hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヘパリンナノ粒子の多重標的機能を巧妙に利用した画期的関節リウマチ炎治療法の開発

本研究では,多彩な機能をもつヘパリンを材料としてナノドラッグキャリアとして創製し,関節炎リウマチに対する治療を試みた。ネイティブのヘパリンあるいは一部の糖を開裂させたヘパリンにスフィンゴシンを結合させたヘパリン誘導体を合成した。これは水中で粒子径120-200nm,ゼータ電位-50-60mVの自己組織化ナノ粒子を形成した。マウス腹腔マクロファージを用いたin vitro実験の結果,スフィンゴシン/ヘパリン誘導体はそれ自体でもリポポリサッカライド刺激による炎症性サイトカインの産生を有意に抑制することが明らかとなった。一方,poly I:poly C刺激によるTNF-αの産生に対しては効果を示さないことから,スフィンゴシン/ヘパリン誘導体はTLR4/NF-κB経路に対して選択的に作用するものと推察された。II型コラーゲン誘発関節炎モデルマウスを用いた治療実験においても,スフィンゴシン/ヘパリン誘導体,とりわけ一部の糖を開裂させたヘパリンの誘導体は顕著な抗炎症効果を示すことが明らかとなった。関節リウマチは,進行性の自己免疫疾患で、極度の痛みを伴う患者QOLの極めて悪い疾患である。本研究では、その原因である異常活性化したマクロファージをターゲットとする、ヘパリンを素材とした多機能型ドラッグデリバリーシステムを開発した。ヘパリンあるいは過ヨウ素酸酸化処理したヘパリンに対してスフィンゴシンを縮合し、自己組織化ヘパリンナノ粒子を合成した。LPSあるいはpolyI:polyCで刺激した初代培養マクロファージに対して,合成したヘパリンナノ粒子を作用させた結果,LPSで刺激した方でのみTNF-alphaの産生が有意に抑制された。また,Western blottingにより,LPS刺激によるNF-kappaBの活性化に対してヘパリンナノ粒子が抑制効果を示すことが明らかとなった。これらの結果より,ヘパリンナノ粒子はTLR-4受容体に作用することが示唆された。その効果は,特に過ヨウ素酸酸化処理したヘパリンナノ粒子において顕著であった。II型コラーゲン誘導関節炎モデルマウスを作成し,in vivoでの治療効果を評価した。炎症が進んだ30日後において,調製したヘパリンナノ粒子を膝関節腔内に注射し,足の発赤・浮腫の状態を観察したところ,未処理群に比べて有意に炎症が軽減されることが明らかとなった。また,IkappaB阻害剤TPCA-1をヘパリンナノ粒子に包含させたところ,やや効果が増強される傾向が認められた。一方,炎症部位におけるTNF-alphaの産生についても有意な抑制が観察され,ヘパリンナノ粒子は関節炎治療薬として有望であることが示された。本研究では、その原因である異常活性化したマクロファージをターゲットとする、ヘパリンを素材とした多機能型ドラッグデリバリーシステムの開発を目指している。具体的には、ナノ粒子化したヘパリンにより、活性化マクロファージに免疫抑制剤を送達しつつ、FGFなどヘパリン親和性の増殖因子を一緒に取り込ませて処分させるというアイデアの実証を行なっている。本年度は、ヘパリンあるいは過ヨウ素酸酸化で開環したヘパリンに対してスフィンゴシンを縮合し、自己組織化ヘパリンナノ粒子を創製した。ナノ粒子の粒子径は140-250nmであり、仕込んだスフィンゴシンのモル比に増加に伴って減少する傾向が認められた。ゼータ電位は約-50mVであり、強い負電荷を有していた。また、pyreneをプローブとした蛍光測定から、このヘパリンナノ粒子は疎水性コアを持つコアシェル型球形粒子構造をとることが確認できた。ヘパリンナノ粒子をセンサーチップ上に固定して、表面プラズモン共鳴法による分析を行なった結果、ヘパリンを化学修飾した後でもFGFとの結合力は保持されていることも確認できた。マウス腹腔より単離したマクロファージを用いて取り込み実験を行なったところ、蛍光顕微鏡下、蛍光標識したヘパリンナノ粒子の効率的な取り込みが観察された。当初、ヘパリンナノ粒子の創製にあたって、cysteamineをチオール化ヘパリンを利用する予定であったが、想定したようなナノ粒子を調製することができなかった。そこで、代わりにスフィンゴシンを結合することで、自己組織化能をもったナノ粒子を調製することができた。

また、増殖因子との結合性、活性化マクロファージによる取り込み特性についても、期待した通りの機能が保持されていることが確認されている。ヘパリンナノ粒子に免疫抑制剤特にNF-kappaBシグナルを抑制する薬剤を封入し、マクロファージ活性化に対する抑制効果を評価する。具体的には、薬剤封入ヘパリンナノ粒子を作用させた後、マクロファージから産生される炎症性のサイトカインIL-1、TNF-alphaなどをELISAにより評価する。また、コラーゲン誘発関節炎モデル動物を使って、in vivoにおける治療効果を評価する。後肢の膝関節に薬剤を投与後の後肢容積およびコラーゲン抗体価を測定する。H23年度に残額が生じた理由としては、以下の点が挙げられる。当初、平成24年3月に北海道で開催された日本薬学会での学会発表を目標に研究を進めていた。しかし、演題申込の段階で一部のデータで再確認が間に合わず、学会発表を見送った。次年度も研究費の多くは試薬の購入に費やされる。特に次年度はin vivoにおける実験の割合が増えるので、実験動物の購入費用が多くなる。また、H23年度に見送った成果発表も含め、学術調査も含め学会参加するので、旅費が必要となる。
溶液中でのイオンの回転運動の研究

溶液におけるエネルギ-や物質の輸送過程の研究は化学反応のダイナミクスの理解のために欠かすことができない。しかし並進運動の場合と違って、イオンの回転運動の研究はまだほとんど進められていなかった。本研究では、水中での対称こまイオン(硝酸イオン)の全対称伸縮振動の偏光ラマンスペクトルの非等方的成分の帯形解析とNMRのスピン-格子緩和時間の測定とから回転緩和の時間相関関数を決定し、希薄溶液におけるイオンの回転運動のメカニズムを検討した。時間相関関数の時間積分より得られる回転緩和時間の濃度依存性が、並進運動に対する「濃度の平方根則」とは異なり、「濃度の一乗則」で表せることを発見した。対イオンが一価のアルカリ金属イオンであるかぎり、軽水中でも重水中でもイオンの回転運動に関する「濃度の一乗則」は希薄領域から約1モル(体積モル濃度)までの広い濃度範囲で成り立つことが分かった。我々が昨年発表した流体力学的理論〔J.Chem.Phys.,90巻、392(1989)〕はこの濃度依存性を定性的には説明するが、定量的には不十分なものであることが判明した。さらに、溶液の粘度がイオンの回転を支配する主要な因子となってはいるが、イオンの回転の相関時間の変化は溶媒の粘度の変化ほどには大きくないことも明らかになった。これは、我々がイオンの水中での並進運動のメカニズムとして提唱して来た、水の構造を利用した「空孔くぐり抜け機構」の重要性を回転運動の点からも立証することに成功したことを意味する。我々は重水を使った溶媒同位体効果の研究からこの事実を明らかにしてきたが、さらにこの結論を強固にするためには温度効果についての研究が今後必要である。このイオンの回転に関する知見は、イオンのダイナミクスに対するこれまでの理解を大きく前進させるものである。
日本におけるワイルド劇の受容に関する比較文学・比較文化的研究

本研究では日本におけるオスカー・ワイルドの戯曲の受容について多角的視点から探究した。ワイルドは、欧米と同様に日本においても生前から今日に至るまで長らく受容されてきた。しかしながら、両者におけるワイルド受容の有り様は作品ジャンルによって極めて異なっている。本研究では、そのような異なる受容の特徴を精査することで、ワイルドによる原作のみならず日本の演劇界についても重要な特質を明らかにすることができた。本研究計画では、日本におけるオスカー・ワイルドの戯曲の受容について比較文学・比較文化的研究を行う。具体的には、比較的受容度が高い悲劇作品『サロメ』と受容度が低い喜劇作品『ウィンダミア卿夫人の扇』『つまらない女』『理想の夫』『真面目が肝心』が置かれてきた対照的な状況に着眼し、更に、必要に応じて戯曲のみならず関連作品の受容についても視野に入れて考察を進め、日本におけるワイルド劇の受容像の構築を試みる。また、受容研究と関連づけてワイルドの喜劇と悲劇の本質的な相違を追究することで、ワイルド劇の再評価を行う。年間を通して国内外のオスカー・ワイルドの研究動向を把握すべく関連資料の調査研究を進めると同時に、日本におけるワイルド受容史を俯瞰すべく関連資料の収集・分析を行った。その際、特に日本におけるワイルドの戯曲の受容について、比較的受容度が高い悲劇『サロメ』と受容度が低い全四編の喜劇作品とが置かれてきた対照的な状況に着眼し、比較文学・比較文化的研究を進めた。具体的には、まず、日本におけるワイルドの受容史における戯曲や関連作品の受容の特徴について検証した。そして、日本では『サロメ』や『ドリアン・グレイの肖像』のような悲劇的作品の受容度が高いのとは対照的に、英国で高い評価を得てきた喜劇作品の受容度が低い点に着眼し、ワイルドの喜劇作品と悲劇作品の特質及び受容に伴う状況の差異について検証した。その際、ワイルド喜劇において主要な役割を果たす機智の要素に着眼し、ワイルドの機智の至高の具現者であり、ダンディの価値観を共有する登場人物像の検証も交えて機智の特徴とその作中での役割とを分析した。更に、機智が言語圏及び文化圏を越境する際生じる問題点についても考察した。また、日本におけるワイルド劇の受容について考察を深めるためにも、他国での受容状況との比較検討が重要であると考え、特に英語圏であるアメリカやオーストラリアでの受容状況に着眼して比較考察を行った。その際、作中で異文化が如何に表象されているかという点をも考慮することで考察を深めた。以上のような研究を通して、ワイルド劇の特徴及びその受容状況の一端を明らかにした。年間を通してオスカー・ワイルドに関する国内外の最新の研究動向を把握すべく関連資料の調査研究を進めた。また、日本やオーストラリアにおけるワイルド受容の変容を辿るべく関連資料の収集・分析を行った。特に、日本におけるワイルドの受容については、現代におけるワイルドの戯曲及びその翻案の上演を含め、演劇作品に焦点を当てて研究を進めた。更に、受容について理解を深めるためにも原作の分析が不可能であることから、喜劇及び悲劇の作品研究も行った。ワイルドの受容は、日本でも明治期から現代に至るまでその人と作品について文学者から演劇人に至るまで多くの人物を通して多様な形で進んだ。戯曲についてだけでも、森鴎外(1862-1922)、谷崎潤一郎(1886-1965)、三島由紀夫(1925-1970)、島村抱月(1871-1918)、松井須磨子(1886-1919)等々受容に関わった人物は枚挙に遑がない。また、芸術座や宝塚歌劇団のような劇団が果たした役割も看過できない。例えば、ワイルドの喜劇第四作、The Importance of Being Earnestは、1960年にその翻案であるミュージカル作品、Ernest in Loveがオフ・ブロードウェイで初演されたが、更にこの翻案作品を原作とする『Ernest in Love(アーネスト・イン・ラブ)』が1995年に宝塚歌劇団によって上演されている。このように、ワイルドの受容の裾野は広く、今日でも尚活発に受容され続けている。2009年度は現代にまで視野を広げてワイルド劇の受容の一端を明らかにすると共に、新たな観点から戯曲の作品研究を進め、国内外でその成果を発表した。本年度は、日本におけるワイルド受容史を俯瞰するために、初期の受容に顕著な貢献をした島村抱月によるワイルド劇の受容を中心として調査研究を行った。また、日本と英語圏諸国におけるワイルドの受容状況についても比較研究を進めた。更に、原作の分析も進めるべく、戯曲を中心としたワイルドの作品研究も行った。それと同時に、年間を通して国内外のワイルド研究や演劇研究の動向を確認すべく関連資料の調査研究を行った。このように受容研究と作品研究を同時に進めることにより、日本の演劇界や文学界への考察を深めるのみならず、日本において受容が立ち遅れていたワイルドの喜劇作品の再評価も行うことができた。
K^+チャネル遺伝子の細胞特異的発現調節の分子機構

(1)CATアッセイを用いた系によりラットKv1.5遺伝子の転写開始点から上流約200bpに存在する(GT)_<19>(CA)_<15>(GA)_<16>の二塩基繰り返しを含む184bpの配列(以下、KRE)が、Kv1.5遺伝子転写活性に及ぼす効果を検討した。結果、KREの存在はKv1.5発現細胞(GH3細胞)ではKV1.5遺伝子の転写活性に影響を及ぼさないが、非発現細胞(Cos-7及びCHO細胞)においては完全に転写活性を抑制し、陰性調節配列として作用していた。(2)KREをチミジンキナーゼ(TK)遺伝子のプロモーターにサブクローンし、異種の遺伝子での転写活性に対する影響(1)と同様にCATアッセイで評価した。KREはKv1.5非発現細胞ではTKプロモーターによる転写活性も抑制し、サイレンサーとして作用していた。(3)KREあるいはKREを含むKv1.5遺伝子5'領域の2.6kbは、ゲル電気泳動上それぞれのフラグメントの倍数状に移動度の異なるラダーを示したことより、in vitroでmultimeric formationを形成しうると考えられた。(4)KREを^<32>Pにより標識したプローブを用いたゲルシフト法により、GH3細胞の核蛋白内にKREに特異的に結合し移動するバンドが検出された。Cos-7、CHO細胞においても移動度の異なるバンドは得られたが、競合阻害実験により、これらはKREに特異的な結合ではなかった。以上より、KREはKv1.5遺伝子の細胞特異的発現調節に重要であり、その作用機序にはDNA立体構造変化の関与と結合する特異的核蛋白の存在が示唆される。
海洋波の方向スペクトルの実用計測法開発

海洋波の方向スペクトルを高精度に計測する実用的システムは現存しない。その一因は実海面での高確度波高測定が容易でない事にある。そこで本研究では波高計測が容易である試験水槽内に人工方向スペクトル波を発生させ、それを計測することによって、方向スペクトルの実用計測法を開発することを目的とした。以下に本研究の成果を列記する。1.長水槽の短辺に新型式の多分割型プランジャ式電気制御造波装置を設置し、任意のパワスペクトルと方向分布関数を持つ希望する短波頂不規則波の発生に成功した。本造波システムは水槽両側壁の反射を積極的に利用した新造波原理に基くもので、水槽全面にわたり希望する方向スペクトル波を発生できる世界に前例のない装置である。2.この人工方向スペクトル波を、既製の容量型波高計を組合せた。各種配置の波高計群で測定し、最適波高計配置を検討し、標準配置として使用可能な不等辺菱形配置を得た。この5本の波高データーから方向スペクトルを解析するソフトウェアを開発し詳細な方向スペクトルを得た。3.この方向スペクトル計測方式に適合するレーザー式多点波高計を開発した。水中から垂直上方に発射される多数のレーザビームの水面位置を、一つのTVカメラで撮像し、精密な多点の波高情報を得るもので、前例のない方式である。画像読取装置も新しく開発され、パソコンを用いた小型解析図化システムの解析演算ソフトも開発し、ほぼ実時間で方向スペクトルの各種の図表が得られる。以上のように、本研究の成果としてレーザー式波高計群を用いた小型高精度の新しい実用計測システムを一部ハードウェアの開発を含めて完成することができた。実海面用レーザー波高計群の試作は困難ではないので、本システムの実海域用への展開が望まれる。海洋波は一般に短波頂不規則水波であり、また確率過程でもあるので、波周波数と波方向角の関数として表される方向性波スペクトルを持つと言われている。一方、方向性波スペクトルの計測法に関して種々の提案がなされているが、実行が困難であったり、得られたデーターの解析処理が著しく複雑であったりして、日常的に使用できる実用的計測解析システムは開発されていない。本研究では、試験水槽内に種々の特性を与えた人工不規則短波頂水波を発生し、その波を計測する事によって、方向スペクトルの各種の測定法を比較検討し、実用的な多点波高測定法の開発およびそれから方向スペクトルを求める実用的な解析システムの開発を目的としている。今年度研究の主目的は任意の方向性スペクトルを有する短波頂不規則深水波を、長水槽内に発生可能な新型式の多分割造装置の設計製作にあった。新造した16のユニット造波機は、新型式のプランジャ型のものであり、使用した小型高精度ACサーボモーターの出力に比し高い波高が精度よく得られる。各ユニットは電気制御部を持ち、別々のアナログ造波信号が与えられ希望する短波頂不規則水波を発生させる。これらのアナログ造波信号は1台の多チャンネルDAコンバーターつきデーター処理用コンピューターから送られる。本装置の各所に新しい考案が入れられているが総合的に満足すべき装置が完成し所期の運転性能を持つことが確認された。一方、方向性波スペクトルを測定するためには水面上の多点で波高を計測しなければならない。実海面で容易に使用できる型式の多点波高計の開発も本研究の主テーマの一つである。この目的のためにビデオ式多点波高計が開発された。

ビデオ画面として水面を記録し、その画面上の多点の波高時系列を同時に読み多チャンネルの時系列としてディジタルコンピューターに記録される装置であるが、本装置も試用の結果、ほぼ所期の性能を持つ事が認められた。昭和61、62年度研究では、主として既製の要素計測機器の組合せにより、方向スペクトルの実用計測法のソフトウエアに関する開発が終了し、最適な波高計群の配置が求められ、この解析演算ソフトウエアが開発され極めて良好な成果を得た。そこで63年度研究では、この新計測システムに適合した新式実用計測機器を開発すると共に、計測現場で解析を行うため計算機をパソコンとし、それに適合するように解析ソフトウエアの開発を行なった。本年度研究の成果を以下に列記する。1.小型レーザー式波高計群を試作し、実用計測器として完成した。本器は水中から垂直上方へ発射される5本のレーザービームを、斜め上からビデオカメラで撮像し、その画像を画像処理し、5ケの波高情報を同時に読み取り、コンピュータで演算し、5ケ所の波高値に換算し、方向スペクトル計測データとしてディスク上へディジタル量で記録する方式になっている。本器は波高計群配置を従来方式より小型にでき、また非接触測定であるので波面を乱さない。応答速度が大である。波高検出点数の増設が容易など従来方式に比し多大な長所を有する。2.レーザー波高計群による測定データを受けて、測定現場で方向スペクトルを解析し、図化し、そのハードコピーを現場で得られる解析図化システムをその専用ソフトも含めて開発した。本システムにより、ほぼリアルタイムで現場で方向スペクトル詳細な特性をわかり易い図表の形式で得られるようになった。3.以上の結果、水槽実験において方向スペクトル計測結果を現場で得る事ができる高性能かつ実用的な新計測システムが完成した。本システムは若干の追加開発で、実海面計測も可能になりうる将来性を備えている。
人工知能技術のための離散凸最適化

たくさんの候補の中から最もよいものを見つける数理的手法のことを「最適化」とよぶ.本研究は最適化,特に離散的な最適化の理論研究とその人工知能技術への応用研究をテーマとしている.人間関係やインターネット道路網など,世の中の様々なデータはネットワークの形で扱うことができる.ネットワークのような離散的なデータに関する最適化は様々な分野において現れ,理論・応用の両面において基本的な研究対象である.本研究では,ネットワーク最適化やその一般化に対応する離散凸最適化(劣モジュラ最適化)を中心的に取り扱っている.連続的な変数を扱う連続最適化においては凸関数の最小化は扱いやすく,効率的に最適解が計算可能である.本研究ではネットワークのような離散構造を扱う離散最適化(または組合せ最適化),特に離散世界における凸最適化といえる劣モジュラ関数に関する最適化やその周辺手法に基づいたネットワーク最適化など手法を中心に研究に取り組んでいる.最適化理論研究に加えて,機械学習などの人工知能技術への離散凸最適化の応用研究を中心的なテーマとする.平成30年度に本研究において主に取り扱ったのは,平成29年度に引き続き劣モジュラ関数の一般化に対応する概念である,劣加法的関数である.我々は劣加法的関数の最適化の理論的解析と,その人工知能関連分野への応用研究に取り組んだ.劣加法的関数に関する最適化問題は多くの応用可能性を持ち,人工知能分野のマルチロボットルーティング問題等はとして帰着することができる.本研究では劣加法的関数について,その劣モジュラ関数への近さを考慮した劣化法的最適化アルゴリズムの解析や,提案手法の計算機実験などに取り組んだ.本研究の中心となるのは離散凸性の概念である.実数値をとる連続変数を扱う連続最適化では,関数の凸性は最小化問題の扱いやすさを意味する.整数格子点のような離散領域上の凸性と対応する概念として劣モジュラ関数がある.機械学習を中心とする人工知能分野において劣モジュラ最適化の重要性・有用性は広く認識されつつある.平成30年度,本研究において中心的に取り組んだテーマは平成29年度に引き続き,劣モジュラ関数の一般化に対応する,劣加法的関数に関する最適化の理論的解析とその人工知能関連分野への応用である.この劣加法的最適化問題の応用として,人工知能分野のマルチロボットルーティング問題等を含むクラスの最適化の研究に取り組んだ.劣加法的関数の最適化は離散最適化理論においてこれまであまり扱われてこなかった問題であり,理論的側面のみならず人工知能分野などを中心とした応用面も含めて今後の広がりを期待できる研究対象である.劣加法的関数の最適化の理論的な扱いやすさ(扱いにくさ)の解析や,劣加法的関数の負荷分散問題に対するアルゴリズムの提案などの成果をまとめ,国際会議へ論文を投稿しているが,思うように論文が採択されない状況である.劣モジュラ関数を一般化した劣加法的関数に対する研究の発展として,劣加法的最適化のさらなる応用研究の展開が重要な課題である.離散凸最適化理論を用いた解析において,デマンドバス最適化問題などのより実際的なルーティング問題な非常に意義深い方向性である.そして,劣加法的最適化の理論的な難しさの解明も取り組むべき課題である.また離散凸性やネットワーク最適化の人工知能分野への応用として,クラスタリングなどのデータ分類手法やネットワークデータ解析のアルゴリズム設計への取り組みも重要な課題である.双劣モジュラ関数の理論のような,これまで応用が十分にされてこなかった理論の人工知能分野への応用の可能性についても引き続き検討する.たくさんの候補の中から最もよいものを見つけることを「最適化」とよぶ.本研究は最適化,特に離散的な最適化の理論研究とその人工知能技術への応用研究をテーマとする.人間関係やインターネット道路網など,世の中の様々なデータはネットワークの形で扱うことができる.ネットワークのような離散的なデータに関する最適化は様々な分野において現れ,理論・応用の両面において基本的な研究対象である.本研究では,ネットワーク最適化やその一般化に対応する離散凸最適化(劣モジュラ最適化)を中心的に取り扱っている.連続的な変数を扱う連続最適化においては凸関数の最小化は扱いやすく,効率的に最適解が計算可能である.本研究ではネットワークのような離散構造を扱う離散最適化(または組合せ最適化),特に離散世界における凸最適化といえる劣モジュラ関数に関する最適化やその周辺手法に基づいたネットワーク最適化など手法を中心に研究に取り組んでいる.最適化理論研究に加えて,機械学習などの人工知能技術への離散凸最適化の応用研究を中心的なテーマとする.平成29年度,本研究において主に取り扱ったのは,劣モジュラ関数の一般化に対応する概念である,劣加法的関数である.我々は劣加法的関数の最適化の理論的解析と,その人工知能関連分野への応用研究に取り組んだ.人工知能分野のマルチロボットルーティング問題等は劣加法的関数に関する最適化問題として帰着することができる.本研究では劣加法的関数の最適化問題の難しさの解析や,劣加法的関数の負荷分散問題に対するアルゴリズムの提案,および提案手法の計算機実験などに取り組んだ.本研究の核となるのは離散凸性の概念である.実数値をとる連続変数を扱う連続最適化では,関数の凸性は最小化問題の扱いやすさを意味する.整数格子点のような離散領域上の凸性と対応する概念として劣モジュラ関数がある.

機械学習分野における劣モジュラ最適化とその重要性・有用性は広く認識されつつある.平成29年度,本研究において中心的に取り組んだテーマは,劣モジュラ関数の一般化に対応する,劣加法的関数に関する最適化の理論的解析とその人工知能関連分野への応用である.この劣加法的関数に関する最適化問題は応用として,人工知能分野のマルチロボットルーティング問題等を含む重要なクラスの問題である.劣加法的関数の最適化は離散最適化理論においてこれまであまり扱われてこなかった問題であり,理論的側面のみならず人工知能分野などを中心とした応用面も含めて今後の広がりを期待できる研究対象といえる.劣加法的関数の最適化の理論的な扱いやすさ(扱いにくさ)の解析や,劣加法的関数の負荷分散問題に対するアルゴリズムの提案などの成果をまとめた.また,さらなる問題の難しさの解析やアルゴリズムの最適値の下界評価などを含めて国際会議へ論文を投稿中である.たくさんの候補の中から最もよいものを見つける数理的手法のことを「最適化」とよぶ.本研究は最適化,特に離散的な最適化の理論研究とその人工知能技術への応用研究をテーマとしている.人間関係やインターネット道路網など,世の中の様々なデータはネットワークの形で扱うことができる.ネットワークのような離散的なデータに関する最適化は様々な分野において現れ,理論・応用の両面において基本的な研究対象である.本研究では,ネットワーク最適化やその一般化に対応する離散凸最適化(劣モジュラ最適化)を中心的に取り扱っている.連続的な変数を扱う連続最適化においては凸関数の最小化は扱いやすく,効率的に最適解が計算可能である.本研究ではネットワークのような離散構造を扱う離散最適化(または組合せ最適化),特に離散世界における凸最適化といえる劣モジュラ関数に関する最適化やその周辺手法に基づいたネットワーク最適化など手法を中心に研究に取り組んでいる.最適化理論研究に加えて,機械学習などの人工知能技術への離散凸最適化の応用研究を中心的なテーマとする.平成30年度に本研究において主に取り扱ったのは,平成29年度に引き続き劣モジュラ関数の一般化に対応する概念である,劣加法的関数である.我々は劣加法的関数の最適化の理論的解析と,その人工知能関連分野への応用研究に取り組んだ.劣加法的関数に関する最適化問題は多くの応用可能性を持ち,人工知能分野のマルチロボットルーティング問題等はとして帰着することができる.本研究では劣加法的関数について,その劣モジュラ関数への近さを考慮した劣化法的最適化アルゴリズムの解析や,提案手法の計算機実験などに取り組んだ.本研究の中心となるのは離散凸性の概念である.実数値をとる連続変数を扱う連続最適化では,関数の凸性は最小化問題の扱いやすさを意味する.整数格子点のような離散領域上の凸性と対応する概念として劣モジュラ関数がある.機械学習を中心とする人工知能分野において劣モジュラ最適化の重要性・有用性は広く認識されつつある.平成30年度,本研究において中心的に取り組んだテーマは平成29年度に引き続き,劣モジュラ関数の一般化に対応する,劣加法的関数に関する最適化の理論的解析とその人工知能関連分野への応用である.この劣加法的最適化問題の応用として,人工知能分野のマルチロボットルーティング問題等を含むクラスの最適化の研究に取り組んだ.
都市ゴミ焼却炉灰中の有害重金属を無害化・再資源化するための基礎研究

【研究の目的】都市ゴミを焼却した後に残った灰を埋め立て処理する際に障害となっている重金属酸化物を、廃棄が困難である塩化ビニル(PVC)中の塩素を利用して除去することが可能であるかどうかを検討する。この方法が可能であれば生成した金属塩化物を還元することによって高純度金属を得ることができるようになり、さらには使用済み塩化ビニルを有効利用できることになる。【研究の方法】焼却炉灰中の重金属酸化物としてCdO,Cr_2O_3,Cu_2O,PbO,ZnOに着目した。実炉からの試料は成分のばらつきが大きく定量的議論に不向きなので、試薬から溶融合成した人工灰を試料とした。(1)まずはじめ、これら重金属酸化物の試薬単味と試薬のPVCを600800°Cの窒素気流中で反応させ、その反応速度と除去量を調べた。(2)次に試薬のAl_2O_3-CaO-SiO_2から溶媒を合成し、これに溶質として前記重金属酸化物を単味で添加した試料をPVCと反応させた。(3)さらに前記溶媒に前記5種類の重金属酸化物を同時に溶質として添加した試料とPVCを反応させた。【得られた知見】以下の知見を得た。1)上記(1)(2)(3)のいずれの場合でもCr_2O_3以外の重金属酸化物はPVCと反応した。すなわち、都市ゴミ焼却炉灰中に含まれるCr_2O_3以外の重金属酸化物はPVCと反応することが明らかとなった。2)塩化反応の反応速度は見かけの1次反応としで整理できる。3)塩化反応の速度定数はPbOとZnOのそれはほぼ等しく、CdOとCu_2Oのそれよりも大きい値をとった。CdOとCu_2Oの反応速度定数はほぼ等しい値である。この反応速度定数の大きさの順番は試薬単味の場合でも溶媒中に存在した場合でも同様である。4)反応速度定数はアレニウスの関係として整理できた。都市ゴミ焼却炉残灰中の有害重金属酸化物、CdO,Cu_2O,Cr_2O_3,PbO,ZnOを塩化ビニルと共に加熱処理し、発生した金属塩化物を回収して還元し、高純度金属として再利用できるかどうかを確認することを目的とする研究である。試料は地方公共団体の焼却炉から提供を受けた。まずこの実炉からの試料に存在する有害金属の濃度を分析して求めた。この結果同一焼却炉であるにも拘らず、試料採取の位置によりその存在量に変動のあることを明らかにした。これでは塩化反応の際の試料の初期濃度を一定とすることができないので、重金属酸化物は試薬単味を用いることとした。塩化反応実験では、まず反応装置の形状を決めた。アルミナ製ボートに酸化物試料と塩化ビニルの混合を入れ、これを横型の反応管に装着する方法を採用した。試薬重金属酸化物を試薬塩化ビニル(CH_2CHCl)と混合し、窒素気流中で加熱した。その結果、重金属酸化物の全量を塩化するのに必要な塩化ビニルのモル数を使用するだけでも、700°Cにて60minの加熱により初期存在量の約半分を除去できることが分った。またこの塩化ビニル量を必要量の8倍使用しても、塩化量に大きな変化が生じないことを明らかにした。

塩化ビニル使用量の効果が現れないのは、塩化ビニルが加熱初期の段階で未反応で気化してしまうためであることが分った。都市ゴミ焼却炉残灰中の有害重金属酸化物、CdO,Cu_2O,Cr_2O_3,PbO,ZnOを塩化ビニルと共に加熱処理し、発生した金属塩化物を回収して還元し、高純度金属として再利用できるかどうかを確認することを目的とする研究である。前年度に試薬重金属酸化物と試薬塩化ビニル(CH_2CHCl)は反応することを明らかにした。しかし、酸化物量に対し相当多量の塩化ビニルを作用させても重金属を100%近くまで除去することはできなかった。これは塩化ビニルが加熱初期の段階で未反応のまま気化してしまうためであった。本年度は塩化ビニルの除去率を向上させる事を目的とした。このため塩化ビニルを小分けにして装置内に投入するという方法を試みた。酸化物はこれまでと同様に単味で使用した。その結果除去率を向上させる事ができた。すなわち装置内に投入する酸化物をすべて塩化させるのに必要な塩化ビニル量を1当量とした時、酸化物と1当量の塩化ビニルを同時に投入後、10分毎に塩化ビニルのみを1当量づつさらに追加投入すると除去反応が進行した。10分毎に6回の追加投入を行った時、酸化物の除去率はPbは100%、Znは90%、Cuは95%、Cdは85%、Crは70%という結果を得た。加熱温度は600,700,800°Cを試みたが温度が高いほど除去率は高く、アレニウスタイプの反応を仮定して除去率を温度の関数として記述できた。今後、除去率100%に至っていない酸化物を100%にするための方法の検討と、CaO-SiO_2-Al_2O_3に目的酸化物を混入し、濃度の薄い場合の除去濃度の限界値を検討しこれが規制値をクリアしているかどうかを検討する。さらに、複数種類の酸化物の共存状態での除去反応を調べる。都市ゴミ焼却炉残灰中の有害重金属酸化物、CdO, Cu_2O, Cr_2O_3, PbO, ZnOを塩化ビニルと共に加熱処理し、発生した金属塩化物を回収して還元し、高純度金属として再利用できるかどうかを確認することを目的とする研究である。前年度までの研究で、(1)重金属酸化物の試薬と試薬塩化ビニル(CH_2CHCl)と反応させCr_2O_3以外の酸化物は反応して形外に除去できる、(2)酸化物量に対し相当多量の塩化ビニル、を作用させても重金属を100%近くまで除去することはできないが、塩化ビニルを小分けにして装置内に投入すると除去率は向上する、ことを明らかにした。本年度は模擬焼却残炉灰を作成し塩化ビニルと反応させた。模擬焼却炉残灰は実炉灰の分析値を参考に、まず26%CaO-54%SiO_2-20%Al_2O_3の組成を有するマスター酸化物を作成しこれに重金属酸化物1種類を所定量添加して作成した。すなわち5種類の模擬焼却炉残灰を作成した。この模擬焼却炉残灰と試薬塩化ビニルを700°C,800°C,900°Cにて反応させたところ、Cr_2O_3を含有する模擬焼却炉残灰以外は重金属を除去できることが分かった。しかしその反応は10分で止り、その除去率はどの重金属においても約30%であった。反応率をさらに向上させる工夫が必要であることが明かとなった。現在残されている問題点は、(1)現在の方法ではCr_2O_3を含有する模擬焼却炉残灰からCrを除去できないこと、(2)Cr_2O_3以外の酸化物を含有する模擬焼却炉残灰から重金属を除去することはできるが最大除去率がまだ低いこと、である。今後この2点を模擬焼却炉残灰を用いながら解決し、解決の目途がついたどころで5種類の重金属酸化物すべてを含有する模擬焼却炉残灰を用いて実炉焼却炉残灰への適用方法を明らかにすることを予定している。
動作の滑らかさの評価と人間形マニピュレータの開発研究

(1)人間の腕を6自由度でモデル化し、各関節角変化量の重み付き二乗和を評価量として人間に類似した動作のシミュレーションを行った。又動作の円滑化の手法として低域通過フィルタをとりあげ、この変換に、波形の打ち切り、時間・空間伸縮の操作を施して、具体的に人間形腕モデルの各関節入力変位の円滑化に適用し、動作の運動学的な意味を明らかにした。(2)機構の出力節に作用する複数の力モータの合成および途中節に発生する局所伝達系数の取扱いを検討し、多自由度ロボットアームを含む途中節に発生する局所伝達係数の取扱いを検討し、多自由ロボットアームを含む一般の複ループ機構にも適用可能な伝達係数を定義、誘導した。(3)手が対象物を静的に把持しながら位置・姿勢を変える静的繰り動作及び途中に動的把持を含む動的繰り動作について、指の本数と実現可動作の関係を明らかにすると共に、動作実現の為の協調制御のアルゴリズムを示し、各指2自由度の2本指平面ハンドルを試作して実験検討を行った。(4)人間の歩行における最適化の意味を力学的な立場から解明するために、下肢7リンクモデルを用い、関節出力動力及び身体の力学的エネルギー変動から求めた力学的消費エネルギー、筋肉の特性に関するFennの効果を伸展性収縮に拡張して求めた生体力学的消費エネルギー及び酸素消費から求めた生理学的エネルギーを歩行速度及び歩行率をパラメータにとって比較し、各々の特質を明らかにした。(5)人体の表面節電位は筋の活動状態を知る有力な信号であるが条件による変化が大きく、動作確認に用いることは困難とされてきた。そこで脚大腿部の筋電位を周波数解析してオクターブ分析したのち、ファジィ理論を適用して波形の大きさと形状の適合度を求め、屈曲・伸展の動作及び負荷の違いの認識を行った。(1)人間の肩を五つの回転対偶で置き換えた6自由度の腕モデルを提案し,各関節角変化量の重み付き二乗和を評価量としてそれを最小にするような動作シミュレ-ションを行ったところ,人間に類似した動作を実現できることが分かった.(2)力学的状態変数の円滑化の手法として低域通過フィルタをとりあげ,速応性と振動特性の最適化をはかったところ,この円滑化変換は,ガウス関数によるたたみ込み積分になり,同時にパタ-ン認識におけるぼけ変換に一致することが分かった.(3)この円滑化変換に,さらに波形の打ち切り,時間伸縮,原点シフト,および空間伸縮の操作を施すための手法を示し、具体的に人間形腕モデルの角関節入力変位の円滑化に適用することにより,運動学的に明確な意味を持つ滑らかな動作を実現することができた.(4)個々の関節の一次元位置決め動作について,角変位を正弦曲線および4次曲線で与えた場合とファジィ制御した場合の滑らかさを加速度により数値比較したところ,ファジィ制御では,前件部と後件部の設定の仕方によって滑らかさは大きく変わるが,動作開始・始了時よりも途中の定速部への移行時に加速度が大きくなる傾向のあることが分かった.(5)1ル-プ空間機構について,負荷のかけ方,出力節両端に生じる二つの伝達係数の処理方法および出力節に作用する力モ-タの等価変換に検討を加え,又,複ル-プ機構については,一つの出力節に作用する複数の力モ-タの統合方法および途中節に発生する局所伝達係数の扱いに関して新たな提案を行い,多自曲度ロボットア-ムを含む一般の複ル-プ機構にも適用可能な伝達係数を定義,導出した.

(1)手が対象物を静的及び動的に把持するためのハンド機構の自由度,接触点数等の数の条件を導出してのち,静的把持を保ちながら手の中で対象物の位置・姿勢を変える静的繰り動作及び途中に動的把持を含む動物繰り動作について,指の本数と実現可能動作の関係を明らかにすると共に,動作実現の為の協調制御のアルゴリズムを示した.実際に各指2自由度の2本指平面バンドを試作し,直進及び回転の静的並びに動的繰りの実験を行い,アルゴリズムの妥当性を確認した.(2)人間の歩行における最適化の意味を力学的な立場から解明するために,下肢7リンクモデルを用い,関節出力動力及び身体の力学的エネルギー変動によって力学的に消費エネルギーを求め,歩行速度及び歩行率をパラメータとして,酸素消費から求めた生理学的エネルギーと比較した.その結果,生理学的消費エネルギーと力学的消費エネルギーは低・中速歩行ではほぼ一致するのが高速になると前者が大きくなること,又歩行のパターンには個人差があるものの,消費エネルギーは自然歩行の歩幅のときに最も小さくなることが明らかになった.(3)歩行中の筋において消費されるエネルギーを的確に把握するために,従来から知られている短縮性及び静止性収縮におけるFennの効果に検討を加え,EMGポテンシャルの実験により,伸展性収縮の適用拡大をはかった.このような筋肉の特性を考慮して生体力学的に求めた歩行時の消費エネルギーは,(2)の力学的消費エネルギーに比べて,酸素消費による生理学的エネルギーに近く,生体の特徴を反映していることが分った.(4)人体の表面筋電位は筋の活動状態を知る有力な信号であるが条件による変化が大きく,動作認識に用いることは困難とされてきた.そこで脚大腿部の筋電位を周波数解析してオクターブ分析したのち,ファジィ理論を適用して波形の大きさと形状の適合度を求め,屈曲・伸展の動作及び負荷の違いの認識を行った.
DT中性子照射による増殖材中に生成したトリチウムの回収に関する研究

ブランケットによる燃料トリチウム自己供給技術の確立は核融合炉達成の必須条件であり、技術開発には生成から回収までのトリチウム循環に関する特性の解明が必要である。本研究ではDT中性子源による核融合炉ブランケット増殖材照射実験を実施し、増殖材から回収されたトリチウム量を測定することで、増殖材料からのトリチウム回収性能を明らかにし、核融合炉トリチウム増殖回収技術に必要な工学データの取得と設計課題の解決について貢献することを目的としている。原子力機構FNSでのDT中性子照射によるトリチウム回収実験の測定システムを用いて回収性能の試験を実施した。実験の具体的な手法は、固体増殖ブランケットの最有力中性子増倍材であるベリリウム体系(直径63cm、厚さ45cm)のほぼ中心にステンレス角柱で囲まれたヒーター付のアッセンプリ中にペブル状の増殖材(Li2TiO3)を挿入し、DT中性子源にて照射しながらトリチウム回収量を評価するものである。さらに照射時オンライン回収実験の準備を開始し、リボルバー式のバプラー切換装置を導入し、スイープガスの水分計測定、コールドトラップや酸化銅ベットの調整を行うことで、水形(HTO)ならびにカス形(HTやT2)成分分離で時間分解が可能な回収トリチウム測定システムを構築した。平成23年度は、震災により、原子力機構核融合中性子源(FNS)による照射ができなかったため、次年度の平成24年度に上記のトリチウム回収実験を改めて実施した。増殖材温度300°Cと600°CのHTOとHTの分離回収測定から、トリチウム生成量の95%以上を回収できることが解った。また温度によるHTO回収量とHT回収量の違いがあることが明らかとなった。さらに時間分解測定の結果からガス系の回収は照射開始から遅れて回収されることがわかり、生成から回収までの時間が数時間必要であることが明らかとなった。本研究ではDT中性子源による核融合炉ブランケット増殖材照射実験を実施し、増殖材から回収されたトリチウム量を測定することで、増殖材料からのトリチウム回収性能を明らかにし、国際熱核融合実験炉ITERのテストブランケットモジュールのトリチウム回収システムの技術開発をはじめとする、核融合炉トリチウム増殖回収技術に必要な工学データの取得と設計課題の解決について貢献することを目的とした。固体増殖ブランケットの最有力中性子増倍材であるベリリウム体系(直径63cm、厚さ45cm)のほぼ中心にステンレス角柱で囲まれたヒーター付のアッセンブリ中にペブル状の増殖材(Li2TiO3)を挿入し、室温のままDT中性子源で照射後の生成トリチウム量と回収トリチウム量の放射能測定結果から800°Cまでの昇温加熱による生成トリチウム量を全回収することが可能であることを実証し、H22年度の達成目標である照射後回収法によるトリチウム回収率のデータ取得を達成した。併せて、H23年度の目標である照射時オンライン回収実験の準備を開始し、DT中性子照射による測定を一部実施しした。リボルバー式のバブラー切換装置を導入し、スイープガスの水分計測定、コールドトラップや酸化銅ベットの調整を行うことで、水形(HTO)ならびにカス形(HTやT_2)成分分離で時間分解が可能な回収トリチウム測定システムを構築した。
口腔扁平上皮癌細胞におけるインテグリンを介するサイクリンD1の調節機構

1.培養環境下での口腔扁平上皮癌(OSCC)細胞のサイクリンD1蛋白発現の変化OSCC細胞株MOK101、MOK201、SCC9、SCC25のいずれにもサイクリンD1遺伝子の増幅は認めなかったが、monolayer cultureでのサイクリンD1蛋白発現をWestern blot法で検討したところ、SCC9が最も高く、次いでMOK101、MOK201が同程度で、SCC25は最も低かった。さらにSCC9で、monolayer cultureでconfluent、semiconfluentの状態、浮遊培養(multicellular aggregates, MCA)の3条件でサイクリンD1蛋白発現を検討したところ、明らかな差異は認めなかった。次にI型コラーゲン、フィブロネクチン、ラミニン5などの細胞外マトリックス(ECM)上でSCC9を培養すると、SCC9の増殖スピードはECMをコートしていない培養皿に比べて亢進したが、サイクリンD1発現量には明らかな差は捉えることはできなかった。2.サイクリンD1発現とGSK-3β、Akt、Erk発現の関連上記のOSCC細胞株におけるサイクリンD1発現と活性型GSK-3β発現の関連をみたところ、両者は逆相関していた。このことからOSCC細胞においては細胞内のサイクリンD1蛋白の分解が活性化GSK-3βにより行われることがわかった。次にmonolayer cultureとMCAでサイクリンD1、GSK-3β、Akt、Erkの発現と局在を免疫蛍光染色で調べたところ、いずれの蛋白も細胞質にびまん性に分布し、明らかな差異は認めがたかった。しかしGSK-3βはMCAの細胞質辺縁に軽度の偏在する傾向を示し、細胞間接着分子であるβカテニンとの関連を反映しているものと考えられた。OSCC細胞でがGSK-3βがサイクリンD1発現を調節していることが明らかになったが、GSK-3βの調節機構ならびにその調節にインテグリンシグナルが関わっているかについては明らかにできなかった。1.口腔扁平上皮癌(OSCC)細胞におけるサイクリンD1遺伝子増幅の検討当科で保有しているOSCC細胞株(MOK101、MOK201、SCC9、MOK25)のサイクリンD1遺伝子増幅の有無をdifferential PCR法により検索したところ、いずれの細胞にも増幅を認めなかった。2.サイクリンD1蛋白の発現の検討次にWestern blot法によりサイクリンD1蛋白の発現を調べたところ、SCC9>MOK101=MOK201>SCC25の順に発現が強かった。SCC9の発現はサイクリンD1遺伝子増幅を有する食道扁平上皮癌細胞株KYSE790と同等であった。さらにSCC9について、単層培養(confluent、semi-confluent)または浮遊培養下にサイクリンD1発現量を調べたが、培養方法による変化は認めなかった。3.サイクリンD1発現とリン酸化GSK-3β発現の関連MOK101、MOK201、SCC9、SCC25においてセリン残基がリン酸化している活性化GSK-3βの発現を検索したところ、SCC25は4細胞株のうち最も発現が高く、SCC9は最も低かった。すなわちサイクリンD1と活性化GSK-3βの発現は逆相関しており、われわれが以前にヒトOSCC組織で示した所見と一致した。この所見は、OSCC細胞においてサイクリンD1発現がGSK-3βにより調節されている可能性を示唆しているものと考えられる。1.培養環境下での口腔扁平上皮癌(OSCC)細胞におけるサイクリンD1蛋白発現の変化

当科で保有しているOSCC細胞株(MOK101、MOK201、SCC9、SCC25)はいずれにもサイクリンD1遺伝子増幅を認めなかったが、単層培養下でのサイクリンD1蛋白の発現量はSCC9>MOK101=MOK201>SCC25の順に強かった。またSCC9のサイクリンD1発現には単層培養(confluent、semiconfluent)や浮遊培養などの培養環境による変化は認めなかった。次に、1型コラーゲン、フィブロネクチン、ラミニン5上でSCC9を培養した。これらの細胞外マトリックス(ECM)上でSCC9の増殖は、ECMをコートしていない培養皿に比べて有意に亢進し、同時にサイクリンD1発現量が軽度に増強した。さらにECM間でのサイクリンD1 mRNA発現の違いを定量的RT-PCRで検討している。2.サイクリンD1発現とリン酸化GSK-3β発現の関連OSCC細胞においてサイクリンD1発現と活性化GSK-3β(セリン残基がリン酸化している)の発現が逆相関しており、サイクリンD1発現がGSK-3βにより調節されている可能性を示唆された。さらに、Akt発現と活性化GSK-3βの発現を上記のOSCC細胞株で検討したところ、両タンパクの発現が相関する傾向を得た。サイクリンD1発現亢進にPI3K-Akt径路が関与している可能性が示唆された。現在、追試中である。1.培養環境下での口腔扁平上皮癌(OSCC)細胞のサイクリンD1蛋白発現の変化OSCC細胞株MOK101、MOK201、SCC9、SCC25のいずれにもサイクリンD1遺伝子の増幅は認めなかったが、monolayer cultureでのサイクリンD1蛋白発現をWestern blot法で検討したところ、SCC9が最も高く、次いでM0K101、MOK201が同程度で、SCC25は最も低かった。さらにSCC9で、monolayer cultureでconfluent、semiconfluentの状態、浮遊培養(multicellular aggregates, MCA)の3条件でサイクリンD1蛋白発現を検討したところ、明らかな差異は認めなかった。次にSCC9をI型コラーゲン、ファイブネクチン、ラミニン5上で培養したところ、細胞増殖は亢進し、同時にサイクリンD1発現の軽度の上昇を認めた。2.サイクリンD1発現とGSK-3β、Ak、Erk発現の関連上記のOSCC細胞株におけるサイクリンD1発現と活性型GSK-3β発現の関連をみたところ、両者は逆相関していた。OSCC細胞において細胞内のサイクリンD1蛋白の分解がGSK-3βの活性化により行われることが示唆される。次にI型コラーゲン上のmonolayer cultureとMCAでサイクリンD1、GSK-3β、Akt、Erkの発現・局在を蛍光染色で調べたところ、いずれの蛋白も細胞質にびまん性に分布し、明らかな差異は認めがたかった。しかしGSK-3βはMCAの細胞質辺縁に軽度の偏在する傾向を示し、細胞間接着分子であるβカテニンとの関連を反映しているものと考えられた。さらに他の細胞外マトリックス上で発現を追試している。
太古代安定地塊の根の進化:下部地殻-マントル捕獲岩と地塊内高圧変成帯の総合研究

太古代タンザニア地塊から採取した下部地殻-マントル捕獲岩を対象に,古典的岩石学と先端的地球化学の手法を応用し,下部地殻-リソスフェアマントル断面の多角的復元を行った.特に,安定地塊の「根」(深さ約135 145 km)を構成していたざくろ石かんらん岩には成因の異なるいくつかの岩相が存在し,太古代のメルト成分に枯渇したリソスフェアマントルの肥沃化を示す地球化学証拠及び,古原生代の沈み込み帯からの流体が原因と考えられるマントル交代作用を示す地球化学的な証拠が見出された.さらに,下部地殻-リソスフェアマントル断面においてのマントル物質の不均一性と,地殻薄化によると考えられるマントル物質の減圧再結晶・部分溶融など,複数回の地質学的イベントが読み解かれた.太古代タンザニア地塊から採取した下部地殻-マントル捕獲岩を対象に,古典的岩石学と先端的地球化学の手法を応用し,下部地殻-リソスフェアマントル断面の多角的復元を行った.特に,安定地塊の「根」(深さ約135 145 km)を構成していたざくろ石かんらん岩には成因の異なるいくつかの岩相が存在し,太古代のメルト成分に枯渇したリソスフェアマントルの肥沃化を示す地球化学証拠及び,古原生代の沈み込み帯からの流体が原因と考えられるマントル交代作用を示す地球化学的な証拠が見出された.さらに,下部地殻-リソスフェアマントル断面においてのマントル物質の不均一性と,地殻薄化によると考えられるマントル物質の減圧再結晶・部分溶融など,複数回の地質学的イベントが読み解かれた.本研究は太古代タンザニア地塊直下の下部地殻-リソスフェアマントル捕獲岩と古原生代のエクロジャイトを含む地塊内高圧変成帯の地質学的研究に先進的な地球化学・年代学の分析技術を応用する.捕獲岩がもつ安定地塊直下の情報に地塊内高圧変成帯表層地質に記録された下部地殻物質の変動の情報を相補的に加えることにより,地球物理学と地球化学が描写する安定地塊の「根」を物質科学的に検証し,安定地塊の根の実像と陸塊の進化を解明する.そして,タンザニア地塊を例に太古代安定地塊の根の進化モデルを提唱することを目的とする研究初年度は捕獲岩による太古代地塊下部地殻-リソスフェアマントル断面の多角的復元に集中した.捕獲岩コレクションの岩石学的な解析によって地殻からほぼ連続的に約150kmの深さまでの岩相,鉱物組成共生関係,温度・圧力条件を,光学鉱物顕微鏡,走査型電子顕微鏡,電子線プローブ微小領域分析装置を用いて読み出した.下部地殻捕獲岩については,高圧グラニコライト(含藍晶石-ざくろ石-単斜輝石グラニュライト)及び,エクロジャイト質岩(ざくろ石-Ca-Na単斜輝石岩)を対象に,それぞれの岩相が記録する地質学的イベントの抽出と捕獲岩が記録した地温勾配の推定を行った.また,タンザニア地塊の最も深部の情報を保持していると考えられるざくろ石かんらん岩捕獲岩については,二次イオン質量分析装置を用いた微小領域微量元素濃度の測定を徹底して行い,その岩相が記録するマントルプロセスの実態の把握を行った.これらの岩石学的・地球化学的な特徴付けにより,太古代地塊直下の下部地殻-リソスフェアマントルにおける岩石学的な多様性をもたらした固体地球プロセスの実態が把握されつつある.さらに,古原生代以降の大陸塊縁の造山帯発達様式パターンの理解を目指し,顕生代の沈み込み変成帯や付加型造山帯に併置した島弧下部地殻について比較研究を進めた.本研究は太古代大陸塊直下の下部地殻-リソスフェアマントル捕獲岩と古原生代のエクロジャイトを含む地塊内高圧変成帯の地質学的研究に先進的な地球化学・年代学の分析技術を応用する.捕獲岩がもつ安定地塊直下の情報に地塊内高圧変成帯表層地質に記録された下部地殻物質の変動の情報を相補的に加えることにより,地球物理学と地球化学が描写する安定地塊の「根」を物質科学的に検証し,安定地塊の根の実像と陸塊の進化を解明する.そして,タンザニア地塊を例に太古代安定地塊の根の進化モデルを提唱することを目的とする.本年度は初年度に引き続き古原生代以降の大陸塊縁の造山帯発達様式パターンの理解を目指し,顕生代の沈み込み変成帯や付加型造山帯に併置した島弧下部地殻について比較研究を進めたほか,捕獲岩による太古代地塊下部地殻-リソスフェアマントル断面の多角的復元に集中した.特に,特注の1インチ円形スライドガラスを用いてざくろ石かんらん岩の岩石学薄片を製作し,光学鉱物顕春微鏡,電界放出型走査型電子顕微鏡,電子線プローブ微小領域分析装置による鉱物組織・組成共生関係の特徴付けを行った.そして,二次イオン質量分析装置を用いた微小領域主要・微量元素濃度の測定によって,安定地塊の「根」を構成していたマントル物質が記録する太古代のマントルの肥沃化についての地球化学的な証拠を見出した.さらに,深部地殻構成に記録された時間情報を包括的に解析するためには希ガス年代学などに比べて,ジルコンのウラン-鉛年代測定がより重要であると判断し,193nm波長レーザー照射型誘導結合プラズマ質量分析装置を用いたジルコンの極微小領域ウラン-鉛年代測定法の開発に取り組んだ.