hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
レーザー捕捉-分光-電気化学法による微小油滴/水界面物質移動過程の解析と制御

レーザー捕捉-分光-電気化学装置を用いて,イオン対抽出過程のメカニズムを単一微小油滴/水系で直接測定から明らかにした。(フェロセニルメチル)トリメチルアンモニウムイオン(FcN^+)とアルキル硫酸イオン(AS^-)のイオン対抽出速度測定から,アルキル鎖長(n=11,12,13)で特徴的な挙動が観測された。n=11では抽出過程は両相で電気的中性を満たすようにFcN^+とAS^-の個々のイオン移動が進み,その律速段階偉AS^-の移動であることがわかった。n=12,13では界面に吸着したAS^-とFcN^+が電気的に中性となり,油滴中に抽出されることがわかった。また,メロシアニン540(MC^-)と有機スズ化合物(OTC^+,トリブチルスズなど)のイオン対抽出過程をNaCl存在下で検討したところ,MC^-はCl^-よりも疎水的であるが油/水界面に吸着するため,OTC^+はCl^-と抽出された後、油滴中のCl^-と界面吸着したMC^-がゆっくりと交換されることが明らかとなった。本手法を用いて種々のイオン対抽出過程の速度論的議論が可能となった。油/水界面電子移動過程のガルバニ電位差・自由エネルギー変化(ΔG)依存性を単一微小水滴/油系で行った。電位差決定イオンとして,テトラアルキルアンモニウムイオンを用いることで赤血塩とデカメチルフェロセン,ジメチルフェロセンの組合せでΔGを0-40kJ/mol変化させ解析したところ,液液界面電子移動に対するマーカス理論のみでは説明できないことがわかった。ΔG<-10kJ/molでは油相中におけるフェロセン誘導体の拡散が律速となり,スモルコフスキー式を液液界面系に応用したモデルで解析できた。単一水滴系では,同一のレドックス種の組合せで界面電子移動過程を解析できるので,溶媒の再配向パラメータ等の詳細な議論が可能になると考えられる。微小油滴/水界面を経由した物質・電荷移動過程を速度論的に議論するため,1.中性種として非分極性単一油滴/水界面を経由した物質移動過程の計測・解析,2.イオンとして分極性油/水界面を移動する過程の計測・解析,3.油滴/水界面物質移動のシミュレーション解析,の観点からアプローチした。1.CW YAGレーザーと防振台を導入しレーザー捕捉-分光-電気化学装置を製作した。この手法を用いて抽出物質であるレドックス種を含む水相中で微小油滴を捕捉し,自作の微小電極上に接触させ,この操作時間内に抽出された溶質を1秒以内ですべて電解し油滴内の濃度をゼロにした後(時間ゼロ),抽出による単一油滴内濃度の経時変化を電気化学及び顕微分光測定できるようになった。単一微小油滴/水界面を経由して,イオンが中性種であるイオン対として抽出される過程の検討を行った。カチオンとして(フェロセニルメチル)トリメチルアンモニウムイオンまたはメチレンブルーを,アニオンとしてPF_6^-またはドデシル硫酸イオンを用いて測定したところ,抽出速度はイオン強度,pHに大きく依存することが明らかとなった。また,以下の2.に対応する界面電荷移動過程の研究を微小油滴/水系で開始した。2.マクロな分極性油/水界面系でフェロセン誘導体とヘキサシアノ鉄(III)イオン間の界面電荷移動過程の解析を行い,フェロセンの水相への分配との関係を明らかにした。また,1.のイオン対抽出に対応する個々のイオンについて,物質移動過程の計測を開始した。3.分子動力学シミュレーションにより,微小球状界面とマクロな界面を経由する物質移動過程に差異があるかどうかを明らかにするため,並列計算機を導入しプログラム作成に着手した。油/水界面を経由したイオン移動,電子移動過程に焦点を絞り,1.非分極性の単一微小球状油/水界面を経由した移動過程の計測・解析,2.分極性のマクロな油/水界面を経由した移動過程の計測・解析,の観点から検討した。1.高感度な光検出器を新たに導入することにより12μmの単一微小油滴で起こる界面物質移動を観測できるレーザー捕捉-分光-電気化学装置を完成した。この手法を用いて単一微小油滴/水界面を経由して,(フェロセニルメチル)トリメチルアンモニウムイオンとPF_6^-またはアニオン性界面活性剤がイオン対抽出される過程の速度論的解析を行った。抽出速度は界面吸着を伴わない場合は,カチオンかアニオンのどちらかのイオン移動過程に支配されるが,界面吸着を伴う場合は,両方のイオンの移動が律速になることを明らかにした。また,フェロセン誘導体とヘキサシアノ鉄(III)イオン間の界面電子移動過程の液間電位差依存性の解析を行い,電子移動速度は生成したイオンの界面移動速度に大きく依存することを明らかにした。2.マクロな分極性油/水界面系で種々の酸化還元対を用いて,電子移動過程を解析した。どちらかの化学種が他相に分配したり,界面に吸着する場合,電子移動速は効率良く起こるが,これらが起こらない場合,極めて電子移動は起こりにくいことを,シミュレーション,理論モデルを提案して議論した。また,1.のイオン対抽出に対応する個々のイオンについて,物質移動過程を測定し,1.の結果と合わせてメカニズム解析を行った。(フェロセニルメチル)

トリメチルアンモニウムイオン(FcN^+)とアルキル硫酸イオン(AS^-)のイオン対抽出速度測定から,アルキル鎖長(n=11,12,13)で特徴的な挙動が観測された。n=11では抽出過程は両相で電気的中性を満たすようにFcN^+とAS^-の個々のイオン移動が進み,その律速段階偉AS^-の移動であることがわかった。n=12,13では界面に吸着したAS^-とFcN^+が電気的に中性となり,油滴中に抽出されることがわかった。また,メロシアニン540(MC^-)と有機スズ化合物(OTC^+,トリブチルスズなど)のイオン対抽出過程をNaCl存在下で検討したところ,MC^-はCl^-よりも疎水的であるが油/水界面に吸着するため,OTC^+はCl^-と抽出された後、油滴中のCl^-と界面吸着したMC^-がゆっくりと交換されることが明らかとなった。本手法を用いて種々のイオン対抽出過程の速度論的議論が可能となった。油/水界面電子移動過程のガルバニ電位差・自由エネルギー変化(ΔG)依存性を単一微小水滴/油系で行った。電位差決定イオンとして,テトラアルキルアンモニウムイオンを用いることで赤血塩とデカメチルフェロセン,ジメチルフェロセンの組合せでΔGを0-40kJ/mol変化させ解析したところ,液液界面電子移動に対するマーカス理論のみでは説明できないことがわかった。ΔG<-10kJ/molでは油相中におけるフェロセン誘導体の拡散が律速となり,スモルコフスキー式を液液界面系に応用したモデルで解析できた。単一水滴系では,同一のレドックス種の組合せで界面電子移動過程を解析できるので,溶媒の再配向パラメータ等の詳細な議論が可能になると考えられる。
小型陽子加速器で発生する中性子を直接用いる中性子捕捉療法用照射場の開発

本研究では、7Li(p, n)7Be反応しきい値近傍反応で発生する中性子の直接利用BNCT用のターゲット周辺部に関する検討を行い、主に以下の3つのことを明らかにした。(1)中性子発生ターゲットの厚さ依存性を発生するγ線と中性子を模擬計算で求めた。次に入射陽子エネルギーによる影響を評価するために、1.891.92MeVの範囲で陽子エネルギーを0.01MeVずつ変化させて入射させた場合の模擬計算を実施し、TPD法とBDE法によってBNCT中性子照射特性を評価した。(2)広島大学原医研のHIRRACを用いた実験から、1.9MeV前後の陽子線のバッキング材は、WやMoがCuやAlよりγ線発生が少なく優れていることを確認した。この時Wに蒸着した厚さ10μmの固体Liが、150μAの数時間照射で剥離していたことから、固体Liは使用寿命の観点から実用に適さないと判断した。そこで、水を用いた液体Li膜流形成に関する基礎的な実験検討を行い、厚さ1mm、幅50mm、長さ50mm、流速30m/sの実用的な液膜流が複数のノズルを直線状に配置し整流板を組合で実現できる可能性が高いことを確認した。(3)BNCT用加速器システムを開発中の米国・ライナックシステム社とロシア・ブドカー研究所を訪問し、実現性の高い中性子発生ターゲットとして、液体Liターゲットの優位性を再確認した。液体Li薄膜流形成では米国ANLのグループの著しい成果や、IFMIF関係の液体金属Li流動実験(2005年実施)があり、技術的な大きな問題は無く実現の見通しが高いことが確認できた。今後これらの成果を元に、安全で安定した7Li(p, n)7Be反応しきい値近傍反応中性子の直接利用BNCT照射場の実現に取り組み、加速器BNCT照射システムの早期実現に取り組みたい。従来までの検討によって有効性が確認されている計算手法を用いて、中性子発生ターゲット周辺の中性子挙動の特性評価を実施した。しかし、広島大学・原爆放射能医学研究所のHIRRACを用いた実験はマシンタイムと装置の故障で利用できなかった。従って、ファントム中心軸上の熱中性子束分布とγ線線量率分布の実験は、次年度に繰り越した。なお、実験に必要な機材は平成17年度に準備した。本年度は、計算と実験の比較が容易な直径18cm長さ20cmの円筒水ファントムを用いた模擬計算を主体に、特製ターゲットに関する検討を加えた。実用的なターゲットを実現する観点から、しきい値近傍で発生する中性子を直接利用するためには、薄いフィルム状の液体リチウムターゲットで構成することが有利であることから、特製ターゲットの検討の一環として、これの模擬実験をするシステムを検討した。なお、平成18年度に延期して行う実験は以下のものである。(1)HIRRACの通常の中性子発生ターゲット(リチウムターゲット)システムを用いて、リチウムの厚さを5,10,20μmの3種類変化させる。そこに1.891.92MeVの範囲で陽子エネルギーを0.01MeVずつ変化させて入射させ、ターゲット面から4cm離れたところに置いた円筒水ファントム中心軸上の中性子、γ線の深部線量分布を測定し、模擬計算結果と比較する。なお、これを実施するために、平成17年度に特性のリチウムターゲットをバッキング材とそれを冷却する冷却ループを製作した。(2)ターゲットのバッキング材として、従来の銅にくわえて、バッキング材から発生するγ線発生の少ないタングステン、モリブデン、タンタル、アルミニウム、ベリリウムなどを準備した。また、このバッキング材の特性を生かすための特性ターゲットを制作した。

さらに特製リチウムターゲットの周辺部の最適化検討を模擬計算手法により実施した。(3)ポリエチレン、PTFE製、PVDF製の3種類のBDEの形状寸法の最適化を実験により求めるため製作した。平成18年度は製作したBDEを用いて実験と計算の両面から検討する。広島大学・原爆放射能医学研究所のHIRRACを用いて、実験研究を行った。HIRRACの利用制限に直面した後は、中性子発生ターゲット周辺の中性子挙動のシミュレーションによる特性評価の精度向上、より実現性の高い液体リチウムターゲットについて検討を行った。(平成18年度に行った研究内容)(1)HIRRACを用いた7Li(p,n)7Be反応しきい値近傍反応を想定した1.9MeVの陽子線によるバッキング材からのγ線発生の少ない物質について予備実験を行い、タングステン、モリブデンの発生ガンマ線が銅やアルミニウムより少ないことを確認した。(平成19年度に平成18年度分の繰り越し分によって行った研究内容)HIRRACを用いた実験から、タングステンに厚さ10μmの固体リチウム金属を付けた特性ターゲットが、150μAの1.9MeVの陽子線で数時間程度の実験(照射)により、リチウム膜がタングステンバッキング材から剥離していることが実験後確認できた。このことから、固体リチウムターゲットシステムは使用寿命の観点から実用に適さないと判断し、液体リチウムターゲットに関する、水を用いた液膜流形成に関する基礎的な実験検討を行った。250度の液体リチウムが常温の水とよく似た流動特性を持つことから、液膜形成に欠かせないノズル構造に関する基礎実験を、試作ノズルを作成して行った。液膜流は(1)幅50mm長さ50mm、(2)流速は30m/sを仮定し、水を用いて実験検討した結果、複数のノズルを直線状に配置したものと整流板を組み合わせたものが実現の可能性が高いことを確認した。中性子発生ターゲット周辺の中性子挙動のシミーュレーションによる特性評価の精度向上を実施した。また資料調査ではBNCT利用を主目的とする加速器システムを開発している2つの施設(米国のライナックシステム社、ロシア・ノボシビルスクのブドカー研究所)を訪問し、そこでの加速器BNCT照射システムのプロジェクトの状況を調査した。これらの結果と、数年前より固体ターゲットの限界が認識されてきていることなどから、実現性の高い中性子発生ターゲットとして、液体リチウムターゲットの優位性を再確認できた。次に、液体金属リチウムの薄膜流形成の調査結果では米国ANLのグループの著しい成果が彼らとのメールのやり取りから確認できた。また、IFMIF関係の液体金属リチウム流動実験がISTCプログラムで2005年に実施(2006年度の報告書)されたこと、その内容から技術的な大きな問題が既に解決され実現の見通しが高いことを確認した。成果の公表関係では、我々のここ数年間の成果をバーミンガムで開催された若手BNCTセミナー及びロシア・ノボシビルスクで議論した。さらに第4回日本中性子捕捉療法学会では、「加速器BNCT照射システムの現状と課題」と題して発表した。これらを背景に加速器BNCT照射システム用の中性子発生ターゲットとしての液体リチウムターゲットの実現に向けての検討を実施した。
高速ビジョンと多指ハンド操りを利用した全情報把握

物体に関する幾何情報(3次元形状)と力学情報(重心・慣性モーメント・質量分布)を同時に計測するために,高速ビジョンを用いて「運動物体の多視点時系列画像データ」を利用する情報把握手法を提案した.単一ビジョンで多視点の画像を取得するために,多指ハンドで対象を能動的に操ることで,対象のシルエットを利用した視体積交差法によってボクセル空間での3次元形状復元をおこない,角運動量保存則や運動エネルギー保存則に関する力学的拘束に対象の運動をフィッティングして力学情報の同定をおこなった.物体に関する幾何情報(3次元形状)と力学情報(重心・慣性モーメント・質量分布)を同時に計測するために,高速ビジョンを用いて「運動物体の多視点時系列画像データ」を利用する情報把握手法を提案した.単一ビジョンで多視点の画像を取得するために,多指ハンドで対象を能動的に操ることで,対象のシルエットを利用した視体積交差法によってボクセル空間での3次元形状復元をおこない,角運動量保存則や運動エネルギー保存則に関する力学的拘束に対象の運動をフィッティングして力学情報の同定をおこなった.本年度の研究成果について,サブテーマごとに以下に示す.(A)高速ビジョンによる幾何情報・力学情報の同時センシング手法の確立(A-1)高速ビジョンシステム:高速視覚センサと処理系を統合した高速ビジョンシステムを構築した.幾何情報や力学情報の演算結果をハンドの操りに利用可能にするために,ハンド用コントローラへのリアルタイム通信環境の整備や,センシング範囲に合わせた光学系の選定をおこない,実験環境をセットアップした.(A-2)3次元形状復元:対象時系列画像の輪郭情報のみから3次元形状を復元する手法を提案した.この手法は,ハンドを用いた2点把持による対象の固定軸回転運動を想定し,時系列データに基づく回転情報の推定とボクセル空間における視体積交差法で構成されている.シミュレーションでは,ボクセル空間において立方体・直方体・桝形ブロックの3種類の形状を回転させて3次元形状の復元をおこなった結果,復元後のボクセル数は平均誤差4%以内に抑えられることを示した.(A-3)力学パラメータ同定:画像の時系列情報のみから回転軸が推定可能という条件のもと,エネルギー保存則と角運動量保存則を用いることで,慣性主軸と角運動量の計算過程を2次曲面へのフィッティングとして定式化する手法を提案した.シミュレーションでは直方体の運動を1msごとにサンプリングしたデータから同定し,慣性主軸は1%の誤差で推定できることを確認した.(B)高速多指ハンドによる能動的操り手法の開発対象計測としてビジョンを用いることを考慮し,指で対象の遮蔽が生じないような操り軌道の計画と,ハンド制御のためのセンサフィードバックアルゴリズムを構築した.検証実験として,ハンドによるコネクタ操りのタスクに提案手法を実装し,高速ビジョンによるコネクタの形状復元の実現と,異なるコネクタ形状に合わせた指運動の適応的な切り替わりを実現した.最終年度の研究成果について,サブテーマごとに以下に示す.(A)高速ビジョンによる幾何情報・力学情報の同時センシング手法の確立(A-1)3次元形状復元:前年度に提案した3次元形状の復元手法とボクセル空間でのシミュレーションに引き続き,今年度は実機システムへ実装して実画像を用いた実験をおこなった.直方体と桝形ブロックの2種類の対象を回転させて3次元形状の復元をおこなったところ,復元後のボクセル数の平均誤差は18%程度となった.誤差の原因は,提案手法が対象時系列画像の輪郭情報を利用する手法であるため,輪郭の陰影に影響を受けやすいためである.実験結果より,角速度ベクトルの推定精度が3次元形状の復元精度に大きく影響することが判明した.(A-2)力学パラメータ同定:主慣性モーメントの二乗誤差の最小化に基づき,対象の質量分布を推定する手法を提案した.この手法は,剛体内に空洞がなく充填しているという制約条件と,最適解の一意性および質量分布の断続変化抑制を表現する正則化項を追加することで,凸二次計画問題として定式化されている.シミュレーションでは,非一様な質量分布を持つ立方体・直方体・桝形ブロックの3種類の対象に対しておこなった結果,質量変化の大きい部分では真値からの偏差が大きくなるが,特異な値に収束することなく真の質量と同じ傾向の分布を推定することができた.(B)高速多指ハンドによる能動的操り手法の開発対象の力学情報を計測するために,対象を能動的に動かすことで運動特性を内包した多視点の時系列画像を取得することに着目し,ハンドを用いて対象に回転を与える操り軌道計画と,回転数に関する制御パラメータ空間での主要因解析をおこなった.検証実験として,ハンドアームによる投球タスクに提案手法を実装し,空中における対象の回転運動の制御を実現した.知能ロボティクス本年度は,高速ビジョンシステムの構築,センシング手法の基礎的検討とシミュレーション評価,および操りシーケンスの定式化を中心に行い,サブテーマごとの状況もほぼ当初の計画通りに進行している.(A)高速ビジョンによる幾何情報・力学情報の同時センシング手法の確立(A-1)高速ビジョンシステム:幾何情報と力学情報を並列に計算するシステムの実現へ向けて,これまでに実験環境の構築を進めてきた.現状では,センシング系・処理系・通信系のシステム開発はほぼ完了したと言える.(A-2)3次元形状復元:視体積交差法に基づく復元手法の提案と同時に,比較実験として楕円近似による回転情報の推定もおこない,特徴点全点の軌跡を利用した楕円近似の手法よりもロバスト性に優れているという比較評価も完了したことから,実機実験による検証の段階へ到達したと考えられる.(A-3)力学パラメータ同定:力学情報のうち慣性主軸と角運動量の推定手法を提案してきた.

今後は質量分布の推定手法について提案することで,力学情報に関する可同定性の判定条件の明示化や不良設定問題の対処法などをまとめる段階へ到達した.(B)高速多指ハンドによる能動的操り手法の開発幾何/力学情報の取得状態に応じた操りシーケンスをモデル化することを目標に,これまではコネクタ操りのタスクを例に検証を進めてきた.現状は,基本的な操り計画と視覚センサフィードバックアルゴリズムに関する開発がほぼ終わり,情報取得のための操りに適したハンドメカニズムへの改良と復元情報に基づく操りの高精度化・ロバスト化に向けた段階に入りつつあると考えられる.今後の推進方策について,サブテーマごとに以下に示す.(A)高速ビジョンによる幾何情報・力学情報の同時センシング手法の確立幾何情報と力学情報の相互関係を定式化し,両者の計算過程の並列化に基づく情報復元の効率化や,時系列データの逐次的な情報統合を利用した高精度化手法について検討する.実験で得られたデータの時空間特性を解析し,ハンドの運動速度とセンシングの時間分解能の相関関係を見出すことで,幾何/力学情報の復元手法の更なるロバスト化や高精度化を実現する.幾何/力学情報センシングに最適な同定手法やメカニズムを構成論的に見つけ出し,本研究で得られた技術基盤の体系化を図って一般理論としての整備を行うとともに,関連応用システムに活用可能な体系としてまとめる.(B)高速多指ハンドによる能動的操り手法の開発対象の情報取得に適したハンドへ改造し,基本的操り動作である固定軸回転運動が遂行できるか確認すると同時に,メカニズムの高速運動性能に関する検証実験をおこなう.操りをロバストに実行するのに必要な指の摩擦特性・柔軟特性について考察し,検証実験の評価と合わせてハードウェアの最終調整をおこなう.幾何/力学情報を逐次的に制御系へフィードバックすることで,マニピュレーションにおける安定性の改善と応答特性の向上が実現することを確認し,情報復元とハンド操りの相補的かつシームレスな統合を実現する.当初購入予定であった高速カメラに関して,当該年度に別機種の新製品がリリースされたため,性能・価格等を勘案して比較選定した結果,事前計画とは異なる機種の製品を購入することにした.この高速カメラが当初計画していた製品より安価であったため,その差額の一部を次年度に割り当てて使用する状況に至った.次年度使用額は翌年度助成金の4%程度であるため,基本的には当初の使用計画から大幅な変更をせずに研究を遂行することが可能である.該当額は物品費として追加することにし,多指ハンドの改造に補填する予定である.
水稲個葉の光合成速度における品種間差異に関する研究

従来、水稲の多収性に関与する要因としては多くの形質が指摘されており、多収性品種の備えるべき生理生態形態的特徴としては、多くの組み合せの存在することが考えられる。そこで本研究では、91および92年度の2ケ年にわたり、東北地方の主要な品種及び多収を目指した品種改良により育成されつつある系統の中からいくつか選び、それら各品種・系統の収量性および生育特性を調査した。さらに、出穂開花期直前より種々の育成段階における個葉光合成速度とそれらの全窒素含量およびクロロフィル含量を定量し、生育のすすみにともなう個葉光合成速度の推移およびその相違をもたらす要因について比較検討した。両年度共通の供試品種としては、あきたこまち、山形22号、奥羽316号、ひとめぼれ、奥羽331号、キヨニシキ、はなの舞、フジミノリ、アキヒカリおよび奥羽339号の10品種・系統をさらに、91年度はたかねみのりおよび92年度は奥羽342号を用い、圃場に慣行に従って栽培した。その結果、91年度7月中下旬の低温に伴う障害不稔の著しい品種を除き、両年度ともに各供試品種の収量には600kg/10α弱から750kg/10α程度までかなりの相違が認められた。さらに、いずれの品種においても出穂開花期以降生育のすすみにともない光合成速度、全窒素含量およびクロロフィル含量はともに低下し、とくに光合成速度の低下が顕著であった。しかし、無追肥区に比べて追肥量の増加にともないそれらの低下程度は小さかった。また、いずれの生育時期・窒素区においても、各品種の光合成速度にはかなりの品種の差異が見られた、そして、個葉光合成速度と全窒素含量およびクロロフィル含量との間には密接な相関関係が認められたが、登熟後期においては、同じ窒素およびクロロフィル含量であっても光合成速度にはかなりの相違のあることが認められた。今後、同一窒素レベルであっても光合成速度に相違の生じる要因を明らかにする必要がある。多収性に関与する要因としては多くの形質が指摘されており、多収性品種の備えるべき生理生態形態的特性としては、多くの組み合わせが存在していることが考えられる.そこで本研究では、東北地方の主要な品種および多収性を目指して育成途上の系統の中からいくつかを選らび、各品種・系統の生育特性および収量性を調査した。さらに、種々の生育段階における個葉光合速度とそれらの全N含量を測定し、生育のすすみに伴う個葉光合成度の推移の相違を比較検討した。供試品種にフジミノリ(1),はなの舞(2),アキヒカリ(3),奥羽339(4),たかねみのり(5),キヨニシキ(6)あきたこまち(7),山形22号(8),奥羽316(9),奥羽331(10)と東北143(11)の11品種系統を用ちい、風場に慣行に従って裁培した。その結果、7月中下旬の低温に伴う障害不稔の発生が著じるしい品種((1)と(3))を除き、(5)の520(9)の735kg/kgまで品種によって収量にかなりの相違が認められた。次に、出穂日のほぼ同じ9種品((1)(4)と(6)(10))を1/2,000dポットに裁培し、登熟初期、中期および後期に各品種の止葉の光合成速度を測定し、さらに、その全N含量を定量した。なお、登熟初期の測定後に2段階の追肥区を設けた。

その結果、いずれの品種においても生育の進みに伴い光合成連度および全N含量は低下し、特に前者の低下が顕著であった。しかし,無追肥区に比べ追肥量の増加に伴い両者の低下程度は小さかった。また、いずれの生育時期・N区においても、各品種の光合成速度には、712mgco^2/dm^2/hr程度の品種間差異がみられた。しかし葉身の全N含量と光合成速度との間には有意な正の相関関係が認められ、光合成速度の品種間差異は、全N含量の相違に基づいていることが判った。しかしながら、登熟後期においては、同一Nレベルであっても光合成速度にはかなりの相違のあることが認められ、(3),(9)および(10)は他の品種に比べ高い傾向のあることが推察された。水稲の多収性に関与する要因としては多くの形質が指摘されており、多収性品種の備えるべき生理生態形態的特徴としては、多くの組み合せが存在することが考えられる。そこで本研究では、前年度とほぼ同じ品種・系統を供試して、それら各品種・系統の収量性および生育特性を調査した。さらに、出穂開花期直前から種々の生育階段における個葉光合成速度とそれらの全窒素含量およびクロロフィル含量を定量し、生育のすすみにともなう個葉光合成速度の推移の相違を比較検討した。本年度の供試品種としては、あきたこまち、山形22号、奥羽316号、ひとめぼれ、奥羽331号、キヨニシキ、はなの舞、フジミノリ、アキヒカリ、奥羽342号および奥羽339号の11品種・系統を用い、圃場に慣行に従って栽培した。その結果、フジミノリの635kg/10aから山形22の747kg/10aまで、収量には前年と同様にかなりの相違がみられたが、一部の品種を除き、品種による収量の相違には比較的同じ傾向のあることが認められ、フジミノリ、はなの舞に比べて奥羽316、316および山形22号などの収量はかなり高い傾向のあることがわかった。さらに、上記11品種を圃場にまた出種日の近い9品種をポットに慣行に従がって栽培し、出穂直前から登熟後期まで各品種の止葉の光合成速度を測定し、そのクロロフィル含量をグリーンメーターでまた全窒素含量をセミミクロケルダール法で分析した。その結果、いずれの品種においても出穂開花期以降生育のすすみにともない光合成速度、全窒素含量およびクロロフィル含量はともに低下し、とくに光合成速度の低下が顕著であった。また、いずれの生育時期においても、前年度と同様に、個葉光合成速度にはかなりの品種間差異がみられ出穂開花期および登熟初期に比べて登熟中期および登熟後期においてその程度が大きい傾向のあることが認められた。今後、登熟中期以降品種間差異が大となる生理生態的要因を明らかにする必要があろう。
八丈語の保存・継承のための総合研究－辞書・教科書・映像資料を作成する－

八丈町5地区の民話動画資料作成については、前年度から取りかかっている「桃太郎」5地区版の微修正を行ないながら、2話目「欠け皿」5地区版の動画を完成させた。地区によっては複数名での録画をおこなった。さらに、「人捨て穴」5地区版作成の準備に取りかかった。教材については、小学校高学年中学校向けの教材のプロトタイプがほぼ完成し、一般社会人向けの教材の開発に着手した。八丈語辞典編纂にかかわる作業については、本科研の全期間をとおして、地元の研究協力者とともに継続的におこなわれるが、辞書の編纂自体長期的な視点に立っておこなわれるべきで、期間終了後もさらに継続していく必要がある。さいわい現在は、紙媒体でなければデータ上で自由に改訂更新が可能であるので、そうした環境基盤を整えることも本科研の重要な点である。今年度でようやく全5地区の動植物を中心とした語彙調査を完了したが、全5地区について一部の補充調査が次年度に繰り越されることになった。これとは別に、辞書編纂の一環として基礎語彙千語超の方言調査を開始した。あわせて、科研の期間全体をとおしての活動であるが、研究成果を地元に還元する活動の一環として民話動画作成の成果発表会を八丈町教育委員会との共催で12月に実施した。地元の教員経験者などとの共同作業の大きな成果である。科研のメンバーは数回にわたって作業の進捗状況などを確認した。また、調査結果、作業の成果などの報告会をおこなった。5地区の民話動画資料作成についてはすでに2本を完成し、3本目の作成に入っているので、作業は順調に進んでいる。動植物の語彙調査についても、全地区での調査を終了し、補充調査を残すのみとなっており、これも順調に進んでいると言える。さらに基礎語彙の調査も最終年度前半には終了する予定である。教材作成については若干の遅れが見られるが、すでに基盤となる調査研究はされているので、とくに問題にはならない。5地区の民話動画資料作成については、3本目の「人捨て穴」5地区版作成に入る。教材については、小学校高学年中学校向けの教材と一般社会人向けの教材を完成させる。開発の完了した民話動画や教材等を公開する。動植物の語彙調査はすでに全5地区を実施したが、一部については補充調査が必要なのでそれをおこなう。科研の期間全体をとおしての活動であるが、研究成果を地元に還元する活動の一環として、講座や講演などを昨年度に引き続き積極的に実施する。科研のメンバーは2か月に1回程度会合をもち、作業の進捗状況などを確認する。また、年に1回、調査結果、作業の成果などの報告会をおこなう。前年度、人的資源の不足により実施できなかった分の調査を実施し、予定していた作業内容を終了した。実施内容は以下のとおりである。29年7月および8月にじもとの研究協力者である山入端、宮城、林による民話資料作成の追加調査を実施した。同年10月に同清水による民話資料作成の追加調査を実施した。同年7月に山入端による資料のデータベース化作業を実施した。前年度の未完了部分を完了した。1.2月に三根地区、3月に中之郷地区において写真等を見ながらの動植物語彙の調査を実施した。調査結果については順次データベース化をすすめている。(9月にも調査を予定していたが、天候不順により延期となった。)2.地区ごとの方言による文字化作業をもとに、民話動画の作成作業を実施した。全5地区のうち大賀郷地区、三根地区、中之郷地区、末吉地区においては第1話の「桃太郎」をほぼ完成し、残る樫立地区においても大半の作業を終了した。さらに大賀郷地区、三根地区、中之郷地区、末吉地区においては第2話の「欠け皿」に着手し、地区ごとの方言の文字化をほぼ完成させ、動画の撮影の準備が整っている。完成した民話動画については教育委員会等を通じて公開する予定である。3.八丈島で主要な作物であるイモを中心とする民俗語彙調査については、天候不順もあって、この年度は実施できなかった。4.文法テキストの作成をすすめながら、それをもとに、研究成果の還元をかねて方言文法講座を地元で5回実施した。また、3月には若い世代が自身の方言について理解を深められるよう、八丈高校において、八丈語とその置かれた状況について講演をおこなった。地元の高校生は卒業後ほぼ全員が八丈島を離れるため、こうしたかたちで方言に対する意識を高めることはきわめて重要である。5.この科研は現地の有志と協力しながらすすめているものであるので、年度内に5回ほど科研打ち合わせを実施し、調査の進捗状況などを確認しあった。これまでのところ、総合的にはおおむね順調だが、一部にやや遅れが出ている。2月に三根地区、3月に中之郷地区において写真等を見ながらの動植物語彙の調査を実施した。この作業についてはほぼ順調に進んでいる。八丈島で主要な作物であるイモを中心とする民俗

語彙調査については、天候不順もあって、この年度は実施できなかった。地区ごとの方言による文字化作業をもとに、民話動画の作成作業を実施した。全5地区のうち大賀郷、三根、中之郷、末吉地区においては第1話の「桃太郎」をほぼ完成し、残る樫立地区においても大半の作業を終了した。さらに大賀郷、三根、中之郷、末吉地区においては第2話の「欠け皿」に着手し、地区ごとの方言の文字化をほぼ完成させ、動画の撮影の準備が整っている。一部の地区では録画作業に着手している。これについてもほぼ順調である。文法テキストの作成作業をすすめているが、入門レベルの教材についてまだ検討を進めている段階なので、この点はやや遅れている部分である。八丈町5地区の民話動画資料作成については、前年度から取りかかっている「桃太郎」5地区版の微修正を行ないながら、2話目「欠け皿」5地区版の動画を完成させた。地区によっては複数名での録画をおこなった。さらに、「人捨て穴」5地区版作成の準備に取りかかった。教材については、小学校高学年中学校向けの教材のプロトタイプがほぼ完成し、一般社会人向けの教材の開発に着手した。八丈語辞典編纂にかかわる作業については、本科研の全期間をとおして、地元の研究協力者とともに継続的におこなわれるが、辞書の編纂自体長期的な視点に立っておこなわれるべきで、期間終了後もさらに継続していく必要がある。さいわい現在は、紙媒体でなければデータ上で自由に改訂更新が可能であるので、そうした環境基盤を整えることも本科研の重要な点である。今年度でようやく全5地区の動植物を中心とした語彙調査を完了したが、全5地区について一部の補充調査が次年度に繰り越されることになった。これとは別に、辞書編纂の一環として基礎語彙千語超の方言調査を開始した。あわせて、科研の期間全体をとおしての活動であるが、研究成果を地元に還元する活動の一環として民話動画作成の成果発表会を八丈町教育委員会との共催で12月に実施した。地元の教員経験者などとの共同作業の大きな成果である。科研のメンバーは数回にわたって作業の進捗状況などを確認した。また、調査結果、作業の成果などの報告会をおこなった。5地区の民話動画資料作成についてはすでに2本を完成し、3本目の作成に入っているので、作業は順調に進んでいる。動植物の語彙調査についても、全地区での調査を終了し、補充調査を残すのみとなっており、これも順調に進んでいると言える。さらに基礎語彙の調査も最終年度前半には終了する予定である。教材作成については若干の遅れが見られるが、すでに基盤となる調査研究はされているので、とくに問題にはならない。当初の計画に沿って、地区ごとの民話の記録保存、方言文法書の作成等を継続する。30年度は引き続き動植物語彙の調査をのこる樫立地区と末吉地区において実施する。これにより、動植物語彙の調査はいちおう全地区で完了するので、あとは補充調査によって部分的な内容の不足を補う。八丈島で主要な作物であるイモを中心とする民俗語彙調査については、天候不順もあって調査にやや遅れが出ているので、30年度に遅れを取り戻したい。民話動画については29年度に手がけた第2話目を完成させ、第3話目についても動画撮影にまで持っていきたい。
高温高圧合成法による4f電子系ナノ空間物質の創製と物性評価

◆Ce系充填スクッテルダイトに共通する問題として、試料作製法により電気的特性が大きく異なり、その起源としてCe充填率が挙げられている。我々は、CeFe_4As_<12>単結晶を、Sb系で高充填率化が証明されている高圧フラックス法により育成し、電気、磁気、熱特性の評価を行った結果、高圧下育成試料の間でも、電気抵抗・ホール係数の温度依存性は大きく異なった。詳細なLaue写真と電気抵抗の温度依存性の対比、LaFe_4As_<12>系との比較を行った結果、As系では充填率よりも結晶性の良否が電気的特性に決定的影響を持ち、基底状態は非金属的であることを明らかにした。◆重希土類充填スクッテルダイト合成するには高圧合成が不可欠である。我々は高圧下フラックス法により、GdFe_4As_<12>、YbFe_4P_<12>の単結晶育成に初めて成功した。前者は、56Kに強磁性的な転移を示す。比熱測定において、より低温(12K)に低エネルギーの励起を示唆する明確な肩構造を見出した。YbFe_4P_<12>は多結晶の測定で、Ybの中間原子価状態、電気抵抗極小など興味深い報告されており、育成された純良単結晶を用いて検証を行っている。◆同時に、他の4f電子系配列ナノ空間物質として、RT_2Al_<20>(R:希土類、T:遷移金属)の、特にPr、Yb系に重点を置いて結晶合成を行い、残留抵抗比が、Yb系は20以上、PrNb_2Al_<20>は6.5と、この物質系としては良質な単結晶の育成に成功した。YbT_2Al_<20>(R:Ti、V、Cr)では、帯磁率が小さく、c-f混成が大きいことを確かめた。PrNb_2Al_<20>ではPr^<3+>としては抑制された帯磁率、近藤効果的な抵抗の舞いが、観測され、興味深い物質系であることが分かり、より広範な物性測定、更なる試料の純良化・大型化を進めている。高圧下フラックス法による、Sb系充填スクッテルダイト単結晶の希土類イオン高充填率化:希土類基充填スクッテルダイトでは、15族元素が形成する20面体内の空間に希土類などが充填されるが、空間サイズが大きなSb系では、常圧合成された試料は充填率が不完全なため、報告者により基本物性が異なるなどの問題があった。我々は、特にFeSb系について、高圧下で高充填率の試料を作製し物性測定を行った。PrFe_4Sb_<12>について、既に、高充填率化した試料では常圧合成された試料で報告されていた強磁性的振舞が、高圧合成により消失することを明らかにした。その場合、結晶場基底状態が重要であるため、高圧合成試料を用いて中性子非弾性散乱実験を行い、非磁性Γ_1基底状態であることを明らかにした。また、試料合成法により磁気的基底状態が矛盾していたYbFe_4Sb_<12>について、高充填率単結晶の育成に成功し、非磁性基底状態であることを確定した。この充填率依存性は、充填率の違いによるフェルミ準位のシフトが、フェルミ準位での電子状態密度(3d電子の寄与が支配的な)に大きな変化をもたらすためと解釈した。重希土類系充填スクッテルダイトの単結晶育成と物性評価:これまで、2価のYbなどの例外を除き、イオン半径の小さな重希土類では、イオンは20面体空間内になかなか安定化せず、高圧下で合成された多結晶を用いた物性評価のみが報告されてきた。しかし、その場合、比抵抗値が極めて大きく、試料依存が大きいなど、本質的な特性を知るには問題があった。我々は、フェルミ面のネスティングに起因する反強磁性転移を示す、GdRu_4P_<12>の高圧下単結晶育成に初めて成功し、転移に伴うキャリヤーの減少を確認した。更には、Gd系としては異常に大きな電子比熱係数を示すことを発見し、その機構の解明を進めている。

YbFe_4P_<12>は多結晶の測定で、Ybの中間原子価状態、電気抵抗極小など興味深い報告されており、育成された純良単結晶を用いて検証を行っている。◆同時に、他の4f電子系配列ナノ空間物質として、RT_2Al_<20>(R:希土類、T:遷移金属)の、特にPr、Yb系に重点を置いて結晶合成を行い、残留抵抗比が、Yb系は20以上、PrNb_2Al_<20>は6.5と、この物質系としては良質な単結晶の育成に成功した。YbT_2Al_<20>(R:Ti、V、Cr)では、帯磁率が小さく、c-f混成が大きいことを確かめた。PrNb_2Al_<20>ではPr^<3+>としては抑制された帯磁率、近藤効果的な抵抗の舞いが、観測され、興味深い物質系であることが分かり、より広範な物性測定、更なる試料の純良化・大型化を進めている。
新しい癌細胞初代培養系（CTOS法）を用いた癌細胞の休眠状態と放射線感受性の検討

大腸癌患者由来のスフェロイド(CTOS)は、低酸素かつ増殖因子非存在下で可逆的な休眠状態に陥る。大腸癌CTOSは高分化型腺癌の性質を維持しており、培養条件によって幹細胞性/分化マーカーの遺伝子発現は大きく変化する。本研究では、大腸癌CTOSの放射線感受性試験を樹立し、休眠状態のCTOSの放射線感受性と幹細胞性/分化の関連を検討した。休眠状態のCTOSは通常培養条件下と比較して放射線抵抗性を示すが、腸管上皮細胞の幹細胞性マーカーと分化マーカーを同時に高発現していた。休眠状態のCTOSでは、分子酸素の欠乏に加えて、幹細胞性/分化の揺らぎという生物学的要因が放射線抵抗性を誘導する可能性が示唆された。本研究は、新しい癌細胞初代培養系(CTOS法)を用いて癌細胞の休眠状態と放射線感受性を検討することを目的としている。これまでに、複数例の大腸癌CTOSを用いて1%O2、増殖因子非存在下で長期間の休眠状態が誘導されること、また休眠状態の大腸癌CTOSはALPi等の分化マーカーとLGR5等の幹細胞性マーカーを同時に高発現していることを見出してきた。この休眠状態を利用して、癌細胞の放射線感受性試験を行った。大腸癌CTOSは、休眠状態の間は放射線に対して抵抗性を示すが、再酸素化し増殖因子を加えることで再増殖を促すと、細胞増殖に伴って細胞死が誘導されることが明らかとなった。増殖因子非存在下では、放射線照射後のDNA修復が不完全であるためと考えられた。そこで実験条件を変更し、増殖因子存在下でCTOSを一定期間増殖させ、その後放射線照射する系を確立した。大腸癌CTOSに高線量のX線を照射すると、2週間の休眠状態の後、再び増殖することを見出した。この再増殖する癌細胞はclonalであり、放射線抵抗性のクローンが大腸癌CTOSに存在することが示唆された。この実験系は、再発の起源を探り、in vivoの放射線照射後の再増殖を模倣する実験系となりうると考えられる。BrdUによるラベリングにより、この再増殖クローンは、放射線照射時には増殖していない細胞群であることが明らかとなった。また、in situ hybridyzationによりLGR5の遺伝子発現を調べたところ、再増殖クローンではLGR5が高発現していた。今後は、CTOS内低酸素と再増殖の関係や、分化状態の違いによる再増殖の差を検討する。本研究は、新しい癌細胞初代培養系(CTOS法)を用いて、癌細胞の休眠状態と放射線感受性を検討することを目的としている。我々はこれまでに、大腸癌患者由来の癌細胞塊(CTOS)が低酸素(1%O2)、増殖因子非存在下で休眠状態に陥ることを報告した(Endo 2014 PLoS ONE)。この休眠状態の癌細胞は、細胞増殖や代謝が非常に低下した状態にあるが、再酸素化することで再び活発に増殖する。また、この休眠状態の癌細胞は抗がん剤に対し抵抗性を示し、再発の温床となることが示唆された。本研究では、この休眠状態のCTOSの放射線感受性について検討している。大腸癌CTOSを1つずつ96ウエルプレートにまき、高用量の放射線を照射すると、多くのCTOSは増殖することができないが、ある一定の確率(例: 15 CTOS / 96ウエル)で再増殖するCTOSが存在することを見出した。この再増殖CTOSの確率は、放射線照射時のCTOSの状態に大きく依存した。このことから、放射線照射後のCTOSの再増殖は、単なる確率論ではなく、細胞内の状態に応じた生物学的反応であることが示唆された。休眠状態のCTOSに放射線を照射したところ、再増殖するCTOSの割合が上昇した。つまり、休眠状態の癌細胞には放射線耐性クローンが多く存在すると考えられた。今後は、休眠状態のCTOSと活発に増殖しているCTOSの遺伝子発現の差をマイクロアレイで検討し、休眠状態で発現の上昇している遺伝子を用いてマーキングを行い、休眠状態の癌細胞が放射線照射後の再増殖の起源となっていることを示す。大腸癌患者由来のCTOSは、1%O2かつ増殖因子非存在下で細胞増殖を停止し、休眠状態に陥る。この休眠状態は可逆的であり、再酸素化後速やかに細胞増殖を再開する。休眠状態の癌細胞は、化学療法および放射線治療に対して抵抗性であることから、癌の治療抵抗性および再発の起源となり得る。本研究では、まずCTOSの放射線感受性を評価する実験系を樹立した。一般的な癌細胞株を用いた放射線感受性試験は、放射線照射後の分裂死を評価するコロニー形成試験で行われる。これに近い評価系として、我々はCTOSを一つずつ96ウエルプレートに撒き、9Gyを照射する実験系を樹立した。通常の培養条件の場合、9Gy照射後にはCTOSは低い確率(10%以下)で再増殖する。興味深いことに、CTOSのWnt活性を高めるとCTOSの再増殖率が上昇し、Wnt阻害剤の添加でこの反応が抑制されることを見出した(Josep et al. in preparation)。つまり、CTOSの再増殖は単純な放射線照射の確率論に加えて、癌細胞自身の感受性のheterogeneityによるところが大きいと考えられた。休眠状態のCTOSで同様の実験を行ったところ、増殖期のCTOSに比べて放射線感受性が低下した。

癌細胞のheterogeneityをもたらす要因として、我々は大腸癌由来のCTOSが分化する性質に着目した。休眠状態のCTOSでは、幹細胞性マーカーであるLGR5およびEpHB3の遺伝子発現が高く保たれていた。腸管上皮細胞の幹細胞はWnt活性が高いことから、休眠状態のCTOSは高いWnt活性の保持によって放射線抵抗性となっている可能性が示唆された。大腸癌患者由来のスフェロイド(CTOS)は、低酸素かつ増殖因子非存在下で可逆的な休眠状態に陥る。大腸癌CTOSは高分化型腺癌の性質を維持しており、培養条件によって幹細胞性/分化マーカーの遺伝子発現は大きく変化する。本研究では、大腸癌CTOSの放射線感受性試験を樹立し、休眠状態のCTOSの放射線感受性と幹細胞性/分化の関連を検討した。休眠状態のCTOSは通常培養条件下と比較して放射線抵抗性を示すが、腸管上皮細胞の幹細胞性マーカーと分化マーカーを同時に高発現していた。休眠状態のCTOSでは、分子酸素の欠乏に加えて、幹細胞性/分化の揺らぎという生物学的要因が放射線抵抗性を誘導する可能性が示唆された。休眠状態マーカーとなりうる遺伝子が見いだせていないため、gene-taggingの実験が遅れている。その代替法として、4色の蛍光色素を導入した大腸癌CTOSを作成し、clonalityの検討を開始した。今後、マイクロアレイによって発現遺伝子を比較し、gene-taggingの候補となる遺伝子を絞り込む予定である。医歯薬学マイクロアレイを行い、休眠状態特異的マーカーを探索する。その休眠状態マーカーの発現を、臨床腫瘍組織の病理検体や、in vivoの移植腫瘍で確認する。また、その休眠状態マーカーの遺伝子を用いて、gene-taggingを行う。tagをつけられた細胞が、放射線照射後どのような挙動を示すかを観察する。そのほか、放射線照射後の再増殖に影響を与える薬剤をスクリーニングし、放射線耐性に寄与するシグナル経路を探索する。当初の研究計画時には、1%O2、増殖因子非存在下での休眠状態における放射線感受性に着目したが、この条件はDNA修復が不完全なため、再増殖する際に細胞死することが明らかとなった。そこで実験条件を変更し、放射線照射後、clonalに再増殖する実験系を確立した。再増殖するクローンは、放射線照射時には増殖していない細胞であることが示唆された。従って、角度を変えて、癌細胞の休眠状態と放射線感受性、また分化状態の違いと放射線感受性を検討することが可能となった。共通の試薬や培地代を他の研究費より支出してもらったため。今年度は当研究費より支出する。放射線照射後、clonalに再増殖する実験系を用いて、再発の起源となる癌細胞を探索する。特に、放射線照射時の低酸素状態、分化状態、細胞周期等に着目し、どの状態の癌細胞が放射線抵抗性を示すのかを検討する。低酸素状態の検討には、HREプロモーターを利用したgene-tagging法によるcell trackingを行う。分化状態の検討は、分化や幹細胞性の維持に関連するシグナルの阻害剤や、培養条件による分化状態の差を利用して、放射線感受性試験を行う。
食事因子による単純性脂肪肝のエピジェネティック情報制御に関する基盤的研究

果糖によって誘導される単純性脂肪肝において,脂肪合成系遺伝子の発現が亢進した際の転写制御メカニズムをin vivoで明らかにするため,高果糖食を短期間摂取させたラット肝臓を採取しその後の分析に用いた。高果糖食摂取により誘導した肝臓トリグリセリド(TG)蓄積と同調して,脂肪合成系遺伝子(ME1,G6PD,FASNなど)の発現だけでなく,糖を利用した脂肪合成に密接に関与する転写因子ChREBP-β遺伝子の発現が劇的に増大することをリアルタイムPCRにより観察した。さらに,高果糖食によってFASN遺伝子発現およびChREBP-β遺伝子発現の亢進が観察された際に,これら遺伝子プロモーター上のChoRE配列にChREBPが結合するか否かをクロマチン免疫沈降法によって調べた。その結果,高果糖食によってFASN遺伝子およびChREBP-β遺伝子のプロモーターChoRE上へのChREBPの結合が著増した。これらの結果から,高果糖食摂取誘導性の単純性脂肪肝における肝臓TG蓄積には,転写因子ChREBPの脂肪合成系遺伝子プロモーター上への結合増大を介したこれら遺伝子の発現亢進が一因であることが示唆された。今後は,上記と同様の単純性脂肪肝モデル動物の肝臓を用いて,単純性脂肪肝における脂肪合成系遺伝子の発現亢進に,エピジェネティック情報の蓄積,特にヒストンアセチル化がどのように関与するかを明らかにする必要がある。ヒストン修飾とも密接に関連する転写因子ChREBPの脂肪合成系遺伝子上への結合が,高果糖食によって亢進することをin vivoで明らかにできたため。高果糖食によって誘導された脂肪合成系遺伝子が,転写の活性化と密接に関連するヒストンアセチル化を伴うか否かをin vivoで明らかにする。
地層処分における岩盤の透水特性評価を可能とする連成数値解析モデルの開発

高レベル放射性廃棄物地層処分時の廃棄体処分坑道掘削に伴う亀裂の発生・進展により、坑道周辺岩盤の透水性が顕著に変化することが知られている。さらに、坑道掘削時に形成された亀裂の内部で圧力溶解といった岩石鉱物の溶解・沈殿が継続的に発生し、岩盤の透水性が長期的に経時変化することが予想される。本研究では、上記のような高レベル放射性廃棄物の地層処分における廃棄体処分坑道掘削過程から掘削後の長期処分期間における一連の岩盤内亀裂の透水性変化プロセスを一貫して定量予測可能な連成数値シミュレータの開発とそのシミュレータを用いた長期予測解析による地層処分システムの健全性評価を試みる。初年度は、岩盤内の亀裂(損傷)発生・進展とそれによる透水性変化に加え、形成された亀裂内での鉱物溶解・沈殿発生による経時的な長期透水性変化をともに記述可能な新たな損傷モデルを定式化し、それを組み込んだ連成数値シミュレータを構築した。さらに、そのシミュレータを用いて地層処分時の廃棄体周辺岩盤の長期透水性変化予測解析を実施した。具体的には、定式化した損傷モデルで導入している亀裂発生・進展計算の妥当性を花崗岩一軸圧縮試験における亀裂発生・進展挙動の再現解析より確認した。亀裂発生・進展に伴う亀裂内での鉱物溶解・沈殿の発生とその影響の定式化において、発生した亀裂の分布・接触面積・発生モード等の情報を用いて定義される圧力溶解の発生速度式及び圧力溶解に伴う亀裂の開口幅変化速度式を独自に提案した。また、構築したシミュレータを用いた廃棄体周辺岩盤の長期透水性変化予測解析の結果より、廃棄体処分坑道掘削時に発生した亀裂により岩盤の透水性が顕著に増加するが、その後、亀裂内部での圧力溶解により亀裂の透水性が時間の経過とともに低下していき、最終的には損傷のない健岩部の値とほとんど等しい値まで低下するというシナリオが確認された。初年度は、まず、岩盤内の亀裂の発生・進展とその亀裂内での透水性変化プロセスを記述可能な新たな損傷(Damage)モデルを提案した。このモデルは、従来の損傷理論をはじめとする既存の理論を土台とした理論的検討と岩石亀裂への長期透水試験より得られた観察結果を土台とした実験的検討に基づいている。力学実験装置の故障等もあり岩石供試体を用いた三軸圧縮試験を透水試験と併せて実施することが出来ず、当初の研究計画で予定していた実験体系とのずれが一部生じることになったが、損傷(Damage)モデルの提案については、おおむね当初の予定通り進展したといえる。続いて、提案した損傷(Damage)モデルを熱・水・応力・化学(T-H-M-C)連成に組み込んだ熱・水・応力・化学・損傷(T-H-M-C-D)連成解析モデルを汎用連成数値解析ソフトCOMSOL MULTIPHYSICSに実装することにより、T-H-M-C-D連成数値シミュレーションを行った。これも当初の予定通りである。上記のように、検討はおおむね順調に進展したが、初年度での実施を予定していた連成シミュレータを用いた幌延深地層研究所での原位置試験の再現解析については、日本原子力開発機構からの試験データの提供時期が予定より遅れたこともあり、2年目での実施を予定している。初年度は、高レベル放射性廃棄物地層処分時の廃棄体処分坑道掘削過程から掘削後の長期処分期間における岩盤内亀裂の透水性変化を評価する連成数値シミュレータを提案するとともに、それを用いて地層処分時に想定される複雑な実地盤環境を一部単純化した条件の下、長期予測解析を実施した。これに対し、2年目は、初年度に実施出来なかった幌延深地層研究所で実施された原位置試験結果の再現解析を行い、実地盤環境及び実地盤スケールでのシミュレータの妥当性を検証する。また、シミュレータの妥当性が確認された後、日本原子力開発機構より提供された実地盤環境条件を導入した長期予測解析を実施し、想定される実際の地層処分条件下での岩盤内亀裂の長期透水性変化を予測するとともに、地層処分システムの長期健全性を検討する。