第21号

2022年度目次

自然科学研究所総合研究報告
1−1

極限環境下における岩石中の元素移動から見た風化に関する総合的研究

1

自然科学研究所共同研究報告2−1

日本と中華人民共和国における国立公園の保全と活用に関する地理学的比較研究

2−2

関する予察的研究
2−3

4

カンボジアの森林伐採が自然環境に与える影響に
6

フィールド情報を用いた地質現象解明のための
基礎的研究

9

2−4

特異性についての多分野からのアプローチ

12

2−5

機械学習を用いた時系列メディアの分析・生成・可視化技術の開発

2−6

実験的手法を用いた新規現象の探索および機能性材料の開発

2−7
2−8
2−9

17
22

理論的手法を用いた自然界の基本法則および物理現象の研究26

生物の環境適応機構の解明

30

生体分子の機能と発現の調節機構に関する総合的基盤研究33

2−10

天然有機分子を基盤とした生体機能分子の創製研究

37

2−11

核磁気共鳴による物質の構造解析および物性研究

39

2−12

LMS 利用ログの分析による授業に対するドロップアウト兆候の把握

41

海外派遣研究員研究報告
3−1

イベリア半島の土地利用と植生景観に関する調査

43

3−2

熱による石造文化遺産の風化と保全に関する調査46

各種研究費助成
4−1

科学研究費助成事業（文部科学省・日本学術振興会）

49

4−2

日本大学学術研究助成金等

52

4−3

文理学部個人研究費及び付置研究所所員個人研究費

53

4−4

その他の助成金等

56

研究員受入

58

研究紀要
自然科学研究所研究紀要第 58 号総目次

62

事業報告

64

1．
自然科学研究所総合研究報告

1-1 極限環境下における岩石中の元素移動から見た風化に関する総合的研究●代表者

金丸龍夫（地球科学科・准教授）●分担者

藁谷哲也（地理学科・教授）
竹村貴人（地球科学科・教授）
江口誠一（地理学科・教授）佐藤浩（地理学科・准教授）【研究の目的および概要】
本研究では，岩石が地表付近で高温環境に長い間晒された時，岩石内部の元素の移動，岩石表面から内部への元素の移動メカニズム（周期境界条件における固体中の拡散）を明らかにし，風化にどのような影響を与えるのかを
岩石学・地理学・破壊力学と異なる分野が連携し明らかにしていく。
藁谷は，研究対象地域とした西オーストラリア州カラサ Karratha の気候環境を分析することを目的とした。また，
バラップ（Burrup）半島のアボリジニ保護地やその周辺に位置する岩塊斜面において，放射温度計を利用した表面温度計測を行うとともに，シート熱電対を利用した岩塊表面における短期間，長期間の温度モニタリングとその分析を進めた。
【研究の結果】
インド洋に面するカラサの気候環境は，1993 〜 2020 年の気象資料によると年間降水量 324.6mm と寡少である。
とくに 8 〜 11 月の月平均降水量は 2.5mm 以下で，ほとんど雨は降らない。一方，1 〜 3 月になると，月 50mm 以上の降雨があり，熱帯低気圧やサイクロンの襲来を受けることもある。
バラップ半島周辺で暮らすアボリジニは，一年を2シーズンに分けており，気温の低い4 〜10月をマテュ（Muthu），
気温の高い 11 月〜 3 月をガバーン（Garrbarn）とかガワーン（Garrwarn）と呼ぶ。カラサの月平均最低気温を調べ
ると，マテュの間は 14 〜 26℃を示し，過去には最低気温 6.9℃（2006 年 7 月 19 日）を記録した。これに対しガバー
ンの月平均最高気温は 35℃を超え，過去には 48.2℃（2003 年１月 21 日）を記録した。このように研究対象地域は，
高温・乾燥した場所として知られ，オーストラリア大陸における最高気温（50.7℃，2022 年 1 月 13 日）を記録した
オンスロー（Onslow）とも約 200km の近距離にある。そこで，バラップ半島の砂漠ワニスで覆われた岩塊（グラノ
ファイア）表面の放射温度を計測したところ 62℃（2019 年 3 月），カラサ南部の丘陵地の岩塊（玄武岩）表面の放射
温度は 57.8℃（2023 年 2 月）を計測した。一方，温度モニタリングは，2020 年 3 月 10 日から 5 分間隔で 2021 年 2 月
21 日までバラップ半島で実施した。分析の結果 , 観測地点の最高気温は 43.8℃であったが , 砂漠ワニスの発達した岩塊表面の温度は最高で65.1℃を記録し，年較差は約50℃であった。また，最大・最小の温度変化速度は1.84℃ /min（温度上昇速度）と -1.99℃ /min（温度降下速度）であった。
地表面での熱に晒された岩石の風化は，日射による表面温度の繰り返しがどの深さまで影響するかが風化の進行に関わってくる。実験室内で堆積岩に繰り返し温度を与えることで，深度方向の温度分布にどの程度の位相差が生じるかを実測した。その結果，堆積岩の場合表面 15mm 程度までに影響があることが明らかになった。また，数値計算を行う上で熱伝導率を測定し有限要素法にて繰り返し温度環境下での内部の温度変化のモデルを構築することができた。
【研究の考察・反省】
研究対象地域では，岩塊表面が黒褐色に変色した砂漠ワニスの発達が良い。砂漠ワニスの形成プロセスには不明

1

な点も多いが，気候環境と岩石の熱による挙動が密接にかかわっていると推測される。岩塊表面で得られた放射温度やモニタリングによる表面温度は，熱による挙動を分析するための環境条件を提供している。とくに岩塊表面の温度変化速度が 2℃ /min を繰り返すことは，鉱物粒界におけるマイクロクラック形成の可能性を高めている。しかし，長期間の温度モニタリングは，安定的な機材管理に課題を残した。また，砂漠ワニスの発達が良いバラップ半
島では，岩塊の分布地とアボリジナル保護地とが重複するため試料のサンプリングが行えない。このため，観測デー
タの充実をはかるには継続的な調査が不可欠である。加えて，サンプリングに関してはアボリジナル保護地以外で試料を採取し，分析することで岩石の熱物性や熱による挙動を分析することが可能になると考えられる。2023 年 2月に現地で採取した試料は，後者の分析を進めるための機会を提供するであろう。
繰り返し温度環境下での内部の温度変化のモデルにより計算を行う際の初期パラメータを与える際，本研究では堆積岩を固体として扱ったが，実際には空隙が存在しており，その空隙の中には気体や液体がはいっている。そのため，実験値とのずれを解消するためには，空隙を考慮した二相（固体―気体，固体―液体）問題として物質移動を考える必要がある。今後，二相問題を考慮した熱伝導，移流分散解析をおこなっていく必要があるであろう。
【研究発表】
発表者：Waragai, T.
学会名：Japan Geoscience Union and European Geosciences Union joint meeting (Convener and chair)
発表テーマ：Changes in the physical properties of cultural stones induced by thermal cycling．
年月日／場所：2022 年 6 月 2 日／ Chiba, Japan
発表者：Takemura, T.
学会名：Japan Geoscience Union and European Geosciences Union joint meeting (Convener and chair)
発表テーマ：Development of a test method for the effects of cyclic dry and wet damage to archaeological stone
年月日／場所：2022 年 6 月 2 日／ Chiba, Japan
発表者：作道悠・宿澤未波・竹村貴人
学会名：令和 3 年度 日本応用地質学会 研究発表会
発表テーマ：堆積軟岩石からなる遺跡石材の浸水・乾燥繰り返し試験機による損傷過程の評価
年月日／場所：2022 年 6 月 2 日／ Chiba, Japan
発表者：金丸龍夫・藁谷哲也・壷井基裕・菅沼悠介・大岩根 尚・岡 祥司・三浦 真
学会名：Japan Geoscience Union and European Geosciences Union joint meeting
発表テーマ：A preliminary study of reddish rock at a Mars analog sites on the Earth with a focus on opaque minerals
年月日／場所：2022 年 6 月 1 日／ Chiba, Japan【研究成果物】
発表者：Waragai, T.
テーマ：Influence of thermal cycling in the mild temperature range on the physical properties of cultural stones.
誌名：Journal of Cultural Heritage2

巻号：59 巻，p171-180
発行年月日：2022 年 12 月 23 日
発行所・者：Elsevier B.V．
発表者：藁谷哲也
テーマ：ピルバラ紀行
誌名：E-Journal GEO
巻号：18 巻（掲載予定）
発行年月日：2023 年 3 月 14 日受理
発行所・者：日本地理学会

3

2．
自然科学研究所共同研究報告

2-1 日本と中華人民共和国における国立公園の保全と活用に関する地理学的比較研究
海（地理学科・准教授）

●代表者

任

●分担者

井村博宣（地理学科・教授）
江口誠一（地理学科・教授）
関根智子（地理学科・教授）
森島済（地理学科・教授）

中岡裕章（地理学科・助教）【研究の目的および概要】
国立公園は，国際自然保護連合（IUCN）が「生物多様性及び自然資源や関連した文化的資源の保護を目的として，法的に若しくは他の効果的手法により管理される陸域または海域」と定義している「保護地域」の中で，カテゴリー
1 の「厳正保護地域」に続くカテゴリー 2 の「生態系の保護とレクリエーションを主目的として管理される地域」と位置づけられている。日本では，1931 年に「国立公園法」が施行され，3 年後の 1934 年に雲仙，霧島，瀬戸内海の三地域が国立公園に指定されてから，現在 34 の国立公園がある。一方，広大な国土を有する中国では，2017 年に「国立公園体制を制定する総体方案」（『建立国家公園体制総体方案』）が公表され，国立公園制度を築き上げる第一歩を踏み出した。世界的に人間社会と自然環境の共立・共存を目指した国立公園制度は重視されているが，始まった時期にも大きな差があり，国情や国立公園の立地によってもそれらの維持・管理や問題点にも差異があると考えられる。
そこで本研究は，人間と環境のかかわりを研究する地理学の視点と研究方法を用いて，先進国の日本と新興国の中国における国立公園制度の現状を調査し，それぞれの発展段階の問題点を整理して比較研究を行い，その違いを明らかにする。また，両国において生態学的構造と環境プロセスを重視する自然環境保全と，社会においてのレク
リエーションや環境教育などの活用の場としての国立公園のあり方と地域における意味を模索することを目的とする。
【研究の結果】
本研究では，今年度において，中国における国家級自然保護区の空間分布特性を分析した。昨年度までの研究で明らかになったように，国土面積が広い中国は，分布する生物種の数が多く，その多様性が高い。持続的な発展という観点から，2017 年に国家（国立）公園制度に関する法案を公表し，既存の国家級自然保護区の統合を行い，単一の国家級自然保護区の範囲を再画定した後，2021 年に 5 か所の国家公園（国立公園）を初めて指定した。国家級自然保護区は，現行の自然環境保全体系の主体であるため，国家公園を中心とする新しい自然環境保護体系を構築する際，従来の自然保護制度の更新と現在の国家級自然保護区の空間的な再編成が必要である。そこで，本研究ではまず，中国における 6 地域区分から 474 か所の国家級自然保護区の空間的分布を考察した。その結果，西北地区
では78か所（16.5％），東北地区では92か所（19.4％），華北地区では55か所（11.6％），中南地区では106か所（22.4％），
西南地区では 79 か所（16.7％），華東地区では 64 か所（13.5％）が分布している。
自然保護区数からみると，全国において大差がなく各地域に分布しているが，各地区における国家級自然保護区の面積が全国の総面積を占める割合をみると，西北地区では 42.0％，西南地区では 43.4％であり，合計 85％以上占めている。
また，西高東低の地形に特徴を持つ中国では，平均標高が 4,000m 以上の地域（第 1 級階梯），1,000 〜 2,000m の地域（第 2 級階梯）
，標高 500m 以下の地域（第 3 級階梯）の大きく三つの階梯に分けて理解されることが多い。この標4

高地域別の区分からみると，第 1 階梯に分布する国家級保護区は少なく，それぞれの面積が広いのに対し，第 3 階
梯には小規模の保護区が多く分布する。また，各級階梯の地形境界線には，大山脈が分布し，各種生物資源が豊かであるため，自然保護区が集中的に分布する。
中国における国家級自然保護区の認定は，中国の経済が大きく発展していた 2000 年以降に特に活発となった。
そこで本研究では，2000 年以降に国家級に認定された自然保護区と地域経済との関連性について，中国の人口分布境界線である黒河・騰衝線を加え，その分布の特徴を考察した。その結果，黒河・騰衝線を境として，2000 年以降に国家級に認定された自然保護区の分布は，国家級自然保護区全般の構成と同じ傾向がみられ，南東部は北西部の3 倍であり，圧倒的に多い。一方，面積は，自然保護区数の少ない黒河・騰衝線の北西部では広く，2000 年以降に国家級に認定された自然保護区総面積の 9 割以上を占めた。
中国では，観光地の質を高める目的として，2005 年から「旅遊景区質量等級の区分及び評定」を実施し，観光地に対し，国家 A 級から国家 AAAAA 級の等級付けが行われている。観光地の等級が高くなるほど，観光客の観光体
験が良くなり，観光開発の程度は高いと考えられる。そこで観光開発が最も進んでいる国家 AAAAA 級旅游景区（5A級観光地），国家 AAAA 級旅游景区（4A 級観光地），国家 AAA 級旅游景区（3A 級観光地）と，国家級自然保護区との関連を考察した。黒河・騰衝線を境として，経済発展が進んでいる南東部では，3A 〜 5A 級観光地が多く分布して観光開発が進んでいるのに対し，経済発展が遅れている北西部には 3A 〜 5A 級観光地がほとんど分布せず観光開発があまり進んでいないことが明らかになった。その背景として，北西部では人口が少なく，一部の国家級自然保
護区は無人地域であり，交通などのインフラの整備が不十分で，等級が高い観光地の作り上げが困難であることが挙げられる。
【研究の考察・反省】
昨年度と同様に，新型コロナウイルス感染拡大の影響を受け，現地調査ができなかったため，現場の様子が把握できず，今まで収集した文献資料と空間情報データの考察・分析にとどまった。その中の中国の国家級自然保護区のポイントデータを用いて，その空間分布の特性の考察を行われたが，今後ポリゴンデータの完成が必要であり，2021 年に指定された国家公園と国家級自然保護区の空間的広がりと位置関係を分析すべきである。今後の研究として，現地調査を行い，中国における国家公園の実態を把握すべきである。日本の国立公園に関する研究は，今年度までに文献資料の収集がある程度完成し，その整理を進めている。今後の研究として，空間情報データの可視化とその分析，または現地調査における実態の解明が取り上げられる。また，今年度において，日本における国立公園の認識度に関するアンケート調査を実施したが，初期分析にとどまっているため，今後より精密な分析を行う必要があると考えられる。
【研究発表】
任海・中岡裕章・江口誠一・関根智子・森島済（2023）中国における国家級自然保護区の発展と空間分布特性．
日本地理学会 2023 年春季学術大会．
【研究成果物】
現時点での確定した成果物はないが，原稿作成している段階であり，2023 年度に投稿する予定である。

5

2-2 カンボジアの森林伐採が自然環境に与える影響に関する予察的研究●代表者

藁谷哲也（地理学科・教授）●分担者

落合康浩（地理学科・教授）佐藤浩（地理学科・教授）

前田 拓志（地理学科・助手）【研究の目的および概要】
近年のカンボジアは，急速に森林伐採が進んでいる。カンボジアの森林面積は，1973 年に約 1,310 万 ha あったが，2014 年には約 866 万 ha に減少した。約 40 年余りの間に，国土の約 34％の森林が失われたことになる。この森林伐
採は，商業伐採や農地転用を目的とするものだけでなく，違法伐採によるものもある。一方，伐採が進む森林では保護活動が始まり，森林伐採を抑制して地域住民によるコミュニティー林業やエコツーリズムが活発化している地域もある。本研究では，このような背景を抱えるカンボジア，シェムリップ州を対象に植被変化の特徴，要因，およびそれに伴う自然環境変化を分析するための基礎データを，専門領域の異なる研究者が分担して収集し，森林伐採に関わる資料を充実させることである。
研究対象地域は，山頂高度 300-400m のクーレン山とその周囲に広がる高度 100m 以下の山麓緩斜面を伴う平野部である。クーレン山はいわゆるテーブルランドの形状を成し，ジュラ紀から白亜紀の細粒砂岩で構成される。森林
伐採の進むクーレン山の地形条件について，前田は解像度 30m の全球数値地表モデルを利用し，山地を流下する
シェムリアップ川の谷密度と平均傾斜量との関係を分析した。谷密度と平均傾斜量は ArcGIS Pro の Spatial Analyst
で求めた。一方，平野部に位置するアンコール・ワット寺院と，クーレン山に設置した気象観測ステーションの気
象データの回収と分析，およびクーレン山を構成する砂岩の風化特性分析は藁谷が進めた。とくに気象データの収集は，COVID-19 による海外渡航禁止措置のため，およそ 3 年にわたって実現できなかった。
クーレン山とその周辺の土地被覆変化については，佐藤が 2012-2015 年まで毎年の 18 分類の土地被覆データ（https://data.opendevelopmentcambodia.net//dataset/land-cover-in-cambodia-2012--2016）をアーカイブし，この期間，土地被覆が無変化の箇所をグランドトゥルースした。加えて，未公表の 2022 年の土地被覆データを Sentinel-2（地上解像度 20m；2022 年 4 月 13 日，10 月 25 日，11 月 4 日，12 月 14 日，2023 年 1 月 23 日，2 月 2 日，3 月 14 日）画像の可視−近赤外領域（バンド 2, 3, 4, 8a）の時系列データから最尤法分類して生成した。土地被覆データの凡例は，既往の 2015 年の土地被覆データに合わせて 18 分類とした。
景観保護による開発規制と住民の暮らしに関する分析は，落合が住民の生活様式および景観の現状を現地での聞き取り・観察調査に基づいて進めた。
【研究の結果】
地形解析の結果，シェムリアップ川の河床縦断形は上に凸の形状を呈し，緩傾斜区間と急傾斜区間を繰り返す 7
つのセグメントから構成されることがわかった。また，谷密度は 2.4-2.8km-1 を示し，最小，最大値はそれぞれセグ
メント 1，7 に認められた。一方，平均傾斜量は 4.2-10.6°を示し，最小，最大値はそれぞれセグメント 5，1 にあった。
気象データの回収は，2022 年 12 月に現地で実施した。アンコール・ワット寺院の気象ステーションでは，湿度センサーが壊れ，リチウムイオン電池の劣化が生じていたが，ソーラーパネルによる日中の最低発電量が 11V 程度であったため，全データを回収できた。一例として日最高気温は 2016 年 4 月 11 日の 41.3℃，日最大雨量は 2018 年 9月 4 日の 971mm であった。クーレン山の気象ステーションでは欠測が生じたが，2018 年 12 月から 2022 年 11 月の観測期間における日最高気温は 2019 年 5 月 2 日の 41.5℃，30 分最大雨量は 2020 年 7 月 24 日の 24.4mm であった。また
砂岩の風化特性として，スレーキングに弱く，加熱―冷却の繰り返しによる耐久性は高いことがわかった。

6

2
土地被覆変化の分析結果では，常緑広葉樹林（2015 年）から混合常緑樹林（2022 年）への変化が約 40 km（4,000ha）に達したことがわかった。これは，2015 年当時の常緑広葉樹林面積の約 32％に相当する。クーレン山には，広さ 9ピクセル（地上の広さ 60m × 60m）程度のカシュー畑が斑点上に分布するが，この変化がおもに常緑広葉樹林の伐採によるものであることを裏付けている。また，混合常緑・落葉樹林から混合常緑樹林や常緑広葉樹林への変化も顕著で，それぞれ 2015 年時点の混合常緑・落葉樹林面積の約 40％を占めた。
住民の生活様式および景観の現状に関しては，アンコール遺跡公園内の住民は観光関連産業に関わる機会が多く
金銭収入を得ることが容易であるため，伝統的農村景観が比較的よく維持されていることがわかった。しかし，コロナ禍による観光客の減少は観光関連産業への就業機会を縮減させ，農地や森林景観の変更に結びつくことが危惧された。一方，クーレン山では住民が観光関連産業に従事する機会は多くない。このため，住民は自給的な農業を
換金作物栽培へと変更し，消費支出の拡大に対応していた。とくに，主要換金作物であるカシュー栽培が焼畑農地や森林などに替わって拡大してきた。これは天然植生とは異なるもので，植生復元が進んでいないことを確認できた。
【研究の考察・反省】
シェムリアップ川は，下流から上流域に向けて谷密度が増加し，平均傾斜量が減少する特徴を有している。この
特徴は，下流では下刻侵食，上流では谷頭侵食が卓越していることを示唆する。シェムリアップ川の河床縦断形からは，セグメント 4 を侵食前線とする活発な下刻が進んでいると考えられる。今後は，セグメント 4 内にあるクー
レン滝の後退速度や砂岩河床の下刻量の実測が課題として残された。一方，気象観測の結果は，平野部とクーレン
山との気候環境の差異を明示している。いずれの地点でも，現地に遠隔監視可能でかつ管理の充分な観測施設を維持できれば，森林伐採に伴う気候条件の変化を経年的に捉えることに繋がると思われる。
土地被覆に関しては，約 40 km2 の常緑広葉樹林（2015 年）から混合常緑樹林（2022 年）への変化が，全てカシュー畑への変化を示すわけではない。また，混合常緑・落葉樹林（2015 年）はクーレン山外周の崖やその基部に広がる植生でもあるとともに，森林伐採後に植栽されたカシューも含まれる。土地被覆変化には，このようなカシュー畑の判別限界が常緑広葉樹林地にも少なからず含まれていると考えられる。今後は，カシュー畑が 18 分類に含まれるような土地被覆データの蓄積が必要で，カシュー畑への土地被覆変化をより客観的に評価することが課題となる。
アンコール遺跡公園では，観光客が再び増加傾向にあるが，コロナ禍以前の状況には復していない。これに対してクーレン山では，コロナ禍の間に新たな道路が開通したりキャンプ場がオープンするなどして観光の有り様に変化が生じている。地元住民の今後の対応如何によって，森林景観・環境保全の状況も変化すると考えられることか
ら，今後も継続して聞き取りや土地利用分析による現地調査を実施していく必要がある。
【研究発表】
発表者 ： Waragai, T.
学会名：Japan Geoscience Union and European Geosciences Union joint meeting（Convener and chair）
発表テーマ：Changes in the physical properties of cultural stones induced by thermal cycling．
年月日／場所：2022 年 6 月 2 日／ Chiba, Japan【研究成果物】
発表者 ： Waragai, T.

7テーマ：Influence of thermal cycling in the mild temperature range on the physical properties of cultural stones.
誌名：Journal of Cultural Heritage
巻号：59 巻，p171-180
発行年月日：2022 年 12 月 23 日
発行所・者：Elsevier B.V．

8

2-3 フィールド情報を用いた地質現象解明のための基礎的研究●代表者

竹内真司（地球科学科・教授）●分担者

安井真也（地球科学科・教授）
竹村貴人（地球科学科・教授）
中尾有利子（地球科学科・准教授）
金丸龍夫（地球科学科・准教授）
村瀬雅之（地球科学科・准教授）【研究の目的および概要】
フィールドで観察，採取できる岩石試料や変動量は地質現象を反映した多くの情報をもつ。本研究の目的は，岩石の酸化，火山灰，地殻変動，岩石構造の視点から地質現象の解明を試みるものである。火山岩の酸化還元状態を知る目的で古地磁気分析等を行うために必要な定方位試料採取では，より高精度かつ迅速な方位付方法の開発を目指す。溶岩・火砕流堆積物・降下火砕物を対象に，野外で携帯可能な iPad に付属する Lidar による 3D 計測，およびクロスラインレーザーを用いる方法を検討した。2014 年御嶽火山や 2018 年草津白根火山噴火以降，突発的な水蒸
気噴火とその防災対策が注目されている。火口近傍の登山者や観光客に対する防災では，ブルカノ式噴火や灰噴火も注意を要する。こうした噴火は噴出量が小さく地層を残す規模ではないが，火山灰土壌に残された痕跡を解読することで長期的な活動評価を試み，防災対策の材料とすることができるため，浅間火山の過去 1 万年間の活動について埋没土壌を構成する火山灰粒子の岩石組織の観察・記載を行い，また放射性炭素年代測定を行った。このよ
うな火山灰を噴出する火山噴火は，前兆なく突然発生するものではなく，静穏期にも地下ではマグマを少しずつ蓄積していると考えられている。つまり噴火の準備過程において地表面では微小な地殻変動が生じることが期待される。高精度の測量により微小な地殻変動を検出することで準備過程の解明を目指し，浅間火山と箱根火山において水準測量とその解析を実施した。一方，地下での地殻変動の結果が地表に現れたものとして断層がある。断層は形成時の応力状態により，断層周辺の水理地質学的な不均質性をもたらすことが考えられる。断層運動により破砕帯が形成された場合，粘土などの細粒物質から構成される断層コア部とその周辺の割れ目の多いダメージゾーンが形成される。このうち，断層コア部は断層に直交する方向への地下水のバリア機能を発揮し，一方，ダメージゾーン
は断層に平行な方向への地下水の移行経路となることが予想される。したがって，野外において観察される断層破砕帯周辺の地質と透水性の関係およびその形態や特性について理解を深めることを目的とする。また，このような断層を評価するために必要となる堆積構造の評価法の開発を行う。
【研究の結果】
iPad に付属する Lidar による 3D 計測とクロスラインレーザーを用いる方法を検討した結果，前者では，浅間火山
大規模噴火噴出物露頭，同火山のトレンチ掘削現場，伊豆皮子平溶岩噴出に先行した火砕流露頭の 3D イメージを取得した。後者では各露頭に於いて 1cm 〜 10cm の礫を採取した。また，浅間火山過去 1 万年間の埋没土壌を構成する火山灰粒子に関して，過去 2000 年間では天明ー天仁噴火の間の時期と，天仁噴火の前の時期で土壌中の火山
灰粒子の形態と断面組織が異なることが分かった。粒度組成も大きく異なることから運搬・堆積様式が異なるとみられる。さらに浅間火山では 6 月 18 日〜 25 日に水準測量調査を行い，前年の 11 月の測定データとの比較により，約半年の上下変動を得た。箱根火山では，これまで蓄積したデータにより 2005 〜 2022 年の箱根火山の上下変動を明らかにした。
断層周辺の水理地質学的な形態に関する検討では，神奈川県三浦半島の南下浦断層において断層破砕帯の特徴の記載を行うとともに，X 線分析により構成鉱物の検討を行った。さらに，断層運動などによる地殻変動を正確に読9み取るための変動前の堆積構造の連続性に関する評価法の開発については，比較的軟弱な泥質堆積物を対象とし，堆積物間に挟まれる連続性の高い砂質堆積物の評価のため，千葉県三番瀬の干潟試料を用いて圧密試験を行った。
その結果，時間が経過することで圧密が進行し，厚みより短くなることを時間の関数で示すことができた。また，面的にみるとその変形度合いは異なるものの，統計的にはその影響は非常に小さなものであることが分かった。
【研究の考察・反省】
iPad Lidar を用いる方法は簡便であり，大型対象物の記載作業は従来 1 時間程度要していたところ概ね 3 分程度で行うことができ，PC 上で様子の再現が可能なことから，野外調査の効率化に大きく寄与する。一方約 5cm より小さい試料単体の記載精度は必ずしも高くなく，古地磁気など精密な定方位試料の採取手段としてはさらなる検討を要する。また雨天時には，雨粒がレーザーへ影響し，歪んだ 3D データとなり不適切である。しかしながらこの方
法は，晴天時のデータ取得により，比較的規模の大きい露頭の記載や，メタバース世界での地質学的アウトリーチなどに非常に有効な手段であることが分かった。クロスラインレーザー法は，これまでの定方位試料採取方法の様々な問題を解決できる，従来のクリノメーターや 3 点コンパスを用いる方法に比べ脆い試料採取が可能，岩石自体の磁化に起因するコンパス方位のズレの回避可能，1cm 程度の小型試料でも定方位で採取可能であり，古地磁気学にとどまらず地質学の様々な分野での活用が期待できる。また浅間火山では，過去 2000 年間の土壌中の火山灰粒子の形態と断面組織，粒度組成の違いなどが明らかとなったが，さらに古い時代は作業が進んでいないため，今
後継続して行う必要がある。浅間山における水準測量では，前回測定の 2021 年 11 月から 2022 年 6 月の約半年の期間において，浅間山南西の参照点（水準点 BM801）に対し，車坂峠（BM827）では，約 7mm 沈降していることが明らかとなった。2007 年以降の上下変動の時間変化に注目すると，車坂峠において 2017 年 6 月〜 2022 年 6 月の期間は沈降が継続したことが示された。箱根火山では，2015 年 12月以降，2021年12月までほぼ1年間隔で6回の測定を行った。2015 年 12 月から 2021 年 12 月の 6 年間の上下変動として，大涌谷は 65mm の沈降，大涌谷三叉路付近は 12mmの隆起であった。GEONET 箱根観測点の上下変動を水準測量の結果に加え補正した 2015 年〜 2021 年の時系列では，2016 年 9 月ー 2019 年 12 月と 2020 年 12 月ー 2021 年 12 月に大涌谷三叉路付近で隆起傾向であった。箱根火山では 2019 年 5 月，2020 年 10 月にやや活発な地震活動が観測されている。
断層の水理学的な特性については，観察した南下浦断層は，断層コア部は数 mm 幅の比較的固結度の良い断層条線を伴う明瞭なすべり面として認識されたものの，周辺にダメージゾーンは存在せず，断層コア部よりも軟質な数㎝幅のシルトで構成される。粉末 X 線回折を断層コア部と周辺のシルト基質部でそれぞれ実施したところ，断層コ
ア部の試料は，周辺基質部に比べて特徴的に粘土鉱物と推定されるピークが確認された。水理地質学的には，硬質な断層コア部と周辺の軟質なシルト部との境界は明瞭であり，この境界部が地下水や物質の選択的な移行経路となり得るものと推定される。一方で，断層面に直交する方向には亀裂等は無く，断層に平行な方向と比較すると透水性は低いと考えられ，透水異方性の存在が考えられる。堆積物の連続性に関する評価法の開発については，堆積物は時間とともに，その上に新たな堆積物を載せていき自重を増やしていく過程で圧密が進行し堆積物の厚みが変化をしていくが，モデル化を行うには堆積速度が必要となる。また，自重がある一定の値に到達すると，正断層成分のずれが生じることが分かっている。今後は地殻運動に絡めて現地調査から正断層の成因と堆積物の圧密度の関係を明らかにしていく必要がある。本研究では，モデル化をするために必要な基礎的な関係式を実験より求めた。しかしながら，面的な連続性を追いかけるには試料数が少なく統計解析で安定解を求めることができなかった。今後
は試料数を増やし，面的な連続性を議論していく必要がある。

10

【研究発表】金丸龍夫ほか（2022）A preliminary study of reddish rock at a Mars analog sites on the Earth with a focus on opaqueminerals，日本地球惑星科学連合 2022 年大会予稿集
村瀬雅之ほか（2022），精密水準測量と GNSS キャンペーン観測によって検出された箱根火山の地殻変動（20152021），日本地球惑星科学連合 2022 年大会予稿集【研究成果物】
Kanamaru, T.et al.（2022）Magnetic petrology of pumice fall deposits of the 1783 eruption of Asama volcano, Japan. Earth
Planets Space 74, 53.

https://doi.org/10.1186/s40623-022-01618-1

日本大学・気象庁（2022）精密水準測量による浅間山（車坂峠）における上下変動（2021-2022），第 151 回火山噴火予知連絡会資料（その 2 の 3）
，67-6811

2-4 特異性についての多分野からのアプローチ●代表者

山浦義彦（数学科・教授）●分担者

茂手木公彦（数学科・教授）
吉田健一（数学科・教授）
市原一裕（数学科・教授）
下元数馬（数学科・教授）
井手勇介（数学科・准教授）
大野晋司（数学科・准教授）
三村与士文（数学科・助教）【研究の目的および概要】
本研究は，数学における「特異性」をテーマとして，様々な分野からのアプローチによりその構造を解明し理論構築を目指すことを目的とする。 数学の研究において，正則性に基づいた問題設定は古典的に古くから研究対象とされてきたが，その一方で，正則性を持たない物理現象や数学的対象を扱うことは非常に困難とされ，近年になるまで際立った結果は知られていなかった。 ところが，1980 年代頃を境に，近年の巧妙な数学的手法の発展は様々な特異性を有する問題の解決を徐々に可能にしてきた。 特異性を有する問題が考えられた背景には，最近のコンピュー
タ技術の発達もまた大いに関係している。 実際，数値実験を通じて古典的で滑らかな枠組みだけでは解決できない
ような数理モデルも多く提唱されるようになった。 このように，特異性解析に対する時代の要請も相まって研究対象として注目され始めた。 解析学を例としてより詳しく説明すると次のようになる。 古典解析においては微分可能な関数が扱われるが，その現代的取り扱いとして超関数が導入され，ソボレフ関数空間という枠組みでの変分解
析や偏微分方程式の研究も盛んにおこなわれた。 さらにそれを一歩推し進め，微分可能な回数が自然数ではなく実数値をとる，いわゆる分数階ソボレフ関数空間を基礎としてモデル化される物理現象も多く存在する。 その最も顕著な例として，グローバルな変位を許したブラウン運動を基にして，分数階ラプラス方程式が自然に導かれることが知られており，その弱解構成や正則性解析が盛んにおこなわれている。
解析学，幾何学，代数学のそれぞれにおいて問題となっている特異性，あるいはそれを内在する系の研究に取り組み，その性質や仕組みを解明することを研究の目的として，それぞれの分野において，手法の確立，および，問題解決のために，特異性とその周辺の研究に焦点をあてて，各分野からのアプローチを目指す。 具体的には研究代表
者，分担者は以下の研究テーマについて研究を進めた。
山浦

分数べきソボレフ特異性エネルギー汎関数の臨界点解析

茂手木

3 次元多様体群の共役ねじれ元とデーンフィリングの関係

吉田

数値的半群におけるイデアル論的アプローチ市原

3 次元多様体内の結び目に沿った特異的デーン手術の分類

下元p- 進完備化による環の振る舞いと，ネーター局所環の解析

井手

量子ウォーク，量子探索，感染症モデル，グラフ分割に付随する基底の構成

大野

Hermann 作用の軌道の部分多様体としての幾何学的性質についての研究

三村

流体方程式における特異カシミール元の解析【研究の結果】
代表研究者，共同研究者は各分野における≪特異数理モデル≫について，申請期間に以下の研究結果を出した。

12

●山浦義彦
分数べきソボレフ関数空間上で定式化される非局所拡散方程式の体積保存を伴う弱解の構成を行った。 扱う方
程式は二重非線形性を有しており，符号付き q 乗時間微分項をもつ p ラプラシアン方程式である。 ｑがｐのソボレ
フ指数から 1 を引いた値に等しい，ソボレフ臨界条件下で弱解の構成を行った。
●茂手木公彦これまで種数 1 の結び目に対してのみ共役ねじれ限の存在が知られていたが，種数がいくらでも大きな結び目に対して，共役ねじれ限が存在することを証明した。 また，デーンフィリングを用いてに任意の自然数 N に対してランクが N 以上の双曲群で共役ねじれ限を含むものを構成した。
●吉田健一
Gorenstein 環において，極大イデアルの正規還元数が 2 の場合にコアが極大イデアルの 3 乗になることを証明した。また，その結果を参考にして，Gorenstein 数値的半群環の極大イデアルのコアの計算方法を生み出し，good イ
デアルの一般化についてのアイデアを得た。
●市原一裕
3 次元多様体内の結び目に沿った特異的デーン手術，特に，鏡像対称な多様体対を生成するデーン手術（鏡像矯飾的手術）についての研究を進めた。結果として，鏡像矯飾的手術についてのいくつかの制限を得ることができた。
また，関連する結果として，有理ホモロジー球面内の結び目について結び目補空間問題の部分的な肯定的解決も得ることができた。
●下元数馬
局所環上の Cohen-Macaulay 特異点について研究を行った。 特異点の非存在定理を示すために Witt 環上への平坦変形を構成した。 また存在定理を示すために局所コホモロジー理論を用いた。
●井手勇介「量子ウォーク，量子探索，感染症モデル，グラフ分割に付随する基底の構成」のテーマのもとで研究を行い，前年度からの継続研究も含めた成果として，6件の研究発表を行い，4報の論文を学術誌へ投稿し1報の掲載に至った。
更なる研究成果の公表に向けて成果を蓄積している。
●大野晋司
対称空間の一般化概念である一般化された s 多様体について研究を進めた。 特に各点における対称変換で不変なリーマン計量をもつ一般化された s 多様体に等長変換群が推移的に作用することを示した。
また，コンパクトリー群と有限群から，その有限群の対称性を持つ一般化された s 多様体が構成できることを示した。
●三村与士文銀河のモデル方程式の見直しと修正を行い，非正準ハミルトン形式であるこの方程式系に対して，クレブシュ表
現を用いて正準方程式に書き換え，変分的な解の構成を試みた。
【研究の考察・反省】代表研究者，共同研究者は各分野における≪特異性研究≫について，以下の考察・反省を行った。
●山浦義彦
二重非線形，非局所方程式の弱解の構成の次の課題として，弱解の正則性の研究がある。 今後，局所方程式に対する De Giorgi の cut-off 手法に基づいた解析の適用可能性を含め，弱解のヘルダー正則性を明らかにしていきたい。

13

●茂手木公彦
特異円板を利用して，共役ねじれ元の幾何的意味が少し明らかになったことが後者の研究に繋がった。
今後，さらに共役ねじれ元の幾何的な意味を明らかにしていきたい。
●吉田健一
イデアルのコアの研究はイデアルに付随する次数付き環の Gorenstein 性と深く関わることが分かったが，一部の結果については後藤・居相の定理から容易に導かれてしまうことが分かった。 結果として，まだ研究がなされていない正規正接錐の研究を開始した。
●市原一裕
ヒーガードフレアホモロジーや量子不変量を応用して，鏡像矯飾的手術についての様々な制約条件を得たこと，および，具体的なホモロジー群の計算により，有理ホモロジー球面内の結び目について結び目補空間問題の部分的な肯定的解決を得たことは独創的な点であったと言える。今後の課題としては，得られた制約条件などを，より広いクラスの結び目，特により一般の多様体内の結び目へ拡張することが挙げられる。
●下元数馬
幾つかの非自明な結果は得られたものの，適用できる特異点のクラスは未だに限られている。より汎用性のある理論を構築する事が今後の課題である。 またコホモロジー理論による特異点の変形理論も今後の重要な課題である。
●井手勇介
今年度は，区間グラフ上の出生死滅連鎖（反射壁ランダムウォーク）・その連続時間版・対応する離散時間量子ウォーク・対応する連続時間量子ウォークの統一的理解に向けた研究について，数年来の懸案に一定の条件付きで解決されるなど，大きな進展があった。ただし，この問題については条件の適用外にも重要なモデルが含まれているため，更なる研究を進めていくことによって，完全な解決が望まれる。
●大野晋司
不変なリーマン計量を持つ一般化された s 多様体の等質性を示すために，対称変換が点に連続的に依存していることを仮定しなくてもよいことが特徴的である。対称空間の場合，点対称は各点に滑らかに依存するため，これは一般化された s 多様体と対称空間の相違点である。リーマン計量を持つ一般化された s 多様体に対して，リー理論的な手法を用いて幾何学を調べることが今後の課題である。
●三村与士文勾配流だけでなく，非勾配流である散逸系や正準ハミルトン系に対しても変分的に解を構成できることがわかってきたが，まだどのような方程式に対しても上手く行くというわけではなく，今回のモデル方程式に対しては近似解の収束の議論が上手くできなかった。
【研究発表】
Kimihiko Motegi, Construction of generalized torsion elements in hyperbolic 3--manifold groups with arbitrarily large
rank, 拡大 KOOK セミナー 2022, 神戸大学 ハイブリッド , 2022 年 8 月 31 日 .
Kimihiko Motegi, Crossing numbers of Mazur pattern satellite knots, 北陸結び目セミナー 2022, 金沢大学 , 2022 年 9 月 3日.
茂手木 公彦 , 結び目交点数の話題から , 可微分写像の特異点論とその応用 , 日本大学文理学部 , 2023 年 2 月 22 日 .
吉田健一 , 奥間智弘 , 渡辺敬一（共同），Gorensteinness for normal tangent cones of the maximal ideals of Brieskorn
hypersurfaces, 日本数学会総会代数学分科会（中央大学理工学部 , 東京都）2023 年 3 月 16 日 .

14吉田健一 , 奥間智弘 , 渡辺敬一（共同），Gorensteinness for normal tangent cones of geometric ideals
第 42 回可換環論シンポジウム（大阪大学 , 大阪府）2022 年 11 月 14 日 .
吉田健一 , 奥間智弘 , 渡辺敬一（共同），Gorensteinness for normal tangent cones of elliptic ideals
日本数学会 2022 年度秋季総合分科会（北海道大学 , 北海道）2022 年 9 月 13 日 .
市原一裕 ,

Chirally cosmetic surgeries on knots, Geometry in Low dimensions 2022, 東京工業大学大岡山キャンパス ,2022.12.28.
市原一裕 , Cosmetic surgeries on knots in the 3-sphere, 東京大学トポロジー火曜セミナー , Zoom によるオンライン開催 , 2022.6.21.
市原一裕 , Computations of invariants for knots not to have purely cosmetic surgeries, 新 KOOK セミナー , Zoom によるオンライン開催 , 2022.4.16.
Kazuma Shimomoto, Almost Cohen-Macaulay algebras, Virtual commutative algebra seminar in Tehran 2022 年 11 月 10
日 IPM, オンライン .
井手勇介 , パス上の離散・連続時間量子ウォークの時間平均測度 , 離散数学とその応用研究集会 2022, 2022 年 8 月 17
日 , 成蹊大学＋オンライン（Zoom）．
寺田知幸 , 井手勇介 , 今野紀雄 , パスグラフ上の Szegedy walk に対する確率測度 , 日本数学会 2022 年度秋季総合分科
会 , 2022 年 9 月 14 日 , 北海道大学 .
Yusuke Ide, Time Averaged Distributions for CTQWs and DTQWs on the Path, 2022 International Symposium on
Nonlinear Theory and Its Applications（NOLTA2022），2022 年 12 月 14 日 , オンライン（Zoom）．
井手勇介 , 小松尭 , 今野紀雄 , 佐藤巌 , Meztler/Zeta 対応 , 2022 年度応用数学合同研究集会 , 2022 年 12 月 17 日 , 龍谷大
学.
佐藤巌 , 井手勇介 , 小松尭 , 今野紀雄 , Meztler/Zeta 対応 , 日本数学会 2023 年度年会 , 2023 年 3 月 16 日 , 中央大学 .
成松明廣 , 井手勇介 , 完全状態遷移 , グラフの衝平分割と連続時間量子ウォークによる探索アルゴリズム , 日本数学会 2023 年度年会 , 2023 年 3 月 16 日 , 中央大学 .
大野 晋司 , 一般化された s 多様体とコンパクト対称三対 , カンドルと対称空間 2022, 大阪公立大学 , 2022 年 12 月 9 日 .
大野 晋司 , 一般化された s 多様体とコンパクト対称三対 , 可微分写像の特異点論とその応用（鈴木正彦先生退職記念
研究集会），日本大学 , 2023 年 2 月 22 日 .
【研究成果物】
Kimihiko Motegi, Generalized torsion for knots with arbitrarily high genus,（with Masakazu Teragaito），Canad. Math.
Bull.65（2022），867-881.
Kimihiko Motegi, Dehn surgery on knots-- tracing the evolution of research, Sugaku Expositions, Amer. Math. Soc.（印刷中）．
Kimihiko Motegi, Generalized torsion for hyperbolic 3-manifold groups with arbitrary large rank,（with Tetsuya Ito and
Masakazu Teragaito），Bull. London Math. Soc.（出版受理）．
J.Jefferies, Y.Nakajima, I. Smirnov and K.-i. Watanabe and Ken-ichi Yoshida, Lower bound on Hilbert-Kunz multiplicities
and maximal F-signatures Math. Proc. Camb. Phil. Soc.174, 247-271.
Tomohiro Okuma, Kei-ichi Watanabe and Ken-ichi Yoshida, Normal Hilbert coefficients and elliptic ideals in normal
2-dimensional singularities, Nagoya Math.J.248, 779-800.
Kazuhiro Ichihara, T. Ito and T. Saito.On constraints for knots to admit chirally cosmetic surgeries and their calculations.

15

Pacific Journal of Mathematics, Vol. 321（2022），No. 1, 167-191.
Kazuhiro Ichihara and T. Saito.Knots in homology lens spaces determined by their complements. Bulletin of the Korean
Mathematical Society, Vol. 59（2022），No. 4, pp. 869-877.
Yusuke Ide, N. Konno, T. Terada, Probability measure for the Szegedy walk on path graph, Yokohama Mathematical
Journal 68（in press）（2023）．
Yoshifumi Mimura, Variational solution construction methods for dissipative and conservative systems, 日本大学文理学
部自然科学研究所紀要（57）（2022）．

16

2-5 機械学習を用いた時系列メディアの分析・生成・可視化技術の開発●代表者

尾崎知伸（情報科学科・教授）●分担者

北原鉄朗（情報科学科・教授）
尾上洋介（情報科学科・准教授）【研究の目的および概要】
時系列メディアとは，時間軸に沿った変化を伴うメディアの総称であり，動画像や音楽，音声に加え，SNS 上で交換されるメッセージやリアクション，ダンスなどの身体動作や集団スポーツにおける陣形変化など，多様な対象を含む。時系列メディアに関する分析技術は，これまで統計分野における時系列解析や，情報科学分野における確率モデルを中心に発展してきたが，長期的な文脈への依存性や短期的なイベントの影響に加え，コンセプトドリフ
ト（統計的性質の時間的変化）など，時系列メディアが持つ種々の性質を十分に考慮できているとは言えない。また近年では，深層学習技術の発展により，広範囲な時系列メディアを対象としたより精緻な分析手法が提案されているが，分析の基礎となる可視化技術や，一つの発展であるメディア生成については発展途上の段階にある。
これらのことを背景に，本研究では，最新の機械学習技術の利用を念頭に，時系列メディアを対象とした分析・生成・可視化に関する基礎技術を開発することを目的とし，（1）会話データの知識グラフ化技術の開発（2）音楽データの生成技術の開発および自動作曲・自動編曲への応用（3）スナップショット埋め込みによる時系列メディアの可視化のそれぞれに取り組んだ。
【研究の結果】（1）会話データの知識グラフ化技術の開発（1-1）会話−述語表現コーパスの開発
代表的な多人数コミュニケーションゲームである「人狼」を対象に，ゲームログ（会話ログ）を知識グラフへと変換する技術に関する基礎検討を行った。そのための基礎データとして，突然死なしの 15 人村かつ 7 日間で決着した
人狼 24 ゲーム（人狼陣営勝利 12 ゲーム，村人陣営勝利 12 ゲーム）を対象に，人狼ゲーム特有の砕けた自然言語で書かれた会話ログのアノテーションを行い，コーパスを作成した。アノテータは 8 名であり，各会話に対し，準備した 15 種の述語論理表現から該当する（複数の）表現を付与している。述語論理表現を採用することで，登場人物
間および会話間の関係が明確となり，知識グラフへの変換も自然な形で達成できる。今後は，構築したコーパスに対して自然言語処理技術を適用することで，会話データの述語変換の自動化を目指す。
（1-2）会話データを利用した人狼役職推定
人狼ゲーム研究における主たる目的の一つは，「騙す・見破る・説得する」に代表される高度なコミュニケーショ
ンメカニズムの解明である。近年では機械学習によるアプローチが主流であるが，得られると期待される知見の妥
当性を判断し，また再利用可能な形で知見を蓄積するには，結果及び表現の解釈性が重要となる。これらの観点か
ら，述語表現された会話ログデータを対象に，確率論理プログラミングの枠組みを利用した役職推定モデルの構築を行った［1-1］。具体的には，ゲームルールを確定的なルール，行動の傾向を確率的なルールで表現することで，（嘘をつき騙そうとするプレイヤが存在するという点で）整合性がなく矛盾が含まれる会話ログに対し，各プレイヤの役職を同時に推定することを実現している。今後はこれを発展させ，深層学習と確率論理推論を併用する行動・役職推定モデルの構築を目指す。

17

（2）音楽データの生成技術の開発および自動作曲・自動編曲への応用（2-1）CNN による旋律生成および即興演奏システム「JamSketch」への適用
即興演奏は，演奏中に旋律を考えてその場で演奏しないといけないため，難易度の高い演奏形態である。そのため，楽器が演奏できる人にとっても，必ずしもできるとは限らない。即興演奏を気軽に楽しめるシステムとして，
旋律概形をマウスなどで描画するだけで即興演奏ができるシステム「JamSketch」の開発を進めてきた。今年度は，
旋律生成アルゴリズムを CNN ベースのものに変更し，さらなる旋律生成の品質向上を実施した［2-1, 2-2, 2-3］。それに加え，旋律概形自体も自動で生成することで，旋律概形をユーザが描画しなくても旋律を生成できるシステムも試作した［2-4］。
（2-2）盛り上がり度に基づくループシーケンサへのユーザ適応および web 実装
テクノミュージックなどの一部のジャンルでは，音素材の配置を工夫（たとえば，徐々に配置する音素材を増やす，音が「激しい」音素材にするなど）することで，楽曲に起承転結を付ける。そこで，盛り上がり度の楽曲内での時間変化を曲線として描画することで，それに沿った音素材を自動で選択して楽曲を生成するループシーケンサの開発を進めてきた。このシステムには，2 つの問題点があった。1 つは，同条件の音素材が複数ある場合にランダムに選ばれること，もう1つは，スタンドアローンアプリのため，利用するにはインストールの手間が必要になる上，操作ログを収集するのが難しい点である。今年度は，前者に対しては，ユーザに音素材の手動差し替えを認め，その差し替えログに基づいてユーザ適応を行う方法を試行した［2-5］。後者に対しては，web 上で動くアプリとして再実装を行った［2-6］。
（2-3）ゲームシーンからそれに適した BGM の音響特徴の予測
ビデオゲームには様々な BGM が用いられており，個々のシーンへの適切さが重視されている。シーンは画面内にグラフィックスとして表現されていると仮定すれば，シーンのグラフィクスを分析することで，そのシーンに適した BGM を予測することが可能なはずである。本研究では，ビデオゲームの画面を録画した動画を入力とし，それに不随する BGM の音響特徴を出力とする，CNN-LSTM ベースのモデルを構築し，シーンから BGM の音響特徴を予測する実験を実施した［2-7］。
（2-4）バンド編曲のためのギター音源からのベース音源生成
ギターによる伴奏音源に対して，ベース音を自動付与する実験を実施した。これまで自動編曲に関する研究はMIDI ベースのものが多かったが，学習データや入力データを MIDI データとして用意する必要があった。本研究では，audio-to-audio のアプローチを前提とし，ギター伴奏音源のスペクトログラムを入力すると，ベース音のスペク
トログラムを出力するモデルに関して，その初期検討を実施した［2-8］。
（2-5）ジャズにおけるピアノ演奏の発音タイミングの可視化
ジャズでは，スウィングと呼ばれる，裏拍の発音タイミングを後ろにずらしたリズムが多用される。しかし，後ろにずらす程度などは様々である。本研究では，発音タイミングとビート時刻の関係を可視化する方法を考案し，実際のプロジャズピアニストの演奏に対して適用して考察を行った［2-9］。
（3）スナップショット埋め込みによる時系列メディアの可視化（3-1）テキストデータのスナップショット埋め込みによる話題遷移の可視化

18膨大な量のテキストが短期間で投稿されるソーシャルネットワーキングサービス（SNS）において，投稿される
話題がどのように移り変わっていくのかの視覚的な理解を支援することは社会の動きを理解する上で重要である。
本研究では，SNS に投稿されたテキストを，ウィンドウ幅を持って時系列順にグループ化することで，一定期間に投稿された話題をスナップショット化し，SNS における話題遷移のスナップショット埋め込みによる可視化を実現した。図 3-1 は，新型コロナウィルス感染症流行初期の Twitter における話題遷移を，提案手法を用いて可視化した結果である。図中左上の部分がスナップショット埋め込みの結果であり，ある期間の話題を 1 つの点で表し，近い話題の点が互いに近くに配置されるようになっている。ユーザ評価を行った結果，提案手法の妥当性が確認された。
本研究の成果は可視化分野の英文論文誌 Journal of Visualization に投稿中である。

図 3-1 新型コロナウィルス感染症流行初期の Twitter における話題遷移の可視化（3-2）バイタル計測データのスナップショット埋め込みによる可視化
ウェアラブルデバイスによって計測された心拍数や呼吸数等のバイタルデータを分析し活用することは人々の健康増進に有用であるとされている。しかし，これらのデータは高頻度多変量時系列データであり，かつノイズや欠損値が多く存在するため分析が容易ではない。本研究では，このデータの分析を行う科学者による仮説創出を支援するために，スナップショット埋め込みを用いたバイタル計測データ可視化システムの試作を行った。提案シス
テムでは，バイタル計測データにスナップショット埋め込みを適用するために，計測している変量ごとに一定期間の計測値のパーセンタイルを取ることで，その期間のバイタル情報をベクトルによって表現した。この方法によって，分析を困難にしていたデータの頻度及びノイズや欠損値の問題を解消した。ベクトル化されたバイタル情報にスナップショット埋め込みを適用することで，デバイス装着者のバイタル状態の可視化やデバイス装着者間の差異

19

の可視化が可能となった。図 3-2 は試作したシステムのスクリーンショットである。

図 3-2 試作したバイタル計測データ可視化システム【研究の考察・反省】本研究では，時系列メディアを対象とした基礎技術の開発を目的に，（1）会話データの知識グラフ化技術の開発，（2）音楽データの生成技術の開発および自動作曲・自動編曲への応用，及び（3）スナップショット埋め込みによる
時系列メディアの可視化のそれぞれに取り組んだ。これらにより，時系列メディアの分析・生成・可視化に関する基礎的な知見を得ることができたと考えている。今後は，研究成果の対外発表も視野に入れ，継続的な技術開発を行っていきたいと考えている。
【研究発表】［1-1］Rento Kurokochi, Tomonobu Ozaki: Rule-based role estimation in werewolf games using probabilistic logic
programming, The 2022 Tenth International Symposium on Computing and Networking Workshops（CANDARW），
pp.114-119, 2022.
［2-1］北原鉄朗 : 即興演奏支援に向けた旋律生成の一試行 , 第 36 回人工知能学会全国大会論文集 , 4Yin225, June2022.
［2-2］Tetsuro Kitahara, Akio Yonamine: JamSketch Deep α: A CNN-Based Improvisation System in Accordance with
User’s Melodic Outline Drawing, Proceedings of the 4th ACM International Conference on Multimedia in Asia, Dec.
2022.

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［2-3］Tetsuro Kitahara: Generating Melodies from Melodic Outlines Towards an Improvisation Support System for Nonmusicians, IIAI Letters on Informatics and Interdisciplinary Research, vol. 3, Feb. 2023.
［2-4］北原鉄朗 : 即興演奏システム JamSketch における旋律生成手法の改善 , 第 37 回人工知能学会全国大会論文集 ,4Xin1, June 2023.（発表予定）［2-5］Yuki Iwamoto, Tetsuro Kitahara: A Music Loop Sequencer with User-Adaptive Music Loop Selection, Proceedingsof the 4th ACM International Conference on Multimedia in Asia, Dec. 2022.
［2-6］岩本祐輝，尾上洋介，北原鉄朗 : 盛り上がりに基づくループシーケンサの Web 実装 , 情報処理学会第 85 回全国大会 , 4T-04, March 2023.
［2-7］林龍星，北原鉄朗 : ゲームシーンからそれに適した BGM の音響特徴を予測する手法の検討 , 情報処理学会

第 85 回全国大会 , 7T-04, March 2023.
［2-8］香西智雄，北原鉄朗 : バンド編曲に向けたギター音源からベース音源を生成する CNN モデル , 情報処理学会
第 85 回全国大会 , 6T-01, March 2023.
［2-9］森田果歩，北原鉄朗 : ジャズ音楽のピアノ演奏における発音時刻の分析 , 情報処理学会第 85 回全国大会 , 5T07, March 2023.
【研究成果物】
該当なし

21

2-6 実験的手法を用いた新規現象の探索および機能性材料の開発●代表者

上岡隼人（物理学科・教授）●分担者

高橋博樹（物理学科・教授）
橋本拓也（物理学科・教授）
十代

健（物理学科・教授）

阿部伸行（物理学科・准教授）【研究の目的および概要】
物理学は実験研究と理論研究の両輪で発展してきた学問である。この実験研究に関して，物理学科の実験関係の教員が結集し，情報交換を行いながら特色ある個々の研究を進める。令和 4 年度の研究の目的は，3 年度までの成果をふまえて以下のようになっている。
1.［機能性酸化物の合成および光学的評価］ 発光中心となる希土類イオンを変えた各種の酸化物蛍光体を作製し，そのイオン周りの環境を発光特性から評価する。また酸化物母材の密度を組成や外部圧力で変え，それに依る発光特性の変化から材料の機能性を見出す。また各種の遷移金属酸化物において金属−絶縁体転移を光学および電気的に観測し，その機構の解明と機能性の評価を行う。
2.［チタン酸化物材料の異方的圧力下での機能性評価］ マグネリ相チタン酸化物 Ti4O7 はバルク結晶体では超伝導は示さないものの，雰囲気制御による薄膜化により，3K 程度の超伝導転移温度（Tc）が報告されている。これまで静水圧を用いた高圧実験では，Tc は圧力に対し，減少する一方で，異方的な一軸方向の圧力を印加したところ，Tc が上昇に転じることを報告した。本研究では，異方的な圧力実験を継続し，新しい電子状態を圧力により作り出すことで，超伝導の発現条件および高い超伝導転移温度（Tc）を開拓することを目的とする。
3.［ペロブスカイト系材料の探索と機能評価］ ペロブスカイト系酸化物材料は高いホール・酸化物イオン混合導電性を持ち，ガスセンサー材料や固体酸化物形燃料電池の電極材料として注目されている。本研究では異種イオンの部分置換，酸素欠損量，酸素配列のコントロールがしやすいという本酸化物の特性を生かし，本物質系の持つ高機能性の起源を明らかにするとともに，新たな材料を発見することを目的とする。
4.［動的光散乱法の精密化］ 水とエタノール等のアルコールの混合溶液においてブラウン運動の異常性が観測されている。ブラウン運動の観測は光学顕微鏡を用いていたが，動的光散乱法を適用することを試みる。統計的に十分なブラウン粒子の観測が光散乱を通じて得ることができると考えられ，詳細に液体中のブラウン運動のゆらぎを解明する。
5.［電気磁気光学応答の開拓］ 空間反転対称性と時間反転対称性が同時に破れた物質では，電気磁気効果が発現する。この電気磁気効果を光の周波数領域に拡張すると，光が一方向のみに透過する方向二色性や，発光強度の異方性を外部磁場によって操作できる発光の非対称性が現れる。本研究では発光の非対称性に着目し，磁性強誘電体やキラル磁性体を対象として，より高い温度での動作を目指した研究を進める。
【研究の結果】
令和 4 年度に実施した各テーマについて，以下にそれぞれの研究結果を記載する。
1.［機能性酸化物の合成および光学的評価］ ペロブスカイト CaTiO3 を母材とする赤色蛍光体の残光特性の改善に向けて，添加イオン Pr, Al の濃度の調整を行ってきた。その過程で得た配位座標モデルを検証するため，高圧力下で微小単結晶試料の発光を観察できる測定系を開発し，残光測定を行った。ここで得られた残光時間の圧力依存性のデータから，残光トラップへ励起電子が移る際に経由する電荷移動遷移のポテンシャルのシフト量が，圧力印加で生じる格子の圧縮に伴って小さくなる描像を見出した。

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2.［チタン酸化物材料の高圧力下での機能性評価］チタン酸化物 Ti4O7 薄膜の示す金属絶縁体転移と超伝導転移について，静水圧性の高いピストンシリンダー装置では圧力に対し金属絶縁体転移温度は上昇し超伝導転移温度は減少する結果が得られ，一方，異方的な応力下では静水圧力下とは，異なる効果が得られていた。今年度の結果：（1）
薄膜への基板の影響を考慮するために，基板を削って厚さを薄くしたところ，金属絶縁体転移温度が変化することがわかった。（2）薄膜の基板にひずみゲージを張り付け異方的応力下で基板の変形を調べたが，今年度の実験では満足のいく結果を得ることができなかった。
3.［ペロブスカイト系材料の探索と機能評価］歪んだ酸素欠損ペロブスカイト構造をとる SrFeO3-δ の固相法と液相法での合成を比較したところ，後者では 750 ºC 程度で単相かつ表面積の広い試料が合成できることを明らかにした。また各種 3 価イオンを Sr サイトまたは Fe サイトに部分置換を試みたところ，置換サイトはイオン半径が Sr
または Fe のどちらに近いかで決定されること，置換によって平均構造が立方晶となることを明らかにした。さらに Sr と同じ価数でイオン半径の大きい Ba の部分置換によっても結晶構造は立方晶となることを明らかにした。本
試料についてメスバウアー分光測定を実施したところ，5 配位と 6 配位の Fe が存在することが観測され，室温ではimmobile な酸素欠損がランダムに分布していることが示された。
4.［動的光散乱法の精密化］ 動的光散乱装置の開発を行った。アバランシェフォトダイオードからの光パルスを積算するために時間相関計ボードを Windows パソコンに導入し，長時間の相関測定がハードメモリーの制約なく行える環境を構築した。
5.［電気磁気光学応答の開拓］ これまで発光材料として研究されてきた希土類酸化物の単結晶試料を対象として，フォトルミネッセンスの外部磁場依存性を測定した。磁場の大きさ，磁場印加方向，試料温度のそれぞれをパラメーターとして変化させてフォトルミネッセンス測定を行ったところ，希土類イオンの磁気モーメントが発達する低温領域において，磁場の大きさに比例した発光強度の非対称性が現れることを発見した。
【研究の考察・反省】
1.［機能性酸化物の合成および光学的評価］赤色蛍光体 CaTiO3:Pr, Al の残光を与える配位座標モデルの妥当性が概ね示せており，その残光特性を改善する知見が得られている。ただし，このモデルにある励起電子準位の描像を確認するには，励起エネルギーを変えた追加の測定が必要である。今後はこれらの測定を実施し最終結論を得るとともに，この描像を踏まえて発光イオンに共添加するイオン種も変え，より効率的な残光トラップの形成を目指す。
2.［チタン酸化物材料の高圧力下での機能性評価］エピタキシャル成長によるチタン酸化物 Ti4O7 薄膜について基板を削り厚みを変化させることで金属絶縁体転移温度が変化したことから，圧力効果についても影響を受けることが予測される。今後の課題として調べていく予定である。このことと関連して，静水圧力および異方的応力のもとでの基板の変形を調べるため，ひずみゲージを用いた測定を進めていきたい。
3.［ペロブスカイト系材料の探索と機能評価］液相合成法の方か合成温度が低温化でき，表面積の広い粉体が出来ることから，酸素ガス吸収・放出材料として本物質を応用するためには液相法での合成が適していることが示された。これは熱天秤を用いて実証実験を実施する予定である。またイオン半径によって置換サイトが決まること
は BaFeO3- δの場合と一致した。Sr サイトの Ba 部分置換により立方晶となったものについては室温では酸素欠損がimmobileであることが示された。今後は高温での電気伝導測定などにより，欠損がmobileになるかどうかを検討し，新たな酸化物イオン―ホール混合導電体となるかどうかを検証する。
4.［動的光散乱法の精密化］ 導入した時間相関計は同期レーザー実験などに主に用いられるものであり，自己時間相関の測定には工夫が必要であった。光パルス観測時刻をすべてハードディスクに書き込み，そのデータをPython で解析することで解決した。現在，開発した装置の校正をポリスチレン微粒子と水の系で行い，迷光の除23

去など装置の性能向上も合わせて実施しているところである。
5.［電気磁気光学応答の開拓］ 本研究での成果をもとに，次年度以降では希土類イオンの種類を変化させた単結晶試料を育成し，フォトルミネッセンスの発光強度の非対称性や吸収係数の方向二色性についての測定を進める。
さらに強磁場やヘリウム温度以下の極低温領域における測定を行うことで，電子遷移過程についての情報を得ていく。
【研究発表】
紅駿介，三嶽晶弘，五十嵐綾香，上岡隼人「赤色蛍光体 CaTiO3:Pr, Al の残光特性に対する圧力効果」 第 70 回応用物理学会 春季学術講演会（2023 年 3 月 15-18 日 上智大学 四谷キャンパス）川村幸裕，高橋博樹他 「CeCoSi における圧力誘起構造相転移と価数不安定性の可能性」日本物理学会，2022 秋季大会，東京工業大学（2022 年 9 月 14 日）
川幡武，高橋博樹他，「LaO0.5F0.5-xClxBiS2 の圧力効果」第 63 回高圧討論会

茨木市

立命館大学いばらきフュー

チャープラザ（2022 年 12 月 15 日）
西山紗恵，高橋博樹他 「CeMnSi の圧力誘起構造相転移」日本物理学会，2023 春季大会，オンライン開催（2023 年
3 月 22 日）
志藤広典，波多野志帆，松田悠太，橋本拓也「酸素不定比量を制御した SrFeO3-δ の合成・結晶構造・相転移挙動」
2022 年電気化学秋季大会，2022 年 9 月 8 日，神奈川大学みなとみらいキャンパス
波多野志帆，志藤広典，橋本拓也「酸素不定比量を制御した SrFeO3-δ の合成と結晶構造（1）状態図の作成」第 58 回
熱測定討論会，2022 年 10 月 18 日，オンライン開催
志藤広典，波多野志帆，橋本拓也，松尾基之「酸素不定比量を制御した SrFeO3-δ の合成と結晶構造（2）結晶構造および Fe の化学状態の解析」第 58 回熱測定討論会，2022 年 10 月 18 日，オンライン開催
橋本拓也，志藤広典，波多野志帆，，松尾基之「SrFeO3-δ の酸素不定比量による相変化―結晶構造・Fe の化学状態の解析」第 48 回固体イオニクス討論会，2022 年 12 月 7 日，仙台
志藤広典，波多野志帆，橋本拓也「SrFeO3-δ の合成における固相反応法および液相反応法の比較」電気化学会第 90回大会，2023 年 3 月 29 日，東北工業大学
志藤広典，波多野志帆，二村峻平，前原龍太郎，橋本拓也，松尾基之「アルカリ土類イオン，希土類イオンの部分置換による SrFeO3- δの立方晶化の試み」電気化学会第 90 回大会，2023 年 3 月 29 日，東北工業大学
十代

健，澁田

諭，古川一輝，「水とエタノール混合状態におけるブラウン運動異常性」第 16 回分子科学討論会（2022 年 9 月 19 日〜 22 日
寺内雛子，十代

慶應義塾大学健，「動的光散乱法の時間相関関数シミュレーション：有限測定時間の効果」第 16 回分子科学討論会 （2022 年 9 月 19 日〜 22 日
稲垣壮真，十代

慶應義塾大学

矢上キャンパス）健，「機械学習による粘性率の決定：水とアルコールの混合状態の解明に向けて」第 16 回分子科学討論会 （2022 年 9 月 19 日〜 22 日
柴﨑雄介，斎藤

矢上キャンパス）稔，十代

慶應義塾大学

矢上キャンパス）健，「レヴナー時間変換による非平衡ダイナミクスの再解釈」日本物理学会 2022 秋季大会 （22 年 9 月 12 日〜 15 日

東京工業大学大岡山キャンパス）【研究成果物】
Yukihiro Kawamura, Kakeru Ikeda, Alisha Nurshafiqah Binti Amat Dalan, Junichi Hayashi, Keiki Takeda, Chihiro Sekine,
Takeshi Matsumura, Jun Gouchi, Yoshiya Uwatoko, Takahiro Tomita, Hiroki Takahashi, Hiroshi Tanida, J. Phys. Soc. Jpn,2491（2022）0464714. 日本物理学会，2022 年 7 月 15 日 （査読有）252-7 理論的手法を用いた自然界の基本法則および物理現象の研究●代表者

石田浩（物理学科・教授）

●分担者

千葉

剛（物理学科・教授）

村田佳樹（物理学科・准教授）
山本大輔（物理学科・准教授）
玉岡幸太郎（物理学科・助教）【研究の目的および概要】
物理学は手法により，理論物理と実験物理に分類される。理論物理では，宇宙の基本法則を記述する数理モデルが構築されるとともに，得られた数理モデルを解析的または数値的に解くことにより，実験で観測される物理現象が説明あるいは予言される。本研究では，宇宙物理，素粒子物理，物性物理と専門分野を異にする物理学科の理論系教員が，学科内で活発な情報交換と議論を行うことにより，特色ある研究テーマについて共同研究を実施する。
令和 4 年度は，以下の（1）〜（5）を，研究目的とした。
（1）反転対称性のないキラル分子に電流を流すと，電子スピンの向きにより，電子透過率が大きく変わる。有機分子ではスピン軌道相互作用は弱く，このキラル誘起スピン選択性のメカニズムは理解されていない。本研究では，第一原理計算と摂動論に基づき，分子電気伝導率のスピン依存性を解明する。
（2）ブラックホールや中性子星の連星系からの重力波の観測から重力理論に制限を与える可能性を，中性子星の状態方程式に注目して追究する。
（3）AdS/CFT 対応の発見により，反ド・ジッター（AdS）時空におけるブラックホールダイナミクスの理解が重要になってきている。しかし，AdS 時空のダイナミクスその理解は十分進んでいるとは言えず，特に回転ブラック
ホールの不安定性の非線形ダイナミクスに関してはほとんど分かっていない。本研究では，回転ブラックホールの不安定性の非線形ダイナミクスを明らかにし，その終状態を特定する。
（4）物性物理と情報科学の境界領域の研究として，マクロな物理量の観測だけでなく，量子的な状態そのものの同定やエンタングルメントの定量化といった話題が近年，大きな注目を浴びている。本研究では，実験的に可能な大域的操作のみでそのような量子状態同定を可能にする新たな方法を開発する。
（5）ホログラフィー原理において，非摂動効果を真面目に考慮すると，重力はある種の理論の統計平均と等価だという見方が近年注目されている。しかし，その非摂動効果であるワームホールの出現機構は十分に理解されていない。本研究では，量子情報理論の観点からこの機構を明らかにする。
【研究の結果】（1）結晶表面では空間反転対称の破れとスピン軌道相互作用により，電子のエネルギーバンドがスピン分裂する（Rashba 効果）。分子吸着に適した代表的電極表面である Au（111）に対して，室温で観測される（22× √3）長周期原子構造が電子構造に与える影響を調べた。その結果，2 次元自由電子的な表面バンド（L ギャップ表面状態）と超格子ポテンシャルによって生じるレプリカバンドとの交差点におけるエネルギーギャップの大きさが，ポテンシャルの空間分布のみでなく，交差 2 バンドのスピン分極方向の相対角度で決定されることが分かった。
（2）量子時計の（特殊）相対論的な固有時間の遅れの定式化を弱重力場に拡張し，古典論における重力による時間の遅れの表式に対応する量子固有時間の遅れの一般公式を導出することに成功した。また，量子時計が重ね合わせの状態にある場合の時間の遅れにおける量子干渉効果についても解析し，干渉項に重力の効果が顕著に現れる
条件を見出した。
（3）回転するブラックストリングの安定性に対する重力摂動の超放射の影響を，6 次元の等書角運動量ブラックス

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トリングに着目して調べた。その結果，回転ブラックストリングは，超放射モードに対して不安定になることがわかった。この不安定性は，弦の方向に沿った運動量がポテンシャル障壁を作り，超輻射モードの閉じ込めを可能にするために起こる。あるパラメータでは，この不安定性は Gregory-Laflamme 不安定性と競合するが，それ以外では独立して存在する。この不安定性の onset から複数の定常解に分岐することがわかった。
（4）π /2 Rabi パルスによる大域的な基底変換と磁場勾配の短時間印加による（場所に依存した）歳差運動を組み合わせた，効率的な量子状態トモグラフィ法を開発した。N 量子ビット系に対して nq 通りの異なるピッチ q でスパ
イラル状に捻じれたような O（3・2^N・nq）個の直交観測基底と，Singular Value Thresholding アルゴリズムを利用した圧縮センシングを組み合わせることで密度行列を再構築する。実験セットアップ自体は 3・nq の多項式個数で済むためスケーラブルである。
（5）グローバル電荷の保存・非保存のブラックホール蒸発過程への影響を symmetry-resolved entanglement entropyの観点から調べた。特に，対称性の破れの影響がワームホールの寄与によって顕著になることを示唆する結果をトイモデルの解析から得ることができた。また，一般の蒸発過程でワームホールの寄与に相当する非典型的状態の候補として，METTS と呼ばれるクラスの状態を共形場理論において解析した。その平均値が共形対称性のある境界状態と一致することを明らかにした。
【研究の考察・反省】（1）Au（111）上の L ギャップ表面状態は Rashba 効果を示す代表的系であるが，（22× √3）超構造によるバンドギャッ
プは，現在まで角度分解型光電子分光では観測されていない。原因は表面が 120 度回転した 3 ドメインからなることと，エネルギーギャップ自体が小さいことであるが，ギャップ観測に最適な表面方位など本研究で得られた知見を実験グループに提案したい。
（2）外場の擾乱に対する安定性や QED の効果を増大される目的で，近年大きな電荷をもった量子時計が提案され実際に構築されている。今後は，電磁相互作用のある場合における量子時計の時間の遅れの問題を追究していきたい。
（3）我々の研究により，ブラックストリング解に新たな相が存在することが示された。今後の研究により，電荷を持った場合やより高次元の場合の解析を行う予定である。また，数値シミュレーションによって，回転ブラック
ストリングの不安定性の非線形成長を解析していく。
（4）ランダム純粋状態・混合状態や典型的ハミルトニアンの基底状態などの具体例に対して本手法の有効性を検証し，さらに実際の実験系でのノイズによるパフォーマンス低下に関する評価を行う必要がある。その点は理化学研究所量子コンピュータ研究センターとの共同研究として進めていく。
（5）先行研究において議論された対称性の破れの時間スケールは，場の理論の UV cutoff の影響で不定性が残っていた。我々の解析により，この時間スケールが Page 時間よりはるかに後であることが示唆された。より “ 現実的 ”
な AdS/BCFT のモデルなどで symmetry-resolved entropy の計算手法の開発・評価を行うことで，議論の精密化を図りたい。
【研究発表】（1）山本大輔 , 森田克洋 , “SU（N）磁性を用いた強相関電子系量子シミュレータの断熱冷却 ”, 第 18 回量子スピン系
研究会 , サンシーホール浜坂 , 兵庫 , 2022 年 12 月 16 日
（2）山本大輔 , 馬場圭都 , Giacomo Marmorini, “ 大域的操作によるスパイラル観測基底を用いた光格子系の密度行列
再構築 ”, 日本物理学会 2022 年秋季大会 , 領域 1, 12aW934-12, 東京工業大学 , 2022 年 9 月 12 日

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（3）山本大輔 , 古谷峻介 , “ 一次元光格子中 SU（3）冷却原子気体における外場効果とスピンネマティック液体 ”, 日本物理学会 2022 年秋季大会 , 領域 1, 13pW933-7, 東京工業大学 , 2022 年 9 月 13 日
（4）Daisuke Yamamoto（ 招 待 講 演 ），“Supersolid Devilʼ s staircases of spin-orbit-coupled bosons in optical lattices”,
Connections between cold atoms and nuclear matter: From low to high energy European Centre for Theoretical Studies
in Nuclear Physics and Related Areas（ECT*），Trento, Italy, June 7, 2022
（5）山 本 大 輔 , 櫻 井 敬 博 , 大 久 保 晋 , 太 田 仁 , 田 中 秀 数 , 上 床 美 也 , “Pressure effects on the magnetic transition
temperature of CsCuCl3: CMF+TPQ analysis”, 第 17 回量子スピン系研究会 , 沖縄県那覇市ともかぜ振興会館 , 沖縄 ,2022 年 4 月 22 日
（6）Kotaro Tamaoka, “Non-equilibrium dynamics of black holes induced by inhomogeneous quantum quenches,” The 1st
ExU interdisciplinary seminar, Online, February 22nd, 2023
（7）玉岡幸太郎 , “Simple toy models of（half-）wormholes”, 第一回ブラックホール / 量子重力勉強会 , 大阪大学 , 2022
年 10 月 15 日 -10 月 16 日（8）Kotaro Tamaoka, “Holographic projection measurement and light-cone structure of ETW brane,” Quantum extreme
universe from quantum information, YITP Kyoto, September 26th- September 30th, 2022
（9）Kotaro Tamaoka, “Non-Equilibrating a Black Hole with Inhomogeneous Quantum Quench,” JGRG WEBINARSERIES, Online, September 12, 2022
【研究成果物】（1）H. Ishida, "Spin-dependent band-gap formation for the L-gap surface state on the（22× √3）reconstructed Au（111）
surface", J. Phys.: Condens. Matter 34, 195002 [12 pages]（2022）．
（2）Takeshi Chiba and Shunichiro Kinoshita, “Quantum Clocks, Gravitational Time Dilation, and Quantum Interference”,
Phys. Rev. D106, 124035 [9 pages]（ 2022）．
（3）O.J.C.Dias, T.Ishii, K.Murata, J.E.Santos and B.Way, “Gregory-Laflamme and superradiance encounter black resonator
strings,” JHEP 02（2023），069 [arXiv:2212.01400 [gr-qc]].
（4）O.J.C.Dias, T.Ishii, K.Murata, J.E.Santos and B.Way, “Gregory-Laflamme encounters Superradiance,” JHEP 01（2023），147 [arXiv:2211.02672 [gr-qc]].
（5）T.Ishii, Y.Kaku and K.Murata, “Energy extraction from AdS black holes via superradiance,” JHEP 10（2022），024[arXiv:2207.03123 [hep-th]].
（6）Y.Kaku, K.Murata and J.Tsujimura, “Creating stars orbiting in AdS,” Phys. Rev. D 106（2022）no.2, 026002[arXiv:2202.07807 [hep-th]].
（7）K.Hashimoto, K.Murata, N.Tanahashi and R.Watanabe,“Bound on energy dependence of chaos,” Phys. Rev. D 106（2022）no.12, 126010 [arXiv:2112.11163 [hep-th]].
（8）K. Okada, H. Tanaka, N. Kurita, D. Yamamoto, A. Matsuo, and K. Kindo, “Field-orientation dependence of quantum
phase transitions in the S=1/2 triangular-lattice antiferromagnet Ba3CoSb2O9”, Phys. Rev. B 106, 104415（2022）．
（9）D. Yamamoto, K. Bannai, N. Furukawa, and C. A. R. Sá de Melo, “Supersolid devil’s staircases of spin-orbit-coupledbosons in optical lattices”, Phys. Rev. Research 4, L032023（2022）．
（10）X. Z. Liu, O. Prokhnenko, M. Bartkowiak, A. Gazizulina, D. Yamamoto, A. Matsuo, K. Kindo, K. Okada, N. Kurita,and H. Tanaka, “Ground state of the S=1/2 triangular lattice Heisenberg-like antiferromagnet Ba3CoSb2O9 in an outof-plane magnetic field”, Phys. Rev. B 105, 214433（2022）．

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（11）Y. Miyazaki, G. Marmorini, N. Furukawa, and D. Yamamoto, “Linear Flavor-Wave Analysis of SU（4）-Symmetric
Tetramer Model with Population Imbalance”, J. of the Phys. Soc. of Jpn. 91, 073702（2022）．
（12）Yutaka Ishiyama, Riku Kojima, Sho Matsui, Kotaro Tamaoka, “Notes on pseudo entropy amplification”, e-Print:
2206.14551 [hep-th], PTEP 2022（2022）9, 093B10（13）Pak Hang Chris Lau, Toshifumi Noumi, Yuhei Takii, Kotaro Tamaoka, “Page curve and symmetries”,e-Print:
2206.09633 [hep-th], JHEP 10（2022），015（14）Kanato Goto, Ali Mollabashi, Masahiro Nozaki, Kotaro Tamaoka, Mao Tian Tan, “Information scrambling versus
quantum revival through the lens of operator entanglement”, e-Print: 2112.00802 [hep-th], JHEP 06（2022）
，100

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2-8 生物の環境適応機構の解明●代表者

澤田博司（生命科学科・教授）●分担者

間瀬啓介（生命科学科・教授）
外川徹（生命科学科・准教授）

井上みずき（生命科学科・准教授）【研究の目的および概要】
本研究は，生物の環境適応機構を多様な生物現象から明らかにすることを目的としている。
具体的に本年度は，以下の 4 つの目的で研究を遂行した。
1. カイコの休眠は，環境条件の悪化の結果やむをえず発育を休止する休眠ではなく，不良環境が訪れる以前の生育にとって不都合のない環境のもとで感受し記憶され次世代の卵で実行される。この休眠現象の分子機構を解明するために，初期発生や胚子活性化に密接に関わる遺伝子の構造や発現などの解析，またその遺伝子産物の機能や組織分布等を明らかにする。
2. 絹糸虫類が外敵から身を守る一手段として繭の多様な緑色化によるカモフラージュがあり，複数の遺伝子が制御している。この複雑な形質の発現様式を解明するために，カイコガの緑繭系統やその染色体置換系統をはじめとした研究素材とゲノム情報技術などを用い，それらの原因遺伝子の同定と機能解明を行う。
3. 昆虫の体表面を覆うクチクラは，種・発生段階・体の部位により物理的性質が異なり，昆虫の様々な環境への適応を可能にしている。このクチクラ多様性の分子メカニズムを理解するために，クチクラの 2 つの主要構成成分
であるクチクラタンパク質ファミリーとキチンに注目し，両者の相互作用の多様性を解明する。また，クチクラ
タンパク質遺伝子の発現パターンを解析し，その分布を明らかにする。
4. 植物の送粉成功は地域生態系の媒介昆虫の種組成や個体数によって左右される。そこで，地域の植物相を明らかにするとともに訪花昆虫の体表についている花粉の種組成を明らかにすることで，植物への忠実度を測定する。
これらの技術を用いて，植物と昆虫の交互作用系を明らかにする。
【研究の結果】
1. 本年度もカイコのカルシニューリン調節サブユニット（BmCalR）に着目し，リコンビナント BmCalR（rBmCalR）の調製と抗 rBmCal 抗体の作製，rBmCal と Ca2+ との結合実験などを引き続き行った。その結果，抗 rBmCalR 抗血清が得られたので，免疫組織化学的観察を行ったところ，休眠卵と浸酸処理卵では，漿膜細胞と卵黄細胞の核周辺部に BmCalR の局在が確認出来た。一方，本研究をより多面的に進めるため，カイコ休眠卵で特異的に生合成される生体色素の薬理作用の探索も行った結果，薬理作用が確認できた。
2. 緑繭抑圧遺伝子 Ign-1 を持つ Kp 系統において，緑繭化遺伝子 P5CR1 の遺伝子を破壊した G1 個体に緑繭系統を交配して P5CR1 欠失の影響を調べた。その結果，笹繭化した個体の P5CR1 がすべて正常であったのに対し，緑繭であった個体には P5CR1 欠失個体が 4 個体中 1 個体含まれていた。
3. クチクラタンパク質最大のグループである CPR は 2 つのサブグループ（RR1 と RR2）に分けられる。それぞれのグループに属するタンパク質の組換えタンパク質を大腸菌内で合成し，それらのキチン結合性を比較した。その結果，RR2 に比べ RR1 タンパク質はキチンに対して比較的高い結合性をもつことが明らかになった。一方，RR2
は Ni イオンに対し親和性をもつという意外な結果が得られた。
4. 乗鞍岳ではコケモモとコマクサが同時期に開花しており，いずれの花にもヒメマルハナバチが訪花していた。ただし，コケモモを訪花するヒメマルハナバチはずっとコケモモを探索し，コマクサを訪花するヒメマルハナバチ
はずっとコマクサを探索していた。

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【研究の考察・反省】
1. 漿膜細胞や卵黄細胞の BmCalR の浸酸刺激による誘導は，触媒サブユニットのフォスファターゼとしての機能を制御し，最終的に休眠移行を阻害する因子を制御しているのではないかと考えられる。反省点としては，大腸菌
内で封入体となってしまった rBmCalR を可溶化状態で発現させることが今後の課題の一つである。また，カイコ休眠卵に特有の色素オモクロームが，PCR に対して影響を及ぼす事が明らかとなったが，その作用機構が未だ不明なので，その機構を探る事が今後の課題である。
2. 緑繭化を抑圧する Kp 系統の P5CR1 破壊個体と緑繭個体との F1 の結果は，P5CR1 が緑繭化を抑制する Ign-1 と同一である可能性に矛盾するものではなかった。しかしながら，P5CR1 破壊の個体がすべて緑繭化しなかったことの理由を明らかにする必要がある。そのため，今後この破壊個体の遺伝的背景を Kp 系統のものに置き換えていく予定である。
3. 構造的特徴の異なる CPR タンパク質のキチン結合性が大きく異なっていたことから，このことがクチクラの多様性に大きく寄与している可能性が考えられる。加えて，キチンには低い結合性を示した RR2 タンパク質は，Ni
イオンに対して親和性を示した。タンパク質中のヒスチジン残基が Ni イオンに対してキレーとすることが知られている。このことから RR2 タンパク質においてはヒスチジン残基が特徴的な空間配置をもつことが示唆された。
4. ヒメマルハナバチは種としてはジェネラリストであるが，個々の個体でみればスペシャリスト的な訪花をしており，送粉者として忠実であることが明らかとなった。今後は体表付着花粉相を明らかにしていく必要があるかもしれない。
【研究発表】
・日本トリプトファン研究会第 41 回学術集会
前口動物のみに存在するトリプトファン系生体色素オモクロームの薬理作用の探索
2022 年 12 月 25 日，金沢・第 7 回蚕糸・昆虫機能利用関東地区学術講演会
カイコおよびクワコ孵化幼虫の行動制御に関わる遺伝子の探索
2022 年 11 月 5 日，水戸・日本蚕糸学会第 93 回大会
カイコおよびクワコ孵化幼虫の行動制御に関わる遺伝子の座乗染色体の探索
2023 年 3 月 6 日，WEB 開催
・第 67 回日本応用動物昆虫学会大会．
蚊は弾性タンパク質レジリンと進化的に関連する特徴的なクチクラタンパク質をもつ
2023 年 3 月 14 日，枚方・日本動物学会第 93 回早稲田大会．
CPR クチクラタンパク質サブファミリー間のキチン結合性の比較
2022 年 9 月 10 日，東京・日本動物学会第 93 回早稲田大会．
ハマダラカから見出されたレジリン様タンパク質の構造と発現の解析
2022 年 9 月 10 日，東京

31

【研究成果物】なし

32

2-9 生体分子の機能と発現の調節機構に関する総合的基盤研究●代表者

岩本政明（生命科学科・教授）

●分担者

斎藤

稔（生命科学科・教授）

安原徳子（生命科学科・准教授）
末永敦（生命科学科・准教授）【研究の目的および概要】
生命の基本単位である細胞は，膜構造により自己と外界を隔て，内包する遺伝情報を子孫に伝達する。細胞の生存には，遺伝情報を適切に利用しながら周りの環境の変化をとらえて反応することが不可欠である。このような反応系には，遺伝子産物であるタンパク質，およびその機能に関わる調節性分子など，多くの生体分子が関与する。
我々は，生体分子について，遺伝子の発現，遺伝子産物であるタンパク質の構造・機能とその調節の仕組み，生命の活動に果たす役割に焦点を当て，動物や微生物の分子，細胞，組織，個体を用いた多段階の階層を網羅する研究の基盤を構築することを目指し，具体的に以下の 5 つのテーマを掲げて研究を行った。
1）哺乳類細胞の新規遺伝子発現機構の解明（安原）2）核輸送におけるタンパク質間相互作用の構造的メカニズムの解明（安原，岩本）
3）タンパク質の動態と機能の関連性の解明（末永）4）単細胞生物の特殊な細胞機能を制御する分子機構の解明（岩本）5）脳の学習・記憶のメカニズムの解明（斎藤）1）の遺伝子発現機構は様々な生命活動に働き，2），3）のタンパク質機能，4）の細胞機能，5）における神経活動にも深く関わっている。この点に着目し，代表者および分担者が連携を図りながらそれぞれの研究を進め，得られた成果を相互に活かして発展させることによって，生体分子に関する階層横断的な研究基盤を構築することを目指して，基礎的研究と応用研究の統合を試みた。
【研究の結果】
細胞質と核の間で行われるタンパク質輸送において高度な物質選択性が発揮される仕組みを明らかにするため，輸送因子と核酸との相互作用を，生化学および細胞生物学的手法によって解析した。核輸送因子の一つである importin αは DNA と広く結合する一方，半特異的に強く結合する配列も存在する。この意味は未解明であるが，解明するには importin αの DNA 結合のメカニズムと，その生理作用を明らかにする必要がある。研究テーマ 1, 2
では importin αの輸送活性と DNA 結合の相関を明らかにし，高次生命現象に及ぼす影響について一定の手がかりを得ることができた。
（担当：安原）研究テーマ 3 では，次世代の医薬品として注目を浴びている RNA 分子の構造を分子シミュレーションにより予測しモデル構造構築を行った。また，モデル構造の妥当性の評価のためにドッキングシミュレーションとその結果の検証を行い，本研究で構築したモデル構造の有用性を示した。さらに，それらモデル構造をデータベース化し公開した。
（担当：末永）研究テーマ 4（研究テーマ 2 にも関連）では，単細胞生物の繊毛虫がもつ 2 種類の核（栄養核と生殖核）の機能制
御における核膜孔複合体の関与を明らかにするため，両核の核膜孔複合体の構造の違いを免疫電子顕微鏡観察法で解析した。その結果，栄養核と生殖核の核膜孔複合体は細胞質側に面する構造を構成するタンパク質成分が大きく異なっていることが明らかになった。この構造の違いが核−細胞質間輸送および核機能の制御にどのように影響す33

るのかについて継続して解析を行なっている。（担当：岩本）研究テーマ 5 では，オスラットの海馬スライスに対して，男性ホルモンであるジヒドロテストステロン（DHT）
を作用させると，ホルモン枯渇状態の Control スライスに対して，DG 領域における神経細胞の樹状突起スパイン（後シナプス）の密度がおよそ 1.3 倍増加するという結果が得られた。この結果は，海馬 DG 領域にも男性ホルモン受容体 AR が存在している可能性を示唆している。また，他の男性ホルモンであるテストステロン（T）についても同様の実験を行った。これらの結果は現在，解析中である。（担当：斎藤）【研究の考察・反省】
研究テーマ 1, 2 では，importin αの輸送活性と DNA 結合の相関を明らかにし，importin α の DNA 結合が高次生命現象に及ぼす影響について手掛かりを得ることができた。しかし，importin α の機能は他にも核膜形成，スピンドル形成，細胞膜関連の機能など多岐にわたる。つまり，細胞内のいたるところで複数の機能をしており，importin
αの DNA 結合の生理的意義を明らかにするには，機能を切り分けて解析することが必須である。今後，これらの切り分けが可能になるよう，importin α の各機能を欠損する変異体の作成を試み，研究を進める必要がある。
研究テーマ 3 では，RNA 分子構造データベースの有効性を示すことができたが，計算資源の問題から計算時間・量に限界があった。今後は，計算資源をより増幅させ，また，アルゴリズムの効率化を図り，より厳密なデータ，
さらにはより多くの構造をデータベース化することが必要である。
研究テーマ 4（研究テーマ 2 にも関連）では，繊毛虫の同一細胞内に存在する機能の異なる核膜孔複合体は，細胞質側の構造が異なっていることを示す結果を得ることはできたが，そのことが核膜孔機能および核機能にどう影響しているかを理解するには至らなかった。細胞質側の構造を構成するタンパク質成分の分子機能を知るため，遺伝子破壊株を作製して表現型を解析する必要がある。
海馬 DG 領域では，女性ホルモン受容体 ER は発現が確認されているが，男性ホルモン受容体 AR は抗体染色法
では確認されず，発現していないとされている。しかし，研究テーマ 5 において DG 領域においても男性ホルモン
DHT によりスパインの増加が起こることが明らかとなり，DG 領域における男性ホルモン受容体 AR の発現の可能性が示された。現在，DG 領域における DHT によるスパイン増加のメカニズムと T の効果を AR のアンタゴニストと kinase の阻害剤を用いて検証している。
今回，それぞれの分担研究において DNA，RNA，タンパク質，ホルモンといった生体分子の構造と，それら分子間の相互作用が様々な手法によって解析され，分子間相互作用が，細胞や組織・器官においてどのような意味をもつのかが明らかになってきた。しかしながら，生体分子に関して，様々な生命の階層を網羅する研究基盤を構築することはできなかった。引き続き，共同研究体制を維持し，生体分子に関する統合的研究基盤の構築を目指していく。
【研究発表】
日常的な喫煙習慣が認知機能に及ぼす影響 - 簡易脳波計による検討．白川由佳，長谷川莉子，高須絢子，斎藤稔，
北洋輔．第 40 回日本生理心理学会大会・日本感情心理学会第 30 回大会 合同大会 2022，2022 年 5 月 28 日（兵庫）．
日常的な頭痛の有無と安静時脳波の関係．髙須絢子，白川由佳，長谷川莉子，北洋輔，斎藤稔．第 40 回日本生理心理学会大会・日本感情心理学会第 30 回大会 合同大会 2022，2022 年 5 月 28 日（兵庫）．
Chromatin regulation via NAAT domain of importin α family. Noriko Yasuhara, Kazuya Jibiki, Takashi S Kodama, Noriko
Shibazaki, Ken-ichi Akagi, Noriko Saito, Yoshihiro Yoneda, Chojiro Kojima, Toshimichi Fujiwara. 第 74 回日本細胞生物学会大会ワークショップ：Nuclear structure to modulate chromatin potential，2022 年 6 月 28 日（東京）．

34

The nuclear pore complexes of ciliatesʼ dimorphic nuclei: different structures composed of the same components. Masaaki
Iwamoto, Hiroko Osakada, Yasushi Hiraoka, Tokuko Haraguchi. 第 74 回日本細胞生物学会大会ワークショップ：
Nuclear structure to modulate chromatin potential，2022 年 6 月 28 日（東京）．
脳海馬が合成する男性・女性ホルモンは記憶シナプスをノンゲノミックに制御する．相馬ミカ，池田（荻上）真理，髙須絢子，斎藤稔，川戸佳．NEURO2022（第 45 回日本神経科学大会），2022 年 7 月 1 日（沖縄）．
繊毛虫テトラヒメナの配偶核形成における Semi1 と Semi2 タンパク質の協調作用．明松隆彦 , 福田康弘，岩本政明．
第 55 回日本原生生物学会大会，2022 年 9 月 2 日（東京）．
ヤマトヒメミミズとミサカヒメミミズの分子比較解析．野呂知加子，井上菜穂子，斎藤稔．日本動物学会第 93 回
早稲田大会，2022 年 9 月 10 日（東京）．
レヴナー時間変換による非平衡ダイナミクスの再解釈．柴崎雄介 , 斎藤稔 , 十代健．日本物理学会 2022 年秋季大会，
2022 年 9 月 13 日（東京）．
ヒト iPS 細胞由来ニューロンの神経突起伸長過程における形態変化の数理解析とタンパク質凝集体発現の観察．前
田成海，日根梨緒，北山雄大，柴崎雄介，白川由佳，斎藤稔．第60回日本生物物理学会年会，2022年9月28日（函館）．
Neuro2a 細胞の神経突起伸長過程における形態変化のリアルタイム数理解析．日根梨緒，前田成海，北山雄大，柴崎雄介，白川由佳，斎藤稔．第 60 回日本生物物理学会年会，2022 年 9 月 28 日（函館）．
海馬が合成する男性・女性ホルモンやストレスホルモンは記憶シナプスを蛋白キナーゼ信号系で制御する．川戸佳，相馬ミカ，池田（荻上）真理，馬橋サリア，髙須絢子，斎藤稔．第 60 回日本生物物理学会年会，2022 年 9 月
29 日（函館）．
ヨーロッパモノアラガイの摂食中枢ニューロン CGC 近傍における電気生理学的性質に対する緑茶由来カテキンの影響．松岡英樹，伊藤綾香，天野旭雅，Ken Lukowiak，斎藤稔，小松崎良将．第 60 回日本生物物理学会年会，
2022 年 9 月 30 日（函館）．
A novel function of importin α through IBB/NAAT domain. Noriko Yasuhara. 第 95 回日本生化学会大会シンポジウム：
プレイオトロピックな核膜の生物学，2022 年 11 月 10 日（名古屋）．
ゆらぎの法則が神経突起の伸長を制御する．前田成海，日根梨緒，北山雄大，柴崎雄介，斎藤稔．第 32 回非線形反応と協同現象研究会，2022 年 12 月 3 日（東京）．
緑茶やチョコレートのカテキン成分はカタツムリの記憶力を高める．松岡英樹，伊藤綾香，天野旭雅，Ken
Lukowiak，斎藤稔，小松﨑良将．第 32 回非線形反応と協同現象研究会，2022 年 12 月 3 日（東京）．
乗算的ノイズを伴う一般化ランジュバン系に対するレヴナー時間変換の応用．柴崎雄介 , 斎藤稔 , 十代健．日本物理学会 2023 年春季大会，2023 年 3 月 24 日（オンライン）．
【研究成果物】
RNAapt3D: RNA aptamer 3D-structural modeling database. Ryuma Sato, Koji Suzuki, Yuichi Yasuda, Atsushi Suenaga,
Kazuhiko Fukui. Biophysical Journal 121, 4770-4776（2022）．
Live CLEM imaging of Tetrahymena to analyze the dynamic behavior of the nuclear pore complex. Tokuko Haraguchi,
Hiroko Osakada, Masaaki Iwamoto. Methods in Molecular Biology 2502, 473-492（2022）．
Statistics of winding angle and Loewner driving force of neurite curves. Narumi Maeda, Yusuke Shibasaki, Minoru Saito.
Journal of the Physical Society of Japan 92, 043002（2023）．
Importin alpha family NAAT/IBB domain: Functions of a pleiotropic long chameleon sequence. Kazuya Jibiki, Takashi S
Kodama, Noriko Yasuhara. Advances in Protein Chemistry and Structural Biology 134, 175-209（2023）．

35

Application of the Loewner equation for neurite outgrowth mechanism. Minoru Saito. Chaos Theory − Recent Advances,
New Perspectives and Applications, IntechOpen（in press）．

36

2-10 天然有機分子を基盤とした生体機能分子の創
製研究
●代表者

大﨑愛弓（化学科・教授）●分担者

早川一郎（化学科・教授）
桒原正靖（化学科・教授）【研究の目的および概要】
ブラジルアマゾン流域は，地球上最多い数の植物が存在する地域であり，薬用植物はおよそ 5,000 種存在していると言われている。この地域の植物成分の研究は，その殆どが十分な化学的アクセスは行われておらず，未知の領域である。私達の研究室ではブラジル産薬用植物の約 650 種の植物抽出エキスライブラリを構築している。その中から，スミレ科植物である Anchietia pyrifolia（現地名 Cipó-Suma）についての成分研究をおこなった。Anchietia 属は ,つる性の木本であり，リウマチ，解熱，血液浄化，抗炎症などの効能があるとされ，広く一般に使用されている。
本植物に対し，抗炎症に関わる化合物を単離・構造解析することを目的とした。Anchietia pyriforia つるの部分を粉砕後，メタノールにて抽出をおこなった。抽出物に対して，溶媒分配を行い，酢酸エチル可溶部について，分離精製を逆相および順相シリカゲル，さらに逆相の各種 HPLC を用いて行い，化合物の単離を行った。
【研究の結果】
本植物は薬草として広く利用されているのにもかかわらず，殆ど研究報告がなされていなかった。分離を進める
ことによって，新規化合物 5 種を含むノルフリーデラン型のトリテルペノイドを 10 種単離した。得られた化合物
は 1D および 2DNMR を測定し，3 次元構造を含めて詳細な解析を行った。得られた化合物を図 1 に示す。得られた化合物は，A, E 環における異性体であり，これらの構造について，Conflex を用いた空間配座探索後，NOESY を用いて立体構造を明らかにした。さらに結晶化を行えるものに対しては，X 線結晶構造解析を行った。活性試験として，抗炎症としての一つの指標である LPS 誘導型 NO 産生抑制作用を行うこととした。その結果，いくつかの化合物に対して強い阻害作用が認められた。その中でも RAW264.7 細胞の高い生存率を保ったまま，強い NO 産生抑制作用を示した化合物 1(IC50 2.4 µM)に対して，mRNA に対する iNOS の発現抑制について検討した結果，化合物 1 は強い抑制作用を示すことが明らかとなった。これらの結果より，本植物の抗炎症作用を示す化合物は，珍しいノル
フリーデラン型の化合物群であると考えられた。
29

O 19

R1
O

2
3

1

H

11

23

5 25
24

20
18

13

9

10
4

27

12

H 14 H
8
7

15
26

R2

21

17
16

22
28

O

H

OH
H

O
7. R=β-OH
8. R=H
10. R=α-OHH

5. R1=β-OH, R2=α-OH
6. R1=β-OH, R2=β-OH
9. R1=H, R2=β-OH

O
H

H

O

1. R1=β-OH, R2=β-OH
2. R1=H, R2=β-OH
3. R1=β-OH, R2=α-OH
4. R1=H, R2=α-OH

R

H

R1

6

O

R2

MeOOC

図1
37

【研究の考察・反省】
Anchietia pyliforia より新規ノルフリーデラン型化合物含む化合物を 10 種単離し，構造を明らかとした。抗炎症性の活性指標としてＬ PS 誘導型 NO 産生抑制を用いた。その結果，単離された化合物 1 に対して強い活性が認められた。以上の結果については論文として掲載した。（研究成果物 1 参照）【研究発表】①ブラジル産スミレ科植物 Anchietia pyriforia に含まれる新規 30- ノルフリーデラン型トリテルペン，米田幸泰，矢作忠弘，原田研一，岡本育子，久保美和，福山愛保，大﨑愛弓，第 66 回香料・テルペンおよび精油化学に関する討論会，2022 年 11 月，琉球大学，那覇（口頭）。
②Tetradium ruticarpumおよびQuassia amara由来の蛍光を有するアルカロイドの探索，坂野翼，星野匡彦，柴崎紀子，
安原徳子，平野智也，影近弘之，大﨑愛弓，第 66 回香料・テルペンおよび精油化学に関する討論会，2022 年 11 月，
琉球大学，那覇（口頭）。
③四国南西部域産植物オオキツネノカミソリおよびハマユウに含まれるアルカロイド成分に関する研究，長谷川凌太，佐崎拓海，矢作忠弘，松﨑桂一，大﨑愛弓，第 66 回香料・テルペンおよび精油化学に関する討論会，2022
年 11 月，琉球大学，那覇（口頭）。
④カクレミノ由来の新規成分の構造と活性，秋山聡志，嶋田麻理江，久保美和，福山愛保，大﨑愛弓，第 66 回香料・テルペンおよび精油化学に関する討論会，2022 年 11 月，琉球大学，那覇（口頭）。
⑤真菌 Mariannea imbricata 由来の新規成分，岩崎里矩，徳井優貴，大越絵実加，松﨑桂一，廣瀬大，草間國子，大﨑愛弓，第 66 回香料・テルペンおよび精油化学に関する討論会，2022 年 11 月，琉球大学，那覇（口頭）。
⑥ Pterodon emarginuts に含まれる新規ジテルペン成分，ハンショウヨ，米田幸泰，岸玲奈，安元加奈未，江藤忠洋，
松﨑桂一，大﨑愛弓，第66回香料・テルペンおよび精油化学に関する討論会，2022年11月，琉球大学，那覇（口頭）。
⑦ブラジル産薬用植物 Anchietia pyrifolia の新規活性成分，米田幸泰，矢作忠弘，原田研一，岡本育子，久保美和，
福山愛保，松﨑桂一，大﨑愛弓，日本薬学会第 142 回年会，2022 年 3 月，名古屋（口頭，オンライン）。
⑧柑橘系不知火果皮に含まれる蛍光成分と蛍光特性について，園畑みずき，神長楓，岸玲奈，安原徳子，柴崎紀子，
平野智也，影近弘之，大﨑愛弓，日本薬学会第 142 回年会，2022 年 3 月，名古屋（ポスター，オンライン）。
⑨四国南西部域のハマユウに含まれるアルカロイド成分とその活性について，佐崎拓海，杉浦雄，遠藤裕太，岸玲奈，松崎桂一，影近弘之，大﨑愛弓，日本薬学会第 142 回年会，2022 年 3 月，名古屋（ポスター，オンライン）。
【研究成果物】① Yoneda, Y.; Yahagi, T,; Harada, K.; Okamoto, Y.; Motai, S.;M，K.; Kubo, M.; Fukuyama, Y.; Ohsaki, A. Anchietins A-E:
30-norfriedelane-type triterpenes from Anchietia pyrifolia, Phytochemistry, 2022, 203,113388.
② Kubo, K.; Nishikawa, Y.; Nakagawa, H.; Mori, A.; Harada, K.; Huang, J-M.; Ohsaki, A.; Fukuyama, Y. Germacrane-type
sesquiterpenoids from Illicium lanceolatum, Tetrahedron, 2022, 132673.

38

2-11 核磁気共鳴による物質の構造解析および物性研究●代表者

藤森裕基（化学科・教授）●分担者

尾関智二（化学科・教授）
岩堀史靖（化学科・准教授）
吉田純（化学科・准教授）【研究の目的および概要】
近年，新素材・機能性物質等の観点から，新規な無機・有機機能性化合物の開発が強く求められている。有益な新規物質を入手する方法は二通りあり，一つは自然界の天然物にそれを求める方法，もう一つは分子を人為的に設計・合成し作り出す方法である。天然物は人工的には得難い構造や特性を持つことが多く，他方の合成物は目的にあわせた合理的分子設計が可能である点が各々の特長である。本研究課題では，この二つの方法を同時に進行し，新素材・新物質の創出と構造解析を目指す。すなわち，天然分子と合成分子に幅広く新物質を求め，それらの構造解析を行うことで物質科学の裾野を広げることを目的とした研究を展開する。
核磁気共鳴（NMR）は化合物の同定には必須の解析手段であり，新物質の開発には欠かせない装置の一つである。
主に水素・炭素を含む有機物の同定に利用されるが，同時に，核磁気緩和等を利用して分子ダイナミクスなど，その分子運動状態の理解にも利用することが出来る。申請者らは近年，特に磁場中で配向させた液晶の物性研究において，興味ある結果を得ている。そこで本報告書では，NMR を用いて行った，合成化合物である液晶物質の分子ダイナミクスの研究結果について報告する。
【研究の結果】
液晶相とは結晶（Cr）相の持つ配向に関する長距離秩序と，等方性液体（Iso）相の持つ重心位置の流動性を両立する中間相である。どのような秩序を形成しているかによって現在までに 20 種類以上の液晶相が発見されている。
この特徴的な性質からディスプレイをはじめとしてセンサー，フォトコンデンサーや医薬品へ応用されている。これらの応用例では，適した温度域で液晶相を形成するように調整する目的で，何種類もの液晶分子の混合物が用いられている。しかし，液晶を混合した系において形成される液晶相の種類や液晶相を示す温度域がどのように変化するかは部分的にしか明らかになっていない。そこで，棒状液晶として最もよく研究されている分子の 1 つである
4’-(n-alkyl)-4-cyanobiphenyl (nCB: n = 5-8) と 4’-octyloxy-4-cyanobiphenyl の NMR 測定を行った。試薬は全て SigmaAldrich 社から購入し，そのまま使用した。固体 NMR 測定には JEOL 製 ECA500 を使用し，固体プローブは Doty
Scientific 社製 DSI-1415 を用いた。試料はヘリウムガスと共にガラス管に封入したものを使用した。
8CB および 8OCB の溶液 13C NMR の吸収線ピークは経験値を用いた帰属と一致した。8CB，8OCB どちらにおいても 100 ppm 以上の領域にはベンゼン環とシアノ基に含まれる C 原子のピークが，100 ppm 以下の領域にはアルキル鎖に含まれる C 原子由来のピークが確認された。
磁場中で配向させた液晶相における 8CB と 8OCB の固体 13C NMR 測定結果は，吸収線のピーク位置は液晶相において温度の上昇に伴い連続的に変化し，Iso 相への相転移時には不連続に変化し，Iso 相では温度に依存せず一定となった。液晶相の吸収線ピークにおいて 100 ppm 以下のアルキル鎖部は，その高い運動性により分子間相互作用の影響を受けにくいため，溶液 NMR の結果を基に帰属を行うことができた。温度に依存する吸収線のピーク位置のシフトは分子の配向秩序のオーダーパラメーターに比例するが，液晶相から Iso 相に近づくにつれて化学シフト
値が変化し，オーダーパラメーターが減少する傾向となることが見出された。このことより，液晶相において分子の秩序は温度を上げるにつれ崩れていき，Iso 相ではこれ以上秩序が崩れない状態になることが明らかになった。
より詳細な解析の結果 8CB の根元の C 原子は 8OCB の O 原子および根元の C 原子と比較して運動しにくい性質を39

持っていることが分かった。
【研究の考察・反省】
液晶分子の固体 NMR 測定により Iso 相の化学シフトと液晶相の化学シフトの差から分子の運動性を調査した結果，8CB と 8OCB の比較から，8CB ではビフェニル基に結合している側の 3 つの C 原子が 8OCB のものより秩序だっていること，8CB のアルキル鎖の最も根元の CH2 は大きな立体障害を持っていることが判明し，運動が制限されることが明らかになった。他の物性測定の結果と総合して考えると，nCB と 8OCB の相転移温度や液晶相の存在する
温度域の違いはビフェニル側のアルキル鎖の運動性が異なることが原因であると考えられる。
固体 13C NMR 測定において，コア部に関しては，Iso 相から液晶相へ転移する際に分子の配向に大きな変化が生じる結果，化学シフトが不連続に変化するため，液晶相における NMR スペクトルの帰属を完結することができなかった。今後他の NMR 測定法を用いて，帰属を完結させる予定である。
【研究発表】
1．大内雅也，野口真理子，藤森裕基「二成分系液晶 8CB-8OCB における最安定構造と液晶相の出現温度」第 58 回
熱測定討論会（2022）．
2．橋本大樹，北村和暉，大橋賢二，石崎聡晴，尾関智二「エチニド基とジアミン配位子を持つ銀 3 核クラスターと
8 核クラスターの合成と結晶構造」錯体化学会第 72 回討論会（2022）．
3．石崎聡晴，井上遥志，尾関智二「S=1/2 を持つ銅（II）置換リンタングステン酸の磁気緩和研究」錯体化学会第72 回討論会（2022）．
【研究成果物】
1．T. Mochida, Y. Qiu, Y. Funasako, M. Inokuchi, M. Noguchi, H. Fujimori and Y. Furushima,“Ionic liquid-containing
coordination polymer: solvent-free synthesis, incongruent melting, and glass formation”, Chemical Communications,58, 6725 (2022).
2．H. Sato, K. Takimoto, A. Yamagishi, J. Yoshida, M. Hara,“Vibrational Circular Dichroism Spectroscopy toward
Intercalation Compounds of Sodium Montmorillonite: Evidences for Molecular Packing of Enantiopure MonovalentIr(III) Complexes within Interlayer Spaces”, Applied Clay Science, 106621（2022）．

40

2-12 LMS 利用ログの分析による授業に対するドロップアウト兆候の把握●代表者

大川内隆朗（総合文化研究室・助教）●分担者

小林貴之（総合文化研究室・教授）
毒島雄二（総合文化研究室・准教授）
田中絵里子（総合文化研究室・准教授）【研究の目的および概要】
大学における退学率を抑制することは，エンロールマネジメントを含めた教学 IR の観点のみでなく，大学の経営状況や教員の研究環境にも関係してくるため，その重要性は以前より指摘されてきた。退学の兆候は一般的に，
GPA や単位の修得率などに相関が表れることが報告されている。すなわち各授業の出席率や成績などを逐一把握し，学生に対して必要なタイミングで支援を行うことができれば，各授業のリテンション（脱落せずに継続すること）レートを上昇させ，ひいては退学率の抑制にも繋がると考えられる。
授業のリテンションレートを向上させるためには，各学生の授業への参画度を把握する必要がある。参画度を捕捉する方法として，対面授業においては，出席率，課題や小テストの提出率および得点などの客観的なデータの集計が挙げられる。これらのようなデータについては，学生の参画率を測るための重要な指標になり得るが，授業の中で ICT システムを利用していない場合，記録や管理のコストが高いことが欠点となる。ほかには，学生が授業に対してどれくらい熱意を持って取り組んでいるかなど，教員の主観でしか捉えられないデータもあり，このような情報についてはデータ化を行うこと自体が非常に困難である。
しかし 2020 年度以降は新型コロナウイルス感染症の世界的な拡大に伴い，LMS の利用率が一気に向上した。
LMS を介した授業，課題およびテストの場合，客観的なデータについてはすべて自動的に記録される。さらには学生がどの程度熱心に授業を受けているかといった情報についても，LMS や各教材へのアクセスログを確認することで，学修時間や回数などから間接的に把握することも可能である。また従来は ICT に強い教員のみが LMS を利用する傾向にあり，分析をする際にも得られるデータにバイアスが掛かっていることを避けられなかった。だがコロナ禍の状況下において，本学部ではほぼ全ての科目で LMS が利用されることとなり，横断的かつ汎用的な分析が可能となった。
本研究では，LMS 内のアクセスログ，課題およびテストの記録，そして教学 IR の成績データを用いることにより，授業の単位を修得する学生と，単位を落としてしまう学生とで，その差異や傾向を捉えるための説明変数を明らかにし，さらには機械学習等の手法を用いることにより，ドロップアウト（単位修得できない）してしまう学生を，
全 15 回授業のうちの早い段階から予測することを目的とする。
【研究の結果】
まずデータの収集方法について述べると，本研究では，本学部の共通 LMS である Blackboard 内のデータを利用した。本学部の Blackboard では，Snowflake というサードパーティのクラウドデータベースにすべてのデータが日次でコピーされる。そこで，学部必修科目である「情報リテラシー」の授業を対象に，2,005 名の受講生についてログの分析を行い，さらには機械学習の手法を利用し，授業のドロップアウト学生の予測を行うこととした。
ドロップアウト抑制の有効性を鑑みると，全 15 回の授業全体のログ情報を利用してドロップアウト学生を予測することは望ましくない。理想的には，まだ授業の単位や内容に対して取り返しのつくような，早い段階でドロッ
プアウト学生を予測し，必要な支援を行うことが求められる。したがって本研究では，当該授業の第 5 回までのログ情報を利用し，ドロップアウト学生の予測を行うこととした。本学部では単位の修得にあたり，1 ／ 3 以上の出席が求められているため，遅くともそこまでには，ほとんど参加していないような学生を含めて手当する必要があ41

ると考えたためである。
ドロップアウト予測のための具体的な手法として，第 1 〜 5 回の授業にかけて「各授業における出席の有無」，「各授業における小テスト提出の有無」，「各小テストの点数」を説明変数，「最終的な単位修得の可否」を目的変数として，教師あり学習（Supervised Learning）の一つである LightGBM の手法を用いて分析を行った。2,005 名の履修者が居たため，80％（1,604 名）分の履修者のログについては AI モデルを作成するための訓練データ，残り 20％（401名）のデータを評価用のデータとして用いた。
ランダムで 10 回の交差検証を繰り返した平均値が表 1 であり，Accuracy が 0.940，Recall が 0.980，Precision が0.935 となっており，第 5 回までの講義への出席状況および小テストの受験状況／成績から，最終的に単位を修得できているか否かを一定の精度で予測を出来ていることが確認できる。
表 1. LightGBM によるドロップアウトの予測【研究の考察・反省】
表 1 を確認すると，22.4 名の学生について，第 5 回までのログを見る限り，AI は単位を落とすと予測しており，
実際に当該の学生は単位を修得できていなかった。もしこの学生たちについて，第 5 回の授業終了時に学科事務室
等を通じて必要な支援が出来ていれば，ドロップアウトを防ぐことができたかもしれない。いずれにせよ，その前段階として，ドロップアウト学生を予測できていたことは非常に重要な成果といえる。一方，24.1 名の学生について，AI は単位を修得できると予測したにもかかわらず，実際には単位を修得できていないということが確認できる。
ログを詳細に分析してみたところ，これらの学生はおそらく，第 5 回までにドロップアウトの兆候を見せていたものを AI が見逃したわけではなかった。第 5 回までにはその兆候がほぼ無く，その後に出席率や提出物に不備が目立つようになっていた。すなわち，ドロップアウトの兆候は授業の中盤以降にも発生することがわかった。したがって第 5 回の授業で終わりにせず，第 6 回以降についても AI モデルを構築し，週に 1 回程度の頻度でドロップアウ
ト学生を予測し，必要な支援を行っていく必要があると考えた。このあたりは次年度以降の課題としたい。
【研究発表】
田中絵里子 , 大川内隆朗 , “LMS のログを用いたドロップアウト兆候の予測 ”, 大学情報・機関調査研究集会 論文集 ,11 巻 , pp.46-51, 2022.
【研究成果物】
特になし

42

3．
海外派遣研究員研究報告

3-1 イベリア半島の土地利用と植生景観に関する調査
江口誠一（地理学科・教授）
1. 区
分 短期 B
2. 研究課題 イベリア半島の土地利用と植生景観に関する調査
3. 派遣期間 西暦 2022 年 8 月 19 日 〜 2022 年 9 月 9 日
4. 派 遣 先 国名スペイン・ポルトガル・都市名マドリード・リスボン
5. 研究目的日本国内では見ることのできない乾燥地域特有の土地利用の地域的変化，そこで生育する植物群落の分布傾向を明らかにする。とくに，地中海性気候区の硬葉樹の代表例であるオリーブの畑や，ワイン瓶用コルク栓の原木であるコルクガシの同属種について調査をおこなう。具体的には植物社会学的手法の，樹高や胸高直径，密度測定に準ずる形で進める。また，都市域で生活する住民によるそれらの利用実態と，そこから現れる各地域景観の違いについて観察し，日本との関係も考察していく。現地において調査を進めるにあたって，マドリード自治大学の研究者
Miguel Gomez-Heras 氏に協力を仰ぐとともに，互いの情報交換と交流をおこなう。

6. 研究概要（1）研究の学術的背景
近年「持続可能な開発目標」として地球規模で生活スタイルの見直しが迫られている。高度経済成長期以前の日本において，化石燃料の消費に頼るライフラインではなく，居住地域内の限られた資源に対し節度をもって利用してきた。それは近世中期の新田開発にともなう雑木林の形成以前の，さらに数千年前の縄文時代前期の大規模遺跡群の発掘調査成果においても垣間見られている。地域住民にとっての居住域と，隣接する食糧生産域の農地，それらを取り巻く里山と呼ばれる林地，それぞれが密接に関係しあって高い生物多様性を維持してきたことが明らかとなってきた。
（2）これまでの研究成果を踏まえて本研究を企画するに至った経緯
報告者は，これまで国内および東南アジアなどにおいて，農山村での伝統的な資源利用について調査するとともに，それらの形成過程について記録のない過去までさかのぼって実証的に分析する研究を継続してきた。今回，日本と大きく異なる環境下においても，里山のような二次的自然が見られるイベリア半島において，その実態を観察することは国内外問わない本質的な姿が捉えられると考えられる。
（3）研究期間内に何をどこまで明らかにしようとするのか
イベリア半島は，西岸海洋性気候区から地中海性気候区に位置し，比較的降水量が少ないことから，耐乾性の強い植物が顕著にみられる。とくに，肉厚な葉をもつ硬葉樹の中には，コルクガシやホルムガシ，トキワガシなど地域的文化と関わりの深い種も広く分布する。それらは人為的な管理のもと維持され，デエサとよばれる里山林が文化的景観として広がっている。今回は構成する樹種や密度について地域的な差異とともに都市域における景観について明らかにする予定である。
（4）当該分野における本研究の学術的な特色・独創的な点及び予想される結果と意義
里山林は，日本において持続可能な生産的景観として評価されてきているが，生物多様性条約第 10 回締約国会
議にて「SATOYAMA イニシアチブ」が提唱されるなど世界的にも同様な動きが見られる。そのような現況の中，ス43ペイン・ポルトガルのデエサも分布域を減少させている。近年，多発している山火事による焼失のみならず，都市住民者のワイン用コルク需要の低下などによる他種建材用人工林への転換に起因するとみられる。しかし，前述の再評価された新たな価値観で存続している景観を調査することは，未来の地球環境の保護にもつながると考えられる。

7. 研究結果・成果（1）イベリア半島の土地利用
イベリア半島は気候区分において，北部から中央部の西岸海洋性気候区と，東部から南部・西部の地中海性気候区に位置する。前者は四季を通じて温和な気候であるが，後者は日差しが強く高温で年降水量が比較的低い特徴がある。
これによる土地利用の違いは，半島中央部マドリードから南部コルドバへの移動中に観察された。はじめに麦畑・
オリーブ畑であったが，オリーブ畑・牧場，オリーブ畑・疎林へと変化が見られた。このことは南部地域が，乾燥に強いオリーブ栽培や畜産業に重きを置いた産業形態であることを示し，地域住民の食文化に大きく影響している。
（2）イベリア半島の植生景観
半島南部から西部に特徴的な植物は，乾燥する夏に耐えられるよう肉厚で水分を多く含む堅い葉身をもつ硬葉樹が知られる。それは栽培されるオリーブや，牧場に隣接する疎林の構成種ブナ科コナラ属植物が代表的である。
後者のなかまは，日本の自然林や半自然林の主体をなす種類でもあり，個体の外部形態は共通点が多く，現地での種別同定が比較的容易であった。樹形は幹から枝先まで屈曲し，樹皮は深く裂けひび割れ状態となり，葉は厚く鋸歯が深く切れ込む。また，果実はいわゆるドングリをつけ，調査期間に熟した状態の個体も散見された。
今回この種類がまとまって観察されたのは，マドリード近郊の軍施設が立地する，Navalvillar 地区であった。そこはデエサと呼ばれる多機能のアグロフォレストリーのひとつである。高さ数 10 センチメートルの草本植物が広がる草地植生を主体とし，基盤の花崗岩が高さ数メートルほど露出している地点で木本植物が集中して生育していた。
その樹木は，ブナ科コナラ属のひとつトキワガシ（Querucus ilex），現地名ホルムであった。この地区における亜高木レベルは，ほぼ同種のみで，１つの基盤岩の端部や割れ目から根を張り１〜３個体が立地する。それらの樹高は４〜７メートル，胸高直径は２８〜４１センチメートルで，それぞれの個体群間は３０〜５０メートル離れていた。
中には結実している個体も散見され，大きさ約２センチメートルの果実であるドングリを多く付けていた。それと枝先とをつなぐいわゆる帽子部分である殻斗は，魚のうろこ状の模様を呈していることから，日本の里山林に多く生育するコナラ亜属と同じタイプであった。また，周辺の草地部に点在する動物糞の形状より，家畜牛や野生げっ歯類がそれらを採食しており，生態系における捕食関係が確認された。
軍施設より数キロメートル離れた Ermita 教会付近において，ブナ科コナラ属のひとつ Querucus coccifera，現地名
ケルメスがみられた。樹高約１メートル，胸高直径約３センチメートルの低木で，葉身は長さ約３センチメートルで，鋸歯が発達し先端が尖った形状であった。結実してはなかったが，地表に落ちていた果実は長さ２センチメー
トルで，殻斗は見られなかった。
以上の様に，同半島ではブナ科コナラ属を主体とする疎林が分布し，それが地域景観の代表例として存在していた。しかし，マラガワイン博物館やセビリア民俗学博物館などで展示されていた，ワイン瓶の栓に利用されるコル44

クの原木であるコルクガシ（Querucus suber）は確認できなかった。それは今回の調査地外で，標高の高い山間部地域に生育しているものとみられ，今後の課題として残った。
（3）都市居住者の植物資源利用
前章のブナ科コナラ属植物は，半自然の状態で郊外に分布するが，都市域内でも一部見られた。マラガ港前の公園遊歩道には，国内外に生育する植物のうちスペインと関連の深い種が植栽されていた。その一画に同属 2 種，
Querucus ilex，Querucus Robur 合わせて 3 個体があった。前者は，先のデエサに分布していた種で，葉身の長さは約10 センチメートル，先端側半分に浅く鋸歯がある場合があった。後者は，葉身 15 〜 20 センチメートル，全体に深く丸みのある鋸歯があり，長さ 2 〜 3 センチメートルの果実が周囲に落ちていた。何れも，樹高 10 メートルほどで，樹齢も数 10 年はあるものと推測される。
このことは都市居住者にとっても，郊外の分布する樹木が身近に感じる機会を持つとともに，資源として欠かすことのできない存在と気づき得ることを示している。現実に果実が，生態系食物連鎖の一端を成しているのみならず，家畜の給餌に役立てられている。その牧場での労働が発展し，闘牛という形で毎月 2・3 回レベルでの娯楽として定借していた。このような様子は，中世の生活風景が描かれた時祷書や歴史絵画，カテドラルや宮殿での展示物などにも表されていた。さらに，そこから生産された物資を輸出し，古くは銀本位として外貨を得てきたことが，今日の文化的景観の維持に貢献したものと考えられる。
（4）現地研究機関との情報交換
マドリード自治大学の Miguel Gomez-Heras 氏には，とくにマドリード近郊のデエサ調査の同行・案内とともに，地元住民の生活スタイルまできめ細かい情報提供をして頂いた。また，日本国内の大学教育に関することの興味とともに，今後の交流にも積極的な姿勢を示された。

45

3-2 熱による石造文化遺産の風化と保全に関する調査
藁谷哲也（地理学科・教授）
1. 区
分 短期 B
2. 研究課題 熱による石造文化遺産の風化と保全に関する調査
3. 派遣期間 西暦 2022 年 8 月 19 日 〜 2022 年 9 月 9 日
4. 派 遣 先 スペイン・ポルトガル
5. 研究目的
地中海沿岸諸国には，貴重な石造文化遺産が多い。しかし，近年の地球温暖化に伴う気温上昇や湿度低下は，日射による石造文化遺産の劣化速度に強いインパクトを与えると指摘される。筆者は，2022 年度までに日本地球惑星科学連合と欧州地球惑星科学連合の国際共同セッションのコンビーナとして「Geomaterials in cultural heritage」を企画してスペイン，イタリア，フランス，ポーランドの研究者らと石造文化遺産の風化に関する議論を行い，石材
表面温度が最高値に達する高温・乾燥した夏季に現地調査することの重要性を認識した。
そこで本研究では，地中海に面するスペイン南部とポルトガルを中心として，石造文化遺産の劣化状況を主に石材の熱破砕の観点から調査する。とくにスペイン南部・アンダルシア地方には，8 世紀から 15 世紀にかけて数多くの石造建築物が建設され，世界遺産に認定されているものも多い。そこで，スペインとポルトガルにおける主に 8
世紀以降の石造文化遺産を対象に石材の岩種，表面形状，風化形態，風化生成物，風化深度，含水状態，方位など風化指標の計測と表面温度の計測を行ってそれらの関係について検討する。本研究では，主に現状の石材の劣化状態を調べることに加え，スペインの地形研究者と石材の熱破砕や地形・地質環境に関して意見交換することを目的とする。

6. 研究概要
本研究では，主にスペイン南部・アンダルシア地方のグラナダやセビーリャなどにおいて，ムスリム支配の下で建築され，その後キリスト教徒による増築，改築などが行われた宮殿・大聖堂・城砦などの石造文化遺産について調査した。調査は主に建築物を構成する石材の風化状態や保全状況，および石材表面温度の計測である。なお，ス
ペイン南部には，ローマ帝国時代の遺跡も大規模に残っていることから，石造のそれら文化遺産についても併せて調査した。一方，ポルトガルのリスボンやポルトなどには，キリスト教徒によって建築された石造文化遺産が点在する。このため，ポルトガルでもスペインと同様に石材の風化状態や保全状況，および石材の表面温度について調査した。これら主な調査地点は，表 1 に示した 28 か所である。
それぞれの石造文化遺産における石材の風化状態や保全状況の調査は，目視による観察と簡易計測を主としている。また，石材の表面温度計測ではサーモグラフィカメラFLIR

C5（解像度160×120，19200ピクセル）を使用した。

マドリッド自治大学（Universidad Autónoma de Madrid）のゴメス（M.Gomez-Heras）教授は，研究目的に述べた日
本地球惑星科学連合と欧州地球惑星科学連合の国際共同セッションのコンビーナの一人である。ゴメス教授は近年，石材の熱破砕について精力的に研究を進めている。そこでマドリッドにあるゴメス教授の研究室を訪問し，石造文化遺産に対する熱破砕の可能性と温暖化の影響，石材保全，およびスペインの地形・地質環境などについて意見交換した。

46

表1
名称

調査対象とした建築物の名称と位置

1 メスキータ
2 ローマンブリッジ

現地名
Mezquita-Catedral de Córdoba
Puente Romano de Córdoba

場所
コルドバ
コルドバ

名称
15 セビーリャ大聖堂
16 アルカサル

3 カラオーラの塔

Torre de la Calahorra

コルドバ

17 セビリア闘牛場

4 ザフラー宮殿

Conjunto Arqueológico Madinat alコルドバ
Zahra

18 イタリカ考古学複合施設

現地名
Catedral de Sevilla
Real Alcázar de Sevilla
Plaza de toros de la Real
Maestranza de Caballería de
SevillaConjunto Arqueológico de
Itálica

場所
セビーリャ
セビーリャ
セビーリャ
セビーリャ

5 アルハンブラ宮殿

Alhambra

グラナダ

19 イタリカのローマ劇場

Anfiteatro Romano de Itálica

セビーリャ

6 ナザリー宮殿
7 アルカサバ・デ・グラナダ
8 サクロモンテ洞窟
9 グラナダ大聖堂
10 ヒブラルファロ城
11 マラガ要塞

グラナダ
グラナダ
グラナダ
グラナダ
マラガ
マラガ

20 ジェロニモス修道院
21 アルコ・ダ・ルア・アウグスタ
22 ポルト大聖堂
23 カルバオ改札
24 ノッサ・セニョーラ・ド・オ礼拝堂
25 クレリゴス教会

Mosteiro dos Jerónimos
Arco da Rua Augusta
Sé do Porto
Postigo do Carvão
Capela de Nossa Senhora do Ó
Igreja e Torre dos Clérigos

リスボン
リスボン
ポルト
ポルト
ポルト
ポルト

13 バブアルバー

Palacios Nazaríes
Alcazaba de Granada
Cuevas del Sacromonte
Catedral de Granada
Castillo de Gibralfaro
Alcazaba de Málaga
Catedral de la Encarnación de Málaga‫( ال ﺑﺎب‬Bab Al Bahr)

14 ランドポート

Landport Tunnel

12 エンカルナシオン大聖堂

マラガ

26 サンティーシマ・トリンダーデ教会 Igreja da Santíssima Trindade

ポルト

タンジェ

27 アルマス聖堂

ポルト
サンティアゴ・デ・コンポス
テーラ

Capela das Almas

ラリニア（ジブサンティアゴ・デ・コンポステーラ大 Catedral de Santiago de
28
ラルタル）
聖堂
Compostela

7. 研究結果・成果【石材の風化状態や保全状況】
研究対象とした建築物や遺跡の建築年代は，年代不詳のサクロモンテ洞窟などを除けば紀元前 3 世紀〜紀元後 19
世紀におよび，きわめて長期間の建築年代を有している。また，建築に用いられた材料も自然石（礫）をそのまま利用したものや，切り出してブロック状に加工したもの，あるいはレンガやモルタルなどの人工物と多様である。
そこでここでは，石材の放射温度を計測したおもな建築物や遺跡を取り上げて報告する。
調査対象とした最も古い遺跡は，前 206 につくられた。この遺跡はイタリカの考古学複合施設（Conjunto
Arqueológico de Itálica）と呼称され，セビーリャの北西約 9km，グアダルキビル川右岸に位置している。建築にはレンガ・石灰岩・花崗岩などの建築材料が利用されているが，円形劇場（Anfiteatro Romano）跡の壁面には多孔質で貝殻片を含む石灰岩が主に利用されている。この石灰岩は一辺 50cm 以上のブロックに成形されている。石灰岩
ブロックからなる壁面の基部やブロック表面には，多数の小穴（直径 10-15cm）が発達し，かなり風化が進んでいるようである。また，おそらく壁面上部のブロックも風化が進んでいたと考えられるが，そのような風化部分はモ
ルタルブロックに置換され，修復されている。
マラガ要塞（Alcazaba de Málaga）は地中海に面し，後 8 世紀に建築され 18 世紀まで利用されたムーア様式の要塞である。マラガは平均気温 12.1-26.0℃で，年降水量は 526mm である。要塞を構成する城壁の建築石材は，人頭大程度までの塊状の角礫（自然石）で所々にレンガを挟在させモルタルで接着している。このような自然石の風化は，あまり顕著ではない。しかし，要塞内部の宮殿の砂岩柱では，床から高さ約 50cm までの基部に小穴が多数発達しているものがある。とくにその小穴は，日陰部分に発達しているようである。このような柱基部の風化は，マラガのサグラリオ教会（Parroquia del Sagrario de Málaga）の壁面でも認められ，乾湿風化や塩類風化に起因すると推測される。
サンティアゴ・デ・コンポステーラの大聖堂（Catedral de Santiago de Compostela）は，スペイン北東岸の大西洋から 55km 内陸の標高 251m，ガリシア地方に位置する。11 世紀に建築されたロマネスク様式の教会である。建物表
面はおもに花崗岩ブロックからなるため，表面の風化は顕著ではない。

47

グラナダ要塞（Alcazaba de Granada）は，地中海から約 46km 内陸の標高約 770m の山頂部に位置する。平均気温
6.5-25.3℃で，年降水量 365mm と寡少である。要塞は 13 世紀に建築され，世界遺産に認定されたアルハンブラ宮殿の北東縁にあたる。要塞の城壁は，人頭大の自然石とレンガが用いられ，それらがモルタルで接着されている。自然石はレンガに比べて風化抵抗性が大きいことから，壁面ではレンガやモルタルの劣化が顕著である。なお，ナスル宮殿（Nasrid Palaces, アルハンブラ宮殿）は壁面や天井にタイルやスタッコ（凝固材になる硬質な粘土や大理石の粉などを石膏に混ぜた塗り仕上げ用の漆喰）などで装飾（例えば，ムカルナス装飾）され，床面を除けば自然石が用いられている部分はあまりないようである。
クレリゴス教会（Igreja e Torre dos Clérigos）は，ポルトガル・ポルトに位置する教会で 18 世紀に建築された。教会は大西洋に流れ込むドゥエロ川河口から約５㎞上流の標高 81 ｍに位置する。ファサードはもちろん高さ 75.6mの鐘塔も一辺約１ m の花崗岩のブロックを積み上げて建築されている。このため，石材の風化は変色を除けば顕著ではない。花崗岩本来の色は不明であるが，鐘塔の石材表面は灰色がかっており変色している可能性がある。
風化研究では，建築物の年代と風化量から石材の風化速度を求める手法がとられることがある。本研究でも当初は同様の手法をとることを想定していたが，分析対象とする石材の設置年代が不明であることから風化速度は求められなかった。
【石材の表面放射温度】
石造文化遺産の熱破砕については，これまで火を用いた石材の室内実験例が多い。文化遺産は，しばしば紛争や火災の影響を被るためである。これに対して本研究では，日射による温度変化による石材の熱破砕のリスクについて新たな知見を得るため，調査対象とした石造文化遺産の放射温度を計測した。その結果，グラナダ要塞の日向の城壁を構成するレンガで，40.0℃の最高温度（計測時刻 8 月 23 日 12：20）が得られた。城壁は自然石の他，レンガ，
モルタルなどを材料としており，建築材料によって表面温度は異なっていた。この城壁の最低温度は，自然石で34.1℃であることから，城壁全体の温度差は約 6℃であった。マラガ要塞の城壁でも，モルタル部分で 43.5℃の最高温度（8 月 25 日 12：44）が計測され，次いでレンガ 42.7℃，自然石 42.0℃であった。マラガ要塞における城壁の温度差は，レンガの最高温度と自然石の最低温度の差から得た 8.0℃であった。このように城壁の構成物では，レンガやモルタルなど人工物の表面温度が高く示され，自然石の温度は相対的に低かった。
石造文化遺産の表面構成物質が自然石となっている事例として，イタリカ考古学複合施設を構成する多孔質の石
灰岩ブロックでは最高 40.0℃，最低 33.2℃（8 月 30 日 12：49）で温度差は 6.8℃であった。また，セビーリャ大聖堂（Catedral de Sevilla）ファサードの大理石ブロックでは灰色石材で 38.8℃，白色石材で 30.2℃の最高温度（8 月 29 日
16：47）がそれぞれ計測された。これらファサード全体の石材における温度差は 8.6℃であった。これら計測値はいずれも日向の石材の計測値であるが，コルドバのメスキータ（Mezquita-Catedral de Córdoba）では日向と日陰でそれぞれ 42.7℃，35.2℃が計測され，温度差は 7.5℃であった。
一方，花崗岩ブロックからなるクレリゴス教会の外壁では，日向で最高温度 35.1℃，最低温度 23.0℃を計測（9月 3 日 16：51）し，温度差は約 12℃であった。また，日陰のブロックでは最高 17.5℃，最低 16.3℃であり温度差は小さい。このように日向における石材（壁面）の温度差は一般に大きく，日陰の石材（壁面）の温度差は小さい。この傾向は，サンティアゴ・デ・コンポステーラ大聖堂ファサード（花崗岩ブロック）で得られた温度差 0.8℃（9 月 4
日 14：24）が小さいことからも示される。
熱破砕は石材ブロックの岩種，熱物性，温度上昇・降下速度の他，石材の設置環境によって異なる。このため計測結果だけで熱破砕の可能性を推測することは困難であるが，ゴメス教授との意見交換でも石造文化遺産壁面における暑熱環境を推測するための基礎的なデータを取得することができたと考えられる。

48

4．
各種研究費助成

4-1 科学研究費助成事業（文部科学省・日本学術振興会）【地理学科】
江口誠一

基盤研究 (C)（一般）
植物区系分布境界の島嶼地域における伝統的焼畑農耕と景観変遷の解明

佐藤浩

基盤研究 (C)（一般）
地殻変動を考慮した活褶曲山地における地すべり地形発達史の解明【地球科学科】
三隅良平

基盤研究 (B)（一般）
都市における「暖かい雨」メカニズムの解明と数値予報モデルの最適化

中尾有利子 基盤研究 (C)（一般）
河川を利用した自然史教育のための実習地データベース作成と教材パッケージの開発

【数学科】
市原一裕

基盤研究 (C)（一般）
有理ホモロジー球面内の結び目に沿った矯飾的手術の分類

茂手木公彦 基盤研究 (C)（一般）
Dehn 手術の幾何と代数
山浦義彦

基盤研究 (C)（一般）
時間発展型積分微分方程式の変分解析【情報科学科】
北原鉄朗

基盤研究 (B)（一般）
親近性と新奇性に基づく人間と AI のコミュニケーションモデルおよびその音楽での実現

宮田章裕

基盤研究 (B)（一般）
歩行者をセンサノードとした広範囲・高密度バリア情報の直感的可視化システムの研究

尾崎知伸

基盤研究 (C)（一般）
階層的パターン抽出と最適ルール集合獲得に基づく説明可能動的グラフマイニング

斎藤明

基盤研究 (C)（一般）
グラフのサイクル構造を捉える新たな不変量の発見

古市茂

基盤研究 (C)（一般）
情報理論と作用素論における不等式の解析的研究

森山園子

基盤研究 (C)（一般）
数理計画問題に内在する大域的性質に基づく多項式時間アルゴリズムの構築【物理学科】
玉岡幸太郎 学術変革領域研究 (A)
量子情報で繋ぐブラックホールのミクロ・マクロ描像の研究
石田浩

基盤研究 (C)（一般）
第一原理計算による貴金属長周期再構成表面の電子構造研究

49

千葉

剛

基盤研究 (C)（一般）
等価原理はどこまで正しいか−古典粒子から量子波束まで−

阿部伸行

基盤研究 (C)（一般）
異方的な物性応答を利用した磁気多極子ドメインの制御

村田佳樹

基盤研究 (C)（一般）
回転ブラックホールからダイナミカルに派生する新しい時空山本大輔

基盤研究 (C)（一般）
固体物質系と光格子量子シミュレータを繋ぐ新奇フラストレート量子物性の理論研究

玉岡幸太郎 若手研究
量子重力に触発された量子情報量の研究【生命科学科】
岩本政明

基盤研究 (C)（一般）
二核性生物テトラヒメナにおける核膜孔構造の多様性

井上みずき 基盤研究 (C)（一般）
森林に自生するヤマノイモはウイルス感染に苦しむのか？
安原徳子

基盤研究 (C)（一般）
核輸送因子による新たな DNA ターゲッティング機構の解明

明松隆彦

研究活動スタート支援
繊毛虫テトラヒメナにおける配偶核選択の仕組みの解明

地引和也

研究活動スタート支援
核輸送因子 importin αのユニークな DNA 結合様式を基軸とした遺伝子発現制御機構の解明

【化学科】
早川一郎

基盤研究 (B)（一般）
天然物の骨格と立体多様性指向型全合成戦略による次世代型天然物創薬プロセスの開拓

大﨑愛弓

基盤研究 (C)（一般）
新規天然蛍光イメージリング剤の創出と生細胞内動的解析

垣田浩孝

基盤研究 (C)（一般）
微生物物質が促進する海藻栄養塩吸収に関わる鍵酵素群解明とその水圏環境浄化への利用

桒原正靖

基盤研究 (C)（一般）

嶋田修之

基盤研究 (C)（一般）

SATIC 法による細胞内マイクロ RNA イメージング技術の開発
有機ホウ素触媒反応の新展開
亀渕

萌

若手研究
プロトンで制御可能なフルカラー発光透明フィルムの創製

大﨑愛弓

研究成果公開発表（B）
植物に含まれる蛍光成分で細胞を光らせてみよう

50

【総合文化研究室】
大川内隆朗 基盤研究 (C)（一般）
プログラミング学習における指導の支援機能を備えた統合開発環境の開発

51

4-2 日本大学学術研究助成金等

日本大学学術助成金【生命科学科】
安原徳子

独創的・先駆的研究「核輸送因子の新たな機能の統合的理解とその応用」

52

4-3 文理学部個人研究費及び付置研究所所員個人
研究費【地理学科】
井村博宣

地域選好に関する地理学的研究

江口誠一

地域的な過去の景観復原

落合康浩

地域資源を活用した地域政策の実態に関する研究佐藤

湿潤変動帯における光学・マイクロ波衛星画像を連携させた地すべり性地表変動の検出に関する研究

浩

関根智子

AI による近接性分析（その 2）

森島フィリピンにおける乾季作物栽培の拡大と水需要変化

済矢ケ﨑典隆 グローバリゼーションに伴うアメリカ西部の農業地域の展開
藁谷哲也

岩石の熱風化による風化被膜形成に関する研究任

都市部における土地利用の変化と都市構造の関係に関する研究

海

中岡裕章

地域環境を活かした地域づくりの可能性と課題

荒堀智彦

疾病地図を活用した感染症の健康危機管理に関する研究

前田拓志

河川流域の地形発達に関する研究【地球科学科】
鵜川元雄

深発地震の波形と上部マントル・地殻構造の関係についての研究竹内真司

岩石中の間隙およびシール特性に関する研究

竹村貴人

堆積岩類の亀裂群のテンソル解析に基づく力学・透水異方性の評価

中山裕則

複数衛星データ解析の高度化による環境変化および自然災害発生状況の分析

三隅良平

X バンド MP レーダを用いた集中豪雨発生機構の解析

安井真也

浅間仏岩火山の爆発的噴火の実態 -2-

山川修治

世界における顕著な気象気候のメカニズムに関する総観解析山中

炭素および硫黄同位体を指標とした地下水中への溶存炭素供給プロセスの解明

勝

飯泉佳子

西湖流域の環境評価

宇野史睦

日本における温暖化時の再生可能エネルギーの賦存量、変動量評価

金丸龍夫

フィリピン海プレートの運動に関連した火成活動の岩石学的・岩石磁気学的研究

中尾有利子 突発的環境変化後のメイオ生物相の回復に関する研究
村瀬雅之

測地学的手法による地震準備過程および火山噴火準備過程の解明 2022

加藤直子

活断層 - 震源断層システムに関する研究 / 地殻構成岩石の弾性波速度に関する研究

【数学科】
市原一裕

プリズム多様体内の小結び目の構成

下元数馬

パーフェクトイド空間の研究と特異点への応用

鈴木正彦

ある条件を満たす quasihomogeneous singularities の無限列の特徴付け

泊

複素解析特異点の特異点解消不変量による研究

昌孝

茂手木公彦 結び目のスロープ予想とストロングスロープ予想
山浦義彦

非局所作用素に関する非線型解析と変分流の研究

山崎浩二

図形領域カリキュラム開発のための事例的研究―特に中学校 1 年を中心に―

吉田健一

1 次元数値的半群のイデアルのコアの研究

53

井手勇介

適切な基底選択・構成による確率・量子モデルの理解

大野晋司

一般化された s 多様体への等長 Lie 群作用に関する研究

三村与士文 走化性モデルにおける閾値現象の解明【情報科学科】
尾崎知伸

グラフニューラルネットワークを用いた問題解決に関する基礎研究

韓ソーシャルメディアから抽出された属性知識の構造化に関する研究

東力

北原鉄朗

音楽および音声の分析・生成手法の開発とその応用

斎藤Studies on the preordered set induced by rainbow forbidden subgraphs

谷

明
聖一

古市

茂

離散構造における計算問題の計算量解析及び情報科学教育教材開発・評価法開発
エントロピーと不等式に関する基礎研究宮田章裕

人にやさしいコンピュータを実現するためのインタラクティブ IoT システム

森山園子

多面体の計算とその計算量

尾上洋介

階層的クラスタリングを用いた文書分類におけるビジュアルアナリティクス

大澤正彦

ウニ型組織の設計と組織内コミュニケーション

芦原佑太

機械学習を用いた，未知事象データの検出【物理学科】
石田浩

貴金属 (001) 長周期再構成表面の電子構造の第一原理計算

上岡隼人

蛍光体発光特性の制御と解明

十代

コロイド微粒子の精密サイズ決定法の探索

健

高橋博樹

チタン酸化物薄膜の異方的圧力効果

千葉

重力理論と中性子星の構造

剛

橋本拓也

熱分析・熱力学を用いたセラミックス材料の機能解析

阿部伸行

電気磁気光学応答の開拓

川上隆輝

A サイト秩序型ペロブスカイトコバルト酸化物の高圧下の電気抵抗測定

村田佳樹

漸近反ド・ジッター時空における回転ブラックホールのダイナミクス

山本大輔

極限環境や人工物質を利用した量子物性の開拓と制御

玉岡幸太郎 ブラックホールおよび重力 / アンサンブル対応についての研究
岩﨑義己

熱伝導度測定を用いた量子磁性体におけるスピン熱輸送の機構解明

志藤広典

液晶物質 N-(2-hydroxy-4-methoxybenzylidene)-4'-n-butylaniline (OHMBBA) における液晶相形成機構の解
明

三嶽晶弘

蛍光体発光特性の観測と評価【生命科学科】
岩本政明

Paramecium 属の繊毛虫に対する効率的な遺伝子改変技術の確立

斎藤

数理物理学に基づいた神経突起変性の解析・評価

稔

澤田博司

昆虫の休眠阻害時におけるカルシウムシグナリング関連分子の解析

茶圓

ミオシン再構成線維上 (backward track) のアクチン滑り速度の ATP 濃度依存性

茂

54

中里勝芳

カルビン回路を駆動するための ATP と NADPH の合成に関する研究

間瀬啓介

カイコ染色体置換系統の作出とそれを利用した孵化幼虫の行動特性および笹繭発現遺伝子の解析

井上みずき シカ過採食圧下における下層植生の回復モニタリング
末永敦

計算機支援創薬基盤技術の開発

外川徹

昆虫クチクラタンパク質の機能多様性の研究

安原徳子

真核細胞の核内環境調節による遺伝子発現制御機構

明松隆彦

繊毛虫テトラヒメナの ZFR2 遺伝子の機能解析

小山里実

遺伝子ノックアウト技術を用いたカイコガ変異形質の原因遺伝子の同定

地引和也

核輸送因子 importin αと核酸相互作用の生理的意義の解明

相馬ミカ

脳海馬が合成する男性・女性ホルモンによる記憶シナプスの急性的制御

峰翔太郎

膜翅目昆虫カブラハバチにおける新規性決定遺伝子の探索

【化学科】
大﨑愛弓

真菌 Pleosporales 由来の新規 ALS 活性物質の研究

尾関智二

少核銀錯体の核数変化に関する研究垣田浩孝

日本産大型海藻オゴノリ科海藻ツルシラモのアルドラーゼ活性への光強度の影響に関する研究桒原正靖

核酸バイオマーカー検出法の開発

周

純有機分子からなる単一分子性伝導体の開発

彪

橋本伸哉

ピコ植物プランクトンによる微量ガスの生成に関する研究

早川一郎

多様な三次元構造を有する天然物アナログの合成を指向した次世代型全合成戦略

藤森裕基

2- ハロゲノチオフェンの熱挙動

岩堀史靖

リン酸エステル構造を含むニトロキシドラジカルの合成研究

嶋田修之

触媒的ジペプチド合成を利用したジケトピペラジン骨格の簡便合成手法の開発

吉田

キラルな金属錯体液晶の開発

純

野口真理子 長鎖アルコキシ基を有するテトラカルボキシフェニルポルフィリンにおけるアルキル鎖の運動性の評価
石崎聡晴

コバルト (II) 置換 Keggin 型ポリ酸のヘテロイオンの変化による磁気物性の変化

奥田祐樹

バクテリアによる微量ガスの生成ならびに分解への温度変化の影響

亀渕

萌

プロトン応答型青色発光錯体を用いたフルカラー発光透明フィルムの開発

大洋

抗肥満薬のリード化合物であるヨシノン A の効率的合成法の開発と作用解析

堤

本間悠里

オゴノリ科紅藻 Gracilariopsis chorda における硝酸代謝関連タンパク質の抗体作製および定量解析

藤田博仁

修飾核酸アプタマーを用いたバイオセンサーの開発【総合文化研究室】
小林貴之

ハイブリッドクラウドの活用と問題点

田中絵里子 効果的な観光情報の取得と提供に関する研究
毒島雄二

クラウドサービスの利用に関する調査及び研究大川内隆朗 個人の学修状況に合わせたプログラミング演習課題の自動生成システム
渡辺勇士

文化的実践としてのプログラミング教育についての研究55

4-4 その他の助成金等【地球科学科】
竹内真司

公益財団法人住友財団「福島県全域の地下水中放射性セシウムの汚染マップの作成」

竹村貴人

国立研究開発法人産業技術総合研究所「クラックの幾何学情報を用いた透水係数推定」
株式会社大林組「堆積岩の力学―透水連成に関する実験的研究」
株式会社大林組「岩盤中の亀裂や力学的損傷の可視化に関する実験的研究」
株式会社大林組「岩石試料の各種熱物性の測定」
株式会社大林組「ダム基礎岩盤の画像からの亀裂抽出に関する研究」
株式会社 J-POWER 設計コンサルタント「泥岩の物性に関する実験的研究」

安井真也

国立大学法人北海道大学「噴火履歴調査による火山噴火の中長期予測と噴火推移調査に基づく噴火事象系統樹の作成（C-2）」【情報科学科】
宮田章裕

ソフトバンク株式会社「共有空間におけるコミュニケーション支援技術の基礎検討」
日本電信電話株式会社「聞き手のフィードバック行動のモデリングの検討」

尾上洋介

サントリーシステムテクノロジー株式会社「デジタルマーケティング及びライフサイエンスにおける大規模データ分析・可視化手法の研究」【物理学科】
十代健

株式会社アヤボ

学校法人慶應義塾「完全ドライプロセスによる高活性燃料電池触媒の研究開発」
山本大輔

国立研究開発法人科学技術振興機構（JST）「人工量子系における量子状態同定および量子もつれの定量化法の開発」

岩﨑義己

公益財団法人旭硝子財団「有機磁性体における超熱輸送とスイッチング機能性の探索」【生命科学科】
斎藤稔

日本たばこ産業株式会社「認知神経科学：脳内の男性・女性ホルモンによる認知機能の制御法の研究」

安原徳子

公益財団法人篷庵社「核輸送因子 importin αの細胞内機能の切り替えとその生理作用の解明」

56

末永

敦

国立研究開発法人理化学研究所「計算機による抗原デザインと機能性抗体の誘導」

【化学科】
桒原正靖

慶應義塾大学病院「橋渡し研究戦略的推進プログラムシーズＡ」「病原細菌等を標的とするその場診断検査システムの開発」
塩野義製薬株式会社「SATIC 法を用いた新型コロナウイルス感染症検査試薬の共同開発」
三井化学株式会社「簡易微生物検査技術の開発」

早川一郎

公益財団法人山田科学振興財団「天然物リノベーションシンセシス：入手容易な天然物を原料とした稀少天然物の量的供給の提案」

57

5．
研究員受入

上席客員研究員
１．氏
名
２．現
職
３．期
間
４．研究プロジェクト名
５．受 入 教 員

川戸 佳
順天堂大学大学院医学研究科泌尿器外科学客員教授，アンファー㈱顧問
令和 4 年 4 月 1 日〜令和 5 年 3 月 31 日
認知神経科学：脳内の男性・女性ホルモンによる認知機能の制御法の研究斎藤 稔（生命科学科）

客員研究員
１．氏
名
２．現
職
３．期
間
４．研究プロジェクト名
５．受 入 教 員

近藤 玲介
東京大学大気海洋研究所特任研究員
令和 4 年 4 月 1 日〜令和 5 年 3 月 31 日
東京西部の浅部堆積物の堆積環境と物性値の関係
竹村 貴人（地球科学科）

１．氏
名
２．現
職
３．期
間
４．研究プロジェクト名
５．受 入 教 員

杉本 隆之
国士舘大学教務部統合学部事務課 教務助手
令和 4 年 4 月 1 日〜令和 5 年 3 月 31 日
新たな機能性セラミックス材料の合成と物性解析
橋本 拓也（物理学科）

１．氏
名
２．現
職
３．期
間
４．研究プロジェクト名
５．受 入 教 員

北 洋輔
慶応義塾大学文学部心理学専攻准教授
令和 4 年 4 月 1 日〜令和 5 年 3 月 31 日
脳波のコネクティビティ解析に基づく注意機能の発達機序の解明
斎藤 稔（生命科学科）

１．氏
名
２．現
職
３．期
間
４．研究プロジェクト名
５．受 入 教 員

中山 高宏
杏林大学医学部病態生理学教室助教
令和 4 年 4 月 1 日〜令和 5 年 3 月 31 日
生物系・非生物系における自己組織化現象とその数学的基盤の確立
斎藤 稔（生命科学科）

１．氏
名
２．現
職
３．期
間
４．研究プロジェクト名
５．受 入 教 員

青木 良輔
日本電信電話㈱ NTT 人間情報研究所主任研究員
令和 4 年 12 月 1 日〜令和 5 年 3 月 31 日
健常者と障碍者をつなぐ Inclusive eSports に関する研究プロジェクト
宮田 章裕（情報科学科）

上席研究員
１．氏
名
２．期
間
３．研究プロジェクト名
４．受 入 教 員

高橋 正樹
令和 4 年 4 月 1 日〜令和 5 年 3 月 31 日
「文科省次世代火山研究・人材育成総合プロジェクト研究・課題 C」浅間火山噴火史の研究
安井 真也（地球科学科）

１．氏
名
２．期
間
３．研究プロジェクト名
４．受 入 教 員

渡辺 敬一
令和 4 年 4 月 1 日〜令和 5 年 3 月 31 日
2 次元楕円型特異点の整閉イデアルの core に関する研究
吉田 健一（数学科）

58

１．氏
名
２．期
間
３．研究プロジェクト名
４．受 入 教 員

鈴木 俊夫
令和 4 年 4 月 1 日〜令和 5 年 3 月 31 日
天体での物理過程における基本的相互作用の役割
千葉 剛（物理学科）

１．氏
名
２．期
間
３．研究プロジェクト名
４．受 入 教 員

金子 寛生
令和 4 年 4 月 1 日〜令和 5 年 3 月 31 日
生体高分子の機能解明と産業利用に向けた統合的基盤研究
澤田 博司（生命科学科）

１．氏
名
２．期
間
３．研究プロジェクト名
４．受 入 教 員

島田 次郎
令和 4 年 4 月 1 日〜令和 5 年 3 月 31 日
生体高分子の機能解明と産業利用に向けた統合的基盤研究
澤田 博司（生命科学科）

１．氏
名
２．期
間
３．研究プロジェクト名
４．受 入 教 員

萩原 恭二
令和 4 年 4 月 1 日〜令和 5 年 3 月 31 日
生体高分子の機能解明と産業利用に向けた統合的基盤研究
澤田 博司（生命科学科）

１．氏
名
２．期
間
３．研究プロジェクト名
４．受 入 教 員

草間 國子
令和 4 年 4 月 1 日〜令和 5 年 3 月 31 日
天然物の神経保護作用に関する研究
大﨑 愛弓（化学科）

１．氏
名
２．期
間
３．研究プロジェクト名
４．受 入 教 員

竹中 章郎
令和 4 年 4 月 1 日〜令和 5 年 3 月 31 日
巨大原子集合体（分子性）結晶における双晶問題の解析
尾関 智二（化学科）

１．氏
名
２．期
間
３．研究プロジェクト名
４．受 入 教 員

永井 尚生
令和 4 年 4 月 1 日〜令和 5 年 3 月 31 日
加速器質量分析による環境中の長半減期放射性核種の分布測定
橋本 伸哉（化学科）

１．氏
名
２．期
間
３．研究プロジェクト名
４．受 入 教 員

浅地 哲夫
令和 4 年 4 月 1 日〜令和 5 年 3 月 31 日
結晶の動的構造と物性の相関
藤森 裕基（化学科）

１．氏
名
２．期
間
３．研究プロジェクト名
４．受 入 教 員

小林 昭子
令和 4 年 4 月 1 日〜令和 5 年 3 月 31 日
新規な電子機能を持つ分子物質の開発
藤森 裕基（化学科）

59

研究員
１．氏
名
２．期
間
３．研究プロジェクト名
４．受 入 教 員

茗荷 傑
令和 4 年 4 月 1 日〜令和 5 年 3 月 31 日
土地の利用と資源に関連した災害に対するレジリエンスの評価
森島 済（地理学科）

１．氏
名
２．期
間
３．研究プロジェクト名
４．受 入 教 員

田端 寛和
令和 4 年 4 月 1 日〜令和 5 年 3 月 31 日
現世および古環境復元の指標のためのメイオファウナの生態学的研究
中尾 有利子（地球科学科）

１．氏
名
２．期
間
３．研究プロジェクト名
４．受 入 教 員

松土 恵理
令和 4 年 4 月 1 日〜令和 5 年 3 月 31 日
有理ホモロジー球面内の結び目に沿った矯飾的手術の分類
市原 一裕（数学科）

１．氏
名
２．期
間
３．研究プロジェクト名
４．受 入 教 員

中石 健太郎令和 4 年 4 月 1 日〜令和 5 年 3 月 31 日
数論とエルゴード理論
山浦 義彦（数学科）

１．氏
名
２．期
間
３．研究プロジェクト名
４．受 入 教 員

川島 千弦
令和 4 年 4 月 1 日〜令和 5 年 3 月 31 日
電子冷却式温調デバイス開発に向けたシリサイド材料の物性解明と要素
高橋 博樹（物理学科）

１．氏
名
２．期
間
３．研究プロジェクト名
４．受 入 教 員

木下 俊一郎令和 4 年 4 月 1 日〜令和 5 年 3 月 31 日
量子情報を用いた量子ブラックホールの数理の解明
村田 佳樹（物理学科）

１．氏
名
２．期
間
３．研究プロジェクト名
４．受 入 教 員

竹内 紳悟
令和 4 年 5 月 1 日〜令和 4 年 5 月 31 日
量子情報を用いた量子ブラックホールの数理の解明
村田 佳樹（物理学科）

１．氏
名
２．期
間
３．研究プロジェクト名
４．受 入 教 員

Marmorini Giacomo
令和 4 年 5 月 1 日〜令和 5 年 3 月 31 日
A new approach to extreme quantum states of matter山本 大輔（物理学科）

１．氏
名
２．期
間
３．研究プロジェクト名
４．受 入 教 員

石田 康平
令和 4 年 4 月 1 日〜令和 5 年 3 月 31 日
認知神経科学：脳内の男性・女性ホルモンによる認知機能の制御法の研究斎藤 稔（生命科学科）

１．氏
名
２．期
間
３．研究プロジェクト名
４．受 入 教 員

池田（荻上）真理
令和 4 年 4 月 1 日〜令和 5 年 3 月 31 日
認知神経科学：脳内の男性・女性ホルモンによる認知機能の制御法の研究斎藤 稔（生命科学科）

１．氏
名
２．期
間
３．研究プロジェクト名
４．受 入 教 員

木村 妙子
令和 4 年 4 月 1 日〜令和 5 年 3 月 31 日
生物系・非生物系における自己組織化現象とその数学的基盤の確立
斎藤 稔（生命科学科）
60

１．氏
名
２．期
間
３．研究プロジェクト名
４．受 入 教 員

塩満 栄司
令和 4 年 4 月 1 日〜令和 5 年 3 月 31 日
生物系・非生物系における自己組織化現象とその数学的基盤の確立
斎藤 稔（生命科学科）

１．氏
名
２．期
間
３．研究プロジェクト名
４．受 入 教 員

白川 由佳
令和 4 年 4 月 1 日〜令和 5 年 3 月 31 日
生物系・非生物系における自己組織化現象とその数学的基盤の確立
斎藤 稔（生命科学科）

１．氏
名
２．期
間
３．研究プロジェクト名
４．受 入 教 員

Tserolas Vasileios
令和 4 年 4 月 1 日〜令和 5 年 3 月 31 日
生物系・非生物系における自己組織化現象とその数学的基盤の確立
斎藤 稔（生命科学科）

１．氏
名
２．期
間
３．研究プロジェクト名
４．受 入 教 員

山岸 良介
令和 4 年 4 月 1 日〜令和 5 年 3 月 31 日
核輸送を介した転写因子およびエピジェネティック因子の制御と標的治療への応用
澤田 博司（生命科学科）

１．氏
名
２．期
間
３．研究プロジェクト名
４．受 入 教 員

柴崎 典子
令和 4 年 4 月 1 日〜令和 5 年 3 月 31 日
核輸送因子の新たな機能の統合的理解とその応用
安原 徳子（生命科学科）

１．氏
名
２．期
間
３．研究プロジェクト名
４．受 入 教 員

山形 武靖
令和 4 年 4 月 1 日〜令和 5 年 3 月 31 日
地球表層における宇宙線生成核種 10Be の移動に関する研究
橋本 伸哉（化学科）

１．氏
名
２．期
間
３．研究プロジェクト名
４．受 入 教 員

内田 敦子
令和 4 年 4 月 1 日〜令和 5 年 3 月 31 日
Zr 系金属ガラスの水素吸蔵特性とガラス転移現象との相関
藤森 裕基（化学科）

学振特別研究員
１．氏
名
２．期
間
３．研究プロジェクト名
４．受 入 教 員

柴田 康介
令和 4 年 4 月 1 日〜令和 4 年 4 月 30 日
双有理幾何学に現れる特異点の不変量の研究
吉田 健一（数学科）

61

6．
研究紀要 自然科学研究所研究紀要 総目次

6 研究紀要自然科学研究所研究紀要第 58 号 総目次
第１部

地

理

論

学

文

千葉県市川市道免き谷津遺跡中央部における植物珪酸体化石群と古植生…………………………………………………………………………………………渡邉
北欧諸国における国際ツーリストの観光行動分析…………………………………中岡 裕章・任 海・遠藤

有悟・大石

治憲・笠原

稜也・江口

誠一

茂樹・佐野

…

1

充

…

9

和歌山平野におけるアユ養殖景観の地域分化とその要因……………………………………………………………………………………………………井

村

博

宣

… 19

パキスタン北部ゴジャール地区における生業と生活の変容……………………………………………………………………………………………………落

合

康

浩

… 31

星弥

… 45

資

料

2018 年北海道胆振東部地震による似湾川・沙流川の右岸地区における岩盤地すべりの現地調査………………………………………………佐藤 浩・中埜 貴元・金子 誠・石丸 聡・宇佐見

第２部

地

球

科

学

その他
リモートセンシングによる研究履歴……………………………………………………………………………………………………中

山

裕

則

… 53

2022 年における世界的な極端気象のシステムに関する総観解析……………………………………………………………………………………………………山

川

修

治

… 63

和

紀

… 85

浅間火山群噴出物の全岩微量元素組成，希土類元素組成，およびSr・Nd・Pb 同位体組成…………………………………………………………高橋 正樹・金丸 龍夫・岡田 英資・安井

真也

… 103

武蔵野台地におけるボーリング試料に基づく中・後期更新世の地質層序と古環境―基準ボーリングコアの設定を中心に―………遠藤 邦彦・須貝 俊彦・隅田 まり・石綿 しげ子・近藤 玲介・杉中
中尾 有利子・野口 真利江・関本 勝久・中山 俊雄・是枝

正章
貴人

… 153

論

文

熱帯湖の循環特性―貧酸素水塊の形成に着目して―……………………………………………………………………………………………………森

62

佑輔・鈴木
若奈・竹村

第３部

数

論

学

文

CONSTRUCTING GOERITZ MATRIX FROM DEHN COLORING MATRIX…………………… MASAKI HORIUCHI, KAZUHIRO ICHIHARA, ERI MATSUDO AND SOTA YOSHIDA
第４部

物
論

理

学

文

量子相転移点近傍における擬エントロピーの振る舞い…………………………………………………………………………………………馬場
第５部

生

命

論

文

科

論

化

圭都・山本

大輔

… 195

祐太・中里

勝芳

… 201

純

… 209

学

二酸化炭素ガスを用いたリポソーム膜を介するプロトン濃度勾配の形成…………………………………………………………………………………………福島
第６部

… 185

学

文

液晶らせんを効率的に誘起するキラルドーパントの開発―ルテニウム- クルクミン錯体の利用―……………………………………………………………………………………………………吉

63

田

7．
事業報告

7 事業報告Ⅰ

刊行物発行

自然科学研究所「研究紀要」第 58 号

Ⅱ

令和 5 年 2 月 28 日

委員会

自然科学研究所運営委員会
第 1 回（開催）

自然科学研究所運営委員会紀要編集部会
令和 4 年 5 月 10 日

第 1 回（開催） 令和 4 年 5 月 10 日

第 2 回（メール稟議） 令和 4 年 7 月 5 日

第 2 回（開催） 令和 4 年 11 月 7 日

第 3 回（開催）

令和 4 年 11 月 8 日

64

研究活動報告書
編集・発行者
発 行 所

高橋

第 21 号 令和5年7月31日発行
博樹

日本大学文理学部自然科学研究所〒156-8550
東京都世田谷区桜上水 3 丁目25番40号

T E L ： 03－5317－8 6 4 2
F A X ： 03－3329－6 6 4 6㈱ 文 成 印 刷