マルチスケールデザイン学の構築:有殻原生生物の進化解明から宇宙構造物の設計まで

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21200053
• Research Institution: Setsunan University
• Principal Investigator: 岸本 直子 摂南大学, 理工学部, 講師 (60450714)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉野 隆 東洋大学, 理工学部, 准教授 (60269496) ; 木元 克典 海洋研究開発機構, 地球環境変動領域, 技術研究主任 (40359162) ; 栗原 敏之 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (10447617) ; 石田 直人 新潟大学, 産業地域連携機構, 博士インターンシップ研究員 (20534746)
• Keywords: マルチスケールデザイン / 宇宙構造物 / 有殻原生生物 / シミュレーション工学 / 進化

Research Abstract

マイクロCTの性能向上にともない,これまで3次元形状の取得が困難であった放散虫骨格について化石から現生まで全長100ミクロン程度以上の個体であれば,3次元形状を取得することが可能となった.以下に得られた主な成果を列挙する.いずれも得られた3次元データを元に石膏製拡大模型を製作し,研究チームで穴の数や形などの幾何学特性について確認作業をおこなっている.
1)以前から骨格の幾何学的特性について検討をすすめていたPantanellium属の撮影をすすめ,外殻の多面体モデルによる幾何学的特性の検討するとともに,外殻と内殻の対応関係を明らかにして論文とした.
2)より古い時代(三畳紀)のGlomeropyle属の撮影により,電子顕微鏡撮影では確認しにくい内部構造を可視化することに成功した.
3)Didymocyrtis tetrabalamus(Haeckel)については得られた3次元形状からボクセル有限要素モデルを製作し,水圧を模擬した荷重条件下で応力集中が生じにくい形態であることを確認した.
東北大学で公開されている3次元データを利用していた有孔虫骨格についても,所有のマイクロCTで3次元データを再計測した.以下,得られた成果を列挙する.
4)チェンバー形状が球に近いGlobigerinoides ruberについて,取得した3次元形状からチェンバーの形状と結合状態を定量的に示すことができる近似連結球モデルを導出し,これまで提案してきた数理モデルの妥当性について比較検討した.
5)取得した3次元情報から水中での沈降速度を推定し,実際に沈降管を使った沈降実験を実施して推定値の検証をおこなった.
いずれの成果も,実際の有殻原生生物骨格の3次元情報が得られて初めて分析・理解できる特性であり,これらの骨格の幾何学特性や力学特性を定量的に評価したその意義は大きいと考えている.

Research Products

• [Journal Article] Exact number of pore frames and their configuration in the Mesozoic radiolarian Pantanellium : An application of X-ray micro-CT and layered manufacturing technology to micropaleontology (2012)
  • Author(s): Matsuoka, A., Yoshino,T., Kishimoto, N., Ishida. N., Kurihara, T., Kimoto, K., Matsuura, S.
  • Journal Title: Marine Micropaleontology Volume: 88-89 Pages: 36-40
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An exotic body of the Middle Jurassic Torinosu-type limestone in the Hikawa Formation, southeastern Kanto Mountain, Japan (2011)
  • Author(s): Ishida, N.
  • Journal Title: 福井県立恐竜博物館紀要 Volume: 10 Pages: 103-112
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 浮遊性有孔虫の骨格の化学が占める環境シグナル (2011)
  • Author(s): 木元克典
  • Journal Title: 日本プランクトン学会報 Volume: 58 Pages: 65-73
• [Presentation] Acquisition of three dimensional shape of radiolarian using Micro X-ray computer tomography (2012)
  • Author(s): Kishimoto, N., Ishida, N., Kurihara, T., Kimoto, K., Matsuoka, A., Yoshino, T., Matsuura, S.
  • Organizer: 13^<th> Conference on Fossil and Recent Radioralians
  • Place of Presentation: Cadiz, Spain
  • Year and Date: 2012-03-26
• [Presentation] Recent progress in ecological and morphological studies on radiolarians (2012)
  • Author(s): Matsuoka, A.
  • Organizer: 13^<th> Conference on Fossil and Recent Radioralians (Keynote)
  • Place of Presentation: Cadiz, Spain
  • Year and Date: 2012-03-26
• [Presentation] Geometrical models of skeleton forms of spherical Radiolaria (2012)
  • Author(s): Yoshino, T., Matsuoka, A., Kurihara, T., Ishida, N., Kishimoto, N., Kimoto, K., Matsuura, S.
  • Organizer: 13^<th> Conference on Fossil and Recent Radioralians
  • Place of Presentation: Cadiz, Spain
  • Year and Date: 2012-03-26
• [Presentation] マイクロCTによる放散虫および有孔虫の3次元構造取得と石膏製実体模型作成 (2012)
  • Author(s): 岸本直子・石田直人・木元克典・栗原敏之・松岡篤・吉野隆・松浦執
  • Organizer: 日本古生物学会大161回例会
  • Place of Presentation: 富岡市生涯学習センター,群馬
  • Year and Date: 2012-01-21
• [Presentation] 中生代Pantanelliumの内層殻にみられる殻孔枠の配列と形態形成 (2012)
  • Author(s): 松岡篤・吉野隆・栗原敏之・石田直人・木元克典・岸本直子・松浦執
  • Organizer: 日本古生物学会第161回例会
  • Place of Presentation: 富岡市生涯学習センター,群馬
  • Year and Date: 2012-01-21
• [Presentation] 放散虫骨格の3次元構造と力学特性 (2012)
  • Author(s): 岸本直子・石田直人・松岡篤・栗原敏之・吉野隆・木元克典
  • Organizer: 第24回日本機械学会バイオエンジニアリング講演会
  • Place of Presentation: 大阪大学,大阪
  • Year and Date: 2012-01-08
• [Presentation] Three dimensional structure of Radiolarian skeleton in terms of optimal structural design and beyond (2011)
  • Author(s): Kishimoto, N.
  • Organizer: Mini-symposium Future Direction of Biological and Paleontological Radiolarian Studies between Japan and France
  • Place of Presentation: ホテルモトブリゾート,沖縄(招待講演)
  • Year and Date: 2011-12-04
• [Presentation] Pantanelliidae科放散虫にみられる殼孔枠の配列とその分類学的評価 (2011)
  • Author(s): 松岡篤・吉野隆・栗原敏之・石田直人・木元克典・岸本直子・松浦執
  • Organizer: 2011年放散虫研究集会松山大会
  • Place of Presentation: 愛媛大学,愛媛
  • Year and Date: 2011-11-30
• [Presentation] マイクロCTでみた放散虫骨格の3次元構造 (2011)
  • Author(s): 岸本直子
  • Organizer: 2011年放散虫研究集会松山大会Workshop「微化石骨格と理論形態学」
  • Place of Presentation: 愛媛大学,愛媛(招待講演)
  • Year and Date: 2011-10-31
• [Presentation] 放散虫の骨格構造と多面体幾何学 (2011)
  • Author(s): 吉野隆
  • Organizer: 2011年放散虫研究集会松山大会Workshop「微化石骨格と理論形態学」
  • Place of Presentation: 愛媛大学,愛媛(招待講演)
  • Year and Date: 2011-10-31
• [Presentation] 沈降速度からみた有孔虫骨格の形態について (2011)
  • Author(s): 亀井宏貴・藤井恭兵・岸本直子
  • Organizer: 日本宇宙生物科学会第25回大会
  • Place of Presentation: 横浜国大,神奈川
  • Year and Date: 2011-09-30
• [Presentation] 中生代放散虫Pantanelliumの骨格構造と形態形成 (2011)
  • Author(s): 松岡篤・吉野隆・栗原敏之・石田直人・木元克典・岸本直子・松浦執
  • Organizer: 形の科学会第71回シンポジウム
  • Place of Presentation: 千葉大学,千葉
  • Year and Date: 2011-06-17
• [Presentation] 球面上のVertex Dynamics (2011)
  • Author(s): 吉野隆・岸本直子・松岡篤・栗原敏之・石田直人・木元克典・松浦執
  • Organizer: 形の科学会第71回シンポジウム
  • Place of Presentation: 千葉大学,千葉
  • Year and Date: 2011-06-17
• [Book] ずかん プランクトン (2011)
  • Author(s): 木元克典, 他
  • Total Pages: 136
  • Publisher: 技術評論社
• [Remarks]
  • URL: http://plankton.random-walk.org/