hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
乱流のスマートコントロール

平成15年9月の来日後、二種類の乱流の知的制御に対して、先進的な粒子画像速度計測(PIV)実験の準備を行った。一つ目は壁乱流のアクティブ・フィードバック制御システムによる抵抗低減効果の検証のため、もう一つは乱流燃焼のアクティブ制御の現象解明のためである。まず、乱流燃焼のアクティブ制御のための噴流実験装置に対して、与えた平面において速度の全ての成分が計測可能である3成分PIV(ステレオPIV)システムを構築し、計測システムの校正等の調整、試験計測、誤差評価の詳細な準備的研究を行った。この噴流実験装置の3成分PIV計測を通じて、今まで困難とされていた速度の3成分計測が高い精度で行なえることが確認された。また、通常行われている2成分PIVも行い、その計測結果と3成分PIVの計測で得られる2成分の速度が定量的に一致することを示した。この結果を受けて、現在、壁乱流のアクティブ・フィードバック制御システムにおいても、壁面近傍の乱流構造の変化を定量的に計測すべく、チャネル風洞における3成分PIVシステムの適用に関する研究を行っている。
入院体験実習の意義と運営に関する条件整備の研究

平成9年度から11年度にかけて行われた九州大学医学部の5年次学生を対象とする入院体験実習について、学生の感想や担当部署からの疑問・意見などを分析検討し、実習の意義と運営に関する条件整備を検討して実習の運営に活用した。導入初年度の平成9年度は、学生が医療者役と患者役に別れて、それぞれの役割を体験したが、平成10年度以降は、参加する学生全員が入院生活を体験するようやり方を変更した。また、平成10年度は、学生が8診療科のうち4カ所に別れてそれぞれ単独で大部屋の入院生活を体験した。平成11年度以降は、実習受け入れ先を19診療科に増やした。9年度から11年度にかけて、実習後の学生に「後輩のために来年度も実習を続けた方がよいと思うか?」との質問を行ったところ、「続けるべきだ」または「続けた方がよい」と回答した学生の割合は、1学年(約100名)中、73%(9年度)、74%(10年度)、88%(11年度)と高率になった。一方、実習を担当する各診療科教官、あるいは協力している附属病院看護部、事務部などより・実習を運営する学務委員会、コーディネートを担当する医学部附属統合教育研究実習センターに寄せられた疑問・意見などに対し、以下のような対応がとられた。●学生の感想から得られた実習の意義を学生、教官、看護職員へ説明。●学生にねらいと管理規則や守秘義務などを説明し意思表明を取得。●原則として全員必修(入院経験者のみ病室生活体験を免除)。●学生の希望により制限食注文・入院先交換を可能とした。●体験入院前後のミーティングと連絡業務を実習センターが担当。●事務・看護は通常患者の業務とほぼ同じプロセスで協力。以上の研究成果について学会で3回発表し(医学教育29(5):339-340,1998、同30(5):331-332,1999、同31(5):330-331、2000)、論文として報告した(大学教育7:43-52,2001)。学生が医療者役と患者役に別れて、それぞれの役割を体験した導入初年度(平成9年度)の入院体験実習とは異なり、導入2年目となった平成10年度の同実習は、参加した学生全員が入院生活を体験するよう方略を変更して実施された。また、丁度、九州大学医学部の新旧カリキュラムの移行期に重なり、教養部の廃止に伴い6年間一貫カリキュラムとなった新カリキュラム5年次の学生と、旧カリキュラム6年次の学生がほぼ同時期に配属となった。これまで、一学年全員が模擬入院の体験実習に参加するプログラムを実施し、医療人養成プログラムとしての実用化に向け、体験自体の社会的な必然性や実習運営のあり方を研究した報告はないため、実習の意義やあり方について、学生の感想を分析検討し、平成11年7月に開催された日本医学教育学会で発表した。(医療教育30(5):P331332、1999)また、新旧カリキュラムで学生の感想に相違があるかどうかについて分析検討した。平成10年度は、学生が8診療科のうち4つの病棟に別れてそれぞれ単独で、入院生活を体験していたが、受け入れ診療科の担当教官より実習負担に偏りがあるとの意見があったため、平成11年度は、19診療科が実習受け入れ先となり、実習が継続された。

3年間の方略、実習運営法の変化と学生の感想との関係について、現在分析検討中である。平成9年に導入され、現在も実施中の入院体験実習について実習の意義と方略の最適化などについて調査研究を行った。医学部学生の1学年全員が参加する本体験実習は他に例を見ず、その意義や学生の入院生活体験と附属病院の診療業務との間の整合性の構築などについて、アンケートや会話記録などのデータをもとに検討し、その結果を実践した。(1)9年度は1回につき3-4名の学生が医療者役と患者役に別れて一泊二日のロールプレイを行った。この結果、(ア)患者役の学生は、約3/4が次年度以降の実習の継続に賛意を表明し、病室生活や診療上の人間関係、環境、医療行為など入院患者の生活を巡る事柄について気づきを得ていた。(イ)一方、医療者役の学生は、約9割が次年度の実習の継続に賛意を表明したが、体験できる項目は診療参加型臨床実習や看護体験実習など、他の実習方略で代替できるものが多かった。(ウ)医療者役の学生に医師や看護職の病棟業務を指導する教員、および、1年を通して実習を受け入れる病棟への負担が大きいと判断された。(2)以上3点から、10年度は医療者役の設定を廃し、全学生が複数の病棟で一泊二日の病室生活を体験するよう実習方略の大幅な変更が行われた。(3)11、12年度は、実習受け入れ病棟を更に増やし、必修制や希望制の是非、更なる方略の改善策などについて学生に調査した。次年度の実習の継続に賛意を表明した学生は約9割と9年度の患者役に比べて増加し、約7割の学生が必修制を支持した。学生による方略改善の提案は、特別食の提供、二泊三日への延長や検査体験の機会を増やすことなどであった。(4)上記期間を通じて、関係者への趣旨説明やマニュアルの配布などにより医学部教員と附属病院職員の連携体制を整備した。また、学生と同室になる患者や、普段とは異なる病室生活を体験する学生への配慮などが必須事項としてあげられた。今後は、教職員の異動に対応するシステムの構築など更なる改善の余地に取り組むための調査を計画中である。
腎癌におけるメチル化遺伝子の網羅的同定に基づく腎癌腫瘍マーカーと治療法開発の検討

DNAの異常メチル化に起因する癌抑制遺伝子の不活化は発癌の過程で重要な意味を持つが、腎癌におけるエピジェネティックな遺伝子発現異常は未解明の領域である。本研究では、腎癌細胞株を用いてMCA/RDA法によるゲノムワイドなDNAメチル化部位解析を行い、癌特異的メチル化を示す遺伝子を同定した。さらに、同定された遺伝子の臨床症例におけるメチル化解析を行うとともに、当該遺伝子の機能解析を行うことで癌化に関わる細胞内経路をあきらかにした。MCA単離遺伝子群のメチル化解析の結果、HOXB13遺伝子が腎癌特異的メチル化を示し、メチル化と発現消失が相関すること、5-aza-dC処理により発現が回復することがあきらかになった。メチル化と腫瘍のグレードおよび静脈浸潤に相関が認められたが、VHL遺伝子異常との関係は認められず、両遺伝子は細胞内で異なる経路を介して癌化の制御に関わっていることが示唆された。またHOXB13の発現によりアポトーシスが誘導され、細胞増殖が抑制されることがあきらかになった。さらに単離遺伝子群について、腎癌以外の癌についてメチル化解析を行ったところ、BMP-6遺伝子が、悪性リンパ腫で高頻度のメチル化とそれにともなう遺伝子不活化を示すことがあきらかになった。悪性リンパ腫症例の予後解析の結果、BMP-6メチル化は予後不良因子であった。本研究により腎癌の発症と悪性化にHOXB13の関与する細胞内経路の異常が関わっていることが初めてあきらかとなり、血管新生因子の阻害を作用機序とする腎癌治療薬とは異なる新規分子標的治療薬開発の可能性が開けた。また、HOXB13遺伝子は腫瘍特異的なメチル化を示すことから、メチル化を指標とする腎癌の新規腫瘍マーカーとして有望であると考えられた。一方、BMP-6遺伝子のメチル化は悪性リンパ腫の予後判定用新規マーカーとして有用であることが確かめられた。DNAメチル化等のエピジェネティックな変化に起因して生じる癌関連遺伝子の不活化は、種々の癌の発達にしばしば関与している。腎細胞癌(RCC)において異常なメチル化により不活化されている遺伝子の同定を目的として、MCA/RDA法によるゲノムワイドなメチル化部位解析を、二系統の腎癌培養細胞株を用いておこなった。その結果、27個のCpG islandが同定された。原発性腎細胞癌症例で、これらのCpG islandのメチル化状態をCOBRA法により解析したところ4つのCpG islandが癌特異的なメチル化を示すことがあきらかになった。このうち一つはhuman homeo-box gene B13(HOXB13)遺伝子と同定されたが、残りの三つのCpG islandに既知の遺伝子との関係は認められなかった。原発性腎細胞癌症例および腎癌細胞株におけるHOXB13遺伝子のメチル化頻度は、それぞれ30%および73%であった。HOXB13遺伝子のメチル化とその発現の消失には、原発性腫瘍および腎癌細胞株のいずれにおいても相関が認められ、またメチル基転移酵素阻害剤処理により発現が回復された。HOXB13非発現腎癌細胞にHOXB13遺伝子を発現させたところ、コロニー形成が抑制されるとともにアポトーシスが誘導された。さらに、HOXB13のメチル化と腫瘍のグレードおよび静脈浸潤には正の相関が認められた。

本研究によりHOXB13遺伝子はアポトーシスを誘導することで細胞増殖を抑制する新規癌抑制遺伝子と考えられ、そのエピジェネティックな不活化が腎臓癌発症と悪性化に関わることが示された。HOXB13は腫瘍特異的メチル化を示すことから、腎癌早期発見のための新規腫瘍マーカーとして有望であると考えられ、またメチル化阻害剤等を用いる新規治療法の標的遺伝子ともなりえることが示された。DNAの異常なメチル化による癌抑制遺伝子の不活化は発癌の過程で重要な意味を持つが、腎癌におけるエピジェネティックな遺伝子発現異常は未解明の領域であった。本研究では、これまでにゲノムワイドなDNAメチル化部位解析を施行することで、HOXB13遺伝子が腎腫瘍特異的メチル化を示すこと、またその発現により細胞増殖が抑制されることをあきらかにしている。腎癌症例では約半数にVHL遺伝子の異常が認められることから、HOXB13不活化とVHL遺伝子異常あるいはVHLタンパクの機能に相関があるか検討を行った。その結果、HOXB13のメチル化とVHLの不活化に相関は認められず、両遺伝子は異なる経路を介して、癌化の制御に関わっていることが示唆された。さらにMCA/RDA法により腎癌細胞株を用いて同定したメチル化遺伝子群について、腎癌以外の癌でも異常メチル化が起こっているか検討を行った。その結果、TGF-βファミリーに属するBMP-6遺伝子が、びまん性大細胞型B細胞リンパ腫(DLBCL)およびバーキットリンパ腫(BL)症例ならびに同細胞株で高頻度の異常メチル化とそれにともなう遺伝子不活化を示すことがあきらかになった。さらにDLBCL症例の予後解析の結果、BMP-6メチル化は予後不良因子であることが判明した。本研究により腎癌の発症と悪性化にHOXB13の関与するpathwayの異常が関わっていることが初めてあきらかとなり、これまでの血管新生因子(VEGF)の阻害を作用機序とする腎癌治療薬とは異なる作用機序を持つ新規治療薬開発の可能性が開けた。また、HOXB13遺伝子は腫瘍特異的なメチル化を示すことから、メチル化を指標とする腎癌の新規腫瘍マーカーとして有望であると考えられた。一方、BMP-6遺伝子のメチル化は悪性リンパ腫DLBCの予後を規定する新規マーカーとして、有用であることが確かめられた。
体温調節にかかわる視束前野からの遠心性神経機構の解析

これまでの体温調節神経系を明らかにする研究では動物全体を寒冷・暑熱暴露していた.その為,その反応は遠心性の神経によるものか,求心性の神経によるものか断定することが不可能であった.昨年度は,体温調節の中枢である視束前野を加温・冷却することにより遠心性の温度情報伝達に関与する神経核を検索することに成功した.本研究では視束前野・視床下部からその神経核の一つであり,かつ最近体温調節に関連して注目されている中脳中心灰白質(PAG)への神経投射を明らかにすることを目的として2つの実験を行った.まず1.逆行性のトレーサーであるCTbをPAGの吻側部および尾側部に投与し,同時に個体を暑熱・寒冷暴露することで得られるFos蛋白の発現を検索した.結果,PAGの尾側部にCTbを投与しラットを寒冷曝露したときにのみ,視床下部背内側部(DA)から視床下部後部(PH)にかけてCTbでラベルされ且つFosを発現した神経が認められた。すなわち,DA/PHは末梢からの冷情報を受け,且つ中脳にシナプスを介さないで直接遠心性信号を送っていることになる.最近Pseudorabies virus(PRV)を使ったtrans-synapticな逆行性のトレース法が開発されている.そこで,2.PRVを非ふるえ節産生の効果器である褐色脂肪組織(BAT)に投与した時に得られる脳内PRV陽性細胞の発現を検索した.結果,virusの感染は感染初期で延髄縫線核(RPa)に,中期でPAGの尾側部,およびDA/PHで認められた.この結果は,末梢から冷情報をうけたDA/PHがPAGの尾側部,RPaを経て,BATにその情報を入力することにより,非ふるえ熱産生反応を起こすことが明らかになった.これまでの体温調節神経系を明らかにする研究では動物全体を寒冷・暑熱暴露していた.その為,その反応は遠心性の神経によるものか,求心性の神経によるものか断定することが不可能であった.昨年度は,体温調節の中枢である視束前野を加温・冷却することにより遠心性の温度情報伝達に関与する神経核を検索することに成功した.本研究では視束前野・視床下部からその神経核の一つであり,かつ最近体温調節に関連して注目されている中脳中心灰白質(PAG)への神経投射を明らかにすることを目的として2つの実験を行った.まず1.逆行性のトレーサーであるCTbをPAGの吻側部および尾側部に投与し,同時に個体を暑熱・寒冷暴露することで得られるFos蛋白の発現を検索した.結果,PAGの尾側部にCTbを投与しラットを寒冷曝露したときにのみ,視床下部背内側部(DA)から視床下部後部(PH)にかけてCTbでラベルされ且つFosを発現した神経が認められた。すなわち,DA/PHは末梢からの冷情報を受け,且つ中脳にシナプスを介さないで直接遠心性信号を送っていることになる.最近Pseudorabies virus(PRV)を使ったtrans-synapticな逆行性のトレース法が開発されている.そこで,2.PRVを非ふるえ節産生の効果器である褐色脂肪組織(BAT)に投与した時に得られる脳内PRV陽性細胞の発現を検索した.結果,virusの感染は感染初期で延髄縫線核(RPa)に,中期でPAGの尾側部,およびDA/PHで認められた.この結果は,末梢から冷情報をうけたDA/PHがPAGの尾側部,RPaを経て,BATにその情報を入力することにより,非ふるえ熱産生反応を起こすことが明らかになった.
光沢選択性細胞の活動が光沢知覚に与える影響について

本研究は、光沢情報が脳内でどのように処理されるのかを明らかにすることを目的としている。研究代表者は、これまで下側頭皮質において特定の光沢に選択性を持つ細胞領域(光沢選択的領域)が存在することを明らかにしてきたが、光沢選択的領域の活動と個体レベルでの光沢知覚との因果関係は不明であった。そこで、サルが光沢判断課題遂行中、電気刺激や薬物注入を行い、神経活動を人為的に変化させた時に、サルの行動にどのような影響があるかを調べた。まず、電気刺激実験では、光沢選択的領域とその近傍の領域を電気刺激することで、それぞれの領域の神経細胞を強制的に発火させた。その結果、一頭のサルにおいては光沢選択的領域およびその近傍を刺激した時に、行動課題の成績が光沢が強くなる方向に成績がシフトする傾向がみられた。もう一頭のサルでは光沢選択的細胞が記録された場所では影響がみられず、その近傍を刺激した場合にのみ光沢が強くなる方向のシフトが見られた。2頭の結果は少し違っていたが、いずれのサルでも、光沢選択的領域の前方約1mmを電気刺激した際に光沢が強くなる方向に成績がシフトしたのは共通していた。次に、抑制系の神経伝達物質GABA作動薬であるmuscimolを光沢選択的領域やその近傍にそれぞれ注入し、その周辺の神経活動を阻害した時の行動課題の成績の変化を調べた。その結果、ムシモルを最初に光沢選択的領域に注入した際に成績の低下が見られた。これらの結果から、光沢選択的領域付近の神経活動を人為的に操作することで、個体レベルでの光沢知覚が変化することが明らかとなった。本研究により、光沢選択的領域の神経活動が光沢知覚に影響を与えているという事が明らかになった。電気刺激実験において、2頭のサルで少し異なる結果が得られたことから、薬物実験を追加したため、論文執筆作業に入るのが少し遅れた。現在、論文執筆に必要な解析は進んでおり、論文作成作業に入っている状況である。平成30年度までの実験結果から、光沢選択的領域付近の神経活動を人為的に操作することで、個体レベルでの光沢知覚が変化することが明らかとなった。ただ、電気刺激実験で知覚変化を起こす領域は光沢選択的領域の1mm前方だったことが、どのような要因に起因するのかを検討するため、解析を進める。また、これらの結果について学会発表と論文執筆を行う。私はこれまで下側頭皮質において特定の光沢に選択性を持つ細胞領域(光沢選択的領域)が存在することを明らかにしてきたが、光沢選択的領域の活動と個体レベルでの光沢知覚との因果関係は不明であった。そこで、サルが光沢判断課題遂行中、光沢選択的領域やそれ以外の領域に電気刺激を与えて強制的に任意の領域のニューロン活動を上昇させることで、その領域の神経細胞の発火がサルの行動にどのような影響を与えるかを直接的に調べた。その結果、光沢選択的領域よりも12mmほど前方の領域を電気刺激した際に、光沢判断課題の成績に変化が見られた。なお、光沢選択性領域から比較的はなれた領域を電気刺激した際には、光沢判断課題の成績に変化は見られなかった。このことから、光沢選択性領域近傍の脳活動が、個体レベルの光沢知覚に影響を及ぼしている可能性が高い事が明らかになった。また、光沢判断課題に用いる視覚刺激について、当初は実験期間を通して同じ画像を使用する予定だったが、サルが画像を記憶して行動課題を行ってしまう可能性があるため、実験ごとに形状の異なる新規の画像セットを使用するよう変更した。視覚刺激変更後も電気刺激による影響は安定して得られている。今年度は一頭のサルで電気生理実験と電気刺激実験を完了し、2頭目のサルの行動タスクのトレーニングも完了している。サルが画像を記憶してしまう可能性を除外するため、実験ごとに新規の視覚刺激を用いるように計画を変更し、実行できた点は良い方向に向かっているといえる。このような改良を加えた上でも、当初の予定通り一頭目のサルにおいて電気生理実験を終了し、二頭目のサルでも行動タスクのトレーニングを完了していることから進捗は予定通りといえる。ただし、もう一頭のサルでは光沢選択的細胞が記録された場所では影響がみられず、その近傍を刺激した場合にのみ光沢が強くなる方向のシフトが見られた。次に、抑制系の神経伝達物質GABA作動薬であるムシモルを光沢選択的領域やその近傍にそれぞれ注入し、その周辺の神経活動を阻害した時の行動課題の成績の変化を調べた。その結果、ムシモルを最初に光沢選択的領域に注入した際に光沢判断課題の成績が低下する傾向が見られた。

これらの結果から、光沢選択的領域の神経活動を人為的に操作することで、個体レベルでの光沢知覚に影響が出ることが明らかとなった。本研究により、光沢選択的領域の活動と個体レベルでの光沢知覚との因果関係を示す事が出来た。平成29年度で、2頭のサルの実験が終了し、いずれのサルにおいても因果関係を示す結果が得られた。電気刺激実験においては、おおむね予想通りの結果であったものの、2頭のサルで得られた実験結果が少し異なっており、検討が必要であった。そこで申請当初の実験計画では薬物注入は予定していなかったが、より直接的に因果関係を調べるために薬物注入実験を追加した。その結果、2頭いずれにおいても光沢選択的領域と光沢知覚の因果関係を裏付ける結果が得られた。本研究は、光沢情報が脳内でどのように処理されるのかを明らかにすることを目的としている。研究代表者は、これまで下側頭皮質において特定の光沢に選択性を持つ細胞領域(光沢選択的領域)が存在することを明らかにしてきたが、光沢選択的領域の活動と個体レベルでの光沢知覚との因果関係は不明であった。そこで、サルが光沢判断課題遂行中、電気刺激や薬物注入を行い、神経活動を人為的に変化させた時に、サルの行動にどのような影響があるかを調べた。まず、電気刺激実験では、光沢選択的領域とその近傍の領域を電気刺激することで、それぞれの領域の神経細胞を強制的に発火させた。その結果、一頭のサルにおいては光沢選択的領域およびその近傍を刺激した時に、行動課題の成績が光沢が強くなる方向に成績がシフトする傾向がみられた。もう一頭のサルでは光沢選択的細胞が記録された場所では影響がみられず、その近傍を刺激した場合にのみ光沢が強くなる方向のシフトが見られた。2頭の結果は少し違っていたが、いずれのサルでも、光沢選択的領域の前方約1mmを電気刺激した際に光沢が強くなる方向に成績がシフトしたのは共通していた。次に、抑制系の神経伝達物質GABA作動薬であるmuscimolを光沢選択的領域やその近傍にそれぞれ注入し、その周辺の神経活動を阻害した時の行動課題の成績の変化を調べた。その結果、ムシモルを最初に光沢選択的領域に注入した際に成績の低下が見られた。これらの結果から、光沢選択的領域付近の神経活動を人為的に操作することで、個体レベルでの光沢知覚が変化することが明らかとなった。本研究により、光沢選択的領域の神経活動が光沢知覚に影響を与えているという事が明らかになった。電気刺激実験において、2頭のサルで少し異なる結果が得られたことから、薬物実験を追加したため、論文執筆作業に入るのが少し遅れた。現在、論文執筆に必要な解析は進んでおり、論文作成作業に入っている状況である。来年度は光沢判断課題のトレーニングを終えた2頭目のサルにおいて、光沢選択的領域の同定と、電気刺激実験実験を行い、一頭目のサルで得られた結果の信頼性を確認する。平成30年度は、得られたデータを解析し、学会発表や、論文の執筆を進める。平成30年度までの実験結果から、光沢選択的領域付近の神経活動を人為的に操作することで、個体レベルでの光沢知覚が変化することが明らかとなった。ただ、電気刺激実験で知覚変化を起こす領域は光沢選択的領域の1mm前方だったことが、どのような要因に起因するのかを検討するため、解析を進める。また、これらの結果について学会発表と論文執筆を行う。
遷移金属酸化物ナノ構造体における階層を越えたプログラム自己創発化学

無機材料である遷移金属酸化物を創発化学の概念のもとに外場環境に対して自在に変化する動的非平衡プロセスを介して三次元ナノ構造化するメカニズムを解明し、従来は困難であった階層を越えた高次ナノ構造体を実現した。(1)金属触媒を介したVLS反応法を用いて、遷移金属酸化物一次元ナノ構造体を作製する動的非平衡メカニズムを解明した。(2)階層を越えた高次ナノ構造体を作製する逐次VLS反応法を構築し、金属触媒の空間位置制御を可能とする動的メカニズムを解明した。(3)上記動的非平衡メカニズムを利用して、所望の位置に所望の機能を有する遷移金属酸化物材料を位置制御するプロセスを構築し、マクロな機能性を抽出した。具体的には、生体分子が行っている制限ナノ空間におけるシグナルをマクロな情報量として取り出す動的プロセス及びナノ構造を無機化学材料ナノ構造体において実現した。本研究では"動的非平衡プロセスである気-液-固相(Vapor-Liquid-Solid : VLS)反応法"に着目し、遷移金属酸化物を創発的に低次元ナノ構造化するメカニズムを解明し、従来困難であった階層を越えた遷移金属酸化物の高次ナノ構造体を実現することを目的とする。金属触媒を介したVLS反応法を用いて金属酸化物一次元ナノ構造体を作製した。構造形成は気相レーザMBE法を用いて行った。本合成プロセスは本質的に多種の因子が絡み合った動的非平衡プロセスであり、その制御性の困難さが現在大きな問題となっている。そこで、本研究ではこれらの影響因子(温度、雰囲気圧力、金属触媒量、動的操作因子等)を創発化学の観点で検討することで、気相-液相-固相に跨る物質移動の動的非平衡メカニズムの本質に迫ることを試みた。金属触媒を介した気・液・固相(VLS)反応法による酸化物一次元ナノ構造体の創製を行っだ。影響因子(温度、雰囲気圧力、金属触媒量、動的操作因子等)を詳細に検討し、気相-液相-固相に跨る物質移動の動的非平衡メカニズムを解明した。その結果、基板表面上のアドアトム拡散が上記VLS成長に著しい影響を与えることを明らかにした。アドアトム表面拡散を制御する為に、雰囲気温度、全圧、酸素分圧等を系統的に変化させることによりそのメカニズムを明らかにした。これら一連の結果から、VLSナノワイヤ成長とVS結晶成長が常に競合しており、ランダムウォークしているアドアトムが選択的に金属触媒に取り込まれる過程が非平衡状態にあることを明らかにした。これらの結果を更に、本領域内の理論班(九州大甲斐研究室)との協調により上記動的相関相互作用力をLJモデルに基づくMD計算によりアプローチした。気体・液体・固体(VLS)反応法を用いて作製される酸化物ナノワイヤ形成における創発現象を探索した。本年度は、酸化錫ナノワイヤVLS形成プロセスにおけるアンチモン不純物ドーピングの効果を検証した。その結果、以下の事項が明らかとなった。第一に不純物ドーパント量が低濃度の場合は、ナノワイヤ中に取り込まれる不純物濃度と相関した電気伝導度が観察された。ここで重要な点は、その不純物ドーピング過程が強い動力学特性を示したことにある。具体的には、供給原料中の不純物濃度を増加させてもナノワイヤ中に取り込まれる不純物濃度には上限が存在することを明らかにした。従来は、供給原料中の濃度がナノワイヤ中へ取り込まれる不純物濃度と相関することを仮定して議論が行われてきたが、本結果はVLS過程における強い動力学特性を考慮する必要を示した。第二に、供給原料中の不純物濃度を過剰に設定した場合に、長周期(200nm)のアーチ状のメソ構造が発現することを明らかにした。この発現したメソ構造が雰囲気中に存在する不純物がナノワイヤ構造中に取り込まれて起こる熱力学的安定構造に起因するものではなく、VLS成長中の固液界面近傍に不純物が存在することに関係していることを、詳細な構造・組成分析(HRTEM、STEM等)の結果から明らかにした。これらの結果は、観察されたメソ構造が固液結晶界面の不安定性に起因する創発現象に由来することを明らかにするものである。気-液-固相(Vapor-Liquid-Solid : VLS)反応法を用いて階層構造を有する金属酸化物一次元ナノ構造体を作製した。着目するのは三相に跨る物質移動現象の動的非平衡プロセス(非平衡定常状態)であり、プロセスにおいて意図的に外部刺激を加えることによって結晶成長面である固液界面に揺らぎを導入し階層構造を創発することを試みた。

具体的にはVLS結晶成長過程において外部刺激として不純物ドーピング、雰囲気圧変調、温度変調等を導入し、その刺激に対する階層構造への影響を検討した。構造評価を電子顕微鏡及び4軸X線回折により行った。材料系として酸化錫ナノワイヤへSb及びTa等のドナーを不純物ドーパントとして導入した系を取り上げた。更に、領域内の理論班(九州大学甲斐研)と共同で発現する創発現象を分子動力学理論計算により原子レベルから解明することを試みた。その結果、理論が定性的に予測するように不純物ドーパントの蒸気圧に対応してナノワイヤ中の不純物ドーパント空間分布が系統的に変化することを見出した。具体的には、不純物ドーパントの蒸気圧がナノワイヤ構成原子よりも著しく低い場合、ナノワイヤ表面に選択的に分布するナノ構造体を自発的に形成する。また均一な不純物ドーピングを実現するためには、ナノワイヤ構成原子と不純物ドーパント原子の蒸気圧を同程度に設計することが本質である。これらの結果は、従来は完全に経験的に探索されていたVLSナノワイヤへの不純物ドーピングプロセスに普遍的な材料設計指針を与える極めて重要な知見であり、今後は更にこれらの相互作用の背後に潜む創発メカニズムを理論班との共同研究を介して理論的・実験的に解明することが鍵となる。このように実験的な検証に理論的な考察を加味することにより、現在、VLS結晶成長過程における創発現象を体系的に解明しつつある。自然界で生命体・生体分子が織り成す階層的な自己組織化高次ナノ構造体では、僅かな外場環境変化に対して巧みに反応し、三次元的に自ら組みあがり、動き出し、機能するナノ構造体を作製する洗練された動的非平衡プロセスが存在し、そのプロセスの精密さは圧巻である。この"創発"的な動的非平衡プロセスは、一義的な従来材料プロセスとは原理的に異なり、現状でナノ無機材料研究が根本的に抱える諸問題を打破する一つの手法として極めて重要である。一方、無機化学材料の分野において機能材料の創製・探索は、原子層制御や界面制御等に見られるように"精密に規定されたプロセス"で無機化学材料構造体を創製することによって進歩発展してきた。今後、生体系に倣った"創発"的な動的非平衡プロセスを無機化学材料に適用し、従来困難であった空間的に構造制御されたナノ構造体を自発的に創製することは極めて重要である。本新学術領域では理論・実験Grの共同研究により"1次元ナノワイヤ構造化する創発メカニズム"の本質・原理を解明し、従来完全に経験則と勘に頼っていたナノワイヤ構造化を創発理論メカニズムに基づいて物質設計することを目的としている。本年度は、1)理論計算と実験との比較検討による酸化物ナノワイヤ構造形成における普遍的な原理の追及と2)従来作製が不可能であった機能性酸化物材料のナノワイヤ構造化を行った。この創発メカニズムをより一般的に無機ナノワイヤ形成に適用し、従来法の枠組みでは作製が不可能であった多種多様な機能性金属酸化物ナノワイヤ群を創製することに成功した。本結果は、従来は完全に経験的・職人的に探索されていたVLSナノワイヤ形成に普遍的な材料設計指針を与える極めて重要な知見である。“動的非平衡プロセスである気-液-固相(Vapor-Liquid-Solid: VLS)反応法"に着目し、遷移金属酸化物を創発的に低次元ナノ構造化するメカニズムを解明し、従来困難であった階層を越えた遷移金属酸化物の高次ナノ構造体を実現した。
血清型に関わらず有効な魚類エドワジェラ症ワクチンの開発

魚類のエドワジェラ症原因菌Edwardsiella tardaには血清型が多いことから、これまでワクチンの開発は難しいと考えられていたが、申請者は本菌の外膜タンパク質(OMP)のなかで種に共通な37kDaのタンパク質(37kDaOMP)に注目し、本ワクチンの実現に向ける研究として次のことを行った。まず、分離由来魚種および血清型が異なる代表的な菌株で37kDaOMPが共通に存在することを確認した。この抗原タンパク質は1次元のSDS-PAGE-ウェスタンブロットでは1種類と見られたが、2次元電気泳動-ウェスタンブロットにより、等電点が異なる数個のドットとして認められた。しかし、抗原性の強さはそれぞれやや異なるが、アミノ酸シーケンス同一であり、糖鎖付加などの微細な構造のみ異なることが示唆された。また、アミノ酸シーケンスおよび遺伝子塩基配列を完結した結果、本抗原は細菌およびその他生物に広範に存在する酵素GAPDHであることが明らかになった。そこで、大腸菌を用いて37kDaOMP(GAPDH)のリコンビナント生成を行ったところ、生成したタンパク質はGAPDHの酵素活性を有することも確認した。E.tarda菌体から精製した37kDaOMPおよびリコンビナント精製した37kDaOMP(rGAPDH)でヒラメを免疫し、その免疫血清を用いて血清型が異なる菌株間での共通性の確認を行った。また、異なった血清型の菌株で攻撃実験を行ったところ、該当する血清型の菌株はもとより、異なった血清型の菌株との交差免疫原性も確認できた。これらのことから、血清型の異なったE.tardaに対して共通に感染防御性を有する抗原を、リコンビナント生成により大量に生産し、これをワクチンに使用する方法の基礎を確立することができた。Edwardsiella tardaEF-1株の外膜から1次元SDS-PAGEで調製した37kDaタンパク質(C-OMP)について、抗原性の確認、アミノ酸分析、複数魚種での免疫原性等を行った。C-OMPをさらに2次元電気泳動で分析した結果、同じ分子量でありながら等電点が異なる34の複数のスポットに分かれた。C-OMPで免疫したヒラメ抗血清を用いたウェスタンブロットでこれらの免疫原性を調べたところ反応性が異なり、抗原性が強い2つのタンパク質を識別することができた。これらのアミノ酸シーケンスを行ってN末端から20のアミノ酸を分析した結果、他の複数種の解糖系酵素と一致することから、これらの酵素と部分的に同じ構造を持つと考えられる興味深い結果が得られた。リコンビナント系は別個確立しているので、本抗原のリコンビナント生産はアミノ酸シーケンスの確認後に実施する。抗C-OMPウサギ血清を作製した。これを使用し、抗原性がより高い菌株を選定するために、保有しているE.tarda菌株について凝集反応およびウェスタンブロットで抗原性を比較して、反応性の高い菌株を数株選出した。今後、さらに多くの株について比較し、また2次元電気泳動で分離した各タンパク質についてもこれら菌株の反応性を検討する。本菌の感染による被害はマダイにおいても大きいため、マダイへのワクチン応用の前段階として、マダイに対する感染実験条件を検討した。その結果、通常の腹腔内注射等では本病の特徴的な症状が再現されないことが分かり、今後感染法の検討をさらに検討することが必要であると考えられた。マダイへの免疫実験は、次年度にマダイへの感染法を確立したうえで行う。魚類のエドワジェラ症原因細菌であるEdwardsiella tardaは血清型が多いために、これに対するワクチンの開発が遅れている。本研究の初年度には、E.tardaの37kDa外膜タンパク質は、血清型が異なる多くの菌株に共通して存在すること、およびヒラメに免疫すると実験感染に対する感染防御性を示すことを明らかにした。

また、免疫魚の血清中には本抗原に対する特異抗体価の上昇が認められ、その免疫原性が裏付けられた。本年度には、本抗原は2次元電気泳動で分析すると、等電点が異なる数種類のタンパク質に分けられ、そのうち2,3種類のタンパクが有用な抗原であることを明らかにした。等電点が異なるのは、同じタンパク質にリン酸化または糖鎖の付加が起こることによるものと推定された。つぎに、このタンパク質についてN末端アミノ酸配列の分析を行ったところ、多くの生物種で保存されている解糖系の酵素(グリセルアルデヒド-3-リン酸デヒドロゲナーゼ=GAPDH)と高い相同性を示した。そこで、他種の細菌のGAPDHと比較するために、PCR法によって本菌のgap遺伝子の全DNA塩基配列を決定した。本タンパク質の詳細な性状の解明ならびに発展的応用を期して、本タンパク質のリコンビナント生成を細菌およびウイルス系を用いて行っているが、近々に精製出来る状態となっており、最終年度にはこれを用いた免疫-感染防御の実験を行う予定である。いっぽう、ヒラメ以外の魚種として、やはり本症の被害が大きいマダイでワクチンの有効性を確認しようとしたが、これまでの実験的感染方法では自然感染と同様の症状を再現することが難しいため、まず適切な感染(攻撃)試験方法の検討を行った。その結果、種々の感染方法のうち、皮下注射と菌浴感染法で自然感染と同様の症状と死亡を得ることが出来た。最終年度は、本法を用いて本タンパク質の菌体からの精製品およびリコンビナント生成品を免疫抗原とした防御効果の検討を行う予定である。魚類のエドワジェラ症原因菌Edwardsiella tardaには血清型が多いことから、これまでワクチンの開発は難しいと考えられていたが、申請者は本菌の外膜タンパク質(OMP)のなかで種に共通な37kDaのタンパク(C-OMP)に注目し、本ワクチンの実現に向けて、1)C-OMPの菌種内共通抗原性の確認、2)C-OMPの分子的性状・構造の解明、3)C-OMPのリコンビナント生成法の検討、および4)C-OMPで免疫した魚における免疫応答の確認を本研究で行った。その結果、1)6株の血清型が異なる菌株で共通に存在することを確認した。2)本抗原のアミノ酸シーケンスおよび遺伝子塩基配列を完結した結果、本抗原は細菌およびその他生物に広範に存在する酵素GAPDHであることが明らかになった。3)大腸菌を用いたC-OMPのリコンビナント生成の方法を確立した。また、リコンビナント生成したC-OMPはGAPDHの酵素活性を有することも確認した。4)E.tarda菌体から精製したC-OMPおよびリコンビナント精製したC-OMPをヒラメに免疫し、血清型間の共通性の確認を行った。また、両C-OMPの抗原性については、異なった血清型の菌株で攻撃実験を行い、該当する血清型の菌株はもとより、異なった血清型の菌株との交差免疫原性も確認した。
加齢に伴うヒト子宮動脈内膜肥厚の発症・進展過程に関する研究

内皮細胞の機能障害は粥状硬化の重要な機序の1つである。エストロゲン減少と粥状硬化の発症・進展とが密接に関連することが知られているが、各種実験の結果、エストロゲン以外にも粥状硬化の発症・進展に関与する因子が予想された。内皮細胞由来のNOは、血小板の粘着・凝集抑制作用、血管平滑筋細胞増殖抑制作用を有する。内皮細胞除去後の再生内皮細胞におけるNO産生・放出能が障害されると内膜肥厚が惹起されること、再生内皮細胞中にNOS阻害物質が蓄積しNO産生が低下すると内膜肥厚が惹起されること、また、NO産生低下に伴う血管壁中ET-1の増加が内膜肥厚の発症・進展と関連することについても実験動物を用いてすでに明かにしてきたが、ヒトの血管における肥厚性血管病変の発症・進展に内因性NOS阻害物質やET-1が関与・するか否かは不明であった。NOは、内皮細胞由来血管弛緩因子(endothelium-derived relaxingfactor ; EDRF)の本体であるり、それ以外にも、血小板凝集の抑制作用、培養平滑筋細胞の増殖抑制作用、平滑筋増殖因子の一つであるendothelin-1(以下ET-1)産生/遊離抑制作用などを示すことが明らかとなっており、肥厚性血管病変の発症・進展・防御過程において重要な役割を担っていると考えられている。また、女性ホルモンレベルの変動と肥厚性血管病変との間には密接な関係があると考えられる。過去の実験結果より、更年期以降にE2の血中濃度が減少すると、機能的ムスカリン性アセチルコリン受容体数が減少するとともに、合成酵素阻害物質が増加し、その為にEDRF/NO産生/遊離能の低下を招き、ET-1産生/遊離を促進し、内膜増殖を来たして動脈硬化が惹起されるものと考えている。本研究は、血管内膜増殖時のL-arginine-NO経路、内因性NO合成酵素阻害物質およびET-1の相互関連性について検討することによって、更年期以降の血管病変増加の原因解明と、さらに臨床応用を図ることを目的としている。婦人科疾患による子宮摘出手術時に、本人の承諾の本に手術標本から子宮動脈上行枝を摘出した。また、手術直前に血中の女性ホルモンレベルを測定した。得られた動脈を内皮細胞と平滑筋に分け、それぞれのホモジネートを作成し、高速液体クロマトグラフィーにより、内因性NO合成酵素阻害物質であるmonomethylarginineならびにdimethylarginineの血管内皮細胞における分布量を定量し、また、RIA法により平滑筋のET-1の定量を行った。また、内皮細胞でのNO合成能の指標としてcyclic GMP産生の変化をRIA法によって測定した。これらの結果により、内膜増殖の程度と血管内皮内のNO合成阻害物質・血管平滑筋のET-1とのクロストークにつきより詳細な検討が可能となり、その密接な関連が明らかとなった。
歯の発生に係るミッドカイン(MK)の機能についての研究

ミッドカイン(MK)の歯の発生に与える影響を明らかにすることを目的として,今年度は,MKの局在について免疫組織化学的に検索した.Mitsiadisらは,菅状期・帽状期・鐘状期歯胚においてMK局在は時期によって上皮側あるいは間葉側,すなわちエナメル器あるいは歯乳頭に移ることを報告している.われわれは歯根形成期歯胚を用いて検索したところ,MKは象牙芽細胞,セメント芽細胞および骨芽細胞に局在することが確認され,歯根形成期へのMKの関与が示唆された.MKの作用機序としてはMKレセプターが未だ単離・同定されていないものの,この系とは別に,細胞内で直接作用する可能性や他の因子との関連が報告されている.一方,前述のMitsiadisらの報告では歯胚発生期の微小環境においてFGF2の存在がMKの作用を左右することを示唆しており,これらの見地と,さらに,歯根・歯周組織形成へのFGF2の作用を明らかにする目的で,われわれは歯根形成期歯胚におけるFGF2およびFGFレセプター(FGFR)の局在についても検索した.FGF2は象牙芽細胞,歯根膜線描芽細胞,セメント芽細胞および骨芽細胞に強い反応が認められ,歯根膜にもびまん性にFGF2陽性反応が見られた.一方,Hertwig上皮鞘細胞および歯根膜線維芽細胞周囲にはFGFR-1の局在が観察された.これらのことより,歯根・歯周組織形成期には,歯乳頭や歯小義由来細胞が産生するFGF2が,FGFR-1を介して歯根膜線維芽細胞の増殖およびHertwig上皮鞘の歯根形成誘導に重要な役割を担うことが示唆され,MKの局在性よりMKの作用機構へのFGF2およびFGFRの関与が推察された.MKのシグナル伝達系については,TGF-βスーパーファミリーとのクロストークも重要視されており,現在,歯根形成期歯胚におけるBMP-2,4,7の局在性について検索しており,歯根形成へのMKの作用機構の解明について更なる検討が必要と考えている.塩基性タンパクであるミッドカイン(MK)は歯の発生時の歯胚中にも認められる成長因子であるところが,MKの欠失したノックアウトマウスにおいても歯が形成されることが確認されている.われわれは顎顔面の発生時にMKが果たす役割について,形態的および機能的評価を行うことを目的とした.初年度である平成17年度はマウスの歯胚形成をin vitroで観察するための器官培養系の確立を目標とした.第一臼歯部の歯胚の器官培養を目的にICRセウスを用いた実駿を行った.妊娠14.5日目に安楽死させ、子宮から胎仔を取り出した.洗浄後、HBSS内で静置させた胎仔試料を実体顕微鏡下にて丁寧に下顎を切除し臼歯部の歯肉および下顎骨組織を切離し培養試料とした.培養液はBGJb mediumを用い,血清や抗生剤は添加しなかった.1バイアルに培養液を3ml満たし,下顎組織を1個浮遊させた.回転式全胚培養装置(池本理化工業(株),東京)を用い,培養条件を温度37°C,気相O_250%,CO_25%,N_2balance,回転数は25rpmとし培養した.培養72時間後,組織を固定しHE染色にて歯胚組織の観察を行った.歯胚の器官培養はおおむね確立したため,次年度はMKの添加実験を予定している.また,ミッドカインはアポトーシスと密接な関連があり,口蓋発生時の癒合部上皮細胞における発現に関しても検索していく予定である.ミッドカイン(MK)の歯の発生に与える影響を明らかにすることを目的として,今年度は,MKの局在について免疫組織化学的に検索した.Mitsiadisらは,菅状期・帽状期・鐘状期歯胚においてMK局在は時期によって上皮側あるいは間葉側,すなわちエナメル器あるいは歯乳頭に移ることを報告している.われわれは歯根形成期歯胚を用いて検索したところ,MKは象牙芽細胞,セメント芽細胞および骨芽細胞に局在することが確認され,歯根形成期へのMKの関与が示唆された.MKの作用機序としてはMKレセプターが未だ単離・同定されていないものの,この系とは別に,細胞内で直接作用する可能性や他の因子との関連が報告されている.一方,前述のMitsiadisらの報告では歯胚発生期の微小環境においてFGF2の存在がMKの作用を左右することを示唆しており,これらの見地と,さらに,歯根・歯周組織形成へのFGF2の作用を明らかにする目的で,われわれは歯根形成期歯胚におけるFGF2およびFGFレセプター(FGFR)の局在についても検索した.FGF2は象牙芽細胞,歯根膜線描芽細胞,セメント芽細胞および骨芽細胞に強い反応が認められ,歯根膜にもびまん性にFGF2陽性反応が見られた.一方,Hertwig上皮鞘細胞および歯根膜線維芽細胞周囲にはFGFR-1の局在が観察された.

これらのことより,歯根・歯周組織形成期には,歯乳頭や歯小義由来細胞が産生するFGF2が,FGFR-1を介して歯根膜線維芽細胞の増殖およびHertwig上皮鞘の歯根形成誘導に重要な役割を担うことが示唆され,MKの局在性よりMKの作用機構へのFGF2およびFGFRの関与が推察された.MKのシグナル伝達系については,TGF-βスーパーファミリーとのクロストークも重要視されており,現在,歯根形成期歯胚におけるBMP-2,4,7の局在性について検索しており,歯根形成へのMKの作用機構の解明について更なる検討が必要と考えている.
北海道における小氷期最寒冷期の実態とアイヌ民族との関係

伊達市カムイタプコプ下遺跡の発掘調査を実施した結果、チセ(アイヌ民族の住居)は8×6m規模であることや、他の炉跡と合わせて15世紀後半から17世紀まで複数の住居が存在していたことが判明した。また、花粉分析の結果、遺跡周辺は乾燥した草地であったことや寒冷環境を示唆するデータが得られ、さらに貝塚のアサリを使って、微細成長縞と酸素同位体の分析を行った結果、1640年1663年は現在より貝類の成長速度が遅く、夏が短く低海水温だった可能性が高いことが示された。以上のことから小氷期最寒冷期とされる17世紀は北海道でも厳寒で、人々は今よりも寒冷な環境に適応して生き抜いていたことが推定された。寒冷のピークである17世紀に限定することができる遺物を含む伊達市カムイタプコプ下遺跡の発掘調査を実施し、合わせて周辺の地質調査や自然科学的手法による古環境解析も行った。結果、以下のことが明らかとなった。(1)1640年の駒ヶ岳噴火による津波が有珠に到達したことは、有珠善光寺関連の古文書に記載がある。これまで有珠地区では当該津波堆積物が確認されているが、真の意味で古文書の記載を裏付けるには、善光寺(現在の地蔵堂)付近において津波堆積物を確認する必要がある。今回、地蔵堂付近において地質調査を実施した結果、当該津波堆積物をはじめて確認することができた。(2)遺跡の炉から検出された炭化アワおよび材についてAMS炭素年代測定を実施した結果、チセは15世紀後半のものであることが明らかとなり、16世紀まで使用されていた可能性もあることが判明した。(3)発掘調査の結果、直線状に並ぶ柱穴を検出することができた。これはチセの壁の一部に対応すると考えられる。また、1640年駒ケ岳噴火津波堆積物直下にて、灰層が検出された。灰層には焼土層がなく、山状であることから、別地点から持ち込まれた灰と考えられる。(4)昨年発見された貝塚は、包含されていた炭化材の年代測定結果と津波堆積物との層位関係から、1500年代後半1640年の間に形成されたことが判明した。魚類と哺乳類の遺存体からは、貝塚が全季節を通じて形成されたものと推定された。(5)貝塚から得られたアサリの成長様式について微細成長縞を用いて高時間分解能で検討した結果、遺跡出土アサリは現生アサリに比べて年間成長速度や性成熟到達年齢が遅い傾向がみられ、さらに現在より低海水温環境に生息していた可能性が判明した。また、遺跡出土アサリは5月末以降の夏季に採取されたことが明らかとなった。以上の成果については、関連学会および当館印刷物において速報として公表した。15世紀から20世紀初頭までは、小氷期と呼ばれる世界的な寒冷期であった。本研究では寒冷のピークである17世紀に限定することができる遺物を含む伊達市有珠地区のカムイタプコプ下遺跡の発掘調査を実施し、合わせて周辺の地質調査や自然科学的手法によって自然災害も含めた古環境解析を行った。平成25年度は以下のことが明らかとなった。(1)1640年駒ヶ岳噴火津波は、津波堆積物の分布を調査した結果、海岸から少なくとも250m内陸まで侵入していたことが明らかとなった。本遺跡はもちろん、ポンマ遺跡や有珠4遺跡もこの分布範囲に含まれ、当時多大な被害を受けていたことが推定された。(2)検出した柱穴と炉跡によって、チセ(アイヌ民族の住居)は8×6m規模であると判明した。(3)新たに炉跡を2つ確認した。炭化材の年代測定値と津波堆積物との層位関係から、一つは15世紀後半のものであることが明らかとなり、16世紀まで使用されていた可能性もあることが判明した。もう一つの炉は1640年に近い時期に使用されていた。これによって、周辺に複数の別住居が存在していた可能性が高いことがわかった。(4)1663年に近い時期に使用されていた畑跡を有珠山火山灰(Us-b)との層位関係によって確認した。さらに、畝の上に作物痕のような跡が確認された。また、1640年の津波堆積物の下方にも畑跡を発見した。(5)花粉分析の結果、遺跡周辺は乾燥した草地であったことが判明し、寒冷な環境であったことを示唆する結果も得られた。(6)貝塚から得られたアサリを使って、微細成長縞と酸素同位体の分析を行った。これまで、1640年から1663年は現在より貝類の成長速度が遅く、夏が短く低海水温だった可能性が高いことが示されていたが、さらに、1640年前後で環境が変化していたことが判明し、1640年以後がより寒冷であったことが判明した。

また、花粉分析の結果、遺跡周辺は乾燥した草地であったことや寒冷環境を示唆するデータが得られ、さらに貝塚のアサリを使って、微細成長縞と酸素同位体の分析を行った結果、1640年1663年は現在より貝類の成長速度が遅く、夏が短く低海水温だった可能性が高いことが示された。以上のことから小氷期最寒冷期とされる17世紀は北海道でも厳寒で、人々は今よりも寒冷な環境に適応して生き抜いていたことが推定された。北海道伊達市において、同市噴火湾文化研究所ほかの協力のもと、有珠地区でアイヌ時代の遺跡(カムイタプコプ下遺跡)を発掘した。また、同地区に広く分布する火山灰と古津波痕跡の年代を明らかにし(1663年有珠山火山灰、1640年駒ヶ岳火山灰および同噴火津波堆積物)、それらとの層位関係から小氷期最寒冷期の17世紀中頃に限定することができる遺溝(畑跡)を確認した。さらに、その下位には貝塚とチセ(アイヌ民族の住居址)を発見し、その上位(地表付近)にはアイヌ民族の墓を2基確認することができた。これによって、各分析に必要な堆積物や遺物を採取することができ、貝塚出土遺物の群集解析や酸素・炭素安定同位体比によって、17世紀中頃は現在よりも千島海流が強勢であったこと、夏が短かったことなど当時の異常な寒さに関するデータを蓄積することができ、また、貝塚の形成された季節についても予察的な結果を得ることができた。同時に、今後の分析によって、17世紀を含む過去数百年間の環境を復元することが可能となった。なお、チセについては北海道南部地域および噴火湾沿岸域における初めての発見となった。さらに、有珠地区での発見は、和人との関わりが深かった地域におけるアイヌ民族の生活を初めて復元することができる可能性を意味しており、考古分野に大きく貢献することとなった。隣接する白老苫小牧地域の低地においては、地質調査の結果、小氷期に形成されたと推定されるインボリューション(周氷河現象)を発見し、当時の異常な寒さを裏付けることとなった。以上の成果については、関連学会および当館印刷物において速報として公表した。当初の計画通り、昨年度の発掘実績をふまえて伊達市カムイタプコプ下遺跡を発掘することができた。さらに、各分析結果から、遺構や遺物の年代が明らかとなり、およそ15世紀後半から17世紀半ばまでの有珠地区におけるアイヌ民族の生活が明らかにされてきていると同時に、自然災害も含めた当時の古環境が復元されてきている。これらについては関連学会で速報として公表することができた。当初の計画通り、小氷期最寒冷期の17世紀中頃に限定することができる遺溝・遺物を含むアイヌ民族の遺跡を発掘することができ、各分析用の試料も採取することができた。各分析の予察的な結果から、当時の異常な寒さを裏付ける科学的データが蓄積されてきている。地質調査結果からも同様な見解を得ることができ、関連学会で速報として公表することができた。なお、遺物の年代測定値は年度内に明らかにする計画であったが、分析依頼先の年代測定器機が東日本大震災(東北地方太平洋沖地震・津波)関連の分析で混雑したため次年度以降となったが、それ以外はおおむね順調に進展している。これまでの発掘調査で得られた成果や各種分析データをふまえつつ、より効果的に研究目的を達成できるように次年度の発掘エリアや分析する試料を慎重に選択し、最終年度のまとめを視野に入れて研究を進める。伊達市カムイタプコプ下遺跡の発掘は9月に行う予定である。また、新たな発掘成果や各分析結果は速報として関連学会や当館印刷物で公表する。これまでの遺跡発掘調査で採取した各試料の分析を進め、東日本大震災の影響で遅れていた年代測定も実施する。また、当初の計画通り、これまでの発掘成果をふまえて、10月下旬に伊達市有珠において遺跡の発掘の続きを行う。なお、それまでに各分析結果をとりまとめて課題を整理し、発掘調査にそなえる。新たな発掘成果や各分析結果は速報として関連学会および当館印刷物で公表する。