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北部ヴァヌアツにおける先史時代後期社会の考古学的研究：石組祭祀遺構を中心として

ヴァヌアツ北部各地の伝統的社会には、スプェと呼ばれる競争的な地位獲得システムが知られ、付随する様々な祭祀空間が遺跡として残るが、そのようなシステム成立のプロセスについては解明されていない。本研究では、バンクス諸島に見られる板石積み正面構造をもつ祭祀遺構の基礎的情報収集を行い、典型的な祭祀空間の構成を明らかにした。遺構の構築時期は新しく、その多くは西洋接触期以降まで使用されていたと考えられる。また祭祀遺跡の立地を検討し、それらが農耕生産を基盤とする内陸や農耕適地に構築されたこと、その一方で海岸部には貝貨生産や海産資源を基盤に異なる形態の祭祀遺跡が形成されていたことを指摘した。バンクス諸島、ヴァヌアラヴァおよびモタラヴァの2島における祭祀遺跡の分布調査を、昨年度にひき続いて実施した。昨年度の調査でその存在を確認したものの、時間的制約から十分な記録が行えなかったヴァヌアラヴァ東部地域において、保存状況の良好な複合的祭祀遺構の事例を追加することができた。モタラヴァ島においても、新たに1遺跡を発見した。現在までの調査の結果、典型的な複合遺跡というのは、集会所、石積ステージ・テラス等、を中心的建造物とし、中央広場を設け、その周辺に住居等を配置する円型の構造を取ること、また広場を挟んだ集会所の対面には、しばしば大型の建物跡が配置されていることが判明した。モタラヴァでは、主要な遺跡の確認は昨年段階でほぼ完了しており、本年度調査では同島東部に残る大型の複合的祭祀遺跡Qetnegにおいて、遺跡の精査、マッピング、部分的な発掘調査を実施した。その結果、この大型遺跡が二つの相似的なコンプレックスで構成されていることが明確に把握できたほか、発掘作業により、中心的石積マウンド遺構前面に埋もれた石灰岩の石列や、集会所遺構内の地下式炉構造を検出、炉底より年代測定資料も得た。遺構内の表採資料は、鉄斧などの金属製品やガラス片が多いが、遺構外部に設けたテストピットからは、表採資料にはない貝斧や黒曜石など、西洋接触期以前に溯る可能性のある遺物を得ることができた。ヴァヌアラヴァ南西部では、祭祀施設を伴うタロイモ水田施設跡2箇所において試掘を行い、土壌サンプルを採取、現在、植物化石の分析を試みている。また水田テラス最下部で炭化物集中層を検出、地域における内陸への進出の時期を示す可能性が高く、試料を年代測定に出しているところである。最終年度となる2013年は、より詳細なマッピング作業を通して、昨年度までの調査で得た複合的祭祀遺跡を構成する遺構パターンの検証を進めるとともに、部分的な発掘により年代特定の可能な資料を得ることを目指し、過去2年の分布調査において複数の遺跡が確認されるに至ったバンクス諸島モタラヴァ島東部にエリアを限定して現地調査を実施した。2012年には同島南東部において詳細なマッピングを実施できたため、2013年はこれまでに主要遺構の確認はしていたものの、遺跡全域を把握し得ていなかった北東部の2遺跡(Lahatau、Tetai)を対象とした。2013年の現地調査の結果、過去の踏査時に大型の立石が特徴的である一方、板石積みで構築される典型的祭祀遺構を欠くと見ていたTetai遺跡にも、他遺跡同様の中核的祭祀エリアが存在していたことが確認された。また2012に調査したQetnegを含め、いずれの遺跡も高さ4ー50cm程度の石塁が遺跡周辺を走っていることも確認された。石塁自体は遺跡エリアを越えて広域に拡がり、土地区画システムの可能性が考えられるが、本プロジェクトの範疇で追跡することは出来ず、今後の課題として残った。本プロジェクトでは、モニュメントを備える新たな景観形成にみる社会複雑化と、集約的農耕の進展との相関の把握を視野に入れて研究を進め、調査対象とした複合的祭祀遺構の多くが、農耕生産を基盤として形成されたとする見解を得た。複合的祭祀遺構の形成時期に関しては、遺跡内採集遺物からはいずれも過去数百年を溯ることはない、比較的新しい要素であることが判明したものの、該当期に関してはC14による年代特定が困難であることが障壁となり、代替測定法に供することのできる試料を得られなかったため、精密な時期の特定は叶わなかった。一方、年代測定結果から、ヴァヌアラヴァ島内陸の灌漑水田エリアの開拓自体は、3C`中頃にまで遡り得ることが判明した。研究の第一目標である石組祭祀遺構の事例分析にむけ、ヴァヌアラヴァ(南西部と東部)とモタラヴァの2島での遺構分布調査を実施した。モタラヴァについては、主要な遺構群をほぼ全て確認することができ、祭祀遺構分布の大まかな様相の把握が可能となった。特にその東部地域に複合的遺構群が多数存在することが判明し、今年度以降の重点的調査エリアのひとつとしたい。

ヴァヌアラヴァでは南西部に加え、東部地域にも幾つかの遺構群があることを確認した。同島では今後、北西部など他地域における遺構分布についても確認し、図面作成など詳細なデータを収集する必要がある。新たに踏査したモタラヴァ東部、ヴァヌアラヴァ東部については、継続的調査と部分的な発掘実施に対する地域住民の了承・協力を得たことから、今後、円滑に現地調査を進めることが可能である。現在までのところ、祭祀遺構の分布に関して、海岸部から内陸まで様々な場所に様々な形態の遺構が確認されているが、複雑な構築面をもつマウンド遺構は内陸部に限られるという傾向が看守され、立地と遺構の性格を考える上で興味深い。ヴァヌアラヴァ南西部における祭祀遺構は数例に限られるが、タロイモ水田栽培が発達している地域であることから水田跡遺構の分布状況を把握し、祭祀遺構が近接する地点については、今後の調査に供するため詳細な図面の作成を行った。同時に、祭祀遺構と水田跡が隣接する遺跡において、簡単な試掘を実施することができた。良好な遺物包含層はなく、通時的考察に適う資料は得られなかったが、その一方で、遺構に関する聞取り情報と照らし、石組祭祀遺構の成立がかなり最近となる可能性が推測された。この遺構の出現が競合的非首長制社会の成立を示すものであるならば、生業・交易活動などに加え、19世紀に加速した「西洋との接触」によるインパクトを考慮する必要性を認識することができた。昨年度以降、祭祀遺跡の基礎データを集積することにより、遺跡や遺構タイプの分類が可能となり、典型的な複合的祭祀遺跡については、その基本的構成要素を特定することができた。従って、本研究の第一の課題である遺構の状況把握については、達成する見通しがついたといえる。重点的調査エリアとした、ヴァヌアラヴァ南西部(祭祀遺構に伴う集約的水田農耕システムが見られる)、モタラヴァ東部(複合的祭祀遺跡が多く見られる)の両地域における詳細な遺跡データの収集と発掘も、ほぼ予定どおり実施できており、本年度の発掘において、遺構の使用時期の特定に繋がる資料や、農耕システムの進展やその時期を探る手掛りとなる資料を得ることができた。ただし、祭祀遺構に関しては、より多くの情報を入手する必要があるため、次年度も発掘を継続する。本研究の基礎となる石組祭祀遺構のデータ収集を中心に、調査研究活動を行った。概ね実施計画に従い、研究を遂行することができた。とりわけモタラヴァ島については、主要な石組祭祀遺構群をほぼ全て網羅することができ、インベントリーの整備と詳細な事例調査・分析へと進むことが可能な状況である。ヴァヌアラヴァ島は陸地面積が大きいことと移動手段に制約があることから、全域を網羅することは容易ではなく、北西部など未踏査の地域が残る。また、詳細な平面分布図の作成はフィールドにおける時間的制約から十分に行えておらず、今年度の課題となる。現在、これまでに収集した遺構データの整理を行うとともに、遺構の形態と構築手法について暫定的な類型化を進めているところである。調査地では聞き取り調査も実施しているが、個別の遺構についての活動について言及するような情報は殆どないようである。しかしながら、多くの祭祀遺跡についてはその所有者が誰であったかを伝える場合が多い。またその「リーダー」がどのような性格を持つものであったかについても、現地での聞き取りや文献調査を進めている。
酒造出稼ぎ人の後継者問題と技術継承

栃木県と埼玉県の清酒製造業をおもな事例として,従来型の酒造出稼ぎ人が減少した背景と,それによって生じている労働組織・労働形態の変化,技術継承の新たな試みなどを,近現代の長期的な視点から調査・分析した。本研究がおもな調査対象地域とする関東地方において,越後杜氏は昭和50年代から次第に出稼ぎ先を南部杜氏に奪われ,現在までにほとんどいなくなっている。そこで,今年度はまず,越後杜氏がまだ関東地方で主要な酒造労働の担い手であった昭和40年代の資料調査に力を入れた。この作業によって,各酒造家にどこの市町村の越後杜氏が何人働いていたかという基礎的なデータが集まりつつある。次に,酒造技術の普及方法に関する歴史的変化を明らかにするため,入間市博物館所蔵の友野家文書と上越市所蔵の坂口家収集資料を中心として,近現代の技術指導や講習会,品評会,原料,仕込み配合などに関する史料を閲覧・整理した。また,これに関連して参考となる組合史や組合資料,技術指導書なども収集した。さらに,酒蔵の構造や宿泊施設の状態,酒造道具についても,建築士の協力を得ながら調査をおこなった。これまで,酒蔵の構造と酒造労働の関係についてはあまり注目されてこなかったが,酒蔵の構造はフォークリフトの移動範囲や製造工程との合理・不合理性を規定し,したがって酒造労働の負担の大小に大きく関わる。また,生活水準が向上した現代において,酒蔵内の宿泊施設は労働力の確保を左右する。今年度の調査により,酒蔵の構造と設備投資の重要性があらためて浮き彫りとなった。今年度は,まず近現代における酒造技術の指導体制が,その後の技術普及にどのような影響を与えたか調べるため,酒造技術に関する書籍・史料を比較分析した。全国と都道府県レベルのマクロな分析には,近代以降に発行された技術指導書と上越市所蔵『故坂口謹一郎氏収集資料』を用いた。『故坂口謹一郎氏収集資料』には,酒造技術の歴史的変化を調査するのに有用な資料が多い。一方,産地や個別経営の単位での調査は,おもに埼玉県入間市博物館所蔵の『友野家文書』を用いて進めた。この『友野家文書』は,税務署と酒造組合による技術指導や品評会に関連した史料が多く含まれており,本研究を進めていく上でたいへん役に立つ。他にも,近代以降に税務署や酒造組合による技術指導の熱心な東北地方や北海道における史料の所在を確かめるため,宮城県立公文書館と北海道立図書館で史・資料の閲覧をおこなった。また,昨年度に引き続き,柏崎市立図書館で越後杜氏の居宅と出稼ぎ先の分布について資料調査を行った。集落によって出稼ぎ先が異なる傾向にあることや,勤め先の変化などを知ることのできる興味深いデータであるが,分量が多いため,分析結果が出るまでにはまだしばらく時間がかかる見込みである。現代における酒造りの技術継承については,栃木県をおもな対象地域として,酒造家と酒造組合に対して聞き取り調査をおこなった。栃木県は越後杜氏と南部杜氏,地元労働力の下野杜氏が混在しており,本研究の事例として適していると考えられる。加えて,近年は酒造米の契約栽培が各地で普及しつつあるが,その背景にある農家側の事情についても調べることができた。本年は,酒造技術の継承方法と現場労働の実態を把握するため,栃木県をおもなフィールドとして,南部杜氏・越後杜氏・下野杜氏(地元杜氏)の比較調査をおこなった。具体的には,南部杜氏から下野杜氏への継承については宇都宮市の宇都宮酒造株式会社を,越後杜氏から下野杜氏への継承については佐野市の第一酒造株式会社を,そしていち早く地元労働力のみの酒造りを実践して全国的に注目を集めたさくら市の株式会社せんきんと下野杜氏のリーダー的存在である真岡市の株式会社辻善兵衛商店を事例として,酒造りの現場を見せていただくとともに,技術の習得方法や労働形態の変化などについて教わった。また,栃木県産業技術センターに訪問し,県職員による酒造家への技術指導の様子やとちぎ酵母の開発過程,栃木県独自の酒造好適米である「とちぎ酒14」の特徴や普及状況についても教わった。同センターでは,新酒の出来を確認するためのきき酒会や研究会にも参加させていただき,技術指導の様子を体験することができた。また,栃木県酒造組合では,酒造家と農家の契約栽培や南部杜氏・越後杜氏・下野杜氏の割合などについて教わった。さらに,昨年度に引き続き埼玉県入間市の入間市博物館所蔵「友野家文書」を調査し,明治時代から昭和初期にかけての税務署と酒造組合による技術指導の様子や品評会の成績,酒造りの労働編成などについて調査をおこなった。これにより,酒造技術や酒造労働の長期的な変化,地域的な違いなどを検討することができた。
ヒトiPS細胞から分化誘導した甲状腺細胞の組織化と機能評価

本研究は、甲状腺機能低下症に対する再生医療を目標としている。臨床応用を念頭に開発されたバイオリアクターを用いて、ヒトiPS細胞から甲状腺細胞への分化誘導を行い、獲得した細胞について遺伝子学的かつ組織学的に解析した。第一段階では、内胚葉マーカーsox17/FOXA2の発現について解析し、mRNA・タンパク質の発現を確認でき、内胚葉への分化を確認することができた。その後、甲状腺刺激ホルモンなどを添加した培地にて培養した細胞が、甲状腺に特異的な遺伝子・タンパク質発現を示すことを確認し、培養上清中に甲状腺ホルモンの存在も確認できた。今後は、構造的・機能的により成熟した甲状腺組織を再生することを目指す。甲状腺ホルモン剤の内服による対処療法の代替として、細胞によるホルモン補充療法の確立を最終的な目標とする中で、本研究はヒトiPS細胞から分化誘導した甲状腺細胞を用いて、甲状腺組織を再構築し、ヒトiPS細胞由来の甲状腺組織の移植によって甲状腺機能低下症モデルの機能回復を図ることを目的とする。まず、研究実施計画で挙げた、「1ヒトiPS細胞を用い、甲状腺細胞の効率的な分化誘導法を確立する」について、獲得細胞数のスケールアップが可能となる本学独自開発の3次元浮遊撹拌懸濁培養を用いた手法により、胚体内胚葉を経て甲状腺濾胞上皮細胞へ分化誘導培養を行ったところ、内胚葉マーカーであるsox17とFoxA2について、誘導前に比して有意なmRNA発現上昇を認めるとともに、両転写因子陽性細胞が45%以上に認められたことから、胚体内胚葉への分化誘導を確認できた。また、「2分化誘導にて得られた、胚葉体内の甲状腺細胞に対し、遺伝子・機能評価を行う」の項目については、sox17およびFoxA2陽性の内胚葉細胞に対しさらにTSH添加にて15日間培養を行った結果、甲状腺細胞の分化に必要な転写因子であるPax8/ Nkx2-1共陽性の細胞が15%に認められ、甲状腺に特異的な遺伝子であるTSHR, NIS, TG, TPOなどのmRNA発現を認めるとともに、Pax8やNkx2-1が陽性である細胞に、共発現しているのを免疫染色にて確認できた。回収した甲状腺細胞の機能評価としては、分化培養後の培地中の甲状腺ホルモン遊離thyroxine(fT4)が、コントロール培地と比較し、有意に上昇していることを確認できた。よって、ここまでの研究結果にて、スピナーフラスコを用いた分化誘導法により、ヒトiPS細胞から甲状腺に特異的な遺伝子の発現を認め、甲状腺の組織学的・機能学的特徴を備えた細胞へと分化誘導することができたと言える。H28年度内の研究計画として、挙げていた項目13につき、「1ヒトiPS細胞を用い、甲状腺細胞の効率的な分化誘導法を確立する」「2分化誘導にて得られた、胚葉体内の甲状腺細胞に対し、遺伝子・機能評価を行う」については、大量培養の可能となるスピナーフラスコを用い、転写因子をはじめとする甲状腺に特異的な遺伝子発現を持ち、甲状腺機能を有する細胞を確認できたことから、目標を大方達成できたと考える。しかし、分化誘導効率や典型的な組織像の確認という点では改善の余地があり、課題も残ると考えられる。今後は、胚体内胚葉への分化誘導効率の改善をはじめとし、甲状腺転写因子を発現する細胞への分化誘導効率についても再検討の必要がある。特に、近年、Kurmannらをはじめとし、甲状腺転写因子の遺伝子導入を行わず、甲状腺の発生段階において、鍵となる因子を特定することで、甲状腺細胞への分化誘導に成功した報告があるため(Kurmann, Anita A. et al., Cell stem cell, 2015)、より成熟した甲状腺細胞の分化誘導に必要と考えられる添加因子を加えた培地の調整はもとより、培養期間などについても考慮していく。「3甲状腺機能を獲得したと考えられる細胞をセルソーターにて分離し、遺伝子・機能解析を行う」については、進行中である。細胞膜に発現するTSHレセプター(TSHR)などを標的にセルソーターを用いて分離し、分離した細胞について、RT-PCR、免疫染色などを用いて甲状腺に特異的な遺伝子・タンパク質の同定を行う計画である。甲状腺機能低下症に対するホルモン補充療法の代替として、甲状腺ホルモン分泌細胞の移植による再生医療を最終目標とする。本研究においては、ヒトiPS細胞から分化誘導した甲状腺細胞を組織化し、これらの移植により甲状腺機能低下モデルの甲状腺機能回復を図ることを目的とする。最終年度では、前年度で達成した、研究実施計画における、「1ヒトiPS細胞の効率的な分化誘導法の確立」「2胚葉体の回収と評価」について、バイオリアクターを用いた浮遊攪拌培養法により、ヒトiPS細胞由来甲状腺細胞の分化誘導に成功したことを論文として発表した。また、段階的に分化誘導因子を選択・添加するようプロトコールに変更を加えることで、甲状腺細胞膜上に認められるTSHレセプターを、RT-PCR解析において、これまで以上に強く発現する細胞を獲得することができたため、「3甲状腺細胞の分離と評価」以降の項目に着手した。分化誘導にて得られた胚葉体を、MACs法を用いてTSHレセプターを発現している細胞を回収し、浮遊培養系での三次元組織化を試みているが、回収できる細胞数が少ないため、難航しており、現在、RT-PCRや免疫染色での解析とともに、今後は、回収した細胞の接着培養も行う予定である。「4-3で分離した細胞による濾胞構造の構築と組織学的解析」については、組織構築に影響を与える細胞組成を検討するため、ラットの甲状腺組織を用いて、甲状腺濾胞細胞と間質細胞との共培養実験を進行中である。

「5甲状腺組織の移植実験」は未施行であるが、12で回収した胚葉体の甲状腺機能低下モデルへの皮下移植実験では、移植部位切片の組織学的解析において典型的な甲状腺濾胞構造を確認できておらず、さらに甲状腺機能の回復も認められていないことからも、3ー4の課題が機能的な甲状腺組織の再生に重要であり、今後の研究のメインテーマとなると考える。本研究は、甲状腺機能低下症に対する再生医療を目標としている。臨床応用を念頭に開発されたバイオリアクターを用いて、ヒトiPS細胞から甲状腺細胞への分化誘導を行い、獲得した細胞について遺伝子学的かつ組織学的に解析した。第一段階では、内胚葉マーカーsox17/FOXA2の発現について解析し、mRNA・タンパク質の発現を確認でき、内胚葉への分化を確認することができた。その後、甲状腺刺激ホルモンなどを添加した培地にて培養した細胞が、甲状腺に特異的な遺伝子・タンパク質発現を示すことを確認し、培養上清中に甲状腺ホルモンの存在も確認できた。今後は、構造的・機能的により成熟した甲状腺組織を再生することを目指す。今後は、主としてH29年度内の研究計画に沿って、「43で分離した細胞による濾胞構造再構築」「5甲状腺組織の移植実験」の項目について進めていく予定である。まず、3で分離した甲状腺細胞は、温度応答性培養皿上にて培養し、甲状腺細胞シートの作製、あるいは、Matrigelなどを用いた三次元培養による甲状腺濾胞構造の再構築を行う。この際、機能評価としては、培養液中の甲状腺ホルモン値(T3, T4)の測定を行う。また、免疫染色による組織構造の評価を行う。濾胞構造を呈した甲状腺組織は、パラホルムアルデヒドにて固定し、パラフィンブロックあるいは凍結組織ブロックとして包埋した後、薄切し、ヘマトキシリン・エオシン染色、甲状腺細胞に特異的なタンパク質に対する抗体を用い、免疫染色を行う。次に、in vitroにおける4の解析により、甲状腺機能を保持していると確認された甲状腺組織は、あらかじめ甲状腺全摘出術を施行し、甲状腺機能低下症となったラットあるいはマウスモデルに皮下移植する。動物モデルの血液中のヒト甲状腺ホルモン値(T3, T4)などの項目を用いて、生体内においてヒトiPS細胞由来の甲状腺組織が甲状腺組織としての機能を果たしているか否か評価を行う。また、移植部位切片にてヒトiPS細胞由来の甲状腺組織が正常甲状腺組織様の組織像を呈し、腫瘍形成等の異常所見が認められていないかなど、組織学的解析を行う。再生医療本研究を行うに際し、ヒトiPS細胞の甲状腺細胞への分化誘導、甲状腺細胞のセルソーティング、それらの細胞の遺伝子解析・機能解析・組織学的解析、甲状腺組織の再構築、作製甲状腺組織のin vitroおよびin vivoでの機能解析・組織学的解析の評価が今回の研究の柱となり、細胞培養関連培地・消耗品費、動物実験関連消耗品費、作製組織の評価(遺伝子解析、血中・培養中甲状腺ホルモン値の測定、分子生物学的解析、組織切片の染色等)関連試薬費として、大部分を使用したが、物品の価格が要因となり、端数が残額となってしまったため。ヒトiPS細胞培養およびそれらの細胞培養時に必要なフィーダー細胞、培地、添加因子、培養皿またバイオリアクターなどが必要となる。
分子配線を用いた光電池の高効率化と固体化

表面ボトムアップ法で作製した一次元錯体オリゴマーはレドックス活性なd軌道を有し、光電子移動に有効に働くことが期待される。そこで、光受容体であるポルフィリン誘導体とITOとをテルピリジン錯体で連結した光電極を作製し、光電気化学特性評価を行った。得られた電極に波長410nmの光を照射した際、光のOn、Offに応答してアクション電流が得られた。光電変換特性は、テルピリジン錯体の中心金属の種類に依存し、中心金属を鉄、コバルト、亜鉛と変化させた結果、光電変換特性は、コバルトを用いた際に最も良い特性を示した。コバルト錯体はポルフィリンのS_0-S_1間にレドックス活性なd軌道準位を有することから、このレドックス活性なd軌道が光電子移動に有効に働いたと考えられる。以上の内容について、学会誌Chemistry Lettersおよび日本化学会にて研究成果を発表した。また、分子電線と自然界の光合成システムの構成要素であるPhotosystem I(PSI)を光電池の光電変換部として利用することを目的として、PSIをITO電極に固定化するための新規分子配線を考案し、PSIを固定化させた光電極を作製し、その光電気化学特性を評価した。合成した分子電線を用いてITO電極にPSIの固定化を行なった。得られた修飾ITO電極は、Native PSIと同様の可視吸収スペクトルを示し、ITO電極へのPSIの固定化が示唆された。このPSI固定化ITO電極を用いて光電気化学測定を行なったところ、波長600-800nmの光を照射した際に光電流が得られ、PSIの吸収スペクトルと類似した波長依存性を示したことから、PSI由来の光電流が得られたと考えられる。以上、今年度において、分子電線を用いた人工系および生体系の光電変換システムを作製し、分子電線が光電子移動に有効に働くことを実証した。自然界の光合成システムの構成要素であるPhotosystem I(PSI)を光電池の光電変換部として利用することを目的として、PSIをITO電極に固定化するための新規分子配線を考案し、PSIを固定化させた光電極を作製した。PSIは約100%の量子収率を示すことから、PSIを光電変換部として利用することで量子収率の高い光電池の実現が期待できる。このため、PSIとITO電極との接続機能を有する新規分子配線を設計し、合成した。新規分子配線中のナフトキノン部位は、PSI中のキノンポケットに存在するVitamin K_1と置き換わること(再構成)でPSIと接続し、テルピリジン部位は、ITOに修飾させたテルピリジン部位を有する分子と錯形成することで、PSIがITO上に固定化されることが期待された。上記分子配線単体のITO基板上への固定化を、サイクリックボルタンメトリーにて確認したところ、テルピリジン部位で錯形成した金属のレドック不を観測し、ピーク電流値が掃引速度に比例したことから、上記分子配線がITO基板上に固定化されたことを確認した。続いて、上記分子配線を用いたPSIの再構成を波長701nmの光吸収により確認した。PSIからVitamin K_1を除去した結果、吸収が減少し、新規分子配線で再構成した結果、吸収が増加したことから、PSIがこの分子配線で再構成されたことを確認した。次に、この再構成PSIのITOへの固定化を電気化学測定、TEM観察により確認した。微分パルスボルタンメトリーにより、クロロフィル由来のレドックスを確認したことから、再構成PSIのITOへの固定化が示唆された。また、TEM観察により、PSIと同サイズである粒径約10nmの球状物がITO上に存在するのを確認した。EDX測定により、この球状物はPSIであると同定でき、PSIのITO上への固定化が確認できた。

このPSI固定化ITO電極を用いて光電気化学測定を行なったところ、波長600-800nmの光を照射した際に光電流が得られ、PSIの吸収スペクトルと類似した波長依存性を示したことから、PSI由来の光電流が得られたと考えられる。以上、今年度において、分子電線を用いた人工系および生体系の光電変換システムを作製し、分子電線が光電子移動に有効に働くことを実証した。
フラビンを発色団とする光センサー蛋白質の反応機構解明

生物は光を情報へと変換するため、光センサーと呼ばれる一群の蛋白質をもっている。既知の光センサー蛋白質は、いずれも光異性化反応によって光情報変換を開始していた。ところが、最近になってフォトトロピンなどの青色センサーは、発色団として異性化が不可能なフラビン類をもつことが明らかになった。そこで本研究では、フラビンを発色団とする光センサー蛋白質の光反応メカニズムの解明を目的として、フーリエ変換赤外分光法などの分光学的手法を用いた解析を行った。その結果、本年度は以下の研究成果が得られた。植物の青色センサーであるフォトトロピンのフラビン結合部位LOV2に対して極低温から室温に至る幅広い温度領域で可視および赤外分光測定を行った。可視吸収スペクトル測定の結果から、1つの中間体だけが生成することが明らかになった。この結果は、ロドプシンなどの他の光センサー蛋白質と大きく異なるものである。また赤外分光測定により、フラビンと共有結合を形成するシステイン側鎖はプロトン化していることがわかった。さらに共有結合形成により、蛋白質の内部結合水の水素結合が切れることを見出した。一方、蛋白質の二次二次構造変化をモニターするアミドの領域では温度依存的なスペクトルが得られた。この結果は、1つの中間体しかもたないフォトトロピンが、ロドプシンなどと同様、段階的な蛋白質の構造変化を示すことを示唆するものである。ロドプシンなど既知の光センサー蛋白質は、いずれも光異性化反応によって光情報変換を開始していた。そこで本研究では、フラビンを発色団とする植物の青色センサーであるフォトトロピンに対して、フーリエ変換赤外分光法などの分光学的手法を駆使した研究を行い、その光反応メカニズムの解明を目的とした。フォトトロピンの光反応に関しては、フラビンとシステインとのアダクト形成であるという実験結果が最近、明らかになってきた一方で、そのシステインが解離している(チオレート)か、解離していない(チオール)か、という問題に関して大きな議論があった。我々は平成14年度に、赤外分光法を用いたS-H伸縮振動の解析から、システィンは光を吸収する前には非解離型として存在することを明らかにした。この信号が光反応によって消滅する事実は、このシステインがフラビンとアダクトを形成することと一致する。この結果は、米国化学会誌に速報として掲載され、関係者の大きな注目を集めた。このようなフラビンを発色団とする光受容蛋白質の解析を進める一方、比較の対象となるロドプシン類の研究も並行して行い、バクテリオロドプシンやフォボロドプシンの光反応過程に関するさまざまな新しい情報を得た。
[2,3]シグマトロピィ転移による新規炭素-窒素結合生成反応の開発

本研究は,N-アルキル-O-(2-アルケニル)ヒドロキシルアミン(1)のテトラヒドロフラン溶液に0°Cでn-ブチルリチウムを作用させると,速やかに転位反応が進行してアリルアミンが生成することをはじめて明らかにした。これは,陰電荷を有する窒素原子を転位末端とする前例の無い[2,3]Wittig型転位反応である。更に,基質の構造に依存するが,塩基を用いることなくジメチルホルムアミド溶媒中で加熱(60°C)するだけで転位反応が速やかに進行する場合もあることも確認した。転位基質である1は,ヒドロキシルアミンのN,O-二元求核反応剤としての特性を活用して,アリルアルコールから容易に調製できる。すなわち,N-ヒドロキシフタルイミドを求核反応剤とする光延反応,アミノ基の再生,及びN-ベンジル化の一連の反応を行えば1が容易に調製出来る。転位反応が進行するためには,窒素上にはベンジル基あるいはアルキル基が必要で,電子吸引性基が導入されると反応は進行せず基質が定量的に回収される。本転位反応の適応範囲と限界を系統的に検討した結果,生物的に重要な種類のアリルアミンの立体選択的合成法として大いに資するものであることを明らかにした。加えて,本転位反応は,1,2-および1,3-不斉誘起を含むジアステレオ選択的なシステムに応用可能で,キラルなアミノポリオールの合成法としても有用であることを明らかにした。また,キラルなジアザ配位子を共存させれば,反応剤制御型エナンチオ選択的[2,3]シグマトロピィ転位が実現出来ることも明らかにした。アリルアルコールとN-ヒドロキシフタルイミドとの光延反応,ヒドラジンによるアミノ基の再生,およびN-ベンジル化を経て,O-アリリックヒドロキシルアミン(A)が入手出来る。Aにテトラヒドロフランを溶媒として0°Cでブチルリチウムを作用させると,5分間で[2,3]-シグマトロピィが完了し,基質の水酸基から遠い方のsp^2炭素にヒドロキシアミノ基が結合したアリルアミン誘導体が収率良く得られることを見出した。これは前例の無い新規な[2,3]シグマトロピィ反応で,アリルアミンの合成法として極めて有用である。本年度の研究で以下のことが明らかになった。(1)転移反応が進行するためには,N-上にベンジル基の様なアルキル基が必要である。電子吸引性のN-トシル基では反応は進行しない。無置換体ではN-O結合の開裂のみが起こる。(2)二重結合が環内にある場合には収率が著しく低下する(<30%)。(3)転移末端のsp^2炭素がジ置換の場合には収率が著しく低下する(<20%)。(4)アリリック二重結合が更に二重結合に共役している場合には収率が著しく低下する(<25%)。(5)二重結合が芳香環と共役している場合には収率が著しく低下する(<25%)が,その場合でも酸素原子が2級炭素に結合している場合には,良好な収率で転移生成物が得られる。(6)転移後に二重結合が共役系になる場合にはブチルリチウムは不要で,DMFを溶媒として50-70°Cで加熱するだけで転移が定量的に進行する。次年度は,本転移反応を用いたキラリティの転写及びジアステレオ面区別について検討し,光学活性アリルアミンの合成法としても完成させる。本研究は,O-アリリックヒドロキシルアミンの[2,3]シグマトロピー転位による炭素-窒素結合生成反応に関するものである。これは,前例の無い新反応として,あるいは2級アリルアミン類の合成法として学術的にも実用的にも意義深く,その適応範囲と限界を明らかにすることは本研究の重要な目的の一つである。これまでに以下の事実を明らかにした。

(1)基質であるO-アリリックヒドロキシルアミンは,対応するアリルアルコールを原料として,基本的にはN-ヒドロキシフタルイミドを求核反応剤として光延反応によって合成される。本転位反応が進行するためには,塩基としてアルキルリチウムが必要である。また窒素原子上にベンジル基(あるいはアルキル基)が必要で,アシル基では反応は全く進行しない。置換基が無い場合には,副反応すなわちN-O結合の開裂が進行する。(2)転位の結果基質の共役系が破壊される場合,3級中心が構築される場合,あるいはアリリック二重結合が環状構造に固定されている場合には収率が低下し,(1)で述べた副反応が支配的になる。(3)酸素原子が2級炭素に結合する時には,転位の結果共役系が破壊される場合でも,反応は良好な収率で進行する。(4)酸素原子が2級炭素に結合し,かつ転位の結果共役系が構築される場合には,1級アミノ基であっても,塩基無しでDMF溶媒(必須)を用いて加熱(50-70°C)するだけで反応は高収率で進行する。(5)本反応を用いる1,2-及び1,3-不斉誘導が満足すべき選択性(80-90%de)で進行する。(6)本反応をキラルなジアミンあるいはビスオキサゾリン配位子の存在下で行うと,エナンチオ選択的な[2,3]シグマトロピー転位(90%ee)が進行する。
省力的にRILs集団を作成するためのマーカー多型データベースツールの開発

【研究目的】コムギなど自殖性植物の遺伝解析集団の維持には、系統間の交雑を防ぐために、開花前の花に袋かけをする系統維持方法が従来おこなわれてきた。しかし、大きい集団の場合、労力がかかる方法である。集団管理に遺伝子マーカーを利用した場合、交雑の可否をマーカーの遺伝子型から判断できるため、袋かけ作業は必須ではなくなり、確実な系統化と労力の低減化が期待できる。そこで本研究では、省力的に組換え自殖系統(Recombinant Inbred Lines : RILs)集団を管理するためのマーカー多型管理データベースツールを開発することを目的とした。また、実際にコムギ近縁野生種のRILs初期集団のマーカー多型を調査し、ツールを用いて多型情報を管理した。【研究方法】コムギ近縁野生種Aegilops sharonensisとAe. longissimaの交配F2集団80個体をRILs初期集団とした。保有しているシークエンスデータから、親系統間のSNP多型を抽出し、97個のdCAPSマーカーを作成した。アガロース電気泳動で実際に多型検出できる35マーカーについて、親系統とF2各個体の多型を調べた。マーカー多型管理データベースツールは主に3つの情報(集団情報、系統情報、マーカー情報)を登録、閲覧、編集できるように設計した。ツールには、登録マーカーのうち、RILsの系統管理に必須のマーカーを選抜するプログラムを含めた。この選抜プログラムは遺伝的アルゴリズムをベースに作成した。【研究成果】本研究で開発したツールおよびプログラムはGitHubで公開した。上述のRILs初期集団の情報を本ツールで管理し、系統管理に必須マーカーを選抜したところ、17マーカーが選ばれた。今後、後代集団でもその17マーカーで自殖の成否を確認すれば、確実な系統化が可能であろう。
社会実装を目指したAC/DCハイブリッド型マイクロ／スマートグリッドに関する研究

これまで開発してきたハイブリッド型のグリッドにおける直流給電部分は,交流系統と絶縁し,直流給電部分を浮かしたシステムであった。このシステムにおいては,交流系統との保護協調が容易であるという利点があるが,直流系統に故障が発生した場合,大事故につながる可能性も否定できない。このため,これまで開発したハイブリッド型マイクロ/スマートグリッドを広く社会に導入するには,システムの安心・安全に課題があった。そこで本研究では,中性線接地方式を用いたバイポーラ型システムを採用し,システムの安全・安心性能を高めたAC/DCハイブリッド型マイクロ/スマートグリッドの開発し社会実装を目指す。
ブーリアンカーネルを用いたブール関数の帰納学習

平成15年度は、ブール関数の帰納学習における学習精度の向上を目的として、ブーリアンカーネルを用いた変数選択法に関する研究を行った。ブーリアンカーネルは、論理積が張る空間の内積を、次元に依存しない計算量で計算可能な関数であり、この空間上でデータを正しく分離する超平面を、効率良く学習することを可能にする。今年度は、こうして学習された超平面fを、ブーリアンカーネルを用いて分析することで、データの分離に寄与しない変数を同定する手法に関して研究を行った。提案手法は、ある特定の変数xを含む論理積を全て除去して得られる部分空間へのfの制限f'を、ブーリアンカーネルを用いて効率よく計算する。そして、この制限f'の分離能力がfと比較して劣化していないとき、変数xを分離に寄与しない変数と判断する。このように、xを含む論理積の影響を考慮に入れて、xの分離への寄与度を評価することにより、変数間の相互作用を考慮した変数選択が可能になる。このような手法の有効性を検証するために、ランダムに生成したブール関数の学習実験を行った。この実験では、ランダムに生成したデータから、複数の変数選択手法を用いて変数の部分集合を選択する。そして、選択された変数だけを用いて、共通の学習アルゴリズムによりブール関数を学習し、その精度を比較することで、変数選択手法の性能を比較した。その結果、変数の数、ブール関数の複雑さ、データの数等のパラメータを様々に変化させた条件下で、提案手法が、既存手法よりも高い性能を有していることが確認できた。平成14年度は、ブール関数の帰納学習におけるオーバーフィッティングを抑制する目的で、kDNFカーネル関数を用いた容量制御機構に関する研究を行った。kDNFカーネルは、長さが高々kの論理積が張る特徴空間H_kの内積を効率良く計算する関数であり、この特徴空間上の線形識別関数を効率良く学習する目的で導入された。本研究は、このkDNFカーネルを、H_m(m>k)上の線形識別関数f_mのH_kへの制限f_kを計算する目的で利用することを特徴とする。kDNFカーネルを用いて計算されたf_k分類精度を訓練データを用いて評価して、もしも分類精度が著しく劣化しないならば、長さがkよりも大きな論理積は、分類に寄与しないと考えられる。そこで、このような論理積を取り除いた、より容量の小さな特徴空間で新たな線形識別関数を学習することで、オーバーフィッティングを抑制し、f_mよりも分類精度の高い識別関数を学習することが可能になる。本研究では、このような容量制御機構について理論的に考察すると同時に、実際に学習システムを実装し、容量制御機構の有効性を検証するための計算機実験を行った。この学習システムは、学習エンジンとしてサポートベクターマシンを用いているが、カーネル関数の計算にビット演算を用いたり、バイアス項を0に固定した凸二次計画問題ソルバーを用いる等、ブール関数の学習に特化した効率的な実装を工夫した。この学習システムを用いて、ランダムに生成したブール関数の学習実験を行い、変数の数、ブール関数の複雑さ、サンプル数、ノイズ率等を、さまざまに変化させるときに、目的のブール関数を、その入出力対からどの程度精度良く学習できるかについて調べることで、提案する容量制御機構の有効性を検証することができた。これら一連の研究成果は、データマイニングに関する主要な国際会議であるIEEE ICDM2002において発表し、一定の国際的評価を得た。
横風を受けた融合火災プリューム性状に関する研究

横風の影響を受けた火炎形状,熱気流性状を把握するために,単一および複数火源を用いた模型実験を実施し,以下の事項が明らかとなった。(1)横風を受け下流側に傾斜した単一火源上の火炎の高さおよび傾斜角度を,発熱速度と横風速度の複合関数で表した関係式を導出した。さらに,火源規模および形状を変化させた実験結果を基に,無次元発熱速度で0.05<Q^*(Q^*rec)<12.75,さらに正方およびアスペクト比が1:6の矩形火源まで適用可能となった。(2)横風を受けた火災プリューム主軸の軌跡をロジスティック曲線で近似した予測式を提案した。さらに横風速度の影響を加味した形でこの軌跡に沿った移動距離と温度減衰の関係を表した関係式を提案するとともに,この温度上昇,外気速度および移動距離を変数として,主軸に沿った温度上昇と熱気流速度の関係式を導いた。(3)横風を受けた熱気流が作り出す温度場の結果を基に,温度で定義したプリューム幅を求め,火災プリュームの断面形状を実験的に明らかにした。さらにこの半値幅を用いて,火源から運ばれてきた熱と横風により上流側から運ばれてきた熱の和として火災プリューム内の温度分布が表現出来ることを示した。(4)2種類のCFDコードを用いて,有風下の火災プリューム性状の再現性を検討した結果,燃焼モデルの適用と火源への発熱速度の与え方を同時に工夫することで,連続火炎領域の高さや火災プリュームの主軸位置をある程度再現できたが,温度減衰性状は計算コードによる違いが著しく,また実測値と異なる結果となった。(5)有風下における複数火源からの火炎および熱気流性状に対して,模型実験の実験結果と比較することで,単一火源上に形成された火災プリューム性状に関する既存の予測式がどこまで適用可能であるかを検討した。火災時に発生する,熱,煙および燃焼生成物等の流動拡散の推進力となる火災プリューム性状に関する研究は,単一火源でしかも無風下(自然換気時)における性状に注目してきたため,有風下の火炎形状やプリューム性状に注目した研究は少ない。そこで本研究では,有風下における基本的な火災プリューム性状を把握するために,単一火源上に形成される火災プリュームの拡がり幅,温度・速度の減衰性状およびトラジェクトリーに注目した実験を実施した。模擬火源には,プロパンを燃料とした直径0.2mの円形ガスバーナーを使用し,発熱速度と横風速度をそれぞれ4段階変化させた。火源風下側の温度場は熱電対にて3次元的に計測した。火災プリュームのトラジェクトリーは,その主軸位置に対して,水平方向および鉛直方向にそれぞれ±3.5%,±10%程度,時間的に変動するが,準定常状態における平均温度を用いて作成した各等温度線の先端を繋げた帯曲線として表すことができる。そこで発熱速度および横風速度の関数として表現した変数を組み込んだロジスティック関数を適用することにより,横風の影響を受けた火災プリュームのトラジェクトリー予測モデルを提案した。さらに火災プリューム主軸位置とその温度を基に,主軸位置から主軸温度の1/eとなる温度が出現する位置までの距離として火災プリュームの温度幅を定義し,この温度幅と火源からの距離の関係およびそれに及ぼす横風速度の影響を検討した。

その結果,横風の影響を受けた火災プリュームの断面形状は,火源近傍では床面側に膨らんだ断面形状を示し,その後火源から遠ざかるにつれて水平方向に膨らんだ楕円形状に遷移することが明らかとなった。有風下における融合火災プリュームに関する実験から以下の事項が明らかとなった。横風が弱い場合,火源間隔が拡がるとともに上流側からの火災プリュームは徐々に下流側に倒れる傾向がある。また下流側の火災プリュームは火源極近傍を除けば,火源間隔に依存せずほぼ同じ軌跡をたどり,単一火源に対する軌跡予測式の適用が可能であることが確認できた。一方横風が強い場合,上流側からの火災プリュームは火源間隔に依存せずほぼ同じ軌跡を辿り,単一火源に対する予測式とほぼ一致するが,下流側からの火災プリュームの軌跡に対する予測式の適用性は低かった。さらに融合火炎の傾斜角度を,横風速度,発熱速度および火源間隔を考慮するための空間因子の組合せ関数とした実験式を導出した。さらに,周囲の空気の巻き込みにより絶えず風下側へ伸縮する融合火炎の高さを,傾斜角度と同様に,横風速度,発熱速度および空間因子の組合せ関数として表現した実験式を導出した。さらに,数値計算手法による有風下の火災プリューム性状の再現性を検討するために,2種類のCFDコード(FDS, CFD2000)を用いて,昨年度提案した単一火源実験結果を基に構築した火災プリュームトラジェクトリー簡易予測式および主軸温度の減衰性状と比較した。燃焼モデルの適用と火源への発熱速度の与え方を同時に工夫することで,連続火炎領域の高さや火災プリュームのトラジェクトリー位置をある程度再現することができた。しかし,トラジェクトリーに沿った温度減衰性状は計算コードによる違いが著しく,また実測値と異なる結果となった。これからも,複数の火源上に形成された融合プリュームの再現にはさらなる工夫が必要である。
口腔細菌を用いたin vitroにおけるセメント質う蝕の誘発

セメント質う蝕は、病変部から検出される細菌種がエナメル質う蝕や象牙質う蝕とは異なっているため、病態学的にまだ不明な点が多い。そこで本研究では、われわれが開発したin vitro象牙質う蝕誘発実験系(1988)を応用して、セメント質う蝕の実態を明かにしようと試みた。1.実験用試料の作製:ヒトの健全抜去歯から無菌的に歯根部試料片を作製し、その一部だけを露出させて実験用試料とした。3.う蝕病変部の病理組織学的解析:所定の培養期間終了後、各培養液から試料を取りだし走査電顕およびマイクロラジオグラムによるセメント質破壊部の解析を行なうとともに、脱灰標本を作成して、細菌染色および酵素抗体法による免疫組織化学的染色を行ない、菌種間のセメント質う蝕誘発能の違いについて検討した。その結果、4週培養例では、Bacteroides種を除く全ての菌種が、一定のセメント質う蝕誘発能を有することを示唆する知見が得られた。しかし、12週培養例の実験は現在継続中であり、最終的な結果を得るまでには至っていない。
TGF-βⅡ型受容体機能欠損大腸癌における細胞死機構の解明

Transforming Growth Factor beta (TGF-β)は広範な組織で産生され、細胞の増殖や分化などを調節することで様々な生命現象に関わる。TGF-βは正常組織や早期癌では細胞増殖を抑制するが、進行癌や転移性癌では腫瘍促進に働く傾向があることが知られている。しかし、その作用転換(TGF-βswitch)の機序に関していまだ詳細は不明であり、本研究は、TGF-β-RIIが機能欠損した大腸癌におけるTGF-βの役割について検討し、TGF-βswitchの機序を明らかにすることを目的とする。1.大腸癌細胞株においてTGF-βが細胞増殖に及ぼす影響を調べるため、TGF-β-RIIが正常の細胞株(LS513、HT29、SW480、SW620)と機能欠損した細胞株(HCT116, Lovo、LS174T)それぞれにおいてTGF-βの産生分泌を確認した上で、添加する実験と抑制する実験を行い、細胞数の増減とp53、p21の発現について調べた。さらにアポトーシスについて評価し、TGF-β-R機能の有無によるTGF-βの働きの相違を確認した。2.受容体の状態との関連についての検討として、LS513において、siRNAを用いてTGF-β-RIIを抑制し、HCT116と類似の表現型が見られるかどうかを検証した。さらに、TGF-β-RIとの関与を検討するために、HCT116でTGF-β-RIの抑制とTGF-β-RI阻害剤の投与を行い、細胞数の増減とp53、p21の発現を評価した。培養細胞株を用いたin vitroでの検討はおおむね順調に進行している。ただ、抑制実験についてはshRNAの導入がうまくいかず、またCRISPR-Cas9システムを用いた抑制が未遂のため、今後の課題である。TGF-β-RII機能欠損下でTGF-βがp53を抑制することの検証を行う。方法としては、HCT116あるいはLovoでTGF-βを強制発現させ、細胞数の増減とp53の発現、アポトーシスについて評価する。また、ヒト臨床検体を用いた解析を進める。すなわち、MSI大腸癌とMSS大腸癌の切除組織検体を用いて免疫染色法によりTGF-βと各受容体、p53の発現量を比較検討し、vitroで得られた結果とのする。組織中の発現量と血清濃度の相関性と腫瘍の悪性度(転移や予後との関連)を明らかにする。
微動観測による地盤Vs構成の推定と模擬アレー微動法による検証

本研究は、常時微動観測及び模擬常時微動により得られたレーリー波分散特性を用い、成層地盤のS波速度構造の推定精度とその限界を検証することを目的としている。秋田県内のKik-net震観測点の19カ所では7点になる三角形アレー微動観測を行った。各地震観測点で得られた常時微動記録の鉛直成分を用い、「f-kスペクトル法」による表面波のレーリー波分散特性を求めた。さらにモンテカルロ法による逆解析(ランダム法)からS波速度構造を推定し、各地震観測点で得られているPS検層によるS波速度構造と比較し、常時微動観測記録を用いたS波速度構造推定の推定精度および限界を検討した。S波速度はレーリー波の基本モードの位相速度とほぼ同じ値であるとの関係より、観測分散曲線の最も速い位相速度以下で推定したS波速度構造はPS検層の結果と比較すると、ばらつきが少なく、精度の良い結果を得た。一方、最も速い位相速度以上、推定したS波速度構造はPS検層の結果と比較すると、ばらつきが大きく、推定精度はよくない結果となった。f-kスペクトル法から推定した位相速度のほとんどの値は1000m/s以下になった。以上の結果より、未固結地盤のS波速度構造の推定が可能であると思われる。常時微動観測記録から得られた考察を検証するため、地盤をあるS波速度構造(6層+半無限)を持つと仮定し、地表面(第1層)から一層ずつ次の下層を追加しながら、6つの水平成層地盤構造システムを作成し、三角形アレー微動観測をシミュレートする数値解析を行った。f-kスペクトル法によるレーリー波模擬分散特性を求め、逆解析による水平成層地盤のS波速度構造の推定精度及びその限界について検討を行った。三角形アレー微動観測と同様に、模擬分散曲線の最も速い位相速度以下、ある深さでの推定したS波速度構造と仮定したS波速度構造は、ばらつきが少なく、精度の良い結果が得られた。その最も速い位相速度以上、ばらつきが大きく、推定精度はよくない結果を得た。本研究は、数値シミュレーションによる模擬アレー微動から得られるレイリー波分散特性を利用して、成層地盤構成の推定精度とその限度を検証することを目的としている。このため、第1部として、(1)地盤構成のモデル化を行い、(2)波動論による模擬常時微動(7点局の三角アレイ形)を計算すること、(3)これらの模擬常時微動の鉛直成分から「f-kスペクトル法」による(f:周波数、k:波数)表面波のレイリー波分模擬散特性を求め、(4)その地盤構成を用い、レイリー波理論分散特性を求め、(5)これら[(3)と(4)]の比較し、違いの検討を行うこと、(6)または実際のアレー微動観測の上下成分からレイリー波観測分散特性を求め、(7)両者のレイリー波分散特性[(3)と(6)]を比較し、検証すること、(8)模擬アレー微動の水平成分(H)と鉛直成分(V)のH/V振幅比の卓越周波数を求め、(9)レイリー波分散特性と比較し、後者の限度を検討中である。または第2部として、得られたレイリー波分散特性[(3)と(6)]から

(10)本研究には提案したランダム法による逆解析を行い、(11)地盤構成(S波速度Vsと層厚)を推定し、(12)元の地盤構成のモデル化[(1)]と比較し、(13)成層地盤構成の推定精度の考察を検討中である。去年度には、秋田県内のKik-net地震観測所の11ヵ所でアレー微動観測を行った。今年度には計画したものについて、秋田県内又は他県Kik-netの地震観測所の25ヵ所でアレー微動観測を行い、推定精度とその限度を検討し、考察し、まとめを行う予定である。本研究は、常時微動観測及び模擬常時微動により得られたレーリー波分散特性を用い、成層地盤のS波速度構造の推定精度とその限界を検証することを目的としている。秋田県内のKik-net地震観測点の19カ所では7点になる三角形アレー微動観測を行った。各地震観測点で得られた常時微動記録の鉛直成分を用い、「f-kスペクトル法(f:周波数、k:波数)」による表面波のレーリー波分散特性を求めた。さらにモンテカルロ法による逆解析(ランダム法)からS波速度構造を推定し、各地震観測点で得られているPS検層によるS波速度構造と比較し、常時微動観測記録を用いたS波速度構造推定の制度および限界を検討した。S波速度はレーリー波の基本モードの位相速度とほぼ同じ値であるとの関係より、観測分散曲線の最も速い位相速度以下で推定したS波速度構造はPS検層の結果と比較すると、ばらつきが少なく、精度の良い結果を得た。一方、最も速い位相速度以上、推定したS波速度構造はPS検層の結果と比較すると、ばらつきが大きく、推定精度はよくない結果となった。f-kスペクトル法から推定した位相速度のほとんどの値は1000m/s以下になった。以上の結果より、未固結地盤のS波速度構造の推定が可能であると思われる。常時微動観測記録から得られた考察を検証するため、地盤をあるS波速度構造(6層+半無限)を持つと仮定し、地表面(第1層)から一層ずつ次の下層を追加しながら、6つの水平成層地盤構造システムを作成し、三角形アレー微動観測をシミュレートする数値解析を行った。f-kスペクトル法によるレーリー波模擬分散特性を求め、逆解析による水平成層地盤のS波速度構造の推定精度及びその限界について検討を行った。三角形アレー微動観測と同様に、模擬分散曲線の最も速い位相速度以下、ある深さでの推定したS波速度構造と仮定したS波速度構造は、ばらつきが少なく、精度の良い結果が得られた。その最も速い位相速度以上、ばらつきが大きく、推定精度はよくない結果を得た。