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心室筋Naチャンネルの代謝性制御に関する生理学的研究

心室筋のNaチャンネルは、心筋内の興奮伝導とそれに続く心筋の収縮を制御し、心臓のポンプとしての働きを正常に行わせる主要なイオンチャンネルである。Naチャンネルのアミノ酸の一次構造の中に、蛋白質の燐酸化に密接に関連する箇所があることが解り、Caチャンネルと同様に代謝性の制御を受けている可能性が出てきた。この研究計画は、蛙心室筋Naチャンネルに代謝性制御があるかどうかを検討するために企画された。一般的に心筋のNa電流は電流量が多く、その上時間的変化が大きいため、正確な膜電位の制御が困難である。蛙心室筋は、他の心筋細胞と比べてNa電流密度は1/10で、変化の時間経過も遅いので心筋のNa電流の変化を調べるためには最適な標本である。更にその他の実験上の制約としては、Naチャンネルのゲ-ト機構の電位依存性が時間と共に変化することがあり、解析を一層困難なものとしている。心筋におけるチャンネル制御は、Aーkinase系を介して行われていると言われる。このためβーStimulantとしてIsoproterenol(ISP)とHistamineを、またAdenylate cyclaseを直接刺激するForskolinを各々細胞外より投与し、Na電流の消長について油隔絶膜電位固定法を用いて検討した。Na電流の最大値、ピ-ク迄の時間及び下降相の時定数に変化は認めなかった。不活性化曲線についても1/2不活性化電位の変化は3mV以内であり、実験誤差の範囲に止まった。薬投与の前後において、Na電流のIーV曲線及び不活性化曲線の変化がない安定した標本であると確認した。細胞膜の半分を破壊した状態で行う実験操作に伴い、細胞内Aーkinase系が不活性化されている可能性は否定しきれない。このためNa電流とCa電流が同時に記録できる標本でISPを作用させると、発生するCa電流は2.55倍に増大したが、Na電流は変化しなかった。これらの結果から蛙心室筋細胞のNaチャンネルはAーkinase系を介する代謝性制御を受けていないことが明らかになった。近年、各種興奮性細胞の単離方法、及び膜電位固定法の改良により、Naチャンネルの性質について多くの報告が行われているが、A-kinase系を介するNaチャンネルの代謝性制御機構については、結論に到っていない。そこで我々は、オイル隔絶膜電位固定法を用いて単一蛙心室筋のNaチャンネルについて上記制御機構の有無について検討を行った。この検討を行う際、Naチャンネル活動の安定性、特に不活性化曲線が一定であることが必要であるが、同方法では約20分間安定してNa電流の記録が可能であると確認されているので、この時間内に各種薬剤の投与実験を行った。まず、Na電流を単離した条件下で、保持電位=100mVにおける膜電位0mVでのNa電流を指標として、各10μMのB刺激剤(Isoproterenal以下ISP),Histamine,A-Kinase系を直接刺激するForskolinを細胞外に灌流したところ、Na電流の最大値、及び下降相の時定数は、共に変化が認められなかった。また、不活性化曲線についても、1/2不活性化電位の変化は、3mV以下であり、薬剤による効果はないと考えられた。ところで、この実験系においてA-kinase系代謝機構が正常であるか否か確認するために、1.8mMのCa外液を用いて、単離Ca電流の(TTX使用)及びNa電流,Ca電流同時記録により、10μMのISP灌流を行った。

保持電位-80mVにおける膜電位の0mVでのCa電流は、ISPにより電流最大値が約4倍に増大した。また、両電流同時記録においても、Ca電流成分は2.55倍と増大するのに対し、Na電流の最大値はほぼ一定の値を示した。以上から、この実験系においては、蛙心室筋細胞のNaチャンネルは、A-Kinase系の代謝制御は受けていないか、あるいはCaチャンネルの制御とは異なる機構が存在しているのではないかと考えられた。心筋細胞のNaチャンネルの代謝性制御に関する予備的研究を昨年行い、Aーkinase系を介する制御はCaチャンネルと違いないのではないかと言う結果を報告した。一連の実験は、細胞膜の半分を破りオイル隔絶膜電位固定法下で行われたので、細胞内環境の変化が非常に大きく、制御に必要な細胞内成分が失われたため、AーKinase系の作用が発揮されなかった可能性が大きい。このため、多少膜電位の空間固定が劣るが、細胞内環境への影響の少ないwhole patch clamp法を用いて、実験を繰り返した。βーStimulantであるIsoproterenol(ISP)10μM投与によるNa電流への影響を調べたが、ピ-クまでの時間、最大振幅及び不活性化過程の時間経過等に変化は認められなかった。その際、不活性化過程の経時的変化を伴わない条件の良い細胞を選択するよう心がけた。またforskolinやhistamineによる刺激も繰り返されたが、昨年得られた結果を支持するものであった。哺乳動物では、Aーkinase系を介する制御があると言われている。Naチャンネルのアミノ酸一次構造の機能的に重要な部位の保守性を考慮すると意外であるが、同一個体においてすら神経上のNaチャンネルと骨格筋のそれとは構造的に違うことが明らかになって来たことを考慮すると、種の間の違いによるものかもしれない。一方では、実験条件のより酷しい哺乳動物心筋で得られた結果であることおよび制御の程度が少ないことを考え併せると、ア-ティファクトの可能性も残されていると言うべきであろう。
1GとμGにおける外界知覚と身体制御機構の研究

記録の解析対象は、1Gとパラボラフライト中のμGでコリオリ刺激を与えた際の、遮眼における姿勢変化と眼球運動の記録である。姿勢変化は前胸部に貼付した直線加速度計で記録され、移動距離を求めた。眼球運動はCCDカメラで記録され、画像解析ソフトにより水平、垂直、回旋成分の運動を求めた。以下の結論が得られた。1)回転中の頭部前屈で、1Gでは慣性入力方向優位の直線加速度が記録され、回転速度の増加に伴い増大した。μGでは慣性力方向で始まる振子様波形の加速度が記録された。100度/秒回転中の頭部傾斜開始1秒間の移動距離は、1Gでは慣性入力方向に約10cm、μGでは慣性力方向に約4cmであった。1Gでは上体が慣性入力に、μGでは慣性力に従った結果と言える。2)眼球運動は1GとμGを問わず、慣性入力に一致した記録が得られた。頭部傾斜直後の眼振最大緩徐相速度は、水平、垂直、回旋のいずれでも明らかな違いを示さなかった。3)1Gでは重力をZ軸とする外界座標が慣性入力の基準となるが、μGではこの基準が消失するため、慣性入力の移動量が出力されない。このため、μGでは移動感覚も希薄で、慣性入力に対する姿勢反応も消失する。μGで外界基準が消失しても、頭部基準に対する慣性入力は機能するので、1Gに類似した眼振が誘発される。今回の分析結果から、前庭器からの慣性入力は、前庭神経核に再現される外界座標を基準に、空間的な移動情報を生むと推測される。この座標情報が大脳皮質で移動感覚を生み、前庭小脳路を介する座標変換により、小脳で画一的に姿勢を変化させると考えられる。1)眼球運動の分析航空機内で実施した、パラボラフライト中のコリオリ刺激実験の眼球運動記録を、専用の分析ソフトを用いて解析した。大学院生が山口大学医学部の池田助手の開発した分析ソフトの使用方法を習得し、専用のパソコンにデータを取り込み、解析に当たった。眼球運動はCCDビデオカメラで記録されているが、撮影条件が必ずしも良好ではない。鮮明に撮影された被験者の記録では、μGの刺激直後の眼球最大緩徐相速度は、1Gの理論値に極めて近い結果が得られつつある。遮眼の前庭刺激誘発眼球運動は、基本的に、1GとμGで違わないことが示唆される。2)身体移動記録の分析懸垂式回転移動装置を用いて、被験者の前胸部に貼付した小型直線化速度計で、コリオリ刺激(回転中の頭部前屈)時の左右身体移動を記録している。直線化速度計のため、正確な体幹に位置移動に変換するのは理論的に不可能である。しかし、模擬的なシミュレーションの位置移動変換の結果から、μGと1Gでまったく異なる身体移動が記録されている。眼球と異なり、身体はμG条件で前庭刺激しても、1Gのような前庭反射は誘発されないと予想される。3)外界知覚と身体制御の理論構築実験結果に基づいて、外界知覚内容が眼球、姿勢、感覚に忠実に反映される、つまり外界から身体への画一的座標変換で制御される、という仮説を提唱してきた。これらの実験事実、仮説を、最新のNeuroscienceの報告に照らし、解釈を試みた。

前庭神経核2次ニューロンで、すでに外界空間を再現する情報が再現されている可能性、小脳中部室頂核で頭部中心の視覚前庭情報が体幹中心の情報に変換されている可能性、室頂核で歩行を空間的に制御している可能性などが報告されている。これらの内容は我々の仮説を強く支持している。平成16年度には、記録テープからパソコンにより眼球運動を解析し、身体の直線加速度記録から身体移動距離を求めた。これらから、コリオリ刺激時(100度/秒右回転中の頭部前屈)の眼球運動と身体移動距離を1GとμGで比較し、以下の定量的結果を得た。1)眼球運動の分析結果1GとμGにおける刺激直後の眼球最大緩徐相速度の平均は、それぞれ回旋成分が26.7度/秒、28.6度/秒、水平成分が23.6度/秒、22.3度/秒、垂直成分が10.2度/秒、12.1度/秒であった。これらより、回転軸上での眼球最大緩徐相速度は1Gで35.6度/秒、μGで36.3度/秒となる。前庭眼反射は1GとμGでほぼ等しいことが判明した。2)身体移動記録の分析結果刺激開始から1秒間の身体移動距離を、直線加速度記録から求めた。1Gでは刺激開始直後、上体は慣性力方向の右方にわずかに移動後、大きく慣性入力方向の左方に移動した。1秒間の移動距離は平均約10cmであった。同一刺激に対し、μGでは終始、上体は慣性力方向の右方にのみ移動し、平均約4cmの移動であった。これより、1Gでは初め慣性力がわずかに作用するが、身体移動には慣性入力の影響が大きいといえる。一方、μGでは慣性入力は身体移動には作用せず、慣性力のみが作用すると結論された。3)外界知覚と眼球運動、姿勢制御の関わり今回の結果はきわめてクリアカットで、かつ定量的な値で示されたことに価値がある。重力を欠く環境で前庭刺激を加えると、前庭眼反射は1Gと動揺に誘発されるが、前庭脊髄反射である姿勢変化は起こらない。1Gでは重力軸が外界空間のZ座標として機能し、この基準を介して姿勢反応や移動感覚が誘発されることが判明した。眼球は外界基準が消失しても、頭部を基準として前庭反応が誘発されることも判明した。この成果は現在、Experimental Brain Researchに投稿中である。
新しく発見したヒト癌組織由来の基底膜IV型コラ-ゲン特異的分解酵素に関する研究

細胞外マトリックスの構成成分を分解する酵素は、ガンの転移のプロセスで重要な役割を担っていると考えられている。なかでも基底膜の主な構成成分のひとつであるIV型コラ-ゲンを分解する「IV型コラ-ゲン分解酵素」は、高転移能のガンで活性が高いことが報告され注目されている。我々は、IV型コラ-ゲンを分解するが、従来報告されているIV型コラ-ゲン分解酵素であるマトリックスメタロプロテア-ゼ(MMP)familyのMMPー9(分子量92kDa)あるいはMMPー2(分子量72kDa)とは分子量や酵素学的性質が異なるメタロプロテア-ゼを発見し、酵素精製を進め、ヒト胃癌からは約8,000倍に、転移性肝癌からは約1,200倍に精製した。本酵素は至適pHが7.6付近の中性プロテア-ゼで、基質としてはIV型コラ-ゲンを分解するが、I型、II型、III型、V型コラ-ゲンおよびfibronectin、casein、albumin、hemoglobinは分解しない。その分子量はSephacryl S300 HRおよびSuperose 6HR gelfiltrationで評価した結果2,000kDa以上であり、従来報告されている分子量92kDaのMMPー9や72kDaのMMPー2とは異なる。本酵素は不活性型で存在し、トリプシン処理で活性化されるが、MMPの一般的な活性化剤である有機水銀剤APMA(pーAminophenylmercuric acetate)処理では活性化されなかった。またMMPー9と結合して阻害するTIMP(Tissue inhibitor of metallo proteases)では阻害されない、など従来報告されているIV型コラ-ゲン分解酵素とはいくつかの相違点を持つことを明きらかにした。今後、本酵素について、酵素化学的性質をさらに詳細に明らかにするとともに、ガンの種類、増殖、転移のプロセスの関連を検討する目的で、特異抗体の作成と精製を行っている。現在までに抗IV型コラ-ゲン分解酵素ウサギ血清を得ることができたので、精製抗体を用いて本研究を発展させる計画である。これまで、胃癌・大腸癌はどめ各種ヒト癌組織及び株化されたヒト神経膠腫細胞より、IV型コラ-ゲンを特異的に分解する型素を精製してきたが、いずれも部分精製にとどまり、単一にもで精製を進めるために様々な手法を用いて検討を行ってきたが、非常に困難な状況であった。今年度、新たにヒト肝癌組織より精製を行ったところ、ゲル濾過カラムクロマトグラフィ-によって得られたピ-クより、ほぼ単一の酵素が得られた。これは従来の我々の報告と類似の、分子量約100万のメタロプロテア-ゼであり、SDSーPAGEでは分子量97,000に相当はる部分に1本のバンドが出現した。また。非還元下では分子量190,000に相当する部分に1本のバンドが出現した。これまで分子量97,000をもつ、IV型コラ-ゲンを分解するメタロプロテア-ゼについては多数報告されているが、我々の発見した酵素は少なくとも2量体の形で存在し、生体内ではいくつかのsubuniが会合した状態で存在しているという可能性を示している。この酵素はlatent formで存在しtrypsinによって活性化されたが、organomerculiesのーつであるAPMAによっては活性化されなかった。

また、本酵素のpIを調べる手段の一つとして、HPLCーカラムクロマトグラフィによるクロマトフォ-カシングを行ったところ、酵素活性はpH3ー83.3に溶出された。活性の至適PHは7.6であるがpH3付近の酸性条件下でも安定、phを中性に戻すことで活性は可逆的に発現した。このような性質を持つ高分子量のメタロプロテア-ゼの生体内での生成や局在について、この精製酵素を用いて現在更に追究しているところである。また、ポリクロ-ナル抗体及びモノクロ-ナル抗体を作成中である。本酵素の分子量は、従来報告されているIV型コラ-ゲン分解酵素である細胞外マトリックス分解酵素(マトリックスメタロプロテア-ゼ)のMMPー9(分子量92kDa)あるいはMMPー2(分子量72kDa)とは異なり、Sephacryl S300 HRおよびSupreose 6 Hr gel filtrationで分画した結果、2,000kDa以上であると評価された。また、不活性型の本酵素はトリプシン処理で活性化されるが、一般的にマトリックスメタロプロテア-ゼ(MMP)のプロエンザイムを活性化する有機水銀剤であるAPMA(pーAminophenlーmercuric acetate)では活性化されない、というような従来報告されているIV型コラ-ゲン分解酵素とは異なるいくつかの特色を明らかにしてきた。精製酵素に対する特異抗体を得るために、精製酵素でウサギを免疫して抗血清を得た。今後、本酵素とガンの種類、増殖、転移のプロセスとの関連等の検討を行い本研究の推進に用いる目的で、特異抗体の精製を行っているところである。
パーコレーション現象利用による高性能熱電変換材料の創製

Bを1at.%添加したSi粉末とSiO2粉末の混合物をホットプレスにより焼結し、Si-SiO2複合焼結体を作製した。複合焼結体の熱伝導率はSiの体積分率の増加に伴い単調に増加したが、電気伝導率はSiの体積分率が40%を超えたあたりで急激に増加するパーコレーション現象の発現が観察された。これらの振る舞いはBruggemannの有効媒質近似によって良く説明することができた。複合焼結体の無次元性能指数ZTはSiの体積分率が80%の焼結体において最も大きくなり、1073KにおいてB添加Si焼結体のZTを約10%上回る0.23が得られた。アーク溶解により作製したB1at.%添加Siインゴットをメノウ乳鉢で粒径3263μmの粉末に粉砕し、これに市販のSiO<sub>2</sub>結晶粉末(粒径63μm)を所定の割合で混合してホットプレスで焼結して複合焼結体を得た。X線回折の結果、複合焼結体はSiとSiO<sub>2</sub>の2相から成っていることが確認された。複合焼結体の電気伝導度はSiの体積分率が40%を超えるあたりで急激に増加することが観察されたが、熱伝導率には明確な閾値が確認できなかった。Siの体積分率が40%以上においてSiがパーコレートしていることはSEMによる組織観察でも確認できた。一方、ゼーベック係数については、SiO<sub>2</sub>の含有率が大きい試料が若干大きな値を示したが、明確な傾向は確認されなかった。結果、ZTはSi 80vol.%、SiO<sub>2</sub> 20vol.%の複合体がSiのみから成る焼結体より20%程度大きくなった。本研究は、電気伝導率および熱伝導率が共に大きい結晶粒と、これらが共に小さい結晶粒から構成される複合焼結体を作製し、電気伝導のパーコレーション現象を利用することによって、熱電変換材料の性能を向上させることを目的とする。本研究ではSi系熱電変換材料について検討を行った。アーク溶解により作製したB1at.%添加Siインゴットをメノウ乳鉢で粒径3263ミクロンの粉末に粉砕し、これに市販のSiO2結晶粉末(粒径63ミクロン)を所定の割合で混合してホットプレスで焼結して複合焼結体を得た。X線回折の結果、複合焼結体はSiとSiO2の2相から成っていることが確認された。複合焼結体の電気電伝導率はSiの体積分率が40%を超えるあたりで急激に増加することが観察されたが、熱伝導率には明確な閾値が確認できなかった。Siの体積分率が40%以上においてSi結晶粒がパーコレートしていることはSEM観察でも確認できた。結果、無次元性能指数ZTはSi 80Vol.%、SiO2 20Vol.%の複合体がSiのみから成る焼結体よりも20%程度大きくなった。本研究の目的は、高電気伝導および高熱伝導を示す成分と、低電気伝導および低熱伝導を示す成分から成る複合構造を持つ熱電変換材料を作製すること、そしてこの複合体の電気伝導においてパーコレーション現象が観察され、熱電性能の向上が得られるのかどうか調査することである。平成26年度の研究において、BドープSi粉末と、SiO<sub>2</sub>結晶粉末から成る複合焼結体を作製し、この複合焼結体において明らかにパーコレーション現象が観察された。また、熱電性能についても、Si 80vol.%、SiO<sub>2</sub> 20vol.%の複合焼結体において、Siのみから成る焼結体より性能の向上が見られ、当初の目的が一応達成できた。しかしながら、性能の向上はまだ20%程度にとどまっており、今後更なる性能の向上が必要である。工学パーコレーション現象を記述するBruggemannの理論式によれば、複合体の電気伝導率σと熱伝導率κの比σ/κは、複合体を構成する各成分のσとκの大きさに差があるほど大きくなる。平成26年度の実験では、低電気伝導度、低熱伝導率成分として粒径約63μmのSiO<sub>2</sub>結晶粉末を用いたが、今後はさらに電気伝導率および熱伝導率が低いナノ粒径のSiO<sub>2</sub>ガラス粉末を用いることを計画している。また、熱電変換材料の性能の向上にはσ/κの値の向上のほか、ゼーベック係数を上昇させることも必要である。熱電変換材料結晶粒の周囲が薄い絶縁層で覆われた焼結体では、エネルギーフィルタリング効果によりゼーベック係数が上昇することが報告されている。そこで、Si粉末の周囲をSiO<sub>2</sub>

ガラスナノ粒子で被覆した粉末を作製し、これを低電気伝導率、低熱伝導率成分として用いることにより、エネルギーフィルタリング効果により更なる性能の向上をはかることを計画している。次年度使用額は26年度交付金の1%以下であり、ほぼ計画通りに交付金は使用されたものと考える。平成27年度も26年度同様、粉末試料の合成および複合焼結体の作製、その熱電特性評価の実験を行っていく計画である。試料作製用として高純度試薬、ホットプレス焼結用カーボンダイス、パンチ棒など、また熱電特性測定用として高純度ガス、熱電対、白金線などの購入を予定している。さらに研究成果発表および情報収集のための出張旅費の支出を予定している。
介護老人保健施設における看護援助の構造と実践的教育モデルの開発

入所期間と家庭復帰率の異なる老人保健施設の看護管理者が捉える看護の役割機能と施設の看護実践の違いを明らかにすることを目的に、看護管理者が捉える看護の役割機能と施設の看護実践を自記式質問紙法により調査した。入所期間の短い施設の看護管理者は社会資源の活用を勧め、長い施設の看護管理者は入所者の終末期の意向を確認することを重視していた。家庭復帰率の高い施設の看護管理者は、施設外他職種と連携し、介護職員にも教育・指導的関わり・環境調整を行なっていた。施設内外の他職種との連携、介護職員への教育・指導的な役割は入所者の家庭復帰の促進、施設の在宅ケア支援機能強化のために重要である。Y県介護老人保健施設全看護職員を対象に看護職の自律性、職務遂行可能感、教育ニーズ調査を行なった。介護老人保健施設の回収率は91.6%であった。看護職の自律性は経験年数の多い者、看護師資格を有する者、管理職において有意に高く、職務遂行可能感は経験年数の多い者、管理職において有意に高かった。施設でのケアにおいて看護職の自己評価が低く、教育研修希望の多かった内容は「制度・最近の医療福祉の情報」「痴呆症状への対応」「ターミナルケア」「ケアプラン作成」であった。自己評価は低いが、研修希望が多くなかった内容は「家族看護」「施設内外の他職種との連携」「職業倫理」であった。老人保健施設の看護職への教育プログラムとして看護職の学習希望のある「制度・最近の医療福祉の情報」「痴呆症状への対応」「ターミナルケア」「ケアプラン作成」はそのニーズに答え、学習希望としてはそれほど多くないが苦手意識の強い課題については施設看護職の役割を検討しつつ学習していく必要性が示唆された。1.入所者の家庭復帰率の異なる施設間での看護管理者の役割認識と施設の看護実践の比較検討介護老人保健施設の看護援助は、施設の運営理念、運営実態によって異なると考えられる。家庭復帰率の異なる施設においてどの様な看護活動が異なっているかを明らかにする目的で看護管理者の役割認識施設の看護実践、施設の過去1年間の運営調査を実施した。120施設から回答が得られた。入所者の家庭復帰率65%(H.11年度全国平均値)以上群、未満群において、家庭復帰率の高い施設の看護管理者は有意に多くの者が「入所予定者が入所対象であるか健康レベルを判断する」「入所者の退所に向け自治体保健婦・在宅介護支援センター等の職員と話し合い、退所前後の訪問を行いサービスの連携を図る」を役割認識し、「退所前訪問などで療養生活環境を把握する」「本人や家族に社会資源の活用を勧める」介護職員を指導・育成し、介護職員が援助しゃすい環境を整える」「退所後必要となる医療サービスを医療機関と確立する」「入所者の退所に向け自治体保健婦・在宅介護支援センタ等の職員と話し合い、退所前後の訪問を行いサービスの連携を図る」「療養生活移行に関する家族の相談に施設外の関係職種と応じる」看護実践をしていると解答した。これらの看護管理者の役割認識と施設の看護実践は入所者の家庭復帰率を高める看護に重要と考えられた。2.調査施設の選定基準およびデータ分析方法の明確化1.の結果を看護援助の構造を導くための調査の施設選定基準に加える必要があると考えられた。また施設選定基準の妥当性を確認するため1施設の看護管理・看護実践の参加観察とインタビュー、看護援助の構造化のための分析方法を検討した。H15年度には施設数を増やし、教育ニーズの把握も行なう予定である。

入所期間の短い施設の看護管理者は社会資源の活用を勧め、,長い施設の看護管理者は入所者の終末期の意向を確認することを重視していた。家庭復帰率の高い施設の看護管理者は、施設外他職種と連携し、介護職員にも教育・指導的関わり・環境調整を行なっていた。施設内外の他職種との連携、介護職員への教育・指導的な役割は入所者の家庭復帰の促進、施設の在宅ケア支援機能強化のために重要である。Y県介護老人保健施設全看護職員を対象に看護職の自律性、職務遂行可能感、教育ニーズ調査を行なった。介護老人保健施設の回収率は91.6%であった。看護職の自律性は経験年数の多い者、看護師資格を有する者、管理職において有意に高く、職務遂行可能感は経験年数の多い者、管理職において有意に高かった。施設でのケアにおいて看護職の自己評価が低く、教育研修希望の多かった内容は「制度・最近の医療福祉の情報」「痴呆症状への対応」「ターミナルケア」「ケアプラン作成」であった。自己評価は低いが、研修希望が多くなかった内容は「家族看護」「施設内外の他職種との連携」「職業倫理」であった。老人保健施設の看護職への教育プログラムとして看護職の学習希望のある「制度・最近の医療福祉の情報」「痴呆症状への対応」「ターミナルケア」「ケアプラン作成」はそのニーズに答え、学習希望としてはそれほど多くないが苦手意識の強い課題については施設看護職の役割を検討しつつ学習していく必要性が示唆された。
符号付き超離散化法の確立と可積分系への応用

本研究では,超離散戸田方程式の振動解・符号付き超離散パンルヴェII型およびIII型方程式とそれらの特殊解系列・超離散カルマンフィルタの提案と検証・非線形バネ方程式とその保存量の符号付き超離散化・超離散交通流モデルの構成など,符号付き超離散化法の適用例を多数提出し,符号付き超離散化法の新しい実践例を示すと共にその有効性を検証することができた.また,その過程で符号付き超離散化法について種々の技術的な知見も得られた.行列式の符号付き超離散化など一般的な理論への拡張や連続系への知見の還元についてはまとまった成果に至らず,今後も研究を継続する必要がある.1、符号付き超離散戸田方程式の,振動現象を記述する特殊解を構成する研究を行い,論文にまとめて発表した.この解は,離散戸田方程式の特殊解から決まった手続きにより構成可能である.この手続きでは減算を含む解を扱う必要があり,従来の超離散化の手法では困難なものである.この成果は符号付き超離散化の有効性を示す一例となる.2、(1)符号付き超離散パンルヴェIII型方程式の特殊解の系列を,q差分パンルヴェIII型方程式の特殊解系列から直接導いた.差分系の解は行列式によって表示され,符号付き超離散化の手法の導入によりその超離散極限を考察することができた.この成果は学会・研究集会で発表した他,論文としてまとめ,現在投稿中である.(2)以前研究した符号付き超離散パンルヴェII型方程式の特殊解の系列について,より広いクラスの特殊解を求め,その数理構造を調べることを目標とする共同研究を開始した.対応する差分系の解はやはり行列式によって表示される.過去の計算と研究経験の蓄積があるため研究は順調に進行し,既に論文執筆を開始している.上でも述べたように,これらの特殊解は,連続系,離散系においては行列式による表現が知られている.その具体的な挙動を調べるためには相当な計算量を必要とするが,超離散系では比較的簡単に漸近挙動を調べることができる.この超離散系における成果が,離散系・連続系に今後還元されることが期待される.また,研究計画の次の段階である「行列式の超離散類似の研究」に向けて,その具体例の研究の蓄積も進んでいると言える.以前も研究対象とした符号付き超離散パンルヴェII型方程式の特殊解について,前年度より共同研究を開始した.その結果,以前の研究で得られたものより広いクラスの特殊解を導出することができた.さらに,この解がより複雑な振る舞いを見せることも明らかにし,符号付き超離散系の解空間の豊かさを示した.この結果は論文として出版され,学会や研究集会で口頭発表を行っている.QRT系はある3次正方行列を用いて記述される非線形可積分方程式系である.この系に含まれる方程式の1つは,従属変数の2次式で表される保存量を持ち,方程式のパラメータを調整することで三角関数で表示可能な周期解を持つ.このような周期解は定符号ではないため,通常の超離散化で扱うことは困難である.この方程式に対して符号付き超離散化の手続きを施し,周期系の超離散類似を研究した.その結果,不定型発展において従来の例とは異なる様子が確認され,比較的緩い条件で周期解が存在することがわかった.この結果を応用し,ノイズを含む非線形方程式を超離散化によって区分線形近似したのちにノイズを除去するフィルタリングを施す「超離散カルマンフィルタ」の手法を共同研究として論文にまとめ,発表した.非線形バネ方程式は従属変数の4次式で表される保存量を持つ可積分な方程式であり,前述のQRT系の特別な場合でもある.この方程式は楕円関数で記述される周期解を持つ.この方程式に対して符号付き超離散類似を構成し,解析を進めている.現在も研究は進行中で,その解構造を明らかにしつつあり,保存量の超離散類似についても考察している.また,結果の一部を学会で口頭発表している.符号付き超離散パンルヴェII型方程式のより広いクラスの特殊解の具体形を導いて論文にまとめた.この結果により符号付き超離散系の解空間の豊かさが例示されると共に,不定解の扱いに関する新しい視点が得られつつある.また,この超離散系の解は,元々行列式を用いて表示される差分系の解を評価することによって得られた.目標である行列次式の超離散化に向けて,1つの具体例が得られたと言える.周期系と考えられるQRT系の1つに対し,その符号付き超離散類似を構成して解の構造を調べた.周期系は従来の超離散化では扱うことが困難であり,符号付き超離散化の有用性を確認することができた.類似の研究が非線形バネ方程式に対しても進行中である.線形バネ方程式に3次の非線形項を取り入れた非線形バネ方程式は,従属変数の4次式で表される保存量を持ち,解が楕円関数を用いて記述できることが知られている.この方程式の符号付き超離散類似を構成し,その解を研究した.その結果,周期解の存在と,複雑な挙動を示す解の存在が明らかになった.また,保存量の超離散類似についても研究し,それが実際に保存量になる場合とそうでない場合があること,それぞれの場合と前述の解の挙動には対応関係があることが明らかになり,この意味で超離散バネ方程式の解と保存量の分類を与えることができた.この結果について,学会で共同口頭発表を行った.今後,この成果を論文としてまとめる予定である.可積分系の理論を応用し,ある交通流モデルの時間離散化とその特殊解を与え,学会・研究集会で発表した.

今後,得られた離散モデルのより複雑な特殊解の導出や数値解析,また超離散類似の構成と厳密解の導出・数値解析などの研究を進め,交通流モデルとしての妥当性を検証していく予定である.符号付き超離散パンルヴェIII型方程式の特殊解に関する研究を以前より進めていた.連続系・差分系では,この特殊解は行列式を用いて表示できることが知られており,本研究はその超離散類似の構成に取り組んだものである.この結果をまとめ直し,論文として投稿した.査読者から好意的なコメントが得られており,論文誌への掲載が認められるものと思われる.非線形バネ方程式とその保存量の符号付き超離散化を研究し,解と保存量の関係を考察した.この研究により,符号付き超離散化の有用性と限界について新たな知見を得た.研究を進めていた符号付き超離散パンルヴェIII型方程式の特殊解に関する研究成果を論文として投稿し,査読者から好意的なコメントを得たため,掲載が認められるものと思われる.この研究成果発表に時間を要したため,一般の行列式の符号付き超離散化に関する研究についてはやや進捗が遅れている.パンルヴェIII型方程式の符号付き超離散類似とそのベッセル関数型特殊解についての研究結果をとりまとめて投稿中であったが,この論文の採録が決定した.この研究により,符号付き超離散化法による行列式の取り扱いに関する新しい例を提示することができた.昨年度より,符号付き超離散非線形バネ方程式の解と,保存量の超離散類似の振る舞いを研究していた.両者とも特徴的な数パターンに分類されること,解と保存量のパターン同士の対応関係も明らかにされた.この結果は解の定性的挙動に加えて,保存量という数理構造が符号付き超離散系に引き継がれることを示す新しい例である.今年度はこの結果を論文にまとめて学術雑誌へ投稿し,査読進行中となっている.超離散化の応用として,ある交通流モデルと離散時間可積分系の方程式を関連付けて交通流の離散時間モデルを提案し,さらに超離散化法を用いて交通流のセルオートマトンモデルを構成する研究を推進した.得られたモデルは厳密解を持ちうることが通常の交通流のセルオートマトンモデルと異なる点である.実際に厳密解を構成し,その挙動を解析することで交通流モデルとしての妥当性があることを確認した.得られたモデルを用いて,より一般的な道路状況に対応する数値解析を行うことは今後の課題となる.この結果は国内学会,国内研究集会,国際学会にて発表し,また論文にまとめて現在学術雑誌に投稿中である.研究期間全体では,超離散戸田方程式の振動解・超離散パンルヴェIII型方程式とそのベッセル関数型特殊解系列・超離散パンルヴェII型方程式の新しい特殊解系列・超離散カルマンフィルタの提案と検証,などの符号付き超離散化法の新しい適用例を多数得ることができた.行列式の超離散化など一般的な理論への拡張や連続系への知見の還元についてはまとまった成果に至ることができず,今後も研究を続けていく必要がある.
底開式バージ船による捨石マウンド築造の施工管理システムの開発

本研究は、重力式消波構造物の基礎マウンド築造時に採用されている底開式バージによる捨石投入工法に関する施工管理システムの開発を目的として、バージより投入された捨石群の堆積形状に関する予測モデルを提案すると共に、この予測をモデル連続多点投入の場合に拡張して捨石間の不陸部を最小にするバージ船の配船間隔を明らかにするために行ったものである。本研究では、まず静水中を落下する捨石単粒子に関する実験結果より得られた捨石単粒子の散乱に関する確率論的な性状を基に、バージから投入された捨石マウンドの堆積形状に関する確率論的な予測モデルを提案し、本予測モデルの適合性が実験結果との比較より十分に確認できた。また、本予測モデルに基づき連続投入したときの捨石マウンド間の継目の不陸部の深さと配船間隔の関係を施工水深について明示した。ついで、多数回投入の場合の捨石マウンドの堆積形状に対する本予測モデルの問題点を解決するため、底開式バージの模型を用いた多数回投入実験と、Discrete Block Method解析を用いた捨石マウンド法面での捨石の衝突、それに伴う捨石の滑動・転落を考慮したマウンドの堆積形状に関する計算結果より、予測モデルを多数回投入へ適用する際の補正モデルを提案した。本補正モデルの適用性は、実験結果との比較により堆積高および船幅方向の堆積幅に対して確認できた。さらに、多点連続投入の捨石マウンド間の不陸部の深さと配船間隔および施工水深の関係について明らかにした。今後は、捨石マウンドの堆積形状に及ぼすバージのホッパ開口の速度の影響を孝慮した捨石マウンドの堆積形状に関する予測モデルを確立し、捨石投入工法に関する水理学的根拠を持ったより実施工現象に合致した施工管理システムの完成を目指す必要があろう。本年度は,以下の4種類の内容について研究を進展させた。1.捨石単粒子の着底位置に関する価率論的な性状については,捨石単粒子の落下投入実験より,水風を6等分した各区間における捨石の水平移動距離(平面座標:x,y)に関する統計量を画像解析により検討した。各区間毎の捨石のx,y方向の散乱分布は,捨石の重量および水深の変化に関係なく,正規分布で近似でき,また各区間の捨石の落下位置に関する平均値および分散はそれぞれ0および等しい値をとることが明らかになった。2.ホッパ開口速度の変化と散乱範囲の関係については,底開式バ-ジの模型を用いた多数回投入実験より,開口速度と散乱範囲に関する関係,並びに堆積マウンドの法面勾配(捨石の水中安息角)および堆積高さと投入回数の関係に関する実験式を提案し,3.の予測モデルの補正を行うための基礎資料とした。3.捨石マウンドの堆積形状に関する予測モデルについては,捨石群の着底位置に関する確率分布とバ-ジの積載体積量の積として,マウンド形状を求める確率論的な予測モデルを誘導した。捨石群の着底位置に関する確率分布には,1.の結果を基に捨石の落下散乱の確率過程に対してマルコフ・チェ-ンを適用し,その適合性が実験結果との比較より確認された。本予測モデルは,多数回投入における捨石マウンド斜面での捨石の滑動・転落が生じる場合に問題を残すが,このための堆積形状の補正モデルを4.および2.の結果より提案している。4.捨石マウンド斜面における捨石の滑動・転落に関する数値解析については,岩魂集合体の動的挙動の解析に用いられているDiscrete Block Method(DBM)を用いて,マウンド斜面での捨石の滑動・転倒に関するプログラムを開発し,マウンド法面の勾配(捨石の水中安息角)について実験結果とよい一致が確認できた。本年度は,以下の3種類の内容について研究を進展させた.1.捨石マウンド

斜面における捨石の滑動・転落に関する数値解析手法の改良は,まず平成3年度に開発作成したプログラムに含まれる材料定数の値について,従来の岩盤力学分野において行われた岩の空中自然落下の着底衝撃力測定結果との比較より,本計算で採用した捨石間の材料定数の値の妥当性が確認された.捨石と砂層との間の材料定数については,本年度行った捨石の砂層に対する着底衝撃力測定実験より十分な結論を得るまでに至らず,さらに今後検討を続ける予定である.なお,材料定数を系統的に種々変化させた計算結果より,材料定数値と捨石要素の動的挙動の関係は十分に把握できている.2.捨石マウンドの堆積形状に関する確率論的な予測モデルを多数回投入へ適用する際の改良については,底開式バージの模型を用いた多数回投入実験より得られた投入回数と捨石マウンドの堆積形状特性の関係,およびDBMより得られた捨石の安息勾配角に関する計算結果を基に提案された補正モデルを導入することにより,投入回数の増加に伴う堆積形状の変化特性を定性的および定量的に良く再現できることが確認できた.3.底開式バージの最適配船位置については,本研究では最適な配船位置を多点連続投入時における捨石マウンド間の不陸部を最小にするバージ船の配船間隔と定義し,上述した捨石マウンドの堆積形状に関する予測モデルとその補正モデルを併用して,バージ配船間隔と施工水深を種々変化させたときのマウンド間の不陸部の深さに関する系統的な計算を行なうことにより,多数回連続投入時のバージの最適配船間隔と施工水深の関係を明らかにした.
新たに分離・同定したプリオン蛋白類似蛋白の遺伝子発現細胞の同定とその機能の解明

私たちは、長崎PrPノックアウトマウスの脳において、正常PrPの主要アミノ酸構造と23%の相同性を有し、膜糖タンパク質と思われるPrP類似蛋白質(Dopple/PrPLP)をコードする変異型mRNAを同定した。そして、この遺伝子の発現組織、細胞を同定し、以下の知見を得た。(1)成人野性型マウスでは、Dopple/PrPLP mRNAは生理的に睾丸や心臓に高レベル発現していたが脳には殆ど感知できなかった。しかし、Dopple/PrPLP mRNAはNorthern blotで生後1週あたりを最高に新生児脳にも認められ、in situ hybridizationおよび免疫組織化学によって脳血管内皮細胞に発現していることがわかった。更に、新生児脾臓や消化管毛細血管にも発現していた。これらの事より、Dopple/PrPLPは血管新生、特に、脳血管関門の成熟に関与していると推測された。(3)長崎PrPノックアウトマウスでは、GFAPやライソザイムの遺伝子が過剰発現していることがNorthern blotで認められた。また、こうした過剰発現ほ正常PrP遺伝子の再導入で正常化した。さらに、グリア細胞の活性化はPurkinje細胞の変性が起こる以前から見られ、この事より、正常PrP欠損下での変位性Dopple/PrPLPが直接的に脳でのグリア細胞活性に関わっていると強く考えられる。正常PrPの機能については、未だ、明らかではないが、PrP遺伝子欠損マウスを作成し、PrPがPurkinje細胞の長期生存維持に関与している可能性を報告してきた。今回、我々は、PrP遺伝子欠損マウスにはalternative splicingにより生じたmRNAが過剰発現していることを見つけ、塩基配列を決定してみるとPrP類似のタンパクをコードする新たな遺伝子(Dopple/PrPLP遺伝子)であることがわかった。この遺伝子は、正常成人マウス脳には発現が認められないが、睾丸や心臓には強く発現していた。しかし、脳でも生後6日目をピークとした発現が見られ、免疫組織化学法とin situ hybridization法とで発現細胞を同定してみると、脳血管内皮細胞に発現していることがわかった。一方、睾丸では、生後2週目までは、将来的にはリンパ管に分化していく間葉細胞に発現しているが、生後3週目からは、spermatogenic cycleの第IVVI日目のセルトリ細胞に強く発現するようになる。PrPもDopple/PrPLP同様、弱いながら血管内皮細胞やセルトリ細胞に発現していた。PrP(106-126)の神経細胞障害が、神経細胞への直接的な影響によるものに加えて、血管内皮細胞の障害を介した影響の可能性も考えられ、発現時期や精巣を含めた発現部位などを総合的に考え合わせると、PrPやDopple/PrPLPは、blood-barin-barrierやblood-testis-borrierの形成や機能に関わっている可能性が示唆される。今後は、こうした機能について検討していく。我々は、PrP遺伝子欠損マウスにはalternative splicingにより生じたmRNAが過剰発現していることを見つけ、塩基配列を決定してみるとPrP類似のタンパクをコードする新たな遺伝子(Dopple/PrPLP遺伝子)であることがわかった。この遺伝子は、脳では生後6日目をピークとして脳血管内皮細胞に発現していることがわかった。一方、睾丸では、生後2週目までは、将来的にはリンパ管に分化していく間葉細胞に発現しているが、生後3週目からは、spermatogenic cycleの第IVVI日目の精粗細胞に強く発現するようになる。これらの事を考え合わせると、PrPやDopple/PrPLPは、blood-barin-barrierやblood-testis-barrierの形成や機能に関わっている可能性が示唆された。平成13年度では、alternative splicingにより生じたDopple/PrPLPがどのような影響を及ぼすかをPrP遺伝子欠損マウスの長期観察を行った。

結果、Dopple/PrPLPの過剰発現による神経細胞障害の直接的な影響は認められなかったもののグリア細胞の活性化を促すことが明らかとなった。この事は、PrPやDopple/PrPLPの機能のさらなる解明と共にプリオン病をはじめとする神経変性疾患にどのように関わっているかを知る上で興味深い所見であるが、更に、知見を得るためにDopple/PrPLPのtransgenic mouseを作成して検討している。
Petasis反応の高分子合成を指向した再設計とポリα-アミノ酸合成法の開発

双性α-アミノ酸自身を繰り返し単位とする高分子は、その特徴的な化学構造に由来する材料特性が期待される。しかしながら、その化学合成は困難を極めている。本研究では、芳香族ボロン酸、グリオキシル酸、アミン間のPetasis三成分連結反応(Petasis-3CR)が有用な解決手段となりうると着目した。以上を考慮し、本研究では1)高分子合成を指向したPetasis-3CRの再設計ならびに2)改良Petasis-3CRによる新規高分子合成の開拓を行う。
配位高分子の規則的ナノ空間を利用したミクロ細孔性無機酸化物の創製

本研究は、微細で規則的なナノ空間を有する材料を鋳型として、原子もしくは分子レベルで制御された規則的なミクロ細孔を持つ無機固体を合成することを目的として行った。規則的なナノ空間を有する材料に配位高分子と呼ばれる無機ー有機ハイブリッド結晶を選択し、その内部で微細な構造をもつ無機酸化物を合成した。本手法を用いることで、多様な組成の材料が得られることが確認され、得られた材料は高い吸着特性や光触媒特性を示した。本研究は、微細で規則的なナノ空間を有する配位高分子を鋳型として、原子もしくは分子レベルで制御された規則的なミクロ細孔を持つ無機個体を合成することを目的として行っている。本年は銅配位高分子を鋳型として酸化チタンなどの細孔性固体の合成を試みた。酸化チタン合成にはチタン源としてチタンアルコキシドを用い、加熱真空処理した配位高分子の細孔内にチタン前駆体を導入した後、水熱処理を行うことで前駆体の重合を試みた。更に、得られたチタン前駆体/配位高分子複合体から鋳型である配位高分子の除去を試みた。比較的温和な条件での除去が可能な条件を検討し、酸エッチングにより除去した。得られた酸化チタンはX線回折測定や熱重量測定、SEM測定など各種機器を用いて評価した。SEM観察より、水熱処理後のチタン前駆体/配位高分子複合体においても鋳型である配位高分子の結晶形状は概ね保持しており、XRDからは結晶構造も保持されていることがわかった。配位高分子除去後のサンプルは有機成分がごくわずか残存しているものの、基本的には酸化チタンであることがわかっている。細孔性はガス吸着等温線測定により評価した。得られた酸化チタンはミクロ細孔を有し、鋳型として用いた配位高分子の細孔壁の厚さに対応した細孔サイズを示した。また、規則的な原子配列を示す結晶となっていることがXRDより確認された。チタン前駆体の導入操作を繰り返すことにより、細孔の分布に変化を与えることも見出している。本手法の有効性を評価するために、酸化チタンのみならずシリカや酸化ニオブの合成にも取り組んでいる。本研究は、微細で規則的なナノ空間を有する配位高分子を鋳型として、原子もしくは分子レベルで制御された規則的なミクロ細孔を持つ無機個体を合成することを目的として行った。前年度は銅配位高分子を鋳型として細孔性酸化チタンの合成を試みた。その結果、鋳型である配位高分子の結晶形状をチタン前駆体/配位高分子複合体だけでなく鋳型除去後の酸化チタンも概ね維持しており、その酸化チタンは結晶でありながら極めて高い比表面積を有していることがわかった。この結果を受け、本年度は本手法の有効性を評価するために、酸化チタンのみならず酸化ケイ素や酸化ニオブの合成にも取り組んだ。ケイ素源やニオブ源として、それぞれの液体アルコキシドを用い、酸化チタン合成と同様に含浸法によりジャングルジム型の骨格構造をもつ銅配位高分子の細孔内に導入した。得られた材料はX線回折測定や熱重量測定、SEM測定など各種機器を用いて評価した。その結果、得られた材料は酸化物であり、発達した細孔を有していた。さらに、その細孔は鋳型として用いた銅配位高分子の構造から考えられるサイズを有していた。また、酸化ケイ素はシラノール基を比較的多く含んでいたが疎水性細孔となっており、配位高分子を鋳型とする材料合成に関する一定の知見が得られた。また、メチレンブルーの光分解実験において、ニオブ酸化物はアモルファスであったがバルクの結晶性ニオブ酸化物以上の特性を示し、高度に発達した細孔構造が光触媒特性向上に有効であることが分かった。当初の目的であった配位高分子を鋳型とする酸化チタンの合成に成功しており、ナノ空間での結晶化及び鋳型除去も実現しているため、順調に進展していると評価できる。無機化学これまでの検討結果より、あるチタン前駆体をもとにした細孔内への導入、水熱処理、および鋳型除去により細孔性材料が得られることがわかったため、本手法の有効性を示すためにシリカやニオビアにおいても鋳型の特徴を反映した無機酸化物の合成を達成する。必要物品購入には不足であり、翌年度の研究費とあわせて使用することで効率的な使用が可能であるため。本年度は前年度に引き続き材料合成を行うため、試薬類の購入に当てる。
浅部低周波微動の検出効率化と活動定量化

2018年度は,南海トラフ熊野灘において,既存の浅部超低周波地震カタログに基づいて浅部低周波微動を検出し,活動の定量化を行った.活動の特徴量としては地震波エネルギーに着目した.地震波エネルギーを評価するために,まず地震・津波観測システムDONETの地震波増幅を陸上の観測点と比較できる形で推定した.これにより,浅部と深部の低周波微動の特徴を定量的に比較することが可能になった.その後,地震波減衰の補正を行なった上で,浅部低周波微動の地震波エネルギーを推定した.その結果,推定された地震波エネルギーは深さ方向に系統的に変化している様子が見られた.この変化の仕方は深部低周波微動の持つ変化の仕方と巨大地震固着域を挟んで対照的であり,脆性塑性遷移を想起させるものであった.また,浅部低周波微動の地震波エネルギーと超低周波地震の地震モーメントの比(Scaled Energy)は,10^-9程度と深部スロー地震の持つ値とほぼ同じか少しだけ大きい値であった.深部と浅部のスロー地震域では温度や圧力といった物理条件が全く異なると考えられるが,両者が定量的に似た特徴を持つということは,そのような条件がスロー地震の発生に大きな影響を与えていない可能性を示唆する.これらの結果は,Yabe et al. (2019, Journal of Geophysical Research)に出版された.さらに,この研究で得られたDONET観測点の地震波増幅補正を利用して,浅部低周波微動のエネルギーの推定をより多くのイベントに対して行いサイズ分布を推定するという研究に共著者として参加した.より多くの観点から浅部低周波微動活動を定量化できると期待される.本研究計画の第一段階として想定していた既存カタログに基づく浅部低周波微動活動定量化について,研究の着手から論文出版にまで至ることができた.さらに当初の研究計画を超えて低周波微動のイベントサイズ分布の推定という共同研究が開始されており,論文としての出版が近いと期待される状況にまで至っている.この研究成果を用いることで,プレート境界面上の特徴的空間スケールを見積れる可能性があるなど,さらなる研究の発展も期待される.本研究計画の第二段階は,低周波微動シグナルの検出効率化であるが,この研究を推進する上で助言を得られるようなコネクション作りも2018年度に行うことができた.地球科学に情報科学の技術を導入する研究グループに参加し,情報科学者とそれらに興味を持つ地球科学者達と協力関係を持つことができた.上記の事柄を総合的に勘案すると,本研究計画は概ね順調に進展していると評価できると考える.2018年度に熊野灘沖で行なった浅部低周波微動のエネルギー推定に関しては,地域的なバリエーションを明らかにするために,四国沖や東北日本沖など他の場所に解析対象を広げる.DONET2や先日公開されたS-netなどのデータを活用してこれらの地域での研究を進める.さらに,低周波微動の検出効率化について研究に着手する.教師データを用意することがもっとも重要かつ問題となる部分である.浅部低周波微動については,教師データとなる既存カタログ中のイベント数が少ない.一方で陸上観測網のデータに基づいた深部低周波微動については気象庁カタログに深部低周波地震として多くのイベントが定義されており,教師データとして使用することができる.そこで,まずは陸上の観測データ・地震カタログを用いて,地震・微動・ノイズを判別する機械学習モデルを作成する.その上で,既存の浅部低周波微動カタログを用いて,陸上観測データ用のモデルを海底地震観測データに適用できるモデルへと修正を行う手法の開発を目指す.2018年度は,南海トラフ熊野灘において,既存の浅部超低周波地震カタログに基づいて浅部低周波微動を検出し,活動の定量化を行った.活動の特徴量としては地震波エネルギーに着目した.地震波エネルギーを評価するために,まず地震・津波観測システムDONETの地震波増幅を陸上の観測点と比較できる形で推定した.これにより,浅部と深部の低周波微動の特徴を定量的に比較することが可能になった.その後,地震波減衰の補正を行なった上で,浅部低周波微動の地震波エネルギーを推定した.その結果,推定された地震波エネルギーは深さ方向に系統的に変化している様子が見られた.この変化の仕方は深部低周波微動の持つ変化の仕方と巨大地震固着域を挟んで対照的であり,脆性塑性遷移を想起させるものであった.また,浅部低周波微動の地震波エネルギーと超低周波地震の地震モーメントの比(Scaled Energy)は,10^-9程度と深部スロー地震の持つ値とほぼ同じか少しだけ大きい値であった.深部と浅部のスロー地震域では温度や圧力といった物理条件が全く異なると考えられるが,両者が定量的に似た特徴を持つということは,そのような条件がスロー地震の発生に大きな影響を与えていない可能性を示唆する.これらの結果は,Yabe et al. (2019, Journal of Geophysical Research)に出版された.さらに,この研究で得られたDONET観測点の地震波増幅補正を利用して,浅部低周波微動のエネルギーの推定をより多くのイベントに対して行いサイズ分布を推定するという研究に共著者として参加した.より多くの観点から浅部低周波微動活動を定量化できると期待される.本研究計画の第一段階として想定していた既存カタログに基づく浅部低周波微動活動定量化について,研究の着手から論文出版にまで至ることができた.さらに当初の研究計画を超えて低周波微動のイベントサイズ分布の推定という共同研究が開始されており,論文としての出版が近いと期待される状況にまで至っている.