hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ｍｔＲＯＳとｍｔＤＮＡ修復酵素ＰＯＬＧの糖尿病合併症への関与とその制御による治療

申請者らは糖尿病血管合併症発症機序として「高血糖によるミトコンドリア由来活性酸素(ROS)過剰産生」の意義を提唱している。今回の研究では低酸素誘導因子-1α(HIF-1α)の糖尿病合併症への関与を検討し、高血糖によるミトコンドリア由来ROSと高血糖による細胞内低酸素誘導が相互作用の上で、糖尿病合併症を進展させるという新たな可能性を明らかにした。申請者らは糖尿病血管合併症発症機序として「高グルコースによるミトコンドリア由来活性酸素過剰産生」の意義を提唱している。本年度はこの仮説をさらに発展させたものとして、主に以下の1-4の実験を行った。1.培養血管内皮細胞において、正常酸素濃度下にもかかわらず25 mMグルコース培養では5.5 mMグルコース培養に比し、細胞内低酸素状態が誘導されることを、低酸素プローブPimonidazole HCl染色とHIF-1発現、VEGF発現によって確認した。2.培養血管内皮細胞において、低酸素濃度下培養は25 mMグルコース培養による細胞内低酸素誘導を更に増強した。3.培養血管内皮細胞において、低酸素濃度下培養はミトコンドリア由来活性酸素を増加させることを、還元型mitotracker red probeを用いて確認した。また一方、ミトコンドリア由来活性酸素の特異的除去酵素であるMnSODの過剰発現によるミトコンドリア由来活性酸素の制御により、高グルコース培養による細胞内低酸素誘導が緩和される可能性が示唆された。4. MnSODを内皮細胞特異的に発現させたトランスジェニックマウス(eMnSOD-Tgマウス)を用いた実験において、糖尿病導入により、組織低酸素状態が誘導されること、さらにミトコンドリア由来活性酸素の制御により、糖尿病による組織低酸素誘導が緩和される可能性が示唆された。これらの結果より、高血糖により組織内低酸素状態が誘導される可能性と、またこの低酸素状態がミトコンドリア由来活性酸素を増加させている可能性を明らかにした。後さらに詳細の機序を明らかにしていく予定である。本年度はこの仮説をさらに発展させたものとして、主に以下の1-3の検討を行った。1.前年度までに、培養血管内皮細胞において、正常酸素濃度下にもかかわらず25 mMグルコース培養では5.5 mMグルコース培養に比し、細胞内低酸素状態が誘導されることを、低酸素プローブPimonidazole HCl染色とHIF-1発現、VEGF発現によって確認していたが、今年度はさらに低酸素プローブLOX-1を用いたリン光染色法においても、同様の現象が認められることを確認した。2. 25 mMグルコース培養による細胞内低酸素状態誘導の機序を検討するため、細胞膜への酸素通過を制御すると考えられるアクアポリン1の発現状態について検討した。25 mMグルコース培養では5.5 mMグルコース培養に比し、アクアポリン1の発現誘導が確認された。細胞内低酸素状態の誘導により、アクアポリン1の発現誘導が生じた可能性が高いと考えた。今後25 mMグルコース培養によるミトコンドリアでの酸素消費亢進の可能性について検討する予定である。3.前年度までに、培養血管内皮細胞において、低酸素濃度下培養がミトコンドリア由来活性酸素を増加させることを、還元型mitotracker red probeを用いて確認した。現在、その機序として、細胞内へのグルタミン取り込み亢進に伴うTCAサイクル-ミトコンドリア電子伝達系亢進の可能性を検討しているが、まだ再現性のあるデータは得られていない。以上のように、現在までに、高グルコース培養により組織内低酸素状態が誘導される可能性と、またこの低酸素状態がミトコンドリア由来活性酸素を増加させている可能性を明らかにしているが、さらに詳細の機序を明らかにしていく必要がある。本年度はこの仮説をさらに発展させたものとして、主に以下の(1)(4)の実験を行った。(1)培養血管内皮細胞を用い、25 mMグルコース培養では5.5 mMグルコース培養に比し、低酸素状態が誘導されていることを、pimonidazole HCLを用いた免疫染色法およびウエスタンブロット法、HIF-1αに対するウエスタンブロット法および蛍光免疫染色法、VEGFに対する蛍光免疫染色法で確認した。(2)マウスにSTZ腹腔内投与による糖尿病導入を行い、コントロール正常マウスに比し、糖尿病マウスでは、腎糸球体でミトコンドリアDNA傷害のマーカーである8-hydoroxydeoxyguanonine (8-OHdG)の増加が認められる事を蛍光免疫染色法で確認した。(3)同様に、網膜でHIF-1α発現およびVEGF発現が増加する事を蛍光免疫染色法で確認した。(4)ミトコンドリア

由来活性酸素の特異的除去酵素であるMnSODを内皮細胞特異的に発現させたトランスジェニックマウス(eMnSOD-Tgマウス)では、糖尿病導入による腎糸球体での8-OHdGの増加、網膜でのHIF-1α発現およびVEGF発現が抑制されている事を蛍光免疫染色法で確認した。これらの結果より、高血糖により組織内低酸素状態が誘導される可能性と、ミトコンドリアDNA傷害が生じている可能性を明らかにした。組織低酸素状態惹起とミトコンドリアDNA傷害の機序としては、ミトコンドリア由来活性酸素増加の関与が疑わしいが、今後さらに詳細の機序を明らかにしていく予定である。申請者らは糖尿病血管合併症発症機序として「高グルコースによるミトコンドリア由来活性酸素過剰産生」の意義を提唱しているが、糖尿病合併症の発症機序にはまだまだ不明の点が多い。特に“metabolic memory"は合併症発症機序に残された大きなブラックボックスであり、“metabolic memory"の機序を解明することで、合併症発症機序の解明は大きく前進すると考えられている。本研究では、糖尿病でミトコンドリアDNA傷害や組織低酸素状態が惹起されている事がmetabolic memoryの一因であり、糖尿病血管合併症発症に大きな役割を果たしているのではないかとの仮説を検証する目的として、研究を行っているが、当初の予定通り、研究はおおむね順調に進んでいる。特に、"metabolic memory"は合併症発症機序に残された大きなブラックボックスであり、"metabolic memory"の機序を解明することで、合併症発症機序の解明は大きく前進すると考えられている。本研究では、糖尿病でミトコンドリアDNA傷害や組織低酸素状態が惹起されている事がmetabolic memoryの一因であり、糖尿病血管合併症発症に大きな役割を果たしているのではないかとの仮説を検証する目的として、研究を行っている。2011年度の研究において、仮説である高血糖によるミトコンドリアDNA傷害や組織低酸素状態惹起の可能性について、pimonidazole HCLを用いた免疫染色法およびウエスタンブロット法、HIF-1αに対するウエスタンブロット法および蛍光免疫染色法、VEGFに対する蛍光免疫染色法など複数の方法を用いた検討を行なった。いずれの検討においても、高血糖によってミトコンドリアDNA傷害や組織低酸素状態惹起が存在するという、ほぼ一定の結果を得ており、研究としては概ね予定通り、進行していると考えている。今後は、糖尿病におけるミトコンドリアDNA傷害や組織低酸素の惹起がどのような機序で生じているのか、特にミトコンドリア由来活性酸素の関与について、主にアデノウイルスを用いた細胞での実験系とトランスジェニックマウスを用いた実験系で証明していく予定である。またミトコンドリアDNA傷害や組織低酸素の制御による合併症発症・進展抑制の可能性についても検討していきたい。
自家単核球細胞移植を用いた糖尿病性末梢神経障害および足部潰瘍への治療

【背景】糖尿病性神経障害の発生機序として、慢性高血糖に起因する種々の代謝異常に由来する可能性と、神経線維への栄養血管である微小血管の血流障害により惹起される可能性が提唱されている。我々はこれまでに下肢虚血モデルラットの血流低下が骨髄・末梢血単核球細胞移植による血管新生療法により改善することを報告した。1、基礎研究【目的】糖尿病モデルラットの下肢末梢神経障害への骨髄(BMMNC)・末梢血(PBMNC)由来の単核球細胞分画移植の有効性を検討した。【方法】STZ糖尿病ラットを作製しBMMNC・PBMNCを左下肢に移植した。移植前後に末梢神経伝達速度(NCV)、移植後に神経血流量(NBF)・神経内血管数を測定した。【結果】BMMNC・PBMNC移植後、移植肢のNCV-NBFに有意な改善を認めた。このNCV改善はVEGF中和抗体により抑制された。神経内血管数に差はなかった。【結語】糖尿病ラットの下肢末梢神経障害がBMMNC・PBMNG移植により改善し、一部VEGFを介していることを明らかにした。また神経内の血管増生に由来しない神経内血流量の増加に伴い起こることが示唆された。したがって、骨髄・末梢血単核球細胞移植は糖尿病性末梢神経障害への新しい治療法となる可能性が明らかとなった。2、臨床研究【目的】そこで次に難治性末梢神経障害を有する2型糖尿病患者に対し末梢血由来単核球細胞移植を行い臨床的有用性を検討した。【方法】糖尿病性神経障害治療薬にて治療抵抗性の2型糖尿病患者2症例に対して末梢血単核球細胞移植を行った。移植前後で自覚症状・NCV・振動覚・組織酸素分圧・モノフィラメント・足部MRAにて比較した。【結果】移植前後で一部自覚症状の改善は認められたがNQV・血流の明らかな改善は認められなかった。【結語】糖尿病性神経障害患者に対する末梢血単核球細胞移植は自覚症状を部分的に改善するが客観的指標に変化は認めなかった。【目的】糖尿病神経障害の発生機序として高血糖による種々の代謝異常と微小血管の障害による虚血や低酸素が提唱されている。我々は、糖尿病モデルラットの下肢末梢神経障害への末梢血単核球細胞(PBMNC)移植による血管新生療法の有効性を検討した。【方法】ストレプトゾトシン(STZ)糖尿病ラット作製後4週間目にPBMNCを左下肢に移植した。移植前後に末梢神経伝達速度(NCV)、移植後に神経血流量(NBF)、神経内血管数を定量した。【結果】移植前、STZ群は正常Control群に比しNCVの有意な低下を認めた(p<0.01)。正常Control群・STZ群では移植前、2週間、4週間後のNCVに有意な差は認められなかったが、STZ+PBMNC群の移植肢(左下肢)においてNCVは移植

2週間後に有意な改善を認め、4週間後もなお持続していた(移植前:39.5±0.60、2週間後:43.0±1.81、4週間後:44.2±1.04m/s、p<0.01)。しかし非移植肢(右下肢)ではNCVの有意な改善は認めなかった。また移植4週間後に測定したNBFはSTZ群で正常Control群に比し有意に低下を示し(P<0.05)、STZ+PBMNC群の移植肢(左下肢)では有意な改善が認められた(p<0.05)が、非移植肢(右下肢)では改善は認められなかった。しかし、STZ+PBMNC群において移植肢の神経内血管数には非移植肢に比し有意な増加は認められなかった。【結語】糖尿病性末梢神経障害における神経内虚血が、PBMNC移植により神経内毛細血管の新生とは異なる機序により改善したと考えられた。以上より、末梢血単核球細胞移植は糖尿病性末梢神経障害への新しい治療法となる可能性が示唆された。【基礎研究】糖尿病モデルラットの下肢末梢神経障害への骨髄(MBMNC)および末梢血(PBMNC)単核球細胞移植による血管新生療法の有効性を検討した。方法は、ストレプトゾトシン(STZ)糖尿病ラット作製後4週間目に正常ラットより採取したMBMNCまたはPBMNCを左下肢筋内に移植した。移植前のSTZ群は正常Control群に比し神経伝達速度(NCV)の有意な低下を認めた。STZ+BMMNC群・STZ+PBMNC群において移植肢(左下肢)のNCVは移植2週間後に有意な改善を認め、4週間後においてもなお持続し、その効果はほぼ同等であった(STZ+BMMNC群移植前:39.5±0.48、4週間後:45.4±0.68m/s、STZ+PBMNC群移植前:39.5±0.60、4週間後:44.2±1.04m/s)。また移植4週間後の神経内血流量(NBF)は正常Control群に比しSTZ群では有意な低下を示し、STZ+BMMNC群・STZ+PBMNC群の移植肢(左下肢)では非移植肢(右下肢)に比して有意な改善が認められた。しかしSTZ+BMMNC群・STZ+PBMNC群においては、非移植肢に比し移植肢の神経内血管数には有意な差は認められなかった。以上より、糖尿病性末梢神経障害が、神経内毛細血管の新生とは異なる機序による血流の増加により改善した可能性が示唆された。【臨床研究】上記結果より、我々は治療抵抗性の糖尿病性末梢神経障害を有する2型糖尿病患者2症例に対して、より安全な末梢血単核球細胞移植を行った。移植前後で自覚症状(VAS)、モノフィラメントによる知覚および振動覚の改善が認められたが神経伝達速度(NCV)・組織酸素分圧・足部MRAの有意な改善は認められなかった。
神経細胞Purα蛋白の構造変化とその生理的役割

Purα蛋白(42kDa)とそのターゲットDNA(一本鎖PURエレメント;GGNの反復配列)との結合は、アイソトープラベルしたDNAとの反応後、非変性ゲルを用いたゲルシフトアッセイで解析できる。同じ系を用いて非変性ゲルを銀染色、或いは、イムノブロットを行うと銀染色の強度、或いは、GST-Purαとの抗体反応性が高まる。銀染色、イムノブロットの反応性は、1)PURエレメントの塩基配列に、2)カルモデュリンに、また、3)カルシウム濃度に依存し増強されることが、更に4)マウス脳の内在性Purαを用いた実験も同様な挙動が認められた。これらの結果はゲルシフトアッセイの結果と完全に一致すること、その感度はアイソトープラベルDNAを用いたゲルシフトアッセイに匹敵する。これらイムノブロットの解析は、ゲルシフトアッセイに代わる簡便な方法と考えている。この増強反応はPurαの構造変化に基づくと考えていたが、PURエレメントやカルモデュリンが、また、カルシウムイオンがPurαポリマー(160-189kDa)に作用し、PURエレメント結合型のPurαモノマー形成を促進している可能性に気がついた。Purαは、他の組織に比べ脳内で多量に発現していることなどから、Purαポリマーとモノマーの存在意義とこれら変換機序を神経活動の観点から検討する。マウス脳の核抽出物には、PurBPが存在することを見出した。本PurBPはPurαと同様に脳に多量存在すること、そのp Iが中性を示すこと、その分子サイズなどから新規蛋白質の可能性を考えている。PurBPの精製とcDNAクローニングを試みる。1)GST-Purαを非変成ゲルで分離・プロット後、抗-Purαと反応させてもそのシグナルは非常に弱い。一方、GST-PurαをCaMとssCRE存在下で反応させておくとイムノブロットのシグナルの強さが10倍以上も強くなる(SDS-PAGE後、イムノブロットではこの様な増強現象は認められない)ことから、Purαの構造変化を考えている。内在性Purαが同じような反応性を示すかを検討したところ、可溶性分画、又、核分画・ミクロゾーム分画から抽出したPurαも同じ挙動を示すことがわかった。これらイムノブロットのシグナル増強現象は、ゲルシフトでのGST-PurαとssCREとの結合活性と相関し、一本鎖DNA塩基配列に特異性を示すことなどが解った。2)GST-Purαを用いた内在性結合蛋白の検討も行っている。マウス全脳の細胞下分画を用いた結合実験からは、GST-Purα結合蛋白(約35kDaと38kDa)が他の分画に比べ核分画では50倍以上も多く存在すること、この結合がssCRE存在下では消失するがPurαとの結合活性が顕著に低下するΔGGNssCREでは消失しないことなどが解った。Purαと一本鎖DNA/RNAを活性型と考えると、Purαを不活化型にするための蛋白質と考えられる。現在、この中性蛋白質の精製を始めている。GST-Purαを用いた内在性結合蛋白の検出を組織化学的アプローチからも検討している。高度に分化した網膜を実験材料としている。内在性Purαの分布はanti-GST Purαを用いて、GST-Purα結合蛋白はanti-GSTを用いて調べると、それらの分布が異なること、GST-PurαをssCRE共存下で反応させると結合蛋白の分布が消失することなどから上記Purαの構造変化と関係すると考えている。PurαとターゲットDNA/RNA、結合蛋白質とのダイナミックを考え詳細な検討を行う。Purαは、遺伝子の複製、転写、翻訳、細胞周期などに影響・関与する多機能蛋白と考えられている。

Purαが種々の蛋白と複合体を形成すること、一本鎖DNAやRNAとの結合活性も保有することなども報告されている。私たちは、Purα蛋白が神経系で多量発現していることから、マウス脳からのターゲット分子の検索を行ってきた。GST-Purαをリガンドとし、間接的にイムノブロットで検出する方法(オーバーレイアッセイ法)を用いてきた。脳の細胞下分画のフラクションをSDS-PAGEで分離し、フィルターへブロット後、オーバーレイアッセイを行うと核抽出物分画は、強いGST-Purα結合能を示す。トリプシン、RNAse, DNAse処理などから、核抽出物にはPurαとの結合蛋白(PurBP : PurαBinding Protein)が存在するがことが解かった。PurBPとの結合には、PurαのDNA結合ドメインが必須であること、フィルターとGST-Purαの反応時PurαのターゲットであるPURエレメント(ssCRE)を共存させるとPurBPが検出されないことも明らかになった。現在、マウス全脳からPurBPの精製を試みている。種々の細胞株や海馬神経細胞(複製、細胞周期への影響・関与を無視できる)を用いた強制発現や内在性Purαの発現パターンの解析から、Purαの生理機能を検討している。神経細胞株と海馬培養細胞を用いた結果から、両者におけるPurαの挙動に違いがあることなどが明らかになっている。生理的役割を考える上で重要な糸口になるかも知れない。
子宮内膜分化制御因子の解析による着床障害の病態解明

プロゲステロン(P)により誘導される遺伝子の解析を目指して、ヒト子宮内膜間質細胞をP添加で培養してプロラクチンを指標として分化の誘導を確認し、分化前後の培養細胞からRNAを抽出した。P無添加で同様に培養した細胞からもRNAを得、この両者よりcDNAライブラリーをそれぞれ作成し、次いで互いにサブトラクションを行って、分化によって増幅あるいは始めて出現する遺伝子群の分離濃縮を試みた。得られたcDNAライブラリー(subtracted cDNA)は、ベクターにクローニングして、Northern Blotによるスクリーニングした。約2,000種のクローン解析で、P依存性に出現する遺伝子が数種類分離され、その中からtissue transglutaminase(TGase)とtissue inhibitor of metalloproteinase(TIMP)-3が同定された。TGase遺伝子は、内膜細胞の分化のごく初期より発現が急増し、一方TIMP-3はそれより遅れて発現していた。このtissue TGaseの機能を検討するためのTGaseの阻害剤あるいはantisenseでの実験では、Pによる内膜細胞の分化は抑制された。これらより、TGaseは分化過程の極初期より非常に重要な役割が想定される。さらにクローニングされていたその他の遺伝子の解析を行ったところ、さらに未報告の遺伝子が少なくとも1種分離された。このmRNAは黄体ホルモン負荷後わずか1時間で子宮内膜間質細胞で急増し、またこの遺伝子は未知のタンパクをコードするものであることが確認された。予備実験では、着床不全不妊婦人の内膜における本遺伝子発現の低下が示唆されている。このように着床障害の病態解析のために行った本研究によってTGaseを含む新たな内膜機能マーカーとなる遺伝子が発見されたため、これらにより今後より有効な内膜診断を行うことが可能となり、ヒト着床不全の病態解明のための基礎的な成績が得られたと考えている。まず、ヒト子宮内膜細胞の分離培養とプロゲステロンによる分化誘導増殖期を行った。分泌期初期のヒト子宮内膜より、間質細胞、腺上皮細胞を分離して培養した。プロゲステロン添加によって間質細胞を培養し、プロラクチン、IGFBP-1、relaxinなどを指標として分化の誘導を確認し、分化前後の培養細胞からRNAを抽出した。また、プロゲステロン無添加で同様に培養した細胞からもRNAを得、この両者よりcDNAライブラリーをそれぞれ作成し、次いで互いにサブトラクションを行って、分化によって増幅あるいは始めて出現する遺伝子群の分離濃縮を試みた。得られたcDNAライブラリー(subtracted cDNA)は、ベクターにグローニングして、Northern Blotによるスクリーニングした。約1,000種のクローン解析で、プロゲステロン依存性に出現する遺伝子が12種分離された。その中でも、培養初期に出現するクローンについて遺伝子解析を行った結果、tissue trans glurtaminase(TGase)とtissue inhibitor of metalloproteinase(TIMP)-3が同定され、その他の未知の遺伝子についてはさらに解析を進めている。前記のサブトラクション法で得られたTGase遺伝子は、内膜細胞の分化のごく初期より発現が急増し、一方TIMP-3はそれより遅れた培養6日後に発現していた(プロラクチンと類似した発現パターン)。機能を検討するために、TGaseの阻害剤であるmonodansilcadaverinを培養系に添加すると、プロゲステロンによる細胞の分化は添加濃度依存性に抑制され、またTGase mRNAのAntisense probe投与でも同じく分化抑制が見られた。これより、TGaseは分化過程の極初期より非常に重要な役割が想定される。そのため現在、vivoにおいてもこの酵素の役割を検討中である。1)昨年度に引き続いて、tissue transglutaminase(TGase)についての遺伝子解析をすすめ、さらにTGaseにたいする特異的抗体を用いた免疫組織化学での検討も行った。

子宮内膜組織を用いた検討では、増殖期内膜ではほとんど検出されないTGase活性が、分泌期には明らかに認められるようになり、妊娠初期脱落膜では非常に強い反応が認められるようになっていた。細胞培養で、TGaseの阻害剤であるmonodansilcadaverinを添加すると、プロゲステロンによる細胞の分化は添加濃度依存性に抑制され、またTGase遺伝子のAntisenseprobe投与でも同じく分化の抑制が見られた。これらより、tissue TGaseには子宮内膜間質細胞の分化初期過程に必須の因子を活性化する役割が想定される。遺伝子解析によると、tissue TGase遺伝子の上流域には副腎皮質ステロイドホルモンの結合部位やretinoi、IL-6などの結合部位が確認された。この酵素活性の上昇は細胞の分化誘導とともに、分化した細胞の恒常性を保つ働きが想定される。2)昨年までにクローニングされていた12種の遺伝子すべての解析を行ったところ、tissue TGaseと昨年報告したTIMP(tissue inhibitor of metalloproteinase)以外にも、未報告の遺伝子が少なくとも1種分離された。mRNA誘導はプロゲステロン負荷後わずか1時間で急増し、1,000bpまでの解析ではこの遺伝子は未知のタンパクをコードするものであることが確認された。アミノ酸配列から分子量は18,000であると推定され、各種臓器でのNorthem blot解析では、卵巣、精巣、膵臓などに強い発現が認められた。子宮内膜での発現をさらに検討したところ、妊孕能が確認された婦人から得られた分泌期内膜(内膜日付疹の標本)ではいずれも強い発現があり、一方不妊婦人では症例によっては発現低下の著しいことが判明した。そこで、体外受精で形態良好胚を3回以上移植したにもかかわらず妊娠できなかった3症例(着床不全と推定される)について解析すると、組織学的には日付疹上のずれは認められないにもかかわらず、いずれもこの遺伝子発現は非常に弱いという結果が得られた。以上より、この遺伝子が子宮内膜からプロゲステロン依存性に誘導されヒト着床の鍵を握るものであることが強く示唆された。このように着床障害の病態解析のために行った今回のサブトラクション研究によってTGaseを含む新たな内膜機能マーカーが発見されたため、これらによりより有効な内膜診断を行うことが可能となった。不妊診療に大きく貢献する有意義な研究であったと考えている。
分極効果の能動的作用による窒化物半導体の伝導制御

窒化物半導体の分極効果を能動的に利用して伝導制御を実現するための技術確立を目指す。分極誘起層としてAlGaNあるいはInGaNを用いる。分極誘起層とGaNとのヘテロ接合を形成した際にヘテロ界面に有機される分極不連続を固定電荷とみなすことができる。この効果を利用すると、トランジスタのチャネルとして機能する二次元電子ガスの濃度を増加させ、トンネル接合の電流を増加させることができる。これまでの研究では、分極機能層の結晶成長を行った。サファイア基板上に有機金属気相成長法を用いてN極性GaN薄膜を成長させ、その上にAlGaN薄膜およびInGaN薄膜を成長させた。まず、GaN/AlGaN/GaN構造において歪成長可能なAlGaNの混晶組成を明らかにし、最上層のGaNをInGaNとした試料を作製し、InNモル分率が0.11以下において歪成長し、シートキャリア濃度が二倍程度まで増加することを確認した。平成30年度は、窒化物半導体薄膜およびデバイスの特異構造を明らかにするために、サファイア基板上にヘテロ成長したGaNの欠陥を透過電子顕微鏡により観察し、極性による違いを調べた。Ga極性GaNと比較した結果、N極性GaNでは螺旋転位密度が極めて低いことと、バッファ層近傍に特異な積層欠陥が発生することが分かった。また、GaNやAlGaNとの分極不連続量が極めて大きくなる高InNモル分率InGaNをGaN上にヘテロ成長させた。結晶成長中の格子緩和過程をX線逆格子マッピング測定のその場観察により調べた。その結果、InNモル分率0.30のInGaNでは、10 nm程度の成長初期から速やかに格子緩和していることが分かった。さらに、成長中の極性により成長膜の結晶構造に違いが表れた。III族極性成長ではウルツ鉱型構造を維持した。一方、N極性成長では格子緩和の初期はウルツ鉱型構造を維持するものの、格子緩和後の結晶成長の進行に伴い閃亜鉛鉱構造の割合が増加することが分かった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。分極誘起層としてAlGaあるいはInGaNを用いる。分極誘起層とGaNとのヘテロ接合を形成すると、ヘテロ界面に分極不連続が発生する。分極不連続は固定電荷として機能し、電子あるいは正孔を界面に引き寄せる。その結果、ヘテロ界面近傍に電荷蓄積層を形成する。この効果を利用すると、トランジスタのチャネルとして機能する二次元電子ガスの濃度を増加させたり、トンネル接合の電流を増加させることができる。上記の機能発現を確認するために、素子構造を有機金属気相成長法により作製する。必要な要素技術は、極性制御技術、分極機能層の成長技術、p型ドーピングである。極性制御技術はこれまでに確率した技術を用いる。平成29年度は分極機能層の成長技術について検討した。試料構造はInGaN/AlGaN/GaN構造とした。成長後の試料に対して、X線回折測定により混晶組成、膜厚、および歪を調べた。ホール効果測定を用いてInGaN/AlGaN界面に形成される二次元電子ガス濃度を測定した。まず、GaN/AlGaN/GaN構造を成長させ、歪成長可能なAlGaNの混晶組成を調べた。その結果、AlGaNのAlNモル分率が0.32以下において格子緩和が起こらないことを確認した。この試料に対しホール効果測定を行ったところ、1平方センチメートルあたりのシートキャリア濃度が10の13乗台で、移動度が1200以上であり、二次元電子ガスが形成されることを確認した。次に最上層をInGaNとした試料を作製し、InNモル分立が0.11以下において歪成長し、シートキャリア濃度が二倍程度まで増加することを確認した。本研究の目標は、窒化物半導体の分極効果を能動的に利用して伝導制御を実現するための技術の確立である。デバイスの例として、分極誘起ツェナーダイオードを提案している。このデバイスを作製するためには、有機金属気相成長法を用いた混晶薄膜の成長技術とドーピング技術が必要不可欠である。混晶薄膜として、AlGaNおよびInGaNが候補であるが、これらはGaNと格子定数が一致しないため、歪成長可能な組成およ膜厚で素子を作製する必要がある。平成29年度は、有機金属気相成長法を用いてN極性GaN薄膜上にAlGaN薄膜およびInGaN薄膜の成長を行い、両薄膜において歪成長な組成と膜厚について知見を得ることができた。この結果は、分極誘起層の作製にあたり採用可能な構造設計が可能となる。さらに、ヘテロ界面に電子が蓄積され、二次元電子ガス濃度が混晶組成によって変化する結果が得られた。これは、ヘテロ界面に蓄積される電子の濃度が分極不連続量に依存していることを示唆しており、本研究で目標としている分極効果が能動的に作用している結果を表している。以上の理由から、本研究課題はおおむね順調に進展している。

分極誘起層としてAlGaNあるいはInGaNを用いる。分極誘起層とGaNとのヘテロ接合を形成した際にヘテロ界面に有機される分極不連続を固定電荷とみなすことができる。この効果を利用すると、トランジスタのチャネルとして機能する二次元電子ガスの濃度を増加させ、トンネル接合の電流を増加させることができる。これまでの研究では、分極機能層の結晶成長を行った。サファイア基板上に有機金属気相成長法を用いてN極性GaN薄膜を成長させ、その上にAlGaN薄膜およびInGaN薄膜を成長させた。まず、GaN/AlGaN/GaN構造において歪成長可能なAlGaNの混晶組成を明らかにし、最上層のGaNをInGaNとした試料を作製し、InNモル分率が0.11以下において歪成長し、シートキャリア濃度が二倍程度まで増加することを確認した。平成30年度は、窒化物半導体薄膜およびデバイスの特異構造を明らかにするために、サファイア基板上にヘテロ成長したGaNの欠陥を透過電子顕微鏡により観察し、極性による違いを調べた。Ga極性GaNと比較した結果、N極性GaNでは螺旋転位密度が極めて低いことと、バッファ層近傍に特異な積層欠陥が発生することが分かった。また、GaNやAlGaNとの分極不連続量が極めて大きくなる高InNモル分率InGaNをGaN上にヘテロ成長させた。結晶成長中の格子緩和過程をX線逆格子マッピング測定のその場観察により調べた。その結果、InNモル分率0.30のInGaNでは、10 nm程度の成長初期から速やかに格子緩和していることが分かった。さらに、成長中の極性により成長膜の結晶構造に違いが表れた。III族極性成長ではウルツ鉱型構造を維持した。一方、N極性成長では格子緩和の初期はウルツ鉱型構造を維持するものの、格子緩和後の結晶成長の進行に伴い閃亜鉛鉱構造の割合が増加することが分かった。平成30年度は、分極誘起ツェナーダイオードを実現するための構造設計と作製を行う。構造設計にあたり、シュレディンガー方程式とポアソン方程式を自己無頓着に解き、バンドとキャリア濃度のプロファイルを求める。p型GaN層とn型GaN層の間に分極誘起層を挿入した時にヘテロ界面に誘起されるキャリア濃度を見積もり、混晶組成あるいは膜厚によってどの程度変化するか、計算により知見を得る。設計する組成および膜厚は、平成29年度に実験的に求めた、歪可能な構造の範囲とする。試料作製には、有機金属気相成長法を用いる。サファイア基板上にアンドープのN極性GaN薄膜を成長させる。その上に、n型GaN薄膜、分極誘起層、p型GaN薄膜の順に成長させる。作製した試料の構造特性をX線回折測定と原子間力顕微鏡および透過電子顕微鏡によって観察する。次に、フォトリソグラフィー、ドライエッチング、および蒸着によりp型GaN層とn型GaN層に電極を形成し、電気特性を評価する。容量ー電圧特性によりpn接合界面に形成される空乏層幅を求め、分極誘起層の有無や分極不連続量の大きさと空乏層幅との関係を明らかにする。電流ー電圧特性によりトンネル電流が発生する電圧や抵抗を測定する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
脳の計算理論の研究

(1)脳の計算原理に関する基礎的共通的な課題について、甘利は学習システムの一般理論につき研究し、エントロピ-損失による学習曲線の漸近的性質に関する定理を導いた。すなわち、損失は<e^*(t)>=d/tで0に近づく。ここにdは学習パラメ-タの数、tは時間である。上坂は、ニュ-ラルネットワ-クによる組み合わせ的最適化問題の新しい解法、準球拡大法を提案した。篠本は、甘利らとの共同研究により、ベイズ統計の方法論に則り、学習曲線の漸近的性質について研究し、学習環境により4つのタイプに分類されることを指摘した。佐藤は、自励振動するBVP神経振動子を、自発放電するペ-スメ-カニュ-ロンとみなし、これに周期パルス刺激を加えたときの応答特性を調べ、周期入力に対するlocking応答やカオス応答などがえられることを確認した。(2)視聴覚や記憶と関連した具体的な課題の理論について、清水は脳神経細胞集団の活動のコヒ-レントダイナミックスの観点から、両眼立体視における対応付け機構、カニッツァの主観的輪郭錯視機構等の理論を構築した。杉江は、聴覚系による音源定位機構につき研究し、反響のある部屋でも複数音源のそれぞれの定位が可能であること、複数音源の定位の後、音源の分離が可能であることを理論的に示し、実デ-タで検証を行った。篠本は、塚田らによる海馬CAIにおける長期増強と長期抑圧に関する実験デ-タに対して数学的モデルの構築を試み、増強と抑圧の時間スケ-ルが、それぞれ0.5秒、10秒以上であることを同定した。(3)脳での神経生理学的実現様式について、酒田は、サルの頭頂連合野の奥行運動刺激に反応するニュ-ロンの大部分が、実物の接近方向の運動に反応すること、離反方向の運動に反応するものもあること、それらが大きさ変化と両眼視差変化の一方または両方に反応することを観察した。清水は、Wisconsin Card Sorting Test課題実行中の覚醒ザル前頭葉のニュ-ロン活動を多点計測するために新手法にもとづく実験システムを開発し、ニュ-ロン活動の記録を開始した。
マルチメディアによる学習者参画型データベースの構築と関心意欲・態度への効果

学習者自ら学んだことや創造したことをデータベースに登録・蓄積して、学習成果の共有を図る「学習者参画型データベース」の開発・活用研究において、主な経過と得られた成果は以下の通りである。1.マルチメディアを用いた学習者参画型データベースの改善・活用方法の検討教育工学関連授業や公開講座において、「ハイパーガード」を用いてのマルチメディア作品づくりを行った。作品内容は、「伝統文化紹介」、「名所案内」、「生涯学習施設案内」などである。これらの作品を分類し、データベース化を行うとともに改善情報を収集して、改善法を検討した。また、開発したデータベースは、学習の動機づけとして活用するとともに、サーバー上に蓄積しておき、いつでも参照できるようにした。また、制作活動を支援するために、「企画書の作成と発表」、コミュニケ-シヨンを円滑にする「大福帳」の導入、「中間発表とコメントのフィードバック」などを取り入れ、その有効性を確認することができた。2.マルチメディアのデータベースへの参画が学習者の関心・意欲・態度に及ぼす効果の検討マルチメディア作品づくりに参画した効果を、いくつかの側面から、アンケート調査した。その結果、「関心・意欲の向上」を強く肯定したものが、「知識・理解」や「技術」のそれよりも多いこと、初心者ほどその効果が高いこと、制作活動を体験することがその後の作品評価に影響を及ぼす(評価が高くなる)ことなど興味深い点が明らかになった。作品制作における計画的な取り組み、グループ制作の支援、「学習者参画型ホームページ作成」への応用などが今後の課題である。学習者自ら学んだことや創造したことをデータベースに登録・蓄積して、学習成果の共有を図る「学習者参画型データベース」の研究において、本年度の経過と成果は以下の通りである。1.マルチメディアを用いた学習者参画型データベースの改善・活用方法の検討教育工学関連授業や公開講座において、「ハイパーカード」を用いてのマルチメディア作品づくりを行った。作品内容は、「三重のお祭り紹介」、「名所案内」、「生涯学習施設案内」などである。アンケート調査では、過去の作品を見ることの効果は、約90%の学生が肯定しており、その有効性が確認できた。2.マルチメディアのデータベースへの参画が学習者の関心・意欲・態度に及ぼす効果の検討データベース作りに参画したクラスで、その効果を、マルチメディアについての「知識・理解」、「技術」、「関心・意欲」の3つの側面についてアンケート調査した。「関心・意欲の向上」を強く肯定したものが、「知識・理解」や「技術」のそれよりも顕著に多いという興味深い結果が得られた。作品の発表やコメントのフィードバックの時間の確保、計画的な取り組みやグループ制作の支援、学習意欲向上への効果のさらなる検討などが次年度の課題である。また、制作活動を支援するために、「企画書の作成と発表」、コミュニケーションを円滑にする「大福帳」の導入、「中間発表とコメントのフィードバック」などを取り入れ、その有効性を確認することができた。

その結果、「関心・意欲の向上」を強く肯定したものが、「知識・理解」や「技術」のそれよりも多いこと、初心者ほどその効果が高いこと、制作活動を体験することがその後の作品評価に影響を及ぼす(評価が高くなる)ことなど興味深い点が明らかになった。作品制作における計画的な取り組み、グループ制作の支援、「学習者参画型ホームページ作成」への応用などが今後の課題である。
マクロ経済モデルをもちいた国際労働移動の理論研究

どのような要因によって国際労働移動がしょうじ,国際労働移動が自国人労働者や自国企業にどのような影響をおよぼすか,国際労働移動が情報の非対称性とどのようにかかわっているか,外国人労働者の非合法雇用や超過滞在にたいする制裁が効果的であるかどうかなどを,効率賃金仮説を仮定した類似のモデルをもちいて明らかにした.どのような要因によって国際労働移動がしょうじ,国際労働移動が自国人労働者や自国企業にどのような影響をおよぼすか,国際労働移動が情報の非対称性とどのようにかかわっているか,外国人労働者の非合法雇用や超過滞在にたいする制裁が効果的であるかどうかなどを,効率賃金仮説を仮定した類似のモデルをもちいて明らかにした.外国人労働者は受け入れ国に好ましい影響をおよぼすばかりではなく,多くの国は外国人労働者,特に不熟練外国人労働者の受け入れに慎重である.しかし労働者にとっては,有利な条件が得られる労働市場へ移動しようとすることは合理的である.このため今日,たくさんの労働者が国際間を移動し,一国の経済活動は外国人労働者を除いては考えられなくなった.したがってわれわれは,外国人労働者を無秩序に受け入れたり完全に排除したりするのではなく,秩序をもって外国人労働者を受け入れなければならない.また外国人労働者の受け入れを所与として,経済厚生を高めることを目指さなければならない.このような問題背景から本年度の研究ではまず,雇用量や賃金率が組合モデルや非怠業モデルにしたがって決定され,単一労働市場または熟練労働市場と不熟練労働市場から構成される二重労働市場をもつ小国開放経済モデルや2国マクロ経済モデルを構築した.そして最低賃金制により労働者の合理的な行動に影響をあたえることによって外国人労働者の流入を抑制する方法を検討した.また外国人労働者が自国人労働者と同じように労働市場へ参入できるとはかぎらないことに着目し,外国人労働者の労働市場への参入可能性と受け入れ国の経済厚生の関係を検討した.さらに非怠業モデルを仮定した単一労働市場をもつ小国開放経済において,外国人労働者受け入れ枠の変更が自国人労働者におよぼす影響を分析し,たとえ受け入れ枠がごくわずかであっても外国人労働者を受け入れたばあいに,外国人労働者の受け入れ枠の変更が自国人労働者にどのような影響をおよぼすかを検討した.本年度はこれらの研究に加えて,国際労働移動が存在するもとでの最適なマネタリー・レジームについての検討をおこない,その成果を国際学会で発表した.まず熟練自国人労働者と不熟練自国人労働者が存在し二重労働市場をもつ小国開放経済が受け入れ枠を設けて不熟練外国人労働者を受け入れると仮定し,不熟練外国人労働者の受け入れ枠の変更が熟練自国人労働者や不熟練自国人労働者にたいしておよぼす影響を調べた.そして,つぎのことを明らかにした.まず不熟練外国人労働者の受け入れ枠が増加すると,熟練自国人労働者の雇用量や賃金率が増加する.また熟練自国人労働者1人あたりの予想生涯効用や熟練自国人労働者全体の予想生涯効用も増加する.一方,不熟練外国人労働者の受け入れ枠が増加すると,不熟練自国人労働者の雇用量や賃金率は減少する.また不熟練自国人労働者1人あたりの予想生涯効用や不熟練自国人労働者全体の予想生涯効用が増加するか減少するかは定まらない.つぎに2国経済において,名目貨幣ストックの変更が国内経済活動と国際労働移動にどのような影響をおよぼすかを調べた.そして,つぎのことを明らかにした.まず拡張的な金融政策は,国際労働移動が存在しないばあいと同様に,雇用量や国内所得を増加させる可能性が高い.しかし拡張的な金融政策がおこなわれても,外国人労働者の流入が増加するとはかぎらない.国際労働移動が2国の予想生涯効用の差に敏感に反応しないばあい,拡張的な金融政策は自国人労働者の流出を増加させる.さらに二重労働市場をもち効率賃金仮説によって賃金率が決定される対称的な二国経済を仮定して,非協調と協調のどちらが二国にとって望ましいかを調べた.そして,つぎのことを明らかにした.国際労働移動が2国の予想実質消費賃金率の差にたいして十分敏感に反応するならば,政策当局の効用ばかりではなく労働者の効用も,協調のばあいのほうが高い.まず小国開放経済を仮定して、非合法外国人労働者の雇用者にたいする制裁が非合法外国人労働者の雇用と自国人労働者の厚生におよぼす影響を調べた。そのさい制裁にかんするこれまでの分析とは異なり、非怠業モデルをもちいて賃金率を決定することにより制裁が非合法外国人労働者の労働供給におよぼす影響を明示的に考慮した。また非合法外国人労働者の雇用を見つけるための資源の投入を大幅に増加させても見つける確率はほとんど上昇せず、かつ投入する資源が罰金だけによって賄われると仮定することにより、分析における非合法外国人労働者の雇用の政策当局による摘発の可能生を現実に近づけた。そしてこのような経済においても、政策当局が非合法外国人労働者の雇用者にたいする制裁を強めると、非合法外国人労働者の雇用が減少するばかりでなく、自国人労働者の厚生が増加するという結果を導き出した。

つぎに短期滞在を希望する外国人労働者を想定して、このような外国人労働者の超過滞在を抑制するために、非合法外国人労働者の雇用者にたいする制裁(employer sanctions)をどのように科したらよいかを、二重労働市場をもつ小国開放経済モデルをもちいて検討した。そして政策当局が超過滞在の不熟練外国人労働者の雇用者にたいする制裁を強めても、このような非合法不熟練外国人労働者の供給量や雇用量が減少するとは限らないことを明らかにした。制裁がこのような労働者の供給量や雇用量におよぼす影響は、これらの労働者が不熟練外国人労働者全体にしめる割合によって異なる。すなわち超過滞在する不熟練外国人労働者の割合が十分小さい(十分大きい)場合、罰金を減少させる(増加させる)ことによって超過滞在する不熟練外国人労働者の供給量や雇用量が減少する。また罰金の操作による超過滞在の不熟練外国人労働者の供給や雇用の抑制は常に、熟練自国人労働者にたいし悪影響をおよぼす。効率賃金仮説,具体的には非怠業モデルをもちいて労働市場をモデル化した.労働組合モデルをもちいると外国人労働者の非合法雇用や超過滞在にたいする制裁などが労働者の効用にどのような影響をおよぼすのかが示しにくいが,効率賃金仮説をもちいると労働者の効用が明示的に示されるばかりでなく,労働者や企業が合理的に行動するもとで労働市場の働きの結果として内生的に非自発的失業がしょうじる,国際労働移動の最近の研究では国際労働移動に係わる個別の現象に関心を向ける傾向が強まっているが,効率賃金仮説を仮定した類似のモデルをもちいて,国際労働移動をしょうじさせる要因,自国人労働者や自国企業におよぼす影響,国際労働移動と情報の非対称性との関係,外国人労働者の非合法雇用や超過滞在にたいする制裁の効果などの国際労働移動に関する主要な問題を系統的に分析した.また異なる生産性を持った労働者の賃金率をそれぞれの非怠業条件を満たすように決定することにより,高い生産性を持った労働者だけでなく低い生産性を持った労働者も戦略的送金(strategic remit-tances)の誘因を持つ可能性をしょうじさせた.このような場合,高い生産性を持った労働者と低い生産性を持った労働者が同時に受け入れ国へ移動しようとするため,結果的には受け入れ国で外国人労働者と企業の間で情報が非対称的となり,高い生産性を持った労働者も低い生産性を持った労働者も賃金を高めることができなくなってしまう,その結果,高い生産性を持った労働者と低い生産性を持った労働者の両方が同時に戦略的送金の誘因を持ち,その結果,両者ともに賃金を高められなくなってしまう.従って戦略的送金の誘因がその目的とは反対の結果をもたらしてしまう可能性があることを明らかにした.
火山泥流・洪水・海岸侵食による災害とその防御に関する研究

1.メラピ火山は16世紀以降50数回の活動を行い、それぞれ10^7m^3の溶岩を噴出し、山頂部に溶岩ドームを形成し、成長を続けている。一方、雲仙普賢岳は1991年5月から12回のドーム噴出活動を繰り返し、約2×10^8m^3の溶岩を噴出した。両火山の溶岩噴出率には相違が見られるが、1サイクルの溶岩噴出量が10^7m^3であること、火砕流の発生様式及び活動初期の爆発的噴火発生などに共通点がある。199293年のメラピ火山の活動に先立ち、3年前から火山性地震の発生頻度の増加と山頂部地盤の膨張が観測され、1年前には低周波地震及び微動の発生頻度が増加した。噴火直前1ヶ月前からは溶岩の噴出に伴う地震が発生し、二酸化硫黄の放出量が増加し溶岩ドームが出現した。溶岩の性質が異なるにもかかわらず、メラピ火山の前駆現象は桜島及び雲仙普賢岳と類似している。メラピ火山の直下の1.5km2kmと4km以深では地震が発生しない。同様の特徴が桜島においても認められる。桜島では、2km付近にカルデラの基盤の境界が存在し小規模なマグマ・ポケットが形成し、4km以深にマグマ溜まりが存在することが推定されている。メラピ火山の場合には、1.5km付近にメラピの旧い山体と新しい噴出物の境界があり、そこにマグマ・ポケットが形成されていると考えられる。密度の異なる地層の境界付近で地震活動が低いという両火山の共通点は、島弧火山の構造とマグマ供給システムの解明に新たな知見を与える。2.ジャワ島のメラピ火山ブブン川において、土石流と河川流の観測および地形変動の調査を行った結果、規模の大きな火砕流発生から10年近くを経過して、メラピ火山では土石流は比較的規模の大きな降雨によってのみ起こり、その度に渓流の下流では土砂濃度がやや低めの土石流が堆積し、河床の上昇が進むようになっていることと、土石流や規模の大きな出水は土砂を大量に輸送するのに加え、攻撃斜面に局所的な侵食を頻繁に引き起こし、側壁のトップリング崩壊など活発な土砂生産の主要な原因となっていることなどを明らかにした。これらの成果、ならびに基礎研究の成果に基づいて火山性土石流の数値シミュレーションモデルを構築し、降雨に伴う土石流の発生・流動・堆積範囲を予測した。これによれば、各支川の河床勾配が2゚4゚になる領域までは土石流として流出し、これは実態にほぼ一致する。3.ウリンギーダム(2860km^2)上流域を対象として長、短期の降雨流出モデルを構築し、過去数年間に発生した洪水と水収支を解析した。その結果改良すべき点は残されたものの、降雨流出モデルの妥当性が示された。ついで、47km161km区間の河床変動の実態解析を行い、1978年から1989年まで河床低下が進み、この間の低下量は約2千万m^3と推察された。一方、1990年のクル-火山噴火によって一転し、河床は上昇傾向を示していることが判明した。現在、支川からの土砂流入を考慮した河床変動モデルを構築するとともに、洪水に対する河道の弱点部の抽出法について検討している。4.バリ島サヌ-ル海岸における波浪・海浜流観測を1992年7月から1994年2月まで連続して行ってきた。19921993年の解析結果によれば、乾期(49月)には東よりの貿易風のために長周期(月平均有義波周期912sec)、高波高(月平均の有義波70100cm)であるが、雨期(10月3月)にはモンスーンにより西風が卓越し、波高は5070cm、周期は7.58secとなることがわかった。さらに、これらの成果を参考として、サヌ-ル、クタ及びヌサ・ドゥァ海岸における珊瑚礁背後に形成された砂浜の侵食に関する数値モデルによる検討を行い、その制御法を提案した。5.インドネシアの供給理念の異なる二つの災害復旧住宅を取り上げその評価を行った。一つはバリ島で地域の伝統的な建設組織・住様式を用いて建設された事例であり、もう一方は、フローレス島で画一的な住宅を大規模な建設組織を用いて建設された事例である。前者は、建設後約20年経過した現在でも使用されているのに対し、校舎は建設後約6ヶ月で既に空き家が目立った。短期間で大量に住宅を供給せねばならない場合でも、各地域の住特性を考慮にいれて住宅は建設されるべきである。

溶岩の性質が異なるにもかかわらず、メラピ火山の前駆現象は桜島及び雲仙普賢岳と類似している。メラピ火山の直下の1.5km2kmと4km以深では地震が発生しない。同様の特徴が桜島においても認められる。桜島では、2km付近にカルデラの基盤の境界が存在し小規模なマグマ・ポケットが形成し、4km以深にマグマ溜まりが存在することが推定されている。メラピ火山の場合には、1.5km付近にメラピの旧い山体と新しい噴出物の境界があり、そこにマグマ・ポケットが形成されていると考えられる。密度の異なる地層の境界付近で地震活動が低いという両火山の共通点は、島弧火山の構造とマグマ供給システムの解明に新たな知見を与える。2.ジャワ島のメラピ火山ブブン川において、土石流と河川流の観測および地形変動の調査を行った結果、規模の大きな火砕流発生から10年近くを経過して、メラピ火山では土石流は比較的規模の大きな降雨によってのみ起こり、その度に渓流の下流では土砂濃度がやや低めの土石流が堆積し、河床の上昇が進むようになっていることと、土石流や規模の大きな出水は土砂を大量に輸送するのに加え、攻撃斜面に局所的な侵食を頻繁に引き起こし、側壁のトップリング崩壊など活発な土砂生産の主要な原因となっていることなどを明らかにした。これらの成果、ならびに基礎研究の成果に基づいて火山性土石流の数値シミュレーションモデルを構築し、降雨に伴う土石流の発生・流動・堆積範囲を予測した。これによれば、各支川の河床勾配が2゚4゚になる領域までは土石流として流出し、これは実態にほぼ一致する。3.ウリンギーダム(2860km^2)上流域を対象として長、短期の降雨流出モデルを構築し、過去数年間に発生した洪水と水収支を解析した。その結果改良すべき点は残されたものの、降雨流出モデルの妥当性が示された。ついで、47km161km区間の河床変動の実態解析を行い、1978年から1989年まで河床低下が進み、この間の低下量は約2千万m^3と推察された。一方、1990年のクル-火山噴火によって一転し、河床は上昇傾向を示していることが判明した。現在、支川からの土砂流入を考慮した河床変動モデルを構築するとともに、洪水に対する河道の弱点部の抽出法について検討している。4.バリ島サヌ-ル海岸における波浪・海浜流観測を1992年7月から1994年2月まで連続して行ってきた。19921993年の解析結果によれば、乾期(49月)には東よりの貿易風のために長周期(月平均有義波周期912sec)、高波高(月平均の有義波70100cm)であるが、雨期(10月3月)にはモンスーンにより西風が卓越し、波高は5070cm、周期は7.58secとなることがわかった。さらに、これらの成果を参考として、サヌ-ル、クタ及びヌサ・ドゥァ海岸における珊瑚礁背後に形成された砂浜の侵食に関する数値モデルによる検討を行い、その制御法を提案した。5.インドネシアの供給理念の異なる二つの災害復旧住宅を取り上げその評価を行った。一つはバリ島で地域の伝統的な建設組織・住様式を用いて建設された事例であり、もう一方は、フローレス島で画一的な住宅を大規模な建設組織を用いて建設された事例である。前者は、建設後約20年経過した現在でも使用されているのに対し、校舎は建設後約6ヶ月で既に空き家が目立った。短期間で大量に住宅を供給せねばならない場合でも、各地域の住特性を考慮にいれて住宅は建設されるべきである。