hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
弱い乱流の粘性と拡散－液晶電気対流系の非平衡統計力学的研究－

これまでの乱流研究は発達乱流が主な対象であったが、近年、十分には発達していない乱流の工学的重要性が高まっている。研究代表者は、そうした乱流の一種である「弱い乱流」について、非平衡統計力学の立場から理論的に研究してきた。平成30年度は、弱い乱流に駆動される拡散について調べるため、種々の弱い乱流をLagrange描像で研究した。テーマは平成29年度に引き続いて、(1-A)液晶電気対流系で見られる弱い乱流の実験結果の解析と、(1-B)Nikolaevskii乱流の数値シミュレーションに大きく分けられる。(1-A)液晶電気対流系での弱い乱流について、大規模な制御変数領域で粒子位置の測定が共同研究者により進められており、研究代表者は得られた実験結果を非平衡統計力学の観点から解析した。実験としては、弱い乱流に混入した蛍光粒子の運動を追跡しており、研究代表者も参画して行った先行研究ではこの手法により弱い乱流に関係する対流構造を調べていた。平成29年度ではある弱い乱流で劣拡散現象を見出していたが、今回、この研究を深化させることで、時間スケールごとに遅い拡散現象と速い拡散現象の両方を見出した。これにより、弱い乱流の性質を、広い時間スケールについて明らかにすることができた。(1-B)弱い乱流による粒子拡散を理論モデルから理解するために、1次元Nikolaevskii乱流中の粒子の拡散を研究した。分子動力学シミュレーションにより乱流中の粒子運動を再現し、粒子位置の時間発展にNikolaevskii乱流の情報を時々刻々反映させた。得られたシミュレーション結果を解析したところ、中間時間領域で速い拡散現象が見出された。この現象を説明するための理論モデルを考案し解析することにより,非局所相互作用の存在が示された。1年目は研究代表者の異動に伴って研究環境が大きく変化したことで、当初予定していた計画通りには進まなかった。2年目は、本来1年目で行おうとしていた研究内容を進めたが、シミュレーション結果の解析にやや手間取ったため当初の予定ほどは進まなかった。ただし、問題はすでに解決したので、最終年度である3年目に遅れを取り戻し、研究目標の達成を目指す。平成31年度は、最終年度として平成29年度と平成30年度に行った研究(特にテーマ(1ーB))の総括的な研究を進める。そのために昨年度に占有的に使用できる計算機環境を整えたので、多くの計算結果を取得・解析し,研究目的の達成に向けて研究を進める。また、実験研究を行なっている共同研究者との綿密な意思疎通は引き続き重要なので、折を見て議論する機会を設ける。これまでの乱流研究は発達乱流が主な対象であったが、近年、十分には発達していない乱流の重要性も認識されてきた。平成29年度は、弱い乱流に駆動される拡散について調べるため、2つの弱い乱流をLagrange描像で研究した。テーマは、(1-A)液晶電気対流系で見られる弱い乱流の実験結果の解析と、(1-B)時空カオスの一種であるNikolaevskii乱流の数値シミュレーションに大きく分けられる。この研究を深化させることで、今回、弱い乱流での劣拡散現象を見出した。さらに、その劣拡散現象が対流構造に対する跳ね返りに対応していることを明らかにした。(1-B)弱い乱流による粒子拡散を理論モデルから理解するために、Nikolaevskii乱流中の粒子の拡散を研究した。乱流中の粒子運動を実現するため、乱流での流速場と粒子の速度が一致するという条件(粒子質量が無限に小さいとみなせる状況)を採用し、粒子位置の時間発展にNikolaevskii乱流の情報を時々刻々反映させた分子動力学シミュレーションを実行した。得られた結果を解析したところ、中間時間領域で優拡散現象が見出された。この優拡散現象の物理的意味は未だ解明されていないものの理解に向けた知見を蓄積しており、今後の研究の土台となる結果が得られた。研究代表者の異動に伴って研究環境が大きく変化したことで、申請当初に予定していた計画通りには進まなかった。しかし、2年目に行う予定であった研究内容を前倒しで進めることができたので、全体としてはおおむね順調に進んでいると考えている。(1-A)

液晶電気対流系での弱い乱流について、大規模な制御変数領域で粒子位置の測定が共同研究者により進められており、研究代表者は得られた実験結果を非平衡統計力学の観点から解析した。実験としては、弱い乱流に混入した蛍光粒子の運動を追跡しており、研究代表者も参画して行った先行研究ではこの手法により弱い乱流に関係する対流構造を調べていた。平成29年度ではある弱い乱流で劣拡散現象を見出していたが、今回、この研究を深化させることで、時間スケールごとに遅い拡散現象と速い拡散現象の両方を見出した。これにより、弱い乱流の性質を、広い時間スケールについて明らかにすることができた。(1-B)弱い乱流による粒子拡散を理論モデルから理解するために、1次元Nikolaevskii乱流中の粒子の拡散を研究した。分子動力学シミュレーションにより乱流中の粒子運動を再現し、粒子位置の時間発展にNikolaevskii乱流の情報を時々刻々反映させた。得られたシミュレーション結果を解析したところ、中間時間領域で速い拡散現象が見出された。この現象を説明するための理論モデルを考案し解析することにより,非局所相互作用の存在が示された。1年目は研究代表者の異動に伴って研究環境が大きく変化したことで、当初予定していた計画通りには進まなかった。2年目は、本来1年目で行おうとしていた研究内容を進めたが、シミュレーション結果の解析にやや手間取ったため当初の予定ほどは進まなかった。ただし、問題はすでに解決したので、最終年度である3年目に遅れを取り戻し、研究目標の達成を目指す。平成30年度の研究テーマ実現には実験研究を行なっている共同研究者との綿密な意思疎通が必要となるので、折を見て議論する機会を設ける。一方、平成29年度に実際に行った研究(特にテーマ(1ーB))もさらに推し進める。そのためには大型計算機の活用が必要となるが、占有的に計算機を使用できる環境は整えたので、今後は多くの計算結果を解析する段階に進めたい。平成31年度は、最終年度として平成29年度と平成30年度に行った研究(特にテーマ(1ーB))の総括的な研究を進める。そのために昨年度に占有的に使用できる計算機環境を整えたので、多くの計算結果を取得・解析し,研究目的の達成に向けて研究を進める。また、実験研究を行なっている共同研究者との綿密な意思疎通は引き続き重要なので、折を見て議論する機会を設ける。概ね予算を使い切り、配分額の約2%分が余った。次年度使用額については「その他」の項目に含め、研究会の開催費用とする。次年度使用額は当該年度予算の5%未満であり,緊急的に使用できるように残しておいた分を使わなかったことで生じた.この分は今年度予算と合わせて,研究総括のための物品費として用いる予定としている.
遺伝的アルゴリズムの電磁ノイズ低減配線への応用

情報通信機器の高速化に伴い,これらを構成するプリント基板の配線からの電磁ノイズが大きな問題となっている.本研究では我々が提案する「セグメント分割伝送線」をこの問題の解決に適用した.セグメント分割伝送線は,遺伝的アルゴリズムによって最適化構造を決定する配線である.これにより,信号の品質を保ちながら,電磁ノイズを低減できることが期待できる.試作基板配線による測定の結果,信号波形の整形と共に効果的に電磁ノイズを低減できることが実証できた本研究の目的は,既に提案している“セグメント分割伝送線"を用いた電磁ノイズの低減が可能な新たな配線構造の提案である.セグメント分割伝送線は,デジタル信号の品質を改善するために提案された配線構造であり,特性インピーダンスと長さの異なった複数のセグメントから構成される.2年間の研究期間において,昨年度は,分岐配線系(1GHz・15cmクロック信号系)についてセグメント分割伝送線を適用し,その有効性を示した.本年度は,実用的な伝送系であるインダクタンスを含む系,および,有損失系を対象に評価を行った.また,信号としては,クロック信号より汎用的であるランダム信号とした.この結果,インダクタンスを含む系においてはアイパターンの評価において,アイ開口電圧改善率2.7倍,アイ開口時間改善率1.3倍,ジッタ改善率2.5倍の信号品質改善を実現することができた.また,有損失系においては,アイ開口電圧改善率1.7倍,アイ開口時間改善率1.1倍の信号品質改善を実現することができた.さらに,試作により電磁ノイズ(EMI)を実測した(実測は,茨城県工業技術センタの電波暗室を使用した).その結果,インダクタンスを含む系において,最大水平方向電界強度41dBuV/m(@290MHz),最大垂直方向電界強度36dBuV/m(@220MHz)であり,VCCI第1種,第2種(3m)の規格範囲内となった.また,有損失系においても,最大水平方向電界強度41dBuV/m(@390MHz),最大垂直方向電界強度40dBuV/m(@290MHz)であり,VCCI第1種,第2種(3m)の規格範囲内となった.以上の結果より,セグメント分割伝送線を用いることにより,信号品質の改善を実現しながら,電磁ノイズも減らすことが可能であることを示すことができた.今後は,実際の配線設計に本手法を取り入れ,実用化のための開発を行う.情報通信機器の高速化に伴い,これらを構成するプリント基板の配線からの電磁ノイズが大きな問題となっている.本研究では我々が提案する「セグメント分割伝送線」をこの問題の解決に適用した.セグメント分割伝送線は,遺伝的アルゴリズムによって最適化構造を決定する配線である.これにより,信号の品質を保ちながら,電磁ノイズを低減できることが期待できる.試作基板配線による測定の結果,信号波形の整形と共に効果的に電磁ノイズを低減できることが実証できた本研究の目的は,電磁ノイズの低減が可能な新たな配線構造の提案である.本年度は,我々が既にシグナルインテグリティ問題解決のために提案している"セグメント分割伝送線"を電磁ノイズ低減に適用すべく,その基礎検討に着手した.セグメント分割伝送線とは,配線を複数のセグメントに分割し,個々のセグメント毎に異なった特性インピーダンスを与え,異なった特性インピーダンスによる反射ノイズを故意に発生する技術である.そして,これ等の反射ノイズを重ね合わせることにより,対象となる波形を整形するシグナルインテグリティ改善技術である.強い電磁ノイズを放射する系の一つとして,分岐配線系があげられる.本年度は,この分岐配線系を対象にセグメント分割伝送線の適用可能性について検討を行った.分岐配線系とは,送信回路と受信回路を結ぶ一本の配線系の途中から枝分かれした配線が存在し,その先に受信回路が接続された系である.配線分岐点が特性インピーダンスの不整合点となるため大きな反射ノイズが発生する.このため,超高速信号伝送などでは使用が困難とされる伝送系である.この系に対して,基本的にセグメント分割伝送線による波形整形が可能か否かもまだ明らかになっていない.このため,波形整形の可能性を試作評価した.1GHz・15cmクロック信号系の分岐配線(2配線分岐)の4倍スケールアップ(250MHz・60cm)に対してセグメント分割伝送線を設計し,実測した.その結果,従来配線に比べて論理マージンを約6倍改善することが可能となった(High論理マージン6.1倍,Low論理マージン5.4倍).これより,設計対象を波形から放射電磁ノイズにすることで電磁ノイズ低減が可能なセグメント分割伝送線を実現できる見通しを得ることができた.多大な電磁ノイズを発生する1対1分岐配線系に対してセグメント分割伝送線を適用し,分岐点(最も反射ノイズが大きな点)において反射ノイズを約1/6に低減できたことで,セグメント分割伝送線を電磁ノイズに提要できる基本的な見通しをえることができた.特に,本成果をシミュレーションのみならず,試作評価によって示すことができた点は大きな成果であると考えられる.一方,従来のセグメント分割伝送線は,一点(今回の対象系では分岐点)における反射ノイズ(最大反射ノイズ)を低減する設計となる.これを電磁ノイズ低減に適用するためには,配線全体から出るノイズ(放射ノイズ)量との関連を明確にする必要がある.また,今年度のセグメント分割伝送線は,回路シミュレータHSPICEに基づく設計を行った.この点でHSPICEが反射ノイズ低減設計には十分な性能があることが分かった.

一方で,電磁ノイズの評価には電磁界シミュレータをセグメント分割伝送線の設計に利用することが望ましく,この点での検討評価が未着手となっている.なお,1対1伝送系の試作評価結果については,電子情報通信学会総合大会(H24年3月)で報告するとともに,関連技術情報の調査を行った.現在のところ本提案技術に類似の技術は報告されておらず,新規性の点で高いレベルにあると考えられる.試作評価により本提案手法の有効性の見通しを得ることができたが,次年度使用額427,880円が生じた.これは,本年度の設計に回路シミュレータのみを適用し,電磁界シミュレータは使用しなかったことによる.本年度は,分岐配線に対するセグメント分割伝送線の波形整形能力の評価を対象としたため,回路シミュレータのみで設計が完結したためである.また,成果の報告と調査を国内学会に絞ったこと,および,既存の設計ソフトウェアの範囲でセグメント分割伝送線が設計できたこと(人件費を利用したソフトウェア改良を行わなかったこと)が理由である.次年度(最終年度)は,セグメント分割伝送線設計の評価関数の改良に着手し,対象とする系を増やす(分岐配線だけでなく,他の系も対象とする)ことで提案手法の有効性を評価する.さらに,電磁界解析シミュレータの使用を検討する(具体的には,現有のシミュレータADSの利用を予定している).また,現在,設計に用いている最適化手法である遺伝的アルゴリズムの改良も検討する.具体的には,アルゴリズムの高速化と他のアルゴリズムとの併用である.以上のアプローチにより,セグメント分割伝送線を用いた電磁ノイズ低減構造の有効性を定量的に評価する.次年度(最終年度)は,次年度使用額(427,880円)を加えた総額,1,627,880円(直接費)で本研究の目的を達成するよう研究を推進する.具体的には本年度の成果をベースに,セグメント分割伝送線を用いた電磁ノイズ低減を分岐配線系以外にも適用し,試作評価する.設計には基本的に本年度と同じソフトウェア環境を用いるが,回路シミュレータ(HSPICE)はライセンス契約の更新が必要であり,約50万円をこれに当てる予定である.一方,東京大学大規模集積回路設計教育センター(VDEC)が,教育機関に対してライセンスサーバ接続形態でCADの無償利用サービスを提供している.ライセンスサーバ接続の基で現在のソフトウェア環境が動作すれば,VDECのHSPICEが使用可能となるため,現有HSPICEのライセンス更新は不要となる.このため,次年度は早急にこの可能性をあたる予定である.さらに,設計を加速するために設計サーバ1台(約25万円)を増設する予定である(現在,セグメント分割伝送線の1回の設計に約10時間という長時間を要している).なお,上記VDECの利用が可能な場合,ライセンス更新費を計算サーバ増設費に当てる予定である.次年度は最終年度であるため,国内外での成果発表を予定している.このための出張旅費,参加費として,約70万円を予定している(国内2回,海外2回).さらに,学生アルバイトによる設計ソフトウェア環境の改良(アルゴリズムの高速化)に約15万円の使用を計画している.以上の研究費使用計画の基で研究を推進する予定である.
古典・量子統計モデルの普遍的な客観事前分布の理論構築

本研究では、申請者のこれまでの客観事前分布に関する研究をさらに推し進め、統計モデル多様体上で正の優調和関数が存在する条件を複素多様体との関係から明らかにする。その結果を踏まえて、ARMAモデルやARFIMAモデルといった応用上重要な時系列モデルでの客観事前分布の提案を目指す(課題A)。また、従来の統計モデル(古典統計モデル)と量子統計モデルの両方を念頭に置いて、客観事前分布を定める統一的・汎用的な指導原理を情報理論的な概念に依存せずに与える。その結果及び最近の量子計算機の実証実験を踏まえて、客観事前分布に基いたベイズ的なアプローチの一般論の提案を目指す(課題B)。
外部導体系プラズマ閉じ込めの最適化に関する研究

大型装置における異常輸送、電場と閉じ込め、スワレープオフプラズアとダイバータプラズマ、非熱化粒子の問題などを集中的に検討し、その結果を二つの報告書FR3(88)-1、FR3(88)-2にまとめた。また、非軸対象トーラスのMHD平衡・安定性のシミュレーションにおいては、MHDべータ限界の解析、磁場解析コードの改良を行うとともに、磁気面破壊の構造を明らかにしている。さらに、真空磁場配位中の粒子ドリフト軌道および粒子損失領域などの体系的なシミュレーション解析を行い、損失の最小化を検討し、種々の磁場配位に対する粒子閉じ込め特性の評価などを行っている。小型装置における電場・ダイバータ実験においては、ダイバータ領域のプラズマ分布(密度・電位)の詳細な測定がなされ、さらにダイバータプレートのバイアスによる周辺プラズマ分布の制御が可能であることが明らかにされた。また、小型トカマクにヘリカル磁場を印加し、周辺に現れる構造に起因する粒子束、プラズマ電位、電子温度の変化について測定しリサイクリング制御に関して調べている。高エネルギーアルカリ土類金属原子ビームとレーザ誘起蛍光法とを組み合わせ、プラズマ中の電場を測定するため、バリウム原子中性ビーム生成の実験を行いつつあり、30μAのバリウム原子中性ビームを得ることに成功している。また、リチウムビームによる周辺プラズマ分布の計測が可能となり、ヘリオトロンEに適用して測定すると同時に、シミュレーションによって密度分布および揺動測定に対する適用限界の吟味を行っている。
性ホルモンによる卵巣分化誘導の分子機構

本研究では、魚類(メダカとティラピア)を用いて、性ホルモンによる卵巣形成の分子機構を明らかにすることを目的とした。エストロゲン(E2)は未分化生殖腺の卵巣への性分化に決定的な役割を果し、その作用にエストロゲン受容体β2やβ1、及びR-spondin1が関わることが示された。また、P450c17-II(魚類の卵成熟誘起ホルモンDHPの合成に必要なステロイド代謝酵素)が雌雄生殖腺における減数分裂開始に関与することが示唆された。脊椎動物における卵巣分化の制御メカニズムに関する研究は、哺乳類ではまだ遅れており、魚類を対象とした研究が進んでいる。研究代表者の長濱らは、芳香化酵素阻害剤を用いてエストロゲン合成を抑制させたティラピアの生殖腺形成を詳しく解析することにより、魚類の卵巣分化にエストロゲン(エストラジオール-17β)が不可欠であることを明らかにしてきた。また、C21ステロイド、特に長濱らが卵成熟誘起ホルモンとして世界に先駆け魚類で同定した17α,20β-ジヒドロキシ-4-プレグネン-3-オン(DHP)が生殖細胞の減数分裂開始にも重要な役割を果している可能性を示唆した。そこで本研究では、魚類(メダカとティラピア)の卵巣分化時における性ホルモン、特にエストロゲンとDHPの作用機構を細胞・分子(遺伝子)レベルで明らかにすることを目指す。本研究では、魚類(メダカとティラピア)卵巣分化時における性ホルモンによる卵巣形成の分子メカニズム、特に生殖細胞の増殖(mitosis)と減数分裂(meiosis)開始の分子メカニズムを明らかにすることを目指す。平成20年度は性分化期生殖腺の3種のエストロゲン受容体およびステロイド代謝酵素チトクロームP450c17の発現細胞を解析するとともに、卵巣分化に果すR-spondinlの役割を遺伝子ノックダウン法と過剰発現法により調べた。R-spondinlのノックアウトXX個体では孵化後40日には活発に精子形成を行っている精巣が観察された。この精巣では精巣体細胞(セルトリ細胞)に特異的に発現するgsdf遺伝子の強い発現が認められた。一方、R-spondinlを過剰発現されたXY個体では孵化後20日には卵母細胞を有する卵巣が形成された。これらのLoss-of-functionとGain-of-functionの実験結果より、メダカにおいてR-spondinlが卵巣分化に不可欠であることがはじめて明らかになった。今後、R-spondinlとエストロゲンとの関連を解析する心要がある。またこの研究の過程で、RNAi法を用いた遺伝子ノックダウン法を新しく開発した。この方法を用いることで、メダカで長期間にわたる遺伝子ノックダウンの影響を解析することがはじめて可能になった。本研究では、魚類(メダカとティラピア)卵巣分化時における性ホルモンによる卵巣形成の分子メカニズムを明らかにすることを目指す。平成21年度は、性分化期生殖腺の3種のエストロゲン受容体(ER)(ERα,ERβ1,ERβ2)の発現変動を解析するとともに、卵巣分化に果すERの役割を遺伝子ノックダウン法により調べた。3種のERのうち、ERβ2のみが生殖腺の性分化期(受精後6-12日)に発現変動を示し、孵化直前のXX胚で高い発現を示した。一方、我々が昨年度にメダカで新しく開発したRNAi法による遺伝子ノックダウンを用いて3種のER遺伝子の機能を解析したところ、XX受精卵3種のERのノックアウトXX個体では孵化後40日には活発に精子形成を行っている精巣が観察された。しかし、他の遺伝子(dmy,Rspondin1-Rspo)に比べて性転換率は低かった。このように、3種のER遺伝子の性分化生殖腺での発現解析、及びそれぞれのLoss-of-functionの実験結果より、メダカにおいてERβ2が卵巣分化に重要な役割を果たすことがはじめて示唆された。また、昨年度の本研究から、Rspoが卵巣分化に不可欠であることがわかったが、本年度はRspo遺伝子の発現が、卵巣では芳香化酵素阻害剤の処理で抑制されること、また精巣ではエストロゲン処理で促進されること、が明らかになった。

今後、メダカの卵巣分化に果すエストロゲンとERβ2の機能、特にRspoとの関係についてさらに検討する必要がある。脊椎動物における卵巣分化の制御メカニズムに関する研究は、哺乳類ではまだ遅れており、魚類を対象とした研究が進んでいる。研究代表者の長濱らは、芳香化酵素阻害剤を用いてエストロゲン合成を抑制させたティラピアの生殖腺形成を詳しく解析することにより、魚類の卵巣分化にエストロゲン(エストラジオール-17β、E2)が不可欠であることを明らかにしてきた。本研究では、魚類(メダカとティラピア)卵巣分化時における性ホルモンによる卵巣形成の分子メカニズムを明らかにすることを目指す。昨年度までの本研究から、メダカではエストロゲン受容体(ERβ2)とRspoが卵巣分化に不可欠であることがわかったが、本年度はメダカにおけるERβ2の発現とエストロゲンとの関係、及びティラピアを用いた器官培養系でエストロゲンの卵巣分化に果す直接的役割について解析を進めた。その結果、遺伝的雄(XY)メダカを受精直後から6、7、8日間にわたってE2で処理するとERβ2の発現が遺伝的雌魚と同じレベルまでに上昇することから、ERβ2の卵巣分化に果す重要な役割が確認された。今後、メダカの卵巣分化に果すERβ2の機能、特にRspoとの関係についてさらに検討する必要がある。一方、ティラピアを用いた器官培養系(本年度は、これまでの浮遊培養系に加えて、新たに旋回培養系を開発した)では、1)エストロゲンの直接的影響で卵巣腔が形成されること、2)生体外に取り出した卵巣片での卵巣型芳香化酵素遺伝子及びタンパク質の発現が培養中にE2を添加することによって維持されること、さらに、3)卵巣形成後にみられるステロイド産生細胞の卵胞周辺域への移動がE2によって促進されること、をはじめて見出した。なお、卵巣腔形成に果すエストロゲンの役割はE2のin vivo処理によっても確認されたが、この場合には内因性の卵巣型芳香化酵素遺伝子及びタンパク質の発現が完全に抑制されたことから(従って、内因性のエストロゲンの生成は無い)、投与された外因性のE2が直接的に卵巣腔形成に作用していることが明らかになった。脊椎動物における卵巣分化の制御メカニズムに関する研究は、魚類を対象とした研究が進んでいる。研究代表者の長濱らは、魚類の卵巣分化にエストロゲン(エストラジオール-17β、E2)が不可欠であることを明らかにしてきた。昨年度までの本研究から、メダカではエストロゲン受容体(ERβ2)とRspo1が卵巣分化に不可欠であることがわかったが、本年度はさらにERβ2の機能についてメダカのLoss-of-Function (LOF, RNAiとTilling)系統を駆使して解析した。ERβ2のLOFによりSDF1/CXCR4で誘導される始原生殖細胞(PGC)の生殖腺への移動が異常となり、その結果として生殖腺中の生殖細胞の数が減少すうことがわかった。この系統の受精卵にSDF1とCXCR4を過剰発現させると、PGCの生殖腺への移動は正常となった。
運動スキル学習の神経基盤の解明と脳損傷障害・回復に与える影響

具体的内容:本研究は運動スキル学習と脳損傷の関係を明らかにすることを目的とした。そのために本年度は霊長類マーモセットを用い、一次運動野脳梗塞モデルの作出を確立すべく、光血栓作成法で脳虚血モデルの作成を行い、運動機能評価と、その損傷領域を神経細胞とグリア細胞染色を行い、評価した。意義・重要性:運動スキル学習は四肢の協調性や手の把握などの運動制御を伴う学習であり、生物学的生存やスポーツなどのパフォーマンス向上において必要不可欠である。運動スキルは一次運動野を中心とする運動野が関与していると報告されている。一次運動野から脊髄に豊富に直接投射をしている霊長類では、巧緻性のある把握運動が発達している。一次運動野損傷では巧緻性動作が一時的に障害されるが、機能回復することがわかっているが、一次運動野以外の領域の可塑的な機能代償も示唆しており、一次運動野の役割は運動スキルの実行、もしくは学習に必要なのか未解明な問題が残っている。また、機能損傷からの回復過程の解明は脳梗塞後のリハビリテーションや予後予測のにも重要である。29年度が最終年度であるため、記入しない。
分子周波数変調器の実現と超短パルス光発生への応用

本研究はレーザーの短パルス化の極限を大きく押し進め、それによって切り開かれる新分野を展望して実行された。具体的には、ナノ秒の単一周波数レーザー光を基本として、それをコヒーレントに運動する高密度分子集団を用いて広帯域に変調させることで超短パルス光を発生させようというものである。そのような分子状態(最大コヒーレンス状態)は、単一周波数化した二波長のナノ秒ロングパルスレーザーを用いて、分子のラマン遷移を断熱的(数百MHzの非共鳴)に時間発展させることで実現可能である。ひとたび最大コヒーレンス状態が実現されると、効率の良い広帯域サイドバンド光の発生が1コヒーレント長内でおこり、結果としてサイドバンド光は「位相整合の制約を受けずに」励起レーザー光と同軸に発生する。本研究において、200nm1.9μmの広帯域(45,000cm^<-1>)にわたる光変調を実現し、さらに、その一部を位相制御することで、10fsの超短パルス列を安定に形成できることを、よく確立した手法である二倍波発生自己相関法を用いて定量評価した。以下、この三年間で得た成果の要点をまとめる。1)125THz(振動)、及び10THz(回転)の超高周波分子変調器(媒質を構成するすべての分子がコヒーレントに振動、回転する最大に近いコヒーレンス状態)を実現した。2)1)の成果をベースに真空紫外赤外(70,000cm^<-1>=2,100PHz)にわたる超広帯域の変調サイドバンド光を高効率に発生させた。3)発生した超広帯域サイドバンド光に対して周波数位相制御をおこなうことで、10フェムト秒の超短パルス光を10THzの超高繰り返しで安定に発生させた。本計画は次の三点の実現を目的としている。1、125THz(振動)、及び10THz(回転)の超高周波分子変調器(媒質を構成するすべての分子がコヒーレントに振動、回転する最大コヒーレンス状態)を実現すること。2、それをベースに真空紫外赤外(70,000cm^<-1>=2.1PHz)にわたる超広帯域の変調サイドバンド光を高効率に発生させること。3、発生した超広帯域サイドバンド光に対して周波数位相制御をおこなうことで、紫外域を中心とした1フェムト秒(1fs=10^<-15>s)をきる超短パルス光の発生及び検出をおこなうこと。分子変調器(最大コヒーレンス状態)は、単一周波数化した二波長のナノ秒ロングパルスレーザーを用いて、分子のラマン遷移を断熱的(数百MHzの非共鳴)に時間発展させることで実現可能である。ひとたび最大コヒーレンス状態が実現されると、効率の良い広帯域サイドバンド光の発生が1フェーズスリップ長内でおこり、結果としてサイドバンド光は「位相整合の制約を受けずに」励起レーザー光と同軸に発生する。本年度は、3年計画の初年度で、上記1、2の基本的な部分を実施し以下の成果を得た。1、14-20Kの低温で生成したパラ水素を媒質として、v=1←0の振動遷移間のコヒーレンスを理論限界(0.5)に近いところ(0.3)まで引き上げる励起条件を確定した。2、パラ水素のJ=2←0の回転遷移間に理論限界に近いコヒーレンス(0.3)を形成する励起条件を確定した。3、v=1←0振動遷移、及びJ=2←0回転遷移を同時励起し、振動及び、回転のコヒーレンスを断熱的に立ち上げることを試みた。4、3で生成した振動一回転最大コヒーレンスを分子変調器として、10THz間隔で赤外から真空紫外近傍の1.2PHzにわたる超広帯域サイドバンド光を全て同軸に発生できることを実証した。

本計画は次の三点の実現を目的としている。1、125THz(振動)、及び10THz(回転)の超高周波数分子変調器(媒質を構成するすべての分子ントに振動、回転する最大コヒーレンス状態)を実現すること。2、それをベースに真空紫外赤外(70,000cm^<-1>=2.1PHz)にわたる超広帯域の変調サイド高効率に発生させること。3、発生した超広帯域サイドバンド光に対して周波数位相制御をおこなうことで、紫外域を中心ェムト秒(1fs=10^<-15>s)をきる超短パルス光の発生及び検出をおこなうこと。本年度は3年計画の2年目にあたり、上記3の基本技術の確立と初期的な試みをおこなった。1、パラ水素のJ=2←0の回転遷移間に理論限界に近いコヒーレンス(0.3)を形成するための媒質の最適条件を系統的に調べ確定した。2、パラ水素のJ=2←0回転遷移を安定に断熱励起し、かつ安定なサイドバンド光を発生させる二波長発振注入同期レーザーを開発した。3、発生したサイドバンド光の位相を制御し、10THz繰り返し21fsの超短パルス光の発生が可能なことをよく確立した測定手法である自己相関計測法で実証した。本年度は本計画研究の最終年度に当たる。最終目標としたラマンサイドバンド光のフーリエ合成による超短パルス光の発生、及び計測を中心に研究を進めた。まず、これまでに開発した二波長発振注入同期パルスレーザーに対して、広帯域波長可変化の拡張をおこなった。さらに、レーザーシステムの総合性能を評価する実験をレーザー単体と主目的であるラマンサイドバンド発生の両方の視点から実施した。次に、パラ水素ガスの低温におけるディッケなローイングを系統的に調べ、その領域での分子変調用媒質としての応用を検討した。最後に、上記の要素技術を組み合わせて、周波数位相制御器によるラマンサイドバンド光のフーリエ合成と超短パルス光の発生を試みた。発生させた超短パルス列の評価には、よく確立した手法の自己相関計測法を用いた。11fsの超短パルスが安定に発生できていることが確認できた。ここで確立した光源は10THzの超高繰返し性を持つ。これまでに無い極めてユニークな超短パルス光源といえる。
極微細TSVのための界面層フリーな新規バリヤ材料の開発

集積回路の分野においては、これまでの微細化に頼った2次元的な集積から、微細化せずとも高集積化が可能な3次元集積回路へシフトしつつある。特に、これまで実現できなかった異種基板の集積化などの自由度も増すことから、これからは3次元集積化が主流になっていくと思われる。この3次元集積回路の飛躍的な実現の基となっている技術の一つが上下間のチップあるいはウェハを接続するシリコン貫通ビア配線(Through Silicon Via)である。しかし、どの段階でTSV配線プロセスを行うのかという点は、未だ確立されていない。半導体プロセスから考えると、LSIを先に作製してから上下間を接続するビア・ラストプロセスが理想的であるが、その実現のためには、200°C以下の低温で絶縁バリヤや拡散バリヤを成膜することが必須となり、その点が困難を極めている。なぜなら、単純にプロセスを低温化するとそのバリヤ性は劣化することが一般に知られているからである。本研究ではまず、絶縁バリヤと拡散バリヤを200°C以下で成膜することと同時に、低温でも良好なバリヤ性を持つバリヤを実現することを目的として検討している。本年度は、拡散バリヤと絶縁バリヤを同じZrNx系材料に統一することで、界面での余分な拡散や反応を抑制し、界面層フリーな界面を実現することに成功した。同時に、TiN系やTiHfNx系などの材料系に拡張し、これらの拡散バリヤとしての特性をSi上で検討し、いずれも優れたバリヤ特性を示すことができた。同じ構成要素であるZrNx系においては、拡散バリヤと絶縁バリヤを膜中の組成比を変化させることで実現でき、さらには、500°C以上の熱処理後においてもCuの拡散もなく、かつ界面層フリーな状態が実現できている。このことから、研究のコンセプトについてはその素性を確認できた。さらには、TiNx系及びTiHfNx系などにも材料を拡張して検討を進めており、研究はおおむね順調に進んでいるものと思っている。スパッタ装置を用いて材料選択性のある研究を進めながら、良好な特性が得られた材料に関しては、CVD/ALDなどの手法に拡張可能かどうかを検討する。この場合、既存のCVD原料では200°C以下で分解しない場合もあるので、低温での分解が可能な原料開発から行う予定である。同時に、拡散バリヤと同じ構成要素の絶縁バリヤに関してはその物性などが明らかにされていないものも多いため、絶縁膜としての特性についてその詳細を検討する予定である。今年度導入予定だった絶縁特性を評価するための装置は、別途購入することができたことと、次年度予定しているCVD成膜にて装置改造等の予算が発生することが予測されたため、次年度の装置開発に充当することにした。
膵・胆道癌における肝転移および腹膜播種に関する生物学的特性の解明

胆道癌における肝転移および腹膜播種に関与する生物学的特性の解明を目的として検討を行い、以下の結果を得た。1.腫瘍血管新生の肝転移への関与について。胆管癌47例を対象とし血管内皮細胞抗原FactorVIII染色性からみた腫瘍組織内微小血管新生を免疫組織学的に検討した。その結果、胆管癌における組織microvesselcount数は、平均3.47/200倍視野であった。各種臨床病理学的パラメーターおよび肝転移との間に有意の関連は認められなかった。2.潜在的腹膜播種の検出について。1993年6月から1997年2月までに当科で手術した膵・胆道癌65例に術中腹腔洗浄細胞診を施行した。その結果、癌細胞陽性(classIV,V)は8例(12.3%)であった。腹膜播種例の細胞診陽性率は7例中4例(57.1%)であった。腹膜播種のない例の細胞診陽性率は58例中4例(6.9%)であった。腹膜播種がない細胞診陽性の4例の転帰は、2例(50.0%)が各々2か月、5か月で癌性腹膜炎にて死亡、1例が1年4か月健在、1例が転帰不明であった。また、このうち50例について腹水洗浄液中CA19-9測定を行った。その結果、11例(22.0%)で腹水中CA19-9値は100U/m以上を呈した。洗浄液中CA19-9のcut off値を100U/mlとした場合、腹膜播種の有無と洗浄液中CA19-9陽性率および洗浄細胞診陽性の有無と洗浄液中Ca19-9陽性率の間には、各々p<0.005,p<0.001で有意の正の相関を認めた(Fisherの直接確率検定)。以上より、1.胆道癌における腫瘍血管新生は極めて乏しいものと考えられ、肝転移予測には適さない可能性が示唆された。2.術中腹腔洗浄細胞診陽性所見は腹膜播種再発の高危険因子と考えられた。また、腹水洗浄液中CA19-9測定は腹膜播種および腹腔播種再発の高危険因子と考えられた。また、腹水洗浄液中CA19-9測定は腹膜播種および腹腔洗浄細胞診と相関し、潜在的腹膜播種の検出に有用である可能性が示唆された。
発達に伴うモノアミンニューロンの代謝シフト機構の解明

本研究では、大脳基底核の発達過程において直接路優位から間接路優位に変化する回路シフトのメカニズムの解明を通じて、パーキンソン病など大脳基底核の機能変化が関連する疾患の病態解明と新たな治療戦略を構築することを目的としている。パーキンソン病では黒質線条体系ドーパミンニューロンからのドーパミン入力の減弱により、間接路の障害によるパーキンソニズムが現れる。テトラヒドロビオプテリン(BH4)は、ドーパミンを初めとするモノアミンの生合成に必須な補因子である。研究代表者らは、BH4生合成第三段階の酵素であるセピアプテリン還元酵素(SPR)を破壊して、遺伝的背景の異なるマウスを交配することにより成獣まで生存できるSpr-KOマウスを作製した。Spr-KOマウスでは、BH4の欠乏からドーパミンを含めた脳内モノアミンが全て欠乏状態となっている。Spr-KOマウスは従来のドーパミンニューロン破壊マウスモデルでは観察されない振戦様の前肢の震えを示した。Spr-KOマウス上腕二頭筋と上腕三頭筋の筋電図を測定したところ、屈筋と伸筋がほぼ同時に収縮する異常な筋活動が観察された。また、淡蒼球外節においてユニット記録を行なったところ、筋電図の異常な活動と同様な周波数を示すバースト様の発火を観測した。また、Spr-KOマウスは胸骨が屈曲して亀の背の様な特徴的肢位を示し、胸腺の萎縮、生殖機能の低下など多くの老化様表現型を示した。以上の結果は、全身的なBH4欠乏を示すSpr-KOマウスが新たなパーキンソン病モデルマウスとなり、BH4欠乏が老化様表現型やパーキンソニズムの発現と密接に関連することを示唆した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
麻酔薬の脊髄後角第五層型細胞活動に及ぼす影響についての研究

方法:ネコを用いた。笑気-酸素-ハロタン麻酔下にて外科的操作を行い、除脳、L1-2間での脊髄切断を行い、椎弓切除後脊髄を露出した。外科的操作終了とともに100%酸素のみにて調節呼吸を行った。左後肢に興奮性受容野をもつ第五層型細胞活動は、細胞外微小電極法により導出された。実験を以下の如く3群に分け、第五層型細胞活動を観察した。(1)切開を加え、60分間観察する。(2)ケタミン前投与群:ケタミン3mg/kgもしくは10mg/kgを静脈内投与し、誘発発射活動を50分間観察した。ケタミン前投与群では、皮膚切開1分後の第五層型細胞活動の発射活動を対照群と比較した。ケタミン静脈内投与後55-60分の第五層型細胞活動の発射活動の平均値を各々ケタミン前投与群とケタミン後投与群とで比較した。結果ケタミン3mg/kgと10mg/kgの前投与群後投与群ともケタミン静脈内投与後55-60分の誘発発射活動を同程度に抑制した。従って、ケタミンの前投与群の有用性は観察されなかった。この結果は、侵害刺激として用いたフォルマリンの結果と異なる方法:ネコを用いた。この結果は、侵害刺激として用いたフォルマリンの結果と異なる平成10年度ネコを用いた。左後肢に興奮性受容野をもつ第五層型細胞活動(WDR細胞活動)は、細胞外微小電極法により導出された。実験を以下の如く3群に分け、WDR細胞活動を観察した。(1)対照群:メスを用いて執刀刺激を加えるために興奮性受容野の中心部領域に約1cmの皮膚切開を加え、90分間観察する。(2)イソフルラン前吸入群:1.5%イソフルランを20分間吸入させた後、約1cmの皮膚切開を同様に行い、誘発発射活動を10分間測定し、その後イソフルランを中止し100%酸素のみにて誘発発射活動を60分間観察した。(3)イソフルラン後吸入群:皮膚切開を同様に行い5分後、1.5%イソフルランを30分間吸入させ、その後、イソフルランを中止し100%酸素のみにて55分間観察した。イソフルラン前吸入群では、皮膚切開1分後の第五層型細胞活動の発射活動とイソフルランの中止後25-30分間のWDR細胞活動の発射活動の平均値を各々イソフルラン後吸入群と前吸入群とで比較した。結果として、執刀刺激によってWDR細胞活動は持続性の興奮活動を示しイソフルラン前吸入群イソフルラン後吸入群ともWDR細胞活動を抑制した。方法:ネコを用いた。(1)対照群:メスを用いて執刀刺激を加えるために興奮性受容野の中心部領域に約1cmの皮膚切開を加え、60分間観察する。(2)ケタミン前投与群:ケタミン3mg/kgもしくは10mg/kg静脈内投与後5分に、約1cmの皮膚切開を同様に行い、誘発発射活動を60分間観察した。(3)ケタミン後投与群:皮膚切開を同様に行い10分後ケタミン3mg/kgもしくは10mg/kgを静脈内投与し、誘発発射活動を50分間観察した。

ケタミン静脈内投与後55-60分の第五層型細胞活動の発射活動の平均値を各々ケタミン前投与群とケタミン後投与群とで比較した。結果ケタミン3mg/kgと10mg/kgの前投与群後投与群ともケタミン静脈内投与後55-60分の誘発発射活動を同程度に抑制した。従って、ケタミンの前投与群の有用性は観察されなかった。この結果は、侵害刺激として用いたフォルマリンの結果と異なる。
金属-配位子間電子移動を利用した一次元金属錯体の部分酸化と動的電子状態の創製

d^8電子配置を持つ平面型金属錯体はd_22軌道の重なりによって一次元構造をとることが知られている.一次元鎖構造をとることによってd_22から形成される一次元dバンドは電子で完全に満たされており,絶縁体である.このような一次元電子系に導電性などの動的な物性を発現させるためには,金属を部分酸化し電子状態に揺らぎを導入することが必要である.本研究では,比較的酸化が容易であるロジウム(I)のジカルボニル錯体と酸化還元活性なセミキノネート配位子を組み合わせ,金属と配位子の間での酸化還元反応によって一次元dバンドを部分酸化し,導電性を発現させることを目的とした.電子吸引性であるクロロ基を導入した3,6-ジ-t-ブチル-4,5-ジクロロ-1,2-ベンゾセミキノネート(3,6-DBSQ-4,5-Cl_2)を配位子に用いて,[Rh(3,6-DBDiox-4,5-Cl_2)(CO)_2]_∞(3,6-DBDiox-4,5-Cl_2は3,6-DBSQ-4,5-Cl_2あるいは3,6-ジ-t-ブチル-4,5-ジクロロカテコレート(3,6-DBCat-4,5-Cl_2)を表す)を合成し,金属-配位子間電子移動を利用して一次元錯体の部分酸化に世界で初めて成功した.この化合物は一次元金属鎖を持つ中性単一成分分子性導体の最初の例である.XPSスペクトルから,この化合物では[Rh^I(3,6-DBSQ-4,5-Cl_2)(CO)_2]:[Rh^<II>(3,6-DBCat-4,5-Cl_2)(CO)_2]=2:1であることを明らかにした.結晶構造解析から,錯体分子はXPSの結果と一致して一次元鎖内で三量体を形成していることが分かった.さらに,低温では,三量体は二量化し,六量体を形成することがわかった.この錯体は中性分子であるにもかかわらず,室温での電気伝導度がσ=17-34Scm^<-1>と非常に高い電気伝導度を示した.温度の低下とともに伝導度は低下するが,これは三量体の二量化と関連していると考えられる.d^B電子配置を持つ平面型金属錯体はd_<z^2>軌道の重なりによって一次元鎖構造をとることが知られている.一次元鎖構造をとることによってd_<z^2>軌道から形成される一次元dバンドは電子で完全に満たされており,絶縁体である.このような一次元電子系に電気伝導性などの動的な物性を発現させるためには,金属を部分酸化し,電子揺らぎを導入することが必要である.一方,金属のd軌道と配位子のπ^*軌道のエネルギーレベルを近づければ,金属と配位子の間の酸化還元反応によって金属を部分酸化することが可能であると考えられるが,一次元dバンドを部分酸化した報告例はまったく知られていない.本研究では,比較的電子過剰なロジウム(I)のジカルボニル錯体と電子欠如なセミキノネート配位子を組み合わせ,金属と配位子の間の酸化還元反応によって部分酸化された一次元dバンドの創製を行った.セミキノネート配位子のπ^*軌道をロジウム(I)のd軌道に近づけるために電子吸引性基であるクロロ基を導入した3,6-ジ-tertブチル-4,5-ジクロロ-1,2-ベンゾセミキノネート(3,6-DBSQ-4,5-Cl_2)を配位子に用いて[Rh(3,6-DBSQ-4,5-Cl_2)(CO)_2]を合成した.X線結晶構造解析から,この錯体は[Rh(3,6-DBSQ-4,5-Cl_2)(CO)_2]がスタッガード配座で積層した一次元鎖状錯体であり,錯体分子は一次元鎖内で六量体を形成していることを明らかにした.Rh-Rh距離はこれまで報告されているRh(+1.5)錯体よりも短く,ロジウムの形式的酸化数は+1.5以上であることが示唆される.この錯体は金属-配位子間電子移動を利用して一次元金属錯体の部分酸化に世界で初めて成功した例であり,本研究目的の達成に成功した.この錯体は室温で比較的高い電気伝導度(17-32Scm^<-1>)を示したが,活性化エネルギーが119meVの半導体であった.d^8電子配置を持つ平面型金属錯体はd_22軌道の重なりによって一次元構造をとることが知られている.一次元鎖構造をとることによってd_22から形成される一次元dバンドは電子で完全に満たされており,絶縁体である.このような一次元電子系に導電性などの動的な物性を発現させるためには,金属を部分酸化し電子状態に揺らぎを導入することが必要である.本研究では,比較的酸化が容易であるロジウム(I)のジカルボニル錯体と酸化還元活性なセミキノネート配位子を組み合わせ,金属と配位子の間での酸化還元反応によって一次元dバンドを部分酸化し,導電性を発現させることを目的とした.電子吸引性であるクロロ基を導入した

3,6-ジ-t-ブチル-4,5-ジクロロ-1,2-ベンゾセミキノネート(3,6-DBSQ-4,5-Cl_2)を配位子に用いて,[Rh(3,6-DBDiox-4,5-Cl_2)(CO)_2]_∞(3,6-DBDiox-4,5-Cl_2は3,6-DBSQ-4,5-Cl_2あるいは3,6-ジ-t-ブチル-4,5-ジクロロカテコレート(3,6-DBCat-4,5-Cl_2)を表す)を合成し,金属-配位子間電子移動を利用して一次元錯体の部分酸化に世界で初めて成功した.この化合物は一次元金属鎖を持つ中性単一成分分子性導体の最初の例である.XPSスペクトルから,この化合物では[Rh^I(3,6-DBSQ-4,5-Cl_2)(CO)_2]:[Rh^<II>(3,6-DBCat-4,5-Cl_2)(CO)_2]=2:1であることを明らかにした.結晶構造解析から,錯体分子はXPSの結果と一致して一次元鎖内で三量体を形成していることが分かった.さらに,低温では,三量体は二量化し,六量体を形成することがわかった.この錯体は中性分子であるにもかかわらず,室温での電気伝導度がσ=17-34Scm^<-1>と非常に高い電気伝導度を示した.温度の低下とともに伝導度は低下するが,これは三量体の二量化と関連していると考えられる.
東アジアにおける武器・武具の比較研究

日本列島、韓半島、中国における武器・武具の資料を比較すると、それぞれの地域間の交流を示す資料が明らかになる一方で、各地域に特徴的な在地の独自性を示す資料の存在も明らかになった。日本列島に関しては、弥生時代以降、弓矢をはじめとする攻撃用武器と甲冑等の防禦具は、相互に関連しつつ変遷してきたが、5世紀中葉には、同時に、新式の攻撃用武器、防禦具が導入された。これらは基本的に騎兵装備であり、中国東北地方、高句麗から韓半島を経由して日本列島にもたらされたことが明らかになった。ただし、中国東北地方で4世紀に成立した、馬も鎧を着用した重装騎兵の装備は、韓半島南端においても出土しており、両者が同一の系譜であることが確認できるのであるが、日本列島では、馬甲・馬冑の出土が皆無に近い状況であることから、ほとんど普及しなかったと考えられる。このことは、騎兵装備が騎兵戦という戦闘方法と一体で導入されたのではなく、より性能の高い新式の武器・武具として取り入れられたことを物語っている。当時の日本列島において、重装騎兵の装備は、必要とされなかったのである。東アジア各地域における武装の相違は、戦闘方法の違いでもあった。一方、防禦施設についても、高句麗古墳の壁画に描かれた城壁や土城を巡る高い土塁は、日本列島で確認されていない。こうした点も、武器・武具は、日本列島内における戦いに対処する装備として整えられてきた一因と考えられる。さらに、騎兵と関連する馬に関して、日本列島においては、馬具の出現が、騎兵装備より時期的に先行している事実も加味すれば、その時点における必要なものを選択して取り入れるという、受容する側の状況があったことも考慮すべきであろう。日本列島、韓半島、中国の武器・武具の資料を収集、データベース化していく過程において、相互に共通する、あるいは、それぞれの地域間の交流を示す資料の存在が明らかになる一方で、それぞれの地域に特徴的な、つまり在地の独自性を示す資料の存在も明らかになった。特に、5世紀の日本列島に出現した騎兵装備は、中国東北地方を源流とし、韓半島を経由してもたらされた考えられる外来の武装であるが、古墳出土の甲冑や付属具を個々の遺物としてではなく、武装という観点で捉えてその内容を詳細に検討すると、中国や韓半島とまったく同じとは言いがたい状況であることが明らかになってきた。それは、弥生時代以降の日本列島における防禦具が、弓矢をはじめとする攻撃用武器の変遷と密擦に関連しているため、外来の影響を受けつつも、中国や韓半島とは異なった独自の変遷を遂げたことによると考えられるのである。このような武装の相違は、戦闘方法の違いにつながるものであり、さらには、防禦施設の構造にも違いがあった可能性を窺わせるものである。つまり、防禦具は、日本列島内における戦闘に対処する装備として整えられてきたのであり、それゆえに、騎兵装備を受容するにあたっても、異なった武装になったと考えられるのである。なお、関連資料として収集した馬具に関しては、中国、韓半島、日本列島で、鞍橋木部の作り方が一致する例が存在することから、3地域が同一の技術の系譜関係にあることが確認された。5世紀第2四半世紀の日本列島に出現する新式の武器・武具による武装は、韓半島を経由するが、本来的には、中国東北地方を源流とする騎兵装備であった蓋然性が高まった。源流と考えられる中国東北地方における騎兵装備の成立時期を検討するにあたり、まず、中国における甲胄について分析をおこなった。中国においては、古くからさまざまな素材でつくられた甲胄が各地から出土しているが、鉄製甲胄に関しては、主として漢代以降に普及している。漢代の鎧

甲は、小札の形状の違いに基づき、鞐形小札を用いる鎧甲Iと長方形小札を用いる鎧甲IIに分けることができる。これらは、いずれも上下方向に可動性を持たない固定綴によって組み上げられていた。一方、4世紀代の中国東北地方においては、長方形小札を可動綴にした鎧甲IIIの存在が確認され、馬甲・馬胄が共伴する場合もある。ここにおいて、重装騎兵装備は、中国東北地方において、遅くとも4世紀には成立していたと考えられるのである。とともに、可動綴による鎧甲IIIの出現と騎兵装備の成立が、相呼応している可能性を示している。これに対し、漢代の胄は、鞐形の小札、縦長の梯形鉄板等で胄鉢を構成し、胄鉢を構成するにあたっての綴じ方も含め、多様性に富む。なかでも、梯形鉄板を用いた胄は、系譜的に、4世紀代の中国東北地方における騎兵装備の胄に継承されるものである。4世紀代、中国東北地方で成立した重装騎兵装備は、主として馬甲、馬胄と鎧甲III、梯形鉄板の胄及び付属具としての頸甲等で構成されており、5世紀に韓半島南部において確認される重装騎兵装備も、基本的に同じ内容であった。両地域の間に位置する高句麗においても、最近、4世紀後半から5世紀代に築造された高句麗王陵の報告が刊行され、断片的な資料ではあるが、詳細に検討すると、古墳壁画に見られるような重装騎兵の武装が実際に普及していた様相が窺えるのである。これにより、重装騎兵装備に関して、中国東北地方から韓半島にいたるまでは、同一の系譜で捉えうることが明らかになり、今後、より詳細に比較検討することにより、日本列島における騎兵装備の受容に見られる状況を、より明瞭に把握しうる見通しをえた。高句麗古墳の副葬品の内容を検討しえたことにより、韓半島における重装騎兵を含む北方系甲冑の源流をより明確にすることができた。さらに、高句麗古墳の壁画に描かれた武具を詳細に検討すると、その表現方法がいくつかに分かれ、高句麗古墳から出土した小札の素材に鉄、金銅、革製漆塗があることも考慮すれば、鉄製か有機質かという素材によって描き分けている可能性が考えられるにいたった。これにより、壁画に描かれた武装は、当時の実態に基づいている蓋然性がより高くなった。また、大きく北方系、在地系、倭系に分かれる韓半島の甲冑は、加耶地域をはじめとする韓半島全域に分布する北方系が、主たる防禦具であったことを示している。集落をめぐる溝は、居住地の乾燥・防湿、つまり集落内の排水だけでなく土塁・逆茂木等とも組み合わせて防禦も兼ねると考えられるものであるが、物見櫓等も含め、集落の防禦施設としては、武器武具の変遷に呼応するような明確な変化は確認できない。このことは、弥生時代・古墳時代を通して、日本列島内においては、戦闘方法に大きな変化がなかった、つまり、基本的に歩兵戦であったことを示しているのであり、騎兵装備の導入にも影響を及ぼしたと考えられるのである。5世紀第2四半世紀の日本列島に出現した騎兵装備は、新式の武器・武具として導入されたものであり、馬は、これとは別に、人を乗せ、物資を運搬するものとして登場した。この時期の武器・武具の変遷に見られる画期より、馬具の出現が時期的に遡る事実は、こうした状況を反映しているのであろう。4世紀の中国東北地方や高句麗古墳の壁画で確認される騎兵装備のなかで、ヒトが着用する鎧は、漢代にあった2種の鎧甲のうち、鞐形あるいは楕円形に近い小札を用いた鎧甲ではなく、細長い長方形の小札を用いた鎧甲の系譜につながることが明らかとなった。