hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
性機能を司る脳－脊髄神経ネットワークにおける非シナプス的神経制御メカニズムの解明

研究代表者はこれまでに、脊髄に存在するガストリン放出ペプチド(GRP)ニューロン系が雄優位な局所神経ネットワークを構築し、雄の性機能を調節していることを見出した。この新規に見出した性機能を司る回路システムと脳との機能的・器質的結びつきについて、現在はさらに脊髄GRP系とオキシトシン(OXT)との機能連関についての解析を進めている。その過程で、(1)OXTが脊髄GRP系を介して雄の性機能を調節することを明らかにした。(2)GRPプロモータの下流に蛍光タンパク質の遺伝子を繋いだトランスジーンを挿入したトランスジェニック・ラットを作出し、効果的な解析を実現した。この新規に見出した性機能を司る回路システムと脳との機能的・器質的結びつきについて、現在はさらに解析を進めている。我々は既に、超高圧電子顕微鏡(岡崎生理学研究所;H-1250M)を用いて、特定ニューロンへの投射先を三次元的に可視化する手法を確立しており、効率的に超微形態学的な解析を行える。まず、この先端的手法を応用して、脊髄内における性機能を司る神経ネットワークを三次元的かつ超微形態学的に解析した。その結果、GRPニューロン軸索が副交感神経系にシナプス終末することを明らかにした。仙髄の副交感神経系は勃起・射精などの雄の性機能に深く関与しており、脊髄GRPニューロン系は自律神経を介して雄の性機能を制御していることを明らかにした。本研究では並行して、GRP遺伝子プロモーターの下流に緑色蛍光タンパク質(Venus)のcDNAを繋いだ遺伝子のトランスジェニック(GRP-Venus Tg)ラットを作出した。GRP-Venus Tgラットを用いることにより、.生細胞でGRPニューロンを選択的に蛍光標識することが可能となり、GRPニューロンのオキシトシンに対する応答生理のin・exo vivo解析が実現できる。得られた、14ラインのGRP-Venus Tgラット・ファウンダーから継代を行い、Venus蛍光を指標にGRP-Venus Tgラットの選別を行った。14ラインのうち3ラインに脊髄GRPニューロンにVenus蛍光を確認した。今後さらに詳細なキャラクタライゼーションおよびラインの絞り込みを行う予定である。本Tgラット・ライン確立により、生体でのGRPニューロンの神経生理を解析することが可能になる。平成25年度の実績の概要としては、(1)脊髄GRP系のOXTに対する応答性の解析で、OXTに神経毒(サポリン)と結合させた複合体(ターゲット・トキシンとして)をラット脊髄内に局所投与し、神経解剖学的にGRPニューロンの特異的な脱落を明らかにした。また、効果的な脊髄GRP系の解析系の樹立を目指し、(2)GRPプロモーターの下流に蛍光タンパク質の遺伝子を繋いだトランスジーンを挿入したトランスジェニック(TG)・ラットの作出を行っている。平成25年度までに、蛍光発光を指標にキャラクタライゼーションを行い、2ラインにまでラインの絞り込みを終えている。さらにin・exo vivo解析の効率を高める目的で、人工酵素TALエフェクターヌクレアーゼ(TALEN)技法を応用し、GRP遺伝子座に赤色蛍光タンパク質遺伝子をノックイン(KI)した、GRPー赤色蛍光タンパク質遺伝子KI・ラットの作出も開始した。平成25年度に、当該KIラット作出に必要となるGRP遺伝子に特異的なTALENのコンストラクト作製に成功した。さらに、予備的解析から、本コンストラクトは、GRP遺伝子に対するゲノム編集が可能であった。平成26年度はこのTALENコンストラクトを用いて、実際にKIラットの作出を試みる。本TGおよびKIラット・ライン確立により、生体でのGRPニューロンの神経生理を解析することが可能になる。平成26年度の実績の概要としては、(1)脊髄GRP系のOXTに対する応答性の解析で、OXTをラット脊髄クモ膜下腔に局所・微量投与し、ERKのリン酸化を指標に性行動に特異的なGRPニューロンの活性化を明らかにした。また、効果的な脊髄GRP系の解析系の樹立を目指し、(2)GRPプロモーターの下流に蛍光タンパク質の遺伝子を繋いだトランスジーンを挿入したトランスジェニック(TG)・ラットの作出を引き続き行っている。平成26年度までに、蛍光発光を指標にキャラクタライゼーションを行い、1ラインにまでラインの絞り込みを終えた。さらにin・exo vivo解析の効率を高める目的で、人工酵素TALエフェクターヌクレアーゼ(TALEN)およびCRISPR/Cas9技法を応用し、GRP遺伝子座に赤色蛍光タンパク質遺伝子をノックイン(KI)した、GRPー赤色蛍光タンパク質遺伝子KI・ラットの作出も行っている。

平成26年度に、当該KIラット作出に必要となるGRP遺伝子に特異的なTALENのコンストラクトおよびCRISPR/Cas9/ガイドRNA作製に成功した。さらに、予備的解析から、本コンストラクトは、GRP遺伝子に対するゲノム編集が可能であった。平成27年度はこのTALEN・CRISPR/Cas9のコンストラクトを用いて、実際にKIラットの作出を試みる。本TGおよびKIラット・ライン確立により、生体でのGRPニューロンの神経生理を解析する上で飛躍的な効率化を実現できる。研究代表者はこれまでに、脊髄に存在するガストリン放出ペプチド(GRP)ニューロン系が雄優位な局所神経ネットワークを構築し、雄の性機能を調節していることを見出した。この新規に見出した性機能を司る回路システムと脳との機能的・器質的結びつきについて、現在はさらに脊髄GRP系とオキシトシン(OXT)との機能連関についての解析を進めている。平成27年度の実績の概要としては、(1)脊髄GRP系のOXTに対する応答性の解析では、OXTブロッカー脊髄くも膜下腔投与により、OXTが脊髄GRP系を介して雄の性機能を調節することを行動レベルで明らかにした。さらに、より効果的な脊髄GRP系の解析系の樹立を目指し、(2)GRPプロモータの下流に蛍光タンパク質の遺伝子を繋いだトランスジーンを挿入したトランスジェニック・ラットを作出し、GRP-Venus Tgラットの脊髄GRP系は野生型と同様のアンドロゲン応答を示しており、脊髄GRP系をin vivoで解析する上で極めて有用なツールであることを明らかにした。その過程で、(1)OXTが脊髄GRP系を介して雄の性機能を調節することを明らかにした。(2)GRPプロモータの下流に蛍光タンパク質の遺伝子を繋いだトランスジーンを挿入したトランスジェニック・ラットを作出し、効果的な解析を実現した。本研究により種々の新知見を見出すことができ、各種遺伝子改変動物の作出も順調に進んでいるものと判断する。以上の理由から、研究はおおむね順調に進展しているものと自己評価する。27年度が最終年度であるため、記入しない。神経解剖学、神経内分泌学平成26年度にキャラクタライゼーションを完了したGRP-Venus TGラットを用いて、種々の生理実験に供する。さらに、平成26年度に構築したTALENおよびCRISPR/Cas9に関するコンストラクトを用いてGRPー赤色蛍光タンパク質遺伝子ノックイン(KI)・ラットの作出を試みる。
舌咽神経誘発嚥下を標的とした咀嚼嚥下メカニズム解明

嚥下の神経機構解明に関する過去の研究においては,その嚥下反射誘発の容易さから,主に喉頭領域を支配する上喉頭神経刺激が行われてきた.しかし,咀嚼中に食塊が刺激をしているのは主に舌咽神経支配領域の咽頭である.このため,本研究では,舌咽神経誘発性嚥下の神経機構ならびに咀嚼中の変調効果の解明を目的とした.まず,自然刺激誘発嚥下における舌咽神経の役割を検証する実験を試みた.実験にはウレタン麻酔下のラットを用いた.舌咽神経切断は,カプサイシン刺激誘発嚥下にあまり影響しないことを示唆する結果を得た.しかし,刺激部位を咽頭領域に限局しにくいという実験手技的な問題は最後まで解決できなかった.次に,舌咽神経刺激誘発嚥下の応答特性を検証するため,舌咽神経の電気刺激実験を行った.上喉頭神経誘発嚥下と同様に,高頻度刺激は誘発嚥下回数を増加させ,初回嚥下までの潜時を短縮させるという結果を得た.平成30年度は,大脳皮質咀嚼野刺激が舌咽神経誘発嚥下に及ぼす影響を検証する実験を行ったが,脳定位固定装置に動物を固定した状態では,舌咽神経刺激による嚥下誘発閾値の経時的な上昇を避けられないなどの手技的な問題があり,十分なデータ収集には至らなかった.当初の思惑通りに実験が進捗しない状況を鑑みて実験計画を一部見直しし,喉頭での嚥下誘発に関わる刺激受容機構に着目した実験を実施した.リドカインの誘導体であるQX-314をカプサイシンと併用投与することで,カプサイシン感受性の感覚神経のみを選択的にブロックできる.この手法を用い,カプサイシン感受性の喉頭の感覚神経が,炭酸刺激誘発嚥下に主要な役割を果たしている一方で,機械刺激誘発嚥下にはあまり関与していないという結果を得た.さらに,炭酸刺激誘発嚥下にはASIC3を発現しているカプサイシン感受性の喉頭感覚神経が関与していることを示唆する結果を得た.本研究では舌咽神経誘発性嚥下の神経機構ならびに咀嚼中の変調効果の解明を目的としている.平成28年度は自然刺激誘発嚥下における舌咽神経の役割を検証する実験を試みた.実験にはウレタン麻酔下の7週齢SD系雄性ラットを用いた.まず,自然嚥下の誘発と同定を目指した.咽頭領域への化学刺激として蒸留水およびカプサイシン刺激を行い,自然嚥下の誘発に成功した.嚥下の同定には左側舌骨上筋,甲状舌骨筋に係留したワイヤー電極より導出される筋活動電位を用いた.咽頭領域への機械刺激実験も試みたが,安定して嚥下を誘発する手技の確立には至っておらず実験の継続が必要である.次に自然刺激誘発嚥下に対する舌咽神経の役割を検証するため,舌咽神経切断モデルラットを作成した.舌咽神経の剖出と切断の手技は確立できたものの,現時点では咽頭への自然刺激による嚥下誘発に安定性を欠いているため,データ収集には至っておらず,実験の継続が必要である.咽頭との比較を目的に実施した,喉頭への自然刺激誘発嚥下実験において,興味深い発見があった為,当初の予定を変更して,喉頭での嚥下誘発に関わる受容機構に焦点を当てた実験を実施し,以下のような結果を得た.リドカインの誘導体であるQX-314をカプサイシンと併用投与することで,カプサイシン感受性の感覚神経のみを選択的にブロックする手法を確立した.この手法を用いることによって,カプサイシン感受性神経が,炭酸刺激誘発嚥下に主要な役割を果たしている一方で,機械刺激誘発嚥下にはあまり関与していないということが示唆された.これらの成果は平成28年11月に米国サンディエゴで開催された北米神経科学会においてポスター発表を行っている.今回確立した手法は,咽頭領域における自然刺激誘発嚥下実験にも応用可能であり,平成29年度以降の実験における発展が期待される.咽頭への自然刺激誘発嚥下の手技に安定性を欠いており,舌咽神経切断モデルラットの検証には至っていないため.本研究では舌咽神経誘発性嚥下の神経機構ならびに咀嚼中の変調効果の解明を目的としている.平成29年度は前年度に引き続きウレタン麻酔下の舌咽神経切断モデルラットを用いて,自然刺激誘発嚥下における舌咽神経の役割を検証する実験を試みた.

これまでに,舌咽神経切断は,カプサイシン刺激誘発嚥下にあまり影響しないことを示唆する結果を得ているが,刺激部位を咽頭領域に限局しにくいという実験手技的な問題があり,実験手法について一部再考を検討している.また,舌咽神経刺激誘発嚥下の応答特性を検証するため,舌咽神経に留置した双極電極を用いて,様々な刺激頻度で電気刺激し,嚥下を誘発させた.舌咽神経刺激による嚥下誘発は可能であったものの,嚥下誘発閾値の経時的な上昇を避けられないなどの手技的な問題を抱えており,未だ十分なデータ収集には至っておらず,実験の継続が必要である.当初の思惑通りに実験が進捗していない状況を鑑みて実験計画を一部見直しし,喉頭での嚥下誘発に関わる刺激受容機構に着目した実験を実施した.これまでに,QX-314とカプサイシンの併用投与により,カプサイシン感受性神経のみを選択的にブロックする手法を用いて,カプサイシン感受性の喉頭の感覚神経が,炭酸刺激誘発嚥下に主要な役割を果たしている一方で,機械刺激誘発嚥下にはあまり関与していないという結果を得ているが,さらに,炭酸刺激誘発嚥下にはASIC3を発現しているカプサイシン感受性の喉頭感覚神経が関与していることを示唆する結果を得た.これらの成果については,平成30年3月に米国ボルティモアで開催されたDRS学会においてポスター発表を行っている.実験手技的な問題から,当初の予定通りには順調にデータ収集が出来ていないため.嚥下の神経機構解明に関する過去の研究においては,その嚥下反射誘発の容易さから,主に喉頭領域を支配する上喉頭神経刺激が行われてきた.しかし,咀嚼中に食塊が刺激をしているのは主に舌咽神経支配領域の咽頭である.このため,本研究では,舌咽神経誘発性嚥下の神経機構ならびに咀嚼中の変調効果の解明を目的とした.まず,自然刺激誘発嚥下における舌咽神経の役割を検証する実験を試みた.実験にはウレタン麻酔下のラットを用いた.舌咽神経切断は,カプサイシン刺激誘発嚥下にあまり影響しないことを示唆する結果を得た.しかし,刺激部位を咽頭領域に限局しにくいという実験手技的な問題は最後まで解決できなかった.次に,舌咽神経刺激誘発嚥下の応答特性を検証するため,舌咽神経の電気刺激実験を行った.上喉頭神経誘発嚥下と同様に,高頻度刺激は誘発嚥下回数を増加させ,初回嚥下までの潜時を短縮させるという結果を得た.平成30年度は,大脳皮質咀嚼野刺激が舌咽神経誘発嚥下に及ぼす影響を検証する実験を行ったが,脳定位固定装置に動物を固定した状態では,舌咽神経刺激による嚥下誘発閾値の経時的な上昇を避けられないなどの手技的な問題があり,十分なデータ収集には至らなかった.当初の思惑通りに実験が進捗しない状況を鑑みて実験計画を一部見直しし,喉頭での嚥下誘発に関わる刺激受容機構に着目した実験を実施した.リドカインの誘導体であるQX-314をカプサイシンと併用投与することで,カプサイシン感受性の感覚神経のみを選択的にブロックできる.この手法を用い,カプサイシン感受性の喉頭の感覚神経が,炭酸刺激誘発嚥下に主要な役割を果たしている一方で,機械刺激誘発嚥下にはあまり関与していないという結果を得た.さらに,炭酸刺激誘発嚥下にはASIC3を発現しているカプサイシン感受性の喉頭感覚神経が関与していることを示唆する結果を得た.引き続き舌咽神経切断モデルラットの作成と検証を行う.咽頭における自然刺激誘発嚥下の手技が確立した後には,予定通り,組織学的手法を用いて舌咽神経で誘発された嚥下が,嚥下中枢をどのように賦活化するのか検討する.舌咽神経誘発嚥下の応答特性の検証と,舌咽神経刺激により賦活化される嚥下中枢の同定を中心に実験計画を遂行する予定である.また最終年度であるため総括を行い,できるだけ早期に国際学術誌への投稿を目指す.購入予定だった備品のいくつかが不要となったため.実験の進捗から,組織学的実験等を実施しなかったために次年度使用額が生じた.これについては,次年度の実験動物の購入費や,物品購入に充てることを予定しており,当初の使用予定と大きな変更はないと考える.次年度の実験動物の購入費にあて,より多くのデータを収集する.
NIR-Raman分光によるコラーゲン変性機序解明と新規光学生検システムの開発

NIR-Raman分光を利用し、関節軟骨における細胞外マトリックスの生化学的構造を非侵襲評価し、変形性関節症(OA)に対するin-vivo診断への応用を目指した。Collinsスケールに基づき、ヒト軟骨表面のOA重症度を光学顕微鏡所見によりGrade0-IVの5段階に分類し、各領域のスペクトルを収集した。1241および1269 cm-1のバンド強度比は、OA進行に伴い増大する傾向が観察され、コラーゲン配列の無秩序化(ランダムコイル形成の促進)との関連性が示唆された。さらに我々は、光バイオプシーシステムとして、局所のOA重症度をその場解析可能な直径3mmのファイバーラマンプローブを開発した。本研究では、ヒト軟骨中の細胞外マトリックス(ECM)を対象に、近赤外ラマン分光を用いた非侵襲構造解析を実施し、変形性関節症(OA)マーカーとなる構造ブロックの同定および新規診断技術の開発を主な目的としている。初年度は、II型コラーゲンおよびプロテオグリカンに着目し、若年者のヒト健常軟骨表面でのラマンスペクトル採取に成功した。検体は切除後20分以内にラマン分析し、その後、切片をhematoxylin-eosinおよびsafranin-Oにて染色し、組織学的に正常であることを確認した。健常軟骨では400-1800 cm-1の波数帯で複数のラマンピークが観察され、コラーゲンおよびプロテオグリカンの高純度試料のスペクトルと比較することで、各ラマンバンドの帰属を同定した。このデータは健常者のcontrolとして利用できると考えられる。さらに軟骨組織のホルマリン固定および冷凍(-80°C)・解凍のラマンスペクトルへの影響も調査した。両処理後、組織学的な異常は認めなかったが、組織脱水の影響によるスペクトル変化を認め、特にコラーゲン由来のバンドにおいて顕著であった。また固定組織をPBSに浸潤させた後、一部のバンドではスペクトル波形の改善が認められたが、コラーゲンのamide I由来のバンドでは改善が認められなかった。さらにホルマリンは1046、1492cm-1にラマンバンドを有するため、軟骨のラマンバンド解析値のエラーとなることが分かった。したがって、軟骨のラマン分析を行う際は、検体保存方法として-80°Cでの冷凍が適していると結論づけた。現在、上記成果は国際雑誌へ投稿中である。今後は、ホルマリン固定を行わず、健常およびOA軟骨のラマンスペクトルを比較し、OAマーカーとなる構造ブロックの同定を進める方針である。さらに軟骨組織のホルマリン固定および冷凍(-80°C)・解凍のラマンスペクトルへの影響も調査し、検体保存方法として-80°Cでの冷凍が適していると結論づけた。2年次は冷凍保存したOA軟骨検体を対象に、肉眼および光学顕微鏡所見に基づいたOA重症度分類(Grade 0IV)を実施した。OA軟骨表面の各分類領域ごとにラマンスペクトルを採取し、重症度とスペクトルパラメータとの相関性を調査した。特に、コラーゲンAmide III由来の二重線(1243, 1264cm-1)およびglycosaminoglycans(GAGs)由来のピーク強度(1376cm-1)がOA早期診断のマーカーとなる可能性を有することが確認され、現在その診断アルゴリズム確立を目指し、検体数を増やしながら精査を続けている段階である。また、上記研究と並行して、新規低侵襲診断用のファイバープローブの具体的な設計を検討しており、年度内の作成を目指している。ヒト軟骨のラマンスペクトル計測に成功しており、OAの病態に相関したラマンバンドの変化も確認できている。さらにファイバープローブ開発においても、設計に関しても技術者との打ち合わせを重ねながら、年内作成に向けて取り組んでいる段階であるため、おおむね順調に進展していると考えている。本事業では、変形性関節症(OA)の進行に伴うラマンスペクトルの変化を調査し、診断マーカーとなりえる分子構造ブロックの探索を行った。軟骨では細胞外マトリックス(ECM)由来のラマンバンドを、400-1800cm-1に複数認め各バンド帯を帰属した。近赤外ラマン分光を応用した人体組織分析の殆どが、ホルマリン固定後に実施されているのが現況であるが、分光計測において組織内のホルマリン浸潤は軟骨スペクトル計測の妨げとなり分析精度低下の要因となる可能性があることを示した。一方、ー80°Cにて冷凍保存した組織では、1回のリン酸緩衝生理食塩水洗浄で、amide Iバンドを除き、ほぼ完全に固定前の波形まで復元可能であることが明らかとなり、冷凍保存検体にて研究を進めた。

我々は、軟骨中II型コラーゲンのamide III構造由来のバンド強度比(amide III ratio)に着目し、秩序的なα螺旋構造に対する無秩序なランダムコイル構造の存在比率を評価し、これがOA重症度進行とともに著明に増大する現象を確認した。したがって、OA進行に伴う軟骨変性は、コラーゲン配向のランダム化に深く関与していることが示唆された。この知見を応用し、関節鏡視下の軟骨変性度評価の実施を目指し、ラマンプローブの細径化を試みた。直径3mmの細径ラマンプローブを用いて、脛骨軟骨のスペクトル計測を試み、約60秒で軟骨ECMの明瞭なラマンシグナルを得ることに成功した。今後、さらに検体数を増やし、OAの組織学的病態、ラマンバンド、および分子構造との繋がりに対する理解がより深まれば、光バイオプシーシステムとして迅速術中診断への応用が期待できる。本事業は、ラマン分光を用いた診断ツール開発と実用化の可能性を探る研究であったが、当初の目標通りの成果が得られており、本診断技術の実用化への足がかりとなる非常に有益な成果が得られた。NIR-Raman分光を利用し、関節軟骨における細胞外マトリックスの生化学的構造を非侵襲評価し、変形性関節症(OA)に対するin-vivo診断への応用を目指した。Collinsスケールに基づき、ヒト軟骨表面のOA重症度を光学顕微鏡所見によりGrade0-IVの5段階に分類し、各領域のスペクトルを収集した。1241および1269 cm-1のバンド強度比は、OA進行に伴い増大する傾向が観察され、コラーゲン配列の無秩序化(ランダムコイル形成の促進)との関連性が示唆された。さらに我々は、光バイオプシーシステムとして、局所のOA重症度をその場解析可能な直径3mmのファイバーラマンプローブを開発した。健常軟骨のラマンスペクトルの採取および各バンドの帰属の同定に成功しており、今後は同様の手法を用いて体系的に分析を進められるため。変形性関節症のヒト軟骨検体を引き続き収集し、実験サンプル数を増やしたOAマーカーの分光学的な検索を進めると同時に、ファイバープローブの具体的な設計および作成を実施する。さらに開発したファイバープローブを用いたデモ試験を実施し、診断技術としての実現可能性について検討を行う。生体材料学、分光学OA軟骨の検体を収集し、実験サンプル数を増やした体系的な分析を進めると同時に、ファイバープローブによる診断技術の設計および開発を進める。次年度使用額が生じた理由は下記の2点が挙げられる;(1)最終年度のファイバープローブ開発に特に多くの予算が必要になることが想定されるため;(2)国内外への学会参加を本事業実施の途中年度では控えているため(信頼性の高いまとまった研究成果として最終年度で発表することを希望しているため)次年度使用額が生じた理由は下記の2点が挙げられる;(1)最終年度のファイバープローブ開発に特に多くの予算が必要になることが想定されるため;(2)国内外への学会参加を本事業実施の途中年度では控えているため(信頼性の高いまとまった研究成果として最終年度で国内外の学会で発表することを希望しているため)ファイバーラマンプローブシステムの製造開発費、およびレーザーや光学フィルター等の高価な消耗品に使用する。
熱CVD法による鉄超微粒子触媒を用いた気相成長炭素繊維の製造

炭素繊維は機械的強度、熱的・化学的安定性等の多くの特性を持つことから主に複合材の強化材として使用される。現在、生産されているPAN系、ピッチ系の炭素繊維は製造法が複雑であるため、制御が困難であり、製造コストが高い。一方、炭素源をベンゼンに、そして金属超微粒子を触媒として気相法により製造する炭素繊維(気相成長炭素繊維)は一つの反応器で製造できるため、制御法が簡単であり、製造コストが安価になる可能性がある。しかし、従来、短繊維(数100μm以下)しか製造できていない。種々の使用目的のためには1mm以上の繊維が必要である。そこで、本年度は長繊維の製造法を開発することを目的として以下の二つのついて研究を行った。1.鉄有機金属化合物(フェロセン)の熱分解による鉄超微粒子生成速度の解析:炭素繊維の成長速度は触媒となる鉄超微粒子のサイズに強く影響を受ける。そこで、フェロセンの熱分解による鉄超微粒子の生成と成長速度を解析した。超微粒子についてPopvlation Balance式を適用することで粒子径分布を求める式を導出した。得られる式は実験値をよく表現した。また、気相成長炭素繊維の成長に適した粒子径に成長するためには0.数秒必要であることが分かった。2.長繊維製造法の開発:鉄超微粒子生成には0.数秒必要であり、その後、炭素源であるベンゼンと接触させることが好ましいことが分かった。そこで、フェロセンの導入場所とベンゼン導入場所をガスの滞留時間が0.数秒に相当する距離だけ離した。その結果、50mm程度の長繊維が10秒の短時間で製造できた。これは従来、報告されている速度の100倍に相当する。また、引っ張り強度は従来の繊維の数10倍であった。
ヒトにおけるゲノム刷り込み機構の解明

1.材料収集(1)胞状奇胎:期間を通じて長崎大学医学部産婦人科において,2例の胞状奇胎症例があった。1例は13週。子宮全摘にて摘出。もう1例は16週で正常胎児との双胎であった。誘発分娩にて産出したがRNAの収量は極端に低かった。(2)良性卵巣奇形腫:名古屋市立大学産婦人科鈴森先生の協力を得て2例の良性卵巣奇形腫を得ることができたが,RNAの収量・質とも悪く,解析から除外せざるを得なかった。(3)正常コントロ-ル胎盤:市内及び北九州・熊本の数ケ所の産院の協力を得て,期間ぎりぎりまで待ったが13週前後の正常胎盤を入手することができなかった。やむなく、8週の絨毛を解析に用いた。2.ノ-ザンブロットハイブリダイゼ-ションによる解析13週胞状奇胎及び8週の正常コントロ-ル絨毛より抽出したRNAを用いて,ノ-ザンブロット解析を行った。プロ-ブはマウスでゲノム刷り込みを受けることの証明されているIGF-II及びその受容体cDNAsと,内部コントロ-ルのβ-tubulin cDNAの3種を用いた。(2)IGF-IIは正常コントロ-ルに比し,胞状奇胎では極端に強いシグナルが検出され,期待される「2倍」以上の発現であった。これはゲノム刷り込みに加え,週数の違いが反映されていると思われる。(3)IGF-II受容体は5日のlong exposureで、胞状奇胎では正常コントロ-ルに対応するシグナルを検出することができなかった。これらの知見はマウスの情報と一致し,本研究システムがヒトにおけるゲノム刷り込みを解析するのに有用であることを示唆する。1例は13週。子宮全摘にて摘出。
レーザー偏光顕微鏡の開発と計量岩石組織学への応用

走査型レーザー顕微鏡(laser scanning microscope,LSM)によって岩石組織をデジタル画像として直接読み取り,定量的に解析する方法を報告する.LSMは,レーザーを光源とする走査型の光学顕微鏡である.レーザー光の指向性によって,従来の光学顕微鏡よりも高い空間分解能と鮮明な像とが得られることに加え,共焦点法によって試料の深さ方向にも解像度をもつという利点がある.また,レーザー光の単色性から岩石鉱物の観察に最適なシステムを構築するため,レーザー光の光路に偏光板を挿入した.光源にはKr-Arレーザー(青488nm・緑568nm)とHe-Neレーザー光源(赤633nm)を備えており,カラー画像の取得や分光顕微鏡としての様々な応用が可能である.LSMによって,表面形状解析や,鉱物の光学的性質の画像解析,特定の鉱物のマッピングや画像処理を行なった.かんらん石および石英マイロナイト試料に化学エッチング処理をほどこし,反射像において結晶粒界を可視化した.さらにコンピューター画像処理によって画像を2値化し,粒子解析を行なって結晶粒径分布を求めた.また,花崗岩中に,真空中で蛍光樹脂を浸透させ,レーザー顕微鏡で蛍光観察することにより,間隙分布を可視化した.共焦点法をもちいて光学セクションを作り,間隙の3次元構造を調べた.深部付加堆積物の場合,間隙は石英脈や後生的な割れ目に局所化しており,マトリクスの間隙率は,バルクの間隙率測定から得られた値よりも極めて小さい.走査型レーザー顕微鏡(laser scanning microscope,LSM)によって岩石組織をデジタル画像として直接読み取り,定量的に解析する方法を報告する.LSMは,レーザーを光源とする走査型の光学顕微鏡である.レーザー光の指向性によって,従来の光学顕微鏡よりも高い空間分解能と鮮明な像とが得られることに加え,共焦点法によって試料の深さ方向にも解像度をもつという利点がある.また,レーザー光の単色性から岩石鉱物の観察に最適なシステムを構築するため,レーザー光の光路に偏光板を挿入した.光源にはKr-Arレーザー(青488nm・緑568nm)とHe-Neレーザー光源(赤633nm)を備えており,カラー画像の取得や分光顕微鏡としての様々な応用が可能である.LSMによって,表面形状解析や,鉱物の光学的性質の画像解析,特定の鉱物のマッピングや画像処理を行なった.かんらん石および石英マイロナイト試料に化学エッチング処理をほどこし,反射像において結晶粒界を可視化した.さらにコンピューター画像処理によって画像を2値化し,粒子解析を行なって結晶粒径分布を求めた.また,花崗岩中に,真空中で蛍光樹脂を浸透させ,レーザー顕微鏡で蛍光観察することにより,間隙分布を可視化した.共焦点法をもちいて光学セクションを作り,間隙の3次元構造を調べた.深部付加堆積物の場合,間隙は石英脈や後生的な割れ目に局所化しており,マトリクスの間隙率は,バルクの間隙率測定から得られた値よりも極めて小さい.顕微鏡画像解析は,岩石鉱物および古生物をあつかうすべての地球科学分野の共通の関心事となっている.本研究では,走査型レーザー顕微鏡を用いた岩石組織の可視化および画像処理の方法を開発し,特に再結晶機構の解明に応用することを目的としている.本年度は,岩石鉱物に最適の汎用走査型レーザー顕微鏡を設計することからはじまった.具体的には,生物用レーザー顕微鏡FLUOVIEW(オリンパス光学工業株式会社製)をベースに、以下の改良を加えた.(1)反射および透過レーザー光の光路に偏光フィルタを挿入。(2)カラー画像を得るために、標準装備のkr-Arイオンレーザーユニット(青・緑色レーザー光発振)以外に、赤色He-Neレーザーユニットを付加。(3)光学顕微鏡本体にも偏光顕微鏡(BX50-33p)を用いる。岩石組織の表面形状観察(反射共焦点)においては,化学エッチングすることによって,結晶粒界を可視化することができた.透明鉱物においても,無蒸着で鮮明な像を得ることができたが,細粒の場合,ニュートンリングがさけられないという問題も明らかになってきた.蛍光観察では,堆積物中の自発蛍光を鮮明に可視化することに成功した.透過偏光観察においては,R・G・Bレーザー画像の重ねあわせにより,岩石薄片の干渉色・多色性をあらわすことができた.現在,反射・透過の両モードで偏光観察ができるための,光路について検討中である.(1)色情報の取得.Kr-Arによる青(波長488nm,B)・緑色(568nm,G)レーザー光と,He-Neによる赤色(647nm,R)レーザー光によって,カラーR・G・B画像を構成することが可能となった.偏光観察においては,R・G・Bレーザー画像の重ねあわせにより,岩石薄片の干渉色・多色性・反射多色性を表現することができる.画像演算により色の違いを強調し,特定鉱物をマッピングすることも試みている.(2)熱水堆積物の蛍光を画像化し,有機物を鮮明に可視化することができた.(3)蛍光染色液および樹脂を浸透した堆積物や断層岩をレーザー顕微鏡で観察し,間隙構造や割れ目を可視化した.(4)反射率の定量化,レーザー顕微鏡では,入力光として単一波長のレーザー光源が用いられること,受光感度がよいこと,さらに反射率の強さがデジタル画像としてマッピングされているため,組織を調べながら指定領域の反射強度の平均値を選ぶことができるという利点がある.

今回,サファイアと炭化珪素の標準試料を用いて検量線を引き,付加堆積物中のビトリナイト反射率を測定し,有効数字6桁という非常に精度の良いデータが得られた。本研究では,走査型レーザー顕微鏡を用いた岩石組織の可視化および画像処理の方法を開発している.本年度の主な成果は,次の通りである:(1)反射レーザー光の光路にも偏光フィルタを挿入し,反射異方性のある鉱物組織の観察を行なった。(2)かんらん石および石英マイロナイト試料に化学エッチング処理をほどこし,反射像において結晶粒界を可視化した.さらにコンピューター画像処理によって画像を2値化し,粒子解析を行なって結晶粒径分布を求めた.得られた結晶粒径分布は,動的再結晶理論から予測されている対数正規型の分布に近い.(3)付加堆積物に,真空中で蛍光樹脂を浸透させ,レーザー顕微鏡で蛍光観察することにより,堆積物中の間隙分布を可視化した.共焦点法をもちいて光学ゼクションを作り,間隙の3次元構造を調べた.深部付加堆積物の場合,間隙は石英脈や後生的な割れ目に局所化しており,マトリクスの間隙率は,バルクの間隙卒測定から得られた値よりも極めて小さい.
子育ての現象学：フィンランド・ネウボラをフィールドに

フィンランドの先進的な子育て支援施設「ネウボラ」では、出産前から親の経済的状況や労働環境、パートナー間の人間関係や周囲との人間関係について、妊婦や父親となる男性との対話や相談が行なわれ、それによって、支援者が一方的に子育てについての知識を教えるのではなく、妊婦やパートナー自身が、自分たちの置かれた環境に沿って自分たちの子育ての認識や知が育まれている。本研究は、現象学の方法を用いて、「ネウボラ」において形成・再形成される親の子育て経験を当事者の視点から解明するものである。
生徒と保護者の視点からみた学校および教員と学力に関する研究

本研究は、学校と学力の関係について以下の2点について実証的な知見を提示する:1学校と保護者の関係(学校の保護者への働きかけや、生徒への学習サポート)は小学生の学力にどのように関係しているか、2教員のどのような背景、姿勢や指導方法が小学生の学力に関係しているか。これら2点について、生徒とその保護者の視点を分析指標として加え、どのような学校や教員が子どもの学力に関係しているかについて実証的に明らかにする。
水畜産廃棄物-農林産廃棄物の有効利用に関する基礎的研究

オガクズ、特に針葉樹材のオガクズ中には、低分子および高分子の植物生育阻害物質が存在する。今年度は、オガクズ中の高分子の植物生育阻害物質の単離を試み、さらにそれを分解する微生物を検索し、有効性を検討した。またこれらオガクズのコンポスト化を試み、腐熟化過程中の阻害物質の変化を追跡した。材料のオガクズは北米産ツガ材を主材料とし、対照に国産の杉およびブナ材を使用した。阻害物質の検索は、それぞれのオガクズの水、酸およびアルカリ抽出物の水蒸気蒸溜残渣について行った。阻害物質の単離は主として薄層クロマトグラフィー(TLC)によって行なり、植物試験にはコマツナを用い、蒸溜水にこれらの分画物を添加してその影響を調べた。これらの実験と並行して植物生育阻害物質分解菌の分離を試みた。各種オガクズより抽出されたそれぞれの抽出物の水蒸気蒸溜残渣について比較した結果、特に針葉樹材のアルカリ抽出物蒸溜残渣は、他のそれよりも著しくコマツナの生育を阻害し、これらの画分中に阻害物質の多いことが示唆された。一方、これらの画分を含む培地上でよく生育する5菌株を分離し、それらの菌株について、阻害物質の分解性をTLCおよび植物試験により調べた結果、画分中の一成分(コマツナの生育をつよく阻害するスポット)の消失していることが認められ、いずれも有効な菌株と判断された。また3種のオガクズの堆積物中の植物生育阻害物質の変化を調べた結果、いずれの堆積物においても、10ヶ月経過後で阻害物質の消失していることが示された。TLC上のこれら阻害物質の消失のパターンは、それぞれの分解菌による分解パターンと一致しており、腐熟化過程で、これらの菌株が関与していることが示唆された。
里山・牧野・奥山における林野利用の変化

平成2年度においては、当該研究代表者・分担者総計3名は、各々の担当する地域におけるインテンシヴな現地調査を行なうとともに、空中写真・新旧地形図、その他の諸資料を収集・分析し、近代化プロセスにおける林野利用・土地利用の変化を追跡した。比較的開けた「里山」担当の堤は、福岡市の衛星都市として近年の人口増加が著しい福岡県太宰府市水城地区を調査した。そこでは、昭和45年頃からの住宅地化で林野・原野が減少する一方、農村的色彩の濃い集落も残っており、その持ち山も一部残存する。近世以来昭和30年代まで石炭を燃料の一助としていた為、少ない薪山が保全されていた。隔絶的な山村の「奥山」担当の藤田は、四国山地のムラ、高知県高岡郡檮原町下西,川地区を例に調査を行なった。そこでは、広範囲にわたって分布していた部落有林野が林野統一事業により公有林化したが、その林野は「統合村有林」(のち町有林化)と称され、採草地、薪炭山・焼畑地・三椏栽培地として利用されていた。昭和30年代になり、薪炭生産・三椏栽培が衰退すると、新たな林野利用が模索され、統合村有林の性格上、地元民は組織的に育林化をすすめていかざるをえなくなった。「牧野」担当の中島は、熊本県阿蘇郡阿蘇町黒川地区を例に調査を行なった。そこでは明治中期昭和15年頃までにおおかたの林野利用の変化を経験しており、原野・畑地の減少と林野・水田の増加がみられた。金肥需要の増加は、厩肥供給給源としての採草地の需要を減じ、蓄産業の進展は、放牧地への需要を増加させることとなった。以上、3つのタイプの地域の林野利用の変化について調査・分析を行なってきたわけだが、今後は、さらに綿密な調査を続け、調査対象地の数も増やし、最終的には、近代化プロセスにおける林野利用の変化をモデル化ないしデ-タ・ベ-ス化していく予定である。
近世日本数理科学史の領野横断的研究の実践

従来の近世日本数理科学(和算・測量術・天文暦学)の歴史研究では各分野の個別研究が主体で、複数分野を横断的かつ総合的に研究する態勢が手薄であった。この状況を改善すべく、先行研究の無い未紹介の史料群の領野横断的共同研究を実践しつつ、文献史料の校合支援システムを開発するのが本研究の目的である。この支援システムによって研究者の史料論的・書誌学的作業に要する負担を軽減し、複数分野にまたがる研究への障壁を低くする。本研究ではこの支援システムを文献史料だけではなく図像史料(地図、星図)にも拡張し、一層の応用をはかる。さらに、校合した諸史料の作成者や地理的分布情報を利用することで、当時の数理科学関係者の人脈や数理科学的知識の普及の分析も行う。最終的には、文献校合という学説史的研究を社会史的研究と融合する研究モデルを提示する。2018年度の実績としては、代表者・佐藤が日本数学会で口頭発表をした内容により和算家・関孝和(? - 1708)周辺の未知の人脈を新たな史料解釈によって発見したこと、論文(『電気通信大学紀要』)により、東京大学総合図書館所蔵の和算史料の構成分析を明示したことが挙げられる。研究分担者の梅田、平岡によりそれぞれ暦学、天文学史関係史料の紹介、報告がなされた。システム開発を担当する分担者の橋本は、上記3名の研究内容をベースとしたシステム開発に着手し、2019年度以降の研究に向けた基盤構築に取り組んでいる。2018年度内に、研究進捗の確認を兼ねた研究打ち合わせを数回実施し、適宜、メンバー各自の成果報告と進捗の状況を把握した。7月には宮城県大崎市において現地調査を兼ねた研究集会を実施し、それぞれの研究の最新情報を共有し、最終年度までの実践計画の詳細を詰めた。2018年度内にメンバーによる研究成果報告は、後述するように佐藤(論文1、国内学会招待講演1、国際会議報告1)、梅田(論文1、口頭発表1)、平岡(論文5、口頭発表3)となり、初年度としては十分以上成果をあげている。・研究体制の確認と研究推進に向けた計画詳細の策定を行う(4月:全メンバー)・東北大学附属図書館、日本学士院、天理図書館、東京大学総合図書館、彦根市立図書館、他での史料調査を実施する(6月2020年2月:和算史料担当・佐藤/天文暦学史料担当・平岡/陰陽道史料担当・梅田/研究協力者・阿部大地、太田由佳、福田舞子も随時、調査に参加)・写本史料の校合支援システムの開発に向けて、支援すべき校合作業の確認と設計仕様の検討を行う(5月2020年2月:佐藤・橋本)・1年間の研究成果の整理と成果発信に向けた準備を2019年度末に実施する(2019年3月:全メンバー)従来の近世日本数理科学(和算・測量術・天文暦学)の歴史研究では各分野の個別研究が主体で、複数分野を横断的かつ総合的に研究する態勢が手薄であった。・研究体制の確認と研究推進に向けた計画詳細の策定を行う(4月:全メンバー)・東北大学附属図書館、日本学士院、天理図書館、東京大学総合図書館、彦根市立図書館、他での史料調査を実施する(6月2020年2月:和算史料担当・佐藤/天文暦学史料担当・平岡/陰陽道史料担当・梅田/研究協力者・阿部大地、太田由佳、福田舞子も随時、調査に参加)

・写本史料の校合支援システムの開発に向けて、支援すべき校合作業の確認と設計仕様の検討を行う(5月2020年2月:佐藤・橋本)・1年間の研究成果の整理と成果発信に向けた準備を2019年度末に実施する(2019年3月:全メンバー)
グレブナー基底の統一理論と加群のシチジーへの応用

書換えシステムの手法により,代数系のグレブナー基底の理論を統一し、それを代数、イデアル及び加群にかかわる様々な計算に応用した。整列順序をもった半群を基底とする代数F及びF-射影加群FX上のグレブナー基底の理論を構成し、危険対定理を証明した。さらに、Hが射影加群FXのグレブナー基底ならば、危険対から作られるサイクルがFHのシチジーの生成系になることを示した。代数系のグレブナー基底の理論を統一し,それを代数系の計算に応用することを行った.代数上のグレブナー基底の理論の元に,加群上のグレブナー基底の理論を構成した.代数上のグレブナー基底と加群上のシステムを対で考え,危険対とz-elementを考慮し,危険対定理を証明する.さらに,シテジー加群の生成系を求める手法に応用し,それを加群の様々な構成問題や(コ)ホモロジーの計算に適用する.これらの結果の一部は論文1に報告したが、正式の論文は準備中である.一般の書換えシステムの停止性問題,複雑度に関しての特徴付けが得られ,その結果の論文は準備中である.特に,Conwayの問題についての解を、論文2で与えた.代数系のグレブナー基底の理論を統一均に論じ,それを代数系の様々な計算に応用した.整列順序をもった半群S=B∪{0}を考え,Bを基底とする代数F=KB上のグレブナー基底の理論を構成した.これは従来の可換および非可換多項式環上の理論を含む形で理論統一をしたものである,危険対とz-elementの概念を導入し,システムがグレブナー基底になる必要十条件は,すべての危険対とz-elementが解消可能であるという危険対定理を証明した.この結果は,論文2に発表した.上記の代数F上のグレブナー基底の理論の元にF-加群上のグレブナー基底の理論を構成した.代数上のグレブナー基底と加群上のシステムを対で考え,それらを合わせた書換えシステムを考察した.危険対とz-elementを考慮し,加群上の危険対定理をした.書換えを辺とみなしたグラフのパスに沿った積分を導入し,危険対とz-elementから積分を経由して決められる元の集合が微分の核のグレブナー基底になることを示した.これはシチジー加群の生成系を求める手法を与え,さらにこれを加群の共通部分の構成問題に適用した.これらの結果は論文3に発表した.書換えシステムの応用として,有限表示モノイドのホモロジー有限性について調べた.ホモロジー有限性,left FPk, right FPm, bi FPnの独立性を構成的に示し,この結果は論文1に発表した.一般の書換えシステムの停止性問題,複雑度をチューリング機械の時間関数と関連付けることにより研究した.いくつかの特徴付けが得られ,その結果は発表予定である.整列順序をもった半群S=B∪{0}を基底とする代数F=K・B上のグレブナー基底、及び、F加群上のグレブナー基底の理論を整備し、これを代数系の様々な計算に応用した.特に、加群のシチジーの生成系が、危険対とz-elementの解消列から作られるサイクルから得られることを示し、これを、部分加群の計算、ホモロジーの計算に応用した。さらに、加群上の強順序を導入し、消去定理の一般化を行った。これらの結果を、イデアルのラディカルの計算に応用することを試み、環の表現論への応用の手掛かりを探った。これらの結果は、口頭で発表した(An essay on Groebner bases,2021年2月23日、京都産業大学)。グレブナー基底を求める完備化アルゴリズムにおける係数の中間膨張の状況を調査し、それを解決するためのモジュラー法について考察した。この結果は口頭で発表したが(発表1)、斉次化法と共用する方法を開発し、論文にまとめる予定である。一般の書換えシステムの複雑度に関しての特徴付けが得られた。チューリング機械を書換えシステムでシュミレーションすることで、システムの複雑度とチューリング機械の時間関数の間の関係を詳しく調べた。特に、入力列のサイズnの関数n^aおよびa^nが、ある書換えシステムの複雑度に同値になるための条件は、実数aの計算時間が比較的に短いことであることを示した。この結果は論文1にまとめ発表した(印刷中)。
インプリシト表現に基づくハイブリッドダイナミカルシステムの解析と設計

インプリシト表現されたハイブリッドダイナミカルシステムの性能解析および設計の理論の構築を目的とし,本年度は前年度得られた理論的な結果の発展を主な目的として研究を行い,研究成果の公表を国内・国際会議および論文の出版を通じて行った.まず基礎理論に関して以下の研究を行った.(1)昨年度に,インプリシト表現の一種であるディスクリプタシステムにおける消散性の新たな評価条件を導出した.本年度はこれに基づく制御系殺計法として,変数変換による方法と変数消去による方法との2種類を導出した.いずれの結果も,状態方程式で表されたシステムにおける線形行列不等式に基づく設計法をディスクリプタシステムに対して自然に拡張する形になっている.これらの成果は原著論文,国際会議論文として発表した.(2)ハイブリッドダイナミカルシステムの安走解析法として,従来よりリアプノフ関数を用いる方法を提案しているが,本年度はさらにハイブリッドダイナミカルシステムのベクトル場として集合値を取るものを扱える方法を導出した.安定解析の問題を,二乗和に関する凸最適化問題として解くことができる.この結果を原著論文として発表した.(3)ハイブリッドダイナミカルシステムの基礎となる非線形システムの新たな理論として,密度関数と呼ばれる関数による解析,設計方法に関する研究を行っている.本年度は,正不変性と解軌道の収束を同時に保証する密度関数の条件を導出し,さらにそのような密度関数が存在すること(逆定理)も示した.これらを原著論文,国際会議論文として発表した.さらに現在,非線形システムのベクトル場が大域的に連続微分可能でない場合について研究を行っており,その結果は密度関数の方法のハイブリッドダイナミカルシステムへの適用へと繋がるものである.インプリシト表現されたハイブリッドダイナミカルシステムの性能解析および設計の理論の構築を目的とし,本年度は基礎理論の研究,数値計算法およびその実装,シミュレーション・実験装置の準備を実施し,また成果の公表を国内・国際会議にて行った.まず基礎理論に関して以下の研究を行った.(1)インプリシト表現の一種であるディスクリプタシステムにおける新たな性能評価条件を導出した.これは従来法に比べその表現を特殊なものに選ぶ必要がないという利点があり,従来の結果の表現に関する制限を取り除くものである.この結果に基づく解析および制御系設計法について国内外で発表を行った.(2)ハイブリッドダイナミカルシステムの解析に不可欠な数値計算アルゴリズムの開発および実装を行った.安定解析などの問題を数値計算に帰着させるが,その際に必要な数式処理的作業および数値計算問題の生成を自動で行う機能を有するものである.(3)ハイブリッドダイナミカルシステムの基礎となる非線形システムの新たな理論として,密度関数と呼ばれる関数による解析,設計方法を導出した.従来研究においてこの手法は,大域的な安定解析についてのみ適用可能であったが,非線形システムの解析において重要な,所定の領域上での解の収束性に関する条件を新たに求めた.この結果においては,制御系の設計問題についても二乗和を通して線形行列不等式に関する凸最適化の範疇で行えるという利点があり,今後もこの利点を活かした設計法の拡充が期待される.以上のほか,本研究の基礎となるロバスト行列不等式に関する発表も行った.実験装置に関しては,本年度はソフトウェアの充実を図り,最新版の汎用数値計算・設計プラットフォームなどを導入した.また,制御システム構築のためのハードウェア,ソフトウェアに関する調査を進めた.インプリシト表現されたハイブリッドダイナミカルシステムの性能解析および設計の理論の構築を目的とし,本年度は前年度得られた理論的な結果の発展を主な目的として研究を行い,研究成果の公表を国内・国際会議および論文の出版を通じて行った.まず基礎理論に関して以下の研究を行った.(1)昨年度に,インプリシト表現の一種であるディスクリプタシステムにおける消散性の新たな評価条件を導出した.本年度はこれに基づく制御系殺計法として,変数変換による方法と変数消去による方法との2種類を導出した.いずれの結果も,状態方程式で表されたシステムにおける線形行列不等式に基づく設計法をディスクリプタシステムに対して自然に拡張する形になっている.これらの成果は原著論文,国際会議論文として発表した.(2)ハイブリッドダイナミカルシステムの安走解析法として,従来よりリアプノフ関数を用いる方法を提案しているが,本年度はさらにハイブリッドダイナミカルシステムのベクトル場として集合値を取るものを扱える方法を導出した.安定解析の問題を,二乗和に関する凸最適化問題として解くことができる.この結果を原著論文として発表した.(3)ハイブリッドダイナミカルシステムの基礎となる非線形システムの新たな理論として,密度関数と呼ばれる関数による解析,設計方法に関する研究を行っている.本年度は,正不変性と解軌道の収束を同時に保証する密度関数の条件を導出し,さらにそのような密度関数が存在すること(逆定理)も示した.これらを原著論文,国際会議論文として発表した.さらに現在,非線形システムのベクトル場が大域的に連続微分可能でない場合について研究を行っており,その結果は密度関数の方法のハイブリッドダイナミカルシステムへの適用へと繋がるものである.
三陸沿岸の都市的集落における災害復興史研究‐新たな復興モデルの構築に向けて‐

近代日本における災害復興の歴史は、時代が下るにつれ、被災者による自助および地域共同体による共助から、為政者による公助へと徐々に移行する過程であるとみなすことが可能である。そして、公助による復興は、被災地の基盤整備と一体化し次第に肥大化していく傾向にある。その結果、現在進行形の東日本大震災後の復興では、計画規模の巨大化および復興の長期化が大きな問題となっている。そこで、本研究では、都市的集積のある大規模な都市的集落を対象とし、昭和三陸津波後の復興の実態およびチリ地震後の復興を中心とする戦後の変容を明らかにする。さらに、それらを踏まえて東日本大震災後の復興の問題点を整理したうえで、今後の成熟社会での災害発生時におけるコンパクトな復興モデルを構築に向けた示唆を得ることを目的とするものである。これまでの調査において、大槌町および田老町、大船渡市等における昭和三陸津波およびチリ地震津波後の復興に関し、地図資料や行政文書、地籍図、旧土地台帳等の文献調査を実施し、それらの資料分析を通して復興プロセスの分析を進めてきた。当該年度においては、これまでの資料分析を継続的に進めると同時に、山田町を対象とし、昭和三陸津波後の復興に関する計画や地図資料、行政文書等の資料収集を行った。さらに、分析対象とした7つの都市的集落都市について、被災前の地図、被災後の復興計画、被災地図等、東日本大震災後の復興に関する基礎的な文献資料を収集・整理した。昭和三陸津波後の山田町の復興関連の文献資料および、東日本大震災後の対象各都市の復興に関し、それぞれ文献資料や行政資料等の収集を行った。必ずしも想定していたすべての資料を収集できたわけではないが、現時点で収集可能なものについては入手できたと考えており、概ね計画どおりに進捗しているといえる。これまで収集してきた昭和三陸津波およびチリ地震津波後の復興に関する各都市の文献資料の分析を進める。また、対象都市における東日本大震災後の復興に関する基礎資料を整理したうえで、その問題点やそれを乗り越えるための方策等について具体事例に基づき検討する。さらに、事前復興等の先進的な取り組みを実践している自治体に関する事例調査を実施する。それらを合わせて今後の災害復興に関する知見を取りまとめる。本研究では、2011年に発生した東日本大震災を含め、津波常襲地域である三陸沿岸地域のなかで、都市的集積のある大規模な都市的集落を対象とし、昭和三陸津波後の復興の実態およびチリ地震後の復興を中心とする戦後の変容を明らかにするものである。さらに、それらを踏まえて東日本大震災後の復興の問題点を整理したうえで、今後の成熟社会での災害発生時におけるコンパクトな復興モデルを構築することを目的としている。本年度の調査においては、本研究の対象である都市的集落に分類される岩手県内の7つの地域(気仙、末崎、大船渡、釜石、大槌、山田、田老)につき、昭和三陸津波後の集落の復興計画およびその実施状況がわかる行政文書や郷土資料等の文献資料を、岩手県永年保存文庫、岩手県立図書館、各市町の庁舎・図書館・郷土資料館等において収集した。計画段階においては、都市的集落は、区画整理による抜本的な改造がなされた集落と、道路拡幅など部分的な改造にとどまった集落の二つに分類できると考えた。そこで、上記にて収集した資料に基づき、7つの都市的集落における復興計画とその実施状況を把握したうえで前述の二つの類型が妥当であるかを確認した。そのうえで、二類型のうち前者に該当する田老町について、地図資料等をもとに具体的な復興プロセスについて資料分析を進めた。また、1960年に発生したチリ地震後の復興について、中央官庁、岩手県、大船渡市の各行政資料を用い、本研究における災害復興史の解明の観点から、チリ地震津波後の復興計画の立案過程の全体像を整理した。昭和三陸津波後の復興について、山田町など、町役場へのコンタクトが済んでおらず、一部資料取集が進んでいない町村もあるが、概ね資料収集については順調に進めており、その分析についても当初計画通りに進んでいる。また、チリ地震津波後の復興についても同様に、資料収集およびその分析が行っており、概ね計画通りに進捗している。近代日本における災害復興の歴史は、時代が下るにつれ、被災者による自助および地域共同体による共助から、為政者による公助へと移行する過程である。初年度調査では、分析対象として設定した7つの都市的集落における復興計画とその実施状況を把握したうえで前述の二つの類型が妥当であるかを確認し、さらに田老町について、地図資料等をもとに具体的な復興プロセスについて資料分析を進めた。また、チリ地震津波後の復興についても同様に、資料収集およびその分析を行った。二年目の2017年度においては、岩手県上閉伊郡大槌町の町方地区を対象とし、昭和三陸津波後の都市的集落の復興計画の立案およびその実施状況に関する事例調査を実施した。また、チリ地震津波に関し、岩手県大船渡市の大船渡地区を対象と史、行政文書および地籍図、旧土地台帳等の文献調査を実施した。