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橋本脳症における自己抗体の新規測定法の開発と多様性の解明

“橋本脳症"は,慢性甲状腺炎に伴う自己免疫性疾患であり,免疫治療が奏効する.申請者らは患者血清中の分子診断マーカーとして抗N末端αエノラーゼ(NAE)抗体を開発している.本研究では,生物発光を用いた免疫沈降法(LIPS法)による新規の自己抗体測定法を開発した.まず,NAE抗原とルシフェラーゼのキメラ組換え蛋白を調整した.次に,抗NAE抗体の陽性・陰性が既知の血清を用いて,生物発光を用いた免疫沈降法(luciferase immunoprecipitation systems;LIPS法)を行い,従来法(電気泳動)と比較した結果,同様の傾向が見出された.慢性甲状腺炎(橋本病)に伴う自己免疫性疾患である“橋本脳症"は免疫治療によって治癒可能な疾患である.申請者らは本症の分子診断マーカーとして患者血清中の自己抗体(抗NAE抗体)を同定している.本研究では,1生物発光を用いた免疫沈降法(LIPS法)による新規の定量的・迅速な自己抗体(抗NAE抗体)の測定法の開発,2橋本脳症の発症・臨床病型・治療効果等の臨床要素を規定する自己抗体の多様性の解明のための,抗原部位(エピトープ)や新規自己抗体の検索,の2点を行う.これによって,橋本脳症の発症予知や早期診断・治療に結びつけることができる自己抗体測定システムを構築する.平成27年度中は,NAE抗原とルシフェラーゼのキメラ蛋白を発現する融合遺伝子を哺乳類発現ベクターに挿入・構築し,生物発光が得られることをルミノメーターを用いて確認できた.一方,平成27年度に全国より橋本脳症が疑われ,抗NAE抗体測定の依頼があった患者血清が300検体以上に達した.これらを元に,抗NAE抗体が既知の血清を用いて,電気泳動を用いる従来の方法と生物発光を用いるLIPS報の間での相関を検定していく.LIPS法による解析に必要なNAEとルシフェラーゼ融合蛋白を発現できる遺伝子の構築は完了し,免疫沈澱の条件設定の段階に達した.また,電気泳動を用いる従来法によって自己抗体(抗NAE抗体)が存在する血清も多数を得ることができた.慢性甲状腺炎(橋本病)に伴う自己免疫性疾患である“橋本脳症"は免疫治療によって治癒可能な疾患である.申請者らは本症の分子診断マーカーとして患者血清中の自己抗体(抗NAE抗体)を同定している.本研究では,1生物発光を用いた免疫沈降法(LIPS法)による新規の定量的・迅速な自己抗体(抗NAE抗体)の測定法の開発,2橋本脳症の発症・臨床病型・治療効果等の臨床要素を規定する自己抗体の多様性の解明のための抗原部位(エピトープ)や新規自己抗体の検索,の2点を行う.これによって,橋本脳症の発症予知や早期診断・治療に結びつけることができる自己抗体測定システムを構築する.前年度は,NAE抗原とルシフェラーゼのキメラ蛋白を発現する融合遺伝子を哺乳類発現ベクターに挿入・構築し,生物発光が得られることを確認した.本年度(平成28年度)は、電気泳動を用いる従来の方法から抗NAE抗体の陽性・陰性が判明している血清を用いて,新規の生物発光を用いた免疫沈降法(LIPS法)を行った結果,従来法と同様の傾向が確認された.平成27年度以降に全国より橋本脳症が疑われ,抗NAE抗体測定の依頼があった患者血清が毎年300検体以上にのぼる.これらの豊富な検体を元に,抗NAE抗体の存在が既知である血清を用いて,電気泳動を用いる従来の方法と生物発光を用いるLIPS報の間での相関,特性,感度等を検証する.LIPS法による解析に必要なNAEとルシフェラーゼ融合蛋白を発現できる遺伝子の構築,免疫沈澱の条件設定を行った.また,電気泳動を用いる従来法によって自己抗体(抗NAE抗体)の存在する血清も必要量を得ることができた.慢性甲状腺炎(橋本病)に伴う自己免疫性疾患である“橋本脳症"は免疫治療によって治癒可能な精神神経疾患である.申請者らは本症の分子診断マーカーとして患者血清中の自己抗体(抗N末端αエノラーゼ抗体;抗NAE抗体)を同定している.本研究では,生物発光を用いた免疫沈降法(LIPS法)による新規の定量的・迅速な自己抗体(抗NAE抗体)の測定法の開発,橋本脳症の発症・臨床病型・治療効果等の臨床要素を規定する自己抗体の多様性の解明のための抗原部位(エピトープ)や新規自己抗体の検索を行う.これによって,橋本脳症の発症予知や早期診断・治療に結びつけることができる自己抗体測定システムを構築する.平成27年度以降の本研究開始後に全国より橋本脳症が疑われ,抗NAE抗体測定の依頼があった患者血清は順調に集積され、総数3500検体(毎年350検体)に上る.平成29年度も全国から400件以上の解析の依頼があり,研究遂行に必要な充分な検体は確保できている.これらの中から,抗NAE抗体の存在が既知の血清を用いて,電気泳動を用いる従来の方法と生物発光を用いるLIPS報の間での相関を検定する.これまでに,NAE抗原とルシフェラーゼのキメラ蛋白を発現する融合cDNAを哺乳類発現プラスミドベクターに挿入・構築している.このプラスミドを哺乳類培養細胞HEK293において発現,カラム精製し,組み換え蛋白を得ている.この組み換え蛋白は,橋本脳症患者血清と免疫学的に反応することをすでに検証した.また,ルシフェラーゼによる生物発光も得られることも確認した.

そこで,電気泳動を用いる従来の方法から抗NAE抗体の陽性・陰性が既知であることが判明している血清を用いて,生物発光を用いた免疫沈降法(LIPS法)を行った結果,従来法と同様の傾向が確認された.“橋本脳症"は,慢性甲状腺炎に伴う自己免疫性疾患であり,免疫治療が奏効する.申請者らは患者血清中の分子診断マーカーとして抗N末端αエノラーゼ(NAE)抗体を開発している.本研究では,生物発光を用いた免疫沈降法(LIPS法)による新規の自己抗体測定法を開発した.まず,NAE抗原とルシフェラーゼのキメラ組換え蛋白を調整した.次に,抗NAE抗体の陽性・陰性が既知の血清を用いて,生物発光を用いた免疫沈降法(luciferase immunoprecipitation systems;LIPS法)を行い,従来法(電気泳動)と比較した結果,同様の傾向が見出された.LIPS法に必要な融合蛋白を発現できる遺伝子を用いた免疫沈澱の条件設定によって抗NAE抗体の迅速測定法を開発する.LIPS法を用いた迅速測定によりNAEの抗原エピトープを絞り込む.(今後の推進方策)LIPS法に必要な融合蛋白を発現できる遺伝子を用いた免疫沈澱の条件設定によって抗NAE抗体の迅速測定法を開発する.(次年度の研究費の使用計画)LIPS法を用いた迅速測定によりNAEの抗原エピトープを絞り込むとともに抗体の多様性を検索する.神経内科学実験が順調に進み,物品費の使用が少なかったため.研究が順調に遂行し,物品費(消耗品)が予定額以下に収まったため.ただし,人件費として一部を使用した.物品費,人件費等で使用予定.平成29年度の研究遂行に必要な物品費(消耗品),旅費,人件費・謝金などに使用.
異なる感覚モダリティ・属性に共通した「時間」と「内容」の情報統合メカニズムの解明

本研究の目的は、「時間」と「内容」の情報を適切に統合してダイナミックな知覚世界を成立させている人間の脳の論理を、心理物理学的実験手法を用いて解明することである。我々は近年、感覚モダリティ間・属性間の特徴統合の時間周波数限界が2.5Hzときわめて低く、かつ感覚モダリティや属性の組み合わせに寄らず共通の値になることを発見した。本研究では、この感覚や属性の組み合わせによらない共通の時間限界が、「時間(いつ)」と「内容(何)」の情報を並列的に処理したのちに統合するという脳の戦略を反映したものではないかという仮説を、さまざまな課題を用いて検証した。申請者らは近年、感覚モダリティ間・属性間の特徴統合の時間周波数限界が2.5 Hzときわめて低く、かつ感覚モダリティや属性の組み合わせによらず共通の値になることを発見した。本研究では、この感覚や属性の組み合わせによらない共通の時間限界が、「時間(いつ)」と「内容(何)」の情報を並列的に処理したのちに統合するという脳の戦略を反映したものではないかという仮説を、「運動(ボタン押し)」という感覚・属性に共通した新たな指標を用いて検証するものである。平成25年度はこの問題について「感覚-運動間の時間-特徴統合課題」を行って検討した。従来の対応付け課題では、2つのモダリティもしくは属性の刺激系列が共に交替刺激であったため、刺激系列1と刺激系列2の「内容」と「内容」を「時間」を基軸として統合する必要があった。それゆえ、対応付け課題のみでは約2.5 Hzの時間限界をかっていしているのが「時間」と「内容」の統合過程なのか、それ以外の過程なのかを区別できなかった。本研究では運動(ボタン押し)を共通の指標として用いて検討することでこの問題を解決するものである。結果については現在分析中である。上記の他に、生理学研究所と共同で、「時間」と「内容」を統合する脳内部位の特定を目指してfMRIの実験を進めている。また、聴覚における属性間バインディングの研究も進めている。また、朝倉書店より出版された「福祉技術ハンドブック」において、異種感覚統合について執筆を行った。申請者らは近年、感覚モダリティ間・属性間の特徴統合の時間周波数限界が2.5Hzと極めて低く、かつ感覚モダリティや属性の組み合わせによらず共通の値になることを発見した。本研究は、この感覚や属性の組み合わせによらない共通の時間限界が、「時間(いつ)」と「内容(何)」の情報を並列的に処理したのちに統合するという脳の戦略を反映したものではないかという仮説を、感覚間、属性間だけでなく、感覚運動間の対応付けの問題にも拡張して検討するものである。平成26年度は、まず聴覚内の異なるチャンネル間の情報の対応付けの問題について、それぞれの交替刺激内の周波数距離を一定(1/3 oct)にしたままで、2つの交替刺激の周波数距離を1/12,7/12, 13/12 octというようにシステマティックに離して、その二つの交替刺激の対応付けの時間周波数限界を測定する実験を行った。その結果、2つの交替刺激の周波数距離が離れると、対応付けの時間限界が低くなることが示された。この結果を含む論文が、Perception誌に掲載された。また、感覚運動間の対応付けの問題については、視覚遅延フィードバックによる妨害効果について分析を進め、ヒューマンインターフェイスシンポジウムで発表を行った。平成27年度は前年度にひきつづき、この問題について「感覚-運動間の時間-特徴統合課題」を行って検討した。具体的には色、輝度、方位(視覚)および音高(聴覚)の交替刺激の変化する瞬間のタイミングでボタンを押すという課題を行って、交替刺激の周期が高くなるにしたがって、ボタン押しのタイミングがどのように変化するかを調べた。結果については現在分析の途中であるが、感覚モダリティや属性によって共通の部分と、感覚モダリティや属性に固有の部分との両方がみられており、興味深い結果が得られている。上記の他に、聴覚内の属性間比較についての論文が、Perception誌に掲載された他、Young Perceptionists' Seminarで招待講演を行った。一部の実験装置の動作不良により、その対処に時間を費やした。また実験室全体だけでなく、実験室内の個別ブース内にも火災報知機を設置することになり、そのための調査や工事のため、一部の実験の予定が遅れた。

本研究の目的は、「時間」と「内容」の情報を適切に統合してダイナミックな知覚世界を成立させている人間の脳の論理を、心理物理学的、実験心理学的手法を用いて解明することである。我々は近年、異なる感覚モダリティ間・異なる感覚属性間の特徴統合の時間周波数限界が2.5Hzと極めて低く、かつ感覚モダリティや属性の組み合わせに共通の値になることを発見した。本研究では、この感覚や属性の組み合わせによらない共通の時間限界が、「時間(いつ)」と「内容(なに)」の情報を並列的に処理したのちに統合するという脳の戦略を反映したものではないかという仮説を、「運動(ボタン押し)」という感覚・属性に共通した新たな指標を用いて検証した。今年度は昨年度に引き続き、この問題について「感覚-運動間の時間-特徴統合課題」を行って検討した。具体的には色、輝度、方位(視覚)および音高(聴覚)の交替刺激の変化するタイミングでボタンを押すという課題を行って、交替刺激の周期が高くなるにしたがって、ボタン押しのタイミングがどのように変化するかを調べた。その結果、感覚モダリティや属性によって共通の部分と、感覚モダリティや属性に固有の部分があることを見いだした。またボタン押しのタイミングのずれが、絶対的な時間だけでなく相対的な時間にも依存する可能性を見出した。これらの結果については現在引き続き詳細な分析を進めている。その他、「視覚と聴覚における感覚フィードバック研究-時間遅延と質感変容-」というタイトルで、日本バーチャルリアリティ学会のオーガナイズドセッション「VR技術に資する多感覚統合の認知科学研究」で依頼公演を行うなどした。本研究の目的は、「時間」と「内容」の情報を適切に統合してダイナミックな知覚世界を成立させている人間の脳の論理を、心理物理学的実験手法を用いて解明することである。我々は近年、感覚モダリティ間・属性間の特徴統合の時間周波数限界が2.5Hzときわめて低く、かつ感覚モダリティや属性の組み合わせに寄らず共通の値になることを発見した。本研究では、この感覚や属性の組み合わせによらない共通の時間限界が、「時間(いつ)」と「内容(何)」の情報を並列的に処理したのちに統合するという脳の戦略を反映したものではないかという仮説を、さまざまな課題を用いて検証した。成果の一部が国際誌に論文が掲載され、また国内シンポジウムでも発表を行うなど、おおむね順調に進展している。引き続き実験を進め、順次解析を行い、対外発表をしていく予定である。心理学これまで得られた成果について順次国際誌に投稿していくとともに、新規に実験を行っていく。実験および論文の執筆に時間がかかっているが、fMRI実験や聴覚における属性間バインディング実験など、当初の予定になかった実験が進んでおり、全体としてはおおむね順調に進展していると考える。一部の実験装置の動作不良により、その対処に時間を費やした。また実験室全体だけでなく、実験室の中にあるブース内にも火災報知器を設置することになり、そのための調査や工事が入ったことも合わせて、一部の実験の予定が遅れた。当初計画していた実験を本格的に実施する前に、聴覚の異属性間対応実験や論文執筆などを行った結果、当初予定していた実験が計画通りに進まなかった。引き続き実験を進めて、順次解析を行い、対外発表していく予定であり、実験準備、被験者謝金、英文校閲費、論文投稿料などに使用する予定である。
非アルコール性脂肪性肝炎におけるキマーゼの役割

メチオニン・コリン欠損(MCD)食誘発性のハムスターNASHモデルを作製、キマーゼ阻害薬の効果を検討。12週MCD食で、血漿ASTとALT上昇、肝内脂肪滴や線維化、酸化ストレス・線維化マーカー、トリグリセリド関連因子の上昇を認めNASHを確認。更に12週MCD食を続け、偽薬・キマーゼ阻害薬を投与、後者の効果を検討。24週モデルの偽薬群は12週のMCD群と比し、ASTやALTは増加、脂肪滴や線維化の面積が増加し、より進行したNASHとなった。阻害薬群は、脂肪滴や線維化、AST等を有意に減少させ、阻害薬投与前の12週のMCD群と比しても正常まで改善し、NASHの治療薬として臨床応用が期待される。「研究の目的」は、キマーゼと非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)の脂肪肝および肝線維化との関連性を明らかにし、キマーゼ阻害薬のNASHの進行予防効果または治療効果を検討する事であった。24年度迄にメチオニン-コリン欠乏(MCD)食負荷NASHモデルをハムスターで作製、MCD食負荷後経時的に1血中AST・ALT値の増加、2肝の脂肪滴の増加、3肝の線維化面積の増加、4肝のMDA値、コラーゲンI・III、アンジオテンシンII(AII)の増加、5肝のキマーゼ活性の増加を確認、キマーゼとNASHの病態進行との関連性を示した。24年度は、経時的に肝のキマーゼ活性とNASH病態の進行が相関する事を踏まえ、キマーゼ阻害薬によるNASHの進行予防又は治療効果を解析。MCD食を12週負荷しNASHモデルを作製。その時点で一部の動物を解析。残りのNASHモデルにはキマーゼ阻害薬またはプラセボを投与、さらにMCD食負荷を12週継続し、NASHの病態進行に対するキマーゼ阻害薬の影響を解析。MCD食負荷後12週の時点で、1血中のAST・ALT値、2肝の脂肪滴面積、3線維化面積、4肝のMDA値、コラーゲンI・III、AII、5肝のキマーゼ活性、の全項目が増加していた事より、NASHモデルの再現性が確認された。MCD食負荷後24週(薬物投与後12週)の時点で、プラセボ群では、12週の時点に比して、上記1から5の項目全てで更に増加したが、阻害薬投与群では、1から5の全ての項目が、プラセボ群に比して有意に減少した。また、阻害薬群は、投薬前のMCD食負荷後12週の時点における1から5の全ての項目を有意に減少させていた事より、阻害薬によるNASHの治療効果が示唆された。本成果は、第63回米国肝臓学会議(平成24年11月、米、ボストン)にて発表、又Hepatology Researchに受理され印刷中である。「研究の目的」は、キマーゼと非アルコール性脂肪性肝炎(nonalcoholic steatohepatitis : NASH)の脂肪肝および肝線維化との関連性を明らかにし、キマーゼ阻害薬のNASHの進行予防効果または治療効果を検討することであった。メチオニン-コリン欠乏(MCD)食負荷NASHモデルをハムスターにて作製し、MCD食負荷後経時的に1血中のAST値とALT値の増加、2肝臓の脂肪滴の増加、3肝臓の線維化面積の増加、4肝臓のマロンジアルデヒド(MDA)値、コラーゲンI、コラーゲンIII、アンジオテンシンII(AII)の増加、5肝臓のキマーゼ活性の増加を確認し、キマーゼとNASHの病態進行との関連性を示した。さらに、経時的に肝臓のキマーゼ活性とNASH病態の進行が相関することを踏まえ、キマーゼ阻害薬によるNASHの進行予防または治療効果を解析した。具体的には、MCD食を12週間負荷してNASHモデルを作製、その時点で一部の動物を解析した。残りのNASHモデルにはキマーゼ阻害薬またはプラセボを投与し、さらにMCD食を12週間継続し、NASHの病態進行に対するキマーゼ阻害薬の影響を解析した。MCD食負荷後12週の時点で、1血中のAST、ALT値、2肝臓の脂肪滴面積、3肝臓の線維化面積、4肝臓のMDA値、コラーゲンI、III、AII、5肝臓のキマーゼ活性、の全ての項目が増加しておりNASHモデルが再現性良く形成される事が確認された。MCD食負荷後24週(薬物投与後12週)の時点で、プラセボ群では、12週の時点に比して、上記1から5の項目全てで更に増加したが、キマーゼ阻害薬投与群では全ての項目が、プラセボ投与群に比して有意に減少した。また、キマーゼ阻害薬群は、投薬前のMCD食後12週の時点における全ての項目を有意に減少させていたことより、キマーゼ阻害薬によるNASHの治療効果が強く示唆された。本研究成果は、第63回米国肝臓学会議(平成24年11月、米国、ボストン)にて発表し、また、Hepatology Researchに掲載された。

24週モデルの偽薬群は12週のMCD群と比し、ASTやALTは増加、脂肪滴や線維化の面積が増加し、より進行したNASHとなった。阻害薬群は、脂肪滴や線維化、AST等を有意に減少させ、阻害薬投与前の12週のMCD群と比しても正常まで改善し、NASHの治療薬として臨床応用が期待される。「研究の目的」は、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)と脂肪肝及び肝線維化へ至る経緯におけるキマーゼとの関連性をNASHモデルにて解析しキマーゼ阻害薬の脂肪肝及び線維化に対する予防・治療効果を検討する事であった。「23年度の実施計画」は、メチオニンコリン欠乏食(MCD)誘発性NASHモデルをハムスターで作製し、経時的に血液及び肝臓組織の脂肪化ならびに線維化とキマーゼとの関連性を明らかにする事であった。「23年度の実績」は、ハムスターにMCD食を負荷し、負荷前(正常)、負荷後12週及び24週において、肝機能関連因子、摘出肝の脂肪肝ならびに線維化の程度を組織学的、生化学的に解析した。MCD食負荷後12週の時点で、正常群に比し、(1)血中AST・ALT値が有意に増加。(2)普通食で認められなかった肝脂肪滴が、MCD食負荷群で検出。負荷群において、(3)シリウスレッド染色による肝の線維化面積、(4)肝のキマーゼ活性、(5)肝組織中マロンジアルデヒド(MDA)値、(6)コラーゲンI、III、α-SMAの遺伝子発現、が有意に増加した。次に、(7)MCD食負荷後24週の時点で、正常群に比し血中AST・ALT値が増加し、その値は12週より増加。負荷後24週の(8)肝脂肪滴、(9)肝の線維化面積、(10)キマーゼ活性、(11)MDA値、(12)コラーゲンI、III、α-SMAの遺伝子発現、が12週よりも増加した。以上、MCD食を12週負荷する事で、NASHモデルが確立される事が明らかとなった。12週においては、肝臓のキマーゼ活性も有意に増加していた事より、NASH発症にキマーゼ活性の上昇が関与する可能性が示唆された。さらに、12週で認められたNASHの病態が、負荷を24週間行う事で更に進行する事が確認でき、24週の時点においてもキマーゼ活性は上昇した状態であった事より、キマーゼは、NASHの病態進行にも関与する可能性が示唆された。「23、24年度の実施計画」は、メチオニン-コリン欠乏食(MCD)誘発性NASHモデルをハムスターで作製し、経時的に血液および肝臓組織の脂肪沈着ならびに線維化の変化とキマーゼとの関連性を明らかにすること(23年度)、MCD食負荷NASHモデルに対するキマーゼ阻害薬の影響を解析すること(24年度)であった。概要に記載したとおり、MCD食負荷12週の時点で、血中の肝機能マーカーであるASTとALTが共に上昇し、肝臓組織中の脂肪滴および肝臓線維化が確認できた。また、肝臓組織中の線維化の指標であるコラーゲンI、コラーゲンIIIが増加し、肝臓の酸化ストレスの指標であるMDA値も有意に増加した。さらにMCD食負荷後24週まで解析したが、上記項目がMCD食負荷後12週の時点よりも有意に増加し、この間、キマーゼ活性およびアンジオテンシン(A)IIも増加した。これらの結果より、キマーゼとNASHの病態進行との関連性が示唆された(23年度)。MCD食負荷後12週よりキマーゼ阻害薬を投与することにより、血中のAST、ALT、肝臓組織中の脂肪滴面積と線維化面積、線維化マーカー、酸化ストレスマーカーが全て減少し、肝臓組織中のAIIのプラセボ群に対する減少も確認された。これらのことより、キマーゼ阻害薬によるNASHの治療効果が示された(24年度)。
口腔粘膜上皮細胞に発現するサイトカインの細胞病理学的解析

本研究では、ヒト歯周疾患罹患歯肉上皮におけるIL-1αおよびIL-1βの局在を明らかにすると同時に、ヒト歯肉初代培養細胞を用いて、各個体における歯肉上皮でのIL-1αおよびIL-1β発現の相違が歯周疾患の発症や進展、歯周疾患の病型の相違に影響を与える可能性について検討した。ACAS570レーザーサイトメーターを用いた6歳から21歳の若年者10例の非炎症性歯肉から得られた培養上皮細胞の解析では、IL-1αの発現は10例全てに観察され、その発現細胞は1.34%から6.99%であった。10例全てにLPS刺激後のIL-1α発現細胞率の増加が観察され、LPS無刺激群のIL-1α発現細胞率と比較して1.34倍から3.44倍の増加がみられた。また6歳男性の培養歯肉上皮細胞ではLPS刺激によって23.31%と,他の9例と比較してIL-1αの発現細胞率の著しい増加がみられた。一方IL-1βは、10例全ての培養上皮細胞に発現し、その発現細胞率は1.47%から14.9%であった。LPS刺激によって10例中5例に1.43倍から2.8倍のIL-1βの発現細胞率の増加がみられた。しかし、IL-1α発現細胞率の著しい増加を認めた6歳男性を含めた他の5例の培養上皮細胞にIL-1β発現細胞率の増加はほとんど認められなかった。以上の結果から、歯肉上皮細胞にIL-1αおよびIL-1βの発現が認めらること、同時に、その発現細胞率に個体差があり、LPS刺激によるIL-1α、IL-1βの発現細胞率の増加にも個体差が認められることから、従来機械的バリヤ-と考えられてきた歯肉上皮が免疫学的機能を有し、この免疫学的機能の個体差が歯周疾患の発症と進展あるいは発症した歯周疾患の病型の相違に影響を与えることが示唆された。平成5年度の研究では、ヒト歯肉初代培養細胞を用い、上皮細胞、線維芽細胞に発現するIL-1alphaおよびbetaの免疫組織化学的検索を行った。さらにヒトから採取した歯肉組織から0.4%Dispaseで上皮細胞のみを分離後、上皮細胞の初代培養細胞を用いてLPS(Salmonalla typhimuriumより摘出)刺激前および刺激後のIL-1alphaおよびbetaの発現量をACAS570レーザー・サイトメーター(MERIDIAN社製、組織・付着細胞機能顕微蛍光自動解析システム)で解析した。現在まで検索した18例のヒト歯肉初代培養細胞では、上皮細胞、線維芽細胞ともにその一部にIL-1alphaおよびbetaの発現が観察され、その発現細胞数は上皮細胞、線維芽細胞ともに個体差が認められた。蛍光抗体間接法でIL-1alphaの局在は核内および核辺縁の細胞質内にdetectされた一方、IL-1betaは核周囲を中心とした細胞質内に顆粒状の形態でdetectされた。LPS刺激によって上皮細胞・線維芽細胞ともにIL-1beta発現細胞数の増加が観察された。さらに1才から21才までの10例のヒト歯肉初代培養上皮細胞の解析では、LPS刺激後全ての例でIL-1alphaの発現細胞数の増加が認められた。一方IL-1betaの発現細胞数の増加は極めて軽度であった。10例中1例(6才、男性)にLPS刺激によってIL-

1alphaの著しい増加が認められた。以上の結果から、ヒト歯肉上皮細胞および線維芽細胞にIL-1alphaおよびbetaの発現が明らかに認められることがsingle cell levelで形態的に証明され、従来から歯周疾患患者等の病的因子のbarrierとして考えられてきた歯肉上皮がIL-1alphaおよびbetaの発現等免疫学的活性を有する細胞であり、その発現に個体差があることが明らかとなり、歯周疾患等の発症と進展やその病型の相異の原因が宿主側の細胞の反応の相異にあることが示唆された。本研究では、ヒト歯周疾患罹患歯肉上皮におけるIL-1αおよびIL-1βの局在を明らかにすると同時に、ヒト歯肉初代培養細胞を用いて、各個体における歯肉上皮でのIL-1αおよびIL-1β発現の相違が歯周疾患の発症や進展、歯周疾患の病型の相違に影響を与える可能性について検討した。ACAS570レーザーサイトメーターを用いた6歳から21歳の若年者10例の非炎症性歯肉から得られた培養上皮細胞の解析では、IL-1αの発現は10例全てに観察され、その発現細胞は1.34%から6.99%であった。10例全てにLPS刺激後のIL-1α発現細胞率の増加が観察され、LPS無刺激群のIL-1α発現細胞率と比較して1.34倍から3.44倍の増加がみられた。また6歳男性の培養歯肉上皮細胞ではLPS刺激によって23.31%と、他の9例と比較してIL-1αの発現細胞率の著しい増加がみられた。一方IL-1βは、10例全ての培養上皮細胞に発現し、その発現細胞率は1.47%から14.9%であった。LPS刺激によって10例中5例に1.43倍から2.8倍のIL-1βの発現細胞率の増加がみられた。しかし、IL-1α発現細胞率の著しい増加を認めた6歳男性を含めた他の5例の培養上皮細胞にIL-1β発現細胞率の増加はほとんど認められなかった。以上の結果から、歯肉上皮細胞にIL-1αおよびIL-1βの発現から認めらること、同時に、その発現細胞率に個体差があり、LPS刺激によるIL-1α、IL-1βの発現細胞率の増加にも個体差が認められることから、従来機械的バリヤ-と考えられてきた歯肉上皮が免疫学的機能を有し、この免疫学的機能の個体差が歯周疾患の発症と進展あるいは発症した歯周疾患の病型の相違に影響を与えることが示唆された。
フォトニックインターネット上に実現するサイバープラットフォーム技術の研究

本研究では次世代インターネットにおいて重要となる主要技術の現状と将来展望について調査した。本調査のために、外国を含む視察の実施、検討会の開催、国際会議への参加などを行なった。(1)フォトニックネットワーク近年のWDM(光波長多重)技術の進歩をベースとしてWDMネットワーク上でインターネットのIPパケットを転送する場合の問題について調査した。WDMを用いるとインターネットのレイヤ構造が下層から、ファイバー/WDM/SONET(SDH)/ATM/IPという冗長な構成となり、制御が重複して複雑高価なネットワークになる可能性があり、IP over WDMというWDMの上に直接IPをマッピングするシンプルな構成のネットワークが考えられる。しかしながら、本構成ではルータとWDMシステムとのインターフェースをどのように規定するか、ネットワーク障害の検出、切り替えをどのように行なうか、など今後研究すべき課題が明らかになった。本件に関して技術的議論を行なう研究会を電子情報通信学会において設立することとなった。(2)アクティブネットワーク現行のインターネットではIPパケットの転送のみを司り、それ以上の機能はエンド・エンド間に任せている。しかし、次世代のネットワークでは、その帯域、品質、無線/有線、などが異なるネットワークで構成されるヘテロジニアスネットワーク環境において、ユーザの要求するサービスを最適な条件で提供できる知的で動的なネットワークが必要となる。このようなネットワークを構築する手法としてアクティブネットワークについて調査した。アクティブネットワークはサーバやクライアントからのパケットに記述されたプログラムをルータがダウンロードし、それにしたがって機能する。本手法における機能の記述・転送プロトコル、その指令に基づいて動作するアーキテクチャ、など解決すべき技術課題を明らかにした。
学習者の多様性に対応する「国際バカロレア（IB）教授モデル」の解明

本研究では、異なる背景・ニーズをもつ子供が共に学ぶインターナショナルスクールで開発された「国際バカロレア(IB)」に注目し、そこで展開される生徒の多様性や差異を強みとする教育手法の可能性を探ることを目的とする。これを「IB教授モデル」として抽出し、その特質や構造を解明することで画一的と指摘される日本の教育への適応可能性について検討を行う。この目的を達成するため、以下2つの課題を設定する。第一に、IB校の授業の進め方、教員の計画を調査し「IB教授法」事例集の作成をおこなうこと。第二に、事例集を「指導の分化」概念を中心に分析し「IB教授モデル」の特質を解明することである。
注視点駆動型の映像とのインタラクションによる没入感の向上

本研究では,小型モニタにおいて画像のリアリティを向上させることを目的として.コンピュータとアイマークレコーダを用いたシステムを開発した.このシステムは観察者の注視点位置にあわせた画像を提示することができた.一方で,見えの消失点位置に関する実験を行い,見えの消失点位置を表すモデルを提案した.また,開発したシステムで提示する画像の生成ルールに関する研究を行った.その結果,見えの大きさ感と見えの消失点位置を再現することが,画像のリアリティの向上につながることがわかった.本研究では,小型モニタにおいて画像のリアリティを向上させることを目的として.コンピュータとアイマークレコーダを用いたシステムを開発した.このシステムは観察者の注視点位置にあわせた画像を提示することができた.一方で,見えの消失点位置に関する実験を行い,見えの消失点位置を表すモデルを提案した.また,開発したシステムで提示する画像の生成ルールに関する研究を行った.その結果,見えの大きさ感と見えの消失点位置を再現することが,画像のリアリティの向上につながることがわかった.本研究の目的は,2次元ディスプレイにおける「高い臨場感」「正確な空間情報(大きさ感・形状・距離感)提示」を実現する実写映像の注視点駆動型投影法の開発である.本研究で開発したい技術は以下の2つである.1.自由視点映像データからリアリティを向上させた画像を生成する技術の開発2.注視点に依存した主観的消失点を実現するリアルタイム画像生成システムの開発平成24年度は1番目の技術に関して,1-1)実画像に対して拡大率関数を適用したリアリティを向上させる画像生成技術1-2)1-1の技術の評価をおこなった.その結果,リアリティを向上させた画像を生成する際に,これまで拡大率関数の適用に必要であった描画対象物体のモデルデータが不要になった.これにより,コンピュータグラフィックスではなく,実写画像に対しても「高い臨場感」「正確な空間情報提示」の可能性を示すことができた.2番目の技術に関しては,2-1)アイマークレコーダを入力デバイスとして活用するためのプログラム開発2-2)視点位置に合わせた投影法の検討(1点透視図法)2-3)視点位置に合わせた画像の提示方法の検討をおこなった.その結果,注視点に依存した主観的消失点を実現するリアルタイム画像生成システムの雛形を作ることができた.またこれにより,注視点に依存した主観的消失点を提示することによる観察者への心理的影響を実験することができるようになった.本研究は,1)主観的な空間知覚の再現,2)注視点移動に伴う観察者と画像との無意識的なインタラクション,の2つに着目し,コンテンツに依存しない形での無意識的な観察者と画像のインタラクション形成による質的な没入感の向上を図る画像提示技術の提案をすることを目的とした.平成25年度は,1)注視点移動に伴う消失点の移動モデルを二点透視図,三点透視図へと拡張,2)注視点駆動型の「見たまんま写るんです」画像における主観的消失点を実現するリアルタイム画像生成システムの開発,3)生成画像の評価,以上の3テーマを実施することを計画した.テーマ1では,二点透視図の対象となる風景を対象に,見えの消失点に関する心理実験をおこなった.その結果,見えの消失点が物理的な消失点とは異なることが明らかになるとともに,特定の風景であれば,そのずれに法則性があることがわかった.テーマ2では,アイマークレコーダーとパーソナルコンピュータを組み合わせて,リアルタイムに注視点に応じた画像を提示するシステムを開発した.また,注視点に応じて変化する主観的な消失点を再現する画像提示方法を4種類開発した.テーマ3では,テーマ2で開発したシステムを用いて,一点透視図の対象となる風景を対象にして,注視点駆動型の画像提示装置が観察者に与える影響について実験をおこなった.その結果,開発システムを用いて主観的な注視点を再現することが,風景の観察において,リアリティなどの向上をもたらすことがわかった.本年度に得られた知見をさらに拡張することにより,質的により没入感が向上する画像提示技術が開発できる可能性が示された.平成26年度は,まず注視点移動に伴う消失点移動モデルを2点・3点透視図へと拡張する研究をすることを計画した.そこで,これまでの屋内廊下ではなく,屋外を対象として,見えの消失点位置を明らかにする実験をおこなった.屋内廊下と同様な1点透視図に近い屋外風景において実験を行った場合,その見えの消失点位置の変化は,視界の広い屋外であっても基本的に屋内での傾向がそのまま適用可能であることがわかった.また,観察者から距離の遠い位置にある建物の見えの消失点は透視投影の消失点位置に近くなり,また,奥行き方向に長い建物の見えの消失点もまた透視投影の消失点位置に近くなることも屋内での実験と同様であった.一方で,観察者よりも高い位置にある平行線の見えの消失点ほど,高い位置に位置することが新たにわかった.さらに,2点・3点透視図に近い屋外風景において実験をおこなっても同様の結果となった.これらの結果から,屋内の1点透視図に近い風景だけではなく,一般的な風景においても適用可能な見えの消失点移動モデルを考案した.次に,見えの消失点移動モデルに従って消失点位置を加工した写真を作成し,実空間とその写真のリアリティに関する印象を比較する実験を行った.その結果,見えの消失点を再現した画像において,加工前の写真よりもリアリティが向上することがわかったが,一方で,見えの消失点を再現したにも関わらずリアリティが逆に低下することもあることがわかった.

そこで,消失点位置だけでなく,建物の大きさもパラメータとして同様の実験を行った結果,写真のリアリティ知覚において対象物体の大きさ感が大きな要因であることがわかった.また,大きさ感を適切にした上で,さらに見えの消失点位置を再現することが,画面全体の臨場感の向上に寄与を及ぼしていることが明らかになった.26年度が最終年度であるため、記入しない。視覚工学26年度が最終年度であるため、記入しない。申請時の計画では,初年度より自由視点映像データ用いて上述の2つの技術を開発する予定であったが,初年度における研究内容の難易度が高すぎると判断したため,平成24年度は自由視点映像データから必要な情報を抽出した後の処理を開発することにした.その点において計画からはやや遅れていると言える.この自由視点映像データをデータソースとする技術開発は,平成25年度から実施することにした.平成25年度のテーマ1として「1)注視点移動に伴う消失点の移動モデルを二点透視図,三点透視図へと拡張」を計画していたが,実際には,二点透視図に関する実験を行うに留まった.また,二点透視図に関する実験も,数多くの風景に対して実験が行えていないため,現在提案している二点透視図における主観的消失点の移動モデルの適用範囲が限定されている.以上の点において,本研究計画は遅れている.26年度が最終年度であるため、記入しない。まずは,申請書において平成24年度におこなうことになっていた自由視点映像データの作成,ならびに必要な情報の抽出処理をおこなう.そしてこの自由視点映像データを対象に上述の1番目の技術を適用する.次に,これまで一点透視図法として描かれる風景のみを対象に研究・開発してきたため,対象風景を二点透視図法や三点〓視図法で描かれる風景に拡張する.そのうえで,上述の1番目と2番目の技術の融合を達成する.平成26年度は,二点透視図における主観的消失点の移動モデルを完成させるべく,二点透視図に関する実験を数多く行うことを計画している.そして,そのモデルを平成25年度に開発した注視点駆動型の画像提示装置に実装し,その効果を確認することを計画している.当初の計画では,三点透視図における主観的消失点の移動モデルの構築を予定していたが,これまでの2年間の経験により研究期間が十分ではないと判断し,三点透視図が必要な風景に関しては,本研究の射程範囲外とする.三点透視図法的な風景に関しては,二点透視図法的な風景に関する注視点駆動型画像提示装置の知見があれば,それを同様に拡張すれば実現可能であると予想される.26年度が最終年度であるため、記入しない。達成度が遅れている理由で述べたとおり,平成24年度においては研究の難易度を下げるため自由視点映像データをデータソースとして用いないことを決定した.それに伴い,そのデータを収集するための機材購入,プログラム開発謝金等を使用しなかったため未使用額が生じた.平成25年度では,この自由視点映像データを収録するための技術開発をおこなうためにこの未使用額を使用する計画である.平成25年度に計画していた3つのテーマのうち,1つのテーマの実験の回数が,予定よりも大幅に少なくなってしまった.
ｓｐ２ケイ素のボトムアップ技術によるヘキサシラベンゼンの合成

本研究では、sp2ケイ素のボトムアップ技術を開拓することによって、未だ合成が達成されていない夢化合物である「ヘキサシラベンゼン」を安定な化合物として合成・単離する。合成したヘキサシラベンゼンは、分子構造や電子状態について実験化学および理論化学によって調査し、結合電子に由来する特異な物性や芳香族性の有無、その反応性について探究することを目的とする。平成29年度は、強いルイス塩基である「Nーヘテロ環状カルベン(NHC)」の配位により安定化されたケイ素の二価化学種(シリレン)の誘導体について調査した。Eind基を有する「ジブロモジシレン」とNHCとの反応では、NHCの種類に応じてブロモシリレン・NHCモノ付加体とシリリウムイリデン・NHCビス付加体が選択的に生成した。別途合成法として、Eind基を有するジブロモヒドロシランのNHCによる脱臭化水素化反応により、ブロモシリレン・NHCモノ付加体とシリリウムイリデン・NHCビス付加体が生成した。さらに、モノクロロジヒドロシランとNHCにより脱塩化水素化することで、ヒドロシリレンNHC付加体が生成することを明らかにした。また、ジブロモジゲルメンとフェニルリチウムとの反応により、ジフェニルジゲルメンを合成・単離した。この化合物は固体状態では空気中で安定である。同様に1-ナフチル基や2-ナフチル基を有するジナフチルジゲルメンを合成し、その共役について明らかにした。これらのジゲルメン化合物は、溶液中でもGe=Ge二重結合を保持しているとともに、ジゲルメンと2つの芳香環が共役していることが紫外可視吸収スペクトルおよびDFT計算により明らかとなった。さらに、平成29年度は、sp2ゲルマニウムが2つ連結した「ジハロジゲルメン」がゲルマニウム四員環化合物「テトラゲルマシクロブタジエン」の合成前駆体として鍵化合物であることが明らかとなった。29年度が最終年度であるため、記入しない。平成28年度は、かさ高さを精密に調節した立体保護基として「xH2Mind基」を有機合成手法によって新たに開発した。xH2Mind基にケイ素試薬を作用させることで、xH2Mind基を有するトリクロロシランやトリヒドロシランを合成・単離した。続いて、合成したトリヒドロシランを脱水素化カップリング反応させることにより、ケイ素原子が2つ連結したジシランを合成した。ジシランは、「ヘキサシラベンゼン」の前駆体だと考えられる。また、ケイ素原子だけでなく、sp2ゲルマニウムの化学についても着手した。sp2ゲルマニウム化合物の最小単位である「ジアリールゲルミレン」に対してジクロロゲルミレン・ジオキサン錯体を作用させることで、sp2ゲルマニウムが2つ連結した「ジハロジゲルメン」へとsp2ゲルマニウムが拡張した合成法を見出した。さらに、このジハロジゲルメンの溶液中での挙動や反応性についても調査し、ゲルマニウムに対して、臭素とアルカリ金属が付加した「ゲルミレノイド」とゲルミレンとの平衡や化ゲルミレノイドの単離について調査した。かさ高さを精密に調節した、かさ高さが中程度のRind基である「xH2Mind基」を有機合成化学の手法に基づき合成・単離した。続いて、合成したxH2Mind基にケイ素原子を導入した。その後、ケイ素原子が連結したジシランを合成した。ジシランは、ヘキサシラベンゼンの前駆体である。また、sp2ゲルマニウム化合物の最小単位である「ゲルミレン」が、sp2ゲルマニウムが2つ連結した「ジゲルメン」へと拡張する合成法を見出した。

同様に1-ナフチル基や2-ナフチル基を有するジナフチルジゲルメンを合成し、その共役について明らかにした。これらのジゲルメン化合物は、溶液中でもGe=Ge二重結合を保持しているとともに、ジゲルメンと2つの芳香環が共役していることが紫外可視吸収スペクトルおよびDFT計算により明らかとなった。さらに、平成29年度は、sp2ゲルマニウムが2つ連結した「ジハロジゲルメン」がゲルマニウム四員環化合物「テトラゲルマシクロブタジエン」の合成前駆体として鍵化合物であることが明らかとなった。平成29年度は、ジシランと様々な還元剤を反応させることで、還元縮合反応によるヘキサシラベンゼンの合成、単離を目指す。また、sp2ゲルマニウムが連結したジハロジゲルメンの還元縮合反応について調査し、sp2ゲルマニウムのさらなる拡張についても検討する計画である。29年度が最終年度であるため、記入しない。
寝たきり老人をいかに防ぐか-骨密度,筋量,体脂肪量からみた適性身体活動指標の作成-

昨年度行なった中高齢者を対象にした測定結果「農村部在住で農作業従事者の皮下脂肪厚は都会在住者に比較して各部位ともに少ない傾向を示す一方で,筋厚については上肢では農村在住者が高い値を示すが,下肢では都会在住者の方が高い値を示す傾向が見られた」この事は生活環境が身体組成に密接な影響を与えていることを示唆している。そこで本年度は中高年齢者に対する運動の効果を確かめると共に至適な運動プログラムを作成することを目的に研究を行なった。日常生活を健康的に営むためには,歩行動作や立ち上がり動作等下肢筋群を用いる動作が最も重要になる。更に,日常生活で気軽に何時でも実施できるような運動様式が求められる。そこで,本研究では,スクワット(立ち上がりしゃがみ込み運動,SQ動作),シットアップ(腹筋動作,SU動作)及びプッシュアップ(腕立て伏臥腕屈伸,PU動作)のそれぞれの動作を一日に1020回,1週間に3日間の頻度で行なうような運動プログラムを実施した。被験者は健康な高齢者(6070歳)約30名であった。6ヵ月間の運動を行なった。骨密度はDXA法で,筋厚皮下脂肪厚分布は超音波断層法で,膝伸展筋力はサイベックスによりそれぞれ測定した結果,膝伸展筋力は約2060%増加する傾向が見られ,特に,速い速度での筋力の増大が顕著であった。また,筋力の増大と筋厚の増加との間には有意な相関関係が見られ,筋力の増加は筋肥大を伴うものであることが確認された。骨密度は平均約2%の増加が見られたが統計的に有意ではなかった。以上のことから,SQ,SU,PSのそれぞれの動作様式での運動により筋の形態及び機能ともに改善されることが確認された。本研究の目的は,加齢に伴う日常生活習慣の変化が身体を構成する組織の量的質的に及ぼす影響を明らかにする事である。本年度は,超音波法により身体各部の筋の筋線維角度及び筋束長を計測する方法を開発し,骨格筋のアーキテクチュアーを明らかにした。更に,超音波法と水中体重秤量法とを基に内蔵脂肪量を測定する方法を開発し,成人病の危険因子との関係を明らかにした。その結果は以下のようにまとめられた。(1)超音波断層法を用いて腓腹筋,前頚骨筋,外側広筋,上腕三頭筋の縦断画像をリアルタイムで撮影,コンピューターに記録し,筋線維角度及び筋束長を計測する方法を確立することが出来た。その,信頼性を明らかにするために,ヒト死体を用いて検討した結果,角度は1度以内,筋束長は1mm以内の精度で測定が可能であるとが明らかになった。各年齢群を対象に測定した結果,加齢とともに筋量が減少し,且つ,筋線維角度が低くなる傾向が見られた。特に,高齢で「寝たきり」のヒトの場合には大腿伸筋群の筋厚が少なく且つ筋線維角度が低い傾向を示すことが認められた。(2)内蔵脂肪を推定する方法として,水中体重秤量法で全身の脂肪量を測定し,超音波法で測定した皮下脂肪量との差から求めた結果,MRI法で直接測定した値と有意に高い相関係数が示され,この方法の妥当性が確かめられた。更に,40歳台の中高年齢者200名について総脂肪量と内蔵脂肪量を測定した結果,両者の間にはr=0.785の有意な相関関係が見られた。日常生活における身体活動量が身体組成に及ぼす影響を明らかにするとともに,高齢者に対して特別に処方した体力トレーニングが身体組成と機能にどのような影響を及ぼすかを明らかにする研究を行なった.

その結果,1)身体活動量を表わす指標として一日の歩数を計測し,超音波で測定した身体各部の皮下脂肪厚との関係を見た結果,約100名の中高年齢者について両者の間には0.6以上の統計的に有意な相関関係が見られ,一日の歩数の多い人ほど皮下脂肪厚が薄い傾向が見られた.この事は一般的に身体運動量が脂肪の蓄積に影響することを示すものと考えられた.2)60歳以上の高齢者について6カ月にわたり日常生活で行なうことが出来る身体トレーニング(腕立て伏せ,上体起こし,スクワット)を実施した結果,筋厚の増加傾向が見られた.以上のことから,定期的な身体運動は脂肪を減少させ,筋を肥大させる効果が高齢者においても見られることが明らかになった.昨年度行なった中高年齢者を対象にした測定結果「農村部在住で農作業従事者の皮下脂肪厚は都会在住者に比較して各部位ともに少ない傾向を示す一方で,筋厚については上肢では農村在住者が高い値を示すが,下肢では都会在住者の方が高い値を示す傾向が見られた」この事は生活環境が身体組成に密接な影響を与えていることを示唆している.そこで本年度は中高年齢者に対する運動の効果を確かめると共に至適な運動プログラムを作成することを目的に研究を行なった.日常生活を健康的に営むためには,歩行動作や立ち上がり動作等下肢筋群を用いる動作が最も重要になる.更に,日常生活で手軽に何時でも実施できるような運動様式が求められる.そこで,本研究では,スクワット(立ち上がりしゃがみ込み動作,SQ動作),シットアップ(腹筋動作,SU動作)及びプッシュアップ(腕立て伏臥腕屈伸,PU動作)のそれぞれの動作を一日に1020回,1週間に3日間の頻度で行なうような運動プログラムを実施した.被験者は健康な高齢者(6070歳)約30名であった.6カ月間の運動を行なった.骨密度はDXA法で,筋厚皮下脂肪厚分布は超音波断層法で,膝屈伸筋力はサイベックスによりそれぞれ測定した結果,屈伸展筋力は約2060%増加する傾向が見られ,特に,速い速度での筋力の増大が顕著であった.また,筋力の増大と筋厚の増加との間には有意な相関関係が見られ,筋力の増加は筋肥大を伴うものであることが確認された.骨密度は平均役2%の増加が見られたが統計的に有意ではなかった.以上のことから,SQ,SU,PSのそれぞれの動作様式での運動により筋の形態及び機能ともに改善されることが確認された.
震源パラメータ解析に基づく爆発的噴火の発生条件の推定

噴火に伴い発生する地震及び微動を調べ,爆発的噴火の発生する条件・環境を支配する物理パラメータを探った。火山物質の放出による反作用の力をモデル化したSingle Forceモデル(Nishimura and Hamaguchi, 1993)に基づき,爆発・非爆発的噴火時に山体に働いた力の大きさと力の継続時間を,時間領域あるいは周波数領域で観測波形と理論波形をフィッティング法し,測定した.その結果,爆発地震時に火山体に働く力の大きさは震源継続時間の自乗に比例し,非爆発地震では震源継続時間が力の大きさによらないことがわかった.地下マグマ溜まりからのマグマ上昇モデルを考察した結果,上昇するマグマの大きさが火山体やマグマの物理特性から決定される臨界サイズより大きいとき爆発地震が発生し,小さいとき非爆発地震が発生することがわかった.火山灰の放出や激しい溶岩放出時に観測される噴火微動を24の微動を文献データをもとに調査した.その結果,噴火微動の強さを表すReduced Displacementは火口半径の大きさにほぼ比例すること,及び,噴火微動は,指数関数的な振幅の増大,最大振幅の維持,指数関数的な振幅の減少という時系列をたどることがわかった.特に指数関数的な振幅減少は9割を越えるイベントで観測され,振幅の増大は一連の噴火活動の初期や大規模噴火時に観測されている.これらの時間変化の変遷は,火口半径の拡大活動やマグマ物性の変化に関係していると考えられる.噴火に伴い発生する地震及び微動を調べ,爆発的噴火の発生する条件・環境を支配する物理パラメータを探った。火山物質の放出による反作用の力をモデル化したSingle Forceモデル(Nishimura and Hamaguchi, 1993)に基づき,爆発・非爆発的噴火時に山体に働いた力の大きさと力の継続時間を,時間領域あるいは周波数領域で観測波形と理論波形をフィッティング法し,測定した.その結果,爆発地震時に火山体に働く力の大きさは震源継続時間の自乗に比例し,非爆発地震では震源継続時間が力の大きさによらないことがわかった.地下マグマ溜まりからのマグマ上昇モデルを考察した結果,上昇するマグマの大きさが火山体やマグマの物理特性から決定される臨界サイズより大きいとき爆発地震が発生し,小さいとき非爆発地震が発生することがわかった.火山灰の放出や激しい溶岩放出時に観測される噴火微動を24の微動を文献データをもとに調査した.その結果,噴火微動の強さを表すReduced Displacementは火口半径の大きさにほぼ比例すること,及び,噴火微動は,指数関数的な振幅の増大,最大振幅の維持,指数関数的な振幅の減少という時系列をたどることがわかった.特に指数関数的な振幅減少は9割を越えるイベントで観測され,振幅の増大は一連の噴火活動の初期や大規模噴火時に観測されている.これらの時間変化の変遷は,火口半径の拡大活動やマグマ物性の変化に関係していると考えられる.