hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
植物遺伝子源の凍結保存のためのレーザー低温顕微鏡の開発

本試験研究は,従来の低温顕微鏡の欠点が解消でき,かつ,コンピューターによる画像解析に対応し得る高性能の低温顕微鏡を開発することを目的とした.装置は, a) coherentで単色性のレーザー光を光源とした顕微鏡と, b)高精度の試料冷却用チャンバーから成る.倒立型顕微鏡(NikonダイアホトTMD型)の蛍光照明装置からHe-Neレーザー光を光ファイバーで導き,ハーフミラーを通して試料を照射する.試料は励起されて発光し,その映像は接眼レンズを通して直接観察するか,あるいは, TVカメラで撮像しTVモニターで観察する.レーザー光を光ファイバーを通じて照明する場合,映像ノイズに妨害されて画像は不鮮明となるが,光ファイバーを一定振幅で振動させ一様化させることにより解決した.なお,本顕微鏡はレーザー光の他に,通常光による位相差ならびにノマルスキー微分干渉観察と落射蛍光による同時観察も行える.試料冷却用チャンバーは,液体窒素循環によって冷却される銅製のコールドステージと,これと密着させた光学的に透明な金属蒸着ガラス板とからなる.この金属蒸着ガラス板を試料台とし,測温体からの信号をデジタル化しPID制御ならびにSCR駆動出力による微小電流を金属蒸着面へ流すことにより試料温度を正確に制御できる.本低温顕微鏡装置は,氷の中に埋没した凍結細胞を高解像度で観察でき,試料の温度を高精度で制御でき,かつ,操作の容易さにおいて従来の装置に比べてはるかに優れた性能を持っている.本装置を使って観察した結果,凍結による細胞膜や液胞膜の特徴的な形態変化が明かと成り,凍結傷害の原因を究明する上で貴重な知見が多数得られた.また,画像計測ソフトによる細胞外凍結と細胞容積の解析から, DMSOなどの凍害防止剤の保護機構について新しい知見が得られた.また,蛍光プルーブを用いて細胞の生理的情報を映像化出来るなどの新たな応用も試みられた.本試験研究は,従来の低温顕微鏡の欠点が解消でき,かつ,コンピューターによる画像解析に対応し得る高性能の低温顕微鏡を開発することを目的とした.装置は, a) coherentで単色性のレーザー光を光源とした顕微鏡と, b)高精度の試料冷却用チャンバーから成る.倒立型顕微鏡(NikonダイアホトTMD型)の蛍光照明装置からHe-Neレーザー光を光ファイバーで導き,ハーフミラーを通して試料を照射する.試料は励起されて発光し,その映像は接眼レンズを通して直接観察するか,あるいは, TVカメラで撮像しTVモニターで観察する.レーザー光を光ファイバーを通じて照明する場合,映像ノイズに妨害されて画像は不鮮明となるが,光ファイバーを一定振幅で振動させ一様化させることにより解決した.なお,本顕微鏡はレーザー光の他に,通常光による位相差ならびにノマルスキー微分干渉観察と落射蛍光による同時観察も行える.試料冷却用チャンバーは,液体窒素循環によって冷却される銅製のコールドステージと,これと密着させた光学的に透明な金属蒸着ガラス板とからなる.この金属蒸着ガラス板を試料台とし,測温体からの信号をデジタル化しPID制御ならびにSCR駆動出力による微小電流を金属蒸着面へ流すことにより試料温度を正確に制御できる.本低温顕微鏡装置は,氷の中に埋没した凍結細胞を高解像度で観察でき,試料の温度を高精度で制御でき,かつ,操作の容易さにおいて従来の装置に比べてはるかに優れた性能を持っている.本装置を使って観察した結果,凍結による細胞膜や液胞膜の特徴的な形態変化が明かと成り,凍結傷害の原因を究明する上で貴重な知見が多数得られた.また,画像計測ソフトによる細胞外凍結と細胞容積の解析から, DMSOなどの凍害防止剤の保護機構について新しい知見が得られた.また,蛍光プルーブを用いて細胞の生理的情報を映像化出来るなどの新たな応用も試みられた.レーザー低温顕微鏡の設計試作:He-Neレーザーを集光レンズおよび石英ステップ型光ファイバーによってNikonダイアホト-TMDの落射螢光照明装置開口部より細胞を照明し、ハーフミラーを通して明視野観察する。レーザー光のスペックルパターンの除去と照明均一化には周波数の異なる二つの振動の合成による光フアイバーのランダム振動方式で解決された。尚、試料ガラス裏面からの反射が干渉を起したが、試料ガラスの裏面を特殊コーティングすることで解決された。試料冷却装置は基本的に液体窒素ガス循環による冷却方式を採用し、チャンバー内に設けられる金属蒸着ガラスプレートを試料台とし、これに測温体からの信号をデジタル化しPID制御ならびにSCR駆動出力による微少電流を流すことで細かい温度制御が行われる。現在(3月19日)生細胞を用いて凍結下における観察の試験を行っている。61年度は、ビデオカメラおよび録画装置、そして画像計測システムをドッキングさせ種々の植物細胞を異なった条件下で観察し解析する予定となっている。細胞凍死の機序に関する生化学的研究:植物細胞の凍死のメカニズムについて新知見が得られた(Plant Physiol,Vol80)。-7.5°Cにしか耐えないキクイモの組織を-10°Cまで凍結し細胞膜を分離し、脂質および蛋白質の組成を調べた。-10°Cで凍結すると、細胞膜蛋白質のいくつかが分解消失した。このことは細胞の凍死と密接に関連し、短時間にみられることから、凍結によって細胞膜分子に引き起こされる生化学的変化の初期過程と考えられる。現在、これらの凍結に感受性の膜蛋白質を分離精製し、免疫抗体を作成し、プロトプラストを用い凍結融解の過程で細胞膜に起こる変化を分子レベルで追究する予定である。レーザー低温顕微鏡装置は光学系および低温チャンバー共に完成し、ほぼ予期通りの性能が得られた。現在、画像録画装置と画像計測システムをつないで種々の実験を行っている。

ホウレンソウやナニワズの葉肉細胞を種々の温度まで凍結するとき、約-10°Cまでは細胞外凍結による細胞容積の減少はほぼ凍結温度に応じて直線的に減少するが、それ以低の凍結温度では細胞容積の変化量は急激に小さくなった。また、凍結による細胞容積の減少過程は耐凍性に依存し、耐凍性の小さい細胞ほどより高い凍結温度で急激に縮小が起こった。このことは、細胞の耐凍性と凍結による細胞容積の減少過程が密接に関連していることを示すもので、種々の凍害防止剤の作用機序の解明に有力な糸口を与えるものと考えられる。一方、いったん凍結した細胞を融解させるとき、大部分の細胞周辺の水がまだ凍っている-5°C近くから細胞の再吸水による容積増加が観察され、細胞表層近傍に不凍結水層が存在することを暗示している。細胞が凍害を受ける温度まで凍結し融解させるとき、細胞容積はほぼ元のレベルまで増加するが、細胞内の小器官の配置に著しい変化が観察され、細胞内構造が著しい影響を受けていることがわかった。このことは、液胞の形態ならびに機能が凍結によって変化することを暗示していて、今後詳しく解析する必要がある。ゼニゴケのプロトプラストが細胞壁を合成して再分化する過程で、耐凍性が著しく変わることが発見され、細胞内凍結の起こし易さや細胞外凍結による細胞容積の変化量にも著しい差異が認められた。以上のように、本装置を用いて細胞凍結融解過程の詳しい観察を解析することによって、細胞凍害の機構がかなり解明できる見通しがついた。最終年度では、更に多くの植物細胞について観察を続行すると同時に、種々の蛍光プローブを併用して凍結による細胞機能の変化、例えば細胞内pHやCa濃度などを詳しく解析する予定である。
新規表面重合法によるミクロカプセル調製法の確立と刺激応答ミクロカプセルの開発

CaCO_3(直径2μm)粒子の表面でメタクリル酸メチル(モノマー)とN,N'-Methylenebisacrylamide(架橋剤)を重合することで薄膜を被覆し、その後EDTA処理によってCaCO_3を溶解除去することによってマイクロカプセルを調製した。このカプセルの特性評価を、蛍光スペクトル、赤外分光法蛍および光顕微鏡、原子間力顕微鏡によって行った。また、RAFT剤を利用することによっても粒子表面で重合反応を進行させカプセルを調製することができた。ミクロカプセルとは小さな容器であり、内包物質の保護や輸送といった機能を付与することが出来るため、医療、食品、工業などさまざまな分野で利用されている。さまざまなカプセル調製方法が考案されており、基本的にはどのような物質でもカプセル化することができるが、カプセルに用いる物質や内包する物質の性質に合った方法を適切に選択する必要がある。また、調製の際のコストやカプセルにどのような機能を付与したいのかを考慮する必要があるため簡便に行えて材料選択性の高いカプセル調製法が求められている。そこで、本研究では粒子表面での重合反応を利用したミクロカプセルの調製法の確立を目的に研究を行った。すなわち、モノマーと架橋剤との共重合をカプセルに封入したい物質を含む粒子の表面で進行させることでポリマー膜を粒子上に被覆した後、粒子を溶解除去することでカプセルを調製する。この方法は操作が簡便であることに加え、重合可能な分子を幅広く利用できる可能性があり、用いる材料の種類や濃度などを調整することにより、カプセルの物性を簡単に制御できることが期待される。はじめに、炭酸カルシウム粒子を含む溶液中で種々のモノマーと架橋剤との共重合を行いカプセル調製が可能なモノマーの探索を行った。その結果、メタクリル酸メチルとN,N'-メチレンビスアクリルアミドの共重合が粒子表面で進行しカプセル膜を形成することを確認した。また、自発的に粒子表面でカプセル膜を形成しないモノマーについて粒子表面に重合反応の起点となる分子を化学修飾する方法を検討した。RAFT(可逆的付加開裂連鎖移動)剤を導入することで、N-イソプロピルアクリルアミドおよびメタクリル酸-2-ヒドロキシエチルにおいてカプセル膜の形成を確認した。これら調製できたカプセルについて、カプセルの物性や内包物質の放出特性などの調査を行った。ミクロカプセルとは液体や固体などを内包した微小な容器であり、内容物の安定性向上、外部環境からの保護、放出制御、反応成分の隔離などの利点があるため、医療、食品などさまざまな分野で利用されている。カプセルの調製には、それぞれの方法において封入できる物質やカプセル膜材料に制限があるため更に優れた方法の確立が求められている。そこで、本研究では微粒子表面で高分子の重合反応を進行させ、その後微粒子を溶解除去することでミクロカプセルを調製する方法を検討した。この方法の特徴は、LBL法を発展させたものであり、作業工程が多い、内包物の保持能力が小さい、カプセル強度が弱いといったLBL法の欠点を改善することができると考えられる。さらに、高分子合成反応は多岐にわたり、それに伴いカプセル膜材料とすることが可能な分子種も増加するので、これまでカプセル膜材料として使用できなかった機能性分子のカプセル膜への導入が容易になり新規機能性カプセルの開発が期待できる。表面重合によるカプセル調製のために、はじめに調製が容易であり形成時に内部に物質を取り込む性質をもつCaCO3粒子(CaCO3粒子はEDTAで溶解する)を用いて、一般的な水溶液中でのラジカル重合反応から検討を行った。一般的に重合反応に用いられている分子についてモノマー、架橋剤、重合開始剤の種類および各濃度比、重合温度、凝集しない粒子濃度などカプセルが形成する条件を調査した結果、メタクリル酸メチルおよびアクリル酸メチルをモノマーとして使用することで良好なカプセルの形成を確認した。これはメタクリル酸メチルがCaCO3粒子に親和性を持つためであると考えられる。また、調製したカプセルについての基本的な物性を明らかにするため、蛍光顕微鏡および原子間力顕微鏡による観察、ゼータ電位測定、紫外可視分光法、赤外分光法などによる測定を行った。メタクリル酸メチルおよびアクリル酸メチルについてカプセルの調製と物性評価を行ったが、それ以外のモノマーを使用した場合について良好なカプセルがいまだ得られていいないため。未修飾の粒子を用いた場合にカプセルを形成しないモノマー分子について、粒子表面に重合反応の起点を設ける(メタクリル酸をペンダントした高分子を粒子に被覆する方法や、シランカップリング剤によりシリカ微粒表面を修飾使用する)などの方法によりカプセル形成が進行する条件を検討する。また、酵素などの生体試料のカプセル化およびフェニルボロン酸(糖)、フェロセン(電気)、スピロピラン(光)、クラウンエーテル(イオン)、アゾ色素(pH)などの分子と共重合をおこない機能性カプセルを調製する。

次年度使用額は、当初計画していたカプセルの機能化を次年度に延期することによって生じたものであり、延期した研究に必要な経費として平成24年度請求額とあわせて使用する予定である。
足関節背屈角度を指標とした転倒ハイリスク者の識別と転倒予防プログラムの開発

本研究では,長期ケア施設入所者を対象とした1足関節背屈角度の測定による転倒リスク者の識別の可否,2足関節背屈角度拡大を目的とした転倒予防プログラム開発することを行った.足関節背屈角度測定による転倒ハイリスク者スクリーニングは,介護老人保健施設入所高齢者(104名)では8度がcut-off値となった.しかし,ケアハウス入所者(103名)では,cut-off値を確定するまでには至らなかった.転倒予防は,市販の錘付きスリッパを使用し,1回20分,週2回,3ヶ月の施設内歩行を行うプログラムとした.3ヶ月継続できた対象者は足関節背屈角度が拡大し,TUGも改善した.介護老人保健施設(老健)入所高齢者を対象に足関節背屈角度の測定・転倒リスクの評価と測定以降1年間の転倒の観察と,転倒予防介入プログラムの開発を行った.福島県内の老健8施設の入所者のうち,日常生活を2足歩行で営む128名の入所者から研究参加同意を得た.そのうち体調不良や測定直前の退所者を除く104名の足関節背屈角度と,転倒リスクとしてTimed Up & Go(TUG),Functional Reach(FR),認知機能を測定,内服薬,既往歴など含む健康状態,過去の転倒についての基礎調査を実施した.基礎調査の結果概要は,男性25名(24%)女性79名(76%),平均年齢は85.3±6.5歳であった.要介護度は2が36名(35.3%)と最も多く,次いで1が26名(25.5%),3が22名(21.6%)であった.Barthel Indexの平均は66.6±13.6,MMSEの平均は14.8±7.7であった.足関節背屈角度は右が14.9±9.0度,左が16.9±10.7度であった.過去1年間に転倒の経験のあった入所者は,より高齢で,MMSEの得点が低く,介護度が高く,TUGにおいて時間がかかっていた(p<0.05).また,有意差は出なかったが,転倒経験者では足関節背屈角度,FR,足首周径のそれぞれにおいて,左右差が大きい傾向が見られている.介入プログラムの開発は,介入用具として前脛骨筋を鍛える前脛骨筋トレーニングスリッパを第1選択に,介入条件(1回の所要時間,回数,継続期間),身体負担等について検討している.既存のスリッパは,片足の荷重500g,両足で1kgの荷重となり,入所者には負荷が大きいという見解に施設リハビリテーションスタッフと至った.次年度以降,スリッパ開発者,足関節背屈角度計開発者,理学療法士から専門知識の教授を受け,荷重量を検討する予定である.2年目となる平成26年度は,1前年度足関節背屈角度を測定した介護老人保健施設(老健)入所高齢者の測定後1年間の転倒の観察,2転倒予防介入プログラムの開発とプレテストを行った.1対象者は104名(男性25名,女性79名),平均年齢85.3±6.5歳であった.Barthel Indexは66.6点,MMSEは14.9点であった.足関節背屈角度は,右14.9±9.0度,左16.9±1.7度,左右差7.5±6.3度であった.前向き1年間の転倒者は,46名(44.2%)であった.転倒群と非転倒群の比較では,脳血管障害の既往の有無,STRATIFY,足関節背屈狭小側の角度(11度以上,11度未満),TUGに有意差が認められた.この結果より,施設高齢者の転倒スクリーニングに足関節背屈角度が有効なことが示唆された.転倒に関連するTUG等の運動機能測定の遂行が難しい高齢者にとり,足関節背屈角度によるスクリーニングは簡便かつ安全でありリスク評価に有効な方法と考えた.転倒予防介入プログラムは,前年度の施設理学療法士との意見交換から,介入用具は申請時の予定していた転倒予防スリッパとし,片足の荷重を250gと400gの2パターンとした.荷重量の選択は,本人と理学療法士と相談し選択することとした.現在,プレテストとして,老健入所高齢者4名,通所リハビリテーション利用者2名を対象に実施している.平成27年度は,1前年度後半に着手した転倒予防介入プログラムのプレテストの結果からプログラム内容・対象等の検討,2軽費老人ホーム(ケアハウス)入居者を対象とした足関節背屈角度の測定と転倒のコホート調査に着手した.1.転倒予防介入プログラムのプレテストには,介護老人保健施設および通所リハビリテーション利用者6名が参加した.3ヶ月の介入中2名が脱落(入院1名,辞退1名)し,4名が最終評価の対象となった.介入後,角度は右側が拡張した対象者は2名,左側が拡張した対象者は2名,Timed Up and Goが短縮した対象者は2名であった.介入終了後1名のみプログラム継続を希望した.介入プログラムについてリハスタッフから,プログラム内容(用具・頻度など)については修正不要であるが,「効果が実感乏しい分,プログラム参加の意向や継続の可否については本人の意欲・動機が大きく影響するのではないか」と評価を受けた.2.平成25年度から26年度にかけて実施した介護老人保健施設入所者を対象とした転倒と足関節背屈角度の調査では,入所目的となった生活機能障害に加え入所期間の短縮化から,測定値の不確かさや1年間の転倒追跡困難が課題となっていた.

そこで今年度は,生活機能障害が少なく,1年間の転倒追跡が可能と見込まれるケアハウス入居者103名を対象に足関節背屈角度と複数の運動機能の計測を終了し,転倒の追跡調査を行なっている.転倒予防介入プログラムの内容(使用用具,所要時間,頻度など)については,プレテストの参加者やリハビリテーションスタッフから大幅な修正は不要と評価を受けた.その一方でリハスタッフより「プログラムを継続する士気のある高齢者を選定する難しさ」を指摘されている.これらの結果を踏まえて,介入する高齢者の対象選定の再検討が必要と判断し,平成27年度後期から開始予定であった本介入を延期している.ケアハウス入居者を対象とした転倒調査の過程において,介護保険サービスを利用していないケアハウス入居者に運動のニーズがあること,介護保険施設入所高齢者と同等の転倒が発生していることが明らかとなった.現在,本介入の対象者をケアハウス入居者とする方向で検討を進めている.本年度の課題は,1ケアハウス入居者を対象とした運動機能および転倒のコホート調査,2足関節背屈角度改善プログラムを用いた転倒予防介入であった.課題1は平成29年4月末に1年後の追跡調査を終了する予定である.1年後の追跡調査が可能な対象者は103名中75名(72.8%),転倒経験者33名(32.0%),転倒による骨折等により加療が必要となった者は11名(33.3%)であった.全例運動機能の測定が終了していないため言及は出来ないが,握力以外は低下傾向にあった.前向きの転倒の有無と運動機能の関連は今後解析予定である.課題2は,ケアハウス・グループホーム・サ高住に居住する高齢者を対象に足関節背屈角度改善を目的とした転倒予防プログラム(運動介入)を実施した.11名に介入し,3ヶ月間のプログラムを完遂できた高齢者は4名(2名介入中)であった.4名性は平均年齢83.3歳(65-91歳),全員女性,歩行レベルは独歩,全員が認知症治療薬を内服していた.対象者の介入前後の運動機能の変化は,対象者数が少なく統計的解析を行っていないが改善傾向にあった.4名とも運動そのものより介入者との会話を楽しみにしており,施設職員から「生活にメリハリがついた」「活動性があがった」と評価を受けた.中止・中断者5名の理由は,体調不良3名(がん,陳旧性動脈乖離),辞退2名,退所1名であった.辞退2名は他者との交流を目的としたデイサービス利用者であり,介入により時間が割かれることを理由に1ヶ月目で辞退となった.開発したプログラムは超高齢者(91歳)や重度認知症の方も遂行可能な内容であったが,プレテスト同様に高齢者の動機付けや意欲が遂行の障壁となった.プログラム介入に際し安全の確保,アクシデント対応策として研究者と高齢者1対1で介入を行った.そのため人員確保に時間を要した.また,対象者が施設入居高齢者ということもあり,本人及び家族の同意取得を行ったため介入開始まで時間を要し,計画が遅延した.最終年度は,前年度からの継続2つ課題に取り組んだ.1.転倒予防介入高齢者長期ケア施設入所者および通所ケア利用者計15名を対象に,足関背屈角度改善を目的とした12週間の介入を行った.継続意欲の減退,退所等を理由に7名が中止となり,12週間介入できた対象は8名であった.8名全員において介入前後で背屈角度の改善はみられたが,統計学的に有意な値までの改善は認められなかった.介入後1年間の転倒の追跡を出来た4名であり,転倒を経験した対象者はいなかった.躓き予防の運動としては効果がみられたが,動機付けや介入効果の実感が難しいことから意欲の継続に課題が残った.2.転倒ハイリス者選定の足関節背屈角度のcut-offポイント軽費老人ホーム(ケアハウス)
代謝制御系における時空間制御機構の設計原理解明

これまで我々は、生物制御の重要な特徴として多様な環境変動に柔軟に対応できる可塑性に着目し、その制御手法を「複合制御」と呼んできた。複合制御の大きな特徴として、生物は同質な制御機構の時空間的な組み合わせにより異質かつ複雑な制御を実現し、可塑性を達成していると考えられる。本研究では、細胞レベルでの複合制御の理論構築を目指し、特に代謝系と遺伝子発現系における複合制御の計算理論および制御論理を提案した。はじめに、細胞レベルの同質な制御機構として分子間相互作用に着目し、分子間あるいは分子とDNAの確率的な結合および乖離という視点から、代謝系および遺伝子発現系の緻密な制御を統一的に捉え、その計算理論を提案した。この理論では、確率現象をマルコフ過程として表し、代謝系における触媒の活性度および遺伝子発現系における転写速度を確率遷移ダイアグラムからグラフ的に求めることができる。また、生物の制御が直面する大きな問題として、莫大な数の環境変動の組み合わせに対応しなければならないという点があげられる。細胞は限られた資源を用いてこれらの莫大な数の組み合わせに対応するため、複数の環境変動の同時発生に対する何らかの制御機構を備えていると考えられる。そこで、本研究では、その一つのメカニズムとして、生物は二つの独立な環境変動情報を統合するための制御論理を用いていると考えた。そして、生物学的意義の異なる独立な制御論理を数理的に分類し、各制御論理を用いる具体的な生物系の例から、その生物学的な意義を明らかにした。生物における制御の重要な特性として、「あらゆる」複合的な環境の変化に対応し、その環境に即したアクションを実現できる機構を備えている点があげられる。複数の環境要因からの信号を同時複合的に処理し、複合された環境変動に対して作り出される適切なアクションは、多種類の制御を同時あるいは順次行った結果として実現されている。この特徴は、脳レベルから細胞レベルまで、生物のあらゆる階層に共通である。細胞レベルでの制御は、分子間の物理的な相互作用という同質な機構の時空間的な組み合わせにより、複合的な環境変動に対応した驚くほど多種類の複雑な制御を同時に実現し、環境の大きな変動に対処している。このような制御のやり方を、我々は複合制御と名付けた。複合制御は、細胞、脳を含む生物のあらゆる階層のレベルで行われている制御に共通な原理の一つと考えられる。人工物に対する制御は制御理論によって系統的に整理され発展してきた。その土台は、たとえば状態空間モデルのような普遍的なモデルを用いた理論構築が進んだことにある。そこで、本研究では、生物における複合制御についても、このような一般的なモデルを提案することを目的とし、複合制御の視点から、外部環境変化がたんぱく質の生成量を制御する制御ユニットという単位で遺伝子発現制御をみることで、制御理論で扱ってきたモデルと同様の一般的な記述が可能となることを示した。複合制御の概念および、実際に多くの遺伝子発現制御ネットワークが提案された記述で表現できることを示した論文は国際誌に掲載され、多くの反響を呼んだ。今後、この記述に基づいた理論的な解析が進められれば、遺伝子発現制御に関する見通しのよい理解が得られ、さらには、従来の人工物に対する制御理論の枠組みを超えた、生物特有の複合制御という性質に着目することで、生物制御系の設計原理に対する示唆が得られることが期待される。
キュービックインテグレーション技術を用いたウェーハスケール並列処理システムの試作

本研究計画で提案するウェーハスケール並列処理システムを試作するためにはキュービックインテグレーション技術の開発が鍵となる。そのため、まずキュービックインテグレーション技術の開発を行った。この技術を用いて高性能並列処理システムの要素である3次元マイクロプロセッサと3次元共有メモリの試作を行い、その動作確認に成功した(1)。また、ウエーハスケールシステムを実現する為に、チップ間で高速光通信を行なう光インターコネクション技術を開発するとともに(2)、テストチップの動作確認も行った。(1)キュービックインテグレーション技術と3次元マイクロプロセッサ/3次元共有メモリの試作キュービックインテグレーション技術を開発し、この技術を用いて3層からなる3次元マイクロプロセッサと3次元共有メモリの試作を行った。3次元マイクロプロセッサとはウェーハスケール並列処理システムの中核的回路であり、プロセッサの上にメモリを積層しプロセッサとメモリを多数の垂直配線で密に結合したものである。3次元マイクロプロセッサの試験の結果、その良好な動作を確認した。また3次元共有メモリとはメモリを積層化し相互に垂直配線で密に結合しデータを共有するシステムである。試験の結果、メモリの完全な動作、データの共有動作を確認した。(2)光インターコネクション技術ウエーハスケールシステムを実現する為にチップ間で高速光通信を行なう光インターコネクション技術を開発した。この技術を用いてチップ間光通信テストチップを試作し、光によるチップ間のデータ転送の確認に成功した。さらに、チップ間を光通信で結合することによってバスボトルネックを解消した共有メモリテストチップを試作し、良好なメモリ動作を確認した。以上により本研究課題が提案するウェーハスケール並列処理システムが実現可能であることを実証した本研究計画で提案するウェーハスケール並列処理システムを試作するためにはキュービックインテグレーション技術の開発が鍵となる。以上により本研究課題が提案するウェーハスケール並列処理システムが実現可能であることを実証したキュービックインテグレーション技術を用いたウェーハスケール並列処理システムを試作する上で最も重要となる3次元集積化技術の開発を中心に研究を進めた。三次元集積化技術は埋め込み配線形成技術、ウェーハ薄層化技術、バンプ形成技術、位置合わせ技術、ウェーハ張り合わせ技術の5つの要素技術からなる。今年度これらについて詳細検討を行った。さらにこれら要素技術を用いて積層テスト回路を試作、この回路が良好に動作することを確認した。今年度はウェーハスケール並列処理システムを実現する上で特に重要となるウェーハレベルの張り合わせ技術について進展があった。ウェーハの張り合わせ強度を高め、信頼性、歩留まりを改善するためにはウェーハ全面で接着する必要がある。このため我々は接着剤の真空注入法という方法を採用した。実験を進めたところバンプによる2枚のウェーハの仮止めだけでは充分な電気的接触を得られないことが分かった。この改善のため接着剤注入時に上下のウェーハをジグで両側から押さえつけ、そのまま接着剤を注入硬化させたところ、大幅に歩留まりを改善することが出来た。さらにこの技術を使ってテスト回路として2層からなる光センスアンプ回路を試作した。今回試作したテスト回路では上層に光センサーとしてフォトダイオード、その下層にセンスアンプ回路を形成した。上層のフォトダイオードと下層のセンスアンプ回路とは埋め込み配線、バンプを介して接続されている。上層のフォトダイオードと下層のトランジスタを用いた二層の光センスアンプ回路を試作したところ、光の入力強度に応じた出力電圧を得ることができており、光センスアンプ回路として良好に動作することを確認できた。このようにキュービックインテグレーション技術を用いたウェーハスケール並列処理システムを実現するための3次元集積回路技術を確立することに成功した。本年度は昨年度の成果を踏まえて3次元集積化技術の開発(1)と早期にシステム動作を検証するために従来型のLSIを用いた共有メモリー型並列計算機システムの試作(2)を行なった。1.3次元集積化技術の開発(3次元共有メモリー)キュービックインテグレーション技術を用いたウェーハスケール並列処理システムを試作する上で要である3次元集積化技術の開発を昨年度に引き続き行った。とりわけ本年度は実際に3次集積化技術を用いて共有メモリー回路の試作、検討を進めた。

DRAMを製作したLSIを3層積層化して各層を垂直配線により接続、各層におけるメモリー動作及び層間で信号の授受を確認した。その結果を半導体デバイス分野で最も権威ある国際会議であるIEDM(International Electron Device Meeting開催地サンフランシスコ)において報告した。2.共有メモリー型並列計算機システムの試作本研究課題で提案する並列処理システムの動作検証を早期に行うためにベンチャー企業と協力して共有メモリーシステムをネットワークの中核に据えた並列処理システムを試作した。本試作においては共有メモリーは従来型のLSI(ASIC)で製作されている。このシステムは内部クロック66.67MHz、外部133.3MHzのダブルデータレートで8台のCPUを一台の共有メモリーに接続することが可能である。また共有メモリー同士も相互に分岐型に接続、さらに多数のCPUをネットワーク接続することが可能となっている。従来型の高価な高速スイッチングハブを用いたシステムと比較しても安価に2Gbytes/secを超える転送速度を可能としている。現在、この結果を元に実用化の検討を進めている。キュービックインテグレーション技術を用いたウェーハスケール並列処理システムを試作するためには3次元集積化プロセス技術の開発が最も重要である。そのため本年度は昨年度までの成果を踏まえて3次元集積化プロセス技術の最適化(1)を行った。さらにこの技術を用いて高性能並列処理システムを実現する3Dマイクロプロセッサー及び、3次元共有メモリーの試作(2)に成功した。(1)3次元集積化プロセス技術の最適化キュービックインテグレーションを実現するために3次元集積化プロセス技術の最適化を行った。昨年度まで最も問題であった埋め込み配線形成プロセスを埋め込み配線上部の形状、コンタクト位置を適正化することで改善した。このようなプロセス最適化を行って三層からなる3次元LSIの試作を行った。このようにキュービックインテグレーション技術の基本となる3次元集積化技術の確立に成功した。(2)3Dマイクロプロセッサー及び、3次元共有メモリーの試作昨年度に引き続き、メモリーを3層に積層化し相互に垂直配線で結合した3次元共有メモリーを試作し、メモリーの完全な動作を確認した。さらに本年度はウェーハスケール並列処理システムの中核的回路となるプロセッサーの上にメモリーを積層しプロセッサーとメモリーを多数の垂直配線でつないだ3Dマイクロプロセッサーを試作し、その良好な動作を確認した。
高密度プラズマ源を用いた電磁流体工学試験装置の開発

本研究の目的は、核融合や宇宙におけるプラズマとガスの相互作用や複雑な電磁流体現象を解明するため、大口径・大容量・高エンタルピーの高密度プラズマ源を用いた電磁流体工学試験装置を開発することである。高密度プラズマとガスとの相互作用は最近の核融合研究で重要視されているだけでなく、宇宙においても彗星と太陽風(プラズマ流)との相互作用の解明など物理的観点からも興味深いテーマとなっている。また、この大口径、大容量、高エンタルピーの高密度磁化プラズマは工学的、物理的試験研究に広く適用できる特徴をもつ。これまで、本試験装置の製作、整備を行い大口径高密度プラズマを生成し、放電電圧、放電電流、ガス圧、磁場強度および磁場配位を変化させ、そのプラズマ特性を調べてきた。本研究の最終年となる本年度は、新たに13chの多チャンネルマッハプローブアレイを設置し、プラズマ半径方向密度およびマッハ数の時間変化を測定した。また、トリプルプローブを用いて電子温度、プラズマ電位の空間分布測定を行った。真空容器内には、2次元駆動装置を設置し任意の位置での軸方向分布の測定も可能にし、さらに11chの多チャンネル磁気プローブアレイによってプラズマ中の磁場分布測定も行うなど高密度プラズマの動的挙動を詳細に測定した。また、ICCD付1m分光器やMPDアークジェットの対面に設置された飛行時間型中性粒子エネルギー分析器(TOF)を用いてイオン温度および流速測定を行った。これらの測定器から種々の磁場配位における密度および流速などの放電電流依存性や空間分布の詳細な時間変化が求められ、本装置のプラズマ特性を定量的に評価できた。また、電磁流体基礎実験の一つとして、プラズマ内にアルフェン波励起コイルを設置し電磁流体波の励起実験を行った。平成7年度は、大口径大容量高エンタルピーの高密度プラズマ源を、既存の直線型磁場発生装置に取り付け、得られたプラズマの基礎的特性を測定し、高密度プラズマ源の性能及び特性の測定を行った。さらに、密度干渉測定用シアン(HCN)レーザー、イオンエネルギー分布関数測定用飛行時間型中性粒子エネルギー分析器(TOF)等、プラズマ性能を評価するための測定機器の整備を行なうとともに、電源系、差動排気・真空モニター系およびデータ取り込み・保存系などの整備も行い、プラズマ中の粒子の挙動が観測可能となった。高密度プラズマ源としてMPDアークジェットを用い、高密度プラズマを準定常パルス的に生成した後、このプラズマを直線型真空容器(内径80cm、全長300cm)に入射し、プラズマの電磁流体的挙動等を調べた。静電プローブにより測定した結果、中心電子密度7x10^<13>cm^<-3>、電子温度5eV、半値幅直径約20cmのプラズマが得られた。中性ガスの拡散時間、プラズマの飛行時間、電磁流体波の伝搬時間等を評価し、1-2msのプラズマであるが準定常パルスとして各種の工学的、物理的試験研究が可能であることが評価できた。一方、磁場強度分布形状を変えることによりプラズマの大口径化への可能性が示され、大口径高密度で中性ガスの少ない、すなわち高電離状態の直線型プラズマができることが示唆された。また、そのときマッハプローブ等で測定されたプラズマ流速は当初予想以上の値を示した。この結果から、今後電磁流体波などの励起実験において大規模な電磁流体現象が観測される可能性が示された。本研究の目的である大口径・大容量・高エンタルピーの高密度プラズマ源を用いた電磁流体工学試験装置を開発するため、平成8年度は、直線型磁場発生装置に取り付けたMPDアークジェット高密度プラズマ源により生成さらたプラズマの基礎的特性を各種計測器によって測定し、本実験装置の性能及び特性の測定を行った。放電時間約1msの間、順定常的に生成した高密度プラズマを直線型真空容器(内径80cm、全長300cm)に入射し、生成されたプラズマの各種パラメータを調べた。中心磁場強度0.2kG時では中心電子密度7x10^<13>cm^<-3>、電子温度5eVのプラズマが得られている。このプラズマは中心軸方向に流れを持つためこの流速とプラズマのイオン温度を飛行時間型中性粒子エネルギー分析器(TOF)により測定した。その結果、流速は4070km/sであり、イオン温度は510eV程度であった。TOFによりこのような低イオン温度を精度よく測定できた例はなく、また流速測定への応用は初めての成果である。一方、静電プローブを改良したマッハプローブを用いてプラズマの流速の測定を同時に行い、TOFによる測定結果との比較を行ったところ両者の測定結果は良い一致を示した。マッハ数を評価するとイオン音速に対するマッハ数は23であり、超音速領域のプラズマ流が生成されていることがあきらかとなった。現在、より正確なイオン温度及び流速測定のために分光器を整備中であり、上記結果との比較検討を行っていく。これらの結果をふまえて今後電磁流体波などの励起実験において大規模な電磁流体現象の観測や、核融合装置のダイバータ部を模擬する高速ガスボックスを用いた高エンタルピー流とガスとの相互作用の研究などを行っていく。

高密度プラズマとガスとの相互作用は最近の核融合研究で重要視されているだけでなく、宇宙においても彗星と太陽風(プラズマ流)との相互作用の解明など物理的観点からも興味深いテーマとなっている。また、この大口径、大容量、高エンタルピーの高密度磁化プラズマは工学的、物理的試験研究に広く適用できる特徴をもつ。これまで、本試験装置の製作、整備を行い大口径高密度プラズマを生成し、放電電圧、放電電流、ガス圧、磁場強度および磁場配位を変化させ、そのプラズマ特性を調べてきた。本研究の最終年となる本年度は、新たに13chの多チャンネルマッハプローブアレイを設置し、プラズマ半径方向密度およびマッハ数の時間変化を測定した。また、トリプルプローブを用いて電子温度、プラズマ電位の空間分布測定を行った。真空容器内には、2次元駆動装置を設置し任意の位置での軸方向分布の測定も可能にし、さらに11chの多チャンネル磁気プローブアレイによってプラズマ中の磁場分布測定も行うなど高密度プラズマの動的挙動を詳細に測定した。また、ICCD付1m分光器やMPDアークジェットの対面に設置された飛行時間型中性粒子エネルギー分析器(TOF)を用いてイオン温度および流速測定を行った。これらの測定器から種々の磁場配位における密度および流速などの放電電流依存性や空間分布の詳細な時間変化が求められ、本装置のプラズマ特性を定量的に評価できた。また、電磁流体基礎実験の一つとして、プラズマ内にアルフェン波励起コイルを設置し電磁流体波の励起実験を行った。
多国籍企業の参入が地場企業の製品品質に及ぼす影響

本研究では,多国籍企業の参入が受入国の地場企業の経営にどのような影響を及ぼすのか,地場企業の生産面に焦点を当て分析を行う.平成30年度は主に,統計データの整理と実証モデルの検討及び推定を行った.多国籍企業の参入が受入国経済に及ぼす影響を見た既存研究は数多いが,そのほとんどが,技術のスピルオーバーに注目したものである.発展途上国は,多国籍企業からのスピルオーバーによってその技術力を高めることで,国の競争力強化を進めてきた.しかし,賃金上昇により労働集約的な生産の優位性が失われつつある中所得国では,高い付加価値が見込める高品質な財の生産へと移行することが喫緊の課題である.財の品質を規定する要因の一つとして,生産における熟練労働の集約度があげられる.例えば,高品質な財を生産する多国籍企業から,地場企業が熟練労働を通して品質を高めるノウハウを吸収できるならば,彼らの生産する財の品質は向上する.しかしながら,多国籍企業の参入が地場企業の労働需要に与える影響について,熟練・未熟練労働に分けて分析した既存研究は見受けられない.そこで,多国籍企業の参入が地場企業の生産にどのような影響を与えているのか,労働需要に注目し,分析を行った.インドネシアの工業統計表個票データをもとに分析した結果,多国籍企業は地場企業に比べて熟練労働への需要が大きく,さらに,発展途上国では熟練労働の供給が非弾力的なこともあり,多国籍企業の参入は,熟練労働の賃金を大幅に引き上げる効果を持つことが分かった.そのため,地場企業は熟練労働を未熟練労働で置き換える傾向にあり,結果として,地場企業の熟練労働集約度は減少していた.したがって,熟練労働の安定的な供給が政策として求められる.多国籍企業の地場企業への影響について,既存研究では,スピルオーバーによる生産性向上効果に注目した分析がほとんどであった.一方,本研究では,賃金上昇により労働集約的な生産の優位性が失われつつある中所得国の企業を対象に,高い付加価値が見込める高品質な財の生産への移行をいかに促すのか,そのために必要な政策について考察することを目的としている.高品質な財の生産を行う上で,熟練労働の雇用は欠かせない.平成30年度に行った研究では,多国籍企業の参入が地場企業の雇用に与える影響を熟練・未熟練労働に分けて分析した.その結果,現地の熟練労働供給が絶対的に不足している点を明らかにし,地場企業が高品質な財の生産に移行する上で必要な政策提言を行った.平成30年度に行われた多国籍企業の参入と地場企業の労働需要の変化に関する実証分析では,現地での熟練労働の需要と供給に関して重要な知見が得られた.平成31年度以降は,価格や品質など,地場企業が生産した財に対する影響を実証的に分析する.このように,多国籍企業が地場企業に与える影響を多角的に分析することで,中所得国の地場企業が,未熟練労働集約的な生産から,高い付加価値が見込める高品質な財の生産へと移行する上で有効な政策を提言する.本研究では,多国籍企業の参入が受入国の地場企業の経営にどのような影響を及ぼすのか,地場企業の生産面に焦点を当て分析を行う.平成30年度は主に,統計データの整理と実証モデルの検討及び推定を行った.多国籍企業の参入が受入国経済に及ぼす影響を見た既存研究は数多いが,そのほとんどが,技術のスピルオーバーに注目したものである.発展途上国は,多国籍企業からのスピルオーバーによってその技術力を高めることで,国の競争力強化を進めてきた.しかし,賃金上昇により労働集約的な生産の優位性が失われつつある中所得国では,高い付加価値が見込める高品質な財の生産へと移行することが喫緊の課題である.財の品質を規定する要因の一つとして,生産における熟練労働の集約度があげられる.例えば,高品質な財を生産する多国籍企業から,地場企業が熟練労働を通して品質を高めるノウハウを吸収できるならば,彼らの生産する財の品質は向上する.しかしながら,多国籍企業の参入が地場企業の労働需要に与える影響について,熟練・未熟練労働に分けて分析した既存研究は見受けられない.そこで,多国籍企業の参入が地場企業の生産にどのような影響を与えているのか,労働需要に注目し,分析を行った.インドネシアの工業統計表個票データをもとに分析した結果,多国籍企業は地場企業に比べて熟練労働への需要が大きく,さらに,発展途上国では熟練労働の供給が非弾力的なこともあり,多国籍企業の参入は,熟練労働の賃金を大幅に引き上げる効果を持つことが分かった.そのため,地場企業は熟練労働を未熟練労働で置き換える傾向にあり,結果として,地場企業の熟練労働集約度は減少していた.したがって,熟練労働の安定的な供給が政策として求められる.多国籍企業の地場企業への影響について,既存研究では,スピルオーバーによる生産性向上効果に注目した分析がほとんどであった.一方,本研究では,賃金上昇により労働集約的な生産の優位性が失われつつある中所得国の企業を対象に,高い付加価値が見込める高品質な財の生産への移行をいかに促すのか,そのために必要な政策について考察することを目的としている.高品質な財の生産を行う上で,熟練労働の雇用は欠かせない.平成30年度に行った研究では,多国籍企業の参入が地場企業の雇用に与える影響を熟練・未熟練労働に分けて分析した.その結果,現地の熟練労働供給が絶対的に不足している点を明らかにし,地場企業が高品質な財の生産に移行する上で必要な政策提言を行った.

平成30年度に行われた多国籍企業の参入と地場企業の労働需要の変化に関する実証分析では,現地での熟練労働の需要と供給に関して重要な知見が得られた.平成31年度以降は,価格や品質など,地場企業が生産した財に対する影響を実証的に分析する.このように,多国籍企業が地場企業に与える影響を多角的に分析することで,中所得国の地場企業が,未熟練労働集約的な生産から,高い付加価値が見込める高品質な財の生産へと移行する上で有効な政策を提言する.
北西太平洋における海洋性地殻のS波速度異方性構造推定

海洋プレート浅部では、そのときの応力場の状態によって岩石内に新しく亀裂が形成される。これらの亀裂の性質は、地震波速度の異方性を通して調べることができる。本研究では、(1)海洋性地殻のS波速度異方性構造を推定する手法を確立し、北西太平洋の遠洋域(変形前)とアウターライズ域(変形後)に設置された計350点の海底地震計観測網の記録を用いて、(2)変形前後に渡る等方的な構造の変化の調査と異方性構造の推定を行った。この結果、海溝近傍では遠洋域に比べて基盤やモホ面などの境界面が不明瞭で、本研究では、亀裂・正断層、水の流入・プチスポットによって構造が複雑化していると解釈した。北西太平洋域に設置された観測網の海底地震計記録を用いて、海底堆積物および海洋性地殻内の等方性構造の推定を行った。まず、海底地震計で観測されたノイズ記録に対して干渉法(Tonegawa et al., 2013)を適用し、基盤からの反射S波を抽出に成功した。この反射記録から、基盤までのS波の往復走時を見積もることができる。次に、遠地地震の記録を用いて基盤および海洋性モホ面からのPs変換波や海面・海底による多重反射波を抽出・同定することに成功した。干渉法の結果から基盤までのS波の片道走時がわかっているため、それを制約条件として、簡易スタッキング法(Zhu and Kanamori, 2000)により堆積層のVp/Vsと層厚を推定した。さらに、地殻に関してもVp/Vsと層厚の推定を行うことができた。これらの結果に加えて、新たなデータセットとなる可能性のあるPos変換波の抽出にも成功し、この結果は日本地球惑星科学連合2015年大会で発表した。また、今後、異方性モデリングを行うときに参考とするため、Psスプリッティング解析を行って、堆積層と地殻の地震波速度が速い方位の推定を試みた。このとき、地殻の異方性構造は、堆積層の異方性構造の影響を差し引いたPs変換波を計算し、それを用いて推定を行った。その結果、大局的には地震波速度の速い軸とプレートの拡大軸が平行になるという観測結果が得られた。この異方性構造は、海洋性地殻内に、海洋底拡大時に拡大軸に平行な亀裂(正断層を含む)が形成され、その亀裂に対応しているものと考えられる。より詳細な異方性構造は、今後、波形モデリングによって、異方性構造の対称軸の傾斜なども考慮しながら慎重に検討していく必要があるだろう。当初の目的であった(1)ノイズ干渉法による反射S波の抽出、(2)遠地地震のP波入射によるPs変換波・近地地震のPo波入射によるPos変換波の抽出に成功した。これらの変換波は基盤および海洋性モホ面で変換したものと考えられる。それらの目的に加えて、簡易スタッキング法によって海底堆積物および海洋性地殻の等方的な地震波速度構造(Vp/Vsと層厚)を推定し、また、Psスプリッティング解析によってそれらの二つの層の異方性構造を推定することができた。これらの進捗によって、今後の波形モデリングがより遂行しやすくなることが期待できる。海底下浅部の異方性構造をレシーバ関数法によって推定するため、合成波形を計算するソフトウェアの開発を行った。海底に設置された地震計の波形を取り扱うため、海水の影響を考慮する必要がある。そのため、本研究ではreflectivity法を採用し、下方から平面P波が入射したときの海底で観測される波形の合成に成功した。また、異方性構造を導入する際には過去の研究の理論式(Fryer and Frazer 1984; 1987)を参照し、任意の異方性構造(対称軸の傾きや異方性の大きさ)を取り入れて波形の計算ができるようになった。さらに、海底堆積物は柔らかく波形の減衰が大きいことが指摘されているため、波形計算の際に減衰の影響を取り入れられるよう、小田(2015)の理論式を参照して改良を行った。現在、初年度に収集した観測データと合成波形が合うような構造を求めるため、上記のソフトウェアを用いた逆問題を解くプログラムを開発中である。逆問題は焼きなまし法を採用している。最終年度前半は、観測波形ではなく合成波形を使用して逆問題の収束性を評価することに重点を置く。また、異方性構造の推定を確実なものにするため、あらかじめ等方性S波速度構造を推定しておくことも検討している。これに関しては、海底地震計と圧力計の記録を用いた手法を同時並行で開発中である。現在、南海トラフ域のS波速度構造がマッピングできるようになり、それらの成果を日本地球惑星科学連合2016年大会で発表した。海底堆積物の知見を得るため、カスカディアの海域データを使用して異方性構造を推定していたが、その研究が国際誌に出版された。当初の計画通り、異方性を考慮した合成波形を計算するプログラムが完成した。このプログラムでは、当初の計画にはなかった減衰の影響も考慮した波形計算が可能となっている。さらに、計算速度も期待していた通りの速度で、逆問題にも十分適用できるぐらい速い。実際に現在逆問題のプログラムを実装し、何千回の計算にも(時間的にも安定性でも)耐えうることを確認した。同時並行で進めている手法開発も当初の予定にはなかったが、こちらもS波速度構造推定の有効性が実証され、本研究でも活用できる可能性が高くなった。

今年度は、昨年度までに作成したソフトを使用して、北西太平洋域の堆積層と地殻の各層におけるS波偏向異方性構造の推定を行った。まず、構造探査用に設置された地震計および自然地震観測用に設置された地震計の記録からPo波の抽出を行った。Po波は海洋プレートのマントルを伝播する波のことで、この波がマントルから上方に向かって海洋性地殻や堆積層を通過する際に、モホ面や基盤でPo波からS波に変換する。本研究では、このPos変換波を北西太平洋域に設置された計350点の地震計の記録から抽出した。その結果、多くの観測点で基盤からの変換波を抽出することができ、また、モホ面からのPos変換波の振幅は基盤からのものに比べて微弱ながら、ほぼ全域で抽出することができた。さらに特筆すべきことは、これらの変換波が海側では明瞭であったのに対し、海溝に近づくにつれ不明瞭になるということがわかった。本研究ではこの要因を、(1)アウターライズ域での海洋プレートの折れ曲がりによって浅部に形成されたクラックや正断層、(2)水の流入による海洋性地殻・マントルの地震波速度の低下、および、(3)プチスポットの形成によるものと解釈した。また、これらの変換波を用いて、各層の異方性構造の推定を行った。その結果、海溝近傍ではS波の速い方向が海溝軸に平行に推定され、海側では北西ー南東方向に推定された。本研究では、これらの要因を、海溝近傍のものはプレートの折れ曲がりによって形成されたクラックや正断層、海側のものもプレートの折れ曲がりによって形成された浅部のクラックに対応したものと解釈した。現在、これらをまとめた論文を国際誌に投稿中である。海洋プレート浅部では、そのときの応力場の状態によって岩石内に新しく亀裂が形成される。これらの亀裂の性質は、地震波速度の異方性を通して調べることができる。本研究では、(1)海洋性地殻のS波速度異方性構造を推定する手法を確立し、北西太平洋の遠洋域(変形前)とアウターライズ域(変形後)に設置された計350点の海底地震計観測網の記録を用いて、(2)変形前後に渡る等方的な構造の変化の調査と異方性構造の推定を行った。この結果、海溝近傍では遠洋域に比べて基盤やモホ面などの境界面が不明瞭で、本研究では、亀裂・正断層、水の流入・プチスポットによって構造が複雑化していると解釈した。波形モデリングを行うためには、(1)合成波形を計算するソフトウェアを作成し、(2)その合成波形を使って逆問題を解くソフトウェアを作成する必要がある。現在は、(1)の合成波形を計算するソフトウェアを作成中である。そのソフトウェアの完成後に(2)にも取り組む予定である。これらの二つのソフトウェアが完成し動作確認が完了すれば、今年度に収集した観測波形(Ps, Pos変換波)を用いて、堆積物および地殻の異方性構造の推定を試みる。今後、逆問題が本当に解けるのかどうかを合成波形を用いて検証し、それが終われば観測波形に適用して実際の異方性構造の推定を試みる予定である。ただし、現在、逆問題を解く際には焼きなまし法を採用しているが、収束が悪い場合は他の手法を取り入れなければならない。この収束性は時間をかけてしっかり確認する必要がある。もしこの確認に時間がかかった場合は、重要と思われるいくつかの観測点記録に適用して異方性構造を推定し、それらの構造に関して考察を行う。海底地震学国際学会参加への旅費を計上していたが、予定が合わなかったため今年度は見送りとした。