hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
外国語教育のためのWebサーバー/モバイル技術を活用した教育環境の基礎的研究

本研究では,いつでもどこでも利用できる多言語の語学学習環境の開発を目指した基礎研究として,コンピュータ・ソフトウェアを援用する語学学習の方法論の調査と研究,学習アプリケーションへのモバイル技術への適用の可能性の検討,学習コンテンツの多言語教育への拡張,メディアの拡充のための教材の収集と記録方式の調査,外国語教育ノウハウのデータベース化と教育内容のモジュール化(学習内容の構造化)のための基礎課題の検討,学習教材の自動生成・自動変換に関する研究を行った.本研究では,(1)コンピュータ・ソフトウェアを援用する語学学習の方法論の調査と研究を実施した.(2)学習コンテンツの多言語教育への拡張,メディアの拡充のための教材の収集と記録方式の調査を実施した.(3)外国語教育ノウハウのデータベース化と教育内容のモジュール化(学習内容の構造化)のための基礎課題の検討を行った.(1)学習教材の可用性向上の研究:・アプリケーションソフトウェアとコンテンツの分離の可能性について検討する.学習コンテンツは,外国語学習内容と学習ガイダンスのモジュール化を試みた.・コンテンツについては,多言語であることを考慮し,1つの学習項目について,複数の言語での解説やガイダンスが可能かどうか,学習対象言語と学習対象者の母語の関係などを中心にを検討した.・技術上の課題として,同一コンテンツ内での複数フォント情報の扱いとインターネット技術の関連について調査し,Java言語とRDBを使ったパイロットシステムを構築した.(2)コンテンツの充実のための研究:・語学系の大学,語学系の学部において作成された語学教材の収集を実施した.海外も含めたインターネットサイトの収集を実施し,文字コードの問題を含めデータベース化の検討を行った.教材内容の修正更新などデータ運用と管理の諸問題を検討した.(3)コンテンツの効率運用のための研究:・各語学教材について前提とする学習レベルと学習対象者についての実施調査を行い,外国語教育ノウハウと教育内容のモジュール化(学習内容とガイドの分離)について検討した.・教材開発者へのインタービューなどを通じて,語学教材コンテンツが分散開発されていることの問題点の調査と,コンテンツを集中して管理したりアプリケーションソフトウェアへ適用する際の運用上の課題について検討した.商用の語学教材およびソフトウェアは,英語学習に偏っているため,アジア言語,とくに西南アジア諸語については教材もソフトウェアも貧弱である.本研究では,東南アジア諸語の語学教育素材について収集を実施した.基礎データの提供が実現した.本研究では,いつでもどこでも利用できる多言語の語学学習環境の開発を目指した基礎研究として,コンピュータ・ソフトウェアを援用する語学学習の方法論の調査と研究,学習アプリケーションへのモバイル技術への適用の可能性の検討,学習コンテンツの多言語教育への拡張,メディアの拡充のための教材の収集と記録方式の調査,外国語教育ノウハウのデータベース化と教育内容のモジュール化(学習内容の構造化)のための基礎課題の検討,学習教材の自動生成・自動変換に関する研究を行った.本研究では,(1)コンピュータ・ソフトウェアを援用する語学学習の方法論の調査と研究を実施した.(2)学習コンテンツの多言語教育への拡張,メディアの拡充のための教材の収集と記録方式の調査を実施した.(3)外国語教育ノウハウのデータベース化と教育内容のモジュール化(学習内容の構造化)のための基礎課題の検討を行った.(1)学習教材の可用性向上の研究:・アプリケーションソフトウェアとコンテンツの分離の可能性について検討する.学習コンテンツは,外国語学習内容と学習ガイダンスのモジュール化を試みた.・コンテンツについては,多言語であることを考慮し,1つの学習項目について,複数の言語での解説やガイダンスが可能かどうか,学習対象言語と学習対象者の母語の関係などを中心にを検討した.・技術上の課題として,同一コンテンツ内での複数フォント情報の扱いとインターネット技術の関連について調査し,Java言語とRDBを使ったパイロットシステムを構築した.(2)コンテンツの充実のための研究:・語学系の大学,語学系の学部において作成された語学教材の収集を実施した.海外も含めたインターネットサイトの収集を実施し,文字コードの問題を含めデータベース化の検討を行った.教材内容の修正更新などデータ運用と管理の諸問題を検討した.(3)コンテンツの効率運用のための研究:・各語学教材について前提とする学習レベルと学習対象者についての実施調査を行い,外国語教育ノウハウと教育内容のモジュール化(学習内容とガイドの分離)について検討した.・教材開発者へのインタービューなどを通じて,語学教材コンテンツが分散開発されていることの問題点の調査と,コンテンツを集中して管理したりアプリケーションソフトウェアへ適用する際の運用上の課題について検討した.商用の語学教材およびソフトウェアは,英語学習に偏っているため,アジア言語,とくに西南アジア諸語については教材もソフトウェアも貧弱である.本研究では,東南アジア諸語の語学教育素材について収集を実施した.基礎データの提供が実現した.本年度の研究実施計画であげた三つの目標に関し、以下の研究を行った。(1)語学教育事情調査・研究今年度はインターネットとITを活用した外国語学習環境の研究開発動向と産業界の現状を調査しつつ、そのいくつかを授業の中で試用して問題点を検討した。特に、国際電気通信基礎技術研究所(ATR)先端情報科学研究部で開発中のATR-CALL web版、Global English社の英語学習サイト、Minds and Technologies社のPeramo、Ordinate社のPhonePassについて開発者を交えて検討と議論を行った。(原田)また、語学学習、教育方法論の研究として、教育の情報化プロセスの分析、語学学習における情報化プロセスの進行、モバイル技術の語学教育における活用の可能性の検討を行った。(辰巳)(2)語学教材(多言語)のWEB型データベース化

市販またはWEB上で公開されている日本語・中国語・韓国語の学習素材を調査し、デジタル素材としてのカスタマイズの可能性を探った。また、それらをもとに、新たなマルチメディア教材を試作した。(西郡)モバイル語学学習環境の基礎的な研究を実施した。(1)英語教材の収集と分析を行い、英語学習教材の自動生成の枠組を検討した。(2)Webサーバーと教材データベースを連携する教材提供環境と多言語データベースの実装技術を調査し、一部実装実験を実施した。(佐野)(3)自己学習支援環境の調査と語学教育への応用検討遠隔受講および講義記録のライブラリ化のできる教育支援システムを構想した。このシステムは、映像・音声および板書等を忠実に記録し伝送する一方で、それを文字認識・音声認識技術により記号化したものも同時に伝送・記録する。それにより、外国語教育を始めとする様々な分野において効果的な教育を実現するための、講義のライブラリ化とインターネットを通じた遠隔受講を可能にする。(和田)本研究では、いつでもどこでも利用できる多言語の語学学習環境の開発を目指した基礎研究として、コンピュータ・ソフトウェアを援用する語学学習の方法論の調査と研究、学習アプリケーションへのモバイル技術への適用の可能性の検討、学習コンテンツの多音語教育への拡張,メディアの拡充のための教材の収集と記録方式の調査,外国語教育ノウハウのデータベース化と教育内容のモジュール化(学習内容の構造化)のための基礎課題の検討,学習教材の自動生成・自動変換に関する研究を行った.本研究では、(1)コンピュータ・ソフトウェアを援用する語学学習の方法論の調査と研究を実施した.(2)学習コンテンツの多言語教育への拡張、メディアの拡充のための教材の収集と記録方式の調査を実施した.(3)外国語教育ノウハウのデータベース化と教育内容のモジュール化(学習内容の構造化)のための基礎課題の検討を行った.(1)学習教材の可用性向上の研究:・アプリケーションソフトウェアとコンテンツの分離の可能性について検討する.学習コンテンツは、外国語学習内容と学習ガイダンスのモジュール化を試みた.コンテンツについては、多言語であることを考慮し、1つの学習項目について、複数の言語での解説やガイダンスが可能かどうか、学習対象言語と学習対象者の母語の関係などを中心に検証した.・技術上の課題として、同一コンテンツ内での複数フォント情報の扱いとインターネット技術の関連について調査し、Java言語とRDBを使ったパイロットシステムを構築した.(2)コンテンツの充実のための研究:・語学系の大学,語学系の学部において作成された語学教材の収集を実施した。
地球温暖化と海洋の酸性化に対するサンゴ礁生態系の応答と激変

サンゴ礁における炭酸系変動の時系列観測により、瀬底島サンゴ群集は二酸化炭素濃度=945ppmvに達すると石灰化速度がゼロになること、および、アラゴナイト飽和度が1(平衡状態)となる結果が得られた。IPCC報告書の数値予測モデルによれば、早ければ21世紀末以降に、大気中の二酸化炭素濃度が950ppmvレベルに達し、アラゴナイト質骨格を形成する海洋生物の生存が極度に脅かされ、サンゴ礁生態系激変の可能性が示唆される。サンゴ飼育水槽実験により、光ストレス・農薬・有害化学物質ストレスに対する代謝応答(光合成・石灰化)、枝状サンゴの骨格形成における量元素(Sr, Mg, U)の取り込み応答、稚サンゴの骨格形成の応答等について解明した。さらに、サンゴの骨格形成における基質タンパク質の効果について解明した。以下の3つの課題を追究する。(1)サンゴ礁における炭酸システムの時系列観測をおこない、温暖化および酸性化に重要な影響を与える二酸化炭素の季節変動および経年変動の実態を明らかにする。(2)サンゴの飼育実験により、高水温、高二酸化炭素濃度、酸性化が光合成(生物生産)および石灰化(骨格形成)に与える影響を解明する。(3)サンゴ類の骨格形成過程を制御する基質タンパク質の構造と機能に注目して、地球温暖化および海洋酸性化に対するサンゴの応答について分子レベルの解析をおこなう。1.野外観測1)サンゴ礁炭酸システムの長期変動の観測(1)瀬底島に設置してある炭酸システムの自動計測装置および水質監視用ゾンデを利用して長期連続観測をおこなった。(2)炭酸系成分の日変動、月変動を観測した。(3)サンゴ礁海域の潮流変化を考慮したボックスモデルを用いて、サンゴ礁生物群集による生物生産(光合成・石灰化)の時系列データを得た。2.飼育実験1)サンゴ礁生物群集による代謝機能の応答の解明「連続流水混合システム」を用いて、サンゴ礁生物の代謝(光合成-呼吸、石灰化)量および微量元素の吸収量を測定し、炭酸系変動の指標の可能性を追求した。2)サンゴ礁生物による骨格形成の応答の解明(1)海水温度を22°C、26°Cおよび30°Cの一定条件下でサンゴAcropora飼育し、骨格中に含有する無機金属元素濃度(ウランおよびMg,Srなど)の分析をおこない、水温および海水中の炭酸システム変動との関係について解明し、第11回国際サンゴ礁シンポジウム(7月、マイアミ)にて発表した。(2)八方サンゴ類の骨格形成ついて、関係する国内外の研究者と共同研究をおこない、基質タンパク質、骨格構成鉱物、微量金属元素組成と環境因子との相互関係について解明し論文発表した。また八方サンゴの骨片からタンパク質を分離精製する方法および抽出した酵素タンパク質について特許申請した(2009年3月)。3)日本地球惑星科学連合大会(5月、東京)、国際サンゴ礁シンポジウム(7月、マイアミ)、日本地球化学会年会(9月)、日本サンゴ礁学会(11月)に参加し論文発表と研究交流した。1.野外観測(1)サンゴ礁炭酸システムの長期変動の観測1)瀬底島に設置してある炭酸システムの自動計測装置および水質監視用ゾンデを利用して連続観測をおこなった。2)炭酸系成分の日変動、月変動を観測した。3)海水中のCa2+、Mg2+、Sr2+、UO22+の経時変動を観測し、pHの日変動に対応するウラニルイオンの化学形態の日変動を求めた。2.飼育実験(1)サンゴ礁生物による骨格形成の応答の解明1)水温、二酸化炭素分圧およびpHを調節できる水槽を製作して、サンゴの飼育実験をおこない、微量金属イオンの取込みの実験をおこなった。2) Nano-SIMSを使ってサンゴの日輪を観察するために、海水にSrを添加してサンゴを飼育し、骨格試料を作成した。マシーンタイムを待っている。3)サンゴ幼生を異なるMg/Ca比に調整した海水中で飼育し、骨格の鉱物組成を調べた。(2)八方サンゴ類の骨格形成ついて、基質タンパク質、骨格構成鉱物、微量金属元素組成と環境因子との相互関係について研究した。とくに宝石サンゴについては、美ら海水族館から試料提供を受けた。(3)モナコ国立科学センターから研究員2名を招聘して、骨格形成基質タンパク質に係わる遺伝子解析のための共同研究をおこなった。(4)日本地球惑星科学連合大会(5月、東京)、日本地球化学会年会(9月)、日本サンゴ礁学会(11月)に参加し論文発表と研究交流した。2009年には関連する投稿中の学術論文のうち11編が受理された。以下の3つの課題について研究した。

(1)海洋観測に依る東シナ海炭酸系の経年変動および現場設置型の全炭酸全アルカリ度自動計測装置を用いたサンゴ礁における炭酸系の時系列観測をおこない、瀬底島におけるサンゴ礁生物の石灰化課程と二酸化炭素の季節変動および経年変動との関係について解析した。(2)サンゴの石灰化に与える環境変動の影響を解明するために、海水温度、Sr/Ca,Mg/Ca,U/Caを調節した海水を用いて飼育実験をおこなった。その結果、枝サンゴも古海水温の指標となる事を初めて明らかにした。また、成熟したサンゴの骨格形成は、海水中のMg/Ca比を変化させてもアラゴナイト骨格を形成する結果を得た。これにより生物種に依る骨格形成の調節が行われることが示唆された。(3)サンゴ類の骨格形成過程を制御する基質タンパク質の構造と機能に注目して、八方サンゴ類の骨格に含まれる基質タンパク質の分析をおこないアミノ酸配列の情報を得た。また、in vitro実験により、炭酸カルシウム結晶の成長に与える基質タンパク質の効果について実験した。八方サンゴの仲間である宝石サンゴの基質タンパク質は不安定なヴァテライト結晶を生成する効果を示した。(4)以上について、日本惑星地球科学連合大会、日本サンゴ礁学会等において発表した。1.目的本研究課題では、(1)現場設置型全自動分析装置によるサンゴ礁炭酸システムの時系列連続観測をおこない、二酸化炭素の季節変動および経年変動の実態解明、(2)サンゴの飼育実験により、高水温、高二酸化炭素濃度、酸性化が光合成(生物生産)および石灰化(骨格形成)に与える影響を解明すること,(3)地球温暖化および海洋酸性化に対するサンゴの応答について、サンゴ類の骨格形成過程を制御する基質タンパク質の構造と機能に注目して分子レベルの解析、をおこない、(4)地球温暖化と海洋の酸性化に対するサンゴ礁生態系の応答と激変の可能性について総括を得た。2.結果(1)観測結果より瀬底島サンゴ礁における海水中の二酸化炭素濃度と石灰化速度との関係を得た。これにより、瀬底島サンゴ礁群集に依る石灰化は、二酸化炭素濃度が900ppmvに達すると石灰化速度がゼロになることが明らかにされた。(2)サンゴおよび稚サンゴの飼育実験をおこない、海水の化学環境(Mg/Ca比)の変化によるサンゴ骨格形成過程への影響について試験し、特に成熟したサンゴでは、低Mg海水でもアラゴナイト骨格を形成できる調節機能があることを確認した。(3)八方サンゴの骨格に含まれる"基質タンパク質"を抽出し、アミノ酸組成およびタンパク質機能の特性解についてin vitro結晶成長実験をおこない、分子間力顕微鏡および顕微ラーマン分光装置を用いて解析した。その結果、八方サンゴの基質タンパク質はカルサイト骨格を優先的に形成する機能を持っており、骨格形成を制御する生物種に特有な"鍵物質"の存在が示唆された。(4)上記について、地球温暖化と海洋の酸性化に対するサンゴ礁生態系の応答と激変の可能性について総括した。大気中の二酸化炭素濃度の増加傾向が現在の状態で進行すると仮定すると、近未来において炭酸塩骨格を形成する海洋生物の生息が極端に脅かされ、瀬底島サンゴ礁においては今世紀末か22世紀初頭には海洋生物の石灰化過程が困難となり、生態系激変の可能性が予測された。
神経細胞におけるアミロイド前駆体蛋白の代謝とその調節:軸索内輸送を用いた研究

アルツハイマー型老年痴呆脳に蓄積する二種類の異常構造体である老人斑と神経原繊維変化(PHF)は、アミロイド前駆体蛋白(APP)あるいはタウ蛋白という正常蛋白から、蛋白分解や蛋白修飾により生じた蛋白を主成分としていることから、これらの蛋白の代謝過程に起こった異常が原因ではないかと考えられる。本研究では、正常状態におけるこれらの蛋白の代謝経路、および加齢に伴うその変化を明らかにし、異常構造の形成機構を解明することを目的としている。本年度は、個体レベルの軸索内輸送系と、培養神経細胞の系を併用して、実験を行い、以下の結果を得た。1.ラット坐骨神経運動繊維の系を用いて、β,β'-イミノジプロピオニトリルによるニューロフィラメントの軸索内輸送阻害と異常蓄積を実験的に作り出して解析した結果、停止した蛋白を選択的に分解する機構が存在することがわかった(J.Neurochem.,63,291-300)。異常蓄積を早期に解消する機能をもつと思われるこのような蛋白分解酵素について、引き続きその性質を調べるとともに、活性化機構を検討している。3.タウ蛋白についての知見のほとんどは、脳可溶性タウまたはPHFタウに関するものである。今回、正常な末梢神経軸索に存在する分子種を検索した結果、高度にリン酸化された66kDaのタウが主体であることを見出だすとともに、その軸索内輸送を確認した。加齢や神経傷害に伴う輸送量ならびに分子種の変化を、現在、検索中である。
実用性・高信頼性岩盤地すべり危険度評価法と世界遺産マチュピチュの保護

「実用性・高信頼性岩盤地すべり危険度評価法と世界遺産マチュピチュの保護」の研究課題について試験地での観測的研究、数値実験、およびマチュピチュのモデリングについて以下の三つの研究を実施した。1.岡山県中部高梁市の文化遺産である備中松山城の不安定岩盤斜面を岩盤変位と岩盤崩落のメカニズムの関係を解明するための試験地として観測機器の開発・設置、観測データの収集と解析の研究を実施した。当該試験地において、ペルーの世界遺産マチュピチュ遺跡の岩盤斜面変動観測に導入する予定の監視システムの信頼性と妥当性の検証を実施した。具体的には、差動トランスを用いたクラック変位計と伸張計によるデータ収集および現場での連続観測の信頼性、ネットワーク指向・サーバー型の現地計測機器の新遠隔監視システム「TOLIDASS = Teletry-OrientedLInux-based Data Acquisition Server System」の試験観測についてのデータを収集した。またトータルステーションによる連続観測実施のための予備調査を実施した。現在までに上記観測によって得られたデータと現地調査から、過去の末端部に地すべり地形があるが、ここで地すべりが再活動し、それによって斜面上方における岩盤斜面が不安定になり岩盤の変位、落石等の被害が生じたと推定した。2.個別要素法(DEM = Distinct Element Method)を用いて様々な境界条件下で斜面崩壊メカニズムのシミュレーションを行った。その結果によって、岩盤斜面変形の計測及び物理モデルは向上された。備中松山城の岩盤斜面の崩壊メカニズムを考慮し、自然状態(形状・大きさ・岩盤傾斜)に対応し、そして同時に広範囲の安定境界条件をシミュレートできる物理モデルを構築した。このモデルを元にした新たな2次元解析コード(2DPMD)を開発した。3.入手したペルー国・クスコ州のマチュピチュ地域を含むウルバンバ川流域1:10 000の等高線図を元にして、マチュピチュ地域の3次元コンピュータモデルを作成した。またこの3次元モデルを用いて、仮想的に上空を旋回飛行する三次元フライバイムービーを作成し地形の可視化を試みた。垂直に近いの崖地形が多い当該地域では地形図だけの情報による数値モデルと空中写真との合成や地形解析は十分な制度を確保するのは容易でないことがわかった。
細胞周期制御リン酸化酵素(PLK)の癌化誘導機序

昨年までの研究で、膀胱癌の臨床標本を用いてPLK(Polo-like kinase)が癌領域に特異的に染色されることを報告してきた。そこで、現在、尿中に剥離してくる膀胱癌の特性を利用して、膀胱癌の早期診断に役立てはしないかを検討しようとしている。すなわち尿を採取して、遠心分離後、沈殿した細胞よりRNAを抽出し、RT-PCR法にてPLKの発現を検討している。ここで膀胱炎の際に出現してくる白血球が混在し分裂中の白血球もPLKが発現していることが考えられる。よって、この問題点を克服するために、白血球細胞と膀胱癌細胞の比重の差を利用して、グリセロールやショ糖の密度勾配法を行い、炎症性の白血球の除去を試みている。また、最近臨床応用された抗癌剤タキソールの作用機序の一つが微小管形成の阻害である。他方PLKの作用の一つが、微小管の形成に深く関与していることを既に、我々は報告している。そこで膀胱癌よりタキソールの耐性細胞を樹立した所、対数増殖期におけるPLKmRNAの発現は、タキソール耐性細胞が親株に比較して有意に上昇していた。そこで、親株とタキソール耐性細胞をダブルチミジングブロック法を用いて、細胞を同調させ、休止(G1)期、S期(DNA合成)、分裂(M)期における細胞集団を得て、PLKmRNAならびにタンパク質を抽出して、その発現の程度を解析中である。更に、現在PLKを遺伝子導入して、タキソール耐性を獲得できるかを確かめるために、PLK過剰発現細胞をクローニング中である。昨年の研究でPLKを過剰発現させると正常細胞を癌化誘導することを明らかにしたが、今年は昨年の成果を基にして、最初に臨床の癌標本を抗PLK抗体を用いて免疫染色を施し、PLKの発現を検討した。膀胱癌の標本で、PLKの癌領域での特異的な染色を認めた。現在、症例を増やして予後や組織型との相関関係を検討中である。他方、PLKの正常組織における発現が胎盤に限られていた事に基づき、PLKの発現と局在を各妊娠周数の胎盤標本を用いて免疫染色を行った。その結果、妊娠5週から12週にかけて強いPLKの発現を認め、特にsyncytiotrophoblastと子宮内膜腺管上皮で著名であった。更に、子宮外妊娠症例での子宮内膜腺管上皮にPLKの発現を認めた。しかし流産及び正常子宮内膜では認めなかった。このことにより、PLKの発現と妊娠の維持は密接に関係があることが示唆された。
hTERT遺伝子の異常メチル化を指標にした口腔粘膜疾患の口腔癌発生リスクの検討

被験者自身で口腔癌患者と口腔粘膜疾患患者ならびに健常者のサンプルを採取し、テロメラーゼ活性を測定し口腔癌が判別できるか評価し、さらに自己検診システムとしての実用化に向けて検討することを目的とした.サンプルを採取のために新たにプロトコールを作成し、それに従うように指示した。プロトコールに従ってサンプルを採取しても、採取者間誤差はごくわずかであり、十分に採取することができることがわかった。自己検診システムとしては十分に有用であることが示唆された。ただし、申請した研究であるハイブリダイゼーションアッセイでの評価はまだ実施途中であるため、今後も継続して研究していく予定である。これまでに口腔癌のテロメラーゼ活性の測定についての研究の結果、口腔癌、口腔粘膜疾患、健常者の順にテロメラーゼ活性が認められ、口腔癌の判別が可能であることが示唆された(ELECTROANALYSIS, 2016,28,503-507)(Br J OralMaxillofac Surg, 2016,54,301-305)。またテロメラーゼは、テロメラーゼ関連遺伝子であるhTERT遺伝子の異常メチル化により発現するため、遺伝子の異常メチル化の有無を調べることでテロメラーゼ活性を検出するよりも診断精度が高いと考えられ、口腔癌患者、口腔粘膜疾患患者および健常者の細胞診で得られたサンプルの一部および生検で得られた組織の一部のテロメラーゼ活性とhTERT遺伝子の異常メチル化を電気チップを応用した測定装置(九州工業大学との共同開発)を用いて測定したところ、テロメラーゼ活性と同様に口腔癌、口腔粘膜疾患、健常者の順にhTERT遺伝子の異常メチル化を確認した(ELECTROANALYSIS,2017,29,1-7)。今回、サンプル採取には予備実験で測定に十分な細胞数が得られることを確認した30×22×12mmのスポンジブラシを用いて口腔癌患者と口腔粘膜疾患患者ならびに健常者のサンプルを採取するという規格化した方法にて処理した後、測定・評価することを目的としている。サンプルの採取数が十分ではなく、評価するまで至っていない。【研究の目的】被験者自身で口腔癌患者と口腔粘膜疾患患者ならびに健常者のサンプルを採取し、九州工業大学と共同開発した電気化学測定法(ECTA)および電気化学ハイブリダイゼーションアッセイ(EHA)を用いてテロメラーゼ活性を測定し口腔癌が判別できるか評価し、さらに自己検診システムとしての実用化に向けて検討することである。【研究実施計画】臨床の現場で診断に苦慮することのある口腔癌、口腔癌の前駆状態とされる白板症や扁平苔癬等の口腔粘膜疾患患者にブラシを用いて口腔内全体を擦過してもらい口腔剥離細胞を採取してテロメラーゼ活性および異常メチル化を測定することで、現行の口腔細胞診よりも簡便に、より正確に口腔癌の発生リスクを検出できないか検討することを目的とした。これまでにわれわれが報告した組織採取に劣らない口腔剥離細胞を被験者自身で採取することで、どこに病変があるかわからない人でも口腔内を拭うだけで簡便に口腔癌の発生リスクを検出できれば理想の自己検診システムと考えられる。そのために、今回新たにプロトコールを作成し、被験者にはそれにしたがってサンプルを採取するように指示した。【結果】プロトコールに従ってサンプルを採取しても、採取者間誤差はごくわずかであり、十分に採取することができることがわかった。ただし、申請した研究であるEHAでの評価はまだ実施途中であるため、今後も継続して研究していく予定である。今後は早急にサンプル採取に取り組み、測定・評価することを目標としている。サンプル採取に際しては、各群少なくとも30検体は採取するようにする。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。歯科口腔外科平成29年度が最終年度であるため、記入しない。
mRNAのポリA鎖分解酵素による新規生体エネルギー恒常性維持機構の解析

欧米先進各国では肥満とそれに基づくメタボリックシンドローム患者の増加が深刻な社会問題となっており、生活習慣病発症の分子メカニズムの解明が期待されている。本研究ではmRNA分解酵素の一つであるCCR4-NOTポリA分解酵素複合体がエネルギー恒常性の維持に関与しており、代謝酵素のmRNAを制御していることを明らかにすることを目的としている。本研究では、(1)CCR4-NOT複合体の遺伝子欠損マウスの解析により、ポリA分解酵素が栄養状態に応じてその活性を変化させ代謝を制御、(2)エネルギー恒常性の維持に重要な遺伝子であるPdk4とIgfbp1のmRNAがCCR4-NOT複合体の標的遺伝子であることを証明、(3)RNA-immunoprecipitation MicroarrayによりCCR4-NOT複合体に結合しているmRNAの同定、(4)構造解析によりポリA分解活性中心であるCNOT6L、CNOT7の触媒メカニズムを明らかにすることができた。これまでに研究代表者はmRNA分解酵素の一つであるCCR4-NOTポリA分解酵素複合体がエネルギー恒常性の維持に関与しており、代謝酵素のmRNAを制御していることを示唆するデータを示してきた。本研究課題においてはCCR4-NOT複合体がポリ(A)分解活性を通してメタボリックシンドロームに対してどのように影響を及ぼしているかを明らかにすることを目的としている。昨年度は代謝に関わる標的候補遺伝子のmRNAの解析を行ってきた。RNaseHアッセイによりCNOT3+/-マウスにおいて発現上昇していた標的候補mRNAのポリ(A)の長さを調べ、実際に代謝酵素であるPdk4や代謝関連因子であるIgfbp1のmRNAのポリAの長さが伸長していることを明らかにした。また、Pdk4、Igfbp1のmRNAの3'UTRをクローニングしルシフェラーゼベクターの3'側に挿入し、それらのベクターとコントロールベクターを野生型マウスの肝臓からとった初代肝臓培養細胞ヘトランスフェクションし、3'UTRによるmRNAの安定性への影響を調べた。さらにCNOT3+/-マウス由来の肝臓細胞を用いて同様の実験を行いCNOT3欠損のmRNAの安定性への影響を調べた。結果、ポリA分解におけるPdk4やIgfbp1 mRNAの3'UTRの重要性を明らかにすることができた。CCR4-NOT複合体へ結合しているmiRNAやmRNAを同定するために、抗CNOT6L抗体を用いて免疫沈降を行い、RNAを単離しマイクロアレイを行った。その結果については現在解析中である。高脂肪食負荷したCNOT6L遺伝子欠損マウスを用いて、グルコース耐久性テスト及びインスリン耐久性テストを行い、また血糖値・血清中のトリグリ、FFA、コレステロール量を測定した。その結果、CNOT6L遺伝子欠損マウスにおいては野生型マウスにみられるようなインスリン抵抗性や血清中の脂質の増加はみられなかった。これらのことから、CCR4-NOT複合体のメタボリックシンドロームの発症における重要性が明らかとなってきた。今後の研究により、詳細な分子メカニズムを明らかにすることができ、メタボリックシンドロームの理解に役立つ成果が得られるかもしれないと考えている。本研究課題においてはCCR4複合体がポリA分解活性を通してメタボリックシンドロームに対してどのように影響を及ぼしているかを明らかにすることを目的としている。本年度は、昨年までに得られたデータをまとめて論文を投稿し、雑誌社からのコメントを基に追加実験を行った。CCR4複合体の構成因子であるCNOT3がマウスにおいて栄養状態により発現変動することを明らかにしていたが、マウスに糖やインスリンを注入することによりCNOT3の発現に重要な栄養シグナルを探索した。また昨年度までに同定したCCR4複合体の標的mRNAをCNOT3がどのように認識しているかを調べてきた。その結果CNOT3がmRNAを認識するには標的mRNAの3'UTRが内在性配列として重要であることを明らかにした。さらにRIP-CHIPを行うことによりmiRNAがCCR4複合体によるmRNAの認識に関与していることも明らかにでき、生体内における新たなmRNAの発現制御機構を示唆することができた。CNOT6L遺伝子欠損マウスに関しては、昨年度までにCNOT6L遺伝子欠損マウスが肥満耐性であることを明らかにしてきたが、本年度はそのメカニズムの解明に踏み込むことができた。CNOT6LのポリA分解活性そのものがエネルギー恒常性の維持において重要かを確かめるために、まずCNOT6Lの構造を解明し活性に重要なアミノ酸を調べた。CNOT6Lの構造に関しては論文を発表することができた。

その結果を基に活性変異体を作製し、実際に遺伝子欠損マウスに導入することによりエネルギー恒常性維持におけるポリA分解活性の重要性を明らかにすることができた。このプロジェクトでは予想以上の成果が得られ、論文も発表することができた。これらの研究は肥満や糖尿病といった疾患への創薬に結び付く可能性があり、臨床応用に役立つことが期待される。
サマリウム原子加熱法による方位制御単結晶ラインの創製とデバイス展開

本研究は、我々が発見した原子サイズの局所的な加熱を可能にする新プロセス"サマリウム原子加熱法"およびその手法をさらに発展させた遷移金属原子加熱法を種々のガラス系に適用して結晶ラインパターニングをガラス基板上に作製し、さらに次世代機能デバイス素子に応用展開することを目的としたものであり、以下の成果が得られた。1.SmO_3-Bi_2O_3-B_2O_3系ガラスにおいてレーザー走査方向を変えることにより、光非線形性を示す曲線状および分岐状結晶ラインを書き込むことに成功した。分岐状結晶ラインは屈曲前後においても同じ結晶方位を有し、屈曲点あるいは分岐点で顕著な光の散乱が観察されないことから、光導波路として機能することを明らかにした。また、結晶ラインの表面形態を観察した結果、結晶ラインの表面は非常にスムースであり、屈曲点あるいは分岐点においても顕著な構造の乱れがないことを明らかにした。2.サマリウム原子加熱法に代わる新規な手法として遷移金属イオンを利用したレーザー誘起結晶化法を開発した。サマリウム原子加熱法と比較して、遷移金属イオンの含有量が1mo1%程度でもレーザー照射によって十分発熱し、様々な結晶ライン(例:LiNbO_3,Sr_<0.5>Ba_<0.5>Nb_2O_6,β'-Gd_2(MoO_4)_3,Ba_2TiGe_2O_8)創製に適用可能であることを実証した。3.レーザー照射と化学エッチングの組合せによる新規な形態制御加工法を提案し、実際にBaO-TiO_2-GeO_2系ガラスにおいて数μm数十μmサイズの内径を持つマイクロチャンネルの創製が可能であることを実証した。この技術を結晶ラインへの電極形成に利用できることを提案した。4.本研究を通じ、レーザー誘起原子加熱法を用いて次世代光導波路として展開可能な様々な光非線形性/強誘電性結晶のラインをガラス表面に書込むことに成功すると共に、材料創製の科学および工学分野に多大な貢献をした。本研究は、我々が発見した原子サイズの局所的な加熱を可能にする新プロセス"サマリウム原子加熱法"を種々のガラス系に適用して結晶ラインパターニングをガラス基板上に作製し、さらに次世代機能デバイス素子に応用展開することを目的とするものである。得られた成果を下記に示す。○ガラスの熱処理によって生成する2種類の準安定結晶相の二次光非線形性の大きさを明らかにした。さらに、希土類イオンの固溶によって準安定結晶相が安定化されることを見出した。○単結晶ライクな結晶ラインの書き込みを可能にする最適なYAGレーザー照射条件を明らかにした。○レーザー走査方向を変えるだけで様々な屈曲した(0-90度の角度)あるいは曲線状(サイン形状)の結晶ラインを極めて均質な状態で書き込むことに成功した。○偏光光学顕微鏡および偏光マイクロラマン散乱スペクトルの測定により、結晶ラインの方位は屈曲前後で一定に保たれることを見出した。ただし、屈曲点近傍(60μm以内)では徐々に結晶の方位が変化することを提案した。○光伝播損失評価装置を自作し、ガラスに書き込んだ結晶ラインが光導波路として機能することを明らかにした。○YAGレーザー照射で書き込んだ結晶ラインはβ-BaB_2O_4単結晶から成っていることを偏光マイクロラマン散乱スペクトルで確認した。また、蛍光スペクトルからガラス中のSm^<3+>イオンの一部はβ-BaB_2O_4単結晶ラインに固溶していることを明らかにした。

○強誘電性RE_2(MoO_4)_3結晶が熱処理によって析出するガラスを開発した。さらに,YAGレーザー照射によってガラス表面への強誘電性Sm_2(MoO_4)_3結晶ラインの書き込みにも成功した。Sm_2O_3-MoO_3-TeO_2系ガラスにおいても光非線形性を示す結晶ラインの書き込みに成功した。本研究は、我々が発見した原子サイズの局所的な加熱を可能にする新プロセス"サマリウム原子加熱法"を種々のガラス系に適用して結晶ラインパターニングをガラス基板上に作製し、さらに次世代機能デバイス素子に応用展開することを目的とするものである。1.8Sm_2O_3.37Bi_2O_3.55B_2O_3ガラスに光非線形性を示すSm_xBi_1-xO_3結晶ラインをサマリウム原子加熱法で書き込み、以下の結果を得た。○レーザー走査方向を変えることにより、曲線状および分岐状結晶ラインを書き込むことができる。○偏光マイクロラマン散乱スペクトルから、曲線状結晶ラインは屈曲前後においても同じ結晶方位を有していることが明らかになった。○曲線状および分岐状結晶ラインに対して光透過の実験を行ったところ、屈曲点あるいは分岐点で顕著な光の散乱は観察されず、いずれも光導波路として機能することを明らかにした。特に、40度のY字分岐構造を有する結晶ラインでもガラスと結晶との屈折率差(5%)が大きく、屈曲点で全反射条件を満たしているものと結論した。○共焦点レーザー顕微鏡により結晶ラインの表面形態を観察した結果、結晶ラインの表面は非常にスムースであり、屈曲点あるいは分岐点においても顕著な構造の乱れがないことを明らかにした。例えば、0.9Wのパワー、5μm/sの走査速度でのレーザー照射により書き込まれた結晶ラインでは、ライン幅は約10μm、高さは約1.6μmであり、屈曲点前後においてもほぼ一定のライン幅と高さが得られていることを明らかにした。2.サマリウム原子加熱法の原理を利用した新規なレーザー誘起結晶化法の開発○サマリウム原子加熱法に代わる新規な手法として遷移金属イオンを利用したレーザー誘起結晶化法を開発した。サマリウム原子法と比較して、遷移金属イオンの含有量が1mol%程度でもレーザー照射によって十分発熱し、結晶化が起こる。例として、非常に大きな二次光非線形性を示すBa_2TiGe_2O_8結晶をNi^<2+>やFe^<2+>イオンを含んだガラスにYAGレーザーを照射することにより均一かつ配向性のある結晶ラインの書き込みに成功した。本研究は、我々が発見した原子サイズの局所的な加熱を可能にする新プロセス"サマリウム原子加熱法"およびその手法をさらに発展させた遷移金属原子加熱法を種々のガラス系に適用して結晶ラインパターニングをガラス基板上に作製し、さらに次世代機能デバイス素子に応用展開することを目的とするものである。○レーザー照射の結晶成長速度を求め、希土類原子加熱法において品質の良い結晶ラインの形成には、レーザー照射による結晶成長速度とステージ走査速度をマッチングさせることが重要であることを見出した。また、屈曲を持つ結晶ラインにおいて、結晶方位は屈曲点直上で急激に変化するのではなく、屈曲後徐々に元の方位に対応していくことを明らかにした。これは、単結晶基板上に光導波路を形成する場合と比べてデバイス性能の観点から極めて有利である。○電気光学効果の最も大きいSr_xBa_<1-x>
プラズマ照射下でのナノ粒子の触媒作用

本研究課題は、ナノ粒子、ナノ結晶の触媒反応が、プラズマ条件下で受ける効果を解明し、促進された系の探索を行うことを目的としている。固体触媒反応は、通常は、温度と圧力、気体流量を制御して反応を進行させる。ここで、プラズマ条件を導入することによって、励起化学種による効率的な反応が起こる可能性、あるいは、触媒表面の状態が高活性に保たれることにより、通常では進行しないような反応が進行する可能性が考えられる。一般的な触媒反応条件では、触媒反応層を高温に保つことが多く、エネルギー消費が大きい。プラズマ利用により、省エネルギー、低コスト、かつ高効率な触媒反応を実現することによるメリットは大きい。今年度は、(1)炭酸マンガンナノ粒子の調製と(2)リグニン、セルロースのプラズマ支援分解反応について実施した。(1)シクロヘキサン、n-ペンタノールを有機相、界面活性剤としてCTAB、塩化マンガンと炭酸アンモニウム水溶液の3相系でマイクロエマルションを生成し、炭酸マンガンのナノ粒子を生成した。水/CTABモル比でパラメーターwを定義し、この値を変えて調製を行った。パラメーターwを変化させることで、粒径が制御できることが明らかとなった。(2)リグニンやセルロースは、未利用バイオマス資源の主成分である。プラズマを利用して、これらの転換が促進されれば、大変有意義である。無酸素銅の平行平板電極(1cmx5cm5mm間隔)の一方に、リグニンまたはセルロースの固体試料を載せ、真空排気してから、2.5kV15kHzの交流正弦波を加えると、圧力上昇が観測された。気相成分をガスクロマトグラフにより定量するとCO,H_2,メタン、CO_2の生成が確認された。主成分はCOと水素のいわゆる合成ガスである。比較的低エネルギーコストで合成ガスが得られたことは、エネルギー利用または有用資源化という観点から意義がある。今年度は、ナノ粒子、メソポーラスマテリアルの設計・合成及び、高電圧プラズマ利用触媒反応装置の立ち上げに取り組んだ。(1)コバルト塩化物を前駆体としてCo(OH)_3ナノベルトの合成を報告した。これは従来報告されておらず、安定な物質として、Co(OH)_3を合成、報告した初めての例として、興味深い結果である。(2)Co_3O_4ナノ結晶の形状が、界面活性剤、及び極性有機溶媒の選択によって作り分けが可能であり、球状、立方体、菱形12面体への作り分けが可能であることを報告した。(3)高電圧低周波パルスを利用したDBDプラズマによる触媒反応装置を設計製作した。有機分子の酸化反応に関して検討を行い、フラスコ中に照射する条件では収率は0.3%と低いが、基質をキャリアガスによりバブリングして、蒸気として供給すると収率が約10倍向上することを見いだした。今後、ナノ粒子を触媒としてプラズマ照射下の反応を検討する。
長期間呼吸循環同時補助のための一体型心肺補助装置の開発研究

本研究の目的は、抗凝固療法が不要で長期間の呼吸循環補助を同時に行い得る一体型心肺補助装置を開発することである。平成8年度は一次試作装置を製作し、in vitro評価で十分な駆出性能およびガス交換性能を有することを確認した。平成9-10年度は共有結合法によるヘパリンコーティング法を開発・確立し、これを試験人工肺の血液接触面に導入し、山羊を用いた慢性動物実験で36日間の連続灌流(世界最長)を成功させてその有用性を確認した。平成10年度は、一次試作装置における高コストや品質管理上の問題を解決し、また一層の小型化の実現を目指した二次試作装置の設計・試作した。この二次試作装置は人工心臓部に遠心ポンプ型人工心臓を用い、その外周に配した円筒型の人工肺部分を一体化させたもので、外寸5×φ13cmの円筒形の超小型装置となった。一方、性能に関しては、駆出性能は十分であったがガス交換性能はやや不足していた。最終年度は、三次試作装置を設計・試作・評価した。遠心ポンプに高性能で溶血も少ない小型のものを採用し、遠心ポンプ部分の全周にディフューザを設ける抜本的再設計によって円筒形人工肺内の血流状態の最適化を行い、また人工肺ガス交換膜には従来の中空糸よりも径を細くした細径化中空糸を開発・採用した。その結果、二次試作と全く同じ超小型の外寸を維持しながら十分な性能を得ることができた。また、装置の緊急対応性獲得のための事前充填滅菌保存を目指して、試験人工肺でこの方法の可能性について検討した。最長3ヶ月の生理食塩水充填γ線滅菌保存後、無毒性・滅菌性は十分許容範囲にあり材質の変性も軽微で、ガス交換性能についても十分なレベルの性能を維持していることを確認した。今後の研究の焦点は、これらほぼ完成域に到達した要素技術を統合した試作装置で評価・改良を進めることにより、本システムの臨床応用・製品化を達成することである。本研究の目的は、抗血栓療法が不要で長期間の呼吸循環補助を同時に行い得る一体型心肺補助装置を開発することである。平成8年度は、まず臨床で蓄積された心肺不全患者の必要血流量およびガス容量のデータを解析し、システムに要求される性能を検討した。これらのデータから、人工肺部分に関しては必要なガス交換膜面積を算出して規格を決定した。また人工心臓部分に関しても、必要分時拍出量から一回拍出量を算出して規格を決定した。続いて、これらの規格に基づき、人工肺部分についてはfiberの配列方法や本数について、また人工心臓部分に関してもサイズや形状を考慮しつつ設計を行った。装置の基本的構造は、血液流入出部に配した2つのプッシャープレート型拍動流人工心臓の間に、ヘパリン化hollow fiberを外部潅流方式に配列した小型の人工肺部分を組込んだ形状で、ハウジングにあたる部位はすべてポリウレタンの円筒型ポッティングにより構成される。本装置では、血流分布の不均等化に起因する血流鬱滞の防止、血液接触面積の削減とアングル部分の解消により抗血栓性の大幅な向上が見込まれる。また、拍動流によるガス交換効率の向上や、人工心臓と人工肺の一体化による装置全体の小型化等も大きな特徴である。平成8年度はさらに、人工肺部分、人工心臓部分およびコネクタの製作を行い、これらを組み立て統合して一次試作装置を作製し、モック回路による拍出性能の評価および動物血液を用いた回路灌流でのガス交換性能の基礎的評価を行った。

その結果、7L/minの最大拍出流量と、300ml/minの酸素添加能および250ml/minの炭酸ガス除去能(ともに5L/minの血流量下)が得られた。また装置内の血流状態をX線透視による流れの可視化によって評価したところ、血流鬱滞のないスムースな装置内の血流状態が確認された。本研究の目的は、抗凝固療法が不要で長期間の呼吸循環補助を同時に行い得る一体型心肺補助装置を開発することである。平成8年度は装置の規格を決定してこれに基づいた一次試作装置を完成させた。これに対してin vitro評価を施行し、十分な駆出性能およびガス交換性能を、またX線透視による流れの可視化で血流鬱滞のないスムースな装置内の血流状態を確認した。平成9年度は、まず共有結合法によるヘパリンコーティング法を開発・確立した。本法ではシランカップリング剤を用いて素材表面にポリエチレンイミンを共有結合し、これにヘパリン分子を更に共有結合する方式を採用しており、既存の方式に比べて非常に耐久性に優れたヘパリン結合処理方法となった。次に本法を一次試作装置の血液接触面に導入して抗血栓性の向上を図り、山羊を用いた慢性動物実験で灌流することにより長期の性能評価を行った。体重54-62kgの成山羊を用いて右房脱血肺動脈送血の右心バイパスを作成し、抗凝固薬の全身投与を一切施行することなく抗血栓性処理済みの一次試作装置を灌流した。その結果、良好な駆出性能(3.9-4.3L/min)およびガス交換能(酸素添加量167±34ml/min、炭酸ガス除去量123±18ml/min)を維持しつつ7日間の連続灌流が可能で、本装置の長期心肺補助装置としての有用性が示された。以上のように一次試作装置は当面の目標を十分クリアする性能を示したが、2つの人工弁の使用などによる高コストの問題や、洗練した技術が要求されることによる品質管理上の問題が学会等で指摘された。それらの助言に基づいて、より低コストで品質管理も容易で、また一層の小型化の実現を目指した二次試作装置の設計・試作を開始した。この二次試作装置は人工心臓部にプッシャプレート方式拍動流型人工心臓に代わって遠心ポンプ型人工心臓を用い、その外周に配した円筒型の人工肺部分を一体化させて同部を高効率で灌流しようとするもので、来年度はその評価・改良を行っていく予定である。平成8年度は一次試作装置を製作し、in vitro評価で十分な駆出性能およびガス交換性能を有することを確認した。平成9年度は共有結合法によるヘパリンコーティング法を開発・確立し、これを一次試作装置の血液接触面に導入し、山羊を用いた慢性動物実験で7日間の連続灌流を成功させて基礎的有用性を確認した。平成10年度は、一次試作装置における高コストや品質管理上の問題を解決するために、より低コストで品質管理も容易で、また一層の小型化の実現を目指した二次試作装置の設計・試作した。この二次試作装置は人工心臓部に遠心ポンプ型人工心臓を用い、その外周に配した円筒型の人工肺部分を一体化させたもので、外寸は54mm×φ132mmの円筒形、充填液量は180ml(人工肺部分は130ml)、重量は700gと超小型である。また人工肺部分のガス交換膜(面積0.85m^2)には特殊ポリオレフィン膜を使用しており、長期使用に際しての血漿漏出の防止および使用前の充填滅菌保存の実現を図っている。
X線吸収法による高温高圧下における玄武岩質マグマの密度測定

惑星内部におけるマグマの移動は粘性と密度により制御される。特にマグマとまわりの岩石の密度差は,マグマが上昇するか,もしくは深部にとどまるかを決定するパラメーターである。我々は地球上に最も多量に存在する玄武岩マグマの密度をX線吸収法を用いて広い温度圧力範囲で精密に測定し,その圧縮機構を研究した。高温高圧X線吸収実験はBL22XUのDIA型プレスSMAP1を用いて行った。玄武岩組成のガラスを単結晶ダイヤモンドの試料容器に封入し,高温高圧で溶融させてX線吸収を測定し,その密度を求めた。高圧下で得られた玄武岩マグマの密度データをBirch-Murnaghanの状態方程式に当てはめると,負の体積弾性率の圧力微分が求まる。これは圧力が高くなるほど,より圧縮しやすくなることを意味する。この異常な圧縮は玄武岩マグマの構造が圧力によって変化していると考えると説明ができる。玄武岩マグマ中ではSiO4とAlO4の四面体のネットワーク構造の縮小とAlの配位数増加によって急激な密度増加が起きていると考えられる。浮沈法から求められた状態方程式(Agee, 1998)は今回の密度データを全く説明できない。玄武岩マグマのように構造変化が起きるばあい,浮沈法によって決めた数少ない密度データから状態方程式を構築しても実際のマグマの圧縮を再現できないことが示された。このようにマグマの圧縮過程の研究におけるX線吸収法の優位性は明らかである。形成期における地球内部の大規模成層構造の形成とその後のマントルの進化を解明する上で,マグマ物性の研究は必須である。しかしながら,マグマ物性への圧力効果の研究は研究手法の困難さから限られている。本研究では高圧下においてマグマの密度を測定する新しい手法である高圧X線吸収法の開発を行っている。高圧X線吸収法の利点は任意の温度圧力でメルトの密度を測定できる点であり,メルトの熱膨張率や圧縮率を正確に決定することが期待できる。我々はX線に対し透明で,ほとんどの珪酸塩メルトと化学的に不活性であり,かつ,高硬度で圧縮による変形が少ないダイヤモンドを試料容器に用いて放射光からの高輝度単色X線と組み合わせることにより,高圧容器の中の珪酸塩メルトのX線吸収プロファイルの測定し密度を求めることに成功した。高圧発生はキュービックプレスを用いて行い,3GPa・1900Kまでの条件でメルトの密度測定が可能となった。本研究では中央海嶺玄武岩(MORB)組成のガラスを出発試料に実験を行い,ガラスとメルトについて高温高圧下で密度測定を行った。玄武岩組成のガラスとメルトの密度データをBirch-Murnaghanの状態方程式に当てはめて体積弾性率をもとめた結果,ガラスに対しては300KでK_0=19±3GPa,メルトに対しては1673Kで体積弾性率K_0=30±3GPaという結果を得た。X線吸収法によって得られたMORB組成メルトの密度データ自体は従来の試料浮沈法より精度が高く,体積弾性率も精度良く決まっているのであるが,測定圧力範囲が狭いため期待した精度に届いていない。今後,圧力領域をより高圧に延ばすことにより,地球深部に適用できる高精度のマグマの状態方程式の確立が期待できる。地球や惑星の深部で岩石が融解することにより発生するマグマは,火山現象のみならず,地球や惑星の内部構造の進化に密接に関連する。惑星内部の高温高圧条件におけるマグマ物性に関する我々の知識は乏しく,基本的物性値である密度でさえ精度よく求められていない。

我々はX線に対し透明で,ほとんどの珪酸塩メルトと化学的に不活性であり,かつ,高硬度で圧縮による変形が少ないダイヤモンドを試料容器に用いて放射光からの高輝度単色X線と組み合わせることにより,高圧容器の中の玄武岩組成メルトのX線吸収プロファイルの測定し密度を求めることに成功した。高温高圧X線球種実験はSPring-8のBL22XUでキュービックプレスを用いて行っている。平成17年度には測定圧力を4GPaまでのばし,室温から2200Kまでの条件で玄武岩組成のガラスとメルトの密度を測定した。この結果,これまでの浮沈法による密度測定では不可能であった,玄武岩メルトの等温圧縮曲線を得ることができた。1720Kの圧縮曲線から求めた玄武岩質マグマの体積弾性率は28.4±0.6GPaであり,結晶と同等の精度で体積弾性率を議論することが可能となった。惑星内部におけるマグマの移動は粘性と密度により制御される。特にマグマとまわりの岩石の密度差は,マグマが上昇するか,もしくは深部にとどまるかを決定するパラメーターである。我々は地球上に最も多量に存在する玄武岩マグマの密度をX線吸収法を用いて広い温度圧力範囲で精密に測定し,その圧縮機構を研究した。高温高圧X線吸収実験はBL22XUのDIA型プレスSMAP1を用いて行った。玄武岩組成のガラスを単結晶ダイヤモンドの試料容器に封入し,高温高圧で溶融させてX線吸収を測定し,その密度を求めた。高圧下で得られた玄武岩マグマの密度データをBirch-Murnaghanの状態方程式に当てはめると,負の体積弾性率の圧力微分が求まる。これは圧力が高くなるほど,より圧縮しやすくなることを意味する。この異常な圧縮は玄武岩マグマの構造が圧力によって変化していると考えると説明ができる。玄武岩マグマ中ではSiO_4とAlO_4の四面体のネットワーク構造の縮小とAlの配位数増加によって急激な密度増加が起きていると考えられる。浮沈法から求められた状態方程式(Agee,1998)は今回の密度データを全く説明できない。玄武岩マグマのように構造変化が起きるばあい,浮沈法によって決めた数少ない密度データから状態方程式を構築しても実際のマグマの圧縮を再現できないことが示された。このようにマグマの圧縮過程の研究におけるX線吸収法の優位性は明らかである。