hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
葉酸強化食品摂取による遺伝子多型別血中葉酸動態と食生活への影響

葉酸摂取不足により、胎児の神経管閉鎖障害(NTDs)のリスクが高まることが明らかにされ、その予防のために1998年よりアメリカ、カナダで穀類への葉酸強化政策の実施が始まった。現在では、世界80か国以上で葉酸強化が実施されており、NTDs発症率が低下した。さらに脳卒中による死亡率や、ある種のがんや認知症リスクの低下も報告されている。その一方で、葉酸強化の義務により特定の対象者ではなく、すべての人を対象として葉酸摂取量が増加することで、過剰摂取による影響が懸念されており、体内での葉酸未代謝物の生理作用が注目されるようになってきた。これまでに我々が実施している葉酸関連の遺伝子多型に基づいたテーラーメイド栄養指導「さかど葉酸プロジェクト」では、葉酸栄養状態の改善において遺伝子告知効果が高いことを報告した。今年度も継続して実施しているが、これまでと同様に血中指標である血清葉酸値およびホモシステイン値の改善はみられる一方で、食事性葉酸摂取量を目標量400μg/日に達することは難しいことが示された。葉酸強化食品の利用は指導前からの利用率が以前より増加傾向であった。葉酸強化食品の種類、利用頻度や量と食事のパターンや摂取食品との関連性について検討を行っている。中長期間の葉酸栄養状態を示す赤血球葉酸濃度測定も引き続き実施した。血中葉酸動態の測定はまだ進んでいないが、葉酸分子種の分別定量とともに、葉酸強化食品利用と葉酸未代謝物の動態を検討も行う計画である。予定していた研究時間が急遽担当することになった講義のため、相当量減少せざるを得なくなった。よってこれまでに蓄積しているデータ解析、および血中葉酸濃度測定の進行に大幅な遅れが生じた。そのため、研究期間を延期して実施する。1.葉酸強化食品の利用が血中指標へ及ぼす影響を遺伝子多型別に明らかにする。2.赤血球葉酸濃度の測定を実施する。検体のストックと測定準備は完了している。具体的にはマイクロバイオアッセイによる測定をして、自動分析法での値との相関を確認する。さらに多型による分子種の違いや未消化体葉酸について検討を進めるが、HPLC法が困難な場合は、未消化体葉酸であるプテロイルモノグルタミン酸の検出方法を調べる。穀類への葉酸強化政策は、すでに世界80か国以上で実施されており、胎児の神経管閉鎖障害(NTDs)発症率の低下や、脳卒中による死亡率の低下、ある種のがんや認知症予防に効果をあげている。その一方で葉酸過剰摂取による影響が懸念されており、体内での葉酸未代謝物の生理作用が注目されている。これまでに我々が実施している「さかど葉酸プロジェクト」遺伝子多型に基づいたテーラーメイド栄養指導における葉酸栄養状態の改善には、遺伝子告知効果が高いことを報告している。また血中指標の改善はみられる一方、食事性葉酸の摂取量は、目標量400μg/日に達することは難しく、葉酸を強化した葉酸米の使用が増えている。そこで、葉酸強化食品の利用頻度と血中葉酸値およびtHcy値の変化の関連を遺伝子多型別に比較し、葉酸強化食品の有用性を検討した。対象者は20132016年実施の「さかど葉酸プロジェクト」の参加者で、栄養指導前後のデータが揃った489名とした。葉酸強化食品等の利用状況は、質問紙を作成し調査した。葉酸強化食品等を利用する者は、栄養指導前145名(29.7%)から指導後338名(69.1%)に増加し、そのうち毎日1回以上利用していた者は利用者の47.3%に相当した。最も利用率がたかい食品は葉酸米(71.9%)であった。強化食品の使用頻度と介入後の血清葉酸値、Hcy値をMTHFR遺伝子多型別に検討した結果、毎日1回以上使用している群では、TT型においても目標値に到達した。したがって、習慣的に食事から葉酸400&#181;g/日を摂取することは容易でなく、特にTT型において葉酸強化食品等の利用が葉酸栄養状態を良好に保つためには有用であるとことが示唆された。「さかど葉酸プロジェクト」食と健康のプランニングセミナー受講者を対象とした血液および検査値、食事調査、アンケートなどのデータ収集は予定どおり進んでいる。計画している血中の葉酸分子種測定においては、機器の整備に手間どっており、HPLC法による測定条件検討が遅れている。穀類への葉酸強化政策は、すでに世界80か国以上で実施されており、胎児の神経管閉鎖障害(NTDs)発症率の低下や、脳卒中による死亡率の低下、ある種のがんや認知症予防に対して効果をあげている。その一方で、葉酸過剰摂取による影響が懸念されており、体内での葉酸未代謝物の生理作用が注目されてきた。これまでに我々が実施している「さかど葉酸プロジェクト」では、遺伝子多型に基づいたテーラーメイド栄養指導により葉酸栄養状態の改善を図っているが、これには遺伝子告知効果が高いことを報告した。血中指標である血清葉酸値およびホモシステイン値の改善はみられる一方で、食事性葉酸摂取量を目標量400μg/日に達することは難しく、葉酸強化食品である葉酸米の利用が増加している。そこで、葉酸強化食品の利用頻度と量から葉酸摂取量の算出を試み、血中葉酸値、ホモシステイン値の変化に影響しているのかを検討した。

20132016年度実施の「さかど葉酸プロジェクト」のセミナー参加者から得られたデータ(血液検査結果、食事調査結果、その他)を蓄積し、試算に用いた。葉酸強化食品から摂取している葉酸量は、195μgDFE(食事性葉酸当量)であった。強化食品利用により、血中ホモシステイン値を基準範囲におさめるために必要な血清葉酸濃度に達することのできる葉酸摂取量を確保できることが示された。また血中ホモシステイン値の指導前後の変化量に影響する栄養因子の探索をしたところ、ビタミンB2がホモシステイン値低下に、飽和脂肪酸が上昇に影響することが示唆された。研究対象としている「さかど葉酸プロジェクト」食と健康のプランニングセミナーは実施が続いており、血液検体、検査値、食事調査、アンケート調査の蓄積は進んでいる。データ解析は全般的に遅れており、入力が終わった段階である。血中葉酸測定は、自動分析法による結果はそろっているが、マイクロバイオアッセイ法は一部検体につき実施した。血中葉酸分子種の測定は、測定機器の整備が終わり条件検討に着手する段階である。葉酸摂取不足により、胎児の神経管閉鎖障害(NTDs)のリスクが高まることが明らかにされ、その予防のために1998年よりアメリカ、カナダで穀類への葉酸強化政策の実施が始まった。現在では、世界80か国以上で葉酸強化が実施されており、NTDs発症率が低下した。さらに脳卒中による死亡率や、ある種のがんや認知症リスクの低下も報告されている。その一方で、葉酸強化の義務により特定の対象者ではなく、すべての人を対象として葉酸摂取量が増加することで、過剰摂取による影響が懸念されており、体内での葉酸未代謝物の生理作用が注目されるようになってきた。これまでに我々が実施している葉酸関連の遺伝子多型に基づいたテーラーメイド栄養指導「さかど葉酸プロジェクト」では、葉酸栄養状態の改善において遺伝子告知効果が高いことを報告した。今年度も継続して実施しているが、これまでと同様に血中指標である血清葉酸値およびホモシステイン値の改善はみられる一方で、食事性葉酸摂取量を目標量400μg/日に達することは難しいことが示された。葉酸強化食品の利用は指導前からの利用率が以前より増加傾向であった。葉酸強化食品の種類、利用頻度や量と食事のパターンや摂取食品との関連性について検討を行っている。中長期間の葉酸栄養状態を示す赤血球葉酸濃度測定も引き続き実施した。血中葉酸動態の測定はまだ進んでいないが、葉酸分子種の分別定量とともに、葉酸強化食品利用と葉酸未代謝物の動態を検討も行う計画である。予定していた研究時間が急遽担当することになった講義のため、相当量減少せざるを得なくなった。よってこれまでに蓄積しているデータ解析、および血中葉酸濃度測定の進行に大幅な遅れが生じた。そのため、研究期間を延期して実施する。研究実施計画にしたがい、今年度も引き続き食とプランニングセミナー参加者を対象として、血液試料、食事調査等のデータ収集をおこなう。血中葉酸測定は、マイクロバイオアッセイにてまず実施する。次にHPLC装置は新機種の使用も視野にいれながら稼働できるよう整備し、葉酸分子種の分別定量の条件検討をおこなう。葉酸強化食品摂取の使用状況は摂取頻度から葉酸摂取量を数値として算出することを試みる。1.葉酸強化食品の利用状況を、2006年度から開始した葉酸プロジェクトで蓄積したデータからまとめ、血中指標への影響を遺伝子多型別に明らかにする。
レーザーブレイクダウン分光法による水中微粒子成分迅速測定装置の開発

本研究は、レーザー誘起ブレイクダウン分光法(LIBS)を応用して、多元素を同時に迅速に定量する方法の開発目的とした。これは、高強度のレーザー光パルスを試料水に集光することによって、レーザー誘起ブレイクダウンを生じさせ、その際発生するプラズマからの発光スペクトルを測定、微粒子を構成する元素特有の発光線の強度から、その濃度を求めるものである。検出限界濃度を下げるには、2つのレーザーパルスを連続して照射する方法が有効である。そこで2つのレーザーパルスを連続して照射するLIBS測定システムを開発し、測定条件の最適化を図るとともに、検出限界濃度を下げるうえでの有効性を検証した。レーザー照射部を特殊なノズル状とすること、およびスペクトルの測定をレーザー光パルスとタイミングをずらして行うことにより、懸濁鉄濃度を20ppb以下まで定量することに成功した。この測定に要した時間は我々の用いたシステムでは、100秒であった。本方法の特色は、微粒子状かつ極微量の懸濁物質の定量を多成分同時に行えるところにある。微粒子状の物質の定量は通常は困難であり、酸などで溶解しイオンとするといった前処理を施してから、一般の微量分析法(原子吸光法、比色分析法など)で定量する方法がとられている。しかしこのような方法は分析に時間がかかるため、on-line化は困難であり、迅速なモニタリングの方法が必要とされていた。我々は、鉄とシリカの同時定量を試み、それぞれを独立に定量することが可能であることを検証した。検出限界はシリカではppmオーダーであった。
メタロ超分子ポリマーを用いた不揮発性メモリデバイス

本研究は、当初平成24年度から26年度の3年間で計画していたが、メタロ超分子ポリマーの不揮発性メモリデバイスにおけるユニークな整流特性を平成26年度に発見したため、研究期間を1年間延長した。その結果、非対称型の有機モジュールを用いて合成した白金イオンを含むメタロ超分子ポリマーを電極基板上に垂直配向させることで、電流の流れる向きの自在制御を達成した(発表論文:ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015, 7, 19034-19042)。【研究目的】本研究は、メタロ超分子ポリマーの導電機構を解明し、RAM機能を有する不揮発性メモリを開発することを目的とする。具体的には、金属イオンや有機モジュールの異なるメタロ超分子ポリマーを用いることで、ポリマー鎖内及び鎖間の電子移動過程を解明し、低電圧かつ高速で駆動する不揮発性メモリデバイスを開発する。【平成24年度研究実績】:下記2項目に関する成果を得た。(1)金属イオンの違いがメモリ特性に与える効果の解明、(2)有機モジュールの構造がメモリ性能に与える影響の解明【成果の内容】これまでに、コバルトイオンからなるメタロ超分子ポリマー膜の1-V特性を測定し、5Vで電流の可逆なスイッチング変化が起こり、これにより不揮発性メモリ特性が発現することを明らかにしている。今回、ジアミノ部位を有するコバルト錯体を合成し、これとジアルデヒドを脱水縮合させることで、コバルトイオンを含むメタロ超分子ポリマーを合成した。得られたポリマーはNMRによって同定された。形成したイミンプロトンと末端のアルデヒドプロトンの積分比から、ポリマーの平均重合度は18と見積られた。同様の縮合反応により、鉄イオンを含むメタロ超分子ポリマーの合成にも成功した。得られたコバルト、及び鉄を含むメタロ超分子ポリマーの分光学的特性及び電気化学特性を明らかにし、これらのメタロ超分子ポリマーが電気活性であることを確認した。また、メタロ超分子ポリマーにおいて、用いる金属イオンや有機モジュールの違いによってメモリ性が変わることを確認した。【平成25年度研究実績】これまでに、コバルトイオンからなるメタロ超分子ポリマー膜のI-V特性を測定し、5Vで電流の可逆なスイッチング変化が起こり、これにより不揮発性メモリ特性が発現することを明らかにしている。昨年度は、ジアミノ部位を有するコバルト錯体を合成し、これとジアルデヒドを脱水縮合させることで、コバルトイオンを含む新しいメタロ超分子ポリマーを合成した。同様の縮合反応により、鉄イオンを含むメタロ超分子ポリマーの合成も達成した。平成25年度は、金属間相互作用を確認することができる新しいメタロ超分子ポリマーの開発を目的として、非対称型の有機モジュールを設計・合成することで、銅と鉄といった異なる2種類の金属イオン種を主鎖に含むメタロ超分子ポリマーを開発することに成功した。得られたポリマーのサイクリックボルタンメトリーにおいて、銅及び鉄の酸化還元に基づく可逆なレドックス波が観測された。また、銅のみ、あるいは鉄のみを含むメタロ超分子ポリマーを別途合成し、それらの酸化還元電位と比較することで、銅と鉄の両金属イオンを含むポリマーにおける異種金属イオン間の電子的相互作用の存在が明らかになった。【研究目的】本研究は、メタロ超分子ポリマーの電気伝導機構を解明し、RAM特性を有する不揮発性メモリを開発することを目的としている。具体的には、金属イオンや有機モジュールの異なるメタロ超分子ポリマーを用いることで、ポリマー鎖内及び鎖間の電子移動過程を解明し、低電圧あつ高速で駆動する不揮発性メモリデバイスを開発する。【平成26年度研究実績】これまでに、コバルトイオンからなるメタロ超分子ポリマー膜のI-V特性を測定し、5Vで電流の可逆なスイッチング変化が起こり、これにより不揮発性メモリ特性が発現することを明らかにしている。平成26年度は、白金イオンを含むメタロ超分子ポリマーの開発を行った。用いる有機モジュールの2つの配位部位を異なる構造にすることで、非対称型の有機モジュールを合成した。この有機モジュールと白金イオンを錯形成させることで、白金イオンを含むメタロ超分子ポリマーを得た。興味深いことに、得られたメタロ超分子ポリマーにおいて、非対称型の有機モジュールの向きが揃っていることが示唆された。この結果、本メタロ超分子ポリマーは、一方向に揃った双極子モーメントを有している。このポリマーを電極基板上に配列させ電気伝導特性を測定したところ、新しい電子物性が観測された。【平成27年度研究実績】メタロ超分子ポリマーとは、金属イオンと有機モジュールが交互に配位結合で繋がった構造を有する一次元鎖状ポリマーである。これまでに、コバルトイオンを含むメタロ超分子ポリマーにおける不揮発性メモリ特性を明らかにしている。昨年度(平成26年度)、非対称型の有機モジュールを用いて、白金イオンを含むメタロ超分子ポリマーの合成に成功した。

本ポリマーでは、非対称型の有機モジュールの向きが一方向に揃っていることが示唆された。平成27年度において、この一方向の双極子モーメントを有するメタロ超分子ポリマーを、電極基板上に向きを揃えて垂直配列させる手法を開発し、得られたポリマー膜の電気伝導特性を調べたところ、特異な整流特性を発見した。この結果、本ポリマー鎖内の電気伝導は、有機モジュールの双極子モーメントの向きに影響を受けることを見出した。また、双極子モーメントの向きを逆にしてポリマーを電極基板に垂直配列させたところ、整流特性が逆向きになることを確認した。更に、白金と鉄の両方のイオンを含む新規なメタロ超分子ポリマーの合成に成功した。本研究は、当初平成24年度から26年度の3年間で計画していたが、メタロ超分子ポリマーの不揮発性メモリデバイスにおけるユニークな整流特性を平成26年度に発見したため、研究期間を1年間延長した。その結果、非対称型の有機モジュールを用いて合成した白金イオンを含むメタロ超分子ポリマーを電極基板上に垂直配向させることで、電流の流れる向きの自在制御を達成した(発表論文:ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015, 7, 19034-19042)。今回、非対称型有機モジュールを用いて、一方向の双極子モーメントを有するメタロ超分子ポリマーを開発したことで、「金属イオンや有機モジュールの異なるメタロ超分子ポリマーを用いることで、ポリマー鎖内及び鎖間の電荷移動過程を解明する」という研究目的に対して研究の進展が見られた。27年度が最終年度であるため、記入しない。高分子錯体化学非対称型有機モジュールを用いて合成したメタロ超分子ポリマーにおいて、興味深い電子物性が観測されている。本物性の証明のため、構造の異なるメタロ超分子ポリマーの合成を行う。本研究期間(3年間)で行う予定の当初作成した以下の5つの研究計画の内、平成24年度において(1)と(2)に関する成果を得たため。(1)金属イオンの違いがメモリ特性に与える効果の解明(2)有機モジュールの構造がメモリ性能に与える影響の解明(3)電荷のホッピング伝導におけるカウンターアニオンの役割の解明(4)ポリマー薄膜作製方法とメモリ特性の相関関係の解明(5)分子設計に基づく新しい不揮発性メモリデバイスの確立今回、2種類の異なる金属イオンを含むメタロ超分子ポリマーを開発したことで、「金属イオンや有機モジュールの異なるメタロ超分子ポリマーを用いることで、ポリマー鎖内及び鎖間の電子移動過程の解明する」という研究目的に対して研究の進展が見られた。平成26年度の研究課題である「分子設計に基づく新しい不揮発性メモリデバイスの確立」を目指したところ、非対称型有機配位子を用いて合成したメタロ超分子ポリマーにおいて、新しい電子物性が観測された。
無拡散変態で生じるねじれ欠陥の制御による形状記憶合金の超長寿命化原理

インプラントやエネルギー回収に利用可能な超長寿命な形状記憶・超弾性合金を実現するために,研究代表者が発見した,疲労の黒幕であるねじれ欠陥の,種別発生頻度と組織形態との関係を明らかにし,ねじれ制御による超長寿命形状記憶合金の設計が可能かチタン基形状記憶合金において研究した.その結果,ドメイン結合面でのねじれが組織形態と欠陥構造を決定する支配因子であり,格子定数の制御(合金組成の調整)によって,ねじれを制御できることが明らかとなった.これらの成果によりドメイン制御による超長寿命化は,実用合金であるニチノール合金をベースにして実現可能であることが示され,制御方法の具体的指針も明らかになった.インプラントやエネルギー回収に利用可能な超長寿命な形状記憶・超弾性合金を実現するために,研究代表者が発見した,疲労の黒幕であるねじれ欠陥の,種別発生頻度と組織形態との関係を明らかにし,ねじれ制御による超長寿命形状記憶合金の設計が可能かチタン基形状記憶合金において研究した.その結果,ドメイン結合面でのねじれが組織形態と欠陥構造を決定する支配因子であり,格子定数の制御(合金組成の調整)によって,ねじれを制御できることが明らかとなった.これらの成果によりドメイン制御による超長寿命化は,実用合金であるニチノール合金をベースにして実現可能であることが示され,制御方法の具体的指針も明らかになった.初年度はマルテンサイト正逆変態によって形成されるマルテンサイトドメイン間のねじれを理論(Ti-Niおよびβチタン合金)・実験(βチタン合金)の両面から解析した.Kinematic compatibility(KC)からの偏差Q(3次元回転)および研究代表者が考案した双晶関係からの偏差J(3次元回転)を晶癖面バリアントの組み合わせ全てに対して計算した.その結果,Ti-Ni合金ではNi濃度の上昇とともに格子定数が変化するために,6つのドメインからなる形態のねじれが顕著に減少することが分かった.またβチタン合金(Ti-Nb-Al)ではNb濃度の減少と共に,6種類のドメインクラスターのうち,〈211>第二種双晶で結合されるクラスターのみ,ねじれ角が顕著に減少することが分かった.これらの結果から,Ti-Ni,Ti-Nb-Alいずれにおいても,ねじれ角を合金組成によって制御可能なことが明らかになった.電子顕微鏡および光学顕微鏡を用いた広範なサイズスケールにおよぶ組織解析と,高速ビデオカメラを用いた逆変態過程のin-situ観察から,ねじれが小さい形態ほど優先的に発生することを明確にした.またTi-23Nb-3A1(mo1%)の透過型電子顕微鏡観察では,理論値とほぼ一致するねじれが<211>第二種双晶で結合するドメイン間に観察され,それによって生じうる転位密度は10^<13>/m^2程度と見積もられた.また3つのドメインが結合した形態では,1.9度の部分楔回位が形成されることもわかり,刃状転位列に分解したとすると,転位は約20nm間隔でドメイン壁に配列することも分かった.以上要するに平成24年度においては,ドメイン結合面でのねじれが組織形態と欠陥構造を決定する支配因子であり,しかも格子定数の制御(合金組成の調整)によって,ねじれを制御できることも明らかとなり,本課題で提唱する高性能化手法が実現可能であることが明らかになった.平成25年度は,昨年度得られた成果を基にして具体的な合金設計を行う為に(1)立方晶-単斜晶変態におけるねじれと格子定数の関係,(2)立方晶-斜方晶変態におけるねじれと格子定数の関係,(3)βチタン合金における立方晶-斜方晶変態におけるドメイン構造形成過程の解析,の3点を重点的に行った.(1)実験で高頻度に発生することが分かっているドメイン形態に対して,ねじれ角の格子定数依存性を明らかにした.その結果,4種類ある代表的形態全てのねじれ角を同時に消去することは不可能であることがわかった.しかし特定の形態のねじれ角だけを狙って消去することは可能であることが明らかになり,ねじれ角の格子定数依存性の理論解析が完了した.(2)(1)と同様の結論を得ている.(3)Ti-Nb-Al合金の冷却-加熱にともなうマルテンサイト正・逆変態を微分干渉光学顕微鏡下でその場観察し,組織形成過程を高速ビデオカメラで撮影して解析した.その結果,高頻度に形成することが電子顕微鏡で確認されている2つの形態(便宜上,I型,II型と称する)の形成過程に大きな違いがあることがわかった.ねじれ角の小さいII型は,I型に比べると発生頻度が1/2程度しかなく,しかも結合面から核形成して発生するケースが皆無であった.この事は,結合面でのKC条件だけではドメイン結合部におけるマルテンサイト相の核形成頻度を説明できないことを示しており,幾何学的因子だけでは十分でないことが明らかになった.また冷却・加熱を繰り返して,ドメイン構造の再現生を観察したところ,10回以上サイクルしても毎回全くおなじドメイン構造が出現することが分かった.ねじれ角が一桁大きいTi-Niでは,組織に再現性がないことが分かっており,ねじれ角と組織の再現性になんらかの相関があることが明らかになった.平成26年度は,昨年度に引き続き,ドメイン組織制御の基本指針を得る為に(1)立方晶-単斜晶変態におけるねじれと格子定数および合金組成の関係,(2)立方晶-斜方晶変態におけるねじれたドメイン構造の解析,(3)立方晶-斜方晶変態におけるメゾスケールでのドメイン組織解析,の3点を重点的におこなった.

(1)これまでの成果に基づき,ドメインが2つ結合してできるドメインクラスターのねじれを消去または低減できるニチノール基合金が設計可能か,文献データを基にした理論解析によって検証し,第三・第四元素の添加によってねじれ角を0.02度(現状の1/100)まで低減可能であることが明らかになった.(2)Ti-25Ni-25Pd合金では,理論的には6種類のドメイン結合が可能だが,優先発生したドメイン結合面は,サブドメイン同士のKinematic Compatibility(KC)を犠牲にしてドメイン間の巨視的なKC条件を満足可能な3種類であり,これらのドメイン結合面には,いずれもKCからの偏差(ねじれ)が存在し,優先発生するドメインクラスターは晶癖面の不変面条件を優先した形態になることが分かった.(3)300ミクロン程度の結晶粒径をもったTi-22Nb-2Al合金の1結晶粒内におけるドメイン構造を低倍率のEBSD観察により解明した.その結果,100ミクロンオーダーで発生するドメイン種には偏りが存在し,互いに近接して群発生するグループと,互いに避け合って発生するグループが存在することがわかった.この結果から,ねじれ消去の格子定数制御を行う際には,互いに避け合って発生するグループが形成するドメインクラスターを考慮する必要がないことが明らかになった.26年度が最終年度であるため、記入しない。金属組織学26年度が最終年度であるため、記入しない。ねじれ欠陥の観察・解析は順調に進行しており,特にβチタンでは優先組織形態や予測される転位密度なども明らかになった.それに加えて,平成26年度に予定していた,ねじれの組成依存性の解析を,前倒しして理論解析したところ,ねじれをゼロにできることが明らかとなり,高性能な合金を設計する上で極めて重要な知見をいち早く明らかにすることができた,よって区分を(1)とした.ねじれ欠陥の理論解析が完了し,Ti-Ni基合金におけるドメイン構造の制御指針がおおむね得られており,研究は順調に進捗していると言える.またTi-Nb-Al合金における高速ビデオカメラを用いた組織形成過程の解析では,ドメイン形態に応じて核形成頻度が異なることを発見した.この事は,核形成のメカニズムと組織形成が深く関連していることを示しており,予想以上の成果と言える.またこの成果によって,βチタン形状記憶合金においては,I型のねじれを解消するよりもむしろ,ドメイン同士の衝突によって不可避的に形成されてしまうII型のねじれを解消するほうが,組織中の格子欠陥密度を低減させるのに有効である可能性が示唆され,本合金の組織制御指針が予想を超えて明らかになりつつある.よって区分を(1)とした.26年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計画に加え,ねじれの組成依存性を理論的に解析することを進め,欠陥累積挙動を合金組成の調整によって抑制できるか検討したい.Ti-Ni基の3,4元系合金において,理論的に得られたねじれ角を実現できる格子定数と適切な変態温度を持った合金を作製するべく,格子定数と変態温度の合金組成依存性を解析している.これにより,本研究で提唱するねじれ制御の有効性を実証したい.またTi-Ni系合金のねじれ部において発生する欠陥の評価を行うために,加熱2軸ホルダーによるその場観察も含めた電子顕微鏡観察を計画している.
肺癌前癌病変の表現型、遺伝子型およびクローン性解析

1.肺末梢型扁平上皮癌(SCC)と腺扁平上皮癌27例の前癌病変につき検討した.(1)両者共,非癌部の間質線維化を高頻度に伴い,肺胞細気管支上皮過形成(AH),異型腺腫様過形成(AAH),さらに,AAHの一部に扁平上皮化生を伴う「AAH様病変」もみられた.(2)また,末梢型SCC非癌部の小気管支・細気管支に扁平上皮化生一異形成を示す例もあった.(3)Surfactant apoproteinの発現がAHでは増加し,AAHでは低下した.p53は1例のAAH様病変のみで陽性,c-erbB-2は全例で陰性であった.PCNAまたはMIB-1のlabeling indexはAH,AAH,AAH様病変の順に上昇した.2.肺大細胞癌の初期像検索の目的で,主に未分化大細胞より成る肺癌20例を解析した.免疫組織化学的染色,また,EBウイルスのin situ hybridization検索を行った.その結果,(1)多くの肺大細胞癌は扁平上皮癌または腺癌のプログレッションによって生ずること,(2)EBウイルスと関連する少数例は最初からリンパ上皮腫様癌として発生すること,(3)大細胞性内分泌癌としての発癌経路もあることが示唆された.3.肺小細胞癌の組織発生検索の目的で,小細胞癌と非小細胞癌の混合腫瘍のクローン性をp53遺伝子異常の起こり方から検討した.先ず,pureな小細胞癌11例におけるp53遺伝子シークエンスを調べたところ,点突然変異は8例にみられ,その部位には同一例が認められなかった.混合型の4症例では全てに点突然変異をみたが,その部位はいずれもexon5に集中していた.しかし,突然変異のcodon部位については,小細胞癌と非小細胞癌で一致がみられず,両者は別個のクローンであることが示唆された.4.前癌病変検索のテクニック開発の研究も行った.(1)TUNEL法に関して,組織の前固定時間と固定時間の影響をラットの胸腺と脾臓で調べた.直ちに固定した標本に比べ,前固定時間が2時間を過ぎるとラベルされる陽性細胞数が増加し,24時間を越えると組織抽出DNAの電気泳同でラダーパターンが認められた.固定時間自体の長さはTUNEL法に影響しなかった.(2)X染色体遺伝子不活化に基づくクローン性判定を目的として,HUMARA遺伝子解析法の改良に努めた.この方法で,Bowen病の前癌病変とされているbowenoid papulosisには多クローン性が認められ,その前癌性は高くないことが示唆された.1.肺末梢型扁平上皮癌(SCC)と腺扁平上皮癌27例の前癌病変につき検討した.(1)両者共,非癌部の間質線維化を高頻度に伴い,肺胞細気管支上皮過形成(AH),異型腺腫様過形成(AAH),さらに,AAHの一部に扁平上皮化生を伴う「AAH様病変」もみられた.(2)また,末梢型SCC非癌部の小気管支・細気管支に扁平上皮化生一異形成を示す例もあった.(3)Surfactant apoproteinの発現がAHでは増加し,AAHでは低下した.p53は1例のAAH様病変のみで陽性,c-erbB-2は全例で陰性であった.PCNAまたはMIB-1のlabeling indexはAH,AAH,AAH様病変の順に上昇した.2.肺大細胞癌の初期像検索の目的で,主に未分化大細胞より成る肺癌20例を解析した.免疫組織化学的染色,また,EBウイルスのin situ hybridization検索を行った.その結果,(1)多くの肺大細胞癌は扁平上皮癌または腺癌のプログレッションによって生ずること,(2)EBウイルスと関連する少数例は最初からリンパ上皮腫様癌として発生すること,(3)大細胞性内分泌癌としての発癌経路もあることが示唆された.3.肺小細胞癌の組織発生検索の目的で,小細胞癌と非小細胞癌の混合腫瘍のクローン性をp53遺伝子異常の起こり方から検討した.先ず,pureな小細胞癌11例におけるp53遺伝子シークエンスを調べたところ,点突然変異は8例にみられ,その部位には同一例が認められなかった.混合型の4症例では全てに点突然変異をみたが,その部位はいずれもexon5に集中していた.しかし,突然変異のcodon部位については,小細胞癌と非小細胞癌で一致がみられず,両者は別個のクローンであることが示唆された.4.前癌病変検索のテクニック開発の研究も行った.(1)TUNEL法に関して,組織の前固定時間と固定時間の影響をラットの胸腺と脾臓で調べた.直ちに固定した標本に比べ,前固定時間が2時間を過ぎるとラベルされる陽性細胞数が増加し,24時間を越えると組織抽出DNAの電気泳同でラダーパターンが認められた.固定時間自体の長さはTUNEL法に影響しなかった.(2)X染色体遺伝子不活化に基づくクローン性判定を目的として,HUMARA遺伝子解析法の改良に努めた.

この方法で,Bowen病の前癌病変とされているbowenoid papulosisには多クローン性が認められ,その前癌性は高くないことが示唆された.本年度は,肺末梢型扁平上皮癌(SCC)および腺扁平上皮癌(ASC)の前癌病変につき,SCC16例とASC11例,計27症例の非腫瘍部を組織学的に検索するとともに,腫瘍部および非腫瘍部におけるcytokeratin, surfactant apoprotein, CEA, p53, c-erbB-2, PCNA, MIB-1抗原を免疫組織化学的に染色した.その結果,(1)間質繊維化がびまん性のもの6例(22.2%), patchyなもの15例(55.6%)であり,SCCとASCでは差を認めなかった.(2)肺胞細気管支上皮過形成(AH)が15例(55.6%)にみられ,SCC症例において顕著であったが,atypical, adenomatous hyperplasia (AAH)はこの中の8例に認められ,SCCとASCで差がなかった.(3)さらに,AAHの一部に扁平上皮化生を伴う「AAH様病変」がSCCで1例,ASCで2例の計3例(11.1%)にみられ,化生の一部には異形成が認められた.(4)また,小気管支・細気管支に中枢型扁平上皮癌の前癌病変と同様な扁平上皮化生一異形成を示すものがSCC症例のみに3例(SCC例の18.8%)あった.(5)Surfactant apoproteinの発現がAHでは増加していたが,AAHでは低下した.CEAはAHでも一部に発現していたが,AAHではより顕著に発現した.p53は1例のAAH様病変で陽性,他では陰性であった.c-erbB-2は全例で陰性であった.PCNAとMIB-1はAH, AAH, AAH様病変の順にlabeling indexの上昇がみられた.以上より,肺末梢型のSCCとASCはAAH様病変を前癌病変とすること,また,一部のSCCは中枢型と同様の小・細気管支病変から起こることが示唆された.肺小細胞癌についてはcomposite tumorの遺伝子異常からみたクローン性解析を開始し,大細胞癌については組織学的脱分化の観点から解析を進めている.本年度は,肺大細胞癌の初期像検索の目的で,主として未分化大細胞より成る肺癌20例につき,病理組織像を解析し,さらに免疫組織化学的にサイトケラチン,epithelial membrane antigen(EMA),ビメンチン,neuron specific enolase(NSE)などの発現を検討した.その結果,(1)径3cm以下の腫瘍の2症例はhomogeneousなリンパ上皮腫様癌で,EB virusのLMP1陽性腫瘍細胞が散在していた.(2)腫瘍径3cm以下の他の5症例では全例(100%)に,一方,腫瘍径が3cmを肥える13症例では10例(76.9%)に扁平上皮癌様あるいは腺癌様分化の部分が認められた.また,腫瘍径の増加に比例して未分化大細胞の腫瘍全体に占める割合が増大した.(3)腫瘍径が3cmを越える症例の残り3例では,2例が未分化大細胞のみで,また,1例は神経内分泌性の大細胞で構成されていた.(4)腫瘍組織の扁平上皮癌様あるいは腺癌様分化を示す部位ではサイトケラチンが強陽性で,EMAが細胞膜に陽性であった.(5)未分化な部位では,サイトケラチンは陰性傾向を示し,ビメンチンおよびNSEが強陽性で,EMAが細胞質と膜に陽性であった.以上の結果より,(1)多くの肺大細胞癌は扁平上皮癌または腺癌の脱分化あるいはプログレッションによって生ずること,(2)EB virusと関連する少数例は最初からリンパ上皮腫様癌として発生すること,(3)大細胞性神経内分泌癌の経路もあることなどが示唆された.肺小細胞癌については混合型腫瘍の小細胞癌部と非小細胞癌部につき,遺伝子異常からみたクローン性解析を継続している.現在までに,両部位が異なったクローンより成ることを示唆する興味深い結果が出ているが,症例数の増加と解析方法の改良に努め,結論を急いでいる.
宇宙相転移における磁場揺らぎの生成および大域的な宇宙構造の形成と進化の解明

天文観測技術の向上により、銀河、銀河団という非常に大きな天体スケールで磁場が普遍的に存在していることが観測的に明らかになっている。当該年度では、宇宙の初期から磁場が存在していた場合に、宇宙の大規模構造に与える影響を調べ、実際に観測と比較することにより制限を与える、という研究を行った。また、密度揺らぎの時間発展において、これまで無視されていた、磁場が存在する下で、非相対論的物質の密度揺らぎの影響を調べ、この効果が実は無視できないことを示した。この成果は現在学術誌に投稿中である。線形摂動2次の効果で初めて現れる磁場生成以外の効果についても研究を進めた。ここで私は、密度密度揺らぎから摂動2次の効果で生成される重力波の大きさ、およびその成長の様子を数値計算によって初めて詳細に計算した昨年度の成果を基に、この重力波によって遠方の銀河が見かけの形を変える効果の大きさを計算した。その結果、残念ながら将来計画されている観測では、この効果は検出が不可能であるほど小さいことが分かった。この成果はPhysical Review D誌に掲載された。しかし、そのような大スケールでの磁場の起源は未だ分かっておらず、宇宙の大問題として残されている。私は、非常に成功した理論である宇宙線形密度揺らぎの理論における摂動2次の効果で、宇宙誕生38万年までに大小様々なスケールにおいて磁場が生成されることを示した。(投稿中)線形摂動2次の効果で初めて現れる磁場生成以外の効果についても研究を進めている。宇宙初期での揺らぎの理論では、線形摂動1次の理論では、密度の揺らぎと重力波はそれぞれ独立に発展・成長することが示されている。しかし、摂動2次まで考慮するとこの2種類の揺らぎは独立ではなくなり、相互に関係することになる。ここで私は、密度の揺らぎは詳細に観測されているが、重力波は観測されていないという事実に注目し、密度揺らぎから摂動2次の効果で生成される重力波の大きさ、およびその成長の様子を数値計算によって初めて詳細に計算した。(投稿中)また摂動理論の応用的な研究として、宇宙に普遍的に存在すると考えられている背景ニュートリノと背景反ニュートリノの問に非対称性があった場合、その非対称性が背景重力波に与える影響を考察した。膨張宇宙における重力波の成長は主に宇宙の膨張とともに振幅を落とすものであるが、初期宇宙の輻射優勢期にはニュートリノの4重極成分と作用してその成長の様子を変える。報告者は受け入れ教官らと共に、非対称の効果をニュートリノ分布関数を通して宇宙線形揺らぎの理論に取り込み、重力波の発展を計算した。その結果ニュートリノの非対称性が大きい場合、その影響は現在における背景重力波の振幅の増加となってあらわれることを明らかにした。(Physical Review D誌に掲載)天文観測技術の向上により、銀河、銀河団という非常に大きな天体スケールで磁場が普遍的に存在していることが観測的に明らかになっている。このような初期宇宙に生成された微小な磁場に関する情報は、遠方のガンマ線バースト天体からの高エネルギー光子が、低エネルギー光子に対してどれほど遅れて到達するかを観測することにより得ることができる。この高エネルギー光子の到達時刻およびスペクトルは、磁場の強度のみならず宇宙を満たしている赤外線の密度に強く依存している。そこで私は赤外線密度に関する理論予測モデルを応用し、微小な磁場が存在した場合、さまざまな距離のガンマ線バーストからどのような遅延高エネルギー光子が期待できるかについて調べた。その結果、磁場の大きさが10^(-20)ガウスよりも大きい場合には、数年後に稼動が予定されているガンマ線観測衛星およびチェレンコフ望遠鏡により磁揚の観測が可能であることを示した。この成果はAstrophysical Journalに掲載される。線形摂動2次の効果で初めて現れる磁場生成以外の効果についても研究を進めている。

ここで私は、密度密度揺らぎから摂動2次の効果で生成される重力波の大きさ、およびその成長の様子を数値計算によって初めて詳細に計算した昨年度の成果を基に、この重力波によって遠方の銀河が見かけの形を変える効果の大きさを計算した。その結果、残念ながら将来計画されている観測では、この効果は検出が不可能であるほど小さいことが分かった。この成果はPhysical Review D誌に掲載された。
原子力災害からの地域再生におけるリスクコミュニケーションの実証的研究

本研究の目的は、原子力災害からの地域再生における住民間のリスクコミュニケーションの可能性を、茨城県東海村で1999年に起こったJCO臨界事故によって被害を経験した住民の対応を分析することによって明らかにすることである。2年目である本年度は初年度におこなった、臨界事故を経験した女性グループがN地区の住民を巻き込みながら「市民版原子力防災マニュアル」を作成した活動のフィールド調査を論文にまとめた。その概略は以下のとおりである。臨界事故という地元住民には落ち度がないはずの事故で被害をうけた住民が自省するという不可解な対応を、なぜ選択しているのか、という問いについて住民の責任意識という観点から考察した。その際、環境社会学における従来の責任論が、過去志向的責任概念に依拠しながら議論を展開していることを指摘し、そうした責任概念を、生活論的視角から捉えなおした結果、未来志向的責任と過去志向的責任のふたつの次元で、責任を捉える必要があるという枠組みを設定した。この分析枠組みのもとでの事例分析をふまえ、環境リスクによって被害を経験した住民にとって救済とは何かについて考察をおこなった。また、フィールド調査としては、地域再生をめぐる地元住民の新たな試みとして、臨界事故の際、避難地区に該当し、現在もそこに居住し自営業を営んでいるT氏が中心となって、地域づくり集団をたちあげた活動について、新たに関係者へ聞き取り調査をおこなうとともに、資料収集ならびに参与観察をはじめた。今後の研究につなげていきたい。初年度である本年度は、臨界事故を経験した女性グループが、N地区の住民を巻き込みながら「市民版原子力防災マニュアル」を作成した活動に注目し、関係者へ聞き取りをおこなうとともに、資料収集をした。また原子力災害による被曝について考察を深めるためにも、核兵器で被爆した広島市の被爆者へも聞き取りをおこなった。並行して文献サーベイをおこなった。成果は以下のとおりである。1.一般的に、リスクコミュニケーションといえば、行政・専門家が情報を提供することを通じて、決定者と被害者との不合意を解消する"コミュニケーションの終着点としての意思疎通"という側面が濃厚である。それに対して、「市民版原子力防災マニュアル」作成活動は、防災というフレーミングによって、反対/賛成という対立軸に回収されることなく住民間の"引き続くコミュニケーションの出発点としての意思疎通"という機能を果たす可能性があるように思われる。2.放射線という将来的影響が不明な部分が多いことで健康不安を抱く住民、具体的には臨界事故で避難を強いられた住民にとってのリスクコミュニケーションの意味を考察する必要性が調査の過程で明らかになったので、この関心をJCOの近隣住民等への聞き取りによって考察することを来年度の課題としたい。
相互情報量を用いた宇宙データ融合の研究

地球観測や微小重力応用など宇宙利用分野において、多種多様のセンサデータを融合することで単一のセンサでは得られなかった情報を抽出する。通常はデータ融合の際に、相互相関が用いられているが、データ相互の関係が線形であることを前提としており、対応するデータ特性が異なる場合には部分的逆相関や非線形性のために、良い相関が取れなくなる。本研究では、相互情報量を適用することで宇宙利用におけるこれらの問題を解決することを目的とする。相互情報量はデータ間のヒストグラムをもとに得られる統計的な指標である。この性質を利用して、植生に対して非線形に振舞う2つの波長データに対しても、データ融合を可能とすることが判明しており、さまざまなセンサのNDVIデータを調べる上で有効であることが判明した。また、同様に植生の影響を受けることのある1.6ミクロン帯と2.2ミクロン帯の画像を融合する際にも有効であることが明らかになった。この場合、相互相関においては推定誤差が大きすぎるために衛星の振動に伴うレジストレーション誤差を検出することが不可能であったのに対し、相互情報量はサブピクセル単位での衛星振動を明らかにした。データ融合にあたっては、高精度補間、多段階リサンプリング法、サブピクセルマッチングを可能とするアルゴリズムを作成しており、データプロダクツの評価において相互相関に比べてばらつきが小さくなることを示した。懸念された計算時間に関しては、データ検索範囲を相互相関によって絞り込むことで、問題を解決した。この性質を利用して、植生に対して非線形に振舞う2つの波長データに対しても、データ融合を可能とすることが判明した。データ融合を精密に行うために、各格子点における相互情報量を高精度補間する手法を開発し、数段階のリサンプリング法と併せることで、サブピクセル以下の評価において、整数値へのロッキングを抑えることに成功した。得られた多波長地球観測データは、色ずれが極めて小さくなり、複合的なデータ解析が可能となった。また、ベクトル地図がリサンプリングに対して劣化しないことを勘案して、ラスターデータに対して相互情報量を用いて融合することを試み、地上基準点を用意することなく観測データの位置精度を自動的にあわせることを示した。さらに、相互相関と組み合わせることで、データ融合の精度、信頼性ならびに速度を向上させる見通しを得た。
病原体感染における脂質動態解析

C型肝炎ウイルスおよび病原体プリオンをモデル病原体として用い、これらの病原体感染と細胞内脂質動態との関連性を解析した。その結果、C型肝炎ウイルスの複製過程に複数のイノシトールリン脂質が関与していることを明らかにした。また病原体プリオンの細胞間伝播実験系を新たに開発し、スフィンゴ脂質合成系の阻害が病原体プリオンの伝播過程を抑制することを明らかにした。ウイルスに代表される細胞侵入性の病原体感染は、(1)病原体の細胞内への侵入、(2)病原体の複製・増幅、(3)宿主細胞の破壊と病原体放出、の3つのステップによって成立する。本研究では、上記各ステップにおけるイノシトールリン脂質群(PIPs)の動態を解析し、最終的には「PIPs動態の人為的操作による病原体感染制御(感染防御・排除)の可能性を検討」することを目的としている。そこで本年度の研究ではHCVを題材として、その感染初期におけるPIPs動態の変化を解析したが、従来のPIPs解析法(TLC解析・蛍光プローブ解析)で検出可能な変化は見いだせなかった。なお、抗PIPs抗体を用いた解析法に関しては、その至適化が検討課題として残った。さらに感染初期においてはPI3Kシグナル系・mTORシグナル系の変化も共に見いだすことができなかったことから、これらのシグナル系がHCV感染の初期応答に関与している可能性は低いと考えられた。またPIPs動態解析のツールとしてテトラサイクリン誘導性の低発現ベクターによって蛍光プローブを発現する実験系を新たに開発し、より低い侵襲性のもとでの解析が可能となった。一方、感染中期から後期にかけて観察されるHCV由来タンパク質(NS3、NS5)の産生およびHCV粒子の放出がPTENおよび他のPIホスファターゼの発現阻害によって影響されることを見いだした。これは、HCV複製・放出過程へのPIPsの関与を初めて示した結果である。今後レプリコン細胞等を用いてHCV複製時のPIPs動態変化を解析する実験系の確立が新たな検討課題となった。本研究は、病原体感染に伴うイノシトールリン脂質群(PIPs)の動態を解析し、最終的には「PIPs動態の人為的操作による病原体感染制御(感染防御・排除)の可能性を検討」することを目的としている。本年度の研究では、まずマウス神経芽腫N2a細胞を用いた病原性プリオン蛋白質(PrPSc)のcell-to-cell伝播アッセイ系を構築した。本アッセイ系ではPrPScの伝播が3-5日で観察でき、これまで異なる細胞系で報告されていた類似のアッセイ系と比較して1/10程度の時間で伝播を評価できることから、PrPSc伝播におけるPIPs代謝酵素群の役割の評価がより容易に行えるようになった。また、PrPScの細胞内局在を検証するために、プロテイナーゼK処理およびグアニジン塩酸処理を組み合わせ、PrPScに対して高い選択性を示す間接抗体染色法を開発した。前年度に開発したPIPs蛍光プローブおよび本法を用いてPIPsとPrPScとの細胞内局在の比較を行ったところ、アグリソーム様の細胞内オルガネラにおいてPrPScとある種のPIPsが共局在することを新たに見いだした。さらにC型肝炎ウイルス(HCV)をモデル病原体として用いた一連の研究からは、HCV感染に伴い、感染後1時間の間にmTORの活性が一過的に減少した後再び上昇するという興味深い知見を得ることができた。この時、AKTやPDK1の活性には変化が見られないことから、HCVはこれらを介さない未知のシグナル伝達系を利用してmTOR活性を制御することが示唆された。本研究では、C型肝炎ウイルス(HCV)および病原性プリオンタンパク質(PrPSc)を病原体モデルとして用い、これらの感染・増幅メカニズムと脂質動態との関連性を明らかにすることを目的とする。本年度の研究では、HCVをモデル病原体として用いた一連の研究において、ある種のイノシトールリン脂質代謝酵素がHCV複製を制御すること、また本酵素の基質となるイノシトールリン脂質がHCV-Coreタンパク質と脂肪滴上で共局在を示すことを新たに見いだし、このイノシトールリン脂質が脂肪滴形成へと関与することによってHCV複製を制御していることを明らかにした。さらにHCV生活環に関わる宿主因子群のスクリーニングを拡大して行った結果、mTOR制御因子群がHCV増幅および産生過程に関わっていることも新たに見いだした。一方PrPScをモデル病原体として用いた一連の研究においては、今回新たに開発したPrPSc細胞間伝播アッセイ系を用いて、複数のイノシトールリン脂質代謝酵素がPrPScの細胞間伝播に関与していることを見いだしたほか、細胞内の膜輸送に関与する低分子量GTP結合タンパク質がPrPScの細胞間伝播に影響することを見いだした。これらの知見は病原体の細胞内増幅および細胞間伝播においてイノシトールリン脂質が重要な役割を担っていること、さらにイノシトールリン脂質代謝酵素群が病原体感染の拡大抑制を目的とした創薬標的となりうることを示している。
高温高圧変形実験による蛇紋岩のレオロジー解明

H2O流体存在下での沈み込み帯における地震発生過程の特質を明らかにするために,含水マントル物質である蛇紋岩の高温高圧変形実験を行なった.高温型蛇紋石(アンチゴライト)よりなる蛇紋岩の脱水反応では顕著な力学挙動の変化がみられ,スラブ内地震の発生過程との関係が示唆される.人工ガウジの摩擦実験では脱水反応が剪断面で促進されることを見いだした.封圧(380 MPa)と間隙圧を様々に変えた摩擦実験では、室温から300°Cまでの条件において,摩擦挙動が「有効圧の法則」からずれる傾向が明らかになった.これらの結果は沈み込みプレート境界巨大断層の強度について重要な示唆を与える。本研究の目的は蛇紋岩の流動破壊物性(レオロジー)を解明することにより,沈み込み帯のテクトニクスと地震学的特性の理解に貢献することにある.最近,沈み込み帯の地震学的観測からウェッジマントルが広く蛇紋岩化されていることが示唆されている.これらの蛇紋岩化した領域はプレート境界の巨大地震発生帯よりやや深くに位置し,スロースリップと呼ばれる特異な地震すべり現象の発生域と接しているため,何らかの因果関係が示唆される.蛇紋岩はまた,スラブ内の中深発地震にも関与しているという見方が強まっている.高圧変成帯にみられる蛇紋岩メランジェや断層帯に挟在される蛇紋岩は,蛇紋岩の特異な変形挙動を示唆している.そこで本研究では室内変形実験によって,蛇紋岩の脆性・延性転移挙動を明らかにし,その強度を支配する法則と力学物性パラメータを決定する.初年度は以下の項目を実施した.1.産業総合研究所において,既設の油圧式透水試験機にサーボ制御システムを装備し,軸圧縮変形試験を可能にした.この試験機では室温,1000気圧(100MPa)までの比較的低圧領域で,大きな円柱試料(直径40mm)をもちいた実験を行なうことができる.2.東京大学理学系研究科において,固体圧変形試験機における高温下(800°C以上)で変形実験を行なうことができるよう,高圧アンビルと試料アセンブリを改良した.3.産業総合研究所のガス圧式試験機をもちいて,天然の蛇紋岩試料をつかった定歪速度変形試験を開始した.温度は800°Cまでの範囲でおこない,蛇紋岩が脱水分解した後の挙動もふくめて調べる.4.実験で回収した試料の鉱物相をX線回折法によって同定するとともに,走査型電子顕微鏡や光学顕微鏡で組織を観察した.沈み込み帯の地震活動はH20流体の挙動に大きく依存し、そのH20流体の関与するプロセスを考える上で最も重要となるのが含水マントル物質である蛇紋岩である。近年、蛇紋岩の脱水不安定性が沈み込みスラブの地震の要因であるという仮説が有力であり、もしこれが本当であるならば、震源分布から沈み込み帯の温度条件や流体生成場について大きな制約条件を与えることが可能になる。本年度は、ガス圧式変形試験機をもちいて蛇紋岩の脱水反応に伴う力学物性の変化を調べた。実験には高温型蛇紋石(アンチゴライト)を主とする天然の蛇紋岩を用いた。円柱型試料をもちいた定歪速度圧縮試験では、これまで高封圧(800MPa)で行ってきた実験でみられた脱水軟化現象とは異なり,今回行った封圧200MPaでは脆性破壊がおこり,圧力によって反応の効果に変化が起きることが明らかになってきた.蛇紋岩はウェッジマントルに存在し沈み込みプレート境界のカップリングを弱めると考えられているので,その摩擦挙動も重要である.蛇紋石ガウジの摩擦実験では脱水反応とともに摩擦強度があがるという、インタクト岩石とは異なる挙動が確認された.走査型顕微鏡(SEM)による分析の結果、勇断集中面には反応生成物であるオリビン(フォルステライト)が形成されており、これが力学挙動の変化に寄与していると推察した。沈み込みプレート境界にはH20流体が存在すると考えられるので、間隙水圧が摩擦強度に与える影響を定量化しすることも重要である。本年度は常温でタルクを模擬物質とした摩擦実験を常温、封圧200MPaで行ない、「有効応力の法則」が高圧では成り立たなくなることを見いだした。さらに同様の実験を蛇紋岩についても行なうために、東京大学地震研究所の岩石破壊実験装置をセットアップし、予備実験を開始した。沈み込みプレート境界地震発生帯の力学物性に対する間隙流体と含水マントル物質の影響を解明するため、間隙圧制御のもとでタルクと蛇紋岩のプレカット試料をもちいた摩擦実験を行った。

ガス圧式3軸変形試験機をもちいた室温、封圧110 MPa、間隙圧0100 MPaまでの条件におけるタルクの摩擦試験では応力・間隙圧のステップ状変化に対する摩擦係数の応答を調べ、これまで乾燥した石英や花崗岩ガウジの実験で知られている値とは大きく異なる応答を見い出した。この違いは沈み込み帯深部のスロースリップのような特異なすべり現象と関連している可能性がある。油圧3軸試験機をもちいたアンチゴライト蛇紋岩(長崎県産)の300 °C、封圧380 MPa、間隙圧250 MPaまでの実験では、前年度までの室温における実験と同様、有効圧の法則からのはずれが示唆された。2011年東北地方太平洋沖地震をもたらしたプレート境界断層の性質を明らかにするため、地球物理学的観測データから得られている沈み込み帯の構造データと、ウェット条件における海洋地殻物質の摩擦係数や石英等の転位クリープ流動則をもちいて、断層強度分布を推定した.モデルにおいては脆性ー延性遷移領域で予想される有効応力の法則の破綻も考慮している。宮城沖地震の震源の深さは石英の延性領域に対応し、M7級のイベントを起こしたアスペリティーは沈み込んだ海山と推定される。M9の震源は石英の脆性領域内にあり、海溝付近の泥質堆積物との大きな摩擦強度の差が大きな滑りを引き起こしたと考えられる。本年度は東北沖の震災の影響で、ガス圧変形試験機が9月過ぎまで修理待ち状態となったが、同種の実験装置を有する広島大学理学部の協力を得て実験を継続し、当初の計画をおおむね達成することができた。25年度が最終年度であるため、記入しない。当初計画通りに推進する。