hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
コナダニの油糧資源生物化

コナダニの一部は衛生害虫や農業害虫として知られるが,大部分は微生物と同様に自然生態系でスカベンジャーとして機能している。適当な管理を行えば,微生物と同様に資源生物として活用できるはずであるが,これまで全く利用する試みはされていない。一方,コナダニ類分泌腺成分の研究の一環として,大量飼育を目的に,グルコースとトウモロコシ粉を主体とするショウジョウバエ飼育用の寒天培地で飼育したところ,大量の油滴が体内に蓄積することを観察し,油糧資源生物化することを発案した。しかし,用いた培地では一部のダニのみが生育できるものの,生育速度が遅く,多世代にわたる培地と虫体分解物の繰り返しの摂食により,油滴が蓄積して検出されるものと判明した。培地をダニが好適に生育できる組成に改良すると油滴は観察されなくなった。一方,コナダニ類の継代飼育は種毎に試行錯誤的に行われており,統一した飼育法はない。培地組成の改良を重ねた結果,生育速度が申請者の慣行的な飼育法である乾燥酵母による飼育と変わらず,しかも多種のダニを共通に継代維持できる汎用培地を完成させることができた。微生物食と考えられるヒゲダニ類,比較的乾燥状態を好み,乾燥酵母だけでは飼育できない一部の食品害虫と衛生害虫のダニを除く,その他のすべてのコナダニ類が簡単な取り扱いで飼育できる。現在,54種(株を含む)を微生物並にシャーレの寒天培地で無菌的に飼育している。飼育の基礎的なデータを現在蓄積中であり,適当な時期に論文で公表したいと考えている。以上の結果,最終の目的には至らなかったが,コナダニ飼育汎用培地の開発という初期の目的は完成できた。
紫外透光性ポリマーへのレーザーによるバイオフォトニックマイクロチップの作成

近年、バイオ細胞の培養および分析、診断、観察を1枚のマイクロチップ上で行う試みが盛んになっている。本研究の目的は、このような高機能・高性能バイオ化学分析用マイクロチップを実現するためのレーザー加工技術を開発・確立することにある。紫外域に透明なアモルファスフッ素樹脂であるCYTOPは、屈折率が水ときわめて近く、バイオ細胞を三次元観察するためのマイクロチップ基板として期待されている。昨年度は、波長157nmのF_2レーザーを用いて表面改質を行い親水化することにより、HeLa細胞を空間選択的にCYTOP表面に培養する技術を開発した。HeLa細胞は比較的低い親水度でも培養可能であったが、神経細胞やES細胞を培養するには、昨年度改質を行なって得られた親水度ではまだ十分ではなかった。そこで今年度はさらに多様なバイオ細胞を選択培養するために、さらなる親水度の向上を試みた。まずF_2レーザーの照射強度やパルス数を変化させて照射し、改質条件の最適化を計った。さらにホウ酸溶液に浸析する後処理技術を開発し、親水度のさらなる向上および経時劣化を防ぐことに成功した。一方、他のマイクロチップ基板材料として、大きい屈折率と中赤外域まで高い透過性を有するTeO_2に着目し、フェムト秒レーザーによる加工を試みた。まず各種照射条件における加工特性の詳細を調べ、加工メカニズムの検討を行った。その結果、フェムト秒レーザーが、マイクロチップ作製のためのTeO_2の高品質加工に利用できることを明らかにした。本研究の目的は、このような高機能・高性能バイオ化学分析用マイクロチップを実現するためのレーザー加工技術を確立することにある。マイクロチップにおける分析、診断には紫外線を用いる場合が多々あり、マイクロチップの材料として紫外域に透明な材料を用いることが望まれている。本研究ではこれまでに、紫外域に透明なアモルファスフッ素樹脂であるCYTOPに対し、強い吸収のある波長157nmのF_2レーザーを用いて表面改質を行うことにより、バイオ細胞を空間選択的にCYTOP表面に培養する技術を開発した。さらにCYTOPの任意の位置に選択培養された細胞を分析、あるいは刺激することを目的とし、フェムト秒レーザーを用いて紫外光を伝送できる光導波路をCYTOP内部に描画する技術の開発にも成功した。一方、紫外透光性ポリマーとは別のバイオマイクロチップ用プラットホームとして新たに感光性ガラスを見いだした。この感光性ガラスに対して、波長775nmのフェムト秒レーザーを用い、3次元中空マイクロ構造を直接ガラス内部に形成する技術を開発した。具体的には、フェムト秒レーザー直描プロセス後熱処理を行うことによってガラス内部の3次元改質を行い、その後フッ酸エッチングによって改質領域を選択的に除去する。その結果ガラス内部への中空マイクロ構造構築により、3次元マイクロ流体構造およびマイクロ光学素子の作成を実現した。
多段階反応の効率化を指向した低温菌シンプル酵素触媒の構築

本年度は多段階変換反応を効率的に行うための酵素触媒の構築を行った。クエン酸を基質としてcis-アコニット酸を経由する2種類の酵素(アコニターゼとcis-アコニット酸脱炭酸酵素CAD)によるイタコン酸の生成反応をモデルとした。まず、二種類の酵素をそれぞれ発現させてシンプル酵素触媒による変換反応を行ったところ、化学量論的に高収率で変換反応を行うことができた。さらにこの変換反応を効率化するために異種酵素を種類と長さが異なる各種リンカーで接続した融合タンパク質を構築した。これらを低温菌Shewanella属細菌で発現させてシンプル酵素触媒を構築して変換反応を行ったところ、2回繰り返して用いたリンカーで接続した融合タンパク質では各酵素を混合したものに比べ2倍のイタコン酸生産量が得られた。そこで、これらの融合酵素を大腸菌で発現させて精製することで生化学的な知見を得ることとした。融合タンパク質および単独酵素はいずれも可溶性画分に主要成分として発現し、目的産物を精製することに成功した。異なる初発基質濃度で変換反応により得られたイタコン酸生成の初速度を用い、Lineweaver-Burk法により生化学的パラメーターであるミカエリス定数と最大反応速度を求めた。その結果、融合タンパク質において、ミカエリス定数の減少が見られ、変換反応を融合することにより基質親和性が向上したことが示された。その一方で今回はアコニターゼとCADを1:1で連結させたが、CADの割合を上げることが変換反応の向上に寄与する可能性が示唆された。さらに、リンカーの種類や長さによる違いの詳細な解析、融合させたことに依る各酵素への立体構造変換の影響を検討する必要性も示された。クエン酸からイタコン酸を生成する反応系を低温菌シンプル酵素触媒において高収率で行うことに成功した。また、本研究の目的の一つである反応場を近接化することによる反応効率化を解析するために本年度は融合タンパク質の設計と構築を行った。まず、今回のモデル反応系であるイタコン酸生成酵素の融合タンパク質においてその発現と精製を行うことができた。次に、融合タンパク質と単独酵素の混合物による反応を比較することにより、融合タンパク質において基質親和性が向上することを見いだした。また、融合タンパク質を低温菌に発現させて構築したシンプル酵素触媒での変換反応においても生産量の向上が確認された。これにより、今年度は複数酵素を融合させて反応場を近接化させることで酵素としてもシンプル酵素触媒としても反応効率が向上する可能性が示された。以上のことより、本研究は当初の計画通り、反応場の改変による物質変換効率の改善を評価することができたことからおおむね順調に進展しているといえる。本年度において複数酵素による低温菌シンプル酵素触媒での反応および融合タンパク質による反応効率向上に寄与する可能性が示されたが、さらなる向上とその基盤的解析を進めるべく、下記項目を実施する予定である。[融合タンパク質の解析]リンカーの種類や長さが異なることで反応効率に違いが見られたことから、これらがどのように変換反応に影響したかを酵素の構造や多量体の形成について調べることにより差異を検証する。また、シンプル酵素触媒反応には中温での熱処理や反応温度に耐性があることが重要である。そこで各種融合タンパク質において熱安定性も評価する。[酵素比を変えて融合させたタンパク質の構築とその評価]複数酵素を律速段階なく反応させるためにはいずれのステップでも同じ流量となるように調製することが必要となる。そこで、酵素比を変えて融合させたタンパク質を構築し、それらの反応性を比較する。また、これらの融合比を任意に変えられるような系を構築して検証を深めたい。以上により、複数酵素による反応を効率化する基盤技術の開発を進める。本年度は熱処理による宿主低温菌の代謝酵素の動態モニタリングと多段階反応のためのシンプル酵素触媒の構築を行った。1.熱処理による宿主低温菌の代謝酵素の動態モニタリング中温での熱処理による宿主低温菌の代謝酵素機能について、トリカルボン酸回路の代謝物を基質とした反応をShewanella属細菌親株において行い、その代謝産物を測定することにより代謝反応の動態をモニタリングした。各温度で熱処理した細胞懸濁液にトリカルボン酸サイクルの代謝物のうちリンゴ酸、フマル酸、クエン酸を基質として、必要に応じて補酵素等をそれぞれ添加して反応を行った。その結果、リンゴ酸からは60°Cで熱処理した菌体にNADP+を添加するとピルビン酸を生じたが、NADP+無添加ではリンゴ酸の消費は見られなかった。また、クエン酸は50°Cまでの熱処理菌体でcis-アコニット酸に1割弱の変換が見られた。フマル酸は45°Cまではコハク酸やピルビン酸にその多くが変換され、50°Cではその変換が抑制されたことが明らかとなった。したがって、リンゴ酸を基質とする変換の場合は60°C以上の熱処理を低温菌代謝酵素の失活に要するが、クエン酸やフマル酸の場合は50°Cの熱処理で抑制できることが示された。2.多段階反応のためのシンプル酵素触媒の構築乳酸を基質としてピルビン酸、リンゴ酸、フマル酸を経由しアスパラギン酸を生成する触媒の設計を行った。しかし、上記項目1においてリンゴ酸をピルビン酸に変換するマリックエンザイムは熱耐性が高いことが推測された。そこで低温菌が有する3つのマリックエンザイムホモログ酵素を発現・精製し、その熱安定性を評価した。

その結果、60°Cまでの熱処理では熱処理なしと同等の活性を保持しており、70°Cの熱処理でほぼ活性が消失した。したがって、リンゴ酸を経由する反応系は適しないと考え、クエン酸を基質とした変換触媒の構築を行った。低温菌シンプル酵素触媒が各種化学品変換への利用可能性を示すため、低温菌の代謝酵素が中温の熱処理での失活の有無を調べたところ、リンゴ酸を基質とするマリックエンザイムが中温での熱処理でも活性を保持することが明らかとなった。その一方で、フマル酸やクエン酸を代謝する低温菌代謝酵素の活性は中温での熱処理で抑えられることが示されたため、クエン酸を基質とする物質変換系に変更してシンプル酵素触媒の構築を行うこととした。当初の計画を変更することとなったが、低温菌の代謝を熱処理温度別で評価することにより、低温菌シンプル酵素触媒が適用できる変換系を見いだすことができた。以上のことから、代替となる物質変換系を設計し、次年度以降に計画している多段階変換系の効率化に関わる複数ステップの変換系を提示することができた。本変換系はクエン酸を基質とする2段階の酵素反応によるジカルボン酸を生成するものであり、それらの酵素反応の効率化が鍵となる。本年度はそれら酵素の基盤的知見を得ることができた。それぞれの変換酵素の取得と低温菌での発現を行い、各酵素の活性を確認できたことからおおむね順調に進展しているといえる。本年度は多段階変換反応を効率的に行うための酵素触媒の構築を行った。クエン酸を基質としてcis-アコニット酸を経由する2種類の酵素(アコニターゼとcis-アコニット酸脱炭酸酵素CAD)によるイタコン酸の生成反応をモデルとした。まず、二種類の酵素をそれぞれ発現させてシンプル酵素触媒による変換反応を行ったところ、化学量論的に高収率で変換反応を行うことができた。さらにこの変換反応を効率化するために異種酵素を種類と長さが異なる各種リンカーで接続した融合タンパク質を構築した。これらを低温菌Shewanella属細菌で発現させてシンプル酵素触媒を構築して変換反応を行ったところ、2回繰り返して用いたリンカーで接続した融合タンパク質では各酵素を混合したものに比べ2倍のイタコン酸生産量が得られた。そこで、これらの融合酵素を大腸菌で発現させて精製することで生化学的な知見を得ることとした。融合タンパク質および単独酵素はいずれも可溶性画分に主要成分として発現し、目的産物を精製することに成功した。異なる初発基質濃度で変換反応により得られたイタコン酸生成の初速度を用い、Lineweaver-Burk法により生化学的パラメーターであるミカエリス定数と最大反応速度を求めた。その結果、融合タンパク質において、ミカエリス定数の減少が見られ、変換反応を融合することにより基質親和性が向上したことが示された。その一方で今回はアコニターゼとCADを1:1で連結させたが、CADの割合を上げることが変換反応の向上に寄与する可能性が示唆された。さらに、リンカーの種類や長さによる違いの詳細な解析、融合させたことに依る各酵素への立体構造変換の影響を検討する必要性も示された。クエン酸からイタコン酸を生成する反応系を低温菌シンプル酵素触媒において高収率で行うことに成功した。
日本、米国およびドイツにおける職能給の比較研究

1.日・米・独の職能給の比較から、以下の諸点が明らかになった。(1)賃金総額に占める職能給のウェイト:日本では、職能給が基本給の一部分にとどまる事例が多く、米・独ではその全てが職能給になっている。(2)職能給の基礎となる能力区分:3カ国ともに比較的一般的・抽象的な規定に基づく点で共通している。ただ、米国では、習得職務数を基準にする事例もあり、能力区分の仕方は多様である。(3)従業員の格付け・昇格:ドイツでは、経営協議会との共同決定に委ねられる点に特徴がある。米国では、労使代表からなる委員会が昇格認定を行う事例、直属上司やチームの同僚に委ねる事例もあり、昇格認定の方法は多様である。日本の場合、昇格認定に大きな役割を果たすのは上司による人事考課である。(4)人事考課:米国でも、職能給採用事業所では、技能認定の際に組合員に対しても人事考課を用いている。日・独では、昇給の際に組合員にも人事考課を活用している点で共通している。ただ、人事考課表は、日本では使用者がこれを自由に決定しうるのに対し、ドイツでは、労使間の協約に依っている。評価結果に対する異議申し立て制度は、3カ国ともにこれを採用している点で共通しているが、その制度化・普及度に関しては3カ国の間に差異がある。(5)職能給制度の設計・運用プロセスへの従業員の関与:従業員が関与している点で3カ国は共通しているが、その仕方や程度に関しては3カ国間に差異がある。米国では、労働組合の有無や従業員参加型管理方式を採用するか否かによって従業員の関与の仕方は異なる。ドイツのフェーゲレ社の場合、制度の枠組みは団体交渉で規定され、その運用に関しては経営協議会が共同決定するという仕方で大幅に関与している。2.職能給採用企業の組織的特性に関しては、アメリカについてその一部を明らかにするにとどまった。3.職能給の新動向に関しては、賃金の成果主義化と関連した日本の職能給制度の展開の考察にとどまった。米・独の動向に関しては、今後の課題としたい。本年度は、ドイツおよび米国企業への聞き取り調査を実施するとともに関連文献の収集を通じて、日本、米国およびドイツの3カ国における職能給の仕組みとその運用実態、職能給採用企業の戦略的・組織的特性ならびに1990年代以降における職能給の新動向に関する資料・情報の収集を行った。併せて、収集した資料・情報の分析に着手し、研究成果の一部を活用して単行本所収論文を作成しているところである。平成14年9月に行ったドイツ企業への聞き取り調査の対象は、次の6社(事業所)である。また、平成15年3月に行った米国企業の聞き取り調査対象は次の3社(工場)である。聞き取り調査に際しては、事前に配布したアンケート(経営環境、戦略、賃金制度、人事評価等の基本的事項に関するもの)への回答とそれをもとにした聞き取り、ならびに関連資料の収集を行った。聞き取り調査で収集した資料・情報に関しては、現在、その整理と分析に着手している。

また、日本の職能給の新動向に関しては、本研究成果の一部を活用して、論文「成果主義賃金制度の発展」(奥林康司編著『成果と公平の報酬制度』中央経済社、2003年8月刊行予定、所収(第1章))を作成しているところである。交付申請書に記載した3つの研究目的に関して、研究成果の現状を記すと以下の通りである。1.日・米・独の職能給の比較から、次の3点が明らかになった。(1)賃金総額に占める職能給のウェイトに関して、日本と米・独の間で差異が認められる。すなわち日本の場合には基本給の一部が職能給である場合が多いのに対し、米・独の場合には基本給の全てが職能給になっている。(2)昇格・昇給等に際して人事考課等の評価制度を活用している点では、3カ国の職能給制度は共通している。(3)職能給の設計・運用プロセスへの従業員の参加に関しては、3カ国で次のような共通点と相違点が認められる。ドイツでは経営組織法に基づく事業所レベルの従業員代表である経営協議会が、米国の組合組織企業ではローカル・ユニオンが、職能給制度の設計・運用に深く関与している。日本でも、人事考課に関して、近年は異議申し立て制度を導入する企業が増加する傾向にある。このように、関与の主体は3カ国間で相違するものの、従業員参加を取り入れる方向性では共通傾向を認めることができる。2.職能給採用企業の戦略的・組織的特性に関しては、現在、収集資料の分析を行っているところであり、この点の研究は今後の課題である。3.1990年代以降における職能給の新たな動向に関しては、日米間で対照的な動きが認められる。すなわち、日本では基本給の成果主義化(職能給の強化、基本給への業績給ないし成果給の導入、職務給体系への移行、管理職への年俸制導入)が顕著であり、賃金・処遇の基準が能力から仕事へ移行しつつあるのに対し、米国ではホワイトカラーを対象に職級数を減らす一方で職級別賃金率の幅を拡大するブロードバンディングが普及し、賃金・処遇基準の仕事から能力への移行が進みつつある。
勤務スケジューリング支援環境の構築：最適化モデルの自動修正

本研究は,勤務表作成者が潜在的に抱えている制約条件や評価尺度を勤務表に反映できる仕組みを構築することで,納得感を得る勤務表を短時間で作成できる環境実現を目指す.ナーススケジューリングにおいては,各ナースの実行可能スケジュールを含むネットワークを利用して最適解の列挙を行い,それらの関係性をグラフ表現することにより良解空間の把握を可能にした.教員のスケジュールにあたる学校の時間割作成についても,複数の最適化モデルを構築して求解速度を比較評価した.そして,潜在的に考慮されている制約条件や評価尺度を把握し,時間割に反映しやすいモデルを検討した.本研究では,医療,介護を含む広い意味でのサービス業を対象に,限られた人的資源の下で質の高いサービスを提供する勤務スケジューリングに取り組み, (課題1)勤務表における効率良い修正作業を支援するシステムの構築と,(課題2)潜在的な制約条件や評価尺度を抽出して最適化モデルを自動修正するシステムを構築し,「納得感」を得る勤務表を短時間で作成できる環境実現を目指している.平成26年度は,ナーススケジューリングにおいて,各ナースの全スケジュール候補を含むネットワークを構築すると同時に,与えた目的関数に対する最適解を列挙する仕組みを提案した.さらに,飲食店や販売店などの非正規雇用のスタッフが主力である現場を対象に勤務スケジューリングのモデルを提案し,そのモデルに基づく支援システムのプロトタイプを構築した.非正規雇用のスタッフが主力である現場では,スタッフの勤務可能な時間帯が限られているため,個人を意識したスケジューリングが必要である.また,現場によって営業時間や働くシフトの長さ,業務の数や勤務ルールが異なるため,どの現場にも適用できるモデルの構築が難しい.これに対し,本研究では現場ごとに異なる状況や個々のスタッフの都合を1日単位のスケジュールで表現することを考え,これら単日スケジュールを組み合わせることで,現場の違いやスタッフの都合を考慮できるモデルを提案した.また,潜在的に考慮されている制約条件や評価尺度を探るため,過去の勤務表からその傾向を観察し,その傾向をスケジューリング支援システムに取り込む方法を検討した.本研究では,勤務スケジューリングを対象に, (課題1)勤務表における効率良い修正作業を支援するシステムの構築と,(課題2)潜在的な制約条件や評価尺度を抽出して最適化モデルを自動修正するシステムを構築し,「納得感」を得る勤務表を短時間で作成できる環境実現を目指している.平成27年度は,これまでのナースケジューリングやスタッフスケジューリングに加え,学校教員のスケジューリングにあたる学校時間割作成と試験監督割当に重きをおいて研究を進めた.ナーススケジューリングについては,定式化の違いによる求解速度や振る舞いの違いを観察した.そして,平成26年度に構築した「各ナースの全スケジュール候補を含むネットワーク」や「与えた目的関数に対する最適解を列挙する仕組み」を基に,数1000万の最適解列挙を行った.列挙された最適解の共通点などを分析し,課題における生かし方を検討している.スタッフスケジューリングについては,訪問介護スタッフスケジューリングのような「移動を伴うスケジューリング」において,移動に関わる制約の冗長さを省くことによって求解効率が上がることを確かめた.時間割作成においては,大学の全学部を含む英語教員割当,高校の試験監督割当,試験答案返却時間割,小学校の通常時間割,それぞれを対象に最適化モデルの構築や求解に取り組んだ.新しいモデルを構築する際に挙げられる制約条件と,解を得てから(解を見ることによって気づいて)挙げられる制約条件があることを確認し,それらを整理ながら,求解と解の評価のための計算実験を行った.大学英語教員割当,高校試験監督割当については,簡易的な割当支援システムを構築した.高校試験監督割当支援システムについては,現場で複数回利用による評価が始まっている.これらのモデルを基に,中学校の試験答案返却時間割作成,高校の通常時間割作成の条件を整理しているところである.平成26年度の研究課題だった「ナーススケジューリングにおける,(課題1-1)各ナースの全スケジュール候補を表現するネットワークと,(課題1-2)ナース間の競合関係を表現する手法を開発し,ナース制約とシフト制約を同時に確認しながら勤務表を修正できる環境の実現」については,昨年報告した通り順調に進めることができた.平成27年度以降の課題は,「(課題2-1)優先度が低い制約条件と,(課題2-2)望ましい勤務パターンを抽出する手法を開発し,潜在的な制約条件や評価尺度を把握することで,(課題2-3)これらの情報を統合して最適化モデルの評価関数を修正する」ことであった.(課題2-1)(課題2-2)においては,新しい最適化モデルを構築する際に多くの情報を取得できると考え,27年度は,時間割作成の最適化モデル構築を通じて研究を進めた.(課題2-1)時間割作成者が時間割を作成する過程で加えた修正や過去の時間割を観察すると,最適化モデルの制約条件を違反する部分が発生する.制約条件を違反する部分を「優先度が低い」と捉え,モデルにおいては各制約を満たさなかった度合いをそれぞれ変数で表した,そして,それらに重みをつけて足し合わせたもの最小化するような目的関数設定し,モデルが与える解を評価した.また,時間割作成者が作成や修正において設定する「制約に対する重み」を観察した.(課題2-2)「望ましい勤務パターン」だけでなく「サービスを受ける側(児童・生徒・学生)にとっての望ましい授業パターン」も対象に考えた.

過去の時間割が勤務パターンで構成されていると仮定し,その傾向を整理した.(課題2-1)と(課題2-2)の自動抽出に関しては最終年に具体的方法の検討を残すが,28年度の研究における(課題2-3)の評価関数修正を検討できる支援システムも構築できたので,概ね順調に進展していると考える.本研究は,勤務表における効率良い修正作業を支援するシステムの構築と,「潜在的な制約条件や評価尺度」を抽出して最適化モデルを自動修正するシステムを構築して「納得感」を得る勤務表を短時間で作成できる環境実現を目指すものである.平成28年度は,ナーススケジューリングと教員のスケジューリングにあたる学校時間割作成を重点対象とし,残された課題に取り組んだ.ナーススケジューリングにおいては,解修正における「潜在的な制約条件や評価尺度」の反映を支援できる「良解空間の提示」に絞って研究を進めた.各ナースの実行可能スケジュールを表現するネットワークを利用して最適解の列挙を行い,関係性をグラフ表現することにより良解空間を把握した.この成果の一部について,7月にポーランドで開催されたEURO2016(European Conference on Operational Research)で発表,議論するとともに,8月にイタリアで開催されたPATAT2016(時間割作成の国際会議)に参加することにより,海外研究者と今後の協力関係を相談することもできた.高校定期試験に関わる時間割作成においては,最適解を高速に与えるモデル(定式化)を与えたことにより「潜在的な詳細制約や評価尺度」を把握し,解修正の自由度が高まる仕組みを作ることができた.小学校時間割作成においては,学校ごとに異なる制約をカバーできる汎用的なモデルを提案した.2つの小学校に対し,モデル改善しながら複数種類かつ複数回の時間割作成を行うことにより「潜在的な詳細制約や評価尺度」を明らかにしていった.また,作成過程で明らかになる制約や評価尺度を,容易に取り込めるモデルを構築できたため,モデルにおけるハード制約,ソフト制約,パラメタに関わる自動修正の可能性を示すことができた.小学校時間割作成の成果をまとめた論文は掲載待ちである.
光学的測定法による難聴動物聴覚皮質の可塑性に関する研究

難聴によって聴覚中枢に形態的あるいは機能的変化が起こることはよく知られている。一方、人工内耳患者において人工内耳の装用を続けるうちに、語音聴取能が徐々に向上することが一般に認められている。この臨床的な機能回復の事実は、聴覚系の可塑的回復が皮質聴覚領の神経レベルで起こっていることを示唆している。われわれは、12x12チャンネルのフォトダイオード・アレイと膜電位感受性色素を用いた光学的計測法により、モルモットの聴覚領の周波数局在を画像化することに成功した。この方法を用いて、まず正常動物において、蝸牛を電気刺激した場合の聴覚領の神経活動の時空間パターンと、自然な音刺激の場合の神経活動の時空間パターンとを比較した。その結果、蝸牛の刺激場所に依存した神経活動が聴覚皮質に現れること、すなわち、周波数依存性の聴覚皮質活動が蝸牛電気刺激でも認められることが明らかになった。しかし、自然な音刺激と蝸牛電気刺激では、活動の潜時、ダイナミックレンジ、閾値が異なる。カナマイシンで難聴を引き起こしたモルモットでは、蝸牛電気刺激で周波数依存性の聴覚皮質活動が見られることが確かめられたが、難聴になって3ヵ月後では、皮質の周波数局在構造が不明瞭になっているものが認められた。この不明瞭な周波数局在構造は、主として両耳が難聴である動物で見られた。片耳のみが難聴の場合は、正常耳の対側の皮質の構造はほとんど変化が認められなかったが、正常耳と同側の皮質では興奮活動の振幅の増大および周波数局在が認められた。これらの結果は、難聴後はかなりの程度、皮質の周波数局在構造が保たれているが、3ヵ月後には皮質ですでに可塑的変化が起きていることを示唆する。難聴によって聴覚中枢に形態的あるいは機能的変化が起こることは、基礎的な研究で明らかにされている。一方、臨床的な研究では、このような変化が起こっているはずの人工内耳患者において、人工内耳の装用を続けるうちに、語音聴取能が徐々に向上することが一般に認められている。この臨床的な機能回復の事実は、聴覚系の可塑的回復が皮質聴覚領の神経レベルでも起こり得ることを示唆している。われわれは、12x12チャンネルのフォトダイオード・アレイと膜電位感受性色素を用いた光学的計測法により、モルモットの聴覚領の周波数局在をリアルタイムで可視画像化することに成功した。この方法を用いて、蝸牛を電気刺激した場合の聴覚領の神経活動の時空間パターンと、自然な音刺激の場合の神経活動の時空間パターンとを比較した。その結果、蝸牛の刺激場所に依存した神経活動が聴覚皮質に現れることがわかった。これは、周波数依存性の聴覚皮質活動が蝸牛電気刺激でも認められることを示す。しかし、自然な音刺激と蝸牛電気刺激で、活動の潜時、ダイナミクスレンジ、閾値が異なることがわかった。カナマイシンで難聴を引き起こしたモルモットにおいて、蝸牛刺激を行ったときに聴覚皮質でどのような活動が出るかを光学的に計測した結果、難聴動物においても蝸牛電気刺激で周波数依存性の聴覚皮質活動が見られることが確かめられた。現在テレメトリー装置を導入して、慢性的に蝸牛を刺激し、長期間による蝸牛刺激により聴覚皮質活動にどのような変化が現れるかを調べている。

われわれは、12xl2チャンネルのフォトダイオード・アレイと膜電位感受性色素を用いた光学的計測法により、モルモットの聴覚領の周波数局在を画像化することに成功した。この方法を用いて、まず正常動物において、蝸牛を電気刺激した場合の聴覚領の神経活動の時空間パターンと、自然な音刺激の場合の神経活動の時空間パターンとを比較した。その結果、蝸牛の刺激場所に依存した神経活動が聴覚皮質に現れること、すなわち、周波数依存性の聴覚皮質活動が蝸牛電気刺激でも認められることが明らかになった。しかし、自熱な音刺激と蝸牛電気刺激では、活動の潜時、ダイナミックレンジ、閾値が異なる。カナマイシンで難聴を引き起こしたモルモットでは、蝸牛電気刺激で周波数依存性の聴覚皮質活動が見られることが確かめられたが、難聴になって3カ月後では、皮質の周波数局在構造が不明瞭になっているものが認められた。この不明瞭な周波数局在構造は、主として両耳が難聴である動物で見られた。片耳のみが難聴の場合は、正常耳の対側の皮質の構造はほとんど変化が認められなかったが、正常耳と同側の皮質では興奮活動の振幅の増大および周波数局在が認められた。これらの結果は、難聴後はかなりの程度、皮質の周波数局在構造が保たれているが、3カ月後には皮質で可塑的変化が起き始めていることを示唆する。
アトピー性皮膚炎の慢性増悪因子に着目した生薬・霊芝の治療効果に関する基礎的検討

胸腺間質性リンパ球新生因子(TSLP)はアトピー性皮膚炎の慢性化に重要な役割を果たしている。近年、アレルギー性疾患に対して霊芝を含む健康食品の有効性も報告されている。我々は、ポリイノシンポリシチジン酸(polyI:C)を培養液中に添加した実験系をヒト由来の培養アトピー性皮膚炎モデルと考え、霊芝の効果とその機序を検討した。霊芝は臨床で用いられているステロイドと同等のTSLP抑制を示し、その作用はタクロリムスより強力であった。さらに、各種阻害剤を用いた検討により、poly I:C誘発性のTSLP分泌に対する霊芝の抑制機序に、PI3K経路、MAPK経路、および、PKC経路が関わっていると推察された。アトピー性皮膚炎の新規治療薬となりうる物質を探索するために、ヒトの表皮角化細胞(ケラチノサイト)を用い、アトピー性皮膚炎の慢性増悪に関わるThymic stromal lymphopoietin(TSLP)分泌能に着目した培養細胞モデルを構築するための基礎的検討を行った。慢性炎症に関わるTSLPを多量に分泌する培養細胞モデルを、慢性的なかゆみや炎症を反映したアトピー性皮膚炎の病態モデルと考え、各種細胞よりTSLPを分泌すると報告されている薬物を用いてケラチノサイトからのTSLP分泌量を比較検討した。ペリオスチン、トリプターゼ、リゾホスファチジン酸、Polyinosinic-polycytidylic acid(Poly I:C)等をケラチノサイトに曝露したところ、Poly I:Cが最もTSLPを分泌することが明らかとなった(TSLP分泌量;Poly I:C>トリプターゼ>リゾホスファチジン酸>ペリオスチン)。TSLP分泌量と同時にケラチノサイトの細胞傷害性も併せて検討したところ、Poly I:Cはケラチノサイトを傷害しない濃度(10 μg/mL)においても無処置群に比べて約9倍量のTSLPを分泌していた。さらに、このTSLP分泌量は、臨床で外用剤の治療薬として用いられているタクロリムスにより約50%程度にまで抑制された。以上より、Poly I:Cを用いてケラチノサイトよりTSLPを分泌させる培養細胞モデルを「アトピー性皮膚炎の慢性炎症を反映するin vitro TSLPモデル」として、新規治療薬を探索できる可能性が示唆された。平成26年度、アトピー性皮膚炎の慢性増悪の一因となる胸腺間質性リンパ球新生因子(TSLP)に着目し、アトピー性皮膚炎の慢性増悪化に対する治療効果をスクリーニングするための培養ヒト細胞モデル(TSLPモデル)を作成した。作成したTSLPモデルを用いて、臨床で用いられている副腎皮質ステロイド剤およびタクロリムスを用いて、それらのTSLP抑制能について検討した(平成27年度)。副腎皮質ステロイド剤は、その臨床効果の程度に関係なくTSLP分泌を抑制する傾向にあった。しかしながら、プロトピック軟膏として臨床で使用されているタクロリムスはTSLPを抑制することができなかった。霊芝の抽出液のうち細胞傷害性の低い水抽出液を用いて、TSLP分泌を抑制するかどうかについて検討した。結果として、霊芝の水抽出液は、副腎皮質ステロイド剤と同等のTSLP分泌抑制能を示し、その効果はタクロリムスより強力であった。更に、霊芝水抽出液によるTSLP分泌抑制機序についても検討を行った。以前の報告において、ヒトの表皮角化細胞からのTSLP分泌機序として、細胞内のPI3K、MAPK、およびPKCなどの関与が知られている。そこで、それらの阻害剤単独におけるTSLP分泌抑制能を見たところ、いずれの阻害剤によってもTSLPの分泌は抑制され、同一濃度(30 μM)における抑制効果はPI3K阻害剤>MAPK阻害剤>PKC阻害剤の順であった。併せて、これらの阻害剤と霊芝水抽出物を併用して、そのTSLP抑制能を検討したところ、PI3K阻害剤およびMAPK阻害剤との併用において霊芝の効果が増強され、その一方でPKC阻害剤との併用において霊芝の効果が減弱された。以上より、霊芝によるTSLP分泌抑制メカニズムとして、PI3K経路、MAPK経路、およびPKC経路が関わっていると推察された。TSLPを顕著に分泌できる薬物が特定され、この培養細胞モデルがアトピー性皮膚炎の慢性炎症を反映するin vitroモデルとなる可能性が示唆されたため。臨床薬学本モデルを用いて、霊芝の抽出液によるTSLP分泌抑制能およびその抑制メカニズムを明らかにする。同時に、本モデルが臨床病態を反映する根拠を集積する目的として、各種ステロイド剤によるTSLP分泌量に与える影響も検討する予定である。国内学会旅費として年間10万円計上し、その差額が次年度使用額として発生したため。学会発表のための旅費、物品費、または論文作成のための英文校閲や投稿料として使用予定。
非線形拡散方程式の大域解の分類

本年度は非線形境界条件を持つ線形熱方程式の漸近挙動の分類と移流拡散方程式の漸近挙動を中心に研究を行い,以下の成果を得た.1.消散エントロピー法が半空間における非線形境界条件付き熱方程式に対して適用できる事を示し,漸近形への収束評価を改善した.2.半空間における非線形境界条件付き熱方程式の解の時間大域挙動を空間遠方で指数減衰する初期条件の下で分類し,さらにこの条件の下で最適な収束評価を得た.まず1.についてはこれまで全空間や保存系に対してのみ適用されてきた消散エントロピー法が全空間以外の領域に対しても有効である事を示した初めての結果である.これによりこれまでよりも詳細な漸近挙動を得る事ができたとともに,非線形性の影響に対する今後の改善点を示唆する結果を得る事ができた.一方で全空間の半線形熱方程式に対する結果と合わせて考察することにより,ここで得られた非線形性の影響は手法独自の問題により最適でない事がわかる.そのための2.では初期値により強い条件を課した中で最適な評価を得る事を目標とし,実際に最適な評価を得るとともに本年度の目標の一つである大域解の分類を行った.ここでは全空間の半線形熱方程式のエネルギー法をもとにエネルギー汎関数を構成し,考察した.その際,正則性定理が必要になるがここではそれも含めて証明を与えている.これら2点については既に論文として掲載されている.また移流拡散方程式やKeller-Segel方程式系を含む一般化された非線形熱方程式(系)に対しては,既に目標としたモーメントの有界性と解の減衰評価の関係,さらに解の漸近形の高次展開に対して一定の結果を得ており,現在投稿準備中である.本年度は非線形境界条件を持つ線形熱方程式の漸近挙動の分類と移流拡散方程式の漸近挙動を中心に研究を行い,以下の成果を得た.1.消散エントロピー法が半空間における非線形境界条件付き熱方程式に対して適用できる事を示し,漸近形への収束評価を改善した.2.半空間における非線形境界条件付き熱方程式の解の時間大域挙動を空間遠方で指数減衰する初期条件の下で分類し,さらにこの条件の下で最適な収束評価を得た.まず1.についてはこれまで全空間や保存系に対してのみ適用されてきた消散エントロピー法が全空間以外の領域に対しても有効である事を示した初めての結果である.これによりこれまでよりも詳細な漸近挙動を得る事ができたとともに,非線形性の影響に対する今後の改善点を示唆する結果を得る事ができた.一方で全空間の半線形熱方程式に対する結果と合わせて考察することにより,ここで得られた非線形性の影響は手法独自の問題により最適でない事がわかる.そのための2.では初期値により強い条件を課した中で最適な評価を得る事を目標とし,実際に最適な評価を得るとともに本年度の目標の一つである大域解の分類を行った.ここでは全空間の半線形熱方程式のエネルギー法をもとにエネルギー汎関数を構成し,考察した.その際,正則性定理が必要になるがここではそれも含めて証明を与えている.これら2点については既に論文として掲載されている.また移流拡散方程式やKeller-Segel方程式系を含む一般化された非線形熱方程式(系)に対しては,既に目標としたモーメントの有界性と解の減衰評価の関係,さらに解の漸近形の高次展開に対して一定の結果を得ており,現在投稿準備中である.
水質取引オークションの市場細分化に関する実験研究

本年度は主に非対称オークションの理論分析に関する先行研究や、水質取引オークションのラボ実験に関する先行研究の文献調査を行い、実験デザインに関する課題に取り組んだ。水質取引オークションの実験デザインは、オークション形式、履行ルール、被験者の特性の統制の3つに分類できる(Schilizzi, 2017)。オークション形式には、(1)水質改善のための予算があらかじめ決まっている予算制約と、ある水準まで水質を確実に改善する目標制約のどちらを用いるか(Schilizzi and Latacz-Lohmann 2007)、(2)一様価格や差別価格など、どのような価格決定ルールを用いるか(Cason and Gangadharan 2003)、(3)オークションの対象(水質クレジット)を汚濁負荷の削減行動と実際の排出削減量のどちらで定義するか、(4)その他、取引される水質クレジットを複数にするか、入札する単位を個人とグループのどちらにするか、など実験デザインにおける選択肢がある。また、履行ルールには、(1)オークションを行う当局が、入札者(汚染源)に関する情報を入札者間で共有させるか、共有する場合はどの情報を共有させるか(Cason and Gangadharan 2003)、(2)入札者間の自由なコミュニケーションを許可するか、(3)汚染や水質クレジットなど、モデルに表現されていない現実の状況に関する用語と中立的な用語のどちらを用いるか、などの選択肢がある。さらに、被験者の特性である、年齢や性別、リスク態度などを実験でどの程度統制するか、なども実験デザインにおける課題となる。以上の実験デザインに関する課題について考察するため、本年度は主に先行研究に関する文献調査を行った。本年度は、実験用PCを用いた水質取引オークションのラボ実験を行える環境や、学生を実験協力者として募集するシステムを整備した。ラボ実験に関する先行研究の文献調査から、実験デザインに関する課題に取り組んだが、プレテストの実施までには至らなかった。次年度以降は、(1)移動係数の異質性の増大が費用対効果に与える影響、(2)移動係数が同じ非点源ごとに市場を細分化した場合の費用対効果への影響に関するラボ実験の実験デザインを完了させ、実験用プログラムz-Treeの動作テストとパラメータ設定の確認を行うためのプレテストを実施する。さらに、プレテストの結果を分析し、z-Treeプログラムの修正やパラメータの調整を行い、実験データを収集するための実験を実施する。実験データの解析と論文の執筆を行い、国内外の学会等で報告を行う。また、学会等で得たコメント等を基に論文を修正し、国際学術雑誌に投稿する。本年度は、ラボ実験に関する先行研究の文献調査から、実験デザインについての考察を行ったが、プレテストの実施までには至らなかった。次年度使用額はラボ実験のプレテストを行う際に支出する。
瘢痕治癒に依存しない積極的筋損傷治療法の開発 -線維芽細胞阻害に着目して-

損傷を受けた筋線維は線維化によって瘢痕治癒するため再断裂を起こしやすい.Heat shock protein 47(HSP47)はコラーゲン生合成に特異的に作用する分子シャペロンである.本研究の目的は筋損傷動物モデルおよび筋芽細胞の線維化モデルを用いてHSP47の発現を解析することである.Wistarラットの腓腹筋内側頭を切離し損傷部位を組織学的に評価するとHSP47の発現が増加していた.ラット筋芽細胞株にTGF-β1を添加するとHSP47, COL1A1,COL3A1の遺伝子発現が増加した.以上からHSP47は筋損傷において瘢痕治癒を抑制する治療ターゲット分子となる可能性がある.8週齢のWistarラットを用いて筋損傷モデルを作製した。筋損傷モデルは先行実験に従い左腓腹筋内側頭内側を約1/2切離した。治療群には切離4、7、10、13日目にHSP47特異的siRNA(以下siHSP47)をエレクトロポレーションで導入した。siHSP47注射は超音波ガイド下に行った。対照群には非特異的siRNAを導入した。10日目と21日目にMR検査(7 Tesla)を行い、21日目にsacrificeし、組織学的検討を行った。MR検査の結果、両群ともにT2強調画像で10日目では左下腿後面内側に広範な高信号領域を呈していたが、21日目には軽減していた。切離部の瘢痕形成はHE染色ではsiHSP47を導入した群で抑制傾向にあったが、Masson trichrome染色では明らかな差を認めなかった。8週齢のWistarラットを用いて筋損傷モデルを作製した(各群n=6)。昨年の結果に基づき、左腓腹筋内側頭全切離モデルを使用した。全匹、切離部を縫合した。21日目にsacrificeし、組織学的検討を行った。HSP47の発現は各群において明らかな差を認めなかった。また、3、7、10、14、21日目にsacrificeし、HSP47の免疫染色を施行した。すべての時期において、弱い発現を認めた。有効な筋損傷モデルの確立が困難であったために遅れが生じている.前年度に用いた腓腹筋内側頭半切離モデルラットでは治癒能力が旺盛であるため、対照群と差が生じなかったと考え,平成27年度では腓腹筋内側頭全切離モデルを作成した.しかし,HSP47の発現は対照群と比較して明らかな差を認めなかった.半切離,全切離とも筋損傷モデルとしては不十分であると考えた.スポーツ外傷において筋損傷(肉離れ)は筋組織の線維化が生じて瘢痕治癒するため、疼痛および筋力低下によりスポーツ復帰が困難な例が存在する。筋組織の線維化を予防し筋再生を促進できれば、運動機能低下を減少させ、早期リハビリテーションが可能になると考えられる。研究代表者らはsmall interfering RNAを用いて、標的とする遺伝子の発現を特異的に抑制する技術と動物筋損傷モデルを確立している。そこで本研究では、線維化を調節する分子シャペロンであるHeat shock protein 47を標的とし、その発現を制御する分子標的療法を開発し、スポーツ活動者のリハビリテーションのための全く新しい筋肉の再生医療を目指した。8週齢の雄Wistarラットの筋損傷モデルを用いて筋損傷後の線維化の評価を行った。左腓腹筋内側頭を切離し切離部を縫合した。縫合後、4、8、11、15、22日目にsacrificeし、HE染色、マッソントリクローム染色、HSP47に対する免疫染色をそれぞれ行い組織学的検討を行った。HSP47は損傷後早期に染色性が上昇しており、マッソントリクローム染色は損傷後8日で染色性が上昇していた。この結果から、筋損傷後の線維化治癒および瘢痕形成にはコラーゲン生合成に関与する分子シャペロンであるHSP47が上流で関与していると考えた。次に、ラット筋芽細胞株を用いて筋線維化の細胞モデルを確立した。ラット筋芽細胞に10ng/mLのTGF-β1を添加し、24、48、72時間後に細胞を回収し、HSP47、COL1A1、COL3A1の遺伝子発現をreal-time RT-PCRで解析した。24時間以降、HSP47、COL1A1、COL3A1は上昇を認めていた。この結果から筋損傷後の筋線維化の細胞モデルを確立できたと考えた。また細胞レベルにおいても筋線維化にはHSP47が関与している可能性があると考えた。損傷を受けた筋線維は線維化によって瘢痕治癒するため再断裂を起こしやすい.Heat shock protein 47(HSP47)はコラーゲン生合成に特異的に作用する分子シャペロンである.本研究の目的は筋損傷動物モデルおよび筋芽細胞の線維化モデルを用いてHSP47の発現を解析することである.Wistarラットの腓腹筋内側頭を切離し損傷部位を組織学的に評価するとHSP47の発現が増加していた.

ラット筋芽細胞株にTGF-β1を添加するとHSP47, COL1A1,COL3A1の遺伝子発現が増加した.以上からHSP47は筋損傷において瘢痕治癒を抑制する治療ターゲット分子となる可能性がある.ラットでは治癒能力が旺盛であるため、腓腹筋半切では2群間で差が生じなかったと考えた。今後はより適切な金損傷もでるを考案する必要がある。筋芽細胞やバイオリアクターを用いたin vitroでの筋損傷モデルを考案する.siHSP47の瘢痕関連遺伝子の発現を解析する.スポーツ医学平成27年度は,腓腹筋全切離モデルを新たに作製する。腓腹筋全切離を行い、切離のみの群と、切離後筋膜縫合をした群を作製し21日目にMasson trichrome染色を行う。前年度の結果を参考に、腓腹筋全切離モデルにsiHSP47を投与して検討した。しかし瘢痕形成を有意に抑制する所見は得られなかった。このため筋力測定や運動能力の評価など予定していた実験を進められなかった。そのため、未使用額が生じた。細胞実験による筋損傷・修復のメカニズムを追究する実験を次年度に行うこととし、未使用額はその経費に充てることとしたい。
火山噴火罹災地の埋没過程の復元と火山噴火推移の解析に関する研究

発掘対象としたイタリアのヴェスヴィオ火山北麓の「アウグストウスの別荘」遺跡を最初に埋没させた噴火は紀元472年噴火であることを明らかにするとともに、遺跡内の堆積物の層序、堆積状況の詳細な調査研究から、噴火推移と当該遺跡の埋没過程の推移の関係を復元することに成功した。また、紀元472年噴火について、地質学的、岩石学的、古地磁気学的手法を用いて噴火推移、マグマシステム、噴火メカニズムの詳細を明らかにした。本年度は,「遺跡を埋没させている堆積物の概要把握」,「遺跡を最初に埋没させた噴火の特定」を中心課題とし,そのための地質調査と分析を行った.地質調査は,ソンマヴェスヴィアーナの遺跡において,発掘作業と並行して約一ヶ月間に渡り行い,この際,化学分析,年代測定用試料の採取も行った.また,遺跡試料との対比を行うため,ヴェスヴィオ火山テフラ噴出物模式露頭のあるオッタビアーノにおいて,各層の系統的試料採取を行った.遺跡における地質調査の結果,遺跡を埋積している堆積物は時代の異なる5つのグループ(グループI, II, IIIA, IIIB, IIIC)に分けられることがわかった.このうち最下位の最初に遺跡を埋没させたグループの1の噴出物は,下位から火砕サージを含む降下火山灰・スコリア層(厚さ数10センチ程度),4層の泥流堆積物(厚さ3メートル程度),土石流(河川性)堆積物(数10センチ1メートル程度),土壌層(数10センチ)から構成されることが明らかになった.噴火に直接由来する堆積物である降下スコリア試料について,地震研究所で表面形態の観察,顕微鏡下における組織の観察,マイクロプローブによる斑晶鉱物の化学組成の測定,蛍光X線による全岩化学組成の測定を行った.この結果,本試料は模式露頭でAD472年とされているスコリアと全ての特徴が一致することがわかった.また,グループIの様々な部位から採取した炭化木片等を用い放射性炭素年代測定を行った結果,AD472年前後の年代値が得られた.これらのことから,遺跡を最初に埋没させたのは,当初推定されたAD79年ではなく,AD472年の噴火であったことが明らかになった.これらの研究成果について,内容の取りまとめを行い,1月にGeochemical Journal誌に投稿した.平成17年度までは,「遺跡を埋没させている堆積物の概要把握」,「遺跡を最初に埋没させた噴火の特定」を中心課題とした.17年度の遺跡地質調査は,発掘作業と並行して3ヶ月間にわたり行った.また,遺跡を埋没させた噴火の全容を把握するため,5月と11月にヴェスヴィオ火山北斜面の地質調査を行った.調査の結果,遺跡を埋積している堆積物は時代の異なる5つのグループ(グループ1,2,3A,3B,3C)に分けられることがわかった.このうち最下位の最初に遺跡を埋没させたグループのIの噴出物は,層序や化学組成の類似性,放射性炭素年代から,当初推定されたAD79年ではなく,AD472年の噴火であったことが明らかになった.各グループを構成する堆積物の詳細についても分析を進めた.この結果,グループ1最下位の火山灰・スコリア層は詳しく見ると7枚のユニットに分かれ,このうち数枚は遺跡建築物壁面への吹き付け構造などから,火砕サージ堆積物である可能性が高いことがわかった.一方,グループ1の大半は泥流堆積物からなるが,山麓部の調査の過程で,ヴェスヴィオ山北斜面山麓に厚く堆積した火砕流堆積物があることが明らかになり,遺跡内の泥流堆積物の給源は,これらの火砕流堆積物であることがわかってきた.このヴェスヴィオ山北麓に分布する火砕流堆積物は,本質物質に乏しく,類質岩片を多く含んでおり,典型的な火砕流堆積物とはやや異なった特徴をもつ.このような特徴は泥流堆積物とも重なることから,本質物質と思われる岩片の磁気計測を行い,堆積温度の推定を行った(継続中).本年度は,遺跡を埋没させた472年の噴火の全体像を明らかにするため,遺跡に加え,ヴェスヴィオ山周辺での調査に力点を置いた.夏の遺跡の発掘調査では,新たに掘削された場所での堆積物観察を行い,これまでに確立した層序関係の確認および堆積状況の観察をおこなった.昨年度の調査で確認された472年の初期の堆積物中の火砕サージと思われる堆積物の堆積構造を詳細に検討したが,建物に力学的,熱的な影響は与えておらず,火砕サージの末端であった可能性が考えられる.遺跡の建築原面の一部掘削が行われたが,79年の噴出物は発見されず,遺跡建造物は79年以降に建てられた可能性が高い.472年噴火の全体像を把握するために,春季および夏季にヴェスヴィオ山周辺の地質調査をヴェスヴィオ火山西北東側斜面を中心に行い,遺跡を最初に埋没させたと考えられる472年堆積物のオリジナルな堆積状況を明らかにした.

この調査によって,遺跡の上流側には大量の火砕流堆積物があることが判明,さらに,噴火後期から終期にかけて発生した火砕流堆積物は通常の火砕流に比べて異様に外来岩片にとみ,火砕流の2次的重力流としての土石流と判別が困難な堆積物が存在することも分かった.このような堆積物の発生メカニズムを理解するためにはヴェスヴィオ山の当時の外輪山の地形と分布との関係を明らかにする必要があり,南東地域に調査区域を拡大する必要が生じた.しかし,当地域は植生等の関係で当初予定した11-12月の調査には不適当であることが判明したため,経費を繰越して平成19年度にこの地域の調査を行い,噴火後期の火砕流堆積物の南東地域での分布域を確認した.また,火砕流堆積物の定置温度を推定するために,現地で採取した火砕流堆積物の本質岩片・外来岩片の岩石磁気的測定を行いつつあるが,外来岩片の一部に高温の火砕流により加熱されたものがあることが判明した.平成19年度は前半までに得られた研究成果をイタリアで開催されたIUGG総会で発表,更に島原市で開催された国際シンポジウムCities on Volcanoes 5で領域内の他研究グループとともに本領域のセッションを設け,それまでの成果を発表した.更に,19年度夏に新たに掘削された遺跡部分の堆積物調査を行うとともに,遺跡外の地質調査に基づいて,遺跡を埋没させた472年噴火の噴火様式を解明することに力点を置いた.特に,平成18年度までの調査研究によって,472年の火砕流・火砕サージが外来岩片に富み,マグマ物質に乏しいという特徴を見いだしたため,このような特異な噴出物を発生した噴火のメカニズムを明らかにする事を重点課題とした.このため,山麓の火砕流堆積物から,本質岩片の定方位サンプルを統計学的に有意となる数を回収し,堆積物の定置温度を明らかにするための磁気測定を集中的に行った.11月までに得られた磁気測定結果より,火砕流には高温で定置したものと低温で定置したものとが存在することが分かったが,両者の噴出順序等に不明な点が多く、この解決が最優先課題となった.ところが,現地の地質に精通した研究協力者および古地磁気分析担当の研究分担者が本来業務により11月から3月の間は現地調査不能となった.このため,経費を繰り越して平成20年度にこの地域の調査および火砕流堆積物の本質岩片,マトリクス部分の岩石磁気的測定を行った.この結果,高温の定置温度を示す火砕流と低温の定置温度を示す火砕流の層序関係が明らかになりつつある.また,噴出物中のガラス包有物中の揮発性成分量を測定するために顕微ラマン分光システムを購入し,標準試料を用いて微小ガラスの含水量測定法を開発し,翌年度の本格的分析の準備作業を行った.平成21年度は遺跡内で考古班による新たに発掘作業が進行した部分の地質学的調査を行うとともに,周辺地域の地質調査を行った.前年度採取した土石流,火砕流からの試料を用いての地磁気測定を継続した.21年度の発掘終了間際に遺跡南部の敷石上に白色軽石を含む土石流堆積物が発見され,この白色軽石の噴火年代の判定が遺跡の建造年代に手がかりを与えることが予想されたため,経費を次年度に繰り越し,この部分の再調査および遺跡建造物の基礎部分の試掘調査を22年度に行った.採取した白色軽石をXRFによる化学分析を行った結果,約3000年前のヴェスヴィオ山噴火噴出物のほか,AD79年噴火噴出物も含まれることが判明した.同様の結果が建造物の基礎部分から採取された白色軽石についても得られ,更に採取された炭質物の年代測定結果と併せると,遺跡の建造がAD79年噴火以降であり,紀元2世紀頃と考えられることが分かった.