hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細胞外基質の硬さによる細胞機能制御の分子機構の解明

細胞を取り囲む細胞外基質(コラーゲンなど)の「硬さ」が細胞の分化方向性を制御することがわかってきた。例えば間葉系幹細胞は軟らかい基板上では脂肪細胞に、硬い基板上では骨芽細胞に分化やすくなる。申請者はこれまでに、接着斑タンパク質ビンキュリンが細胞外基質の硬さを感知するメカノセンサーとして働き、硬さによる脂肪細胞への分化調節に必要なことを明らかにしてきた。しかし、脂肪細胞と骨芽細胞への分化のように、至適な硬さが数十倍も異なる際に、同じ仕組みが働いているかは不明である。本研究では、ビンキュリンとともに細胞外基質の硬さを感知するセンサーとして繊維芽細胞において働いているタンパク質SORBS3とSORBS1が、細胞が感知する硬さのレンジに影響している可能性があると考え、その可能性を検証する。そのため、平成30年度は、まずSORBS3とSORBS1の発現を抑制した間葉系幹細胞を作成した。さらに発現抑制細胞にSORBS3またはSORBS1の遺伝子を再発現させた細胞を作成した。これにより、SORBS3とSORBS1の機能を調べる準備が整った。また、細胞外基質の硬さによる脂肪細胞分化の調節の際に働く転写共役因子YAP/TAZを調節する経路(メカノトランスダクション)が不明である。この経路を調べるために、SORBS3またはSROBS1の発現を抑制した間葉系幹細胞を用い、プロテオームを利用して網羅的に探索を行った。1.細胞外基質の硬さによる脂肪細胞分化調節の詳細な仕組みの解明ビンキュリン-SORBS3/1軸のうち、ビンキュリンの脂肪細胞分化への効果は示されているが、SORBS3とSORBS1の役割は不明である。そこで今年度は間葉系幹細胞株を用い、SORBS3とSORBS1の発現を抑制した細胞を作成した。また発現抑制細胞にSORBS3またはSORBS1の遺伝子を再発現させた細胞を作成した。また、硬さによる脂肪細胞分化の調節の際に、ビンキュリンの下流でYAP/TAZにつなぐ経路(メカノトランスダクション)が不明である。そこでSORBS3またはSROBS1によって調節されるシグナル経路をプロテオームを利用して網羅的に探索した。2.細胞外基質の硬さによる骨芽/筋芽細胞分化調節の仕組みの解明これまでに骨芽細胞への分化にビンキュリンとSORBS1が必要なこと、一方で筋芽細胞の分化にビンキュリンとSORBS3が必要なことが報告されたが、細胞外基質の硬さ依存的な骨芽/筋芽細胞分化調節への関与については不明である。1.で作成したSORBS3、SORBS1の発現抑制/再発現細胞を用い、プラスチック基板上での骨芽/筋芽細胞分化(分化特異的遺伝子のRT-PCR)への効果を調べた。A)細胞外基質の硬さによる脂肪細胞分化調節の詳細な仕組みの解明:昨年度までに作成したSORBS1またはSORBS3発現抑制細胞の、軟らかいレンジの硬さ(1.010kPa)の基板上での脂肪細胞分化(分化特異的遺伝子のRT-PCR、脂肪滴の染色)、YAP/TAZの核局在を調べ、細胞外基質の硬さによる脂肪細胞分化調節でのSORBS3/1の役割を解明する。またプロテオームの結果候補に挙がったシグナル経路について、SORBS3/SORBS1発現抑制細胞での活性変化を調べる。B)細胞外基質の硬さによる骨芽/筋芽細胞分化調節の仕組みの解明:昨年度までに作成したSORBS1またはSORBS3発現抑制細胞を用い、今年度は、硬さの異なる基板上で骨芽/筋芽細胞分化(分化特異的遺伝子のRT-PCR、アルカリホスファターゼ活性測定)を調べる。C)感知レンジモジュレーター仮説の検証:SORBS1とSORBS3によって細胞が感知する硬さの範囲を調節しているという感知レンジモジュレーター仮説を検証することを目指している。これまでSORBS3とSORBS1の凝集する性質がタンパク質精製や親和性評価の障害となっていたので、凝集性の低い状態での精製を目指して、条件を検討する。

この経路を調べるために、SORBS3またはSROBS1の発現を抑制した間葉系幹細胞を用い、プロテオームを利用して網羅的に探索を行った。1.細胞外基質の硬さによる脂肪細胞分化調節の詳細な仕組みの解明ビンキュリン-SORBS3/1軸のうち、ビンキュリンの脂肪細胞分化への効果は示されているが、SORBS3とSORBS1の役割は不明である。そこで今年度は間葉系幹細胞株を用い、SORBS3とSORBS1の発現を抑制した細胞を作成した。また発現抑制細胞にSORBS3またはSORBS1の遺伝子を再発現させた細胞を作成した。また、硬さによる脂肪細胞分化の調節の際に、ビンキュリンの下流でYAP/TAZにつなぐ経路(メカノトランスダクション)が不明である。そこでSORBS3またはSROBS1によって調節されるシグナル経路をプロテオームを利用して網羅的に探索した。2.細胞外基質の硬さによる骨芽/筋芽細胞分化調節の仕組みの解明これまでに骨芽細胞への分化にビンキュリンとSORBS1が必要なこと、一方で筋芽細胞の分化にビンキュリンとSORBS3が必要なことが報告されたが、細胞外基質の硬さ依存的な骨芽/筋芽細胞分化調節への関与については不明である。1.で作成したSORBS3、SORBS1の発現抑制/再発現細胞を用い、プラスチック基板上での骨芽/筋芽細胞分化(分化特異的遺伝子のRT-PCR)への効果を調べた。A)細胞外基質の硬さによる脂肪細胞分化調節の詳細な仕組みの解明:昨年度までに作成したSORBS1またはSORBS3発現抑制細胞の、軟らかいレンジの硬さ(1.010kPa)の基板上での脂肪細胞分化(分化特異的遺伝子のRT-PCR、脂肪滴の染色)、YAP/TAZの核局在を調べ、細胞外基質の硬さによる脂肪細胞分化調節でのSORBS3/1の役割を解明する。またプロテオームの結果候補に挙がったシグナル経路について、SORBS3/SORBS1発現抑制細胞での活性変化を調べる。B)細胞外基質の硬さによる骨芽/筋芽細胞分化調節の仕組みの解明:昨年度までに作成したSORBS1またはSORBS3発現抑制細胞を用い、今年度は、硬さの異なる基板上で骨芽/筋芽細胞分化(分化特異的遺伝子のRT-PCR、アルカリホスファターゼ活性測定)を調べる。C)感知レンジモジュレーター仮説の検証:SORBS1とSORBS3によって細胞が感知する硬さの範囲を調節しているという感知レンジモジュレーター仮説を検証することを目指している。これまでSORBS3とSORBS1の凝集する性質がタンパク質精製や親和性評価の障害となっていたので、凝集性の低い状態での精製を目指して、条件を検討する。
感染根管フローラの構造と機能解析－バイオインフォマティクスの歯内治療への応用

根尖性歯周炎の原因は根管内の細菌感染である。しかし感染根管から検出される細菌は多種多様で、「根尖性歯周炎の病原菌」はいまだ特定されておらず、根管内細菌の総量や、細菌集合体であるフローラとして病原性を発揮している可能性がある。本研究では根管内フローラをパンゲノムとして捉え、その構造や機能特性を追及し、口腔内細菌が根管内に侵入、根管壁象牙質に感染し、根尖歯周組織を傷害するメカニズムの解明に努めた。感染根管治療が必要で東北大学病院の歯内療法科・歯周病科を受診した患者からインフォームドコンセントを得て根管壁象牙質削片を採取、細菌学的に検索した。解析した3例は、いずれも術前に強い根尖部圧痛を有していたが、1例からは実数カウントでも嫌気培養でも細菌を全く検出できなかった。この症例は髄角に近接したレジン充填による慢性閉鎖性歯髄炎による処置後数十年経って根尖歯周組織に炎症を誘発したものの、直前まで歯髄が生活していたため根管内への細菌侵入が起こらなかったと推測された。残り2例は1mL中の生菌数が4.035.65×10の4乗と高値で、Parvimonas micraが共通して検出された。うち1例ではMogibacterium timidumも検出され、P. micraとM. timidumは根尖部に急性炎症症状を伴う根管から高い頻度で検出され、かつ両者が共存していることも多い、というこれまでの我々の研究調査で認められた傾向と合致していた。一方、飲みかけのペットボトル容器の蓋および容器内に残った飲料を細菌学的に検索したところ、最初は唾液と似た細菌構成であったが、翌日にはStreptococcus属のみとなり、付着・侵入した細菌間で競合・淘汰が起きることがわかった。これにより、感染根管内でも侵入細菌が競合淘汰して固有のフローラへと成熟していく可能性が示唆された。根尖部の腫脹・圧痛、打診痛などの臨床症状を伴う根尖性歯周炎は根管内の細菌感染が原因で発症するのが定説であるが、歯髄死直前の慢性閉鎖性歯髄炎、すなわち根管壁象牙質への細菌感染が生じていない段階でも同様の症状を発現することを確認した。当該歯のう蝕はレジン充填により治療されており、歯冠側からの細菌感染ルートはなく、歯髄炎から最終的に歯髄死に至った原因はレジンの化学的刺激であると推察した。我々の過去の研究調査では、根尖部症状を有する根管から高い頻度でParvimonas micraあるいはMogibacterium timidumが検出されたが、本年もまたこれらの細菌が打診痛・圧痛のある根管内に存在しているのが確認され、過去のデータを補強する形となった。また、飲みかけのペットボトル容器の蓋および容器内に残った飲料から検出される細菌数と細菌種を検索すると、付着・侵入した細菌間で競合・淘汰が起きてフローラが成熟することがわかり、細菌総量の増加や優勢菌種の交代など、根管内フローラも経時的な成熟変化による細菌学的負荷の大きさで評価する必要が示唆された。歯髄死直前の慢性閉鎖性歯髄炎において根尖性歯周炎と同様の臨床症状が発現することを確認したことから、根管内の細菌だけでなく、宿主組織の産生する各種炎症メディエーターも根尖性歯周炎の発症に関与している実態が判明した。無菌的に歯髄死に陥った根管はいずれアナコレーシスにより感染を来すとされており、その際のフローラはう蝕やコロナルリーケージによる感染根管とは異なる細菌構成であるかもしれない。こうした臨床例は限定されるであろうが、解析を進めるにあたり、フローラの細菌構成だけでなくその由来にも着目していく。口腔内フローラのプロフィールは個人差が非常に大きく、感染根管内のフローラは根管という特殊環境内でさらに選択淘汰を経て定着した菌で構成される。その中でParvimonas micraおよびMogibacterium timidumという根尖部症状との関連が示唆される菌種が判明したことは有意義であり、宿主すなわちヒトの組織細胞に対するP. micraとM. timidumの起炎性を追究していく予定である。またそもそもどのような細菌が根管に定着しやすいのか、口腔内フローラのプロフィールとも比較検証が必要と思われ、根管内だけでなく唾液やプラークからもサンプルを採取、メタ16S解析・メタゲノム解析を通じて明らかにしていく。臨床では根尖部症状の認められない感染根管も多く、根尖部症状は根管の細菌学的負荷が宿主の組織細胞のストレス閾値を超えると発症するものと思われる。フローラのプロフィール分析だけでなく機能分析、メタボローム解析へと発展させ、フローラが生体組織にどのような影響を及ぼしているか検討していきたい。しかし感染根管から検出される細菌は多種多様で、「根尖性歯周炎の病原菌」はいまだ特定されておらず、根管内に棲息する細菌の総量や、細菌集合体であるフローラとして病原性を発揮している可能性がある。

今年度解析できた3例は、いずれも術前に強い根尖部圧痛を有していたが、1例からは実数カウントでも嫌気培養でも細菌を全く検出できなかった。この症例は、数十年以上前に髄角に近接したレジン充填が施されており、化学的刺激による慢性閉鎖性歯髄炎が徐々に進行し根尖歯周組織に炎症が惹起されたものの、直前まで歯髄が生活していたため根管内への細菌侵入が起こらなかったものと推測された。残り2例からは共通してParvimonas micraが検出され、うち1例ではMogibacterium timidumも検出された。P. micraとM. timidumは根尖部に急性炎症症状を伴う根管から高い頻度で検出され、かつ両者が共存していることも多い、というこれまでの我々の研究調査で認められた傾向と合致していた。一方、飲みかけのペットボトル容器の蓋および容器内に残った飲料を細菌学的に検索したところ、最初は唾液と似た細菌構成であったが、翌日にはStreptococcus属のみとなり、付着・侵入した細菌間で競合・淘汰が起きることがわかった。これにより、感染根管内でも侵入細菌が競合淘汰して固有のフローラへと成熟していく可能性が示唆された。根尖性歯周炎は根管内の細菌感染が原因で発症するのが定説であるが、歯髄死直前の慢性閉鎖性歯髄炎、すなわち根管壁象牙質への細菌感染が生じていない段階でも同様の症状を発現することを確認した。当該歯のう蝕はレジン充填により治療されており、歯冠側からの細菌感染ルートはなく、歯髄炎から最終的に歯髄死に至った原因はレジンの化学的刺激であると推察した。我々の過去の研究調査では、根尖部症状を有する根管から高い頻度でParvimonas micraあるいはMogibacterium timidumが検出されたが、本年もまたこれらの細菌が打診痛・圧痛のある根管内に存在しているのが確認され、過去のデータを補強する形となった。また、飲みかけのペットボトル容器の蓋および容器内に残った飲料から検出される細菌数と細菌種を検索すると、付着・侵入した細菌間で競合・淘汰が起きてフローラが成熟することがわかり、細菌総量の増加や優勢菌種の交代など、根管内フローラも経時的な成熟変化による細菌学的負荷の大きさで評価する必要が示唆された。根尖性歯周炎の原因は根管内の細菌感染である。しかし感染根管から検出される細菌は多種多様で、「根尖性歯周炎の病原菌」はいまだ特定されておらず、根管内細菌の総量や、細菌集合体であるフローラとして病原性を発揮している可能性がある。本研究では根管内フローラをパンゲノムとして捉え、その構造や機能特性を追及し、口腔内細菌が根管内に侵入、根管壁象牙質に感染し、根尖歯周組織を傷害するメカニズムの解明に努めた。感染根管治療が必要で東北大学病院の歯内療法科・歯周病科を受診した患者からインフォームドコンセントを得て根管壁象牙質削片を採取、細菌学的に検索した。解析した3例は、いずれも術前に強い根尖部圧痛を有していたが、1例からは実数カウントでも嫌気培養でも細菌を全く検出できなかった。この症例は髄角に近接したレジン充填による慢性閉鎖性歯髄炎による処置後数十年経って根尖歯周組織に炎症を誘発したものの、直前まで歯髄が生活していたため根管内への細菌侵入が起こらなかったと推測された。残り2例は1mL中の生菌数が4.035.65×10の4乗と高値で、Parvimonas micraが共通して検出された。
日常の身体活動量の増加による冠危険因子改善に関する介入研究

新潟県の一地域において、歩行による健康管理を希望した25名を対象として、歩行教室を行った。25名を無作為に介入群12名、対照群13名に分け、介入群には6回の教室からなる指導を3ヶ月間行った。各教室では歩数計を用いて評価した日常の歩数に基づき、積極的に歩行機会を増やすよう保健婦が個別に指導した。一方対照群には、1回のみの教室で歩行と健康に関する一般的な講義を行い、以後は経過観察のみを行った。脱落例を除いた介入群8名、対照群11名の間で、3ヶ月間の教室前後の体重、血圧、血清脂質値、血清フルクトサミン値、75g0GTTに対する血糖値、インシュリン値(IRI)の反応など、冠危険因子の変化を比較した。なお血清、血漿は-80°Cに冷凍保存し、後日一括測定した。介入群、対照群共に、血清フルクトサミン値(介入群241【.+-。】13→236【.+-。】13μmol/1,p<0.1、対照群251【.+-。】19→241【.+-。】16μmol/1,p<0.05)、75g0GTTによる血糖2時間値(介入群131【.+-。】23→113【.+-。】21mg/dl,p<0.05,対照群150【.+-。】41→133【.+-。】36mg/dl,p<0.05)が教室後に低下していた。血清総コレステロール値は対照群で有意に低下しており(232【.+-。】36→218【.+-。】35mg/dl,p<0.05)、介入群でも有意でなかった低下傾向であった(250【.+-。】10→244【.+-。】20mg/dl)。今回の介入内容が、「日常の積極的な歩行」という単純なものであったこと、および対照群も歩行教室に参加したいとの意欲を持った者であったことなどから、対照群も初回の教室後に積極的な歩行を開始した可能性が高い。よって、介入群に対する積極的な指導の効果は証明できなかったものの、「日常の積極的な歩行」によって糖代謝の改善、血清総コレステロールの低下をもたらしうる可能性が示された。】20mg/dl)。
哲学と認知神経科学による心脳問題への学際的アプローチ

研究計画に則り、心脳問題への学際的アプローチを図った。そのために、(1)心的状態と神経状態の多層的構造の機能主義的分析と、(2)機能主義と調和する心身問題の形而上学的研究を行った。(1)心と脳の多層的構造の機能主義的研究心身問題で根本的な問題になる意識について、その認知神経基盤の連続的かつ多層的な機能的分析を遂行した。一般に機能主義的な物理主義は、意識を共時的-通時的な面で多層的な機能的クラスターとして分析しようとする。そこで当研究者は、意識の統一構造を明確化する分析を提案し、そのように分析されて得られた個々の意識的状態をある種の表象として分析する理論を提案し擁護した。さらにそれが、認知神経科学における意識の相関項(Neural Correlates of Consciousness : NCC)の知見とどのように調和しうるかについて検討し提案した。(2)心身問題の形而上学的研究上記のような、心を因果的役割によって分析する機能主義に基づいた物理主義を擁護・展開するために、形而上学的な心脳問題の研究を行った。とりわけ、機能主義的な物理主義を反駁するとされる一連の思考実験と形而上学的見解について、検討を行った。それらには具体的には、中国国家論証、逆転地球、知識論証が含まれる。当研究者は、それらがどのように論理的欠陥を抱えており、そしてそれが哲学と認知神経科学の総合的な機能主義理論を反駁しないのかについて提案した。今年度は、研究計画に則り、第一に、認知科学と神経科学の多層的な理論間関係、第二に、心的状態と神経状態の多層的構造の研究を行った。第一の点に関しては、(1)心理学と神経科学が互いに制約を与えながら相互に概念を発展させる「理論共進化」、(2)心理学と神経科学の理論的説明が、システムの全体を機能的な部分へと再帰的に置換する「機械論的分解」によって達成されることを実証的に明らかにし、さらに、(3)心理学の基礎科学への還元は、隣接する神経科学との間に中間的な研究レベルを展開できるるかに依存し、理論共進化と機械論的分解は、これを可能にすることを提案した。これらの研究結果は、国内学会での口頭発表(「認知のモデルの認知」,応用哲学会第一回年次大会)、論文集での発表(「理論間還元と機能主義」,松本俊吉編(仮題)『生物学の哲学論集』)の形で成果となる予定である。第二の点に関しては、視覚的意識の研究における科学的表現・測定方法・操作的定義の背後を包括的に調査し、それらの背景となる暗黙の意識概念と理論的想定を明らかにした。即ち、(1)個別の実験的研究が異なる意識概念を想定しており、(2)その結果、不整合な神経基盤の結果が発生しており、(3)意識的状態と無意識的的状態は、連続的な遷移にあるとみなすことで、意識概念と神経基盤の理論を整合的に再構築できると提案した。これらの研究結果は、学術雑誌での発表(「現象性へのアクセス」,哲学論叢,35)、国内学会での口頭発表(「脳のドラフトとワークスペース」,日本科学哲学会第41回大会)、国際学会での口頭発表('Theorization and Attribution of Consciousness',CUNY Cognitive Science Symposium)の形で成果となった。今年度は研究計画に則り、心的状態と神経状態の多層的構造の研究を行い、(1)心身問題の核心をなす意識的状態と神経状態の実現構造についての実証的研究を前進させるとともに、(2)意識の諸相に関する理論的考察を行った。(1)これまでに行った、いわゆる意識の神経相関項に関する経験的成果の網羅的調査を踏まえ、その哲学的意義を検討した。その結果として、意識の理論的解明のためには、脳内に決定的な意識の神経相関項を見つけるのではなく、一連の情報処理過程の中で不確定的な仕方で意識内容が構築される点に注目して理論化を進めるべきであることを結論した。その成果は、以下の口頭発表・ポスター発表として示されており、論文発表を目下準備中である。・太田紘史(2009)「デカルト的唯物論について」(日本科学哲学会2009年総会)(2)上記の知見に従い、知覚的意識にとどまらず情動意識・時間意識・意識の統一・現象的知識といった諸相に関する理論的考察を展開した。この研究の成果は以下のような既刊・未刊の論文発表の形で示される。・太田紘史(forthcoming)「高階思考と質的意識」(『哲学研究』,第589号,pp.28-58)・太田紘史・佐金武(under review)「意識経験の現象的統一」・太田紘史・山口尚(under review)「反機能主義者であるとはどのようなことか」研究計画に則り、心脳問題への学際的アプローチを図った。

そこで当研究者は、意識の統一構造を明確化する分析を提案し、そのように分析されて得られた個々の意識的状態をある種の表象として分析する理論を提案し擁護した。さらにそれが、認知神経科学における意識の相関項(Neural Correlates of Consciousness : NCC)の知見とどのように調和しうるかについて検討し提案した。(2)心身問題の形而上学的研究上記のような、心を因果的役割によって分析する機能主義に基づいた物理主義を擁護・展開するために、形而上学的な心脳問題の研究を行った。とりわけ、機能主義的な物理主義を反駁するとされる一連の思考実験と形而上学的見解について、検討を行った。それらには具体的には、中国国家論証、逆転地球、知識論証が含まれる。当研究者は、それらがどのように論理的欠陥を抱えており、そしてそれが哲学と認知神経科学の総合的な機能主義理論を反駁しないのかについて提案した。
複層構造物に対するヒトの指先の硬さ感覚・弁別特性～触診技術の定量化を目指して

医療現場や鍼灸現場では凝り等の同定に関して,体表から僅かな硬さの違いを触覚で識別する手法が活用されている.医療従事者の触診技術は,診断で適宜利用され,その後の治療方針決定にも影響を及ぼすとされている.一方で,触診技術はなかなか習得するのが困難であり,若手の医療従事者の触診技術の向上が求められている.そこで本研究では,ヒトの層構造を構成する軟組織の触診に注目して,複層構造対象物に対する硬さ感覚特性を明らかにする.また,『凝り』のモデルを作製し,『触診技術の習得支援モデル』のプロトタイプの試作を行った.医療現場や鍼灸現場では凝り等の同定に関して,体表から僅かな硬さの違いを触覚で識別する手法が活用されている.医療従事者の触診技術は,診断で適宜利用され,その後の治療方針決定にも影響を及ぼすとされている.一方で,触診技術はなかなか習得するのが困難であり,若手の医療従事者の触診技術の向上が求められている.具体事例としては,『凝り』や『肝硬変』を同定するスキル等が挙げられる.そこで本研究では,ヒトの層構造を構成する軟組織の触診に注目して,複層構造対象物に対する硬さ感覚・弁別特性を明らかにする.前年度に引き続き,様々な硬さ特性を有する弾性体を作成し,それを用いて比率の異なる層構造を対象物として,硬さの知覚特性を明らかにした.また,最終的には『触診技術の習得支援モデル』のプロトタイプの開発を目標としているため,実際の人体の組織の中に発生する『凝り』の力学的なモデルのプロトタイプ開発を目指して,まず皮膚や深部の組織で構成される層構造の力学的な挙動を模擬できる材料の検討にも着手した.硬さ弁別・感覚特性に関して研究が十分になされていない理由は,物理的に統制が取れ,かつ硬さが僅かずつ異なるテストピース群を用意することが困難であったためである.そこで応募者らは,先行研究(千葉・土井・藤本,2006)において硬さ知覚の基礎研究の第一段階として,硬さを表す弾性特性に着目し.広範な弾性特性の触知用テストピースを随意に作成できる技術の確立に成功した.そして,僅かずつ硬さが異なる単層構造のテストピースのラインナップを多数作製し,実験心理学の中で感覚尺度構成法の一つとして使用されている系列カテゴリ法を用いて7段階のカテゴリで硬さ感覚特性を定量的に評価した.更にその結果を踏まえ,硬さ弁別特性についてウェーバー比を評価指標として評価し,ヒトの皮膚感覚には比較的弁別しやすい硬さの領域が存在することがわかった.これらは硬さ知覚に関する基礎的知見として当該領域から高く評価された.そこで本研究では,これらの先行研究の知見を踏まえ,ヒトの層構造を構成する軟組織に対する触診に注目して,複層構造対象物に対する硬さ感覚特性を明らかにした.触診技術の習得支援モデルの試作も手掛けた.医療現場や鍼灸現場では凝り等の同定に関して,体表から僅かな硬さの違いを触覚で識別する手法が活用されている.医療従事者の触診技術は,診断で適宜利用され,その後の治療方針決定にも影響を及ぼすとされている.一方で,触診技術はなかなか習得するのが困難であり,若手の医療従事者の触診技術の向上が求められている.そこで本研究では,ヒトの層構造を構成する軟組織の触診に注目して,複層構造対象物に対する硬さ感覚特性を明らかにする.また,『凝り』のモデルを作製し,『触診技術の習得支援モデル』のプロトタイプの試作を行った.医療現場では若手の医療従事者の触診技術の向上を目指した『触診技術の習得支援モデル』が必要とされている.そのためには,モデル作製には統制の取れたテストピースの作製技術の確立,触診技術の観点からヒトの指先の硬さ感覚特性を理解しておくことが求められる.そこで本研究では,硬さ感覚に関する先行研究(千葉・土井・藤本,2006)の知見を基にし,将来的な触診技術の定量化を目指した基礎研究という位置付けで複層構造対象物に対する硬さ感覚特性を明らかにすることにした.複層構造の対象物としては,まずは弾性項(ヤング率)にのみ着目し,弾性をコントロール可能な熱可塑性樹脂から成る複層構造のテストピースを用いた.初年度は,厚さが同じ2層のテストピースを作製し,作製した2層構造のテストピースの硬度計測を行った.そして,2層の厚さが同じ条件で硬さ感覚特性評価実験を行った.その結果,下層のヤング率によらず,指先が表面に直接触れる上層のヤング率が優位であることが確認できた.また,上層のヤング率がある限られた範囲内にある場合には,直接触れない下層のヤング率の違いが硬さ感覚特性に影響を及ぼす可能性があることがわかった.当初から,最終年度で着手することを予定していた『触診技術の習得支援モデル』の検討に着手することができた.従来から本研究室では,熱可塑性樹脂の材料を用いて,溶媒との混合比率を変えることにより,任意の弾性特性を表現できる製造方法のノウハウを構築してきた.本研究でもそれを基本的には用いる予定であるが,実際の人体の皮膚や深部組織の特性はやはり粘性的な特性も不可欠であることが分かってきた.そこで新たに粘弾性特性を備えた材料の検討を始めた.本研究では,将来的な触診技術の定量化を目指した基礎研究という位置付けで複層構造対象物に対する硬さ感覚特性を明らかにする.

ここでは,複層構造の対象物としては,まずは弾性項(ヤング率)にのみ着目し,弾性をコントロール可能な熱可塑性樹脂から成る複層構造のテストピースを用いることにした.初年度は,テストピースを作製し,2層の厚さが同じ条件で硬さ感覚特性の評価実験も行うことができた.更に,次年度に向けての実験の準備もすることができた.それ故,計画以上に研究は進展していると言える.粘弾性特性を備えた層構造の材料を準備し,さらに正常なこれらの組織のシステムだけでは無く,正常な組織内部にいわゆる異物として存在する『凝り』を表現できる微小な材料の製作を検討し,正常な層構造組織の中に埋め込まれたモデルのプロトタイプの製作を目指す.この凝りを模擬する微小材料には,以下のような特性を持たせたい.(1)周辺の正常な層構造を構成する材料とは硬さ特性が異なること.(2)実際の能動的な触診動作ではいわゆる『逃げる』ような特性があるため,その可動性も模擬できること.また,熟達者の主観的な評価だけではなく,機械システムによって能動的な触診動作を行った際の反力パターンを定量的に計測することも考えたい.平成24年度は,2層の厚さが異なる条件で硬さ感覚特性を調べることで,対象物の厚さが硬さ感覚特性に及ぼす影響を評価する.最終年度は,対象物の接触動作にも着目し,対象物に対する押しこみ方と硬さ感覚について調べる実験を計画している.具体的には,2層構造の対象物に対して,触れる力の異なる条件で硬さ感覚評価実験を行う予定である.以上の研究を行うことで,将来的には医療従事者のニーズに応えられる凝りモデルの作製を実現したいと考えている.上述の通り,従来から用いてきた弾性材料に加えて,様々な反力特性を備えた粘弾性材料も検討する必要がある.具体的にはウレタン系のラバーを用い,さらに微小な硬質の樹脂で凝りに相等する組織を作成し,層構造の内部に埋め込む.また上の欄の最後に記したように,機械システムによって能動的な触診動作を模擬でき,同時に触診動作中の反力のパターンと分布を計測できるシステムを開発を目指したい.なお触診動作とは,接触子で組織を実際にある力で押し込んだ状態で,水平方向に移動させることを想定している.平成24年度は,2層の厚さが異なる条件で硬さ感覚特性を調べることで,対象物の厚さが硬さ感覚特性に及ぼす影響を評価する.そのためには,対象物を押している力を測るために,「力センサ」,力センサとセットで使用する「ひずみゲージ式変換器(計装用コンディショナ)」を購入する計画で研究を推進する(設備備品費).また,硬さの異なるテストピースを作製するために必要な材料の購入も予定している(消耗品費).更に,本研究の成果発表や情報収集を行うための予算も(国内外の学会や展示会の参加費)も計上する予定である(旅費).そして,実験参加者への謝金及び,論文投稿料も含めて研究を進めていく予定である(謝金,その他(論文投稿料)).
第一次大戦期における「ドイツ系」移民のネットワーク形成と国籍取得

今年度は移民と国籍の問題、移住する「ドイツ系」とそのディアスポラ・ネットワークに注目した。第一次大戦期にはロシア・ドイツ人をドイツへと仲介した「ドイツ帰国移住者のための扶助協会」やロシア・ドイツ人牧師からなる、「ドイツ系」移民自身の手による支援団体などが複数存在した。民間支援団体は移民をドイツへと仲介するのみならず、ドイツ社会に受け入れられるよう、読み書きや文化についての講習、生活相談を行った。さらに最終的に定住するために国籍を取得する際、これらの団体とそのネットワークが重要な役割を担った。本年度の研究成果として、「第一次世界大戦期におけるドイツ国籍取得をめぐる問題」が『年報地域文化研究』、第21号に掲載された。プロイセンにおけるドイツ系ロシア人の帰化申請書を分析し、ロシアから移住した「ドイツ系」と同じく「ドイツ系」でありながらユダヤ教徒の受け入れを対比、考察した。その結果、第一次大戦中、とりわけ軍内部において反セム主義が高まったが、これがそのまま帰化政策に反映されたと直線的に解釈することはできないことが確認された。実際の帰化申請は、ユダヤ系を排除し、ドイツ系を受け入れるという単純な手続きとはならなかった。帰化が公的に有益である、正当な理由があると当局が判断すればユダヤ系であったとしても、本来、その国籍が父親か夫に付随するとされた女性であったとしても帰化が許可されることがあった。これらの帰化申請は申請者側と国家側のやりとりに留まらなかった。ディアスポラ・ネットワークに関わる団体の支援が重要であるとともに、警察の調査が決定的であったため、噂、偏見、密告が影響を及ぼした。2月28日から3月3日にはウィーンにてウィーン大学・ギーセン大学共同若手研究者のためのワークショップに参加し、若手研究者と学際的交流を図った。ベルリンではプロイセン枢密文書館にて帰化に関する史料収集を行った。29年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は第一次世界大戦における「ドイツ系」移民のネットワークに注目しつつ、東部国境地帯における「帰国移住者」の収容と衛生問題に関する研究を行った。開戦後、ロシアから追放された人数は、1917年初頭には600万人に達し、戦時の劣悪な環境の中、それに付随して病気、伝染病が拡大した。それ故、ドイツに向かった、もしくは通過しようとした難民たちが受けなくてはならなかったのが検疫であった。検疫システムは戦争が始まる以前から存在したが、ブレスト・リトフスク講和条約締結後、150万人から200万人と見積もられたロシアのドイツ系住民の「帰国」が予想されると、かつてない難民の数に対応するために検疫システムの構築、収容施設の建設が急務となっていった。これは国家が移動する人々をコントロールするための手段であり、伝染病の感染を拡大させないための水際対策であった。2015年7月25日には西洋近現代史研究会7月例会ワークショップ「ドイツ近代のなかの越境する人びと、越境する権力ートランスナショナルな日常性とグローバル秩序の形成」にて、「ブレスト・リトフスク講和条約後の『帰国移住者』収容と衛生問題」と題した報告を行った。8月16日から9月15日にかけてドイツ、ベルリンに滞在し、連邦文書館、プロイセン枢密文書館にて史料収集を行った。その際、ギーセン大学(ユストゥス・リービッヒ大学)、政治学教授のドロテア・ド・ヌーヴ教授と面談し、難民問題について議論し、アドヴァイスを受けた。2016年3月には今年度の成果が専修大学『専修史学』第60号に「第一次世界大戦、ドイツ東部国境地帯における『帰国移住者』収容と衛生問題」として掲載された。第一次世界大戦における伝染病とその対策、そこに密接に関連する民族問題を分析することで、第一次世界大戦研究の進展に貢献した。本年度は現代史研究会、西洋近現代史研究会、軍隊と社会の歴史研究会をはじめとする研究会に積極的に参加した。「帝政期ドイツにおけるトランスナショナルな人的移動とジェンダー秩序に関する研究、基盤研究(C)」の成果として7月には西洋近現代史研究会とドイツ史トランスナショナル研究会との共催で行われたワークショップにて口頭発表を行った。8月から9月にかけてはベルリンで史料収集を行い、2016年3月には専修史学に論文が掲載された。第一次世界大戦における難民、その収容と衛生問題の研究をコントロールする国家側からの視点と移民自身の視点から分析した点で研究の意義が認知された。第一次世界大戦における「ドイツ系」移民のネットワークとドイツ国籍取得に関する研究が進展した。本年度は第一次大戦期、ドイツにおける国籍取得に関する研究を行った。ドイツでは長らく、民族・文化的で「血統に基づく共同体」が基盤となっていると考えられてきた。特定グループを排除する一方で、「ドイツ系」移民、難民を優遇してきたことを考えると、「民族共同体」への根強い志向は否定できない。しかしながらこの「民族共同体」はどのようにして成り立っていたのだろうか。というのも、第一次大戦期にドイツへと移動した大量の移民、難民の多くは証明書を携行していなかった。どのようにして彼らは「ドイツ系」であることを証明したのであろうか。本研究では国内に住む外国籍の住民、ならびに国外からの「ドイツ系」移民の国籍取得過程を分析することでドイツ国籍を取得するのには何が決定的だったのか、第一次大戦はドイツ「国民」であることの意味をどのように変えたのかを分析した。

帰化政策に関して研究の蓄積があるが、本研究では今まで注目されてこなかった帰化における例外的な事例に注目した。2017年1月28日には東北学院大学で開催されたヨーロッパ近現代史若手研究会にて、「第一次大戦期、ドイツ国籍取得をめぐる問題ー誰が『ドイツ人』として認められるのかー」と題した報告を行った。2017年3月17日から30日にかけて、フランス、ならびにドイツにおいて口頭報告、史料収集を行った。フランスではソンム地方のペロンヌに設立された大戦歴史博物館を見学し、ドイツにおいては3月22日にギーセン大学(ユストゥス・リービッヒ大学)において政治学教授のドロテア・ド・ヌーヴ教授が主催するワークショップにて“Vom Nutzen und Nachteil als Deutsche zu sein. Die Einbuergerungspolitik im Ersten Weltkrieg“と題する報告を行った。2017年1月28日には東北学院大学で開催されたヨーロッパ近現代史若手研究会にて報告し、ドイツ史のみならず、スイス、イギリス、アメリカといった他地域の研究者と交流し、比較の観点から刺激を受けた。また、現代史研究会、西洋近現代史研究会、軍隊と社会の歴史研究会をはじめとする研究会に積極的に参加した。3月22日にはギーセン大学で2日間にわたって行われた政治学ワークショップに参加、報告し、ドイツ人研究者と自らの研究やナショナリズム論について議論した。近年、第一次大戦に関する研究が数多く出版されている中、日本のみならず、ドイツにおいても大戦下の移民と国籍取得に関する研究の意義が確認された。今年度は移民と国籍の問題、移住する「ドイツ系」とそのディアスポラ・ネットワークに注目した。第一次大戦期にはロシア・ドイツ人をドイツへと仲介した「ドイツ帰国移住者のための扶助協会」やロシア・ドイツ人牧師からなる、「ドイツ系」移民自身の手による支援団体などが複数存在した。民間支援団体は移民をドイツへと仲介するのみならず、ドイツ社会に受け入れられるよう、読み書きや文化についての講習、生活相談を行った。さらに最終的に定住するために国籍を取得する際、これらの団体とそのネットワークが重要な役割を担った。本年度の研究成果として、「第一次世界大戦期におけるドイツ国籍取得をめぐる問題」が『年報地域文化研究』、第21号に掲載された。プロイセンにおけるドイツ系ロシア人の帰化申請書を分析し、ロシアから移住した「ドイツ系」と同じく「ドイツ系」でありながらユダヤ教徒の受け入れを対比、考察した。その結果、第一次大戦中、とりわけ軍内部において反セム主義が高まったが、これがそのまま帰化政策に反映されたと直線的に解釈することはできないことが確認された。実際の帰化申請は、ユダヤ系を排除し、ドイツ系を受け入れるという単純な手続きとはならなかった。帰化が公的に有益である、正当な理由があると当局が判断すればユダヤ系であったとしても、本来、その国籍が父親か夫に付随するとされた女性であったとしても帰化が許可されることがあった。これらの帰化申請は申請者側と国家側のやりとりに留まらなかった。ディアスポラ・ネットワークに関わる団体の支援が重要であるとともに、警察の調査が決定的であったため、噂、偏見、密告が影響を及ぼした。
新規に発見されたデアミノノイラミン酸(KDN)残基の微量検出プローブの開発

1986年に我々は新しい単糖残基デアミノノイラミン酸(KDN)の存在を見出した。以後、1992年に至るまでKDNにまつわる研究成果が国内外から報告された。本試験研究では、今後多くの生物種に見出される可能性があるKDN含有複合糖質の微量検出プローブの開発等を目指した研究を行った。その結果平成4年度に得られた実績について概要を述べる。(1)KDNの化学的微量検出法:-オリゴ・ポリKDN構造を^3H-標識後HPLCぶ分離、検出・同定するシステムとセチルピリジニウム塩形成よる選択的沈殿法を用いた微量精製法を開発した[Analyt.Biochem.(1992)202,25-34;Analyt.Biochem.(1992)205,244-250]。(4)CMP-KDN合成酵素の同定・部分精製・諸性質:-種々のKDN-転移酵素の検索・同定に不可欠な^<14>C-標識CMP-KDNドナー基質の合成反応を触媒するCMP-KDN合成酵素活性をニジマス精巣に見出し、部分精製ならびに酵素の諸性質を調ベた。本酵素はCMP-KDN合成活性が極めて高く、例えば仔牛脳由来のCMP-NeuAc合成酵素では極低収率であったCMP-KDNの合成が容易になり、今後のKDN-転移酵素の検索・研究に光明を与えた[J.Biol.Chem.(1993)268,印刷中]。シアル酸はアシルノイラミン酸とその誘導体の総称で、ヒトをはじめ動物種に複合糖質の構成要素として広く分布し、それら生物の高次機能に必須で多様な関われをもっている。そのシアル酸の全く新しいアナログとして位置付けられるデアミノノイラミン酸(略称KDN)残基の存在を我々は1986年に発見し、その後、局在・タイプ・機能を異にするKDN含有糖タンパク質をいくつか見出すことに成功した(19871990)。KDN残基はシアル酸と同様動物組織・細胞に複合糖質の微量成分として普偏的に存在し、重要な生理機能を担っている可能性がある。体研究はこれらを立証するために計画・実施され、以下に列挙する成果を得た。(1).ラジオアイソト-プ標識したオリゴ・ポリシアル酸およびオリゴ・ポリKDNのHPLC分離後、磁体シンチレ-ション法で検出するシステムを開発した;(2).KDN糖タンパク質を抗原としウサギ、ニワトリで能動免疫を行ない、抗体価の高い抗KDN糖タンパク質抗体を得た。抗原特異性の検討の結果、α2→8結合KDNオリゴマ-に高い特異性をもつことが示された;(3).平成2年度に得られた新しい知見の中で最も大きな成果は、ニジマス精子にガングリオシドのシアル酸残基がKDNで置換されたスフィンゴ糖脂質(KDNーガングリオシドと命名)の検出・同定に成功したことである。この発見は複合糖質の分野における画期的なものであり、殊に世界中のガングリオシドの研究者に大きなインパクトを与えるものである(論文準備中)。KDNーガングリオシドを用いて単クロ-ン抗体の産生実験を計画している。1986年に我々はシアル酸の全く新しいアナログであるデアミノノイラミン酸(略称KDN)を見出した。引き続いて、局在、タイプ、機能を異にするKDN-含有糖タンパク質を見出することに成功した(19871990年)。1989年には、Yu.A.Knielらは呼吸疾患を惹起する細菌の莢膜多糖にKDN残基の存在を報告した。1991年夏トロントで行なわれた第11回国際複合糖質シンポウジウムでFranceのグル-プが魚類以外の動物種にKDNを見出していることを知った。

シアル酸と同様、KDNは動物組織・細胞及びある種の細菌の莢膜多糖に存在することから、KDNを含む広範な複合糖質の存在を示唆している。こうした背景のもとに表記課題の研究を計画し、本平成3年度には以下の成果を挙げた。1.オリゴ・ポリKDN構造の化学的微量検出法および分画法の開発:前年度に続き、今後の研究に役立つ微量分析法の開発を行ない、それらの成果は国際専門誌であるAnaluytical Biochemistryに現在印刷中である。2.KDN-ガングリオシドの発見と構造決定:平成2年度に、ガングリオシドに対するKDN-ガングリオシドの存在を予見し検索の結果、平成23年度にかけてニジマス精子に(KDN)GM3の検出・完全構造解析に成功し、その成果は1991年2月のゴ-ドン研究会議、上記第11回国際複合糖質シンポウジウムでの招待講演で発表し、J.Biol.Chem.に公表した。3.抗KDN単クロ-ン抗体の産生実験:KDN-糖タンパク質及び(KDN)GM3を抗原としてKDNを含む各種糖鎖構造に特異的な単クロ-ン抗体の産生実験を始め、KDNα2→3Gal糖鎖に特異的な抗体価の高い抗体の産生に既に成功している。今後は更に抗体の種類を増やし、生体組織・細胞中でのKDN-複合糖質の微量発現を調査していく。1986年に我々はニジマス魚卵ポリシアロ糖タンパク質分子中に新しい単糖残基デアミノノイラミン酸(KDN)の存在を見出した。以後、1992年に至るまでKDNにまつわる研究成果が国内外から報告された。本試験研究では、今後多くの生物種に見出される可能性があるKDN含有複合糖質の微量検出プローブの開発を目指した研究を行ってきた。その結果平成4年度に得られた実績について概要を述べる。(2)抗-KDN抗体を用いた研究例:-(a)単クローン抗体mAb.kdn3Gを利用し、ニジマス雌体腔液中に数種類の抗体陽性なガングリオシド成分を見出し、その内の主要な2種の分子を単離精製し、正確な構造を(KDN)GDlaおよび(AcKDN)GDlaと決定した。[J.Biol.Chem.に投稿中]。(b)mAb.kdn3GとFITC-標識したヤギ抗マウスIgG抗体を用い、固定化ニジマス精子試料とインキュベート後蛍光顕微鏡下で調べ、(KDN)GM3ガングリオシドの精子表面の局在を決定した。(3)KDNの化学的微量検出法の確立:-オリゴ・ポリKDN構造の微量化学分析法の一環として、タイプを異にするオリゴ・ポリシア酸を対象として^3H-標識した後HPLCで分離後、液体シンチレーション法で検出・同定するシステムならびにオリゴ・ポリシアル酸およびオリゴ・ポリKDN-糖タンパク質のセチルピリジニウム塩形成による選択的沈殿法を用いた微量精製法を開発した[Analytical Biochemistry(1992)202,25-34;AnalyticalBiochemistry(1992)205,244-250]。
深部マントル条件における珪酸塩鉱物及び類縁物質の高圧相転移と熱力学特性

高圧高温発生技術の改良と精密な熱測定データに基づく熱力学計算の手法によって、地球マントルの深部に存在する鉱物(珪酸塩、チタン酸塩、クロム酸塩など)の高圧高温下による相転移を解明した。また、高圧下で安定になる新規相の結晶構造を決定し、相転移が起こる圧力温度条件を精密に決定して、これらの鉱物の相平衡関係を明らかにした。1.Setaram社製の高温熱量計用制御データ処理システムを購入し、既設のCalvet型高温微少熱量計に取り付け、熱量較正などの準備実験を行った。この熱量計を用いて、Fe2SiO4オリビン、スピネル及びFeSiO3高圧相の熱量測定を、二価鉄を酸化させるair-bubbling法を使って行い、それらの測定データからFeSiO3組成の高圧相平衡関係の熱力学計算を行った。2.高硬度超硬合金アンビルを既設の川井式マルチアンビル装置に組み込み、約35GPaまでを室温で発生させる高圧実験を行い、その後同じ圧力範囲で1600°Cまでの高温を発生させる技術開発を行った。3.Fe2SiO4スピネルが約17GPaでFeO、SiO2スティショバイト、金属鉄に分解する高圧相平衡関係を、高温高圧実験によって精密に決定した。4.FeCr2O4のポストスピネル転移を高温高圧実験によって詳細に調べ、FeCr2O4スピネルが約15GPaで変型ludwigite型Fe2Cr2O5とコランダム型Cr2O3に分解した後、約20GPaで1200°C以下ではカルシウムフェライト型FeCr2O4に、1200°C以上ではカルシウムタイタネイト型FeCr2O4に転移することを明らかにした。5.高硬度超硬合金アンビルを使って、MgSiO3ペロブスカイトを約25GPa、1600°Cで合成し、Calvet型高温微少熱量計によってMgSiO3ペロブスカイトの落下溶解熱を精密に測定した。上記のMgSiO3ペロブスカイトのエンタルピーと、既に測定されたMg2SiO4スピネル、MgOのエンタルピー、これらの相の最新の物性データと組合せて、約23GPaでMg2SiO4スピネルがMgSiO3ペロブスカイトとMgOに分解する相境界線を精密に計算し、相境界線の負勾配を決定した。1.平成25年度に購入した熱量計制御・データ処理システムを取り付けたカルベ型高温微少熱量計を用いて、二価鉄、二価マンガンを含むケイ酸塩の熱量測定を行い、Fe2SiO4のオリビンースピネル転移とスピネル分解反応、MnSiO3のパイロキシンーガーネット転移などの転移エンタルピーをAir-bubbling法により測定し、熱力学計算によってそれらの相平衡境界線を決定した。2.LaCrO3ヒーターを用いて、2200°C、28GPaまでのパイロライト、ハルツバージャイト、中央海嶺玄武岩の高圧相平衡実験を行い、鉱物量比を決定して密度を計算し、スラブの沈み込みとプリュームの上昇に関して、ポストスピネル転移を中心とする660km不連続面付近でのマントル鉱物の相変化が及ぼす効果を定量的に評価した。3.MgCr2O4のポストスピネル転移を解明するため、28GPa、1600°Cまでの高圧相平衡実験を行った結果、MgCr2O4スピネルは最初に15GPa付近で、変型ludwigite型Mg2Cr2O5とCr2O3に分解し、さらに20GPa付近でカルシウムチタネイト型MgCr2O4に転移することが明らかになった。4.ZnTiO3イルメナイトの28GPa、1200°Cまでの高圧相平衡実験を行い、約12GPaでイルメナイト相がペロブスカイト相に転移し、さらに約20GPaでZnOとTiO2に分解すること、ポストペロブスカイト型ZnTiO3が安定ではないことを明らかにした。1.スピネル型MgCr2O4の高圧分解相であるMg2Cr2O5高圧相の単結晶構造解析を行い、その変型ludwigite型構造の精密決定を行った。また、常圧に回収したこの相が持つ超格子構造を明らかにした。2.マントル中でのMgCr2O4スピネルの安定性を考察するため、MgCr2O4ーMg2SiO4系の1:1組成に関して、高圧相平衡関係を27GPa、1600°Cまで調べた。その結果、約14GPa以下ではスピネル型MgCr2O4とMg2SiO4オリビンが安定であるが、それ以上ではMg2Cr2O5相、ガーネット相、Mg14Si5O24高圧相が安定であり、さらに約20GPa以上ではカルシウムタイタネイト型MgCr2O4とMg2SiO4リングッダイトが安定になることが明らかになった。3.パイロライトの高圧相平衡関係について、前年度より低圧側である遷移層の圧力領域で、2200°Cまでの高温高圧実験を行った。その結果から、(Mg,Fe)2SiO4リングッダイトがガーネットと(Mg,Fe)Oに分解する温度圧力条件を決定した。それらの結果を用い、深さ400750km付近におけるパイロライトの安定な鉱物組合せと鉱物量比を決定し、密度を計算した。4.a-PbO2型TiO2高圧相の低温熱容量測定を行い、標準エントロピーを決定した。

5.FeTiO3の35GPa、1600°Cまでの高圧実験を行い、ペロブスカイト型FeTiO3が、約28GPaで比較的低温ではカルシウムタイタネイト型Fe2TiO4と斜方晶(O1)型TiO2に分解するが、比較的高温ではカルシウムタイタネイト型Fe2TiO4と新規FeTi2O5相に分解することを明らかにした。Mg2Cr2O5変型ludwigite型相の単結晶構造解析、MgCr2O4-Mg2SiO4の高圧相転移、パイロライトの遷移層圧力条件で2200°Cまでの高圧相関係の決定など、当初計画したことを達成できただけでなく、ペロブスカイト型FeTiO3の高圧相転移についても新たな進展があったため。1. FeTiO3の高温高圧下の相関係を精密に決定した。28GPaで1200°C以下では、FeTiO3がペロブスカイト型からカルシウムタイタネイト(CT)型Fe2TiO4+斜方晶I(OI)型TiO2へ分解し、1200°C以上ではCT型Fe2TiO4+新規FeTi2O5相に分解すること、さらにCT型Fe2TiO4が33GPa以上で岩塩型FeO+OI型TiO2へ分解することが明らかになり、それらの安定領域を精密に決定した。さらに、新規FeTi2O5相の高圧その場観察実験を行い、斜方晶構造の相であることを明らかにした。2.MgCr2O4-Mg2SiO4系の高圧相平衡関係を、1027GPa、1600°Cで調べた。その結果、13GPaではMg2SiO4オリビン+MgCr2O4クロマイトが安定であるが、13GPa以上では両者が反応し、modified ludwigite型相、anhydrous B相などに分解し、さらに21GPaでMg2SiO4リングウッダイト+カルシウムタイタネイト型MgCr2O4になることが明確になった。これらの結果は、マントル深部を循環するクロミタイトの到達深度が400km以内であることを示す。3.スピネル型Fe2TiO4の高圧相転移を28GPa、1300°Cまで解明した。スピネル型Fe2TiO4は4GPaでイルメナイト型FeTiO3+岩塩型FeOに分解し、13GPaでペロブスカイト型FeTiO3+岩塩型FeOに転移した後、17GPaでカルシウムタイタネイト型Fe2TiO4になることが明らかになった。高圧高温発生技術の改良と精密な熱測定データに基づく熱力学計算の手法によって、地球マントルの深部に存在する鉱物(珪酸塩、チタン酸塩、クロム酸塩など)の高圧高温下による相転移を解明した。また、高圧下で安定になる新規相の結晶構造を決定し、相転移が起こる圧力温度条件を精密に決定して、これらの鉱物の相平衡関係を明らかにした。MgCr2O4及びFeCr2O4というクロムスピネル鉱物の高圧相転移を詳細に解明し、スピネル相がカルシウムフェライト型(またはカルシウムチタネイト型)に直接転移するという従来の推定に反して、最初に二相に分解することを発見したことは特に重要であり、最近提唱されているクロムスピネル鉱物のマントル深部循環説に対して、循環深度を制約する強い条件になる。また、パイロライト、ハルツバージャイト、中央海嶺玄武岩の高圧相平衡実験として、従来より広い温度圧力範囲で、マルチセル法を用いて相平衡実験を行ったことにより、精密な相関係が決定され、それに基づく密度変化の詳細な考察が可能になった。前年度までの予備的実験で明らかになった、MgCr2O4-Mg2SiO4系の高圧相関係をさらに詳細に解明することや、スピネル型AB2O4、A2BO4化合物の高圧相転移の探索、FeTiO3の高圧相転移で見出された新規FeTi2O5相の構造研究などを行う。28年度が最終年度であるため、記入しない。高圧地球科学ポストスピネル転移を起こす他のAB2O4組成の化合物に研究対象を拡大し、それらの高圧下の挙動を解明する。