hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
変動張力下における海洋ケーブルの電気化学的手法による腐食疲労強度に関する研究

そのときの疲労破面の領域が破断面全体の約90%にも及んでいることが判った。2.き裂進展に関する実験成果(1)疲労き裂進展におけるda/dN-△Kの関係は環境の影響を受けることが明らかとなった。腐食液中のき裂長さの測定は交流ポテンシャル法を用いて行うことができた。(2)腐食疲労時に見られるき裂開閉口現象を解明するために種々な実験を行った。有効応力拡大係数で整理するためのKop点を実験によって明らかにすることができた。(3)走査電子顕微鏡を用いて破面観察を行い、き裂進展長さと疲労破壊観察を行い、初期のすべり面き裂、第2段階のストライエーションおよび第3段階のへき開ディンプル波面を観察できた。3.ワイヤストランドの実験結果(1)φ18mmのストランド(6角断面からなる7本の素線)の使用限界状態に対する伸び剛性は、45本の実験結果より公称値より約40%高い結果となった。(2)終局限界状態に対し、ストランドはすべて、ジョウとの接合部で破壊した。今後、ストランドに予き裂を入れて実験を継続する必要がある。
X線ルミネッセンスホログラフィー法の確立による蛍光材料の発光機構の解明

XAFSの測定手法の一つとして、蛍光X線の代わりにX線ルミネッセンスを検出する例が数多く見られる。一方、X線ホログラフィーの場合、蛍光X線検出によって通常測定するが、X線ルミネッセンスを用いることは皆無であった。我々は、X線ルミネセンスを用いた分析技術の新たな可能性を探るために、その発光強度のX線入射角依存性に着目し、蛍光X線ホログラフィーと同様な原子分解能ホログラム測定の可能性について検討した。平成16年度の実験において、サファイア基板上にZnOをエピタキシャル成長させたものを試料として用い、X線ルミネッセンス強度の入射角依存性を測定した。それより、X線ルミネッセンスのパターンは、Znの蛍光X線ホログラムと異なることが分かったが、本年度は、さらに一次元平均化処理を行うことによってX線定在波線を浮き立たせ、厳密にパターンの帰属を行った。その結果、X線ルミネッセンスの強度パターンは、基板であるサファイアからのホログラムと一致することが分かった。また、分光器によってX線ルミネッセンスのスペクトルを解析したところ、ZnO薄膜に比ベサファイア基板からの発光が支配的であることも上記結果を強く支持した。蛍光X線を用いる場合、Alなどの軽元素の蛍光X線を検出することは、大気中では吸収が大きいために困難であり、従って、軽元素の蛍光X線ホログラムの測定は通常行わないが、X線ルミネッセンスが検出できるケースでは、それを簡便に測定できることを本研究により示した。また、クライオストリームを用い、上記試料を冷却したところZnOの紫外発光(373nm)が増強した。その波長の光のみを分光器で選択し、X線ルミネッセンスホログラフィーの実験を行ったところ、ZnO薄膜に由来するホログラムを観測することができた。従って、発光波長を選別することにより、場所を特定してホログラムが測定できることも示された。原子分解能ホログラフィーの進展は目覚しく、近年、新しい手法としてもX線吸収ホログラフィやメスバウアー遷移を利用したγ線ホログラフィーなどが考案されている。我々は、X線照射による内核励起に続くカスケード的な脱励起過程で生じる発光を用いたX線ルミネッセンスホログラフィーの開発を新規に行った。X線ルミネッセンスはX線照射により多量の光子を放出するため、蛍光X線ホログラフィーでは困難な低強度の入射X線の実験や、通常、蛍光X線が検出しにくい元素に対してもX線ホログラフィーの測定を行える可能性がある。また、材料中の特定のサイトの元素が発光する場合には、サイト選択的なX線ホログラフィー技術となりえる。本研究では、発光の減衰時間が極めて短いYAP(Y_3Al_5O_<12>):Ceシンチレーターを試料として用いて、X線ルミネッセンスホログラフィーの実証実験を行った。市販のYAP:Ceシンチレーションカウンターに直接X線を入射し、検出器の方位を変えながら入射X線の強度を測定する実験を行った。1ホログラムの全ピクセル数は約10万で、1点につき1秒で計測し、全測定に約40時間を要した。入射X線源として回転対陰極型X線発生装置を用いた。ターゲットはCuであり、CuKα又はKβ線をグラファイトで単色化している。また、I_0モニターには5x10^<-3>mmのTiの蛍光X線をアバランシェフォトダイオードで検出した。

測定されたX線強度の二次元パターンには、シャープなX線定在波線が観測された。このパターンに対して、Bartonの原子像再生アルゴリズムを適用したところ、第一近接のY原子が観測された。従って、測定されたパターンにはホログラム情報が含まれていると考えられる。なお、現在、本手法をさらに進展させるために、専用の可視・紫外分光器を製作している。蛍光X線ホログラフィーは,蛍光X線を放出する原子周りを三次元的に再生させることができ,半導体などの不純物周辺の局所構造解析に応用が期待される手法である.我々は,新しい構造解析技術として,X線を照射した際に生じる可視又は紫外発光を用いた原子分解能ホログラフィーを考案した.X線励起発光は,材料中の特定のサイトの原子が発光する場合にはサイト選択的なホログラム測定の可能性や蛍光X線が大気中で検出しにくい軽元素を中心原子としたホログラム測定の可能性などが考えられる.本年度における研究では,X線励起発光ホログラフィーの実行可能性の評価を目的として以下の実験を行った.膜厚520nmのZnOエピタキシャル薄膜(ZnO/MgO/Al_2O_3)を試料に用い,紫外及び可視発光検出によるホログラム測定を行った.同時に,蛍光X線ホログラム測定も行い,X線励起発光ホログラム測定との比較を行った.その結果,蛍光X線ホログラム測定ではZnO薄膜を,X線励起発光ホログラム測定ではサファイア基板に相当したホログラムが得られた.検出した紫外・可視発光は主にサファイア基板からによるものであり,本測定では,通常蛍光X線では検出の困難な軽元素A1を中心としたホログラム測定の可能性が示された.また,ZnO薄膜を100K程度に冷却すると,バンドギャップ間遷移に起因するZnOの紫外発光(373nm)の強度が増大する.そこで,試料を100Kに冷却し,分光器を用い373nmの波長の紫外線のみを選別し,X線励起発光ホログラム測定を行った.その結果,ZnO薄膜に由来するホログラムを観測することができた.蛍光X線をプローブに、3次元原子構造の可視化を行うイメージング技術であるX線ホログラフィー法に、XAFS測定法で既に利用されているX線ルミネッセンスを採用し、新たなX線ホログラフィー法技術開発の研究を行った。我々は、X線ルミネッセンス発光強度のX線入射角依存性に着目し、蛍光X線ホログラフィーと類似の原理に基づく、原子分解能ホログラム測定を検討した。平成16年度の実験において、サファイア基板上にZnOをエピタキシャル成長させた試料を用いて、X線ルミネッセンス強度の入射角依存性を測定した。本年度は、これらの測定データについて、まずX線ルミネッセンスのパターンはZnの蛍光X線ホログラムと本質的に異なることを明らかにした。さらに、これらのX線ルミネッセンスパターンに、一次元平均化処理を施し、X線定在波線を浮き立たせて、パターン発生の原因を究明した。その結果、X線ルミネッセンスの強度パターンは、基板であるサファイアからのホログラムと一致することが分かった。また、分光器によってX線ルミネッセンスのスペクトルを解析したところ、ZnO薄膜に比べサファイア基板からの発光が支配的であることも明らかにした。さらに、通常の蛍光X線測定では、大気による吸収によって不可能なA1などの軽元素の蛍光X線ホログラフィー測定も、X線ルミネッセンスをプローブに利用することによって大気中で簡便に測定できることを実証した。
地震波速度の異方性解析およびマントル対流の数値計算による沈み込み帯のモデリング

拡散クリープ、転位クリープというマントルの主要な変形メカニズムを考慮に入れた数値計算を東北地方の沈み込み帯に対して行い、得られたマントルの流れから地震波速度異方性を推定した。その結果、マントルウェッジ内で小規模な流れが生じているかどうかを議論するためには地震波速度異方性の鉛直成分に注目することが有効であることを示した。その結果をまとめたものを国際誌(Geochemistry,Geophysics,Geosystems)に投稿、受理された。東北から北海道にかけてのプレートジャンクションでの数値計算を三次元部分球殻形状で行った。海溝の形状、浅部でのプレートの沈み込み角度、そしてプレート速度は東北から北海道にかけての観測となるべく合うように与えた。球座標系でのプレートの沈み込みはMorishige et al.(2010)の方法で与え、数値計算上の特異点の影響の抑制にはMorishige and Honda(2011)の方法を用いた。計算の結果、大きく分けて以下の2点の成果が得られた。1つ目はプレートジャンクションでの沈み込みに伴う3次元的なマントルウェッジでの流れの存在を確認したことである。この流れから推定した地震波速度異方性は観測結果(Nakajima et al.,2006)と整合的であり、このことは数値計算で得られたようなマントルの流れが実際に東北から北海道にかけてのマントルウェッジで起きていることを示唆する。2つ目は東北から北海道にかけての沈み込んだプレートの形状を定性的に説明できたことである。これはスラブにかかる2種類のトルク(マントルの流れによって生じる圧力によるトルクとスラブの自重によるトルク)に注目すれば説明可能である。また東北と北海道の下でのプレートの沈み込み角度の差から、東北と北海道下のスラブの挙動の違い(北海道下ではスラブは下部マントルまで沈み込んでいる一方、東北の下ではスラブが遷移層で滞留している)まで説明できる可能性がある。当初の目的であったサブスラブマントルでの異方性には焦点をあまり当てられなかった代わりに、東北から北海道にかけてのプレートジャンクションにおけるプレートの3次元的な変形、マントルの流れに関して新たな知見を得ることが出来たため。マントルウェッジの異方性構造について更に詳しく調べていきたい。特にマントル構成鉱物の格子選択配向(LPO)だけではなくSPO(Shape preferred orientation)による異方性にも注目する予定である。さらに数値計算の結果と比較する地震学的観測としてS波偏向異方性、表面波による鉛直異方性も考慮する予定である。沈み込み帯付近でのマントルの流れを計算するための道具として、新たに3次元球殻形状での沈み込み帯モデルを開発した。これはHonda(2008)で提唱されたデカルト座標での沈み込み帯モデルを円筒座標、球座標などのより一般的な形状で使用できるよう拡張したものである。このモデルの利点は主に以下の2点である。1つ目は、我々は表面のプレート速度、海溝の形状、地表付近でのスラブの沈み込み角度をあらかじめ与えることができるため、ある特定の地域に合わせたセッティングで計算を行いやすいという点である。2つ目は、このモデルは地球の丸みを考慮しているために、広い沈み込み帯やコア・マントル境界等それが大きな影響を持ちうる場所でのマントルの流れをより正確に与えてくれるという点である。このモデルの適用例として2つのセッティングで計算を行った。最初にカムチャッカ地方付近で予想される、スラブの横を回り込むような流れを想定したセッティングで計算を行った。その結果を、デカルト座標で同様のセッティングで計算したもの(Honda, 2009)と比較したところ、少なくともこの計算で用いたパラメータの範囲内では地球の丸みがマントルの流れに及ぼす影響は大きくないということが分かった。次により複雑な海溝形状を考慮した例として、東北地方付近のプレートジャンクション帯(2つのプレートが接している部分)を想定したセッティングを用いて計算を行った。その結果、マントルウェッジ(沈み込んだスラブの陸側のマントル)で海溝に垂直な方向へのマントルの流れが生じることが分かった。現在は、新たに開発した沈み込み帯モデルを用いて得られた計算結果(マントルの流れ)を観測された地震波異方性と比較するための手段を検討中である。その手段として有限歪みの計算を考えている。今後のマントルダイナミクスの研究では観測とモデルの比較、および地域を絞った研究が重要となってくる。そのツールとして、観測から得られるパラメータ(例えばプレート速度や海溝の形状等)を最大限生かすような沈み込み帯の数値モデルを開発した。さらにこのモデルは球座標を用いており、地球の丸みも考慮する事が可能である。この新たなモデルについてまとめたものがEarth Planets and Spaceという国際誌で出版された。その後はマントルの流れから予想される地震波異方性という観測量を計算する手法を学習し、それを東北地方下のマントルウェッジで起きている可能性があるマントルの小規模対流に対して適用した。その結果小規模対流が起きている場合でも地震波異方性の向きはプレートの運動方向から大きくずれる事はないという結果が得られた。その結果を日本地震学会秋季大会で発表したところ、学生優秀発表賞を頂いた。昨年11月から約1ヶ月半の間海外インターンシップ制度を利用してアメリカ合衆国のミシガン大学へと行きそこでマントル対流の数値計算分野で有名なPeter van Keken氏のもとで研究を行った。具体的にはこれまでのマントルの計算に非線形レオロジー(歪み速度に依存する粘性則)の効果を入れる手法を教わった。

これはマントルのより現実的なレオロジーを考慮できるようになったという意味で大きな進歩である。またミシガン大学から直接サンフランシスコへと移動しAGU Fall meeting 2010という学会に参加し、発表・議論を行った。拡散クリープ、転位クリープというマントルの主要な変形メカニズムを考慮に入れた数値計算を東北地方の沈み込み帯に対して行い、得られたマントルの流れから地震波速度異方性を推定した。その結果、マントルウェッジ内で小規模な流れが生じているかどうかを議論するためには地震波速度異方性の鉛直成分に注目することが有効であることを示した。その結果をまとめたものを国際誌(Geochemistry,Geophysics,Geosystems)に投稿、受理された。東北から北海道にかけてのプレートジャンクションでの数値計算を三次元部分球殻形状で行った。海溝の形状、浅部でのプレートの沈み込み角度、そしてプレート速度は東北から北海道にかけての観測となるべく合うように与えた。球座標系でのプレートの沈み込みはMorishige et al.(2010)の方法で与え、数値計算上の特異点の影響の抑制にはMorishige and Honda(2011)の方法を用いた。計算の結果、大きく分けて以下の2点の成果が得られた。1つ目はプレートジャンクションでの沈み込みに伴う3次元的なマントルウェッジでの流れの存在を確認したことである。この流れから推定した地震波速度異方性は観測結果(Nakajima et al.,2006)と整合的であり、このことは数値計算で得られたようなマントルの流れが実際に東北から北海道にかけてのマントルウェッジで起きていることを示唆する。2つ目は東北から北海道にかけての沈み込んだプレートの形状を定性的に説明できたことである。これはスラブにかかる2種類のトルク(マントルの流れによって生じる圧力によるトルクとスラブの自重によるトルク)に注目すれば説明可能である。また東北と北海道の下でのプレートの沈み込み角度の差から、東北と北海道下のスラブの挙動の違い(北海道下ではスラブは下部マントルまで沈み込んでいる一方、東北の下ではスラブが遷移層で滞留している)まで説明できる可能性がある。当初の目的であったサブスラブマントルでの異方性には焦点をあまり当てられなかった代わりに、東北から北海道にかけてのプレートジャンクションにおけるプレートの3次元的な変形、マントルの流れに関して新たな知見を得ることが出来たため。マントルウェッジの異方性構造について更に詳しく調べていきたい。特にマントル構成鉱物の格子選択配向(LPO)だけではなくSPO(Shape preferred orientation)による異方性にも注目する予定である。さらに数値計算の結果と比較する地震学的観測としてS波偏向異方性、表面波による鉛直異方性も考慮する予定である。
細菌鞭毛レギュロンに特異的なシグマ因子の機能構造

サルモネラ鞭毛レギュロントに特異的なシグマ因子FliAは、239個のアミノ酸から構成されてる。このシグマ因子のプロモ-タ-認識能と転写開始反応における機能構造を明らかにする目的で、この突熱変異体を多数分離した。in vivoにおける鞭毛レギュロンの転写活性の測定から、それらのなかには、(1)シグマ因子活性を失ったもの、(2)シグマ因子活性の上昇したもの、(3)プロモ-タ-認識の特異性が変化したもの、(4)アンチ・シグマ因子に対する感受性が変化したもの、などが含まれていることがわかった。これらのうち(2)に属すると考えられるものはすべて(4)の性質を同時に獲得していた。これらの(2)と(4)の性質を合わせ持つ7株から<fliA>___ー遺伝子をクロ-ン化して、それらの突然変異点を塩基配列レベルで決定したところ、これらはすべて同一の塩基に起こった同一の塩基置換(T→A)であり、その結果Va1213がGluに置換していることが判明した。このアミノ酸置換はシグマ因子のドメイン4内に起こっていることから、Va1213はプロモ-タ-のー35配列との相互作用に重要な役割を果たしていると同時に、アンチ・シグマ因子との相互作用にも関与しているものと推定された。さらに、(4)の性質のみを示す14株についても同様にクロ-ン化し突然変異点を決定したところ、10株においてドメイン4に起こったアミノ酸置換であることが判明した。これらのことから、アンチ・シグマ因子はFliAシグマ因子のドメイン4に結合することにより、シグマ因子がプロモ-タ-のー35配列と相互作用するものを阻害しているものと推定された。残りの4株の突然変異点は、FliA蛋白質のN末付近と中央都付近に位置づけられた。これらはいずれもアンチ・シグマ因子に対する感受性を完全には失っていないので、蛋白質の三次元構造を介してアンチ・シグマ因子との相互作用に影響を及ぼしているものと推定された。
アルツハイマー病関連酵素BACEによる心筋ナトリウムチャネル調節機構の解明

遺伝性不整脈の原因として、イオンチャネル本体であるαサブュニットだけでなく、その補助タンパクの異常も不整脈の原因となりうる可能性が示唆されてきている。これまでいくつもの遺伝性不整脈の原因遺伝子が同定されたが、すべての原因が明らかになったわけではない。本研究では心筋ナトリウムチャネルのβサブユニットに着目するが、それがβアミロイド生成にかかわる酵素、セクレターゼ(BACE)により切断されることが報告されており、その切断が心筋でのナトリウムチャネルの機能に深く関わっているのではないかと考え、イオンチャネル調節機構の一端を解き明かすことを目標とした。昨年度に引き続き本年度は心筋ナトリウムβサブユニットがセクレターゼにより切断されるかを検討した。新生児ラットの単離心筋細胞を用いることにした。単離心筋細胞に心筋ナトリウムチャネルのタグ付きβサブユニットをトランスフェクションして、タグを抗原としたウエスタンブロットを行い、切断が行われているかを確認する。比較群は1心筋細胞単独、2心筋細胞+βサブユニット、3心筋細胞+BACE阻害剤、4心筋細胞+βサブユニット+BACE阻害剤の4群で行った。しかしトランスフェクションが十分にできていないようで、はっきりとしたシグナルが見られなかった。同時にβサブユニットの切断物がナトリウムチャネルの転写調節に関係しているかを検討するために、リアルタイムPCRにて心筋ナトリウムチャネルのmRNAを測定したが、こちらは変化が見られなかった。遺伝性不整脈の原因として、イオンチャネル本体であるαサブユニットだけでなく、その補助タンパクの異常も不整脈の原因となりうる可能性が示唆されてきている。まず本年度は心筋ナトリウムβサブユニットがセクレターゼにより切断されるかを検討した。当初、培養細胞系での実施を検討しており、心筋に存在するとされているBACE2をHEK細胞にトランスフェクションして、ステイブルセルラインを作成し使用する予定であった。しかしステイブルセルラインの作成が順調にいかなかったため、代替案として提示していた新生児ラットの単離心筋細胞を用いることにした。比較群は1心筋細胞単独、2心筋細胞+βサブユニット、3心筋細胞+BACE阻害剤、4心筋細胞+βサブユニット+BACE阻害剤の4群で行う。十分量をトランスフェクションできる条件設定を行った。
複素偏微分方程式の発散解の漸近解析の研究

本研究では複素偏微分方程式の発散解に対するジュブレイ漸近解析の研究、もっと具体的にはボレル総和可能性について調べる事が目的であった。これに関連して、形式解の収束問題と発散解のジュブレイ指数の決定問題も重要な研究課題である。これらの研究目的に対して、平成11年と12年の2年間において、以下の様な研究実績を挙げた。1)ボレル総和性の研究。熱方程式の初期値問題の形式解は一般には発散することは良く知られているが、ボレル総和性の立場からの研究は全くなされていなかった。米国人数学者のルッツと独人数学者のシェフケとの共同研究において、この問題を研究し、熱方程式の初期値問題の形式解のボレル総和可能性の為の必要十分条件を初期値に関する条件として与える事に成功した。また、ボレル和が熱核による積分表示によって与えられるものに外ならない事も明らかになった。方程式の一般化は、独人数学者のバルザーとの共同研究でなされ、形式解のボレル総和性の為の十分条件が一般化された。また、得られた十分条件が必要条件でもある事が、方程式の形を制限した場合に成り立つことを、単独の論文において証明した。2)形式解の収束性とジュブレイ性の問題。この問題について、白井朗との共著論文において、全く一般の非線形特異一階偏微分方程式の形式解について考察した。この共同研究において、一般の非線形偏微分方程式に対して、特異性の概念を従来のものよりも一般化したものを導入し、一般化されたポアンカレ条件のもとでの形式解の収束性と、この条件が満たされない場合の形式解のジュブレイ指数の特徴づけを与えた。この論文において、新たな優級数法を開発し収束性の証明を簡単化することにより、方程式を一般化させる事に成功した事は特筆すべき事と考える。本研究の研究課題は複素領域における偏微分方程式の形式巾級数解の収束性と発散級数解のボレル総和性、即ち広い角領域におけるジュブレイ漸近解の存在を研究する事である。よく知られている事であるが、熱方程式に代表される非コワレフスキ型偏微分方程式に対しては、コーシー・コワレフスキの定理は成り立たない、即ち、一般の初期値に対しては形式解は発散する。従って、この様な発散解を漸近解析の立場から意味づける事は自然な問題である。この問題に対して、本年度は、熱方程式及びその一般化である定数係数非コワレフスキ型偏微分方程式の初期値問題の発散形式解のボレル総和可能性を初期値の解析接続可能性と無限遠での指数型増大度を用いて特徴づける事に成功した。また、ボレル和の積分表示が一般超幾何関数を用いた積分核によって可能である事を証明した。これらの結果は、不確定特異点をもつ常微分方程式の発散形式解のボレル総和性の結果と著しい差異がある事を明らかにしている。一方、変数係数の非線形一階偏微分方程式が特異点を持つ場合の形式解の構造についても研究を行い、形式解が収束するための判定条件を与えるとともに、発散する場合の発散の程度を計るジュブレイ指数を方程式から定まるニュートン図形を用いて特徴づける事も行った。
ナノ粒子抗がん剤の作用機序解析のための新奇材料開発

上皮成長因子(EGF)は一般的に細胞の“生存"を促進すると知られているが、EGFのナノ粒子への固定化は部分的にEGF受容体の活性化を増強し、EGFの効果を突如“死"に切り替える。そのため、このようなEGFナノ粒子は新たな抗がん剤として期待されているが、その作用機序は未だ不明瞭である。そこで本研究ではEGF活性を「増強と制御」できる新奇EGFナノ粒子を開発し、細胞内分子の時空間ダイナミクスを検出するバイオ分析技術を組み合わせることで、応答場から発生するアポトーシス活性分子の特定や、動態解析によりEGFナノ粒子が誘導するアポトーシス機構を解明し、新たなナノ粒子抗がん剤としての有用性を探究する。
西アジア旧石器人類化石の形態学的研究

アジア-レバント地域は、新人ホモ・サピエンスと旧人ネアンデルタールが、時代により・地域により、その分布域を拡大・縮小するさまが、石器形式や人類化石より検証可能な「人類進化の回廊」である。本研究では、シリア・デデリエ洞窟出土人骨と、イスラエル・アムッド洞窟人骨をターゲット標本とし、形態学的比較研究を行う。平成30年度は、恥骨形態の成長変異について分析を試みた。内外側に長くかつ上下に平らな恥骨上枝(superior pubic ramus)はネアンデルタール人の特徴的な骨格形態の一つとして古くから報告されてきているものの、その理由については、依然としてはっきりしない。我々は、この恥骨形態をホモ・サピエンスとホモ・ネアンデルターレンシスの成長変化の枠組みのなかで評価することを考えた。このためまず、恥骨形態の成長変化パターンを現代人コレクションより抽出することを試みた。さまざまな成長段階の恥骨をマイクロCTにてスキャンし、表面形状を解剖学的な相同点をもとにした格子状の複数点座標により代表し、幾何学的形態測定法により形態変異を分析した。その上で、1個体のネアンデルタール化石模型と別の1個体のホモ・サピエンス化石模型を3次元スキャナーにてデジタル化し、デデリエ1号幼児恥骨とともに、現代人サンプルの変異のなかで評価した。現代人サンプルについては、成人サイズに達するまで性差は見出せず、成人のみにある程度の性差が見られた。男性ネアンデルタールであるケバラ2号の恥骨が、現代人の女性的であるという結果が得られた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。西アジア-レバント地域は、新人ホモ・サピエンスと旧人ネアンデルタールが、時代により・地域により、その分布域を拡大・縮小するさまが、石器形式や人類化石より検証可能な「人類進化の回廊」である。この地域では、「ホモ・サピエンスの拡散・定着プロセス」について、化石人類の形質(ネアンデルタールorホモ・サピエンス)と石器文化、それらの年代と古環境との関連より詳述できる可能性が高い。これをもとに、アフリカからユーラシアへかけての旧石器遺跡データベースより得られる、古環境・考古属性などの情報をリンクさせ、当該地域における人類史変遷の解明に寄与する。平成29年度は、デデリエ洞窟出土の1号・2号幼児骨の埋葬について、「意図的埋葬」と考えられる証拠を記述し、「意図的埋葬」ではないとする既報告への反証をおこなった。また、ネアンデルタール人骨の埋葬例に関する最近の研究をレビューし、3号人骨の出土状態の記載アプローチの検討をおこなった。第3号幼児骨格については、カットマーク等の骨格表面監察に加え、骨表面付着マトリックスの組成データと周辺土壌の組成データについて分析し、3号人骨埋葬の記載について検討した。さらには、埋葬周辺の出土遺物(骨、石器)を含めた、遺物分布やその形状・方向性の解析によって、埋葬状況を記載する新しいデーターとなりうることを確認した。29年度の計画では、デデリエ洞窟出土人骨の未記載標本についての記載を進める予定であったが、3号幼児人骨の出土状態の記載方法についての検討に時間がかかり、3号人骨以外には着手できなかった。化石人骨の研究は、1点1点それぞれに時間がかかるため、30年度は、3号幼児人骨の形態記載と形態比較、3号人骨の埋葬状態の記載に焦点をしぼり、論文化を見据えて研究を進めることにする。
新規光学技術を用いた糖脂質と膜受容体の相互作用解析

脂質二重層は、細胞膜の基本的構成要素である。近年の研究によれば、多様な脂質分子集団は無秩序に分布しているのではなく、例えば、細胞膜表面に局在するスフィンゴ糖脂質とコレステロールとの安定した会合により、他の脂質領域とは異なったマイクロドメイン(脂質ラフト)が存在していると考えられている(脂質ラフト仮説)。本研究では脂質ラフトの組成変化が膜受容体分子の局在およびミグナリングに影響を及ぼすメカニズムに関する研究を行った。具体的には、光退色後蛍光回復法(FRAP)および共焦点顕微鏡の光電子増倍管をもいいた蛍光相関スペクトル法(point-scan FCS)などにより膜脂質変化が膜受容体の動態に関与することを数値化して解析を行った。脂質ラフトの組成変化の方法としては、糖転移酵素を遺伝子に再構成した細胞を数種類用いて、上皮成長因子受容体の活性測定および糖脂質生合成阻害剤のD-PDMPを用いた検証を行った。その結果、脂質ラフトを形成していると考えられる糖脂質の組成変化は受容体の活性および膜流動性に影響することが実証できた。また、糖脂質とタンパク質の相互作用を検出する新しい手法として蛍光相互相関スペクトル法(point-scan FCS)の初期検討を行い、市販の共焦点顕微鏡でガングリオシドGM1とその結合分子であるコレラトキシンの相互作用を検出することができた。蛍光相関スペクトル法(FCS; Fluorescence correlation spectroscopy)は顕微鏡の焦点領域を通過する蛍光分子の発するフォトンのゆらぎを相関関数に置き換えることで、目的分子の拡散係数や分子量、さらには分子の大きさまで計測できる手法であり、近年多くの著名な論文において分子動態計測の報告がなされている。しかしながらその測定原理を理解するのは難しく、さらに装置が高価であることも要因となってバイオロジーの分野に今ひとつ浸透していないのが現状である。そこで申請者はこの現状を打破するために、FCSでもちいる高感度の電子増倍管APDの代わりに一般の共焦点顕微鏡に用いられるPMTを用いて光の揺らぎを計測し、APDの正確性をPMTで補償するために取得データを分割し平均値から評価するというGrattonらが提唱する方法を用いて糖脂質-タンパク質相互作用解析を試みた。原理は、ある別々の蛍光分子(あるいは蛍光標識した分子)が相互作用を有しない場合、顕微鏡の焦点領域を異なる時間に通過する。この場合、分子から発せられる蛍光は時間軸において同時性をもたないので、相互相関関数が上昇しない。一方2つの蛍光分子が相互作用している場合、同時に焦点領域を通過するため、相互相関関数が上昇する。この値の比較から相互作用の有無を測定する。上記測定法を用いて、ガングリオシドGM1とコレラトキシンのpointscan FCCSによる相互作用の検証をおこなった。その結果、BODIPY-FLにより標識されたガングリオシドGM1とAlexa647により標識されたコレラトキシンBサブユニット(CTX)に顕著な相互相関が現れた。ネガティブコントロールとして用いられたグルコシルセラミド(GlcCer)、ラクトシルセラミド(LacCer)、スフィンゴミエリン(SM)には相互相関は見られなかった。本研究では脂質ラフトの組成変化が膜受容体分子の局在およびシグナリングに影響を及ぼすメカニズムに関する研究を行った。具体的には、光退色後蛍光回復法(FRAP)および共焦点顕微鏡の光電子増倍管をもちいた蛍光相関スペクトル法(point-scan FCS)やラスター画像相関スペクトル法(RICS)などにより膜脂質変化が膜受容体の動態に関与することを数値化して解析を行った。脂質ラフトの組成変化の方法としては、糖転移酵素を遺伝的に再構成した細胞を数種類用いて、上皮成長因子受容体の活性測定および糖脂質生合成阻害剤のD-PDMPを用いた検証を行った。

また、糖脂質とタンパク質の相互作用を検出する新しい手法として蛍光相互相関スペクトル法(point-scan FCCS)の初期検討を行い、市販の共焦点顕微鏡でガングリオシドGM1とその結合分子であるコレラトキシンの相互作用を検出することができた。本研究において1年次に得られた成果のうち、糖転移酵素を遺伝的に再構成した細胞を数種類用いて、上皮成長因子受容体の活性測定および糖脂質生合成阻害剤のD-PDMPを用いた検証実験については、現在論文作成の準備中である。2年次は蛍光相互相関スペクトル法(point-scan FCCS)についてさらにケーススタディを増やした検討を行うことで、市販の共焦点走査型蛍光顕微鏡を用いた脂質ータンパク質相互作用の簡便な解析手法を構築していきたい。次年度に使用する研究費が生じた背景として、同時期に進行中であった私学助成(戦略的研究基盤形成支援事業)の研究において使用する消耗品および実験器具等が重複したため(研究内容は異なる)、優先的に上記助成金を使用していった結果、次年度に繰り越し可能な当該研究費が発生した。そのため今後の研究推進策として、次年度以降に請求する研究費と合算して研究内容の拡充を計る。具体的には、再現検討回数を増やす。計画の効率化を図るために調整済み試薬の購入数を増やす。実験の精度向上のための機器購入に充てる等の対応を行う。蛍光標識化されたタンパク質を細胞に発現させるためには遺伝子組み換え実験による発現プラスミドの構築が必要である。そのためには遺伝子解析アプリケーションが必要不可欠であるが、申請者はこれまでにフリーソフトを駆使して実験を行っていた。今後は有償の遺伝子解析アプリケーションを利用することで本研究を効率良く推進していきたい。また実験の精度向上のために再現実験を増やすため、試薬および抗体の購入金額が増加する見込みである。さらに、本研究において組換えアデノウイルスを使用しているが、ウイルスを安全かつ効率よく精製し、力価を計測していくために、高価であるが市販のキットを購入し使用したい。また、蛍光顕微鏡に使用する蛍光プローブやオルガネラの染色試薬を購入して動態解析に活用していく。これらの研究に関して、得られたデータの統計解析やデータ整理に必要であれば、新たなPCの導入も検討する。
変形性膝関節症の神経生理学的病態の解明と薬物療法の開発

内側型変形性膝関節症滑膜の神経分布様式とneuropeptideの局在の解析では、内側滑膜に多くの局在を示し、特にsubstance Pは自由神経終末および新生血管を含む血管周囲の神経網の神経軸索にsubstance Pの集積を認めた。滑膜組織浸潤細胞の免疫組織化学的同定では、内側滑膜の表層下組織ではCD4陽性細胞が最も多く、ついでHLA-DR陽性細胞の発現頻度が高く、表層細胞層ではCD68陽性滑膜細胞を高頻度に認めた。また滑膜細胞の捕捉された変性軟骨磨耗片数が内側と外側滑膜との比較で、内側滑膜で有意な高値を示した。末梢血中のT細胞のsubstance Pに対する応答では、T細胞はsubstance P刺激により活性化しIL-2を産生し、細胞増殖能の亢進を認めた。neuropeptideは中枢神経系あるいは末梢神経系の神経線維から遊離されることが知られている。関節滑膜に分枝する自由神経終末でも侵害刺激により脊髄後角で産生されたneuropeptideは末梢神経に軸索輸送され、自由神経終末から周囲組織に遊離すると考えられる。したがって、変形性膝関節症滑膜炎は軟骨磨耗片による単なる二次的滑膜炎症ではなく、血管周囲神経網に集積したsubstance Pが血管内皮細胞に作用し、血液細胞成分が血管外への漏出され、神経終末から表層下組織に遊離されたsubstance Pの直接作用によりCD4陽性T細胞が増殖し、滑膜炎症きたす神経原性炎症とT cell-macrophage interactionによる免疫応答とが変形性膝関節症滑膜病変の成因に深く関わると分析した。以上より変形性膝関節症の滑膜炎症の沈静化には滑膜組織への圧刺激などの物理的刺激を減少させることとsubstance Pに拮抗する薬剤あるいは神経生理学的に関節内の恒常性を維持させる薬剤の開発が必要であると考えられた。1)変形性膝関節症滑膜組織所見と浸潤細胞のcharacterizationについて内側型変形性膝関節症患者より術前同意のもとに高位脛骨骨切り術術中に膝関節内側、外側、膝蓋上窩の異なる3部位から滑膜を採取を採取した。これまでに採取した滑膜標本数は14例(女11、男3)より42標本で、採取後直ちにOCT compoundに包理し凍結した。また手術時に滑膜の性状や大腿骨内側顆関節面の関節軟骨表面の変性の程度など肉眼所見を記録した。さらに関節液を注射器にて吸引採取し、コンンドロイチン硫酸異性体(C6S,C4S)とヒアルロン酸の濃度を高速液体クロマトグラフティーとElson-Morgan法により測定した。変形性膝関節症滑膜は内側は外側に比し肥厚し、膝蓋上窩は柔らかく、その表面は内側と膝蓋上窩滑膜は充血し赤褐色で絨毛形成を認め、その部位により性状が異なっていた。H.E.染色の組織所見は内側滑膜では表層細胞層の絨毛形成と表層下組織間質の浮腫の伴う粗造化と新生血管の増生、中等度の炎症細胞浸潤が特徴的であり、外側では比較的正常に近い組織像を呈するものが多かった。今後、表層下組織内に浸潤する細胞の質的評価を細胞表面抗原に対する抗体を用いてABC法により免疫組織化学染色により行う。2)変形性膝関節症動物モデルを用いた関節変性過程におよぼす神経系の影響3羽の日本白色家兎の膝関節の詳細な解剖を行い神経支配を調査した。

その結果、膝関節のは神経支配は主として大腿内側を走行する神経が膝蓋骨上縁で3本の神経に分枝し、1つは膝関節前方部に、また他の1つは内側広筋を貫通して膝関節後方部に分布して、坐骨神経は膝関節周辺の筋に分布していた。内側半月板切除による家兎モデルでは処置後3週より関節軟骨の配列の乱れを示した。以上より、左膝は半月板部分切除後に大腿骨内側神経の切除を追加し、右膝は半月板切除のみ行い、処置後3、6、9週で屠殺し、左右を組織学的に比較検討する。変形性膝関節症動物モデルに関して家兎の膝関節で内側半月板前方3分の1切除にさらに前十字靭帯切離を加えることによりより早期に関節軟骨面に潰瘍や骨棘形成を認めたことから、この実験モデルを用いた。膝関節の知覚神経分布は大腿内側を走行する神経から前方および後方の関節包に分枝することを確認し、左膝は同部の神経切離側とし、右側は神経非処置側とした。処置後6週と9週でそれぞれ5羽ずつ家兎を屠殺し、貯留する関節液を採取し、膝関節を摘出した。膝関節内の肉眼的変化を観察し、関節液中のコンドロイチン硫酸異性体(C6S,C4S)とヒアルロン酸の含有量をHPLC法で測定した。その結果神経切離側で関節液中のC6S量が多く、神経切離が関節破壊を促進することを示した。神経系と関節変性とが密接に関連することが明らかとなった。今後追加実験を行い、引き続き滑膜や軟骨の組織学的変化の検討を行う。次に内側型OAの手術時に滑膜標本を採取し凍結標本を作成した。内側滑膜の滑膜浸潤細胞の同定を各種表面抗原に対する抗体を用いてABC法による免疫組織科学染色法を10症例に行った。顕微鏡下で無作為に5視野を選択し陽性細胞数をカウントし平均値を求めた。その結果、CD4およびHLA-DR陽性細胞が多く、滑膜炎症の浸潤細胞はT cell系の細胞が主体であることを明らかとした。次に健常人から抹消血液を10ml採取し、lymphoplepを用いて遠心分離しリンパ球を分離した。培養法を確立し、substance Pの各種濃度に暴露し、今後cell count kit(同仁)による細胞増殖に与える影響と増殖細胞の同定をABC法により行う。また適正濃度を設定し、培養上清中のTNF-αとIL-2のサイトカイン量を測定し、substance Pと炎症担当細胞との関連について調査する。1)変形性膝関節症滑膜浸潤細胞の質的評価内側滑膜標本を19例21膝関節から採取した。11標本はII型collagen抗体、貧食能亢進の指標であるCD68抗体を用いて免疫組織化学染色を行った。他の10標本は凍結標本とし、CD2、CD4、CD8、CD15、CD19、CD25、HLA-DR、CD1aの各リンパ球表面抗原とmacrophageに対する抗体を用いて滑膜浸潤細胞の同定を行った。滑膜表層細胞層には周囲にCD68陽性細胞の集族するII型collagen陽性変性軟骨磨耗片を認めた。浸潤細胞ではCD4とHLA-DR陽性細胞が大部分を占め、滑膜炎症にはmacrophage-helper T-cell interactionの免疫応答の関与を示唆した。2)変形性膝関節症動物モデルにおける神経系の影響家兎の両膝で半月版部分切除と前十字靭帯切離し、左膝は大腿神経の膝関節に分枝する前後枝を切離した。手術後6、10、17、24週で屠殺し、軟骨変性の程度をMankin分類により評価し、関節液のコンドロイチン硫酸異性体とヒアルロン酸濃度をHPLC法で測定した。
地域の自律的発展を目指した睡眠教育プログラムの開発

本研究は、睡眠に焦点をあてて、住民主体の持続可能な睡眠教育プログラムの開発である。その地域に応じた睡眠ブログラムの開発と、睡眠教育としての一般的な方法論の開発が求められている。平成30年度は、実施した質問紙の再解析を行った。さらに適切な質問紙の開拓のために、英文質問紙の翻訳作業を行った。睡眠教育としてのこどもから高齢者までの活動量計を用いた睡眠教育の実践活動を行い、必要事項の洗い出しを行った。フィールド先としていた地域での協力者の人事異動もあり、全体の進捗が遅れている。分析は進行中であり、その地域の睡眠問題の所在をまだ明らかにできていないのが実情である。睡眠、生体リズムに関する質問紙の日本語での妥当性の検証を行うことまでが平成30年度の計画であったが、遅れており、日本語化までができた段階である。睡眠と関係する高血圧・糖尿病に関心があり、簡易モニターを使用する予定で予備的に測定しているがデータが不安定なため、さらなる検討を行う。睡眠教育に関しては、データを蓄積している。最終年度にあたり、活動の人的資源の中心になっていただける方の開拓を続ける。平成30年頃から睡眠不足と認知症の関係が指摘されている。十分な睡眠保証は認知症予防につながることも含めて、睡眠教育にどのように組み入れられるかを検討に加える。本研究の目的は、地域住民主体の持続可能な睡眠教育プログラムの開発をすることである。京都府内のある地域をフィールドに、研究に取り組んでいる。今年度は、8月の検診後の結果報告会にアクチウォッチを用いた睡眠調査を依頼した。住民や保健師の方の協力が得られ、11月に睡眠相談会を実施することができた。そのときに、昼寝を含めた睡眠の取り方などにもインタビューを通じて、情報を収集した。昼寝の取り方については、得られたデータをもとに、解析を行い,一部は,学会で報告した。これまで行ってきた調査での結果ともあわせて解析を行った。一方、近年、ヘルスプロモーション概念に代表されるような地域住民の健康を主体的な課題とした地域づくりの普及によって、住民が主体的に地域の健康問題に取り組む動きが数多く取り組まれ、報告されているが、「主体的」な位置づけをどのようにとらえているのかの次元がさまざまにあることが明らかになった。このような状況をふまえ、本研究課題を、本来、求められている取り組みにするためには、既成の質問票などの結果で判断するのではなく、生活全体を通して、睡眠を捉えなおす必要があり、計画の立て直しをまず行うことが明確になった。そのため、平成30年度は、睡眠を中心として、生活全体を捉えられる調査を行う計画である。また、人的資源としての活動の中心となっていただける方たちに、本研究の意図を説明し、開拓を続ける。睡眠教育プログラムの実施の前に、その地域の睡眠問題の所在について再検討の必要性があり、そのための分析方法の検討を行っていたため。具体的には、ピッツバーグ睡眠質問票の結果が他の地域と比較して髙値であったことの背景を検討していたため。検討の結果、単に睡眠状態が悪いと捉えるのではなく、睡眠質問票では、昼間の睡眠補完をあわせた睡眠評価が必要ではないという方向性が見えてきたため、その点についての再度の調査を平成30年度に実施する必要があり、計画よりも若干の遅れが生じている。分担者が残額を残したため。今年度の分担分とあわせて執行予定である。
アダム・スミスの思想におけるレトリックと宗教

その他、9月にオーストラリアのグリフィス大学で、10月にはICUで、11月には京都大学で、12月には慶応大学で口頭発表を行った。来年度は日本アダム・スミス協会のゲスト・スピーカーとして招待講演をすることになっている。丹治は、現在『英語青年』に連載中の「『モロー博士の島』と生体解剖論争」の一部で、18世紀後半から19世紀にかけての(科学との関連で)宗教観を扱った。また、9月に講談社から出版された『批評理論』で、一部レトリックの問題を扱った。それらの論考にはAlveyとの討議が反映されている。来日以来、本研究者は、日本の政治哲学の研究者たちとの交流も進めた。今年度の研究成果の一部は、来年度ICUのパブリック・レクチヤー、東京都立大学の政治哲学学会のセミナーで発表される予定である。
斜面上砕波における波浪変形の数値シミュレーション手法の開発研究

本研究は、斜面上の砕波変形過程をそれ内部機構と関連してとらえ、波変形から砕波までの一環した数値計算法の確立を目的に行ったものである。1.理論的研究(1)斜面上の定常砕波を対象に数理解析モデルを提示し、F.E.Mによる解析方法を示した。これは、砕波のエネルギー逸散をプラントル型のレイノルズ応力として評価し、さらに砕波に伴う気泡連行の効果を空気の圧縮性を考慮した連続式で取り込む方法である。実験と比較の結果、砕波後の波高減少が斜面勾配及び波形勾配と対と対応して良く計算できる事が分った。(2)砕波現象をより厳密に解明する為に非線形非定常の計算を行う必要がありNーS方程式を直接差分解析するSMAC法を適用した。従来のSMAC法を砕波時の水塊突入やそれ以降の乱れ場の計算可能なように改良を加えた。この計算システムは、筆者が既に開発したポテンシャル波動のF・E・M計算結果を用いるもので、初期条件および境界条件を逐次computerから直接入力され波の変形から砕波の一環した計算が行なえる。計算結果は極めて良く実験を再現している事が確認され、砕波内部の圧力、渦度等に関する定量的評価を行った。(3)波動場における底面境界層の問題に対して、まず混合距離理論に基づく乱流の支配方程式を直接F・E・M解析する方法を開発し、波の有限振幅性および慣性移流項の効果を定量的に評価した。次に、渦度方程式を対象とし、これに乱流エネルギー逸散項を導入してF・E・M解析する方法を開発し示した。砂蓮上の乱流境界層の計算を実行して、波動下における乱れ場の特性を良く計算している事が確認された。2.実験的研究斜面上での砕波変形過程を対象に実験を行った。ビデオ撮影とその画像解析システムを確立して、内部諸量を計測解析し、数値解析との比較資料を得るとともに、これら諸量の変化について砕波形態と対応して検討した。1.理論的研究:(1)波の変形から砕波まで一環した波動場の数値計算法の開発を目的に,まず従来の研究を調査・検討した.次に砕波に関する数理解析モデルを提案しその妥当性を検討した.砕波時の乱れによるエネルギー逸散をプラントル型のレイノルズ応力として評価し,さらに砕波以降顕著となる気泡連行の効果を空気の圧縮性を考慮した連続式で取り込む方法を考案して,定常砕波を対象にF.E.M解析を行って実験値との比較を行った.この結果斜面上砕波における波高減衰が斜面勾配および波形勾配に対応して良く計算できることが確かめられた.また,進行波および重複波の砕波が出現する水平板上での砕波問題にも適用計算を行って,波高減衰ならびに波圧分布特性を実験結果とよく一致して得られることが検証できた.さらに,より厳密な砕波の解析を行うには非定常非線形な計算を行う必要があり,現在その解析手法の研究を継続中である.(2)波運動下における底面境界層問題に対しては,混合距離理論に基づく乱流境界層方程式をFEM解析する手法を考案し,実験値との比較を行った.この結果,精度よく乱流境界層内の速度分布を計算できる事が確かめられ,流連分布に及ぼす波の有限振幅性および慣性移流項の効果を明確にすることができた.また斜面上での乱流境界層について適用計算を行い摩擦係数の評価等検討を加えた.

現在,境界層上部のポテンシャル波動場との連成した解析手法の開発を研究中である.2.実験的研究:斜面および一定水深上での波の砕波変形を対象に実験を行った.シャッター付ビデオ撮影装置を用い,ビデオ画像より砕波に関する諸量を解析するシステムを確立して,乱れパターンやうず度等の諸量の計測を行った.砕波形態に対応して乱れ領域とエネルギー逸散との関係,またポテンシャル領域と乱れ領域の存在仮定の妥当性が認められた.さらに実験を重ね数理解析モデルの基礎資料を得たい.1.理論的研究砕波時のエネルギー逸散をプラントル型のレイルズ応力として評価し、定常砕波による波高減衰等を内部機構と関連して解析する方法を62年度に考案し示した。今回は更に砕波現象をより厳密に解明する為に非線形非定常な解析方法の開発を目的に研究を進めた。(1)斜面上の砕波問題に対しN-S方程式を直接差分解析するSMAC法を用いた。従来のSMAC法に改良を加えて砕波時の水塊突入以降の乱れ場や波再成過程等の計算が可能となった。この方法は、筆者が既に開発したFEMによる砕波直前の計算結果を初期値とし、逐次境界条件をデータとしており、これ等は直接Computerから入力される。計算結果は砕波時の激しい乱れ渦等の場の状況を極めて実験結果と良く一致して再現できる事が確認された。また、圧力加速度渦度などの内部諸量について定量的に検討し、巻き込ジェット内に過渡的な負圧の発生がある事、最大圧力が水塊突入後Bore形成過程で発生する事など興味ある新たな知見を得ることができた。(2)波動場での底部境界層問題に対しては、N-S方程式から圧力項を消去した渦度方程式を解析対象とし、これにプラントル型の乱流逸散項を導入して非定常なF.E.M解析手法を開発した。砂漣上の乱流境界層を対象に計算を行い実験との比較から波動場での波形底面上での流速場や渦度の発生、発達、拡散、消滅等、従来十分に解明されていない乱流場の状況を良く計算できることが確認された。2.実験的研究斜面上での砕波変形を対象に実験を行った。中立粒子や気泡をトレーサーとしてビデオ画像処理による計測システムを確立して砕波変形時の波高減衰、気泡連行深、渦半径、渦に生成消滅パターン、粒子軌跡等を計測解析し、数値解析との比較資料を得るとともに、これら諸量の変化について砕波形態と対応して検討し考察を行った。また底部砂漣近傍の波動乱流場の流況をビデオ撮影し基礎資料を得た。
混獲防除型底曵き網の開発手法に関する研究

(1)掛けまわし式底曳き網の選択機能に曳き綱が貢献しているものと考え、曳き綱の曳航時の軌跡に関する大気中実験を行った。実験をより現実的な漁具条件で行うために、全国の掛け回し式底曳き網の実態調査を行った。底曳き網の曳き綱の太さの長さ方向の分布はいくつかのまったく異なった形式に分類された。これらの大小2種類の縮尺模型を用いた空中実験を行ったところ、太さ分布により、曳航時の綱軌跡は異なるが、現行の漁法に近い初期展開の場合に漁獲効率は最大になることが分かった。(2)掛けまわし式底曳き網に対する魚類の行動の潜水観察を行った。魚類は主網直前では観察されず、さらに前方で駆集されている可能性が高かった。(3)エビ類の網目通過に関する小型水槽実験を行った。エビ類の漁具からの排除の確率を、1回網地遭遇時の網目通過確率とエビ類が網地と出会う回数との二つをパラメータとしてモデル化した。シミュレーションから、底曳き網のロジスティック型選択性は、動物と網地の繰り返し衝突に起因することを明らかにした。(4)上のシミュレーションから、目合いの拡大と網目の展開により選択性が改善されると期待される混獲防除型底曳き網を設計し操業実験を行った。新供試網の選択性から、両要因の選択性に与える効果はほぼ予測どおりであった。これらをもとに、目合い-選択体長管理図を提唱した。(5)実験研究と同時に、これまでの小型掛けまわし式底曳き網漁業の投棄実態調査の結果を分析し、多魚種漁業における投棄実態評価と投棄量の推定に最適なパラメータとして、単位努力量当り投棄量(DPUE)を提唱した。この結果は、国連が招聘した漁業の総合的モニタリングに関する会議で発表した。かけ廻し式底曳き網を例にとり、平成9年度には、エビ類の脱網行動に関する水槽実験と新たに設計した混獲防除型漁具を用いた試験操業をもとに、行動観察・シミュレーション・実験操業を組み合わせた、以下の研究を行った。(1)エビ類の網目通過行動に関する小型水槽実験より、エビ類の網目通過過程を、(1)エビの最大胴周断面と網目の関係、および(2)エビ体軸と網目との出会い角をパラメータとする確率モデルで近似した。(2)エビ類の漁具からの排除の確率を、上での1回網地遭遇時の網目通過確率と、エビ類が網地と出会う回数との二つをパラメータとするシミュレーションモデルで近似し、選択曲線を理論的に計算した。この結果、ロジスティック曲線で近似される底曳き網の選択性は、動物を網地の繰り返し衝突に起因することを明らかにした。これと、過去の研究での実験操業で用いた供試網の選択性曲線を比較し、選択性が上のモデルでかなりの程度で再現できることを確認した。(3)シミュレーションに基づき、目合いの拡大と網目の展開により選択性が改善されると期待される混獲防除型底曳き網を設計し、操業実験を行った。この結果と、シミュレーション結果とを比較検討中である。これら成果の一部は、日本水産学会平成9年度秋季大会で口頭発表した。かけ廻し式底曵き網を例にとり、平成10年度には、9年度に設計した混獲防除型漁具を用いた試験操業を継続するとともに、網前方での混獲魚の対漁具行動の潜水観察、曳き綱の曳航中の軌跡に関する空中実験を組み合わせた、以下の研究を行った。

(1)昨年度までの選択過程シミュレーションに基づき、目合いの拡大と網目の展開により選択性が改善されると期待して設計した混獲防除型底曵き網を用い、操業実験を行った。新供試網の選択性の選択性から、目合い拡大の選択性に与える効果はほぼ予測どおりであった。この結果から、目合い・選択体長管理図を提唱し、底曳き網による小型魚類の混獲を防止するための、実用的設計手法を発展させた。(2)上の結果を得た一方、底曳き網の混獲発生と選択機構を明らかにするために、掛けまわし式底曳き網操業時に漁具と魚類の行動の潜水観察を行った。繰り返し観察の結果、曳き綱は上下振動を行う場合があり、魚類は主網直前の曳き綱周辺では観察されず、混獲魚類はさらに前方に位置する曳き綱によって駆集されている可能性が高いと考えた。(3)上記の結果から、掛けまわし式底曳き網とトロール式底曳き網の選択機能の差に曳き綱が貢献しているものと考え、曳き綱の曳航時の軌跡に関する大気中実験を行った。各種の構造の曳き綱を各種の展張条件で実験したところ、縄の軌跡の差は主網よりはるかに離れた前方で大きかった。今後、主網ばかりでなく、綱の運動と綱が魚類に与える駆集刺激を研究する必要がある。これらの成果の一部は、日本水産学会平成10年度秋季大会で口頭発表した。以上をもって、混獲防除型底曳き網の開発手法に関する研究を完了した。