hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
レ-ザ-血管拡張術用レ-ザ-装置および内視鏡の開発

レ-ザ-血管形成術(PTLA)の技術改良を図るために装置の改良と血管内視鏡の改良を行った。1.レ-ザ-装置の小型軽量化の研究:水道水不用の空冷式の装置を開発した。新しい装置は出力最高50W空冷式YAG:レ-ザ-発生装置である。本装置には温度測定装置及び温度測定によりレ-ザ-発生装置を制御する温度コントロ-ル装置を附属させた。本装置により基礎実験を行ったところレ-ザ-の出力は安定していた。各種の組織片を使用して温度自動制御を調べたがその機能を充分に発揮することが分かった。新しい装置の温度測定装置を使用してレ-ザ-照射時の動脈壁の温度測定を行ったところセラミックチップを使用してレ-ザ-照射(圧迫法)の場合チップより1mmの地点での温度を測定すると、出力15W、25W、30Wの時、それぞれ81.1°C、97.6°C、104.4°C、106.3°Cであった。経皮的レ-ザ-血管形成術を安全に行うために血管内視鏡直視下にレ-ザ-を照射するのも一つの方法であると思われる。この目的のために我々は従来からbare laser fiberを通せるチャンネルを持った血管内視鏡を開発してきたが内視鏡の直径が細いため屈曲の装置を附加することは出来なかった。今回屈曲も可能である細径内視鏡を開発すべく01ympus工業と共同研究を行ってきたが、先ず屈曲可能で直径が1.4mmの血管内視鏡を完成した。このような細径で屈曲可能な内視鏡は世界でも最初と思われる。今回試作した血管内視鏡の屈曲を実際調べたところ22°まで屈曲が可能であった。この血管内視鏡を使用して実際の臨床に応用したが、従来の血管内視鏡に比べると屈曲と回転を併用することにより飛躍的に視野が拡大された。過去5年間のレ-ザ-血管拡張術の累積開存率を調べたところ、5年後に腸骨動脈で約92%(従来のPTAでは82%)、大腿動脈膝窩動脈領域で狭窄の場合92%(従来のPTAで74%)であり、PTLAの長期開存率が優れていた。1.小型化および温度測定機構付新型レーザー装置(出力50W、パルスレーザーも可能)の試作を行った。本装置は従来の装置よりもコンパクトであり、且つ接触照射に必要なレーザーの出力は充分あるので実用的であることが分った。実験および臨床に使用して装置の安全性は良好であった。尚以上の点に関しては次年度も引続き検討して行く予定である。2.動脈硬化性閉塞または高度狭窄例にレーザーを使用するための基礎実験として、恒温槽(37°C)内で生理食塩液中に固定した動脈壁へレーザーを照射して動脈壁の温度を測定した。レーザーの照射には裸のレーザーファイバーを使用し、出力を5、10、15、20Wと変化させ、時間は動脈壁に変化が生じるまで(2.19.1秒)とした。温度センサーには直径1.0mmの熱電対を用いた。

センサーの先端をレーザーファイバー先端より2、4、6、8mmと離し、レーザーファイバーとセンサーの間に遮光板を置いて、温度自動記録装置で経時的に記録した。レーザーファイバー先端より2mmの点では動脈壁が焼灼される時点で3047°C位上昇したが、4mmの点では610°Cの温度上昇に留まり、6mm以上離れた地点の温度上昇は極めて少なかった。この温度測定の結果の意味するところは、生理食塩液中でレーザーを接触照射した場合動脈壁内の温度上昇が極めて限局したものであり、焼灼効果および周辺への熱効果が限局しているのでレーザーを比較的安心して照射できると考えられた。3.レーザー照射の局所への影響は限局しており、レーザーのジュールを良くコントロールすると安全である。我々は実際に臨床例で穿孔を来したものは1例もない(38症例中)。現在臨床的に一番問題になるのは末梢塞栓であり、動脈壁附着の血栓を末梢へ飛ばさないことが重要であると考えている。生食フラッシュと廃液回収回路を工夫中である。1.レ-ザ-照射時の動脈壁の温度変化:セラミックチップを使用して正常動脈壁標本(37°C)へレ-ザ-を圧迫照射した場合、チップから1mmの地点の温度を調べると出力20W、5秒で85°C、25W、3秒で92°C、5秒で104°C、30W、1秒で85°C、4秒で104°Cとなった。2.新型レ-ザ-装置の温度センサ-による出力制御:動脈内へ脂肪組織(アテロ-マの代り)を詰めてサ-モカップルによる温度制御をコンピュ-タ(附属)により行ったところ、80°Cおよび100°Cにおいて良好なコントロ-ルが可能であった。3.色素のレ-ザ-照射効果へ及ぼす影響:17種類の色素を3mlの溶液に溶かして、レ-ザ-を照射し、その温度変化を調べたところ、多くの色素では38°Cの温度上昇であったが、Ferriconでは42.2°Cの上昇を認めた。Ferriconの容積を更に2、1、0.5mlと減少させると、温度上昇はそれぞれ48、80、90°Cとなった。この薬剤の焼灼困難例への応用の有用性が示唆された。4.アングル付細径血管内視鏡の開発:本年度は0lympus社の協力のもとに先端を3045°C屈曲可能な細径内視鏡を世界最初に開発した。新型内視鏡の名称はXPFー14Aであり、直径1.4mmである。Angle of View fieldは60°であり、直視型である。Depth of view fieldは0.5ー3mmである。色調の表現はほぼ満足できるものであった。経皮的laser angioーplastyの3例に応用して動脈硬化の性情診断が充分に可能であった。即ち動脈硬化による狭窄、閉塞、内膜の粥腫の色と大きさ、フィブリンまたは血栓の有無などが良く判定出来た。今回はアングルの他にチャンネルもつける計画であったが、チャネルの作成が困難であった。近々完成の予定である。本研究で目標にした新型レ-ザ-装置は完成し、アングルおよびチャンネル付細径内視鏡もほぼ完成した。
ブラジル在住日系人の食生活とがんに関する疫学的研究

1.断面調査1989年に実施したサンパウロ在住日系人の無作為抽出標本調査の参加者251名について、1995年の7-8月に食品摂取頻度調査の再調査と3日間食事記録調査を実施し、191名(76%)についてデータを収集した。調査できなかった60名の内訳は、死亡:14、日本出稼ぎで不在:13、住所不明:29、参加拒否:4であった。現在、3日間食事記録調査の栄養計算を行いつつある。また、ペル-・リマ在住日系人の無作為抽出標本111名に対して、食品摂取頻度調査、血液の収集を行った。サンパウロ在住者と比較予定である。大腸癌患者5例について種々の臓器から組織を採取すると同時に、嗜好や食生活について聞き取りを行った。ヘテロサイクリック・アミンのアダクトを検索する。2.症例対照研究リオ・デ・ジャネイロで実施した肺癌の症例対象研究について成果を刊行した。ブラジル・サンパウロにおいて、日系人胃癌患者101例、日系人対照202例、非日系人胃癌248例、非日系人対照248例について、肺癌の症例対照研究と同様に、生活環境要因に関する面接質問調査と血液採取を実施したデータの解析を行った。採取した血液は、血漿を用いてペプシノーゲンI、IIの測定とヘリコバクター・ピロリ抗体の測定、また、リンパ球よりDNAを抽出して遺伝子多型のマーカーとしてのチトクロームP450 (Cyp)IIE1のタイピングを現在実施中である。以下に、生活環境要因についての成績を記す。解析は、カイ自乗検定により症例対照間の分布の差異を検定すると同時に、条件付きロジスチック回帰分析によりオッズ比を計算し示した。症例と対照の性別内訳は、日系人の62%、非日系人の72%が、男性であり、日系人の男性割合がやや低かった。喫煙・飲酒習慣との関連について、日系人では喫煙・飲酒共に症例対照間の分布に差は認められなかったが、非日系人では生涯喫煙指数が50箱*年以上において有意なリスクの上昇(オッズ比:1.8)を認めた。また、食事要因についての関連を検討したところ、油を用いた揚げ物や炒め物を殆ど毎日摂取することが、日系人と非日系人の双方において有意なリスクとなった。また、日系人では牛肉を殆ど毎日摂取することが胃癌リスクに有意に関連していたが、非日系人ではまったく関連していなかった。胃癌に対して抑制的に働くことが知られている果物・野菜の摂取については、非日系人においてリスクを低下させていたが、日系人においては果物でその傾向があるものの関連は認められなかった。このように日系人と非日系人では、リスク要因の違いが認められた。牛肉摂取は、日系人において強いリスク要因になっていたが、非日系人では関連は全く示されていない。対照の牛肉摂取頻度を比べると日系人は、非日系人より牛肉摂取の習慣が少なく、非日系人並の頻回摂取がリスクを上げるが、非日系人では既に飽和レベルに達しているとの解釈も出来る。一方、果物・野菜の摂取は、日系人においては対照の摂取レベルが高く、リスクの抑制を検出できなかったが、非日系人の摂取レベルにおいては、果物・野菜の頻回摂取が抑制的に働いていると示唆される。環境要因の暴露レベルが、胃癌の発症リスクを規定する重要な要因であることが示唆されると共に、遺伝的感受性との相互作用が存在する可能性が示された。

また、食事要因についての関連を検討したところ、油を用いた揚げ物や炒め物を殆ど毎日摂取することが、日系人と非日系人の双方において有意なリスクとなった。また、日系人では牛肉を殆ど毎日摂取することが胃癌リスクに有意に関連していたが、非日系人ではまったく関連していなかった。胃癌に対して抑制的に働くことが知られている果物・野菜の摂取については、非日系人においてリスクを低下させていたが、日系人においては果物でその傾向があるものの関連は認められなかった。このように日系人と非日系人では、リスク要因の違いが認められた。牛肉摂取は、日系人において強いリスク要因になっていたが、非日系人では関連は全く示されていない。対照の牛肉摂取頻度を比べると日系人は、非日系人より牛肉摂取の習慣が少なく、非日系人並の頻回摂取がリスクを上げるが、非日系人では既に飽和レベルに達しているとの解釈も出来る。一方、果物・野菜の摂取は、日系人においては対照の摂取レベルが高く、リスクの抑制を検出できなかったが、非日系人の摂取レベルにおいては、果物・野菜の頻回摂取が抑制的に働いていると示唆される。環境要因の暴露レベルが、胃癌の発症リスクを規定する重要な要因であることが示唆されると共に、遺伝的感受性との相互作用が存在する可能性が示された。(1)断面調査:サンパウロ在住日系人の無作為抽出標本について、食事摂取頻度調査や血液・尿などの分析により食事摂取状況の推定を行い、日本国内在住者との比較を行った。40歳代男性の日本の5地域との食品摂取頻度の比較をすると、日本のいずれの地域よりも高い頻度で食べられている食品は、コーヒー、砂糖、パン、果汁牛肉、大豆以外の豆腐、牛乳・乳製品、チーズなどで、いずれもブラジルの食生活において典型的な食品で、ブラジルの食文化を導入した結果と思われた。また、日本のいずれの地域よりも低い頻度で食べられている食品は味噌汁、漬物、緑茶、麺類、きのこ類、海藻類、豚肉、レバ-、魚介類、大豆製品などで、これらは逆に日本の食生活において典型的な食品であった。また、サンパウロ在住日系人の血清セレニウム濃度(96ng/ml)は、日本の5地域(134146ng/ml)に比較して有意に低いという結果が得られた。剖検例約5例について種々の臓器から組織を摂取すると同時に、家族に対し、生前の嗜好や食生活について聞き取りを行った。(2)症例対照研究:サンパウロの主要な13病院から、日系人胃癌患者100名、日系人対照100名、非日系人胃癌250名、非日系人対照250名が登録され、面接と血液の採取が終了した。現在、2つのデータ・セットについての解析を行っている。また、リオ・デ・ジャネイロで実施した肺がんの症例対照研究についての成果を刊行した。(3)コホート研究:記録法による秤量食事調査の準備のためのミーティングを、サンパウロ(平成6年12月)と日本(平成7年2月)において開催し、平成7年6月から実施することになった。また、コホート研究のために日系人約1万人のデーター・ベースを作成した。
爆発抑止力をもつナノ金属流体の設計指針に基づく経時的流動性評価の確立

液体金属ナトリウムは、伝熱特性に優れ、核燃料の冷却材としての利点を有する一方で、化学的に活性である為、水蒸気との接触により、急激な化学反応を生じるデメリットがある.アルカリ金属が水や大気中の水蒸気と接触して起こる爆発の代表例として、液体ナトリウム-水蒸気反応がある.本反応の激しさは、ナトリウム陽イオン同士のクーロン爆発に起因すると報告する研究もあり、実験検証の危険さ故に、まだ不明な点も残されている.そこで、773Kの水蒸気分子が、液体ナトリウムに侵入する、ナノスケールの液体ナトリウム-水蒸気間の、気液反応モデルを高速量子分子動力学化学計算により検証したところ、水蒸気分子の水素原子が、水素化ナトリウムNa-H結合が生成し、その後、水素ガス分子が生成し、液体ナトリウム表面から勢いよく飛散する、水蒸気-液体ナトリウム反応を捉えた.なお、水素化ナトリウムNa-Hの負電荷を帯びている水素と、新しく液体ナトリウム表面に衝突してくる水蒸気分子の正電荷を帯びている水素が液体ナトリウム上で、電子的に中性な水素ガス分子として飛散した.一方、チタンナノ粒子を含む液体ナトリウム表面を同様に検証したところ、チタンナノ粒子を含む液体ナトリウム表面では生成した水素分子がナトリウム中に滞在する様子が確認できた.チタン金属が周囲のナトリウムとの間に、水素を内部に閉じ込める電子構造を構築することにより、液体ナトリウム-水蒸気反応における発生水素の形態を変えていると考えられ、これが液体ナトリウムの水蒸気反応における爆発抑止に効力を発揮していると考えられる.このチタンを含む時の電子分布は、電気陰性度(H2.2>Ti1.54>Na0.93)に合致した序列である事を確認できたため、水素とナトリウムとの電気陰性度の相対序列を保持できる金属が爆発抑止力がある金属として有望であると考えられる.液体ナトリウムは主に核燃料の冷却材に用いられているが,酸素や水に対する反応性が高く安全性の向上が急務である.金属ナノ微粒子を含む液体ナトリウムは爆発の低下が実験的に確認されているがそのメカニズムは未解明であり新冷却素材の評価実験自体を安全に遂行する事が課題となっている.爆発低減に効果がある元素を実験データが豊富なチタン元素を元に、原子レベルのミクロな領域で起こる爆発反応エンタルピーを定量的に比較する検討を行った.液体ナトリウムは自由電子が豊富に存在するが、遷移金属ナノ粒子が浮遊するナノ流体ではナトリウムは遷移金属に電子を奪われ自由電子が欠乏する.欠乏した自由電子を求めて液体ナトリウムは安定化する事が予備的研究により判明しつつあるが安定化の度合は元素種に依存するため,ナノ粒体中のナトリウムの安定化エネルギーを定量評価する. 3d, 4d, 5d族の候補元素の中からナトリウムナノ流体の安定化に寄与した金属元素を相対評価した.ナノ流体中のナトリウムはナノ粒子の無いナトリウムとは異なる電子状態であるため水との爆発:Na+H2O →Na+ +1/2H2も同等の爆発には至らない.このナノ流体のナトリウム-水爆発反応のナノ流体の爆発抑止力を反応の活性化障壁を、ナノ微粒子を含む液体密度を再現でき、気-液界面を含む原子を扱える大規模な量子計算が可能な高速化量子分子動力学法を適用して評価する.液体ナトリウムは自由電子が豊富に存在するが、遷移金属微粒子が混合したナトリウムナノ流体では、遷移金属に電子を奪われ自由電子は欠乏する事が高速化量子計算の結果から判明した.この固体-液体界面間に起こる電子移行、電気的勾配は候補元素種ごとに異なる特徴を呈する.ナノ微粒子をモデリングし、密度汎関数法と同等の精度を保ちつつ第一原理手法と比較して高速な高速化量子化学計算により現実に即した固-液界面を含む大規模なモデリングにより実稼働プラントの温度域で、ナトリウム-遷移金属間の電子の授受を定量評価し原子間結合強度を調べる事で液体ナトリウムとの親和性を評価した.また、学会や有識者へも得られた知見を提示した所、同様の評価手法で、ナノ微粒子が水素を吸収している可能性とその評価モデルについて提案された為、今後は水素とナノ微粒子との関係も量子化学的に調べていく.液体ナトリウムは主に核燃料の冷却材に用いられているが,酸素や水に対する反応性が高く安全性の向上が急務である.金属ナノ微粒子を含む液体ナトリウムは爆発の低下が実験的に確認されているがそのメカニズムは未解明であり新冷却素材の評価実験自体を安全に遂行する事が課題となっている.爆発低減に効果がある元素を原子レベルのミクロな領域で起こる爆発反応エンタルピーを定量的に比較する事で特定する.ナノ粒子の分散・凝集が測定可能なメソ領域では実時間軸を考慮に入れナノ流体の耐久性を予測する.ミクロ・メソ領域で得た反応性や微粒子の分散度を入力情報として反映させたマクロ領域の流体特性評価を行い、実験検証を交えながら新規冷却材の安全な設計指針を得る事を目的とする.固-液界面間の電気勾配はナノ粒子を構成する元素に依存する.ナノ粒子の分散性に影響する粒子間反発を元素種ごとに予測する.ミクロ領域で評価したナノ粒子を含むナノ流体の粘度・表面張力など分散性評価に重要な物性を元素種ごとに実験と検証しながら理論予測を行う.量子分子動力学計算から液体ナトリウム中のナノ粒子のt時間における移動距離を最小二乗変異から拡散係数が求まりStokes-Einsteinの関係式μ=kT/6Drπ(μ:粘度,D:拡散係数,r:ナノ粒子径,T:温度)からナノ流体の粘度が算定できる.同時にナノ粒子の凝集性を左右する元素種-ナトリウム間の電気化学勾配も量子化学的に定量評価できる.次に、静的モンテカルロ法とは異なり、実時間を扱える

3次元キネティックモンテカルロ法(3D-KMC)に、粒子間に働くクーロン反発項、拡散係数、表面張力をミクロおよびメソ領域の諸物性として反映できるよう開発し数万時間後の分散性を実験結果と比較・検証する.液体ナトリウム中で元素種ごとに異なる電気二重層を構築するナノ粒子の分散性を粒子モデルに反映し、メソ領域で経時耐久評価を行う.液体ナトリウムは自由電子が豊富に存在するが、遷移金属ナノ粒子が浮遊するナノ流体ではナトリウムは遷移金属に電子を奪われ自由電子が欠乏している.このようにナノ流体中のナトリウムはナノ粒子の存在し無いナトリウム液体とは異なる電子状態であるため水蒸気と起こす反応:Na + H2O→Na+ + 1/2H2も、純粋な液体ナトリウムと反応して起こるほどの激しい爆発には至らない事が実験で判明している.このナトリウム-水爆発反応の、遷移金属ナノ粒子を含む場合とそうでない純粋なナトリウム液体の場合で起こる反応過程の電子授受の違いを、液体密度を再現でき固-液界面を含む原子を扱えるほど大規模な量子計算が可能な高速化量子分子動力学法を適用して初めて量子化学的な定量評価を行う事ができた。2017年秋に開催された大規模な流体の国際学会で成果報告を行う事ができた。液体金属ナトリウムは、伝熱特性に優れ、核燃料の冷却材としての利点を有する一方で、化学的に活性である為、水蒸気との接触により、急激な化学反応を生じるデメリットがある.アルカリ金属が水や大気中の水蒸気と接触して起こる爆発の代表例として、液体ナトリウム-水蒸気反応がある.本反応の激しさは、ナトリウム陽イオン同士のクーロン爆発に起因すると報告する研究もあり、実験検証の危険さ故に、まだ不明な点も残されている.そこで、773Kの水蒸気分子が、液体ナトリウムに侵入する、ナノスケールの液体ナトリウム-水蒸気間の、気液反応モデルを高速量子分子動力学化学計算により検証したところ、水蒸気分子の水素原子が、水素化ナトリウムNa-H結合が生成し、その後、水素ガス分子が生成し、液体ナトリウム表面から勢いよく飛散する、水蒸気-液体ナトリウム反応を捉えた.なお、水素化ナトリウムNa-Hの負電荷を帯びている水素と、新しく液体ナトリウム表面に衝突してくる水蒸気分子の正電荷を帯びている水素が液体ナトリウム上で、電子的に中性な水素ガス分子として飛散した.一方、チタンナノ粒子を含む液体ナトリウム表面を同様に検証したところ、チタンナノ粒子を含む液体ナトリウム表面では生成した水素分子がナトリウム中に滞在する様子が確認できた.チタン金属が周囲のナトリウムとの間に、水素を内部に閉じ込める電子構造を構築することにより、液体ナトリウム-水蒸気反応における発生水素の形態を変えていると考えられ、これが液体ナトリウムの水蒸気反応における爆発抑止に効力を発揮していると考えられる.このチタンを含む時の電子分布は、電気陰性度(H2.2>Ti1.54>Na0.93)に合致した序列である事を確認できたため、水素とナトリウムとの電気陰性度の相対序列を保持できる金属が爆発抑止力がある金属として有望であると考えられる.ナノ微粒子が水素を吸収している可能性を調べる事が可能なモデル化を行う.
機能性マクロモノマーを基盤とする新しい高分子合成

ポリ(2-アルキル-2-オキサゾリン)(PROZO)鎖の末端に重合性基の結合したマクロモノマーは、Rの種類に応じて親水性RはMe等)または疎水性(Rはn-Bu以上)を示すと共に、Rがn-Bu程度以上では規則的な分岐構造となる。従って、我々は本マクロモノマーを「機能性マクロモノマー」と命名した。本研究では、メタクリラート末端(MA-PROZO)およびビニルベンジル末端マクロモノマー(VB-PROZO)(R=Me, n-Bu, n-Oc)の、各種重合反応における反応性に重点を置いて検討を加えた。*CD_3CN, CDC1_3,およびD_2Oを溶媒として60°Cにおけるラジカル単独重合を行うと、重合速度は一般にPROZO鎖長およびアルキル鎖長の増大と共に増加した。ただし、MA-POcOZOでは逆傾向となった。水中では、有機溶媒中よりも著しく高い速度を示した。*メタクリル酸エステル等の低分子コモノマーとのエタノール中でのラジカル共重合では、VB-PROZOの反応性は、PROZO鎖長が短く(DPは約3)特にR=Meの場合は、コモノマーよりも高い値を示し、DPが増すと共に低下した。*通常のカチオンおよびアニオン重合の条件下では、ポリマーの生成は認められなかった。*MA-PROZOのグループ移動重合では、2450°Cでリビングポリマーが生成し、リビングPROZOとの相互停止によりブロック共重合体が生成した。*リビングPROZOを、ビニルベンジルアルコキシドおよびビニルベンジルスルフイドアニオンで停止させることにより、新規の型のVB-PROZOを合成した。ポリ(N-アシルエチレンイミン)(PAEI)鎖の末端にメタクリロイル(MA)およびスチリル(St)基を有するマクロモノマーのラジカル単独重合および共重合の反応性を検討した。このマクロモノマーは、アシル基内のアルキル基がメチル基程度では強い親水性であるが、ブチル基以上では疎水性になると同時に規則的な分岐性になることから、我々は「機能性マクロモノマー」と命名した。1.ラジカル単独重合反応性アシル基内のアルキル基は、メチル(Me)、n-ブチル(Bu)、n-オクチル(Oc)基とした。重合溶媒は重アセトニトリル、重クロロホルム、重水を用い、^1H NMRにより重合速度を測定した。その結果、MA末端でアルキル基がOcの場合を除いては、どの溶媒中でも、マクロモノマー内のPAEI鎖長が長く、アルキル鎖長が長いほど重合速度は速くなった。これは、生長ラジカル内の活性末端周辺のセグメント密度の増大と溶液の粘性の増大が生長ラジカルの拡散を抑制することによる.停止反応の減速の結果と思われる。アルキルがMeの場合、水中では有機溶媒中より重合速度が著しく増大したが、これは水中におけるマクロモノマーのミセル形成によるものと思われる。2.ラジカル共重合反応性St末端マクロモノマー(PAEIの重合度は330程度)に対するメタクリル酸メチル、2-ヒドロキシエチルメタクリラート、N,N-ジメチルアクリルアミドの共重合反応性をそれぞれ検討し、アルキルがMeの場合、PAEI鎖(重合度が13程度以下)はマクロモノマーの反応性を増大させることが見出された。1.カチオン重合ビニルベンジル末端ポリ(2-アルキル-2-オキサゾリン)マクロモノマー(VB-PROZO-n;nはオキサゾリンの重合度)の重合を、ルイス酸および過塩素酸等を開始剤として検討したが、ポリマーの生成は確認出来なかった。2.アニオン重合VB-PROZO-nおよびメタクリラート末端ポリ(2-アルキル-2-オキサゾリン)マクロモノマー(MA-PROZO-n)(R=n-Bu)の重合を各種条件下で検討したが、ポリマーの生成は確認出来なかった。マクロモノマー中の微量水分等の原因によると思われる。

3.グループ移動重合R=Buの場合、開始剤としてシリルケテンアセタール(SKA),触媒としてテトラブチルアンモニウムフルオリドを用い、テトラヒドロフラン中、50°C,24°C,-27°Cで重合を検討したところ、24°C以上でポリマーが生成し、分子量は最高26000であった。重合速度は、nの大きい場合の方が遅くなり、これはラジカル重合とは逆の傾向である。温度は50°Cの方が速度は速い。R=Meの場合、開始剤としてSKA,触媒としてフッ化水素カリウムを用い、重アセトニトリルを溶媒として24°Cで検討したが、重合速度はR=Buの場合より速く、これはマクロモノマーと生長末端との相互侵入に対する立体障害が低いためと思われる。
転倒要因としての固有感覚の検証

運搬可能な固有感覚(関節運動覚)の装置を開発し、白山市在住の高齢者を対象として、地域で計測を行った。結果として、加齢に伴い閾値は高くなる、屈曲よりも伸展で閾値が高い傾向にある、大腿や足趾筋力と相関関係を認める、さらに片脚立位時間の影響因子であることが明らかになった。しかし、過去1年間の転倒経験者と非経験者の比較では、閾値に差は認められなかった。本結果より、固有感覚は地域在住高齢者の転倒そのものに影響を及ぼす要因であることを示されなかったが、転倒の危険因子であるバランスに対して影響を及ぼす可能性が示唆された。本研究の目的は,地域在住高齢者の「固有感覚能力」を計測し,その機能低下が転倒の一要因となることを明らかにすることである.研究初年度となる今年度は,運搬可能な固有感覚(運動覚)計測装置を開発,改良し,装置の信頼性が得られる計測プロトコールを確立することであった.開発した固有感覚測定装置(竹井機器工業株式会社)は,アクチュエーター,コントローラー,ブザーボックス,アクチュエーターを操作するパソコンから構成され,それぞれはケーブルで接続される.アクチュエーターにはステッピングモーターが内蔵されており,アクチュエーター上の踏板を動かす.踏板には発泡ウレタンを敷いており,踏板は可変固定式である.アクチュエーターは9.4 kg,縦長680mmと,想定していた重量,大きさで作成することができた.モーター駆動時の微細な振動とモスキート音に対しては,超柔軟性特殊素材(アクションパッド)を踏板に敷き,計測時にノイズキャンセリング機能付ヘッドフォンを装着することで対応できた.踏板の移動速度は,被験者の下腿長から0.5°/sに相当する速度を算出し,適用した.予備実験の結果から,開始角度は股関節屈曲60-70°位での膝屈曲30°と90°,運動方向は伸展と屈曲の計4条件とした.踏板が動き始めてからそれを感知するまでの時間を運動覚の閾値として扱った.健常大学生10人に対し,1週間の間隔をあけて利き足に2回の計測を行った結果,4条件すべてにおいて測定信頼性が認められた.さらに,5週間の間隔をあけて,同一被検者の非利き足で計測を行ったところ,利き足と非利き足には差が認められず,過去の報告と同様の結果が得られた.また,3回の計測すべてにおいて運動方向による差は認められなかったが,90°条件は30°条件よりも閾値が高い結果となった.現在,前十字靱帯再建膝を対象に計測を行い,データを解析中である.平成27年度の研究概要は、白山市の各地域で行われている「ふれあいサロン」を訪問し、平成26年度に製作した固有感覚測定装置を用いて地域在住高齢者の膝関節運動覚を計測し、膝関節の固有感覚機能と転倒頻度の関連性を明らかにすることであった。白山市社会福祉協議会の協力を得て、4月から各地域で行われているふれあいサロンの担当者と打ち合わせを行い、研究概要、スケジュールや計測内容などについて説明を行った。8月下旬から9月中旬にかけて、本研究に協力が得られた4箇所のふれあいサロンを訪問した。また、ふれあいサロンとは別に、計測に協力して頂ける方には研究機関まで来て頂いて計測を行った。研究参加者は合計84人であった。60歳以上の地域在住高齢者を対象として、感覚(膝関節運動覚、膝関節位置覚、足底の表在感覚)、筋力(一側下肢の挙上筋力、足趾把持力)、片脚起立時間、注意力を計測した。ふれあいサロンには研究責任者のゼミナールに所属する学生とともに訪問し、計測後に学生による転倒に関する講話と転倒予防の体操を実施し、地域高齢者と学生の交流を図った。得られたデータを解析した結果、膝関節運動覚の閾値と転倒頻度には関連性が認められなかったが、転倒の代用マーカーである片脚起立時間の影響因子として膝関節運動覚が抽出された。1月から、平成28年度に作成予定のパンフレットの内容について、印刷会社と協議を開始した。計測結果の掲載に加え、今回得られたデータから白山市在住高齢者の身体特性に見合う体操について検討を行った。当初予定していたすべての計測を完了し、データの解析も終了している。また、平成28年度に地域へ配布するパンフレットについても内容は確定し、製本、印刷の目処も立っている。最終年度は、27年度に実施した地域高齢者の身体機能の計測結果をパンフレットにまとめ、それを地域で配布し、サロンや公開講座で講話を行った。26年度に固有感覚計測装置(運動器リハビリテーション,2016)を開発し、27年度にそれを地域へ持込み、白山市在住の高齢者82人を対象として関節運動覚を計測した。28年度は計測結果の報告と論文化を行った。計測の結果として、加齢に伴い関節運動覚の閾値は上昇する、運動方向の比較では屈曲よりも伸展の方が閾値が高い傾向にある、関節運動覚の閾値は下肢伸展挙上筋力や足趾筋力、片脚立位時間と負の相関関係を認めることがわかった。特に、伸展・屈曲の閾値を合計した関節運動覚の精度は、足趾筋力とともに片脚立位時間の有意な独立変数であることが示された(運動器リハビリテーション,2016)。

しかし、過去1年間の転倒経験者と年齢・性別・体重をマッチングさせた非経験者の比較においては、関節運動覚の閾値に差は認められなかった(日本転倒予防学会,2016)。今回行った研究結果から、関節運動覚は地域在住高齢者の転倒要因となることは示されなかったが、転倒リスク因子に影響を及ぼすことが示唆された。今年度は所属機関の競争的資金の助成を受け、27年度の計測結果を講話するとともに、前年度に引き続いてサロンを訪問し、身体機能の計測を実施した。地域で行ってきた講話の評判を受け、今年度訪問したサロンの数は前年度を上回り、計測の参加者数も110人を超えた。本研究において、関節運動覚の閾値は加齢に伴って上昇することが示されたが、過去に同一被験者の経年変化をとらえた報告は調べうる限り、見当たらない。この活動を今後も継続し、固有感覚のみならず、筋力やバランス能力等の推移をとらえ、転倒予防の活動に活かしていく。運搬可能な固有感覚(関節運動覚)の装置を開発し、白山市在住の高齢者を対象として、地域で計測を行った。結果として、加齢に伴い閾値は高くなる、屈曲よりも伸展で閾値が高い傾向にある、大腿や足趾筋力と相関関係を認める、さらに片脚立位時間の影響因子であることが明らかになった。しかし、過去1年間の転倒経験者と非経験者の比較では、閾値に差は認められなかった。本結果より、固有感覚は地域在住高齢者の転倒そのものに影響を及ぼす要因であることを示されなかったが、転倒の危険因子であるバランスに対して影響を及ぼす可能性が示唆された。初年度の目標であった装置の開発と改良による計測プロトコールを確立することができた.また,健常膝の運動覚特性についても検討することができた.今年度の成果については,「運動器リハビリテーション(運動器科学会)」に掲載予定(印刷中)である.平成28年度の概要は、パンフレットの作成、配布と、研究成果の公表である。パンフレットは6月初旬には完成予定であり、順次地域へ配布する予定である。研究成果については、学術大会での発表、研究機関で実施される公開講座での発表についてすでに日程が確定している。そのため、当初の予定どおり、研究を推進していく。理学療法次年度は,装置を地域へ持込み,地域住民を対象として運動覚の精度と転倒歴の関連性について検討する.地域への橋渡しは社会福祉協議会に依頼しており,現在,日程や場所などの検討を行っている段階である.地域での計測には空間的・時間的に制限があるため,研究機関で予備的研究を実施し,計測の段取りや運動覚以外の計測項目(筋力,柔軟性,表在感覚,関節位置覚,バランス,認知力,注意力など)を確定させる.地域での計測は,5カ所50人を予定している.各地位の公会堂で行われている「ふれあいサロン」を訪問し,計測とともに転倒予防の講話を行うことを計画している.運動覚の閾値,ならびにその他の計測結果と転倒歴の関連性を解析し,運動覚の機能低下が転倒要因となり得るか,検討する.得られた成果を学術大会で発表の後,論文化する予定である.また,本研究で得られた結果をリーフレットにまとめ,社会福祉協議会や研究機関の公開講座を通して地域住民へ配布する計画である.当初の予定していた数よりも研究参加者が多く、それに伴って計測時間が大幅に延長したため、人件費・謝金の額が増加した。また、社会福祉協議会、ふれあいサロンの担当者と討議し、本研究はサロンの活動の一つとして実施するため、サロン参加者への謝金支払いは行わないこととなった。その代わりとして、各サロンに手土産を購入したため、その他の金額が増加した。上記の増加分を旅費を減額することで賄った結果、差額が生じた。
北東アジアでの越境輸送物質成分の個人曝露と健康影響に関する調査研究

北東アジアからの越境輸送物質の健康影響が問題視されている。本研究では、偏西風によってもたらされる越境輸送物質の発生源および通過地域のモンゴル、中国と久留米のPM2.5の大気及び個人暴露量とその成分及び健康影響について調査研究を行った。その結果、PM2.5の重量と成分には大気と個人暴露で相関性や地域特性を認め、黄砂飛来時には成人慢性呼吸器疾患有症者の呼吸器症状の増悪や精神生理的活動性の低下が見られた。従って、今後の疫学調査では、この点を加味した研究デザインが必要であることが示唆された。2011年5月1-5日までの黄砂大量飛来時に、久留米市内でPM2.5が最大65μg/m^3に達し、大気中と個人サンプラー(屋内)のPM2.5測定値がほぼ同値を示した。非飛来時と比較して粒径1-7μm粒子の濃度と粒子表面積が著しく増大し、粒径30nm以下の超微小粒子数も増加した。本結果は、非黄砂時と黄砂時には肺内吸入の粒径分布が異なり、黄砂時には粒子数やSOx,NOx等の増加で呼吸器疾患患者の症状が増悪する可能性を示唆していた。加えて、微小粒子の増加は、肺胞領域での粒子沈着量と粒子総面積の増大による汚染物質搬送能の亢進を示していた。そこで、男女5079歳の気管支喘息を含むCOPD患者と健常者を対象に健康調査を行ったところ、非黄砂時(2月)に比較して黄砂時に「咳」,「痰」,「喘鳴」、「起床時の痰の絡み」の増悪と「運動能力」、「健康状態の変化」、「健康全般」、「QOL」の明らかな低下を認めたが、飛来2ヵ月後には「咳」、「痰」は改善され、「起床時の痰」や「喘鳴」の回復が遅延していた。これらの結果は、黄砂が呼吸器疾患症状に影響を与える可能性を裏付けていた。黄砂発生源などの土壌抽出液の好気性及び嫌気性菌の培養コロニー数の検討では、ゴビ砂漠、タクラマカン砂漠、内モンゴル砂地に比較して中国黄土高原、北京市内で両者共に高く、コロニー形状も採取地域で異なることを認めた。越境輸送物質に発生源と同様な細菌・ウイルスが含まれているか否か同定が必要である。越境輸送物質の中でも化石燃料、特に石炭の影響を比較検討するためにウランバートルで、6月と12月にPM2.5,PM10の大気測定と住民約400人の健康診査を行い、前年度測定した結果と比較した。12月末に測定機器を大連に移動し、1月に大連で大気測定を行うと共に、大連、北京、ソウル、熊本県、新潟県で50-79歳の男女健常者及び気管支喘息、慢性閉塞性肺疾患患者を対象に健康度調査を行った。ウランバートル市内のPM2.5の濃度、粒子数は7月に比較して2月及び12月に増加した。石炭消費の高い大連でも、冬期にPM2.5の濃度と粒子数の増加を認めた。PM2.5は、久留米と比較してウランバートルと大連で冬期に著しく高く、北京及び大連で高値を示した1-2日後に久留米で高い傾向を認めた。久留米での経年変化では、20082014年の3月同日1週間のPM2.5の単位当たり粒子数は、2008年では昼間に高値を、夜間に低値を示したが、2012年では昼間と夜間で大きな差は認めず、2014年では夜間に高値を示して夜明けとともに減少し、昼間で低値を示す傾向を示した。ウランバートルの住民健康調査では、健常者と比較して気管支喘息及び慢性閉塞性肺疾患患者で、スモッグが発生する12月に“風をひいていないのに痰がでる"や“朝痰がからむ"等の呼吸器症状のオッズ比が有意に高かった。国内の20112013年の気管支喘息または慢性閉塞性肺疾患患者とその対照者での、2月、5月、7月の健康調査では、黄砂量や黄砂飛来回数が多い時期及び多い年に患者群で“朝痰が絡む"、“喘鳴症状"などの呼吸器症状や健康度が増悪した。この呼吸器疾患患者での黄砂飛来時期や大気汚染度の高い時期の呼吸器症状や健康度の増悪は、北京、ソウルでの健康調査でも観察された。ウランバートルで2012年5月、9月に大気測定と40歳以上の住民400人の健康診査を実施した。その結果、肺機能検査実施者381名中、慢性呼吸器疾患の有病率は38.2%で、ゲル地区と市街地で有意差は認めなかった。喫煙率は27%で、男性の慢性閉塞性肺疾患患者のほとんどが喫煙者であった。

ウランバートル市の9月のPM10は、150μg/m3を超過したが、PM2.5は35μg/m3以下であった。それに対して、零下20度の3月では、PM2.5, PM10ともに35μg/m3, 150μg/m3を超過した。3月の測定では、PM2.5, PM10ともに大陸からの影響により久留米市で両者が高値を示した同日にウランバートル市でも高値を示した。一般に、PMは昼間に高く、夜間に低値を示すが、この期間は昼夜ともに高値を示した。黄砂飛来前、飛来中、飛来後の慢性呼吸器疾患の健康影響については、ウランバートル市のほかに、中国(北京、承徳)、韓国(ソウル)、日本(山口、熊本、新潟、長崎)で継続測定中である。2012年度と2011年度の調査結果を集計、解析中であるが、中間評価としては、黄砂時に健常者に比較して呼吸器疾患有症者で呼吸器症状が増悪したと回答した割合が高く、特に気管支喘息患者で高かった。土壌での細菌・ウイルスの定性・定量では、コロニー数は重量に比例して増加したが、火山灰やタクラマカン砂漠の試料からは好気・嫌気培養でコロニーは認めなかった。それに対して、中国黄土地帯の大同の土壌では、好気培養コロニーが多かったが、炭疽菌やボツリヌス菌は検出限界以下であった。PM10フィルター捕集試料のDNA sequenceでは、上位をBacillus属が占めた。今後、黄砂時の試料や芽胞についての検討が必要である。医歯薬学A既に大気中及び個人暴露粒子測定用の機器類は、ウランバートルに配送し正常に作動することを確認済みであるが、気象条件や設置場所の選定などの問題で、平成23年度は測定ができず、24年度に測定を行うことで調整済みである。その点を除けば研究は研究計画通りに順調に推移している。25年度が最終年度であるため、記入しない。米国からのヘリウムガスの供給低下による大気中炭素成分を含めた成分分析の遅延、日中問題による調査協力施設での調査や合同会議の中止や延期が発生したが、概ね順調に進んでいる。本年度秋より、ウランバートルで大気中及び個人暴露粒子測定を実施する方向で、共同研究大学と調整済である。また、モンゴル版の健康調査票の作成も最終段階にあり、秋以降大気中粒子の測定と共に本調査票を用いて健康調査が実施できる段階にある。調査を継続と共に、新モンゴル版健康調査票の信頼性と妥当性の検討を行う。これまで蓄積した結果から越境輸送物質の地域的な質的量的特性を明確にするとともに、これらの物質の健康影響について国際間及び地域間での差異について明らかにする。得られた結果を総括して、国際間での越境輸送物質成分の健康影響についてさらに信頼性の高い研究を行うための計画を立案する。
多孔性金属錯体を用いた応答性錯体インターフェイスの構築

金属イオンと有機配位子が自己集合的に組み上がることで構築される多孔性配位高分子(PCP)は、吸蔵材、分離材、触媒材料として高い特性を示すことが明らかになってきており、近年精力的に研究が行われている。本研究課題では電極基板上でPCPを結晶化させ、その規則的なナノ細孔を利用した機能性デバイスの創出を目指している。最終年度は以下の3項目において成果が得られた。1.多孔性配位高分子を用いた複合粒子の作成PCPでは金属イオンや有機配位子を様々に代えることで、細孔特性を自在に設計することが可能である。同形の骨格構造を有するPCPをエピタキシャル成長によって複合化することで、コアシェル型の構造体の作成を行った。コア結晶には蛍光発光を有するPCPを、シェル結晶にはゲスト選択性を有するPCPを用いた。この組み合わせによって得られたコアシェル型PCPは、選択的にゲスト分子を取り込み、蛍光発光を示すことが明らかとなった。センサー粒子としての応用が期待できる。2.基板上への多孔性配位高分子の固定化一般に金属酸化物は成型が容易であるため、薄膜化やパターニングが非常に容易である。本課題では酸化アルミニウムと有機配位子を反応させることによって、基板表面でのPCP合成を行った。得られたPCPは酸化アルミニウムの形状を維持しており、電極表面に固定化する方法として非常に有望であることが明らかとなった。3.多孔性配位高分子を用いたPCPデバイス重量変化を振動数の変化として検出することが可能な水晶振動子マイクロバランス(QCM)の電極表面上でPCPを薄膜化し、PCP/QCMハイブリッドセンサーを作成した。PCPは蒸気を吸着し、重量が増加するため、PCP/QCMハイブリッドセンサーによって有機分子の存在を検出することが出来る。QCM上のPCP薄膜を複合膜にすると上記選択性が向上する結果も得られており、1の結果と組み合わせることで、高度なセンサーデバイスの作成が可能となった。本研究課題では基板上で多孔性金属錯体を結晶化させ、その規則的なナノ空間を用いた機能性デバイスの創出を目指している。昨年度は以下の二通りの方法で研究を進めた。1.多孔性金属錯体の高機能化2基板上での多孔性金属錯体の結晶化「1.多孔性金属錯体の高機能化」では、異なる機能を持った多孔性金属錯体結晶の複合化(Angew. Chem. Int. Ed.投稿中)、及び多孔性金属錯体結晶表面の機能化(Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 5327)を行った。多孔性金属錯体の結晶複合化では、コア/シェル型複合結晶を合成することで異なる機能の統合を行った。高い貯蔵能を有するコア結晶をサイズ選択性をシェル結晶で覆うことによって、小さな分子のみを大量に取り込む複合結晶の合成に成功した。この複合結晶はかさ高さの異なる直鎖アルカンと分岐鎖異性体を分離し、直鎖アルカンのみを大量に貯蔵することが可能である。現在、Angew. Chem. Int. Ed.に投稿中である。また多孔性金属錯体の結晶表面機能化では結晶表面に存在する配位サイトを用いて蛍光分子で面選択的に表面修飾することに成功した。多孔性金属錯体の結晶表面は配位サイトが密に並んでおり、配位結合を用いて表面修飾する方法は非常に汎用性の高い結晶表面機能化の方法になると考えられる。本成果はAngew. Chem. Int. Ed.に報告済みである。「2基板上での多孔性金属錯体の結晶化」では、多孔性金属錯体の複合結晶膜を基板上で合成することに成功した。多孔性金属錯体の構成要素である金属イオンと有機配位子の溶液に交互に基板を浸漬させることによって、段階的に結晶成長を行った。下層に銅錯体の薄膜、上層に亜鉛錯体の薄膜を成長させることによって基板上で複合膜を合成することに成功した。本成果はDalton Transactionに受理された。昨年度は、以下の2項目の研究を重点的に行った。高い貯蔵能を有するPCPを分子選択性を有するPCPで被覆することによって、コアシェル型ハイブリッドPCPの合成を行った。得られたハイブリッドPCPは選択的に直鎖アルカン分子のみを大量に貯蔵可能であることが明らかになった。直鎖アルカンの貯蔵量は単体のPCPを大きく上回り、結晶を複合化することによって、選択性と高い貯蔵能をハイブリッド結晶内に統合できることが明らかになった。本研究はAngewandte Chemieに採録された(Angew. Chem. Int. Ed., 2011, 50, 8057-8061)。2.PCP薄膜化および電子デバイスへの搭載PCP結晶をセンサー素子であるQCM(Quartz Crystal Microbalance)に搭載することでガスセンサーの開発に成功した。QCMは重量増加を検出するセンサー素子であり、電極の重量が増加することを周波数変化として検出する。このQCM電極表面にPCP結晶を固定した。PCPは有機溶媒を吸着し、重量増加を示すため、PCPで電極表面を被覆することによってガスセンサーとして機能することが明らかになった。本研究はJ. Am. Chem. Socに採録された(J. Am. Chem, Soc., 2011, 133, 11932-11935)。

また、酸化還元活性なPCPの合成に成功し、電極表面で薄膜化することによって、イオン貯蔵材としての可能性を示した。フェロセンジカルボン酸を骨格中に組み込んだPCPを電極表面上で薄膜化し、電気化学測定を行った。PCPのフェロセン部位が酸化還元反応をすることによって、カウンターイオンを細孔中に取り込むことが明らかになった。これはPCPのイオン貯蔵能を示唆する結果である。本研究はDalton Transactionに採録された(Dalton Trans., 2012, 41, 3924-3927)。金属イオンと有機配位子が自己集合的に組み上がることで構築される多孔性配位高分子(PCP)は、吸蔵材、分離材、触媒材料として高い特性を示すことが明らかになってきており、近年精力的に研究が行われている。本研究課題では電極基板上でPCPを結晶化させ、その規則的なナノ細孔を利用した機能性デバイスの創出を目指している。最終年度は以下の3項目において成果が得られた。1.多孔性配位高分子を用いた複合粒子の作成PCPでは金属イオンや有機配位子を様々に代えることで、細孔特性を自在に設計することが可能である。同形の骨格構造を有するPCPをエピタキシャル成長によって複合化することで、コアシェル型の構造体の作成を行った。コア結晶には蛍光発光を有するPCPを、シェル結晶にはゲスト選択性を有するPCPを用いた。この組み合わせによって得られたコアシェル型PCPは、選択的にゲスト分子を取り込み、蛍光発光を示すことが明らかとなった。センサー粒子としての応用が期待できる。2.基板上への多孔性配位高分子の固定化一般に金属酸化物は成型が容易であるため、薄膜化やパターニングが非常に容易である。本課題では酸化アルミニウムと有機配位子を反応させることによって、基板表面でのPCP合成を行った。得られたPCPは酸化アルミニウムの形状を維持しており、電極表面に固定化する方法として非常に有望であることが明らかとなった。3.多孔性配位高分子を用いたPCPデバイス重量変化を振動数の変化として検出することが可能な水晶振動子マイクロバランス(QCM)の電極表面上でPCPを薄膜化し、PCP/QCMハイブリッドセンサーを作成した。PCPは蒸気を吸着し、重量が増加するため、PCP/QCMハイブリッドセンサーによって有機分子の存在を検出することが出来る。QCM上のPCP薄膜を複合膜にすると上記選択性が向上する結果も得られており、1の結果と組み合わせることで、高度なセンサーデバイスの作成が可能となった。昨年度は精力的に実験を行い、得られた結果を様々な学会で発表を行った。1年目に引き続きAngewandte Chemie International EditionとDalton Transactlonへ2報の論文の報告をした。1年目の成果をさらに発展させ、基板上で薄膜化した多孔性配位高分子の電気化学特性の評価まで研究を進めた。昨年度までに複合型多孔性配位高分子を基板上で薄膜すること、および、薄膜の電気化学的な評価に成功している。本年度は、複合薄膜を電極表面で薄膜化し、デバイスとしての可能性を探索する。
南アフリカ大深度鉱山における超高周波までの地震学-1cmから200mまで。

200kHzまでをカバーする高感度振動センサによる微小破壊観測を,世界で初めて大深度鉱山の硬岩中で展開し,数百mの範囲にわたって,微小破壊を観測することに成功した.採掘やトンネル等でダメージを受けていない領域でも, 100kHzを超える地震波を放出するような, cmスケールの微小破壊が多数おこっていることを発見した.さらに,数万個の微小破壊の分布は,周辺域の採掘による影響をうけて,観測域の岩盤が100m程度にわたってずれ変形をおこしたマグニチュード2の地震の破壊面をくっきりと描きだした.200kHzまでをカバーする高感度振動センサによる微小破壊観測を,世界で初めて大深度鉱山の硬岩中で展開し,数百mの範囲にわたって,微小破壊を観測することに成功した.採掘やトンネル等でダメージを受けていない領域でも, 100kHzを超える地震波を放出するような, cmスケールの微小破壊が多数おこっていることを発見した.さらに,数万個の微小破壊の分布は,周辺域の採掘による影響をうけて,観測域の岩盤が100m程度にわたってずれ変形をおこしたマグニチュード2の地震の破壊面をくっきりと描きだした.南アフリカの大深度金鉱山の中でも、集中的な地震活動が起こる大規模な地質構造に対して、周辺の地下坑道から多数のボアホールを掘削し、微小破壊により発生する高周波数の弾性波を検出するアレー観測網を構築中である。高感度歪み計1を埋設し25Hz連続収録を開始した。170kHzまでの超高周波の微小破壊を高感度で検出するAEセンサ3台、25kHz3軸加速度計を埋設し、500kHzトリガ収録システムで観測を開始した。200k)Hzまで十分なSNをもつ微小破壊イベントが検出され、波形記録からP波およびS波を明瞭に同定することができた。震源は、近い将来に大きな地震の発生される大規模地質構造付近に決定された。このような従来の硬岩での高周波観測を1桁上回る世界初の成果である。AEセンサの岩盤へのさまざまな音響結合方法を室内で実験し、グリースを結合剤として、固定先岩盤の緩みに影響されないで安定した圧着力を維持する低剛性のアダプタを開発、また、平な孔底をえるための特別仕様のパーカッションドリリングビットを開発、良好な音響結合をえることに成功した。歪み観測の広帯域化のために開発された高速応答の歪み計の高温使用での安定性の問題を、内部磁気センサの励起タイミングの変更や、外壁との拘束に温度膨脹係数の低い接着剤を使用することで解決し、50度の環境で再現性よく安定に静的歪みがとれること、また、動的歪みに対して1kHz以上の追随を示し、ステップレポンスが大きなリンギングを示さないことが確認できた。南ア金鉱山内の地下3.5km地点に展開したAE観測網では,最高200kHzまでの高周波を含むイベントを多数とらえることに成功した。暫定的な解析では,観測できたイベントの最小震源サイズは数センチメートルである。このように小さなイベントを天然の地質構造の中でとらえたのは世界初である。さらに,鉱山の観測網による最小地震のサイズに相当する数メートルサイズの破壊までさまざまな大きさの破壊による破壊が同じ観測網で捉えられ,実験室と自然地震の中間スケールでの破壊現象を観測するという目的が達成できる性能をもつ観測網であることが実証された。また,今回の自然微小破壊観測のターゲット帯域である10-150kHzという高周波帯域での弾性波を能動的に照射して,サイト周辺ノ岩盤の音速,減衰等の構造を測定する実験に成功した。この結果,岩盤の状態は非常に良好であることがわかり,数十メートルの範囲内で数十センチメートルクラスの天然微小破壊が観測だれているとするわれわれのデータ解釈を指示する。さらに,比較のために設置した25kHz加速度計の記録との比較によれば,60m先でおこった,M-3クラスの破壊の波形が記録されていることになる。このような状況から,観測網の範囲を拡大すべくセンサを増設する工事をはじめた。2007年12月27日に,観測網内にある厚さ30mの貫入岩と母岩の境界で,鉱山地震としてはやや規模の大きいM2.1の地震が発生し,これに伴う大量の余震(自動処理で震源決定できたものだけで地震後1日の間に15000個以上)をとらえることに成功した。余震分布の中には,本震が発生した貫入岩と母岩の境界に一致する面的な分布を見ることができる。南ア金鉱山内の地下3.5km地点に展開したAE観測網の観測範囲をやや拡大して25kHzまで帯域を持つ加速度計も設置して観測を継続した。これらの観測でとらえられた多数に微小破壊イベントの周波数成分を系統的に分析し,高周波数弾性波の透過に対して地質境界がwave guideのような役割りをはたしていたらしいことがあきらかになった.また,能動弾性波の繰返し照射試験もこころみたが,装置が故障し失敗した.観測網内でおこった,差渡し100mの断層破壊をおこした地震について数万個の余震をとらえたが,これと鉱山会社のルーチン観測網の検知限界との比較から,われわれの観測は, 10cm程度の非常に小さな破壊までとらえていることが示唆され,これは,周波数成分の解析結果とも調和的である.また,これらの微小破壊の空間分布は,本震が地質構造の境界ではなく,主に単一の岩相ブロック内部での破壊であることを示唆した.

鉱山会社のルーチン観測網の計器方位を補正しておこなった波形解析によっても,これと一致する断層面がえられた.さらに,われわれのAE観測網のデータから,本震より数ヶ月前から,将来の本震破壊面のほぼ全体にわたって明瞭に集中した微小破壊活動を起していたことがわかった.また,これ以外にもいくつかの微小破壊活動のクラスターがみられたが,これらは,本震断層から相当はなれているものでも,本震の発生後に活動が活発化した.これらの事は,天然の地質構造には,小さな応力変化に敏感に反応して微小破壊を起す物理的構造をもつ部分が存在することを示唆する.