hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脳の高次機能システム

中核となる5つの研究項目において高い成果を得た。情報認知においては、物体の形、色、奥行きなどの特徴を抽出する神経回路メカニズムと分子的基盤を網膜、視床、大脳皮質視覚領・側頭葉の神経回路と機能モジュールにおいて明らかにする知見、物体のカテゴリー、注意や輝度による判断の大脳皮質側頭葉の情報処理原理について高水準の知見が得られた。行動と運動においては、運動の企画と制御、ゴール指向的行動とその障害における大脳皮質前頭葉と小脳の役割について、感覚情報処理から運動の企画に関わる脊髄、視床、大脳基底核、大脳皮質メカニズムの理解について顕著な成果が得られた。情動においては、大脳基底核、視床、大脳皮質、脳幹における報酬価値、動機づけの表現、行動選択への関与の様式、情動に関わる神経ペプチドの作用の理解が格段に進歩した。大脳による高次情報処理においては、思考、推論、意志決定の神経機構、認知表象の脳内再構成の神経機構などの過程、複雑問題解決プロセス、直感的思考、帰納的推論、意思決定や行動選択、ルール表象の成立、認知表象の脳内再構成の理解に繋がる顕著な成果が得られた。言語では、人間の大脳皮質における「文法中枢」の存在の証明、「文法・文章理解・単語・音韻」を言語野の機能分化に対応させた大脳皮質における新しい「言語地図」を提案するなどの成果が得られた。これらの高い成果は、Nature,Scienceをはじめとするトップジャーナルに報告され、この分野の研究に強いインパクトを与えると共に、神経難病の病因や治療法について科学的な根拠を提供した。これらの成果については中間評価ヒアリングや進捗状況報告書において文部科学省に報告してきたところであるが、22年度においてこの成果をとりまとめ、350ページの成果とりまとめ冊子として作成し、領域内・外に幅広く公表、公開した。領域の設定した5つの研究項目「情報認知のメカニズム」、「行動と運動の企画と制御」、「情動の生成と制御」、「大脳による高次情報処理」と「言語とコミュニケーションの脳内メカニズム」について、計画研究と公募研究の研究活動を推進した。1.夏の領域会議(毎年7月または8月、札幌):計画研究代表者が研究目的、計画と現在までの成果を口演発表し、領域の全構成員によって議論し批判やアドバイスが多く出された。2.夏のワークショップ、統合脳・サテライトシンポジウム:領域の全構成員が参加し、4日間にわたって異なる研究分野の先端的な成果と展望について講演と討論を行った。3.拡大総括班会議の開催:領域会議の推進方針の確認と、研究連携について討論と確認を行った。4.公開シンポジウム、冬の領域会議(毎年12月、東京):統合脳の他の4領域と合同で代表的な研究成果について公開シンポジウムを行った。領域会議では、本年度の研究成果について公募研究代表者が口演発表ならびにポスター発表を行った。5.冬のワークショップ(毎年1月、北海道):「脳と心のメカニズム」研究グループ他と共同開催によって、国内外からの招待講演とポスター発表によって活発な研究討論を行った。平成17年度から実質的にスタートする研究班活動の方針を検討・立案し、国内で個別的に行われている高水準の研究を網羅的に体系化し、重要で緊急度の高い研究を重点的、継続的に支援するためのシステムづくりを行った。具体的には以下の4つの活動である。1.シンポジウム「統合的脳研究への新展開-新特定領域研究の発足にあたって-」の開催。研究班活動のスタートを計画研究代表者のみならず、脳研究に関心を持つ広い分野の研究者を対象とした情報発信活動のために、「統合脳」5領域主催で、平成16年10月2日に東京で開催した。2.計画班会議の開催17名の計画研究代表者全員が平成l6年10月3日、東京に集合し、17年度から行う各自の研究のねらいと計画・展望を発表し、討論した。3.「脳の高次機能システム」領域班と高次脳機能の研究者グループ「脳と心のメカニズム」による合同計画委員会の開催。17年度からの夏、冬のワークショップ活動について方針の策定と、プログラムについて検討した(平成17年1月12日、於北海道)。「脳と心のメカニズム」グループはすでに15年以上の伝統をもって日本の高次脳機能研究グループの研究者が夏、冬にワークショップ活動を推進してきた。「脳の高次機能システム」班の計画班員が「脳と心のメカニズム」グループに属しているので、17年度以降も協調していくことを確認した。4.総括班会議の開催。7名の総括班メンバーが集合し、17年、18年に行うワークショップ活動について方針の策定・確認と、プログラム案を作成した(平成17年3月1日、於京都)。また、17年度からの研究班活動において、班員の研究評価の仕方、異なる研究分野との連携などについて方針を検討した。領域の設定した5つの研究項目「情報認知のメカニズム」、「行動と運動の企画と制御」、「情動の生成と制御」、「大脳による高次情報処理」と「言語とコミュニケーションの脳内メカニズム」について、計画研究17課題と公募研究35課題の研究活動を推進した。1.第1回拡大総括班会議(17年6月6日、京都):17年度の活動計画の策定と確認を行い、研究活動の活性化、研究連携の強化と若手育成に向けた5年間の活動方針を議論し、確認した。2.夏の領域会議(8月20日、松代)計画研究代表者全員が研究目的、計画と現在までの成果を口演発表し、領域の全構成員によって議論し批判やアドバイスが多く出された。

3.夏のワークショップ、サテライトシンポジウム(8月18-21日、松代):領域の全構成員が参加し、4日間にわたって異なる研究分野の先端的な成果と展望について講演と討論を行った。4.第2回拡大総括班会議(8月20日、松代):領域会議の推進方針の確認と、研究連携について討論と確認を行った。5.シンポジウム、冬の領域会議(12月22-23日、東京):統合脳の他の4領域と合同で17年度の代表的な研究成果について公開シンポジウムを行った。本領域からは木村が研究成果に関する講演をおこなった。領域会議では、本年度の研究成果について公募研究代表者が口演発表を、計画研究代表者がポスター発表を行った。6.第3回拡大総括班会議(12月22日、東京):領域会議における公募研究の評価方針の確認と、研究連携について討論と確認を行った。7.冬のワークショップ(1月10-12日、北海道):「脳と心のメカニズム」研究グループ他と共同開催によって、8名(外国人2名)の招待講演とポスター54演題によって活発な研究討論を行った。8.第4回拡大総括班会議(18年3月1日、京都):平成18-19年度のワークショップと領域会議の方針、および領域内・外の研究連携について討論し、方針を確認した。領域の設定した5つの研究項目「情報認知のメカニズム」、「行動と運動の企画と制御」、「情動の生成と制御」、「大脳による高次情報処理」と「言語とコミュニケーションの脳内メカニズム」について、計画研究16課題と公募研究37課題の研究活動を推進した。1.夏の領域会議(平成18年8月24日、札幌):計画研究代表者が研究目的、計画と現在までの成果を口演発表し、領域の全構成員によって議論し批判やアドバイスが多く出された。2.夏のワークショップ、サテライトシンポジウム(8月22-25日、札幌):領域の全構成員が参加し、4日間にわたって異なる研究分野の先端的な成果と展望について講演と討論を行った。3.第1回拡大総括班会議(8月23日、札幌):領域会議の推進方針の確認と、研究連携について討論と確認を行った。4.シンポジウム、冬の領域会議(12月17-19日、東京):統合脳の他の4領域と合同で18年度の代表的な研究成果について公開シンポジウムを行った。本領域からは藤田が研究成果に関する講演をおこなった。領域会議では、本年度の研究成果について公募研究代表者が口演発表ならびにポスター発表を行った(夏の領域会議に参加できなかった計画研究代表者1名を含む)。5.冬のワークショップ(平成19年1月9-11日、北海道):「脳と心のメカニズム」研究グループ他と共同開催によって、8名(外国人2名)の招待講演とポスター38演題によって活発な研究討論を行った。6.第3回拡大総括班会議(3月30日、京都):平成19年7月に行う予定の領域内評価の具体的な進め方と、領域の今後の方針について討論を行い、確認した。領域の設定した5つの研究項目「情報認知のメカニズム」,「行動と運動の企画と制御」,「情動の生成と制御」,「大脳による高次情報処理」と「言語とコミュニケーションの脳内メカニズム」について,計画研究16課題と公募研究37課題の研究活動を推進した。
超臨界流体中の拡散加速現象の解明と複合マルチスケール材料集積系への応用

本研究では,超臨界CO2流体中アニールによって生じるCu薄膜の凝集ならびに拡散挙動について調べた.Cuはトレンチパターンを有する基板上に直流マグネトロンスパッタリングを用いて堆積した.アニールを4種類の異なる雰囲気で実施し,Cu薄膜の挙動を観察,分析した.その結果,H2を添加した超臨界CO2流体雰囲気でアニールを施したとき,Cu薄膜の顕著な凝集が認められた.これはCu薄膜表面において同時に生じる酸化ならびに還元反応によってCuの拡散が促進されることが原因であると考えられる.また,超臨界流体中アニールにおけるCu薄膜の凝集は,下地層を適切に選定することによって抑制できることがわかった.超臨界流体中における金属拡散挙動を明らかにするため,Cu薄膜を超臨界CO2流体中においてアニール処理を施し,凝集ならびに拡散挙動について検討した.基板にはガラスまたはナノ構造が表面に形成されているSiO2/Siを用いた.これらの基板に30150 nmの厚さのCu薄膜を堆積し,超臨界CO2流体中にてアニール処理を施した.一般に,超臨界CO2流体中にて薄膜を堆積する際には有機金属錯体原料のH2還元を用いるため,本実験では超臨界CO2流体にH2を添加してアニール処理を施した.アニールの温度は100300°C,時間は3060 minである.超臨界CO2流体中でアニール処理を施した場合,Cu薄膜の表面粗さはアニール処理前や不活性ガス雰囲気においてアニール処理を施したCu薄膜の表面粗さとほとんど変化が認められなかった.それに対して,超臨界CO2流体にH2を添加して150°C以上のアニール処理を施すと,Cu薄膜の凝集が観察され,表面粗さが急激に増大した.ナノ構造に堆積されたCuはアニール処理前では連続膜であったのに対し,超臨界CO2流体にH2を添加してアニール処理を施すと薄膜の連続性は消失し,構造側壁ならびに底部にそれぞれ分離して粒状に観察された.アニール処理によって凝集が認められたCuは,Cu形状を覆う外周部においてO濃度が高いことが明らかになった.これらの結果は,Cu薄膜の凝集ならびに拡散にはCu薄膜の酸化還元反応が寄与していることを示唆している.超臨界流体中における原子拡散を抑制する手段として,薄膜と下地の密着性が関与していると考えられる.そこで,ガラス基板とCuの密着性向上の手段を検討し,ガラス基板表面へのZnドープならびに貴金属触媒を用いることによって密着性が向上することを明らかにした.平成25年度に得られた超臨界流体中におけるCu薄膜の凝集ならびに拡散の結果に基づき,平成26年度ではCu薄膜の凝集ならびに拡散の抑制に取り組んだ.平成25年度の結果から,超臨界流体中アニールを施したCu薄膜は凝集し,その凝集したCuの外周部は酸素濃度が高いことがわかっており,凝集ならびに拡散には酸化還元反応が寄与していることが示唆された.そこで平成26年度は,Cuと固溶する金属膜を下地として用いることによって凝集の抑制に取り組んだ.下地金属には,二元系平衡状態図においてCuと全率固溶するNi,Cuに対してある程度の固溶幅を有するCoならびにZnを用いた.下地層の堆積にはスパッタリングまたは電子ビーム蒸着を用い,堆積厚さは0.550 nmである.下地層の堆積後,スパッタリングを用いて厚さが50 nmのCu薄膜を堆積し,超臨界流体中アニールを施した.アニールは,平成25年度においてCuの凝集が顕著に観察された超臨界CO2にH2を添加した雰囲気で行った.アニールの温度は240°C,時間は60 minである.Cu薄膜の下地層にNi,Co,Znを用いて超臨界流体中アニールを施したところ,下地層を用いていない場合に比べて表面粗さの増大が明らかに抑制された.これは,超臨界流体中におけるCu薄膜の凝集ならびに拡散に対して下地層が影響していることを示している.また,Niを下地層として用いた場合はほとんど粗さの変化が認められなかった.アニール処理を施したNiを下地層として用いた構造の断面観察の結果,CuとNiの界面においてこれらの混合が観察された.これらの結果は,Cu薄膜と下地材料の密着性がCu薄膜の凝集ならびに拡散に影響を与えていることを示唆している.これまでに得られた超臨界流体中におけるCu薄膜の凝集ならびに拡散挙動やその抑制手法の成果に基づき,平成27年度ではCu薄膜の凝集ならびに拡散とその抑制手法の現象解明に取り組んだ.Cu薄膜の凝集ならびに拡散については,超臨界CO2にH2を添加した雰囲気でのアニール(超臨界アニール)によってCu薄膜は著しく凝集し,その凝集したCuの外周部には酸素濃度が高い領域が形成されることがわかっており,これは凝集には酸化還元反応が寄与し,Cu薄膜内へ導入された空孔が関係していることがこれまでの成果で考えられた.そこで本年度では,ナノインデンターを用いて部分的にCu薄膜内に空孔を導入したのち超臨界アニールを施し,凝集ならびに拡散を検討した.その結果,ナノインデンターによって形成された圧痕部分は回復し,さらに圧痕形成によって微細化された結晶粒の著しい粗大化が観察され,この結晶粒粗大化は圧痕形成部分以外の領域よりも顕著であった.

これは,空孔導入によって酸化還元反応が促進されたことを示していると考えられ,Cu薄膜内に含まれる空孔濃度が超臨界流体中における凝集・拡散現象に関連していることがわかった.凝集抑制手法の現象理解としては,凝集抑制に有効であったNi密着層の効果を調べるため,Niを密着層として用いた構造(Cu/Ni/ガラス),Niをキャップ層として用いた構造(Ni/Cu/ガラス),Niを密着層ならびにキャップ層として用いた構造(Ni/Cu/Ni/ガラス)に対して超臨界アニールを施し,凝集・拡散挙動について検討した.これらのそれぞれの構造に対して超臨界アニールを施した結果,いずれの構造も薄膜の凝集は観察されなかった.したがって,Cu薄膜の凝集ならびに拡散の抑制のためには,Cu薄膜とガラス基板との密着性向上に加えて,表面キャップによる超臨界CO2+H2雰囲気からの隔離が有効であることがわかった.本研究では,超臨界CO2流体中アニールによって生じるCu薄膜の凝集ならびに拡散挙動について調べた.Cuはトレンチパターンを有する基板上に直流マグネトロンスパッタリングを用いて堆積した.アニールを4種類の異なる雰囲気で実施し,Cu薄膜の挙動を観察,分析した.その結果,H2を添加した超臨界CO2流体雰囲気でアニールを施したとき,Cu薄膜の顕著な凝集が認められた.これはCu薄膜表面において同時に生じる酸化ならびに還元反応によってCuの拡散が促進されることが原因であると考えられる.また,超臨界流体中アニールにおけるCu薄膜の凝集は,下地層を適切に選定することによって抑制できることがわかった.計画書に記載した本年度の計画をほとんど遂行することができているため.材料工学平成27年度も引き続きCu薄膜の凝集抑制に取り組む.本年度はCu薄膜の合金化による凝集抑制を検討する.具体的には,スパッタリングなどを用いてCu合金薄膜を堆積し,超臨界流体中アニールを施す.これによって,導入される空孔を制限できる可能性がある.添加元素は,本年度においてCu薄膜の凝集抑制に良い結果を示したNiを中心に選定する.計画書に示した平成25年度計画をほぼ遂行することができ,さらに平成26年度に計画した部分の事前実験も行うことができているため.平成25年度に得られた知見を活かし,平成26年度は原子拡散の制御に取組む.方策としては,薄膜の合金化ならびに界面密着性向上である.一般に,純金属と合金では合金のほうが添加元素が拡散障壁となって拡散速度は低下する.したがって,薄膜を合金化することによって原子拡散を抑制できる可能性がある.そこで,例えば,平衡状態図においてCuと全率固溶型を成すNiを添加元素として用い,スパッタリング法や超臨界CO2中薄膜堆積法によってCu-Ni合金薄膜の堆積を行い,超臨界流体中における原子拡散制御の可能性を検討する.H2を添加した超臨界流体中における加速拡散を用いて,界面反応を促進することができれば,界面において混合層が生成されて界面密着性が向上すると考えられる.そこで,界面密着層の探索ならびに界面における合金化挙動の解明に取組む.密着層には,Cuと様々な固溶度を有する金属を検討する.具体的には,まず初めに密着層をスパッタリング法によって堆積させた後,スパッタリング法または超臨界CO2中薄膜堆積法でCu成膜を行い,超臨界流体中においてアニール処理を行う.それぞれの構造体における原子拡散挙動を詳細に解析し,有望な密着層の選定,界面密着性と薄膜金属の原子拡散の関係を検討にする.
頭部CT画像における画質とそれに及ぼす線量効果

本申請研究の目的は、被ばく線量と画質との関係を明らかにした上で、頭部CT検査における最適プロトコール確立のための基礎情報を与えることである。この目的を達成するために、頭部ファントムを作成し、これを被検体として実験を実施した。頭部CT検査においては水晶体線量が最も高くなることがわかった。そこで、この結果をもとに、CT画像の画質について検討したところ、メーカ推奨値である120kV、252mAs以上に撮像条件を設定しても、水晶体線量の増加に見合う画質改善は認められないことが判明した。しかし、CT-Angiography(CTA)検査のような造影検査に関しては、100kVの使用が、被ばく線量軽減の観点から良いことが示唆された。本申請研究における主たる目的は、CT検査における被ばく線量を測定した上で、申請者らが考案した画質評価法を用いてCT画像の画質評価を行い、X線線量と画質との関係を明らかにした上で、CT検査における最適なプロトコール確立のための基礎情報を与えることである。そこで、この目的を達成するためには、次に示す三項目の検討が必要不可欠となる。1.人体と等価なファントムの作成。2.画質評価法の信頼性。3.X線線量の測定精度。項目3に関しては先行研究で既に検証されているため、本年度は残り二項目について重点的に議論した。まず、「1.ファントム作成」に関しては、ファントム作成の有識者や申請者らが所属する大学の医師教員の意見を参考に、図面作成から材料選定までを担当し、さらにファントム作成に必要な情報を製作会社に提供するため、様々な基礎実験を行った。その結果、X線学的にも解剖学的にも人体と等価な頭部ファントムが完成した。また、申請当初では計画していなかった脳血管の作成にも成功し、フラットパネル搭載型CTによるアンギオ検査にも対応できるように改良した。それゆえ、今回作成した頭部ファントムは、臨床で、日常的に行われている様々なCT検査に対応でき、臨床的に有益なファントムとなった。次に「2.画質評価法の信頼性」についてであるが、研究計画通り、先行研究で得られたCT画像をもとに申請者らが考案した画質評価法の信頼性を検証した。その結果、臨床において重要視されている視覚評価結果と非常によく一致した。(外国雑誌掲載)このことから、本申請研究で得られる評価結果には信頼性があることが実証できた。また、信号検出理論的観点から画質評価ができるように、今回新たに「あいまい度」及び「損失情報量」と言った評価指標(カオス理論より導出)とTop-Hat変換型CNR推定法を考案した。これらの詳細な検討については次年度の課題としたい。本申請研究の主たる目的は、X線線量と画質との関係を明らかにし、CT検査における最適なプロトコール確立のための基礎情報を与えることである。特に本研究では頭部CT検査に着目して検討を行った。その研究概要を以下にまとめる。1.ノイズ及びアーチファクトのX線線量依存性。2.鮮鋭度評価法の考案項目1に関して、前年度に考案したTop-hat変換型Gauss及びGumbel法を用いてノイズ及びアーチファクトの定量解析を実施した。両者は共にX線線量の平方根に逆比例することが判明した。この性質はノイズに関してよく知られているが、アーチファクトについても同様の性質を有していることは全く知られていなかった。そこで、数理統計学的にノイズとアーチファクトとの関連を検討したところ、両者はほぼ無相関であり、その原因は発生機構の違いに起因すると考察した。また、この線量依存性は線量を増大させてもほとんど画質改善が見込めない領域、つまり、画質改善可能な線量閾値が存在していることを示唆している。そこでこの推察を検討したところ、機種によってその大きさは異なるが、画質改善可能な閾値が存在することが明らかとなり、その値よりも大きな線量を与えても、画質に改善が認められないことが視覚的にも確認された。なお、これらの研究成果を国内で開催された学会で発表したところ、ポスター賞一件、優秀研究に四件、選ばれた。項目2についてであるが、来年度は造影CT検査に関しても検討を行う予定である。前年度、造影CT画像を信号検出論的観点から解析できるように「あいまい度」と呼ぶ評価指標(カオス理論より導出)とTop-Hat変換型CNR推定法を考案した。しかし、これらの指標では鮮鋭度の評価は困難である。そこで今回、鮮鋭度評価に有益な情報をもたらすLSFを確率微分方程式の解として求め、新たな鮮鋭度評価指標を考案した。これに関しては現在検証中である。

本申請研究の主たる目的は、造影CT検査における被ばく線量を測定した上で、申請者らが考案した画質評価法及び本申請研究で作成した頭部血管ファントムを用いて、造影CT画像の画質評価を行い、造影CT検査における最適プロトコール確立のための基礎情報を与えることである。その成果概要を以下に要約する。○アーチファクト及びコントラスト分解能のX線線量依存性まず、X線管電圧を80-140kV、X線管電流量(実効mAs値)を49-350mAsに変化させて、重要臓器の一つである水晶体のX線吸収線量を測定した。実効mAs値一定の下では、X線管電圧の上昇と共に水晶体吸収線量は増加した。そこで、X線管電圧の変化に伴い造影CT画像の画質がどのように変化するかを検討するため、本申請研究期間中に考案したTop-hat変換型Gumbel法及びSNR解析法を用いてアーチファクト並びにコントラスト分解能の定量解析を実施した。アーチファクトは、どの実効mAs値においても、X線管電圧の上昇と共に目立たなくなる傾向を示した。しかし、100kV、252mAs(メーカー推奨値)以上に撮像条件を設定すると、アーチファクトは著しく軽減し、その目立ち方も、この撮像条件範囲内では、ほぼ同程度になることが判明した。これに対し、80kVに関しては、実効mAs値をメーカー推奨値以上にしても、あまりアーチファクトは軽減せず、その量は100kV以上のものと比べ2倍程高かった。一方、コントラスト分解能については、常に100kVにおいて高いSNRを示したが、実効mAs値をメーカー推奨値以上にしても、効果的にSNRは改善されなかった。以上の結果から、X線管電圧を100kV、実効mAs値をメーカー推奨値程度に設定した上で、頭部造影CT検査を行うことが望ましいと結論づけた。なお、この解析理論を国内で開催された学会で発表したところ、優秀研究に選ばれた。
衛星観測と海洋観測を合わせ用いた南シナ海の海洋環境に関する研究

Hu博士は、来日以来、中国周辺海域の海洋変動現象、特に沿岸海域の変動に着目して研究を行ってきた。まず、台湾海峡の海況変動に関し、広汎なレビューを行った。台湾海峡には夏季に特徴的な湧昇域が現れ、この海域の生物生産に大きく寄与する。この湧昇域の実態とメカニズムに関し、中国の過去の研究を中心に調べた。その結果、その発生原因として、潮汐と海上風の影響が考えられるものの、その詳細な実態は判っていない。近年、Hu教授らが衛星観測により明らかにした結果により、大きな研究の進展があった(論文1)。さらに、最近衛星観測によって明らかになった中国の南端に位置する海南島周辺の湧昇現象について調べた。この島の周辺では、夏季においても多くの植物プランクトンが発生することが衛星観測から明らかにされていた。一方、生物生産が盛んな沿岸海城の沖には、高温の海面水温と低生産で特徴づけられる海域が存在する。この原因について、潮汐による岸近くでの混合現象が重要であるとの予測をたて、海洋数値モデルを用いて、高速度スーパーコンピュータによる数値実験を行った。その結果、予想どおり、潮汐の影響が直接の原因であることが確かめられた。(論文2)。Hu教授は、来日以来熱心に研究を続け、上記のような研究成果をあげ、多数の口頭発表を国内外で行うとともに、レベルの高い雑誌に論文として出版し、着実に実績を上げている。また、数値モデルの高精度化に関し、熱心に取り組んで大きな開発実績をあげており、この成果を活用することにより、さらなる研究の進展が期待できる。本研究の目的は、南シナ海の循環に関し、最新の衛星観測を中心に、既存の観測資料も合わせ用いて、総合的に研究することである。特に、我々がこれまで明かにしてきた、北部南シナ海と台湾海峡・北太平洋との相互作用に注目し、南シナ海全体の循環を考える。衛星観測の高解像度特性を生かし、特徴的な短期的事象を数多く抽出し、そのメカニズムを調べる。東北大学において独自に作成された長期(10年以上)高解像度海面水温を用いて、季節変動からENSOスケールまでの南シナ海の長期変動について調べる。平成14年度は、まず、数値海洋モデルを用いて、南シナ海の潮汐変動について解析を行った。プリンストン海洋モデルを用いて、南シナ海・台湾海峡について数値実験を行う環境を構築した。ベトナムと中国の国境付近の海南島周辺に発生する水温・クロロフィルaのフロントについて、この数値モデルによって調べたところ、これらが潮汐による海水混合で形成されることが明らかになった。潮汐による機械的な混合が、夏場に形成される季節的な混合層を破壊するとともに、下層から栄養塩に富んだ水塊を巻き上げ、植物プランクトンの活動度を上げている。この結果は、英文論文にまとめている。さらに、同様の数値モデルにより、台湾海峡に夏場に発生する湧昇現象について解析を開始した。衛星観測により、海面水温低下域が観測されるが、この分布は海洋観測によって湧昇域に対応することが分かった。今後は、数値モデルにより、その現象の再現を目指す。(論文2)。
非理想的実装をも想定した暗号システムの設計と安全性評価

現在の高度情報化社会において、暗号技術は最も重要な要素技術の一つとなっている。これらの暗号技術の多くは、理論的な安全性評価がなされ、正しく実装がなされていれば高度な安全性が保証可能であることがわかっている。しかし、実際には必ずしもそのような正しい実装が行われず、安全性上の問題が指摘されるケースも生じている。この問題を解決するための方向性のひとつとして、ある程度の実装エラーが生じたとしても実用に耐えうる安全性レベルが維持されるような暗号技術を設計することが考えられる。本研究においては、上記の研究課題に関し、多くの研究成果が得られている。成果の例として、秘密鍵の情報がある程度外部に漏えいしたとしても依然として十分な安全性が維持されるような公開鍵暗号の設計と安全性証明が挙げられる。そのような秘密鍵漏洩耐性をもつ公開鍵暗号はこれまでも研究がなされてきたが、それらの安全性定義においては、攻撃者にチャレンジ暗号文を与えた後は、攻撃者からの鍵漏洩クエリに対して回答を行わないことを前提とされている。したがって、この安全性定義を満たしていたとしても、秘密鍵情報が1ビットでも漏洩すると、その漏洩以前に生成された暗号文に関する安全性は一切保証されないことになりうる。これに対して、TCC2010において、HaleviとLinは、攻撃者がチャレンジ暗号文を入手した後に鍵漏洩クエリに対する回答を得ることができるような状況下でも安全性証明が可能な方式の提案を行っている。しかし、この方式は選択平文攻撃に対する安全性しか満足しておらず、選択暗号文攻撃に対する安全性についての安全性は保証されていない。これに対し、本研究では、攻撃者がチャレンジ暗号文の入手後も鍵漏洩クエリに対する回答を得られる状況下においても安全であり、なおかつ選択暗号文攻撃に対して耐性を持つ方式の提案を行っている。27年度が最終年度であるため、記入しない。
新規ペプチド性重合タグの創製と部位特異的タンパク質修飾技術への展開

本研究は、アミノ酸のチロシン(アミノ酸-文字表記:Y)と、西洋ワサビ由来ペルオキシダーゼ(HRP)の酵素反応を組み合わせたタンパク質修飾技術の開発を目的とする。チロシンは、HRPの酵素反応によってラジカルを形成し、重合するという特異な反応性を有している。このチロシンの反応性を活かしたタンパク質修飾技術を確立することで、タンパク質マクロモノマーという新たな概念による、新規バイオマテリアルの創成が可能になると考えられる。これまでに、チロシンを含むペプチド配列(以下Y-tag)を、モデルタンパク質のC末端に遺伝子工学的に導入し、HRPを作用させることで、Y-tagを介したタンパク質架橋体ならびに異種タンパク質複合体の調製を達成している。本年度は、静電的相互作用による架橋反応の制御ならびにY-tagを介した架橋によるタンパク質機能強化について検討を行った。まず、Y-tag配列中に、アスパラギン酸ならびにアルギニンを導入し、静電的相互作用によるタンパク質架橋反応の制御を検討した。その結果、Y-tag上の電荷と逆の表面電荷を有するタンパク質では、高効率に架橋反応が起き、逆に、同じ電荷を有する場合で架橋反応が阻害されることが明らかとなった。これより、静電的相互作用によって、Y-tagを介したタンパク質架橋反応の反応制御が可能であることが示した。さらにProtein GとProtein Aから構成されるキメラタンパク質(以下、pG_2pA)を、Y-tagを介して架橋させることでlgGに対するアフィニティ増強効果について検討した。その結果、架橋したpG_2pAはIgGに対する極めて高いアフィニティを示し、Y-tagを介して複数のpG_2pAを架橋させることで、多価効果によるタンパク質機能強化が行えることを明らかとした。この成果は、タンパク質を複数分子結合させることが出来る本タンパク質架橋技術の意義、利点を示すものである。本研究は、チロシン(アミノ酸一文字表記:Y)の重合特性に着目し、これに酸化還元酵素の酵素反応を組み合わせることで、ラジカル反応による部位特異的タンパク質修飾を達成することを目的とする。チロシン残基の重合性を活かしたタンパク質修飾技術を確立することで、タンパク質マクロモノマーという新たな概念による、新規バイオマテリアルの創成が可能になると考えられる。チロシン残基を含むペプチド配列(以下Y-tag)を、遺伝子工学的手法により大腸菌由来アルカリホスファターゼ(以下BAP)へ付加し、西洋わさび由来ペルオキシダーゼ(以下HRP)を作用させることで、Y-tag内のチロシン残基特異的にラジカルを発生させ、ラジカル反応による部位特異的なタンパク質修飾が可能かどうかを検討した。まず、BAPのC末端にトロンビン配列(LVPRGS)ならびにY-tag(GGGGY : Y1-tag ; GGYYY : Y3-tag)を付与したBAPを調製した。Y1-tagならびにY3-tagを付与したBAPを以下、CY1-BAPならびにCY3-BAPと略記する。得られたBAP組換体に対してHRP処理を行い、SDS-PAGEで解析を行った結果、BAP架橋体のバンドが確認された。一方、野生型BAPは、HRP酵素反応に対して不活性であった。以上の結果より、Y-tagが効率的にHRPによって基質認識され、BAPに重合性が付与されたことが明らかとなった。サイズ排除クロマトグラフィーにより、重合度を評価した結果、CY1-BAPの高分子量化がCY3-BAPよりも顕著であり、Y1-tagがより高い反応性を有することが示された。さらに、トロンビン処理によってY-tagを切除することで、HRP処理に対する反応性が消失したことから、BAPの重合がY-tag部位特異的に起きていることが示された。今後、異種タンパク質の架橋反応へ応用を進める予定である。これまでに、チロシンを含むペプチド配列(以下Y-tag)を、大腸菌由来アルカリホスファターゼ(以下BAP)に遺伝子工学的に導入し、HRPを作用させることで、Y-tagを介したBAP架橋体の調製に成功した。この結果を踏まえ、次に異種タンパク質間の架橋反応へ応用を進めた。モデルタンパク質としてBAPおよびストレプトアビジン(以下SA)を選択した。Y-tag配列(GGGGY)を遺伝子工学的に導入したBAPおよびSAを調製した。以下、それぞれCY1-BAPならびにCY1-SAと略記する。まず、SA単独でHRP処理を行なった場合、野生型SAはHRP処理に対して殆ど反応性を示さなかったのに対して、CY1-SAは高度に自己架橋したことから、Y-tagの導入によってSAに重合性が付与されたことが明らかとなった。続いて、BAPとSAの共架橋を検討した結果、CY1-BAPを用いた場合において、BAP-SA共架橋体が得られた。架橋反応後のSDS-PAGE解析結果より、BAPとSA双方にY-tagを導入した場合において、共架橋が高効率に起きていることが確認された。

さらに、得られたBAP-SA架橋体をビオチン被覆プレート上に固定化し、その機能を評価したところ、プレート上においてBAPの酵素活性が確認できたことから、共架橋反応後もBAPおよびSAが機能を保持していることが示された。本研究は、アミノ酸のチロシン(アミノ酸-文字表記:Y)と、西洋ワサビ由来ペルオキシダーゼ(HRP)の酵素反応を組み合わせたタンパク質修飾技術の開発を目的とする。チロシンは、HRPの酵素反応によってラジカルを形成し、重合するという特異な反応性を有している。このチロシンの反応性を活かしたタンパク質修飾技術を確立することで、タンパク質マクロモノマーという新たな概念による、新規バイオマテリアルの創成が可能になると考えられる。これまでに、チロシンを含むペプチド配列(以下Y-tag)を、モデルタンパク質のC末端に遺伝子工学的に導入し、HRPを作用させることで、Y-tagを介したタンパク質架橋体ならびに異種タンパク質複合体の調製を達成している。本年度は、静電的相互作用による架橋反応の制御ならびにY-tagを介した架橋によるタンパク質機能強化について検討を行った。まず、Y-tag配列中に、アスパラギン酸ならびにアルギニンを導入し、静電的相互作用によるタンパク質架橋反応の制御を検討した。その結果、Y-tag上の電荷と逆の表面電荷を有するタンパク質では、高効率に架橋反応が起き、逆に、同じ電荷を有する場合で架橋反応が阻害されることが明らかとなった。これより、静電的相互作用によって、Y-tagを介したタンパク質架橋反応の反応制御が可能であることが示した。さらにProtein GとProtein Aから構成されるキメラタンパク質(以下、pG_2pA)を、Y-tagを介して架橋させることでlgGに対するアフィニティ増強効果について検討した。その結果、架橋したpG_2pAはIgGに対する極めて高いアフィニティを示し、Y-tagを介して複数のpG_2pAを架橋させることで、多価効果によるタンパク質機能強化が行えることを明らかとした。この成果は、タンパク質を複数分子結合させることが出来る本タンパク質架橋技術の意義、利点を示すものである。ペプチド性重合タグの創製を目指し研究を行っており、本年度までにタンパク質の重合化ならびに、異種タンパク質間での重合反応も達成し、おおむね期待した結果が得られている。しかしながら、2種類のタンパク質の架橋比率を制御することは現状では困難であり、今後、ペプチド性重合タグによる異種タンパク質架橋反応の応用展開を進めていくには更なる検討が必要である。これまでに得られた結果から、ペプチド性重合タグを介したタンパク質架橋反応は、タンパク質の電荷に大きく影響を受けることが示唆されている。そこで、異種タンパク質間の架橋反応を制御するために、Y-tag上に電荷を有するアミノ酸残基、例えば正電荷を有するアルギニン、負電荷を有するアスパラギン酸を導入し、静電的相互作用による、異種タンパク質架橋反応制御を検討する予定である。さらに、架橋反応時の塩濃度を増加させることで、タンパク質-タンパク質間の静電反発を抑え、これまでに得られていたタンパク質架橋体よりも、より大きな架橋体が得られる可能性があり、今後、検討を進めていく予定である。
位置・立体選択的安定同位体標識アミノ酸の合成

核磁気共鳴(NMR)法を用いる蛋白質の構造解析において側鎖の位置・立体選択的重水素標識は極めて有効であり、帰属の確定したプロキラルな水素、メチル基などのシグナルを用いて結合定数、NOEなどの構造情報を抽出することが可能となる。本研究では有効なプローブとなりうるL-threo-およびL-erythro-[1-^<13>C, 2, 3-^2H_2]アミノ酸の合成経路の確立を目的とした。アミノ酸のαおよびβ位に重水素を導入する手法としてデヒドロアミノ酸の位置・立体選択的重水素添加が最も簡便であるためErlenmyer法およびPhosphorylglycine法を用いる各種デヒドロアミノ酸の合成法を確立した。また、様々な遷移金属触媒を使い分けることにより各種デヒドロアミノ酸の位置・立体選択的重水素化を達成した。重水素標識されたN-アセチルアミノ酸の光学分割はアシラーゼを用いるアミドの不斉加水分解により行った。すなわち、DL-threo体のアシラーゼ分解によりL-threo-アミノ酸を単離した後、未反応のD-threo体については2位をラセミ化してD-thero体およびL-erythro体の混合物とし、再びアシラーゼ分解に付してL-erythro-アミノ酸を単離した。[1-^<13>C]グリシンを出発物質として同様の手法を用いることにより目的とする各種L-threo-およびL-erythro-[1-^<13>C, 2, 3-^2H_2]アミノ酸の合成を達成した。得られた2重標識アミノ酸の^<13>C NMRスペクトルを測定したところカルボニル炭素と2つのプロキラルなβ水素との結合定数を容易に求めることができたためCα-Cβ間の回転異性体存在比を決定し蛋白質構造解析のプローブとしての有効性を確認した。
近未来予測のための古海洋学:温暖化に伴う気候モードジャンプの可能性

北西太平洋から採取したコアの分析を基に、最終間氷期以降の東アジアモンスーン、偏西風軸の挙動変化を復元し、北大西洋における千年スケールの気候変動との関係を調べた結果、偏西風軸位置の変動を通じて東アジアモンスーンが北大西洋の気候変動とリンクしていたこと、両者の変動の位相関係が氷期と後氷期で逆転していたことが示された。北太平洋中層水も、そうした変動に連動して変動していた。更に、最終間氷期の復元結果は、温暖化に伴い偏西風と夏季モンスーンフロントが北上する可能性を示唆した。本研究の目的は、東アジア-北西太平洋域を例に、アジア・モンスーンの変動とそれに伴う偏西風蛇行モードの変化が、DOCに象徴される急激な気候変動の増幅、伝播にどの様に拘っていたかを検証すると共に、間氷期における現在より温暖な気候モードの存在とその実態、制御要因を解明する事にある。その為に、i)東アジア夏季モンスーン強度、日本海内の亜極前線位置、アムール川流出量、オホーツク海における表層水温(SST)、塩分(SSS)の時代変化を最終間氷期以降について復元し、相互関係を明らかにする。ii)東アジア冬季モンスーン強度、日本海上空における偏西風軸位置、オホーツク海、ベーリング海における海氷分布、中層水の形成強度の時代変化を最終間氷期以降について復元し、これらの相互関係を明らかにする。iii)最終間氷期および後氷期初頭について、現在よりも温暖な気候モードが存在した可能性を検証すると共に、その実態や、移行速度・移行様式を明らかにする。iv)これらの結果を元に、上記の気候・海洋環境指標の相互関係、変動周期、振幅、変動様式が、氷期と間氷期でどう異なったのかを比較検討する事により、急激な気候変動の増幅、伝播機構を解明する。本年度は、コア試料採取と試料の基本項目分析を行なった。昨年夏に行なわれた「みらい」の航海には原田、坂本、木元らが参加し、前半でオホーツク海4地点、十勝沖2地点、日本海北部1地点から、計18本のピストンコアを採取した。後半では、海氷状況が悪く、北極海に入る事が出来なかったので、予定を変更し、べーリング海北部の3地点で、計6本のコアを採取すると共に、カナダ側の大陸棚上で、表層堆積物の採取を行なった。採取されたコアの予察分析の結果、オホーツク海中部3地点で採取されたコアは、過去50万年程度を連続的にカバーする事が判明し、後氷期より温暖であった酸素同位体ステージ5eおよび11における気候、海洋環境の安定性に関する研究に適している。一方、オホーツク海南部1地点で採取されたコアは、堆積速度が速く、後氷期の海洋変動の高解像度解析に適していると考えられる。中層水深の深度トランセクトをなすべーリング海北部の3地点では、過去8万年前後をカバーする連続堆積物が採取された。予察分析結果では、最終氷期における北太平洋中層水の生成速度、流速の数千年スケールでの急激な変動を記録している可能性が示唆された。本年2月に行なわれた「かいよう」の航海には多田らが参加し、沖縄トラフ北部男女海盆の3地点において3本のピストンコアを採取した。コアは、夏季モンスーンの変動に伴う揚子江河川流出量の変動を過去2-3万年間に渡り、連続的に記録しているものと期待される。今回採取したコアや既存のコアを使った予察的分析、解析結果から、北太平洋中層水の生成速度や流速が、ダンスガードサイクルに連動して変化している可能性が示された。また、中層水の形成場も最終氷期には異なっていた可能性がある。一方、アジアモンスーンもダンスガードサイクルに連動している事が明らかにされており、両者のリンケージ解明が今後の課題である。本年度は,9月に行なわれた「かいれい」の航海により,東シナ海北部および日本海中南部海域から計8本のピストンコアを採取した。船上での観察の結果,そのうち4本が古海洋研究に適する事が判明した。これらの3本のコアについては,基本項目分析が行なわれ,暫定的な年代モデルが作成された。前年度までに採取されたコアのうち,べーリング海北部から採取されたコアについては,14Cによる年代測定および底生有孔虫の酸素同位体比測定を行ない,年代モデルを構築した。そして,砕屑物粒子の粒径が粗くなると共に,底層水環境が酸化的になるイベントが数千年スケールで繰り返し,ハインリッヒイベントに対応した北太平洋中層水形成の強化を表す可能性を示した。また,退氷期の温暖期におけるベーリング海は,成層化して北太平洋中層水が弱まると共に表層のココリス生産性が高まる状態が生じたことが明らかになった。同様の傾向は,十勝沖やオホーツク海においても見られ,北西太平洋の広域にわたる現象と考えられ,温暖化後の北西太平洋の姿を示している可能性もある。

日本海のコアについては,砕屑物の粒度分布と石英の結晶化度,ESR信号強度分析を行い,ダンスガード・サイクルに同調して,風成塵の粒度と供給源が変動し,偏西風の強度および軸位置の変動を反映することが明らかになった。更に,東シナ海北部から採取されたコアに含まれる有孔虫殻のMg/Ca比および酸素同位体比の予察的分析を行い,その結果に基づいて表層塩分の推定を行った。その結果,退氷期からHoloceneにおいて,数千年周期での優位な表層水温および塩分の変動が存在する可能性が示唆された。これは,夏季モンスーン変動に伴う揚子江からの河川流出量変動を表わすものと考えられる。本年度は、5月に淡青丸による航海が東シナ海北部で行われ、前年度KR07-12航海で最上部を回収できなかったPC-01コアの採取地点で、再度ピストンコアの採取を行った。また、黒潮域から東シナ海沿岸域の表層水および現生浮遊性有孔虫の試料採取も行ない、本研究で予定した試料収集を全て完了した。既に採取したコアの分析については、1)日本海南部および中部から得られた2本のコアを用いて、融氷期から後氷期にかけての風成塵の供給源変動の復元を行い、最終氷期極相期には、偏西風軸は常に日本海中部より南にあり、中部以北は冬期モンスーン風の影響下にあったが、後氷期の6000年前以降は、偏西風軸は常に日本海南部以北にあり、しばしば中部にまで達していたこと、更に偏西風軸は15002000年周期で振動した事が明らかになった。2)東シナ海北部のコアを用いて、浮遊性有孔虫殻の酸素同位体比およびMg/Ca比をもとに融氷期以降の表層水温および塩分の高時間解像度復元を行った。先ず、東シナ海北部の表層水温と塩分は正の相関を示し、夏季モンスーンによる降水量(=揚子江流出量)が大きいほど低温低塩分になる事が示された。そして、融氷期以降、低温、低塩分エベントが1000年から2000年周期で繰り返される事、それが、北大西洋の温暖イベントと概ね対比できる事が明らかになった。3)ベーリング海北部から採取したコアの底生有孔虫殻の酸素、炭素同位体比を前年度より高い時間解像度で分析し、ハインリッヒイベントおよび幾つかのダンスガードーオシュガーサイクル[DOC]の亜氷期に中層水温が低下し、塩分が増加した事、それに伴って炭素同位体比も重くなり、より新鮮な中層水が供給された事が明らかになった。4)オホーツク海西部から採取したコアのアルケノン分析を行い、DOCの亜間氷期に、表層水温は4度前後上昇するとともに塩分が低下した事が明らかになった。本年度は主に、これまでに採取したコア試料の分析を進めると共に、分析結果の解析作業および結果を取りまとめての論文執筆を行った。具体的には、大陸起源風成塵の供給源をより正確に復元する為に、特にタクラマカン砂漠起源のダストのESRおよび結晶化度による特徴づけをより詳しく行うと共に、後氷期における風成塵供給源の変遷を数年という高時間解像度で復元できる可能性のある水月湖のコア試料について供給源推定のための分析を開始した。また、一昨年度に日本海南部の水深300mから得られたコアについて、放射性炭素による年代測定を行うと共に、微化石の群集組成分析を行った。東シナ海北部から昨年度採取されたピストンコアの最終氷期部分について、浮遊性有孔虫殻の酸素同位体比およびMg/Ca比の予察的分析を行い、後氷期と異なって塩分はあまり変動せず、水温のみが大きく変動すること、その変動が、ダンスガードーオシュガーサイクル[DOC]に連動している可能性があることが示された。
小粒径から大粒径まで包含したポーラスコンクリートの統一化理論の構築とその応用

本研究では、小粒径から大粒径までの骨材を用いた広範囲のポーラスコンクリートについて、内部空隙構造に立脚した統一的な理論体系を構築することを目的としている。本申請研究によって得られた主な成果を以下に示す。(1)製造方法に関する検討データの不足している小粒径骨材を用いたポーラスコンクリートに着目し、数種類の施工方法(突き棒、表面振動機、型枠振動機、加圧成型、吹き付け、など)について、結合材の流動性を含めた最適調合について検討し、骨材粒径に応じ、最適と思われる締め固め条件を明らかにした。また、空隙率の測定方法の改善に関する検討から、フレッシュコンクリートの空気量測定方法を応用した容積圧力法を提案・採用した。同手法により、小粒径ポーラスコンクリートについても正確に空隙率を測定することが可能となり、また、測定時間も大幅に短縮することができることを示した。(2)品質評価に関する検討3次元形状測定装置を用いた供試体断面の空隙構造の定量評価から、非破壊の形状計測により、ポーラスコンクリートの空隙率の評価ができる可能性を示した。また、力学特性については、これまでの研究から骨材粒径の範囲をさらに拡大して、圧縮強度-空隙率の関係を調べ、単純な球体の配列モデルを仮定することにより、圧縮強度および曲げ強度と空隙率の関係を推定する手法を提案した。体積変化特性については、ポーラスコンクリートの乾燥収縮率および熱膨張係数を把握するための実験を行い、基礎的な体積変化特性を明らかにするとともに、ポーラスコンクリートの体積変化特性を予測するための内部構造を考慮したモデルを提案した。耐久性については、奥田式すりへり試験により、ポーラスコンクリートの表面の摩耗・剥脱に対する抵抗性に注目して検討を行った。温度変化特性については、夏期の屋外におけるポーラスコンクリートの熱特性に関して基礎的な実験を行い、ポーラスコンクリート舗装の熱特性を明らかにするとともに、ポーラスコンクリート舗装を利用した、より自然に近い都市部の熱緩和システムの構築の可能性を示した。本研究では、小粒径から大粒径までの骨材を用いた広範囲のポーラスコンクリートについて、内部空隙構造に立脚した統一的な理論体系を構築することを目的とする。本年度においては、主に製造方法および品質評価に関する検討を行った。(1)製造方法に関する検討データの不足している小粒径骨材を用いたポーラスコンクリートに着目し、数種類の施工方法(突き棒、表面振動機、型枠振動機、加圧成型、吹き付け、など)について、結合材の流動性を含めた最適調合について検討した。次に、実施工現場での実現可能性という観点からの再整理を行い、次年度に行う予定である現場施工実験のための基本的な知見を得た。(2)品質評価に関する検討ポーラスコンクリートの品質は多岐に渡るが、骨材粒径にかかわらずその品質のほとんどが空隙の形成状態に依存している。このため本研究ではまず、各種ポーラスコンクリートの内部空隙構造の詳細な分析およびモデル化を行い、空隙特性が各種品質とどのように関係しているのかを把握することを試みた。i)内部構造の分析3次元形状測定装置を用いた供試体断面の空隙構造の定量評価を試みた。その結果、非破壊の形状計測により、ポーラスコンクリートの空隙率の評価ができる可能性を示した。一方で、計測方法およびデータの処理方法により、得られる結果にばらつきがあることも明らかとなり、測定精度の向上が今後の課題となる。ii)力学特性の評価これまでの研究から骨材粒径の範囲をさらに拡大して、圧縮強度-空隙率の関係を調べた。

また、実験結果に基づき、単純な球体の配列モデルを仮定することにより、圧縮強度および曲げ強度と空隙率の関係を推定する手法を提案した。iii)耐久性の評価奥田式すりへり試験により、ポーラスコンクリートの表面の摩耗・剥脱に対する抵抗性に注目して検討を行った。iv)その他の性能の評価各種粒径のポーラスコンクリートに対して、透水性、揚水性、保水性、植生性能に関する評価を行った。本研究では,小粒径から大粒径までの骨材を用いた広範囲のポーラスコンクリートについて,内部空隙構造に立脚した統一的な理論体系を構築することを目的とする。本年度においては,品質評価および性能に関する検討を行った。(1)空隙率の測定方法の改善に関する検討ポーラスコンクリートの空隙率は,ポーラスコンクリートの全ての性能に影響する非常に重要な物性値であるにもかかわらず,近年の使用骨材の多様化などにより,従来の方法では正確に測定できない場合も出てきた。これに対して本研究では,フレッシュコンクリートの空気量測定方法を応用した容積圧力法による空隙率の測定方法を提案し,その妥当性に関する検討を行った。その結果,容積圧力法を用いることにより,小粒径ポーラスコンクリートについても正確に空隙率を測定することが可能となり,また,測定時間も大幅に短縮することができることが明らかとなった。(2)体積変化特性の把握およびモデル化ポーラスコンクリートの乾燥および温度変化による体積変化特性に関しては,これまでにほとんど検討されてこなかった。このため本研究では,ポーラスコンクリートの乾燥収縮率および熱膨張係数を把握するための実験を行った。その結果,基礎的な体積変化特性が明らかとなり,さらに,ポーラスコンクリートの体積変化特性を予測するための内部構造を考慮したモデルを提案した。(3)温度変化特性に関する実験都市部のヒートアイランド現象が問題視される中,ポーラスコンクリートの保水性を利用した舗装により,夏期の路面温度を低減するための研究が進められている。本研究では,夏期の屋外におけるポーラスコンクリートの熱特性に関して基礎的な実験を行った。その結果,ポーラスコンクリート舗装の熱特性が明らかとなり,ポーラスコンクリート舗装を利用した,より自然に近い都市部の熱緩和システムの構築の可能性を示した。