズ部品の製作を行った。これらの成果の上に、昭和62年度には、高輝度ビームの実現および超低エネルギー陽電子回折の実験を試み、全体的な試作を完了の予定である。これとあわせて、固体表面と陽電子の相互作用のいくつかの基礎過程について理論的研究を行ない、陽電子の中性化(ポジトロニウム形成)による回折強度の損失について試算を行なった。
MAIT細胞を標的としたループス病態制御に関する研究

Mucosal-associated invariant T(MAIT)細胞はヒトの末梢血T細胞の5%を占める大きな細胞集団であり様々な免疫応答において重要な役割を担うと推察される。我々は全身性エリテマトーデス(SLE)患者において、MAIT細胞は患者末梢血中で減少するものの、その活性化状態は疾患活動性と相関することを明らかにした。このことより、MAIT細胞はSLE病態に関与している可能性が示唆された。本研究では、SLE動物モデルであるループス自然発症マウス(FcγRIIB-/-Yaaマウス)を用い、ループス病態におけるMAIT細胞の役割を解明し、MAIT細胞を標的としたループス病態制御の可能性について検証することを目的とする。FcγRIIB-/-YaaマウスとMAIT細胞が存在しないMR1欠損(MR1-/-)マウスを交配し、MAIT細胞の存在がループス病態へ及ぼす影響を検証した。MR1-/- FcγRIIB-/-Yaaマウスでは同腹のMR1+/+ FcγRIIB-/-Yaaマウスに比較し生存率の改善と自己抗体の減少を認めた。生後4ヶ月のマウスでは、MR1欠損により皮膚炎は悪化するが、腎炎所見は改善傾向を示すことが明らかとなった。そこで、生後2ヶ月マウスの腎臓をより詳細に解析しててみると、MR1欠損により糸球体腎炎の病理学的所見の改善、IgGおよび補体沈着の減少を認めた。MAIT細胞の存在により自己抗体産生亢進と腎炎病態増悪、一方で皮膚炎の軽症化を認めたことから、MAIT細胞の機能調整がループス病態の抑制につながる可能性が考えられた。そこで、これまで報告されているMR1リガンドを参考に、類縁体を複数合しin vitroで活性の確認を行った。また、SLE患者の腎組織におけるMAIT細胞を解析するため、免疫組織染色の条件検討を進めた。ループス自然発症マウスモデルであるFcγRIIB-/-YaaマウスとMAIT細胞を欠損するMR1欠損マウスを交配し、ループス病態へのMAIT細胞欠損の影響を調べた。生存率、関節炎所見、皮膚症状、腎炎所見、血清自己抗体価などについてMR1-/- FcγRIIB-/-Yaaマウスと同腹のFcγRIIB-/-Yaaマウスで比較した。MR1欠損により生存率や自己抗体価からループス病態の軽症化傾向がみられた。生後4ヶ月のマウスを用いた予備実験からMR1欠損により皮膚炎の増悪、腎炎所見は改善傾向を確認していたが、H29年度は生後2ヶ月マウスを用い腎炎の解析をより詳細に行った。MR1欠損により糸球体腎炎の病理学的所見の改善、IgGおよび補体沈着の減少を認めた。MRリガンドについては複数のリガンドを合成し、in vitroの系にて活性の確認を進めた。SLE患者の組織におけるMAIT細胞を解析するために、免疫組織染色のための条件検討を行った。MAIT細胞による自己抗体産生亢進とループス腎炎増悪のメカニズムについて解析を進める。形質細胞、形質芽細胞、濾胞性T細胞の数や活性化状態についてMR1-/- FcγRIIB-/-Yaaマウスと同腹のFcγRIIB-/-Yaaマウスで比較する。また、MAIT細胞が腎臓へ直接浸潤して炎症に関与しているかどうか、ループスマウスだけでなくSLE患者の腎生検サンプルを用いてMAIT細胞浸潤の有無の確認を行う。また、組織におけるMAIT細胞のサイトカイン産生など機能についても解析を進める。MR1リガンドについては、ループルモデルマウスへの投与実験に向けて、これまで合成したものからin vitroおよびin vivoでの活性を確認する。

また、SLE患者の腎組織におけるMAIT細胞を解析するため、免疫組織染色の条件検討を進めた。ループス自然発症マウスモデルであるFcγRIIB-/-YaaマウスとMAIT細胞を欠損するMR1欠損マウスを交配し、ループス病態へのMAIT細胞欠損の影響を調べた。生存率、関節炎所見、皮膚症状、腎炎所見、血清自己抗体価などについてMR1-/- FcγRIIB-/-Yaaマウスと同腹のFcγRIIB-/-Yaaマウスで比較した。MR1欠損により生存率や自己抗体価からループス病態の軽症化傾向がみられた。生後4ヶ月のマウスを用いた予備実験からMR1欠損により皮膚炎の増悪、腎炎所見は改善傾向を確認していたが、H29年度は生後2ヶ月マウスを用い腎炎の解析をより詳細に行った。MR1欠損により糸球体腎炎の病理学的所見の改善、IgGおよび補体沈着の減少を認めた。MRリガンドについては複数のリガンドを合成し、in vitroの系にて活性の確認を進めた。SLE患者の組織におけるMAIT細胞を解析するために、免疫組織染色のための条件検討を行った。MAIT細胞による自己抗体産生亢進とループス腎炎増悪のメカニズムについて解析を進める。形質細胞、形質芽細胞、濾胞性T細胞の数や活性化状態についてMR1-/- FcγRIIB-/-Yaaマウスと同腹のFcγRIIB-/-Yaaマウスで比較する。また、MAIT細胞が腎臓へ直接浸潤して炎症に関与しているかどうか、ループスマウスだけでなくSLE患者の腎生検サンプルを用いてMAIT細胞浸潤の有無の確認を行う。また、組織におけるMAIT細胞のサイトカイン産生など機能についても解析を進める。MR1リガンドについては、ループルモデルマウスへの投与実験に向けて、これまで合成したものからin vitroおよびin vivoでの活性を確認する。ヒト検体におけるMAIT細胞の解析については、本年度は条件検討のみを行い実際の患者検体の解析は次年度以降に行うことになったため次年度使用額が生じた。
悪性黒色腫移植マウスにおけるポリモノクロ-ナル抗体による診断治療の有効性の研究

モノクロ-ナル抗体(MoAb)は特異性が高い反面、同一腫瘍であっても、その一部分にしか結合しないことがこれまでのinViVoの実験で確認された。そして腫瘍内に壊死を作りながら発育する腫瘍においては特に壊死への集積が高いことが^<125>I(又は^<131>I)標識抗メラノ-マ抗体を用いた研究で証明された。そこで我々は、特に腫瘍内壊死への抗体集積の機序を特異性に注目し、MoAbの腫瘍内分布を観察した。メラノ-マ移植マウスに^<125>I(または^<131>I)標識抗メラノ-マ抗体またはコントロ-ルとして抗リンフォ-マモノクロ-ナル抗体(IgM)を投与し、メラノ-マへの集積率を経時的に測定した。コントロ-ル抗体の生体内分布は肝臓、腎臓そして腫瘍共、経時的に集積率(%dose/g)が減少し、腫瘍/血液比は1.52.1のほぼ一定の値を保った。特異抗体の内、特にM2590は、集積率の経時的減少率が低く、投与後5日および7日は肝臓、腎臓に比べ集積率が高かった。そして腫瘍/血液比は5日、7日と漸次高くなり、平均値はコントロ-ルIgMの2倍を越えた。腫瘍への集積率はM2590では2.0グラムまで重量に相関して高くなったが、コントロ-ル抗体では明らかな相関はみられなかった。しかし、壊死巣へのM2590の集積は明らかな重量との相関を示さず、小さくても高い集積率を示すケ-スがみられた。以上の結果からMoAbは非特異的にも腫瘍に集積するが、肝臓、腎臓と同じ経時的減少率を示し、血液比もほぼ一定である。これに対し、特異抗体は投与後5日、7日と血液比が大きくなり、経時的減少率が低い。そこで臨床的にヒト由来の同種同系のMoAb(IgM)を使用する場合は、投与後5日7日が腫瘍への非特異的結合も減り、至適撮像時間と考えられた。腫瘍内壊死への特異抗体および非特異抗体の集積に関しては、更に、経時的変化を観察した上で、ミクロオ-トラジオグラムを含めて検討を加えていく。モノクローナル抗体による画像診断および治療の成績は期待された程の成果に達していない。その原因の一つとして、我々はモノクローナル抗体は特異性が高い反面、認識する抗原も腫瘍の一部に限られていることが大きく関与していると、担癌動物のin vivo実験から推定した。そこで我々は性質の異なる二種類のモノクローナル抗メラノーマ抗体が、腫瘍内で異なった分布を示すことをin vivoで証明し更に各々の抗体が認識する腫瘍細胞の組織学的確認を得る方法を検討した。

用いた二種類のモノクローナル抗体(M562、M2590)はC57BL/6マウスから自然発生したB16メラノーマを同種同系のマウスに感作して、BALB/Cからマウスのミエローマ細胞(P_3U_1)と融合して得たものである。(千葉大学谷口克教授よりの提供)方法はヨードジエンを用いて^<125>Iまたは^<131>Iに標識したM2590またはM562をB16メラノーマ移植マウスに30100μci投与し3日後にオートラジオグラフィを施行した。^<125>Iおよび^<131>Iの物理的半減期の差を利用し、マウスの凍結乾燥切片をフィルムに密着し1週間以内に^<131>の標識抗体のオートラジオグラムを得、続いて同一切片を1ヶ月後に再度フィルムに密着させて^<125>I標識抗体のオートラジオグラムを得た。続いて腫瘍内分布を確認したマウスの腫瘍部分を取り出してパラフィン包埋した。同一面の薄層切片を作成し、ヘマトキシリン、エオジン染色をして組織学的観察を行なった。その結果、二種類のモノクローナル抗体は、腫瘍内で異なった分布を呈し、認識する抗原が異なることが確認された。又これらモノクローナル抗体の分布は腫瘍内の壊死巣に高くメラノーマの壊死部分に、細胞膜抗原が瀘出されていることが示唆された。放射性核種で標識したモノクロ-ナル抗腫瘍抗体(MoAb)による画像診断(Radiommunodetection)および治療(Radiommunotherapy)の有用性を検討するため、担癌動物を用いてin vivoにおけるMoAbの分布を観察した。用いたMoAbはC57BL/6マウスに自然発生したB16メラノ-マをマウスに免疫し、細胞融合法にて得た抗メラノ-マモノクロ-ナル抗体(M562,M2590,IgM)および抗リンフォ-マ抗体(IgM)である。(いづれも千葉大学谷口克教授提供)、M562およびM2590を各々エネルギ-および半減期の異なる放射性ヨ-ド(^<131>I,^<125>I)で標識して同時に投与し、オ-トラジオグラムで観察したところ、各々異なる腫瘍内分布を呈した。以上から二種類の異なった抗原決定基を認識するMoAbを同時に投与すると、検出感度が高まることが示唆された。これらMoAb(M562,M2590)のオ-トラジオグラムの腫瘍内分布を病理組織標本と対比させて観察したところ、腫瘍内壊死巣に、より高度にMoAbが集積することが判明した。これは通常隠蔽されている腫瘍抗原が、発育する壊死巣では特異抗体の結合し易い環境となり存在するためと推定された。これらMoAbの腫瘍内分布の特異性を評価するため、同じIgMであるモノクロ-ナル抗リンフォ-マ抗体を同時に投与して集積率を測定した。メラノ-マへの抗リンフォ-マ抗体の集積率はM2590の約1/2であった。更に抗肺癌ヒトモノクロ-ナル抗体の腫瘍内分布をヒト扁平上皮癌を移植したヌ-ドマウスを用いて検討したところ、やはり癌壊死部で血液の19倍という高度の集積を呈した。今後発育増殖する腫瘍の壊死巣におけるMoAbの挙動と特異性を検討するため、免疫化学法およびミクロオ-トラジオグラムによる確認と、酵素抗体法による検定を試みている。
動的なネットワーク交通流特性を内包した都市スケールの交通状態解析理論

本研究は,都市エリアの交通状態・性能を巨視的に表す「Macrosocpic Fundamental Diagram」を,よりミクロなネットワーク交通流特性と結びつけて解析する方法論を構築する.具体的には,まず,ネットワーク上の渋滞パターンを与件とした動的利用者均衡モデルに対する逆問題を定式化する.この逆問題は線形方程式系で記述されており,ネットワーク全体のスループットを解析的に導出することができる.この解析式によりスループットを決定づける要素を考察するとともに,その感度分析を行い,スループットの低下を引き起こす渋滞パターンとそのメカニズムを明らかにした.本研究の目的は,都市エリアの交通状態・性能をマクロに表す「Macroscopic Fundamental Diagram (MFD)」(エリアの平均密度と平均交通量)を,よりミクロなネットワーク交通流特性と結びつけて解析する方法論を構築することである.そして,MFDの容量や形状等の特性を特徴づける要素・メカニズムを解明する.具体的な研究手順は以下の3つのステップからなる:(1)渋滞パターンとMFDを結びつける逆解析手法の開発;(2)提案手法の感度分析によるMFDの特性分析;(3)日本の主要都市のMFD特性の実証分析.初年度にあたる平成26年度では,(1)の手法を,ドライバーの経路選択行動から時々刻々のネットワーク交通流パターンを記述する動的交通量配分(DTA)モデルに基づき開発した.その結果,エリアのスループット(or平均交通量)は渋滞したリンクの接続関係を表す「縮約ネットワーク」により特徴付けられることが分かった.また,シミュレーションにより,MFDのスループットの低下やヒステリシス・ループのメカニズムを分析した.現在は,上記の手法で得られたMFD解析式の感度分析により,理論的なMFDの特性分析を進めている.さらに,(当初の予定にはなかったが)経路選択の影響だけでなく,出発時刻選択の影響を評価するために,複数のボトルネックを考慮した出発時刻選択均衡の特性(存在・唯一性)を理論的に明らかにした.一方,(3)としては,仙台中心部エリアを含めいくつかの都市のMFDの実証分析を進めている.具体的には,数年にわたる長期間データから,日々のMFDの再現性や交通需要条件/供給条件がMFDの形状に与える影響を評価した.今後は,(1), (2)で理論的に得られた知見に基づき,MFD形状と渋滞パターンの関係性について実証分析を進めていく予定である.本研究の目的は,都市エリアの交通状態・性能を巨視的に表す「Macroscopic Fundamental Diagram (MFD)」(エリア平均密度と平均交通量の関数関係)を,よりミクロなネットワーク交通流特性と結びつけて解析する方法論を構築することである.そして,提案手法によりMFDの容量や渋滞領域の形状を特徴付ける要素・メカニズムを解明する.具体的な研究手順は以下の3つのステップからなる:(1)渋滞パターンとMFDを結びつける逆解解析手法の開発;(2)提案手法の感度分析によるMFDの特性分析;(3)日本の主要都市のMFD特性の実証分析.最終年度にあたる平成27年度では,平成26年度に完了した上記(1)で導出したMFDの解析的評価式の感度分析を進め,1起点多終点ネットワークのMFDの渋滞領域が以下のメカニズムにより発現することを理論的に明らかにした:(a)終点ノードへの渋滞延伸によるトリップ完了フローのブロッキング,(b)異なる終点を持つフローによる渋滞リンク容量の奪い合い.一方で,多起点1終点ネットワークでは上記のようなメカニズムが働かないことをいくつかの例,数値実験により示した.このことから,MFDの渋滞領域発現には異なる終点を持つフローの相互作用が重要であることがわかった.一方,(3)では,仙台市,京都市,那覇市,東京都,首都高の道路網におけるMFDの実証分析を長期間データを用いて行った.その結果,MFDの渋滞領域が道路網上の渋滞パターンと対応関係があること(理論解析の前提の妥当性確認),MFDの渋滞領域における平均交通量レベルが渋滞延伸数と負の比例関係にあること,が明らかになった.また,詳細な渋滞パターンの分析より,MFDの渋滞領域発現時に上記(a)のブロッキング現象が生じているという示唆が得られた.また,各道路網のMFDの特徴も分析した.本研究は,都市エリアの交通状態・性能を巨視的に表す「Macrosocpic Fundamental Diagram」を,よりミクロなネットワーク交通流特性と結びつけて解析する方法論を構築する.具体的には,まず,ネットワーク上の渋滞パターンを与件とした動的利用者均衡モデルに対する逆問題を定式化する.この逆問題は線形方程式系で記述されており,ネットワーク全体のスループットを解析的に導出することができる.この解析式によりスループットを決定づける要素を考察するとともに,その感度分析を行い,スループットの低下を引き起こす渋滞パターンとそのメカニズムを明らかにした.理論解析については,平成26年度予定していた(1)について,1起点多終点,多終点1起点の需要を持つネットワークに対して解析を終えている.また,平成27年度に予定してた(2)の感度分析についても,理論的に解析可能な部分については,目処がたっている.また,系統的な感度分析実験を行うための,シミュレーションもすでに作成済みである.従って,研究は順調に進んでいると言える.実証分析(3)については,平成26年度は主に対象都市の基本的なデータ処理,基礎集計分析,渋滞パターンの抽出等を行った.これにより,平成27年度に予定している本格的な実証分析を行う準備が整ったことになり,こちらも順調に研究が進捗している.

交通工学研究最終年にあたる平成27年度では,(2)提案手法の感度分析によるMFDの特性分析を早い時期に完了させ,(3)日本の主要都市のMFD特性の実証分析に進む予定である.(3)については,(3a)理論的に得られた知見に基づきMFDの特徴的な現象メカニズムを説明する段階と,(3b)開発手法に基づきMFDの形状を定量的に評価する段階がある.(3a)については,現象のメカニズムを説明するだけでなく,そのメカニズムから考えらえる渋滞制御ルールを構築し,シミュレーション評価を行う予定である.(3b)を達成するためには,多起点・多終点需要を持つネットワークを解析する必要があるが,DTA分野においてもその方法は確立しておらず,困難が予想される.そのため,近似手法や準動的な交通配分モデルを活用するなど,いくつかのアプローチで取り組んでいく予定である.平成26年度の経費は,主に数値計算やデータ処理に用いる数値計算言語MATLABの購入,関連研究者との打ち合わせ・スタディサイトの現地調査・学会参加への旅費,人件費,成果発表のための論文掲載料・英文校正費にあてる予定であった.しかし,研究計画の(1)において,当初の計画以上に理論による一般的な解析が可能であったため,大規模な数値計算実験には至っていない.また,成果を論文にまとめて投稿中であるが,掲載には至っていないこともあり,次年度使用額が生じている.次年度使用額は,当初の計画通り,大規模数値実験のための数値計算言語の費用,実験補助の人件費,および,論文掲載料にあてる計画である.
生活史戦略理論による社会生物学と群集生態学の統合:外来アリからクローナル植物まで

本研究は、一旦定着したら移動性に乏しい超個体という共通の特徴を持ち、かつ生物多様性と生態系サービスの維持のための鍵となりうる生物分類群、アリ、シロアリ、サンゴ、クローナル植物が、環境撹乱にどう適応しているのかという視点を切口に、群集生態学と社会生物学を生活史戦略理論の観点から統合再構築することを目的とした。超個体の分割比と分散距離のトレードオフに関するコロニーベースモデルの一般版を平衡点安定性解析に関する定理を用いて、環境撹乱下における「近傍分巣対遠隔分散」の生活史モデルの詳細な解析を行った。平衡点の安定性条件の結果から、撹乱そのものは従来の生態学の定説どおり遠隔分散戦略を有利にするという結論が得られた。また、本研究グループによる先行研究では想定されていなかったコロニー間に干渉的な相互作用がある場合についても解析を行い、撹乱下でコロニーの分割比や拡散距離においていかなる戦略が有利になるのか検討した。これらモデルの予測を実地に検証すべく、撹乱が生活史各ステージに与える影響を、沖縄のサンゴ礁(枝状サンゴ)、沖縄のイタジイなどの樹木、沖縄にすむ外来アリ類、シロアリ類、本州の多年生の草本植物であるイタドリ等を材料に、フィールド調査、操作実験、分子マーカーによる解析を行った。関連テーマで日本生態学会大会と個体群生態学会大会において外国人研究者を招聘し2つの国際シンポジウムを開催した本研究は、一旦定着したら移動性に乏しい超個体という共通の特徴を持ち、かつ生物多様性と生態系サービスの維持のための鍵となりうる生物分類群、アリ、シロアリ、サンゴ、クローナル植物が、環境撹乱にどう適応しているのかという視点を切口に、群集生態学と社会生物学を生活史戦略理論の観点から統合再構築することを目的とした。関連テーマで日本生態学会大会と個体群生態学会大会において外国人研究者を招聘し2つの国際シンポジウムを開催した本研究は、生物多様性と生態系サービスの維持のための鍵となりうる生物分類群、アリ、シロアリ、サンゴ、クローナル植物における群集生態学と社会生物学を生活史戦略理論の観点から統合再構築することを目的とする。本年度は、アリなどのコロニーの分割比と拡散距離のトレードオフに関するコロニーベースモデルの一般バージョンを構築し、現在論文を執筆中である。経験研究では、まず繁殖様式の異なるサンゴ種間を対象に、琉球列島の島群間で集団遺伝学的解析を行った。その結果、放卵放精型の種では琉球列島全体で遺伝的分化の程度が小さく、幼生保育型の種では島群間で、遺伝的分化著しいことが明らかとなった。また、琉球諸島の亜熱帯林の森林動態モデルを構築し、森林皆伐が、樹木種多様性の回復過程に及ぼす影響を明らかにした。林業の経済的収益と生物多様性を両立するための、施業手法を検証した。今後この問題を数理的手法で詰める。攪乱を受けたクローナル植物の回復過程を定量的に評価するため、栽培実験を行った。地下茎あるいは地上茎の断片に切断されても、イタドリは非常に高い回復能力を示した。また、根の大半が失われても、ウキクサ類の成長には大きな影響は見られなかった。攪乱の要因として、人工的な切除に加え、昆虫の食害についても定量的な評価を試みた。そのほかアリやシロアリで種内多型の検出に有効なミトコンドリアDNA上のチトクロームオキシダーゼ(CO)領域および核DNAの28SrDNA, Elongation factor-1a(EF-1a)のシーケンシング用プライマーの設計および反応条件の検討を行った。本研究は、生物多様性と生態系サービスの維持のための鍵となりうる生物分類群、アリ、シロアリ、サンゴ、クローナル植物における群集生態学と社会生物学を生活史戦略理論の観点から統合再構築することを目的とする。昨年度にアリなどのコロニーの分割比と拡散距離のトレードオフに関するコロニーベースモデルの一般バージョンを構築したが、これを発展させコロニー間で直接的な競争のある場合のモデルを解析中である。経験研究では、まず沖縄島、慶良間諸島および西表島において、サンゴの個体群動態を野外調査により解析し、繁殖様式と個体群動態のパターンに、関連があることが示唆された。また、琉球諸島の各島レベルの生物多様性情報をデータベース化し、人為インパクトに対する生物多様性の応答を検証するための基礎データを整備した。そのデータベースを用いた基礎生態学的な論文と、そのデータを元にしたシミュレーションモデル分析の論文を発表した。前者の論文では、琉球諸島のフロラ形成の歴史過程を植物種間の系統関係に基づいて検証し、従来の生物地理区分の見直しを提案した。

後者の論文では、島嶼亜熱帯林で行われている下層除伐による森林施業が、樹木種多様性に及ぼす効果をモデルを用いて定量し、亜熱帯林の持続的な森林管理の在り方について提言を行った。攪乱の影響を受けたクローナル植物の成長が、個体群あるいは群集の構造によってどのように変化するかを定量的に評価するため、栽培実験を行った。イタドリでは、人工個体群が遺伝的に同一な個体により構成されるか、複数の遺伝的個体によって構成されるかで、回復は異なり、複数の遺伝的個体によって構成される個体群で、収量がより大きかった。また、根への攪乱の程度が高まると、ウキクサの群集では、均等度が高まった。昆虫の食害による根の攪乱では、群集の種構成やサイズ構造によって、植物の反応が異なった。本研究は、一旦定着したら移動性に乏しい超個体という共通の特徴を持ち、かつ生物多様性と生態系サービスの維持のための鍵となりうる生物分類群、アリ、シロアリ、サンゴ、クローナル植物が、環境撹乱にどう適応しているのかという視点を切口に、群集生態学と社会生物学を生活史戦略理論の観点から統合再構築することを目的とした。本年度は、前年度に構築された超個体の分割比と拡散距離のトレードオフに関するコロニーベースモデルの一般バージョンを平衡点安定性解析に関する定理を用いて、環境撹乱下における「近傍分巣対遠隔分散」の生活史モデルの詳細な解析を行った。平衡点の安定性条件の結果から、撹乱そのものは従来の生態学の定説どおり1:3遠隔分散戦略を有利にするという結果が得られた(投稿論文を作成中)。また、Nakamaru et al.(2007)では想定されていなかったコロニー間に干渉的な相互作用がある場合についても解析を行い、撹乱下でコロニーの分割比や拡散距離においていかなる戦略が有利になるのか検討した(生態学会大会で発表)。以上のように一般モデルの構築という当初目的はほぼ達成された。並行し、これらモデルの予測を実地に検証すべく、撹乱が生活史各ステージに与える影響を、沖縄のサンゴ礁(枝状サンゴ)、沖縄のイタジイなどの樹木、沖縄にすむ外来アリ類、シロアリ類、本州の多年生の草本植物であるイタドリを材料に、フィールド調査、操作実験、分子マーカーによる解析を行った。その結果、撹乱の生活史パラメーターに与える影響は分類群毎に様々であり、アリを想定した特殊モデルを他の生物にそのまま適用できないが、上記一般モデルを参照に分類群による適応進化のパターン幾つかに類型化できる可能性が示された。なお、H23年度は最終年度でもあり、本課題関連テーマで日本生態学会大会と個体群生態学会大会において外国人研究者を招聘し2つの国際シンポジウムを開催した。