hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
教員を目指す大学生の学習支援を目的としたメタ認知能力の育成

教員を目指す大学生に求められる4つの資質能力(教員資質能力)に共通する基礎にはメタ認知能力があると推測できる。メタ認知能力を向上させることによって、教員資質能力を効果的に育成することを目指し、メタ認知能力尺度の開発、メタ認知能力育成に効果的な課題の特定、メタ認知能力支援手法の開発と効果検証を行った。成果として、まずメタ認知能力尺度の妥当性が確認できた。そして、説明文章作成課題がメタ認知能力育成に効果的な課題の一つであることが確認できた。さらに、より直接的にメタ認知を意識づける活動がメタ認知能力の一部を支援する手法として有効であることが示された。今年度は、研究課題である「メタ認知支援に利用する効果的な課題の特定」のために、主に次の3つの研究を行った。研究1:ゼミナール活動を通してメタ認知的活動としての批判的思考は促進されるか:大学のゼミナール活動において典型的な課題を行うことによって大学生の批判的思考が促進されるかを検討した。具体的な課題は、大学生が研究を行うために必要な知識や技能について解説された文献を講読し予め文献を読み疑問点をあげる、講読した内容をレジュメにまとめ発表することであった。批判的思考力の指標は、批判的思考テスト及び省略三段論法の成績とした。その結果、本研究で課した大学のゼミナール活動で一般的に行われている活動だけでは批判的思考力の促進は認められなかった。問題点として、学生をメタ認知的活動や批判的思考に焦点化させることが十分にできなかったことが考えられた。研究2:メタ認知尺度の再検討:開発したメタ認知尺度は、その妥当性が一定程度確認されてきたが、不十分な点も認められる。そこで、メタ認知尺度の信頼性と妥当性をより高めるために、メタ認知尺度の再検討を行った。その結果、メタ認知尺度の再構成や他の尺度(楽観性尺度)などを検討する必要が考えられた。研究3:説明文作成課題におけるメタ認知の働き:これまで説明文課題(コピー機の使用方法の説明)遂行にはメタ認知が関与することが示されてきた。そこで、説明文作成課題がメタ認知支援に利用する効果的な課題となりうるかを検討した。具体的には、道順を説明する課題を実施する際に、手順の正確さ、説明の構造化、わかりやすさの工夫(視覚化と読み手への配慮を含む)を指標としてメタ認知能力との関連を検討した。また、メタ認知尺度の妥当性を高めるために、自己評価式質問紙の回答に影響する尺度(楽観主義尺度)との関連を検討した。なお、実験は実施済みであるが、現在、データを分析中である。平成24年度の研究目的「メタ認知能力尺度の開発」のために、メタ認知尺度(吉野・懸田・宮崎・浅村, 2008)の妥当性を検討する2つの研究を行った。研究1:メタ認知尺度と認知課題との関係性の検討:メタ認知尺度得点とメタ認知活動の働きが必要と考えられる課題成績との関係からメタ認知尺度の基準関連妥当性を検討した。大学生に、メタ認知質問紙と複数の課題を実施した。その結果、メタ認知尺度得点と、メタ認知の働きが必要となると考えられる計算の正誤を確認する「計算チェック課題」やある機器の操作を知らない人にその機器の操作方法を説明する「機器操作説明課題」の成績との間に有意な正の相関が認められたが、メタ認知の働きが必ずしも必要とは考えられない「ストループ課題」の成績とは相関が認められなかった。研究2:文章読解に対する読みの目標とメタ認知能力の影響:文章読解時の読みの目標によってメタ認知活動がどのような影響を受けるのか、そして、読みの目標とメタ認知能力との関連を検討した。その結果、批判的読みのような、より高度な読みの目標を設定するとメタ認知能力が関与し、メタ認知能力が高い人はより一層、メタ認知活動が活発になることが明らかとなった。また、批判的読みという目標設定はメタ認知活動を活発に促すが、それはメタ認知能力の高い人にとってより効果的な目標であることも示唆された。批判的読みは一般的に推奨される傾向にあり、メタ認知能力の育成に効果的な読み方となる可能性がある。しかしながら、その効果にはかなり個人差があり、メタ認知能力に応じて適切な課題を設定する必要があると考えられる。本研究で妥当性が確認できたメタ認知尺度は非常に簡便に実施できるため、より汎用性の高いツールを提供できたと考える。また、一般的に推奨される傾向にある批判的読みの効果も限定的であることが示唆されたことは重要な成果であると考える。今年度は、「教員に求められる資質の向上を目指した学習活動に対してメタ認知が与える効果の検証」のために、主に次の2つの研究を行った。研究1:メタ認知的な意識づけを重視した授業の効果:「ゼミナール活動を通してメタ認知的活動としての批判的思考は促進されるか」を検討した研究(平成25年度)から、メタ認知的知識をもつことによって、より批判的な思考が可能になることが示唆された。そこで、平成26年度は、メタ認知について直接教授することでメタ認知への意識づけを明確にした上で、演習後にモニタリングと精緻化に関する振り返りを行わせた。これらがメタ認知、批判的思考に及ぼす影響と相互の関連について検討した。加えて特に教員養成大学生に求められる資質能力等にも着目し、それらとメタ認知との関連も検討した。現在、データを分析中であり、その成果を平成27年度の日本教育心理学会で発表する予定である。

研究2:説明文章作成課題におけるメタ認知の働き:前年度までの研究で説明文章作成課題遂行には、説明する内容に関する知識の有無によってメタ認知が関与することを示してきたが、課題成績とメタ認知の個人差の明確な対応関係は見出せなかった。この原因として、説明する内容の既有知識の程度、内容の日常性による情報処理の自動化、注意の限定的な働きがメタ認知の働きに強く影響することが考えられた。そこで、平成26年度は基本的な心理現象を説明する課題を設定し、必要な情報が正確に書かれているか、読み手を想定した工夫がなされているかを指標としてメタ認知の関与の程度を検討した。また、自己評価式質問紙に影響が予想される尺度(楽観主義尺度)との関連も併せて検討した。なお、実験は実施済みであるが、現在、データを分析中であり、平成27年度の学会発表を予定している。教員を目指す大学生に求められる4つの資質能力(以下、教員資質能力)に共通する基礎にはメタ認知能力があると推測できる。メタ認知能力を向上させることによって、教員資質能力を効果的に育成することを目指し、次の3つの目標を設定した。(1)メタ認知能力尺度の開発:作成したメタ認知尺度の得点と他の質問紙尺度との間に有意な相関が認められ、メタ認知の働きが必要と考えられる認知課題成績との間にも有意な相関が認められたことから妥当性が確認できた(平成24年度)。(2)メタ認知能力育成に効果的な課題の特定:説明文章作成課題遂行時にメタ認知が関与することを確認してきた。同時に、説明内容に関する既有知識の程度、内容の日常性による情報処理の自動化がメタ認知の働きに影響し、課題遂行にメタ認知活動が必要だと意識することの重要性も示唆された(平成25年度平成26年度)。平成27年度は、説明文章作成課題の遂行途中で計画の見直しが必要な状況を設定し、メタ認知の個人差と課題成績との対応関係を実験的に検討した。その結果、最初の計画を見直そうとする実験参加者はメタ認知の活性化が促され、課題成績が高くなる可能性が示唆された。(3)メタ認知能力支援手法の開発と効果検証:メタ認知育成にはメタ認知活動や批判的思考に十分に意識を焦点化させることが必要であると考えられた(平成25年度平成26年度)。そこで、演習形式の授業の中でメタ認知の教授と振り返り活動など、より直接的にメタ認知を意識づける活動を行ったところ、批判的思考を向上させうることが示された。また、メタ認知の育成が教員資質能力を促すかを検討するために、教員資質能力到達度チェックリストを作成し、その得点とメタ認知尺度得点や批判的思考尺度得点との関連を調べた。その結果、メタ認知や批判的思考と教員資質能力に関連が確認できた(平成26年度平成27年度)。教員を目指す大学生に求められる4つの資質能力(教員資質能力)に共通する基礎にはメタ認知能力があると推測できる。メタ認知能力を向上させることによって、教員資質能力を効果的に育成することを目指し、メタ認知能力尺度の開発、メタ認知能力育成に効果的な課題の特定、メタ認知能力支援手法の開発と効果検証を行った。成果として、まずメタ認知能力尺度の妥当性が確認できた。そして、説明文章作成課題がメタ認知能力育成に効果的な課題の一つであることが確認できた。さらに、より直接的にメタ認知を意識づける活動がメタ認知能力の一部を支援する手法として有効であることが示された。
雌の配偶者選択の柔軟性が性的二形の進化に及ぼす影響の解明

本研究では、卵サイズに関連した雄の保護努力に応じて、雌の雄に対する好み(雌の配偶者選択性)の変わりやすさ(柔軟性)が決まり、その柔軟性が性的二形の進化に影響を及ぼすという仮説を検証するために、卵サイズが異なる3種のヨシノボリ属魚類で以下の3点を水槽において調べ、種間で比較する。1)配偶者選択コストの高い状態と低い状態で(コストの高低は水槽に入れる雌の数で操作)、雌の好みがどの程度異なるのかを調べる。2)雄にふ化まで卵保護させ、雄の形質とふ化までの卵の生残率との関係や雄の健康状態の変化を調べる。3)1で明らかになった雌の配偶者選択の柔軟性の程度と性的二形の程度との対応関係を調べる。
プラズマ乱流中の熱エネルギー輸送障壁形成の電磁流体統一理論

プラズマ乱流中の速度/磁場相関であるクロス・ヘリシティの効果によって、乱れの中でも大規模な磁場構造が定常的に存在しうることを示した。これはプラズマの回転とクロス・ヘリシティ効果の組み合わせによる乱流ダイナモ機構および乱流輸送抑制機構ということができる。この磁場構造の生成および乱れの抑制を記述する乱流モデルを構築・整備した(11項研究発表、第2番目の雑誌論文)。一方で、核融合装置において中空式のプラズマ電流分布を実現すれば、その電場のもつ曲率とクロス・ヘリシティ効果が組み合わさって大規模なプラズマ回転が生じる可能性があることを、初めて理論的に示した。さらにその理論的予言を円管プラズマの数値シミュレーションによって確認した(11項研究発表、第3番目の雑誌論文)。続いて、プラズマ乱流中の大規模磁場生成・維持機構を、速度場および磁場のねじれ構造を表すへりシティとクロス・ヘリシティの効果という視点から統一的に解釈できることを示した。この知見は、回転球殻状の幾何で、地球磁場が運動エネルギーよりもずっと大きなエネルギーで発現する機構として有望である(11項研究発表、第4番目の雑誌論文)。さらに宇宙ジェットの収束機構(11項研究発表、第5番目の雑誌論文)、太陽磁場の周期的な極性反転機構(11項研究発表、第6番目の雑誌論文)も電磁流体の乱流ダイナモ理論の枠内で説明可能であることが示された。また、中性流体およびプラズマの乱流理論とモデリングを、場の非一様性という観点から統一的に概観することを試みた。それにより、流体乱流とプラズマ乱流を解析するための理論的手法の共通点および相違点が明らかにされた。非一様な乱流における乱流輸送と構造形成を統一的に記述する理論枠組みについての視点を得た(11項研究発表、第8番目の雑誌論文)。これらの研究に関連して、乱流モデリングの手法を整備する研究を進めた(11項研究発表、第1番目と第7番目の雑誌論文)。プラズマ乱流中の速度/磁場相関であるクロス・ヘリシティの効果によって、乱れの中でも大規模な磁場が定常的に存在しうることを示した。そこでは、プラズマの回転がクロス・ヘリシティを生成し、次に生成されたクロス・ヘリシティの効果でプラズマの乱れが抑制される。これはプラズマの回転とクロス・ヘリシティ効果の組み合わせによる乱流ダイナモ機構および乱流輸送抑制機構と言うことができる。この磁場の生成および乱れの抑制を記述する乱流モデルを構築・整備した。(11項研究発表、第1番目の雑誌論文)一方で、核融合装置において中空式のプラズマ電流プロファイルを形成すれば、その電場の曲率とクロス・ヘリシティの効果が組み合わさってプラズマ中に大規模な回転が生じる可能性のあることを、初めて理論的に示した。その予言を円管プラズマの数値シミュレーションによって確認した。(11項研究発表、第2番目の雑誌論文)プラズマ乱流中の大規模磁場生成・維持機構を、速度場および磁場のねじれ構造を表すヘリシティとクロス・ヘリシティの効果という点から統一的に解釈できることを示した。この知見は、回転球殻上幾何では地球磁場の起源と関連して、運動エネルギーよりもずっと大きな磁場エネルギーを実現する機構として有望なものと考えられる。(11項研究発表、第3番目の雑誌論文)これらの成果を踏まえて次年度は、クロス・ヘリシティの効果が実効的に働くためにはどれだけのクロス・ヘリシティ量を注入すべきかについて知見を得たい。このことはプラズマにどれだけの大きさの回転を生じさせればよいかの問題、と言い換えることができる。この点については乱流モデルを用いた数値シュミレーションが有用であると考えられる。

プラズマ乱流中の速度/磁場相関であるクロス・ヘリシティの効果によって、乱れの中でも大規模な磁場構造が定常的に存在しうることを示した。これはプラズマの回転とクロス・ヘリシティ効果の組み合わせによる乱流ダイナモ機構および乱流輸送抑制機構ということができる。この磁場構造の生成および乱れの抑制を記述する乱流モデルを構築・整備した(11項研究発表、第2番目の雑誌論文)。一方で、核融合装置において中空式のプラズマ電流分布を実現すれば、その電場のもつ曲率とクロス・ヘリシティ効果が組み合わさって大規模なプラズマ回転が生じる可能性があることを、初めて理論的に示した。さらにその理論的予言を円管プラズマの数値シミュレーションによって確認した(11項研究発表、第3番目の雑誌論文)。続いて、プラズマ乱流中の大規模磁場生成・維持機構を、速度場および磁場のねじれ構造を表すヘリシティとクロス・ヘリシティの効果という視点から統一的に解釈できることを示した。この知見は、回転球殻状の幾何で、地球磁場が運動エネルギーよりもずっと大きなエネルギーで発現する機構として有望である(11項研究発表、第4番目の雑誌論文)。さらに宇宙ジェットの収束機構(11項研究発表、第5番目の雑誌論文)、太陽磁場の周期的な極性反転機構(11項研究発表、第6番目の雑誌論文)も電磁流体の乱流ダイナモ理論の枠内で説明可能であることが示された。また、中性流体およびプラズマの乱流理論とモデリングを、場の非一様性という観点から統一的に概観することを試みた。それにより、流体乱流とプラズマ乱流を解析するための理論的手法の共通点および相違点が明らかにされた。非一様な乱流における乱流輸送と構造形成を統一的に記述する理論枠組みについての視点を得た(11項研究発表、第8番目の雑誌論文)。これらの研究に関連して、乱流モデリングの手法を整備する研究を進めた(11項研究発表、第1番目と第7番目の雑誌論文)。
高い信頼性を実現する地球衝突小惑星の軌道変更ミッション最適設計システムの開発

本研究では,人類にとって深刻な災害の一つである小惑星の地球衝突問題に対して,その軌道を変更し,地球への衝突確率を最も低減させる最適なミッションの設計システムを確立する.まず取り組むのは,宇宙機を小惑星に衝突させる手法の研究であり,全く新しい発想で衝突効果の最大化を行う.次に取り組む,大質量の宇宙機が持つ万有引力で小惑星を牽引する手法では,宇宙機構造と制御則を同時に最適化し,特殊な軌道を導入した複数宇宙機による同時牽引を達成する.最後に,これまでの研究内容を取りまとめ,小惑星の地球衝突確率の低減という新たな尺度でミッション全体を最適化するシステムとして確立させる.本研究では,人類にとって深刻な災害の一つである小惑星の地球衝突問題に対して,その軌道を変更し,地球への衝突確率を最も低減させる最適なミッションの設計システムを確立する.まず取り組むのは,宇宙機を小惑星に衝突させる手法の研究であり,全く新しい発想で衝突効果の最大化を行う.次に取り組む,大質量の宇宙機が持つ万有引力で小惑星を牽引する手法では,宇宙機構造と制御則を同時に最適化し,特殊な軌道を導入した複数宇宙機による同時牽引を達成する.最後に,これまでの研究内容を取りまとめ,小惑星の地球衝突確率の低減という新たな尺度でミッション全体を最適化するシステムとして確立させる.
Si基板上モノリシックAlGaN深紫外センシングシステムの開発

自然形成ビアホール作製法の改善では、そのビアホールに埋め込むAlGaNまたはGaNの結晶性の改善を目指した研究を進め、ダイオードを試作検討した。先に検討した深紫外ダイオードと同じく整流性は認められたが、順方向に電流を流す測定の繰り返しにより、リーク電流の増加など整流特性の劣化が認められた。再成長界面の欠陥や埋め込み層の結晶性に起因する現象と推察した。なお、有機金属気相成長装置の状態から、多くの実験は行えなかった。一方、低抵抗p型AlGaNまたはGaN層の実現を目指した高濃度Mg不純物のアクセプタ活性化の研究では、従来技術である熱処理炉によるアニールと比較して、新しく試みたArFエキシマレーザ照射による活性化処理が任意の領域を活性化することが判明した。研究遂行上、この新規手法の活性化機構を明らかにするとともに、この特長の利用が縦型トランジスタを作製するためには不可欠であることから、レーザ照射によるアクセプタ活性化の詳細な研究を進めた。その結果、微細なマスクを設けたMgドープGaNに対して193nmのArFエキシマレーザを掃引照射処理したところ、マスクを設けなかった領域が局所的に活性化することを見出した。この新規手法を用いれば、局所的な電流狭窄領域が必要な縦型のGaNトランジスタを簡便に実現することができる。さらに、p型GaN層に低接触抵抗電極を形成する研究では、Au/Niを電子ビーム蒸着したのちに700°Cで2.5分間、窒素雰囲気のフラッシュランプアニール装置による熱処理により、良好な表面状態と0.4Ω・cm2と低い特性接触抵抗を示すオーミック電極を得た。なお、デバイスへの適用にはより低い接触抵抗の電極が要求されるが、SPring8での硬X線光電子分光評価で界面の結合状態の処理温度依存性を評価したところ、630°C以上でのNiの酸化が顕著であり、この機構の寄与が示唆された。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。Si基板上へのAlGaN結晶成長において、Siのメルトバック現象を防ぎながら良質なAlGaN層を成長させるためには、Si上のバッファー層にAlNの適用が必要不可欠である。しかしながら、AlNは不純物準位が深いため導電性が得られず、この層を通して電流を流す縦型デバイスをSi基板上に作製することは不可能であった。これを解決するため、Si基板上にトリメチルアルミニウム(TMA)を先出しし、窒化した後にAlNを形成することにより特定の結晶成長条件下でAlN層の中に微小ホール(自然形成ビアホール)が形成され、次にAlGaN層を成長することによりその自然形成ビアホールが埋め込まれて、伝導性のあるAlNバッファー層が形成できることを我々は見出した。その自然形成ビアホールの数(密度)と大きさは先出しTMAの量や結晶成長条件で制御できることを予備実験で明らかにしていた。当該年度は、この自然形成ビアホール形成法の改善を目指して、Si(111)基板からのオフ角度と結晶性および伝導特性の関係を検討した。その結果、基板オフ角により自然形成ビアホールの形状が大きく変化し、それに伴ってAlNバッファー層の縦方向の導電性も変わることが分かった。一方、Si基板上の縦型チャネルFETの実現を目指し、作製プロセスとデバイス構造の検討を進めた。当該年度は横型のヘテロ接合FET構造ではあったが、低接触抵抗なオーミック電極技術と素子表面の保護膜の研究を行った。特に、素子表面を安定化させるパッシベーション技術では、窒素プラズマを用いた原子層堆積法で形成したSiN膜は素子表面の未結合手を安定に終端し、高い耐圧とドレイン電流を同時に得た。申請時の研究計画に照らして評価するならば、若干の遅れはあるものの、本年度の素子試作に向けた研究は進められたと考えている。この若干の遅れは、結晶成長の研究においては、当該年度の前半で結晶成長装置の不具合が多発したため、【研究実績の概要】で示した自然形成ビアホール形成法の改善研究に支障が発生したためである。しかしながら、Si(111)基板からのオフ角度と自然形成ビアホール形状やAlNバッファー層の縦方向導電性の関係は判明したため、問題の無い範囲と考えている。一方、デバイス開発の研究では、横型のヘテロ接合FETに対する低接触抵抗なオーミック電極技術と素子表面の保護膜の研究で所期の成果を得たが、縦型デバイスへの展開が遅れた。これも、高濃度p型AlGaNの形成やこれへの低接触抵抗オーミック電極の準備は進めており、問題無いと考える。Si基板上へのAlGaN結晶成長において、Siのメルトバック現象を防ぎながら良質なAlGaN層を成長させるためには、Si基板上のバッファー層にAlNの適用が必要不可欠である。しかしながら、AlNは不純物準位が深いために導電性が得られず、この層を通して電流を流す必要がある縦型デバイスをSi基板上に作製することは不可能であった。これを解決するため、Si基板上にトリメチルアルミニウムを先出しし、窒化した後にAlNを形成することにより特定の結晶成長条件下でAlN層の中に微小ホール(自然形成ビアホール)が形成され、次にAlGaN層を成長することによりその自然形成ビアホールが埋め込まれて、伝導性のあるAlNバッファー層が形成できることを我々は予備実験で見出した。

この自然形成ビアホール作製手法の改善を目指して、Si(111)基板からのオフ角度と結晶性および伝導特性の研究を進め、基板オフ角によりビアホールの形状が大きく変化し、それに伴って導電性も変わることを明らかにした。特に昨年度は、ビアホールの形状や密度の制御とドーピングの研究を進めた(国際学会発表)。一方、デバイス構造の検討では、まずAlGaN/GaN高電子移動度トランジスタ(HEMT)の表面パッシベーション技術の研究で成果が得られた。特に、窒素プラズマを用いて原子層堆積法でSiN膜を形成する前にHClで表面処理を施すことにより、高い耐圧とドレイン電流を同時に得た(国際学会発表)。加えて、このAlGaN/GaN HEMTの基板側からバイアス電圧を印加することで、ドレイン電流が変調できることを明らかにした。さらに縦型トランジスタの実現を目指して、MgをドーピングしたGaNのp型活性化に向けたアニールの検討と、このp型層に対して低接触抵抗を実現するオーミック電極技術の研究を進めた。申請時の研究計画に照らして評価するならば、やや遅れはあるものの、素子試作に向けた基礎的な研究は進められたと考えている。自然形成ビアホール作製手法の改善とその自然形成ビアホールに埋め込む結晶性の高いAlGaNの実現を目指した研究においては、有機金属化学気層結晶成長装置の不具合が多発した。しかしながら、Si(111)基板からのオフ角度と結晶性および伝導特性の研究を進め、基板オフ角によりビアホールの形状が大きく変化し、それに伴って導電性も変わることを明らかにすることができた。特に昨年度は、ビアホールの形状や密度の制御と埋め込んだAlGaN層へのドナードーピング技術の研究成果を国際学会で発表することができた。加えて、AlGaNの結晶成長手法においても、α-(AlGa)2O3の高周波プラズマを用いた窒化で新たな知見を得て、国際学会で発表を行った。特に、窒素プラズマを用いて原子層堆積法でSiN膜を形成する前にHClで表面処理を施すことにより、高い耐圧とドレイン電流を同時に得た研究成果を国際学会で発表することができた。しかしながら、これらの技術を組み合せた縦型トランジスタの試作には至らなかった。この点では進捗に遅れは認められるが、問題の無い範囲と考え、挽回を図る。自然形成ビアホール作製法の改善では、そのビアホールに埋め込むAlGaNまたはGaNの結晶性の改善を目指した研究を進め、ダイオードを試作検討した。先に検討した深紫外ダイオードと同じく整流性は認められたが、順方向に電流を流す測定の繰り返しにより、リーク電流の増加など整流特性の劣化が認められた。再成長界面の欠陥や埋め込み層の結晶性に起因する現象と推察した。なお、有機金属気相成長装置の状態から、多くの実験は行えなかった。
シナプス形成におけるカドヘリン型受容体CNRファミリーの機能解析

カドヘリン型受容体CNRは免疫系多様化受容体と類似の遺伝子クラスター構造を有するカドヘリンファミリーであり、その蛋白質はシナプスに存在することが示唆されている。本研究では1)CNR蛋白質の脳内での局在を明らかにすること、2)神経細胞培養系おけるCNR機能阻害抗体のシナプス形成に及ぼす影響を検討することを目的とした。(方法)昨年度までにCNR1アミノ末端部に対するポリクローナル抗体、CNR-AおよびCNR-B型抗体を得ていたが、さらに今年度はCNR1アミノ末端部に対するモノクローナル抗体4F11が得られた。4F11はイムノブロット法、免疫染色などで特異性が確認され、良好な染色結果が得られたため、この抗体を用いた蛍光抗体法によりマウス小脳発生過程におけるCNR蛋白質の発現・局在変化を検討した。また、静置界面培養法により、小脳スライス標本の培養を行い、CNR1-EC1ドメインを有する分泌型CNRを投与し、その効果を検討した。(結果・考察)イムノブロツト法によりCNR蛋白質の経時的発現変化を検討したところ、生後714日目に発現量が最大となり、その後次第に減少することが明らかになった。この時期に免疫染色を行ったところ、形成されつつある分子層で強い免疫反応が観察された。小脳分子層でのシナプス形成はプルキンエ細胞層側から軟膜方向に向かい進行するが、CNRの発現はシナプス小胞蛋白質synaptophysinの発現よりもやや先行する領域で強く発現し、シナプス形成早期にCNR蛋白質が動員されることが示唆された。一方、静置界面培養法による小脳スライス培養にCNR1-EC1分泌型CNRを投与したが、スライス標本の品質が実験毎にばらつくため、定量的な結果を得ることが困難であることが判明し、より定量的なデータを得やすいと思われる分散培養法に変更して実験を行う予定である。CNRファミリーはシナプスに局在し、免疫グロブリン、T細胞受容体と類似の遺伝子クラスターから生じる。このような特徴は、CNRが選択的シナプス形成を制御する分子候補のひとつである可能を示唆する。本研究はシナプス形成におけるCNRの役割を局在解析と機能阻害実験により探ることを目的としている。本年度は、局在解析のために必要な抗体の作成を行った。CNRにはカルボキシル末端の異なるCNR-A,Bのsplicing variantsが存在し、A,Bそれぞれに特異的な領域およびアミノ末端のA,B共通領域に対する抗体の作成を試みた。合成ペプチドを抗原としウサギで抗血清を作成しアフィニティー精製を行って精製抗体を得た。A末端特異的抗体に関してはCNR-A cDNAを発現させた293T細胞、マウス脳膜分画に対するウェスタンブロットにより特異性が確認された。本抗体を用い、新たに単離されたCNRc1,c2タンパク質のL細胞を用いた強制発現系における局在解析を行った(Takei et al.,2001)。CNRc1,c2は他のCNRファミリーに比して細胞外領域の相同性が低く、ゲノム構造上も特異な位置を占めるが、既知のCNRと同様にL細胞では細胞膜に移行しないことが明らかになった。B末端特異抗体、N末端共通領域抗体に関しては現在特異性の確認を進めている。本研究の主たる目的である中枢神経組織内での局在解析については、特異性の確認されたA末端特異抗体を用いた免疫組織化学を現在行っており、染色条件の検討を進めている。
口腔内フローラを指標としたＡＩ技術による全身疾患発症リスク予測システムの確立

近年、健全な口腔環境の維持が健康寿命に関わる要因として注目されており、高病原性の全身疾患誘発性口腔細菌の保菌は健康寿命を短くする要因の一つと考えられている。しかしながら従来型の「特定高病原性細菌のみを検出する方法」では、全身疾患発症を的確に予測するのは困難であった。そこで本研究では、これまで蓄積したデータや臨床データを用いて各種データの重み付けを行い、数値化されたデータをAIによって解析し、現在の健康状態や将来的な全身疾患発症リスクの予測を行うシステムを作製する。このシステムの効果的な運用法を確立し、口腔フローラを用いた全身疾患発症リスクの予測と発症予防法の確立を目指す研究である。
膜リン脂質代謝変調がもたらす癌増悪メカニズムの解明研究

細胞運動は生命活動の根幹をなしがん細胞の浸潤・転移、皮膚の創傷治癒、免疫担当細胞の移動などに必須である。さて、細胞運動は、細胞膜と細胞骨格系の連動によって時空間的に制御されており、その制御には細胞膜のリン脂質代謝が深く関与している。我々は、イノシトールリン脂質結合性タンパク質PRIPが、リン脂質代謝系を制御して細胞運動を調節する可能性を見出した。本研究では、膜リン脂質代謝の制御機構を解析して、PRIPが仲介する細胞運動の調節機構を明らかにする。本研究から、細胞運動の新たな分子機構を明らかにできれば、その破綻で生じるがん病態の理解に繋がり、新たな創薬標的の提案から創薬研究に繋がると期待できる。1年度においてPrip1とPrip2欠損マウス(Prip-KO)胎児線維芽細胞(MEF)と野生型MEFの細胞運動能を比較検討を行い細胞運動能の違いを明らかにすることができた。引き続いて2年度に、MEFや乳がん細胞株の細胞増殖能に違いがあることを明らかにした。これらは、細胞膜の脂質代謝(PI3Kによって進行するPI(4,5)P2→PI(3,4,5)P3代謝)の違いに起因することを明らかにしている。本研究を通して、PRIPはPI(4,5)P2→PI(3,4,5)P3リン脂質代謝を制御する新しいシグナル分子である可能性が明らかとなった。PRIPが仲介するこうした細胞現象は、MEFや乳がん細胞のみならず、いくつもの肺がん細胞株で観察できたことから、PRIPが発現している様々な細胞でリン脂質代謝は巧妙に制御されており、細胞の悪性化にブレキーをかけていると考えられる。こうしたことは、肺がん細胞のPRIPの欠失変異とこうした表現型が相関することからも示唆できた。よって、本研究を通して一部のがん細胞の悪性化には、PRIP欠失が関わる可能性を示唆する研究成果を得るに至った。細胞運動は、生命活動の根幹をなしがん細胞の浸潤・転移、皮膚の創傷治癒、免疫担当細胞の移動などに必須である。本研究から、細胞運動の新たな分子制御機構を明らかにできれば、その破綻で生じるがん病態の新たな理解に繋がり、新たな創薬標的の提案と新たな創薬研究へと繋がると期待する。初年度は、Prip-1, Prip-2欠損マウス(Prip-KO)胎児線維芽細胞(MEF)と野生型MEFの細胞運動能を比較検討を行い、PRIPの有無で細胞運動能に違いがあることを明らかにした。また、この違いは、膜の脂質代謝の違いに起因することを明らかにし、PRIP分子内の脂質認識ドメインの欠失ミュータントでは、Prip-KO MEFの表現型を野生型表現型にす戻すことはできないこと、一方、脂質認識ドメインのみを用いれば、野生型の表現型にレスキューできることを明らかにした。以上より、この細胞運動能を制御しているのは、PRIP分子の脂質認識ドメインによる可能性が示唆できた。さらに、PRIP分子を介した細胞運動の分子メカニズム(PI(4,5)P2→PI(3,4,5)P3のリン脂質代謝をPRIP分子が制御すること)を明らかにし、癌細胞運動制御を含めてPRIP分子の細胞制御機構を新たな観点から明らかすることができた。研究計画通りにPRIP分子が、膜のリン脂質代謝を制御し細胞運動能を調節していることを明らかにした。本研究から、細胞運動の新たな分子機構を明らかにできれば、その破綻で生じるがん病態の新たな理解に繋がり、新たな創薬標的の提案と新たな創薬研究へと繋がると期待する。初年度においてPrip1とPrip2欠損マウス(Prip-KO)胎児線維芽細胞(MEF)と野生型MEFの細胞運動能を比較検討を行い細胞運動能に違いがあり、これが細胞膜の脂質代謝の違いに起因することを明らかにした。今年度においては、肺癌細胞を含めたいくつかの細胞株を用いて前述の分子機構としてPI3Kによって進行するPI(4,5)P2→PI(3,4,5)P3代謝をPRIP分子が制御することを明らかにした。また、癌細胞においてPRIPを介したこうした制御によって癌細胞浸潤(転移)が抑制されることを明らかにした。さらに、浸潤(転移)能のみならず細胞増殖能においてもPRIP分子が、PI3K-AKT-GSK3β系を介した細胞周期・細胞増殖を制御するといういくつかの知見を得ている。細胞浸潤のみならずPRIPが仲介する増殖抑制機構という新しい分子メカニズムの解明研究にも研究を展開させている。

細胞移動におけるPRIPの役割解明研究に加えて、その研究推進過程で見出した細胞増殖過程におけるPRIP分子による制御機構について新しい知見を得ている。細胞運動は生命活動の根幹をなしがん細胞の浸潤・転移、皮膚の創傷治癒、免疫担当細胞の移動などに必須である。さて、細胞運動は、細胞膜と細胞骨格系の連動によって時空間的に制御されており、その制御には細胞膜のリン脂質代謝が深く関与している。我々は、イノシトールリン脂質結合性タンパク質PRIPが、リン脂質代謝系を制御して細胞運動を調節する可能性を見出した。本研究では、膜リン脂質代謝の制御機構を解析して、PRIPが仲介する細胞運動の調節機構を明らかにする。本研究から、細胞運動の新たな分子機構を明らかにできれば、その破綻で生じるがん病態の理解に繋がり、新たな創薬標的の提案から創薬研究に繋がると期待できる。1年度においてPrip1とPrip2欠損マウス(Prip-KO)胎児線維芽細胞(MEF)と野生型MEFの細胞運動能を比較検討を行い細胞運動能の違いを明らかにすることができた。引き続いて2年度に、MEFや乳がん細胞株の細胞増殖能に違いがあることを明らかにした。これらは、細胞膜の脂質代謝(PI3Kによって進行するPI(4,5)P2→PI(3,4,5)P3代謝)の違いに起因することを明らかにしている。本研究を通して、PRIPはPI(4,5)P2→PI(3,4,5)P3リン脂質代謝を制御する新しいシグナル分子である可能性が明らかとなった。PRIPが仲介するこうした細胞現象は、MEFや乳がん細胞のみならず、いくつもの肺がん細胞株で観察できたことから、PRIPが発現している様々な細胞でリン脂質代謝は巧妙に制御されており、細胞の悪性化にブレキーをかけていると考えられる。こうしたことは、肺がん細胞のPRIPの欠失変異とこうした表現型が相関することからも示唆できた。よって、本研究を通して一部のがん細胞の悪性化には、PRIP欠失が関わる可能性を示唆する研究成果を得るに至った。初年度に明らかにした分子メカニズムを、癌細胞においても同じような分子メカニズムで細胞運動能が制御せれているかを検討し、癌細胞の移動・転移能にPRIP分子が関わるかを明らかにする。細胞移動と細胞増殖過程において、PRIPがどの様にこれらを調節しているかを明らかにする。消耗品費と動物飼育費の一部を他経費で支払ったため。動物実験費・消耗品費の一部を教室研究費で支払ったために生じた。翌年度に繰り越しして動物実験費や国際学会における発表費として使用する計画である。次年度以降の動物飼育費に当てる。
担子菌遺伝子の発現メカニズムの解明

1)子実体形成に関わる遺伝子の単離エノキタケ(Flammulina velutipcs)について子実体誘導処理後7日目の菌糸体からcDNAライブラリーを作成し、誘導処理前の菌糸体との間でディファレンシャルスクリーニングを行った結果、誘導処理後7日目の菌糸体で特異的に発現している多くの遺伝子のcDNAクローンを得た。これらの遺伝子のノーザン解析、cDNAシーケンス、ゲノムシーケンスを行い、遺伝子の解析を行った。またコードしているアミノ酸についてホモロジー検索を行ったところ、ハイドロフォビン様タンパク質および酸化還元酵素様タンパク質との類似性が確認されたが、他の遺伝子はホモロジーを有するものが確認できなかった。2)遺伝子導入系の開発担子菌であるエノキタケの形質転換系を確立するために、構造的に強く発現しているGPD(グリセロールアルデヒド-3-リン酸デヒドロゲナーゼ)遺伝子のプロモーター領域とターミネーター領域を用いる実験系の構築を検討した。スエヒロタケ(SchizophyHum commune)において既に報告されている塩基配列を参考にしてPCRプローブを作成し、このプローブを用いてエノキタケのゲノムライブラリーより、GPD遺伝子を含むゲノムクローンを単離した。その制限酵素地図を作成し、GPD遺伝子を含む部分をサブクローニングし、これを導入系ベクターに挿入し、レポーター遺伝子としてルシフェラーゼ遺伝子をを用いてそのプロモーター活性を測定した。
Ni・MHを用いたFuel Cell/Battery(FCB)システムの開発

近年、本研究者は大容量電力貯蔵及び高効率発電が同時にできるFuel Cell/Battery(FCB)システムを提案してきた。FCBシステムは燃料電池及び二次電池を一体化したシステムで、二次電池機能で外部からの電力供給により充電(電力貯蔵)ができると共に、燃料電池機能で外部からの燃料(水素)供給により発電ができることが特徴である。しかも、FCBシステムの電極は水素、酸素ガスにより充電ができるので、既存の二次電池と比べてエネルギー密度が10倍程向上させることができる。また、水素ガスが電極に貯蔵されることによって燃料利用率も既存の燃料電池と比べて2倍近く向上させることができる。そこで、今までの研究では水素吸蔵合金を用いたFCBシステムの負極の開発を行った。水素吸蔵合金を粒子状(3D電極)に製作することにより、水素気体の加圧により急速充電(2分間で7割充電)またこのように化学的方法で充電された水素吸蔵合金は電気化学的にほぼ100%放電ができることが確認でき、水素吸蔵合金はFCBシステムの負極として適していることが分かった。一方、FCBシステムの正極として二酸化マンガンに着目して研究を行ってきた。二酸化マンガンは、i)1電子反応時は安定な電気化学的酸化還元反応を有する、ii)1電子反応後に生成されるMnOOHは電気化学的および化学的に再充電される、iii)酸素還元反応を有する等の特徴を有し、FCBシステムの正極物質として適していることが分かった。そこで、本年度の研究ではこのような電極構造で生じる抵抗を減らすために、集電体として電子伝導性を有するカーボンファイバーを用いて、その表面に電解析出法でMnO2を析出させ、ファイバー状MnO2電極を作製し、これを用いて電極の抵抗及び充放電特性等を評価した。その結果、電解析出条件を制御することによって、従来のペースト状電極に比べて作動電位及び放電容量を向上することを確認している。このシステムは燃料電池及び二次電池を一体化したシステムで、電力貯蔵ができると共に、外部燃料(水素)の供給により発電ができることが特徴である。この特徴により本システムは既存の二次電池と比べてエネルギー密度の飛躍的な向上が期待される。そこで、本研究では二酸化マンガンを用いてFCBシステムのカソードの開発を行った。二酸化マンガンは安価、高導電率、高い反応性という特徴を持ち、また高放電容量を有する。さらにMnO2は、1電子反応時は安定な電気化学的酸化還元反応を有する、1電子反応後に生成されるMnOOHは酸素ガスにより化学的に酸化される、酸素還元触媒として使用できる等の特徴を持ち、本システムのカソードとして利用できることが考えられる。実験方法として、カソードは二酸化マンガン、導電助剤のカーボンブラック、バインダーのポリテトラフルオロエチレンを重量比10:3:1で混練したペースト状の混合物を直径20mmの円盤状発泡ニッケルシート塗布し110°Cで30分程度乾燥した後、6MPaで10分間圧着させることで電極を作製した。この電極を用いてMnO2の酸素ガスによる充電特性を調べた。酸素ガスによる化学的な充電特性を調べるために、1電子反応まで放電を行ったMnO2電極に酸素ガスを供給し、その際の電位挙動を測定した。-0.5Vまで降下したMnO2電極に放電を休止し酸素ガスを供給すると、電極電位は1時間の酸素供給で-0.19Vまで回復し、酸素遮断した後も約40分間の放電ができた。以上の結果からMnO2電極は電気化学的(外部電力供給による)な充電も、化学的(酸素ガス供給による)な充電もできることが確認され、FCBシステムのカソードとして適していることが分かった。

そこで、本年度の研究ではこのような電極構造で生じる抵抗を減らすために、集電体として電子伝導性を有するカーボンファイバーを用いて、その表面に電解析出法でMnO2を析出させ、ファイバー状MnO2電極を作製し、これを用いて電極の抵抗及び充放電特性等を評価した。その結果、電解析出条件を制御することによって、従来のペースト状電極に比べて作動電位及び放電容量を向上することを確認している。
CFRP積層板の非線形弾性挙動を利用した構造ヘルスモニタリング技術の開発

1.ラム波を用いたCFRP積層板の非線形弾性挙動評価および音弾性法の開発CFRP積層板の引張り負荷下における剛性変化をラム波伝播速度を介して、高精度に測定することを目的として、CFRP積層板の引張り試験片表面に一対の超音波センサを接着し、引張り試験の際のヤング率変化をin-situで測定した。まず一方向積層板のヤング率の負荷ひずみ依存性を測定した結果、炭素繊維の非線形弾性の影響によって、ヤング率がひずみに対して2次関数的に著しく増加する現象を高精度に検出することができた。この実験によって得られた関数を用いて直交積層板の非線形弾性挙動を積層理論を用いて予測した結果、実験値と極めて良好な一致が得られた。以上の結果を基にして、ラム波伝播速度を測定することで、CFRP直交積層板における負荷ひずみを測定する手法を開発し、ひずみゲージによる測定結果と比較した結果、誤差3%以内と良好な精度でひずみ測定が可能であることを実証した。2.引張り負荷下におけるCFRP直交積層板のトランスバースクラックの定量検出引張り試験の際にCFRP直交積層板内部に発生するトランスバースクラックを定量検出することを目的として、in-situでラム波伝播速度測定を行い、ヤング率変化を精密に測定した。その結果、引張りひずみの増加とともに、炭素繊維の非線形弾性によるヤング率増加およびクラック発生によるヤング率低下の両方の影響による特異なヤング率変化挙動を詳細に捉えることができた。さらにラム波伝播速度変化のデータを用いて定量的にクラック数を評価するために、非線形弾性挙動を考慮に入れたマイクロメカニクス手法を用いた解析を行い、実験で観察したクラック数と良好な一致を得た。1.ラム波伝播速度を用いたCFRP積層板の非線形挙動評価本研究ではCFRP積層板の剛性を精密に測定することを目的として、CFRP引張り試験片に100mmの距離を介して一対の超音波センサを接着し、引張り試験の際のヤング率変化をラム波伝播速度を用いて評価した。まず一方向積層板のヤング率のひずみ依存性を測定し、最小二乗法を用いてヤング率をひずみの関数として実験的に導出した。特に0^0材においては炭素繊維の非線形弾性の影響を顕著に受け、ヤング率がひずみに対して二次関数的に著しく増加する現象を捉えることができた。さらにこれらの値を用いて直交積層板の非線形弾性挙動を積層理論を用いて予測した結果、実験値と極めて良好な一致を得た。また従来法の応力-ひずみ曲線を用いて導出したヤング率の値と比較すると、極めてばらつきが少なく、微小なヤング率変化も正確に測定できることを実証した。2.CFRP積層板への音弾性法の適用CFRP積層板は炭素繊維の非線形弾性の影響を顕著に受けるために、ラム波伝播速度のひずみに対する変化も他の構造材料に比較して極めて大きいことが分かった。このCFRP積層板特有の現象を利用して、ラム波を用いた簡便な測定方法による音弾性法を新たに提案した。まず、古典プレート理論と積層理論を用いることで、負荷ひずみとラム波伝播速度との関係を定式化した。その後、引張り試験の際に得られたラム波到達時間を用いて負荷ひずみを算出し、ひずみゲージによる測定結果と比較した結果、極めて良好な一致(誤差3%以内)が得られた。以上本年度の研究により、ラム波伝播速度測定法は前年度までで実証してきた損傷定量検出のみでなく、損傷発生以前の負荷ひずみについても定量的に評価できる手法であることを明らかにした。
喘息治療薬における気管平滑筋細胞Ca^<2+>依存性K^+チャネルの意義

気管支喘息治療薬の気管平滑筋細胞Ca^<2+>依存性K^+チャネルに対する意義を検討してきた。既に、喘息治療薬として広く用いられているβ受容体刺激薬の弛緩作用にば、モルモット気管平滑筋のみならずヒト気管平滑筋においても、Ca^<2+>依存性K+チャネルが気管平滑筋の収縮、弛緩に係わることを明らかにすることができた。我々はβ受容体刺激薬の気管平滑筋弛緩作用には、Ca^<2+>依存性K^+チャネルの活性化が伴っていることをすでに明らかにしているが、加えてβ受容体の反応性の低下にはCa^<2+>依存性K^+チャネルの低下が関与し、cAMP依存性のリン酸化を介する効果でないことを示唆する成績が得られた。さらに、adenylate cyclaseを直接活性化することが知られている水溶性forskolinであるNKH477とguanylate cyclaseを介して作用する、心房性ナトリウム利尿ペプチド及びuroguanylinが気管支喘息患者の治療薬としての可能性を示唆する結果を得ることができた。NKH477に4いても、モルモット気管平滑筋を用いて、Ca^<2+>依存性K^+チャネルがその効果に係わる結果も得ている。これらの知見より、喘息治療薬におけるCa^<2+>依存性K^+チャネルの意義の一部を明確にできたものと考えている。これらの成績は、Am.J.Respir.Crit.Care Med.(1999)、Br.J.Pharmacol.(1998,1998)、Eur.J.Pharmacol.(1998)、Life.(1998)およびClin.Exp.Allergy(1998)などの欧米の一流誌に報告した。我々は、これらの成果を踏まえて、新しい気管支喘息治療薬の開発を目指した研究をさらに発展させ、機序の解明にとどまらず臨床応用へのアプローチを試みている。気管支平滑の収縮・弛緩におけるK^+チャンネルの活性を検討し、気管支拡張のメカニズムを解明することは、喘息治療薬の開発ひいては喘息病態の解明に寄与することができる。今年度においては、1)βアドレナリン受容体刺激剤のdesensitizationの機序にstimulatory G蛋白(G_s)が、気管平滑筋において抑制的に関与することが明らかにできた。2)気管支拡張剤として新しく開発されている水溶性のフォルスコリン誘導体(NKH477)には、細胞内Ca^<2+>濃度減少を伴う濃度依存性の気管平滑筋弛緩効果があり、その効果の発現にCa^<2+>依存性Kチャンネル(BKCa)の活性化が主要な役割を果たすことが明らかにできた。BKCaの活性化による気管平滑筋の弛緩は電位依存性Ca^<2+>チャンネル(VDC)を介するCa^<2+>流入の変化に起因することが示唆されている。NKH477は気管平滑筋の細胞内において、アデニル酸シクラーゼによるcyclic AMPの産生を亢進させ、このcyclic AMPがBKCaの活性化をもたらすものと考えられる。以上のように、研究計画にそった成果の一部は、欧米誌に発表することができた。現在検討中のPDE阻害薬、PACAPなどのペプチド類の気管平滑筋弛緩作用とその機序の検討を平成10年度の研究計画に基づき、細胞内Ca^<2+>濃度などの指標とBKCaチャンネルの選択的阻害薬であるiberiotoxinを用いて、さらに詳細に解析する予定である。

なお、PACAPなどのペプチド類の気管平滑筋弛緩作用については、in vivo(モルモット)においてもその効果と機序の一部を明らかにすることができ公表準備中である。気管支喘息治療薬の気管平滑筋細胞Ca^<2+>依存性K^+チャネルに対する意義をさらに検討した。既に、喘息治療薬として広く用いられているβ受容体刺激薬の弛緩作用には、モルモット気管平滑筋のみならずヒト気管平滑筋においても、Ca^<2+>依存性K^+チャネルが気管平滑筋の収縮、弛緩に係わることを明らかにすることができた。我々はβ受容体刺激薬の気管平滑筋弛緩作用には、Ca^<2+>依存性K^+チャネルの活性化が伴っていることをすでに明らかにしているが、加えてβ受容体の反応性の低下にはCa^<2+>依存性K^+チャネルの低下が関与し、cAMP依存性のリン酸化を介する効果でないことを示唆する成績が得られた。さらに、adenylate cyclaseを直接活性化することが知られている水溶性forskolinであるNKH477とguanylate cyclaseを介して作用するuroguanylinが気管支喘息患者の治療薬としての可能性を示唆する結果を得ることができた。NKH477についても、モルモット気管平滑筋を用いて、Ca^<2+>依存性K^+チャネルがその効果に係わる結果も得ている。これらの知見より、喘息治療薬におけるCa^<2+>依存性K^+チャネルの意義の一部を明確にできたものと考えている。これらの成績は、Am.J.Respir.Crit.Care Med.,Br.J.Pharmacol.,Eur.J.Pharmacol.およびLife Sci.などの欧米の一流誌に報告した。我々は、これらの成果を踏まえて、新しい気管支喘息治療薬の開発を目指した研究をさらに発展させる。
南極氷床コアの大気組成分析による間氷期から氷期への寒冷化メカニズムの解明

本研究は、南極ドームふじ氷床コアから17-26万年の大気組成を復元し、酸素と窒素の濃度比(δO2/N2)を用いて正確な年代決定を行うことで、日射量や気温、温室効果ガス、海水準変動などの正確な時間間関係を明らかにすることと、それらの検討から気候変動メカニズムの理解を進めることを目的としている。また、窒素とアルゴンの同位体比の気温の指標としての可能性を検証する。平成30年度は、前年度に確立した手法を適用し、17-26万年前の深度のドームふじ氷床コアの分析を進め、データの時間分解能を2000年から1200年に引き上げた。得られたδO2/N2は、ドームふじの夏至日射量と非常によく似た変動を示した。δO2/N2変動曲線とドームふじの夏至日射量曲線の極大値と極小値(タイポイント)が一致するように既存の年代スケールを伸縮させて新しい年代軸を計算した。さらに、氷と気体の年代を同時に計算するために、氷床流動モデルを用いた年代計算を専門とするフランスの研究者と共同研究を開始した。また、約14万年前のメタン濃度と酸素の同位体比に、北半球の氷山流出イベントを示唆する特徴的な変化を見出した。これをより詳細に調べるために、該当深度域を約50年間隔で分析した結果、約800年の間にメタン濃度が70ppb上昇し酸素同位体比が0.1‰上昇したことが分かった。この急激な変化は氷期の最寒期に起こった北半球の氷山流出イベントかつ2つ前の退氷期の開始時期を示す可能性があり、退氷開始時期をこれまでよりも正確に制約できる可能性を見出した。前年度に確立した高精度分析手法を用いて分析を進め、δ15N、δ18O、δO2/N2、δ40Ar、δAr/N2、CH4濃度のデータ数を前年度の1.5倍に増やしたものの、分析に使用している装置に予期せぬ故障(質量分析計のイオン源の異常)が多発し、その対応に時間を要した結果、計画通りに試料の分析を行えなかった。一方で、約14万年前のメタンと大気中の酸素同位体比を、当初計画になかった超高分解能(50年間隔)で分析することで、2つ前の退氷期の年代を制約できる可能性を示すなど、重要な科学的知見を得た。また、海外の研究者との共同研究により先端的な年代計算手法を適用することも、当初計画を超えた進展である。ドームふじ氷床コアの分析を進め、高精度年代決定に必要なO2/N2をはじめとする気体組成のデータを取得する。O2/N2データを現地の夏至日射量変動と対比させることで得られるタイポイントや、δ15Nから推定するフィルンの厚さを年代計算モデルに入力し、氷年代と気体年代、年代誤差の計算をする。こうして新たに得られる年代を適用した南極の気温やCH4濃度を、放射性同位体(ウランートリウム法)により絶対年代が推定されている北半球の石筍のδ18Oと比較することで、双方の年代決定の整合性・妥当性を検証する。高精度の年代軸をもとに、南極の気温と温室効果ガス、北半球の気候、南大洋の表面海水温などの変動のタイミングを明らかにする。平成29年度は、17-26万年のドームふじ氷床コアから大気組成を約2000年間隔で分析し、特に年代決定に必要なδO2/N2をこれまでにない高精度で取得した。氷コア試料の表面付近では、コア保管中の酸素の選択的損失によりδO2/N2が低下しており、分別の影響のないデータを取得するためには氷表面を520 mm除去する必要がある。分別を受けている表面層の厚さはコアの深度や保管期間・温度によって異なるうえ、必要以上の切除は試料長の増大(分解能の低下)や貴重なコア試料の消費につながるため避けなければならない。そのため、本研究で使用する分析試料に対して必要な除去厚を実験的に求めた(10mm)。これにより、δO2/N2の分析精度として0.067‰(1σ)を達成した。この精度は欧州のデータより一桁高く、さらには同装置を使用して過去に取得したデータ(1σ=0.077‰)よりも高い。このようにして得られたδO2/N2は、ドームふじの夏至日射量と非常によく似た変動を示し、先行研究で課題となっていた、2223万年前のδO2/N2のデータの質が低く年代決定に用いることができない問題点を解決できる見込みが立った。窒素やアルゴンの同位体比が気温の指標として使用できる可能性を検討するためには、氷床上部の通気層(フィルン)における空気の分別過程を理解する必要がある。そのため、南極沿岸部で採取されたフィルン空気を分析し、窒素やアルゴンの分別過程を調べた。