hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非超電導ナノ粒子添加による溶融成長バルク超電導体の特性制御

今回達成した高臨界電流密度の領域が磁石全面に均一化された素材を得ることが今後の次の課題となる。このように本研究では空気中の製造プロセスによっても従来の酸素ガス雰囲気等のコストのかかる設備なしに高性能の磁石を作製できる端緒を得たと言える。本研究は液体窒素温度で実用が始まっている酸化物高温超電導体の結晶の塊であるバルク高温超電導体として比較的磁石性能の高いGdBa_2Cu_3O_<7->.について、空気中で溶融成長により、磁石性能の向上を目指したものである。これまでに結晶構造内部でGdとBaとが固溶体を形成するがこれの超電導特性を向上させるためにはアニール処理が有効であることを示し、BaO_2, BaCuO_<2-x>, BaCO_3などを添加することによって固溶体形成が抑制され臨界電流やピン止め特性が向上することを明らかにした。次に、新たな第2相物質としてGd_2Ba_4CuMO_x (M=Mo, Zr etc.)を新たに合成して磁束ピン止めに有効であることを示した。超電導体中に侵入ピン止めされる磁束はナノメートルの大きさであるが著者は、ZrO_2などのナノ粒子にあわせてZnOや磁性ナノ粒子を溶融成長に導入して臨界電流密度の磁場依存性を測定して解析した。バルク体から切り出した一部の領域とではあるが、磁場中の臨界電流密度の大きな上昇を見出した。高臨界電流密度の領域が磁石全面に均一化された素材を得ることが今後の次の課題となる。また、このようなバルク磁石は最近大型化されるつつあり、最大140mm程度の直径までが作製可能である。磁石全面にわたって均一に高い捕捉磁場を得て強力な磁石を得るためには大きな臨界電流密度を得るとともに均一に磁束を捕捉させる着磁技術が必要である。今回バルク材で得られた高臨界電流密度の領域に十分磁束を捕捉できるようにモータの回転界磁にとりつけた磁石における最適着磁の研究もあわせて相補して行った。均一化された素材を得ることと均一化された着磁を行うことが今後の次の課題となる。本研究は液体窒素温度で実用が始まっている酸化物高温超電導体の結晶の塊であるバルク高温超電導体として比較的磁石性能の高いGdBa_2Cu_3O_7_,について、空気中で溶融成長により、磁石性能の向上を目指したものである。これまでに結晶構造内部でGdとBaとが固溶体を形成するがこれの超電導特性を向上させるためにはアニール処理が有効であることを示し、様々な常磁性金属酸化物のナノ粒子を添加することによって固溶体形成が抑制され臨界電流やピン止め特性が向上することを明らかにした。20年度においては、われわれの独創により、新規な磁束ピン止め中心材料として、軟磁性粒子の添加効果を調べた。バルク体から切り出した一部の領域とではあるが、Fe/Si系の市販の軟磁性微粒子を適用して、臨界電流の磁場依存性において顕著なピン止め効果の増大を発見した。この効果の軟磁性粉添加量の増減による臨界電流の磁場中変化を精密に調べ、磁場中の臨界電流密度の最大値を見出した。高臨界電流密度の領域が磁石全面に均一化された素材を得ることが今後の次の段階の課題となる。また、本年度は研究の最終年度にあたることから、応用の可能性のひとつである超電導モータ向けの大電流リードの試設計を行い、これを試作して、電流耐性と発熱特性の測定を試行した。その結果、本研究で得られたピン止め効果が電流リードを構成する素片に一様に獲得できれば、磁場中でも、発熱が少なく、300A以上の大電流を通電できる電流導入素子ができることを実証した。
電気化学ハイブリド形成検出方法による機能遺伝子の同定とトランスクリプトーム解析

[目的]マイクロアレイによる遺伝子発現頻度解析を行なうことにより甲状腺癌の新たな診断方法を確定する。[方法]筑波大学附属病院で手術を施行された甲状腺疾患を対象に遺伝子発現プロファイリングを行なった。末梢血の遺伝子診断マーカーの検索を目的として、比較的少数の症例における共通発現遺伝子を末梢血における発現と比較し、同定されたい遺伝子について多数症例を用いた解析を行った。甲状腺乳頭癌3例、正常甲状腺として甲状腺良性腫瘍の病変部外の甲状腺組織を4例を採取した。また健常人より末梢血循環細胞を採取した。各組織よりtotal RNAを抽出。Named geneからなるヒト造伝子約4000種類に甲状腺に特異的な発現が期待できるTg(thyrogrobulin)、TPO(thyroid peroxidase)、TSHR(thyroid stimulating hormone receptor)を加えたマイクロアレイを作成した。得られた発現頻度データから甲状腺癌で特異的に発現しており末梢血循環細胞で発現のない遺伝子を探索した。[結果]甲状腺乳頭癌3例に共通して甲状腺正常部、PBCより2倍以上に発現頻度が上昇する180遺伝子を認めた。180遺伝子中甲状腺乳頭癌に発現が上昇することが既知であるタンパク質をコードする遺伝子が含まれていた。さらにクラスタリング解析では甲状腺正常部と甲状腺疾患が区別された。甲状腺乳頭癌で発現が上昇するこれらの遺伝子について甲状腺癌の診断における有用性を検討するため組織免疫染色法で確認を行なった結果、80%のがんで陽性を示し、がん特異的マーカーである可能性が示唆された。
C型肝炎ウイルスの細胞内増殖動態に関する超微形態学的研究

C型肝炎ウイルス(HCV)遺伝子RNAの3'末端側98塩基を含むHCVの全長遺伝子cDNAをトランスフェクション・インフェクション法によってヒト肝実質細胞由来不死化培養細胞(IMY細胞)へ導入し,細胞内でのHCV遺伝子の複製とHCVビリオンの形成過程について検討を行った。蛍光抗体法によってHCV遺伝子にコードされているすべての蛋白質が発現していることが確認され,しかもHCVRNAとその増殖中間体であるマイナス鎖HCVRNAが存在することも確認された培養細胞を検討対象とした。透過電子顕微鏡では細胞質の無構造基質領域に30-35nmの電子密度の高いウイルスコア様粒子が存在し,拡張した小胞体様構造物の内腔には50-60nmのウイルス様粒子とその出芽像が観察された。ウイルス特異抗体を用いた金コロイド免疫電子顕微鏡法によって,前者はHCVコア粒子であり,後者はHCVビリオンであることが明らかとなった。この細胞の培養上清のショ糖密度勾配遠心分画試料では,HCVRNA含有量が最大の比重1.12-1.15g/mlの分画試料中に抗HCVエンベロープ抗体と反応する55-65nmのHCV粒子が存在するこを金コロイド免疫電子顕微鏡法で確認することができた。以上の免疫超微形態学的研究成果は,HCV全長遺伝子のcDNAをトランスフェクション・インフェクション法で導入されたヒト肝実質細胞由来不死化培養細胞では,HCV遺伝子の複製が確実に進行し,細胞質内でウイルスコア粒子が形成され,それが小胞体膜の外套を被って小胞体腔内へ,出芽し,ビリオンが完成するというHCVのウイルス粒子形成過程を強く示唆するものであった。C型肝炎ウイルス(HCV)全長遺伝子のcDNAをT7プロモーターの下流に導入した発現ベクターをIMY細胞にトランスフェクションし,さらにT7RNAポリメラーゼ発現組換えアデノウイルスを感染させてHCV蛋白質を発現させた。マイナス鎖のHCVRNAが細胞内に存在し,HCVが増殖していることが確認された培養細胞系を用いて,RTD-PCR法による遺伝子複製効率を解析すると,3 ́X領域の存在が重要であることが判明した(5th International Meeting on Hepatitis C Virus and Related Viruses,1998)。そして,この3 ́X領域を含むHCVcDNAを導入発現したIMY細胞の免疫電顕法による検討では,細胞質内に抗コア抗体と特異的に反応する直径3040nmの内部に核酸を有するコア様粒子構造物が検出され,さらに小胞体内には抗エンベロープ抗体と特異的に反応する5065nmのウイルス様粒子を観察することができた(第46回日本ウイルス学会総会,第21回日本分子生物学会年会,1998)。これらの成績は培養細胞内でのHCV粒子の形成過程を分子生物学的並びに超微形態学的に捉えたことを示していると考えられる。また,上記細胞培養上清の蔗糖密度勾配遠心法による解析では,比重1.10,1.14,1.25にHCVRNAのピークを認め,金コロイド免疫電顕法によって抗エンベロープ抗体と特異的に反応するウイルス様粒子と抗コア抗体と特異的に反応する正20面体の粒子構造物を観察することに成功した(第21回日本分子生物学会年会,第34回日本肝臓学会,1998)。さらにこれらの成績を確認すべく,研究を継続して行っているところである。C型肝炎ウイルス(HCV)遺伝子RNAの3'末端側98塩基を含むHCVの全長遺伝子cDNAをトランスフェクション・インフェクション法によってヒト肝実質細胞由来不死化

培養細胞(IMY細胞)へ導入し,HCV関連蛋白質の発現とHCVRNAおよびその増殖中間体であるマイナス鎖HCVRNAの存在が確認された培養細胞では,透過電子顕微鏡法で細胞質無構造気質領域に30-35nmの高電子密度のウィルスコア様粒子と小胞体様構造物内腔に50-60nmのウイルス様粒子およびその出芽像が観察され,金コロイド免疫電子顕微鏡法によって,前者がHCVコア粒子であり,後者がHCV粒子であることを明らかにした。このHCV感染細胞培養上清のショ糖密度勾配遠心分画試料のHCVRNAの定量解析では,比重1.12-1.15の分画にHCVRNA量の最大のピークを認め,比重1.25の分画に第2の小さなピークがみられた。そして,比重1.12-1.15の分画には抗HCVエンベロープ抗体と反応する55-65nmのHCV粒子が存在し,比重1.25の分画には抗HCVコア抗体と反応する33-40nmHCVコア粒子が存在することを金コロイド免疫電子顕微鏡法で確認した。さらにこの電子顕微鏡像に回転焼付け法を行うことによって,HCVコア粒子が正20面体構造をとっていることを明らかにすることができた。(50th Annual Meetinng of the American Association for the Study of Liver Diseases,1999)。以上の免疫超微形態学的研究成果は,ヒト肝実質細胞由来不死化培養細胞にHCV全長遺伝子cDNAをトランスフェクション・インフェクション法で導入した系では,確実にHCVの複製が進行し,細胞質内でウイルスコア粒子が形成され,それが小胞体膜の外套を被って小胞体腔内へ出芽し,ビリオンが完成するというHCVのウイルス粒子形態過程を強く示唆するものであった。
高次元代数多様体の標準因子の研究

トーリック多様体の導来圏が極小モデル・プログラムによって変化する様子を記述しこの場合のDK予想を証明した。また因子抽出による導来圏の変化も記述し、有限アーベル群に対する導来的マッカイ対応を証明した。2次元の一般線形群に含まれる任意の有限群に対しても導来的マッカイ対応を証明し半直交分解の表示を得た。アバンダンス予想を数値的小平次元が0の場合に証明した。森夢空間がカラビヤウ型になることと、コックス環が対数的標準特異点を持つことが同値であることを証明した。ホッジ束の半正値定理をファイバーが可約である場合に拡張した。因子の空間を極小モデルおよび標準モデルに付随して分割することに関する定理を得た。極小モデル理論は最近になって大きく発展を遂げたが、最後に残された大問題がいわゆるアバンダンス予想である。与えられた代数多様体の対に対して、もしも対数的標準因子が擬有効ならば実は有効になり、さらにもしも数値的小平次元が正であるならば実は小平次元も正になるという予想である。一般の因子に対しては数値的小平次元と小平次元は異なり、擬有効であっても有効ではないような因子がいくらでもある。この予想は代数多様体の幾何学において対数的標準因子が重要な役割を担っている理由の一つであると考えられる。一般型の代数多様体は極小モデルを持つことがBirkar・Cascini・Hacon・McKernanによってすでに証明されている。そして一般型の極小モデル上の対数的標準因子は半豊富になることが研究代表者によってすでに証明されている。もしもアバンダンス予想が正しければ任意の代数多様体が極小モデルを持ち、さらに極小モデル上の相対的標準因子が半豊富になることが知られている。今年度の研究では、対数的標準因子はもしも有効因子と数値的に同値ならば実際に有効であるということを示した。すなわち、アバンダンス予想の弱型から本来のアバンダンス予想が従うことを示した。特に、数値的小平次元が0であるような対数的代数多様体に対してはアバンダンス定理が成立することを示した。これは中山、Campana、Peternell、Siuの先行研究を一般化したものである。証明ではSimpsonによる階数1の局所系の理論が使われた。今年度も極小モデル理論に関係した研究を継続し新たな結果を得た。まず一つ目の論文では、高次元多様体における標準因子の正値性定理が、既約ではないような多様体の場合へも自然に拡張することができ、次元に関する帰納法を使う場合に必然的に現れる非既約多様体へ応用できることを証明した。一般化された正規交差多様体と呼ばれるものに対して、ドゥリーニュが定義した混合ホッジ構造が明示的に記述できることを証明し、重みフィルトレーションを具体的にうまく構成し、得られた混合ホッジ構造が滑らかな多様体に対する場合と同様のわかりやすい構造を持つことを証明した。これを使って、だいぶ前に書いた論文「Pluricanonical systems on minimal algebraic varieties」(Invent. Math. 79号、1985年)の定理4.3の証明において使った論法の不十分だった部分を正当化した。二つ目の論文では、極小モデル理論の導来圏的側面を、トーリック多様体の場合に考察した。以前発表した論文「Derived categories of toric varieties」(Michigan Math. J. 54号、2006年)の続きである。前の論文ではトーリック極小モデル・プログラムによる導来圏の変化を具体的に記述したが、ここではQ-分解的トーリック多様体に対する相対的極小モデルの構成に現れる因子抽出写像による導来圏の変化を具体的に記述し、半直交分解による残りの部分が例外対象の列で生成されることを証明した。さらに、与えられたQ-分解的トーリック多様体に対して、これと同値な導来圏を持つ多様体(フーリエ向井仲間)が有限個であることも証明した。極小モデル・プログラムが特によく機能する多様体が森夢空間である。この空間はすべての直線束を一斉に考えたときの切断環(コックス環)が有限生成であるという条件で特徴づけられている。例えば有名なBCHM論文では、ファノ対が森夢空間になることが示されている。大川新之介氏との共同研究では、森夢空間において、あるQ因子が存在してカラビヤウ対になるための必要十分条件は、コックス環が対数的標準特異点と持つことであることを証明した。また、あるQ因子が存在してファノ対になるための必要十分条件は、コックス環が対数的末端特異点と持つことであるというGOST論文の別証明も与えた。極小モデル理論と導来圏理論の類似性を追求した。ここで問題になるのは、特異点を持つような代数多様体に対しても、滑らかな代数多様体の導来圏にような良い性質を持った導来圏を定義することである。今年度は、特別な末端特異点を持つ3次元代数多様体に対して、ある種の意味でクレパント特異点解消に相当する導来圏を定義した。この研究はまだ継続中である。さらに今年度は、有限生成定理の証明を主題とする本を書いた。極小モデル理論を初歩から解説し、最新のBCHM定理の証明まで含めることができた。3次元代数多様体の因子収縮写像による導来圏の変化を調べる過程で、重みつき射影空間の導来圏の構造を調べることが必要になった。

n次元の重みつき射影空間P(a0,...,an)は射影空間のアーベル群による商スタックと考えることができるが、このスタックは滑らかであるので、作用の仕方によってa0+...+an個またはn+1個の例外対象からなる充満例外列を持つことが以前の研究からわかっていた。一方、重みつき射影空間を特異点つきの代数多様体であると考えると、ホモロジー次元が無限大になってしまうので、導来圏はよい構造を持たないと考えていた。ところが、階数1の反射層を非可換変形して高い階数の局所自由層を構成できる場合があることに気がついた。こうして得られた局所自由層は例外対象ではないが、アルチン環上の相対的例外対象となることがわかった。アルチン環が無限小構造を持つためホモロジー次元は無限大になるが、見方を変えれば滑らかな場合と同様になることがわかった。そして通常の例外対象と同様に導来圏の半直交分解を導くことがわかった。重み付き射影空間が因子収縮写像の例外因子である場合には、この局所自由層は全空間上の局所自由層に延長され、相対的な球面対象になり、相対的な球面ねじれ関手を導くこともわかった。一般に、単純層の自己拡大の列は常に非可換変形としてとらえられることを証明し、形式的な普遍自己拡大が形式的な普遍非可換変形と一致することがわかった。こうして層の無限小変形では、非可換変形の方がむしろ自然であることがわかった。代数多様体の双有理幾何学の観点から連接層の導来圏を研究する中で、代数多様体上の連接層の非可換変形の研究に導かれた。代数多様体自体やその上の層は可換な対象だが、変形の底空間が非可換環であるような変形を考察した。理論の枠組みは可換変形の場合の類似であるにもかかわらず、非可換変形のほうが多様な変形を許す場合がある。しかも、非可換変形によって得られた層が可換変形によって得られたものよりもよい性質を満たす場合があるのが興味深い。さらに、層の直和を「多元非可換変形」すると、直和因子の間の非可換相互作用が起きるのも特徴的である。なお、これらの理論はより一般にアーベル圏の対象に対しても成立する。この研究では、まず対象のなす「単純組」というものを定義し、その半普遍変形を構成した。そして、局所的にはカラビヤウ条件を満たす3次元代数多様体の連接層の単純組の多元非可換変形を考察し、底空間上相対的な球面対象が数多く構成できることを示した。これにより、相対的球面ねじりによる導来圏の同値関手が数多く構成された。また、局所的にはファノ条件を満たす代数多様体上では、底空間上相対的な例外対象が数多く構成され、導来圏の半直交分解が誘導されることを示した。トーリック多様体の導来圏が極小モデル・プログラムによって変化する様子を記述しこの場合のDK予想を証明した。また因子抽出による導来圏の変化も記述し、有限アーベル群に対する導来的マッカイ対応を証明した。2次元の一般線形群に含まれる任意の有限群に対しても導来的マッカイ対応を証明し半直交分解の表示を得た。アバンダンス予想を数値的小平次元が0の場合に証明した。森夢空間がカラビヤウ型になることと、コックス環が対数的標準特異点を持つことが同値であることを証明した。ホッジ束の半正値定理をファイバーが可約である場合に拡張した。
金融リスク評価システムの数理科学的研究

本年度は、拡散過程のシミュレーション技術の開発において成果を得た。確率微分方程式で記述された拡散過程X(t, x)と関数fが与えられている時、その期待値E[f(X(t, x))]を求める問題は、確率数値解析の大きなテーマである。金融リスクの計算は、まさにこの問題に他ならない。この計算を行う方法として金融リスクの分野では次の方法がもっとも有用であり広く行われている。それは、拡散過程X(t, x)をEuler-丸山近似と呼ばれる方法で近似するという方法である。現在、拡散過程の近似は殆どこのEuler-丸山近似で行われており、また、この近似計算の研究もEuler-丸山近似を前提としたものが殆どである。研究代表者は、Euler-丸山近似とは別の近似方法である楠岡近似を用いることによって金融リスク計算の劇的な高速化を実現した。楠岡近似を用いると近似計算を数値積分に帰着させたとき、その積分空間の次元を非常に小さくすることが出来る。その結果として、数値積分の速度が非常に高速になる。本年度の結果によれば、ある種の金融派生商品の価格計算は楠岡近似を用いるとEuler-丸山近似を用いた場合に比べて約6000倍高速である。この結果は、今後、金融リスク計算の分野においては、シミュレーションの技法がEuler-丸山近似から楠岡近似によるものにとって代られるであろうことを示しており、非常に重要な結果である。本年度は、一様分布列および低食い違い量列の理論的研究と金利モデルの新しい実装の研究で成果を得た。一様分布列および低食い違い量列は、金融リスク計算の実際において大きな課題となる高次元数値積分の高速化の技術であり、研究代表者らの研究によってその効果の大きさが認識されるようになったものである。本年度、研究代表者等による、一様分布列に関する理論的研究の成果は次のようなものである。2.高次元Weyl列(Kronecker列)の力学系的特徴づけ。1.に於いては、数値積分に一般化van der Corput列を適用した場合、被積分関数が十分に滑らかである場合に、その誤差のオーダーが・計算量をNとする時N^<-1>に比例すると言う著しい結果の証明に成功した。これは理論的には一般化van der Corput列による数値積分が有効であることを示している。2.は、高次元Weyl列を計算機で実装するための新しいアルゴリズムに応用することが可能である。高次元Weyl列が、理論的には高次元数値積分に有用であることは、既知であったが、計算機の上に高次元Weyl列を実装する方法は今まで確立していなかった。そのために高次元Weyl列をもちいて実際に数値積分をすることは行なわれてこなかった。今回、研究代表者は、高次元Weyl列をある種の力学系で表現するという理論的な結果を得たが、この結果を用いて高次元Weyl列を正確にかつ効率的に計算機で実装することが可能になる。金利モデルは金融リスク管理で中心的な位置を占める。本年度、研究代表者等は、現在最先端の金利モデルであ市場金利モデルと呼ばれるモデルの、全く新しい実装方法を開発することに成功した。この実装方法は、このモデルの実用化において非常に有用であることは間違いない。現在、この実装方法の理論的裏付けおよび実用化のための実験を行なっている。確率微分方程式で記述された拡散過程x(t, x)と関数fが与えられている時、その期待値E[f(x(t, x))]を求める問題は、確率数値解析の大きなテーマである。それは拡散過程x(t, x)をEuler-丸山近似と呼ばれる方法で近似するという方法である。

現在、拡散過程の近似は殆どこのEuler-丸山近似で行われており、また、この近似計算の研究もEuler-丸山近似を前提をしたものが殆どである。研究代表者は、Euler-丸山近似とは別の近似方法である楠岡近似を用いることによって金融リスクの劇的な高速化を実現した。楠岡近似を用いると近似計算を数値積分に帰着させたとき、その積分空間の次元を非常に小さくすることが出来る。その結果として、数値積分の速度が非常に高速になる。本年度の結果によれば、ある種の金融派生商品の価格計算は楠岡近似を用いるとEuler-丸山近似を用いた場合に比べて約6000倍高速である。この結果は、今後、金融リスク計算の分野においては、シュミレーションの技法がEuler-丸山近似から楠岡近似によるものにとって代わられるであろうことを示しており、非常に重要な結果である。
典型元素分子性クラスターの合成と電子構造の解明

現在までに合成してきた高周期典型元素の低配位/低原子価化合物の知見を元に、本年度は新たに次の2点について重点的に検討を行った。1.ケイ素-リンを骨格元素とするプロペラン型分子の合成。2.リン/ゲルマニウム混合キュバン型クラスター分子の反応、特に還元反応によるジアニオン体の合成と構造決定。1.高周期元素典型元素からなるクラスター分子の合成法として、還元的縮合反応がよく用いられる。元素の種類、置換基のサイズ、電子的効果、還元条件などによってクラスターサイズが異なることもよく知られている。今回、置換基としてケイ素-ケイ素三重結合化合物の合成に成功している[(Me_3Si)_2CH]_2(^iPr)Si-,を用いて、ケイ素-リンの多重結合化合物を合成することを試みた。R-SiF_2-PH_2を前駆体とし塩基と反応させると、脱HFをした縮合反応が進行し、さらにリン原子が一つ増えたSi2P3タイプのプロペラン分子が得られた。分子構造を明らかにし、生成機構について検討した。2.昨年度までに合成に成功していた4個のリン(P)原子と4個のゲルマニウム(Ge)原子からなるキュバン型分子の反応性の解明を目的とし、還元反応を行った。14族元素/15族元素の組み合わせからなるクラスター分子であり、電子豊富な骨格形成をしていると思われるが、実際には極めて良い電子受容体であり、二電子還元体はジリチウム塩として安定に単離することに成功した。さらな過剰還元を行うと、各種スペクトールデータより四電子還元体と考えられる分子の生成を示唆する結果を得た。しかし生成物は不安定であり、詳細な構造決定は未だ達成できていない。以上、本研究課題の研究期間中では、主にアルミニウム、ガリウム、ケイ素、ゲルマニウム、リンを構成元素としたかご型分子の合成とその構造決定、および反応性の検討を行った。(1)2配位型13族元素(アルミニウム、ガリウム)カチオン性錯体の合成と構造の解明。(2)リン/ゲルマニウム混合キュバン型クラスター分子の合成。1.アルミニウムやガリウムといった13族典型金属元素を中心金属とする化合物は、通常三配位のルイス酸として知られており、これらが低配位数になるとクラスター化することも良く知られている。また、一方で低配位カチオン性錯体は極めて強いルイス酸性が期待されるため、近年その構造や反応性に興味がもたれてきた。今回、嵩高いケイ素置換基をもつ有機アルミニウム化合物およびガリウム化合物から、アルキル基を引き抜き、続くシリル基の転位反応を経て、2配位型カチオン性錯体の合成に成功した。これらは中心金属周りの価電子数が4であり、sp混成軌道を形成した希な構造の化合物である。容易に予想できるように、極めて強いルイス酸性を示した。2.続いて、4個のリン(P)原子と4個のゲルマニウム(Ge)原子からなるキュバン型分子の合成を行った。今回見い出した合成法はシンプルで、かつ高収率で混合原子キュバン型クラスター分子を得ることができる。具体的には、嵩高いケイ素置換基を有するリンジアニオンを調製しておき、これとジクロロゲルミレンを1対1のモル比で反応させた。目的のキュバン分子は熱的には安定な赤色結晶として単離可能である。この化合物は擬似的なTd対称性を有するやや歪んだサイコロ構造をしている。14族元素/15族元素の組み合わせからなるクラスター分子であり、電子豊富な骨格形成をしていると思われるが、実際には比較的良い電子受容体であり、二電子還元体を安定に取り出すこともできる。現在、この分子の酸化還元挙動について詳細な検討を行っている。

さらな過剰還元を行うと、各種スペクトールデータより四電子還元体と考えられる分子の生成を示唆する結果を得た。しかし生成物は不安定であり、詳細な構造決定は未だ達成できていない。以上、本研究課題の研究期間中では、主にアルミニウム、ガリウム、ケイ素、ゲルマニウム、リンを構成元素としたかご型分子の合成とその構造決定、および反応性の検討を行った。
プログラミング演習における学習者個別の演習状況の評価とその応用に関する研究

本研究は,C言語プログラミング学習支援システムの開発,学習状況の評価のためのフィードバックシステムの開発,授業におけるプログラミング演習状況可視化システムの開発,学習データを用いた成績不振兆候者検出の試み,の4段階からなる.平成30年度は,主にC言語プログラミング学習支援システムの開発を行った。これは,今回の研究において,学習者と指導者双方のインターフェースとなる,メインシステムである.Webアプリケーションとして開発することによって,Webブラウザ上でC言語のソースの作成,コンパイル,実行が可能とした。また,このシステム上で学習者が行った操作は,全てサーバのデータベースに蓄積し,これを次年度以降に開発する各システムにおいて活用する.システム開発の際に,サーバ上のコンパイラ(gccを使用)で正常にコンパイルされたソースファイルを,Web言語のひとつであるPHPを用いて開発するエミュレータで実行することを試みた.これにより,従来の手法では不可能であった,入力待ちが必要なプログラムの実行がWebブラウザ上で可能になった.さらにこれまで取得が困難であった,制御文の条件違いによる無限ループや論理エラー等の実行時エラーの取得と,それらのデータベースへの蓄積が可能となった.これにより,学習者の学習行動をより詳細に把握することを可能となり,今後開発するシステムでの評価の項目や判定用のしきい値の設定等に活用することができるようになった.年度当初に設定したC言語学習システムを開発するという目標はほぼ達成できた。しかし,PHPでの実行エミュレータの開発に難航したためにシステムの完成とテストが遅れてしまったため,授業での運用回数が,当初の半分程度になってしまった。システムの運用テストや,データの取得等に問題はなかったため,次年度以降の運用は問題ないと考える。今年度は,平成30年度に開発した演習システムを実際の授業で運用し,ログデータのチェックや,学習者に対するアンケート調査等で操作性や機能の問題点を洗い出し,その改善等を行っていく。次に,学習者が演習を行うことによって蓄積したデータを用い,学習者個別の学習状況を評価し,学習者に提示するフィードバックシステムの開発を行う.演習や練習問題の達成率や,入力文字数やコンパイル,実行回数等を元に評価基準を作成し,相対的に評価を行う.評価基準については,運用データ等を元に,各種パラメータやしきい値の設定を行う.また,評価に対する学習者のコメントと次回授業の目的を授業の最後に入力させることで,授業の気付や振り返り,改善等を促す.指導者側へのフィードバック機能として,全学習者の詳細な評価の閲覧,作成したソースプログラムの表示,演習の操作ログの集計,各種エラーの集計等を開発,実装する.また,プログラミング演習で問題となる,ソースのコピー&ペーストを自動で判定・検知する機能を開発する.本研究は,C言語プログラミング学習支援システムの開発,学習状況の評価のためのフィードバックシステムの開発,授業におけるプログラミング演習状況可視化システムの開発,学習データを用いた成績不振兆候者検出の試み,の4段階からなる.平成30年度は,主にC言語プログラミング学習支援システムの開発を行った。次に,学習者が演習を行うことによって蓄積したデータを用い,学習者個別の学習状況を評価し,学習者に提示するフィードバックシステムの開発を行う.演習や練習問題の達成率や,入力文字数やコンパイル,実行回数等を元に評価基準を作成し,相対的に評価を行う.評価基準については,運用データ等を元に,各種パラメータやしきい値の設定を行う.また,評価に対する学習者のコメントと次回授業の目的を授業の最後に入力させることで,授業の気付や振り返り,改善等を促す.指導者側へのフィードバック機能として,全学習者の詳細な評価の閲覧,作成したソースプログラムの表示,演習の操作ログの集計,各種エラーの集計等を開発,実装する.また,プログラミング演習で問題となる,ソースのコピー&ペーストを自動で判定・検知する機能を開発する.(理由)次年度使用額が42,532円発生した理由は,学会の開催場所によって旅費を抑えることができたことが主たる理由である。(使用計画)次年度使用額は,旅費として利用したいと考えている。
NPSLEおよび自己免疫疾患の中枢神経病変における抗TPI抗体の研究と臨床応用

本研究は抗トリオースフォスフェートイソメラーゼ抗体(抗TPI抗体)の作用機序や臨床応用に向けての研究を行うことを目的としている。今回、主に臨床応用への展開に向けて以下の実験を行った。1.中枢神経ループス(NPSLE)以外の自己免疫疾患に伴う中枢神経病変に対しても抗TPI抗体が指標となり得るかスクリーニング(ウエスタンブロッティンク法:WB法)。2.NPSLE患者で経過中複数回血清保存が可能であった患者においてNPSLEを発症していた時の血清とNPSLEがみられない状態での血清中の抗TPI抗体を測定し、NPSLEの有無で抗TPI抗体が対応して陽性/陰性となるかについて検討した(WB法)。結果としては、1.についてはMCTD髄膜炎1例、腸管ベーチェット病8例、神経ベーチェット病4例で抗TPI抗体の検索を行ったが、神経ベーチェット病1例のみで抗TPI抗体が陽性であった。症例が少なく評価が難しいが、NPSLE以外の自己免疫疾患で抗TPI抗体が陽性となることは少ないと考えられる。2.に関しては上記の条件を満たしていたSLE患者5例において、2/5例でNPSLE徴候みられるときに抗TPI抗体陽性となり(感度40%)、4/5例においてNPSLE徴候のないときに抗TPI抗体は陰性を示していた(特異度80%)。以前の研究でも抗TPI抗体の特異度の高さが指摘されている(Watanabe et.al, BBRC 2004)。しかし、対象症例も少ないため今後さらなる症例の蓄積が必要である。今回は大震災の影響もあり、実験室、機器の損壊などで思うように研究ができなかった。また、平成24年度より海外留学に行くこととなり、平成24年度の研究費は廃止させていただくこととなった。帰国後、さらなる抗TPI抗体の研究が行えるように、とくに作用機序の解明等にも解析が進められるように実験を進めていきたいと考えている。
冬季関東を巨大チャンバーに模した、ＣＣＮ生成過程に関する研究

冬季につくばで集中観測を実施し、サイズ分布、SO2濃度、静電方式による電顕用超微粒子サンプル採取、CCNスペクトル連続測定を行った。これまでの観測データから、新粒子生成について、季節によらずほぼ1年中起こっていること、発生場所は関東近傍であり、成長曲線が不明瞭なことが多くても、頻度としては、高頻度で起こっていることが分かった。発生後の成長については、湿度が高い夜間の時間帯に吸湿膨張することで、成長速度が高まっていることが示唆された。数値シミュレーションでは、エアロゾルの新粒子生成から凝縮、凝集成長、雲凝結核、雲氷晶核活性化から光学特性の変化について定式化したモデル(NHM-Chem)を開発し、観測結果との比較によるモデル性能評価を行なった(Kajino, Zaizen et al.,JMSJ, 2019)。また、関東平野において、気象場の不確定性がエアロゾルの雲凝結核化に伴う除去過程に及ぼす影響を定量的に評価した(Kajino, Zaizen et al., JGR, 2019)。エアゾル粒子のCCNとしての作用については、吸湿性粒子の混合物(フレアー粒子)を用いて、吸湿度の測定および混合状態のサイズ依存性の調査を行った。また、森林等から発生する有機エアロゾルの分析を行い、その組成やCCN等についての知見を得た。5年計画の第4年度であった。これまでに実施した観測や電子顕微鏡による分析から、エアロゾルの発生、成長過程における混合状態や吸湿特性の変化について多くの知見が得られた。H30年冬季の集中観測も予定通り実施し、各種物理量のモニタリングデータや電子顕微鏡用のサンプルが得られた。これまでの観測データから、新粒子生成について、季節別発生頻度や発生場所の推定、および発生後の成長曲線の季節別特徴などが明らかとなった。また、エアロゾルの新粒子生成から凝縮、凝集成長、雲凝結核、雲氷晶核活性化から光学特性の変化を表現可能な3カテゴリ法によるモデルを開発し、観測結果との比較によるモデル性能評価を行なった。さらに関東平野において、気象場の不確定性がエアロゾルの雲凝結核化に伴う除去過程に及ぼす影響を定量的に評価した。エアゾル粒子のCCNとしての作用については、内部混合した吸湿性粒子を用いた実験を実施し、吸湿特性等の測定データを得た。これらの知見は論文や学会発表により公表された。以上のように順調に進展している。最終年度は、これまでに得たエアロゾルとCCN、サンプル分析データを整理・解析するとともに、モデル結果を併用して、冬季関東平野におけるCCNの生成メカニズムを明らかにし、論文や学会発表により公表を行う。各種観測機器の整備・キャリブレーションを行い、冬季つくばにおいて、サイズ分布、CCN(雲凝結核)個数濃度等の連続測定を実施した。特にκ(吸湿性インデックス)とCCN数濃度の相関が、数日周期で正と負で入れ替わっていることが注目され、詳細に調べた結果、20nm程度の核生成モードの粒子が、約100nmの集積モードに成長する過程で、κが次第に低下し、CCN数の極大とκの極小が対応する傾向があることがわかった。2次粒子がCCNへと成長する過程で、吸湿性の低い有機物の凝結の影響が強いことが示唆される。核生成モードの粒子サンプルの捕集に静電式サンプラーが有効であることがわかった。有機物による粒子の変質を詳細に調査するため、透過型電子顕微鏡に付属した電子線エネルギー損失法(EELS;物質材料研究機構ARM-200使用)を用いて、採取されたエアロゾルサンプル中の有機物の分類を試みた。その結果、EELSの炭素結合エネルギーに応じたシグナルが検出できた。これにより、有機物の官能基に応じた分類について可能性があることがわかった。エアロゾルの生成・成長過程を詳細に再現するために、エアロゾルの動力学を1nmから陽に記述するモーダル・ビン・ハイブリッドモデル(Kajino et al., JGR, 2013)を、3次元領域化学モデル(NHM-Chem)に実装した。粒径分布の指標であるPM2.5/PM10比やオングストローム指数の観測値と比較して整合的な結果を得た。今後、観測結果(SMPS, APS, OPCによる)と比較し、3次元モデルによる各均一核形成イベントの再現可能性を評価する予定である。H27年度は、5年計画の初年度であった。観測に関しては、VTDMAを始めとする測定器の整備を行う計画であったが、VTDMAについての動作テストでは、サイズ分級後の個数濃度が低いため、時間分解能が想定していた1h程度より長くする必要があったが、温度制御性能などは良好であった。SMPS、APS、CCNN計等の測定器について、メンテナンスや標準物質を用いたキャリブレーションを行った。さらに、冬季に試験的な観測を行った結果、粒子の成長に伴って吸湿性が変化することがわかった。電子顕微鏡での分析については、静電式サンプラーの整備および動作テスト、加熱観察試験を行う計画であったが、静電サンプラーについては、採取効率にサイズ依存性が無いこと、20-100nmの微小なサイズ範囲の粒子の採取性能が良好であることが確認された。また電子顕微鏡の加熱ステージの性能も確認された。さらに、EELS(電子線エネルギー損失法)を用いて、エアロゾル中の有機物の結合状態を調べることも試み、良好な結果を得た。

数値モデルに関しては、サーバー等機器の整備と数値モデルの設計、コーディングを行う計画であったが、モーダルビンハイブリッドモデルを3次元のNHM-Chemに実装し、サイズ分布を観測値と比較するテストまでを行い、良好な結果を得た。このテスト結果については論文化を進めている。以上のように全般に計画通り順調に進捗している。H27年度冬季に実施した観測結果をEDXマッピング等を用いて解析し、約100nmを境として粒子形態や混合状態が大きく異なっていること、エアロゾルのエージングによって、吸湿特性のばらつきが小さくなり、0.2-0.3程度の値に収束する傾向があることなどの知見が得られた。この結果は今後、エアロゾルの多様性のモデル化に利用される。H28年度冬季の観測では、特にナノSMPSを用いた測定を実施し、2nm以下の超微粒子モードからの成長事例が観測された。超微粒子は約2nmから2-3時間で7nmまで成長し、さらに2-3時間で10nmまで成長した。超微粒子モードの出現時の粒径が4-6nmであるケースも多く観測された。サーモデニューダー(加熱管)を用いて、黒色炭素エアロゾルの被覆物質を除去する温度流量条件を調べた結果、従来よく用いられてきた300°C加熱では、付着物質の除去は完全でなく、450°C以上で付着物資の減少が起こるが、さらに高温での実験が必要であることがわかり、今後の測定において精度の向上が期待される。また、電子顕微鏡下で、個別エアロゾルの加熱特性を評価する方法や、個別エアロゾルの形態変化から粘性を評価する方法を開発した。さらに、電子線エネルギー損失法で価数を評価することにより、個別エアロゾルの起源を分析する手法を開発した。エアロゾルの新粒子生成と凝縮、凝集成長を定式化した動力学モジュールをLarge Eddy Simulationモデル(SCALE)に実装し、これを用いてWarm bubble理想実験下で、新粒子生成の不確定性が雲微物理降水過程に与える影響について評価した。その結果、新粒子生成が非常に活発な場合でも、凝縮ガスを奪い合い成長が抑制されるためCCN濃度に大きな違いは生じず、積算降水量、降水の開始時刻、ピーク降水強度への影響は小さいことが示唆された。5年計画の第2年度であった。前年度の冬季に実施した観測データを電顕分析と合わせて解析し、エアロゾルの発生、成長過程における混合状態や吸湿特性の変化について多くの知見が得られた。特にEC/OCがエアロゾル粒子の吸湿特性に大きな影響を与えていることが示唆された。H28年冬季の集中観測も予定通り実施し、各種物理量のモニタリングデータや電子顕微鏡用のサンプルが得られた。この観測においては、新粒子生成で新たな知見が得られた。サイズ分布やその他の物理特性の測定、超微粒子の採取方法に関しては、キャリブレーションを追加で行い、データの精度向上に努めた。特に電顕での有機物粒子の分析方法などに関して、技術的進歩があった。加熱管(サーモデニューダ)による混合状態調査に関しては、電子顕微鏡による分析で、加熱温度が不足であることが示唆され、今後の測定に生かされる。数値シミュレーションでは、新粒子生成と凝縮・凝集成長を表現するモジュールを実装したモデルが開発された。以上のように、順調に進展している。
魚類性行動の神経行動学的研究

魚類の性行動は,定型的な運動パターンから成り,その各々の解発刺激も明瞭であるため,本能行動の神経機構を解析するには極めて適したモデルである.そこで,ヒメマス・シロザケを初めとする一郡の魚類を材料に用い,運動パターン生成機構,生得的解発機構,階層的制御機構など神経行動学の中心的課題の解明を目標として一連き研究を行ってきた.1.性行動のパターン生成機構:さけ科魚類の性行動は,雌の営巣・雄の求愛・雌雄の放卵放精等の定型的な運動パターンから成る.これらの運動パターンを厳密に記述するため,体側筋の筋電図解析を行った.その結果,雄の求愛・放精行動と雌の営巣行動が体側筋の周期的活動を伴うことが示され,脊髄に内在すると考えられる遊泳パターン生成機構との密度な関係が示唆された.そこでコバルトリジン法により,脊髄への下行性経路を調べたところ,延髄網様体・前庭・赤核・内側縦束核その中脳・脳幹からの下行路が明らかとなった.これらの部位は,性行動の司令にあずかる可能性がある.2.性行動の生得的解発機構:ヒメマス雄の求愛と放精は,パートナー雌の行動により解発される.その鍵刺激を,モデル提示実験によって定量的に検索した.求愛行動には,特定の形状と配色パターン(上半分黒,下半分白の横長の長方形)を持つ視覚刺激が重要であり,他方,放精行動には視覚刺激と共に振動刺激が関与していた.すなわち,視覚刺激が雄を雌へ導き,振動刺激が雄の放精の引き金を引くことが分った.3.性行動の階層的制御機構:脳局所の破壊と電気刺激の実験から,終脳腹側野と内側視束前野が,性行動を階層的に制御すく上位の中枢であることが分った.ゴルジ鍍銀法によりこれの細胞構築を調べた.さらにグーラミーを用いた免疫組織化学により,これらの部位に多数のLHRH免疫陽性繊維が見出され, LHRHと終神経の性行動への関与が示唆された.魚類の性行動は,定型的な運動パターンから成り,その各々の解発刺激も明瞭であるため,本能行動の神経機構を解析するには極めて適したモデルである.そこで,ヒメマス・シロザケを初めとする一郡の魚類を材料に用い,運動パターン生成機構,生得的解発機構,階層的制御機構など神経行動学の中心的課題の解明を目標として一連き研究を行ってきた.1.性行動のパターン生成機構:さけ科魚類の性行動は,雌の営巣・雄の求愛・雌雄の放卵放精等の定型的な運動パターンから成る.これらの運動パターンを厳密に記述するため,体側筋の筋電図解析を行った.その結果,雄の求愛・放精行動と雌の営巣行動が体側筋の周期的活動を伴うことが示され,脊髄に内在すると考えられる遊泳パターン生成機構との密度な関係が示唆された.そこでコバルトリジン法により,脊髄への下行性経路を調べたところ,延髄網様体・前庭・赤核・内側縦束核その中脳・脳幹からの下行路が明らかとなった.これらの部位は,性行動の司令にあずかる可能性がある.2.性行動の生得的解発機構:ヒメマス雄の求愛と放精は,パートナー雌の行動により解発される.その鍵刺激を,モデル提示実験によって定量的に検索した.求愛行動には,特定の形状と配色パターン(上半分黒,下半分白の横長の長方形)を持つ視覚刺激が重要であり,他方,放精行動には視覚刺激と共に振動刺激が関与していた.すなわち,視覚刺激が雄を雌へ導き,振動刺激が雄の放精の引き金を引くことが分った.3.性行動の階層的制御機構:脳局所の破壊と電気刺激の実験から,終脳腹側野と内側視束前野が,性行動を階層的に制御すく上位の中枢であることが分った.ゴルジ鍍銀法によりこれの細胞構築を調べた.さらにグーラミーを用いた免疫組織化学により,これらの部位に多数のLHRH免疫陽性繊維が見出され, LHRHと終神経の性行動への関与が示唆された.サケ・マス類の性行動は、雌による営巣活動(nestbuilding)と雄による求愛活動(courting)から成っている。サケ・マス類の性行動の神経的基盤を神経行動学的に解明する目的で、本年度はヒメマス(ベニザケの陸封型)およびシロザケを材料に用い、主に雌雄間で交される信号について解析した。1.ヒメマス雌の外観に種々の程度に似せて作ったプラスチック製モデルを雄に呈示し、誘発される求愛行動(身ぶるい・quivering)の頻度を測定した。その結果、最も有効なモデルは、雌の外観(パターン・サイズ)を単純化したもの〔上半分が黒,下半分が白の横長長方形(6cm×24cm)〕であった。このモデルに似ていないモデルほど誘発される求愛行動の頻度は低かった。したがって、雄に求愛行動を誘発させる"鍵刺激"は上記の視覚的なパターンであると考えられる。2.性行動中のシロザケのペアから体側筋(白筋:M.lateralis profundusepaxial division,血合筋:M.lateralis superficialis)の筋電図を記録した。このとき体壁に加速度センサーを装着して体振動も同時モニターした。このようにして性行動時における体振動のタイミングを解析した。

その結果、雌雄間で交される体振動に由来する信号が放卵・放精の正確なタイミングを知る役割りを担っていることが示唆された。3.性行動の発現に関与することが示唆されている脳部位(終脳腹側野,内側視束前野)からの出力は、いくつかの中継を経て最終的には脊髄に下行し、脊髄に存在すると考えられる"運動パターン形成回路"を賦活し、その結果関連諸筋の協調的な活動パターンを発生させるものと考えられる。そこでコバルト・リジン法を用い、脊髄への下行性繊維の起始部位および軸索の走行を調べたところ、網様体脊髄路・赤核脊髄路・前庭脊髄路などの下行性経路が見いだされた。
北国の地方都市における地震防災システムに関する研究-釧路市・八戸市を対象にして-

1.北国の地方として釧路市、八戸市を取り上げ、両都市で過去100年間に発生した震度4以上の地震について、発生時期・時刻、および被害内容を調査した。その結果、震度4以上の地震が2年に1回の割合で生じていること、両都市にとってもっとも気象条件の厳しい12月から3月の冬期間において4割を超える地震が発生しており、被害の様相も異なることがわかった。このことより、防災システムは冬期間とその他の時期の2通りの発生条件をもとに検討していく必要があることが明らかになった。2.釧路市において1993年釧路沖地震、八戸市においては1994年三陸はるか沖地震を取り上げ、それらの地震における建物被害、水道被害の地域分布を調査した。同時に両都市において、市街地をメッシュにて区分し、それぞれの地区での地盤の微動測定を実施し卓越周期を推定した。その結果、地震被害分布と卓越周期の地域分布がよく対応することが確かめられ、地震被害想定をする場合の震度についての有効な知見を得た。3.冬期、夜間に発生した1993年釧路沖地震、1994年三陸はるか沖地震について、実際に発生した住民の避難行動に関連して避難施設の開設、管理・運営、および住民の意識について詳細な調査を行った。その結果、避難に関わる住民、行政、施設の管理者の行動は地震の発生条件が深く関与していることが解り、北国の都市の緊急行動についての防災上の要件が明らかになった。1.1994年三陸はるか沖大地震について、八戸市を対象にして建物被害、地震時の市民の行動、避難場所、復旧行動、地震についての備えなどの実態調査を行った。また、併せて八戸市の過去100年間の地震発生回数(震度4以上)、および被害地震、津波発生地震についての被害と対応の調査を行った。冬、夜間に発生した1994年三陸はるか沖地震と春、午前中に発生した1968年十勝沖地震との間で被害と対応についての比較を行い、発災条件によってどのような違いが見られたかを検討した。2.1997年10月に釧路市におもむき、1993年釧路沖地震に関する内容を中心に調査を実施した。市街地の構造(緑地、海岸線、河川など)、および文教施設(小中学校)の配置・地震時対策の内容などについてデータを収集した。また、市街地の複数地点で地盤の卓越周期測定を行い、地盤条件についても調査した。3.1993年釧路沖地震、1994年三陸はるか沖地震のそれぞれについて収集してきた資料をもとに地震発生後の状況、ニーズについて横欄に時間、縦欄に都市サービスを採った表にまとめた。4.八戸市、釧路市の両都市について避難施設として指定されている文教施設(小中学校)の配置・地震時対策の内容についてまとめた。5.コンピュータに組み込まれた画像読み取り装置、プロッターを用いて八戸市、釧路市の地盤データ、常時微動特性データなどの自然条件のデータのグラフィック・データベース化を進めた。各種データをレイヤー表示して都市の自然・社会条件と地震被害の関連を検討した。今年度は、前年度に引き続き釧路市の現地調査を実施し、地域防災計画に定められている市役所、消防本部、釧路市立総合病院、および生涯学習センターの4つの防災拠点施設についてヒアリングを行った。その結果、各防災拠点施設の1993年釧路沖地震時の被害と緊急対応、その後の防災対策について取りまとめることが出来、また、釧路市の防災アセスメントの実施、地域防災計画の改訂状況について資料を得た。また、避難、避難生活、および避難生活支援の実態と計画の課題を探る目的で神戸市を訪れ、行政、および市立綾瀬小学校を対象に1995年兵庫県南部地震について調査を実施し、資料を得た。八戸市については八戸圏域水道企業団、八戸市を調査し、上水道施設の現況、および1994年三陸はるか沖地震時の施設被害、応急対応、および井戸の分布状況についてまとめた。また、八戸市の避難施設を支援する企業、公的施設の実態を調査した。釧路市、八戸市の調査結果は地理情報データとして両都市の市街地図上にマッピングして防災計画の空間的検討を開始した。

昨年度の研究実績のうち釧路市、八戸市の避難施設、避難計画、および両都市の建物被害と表層地盤についてそれぞれまとめ、1998年11月、横浜で開催された第10回日本地震工学シンポジウムで「北国の地方都市における地震防災計画その1、その2」として2つの研究結果を発表した。また、1998年6月八戸で開催された日本建築学会東北支部研究報告会で釧路市の住宅被害と表層地盤との関連について研究結果を発表した。今年度は、以下の内容の研究を行った。1.1968年十勝沖地震住宅被害アンケートの集計・分析・・・1968年68月に当時の高校教員有志で、八戸市、および周辺市町村にある10の高校の生徒1537人を対象に、住宅、および敷地周辺について被害アンケートを実施したが、それが今日まで手つかずの状態であった。それを集計、被害の地域分布について分析を行った。2.建築物被害の地域分布と表層地盤特性との関連調査・・・三沢市を対象にして1968年十勝沖地震における建物被害分布と表層地盤特性との関連を分析した。また、三沢市、十和田市の表層の伝達関数を求め微動特性との対応を検討した。3.北国の古地震の被害マップ作成・・・古文献に記載されていた北国の津軽、仙北、酒田地域における地震被害内容を現代の市町村単位に整理し直した被害マップを作成し、被害の変容についてまとめた。4.北国の地方都市における地震防災意識アンケートの実施・・・北国の都市に住む人々の地震防災に関する意識を探るために、八戸、青森、札幌の3都市を対象にして、イ.地震の経験、ロ.都市条件、ハ.自然条件(雪況)の観点からアンケートを実施し分析を行った。5.秋田市の地域防災計画の調査・・・雪の深い都市での地震防災計画を探るために秋田市を現地調査し、ヒアリングを行った。
花崗岩形成機構における流体の挙動

昭和60年度では中部地方領家帯の木曽駒,新城,伊奈川という3つの花崗岩体について、花崗岩形成時の水の挙動の3つのパターンを定式化した。1.今年度は北上山地の遠野,姫神の2つの花崗岩体について、角閃石,黒雲母を分離し、そのSD,【X_(Fe)】を測定し、この2つの岩体はそれぞれよく似た水の挙動を示すが、領家帯のものとは異なることが判明した。それは角閃石-黒雲母のペアはSD-【X_(Fe)】図の上で、Suzuoki-Epstein(1976)の実験式を満足させるいわゆる平衡型に属するが、【X_(Fe)】が小さくなるにつれてSDが軽くなるというパターンを示す。このことは領家帯がイルメナイト系列であり、北上山地が磁鉄鉱系列であることと関係しているかも知れない。もし、そうであるとすると、マグマの含水量や酸素のフュガシティと関係があるであろう。この理論的解釈は来年度の課題である。2.乗鞍火山帯の焼岳について、その噴気の水,地表水のSDを測定した。また、ドームを形成する溶岩の角閃石,黒雲母を分離し、その【X_(Fe)】,SD,【Fe^(2+)】/(【Fe^(2+)】+【Fe^(3+)】),含水量を測定した。また、火山ガラスについても含水量,SDを測定した。その結果、噴気の水はマグマの水とは考えにくいこと、マグマの水のSDは領家帯の花崗岩マグマの初生的水と似て、-60o/ooであること、角閃石,黒雲母は溶岩中で熱せられて脱水,酸化していく過程で水が次第に重くなっていること、その脱水過程はレーリーで説明できること等が明らかとなった。3.領家帯花崗岩と時代はほゞ同じであるが、より日本海側に分布する白川花崗岩(山陰帯の花崗岩に対比される)は、そのマグマの水が領家帯のものよりさらに軽いことが判明した。その理由は今のところ不明であるが、マグマの発生源であるマントルに起因するものかも知れない。