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トンネル窩洞の窩洞形成法、修復法と辺縁漏洩について

トンネル窩洞の窩洞形成法、修復法と辺縁漏洩について実験を行ったが、窩洞形成法では、細かい場所でも、軟化象牙質が除去できるように、超音波スケーラーを改良して、スプーンエキスカ型と#2のラウンドバーの2種を作製し、#2のラウンドバーを装着したものが、使い勝手がよく、超音波切削による試料には、バーによる溝が観察され、切削効率は良い物と思われるが、辺縁漏洩には溝による効果は少なかった。修復法では、1回充填法よりも積層充填法が優れ、グラスアイオノマーセメントとコンッポジットレジンの積層充填法がコンポジットレジン同士の積層充填法と同様の成績ではあったが、成績が安定していた。4年生保存模型実習で、このトンネル窩洞を評価したところ、辺縁隆線で破折した者は98名中2名であり、健全歯を使用しているが、乾燥歯であることを考慮すると、トンネル窩洞は有効であるといえる。隣接面の形成点の多くは、接触点の近くで、接触点よりも歯頸部よりで、要求した形成点と接触点の間にあった。要求した形成点より歯頸部によっている者は少なく、また頬側によっている者もすくなかった。咬合面よりアクセスがし易いためか、歯冠中央に形成点を形成した者も見られた。隣接面の充填状態がオーバーしている者が23名、アンダーが18名、ジュストが47名であった。アンダーは狭い窩洞のため、十分に圧が加わらなかったのか、気泡を巻き込んでしまったかである。この様に、安全に窩洞形成が出来、また、歯質保存的修復法であるトンネル窩洞は広く臨床で使用されるべきである。小臼歯隣接面初期齲蝕を想定し、ヒト上下顎小臼歯にトンネル窩洞を♯1557,小球形ポイントのタービンと,仕上げを,♯2ラウンドバーの低速で形成し、咬合面はダイヤモンドポイントF215でベベルを付与した.DE境に沿って想定した軟化象牙質を除去する為,Er:YAGレーザーと超音波スケーラーに♯2ラウンドバーを取り付け,5窩洞ごとに交換して,切削を行った.5級コンポジットレジン修復で辺縁漏洩が見られたインパーバボンド・ライトフィルと辺縁漏洩が見られなかったワンオールを,Super Matによる隔壁を使用し,充填条件は各メーカーの指示に従って充填した。生食水中に1日s浸漬後スーパースナップ紫で研磨し,460度,各1分のサーマルサイクリング2000回後,メルコックス・ローダミン法による辺縁漏洩試験を行った。再度,エポキシレジンで包埋後,硝酸で脱灰,試料を取り出し,観察した。結果は次ぎの通りであった.1.チップが球形の超音波切削では軟化象牙質の感覚や切削し易さ、スピードにおいて,ダイヤモンドポイントよりスチールバーの方が勝っていた.2.トンネル窩洞形成中に露髄した試料は1例もなかった.3.今までの実験で辺縁漏洩が見られなかったワンオールの修復でも辺縁漏洩が見られ,辺縁漏洩はエナメル質の隣接面歯頚部より起こることがわかった。4.Er:YAGレーザー使用窩洞にたいする辺縁漏洩は酸処理にかかわらず成績は不良で,レーザーの使用は,辺縁漏洩を増す危険性がある。5.超音波切削窩洞試料には♯2ラウンドバー溝が鮮明に見られた。6.超音波切削窩洞は超音波切削をしない窩洞と同様であり,辺縁漏洩に対する超音波切削のメリットは見出せなかった。小臼歯隣接面初期齲蝕を想定し,ヒト上下顎小臼歯にトンネル窩洞を#1557,小球形ポイントのタービンと,仕上げを,#2ラウンドバーの低速で形成し、咬合面はダイヤモンドポイントF215でベベルを付与した.5級コンポジットレジン修復で辺縁漏洩が見られなかったワンオールと,グラスアイオノマーセメント:フジIILCを充填した。

充填方法は,(1)トンネルを含む1次充填のワンオールと咬合面のベニアのワンオール(2)トンネルを含む1次充填のグラスアイオノマーセメントと咬合面のベニアであるワンオール(3)コントロールのワンオール一回充填である。Super Matによる隔壁を使用し,充填条件は各メーカーの指示に従って充填した。生食水中に1日浸漬後スーパースナップ紫で研磨し,460度,各1分のサーマルサイクリング2000回後,メルコックス・ローダミン法による辺縁漏洩試験を行った。再度,エポキシレジンで包埋後,硝酸で脱灰,試料を取り出し,観察した。結果は次ぎの通りであった.1.トンネルを含むレジンの1次充填と咬合面の積層充填が,1回充填法より漏洩が少なかった2.トンネルを含むグラスアイオノマーセメントの1次充填と咬合面のレジンベニアの積層充填は漏洩が少なく,見られてもトンネル部の歯頚部に限られた。3.レジン同士の積層は,トンネルを含むグラスアイオノマーセメントの1次充填と咬合面のレジンベニアの積層充填と同様の成績であったが,トンネル部歯頚部と隣接面歯頚部にまで漏洩していた。4年保存実習生98人に,齲蝕が小臼歯近心隣接面接触点下に存在すると仮定し,接触点と歯頚部の1/3:接触点より約0.7mmに,#440ポイントで,エナメル質を削除し、次いで#330バーのネックまで掘り込ませ,咬合面は隣接面と同様に#440ポイントにてエナメル質を削除すると共に近心三角溝にベベルを付与し,#1557バーにより歯軸と,3045度の角度で歯頚部方向に形成し,先に形成した窩洞と連続させた後,低速ラウンドバー#1,2で,この部の感染象牙質を想定し切削,窩洞を完成させた。修復操作は,隔壁を施しう光重合型グラスアイオノマーセメントを象牙質部分に充填,続いて,エナメル質のみをセルフエッチングプライマー塗布,光重合コンポジットレジンを充填,いわゆるサンドイッチテクニックによるトンネル窩洞を修復させた。全作品を実体顕微鏡下で隣接面の形成点と充填状態を観察後,窩洞外をネイルエナメルで封鎖し,4°C60°Cの2000回のサーマルサイクル後,メルコックス・ローダミン法による辺縁漏洩試験を行い,観寮したところ1.辺縁隆線で破折した者は98名中2名であり,健全歯を使用しているとはいえ,乾燥歯を使用していることを考慮すると,トンネル窩洞は有効なものである。2.隣接面の形成点の多くは接触点近くにあり,接触点よりも歯頚部寄りで,要求した点と接触点の間にあった。要求した点より歯頚部に寄っているものは少なく,また頬側によっているものも少なかった。咬合面よりアクセスがし易いためか,歯冠中央に形成したものも見られた。3.隣接面の充填状態がオーバーしているもの23例,アンダー18例,ジャスト47例であった。4.隣接面の充填部に漏洩が見られなかったのはわずか3例であった。
死産を経験した家族の出会いと別れを支えるグリーフケアの開発

死産を経験した母親に対して、小冊子「悲しみのそばで」および、「天使キット」(別れの身支度、記念品等)を提供し、その試用経験から実用性を評価することを目的とした調査を実施した。都内近郊10箇所の病産院において、12週以降の子宮内胎児死亡を経験した母親に対し、小冊子と「天使キット」をそれぞれ100名に提供し、その評価を質問紙に記載して返送してもらった。調査期間は、2006年6月から2007年12月であった。その結果、小冊子22名、天使キット21名の評価を得た。小冊子および天使キット共に、ほとんどの母親が「非常に助かった」「助かった」という評価であった。内容的には、入院中の項目「子どもの為にしてあげられること」、「母親の感情」、「赤ちゃんとの別れの方法」、「身体的な変化」が、退院後の項目「赤ちゃんについて語ること」、「パートナーと語ること」、「赤ちゃんにしてあげられること」の項目が有益であったとする母親が7割以上であった。小冊子には、「感情の起伏が激しいのは、当然だと分かり安心した」、「自分の気持ちを代弁しているようで安心した」、「良く理解してくれる友人のようだ」という喪失に伴う悲嘆反応の認識面や情緒面を支える役割を果たした。天使キットは、さらに「同じ経験をした仲間の存在を感じた」、「孤独ではない」、「生きていた証になった」、「遺品を残すという行動に直接つながった」、「医療者とのコミュニケーションが容易」など情緒面と行動化を促すことにつながった。小冊子および小冊子を含んだ天使キットは、喪失後の悲嘆作業を進める上での有益なリソースであると評価された。死産は、母親や家族に大きな悲しみを引き起こす重大な健康問題である。本研究は、死産を経験している母親とその家族、およびケア提供者の看護者に対して、ケアガイドとそれに必要な「天使キット」を開発し、その実施と有効性を評価することを目的とする。ケアガイド作成と「天使キット」の作成等の研究の全過程を通して「天使の保護者ルカの会」の体験者スタッフなど、死産で子どもを亡くした当事者の意見を取り入れ、常に体験者と共に研究を実施している。本年度は、以下の3点を中心に研究活動を展開した。1.ケアガイドの枠組みを検討し、文献調査からのエビデンス、死産を体験した母親とその家族のケアに対するニーズを反映させ、入院中から退院後までのケア指針、項目、内容、を検討する。現時点で必要としたのは、家族へ手渡す小冊子である。英国において支援団体作成の小冊子を参考にし、翻訳の許諾を得て小冊子を作成した。日本文化や規則にあった形に内容を変え、また地域でのリソースリストを活用できるようなものを新たに加え作成した。「悲しみのそばで-死産・新生児死亡で赤ちゃんを亡くされたご家族へ-」という小冊子を作成した。これを天使キットとともに活用してもらう予定である。2.体験者のニーズ調査や研究者らの母親のケア・ニーズに関する先行研究の結果、海外の視察結果(オーストラリア・タイ)を基に、天使キットの試作品を作る。3.毎月開催している「天使の保護者ルカの会」の参加者の声や、天使のために贈り物をつくる「エンジェルキルト」の企画と実施(11月)を通じて「天使キット」の試作品を作成した。試作品は、キルトリーダーズ東京と小茂田工業との共同開発で進めてきた。試作品が2月末に完成し、納品された。来年度はモデル病院での試用を予定している。死産を経験した母親に対して、小冊子「悲しみのそばで」および、「天使キット」(別れの身支度、記念品等)を提供し、その試用経験から実用性を評価することを目的とする。研究対象者は、死産を経験した母親(12週以降の子宮内胎児死亡)とする。

小冊子「悲しみのそばで」を活用する群50名、小冊子「悲しみのそばで」と「天使キット」の両方を活用する群を50名とする。研究期間は、2006年7月中旬から開始し、2007年7,月中旬までを予定する。アンケート内容は、「子どもとの出会い」「子どもとの別れ」「思い出づくり」について解答を得る。さらに、小冊子「悲しみのそばで」および「天使キット」に対する改善点を問う。2007年3月時点で、評価票は25人から返送されている。死産を経験した母親に対して、小冊子「悲しみのそばで」および、「天使キット」(別れの身支度、記念品等)を提供し、その試用経験から実用性を評価することを目的に調査を実施した。都内近郊10箇所の病産院において、12週以降の子宮内胎児死亡を経験した母親に対し、小冊子と「天使キット」をそれぞれ100名に提供し、その評価を質問紙に記載して返送してもらった。調査期間は、2006年6月から2007年12月であった。その結果、小冊子22名、天使キット21名の評価を得た。小冊子および天使キット共に、ほとんどの母親が「非常に助かった」「助かった」という評価であった。内容的には、入院中の項目「子どもの為にしてあげられること」、「母親の感情」、「赤ちゃんとの別れの方法」、「身体的な変化」が、退院後の項目「赤ちゃんについて語ること」、「パートナーと語ること」、「赤ちゃんにしてあげられること」の項目が有益であったとする母親が7割以上であった。小冊子には、「感情の起伏が激しいのは、当然だと分り安心した」、「自分の気持ちを代弁しているようで安心した」、「良く理解してくれる友のようだ」という喪失に伴う悲嘆反応の認識面や情緒面を支える役割を果たした。天使キットは、さらに「同じ経験をした仲間の存在を感じた」、「孤独ではない」、「生きていた証になった」、「遺品を残すという行動に直接つながった」、「医療者とのコミュニケーションが容易」など情緒面と行動化を促すことにつながっていた。小冊子および小冊子を含んだ天使キットは、喪失後の悲嘆作業を進める上での有益なリソースであると評価された。
水道料金に対する支払意思額を増大させるためのコミュニケーション手法の構築

わが国の上水道事業は、人口減少と水需要減少にともなう料金収入の減少、更新需要の急増などの深刻な問題を抱えており、水道料金についても上昇が必至である。本研究は、水道料金に対する需要者の支払意思額を今後増大させる必要がある点から目をそらさず、上水道事業の持続性と安定性確保に貢献することを目的とする。具体的な研究内容を示す。(1)支払意思額と需要者意識との間の関係を表すモデルを作成する。また、水道料金に対する需要者の許容範囲を明らかにする。(2)小規模水道の実態調査を行い、その自律性を評価する。(3)水道料金に関して、説得的ではない双方向のコミュニケーション手法・技術としてとりまとめる。
振動型積分作用素理論とそのFeynman経路積分への応用

(1)電子など量子力学的粒子はスピンを持つことが知られている。スピンを込めた運動を記述するFeynman経路積分の厳密な定義を与え、これが従来から知られていた作用素論的な記述と一致することを示した。(2)電子、陽子などの電荷を持った粒子は電磁場を介して相互作用する。電磁場を量子化して光子を取り扱い、これを媒介として荷電粒子が相互作用しているのを記述するのが量子電磁気学である。本研究では、量子電磁気学に対するFeynman経路積分の厳密な定義を与えることに成功した。平成19年度の研究計画は以下の通りであった。一ノ瀬は、量子電磁気学のFeynman経路積分による数学的定式化の研究、及び量子連続測定理論の数学的定式化の研究を行う。杉本及び熊ノ郷は、振動型積分作用素の有界性定理の研究を行う。廣島は、量子電磁気学のPauli-Fierzモデルに対する研究の、経路積分への応用の研究を行う。研究の実施は概ね成功したが、未完成の部分もあった。以下具体的に記す。一ノ瀬は、物理で行われているFeynman経路積分による量子電磁気学の、数学的定式化の研究を行なった。物理で用いられている拘束条件を用い、十分大きな箱上で周期的な条件を置き、更に光子の振動数の高い部分を切断(紫外切断)するという仮定の下で、Feynman経路積分の収束を証明した。又、位相空間経路積分を用いることにより上記の拘束条件なしに、量子電磁気学が定式化できることも数学的に証明した。又、光子の生成、消滅演算子を具体的に微分作用素として導入し、これを用いて光子の定常状態の具体的な表示を与えることに成功した。更に、量子電磁気学では、荷電粒子間にクーロンカが自然に働くことも数学的に証明することが出来た。これ等の研究成果を纏め、Review in Mathematical Physicsに現在投稿中である。これ等の研究は、現在まで量子電磁気学のFeynman経路積分の数学的研究が今まで殆どなされておらず、フロンティア的価値が高いと思われる。又、これらの研究結果は、Lambシフトや原子の遷移確率の計算等、今後の量子電磁気学の数学的研究の基礎となる研究成果である。熊ノ郷、杉本及び廣島は、各々の研究分担を行い、一ノ瀬の研究成果の獲得に貢献した。平成20年度の研究計画は以下の通りであった。研究代表者一ノ瀬は、量子電磁気学のFeynman経路積分による数学的定式化の研究、及び振動型積分作用素の有界性定理の研究を行い、これのFeynman経路積分への応用を行うことであった。以下具体的に記す。一ノ瀬は、平成19年度に引き続き、物理で行われているFeynman経路積分による量子電磁気学の、数学的定式化の研究を行なった。これ等の研究成果を纏め、雑誌Review in MathematicalPhysicsに現在投稿中である。又、偏微分方程式の係数に関する解の連続性を導き、これの量子電磁気学に対するFeynman経路積分への応用を行うことで、従来知られていた量子電磁気学に対するFeynman経路積分の結果の拡張を行った。この結果は、現在雑誌Journal of Functional Analysisに投稿中である。これ等の研究は、夏の作用素論研究会(2008年9月5日-8日)で「QEDに関する経路積分の収束」の題目で発表し、谷口和夫還暦シンポジウム(2008年12月19日)で「シュレディンガー方程式の解のポテンシャルに関する連続性」の題目で講演した。平成21年度の交付申請書での研究計画は以下の通りであった。研究代表者一ノ瀬は、量子電磁気学のFeynman経路積分による数学的定式化の研究、Feynman経路積分の汎関数微分の研究及びローレンツゲージでのFeynman経路積分の研究であった。以下具体的に記す。一ノ瀬は、平成20年度に引き続き、物理で行われているFeynman経路積分による量子電磁気学の、数学的定式化の研究を行なった。物理で用いられている拘束条件を用い、十分大きな箱上で周期的な条件を置き、更に光子の振動数の高い部分を切断(紫外切断)するという仮定の下で、Feynman経路積分の収束を証明した(Rev.Math.Phys.に発表予定)。

この研究は、量子電磁気学での経路積分の世界で初めての数学的結果である。偏微分方程式の係数に関すう解の連続性を導き、これの量子電磁気学に対するFeynman経路積分への応用を行うことで、従来知られていた量子電磁気学に対するFeynman経路積分の結果の拡張を行った(Pseudo -Diff.Ops.に発表予定、London大学等で研究発表)。
野生鳥獣肉による食餌性感染症罹患リスクの低減に関する研究

野生鳥獣による、農作物被害や環境被害に対して有害鳥獣の捕獲・駆除が行われており、駆除肉の有効利用のために、ジビエ肉の利用が奨励されているが、ジビエ肉消費が増えると、ジビエ肉由来の食餌性感染症が増えるという比例関係にある。本研究は、ジビエ肉由来の食餌性感染症を逓減させることを目的に、捕獲・解体の方法の差によっておこる衛生状態の差について検証するとともに、ジビエ肉由来の感染症リスクを、ジビエ肉に対する放射線照射で逓減させることができると仮説し、適切な照射量についての検索を行うものである。
古代東北地方において禁鉄モデルを検証し、エミシの鉄技術の実態を解明する

エミシの鉄の実態とは古鉄リサイクルによる鉄の再生、再利用を特徴として行われていたということができる。古代においても古鉄は広範囲に流通し、古鉄流通網がすでにあった可能性がある。古鉄を再生加工し、日常生活の必需品に作りかえる技術を持っていた。密貿易あるいは交易において、それを仕切る有力者が存在し、古鉄は再分配されている可能性も考えられる。また、鉄は禁止される以前から流失しており、規制、禁止をしても鉄は抜けて流失するということがエミシ社会でも生じており、考古学資料を解釈するために禁鉄モデルは有効であることが検証できた。本年度実施した研究は、主に資料収集に重点をおき研究目的に合致する必要な資料を吟味、判別し収集した。目的に合致する資料とは、鉄製品製作の技術的コンテキストが読み取れ、外見形態上は同一に見えるものでも、異なる文化間では異なる用途に使われているような、文化差が識別できるような鉄製品である。あるいは鉄の組成分析という分析方法が効果的に使えるために、形態差は顕著でなく、分析から素材や製作技術の差が読み取れるような鉄製品も必要であった。発掘調査報告書の文献探査をした後、北海道と東北地方、青森県、岩手県、福島県などの教育委員会、埋蔵文化財センターにおいて、鉄製遺物などを実見、観察し、そのうち技術的痕跡が読み取れる資料を調査し判別した。それらは、再加工製品としての利用が明確にわかる鉄製釘があげられる。釘は本来、建材として用いられ、一度使用し抜かれた釘は真直ぐではなく先端が曲がっている。先端部に加工痕がある釘様鉄製品として北海道、青森県、岩手県などの9世紀の集落跡において発見されている遺物である。北海道では、擦文時代に属し、東北各県では平安時代の集落跡から出土している。それらの遺跡からは羽口や鉄滓なども出土し、鍛冶工人の存在が読み取れる場合もあるが、多種多様な他の鉄製品と共伴して出土し、再利用のための資材としての意味も読み取れる揚合もある。さらに未使用で真直ぐな釘も出土している。これらの鉄製釘は出土状況も含め、さらに物流圏や手段を分析するのにも意義ある資料で、異文化間の文化的違いを議論する点において重要性が高い資料といえる。出土状況や再利用の仕方に、東北南部(福島県)と北部(青森、岩手県)、北海道との間には釘の持つ社会的意味の違いが見極められるかどうか分析をおこなっている。本年度実施した研究は、調査対象遺物に絞り込んだ先端部に加工痕がある釘様鉄製品を中心に出土分布範囲を確認し調査した。調査範囲を拡大し東北地方以外の関東地方まで広げ、地理的に釘様鉄製品が発見されている南限の範囲確認おこなった。また、釘様鉄製品存在をすでに確認した北海道、青森県、岩手県の各県の遺跡からは、北海道厚真町モイ遺跡、松前町札前遺跡、岩手県の島由II遺跡からさらに追加資料を調査し、それらを収集し分析のために可能な範囲で提供いただき分析をおこなった。分析はX線レントゲンで撮影し、組織観察、化学分析用サンプルを抽出した。関東地方において神奈川県向原遺跡は鍛冶工房跡と考えられる遺跡では羽口や鉄滓なども出土し、鍛冶工人の存在が読み取れる。出土鉄製品中に先端部が割れた棒状鉄製品があり、その加工痕跡が研究対象の資料と合致すれば、棒状鉄製品の加工技術として東日本に広範囲に見られる技術として一般化ができると思われたが、調査の結果は研究対象の技術とは異なっていた。また、出土状況や再利用の仕方に、東北南部と北部、北海道との間には資料のもつ社会的意味の違いを見極めるため調査をおこなった。福島県太平洋側の浜通り地域では、武井、金沢地区の製鉄遺跡郡で鉄生産遺跡が多数発見されており、鍛冶関連遺構も確認され、研究対象の技術をもつ釘様鉄製品や棒状鉄製品の存在があると見込んで調査をおこなったが、釘様鉄製品は皆無であった。このことはむしろ釘様鉄製品の社会的意味や用途、機能を考えるときに、鉄生産遺跡が集中するような地域では鉄が生産され、豊かに供給して再加工の必要がなく、また釘様鉄製品が見られるような地域は鉄が潤沢ではなく、不足し再加工が必要な地域であるということがわかる。では、そのような再生以前の、本来の機能を果たしていた棒状鉄製品はどのような経路を経て再加工品として使用されることになるのか。ここがまだ解決されない研究課題である。今後この点を解明していきたい。本年度実施した研究は、調査対象の鉄製品を釘様鉄製品に加え棒状鉄製品、紡錘車、釣針、錫杖状鉄製品、小札などについて、形態、組成、出土相関関係を調査し、さらに組成分析結果においてもなんらかの相関関係が見出せるかどうかを検討した。

実際、鉄製品の組成分析をおこなってみると、意図した結果をえるためには化学組成分析にはまだ不十分な問題があり、分析結果を解釈するにはかなり限界があることがわかった。マクロな組織観察からは製造工程中に生じたであろう作業内容が理解できる痕跡が判別でき、使用された鋼素材の種類や異なる鋼が使用されたかどうかなどを識別できる有効な方法であることがわかった。紡錘車の製作方法、鍬先、鉄斧の刃部とりつけが推定できる好結果がえられた。分析調査した青森県東北町明美遺跡出土の釘様鉄製品は、鉄斧とともに住居内からおよそ356本一括束になって出土している。これは、北海道モイ遺跡やカンカン2遺跡出土の釘様鉄製品と類似し、釘様鉄製品が再加工素材として北東北、北海道に流通出回っている証拠となる貴重な資料となった。出土する製造過程の未成品釣針などからこれらが加工された製品と推定できる。前年度課題となっていた、搬入経路については、岩手県南の資料から大竹廃寺出土の釘などが類似し、官衙・寺使用の建築廃材が流出していることが推定できた。本研究の本題である、禁鉄モデルでエミシの鉄の実態を解明できると思われる好資料は、8世紀の北東北に存在した小札があげられる。青森県おいらせ町、根岸(2)遺跡住居内出土の小札を調査、分析をおこなったが、173枚散在する出土状況からすでに甲としての機能は認められず、当地で8世紀に小札穿孔技術が認められず、当地で製作していたとも考えられないので、なんらかの別の目的、鉄素材あるいは褒賞品などとして搬入された可能性が高い。鉄素材だったとすると、まさに「甲胄はエミシの農具に造り変えられている」(類聚三代格)を裏付ける資料といえる。再生加工の素材として、古鉄製品が組織的に流通していることが推測でき、エミシの鉄製品の源になっていたことは間違いないであろう。
肝疾患患者でのサプリメントの適切な利用法を探す

研究の目的は以下の3つ、すなわち1)肝障害患者でのサプリメント摂取実態調査。目標は1000例で肝機能検査に与える影響を調査すること。2)サプリメントによる肝機能への影響と薬物代謝関連遺伝子(チトクロムP450 2C19)の変異との関連を300例で検討すること。3)サプリメント摂取を容認できる肝疾患または個人のチトクロム遺伝子型を明らかにするとともに、サプリメント摂取が推奨できない肝疾患またはチトクロム遺伝子型を明らかにすることでした。平成19年度は薬物代謝酵素チトクロムp-450 2C19遺伝子多型ごとの前向き調査を主体とし、当施設と関連7病院とでの摂取実態調査を予定していました。遺伝子検査については交付決定以前に当施設の倫理委員会より承認を受けていたのですが、科学研究補助を受けるにあたり、再度承認申請をするように言われ、その承認を取るのに時間を費やしました。倫理委員会で承認され、調査票の準備と関連施設への研究手順の説明を開始していたところ、平成19年11月1日に、それまでの久留米大学消化器内科准教授から久留米大学医学教育学教授へと配置換えとなり、職務の主体が医学部学生教育の計画、学生の学習援助となりました。この科学研究費補助金が決定し交付を受ける時点では、この人事異動は予測の付かないものでした。異動後は臨床に従事することができなくなりました。共同研究者を配置していなかったこと、および、申請した研究内容が臨床的なものであり、現在私がおかれている環境とはまったく異なるため、この研究計画を推進できる見込みがなくなり、補助事業廃止を申請いたしました。増え続けるサプリメント関連の肝機能障害の症例報告についての情報収集のため消化器病、肝臓病の学会に出席し、その報告書を提出したこと以外、この研究の実績報告はありません。
強誘電体多結晶試料の表面形状認識と物性測定

本研究の目的は走査型プローブ顕微鏡(SPM)等により強誘電体多結晶試料表面の持つ分域やグレイン構造などを可視化すること、そのような多結晶状態の物性を測定すること、特に形状を認識した上で各部分での物性測定も目指した。対象物質は、多結晶試料としてロッシェル塩NaKC_4H_4O_6・4H_2O、チタン酸バリウムBaTiO_3、非晶質及びそれを結晶化させた多結晶試料としてチタン酸ビスマスBi_4Ti_3O_<12>、ニオブ酸リチウムLiNbO_3である。また研究の後半ではハライド系新強誘電体探索研究も行った。主要な成果は下記の通りである。(1)NaKC_4H_4O_6・4H_2Oの表面SPM像の温度依存性観察を行い、分域発生消滅の過程を明確に観察することに成功した。(2)BaTiO_3の2つの正方晶90°分域の交叉状態での表面形状をSPMで可視化して、その形状を解析することで、格子定数が理想的な状態から大きくずれていることを示した。(3)Bi_4Ti_3O_<12>およびLiNbO_3非晶質試料の結晶化過程の表面観察と誘電測定を行った。両物質ともにSPMによる表面観察では、結晶化温度以下の熱処理でおこる微妙な固さ分布の変化を可視化した。前者では、特に各種熱処理試料においてD-E履歴曲線の観察を行った結果、結晶化により分極の方向が薄膜試料面に対してc軸配向をしていることが示された。(4)一般式A_2BX_4強誘電体の化学式をもつハライド強誘電体群(A=Cs,Rb,K,Tl, B=Zn,Co,Cd,Hg,X=Cl,Br,I)には、我々のグループにより見出された強誘電体(例えばRb_2CdI_4等)が数多くあるが、幾つかの物質をさらに合成して、物質の元素置換による転移点の動きを整理した。本研究の目的は、走査型プローブ顕微鏡(SPM)等により、強誘電体多結晶試料表面の持つ分域などのヘテロ構造を可視化して、微細な多結晶状態における各部分の物性を把握し、巨視的物性との関連を調べることにある。対象試料は、チタン酸ビスマスBi_4Ti_3O_<12>、チタン酸バリウムBaTiO_3等の多結晶体(バルク結晶、セラミックス、薄膜を含む)等である。本年度は大別して下記の3点の研究を行った。(1)チタン酸ビスマス(Bi_4Ti_3O_<12>)の非晶質の結晶化過程の観察非晶質及び結晶化させた多結晶試料でSPMフォースモデュレーションモードによる表面固さの測定を行った。特に結晶化温度の直前、直後で熱処理温度を微妙に変えることで表面固さにどのような変化が起こるかを調べた。その結果、結晶化の直前では表面の幾何学的な形状の変化はそれほどでもないにもかかわらず、相当大きな固さの分布が発生することがわかった。さらに高温での熱処理により結晶化粒の成長を観察し、白金押し付け電極を用いた誘電率の測定、針状電極を用いたD-Eヒシテリシス曲線の観察を行った。結晶粒の成長に応じて、誘電率のキュリー点におけるピークの先鋭化を明確に観察した。この他、本試料のMOCVD法による薄膜試料形成も行った。

(2)チタン酸バリウム(BaTiO3)表面の観察正方晶の90°分域の交叉を近接場顕微鏡による可視化をSPMの形状認識モードとの同時進行で調べた。まだ近接場顕微鏡での明確な可視化には成功していない、SPMともに温度依存性の測定を試みた。(3)ロッシェル塩分域の可視化温度依存性をも含めて斜方晶系から単斜晶系への表面形状を追跡することに成功した。本研究の主要目的は走査型プローブ顕微鏡(SPM)等により強誘電体多結晶試料表面の持つ分域やグレイン構造などを可視化し、多結晶状態における各部分の物性、特に誘電的な性質を測定することにあった。対象はチタン酸ビスマスBi_4Ti_3O_<12>、ロッシェル塩NaKC_4H_4O_6・4H_2O、チタン酸バリウムBaTiO_3、ニオブ酸リチウムLiNbO_3等の多結晶体(バルク結晶、セラミックス、薄膜を含む)等である。またハライド系新強誘電体探索研究も行った。本年度の主要な成果は下記の通りである。(1)チタン酸ビスマス(Bi_4Ti_3O_<12>)の非晶質試料の結晶化過程の表面観察と誘電測定SPMによる表面観察を行った。特に結晶化温度以下の熱処理による微妙な固さ分布の変化を可視化した。さらに各種熱処理試料のD-E履歴曲線の観察を行った結果、結晶化により分極の方向が薄膜試料面に対してc軸配向をしていることを示した。(2)ニオブ酸リチウムLiNbO_3非晶質試料の結晶化過程の表面観察と誘電測定上記同様に結晶化による表面形状と誘電率の変化を測定した。(3)チタン酸パリウム(BaTiO_3)結晶に関する実験2つの正方晶の90°分域の交叉状態での表面形状をSPMで可視化して、通常の場合の格子定数と大きくずれていることを観察した。(4)A_2BX_4強誘電体に関する実験本物質群は我々のグループにより見出された強誘電体(例えばRb_2CdI_4等)であるが、今までに合成した物質の元素置換による転移点の動きを整理した。
超音波を用いた細胞へのメカニカルストレス負荷システムの開発

超音波が細胞に与えるメカニカルストレスが、培養細胞にもたらす種々の促進的効果を得ながら培養が行い得るシステムを開発した。初期の基礎的照射実験では超音波照射部である振動子の、次段階の実験では照射対象の、いずれも予想を大きく上回る温度上昇が判明したため、これらを回避しつつ目的とする効果が得られるよう装置の改良を進め、照射におけるおおまかな安全域を決定し得た。この条件は現在の装置で単純に設定できる範囲を超えるため、今後、装置の改良をさらに進める必要がある。本研究は超音波が細胞に与えるメカニカルストレスの基礎的検討を通じて、超音波を用いた培養細胞へのメカニカルストレス負荷システムの構築を目指すものである。平成20年度までに開発を進めてきた超音波照射によるメカニカルストレス負荷システムは研究者独自のアイデアによるオリジナルの装置である。本システムを用いて基礎的照射実験を行ったところ、超音波照射部の予想を超える温度上昇が生じたため、平成21年度は主としてこれを除去するシステムの開発に当てた。これは照射装置を入れた樹脂製のケース内に一定温度の水を循環させることにより、照射部を冷却しようとするものである。加工に特殊技術を要するため、装置の作成に時間を要したが、試作を重ねて装置を完成させることができた。またその後の基礎的照射実験で、本システムを稼動させることにより、培養装置内で照射部の温度を上昇させることなく、連続して細胞に超音波を照射できることを確認した。これによりメカニカルストレス負荷システムは完成をみたと考えている。平成22年度以降本システムを用いた培養細胞に対する照射実験により、メカニカルストレス負荷の至適条件が明らかとなり、実験系が確立されることが期待される。研究者が開発を進める超音波照射による培養細胞へのメカニカルストレス負荷システムは、研究者独自のアイデアによるオリジナルのシステムである。平成21年度内に基本的形態を完成させたが、その後の予備実験において超音波照射による培養装置の想定外の温度上昇が明らかとなったため、前年度までに、生体内の血液循環による組織冷却効果を模した循環水型の冷却システムを開発し、まず照射装置(超音波振動子)の温度上昇による培養装置の温度上昇を防止することに成功した。一方、超音波照射はそれ自体照射対象に対するエネルギーの付与に他ならないため、超音波照射に際しては、上述の超音波振動子の温度上昇のほか、照射対象(培養細胞)の温度上昇も生じ得る。上述の超音波振動子冷却システムには照射対象(培養細胞)の温度上昇抑止効果も期待されたが、実際の測定実験ではその効果が限定的であることが判明した。こうした照射対象(培養細胞)の温度上昇は培養細胞に対する超音波の継続的な照射を困難にするため、これを抑えつつ有効な照射を行うためには、温度上昇が問題にならない条件の範囲で照射を行うことが重要である。よって今年度は照射対象である培養細胞の温度上昇を詳細に解析するシステムを開発し、本実験で用いる照射条件の範囲を決定した。またこうした解析は、理論的には説明可能でも実測が非常に難しい、超音波照射の熱的作用の実際をin vitroで再現し検証することに他ならず、その成果は超音波の安全性という観点から見てもきわめて大きな意義を持つ。そこでこの成果を「生体に対する超音波照射の影響:組織照射モデルによるin vitroの検討」と題して第85回日本超音波医学会学術集会にて発表する予定である。本研究において超音波の音響放射圧による細胞修飾効果を検証するためには、まず専用の実験装置を開発し、次いで無数にある実験条件の中から至適条件を決定し、実験系を確立しなければならない。これまでの研究により、細胞シートに対し最適と考えられる距離・方向で超音波を照射することが可能な実験装置を開発することができた。その後、至適条件を決定し、システムを確立するための研究過程では、超音波照射に伴う対象の細胞シートの温度上昇が予想外に大きいことが判明したため、冷却装置を追加・改良するとともに、特に照射する超音波の強さ、照射時間と照射間隔について様々な条件の組み合わせを試みて実験を行った。その結果、本装置における照射の安全域を決定することができた。しかし、ここで得られた安全域により実験を継続するためには、さらに資金を調達して照射装置において設定可能な各種条件を変更する必要があり、現段階ではそのための資金の調達を待っているところである。この過程で得られた基礎的な実験データは本研究を行う上で必要なだけでなく、医用超音波の安全性、特に今後発展が期待される、培養細胞への照射に関する安全性についての貴重かつ重要な基礎的データと考えられた。そこで、これらを「生体に対する超音波照射の影響:組織照射モデルによるin vitroの検討」と題して第85回日本超音波医学会学術集会において発表した。24年度が最終年度であるため、記入しない。
局所的圧縮破壊特性を組み込んだコンクリート構造の変形挙動予測手法の確立

(1)鉄筋補強コンクリート床版を対象にしたひび割れ分布性状の把握荷重が作用した鉄筋補強コンクリート床版のひび割れ分布を,デジタルカメラおよびアコースティックエミッション(AE)法を用いて把握することに努めた.特に,目視確認では不可能なひび割れ種類・特性の判別を,AE法を利用することで区別可能であることを明らかにした.この試験は,実構造物を用いて実施したものであり,本研究の成果は,既に発生しているひび割れの進展状況を明確にできるだけでなく,コンクリート構造物の維持・管理手法のひとつとしてのAE法の有効性を示すものでもあった.(2)若材齢時コンクリートにおける収縮ひずみの局所化の解明コンクリートの圧縮破壊の局所化現象解明のために,若材齢時のコンクリートにおいて,材齢とともに収縮に起因して発生した内部応力の増加を,ダブルリング供試体を用いて定量的に計測した.さらに,ひび割れ発生までに計測されたAE測定結果から,AEがある一部の領域において集中して発生する現象を確認し,若材齢時の収縮ひずみの局所化現象を推測することに成功した.(3)プレストレストコンクリートはりのせん断圧縮型破壊と寸法効果圧縮卓越型破壊を示すプレストレストコンクリート(PC)はりの寸法効果を,圧縮破壊の局所化に起因した現象として据え,検討を行った.とりわけ,PCはりの実験結果で明らかになった局所化領域とプレストレストコンクリートはりのせん断耐力の関連性が,同様の破壊形態を示すRCディープビームの実験結果においても確認できることを明らかにした.本年度は、アコースティック・エミッション(AE)法を用いたコンクリートの局所的圧縮破壊域の同定手法の開発、せん断圧縮型破壊に至るコンクリートはり部材の圧縮破壊域の同定、および局所化問題を克服した応力-ひずみ履歴曲線の定式化を目的として研究を行った。はじめに,コンクリート供試体の一軸圧縮載荷試験を行い、形成されたひび割れ表面積、AEおよびひずみエネルギー吸収量を、X線CT法、AEセンサおよびひずみゲージを用いて計測し、これら3つの指標が相互に関連していることを確認した。特に、AE法は、ひずみエネルギー吸収量を適切に評価できる手法であることから、圧縮破壊域の同定に有効であることを示した。次に,AE法を用いてRCはりに生じる圧縮破壊域を同定するとともに、圧縮破壊の局所化の観点からせん断圧縮破壊現象を検討した。RCディープビームの曲げ載荷試験では、AEの発生源位置を標定することで得た局所的圧縮破壊領域が、既往の手法で同定された領域とほぼ同様であることを確認した。続いて、コンクリートに混入した繊維量の増加に伴うPCはりのせん断耐力の増加が、局所的圧縮破壊域が増加したことに起因する現象であることを明らかにした。次に,応力-ひずみ履歴関係の軟化曲線に関して、局所化現象に起因した寸法依存性を検討した。高さと直径の寸法比が異なる供試体の繰返し圧縮載荷試験を実施し、供試体位置に依存して異なるひずみを計測した。この測定結果に基づき、供試体を破壊域、遷移域および除荷域に区別し、3つの各領域で、応力-ひずみ履歴関係を定式化した。また、定式化したこれら3つの応力-ひずみ履歴関係を、それぞれの領域長さで重み付けして足し合わせることで、コンクリートの圧縮強度および供試体の寸法比に依存して変化する応力-ひずみ履歴関係を、精度良く表現できることを確認した。(1)鉄筋補強コンクリート床版を対象にしたひび割れ分布性状の把握荷重が作用した鉄筋補強コンクリート床版のひび割れ分布を,デジタルカメラおよびアコースティックエミッション(AE)法を用いて把握することに努めた.特に,目視確認では不可能なひび割れ種類・特性の判別を,AE法を利用することで区別可能であることを明らかにした.この試験は,実構造物を用いて実施したものであり,本研究の成果は,既に発生しているひび割れの進展状況を明確にできるだけでなく,コンクリート構造物の維持・管理手法のひとつとしてのAE法の有効性を示すものでもあった.(2)若材齢時コンクリートにおける収縮ひずみの局所化の解明コンクリートの圧縮破壊の局所化現象解明のために,若材齢時のコンクリートにおいて,材齢とともに収縮に起因して発生した内部応力の増加を,ダブルリング供試体を用いて定量的に計測した.さらに,ひび割れ発生までに計測されたAE測定結果から,AEがある一部の領域において集中して発生する現象を確認し,若材齢時の収縮ひずみの局所化現象を推測することに成功した.(3)プレストレストコンクリートはりのせん断圧縮型破壊と寸法効果圧縮卓越型破壊を示すプレストレストコンクリート(PC)はりの寸法効果を,圧縮破壊の局所化に起因した現象として据え,検討を行った.とりわけ,PCはりの実験結果で明らかになった局所化領域とプレストレストコンクリートはりのせん断耐力の関連性が,同様の破壊形態を示すRCディープビームの実験結果においても確認できることを明らかにした.
水チャネルアクアポリン４における阻害剤結合構造の解析および機能研究

ヒトAQP4の水透過阻害に最適な化合物探索が最終的な目標であるが、AZAはヒトAQP4をほとんど阻害できないことが明らかとなった。ヒトAQP4に対する新規阻害剤の手がかりを得るために、極低温電子顕微鏡を用いてラットAQP4とAZAの複合体の共結晶二次元結晶の電子顕微鏡像を収集し構造解析を行ったところ、5Å分解能と低分解能ではあるものの、AZAがAQP4の細胞外側に結合していることを示す構造を得た。この結果を論文に纏め、Microscopy (Oxf). 65, 177-84 (2016)で報告した。AQP4の立体構造に大きな変化は認められなかったが、細胞外側のチャネルポア付近にAZAに相当する密度を確認することができ、ドッキングシミュレーションの計算結果からもAZA結合部位であることが支持され、今回の結果からAZAのAQP4に対する水透過阻害に関する論争に1つの答えを提示することができた。しかし、この分解能ではAQP4とAZAの相互作用を原子レベルで明らかにするには至らなかった。次にAQP4とAZAの結合様式をより詳細に知る為に構造解析の分解能向上を目指し、電子顕微鏡像と電子回折図形を同じ結晶から収集することで、位相と振幅の三次元的なデータを集めた。この解析によって最終的に2.8Å分解能の構造を得ることができ、5Å分解能での構造解析で認められたほぼ同じ位置にAZA由来の密度を観察することができ、相互作用しうるアミノ酸残基を特定できた(未発表データ)。アクアポリン4(AQP4)に対する阻害剤アセタゾラミド(AZA)の水透過阻害に関しては、阻害効果がないという報告もあり、長い間論争に決着はついていない状況にあったが、ラットAQP4とAZA複合体の二次元結晶構造解析を行い、実際に結合構造を明らかにすることができた。また、ヒト由来とラット由来のAQP4ではAZAの阻害効果に違いがあることも明らかにし、AZAの結合に必要なアミノ酸残基を特定することができた。今回得られた、ラットAQP4とAZAの複合体の高分解能構造解析を基に、まずはラットAQP4に阻害効果の高い化合物探索を進める。実際には、AZA類似化合物について計算シミュレーションを行う。シミュレーションにより阻害効果の高い化合物が見つかった場合は、実際に合成をしてin vitro実験で確認をする。また、構造解析で明らかとなったヒトとラットAQP4でAZA結合に重要なアミノ酸残基のうち、ラットとヒトで共通のアミノ酸残基を利用して、ラットAQP4に対してAZAよりも親和性の高い化合物を探索設計する。AZAよりも阻害効果の高い化合物が得られた場合には、ヒトAQO4への阻害効果を確認し、ヒトAQP4の阻害剤探索へ進める。
数値シミュレーションによるゴンドワナ大陸東縁での大陸分裂のメカニズムの解明

[A]三次元全球殻マントル対流の数値シミュレーションを実施し、ゴンドワナ大陸東縁が分裂した当時の全地球的なマントルの内部活動と大陸分布との関係について調査した。シミュレーションに必要な全マントルの温度場の初期条件については、さまざまな温度場のパターンを仮定し、約1.1億年前当時の大陸リソスフェア(以下、「大陸」)の配置を空間的に固定させた状態で統計的定常状態になるまで計算した。その結果、温度場の初期条件として全マントル地震波速度異常構造モデル(SEMUCB_WM1)から変換した温度場を考慮したときのみ、ゴンドワナ大陸東縁沖に広範な海洋プレートの沈み込みが再現されることがわかった。このことは、シドニー大学らによる精細な古地磁気データを用いて復元された当時のプレート運動パターンと整合的で、マントル深部の二つの大規模高温領域の分布に規定されるマントル対流パターンが当時のプレート運動パターンの再現に重要であることが示唆される。[B]上記[A]の研究と平行し、二次元矩形領域での粘弾塑性マントル対流の予備的数値シミュレーションを実施し、ジーランディアが分裂する前のゴンドワナ大陸東縁域を想定した厚い大陸が分裂するメカニズムを調査した。数値モデルには、地殻を含む厚さ200 kmの大陸を考慮し、シミュレーション開始時からある短い期間(例えば、10万年間)だけ、境界条件として計算領域の左右の側面境界を一定の速度で引っ張り、先験的に大陸内に伸張場を与えた。その結果、大陸の深部までにわたる破壊帯(高歪速度帯)が発達すると、その破壊帯に沿って高温のマントルが受動的に上昇して熱浸食が拡がり、やがて約500万年までに厚い大陸を分裂させることがわかった。このことは、マントル深部からの能動的な上昇流や、それによる加水融解の効果を考慮しなくても「大陸縁分裂」が起こりえることが示唆される。本研究課題の交付申請段階では、三次元全球殻マントル対流の数値シミュレーションによって、ゴンドワナ大陸東縁におけるジーランディアの分裂を再現する予定であったが、さまざまな初期条件の温度場を仮定した実験的アプローチに想定よりもかなりの時間を割いたので、大陸分裂の再現までは至らなかった。一方、最新の全マントル地震波速度異常構造モデルに基づく温度場を初期条件として用いたモデルで、ゴンドワナ大陸東縁沖において広範な海洋プレートの沈み込みが再現されたことは、既に古地磁気学データから復元されている当時の地球表層の状態を単に再現しただけではなく、独立した地球科学データ(つまり、従来研究では古地磁気学データ、本研究では地震学的データ)によって、過去の地球マントルの内部構造までもが推定できたという点で重要で、これは当初では予想困難な成果である。また、上記の数値シミュレーションとは別に、マントル対流による大陸リソスフェア(以下、「大陸」)の底面に働く「引きずり力」の一般的問題について、流体力学に基づく理論解析を行った。その結果、大陸が“適度"に大きな粘性率をもつ(上部マントルの粘性率と比較して3桁程度大きい)場合、100 MPa程度の大陸を移動させる推進力が大陸底面に働くことがわかった。これは、研究代表者によるこれまでの数値シミュレーションでも示した通り、一般的には、超大陸を構成する大陸底面にはマントル対流による引きずり力に伴う伸張場が大陸内に卓越する可能性が高いことが示唆される。二次元矩形領域での粘弾塑性マントル対流の数値シミュレーションによる「大陸縁分裂」のメカニズムの解明は、次年度から実施する予定であったが、今年度前倒しで実施することができ、本研究課題の根幹に関わる問題について理解が深まった。したがって、総合的に判断して本研究課題はおおむね順調に進展していると自己評価をした。次年度以降の三次元全球殻マントル対流の数値シミュレーションでは、最新の地球物質科学的研究で得られているより現実的な地殻・マントルのレオロジーを考慮し、ジーランディアがゴンドワナ大陸から分裂を開始する前からの地球表層運動とマントル内部の対流運動との相互作用、及び、全球的なマントルの流れが超大陸分裂に及ぼす役割について調査する。また、二次元粘弾塑性マントル対流の数値シミュレーションモデルの設計では、現在のオーストラリア大陸周辺域のプレートの厚さと構造については地震表面波解析によるトモグラフィーモデルに基づく結果を参照し、ジーランディア周辺の厚さと構造については海洋研究開発機構ほかの調査で得られているロードハウライズ下の地震波速度構造や重力異常分布を参照する。モデルの解像度は、大陸地殻の厚さの変化が十分に解像できるようにアダプティブメッシュ法を採用し、地表面や海溝付近での解像度を水平方向、深さ方向とも1 km程度にする。今年度の研究で、超大陸の縁辺に限っては、沈み込むスラブの後退に伴う「吸い込み力」による伸張場が卓越し、それが少なくとも「大陸縁分裂」の原因の一つになっている可能性が強まった。したがって、次年度以降では、大陸移動とプレート沈み込みが一体となった粘弾塑性マントル対流の数値モデルを設計することで、マントル深部からの能動的な上昇流とそれに伴うマントルの水平方向の流れによって超大陸の「内陸」下に伸張場が働き、これが超大陸内陸部の大陸分裂に寄与するかどうかの問題も追求する必要がある。

以上のように、三次元全球殻モデルと高解像度二次元矩形モデルを問題に応じて使い分け、活動的大陸縁での大陸縁分裂と沈み込みプレート後退のメカニズムの一般的理解、及び、マントル深部の大規模地震波速度異常域(LLVP)から地理的に離れたゴンドワナ大陸東縁での大陸縁分裂のメカニズムの解明に近づきたい。[A]三次元全球殻マントル対流の数値シミュレーションを実施し、ゴンドワナ大陸東縁が分裂した当時の全地球的なマントルの内部活動と大陸分布との関係について調査した。シミュレーションに必要な全マントルの温度場の初期条件については、さまざまな温度場のパターンを仮定し、約1.1億年前当時の大陸リソスフェア(以下、「大陸」)の配置を空間的に固定させた状態で統計的定常状態になるまで計算した。その結果、温度場の初期条件として全マントル地震波速度異常構造モデル(SEMUCB_WM1)から変換した温度場を考慮したときのみ、ゴンドワナ大陸東縁沖に広範な海洋プレートの沈み込みが再現されることがわかった。このことは、シドニー大学らによる精細な古地磁気データを用いて復元された当時のプレート運動パターンと整合的で、マントル深部の二つの大規模高温領域の分布に規定されるマントル対流パターンが当時のプレート運動パターンの再現に重要であることが示唆される。[B]上記[A]の研究と平行し、二次元矩形領域での粘弾塑性マントル対流の予備的数値シミュレーションを実施し、ジーランディアが分裂する前のゴンドワナ大陸東縁域を想定した厚い大陸が分裂するメカニズムを調査した。数値モデルには、地殻を含む厚さ200 kmの大陸を考慮し、シミュレーション開始時からある短い期間(例えば、10万年間)だけ、境界条件として計算領域の左右の側面境界を一定の速度で引っ張り、先験的に大陸内に伸張場を与えた。その結果、大陸の深部までにわたる破壊帯(高歪速度帯)が発達すると、その破壊帯に沿って高温のマントルが受動的に上昇して熱浸食が拡がり、やがて約500万年までに厚い大陸を分裂させることがわかった。このことは、マントル深部からの能動的な上昇流や、それによる加水融解の効果を考慮しなくても「大陸縁分裂」が起こりえることが示唆される。本研究課題の交付申請段階では、三次元全球殻マントル対流の数値シミュレーションによって、ゴンドワナ大陸東縁におけるジーランディアの分裂を再現する予定であったが、さまざまな初期条件の温度場を仮定した実験的アプローチに想定よりもかなりの時間を割いたので、大陸分裂の再現までは至らなかった。一方、最新の全マントル地震波速度異常構造モデルに基づく温度場を初期条件として用いたモデルで、ゴンドワナ大陸東縁沖において広範な海洋プレートの沈み込みが再現されたことは、既に古地磁気学データから復元されている当時の地球表層の状態を単に再現しただけではなく、独立した地球科学データ(つまり、従来研究では古地磁気学データ、本研究では地震学的データ)によって、過去の地球マントルの内部構造までもが推定できたという点で重要で、これは当初では予想困難な成果である。また、上記の数値シミュレーションとは別に、マントル対流による大陸リソスフェア(以下、「大陸」)の底面に働く「引きずり力」の一般的問題について、流体力学に基づく理論解析を行った。その結果、大陸が“適度"に大きな粘性率をもつ(上部マントルの粘性率と比較して3桁程度大きい)場合、100 MPa程度の大陸を移動させる推進力が大陸底面に働くことがわかった。