hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地域高齢者の食料品アクセス能力の維持に関する研究-食事評価からの提案-

食料品等の買い物は日常生活の基盤であり、地域社会で自立した生活を営む上で不可欠なものである。しかし、流通機構の変化や進展する高齢化により、高齢者を中心として食料品等の日常の買い物が不便や困難な状況に置かれている人々(買い物弱者)が数多く発生し、社会的な課題となっている。本研究の目的は、住み慣れた地域で長く自立して生活するための、食生活・栄養面からのアプローチについて検討することである。本研究では、買い物の基本的な移動手段として必須である歩行能力の維持を妨げるサルコペニア(加齢に伴う筋力の減少、または老化に伴う筋肉量の減少)の要因となる食事因子を探索することにより、食料品へのアクセス能力を維持するための検討を行った。栄養素摂取量の推定には妥当性が検証されている食物摂取頻度調査票を用い、質問紙を用いて生活習慣、買い物環境に関するデータを得たほか、提供を受けた血液サンプルを用いて栄養関連指標を測定した。データを分析したところ、サルコペニアに関連する食事因子として、たんぱく質、ビタミンD摂取量の低摂取と炭水化物摂取割合の上昇、および食事量の減少、歯の本数が少ないことが関与していることを見出した。また、筋肉量低値に低BMIが関わる可能性が示唆された。4年間追跡の結果における筋肉量の低下に関与する因子については、有意な関連を認めなかった。追跡研究における筋肉量の低下に関与する因子については、なお詳細な検討が必要であると考えられた。今回の研究から、たんぱく質、ビタミンDの充分な摂取がサルコペニアに予防的に関連していることを示すデータが得られ、それに加えて食事量の確保、適正なBMI、咀嚼能力の保持が食料品アクセス能力の維持に有効であることを示唆する疫学的知見を提供した。本研究の目的は、高齢者を中心とした食料品等の日常の買い物が困難な状況に置かれている人々(買物弱者)の増加を防止するため、買物に行くために必須である歩行能力の維持を妨げるサルコペニア(加齢に伴う筋力の減少、または老化に伴う筋肉量の減少)の要因となる低栄養を予防し、活力、筋力、身体機能を維持することにより、食料品アクセス能力を維持し、地域において長く自立した生活を送るための方策を検討することである。1)食生活と歩行能力維持に関する前向き研究: 4年前に実施した栄養疫学調査への参加者を対象に、追跡調査を実施した。自記式質問紙を用いて食生活などの生活習慣、買物環境に関するデータを得たほか、身体測定を行った。栄養素摂取量の推定には妥当性が検証されている食物摂取頻度調査票を用いた。調査協力者には、身体測定結果、食事調査結果を還元するとともに、協力自治体に情報提供した。2)栄養指標と身体機能に関する横断研究:栄養疫学調査に参加した対象者から食生活などの生活習慣、買物環境に関するデータを得たほか、提供を受けた血液サンプルを用いて、栄養指標を測定した。当該年度に予定していた地域在住高齢者を対象とした追跡調査および横断調査は順調に進行している。本研究の目的は、高齢者を中心として食料品アクセスが困難な状況に置かれている人々(買物弱者)の増加を防止し、住み慣れた地域で長く自立して生活するために栄養面からのサポートを行うことである。自立して生活するためには食料品の買物が必須であり、高齢の買物弱者に多い徒歩での移動を主とした買物には歩行能力の維持は重要である。そこで、歩行能力維持を妨げる要因となるサルコペニア(加齢に伴う筋力の減少、または老化に伴う筋肉量の減少)の要因となる低栄養を予防することにより、食料品アクセス能力を維持することに主眼をおいた検討を行う。調査は、地域に居住する一般住民を対象として参加協力を得た。事前に依頼書・調査票及び同意書を配布し、記入の上、調査会場に持参してもらった。調査会場にて調査担当者が記載内容及び同意の確認を行った。生活習慣、食習慣、買物環境、サルコペニアの診断に必要な歩行速度、筋肉量の測定、握力の測定を行いデータを得たほか、血液サンプルの提供を受けた。栄養指標の評価のために参加者から提供を受けた静脈血については、遠心分離器後、血清を-80°Cで保管した。栄養素摂取量の推定には、妥当性が検証されている食物摂取頻度調査票を、またサルコペニアの評価にはアジア人向けのAsian Working Group for Sarcopenia (AWGS)のアルゴリズムを用いた。上記の調査票、サルコペニアの評価及び血液分析から得られたデータには調査に固有な識別番号を付与し、この番号によって全データを連結した。得られたデータは調査対象者へ結果の返却を行い、報告会を実施した。当該年度に予定していた調査が終了し、順調に進行している。

栄養素摂取量の推定には妥当性が検証されている食物摂取頻度調査票を用い、質問紙を用いて生活習慣、買い物環境に関するデータを得たほか、提供を受けた血液サンプルを用いて栄養関連指標を測定した。データを分析したところ、サルコペニアに関連する食事因子として、たんぱく質、ビタミンD摂取量の低摂取と炭水化物摂取割合の上昇、および食事量の減少、歯の本数が少ないことが関与していることを見出した。また、筋肉量低値に低BMIが関わる可能性が示唆された。4年間追跡の結果における筋肉量の低下に関与する因子については、有意な関連を認めなかった。追跡研究における筋肉量の低下に関与する因子については、なお詳細な検討が必要であると考えられた。今回の研究から、たんぱく質、ビタミンDの充分な摂取がサルコペニアに予防的に関連していることを示すデータが得られ、それに加えて食事量の確保、適正なBMI、咀嚼能力の保持が食料品アクセス能力の維持に有効であることを示唆する疫学的知見を提供した。今後は横断調査の対象者への結果返却を進めるとともに、データ解析に取り組む。今後はデータ解析及び成果発表に取り組む予定である。対象者への結果の還元、および調査結果のまとめを行うための経費が必要である。今年度分析予定であった血液サンプルを用いた項目を次年度に一部繰り越した。次年度は血液サンプルの分析を進めるとともに、学会発表や論文執筆に伴う経費を計上している。学会での発表や参加および論文投稿に関わる費用に充当する予定である。
共転写性フォールディングの数理モデル化とチューリング完全性

転写とは、RNAポリメラーゼという酵素が鋳型DNAに結合、5'末端から3'末端の方向へ走査しながら、相補的なRNA鎖を合成するプロセスである。転写が完了するのを待たずに、生成物は分子内反応で折り畳まり、様々な機能を果たす複雑な3次元構造を取る。このような折り畳まり方は、共転写性フォールディングと呼ばれる。Gearyらは、意図した構造へ共転写的に折り畳まるRNA鎖を設計する手法、RNAオリガミを提唱した。転写とはDNAの遺伝配列から、RNAを合成するプロセスである。転写の際には、RNAポリメラーゼが転写元のDNA鎖に結合し、そのDNAを1文字ずつ走査しながら、相補的なRNA鎖を1文字ずつ合成していく(A->U, C->G, G->C, T->A)。この際、RNA鎖の転写済みの部分は、全体の転写が完了するまで1本鎖の状態に留まっている訳ではない。1本鎖の状態は一般に不安定であり、鎖は折り畳まる事で安定する。故に、RNA鎖は転写された部分から、逐次折り畳まっていく。この現象を共転写性フォールディングと呼ぶ。共転写性フォールディングを用いて、RNA極小構造を自己組織化させる手法および実験結果がGearyらによってScience誌に最近発表された。共転写性フォールディングは自己組織化理論における今後の主要課題の一つとみなされている。27年度が最終年度であるため、記入しない。分子自己組織化理論27年度が最終年度であるため、記入しない。
聴覚障害児の数的事象を表す文理解の特徴を踏まえた教師用指導資料の作成

本研究は、小学校12年算数文章題の解決過程に着目し、聴覚障害児が問題文を理解する過程でみられるつまづきから、学習上の困難さと指導上の課題を文献等により整理した。これに基づき、問題文を分かりやすくする配慮や視覚教材の扱い、自立活動と関連づけた指導など、聴覚障害児の学習上の困難さへの対応のポイントを示した教師用指導資料(試案)を作成した。本研究では、算数小学12年の「加法」と「減法」であげもらい等による数の増減に関する調査を実施し、聴覚障害児の数的事象に関する文理解の特徴を明らかにし、聴覚障害児への言語指導及び算数指導の在り方を提案することを目的としている。1年目となる本年度は、1聴覚障害児の算数指導、文理解、言語指導に関する先行研究、文献を収集・分析し、聴覚障害児の算数指導における問題点と課題を整理した。2特別支援学校(聴覚障害)に訪問し、授業参観及び指導者との面談を通して、算数指導における問題点と取組に関する情報を収集した。3算数教科書の記述(語彙、文章表現の特徴等)について、聴覚障害児にとって文理解が困難と予想される個所を検討した。また、本研究所が行った教科指導における教材活用に関する調査研究の結果も参考にし、必要な指導事項についても併せて検討を行った。413に基づき、聴覚障害児の数的事象に関する文理解の特徴を明らかにするための調査票(試案)を作成した。本年度の取組を通して、聴覚障害児にとっての学習の困難さとして、1数的事象を表す語彙(あげもらい、物の移動など)の意味理解の不十分さ、2主述や目的語を助詞を手がかりに理解することの困難さ、3数的事象を数量関係でとらえることの困難さ、4問題解決過程に対する自覚(求めるものは何か、求めた結果を検証するなど)の問題、5算数文章題の文章表現と日常生活での文章表現との違いによる困難さなどが考えられた。また、必要な指導の在り方として、小学部入学以前からの生活経験を通した言語指導(数的事象そのものの体験を豊富にすること、数的事象の体験を言語化することなど)、算数科における指導の困難さに対する事前指導を他教科、自立活動、日常生活等で行うことが考えられた。2年目は、調査結果を基に予想した困難さ、必要な指導事項について検討する。本研究は、小学校12年生算数科で指導する加法と減法の指導において、聴覚障害児の数的事象に関する文理解の特徴を文献研究によって明らかにした。そして、聴覚障害児の文理解の特徴を踏まえた指導を行うための、教師用指導資料(試案)を作成した。聴覚障害児の数的事象に関する文理解の特徴を明らかにするため、算数文章題の解決過程に沿って、聴覚障害児と健聴児双方に見られるつまづき、聴覚障害児に多く見られるつまづきや学習上の困難さと必要な指導事項を整理した。この結果、障害の有無にかかわらず、問題の意味的構造(問題タイプ)の違いにより難易度が異なるため、子供のなじみやすさや難易度を考えた問題設定が必要なことが示された。また、どの子供にもみられる困難さとして、数量の「部分と全体」の関係把握が挙げられた。これは、子供は、出来事の順に沿って立式する、「あげた」「もらった」などキーワードにのみ頼って立式する、解決目標を意識していないなどの傾向があることに起因するものである。このため、問題文から解決目標は何かを意識させること、数量関係を把握するための活動(図やテープ図で表す)、操作や数量関係を言葉に表すなどの言語活動を意図的に設定することが必要であることが示された。さらに、聴覚障害児に多くみられたつまづきや学習上の困難さとして、事象や数量を読み取ることが挙げられた。指導上の課題として、語彙や文理解、数的事象に関する生活経験の量、言語と結びついた生活経験の在り方、言語による思考・問題解決の経験などが挙げられた。そして、指導しようとする題材や問題文の難しさを予測し、必要な指導を事前に指導すること、他教科や自立活動と関連づけて指導することなどが必要であることが示された。これらを踏まえ、教師用指導資料(試案)は、学習上の困難さへの対応を例示し、個に応じた指導方法を検討する際の参考となるようにした。聴覚障害教育当初の計画では、1年目に調査を実施する予定であったが、先行研究等の分析、特別支援学校(聴覚障害)への訪問等による情報収集、教科書の分析のために多くの時間を要することとなった。このため、聴覚障害児にとっての学習の困難さと必要な指導事項を仮説として明らかにしながら調査票を作成することとした。1年目に予定していた調査を2年目に実施することとしたが、2年目に行う予定であった指導資料の作成の原案は1年次に骨子を作成することができたので、2年間の中で研究を遂行できると考える。2年目は調査票(試案)について、所属の国立特別支援教育総合研究所の倫理審査を経て、予備調査・本調査を実施し、結果の分析を行う。併せて、調査を依頼した特別支援学校(聴覚障害)へ訪問し、算数担当者との面談にによる情報提供、意見交換を継続して行う。

調査結果を分析し、必要な指導事項を明らかにし、算数指導資料を作成する。1年目に予定していた調査を実施しなかったため。また、所属の国立特別支援教育総合研究所での調査研究に関連した内容があったため、特別支援学校(聴覚障害)への訪問回数が当初計画より少なくなったため。2年目に調査を実施するとともに、調査結果について特別支援学校(聴覚障害)への訪問による情報提供を行う予定である。
超微小超伝導複合系における位相秩序と電気伝導特性の理論的研究

超伝導物質と常伝導金属或いは半導体がメソスコピックなサイズで共存する体系において、超伝導秩序の発現の様相と、電気伝導の特徴を理論的に明らかにする目的で、いくつかの理論計算と、数値シミュレーションを計画した。また、その理論的根拠となる電子(空孔)素励起と超伝導秩序パラメータを記述するBogoliubov-de Gennes理論に相当して現実の高温超伝導物質を扱う基礎となる理論研究をおこない、以下のような成果を得た。(1)超伝導体と常伝導体が接触している体系のコンダクタンス常伝導体から準粒子が入射するときに界面でおこるアンドレーエフ反射が不完全である場合には、常伝導領域での磁場、不純物等の環境がコンダクタンスを質的に変えることを、格子モデルの数値シミュレーションで示した。(2)アンドレーフ反射による接触コンダクタンスと超伝導の対称性超伝導秩序がs的であるかd的であるかによる微分コンダクタンスのバイアス電圧依存性の定性的な違いを格子モデルの数値シミュレーションで求めた。(3)メソスコピックサイズの複合系におけるコンダクタンスコヒーレンス長程度のサイズの超伝導部分と同程度の大きさの常伝導部分から成る複合体系のコンダクタンスを、格子モデルをとり常伝導部分の不規則性を与えて求めた。(4)クラスター変分法による強相関電子系の電子状態高温超伝導の電子状態を電子相関の強い系で扱う方法についてのクラスター変分理論による試みを行い、1サイト2重占有禁止を厳密に守りかつ遍歴性をもある程度取入れる方法を得た。
情報通信の信頼性に関する統計力学に基づく新しい評価法の確立

本研究の目的は誤り訂正符号の復号誤り確率の評価を通して,情報理論と統計力学の性能評価法の関係を明らかにすることである.昨年度は情報理論で発展してきた性能評価法であるGallager形式に統計力学で開発された評価法であるレプリカ法を導入しその類似性と相違点を明らかにした.今年度は,情報理論におけるもう一つの有力な性能評価法である,典型系列解析とレプリカ法の類似性を考察した.具体的適用対象として,現時点で世界最高レベルの誤り訂正能力を持つ符号族として知られている低密度パリティ検査符号を取り上げ,典型系列解析の評価過程を詳細に吟味した.その結果,以下のことが明らかになった(Phys.Rev. E 66 036125(1-6)(2002)).1.典型系列解析における誤り確率は,「受信語と矛盾しない典型的なノイズ系列が真のノイズ以外に存在する」確率で定義される.この確率は「...」で表現される事象が起きるか否かを1,0で表現するインジケータ関数をノイズの発生確率で平均化したものである.このインジケータ関数を状態和によって表現すると,レプリカ法と類似した表現が形式上自然に得られることが分かった.2.そこで,統計力学におけるレプリカ法の計算手続きに従い誤り確率を評価したところ,パリティ検査行列が密行列で表現される場合には,情報理論で知られている厳密解と一致することが分かった.ただし,実用上重要なパリティ検査行列が疎行列で表される場合には厳密解は知られていない.そこで,情報理論で知られている上界とレプリカ法の結果を比較すると,レプリカ法が一般的に評価値を改善することが分かった.以上の結果から,情報理論の計算法とレプリカ法は,その根元は共通しているが,計算の技術的な面で相違していることが分かってきた.今後はレプリカ法など統計力学的評価法を情報理論に根付かせるため,その正当性をより詳細に吟味する計画である.情報/符号理論で発展してきた誤り訂正符号の性能評価法であるGallager形式に統計力学で開発された評価法であるレプリカ法を導入した.Gallager形式では誤り訂正符号の復号誤り率の上界を評価する枠組みであるが,その評価の途中でJensenの不等式を用いるため必要以上に控えめな評価を行なっている可能性がある.それに対し,レプリカ法はシステムの大自由度性に着目し,鞍点法を用いて上界を直接評価する.そのため,既存手法よりタイトな評価を与えると期待される.具体的な適用対象として現時点で世界最高レベルの誤り訂正能力を持つ符号族として知られている低密度パリティ検査符号を取り上げ,新しい評価法が既存の評価をどの程度改善するかを調べた.その結果,以下のことが明らかになった.1.パリティ検査行列の非ゼロ要素数の割合が0(1)程度になる密行列極限では新しい評価法は既存評価法と一致する結果を導く.2.ただし,実際的時間での復号を可能とする非ゼロ要素数の割合がゼロとなる疎行列の場合には既存評価法よりも楽観的な評価を導く.結果2.は既存手法ではJensenの不等式によって上界が必要以上に緩和されているのではないか,という当初の予想を裏付けるものである.これらを踏まえて,現在は得られた結果についての数学的厳密性の検証ならびに開発した評価法の他の符号への適用を行なっている.また,次年度の課題である,典型系列解析法へのレプリカ法の導入に関しても準備をはじめている.本研究の目的は誤り訂正符号の復号誤り確率の評価を通して,情報理論と統計力学の性能評価法の関係を明らかにすることである.昨年度は情報理論で発展してきた性能評価法であるGallager形式に統計力学で開発された評価法であるレプリカ法を導入しその類似性と相違点を明らかにした.今年度は,情報理論におけるもう一つの有力な性能評価法である,典型系列解析とレプリカ法の類似性を考察した.具体的適用対象として,現時点で世界最高レベルの誤り訂正能力を持つ符号族として知られている低密度パリティ検査符号を取り上げ,典型系列解析の評価過程を詳細に吟味した.その結果,以下のことが明らかになった(Phys.Rev. E 66 036125(1-6)(2002)).1.典型系列解析における誤り確率は,「受信語と矛盾しない典型的なノイズ系列が真のノイズ以外に存在する」確率で定義される.この確率は「...」で表現される事象が起きるか否かを1,0で表現するインジケータ関数をノイズの発生確率で平均化したものである.このインジケータ関数を状態和によって表現すると,レプリカ法と類似した表現が形式上自然に得られることが分かった.2.そこで,統計力学におけるレプリカ法の計算手続きに従い誤り確率を評価したところ,パリティ検査行列が密行列で表現される場合には,情報理論で知られている厳密解と一致することが分かった.ただし,実用上重要なパリティ検査行列が疎行列で表される場合には厳密解は知られていない.そこで,情報理論で知られている上界とレプリカ法の結果を比較すると,レプリカ法が一般的に評価値を改善することが分かった.以上の結果から,情報理論の計算法とレプリカ法は,その根元は共通しているが,計算の技術的な面で相違していることが分かってきた.今後はレプリカ法など統計力学的評価法を情報理論に根付かせるため,その正当性をより詳細に吟味する計画である.
ナノメートル領域におけるレーザー誘起物質移動制御法の開発

機能性有機分子を分散させた高分子フィルムにパルスレーザーを照射すると、機能性有機分子が高温状態となり固体中を拡散し、表面から集団的に飛散する現象が起こる。この現象を応用して、微小領域における物質移動を調べるために様々の取り組みを行った。その結果、走査型プローブ顕微鏡のプローブを中空開口にし、パルスレーザーを光ファイバーによって導入することにより、数100nm領域まで蛍光性分子の移動を制御できることを示した。周期構造であれば光の干渉によっても同様の物質移動制御が可能であることも示した。光学顕微鏡下の集光スポットにおいてレーザー誘起物質移動を行うと、数μm程度が限界であることも明らかとなった。これらの光熱効果に依拠するプロセスの限界に関し、計算機シミュレーションを用いた取り組みも行った。より短波長のX線を使った物質加工は、シンクロトロン放射光を利用するなどして容易に可能となりつつある。そこでパルスX線をレーザーにより発生させ、有機固体内の電子励起状態の生成過程を調べた。その結果、X線励起によって発生する高エネルギー電子は物質内部をμm領域まで移動することがあり、励起状態の生成する空間領域に大きな広がりのあることが明らかとなった。また、走査型トンネル顕微鏡を用いて10V/nm程度の電圧パルスを固液界面に印加すると、ナノメートル程度の表面変化を誘起することができる。このときフラグメント化したイオンはμm領域まで拡散することが、電流励起発光観測により明らかとなつた。以上のように、室温、大気下の固体表面・界面において電子、イオン、分子等の移動をナノメートル領域で制御する技術に関し、重要な基礎的知見が得られた。今年度は主として、レーザー誘起物質移動現象をナノメートル領域で観測できる装置の開発に重点を置いた。高分子表面層に分散した蛍光性分子をレーザー励起し移動させ、これをナノメートル領域で観察するため、走査型プローブ顕微鏡コントロールシステムを購入し、これに高感度光電子増倍管を組み合わせて蛍光検出を試みた。この結果、走査型トンネル電子顕微鏡下において蛍光性分子からの発光を観測することに成功した。物質移動を制御するためには、高分子表面層の一次的融解など、系の相変化ダイナミクスを調べる必要がある。このためフェムト秒レーザーを購入し、テーブルトップのパルスX線光源の開発を行った。この結果、空気中3cm程度の距離でも減衰せずベリリウム窓を通過してくる放射線を、新規に購入したX線イメージインテンシファイアにより観測することにも成功した。レーザー励起により移動させる物質については、アントラセン誘導体、光異性化スピロピラン誘導体などを主として検討した。高分子表面の限られた微小領域に分子を配置する手法として、二つのアプローチを取った。ひとつは開口100nm程度のガラス製マイクロピペットの先端に有機分子を付着させ、ガラス管内に挿入した光ファイバーからのパルス励起光を用いるもので、ジシアノアントラセンによる数100nmの蛍光スポットが高分子フィルム上に形成することがわかった。もうひとつの手法は、パルス光を干渉させて間隔が数100nmの縞模様をつくり、これを用いてレーザー誘起物質移動を行わせることである。この手法によって、光でスイッチング可能な回折格子を試作した。今後は、これらの空間特異的に配置された有機分子をさらにレーザー励起し、独自に開発した上記の観測装置を用いて、制御法開発の基礎を固める予定である。昨年度に引き続き、マイクロピペットを用いる位置選択的レーザー誘起物質移動法について検討した。この手法により作製できる最小の蛍光分子の注入領域は500ナノメートル程度であることが、各種走査型プローブ顕微鏡を用いることにより実験的に明かとなった。分子動力学を用いたシミュレーションにおいても、パルスレーザー励起によって高運動エネルギーを有する分子がジェット状にピペット先端から噴出し、固体表面を移動することが示された。さらに再現性が高く簡便な手法を開発するため、光学顕微鏡下で大きな開口角を有する対物レンズを用い、レーザー光を集光して物質移動の誘起を試みた。

この結果、4マイクロメートル程度の高分子表面領域に、極めて再現性良くクマリン誘導体が注入できることが確認された。今後、移動分子、高分子の種類、レーザー光のパルス幅、エネルギー、波長などのパラメーターを変えて、さらに微小な領域への注入を検討する。将来のナノ領域における加工を実現するために、パルスX線と物質との相互作用の研究も行った。光励起型X線管をもちいることにより、パルス幅20ピコ秒、波長0.1ナノメートル程度のX線の発生に成功し、これを用いてアントラセン誘導体微結晶からの蛍光の時間分解測定を行った。この結果、X線励起により発生する電子は一般に高エネルギーであり、炭化水素からなる有機結晶では寿命が数10ピコ秒と長く、電子の拡散領域は数10ナノメートル程度に達することが明かとなった。臭素などの重原子を含む場合には、生成電子の拡散領域は極めて小さくなるものと考えられる。走査型トンネル顕微鏡を用いて、トンネル電流励起による発光測定も行った。この結果、1ナノメートル程度の探針-基板間距離の時に、有機溶媒中にイオン性化合物が存在すると、電子なだれ現象に起因すると考えられる白色発光が現れることが明かとなった。このメカニズムの詳細については、現在検討中である。昨年度に引き続き、顕微光学系を用いてレーザ誘起物質移動現象を詳細に調べた。その結果、移動物質を含有する高分子フィルムのアブレーション領域の直径が1μm程度であるとき、この直径と移動物質の蛍光強度とが比例関係にあることが見出された。このためアブレーション領域の直径を指標として、光励起初期過程に含まれる光吸収中間体を二段階パルス励起法によって検討した。ジシアノアントラセンを移動物質とした場合、励起一重項状態、励起三重項状態、基底状態の振動励起状態が主として光吸収に関与していることが明らかとなった。以上の結果より、効率良い物質移動を誘起するためには、適当な遅延時間をおいて二色のレーザーパルスを用いれば良いことが明らかとなった。光誘起物質移動が励起状態における繰り返し光励起に起因し、光熱的に物質移動が起こることが確認された意義は大きい。また、ピコ秒パルスX線を用いて物質内に生成する高エネルギー電子の飛程に関する研究も行った。アントラセンなどの蛍光性有機固体を用いて、ピコ秒オーダーの蛍光の立ち上がりから物質内における高エネルギー電子の飛程を求めたところ、電子の初期生成エネルギーに依存してnmμm程度であることが明らかになった。すなわちX線を用いたナノメートル領域の微細加工においては、X線吸収によって電子を放出する適当な原子を含む分子を選ぶ必要があることが示された。以上のように、ナノメートル領域における物質加工の基礎を成す多くの知見が得られた。
使用環境に応じて屈折率を微調整できる高分子光学材料

本来,液晶はそれ自身で秩序構造を発現し,しかも大きな屈折率異方性を示し,かつ流動性があるため配向状態を容易に制御することができる高機能材料である。さらに,液晶の分子配向は電場・磁場・光などの外部刺激で連続的に変化させることができる。そこで,このような液晶の性質を利用して,配向状態が固定化された高分子液晶に外場によって容易に配向を変えることができる低分子液晶を組み込み,低分子液晶の配向を外場で制御することにより材料の光学物性(屈折率)を可逆的に制御する高分子光学材料について検討を行った。本研究では,特に高い秩序構造を示し外場に対する応答性が高い強誘電性液晶に着目した。二光束を干渉させて強誘電性液晶モノマーの光重合を行うと,干渉縞明部にのみ高分子液晶領域が生じ高分子液晶領域と低分子液晶領域が空間的に周期分布した高分子分散型液晶(PDLC)を調製できることを見いだした。また,このPDLCに電界を印加すると低分子液晶領域のみで液晶配向の変化が誘起されて屈折率の周期分布が生じるため,電界印加時にのみ回折格子として機能する新しい高分子光学材料を得ることができた。
遺伝子改変ラットおよびマウスの生理解析による卵胞発育・排卵中枢の同定

本研究は、視床下部に発現しGnRH分泌を強力に促進するキスペプチンの生理的機能を明らかにすることを目的に以下の二点を実施した。1)Kiss1-floxedマウスのARCにCre/GFP遺伝子を発現するアデノ随伴ウイルスを投与し、感染範囲およびCre遺伝子の発現条件をGFP蛍光を指標に決定した。Kiss1遺伝子発現をin situ hybridizationにより染色したところ、感染領域においてKiss1遺伝子発現細胞が減少しており、Kiss1遺伝子を誘導的に欠損させることに成功した。今後、現行の方法を用いてARC特異的Kiss1遺伝子欠損モデルマウスを作出し、黄体形成ホルモン分泌を解析することによってARCキスペプチンニューロンがGnRHパルスジェネレーターであることを証明することが可能と考えられる。2)脱雌性化に新生児期キスペプチンが関与するか検証するため、出生直後のKiss1 KOラットにキスペプチンを皮下投与した。その結果、成熟後のKiss1 KOラットのオスでは野生型の雄同様にロードシスが抑制され、脱雌性化が起こることが明らかとなった。また、出生直後のKiss1 KOラットにestradiol benzoate(EB)を皮下投与した。その結果、EB処置したKiss1 KOラットではロードシスが顕著に抑制された。周生期のテストステロンは脳内のアロマターゼによってエストラジオールへと変換され、脱雌性化に作用すると考えられている(芳香化説)。周生期のテストステロン分泌はKiss1 KOラットにおいても野生型と同様に認められたことから、キスペプチンは周生期にテストステロンが分泌されて以降、エストラジオールに変換され効果を現すまでのいずれかの過程において機能を有すると推察された。この研究成果は学会誌に投稿中である。27年度が最終年度であるため、記入しない。性腺機能は視床下部を頂点とする中枢系によって厳密に制御される。視床下部より分泌される性腺刺激ホルモン放出ホルモン(GnRH)のパルス状の分泌は卵胞発育や精子形成を刺激し、メス特有のGnRHの大量放出(サージ)は排卵を誘起する。パルスとサージ状分泌を制御するメカニズムを明らかにすれば、受胎率低下をもたらす繁殖障害の根本的解決が可能になると期待される。本研究では、視床下部に発現し、GnRH分泌を強力に促進するキスペプチンに注目し、視床下部弓状核(ARC)のキスペプチンニューロンがパルスジェネレーターで、前腹側室周囲核(AVPV)のキスペプチンニューロンはサージジェネレーターであると考え、この二カ所に局在するキスペプチンニューロンの生理的機能を明らかにすることを目標に、1. Kiss1-knockout/tdTomato-knockinラットの表現型解析、2. ARCまたはAVPV特異的キスペプチン欠損動物モデルの作出、3.キスペプチンニューロン抑制モデルラット作出にむけた遺伝子改変ラットを作出することを目的とした。1.すでに作出されたKiss1-knockout/tdTomato-knockinラットの表現型解析を行った。Kiss1-knockout/tdTomato-knockinラットではGnRH分泌の指標となる黄体形成ホルモン分泌が全く見られなかった。また、形態学的解析によって、本来メスのみで発現がみとめられるAVPVにおいてキスペプチンニューロンの指標であるtdTomatoを発現する細胞が検出された。サージに重要と考えられるAVPVキスペプチンニューロンの性差の構築にキスペプチン自身が関わっているという新たな可能性についても研究を進め、サージジェネレーターの解析を行う予定である。2.すでに作出された遺伝子改変マウス(Kiss1-floxed)の視床下部にin vivoエレクトロポレーション法によって遺伝子導入を行った。外因的にARCまたはAVPVにCreリコンビナーゼを発現させるための検討として、遺伝子導入が成功した細胞では緑色蛍光タンパク室(GFP)を発現するプラスミドを導入した。目的の部位の一部ではGFPを発現する細胞が観察されたが、その導入率は低く、ARCまたはAVPVの各領域のキスペプチンニューロンすべてに遺伝子導入するにはさらなる検討が必要えある。遺伝子の導入部位、電流値、振幅数などの条件検討とあわせてアデノ随伴ウイルスによる遺伝子導入も並行して進めて行く予定である。3.人工染色体(BAC)を用いて、Creリコンビナーゼにエストロジェン受容体が融合したCreER遺伝子をラットKiss1遺伝子に導入したコンストラクトを染色体に導入した始祖系統を得た。今後は始祖系統の表現型解析を行い、Creリコンビナーゼ発現が十分認められれば、Creリコンビナーゼ発現細胞特異的に特定の遺伝子を発現させるアデノ随伴ウイルスを導入し、領域特異的なキスペプチンニューロン抑制モデルラットを作出していく予定である。本研究は、視床下部に発現し、GnRH分泌を促進するキスペプチンに注目してしる。視床下部弓状核(ARC)のキスペプチンニューロンがGnRHパルス中枢で、前腹側室周囲核(AVPV)のキスペプチンニューロンはGnRHサージ中枢と考え、この二カ所に局在するキスペプチンニューロンの生理的機能を明らかにすることを目的に以下の研究を行った。1.平成26年度までに、Kiss1 KOラットの連続採血によりキスペプチンはGnRHパルスおよびサージに必要不可欠であることが明らかになった。また形態学的解析により、キスペプチン性差の形成に関わっていることが示唆された。平成26年度は、キスペプチンによる性差形成メカニズムについて性行動解析を中心に研究を進めた。

Kiss1 KOラットのオスはマウントを示さず、ロードシスを盛んに示した。Kiss1 KOラットオスの性行動中枢はメス型であることが示唆された。2.すでに作出されたKiss1-floxedマウスのARCあるいはAVPVへ脳定位固定装置を用いてCre遺伝子を発現するアデノ随伴ウイルスを投与した。Creと共発現するGFPの蛍光をもとにウイルスの感染領域等を評価した。今後は発現条件を検討しながらARCあるいはAVPV特異的キスペプチン欠損マウスの作出を試みる予定である。3.昨年度までにCreリコンビナーゼにエストロジェン受容体が融合したCreER遺伝子をKiss1遺伝子に導入した遺伝子改変ラット(Kiss1-CreER)の始祖系統を得たが、表現型解析の結果Cre遺伝子の発現量が十分でないことが明らかになった。残りの研究期間を考慮すると計画を変更せざるを得ない。今後は神経細胞の電気活動を電極を用いてマルチプルユニット活動(MUA)によって検出し、GnRHパルス発生メカニズムの解明を進める予定である。本研究は、視床下部に発現しGnRH分泌を強力に促進するキスペプチンの生理的機能を明らかにすることを目的に以下の二点を実施した。1)Kiss1-floxedマウスのARCにCre/GFP遺伝子を発現するアデノ随伴ウイルスを投与し、感染範囲およびCre遺伝子の発現条件をGFP蛍光を指標に決定した。Kiss1遺伝子発現をin situ hybridizationにより染色したところ、感染領域においてKiss1遺伝子発現細胞が減少しており、Kiss1遺伝子を誘導的に欠損させることに成功した。今後、現行の方法を用いてARC特異的Kiss1遺伝子欠損モデルマウスを作出し、黄体形成ホルモン分泌を解析することによってARCキスペプチンニューロンがGnRHパルスジェネレーターであることを証明することが可能と考えられる。2)脱雌性化に新生児期キスペプチンが関与するか検証するため、出生直後のKiss1 KOラットにキスペプチンを皮下投与した。その結果、成熟後のKiss1 KOラットのオスでは野生型の雄同様にロードシスが抑制され、脱雌性化が起こることが明らかとなった。また、出生直後のKiss1 KOラットにestradiol benzoate(EB)を皮下投与した。その結果、EB処置したKiss1 KOラットではロードシスが顕著に抑制された。周生期のテストステロンは脳内のアロマターゼによってエストラジオールへと変換され、脱雌性化に作用すると考えられている(芳香化説)。周生期のテストステロン分泌はKiss1 KOラットにおいても野生型と同様に認められたことから、キスペプチンは周生期にテストステロンが分泌されて以降、エストラジオールに変換され効果を現すまでのいずれかの過程において機能を有すると推察された。この研究成果は学会誌に投稿中である。
植物細胞・組織の常温ガラス化による新たな長期保存法の開発

ゼニゴケ培養細胞では,高い乾燥耐性を誘導するためには,細胞をショ糖の含む培地で前培養する必要があり,十分に耐性が高まった細胞は,その含水量が0.05gH_2O/gDW以下になっても高い生存率を示す。この前培養時には,細胞内に複数の熱可溶性タンパク質を含むタンパク質の合成と糖の蓄積が起こる。さらに,乾燥による含水量の低下に伴い,ガラス転移温度以下では細胞内はガラス状態になる。本研究では,細胞の乾燥耐性,ガラス化と熱可溶性タンパク質および糖の関係についてさらに検討し,以下のような結果を得た。(1)前培養時にタンパク合成阻害剤の処理により熱可溶性タンパク質の合成が阻害され,同時に細胞の乾燥耐性が低下した。また,細胞のガラス転移温度が低温側にシフトした。したがって,この熱可溶性タンパク質は細胞の乾燥耐性とガラス形成に関わっていることが示唆された。(2)この熱可溶性タンパク質はいわゆるLEAタンパク質の可能性は高く,さらなる分析を行った。(3)一方,同様な前培養をシロイヌナズナ培養細胞で行ったが,細胞内での糖の蓄積が起こったが,熱可溶性タンパク質の合成は認められず,乾燥耐性の高い増加も見られなかった。しかし,乾燥による含水量の低下と共に生存率は失われるが,細胞はガラス状態になることが明らかになった。(4)これらの細胞における含水量とガラス転移温度の関係についてDSCを用いて詳細に解析すると共にFHRによる解析も試みた。(5)前培養したゼニゴケ培養細胞からプロトプラストを単離し,その乾燥耐性を調べ,培養細胞と同様に高い乾燥耐性を示すことを確かめた。(6)この単離プロトプラストを用いて,細胞内にタンパク質や糖を導入するためのリボソームとの融合条件について検討した。(7)また,FITCで標識したレクチンによるプロトプラスト表面の蛍光染色を行い,乾燥あるいは吸水時の細胞膜の変化を追跡した。ゼニゴケ培養細胞では、ショ糖を含む培地での前培養によって細胞の乾燥耐性を増大させ、さらに細胞の含水量を十分低下させることにより細胞を常温でガラス化させることに成功している。これらの結果は、多くの植物培養細胞・組織をガラス転移温度以下の常温でも長期保存が可能になることを示唆している。本研究では、植物培養細胞を用い、細胞の乾燥耐性、ガラス化の機構を解明し、多くの細胞・組織の常温ガラス化による長期保存法の開発を目的として、以下の検討を行った。(1)細胞の乾燥耐性の誘導とガラス化には、糖培地での前培養が不可欠であり、まず(1)前培条件の解析、(2)前培養時の細胞内の糖、タンパク質の変化の解析、(3)阻害剤処理の耐性増大への影響について解析を行った。その結果、(1)前培養により細胞内に糖などが蓄積し、短時間で乾燥耐性が増大すること、(2)前培養時の最も効果的な糖はショ糖であるが、他の糖も効果がみられること、(3)短時間で耐性が大きく増大するゼニゴケ培養細胞では、前培養時に熱可溶性のタンパク質が数種類合成されるが、耐性があまり増大しないシロ犬ナズナ培養細胞では、これらのタンパク質が合成されないこと、(4)タンパク質合成阻害剤のシクロヘキシミド(CH)は、これらのタンパク質の合成を阻害し、同時に細胞の耐性増大を阻害することが明らかになった。(2)細胞のガラス転移温度(Tg)を測定し、細胞の異なる含水量におけるTgの相図を作成した。さらに、CHによる阻害剤処理により、Tgの低温側へのシフトが観察され、細胞のガラス化に影響するタンパク質の存在が示唆された。(3)異なった細胞含水量における細胞の保存性について解析を行っている。(4)細胞内のガラス化に関する解析を行うために、培養細胞からのプロトプラストとプロトプラスト由来の単細胞系における乾燥耐性の確立を試みた。その結果、前培養によりプロトプラストあるいはプロトプラスト由来単細胞でも高い乾燥耐性が得られることが明らかになった。さらにプロトプラストの系を用いて、リポソームとの融合による蛍光プローブの細胞内への導入条件について検討を行っている。

(4)これらの細胞における含水量とガラス転移温度の関係についてDSCを用いて詳細に解析すると共にFHRによる解析も試みた。(5)前培養したゼニゴケ培養細胞からプロトプラストを単離し,その乾燥耐性を調べ,培養細胞と同様に高い乾燥耐性を示すことを確かめた。(6)この単離プロトプラストを用いて,細胞内にタンパク質や糖を導入するためのリボソームとの融合条件について検討した。(7)また,FITCで標識したレクチンによるプロトプラスト表面の蛍光染色を行い,乾燥あるいは吸水時の細胞膜の変化を追跡した。
偏微分方程式とトモグラフィの函数解析的及び数値的研究

(1)函数論で有名なリュービル型の定理はシュワルツにより,多項式増大度の解の存在・不存在に対し,緩増加超函数を用いて"方程式の全表彰に実零点が存在しないことが必要かつ十分"であるという風に一般化されたが,本研究ではフーリエ超函数とそのウルトラ超函数版を用いて,準指数的及び劣指数的増大度を持つ解の存在・不存在の条件を調べた.フーリエ超函数はシュワルツの緩増加超函数と異なり,無限遠のみに台を持つものが存在し,そのためリュービル型の定理が成立するかどうかは,方程式の全表彰の零点が実軸に漸近する速さで決まることを発見した.(2)森本・吉野による無限遠の一点に台を持つフーリエ超函数の具体例構成法を一般化し,アールフォースの歪曲定理を用いて,あらゆる準解析的増大度のフーリエ超函数で同様の例を実現するのに成功した.(3)イルクーツクのバランディン氏との共同研究として,3次元空間に分布したベクトル場の数少ない方向からの内積投影データに基づいて,元のベクトル場のソレノイダル部分を再構成するという少量データトモグラフィの問題を,ベクトル型球面調和函数展開を用いて解決する再構成理論を築いた.(4)D加群の誤り訂正符号への応用の手始めに,まず従来型の代数幾何符号の新しい例を実装し,それをカラー画像に組み込んでみた.(5)超局所解析の画像解析への応用研究の一般的準備として,通信とグラフィカルインターフェースの実装を開発し,基本的な暗号プロトコルへの応用として,公平なコイン投げ,その日本版である安全なじゃんけん,および3人参加のポーカーゲームを,ユニックスのソケット通信とX11上でグラフィカルに実装した.また基礎理論として,院生とともに画像の特異スペクトルの定義を与えその挙動を調べた.(1)函数論で有名なリュービル型の定理はシュワルツにより,多項式増大度の解の存在・不存在に対し,緩増加超函数を用いて"方程式の全表彰に実零点が存在しないことが必要かつ十分"であるという風に一般化されたが,本研究ではフーリエ超函数とそのウルトラ超函数版を用いて,準指数的及び劣指数的増大度を持つ解の存在・不存在の条件を調べた.フーリエ超函数はシュワルツの緩増加超函数と異なり,無限遠のみに台を持つものが存在し,そのためリュービル型の定理が成立するかどうかは,方程式の全表彰の零点が実軸に漸近する速さで決まることを発見した.(2)森本・吉野による無限遠の一点に台を持つフーリエ超函数の具体例構成法を一般化し,アールフォースの歪曲定理を用いて,あらゆる準解析的増大度のフーリエ超函数で同様の例を実現するのに成功した.(3)イルクーツクのバランディン氏との共同研究として,3次元空間に分布したベクトル場の数少ない方向からの内積投影データに基づいて,元のベクトル場のソレノイダル部分を再構成するという少量データトモグラフィの問題を,ベクトル型球面調和函数展開を用いて解決する再構成理論を築いた.(4)D加群の誤り訂正符号への応用の手始めに,まず従来型の代数幾何符号の新しい例を実装し,それをカラー画像に組み込んでみた.(5)超局所解析の画像解析への応用研究の一般的準備として,通信とグラフィカルインターフェースの実装を開発し,基本的な暗号プロトコルへの応用として,公平なコイン投げ,その日本版である安全なじゃんけん,および3人参加のポーカーゲームを,ユニックスのソケット通信とX11上でグラフィカルに実装した.また基礎理論として,院生とともに画像の特異スペクトルの定義を与えその挙動を調べた.定数係数線型偏微分方程式の緩増加な解の存在・不存在の条件をフーリエ超函数とその拡張を用いて究明し有る程度の成果を得た.これは発表済みである.続いてフーリエ超函数の無限遠における構造を究明中である.特に,無限遠だけに台を持つような超函数の構造を調べ上げ,偏微分方程式への応用を計ろうとしている.現在得られている結果は,無限遠に台を持つ自明でないフーリエ超函数が有限の一点だけに台を持つものの極限として得られるなら,この近似超函数は準解析的なウルトラ超函数の階数増大を示さねばならないこと.従って,無限遠だけに台を持つ超函数は有限集合台の場合と異なり,本質的に無限階であることが挙げられる.更に,森本・吉野による無限遠の一点に台を持つフーリエ超函数の具体例をあらゆる準解析的増大度で実現する仕方を得た.また,ラプラス作用素などを用いて,無限遠のみに台を持つフーリエ超函数を有限なところで定義された超函数の自然な拡張として捉える試みを遂行中である.特に,調和関数のフーリエ超函数としてのある意味でカノニカルな延長がエーレンプライスの基本原理を用いて得られる.今後はこれらをリュービル型の定理やレリヒ型の定理の劣指数的増大度への拡張に応用する研究を続ける.有限体の上で定義されたD加群の定める種々の線型部分空間の具体的な計算を通して誤り訂正符号に応用可能な離散的分布のものを見出し,ゴッパ符号の拡張をはかる研究を遂行中であり二三の候補が見付かっている.また通常の代数幾何符号に対しても符号化や復号の効率的な計算にD加群の理論が応用できないかを検討中である.離散トモグラフィについては,ウエイト函数を最大にする解の効率的な計算法を探索しいくつかの候補を実験中である.無限遠に台が含まれる超函数の具体例を先に森本・吉野が与えた構成法を一般化することにより,任意の準解析的ウルトラ超函数の場合を含む形で与えた.

この部分は学科のテクニカルレポートとしてまとめ,森本光生氏の還暦記念論文集の寄稿論文として公表されることになっている.これは無限遠のみに台を持つ超函数の性質を調べ,その構造を究明して,そのような超函数の偏微分方程式への応用をはかる研究の一部であり,現在までに,無限遠に台を持つ自明でないフーリエ超函数が有限の一点だけに台を持つものの極限として得られるなら,この近似超函数は準解析的なウルトラ超函数の階数増大を示さねばならないこと,従って,無限遠だけに台を持つ超函数は有限集合台の場合と異なり,本質的に無限階であることなどが究明されている.また,ラプラス作用素などを用いて,無限遠のみに台を持つフーリエ超函数を有限なところで定義された超函数の自然な拡張として捉えるのに成功している.特に,調和関数のフーリエ超函数としてのある意味でカノニカルな延長がエーレンプライスの基本原理を用いて得られる.最終年度にはこれらをまとめて論文にする予定である.イタリアのブラッチ氏との共同研究は,新たに代数函数の範囲でD加群の同値問題の究明に取り掛かり,近々成果が挙がる予定である.有限体の上で定義されたD加群の定める種々の線型部分空間の具体的な計算を通して誤り訂正符号に応用可能な離散的分布のものを見出し,ゴッパ符号の拡張をはかる研究は,一定の成果を挙げて最終年度までには論文として公表できるであろう.この他,有理函数の値の観測からその極を再構成する問題を小量データのトモグラフィの手法で行う研究,円環の内半径を0に近づけたときの特異極限における固有値の漸近挙動をうまくとらえるような有限要素近似の研究などが遂行中である.昨年度完成した,無限遠に台が含まれる超函数の具体例を任意の準解析的ウルトラ超函数の場合に一般化した研究は,森本光生氏の還暦記念論文集への寄稿論文として本年度出版された.その後は,このような無限遠のみに台を持つ超函数の性質を更に詳しく調べ,その構造を究明して,それらの偏微分方程式への応用をはかる研究を継続している.イタリアのプラッチ氏との共同研究として,代数函数の範囲でのD加群の同値問題の究明を続けており,最終年度までには論文としてまとめられるであろう.またD加群の定める種々の線型部分空間の具体的な計算を通して誤り訂正符号に応用可能な離散的分布のものを見出し,ゴッパ符号の拡張をはかる研究は本年度も継続し,最終年度までには論文として公表できる成果杢得られるであろう.今年度新たに始めた研究としては,イルクーツクのバランディン氏との共同研究として,3次元空間に分布したベクトル場の数少ない方向からの内積投影データに基づいて,元のベクトル場のソレノイダル部分を再構成するという少量データトモグラフィの問題を,ベクトル型球面調和函数展開を用いて解決する再構成理論を始めた.本年度は理論的な部分が一応完成して長野の逆問題国際会議でその概要を発表した.引き続いて数値実験による検証を実行中であり,この結果を合わせて論文として完成させ出版する予定である.超函数の特異スペクトル理論の画像解析への応用として昨年度は基礎研究を行ったが,今年度は引き続いてそのエッジ検出や平面画像における光の方向の特定などのさまざまな応用への研究を継続中である.イルクーツクのバランディン氏との共同研究として始めた,3次元空間に分布したベクトル場の数小ない方向からの内積投影データに基づいて,元のベクトル場のソレノイダル部分を再構成するという少量データトモグラフィの問題を,ベクトル型球面調和函和展開を用いて解決する再構成理論について.
既往岩石試験の活用および新規評価手法による岩盤評価の高度化に関する研究

微視的なレベルで風化変質作用を受けているような岩石・岩盤においては,円滑な加工や掘削を行う上でその風化変質の程度や強度的脆弱化の程度に関する適切な評価が求められる.化学分析によって風化変質の兆候を捉える試みは従来から行われているが,強度的な脆弱化の程度が定量的に評価されることはほとんど無い.本研究では,岩石の力学試験として用いられることの無かった微小圧子押込み試験を使用し,微小レベルでの力学特性の評価を実施した.これまでに,鉱物・岩石試料に対する同試験の適用性,代表的な鉱物の力学特性,風化変質作用の有無による鉱物の力学特性の違いが明らかになった.以上の知見と実施工記録を踏まえて岩盤掘削時の岩盤・岩石の破砕状況を推定し,微小レベルにおける鉱物の力学特性と掘削特性の関係を総合的に検討した.その結果,風化変質作用によって特定の鉱物の強度特性が選択的に脆弱化し,局所的な強度特性の分布が不均質な岩石の場合,掘削時に円滑に岩石が破砕しないことがあり,岩石レベルで評価された強度特性だけでは掘削の難易を適切に判断できない可能性があることが明らかとなった。岩盤評価段階において,本研究で提案した微小圧子押込み試験を岩石試料に対して実施すると,微小レベルの強度特性分布を定量的,客観的,直接的に評価することができ,掘削障害を引き起こす可能性の有無を事前に評価可能と考えられる.また,混在岩・砂泥互層に関連し,人工の模擬供試体を対象として一軸圧縮試験,割裂引張・一軸引張試験等の室内試験を実施した.同一材料を用いて作製された壁状試験体の振動台試験結果に対して,室内試験結果に基づいて数値モデルを作製し,有限要素解析を実施した.解析の結果,壁状試験体の層境の引張強度は室内試験で得られた引張強度の20%程度と算定され,弱部である層境の存在を考慮しなければ全体的な強度を過大評価する可能性が高いことが示された.岩石から得られる情報を用い,施工の安全性・経済性の向上を目指して,より的確な岩盤評価へ高度化を図ることを目的とする.比較的均質な岩石が微視的なレベルで風化変質作用を受けている場合,それに見合った掘削手法を適切に選択しなければ円滑に施工できないことがある.化学分析によって風化変質の兆候を捉える試みはしばしば行われているが,風化変質作用による脆弱化の程度が定量的かつ客観的に評価されることはほとんど無い.本研究では,微小圧子押込み試験を用いた微小レベルでの力学特性の評価を提案した.通常は金属材料等の材料試験に適用されている微小圧子押込み試験を岩石に対して実施するに当たり,鉱物および岩石試料に対する同試験の適用性の検討,および造岩鉱物の標準的な力学特性の把握を行う必要がある.そこで,主要な造岩鉱物を対象に微小圧子押込み試験を実施し,基礎となるデータを取得した.微小圧子押し込み試験で得られた主要な造岩鉱物の変形特性は既往の結果と概ね一致したことから,同試験の鉱物試料に対する適用性は良好であることが明らかとなった.また,複数産地の花崗岩試料を準備し,密度,超音波伝播速度などの物理試験や,鉱物組成分析,強度試験を実施することで岩石スケールにおける特性を基本データとして取得した.同花崗岩試料に対して微小圧子押込み試験を実施した結果,岩石によっては特定の鉱物の力学特性が脆弱化していることが明らかとなった.一方で,混在岩や砂泥互層を検討する場合においては,層理面の方向や強度が岩盤の強度に大きく影響を及ぼすことが知られている.そこで,層理面の存在に伴う強度の変化に関して,一軸および三軸圧縮試験を実施することで検討を行った.本研究では,岩石から得られる情報を用い,施工の安全性・経済性の向上を目指して,より的確な岩盤評価へ高度化を図ることを目的とする.微視的なレベルで風化変質作用を受けているような岩石・岩盤においては,円滑な加工や掘削を行う上でその風化変質の程度や強度的脆弱化の程度に関する適切な評価が求められる.化学分析によって風化変質の兆候を捉える試みは従来より行われているが,風化変質作用による強度的な脆弱化の程度が定量的かつ客観的に評価されることはほとんど無い.本研究では,岩石の力学試験としてこれまでほとんど用いられてこなかった微小圧子押込み試験を使用し,微小レベルでの力学特性の評価を実施する.これまでに,鉱物および岩石試料に対する同試験の適用性の検討,および造岩鉱物の標準的な力学特性の評価を通じ,力学特性に関する各鉱物の代表値が得られている.また,複数産地の花崗岩を対象とした実験においては,特定の鉱物のみが指標値と比較して著しく低下した岩石が存在することが明らかとなっている.これらの脆弱化が見られる鉱物粒子に対して,顕微鏡を用いた観察を行ったところ,風化変質作用を受けた痕跡を確認することができた.このことから,脆弱化の原因が風化変質作用に起因する可能性が高いことが明らかとなった.このことは,微小圧子押込み試験を行うことで,風化変質作用の程度を客観的に評価可能であることを示唆するものである.