hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
環境汚染物質の超微量多元素同時分析法の確立

環境汚染物質の微量分析を目的として,PIXE法,PIGE法に関する以下の4課題について検討した。1.研究課題1検量用標準試料の作製と検量:9種の単一元素よりなる標準試料,6種の元素を含む混合標準試料を作製し,PIXE分析の検量法,測定感度・精度について検討を行った。X線の吸収の大きい軽元素側の精度に問題があるものの,K以上の原子番号をもつ元素については十分な精度の確保が可能である。軽元素側については標準試料の作製をも含め今後さらに検討が必要である。2.研究課題2大気エアロゾル試料補集法及び液体試料のPIXE分析用試料の作成:大気エアロゾルの目的に応じた分級法・サンプリング法,試料処理法,また液体試料の水溶性・不溶性への分離,ろ過残渣,ろ液からのPIXE分析用試料作成法を確立した。これらのサンプリング法,液体試料処理法を用いて各種試料を作成し,エアロゾル粒子の性状特性や大気汚染物質の乾性沈着,湿性沈着機構の解明にPIXE分析を応用した。3.研究課題3 PIGE法による軽元素分析法の基礎的検討:PIGE分析用真空照射チャンバーを設計・製作し,本チャンバーを用いてPIGE分析におけるγ線収量,炭素測定を目的とした生物試料への適用,さらには同位体を区別する分析を試みた。今後は,目的元素に対する適切な核反応の選択と感度・精度からの実験手法の改善を行う必要がある。4.研究課題4 PIXEスペクトル解析プログラムの作成:解析誤差を小さく,また気軽に使用できる会話型の解析プログラムを開発した。エアロゾルをはじめ水質試料など各種試料,各種分析・測定条件に対応でき,また出力にあたっては,測定データの表化,グラフ化,簡単な統計処理,可視化が可能なものとした。本年度は下記の4課題について検討した。1.PIXE分析検量用標準試料の作製と検量:既知濃度の単一元素を含む原子吸光,IC標準液を用いて,PIXE分析検量用混合標準試料を作製した。本混合標準試料を基に求めたPIXE分析の感度曲線は,従来の蒸着薄膜単一元素試料より求めた感度曲線とよい一致を得た。混合標準試料の使用により、検量時間は約1/6となった。なお,標準試料のバッキング材としては,各種基礎実験,文献調査より,ポリカーボネイト薄膜を選定した。2.大気エアロゾル捕集法,液体試料処理法の検討:PIXE分析における分析効率を加味した試料の許容最小厚み,及び試料中でのビームエネルギーの減衰やX線の吸収を加味した試料の許容最大厚みを理論的に求め,理想的な質量厚みを10100μm/cm^2と決定した。エアロゾル試料捕集法,液体試料のPIXE分析用試料作成法を種々検討し,前者には(粒径分級+均一試料作成法),後者には(吸引試料位置設定+ランプ加熱蒸発法)を採用することとした。また,各種環境・気象条件下で大気エアロゾル,雨水等を採取し分析を行っている。3.PIXE分析の軽元素側への拡張:従来使用してきたPIXE分析システムでは下限元素は,原子番号Z=14(Si)であったが,本研究で購入したX線スペクトロメータを用い,かつビームを真空から大気に引き出すことにより,環境試料として重要なAlや(Na)の計測が可能となり,下限元素をZ=(11)12までと改良することができた。将来的にはγ線スペクトロメータを購入,核反応を利用したPIGE分析を導入する予定である。

4.PIXEスペクトル解析アルゴリズムの作成:各種バッキング材のスペクトル(バックグランド)を調べ,不純物ピークの定量的取り扱い,バックグランドスペクトルの決定法について検討を進めている。本年度は下記の4課題について検討した。1.PIXE,PIGE分析検量用標準試料の作製:PIXE用試料としてはK2S04,CuSO4等、PIGE用試料としてはNaClの基準水溶液を作り、これより種々濃度の標準試料を作製し、PIXE,PIGE分析のための検量法、測定精度について検討した。PIXE分析においては、S,Clは化学形態によっては一部に検出損失が起こることが明らかとなった。また、測定中に生じるビーム形状の変化は測定誤差の要因となることが明らかとなった。S,Clについての損失条件については,今後さらに詳細かつ系統的な検討が必要である。2.環境微量試料サンプリングと分析:大気エアロゾル粒子を粗大・微小粒子別に連続捕集できる自動連続サンプラーを設計・製作し、各種気象・環境条件下で大気エアロゾルをサンプリングし、一部は水溶性・不溶性成分に分離後、PIXE法による元素分析を行った。また、大気エアロゾル粒子とともに乾性沈着物質や雨水を採取し、大気の乾性・湿性沈着による浄化機構について検討を行っている。3.軽元素分析法の検討:軽元素(PIGE)分析のための真空チャンバーの設計・製作(平成8年同時設備備品)、および分析・検出条件に関する基礎的検討を行った。本実験では、核反応として23Na(p,p'γ)23Naと23Na(p,αγ)20Neを利用し,γ線収率の濃度依存性、木材試料への応用を試みた。PIGE分析の有効性は、試料に特有なγ線の性質に大きく依存することが明らかとなった。4.PIXEスペクトル解析アルゴリズムの作製:PIXEスペクトルから元素別濃度を決定するための対話型解析プログラムを作成、実スペクトルからの解析を進めながら、改良を行っている。本年度は下記の3課題について検討した。1.内部標準法によるPIXE分析におけるS,C1元素分析精度の検討:PIXE分析によるS,C1元素の分析では科学形態によっては一部濃度が過小となることを昨年度示した。これらの原因、程度等について、内標準法により検討した。内標準元素としてNi,Gaを選び、その標準物質として原子吸光用標準試料を用いた。Sの大気中での主要な化学形態である(NH_4)_2SO_4の検出効率はおよそ1であるのに対し、Na_2SO_4・H_2SO_4のそれは各々0.70,0.26と過小となった。C1は0.820.02と大きく下まわった。なお、検出効率は溶液のpHにも依存することから内標準試料の作成法について、また原子吸光用標準試料中の目的元素以外の不純物に注意を払う必要がある。2.環境微量試料のサンプリングと分析:本研究の一部として設計・製作した粗大・微小粒子別自動連続エアロゾルサンプラー及び多段分級サンプラーを用い、各種気象・環境条件下で大気エアロゾルを捕集し元素別の粒度分布を求めた。また、粒子とともに乾性沈着や雨滴を採取し、大気の乾性・湿性沈着による浄化機構について検討した。都市域と桜島のエアロゾル粒子を比較した結果、都市域の粒子中のSiは、その大部分が粗大粒子で機械的に発生したものであるのに対し、桜島のそれは微小粒子も多量に含み、凝縮により生成したことを意味している。
知覚にもとづく感情音声特徴空間の表現

(1)高品質音声分析変換合成法の拡張:前年度には感情音声の物理的特徴を担う、1)時間周波数座標系、2)STRAIGHTスペクトログラム、3)非周期性生指標マップ、4)基本周波数の個々についてモーフィングする方法を確立したが、今年度はさらに時間周波数座標系を時間座標と周波数座標に分割し、それらを独立に操作して、モーフィングすることを方法を示した。これにより音声品質に影響すると考えられる主要な要因を個々に操作することを可能とした。(2)任意発話内容を取り扱える音声モーフィング法:モーフィング法においては、2つの感情音声を対象とするため、2つの音声の発話内容が同じである必要があった。画像処理で行われているテクスチャマッピングとの類比から、音声内容を示す全体の大局的構造であるフレームワークとその上に載っている微細構造としてのテクスチャとに分けて考えて変換することにより、任意の発話内容に好してもモーフィングを行うことを可能とする方法を示した。(3)特徴点付与の自動化:モーフィング法における特徴点の選択の仕方は、音声の品質に影響する。良い品質のモーフィング音声を得るためには一般に音声・聴覚に関する相当の知識と手間を必要とする。前年度に開始した特徴点付与の自動化を進め、STRAIGHTスペクトルの低域(05000Hz)に対して全極型のスペクトルをあてはめ、帯域幅の狭い極をフォルマント周波数に対応するものとして抽出する方法を得たが、基本周波数の高い女声に対しては、特徴点の適確な設定が困難という問題が残されている。(4)感情音声の知覚特性:物理的次元における距離を一括して考える場合の感情音声の近くについての結果をまとめた。モーフィング法の拡張に応じ、感情発声の拘束条件についての検討に着手した。(1)高品質音声分析変換合成法:これまで用いてきた高品質な感情音声の変換合成法法においては、感情音声の物理的特徴を担う、1)時間周波数座標系、2)STRAIGHTスペクトログラム、3)非周期性生指標マップ、4)基本周波数などがあるが、従来のやりかたではそれらを独立に変化・操作するためには手数を要した。感情音声間のモーフィング時のモーフィング率をスカラー量からベクトル量に拡張することにより、上記4要因を独立に操作することを可能とした。これにより感情音声の知覚空間をより詳細に調べる今後の実験の刺激作成を可能とした。(2)モーフィングオブジェクト概念の導入:これまでのモーフィング法においては、2つの感情音声間のモーフィングのみが可能であったが、モーフィングオブジェクトの概念を導入することによって、任意の個数の感情音声間でのモーフィングを可能とした。これにより、基本7感情にもとづく音声の中間的領域の感情音声刺激や多数話者による感情音声表現の平均的音声刺激の作成が可能となった。これにより感情音声の知覚空間解明の普遍性を高める。(3)スペクトル対応点の自動設定:従来のモーフィング法では、異なる感情音声間のスペクトル対応点を視察により設定することが必要であり、対応点の設定の良さがモーフィング音声の品質に影響する場合があった。この点を改良するため、対応点の自動設定法についての検討を進めた。(4)感情音声の知覚特性:感情音声の知覚特性を検討するうえで、それに先行して極めて多数存在する表情の知覚特性に関する研究の調査を進めた。表情知覚とこれまでに得られた感情音声の知覚特性を対比した検討を行った。
腸アメーバ症発症の一因としての腸内細菌産生物質の解析

偏性嫌気性菌であるBacteroidesfragilis培養上清に赤痢アメーバ増殖促進効果と、赤痢アメーバ或いはTritrichomonas foetusの盲腸粘膜への持続感染を容易に成立させることを見出した。培養上清解析からは赤痢アメーバのGalGalNAcレクチンに対応する糖鎖が顕著に増加すること、及びペルオキシダーゼの不活化作用もみられた。このような細菌代謝物は多様な病態を示す赤痢アメーバ症(不顕性劇症型感染)の発症にも影響する可能性を示した。腸内偏性嫌気性菌であるBacteroides fragilisの共棲培地で、赤痢アメーバ臨床株を培養すると安定して分離培養できることからB. fragilisの赤痢アメーバ増殖促進物質について検討した。その結果、B. fragilisの培養上清(分子量10,000以下の低分子物質)にも増殖促進作用があることが新たにわかった。さらに、この分画には赤痢アメーバの病原性因子のひとつであるGal/GalNAcレクチン(腸粘膜への接着因子)と結合する糖鎖も含まれることがGal/GalNAcレクチンに対する特異抗体の結合阻害(競合反応)アッセイから推定された。そこで市販の糖鎖精製ラベル化キットを用いB. fragilisの培養上清から糖鎖を精製し、MALDI-TOF MS解析を行った結果、Gal/GalNAcに相当する質量のHexとHexNAcの糖鎖のピーク(分子量772 (Hex)2と934 (HexNAc)1(Sulph)1, (Hex)3)が新鮮培地に比べ数倍増加していることが確認された。また、B. fragilisのCBAマウス盲腸への赤痢アメーバの感染促進効果を利用して作成した赤痢アメーバ腸持続感染モデルを用いて、盲腸粘膜(特にムチン層)での赤痢アメーバとB. fragilisの局在を、抗赤痢アメーバGal/GalNAcレクチン及び抗B. fragilis- LPSモノクローナル抗体を用い免疫組織化学的に検討した結果、ともに粘膜表層部に顕著な反応がみられ、両者の局在が重複していることが証明された。これはB. fragilisの赤痢アメーバ病原性への関与を考える上で興味深い結果であり、現在赤痢アメーバの病原性発現とB. fragilisの病原性への関与のメカニズム解析の準備を進めている。赤痢アメーバ増殖促進効果を有す偏性嫌気性菌(Bacteroides fragilis)の共棲下で、臨床分離株が当該年度に新たに2株確立され、その内の1株の分離に際し、赤痢アメーバの病原性因子のひとつであるGal/GalNAcレクチン(腸粘膜への接着因子)とそれに対する特異抗体の結合を阻害(競合反応)する細菌の存在を見出し、その阻害を起こした菌が肺炎桿菌であることが同定された。赤痢アメーバの解糖系嫌気発酵に関わる酵素のひとつ(ピルビン酸オキシドレダクターゼ:嫌気性菌由来と考えられている)と肺炎桿菌の同酵素との遺伝子配列の相同性が極めて高いことが知られており、肺炎桿菌が赤痢アメーバと系統発生的に関わりの深い細菌であること、さらにその上流のピルビン酸フォスフェート2キナーゼとBacteroides sp.との相同性が高いことが知られていることからも興味深い結果であった。また接着因子とされるレクチンの90%以上がアメーバ細胞外の培養上清可溶性分画に見出されることも見出した。この分泌型レクチンと抗Gal/GalNAcレクチンモノクローナル抗体との結合反応阻害効果について、さらに、より莢膜組成が明らかで、血清型も明らかな2つのタイプの肺炎球菌の標準株について検討を行った。その結果莢膜の厚いタイプのものより薄いタイプの肺炎球菌により高い阻害効果があることを見出した。現在この阻害効果を示す物質本態の解明と、B. fragilisのCBAマウス盲腸への赤痢アメーバの感染促進効果を利用して作成した赤痢アメーバ腸持続感染モデルを用いて、盲腸粘膜(特にムチン層)での分泌型レクチンの局在を明らかにすると共に肺炎桿菌、肺炎球菌そしてB. fragilisの局在を、免疫組織化学的手法を用いて同時に解析するための準備を進めている。昨年度の研究成果から、腸内偏性嫌気性菌であるBacteroides fragilisの培養上清中に赤痢アメーバの増殖促進作用が含まれることが明らかにされ、MALDI-TOF MS解析の結果からは、Gal/G alNAcに相当する質量のHexとHexNAcの糖鎖のピーク(分子量772 (Hex)2と934 (HexNAc)1(Sulph)1, (Hex)3)が新鮮培地に比べ数倍増加していることも確認された。当該年度は、赤痢アメーバの病原性発現とB. fragilisの病原性への関与について解析を行った結果、B. fragilis培養上清を無菌培地に加え培養した赤痢アメーバをB. fragilisとともにCBAマウス盲腸へ接種すると、従来、最高でも60%程度であった赤痢アメーバの盲腸への感染率が90%以上と高率に感染すること、そして感染マウスが、本培養系を用いた赤痢アメーバを接種すると4か月以内に死亡することも新たにわかってきた。

また、赤痢アメーバ腸持続感染モデルを用いて、盲腸粘膜での赤痢アメーバとB. fragilisの局在を免疫組織化学的に、ともに粘膜表層部に局在が重複していることが昨年度の成果として証明されていたが、これに加え、B. fragilisが直接的に赤痢アメーバのvirulence増強作用を示したことは、粘膜組織侵入を伴う赤痢アメーバの病原性へのB. fragilisの関与を考える上で興味深い結果であった。さらに、従来非病原性と考えられていた遺伝子的にも赤痢アメーバと酷似するEntamoeba disparは同じくB. fragilisの培養上清と長期間無菌培養後、NODSCIDマウスの肝に直接接種すると一過性に肝膿瘍を形成することもわかってきた。本年度の成果として腸内嫌気性菌であるBacteroides fragilisの培養上清(GAM培地)から、西洋ワサビペルオキシダーゼに直接的阻害効果を示す物質を見出し、この阻害活性が好気条件下で容易に失われること、そして培地に含まれるシステイン量と活性相関を示すことを明らかにした。また、滅菌フィルターにより菌体を除去したB. fragilis培養上清と赤痢アメーバ病毒性株とを同時にCBAマウス盲腸に接種すると、従来困難であったアメーバの腸粘膜への長期持続感染が容易に成立する事象を見出し、更に、この感染系では、アメーバ感染初期の炎症反応抑制傾向がみられたことから、好中球などに存在し、炎症要因ともなる次亜塩素酸等を産生するミエロペルオキシダーゼが西洋ワサビペルオキシダーゼ同様、阻害されている可能性も示唆された。腸粘膜感染防御における好中球の役割は不明であるが、腸内常在菌であるB. fragilisが腸内環境の変化に伴い、ミエロペルオキシダーゼ阻害物質産生のような事象が起きた場合、多様な病態を示す赤痢アメーバ症(不顕性急激な組織内増殖を伴う劇症型感染)のような感染症の病原体の発症要因のひとつとなる可能性も考えられた。実際、赤痢アメーバ同様、腸粘膜にレクチンにより接着し増殖する牛流産トリコモナス(Tritrichomonas foetus)とB.fragilis培養上清を同時にCBAマウス盲腸に接種すると、従来マウスでは知られていなかった感染が容易に成立することも見出している。また、B. fragilis培養上清を加えて培養したアメーバをハムスターの肝臓に接種すると、1x10-4と少数のアメーバでも肝膿瘍形成がみられた反面、2x10-5以上のアメーバ数では好中球遊走性の炎症反応が惹起され、膿瘍形成が阻止される現象も見られている。偏性嫌気性菌であるBacteroidesfragilis培養上清に赤痢アメーバ増殖促進効果と、赤痢アメーバ或いはTritrichomonas foetusの盲腸粘膜への持続感染を容易に成立させることを見出した。培養上清解析からは赤痢アメーバのGalGalNAcレクチンに対応する糖鎖が顕著に増加すること、及びペルオキシダーゼの不活化作用もみられた。このような細菌代謝物は多様な病態を示す赤痢アメーバ症(不顕性劇症型感染)の発症にも影響する可能性を示した。昨年度までの成果から、B. fragilisの培養上清に低分子の赤痢アメーバ増殖促進因子の存在とともに赤痢アメーバの接着因子( Gal/GalNAcレクチン)と結合する糖鎖が多量に含まれることが質量分析の結果から明らかになり、また、当該年度の研究計画に基づき実施された赤痢アメーバのマウス盲腸持続感染モデルを用いた感染実験から、この糖鎖を多量に含むB. fragilisの培養上清に赤痢アメーバのvirulenceを増強する作用もあることが明らかになった。
リスクコミュニケーター養成手法の開発

2018年9月22から24日まで福島県川内村、大熊町、富岡町、田村市を訪ねるリスクコミュニケーション実習を実施した。メンバーは学生2名(北海道大学農学院修士1年、同理学部4年)、社会人3名(CoSTEP13期生2名、12期生が1名)。研究代表者の早岡英介(CoSTEP特任准教授)、分担者の信濃卓郎センター長(農研機構東北農業研究センター農業放射線研究センター)、鳥羽妙尚絅学院大学准教授、研究協力者の本田紀生さん(NPO法人元気になろう福島理事長・大熊町ふるさと応援隊理事・事務局長)が参加した。2017年度に訪問調査を行った川内村・毛戸(もうど)地区の秋元通さん、一子(いちこ)さんご夫妻の農家民宿で宿泊し様々なお話を伺った。2014年度調査に続き、大熊町・坂下ダムの管理事務所で2018年度で活動を終了した「じじい部隊」の皆さんから現在の復興の進捗と震災当時の状況を聞いた。またブドウの栽培とワイン製造を新しい産業と位置づけている川内村・かわうちワイン株式会社の高木亨さんにワイン畑を案内していただいた。北海道大学CoSTEPで2018年10月26日、伊藤浩志先生(脳神経科学)より福島でのリスクコミュニケーションに関して、脳科学の視点から講義していただいた。また近著「復興ストレス失われゆく被災の言葉」「「不安」は悪いことじゃない脳科学と人文学が教える「こころの処方箋」」の2冊を輪読し、人間のもつ「不安」の本質について学生がディスカッションを行なった。これら活動を総括する形で、2018年11月9日11日に福島で開催された第31回日本リスク研究学会年次大会で報告した。研究代表者の早岡英介、分担者の種村剛、池田貴子が企画セッション4「科学とリスク2つのコミュニケーションのはざまにリスコミ教育を通じて」(11/11 9:00-10:40)において発表し研究者らと議論した。2016年度は、代表者の早岡が主担当となって、北海道大学CoSTEPにおいてリスクコミュニケーション選択実習を開講した。参加した学生は農学部、薬学部、工学部、理学部、環境科学院など6名、社会人も高校教員、民間企業などから4名が受講した。本実習の目的は、リスクコミュニケーションを主体的に担う人材育成である。科学的妥当性を一方的に伝えても人々の不安は解消されない。また信頼の土台が適切に構築されているのかどうかも重要である。そして、そのリスクが現在の社会的条件に照らしてどの程度なら受入れ可能なのかは、科学が解決する問題ではなく、社会の側の合意事項となる。低線量被ばくに関する正確な知識を学び、福島第一原子力発電所周辺の町村を訪れ、復興の現場を見学し、聞き取り調査や放射線量の計測などを行った。また現地の方々の生活や健康への不安など地域の実情を理解して、ふさわしいコミュニケーションの場を作ることを目指した。2泊3日の福島滞在の中で行った取材や調査をもとに、福島県川内村の「いわなの郷体験交流館ふれあいホール」にてワークショップを行った。復興庁の木幡浩福島復興局長や遠藤雄幸・川内村長、井出茂・川内村商工会長らも参加して、「新しい東北」官民連携推進協議会・連携セミナー制度による講習という位置づけで実施した。受講生は2班に分かれ、A班は「もし、泊原発で事故が起ったら?福島から得た教訓」、B班は「10年後の日本社会を先取り!!スマートシティ・相双コンペ」と題して、リスクコミュニケーションのためのイベント企画案を発表した。さらに獣害対策に関する事例研究も平行して進めており、北海道のエキノコックス対策のためのリスクコミュニケーション手法も模索している。リスコミの手法は、問題の種類や風土によって変わってくるはずなので、これらの知見を福島の問題の参考とする。2016年度はリスクコミュニケーション教育カリキュラムの予備調査として、7月2123日に福島県川内村、葛尾村を環境科学院修士1年の学生とともに訪れ、現地取材を行った。その調査では行政や村民の方々から有益な情報を得ることができた。またその結果を9月2123日の合宿形式のリスクコミュニケーター養成プログラムにスムーズにつなげることができた。川内村で実施したこの合宿では、復興庁の協力も得て、川内村民の皆様にもご来場いただき、成果発表を川内村・いわなの郷レクチャーホールで行うことができた。関係各機関の協力のおかげにより、1年目の到達点としては目標どおりに進展したといえる。また哺乳類学会でも獣害対策に関するリスクコミュニケーションの発表が増えてきており、それらの事例を参考にしつつ、並行してエキノコックス関連のリスクコミュニケーション手法も探索している。こうした知見もあわせてリスクコミュニケーター育成手法に生かしていきたい。2017年度も北海道大学CoSTEPリスクコミュニケーション選択実習を開講した.農学部,工学部,文学研究科,医学研究院など7名,社会人は民間企業,大学職員など3名のあわせて10名が受講した.リスクコミュニケーター養成にあたっては,専門家,利害関係者等に取材して自ら問題のフレームを提示し,社会に問うことができる能力を身につけることを目標としている.

学生たちは様々なステークホルダーや専門家,地域住民に聞き取り調査を行い,リスクコミュニケーションのための対話の場作りやコンテンツ制作等につなげることを目的として2017年9月23日から25日まで福島県川内村を拠点に福島第一原子力発電所周辺地域を調査した.津波の被害が大きかった浪江町・請戸(うけど)地区や,川内村・毛戸(もうど)地区、菌床でのしいたけ栽培をされている農業者の方に聞き取り調査を行った.また川内村の中心にそびえる弥宣の鉾(ねぎのほこ)という山で野生キノコの収集を行い,同村高山食品検査所にて放射線量の測定を行った.最終日は,農研機構東北農業研究センター農業放射線研究センターの信濃卓郎センター長(研究分担者)に活動報告を行いレクチャーを受けた.これらの調査などをもとに2018年3月26日に福島市のコラッセふくしまにて,研究分担者の池田貴子、種村剛とともにリスクコミュニケーション実習福島報告会を実施した。鳥羽妙はオブザーバーとして参加した。木幡浩福島市長から基調講演をいただき,早岡は実習の概要及び科学技術コミュニケーションの観点から見たリスクコミュニケーション教育のあり方について話した.参加したCoSTEP受講生8名は今回の調査で学んだことと,自主的に開催したイベントや調査の概要,リスクコミュニケーション企画案に関するプレゼンテーションなどあわせて5件の発表を行った.最後に,農研機構信濃卓郎センター長がまとめの講演を行った.2017年度は10名の北海道大学CoSTEPの受講生を迎えて,あわせて10回の授業を北海道大学で実施した.信濃卓郎センター長(研究分担者.農研機構東北農業研究センター農業放射線研究センター)には2017年9月2325日に福島県で実施した現地調査はもちろん,北海道大学での授業(2017年8月5日、11月19日)や福島報告会(2018年3月26日)にも積極的に参加してもらい,多くの助言をもらった。またその都度、農作物への放射能移行低減のための最新技術や状況に関してレクチャーをいただいた.また国立保健医療科学院の山口一郎氏(生活環境研究部上席主任研究官)からも放射線測定やリスクコミュニケーションのレクチャーに関して協力をいただくことができた.その成果として、2017年11月の科学技術社会論学会第16回年次研究大会の口頭発表や、2017年12月の第14回日本放射線安全管理学会シンポジウムの招待講演を行った。こうした学会では、私どもの活動に対して様々な貴重なご意見,ご感想を会場からもらうことができた.また2018年3月26日にコラッセふくしまで実施した北海道大学CoSTEPリスクコミュニケーション実習福島報告会では,復興庁の「新しい東北」官民連携推進協議会連携セミナー制度および研究協力者の本田紀生氏からの多大な支援を受け,福島市民の皆様の前で実習の報告やリスクコミュニケーション企画のプレゼンテーションを行うことができた.年度内に福島市長含め、福島市民の皆様の前で北海道大学リスクコミュニケーション実習の報告会を開催できたのは大きな成果だと考えている。こうした報告の機会をいただけたことが、受講生教育において非常に重要な意義があったと感じている。2018年9月22から24日まで福島県川内村、大熊町、富岡町、田村市を訪ねるリスクコミュニケーション実習を実施した。メンバーは学生2名(北海道大学農学院修士1年、同理学部4年)、社会人3名(CoSTEP13期生2名、12期生が1名)。
開発者の操作履歴の抽象化に基づくソフトウェア開発支援

開発者が統合開発環境(IDE)上で行った操作の履歴を利用した開発支援について研究を行った。代表的な成果を以下に示す。(1)IDEにおけるコード補完操作の繰り返しに関する実験および既存コード補完ツールの改善、(2)IDEにおける操作履歴の記録と応用に関する手法の調査の実施、(3)コード編集履歴および改版履歴を用いたリファクタリング理解に関する比較実験の実施、(4)操作履歴に基づく開発タスクの推測手法の考案、(5)操作履歴付加情報(アノテーション)に基づく操作履歴再生器の機能拡張、(6)コメントを用いたプログラム理解支援手法の検討、(7)操作履歴に含まれるプライバシー情報のマスキング手法の考案。過去に行われたソフトウェア変更を理解せずに新たな変更を行うことは、ソフトウェアの品質低下を招く原因となる。これを防止するため、開発者が統合開発環境(IDE)上で行った操作の履歴を利用した開発支援手法について研究を行った。平成26年度は、交付申請書の内容に基づき、操作履歴に基づくタスク推測ツールの実現および評価に取り組んだ。自動推測に先駆けて、ソフトウェア開発者が自身の開発に関して、どのように開発タスクを認識しているかを調査するため、一連の開発期間(セッション)のタスク内容を開発者が推測することを支援するツールDSSVを開発し、このツールを用いた被験者実験を行った。これにより、操作履歴がタスクの推測や思い出しに有用なケースが多数あることや、開発者によって認識するタスクの粒度に大きな差異があることが判明した。また、同年度においては、ソースコード編集情報を時間的・空間的に集約することによりプログラム変更を検出する手法や、ソースコード編集履歴のリファクタリング手法についても研究を進めた。さらに、前年度から行っていた、IDEにおけるコード補完操作の繰り返しに関する調査と支援手法の実現に関して論文を執筆した。また、操作履歴を扱う既存手法についての調査を行い、サーベイ論文を執筆した。平成27年度は、交付申請書の内容に基づき、主に操作履歴再生器の拡張および評価に取り組んだ。具体的には、操作履歴記録ツールOperationRecorderが出力した履歴に含まれる操作に対して、アノテーションとして様々な情報を付加することができる仕組みを考案し、これをツールとして実装した。さらに、操作履歴再生器OperationReplayerにおいて効率的な再生を可能とするため、記録された操作が持つ属性および付加されたアノテーションに基づいて、再生対象とするかどうかを自動的に切り替えることができるフィルタリング機能を実装した。さらに、操作履歴再生器の履歴理解に関する有効性を確かめるため、過去に行われたリファクタリングの理解に関して、改版履歴を用いた場合と再生器を用いた場合の理解の正確さ等についての比較実験を行った。結果として、再生器の有効性を確認することができた。また、従来の改版履歴を用いた理解における問題の一例として、実際に行われた変更の順序がわからなくなる事例があることを、実験を通して、確認できた。これらの結果を論文としてまとめ、国際会議に投稿した。さらに、操作履歴のグラフ表現に基づく履歴スライシングにより、不要な再生を減らすことができるという結果を得た。この研究成果に関して論文投稿を行った。また、海外の研究者からの要望を受け、昨年度に発行されたIDEにおける開発者の操作履歴の記録および応用に関する和文のサーベイ論文の英文への翻訳を行った。1.平成26年度計画の項目(タスク推測、抽象情報を扱う操作履歴再生器、操作履歴再生器の評価)について現時点では簡易的ではあるものの操作履歴に基づくタスク推測が実現できている。その他の抽象的な情報に関しても、アノテーション機能により再生ツールとの連携が可能となった。操作履歴再生器を用いた過去の変更履歴の理解についても実験が完了した。2.平成27年度計画の項目(操作履歴のグラフ表現への変換および評価)について操作履歴のグラフ表現の拡張は完了した。グラフ表現に基づく履歴スライシングの有効性についても評価が完了した。操作履歴再生器の評価に関して、研究成果の投稿が年度末となったため、現時点で発行はされていないが、研究の内容としては、ほぼ計画通り遂行できているといえる。上記より、本課題はおおむね順調に進展しているといえる。これを防止するため、開発者が統合開発環境(IDE)上で行ったソースコード編集操作の履歴を利用した開発支援手法について研究を行った。平成28年度は、交付申請書の内容に基づき、プログラム理解支援のための操作履歴の要約手法を模索する過程で、開発者がソースコード中に記述する自然言語のコメントを活用することを考えた。特に、多くの既存手法が前提としている改版履歴には含まれない情報として、開発途中で削除されたコメントに着目した。実際の開発において記録された操作履歴に含まれる削除コメントを分析することで、1.コメントの削除操作から開発者の意図を推測できる事例があること、2.削除されたコメントを手がかりに、特定の機能に関するコード断片を検索可能であること、3.多くのコード要約は開発履歴の要約としても使えること、4.コメントのみが削除され、その説明対象であるソースコードが残ったままになる事例が存在すること、5.上記4の状況において、コメントを復元することで説明対象のソースコードの理解を促進できる事例があること等を確認した。これらの成果について、国内会議、国際会議、国内論文誌に投稿した。

また、昨年度から行ってきた操作履歴再生器OperationReplayerの編集操作の理解に対する有効性についての検証をさらに進めて、論文投稿を行った。さらに、操作履歴の記録および応用手法に関するサーベイ論文の英訳を完成させ、Webページ上に公開した。平成26年度計画の項目(タスク推測、抽象情報を扱う操作履歴再生器、操作履歴再生器の評価)、平成27年度計画の項目(操作履歴のグラフ表現への変換および評価)については、昨年度より完成度を高めることができた。具体的には、目的の操作をより素早く発見するための操作履歴再生器の機能拡張、リファクタリング操作理解に関する再生器利用の有用性の評価を進めた。また、操作履歴のグラフ表現は、これまでに実現したものに基づき、軽量化のための改善について現在検討中である。平成28年度計画の操作履歴の要約ツールの実現および評価についても、おおむね順調に進展している。研究実績の概要において述べた削除されたコメントに基づく要約は、削除されたコメントが存在し、その説明の妥当性が維持されている場合に利用状況が限定されてしまうものの、試験的な実装において、その有用性を確認している。上記より、本課題はおおむね順調に進展しているといえる。開発者が統合開発環境上で行ったソースコード編集操作の履歴を利用したプログラム理解支援の研究を進めた。コード編集において開発者が行うコメントの記述や削除がその前後のコード変更に及ぼす影響や、それらの履歴情報に基づくソースコードやコード変更作業の要約の生成手法について検討を進めた。十分信頼できる結果を導くためには、コメント記述に関する履歴データが不足していると判断し、データ収集のための被験者実験を設計したが、条件を満たす被験者が集まらなかったため、予定を変更し、履歴収集のための被験者実験において問題となることが先行研究で指摘されていた履歴中のプライバシー情報に関して研究を行うこととした。本研究でこれまでに集めた操作履歴データの中から、プライバシー上の問題が発生しうる情報を探したところ、15個中10個の開発プロジェクトにおいて該当する情報が見つかった。それらの中には、開発者やその知人の実名、ハンドルネームの他、所属機関に関する情報やオンラインサービスで用いるIDなどが含まれた。例えば、これらのデータが研究成果のエビデンスとして一般に公開された場合、被験者に予期しない損害をもたらす可能性がある。そこで、これらの漏洩を防ぐためのマスキング手法を考案・実装し、その成果を国際ワークショップで発表した。さらに、前年度以前から研究を進めていた操作履歴再生器を用いたプログラム変更の理解支援に関する研究結果について論文投稿を行った。過去に行われたリファクタリング操作の理解において、版管理システムに格納されたコード差分情報(改版履歴)を利用する場合と、細粒度な編集履歴を利用する場合を比較した。
活動銀河核から吹き出すアウトフローガスの幾何学的構造の解明

遠方銀河の中心核であるクェーサーは、アウトフロー(放出)ガスを通して莫大なエネルギーを宇宙空間に解放し、周囲の星間・銀河間空間に大きな影響を与えている。放出ガスはクェーサーのスペクトル上に吸収線という形で検出される。最大10年に渡る吸収線のモニター観測、光電離モデルの適用、偏光スペクトルの新規取得を通し、(a)吸収線の時間変動率は線幅に依存し、その原因は高電離の遮蔽物質にあること、(b)放出ガスは過去に激しい星形成を経験している可能性があること、などを突き止め、その幾何学的構造に対する知見を得た。クェーサーとは遠方銀河のおよそ1割でみられる極めて明るい中心核のことである。銀河中心に存在する巨大ブラックホールに近傍のガスが降着することによる重力エネルギーの解放が、そのエネルギー源であると考えられている。もともと角運動量を持っていたガスは降着しながら回転軸に沿って降着円盤を形成するが、ガスの供給を継続させるためには溜まった角運動量を何らかの方法で取り除く必要がある。最も有力なシナリオは降着円盤からのアウトフローガスによるものであり、降着円盤から輻射圧や磁気遠心力などによって加速されたガスが角運動量を維持したまま系外に放出されるというものである。このアウトフローガスは、星形成を抑制したり重元素汚染を起こしたりするため、近傍の環境にも大きな影響を与える。一般に、放出ガスの研究にはクェーサーのスペクトル上にみられる吸収線(クェーサー吸収線)が用いられる。輝線観測と異なり、吸収線の場合、背景光源が何であれ、その視線上に存在するクェーサー近傍のガスを他者の影響を受けることなく効率良く検出することができるからである。従来、アウトフローガスの研究にはBroad Absorption Lineとよばれる線幅が2,000km/sを越える非常に強い吸収線が用いられてきた。しかし吸収線の線幅は観測者が降着円盤を見込む角度に依存すると考えられる。そこで本研究では、Very Large Telescopeのアーカイブデータをもとに「線幅にとらわれない」吸収線のサンプルを構築した。モニター観測によりその時間変動性についても調べた。その結果、線幅の大きい吸収線が明らかな時間変動を示すのに対し、線幅の小さい吸収線(Narrow Absorption Line)は数年程度の時間スケールでは極めて安定していることが明らかになった。更にすばる望遠鏡を用いた偏光分光観測も行い、散乱物質が時間変動をもたらしている可能性を排除することにも成功した。いずれもアウトフローガスの幾何学的構造を解明するうえで重要な結果である。クェーサー中心部に存在するブラックホールに角運動量をもったガスが降着すると、降着円盤が形成される。降着円盤から輻射圧や磁気遠心力などによって加速されたガスは角運動量を維持したまま系外に放出される。この際、周囲に「アウトフローガス」とよばれる特殊な構造をもったガスの流れが形成される。いまだに全貌が解明されていないアウトフローガスの幾何学的構造、および物理的・化学的諸性質を解明することが本研究課題の目的である。具体的な研究計画として、1)10m級望遠鏡で過去に取得されたアーカイブデータによるアウトフロー起源の吸収線モニター観測、2)近傍セイファート銀河に付随する吸収線の検出を目的とした新規観測提案(ハッブル宇宙望遠鏡(HST)による紫外高分散分光観測)、3)光電離モデルによるアウトフローガスの電離状態の解明、の3点を提案した。このうち、モニター観測については、線幅の大きい吸収線が明らかな時間変動を示すのに対し、線幅の小さい吸収線は数年程度の時間スケールでは極めて安定していることを明らかにした。線幅が異なる吸収線はアウトフローガスの異なる領域を起源としていることをほのめかす。HSTへの新規観測提案は本研究課題に対しては見送ることにしたが、関連する別の課題に対しては観測時間を獲得することに成功した。また、アウトフローガスの電離状態や金属量、クェーサー中心部からの距離については、比較的線幅の小さい吸収線に対して光電離モデルを適用することにより制限を加えることに成功し、論文として報告した(Wu et al.2010)。更に、当初は計画していなかった偏光分光観測もすばる望遠鏡を用いて行った。一部のクェーサー起源の吸収線にみられる時間変動の原因は、クェーサー近傍に存在する散乱物質とは無関係であり、光学的厚さが変動するシート状の高電離ガスに起因する可能性が高いことを突き止めて論文化した(Misawa et al.2010)。
ヒト動脈硬化の遺伝的負荷についての細胞生物学的研究

高血圧の成因や臓器合併症を考えた場合、動脈硬化の評価は、血圧以外の中間型表現型として重要である。また、高血圧患者での表現型の収集には、非侵襲的検査法の導入が必須である。本研究では、非侵襲的動脈検査評価法の確立をひとつの目標にしてきた。内皮機能の指標としてのプレチスモグラフィーや血管剛性の指標としての脈波速度(PWV)に加え、PWVより簡便な方法としての上腕オシロメトリーによる動脈剛性指標(ASI)や、冠動脈微小循環レベルでの冠予備能をアデノシン負荷による前下降枝血流速度の変化をドプラー法により測定する方法も導入した。それぞれの臨床応用価値を明らかにするとともに、いくつかの指標について、機能的遺伝子解析を進めた。遺伝子解析は、交感神経関連でβ3-アドレナリン受容体、酸化ストレス関連で8-OHdG DNA glycosylase (hOGG1)、インスリン抵抗性関連でアディポネクチン、炎症関連でMCP-1、MCP-1受容体であるCCケモカイン受容体2、インターロイキン-15、ICAM-1など多岐にわたって検討した。個々に、動脈硬化や血圧との関連が認められるものもあったが、それぞれの因子の機能や、相互に連鎖して機能するについて、細胞レベルでの実験を含めて検討を続けている。この結果により、機能的に連関する一連の因子の、遺伝子解析の臨床的意義を明らかにできると考えている。一方、生理機能や蛋白-蛋白連関が明らかでない蛋白質の機能解析を進めることで、遺伝子解析から明らかにされる新規の情報伝達系を解析できる基盤作りを進めた。Klotho遺伝子の機能解析はその一つであり、cAMPや一酸化窒素、Mn-SODに対する機能を明らかにすることができた。今回の研究で、ヒト動脈硬化に関係する遺伝的負荷を明らかにするための表現型の収集と、いくつかの群単位で連関する遺伝子多型群の解析を進めることができた。さらに、未知の機能性蛋白の機能解析を組み合わせることで、動脈硬化の予防と治療の面での展開医療につなげたいと考える。動脈硬化の非侵襲的な機能検査法として、内皮機能を見る前腕動脈での反応性充血(プレチスモグラフィー)、大動脈の硬化度(弾性)と関係する脈波速度(PWV)を300人以上の入院・外来患者について測定した。同時に各種サイトカインや接着因子など動脈硬化形成に関連する可能性のあるマーカー(sICAM-1、sVCAM-1、sE-selectin, MCP-1, MIP-1α, MIP-1β, IL-6, IL-8,高感度CRP)を血液サンプルにて測定し、より臨床的に意義のある生化学検査法を検討した。多変量解析の結果,プレチスモグラフィーとMIP-1αが、PWVとsE-selectinならびにIL-6が独立して関与していることが明らかになった。これにより、内皮機能障害や動脈弾性低下といった血管の機能変化が、炎症性反応と密接に関連していること、それぞれの変化に対して関連の深い因子が異なる可能性が示された。高血圧患者での肝細胞成長因子(HGF)血中濃度との関連を検討した結果では、HGFは、内皮機能とより強い正相関を示した。降圧薬の種類によって内皮機能改善の程度が異なり、HGFの変化とよく相関した。同時に測定した酸化ストレス指標のひとつである8-hydroxydeoxyguanosine(8-OHdG)濃度も、内皮機能と負の相関を示した。さらに、8-OHdG修復に関わる8-OHdG

DNA glycocylase(hOGG1)について、C1245G遺伝子多型との関係を検討した結果、CC型で有意な8-OHdGの上昇と内皮機能低下を認めた。現在、動脈硬化の機能検査と相関の強いマーカーについての遺伝子解析と、その遺伝子についてのin vitroでの実験を進めている。両者の解析結果から、動脈硬化進展の遺伝的負荷について、臨床応用可能な成果が得られるものと期待する。高血圧の成因や臓器合併症を考えた場合、動脈硬化の評価は、血圧以外の中間型表現型として重要である.また、高血圧患者での表現型の収集には、非侵襲的検査法の導入が必須である。本研究では、非侵襲的動脈検査評価法の確立をひとつの目標にしてきた。内皮機能の指標としてのプレチスモグラフィーや血管剛性の指標としての脈波速度(PWV)に加え、PWVより簡便な方法としての上腕オシロメトリーによる動脈剛性指標(ASI)や、冠動脈微小循環レベルでの冠予備能をアデノシン負荷による前下降枝血流速度の変化をドプラー法により測定する方法も導入した。それぞれの臨床応用価値を明らかにするとともに、いくつかの指標について、機能的遺伝子解析を進めた。遺伝子解析は、交感神経関連でβ3-アドレナリン受容体、酸化ストレス関連で8-OHdGDNA glycccylase(hOGG1)、インスリン抵抗性関連でアディポネクチン、炎症関連でMCP-1、MCP-1受容体であるCCケモカイン受容体2、インターロイキン-15、ICAM-1など多岐にわたって検討した。個々に、動脈硬化や血圧との関連が認められるものもあったが、それぞれの因子の機能や、相互に連鎖して機能するについて、細胞レベルでの実験を含めて検討を続けている。この結果により、機能的に連関する一連の因子の、遺伝子解析の臨床的意義を明らかにできると考えている。一方、生理機能や蛋白-蛋白連関が明らかでない蛋白質の機能解析を進めることで、遺伝子解析から明らかにされる新規の情報伝達系を解析できる基盤作りを進めた。Klotho遺伝子の機能解析はその一つであり、cAMPや一酸化窒素、Mn-SODに対する機能を明らかにすることができた。今回の研究で、ヒト動脈硬化に関係する遺伝的負荷を明らかにするための表現型の収集と、いくつかの群単位で連関する遺伝子多型群の解析を進めることができた。さらに、未知の機能性蛋白の機能解析を組み合わせることで、動脈硬化の予防と治療の面での展開医療につなげたいと考える。
脳内における斑点小体と性ステロイド受容体との関係

ラット脳内で発見された神経細胞封入体、"斑点小体stimoidbody"は、アロマテ-ス関連抗原PAX抗体でラベルされ、内側視索前野を中心にした視床下部や内側扁桃体といった生殖機能に関連するエストロゲン結合・受容部位に広く特異的に存在している事が報告されている。本研究課題は、ラットの内側視索前野、分界条床核主核、内側扁桃体核後背側部においてPAX抗体とエストロゲン受容体抗体を用いた免疫組織化学により、実際に斑点小体とエストロゲン受容体とが同一神経細胞内に共存するかどうか、また存在するとすればどの程度の共存率であるのかを、光学顕微鏡・電子顕微鏡観察により明らかにする目的で遂行された。光学顕微鏡レベルにおける両抗体を用いた二重染色による解析では、PAX陽性の斑点小体を持つニューロンの75-84%にエストロゲンレセプターが共存しており、エストロゲンレセプターを持つニューロンの75-78%に斑点小体が共存するという結果が得られた。免疫電顕法による解析では、斑点小体を持つニューロンの70-80%が斑点小体を共存させているという結果が得られた。これらの結果より、少なくとも内側視索前野、分界条床核主核、内側扁桃体核後背側部においては、斑点小体とエストロゲンレセプターのかなりの部分が共存している事が明らかにされた。この事から、エストロゲンのニューロン下での受容体作用メカニズムの中で、斑点小体とエストロゲンレセプターは、お互いに密接に機能的関わりあいを持っている事が強く示唆された。
CYP3A4の誘導的発現倍率を制御する遺伝要因の探索的臨床研究

当初はPXRの遺伝子多型を探索すると共に、カルバマゼピン投与中の患者の薬暦調査からCYP3A誘導の有無で患者を層別化し、誘導能と多型との関連性を評価する計画であった。しかし、申請後に同様の着眼点でPXRの多型探索を行った論文が海外より相次いで出され、リファンピシン投与によるCYP3A誘導と多型との関連性を見た仕事は、本研究が目指すゴールと同一であった。上記論文の成果からPXR遺伝子のエクソン内の多型ではCYP3A活性の個体差は説明できないと予測された。一方、CYP3A常在的発現量とPXR多型との関連性は未だ報告がなく、薬物治療開始前の患者への投薬設計に関しては、CYP3A誘導倍率よりも、むしろ常在的CYP3A活性の方が重要な情報と考えた。以上の状況変化から海外研究と内容が重複しないよう研究計画の見直しを行った。すなわち本研究では日本人でPXR遺伝子の5'-上流域の多型を探索し、頻度の高い多型(外国人でも高い)に標的を限定する。同時に日本人健常者の尿中コルチゾール、6β-水酸化コルチゾールを定量し、常在的CYP3A活性の指標とする。最終的に調べた多型が常在的なCYP3A活性と関連するか否か検討する事とした。今回、本研究費で整備した備品のサーマルサイクラーを用い、研究代表者が設計したプライマーでPCRを行った。同じく備品費で整備した遺伝子断片解析システムを組合せて効率的にSNP探索が行えた。他人種で見つかった-25385のSNPは日本人でも高頻度に見出され人種を越えて保存されていると考えられた。また未だ探索されていない領域にも新たに多型を見出した。常在的CYP3A活性と見出した多型との関連性を調べたところ、統計学的に有意な関連性は見出せなかった。しかし今回CYP3A活性の表現型解析を実施した健常者の数は限られていたため、検出力が充分でなかったと考えられる。今後検体数を増やすとともに、CYP3A活性を変動させる健康食品の摂取状況などについても調査する必要があると考えられた。
超長期透水現象予測を目的とした断層の分布・物性の高度空間モデリング

岩盤壁面や深層ボーリングを利用して,国内では最も豊富に亀裂データが蓄積されている地区の一つである菊間花崗岩体と土岐花崗岩体をテストサイトとし,下記の4項目のデータ解析,試料分析,フィールド調査によって流体移動・地殻変動という観点から断層の特徴付けを行った。1.断層や不整合によって不連続的に分布する地質と物性,および節理や断層を含む亀裂の3次元分布に対する空間モデリング法を開発した。地質・物性に関してはデータのインディケータ変換と3次元最適化原理の組み合わせが有効であった。一方,亀裂に対しては,亀裂密度,方位,幅の空間的相関構造を明らかにし,これと地球統計学的シミュレーションを用いれば,亀裂分布モデルが得られることがわかった。亀裂分布には,連続性の良い断層破砕帯の存在が現れた。これらの地質・断層モデルを組み合わせ,断層幾何と断層性状を把握するための基本的なツールが作成できた。また,温度分布のインバージョン解析により,断層の広域的な透水係数が推定できた。2.断層周辺のハローの主要構成鉱物や断層の充填鉱物の種類を明らかにし,各種類の分布形態に関する空間的相関構造を明らかにした。3.数値地形モデルデータによる多方位陰影図を用いて,リニアメント解析を行ったところ,断層に近い亀裂とリニアメントとの卓越方向は調和的であった。よって,地形に現れている亀裂付近には,それと方向が調和した連続性の良い亀裂が岩体中に多く,かつ密に存在していると推察できた。4.ラドン探査と表土サンプリングから断層表層部の放射性核種濃度を測定し,断層のダイナミクスや透水性に関する不均質構造の一部を明らかにできた。(1)地質と亀裂の3次元分布モデリング:断層や不整合によって不連続に分布する地質と物性,および節理や断層を含む亀裂の3次元分布に対する空間モデリング法を開発した。地質・物性に関してはデータのインディケータ変換と3次元最適化原理の組み合わせが有効であることがわかり,データ数が極端に少なくても妥当な空間分布モデルが得られた。一方,亀裂に対しては,各データの座標,亀裂密度,方位(走向・傾斜),幅の空間的相関構造をセミバリオグラムによって明らかにし,これと地球統計学的補間法・シミュレーションを用いれば,亀裂分布モデルが得られることがわかった。これらの地質・断層モデルを組み合わせ,断層幾何(方位・幅・長さが与えられた断層の全空間分布),および断層性状(断層の分布と岩相・物性との関係)を把握するための基本的なツールが作成できた。(2)断層周辺の鉱物分析:断層周辺のハローの主要構成鉱物や断層の充填鉱物の種類を明らかにし,各種類の分布形態に関する空間的相関構造を明らかにした。(3)地形解析による断層分布の推定:数値地形モデルを用いたリニアメント解析により,(1)による亀裂分布モデルと断層に関連する地形的特徴の方位分布が調和的であることを見出した。(4)断層上のラドンガス測定と表土サンプリング:ラドン探査と表土サンプリングから断層表層部の放射性核種濃度を測定し,断層のダイナミクスや透水性に関する不均質構造の一部を明らかにできた。前年度に引き続いて岐阜県東濃地域を対象とし、主に19本の深層ボーリングデータを解析に用いた。解析領域は東西12km・南北8km、深度方向1.5kmと広く設定した。

データのうち地質の種類などのスカラー型に対しては、歪エネルギーの最小化法と確率シミュレーションを組み合わせたOPTSIM、亀裂などのベクトル型に対してはGEOFRACを適用した。地球統計学を応用したGEOFRACは、亀裂密度分布の算定、方位データの区分と空間的相関構造の抽出、亀裂中心点の発生と方位の割り当て、亀裂の連結、亀裂面の近似から構成される。以下に主な成果を纏める。1.褐色化亀裂に注目し、断層と考えられる連続性の良い亀裂の分布を重ね合わせたところ、亀裂の密集域と卓越方向が明らかにでき、既知の断層(月吉断層と次月断層)の位置に対応した。亀裂の褐色化は酸化性の地表水と岩石との反応によって形成される鉄酸化・水酸化物として観察されるので、この亀裂密集ゾーンは、地表から地下深部まで連続し、かつ高い透水性構造として機能している可能性が高い。2.代表的な地質物性である比抵抗とP波速度の3次元分布がOPTSIMによって詳細に明らかにできた。これらの物性と、断層と考えられる亀裂の分布を重ね合わせたところ、比抵抗やP波速度の急変部に亀裂が存在し、透水性の高いゾーンの抽出が可能になった。3.亀裂方位の区分法を改良したところ、花崗岩体上部における水平方向の割れ目帯の存在形態が明らかになるとともに、卓越方向によって亀裂幅が異なり、透水性も大きく変化することなどが推定できた。4.10m間隔のDEMデータによる多方位陰影図を用いて、リニアメント解析を行ったところ、断層に近い亀裂とリニアメントとの卓越方向は調和的であった。よって、地形に現れている亀裂付近には、それと方向が調和した連続性の良い亀裂が岩体中に多く、かつ密に存在していると推察できた。