hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地震荷重を受けた構造用金属材料の表面粗さ測定に基づく疲労損傷評価手法の提案

この結果を踏まえ,表面粗さ測定に基づく疲労損傷評価手法を検討した.本研究では,表面粗さの変化におけるひずみ速度の影響を明らかにすることを目的としており,その検討を行うためにはまずひずみ速度0.4%/sec(周波数0.2Hz)以上の試験速度で低サイクル疲労試験を行うことができる試験システムの構築が必要である.そのため,当該年度は主に試験システムについて検討を行った.その結果,周波数0.1Hz以上の試験速度で低サイクル疲労試験を実施するための疲労試験システムを構築することができた.また,ひずみ速度はこれまでに申請者が実施した研究と同じだが,この試験システムを用いて,新たなひずみ範囲・周波数条件で疲労試験を行い,表面粗さの変化を取得することができた.以上,次年度に向けて疲労試験システムの構築が完了しただけでなく,表面粗さ測定に基づく疲労損傷評価の適用範囲についても検討することができたことから,本研究課題はおおむね順調に進展していると判断した.27年度が最終年度であるため、記入しない。工学今後は,平成26年度に検討した試験システムを用いて,オーステナイト系ステンレス鋼SUS316NGに対し,ひずみ速度0.4%/sec以上(周波数0.2Hz以上)の高ひずみ速度疲労試験を実施して,疲労寿命など基礎データの取得と表面粗さ測定を行う.そして,繰返し負荷を与えた材料の疲労寿命や表面粗さの変化傾向に対してひずみ速度が及ぼす影響を検討する.まず,本供試材の低サイクル疲労特性に対するひずみ速度の影響を明らかにするため,ひずみ速度0.4%/secよりも高いひずみ速度で低サイクル疲労試験を実施し,疲労寿命を取得する.そして,これまでの研究で取得したひずみ速度0.4%/secでの基礎データと比較することで,ひずみ速度の違いによる寿命の差異を検討する.次に,高ひずみ速度(0.4%/sec以上)で繰返し負荷を与えた材料の表面粗さ測定を行う.表面粗さ測定では,3種類の表面粗さ:算術平均粗さRa,最大高さ粗さRmax,最大谷深さRvを取得し,繰返し数の増加に伴う各表面粗さの変化傾向を調べる.これらの基礎データとこれまでの研究で取得した表面粗さの変化傾向を比較することで,表面粗さの変化においてひずみ速度の違いによる差異を明らかにする.また,表面粗さの変化傾向については,レーザー顕微鏡を用いた表面観察を通して損傷機構を考察し,材料表面に形成される凹凸の成長過程等にひずみ速度が及ぼす影響を検討し,定量的に評価する.27年度が最終年度であるため、記入しない。
下垂体に潜り込み組織幹細胞として機能する神経堤由来細胞の解析

本研究は、これまで外胚葉由来と考えられてきた内分泌器官である下垂体前葉に関して、第四の胚葉として注目を集める神経堤細胞がその起源の一部を構成する可能性を検証し、下垂体組織幹細胞における多様性や新たな特徴を解析するものである。前年度までの研究から、神経堤細胞の運命追跡が可能な遺伝子改変マウス(P0-Cre/flox-EGFP)の下垂体を用いることで、下垂体細胞(5種類のホルモン産生細胞ならびにSOX2陽性の未分化細胞)の約10%が神経堤細胞由来であること、また、一部の神経堤由来細胞がカルシウム結合型タンパク質S100bを発現する細胞して存在することを見出した。さらに、これらS100bを発現する細胞の中に、下垂体ホルモン産生細胞だけでなく、中胚葉や内胚葉系といった胚葉を超えた分化能を有することを見出した。本年は、このS100bの多くがSOX2陽性であることに着目し、S100b/SOX2陽性の幹・前駆細胞の単離と形態的特徴の解析を行った。過去に我々が構築している単離法に従い(Yoshida et al., Stem Cell Res. 2016)、S100b/SOX2陽性細胞を細胞塊として単離した。本細胞塊の遺伝子発現を解析した結果、tight junctionに関連する分子が高く発現していることを見出した。さらに、電子顕微鏡観察、ならびに免疫組織染色の結果から、SOX2陽性塊はTight junctionにより強固に結合しているといった特徴を有する集団であることを見出した。しかし、この特徴は、S100bの発現有無に寄らないSOX2陽性細胞塊の特徴であることも同時に見出した。本内容は、下垂体SOX2ならびにS100b陽性細胞の特徴的構造として、原著論文として準備中である。本研究は、これまで外胚葉由来と考えられてきた内分泌器官である下垂体前葉に関して、第四の胚葉として注目を集める神経堤細胞がその起源の一部を構成する可能性を検証するものである。具体的には、神経堤細胞の運命追跡が可能な遺伝子改変マウス(P0-Cre/flox-EGFP)の下垂体を組織化学的に解析し、下垂体の発生、分化と神経堤細胞の関係を検証する。本年度は、まず、成体のP0-Cre/flox-EGFPマウス下垂体を用いて、神経堤由来細胞が下垂体のホルモン産生細胞(最終分化細胞)ならびに未分化な幹細胞・前駆細胞として存在しているかを組織化学的に検証した。その結果、成体下垂体に存在する5種類の下垂体前葉ホルモン産生細胞、ならびに幹・前駆細胞に関して、それぞれの約5 - 10%が神経堤由来細胞であることを見出した。この結果から、下垂体前葉の起源はこれまで考えられてきた外胚葉だけでなく、その一部を神経堤由来細胞が構成するという新知見が得られた。次に、これら神経堤由来細胞が、発生過程のどの時期に下垂体内へ侵入してくるのかをP0-Cre/flox-EGFPマウスの胎仔を用いて検証した。その結果、神経堤由来細胞は、下垂体発生の初期(マウスE9.5)に口腔上皮の細胞として侵入すること、また、中期(マウスE14.5)に間葉系の細胞として侵入することを見出した。これらの結果から、神経堤由来細胞は、少なくとも下垂体の発生初期と中期といった二回に分け、下垂体内に侵入してくることを見出した。概ね順調に研究は進んでいる。しかし、下垂体内に神経堤由来細胞が存在する意義を調べることに関しては、若干、解析が遅れているため、重点的に進める必要がある。本研究は、これまで外胚葉由来と考えられてきた内分泌器官である下垂体前葉に関して、第四の胚葉として注目を集める神経堤細胞がその起源の一部を構成する可能性を検証し、下垂体組織幹細胞における多様性を解析するものである。前年度までの研究結果により、神経堤細胞の運命追跡が可能な遺伝子改変マウス(P0-Cre/flox-EGFP)の下垂体を用いることで、5種類の下垂体ホルモン産生細胞ならびにSOX2陽性の幹・前駆細胞に関して、それぞれの約10%が神経堤由来細胞であることを見出した。本年度は、成体下垂体の神経堤由来SOX2陽性細胞に焦点を当て、解析を進めた。神経堤由来と非神経堤由来のSOX2陽性細胞の増殖性に違いがあるのかを、P0-Cre/flox-EGFPマウスの初代培養系とsphere-forming assayで評価することを試みた。しかし、指標とするEGFPの蛍光強度が弱く、両者の区別が困難であることがわかった。一方で、P0-Cre/flox-EGFPマウス下垂体を用いた免疫組織化学的解析の結果、EGFP陽性細胞の一部でカルシウム結合型タンパク質S100bを発現する細胞が存在することを見出した。また、別の神経堤細胞マーカーであるSOX10を用いた解析から、SOX10陽性細胞の多くがS100bを発現することを確認した。そこで、S100bプロモーター下でGFPを発現するS100b/GFP-TGラットの下垂体から、SOX2陽性細胞塊を分取し、S100b/GFPの発現有無で性質の差を解析した。結果、SOX2陽性細胞の中でも、S100bを発現するサブタイプは、増殖性が高く、また、下垂体ホルモン

産生細胞だけでなく、中胚葉や内胚葉系といった胚葉を超えた分化能を有することを見出した。本解析から、成体下垂体のSOX2陽性幹・前駆細胞の不均一性が証明でき、また、原著論文として発表した。成体下垂体に存在する神経堤由来ならびに非神経堤由来SOX2陽性細胞の性質的な違いに関して、解析途中であり、まだ結論に至っていない。しかし、成体下垂体SOX2陽性細胞における不均一性とS100bの発現有無による性質的な差異に関しては立証することができた。本研究は、これまで外胚葉由来と考えられてきた内分泌器官である下垂体前葉に関して、第四の胚葉として注目を集める神経堤細胞がその起源の一部を構成する可能性を検証し、下垂体組織幹細胞における多様性や新たな特徴を解析するものである。前年度までの研究から、神経堤細胞の運命追跡が可能な遺伝子改変マウス(P0-Cre/flox-EGFP)の下垂体を用いることで、下垂体細胞(5種類のホルモン産生細胞ならびにSOX2陽性の未分化細胞)の約10%が神経堤細胞由来であること、また、一部の神経堤由来細胞がカルシウム結合型タンパク質S100bを発現する細胞して存在することを見出した。さらに、これらS100bを発現する細胞の中に、下垂体ホルモン産生細胞だけでなく、中胚葉や内胚葉系といった胚葉を超えた分化能を有することを見出した。本年は、このS100bの多くがSOX2陽性であることに着目し、S100b/SOX2陽性の幹・前駆細胞の単離と形態的特徴の解析を行った。過去に我々が構築している単離法に従い(Yoshida et al., Stem Cell Res. 2016)、S100b/SOX2陽性細胞を細胞塊として単離した。本細胞塊の遺伝子発現を解析した結果、tight junctionに関連する分子が高く発現していることを見出した。さらに、電子顕微鏡観察、ならびに免疫組織染色の結果から、SOX2陽性塊はTight junctionにより強固に結合しているといった特徴を有する集団であることを見出した。しかし、この特徴は、S100bの発現有無に寄らないSOX2陽性細胞塊の特徴であることも同時に見出した。本内容は、下垂体SOX2ならびにS100b陽性細胞の特徴的構造として、原著論文として準備中である。正常下垂体における神経堤由来細胞の存在有無、ならびにその分布に関しては、解析がほぼ終了した。次年度は、下垂体幹細胞の一部が神経堤由来細胞である点に注目し、神経堤由来幹細胞と非神経堤由来幹細胞の性質(特に増殖能や分化能)をin vitroのアッセイ系で評価する。また、下垂体では、生理的な変化が生じた際、特定のホルモン産生細胞が供給される現象が知られている。そこで、こうした細胞新生と神経堤由来細胞の関係性を解析するために、標的器官(副腎など)除去をP0-Cre/flox-EGFPマウスに行い、神経堤由来の幹細胞からホルモン産生細胞が供給されるかを検証する。S100bの発現有無によるSOX2陽性細胞の解析から、成体下垂体に存在するSOX2陽性細胞は均一ではなく、性質的な差異を有するものが存在することまでは解析ができた。来年度は最終年度であるため、特に神経堤由来と非神経堤由来SOX2陽性細胞間に性質的な差異があるのかを、評価し、結果を取りまとめる。当初、初代培養を用いたSphere forming assayと抗体を用いた解析を行う予定であったが、解析方法に問題があり中断した。そのため、抗体や成長因子などの購入がなく、未使用額が生じた。
次世代車いすのための屋外環境走行における安全走行システムの開発

20世紀から21世紀にかけてのモータリゼーションの一般化により自動車が一般的な乗り物になったように,少子高齢化を迎える日本社会にとっては,安全でかつ安心して利用できる次世代車椅子の開発は必須である.車いすの利用を前提としたバリアフリー化は,社会でも認知されつつあり,高齢者や足の不自由な方が若い健常者と同様に暮らし,社会参加が可能な環境が整いつつある.生活のための移動手段としての車いすは,ベッドから室内そして屋外へと行動範囲の拡大を支援する.これらは,QOL(Quality of Life)の改善に役立ち,社会的意義は極めて大きい.本研究では,高齢者,足の不自由な方,さらには,介護者が使いやすい次世代車椅子のための要素技術の開発,特に,高齢者の安全確保などを考慮したインテリジェントなインターフェースを開発することが目的とし,主として「屋外環境における画像処理」として,屋外環境における画像処理に適したセンサとしてオムニカメラを提案し,オムニカメラを利用した屋外自律走行車両の開発についての研究をまとめた.「屋外環境における安全走行制御」として,オムニカメラを前提とした画像処理法と車いすの制御について考察し,自律走行車への視覚認識制御の実装として研究をまとめた.さらに「システムの統合」として,屋外環境での自己位置認識のためのセンサとしてDGPSを利用し,実際に車いすを安全にウェイポイント走行を行うシステムを開発し,それらの成果を,DIFFERENTIAL GPSとINSを使用したWAYPOINT NAVIGATIONによる屋外自律走行車両の開発についてと,いう形で,まとめた.以上3つのアプローチから研究を実施し統括を行った.20世紀から21世紀にかけてのモータリゼーションの一般化により自動車が一般的な乗り物になったように,少子高齢化を迎える日本社会にとっては,安全でかつ安心して利用できる次世代車椅子の開発は必須である.車いすの利用を前提としたバリアフリー化は,社会でも認知されつつあり,高齢者や足の不自由な方が若い健常者と同様に暮らし,社会参加が可能な環境が整いつつある.生活のための移動手段としての車いすは,ベッドから室内そして屋外へと行動範囲の拡大を支援する.これらは,QOL(Quality of Life)の改善に役立ち,社会的意義は極めて大きい.本研究では,高齢者,足の不自由な方,さらには,介護者が使いやすい次世代車椅子のための要素技術の開発,特に,高齢者の安全確保などを考慮したインテリジェントなインターフェースを開発することが目的とし,主として「屋外環境における画像処理」として,屋外環境における画像処理に適したセンサとしてオムニカメラを提案し,オムニカメラを利用した屋外自律走行車両の開発についての研究をまとめた.「屋外環境における安全走行制御」として,オムニカメラを前提とした画像処理法と車いすの制御について考察し,自律走行車への視覚認識制御の実装として研究をまとめた.さらに「システムの統合」として,屋外環境での自己位置認識のためのセンサとしてDGPSを利用し,実際に車いすを安全にウェイポイント走行を行うシステムを開発し,それらの成果を,DIFFERENTIAL GPSとINSを使用したWAYPOINT NAVIGATIONによる屋外自律走行車両の開発についてと,いう形で,まとめた.以上3つのアプローチから研究を実施し統括を行った.20世紀から21世紀にかけてモータリゼーションの一般化により自動車が生活に不可欠な乗り物になったように、少子高齢化社会を迎える日本社会にとって、安全でかつ安心して使用できる次世代車いすの開発は不可欠である。代表者のグループでは、屋外、屋内環境における移動の安心・安全化を考え、複数センサ情報を融合した次世代型電動車いすの開発を行ってきた。本年度は、次世代車いすの要素技術の開発として以下の3点について重点的に開発、検討を行った。(1)自律レーンガイドナビゲーションのための安定した屋外環境認識技術の開発(2)搭乗者の乗り心地を考慮した自律走行パスの生成アルゴリズムの検討(3)GPSなどが使えない屋内環境における安定した自己位置認識と自律誘導アルゴリズムの開発(1)では、オムニディレクショナルカメラとレーザーレンジファインダーから得られた情報を融合し、日差しが変化する屋外環境においても安定して障害物、レーン情報を認識し、安全に自律走行可能な電動車いすを試作した。この成果は、2006年6月に開催された第14回国際自律走行車競技大会において実装され39チーム中2位という成績を収め、その有効性を実証した。(2)では、現在主流となっている2WSタイプ車いす特有な構造に起因する横加速度が乗り心地に影響を与えるとの仮説を元に、走行時に横加速度を軽減する走行パスの生成アルゴリズムの検討を行った。(3)では、主に、GPSなどで自己位置認識が難しい病院内など屋内環境での自律的な安全走行法の開発を行った。特に屋内環境における障害物回避手法として、高速に認識可能なドロネー三角形分割をべ一スとしたアルゴリズムを提案した。課題研究最終年となる19年度は,主として,1.安全に走行するためSLAMアルゴリズムの開発,2.サーモグラフィーカメラを用いた安全走行技術の開発,3.次世代車いすのための直感的なインターフェースとしてのヘッドマウント操作インターフェースに関する研究開発を行った。1.では,SLAMアルゴリズムは,Simultaneous Localization and Map buildingの略で,走行しながら自己位置推定と環境マップを同時に行う方法であり,安全走行に欠かせない要素技術の一つとなる。本研究では,電動車いすにオムニディレクショナルカメラ,ジャイロセンサ,速度計,ディファレンシャルGPS,レーザーレーダを搭載し,カルマンフィルタをベースとしたリアルタイムでも適用可能なアルゴリズムを開発し,さらに実証実験を行い,その有効性を確認した。2.では,自動車などへの応用もされているアンクールドタイプのサーモグラフィーカメラを用い,走行環境における温度分布を計測することで,複数の人が混在する環境でも安全な走行経路が推定可能なシステムを構築した。

サーモグラフィーカメラの問題点となる視野角は,サーモグラフィーカメラをアクティブに動かす機構を作製し,オムニカメラの情報によりアクティブにサーモグラフィーカメラを制御することにより視野角の欠点を克服した。3.では,次世代車いすのためのあらたな操作インターフェースとして,ヘッドマウントディスプレイに傾きを検出する傾斜計を取り付けその操作性の評価を行った。
グリセロールから有用化学資源の環境低負荷型合成

ヘキサゴナルタングステンブロンズ構造のW-V-O上をMFIゼオライトの微粒子で覆った二機能性触媒のMFI/W-V-Oの調製に成功した.この触媒はグリセロール脱水酸化反応を進行させアクリル酸を生成した.反応ではグリセロールがMFIゼオライトのブレンステッド酸点上で脱水された後,W-V-Oの酸化活性点上でアクロレインがアクリル酸へ酸化された.循環型社会を実現するために石油化学資源から再生可能なバイオマス資源の利用へ転換することが求められている.グリセロールは脂肪酸や石鹸の製造過程で副生するが,近年ではさらに天然油脂を原料とするバイオディーゼル燃料の生産過程で大量に副生しているため,その新規用途開発が求められている.高吸水性樹脂,粘接着剤,各種エステル等の原料として使用されるアクリル酸は,主にプロピレンを直接酸化して製造されているが,グリセロールの脱水反応によって生成したアクロレインを酸化して合成する方法もある.この方法は通常2段階の反応で行われているが,グリセロールからワンパスでアクリル酸を合成することでプロセスを簡略化できればエネルギー低減が可能となる.特に,アクロレインは非常に反応性に富む物質で重合や爆発が起きるため,アクロレインから即座にアクリル酸に変換できれば安全性,生産性の向上が期待できる.本研究では脱水反応に活性があるZSM-5の粒子をアクロレインの部分酸化に適した酸化触媒で内包する二元機能触媒を調製できればグリセロールからアクリル酸の生成を逐次的に進行させることが可能となることが期待される.平成28年度年初はアクロレイン酸化に適した触媒の探索を行った.高い触媒活性を示す触媒としてMo-Vの複合酸化物を想定していたが,ZSM-5の形成にはW-V複合酸化物が適していた.二元機能触媒の調製ではヘキサゴナルタングステンブロンズ構造の複合酸化物上にポリエチレンイミンを吸着させた後,ZSM-5の種結晶溶液と共に攪拌して酸化物外表面上に吸着させる.焼成後にイオン交換して最終的には外表面に酸点,内部に酸化活性点を有する二元機能触媒を得ることができた.この触媒を用いたグリセロール脱水酸化反応は比較実験で行った触媒層の前段にZSM-5,後段にW-V複合酸化物をつめた反応に匹敵する触媒活性とアクリル酸選択率を示した.二元機能触媒の調製に成功しており,グリセロール脱水酸化反応におけるその触媒活性とアクリル酸選択率は比較実験である触媒層の前段にZSM-5,後段にW-V複合酸化物をつめた反応に匹敵する結果を示した.しかし,アクリル酸選択率はまだ30 %程度であるので向上させなければならない.研究実施計画に示した項目1が終了し,現在項目2に取り組んでいるため研究計画に沿って順調に進んでいる.循環型社会を実現するために石油化学資源から再生可能なバイオマス資源の利用へ転換することが求められている.グリセロールは脂肪酸や石鹸の製造過程に加え,近年ではバイオディーゼル燃料の生産過程で生成するため,その新規用途開発が求められている.高吸水性樹脂等の原料として使用されるアクリル酸は主にプロピレンを直接酸化して製造されているが,グリセロールの脱水反応によって生成したアクロレインを酸化して合成する方法もある.この方法は通常2段階の反応で行われているが,グリセロールからアクリル酸をワンパスで合成してプロセスを簡略化できればエネルギー低減が可能となる.まず,脱水反応に適した固体酸触媒の探索を行い,酸性質と触媒活性との関係を明らかにした.脱水反応ではZSM-5ゼオライトが安定してアクロレインを生成できた.続けて,ワンパスで反応を進行させるための二機能性触媒を開発し,ZSM-5上にヘテロポリ酸を担持した触媒がアクリル酸を生成することを見出した.しかし,アクリル酸収率が30%と低いため,触媒開発のコンセプトを見直した.そこで,脱水反応に活性を示すZSM-5の粒子をアクロレインの部分酸化に適した酸化触媒で内包する二元機能触媒の開発に取り組んだ.第一にアクロレイン酸化に適した触媒の探索を行った.高い酸化活性を示す触媒としてMo-V複合酸化物(Mo-V-O)が有望だったが,ZSM-5粒子を担持する過程でMo-V-Oは部分溶解したので,安定で比較的高いアクロレイン酸化活性を有するW-V-Oが適すと判断した.二元機能触媒はW-V-O上にZSM-5の種結晶を担持して調製し,外表面に酸点,内部に酸化活性点を有する.この触媒を用いたグリセロール脱水酸化反応は触媒層の前段にZSM-5,後段にW-V-Oをつめた二段階反応に匹敵する触媒活性とアクリル酸選択率を示した.ヘキサゴナルタングステンブロンズ構造のW-V-O上をMFIゼオライトの微粒子で覆った二機能性触媒のMFI/W-V-Oの調製に成功した.

この触媒はグリセロール脱水酸化反応を進行させアクリル酸を生成した.反応ではグリセロールがMFIゼオライトのブレンステッド酸点上で脱水された後,W-V-Oの酸化活性点上でアクロレインがアクリル酸へ酸化された.29年度は触媒構造の検討を行う.現在の課題はアクリル酸選択率を向上させることなので酸化触媒の検討を進める.W-V複合酸化物にNbなどの第3成分を添加させることでアクロレインの酸化活性,アクリル酸選択率が向上することが報告されているのでこれらの酸化触媒を用いた検討を行う.また,反応条件も検討することでより高い選択率を示すようにする.この検討と並行して,詳細な構造解析を進めて,本反応における触媒活性と構造との関係を明らかにする.ワンパスでのアクリル酸合成は複数の副反応が同時に進行する複雑な反応系である.目的反応や副反応が触媒上で起きているメカニズムを理解することで,さらに高効率にアクリル酸を得る触媒反応を構築する.固体触媒化学端数金額を処理できなかったので次年度に繰り越した.試薬の購入に利用する.
同位体元素置換により誘起された強誘電性の動的発現機構の解明

量子ゆらぎ(零点振動)のため、OK近傍でも電気分極が揃った状態(強誘電相)を実現できず、電気分極がバラバラな状態(常誘電相)のままでいる量子常誘電体と呼ばれる物質がある。典型的な例がSrTiO_3である。最近SrTi^<16>O_3(STO16)の酸素^<16>Oをその同位体^<18>Oで置換したSrTi^<18>O_3(STO18)が温度T_c=22K以下で強誘電性を示すことが報告された。本研究の目的は、光散乱法を用いた音響・光学モードの直接測定により、STO18における強誘電性の動的発現機構を解明することにある。光散乱、電場誘起光散乱、ハイパーラマン散乱、パルス誘導ラマン散乱、誘電率測定を行った結果、STO18の構造相転移機構について、次のような結論を得た。STO18の強誘電性の発現は、強誘電性相転移の結果である。この相転移は、基本的にSlater型の強誘電性E_u、ソフトモードの凍結によって引き起こされる。量子常誘電体STO16との比較において、両者で電気双極子・双極子相互作用はほぼ等しい。ところが、STO18ではE_uソフトモードの換算質量が大きいことが原因で量子揺らぎが抑制される結果、このモードが凍結可能となり、強誘電相(点群C_<2v>)が出現する。相転移型は変位型であるが、完全なものではない(相転移温度T_cでソフトモード周波数が約200cm^<-1>で0にはならない)。T_c以下では、E_uソフトモードは結晶の対称性の低下により縮退がとけてE_u1(自発分極に水平な分極揺らぎ)とE_u2(分極揺らぎと垂直な分極揺らぎ)とに分離する。量子ゆらぎ(零点振動)のため、0K近傍でも電気分極が揃った状態(強誘電相)を実現できず、電気分極がバラバラな状態(常誘電相)のままでいる量子常誘電体と呼ばれる物質がある。最近SrTiO_3の酸素^<16>Oをその同位体^<18>Oで置換したSrTi^<18>O_3(STO18)が相転移温度T_c=422K以下で強誘電性を示すことが報告された。本研究の目的は、この強誘電性の動的発現機構をフォノンの立場から解明することである。本年度はSrTi(^<18>O_χ^<16>O_<1-χ>)_3で置換率がχ=0.53(STO18-53)とχ=0.86(STO18-86)の試料で音響フォノンと光学フォノンを光散乱実験で測定した。結果は次の通りである。(1)Tc以上で2重に縮退しているc_<44>横波音響フォノンとEg対称性光学フォノンの縮退がTc以下でとけていることから、強誘電性相転移がTcでまさに起こっていることを実証した。(2)Eu対称性の光学フォノンがソフト化(Tcに向かって周波数が減少する現象)していることを初めて見いだした。このことから、このフォノンがSTO18の強誘電性相転移を引き起こすと結論づけた。(3)STO18-53とSTO

18-86との違いはEu対称性の光学フォノンの周波数にあり、Tcでそれぞれ約100cm^<-1>と約200cm^<-1>と決定した。このフォノンが強誘電性相転移を引き起こすとすると、Lyddane-Sachs-Teller関係からSTO18-53の静的誘電率がSTO18-86のものに比べて大きくなければならない。実際、静的誘電率の測定は、それを支持している。1999年、量子常誘電体SrTiO_3の酸素^<16>Oをその同位体^<18>Oで置換したSrTi^<18>O_3(STO18)が相転移温度T_c=22K以下で強誘電性を示すことが報告された。本研究の目的は、この強誘電性の動的発現機構を格子振動モードの立場から解明することである。研究成果は次の通りである。1.これまで我々は、T_c以下で、2つの強誘電性ソフトモード(高周波側からE_<u1>、E_<u2>モード)を発見している。本年度は、これらのモードの起源を明らかにするため、パルス誘導光散乱測定と誘電率の異方性測定を行った。その結果、E_<u1>モードは電気分極方向の分極揺らぎによるモードであり、E_<u2>モードは電気分極方向と垂直な分極揺らぎによるモードであると確定した。2.昨年度までに、T_c以上で、E_<u1>、E_<u2>モードに接続する強誘電性E_uソフトモードの存在を示唆する結果を得ている。しかし、このモードは、本来通常の光散乱では観測にかからない(ラマン不活性)モードで、散乱強度がきわめて弱い。本年度は、ハイパーラマン散乱と電場誘起光散乱(ラマン活性化)により、十分な散乱強度を得て、E_uソフトモードのT_c以上での振る舞いを捉えることに成功した。3.結局、STO18の強誘電性相転移は、E_uソフトモードが凍結することにより起こる(変位型の相転移機構を持つ)と結論づけた。ただし、ソフト化が完全ではない(周波数がT_cでもゼロにならない)ことから、理想的な変位型でないことも判明した。
チロシンキナーゼの細胞内局在選別と機能発現の解析

Src型チロシンキナーゼは、N末端脂肪酸付加によって細胞膜に係留し、細胞膜直下受容体シグナルを伝達し、増殖・分化・運動・生存・形態変化などに深く関与する。Src型キナーゼは8種類から成り、細胞種によって異なる組合せで多重発現するが、細胞表面膜直下以外では、機能は殆ど明らかでない。本研究では、Src型キナーゼの細胞内輸送を研究し、また、Src型キナーゼを抑制するChkチロシンキナーゼついても研究をおこない、Srcの新しい機能について、次の結果が得られた。1.酸化ストレス下、ゴルジ装置膜に蓄積するLynがアネキシンIIをチロシンリン酸化すると、アネキシンIIはゴルジ装置から小胞体へと移動した。c-SrcはアネキシンIIのリン酸化には関与していなかった。2.Lynキナーゼ領域との結合蛋白質を精製し、MALDI-TOF MASS解析を行なったところ、2種類の脂質修飾蛋白質が同定された。3.Chkチロシンキナーゼは核に存在して、核の分葉形態を引き起こし、S期を遅らせ細胞増殖を阻害した。ChkのN末端領域配列が核マトリックスへの結合に関与した。4.c-Srcは脂質アンカーによりマクロピノソームに係留しており、c-Srcをモニターすると、マクロピノソームが細脳内へと輸送されてゆくことがリアルタイムで可視化できた。マクロピノソーム生成とリソソームとの融合にc-Srcキナーゼ活性が必要であった。c-Srcの仲間であるLynやc-Yes、Fynはマクロピノソームには殆ど係留されなかったので、Srcフアミリーメンバー間での機能の差異が示された。5.Src型キナーゼ活性がミッドボディー切断に深く関わっていることが分かった。Srcのシグナル伝達下流でErkが活性化され、Rabll陽性の輸送小胞によって活性化型Erkがミッドボディーまで運ばれて、切断に関わることが示された。Src型チロシンキナーゼは、N末端脂肪酸付加によって細胞膜に係留し、細胞膜直下において、受容体からのシグナルを伝達し、増殖・分化・運動・生存・形態変化などに深く関与すると考えられている。Src型キナーゼはc-Src/Lyn/c-Yes/Fyn/Lck/Hck/c-Fgr/Blkの8種類から成り、細胞種によって異なる組合せで多重発現するが、細胞表面膜直下以外では、機能は殆ど明らかでない。本研究では、Src型キナーゼの細胞内輸送経路と局在を研究し、Src型キナーゼ各メンバーの機能に関して調べた。また、Src型キナーゼを抑制するChkチロシンキナーゼの核局在についても研究をおこなった。(1)過酸化水素を用いて、酸化ストレスを与えたところ、ゴルジ装置膜上に蓄積局在するLynが同じくゴルジ装置に存在するアネキシンIIをチロシンリン酸化することが分かった。その結果、アネキシンIIはゴルジ装置から小胞体へと移動した。しかしながら、c-Srcはゴルジ装置に局在しておらず、酸化ストレス下でアネキシンIIのリン酸化には関与していなかった。従って、Src型キナーゼの内膜に局在する意義と重複発現および特異的役割が初めて分かった。(2)Lynのキナーゼ領域がLynの輸送に関わることを見つけたので、GSTプルダウン法を用いて、キナーゼ領域との結合蛋白質を精製し、MALDI-TOF MASS解析を行なったところ、2種類の脂質修飾蛋白質が同定された。

(3)Chkチロシンキナーゼは核に存在して、核の分葉形態を引き起こし、S期を遅らせ細胞増殖を阻害した。また、ChkのN末端領域配列が核マトリックスへの結合に関与した。更に、Src以外の基質が核マトリックスに存在して、細胞増殖抑制に重要な働きをすることが判明した。Src型チロシンキナーゼは、N末端脂肪酸付加によって細胞膜に係留し、細胞膜直下において、受容体からのシグナルを伝達し、増殖・分化・運動・生存・形態変化などに深く関与すると考えられている。Src型キナーゼはc-Src/Lyn/c-Yes/Fyn/Lck/Hck/c-Fgr/Blkの8種類から成り、細胞種によって異なる組合せで多重発現するが、細胞表面膜直下以外では、機能は殆ど明らかでない。本研究では、Src型キナーゼの細胞内輸送経路と局在を研究し、Src型キナーゼ各メンバーの機能に関して調べた。1.貪食細胞や癌細胞などでは、外界から栄養などを取り込むためにマクロピノソームの機能が亢進していることが知られている。マクロピノソームにc-Srcが脂質アンカーで係留していることが明らかとなり、さらに、c-Srcをモニターすると、細胞膜で生成したマクロピノソームが細胞内へと輸送されてゆくことがリアルタイムで可視化できた。また、マクロピノソームの生成とリソソームとの融合にc-Srcキナーゼ活性が必要であることも明らかとなった。さらに、c-Srcの仲間であるLynやc-Yes、Fynはマクロピノソームには殆ど係留されなかったので、Srcファミリーメンバー間での機能の差異が見い出された。2.細胞分裂の最後のフェーズはミッドボディー構造の切断を含む細胞質分裂期と呼ばれている。Src型チロシンキナーゼ酵素活性はそのミッドボディー切断に深く関わっていることが見い出された。Srcキナーゼのシグナル伝達下流でErkが活性化され、Rab11陽性の輸送小胞によって活性化型Erkがミッドボディーまで運ばれて、切断に関わることが示された。
アリストテレス以来の謎：「彩雪」をもたらす緑藻の全地球規模での種多様性解明

富山県の室堂ターミナル(立山)、および青森県の東北大学植物園八甲田山分園(八甲田)周辺で、氷雪性緑藻類の野外サンプルを採集した。得られた野外サンプルのうち、接合子と考えられる不動性の細胞について、核18S ribosomalRNAと葉緑体rbcL遺伝子の塩基配列データを決定し、分子系統解析を実施した。その結果、立山から得られた球形の野外サンプルは、氷雪性緑藻類のシストとして報告された、アルプス産の野外サンプルと近縁だった。また、八甲田で採集された球形と卵形の2種類の野外サンプルは、どちらも微細緑藻クロロモナス(Chloromonas)の未知の系統であることが示唆された。しかしながら、現時点ではこれらの野外サンプルを発芽させて栄養細胞を得ることには成功しておらず、また、同一種と考えられるほど近縁な栄養細胞の培養株もみつかっていないため、これらの野外サンプルの種の実体解明には至っていない。一方、海外の氷雪性緑藻類の種多様性を調べるために、ドイツのフラウンホーファー研究機構が保有する微細藻類培養株保存施設から、北極域または南極域で採集された氷雪性緑藻類3属(Chloromonas, Coenochloris, Ploeotila)の未同定培養株を購入した。現在は培養条件を検討しており、今後、電子顕微鏡レベルの詳細な比較形態観察と分子系統を実施し、種レベルの分類学的研究を行う予定である。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
高速道路建設における国民投票の意義-民主主義と経済効率との対立に着目して-

本研究では,高速道路や新幹線など空間的に線的に伸びる社会基盤施設整備に関して,選挙民が投票で集団意志決定する場合,施設がどこにどれだけ配置されるのかを空間的に導出し,どの程度経済的に効率的なのかあるいは公平なのか,を考察した.投票ゲームによる配置と社会的な最適配置とを比較するなどを通して,投票という集団意志決定がどの程度経済的に悪化させるのか,そして不公平にするかを理論的に評価した.さらには,道路という社会基盤建設では,ステークホルダーは多様である.ゲーム理論のナッシュ均衡,多目的計画問題でのパレート最適,地理ネットワーク評価での地理値を用いて,高速道路建設の影響を均衡という複眼的見地から理論的に論じた.本研究では,高速道路や新幹線など空間的に線的に伸びる社会基盤施設整備に関して,選挙民が投票で集団意志決定する場合,施設がどこにどれだけ配置されるのかを空間的に導出し,どの程度経済的に効率的なのかあるいは公平なのか,を考察した.投票ゲームによる配置と社会的な最適配置とを比較するなどを通して,投票という集団意志決定がどの程度経済的に悪化させるのか,そして不公平にするかを理論的に評価した.さらには,道路という社会基盤建設では,ステークホルダーは多様である.ゲーム理論のナッシュ均衡,多目的計画問題でのパレート最適,地理ネットワーク評価での地理値を用いて,高速道路建設の影響を均衡という複眼的見地から理論的に論じた.理論的成果は三点ある.第一に,線的施設に関する既存モデルを精緻化し,高速道路長,料率(単位距離あたりの料金)という二つの政策を決定変数とするコンドルセ投票モデルへ拡張した均衡解の社会的純便益(全住民の純便益関数の総合計)を計算し,社会的最適値との比較を通して,投票行動がどの程度高速道路建設に悪影響を与えているのかを明示した.また,投票行動がどの程度格差を生じたかを測るために,住民間に生じる便益格差(純便益の最大値と最小値との差)を求めた.第二に,点的施設に関する既往研究を拡張し,クリスタラーの中心構造(二次元平面上の蜂の巣配置も含めて),結節点をもつ道路ネットワーク(木構造を中心に),逐次最適(線形空間)による投票均衡では,それぞれが地理的状況を限定すると社会的最適になることを証明した.第三に,交通トリップをサービス対象とする都市施設に関して,国民投票(レファレンダム)による直接民主制と代理人投票(地域ごとに代理人や政治家を選出し投票を付託する場合)による間接民主制を考えた.そしてこれらの両制度による投票均衡を導出し,社会的最適配置との比較を通して,制度構造の差異の影響を効率性及び公平性の視点から考察した.実証的成果は二点ある.第一に,日本全国の高速道路整備状況(時間軸も含めて)をデータベース化し,地理情報システムに組み込んだ.そして,道路整備計画や選挙結果との相関を分析した.第二に,道東道(北海道),東北中央自走車道(山形),圏央道(茨城,千葉),西九州自動車道(佐賀)の工事現場や担当課を訪問し,道路建設経緯や経営実態の把握に務めた.道路,鉄道,都市施設などの社会インフラストラクチャー整備に関しては空間構造,人口密度,道路構造など地域性を活かした計画を立案しなければならない.特に,自治体の財政が逼迫しており,責任説明の観点からも客観性に優れた分析手法の開発が求められている.本研究では,理論的成果として,第一に,既往研究での線分市場の投票均衡モデルを,クリスタラーの中心地構造という平面市場へ,道路ネットワークといったグラフ市場へ展開した.そして,料率と施設数いう二つの政策を決定変数とする投票モデルを構築し,投票均衡解と社会的最適解における社会的純便益を算出し比較した.第二に,交通ODトリップという二地点からなる交通行動をサービス対象とする点的施設や線的施設に関して,住民投票という直接選挙制度による投票均衡と代表選挙制度による投票均衡を導出し,これら及び社会的最適解と比較した.第三に,社会的便益最大化という規範の下で,多目的評価という観点から,社会的インフラストラクチャー整備のパレート最適配置やトレードオフ曲線について分析を進めた.特に,多くの現実の状況を組み込めるように,費用が距離の二乗に比例するような多目的施設配置モデルに関して既存研究を一般化し,多項式時間の解法を呈示した.実証的成果として,第一に,日本の高速道路整備の経緯に関するデータ・ベースの精緻化や視覚化をさらに進め,政治的影響の相関分析作業を継続した.第二に,北海道の工事現場見学や担当者ヒアリングを実施し,道路建設経緯や経営実態の把握,さらには地元経済への貢献に関する情報収集に務めた.本年度実施した内容は以下の3点である.1.高速道路課金のモデル化:住民投票に配慮した高速道路制度が効率的である保証は全く無い.つまり,住民投票さらには市民協働が経済的効率性を損なう可能性は大きい.対距離料金の料金体系,一律料金,需要変動課金,さらには,ガソリン税徴収のどの料金制度が投票という合意形成の下でも,社会的厚生を損なわないのかを分析した.また,プール制と高速道路の過剰供給との関係を整理した.2.過半数合意形成と施設配置:個別の政策の実施についてのみ,多数決による投票の原理でその賛否を問い,問題の解決にあたっている.そこで,合意形成を前提とする施設配置目的法を構築した.住民の半分が賛成するという意味での合意形成を前提にしたときの,施設配置が社会全体から効率性をどの程度低下させるのか,あるいは低下を防止する課金制度とは何かについて,単純なモデルで明らかにした.

3.地利値の理論化:市場や交通ネットワークの影響を明らかにするために,地理学や都市計画で研究されている地利値を理論化した.地利値とは,交通ネットワークや自治体の隣接性を表現するために利用されるグラフの隣接行列の最大固有値に属する固有ベクトルの成分値であり,その場所の便利さを表す均衡状態の情報を示す.地利値が当然満たすべき条件から対象地域の規模を明示的に取り込み,微分方程式経由して地利値総量を算出する.そして,地利値が大きくなる場所や,その形状を解析的に分析した.さらに,総移動距離,最大移動距離,断面交通章などの従来の立地指標との食い違いを明示した.
問題解決における外的表象利用促進メカニズムの解明と指導法の開発

図や表などの外的表象は,問題解決における有効な道具である。しかし,問題解決場面において外的表象を自発的に活用する力は十分ではないことが明らかとなっている。そこで,外的表象の自発的利用に至るプロセスを解明し,それらを踏まえて外的表象を自発的に活用する力を育成する指導法の開発を行っている。本年度の成果は,1)実験授業によって外的表象の利用を促す要因を明らかし,具体的な指導法を開発したことに加え,新たに開発された指導法によって学習者の問題解決行動がどのように変化するのかを検討したこと,2)実践研究によって基礎研究の知見を現実的な教育場面に応用したこと,3)問題解決場面のみならず,コミュニケーション場面における図表の利用の不十分さについても明らかにしたことが挙げられる。1)に関しては,これまで外的表象は「個人の問題解決の道具」であるとともに「他者への説明の道具」であるという点に着目して指導法開発を行ってきたが,指導法が学習者の問題解決行動に及ぼす影響を十分に検討してこなかった。そこで,指導後に問題を解く様子を記録したビデオを解析し,問題解決の促進に至るまでの一連のプロセスを明らかにした。2)に関しては,知見を生かした授業パッケージを開発すると共に,それらを公立小学校・中学校において実施し,外的表象の利用に関する学習行動の変容プロセスを長期的な視点から明らかにした。こうした実践の中では,必要に応じてデジタルペンなどのITも活用した。3)大学生にテキスト読ませ,その後その内容を教えるつもりで説明することを求めたところ,自発的な図表の利用がきわめて少ないことが日米の両方のデータから明らかとなった。これは,従来指摘されていた問題解決場面のみならず,コミュニケーション場面において図表の利用が少ないという新たな問題点を明らかにするものであった。図や表といった外的表象は,問題解決における有効な道具であることが様々な領域において示されている。しかし,現在の日本の学習者は,外的表象を自発的に活用する力は十分ではないことが明らかとなっている。こうした問題を解決するために,外的表象が自発的に利用されるようになるプロセスや,外的表象を自発的に活用する力(外的活用活用方略を利用する力)を育成する指導法の開発を行っている。本年度の成果は,1)実験・調査によって外的表象の利用促進メカニズムを明らかにしたこと,2)実践研究によって基礎研究の知見を現実的な教育場面に応用するとともに,実践のプロセスから新たな要因の可能性を示唆したこと,の2つに分けられる。1)に関しては,外的表象は「個人の問題解決の道具」であるとともに,「他者への説明の道具」であるという点に着目し,実証的な研究を行った。大学において中学生を集めて集団実験を行った結果,外的表象をコミュニケーションの道具として利用することを経験することによって,こうしたことを経験しない場合に比べて,その後の問題解決場面における自発的な外的表象の利用が活発になることが示された。これは,外的表象の利用が内化されるプロセスを明らかにしたものと言える。さらに,外的表象活用方略をはじめとする学習方略が指導時とは異なる単元や教科においても利用されるようになる現象を「方略の転移」と捉え直し,こうした現象が生じる背景には,効果的な学習に対する信念である「学習観」が関連していることを実践研究によって明らかにした。これによって,新たな実践・実験の可能性が示された。まず,学習方略の使用には,教師からの指導法のみならず,学習者が持っている信念(学習観)が調整する可能性が示唆されている。そこで,学習観(Students' beliefs about learning)を測定するような質問紙を改良し,こうした変数が指導の効果を調整することを実験的明らかにした。さらに,従来の外的資源研究では,「個人の問題解決の道具としての図表」に注目するあまり,「他者へのコミュニケーションの道具としての図表」という側面は重視してこなかったという反省に立ち,他者との説明の道具として図表を利用することによって,自発的な図表の利用が促進することを実験から明らかにした。この研究成果は,日本認知科学会において,学会発表賞を受賞した。さらに,教育研究が実践に寄与していないのは,学校教育への示唆を心理学的論文の中で示唆として述べるにとどまっていたからであるという反省に立ち,心理学的知見を学校実践において活用する方法を積極的に検討してきた。こうした実践研究は,従来の学術研究の中では発信されることは少なかった。しかし,実践を行うことによって従来の理論的枠組みでは不十分な点が明らかになり,新たな研究の展開も期待できる。このため,学術研究として発信することが重要であると考え,「どのような要件を満たせば実践研究として学術の世界において認められるのか」を,いくつかの実践論文を書く中で分析し,その上で本研究課題の実践研究を学術論文として公刊した。

本年度の成果は,1)実験授業によって外的表象の利用を促す要因を明らかし,具体的な指導法を開発したことに加え,新たに開発された指導法によって学習者の問題解決行動がどのように変化するのかを検討したこと,2)実践研究によって基礎研究の知見を現実的な教育場面に応用したこと,3)問題解決場面のみならず,コミュニケーション場面における図表の利用の不十分さについても明らかにしたことが挙げられる。1)に関しては,これまで外的表象は「個人の問題解決の道具」であるとともに「他者への説明の道具」であるという点に着目して指導法開発を行ってきたが,指導法が学習者の問題解決行動に及ぼす影響を十分に検討してこなかった。そこで,指導後に問題を解く様子を記録したビデオを解析し,問題解決の促進に至るまでの一連のプロセスを明らかにした。2)に関しては,知見を生かした授業パッケージを開発すると共に,それらを公立小学校・中学校において実施し,外的表象の利用に関する学習行動の変容プロセスを長期的な視点から明らかにした。こうした実践の中では,必要に応じてデジタルペンなどのITも活用した。3)大学生にテキスト読ませ,その後その内容を教えるつもりで説明することを求めたところ,自発的な図表の利用がきわめて少ないことが日米の両方のデータから明らかとなった。これは,従来指摘されていた問題解決場面のみならず,コミュニケーション場面において図表の利用が少ないという新たな問題点を明らかにするものであった。
医師養成課程における臨床実習後客観的臨床能力試験の信頼性向上に関する研究

金沢大学で2017年7月に実施した参加型臨床実習後客観的臨床能力試験(Post-CC OSCE)には、121名の学生(p)が参加した。課題数(S)は3であり、学生は10列(c)に分かれて3課題を連続で受験した。ステーション当たりの評価者数(R)は、課題1が1、課題2と3は2であった。6項目の評価項目(I)による6段階の評定尺度により評定が行われた。このデータを用いて初年度の研究では、各ステーションの素点平均を平均して各学生の評点とした場合の試験の信頼性を、Brennanによる一般化可能性理論を適用し、(p:c)x(R:S)xIのモデルにより解析した。その結果、全体のG係数は0.459であった。また、単回観察時の評価者間、項目間、ステーション間G係数はそれぞれ0.535、0.2315、0.123と算出されたが、ステーション内の全評価者(調和平均は1.5)、評価者あたりの全6項目、ないし全3ステーションの評点平均を用いた場合のG係数は0.633、0.622、および0.296となった。以上の結果から、当初の予測通り、ステーション数の増加がPost-CC OSCEの信頼性改善には必須であることが明らかになった。またD研究では、2020年に正式実施されるPost-CC OSCEで予定されている6課題、2評価者、6項目評価の枠組みで実施した場合をシミュレーションすると、G係数は0.624と推察された。この結果から、課題を6に増やすと同時に、評価者間信頼性の改善が必要であることが示された。なお、2018年のPost-CC OSCEは、課題4、評価者2、6項目の評定表で実施した。各ステーションには3台ずつのカメラを設置して試験室内の映像を録画し、映像を用いたより多人数による評価が可能なデータを残している。当初予定していた2017年実施のPost-CC OSCEのデータを一般化可能性理論により解析した。また、2018年実施のPost-CC OSCEでは、試験の映像を記録し、評価者を増やして評価するためのデータを残すことができた。2019年度は、2018年度のPost-CC OSCEの信頼性の検討を実施し、2017年度からの改善の程度を評価する。また、映像データを用いた評価を実施することにより評価者数を増やし、これが試験の信頼性をどの程度改善できるかを検討する。さらに、2019年度のPost-CC OSCEを6課題で実施して、映像の記録をデータとして残し、2020年度の解析に用いる。

IPカメラおよび映像サーバを用いた中央管理による全試験室同時の映像記録を予定していたが、支給額減額のため予定の機器を購入することができず、通常のSDカードを記録媒体としたカメラを購入した。ステーション当たり2台のカメラを2018年度のステーション数(20)に予備を加えた44台購入とし、2019年度に残りの購入を検討することとしたため、この分が次年度使用額となった。
西アジア古代遺跡の石器・土器の組成・微細組織データベース

古代西アジアの土器新石器時代の遺跡から出土した土器を中心に、その断面および表面をX線検出器付きの走査型電子顕微鏡(SEM-EDS)で観察・分析し、これまで不足していた、遺物試料の物質科学的特徴の鉱物学的記載のための手法開発、およびその手法によるイランとシリアの紀元前6000年紀の土器の構成鉱物とその微細組織の解明を行った。一部試料については、正確な物質同定や原産地推定を行うため、粉末X線回折(XRD)や全岩蛍光X線分析(XRF)による分析も行った。それらの結果から、古代西アジアの土器の特徴や製作技術の水準の一端について明らかにすることができた。今年度は、タペ・サンギチャハマーク遺跡の土器の胎土の鉱物学的特徴を明らかにするため、遺跡最下層6層から上層1層におよぶ各時代からの土器の薄片観察およびSEM-EDS分析を行った。最下層6層から3層の土器は、化粧土が施され、表面に彩文が施された赤褐色の土器で、厚手で断面に植物茎の混和材を多量に含む。2層から最上層1層の土器は、化粧土と彩文および本体の色は同様であるが、薄手で混和材が少なかった。薄片観察から、全ての土器の胎土には、鉱物粒子として多量の石英と、少量のアルカリ長石、白雲母、黒雲母、斜長石、微量の普通輝石、チタン鉄鉱、方解石などを含んでいた。SEM-EDSによる広いビーム面積を利用した粘土の基質部分のバルク組成の分析は、各層からの土器の破片がK, Al, Siに富むイライト質の組成を持つことを示しており、それらの組成の類似性から、一連の土器がほぼ同じ粘土素材から形成された可能性が示された。また、胎土には上述の鉱物粒子以外に、土器の焼成によって形成された焼成鉱物と高温により溶融・分解した鉱物も含まれていた。非常に明瞭に観察された焼成鉱物は透明柱状のアルカリ長石で、全ての土器の粘土の基質部分に含まれていた。この鉱物はイライト質の粘土が高温で溶融して形成される。ムライトやAlに富むスピネルは極めて微小なため、今回は観察されなかった。高温により溶融・分解した組織は、上述の鉱物粒子中の一部のアルカリ長石、斜長石、方解石、普通輝石に認められた。これらの組織から、各層からの土器は9001000°Cの温度で焼成されたと推定された。重要な点は、この焼成温度が最下層6層の土器でも実現されていことで、この遺跡では発展の初期から高度なパイロテクノロジーを有していたことが示唆された。本年度も、筑波大学西アジア文明研究センターで収集された、イランの新石器時代のテペ・サンギ・チャハマック遺跡東墳丘出土の土器試料を用いて、SEM-EDSによる構成鉱物の分析を中心とした胎土分析を行った。土器に含まれる鉱物粒子は、石英・アルカリ長石・斜長石を主体に、普通輝石・頑火輝石・透輝石・方解石・黒雲母・ルチル・チタン鉄鉱・クロムスピネル・燐灰石・ジルコンなどであった。これらは日干しレンガの胎土中の構成鉱物と同じであった。これらの鉱物の溶融・分解組織も多く認められ、高温での焼成がやはり推定された。西墳丘から出土した土器についても同様の分析を進めている。土器の主成分組成の蛍光X線分析では、SEM-EDSによる胎土の広域分析の結果とほぼ同様に、全体としてカリウムが多いイライト質の組成の胎土であることが分かった。粉末X線回折では、主要鉱物として石英・アルカリ長石・斜長石が検出され、少量成分として普通輝石・頑火輝石・赤鉄鉱が、一部の土器からは方解石とイライトも検出された。これらはSEM-EDSによる構成鉱物分析の結果と一致している。一方、形成に長時間の焼成が必要なムライトやクリストバライトなどの高温鉱物は検出されなかった。このことは、短い焼成時間でも形成される鉱物の溶融・分解組織が、土器の高温焼成温度推定に有効であることを示唆している。また、シリアの新石器時代テル・エル・ケルク遺跡から出土したトルコ石風ビーズについても、断面の組織観察と組成分析を行った。その結果、見た目は美しいトルコ石色であったが、構成物は水酸アパタイトと炭酸カルシウム、酸化カルシウムなどの微粒子の焼結体となっており、全体としてアパタイト系セラミックスであることが初めて分かった。青色は少量成分として含まれるMnに起因する可能性が示唆されている。本年度は、同時代のイランとシリアの遺跡から出土した土器について検討した。イランのタペ・サンギ・チャハマーク(TSC)遺跡は東墳丘と西墳丘の2つからなり、東丘遺跡には、BC 52006300年頃の6層の遺構が確認されている。西丘遺跡はBC 66007200年頃の5層の遺構からなる。東遺跡は彩色土器の出土が豊富で、各層の土器の構成鉱物を粉末X線回折(XRD)により検討した。XRD測定では、多量の石英、やや多いアルカリ長石・斜長石・赤鉄鉱、少量の輝石・雲母類、稀に方解石が検出され、既に実施したSEM-EDSによる分析結果と一致した。表層の1層・2層の土器にはやや頑火輝石が目立つが、他の構成鉱物の量比の層位による変化は無かった。