hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ワーク・ライフ・バランスの企業での実施に関する瑞、蘭、日の比較研究

スウェーデンとオランダは、ワーク・ライフ・バランス(WLB)が進んでいるが、その理由は何か。(1)何よりもまず労働時間の短さである。(2)良きワーク・ファミリー・バランス(WLF)である。そして、それを進めたのは、男性にとって育児を、また女性にとって働くことをシティズンシップの権利として理解し、それを支える政策(育児休暇、保育所)を充実させることだった。(3)WLBの推進を支えているのはジェンダー平等という考え方であった。(4)WLBは、スウェーデンでは「選択の可能性」という社会理念と強く結びついていた。こうした社会の理念を具体化するための政策としてWLBは理解されていた。また、本研究では、またスウェーデンおいてWLBに関するアンケート調査を行い、上記のような結論に導く貴重な資料を入手した。本研究は、「ワーク・ライフ・バランス」(WLB)に関して、企業レベルにおいてそれがどのように取り組まれているのかを、比較的先進的に行われている瑞、蘭において調査し、日本の現状と比較するものである。特に、このバランスが大きな課題でもある金融部門や小売り部門の企業、また、ホワイトカラーに焦点を当て調査するものである。2007年度は、瑞(スウェーデン)で調査を行った。インタビューしたのは、1銀行、1保険会社、1自動車会社、1電機会社(この国で、最も中心的な企業)で、またホワイトカラー労組、金融労組、商業労組など、当初の計画通り全部で12諸組織においてインビューを行った。本年度の成果は、2つである。第一に、スウェーデンでの金融部門でのこうしたインタビューはこれまで初めてのことであり、日本に多くの示唆を与えるものである。特に、WLBがジェンダー問題でもあるとしてこれら金融機関では取り組まれていることが示唆的である。第二に、WLBを進めるためには行政の役割が大きいことがあらためて認識された。男女均等オンブズマンへの行動計画の提出が義務付けられ、そのことが企業への一種の圧力となっていることも見逃せない。第三に、金融部門のホワイトカラーに対する大規模なアンケート調査(1万人に発送)が可能となったことである。現在進行中であるが、その成果が期待される。こうしたアンケート調査もこれまでなされたことがないということから、大きな成果だと言える。なお、本年度はオランダを中心に調査を行う予定である。本研究は「ワーク・ライフ・バランス(WLB)」に関して、企業レベルにおいてそれがどのように政策化され、実施されているのかを比較的先進的取り組まれているスウェーデン、オランダを調査し日本の現状と比較するものである。特に、WLBが重要な課題となっている金融産業を中心とし、調査・比較するものである。平成19年度は、スウェーデンにおいて調査を行った。平成20年度は前年度の調査を受けながら、オランダにおいて調査を実施した。具体的には、労・使の中央団体や政・労・使の政策提言機関(SER)に調査・インタビューを行い、オランダでのWLBは柔軟な労働時間選択性、また「労働時間による差別禁止法」のもとで実現していったという知見をえた。そしてオランダでは、こうした政策が労使の合意に基づいて作られ、実現していったことに特徴があるとの知見も得た。企業としては当初の計画に基づきING(総合金融業)、Achmea(生命保険会社)など、それぞれの分野でのトップ企業に調査・インタビューを行った。それぞれの企業は、被雇用者自身による働く時間の設計が可能であり、そのことが企業内での立場に大きな不利をもたらさないということが確認された。時間主権がかなりの程度実現できていることになる。そして、そのことが被雇用者の良きWLBをもたらすとともに、企業にとっても生産性の向上に役立つとの認識を持っており、日本でWLBを推進する場合の大きな教訓となると思われる。以上、こうしたことを確認できたことは、本研究にとって大きな意味を持つと考える。本研究は、「ワーク・ライフ・バランス(WLB)」に関して、企業レベルにおいてそれがどのように政策化され、取り組まれているのかを比較的先進的に取り組まれているスウェーデンとオランダを日本と比較しながら、特に金融部門にひとつの焦点をあて調査・研究するものである。本年度は、過去2年にわたる現地調査、ならびにスウェーデンで行ったアンケート調査に基づき研究の成果をまとめることが課題であった。そこで得た知見を要約すれば、以下の点である。(1)政府と社会アクター(労組、経営者団体、女性組織等)が、WLB推進に大きな役割を果たしていること、

(2)WLB、女性が働く権利(defamilization)と、男性が家庭に復帰する権利(refamilization)として理解され社会的に合意されていること、(3)両立可能なためにどのような政策を強調するかは国によって違うこと(スウェーデンでは育児施設の充実、オランダでは短時間労働など)、(4)WLBの議論は、ジェンダー平等という視点から議論され、またそれはソーシャル・シチズンシップ概念の見直しという原理的な問いに立ち返り、それが政策化されてきたこと、(5)両国の企業は、WLB推進する行動計画を策定し積極的に取り組んでいること、(6)こうした取り組みは、上記のような深い社会的な合意の中ではじめて可能であること、(7)また、企業はこれをコストとしてとらえていないこと、むしろ多様性は経営にメリットがあると理解していること、などである。全体として、働き、家族をもつ男・女の生きる上での「選択の幅」を広げることが安心社会に結果するととらえられている。そして、日本でも、こうした議論と取り組みが始まっていることに注目したい。
液相マイクロキャビティリングダウン分光法の開発と液相微小空間の超高感度検出

本年度は研究実施計画に基づけば、昨年度作製した微細流路(マイクロチャネル)を利用したキャビティ(多重反射セル)を用いてキャビティリングダウン(CRD)測定システムを評価する予定になっていた。しかし、昨年度作製したキャビティは測定条件を満足させるに至らなかったので、本年度の最初はキャビティの作製を行なった。1.キャビティの作製昨年度は、加熱式真空蒸着器でガラス基板にクロムを蒸着してキャビティを作製したが、クロムの膜厚にばらつきがあり、キャビティ表面で光散乱され、透過率が悪かった。そこで、本年度はスパッタリングによって、精密に膜厚を制御してガラス表面にクロム薄膜を作製した。これにより、キャビティ表面における光散乱が抑えられ、キャビティを作製することができた。2.測定システムの評価昨年度試作した顕微CRD測定システムを用いて液相CRD測定を行なった。試料はサンセットイエロー(色素)水溶液を用いた。キャビティ長が50100μmの場合、溶媒の散乱が大きく、測定はできなかった。キャビティ長が10μmの場合は、CRD信号が得られ、原理的に液相CRD測定が可能であることが実証できた。感度に関しては、吸光法とほとんど変わらず、今後キャビティ長をさらに短くするなどの改良を加えれば、高感度が可能だと考えられる。本研究では、液相中の微量物質を検出するための新しい汎用的な分光法を開発することを目的とする。本年度は研究実施計画に基づいて、液相中でキャビティリングダウン分光法を実現するための微細流路(マイクロチャネル)を利用したキャビティ(多重反射セル)の作製と測定システムの開発を行った。1.セルの作製マイクロチャネルの内壁をキャビティとして利用するために、加熱式真空蒸着器でガラス基板にクロムを蒸着し、液体の流路になる中板を蒸着した2枚を組み合わせてキャビティを作製した。光の反射率をできるだけ高くするために、ガラス表面のクロムの膜厚を最適化した。液体試料を導入しないでセルにレーザー光を透過させて、セルの性能を評価したところ、多重反射の間に光を欠損することがわかった。これはクロムを蒸着するガラス表面の面精度とクロム膜の均質度などによる光の散乱が透過率に大きく影響することが原因である。ガラス基板の面精度が悪いとその上に蒸着するクロムにも影響するので、その影響を取り除くために、ガラス基板は表面を光学研磨して面精度をλ/10程度にした。クロム膜の均質度は加熱式真空蒸着器では限界があるので、現在、スパッタリング法によるクロム成膜を検討中である。2.測定システムの開発100μm程度の流路幅のマイクロチャネルとキャビティリングダウン分光法を組み合わせるために、顕微鏡を利用した測定システムを作製した。現在、作製した測定システムの性能を評価している。
架橋反応の頻度で測るクロマチン構造と幹細胞研究への応用

クロマチンをホルマリンで処理すると、ヌクレオソーム間が架橋されます。この反応では、ヌクレオソームの密度が大きいほどよく架橋されて大きな粒子になります。その大きさの異なる粒子を沈降速度法で分画することにより、密なヌクレオソームのクロマチンと疎なヌクレオソームのクロマチンを分離することに成功しました。SEVENS法と名付けたこの方法の汎用性を向上させるため、さらに架橋条件などに改良を加えました。本研究代表者が開発したSEVENS法は、クロマチン内のヌクレオソームの局所的密度を、ホルマリンの架橋頻度で推定するものです。この方法をマウスT細胞に応用した場合、ホルマリン濃度は0.75%で良好な結果が得られていました。今回、ヒト培養細胞に対しSEVENS法を用いるにあたり、その反応条件の検討を行いました。ヒト胎盤絨毛由来のJEG3細胞はマウスT細胞に比べてサイズが大きく、細胞あたりの蛋白質量は多いと考えられました。そこで、T細胞と同様の架橋条件がヒト培養細胞で再現されるにはより高濃度のホルマリンが必要とされると考え、0.8、0.9%と濃度をふってSEVENS法を試行しました。その結果、クロマチン構造がオープンな領域は期待されたとおり上部画分に濃縮されたものの、クローズな領域は下部画分にみられませんでした。これらの領域の分布を詳細に解析したところ、その多くが不溶性画分として遠心チューブの底に沈殿することが分かりました。つまり、高濃度ホルマリンによる架橋反応は、一部のクロマチン(特にクローズされた領域)を選択的に不溶化させるため、その処理によるサンプルの生化学解析を困難にすることが分かりました。そもそも、広く用いられているクロマチン免疫沈降(ChIP)法は通常1%で行われている場合が多く、可溶化されている画分のみ用いられるため、不溶性画分には着目されてきませんでした。しかし、今回得られた知見によると、ホルマリン架橋反応後に抽出されるクロマチンにはバイアスが掛かっており、比較対象の遺伝子間での免疫沈降の条件が必ずしも同じでないことを示しています。したがって、可溶化反応を含めたより詳細な条件検討が、SEVENS法のみならず、ChIP法の改良につながると考えられます。転写因子の結合に影響するヌクレオソームの凝集は、遺伝子の転写活性を判定する上で重要な要素です。このクロマチン構造を調べる方法として、最近、本研究代表者は、マウスT細胞に対してホルマリンによる化学架橋の頻度でヌクレオソームの局所的密度を測る方法を開発しました。ただし、前年度までの研究において、SEVENS法と呼ぶこの方法をヒトの異なる組織由来の細胞株(HepG2、KGN、JEG-3、HeLa細胞)に応用すると、0.75%ホルマリンという同じ条件にもかかわらず細胞によって架橋効率が異なること、さらに、一部のクロマチンが不溶性になることを見出しました。そこで、当年度では、SEVENS法の汎用性を向上させることを目的に、クロマチンの可溶化の条件検討、及び、データの表現方法の再考を行いました。ホルマリン架橋後のクロマチン溶解の改善には、1%SDSを含む液を添加後に2時間37°Cで保温する過程を新たに加えました。その結果、4種類のヒト細胞株いずれにおいても、およそ95%のクロマチンが上清へと回収される良好な可溶化条件が得られました。その一方で、各細胞の密度勾配遠心によるクロマチンの分画パターンは同様でなく、特に、KGN細胞では、軽いクロマチンが濃縮する筈の上部画分に低分子から高分子までのDNAが広く集まる傾向が見られました。未架橋のDNAが分子量の大小にかかわらず上部画分に見られることから、KGN細胞のクロマチンは0.75%ホルマリン処理で部分的に架橋されるに過ぎないと思われます。したがって、架橋状態の異なる細胞間で構造を比較するには内部標準が必要と考えられたので、いずれの細胞においても高い転写活性を持つ疎なクロマチンと低い転写活性の密なクロマチンの標準となる遺伝子座を設定しました。この結果、SEVENS法を用いての任意遺伝子座のクロマチン構造の細胞間比較が可能になりました。クロマチンの構造を解析するには、DNase Iなどのヌクレアーゼに対する感受性を指標に推定する方法や、タンパク質成分の有無をフェノール抽出により判断する方法が行われてきました。前者はヌクレアーゼ切断から回避された画分をclosedなクロマチン構造が濃縮したものと評価し、後者ではフェノール処理後の水層に回収される画分をタンパク質が乏しいopenなクロマチン構造と評価してきました。両方法ともクロマチンがopenとclosedのどちらか一方からのみ構造を推定するほう方法であり、中間状態もとり得る柔軟性を持つべき生体内構造クロマチンの評価には不都合な点を案じさせました。そこで、本研究課題において、openな構造とclosedな構造を生化学的に分離分取することが可能なSEVENS法の汎用性を向上させ、その応用によりクロマチン構造の新たな側面を見いだし、その存在意義を議論することを立案しました。

前年度までにSEVENS法の改良を完了したことにより、異なる細胞間でのクロマチン構造を比較することが可能となりました。そこで、今年度はこの方法を由来の異なる4種類のヒト細胞株に応用し、複数のプロモーターから発現するCYP19遺伝子のクロマチンを解析しました。その結果、各細胞の各プロモーターのクロマチンには、完全なopenと完全なclosedの構造に加えて、中間状態のクロマチンの存在が確認されました。興味深いことに、このような中間的な構造をとるプロモーターからは中程度の発現が見られ、SEVENS法で観察されるクロマチン構造がプロモーター活性に対してよく相関することが示唆されました。この研究成果は、転写因子の同定が中心であった従来の転写研究を、クロマチン構造から解析する新たなストラテジーを提案するものと思われます。前年度に明らかになった問題点であるクロマチンの溶解度が、37°Cの保温で期待通り改善されました。また、架橋効率の相違により細胞間で直接クロマチン構造が比較できなかった点も、内部標準の設定でクリアされました。この改良版SEVENS法により、今後の研究が滞りなく進められると思われます。24年度が最終年度であるため、記入しない。現在、4種のヒト細胞株(HepG2、KGN、JEG-3、HeLa細胞)を用いて、クロマチン構造と転写の関係を明らかにする実験を準備しています。異なる組織由来のこれらの細胞株から得られるデータの相互比較は、分化過程におけるクロマチン構造変換に起因する転写プロファイルの変化を説明する良い事例になると考えられます。そもそも、この変化過程こそが幹細胞の分化と捉えることができるので、これらの具体例の蓄積を足掛かりに幹細胞研究へと進める予定です。
高エネルギー放射光X線を利用した水熱合成チタニアナノチューブの構造評価

市販のアナターゼ型チタニア粉末を10Mに調整した水酸化ナトリウム水溶液で所定条件で水熱処理することにより、ナノチューブ生成物を得た。このよう水熱合成チタニア系ナノチューブは、放射光施設SPring-8のBL04B2において、高エネルギーX線回折(HEXRD)測定を行った。測定に際して、比較標準試料に市販のアナターゼ型チタニア、ルチル型チタニア、層状チタネートNa_2Ti_3O_7を用いた。測定条件を最適化することにより、非常に精度の高い実験データを得ることができた。解析の結果、水熱合成チタニア系ナノチューブの構造は、アナターゼやルチルとは異なり、層状チタネートNa_2Ti_3O_7の構造に非常に類似しており、水熱プロセスにより合成されるナノチューブ生成物はチタネートを主構造に持つことが明らかとなった。水熱プロセスにおける合成条件を制御することにより、ナノチューブの長尺化およびナノファイバー状生成物の合成に成功した。これら得られた生成物をSPring-8のBL04B2にてHEXRD測定を試みた。その結果、ナノチューブのサイズおよび形態に関わらず、その構造は層状チタネートNa_2Ti_3O_7に類似していることも併せて明らかとなった。また、X線吸収微細構造(XAFS)解析から、チューブ構造由来のスペクトルがX線吸収端構造(XANES)に現れることを見出した。上記の結果をまとめ、日本セラミックス協会で学会発表し、学術論文に投稿中である。
高スピン有機分子の設計による有機磁性材料の開発

我々はこれまでポリ(m-フェニレンカルベン)のオリゴマーが、有機分子でありながら高スピン状態を基底状態とし、大きな磁気モーメントを持つ常磁性体であることを明らかにして来た。本研究では、有機磁性材料を開発すると言うより現実的な観点から、安定フリーラジカルをポリ(フェニルアセチレン)の側鎖に配置し、一挙に1分子当り10^210^3個のスピンを整列させた分子の設計と構築を進めた。1.1、2-ジフェニルアセチレンがレジオ選択的に重合する場合を想定し、ラジカル中心をどこに配置すればよいかと言う問題へのアプローチをモノマーを用いたモデル実験で行なった。その結果、2個のフェニール基のm、P^′位であることが分かった。2.オレフィンメタセシス系触媒およびウィルキンソン型触媒を用い、各種フェニルアセチレンの重合を試みた。すべての安定ラジカルおよび窒素官能基の多くは触媒毒となり、これらでは重合反応は進行しない。3.多くのポリ(フェニルアセチレン)は有機溶媒に対する溶解性の高い点に着目し、P-Br、P-CO_2CH_3、P-PhCO置換ポリマーを得た後に、置換基を化学的に変換して、安定ラジカルを導入した。4.得られたポリフェノキシル、ポリベルダジル、ポリニトロキシドは平均分子量Mw=37×10^4、ESRおよび磁化率によるスピン濃度0.0441.9×10^<21>スピン1gであった。これらは、モノマーユニットの1024%レカラジカルとなっていないことに対応する。5.磁化率の測定によると、低温ではS=1/21の常磁性が支配的であるが、室温領域で一部強磁性的振舞いを示す試料が得られた。6.スピン濃度を高め、強い磁性を示す試料が均一に得られる努力を続けたい。
人工遺伝子回路の機能向上のための進化分子工学による生体分子の改良

本研究では、成果の第一として、天然のRNA-蛋白質複合体(RNP)を改変し、進化分子工学的手法により信号伝達経路の制御などに使える新しいRNPモジュール(独立した機能構造単位)を作成することに成功した。また、高度な機能を有するRNA酵素を基盤として、複数のRNA酵素が協同して行なうRNA編集反応を開発し、生体内で利用されるRNA編集反応に適用し、遺伝子回路ツールとして利用することに成功した。さらに、人工遺伝子回路へのプロモーター強度の変更による生きた細胞集団への摂動が、情報科学や制御工学による数理モデル上での摂動と同等の結果を示すことを、情報科学班との融合研究として明らかにした。種々の生体分子を試験管内、細胞内に組み合わせることで、人工生体分子ネットワークが構築され、多くの注目を集めている。しかし、天然と異なるネットワークを作成してはいても、ほとんどの構築では天然に見られる生体分子をそのまま用いているのが実情である。人工ネットワークのポテンシャルを最大限に発揮するためには、個々の部品となる生体分子の持つ特性を、人工ネットワークに対して最適化することが重要であり、本研究では、人工遺伝子回路の機能向上のために進化分子工学的手法を用いて生体分子を改良する。開発した分子は他班においても活用される。今後開発されるプロモーターに先行して開発していたLux-Lacプロモーターを活用した、細胞の多様化をプログラミングできる人工遺伝子回路の論文を公表した。この過程では、プロモーターから得られたパラメーターを用いたシミュレーションが活用されている。結果として、培地を介した細胞間相互作用によって、細胞の取りうる安定状態が変化し、遺伝子回路の持つ特定のパラメーター範囲において、均一であった細胞集団から多様化できることを培養実験によって示すことができた。また、天然のRNA-蛋白質複合体(RNP)を改変し、進化分子工学的手法により信号伝達経路の制御などに使える新しいRNPモジュール(独立した機能構造単位)の作成を進めている。このモジュールがヒト細胞内で実際に使用可能であるかどうかを検証するために、既に開発されている翻訳制御システムにこれを組み込むことを進めている。プロモーターによる制御の相互作用によりプログラミングされたネットワークの内部状態より細胞増殖速度が変化するため、このネットワークを持つ細胞の挙動をモデル化する際にはこの変化を組み込む必要があることが明らかになった。特に、遺伝子発現が振動する人工遺伝子回路については、この効果が大きくなると予想されるため、顕微鏡による遺伝子発現の経時観察を行った。進化分子工学に必要とされる遺伝暗号の改変について、アミノ酸の種類をさらに限定した暗号表を作成することに成功した(ACS Synth. Biol.電子版に掲載。研究協力者:網蔵和晃)。さらに、限定することの意義についての総説を発表した(RSC Advances誌に掲載。進化工学で得られたタンパク質群の配列と活性の比較を行い、変異の蓄積に関する意義を検討した(研究協力者:一柳光弘)。RNPを用いた信号伝達制御について、ヒト細胞表面に露出する特定の細胞表面レセフターへのRNPの特異的な結合法の開発に成功した。さらに、レセプターを形成するパーツであるタンパク質ユニット(これらの集合によりレセプターとして働く)に三角形RNPを結合させ同ユニット間の距離を調節し、信号伝達のON/OFFを制御して、アポトーシスの誘導及びその阻害を三角形のサイズ変化に応じて定量的に行うことに成功した(Scientific Reports誌、掲載)。また、同様のツールとなる新しいRNPナノ構造体の設計および構築を行い、rRNA-L1モチーフを用いた「四角形状RNP」の構築に成功した(ACSnano,accepted)。これらは、より高次の機能をもつRNPを創製するための基盤となる。加えて、三角形RNP精製法の確立(PLOS ONE誌、掲載)、他に単量体では不活性で二量体や多量体を形成した時に活性化されるようなアプタマーの作成を試みた。(A-1)山村班との共同研究において構築・解析されてきた人工遺伝子回路研究について、レポーター遺伝子の発現制御領域が人工遺伝子回路の制御タンパク質を結合して吸収してしまう影響を数理モデルによって示した。(B-1)三角形RNPの頂点に結合するL7Ae蛋白質の末端に融合蛋白質が提示される場合、その配向性は、L7Aeの両末端が位置する三角形の頂点方向に限定される。このような複合体では、提示させる蛋白質の配向性が、複合体の機能に影響する事が知られており、三角形型RNPでの場合でも、提示蛋白質の配向性を自在に調整する事で、より高度な機能性複合体のデザインが可能になる。そこで、L7Ae蛋白質の末端残基を、円順列置換によって野生型蛋白質とは異なる残基とし、新たな末端箇所へ目的蛋白質を融合する事で、提示配向性を変化させる事に成功した(ACSnano投稿中)。また、(B-2)三角形型RNPの各頂点に別個の蛋白質を提示させる事に成功した(FEBS letters,投稿中)。3)信号伝達制御に成功した三角形型RNPのターゲットとなるレセプターを人工のものに入れ替え、またレセプターからの出力をリン酸化シグナルに変更することでシステムの応用範囲を拡大することを試みた。(C)さらに、自己スプライシング(RNA編集)活性をもつグループI RNA酵素(リボザイム)を人工改変し、2分子のRNA酵素を差別化しつつ選択的にペアリングする分子デザインを考案し、一対のRNA酵素が協調的に作動するRNAデバイスの基幹ユニットを構築した。具体的には、(C-i)

単独ではRNA酵素の触媒能が抑制された状態にある人工リボザイムがペアリングにより同時に活性化する分子の設計、(C-ii)ペアリングにより活性化された一対のリボザイムにより二種のRNAが並列的(シス)に編集される分子システムの構築、に成功した。全体として研究は順調に進展しており、成果を計8報の論文にまとめることができた。レポーター遺伝子の発現制御領域が人工遺伝子回路の制御タンパク質を結合して吸収してしまう影響を数理モデルによって示した系について、細胞を顕微鏡により経時観察する準備が順調に進展している。また、細胞表面レセプターからの信号伝達の制御法開発に関するシステムの高度化,それに関連する応用研究は順調に進展している。しかし、初期目的であった細胞内マーカータンパク質に特異的に結合するアプタマーなどによる翻訳制御の試みにおいてアプタマーを開発し、それらに対応するRNA結合蛋白質を用いる計画は試みを続けているもののSN比の向上に成功していない。本年度に設計および構築した「二種のRNAが並列的(シス)に編集される分子システム」は、試験管内反応において、十分な活性を保持して二種のRNA配列を協調的に編集できことが実験的に示された。この結果は次年度の目標である、より複雑なRNA編集反応の分子デザイン、およびこれらの複数種RNAの協同編集反応を大腸菌細胞内で行なう上での重要な基礎技術となる。従って本研究課題は、当初の計画通りおおむね順調に進行している。人工ネットワークのポテンシャルを最大限に発揮するためには、個々の部品となる生体分子の持つ特性を、人工ネットワークに対して最適化することが重要であり、本研究では、人工遺伝子回路の機能向上のために進化分子工学的手法を用いて生体分子を改良している。山村班との共同研究において構築・解析されてきた人工遺伝子回路研究について、さらなる研究を進め、レポーター遺伝子の発現制御領域が人工遺伝子回路の制御タンパク質を結合して吸収してしまう影響の数理モデル化が予言する現象が、生きた細胞でも見られることを顕微鏡観察によって確認した。また、アミノ酸の種類を変化させた人工遺伝暗号表の適用対象として、システインを持たずとも活性を保持する蛍光タンパク質を開発した。さらに、自己スプライシング(RNA編集)活性をもつグループI RNA酵素(リボザイム)を人工改変し、2分子のRNA酵素を差別化しつつ選択的にペアリングする分子デザインを考案し、一対のRNA酵素が協調的に作動するRNAデバイスの基幹ユニットを構築し、細胞内類似環境での作動とその検出に成功した。具体的には、(i)単独ではRNA酵素の触媒能が抑制された状態にある人工リボザイムがペアリングにより並列的(シス)に活性化するRNA分子を、鋳型DNAからの転写と連動したフォールデングに依存した編集反応を蛍光性RNA分子によりリアルタイム検出することに成功した。(ii)ペアリングにより活性化された一対のRNA酵素が交差的(トランス)に編集される分子システムの構築に成功し、その編集反応を蛍光RNA分子によりリアルタイム検出するシステムの構築を行なった。
植物液胞膜水チャネルとプロトンポンプの分子構造と機能調節

今年度は、植物液胞膜水チャネルおよび液胞膜H^+-ピロホスファターゼ(H^+-PPase)に焦点をあてた。我々の観察では植物液胞膜には多量の水チャネル類似分子が複数種含まれている。そこで、個々の一次構造を解析し、水チャネルとしての機能を確認すると同時に、発現の量と器官特異性について研究することとした。また、単純構造のエネルギー変換酵素であるH^+-PPaseについては、ヤエナリ酵素の一次構造を決定し、推定される機能ドメインの検討を行った。以下、2つの分子について個別に今年度の成果を述べる。(1)植物液胞膜の水チャネル.液胞膜には23kDaの膜タンパク質(VM23)が複数種存在し、膜タンパク質量の30%を占める。今回ダイコンのVM23のcDNAをクローニングした。複数のクローンのうち、N端アミノ酸配列がVM23と一致するcDNAの塩基配列を決定し、一次構造を推定した。これは253個のアミノ酸で構成され、6つの膜貫通領域が認められた。アラビドプシスの液胞膜水チャネルの配列と90%が一致し、MIPファミリーに共通なNPA配列も存在する。VM23へのDCCDの結合部位と考えられるGlu残基もある。しかし水チャネルの水銀感受性を決定するCys-189に相当するCys残基は存在しない。(2)液胞膜H^+-PPase:植物の液胞膜には単純な構造をもつH^+-PPaseがH^+-ATPaseと共在する。ヤエナリH^+-PPaseのcDNAクローニングにより、766個のアミノ酸で構成され(分子量80,002)、13の膜貫通領域をもつこと、N端側にGluクラスターが存在し、H^+輸送阻害剤DCCDの結合部位、そして基質結合部位と考えられるドメインが確認された。基質結合部位、C末端領域に対する特異的なペプチド抗体は、基質加水分解、PPi依存性H^+輸送のいずれも阻害し、これらの機能上の重要性が確認できた。
カポジ-肉腫の病理発生、増殖と消退

1.研究目的カポジ-肉腫は、日本では希にしか発生がみられず、AIDS例でも、欧米に比べると少数にしか認められない。しかし、沖縄県ではAIDSに伴うものの他に古典的カポジ-肉腫など症例がみられる。そこで、カポジ-肉腫の増殖と消退に焦点をあて、増殖細胞の同定、培養、オンコスタケンMなどのサイトカインの作用等を検討する。2.研究の進展a.カポジ-肉腫症例の収集:79才女性、成人型T細胞白血病の経過中、胸、左肩にカポジ-肉腫を発症し、組織所見は典型的な症例であった。b.カポジ-肉腫細胞の培養:古典的カポジ-肉腫例、(AIDSや白血病等は認めない)より分離した細胞を培養し、血管内皮細胞のマーカー(第8因子関連抗原、UEA-1、GS-1等)が陽性である。電顕的にtube様構造を形成した。同細胞を用い、種々の増殖因子を加え効果を検討したが、いずれも(sigma社growth factor suppliment等)効果がみられなかった。そこで、HTLV-2を感染させたヒトT細胞上清を加えたが同様に増殖はみられなかった。現在成人型T細胞白血病に伴い発生したカポジ-肉腫症例より血清を分離し培養液に加え検討を行っている。C.癌遺伝子のmyc、癌抑制遺伝子のp53等の変化はなかった。3.新たに得られた知見a.AIDSにみられるカポジ-肉腫と古典的カポジ-肉腫は組織像は同じであるが、古典的カポジ-肉腫は増殖性がAIDSに伴うものとは異なる。b.カポジ-肉腫ではなく自然消退し、単なる増殖症である。1.症例古典型の1例は自然に消退し、組織学的にはcollagenの増殖とヘモジデリンの大量沈着をともなった瘢痕組織となった。2.カポジー組織の性状症例の組織病変と培養細胞の免疫組織化学的検討から血管内皮の性格がみられた。古典型カポジーの培養細胞は増殖が著しく遅いことが分かった。3.カポジー細胞の増殖因子AIDSカポジー細胞の増殖を促進するOncostatin M,IL-6等は古典型カポジー細胞の増殖作用がみられない。ヒトならびにサルCD4^+リンパ球にHTLV-2を感染させ培養した上清を古典型カポジー細胞の培養に加えて用いたが増殖作用がなく、古典型カポジーの増殖はAIDSカポジー細胞の増殖とは別の因子によると考えられる。1.カポジ-肉腫症例の収集:79才女性、ATL(成人型T細胞白血病)の経過中、胸、左肩にカポジ-肉腫を発症し、組織所見は典型的な症例であった。2.カポジ-肉腫細胞の培養:古典的カポジ-肉腫例、(AIDSや白血病等は認めない)より分離した細胞を培養し、血管内皮細胞のマーカー(第8因子関連抗原、UEA-1、GS-1等)が陽性である。同細胞を用い、種々の増殖因子を加え効果を検討したが、いずれも(sigma社のgrowthfactorsuppliment等)効果がみられなかった。現在ATLに伴い発生したカポジ-肉腫症例より血清を分離し培養液に加え検討を行っている。3.癌遺伝子のmyc、癌抑制遺伝子のp.53等の変化はなかった。4.次のことが明かとなった。

a.AIDSにみられるカポジ-肉腫と古典的カポジ-肉腫は組織像は同じであるが、古典的カポジ-肉腫は増殖性がAIDSに伴うものとは異なる。b.カポジ-肉腫ではなく自然消退し、単なる増殖症である。
洗浄機構に関わる流体力の検討 -各種溶液が内部流として布間隙を通過する際に生じる抗力と汚れ除去との関係-

洗浄機構に関わる要因を考える場合,界面活性剤やビルダーによる化学的作用とともに外部から被洗物に与えられる物理的作用が非常に重要である.本研究は,物理的作用の1つである洗浄液の持つ流体力に着目して行った実験である.すなわち,透明アクリル板を用いて流路(内径約200×20×20mm)を作製し,フランジ部に流れ方向と直角になるように布モデル(ポリエステルメッシュスクリーン)を挟む.イオン性の異なる界面活性剤水溶液5種,希薄高分子水溶液2種および水のせん断流を流路内に流し,メッシュ間隙を内部流として通過する際に生じる抗力を,メッシュ前後の圧力差から算出する.メッシュの織り密度,流量,溶液の種類などの条件を変えて実験を行い,得られた抗力を比較して,布間隙を通過する際に及ぼす流体力を明らかにした.現在までに得られた結果は以下の通りである.1.すべての溶液で,流路内のレイノルズ数(Re)が増加するとともにメッシュ前後の圧力損失は大きくなり,抗力も高くなった.しかし増加のしかたは溶液によって異なり,それぞれの特徴を示した.すなわち,水の抗力はReの増加とともに緩やかに上昇したが,界面活性剤水溶液はそれに比べて急な上昇傾向を示し,Reの影響を大きく受けていた.また希薄高分子水溶液は,低Reでは緩やかに上昇するが高Reになるにつれて急な上昇に転じ,さらに高Reになると再び緩やかになるという特異な傾向を示した.全体として抗力は,水>界面活性剤水溶液>希薄高分子水溶液の順となり,これは各溶液の粘土の順位と一致していた.2.すべての溶液で,抗力は織り密度の大きい(オープニングエリアが小さい)メッシュほど高く,溶液通過が困難であることを示した.以上の結果を実際の洗浄場面に関連させると,界面活性剤水溶液は水よりも抗力が高く布間隙を通過しにくいことから,布に付着した汚れを除去する上では汚れを運び出す作用となって働くと見なすことができ,洗浄性が高まると予想される.しかし,現段階では断定できるものではなく,今後は洗浄力試験などを行ってこの仮説の真偽を確かめていくことが課題となろう.また,溶液によって抗力が異なる原因についても,用いた溶液そのものの物性などを測定しながら明らかにしている必要が感じられる.洗浄機構に関わる要因を考える場合,界面活性剤やビルダーによる化学的作用とともに外部から被洗物に与えられる物理的作用が非常に重要である.本研究は,物理的作用の1つである洗浄液の持つ流体力に着目して行った実験である.すなわち,透明アクリル板を用いて流路(内径約200×20×20mm)を作製し,フランジ部に流れ方向と直角になるように布モデル(ポリエステルメッシュスクリーン)を挟む.イオン性の異なる界面活性剤水溶液5種,希薄高分子水溶液2種および水のせん断流を流路内に流し,メッシュ間隙を内部流として通過する際に生じる抗力を,メッシュ前後の圧力差から算出する.メッシュの織り密度,流量,溶液の種類などの条件を変えて実験を行い,得られた抗力を比較して,布間隙を通過する際に及ぼす流体力を明らかにした.現在までに得られた結果は以下の通りである.1.すべての溶液で,流路内のレイノルズ数(Re)が増加するとともにメッシュ前後の圧力損失は大きくなり,抗力も高くなった.しかし増加のしかたは溶液によって異なり,それぞれの特徴を示した.すなわち,水の抗力はReの増加とともに緩やかに上昇したが,界面活性剤水溶液はそれに比べて急な上昇傾向を示し,Reの影響を大きく受けていた.また希薄高分子水溶液は,低Reでは緩やかに上昇するが高Reになるにつれて急な上昇に転じ,さらに高Reになると再び緩やかになるという特異な傾向を示した.全体として抗力は,水>界面活性剤水溶液>希薄高分子水溶液の順となり,これは各溶液の粘土の順位と一致していた.2.すべての溶液で,抗力は織り密度の大きい(オープニングエリアが小さい)メッシュほど高く,溶液通過が困難であることを示した.以上の結果を実際の洗浄場面に関連させると,界面活性剤水溶液は水よりも抗力が高く布間隙を通過しにくいことから,布に付着した汚れを除去する上では汚れを運び出す作用となって働くと見なすことができ,洗浄性が高まると予想される.しかし,現段階では断定できるものではなく,今後は洗浄力試験などを行ってこの仮説の真偽を確かめていくことが課題となろう.また,溶液によって抗力が異なる原因についても,用いた溶液そのものの物性などを測定しながら明らかにしている必要が感じられる.
向社会的行動によるウェル・ビーイング促進効果に及ぼす文化とモラリティーの調整効果

平成30年度は、親切行動の実行と実行者のポジティブ感情の関連を検討する3つの研究を実施した。研究1では、三つの国(ルーマニア、日本、アメリカ)において、親切行動を行う動機づけとポジティブ感情の関連を検討した。親切行動の受け手との関係性や文化を問わず、親切行動を行う意欲がポジティブ感情を高めることが明らかとなった。相手が親友の場合、他者期待もポジティブ感情を高めた。さらに、日本においてのみ、受け手が知人の場合でも、他者期待がポジティブ感情を高める結果となった。この結果から、知人の期待にこたえることが、親切行動実行者にポジティブな影響をもたらすかどうかは、文化や道徳的な価値観によって異なると考えられる。研究2では、なぜ親切行動がポジティブ感情を高めるのかという心理メカニズムを検討した。三つの国で利用できる親切行動の実行頻度を測定する尺度を作成し、実行頻度とポジティブ感情を説明する要因を調べた。親切行動をより頻繁に実行する者は、他者とのつながりをより強く感じ、自身がより能力のある、自律的な人間だと実感することによって、高いポジティブ感情を経験しているというプロセスが示唆された。この研究では、親切行動を実施することで基本的心理欲求が充足され、ポジティブ感情の経験につながるという一連のプロセスが明らかになった。研究3では、過去に行った親切行動を思い出すことでポジティブ感情が高まるかどうかを検討した。日本人とアメリカ人の実験参加者を過去の親切行動を思い出すグループと、他者との会話を思い出すグループという二つの群に分けて、その出来事の詳細を記述するように求めた。その後、両グループが現在のポジティブとネガティブ感情、心理的欲求充足の程度を評価した。研究1,2の相関研究と異なり、研究3では実験的な手続きを用いたため、親切行動の実行とポジティブ感情の因果関係を特定できると期待される。申請時点では、2つの研究(研究AとB)を三つの国(アメリカ、日本、ルーマニア)において実施する計画を立てていた。しかし、ルーマニアでのデータ収集が困難であったため、研究Bは日本とアメリカでのみ、実施することになった。研究Bをルーマニアで実施することができなかった点以外、研究遂行上での問題はなく、おおむね計画どおりに進んでいる。研究Aの目的は、向社会的行動とウェルビーイングの媒介プロセスを検討することであった。この研究を三つの国で実施した。研究Aの結果は立てていた仮説を支持するものであった。研究Bの目的は、過去に行った向社会的行動を回想することでポジティブ感情が高まるかどうかを検討することであった。アメリカと日本においてデータ収集が完了し、現在データ分析中である。向社会的行動がウエルビーイング(WB)を促進するプロセスや文化の影響を明らかにするために,四つの国(日本,香港,アメリカ,ルーマニア)のサンプルを使用し,実験研究を実施する。実験の目的は向社会的行動とWBの関連に対する動機づけ,文化とモラリティの調整効果を検討することである。実験では、参加者は向社会的行動を行い,実験者がその動機づけ(自律的・強制的)を操作し,動機づけの種類によって,向社会的行動を行った後に感じるポジティブ感情に違いがあるかどうかを検討する。動機づけの効果に対する文化の影響を検討するために,自律性に基づいたモラリティが顕著である西洋の文化(アメリカ,ルーマニア),義務に基づいたモラリティが顕著である東洋の文化(日本,中国)を比較する。さらに,義務的な倫理への賛同を測定し,モラリティの役割を検討する。仮説は以下の通りである。1文化を問わず,自律的な動機づけにもとづいて行った向社会的行動がポジティブ感情を促進する2強制的な動機づけにもとづいて行った向社会的行動が東洋の文化においてのみ,ポジティブ感情を促進する3強制的な動機づけにもとづいて向社会的行動を行った参加者の場合には,義務的な倫理への賛同がポジティブ感情を予測する。

研究1,2の相関研究と異なり、研究3では実験的な手続きを用いたため、親切行動の実行とポジティブ感情の因果関係を特定できると期待される。申請時点では、2つの研究(研究AとB)を三つの国(アメリカ、日本、ルーマニア)において実施する計画を立てていた。しかし、ルーマニアでのデータ収集が困難であったため、研究Bは日本とアメリカでのみ、実施することになった。研究Bをルーマニアで実施することができなかった点以外、研究遂行上での問題はなく、おおむね計画どおりに進んでいる。研究Aの目的は、向社会的行動とウェルビーイングの媒介プロセスを検討することであった。この研究を三つの国で実施した。研究Aの結果は立てていた仮説を支持するものであった。研究Bの目的は、過去に行った向社会的行動を回想することでポジティブ感情が高まるかどうかを検討することであった。アメリカと日本においてデータ収集が完了し、現在データ分析中である。向社会的行動がウエルビーイング(WB)を促進するプロセスや文化の影響を明らかにするために,四つの国(日本,香港,アメリカ,ルーマニア)のサンプルを使用し,実験研究を実施する。実験の目的は向社会的行動とWBの関連に対する動機づけ,文化とモラリティの調整効果を検討することである。実験では、参加者は向社会的行動を行い,実験者がその動機づけ(自律的・強制的)を操作し,動機づけの種類によって,向社会的行動を行った後に感じるポジティブ感情に違いがあるかどうかを検討する。動機づけの効果に対する文化の影響を検討するために,自律性に基づいたモラリティが顕著である西洋の文化(アメリカ,ルーマニア),義務に基づいたモラリティが顕著である東洋の文化(日本,中国)を比較する。さらに,義務的な倫理への賛同を測定し,モラリティの役割を検討する。仮説は以下の通りである。1文化を問わず,自律的な動機づけにもとづいて行った向社会的行動がポジティブ感情を促進する2強制的な動機づけにもとづいて行った向社会的行動が東洋の文化においてのみ,ポジティブ感情を促進する3強制的な動機づけにもとづいて向社会的行動を行った参加者の場合には,義務的な倫理への賛同がポジティブ感情を予測する。
狂牛病原因物質プリオン・モデルペプチドの変成機序に関する分光学的研究

狂牛病を始めとするプリオン病研究において、PrPcからPrPScへの変性機序の解明と、それに基ずく発病機序の解明が重要と考え、幾つかの検討を行ってきた。その後、諸外国での研究成果の蓄積が多く重ねられている。それらの成果を考慮し本年は以下の研究を進めてきた。幾つかの成果を得た。1.生体中で、変性によって生ずる異常タンパク質を高選択・高感度に検出するバイオセンサーの開発を試みた。2.研究分担者が従来行ってきた、光ファイバセンシング・システムの改良を行い、目的達成を試みた。本システムでは、従来の蛍光発光の測定に加え、光屈折を利用する表面プラズモン測定を検出系とするシステム開発を継続中である。3.光ファイバに先端にPrPScに特異的に反応する抗体を固定化し、高選択バイオセンサの作成を試みている。光ファイバ先端を金微粒子を含む高分子で加工することにより抗体を安定に固定化することが可能であることが明らかになった。金微粒子の調製と高分子の選択が現在の課題である。4.タンパク質変性状態をより詳しく調べることを目的として、捕捉されたタンパク質のラマンスペクトル観測の有効性が期待される。その時、タンパク質に銀微粒子等を加えることにより、Surface enhanced ramanスペクトルの観測も期待され、高感度バイオセンサーへの拡張を今後の検討課題と考えている。狂牛病を始めとするプリオン病研究において、PrPcからPrPScへの変換機序の解明とそれに基ずく発病機序の解明が最も重要と考え、以下の項目を目的として研究を進めている:(1)プリオン・モデルペプチドと銅イオンとの相互作用の解明(2)ペプチド-銅アダクツ生成とその構造の解明(3)ペプチド-銅アダクツの活性酸素生成能の検討(4)各反応に伴うペプチドの構造変化の解明研究の進捗状態は以下の通りである:(1)プリオン・モデルペプチド当初、Costeらの方法に従ってモデルペプチドを作成する予定であったが、それらの購入が可能であることが分かったので購入済み、または、購入予定である。(2)プリオン・モデルペプチドと鋼イオン(Cu(II))との相互作用の解明ペプチドとCu(II)イオンのアダクツ生成をESRおよびそれは蛍光分光法によって追跡を試みている。蛍光分光法による測定には、高感度でのスペクトル観測の必要性が考えられ、測定方法の改良を試み、応用電子工学が専門の佐々木の努力を期待している。また、その時、プリオン・モデルペプチド・フリーラジカルの生成が期待されるが、スピントラッピング剤の併用によるESRによる測定を試みる。また、ペプチド構造の変化をELISA法あるいは赤外分光法によっても検討する。幾つかの成果を得た。
室形状、空調方式の変化に伴う換気効率の変化と空調設計への応用に関する研究

室内居住域の換気効率を具体的に評価するための新たな指標としてPurging Flow Rate(以降PFR)を開発し、室内外気取り入れ量決定の為の資料を整備した。今回開発したPFRは局所領域に流入する、汚染質の排出に直接有効な換気量を示す。即ち、居住域等の局所領域の換気性状評価には大変有効である。居住域の換気・空調効率、PFRに影響を与える要因として、吹出・吸込口位置、家具等の障害物、冷房・暖房時の温度差等が挙げられるが、これらの要因が換気・空調効率及びPFRに与える影響を模型実験及び数値解析により系統的に解析した。模型実験では典型的居室の縮尺模型を用い、吹出・吸込口位置、障害物、温度差のパラメータが変化した際の気流、及び汚染質拡散性状を測定し、数値計算の検証となりうる高精度なデータを提供した。数値解析では模型実験と同条件により気流、汚染質拡散性状の解析を行うと共に、換気・空調効率及びPFRの系統的解析を行った。模型実験及び数値解析により得られた解析データにより、居住域換気性状の構造的理解が可能となり、更にPFRを新たに定義することにより、汚染質挙動の構造をも直接評価する事が可能となった。研究は順調に進行している。本年度は通常居室を対象とし、模型実験及び数値シミュレーションにより研究を進めた。1)模型実験による解析:数値シミュレーションとの対応を考慮した一辺約1.5mま精密2次元居室模型を製作し、吹出ノズル・吸込ノズル等の性能実験を行った。その後実験模型を使用した気流・汚染質拡散性状・室内温度分布・換気性状の測定を行った。現在、吹出・吸込ノズルの位置を変えた基本的4ケースにおいて気流性状・換気効率指標sve3(空気齢を表す)の測定が完了している。2)CFDによる解析:模型実験における測定ライン・測定点決定のための予備計算を2次元解析により行った。本研究では、実現象(模型実験)との対応を確認するために3次元解析も行い、解析の信頼性を保証している。現在、基本的5ケースにおいて2次元解析が、基本的1ケースにおいて3次元解析が完了している。解析結果はほぼ実験結果と対応するものの、細部において不一致が見られる。これは実験がかなり低レイノルズ数流れ場であるのに対し、計算は高レイノルズ数型乱流モデルを使用しているためと思われる。しかしながら換気効率指標の計算に関しては、問題が無いと判断される。CFD解析は超並列計算機及び大型計算機センターのスーパーコンピュータを使用している。15EA04:3)CFDによる換気効率指標の解析:設定した条件に従い、換気効率指標(sve3)解析を行い、実験結果と比較した。実験と計算では定量的には幾分の違いが見られたが、定性的にはかなりよく実験と対応している。現在、模型実験で結果が得られているsve3の数値解析を行い、両結果の比較・検討を行っている。今回開発したPFRは局所流域に流入する、汚染質の排出に直接有効な換気量を示す。
原核細胞における酸性加温による細胞内分子の損傷メカニズム

1.細菌:放射線高抵抗性細菌(Deinococcus radiodurans MRI)の野性株(アデニン栄養要求突然変異株)を用い、5055°Cの温度処理での細菌内DNAに損傷を検討した。3.放射線照射:京都大学原子炉実験所において、低LET放射線として10kGyまでのγ線照射(線源:3.7×1014Bq.線量率:3.3kGy/hr)を行った。また高LET放射線としては、同実験所の原子炉(KUR)の重水(D_2O)タンク設備がある熱中性子照射筒実験室を用い、核反応断面積に大きい10B(H310BO3:90.2%,0.3M)を添加した細胞浮遊液に、熱中性子の照射(3×109n/cm2sec)を行い、10B(n,α)7Li反応で生じるBNCビーム(α粒子)を用いた。4.DNA抽出:細胞内のDNA抽出はフェノール抽出(Marmur method)で行なった。DNA溶解にはSSC(0.15M Nacl,0.015Msodium citrare,pH7.0)bufferを使用し、酸性加温に際してはこのbufferのpHを、3.0まで下げた。なお、抽出DNAの分子量は約10^7daltonsで、DNAの測定は吸光度254nmを用いた。5.DNA分子挙動の解析:細胞内DNA抽出後、スウィング型ロータを搭載した超遠心分離機を用いて520%のアルカリ性蔗糖密度勾配超遠心法(35,000rpm for 4 hr at 5°C)で、DNAの鎖切断の状態を把握した。結果:220Gyのγ線照射で抽出DNAが低分子化した。この細菌の放射線高抵抗性はDNAが低分子化するための、この細菌の放射線高抵抗性はDNAの修復能の高さに起因していると推定した。また、中性緩衝液中、55°C、または、90°Cの加温処理で抽出DNAの低分子化を認めなかったが、酸性環境下で同様の処理を行うと、顕著なDNAの低分子化を認めた。
媒質境界と相互作用する地震の動的破壊機構の理論的研究:XBIEMによる新展開

本研究では不均質媒質中での形状自由な断層挙動の解析を可能にする新たな計算法の開発に取り組んだ。定式化には、任意形状の亀裂の解析に適した境界積分方程式法(BoundaryIntegralEquationMethod:BIEM)を基に、これを不均質媒質に拡張する(eXtendedBIEM=XBIEM)。アイデアは、不均質媒質を区分的に均質媒質とみなしてBIEMを適用し、媒質界面で解を接続する点にある。本研究ではモードIII型断層に対して手法開発を行った。まず、各均質媒質において追加で必要となる表面積分方程式を導いた。そこで新たに現れる表面トラクションがソースとなる核関数の離散表現式の完全に解析な導出を行った点が第一の貢献である。次に、この核関数を用いてXBIEM数値計算コードの開発を行った。本研究の第二の貢献は、媒質表面要素と破壊要素が相互作用する場合に新たに必要となる陰解法時間更新スキームを提案したことである。これらを実装した計算コードを作成し、トラクション核関数の正しさ、および境界接続法の安定性と精度の検証を行った。断層破壊の理論的研究においては,均質無限媒質中に断層を仮定するのが一般的である。しかし、近年の詳細な観測研究によれば、媒質界面の存在が断層の挙動に強い影響を与えているように思える。それにもかかわらず、これに関係した理論的研究は進展を見せていない。理由の一つには、カーネル関数(点震源にともなう応力変化についての解)を簡単な解析解の形に表現できていないという問題があった。静的変形の場合については、従来、複素関数の諸性質を考慮に入れることによりカーネル関数をきわめて簡単に表現することに成功している。これにより、2層媒質中の任意形状をした断層による静的変形を解析的・数値的に容易に取り扱うことができるようになった。しかし、動的破壊については、数値解に頼らざるをえない。本研究では層状媒質中での形状自由な断層挙動の解析を可能にする新たな計算法の開発に取り組んだ。定式化には、任意形状の亀裂の解析に適した境界積分方程式法(Boundary Integral Equation Method : BIEM)を基に、これを不均質媒質に拡張する(eXtended BIEM=XBIEM)。アイデアは、各層内部は均質媒質とみなしてBIEMを適用し、媒質界面で解を接続する点にある。まず、簡単なモードIII型断層の場合に対して必要となるカーネル関数の導出を行い、各層内部における境界積分方程式の具体的な解析的表現を得ることができた。本年度は、最も単純な平面界面問題に対して数値計算コードの開発を行い正しく計算できることを検証した。今後、界面形状が複雑な場合、モードIIの場合に拡張していく。平成22年度に行った破壊計算法XBIEMの新たな定式化において媒質内部の破壊面と媒質境界における境界積分方程式をそれぞれ導出した。それぞれの境界面における境界条件を課すことにより連立積分方程式を得て、これを時空間領域で離散化し、境界面上での解を数値的に求める計算コードの原型を作成した。そして、平面亀裂問題に対して亀裂上での応力および滑りが正しく計算できることを検証した。23年度は、これを非平面形状亀裂の計算に拡張するために必要となる境界面の外側の変形場を計算するコード開発および検証を行った。まず、亀裂面外側での応力場・変位場・変位速度場のカーネル関数が正しく計算できるかをテストした。検証は、無限媒質のBIEM計算結果と、これと等価な問題を半無限媒質に対するXBIEMを適用して計算した結果を比較することにより行った。その結果、両者は定量的に良い一致を示し、コードに組み込むカーネル関数が境界面外側の場の計算に対しても正しく働くことを確認することができた。次に、不均質媒質での破壊計算が正しくできるかについてテストを開始した。計算結果が検証可能となる理論解が存在する破壊問題は非常に限定される。その中で、媒質境界において一定速度で成長する半無限亀裂伸展問題における破壊速度の上限解(媒質速度のコントラストの関数)を用いて、これが数値計算で再現できるかのシミュレーション計算を行った。次第に加速する自発的破壊成長において、その速度は媒質速度コントラストから理論的に予測される値に達した後、その上限速度で成長を続けた。