hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
情報化社会における自律的主体の形成と統治構造の変容

情報化が国家の統治システムと個人の主体性に及ぼす影響について理論的検討を行なった。特に、監視システムの社会への浸透と相互結合が自己決定的な個人のあり方にどう影響するかを分析した。国家による監視の量を個人の自由と直結させる従来の一次元的モデルを批判し、国家・個人と中間団体の相克関係が監視社会論について持つ意義を明らかにするとともに、個人の自律性に対して重要な分析枠組としての事前規制/事後規制という区分を確立した。情報化が国家の統治システムと個人の主体性に及ぼしつつある影響について調査を行ない、理論的検討を行なった。具体的には、さまざまな監視技術・監視システムが社会へ浸透し相互に結合されることによって個人のあり方が総合的に把握されるという問題につき、そういったシステムの活用例、肯定側・否定側双方の意見・論拠に関する調査を行ない、その妥当性評価に関する理論的研究を行なった。特に、国家による監視が多いか少ないかによって個人の自由が制約されるという従来の一次元的モデルを批判し、国家・個人と中間団体の相克関係というむしろ古典的な法哲学のモデルが監視社会論について持つ意義を明ら加にした点、また監視の量よりもその使われ方が個人の自立性という観点からは重要であることを明らかにした点は、当該分野において前例のない指摘であり、画期的な成果であったと評価できる。監視の利用法を評価する基準として大きく事前規制のための利用と事後利用のための利用を区別したこと、それぞれの長短について実際の例を元にある程度具体的に検討したこと、またそれぞれについて許容されるべき基準の要素(たとえば被治者の認識と同意、離脱可能性、潜在するリスクとその重大さ)を明らかにすることによって、国家による監視手段の活用や、中間団体による監視手段への規制について、その可能性と限界を検討する枠組を構築することに成功した。単に理論的検討が詳細であるというだけでなく、このような現実の社会制度の検討に向けた応用可能性については、実務家からも高い評価を得ている。情報化が国家の統治システムと個人の主体性に及ぼしつつある影響について調査を行ない次理論的検討を行なった。具体的には、さまざまな監視技術・監視システムが社会へ浸透し相互に結合きれることによって個人のあり方が総合的に把握されるという問題につき、そういったシステムの活用例、肯定側・否定側双方の意見・論拠に関する調査を行ない、その妥当性評価に関する理論的研究を行なった。特に、国家による監視が多いか少ないかによって個人の自由が制約されるという従来の一次元的モデルを批判し、国家・個人と中間団体の相克関係というむしろ古典的な法哲学のモデルが監視社会論について持つ意義を明らかにした点、また監視の量よりもその使われ方が個人の自立性という観点からは重要であることを明らかにした点は、当該分野において前例のない指摘であり、画期的な成果であったと評価できる。
明治時代のスピーチ教本に表われた西洋レトリック理論の影響に関する考察

本研究は、古代ギリシア・ローマ時代,ルネッサンス期,近世の英国,19世紀の米国という流れを汲む伝統的な演説,雄弁,エロキューション,美辞を扱った明治10年代から40年代にかけて出版された教本と翻訳本のうち、演説,雄弁法の文献を8冊、エロキューションを主題としたものを3冊,美辞法を扱ったものを3冊,それに翻訳本を同じく3冊分析して、明治期における西洋レトリックの影響を特定することを目的とした。1.演節・雄弁法を扱った文献に関しては、レトリックの内的・外的構成要素とも、アリストテレス,キケロ,クィンテリアヌスという古代レトリックの理論家の説に基づいて主たる説明がなされていた。また近世英国のレトリック理論家であるキャンベル,ブレアー,ホイットレーへの言及も頻繁で、この点からも西洋レトリックの影響が顕著であったと言える。2.調査対象とした3冊のエロキューション教本では、近世の英国と19世紀の米国で体系化された発声法,所作法といった限定的な領域が詳細に扱われていた。ジェスチャー,手足の位置,音声を通しての感情表現という主題が、ラッシュ,オースティン,ベーコン,レオン,ウィリアムという英米のエロキューションの理論家の説を援用して論じられていた。3.美辞法の分野の3冊では、近世の英国と19世紀のアメリカで名を成したキャンベル,ブレアー,ホイットレー,ヒル,バスコム,クワッケンボス,バルディーンといった理論家の説が折衷的に援用されていた。この点で、西洋レトリックの影響は大なるものがあった。4.3冊の翻訳本のうち、1冊はブレアーが著した理論書の1章の全訳,もう1冊はロートンの討論理論書の抄訳,あと1冊はクワッケンボスの文体論を扱った部分の抄訳で、3点の原本がともに西洋レトリック理論上で重要な位置を占めるものである。
非線型及び大域解析学における諸問題の研究

非線型解析学及び大域解析学に於ける諸問題を、従来の枠組にとらわれないで総合的に研究することを目的にして1年間研究を続けてきました。この間次のような結果が得られました。1.(1)圧縮性Navier-Stokes方程式の自由境界問題の時間大域解が、表面張力が作用している際には、バロトロピック流体星と一般の表面波動の時、静止状態の近くで1意に存在する。更に、バロトロピック流体星に対してはやはり静止状態の近くではあるが、ゆっくりと回転する平衡状態が存在する。(2)非圧縮性Euler方程式から得られる渦方程式のうちで、最も簡単であるが有名な渦糸方程式はSchr〓dinger方程式に変換して調べられているが、実はそれら同じものではない可能性がある事が指摘された。2.楕円-放物型差分微分方程式の解のH〓lder評価、半線放物型方程式系の安定化問題に対する結果。3.Poisson algebraの変形量子化の構成、Gauge軌道の平均曲率についての結果。4.3階線形常微分方程式のWKB解の構成、合流型超幾何関数の漸近展開とStokes multiplierについての結果。5.正規数からなる環の構成、3次元ビリヤードの生成する符号列のcomplexityに関するRauzy予想の肯定的解決。これらを証明する際に用いられた方法・考察は他の多くの問題にも適用でき、将来新しい事実が判明するものと期待される。
胎児麻酔が出生後の生体反応に与える影響に関する実験的・臨床的研究

【実験的研究】<対象・方法>妊娠ラットに塩酸モルヒネ(3kg/kg))を腹腔内投与後、ペントバルビタールにて全身麻酔を行い、帝王切開により胎仔を娩出。臍帯クランプ前に24G血管内留置針外筒を用いて気管内挿管。その後、人工呼吸管理を(呼吸条件Fi02 1.0,PEEP/PIP=2/15,HR40)3時間施行した(FA群)。コントロール群(C群)では、塩酸モルヒネ投与を行わなかった。新生仔ラットの血液および気管支肺胞洗浄液を出生直後、3時間後に採取し、IL-6とIL-10の血中濃度およびTNF-αの気管支肺胞洗浄液中濃度をELISA法により測定し、比較検討した。<結果>C群の新生仔ラット血中IL-6値は出生直後74.1±19.8pg/ml、3時間後183.0±66.5pg/mlと3時間後に有意に上昇していたが、FA群では出生直後81.7±46.5pg/ml、3時間後86.4±46.8pg/mlとIL-6値の上昇がみられず、モルヒネによる抑制効果と考えられた。IL-10に関しては両群ともに上昇し有意差を認めなかった。一方、気管支肺胞洗浄液中TNF-α濃度は、出生直後において、FA群がC群に比べ、低値の傾向を示したが、有意差は認められなかった。【臨床的研究】<対象・方法>母体への塩酸モルヒネ(2030mg)投与による胎児麻酔下に帝王切開にて出生した横隔膜ヘルニア根治術症例(FA群6例、全例開腹)と帝王切開にて出生した開腹術症例(non-FA群9例)を比較検討した。両群とも出生後24時間以内に手術が施行された。手術侵襲度は0xford Surgical Stress Scale(SSS)を用いて評価した。生体反応の評価項目として、血中CRP値(術前、術後1、2、3日目)、血中コルチソール値(術前、術後0、6、12、24時間)、血中IL-6値(術前、術後0、3、6、12、24時間)を測定した。<結果>SSSには群間に差はみられなかった。CRPでは術前に差はなく、術後はFA群がnon-FA群よりも低値で推移し、術後2日日に有意な差(FA群:0.77±0.21mg/dl;non-FA群3.68±0.84mg/dl,p=0.0161)を認めた。コルチゾールは、術前よりFA群がnon-FA群より低値であり、non-FA群が術直後にピーク(25.0±2.5μg/dl)となるのに対し、FA群では明確なピークを認めなかった(術直後2.9±0.5μg/dl,p<0.0001 vs non-FA群)。IL-6では術前は、FA群がnon-FA群より低い傾向がみられ、non-FA群では術直後又は12時間後にピーク(462.5±82.5pg/gl)となるのに対し、FA群では術直後にわずかに上昇したが(84.5±27.2pg/ml,p=0.0032 vs non-FA群)、以後も低値で推移した。胎児麻酔により術後のCEP、コルチゾール、IL-6の上昇は抑制されており、胎児麻酔が手術侵襲に対する生体反応を制御する事が示唆された。

生体反応の評価項目として、血中CRP値(術前、術後1、2、3日目)、血中コルチソール値(術前、術後0、6、12、24時間)、血中IL-6値(術前、術後0、3、6、12、24時間)を測定した。<結果>SSSには群間に差はみられなかった。CRPでは術前に差はなく、術後はFA群がnon-FA群よりも低値で推移し、術後2日日に有意な差(FA群:0.77±0.21mg/dl;non-FA群3.68±0.84mg/dl,p=0.0161)を認めた。コルチゾールは、術前よりFA群がnon-FA群より低値であり、non-FA群が術直後にピーク(25.0±2.5μg/dl)となるのに対し、FA群では明確なピークを認めなかった(術直後2.9±0.5μg/dl,p<0.0001 vs non-FA群)。IL-6では術前は、FA群がnon-FA群より低い傾向がみられ、non-FA群では術直後又は12時間後にピーク(462.5±82.5pg/gl)となるのに対し、FA群では術直後にわずかに上昇したが(84.5±27.2pg/ml,p=0.0032 vs non-FA群)、以後も低値で推移した。胎児麻酔により術後のCEP、コルチゾール、IL-6の上昇は抑制されており、胎児麻酔が手術侵襲に対する生体反応を制御する事が示唆された。1)実験的検討:新生仔ラットにおいて胎児麻酔が出生後の生体反応に及ぼす影響に関する検討予備実験として、妊娠ラット(n=10)にペントバルビタール腹腔内投与による麻酔で帝王切開を行い、娩出させた新生仔ラットを気管切開により挿管し人工呼吸管理を行った。現在、3時間まで生存させることが可能となり、生後1、2、3時間後に犠死させ血液を採取した。炎症性サイトカインであるIL-1β,IL-6と抗炎症性サイトカインのIL-IRa, IL-10、血管透過性の指標であるVEGF(Vaso-Endothelial Grouwth Factor)をELISA法により測定中である。今後はNarcoticsにより全身麻酔を行い、さらに長時間、呼吸管理を行うとともに、コントロールとして母体へのエーテル麻酔のみで帝王切開により出生させた新生仔ラット(自発呼吸)および経膣分娩で出生した新生仔ラットについても血中サイトカイン変動を検討する。2)臨床的検討:先天性横隔膜ヘルニアにて胎児麻酔が出生後の生体反応に及ぼす影響に関する検討当院周産母子センターにおいて、胎児超音波検査にて肺/胸郭断面積比が0.20未満と高度肺低形成が疑われた先天性横隔膜ヘルニア症例10例に対して胎児麻酔を行った。そのうち根治術が行われた6例について術後の血中サイトカイン(IL-6、IL-10)濃度および内分泌反応の指標としての血中コルチゾール値を測定した。胎児麻酔非施行の先天性横隔膜ヘルニア症例はなかったため、コントロールとして出生後に開胸開腹手術を行った他の小児外科疾患12例を用いた。その結果、IL-6とコルチゾールは術前値および術後の頂値が、コントロール群に比べ胎児麻酔群で有意に低値をとっていた。以上より胎児麻酔は分娩ストレスおよび手術侵襲に対する生体反応を軽減させうることが示唆された。【実験的研究】<対象・方法>妊娠ラットに塩酸モルヒネ(3mg/kg)を腹腔内投与後、ベントバルビタールにて全身麻酔を行い、帝王切開により胎仔を娩出。臍帯クランプ前に24G血管内留置針外筒を用いて気管内挿管した。その後、人工呼吸管理下(呼吸条件FiO2 1.0,PEEP/PIP=2/15,RR40)に、出生直後、3時間後に犠死せしめ、心腔採血により血液を採取し、炎症性サイトカインのIL-6と抗炎症性サイトカインのIL-10の血中最度をELISA法により測定した(胎仔麻酔群)。コントロール群として母体をエーテルとペントバルビタールで麻酔し帝王切開により出生させた新生仔ラットを用い、同様にサイトカインを測定、比較検討した。
ゲノム創薬・遺伝子診断の基盤素材としての人工核酸複合体の開発

ライフサイエンス領域での基盤材料となる人工核酸として、これまでにない新しい架橋構造を持つ架橋型人工核酸(BNA)を種々設計し、その合成法を確立した。また、新しい蛍光分子やDNAアルキル化分子を創製するとともに更なる誘導体化を実施し、核酸との複合体化を可能とした。さらに、核酸イメージング技術や送達法等への応用が期待できる核酸の別機能性分子との効率的複合体化法の開発に成功した。複合体化BNAの遺伝子発現抑制活性を評価し、血清中での高い安定性や、培養細胞内での高い遺伝子発現抑制能を見いだした。人工核酸複合体の基盤材料となる架橋型人工核酸(BNA)として、トランス架橋構造やカルバマート架橋構造を持つBNAを新たに2種類設計し、チミジンやD-グルコースを出発原料とする合成法を確立した。さらに、各BNAモノマーを導入したオリゴヌクレオチドの二重鎖核酸形成能を融解温度で評価し、それらがコンジュゲート化するBNA候補素材として期待できることを示した。また、DNA切断分子アジノマイシンをリード化合物として、その構造を単純化かつ安定化したエポキシピペリジン化合物を種々設計・合成した。それらのDNA切断活性をプラスミドを用いて評価し、その過程で当初の計画とは異なる機構でDNAを切断する新しいDNA切断分子候補を予期せず見いだした。ホタルルシフェリンをリード化合物として開発したベンズイミダゾール型蛍光分子をBNA複合化するため、その蛍光分子と窒素官能基とをTEGリンカーを介して結合し、蛍光化試薬として開発した。BNAとそれら機能性分子との複合体化を効率的に達成する手法を開発した。この手法により、BNAのみならず各種核酸類縁体の機能性分子複合体を類似プロトコルにより合成することを可能とした。さらに、合成した種々のコンジュゲートの物性を評価した。カチオニックリポソームに変わる核酸類の細胞内導入法の開発に向け、三次元放射状に分岐が広がる新規デンドリマーを設計した。第一世代から第三世代のデンドリマーを異なる2種の縮合方法を用いて合成することで、生体内における安定性の変化を期待できる6種類のデンドリマーを得ることに成功した。さらに、デンドリマーの分子量分布をMALDI-TOF-MSやGPCを用いて見積もると共に、各世代のデンドリマーと核酸との複合体形成能をゲル電気泳動で評価した。人工核酸複合体の基盤材料となる架橋型人工核酸(BNA)として、アセタール架橋構造やN-O架橋構造を有する新規BNAを選択し、D-グルコースを出発原料としたBNAモノマー及びDNA自動合成機への適用が可能なアミダイトブロックを合成した。また、細胞系でのBNA高機能化による影響を詳細に評価するため、すべての核酸塩基に対応するアセタール架橋型BNAの合成法を確立した。BNA複合体化用に昨年度開発した新規ベンズイミダゾール型蛍光化試薬によるオリゴヌクレオチドラベル化法を最適化し、オリゴヌクレオチドの両末端、中央のいずれの位置においても室温30分で90%以上の収率で蛍光化できる手法を開発した。なお本蛍光分子からは、核酸の二重鎖形成によりその蛍光強度をおよそ3倍増強させる性質を見いだしており、これまでに無い核酸検出法開発への発展が期待できる。さらに、DNA切断分子アジノマイシンをリード化合物として新たに創出したDNAアルキル化分子エポキシピペリジン化合物をBNA複合体化するために窒素官能基化した。本分子は、新規ベンズイミダゾール型蛍光化試薬と同じ手法により複合体化が可能である。高機能化BNAの培養細胞中での機能性評価は、複合体化siRNA(siBNA)の遺伝子発現抑制活性を指標に検討した。天然siRNAのRNAi効果を上回るsiBNAを見いだすには至らなかったが、siBNAがsiRNAに比べて血清中で安定であることを明らかにした。これは、投与後長期間にわたるRNAi効果を期待できる結果であり、siRNAの投与回数を減らしても同様の効果を維持できるin vivoでの有用性を示唆している。また、複合体化位置が重要であることを明らかにし、例えばセンス鎖の9(10)番目を機能化したsiBNAはそのRNAi効果が大きく減弱し完全なRISC複合体の形成を妨げる可能性を示した。
新しいGTP結合蛋白(G_<13>)をかいしたイオンチャネル活性機序の解明

三量体GTP結合蛋白質のGa_<12>familyに属するGa_<13>のeffecter systemは未だ不明である。G proteinはadenylate cyclaseやphospholipase Cなどの酵素と共にKチャネルやCaチャネルをregulateすることが知られている。今回私達はGa_<13>のイオンチャネルに対する効果を検討した。Ga_<13>とcoupleすることが知られているthrombinをリガンドとして用いてCOS-7細胞でthrombinにより誘導される電流をパッチクランプ法により測定した。Nystatin法によるvoltage clampにおいて、bath solution中のthrombin(1u/ml)により誘導されるCl電流が観察された。EGTA 10mMを添加したCa-freeの電極内液を用いたwhole cell法においても同様な電流が観察され、細胞内Caにindependentな現象と考えられた。この電流のI-V relationshipは-76mVから+24mVの範囲ではほぼohmicで、このCl電流はindomethacin(1mM)により抑制されたが、SITS(2mM)では変化はみられなかった。whole cell法において、電極内液に抗Ga_<13>抗体を加え、Cl電流への効果を観察した。wholw cell作成30分後、thrombin灌流によるCl電流の誘導は認められなかった。これらのことより、Thrombin receptorはGa_<13>の活性化を介してCa independentにClチャネルを活性化していることが明らかになった。さらにGa_<13>が直接このチャネルを活性化している可能性についてinside-out patchにて検討中である。
河川災害の予測能力向上のための水埋・水文指標の開発と既設観測システムの有効利用

土石流を伴なう洪水の予測能力の向上を目的として、現象発生のcritical状態量の把握の指標化、ならびに既存の降雨・流出観測システムの有効利用法を課題とした研究を行った。全体を3年間で完結するものとして予定したものであり、今年度の成果は必ずしも最終目標に近づいたものばかりではないが、初年度の研究としては極めて順調なすべり出しを見せ、以下に列挙するような中間結果を得ている。1.荻原、宮沢は非ニュートン流動と考えられる土石流流動の基礎理論として新たに拡張されたレイノルズ数を提案し、理論および実験の両面から検討して、ムーディ図表の利用を可能にした。また、土石流発生源の山腹崩壊と降雨強度など気象データの関係を調べ、まだ整理中であるが、一部降雨パターンと地震動が斜面崩落に関与した事例についてはすでに発表している。2.坂本は、流域での降雨流出の観測および室内斜面実験により、流出寄与域の発生・変動特性による流出成分量変化が水質変化に顕著に現われることを明らかにし、さらに、水質変化が降雨強度および透水係数等の斜面特性と関係づけられることを示した。3.竹内は、現存のレーダ情報を有効利用した降雨予測の方法を改善するため、強雨域の自動追跡モデルを改良し、精密・確実な追跡の出来るモデルを完成させた。またさらに建設省の赤城山、三峠両レーダ雨量観測の重複域についてのデータを検討し、レーダ雨量計の精度向上のための基礎的知見を得た。4.砂田は、流域斜面における表層側方飽和浸透流・表面流の共存を考慮する複合kinematic waveモデルを構成し、これを用いて地形の影響、斜面飽和域(流出寄与域)の分布とその変動についての検討を行った。この結果、表層水分量の洪水指標としての可能性を認めることが出来た。
ナノスケールで構造を制御した人工磁気格子とその工学的応用

本研究は,我々が基盤研究(S)やMEXTキーテクノロジー事業で調べてきた磁性フォトニック結晶や,基盤研究(A)で推進してきたマグノニック結晶などの人工的に構成した磁気的周期構造媒体を総合的に「人工磁気格子」としてまとめた新しい分野の構築を図るとともに,これを光(電磁波)やスピン波(静磁波)などの磁気的波動制御に用いて,人工磁気格子でなければ実現できない新しいデバイスを実現しようとするものである。スピン波人工磁気格子については,[J. of Phys. D, 50, 275001 (2017)]において,単結晶のイットリウム鉄ガーネットを用いたデバイスについて詳細に報告した。スピン波人工磁気格子を前進体積モードに適用し,マグノニックバンドギャップの発現を世界で初めて確認している。光波人工磁気格子については,磁気ホログラムメモリ応用を目指しホログラム書き込みパターンを工夫することで,再生エラーを0に抑えられる事を示した。さらに,磁場アシストを加えることで,書き込みパワーを抑制できることも示した。これらは計算では当初から予測されていたが,本科研費によって初めて実験によって確かめることができた成果と言える。詳しくは,[Opt. Express, 25, 15349 (2017)]や,[Sci. Rep., 7, 12835 (2017)]に記載した。3次元ディスプレイを目指した光波人工磁気格子としては,3次元ディプレイの視野角を広げることができる人工磁気格子の設計を行った。その他,ランダムな人工磁気格子を用いたデバイスとしてレーザーのQスイッチ[Sci. Rep.,7, 15398 (2017)]等を実験によって性能を示した。人工磁気格子を軸にした,新デバイス,新材料の開発も進んでいる。人工磁気格子は周期性の高い,構造でしか,高い性能を得られないと考えていたが,いわゆるランダムな構造も,「ランダムな格子」として,分類してみると,実に全体をスッキリと物理的に説明がつくことが分かりだした。具体的には,論文で報告したような迷路状の磁気ドメインは,一列にきれいに並んだ構造ではないが,幅,濃淡には,周期がある。これを使うことで,世界で初めて磁気光学効果を使った強磁性Qスイッチレーザーの開発に成功した。磁気ドメインを外部磁場で制御する方法は,磁気とレーザーの融合として,極めてシンプルであるが,レーザー50年の歴史の中で行われた例は皆無であった。プレス発表等多数行われた。その他に,フォノン(熱波)の挙動を周期構造で制御することで,スピンゼーベック効果を増大できることを見出した。周期性のことなる媒体を複数用意し,そのスピンゼーベック効果で発現する電圧を比較すると,周期性があがるにつれて,電圧が増加することが分かった。以上より,当初予定よりも進展していると考えている。光人工磁気格子を用いた3次元ディスプレイは,精細度の向上,大画面化を引き続き行う。スピン波人工磁気格子は,引き続き,極薄単結晶膜を用いた,機能のデモンストレーションを目指し,スピン波伝搬基礎特性を測定し,ロジック回路等のデバイス開発を進める。さらに,ここまでに得られた結果を元に,国際連携研究を推進していくことを引き続き予定している。本研究は,我々が基盤研究(S)やMEXTキーテクノロジー事業で調べてきた磁性フォトニック結晶や,基盤研究(A)で推進してきたマグノニック結晶などの人工的に構成した磁気的周期構造媒体を総合的に「人工磁気格子」としてまとめた新しい分野の構築を図るとともに,これを光(電磁波)やスピン波(静磁波)などの磁気的波動制御に用いて,人工磁気格子でなければ実現できない新しい超高精細3次元ホログラムディスプレイや超大規模3次元構造データメモリ,あるいは室温で極めて優れた磁界感度を有するマイクロ磁気センサなどを実現しようとするものである。本年度は,査読付き論文発表11件,国内・国際会議発表74件(うち招待講演5件,国際会議発表38件),特許出願2件を行った。人工磁気格子を用いて磁気光学効果を増大することで,磁気ホログラムメモリの書き込み効率/読み出し効率を応用製品として議論ができる1%のオーダーまで増大できることを示した。他に,光人工磁気格子を用いた3次元ディスプレイ開発において,これまで,緑色単色による3次元像の再生に留まっていたものを,緑・赤・青と三原色に拡張できることを示し,フルカラーの3次元像の再生に成功している。スピン波人工磁気格子は,金属磁気格子を用いたマグノニック結晶を形成し,これまで,解析が不十分で広く報告されて来なかったスピン波局在現象をまとめ,論文報告を行った。さらに,スピン波用アイソレータに応用可能であることを見出した。当該試料形成中に見出した試料形成方法は,光磁気デバイスとの親和性も高く,光集積回路用デバイス開発を得意とする米国マサチューセッツ工科大のグループと連携し,光アイソレータとしてデバイスのデモンストレーションを行った。光人工磁気格子は,当初予定通り,カラー化に成功した。スピン波人工磁気格子は,極薄単結晶膜形成装置の故障が生じたが,繰越申請を行い,変更後の計画に沿い,試料形成を再開し,単結晶膜の形成ができており,スピン波の局在現象を論文等で報告している。さらに,磁気媒体の新しい形成方法を見出し,国際共著論文として報告できている。以上より,本プロジェクトはおおむね順調に進展しているといえる。

本研究は,我々が基盤研究(S)やMEXTキーテクノロジー事業で調べてきた磁性フォトニック結晶や,基盤研究(A)で推進してきたマグノニック結晶などの人工的に構成した磁気的周期構造媒体を総合的に「人工磁気格子」としてまとめた新しい分野の構築を図るとともに,これを光(電磁波)やスピン波(静磁波)などの磁気的波動制御に用いて,人工磁気格子でなければ実現できない新しいデバイスを実現しようとするものである。スピン波人工磁気格子については,[J. of Phys. D, 50, 275001 (2017)]において,単結晶のイットリウム鉄ガーネットを用いたデバイスについて詳細に報告した。スピン波人工磁気格子を前進体積モードに適用し,マグノニックバンドギャップの発現を世界で初めて確認している。光波人工磁気格子については,磁気ホログラムメモリ応用を目指しホログラム書き込みパターンを工夫することで,再生エラーを0に抑えられる事を示した。さらに,磁場アシストを加えることで,書き込みパワーを抑制できることも示した。これらは計算では当初から予測されていたが,本科研費によって初めて実験によって確かめることができた成果と言える。詳しくは,[Opt. Express, 25, 15349 (2017)]や,[Sci. Rep., 7, 12835 (2017)]に記載した。3次元ディスプレイを目指した光波人工磁気格子としては,3次元ディプレイの視野角を広げることができる人工磁気格子の設計を行った。その他,ランダムな人工磁気格子を用いたデバイスとしてレーザーのQスイッチ[Sci. Rep.,7, 15398 (2017)]等を実験によって性能を示した。人工磁気格子を軸にした,新デバイス,新材料の開発も進んでいる。人工磁気格子は周期性の高い,構造でしか,高い性能を得られないと考えていたが,いわゆるランダムな構造も,「ランダムな格子」として,分類してみると,実に全体をスッキリと物理的に説明がつくことが分かりだした。具体的には,論文で報告したような迷路状の磁気ドメインは,一列にきれいに並んだ構造ではないが,幅,濃淡には,周期がある。これを使うことで,世界で初めて磁気光学効果を使った強磁性Qスイッチレーザーの開発に成功した。磁気ドメインを外部磁場で制御する方法は,磁気とレーザーの融合として,極めてシンプルであるが,レーザー50年の歴史の中で行われた例は皆無であった。プレス発表等多数行われた。その他に,フォノン(熱波)の挙動を周期構造で制御することで,スピンゼーベック効果を増大できることを見出した。周期性のことなる媒体を複数用意し,そのスピンゼーベック効果で発現する電圧を比較すると,周期性があがるにつれて,電圧が増加することが分かった。以上より,当初予定よりも進展していると考えている。
組織マイクロアレイを用いた肝細胞癌の免疫組織学的検討-有意な疾患群の抽出の試み

肝細胞癌においては、汎用の組織学的分類のみに基づいて、各症例の予後を予測することは困難であることが知られている。本研究は組織マイクロアレイを用いた免疫組織学的手法により、複数の遺伝子経路と肝細胞癌との関連性を検討し、経過予測可能な腫瘍群を得る発現型の抽出を目的とした。解析した個々の因子については、脈管侵襲、肝内転移などの臨床病理学的因子と相関するものもあったが、組織分類を補完するような発現型の抽出には至らず、今後の検討の課題である。肝細胞癌では、同様の組織像を呈する腫瘍においても、再発、生存率に反映される生物学的振る舞いは多様であることが知られている。今回の検討では、組織マイクロアレイを用いた免疫組織学的手法により、複数の遺伝子経路の関連遺伝子について、蛋白の発現解析を大規模に行い、経過予測可能な均一な腫瘍群を得る発現型の解明を目的としている。また、早期病変にも焦点をあて、基本的な組織像、画像所見に加え、進行癌と同様に遺伝子発現型を考慮し、有意な早期病変を抽出することも目的としている。平成19年度には以下の研究を行った。1.組織マイクロアレイの作成:東京大学医学部附属病院で外科切除された肝臓検体を用いて、組織マイクロアレイを作成した。肝細胞癌約200例、非腫瘍肝組織約150例につき、パラフィンブロックから各2個のcoreを採取し、新たなブロックを作成した。2.免疫組織学的染色:作成した組織マイクロアレイを使用し、AKT経路、MAPK経路の関連遺伝子について、市販抗体(p-AKT, p-mTOR, p-4E-BP1, p-p38, p-p44/42, p-SAPK/JNK)を用いた免疫組織学的手法により発現の検討を行った。現在結果を解析中である。3.早期病変の再評価:東京大学医学部附属病院で生検された肝細胞癌から、高分化型肝細胞癌、dysplastic nodule相当の病変を抽出した。今後これらの検体を用い、免疫組織学的検討を行う予定である。肝細胞癌では、同様の組織像を呈する腫瘍においても、再発、生存率に反映される生物学的振る舞いは多様であることが知られており、現行の組織学的分類のみに基づいて、各症例の予後を予測することは困難である。組織学的分類を補完するものとして、遺伝子発現型に基づく腫瘍分類が試みられているが、本研究は組織マイクロアレイを用いた免疫組織学的手法により、複数の遺伝子経路の関連遺伝子について、蛋白の発現解析を行い、経過予測可能な均一な腫瘍群を得る発現型の抽出を目的とした。当院で外科的手術された肝細胞癌症例から、肝細胞癌約200例、非腫瘍肝組織約150例からなる組織マイクロアレイを作成し、同アレイを用い、Wnt/β-catenin経路、AKT経路、MAPK経路、JAK-STAT経路、Notch経路の関連遺伝子、Myc関連遺伝子に関し、代表的な遺伝子について発現の検討を行った。Wnt/β-catenin経路については、β-cateninの核内集積が肝細胞癌の約20%に認められ、核内集積例においてE-cadherinの発現は有意に減少していたが、標的遺伝子であるcyclin D-1やc-mycの発現との間に相関は確認されなかった。AKT経路については、p-AKTの発現が肝細胞癌の約30%に認められたが、関連遺伝子であるmTOR, p70S6の活性化(p-mTOR, p-p70S6の発現)との間に明瞭な相関は確認されなかった。目下のところ、脈管侵襲、肝内転移などの臨床病理学的因子と相関する遺伝子発現型は得られていないが、各種遺伝子の発現と臨床病理学的因子、予後との相関の検討を、引き続き行っていく予定である。
魚の嗜好性と機能性を高める調理法の開発

魚の嗜好性と機能性を高める調理法の開発を目的として、魚臭成分の原因となる脂質酸化生成物の生成を抑える抗酸化成分を含む香味野菜を加えて調理を行い、海産魚に含まれるにおい成分及び機能性成分の調理過程における変化を解析した。その結果、香味野菜を加えて調理することにより、脂質劣化に由来する揮発性成分が減少した。また、薬味なしの試料では調理後、抗酸化活性は減少していたが、薬味を加えることにより抗酸化活性が増加していた。以上の結果から、魚に香味野菜を加えて調理することにより嗜好性及び機能性において優れた効果を発揮することが示唆された。(1)魚類の筋肉、皮膚、内臓について、そのにおい成分の解析を行った。我が国において一般に食されている各種の魚類のうち、20年度は、最も一般的に食されている「サバ」を選び、新鮮魚および冷凍品から筋肉、皮膚、内臓を採取し、これらをそのまま、または水中で加熱(「煮る」モデル)して試料とし、これらの試料について以下の分析を行った。(1)試料から生成する揮発性成分を固相微量抽出(SPME)法により採取し、ガスクロマトグラフおよびガスクロマトグラフー質量分析計を用いて定量・同定を行った。(2)SPME法により採取した揮発性成分について、ガスクロマトグラフーオルファクトメトリーにより、においの判別を行い、ガスクロマトグラフー質量分析計により同定したピークと比較し、各成分のにおいへの寄与を明らかにした。以上の結果、サバの可食部である筋肉においては、カルボニル化合物など脂質酸化に由来する揮発性物質が、そのにおいに大きく寄与していることを明らかにした。皮膚および内臓についてもほぼ同様の傾向が見られたが、さらに解析を進めている。また、新鮮魚と冷凍品ではほとんど差が見られず、水中加熱によっては、におい成分の減少が見られた。(2)魚類の筋肉、皮膚、内臓について、それらの機能性成分の解析を行った。本年度は、サバについて、機能性成分として、高度不飽和脂肪酸(イコサペンタエン酸(EPA)・ドコサヘキサエン酸(DHA))および抗酸化成分についての測定を行った。その結果、水溶性画分に弱い抗酸化性が見られたが、成分の同定には至らなかったため、さらに解析を進めている。魚類の筋肉、皮膚、内臓について、そのにおい成分の解析を行った。我が国において一般に食されている各種の魚類のうち、21年度は「イワシ」を用いる予定であったが、年間を通して安定して入手することが困難であったため、20年度に引き続き「マサバ」を選び、新鮮魚および冷凍品から筋肉および皮膚を採取し、これらに対して「焼く」または「煮る」調理を行い、これらの試料について以下の分析を行った。(2) SPME法により採取した揮発性成分について、ガスクロマトグラフーオルファクトメトリーによりにおいの判別を行い、各成分のにおいへの寄与を明らかにした。以上の結果、炭化水素類、アルデヒド類、フラン類、ケトン類、アルコール類、計34種類の化合物を同定した。このなかでpentanalと(Z)-2-penten-1-olは皮膚のみに含まれていた。筋肉および皮膚で比較すると、1-penten-3-oneと(E)-2-pentenalは皮膚に多く含まれていたが、他の成分は筋肉の方に多く含まれていた。特にHexanal、2, 3-pentanedione、1-penten-3-olが筋肉の方に多く含まれていた。また、「焼く」および「煮る」調理によって主要におい成分であるHexanal、2, 3-pentanedione、1-penten-3-one、(Z)-4-heptenal、(E, Z)-2, 6-nonadienalが増加する傾向にあった。特に2, 3-pentanedioneは顕著に増加していた。また、「煮る」よりも「焼く」調理の方が全体的ににおい成分が増加していた。魚の嗜好性および機能性を高める調理法を確立するため、香味野菜を加えて、「焼く」調理および「煮る」調理を行った。各種の魚を用いる予定であったが、多くの魚は年間を通して安定して入手することが困難であったため、21年度に引き続き「マサバ」を選び、これらに対して、香味野菜として、「ショウガ」、「ネギ」、「ニンニク」を用いて、「焼く」(グリル加熱)または「煮る」(水煮)調理を行い、これらの試料について以下の分析を行った。(1)試料から生成する揮発性成分を固相微量抽出(SPME)法により採取し、ガスクロマトグラフおよびガスクロマトグラフ-質量分析計を用いて定量・同定を行った。

(2)SPME法により採取した揮発性成分について、ガスクロマトグラフ-オルファクトメトリーによりにおいの判別を行い、各成分のにおいへの寄与を明らかにした。(3)においの原因となる脂質酸化について、TBARSを指標として測定した。以上の結果、主要におい成分のうち2,3-pentanedione、1-penten-3-ol、propanalが香味野菜と調理を行うことで減少する傾向にあった。特に「煮る」調理の方が「焼く」調理よりも香味野菜の効果が高く、「焼く」調理では「ショウガ」のみが若干の効果を示したに過ぎなかった。2,3-pentanedioneは顕著に増加していた。また、「煮る」よりも「焼く」調理の方が全体的ににおい成分が増加していた。TBARSについても、「煮る」調理においては、香味野菜を加えることで大きく減少したが、「焼く」調理では、大きな差は見られなかった。
学術的誠実性に関する応用倫理学的研究

学術的誠実性の範囲を特定する作業を行った。「学術的」とされるもののなかには、「研究」と「教育・学習」の2つの側面があり、また、その側面に直交するものとして、個人における誠実性、組織における誠実性との区別が大きな枠組みを定めるていることを明らかにした。研究における個人の誠実性の問題としては、いわゆる改竄・捏造・剽窃(FFP)の行為が問題となり、すでに多くの調査、研究が行われているので、その状況を明かにした。しかし、教育・学習における個人の誠実性の問題である、学業不正については十分に研究がなされていないので、海外調査も含めてオーストラリアの事例を中心に検討し、とくに、外注型不正について問題の背景を明らかにした。この問題については、なお、諸外国及び日本の事例について調査を行った。また、教育・学習における組織としての誠実性の問題については、米国のある大学における運動選手に対するある種の優遇措置が明かに不誠実であったことを明らかにして、その対応の論理を検討した。また、同様に、FFPについては研究が進んでいるものの、大学組織として、軍事あるいは企業利益などを目的とする研究活動との関係を考える際の論点について整理した。本研究は、たんなる事象の枚挙にとどまらない理論化を目的としているが、諸事象をとられる理論的枠組みがほぼ完成したという意味で順調に進展しているといえる。ただし、事象の収集については、当初の予定よりも若干遅れているといわざるを得ないので、「おおむね順調」と評価した。令和元年度は最終年度になるので、秋までにとりまとめを行い、国際ワークショップを開催し、そこでのインプットをもとにして、最終的な成果物の完成につなげる。本研究は、主として高等教育機関において行われている教育研究活動における誠実性の問題を扱うが、教育については、(1)教育課程の実施の領域、(2)学生のいわゆる厚生補導に係る領域、(3)教育課程の編成・実施の方針に係る領域、(4)教育機関の運営の領域について検討することとした。また、研究については、(5)研究の実施に係る領域、(6)研究計画の策定に係る領域、(7)研究機関としての運営に係る領域について検討することとした。(1)及び(2)については、大学の学内における規定、とくに、国内外の試験の実施と受験に関する規定を収集しつつある(海外のものについては、一部翻訳を行った)。また、従来学内における原則となっていたIn loco parentis原則の現在における解釈と適用について検討した。(3)に関しては、この領域に係る問題を整理して、具体的検討は2年度目に行うこととした。(4)については、いわゆるディグリーミル、アクレディテーションミルに関する情報収集を行うとともに、日本の状況について、法令上の対応状況を整理した。(5)については、準備段階である程度の達成を見ているので、本研究終了時にその内容を反映させることとしている。(6)については、研究計画の内容が、産業及び国家安全保証ないし軍事の側面からの要請によって影響を受けている事例に関する検討を行うとともに、米国における事情を分析した文献を収集して、対照的研究を行った。(7)についても、(6)に関してと同様の検討を行った。これらの成果は、公表された著作物としてはまだ発表されていない。計画においては、海外調査を予定していたが、実際には、所属先業務によって行われた海外調査に参加した際に、関係者からの意見の聴取を行うことができたために実施しなかった。この点では計画は実施されていないが、情報収集としては十分な活動となり、かつ、その他の計画は順調であるので、おおむね順調な進展としている。当初計画通りし実施する。ただし、計画段階に比べて国際的にも周囲の関心が高まっているように思われることから、それらの期待に答えられる形の成果公開を検討する。本務業務との関係で海外調査を実施することができたので旅費は不要となった。
グローバル環境における組織間コントロールの解明

本研究では,グローバル化が進むサプライヤー関係に適したマネジメント・コントロールがどのように行われているのかを明らかにする。そのために,自社とサプライヤーとの調整役となる境界連結者の行動の特徴,および境界連結者に対するコントロールのプロセスについて検討する。具体的には,旅行会社における販売・仕入担当者の行動やサプライヤーとの関係に着目したインタビュー調査によって,コントロールのプロセスを明らかにする。
コンドロイチン硫酸プロテオグリカンによる脳の臨界期決定機構

コンドロイチン硫酸プロテオグリカンによる脳の臨界期決定機構コンドロイチン硫酸プロテオグリカン(CSPGs)は、脳における主要な細胞外マトリックスであり、神経系の可塑性に深く関わっていると考えられる。本研究では、tPA-Plasminogenシステムが、バソプレッシン神経系のCSPGsを分解することでシナプスの再構築に関与することを動物レベルで明らかにした。さらに、培養海馬神経細胞を用いて、CSPGsを分解するコンドロイチナーゼABC処理により、シナプス部位におけるGAP-43発現が顕著に増大することが明らかになった。よって、CSPGsはシナプス形成に阻害的に作用するが、CSPGsの分解はシナプス形成を促進することが明らかになった。コンドロイチン硫酸プロテオグリカンが神経回路の臨界期に対してどのような作用を有するのか調べた。1)大脳体性感覚野のバレル領域における、コンドロイチン硫酸プロテオグリカン発現コンドロイチン硫酸プロテオグリカンの発現は、脳の発生過程においてバレル構造に対応したパターンで発現する。しかし、空間的・時間的に異なる種類のコンドロイチン硫酸プロテオグリカンが発現していた(Brain Res., Vol.1252, 2009)。2)膜貫通型コンドロイチン硫酸プロテオグリカンRPTPζの脱リン酸化による神経細胞樹状突起形成RPTPζには全長型と短縮スプライシング型の2つのアイソフォームがあり、細胞内Phosphatase活性により樹状突起の長さや分岐において独立的に制御していることが明らかになった(Neuroscience, Vol.164, 2009)。3)バソプレッシンを分泌する下垂体後葉神経系におけるコンドロイチン硫酸プロテオグリカンの発現変化バソプレッシン神経の活動増加は、細胞外マトリックスであるコンドロイチン硫酸プロテオグリカンを分解することで神経回路の可塑性を誘導することを証明した(Neuroscience, Vol.166, 2010)。4)バソプレッシンを分泌する下垂体後葉神経系におけるtPA-Plasminogenの発現変化細胞外マトリックスであるコンドロイチン硫酸プロテオグリカンの分解は、セリンプロテアーゼであるtPA-Plasminogenによるものであることが明らかになった(J.Neurosci.Res., Vol.88, 2010)。5)グリア細胞におけるOBCAM接着因子の増殖と細胞サイズ調節免疫グロブリンスーパーファミリーに属すOBCAM接着因子は、type-1 astrocyteグリア細胞の増殖や細胞サイズを制御していることが明らかになった(J.Neurochem., Vol.112, 2010)。コンドロイチン硫酸プロテオグリカン(CSPGs)は、脳における主要な細胞外マトリックスであり、神経系の可塑性に深く関わっていると考えられる。本研究では、バソプレッシン神経系が存在する視床下部や下垂体後葉でCSPGsの局在を観察したところ、細胞外に密なマトリックスを形成していることが明らかになった。通常の飲水に代わりに2%NaClを飲ませた浸透圧刺激により、視床下部や下垂体後葉のバソプレッシン神経に存在するある種のCSPGsの発現量が顕著に減少した。このCSPGs発現量減少は、RT-PCR解析よりmRNA発現量による低下ではないことが分かった。よって、これらの発現量減少は、プロテアーゼなどによる分解であると推測された。そこで、バソプレッシン神経系におけるCSPGsなどのマトリックス分解酵素であるTissue-type plasminogen activator(tPA)ならびにPlasminogenについて調べた。tPAは、バソプレッシン神経の樹状突起や終末部に特異的に存在し、plasminogenについてはアストロサイトに局在していた。tPAは、浸透圧刺激によるバソプレッシン神経の興奮により放出され、細胞外マトリックスを分解することが確認された。また、浸透圧刺激によりtPAのmRNA発現が有意に増加した。tPAならびにPlasminogenのノックアウトマウスは、浸透圧刺激によるバソプレッシン分泌能力が著しく低く、浸透圧負荷により顕著な体重減少を示し、浸透圧調節能力が低いことが分かった。以上の結果は、CSPGsを主とする細胞外マトリックスは、バソプレッシン神経の活動に依存してプロテアーゼなどにより分解調節されることで、神経回路の可塑性にかかわりバソプレッシンの分泌を調節していることが示唆された。CSPGsは、軸索伸長やシナプス形成の阻害するが、tPA-Plasminogenシステムにより分解されることにより神経系の可塑性が生じると考えられる。

本年度は、脳内におけるtPA-Plasminogenシステムの発現を視床下部を中心に調べたところ、終板器官、脳弓下器官、正中隆起などの脳室周囲器官および室傍核や視索上核に強い発現が認められた。これらの神経核では、神経新生が盛んに生じている部位であり、細胞の移動や新規シナプス形成などが生じている。よって、tPA-Plasminogenシステムによる細胞外マトリクスの分解が生じている可能性がある。次に、培養海馬神経細胞を用いて、細胞外マトリクス分解の影響を調べた。CSPGsを分解する、コンドロイチナーゼABC処理を施すと、シナプス部位におけるGAP-43発現が顕著に増大することが、Western blottingと定量的免疫細胞化学法により明らかになった。GAP-43は未熟シナプスに発現することがシナプス小胞タンパクであるsynapsinやsynaptotagminの発現と同時に解析することで明らかになっている。よって、CSPGsはシナプス形成に阻害的に作用するが、酵素による分解はシナプス形成を促進することが明らかになった。以上のように、in vivoおよびin vitro両方において、細胞外マトリックスCSPGsがシナプス可塑性に重要な作用を持っていることを証明することができた。
手関節の関節状態における動的解析

手根骨の運動と手関節の接触状態を解明することを目的として本研究を遂行してきた.関節の接触状態の解明は,骨や軟骨の3次元形状モデル(3Dモデル)およびフルオロスコピー(蛍光透視法)で撮影された手関節のフルオロ(蛍光X線)画像を用いたイメージレジストレーション法による関節の運動解析と,弾性接触理論を用いた関節軟骨に対する接触圧力解析により実施する予定とした.イメージレジストレーション法は、X線画像に骨・軟骨の3Dモデルを重ね合わせることで3Dモデルの3次元的な位置を解析することが可能である.平成23年度は接触圧力解析の精度を向上させるため,骨の材料特性を考慮した3Dモデルの作成や有限要素解析法(FEA)による解析について検討した.手関節の3DモデルをMRI(核磁気共鳴イメージング)画像から作成すると,骨の材料特性に関する情報を取得することができないため,3Dモデルに材料特性を含有することができない.そこでX線被曝が少なく,骨密度情報を取得できるpQCT(末梢型定量CT)を用いて,pQCTデータから3次元形状モデルおよび有限要素(FE)メッシュを作成した.pQCTの骨密度値からヤング率を算出して,骨のヤング率をFEメッシュの各要素に分布させた.pQCTデータから作成されたFEメッシュを用いてFEAによる応力ひずみ解析を行い,異なる外部荷重に対する応力ひずみ分布の差異を確認した.本研究において接触圧力解析の精度向上のために,FEAが手関節の接触圧力解析に適用できることが示唆された.手根骨の運動と手関節の接触状態を解明することを目的として本研究を遂行してきた.関節の接触状態の解明は,骨や軟骨の3次元形状モデル(3Dモデル)およびフルオロスコピー(蛍光透視法)で撮影された手関節のフルオロ(蛍光X線)画像を用いたイメージレジストレーション法による関節の運動解析と,弾性接触理論を用いた関節軟骨に対する接触圧力解析により実施する予定とした.イメージレジストレーション法は、X線画像に骨・軟骨の3Dモデルを重ね合わせることで3Dモデルの3次元的な位置を解析することが可能である.平成23年度は接触圧力解析の精度を向上させるため,骨の材料特性を考慮した3Dモデルの作成や有限要素解析法(FEA)による解析について検討した.手関節の3DモデルをMRI(核磁気共鳴イメージング)画像から作成すると,骨の材料特性に関する情報を取得することができないため,3Dモデルに材料特性を含有することができない.そこでX線被曝が少なく,骨密度情報を取得できるpQCT(末梢型定量CT)を用いて,pQCTデータから3次元形状モデルおよび有限要素(FE)メッシュを作成した.pQCTの骨密度値からヤング率を算出して,骨のヤング率をFEメッシュの各要素に分布させた.pQCTデータから作成されたFEメッシュを用いてFEAによる応力ひずみ解析を行い,異なる外部荷重に対する応力ひずみ分布の差異を確認した.本研究において接触圧力解析の精度向上のために,FEAが手関節の接触圧力解析に適用できることが示唆された.
岩石の絶対強度の解明とサブゼロ温度領域におけるその応用

岩石を対象に,時間や環境の影響を受ない「絶対強度」の概念を提案するとともに,サブゼロ温度領域における岩石のクリープ変形,クリープ寿命に与える間隙氷の影響について検討した。その結果,支笏溶結凝灰岩に関しては,絶対強度の存在を明らかにすることはできなかったが,応力レベルが小さくなると乾燥供試体のクリープ寿命より含水飽和供試体のクリープ寿命の方が短くなるという工学的に重要な現象を見出した。岩石内部の間隙氷が凍結岩石の強度や破壊プロセスに与える影響を明らかにするため,岩質材料を用いて氷で充填された単一の巨視き裂を有する供試体を作製し,CCDカメラにより巨視き裂からの破壊の発生の様子を観察した。一軸圧縮試験の観察より,圧縮応力下では岩質材料の強度により破壊プロセスが異なることが明らかになった。すなわち,強度が大きい供試体では,岩質部分に微少き裂が発生した後,間隙氷の破壊が進行するのに対し,強度の小さい供試体では,先に間隙氷の破壊が認められた。このことは,圧縮応力下における凍結岩石の破壊プロセスが岩石の強度により異なることを示唆している。また,前者の供試体では,まず,き裂先端付近に微小き裂が発生するが,このき裂の成長は停止し,その後の応力の増大によりき裂先端からせん断破壊が進行した。圧裂引張試験の観察では2通りの破壊プロセスが認められた。岩質部分と間隙氷の境界面が剥離した場合の強度は,き裂を氷で充填しない場合の強度とほぼ同じであるが,間隙氷を貫通するき裂が発生した場合の強度は,き裂を氷で充填しない場合の強度よりかなり大きくなった。これより,凍結岩石の引張強度は,岩石部分と氷の接合状態に依存すると考えられ,き裂面の粗さや屈曲性が高い岩石ほど,凍結による引張強度の増加は大きいものと予想される。数値解析により両試験における応力状態を分析した結果,一軸圧縮試験より圧裂引張試験の方が,間隙氷の充填によるき裂先端の応力集中の緩和率が大きいことがわかった。間隙氷の影響が圧縮強度より引張強度の方に強く現れるのは,この応力緩和率の違いが原因であると考える。時間や含水条件などの環境に依存しない「絶対強度」と名づけた工学的に重要な強度の存在を明らかにするために,多孔質岩石の代表である凝灰岩を対象に一軸圧縮応力下でクリープ試験を実施し,クリープ応力とクリープ寿命の関係,クリープ変形・破壊プロセスの特徴などについて検討した。その結果,凍結状態にある岩石も室温下におかれた岩石と同様に,1次クリープ,2次クリープ,3次クリープの3つの変形・破壊プロセスを経て最終破断にいたること,クリープ応力が小さくなるとクリープ寿命は指数関数的に長くなること,含水飽和状態で凍結させた供試体(含水飽和供試体)の方が自然乾燥状態で凍結させた供試体(乾燥供試体)よりも変形量・変形速度が大きくなることなどが明らかになった。しかし,予想した絶対強度より小さな応力レベルにおいても最終破断が起きることが複数個の供試体で確認され,少なくとも凝灰岩に関しては絶対強度の存在を明らかにすることはできなかった。ただし,凍結状態における岩石の長期強度について極めて重要な知見が得られた。すなわち,乾燥供試体に比べて含水飽和供試体の方が一軸圧縮強度は大きく,高い応力レベルでは,含水飽和供試体のクリープ寿命の方が長くなる。ところが,ある程度クリープ応力のレベルが小さくなると,含水飽和供試体のクリープ寿命の方が短くなるという現象を見い出した。このことは,間隙氷が岩石の力学的性質に与える影響は複雑であり,載荷速度や応力レベルにより異なる可能性があること,寒冷地における岩盤の長期安定性の評価には含水飽和状態で凍結した岩石の長期的な力学的性質を十分に考慮する必要があることなどを指摘している。平成23年度の研究では,サブゼロ温度領域(-20°C程度)において,載荷速度に依存しない強度を意味する絶対強度の存在は明らかにできなかったものの,岩石のクリープ寿命に関して重要な結果が得られた。すなわち,高い応力レベルでは,乾燥供試体に比べて含水飽和供試体の方がクリープ寿命は長くなるが,低い応力レベルでは,逆に含水飽和供試体のクリープ寿命の方が短くなることを見出した。このことは,寒冷地の岩盤の長期安定性を評価する上で重要となるが,平成23年度の試験では,設定したクリープ応力のレベルが3ケースのみであり,また,設定した試験時間(最長3日間)で破壊に至らなかった供試体も多々あるなど,含水状態とクリープ寿命の関係を完全に把握するには至らなかった。これらの点を踏まえ,本年度は,さらに2つの応力レベルを追加し,クリープ試験を行うとともに,未破壊の供試体の寿命の予測方法について検討した。さらに,サブゼロ温度領域における岩石の時間依存挙動の理解を深めるために,本研究で得られた「クリープ寿命の応力依存性」と既往の研究で明らかにされている「一軸圧縮強度の載荷速度依存性」の関係について考察した。