hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
体内埋込み型医療機器のMRI安全性評価のためのMRI温度分布画像化法

昨年度の検討においてマルチフリップアングル法による温度誤差が大きかったが、この主な原因が励起磁場の不均一性によるであることが判明したため、励起磁場の不均一性を補正する方法を検討した。1つ目のフリップ角に対して2つ目をその倍にとることによって実効的なフリップ角を求める方法、ならびにフリップ角の補正係数を数値的に求める方法を検討し、後者の方法によってフリップ角を補正することによって温度分布が求めらえることを局所加温実験によって検証した。さらに反転回復法を高速に実行する方法としてModified Look-Locker法を整備して使用した。この方法では読出しに勾配磁場エコー法を使う場合よりもアーチファクトが小さく、T1を用いた温度計測において有効であることがわかった。以上のように、最終年度において撮像法の検討を進めることができた。現在ここまでに得られた様々な検討をまとめて論文化すべく、データの解析をさらに進めている。体内埋込み型医療機器のMRI安全性のうち,高周波電磁界による発熱の実測試験法では光ファイバー温度計による複数点測定の方法が記載されているが,温度上昇の空間分布を捉える方法にはなっていない.そこでアーチファクトを低減しつつ,十分な温度感度を有するMRI温度分布画像化法の開発を目指した.エコーシフト・スピンエコー法による磁気共鳴周波数法及び複フリップ角勾配磁場エコー法によるスピン格子緩和時間による温度分布画像化法を検討した.前者では従来の勾配磁場エコー法とアーチファクトの点において有意な差がないこと,ならびに後者では温度分布画像を得られるものの励起磁場の不均一の影響が大きいことがわかった.複フリップ角法の特性が概ね把握できたので、2016年度は改めてエコーシフト法を検討する。体内埋め込み型医療機器が存在する際の、温度上昇ならびに金属と周囲組織(ゲル)の間に生じるアーチファクトを、エコーシフト法ならびに複フリップ角法によって得た磁気共鳴周波数及びT1による温度画像から比較・評価する。実験は対象とする体内医療機器の形状を変えて、重点的に行なう。これらの実験結果を、数値シミュレーションと比較して、体内埋め込み型医療機器の存在下において最適な温度分布画像化法を検討する。さらに導電率イメージング法を評価し、同様に数値シミュレーションと比較する。以上より,全体の研究計画には変更はなく、平成28年度の検討においてMRIによる発熱評価手法を確立してゆきたいと考えている。反転回復法を準備パルスとして勾配磁場エコー法で信号読み出しを行なう方法、ならびに勾配磁場に対するRFパルスの中心周波数をずらせながら信号読み出しを行なう方法について、シーケンスの実装を行なっている。2017年度67月期にはシーケンスを確定し、実験を再開する予定である。生体医工学本年度は計算機ならびに文献を用いた検討が多かったため、研究補助の人件費がかかった反面、実験回数は少なかった。また新規性のある成果を出す以前の、評価のためのシーケンス整備などに時間を要したため、成果発表(論文投稿ならびに国際会議発表)も少なかった。このため統合的には当初予定額よりも使用額が少なくなった。
脳血流再開後の二次的脳損傷に対する抗細胞間接着分子モノクローナル抗体療法

家兎モデルを用いて脳虚血後再潅流障害における抗L-セレクチン中和モノクローナル抗体のE-セレクチン発現に対する治療効果を検索した。経眼窩的にウサギ内頚、中大脳、前大脳動脈をクリップして一過性閉塞(2.5時間)した後、3、6時間後にクリップを外して脳血流再潅流を行なった。このモデルに対して再潅流直後、2mgの抗Lセレクチン中和抗体(治療群)、または生理食塩水を静脈投与した(未治療群)。これら2群につき、免疫染色法によりEセレクチン(Endothelial Leukocyte Adhesion Molecule : ELAM-1)の発現部位とその程度を組織学的に検索した。そしてウサギELAM-1のオリゴヌクレオチド・プライマーをもとにRT-PCRでクローニングして得た一本鎖DNAをプローブとしてnorthern blottingを行ない、ELAM-1mRNAの発現状態を検索した。その結果、1)免疫組織学的には、ELAM-1は再潅流3時間後に梗塞巣を中心に最も強く発現し、6時間後には減弱した。ELAM-1の染色は梗塞巣を中心に周囲組織内の細動静脈および星状細胞ならびに神経細胞胞体に認められた。2)抗Lセレクチン中和抗体の投与によりELAM-1に対する染色範囲の縮小と染色性の低下を認めた。3)虚血脳においてELAM-1mRNAの発現に再潅流3時間後と6時間後とで差異はなく、抗Lセレクチン中和抗体を投与したものでも同様であった。以上より、脳虚血後再潅流障害早期に起こる血管内皮側の反応としてのEセレクチンのmRNAのupregulationに白血球側のLセレクチンは関係せず、炎症性サイトカインの刺激により誘導産生されたEセレクチンは内皮細胞と星状細胞、神経細胞内にすでに貯蔵されていてLセレクチンを介した刺激により細胞外へ放出されると考えられた。Longa法によりラットの一側中大脳動脈(MCA)閉塞モデルを用いて脳虚血および再潅流を行った。血流遮断1-2時間後、再潅流し4-6時間後に好中球の血管外、脳実質内侵潤が認められた。これに伴い、テトラゾリウム染色によりMCA領域の梗塞範囲も増大した。体性感覚誘発電位(SEP)もMCA血流遮断直後よりも再潅流後、著明に低振幅、潜時延長が認められた。抗ラットICAM-1抗体により免疫染色では再潅流後にICAM-1の発現が増強された。しかし、抗マウス、抗ヒトEセレクチン(ELAM-1)や抗ヒトEセレクチン/Pセレクチン抗体での染色性は一定でなく、ラットEセレクチンおよびPセレクチンとの交差反応性は低いと判断された。このため、中和抗体として抗ラットセレクチン抗体の代わりに抗マウス、抗ヒトEセレクチン(ELAM-1)を使用することを断念した。現在、抗ヒトLセレクチン抗体がウサギLセレクチンと交差反応性があるとの報告に基づき、実験動物をウサギに変更して実験を再開している。・当初の予定ではラット脳梗塞モデルを用い、細胞間接着分子(ICAM-1)ならびに抗E-selectin抗体を用いる予定であったが、実在するも、抗E-selectin抗体の入手が困難のため、実験内容を変更した。・抗ヒトL-selectin抗体とcross-reactingのある家菟により、局所脳虚血後の再潅流障に関する研究を行った。

・紀眼窩的に一側中大脳動脈を血流遮断したfocial ischenniaモデルの家菟に対し、再潅流後、抗ヒトL-selectin中和抗体を静脈全身投与(2mg)し、3、6、9時間後につき、ELAM-1(E-selectin)の発現状態を組織学的および分子生物学的に検索した。・(結果1)再潅流後3hrモデルで最もELAM-1染色程度が強く、虚血部位に認められた。・(結果2)中和抗体投与により、3hrモデルで最も梗塞巣の縮小とELAM-1に対する染色性の低下がみられた。・(結果3)再潅流を3時間から6hr、さらに9hrにしてもELAM-1mRNAのinductionはかからない。・(結果4)抗Lselectin中和抗体投与によってもメッセージには変化はない。・以上より、また実験数が少ないため、推論の域を出ないが、(結論1)再潅流障害の早期に起こる血管内皮側の反応としてのE-selectin m-RNA upregulationにL-selectinには関係しない、(結論2)E-serectinは内皮細胞内にすでに貯蔵されていてL-selectinを介した刺激により細胞外へ出る、と、考えられた。
髄液微小循環動態の解析と"閉塞性水頭症"の細分類及び神経内視鏡手術適応の検討

私どもは、術前に神経内視鏡手術による第三脳室開放術の治療効果としての脳底槽・くも膜下腔の髄液循環機能を評価することを目的に、Cardiac-gated Cine-MRI,3D-CT cinsternographyの画像診断と局所頭蓋圧動態分析の手法を用いて脳室と脳底槽の髄液循環動態を相対的に評価し、一応の研究成果を報告してきた。本研究の目的は、幼若脳における特異的脳脊髄液(CSF)ダイナミクスの分析によって「非交通性水頭症」の治療中における内視鏡下脳室開窓術の無効例の根本的な病態生理を検討することである。水頭症の新生児および乳児を対象としてプロスペクティブ分析を実施した。これらの患児には磁気共鳴画像(MRI)の第一印象として非交通性水頭症の疑いがあったため、手術の前に、シネモードMRIによるCSFダイナミクスCT、脳室・大槽造影検査が行われた。幼若脳における水頭症に対する治療法である「神経内視鏡下脳室開窓術の無効例」には個体の成熟プロセスにおいて、主要CSF経路が発達していない段階ではminor pathway(副循環路)が重要な役割を果たしているという特異的CSFダイナミクスに依存しているものと思われる。すなわち、動物に認められるminor CSF pathway(副循環路)優位の幼若脳の"Minor Pathway Hydrocephalus"(「副循環路水頭症」)から成熟したヒトの脳に至ってmaj or CSF pathway(主循環路)が完成される進化プロセスに基づいて、CSFダイナミクスが発達しているとする「CSF循環動態における進化論」を新たに提唱した。申請者らは、これまでに新たな神経内視鏡の開発・改良を試み、最近ではドイツ・カールストルツ社との共同研究によってrigid-rod endoscopeをフリーハンドに用いる新しい機種を開発した。これらの内視鏡応用機器の改良と手術手技の進歩により、水頭症の治療法としての脳室開放術の術式が一部の水頭症症例の治療において短絡術を不要とする可能性がある。しかしながら、多彩な水頭症病態の中で、特に、幼若脳においては髄液主循環路の髄液循環は未発達で、中脳水道閉塞例等では生来のクモ膜下腔の髄液循環は乏しく、ここに交通性をつけたとしても機能的に髄液循環が十分に発達するか否かは、術前に評価する手段がなく、現時点ではその評価法そのものが重要な研究課題となる。その結果、12名中9名(75%)が交通性と判定され、「交通性水頭症」と診断された。これらの全9例に認められた脳室・大槽造影のパターンから、CSFダイナミクスにおいて、major pathway(主循環路)よりもむしろ実質内優位のCSFの流れminor pathway(副循環路)が明らかにされた。神経内視鏡下脳室開窓術の4名の確定的適応症例で全員の症状が改善されたが、平均5.5週間(範囲:49週間)経過した時点において、ICPの上昇を示す症状が再度全員に発生した。[本年度研究成果の考察]幼若脳における水頭症に対する治療法である「神経内視鏡下脳室開窓術の無効例」には個体の成熟プロセスにおいて、主要CSF経路が発達していない段階ではminor pathway(副循環路)が重要な役割を果たしているという特異的CSFダイナミクスに依存しているものと思われる。

すなわち、動物に認められるminor CSF pathway(副循環路)優位の幼若脳の"Minor Pathway Hydrocephalus"(「副循環路水頭症」)から成熟したヒトの脳に至ってmajor CSF pathway(主循環路)が完成される進化プロセスに基づいて、CSFダイナミクスが発達しているとする「CSF循環動態における進化論」を新たに提唱した。頭蓋内の脳室/髄液循環路を主体とした形態変化の描出は、より精密なsteerable endoscopeによるリアルタイムの多角度からの分析によってきわめて良好になされるようになった。私どもの過去の研究においては、多彩な水頭症病態の中で、果たしてどの症例に神経内視鏡手術の適応があるのか、根底にある病態はどのような変化をもって治療しえるのか、などの問題を主眼に特に、幼若脳においては髄液主循環路の髄液循環は未発達であり適応には限りがあることを結果として示してきた。本研究の目的は、幼若脳における特異的脳脊髄液(CSF)ダイナミクスの分析によって「非交通性水頭症」の治療中における内視鏡下脳室開窓術の無効例の根本的な病態生理を検討することである。水頭症の新生児および乳児を対象としてプロスペクティブ分析を実施した。これらの患児には磁気共鳴画像(MRI)の第一印象として非交通性水頭症の疑いがあったため、手術の前に、シネモードMRIによるCSFダイナミクスCT、脳室・大槽造影検査が行われた。幼若脳における水頭症に対する治療法である「神経内視鏡下脳室開窓術の無効例」には個体の成熟プロセスにおいて、主要CSF経路が発達していない段階ではminor pathway(副循環路)が重要な役割を果たしているという特異的CSFダイナミクスに依存しているものと思われる。
再生医療におけるハイブリッド３次元培養法の開発

脂肪組織由来幹細胞(ASC: Adipose Derived Stem Cells)、線維芽細胞はそれぞれ気管上皮層の再生を促進する。本研究では、ASCと線維芽細胞の長所を同時に生かすため細胞層状配列構造(3D Architecture of cell layered arrangement:3D-A)を作製した。ラットの気管傷害モデルに3D-Aを移植するとASC,線維芽細胞の単独移植より早期に正常形態に近く、機能的な気管上皮層を再生することが確認された。このハイブリッド3次元培養法の開発は気管再生医療に大いに貢献できる結果と考えられた。ラットの歯肉粘膜下層から組織片培養を行った線維芽細胞(FB)とラットの腹部・そけい部から脂肪組織から得られた細胞群(SVF)を3世代の継代培養を経て脂肪組織由来幹細胞(ASC)をそれぞれラット気管上皮細胞と共培養を行った。FBまたはASCをI型コラーゲン溶液に懸濁、ゲル化させ、その上層で気管上皮細胞がコンフルエントに達するまで通常培養し、上皮の形態形成を促進するため空気暴露培養を行うことに成功した。FBと共培養した場合、正常気管上皮である偽多列線毛上皮層の形成を促進させた。ASCと共培養した場合は上皮の厚みと上皮基底細胞数を増加させたものの偽多列線毛上皮層の形成は認められなかった。FBが気管上皮の線毛、杯、基底細胞の分化指標であるβ-tubulin IV, MUC5AC, keratin 14の発現に与える影響をreal-time PCRで測定した。気管上皮細胞単独の場合、いずれの分化マーカーの発現も低い数値を示したが、共培養を行った場合は、3種の遺伝子とも高い発現レベルを示し、気管上皮細胞への誘導能が確認された。同様にASCが気管上皮細胞のβ-tubulin IV, MUC5AC, keratin 14の発現に与える影響をreal-time PCRで測定した。β-tubulin IV, MUC5ACの発現量は気管上皮細胞単独の場合より減少し、keratin 14の発現量はFBと共培養した場合より増加していた。FBは気管上皮の分化誘導にASCは上皮細胞増殖に促進的に働くことが確認された。この2種の細胞を利用し細胞層状配列構造(ハイブリッド3次元培養)をおこなった。ポリプロピレンメッシュにFB、またはASCを含むコラーゲンゲルを層状に作製することができた。現在、移植に際して、基底層側、上皮層側どちらにどの細胞を配置した方が有効であるか検証中である。線維芽細胞とASCの長所を同時に生かすためポリプロピレンメッシュにコラーゲンを付加した材料上にASCを含むコラーゲンゲルを被覆し、その上に線維芽細胞を含むコラーゲンゲルを重層することで、ハイブリッド3次元培養である細胞層状配列構造を作製した(3D architecture of cell layered arrangement:3D-A)。その際、高い血管新生能をもつASCを下層側に、高い上皮分化能をもつ線維芽細胞を上層側にした。線維芽細胞、ASC・SVFを採取したラットを用い、頸部組織を高周波メスで切除・凝固することによって気管の傷害モデルを作製した。気管欠損部分に3D-Aを移植した。移植1、2週間後に再生気管を摘出し、組織学的・免疫組織学的に評価を行い、また、走査型電子顕微鏡を用いて形態的に評価した。移植1週間後では、3D-Aでは、線維芽細胞、ASCを単独で用いた場合よりも発達した上皮細胞層が形成され、上皮細胞の増殖を高める結果であった。同標本に関して血管新生について評価すると移植1週間後では、3D-Aの血管新生能は、ASC単独移植よりも発達している様子が観察された。移植2週間後には線維芽細胞、ASC、3D-A移植群に血管形成にはほとんど差がなく、3D-Aは移植の早い段階で血管新生を促進すると考えられた。また、移植2週間ではどの移植群も偽多列線毛上皮を再生していたが、走査型電子顕微鏡による観察ではASC,線維芽細胞単独の移植に比べ、3D-Aでは、発達した線毛を有する細胞がより密度高く存在していた。3年間の本研究から、線維芽細胞、ASCを単独で移植するより、その2つの細胞群を用い細胞層状配列構造を作製した3D-Aを移植することにより早期に正常形態に近く、機能的な気管上皮層を形成することが確認され、気管再生医療に大いに貢献できる結果が得られた。気管の再建方法としてコラーゲンスポンジとコラーゲンメッシュからなる人工気管による再建を行い臨床応用に至っているが、問題点は上皮化の遅延が挙げられる。気管再建部の上皮化促進と再生促進を図るため、線維芽細胞と脂肪組織由来細胞を使用することとした。

ラットの腹部・そけい部から脂肪組織を採取し、酵素分散法にて脂肪組織を分解後、成熟脂肪細胞を除去、沈殿画分をセルストレーナーで濾過して得られた細胞がstromal vascular fraction(SVF)といわれる細胞群であり、この細胞群を3世代の継代培養を経て脂肪組織由来幹細胞(ASC)を十分量回収できた。誘導培地を以下のように試薬調整により作製した。軟骨細胞誘導を行う場合は、Insulin、TGF-beta1を使用。神経細胞誘導を行う場合は、beta-mercaptoethanolを使用。脂肪細胞誘導を行う場合はInsulin、dexamethasone、IBMXを使用した。また、骨細胞誘導を行う場合は、dexamethasone、glycerol phosphate、ascorbic acidを使用。それぞれの培地で分化誘導を行い軟骨細胞、神経細胞、脂肪細胞、骨細胞等に誘導分化させ多分化能を確認できた。ラットの歯肉粘膜下層から組織片培養にて線維芽細胞を単離し培養を確立した。培養した線維芽細胞をI型コラーゲン溶液に懸濁しゲル化させ、気管上皮細胞を播種し、上皮細胞がコンフルエントに達するまで通常培養を行うことができた。今後は、同培養法を発展させ、さらに気管上皮の形態形成を促進するために空気暴露培養をおこない、それぞれの細胞の相互作用を評価する予定である。本年度予定した研究実施計画とほぼ一致した達成度が得られたと評価できる。また、東日本大震災の影響で平成23年度に計画して遅れがみられた研究内容も挽回できたものと考える。しかし、培養細胞が多量に必要になることが予測されていたが、研究の進行に重点を置き、安定した質の細胞回収、恒温器の確保、培養液量の短時間調整が達成されていない。その事由として当研究機関は震災被災後、原発事故関連の対応協力行っており、様々な時間的・人材的な制約を受けた。本年度以降、徐々に時間的制約は解除されつつあり、細胞調整に投じられる時間が調整でき未達成の事項も解決できるものと思われる。引き続き、震災の復興に大きく努力しそれとともに本研究の充実を図る考えである。しかし、各細胞群の共培養が進行中であり、評価を行う時点までは達していない。その事由として当研究機関は震災被災後、災害救助の拠点として機能し、また、現時点でも原発事故関連の対応協力行っており、様々な時間的・人材的な制約と物流の制約を受けた。本年度以降も特に原発事故関連の協力体制を強化しており、時間的・人材的な制約が予想されるが、震災の復興に大きく努力しそれとともに本研究の充実を図る考えである。FB、ASCを採取したラットおよびウサギを用い、頸部外切開の後に高周波メスで気管の障害モデルを作製し、細胞層状配列構造(ハイブリッド3次元培養)で作製した再生組織を移植する。移植細胞は自家移植となる。移植した細胞によって組織修復過程における気管の再生、特に上皮の再生と血管新生について、どのような影響を受けているかを免疫組織学的に、また、透過型・走査型電子顕微鏡を用いて形態的に評価する。血管誘導効果については血管内細胞に特異的に発現するvon Willebrand因子の免疫染色を行い新生血管の程度も定量的に評価する。
セメント芽細胞分化過程における上皮鞘基底膜プロテオグリカンの動態に関する研究

歯根形成,特に初期セメント質形成過程におけるHertwig上皮鞘基底膜の断裂と歯小嚢細胞のセメント芽細胞への分化機構を明らかにすることを目的として,今年度は,IV型コラーゲン,ヘパラン硫酸および上皮細胞のマーカーとしてサイトケラチンの各局在について免疫組織化学的に検索した.ヘパラナーゼはサイトケラチン局在を示すHertwig上皮鞘,歯根表層に存在する断裂した上皮細胞に強い局在性を示すことがあらためて確認された.歯根形成の進行に伴いパールカンの消失は上皮鞘基底膜外側より生じる一方で,歯根膜にパールカン局在を示すようになった.これらのことから,歯根の形成過程においてHertwig上皮鞘が分泌したヘパラナーゼが基底膜および歯周組織に存在するパールカンを分解することにより歯根形成に関与することが示唆された.IV型コラーゲンはラミニンと類似の局在を示し,上皮鞘周囲基底膜および歯根表層に断続的な反応を示した.ヘパラン硫酸は歯根膜に局在するものの上皮鞘基底膜への強い局在は認められなかった.コラーゲンの分解酵素MMP-2,3,9についても検索したが、入手できた抗体では局在は確認できなかった.基底膜の構成要素それぞれに対する酵素が協調的に作用することで基底膜が分解されると考えるが,それらの作用時期に差異がある可能性が推測された.また,マウス歯根形成期下顎骨を培養し形態学的に観察した.下顎骨の形状を工夫し培養条件の検討を試みたものの,最適条件を得るまでには至っておらず,今後その早急な確立が必要であると考えている.セメント質形成過程におけるHertwig上皮鞘基底膜の断裂と歯小嚢細胞のセメント芽細胞への分化機構を明らかにすることを目的として,基底膜型ヘパラン硫酸プロテオグリカンであるパールカンならびにヘパラナーゼに着目しこれらの局在性について微細構造学ならびに免疫組織化学的に検討した.上皮鞘はその周囲を基底膜で囲まれ,その基底膜にはパールカンが存在するが,歯根形成の進行に伴い消失することが明らかとなった.パールカンの消失は歯小嚢側の基底膜から生じ,その後,歯乳頭側の基底膜へと進行することが示された.さらに,歯根形成期においてパールカンの分解酵素ヘパラナーゼが活性型として上皮鞘細胞に局在していることが示された.また,Malassezの上皮遺残にヘパラナーゼの局在が認められなかった一方で,Malassezの上皮遺残の基底膜の一部にパールカンが認められ,これらのことから,パールカンの消長とヘパラナーゼの局在には相関関係があることが示唆された.一般に,ヘパラナーゼは細胞外基質に広く存在するヘパラン硫酸プロテオグリカンを基質として分解することで細胞の浸潤を促進することが報告されており,本研究においてヘパラナーゼがHertwig上皮鞘に特に強い局在性を示したことはHertwig上皮鞘が歯根形成を誘導する際に周囲組織を分解し歯根の伸長を容易にしている可能性が示唆された.パールカンはヘパラン硫酸鎖に結合している成長因子のシグナルを調節することで,細胞の分化・増殖に特異的な働きをすること,また,ヘパラナーゼはヘパラン硫酸鎖を特異的に切断し抱合している増殖因子を活性化することが知られており,これらの報告と本研究の結果より,歯根の形成過程においてHertwig上皮鞘が分泌したヘパラナーゼは基底膜の分解に関与し,基底膜に存在するパールカンに抱合されているさまざまな成長因子を遊離・活性化することにより歯小嚢細胞のセメント芽細胞への分化・増殖を惹起する可能性が推測された.歯根形成,特に初期セメント質形成過程におけるHertwig上皮鞘基底膜の断裂と歯小嚢細胞のセメント芽細胞への分化機構を明らかにすることを目的として,今年度は,IV型コラーゲン,ヘパラン硫酸および上皮細胞のマーカーとしてサイトケラチンの各局在について免疫組織化学的に検索した.ヘパラナーゼはサイトケラチン局在を示すHertwig上皮鞘,歯根表層に存在する断裂した上皮細胞に強い局在性を示すことがあらためて確認された.歯根形成の進行に伴いパールカンの消失は上皮鞘基底膜外側より生じる一方で,歯根膜にパールカン局在を示すようになった.これらのことから,歯根の形成過程においてHertwig上皮鞘が分泌したヘパラナーゼが基底膜および歯周組織に存在するパールカンを分解することにより歯根形成に関与することが示唆された.IV型コラーゲンはラミニンと類似の局在を示し,上皮鞘周囲基底膜および歯根表層に断続的な反応を示した.ヘパラン硫酸は歯根膜に局在するものの上皮鞘基底膜への強い局在は認められなかった.コラーゲンの分解酵素MMP-2,3,9についても検索したが、入手できた抗体では局在は確認できなかった.基底膜の構成要素それぞれに対する酵素が協調的に作用することで基底膜が分解されると考えるが,それらの作用時期に差異がある可能性が推測された.また,マウス歯根形成期下顎骨を培養し形態学的に観察した.下顎骨の形状を工夫し培養条件の検討を試みたものの,最適条件を得るまでには至っておらず,今後その早急な確立が必要であると考えている.
震災復興と雇用創出に果たすNPO・社会的企業と行政との連携・協働

2011年3月11日に発生した東日本大震災からの復興と雇用創出に果たすNPO (民間非営利組織)・社会的企業の役割について、行政や企業と連携した「新しい公共」の担い手の観点から、文献調査や訪問調査により研究した。本研究から、認定NPO法人桜ライン311(陸前高田市)等のいくつかのNPO・社会的企業が、行政や企業と連携して、被災地(福島県・宮城県・岩手県)の復興と住宅・生活再建や雇用創出に直接貢献していることが明らかにされた。本研究の目的は、このたびの東日本大震災からの復興と雇用創出に果たすNPO (民間非営利組織)・社会的企業の役割について、行政や企業と連携した「新しい公共」の担い手の観点から考察し、現地(宮城県・岩手県)の復興と雇用創出に直接貢献することにある。平成25年度は、1.雇用創出型のNPO・社会的企業に関する文献調査、2.国内事例調査(宮城県)、3.海外事例調査(ニューオリンズ)、4.学会報告、5.招待講演等を実施した。このうち、2では、東松島市の復興を支援するNPO法人東松島まちづくり応援団を訪問して、代表者から復興の現状と生活再建におけるNPOの役割や今後の再建計画、東松島市沿岸部から内陸部の復興住宅への移転の課題などを聞き取り調査した。3では、ハリケーン・カトリーナ(2006年)からの復興に貢献するNPOであるRebuilding Together New Orleans(RTNO、アメリカ)を訪問して、キャサリーン・クローウェル(プログラム・マネージャー)から、ボランティアによる住宅再建や復興支援の現状、連邦政府から助成等の活動資金源等について聞き取りを行った。以上により、災害からの復興と雇用創出に果たすNPOの現状と課題を探るとともに、研究成果の一部を、国際NPO学会(ISTR)第8回アジア大会(韓国ソウル)と日本NPO学会第16回年次大会(関西大学)で報告した。NPO学会大会では、パネル「震災からの復興とNPO政策:「新しい公共」「共助」政策の検証・総括」を設け、NPO法人杜の伝言板ゆるる(宮城県)代表理事らのパネリストから、「新しい公共」政策が被災地のNPO活動に及ぼした影響や、緊急雇用創出事業が被災地の雇用創出に与えた効果等を検証した。5.では、日本の社会的企業の現状について、社会的企業国際会議(台湾)で講演を行った。平成26年度は、1.雇用創出型のNPO・社会的企業に関する文献調査、2.国内事例調査(宮城県)、3.学会報告、等を実施した。このうち、2では、福島県・宮城県・岩手県におけるNPO・社会的企業による復興支援の現状を把握するため、NPO法人うつくしまNPOネットワーク、あすと長町仮設住宅(仙台市)、東松島市役所、一般社団法人みらいサポート石巻、特定非営利活動法人いわて連携復興センター等を訪問して、各県・市における住宅・生活再建に果たすNPO・社会的企業の役割について聴き取り調査を行った。以上により、災害からの復興と雇用創出に果たすNPO・社会的企業の現状と課題を探るとともに、研究成果の一部を、第3回アジア社会的企業国際会議(3th International Conference on Social Enterprise in Asia, ICSEA、韓国ソウル)で報告するとともに、日本NPO学会第17回年次大会(武蔵大学)では、パネル「復興支援の現状と中長期的課題:住宅・生活再建等に果たすNPOの役割」を設け、いわて連携復興センター・菊池広人理事らのパネリストとともに、住宅・生活再建に果たすNPOの役割に焦点を合わせ、仮設住宅から復興公営住宅・再建自宅へとスムーズに移行するためにNPOの果たすべき役割について検討した。本研究の目的は、このたびの東日本大震災からの復興と雇用創出に果たすNPO (民間非営利組織)・社会的企業の役割について、行政や企業と連携した「新しい公共」の担い手の観点から考察し、現地(福島県・宮城県・岩手県)の復興と雇用創出に直接貢献することにある。平成27年度は、1.国内事例調査(宮城県・岩手県)、2.学会報告、等を実施した。このうち、1では、宮城県・岩手県におけるNPO・社会的企業による復興支援の現状を把握するため、認定NPO法人桜ライン311(陸前高田市)、NPO法人パクト・復興サポートステーション(陸前高田市)、一般社団法人SAVE TAKATA(陸前高田市)、NPO法人ピースジャム(気仙沼市)、認定NPO法人杜の伝言板ゆるる(仙台市)等を訪問して、被災地における住宅・生活再建に果たすNPO・社会的企業の役割について聴き取り調査を行った。以上により、災害からの復興と雇用創出に果たすNPO・社会的企業の現状と課題を探るとともに、研究成果の一部を、国際NPO学会(ISTR)第9回アジア太平洋会議(9th Asia Pacific Regional Conference, International Society for the Third Sector Research、日本大学)及び、第5回国際社会的企業学会大会(5th EMES International Research Conference on Social Enterprise, Deaconess Institute、ヘルシンキ)で報告した。

研究計画では、震災被災地における雇用創出型のNPO法人に対してアンケート調査を実施することとしていたが、調査は実施しなかった。その理由は、25年度報告書でも述べたとおり、現地の一部のNPOから研究者による「調査迷惑」が指摘されたことによる。そこで、代わりに徹底して現地調査を行うこととし、NPO法人うつくしまNPOネットワーク、あすと長町仮設住宅(仙台市)、東松島市役所、一般社団法人みらいサポート石巻、特定非営利活動法人いわて連携復興センター等を訪問して、各県・市における住宅・生活再建に果たすNPO・社会的企業の役割について聴き取り調査を行った。公共経済学平成27年度は、本研究の最終年度に当たり、東日本大震災からの復興と雇用創出に果たすNPO・社会的企業の役割を引き続き調査研究するため、1.文献調査、2.国内事例調査、3.理論・実証分析、4.学会発表等を実施したい。このうち2.では、アンケート調査が困難な中、被災地の雇用創出に果たすNPO・社会的企業を精力的に訪問調査したい。今のところ、福島県二本松市、岩手県釜石市と遠野市等の複数の団体が候補である。3.では、NPOにおける生活再建の課題とNPOの財政規模について分析し、雇用創出を目指すNPOの特徴を抉り出したい。4.では、調査研究成果を、第5回国際社会的企業学会(5th EMES International Research Conference on Social Enterprise、6/29-7/3、フィンランド・ヘルシンキ)、日本NPO学会大会(2016年3月、同志社大学)等の学会で報告したい。その理由は、調査の立案中に現地の一部のNPOから研究者による「調査迷惑」が指摘されたことによる。そこで、代わりに徹底して現地調査を行うこととしたが、ひとつの団体しか訪問調査をすることができなかった。雇用創出型のNPO法人を複数訪問しなければ、雇用創出に果たす役割を比較・検討することができないため、やや厳しい評価とした。現地の一部のNPOから研究者による「調査迷惑」が指摘されたことにより、震災被災地における雇用創出型のNPO法人に対するアンケート調査を実施しなかったため。平成26年度は、東日本大震災からの復興と雇用創出に果たすNPO・社会的企業の役割を引き続き調査研究するため、1.文献調査、2.国内事例調査、3.理論・実証分析、4.学会発表等を実施したい。今のところ、岩手県釜石市と遠野市、宮城県仙台市等の複数の団体が候補である。3.では、NPOにおける賃金等雇用の課題とNPOの財政規模について分析し、雇用創出を目指すNPOの特徴を抉り出したい。
仮想海上交通サービスセンタ(V-VTS)構想に基づく船舶航行支援システムの開発

輻輳海域における航行の安全性を確保する方法のひとつとしてコンピュータ上にデータベースサーバを設け、航行する各船舶がインターネットを介して自船の情報を送信し、その情報をもとに、データベースサーバはその船舶の周辺の他の船舶の情報を送信することにより、自動的に航行する船舶情報などを提供できる仮想的な海上交通センターを構築した。そのシステムにはまた、船舶の自動航行システムが組み込んであり、他船情報を提供するのみならず、必要なら他船を避航するための操船ガイダンスをも提供することができる。本システムの有効性と問題点の抽出、さらに応用分野の発掘などを目的に輻輳海域交通流シミュレーションシステムを開発した。開発されたシミュレーションシステムを用いて、本仮想海上交通センターの有効性が確認できた他、自船の正確な位置情報の獲得のため、高精度のGPSシステムが必要であること、また、データベースサーバとの交信手段として、IMO(世界海事機構)が2002年に導入の義務づけを決定しているAIS(船舶自動識別システム)を用いることに対して種々の検討を行った。さらに、仮想海上交通センターと現海上交通センター(MARTIS)とを接続することにより、AISの装備が義務づけられていない小型船や特に漁船の情報を海上交通センターのレーダ情報より得ることができ、本仮想海上交通センターと補完しあうものとして有効であることが予想できる。実際の融合はデータ機密保持の観点などから難しい点も多く、今後、引き続き検討を行う必要がある。また、現在想定されているAISの通信機能は本システム運用に十分であることがわかったが、今後、本システムがさらに、効率的な物流や船舶運行管理などに利用される可能性についても十分対応できるように通信容量および通信距離などについて検討を行う予定である。なお、このシステムは、運輸省(現国土交通省)の「海のITS」プロジェクト(平成12年度から16年度)と連動し、同省電子航法研究所との共同研究として今後、実用化および実船を使った実証実験へと継続する予定である。仮想海上交通サービスセンタ(V-VTS)の基本的構想について、研究分担者との議論を重ね、以下のような成果を得た。1)仮想海上交通サービスセンタ(V-VTS)をコンピュータシミュレーションにより再現し、その有効性について確認した。2)低軌道衛星を用いた船舶との通信手段の市場調査を行い、近い将来に仮想海上交通サービスセンタ(V-VTS)の通信手段として廉価に安定して使えることがわかった。ただし、この分野の進展は早いので、引き続き、市場調査をする必要がある。3)機関の故障診断、メインテナンスのためのデータベースを構築した。今後、そのデータを蓄積することにより、船舶の運航管理に非常に役立つことが期待できる。4)実際に運航する船舶において、その位置や動向を海事衛星通信を用いて行い、到着時間予測に十分機能することがわかった。今後は、安定したデータの供給、廉価な衛星通信手段の利用により、さらに実用的となることがわかった。本年度は、昨年度の成果である、V-VTSのシミュレーションシステムをさらに発展させて、実際にインターネットを使ってデータベースサーバと複数のクライアントPC間での通信およびSAFES(自動航行システム)サーバとの通信について主にソフトウェア開発を行い、その問題点の洗い出しを行った。その結果、複数のPCとの通信においてはやはり、通信速度が問題となる可能性があり、今後、実験システムを開発していく中で最重要課題になると思われる。しかし、実用段階においては、この辺のインフラストラクチャが整備され、技術的問題はほぼ解決されていると思われるのでこれ以上の技術的追求はせず、システム的な検討を引き続き行った。

さらに、船舶の位置情報の取得についてのGPSの最新の動向についても引き続きモニタリングするとともに、本システムの実験的検証の準備として模型船を使った実験において使用する位置測定に関して、超音波式、画像処理式、赤外線方式、そして、GPS方式のそれぞれについて検討した。これらの成果は平成11年度開催予定の自動制御連盟世界会議にて一部報告の予定である。本年度は昨年度に引き続き、V-VTSのシミュレーションシステムをさらに発展させて、実際にインターネットを使ってデータベースサーバと複数のクライアントPC間での通信およびSAFES(自動航行システム)サーバとの通信について主にソフトウェア開発を行い、その問題点の洗い出しを行った。特に昨年度の研究で問題となった通信速度について改良を加え、実際に複数のクライアントPC間での通信に成功した。さらに実際にGPS(地球位置計測システム)を搭載したノートパソコンをクライアントPCとした実験の準備を行い、システム上の問題点の洗い出しを行った。GPS計測と通信の整合性については最終年度にまとめる予定である。一方、船舶間通信、船陸間通信に関してIMO(国際海事機構)において2002年7月に採用が決定されているAIS(An Universal Shipborned Automatic Identification System)をこのシミュレーションシステムに組み込み、大阪湾を例に取り上げ、その報告容量についての予測を行った、。その結果、現在の大阪湾の交通容量であれば、変針や避航を行っても2000レポート/分に納まることが確認できた。さらに実際のシステムに適応するに当たり問題となる通信方式について検討を行った。その結果、平成12年春よりサービス開始予定の衛星バケット通信の利用が考えられる。衛星バケット通信は、最高64kbspの通信が可能で、船舶とV-VTSサーバ間でTCP/IPによる接続が実現できる。その他、機関の故障データベースに関する調査を行ったが、その船陸間通信については最終年度にまとめる予定である。平成10年度より行った研究の最終年度であり、仮想海上交通サービスセンタ(V-VTS)をコンピュータシミュレーションにより構築した。その構成は、海上交通流を再現する輻輳海域交通流シミュレーションシステム、各船舶に搭載されるパソコンシステムと両者間の通信機能からなる。輻輳海域交通流シミュレーションシステムはサーバとしてワークステーションを使用し、その上に知識ベースシステムを構築した。知識ベースとしては航路や船舶に関する情報、オートパイロットや避航操船機能をもつ船長判断機能を用意し、統計的交通流自動発生システムを組み合わせ、任意の海域で任意の隻数の船舶を自動航行させることができる。一方、船舶に搭載するパソコンはインターネットを通じてこのサーバと交信し、サーバ内に発生している複数の船〓の情報を取り込み、画面上にレーダのイメージとして表示し、それを見ながら操船できる一種のレーダシミュレータとして使用できる。
航空管制業務の安全性に関する認知システム工学研究

本研究では、まず航空管制システムにおいてヒューマンファクタの問題を考えるアプローチとして、実験的な方法で航空管制業務のタスク分析を行った。実験データの分析により管制官の業務戦略には共通性がみられ、それらの共通となる戦略を構成する知識がルーティンとして抽出できるということがわかった。ルーティンは管制官が意思決定を行うために必要な知識のパッケージであり、状況予測のマッチングのモデルとして用いられ、出発機、到着機、通過機としての特徴を識別するのに用いられる。さらに、用いられている全てのルーティンの種類を抽出し、その妥当性を確認した。以上の分析結果を踏まえ、ルーティン適用により管制処理を行うような、通常のタスク状態におけるレーダー席管制官の認知モデルを提案した。このモデルは、管制官が任意の状況に対して管制指示を決定するまでの認知プロセスを示しており、管制官の認知プロセスがRPDやNDMのようなプロセスで行われており、そのプロセスを構成する要素に知覚、理解、予測という3つ要素から構成される知識としてのルーティンが用いられるようなモデルを提案した。たま、ルーティン実行による管制官の管制指示行動を再現する、管制官認知シミュレータのプロトタイプを開発し、が実行可能なモデルであることを確認した。航空交通の安全のためには、さらに管制官とパイロットとの協調が必要である。そこで、コックピットにおけるパイロットの状況認識を支援するため、パイロットのメンタルモデルに基づくインタフェースの改良について提案を行った。提案したインタフェース画面をPCべ一スのフライトシミュレータを用いて実装し、その有効性を確認した。さらに、パイロットの判断をシミュレーションするパイロット認知シミュレータ(PCS)を開発し、提案したディスプレイ方式の有効性を計算機シミュレーションにより確認した。以上により、航空管制のヒューマンファクタに関する基礎的知見が得られ、安全性向上、判断サポートのための要素技術を提案した。1.航空路管制業務分析システムの開発航空路管制官の作業分析システムを設計・実装した。システムを用いて東京ACC関東北セクターを対象とした航空路管制の作業分析を行い、同時ベクター機数、指示タイミングの違いなど、管制官の処理方法の特徴を定性的・定量的に評価した。また、分析から衝突回避、高度処理、ルート保持j、セパレ-ションの4つのゴールと、それを実行するための3つのプロセスからなるタスクモデルを導出し、これに基づいたタスクロードの計量手法を提案した。2.管制管の認知プロセスのモデル化わが国の航空路官制システムを対象として、エスノメソドロジーの立場から実験的に航空管制官の状況認識や判断・意思決定の認知プロセスを理解し、タスク分析を行い、航空管制業務における管制官のヒューマンモデルを構築した。実験には電子航法研究所のエンルートシュミレータを用いて資格を有する航空管制官に被験者に実験を行い、被験者の発話、行動を記録し、タスク分析を行った。その結果、レーダ対空席管制官の思考・判断が認識駆動型意思決定(RPD)モデルに従うことを示し、その過程で共通的に用いられる知識をルーチンの形に抽出し、さらに管制官によるルーチンの利用パターンを明らかにした。3.パイロット-管制官連携モデルの構築確率論的ネットワークモデルであるベイジアンネットワークを基本的枠組みとして、第一段階のパイロット-管制官連携モデルを構築した。また、実験データに基づくタスク分析の結果から現実の管制官の管制指示発出に関するルールを抽出し、モデルへの実装を行った。さらに、同モデルによるシミュレーション結果と現実の管制官による実験データについて、管制指示発出のタイミングや内容および航空交通流の観点から比較・検討を行い、モデルの基本的妥当性を確認した。1.認知実験の実施前年度に構築した管制官の状況認識・判断・思考のモデルを精緻化するために、電子航法研究所のエンルートシミュレーターを利用して認知実験を行った。実験ではケーススタディとして東京航空交通管制部の関東北セクターを対象とし、担当セクターの資格を有する管制官が被験者として課題作業を行い、エスノメソドロジーのアプローチを用いて航空管制業務のタスクを記録した。

特に、ワークロードおよびプランニングによるワークロード管理に関する知見を蓄積し、管制官モデルに組み込んだ。2.管制官認知シミュレーションシステムの開発航空管制官の認知行動モデル、ならびにパーロット-管制官連携モデルに基づいてさまざまな状況を模擬してシミュレーションすることで、航空管制システムの安全設計を予見的に行うことができる管制官認知シミュレータを開発した。モデル化の成果を計算可能なモデルとして計算機上に実装し、航空管制業務の計算機シミュレーションを行うシステムを開発した。4.管制官支援に関する要件の明確化と支援概念の提案タスク分析と認知工学的な視点から、航空機と管制官のコミュニケーションに対してどのような支援を行うべきかという点について検討を行った。つぎに、管制官の認知行動モデルに基づいて、管制官の持つ高いスキルを活かしながら予測の側面を支援するためには、どんな情報をどんな形で提供すればよいかについて検討を行った。5.研究会の開催「航空管制のヒューマンファクタ」研究会を3回開催した。研究会では現場の専門家からわが国航空管制の現状と、業務支援ニーズについての情報を収集するとともに、本研究の成果について評価と助言を得た。
数学教育における空間思考の育成の視座からの図形・空間カリキュラム開発研究

空間思考の育成の視座からの図形・空間カリキュラム開発研究について、次の研究成果を得た。1.「児童・生徒の空間思考の発達的指標」を「空間的イメージ」、「操作」、「表現と表現間の変換」、「判断・推論のよりどころ」の4つの柱でそれらの間の関連性を分析し、整理し、発達的指標の全体枠組みを構成した。2.発達的指標の全体枠組みを基礎とし、次の構成による「図形・空間のカリキュラム骨子」を構築した。(1)カリキュラム骨子は、学習内容(系統)の軸と空間思考を育成するための算数・数学的活動の軸、および両者を密接に関連づけて構成した。後者の活動の軸は、「観察、実験、操作的活動」、「表現と表現間の変換」、「エンリッチメント」、「判断・推論のよりどころ」からなっている。(2)「エンリッチメント」は、空間思考を用いる場面を広げ、空間思考の質を深めること、従って学習内容も拡がり、深まることを目標としている。ここに位置づけている活動・内容は、生活、遊び、アートなどの世界に広く素材を求めた活動、探究活動、コンピュータを用いた活動などが対応する。(3)骨子は空間思考の育成の視座から、立体・空間図形・空間に焦点を当てた活動構成になっているが、平面図形、計量と関連づけて位置づけている。(4)小学・中学・高校段階の各目標を示して、内容軸と活動軸とが密接に関連しながら、小学-中学-高校に発展する構成である。3.さらに次の諸点の特徴をもっている。(1)投影、切断、展開などの操作を、小-中-高校に応じてスパイラルに位置づけた。(2)表現と表現間の変換を重視して、(1)の操作と結び付けて、空間的イメージと心的操作の柔軟性をねらう。(3)球に関する内容と活動を豊かにする。まず、小学3年の球について、多面的な活動を入れる。中学3年で平面上の図形と対比して球面上の図形を扱い、高校でその延長上で扱う。(4)小学校段階で、ポリキューブを活用する。ポリキューブの構成、多様な図表現の方法、体積、次元の観念などにつながる利点を生かす。4.カリキュラム骨子のいくつかについて、教材開発、教具の創案・活用、指導法の改善による授業実践を行い、骨子の可能性と妥当性を検討した。1.小学高校生の空間思考の発達的指標を分析し、空間的イメージの形成、心的操作、表現及び判断・推論の根拠の4側面を重視し、次の数学的活動と内容とからカリキュラム骨子を構成した。(1)事象・事物との経験、観察、具体的操作(2)3次元モデルの観察方法であり、図形の構成法であり、かつ心的操作につながる諸操作:視点の変更と統合、投影、空間内の位置の同定、変形、展開・構成、.回転、面対称、切断など。(3)規約的な図から空間関係の情報の読みとその逆の図表現.各種図表現間の移行.言語・記号による説明この過程で、各自分なりの表現を、規約的図や言語・記号表現への橋渡しとして位置づける。(4)空間図形の構成要素、空間関係、性質(立体の対称性など)、幾何的変換、論理的操作.2.国内外のカリキュラム研究から次の展望を得た。

(1)空間内の実在の形との相互作用(2)ある理論を構成するための基礎的構成要素としての形と空間(3)数学や関連領域の概念、過程及び現象をよりよく理解するための形または視覚的表現。特に、オランダのRMEにおける空間の経験からの数学化の活動に多くの示唆と材料を得た。3.H.16.2.21に、科研費による「図形・空間カリキュラム開発研究集会」を行い、成果を得た。研究集会内容:秋田大学名誉教授・湊三郎氏の講演、玉川大学助教授・高平小百合氏の研究発表、及び狭間、橋本、研究協力者赤井利行・茨木聡・田中正男諸氏の研究発表と討議。4.図形・空間カリキュラム骨子に肉付けをするために、現在、数学的活動の研究、素材開発、範例的指導実践、その妥当性の検証に向けて進行中である。空間思考の育成の視座からの図形・空間カリキュラム開発研究について、次の研究成果を得た。1.「児童・生徒の空間思考の発達的指標」を「空間的イメージ」、「操作」、「表現と表現間の変換」、「判断・推論のよりどころ」の4つの柱でそれらの間の関連性を分析し、整理し、発達的指標の全体枠組みを構成した。2.発達的指標の全体枠組みを基礎とし、次の構成による「図形・空間のカリキュラム骨子」を構築した。(1)カリキュラム骨子は、学習内容(系統)の軸と空間思考を育成するための算数・数学的活動の軸、および両者を密接に関連づけて構成した。後者の活動の軸は、「観察、実験、操作的活動」、「表現と表現間の変換」、「エンリッチメント」、「判断・推論のよりどころ」からなっている。(2)「エンリッチメント」は、空間思考を用いる場面を広げ、空間思考の質を深めること、従って学習内容も拡がり、深まることを目標としている。ここに位置づけている活動・内容は、生活、遊び、アートなどの世界に広く素材を求めた活動、探究活動、コンピュータを用いた活動などが対応する。(3)骨子は空間思考の育成の視座から、立体・空間図形・空間に焦点を当てた活動構成になっているが、平面図形、計量と関連づけて位置づけている。(4)小学・中学・高校段階の各目標を示して、内容軸と活動軸とが密接に関連しながら、小学-中学-高校に発展する構成である。3.さらに次の諸点の特徴をもっている。(1)投影、切断、展開などの操作を、小-中-高校に応じてスパイラルに位置づけた。(2)表現と表現間の変換を重視して、(1)の操作と結び付けて、空間的イメージと心的操作の柔軟性をねらう。(3)球に関する内容と活動を豊かにする。まず、小学3年の球について、多面的な活動を入れる。中学3年で平面上の図形と対比して球面上の図形を扱い、高校でその延長上で扱う。(4)小学校段階で、ポリキューブを活用する。ポリキューブの構成、多様な図表現の方法、体積、次元の観念などにつながる利点をもつ。4.カリキュラム骨子のいくつかについて、教材開発、教具の創案・活用、指導法の改善による授業実践を行い、骨子の可能性と妥当性を検討した。
堆積岩中の燐酸塩の鉱物学的研究

我国の堆積岩中の初生的な燐酸塩は,生物の遺骸を含めて燐灰石系鉱物と藍鉄鉱系鉱物にほぼ限られる.母岩は石灰質岩と粘土質岩は従来知られていたが,層状チャートとよばれる粘土質薄層をはさむ珪質岩の例がいくつか見つかった.燐灰石系鉱物はそれ単独では熱や圧力にも,弱アルカリ弱酸性溶液に対しても強いため,続成作用,変成作用の過程で鉱物種の変化はほとんどおこらない.しかし,硫化物を伴ない地表近くあるいは地下水の循環がよくおこるような場にくると分解され,アルミニウムや第二鉄などを主成分とする燐酸塩が生成される.このような現象は硫化物と燐灰石系鉱物を伴なう熱水性粘土鉱床においても全く同様に観察される.藍鉄鉱系鉱物は初生的には主に淡水性の粘土質堆積物中によく見られる.このような堆積物が天水あるいは地下水によって酸化作用を受けると,藍鉄鉱系鉱物は分解され,一般には非晶質物質に変化したり,燐酸分の溶脱がおこり,低結晶度の水酸化第二鉄(いわゆる褐鉄鉱)になる.しかし,もとの藍鉄鉱系鉱物にマンガンがある程度含有されてしかも酸化状態があまり強くない場合には,マンガンを含む第二鉄を主成分とする数種の燐酸塩が生成されるようになる.我国の堆積岩中の初生的な燐酸塩は,生物の遺骸を含めて燐灰石系鉱物と藍鉄鉱系鉱物にほぼ限られる.母岩は石灰質岩と粘土質岩は従来知られていたが,層状チャートとよばれる粘土質薄層をはさむ珪質岩の例がいくつか見つかった.燐灰石系鉱物はそれ単独では熱や圧力にも,弱アルカリ弱酸性溶液に対しても強いため,続成作用,変成作用の過程で鉱物種の変化はほとんどおこらない.しかし,硫化物を伴ない地表近くあるいは地下水の循環がよくおこるような場にくると分解され,アルミニウムや第二鉄などを主成分とする燐酸塩が生成される.このような現象は硫化物と燐灰石系鉱物を伴なう熱水性粘土鉱床においても全く同様に観察される.藍鉄鉱系鉱物は初生的には主に淡水性の粘土質堆積物中によく見られる.このような堆積物が天水あるいは地下水によって酸化作用を受けると,藍鉄鉱系鉱物は分解され,一般には非晶質物質に変化したり,燐酸分の溶脱がおこり,低結晶度の水酸化第二鉄(いわゆる褐鉄鉱)になる.しかし,もとの藍鉄鉱系鉱物にマンガンがある程度含有されてしかも酸化状態があまり強くない場合には,マンガンを含む第二鉄を主成分とする数種の燐酸塩が生成されるようになる.野外における燐酸塩鉱物の産状調査、ならびに試料収集は主に高知市周辺部でおこなった。ここでは秩父帯、黒瀬川帯の珪質岩を調査し、燐灰石をはじめ、銀星石,カコクセン石,プラネル石,タラナキ石,ヴァシャギー石の6種類の燐酸塩鉱物の存在を確認した。また、長野県諏訪鉱山の温泉沈澱物中の燐酸塩鉱物、栃木県文挟クレーの粘土鉱床中の燐酸塩鉱物の調査もおこない、ティンティック石,トルコ石など我国初産鉱物を発見した。室内ではエネルギー分散型マイクロプローブによる化学分析と、グラファイトモノクロメーターを使用したX線粉末回折実験をおこなった。以上の実験より、プラネル石とトルコ石は化学組成が連続的に変化し、固溶体が存在することがわかった。また、ティンティック石は、大部分三価の鉄を主成分とするトルコ石グループの鉱物であることもわかった。堆積岩ならびに粘土鉱床でのアルミニウムを主成分とする燐酸塩鉱物は、共存する黄鉄鉱の分解による酸性条件下で燐灰石と粘土鉱物の反応によって生成されることがわかってきた。