hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
免疫不全動物を用いた卵巣組織移植による初期卵胞から成熟卵子への誘導

さらに、イヌの卵巣組織の凍結保存の研究が順調なことから、新鮮な卵巣だけではなく、凍結組織の移植実験も実施した。その結果、凍結条件によって移植後の卵巣組織内の状態に大きな差が生じた。緩慢凍結法で凍結した卵巣組織は移植後5週目には形態的に維持された卵子が観察できなかったのに対し、ガラス化凍結法を行った卵巣組織は9週間の移植によって原始卵胞からより発育の進んだ二次卵胞への発育誘導に成功した。このことから、この移植法は移植した卵巣組織内で原始卵胞から二次卵胞にまで卵胞発育を指示できることを示すとともに、ガラス化凍結法によって卵胞発育能を保持した状態で卵巣組織を保存可能であることが分かった。現在、上記の研究成果について論文を執筆中である。さらに、野生動物の卵巣組織の凍結保存を進めている。これまで7動物園から協力を得られ、合計で23件、16種の野生動物の卵巣を受け入れ、凍結保存・蓄積を行っている。今後、本研究によって卵胞発育を促す卵巣組織移植法が確立された折には、これらの野生動物の卵巣組織を用いて野生動物の未成熟卵胞の発育誘導を目指す予定である。昨年度は以上の結果を二つの国内の学会・研究会、一つの国際シンポジウムで発表した。当初の予定では、移植実験は新鮮な卵巣のみを用いることを想定していた。しかし、本研究とは別のイヌの卵巣組織の凍結保存の研究が順調なことから、凍結保存した卵巣組織も融解後に移植実験に供試し、良好な結果を得ることができた。このことから、凍結組織由来卵子による産仔作出の可能性が広がり、より野生動物への応用に向けて実践的な技術モデルを提示することができた。当初予定していた免疫不全ラットの管理や手術補助、助言を仰ぐ、同じ京都大学の研究協力者の先生が遠方の他大学に移動になり、研究への助言等、協力関係は継続してもらえるものの、ラットの移植実験・管理の継続が危ぶまれた。しかし、移動される前に手術方法の確認を入念に行うとともに、同じ研究施設の別の先生・技術員の方の協力も得られ、移植実験を継続することができた。また、昨年7月より出産・育児により研究を中断しているが、その間にも研究会での発表や講演、論文執筆を継続することで、研究を推進することができた。本研究は希少動物の保全を目的とした生殖介助技術の開発をを目的とし、野生肉食動物のモデルとしてイヌとネコを用いて、免疫不全ラットへの卵巣組織の移植による原始卵胞の発育誘導法の確立を目指して取り組んできた。イヌの卵巣を用いた免疫不全ラットへの移植実験では、血管新生を促進する成長因子を利用するとともに、移植組織の定着を促す足場となりうるマトリゲルを用いることで、免疫不全ラットの皮下へ移植後も定着し、生存できることがわかった。凍結後の卵巣組織についても移植を行い、ガラス化凍結法を行った卵巣組織は9週間の移植によって原始卵胞からより発育の進んだ二次卵胞へ発育を誘導することができた。この結果から、この移植法は移植した卵巣組織内で原始卵胞から二次卵胞まで卵胞発育を誘起することが可能であることを示すとともに、ガラス化凍結法で卵胞発育能を保持した状態で卵巣組織を保存できることが分かった。さらに、野生動物の卵巣組織の凍結保存も進行している。昨年度はより多くの動物園からの協力を得られ、これまでに11動物園からの協力を得て、これまでの合計で32件、19種の野生動物の卵巣を受け入れ、凍結保存・蓄積を行っている。
核融合炉に適した１００ｋＡ級高温超伝導体の開発研究

報告者は核融合炉に適した100 kA級高温超伝導(HTS)導体の開発研究を行っている。本年度はHTS導体の冷却安定性の設計指標を示すとともにヘリカル型核融合炉のホットスポット温度解析を行った。冷却安定性とは、何らかの擾乱によって超伝導導体の温度が上昇して常伝導転移したとき、その熱を高い熱伝導率を持つ安定化層や冷媒などに伝熱することにより、超伝導状態に復元させることを保障する概念である。30 kA級導体試験において、導体に流れる電流が導体の臨界電流値を超えた後、クエンチする場合とそうでない場合があった。臨界電流の磁場・温度依存性を見ると、磁場・温度に関係なく臨界電流が約50 kA(銅安定化材を含んだ電流密度として約85 A/mm2)以下の場合はクエンチしなかった。これは印加磁場や導体温度が低いと臨界電流が高くなり、臨界電流到達後のジュール発熱が大きくなるため、発熱が熱伝導による冷却を上回りクエンチに至ったためと考えられる。これにより熱・電磁解析を進め、これを導体の冷却安定性の設計指標として示すことができるとの見通しが得られた。ヘリカル型核融合炉FFHR-d1のホットスポット温度熱解析は1次元の熱拡散方程式を支配方程式として行った。ホットスポット温度とは常伝導転移を検出して電流が減衰する間に導体が上昇する最高温度のことである。本解析では、超伝導体の特性評価にはパーコレーションモデルを用いた。擾乱を導体の左端から断面一様に熱流束で与え、常伝導転移を発生させるとした。計算の結果、導体のホットスポット温度は137 Kまで達した。一般にホットスポット温度は200 K以下にすることが目安となっているが、今回の解析ではこの値を下回った。これにより本解析によって高温超伝導導体の設計指標を得ることができた。28年度が最終年度であるため、記入しない。現在提案中の導体は、HTSによる高い冷却安定性とHTS線材を単純積層することによる高い機械特性と製作性が特徴である。しかし、単純積層導体は線材のインダクタンス差などから不均一な電流分布を生じ易いため、導体本来の臨界電流値より低い電流値でクエンチ(早期クエンチ)するRamp Rate Limitation(RRL)の不安定性が起きる可能性がある。報告者はこれまでに30 kA級導体、100 kA級導体を製作し、通電試験を行ってきた。今年度は、100 kA級導体試験を再度行ってデータを充足させるとともに単純積層導体の臨界電流解析コードの構築を行うことで、高い安定性の検証を行った。今年度行った100 kA級導体試験では、外部磁場の掃引速度を制御することで、100 kAの電流を1時間にわたって、安定に通電することに成功した。これは他のHTS導体と比べても突出した記録となっている。また、導体の臨界電流値を測定した結果、2.8 T, 45 Kにおいて72.6 kA、4.3 T, 45 Kにおいて67.4 kAの臨界電流値が得られた(電場基準:1 μV/cm)。この際、サンプルを1 kA/sのRamp Rateで励磁したにもかかわらず、早期クエンチを起こすことなく臨界電流に到達している。これにより単純積層導体が高い安定性を持つことを実験的に示すことができた。上記の実験と並行して、導体本来の臨界電流値を評価する臨界電流解析コードを作成した。今回、実際の線材データを基に評価する新たな臨界電流特性評価方法を導入したことにより、解析値と実験値とは515%以内で一致した。これにより、臨界電流解析コードの妥当性を示すとともに、これまでに作成した積層導体が早期クエンチを起こしていないことを示すことができた。この導体は単純積層したHTS線材の周りを銅安定化材とステンレス構造材で囲った構造をしている。HTS線材の有する本質的に高い冷却安定性とHTS線材を単純積層することによる高い機械特性と製作性が特徴である。報告者は本年度、HTS導体の安定性解析を行う計算コードを作成するとともに、来年度実施予定の30 kA級導体コイル試験のサンプルの設計を行った。HTS導体の安定性解析では、コイルに生じる巨大な電磁力による急激な巻線の変位などによって超伝導導体内部に発熱を生じたとき、導体の温度がどのように変化するか調べるため、1次元有限要素法数値解析コードの作成を行った。解析対象とした導体はHTS線材と安定化銅の周りをステンレスジャケットで囲った構造で、超伝導体に対する銅比は7である。この導体に100 kAの電流を流した状態で、1 kJの発熱がある導体断面で0.1秒間続いた場合の導体温度の時間変化を計算した。計算に用いた物性値は密度と比熱の温度依存性を各材料の平均値として、電気抵抗率と熱伝導率は並列回路によって求め、HTS線材の電流電圧特性はパーコレーションモデルを用いた。

これにより、擾乱に対する導体の安定性限界を調べることが可能になった。今後、計算条件(電流密度、発熱量、発熱時間等)を様々に変化させ、詳細な解析を行っていく計画である。本年度はさらに3030 kA級導体コイル試験のサンプルの設計を行った。設計したサンプルは2ターンのパンケーキコイルを2つ組み合わせた4ターンのダブルパンケーキコイルで、導体断面構造は比較を容易にするため以前行った30 kA導体サンプルと同じにした。来年度はサンプルを製作し、サンプル全体がほぼ一様な磁場、温度条件下で試験を行う予定である。当初の計画では、コイルが大型化したときに導体内部で大きな電流偏流を生じ、本来の臨界電流値より低い電流値でクエンチするRamp Rate Limitationの不安定性が生じないかどうか数値解析と実験から示す予定であった。数値解析では単純積層導体をモデル化して電磁解析と熱解析を練成して説く解析を行い、通電特性を評価する予定であった。しかし数値解析手法の習得が遅れたため、熱解析のみを行う安定席解析コードの作成にとどまった。一方実験についても、実験を予定していた設備が本年度使えなかったこともあり、導体コイルサンプルの設計を行うにとどまった。これらの研究の遅れは来年度取り戻すことができると考えており、このためやや遅れていると評価した。報告者は核融合炉に適した100 kA級高温超伝導(HTS)導体の開発研究を行っている。本年度はHTS導体の冷却安定性の設計指標を示すとともにヘリカル型核融合炉のホットスポット温度解析を行った。冷却安定性とは、何らかの擾乱によって超伝導導体の温度が上昇して常伝導転移したとき、その熱を高い熱伝導率を持つ安定化層や冷媒などに伝熱することにより、超伝導状態に復元させることを保障する概念である。30 kA級導体試験において、導体に流れる電流が導体の臨界電流値を超えた後、クエンチする場合とそうでない場合があった。臨界電流の磁場・温度依存性を見ると、磁場・温度に関係なく臨界電流が約50 kA(銅安定化材を含んだ電流密度として約85 A/mm2)以下の場合はクエンチしなかった。これは印加磁場や導体温度が低いと臨界電流が高くなり、臨界電流到達後のジュール発熱が大きくなるため、発熱が熱伝導による冷却を上回りクエンチに至ったためと考えられる。これにより熱・電磁解析を進め、これを導体の冷却安定性の設計指標として示すことができるとの見通しが得られた。ヘリカル型核融合炉FFHR-d1のホットスポット温度熱解析は1次元の熱拡散方程式を支配方程式として行った。ホットスポット温度とは常伝導転移を検出して電流が減衰する間に導体が上昇する最高温度のことである。本解析では、超伝導体の特性評価にはパーコレーションモデルを用いた。擾乱を導体の左端から断面一様に熱流束で与え、常伝導転移を発生させるとした。計算の結果、導体のホットスポット温度は137 Kまで達した。一般にホットスポット温度は200 K以下にすることが目安となっているが、今回の解析ではこの値を下回った。これにより本解析によって高温超伝導導体の設計指標を得ることができた。当初の計画通りに、導体の自己磁場やHTS線材特性の磁場印加角度依存性を考慮したHTS単純積層導体の臨界電流解析コードを開発することができた。交流損失測定実験は行えなかったものの、計画になかった100 kA級導体試験を行い、世界に突出した成果を上げることができた。このため、おおむね順調に進展していると評価した。
HuRをターゲットとした分子標的薬の開発～がんの制御を目指して～

HuRに結合する化合物を見出すため、1570化合物で構成される承認薬ライブラリーを示差走査型蛍光定量法を用いてスクリーニングした。その中から、抗トリパノソーマ薬であるSuraminを見出し、表面プラズモン共鳴を用いて特異的にHuRに結合することを証明した。また、SuraminがHuRの機能に対して影響を及ぼすかどうかを確認するため、舌癌細胞株であるHSC-3に作用させ、ARE-mRNAの発現量と安定化を確認し、HuRの機能を阻害していることを確認した。また、舌癌細胞の浸潤能などの悪性形質を減弱させた。これらより、Suraminは口腔がんに対する新しい抗がん治療法に成り得ることが証明された。1HuRタンパクを発現させるため、大腸菌を用いた発現系を作製した。作製にあたっては、pGEX6p-1vectorを制限酵素で切断し、HuR発現コードを作成後、vectorに挿入した。電気泳動で、pGEX-HuR plasmidを作製を確認した。HuRの発現が実際に行われるかを確認するため、まずは大腸菌BL21にplasmidをtransformationさせ、スモールスケールで発現効率の予備実験を行った。培地としては、overnight expression instant LB mediumを使用した。温度や時間をわけて条件検討を行い、HuRタンパクが効率的に発現する時間や培地濃度を測定した。その後、HuRのタンパク発現を電気泳動にて確認した後、GSTカラムでHuRタンパクを回収した。GST-HuRの発現を確認した後、prescission proteaseを用いてGSTを切断し、精製した。精製したHuRを電気泳動と染色で確認した後に、western blottingでも確認した。HuRが問題なく発現していることを確認した。2HuRタンパクの結合する低分子化合物を作製するにあたり、結合をDSFで確認する方針とした。まずは、Sypro-orengeをHuRタンパクに結合させ、熱安定性を測定した。HuRタンパクにDSFを行ったところ、安定したピーク値がみられ、DSFの実験系で使用可能なことを確認した。DSFに必要な濃度を確認するため、濃度をふって実験し、必要な濃度を決定した。3HuRタンパクをラージスケールにて発現させ、HuRタンパクを回収しているところであるHuRタンパクの発現条件の検討に時間を要した。大量にHuRタンパクが必要なため、HuRの精製発現に時間がかかっているが、DSFが使用できることを確認し、実験系の確定ができたため、その点ではHuRタンパクの発現精製の遅れを取り戻していると思われるため。昨年度に作製したHuR recombinant proteinを用いて、HuRに結合する化合物の検索を行った。まず、HuRに対してDSF(differential scanning fluorometry)が使用できるかどうか検索した結果、ピークが単一で、ぶれが少なく、使用可能な実験方法であることを確認した。DSFに関しては北海道大学大学院薬学研究院創薬化学研究教育センターの協力の下、既存薬ライブラリーの検索を行った。既存薬ライブラリーはMicro Source社のPharmacon-1600とした。DSFの結果、いくつかの化合物に温度の変化が見られ、その化合物に対して濃度依存的な温度変化があるか確認し、濃度依存的に温度変化が見られ、構造的かつ文献的にHuR proteinと結合していると考えられた化合物を選択した。既存薬ライブラリーはUS-Drug CollectionとInternational Drug Collectionにおいて上市された化合物であり、実際の人への投与も行われてきた薬剤である。これまでにも、標的とされる疾患以外の作用を見出され、忘れられていた化合物が日の目をみたことは数多くある。新規薬剤の開発は費用面、時間面ともに大量に浪費してしまうが、既存薬におけるDrug repositoningはそれらを大幅に省くことが可能となる。この化合物は、作用機序がよく解明されておらず、HuRの結合いよって効果を発揮していることを証明できると新規発見となる。また、口腔癌に対する作用は研究されておらず、口腔癌に対する新しい抗癌剤となる可能性を秘めていると考えられる。当初の研究計画通り、ヒット化合物の候補を見出すことができ、順調に研究が進んでいると思われる。当初の研究計画では今年度はHuRに対する有効な化合物の検索としていた。HuRに対する結合をみるため、いくつかの方法が考えられたが、DSFが可能であれば一番早くかつ簡便に結果が求められると考えられ、実行した。DSFはHuRに対して有効かつ素早く検索できることがわかったため、化合物の選択に移ることができた。化合物ライブラリーは様々なものがあるが、その後の臨床応用を考えると、既存薬を用いたDrug repositioningを狙うことが最も近道であると考えた。既存薬ライブラリーの1600化合物とHuRをDSFで検索したところ、候補となる化合物を見出すことができた。よって、その化合物は細胞実験に使用可能であるため、当初の研究計画どおり3年目は細胞実験が可能となったため、順調に研究が進んでいると言えるSuraminは抗トリパノソーマ薬として開発された薬剤であり、前立腺がんに対して臨床応用されたこともある。一定の成果はでているが、研究は進んでおらず、Suraminのどの作用が、がんに効果的なのかも明らかにされていない。SuraminがHuRの機能を阻害することがわかれば、Suraminのメカニズムを解明する上で大きな発見となる。またHuRノックダウンは、口腔がん細胞の悪性形質を著しく減弱できるため、SuraminがHuRに作用するのであれば、口腔がんに対してより強い抗がん作用を示し、有効な抗がん治療法となる可能性があると考えられた。

これらの理由から、Suraminをヒット化合物として選択し、舌がん細胞株であるHSC-3に対して作用させた。まず、HuRの機能であるARE-mRNAの安定化に対する作用を確認するため、c-fosやcyclinなどのmRNAをReal time RT-PCR方にて確認したところ、これらのARE-mRNAの総量が低下していることが確認できた。スクラッチアッセイを行い細胞運動能を、matrigel invasion chamberを用いて浸潤能を検索したところ、舌癌細胞株に悪性形質の減弱が見られた。これらより、Suraminは口腔がんに対する新しい治療方に成り得ると考えられた。HuRに結合する化合物を見出すため、1570化合物で構成される承認薬ライブラリーを示差走査型蛍光定量法を用いてスクリーニングした。その中から、抗トリパノソーマ薬であるSuraminを見出し、表面プラズモン共鳴を用いて特異的にHuRに結合することを証明した。また、SuraminがHuRの機能に対して影響を及ぼすかどうかを確認するため、舌癌細胞株であるHSC-3に作用させ、ARE-mRNAの発現量と安定化を確認し、HuRの機能を阻害していることを確認した。また、舌癌細胞の浸潤能などの悪性形質を減弱させた。これらより、Suraminは口腔がんに対する新しい抗がん治療法に成り得ることが証明された。HuRタンパクを大量に発現させ、精製し、6000種類の化合物に対してDSFによる一次スクリーニングを行う予定である。化合物の細胞内での挙動の解析を行う。具体的には口腔がん細胞(HSC-3)に化合物を投与し、HuRの発現量や核外輸送への影響、HuR・ARE-mRNA結合の阻害を証明する。HuRタンパク発現量とHuRタンパク核外輸送への影響は、western blot法と免疫染色法で検討する。ARE-mRNAの安定化への影響を定量性Real time PCR法で検討する。その遺伝子は申請者が報告しているc-fosなどによって検討する。がん細胞における増殖、浸潤抑制の解析をする。化合物によるHuR機能抑制によって、口腔がん細胞の増殖能や浸潤能が実際に抑制されていることを証明する。増殖能の確認は、単純な細胞数のカウントとスクラッチアッセイで行う。浸潤能の確認はマトリジェルを用いて行う。これらによって、この化合物がHuRに作用していることを間接的に証明する。必要であれば、HuRのどの部位に作用しているかX線構造解析装置などで確認する。また、HuRがタンパクやmRNAと相互作用をするRRMに関して、RRMをそれぞれ欠損させたタンパクを作製し、DSFにて結合を確認することでも、この化合物の作用箇所が解明できるかもしれない。
3次元プリンターにより作製した心房電極を用いた心房細動の多点同時マッピング

まず電極パッチの素材と滅菌方法の選定を行った。素材としては、通常の滅菌処理で形状や強度・弾性に変化を来さず、3Dプリンタ処理に適したものを検討した。3Dプリンタのマルチマテリアル積層材に独自のコーティング(ウレタン樹脂)を施したUV(紫外線)硬化樹脂を用いたパッチを試作し、エチレンオキサイドガス滅菌とオートクレーブで滅菌処理を行い、形状や強度・弾性などの変化を検討した。なお、パッチには電極コードの装着を想定して2mm幅の溝が掘ってある。いずれの滅菌処理でも形状や強度・弾性に変化は見られなかったが、エチレンオキサイドガス滅菌では外観上の変化は見られなかったが、オートクレーブでは変色が認められた。以上より、電極パッチの素材としてはUV硬化樹脂を用い、エチレンオキサイドガス滅菌を採用することとした。続いて、ヒトのCT画像からコンピュータ上に左右心房を3次元構築した。撮像で得られたDICOMデータから心房を3次元表示し、心外膜を認識し編集した。この作業にて明らかになった問題点は、左房天蓋部など心外膜が存在しない部位がある点と左右の肺静脈間の左房後壁や下位右心房横隔面など周囲組織と近接あるいは接触、連続している部位では、心外膜面の同定が困難あるいは不可能である点である。この点に関しては、一定の基準を設けて自動的に心外膜面を認識するプログラムの必要性が示唆された。この3次元心房モデルに基づいて、3Dプリンタを用いて3D心房パッチを試作した。心房パッチは右房と左房に分け、右房側壁、左房高側壁、心房天蓋部に合うように作製した。研究実績の概要で述べた通り、2018年度では、電極パッチの素材の選定、滅菌方法の選定、ヒトCT画像から心房心外膜面の3次元表示、この画像に基づく電極パッチの試作までを行うことができた。次年度では、2018年度で問題となった心房心外膜面の自動認識手法の検討を行う。2018年度では、ヒトCT画像から心房心外膜面の3次元画像構築と電極パッチの試作を行った。試作であることから実質的な経費が発生しなかった。次年度以降は、電極の作製とパッチ電極への電極埋め込みなどの作業を行う予定であり、相当の経費が発生する見込みである
植物利用によるエストロゲン様化学物質の生物影響低減と水環境修復に関する研究

1水域における環境ホルモン様物質の生物影響とその低減策を検討するためにAtrazine及びBenomylを対象に、ヒメダカ(Oryzais latipes)を用いて暴露実験を行い、血液中のヒドロゲニン濃度(VTG)を指標として、環境ホルモン様物質のエストロゲン作用の評価・検討を試みた。Atrazineの0100μg/LにおけるVTG濃度は徐々に上昇する傾向にあり、環境ホルモンとしての影響が推察された。これらに同時に特定植物を栽培すると水中Atrazine濃度が低減され、メダカの血中VTG濃度も低下し、ファイトレメディエーション効果が明確に認められた。因みに、対照区の雌メダカの血液中のVTG濃度に対し、植物栽培処理区では濃度低下し、ホルモン様作用が抑制されたことが確認された。Benomylについても同様の傾向が確認された。植物種では根部の成長が大きい麦類に効果が顕著なことも判明した。2環境ホルモン様物質による汚染水域を想定し、暴露実験から植物による収奪能の試算を行い、水域浄化のゾーニングを検討した。特定植物による水域におけるBenomylの収奪量の試算では、1ha当たりコシヒカリ、赤神力及びふじ二条大麦でおよそ1317kg/haの収奪能力があると推察された。同様のAtrazineについての試算では、Benomylの1/10程度の収奪能力で、根に対する影響の強さが示された。これらの植物に他の植物の混植により水域からの収奪効果が増大することが推察され、植物による水域のファイトレメディエーションは有効であると推測した。上記の結果から、対象物質の毒性、濃度、水域の流量などにより、高収奪能植物を順次配置、同時に多種の陸生植物を混植する手法で、水浄化・水汚濁防止システムにより、水域に適したファイトレメディエーションの有効活用が可能と推察された。エストロゲン様化学物質に対する植物による浄化システム構築の可能性を知るために、本年はハーブ類および新たな選抜植物を対象に水面栽培実験を行い、水中濃度変化および植物への影響を種子から発芽させ幼苗期における影響を検討し、これらの結果を受けて成株期についても検討した。さらに水生生物(メダカ)の生育影響および誘発される血中ビデロゲニン濃度の植物の水面栽培による低減効果を知るために、暴露実験の一部を行った。その概要を示す。1)エストロゲン様化学物質として農薬の除草剤のAtrazineおよび殺虫剤のBenmoylを対象に、設定濃度15μg/Lから500μg/Lの比較的低濃度区において、植物の種子から発芽、約3週間の幼苗期の植物を作成し、水面栽培実験により生育影響および水中濃度低減の効果の検討を、HPLC,蛍光吸光装置およびELISA法により行った。Atrazineの結果から、約20種類のハーブ(ウオータークレス、ローマンカモミール、ディル、チャービル、スイートバジル、ルー、ルバーブチャードなど)は一般的な農業水域と同程度濃度では、いずれも生育阻害は少なく水中濃度も低下傾向にあった。さらに500μg/Lにおいても吸収効果を示した。なかでもチャービル、ルー、スイートバジル、ディルは耐性もあり、水中からの除去効果が大であることが判明した。また、オオムギのふじ二条は極めて浄化能力が高く水域浄化に有効であると推測された。2)水中のエストロゲン様化学物質高濃度区における成株期の植物による吸収除去の可能性は、先の低濃度区における除去効果が大であったハーブ類(シソ科、セリ科、キク科、ミカン科、アカザ科、アブラナ科)及び水稲の中国広西省1ならびにオオムギの赤神力、ふじ二条が極めて吸収除去能力が大と判明し、汚濁水の浄化策あるいは汚染防御策に適応できることが推測される。

2,500μg/L6,000μg/Lの高濃度区においても、これらの植物は耐性があり成育も旺盛で水中濃度の低下傾向は顕著であり、汚濁の水環境修復への適用の可能性が示唆された。3)これら陸生植物の水面栽培への適用によって、良好な生育と水中濃度低減効果の作用様式を知るたに、乾燥土、湿土、水面の水分環境の異なる栽培環境で、オオムギを種子より栽培して、根部組織の断面構造を顕微鏡写真により維管束に対する導管率を検討した。その結果、水面栽培により導管が増大し、構造変化を起こしている興味ある現象が確認され、その詳細を検討している。4)エストロゲンによる水生生物のメス化の影響を知るために、ヒメダカへのAtrazine暴露により誘発される血中ビドロゲニンをELISAにより測定し、その作用を確認した。同時に植物の水面栽培によりAtrazineの水中濃度低減と血中ビドロゲニン濃度軽減傾向があることが判明した。1)水中エストロゲン様化学物質の植物による収奪比較農薬の除草剤のAtrazineおよび殺虫剤のBenomylを対象に、比較的低濃度区および比較的高濃度区を設定し、ハーブ類、オオムギ類はじめ水稲類を対象に種子から発芽の約3週間の幼苗期の植物を作成し、植物の水面栽培実験による水中濃度低減の効果の検討を行った。その結果、Atrazineについてはオオムギ類>ハーブ類>水稲類の順で水稲類の弱さが顕著だったが、Benomylについてはオオムギ類>水稲類>ハーブ類の傾向が認められた。ディル、チャービル、ルバーブチャードなどのハーブ類は低濃度区では生育阻害はきわめて少なく水中濃度は低下傾向にあり、500μg/Lにおいても吸収効果が認められた。なかでもオオムギの赤神力、ふじ二条は極めて浄化能力が高く、この他に水稲の中国広西省1、Sm、美濃糯においてもBenomylについては水浄化策あるいは汚染防御策に効果があることを見いだした。2)連結水槽において植物によるゾーニング浄化の検討オオムギ類、ハーブ類、水稲類を各槽に分けて水面栽培を行うと、Atrazine、Benomylの生育影響はきわめて少なく水面栽培による水中濃度低下が認められシステムの可能性を見出した。4)ヒメダカへのAtrazine暴露により誘発される血中ビドロゲニンの低減効果先に一部認めていた植物の水面栽培によるAtrazineの水中濃度低減と誘発されるヒメダカの血中ビドロゲニン濃度の軽減傾向をELISAにより再確認した。Benomylについてはその傾向が明確でなく、現在、再確認の実験を継続中でありこの点も明確にしたい。1)水域における環境ホルモン様物質の生物影響とその低減策の検討AtrazineおよびBenomylを対象に、ヒメダカを(Oryzais latipes)を用いて暴露実験による血液中のビドロゲニン濃度(VTG)を指標とした環境ホルモン様物質のエストロゲン作用の評価・検討した。Atrazin濃度0100μg/LにけるVTG濃度は上昇傾向にあり、環境ホルモンとしての影響が推察された。これらに同時に特定植物を栽処理すると水中Atrazine濃度が低減され、メダカの血中VTG濃度も低下し、ファイトレメディエーション効果が認められた。
インスリン抵抗性改善剤が歯周炎の発症と進行に及ぼす影響に関する研究-PPAR-γの活性化に伴う炎症反応の制御からの検討-

2型糖尿病や肥満患者における歯周炎の発症と進行には、過剰な免疫応答に起因する組織破壊が関与する可能性が指摘されている。インスリン抵抗性改善薬として用いられるチアゾリジン誘導体は、脂肪細胞を分化度の低い小型細胞に逆分化させ、炎症性サイトカインの産生を抑制することが示唆されている。そこで次に、チアゾリジン誘導体が脂肪細胞の形態ならびにIL-6産生性に及ぼす影響を検討した。その結果、1.チアゾリジン誘導体との共培養により、肥大した脂肪細胞は小型化した。2.チアゾリジン誘導体は、PgおよびFn LPS刺激によって増強されたIL-6産生を85%程度抑制した。一方、Ec LPS刺激により増強されたIL-6産生の抑制は35%程度であった。LPS刺激によって脂肪細胞からのIL-6産生性が亢進したことは、糖尿病患者における重度の歯周炎でCRP値が上昇するという現象に脂肪組織が関与している可能性を示唆している。チアゾリジン誘導体は本来インスリン抵抗性改善薬として投与されるが、その作用に加えて2型糖尿病に罹患している歯周炎患者においてIL-6産生を抑制し、結果的にCRP産生を抑える薬剤としても有用である可能性が示唆された。歯周炎は全身にとってsub-clinical rangeの慢性炎症として捉えられつつある。歯周病患者ではc-反応性蛋白(CRP)値が上昇しており、治療に伴って低下する。CRPはinterleukin-6 (IL-6)刺激によって肝細胞から産生される急性炎症マーカーである。肥満患者ではCRP値が上昇しやすい。これは肥満患者に蓄積した脂肪細胞がIL-6の主な産生細胞であるためと考えられている。近年、CRPは単なる炎症マーカーであるのみでなく、冠状動脈性心疾患の進行に直接的に関与することが報告されている。すなわち、CRPはLDL-コレステロールに結合することによって単球によるコレステロールの貧食を促進することが示された。すなわち、歯周炎によって上昇するCRPは直接的に既存の血管病変を進行させる可能性が考えられる。そこで、歯周感染がCRPを上昇させる背景に脂肪細胞が関与するとの仮説を設けた。歯周病菌(Porphyromonas gingivalis, Fusobacterium nucleatum)、およびE.coli由来lipopolysaccharide (LPS)によるマウス3T3-L1脂肪細胞からのIL-6産生性を検討した。その結果いずれのLPSも3T3-L1細胞からのIL-6産生性を亢進した。インスリン抵抗性改善薬であるチアゾリジン誘導体(pioglitazone)はP.gingivalisおよびF.nucleatum由来LPSによって惹起されるIL-6産生性の亢進を完全に抑制した。しかしながら、E.coli LPSによる亢進抑制は部分的なものであった。このことからインスリン抵抗性を示す肥満患者に対するインスリン抵抗性を標的とした改善薬は、歯周病菌由来抗原によって惹起される炎症反応を抑制し得ること、従って歯周炎を合併した肥満糖尿病患者にも適応できる可能性が示唆された。
光圧を極める：分子操作の極限化と光制御によるマクロ化

本研究では、分子・分子集合体に作用する光圧をナノ空間で自在にデザインし、室温・媒質中においてナノ物質を個別選択的に捕捉・操作し、配置・配向・配列を制御する技術を世界に先駆けて開発するとともに、多様な光圧制御技術により光物質操作のマクロ化を実現する事を目的としている。今年度は、昨年度に引き続き、高精度の金ナノ構造の作製および光圧を発生させるためのナノ局在場のデザインを行うため、開発した数値解析手法を用いて金ナノトライマー構造の局在場の解析を進めた。この知見と昨年度の技術的なノウハウを基に、実際に電子線描画装置を用いて水中で波長1064nmに共鳴を持つ金ナノボウタイ構造を作製した。10nm程度のサイズのナノギャップ部への選択的な発光体の導入を試みるため、この試作構造に水中で波長1064nmの直線偏光レーザーを照射し、ナノ粒子の捕捉を試みた。実験では、直径40nmの色素分子凝集体を用いて光捕捉を行った結果、ナノ粒子が数μmの距離から急激にギャップ部に引き寄せられ、捕捉される様子を確認した。照射レーザーを切った後もギャップ部においてナノ粒子からの蛍光が確認され、乾燥した試料のSEM像からもギャップ部に選択的にナノ粒子が堆積している様子が確認できた。また、昨年度構築したテーパーファイバーを用いたナノ粒子捕捉・輸送システムを用い、異なる波長の対向ビームの入射による捕捉粒子(NVセンター含有・非含有ナノダイヤモンド)の吸収特性を利用したナノ粒子操作・選別を試みた。粒子に作用する散乱力は、対向ビームによりキャンセルされ、吸収量の違いによる吸収力の差の分だけ、NVセンター含有・非含有粒子間の運動に差が生じる。入射レーザー光強度の最適化を行なった結果、NVセンターの有無により輸送される方向が反転し、NVセンター含有・非含有ダイヤモンドナノ粒子の選別が可能となることを示した。昨年度に引き続き、金属ナノ構造体に光を照射したときの局在プラズモン場の多重極特性・偏光回転特性など光電場のナノ形状のシミュレーション解析を行い、金ナノ構造のギャップ部に誘起されるナノ光電場成形に最適な金属ナノ構造サイズや形状の設計を行うと同時に、ナノ加工装置を用いた構造作製精度の向上を進め、粒子が光捕捉される確率の向上を行なった。また、これらの知見を基に、金ナノボウタイ構造の作製を行い、水中において直径40nmの色素分子凝集体の光捕捉・固定を試みた。照射直線偏光強度に応じて、ナノ粒子が数μmの範囲から引き寄せられ、構造のギャップ部に固定化される様子を確認した。捕捉用レーザー光をOFFにした後も固定化した色素分子凝集体粒子からの蛍光が確認でき、また、SEM像観察を行なったところギャップ部に複数の粒子が堆積している様子を確認した。この成果は、光ー物質間相互作用が最大化されるギャップ部に選択的に蛍光物質を配置できる新たな手法として利用できることを示している。また、ナノ粒子の捕捉・輸送だけでなく、粒子個々の吸収特性に依存した選別を試みるため、テーパーファイバーに波長の異なるレーザー光を対向配置となるように入射し、直径50nmのナノダイヤモンド粒子の光捕捉・輸送・選別を試みた。ナノダイヤモンドは、NVセンターを含む粒子(FND)と含まない粒子(NFND)を準備し、NVセンターに吸収される波長532nmのレーザーと吸収のない波長1064nmのレーザーを入射した。粒子に作用する散乱力は、対向ビームによりキャンセルされ、吸収量の違いによる吸収力の差の分だけ、FNDとNFND粒子間の運動に差が生じる。入射レーザー光強度の最適化を行なった結果、FNDとNFNDが輸送される方向が反転し、NVセンター含有の有無によってダイヤモンドナノ粒子の選別が可能となることを示した。ナノ粒子を選択的に金ナノ構造上に配置できることを示したので、次年度からは、より複雑なナノ光場を用いてナノ粒子を捕捉・固定化し、ナノ円偏光場による分子キラリティに応じた蛍光増強や、ナノ四重極場を利用した禁制遷移の選択励起などを行い、新規な分子認識センサーなどへの応用展開を目指していく。また、テーパーファイバーを用いたナノ粒子操作において、共鳴遷移を利用した量子ドットや蛍光分子などのより小さいナノ粒子の選別を試みるとともに、捕捉用レーザーの波長走査による高圧に基づく単一粒子分光測定の実現を目指す。本研究では、分子・分子集合体に作用する光圧をナノ空間で自在にデザインし、室温・媒質中においてナノ物質制を個別選択的に捕捉・操作し、配置・配向・配列を制御する技術を世界に先駆けて開発するとともに、多様な光圧制御技術により光物質操作のマクロ化を実現する事を目的としている。H28年度は、ナノ空間の光圧デザインを進めるため、局在プラズモン場の多重極特性・偏光回転特性など光電場のナノ形状をシミュレーション解析し、ナノ光電場成形に最適な金属ナノブロックの形状やサイズ、配置、ナノギャップサイズの設計を行った。この知見を基に微細加工技術により、シミュレーション解析で設計した形状・サイズを持つ金ナノ構造体(ダイマー、トライマー構造)の作製に成功し、使用するレーザー波長に共鳴を持つ事を確認した。また、試作した構造の局在場特性を明らかにするため、白色光全反射照明を用いた散乱型ニアフィールド顕微鏡を構築し、金ナノダイマー構造中に誘起される局在プラズモン場分布の照射波長依存性を調べた。その結果、全反射照明により誘起された高次モードと基本モードの干渉効果により、ホットスポット位置が照射波長に応じて変化する様子を明らかにした。さらに単一分子レベルの光操作の実現に向け、ナノ空間におけるナノ粒子の運動を高感度に計測する光イメージングシステムを構築した。

この装置を用い、試作した金ナノ構造体(トライマー構造)に円偏光を照射すると、直径数十100nm程度の高分子微粒子や有機分子集合体の光捕捉・回転運動が誘起される様子を確認し、金ナノトライマー構造のギャップ部への円偏光転写により、ナノ粒子の運動操作に成功した。当初の予定通り、ナノ空間のデザインを行うための金ナノ構造体の設計・試作に成功し、その構造中に誘起される局在場の波長依存性やナノ粒子の光捕捉や運動操作・解析のデモンストレーションに成功しているため、おおむね当初の予定通りに進捗していると言える(学会発表済み、論文準備中)。しかし、当初予定していた光局在性やキラリティーの制御性の検討や分子レベルサイズの光捕捉までには至っておらず、今後も継続して研究を遂行する予定である。本研究では、分子・分子集合体に作用する光圧をナノ空間で自在にデザインし、室温・媒質中においてナノ物質を個別選択的に捕捉・操作し、配置・配向・配列を制御する技術を世界に先駆けて開発するとともに、多様な光圧制御技術により光物質操作のマクロ化を実現する事を目的としている。今年度は、昨年度に引き続き、高精度の金ナノ構造の作製および光圧を発生させるためのナノ局在場のデザインを行うため、開発した数値解析手法を用いて金ナノトライマー構造の局在場の解析を進めた。この知見と昨年度の技術的なノウハウを基に、実際に電子線描画装置を用いて水中で波長1064nmに共鳴を持つ金ナノボウタイ構造を作製した。10nm程度のサイズのナノギャップ部への選択的な発光体の導入を試みるため、この試作構造に水中で波長1064nmの直線偏光レーザーを照射し、ナノ粒子の捕捉を試みた。実験では、直径40nmの色素分子凝集体を用いて光捕捉を行った結果、ナノ粒子が数μmの距離から急激にギャップ部に引き寄せられ、捕捉される様子を確認した。照射レーザーを切った後もギャップ部においてナノ粒子からの蛍光が確認され、乾燥した試料のSEM像からもギャップ部に選択的にナノ粒子が堆積している様子が確認できた。また、昨年度構築したテーパーファイバーを用いたナノ粒子捕捉・輸送システムを用い、異なる波長の対向ビームの入射による捕捉粒子(NVセンター含有・非含有ナノダイヤモンド)の吸収特性を利用したナノ粒子操作・選別を試みた。粒子に作用する散乱力は、対向ビームによりキャンセルされ、吸収量の違いによる吸収力の差の分だけ、NVセンター含有・非含有粒子間の運動に差が生じる。入射レーザー光強度の最適化を行なった結果、NVセンターの有無により輸送される方向が反転し、NVセンター含有・非含有ダイヤモンドナノ粒子の選別が可能となることを示した。昨年度に引き続き、金属ナノ構造体に光を照射したときの局在プラズモン場の多重極特性・偏光回転特性など光電場のナノ形状のシミュレーション解析を行い、金ナノ構造のギャップ部に誘起されるナノ光電場成形に最適な金属ナノ構造サイズや形状の設計を行うと同時に、ナノ加工装置を用いた構造作製精度の向上を進め、粒子が光捕捉される確率の向上を行なった。また、これらの知見を基に、金ナノボウタイ構造の作製を行い、水中において直径40nmの色素分子凝集体の光捕捉・固定を試みた。
強磁場による遍歴電子磁気モーメントの消失

本研究は遍歴電子による磁気モーメントが磁場によって伸縮可能であることを考え,特殊な磁気構造のもとで,強磁場によって磁気モーメントを消失させる可能性を検討するものである.外部磁場によるモーメントの消失の可能性としてEr_<1-x>Lu_xCo_2を取り上げた.またフラストレーションによって磁気モーメントを消失させるケースとしてはFeのラーベス相化合物を対象とした.以下にそれぞれの結果を記す.1)外部磁場によって磁気モーメントが消失するには遍歴電子磁気モーメントがもともと分子場によって誘起されていること,かつフェリ磁性的な構造で外部磁場が分子場と反平行であることが重要である.その場合,外部磁場は遍歴電子磁気モーメントに作用する有効磁場を減少させることになるので磁気モーメントに消失が強磁場下で実現する.我々はEr_<1-x>Lu_xCo_2においてx=0.3付近の磁化曲線にブロードなメタ磁性転移を観測した.さらに体積磁歪やNMRの測定結果から,この現象がCoの磁気モーメントの消失によるものであることを明らかにした.このような外部磁場のもとで磁気モーメントが消失するという振舞は今までは全く報告されていない新しい現象である.2)磁場によって磁気的なフラストレーションが解除される場合,モーメントを消失するほうがエネルギー的に得になる場合がある.このことが零磁場下で組成によって起こるものとしてFeのラーベス相化合物がある.その例としてHf_<1-x>Ta_xFe_2とSc_<1-x>Ti_xFe_2を取り上げ,その熱的,電気的な性質を調べた.その結果,これらの化合物では2aサイトのFeの磁気モーメントが消失する組成付近で電子比熱係数(γ)や電気抵抗のT^2の係数(A)が極めて大きくなることを見いだした.その原因として磁気モーメントの消失によって発生するスピンの揺らぎが考えられる.実験的に見いだされたAとγの関係はスピンの揺らぎの理論で説明されることも明らかにした.本研究は遍歴電子による磁気モーメントが磁場によって伸縮可能であることを考え,特殊な磁気構造のもとで,強磁場によって磁気モーメントを消失させる可能性を検討するものである.外部磁場によるモーメントの消失の可能性としてEr_<1-x>Lu_xCo_2を取り上げた.またフラストレーションによって磁気モーメントを消失させるケースとしてはFeのラーベス相化合物を対象とした.以下にそれぞれの結果を記す.1)外部磁場によって磁気モーメントが消失するには遍歴電子磁気モーメントがもともと分子場によって誘起されていること,かつフェリ磁性的な構造で外部磁場が分子場と反平行であることが重要である.その場合,外部磁場は遍歴電子磁気モーメントに作用する有効磁場を減少させることになるので磁気モーメントに消失が強磁場下で実現する.我々はEr_<1-x>Lu_xCo_2においてx=0.3付近の磁化曲線にブロードなメタ磁性転移を観測した.さらに体積磁歪やNMRの測定結果から,この現象がCoの磁気モーメントの消失によるものであることを明らかにした.このような外部磁場のもとで磁気モーメントが消失するという振舞は今までは全く報告されていない新しい現象である.2)磁場によって磁気的なフラストレーションが解除される場合,モーメントを消失するほうがエネルギー的に得になる場合がある.このことが零磁場下で組成によって起こるものとしてFeのラーベス相化合物がある.その例としてHf_<1-x>Ta_xFe_2とSc_<1-x>Ti_xFe_2を取り上げ,その熱的,電気的な性質を調べた.その結果,これらの化合物では2aサイトのFeの磁気モーメントが消失する組成付近で電子比熱係数(γ)や電気抵抗のT^2の係数(A)が極めて大きくなることを見いだした.その原因として磁気モーメントの消失によって発生するスピンの揺らぎが考えられる.実験的に見いだされたAとγの関係はスピンの揺らぎの理論で説明されることも明らかにした.本研究は偏歴電子による磁気モーメントの大きさが伸縮可能であることを考え、特殊な磁気構造のもとで磁場によって磁気モーメントを消失させる可能性を検討するものである。本年度はラーベス相フェリ磁性化合物Er_<rx>Lu_xC_<o2>を試判として強磁場下の研究をおこなった。その結果以下のような結果が得られている。2.0.2≦x≦0.4の組成の強磁場磁化を測定したところ、0.225≦x≦0.3でブロードなメタ磁性を観測した。この転移はあきらかにC_oモーメントの強磁場下での消失を示している。転移磁場はxが小さくなる程大きくなり、この傾向も我々の考えを支持している。このような偏歴電子磁気モーメントの強磁場下における消失が観測されたのは、初めてのことであり、結果はさっそく速報としてアメリカのPhys,Rev,Lettに投稿した。3.現在Phys,Rev,Lettからはレフェリーのコメントがついてきており、不純物相の可能性を植摘されている。我々はそこでわざと不純物を含んだ試料を作製して測定をおこなったが、不純物はむしろメタ磁性転移をブロードにする方向に働らき、メタ磁性の原因とはならないことがわかった。4.本研究の結果をもとにして東大物性研とErCo_2(x=0の場合)の超強磁場下の磁化測定をおこなったところ、約53Tでメタ磁性がみられた。

この結果は我々の予想値46Tとほとんど一致しておりC_oモーメントの消失はもはや疑いのない結果となった。5.ErC_<Co2>は異方性がつよいため、メタ磁性をおこしてもその転移はブロードになる可能性があり、現在コンピュータシミュレーションをおこなって調ベている。本研究は遍歴電子磁性体において不安定な磁気モーメントに着目し,特に磁場(外磁場または分子場)によって消失させる可能性を追求したものである.上記化合物中ではCoモーメントはErからの分子場によって誘起されている.またフェリ磁性であるために外部磁場はCoの分子場と反平行になる.したがって外部磁場の増加にともない,Coの受ける有効磁場は減少し,ある臨界値を越えたところでCoのモーメントは急激に消失することが期待される.我々は前年度までの結果で確かにx=0.25の組成においてブロードなメタ磁性的振舞を観測し,それがCoモーメントの消失によるものであることを提唱した.本年度はさらに体積磁歪の測定を行い,メタ磁性の生じる磁場で体積が大きく減少することを見いだした.一般に遍歴電子磁性体では磁気モーメントが発生すると体積が膨張する.従って我々が観測した体積の収縮は明らかにCoモーメントの磁場による消失を支持している.また我々はメタ磁性転移磁場の組成依存性からErCo_2(x=0)の転移磁場が46T付近であると予想したが,実際,東大物性研での共同研究により,ErCo_2の磁化過程が53T付近で異常を起こすことを見いだした.これらの化合物ではFeが2種類のサイト(6hと2a)を占める.このうち2aサイトのFeは,xの組成を変えることにより分子場が変化するので,ある組成でモーメントを消失する.これらの化合物の熱的電気的性質を調べた.その結果いずれの化合物でも2aサイトのFeのモーメントが消失するところで電子比熱係数や電気抵抗のT^2の係数が大きくエンハンスされることを見いだした.またその結果はスピンのゆらぎの理論で理解されることを示した.
オフリッジ火山から高速拡大海嶺のモホ遷移帯マグマプロセスを探る

オマーンオフィオライト及び深海掘削サイト1256の最上部を構成するオフリッジ巨大溶岩の岩相,全岩化学組成,鉱物組成および組織を解析し,巨大溶岩流の定置過程とマグマの成因について考察した。巨大溶岩流は低噴出率の噴火によって水底パホイホイ溶岩からなる複合溶岩流として流下し,ローブの融合が進んだ高温の溶岩体中心部では,後から噴出した溶岩が未固結の中心部に貫入し,内成的に溶岩流が成長する。噴火中にマグマ組成が変化し,マグマ混合が起きている。大洋島玄武岩とエンリッチした中央海嶺玄武岩(EMORB)の中間的なアルカリ玄武岩を伴い,オフリッジ巨大溶岩流が比較的浅いマントルで発生したことを示唆する。本22年度前半は14°S巨大溶岩原とオフリッジ火山群の調査計画の立案・提案へ向けて細部を検討した。またWoods Hole海洋研究所のAUV Sentryを本研究に投入する協議を研究協力者の富永雅子・S.A.Soule博士らと進めて,AUV調査計画の詳細を日米関係者間で詰めた上で,日本側のJAMSTECの研究航海公募に歩調を合わせて,アメリカ側ではNSFの研究費申請を行った。本年度後半は分担者笠谷と協力者後藤を中心に,下部地殻モホ遷移帯のマグマ溜りの電気伝導度構造探査についてフォワード解析によるシミュレーションを行い,最適な観測アレイおよび測線配置を検討した。また,深海掘削孔のコアや既知のオフリッジ火山噴出物の産状と岩石・鉱物組成データと本研究で得られる成果を総合して,オフリッジ火山とモホ遷移帯のモデルを一般化するため,代表者海野・分担者下司が中心となって,既存の掘削データのコンパイルと解析を進めた。さらに,深海掘削サイト1256で掘削したオフリッジ巨大溶岩原の全岩・鉱物化学組成の分析と解析を行った。この岩体は厚さ75-100mあり,オフリッジ巨大溶岩の内部構造や定置過程,成因を明らかにする上で,貴重な研究対象である。大部分はNMORBであるが,中心部の290mbsf300mbsfに全岩K_2Oが高いEMORBが存在する。EMORBはMg#が6070と高く,直上の石基斜長石の粒径が最大となる層準よりも未分化である。このことより,EMORB組成の溶岩がNMORBからなる岩体形成末期に未固結の岩体中心部に貫入したと考えられる。今後,14°S巨大溶岩流との比較解析を行い,オフリッジマグマの地球化学的特徴と成因について検討する。高速拡大海嶺系のオフリッジ火山群の産状はほとんど未知であり,定置過程や大量のマグマ発生,海嶺軸部と組成の異なるオフリッジマグマ生成プロセスの解明は,マントルダイナミクスの包括的理解に不可欠である。23年度は分担者笠谷が中心となって断層の発達した熱水系での詳細な比抵抗調査を目指し,受信機となる海底電位差計の製作と信号源となる電気探査装置の送受信ケーブル配置の検討を行った。信号源となる電気探査装置をJAMSTECのROVに搭載し,断層系および熱水域での試験観測を実施し,熱水に関連する兆候を検出することに成功した(Kasaya et al., 2011, Exploration Geophysics)。3.11の東北沖地震以来,海洋研究開発機構の研究航海が東北沖の地震関連探査に集中投入され,他の研究航海の日程の確保が困難になっている情勢を考慮し,不測の事態に備えた代替案として前年度に引き続き,既存の14°S巨大溶岩原・オフリッジ火山群のビデオ画像・音響探査データ及び岩石試料,深海掘削第1256孔のコア試料,オマーンオフィオライトの巨大オフリッジ溶岩の産状・岩石試料の分析・解析を行った。深海掘削サイト1256の最上部を構成するオフリッジ巨大溶岩の詳細なEPMA元素マッピングによって,NMORB及びEMORBマグマから晶出した輝石結晶が地殻下部で混合した後,噴火・定置した過程が明らかとなった。また,オマーンオフィオライトの巨大溶岩流は現在の海洋底の調査では得ることができないオフリッジ巨大溶岩の詳細な内部構造を知ることができる利点があり, 14°S巨大溶岩流の定置過程の解明に欠かせない補完的な情報を得ることができる。この解析の結果,地溝を埋めて流下した溶岩ローブは,合体・融合しつつ一つの巨大な溶岩チューブを形成し,溶岩チャンネルは発達しないことが判明した。海嶺軸における地殻・マントル構造把握のためには,浅部から10km程度までの構造を得ることが重要である。残念ながらEPRへの航海が取得できなかったため,白嶺鉱床周辺で既存の電流源および別途開発された電流源を用いた実験を行った。また,有人潜水船やROVに装備する小型の海底電位計の製作と海域試験を行った。

また,昨年度に引き続きオマーンオフィオライト及び深海掘削サイト1256の最上部を構成するオフリッジ巨大溶岩の解析を継続し,巨大溶岩流の定置過程とマグマの成因について考察した。1256C孔のオフリッジ巨大溶岩は,通常の中央海嶺玄武岩(NMORB)溶岩流が噴出・定置した後,Kに富むエンリッチした中央海嶺玄武岩(EMORB)的な溶岩が噴出し,NMORBからなる溶岩ローブのまだ固化していない中心部に貫入し,内成的に溶岩体が成長し,厚さ100 mを越える巨大溶岩流となった。一方,オマーンオフィオライトのオフリッジ巨大溶岩流は,大洋島玄武岩(OIB)とEMORBの中間的な主要・微量元素組成の特徴を有する。全岩化学組成は,噴火初期には未分化であり,次第に分化した組成に変化し,噴火末期に再び未分化になった。同様の全岩化学組成変化は溶岩体が最も暑く発達した部分の層序方向の変化と調和的である。このことから1256掘削孔と同様に,内成的に溶岩流が成長したと考えられる。以上のことから,巨大溶岩流は低噴出率の噴火によって水底パホイホイ溶岩からなる複合溶岩流として流下し,ローブの融合が進んだ高温の溶岩体中心部では,後から噴出した溶岩が未固結の中心部に貫入し,内成的に溶岩流が成長する。OIBとEMORBの中間的なアルカリ玄武岩またはEMORBを伴い,噴火中にマグマ組成が変化し,マグマ混合が起きている。これはオフリッジ巨大溶岩流が比較的浅いマントルで発生したことを示唆する。高速拡大海嶺系のオフリッジ火山群の産状はほとんど未知であり,定置過程や大量のマグマ発生,海嶺軸部と組成の異なるオフリッジマグマ生成プロセスの解明は,マントルダイナミクスの包括的理解に不可欠である。本研究の目的は,1)オフリッジ巨大溶岩流の産状・定置過程,2)オフリッジマグマの特徴と成因,3)マグマ溜りの分布と規模を明らかにすることである。3を達成するために地殻深部モホの電気伝導度探査等の深部構造探査を計画していたが,航海日程を確保できなかった。そこで,23年度実績報告書に記した今後の研究方針に従い,計画通りに進まなかった場合の代替案として進めてきた深海掘削サイト1256の最上部を構成するオフリッジ巨大溶岩およびオマーンオフィオライトのオフリッジ巨大溶岩の岩石試料の解析を進め,その他の海底と陸上の地質体双方からオフリッジ巨大溶岩流の定置過程とマグマの成因について検討した。深海掘削サイト1256では,1500万年前に東太平洋海膨軸から10 kmで噴火したオフリッジ巨大溶岩を掘削した。EPMA元素マッピングからNMORB及びEMORBマグマから晶出した輝石結晶が地殻下部で混合した後,噴火・定置した過程がわかっている。カンラン石斑晶の結晶数密度と粒径分布の解析により,溶岩流出後にカンラン石斑晶の沈降が起こり,その後岩体下部に高K溶岩が貫入し,岩体が内成的に成長したと判明した。オマーンオフィオライトの巨大溶岩流は地溝を埋めて一つの巨大な溶岩チューブを形成した。陸上溶岩とは異なり,ドレライト質の塊状コアが二階建て構造をつくる。コア中には溶岩ローブが融合した痕跡が細粒玄武岩レンズとして数10センチ1 m間隔の層状構造を形成する。このことは,溶岩ローブが完全にひとつのチューブとして一体化してはいないことを示唆しており,陸上の巨大溶岩流よりも複雑な定置過程を示している。当初計画した地殻深部モホの電気伝導度探査等の深部構造探査を実施するのに十分な航海日程を確保できなかったため。