hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
水を溶媒とした無保護アミノ酸の反応の開発と麦角アルカロイド類の短行程合成への応用

アミノ基を保護する目的で60%以上の硫酸溶液にフェニルアラニンやチロシンのような芳香族アミノ酸を溶解させておき、NaBrO_3あるいはブロモイソシアヌル酸ナトリウムをブロム化剤として用いた。その結果、フェニルアラニンからは、オルトあるいはパラモノブロム体、オルト、パラジブロム体がそれぞれ最高31,58,6%の収率で得られた。また、チロシンからは、2当量のブロムイソシアヌル酸ナトリウムを用いた場合、79%の収率で3,5-ジブロモチロシンが得られた。ここで得られた生成物はいずれも全くラセミ化していなかった。2我々は,パラジウム触媒存在下,無保護アミノ酸である4-Bromotryptophan(A)とAllylalcoholとの反応において塩基性条件下では4位へのビニル化反応(Heck反応)が,中性条件ではN-Allyl化が進行することを既に見いだしている[Tetrahedron Lett.,40,7803-7806(1999)].この選択性を利用して、麦角アルカロイドであるリゼルギン酸の合成を試みた。Aに種々のオレフィンを塩基性条件下パラジウム触媒を用いて反応させると、4-ビニル体が生成し、これを用いて10員環化合物への閉環反応を試みたが成功しなかった。4-Bromo-1-buteneとAの反応では、選択的にN-アルキル化が進行した。しかし、この化合物の10員環化合物への閉環反応も同様に成功しなかった。現在、Aを保護したルートでのリゼルギン酸の合成を試みているところである。1無保護アミノ酸の水を溶媒とした実用的な合成反応の開発を目指し,アミノ酸類の直接ブロム化を前年に引き続き検討した。アミノ基を保護する目的で60%以上の硫酸溶液にフェニルグリシンを溶解させておき、ブロモイソシアヌル酸ナトリウムをブロム化剤として用いた。その結果、メタブロモフェニルグリシンが主生成物として単離された。その他オルト体パラ体も観測された。2ベンズ[f]トリプトファンは、インドール-2,3-ジオキシゲナーゼ阻害剤として知られている。我々は、インドールとセリンを反応させた後、アシラーゼで分割を行うことにより2行程で光学活性トリプトファン誘導体を得ることに成功している。この反応を利用して3種のベンズ[e],[f],[g]インドールより、それぞれ対応する光学活性ベンズトリプトファン3種を合成することに成功した。3光学活性リゼルギン酸合成の良い中間体である(R)-N-メチル-N-カルボベンジロキシ-1-トシルトリプトファンメチルエステルの効率的な合成法を、我々の開発した合成法で容易に得られるdl-N-アセチルトリプトファンから3行程で得ることに成功した。
小腸移植におけるmixed chimerismを用いた免疫寛容の導入

マウスでのmixed chimerismモデルを用いて小腸移植での免疫寛容導入の有無を検討した。(方法)マウス異所性小腸移植の手技を確立した後、MHCの全く異なるマウス間(ドナー:B10.A,レシピエント:C57BL/6)で移植し、生着期間について観察を行った。無処置群では小腸移植のみを、抗体投与群では抗CD40L抗体と抗CD8抗体の投与を行った。Mixed chimerism群では抗CD40L抗体と抗CD8抗体とレシピエントに3Gyの全身放射線照射を行いドナーの骨髄細胞を20x10^6個投与した後に小腸移植を行った。(結果)無処置群では37日目に移植された小腸が拒絶された。抗体投与群群では、移植された小腸は移植後20日前後で半数が拒絶され、残りの半数は100日までに拒絶された。mixed chimerism群では、移植された小腸は移植後の300以上日生着した。移植小腸の生着が延長したマウスでは、mixed chimerismが得られ、移植された小腸には拒絶反応が認められなかった。また、皮膚移植を行って免疫寛容が得られたか否かを検討したところ、移植小腸が生着したマウスではドナーの皮膚は生着していたが、3rd partyの皮膚は10日程度で全例拒絶された。これにより免疫寛容が獲得されたことが証明された。移植後300日以上小腸が生着したマウスではmixed chimerismが認められた。(結論)マウス小腸移植モデルでmixed chimerismを用いることで免疫寛容を導入することに成功した。1)実験モデルマウス異所性小腸移植の手技を確立した。Mixed chimerismの作成は、マウス(B10.A)の骨髄細胞20x10^6個を3Gy全身放射線照射されたマウス(C57BL/6)へ静脈内投与する事で行われた。モノクローナル抗体として抗CD40Lモノクローナル抗体(MR1)、抗CD8モノクローナル抗体(2.43)を投与した2)現在までの結果MR1および2.43はハイブリドーマより培養上清またはヌードマウスの腹水より作成し精製した。無処置群では37日目に移植された小腸が拒絶された。MR1、2.43抗体投与のみで骨髄移植を行わなかった群では、移植された小腸は移植後20日前後で半数が拒絶された。MR1、2.43抗体投与と骨髄移植を併用した群では、mixed chimerismとなり、移植された小腸は移植後の30日現在生着しており拒絶反応の兆候は見られていない。現在までに分かったことは、mixed chimerismとなったマウスは移植された小腸の長期生着や免疫寛容が期待される。4)今後の展開免疫寛容が得られるか否かを今後MLRやCMLを用いて検証したい。また、GVHDの発症の有無についても今後研究を行っていく予定である。モノクローナル抗体として抗CD40Lモノクローナル抗体(MR1)、抗CD8モノクローナル抗体(2.43)を投与した2)現在までの結果

MR1および2.43はハイブリドーマより培養上清またはヌードマウスの腹水より作成し精製した。無処置群では37日日に移植された小腸が拒絶された。MR1、2.43抗体投与のみで骨髄移植を行わなかった群では、移植された小腸は移植後20日前後で半数が拒絶された。MR1、2.43抗体投与と骨髄移植を併用した群では、mixed chimerismとなり、移植された小腸は移植後の100以上日生着した。移植小腸の生着が延長したマウスでは、mixed chimerismが得られ、移植された小腸には拒絶反応が認められなかった。4)今後の展開マウスでのmixed chimerismモデルを用いて小腸移植での免疫寛容導入の有無を検討した。1)実験モデルマウス異所性小腸移植の手技を確立した。Mixed chimerismの作成は、マウス(B10.A)の骨髄細胞20x10^6個を3Gy全身放射線照射されたマウス(C57BL/6)へ静脈内投与する事で行われた。モノクローナル抗体として抗CD40Lモノクローナル抗体(MR1)、抗CD8モノクローナル抗体(2.43)を投与した2)現在までの結果MR1および2.43はハイブリドーマより培養上清またはヌードマウスの腹水より作成し精製した。無処置群では37日目に移植された小腸が拒絶された。MR1、2.43抗体投与のみで骨髄移植を行わなかった群では、移植された小腸は移植後20日前後で半数が拒絶され、残りの半数は100日までに拒絶された。MR1、2.43抗体投与と骨髄移植を併用した群では、mixed chimerismとなり、移植された小腸は移植後の300以上日生着した。また、皮膚移植を行って免疫寛容が得られたか否かを検討したところ、移植小腸が生着したマウスではドナーの皮膚も生着した。これにより免疫寛容が獲得されたことが証明された。4)今後の展開マウス小腸移植モデルでmixed chimerismを用いることで免疫寛容を導入することが可能であった。今後は本モデルを用いてGVHDのメカニズムなどを検討していく。
数理生物モデルにおける力学系の漸近挙動および閾値原理への応用

数理生物モデルについて得た数学的な成果や知見を,現実にみられる生物の個体数や感染症の流行に対する予測に役立てる構えである.特に,感染症流行モデルにおいては,感染症の潜伏期間を表すタイムラグを持つ微分方程式系における平衡解の安定性や,感染個体群が時間経過にしたがって生息領域を拡げる様子を表現した自由境界をもつ拡散方程式系における進行波解の存在性を調べることで,より現実的な環境条件を考慮した感染症の流行動態の理解に応用したい.数理生物モデルについて得た数学的な成果や知見を,現実にみられる生物の個体数や感染症の流行に対する予測に役立てる構えである.特に,感染症流行モデルにおいては,感染症の潜伏期間を表すタイムラグを持つ微分方程式系における平衡解の安定性や,感染個体群が時間経過にしたがって生息領域を拡げる様子を表現した自由境界をもつ拡散方程式系における進行波解の存在性を調べることで,より現実的な環境条件を考慮した感染症の流行動態の理解に応用したい.
金属錯体をビルディングブロックとする水素結合により集積されたケモセンサーの構築

遷移金属錯体を基本単位とする柔軟な集積構造をもつ多孔性遷移金属錯体集積体を合成し、その細孔を利用した新規センサーを以下の方法で構築した。(1)多彩なコンフォメーションを取る配位子と特殊な水素結合で架橋された集積体構築のため、ヒンジ構造を持つH_2bhnqを連結配位子とする一次元錯体を基本とする集積体を合成した。(2)結晶と液体の中間の相をもつ水素結合による集積体構築のため、水素結合、π-π相互作用を有効に使えるH_2tdpdを用いて集積体を合成した。そして、このような二次元水素結合金属錯体集積体をもとに様々なゲスト分子を導入した層間化合物を合成し、その物性を検討した。その際、ゲスト分子の可逆的な導入、脱離を可能とするホスト層の探索も行った。金属錯体集積体をホストとした層間化合物ははとんど例がなく未知の部分が多い。そこで基本的な物性(磁性、伝導性、振動電子状態等)を詳細に検討し、センシング機能発現に有利な"柔らかい"集積構造を持つ金属、配位子ゲスト分子の組み合わせを実験的に決定した。以上より、金属、配位子、ゲスト分子の相互作用を変数とし、その組み合わせでセンサー機能を持つ多孔性遷移金属集積体の新物質相を開拓した。なお、得られた化合物は、全て単結晶X線解析にて構造を決定した。我々はこれまでに配位子にクロラニル酸、中心金属に様々な酸化状態をとる鉄を用い、ゲスト分子としてフェナジン(1)、フェロセン(2)を導入した集積体の構造を明らかにしている。これらは、単核錯体が水素結合でつながれた二次元層間に、ゲスト分子をカラム状に取り込んだ構造をもつ。その層間距離は、ゲスト分子の大きさによって異なり、鉄-クロラニル酸錯体ホスト層は、ゲスト分子の大きさに応じて柔軟に層間距離を変化させてゲスト分子を包接できる可能性が示唆された。そこで、かさ高いデカメチルフェロセン([Fe(Cp^*)_2])、特異的な酸化状態を持つテトラチアフルバレン(TTF)をゲスト分子として層間化合物の合成を試みたところ、{[Fe(Cp^*)_2][Fe(CA)_2(H_2O)_2]}_n(3)及び{(TTF)_2[Fe(CA)_2(H_2O)_2]}_n(4)を得ることに成功した。これらの集積構造は、1と2と同様に層状を示した。ゲスト分子はカラム状に整列し、大きく広がったホスト層間に取り込まれており、このホスト層は、層間距離、層内の錯体配列を柔軟に変化させることで、様々な大きさのゲスト分子を容易に取り込むことが明らかとなった。さらに、その化学量論比からゲスト分子は酸化され層間に挿入されることが推定された。メスバウアースペクトルより、1-3では、ホスト層内の鉄イオンは全て3価であった。しかし、4においては、層内の鉄イオンは2価と3価が1:1で存在することが示され、混合原子価状態であることが明らかとなった。また、ラマンスペクトルより、4のカラム内のTTFの酸化状態は0.75+であることが示され、ゲストは酸化され層間に取り込まれるが、必ずしもその酸化数は整数にはならず、ホスト層により、安定な酸化状態に導かれることが推定される。以上より、鉄-クロラニル酸錯体から形成されるホスト層は、集積構造と電子構造を柔軟に変化することで様々な機能性分子の導入を可能とする物質相であることが示された。
ボツリヌス神経毒素による新しいGTP結合蛋白の発見とその生理機能の解析

ボツリヌス神経毒素中C_1とD型毒素にはADPリボシル化酵素活性が存在し、様々の臓器、細胞中にある分子量21Kの蛋白を特異的に修飾する。この細胞蛋白の細胞内情報伝達における機能とADPリボシル化反応の毒素作用における役割を解明するため本年度はこの蛋白の精製、同定を中心に研究を行い、以下に示す成果を得た。1.ADPリボシル化基質活性を指標としてウシ副腎細胞上清より基質蛋白の精製を行った。精製は、硫安分画、DEAEセファロース、フェニールセファロース、TSKゲルによるゲル濾過、MonoQ FPLCの5段階で行い、精製倍率1800倍、2%の収率で精製蛋白を得た。精製蛋白はSDSゲル電気泳動で分子量22Kに単一バンドを示し、モル当り0.7モルまでADPリボシル化された。また、この精製に伴いGTP結合活性も同時に精製され、精製標品はモル当り05モル以上のGTP-γ-s結合活性を示した。このことより、ボツリヌス毒素のADPリボシル化酵素の細胞内基質蛋白が低分子量のGTP結合蛋白質の一つであることが明らかになり、Gbと命名された。また、ラット各組織におけるこの蛋白の分布を調べた結果、これが神経系に極めて高含量に存在することが明らかとなった。2.この蛋白Gbの正体を明らかにするため、その部分アミノ酸配列の決定を行った。精製蛋白を各主蛋白分解酵素で切断、断片ペプチドをHPLCで単離後、そのアミノ酸配列を解析した。これらにより、総計105個のアミノ酸より成る8個の部分アミノ酸配列が得られた。コンピューター検索の結果、この配列はアメフラシ神経節より得られたrho遺伝子の推定アミノ酸配列と高い(88%)相同性を示すことが明らかとなった。このことより、Gbはこれまでその存在が予想されていたrho遺伝子の産物であることが明らかになった。
高感度遺伝子解析法を用いた膵癌微小腹腔内遊離癌細胞迅速診断法の開発に関する研究

高感度遺伝子変異検出技術により、膵癌微小腹腔内遊離癌細胞検出法開発を目指した。KRAS codon12の点変異をCast PCR法で検出することで遊離膵癌細胞の存在診断を行った。膵癌細胞株AsPC-1の希釈系列では、0.1%の変異DNAが再現性をもって検出可能であった。高速化されたDNA抽出Kitにより、DNA抽出は15分で可能であった。腹腔洗浄液におけるKRAS変異を膵癌51症例のうち18例(35%)に認め、うち9例で細胞診陽性であった。CK19, CK20, CEA量は、腹腔洗浄細胞診と有意な相関を認めなかった。微小腹腔内遊離癌細胞陽性例では、無再発生存期間が短縮していた。膵癌は最も予後不良な固形癌であり、腹膜播種はその主要な予後規定因子の一つであるが、現行の病理学的細胞診では微量な腹腔内遊離癌細胞の診断は困難である。本研究では、新規高感度遺伝子解析法であるCast PCR法を用いて、高感度で迅速な膵癌微小腹腔内遊離癌細胞の検出を目的とした。平成26年度の研究計画としては、・本研究に用いる手法の検出力および正確性の確認・腹腔洗浄液検体および臨床データの収集・高速化されたKitによる、高品質な核酸の抽出・高感度遺伝子変異検出技術による臨床検体(腹腔洗浄液)からのKRAS点変異の検出現在までの研究実績の概要としては、・Cast PCR法の正確性および検出感度限界の確認;遊離癌細胞由来のDNA濃度が極めて低いと想定される腹腔洗浄液から変異を検出するためには、きわめて高感度な遺伝子変異解析手法が必須である。我々は、0.1%の微量な変異alleleを検出可能であることは予備実験において実証しており、同手法は安定して施行可能であると考えているが、臨床検体に移行する前に、検出感度の限界を確認した。既知のKRAS変異を有する膵癌細胞株によって希釈系列を作成し、どの濃度まで、再現性をもって変異が検出しえるかを検証した。結果、再現性をもって0.1%までの変異が検出可能であることを確認した。・臨床検体の収集とDNA抽出処理;継続的に、最終解析に用いる膵癌症例の腹水、コントロール症例の腹水検体を収集している。収集時には核酸保護液を用いている。検体は、おおむね2週間毎にDNA抽出kitを用いてDNA抽出を行い、順次微小転移解析を進めている。膵癌において、腹膜播種は主要な予後規定因子の一つである。本研究では、新規高感度遺伝子解析法であるKRAS codon12の点変異をターゲットとするCast PCR法を用いて、高感度で迅速な膵癌微小腹腔内遊離癌細胞の検出を目的とした。まず、本手法の正確性および検出感度限界を確認するため、G12DのKRAS変異を有する膵癌細胞株AsPC-1から抽出したDNAを、Wild type DNAにより10%、1%、0.1%、0.05%、0.01%と希釈系列を作成し、これを対象にCast PCR法を3回施行し、0.1%の変異DNA混入率であってもKRAS変異が再現性をもって検出可能であることを確認した。浸潤性膵管癌に対して開腹手術を施行する症例から、開腹時にダグラス窩と網嚢腔内の2ヶ所で腹腔洗浄液を51症例で研究用に採取した。同時に同検体を病理学的細胞診検査も施行した。収集腹腔洗浄液から抽出したDNAを用いて、KRAS codon 12/13をターゲットにしたCast PCR法を開始した。コントロールとして、良性疾患症例でも15例施行し、偽陽性を生じないことを確認した。腹腔洗浄液からCast PCR法でKRAS変異が検出された症例を、微小腹腔内遊離癌細胞陽性と判断したが、膵癌51症例のうち18例(35%)で陽性であった。比較対象としてCK19、CK20およびCEA発現レベルを定量的RT-PCR法により調べた。微小腹腔内遊離癌細胞陽性18例のうち、9例で細胞診陽性であった。CK19, CK20, CEA量は、いずれも腹腔洗浄細胞診と有意な相関を認めなかった。現在も、再発・予後追跡中であるが、微小腹腔内遊離癌細胞陽性例では、無再発生存期間が短縮する傾向が認められている。本法は核酸抽出・解析の一連の過程が2時間で可能であり、今後の臨床応用が期待できるものと考えられる。まず研究計画に則り、腹腔内遊離癌細胞検出法の正確性および検出力の検証を行った。

本研究で用いる高感度遺伝子変異解析法であるCast PCR法の正確性および検出感度限界を確認するため、膵癌細胞株を用いた希釈系列に対して同手法を実行した。G12DのKRAS変異を有する膵癌細胞株AsPC-1から抽出したDNAを、Wild type DNAにより10%、1%、0.1%、0.05%、0.01%と希釈系列を作成し、これを対象にCast PCR法を3回ずつ施行したところ、再現性をもって0.1%までの変異を検出し得た。臨床検体およびデータ収集、核酸の抽出は順調に推移している。迅速診断を可能とするためには高速化されたDNA抽出過程が必要であるため、DNA抽出はDNeasy Blood & Tissue Kit (Qiagen)を用いて行っており、1検体からのDNA抽出は15分で可能である。収集腹腔洗浄液から抽出したDNAを用いて、KRAS codon 12/13をターゲットにしたCast PCR法を順次行っている。良性疾患症例から得られたコントロール腹水と、膵癌症例の腹水を対象として解析し、データを蓄積しつつ、症例の予後調査を継続している。消化器外科学まず、Cast PCR法で検出されたKRAS変異が、膵癌原発巣由来であることの裏付けを得るために、対応する膵癌組織でのKRAS変異塩基配列の確認を行う。腹水KRAS変異陽性症例のうち、良好な検体を入手可能な8症例において膵癌原発巣からDNAを抽出し、これに対するSequencingを行ってKRAS変異の有無、配列を調べる。次に、Cast PCR法による微小腹腔内遊離癌細胞検出の臨床的有用性、診断能を評価するため、全対象検体において、現行の腹膜転移診断法である病理学的細胞診検査と過去に報告されたRT-PCR法との比較を行う。RT-PCR法は、腹腔洗浄液検体から抽出されたRNAから逆転写反応によってcDNAを作成し、CK19、CK20およびCEA発現レベルを定量的RT-PCR法により調べる。さらに、本研究の手法、病理学的細胞診検査、RT-PCR法のそれぞれにおいて、微小腹腔内遊離癌細胞の存在及び局在と、術後生存期間、再発形式(特に腹膜播種再発)との相関解析を行い、検出された微小遊離癌細胞の臨床的意義を明らかにする。特に、細胞診検査が陰性かつ本法が陽性となった症例の解析結果が重要であると考えている。
重力崩壊の臨界現象とブラックホール蒸発

ブラックホールは強重力の時空構造として興味深い研究対象であり、今までに多くの研究が積み重ねられてきた。しかし、従来の研究はその定常状態における物理的性質の解明に重点が置かれており、その動的性質を詳細に調べることはブラックホール物理の新しい側面を理解するための重要な研究課題として残されている。本研究は、スカラー場の球対称重力崩壊における動的ブラックホールの性質を古典論及び量子論のレベルで解析したものであり、特に、臨界現象と量子蒸発について焦点を絞って研究を遂行した。1.スカラー場の重力崩壊では、波動の自己重力と分散性との競合によってブラックホール形成の臨界現象が現れる。まず、自己相似則に従う臨界重力崩壊のモデルに着目し、その動的過程に対して正準量子化の方法を適応した。そして、重力場の量子化を含むレベルで初めてブラックホールの量子蒸発を示す波動関数の例が具体的に導出された。2.次に、古典論のレベルにおいて、臨界状態(ほぼ零質量の状態)におけるブラックホール質量のスケーリング則について研究を進めた。この臨界現象は自己相似モデルの範疇では理解できないものである。本研究では、ブラックホールの中心部における特異点構造と質量との関係を指摘すると共に、自己相似解からの摂動として発生する固有なスカラー波モードの振動数がスケーリング則の臨界指数を決定することを明らかにした。3.また、ブラックホールの熱的蒸発過程の重要な指標と考えられている表面重力について考察し、その定義を動的ブラックホールの場合に拡張することに成功した。その結果、自己相似重力崩壊で形成される動的ブラックホールの量子蒸発は単なる熱的解過程ではないことが見出された。今後、固有振動モードの発生を含む臨界重力崩壊に対する量子モデルを構築し、ブラックホール蒸発の非熱的過程の視点を確率していく予定である。物質場の球対称重力崩壊と動的ブラックホールの性質を古典論及び量子論のレベルにおいて解析し、臨界現象と量子蒸発についての研究を進展させた。その主な研究成果は次の通りである:1)準定常状態にあるブラックホールの熱的量子蒸発においては、その表面重力加速度が重要な熱力学的量になることが知られている。本研究では、動的状態にあるブラックホールに対しても表面重力加速度の概念を拡張・定義することに成功し、種々のモデルに適用してその値を評価した。2)スカラー場の重力崩壊では、波の自己重力と分散性との競合によるブラックホール形成の臨界現象が現れる。本研究では、臨界状態に近いブラックホールの中心部に発生する時空の特異点構造という観点から臨界現象の本質の理解を試みた。そして、特異点構造の動的変化を解析し、ブラックホールの重力質量に関するスケーリング則が成立する過程を明らかにした。また、臨界現象の特徴の1つであるスカラー場の周期的なパターン構造がブラックホール領域の特異点近傍で破綻していく様子を示し、そのパターン周期と重力質量のスケーリング則との関係を見出した。3)スカラー場の自己相似的重力崩壊のモデルに正準量子化の方法を適用し、ブラックホールの量子蒸発の波動関数を与えた。これは重力場の量子化を含むレベルでブラックホール蒸発過程が具体的に示された初めての例であり、蒸発機構についての新しい視点が提示されている。4)球殻状の物質の重力崩壊についても考察を進めており、球殻の運動を量子化する手法を発展させることによって、形成されるブラックホールの重力質量の離散固有値スペクトルを導出することに成功している。なお、成果の1)と2)については論文を準備中又は投稿中であり、3)と4)については雑誌において発表済み又は発表予定である。計画の初年度に得られたこれらの研究実績は次年度へのステップをなすものである。前年度に引き続き、物質場の球対称重力崩壊と動的ブラックホールの性質を古典論文及び量子論のレベルにおいて解析した。

特に、スカラー場の重力崩壊に焦点をあてて、波動の自己重力と分散性の競合によって現れるブラックホール形成の臨界現象についての研究を進展させた。1.前年度においては、スカラー場や重力場の自己相似的な時間発展を示す臨界重力崩壊のモデルに正準量子化の方法を適用し、ブラックホールの量子蒸発を記述する波動関数を与えた。これは重力場の量子化を含むレベルでブラックホール蒸発過程が具体的に示された初めての例である。2.ただし、実際の臨界重力崩壊は、古典論のレベルにおいても、より複雑な場の時間発展を示している。本研究では、先ず、臨界状態(零質量の状態)に近いブラックホールの中心部に発生する時空の特異点構造という観点から臨界現象の本質の理解を試み、特異点構造の動的変化とブラックホールの質量に関するスケーリング則との関連を調べた。さらに、今年度にもわたってこの質量のスケーリング則の解析を進め、固有な周期の振動モードが自己相似的な時間変化に付加される場合のスカラー場や重力場の振舞を詳細に調べた。その結果、その振動モードの固有周期が質量のスケーリング則の臨界指数を決定していることが見出され、臨界重力崩壊における場の非線形相互作用の実態が明らかにされた。3.また、ブラックホールの熱的蒸発過程の重要な指標となる表面重力の定義を動的状態の場合にも定義を拡張することに成功した。この結果によれば、自己相似重力崩壊で形成される動的ブラックホールの量子蒸発は単純な熱的過程ではないことが理解できる。現在、固有振動モードの寄与を含む臨界重力崩壊モデルの量子化について研究を遂行しつつあり、ブラックホールの量子蒸発に対する非熱的過程の視点を確立していく予定である。
関数データに基づく統計的手法の開発と生命科学への応用

本研究では,関数データ解析におけるモデリングに情報量規準を導入することと,生命科学などの様々な分野で観測・測定されるデータに対して関数データ解析を行い,従来の知見に加えて統計的な考察をすることを主な目的とする.今年度は,多次元(多変量)関数データに基づく関数主成分分析について研究し,一方で,多次元関数クラスター分析を新たに提案した.また,提案手法の有効性を数値実験により検証し,タンパク質立体構造解析などへの応用を試みた(Kayano, et. al.(2007, MHF Preprint Series, Kyushu Univ.), Kayano and Konishi (2007, MHF Preprint Series, Kyushu Univ.)).その結果,提案した関数主成分分析は,不均一に観測された複雑な非線形構造をもつデータに有効で,提案した関数クラスター分析は,個体変動が大きく,外れ値をもつデータに対して特に有効であった.また,タンパク質立体構造解析への応用について,従来の生物学的なタンパク質分類と提案手法による分析結果の対応が見られた.つまり,本研究で提案した分析手法によって,タンパク質立体構造は有効に捉えられることがわかった.一方,非常に不均一に観測・測定されたデータに対して有効な,多次元関数データに基づく主成分モデルと,正則化法による推定法を提案した(Kayano, et. al.(2007, Proceedings in ISI2007),茅野・小西(2007,2007年度統計関連学会連合大会講演予稿集)).また,提案手法を,経時的に観測された手書き文字データ解析へ応用し,個体差が現れる筆跡の部位の特定を試みた.現在は,数値実験による提案手法の有効性の検証を行うと同時に,提案モデルに対するモデル評価基準の導出や様々な実データ解析への応用を考えている.本研究では,関数データ解析におけるモデリングに情報量基準を導入することと,生命科学データに対して関数データ解析を行い,従来の生物学的な知見に加えて統計的な考察をすることを目的とする.今年度は,主に,関数主成分分析の理論とその応用例としてタンパク質立体構造データについて研究した.タンパク質立体構造データに対して,3次元空間の離散時点観測データを3次元関数データとして表現し,関数主成分分析を行った.ただし,タンパク質毎にアミノ酸の配列数(観測数)が異なるのでXYZ座標データの長さを共通の定義域に圧縮して平滑化を行った.その結果,本研究で取り上げたタンパク質について,従来の生物学的な分類と主成分プロットが対応するという結果を得た.したがって,本研究で用いた統計的手法を用い,タンパク質立体構造の定量的な分類が可能であると思われる.来年度は,XYZ座標データの長さを圧縮せずに様々なタンパク質に対して分析を行い,新たな知見を得ることを目的とする.また,関数データ解析における情報量基準の導入の第一歩として,関数主成分分析における交差検証法から一般化交差検証法への拡張を試みた.その結果,従来の回帰分析での交差検証法と関数主成分分析における交差検証法が類似した形で与えられることがわかった.この結果から,関数主成分分析における交差検証法に対する計算量の削減と,関数主成分分析における一般化交差検証法の導入が期待できる.本研究では,関数データ解析におけるモデリングに情報量基準を導入することと,生命科学データに対して関数データ解析を行い、従来の生物学的な知見に加えて統計的な考察をすることを目的とする.今年度は,関数主成分分析の新しいモデルとその応用例について研究した.また,前年度に引き続き,関数主成分分析のタンパク質立体構造データへの応用についても研究を進めた(茅野・小西・平川・久原(2006,応用統計学)).タンパク質立体構造データへの応用に関して,現在は,より生物学的な問題に対して関数主成分分析を適用し,主成分が持つ意味の解釈などを行っている.一方,不均一に観測・測定されたデータに対して関数主成分分析を行う手法として縮小ランクモデル(Reduce Rank Model ; James, Hastie and Sugar(2001,Miometrika))が提案している.従来,ある1つの変数に対する関数データ(1次元の関数データ)を取り扱ったモデルが研究されていたが,本研究では,このモデルを多次元に拡張し,情報量基準AICとベイズ型モデル評価基準BICによってモデル選択を行った(茅野・堂園・小西(2006,統計関連学会連合体会);(2007,人工知能学会研究会資料)).今後,拡張したモデルに対して正則化法による推定を提案し,それを評価するモデル評価基準を導出したい.本研究では,関数データ解析におけるモデリングに情報量規準を導入することと,生命科学などの様々な分野で観測・測定されるデータに対して関数データ解析を行い,従来の知見に加えて統計的な考察をすることを主な目的とする.今年度は,多次元(多変量)関数データに基づく関数主成分分析について研究し,一方で,多次元関数クラスター分析を新たに提案した.また,提案手法の有効性を数値実験により検証し,タンパク質立体構造解析などへの応用を試みた(Kayano, et. al.(2007, MHF Preprint Series, Kyushu Univ.), Kayano and Konishi (2007, MHF Preprint Series, Kyushu Univ.)).その結果,提案した関数主成分分析は,不均一に観測された複雑な非線形構造をもつデータに有効で,提案した関数クラスター分析は,個体変動が大きく,外れ値をもつデータに対して特に有効であった.また,タンパク質立体構造解析への応用について,従来の生物学的なタンパク質分類と提案手法による分析結果の対応が見られた.

つまり,本研究で提案した分析手法によって,タンパク質立体構造は有効に捉えられることがわかった.一方,非常に不均一に観測・測定されたデータに対して有効な,多次元関数データに基づく主成分モデルと,正則化法による推定法を提案した(Kayano, et. al.(2007, Proceedings in ISI2007),茅野・小西(2007,2007年度統計関連学会連合大会講演予稿集)).また,提案手法を,経時的に観測された手書き文字データ解析へ応用し,個体差が現れる筆跡の部位の特定を試みた.現在は,数値実験による提案手法の有効性の検証を行うと同時に,提案モデルに対するモデル評価基準の導出や様々な実データ解析への応用を考えている.
在日イスラーム少数派移民のグローバルネットワークに関する基礎的研究

本研究では日本、イギリス、フランス、モロッコに住むイスラームマイノリティの生活とグローバルなネットワークについて現地調査によりデータを収集した。今回の研究で得られたデータは宗教的少数派のグローバルなネットワークを理解するための基礎的なものであるとともに、彼らの宗教的マイノリティであるため生じる生活戦略を一般的な理論を考察するためにも重要な寄与をすることが出来ると考える。本研究の目的は、イスマーイーリー派のグローバルなネットワークに関する研究を行うための問題を抽出し、今後の研究を行うための基盤を形成することにある。そのために本年度ではヨーロッパを中心としたイスマーイーリー派のネットワークに関する基礎的情報を収集した。具体的にはイギリスおよびフランスでのイスマーイーリー派団体の形成過程に関する聞き取り調査を行った。また、上記二カ国を含むヨーロッパ内でのイスマーイーリー派の人々のネットワークの一部を把握できた。さらに、バングラデシュなどで行っている開発事業や教育事業の展開についての資料を収集した。また、一部公開されるようになったイスマーイーリー派の教義に関する資料を取得した。また、日本国内に住むイスマーイーリー派の居住分布を明らかにするために、調査対象者に対する聞き取り調査を行い、概要を把握することができた。また、3名の調査対象者から日本に渡るまでの過程について、さらに彼らの親族や友人の複数諸国にわたって広がっているネットワークとそこでの情報交換の実態について聞き取り調査を行った。そして、彼らのこれまでの生活の中での日本社会との関わり方に関して、ライフヒストリーを収集することでデータを獲得した。さらに日本での生活での他のイスラーム教徒との関係のあり方に関して参与観察することができた。これらイギリスおよびフランス、日本で得られたデータは、イスマーイーリー派のグローバルなネットワークを理解するための基礎的なものであり、来年度以降の研究の基盤となるものである。また特に日本で行った調査から得られたデータは、彼らの生活世界とともに日本の住むイスラーム少数派の他のイスラーム教徒との関係を理解する上で重要なデータとなりうる。本年度は、昨年度から引き続き、日本に住むイスマーイーリー派の基本的なデータを収集した。さらに本年度から彼らの友人のネットワークについて聞き取りの調査を行った。イスマーイーリー派以外の同国出身者やムスリムとの関係や、その他の外国出身者、そして日本人との関係について、就職先、居住先の斡旋や金銭、法律上の問題に直面したときの対処の仕方、さらには日々の電話などでの情報交換の状態について聞き取り調査を行った。そこから、彼らの日本での生活を維持するためには、親族や同地域出身者といった出身国で形成していたネットワークが、居住地の確保、職業の斡旋など社会・経済的に重要な役割を果たしていることがわかった。それに対して、インドやパキスタンといった出身国に基づく関係はほとんど機能していなかった。また、日本の中での他派のイスラーム教徒との関係もそれほど活性化していなかった。それに対してホスト社会である日本人との社会的・経済的支援、さらに日々の関係が重要であることが明らかとなった。また、今年度はパリ及びその近郊に住むイスマーイーリー派の人数、出身地、居住地、性別、職種、在仏年数といった基本的な情報に関して、インタビューを用いて聞き取り調査を行った。フランスでの調査からも、日本の場合と同様に親族や同地域出身者といった出身国で形成していたネットワークが重要であることがわかった。さらに、昨年度行ったイギリスでの調査結果と照らし合わせることで、ヨーロッパの中での仕事の紹介などが国境を越えて行われていることが確認でき、マイノリティの生存戦略としてのグローバルネットワークの一部を確認することができた。本年度は、日本に住むイスラームの少数派であるイスマイーリー派の間でのネットワークの実態を、インタビューを通して明らかにした。具体的に述べれば、出身地に住む者との関係を送金や贈り物といったモノの移動を通して、その関係がどのように維持されているのかに関するデータを得た。さらに、日本に住むイスマイーリー派のモノの移動は、出身地に向けてだけではなく、教団組織に向けても行っていることを、聞き取り調査から明らかにし、この教団がグローバルに再分配している実態について、文献調査を通して析出した。さらに、グローバルなイスラームネットワークの実態を明らかにするために、フランスとモロッコに住む者へのインタビューを行った。フランスは北アフリカ出身移民が多く住んでおり、イスラームを国教としているモロッコにおいても同じムスリムの間でもイスマイーリー派は少数派であり、彼らが他のムスリムとは一線を画しながら生活していることを明らかにした。具体的に言えば、イスラームの集団礼拝の場であり、情報交換をするモスクには行くことはなく、そのためにイスラーム教徒のネットワークに入ることは少なかった。彼らにとっては、イスラームネットワークよりも、他宗教の同国出身者とのネットワークの方が生活をするうえで重要な役割を果たしていることが明らかとなった。このような調査結果は、本研究の目的であるイスラーム少数派のグローバルなネットワークを研究する上での基礎的な情報を得られたと考えられ、また、宗教的少数派の生活戦略を一般的な理論を考察するためにも重要な寄与をすることが出来ると考える。当初は、パキスタンでの現地調査を予定していたが、現地の政情不安のために渡航できなかった。しかし、フランスでの調査を行うことで、グローバルネットワークに関する調査をすることができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後は、日本国内での調査を継続するとともに、政情が安定した場合にはパキスタンで現地調査を行う。さらに、カナダでの調査も行い、同派のグローバルネットワークの現状に関する基礎的なデータを収集する。24年度が最終年度であるため、記入しない。
社会現象や事象の分析・評価が可能な大規模都市シミュレーションモデルの構築的研究

本研究の目的は、20万人規模の実在都市をエージェントベースシミュレーションによる手法を用いて仮想都市を構築し、都市で起こると考えられる社会現象に対する政策の評価を行うことのできるシミュレーション環境を提供することである。この大規模都市シミュレーション環境を構築するにあたり、昨年度は、国勢調査の調査結果を基に、任意の世帯構造・人口・商業施設・事業所を持つ仮想都市を構築する環境を整えた。しかし、この環境では、膨大な国勢調査の調査結果から必要となる情報を抜き出し・加工する大変手間のかかる作業が伴っていた。そこで、昨年度の仮想都市を構築する環境に、国勢調査の調査結果を入力することで、仮想都市を構築するのに必要となる統計情報を、自動的に計算するシステムを追加した。このシステムを追加したことにより、この環境を利用するユーザに対して、統計情報の取得から仮想都市の構築までの工程をスムーズに行える環境を提供している。また、この仮想都市モデル上に組み込む社会現象モジュールを開発するために、仮想都市と社会現象の実現までを一貫して構築する手法ではなく、仮想都市と社会現象を独立して設計し構築する、ベースモデル・プラグインモジュールによる社会モデルの構築法の整理を行い、実際に社会現象モジュールとして、感染症拡大のモジュールとサプライチェーンのモジュールを構築した。この独立設計法により、本研究で提供する環境では、同一の仮想都市上で社会現象モジュールを組み替えることや、同一の社会モジュールを複数の仮想都市上に組み込むなど、仮想都市・社会現象モジュールの再利用性が考慮され、複数の仮想都市で複数の社会現象を実現することができる環境となっている。さらには複数の社会現象モジュールを組み込み社会現象間の相互作用を評価することができる環境へと進化させた。本研究の目的は、20万人規模の実在都市をエージェントベースシミュレーションによる手法を用いて仮想都市(都市モデル)を構築し、都市で起こると考えられる社会現象に対する政策の評価を行うことのできるシミュレーションモデルを提供することである。この大規模都市シミュレーションモデルを構築するにあたり、平成18年度は基礎モデルとなる駅勢圏を中心とした都市シミュレーションモデルの構築を行った。このモデルでは、モデル化を行う対象都市を、建物レベル・学区レベル・市町村レベル・都道府県レベルの4階層に分離するという従来のセル型を利用した都市モデルではなく、空間切り分け型の都市モデルを実現している。従って、この都市モデル内で生活するエージェントはそれぞれの階層化された空間を移動することで、従来のマス目上を移動する行動を表現している。空間移動行動で距離移動行動を実現するという点がこのモデルの1つの特徴である。このモデルのもう1つの特徴は、それぞれの学区レベルに利用可能な駅の定義を行ったことである。学区レベルに駅を定義することによって、上記4階層のほかに駅勢圏という別の次元の階層を実現している。複数の駅勢圏を定義し個々の勢圏を接続することにより都市内・都市間での駅利用を考慮に入れた人間の行動をモデル化することに成功している。このモデルでは、学生の通学行動、買い物行動、鉄道を利用した移動・通勤行動が実現され、人々の一般的な日々の目常行動が組み込まれている。現段階において、スケールダウンされた2万人規模のモデルが使用可能である。この都市モデル上で利用可能なサンプルモジュールとして、簡易の感染症プラグインの構築を行った。このプラグインの感染率を操作することにより、都市内での感染率に応じた感染症の拡大の状況を視覚的にとらえることを可能にしている本研究の目的は、20万人規模の実在都市をエージェントベースシミュレーションによる手法を用いて仮想都市(都市モデル)を構築し、都市で起こると考えられる社会現象に対する政策の評価を行うことのできるシミュレーションモデルを提供することである。この大規模都市シミュレーションモデルを構築するにあたり、昨年度構築した駅勢圏を中心とした都市シミュレーションモデルと、構築の際に利用した階層型の都市モデルの設計手法を利用し、国勢調査を利用した仮想都市シミュレーション構築環境の整備を平成19年度に行った。この環境では、国勢調査の調査結果をもとに、任意の世帯構造・人口・商業施設・事業所を持つ仮想都市シミュレーションモデルを構築することを可能としている。専用の都市構造入力シートを別途用意し、シミュレーション環境に読み込む手法を採用することにより、この仮想都市シミュレーション環境を利用するユーザーの求める仮想都市を、容易に手に入るができるようになった。現在、複数の市町村を1つの仮想都市モデルとして表現すること可能となっている。また、この仮想都市シミュレーション上に組み込めるモジュールの開発準備として、建物内におけるインフルエンザの拡大シミュレーションモデルを構築した。このモデルでは、実データに基づいて建物における人間の行動がモデル化されており、人間同士の接触をもとに感染症が拡大する様子をシミュレーションすることができる。実際にインフルエンザが拡大した際の統計情報と、モデルにおける感染者数の推移のシミュレーション結果を照らし合わせることによって、建物内における感染拡大率の推計を行っている。今後、この推計値を利用することで、仮想都市モデル内での建物内における感染症拡大モジュールが構築できると予想される。

このシステムを追加したことにより、この環境を利用するユーザに対して、統計情報の取得から仮想都市の構築までの工程をスムーズに行える環境を提供している。また、この仮想都市モデル上に組み込む社会現象モジュールを開発するために、仮想都市と社会現象の実現までを一貫して構築する手法ではなく、仮想都市と社会現象を独立して設計し構築する、ベースモデル・プラグインモジュールによる社会モデルの構築法の整理を行い、実際に社会現象モジュールとして、感染症拡大のモジュールとサプライチェーンのモジュールを構築した。この独立設計法により、本研究で提供する環境では、同一の仮想都市上で社会現象モジュールを組み替えることや、同一の社会モジュールを複数の仮想都市上に組み込むなど、仮想都市・社会現象モジュールの再利用性が考慮され、複数の仮想都市で複数の社会現象を実現することができる環境となっている。さらには複数の社会現象モジュールを組み込み社会現象間の相互作用を評価することができる環境へと進化させた。
RT-PCR法によるHGF-mRNAの定量と局在

ラット肝細胞成長因子(HGF)のcDNA塩基配列308-328と606-626に一致する上流、下流プライマーを設計、ラット肝よりオリゴdT精製したmRNAを鋳型にRT-PCR(逆転写-ポリメラ-セ鎖反応)を行い期待どうりの分子量318塩基対の産物を得た。PCR産物内部のEcoRI, Avall制限酵素切断解析により期待どうりの塩基対断片を得、PCRが正確にHGFの狙ったシークエンスを読んでいることを確認した。このPCR産物をpCR-scriptベクターに挿入、XL-1blueをtransformし、青白選択後、菌株を増殖、plasmidをSDS-NaOH-PEG法にて精製した。精製plasmidを煮沸変性後、上述のプライマーセットを用いPCRを行い挿入物の存在保持をアガロース泳動にて再確認した。pCR-scriptマルチクローニングサイト両端に組み込まれたBssHIIサイトを切断し、切断断片をさらにAvaIIで切断、インサートのさし込み方向を決定した。分析したすべてのコロニーにおいてインサートはすべて+-逆転して挿入されていた。次に、digoxygenin-UTP標識antisenseRNAを得るためベクター下流の5′末端突出させるHindIIIサイトを切断、上流のT3RNApolymerase promotorよりdig-UTPラベリングミックスを用いdigラベル-antisenseRNAを生成させた。フォルムアルデヒド変性アガロース泳動にて産物を確認した後、陽性ナイロン膜にスポットし抗dig-alkphase抗体染色、発色させ、digのさし込みを確認した。このdig-RNAプローブを用い周産期ラット肺から抽出したtotal RNAをノーザンブロットし、HGF-mRNAの定量を行った。その結果HGF-mRNAは生後21-28日に高い値で検出された。このデータはKagoshima等(Eur. J. Biochem210 : 375)の所見と良く一致した。生後の肺の組織改築が21日頃に終了するが、その後の1週間にHGFが多量に生成される可能性が示された事は肺におけるHGFの役割、または非肝臓性のHGFの機能を考えるうえで興味深い。今後は、このプローブを用いHGF産製細胞の同定のためにin situ hybridizarionを行っていく。
熱水摩擦実験に基づくスロー地震発生の物理化学プロセスの解明

沈み込み帯で発生するスロー地震には、水が深く関与していると考えられている。しかし、スロー地震の物理的発生メカニズムはまだよくわかっていない。本研究では、新たに回転式熱水摩擦試験を設計・開発し、スロー地震・巨大地震発生域の熱水環境を再現した低高速すべり摩擦実験によって、物質学的視点からスロー地震の発生機構の解明を目指す。平成30年度は、設計・開発した第一種圧力容器の使用検査(労働安全衛生法)をおこない、圧力容器の設置届を労働基準監督署に提出して受理された。法規的な手続きの完了後、スロー地震発生場に存在すると考えられる岩石試料を用いて摩擦実験をおこなった。実験には、四国三波川帯猿田川沿いで採取した泥質片岩と緑色片岩を用いた。まず、ラマン分光顕微鏡を用いて泥質片岩中の炭質物の結晶度を測定し、岩石試料の最高被熱温度がスロー地震発生域の温度に相当する370°C程度であることを確認した。その後、岩石試料を乳鉢で粉砕・篩分けをおこない、100180 umの粒径サイズの粉末試料を摩擦実験に用いた。実験は、温度20300°C、水圧20 MPa、有効垂直応力5 MPaの環境条件下で、スロー地震から巨大地震のすべり速度に相当する100 nm/s10 mm/sの5桁におよぶすべり速度を再現することに成功した。実験の結果、すべての実験条件下において緑色片岩の摩擦係数は泥質片岩より0.10.2程度高いこと、両岩石ともすべり速度1 mm/sまでは速度の増加と共に摩擦係数が大きくなる速度強化の摩擦特性を有するという予察的な結果を得ることができた。今後、シール・ジャケットの摩擦の影響を補正して、より精度の高い摩擦の速度依存性を決定するとともに、その間隙水圧の効果を探っていきたい。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、間隙水圧比(静岩圧に対する水圧の割合)がスロー地震の発生と密接に関わっているという仮説を、地震発生域の熱水環境を再現した低高速すべり摩擦実験によって検証したい。特に、「断層の摩擦特性が間隙水圧比の変動によってどのように変化するのか」ということを詳細に調べて、物質学的視点からスロー地震の発生機構の解明を目指したい。平成28年度は、株式会社マルイの技術者の協力のもと、平成27年度までに作製した熱水圧力容器の、軸載荷と回転載荷部の設計・開発をおこない、年度末に無事「回転式熱水摩擦試験」として納品設置することができた。そして、すべり速度20nm/s2m/s、軸載荷50kN、水圧100MPa、温度400°Cの条件を再現できることを確認した。ただ、回転部の軸ブレ、電気系統のノイズ問題など調整が必要な箇所がいくつかあり、引き続き調整を行っていく予定である。また、実験に用いる予定である、四国三波川帯の最高被熱温度が300350°Cの変成部に露出している緑色片岩と泥質片岩を採取し、X線回折および光学顕微鏡下で鉱物同定をおこなった。さらに、国際深海科学掘削計画(IODP)第370航海(室戸沖生命限界掘削調査)に乗船参加し、沈み込み帯浅部のスロー地震発生行に実際存在する付加体内部の泥質岩を採取した。これらの岩石等を用いて平成29年度以降に実験をおこなっていく予定である。スロー地震の震源域では、プレート固着域浅部で100150°C、プレート固着域深部で350450°Cの高温間隙水が存在すると考えられる。しかし、このような熱水条件下での低高速実験はこれまで行うことができなかった。平成27年度に納品設置した回転式熱水摩擦試験機は、まさにこのようなスロー地震発生場の条件を再現できる世界で屈指の試験機である。また、実験に用いる沈み込み帯スロー地震発生場に実際存在する岩石の採取も完了している。今後、試験機の調整と実験試料を試験機に入れ込むためのプレス機の作製は必要だが、おおむね研究は計画通りに進んでいる。特に、「断層の摩擦特性が間隙水圧比の変動によってどのように変化するのか」ということを詳細に調べて、物質学的視点からスロー地震の発生機構の解明を目指す。平成29年度は、初年度に設置した回転式熱水摩擦試験のシール、載荷、昇温性能を確認するための予備試験を進めるとともに、粉末模擬断層試料をもちいて摩擦実験をおこなえるように試料ホルダーの改良と試料作製ツールの研究開発を行った。作成した試料ホルダーとスロー地震発生場に存在しうる物質を用いた予備実験は順調に進んでいるが、熱水条件下での実験を行うには労働安全衛生法に基づく第一種圧力容器の落成検査等の手続きが必要であり、最終年度前半に手続きを進める予定である。

実際にスロー地震発生場でどの程度の異常間隙水圧が存在しているのかを調べて、その結果を実験条件に反映すべく、南海トラフ室戸沖のスロー地震発生場における間隙水圧を掘削時に観察された遷移的泥水フローの解析から推定することを試みた。その結果、室戸沖プレート境界直下で、静水圧より24 MPaほど大きな異常間隙水圧が推定された。この値は間隙水圧比に換算すると約0.4となる。今後この値を基準値として間隙水圧比を変化させて、水圧比と摩擦特性の相関関係を探る予定である。スロー地震の震源域では、プレート固着域浅部で100150°C、プレート固着域深部で350450°Cの高温間隙水が存在すると考えられる。しかし、このような熱水条件下での低高速実験はこれまで行うことができなかった。初年度に設置した回転式熱水摩擦試験機は、まさにこのようなスロー地震発生場の条件を再現できる世界で唯一の試験機である。最終年度までに、実験に用いるスロー地震発生場に存在しうる岩石の採取とその含有鉱物同定を完了し、また新たに作成した試料ホルダーを用いた予備試験も行うことができた。さらに、東北沖プレート境界の摩擦特性を実験的に決定し、東北沖で発生する普通の地震およびスロー地震の発生機構を議論した論文を公表した。おおむね研究は計画通りに進んでいる。沈み込み帯で発生するスロー地震には、水が深く関与していると考えられている。しかし、スロー地震の物理的発生メカニズムはまだよくわかっていない。本研究では、新たに回転式熱水摩擦試験を設計・開発し、スロー地震・巨大地震発生域の熱水環境を再現した低高速すべり摩擦実験によって、物質学的視点からスロー地震の発生機構の解明を目指す。平成30年度は、設計・開発した第一種圧力容器の使用検査(労働安全衛生法)をおこない、圧力容器の設置届を労働基準監督署に提出して受理された。法規的な手続きの完了後、スロー地震発生場に存在すると考えられる岩石試料を用いて摩擦実験をおこなった。実験には、四国三波川帯猿田川沿いで採取した泥質片岩と緑色片岩を用いた。まず、ラマン分光顕微鏡を用いて泥質片岩中の炭質物の結晶度を測定し、岩石試料の最高被熱温度がスロー地震発生域の温度に相当する370°C程度であることを確認した。その後、岩石試料を乳鉢で粉砕・篩分けをおこない、100180 umの粒径サイズの粉末試料を摩擦実験に用いた。実験は、温度20300°C、水圧20 MPa、有効垂直応力5 MPaの環境条件下で、スロー地震から巨大地震のすべり速度に相当する100 nm/s10 mm/sの5桁におよぶすべり速度を再現することに成功した。実験の結果、すべての実験条件下において緑色片岩の摩擦係数は泥質片岩より0.10.2程度高いこと、両岩石ともすべり速度1 mm/sまでは速度の増加と共に摩擦係数が大きくなる速度強化の摩擦特性を有するという予察的な結果を得ることができた。今後、シール・ジャケットの摩擦の影響を補正して、より精度の高い摩擦の速度依存性を決定するとともに、その間隙水圧の効果を探っていきたい。回転式熱水摩擦試験機の調整をさらに進め、スロー地震を実験室で再現することで、スロー地震発生の物理・化学プロセスの解明を目指したい。特に調整後、精度の良い実験ができるような状態になった際には、間隙水圧と間隙水圧比がどのようにスロー地震発生の断層の摩擦特性に影響を及ぼすのかを詳細に調べたい。熱水圧力容器は第一種圧力容器として労働監督基準署から認可を受けているが、設置届・落成検査を受けるには至っていない。