hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光ビートトラップによる単一特定分子の蛍光相関分光

ヒトを含む様々な生物のゲノム解析が完了し,一方で蛋白質構造解析プロジェクトが進行しつつある現在,蛋白質の機能発現に関する研究は,個々の分子を対象としたものから複数分子間の相互作用を解析するものへと移行しつつある.本研究では(1)ビートトラップ法,(2)空間的追跡法等の手法を用いて特定の単一粒子を長時間観察し,蛍光相関測定等の分析手法と組み合わせることにより,特定粒子固有のパラメータを推定する技術を開発することを目的としている.本年度の成果は以下の通りである.1.ビートトラップ法よりも更に制御性の高い方式として,液晶空間光変調器を用いるリングトラップ法を開発した.本方式の特長として,(1)中央部においてトラッピングポテンシャルを下げられるため,粒子が自由に運動可能,(2)トラップの速度等を可動部なく制御可能,等が挙げられる.2.ビートトラップおよびリングトラップにおいては複数の粒子がトラップされる可能性が高いため,そのような複数の粒子の個々の動きを捉える手法について検討を行った.具体的には,参照粒子及び観察対象粒子に超短パルスを照射し,非線形光学効果により発せられる誘導パラメトリック光の干渉パタンを解析することにより,ビートトラップ中の複数粒子の分布を求める検討を行った.原理確認実験において感度を検討したところ,およそ6μm平方内に存在する粒子を干渉検出する見込みを得た.また,本干渉検出法が,誘導パラメトリック光の高感度検出にも応用できることを見出した.試料からの誘導パラメトリック光と参照光との二光束干渉パタンを検出し,ビームパタンを解析することで,スペクトル干渉法よりも簡易な実験系を用いながら更なる高感度検出が可能であることを実証した.レーザー光による曲率の異なる2つの球面波を重ねて結像し,一方の光に周波数シフトを与えることによって,中心方向へ移動する干渉ビートを発生させ,このビートにより数10μm程度の大きさの円の外縁部から中央部へ移動しながら中央で沈み込む同心円状の干渉縞を発生させ,中央部の比較的広い領域内に直径1μm程度の粒子を閉じこめるトラップ技術を開発した.ビート発生のための周波数差は回転位相版を用いた.試料として,ポリスチレン微小球を用い,周辺部から微小球を中心付近に集め,保持することが出来ることを確認した.また,粒子の移動速度が干渉縞の移動速度よりも遅くなっても,粒子を中心付近へ導く効果が残されることも分かった.具体的には,(1)トラッピング用の光源として,中心波長800nmのチタンサファイアレーザーを用い,試料として直径1μmのポリスチレンビーズを蒸留水中に分散したものを用い,倍率40倍,開口数0.75の対物レンズを用いたときの干渉縞,およびビームプロファイルを確かめた.(2)対物レンズに入射するレーザーのパワーを80mWとし,試料溶液中に干渉縞を作製したところ,干渉縞の明部にビーズが捕捉されることを確認した.干渉縞を秒速2.7μmで走査したところ,中央部へ向かう干渉縞の動きにそって,ビーズが誘導され,干渉縞の中央部に集積してゆく様子が観察できた.干渉縞を走査しない際には,ビーズの誘導は確認されなかった.ビーズの移動速度は半波長板の回転周波数に依存した.また,(3)半波長板の回転方向を逆転させると同心円状の干渉縞の外側に向かってビーズが誘導されることがわかった.半波長板の回転により,同心円状干渉縞の動きを制御することができ,多数の粒子のもしくは単一粒子の運動を同時に操作することが可能であることも分かった.ヒトを含む様々な生物のゲノム解析が完了し,一方で蛋白質構造解析プロジェクトが進行しつつある現在,蛋白質の機能発現に関する研究は,個々の分子を対象としたものから複数分子間の相互作用を解析するものへと移行しつつある.本研究では(1)ビートトラップ法,(2)空間的追跡法等の手法を用いて特定の単一粒子を長時間観察し,蛍光相関測定等の分析手法と組み合わせることにより,特定粒子固有のパラメータを推定する技術を開発することを目的としている.本年度の成果は以下の通りである.1.ビートトラップ法よりも更に制御性の高い方式として,液晶空間光変調器を用いるリングトラップ法を開発した.本方式の特長として,(1)中央部においてトラッピングポテンシャルを下げられるため,粒子が自由に運動可能,(2)トラップの速度等を可動部なく制御可能,等が挙げられる.2.ビートトラップおよびリングトラップにおいては複数の粒子がトラップされる可能性が高いため,そのような複数の粒子の個々の動きを捉える手法について検討を行った.具体的には,参照粒子及び観察対象粒子に超短パルスを照射し,非線形光学効果により発せられる誘導パラメトリック光の干渉パタンを解析することにより,ビートトラップ中の複数粒子の分布を求める検討を行った.原理確認実験において感度を検討したところ,およそ6μm平方内に存在する粒子を干渉検出する見込みを得た.また,本干渉検出法が,誘導パラメトリック光の高感度検出にも応用できることを見出した.試料からの誘導パラメトリック光と参照光との二光束干渉パタンを検出し,ビームパタンを解析することで,スペクトル干渉法よりも簡易な実験系を用いながら更なる高感度検出が可能であることを実証した.
弱層を有する長大斜面の地震時崩壊機構に関する研究

1.風化軽石層のレオロジーと部分排水-液状化機構;風化軽石層は団粒状粒子の集合体であるが、それぞれの団粒内部に、火山爆発に起因する空隙(ミクロ・ポア)を有するとともに、その中に多量の間隙水を有している。このような二次構造の崩壊にともなって過剰間隙水圧が発生するが、その際に団粒間の空隙(マクロ・ポア)への間隙水の流出も合せて生じるため、すぐには完全液状化に至らない。本研究では、このようなミクロ・ポアとマクロ・ポア間の水収支をエレメント・レベルで忠実に解析しうる手法として、新たにマクロ・エレメント法を開発し、その妥当性を砂で満たされた鉛直なマクロ・ポアを有する粘土基質の平面変形挙動に照して確かめている。2.長大斜面内の地震時ひずみ分布の解析法;弱層を境とする地盤ブロックの滑動や剥離現象をシミュレートするために、要素境界すべりモデルと命名した新しい解析手法を導入している。すなわち、三角形有限要素の全外周にジョイント要素を配置することにより、震動を受ける粒状体斜面及び弱層を有する岩盤斜面の動的滑動機構を調べている。3.上述のような動的解析を合理的に行なうには、地質的不連続面の物性定数の決定が極めて重要になる。本研究では、計装化ハンマー、高速アナログ波形解析装置及びパーソナル・コンピュータを組み合せた"インパクト・サウンディング"システムを開発し、異種材料間の境界摩擦に及ぼすせん断速度の影響を調べている。4.シア・バンド理論の適用;局部載荷を受けた地盤内にすべり線が発達していくプロセスを追跡していくためには、シア・バンド理論が有力であるといわれている。本研究では、この方向の一つの試みとして弾塑性モデルとしてよく知られているカムクレイ・モデルの有限変形バージョンを開発している。
ソーシャルワーク実践における成年後見制度の有効性に関する理論的研究

本研究は、ソーシャルワーク実践における成年後見制度の有効性を明らかにしたものである。成年後見制度の運用及び手続きに関する詳細な検討とソーシャルワーカーへのヒアリングによって検証した。ソーシャルワーク実践における成年後見制度の活用の可能性として、(1)本人に不利益な状況が生じることを長期にわたって防ぎやすくなる、(2)本人の心身や生活状況の変化に気づき迅速に対応することができる、(3)本人の意向や希望を実現する可能性を広げる、(4)本人を代弁するパートナーとなる、(5)ソーシャルワーク本来の業務に集中しやすくなる、の5つの内容が明らかとなった。今年度は、平成12年から平成19年の間に出された民法や成年後見制度に関する文献研究を中心に、精緻にその内容の整理・分析に取り組んだ。その結果、(1)成年後見人にはソーシャルワークの視点が必要であり、成年後見人等の業務遂行とソーシャルワークの実践過程には親和性があること、(3)成年後見制度の理念であるノーマライゼーション、自己決定の尊重、残存能力の活用は、従来からソーシャルワーク実践において重視されてきた理念であり、その理念に基づく実践経験をソーシャルワークは成年後見制度において十分に発揮できることなどが明らかにされていることがわかった。しかしながら、ソーシャルワーク実践を軸にして、成年後見制度の有効性を検証するものは少なかった。したがって、本研究において、ソーシャルワーカーがどのように成年後見制度を活用するべきかに重きを置いた研究に取り組むことは、成年後見人等として選任されている社会福祉士は全体で2%程度に過ぎない点からも考慮して、意味のあることであると確認することができた。これらを踏まえたうえで、ソーシャルワークの実践過程を軸に、文献等をとおして整理した成年後見の手続きと身上監護の内容が、ソーシャルワークのもつ機能にどのような影響を与え、ソーシャルワークの機能の強化につながるのかを検証しているところである。来年度は、この仮説をもとに、事例研究およびヒアリング等を実施していきたいと考えている。本研究は、クライエントの権利擁護を含めたソーシャルワーク実践において、成年後見制度を活用することの有効性の根拠を理論的に明らかにすることを目的としたものである。最終年にあたる今年度は以下の2点に焦点を当てて研究を行った。第一は、民法や成年後見制度に関する文献等を踏まえての後見人による後見事務の特性である。第二は、後見人による後見事務の特性を基盤としたソーシャルワークの機能強化に向けての成年後見制度の活用のあり方である。研究成果としては、第一に、ソーシャルワークの機能強化に向けた成年後見制度の活用のあり方として、(1)本人の不利益状況が生じることを長期にわたって防ぐための活用、(2)本人の心身や生活状況の変化に迅速かつ具体的に対応するための活用、(3)本人の意向や希望を実現する可能性を広げるための活用、(4)本人を代弁するためのパートナーとしての活用、(5)ソーシャルワーク本来の業務に集中しやすくするための活用、という5つの活用の可能性を仮説として導き出すことができた。第二は、この5つの活用の可能性を検証するために、5人のソーシャルワーカーに対してヒアリング調査を実施し、ソーシャルワークと成年後見制度の機能・役割についての整理の重要性と成年後見制度を活用したソーシャルワーク実践の実態が明らかにした。さらには成年後見人等と連携・協働することで、本人や家族、地域、支援者に安心感がもたらされること、周囲の意識や態度に変化が生まれること、本人と家族や周囲との関係回復などの効果があることがわかった。ソーシャルワーク実践における成年後見制度の活用における有効性について明確にすることができたものと考える。
瞬時差分分光スペクトル分析による非観血的血糖計測法に関する基礎研究

本研究は,組織を通過した近赤外領域(900-1700nm)透過・散乱光に瞬時差分分光スペクトル分析を行い,妨害物質である組織成分を除去して,血液成分のみに由来する信号成分を抽出し,血糖値を非観血的に計測する方法を探究する基礎的研究を行うことを目的としている。今年度は,前年度の成果に基づき、(1)石英フローセル(2種類のセル長を用い、見かけ上血液容積変化を模擬)と血液以外の組織を模擬した妨害物質(シリコンシート材等)、およびセル内血液を0-80cm/sの流速で還流させることができるシリンジ型ポンプから構成された物理的模擬回路を作製し、現有の近赤外分光器(Spectrum One NTS ; Perkin Elmer社)を利用して本法の検証実験を行った。種々の血液グルコース濃度(60450mg/dl)の試料を用い実験を行ったところ、光路長変化(血液容積変化)に対する差分分光スペクトルは血液成分(本研究ではグルコース)の分光スペクトルのみを抽出できることが確認された。この成果に基づき、(2)組織透過光の差分分光スペクトル分析に基づく本計測法を実際のヒト指尖部を計測部位とした場合についての瞬時分光測光システムの基本設計と実験用システムの試作開発を行った。システムの基本構成は、ハロゲンランプを利用した光源、送・受光ファイバ、モノクロメータ、InGaAsマルチアレー光検出器(512ch.)、およびパソコンから成る。本システムの基本性能は、測定波長域9001700nm、波長分解能8nm、最大スペクトル速度1800spectra/s、最小露光時間10μsであり、高性能・高精度な瞬時分光測光システムの開発に成功した。ヒト指尖部を用いた実験を通し、スペクトル速度100spectra/s、露光時間10msにおいて、透過光強度-波長-時間の3次元関係が明瞭に計測可能であることが確認され、さらに組織内血液(動脈血)変化に伴う透過光強度変化も全波長領域で良好に検出可能であることが実証され、本萌芽研究の当初の目的を十分果たすことができた。今後は、世界で初めて開発された本システムを用い、本法原理に基づいてin vivo実験を行い、実試用における本法の原理的検証と血糖値計測の精度評価などの研究を行い、本法原理に基づく小型装置を実用化させ、わが国から非侵襲血糖計測機器を世界に発進していく必要がある。本研究は,組織から透過した近赤外領域光に瞬時差分分光スペクトル分析を行い,妨害物質である組織成分を除去して,血液成分のみに由来する信号成分を抽出し,血糖値を非観血的に計測する方法を探究する基礎的研究を行うことを目的とする。今年度は,研究実施計画で記載したように、血漿および全血試料を用いた血糖計測に関して,(1)分析手法と(2)石英セルによるin vitro試験を実施した。その結果,試料中のグルコース(GLC)濃度変化(61455mg/dl)に対して分光スペクトル(波長9001700nm)が微小ではあるが有意に変化し、非線形であるが共線性を有していることが確認された。この様な非線形データに含まれる規則性や類似性から検量モデルを構築する際に有効な統計的手法(ケモメトリック法)のうち、簡易性と汎用性からPLS (Partial Least Squares)法およびニューラルネットワークの一つであるRBF (Radial Basis Function)法を採用した。次に,上記のGLC濃度を有する血漿および全血(ヘマトクリット;2753%)試料(241サンプル)を用意し、吸光スペクトル計測を行って、これを01で規格化したデータ群により前記PLSおよびRBF法で検量モデルを構築し,GLC濃度未知試料の予測検定を行った。予測方法には各サンプルデータの信頼性を確認するためにleave-one-out法を用い,精度評価には血糖計測で一般的なError Grid Analysis法を用いた.血漿による予測は極めて良好な結果が得られたが、全血では血漿に比べて予測精度が多少低下した。この原因は血球成分の有無であり,これを除去する方法として,全血の物理的特性を用いる方法と,二次微分スペクトルを用いる二つの方法を発案したところ、両法共に血球成分除去の有効性は認められ,特に後者の方法が有効であった.更に,試料の透過光路中に組織を模擬した妨害物質を置き、2つの光路長セル(血液を充填)で得られた分光スペクトルの差分を分析したところ,妨害物質の影響が除去され,血液成分の分光スペクトルのみを抽出できることが確認された。以上のin vitro実験を通し,本法の基本的計測原理の妥当性が示され,今後は水の吸収波長領域(11001500nm)でも計測可能な瞬時分光測光システムの開発,さらにin vivoによる本法妥当性と精度評価を行う必要があろう。今年度は,前年度の成果に基づき、

(1)石英フローセル(2種類のセル長を用い、見かけ上血液容積変化を模擬)と血液以外の組織を模擬した妨害物質(シリコンシート材等)、およびセル内血液を0-80cm/sの流速で還流させることができるシリンジ型ポンプから構成された物理的模擬回路を作製し、現有の近赤外分光器(Spectrum One NTS ; Perkin Elmer社)を利用して本法の検証実験を行った。種々の血液グルコース濃度(60450mg/dl)の試料を用い実験を行ったところ、光路長変化(血液容積変化)に対する差分分光スペクトルは血液成分(本研究ではグルコース)の分光スペクトルのみを抽出できることが確認された。この成果に基づき、(2)組織透過光の差分分光スペクトル分析に基づく本計測法を実際のヒト指尖部を計測部位とした場合についての瞬時分光測光システムの基本設計と実験用システムの試作開発を行った。システムの基本構成は、ハロゲンランプを利用した光源、送・受光ファイバ、モノクロメータ、InGaAsマルチアレー光検出器(512ch.)、およびパソコンから成る。本システムの基本性能は、測定波長域9001700nm、波長分解能8nm、最大スペクトル速度1800spectra/s、最小露光時間10μsであり、高性能・高精度な瞬時分光測光システムの開発に成功した。ヒト指尖部を用いた実験を通し、スペクトル速度100spectra/s、露光時間10msにおいて、透過光強度-波長-時間の3次元関係が明瞭に計測可能であることが確認され、さらに組織内血液(動脈血)変化に伴う透過光強度変化も全波長領域で良好に検出可能であることが実証され、本萌芽研究の当初の目的を十分果たすことができた。今後は、世界で初めて開発された本システムを用い、本法原理に基づいてin vivo実験を行い、実試用における本法の原理的検証と血糖値計測の精度評価などの研究を行い、本法原理に基づく小型装置を実用化させ、わが国から非侵襲血糖計測機器を世界に発進していく必要がある。
AhレセプターとC/EBPのクロストークを介した肝特異的遺伝子発現の抑制

ダイオキシン類の毒性発現には、Ah-レセプターが関与することが知られている。これまで、Ahレセプターの高アフィニティーリガンドである、コプラナーPCB、3,3',4,4'5-pentachlorobiphenyl処理によって、ラット肝臓のカルボニックアンヒドラーゼIIIおよびアルコール脱水素酵素がタンパク質レベルで低下することを見い出し報告して来た。筋肉と肝臓を比較した場合、肝臓においてCAIIIの発現抑制が顕著であった。本研究では、その肝臓特異的な発現抑制機構を理解するために、Ahレセプターリガンドによる生体影響について、初代培養ラット肝細胞を用いて検討した。初代肝培養細胞を、3,3',4,4',5-pentachlorobiphenylと、3-methylcholanthreneによって、12時間曝露し、全RNAを単離してカルボニックアンヒドラーゼIIIのプローブを用いてノーザンブロットを行った。ノーマライズには、β-アクチンを用いた。Ahレセプターの高アフィニティーリガンドである、3,3',4,4',5-pentachlorobiphenylは、濃度依存的にカルボニックアンヒドラーゼIIIのmRNAレベルを低下させた。また、3,3',4,4',5-pentachlorobiphenylよりも弱いAh-レセプターリガンドである3-methylcholanthrene処理によっても濃度依存的な抑制が観察されたが、同程度の抑制には、より高濃度が必要であった。これらのことから、カルボニックアンヒドラーゼIIIは、初代培養肝細胞においても、Ah-レセプターリガンドによって抑制されること、この系が肝臓特異的カルボニックアンヒドラーゼIIIの発現抑制の研究に利用し得ると考えられた。環境ホルモンコプラナーPCBは、in vivoで肝臓特異的にカルボニックアンヒドラーゼIII(CAIII)を抑制することを報告した。また、肝臓のアルコール脱水素酵素もin vivoで抑制することから、これを報告した。これまでに、ラット肝臓からゲノムDNAを調製し、ヒトとマウスのCAIIIプロモーターの配列をもとに、PCR増幅し、ラットCAIII遺伝子の5'-上流域1.5kbの塩基配列を明らかにした。モチーフ解析によって、肝臓特異的に発現する遺伝子によく見られるCCAAT enhancer binding protein(C/EBP)結合エレメントと、xenobiotic responsiveelement(XRE)と呼ばれるAh-レセプター(AhR)に対する応答配列に類似する配列が独立していた。そこで、まず、この遺伝子が転写されていることを確認するため、Cap site hunting法を用いて転写開始点の決定を行った。次に、ホタルルシフェラーゼをレポーター遺伝子としたレポーターコンストラクトをpGL3に構築した。ラットCAIII遺伝子の5'-上流域1.5kbを含むコンストラクトの他、XRE-like配列に着目して、XRE-like配列までを含むものと含まないもの、XRE-like配列に変異を導入したものを構築した。このルシフェラーゼ活性を調べるために、簡便な株化細胞が使用できないか検討を行ったが、調べた範囲ではCAIIIの発現は高くなく、研究の目的にあわないものと思われた。現在、初代培養肝細胞の系を用いて検討を行っている。
顎変形症患者の術前後の咬合状態と後戻り

無作為に抽出した成人および手術を予定している顎変形症患者についてデンタルプレスケールを用いて咬合面積や咬合圧、咬合力を測定し咬合状態について検討した。測定対象者は無作為に抽出した成人52例(男性41例、女性11例、平均年齢23.9歳)および資料の採取可能であった顎変形症患者148例である。内訳は、下顎前突症98例(女性72例、男性26例)、下顎後退症36例(女性35例、男性1例)、顔面非対称14例(女性11例、男性3例)である。測定はデンタルプレスケールを30秒間咬合させ、資料採取後直ちに冷蔵庫に保管し12時間以内に専用評価装置デンタルオクルージョンプレッシャーグラフ“オクルーザー"FDP703型(富士写真フィルム社製)でこれらのデーターを分析し、Macintosh用ファイリング・解析ソフトOccluzer Graph M ver1.0c(Scimolex)に記録した。(1)標準的な咬合状態として無作為抽出した成人では平均して咬合面積が11.2mm^2、最大圧力が102.7Mpa、平均咬合圧が46.5Mpa、咬合力が506.6Nであった。(2)下顎前突症患者、顔面非対称患者では全体的には咬合した時の接触面積が減少しており、そのため充分な咬合力が発揮できないでいることが想像される。(3)下顎後退症患者では習慣性の咬合位では比較的良好な接触状態が認められ、咬合力が充分に発揮されていることが想像される。しかしこの咬合位は見かけのものであり、手術の際には注意する必要がある。上記の通り平成7年度としては正常咬合者の頭部X線規格写真撮影およびデンタルプレスケールによる咬合記録は予定通り行われていると考えられる。これらのデータは平成8年度以降の顎変形症患者における頭部X線規格写真撮影およびデンタルプレスケールによる咬合記録のデータと比較検討される予定である。デンタルプレスケールを用い咬合平面傾斜と咬合力との関係を検討した。対象は本学学生20代の男女より無作為に抽出したものとし、これらの側貌頭部x線規格写真より、咬合平面の後方延長線が歯突起内を通過る群,下方を通過する群,上方を通過する群の3群に分類した。それらの咬合面積・最大咬合圧・平均咬合圧をデンタルプレスケールを用い計測した。咬合面積は、歯突起交差群において平均13mm^2,上方通過群においては、平均14mm^2、下方通過群においては平均9mm^2であった。最大咬合圧は、歯突起交差群において平均843MPa,上方通過群においては、平均1083MPa、下方通過群においては平均853MPaであった。平均咬合圧においては歯突起交差群において平均350MPa,上方通過群においては、平均510MPa、下方通過群においては平均353MPaであった。咬合面積・最大咬合圧・平均咬合圧と咬合平面の後方延長線位置との関係に明瞭な差は認めなかった。これは、今回の対象母集団が本学学生を無作為に抽出したものであり、ほとんどが健常咬合者であったためと考えられた。しかし歯突起上方を通過している群では他群に比べ咬合面積が少ない割に、咬合力、平均咬合圧が大きいことから、各歯牙に対する負担が大きいことが推察された。今年度は外科的矯正手術の適応と診断した顎変形症患者の術前の咬合力分布について検討を行った。対象は資料の採取可能であった顎変形症間患者155例である。

内訳は、下顎前突症98例(女性72例、男性26例)、下顎後退症36例(女性35例、男性1例)、顔面非対称14例(女性11例、男性3例)、開咬症5例(女性4例、男性1例)等である。平均年齢は、20.5歳(女性20.0歳、男性21.0歳)であった。咬合力測定方法は、デンタルオクルージョンプレッシャーグラフ(富士写真フィルム社製)を用いて、咬合面積、咬合力、平均圧力、最大圧力等を計測し検討をおこなった。今回はフィルム単独のRタイプとフィルム両面に350μmのワックスを塗布したタイプWを用いた。実際の測定は、デンタルプレスケールを30秒間咬合させた。下顎前突症において、咬合面積8.16mm^2、平均咬合力117.2Mpa、最大咬合圧47.0Mpaであり、下顎後退症は、14.3mm^2、486.1N、34.9Mpa、94.8Mpa顔面非対称は、3.45mm^2、186.8N、54.7Mpa、109.6Mpaであった。本学学生における平均は咬合面積では13mm^2、最大咬合圧は843Mpa、平均咬合圧は350Mpaであり、下顎後退症における咬合面積を除いて顎変形症患者では全般的に小さくなっており、術前患者では歯牙の接触が少なく、咀嚼するために充分な咬合力が働いてこないことが推定される。
音楽を使った英語教育及び異文化コミュニケーション教育

英語教育とは単なるスキル習得ではなく、ヒューマニティを伴う異文化コミュニケーション教育でもある。歌詞(英語)の和訳(=異文化翻訳)に果たすメロディの役割を自主教材で伝え、ライフ・ワークのスティーブン・フォスターについて、日本ではその「アメリカ性」、米国では「日本性」を伝え、日米交流に寄与できた。2013年12月、米国より2名を招へいし、立命館大学で日本初の「フォスター歌・レクチャーコンサートと国際シンポジウム」を開催できるのは本研究の最大の成果と言え、感謝の念で準備中である。(1)アメリカ史と連動するアメリカ音楽の意義を考察し、英語学習で欠かせない異文化理解の一助とするとともに、日本人のアメリカ理解と日米の異文化コミュニケーション教育の促進をはかる。(2)上記を具体的に進める上で、フォスターをはじめとするアメリカ史を反映する音楽からなるテキストを開発し、英語教育や異文化理解等の教育現場で利活用する。(3)上記の活動を社会貢献にも拡大する。2008年の米国大統領選におけるオバマ氏勝利の背景には、多くの音楽家を含む草の根活動が大きな力となった。12月に発表されたCDアルバム,YES,WE CAN-Voices of a Grassroots Movementには、オバマ次期大統領や故キング牧師の演説も織り込んだ18曲が収められていた。そうした米国の音楽情報を、所属大学や公開講座、放送大学での面接授業等で取り上げ、「アメリカ」を体験させ、米国史と連動する音楽を通した米国理解の...助とした。また、実践活動を九州地区一般教育協議会で発表し研究の意義を公開し議論の場を持った。新たな音楽教材作成には至らなかったが、3月に米国デンバーで開催されたアメリカ音楽学会に出席した際、フォスター研究者でピッツバーグ大学のルート博士と意見交換し、多大な示唆を得た。また、同大学のプロジェクトAoross the Timeの翻訳の可能性と、同氏の執筆予定のフォスター書の和訳を含む今後の共同研究について展望した。また、2009年8月に開講予定の教員免許更新講習「英語教育と異文化理解」に、本研究の成果を導入する異議を確信できた。一方、鹿屋市異文化理解講座として、東京のアーティスト對中淳一氏を招き、全国的に人気ある「レクチャー・コンサート」を予定していたが、鹿屋市側の都合で中止され、「地方」の限界を感じた。とはいえ、平成21年度授業交流(単位互換)特別開設科目(コーディネート科目)として、「ポップスで学ぶ総合英語と異文化コミュニケーション」(9月10-13集中授業)を開講し、鹿児島県下12の高等教育機関及び一般市民に研究成果を還元する予定である。可能ならば「レクチャー・コンサート」の実現に向け努力したい。結論として、ともすると娯楽としてのみ取られがちなアメリカ音楽を、米国を統合的に理解し、かつ戦略的な異文化交流手段として研究し続ける意義を実践することができた。研究課題に沿った研究とともに、前年度報告書に触れたYES, WE CAN-Voices of a Grassroots Movementに関する研究を続行し、大学英語教育学会等において音楽を組み込んだ研究発表を行った。5月には、放送大学面接授業(奄美市)において、「伝え合う異文化コミュニケーション日本語と英語」というテーマで公開特別講義を行い、地元のケーブル局も取り上げられた。また、9月には、鹿児島県内単位互換授業(「コーディネート科目」)(4日間15コマ)を「ポップスで学ぶ総合英語及び異文化コミュニケーション」というテーマで開講し、県内20数名の大学生及び一般市民が受講し、拙著『音楽で異文化コミュニケーション』と市販の教材を用い、音楽を使った英語教育と異文化理解教育を行った。10月には、「歴史とコミュニケーション」というテーマで初めて鹿児島で開催した日本コミュニケーション学会第16回九州支部大会では実行委員長を務めるとともに、「♪YES WE CAN ♪が歌う歴史コミュニケーション」という演題で研究発表も行い、08年の米大統領選挙においてアメリカ音楽とアーティストたちが果たした草の根運動の意義を考察した。また、11月に開講した教員免許更新プログラム「英語教育と異文化理解」においては、4種類の自主教材を配布した上で実践英語教育を紹介し、参加者のプレゼンを中心にして、授業における音楽の意義について活発な議論が展開し、有意義だったとの評価を得た。2010年2月初旬、米国ピッツバーグ大学フォスター記念館館長のルート博士より、4月に開催する初のフォスターシンポジウムへの招聘状が届いた。それを受け、2月後半、放送大学鹿児島学習センターで開講した特別講義において、フォスター音楽の意義も含み、さらに80名の受講者へのアンケートを行い、4月のスピーチへの準備を開始した。3月には、ヴァナキュラー研究会(立命館大学)における研究発表においても、死後146年たち、初めて開催されるシンポジウムの意義を解説した。また、2訂版を編集中だった『音楽で異文化コミュニケーション』にもフォスターの欄に同シンポジウムについて加筆し、刊行直後、60部をピッツバーグ大学に送付し、プレゼンに備えた。本報告書の結論として、4月のピッツバーグ大学におけるシンポジウムでのプレゼンに対して、音楽学者、アーティスト、作家、歴史研究者、そして一般の聴衆の拍手と評価を受けたことをあげておきたい。

研究課題に沿い、国内外における研究活動と教育実践、及び社会活動を継続した。2010年4月23-24日、ピッツバーグ大学フォスター記念館で開催された初のフォスターシンポジウムに、海外からは一人招聘され、日本におけるフォスターの意義について講演を行い、米全土から結集した他の出席者(音楽学者、アーティスト、作家、歴史研究者等)及び聴衆から好評を得た。6月開催2件の招待講演では、時空を超えるアメリカ音楽の歴史コミュニケーション力について講演を行った。また、大学英語教育学会九州支部大会では、前年度より研究中の♪Yes We Can♪を紡ぐ故キング牧師やオバマ大統領のスピーチから抜粋したスポークン・ワードとそのヒューマニティに焦点を当て、英語教育における意義について議論した。2011年3月8日-14日、米国シンシナティで開催されたアメリカ音楽学会(SAM : Society for American Music)に出席し、研鑽を積むとともに、フォスター記念館館長ルート博士やアーティストでCDアルバムSwaneeの製作者であるジョー・ウイードと共同研究について意見交換を行った。また、新教材『音楽で異文化コミュニケーション2歌い継ぐアメリカ』(America KeepsSinging)の編纂作業を行い、アメリカ史と連動する音楽を、フォスターの「オー!スザンナ」(1848年)から♪Yes We Can♪の'Eternity'(2008年)まで20曲を選曲し編集するとともに、3月のシンシナティでの研究成果も盛り込み、発行した。さらに、『音楽で異文化コミュニケーション1』の3訂版も発行した。研究課題に基づき、国内外における研究と教育実践及び社会貢献活動を続行した。特に新教材『音楽で異文化コミュニケーション2America Keeps Singin』(以後『2』)の利活用に努め意義を考察した。所属大学で前期開講の「異文化理解」では、音楽をアメリカ史との連動で編纂した『2』を副教材として使用し、複雑な米国理解を鼓舞し、後期開講の「英語I」では、『音楽で異文化コミュニケーション1』を副教材に用い、音楽を通した英語及び異文化理解教育の可能性を確認し、更なる教材の展望を探った。また、放送大学の英語セミナーでも『2』を利活用し、社会人の英語学習と米国理解の一助とした。6月、アメリカ学会年次大会(東大)に参加すると共に、Joe Weed製作CDのSwaneeMusic of Stephen FostersのCD書籍化企画を出版社に打診した。9月、九州地区大学一般教育評議会に委員として参加する一方、『2』の教材力について研究発表を行った。
哺乳動物のM期脱出および細胞質分裂におけるLats2の役割

細胞質分裂の制御異常は遺伝子的に非常に不安定な4倍体の形成を引き起こし、癌の悪性化を進行させる。本研究において、我々は独自の手法で単離し命名した癌抑制因子Lats2キナーゼがM期キナーゼAurora-Aにより複数箇所リン酸化されて異なる分裂装置上へ局在し、新たな細胞質分裂のチェックポイント経路を構成していることを発見した。これらの成果は将来的に悪性癌の診断や治療に役立てられるものと期待できる。申請者は、哺乳動物のM期脱出および細胞質分裂におけるLats2の役割について研究を行なってきた。ほぼ研究計画どおり順調に進み以下の成果を得た。(1)Lats2のN末端領域にAurora-Aによってリン酸化される全ての部位(3箇所)を同定した。これらの部位に対する3種類のリン酸化特異的なポリクローナル抗体の作製に成功した。(2)この精製抗体を用いて、決定した部位の細胞周期におけるリン酸化時期を調べたところ、これらはいずれもM期特異的に高度にリン酸化されることを見出した。さらに、リン酸化されたLats2のM期進行における細胞内局在を調べたところ、非常に興味深いことに、3箇所のリン酸化は互いに異なる分裂装置上への局在を示した。つまり、リン酸化のひとつは中心体と中央体に、もうひとつは中心体から紡錘体に、残りのひとつは核内からセントラル・スピンドルに移動し、中央体に局在した。これらの結果は、Aurora-Aによる複数のリン酸化がLats2の多様な局在を制御していることを示唆している。同時に、この結果は一種類の蛋白質の局在が異なる部位のリン酸化によって別々の分裂装置上に仕分けされる初めての例である。Aurora-Aの多彩な機能を解明する上で極めて重要な意義を持つと考えられる。(3)各リン酸化部位のアミノ酸置換変異体を作製し、各リン酸化の生理的機能を調べたところ、2箇所のリン酸化がLats2蛋白質の安定性に寄与していることを見出した。(4)siRNAにより内在性Lats2をノックダウンすると細胞質分裂の異常が観察された。同様に、自作したLats2欠損細胞(Lats2^<-/-> MEF)においても細胞質分裂の異常が認められたことから、Lats2は細胞質分裂の進行に重要な役割を果たしていることが示唆される(「研究発表・成果」参照)。現在、その分子経路の探索と解析を行っており、Lats2の標的を1つ同定している。本研究の目的は哺乳動物のM期脱出および細胞質分裂におけるLats2の役割を明らかにすることにある。1. M期においてAurora-AキナーゼがLats2のN末領域の異なる3箇所のアミノ酸残基をリン酸化し、これら3箇所のリン酸化型Lats2が互いに異なる分裂装置上へ局在することを見出した。これらの結果は、Aurora-Aによる複数のリン酸化がLats2のダイナミックなM期局在を制御していることを示唆している。同時に、この結果は一種類の蛋白質の局在が異なる部位のリン酸化によって別々の分裂装置上に仕分けされる極めて珍しい現象でもある。2. siRNAにより内在性Lats2あるいはLats1をノックダウンすると細胞質分裂の異常が観察された。Lats2による細胞質分裂制御の分子経路を探索するため、細胞質分裂の主要キナーゼであるAurora-Bを含む複合体CPC(Chromosomal Passenger Compiex)の細胞内局在を調べたところ、Lats2ノックダウン細胞においてCPCのM期局在制御が異常になることを発見した。これらの結果から、我々はAurora-A-Lats2経路がCPCの局在制御を介して正確な細胞質分裂を行う新たなシグナルカスケードが存在することを提唱し、これを「ALC(Aurora-Lats-CPC)経路」と命名した。この経路の一部は出芽酵母のM期脱出経路(MEN)においても保存されていた。3. Latsl^<-/-;>Lats2^<-/->のダブルノックアウトマウス作製したところ、予測どおり胎生致死であった。その原因を詳細に調べた結果、Lats2とLats1が協調して着床前の胚発生過程に不可欠な役割を果たしていることを見出した。以上のように、本研究では哺乳動物のM期脱出および細胞質分裂におけるLats2の役割を明らかにした。
カルシウム・リン代謝調節機構とその異常に関する研究

血中カルシウム(Ca)やリン濃度は、狭い範囲に厳密にコントロールされている。このうちCa濃度調節には、副甲状腺ホルモンなどのCa調節ホルモンの作用が必須である。副甲状腺Ca感知受容体は、副甲状腺ホルモン分泌を調節するG蛋白共役受容体である。我々はこのCa感知受容体遺伝子異常により惹起される疾患の検討から、Ca感知受容体のCa濃度調節における重要性を明らかにした。一方繊維芽細胞増殖因子(fibroblast growth factor)23は、低リン血症を特徴とする疾患の惹起因子として同定された液性因子である。我々は、このFGF23遺伝子トランスジェニックマウスやノックアウトマウスの検討から、FGF23が腎尿細管リン再吸収を抑制することにより低リン血症を惹起すること、FGF23は低リン血症性疾患の発症に関与するのみならず、生理的な血中リン濃度調節にも必須であることを示してきた。さらにFGF23測定系の開発により、血中FGF23濃度の測定は低リン血症性疾患の診断や経過観察に有用であること、FGF23活性を低下させるFGF23遺伝子変異により高リン血症を特徴とする疾患が惹起されることなども明らかにした。これらの成績から、今後FGF23作用機構の詳細、あるいはFGF23産生調節機序を明らかにすることにより、FGF23を標的として新たな骨・ミネラル代謝異常症に対するアプローチが可能となるものと考えられる。1.カルシウム代(Ca)謝調節機構に関する検討血中Ca濃度は、副甲状腺ホルモン(parathyroid hormone : PTH)の作用により狭い範囲に厳密にコントロールされている。このPTH分泌調節に必須の分子が、副甲状腺Ca感知受容体(Ca-sensing receptor : CaSR)である。我々は、3代にわたり低Ca血症を呈する家系の検討により、CaSR遺伝子の活性型変異によりPTH分泌が抑制され、低Ca血症が惹起されることを明らかにした。2.リン代謝調節機構に関する検討腫瘍性くる病/骨軟化症(tumor-induced rickets/osteomalacia : TIO)およびX染色体優性低リン血症性くる病/骨軟化症(X-linked hypophosphatemic rickets/osteomalacia : XLH)は、いずれも腎近位尿細管リン再吸収障害による低リン血症を特徴とする疾患である。我々は、TIO惹起腫瘍に高発現する遺伝子の作用の検討により、低リン血症惹起作用を有する新たな液性因子としてfibroblast growthfactor(FGF)-23を同定した。またこのFGF-23測定系の開発により、TIO患者に加え、大部分のXLH患者でも血中FGF-23濃度が高値を示すことが明らかとなった。さらにFGF-23を高発現するトランスジェニックマウスの作製により、FGF-23が腎近位尿細管に存在するリン輸送体の発現を低下させることにより、低リン血症を惹起することが明らかとなった。これらの成績は、FGF-23が血中リン濃度調節に重要な役割を果たしていることを示している。繊維芽細胞増殖因子(fibroblast growth factor)23は、腫瘍性骨軟化症(tumor-induced osteomalacia : TIO)やX染色体優性低リン血症性くる病/骨軟化症など、複数の低リン血症性疾患の発症に関与することが明らかにされた液性因子である。実際FGF23は、腎尿細管でのリン再吸収を担う分子である2a型ナトリウム-リン共輸送体の発現を低下させリン再吸収を抑制することなどにより、低リン血症を惹起することが明らかにされている。TIOは、主として中胚葉系良性腫瘍に伴う腫瘍随伴症候群の一つである。本症惹起腫瘍はしばしば骨中に存在する小腫瘍であることから、その同定が困難な場合が少なくない。我々は、TIO惹起腫瘍近辺の静脈血中でFGF23濃度の上昇が認められることを明らかにし、血中FGF23濃度の測定がTIO惹起腫瘍の同定に有用である可能性を示した。一方FGF23の生理的意義については従来明らかではなく、FGF23ノックアウトマウスが作成された。

FGF23ノックアウトマウスは、リン再吸収亢進による高リン血症を示したことから、FGF23は生理的にもリン再吸収や血中リン濃度を調節する液性因子であることが明らかとなった。さらに高リン血症を特徴とする慢性腎不全でもFGF23濃度は高値を示し、FGF23は慢性腎不全に伴うリンや骨代謝異常症の発症にも関与する可能性が明らかとなった。繊維芽細胞増殖因子(fibroblast growth factor)23は、腫瘍性骨軟化症(tumor-induced osteomalacia : TIO)やX染色体優性低リン血症性くる病/骨軟化症など、複数の低リン血症性疾患の発症に関与することが明らかにされた液性因子である。実際FGF23は、腎尿細管でのリン再吸収を担う分子である2a型ナトリウム-リン共輸送体の発現を低下させリン再吸収を抑制することなどにより、低リン血症を惹起することが明らかにされている。一方FGF23ノックアウトマウスは高リン血症を示すことから、FGF23は生理的にもリン濃度調節に必須の因子である可能性があった。我々は、tumoral calcinosisと呼ばれる高リン血症を特徴とする疾患患者において、FGF23遺伝子変異を発見し、ヒトにおいてもFGF23作用がリン濃度調節に必要であることを明らかにした。一方血中には、低リン血症惹起作用を有する全長FGF23と、蛋白プロセッシングにより切断されたのちのFGF23フラグメントが存在する。このFGF23の測定は、TIOなどの疾患の診断や経過観察に有用でるが、FGF23の測定法には複数のものが存在する。そこで我々はこれら複数のFGF23測定法の臨床的有用性を検討し、活性を有する全長FGF23のみを測定する方法が、FGF23フラグメントを測り込む測定法より低リン血症性疾患の診断に有用であることを報告した。
無細胞系における収縮環の形成とその分子機構の解析

本研究の目的は、全真核細胞に共通してM期の全てをcdc2キセナーゼが統御していることに着目し、細胞質分裂における収縮環の形成機構をM期の進行との関連から解明することにある。本年度は、以下の成果を得た。1.Rho蛋白質:収縮環の形成にあたって、Rhoが分子スイッチとして機能していることが判明しつつある。そこで、細胞周期の進行に応じて、収縮環の形成されるM期の終期特異的にRhoの活性が変化するのかどうかを確かめることを試みた。このために、アフリカツメガエル卵抽出物由来の無細胞系で細胞周期を進行させることができる“cycling extracts"を活用した。大腸菌に産生させたGST-Rhoをcycling extractsに加え、RhoのGDP結合型とGTP結合型との間の転換をもたらす活性の変化を細胞周期の進行に応じて追跡したところ、M期に応じたRhoの活性化を検出することができた。現在、膜分画へ取り込まれるように修飾を受けることができるRhoをバキュロウイルスで産生して、Rhoの活性変化の検出を再確認中である。今後は、cdc2キナーゼからRhoに至る経路の解析に向かいたい。2.無細胞系における収縮環形成の試み:ヒトデ卵から単離した表層をカバーグラスに付着させ、これに上述のアフリカツメガエル卵cycling extractsおよび単離分裂装置を加えるこにより、M期終了時に収縮環様のアクチンフィラメント束を無細胞系で形成しうるかを、現在検討中である。
トランスポートソームにおけるイオンチャネル局在と関連分子間協関の可視化解析

細胞膜上でイオンチャネルは他分子と特定の分子複合体(トランスポートソーム)を形成して、初めて正常な生体内機能を果たしている場合の多いことが明らかになりつつある。本研究は、平滑筋、およびペースメーカー細胞としての間質系カハール細胞、非興奮性細胞としての軟骨細胞におけるCa^<2+>活性化K^+チャネル(BKチャネルなど)とその他の細胞膜上のイオンチャネルやトランスポーターやカベオリン、更には小胞体膜上のリアノジン受容体との分子間連関の可能性とトランスポートソームの実体を一分子可視化法により明らかにすることを、目的としている。蛍光タンパクでラベルされたこれら分子の遺伝子を上記細胞に導入・発現させ、全反射顕微鏡で可視化するとともに、その機能を電気生理学的に解析した。(1)リアノジン受容体とBKチャネルの機能連関を可視化するとともに、男性ホルモンによる発現調節機構を明らかにした(J Pharmacol Sci, 2009)。(2)軟骨細胞由来の培養細胞において、細胞内Ca2+濃度制御機構において、非選択的陽イオンチャネルとの機能連関により、BKチャネルなどのCa^<2+>活性化K^+チャネルが重要な役割を果たしていることを明らかにした(Am J Physiol, 2010)。またCl^-チャネルとの機能連関を明らかにした(J Pharmacol Sci, 2010)脳神経等の興奮性細胞では、強い刺激と興奮により細胞にCa^<2+>負荷が生じた場合、自己防衛的にスパイク発生頻度を減じてCa^<2+>過負荷による細胞障害を回避するシステムが幾種か存在する。特にCa^<2+>活性化K^+チャネルはその活性化により、過分極を介して電位依存性Ca^<2+>チャネル活性を低下させるため、多くの興奮性細胞において最も基本的な[Ca^<2+>]_i負帰還調節機構を担う重要な分子と認識されている。本研究はCa^<2+>活性化K^+チャネルの分子制御機構の解明を基盤とした創薬研究を目的としている。20年度は次の事柄を明らかにした。(1)本研究室で見出したBKチャネル開口薬が、ミトコンドリアに発現するBKチャネルの活性化を介して、心筋の虚血性障害を軽減することを明らかにした(Sakamoto et.al, JPS, 2008)。(2)男性ホルモンによるイオンチャネルの発現変化を検討した結果、生殖器平滑筋のBKチャネルやRyRの発現が男性ホルモンによって大きく影響されることを見出した(0kmo et.al, JPS, inpress)。扁桃体におけるBKチャネル発現に性差が関係していることも明らかにした(0kmo et.al, BBRC, 2009)。前立腺ガンの悪性度とK^+チャネル発現の相関をプロファイルした(Ohyaetal, JPS, 2009)。(3)免疫系細胞における電位依存性K^+チャネルの分子機能を明らかにし、このチャネルの活性制御が自己免疫疾患の治療に応用できる可能性を提示した(Matsushita et.al, BBRC, 2008 ; AJP, in press)。(4)形質変化する血管平滑筋のイオンチャネルや受容体は、動脈硬化発症時や糖尿病時、癌細胞の転移・増殖に関わる血管新生時を標的とした新規治療薬の開発につながる可能性を提起した(Tanakaetal, JPS, 2008a ; 2008b)。またCl^-チャネルとの機能連関を明らかにした(J Pharmacol Sci, 2010)
巨大地震被害想定のための断層シナリオ高度化に関する基礎研究

多くの地殻変動解析が行われているものの,地殻構造を半無限媒体や水平成層構造に近似するものが多い.一方で,三次元の有限要素法を用いた地殻変動解析が最近行われつつある.これは,地殻構造の不均質さや地表面・各層境の幾何形状が解析結果に強く影響を及ぼすためである.高詳細な地殻構造を用いれば,このような影響を考慮した,より現実的な地殻変動解析が可能と期待される.計算・観測された地殻変動データを組み合わせることで,地震メカニズムの理解がすすみ,地震災害軽減へつながると期待される.本研究課題では,高分解能地殻構造データ蓄積や計算機環境の進歩を踏まえて,高詳細な地殻構造を用いた地殻変動解析手法の開発を行った.巨大地震の被害想定を行う上で,「断層がどのように破壊するのか,また,破壊規模はどの程度になるのか(断層シナリオ)」の適切な想定は重要と考えられる.この想定の実現には,プレート間の固着域の状態を適切に推定する必要があり(固着域の分布により,どのように断層破壊が進展し,どの程度の規模の地震となるかが推定される),推定の確度向上を目指して多くの研究がなされてきた.観測された地殻変形データと地殻変形解析による逆解析を用いてプレート間の固着域の状態推定が現在でも行われているが,数値解析手法の限界により,簡素化されたモデルが用いられている.昨今の観測データの充実及び計算機能力の向上を踏まえると,プレート間の固着域の状態推定確度を改善できる可能性があることが準備研究により分かった.本研究では,プレート間の固着域の状態を適切に推定する手法の開発を目指している.本手法により断層シナリオの想定がより確度の高いものになれば,巨大地震の被害想定の高度化につながると期待される.本研究では,数値解析手法の限界を克服し,「超高分解能日本列島有限要素モデル構築手法」と「超高速地殻変形解析手法」を開発し,固着域の状態推定高度化のための手法を開発する.平成25年度では,「超高分解能日本列島有限要素モデル構築手法」に関して,準備研究により開発された背景格子に基づく有限要素モデル構築手法を拡張し,OpenMP型の並列化により大規模有限要素地殻モデルの生成を可能とした.また,「超高速地殻変形解析手法」に関してはOpenMP-MPIハイブリッドコードを開発し,高速化を達成した.巨大地震の被害想定を行う上で,「断層がどのように破壊するのか,また,破壊規模はどの程度になるのか(断層シナリオ)」の適切な想定は重要と考えられる.この想定の実現には,プレート間の固着状態を適切に推定する必要があり(固着域の分布により,どのように断層破壊が進展し,どの程度の規模の地震となるかが推定される),推定の精度向上を目指して多くの研究がなされてきた.観測された地殻変動データと地殻変動解析を組みあわせた逆解析を用いてプレート間の固着状態の推定が現在でも行われている.しかしながら,逆解析に用いる地殻変動解析において,半無限構造のような簡素化されたモデルが用いられている.昨今の観測データの充実及び計算機能力の向上を踏まえると,地殻変動解析手法を改良することでプレート間の固着状態の推定確度を改善できる可能性がある.本研究では,地殻変動解析手法の限界を克服し,「超高分解能日本列島モデル構築手法」と「超高速地殻変動解析手法」を開発し,固着域の状態推定高度化のための手法を開発する.今年度は,日本列島を含む広領域の地殻モデルを構築し,また,昨年度開発されたOpenMp/MPIベースの「超高分解能日本列島有限要素モデル構築手法」を拡張することにより,超大領域超高分解能日本列島有限要素モデルを構築した.また,昨年度開発したOpenMP/MPIハイブリッド並列有限要素法に基づく「超高速地殻変動解析手法」を拡張した解析手法により,構築した有限要素モデルによる試解析を行った.巨大地震の被害想定を行う上で,「断層がどのように破壊するのか,また,破壊規模はどの程度になるのか(断層シナリオ)」の適切な想定は重要と考えられる.この想定の実現には,プレート間の固着域の状態を適切に推定する必要があり(固着域の分布により,どのように断層破壊が進展し,どの程度の規模の地震となるかが推定される),推定の確度向上を目指して多くの研究がなされてきた.観測された地殻変形データと地殻変形解析による逆解析を用いてプレート間の固着域の状態推定が行われているが,数値解析手法の限界により簡素化されたモデルが用いられている.本研究では,昨今の観測データの充実及び計算機能力の向上を踏まえ,プレート間の固着域の状態推定確度の改善を目指し,「超高分解能日本列島有限要素モデル構築手法」と「超高速地殻変形解析手法」を開発し,固着域の状態推定高度化のための手法を開発する.本年度は,本課題において開発した有限要素モデル構築手法により構築した100億自由度規模の広域日本列島有限要素モデルを用いて超高速地殻変形解析手法によりその地殻変動(弾性・粘弾性挙動)を解析し,超高詳細モデルを用いた地殻変動解析自体の有効性とそのプレート間の固着域の状態推定における有効性を確認した.また,1億自由度程度の東北日本列島規模の超高詳細モデルを用いた有効性確認もあわせて行った.多くの地殻変動解析が行われているものの,地殻構造を半無限媒体や水平成層構造に近似するものが多い.

一方で,三次元の有限要素法を用いた地殻変動解析が最近行われつつある.これは,地殻構造の不均質さや地表面・各層境の幾何形状が解析結果に強く影響を及ぼすためである.高詳細な地殻構造を用いれば,このような影響を考慮した,より現実的な地殻変動解析が可能と期待される.計算・観測された地殻変動データを組み合わせることで,地震メカニズムの理解がすすみ,地震災害軽減へつながると期待される.本研究課題では,高分解能地殻構造データ蓄積や計算機環境の進歩を踏まえて,高詳細な地殻構造を用いた地殻変動解析手法の開発を行った.概ね予定通りにモデル構築手法・解析手法の開発はすすんでいる.一方で,検証で用いる日本列島を含む広領域の地殻データの整備に時間がかかったため,少し遅れ気味の部分はあるが,全体では概ね予定通りといえる.地震工学,計算科学,応用力学構築した「日本列島有限要素モデル」と開発した「超高速地殻変動解析手法」を組み合わせ,東北地方太平洋沖地震の地殻変動のシミュレーションを行い,本手法の有効性を確認する.概ね予定通りにOpenMP型の並列化により大規模有限要素地殻モデルの生成を可能とする手法及びOpenMP-MPIハイブリッドベースのコードの開発の目途がついた.「超高分解能日本列島有限要素モデル構築手法」と「超高速地殻変動解析手法」の開発の目途がつき,これらを用いた日本列島の地殻変動の試解析を行うには至ったが,これらのデータを処理する部分に関しては,27年度に行うこととした.「超高分解能日本列島有限要素モデル構築手法」により10億自由度を超える地殻モデルの構築を行い,「超高速地殻変形解析手法」により地殻変形解析を行う.観測された地殻変形解析データと,開発された超高分解能有限要素日本列島モデル及び超高速地殻変形解析により,東北地方太平洋沖地震の断層破壊過程の解析などを通して,断層シナリオの推定確度向上のための議論を行う.予定していた大容量データを処理可能な計算機を購入し,大規模地殻変動解析を行う.「超高分解能日本列島有限要素モデル構築手法」の開発自体は予定通り目途がついたが,モデルの構築は平成26年度に行うこととした.そのため,平成25年度に計上していた共有メモリ型大型計算機購入費用を繰り越した.予定していた共有メモリ型大型計算機相当の計算機を購入し,10億自由度程度の大規模地殻モデルの構築を行う.