hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
相転移を伴う非線形現象のモデリングと解析

本プロジェクトでは、線形・非線形作用素論から反応拡散系方程式、波動方程式、シュレディンガー方程式、相転移モデルやそれに関連する数値解析に至るまで実に多様な研究成果が得られた。特に、学際的見地に立った極めてレベルの高い研究が発表されている。例えば下記のような研究結果が上げられる。●環境問題に関連して、広島湾における赤潮の発生メカニズムに関する数学的解析と数値シミレーションを行った。これは非線形発展方程式理論の立場から環境問題の解決に積極的に寄与しようとする試みである。また、火山の噴火に伴う溶岩流の凝固現象を非柱状領域のステファン問題として捉え劣微分作用素論の立場からモデリングをした。●メゾスコピックスケールでの液体・固体相転移現象のモデルとして得られた非線形放物型方程式系の安定性理論を展開した。こめ理論では、全く新しい「(空間的)局所安定性」の概念が導入され、定常解の安定性の特徴づけがこの概念で行われている。この概念は、物理的には相(液相・固相)の消滅や成長のメカニズムを説明するもので極めて重要である。●様々な非線形現象を力学系として捉えたとき、時刻と共に現象がどのように進んでいくか、或はどのような挙動に近づいているか等を数学的に評価する手段として大域的アトラクターの概念がある。多くの非線形現象モデルに対応する十分一般的力学系に対しその大域的アトラクターの構成法を確立した。我々の研究グループは、環境問題・生態系の力学・破壊のメカニズム・新物質における相転移・経済流通問題等の様々な非線形現象のモデリングや、それを記述するために必要な非線形作用素論の開発に取り組んだ。とりわけ、2成分混合物における相分離現象の数学モデルは、同グルーブの研究により、ヒルベルト空間における劣微分作用素により支配される非線形発展方程式で記述されることが示され、相分離現象の力学系の安定性等が数学理論として展開され始めた。本年度の主な研究成果は次の通りである。1.液体・固体相転移現象で、界面エネルギーか有界変動汎関数で表されるとして、そのモデリングをした。さらに、このモデルで、空間1次元の定常解の構造を明らかにした。2.液体・固体相転移の上記のモデルにおいて、相の成長と消滅についての数値シミュレーションを行った。3.従来より本質的に広い空間で、相分離現象の力学系を捉え、そこで系のwell-posednessを証明した。さらに、秩序・無秩序構造を考慮したより複雑な相分離モデルが提案されたが、この取り組みには、一層の数学的道具の開発が必要であり、次年度の課題と考えている。・環境問題に関連して、広島湾における赤潮の発生メカニズムに関する数学的解析と数値シミレーションを行った。・メゾスコピックスケールでの液体・固体相転移現象のモデルとして得られた非線形放物型方程式系の安定性理論を展開した。この理論では、全く新しい「(空間的)局所安定性」の概念が導入され、定常解の安定性の特徴づけがこの概念で行われている。・様々な非線形現象を力学系として捉えたとき、時刻と共に現象がどのように進んでいくか、或はどのような挙動に近づいているか等を数学的に評価する手段として大域的アトラクターの概念がある。
養護教諭が行う緊急度評価の検証とシミュレーション教育の開発

養護教諭が疾病や外傷に対して行う緊急度評価能力を検証し、シミュレーション教育を開発する。また、養護教諭が学校教職員を教える教育システムを構築する。
脳内HDLの機能;脳コレステロール代謝平衡と障害の修復

脳内のコレステロール代謝平衡は血漿リポタンパク質からは独立し、脳内で独自に産生されたHDLにより担われ、HDL欠損症においても中枢神経系の障害を認めない。これまでに我々は、脳独自のHDL新生機構として、アストロサイトは自ら合成する内因性のアポEによりコレステロールに富むHDLを産生する一方で、外因性のアポA-l等に反応してコレステロールの乏しいHDLを産生することを明らかにしてきたており、更にその制御機構の検討を行っている。脳細胞を長期間(4週間)培養した後アストロサイトを分離すると、内因性アポEによるHDL産生は、アストロサイト自身が産生する酸性FGFによるauto crine機序によって刺激を受け、これによるHDL新生とコレステロール放出の増加によりアストロサイト内のコレステロール代謝が更新することが認められた(Ueno et al.BBA in press)。現在、酸性FGFの合成が高まる病態をin vivoにおいて検討している。また、アストロサイトと外因性アポリポ蛋白質による反応によりHDLが新生するとき、ERで新規に合成されたコレステロールがcaveolin-1とともに細胞質に移動して脂質・蛋白質複合体をつくり、この後HDL中に現れてくることが見いだされた。これらの結果は、アストロサイトの2種類のHDLの分別産生機構が脳の障害修復機転と関連があることを示唆した(Ito et al.JBC 277: 7929-7935,2002)。
金属溶媒を用いたシリコン薄膜の低温作製プロセスの開発

本研究では溶解析出法を利用して、金属溶媒や添加物がシリコンの核発生への影響について調べ、薄膜多結晶シリコンをSi以外の異種基板上に作製することを目的とする。本研究の結果から以下のとこが明らかになった。・Alが石英ガラス基板上のSiO_2を還元してSiを生成することを熱力学計算から確認し、Al塗付基板のアニール実験によりSiの生成を実験的に確かめた。・Alを添加したCu-Si融液から、石英ガラス基板上に直接結晶Siの連続薄膜を作製することに成功した。Si薄膜は(111)面に配向し、特にgrainが観察されず、単結晶である可能性が高い。Si中のCuおよびAl濃度はEDXの検出限界(1wt%)以下であった。・Al添加Cu融液からSiの析出実験の結果からはCu-Si融液へのAl添加量は0.1wt%程度が適当であることがわかった。また、Alを添加したCu-Si融液からのSi析出において、冷却法を工夫することによる析出Siの配向性の向上が観察された。・石英ガラス基板上にSi薄膜を作製した場合、熱膨張係数の違いによってSi薄膜にヒビが入り、作製したSi薄膜の電気的特性の評価は行えなかった。Siウェハやムライトなどの支持基板上にSiO_2層を形成した基板を用いることで、Si薄膜の特性評価が可能になるであろう。・冷却温度幅を制御することにより、Si薄膜成膜過程を観察した。溶媒Cu量、成膜雰囲気などの実験条件とSi膜質との相関を検討した。実験結果を説明するには、SiはSi-Al-Cu層を介して析出したモデルが考えられる。・更に、成膜雰囲気依存性の詳細な検討を行うためには実験装置の改良が必要である。作成したモデルでは気相中の酸素分圧がSi析出に大きく影響するが、今後の検討によるモデルの検証が望まれる。本研究で提案する多結晶Siの新規製造法は,一方向の温度勾配下に置かれた低コスト基板上の金属-Si溶液を,基板ごと低温側へ向けて移動させることによって,低温側から順にSiの析出を起こさせる手法である。このとき,先に析出したSiが種結晶の役割を果たすので,基板上での核発生の制御の必要がないと考えられる。本研究は,この原理を用いた結晶成長の機構を把握することでこの製造プロセスの可能性を示し,さらにそのコスト評価を行って有効性を示すものである。本年度は温度勾配下におかれた結晶の安定形,および成長形を決定する因子を解明と結晶成長機構の検討を行った。温度勾配をつけた基板上での成長を行うのと平行して,拡散機構支配のモデルシミュレーションを行って両者の比較を行った。解析を単純化するためにSiの単結晶基板上での成長について検討することとした。実験の結果を解析するため、拡散支配を前提としたモデルで数値シミュレーションを行った。溶液内の2次元の拡散(温度勾配方向,溶液深さ方向)のみを考慮し,固液界面における溶解平衡を境界条件とした。溶液層の厚みが小さいので対流の影響は無視した。その結果,実験で観察された高温側から低温側へのSiの輸送の効果は再現できた。モデルから得られた拡散係数は純物質(Si, Cu)それぞれの融点異常の融液に対する粘度の温度依存データを元にして推定した値の5倍程度であることが分かった。この違いは純物質から拡散係数の推定精度が低いためと考えられる。尚,本研究では金属容媒にCuを用いることにした。この手法で成長するSi薄膜には金属が不純物として混入して太陽電池性能に影響を与えることが問題となるのであるが,成長後の熱処理によってCuは薄膜から容易に除去できるために問題にならない上,低コストな材料であるためである。Cuの混入による薄膜の特性への影響を,Si結晶中の少数キャリア寿命の低下によって評価したところ,故意にCuを均一な濃度にドープした単結晶Siウェーハ中の少数キャリア寿命は,Cuドープ濃度に応じて低下することが確認されたものの,その後に不純物除去のためのゲッタリング処理を行うことで大幅に回復することが確認された。

Siウェハやムライトなどの支持基板上にSiO_2層を形成した基板を用いることで、Si薄膜の特性評価が可能になるであろう。・冷却温度幅を制御することにより、Si薄膜成膜過程を観察した。溶媒Cu量、成膜雰囲気などの実験条件とSi膜質との相関を検討した。実験結果を説明するには、SiはSi-Al-Cu層を介して析出したモデルが考えられる。・更に、成膜雰囲気依存性の詳細な検討を行うためには実験装置の改良が必要である。作成したモデルでは気相中の酸素分圧がSi析出に大きく影響するが、今後の検討によるモデルの検証が望まれる。
海綿動物に学ぶ水輸送システム

平成27年度に開発したカイメンの水溝系の立体構造の三次元構築とその定量的解析手法を用いて、マイクロフォーカスX線CT装置で得られた水溝系のネットワークについて解析を進めた。その結果、Hammel et al. 2012がタマカイメン属の一種Tethya wilhelmaで報告した結果と同様に、対象とした潮間帯のカイメン2種でも水路の太さと数に強い負の相関が認められた。また、分岐後の水路の太さの比率は一定ではなかったことから、水路は一定の比率で枝分かれするという従来の説も、Hammel et al.2012と同様に否定される結果となった。また、水路の形成プロセスと水輸送機能の関係を明らかにするために、淡水海綿の芽球の発生過程の詳細な観察も行った。芽球は低温などの外部刺激で体内に形成されるケイ酸質の殻を持つ海綿特有の無性生殖体で、飼育および観察が容易なことから多くの研究が蓄積されている。通常カイメンは主に水路に面した襟細胞の鞭毛運動によって水の流れを起こすが、発生直後の芽球はまだ骨格の密度が粗いため、水路全体の収縮によっても水の流れを起こすことが知られている。そこで私は、鞭毛運動と収縮という二つの水流発生メカニズムが発生初期の段階でどのように協働するかを調べるため、鞭毛運動の高速度撮影と個体全体のタイムラプス撮影を行った。その結果、発生のある段階で鞭毛運動の速度が顕著に変化したこととは対照的に、収縮リズムには顕著な変化は認められなかった。発生過程での鞭毛運動と収縮のリズムの変化にこのような違いが確認されたが、その背景にあるメカニズムはまだ明らかではなく、今後の課題である。28年度が最終年度であるため、記入しない。海綿動物は、体内に密に張り巡らされた水路(水溝系)を持ち、水路に面した細胞の鞭毛運動によって水流を起こし、水溝系内部に取り込んだ水の中に含まれる微小な粒子を濾しとって食べる。またカイメンは呼吸もこの水路網を介して行う。つまり摂食と呼吸という生命活動の維持に非常に重要な機能をつかさどるカイメンの水路網は、体内の適切な場所に適切な量の水を分配するすぐれたネットワークシステムだと言えよう。そこで本研究では、カイメンの水溝系を水輸送システムと捉え、生物学にとどまらず物理学的、情報工学的なアプローチからもカイメンの水溝系の寄贈を明らかにすることを目的とする。平成27年度には、カイメンの水溝系の立体構造の三次元構築とその定量的解析手法を開発し、さらに鞭毛運動による水輸送機能についても新たな知見を得ることができた。具体的には、水溝系の立体構造については、まずはマイクロフォーカスX線CT装置でカイメンを撮像し、得られたデータから体内の空所を水路構造として抜き出し、その立体構造をネットワークとして自動的に書き出すプログラムを開発し、ネットワークの機能を解析する基盤が整った。鞭毛運動についてはヨワカイメンEunapiusfragilisを対象として解析を進めており、ヨワカイメンの鞭毛運動周波数は同じ科に属するヌマカイメンSpongillia lacustrisですでに報告されているよりもはるかに高速であることが明らかとなった。当初の予定通り、初年度である2015年度はカイメンの水路構造をネットワークとして書き出すプログラムを開発し、さらには2016年度に計画していた鞭毛運動の解析にも着手することができた。しかしその一方で、2015年度に予定していた流速の実測については手法の問題から当初の計画通り進めることができなかった。以上を総合的に考えると、当初の予定よりも遅れている部分と進んでいる部分が同程度にあるため、全体としてはおおむね順調に進展していると結論できる。

得られた水路網のネットワーク構造の、輸送効率や頑強性といった特性を定量的に評価する。近年、様々な種類のネットワークに適用することができる、定量的な頑強性の評価手法も提案され、ネットワーク科学分野において工学応用に発展しつつある技術として注目されている。そこで今後は、そのようなネットワーク科学の手法をカイメンの水路網評価に適用することにより、定量的な評価・比較を行う。さらに、鞭毛運動についても現在はまた周波数しか調べていないが、今後より詳細に運動を解析することにより周囲の微小な流体環境を明らかにする。これらの知見を統合して、最終的にはカイメンの水路網の水輸送システムを規範としたネットワークシステム構築の指針を得ることを目的として研究を推進する。28年度が最終年度であるため、記入しない。
筋関連物質の一過性強制発現・欠失胚における筋形成メカニズムの解析

組織や細胞に特定の物質を強制的に発現させ、また欠失させることにより物質の機能を推測、解析することはサイエンスとして明解な成果が期待でき、また研究者を魅了する方法論である。すでにトランスジェニックマウスやノックアウトマウスは一般的になりつつあるが、もっと簡単に鶏卵や培養細胞のレベルで同様なことができれば労力もかからず、手早く行うことができる。鶏卵は殻を切り取り、発生を上から顕微鏡で観察することができるので、脊椎動物の分化を解析するのに適している。このような系で誘導因子、分化因子を発現および欠失させ、どのような発達が起こるかを観察することは学問的にも意義のあることと思われる。当研究計画の期間にこのような様々な導入法を試みたが結論として大げさな機械類を利用した結果より、薬品を用いて小規模に行ったほうが良い結果が得られた。リポフェクトアミンとDNAを混ぜ、培養細胞に滴下する方法が最も簡単で効率良く、目的の物質を強制的に発現できた。この方法で最大10%の細胞に発現させることができた。蛍光抗体法による顕微鏡観察、Western blotによる発現効率の検定など特に問題もなくデーターがとれた。この方法を用いてタッギングしたトロポニン分子を筋細胞の筋原線維に取り込ませることができた。また心筋troponin Iと骨格筋troponin Iの頭部と尾部を入れ換えたキメラを作成しそれぞれの筋に発現させたところtroponin Iは分子のC末端側に筋原線維との結合に関係の深い部分のあることが明らかとなった。期会が有ればさらに効率発現のよいアデノウイルスベクターを使ってみたい。このベクターは、ほぼ100%の細胞に一過性に目的の蛋白質を強制的に発現させることができる。また物質を欠失させるところまで研究が進まなかったが、これも将来に試みてみたいと思っている。電気穿孔法によりDNAをニワトリ胚に導入している。電気パルスの電圧の高さ、長さ、間隔、回数がどのくらいの時に最も良い効率が得られるかを検討した。25V,50msec,8回の電気インパルスで行うと心臓付近にDNAの入っていることが多かった。しかし効率良く入らない。電極の形状、太さ、露出部分、電極の間隔等が関係しているのではないかと思われる。われわれはニワトリ胚の心臓にDNAを導入する事を考えているので縫い針を電極にし、これを上から心臓を挟むようにしている。電極の間隔は8mm,露出部分は5mm程度、太さは1mmである。さらに電極を工夫して効率を上げたい。導入DNAはこれまでlacZ遁伝子の組み込まれたpmiwZを使っていた。この遺振子はニワトリのactinのプロモーターが組み込まれており、ニワトリに対して自然で、強力な発現ベクターである。しかしDNAの導入処理の後、固定と発色に2-3日かかる。早く結果を見たいのでDNAをpGFP系の物に換えている。これは発光くらげの遺伝子を組み込んだ発現ベクターであり、DNAが細胞に導入されると約1日後に、蛍光顕微鏡下で緑色の蛍光を発する。実験結果の確認期間の短縮に大いに役立っている。ただしこの蛍光はやがて減衰してしまうので、くわしい観察にはpmiwZを用い、この2種類の発現ベクターで初期的研究を続ける計画である。電気穿孔法により心臓付近にDNAが入ったのは確認できたが、心筋層に入ったのか表面の膜に入ったのか不明である。パラフィン切片などでさらに詳しく検討したい。昨年同様、電気パルスの電圧の高さ、長さ、間隔、回数がどのくらいの時に最も良い効率が得られるかを検討した。

電気パルスを10-75V,20-100msec 3-10回の幅で試行錯誤を繰り返した。25V,50msec,8回の電気インパルスで行うとDNAの入っていることが多かった。57例、生存45、導入確認18であった。成功例の内、特に72時間胚では効率よく、8例中導入されたのは4体であった。導入部分は肢芽、及び腹部であった。この方法でDNAを導入できることは確認できたが、導入部分を厳密に特定できなかった。我々はニワトリ胚の心臓のような微小部分にDNAを導入する事を考えているので、電極の形状、太さ、露出部分、電極の間隔等を工夫して、導入部分をさらに限定することを考えた。縫い針を電極にし、これを上から心臓を挟むようにしてパルスを加えてみた。電極としては点状となる。電極の間隔は8mm,露出部分は5mm程度、太さは1mmである。電気パルスは25V,50msec,8回に固定した。しかしこの電極ではほとんどDNAがはいらなかった。41例中、生存22、導入確認1であった。導入効率は良くなっかた。導入部分は心筋ではなく、心臓付近の腹部であった。今後さらに電極を改良し、実験を続けたいと思う。DNAを導入する方法としてリン酸カルシウム法、リポソーム法、リポフェクトアミン法、電気穿孔法などがある。当研究では電気穿孔法を用いて、ニワトリ胚に遺伝子を導入し、特定の蛋白質を発現させようとしている。昨年より電極の改良を試みているが、本年は電極の材質を金にし、長さ1mm、高さ0.5mm、厚み0.2mm程度の角材を電極として作成した。胚の心臓程度の大きさである。しかしこの電極ではほとんどDNAを導入できなかった。これまでの実験成果をまとめると(1)25V,50msec,8回の電気インパルスで行うとDNAの入っていることが多かった。(2)特に72時間胚では効率がよかった。(3)心臓には電気穿孔法ではDNAを導入することができなかった。むしろ心臓の近くの肢芽、及び腹部に導入されることが多かった。血流が心臓への導入をじゃましていることが考えられる。結論としてニワトリ胚に電気穿孔法でDNAを導入し発現させることは難しかったが、組織のより深い部分へと導入することができた。GFP蛋白質をニワトリ胚に発現させて羽化させ、このニワトリにUVを照射すると体の一部が緑色に光る動物を作成する計画であった。ニワトリ胚への導入が難しいことが判明したため、心筋と骨格筋の培養細胞にリポフェクトアミンを用いて導入した。GFPは筋細胞内で発現し、非常に明るい緑色の蛍光を発した。試みとして筋蛋白質のトロポニンI(TnI)にGFPをタグとして融合し、筋原線維へどのように取り込まれるかを観察した。GFP-TnIは筋原線維のI帯に取り込まれ、良好な光量で発現した。結論としてこれまで試みた中では、DNAの導入にはリポフェクトアミン法が最も良好な結果が得られることが分かった。
シンプレクティック商の大域的構造と不変量の研究

第一に、任意のコンパクト・リー群に対し、ワイル加群の不変部分空間の漸近的次元が、多重テンソル積の不変部分空間の漸近的次元に比例することを示した。第二に、重みを考えないベクトル分配関数の漸近挙動に対する既知の明示公式を、負の重みがある場合にも成り立つ形に一般化した。第三に、多重ウェイト多様体という空間を新たに導入し、ある種の仮定の下で、その体積に対する公式を与えた。研究代表者高倉は、第一に、任意のコンパクト・リー群に対し、既約表現とヤング図式からシューア関手として定まる表現(ワイル加群とも呼ばれる)における不変部分空間および重複度空間の次元の漸近挙動について考察した。この問題は、交付申請書の「研究冥施計画」欄で提示した項目のうちの一つである。その結果、いくつかの妥当な仮定の下で、ワイル加群の不変部分空間および重複空間の漸近的次元は、テンソル積の不変部分空間の漸近的次元に比例すること、そしてその比例因子がヤング図式により決まるある定数で与えられること、を示した。じたがって、ワイル加群に関する考察はテンソル積に関する考察へと帰着されることになる。なお、これらの漸近的次元の幾何学的意味は今のところ不明であるが、交付申請書に「研究の目的」の一つとして記した「シンプレクティック商におけるよいクラスの設定」と深く関わると思われる。第二に、上記の問題の組合せ論的側面を抽出し、ウエイトが負の場合も含めたベクトル分配関数の漸近挙動の研究を行なった。特に、それ存超幾何閨数論と関連付けて考察した。詳細は現在も検討中だが、いくつかの例において、デルタ関数とその導関数を用いることにより、ウエイトが正の場合と同様な超幾何型積分表示が成り立つ、という部分的な結果を得た。この他に、研究代表者・高倉は、テンソル積表現内の不変部分空間の漸近的次元についての結果(鈴木太郎との共同研究)を雑誌論文として本年度に発表た。また、研究分担者・三好は、回転可能葉層構造のサーストン不等式についての結果(児玉大樹・三松佳彦・森淳秀との共同研究)およびレーブ成分とサーストンの不等式についての結果(森淳秀との共同研究)を雑誌論文として本年度に発表した。研究代表者高倉は、第一に、3次特殊ユニタリ群の2つの余随伴軌道の直積へのトーラス作用について、現れうるすべての滑らかなシンプレクティツク商のトポロジーを考察した。特に、これらの空間のシンプレ現れうるすべての滑らかなシンプレクティック商のトポロジーを考察した。特に、これらの空間のシンプレクティック体積を計算し(鈴木太郎との共同研究)、さらにその応用として、コホモロジー交叉積の決定を行った。同時に、ポアンカセ多項式も決定した。また、コホモロジー交叉積を求める別の方法(JeffreyとKirwanによる留数定理を用いる方法)との比較も行った。以上の内容は、交付申請書に「研究の目的」として記した「シンプレクティック商におけるよいクラスの設定」「各種の位相不変量を用いた大域的構造の解明」の重要な一例と位置づけられる。なお、上記の問題の一部は2つの既約表現のテンソル積のウェイト分解の漸近挙動の考察と対応する。第二に、昨年度に引き続き、重みが負の場合も含めたベクトル分配関数の漸近挙動の研究を行った。この問題は第一の研究の組合せ論的側面を抽出したものであり、交付申請書の「研究実施計画」欄で提示した課題の一つである。具体的には、BrionとVergneによる分配多面体の体積に対する明示公式を、重みを考慮した形に一般化した。これを昨年度考察した積分表示と併せると、超幾何型積分の計算に関する興味深い等式が得られることになる。またこの結果を、階数が高いリー群の余随伴軌道の直積空間のシンプレクティック商の研究へ応用することが期待される。なお、この結果の一部を、高倉が第57回幾何学シンポジウムで発表した。この他に研究分担者三好は、「ある3次元多様体上の典型的葉層構造の構成」について国内外で口頭発表を行った。研究代表者高倉は、第一に、重み付きのベクトル分配関数の漸近挙動を考察した。具体的には、BrionとVergneによる分配多面体の体積に対する明示公式を、重みが負の場合まで含めて成り立つ形に一般化した。昨年度まではその内容の一部は予想にとどまっていたが、今年度はその証明を厳密に与えることができた。詳細は、京都大学数理解析研究所の研究集会「変換群の幾何と組合せ論」において発表した。第二に、リー群の余随伴軌道の直積への極大トーラスの作用を基にして、多重ウェイト多様体というシンプレクティック商のクラスを設定し、その位相不変量について考察した。具体的には、A型のリー群に限定して、商をとる位置に対応するパラメータがある特殊な小部屋に属すという仮定の下で、多重ウェイト多様体の体積の公式を与えた。その過程では、上記の第一の結果が用いられる。

リー群の階数が低い場合には、この公式は非常に明示的なものになり、原理的にはこれからこの空間のホモロジカルな位相不変量がすべて求められる。この結果の一部は、第58回幾何学シンポジウムおよび第11回名古屋国際数学コンファレンス「Topology and Analysis on Foliations」で発表した。なお、以上の内容は、交付申請書に「研究の目的」として記した「シンプレクティック商におけるよいクラスの設定」「各種の位相不変量を用いた大域的構造の解明」の重要な一例と位置づけられる。
中学校段階において技能を総合的に育成する,技能統合型タスク(的な)活動の指導法

《本研究の目的》課題解決(意思決定など)を目的としたタスク(的な)活動を中心とした指導法(活動前,中,後)を基に,中学校で英語の技能を総合的に扱い,統合的に育成する言語活動の指導法のあり方を,筆者による授業実践を通して明らかにする。《研究の内容と方法》(1)検定教科書を用いながら指導する中で,年間4回の技能統合型タスク(的な)活動を実践した。(2)(1)の4回の各活動で使用する(1)活動シート,(2)振り返りシート,(3)フィードバック用モデルダイアログ,(4)個人評価シート,(5)フィードバック・文法指導用プレゼンテーションを作成した。(3)特に英語学習の入門期である中学校段階の生徒が,(2)(4)のシートを用いて四技能を総合的に活用しながら,積極的に発話できるための指導手順を明らかにした。a)活動シート(A,B)の各役割別グループに分かれ,グループ内で相談しながら,設定された場面で使用されうる表現を書き出し,会話のイメージを創る。b)a)で表現を書いたシートを回収し,活動に取り組む。c)活動前に書き出した表現と実際に使った表現を比較し,場面に合った表現について考える。(4)各活動での発話をICレコーダーに録音し,分析結果を基に,個別に助言を与えた。また,全体に形式と意味に焦点を当てたフィートバックとしての文法指導をした後に,プラクティスとして同一タスク活動の繰り返しに取り組ませた。(5)目標文法構造の使用の「正確さ」と「適切さ」をはかるリスニングテストを作成した。《研究の成果》・(3)の手順で定期的に活動を実践した結果,生徒は技能を総合的に活用しながら活動に取り組み,活動中に用いた一定の文法構造への理解と使用が「正確」かつ「適切」なものになった。・検定教科書を中心とした指導とタスク(的な)活動を有機的に結びつけることができた。
加齢に伴う喉頭腺の形態と機能の変化に関する研究

喉頭局所免疫を担う喉頭腺で産生される分泌液の性状を明らかにした。また、喉頭各部位における腺組織分布が加齢とともに変化し、高齢者ほど声門上部の腺房内実質腺の減少や、脂肪変性などの腺組織委縮が認められた。さらに、高齢者ほど声門上部粘液腺が多くなる傾向をみとめた。本研究の結果から、高齢者喉頭や放射線治療歴のある喉頭内の分泌液産生量が減少し、分泌液内蛋白質の減少や分泌液成分の変化をもたらしていることが示唆された。喉頭における局所生体防御免疫能が喉頭各部位の炎症性疾患や腫瘍の増殖に与える影響に注目し、とく局所粘膜免疫の中心的役割を担う腺組織(喉頭腺)分布が、加齢とともに量的あるいは質的な変化を示すか、漿液腺や粘液腺などの構成が変化するかを検討した。対象は頭頸部がん治療の過程で合併切除した、成人111名(男性100名、女性11名;年齢43歳90歳)の摘出喉頭である。111例中102例が10年から58年間の喫煙歴を有し、放射線治療歴のある患者が17名(男性14、女性3;年齢49-90歳)存在した。摘出喉頭を脱灰後、段階的喉頭HE染色大切片を作成し、弱拡大・強拡大にて画像解析装置に取り込み、声門上部および声門下部における喉頭腺の分布密度や腺組織の構成を解析した。声帯や仮声帯にがんの浸潤をみとめる摘出喉頭では、腺組織分布の計測は、腫瘍進展のない正常部分に限った。成人喉頭声門下部の大切片横断面を用いてmaximumairway、availableairway、粘膜部分面積、腺組織の面積を小児喉頭と比較してみると、成人では小児に比較して9倍(availableairway)から5倍(粘膜部分面積、腺組織占有面積)であったが、粘膜あたりの腺組織の比率(腺組織占有率)は成人0.20、小児が0.19とほぼ同一であることが判明した。また、成人喉頭の声門下部での喉頭腺占有率(腺密度)を計測した結果、高齢者ほど声門下喉頭腺組織が減少する傾向がみられた。しかし測定結果に有意差はなく、小児期ほどの腺組織の年齢的変化はないことがわかった。今後は引き続き加齢に伴う喉頭腺の構成の変化や分泌液内因子の測定、放射線治療歴患者の喉頭での変化を検討する。喉頭の局所生体防御能は、粘膜免疫の中心的役割を担う腺組織(喉頭腺)で産生される分泌液が中心であることを明らかにしてきた。音声言語機能上も重要な上気道分泌液が高齢者で減少することは予想されてきたが、喉頭分泌液の供給源である喉頭腺が、年齢や環境刺激によって機能的に、或いは形態的に変化する病態は明らかでない。本研究では喉頭組織を対象に、声門上と声門下レベルでの喉頭腺分布を計測・比較検討した。喉頭腺の分布は画像解析装置(WIN ROOF)を用いて、喉頭の段階的連続切片面の粘膜あたりの喉頭腺占有率、漿液腺・粘液腺の構成比を算定した。成人111名(男性100名、女性11名;年齢43歳90歳)の摘出喉頭における声門下レベルでの粘膜内喉頭腺占有率(腺密度)は0.20で、喉頭内腔や粘膜面積は小児の59倍であるにもかかわらず、粘膜あたりの腺組織の占有比率は小児と成人ではほぼ同一であった。一方、画像解析2値化法による喉頭腺腺房内の実質腺部分の測定では、平均値が声門上部0,52、声門下部0.68で、声門上部が声門下部より低下していた。年齢との関連では高齢者ほど声門上部の腺房内実質腺が減少し、脂肪変性などの腺組織委縮が認められた。腺組織内の構成の比較では、粘液腺の占める比率の平均値が声門上部0.40、声門下部0,37で、声門上部の方がやり粘液腺優位であった。年齢と粘液腺占有率との関連では声門上部r(相関係数)=0.32、声門下部r=0,04で、高齢者ほど声門上部粘液腺が多くなる傾向をみとめた。喉頭腺微細構造の変化を観察した結果、粗面小胞体、ゴルジ装置などの細胞内小器官が減少し、特に漿液腺内の濃縮液砲、分泌顆粒の前駆体や分泌顆粒の電子密度が低いことが特徴であった。これらの観察結果から、高齢者喉頭では分泌液産生量が減少し、分泌液内蛋白質の減少や分泌液成分の変化をもたらしていることが示唆された。
マオウ属植物の新品種育成を基盤とした育種戦略

本研究課題は、麻黄の原植物であるマオウ属植物の新品種の育成及び品質評価法の開発を目的としている。新品種の育成では、E. sinicaとE. likiangensisの交配によって総アルカロイド含量の高い個体を、E. sinicaとE. chilensisの交配によってエフェドリン系アルカロイドを含有しない個体を作製した。これらの成果はマオウ属植物の初めての育種であり、含有成分をコントロールするための手段として交雑法が有効であることを示唆した。また、品質評価法の開発では、総アルカロイド含量と総タンニン含量の相関関係を見出し、アルカロイドを含まないマオウにも適応可能な新たな品質評価法を開発した。本研究課題はマオウ属植物の新品種の育成及び品質評価を目的としている.研究計画に従って,まずは新品種の育成に取り組んだ.優良品種選抜ではこれまでに栽培してきた10,000株の中から一次選抜として形態,収穫量,増殖性を評価し,更に二次選抜としてエフェドリン系アルカロイド含量を評価した.交雑法ではE. sinicaを雌株に使用し,雄株は収穫量及びアルカロイド含量の増加を目標にE. likiangensis,アルカロイドを含まないマオウを作製するためE. chilensisを用いた.その結果,E. likiangensisでは8個体,E. chilensisでは7個体の株が得られた.これらの個体からDNAを抽出し,解析する事によって交配の事実を証明した.次に,これらの株のエフェドリン系アルカロイド含量を分析すると,E. sinica×E. likiangensisでは6個体の平均総アルカロイド含量が0.31%であった.また,E. sinica×E. chilensisでは7個体全てでエフェドリン系アルカロイドは検出されなかった.最終的な評価は次年度に行う予定であるが,現段階ではアルカロイドを含まないマオウの作製に成功したと考えられる.品質評価法の検討では,ユナニー医学,モンゴル医学,ウイグル医学などで古くから使用され,エフェドリン系アルカロイドを含有しない種であるE. przewalskiiを用いて検討した.まず,E. przewalskiiのエフェドリン系アルカロイドを分析し,検出されない事を確認した.次に総タンニン含量をFolin-Ciocalteu法によって分析した結果,14.7%であった.同様にE. sinicaの総アルカロイド含量を分析すると8.3%であり,E. przewalskiiは多量のタンニンを含有している事が明らかになった.品質評価法の検討では若干の遅れがあるものの,新品種の育成ではE. sinicaとの雑種であるE. sinica×E. likiangensisとE. sinica×E. chilensisの2系統を作製し,現時点での評価としてアルカロイドを含まないマオウの作製に成功した.また,優良品種選抜も順調に進んでいる事から概ね順調であると判断した.本研究課題の目的は、漢方生薬「麻黄」に使用されるマオウ属植物の優良品種選抜及び品種改良を行う事により、利用価値の高い新品種を育成すること、及びマオウ属植物の品質評価法を開発することである。本研究で得られた成果は以下の通りである。(1)新品種の育成では、E. sinicaを雌株に使用した交雑法による品種改良を行った。その結果、E. sinica×E. likiangensisでは発芽1年目の平均総アルカロイド含量が0.31%、2年目では0.57%であった。その中で最も高い総アルカロイド含量は1.8%であった。発芽後2年目であることを考慮すると極めて高い含量であると考えられる。また、E. sinica×E. chilensisでは全ての株において1年目、2年目ともにアルカロイドが検出されなかった。すなわち、アルカロイドを含まない新品種の育成に成功した。(2)品質評価法の開発では、ウイグル医学などで古くから使用されているアルカロイドを含有しないE. przewalskiiに着目し、総タンニン含量をFolin-Ciocalteu法によって分析した結果、14.7%であった。同様にE. sinicaの総タンニン含量を分析すると8.3%であり、E. przewalskiiは多量のタンニンを含有している事が明らかになった。また、E. sinica63個体を用いて総アルカロイド含量と総タンニン含量の相関関係を調査した結果、相関係数r=0.85の正の相関が認められた。以上の結果より、総タンニン含量の測定はアルカロイドの有無に影響しない麻黄の新たな品質評価法として有用であると考えられる。(1)で育成した新品種に関して、植物形態学的特徴の調査や、含有成分を対象とした品質評価法として総アルカロイド含量、総タンニン含量、メタボローム解析等を継続している。

1年目に選抜,作製した個体の特性が継続的なものであるかを評価し,他のマオウ属植物との比較によって品種の優位性を明らかにする.また,前年度からの継続課題でもある品質評価法に関してはメタボローム解析などを実施する.薬用植物学
金属酸化物および硫化物の気相クラスター担持による触媒活性メカニズムの研究

気相中で原子が数個から数千個程度凝集してできたクラスターは、光応答や磁性といった機能の最小単位であると考えられ、新規な触媒や機能材料として期待できる。とりわけ、金属酸化物は、触媒あるいは担体として触媒化学の中で幅広く実用化されてきている。このような視点に基づき、下記の3つの成果を得た。(1)金属原子を有機分子配位子で孤立化させるとともに保護をして、金属原子の機能を最大限に活用することを目指して、さまざまな有機金属錯体を気相中で生成させることに成功した。とりわけ、1次元多層フェロセンの生成を行ない、ラジカル配位子による複数の金属原子の孤立化に初めて成功した。今後はこの錯体自身の機能とともに金属原子の電子スピン状態の評価が極めて重要である。(2)金属酸化物および硫化物の電子状態と吸着反応性の検証の具体例として、イットリウム金属の酸化物と鉄、およびコバルトの硫化物について実験を行ない、クラスター中での金属原子の酸化数と電子構造および、硫黄原子による金属電子の架橋構造とそれらクラスターのアンモニア分子との吸着反応性とを明らかにした。(3)ナノクラスターの固体表面へのソフトランディング法の確立を、レーザー蒸発で生成させた有機金属クラスターイオンを対象として、四重極質量分析計でのサイズ選択の後に、30層程度の希ガスアルゴン原子を吸着させた極低温金属基板にソフトランディングさせることに成功した。そして、バナジウム金属の有機金属クラスターの赤外分光を測定して、振動数から構造の情報を得るとともに、入射エネルギー依存性などのソフトランディングの条件を明らかにした。これらの研究によって、このソフトランディング技術を利用して、気相クラスターを機能単位とする固体基板の修飾、材料開発が可能であることを明らかにできた。金属酸化物は、触媒あるいは担体として触媒化学の中で幅広く実用化され、一方、金属硫化物は酸化物よりも構造変形しやすく、有機分子などとの親和性が高いことが特徴である。本研究では、新たな金属酸化物および硫化物ナノクラスターの気相合成法の開発とともに、遷移金属のみならず希土類金属元素についても複合ナノクラスターの構造と反応ダイナミクスを明らかにすることを目的とし、さらに、これらの選択的蒸着を通じて新奇な触媒反応性を有するクラスター担持材料への展開を目指している。本年度はこの目的を達成するために以下のような観点から実験を行ない、成果を得ている。(1)金属原子を有機分子配位子で孤立化させるとともに保護して、金属原子の機能を最大限に活用することを目指して、さまざまな有機金属錯体を気相中で生成させることに成功した。(2)気相クラスターを用いた担持材料を創製するために、温度制御可能な極低温基板部を有する蒸着真空装置を設計・製作した。特に、有機金属錯体では1次元多層フェロセンの生成を行ない、ラジカル配位子による複数の金属原子の孤立化に初めて成功した。今後はこの錯体自身の機能とともに金属原子の電子スピン状態の評価が極めて重要であり、担持材料の装置が有効になると期待される。また、金属原子を希土類元素にまで拡張してその酸化物を生成させたところ、ユウロピウム(Eu)とイッテルビウム(Yb)以外の希土類元素で+3価の酸化数のクラスターが優先的に生成されることがわかった。次年度は、これらの知見を踏まえた有機配位子の選定と、生成効率の向上を計り、担持材料の生成への展開を行なう。本年度は、担持基板の温度制御のために温度コントローラーを設備備品として購入した。

(1)金属酸化物および硫化物の電子状態と吸着反応性の検証、(2)気相イオンの選択的ソフトランディング法の確立、(3)昇温脱離分光法による固体基板上での反応過程の追跡、の3点である。(1)については、イットリウム金属の酸化物と鉄、およびコバルトの硫化物について実験を行ない、クラスター中での金属原子の酸化数と電子構造および、硫黄原子による金属電子の架橋構造とそれらクラスターのアンモニア分子との吸着反応性とを明らかにした。(2)については、レーザー蒸発で生成させた有機金属クラスターイオンを対象として、四重極質量分析計でのサイズ選択の後に、30層程度の希ガスアルゴン原子を吸着させた極低温金属基板にソフトランディングさせることに成功した。そして、バナジウム金属の有機金属クラスターの赤外分光を測定して、振動数から構造の情報を得るとともに、入射エネルギー依存性などのソフトランディングの条件を明らかにした。(3)については、(2)でソフトランディングさせた金属基板上のクラスターを利用して、温度上昇に伴うクラスター種の反応とその脱離過程を観測した。その結果、金多結晶基板上で、有機分子とバナジウム金属原子とが選択的な解離をすることがわかった。これらの研究によって、このソフトランディング技術を利用して、気相クラスターを機能単位とする固体基板の修飾、材料開発が可能であることを明らかにできた。
神経成長因子による腰痛発症の解明とその制御による治療法の開発

椎間板性腰痛患者および外傷により脊椎手術を要した患者から術中採取したヒト腰椎椎間板を組織培養し、その培養液中に含まれるNGFタンパク量をELISAにより定量評価した。その結果、腰部脊柱管狭窄症の変性椎間板におけるNGFタンパク発現量は、正常椎間板に比べ、線維輪、髄核ともに有意に高値を示し、特に線維輪における発現が高値であった。一方、椎間板ヘルニアの患者においても、正常椎間板に比べ有意にNGF発現が高かったが、その発現量は線維輪と髄核で有意差がなかった。また脊柱管狭窄症患者の変性椎間板と椎間板ヘルニアにおけるNGF発現量は椎間板ヘルニアで高い傾向にあったが、統計学的有意差には至らなかった。以上の結果より腰部脊柱管狭窄症といった変性椎間板においては線維輪におけるNGF発現が慢性腰痛の原因になっている可能性があり、一方、椎間板ヘルニアにおいては髄核、線維輪ともに急性腰痛発症に関与することが示唆された。これまでに椎間板性腰痛患者の変性椎間板においてNGFをmRNAおよびタンパクレベルで定量的に評価した報告はない。2007年度の実験では、椎間板性腰痛患者から術中採取したヒト腰椎椎間板を組織培養し、その培養液中に含まれるNGFタンパク量をELISAにより定量評価した。その結果、腰痛に対し後方椎間板固定術(Transforaminal lumbar interbody fusion)を施行した腰痛患者の椎間板(n=7)におけるNGFタンパク発現量は、タンパク量あたり、線維輪18.7±3.0(pg/ml)、髄核5.4±9.5(pg/ml)と、線維輪で高値を示した。一方、外傷に対する手術により椎間板切除を行った症例(n=1)では、線維輪1.3(pg/ml)、髄核1.7(pg/ml)とNGFタンパク発現量が著しく少なかった。また椎間板ヘルニアにより椎間板切除術を施行した患者(n=2)では、線維輪2.7±0.1(pg/ml)、髄核8.8±0.8(pg/ml)と髄核で高い傾向にあった。NGF抗体を用いた免疫組織染色では、腰痛患者の椎間板組織では、線維輪および髄核のいずれにおいても、非腰痛患者(椎間板ヘルニアおよび外傷)のものと比べ、NGF陽性細胞が多く分布しており、変性椎間板に侵入したと思われる血管においても、その発現が確認できた。以上の結果から慢性腰痛患者においてはNGFタンパク発現量が高く、線維輪の方が髄核よりも多く産生している可能性が示唆され、腰痛発症には線維輪の関与が大きいことが考えられた。さらに症例数を増やして検討していく必要があると考えられる。2007年度に続き、さらに症例数を増やして2008年度も、椎間板性腰痛患者から術中採取したヒト腰椎椎間板を組織培養し、その培養液中に含まれるNGFタンパク量をELISAにより定量評価した。その結果、腰部脊柱管狭窄症に対し後方椎間板固定術(Transforaminal lumbar interbody fusion)を施行した変性椎間板(n=5)におけるNGFタンパク発現量は、タンパク量あたり、線維輪219.7±77.1(pg/ml)、髄核171.0±37.4(pg/ml)と、線維輪で高値を示した。一方、圧迫骨折などの外傷で椎間板を切除し、採取した正常椎間板(n=4)では、線維輪25.2±7.7(pg/ml)、髄核5.3±1.2(pg/ml)とNGFタンパク発現量が著しく少なかった。また椎間板ヘルニアにより椎間板切除術を施行した患者(n=5)では、線維輪564.7±205.4(pg/ml)、髄核615.1±261.1(pg/ml)といずれも正常椎間板に比べ有意に高値であった(p<0.05)。一方、脊柱管狭窄症患者の変性椎間板においては正常椎間板に比べ、有意にNGF蛋白発現が高かったが(p<0.05)、椎間板ヘルニア患者と比較した場合、椎間板ヘルニアにおけるNGF発現の方が高い傾向にあったが、統計学的有意差には至らなかった。またラットにおいてNGF蛋白を尾椎椎間板に注入することにより椎間板への神経伸長作用を免疫組織染色により確認した。

NGF蛋白注入群では生食注入群に比べ線維輪におけるPGP9.5抗体により染色される神経線維の数が多く観察された。これらはさらに定量評価できるよう、次年度の課題に予定している。これまでに椎間板性腰痛患者の変性椎間板においてNGFをmRNAおよびタンパクレベルで定量的に評価した報告はない。椎間板性腰痛患者から術中採取したヒト腰椎椎間板を組織培養し、その培養液中に含まれるNGFタンパク量をELISAにより定量評価した。その結果、腰部脊柱管狭窄症に対し後方椎間板固定術(Transforaminal lumbar interbody fusion)を施行した変性椎間板(n=5)におけるNGFタンパク発現量は、タンパク量あたり、線維輪219.7±77.1(pg/ml)、髄核171.0±37.4(pg/ml)と、線維輪で高値を示した。一方、圧迫骨折などの外傷で椎間板を切除し、採取した正常椎間板(n=4)では、線維輪25.2±7.7(pg/ml)、髄核5.3±1.2(pg/ml)とNGFタンパク発現量が著しく少なかった。また椎間板ヘルニアにより椎間板切除術を施行した患者(n=5)では、線維輪564.7±205.4(pg/ml)、髄核615.1±261.1(pg/ml)といずれも正常椎間板に比べ有意に高値であった(p<0.05)。一方、脊柱管狭窄症患者の変性椎間板においては正常椎間板に比べ、有意にNGF蛋白発現が高かったが(p<0.05)、椎間板ヘルニア患者と比較した場合、椎間板ヘルニアにおけるNGF発現の方が高い傾向にあったが、統計学的有意差には至らなかった。またラットにおいてNGF蛋白を尾椎椎間板に注入することにより椎間板への神経伸長作用を免疫組織染色により確認した。
鳥類における受精過程のライブイメージング技術開発と教材への展開

1.研究の目的鳥類の受精メカニズムについては、生理定期な特徴や技術的な課題から、精子が卵子を被う卵膜に結合した後、卵細胞内に侵入するまでの過程の仕組みや関連する分子は不明である。本研究ではウズラを用いて、卵膜に精子が結合し、孔を形成する過程や精子の運動性の変化をin vitroで観察可能なライブイメージング技術を開発し、視覚的に鳥類の受精を理解出来る実験教材を提供することを目的とした。2.研究の方法実験材料としてウズラ(Coturnix japonica)の卵と射出精子を使用した。まず、精子が卵膜に結合して孔を形成する過程について培養しながら顕微鏡観察が出来るような小型チャンバーを試作し、デジタルカメラを使用して精子の運動性と孔の形成過程のリアルタイム観察を行った。次に、実際の受精過程における精子と卵の相互作用について、受精卵を免疫組織化学染色法により観察することにより、形態学的解析を行った。3.研究の成果作製したチャンバーを用いて卵から単離した卵膜と精子をインキュベートし観察した結果、卵膜に精子の頭部が結合し運動している様子が観察された。結合の後10分程で卵膜に孔が形成されていく様子が観察されたが、精子は孔を通過することは無かった。また受精卵のパラフィン切片を観察した結果、胚盤の部分では卵膜に孔が形成されており胚盤内に侵入した精子が観察された。しかし、胚盤以外の部分では卵膜に孔が形成されているが精子はそこに留まったまま卵細胞内に侵入していなかった。この結果は、精子は胚盤の部分においてのみ卵膜を通過して卵細胞内に侵入するということを示している。本研究により、ウズラの精子が卵膜に結合し孔を形成するまでの過程を観察し、またその技術を確立することができた。今後の受精メカニズム解明や実験教材への応用につなげたい。
6〜7世紀の琉球列島における国家形成過程解明に向けた実証的研究

本研究は、日本国内で唯一独立国家を維持した歴史をもつ琉球国(1429年成立)がどのように形成されたのかを、考古学的に追究するものである。具体的には、琉球国の成立に不可欠な条件である交易と農耕が、新石器時代においてどのように発生し、進展したかを検証しようとするものである。上記の目的にそって、沖縄県伊江島ナガラ原東貝塚の発掘調査を、3年述べ42日にわたって実施し、農耕に関する成果をえた。ここで6世紀後半の遺構を検出し、その土壌分析により、イネ、コムギ、タブを抽出した。これらの穀物は琉球列島において、現在最古の栽培穀物資料である。しかし、これらの他に雑草の種子が検出されず、あわせて実施したプラントオパール分析や陸産貝類の分析結果も、遺跡の付近に耕作地が存在したことを支持していない。したがって、これらの穀物が伊江島で生産された可能性はきわめて低い。この時期、伊江島では九州・西日本と大型貝類(ゴホウラ、イモガイ)を交易する関係が継続していたので、穀物はその交換品として齎されたと推測できる。琉球で穀物栽培が開始されるのは、6世紀後半以降である可能性が高い。交易については、6世紀以降の琉球列島で多量に出土する開元通宝とヤコウガイに焦点をあて、それぞれの出土資料を集成して検討した。その結果6世紀から9世紀において琉球列島のヤコウガイが中国唐の螺鈿に使用され、9世紀から12世紀には日本の螺鈿に使用された可能性の高いことが明らかになった。10世紀以降、琉球列島は九州・西日本を中心とした広域流通経済の南端に組みこまれ、その交易範囲を拡大する。このことを、ホラガイの使用状況、滑石製石鍋の集成を通して明らかにした。1.破究の目的および実施計画本研究は、琉球列島の国家形成を導いた(1)生産経済の開始と(2)海外交易の段階的変革を、68世紀において検証することを目的とする。このために下の二つの研究計画をたてた:(1)57世紀の遺跡であるナガラ原東貝塚の発掘調査を実施する。(2)当該時期の琉球列島における「開元通宝」とヤコウガイから、交易の実態を追究する2.本年度の成果(1)ナガラ原東貝塚の第2次発掘調査を、1999年7月10から23日まで沖縄県伊江村で実施した。貝塚の本体である貝集積を検出し、軟体動物、脊椎動物、植物の各遺存体分析用コラムサンプリングを実施し、炭素14年代測定を行なった。調査では貝塚の形成過程の復元を試み、土壌サンプルからイネ遺存体を検出し、年代測定値はcalAD420560、535635であった。調査概報を『熊本大学考古学研究室報告』第35集に所収(平成12年3月31日発行)。(2)710世紀における日本列島の開元通宝の集成と、先史時代から近代におけるヤコウガイ出土遺跡の集成を行なった(開元通宝については雑誌『古代文化』に発表)。研究代表者の木下が、これかんする論文を作成した(平成12年5月刊行予定)。(3)台湾大学考古人類学系の連照美教授を招聘し、当該テーマにかんする講演会を開催し、意見を交換した(平成11年10月410日)(4)研究テーマに沿った研究分担者による成果発表会、報告書作成に向けての検討会を開催した。(平成12年3月2022日)1、ナガラ原

東貝塚の第3次発掘調査を、2000年7月27日から8月10日まで、沖縄県伊江村で実施した。昨年度に引き続き貝集積遺構を検出、合わせて軟体動物、脊椎動物、植物の各依存体分析用コラムサンプリングを実施した。考古学的には、貝塚形成過程の復元に重点をおく調査を行なった。出土遺物で注目されるのは、鉄器破片と貝符である。2、ナガラ原東貝塚の整理作業を行ない(平成12年9月12月)、調査結果を『熊本大学考古学研究室報告』第36集(平成13年3月31日発行予定)に収録した。貝塚形成過程の復元を試み、自然遺物依存体の分析結果を掲載した。植物依存体で、イネとともに、本年新たにムギが検出されたことも特記される。3、研究会を開催した。植物種子、微小貝分析から、島内で穀物の栽培された可能性の高くないこと、またサンゴ礁内漁労による魚類に小型魚類の目立つことが指摘された。(平成12年8月4日)4、研究発表をおこなった。代表者の木下がヤコウガイ交易に、甲元が初期農耕に関し、これまでの研究成果を発表した(平成12年10月20日)。木下は、開元通宝とヤコウガイが79世紀の琉球列島において、中国への交易品であったことの検証を試みた。1.ナガラ原東貝塚の第3次発掘調査を、2001年7月16日から7月27日まで、沖縄県伊江村で実施した。昨年度に引き続き貝集積遺構を検出、合わせて脊椎動物、軟体動物、植物遺体分析用コラムサンプリングを実施した。考古学では、昨年に引き続き貝塚形成過程の復元に重点をおく調査を行なった。2.ナガラ原東貝塚の整理作業を行ない(平成13年9月12月)、調査結果を『熊本大学考古学研究室報告』第37集(平成14年3月31日発行予定)に収録した。3.研究会を3回開催した。1回目は脊椎動物、軟体動物、植物遺体分析結果から、遺跡存在当時の環境復元を主題とし、2回目は沖縄後期土器研究会と合同で、貝塚時代後期土器編年をテーマとし、3回目は報告書作成にむけて考古学班と自然科学班の成果の総合した。4.研究成果報告書を作成、刊行した(平成14年3月31日発行予定)。