hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
合成ペプチドをもチいるインスリン受容体機能発現の分子機構の解析

胎盤性インスリン受容体タンパク質(HIRP)のペプチドフラグメントの化学合成:HIRP分子について、βーサブユニット(953ー1355)配列中、特にインスリン結合後の生化学的反応に重要と考えられる(957ー980)、(991ー1015)、(1012ー1042)、(1139ー1171)、(1201ー1233)、(1247ー1265)、(1309ー1340)および(1327ー1355)配列に相当するペプチドを、それぞれ固相法により合成し、高純度に精製、その構造を確認した。(2)合成ペプチドフラグメントを抗原とする抗インスリン受容体特異抗体の作製:上記合成ペプチドを抗原として、これらをポリビニルピロリドンに吸着、家兎に免疫・注射した。HIRP(957ー980)、(1139ー1171)、および(1327ー1355)に対しては高力価の抗血清を得た。HIRP(1012ー1042)、(1201ー1233)、(1247ー1265)、(1309ー1340)の各合成ペプチドに対しても、現在、家兎血中の抗体価が上昇しつつある。(3)合成ペプチドならびに特異抗血清をもちいる生化学的研究:(a)抗HIRP(957ー980)抗体をもちいてHIRP特異RIA系を確立し、これによりヒト胎盤性インスリン受容体の2種の分子種を分別証明するとともに、それらのインスリン結合能に対するpHならびに塩濃度の影響の特異性を明らかにした。(b)ヒト肝がん由来培養細胞PLC/PRF/5にインスリン受容体の存在を証明するとともに、そのインスリン結合能と、抗HIRP(30ー61)、(48ー77)、および(734ー760)抗体を用いて免疫化学的に解析した。(4)特異RIA系の確立:抗HIRP(30ー61)、(48ー77)、(957ー980)、(1139ー1171)、(1327ー1355)抗体を用い、HIRP特異RA系を確立するとともに、RIAによるインスリン受容体の測定をはじめて可能にした。(5)ヒト赤血球インスリン受容体の免疫化学的解析:上記の如く得られたHIRP特異RIA系を用い、ヒト赤血球インスリン受容体の定量が可能となり、胎盤由来のHIRPと免疫化学的に比較検討した。1.ヒト胎盤性インスリン受容体タンパク質(HIRP)のペプチドフラグメントの化学合成:昭和62年度において計画したHIRP関連ペプチドの固相法による化学合成を完了し、その純度と構造を確認・抗原としてもちいうることを証明した。2.合成ペプチドに対する抗血清の作製:上記1で得た各合成ペプチドを抗原として抗血清の作製を試み、現在までに、本研究の目的に使用し得るものを17種類得た。3.抗合成ペプチド血清をもちいるHIRP特異RIAの確立:抗合成ペプチド血清および抗原ペプチドをもちい、HIRP部位特異RIA系を確立しこれにより、HIRPを定量することをはじめて可能にした。4.抗合成ペプチド血清をもちいる免疫組織化学的研究:抗合成ペプチド血清をもちい、ヒト胎盤組織を免疫染色し、いずれの抗血清も合胞体栄養細胞膜に特異的に反応することを確認することによりこれら抗血清の有効性と有用性を証明した。5.抗合成ペプチド血清をもちいる生化学的研究:(a)胎盤性HIRPの2種の分子種を分別証明するとともに、それらのインスリン結合能に対するpHならびに塩濃度の影響の特異性を明らかにした。
癌細胞の内在性アポトーシス阻害因子とこれを標的とした抗腫瘍薬剤の探索

本研究では、癌におけるアポトーシス失活に関与する腫瘍選択的因子を検索し、これを阻害する化合物やアポトーシス変異をバイパスする薬剤の検索を試みる。本年度は以下のことを明かにした。1.ヒト固形がんでのp53変異および低アポトソーム活性の相補的発現や、化学療法耐性であるp53変異がんでその下流のアポトソーム系の亢進を見出している。すなわち、p53変異をバイパスし下流のアポトソームをより直接的に活性化する細胞死シグナル伝達系は、p53変異がんに対する有効な細胞死誘導法となりうる。相関解析を行ない、アポトソーム活性レベルに相関して細胞死を誘導する化合物群を抽出した。さらに、p53変異に依存せずに下流のアポトソームをより直接的に活性化する薬剤としてAcyl-CoA Synthetase(ACS)阻害化合物Triacsin cを同定した。Triacsin cは、p53変異がんに対して選択的な細胞死誘導作用を示した。Triacsin c処理によって、ACS活性の強い低下および、p53発現誘導を介さないアポトソーム依存性のカスパーゼ活性化が誘導されたが、Triacsin c耐性なACS5の過剰発現はこれらの効果をすべて抑制した。さらに、ACSはミトコンドリア特異的リン脂質カルジオリピン合成を制御することによってミトコンドリアからのチトクロムc放出制御に直接的に関わることを示した。以上より、化学療法耐性であるp53変異がんの新たな分子標的としてACSを同定した。2.Hsp27がホルモン不応性の前立腺癌において高発現していると共に、メチルグリオキサールによるHsp27の修飾がこれらの細胞内において生じていることを見い出した。複数の特異的なsiRNAをデザインし、これらを用いたノックダウンにより、メチルグリオキサール修飾化Hsp27が、前立腺癌のホルモン非依存性増殖に関わることを示した。アポトーシスは種を越えて細胞自身がもつ細胞自殺の機構であり、その制御異常は癌の発生過程や化学療法耐性化と密接に関わっている。我々はアポトーシス阻害因子である解糖系の解毒酵素グリオキサラーゼI(GLO1)が正常ヒト組織と比較してヒト固形癌細胞で発現亢進が認められること、特にヒト肺癌細胞において高頻度にその著しい活性亢進が認められることを明かにした。GLO1阻害剤BBGCは、GLO1発現の亢進した肺癌細胞に対して選択的なカスパーゼ依存的アポトーシスを誘導し、またヌードマウス移植系において、GLO1発現の亢進したヒト肺癌および前立腺癌に対し効果的に腫瘍退縮効果を示した。他方、ヒト固形癌におけるアポトーシス実行機構の変異・失活を網羅的に検索し、癌化学療法センターの所有する39系のヒト固形癌のうち約40%において、Apaf-1依存的なカスパーゼ誘導活性が著しく失活していることを見い出した。この活性低下はApaf-1/カスパーゼ9系分子の発現低下やHSPの発現上昇に非依存的であった。またアポトーシス実行に関わるApaf-1/カスパーゼ9およびApaf1-like蛋白質の結合制御分子群のスクリーニングを酵母ツーハイブリッド法および抗体アレイ法を用いて検索をすすめ、今年度までにApaf1-like蛋白質CARD4/Nod1の結合因子としてRasの下流のシグナル分子を含む複数の候補制御因子を同定した。アポトーシスは種を越えて細胞自身がもつ細胞自殺の機構であり、その制御異常は癌の発生過程や化学療法剤耐性化と密接に関わっている。我々はアポトーシス阻害因子である解糖系の副生成物メチルグリオキサール(MG)代謝酵素グリオキサラーゼI(GLO1)が正常ヒト組織と比較してヒト固形癌細胞、特にヒト肺癌細胞において高頻度にその活性亢進が認められることを明かにしてきた。今回さらに、ヒト肺癌におけるGLO1発現亢進に関与するプロモーターエレメントを同定した。また、GLO1阻害剤BBGCと各種抗癌剤との併用治療効果を検討しBBGCとCPT-11との強い併用効果を見出した。GLO1による薬剤耐性化機序を明らかにする上ではGLO1の標的基質であるMGの癌細胞内動態を明らかにする必要がある。MGは蛋白質修飾活性をもつことから、癌細胞内に存在するMG修飾分子の蛋白質精製、同定を試み、27kDのMG修飾分子がHSP27であることを見出した。HSP27はチトクロムCに結合しアポトーシス実行を阻害するが、この活性にArg188におけるMG修飾化が関与することを示した。他方、癌化学療法センターの所有する39系のヒト固形癌パネル細胞系における網羅的解析から、ヒト固形癌においてアポトーシス誘導経路の上流のP53および下流のアポトソームが相補的な失活パターンを示すことを明かにした。またカスパーゼ9優勢変異体導入細胞を確立し、これを用いた解析から、アポトソーム活性低下は抗癌剤耐性に寄与するが、vivoでの腫瘍形成には十分条件ではないことがわかった。さらにアポトソーム活性低下を解除する薬剤およびペプチドのスクリーニングを進め、アポトソーム低下癌の約3割の細胞に対してIAPを標的とするsmac-N7ペプチドが効果的な活性回復作用をもつことを示した。癌細胞はその腫瘍形成の過程でアポトーシス機構の異常が生じ、多くの化学療法剤に対する耐性化の一因となっている。本研究では、このアポトーシス失活に関与する腫瘍選択的な因子を検索し、これらを阻害する化合物やアポトーシス変異をバイパスする薬剤の検索を試みる。

本年度は以下のことを明らかにした。1.アポトーシス耐性に関わる因子グリオキサラーゼI(GLO1)について、その活性およびプロモーターを抑制する化合物を検索した。その結果、GLO1プロモーター阻害活性をもつ化合物PIP-MREを見い出した。2.ヒト固形がんのアポトーシス耐性に関わる因子としてHsp27やIAPの関与を明かにしている。今回、IAPによるアポトソーム阻害には発現レベルにおける閾値が存在し、この閾値を超えた発現亢進が難治性ヒト非小細胞肺がん臨床サンプルにおいて高頻度に認められることを明かにした。さらに、IAPを阻害する新規細胞透過性ペプチドsmac-N7R8をデザインし、これがシスプラチンやパクリタキセルによる腫瘍増殖抑制をin vitroおよびin vivoにおいて効果的に増強することを示した。3.化学療法抵抗性であるp53変異がんの多くでその下流のアポトソーム系は失活しておらず、従ってp53変異をバイパスしアポトソームを活性化する薬剤は、p53変異がんに対して有効な腫瘍増殖抑制剤となりうる。今回、p53変異がんの多くのアポトソーム系は、各種ヒト正常細胞と比較して顕著な亢進を示し、これが細胞周期の進行に依存していることを見出した。さらに3000化合物を対象としてコンピューターによる相関解析を行ない、アポトソーム活性レベルに相関して細胞死を誘導する化合物群を抽出し、p53変異がんに選択性をもつ化合物JCI-133を見出した。本研究では、癌におけるアポトーシス失活に関与する腫瘍選択的因子を検索し、これを阻害する化合物やアポトーシス変異をバイパスする薬剤の検索を試みる。本年度は以下のことを明かにした。1.ヒト固形がんでのp53変異および低アポトソーム活性の相補的発現や、化学療法耐性であるp53変異がんでその下流のアポトソーム系の亢進を見出している。すなわち、p53変異をバイパスし下流のアポトソームをより直接的に活性化する細胞死シグナル伝達系は、p53変異がんに対する有効な細胞死誘導法となりうる。相関解析を行ない、アポトソーム活性レベルに相関して細胞死を誘導する化合物群を抽出した。さらに、p53変異に依存せずに下流のアポトソームをより直接的に活性化する薬剤としてAcyl-CoA Synthetase(ACS)阻害化合物Triacsin cを同定した。Triacsin cは、p53変異がんに対して選択的な細胞死誘導作用を示した。Triacsin c処理によって、ACS活性の強い低下および、p53発現誘導を介さないアポトソーム依存性のカスパーゼ活性化が誘導されたが、Triacsin c耐性なACS5の過剰発現はこれらの効果をすべて抑制した。さらに、ACSはミトコンドリア特異的リン脂質カルジオリピン合成を制御することによってミトコンドリアからのチトクロムc放出制御に直接的に関わることを示した。以上より、化学療法耐性であるp53変異がんの新たな分子標的としてACSを同定した。2.Hsp27がホルモン不応性の前立腺癌において高発現していると共に、メチルグリオキサールによるHsp27の修飾がこれらの細胞内において生じていることを見い出した。
微小角散乱法による低速偏極RIビーム生成

昨年度に引き続き、微小角散乱による偏極RIビーム生成実験をすすめるための準備を進めてきた。まず微小角散乱のためのRIビーム生成に使用する東北大サイクロRIセンターのRFイオンガイドによるRIビーム収量向上のためのRFイオンガイドの改良については、fission productとして得たA=100程度の質量数の領域のRIビームの強度で一定の改善を達成し、これまでの調整の成果を論文として2007年1月のNIM Bに発表した。偏極生成実験に使用する酸素15でのRIビームの製造テストでは依然として酸素の引き出しについては十分な成果が得られていない。生成された酸素15の反跳エネルギーが低いため有効飛程をのばすために従来窒素ガスをターゲットとして使用してきたが、イオンガイド内に導入したビームによりイオンガイド内の窒素ガスから生成されるプラブマによってイオンの収集効率が下がっているとみられる。そこで固体ターゲットの仕様を検討し計算によるシミュレーションを繰り返したところ、反跳エネルギーが低すぎて固体ターゲットの場合には十分な収量が得られないことがわかった。ターゲットの選定は引き続きすすめるが、すでにRIビームとして得られている質量数の大きいRIでの実験を検討する必要がある。実験のための周辺準備はおおむね進んでいるので、イオンガイドの加速電圧を高くする工夫を進めて引き続き実験を計画したいと考えている。イオンガイドで生成されたRIビームの輸送系の改良のための光学計算やそれに関する議論を進めた。またAPAC2007に参加してRIビームの強度向上にかかる新技術の調査をおこなった。偏極測定法としてはβ-NMRの採用を検討しているが、そのための計測系として既存のCAMAC計測系の測定プログラムを偏極測定用に改良する作業を進行中である。またβ-NMRでのスピン制御のためのRF信号モニタ装置やシーケンス制御のための制御環境の開発と構築をおこなった。微小角散乱による偏極RIビーム生成実験をすすめるため、RIビーム生成試験を進め、あわせてビームライン、測定機器の整備を行った。まず、微小角散乱のためのRIビーム生成に使用する東北大サイクロRIセンターのRFイオンガイドによるRIビーム収量向上のためのRFイオンガイドの改良とテスト実験をおこなった。これまでにfission productとして得たA=100程度の質量数の領域のRIビームの強度が従来の510倍に増えたことを確認した。例えばRh-112でのテストでは従来のイオンガイドの実績の約5倍のビーム強度改善を実現した。これを踏まえて偏極生成実験に使用する酸素15でのRIビームの製造テストを行ったが、期待された程増えなかった。今回窒素ガスをターゲットとしたが、イオンガイド内に導入したビームによって生成されるプラズマによってイオンの収集効率が下がっているとみられ、ターゲットの選定に検討が必要であることが判明した。ターゲットの選定は引き続きすすめる必要がある。このテストと並行し、イオンガイドで生成されたRIビームの微小角散乱のための散乱体や静電Qレンズを納めるための大型チェンバーの製作をすすめた。静電Qレンズに関しては、RIビームの輸送に関するシミュレーションを行い、最適な条件を検討した。その結果をふまえて既存の高圧電源の取り付けのための改良をおこなった。またβ-NMRでのスピン制御のためのRF信号モニタ装置やシーケンス制御のための制御装置を購入して、偏極測定のためのシーケンス制御のテスト実験を進めている。前年度のRIビーム取り出しに関する試験で判明したイオンガイドからの目的とする酸素15の取出がうまく行かなかった結果をふまえ、ビームラインの改良やイオンガイド周りの検討を行った。具体的には一次ビームの強度や質の向上を目指しての東北大サイクロの加速用高周波信号の制御や安定性の向上に関するパラメータ検討や、RFイオンガイドのRFカーペットやひき出し、ガス流量などのパラメータや、生成した酸素15の収集率向上のためのターゲットの検討で、これらの検討は現在も継続中である。また、生成したRIビームを注入し偏極確認するために必要となる試料について、TDPAC法などの核物性的手法での評価をおこない選定作業を進めている。さらにRIビームラインでのビーム制御および偏極保持、またサンプル中に注入したあとの偏極のために必要となる磁場を供給するために、安価で強力なNEOMAX永久磁石の使用を計画し、実際の使用環境を想定した試験を行った。その結果、核反応時に発生する10^<12>個/cm・s程度の中性子場でも非常に大きな減磁が見られる事が判った。このため、NEOMAXの使用をあきらめるか、何らかの対策をとらなければならない事が判明した。しかしながらこの程度での中性子場自体が中性子回折実験などで磁性体の磁気構造解析に利用されているものであり、その減磁の発生機構自体が非常に興昧深い。

偏極生成実験に使用する酸素15でのRIビームの製造テストでは依然として酸素の引き出しについては十分な成果が得られていない。生成された酸素15の反跳エネルギーが低いため有効飛程をのばすために従来窒素ガスをターゲットとして使用してきたが、イオンガイド内に導入したビームによりイオンガイド内の窒素ガスから生成されるプラブマによってイオンの収集効率が下がっているとみられる。そこで固体ターゲットの仕様を検討し計算によるシミュレーションを繰り返したところ、反跳エネルギーが低すぎて固体ターゲットの場合には十分な収量が得られないことがわかった。ターゲットの選定は引き続きすすめるが、すでにRIビームとして得られている質量数の大きいRIでの実験を検討する必要がある。実験のための周辺準備はおおむね進んでいるので、イオンガイドの加速電圧を高くする工夫を進めて引き続き実験を計画したいと考えている。イオンガイドで生成されたRIビームの輸送系の改良のための光学計算やそれに関する議論を進めた。またAPAC2007に参加してRIビームの強度向上にかかる新技術の調査をおこなった。偏極測定法としてはβ-NMRの採用を検討しているが、そのための計測系として既存のCAMAC計測系の測定プログラムを偏極測定用に改良する作業を進行中である。またβ-NMRでのスピン制御のためのRF信号モニタ装置やシーケンス制御のための制御環境の開発と構築をおこなった。
局所麻酔薬のNaイオンチャネルに対する直接作用の解明

ラットの全脳を氷冷下にホモジナイズし、sucroseと4種類のタンパク分解酵素阻害剤を加えて、遠心分離(700g×10min,27,000g×40min,120.000g×50min)を繰り返して、Naチャネルを含む神経細胞膜分画を分離精製し、synaptosome分画とした。このsynaptosome分画に可溶化剤Nonidet p-40と卵黄ホスファジールコリンを加えて、さらに遠心分離(100,000g×90min)し、得られた上清を可溶化Naイオンチャネル分画とした。また、必要に応じてWGAaffinity columnやショ糖勾配法を用いて、さらに精製した。このようにして得られたsynaptosome分画と可溶化Naイオンチャネル分画について^<14>C-lidocaineとNaチャネルオープナーである^3H-batrachotoxininとの結合力をゲルクロマトグラフィー(Sephadex G-50)を用いて検索した。この結果、ゲルクロマトグラフィー(Sephadex G-50)で分画したタンパクと^<14>C-lidocaineとは結合が認められなかった。すなわち、可溶化Naイオンチャネル分画と局所麻酔薬とは結合しなかった。次に、限界濾過法(分子量50,000以上cut,0.65μm以上cut)を用いて、synaptosome分画と可溶化Naイオンチャネル分画とから、神経細胞膜を抽出し、^<14>C-lidocaineとの結合力を測定した。この結果、^<14>C-lidocaineは神経細胞膜と親和性を示すことが分かった。また、^<14>C-lidocaineは人工細胞膜(リン脂質膜)とも強い親和性を示した。以上のことから、局所麻酔薬はNaイオンチャネルと直接結合して、局所麻酔作用を現わすのではなく、神経細胞膜と結合してその作用を発現する可能性が高いといえよう。この結果は、従来から我々がNMRやリン脂質二重膜を用いた研究結果と一致するものであり、局所麻酔薬は神経細胞膜と結合することで、神経細胞膜の流動性や、Naチャネルタンパクのcomformation changeを引き起こして局所麻酔作用を現わす可能性が高いことを示唆している。本年度は超高速遠心機を用いて、ラットの脳から生物学的活性を保ったままNaイオンチャネルを分離精製することを目的とした。ラットの全脳を氷冷した0.32M sucroseと4種のプロテアーゼ阻害剤(4PI,0.1mMフェニールメタンスルホニルフルオイド,1mMヨードアセトアミド,1mM o-フェナントロリン,1μMペプスタチンA)を含む5mMtris HCl buffer中で、ハサミで細片としたのち、ポッター型ガラス-テフロンホモジナイザーで外側を冷やしながら10往復ホモジナイズした。700gで10分間遠心して、得られた上清を27,000gで20分間遠心して、沈査(P_3)を得た。P_3を1mMEDTAと4PIを含む5mMtris HCl bufferに懸濁し、氷中に15分間静置して、低張破壊した後、27,000g、40分間遠心して得られたペレット(破壊P_3)を200mM KCl,と4PIを含む10mM HEPES tris HCl bufferに懸濁してsynaptosome分画とした。このNaチャネルを含むsynaptosome分画を界面活性剤Nonidet P-40を用いて可溶化し、この後120,000gで50分間遠心して上清を集めて、可溶化Naイオンチャネル標品とした{synaptosome(神経終末)分画、ミトコンドリア、破壊細胞膜を含む}。また、サンプルはNonidet P-40の影響を除くため、0°C下に一中夜、透析した。その後、Sepharose-6Bを用いてゲル濾過したのち、ショ糖勾配遠心法では0°C下に40%sucroseと20%sucroseを加え、100,000gで90分間遠心分離して、可溶化Naイオンチャネルを得た。この時の蛋白濃度は1.7mg/mlであり、ほぼ予測どうりの生物学的活性を保ったNaイオンチャネルが得られた。今後はリン脂質膜に組み込んでその解析を行なう。

この結果、ゲルクロマトグラフィー(Sephadex G-50)で分画したタンパクと^<14>C-lidocaineとは結合が認められなかった。すなわち、可溶化Naイオンチャネル分画と局所麻酔薬とは結合しなかった。次に、限界濾過法(分子量50,000以上cut,0.65μm以上cut)を用いて、synaptosome分画と可溶化Naイオンチャネル分画とから、神経細胞膜を抽出し、^<14>C-lidocaineとの結合力を測定した。この結果、^<14>C-lidocaineは神経細胞膜と親和性を示すことが分かった。また、^<14>C-lidocaineは人工細胞膜(リン脂質膜)とも強い親和性を示した。以上のことから、局所麻酔薬はNaイオンチャネルと直接結合して、局所麻酔作用を現わすのではなく、神経細胞膜と結合してその作用を発現する可能性が高いといえよう。この結果は、従来から我々がNMRやリン脂質二重膜を用いた研究結果と一致するものであり、局所麻酔薬は神経細胞膜と結合することで、神経細胞膜の流動性や、Naチャネルタンパクのcomformation changeを引き起こして局所麻酔作用を現わす可能性が高いことを示唆している。ラットの全脳を氷冷下にホモジナイズし、sucroseと4種類のタンパク分解酵素阻害剤を加えて、遠心分離(700g×10min,27,000g×40min,120.000g×50min)を繰り返して、Naチャネルを含む神経細胞膜分画を分離精製し、Synaptosome分画とした。このSynaptosome分画に可溶化剤Nonidet p-40と卵黄ホスファジールコリンを加えて、さらに遠心分離(100,000g×90min)し、得られた上清を可溶化Naイオンチャネル分画とした。また、必要に応じてWGA affinity columnやショ糖勾配法を用いて、さらに精製した。このようにして得られたsynaptosome分画と可溶化Naイオンチャネル分画について^<14>C-lidocaineとNaチャネルオープナーである^3H-batrachotoxininとの結合力をゲルクロマトグラフィー(Sephadex G-50)を用いて検索した。この結果は、従来から我々がNMRやリン脂質二重膜を用いた研究結果と一致するものであり、局所麻酔薬は神経細胞膜と結合することで、神経細胞膜の流動性や、Naチャネルタンパクのcomfbrmation changeを引き起こして局所麻酔作用を現わす可能性が高いことを示唆している。
ピコ秒過渡吸収測定法によるテトラフェニルヒドラジン類の溶液中の光解離の研究

テトラフェニルヒドラジンがヘキサン中で光励起により解離し二個のジフェニルアミニルを生成することはすでに知られているが、本研究では解離機構の詳細を知るためにテトラトリルヒドラジン等の誘導体も含めてピコ秒過渡吸収、ケイ光寿命の測定を行った。その結果励起直後には長波長部に吸収極大を持つ親分子のSn←S_1吸収が観測され、時間の経過とともに740nm付近に極大のある解離ラジカルの吸収に変化して行くことがわかった。Sn←S_1吸収の減衰寿命はケイ光寿命と一致しており、ヘキサン中のフェニル体で約20ps、p-トリル体で73ps、m-トリル体では85psであった。ラジカルの吸収スペクトルはフェニル体とp-トリル体ではきわめて類似しているがm-トリル体では長波長にシフトしており、860nm付近ではラジカル吸収の立ち上がりが観測された。従って解離は緩和したS_1状態からおこることが明らかとなった。温度を変えた過渡吸収、ケイ光寿命の測定を行ったところ低温ではS_1状態の寿命が長くなることがわかったが、これから解離反応の活性化エネルギーとしてp-トリル体で約1400cm^<-1>が得られた。またSn←S_1吸収スペクトルは温度の低下とともにやや長波長へシフトするが、ラジカルの吸収はほとんど変化しなかった。この低温の過渡吸収スペクトルの解析からラジカルの一部は励起と同時に生成していることがわかった。これは振動非緩和のS_1状態からの解離の存在を示すものであり、ラジカルの生成経路が二種類あることがわかる。励起波長を変えてこの二種の経路によるラジカル生成収率の相対的変化を測定しようとしたがS/N比以上の変化はみられず、この点についてはさらに検討の必要があると考えられる。
サステイナビリティ学の教育課題としての高齢社会:演習教育のアクションリサーチ

本研究は、日本が世界に先駆けて経験している高齢社会を、社会の持続可能なあり方を探求することを目的とするサステイナビリティ学における重要な教育課題として捉え、これをテーマとする演習教育の実践と評価を地域づくりに関わる人材と共同で実施した。具体的な方法論としてアクション・リサーチの手法を用いた。本研究は、秋田県南秋田郡五城目町をフィールドに選定し、「縮小高齢社会における地域づくり」をテーマとした演習教育を地域づくりに従事する人々と共同実施した。現地での定期的な打ち合わせを通じて、同地域での地域づくりの全体像を捉えることに努めた。高齢者の生活環境、空家の利活用、農林地の管理などの多様な地域課題が地域づくりのなかで扱われるなかで、本研究での演習教育においては、地域住民が日々の暮らしをより良くしたいという思いを持ち、それを具体的な活動にするマインドセットに注目し、これをローカル・アントレプレナーシップと定義した。H30年度の演習は、事前準備、現地調査、リフレクションを通じての学びの自覚化によって構成された。現地調査では、ローカル・アントレプレナーに対するインタビュー調査を行い、特に個人の動機と運営に重要な役割を果たしている人々のネットワーク分析を行った。この調査を通じ、ローカル・アントレプレナーがアイデアを実際の取り組みに展開していく際に必要な場所や設備、制度的手続き、メンターなどを紹介する仲介者の重要性(role of intermediaries)が明らかになった。本研究では、実際に高齢化の進む地域での現地調査を通じてローカル・アントレプレナーシップの醸成に重要な項目を明らかにしながら、同時にその過程を地域側の人々と共同で演習教育として構成した。この中で地域側からのフィードバックを取り入れながら評価を行うことで、その内容を演習教育に同時並行的に取り入れた。本研究は、日本が世界に先駆けて経験している高齢社会を、社会の持続可能性に取り組むサステイナビリティ学における重要な教育課題として位置付け、これをテーマとする演習教育の実践とその評価を行うことを目的とする。演習教育のデザインと実施をアクションリサーチとして実施し、この過程に地域住民の参加を得ることで協働型研究プロジェクトとして展開している。今年度は研究計画に従い、1演習教育のデザイン、2演習教育の実施、の2点を行った。1に関しては、対象地域である秋田県の複数自治体において、社会起業家や地域づくりに従事する方々に対してヒアリング調査を行い、注目しているテーマ、活動のなかでの課題、事業・活動を通じての地域へのインパクトについて把握した。このなかで、秋田県五城目町と鹿角市において、よりソーシャル/コミュニティ・ビジネスを志向する複数の個人が、住民を巻き込みながらの地域づくり活動を仕事として立ち上げ、法人化を進める動きが顕著であることが確認された。全国的に行政主導の地域づくりが見られるが、これらの自治体においては異なる動きが見られた。このこと注目し、「なぜこれらの地域ではよりソーシャル/コミュニティ・ビジネスに根ざした地域づくりが展開されているのか」をリサーチクエスチョンとして設定した演習教育を実施した。演習には8名の学生が参加し、合計24名の個人・団体にインタビュー調査を行った。調査の結果より、事業・活動に取り組む個人の経験に基づいた強い動機と伴に、1地域の持つ資源・特性(自然環境、歴史・文化的資源)、2活動に必要となるハードインフラ(オフィスやネット環境)とソフトインフラ(情報交換のネットワーク)、3ソーシャル/コミュニティよりの活動に対する地域の受容性、が彼らの活動を地域に根付かせるために重要であることがわかった。演習期間中にこれらの内容を共有する報告会を現地にて実施した。本研究はおおむね順調に進展しており、本年度に計画した演習教育のデザインから実施までを、ソーシャル/コミュニティ・ビジネスを行っている起業家や地域づくりに従事している個人・団体からのインプットを得ながら実施することができた。社会の高齢化は従来のサステナビリティ課題である環境と人間の関係性に関するものと異なり、縮小しながら高齢化する社会において「どのような社会価値を次の世代につないでいくのか」という価値規範に関する問いを投げかけている。このようなテーマを中心に据えた演習教育はこれまでのサステナビリティ学教育のなかにはなく、新しい演習教育のあり方を示すことができた。

本研究では、実際に高齢化の進む地域での現地調査を通じてローカル・アントレプレナーシップの醸成に重要な項目を明らかにしながら、同時にその過程を地域側の人々と共同で演習教育として構成した。この中で地域側からのフィードバックを取り入れながら評価を行うことで、その内容を演習教育に同時並行的に取り入れた。次年度についても研究計画に従って地域づくりに取り組む人々と協働しながら進めていく。本研究では、演習という一般には学生向けのトレーニングとしてのみ存在する教育活動を学術の外に開き、現場にて実際に地域に向き合いながら事業・活動を展開しているプレーヤーからの助言を積極的に取り込む設計となっている。次年度は本事業における2回目の演習を実施し、年度後半にその評価を行う。この際に地域側から事業に参加して頂く方々からの評価を取り入れることに務める。多くの演習教育は地域側の協力を得て学生を鍛えることで終わってしまうが、このことによる地域側の負担は大きく、複数年実施すると地域側にストレスが蓄積してしまうことが多い。教育を実施する側の者と演習を受け入れる地域の方々との関係性が、学生を鍛えるという活動を通じて方向性を向くものとなり、最終的には地域側にも意味のある学びの機会となるような関係性に転換していくことを目指す。今年度の演習を年度末に実施したことにより、経費について後日反映されたものがあり差額が発生した。この差額については次年度の演習実施の際に使用することとする。また演習を9月に実施することで反映にかかる日数による差額発生をさけるよう務める。
農薬管理制度の国際的調和(Harmonization)に向けて

農薬は、生物に及ぼす影響力(生物活性)が高い化学物質であり、適正に使えば農業上有益であるが、乱用された場合には様々な被害が引き起こされる。そのため農薬の使用にあたっては、適正な方法で使用されるように管理することが必要である。農薬は、大雑把に言えば、先進国の巨大独占企業が開発し、生産したものが全世界に輸出されて使用されている。発展途上国は先進国から(何らかの形で)農薬を輸入して使用しているが、発展途上国の中には農薬に関する適切な規制を行う能力が備わっていない国も多い。なぜなら、その国の中に農薬産業が存在していない場合、規制のために必要な知識を確保することは困難であるからである。本研究では、このような現状を踏まえた上で、発展途上国における農薬の不適正な使用に起因する被害を防止するために、農薬企業、先進国政府および国際社会の取るべき行動について考察する。(1)グローバルな農薬産業構造の研究新しい農薬の開発にはますます長期間の研究と多大な費用を要するようになっており、新規農薬の開発が可能な企業は世界でも数社に限られる。このため、農薬産業は、世界全体で高度に独占的な産業となっている。このような農薬産業の状況について調査した。(2)FAO "Code of Conduct"の研究FAOは、1985年に、主として農薬を取り締まるための国内法が十分に整備されていない途上国において、有効な取締体制が確立するまでの間の指針として利用されることを意図して"International Code of Conduct on the Distribution and Use of Pesticides"を制定し、1989年・2002年・2013年に改定を行った。これらの改定がどのような目的で行われたのかを調査した。10月以降、健康上の理由で出張が困難になり、遠方での学会参加ができず、また出張による調査もできなかった。2019年度が最終年度となるため、研究成果をまとめて発表することに全力を入れる。このような農薬産業の状況を産業構造論的な手法から論文化する。(3)先進各国における農薬管理の実際に関する調査・研究先進国の間においては、農薬の管理についておおむね共通の枠組みが共有されているが、各国の農業の条件やその他歴史的・文化的な状況を反映して、必ずしも小さいとは言えない差がみられる。この農薬管理の違いは、貿易上の障害ともなっている。本年度は、そのような先進国での農薬管理についても調査・分析して、その詳細構造を把握し、各国間での差異とその原因について解明する。本年度の主たる研究実績は以下のとおりである。(1)2017年9月3日から7日にかけて、タイにおいて現地調査を行った。カセサート大学の研究者と意見交換したほか、大手農薬コンサルタントのクノール社から聞き取りを行った。(2)10月1日に北東アジア学会で報告した。(2)11月3日にロシア世界政治経済学会で学会発表を行い、ヨーロッパの化学物質規制(REACH規制)とアジアにおける状況の差異について議論した。(3)2018年2月3日に韓国経済学合同学術大会で発表し、韓国の研究者と韓国での農薬・化学物質規制の状況について議論した。とりわけ近年に韓国で発生した加湿器殺菌剤問題についての意見交換し、この事件の背景に、韓国における化学物質安全規制が急速に高度化する韓国の産業技術に追いついていないという問題があるという点で意見が一致した。(5)2019年度に予定している国際ワークショップに向け、第1次サーキュラー原稿を作成した。学会で報告した内容を要約すれば概ね以下のとおりである。(1)日本における農薬規制は、当初は農薬の品質管理から始まり、急性毒性(農薬散布者の健康保護)、魚毒性、慢性毒性(食品残留)、生態系保護と段階的に発展してきた。これは韓国など発展途上国も同様である。(2)それぞれの段階で、要求される規制水準は高度化しており、それに応じて規制そのものにも高度な技術が要求されるようになっている、(3)これらの規制に係る費用のかなりの部分が農薬メーカーによって負担されているが、日本の農薬メーカーにとってその負担は軽くなく、メーカーの規模がより小規模な韓国など発展途上国においては負担困難である。(4)そのため発展途上国の農薬規制は、法律等はよく整備されているとしても実際の規制の運用には不十分な点がみられる。本研究では、2019年度に国際ワークショップを開催し、研究者のネットワークを構築することを目指しているが、2017年度にはタイ・韓国・ヨーロッパの研究者と交流を行うことができた。研究計画はおおむね順調に進捗しているが、2017年度は学術雑誌への論文掲載ができなかった。ただし論文の執筆自体は進んでおり、次年度以降は積極的に投稿することができる見込みである。

発展途上国は先進国から(何らかの形で)農薬を輸入して使用しているが、発展途上国の中には農薬に関する適切な規制を行う能力が備わっていない国も多い。なぜなら、その国の中に農薬産業が存在していない場合、規制のために必要な知識を確保することは困難であるからである。本研究では、このような現状を踏まえた上で、発展途上国における農薬の不適正な使用に起因する被害を防止するために、農薬企業、先進国政府および国際社会の取るべき行動について考察する。(1)グローバルな農薬産業構造の研究新しい農薬の開発にはますます長期間の研究と多大な費用を要するようになっており、新規農薬の開発が可能な企業は世界でも数社に限られる。このため、農薬産業は、世界全体で高度に独占的な産業となっている。このような農薬産業の状況について調査した。(2)FAO "Code of Conduct"の研究FAOは、1985年に、主として農薬を取り締まるための国内法が十分に整備されていない途上国において、有効な取締体制が確立するまでの間の指針として利用されることを意図して"International Code of Conduct on the Distribution and Use of Pesticides"を制定し、1989年・2002年・2013年に改定を行った。これらの改定がどのような目的で行われたのかを調査した。10月以降、健康上の理由で出張が困難になり、遠方での学会参加ができず、また出張による調査もできなかった。2018年度は、2019年度に予定している国際ワークショップに向けて引き続き準備を進める。第1次サーキュラーを関連する部署等で配布を進める。学会での発表を積極的に行う。2018年6月にドイツで開催される世界政治経済学会で報告するほか、国内・国外で開催される国際学会での報告を行う。また、昨年度に行った現地調査および各国の農薬規制に関する情報集積を踏まえ、論文の作成を急ぎ、積極的に投稿する。本年中に少なくとも3本の論文を投稿することを目指す。とりわけ本年度は、日本の公害問題の経験を踏まえ、過去の日本における公害問題の発生および公害規制の発展と、現在進行中の発展途上国における農薬問題・農薬規制の理論的対比を行う。2019年度が最終年度となるため、研究成果をまとめて発表することに全力を入れる。このような農薬産業の状況を産業構造論的な手法から論文化する。(3)先進各国における農薬管理の実際に関する調査・研究先進国の間においては、農薬の管理についておおむね共通の枠組みが共有されているが、各国の農業の条件やその他歴史的・文化的な状況を反映して、必ずしも小さいとは言えない差がみられる。この農薬管理の違いは、貿易上の障害ともなっている。本年度は、そのような先進国での農薬管理についても調査・分析して、その詳細構造を把握し、各国間での差異とその原因について解明する。
半導体ミクロおよびナノ・グレイン物質の物性支配機構の解明と制御の研究

(1)10nm(ナノメートル)級のグレイン物質の代表として、InAsの自己形成量子ドットを形成し、電子を捕捉する研究を展開し、新知見を得た。GaAs/n-AlGaAs界面チャネルに伝導電子を蓄積し、チャネル近傍にドットを配置させると、電子の一部がドットに捕縛され、荷電したドットとチャネル内の電子は強く相互作用し、散乱や位相緩和が起きる。また、伝導計測からドットの荷電状態が判別でき、メモリー機能を示すが、その特色を明らかにした。また、捕捉状態の電子は、光励起で消去(中性化)でき、正孔を捕捉し正に帯電した第3の状態を作り出せる光検出器として機能するが、その特色も示した。なお、ドットの励起準位に流入した電子が基底準位に緩和する際に、光学フォノンと電子が強く結合し、ポーラロン状態のできることも見出した。(2)InAs以外の材料系のグレインの振舞いについても調べた。とくにAlGaSb系のナノ結晶をGaAs系量子井戸内に埋め込んだ系では、正孔のみがGaSbに捉えられ、電子はその周りを周回して量子リング状態を作ること、また、正に帯電した金属ナノプローブを表面近くの量子井戸に近づけ、収束電界を作用させると、その直下に電子が閉じ込められ量子ドットとなることなどを見出した。さらに、表面近くのInGaAs系量子井戸の真上にInPの島状結晶を自己形成させると、歪みの作用で井戸内には零次元電子状態やポテンシャルの起伏が生じることを指摘した。この系に、バンド間の光励起を行うと、電子正孔の一部はドット内に緩和してから発光し、残りは井戸内で発光する。この状態で、テラヘルツ電磁波を照射すると、井戸内の電子や正孔のドットへの流入が促進され、ドットからの発光が強くなることを見出した。さらに、光励起の波長を変えると、電子の緩和プロセスも左右されて、蛍光スペクトルが大きく変化することを示した。これらの現象のテラヘルツ光の検出器への応用可能性を指摘した。その他に、InAs系多重ドットのシュタルク効果や原子ステップを含む量子井戸における電子の局在化などについも知見を得た。ナノメートル級のグレインを含む物質では、様々な仕組みによって電子が散乱される。本年はまず、引力の作用を持つ、InAs量子ドットが一個または複数の電子を捕えた時の電子散乱を調べ、カルデラ型ポテンシャルを考慮すると移動度や磁気抵抗振動の説明できることを見出した。また、斥力作用を持つInAlAsアンチドットによる2次元電子の散乱は界面凹凸による散乱に近いものとなることを示した。次にグレイン中の電子の励起準位に流入した零次元電子が基底準位へと緩和する仕組みを考察し、光学フォノンと電子の結合したポーラロンが強い寄与をすることを明らかにした。また、InAs系の量子ドットが表面にある場合、周辺のGaAsと表面ポテンシャルが異なるため、金属探針との間で独特なショットキー障壁のできること見出した。さらに単一の量子ドットに静電界が加えられた場合の量子準位の変化(シュタルク効果)を理論的に調べ、縦方向に積層化した構造では、量子井戸と同様の準位の変化の得られることや光吸収スペクトルに独特な性質の現れることを示した。またGaAs(III)B面からわずかに傾斜させた面上では、周期が約30nmで高さが約2nmの準周期的な凹凸が生じる。

このことを活用し、量子井戸の界面に凹凸を導入すると、2次元電子や励起子の運動に強い異方向性が現れ、プレーナ超格子又は擬一次元電子状態が形成されることを示した。さらに凹凸の不均一性が強まると、電子の局在化が進むことも予測される。こうした試料について電子移動度を測定解析し、周期成分とランダム成分の相対的寄与を評価した。数ナノメートル(nm)から数百nm(サブミクロン)の寸法の粒状(グレイン)領域を持つ物質では、電子の局在による離散状態の形成(量子ドット効果)やグレインサイズに依存するプラズマ振動の発生、グレイン間の境界による電子の反射や散乱など様々な現象が起きる。本研究では、これらの現象の解明と制御を図るとともに、その応用可能性を探る。本研究では、まず(1)引力ポテンシャルを持つInAsドットをGaAs-AlGaAs系のヘテロ接合伝導チャネルの近傍に配した構造で、2次元電子のドットによる散乱過程について理論的・実験的検討を進めた。その結果、電子とドット間の距離の大きな場合には、捕縛電荷によるクーロン散乱が支配的となるが、距離が小さな場合には、ドットそのものの近距離形の引力ポテンシャルによる散乱が支配的となることを見出した。また、(2)斥力ポテンシャルを持つGaAs中のInAlAsアイランドによる電子の散乱についても検討を加え、電子移動度の計測解析から、InAlAsの実効ポテンシャルの高さや相関長などが決定できることを示した。また(3)GaAs中のGaSbやAlGaSbアイランドによる電子や正孔の閉じ込めについても検討を加え、この構造が正孔に対しては引力的に作用するが、電子に対しては斥力として作用するため、電子と正孔の分離した特異な量子リング状態の形成できることなどを示した。さらに、(4)量子ドット内の励起準位から基底準位への緩和に関しては、電子とフォノンの結合したポーラロンが重要であることを明示するとともに、ドット周辺に自由キャリアが蓄積された場合には、面内電界の作用でキャリアをドットに接近させることにより、オージェ緩和過程を促進できることも指摘した。また(5)(111)B面より傾斜させたGaAs基板の表面に生じる準周期的なステップ構造を用いた量子細線やリッジ型量子細線構造において、形状の不均一性に伴って励起子が局在する作用などについても新知見を得た。(1)本研究では、まず10nm(ナノメートル)級のグレインとして、InAsの自己形成量子ドットを形成し、電子を捕捉する研究を展開し、一連の新知見を得た。GaAs/n-AlGaAs界面チャネルも伝導電子を蓄積し、その近傍にドットを配置させた場合には、電子の一部がドットに捕縛され、荷電ドットとチャネル内の電子とは強く相互作用することを示した。また、チャネルの伝導計測からドットの荷電状態も判別し、メモリー機能を実現できることを見出した。また、この電子捕捉状態は、バンド間の光励起で、光学的に消去(中性化)でき、正孔を捕捉した第3の状態をも作り出せるため、一種の光検出器として機能することも示した。なお、ドットの励起準位に流入した電子が基底準位に緩和する際に、光学フォノンとドット内の電子が強く結合したポーラロン状態が大きな役割を果たすことも見出した。(2)InAsグレインに加えて、他の材料系のグレインの振舞いについても調べ、一連の新知見を得た。とく
地震環境としての日本列島:標準構造モデル・基準波動場の構築

本研究では,周期1-2秒の地震波動揚を説明する標準的な日本列島全体の3次元速度構造モデル(地震波速度・密度・減衰率)を構築し,その標準モデルから予測される波動揚を経由し,震源マッピング・リアルタイムモニタリング・強振動予測など,日本列島をとりまく"地震環境"を評価する筋道を作り上げることを目的として研究を行った.研究の実施結果を以下にまとめる.(1)計算された波動場の基づく地震環境の再評価統合化した日本列島標準モデルを作成し,これを用いたFDM波動計算を実施した.南海トラフの不均質地殻・マントル構造をモデル化した高精度シミュレーションにより,1944年東南海地震と2004年紀伊半島南東沖の地震による地震波伝播と関東平野での長周期地震動の生成過程を確認し,近年の強震観測データと古記録との比較からモデルの有効性を確認した.また,中部日本内陸モデルを用いた2004年中越地震のコンピュータシミュレーションを実施し,関東平野での3次元基盤構造における表面波の発達過程を調査した.本モデルを用いて,1855年安政江戸地震と1894年明治東京地震の強震動を再現するとともに,観測された震度分布との一致から,震源メカニズム(深さ)の検討を進めた.(2)波形インバージョンによるモデルのチューンアップ近地,遠地地震の実体波と表面波の計算をDSM法による高精度シミュレーションを実施し,観測波形と理論波形の比較から,地殻・マントル構造の速度・減衰不均質性の高精度化が図れることを確認した.(3)標準モデルとそれに基づく基準波動場(Green関数)のアーカイブ化・公開構築した波形公開のシステムにおいて,波形(観測波形)と同様にGreen関数をデータベース上に槽築した.本研究では,周期1-2秒の地震波動揚を説明する標準的な日本列島全体の3次元速度構造モデル(地震波速度・密度・減衰率)を構築し,その標準モデルから予測される波動揚を経由し,震源マッピング・リアルタイムモニタリング・強振動予測など,日本列島をとりまく"地震環境"を評価する筋道を作り上げることを目的として研究を行った.研究の実施結果を以下にまとめる.(1)計算された波動場の基づく地震環境の再評価統合化した日本列島標準モデルを作成し,これを用いたFDM波動計算を実施した.南海トラフの不均質地殻・マントル構造をモデル化した高精度シミュレーションにより,1944年東南海地震と2004年紀伊半島南東沖の地震による地震波伝播と関東平野での長周期地震動の生成過程を確認し,近年の強震観測データと古記録との比較からモデルの有効性を確認した.また,中部日本内陸モデルを用いた2004年中越地震のコンピュータシミュレーションを実施し,関東平野での3次元基盤構造における表面波の発達過程を調査した.本モデルを用いて,1855年安政江戸地震と1894年明治東京地震の強震動を再現するとともに,観測された震度分布との一致から,震源メカニズム(深さ)の検討を進めた.(2)波形インバージョンによるモデルのチューンアップ近地,遠地地震の実体波と表面波の計算をDSM法による高精度シミュレーションを実施し,観測波形と理論波形の比較から,地殻・マントル構造の速度・減衰不均質性の高精度化が図れることを確認した.(3)標準モデルとそれに基づく基準波動場(Green関数)のアーカイブ化・公開構築した波形公開のシステムにおいて,波形(観測波形)と同様にGreen関数をデータベース上に槽築した.本研究では,周期1-2秒の地震波動場を説明する標準的な日本列島全体の3次元速度構造モデル(地震波速度・密度・減衰率)を構築し,その標準モデルから予測される波動場を経由し,震源マッピング・リアルタイムモニタリング・強振動予測など,日本列島をとりまく"地震環境"を評価する筋道を作り上げることを目的としている.本年度においては,短周期アレイ(Jarray)データを用いて,浅い地殻内地震(h<40km)のLg波の励起と伝播特性を調査した.この結果,西南日本ではLg波が震源距離150km以上でS波の最大振幅として顕著に見られるのに対し,東北日本ではLg波が弱く距離減衰が大きいことが明らかになった.Lg波は地殻内の不均質性,モホ面形状,低速度の表層地盤に敏感であるため,ここで見られた伝播特性の違いは西南日本と東北日本の地殻・上部マントル構造が大きく異なっていることを意味していると考えられる.このことを確認するために,人工地震探査から推定されている西南日本と東北の地下構造モデルを用いて2Dシミュレーションを実施した.また,0次震源モデルとしての1次元地球構造モデルに基づくモーメントテンソル解析を十勝沖の領域において実施した.その際にこれまでの標準構造モデルでなく屈折法・反射法から得られた北海道地域における速度構造モデルからグリーン関数を計算し,リアルタイムモニタリングを行った.その結果,得られたモーメントテンソル解はこれまでの標準構造モデルからの解よりも信頼性があることがわかった.日本列島を対象とした構造研究には,制御震源地震探査による詳細な断面図作り,走時・振幅トモグラフィーによる3次元構造マッピング,レシーバー関数によるモホ等の境界面マッピングなど種々のアプローチがあるが,それぞれの研究は多くの場合各々で閉じてきた感がある.

本研究では,地震波動場という概念を用いることにより,今までの研究成果を再評価し,現実に観測されつつある地震波動場との整合性から統合的な日本列島の構造モデルを構築することを目的とした.モデル構築にあたり,反射・屈折法人工地震探査は十分な精度を有しているが,日本列島で探査が行われている地域は限定されており,P波やS波走時トモグラフィーにおいては地震波の伝播経路に地域的な偏りがあるなど,日本列島で同じ精度で構造を求めることは現時点では非常に難しい.従って,日本列島全域にわたる3次元地下構造モデルの構築にはこれらのデータを内挿・補間をして求める必要がある.そのため,現在研究が進められている東北日本および西南日本における強震動シミュレーションに用いられている3次元地下構造モデル(1000mメッシュ)と制御震源構造探査により求められている構造をコンパイルすることによって,0次モデルを構築した.本モデルには,上部/下部地殻境界(Conrad),地殻/マントル境界(Moho),プレート境界深度,媒質の物性値(Vp, Vs,密度,減衰率)が含まれている.標準モデル構築にあたり,パラメータ化のスキームが重要であり,本研究では,緯度,経度をパラメータとしたモデル化を行い,直行座標系への変換ツールを開発することによって実際の波動伝播シミュレーションや走時計算に簡単に適用できるようにする.また,構築した標準構造モデルを広く活用できるようにWebアプリケーションの構築を行っている.本研究では,周期1-2秒の地震波動場を説明する標準的な日本列島全体の3次元速度構造モデル(地震波速度・密度・減衰率)を構築し,その標準モデルから予測される波動場を経由し,震源マッピング・リアルタイムモニタリング・強振動予測など,日本列島をとりまく"地震環境"を評価する筋道を作り上げることを目的としている.今年度は,速度構造モデル構築の際に必須の波形データ共有化のためのシステムを完成させた.システムは複数の波形データセットを一つのアプリケーションのみで提供可能とするWEBアプリケーションである.現在はグループ内利用に限定しているが,セキュリティを解除することにより簡単に公開可能なシステムとなっている.上記およびその他の波形データセットを活用することにより,日本列島全体の3次元速度構造モデル実現に向けていくつかの研究を実施した.ひとつはレシーバー関数を利用した中国地方におけるモホ面のマッピング,もうひとつは2003年十勝沖および2004年紀伊半島沖地震の詳細な震源過程モデル構築である.上記地震に対しては,詳細な震源過程モデルを作成することにより長周期地震動を含む強震動を精度よく予測できることがわかった.本研究では,周期1-2秒の地震波動場を説明する標準的な日本列島全体の3次元速度構造モデル(地震波速度・密度・減衰率)を構築し,その標準モデルから予測される波動場を経由し,震源マッピング・リアルタイムモニタリング・強振動予測など,日本列島をとりまく"地震環境"を評価する筋道を作り上げることを目的として研究を行った.研究の実施結果を以下にまとめる.(1)計算された波動場の基づく地震環境の再評価統合化した日本列島標準モデルを作成し,これを用いたFDM波動計算を実施した.南海トラフの不均質地殻・マントル構造をモデル化した高精度シミュレーションにより,1944年東南海地震と2004年