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子ども達に苦手意識を抱かせない図画工作・美術における教育コンテンツの研究・開発

本研究の目的は、子ども達に図画工作・美術への苦手意識をつくらない教育内容を探求し、その具体的な教育コンテンツを開発することにある。研究成果としては、平成26年度からの実態調査の実施とその結果の分析から、苦手意識を生み出す原因を追及し、苦手意識を解消させる要素を明らかにしてきた。その要素をもとに苦手意識を減少させる試みを教育内容の教育コンテンツとして、実際の大学講義に取り入れて検証してきた。講義前と講義後に調査し、大学生の苦手意識の変容とその理由とを考察することで、小学校教員養成課程における図画工作・美術への苦手意識をつくらない効果的な教育コンテンツのいくつかを明らかにすることができた。今年度は、本研究における3年次計画の1年次の第1段階として、図画工作と美術に対する児童・生徒の現状を客観的に把握すべく実態調査を実施した。最初に、大学における教員養成の必修講義の学生2クラス幼稚園教諭養成講義の保育(表現)受講生の合計122名の大学生に実態調査を実施した。次に附属学校教員の協力を得て4年生以上の小学生271名の児童、附属中学校の中学生全生徒458名に同じ調査を実施することができた。さらに一般公立中学校生徒458名にも実施することができた。大学生と小学生、中学生の調査ができるとその間の高校生の実態も気になり県立高校の教師に協力を仰ぎ、2つの高校の生徒218名でも調査を実施した。小学生から大学生まで、合計1599名を対象に図画工作と美術に対する実態調査を行うことができた。その調査結果については、平成26年度山形大学研究紀要(教育科学)に投稿し、研究テーマ「図画工作・美術における〔意欲〕・〔苦手意識〕の実態と考察ー小学生・中学生・大学生の実態調査結果からー」としてまとめることができた。その実態調査と併行して、図画工作科教育と美術科教育における既存の教育コンテンツについて研究考察した。その結果、今まで教育コンテンツとして重視されてきた題材に関するもの、指導法や評価に関するものに対して、第3の視点となる学習空間の質に着目しそれを改善することが重要であることを明らかにした。その研究成果については次の論文にまとめて発行することができた。美術教育における全国学会レベルの大学美術教育学会誌『美術教育学研究』第47号に投稿し、査読後に掲載された。また平成26年度4月に実施した実態調査の現状から、1年後にその現状がどのように改善されるのか研究し、その研究成果は美術科教育学会上越大会において「図画工作・美術への〔苦手意識〕の研究IIー苦手意識の現状とその解消に向けてー」口頭発表した。第2段階としては、苦手意識を減少させる要素を元に、大学生を対象に苦手意識を減少させるためのいくつかの試みを実際に教育内容として講義で行うことによって実質的な検証研究を行うことができた。そして1年後に再度実態調査を行い、その変容を調査した。その調査結果から、明らかに図画工作・美術への苦手意識を減少させることができた。これらの平成27年度の研究成果については、第54回大学美術教育学会横浜大会において、研究主題「図画工作・美術への〔苦手意識〕の研究IIIー苦手意識とそれを減少させるための要素ー」として口頭発表することができた。また、この研究成果を大学美術教育学会誌「美術教育学研究」に研究論文として投稿し、査読の上採択され、第48号の学会誌に掲載されることになった。研究主題は、「図画工作・美術への〔苦手意識〕の実態と解消のための要素ー目指すべき造形美術教育の教育コンテンツ開発に向けてー」であり、苦手意識解消のための要素について探求している。同じく、山形大学紀要(教育科学)にも研究論文を投稿し、査読の上採択され、第16巻第3号に掲載されることになった。研究主題は、「図画工作・美術への〔苦手意識〕解消の試みと成果ー目指すべき造形美術教育を実現させるために」であり、この論文では、大学講義による苦手意識解消の試みとその成果についてまとめている。教育コンテンツの開発の方向性が明らかになってきている。1年次及び2年次の研究成果を受けて、教育内容の考察とその実証的な研究において、当初予想した期待通りに図画工作・美術への苦手意識を減少させることの現実的な可能性が判明した。さらに、その結果の考察から苦手意識を減少させるための要素が明らかになると共に、その要素を反映させた教育内容・教育コンテンツの概要が徐々に見えてきている。この研究成果は、研究実績に前述したように、美術教育分野では全国レベルの学会である大学美術教育学会の横浜大会において口頭発表することができた。さらにその成果は研究論文として、大学美術教育学会誌や大学紀要に投稿し査読の上、正式に掲載されて研究成果を発表することができた。研究業績において記述したような学会レベルのある程度の研究成果を出して発表することができたことから、おおむね順調に進展していると判断し、自己評価させていただいた。平成26年度から平成28年度までの3年間の計画において、平成28年度は最終年度として研究成果をまとめることができた。当初の「研究目的」であった子ども達が抱く図画工作・美術に対する実態について調査することで現状を明らかにすると共にその調査の結果から、子ども達が抱く苦手意識の原因と理由とを考察することができた。さらにそこから探求してきた苦手意識を抱かせない要素から、具体的な教育コンテンツを実際の授業で検証することができた。

「研究実施計画」の3年次においては、子ども達の苦手意識をつくらせない要素と共に具体的な教育コンテンツを研究し開発することであったが、実際の授業で検証することで有効な教育コンテンツのいくつかを研究開発することができた。3年間の研究を経て「新たな研究課題」としては、効果的な要素と共に教育コンテンツのいくつかを開発することができたが、義務教育段階における小学生の児童や中学生の生徒たちを対象にした具体的な検証にまで残念ながら至らなかった。そしてこの教育コンテンツの研究と開発を進めていく中で、コンテンツという内容面だけではなくそれを実際に子ども達に提供するという教育方法面の課題が浮上してきた。いくら有効な教育コンテンツが存在していたとしても、それをいかに子ども達に提供していくかによって教育的な効果は大きく異なるからである。この新たな研究課題は、今後の研究によって継続して探求していきたい。3年間の研究成果については第55回大学美術教育学会北海道大会において、発表主題「図画工作・美術への苦手意識をつくらない教育の研究ー小学校教員養成課程における教育コンテンツー」として発表を行うことができた。また3年間の研究成果を「子ども達に〔苦手意識〕を抱かせない図画工作・美術における教育コンテンツの研究・開発」として研究成果報告書(全102頁)にまとめて、発行することができた。本研究の目的は、子ども達に図画工作・美術への苦手意識をつくらない教育内容を探求し、その具体的な教育コンテンツを開発することにある。研究成果としては、平成26年度からの実態調査の実施とその結果の分析から、苦手意識を生み出す原因を追及し、苦手意識を解消させる要素を明らかにしてきた。その要素をもとに苦手意識を減少させる試みを教育内容の教育コンテンツとして、実際の大学講義に取り入れて検証してきた。講義前と講義後に調査し、大学生の苦手意識の変容とその理由とを考察することで、小学校教員養成課程における図画工作・美術への苦手意識をつくらない効果的な教育コンテンツのいくつかを明らかにすることができた。本研究では、第1段階として図画工作と美術の現状を客観的に把握するために、児童・生徒に対する実態調査を計画し、実際に実施することができた。その実態調査は、当初予定した対象の範囲を越えて小学生から中学生・高校生・大学生まで大規模な実態調査として実施することができた。この調査結果から、改めて多くの児童・生徒に図画工作や美術に対する苦手意識が内在していることが確認できた。それは、小学生の中学年ぐらいから芽生え初めて、学年があがるに従い徐々に苦手意識が増えていること。そして一度身についてしまった苦手意識は、児童・生徒から大学生になるまで持ち続けているという現状を確認することができた。この結果から、本研究の意義と役割を再確認するとともにその重要性を痛感することになった。その研究成果については、造形美術教育に関して全国レベルの大学美術教育学会と美術科教育学会において口頭発表することができた。また大学美術教育学会の学会誌や大学研究紀要に、その研究成果論文を投稿し、査読の末に採択され発行することができた。これらのことは、3年次計画における第1年次目の研究成果としては、自分としてもかなり順調にすすんでいる段階といえるかもしれない。
帰納的関数論の計算量問題への応用

本研究により、G.L.Millerによって定義された計算可能関数に対する多項式時間計算可能性次数の構造が、p-m次数やp-T次数のような既に研究されてきた多項式時間計算可能性次数の構造と著しい相違をもっていることが明らかになった。すなわち,我々はこの次数をp-s次数と名付け、p-s次数に関して以下の結果を得た。1.計算可能集合のp-s次数は極大元をもち、したがって上半束をなさない。2.0でない任意のp-s次数はminimal pairの最小上界として表される.3.計算可能関数のp-s次数に対して弱い形のExact Pair Theoremが成り立つ。5.任意の有限束が計算可能関数のp-s次数のなす上半束R^p_sに埋め込み可能である。6.R^p_sのII_2-理論は決定可能である.R^p_sの一階の理論は決定不可能であると予想されるが本研究中においては証明することができなかった.これは強い形のExact Pair Theoremが成り立たないことからくる困難さによるもので今後の研究課題としたい.この他,実2次体における種数1問題や基本単数に関するArtin予想の解決に向けて新しいD普遍量を導入し,既知のD普遍量との関係を明らかにした(横井)など,研究分担の各分野で本研究に関連して幾つかの新たな結果を得た.本研究により、G.L.Millerによって定義された計算可能関数に対する多項式時間計算可能性次数の構造が、p-m次数やp-T次数のような既に研究されてきた多項式時間計算可能性次数の構造と著しい相違をもっていることが明らかになった。6.R^p_sのII_2-理論は決定可能である.R^p_sの一階の理論は決定不可能であると予想されるが本研究中においては証明することができなかった.これは強い形のExact Pair Theoremが成り立たないことからくる困難さによるもので今後の研究課題としたい.この他,実2次体における種数1問題や基本単数に関するArtin予想の解決に向けて新しいD普遍量を導入し,既知のD普遍量との関係を明らかにした(横井)など,研究分担の各分野で本研究に関連して幾つかの新たな結果を得た.
対話による美術鑑賞活動の相互行為分析に基づく学習環境デザイン

本研究は,小学校の図画工作科において,学年,人数構成,鑑賞の場所,介入のあり方など,対象や場を変化させた対話による美術鑑賞活動を構想実践し,活動の実践的関係と過程に応じた事例の分析記述を試みることで,子どもの学びの過程を明らかにすることを目的とした。研究方法は以下の質的研究アプローチをとった。1学習過程の多様性と触発性に着目した活動構想と学習環境デザイン, 2対話による美術鑑賞活動過程の周辺的参与的事例収集, 3美術作品を媒介とした対話による活動過程に独自な契機である,知覚,語り,経験に着目した基本モデルの記述分析による析出と措定, 4対話による美術鑑賞活動の形式を,一斉型,対面型の2つに分け,対面型に言語活動以外の表現活動を伴う形式を含めて,活動過程の分析記述を通して,基本モデルの改善と検証を進めた。以上の成果より,学習環境デザインと実践,事例収集と記述分析,再学習活動デザイン,事例収集と記述分析考察を行い,実践集としてまとめた。今後は,考察結果に基づき,学習環境を再デザインして再実践していく。また,学習過程のモデル化を行い,人数構成,鑑賞場所,鑑賞方法,教材,介入のあり方等の学習環境デザインの指針を提案する。学校や美術館等で実践されている対話による美術鑑賞活動は,教師主導による既定の学習内容の指導から,子どもが行う作品を媒介とした相互行為・相互作用という鑑賞活動の実践と,その過程で生産される諸関係を通して,歴史的・社会的な造形美術文化の協働的理解と,そうした受容や理解を協働的に生産していく資質・能力の形成が活動の中心となっている。また,こうした協働的で相互作用的な活動過程を作品を媒介にして構想し,鑑賞活動を子どもと協働的・相互作用的に実践し,子どもの学習を創造する過程を通して学習活動を再創造・再デザインし,学習環境の多様な実践モデルを明確化していくことが,今後の新しい意味での「指導」や「教育」となることが,明確となった。
卵および受精卵におけるc-mos,c-kit遺伝子の発現調節機構の解明

1.3-6週令の雌マウスに妊馬血清ゴナドトロピン(PMSG)を腹腔内に投与し、投与後、経時的(12,24,36,48時間)に開腹し、卵胞より卵を採取した。顆粒膜細胞を除去後、各群5個に卵より総RNAをグアニジン-塩酸法により抽出した。48時間後にヒト絨毛性ゴナドトロピン(hCG)を投与し、排卵後卵管内より得られた卵に対しても、同様に処理した。2.抽出されたRNAを逆転写酵素(RT)を用い二本鎖DNAに転換した。既に報告されているマウスc-mos遺伝子の塩基配列に対するプライマーを用い、DNA増幅装置によるRT-PCRを行い、c-mos DNAの一部を増幅した。同時にbeta-アクチンmRNAも同様に増幅し、対照とした。アガロース電気泳動法により増幅されたDNAを分離し、デンシトメーターを用い各々のバンドの濃度を測定した。beta-アクチン量を基準にc-mos遺伝子の発現量を定量化した。3.その結果、PMSG投与によりマウス卵におけるc-mos mRNAは経時的に増加し、PMSG投与後、36時間で頂値を示した。排卵後の卵では急速にc-mos遺伝子の発現が低下した。すなわち、PMSGがマウスではin vivoにおいて遺伝子の発現を刺激し、排卵後は減少することが示唆された。4.上記のRT-PCR法による定量化の信頼性を検討するため、PMSG投与後経時的に収集した各群約500個の卵より総RNAを抽出し、アガロース電気泳動を行った。これをニトロセルロース膜にノーザン・ブロット法により転写し、アイソトープにて標識したc-mosおよびbeta-アクチンcDNAを用いてハイブリダイゼーションした。その結果、上記のRT-PCR法と同様の、PMSGによるc-mos mRNA量の変化が観察された。以上の結果より、RT-PCR法による定量化はノーザン・トランスファーによる定量化と同等の定量性が得られることが明かとなった。
哺乳動物の生殖反応マシーナリーの構造機能解析

1.ブタのZPBおよびZPCの三次構造解析透明帯を調製する際、凍結卵巣の固まりを低温室内でスライスする過程は重労働であるが、今回、これまで1時間かかっていた作業を、氷冷しつつ5分で終了し得る電動式スライサーを試作した。また、これまではステンレスメッシュにトラップした透明帯を水中で加熱し溶解していたが、透明帯糖タンパク質に僅かに存在するSH基が引き金になってSS交換反応が起こりポリマーが形成されることがわかった。そこで酢酸で可溶化後アンモニアで中和しポリマーの形成を抑制する調製法を工夫した。これらの改良法で効率良く透明帯糖タンパク質を得ることが可能となった。このようにして得た透明帯糖タンパク質混合物をエンド-β-ガラクトシダーゼ、β-ガラクトシダーゼおよびβ-ヘキソサミニダーゼの3酵素で同時消化し、レクチンブロットで充分に消化されていることを確認後、逆相HPLCで3成分に分別した。主成分のZPBとZPCについてハンギングドロップ法で結晶化を試みている。2.ブタとウシ透明帯タンパク質のバキュロウィルスを用いた発現と構造機能解析昨年度までにバキュロウィルス/sf9昆虫細胞発現系を構築したブタとウシ透明帯糖タンパク質ZPA、ZPB、ZPC、ウシZPBの糖鎖付加部位変異体およびウシZPAのドメイン欠失変異体の大量発現条件を検討すると共に、発現タンパク質の精子結合活性を調べた。いずれのタンパク質も糖鎖が付いているせいか、発現量は少なく更に条件を検討中である。また、発現させたブタ透明帯タンパク質には、高マンノース型糖鎖が付加しているため、ブタ精子は結合せずウシ精子が結合することがわかった。1.ブタZBP及びZPCの大量精製と結晶化ブタ卵巣からステンレスメッシュを使って調製した透明帯を加熱可溶化後、エンド-β-ガラクトシダーゼ消化でN-アセチルラクトサミン領域を除去した3成分の透明帯糖タンパク質混合物を逆相HPLCで分別し、約5mgずつの精製されたZPBとZPCを得た。透明帯糖タンパク質3成分には共通なZPドメインが存在し、ZPCのほぼ全長がZPドメインに相当する。そこでまずハンギングドロップ法でZPC(2mg)の結晶化を122条件下で試みたところ、2.0M NaCl/0.1M酢酸緩衝液(pH 4.6)中で小さな結晶が得られたが、その成長は不十分であった。結晶が出来にくいのは糖鎖の不均一性のためと考えられるので、更にβ-ガラクトシダーゼとβ-N-アセチルガラクトサミニダーゼ消化を行い糖鎖を短くしたZPCの結晶化を試みている。2.ブタZPA及びウシ透明帯糖タンパク質3成分の発現系の構築大腸菌で発現させた透明帯タンパク質は不溶化しやすいためSf9/バキュロウィルス系で、ブタZPAに特有のN末端領域ドメインおよびウシ透明帯糖タンパク質3成分の発現系を構築した。精子結合活性をもつウシZPBについては4種類の糖鎖付加部位変異体及び2種類のドメイン欠失変異体の発現系も構築した。いずれの発現タンパク質もほぼ精製できたので、結合している糖鎖をレクチンブロットで調べたところ、いずれのタンパク質にも非還元末端にα-マンノースを複数持つN結合型糖鎖の存在が確認できた。
高集積通信システム製作のためのSiGe系MOS-HBT技術の開発

本基盤研究は、低電圧・低消費電力・超高速・大容量移動体通信システムの実現のため、SiGe系のMOSとHBTを集積した、新しい低電圧・低消費電力・超高速・大容量移動体通信用システムオンチップの製作技術を開発することを目的として、ドイツ半導体物理学研究所研究チームとの国際学術研究として3年計画で推進してきた。本年度は、その最終年度として、SiGe系半導体極微細構造の形成(不純物ドープSiGe(C)半導体薄膜形成の超高精度制御の実現とそ定式化、SiGe系半導体極微細構造の高選択異方性エッチング、プロセス原料ガス分子の吸着・反応定数の一覧表への集約、原子層成長制御および原子層プラズマプロセスのデータベース化、Pの原子層ドーピングによる超高濃度半導体の実現、原子オーダ窒化制御と窒素の原子層ドーピングの実現)と、超高速通信用デバイス技術(高精度要素プロセス技術の開発、集積化デバイス制作プロセスの構築、超高速デバイス構造とその製作プロセスの検討、デバイス試作と超高速動作の評価)の基盤研究を実施し、成果を得た。特に、デバイス技術としては、ソース/ドレインに自己整合形成不純物ドープSiGeを用いた0.1ミクロン極微細MOSデバイスのCMOS構成化、SiGeチャネルpMOSFETでの優れた低周波雑音特性の実証、100GHz-HBTのデバイス構造およびプロセス、低抵抗配線コンタクトの製作、CドープによるB、Pの不純物拡散抑制制御など、研究発表論文にも示すように重要な成果を得た。さらに、デバイスへの応用に重要な、SiGe(C)の極微細構造の高精度評価法の開発も行った。本基盤研究は、低電圧・低消費電力・超高速・大容量移動体通信システムの実現のため、SiGe系のMOSとHBTを集積した、新しい低電圧・低消費電力・超高速・大容量移動体通信用システムオンチップの製作技術を開発することを目的として、ドイツ半導体物理学研究所研究チームとの国際学術研究としてスタートした。この目的のため、SiGe系半導体極微細構造の形成(反応雰囲気の高清浄化と基板表面吸着の制御、SiGe系半導体薄膜の形成、SiGe系半導体極微細構造の高選択異方性エッチング、SiGe系半導体への不純物の超高精度ドーピング)と、超高速通信用デバイス技術(高精度要素プロセス技術の開発、集積化デバイス製作プロセスの構築、超高速デバイス構造、デバイス試作と超高速動作の評価)の、基本要素の研究を3年計画で実施している。本年度はその初年度として、ドイツ半導体物理学研究所との間で相互訪間し、ドイツ半導体物理学研究所のクリーンルーム整備・デバイス製作ライン構築の指導を行い、SiGe系CVD低温選択成長の研究、SiGe系CVDにおける不純物のin-situ高精度ドーピングの研究、SiGe系極微細MOSデバイスの製作、低温HBT製作プロセスの開発において、各々大きな成果を得た。さらに、SiGeへのCの導入、ドープトSiGeからのドーパント不純物の拡散、極微細MOSデバイスへのSiGeの応用についても研究発表論文に示すように各々大きな成果を得た。本基盤研究は、低電圧・低消費電力・超高速・大容量移動体通信システムの実現のため、SiGe系のMOSとHBTを集積した、新しい低電圧・低消費電力・超高速・大容量移動体通信用システムオンチップの製作技術を開発することを目的として、ドイツ半導体物理学研究所研究チームとの国際学術研究として3年計画で推進している。本年度は、SiGe系半導体極微細構造の形成(反応雰囲気の高清浄化と基板表面吸着の制御、SiGe系半導体薄膜の形成、SiGe系半導体極微細構造の高選択異方性エッチング、SiGe系半導体への不純物の超高精度ドーピング)と、超高速通信用デバイス技術(高精度要素プロセス技術の開発、集積化デバイス製作プロセスの構築、超高速デバイス構造、デバイス試作と超高速動作の評価)の、基本要素の研究を実施した。特にMOS-HBT集積化デバイスの製作のため、ドイツ半導体物理学研究所に滞在した日本学術振興会・特別研究員山本の研究分担協力を得、また、SiGe系MOS-HBT集積化システムのためのSiGe系CVD

低温選択成長の研究、SiGe系CVDにおける不純物のin-situ高精度ドーピングの研究、SiGe系極微細MOSデバイスの製作を行い、低温HBT製作プロセスにおけるSiGe低温成長による高濃度Pドープ、CドープによるB、Pの拡散抑制効果を用いた高速へテロHBT試作など、極めて重要な成果を得た。さらに、SiGeへのCの導入、ドープトSiGeからのドーパント不純物の拡散、SiGeの極微細MOSデバイスへの応用等を実現する等、研究発表論文にも示すように大きな成果を得た。本基盤研究は、低電圧・低消費電力・超高速・大容量移動体通信システムの実現のため、SiGe系のMOSとHBTを集積した、新しい低電圧・低消費電力・超高速・大容量移動体通信用システムオンチップの製作技術を開発することを目的として、ドイツ半導体物理学研究所研究チームとの国際学術研究として3年計画で推進してきた。本年度は、その最終年度として、SiGe系半導体極微細構造の形成(不純物ドープSiGe(C)半導体薄膜形成の超高精度制御の実現とその定式化、SiGe系半導体極微細構造の高選択異方性エッチング、プロセス原料ガス分子の吸着・反応定数の一覧表への集約、原子層成長制御および原子層プラズマプロセスのデータベース化、Pの原子層ドーピングによる超高濃度半導体の実現、原子オーダ窒化制御と窒素の原子層ドーピングの実現)と、超高速通信用デバイス技術(高精度要素プロセス技術の開発、集積化デバイス製作プロセスの構築、超高速デバイス構造とその製作プロセスの検討、デバイス試作と超高速動作の評価)の基盤研究を実施し、成果を得た。特に、デバイス技術としては、ソース/ドレインに自己整合形成不純物ドープSiGeを用いた0.1ミクロン極微細MOSデバイスのCMOS構成化、SiGeチャネルpMOSFETでの優れた低周波雑音特性の実証、100GHz-HBTのデバイス構造およびプロセス、低抵抗配線コンタクトの製作、CドープによるB,Pの不純物拡散抑制制御など、研究発表論文にも示すように重要な成果を得た。さらに、デバイスへの応用に重要な、SiGe(C)極微細構造の高精度評価法の開発も行った。
新たに発見されたTNF-α高産生性遺伝子と糖尿病および慢性合併症との関連の解析

本研究では,TNF-α産生性に影響する、TNF-αプロモーター領域の遺伝子多型、C(-857)T、C(-863)A、T(-1031)C、と糖尿性合併症の関連を日本人2型糖尿病患者を対象に解析した。対象は当科の2型糖尿病患者であり、それぞれの多型の有無によって2群に分けた;857C/Cと-857(C/T+T/T)、-863C/Cと-863(C/A+A/A)、-1031T/Tと-1031(T/C+C/C)。これらの多型はHardy-Weinberg平衡にあり、-863と-1031は連鎖不平衡にあった。それぞれの多型の2群間で、性、年齢、糖尿病罹病期間、身長、BMI、空腹時血糖値、HbA1c、血清総コレステロール値、治療内容、血圧などの背景因子に有意差はなかった。(1)中性脂肪、LDLコ.レステロールは-857(C/T+T/T)で857C/Cよりも有意に高かったが、HDLコレステロールは逆に-857(C/T+T/T)で有意に低かった。-863と、-1031ではこれらの脂質値に有意差はなかった。(2)神経障害については、正中神経F波潜時が-857(C/T+T/T)では-857C/Cより有意に延長していたが、-863と-1031TNF-α多型については有意差はなかった。(3)顕性蛋白尿陽性者の頻度は-857(C/T+T/T)で857C/Cよりも有意に高かった。-863については-863(C/A+A/A)が-863C/Cよりも尿中アルブミン排泄量が少なかった。(4)網膜症の重症度はいずれの多型でも有意差がなかった。(5)動脈硬化の指標の脈波upstroke timeはC(-863)A多型と関連した。以上から、TNF-α産生性に影響するTNF-αプロモーター領域の遺伝子多型は脂質代謝や糖尿病合併症に関連することが示唆された。糖尿病状態ではTNF-αの産生が亢進し、TNF-α産生抑制作用のあるN-アセチルシステイン、トログリタゾン、グリクラジドなどの投与は血糖に影響することなく糖尿病動物の末梢神経障害の進展を抑制することから、.糖尿病性神経障害の成因にTNF-αが関与していることが推測される。最近、日本人に多い、TNF-αの産生性に影響するTNF-αプロモーター領域の遺伝子多型、C(-857)T、C(-863)A、T(-1031)C、が報告された。本研究ではこれらの遺伝子多型と糖尿性末梢神経障害の関連を日本人2型糖尿病患者を対象に解析した。

対象は当科の2型糖尿病患者94人であり、それぞれの多型の有無によって2群に分けた;-857C/C(N=61)と-857(C/T+T/T)(N=33)、-863C/C(N=64)と-863(C/A+A/A)(N=30)、-1031T/T(N=64)と-1031(T/C+C/C)(N=30)。それぞれの多型の2群間で、性、年齢、糖尿病罹病期間、身長、BMI、空腹時血糖値、HbA1c、血清総コレステロール値、治療内容、血圧などの背景因子に有意差はなかったが、中性脂肪のみが-857(C/T+T/T)で857C/Cよりも有意に高かった(91.9±43.3対134±61.7mg/dl,P<0.001)。-863と-1031では中性脂肪値に有意差はなかった。正中神経の運動神経伝導速度(MNCV)については-857(C/T+T/T)と-857C/Cとで差がなかったにも関わらず、F波潜時が-857(C/T+T/T)では-857C/Cより有意に延長していた(29.0±6.2対26.3±3.5ミリ秒、P<0.01)。-863と-1031TNF-α多型についてはMNCVにもF波潜時にも有意差はなかった。-857(C/T+T/T)はTNF-α高産生性であり、また、F波潜時は神経障害の初期に延長することが報告されていることから、本データはTNF-α高産生性遺伝子多型と初期の糖尿病性神経障害が相関することを示している。糖尿病性神経障害におけるTNF-αの役割がさらに強く示唆された。糖尿病状態ではTNF-αの産生が亢進しており、これが糖尿病性細小血管障害や大血管障害に関与していることが推測される。最近、日本人に多い、TNF-α産生性に影響するTNF-αプロモーター領域の遺伝子多型、C(-857)T、C(-863)A、T(-1031)Cが報告された。本研究ではこれらの遺伝子多型と糖尿性合併症の関連を日本人2型糖尿病患者を対象に解析した。対象は当科の2型糖尿病患者であり、それぞれの多型の有無によって2群に分けた;857C/Cと-857(C/T+T/T)、-863C/Cと-863(C/A+A/A)、-1031T/Tと-1031(T/C+C/C)。これらの多型はHardy-Weinberg平衡にあり、-863と-1031は連鎖不平衡にあった。それぞれの多型の2群間で、性、年齢、糖尿病罹病期間、身長、BMl、空腹時血糖値、HbA1c、血清総コレステロール値、治療内容、血圧などの背景因子に有意差はなかった。(1)中性脂肪、LDLコレステロールは-857(C/T+T/T)で857C/Cよりも有意に高かったが、HDLコレステロールは逆に-857(C/T+T/T)で有意に低かった。-863と-1031ではこれらの脂質値に有意差はなかった。(2)神経障害関連のデータは昨年報告した通り、F波潜時が-857(C/T+T/T)では-857C/Cよりも有意に延長していたが、-863と-1031TNF-α多型については有意差はなかった。(3)顕性蛋白尿陽性者の頻度は-857(C/T+T/T)で857C/Cよりも有意に高かった。863については-863(C/A+A/A)が-863C/Cよりも尿中アルブミン排泄量が少なかった。(4)網膜症の重症度はいずれの多型でも有意差がなかった。(5)動脈硬化の指標の脈波upstroke timeはC(-863)A多型と関連した。以上から、TNF-α産生性に影響するTNF-αプロモーター領域の遺伝子多型は脂質代謝や糖尿病合併症に関連することが示唆された。
磁気共鳴・血清検査と圧負荷装置によるメタボリック症候群と骨格筋代謝の研究

運動時骨格筋代謝のモデルとして、培養平滑筋細胞に圧負荷を行い、培養細胞における乳酸代謝を検討した。加圧することにより、排出されるMCT(Monocarboxylate transporter)が運動時における骨格筋代謝を反映することが判明した。運動・食事療法による肥満関連因子の変化を検討したところ、レプチン値の減少は運動・食事療法によるBMI値、血中インスリン値の減少と関連があった。また、レプチン値が運動・食事療法前後の変化率でTNF-αと正の相関を示したことから、互いの分泌機構に関連性があると示唆された。さらに、運動・食事療法の前後の変化率において、レプチン値と血糖値との間に相関性がみられたことから、運動・食事療法は、レプチン分泌と血糖値に何らかの彰響を及ぼしていると考えられる。TNF-αは肥満で高値を示したが、運動・食事療法によって著しく減少した。その機序たついては、TNF-αがBMI値と相関性があったこと、また脂肪細胞のうち肥満状態で多く存在する大きなサイズの脂肪細胞から分泌されるとの考え方から、運動・食事療法は大きなサイズの脂肪細胞を減少させたと考えられる。アディポネクチンは対照健常者より肥満状態で高く、運動・食事療法によってさらに増加した。また、運動・食事療法後ではインスリン値と負の相関を示したことから、アディポネクチンは運動・食事療法によってインスリンに対する反応性の改善に関与しいていることが示唆される。GHは運動・食事療法後に増加した。また、運動・食事療法後でインスリンと負の相関を示したことから、GHは運動・食事療法によってインスリンに対する反応性の改善に関与していると考えられる。本研究ではメタボリック症候群の原因である骨格筋の代謝異常に関して、臨床、および基礎的な研究解析を行うことを目的としている。臨床的解析では生活習慣病教室受講者を対象に血中シスタチンC、高感度CRPの測定と画像による骨格筋代謝の評価を行う。基礎研究では培養骨格筋細胞に波動圧を負荷し、骨格筋の運動指標とも言える乳酸担体(monocarboxylate transporter : MCT)の変化を検討する。さらにこの細胞におけるアンジオテンシン受容体および、細胞内情報伝達系の変化を検討し生理学的機能と細胞内情報伝達系のクロストークを検索する。臨床研究における対象者のエントリー条件。生活習慣病教室対象者のうち身長、体重からBMIが26以上かつ収縮期血圧130mmHg以上また空腹時血糖値110mgまたLDLコレステロール230mg以上のうち2項目を充たす人のみをエントリーした。対象者はすべて採血しserum amyloid-A,シスタチンC、CRP, TNFα、レプチン、アヂポネクチン、IL-6、血糖、脂質、総コレステロール、LDL-コレステロール、MCTを測定した。対象者は数ヵ月の運動教室(歩行、歩くスキー、ジョギング、水中歩行、サイクリング)を健康運動指導士によるアドヴァイスによって行う。食事指導は管理栄養士と保健師が説明した。この数ヵ月間に随時運動用具の使用および運動教室を受診させ、運動メニューの履行程度、食事療法の遵守程度、食事内容の記録を確認する。運動および、食事療法開始後数ヵ月後に再度受診させ、初診時と同じ検査メニューを再度測定する。培養細胞を用いた基礎研究。従来より等教室で行ってきた、細胞に圧をかける装置を用いて骨格筋細胞に波動圧をかけ骨格筋細胞ににおけるMCTの変化を検討中である。細胞内のエネルギー代謝に重要な関連のあるアンジオテンシン受容体の変化に関する検討とアンジオテンシン受容体以下の細胞内情報伝達系に関しても同様に、細胞に波動圧を負荷してその変化を検討中である。

運動・食事療法による肥満関連因子の変化を検討したところ、レプチン値の減少は運動・食事療法によるBMI値,血中インスリン値の減少と関連があった。また、レプチン値が運動・食事療法前後の変化率でTNF-αと正の相関を示したことから,互いの分泌機構に関連性があると示唆された。さらた,運動・食事療法の前後の変化率において,レプチン値と血糖値との間に相関性がみられたことから,運動・食事療法は,レプチン分泌と血糖値に何らかの影響を及ぼしていると考えられる。TNF-αは肥満で高値を示したが,運動・食事療法によって著しく減少した.その機序については,TNF-αがBMI値と相関性があったこと,また脂肪細胞のうち肥満状態で多く存在する大きなサイズの脂肪細胞から分泌されるとの考え方から,運動・食事療法は大きなサイズの脂肪細胞を減少させたと考えられる。アディポネクチンは対照健常者より肥満状態で高く、運動・食事療法によってさらに増加した。また,運動・食事療法後ではインスリン値と負の相関を示したことから,アディポネクチンは運動・食事療法によってインスリンに対する反応性の改善に関与していることが示唆される。GHは運動・食事療法後に増加した。また,運動・食事療法後でインスリンと負の相関を示したことから,GHは運動・食事療法によってインスリンに対する反応性の改善に関与していると考えられる。
正解を与える可変シナプス集積化ニューロチップの試作研究

人工神経回路網ANNは現在のデジタル電子計算機が不得意とする最適値問題などを素早く解くことを可能とするが、そこには局所安定解が含まれ当たらずとも遠からずの答えとなる。本研究においてはこの点を改良し、ANN本来の長所を引き出す超並列集積回路としてマイクロチップ化することにより、その情報処理の可能性をハードウェアの観点から追及した。平成3年度には合目的とする動作を正確に行う人工神経回路網CRANNを提案し、固定シナプスを持つ回路の1列をCMOSをベースとしたマイクロチップとして実現、測定を通し提案の正当性を実証した。さらにプログラム可能な可変シナプスを持つ完全並列動作ニューロチップを製作、その動作を実測し、最適値問題の解法や連想記憶動作に有効であることを検証した。この回路においては記憶デバイスとして4ビットのスタティック・ランダム・アクセス・メモリー(SRAM)を使用した。この回路はSRAMの高信頼性が利点であるが、占有面積が大きく、大規模な集積化に向かない。この点を改良し最適な可変シナプス用デバイスを開発、それを集積化することにより、より高性能なニューロチップを製作する事を目的として、フローティングゲートを持つ新しいアナログメモリーMOSデバイスを設計、東北大学電気通信研究所超微細加工実験施設において製作し、その特性を測定した。これにより得られたデバイスはシミュレーションとよく一致する特性を示し、電荷注入量の非線形性が改善されるとともに動作速度もμsec以下となることが測定を通し確認された。その占有面積もSRAM使用の場合に比べて約1/10に縮小することが確認された。これらの結果は国際会議等で発表予定であり、今後このデバイスをシナプスとして使用したニューラルネットワークの集積化を行っていく予定である。研究実施計画に沿い、プログラマブル可変シナプスニュ-ラルネットワ-クの設計、ICパタ-ン構成、半導体NMOSプロセスによるマイクロチップ製作、ニュ-ラルネットワ-クの構築を行い、シナプス荷重の設定による回路網動特性の測定、解析を進めた。回路方式はこれまでの研究成果を踏まえ、パルス出力信号伝達とアナログ信号加算方式を取り、生体系のシステムに最も近い形を採用した。シナプス荷重値記憶にはSRAMを採用、4ビットのメモリを構成し対応した。ニュ-ロン用チップとシナプス用チップは分離することにより回路規模を変化できる方式とした。今年度製作された集積化ニュ-ロン数は200,シナプス数は360である。第1段階の小規模回路網測定においては最適値問題の解法を行い期待される動作を行うことが確認された。第2段階の対称結合回路における分散記憶の実験においてはハ-ドウェアとして初めて初期値設定を可能とする付加回路を構成し、初期値設定の後、回路がエネルギ関数の値を減少させて安定点に至る過程を詳細に追跡し、動作の解明を行った。第3段階として結合の対称性を破り、自走する回路網を構築した。この結果非対称結合回路網の状態としてFixed Point、Limit Cycle,Chaosの3状態が確認された。これらの状態を視覚的に表示するため、n次元空間を2次元空間へ投映する方法を提案し、上記の各状態に適用した。詳細は測定と解析は現在進行中であるが、今後の研究の方向付けを明白な形で提示することができた。さらに回路規模の増大も現在あわせて進行中である。現時点までの研究成果はシアトルの国際会議や神経回路網学会、電子情報通信学会の研究会、全国大会において発表、一部の結果は論文誌でも発表済みであり、今後引き続き学会誌等に順次発表して行く予定である。昨年度製作したプログラム可能な可変シナプスをもつニューロチップは、記憶デバイスとして4ビットのスタティック・ランダム・アクセスメモリー(SRAM)を使用していた。

この点を改良し最適な可変シナプス用デバイスを開発し、それを集積化することにより、より高性能なニューロチップを製作することを目的としてフローティングゲートをもつ新しいアナログメモリーMOSデバイスを設計、製作し、その特性を測定した。フローティングゲートに電荷をトンネル接合を通して注入し、その蓄積量によりMOSの入出力特性を変化させるデバイスは、シナプス用のデバイスとして適しているが、注入量が定電圧駆動では一定とならず、ニューラルネットワークの学習に際し強い制限が加えられることになる。この点を改良するためにフローティングゲート部を2つの部分に分割することが提案されている。我々はこの2つの部分に分けたキャパシタを薄膜MOSにより結合し、電荷注入の線形性を改善すると同時に、動作の高速性を確保した。このデバイスをシミュレーションによる動作解析の後、シリコンプロセスと整合のとれた集積化製作工程を立案し、集積化用フォトリソマスクの設計、製作を行い、デバイス単体レベルの実際の製作を東北大学電気通信研究所超微細加工実験施設において実行した。これにより得られたデバイスはシミュレーションとよく一致する特性を示し、電荷注入量の非線形性が改善されるとともに動作速度もusecとなることが測定を通し確認された。その占有面積もSRAM使用の場合に比べて約1/10に縮小することが確認された。これらの結果は国際会議等で発表予定であり、今後このデバイスをシナプスとして使用したニューラルネットワークの集積化を行っていく予定である。
次世代標的化ベクターの開発

本研究では、多数の外来性遺伝子を搭載でき、また、標的とする表面抗原に対する抗体とを混ぜ併せることで、目的とする細胞種へ感染(標的化)できるウイルスベクターを開発することを目的としている。(1)Fc受容体を発現する細胞を用いて、麻疹ウイルスの抗体依存的感染の可能性を解析し、麻疹ウイルスが抗体とFc受容体を介して細胞へ感染できることを明らかにした。(2)多遺伝子搭載非増殖型ウイルスベクターの作成と、そのベクターを用いてiPS細胞の作製を試みた。F遺伝子欠損(非増殖型)麻疹ウイルスベクターの作成に成功した。iPS細胞作成を試みているが、今のところ初期化遺伝子の一部の発現は確認できるが、iPS細胞の作成までには至っていない。再生医療、癌治療、遺伝子治療などの最先端の分野においてウイルスベクターが利用されている。また、特定の4種の転写因子を導入することにより、細胞を初期化し、iPS細胞を作出できることが明らかになっている。ウイルスベクターに複数種(4種以上)の転写因子の遺伝子を導入し、また、目的の細胞に特異的に感染させることができれば、その有用性は飛躍的に向上する。本研究では、多数の外来性遺伝子を搭載でき、また、標的とする表面抗原に対する抗体とを混ぜ併せるだけで、自由自在に目的とする細胞種へ感染(標的化)できるウイルスベクターを開発することを目的としている。1)Fc受容体を発現する細胞を用いて、麻疹ウイルスの抗体依存的感染の可能性を解析する。Fc受容体を恒常的に発現するBHK細胞に各モノクローナル抗体存在下で麻疹ウイルスを感染させ(実験を、効率的そして定量的に実施するためにレポータータンパクGFPあるいはルシフェラーゼを発現する組換え麻疹ウイルスを利用)、抗体依存的感染能を解析した。その結果、麻疹ウイルスが抗体とFc受容体を介して細胞へ感染できることを明らかにした。また、麻疹患者血清を用いても類似の効果が得られることを確認した。2)多遺伝子搭載非増殖型ウイルスベクターの作成とiPS細胞の作製。F遺伝子を恒常的に発現する細胞株をパッケージング細胞に用いてF遺伝子欠損(非増殖型)麻疹ウイルスベクターの作成に成功した。さらに、ウイルスゲノムを二本に分節化することにより、6種の外来性遺伝子(EGFP、Oct3、Glis1、Pin1、Klf4、Sox)を同時に搭載したウイルスベクターの作成に成功した。本ウイルスを用いて、何度もiPS細胞作成に挑戦したが、今のところ初期化遺伝子の一部の発現は確認できるが、iPS細胞の作成までには至っていない。Fc受容体を恒常的に発現するBHK細胞(麻疹ウイルスに対する本来の受容体を持たない)に各モノクローナル抗体存在下で麻疹ウイルスを感染させ(実験を、効率的そして定量的に実施するためにレポータータンパクGFPあるいはルシフェラーゼを発現する組換え麻疹ウイルスを利用)、抗体依存的感染能を解析した。2)多遺伝子搭載非増殖型ウイルスベクターの作成。多遺伝子搭載非増殖型ウイルスベクターの作成に成功するとともに、麻疹ウイルスが抗体ならびにFc受容体依存的に感染できることを証明した。現在のところ、研究は非常に順調に進んでおり、研究遂行の上での問題点はない。今後は、多遺伝子搭載非増殖型ウイルスベクターによるiPS細胞作成能力の確認、ならびに、Hタンパク上の領域部分にFc受容体またはプロテインAを融合させた麻疹ウイルスベクターを作成し、任意のモノクローナル抗体を用いて任意の分子を受容体に用いて感染できる麻疹ウイルスベクターの作成に取り組んでいく。備品の購入予定はない。研究成果の発表のため旅費に約10万円を使用する。
基礎的知識・能力の定着と科学・技術の発展を目指す新しい理科教育課程の開発研究

1理科の教育課程を考えるに当たり検討すべき諸条件を整理した。(1)わが国は科学・技術立国を維持していくためには理科重視策が必要である。社会においては,例えば日本経済同友会は「創造的科学技術開発を担う人材育成」を要請しており,それに対応していかなければならない。(2)欧米のみならずアジアの諸国も理科教育重視の政策を採っている。(3)現代社会における科学の役割を評価発展させる科学論が必要である。(4)技術教育,情報教育,環境教育との関わりをいかに持っていくべきか。(5)国際数学・理科教育調査の成績が下降気味であること,科学的に判断したり,物事を多面的に考えていくことが苦手であるという結果への対処をしなければならない。(6)「理科離れ」,「学力低下」への対応は図らなければならない。2目標観に関わって,理科教育は,人間形成,感性育成,科学に対する興味・関心,知識・理解,技能,能力・態度の育成のために必須であるが、(1)国民の教養としての理科教育の基礎基本,(2)科学技術者養成のための理科教育の基礎基本を何とするかを検討した。3子ども観に関わって,「理科離れ」対策と子どもの学びのプロセス研究の成果を教育課程に組み入れて検討した。4指導の実態に関わって,問題解決的な学習過程に合致する内容を整理した。5学習指導要領の内容を全教科担任制の小学校教員はどのように考えるのか,教科担任制の中学校教員が実現できる教育課程なのか,高校で実現できる教育課程なのかと教育課程の評価を学校種毎に行った。6大学の理科系の教員に対してアンケート調査を行い,基礎的な学力向上を目指すべきとする意見が多かった。7小,中,高校の教員にアンケート調査を行い,基礎基本について意見を集約した。8新聞の科学に関する記事の内容を分析し,理科教科書とに多少ズレがあることを明らかにした。1科学論的観点から理科の教育課程を検討した。その結果,理科における過度の実験・観察重視論・直接体験重視論に弊害があること,基礎・基本としての科学的世界観のたたき込みの必要性,自然体験には直接体験が必要不可欠,科学教育に必要な直接体験は限定されるはず,などが確認された。2理科教育課程の構成には,目的・目標,学習内容,学習活動,評価の4要素が必要であること,および,その中身の検討を行った。目的・目標に関しては,教育の歴史をさかのぼった検討,外国の教育の実状,現代社会からの養成ー特に環境教育・情報教育と理科との関係を明確にしていく必要があることを認識した。学習内容は,今後の課題として学胃論を研究すべきこと,学習活動に関しては子どもの認知研究の成果を教育課程に生かすべきことが確認された。3子供の認知研究の成果を教育課程編成にどのように取り入れるべきか検討した。特に,学習の楽しさや喜びが実感できるように学習者のわかり方を生かした指導方法を開発する必要があることを共通認識とした4環境教育,総合的な学習と理科教育の関係を検討した。特に,環境教育と理科教育は一体的に教育課程を編成することができるであろうことが確認された。5科学史の観点から科学教育を再点検し,知識伝達型の教育観から,新しい知識を創造していく能力育成を目指すべきで,今後においてはコンピュータ・リテラシーを含んでいく必要性が指摘された6現行の理科教育課程へのアンケート調査問題を作成し,小学校,中学校,高等学校の教員に調査を行った。7理科教育についての問題点を指摘してもらうために,大学の理科系の教員に対してアンケート調査を行った。1わが国の理科の教育課程を考えるに当たり,諸外国の理科教育改革の動向の調査をおこなった。

2ドイツは,生徒から自然科学,特に物理と化学が「難しい」,そして「魅力がない」といわれ,上級段階(高1,高2)で選択制になると選択しなくなる傾向があった。その原因について,多くの教師と教科教育学者は,内容が抽象的すぎ,理論的すぎ,日常との関連から隔たりすぎているとの指摘がなされてきていた。しかし,その危機をはっきり自覚したのは,TIMSSの結果で生徒の数学・自然科学の成績の国際比較においてドイツの生徒の低調ぶりである。3ドイツはBLK(教育計画及び研究促進連邦各州委員会)を連邦科学省の委託で組織し,1997年11月に「数学ー自然科学教授の効果向上」と題する促進プログラムを中間答申した。4ドイツのノルトライン・ヴエストファーレン州は1999年6月に新教育課程を公表した。科学指向,問題及び行動指向学習指向としての生徒指向,テーマ指向,「自然」,「技術」,「環境」の観点指向という5観点が教育課程編成の基本として採用されている。5アメリカは科学技術教育の改革を推進中である。「万人のための科学」の教育をおこなっている。科学の授業を毎日実施する計画も出現している。6環境問題が科学への評判を落とす原因ともなっていることから,アメリカでは系統理科を否定して生活理科で教育課程を編成しようとする動きがある。7大学の理科系の教員に対してアンケート調査を行い,その結果を集計している。8小,中,高校の教員にアンケート調査を行い,その結果を集計している。9新聞の科学に関する記事の内容を分析し,理科教科書とのズレの有無を明らかにした。1理科の教育課程を考えるに当たり検討すべき諸条件を整理した。(1)わが国は科学・技術立国を維持していくためには理科重視策が必要である。社会においては,例えば日本経済同友会は「創造的科学技術開発を担う人材育成」を要請しており,それに対応していかなければならない。(2)欧米のみならずアジアの諸国も理科教育重視の政策を採っている。(3)現代社会における科学の役割を評価発展させる科学論が必要である。(4)技術教育,情報教育,環境教育との関わりをいかに持っていくべきか。(5)国際数学・理科教育調査の成績が下降気味であること,科学的に判断したり,物事を多面的に考えていくことが苦手であるという結果への対処をしなければならない。(6)「理科離れ」,「学力低下」への対応は図らなければならない。2目標観に関わって,理科教育は,人間形成,感性育成,科学に対する興味・関心,知識・理解,技能,能力・態度の育成のために必須であるが,(1)国民の教養としての理科教育の基礎基本,(2)科学技術者養成のための理科教育の基礎基本を何とするかを検討した。3子ども観に関わって,「理科離れ」対策と子どもの学びのプロセス研究の成果を教育課程に組み入れて検討した。4指導の実態に関わって,問題解決的な学習過程に合致する内容を整理した。5学習指導要領の内容を全教科担任制の小学校教員はどのように考えるのが,教科担任制の中学校教員が実現できる教育課程なのか,高校で実現できる教育課程なのかと教育課程の評価を学校種毎に行った。
沈み込んだ海嶺の地震学的構造探査:大陸成長機構の解明に向けて

沈み込んだ海嶺がおよぼす熱的影響とその大陸成長への役割を解明するため、地震学的、堆積学的、岩石・構造地質学的および数値シミュレーションの研究を、チリ三重会合点付近および西南日本を主な対象として実施した。その結果、会合付近での自然地震の活動、前弧における沈降と堆積場、火成活動と変形史、および地下温度・溶融構造に制約が与えられ、多量の花崗岩質マグマが海嶺沈み込みに伴って形成されうることが分かった。地球に固有の大陸地殻、すなわち花崗岩質岩石およびマグマの成因は、地球の特徴や歴史を理解する上で未解明の重要問題である。本研究の大きな目標は、理論的研究によって予測されている海嶺沈み込みに伴う花崗岩質マグマ生成機構や大陸成長過程をその場観察すべく、南米チリの三重会合点付近において地震学的探査および海底岩石・堆積物のドレッジ・コアリングを行ない、その結果を、テクトニクス、火成作用および熱・流動モデリングの各面から解析・検証することにある。この一連の観測・解析は、地震波速度構造、温度構造、溶融を含む物質的構造を統一的に結びつけ、大陸成長機構の解明に貢献すると期待される。H20からH21年度にかけては、まず、研究船「みらい」による海底地震計の設置、チリ海嶺付近の海洋地殻玄武岩、堆積物のドレッジ・コアリング、三重会合点と海嶺沈み込みセグメントに対応する陸域への陸上地震計の設置を行った。「みらい」の運航予定が大幅に遅れたため、当初の計画とは違い、地震計ネットワークについては1年間の自然地震観測を行った。海洋地殻玄武岩、堆積物のドレッジ・コアリングは、海嶺沈み込みが既に起こった地域およびこれから沈み込もうとするセグメントの両方において行い、試料を予定通りに採取すると同時に、これらを分析・解析するラボの整備を行った。海底地震計ネットワークは、H21年度末にチリ海軍の船を用い、回収を行い、設置した5台の海底地震計5台を回収した。その結果、4台は1年間フルにデータを取得した。1台は、約半年データを収集した時点でバッテーリーに問題が起こって停止していたが、およそ期待していたデータ量を取得することができた。陸上地震計についてもH21年度末に回収を行い、設置した9台の回収を行ったが、2010年2月のチリ大地震の影響で、データ確認は行えなかった。本研究の大きな目標は、理論的研究によって予測されている海嶺沈み込みに伴う花商岩質マグマ生成機構や大陸成長過程をその場観察すべく、南米チリの三重会合点付近において地震学的探査を行ない、その結果を、テクトニクス、火成作用および熱・流動モデリングの各面から解析・検証することにある。平成21年度は、平成21年3月1日に、海洋研究開発機構海洋地球研究船「みらい」MRO8-06レグ1航海により、海嶺が沈み込んでいるタイタオ半島沖のチリ海溝付近に設置した5台の長期観測型海底地震計の回収を実施した。使用した海底地震計は、1年間海底で連続観測可能なデジタル収録方式である。回収は、設置からほぼ1年後の2010年2月12日から13日にかけて行われた。使用した船舶は、チリ海軍の救助サルベージ船BRS-Slightであり、全台回収することができた。また、平成21年3月1日に海洋研究開発機構海洋地球研究船「みらい」MRO8-06レグ1航海において長期観測型海底地震計を設置した平成20年度の事業に引き続き、MRO8-06レグ3航海に乗船し、レグ1およびレグ2で取得した海底地形および反射法地震波探査データの解析と、ドレッジおよびピストンコアによって採取した岩石・堆積物の記載と分析を行った。船上記載などの結果を、JAMSTEC-MRO8-06クルーズレポートとしてまとめた。一連の研究で、海嶺沈み込み帯上部に、地滑りや活動的なグラーベンが発達することを見いだした。本研究の大きな目標は、理論的研究によって予測されている海嶺沈み込みに伴う花崗岩質マグマ生成機構や大陸成長過程をその場観察すべく、南米チリの三重会合点付近において地震学的探査を行ない、その結果を、テクトニクス、火成作用および熱・流動モデリングの各面から解析・検証することにある。平成22年2月に回収した海底地震計5台は、チリ国内輸送中に、2010年チリ地震が発生したために輸送に障害が発生し、地震研究所への到着が6月と大幅に遅れた。記録は、耐圧容器を開封して取り出し、処理システムにコピーした。5台ともに良好な記録が得られた。その後、時刻補正などの処理を行い、地震の検出、読み取りを行った。

精度よく震源決定可能な海底地震計ネットワーク内で発生した地震も多数記録されており、震源決定の結果、海側では活動的な海嶺で見られる地震活動が海溝まで起こっていることがわかった。これは、海洋底拡大を行いつつ、沈み込んでいることを表していると考えられる。物質科学面では、チリ海嶺沈み込み帯近傍に露出するタイタオ・オフィオライトと海底からドレッジした火成岩類の対比を行った。地震研究所においてU-Pb年代測定を行い、チリ海嶺とトランスフォーム断層の沈み込みに関連する火成作用が570万年前から400万年前のごく限られた時間内で生じたことを明らかにした。また、海嶺沈み込み帯からホーン岬にかけての海域で採取した5本のピストンコアから堆積速度を見積もった。海嶺沈み込み帯からの距離による堆積速度の差は見いだされなかった。