hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
若年性肥満を予防・改善するための包括的な介入保健指導に関する研究

大学生の時期は自立生活へと踏み出し、正しい生活習慣を構築していくことが将来の生活習慣病予防のためにも重要である。しかしながら、青年期における生活習慣病予防対策は少なく、また太っていることへの危機意識も乏しい。実際に大学に入学する学生の約14%は肥満学生である。青年期の起こりやすい不規則な生活習慣の改善と肥満予防のためのプログラム作成のために大学生の実態調査およびより良い健康教育のあり方について検討を行った。1.肥満大学生の生活習慣および健康意識について3食の摂取状況は、肥満群で摂れていないものの割合が多かった。また、現在自分が食べる食事の量、必要量に関する知識も乏しいことが明らかとなった。肥満群は、自らの健康について気遣いも少なく、現在は健康であるから将来の健康に関する危機感も少ないように感じられた。今後は、大学生に対してより良い健康教育のあり方について検討し、実施する予定である。2.血液成分についてメタボリックシンドロームと関連のある、アディポネクチンおよびレプチンについて分析を行った。肥満大学生では、明らかなアディポネクチンレベルの低下とレプチンレベルの上昇が見られた。今後は改善群との比較検討を実施していく予定である。大学生の肥満を改善するためには、生活習慣を改善し、健康に対する意識を高めてあげる必要があることが考えられた。それらを踏まえた健康教育としてどのような内容、方法、教材が良いのかについて今後検討していく。大学の健康診断を利用し、肥満に分類される大学生の抽出を行い、計画書内に記載している、栄養素摂取状況をはじめとした調査を行なってきた。実際に介入しどうも行い、肥満解消に向けた効果も見られている。このまま、解析を進め、改善プログラムの作成を行なっていく。25年度が最終年度であるため、記入しない。研究計画書に記載されている、大学生の実態調査について幅広い観点から実施できている。具体的には、健康診断を利用し、肥満傾向大学生のピックアップと同意の取得をおこなった。生活習慣調査および食習慣調査、健康に対する意識調査を実施した。また健診時に採血した血液成分の分析についても実施し、100名程度のデータが収集できた。現在詳細な分析中であり、このまま研究を実施し、成果を着実にまとめられるよう進めている。データの分析と、結果をまとめる。健康教育の具体的な内容について教材の開発も含めて検討する。今後は、これまで収集したデータの詳細な分析を行い、大学生に対する効果的な介入保健指導および健康教育の方策について検討する。実際に考えた健康教育を実施し、その後大学生の意識の変化についても調査を実施し、健康教育の効果および問題点を明らかにし、修正するべき箇所については修正しより良いプログラムに仕上げていく。
NOによる蛋白の翻訳後修飾を介した機能制御機構のプロテオーム解析と癌治療への応用

各種癌細胞(膵癌、大腸癌)において、NOはIGF-IR,EGFR,Aktのリン酸化、IRS-1蛋白発現を抑制する一方Ras/Erk pathwayは亢進させた。NOによるIRS-1蛋白のユビキチン化と蛋白分解はIRS-1C末が重要であると考えられた。NOは膵癌、大腸癌、乳癌細胞の増殖および浸潤を抑制した。NO供与体およびMEK inhibitorの併用はこれらの癌細胞に対し、より抗腫瘍効果を示した。これまでのデータにてNOはinsulin/IGF-IsignalのPI3-K-Akt pathwayを抑制し、Ras-Erk pathwayを亢進させることがわかったが、そのメカニズムの一つとして、IRS-1のタンパク分解およびそのチロシンリン酸化の抑制があることが明らかとなった。IRS-1蛋白におけるユビキチン化に重要な部位を同定するために、膵癌細胞MIAPaCa-2に発現ベクターであるpCMV Tag4a/IRS-1 full lengthとdeletion mutantであるpCMV Tag4a/IRS-1 DM2, pCMV Tag4a/IRS-1 DM3, pCMV Tag4a/IRS-1 DM4を遺伝子導入し強発現させた後NO donor (500μM GSNO)を添加し、24時間後のそれぞれの蛋白の発現およびそのユビキチン化をimmunoblot法にて検討するとfull length、DM2、DM4において蛋白の減少およびユビキチン化が認められたが、DM3においてはそれらが共に認められなかった。以上よりIRS-1にはそのC末端側のPI3-K binding domainに少なくとも2つ以上のユビキチン化をする部位が存在することが分かった。NOによる膵癌増殖抑制のメカニズムとしてこれらの知見はきわめて重要であるといえる。癌細胞における一酸化窒素(NO)のIGF-Iシグナルに与える影響について、とくにIRS-1蛋白発現制御から検討した。膵癌細胞であるMIAPaCa-2細胞においてNO供与体であるSNAPおよびGSNOはともにIRS-1蛋白発現を抑制すると同時に、IGF-1シグナルを抑制したが、一方Ras/Erkpathwayは亢進させた。IRS-1を遺伝子導入し高発現株の細胞増殖は亢進するとともにNOの抑制に対する感受性は高かった。IRS-1C末端欠損の遺伝子を導入し安定発現させた細胞株においては細胞増殖は抑制され、さらにNOに対する感受性も低下した。膵癌細胞Panc-1にselective iNOS inhibitorである1400Wを添加すると濃度依存性でIRS-1蛋白の発現が増加した。さらに、これと相関してIGFシグナルおよび細胞増殖も亢進した。これには、内因性のNOが関与しているとおもわれる。これらのことより、IRS-1の発現はIGF-1シグナルのよび膵癌細胞の増殖に重要であり、NOはIRS-1発現を制御することによって増殖抑制効果を示すと考えられた。癌細胞の増殖、浸潤、アポトーシスに関与する蛋白の発現および活性制御の多くは蛋白の翻訳後修飾により制御されているが、NOによるIGF-Iシグナルの制御と増殖抑制のメカニズムの一部を解明した。これは新たな癌治療の開発へと結びつくことであろうと思われる。癌細胞における一酸化窒素(NO)のinsulin/IGF-I, EGFシグナルに与える影響および、NOによるIRS-1蛋白発現制御について検討した。膵癌細胞であるMIAPaCa-2細胞においてNO供与体であるSNAPおよびGSNOはともにIRS-1蛋白発現を抑制すると同時に、IGF-1シグナルを抑制したが、一方Ras/Erk pathwayは亢進させた。また、NOの大腸癌由来のHCT116細胞におけるEGFシグナルに与える影響について検討すると、EGFR, Aktのリン酸化を抑制し、増殖および浸潤を抑制した。NOはRasを活性化する作用があるため癌細胞株にNOドナーおよびMEK inhibitorを同時に添加するとIGF-1およびEGFシグナルのPI3-K pathwayおよびMAPK pathwayを抑制し、さらに増殖および浸潤抑制効果が増強した。癌細胞の増殖、浸潤、アポトーシスに関与する蛋白の発現および活性制御の多くは蛋白の翻訳後修飾により制御されているが、NOによるIGF-I、EGFシグナルの制御と増殖抑制のメカニズムの一部を解明した。
アメリカ型政教分離体制の近代的成立に関する歴史的研究：1780-1833

本研究の目的は、アメリカ型の政教分離体制が、今日の現代的展開に先立ちそもそも近代的に成立したときに、どんな内容を持ち、そこにどんな固有の特徴があるのかを探究することである。近代的成立時のアメリカ型政教分離体制を全体的に把握するには、連邦憲法のみならず各州憲法を検討対象とすることが不可欠である。その重要な第1歩として本研究は、北部の最有力州マサチューセッツが、独立宣言後に制定した1780年憲法で従来の公定教会制を基本的に維持する規定を設けてから、1833年憲法修正でそれを廃止して政教分離体制を実現するまでの経過を、歴史的に研究する。
変わりゆく地球気象の中を旅する鳥たち：気候変動が渡り鳥の移動に及ぼす影響の評価

気象条件が渡り鳥の移動におよぼす影響について、現在および将来の状態を評価した。ハチクマは秋の渡りの際に、五島列島から東シナ海を直接横断し、中国に到達する。その際の気象条件を調査したところ、同海域上空には秋期にハチクマにとっては追風となる風が安定的に吹いており、移動の際の助けになっていることが分かった。ところがIPCCの温室効果ガス排出シナリオのもとでの気象予測データをもとに解析したところ、今世紀末には、このような風が同種の秋の渡りの時期にほとんど吹かなくなることが分かった。本種の渡り経路あるいは渡り時期が、なんらかの影響を受ける可能性が示唆された。本研究では、気象データベースを援用し、渡り鳥の移動に気象がおよぼす影響の推定・予測を実施する。(1)近過去の気象が渡り行動におよぼした影響の評価、(2)気候変動により渡り時期や移動にかかるコスト等の変化の評価等を目的とする。実施計画に沿って実績概要を記す。1近過去現在の気象解析および移動時期・経路との関連を探る統計的解析:既に持っている追跡データの中から、ハチクマの東シナ海域を中心とする移動データを抽出し、これに気象条件がおよぼす影響を特定する統計的解析を進めた。気象データとしては、NCEPとMSMの利用を検討し、統計モデルとしては、空間統計モデルの他に、ニッチモデリングのひとつであるMaxEntの利用を検討した。これらにより、春・秋の渡りのそれぞれで利用されている気象条件の特定および、春・秋の渡りで大きく異る移動経路が採用されている理由の解明にとりくんでいる。MSM関係のプログラミングについては、気象研究の研究分担者と緊密に協働し進めている。これらの成果の第一報は2015年度前半には投稿論文原稿としてまとめる予定である。2GPSを利用した渡り鳥の遠隔追跡:今年度はGPS追跡するサシバを探索し、営巣場所を特定するとともに、ハンディング場所や利用餌を特定することに努めた。これは効率的な捕獲を実施するために不可欠な調査であるとともに、九州のサシバ個体群の繁殖生態を明らかにするために必要なデータである。GPS機器の装着はできなかったが、2015年度に実施する予定である。尚、カンムリウミスズメの非繁殖期の移動に関して、新規に大きな成果が得られた。3気候変動が渡り鳥の移動におよぼす影響の予測:気象研究の研究分担者とどのような予測モデルからの、どの程度の量のデータを具体的に利用するかの検討を進めた。実質、実施計画12を優占的に進めることになった。本課題は近年進展著しい気象解析研究の成果を援用し、遠隔追跡研究から得られたデータと統合して、渡り鳥の移動に気象条件がおよぼす影響を推定・予測することを目的としている。平成27年度の実施計画は、基本的に平成26年度のものを踏襲し、(1)近過去現在の気象解析および移動時期・経路との関連を探る統計的解析、(2) GPSを利用した渡り鳥の遠隔追跡、(3)気候変動が渡り鳥の移動におよぼす影響の予測を実施するものであった。このうち(1)については、主な対象のひとつであるハチクマについて解析を完了し、現在論文が査読中となっている(1回目改訂稿投稿中)。この論文で我々は「ある地域に時空間分布する移動に好適な生物・非生物資源(今回は風況)」をMigratory Nicheという概念として新たに提案し、その時空間分布の中を移動することが適応的であると考えた。今回ハチクマでは風況をMigratory Nicheとし、ニッチモデリングにより主に東シナ海海域の春・秋の好適環境分布を推定し、どのような移動に有利な風資源がその地域のいつ、どこに分布しているのかを明らかにした。今後、類似の手法を別の対象種であるサシバでも実施する予定である。(2)については、平成27年度に追跡開始した個体が平成28年度に国外越冬地から帰還する。それを再捕獲し、データを回収する予定である。(3)については、気象予測モデル群であるCMIP5からデータを取得しており、現在、解析を進めている。その結果は平成28年度に公表する予定である。この他、本課題の重要性を広くアピールするために、国際誌に特集号を編む準備を進めている。これは平成29年1月に発行される予定である。現在の気象条件と渡り経路に関する解析はハチクマで順調に完了し、論文が査読中である。もう一方のサシバでも類似の手法を採用できるので、論文化まで長時間かからず進むと期待される。渡り鳥が受ける気候変動の影響の将来予測については、解析を進めているところであるが、気象予測データの取得と整備はおおむね終えることができ、時間を要する大規模データの処理には目処がたった。本研究では、(1)近過去の気象条件が対象種の渡り行動におよぼした影響の定量評価,(2)将来の気候変動により渡り時期や経路に生じる気象変化の予測,移動にかかるコストや死亡リスク変化の評価,(3)気候変動により渡り鳥が被る影響が大きい地域や地形の特定を目的とする。研究対象は渡り性猛禽類であるハチクマとサシバである。ハチクマについては、昨年度までに(1)について論文化しており、今年度は(2)について解析を進めた。

複数のIPCCの温室効果ガス排出シナリオのもとで、韓国研究機関が提供するCORDEXという今世紀末までの気象予測データを援用し、特に東シナ海上空で予測される気象条件変化が、現在同海域を直接横断するハチクマの秋の渡りにどのような影響をもたらすか評価した。結果、今世紀後半には、ハチクマが現在秋の渡りで利用している追風卓越風がかなり消失することが分かり、渡り経路あるいは渡り時期になんらかの影響が生じる可能性が示唆された。この結果は、英国鳥類学会で発表した他、Proceedings of the Royal Society Bに受理されており、2017年中に掲載予定である。サシバについては、秋に島嶼づたいに南西諸島あるいはフィリピン等まで続く渡り経路が、将来の気象変化に応じてどのような影響を受けるか、解析中である。科研期間中に成果を公表することはできなかったが、2017年中には何らかの形で公表できる見込みである。気象条件が渡り鳥の移動におよぼす影響について、現在および将来の状態を評価した。ハチクマは秋の渡りの際に、五島列島から東シナ海を直接横断し、中国に到達する。その際の気象条件を調査したところ、同海域上空には秋期にハチクマにとっては追風となる風が安定的に吹いており、移動の際の助けになっていることが分かった。ところがIPCCの温室効果ガス排出シナリオのもとでの気象予測データをもとに解析したところ、今世紀末には、このような風が同種の秋の渡りの時期にほとんど吹かなくなることが分かった。本種の渡り経路あるいは渡り時期が、なんらかの影響を受ける可能性が示唆された。実施計画1近過去現在の気象解析および移動時期・経路との関連を探る統計的解析は順調であるが、2GPSを利用した渡り鳥の遠隔追跡は追跡開始が1シーズン遅れている。ただし、追跡候補個体の繁殖場所や採餌場所、行動等は把握することができている。3気候変動が渡り鳥の移動におよぼす影響の予測は準備段階である。ただし、当初から3は進捗に応じて2015年度以降に実施することを実施計画段階で想定し、計画書に明記していた。当初の計画に従い、課題を推進していく。最終年度となる今年度は特に成果の発表、論文化に注力し、極力年度内に多くの論文を投稿・出版させることを目指す。行動生態学・鳥類学実施計画1近過去現在の気象解析および移動時期・経路との関連を探る統計的解析は、現在のペースで研究を進め、成果を準じ論文や学会発表として公表していく。2GPSを利用した渡り鳥の遠隔追跡は今シーズンから追跡を開始する。既に調査準備を開始している。3は野外調査シーズンが終了してから、1と平行して今年度後半からを目処に具体的に進めていく。カンムリウミスズメについては移動と気象・海流の関係についての研究に着手する。主に分担者(島田)の担当部分にして、外部協力者への調査協力時期に計画からズレが生じたため、予定していた謝金支払いを遅延させた。・ロガー(ジオロケーター)が極めて品薄であり、希望量を購入できなかった・論文執筆スケジュールが遅延し、関連した必要支出が先延ばしになった・ロガーを入手できなかったため、いくつかの捕獲調査が順延された遅延した計画をH28年度までに実施、使用する。遅延された野外調査は今年度中に実施する。必要なロガーは充分前に発注し、入手できる見込みである。論文執筆は可能な限り迅速に進めることで、予算を計画的に執行する。
TDMR数理モデルに基づく2次元磁気記録信号処理技術の展開

最終年度においては、初年度・次年度の結果を受けて、主に次に2点に注力した。まず1点は、2次元制約符号の構成に関する研究を引き続き実施した。2次元制約符号は、2次元的な制約を満たす2次元系列を符号語として持つ符号である。2次元的干渉のあるTDMRシステムでは、適切な2次元制約を持つ符号を利用することで誤り率の改善が行うことが可能であるが、レート効率の良く、符号化の容易な2次元制約符号の構成は困難な問題として知られている。われわれは、制約から導かれる制約充足グラフの部分グラフに基づく2次元制約符号の構成を提案している。その符号の符号化率は、その部分グラフの最小次数により定まるため、部分グラフの最小次数の解析が必要とされていた。われわれは、グラフ除去補題を利用した最小次数の評価法を提案し、その手法にもとづき提案符号化法の符号化レートの下界を導出した。この手法は、2次元符号化のみならず、クロストーク防止符号化にも展開できることが示された。これらの結果は、2018年度情報理論とその応用シンポジウムで発表されている。もう1点は、LDPC符号のBP復号の改善に関する研究を行った。BP復号の性能は、TDMRシステム全体の信頼性向上に大きく影響する要因である。BP復号中にやり取りされるメッセージにダンピング係数を深層学習技術を利用して調整を行う手法を検討した。初期LLR計算部分を学習可能にする部分などに新規性があり、一定の成果を得た。本プロジェクトでは、近い将来に必要とされる高密度ハードディスクドライブ(HDD)}信号処理のための信号依存性雑音抑制に適した符号化処理の開発を目標とする。昨今の巨大データセンターで利用される大容量ストレージデバイスにおいては、単位エネルギーあたりの記録容量の向上が強く求められている。本プロジェクトでは、HDDの記録密度向上への貢献を目指し、(1) HDDにおける2次元記録方式(TDMR)に適した通信路モデル(TDMR数理モデル)の提案・相互情報量の評価;(2) TDMR数理モデルにおける近似最尤検出アルゴリズムの開発;(3) TDMR数理モデルに適した2次元制約符号の開発に関する研究を系統的に行う。H28年度においては、当初の目標のひとつであるTDMR数理モデルの構築の一環として、数理TDMRモデルにおける相互情報量評価の手法の提案を行った(寺島由裕,和田山正,``簡易数理TDMRモデルにおける相互情報量について'',電気情報通信学会総合大会,福岡, 2016)。この研究では、相互情報量計算に必要とされる数値計算を大幅に削減する計算技法も合わせて開発した。当初の研究計画においてH28年度は、TDMR数理モデルの構築と相互情報量の評価手法の確立を大きな柱として挙げていた。この部分に関しては、寺島由裕,和田山正,``簡易数理TDMRモデルにおける相互情報量について'',電気情報通信学会総合大会,福岡, 2016にて発表された手法の開発など一定の成果が得られたものと考えている。一方、2次元研究方式の研究については、当初見込みよりも問題が困難であることが分かってきたため、現時点では顕著な研究成果が得られているとは言い難い。原因として、信号依存性の雑音の取扱のために当初予定していた既存手法の拡張が有効で無かったためである。H29年度においては、特にTDMRに適した2次元制約符号の符号化に関する理論的検討を行ったこと、また、ニューラルネットワーク学習に基づくビリーフプロパゲーションアルゴリズムの開発を行ったことが主な実績となる。われわれの2次元制約符号の研究では、列符号化を基本とした符号化アルゴリズムについて検討を行った。特に漸近的状況において達成可能な符号化率を状態遷移グラフの密度と関係づける手法を開発し、漸近達成レートの下界を導出した。この下界は、列符号化の際のレートが状態遷移グラフの最小次数と等しいという事実に基づく新規な理論的成果である。本成果はすでに電子情報通信学会情報理論研究会(平成30年1月)において発表済である。また、その成果の一部は、IEICE International Symposium on Infomration Theory and Its Applications (ISITA 2018)に現在投稿中である。一方、ニューラルネットワークに基づく復号アルゴリズムの検討は、順調なスタートを切れた状況である。TDMRにあらわれる非線形通信路(信号依存性雑音を含む)を取り扱うために等化と復号の一体化を検討している。その準備として、ビリーフプロパゲーションに含まれるパラメータを誤差逆伝搬法で学習するタイプの復号法の検討を平成29年度には行った。その結果は平成29年度の情報理論とその応用シンポジウムにおいて発表済みである。2次元研究方式の研究については、平成29年度開始時点において当初見込みよりも問題が困難であることが分かってきたため、平成29年度には理論的検討をまずしっかりと行う方針に切り替えた。その結果として、新規な理論的成果が得られたことは今後最終年度に繋がる結果だと考えている。平成29年度においては、ニューラルネットワークに関するノウハウを得ることに特に力点を置いたため、信号依存性雑音に関する取り組みは若干手薄となってしまった傾向がある。しかし、その一方、ビリーフプロパゲーションの手続きを信号グラフとして記述し、その信号グラフに対して誤差逆伝搬法を適用するという技術の確立に成功しており、最終年度に向けた準備が整いつつあるものと認識している。

最終年度においては、初年度・次年度の結果を受けて、主に次に2点に注力した。まず1点は、2次元制約符号の構成に関する研究を引き続き実施した。2次元制約符号は、2次元的な制約を満たす2次元系列を符号語として持つ符号である。2次元的干渉のあるTDMRシステムでは、適切な2次元制約を持つ符号を利用することで誤り率の改善が行うことが可能であるが、レート効率の良く、符号化の容易な2次元制約符号の構成は困難な問題として知られている。われわれは、制約から導かれる制約充足グラフの部分グラフに基づく2次元制約符号の構成を提案している。その符号の符号化率は、その部分グラフの最小次数により定まるため、部分グラフの最小次数の解析が必要とされていた。われわれは、グラフ除去補題を利用した最小次数の評価法を提案し、その手法にもとづき提案符号化法の符号化レートの下界を導出した。この手法は、2次元符号化のみならず、クロストーク防止符号化にも展開できることが示された。これらの結果は、2018年度情報理論とその応用シンポジウムで発表されている。もう1点は、LDPC符号のBP復号の改善に関する研究を行った。BP復号の性能は、TDMRシステム全体の信頼性向上に大きく影響する要因である。BP復号中にやり取りされるメッセージにダンピング係数を深層学習技術を利用して調整を行う手法を検討した。初期LLR計算部分を学習可能にする部分などに新規性があり、一定の成果を得た。上述のように(現在までの進捗状況)信号依存性の雑音を取扱ための方策を抜本的に検討し直すことが必要と考えている。信号依存性の雑音をうまく扱うために、本年よりニューラルネットワークに基づく復号法の検討を開始する。この手法は、LDPC符号の復号法であるビリーフプロパゲーションに学習可能なパラメータを導入し、バックプロパゲーションによりパラメータの学習を行う手法である。学習により信号依存性雑音をうまく処理できる非線形処理が自動的に構成されることが期待される。非線形シンボル干渉通信路の等化のためにニューラルネットワークが利用された研究事例はあるが、LDPC符号との組み合わせを検討した事例はなく、まだまだ研究の余地があると考えている。一方、2次元制約符号化の研究においても、残された課題である符号構成のための計算量削減について検討を行っていく予定である。整数計画法を利用したわれわれの手法においては、整数計画問題を解くための計算量が大きな問題として残されている。線形計画緩和や貪欲法に基づく支配集合分割のアルゴリズムに基づき符号構成が可能であれば、整数計画問題を解くことを回避することが可能となる。まとめるとH29年度は、(1)ニューラルネットワーク学習に基づく2次元検出方式の開発と(2) 2次元制約符号構成のための基礎的検討を軸に研究計画を進めていき、順調に進展がある場合には、LDPC符号との統合を視野に入れていく予定である。
沿岸域における流氷群と津波の相互作用に関する研究

佐伯は1952年の十勝地震津波来襲時の流氷の大きさと流氷の大きさと流氷による被害状況の現地調査を行ない、陸上に遡上した氷盤の重さは4t20トンであることを明らかにするとともに、1992年3月に北海道のオホ-ツク沿岸における流氷を約2t採取し、膨大な強度試験を行なうとともに、ウトロ漁港南部海域において、流氷の大きさと形状の調査を行なった。また、斜里漁港前面海域により水中ビデオカメラを用いゴ-ジング及びハンモックアイスのドラフトを調査した。これらの調査結果より、北海道に来襲する流氷の大きさの分布と強度の分散を明らかにすることができた。また、山下は実験水槽を用いて、沿岸部における流氷群の波浪による運動機構と海岸保全施設と長周期波浪(津波)によって運動する氷盤の相互作用に関する詳細な実験を行ない、海岸保全施設と氷盤との相互作用による異型ブロックの安定性、反射率及び透過率の変化それに海岸保全施設上への氷盤のパイルアップ現象に関して多くの有用な結果を得た。堺は海面が流氷で覆われている状態で波浪が襲来したときの氷盤の存在による波浪の減衰について理論解析と実験を行った。この理論は波浪エネルギ-の一部が氷盤の運動(変形も含む)に変換されるとの仮定に基づいたものであるが、実験結果と極めてよく一致することが明らかとなった。この氷盤による波高の減衰効果については波形勾配や氷の状態の影響は小さいが、波の周期に強く依存することが明らかにされた。また、氷盤存在による波高減衰は無次元距離(水平距離÷波長)に対し皆数関数に減少することが明らかとなり、実験結果と良い一致を示した。また波長も良い一致を示すことが明らかとなった。以上の結果より、沿岸部が流氷に覆われた状態で津波が侵入した時の津波の変形と海岸保全施設と津波で動かされる氷盤間の相互作用を明らかにすることができた。
神経幹細胞機能異常としての統合失調症の病態発生に関する研究

1.神経幹細胞機能異常に基づいた統合失調症モデル動物の開発:(1)雄性SDラット(8週齢)の頭部に5GyのX線を6回、合計30Gyを分割照射した。海馬歯状回および側脳室下帯における神経幹細胞(BrdU陽性細胞)数は照射後3ヶ月で著明に減少していた。メタンフェタミン腹腔投与による移所行動量は、照射後1ヶ月で変化はなかったが、3ヶ月後には著明に増加していた。MK-801腹腔内投与でも3ヶ月で同様の反応性の亢進が認められた。社会的行動は照射後1ヶ月、3ヶ月ともに低下していた。感覚運動関門の評価として先行刺激抑制試験を行ない,照射後3ヶ月で軽度障害を認めた。空間認知機能の評価としてモリス水迷路試験をおこない、照射後3ヶ月で軽度障害をみとめた。(2)Leukemia inhibitoryfactor receptor(LIFR)ノックアウト・マウスでは神経幹細胞数と増殖能が低下していることが分かっている。このマウスにメタンフェタミンを腹腔内投与すると移所行動量が増加した。しかしMK801投与では変化がなかった。先行刺激抑制試験にも変化がなかった。(3)照射後3ヶ月のラットの脳室および海馬歯状回に胎児脳から培養した神経幹細胞を移植した。移植後4週でMK-801投与による異所行動量の測定を行ったが、移植による改善はみとめられなかった。1.統合失調症モデルの開発(1)X線照射モデル:成熟ラットの脳に20Gyを単回照射したところ,明らかな形態学的変化を伴わずに,神経幹細胞の新生が抑制された。基礎的な運動能力には異常はなかったが,社会的行動が減少した。また,先行刺激抑制試験(PPI)も障害された。さらに,ドパミン作動薬(メタンフェタミン)とNMDA阻害薬(MK-801)により誘発される行動量が増大した。30Gyを5Gyずつ6回に分けて照射した場合にも類似の所見が得られた。これらから,脳への放射線照射により統合失調症に対応する症状を小動物で再現できることが示唆された。メタンフェタミンに対する反応性の増大がみられた。しかし,MK-801に対してはそうではなかった。PPIにも変化がなかった。社会的行動には変化が認められた。LIFRノックアウト・マウスは統合失調モデルとしての特性をすべては備えていないが,LIFRはドパミン活動を調整していることが示唆された。2.統合失調症の血液マーカーの検索1.神経幹細胞機能異常による統合失調症モデルの開発:(1)雄性SDラット(8週齢)の頭部に5GyのX線を6回,合計30Gyを分割照射した。メタンフェタミン腹腔投与による移所行動量は,照射後1ヶ月では変化はなかったが,3ヶ月後には著明に増加していた。MK-801腹腔内投与による移所行動量についても同様の結果が得られた。社会的行動は照射後1ヶ月から低下し,照射後3ヶ月でも同様に低下していた。認知機能評価として先行刺激抑制試験およびモリス水迷路試験を行なったが,いずれの試験も照射後1ヶ月では差はみとめられなかった。現在,それ以後の時点での評価をすすめている。海馬歯状回および側脳室下帯における神経幹細胞(BrdU陽性細胞)数は著明に減少していた。

海馬歯状回および側脳室下帯における神経幹細胞(BrdU陽性細胞)数は照射後3ヶ月で著明に減少していた。メタンフェタミン腹腔投与による移所行動量は、照射後1ヶ月で変化はなかったが、3ヶ月後には著明に増加していた。MK-801腹腔内投与でも3ヶ月で同様の反応性の亢進が認められた。社会的行動は照射後1ヶ月、3ヶ月ともに低下していた。感覚運動関門の評価として先行刺激抑制試験を行ない,照射後3ヶ月で軽度障害を認めた。空間認知機能の評価としてモリス水迷路試験をおこない、照射後3ヶ月で軽度障害をみとめた。(2)Leukemia inhibitoryfactor receptor(LIFR)ノックアウト・マウスでは神経幹細胞数と増殖能が低下していることが分かっている。このマウスにメタンフェタミンを腹腔内投与すると移所行動量が増加した。しかしMK801投与では変化がなかった。先行刺激抑制試験にも変化がなかった。(3)照射後3ヶ月のラットの脳室および海馬歯状回に胎児脳から培養した神経幹細胞を移植した。移植後4週でMK-801投与による異所行動量の測定を行ったが、移植による改善はみとめられなかった。
視認知における交代想起特性の解析とそのニューラルネット情報処理モデルの研究

本研究では、注意や意識といった定量化が困難な脳の潜在的な情報処理機能の発現機構を明らかにし、その情報処理原理或いはモデル化そのものを利用した人工知能情報処理システムの工学的実現と応用を目指して、注意や意識が複雑に関わる認知現象を情報処理モデルとして捉える試みを行った。特に「視認知における交代想起現象」を取り上げ、1.その基本特性を現象論的に把握すること、2.生理心理学的知見を盛り込んだその可能な数理的取扱い方法を確立することを目的に研究を進めた。その結果、1.については、ルビンの反転図形等を用いて異なる認知が交互に起こる認知の想起現象を捉えて、このような多義曖昧図形の解釈における普遍的な基本特性としてその認知持続時間(一つの解釈が持続する時間)の統計分布がガンマ分布となる知見を得た。2.に関しては、この普遍的特性を記述しうるニューラルネット情報処理モデルを模索して、単一層ネットワークをモジュールとする多層ニューラルネットワークを構成し、2つの解釈に対応した2つのニューロングループにおけるそれぞれの発火率が時間を追うごとに交互に支配的になることを示し、認知実験結果との比較検討を行うことによってモデルの有効性を立証し得た。特に入力挙動モデルを種々検討し、顕著なガンマ分布と顕著な発火率パターンを得るためには、カオス的挙動が重要であることを見いだした。平成7年度においては、認知実験の知見から、どのような基本特性をどのようなモデルで表現しうるのかを模索し、平成8年度では、基本モデルを発展させて、より詳細なカオス挙動をより精緻な認知実験結果と比較検討し、異なる認知が交互に起こる認知の想起現象の発現機構を表現しうることを示すことができた点で、当初の計画は達成し得たと考える。今後、認知情報処理におけるカオスのもつ重要な普遍的特異性を利用した工学応用への発展研究を行う予定である。平成7年度においては,1.視認知における交代想起現象の基本特性を現象論的に把握すること、2.その可能な数理的取扱い方法を確立することを目的に研究を進めた。その結果、1.については、ルビンの反転図形を用いて異なる認知が交互に起こる認知の想起現象を捉えて、その認知持続時間(1つの解釈が持続する時間)の統計分布がガンマ分布となる知見を得た。2.に関しては、認知の交代想起特性を記述しうるニューラルネット情報処理モデルの枠組みを模索して、単一層ネットワークをモジュールとする多層ニューラルネットワークを構成し、入力層には、注視運動に対応する変動を考慮したモデルを提案した結果、2つの解釈に対応した2つのニューロングループにおけるそれぞれの発火率が時間を追うごとに交互に支配的になることを示し、これらの発火率の反転周期の統計分布がガンマ分布となることを見いだした。特に注視運動に対応する入力挙動がカオス的挙動であれば、顕著なガンマ分布となる新たな知見を見いだした。さらに先に得られた認知実験結果との比較検討を行った結果、モデルの有効性を立証し得た。上記研究成果に述べたように、ルビン図形を用いた認知実験から、モデルが異なる認知が交互に起こる認知の想起現象を表現しうることを示すことができた点で、当初の計画は達成し得たと考える。しかしながら、交代特性の入力挙動依存性を明らかにし、その情報処理における役割を明確にするためには、さらに、交代想起特性を定量化しうる多義図形を新たに提案して認知実験の精密化を図ること及び動画による反転現象におけるガンマ分布をニューロンから構成される大規模複雑系としての脳における相転移として捉えた数理的取扱いを検討したニューラルネットワークモデルをさらに検討して、認知の交代想起特性を記述しうる統一的普遍的モデルを構成することが今後の課題である。

平成8年度においては、平成7年度において得られた知見に基づいて、引き続き、1.視覚認知における交代想起現象の認知持続時間のガンマ分布がこの現象における普遍的かつ基本的特性であることを確認すること、2.生理心理学的知見を盛り込んだその可能な数理的取扱い方法を確立することを目的に研究を進めた。その結果、1.については、ルビンの反転図形等を用いて異なる認知が交互に起こるような多義曖昧図形の解釈における普遍的な基本特性としてその認知持続時間(一つの解釈が持続する時間)の統計分布がガンマ分布となる知見を確認し得た。2.に関しては、この普遍的特性を記述しうるニューラルネット情報処理モデルをさらに精緻に検討し、特にそのカオス動作のモデルへの影響に関して、リアプノフ指数等のカオスパラアメータと認知持続時間分布や発火率パターンとの相関を詳細に調べた。その結果、交代想起現象におけるカオス依存性を明らかにすることが出来た。すなわち、入力挙動モデルを種々検討し、顕著なガンマ分布と顕著な発火率パターンを得るためには、カオス的挙動が重要であることを見いだした。平成7年度においては、認知実験の知見から、どのような基本特性をどのようなモデルで表現しうるのかを模索してきたが、平成8年度では、基本モデルを発展させて、より詳細なカオス挙動をより精緻な認知実験結果と比較検討し、異なる認知が交互に起こる認知の想起現象の発言機構を表現しうることを示すことができた点で、当初の計画は達成し得たと考える。今後、認知情報処理におけるカオスのもつ重要な普遍的特異性を利用した工学応用への発展研究を行う予定である。
胃粘膜細胞特異的な抗アポトーシスシグナルの研究

胃粘膜上皮細胞は活発な細胞回転を行っている。この細胞回転の過程で細胞がアポトーシスになると、胃粘膜の恒常性の維持が困難になる。一方、アポトーシスが過度に抑制されると、変異遺伝子を含む細胞の排除が困難ととり癌化への1ステップとなりうる。ケラチノサイトをはじめとする哺乳動物の上皮では、細胞-細胞間または細胞-基質問の結合が緩くなるとアポトーシスを起こしやすいことが報告されている。増殖帯近傍の胃粘膜はまさにこの状態であり、制御された抗アポトーシス機序が恒常性維持のために必要である。私たちは平成12年度の研究において、TGFαがこの胃粘膜抗アポトーシス作用に重要な役割を果たしていることを見いだした。平成13年度においてはこのTGFαを介した抗アポトーシス作用を細胞内情報伝達機構の面から研究した。解析にはマウス胃粘膜上皮細胞由来GSM06細胞を用いた。TGFαは血清除去によるアポトーシスを濃度依存性に抑制した。この抗アポトーシス作用はNF-κB抑制剤であるMG132の添加やMEKK1のdominant negative遺伝子の導入により、解除された。ゲルシフトアッセイを用いた解析では、TGFα刺激により、濃度、時間依存性にNF-κBの活性化が確認された。さらにTGFαは抗アポトーシス蛋白として知られるbclファミリー蛋白の発現を増加させた。以上よりTGFαはMEKK/NF-κBを介した系によりbclファミリー蛋白の発現を増加させることにより、抗アポトーシス作用を発現することが示唆された。今後この抗アポトーシスの生体内内における役割の検討が必要である。我々は、胃粘膜表層粘膜細胞に対し、TGFαが抗アポトーシス作用を有することを見いだした。一方、表層粘液細胞に対するTGFαの作用としては増殖促進作用が知られているが、EGF受容体結合後の細胞内情報伝達はMAPKを介することが知られている。また、肺癌や腎の細胞を用いた検討からは、TGFαがEGF受容体に結合後、PI3K、Akt/PKBを介した系により抗アポトーシス作用を持つことが報告されている。そこで、表層胃粘液細胞に対するTGFαの抗アポトーシス作用がいかなる細胞内情報伝達系を介しているかを明らかにすることが本研究の目的である。培養胃粘膜表層粘液細胞にアポトーシスを惹起する培養条件下で、培養液にTGFαを添加すると、TGFαの用量依存性にアポトーシスが軽減された。しかしながら、MAPK系の抑制剤を培養液に添加したり、dominant-negativeのMAPK cDNAをこの細胞に発現させてもTGFαによる抗アポトーシス作用には影響を与えなかった。同様に培養表層粘液細胞にアポトーシスを惹起する条件下にPI3K、Akt/PKBの抑制剤、もしくはこれらのdominant-negative cDNAを強制発現させても、TGFαによる抗アポトーシス作用が観察された。近年、ある種の細胞においてNF-κBが抗アポトーシスに関与する細胞内情報伝達系に関与していることが明らかにされている。そこで、培養胃粘膜表層粘液細胞にTGFαを作用させてNF-κBの活性化を観察したところ、TGFαの用量依存的にNF-κBの活性化が観察された。また、NF-κBに関連する各種細胞内情報物質の作用をその抑制剤で抑制または減弱させたところTGFαの抗アポトーシス作用が抑制された。これらの結果は、胃粘膜表層粘液細胞においてはTGFα刺激が細胞特異的な情報伝達経路を介した抗アポトーシス作用を発揮することを示唆している。この細胞回転の途中で細胞がアポトーシスになることがあると、胃粘膜の恒常性の維持が困難になる。

ケラチノサイトをはじめとする哺乳動物の上皮では、細胞-細胞間または細胞-基質間の結合が緩くなるとアポトーシスを起こしやすいことが報告されている。増殖帯近傍の胃粘膜はまさにこの状態であり、何らかの抗アポトーシス機序が恒常性維持のために必要である。私たちは平成12年度の研究において、TGFαがこの胃粘膜抗アポトーシス作用に重要な役割を果たしていることを見いだした。平成13年度においてはこのTGFαを介した抗アポトーシス作用を細胞内情報伝達機構の面から研究した。解析にはマウス胃粘膜上皮細胞由来GSM06細胞を用いた。TGFαは血清除去によりアポトーシスを濃度依存性に抑制した。この抗アポトーシス作用はNF-κB抑制剤であるMG132の添加やMEKK1のdominant negative遺伝子の導入により、解除された。ゲルシフトアッセイを用いた解析では、TGFαしげきにより、濃度、時間依存性にNF-κBの活性化が確認された。さらにTGFαは抗アポトーシス蛋白として知られるbclファミリー蛋白の発現を増加させた。以上よりTGFαはMEKK/NF-κBを介した系によりbclファミリー蛋白の発現を増加させることにより、抗アポトーシス作用を発現することが示唆された。
重金属を選択的にターゲティングするタンパク質分子のデザイン

特定の重金属を識別する金属タンパク質を創製し、重金属解毒等の医療医薬に、又は環境中の重金属モニターとして集積除去に関わる新素材としての機能を開発することを目的に、下記の研究を行った。1)三次構造モデルの構築と重金属特異的結合能を有するタンパク質の開発:コンピューターグラフィックにより立体構造を解析した。2)重金属ターゲティングのための新規金属選択性タンパク質のデザイン:3)重金属結合タンパク質の発現生産効率評価のための簡易測定法の開発:新たにインテイン融合ヒトメタロチオネインタンパク質を生産後、目的タンパク質を精製し、原子吸光光度計により重金属結合量を測定し、1モルタンパク質あたり72カドミウム原子の結合能を得た。抗ウサギメタロチオネインマウスモノクローナル抗体を用いてウェスタンブロッティングを行った結果、4量体メタロチオネインは本抗体と交差性が認められた。4)リニューアルメタロプロテインの生化学的諸性質の測定:部位特異的変異法により置換した変異遺伝子を発現ベクターに再構築し宿主菌に導入した。大腸菌による重金属結合タンパク質の発現生産系を基に、それぞれリニューアルメタロプロテインを大量生産した。目的タンパク質を精製し、原子吸光光度計により重金属結合量を測定し、C19H,C29H,C48Hの1モル変異メタロチオネインに対して7.7,7.8,7.0カドミウム原子の結合能を得た。
イオンビームミキシング法における摩擦を利用したその場鏡面研磨に関する研究

イオンビームミキシング法による成膜と同時に摩擦することで鏡面を得るという新しい研磨法の基本的特性を得ることを目的とする本研究において,実施された研究内容は以下のとうりである。1)炭素のイオンビームスパッタリングと窒素ガスイオンのイオン注入を同時に行う,いわゆるイオンビームミキシング法により窒化炭素膜をシリコン基板上に成膜した.2)ESCAで表面の成分分析を行ったところ,窒素が20%注入されていることが明らかになった.3)窒化炭素膜の高真空中での摩擦実験を行ったところ,摩擦係数は室温で約0.1であり,摩擦痕は光学顕微鏡では観察できなかった.一方,窒素ガスイオンを注入しながら,摩擦実験を行ったところ摩擦係数は,注入しない場合に比べて約10倍の1.0となり,かつ摩擦痕が観察された.4)窒素イオンの注入による効果として,窒化炭素膜が擬似的に高温になると仮定し,窒化炭素膜の温度による摩擦係数の変化を測定した.その結果,70度以上で摩擦係数の急激な減少が観察された.これより,イオン注入の効果としては基板の加熱効果以外の効果と考えられる.5)現在,イオンビームミキシング法により成膜しながら摩擦した場合のイオンビームの効果について検討中である.イオンビームミキシング法による成膜と同時に摩擦することで鏡面を得るという新しい研磨法の基本的特性を得ることを目的とする本研究において,実施された研究内容は以下のとうりである。1)炭素のイオンビームスパッタリングと窒素ガスイオンのイオン注入を同時に行う,いわゆるイオンビームミキシング法により窒化炭素膜をシリコン基板上に成膜した.2)ESCAで表面の成分分析を行ったところ,窒素が20%注入されていることが明らかになった.3)窒化炭素膜の高真空中での摩擦実験を行ったところ,摩擦係数は室温で約0.1であり,摩擦痕は光学顕微鏡では観察できなかった.一方,窒素ガスイオンを注入しながら,摩擦実験を行ったところ摩擦係数は,注入しない場合に比べて約10倍の1.0となり,かつ摩擦痕が観察された.4)窒素イオンの注入による効果として,窒化炭素膜が擬似的に高温になると仮定し,窒化炭素膜の温度による摩擦係数の変化を測定した.その結果,70度以上で摩擦係数の急激な減少が観察された.これより,イオン注入の効果としては基板の加熱効果以外の効果と考えられる.5)現在,イオンビームミキシング法により成膜しながら摩擦した場合のイオンビームの効果について検討中である.
頭頸部癌における循環腫瘍DNAを用いたPrecision Medicineの確立

頭頸部扁平上皮癌の腫瘍マーカーとしてSCC抗原が用いられるが、診断時に上昇していない症例や再発時にも上昇しない症例も多い。また、喫煙者では非担癌患者でも上昇している症例もあり、有用なマーカーとは言い難い。我々は頭頸部扁平上皮癌における新たなマーカーとして腫瘍特異的変異遺伝子を血漿中で検出し、モニタリングするct(circulating tumor)DNAモニタリングの有用性について検討した。頭頸部扁平上皮癌17症例の腫瘍組織(生検検体、手術検体)と末梢血単核球PBMC(正常細胞)の採取、治療前、治療後、フォローアップ中の血漿をseuquentialに採取、保存を行った。すべての症例の腫瘍組織、PBMCからのDNAの抽出、血漿cf(cell free)DNAの抽出も終了した。まず、長期フォローアップを行った3症例について腫瘍細胞、PBMC(正常細胞)の変異解析をIon Ampliseq Cancer Hotspot Panel ver.2を用いて行った。同定された腫瘍特異的変異遺伝子は平均1.3個であった。症例ごとに腫瘍特異的な遺伝子変異を同定後、標的とする変異遺伝子を血漿中でctDNAとして検出するためのdigital PCR用primer-probeを設計した。治療前後、治療後フォローアップ中のctDNAをdigital PCRで検出したところ、3症例全てで治療後ctDNAは検出感度以下に低下し、再発した2症例については再発時には上昇を認めた。このうち1症例については画像精査前にctDNAの増加を確認できた。頭頸部扁平上皮癌において、ctDNAによるモニタリングは鋭敏な腫瘍マーカーとなる可能性が示唆された。九州大学に加えて、2018年4月より北九州市立医療センター耳鼻咽喉科を共同研究施設として追加した。倫理委員会の承認も得て、症例は順調に集積できており、組織、PBMC、血漿中のcfDNAの抽出も終了している。まず、長期フォローアップ症例3例から次世代シーケンサーによる変異解析、ctDNAを用いたliquid biopsyを開始している。ctDNAが頭頸部扁平上皮癌の治療効果のマーカー、再発のマーカーとして有用となりうる結果が出ているため、研究は順調に進展していると思われる。次世代シーケンサーによる変異解析は現在Ion Ampliseq Cancer Hotspot Panel ver.2を用いているが1症例における変異遺伝子数は1-2個と満足できるものではない。変異遺伝子の検出率を上昇させるために、頭頸部扁平上皮癌特異的な遺伝子変異を複数pick upできる遺伝子パネルの使用を検討している。複数の変異遺伝子を血漿中のctDNAとして検出することでliquid biopsyで追跡しやすい有用なマーカー(変異遺伝子)を同定できる可能性がある。ctDNA検出のためのdigital PCR用primer-

probeの作成やdigital PCR試薬、遺伝子パネルによる変異解析は本研究の研究代表者が研究分担者として寄与している基盤研究(B)18H02951(研究代表者中川尚志)の研究費を用いて実施したため、当初予定していた予算を使用する必要がなかった。次年度移行は当初予定していた症例数以上に症例数を増やし、遺伝子パネル検査、ctDNAモニタリングを行う予定である。
長石のルミネッセンスによる天体衝突過程の理解と太陽系形成史の解明

太陽系に存在する惑星や衛星の進化は天体衝突史と密接に関係しており、そのため各種隕石がこれまでに受けた衝撃変成作用を紐解くことは今日の惑星科学において重要なテーマに位置付けられている。天体の衝突過程を明らかにする上で最も重要な要素として衝撃圧力、温度およびそれらの保持時間が挙げられる。しかし現状では、これらを推定する手法は屈折率法および高圧鉱物組み合わせの二つに限られている。また、微小試料に対して非破壊で定量的に圧力を推定する手法は未だ確立されていない。申請者は数μmもの高い空間分解能を有し、特別な試料処理無しで隕石を構成する鉱物に内在する衝撃変成作用由来の構造欠陥を鋭敏に検出できるカソードルミネッセンス(CL)に注目し、新たな圧力・温度計の開発に着手した。対象試料として、月および火星隕石に含まれる長石を選定し、そのCL分光分析から衝撃圧力および圧力保持時間に依存する青色発光を検出するに至った。同様の青色発光は地球に産する長石を対象とした一段式火薬銃およびダイヤモンドアンビルセルによる動的・静的圧縮実験の回収試料においても確認された。得られたスペクトルデータの波形分析から青色発光強度の定量化に至り、圧縮実験の回収試料において強度と圧力および保持時間に正の相関が得られた。この検量線をもとに、各種隕石に含まれる長石から得られた青色発光強度から圧力および保持時間を推定した。得られた値は、先行研究により報告されている圧力と非常に調和的であり、誤差はより少ない。また、今回初めて圧力が比較的低い試料や微小な隕石試料に対しても推定を適用するに至った。また、CL分光像と組み合わせることにより、圧力分布解析が期待される。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。衝撃変成作用に応じて長石の発光特性が変化する現象の素過程を明らかにするべく、天体衝突を模擬した動的ならびに静的圧縮実験を各種長石に対して行い、回収試料のカソードルミネッセンス(CL)を測定した。動的ならびに静的圧縮実験には一段式火薬銃ならびにダイアモンドアンビルセルをそれぞれ用い、10から40 GPaの加圧実験を長石鉱物であるカリウム成分に富むサニディン、マイクロクリン、ナトリウム成分に富むアルバイト、そしてカルシウム成分に富むアンデシンおよびアノーサイト単結晶に試みた。それぞれの加圧実験により得られた回収試料に対して電子顕微鏡を用いて微小領域の化学分析と組織観察を、カソードルミネッセンス分光分析装置により発光特性を、さらにX線回折分析ならびにラマン分光装置を用いて結晶相同定を行った。動的圧縮実験からの回収試料はX線回折ならびにラマン分光分析から10および20 GPaの回収試料は全ての長石において結晶構造を保持し、30 GPa以上ではガラスに転移することが判明した。一方、静的圧縮実験では25 GPa付近までは結晶構造を有するものの、それ以上の圧力ではガラス相となる。各試料のCL測定から、加圧した圧力の増加に伴い紫外から青色領域の発光強度が高くなり、特に圧力によりガラス化した試料では紫外青色発光の増光は著しい。この紫外から青色領域のCL発光は長石のSi成分に依存することから、SiO4四面体の歪および結合の破断による欠陥が発光原因と示唆される。さらに波形分離解析からこの紫外青色発光の発光強度を定量化することに成功し、圧力と発光強度は相関関係を有することが判明した。この検量線はSi成分および圧力保持時間(動的圧縮は10-6 s、静的圧縮は100 sオーダー)にも依存することが判明した。今後は隕石や衝突クレーター試料の長石と比較し、この検量線を用いた圧力推定の開発を試みる。

動的および静的圧縮を再現する一段式火薬銃ならびにダイヤモンドアンビルセルを用いたそれぞれの加圧実験は試料準備と圧縮からの回収に時間がかかり、さらに高圧領域においては加圧制御の失敗や試料の紛失などのリスクが高いため非常に大きな労力を費やすことが予想されていた。しかし、動的圧縮実験については圧力制御を向上するべく高い圧力については飛翔体にSUS304ではなく、より密度の高いタングステンを用いることにより少量の火薬や衝突速度の低い条件でも安定して高圧を発生することに成功した。さらに、ダイヤモンドアンビルセルを用いた静的圧縮実験については、回収実験の試料および加圧に伴うダイヤモンドへの負荷などをふまえてレーザーによりダイヤモンドの間に埋めるレニウムガスケットの径を350μmにし、圧媒体なしで粉末試料を封入して試みた。ガスケットの径から考えられる回収量は各種分析を行うことのできる最低限の量であり、さらにダイヤモンドへの負担は非常に少ない条件である。また、圧媒体を伴っていないため平衡ではないが、粉末試料であるため疑平衡条件であること、隕石や衝突クレーターの岩石と類似した鉱物の粒径、さらに歪効果が大きいなどというように実際の衝撃変成作用に近い条件を再現することができる。このような加圧実験の際の試料準備と実験条件を工夫することにより回収条件の改善と回収率の向上の成功に至った。このようなことからその後の回収試料のCL分析をスムーズに行うことができ、当初より研究計画を進展することに至った。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。動的ならびに静的圧縮実験の回収試料から得られた結果をもとに、実際に隕石や衝突クレーターが被った天体衝突時の衝撃圧力の評価をCLを用いて試みる。火星隕石やドイツのリース・クレーターに産する角閃岩中のアルカリ長石についてはすでにCL測定を行っており、加圧実験により得られたCLスペクトルパターンと一致する。よって、加圧実験と実際の天体衝突による衝撃変成作用とは温度変化や歪の発生、そして圧力保持時間に大きな違いがあるものの、共通して圧力に依存して生成される構造欠陥が各長石ともに生じることが示唆される。このことから、隕石や衝突クレーターに産するアルカリ長石や斜長石、さらには衝突によりガラス化した長石であるマスケリナイトを対象にCLスペクトル測定をすることで衝突時の衝撃圧力を推定することができる。従って今後は各種隕石や衝突クレーターに産するインパクトの長石を対象としたCL測定から衝撃変成作用が長石の発光特性に及ぼす影響を明らかにする。CL測定には、アルカリ長石や斜長石を主要な構成鉱物とする月隕石や火星隕石を選定し、さらに衝突クレーター試料としてリース・クレーターやチクシュルーブ・クレーター(メキシコ)、フレデフォード・クレーターのインパクタイトを対象とする。これらの試料はすでに一部購入しており、さらにクレーター試料については実際に採取している。これらの試料に含まれる長石を対象にCLスペクトルを取得し、得られたCLデータの波形分離解析から衝撃変成作用時の加圧現象により生じる構造欠陥の検出ならびに発光特性の定量評価を試みる。得られたデータを加圧実験により得られた発光強度と圧力との検量線をもとに隕石やクレーター試料が受けた圧力の評価ならびに温度や圧力保持時間との関係を精査することを目標とする。