hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
錯体電気化学発光検出システムの高感度化

トリス(2,2'-ビピリジン)ルテニウム(III)錯体(以下Ru錯体)と種々の化合物の発光反応について検討した。複素5員環芳香族化合物が強い発光を与え,芳香環のπ電子密度が高いほど強い発光を示した。カルボキシル基をα位に持つ脂肪族第二級アミンが非常に強い発光を示した。Ru錯体と2,5-ジメチルチオフェンの発光反応について詳細に検討したところ,2:1で反応し,反応生成物は5-メチル-2-チオフェンカルバルデヒドであることが分かった。発光強度と酸化電位の同時測定およびチオフェン誘導体の酸化反応に関する文献から,プロトンの放出を伴う発光反応機構が推定された。また,様々な病気のバイオマーカーとして用いられている血中イミノ酸の高感度同時分析法を開発した。60分以内で4種類のイミノ酸の分析が可能であった。Ru錯体電気化学発光イムノアッセイのための予備的検討を行ったところ,N,N-ジプロピル-L-アラニンは,これまで広範に用いられているトリプロピルアミンに感度面で匹敵し,常温で固体,水溶液が中性であるなど,より利用しやすい有用な還元剤であることが示唆された。(2,4,5-Trimethyl-3-thienyl)acetic acidをRu錯体発光検出用誘導体化試薬として合成した。この誘導体化試薬を用いて13種類のアルキルフェノールおよびビスフェノールAの混合溶液をHPLCで測定したところ,ppbレベルの検出が可能であった。環境水中のリン酸イオンの高感度分析法を開発した。硫酸溶液中でモリブデン酸イオンと反応して生成するモリブドリン酸錯体と脂肪族第三アミンとの間でイオン対を生成させ,イオン対に含まれる脂肪族第三アミンをRu錯体化学発光法で測定することで間接的にリン酸イオンを定量した。1.トリス(2,2'-ビピリジン)ルテニウム(III)錯体(以下Ru(III)錯体)と種々の化合物との発光反応について検討したところ,新たに以下の知見が得られた。(1)5員環の複素環式芳香族化合物が強い発光を与えることが分かった。置換基の種類,位置,数およびヘテロ原子の種類,数の異なる26種類の複素環式芳香族化合物を用いて分子構造と発光強度の関係を検討し,芳香環のπ電子密度が高いほど強い発光が得られることを明らかにした。(2)カルボキシル基をα位に持つ脂肪族第二級アミンが非常に強い発光を示すことが明らかとなった。2.ヘテロ原子を1個含む5員環の複素環式芳香族化合物の中で最も強い発光が観測された2,5-ジメチルチオフェンの発光反応について詳細に検討したところ,以下の知見が得られた。(1)Ru(III)錯体と2,5-ジメチルチオフェンは2:1で反応し,反応生成物は5-メチルチオフェン-2-アルデヒドであることが明らかとなった。(2)発光強度のpH依存性をフロー法とバッチ法で検討したところ,pHが高いほど発光反応速度が速く,フロー法では反応終了間際の発光強度を測定していることを示唆する結果が得られた。(3)これらの結果とバッチ式発光検出器とサイクリックボルタンメトリー装置を組合せた装置による発光強度と酸化電位の同時測定およびチオフェン誘導体の水中での酸化反応に関するこれまでの報告から,プロトンの放出を伴うアミンの場合と類似の発光反応機構が推定された。3-カルボキシル基をα位に持つ脂肪族第二級アミンが非常に強い発光を示すことに注目し,先天性代謝異常症の診断マーカーとして用いられている血中イミノ酸の同時分析法を開発した。

本法によれば60分以内で4種類のイミノ酸の高感度同時分析が可能である。1.マロノニトリル,N,N-ジプロピル-L-アラニン,2,5-ジメチルチオフェンがトリス(2,2'-ビピリジン)ルテニウム錯体(以下Ru錯体)と強い発光反応を起こすことを確認した。そこで,Ru錯体電気化学発光イムノアッセイシステムなどに利用され,最も効率のよい還元剤とされる脂肪族第三アミンのトリプロピルアミン(TPA)とこれらの物質の比較を行った。電極素材など様々な条件を変更して実験を行ったが,TPAを超えるものは見出せなかった。しかしN,N-ジプロピル-L-アラニンに関しては,感度面でTPAに匹敵し,常温で固体,水溶液が中性であるなどの点でより利用しやすい有用な還元剤であることが確認された。2.1で得られた結果の応用として,新たに(2,4,5-Trimethyl-3-thienyl)acetic acidをフェノールやアルコールに対するRu錯体発光検出用誘導体化試薬として合成した。アルキルフェノールおよびビスフェノールAの13種混合溶液をこの誘導体化試薬を用いてHPLCで測定したところ,ppbレベルの検出,高分離,過剰試薬の容易な分離が可能であることが確認された。3.Ru錯体化学発光検出法の環境分析への応用として,リン酸イオン分析法を開発した。酸性条件下でリン酸イオンをモリブデン酸イオンと反応させてモリブドリン酸錯体とした後,脂肪族第三アミンとイオン対を生成させた。このイオン対を(1)溶媒抽出,(2)メンブレンフィルター捕集により分離し,イオン対に含まれる脂肪族第三アミンをRu錯体化学発光法で測定することで間接的にリン酸イオンを定量した。(1)は塩濃度の高い海水試料には適用できなかったが,(2)は海水試料にも適用可能であった。
原子移動型素子を用いたニューロン動作に関する研究

原子/イオンの移動とその酸化・還元反応を制御して動作する原子移動型素子を基盤技術として用い、脳型コンピューターを実現する上で不可欠なニューロン動作素子の開発を目指した。その結果、ニューロン動作を特徴づける3つの基本現象、「入力信号の蓄積」、「発火」、「発火後の自己減衰」の実現に成功した。今後、シナプス動作素子との集積化を行うことで、本成果が脳型コンピューターの実現に寄与することが期待される。平成24年度は、出力を変えずに入力信号を素子内部に蓄積する機能(信号蓄積機能)の開発を中心に研究を進めた。具体的には、イオン伝導体のモデル材料である硫化銀を素子主要部材として用い、入力と出力の関係を入力信号(電圧の大きさ)の関数として計測した。その結果、数十ミリボルトの小さな電圧を数分程度印加(初期化)することで、その後の素子動作に特異な現象が現れることを見いだした。すなわち、印加する電圧が概ね3V以下の場合は揮発性の動作を、3V以上の場合は不揮発性の動作をすることが分かった。初期化を行った素子でのみ観察されるこの現象を用いることで、いわゆる想起メモリを実現できる可能性があることも分かった。人間の脳では、この想起現象(過去の情報や経験が、特定の条件によって突然想い起こされること)はニューロン動作によって実現されていると考えられている。本研究成果は、初年度の目標とした「特定の条件を満たした場合に高い電気伝導度を示す材料系の探索」によって得られたものであり、ニューロン動作を原子移動型素子で実現する上での重要な成果の一つであると考えられる。なお、これらの材料探索と特性評価をより詳細に行うために必要な素子作製・計測用チャンバ「STM観察系」の整備も行った。また、入力情報の蓄積メカニズムを検証するために必要な断面電子顕微鏡観察を行うための素子構造の検討、ならびに、電子顕微鏡ホルダの設計も行った。以上の様に、平成24年度は計画通りに研究を遂行することができた。この成果を基に、平成25年度の研究を遂行する予定である。本研究では、原子移動型素子を用いたニューロン動作の実現とそのメカニズム解明を目指している。ニューロンの特徴的な動作のひとつに、出力を変えずに入力情報を蓄積し、一定の条件に達した時点で初めて出力する機能がある。この「発火」現象を単体素子で自律的に再現することが、本研究の目標の一つであり、イオン伝導体中における金属イオン分布を制御することでこれを実現しようとしている。平成25年度は、入力情報の内部蓄積メカニズムの検証を進めるため、イオン伝導体中を拡散した金属イオンによってイオン伝導体の伝導度がどのように変化するのかを実時間観察可能な素子構造と測定手法の開発を行った。具体的には、伝導性カンチレバーを搭載した原子間力顕微鏡に対して伝導度の測定が可能な複数の測定系を新たに設け、ピコアンペアオーダーの微小電流からマイクロアンペア程度の比較的大きな電流までを同一のセットアップで測定可能とした。これにより、発火以前の状態と発火後の状態を高感度で測定できることとなった。素子構造作製では、発火状態の実時間観察を可能とするため、金属イオンの供給源となる活性電極を下部電極とし、その上にイオン伝導体層を形成、さらに不活性電極を上部電極として形成するプロセスを開発した。その結果、金属イオンを上部電極側に送り込むことによって、上部電極近傍に伝導度の高い領域が出現する様子を確認することができた。この現象は、発火に至る準備段階の現象と考えられる。この「発火」現象を単体素子で自律的に再現することが本研究の目標の一つであり、イオン伝導体中における金属イオン分布を制御することでこれを実現しようとしている。加えて、ニューロン動作の特徴として、「発火」現象が終息する「自己減衰」現象がある。平成25年度までに「発火」を実現するための諸条件について実験と考察を進めて来た。このため、最終年度である平成26年度は、発火後の自己減衰を実現するための条件に関して実験と考察をおもに進めた。原子移動型素子では、「発火」によって伝導フィラメントが形成される。本研究では、伝導フィラメント自身に流れる電流によって発生するジュール熱を「自己減衰」に利用する。形成される伝導フィラメントが細いほど、ジュール熱による伝導フィラメント崩壊は確実に起こる。この点に着目し、固体電解質電極から供給する金属イオンの数を制限することで、細いフィラメントしか形成されない手法の開発を行った。その結果、100ナノメートル直径、膜厚20ナノメートル程度の固体電解質電極を用いることで、供給される金属イオンの数を数百個以内に制限できることを実験的に明らかにした。また、ニューロン動作に用いる電圧に依存して、その数をさらに少なくできる目処も得た。

本研究では、ニューロン動作における3つの主要動作である「入力信号の蓄積」と「発火」、ならびに、「自己減衰」を要素技術として確立することが出来た。今後、素子作製プロセス開発を進めることで、ニューロン動作素子とシナプス素子との結合、そのネットワーク化へと研究を進展させて行く予定である。26年度が最終年度であるため、記入しない。ナノサイエンス26年度が最終年度であるため、記入しない。初年度の主要な研究項目である「特定の条件を満たした場合に高い電気伝導度を示す材料の探索」において、今後の研究を進める上で重要な知見が得られた。これに加えて、備品整備も含めて、当初計画通りに研究が進んだことから、上記判断となった。単体素子によるニューロン動作の実現に向けて、特徴的な動作をパーツとして再現することに成功している。動作メカニズムの解明に必要な電圧印加型TEM観察ホルダーなどの要素技術の開発もほぼ予定通り進んでいる。最終年度において、目標を達成することは十分に可能であると思われる。初年度となる平成24年度の研究が順調に進んだことから、平成25年度以降も、本研究開始時点の計画に沿って研究を進めて行く。平成24年度、同25年度とほぼ計画通りに研究が進んだ。最終年度となる平成26年度も、当初計画の通り、これまでに得られた知見を基に、一連のニューロン動作の実現とその動作メカニズムに詳細解明を目指した研究を行う。平成25年度の研究において、ニューロン動作を示唆するデータが得られた。最終年度において最終目標を達成するためには、当該測定に研究補助員を充てることが極めて有効であると判断した。それに必要となる予算を最終年度に繰り越した。研究補助員の人件費として用いる。
台湾の社区営造におけるコミュニティ財の循環を通した都市デザインの展開に関する研究

台湾においては社区営造の役割が広く認識され、多くの地域で創造力あふれる空間づくりの取り組みが開花している。その過程においては、近隣自治の仕組み、財源の確保などにおいて先進的な試みも見られる。「雇工購料」の手法を用いた空間づくりにおいては、設計、工事発注、施工を通して一貫して社区の意思に委ねられ、自発的な意志にもとづく小さなプロジェクトを一つ一つ積み上げながら進められている。また、プロジェクトを通してコミュニティ内部での対話が促進され、ネットワーク化や社会関係資本の構築へとつながっている。縮減社会を迎え、都市デザインの質的向上が社会的要請となりつつある中、コミュニティ財が地域を循環する過程が都市デザインの展開に及ぼす影響に着目し、生活の場から繊細で確かな都市デザインへと結実させていく計画理論の構築を目指した。本研究では計画理論構築の手掛かりを台湾のまちづくり(社区営造)に見出し、1)コミュニティ財の活用が生活の場において地域住民の創造性を発現させること、2)コミュニティ財の循環が断片的な都市デザインの諸相を束ねて総合化していくこと、の2点を台湾における研究協力者との議論や現地調査を通して明らかにすることを目的とした。本年度は研究の1年目であり、1)社区営造の事例抽出と分析の枠組みの設定、2)事例調査、3)社区営造の概念整理と制度的枠組みの整理、4)コミュニティ財の活用の実態と課題の把握、を行なった。社区営造の事例抽出と分析の枠組みの設定においては、台湾において出版されている文献資料等を現地研究者との連携のもとに精査し、情報収集を行ない、社区営造の動向の把握と調査分析の対象とする事例の抽出を行なった。抽出した対象地に対して、2010年10月、および12月の2回に分けて、現地視察およびインタビュー調査を行なった。インタビュー調査では、社区営造の経緯や取り組みの内容とともに、コミュニティ財の形態、規模、財源、運営方法等にフォーカスを当てて調査分析を行い、活用の実態と課題について整理した。得られた成果を分類整理し、次年度調査へ向けて研究の枠組みを再設定した。次年度は、台湾における社区営造におけるコミュニティ財の活用と都市デザインへの展開を整理し、計画理論の構築へとつなげて行く予定である。都市デザインの質的向上が社会的要請となりつつある中、コミュニティ財が地域を循環する過程が都市デザインの展開に及ぼす影響に着目し、生活の場から繊細で確かな都市デザインへと結実させていく計画理論の構築を目標として研究を進めた。本年度は、昨年度調査の成果をもとに分析の枠組みを設定し、重点的に詳細調査を行う研究対象地を2地域選定したこの2地域について、現地における視察、資料収集、ヒアリング調査を詳細に行った。現地調査においては、1)これまでの対象地域における社区営造の取り組みと空間づくりへと結実している成果の概要を把握し、2)個別のプロジェクトを進行していくための組織体制や財源の確保、意思決定のプロセス、3)さらに、このようなプロジェクトを積み上げていく過程において、地域自治や参加の仕組みが構築されていくプロセス、およびその課題などを把握し、住民の主体的参加、創造性の発揮、具体的な成果と空間の質などの観点から整理した。現地調査の結果をもとに、コミュニティ財の循環による都市デザインの展開の可能性について、台湾の研究協力者との意見交換を行い、我が国の様々なまちづくりの体制や財源、行政との相互関係などの視点から比較分析を行った。特に、台湾における社区営造を担う組織である「社区発展協会」の法的位置づけや組織としての正統性、他の地縁組織との役割分担や相互補完関係などについて我が国における地縁的組織との比較を行うとこもに、社区営造の重要な財源となっている「雇工購料」が担保する社区の自立性や独自財源の確保に着目しながら、我が国のコミュニティ自治を基礎とした都市デザインとの比較分析を行い、都市デザインに関する計画理論の修正に向けた検討を行った。
絶縁体基板の金属・半導体による電気化学コーティング

本研究では絶縁性のガラス基板およびシリコン基板を銀や銅などの金属で電気化学的にコーティングすることに成功した。電析薄膜の成長モードを電気化学的手法で解析した結果、成長中の電析薄膜の表面自由エネルギー、ひいては金属アドアトムの密度の大小に応じて、絶縁性基板コーティングの成否が決定づけられることが分かった。その分子メカニズムをより詳細に知るために、原子間力顕微鏡および多重反射赤外分光法を用いて、シリコン基板上への銅薄膜形成過程を追跡した。今年度は、ガラス基板のAgによるコーティングを重点課題の1つと添えた。過去報において、Ag電析反応系では、Ag_2SO_4+H_2SO_4浴(以後、A浴と呼ぶ)からの電析反応中には電析停止中に比べて界面自由エネルギーはほとんど変化しないのに対し、AgNO_3+NH_4NO_3浴(以後、B浴と呼ぶ)からの電析反応中にはそれは大きな変化を示すことが知られていた。そこで、これらの2種の電析浴を用いてガラス基板上にAgがコーティングされるかどうかを調べた。実験では、細長いガラス基板の両端を電極基板として使用するためにAuでコーティングした。これを電析浴に浸し、電極電位を制御してAgの電析反応を進行させた。その結果、B浴においてのみ、Ag結晶がガラス基板に沿う形で成長し、結果的にガラスがAgによりコーティングされることを見出した。A浴を用いた場合には、Au基板上にAgが堆積成長するのみで、ガラスコーティングは行われなかった。この違いが生じる原因として、両浴におけるAg結晶成長モードの違いが考えられたため、電析電流の経時変化を解析し両浴における成長モードを検討した。その結果、A浴ではAgが2次元成長するのに対し、B浴では3次元成長することが確認された。3次元成長した場合には、2次元成長時に比べ電析反応時における表面拡散Agアドアトム密度が大きいことが推測される。この高エネルギーなアドアトム密度に応じて結晶成長時の表面自由エネルギーが大きく異なり、ガラス基板コーティングの成否が分けられることになったと思われる。昨年度までの研究を通して、絶縁ガラス基板を電析法による金属コーティングの可否が電析浴組成に強く依存することが明らかとなった。そこで、本年度は、そのコーティング過程の分子機構の解明を目指して研究を展開した。一つのアプローチとしてAFMを用い、Auのカンチレバーを炭素鎖長の長いアルキル有機分子で修飾したものと非修飾のものとでAFM像の比較を試みた。これまでに絶縁ガラスコーティングが進む際には電析物表面が疎水性になっていることが分かっていたため、上記の2種のカンチレバーを用いればAFM像に差が得られ、定量的議論が可能になることを期待した。電析物をin-situで観測する際に有機修飾膜が破壊することが危惧されたので、測定前後でサンプル電圧Vを変化させて振幅シフトΔAを測定し、その特性の有無から有機修飾膜の安定性を評価した。これにより安定測定条件を抽出することが出来たので、今後は実際にAFM観察に取り組んでいく。また、もう一つのアプローチとして、電析中の基板表面の分子情報を赤外吸収によりin-situで得ることを試みた。この実験では、全反射IR法を用いるためにIR透過性のあるシリコンを基板として用いて実験を進めた。また電析物としてはCuを選択した。このin-situ IR測定により、系内から硫酸アニオンを完全に排除すると吸着水由来のIR吸収モードが観測されたのに対し、微量の硫酸アニオンを加えるとその吸収が消失することが明らかになった。また、これによく対応して、系内の硫酸アニオンの有無に応じて銅薄膜の基板への付着性が大きく変化することを見出した。これらの結果は現在論文投稿準備中である。
組織強化耐熱材料の高温クリープ条件下におけるき裂分岐挙動と材料組織強靭化機構

高温で脆性的挙動を示す多結晶Ni基超合金IN100合金においては,信頼性の観点からき裂発生寿命が重要であり,き裂発生寿命予測則を確立する必要があることがわかった。そこで本研究では,クリープ損傷形成挙動およびクリープき裂発生寿命の解明を行うことを目的とした。IN100合金のクリープ変形特性はほぼ一定の特性を示し,加速域までは線形的特性を示すことから,き裂発生寿命予測則には変形則を用いることが有効であると考えられる。そこで非線形-線形融合クリープ近似式を用いて,初期段階のデータから外挿した予測曲線をクリープき裂成長試験から得られた結果と比較した。その結果,クリープ変形特性からクリープき裂発生寿命を予測しうることを示した。また,損傷形成挙動およびき裂成長挙動に関して種々の先進耐熱材料とIN100合金と比較した。TiAl金属間化合物や9Cr鋼においては高温クリープき裂成長試験中にIn-situ観察で損傷が見られたが,一方向凝固Ni基超合金CM247LCでは,切欠き先端から最大せん断応力方向(切欠き延長方向に対して45。方向)にき裂が発生,成長し,損傷が見られなかった。さらに多結晶Ni基超合金IN100では最終破断直前までき裂や損傷が発生せず,急速破断することがわかっている。このように材料によって損傷の形成挙動が異なるが,この原因としては空孔拡散凝集挙動の違いによるものと考えられる。そこで,二次元弾塑性・クリープ解析に空孔拡散解析を連成した解析を用いて,空孔拡散凝集挙動を解析し,損傷が観察されなかったクリープ脆性材料について,クリープ損傷形成挙動の解明を試みた。得られた解析結果から,損傷が観察されなかった材料では損傷が見られた材料と比較して空孔の凝集が少なく塑性変形がクリープ変形を律速していることから,損傷が発生しにくいと考えられることがわかった。亀材料強化組織を有する組織強化耐熱材料(高Cr鋼,一方向凝固Ni基超合金等)に関して,材料強化組織の損傷形成挙動及びき裂成長挙動への影響を調べ,IN100合金と比較することにより,材料強化組織と破壊機構の関係を系統的にまとめることを目的として,本年度はW添加9Cr鋼(P92鋼)を対象とした実験及び解析を行った。これまでの研究から材料強化組織を有するW添加9Cr鋼は,IN100合金とは損傷形成挙動及びき裂成長挙動が異なり,粒界を超えた大きなスケールでの特徴的な周期的破壊機構が発現することが示されている。この発現機構を力学的観点から解明するため,W添加9Cr鋼のC(T)試験片を用いたクリープ条件下でのき裂成長試験を行いクリープ損傷形成及びき裂成長形態を観察し、その形態を模擬したき裂成長解析モデルについて二次元弾塑性・クリープ有限要素解析を実施し力学的考察を行った。実験より切欠き延長方向に対して45度方向へのき裂成長経路と平行にボイドが発生し,これらが連結して,周期的なき裂成長挙動を示すことがわかった。さらに解析から,斜めき裂と平行な切欠き延長方向に対して45度方向の位置に存在するボイド周りに損傷が発生することにより,周期的な損傷形態を形成し,周期的凹凸き裂を生じると考えられることがわかった。W添加9Cr鋼の破壊形態との比較からIN100合金の破壊余寿命則の構築に当たっては,変形則に基づくき裂発生寿命予測が有効であると考えられることがわかった。このことから正確な寿命則の構築においては,IN100合金の詳細な実験及び観察と他の先進耐熱材料との比較が必要であることが示された。ジェットエンジンのタービン動翼として使用されている多結晶Ni基超合金IN100合金を用いたこれまでの研究から,材料組織分布によってき裂発生及びき裂成長挙動が大きく異なるNi基超合金のクリープ寿命予測にはき裂発生寿命の特定が重要であることが示された。FE-SEM/EBSDを用いた結晶方位解析がクリープ損傷評価に有効である可能性が示されたことから,き裂発生寿命予測則構築のためにき裂発生までの損傷評価法を確立することを目的としている。本研究では材料組織分布が損傷形成挙動及びき裂発生挙動に与える影響について解明するため、DEN(両側切欠き)試験片を用いたIn-situ(その場)観察高温クリープき裂成長試験を行うとともにFE-SEM/EBSD解析による材料組織観察を行う。今年度は、異なる温度条件(875°C,850°C)においてクリープ試験を行った。試験温度850°Cの試験片については途中止め試験を行い、FE-SEM/EBSDによる組織観察を行い、材料組織分布と損傷形成挙動およびき裂成長挙動について調べた。875°Cの試験片については現在、組織観察を行っている。また、Ni基超合金のき裂発生寿命予測則を構築するためのき裂発生寿命の定義について実験から得られた変形特性から検討した。さらに、二次元弾塑性クリープ有限要素法解析による材料組織分布状態が損傷形成挙動に与える影響を解明することを目的として解析プログラムを作成した。これらの多結晶材IN100から得られた結果を他の耐熱材料(一方向凝固Ni基超合金等)と比較し、材料組織分布がき裂発生・成長挙動に与える影響を調べることにより、多結晶材のクリープ寿命予測法がより高精度化されると考えられる。

そこで本研究では,クリープ損傷形成挙動およびクリープき裂発生寿命の解明を行うことを目的とした。IN100合金のクリープ変形特性はほぼ一定の特性を示し,加速域までは線形的特性を示すことから,き裂発生寿命予測則には変形則を用いることが有効であると考えられる。そこで非線形-線形融合クリープ近似式を用いて,初期段階のデータから外挿した予測曲線をクリープき裂成長試験から得られた結果と比較した。その結果,クリープ変形特性からクリープき裂発生寿命を予測しうることを示した。また,損傷形成挙動およびき裂成長挙動に関して種々の先進耐熱材料とIN100合金と比較した。TiAl金属間化合物や9Cr鋼においては高温クリープき裂成長試験中にIn-situ観察で損傷が見られたが,一方向凝固Ni基超合金CM247LCでは,切欠き先端から最大せん断応力方向(切欠き延長方向に対して45。方向)にき裂が発生,成長し,損傷が見られなかった。さらに多結晶Ni基超合金IN100では最終破断直前までき裂や損傷が発生せず,急速破断することがわかっている。このように材料によって損傷の形成挙動が異なるが,この原因としては空孔拡散凝集挙動の違いによるものと考えられる。そこで,二次元弾塑性・クリープ解析に空孔拡散解析を連成した解析を用いて,空孔拡散凝集挙動を解析し,損傷が観察されなかったクリープ脆性材料について,クリープ損傷形成挙動の解明を試みた。得られた解析結果から,損傷が観察されなかった材料では損傷が見られた材料と比較して空孔の凝集が少なく塑性変形がクリープ変形を律速していることから,損傷が発生しにくいと考えられることがわかった。亀多結晶Ni基超合金IN100のDEN(両側切欠き)試験片によるクリープき裂成長試験を予定していた各温度条件において行うことができ、EBSD法による組織観察も同時に行うことができた。さらに、力学解析に用いる二次元弾塑性クリープ有限要素解析プログラムの作成も進んでいるため。今後は、予定している他の温度・負荷応力条件においてさらにクリープき裂成長試験を行う。また、以前に実験し観察した試験片についても、これまで注目していなかった点からさらに詳細に組織観察を実施し、き裂発生及び成長挙動について考察を行う。二次元弾塑性クリープ有限要素解析プログラムについては、力学解析結果と実験結果の対応を調べ、問題点を解明する。
電子蓄積リング型高輝度ハードX線発生装置の利用

1)電子蓄積型高輝度ハードX線発生装置"MIRRORCLE"のビーム特性研究を本格的に実施した結果、放射光とは異なる新たな特質が明らかになった。指向性が高く、光源点が小さいという点で放射光のようであるが、放射光よりさらに光源点を小さくできる可能性が示された。ターゲットサイズを小さくしても、X線強度は減衰するどころか、増加が見られた。2)従来、Brillianceを10^8光子と見積もっていたが、ピークBrillianceという概念を導入すると現号機でも10^<12>光子と推定される。さらにターゲット厚さに関わるミクロピークBrillianceで考えるならば放射光を凌ぐことが明らかになった。Brillianceは入射器のピーク電流値に関わることから、2号機であるMIRRORCLE-6Xでは100倍向上できる。従って、新しいX線発生機構は、光量のみならずBrillianceにおいてSpring-8を凌ぐことのできるX線発生機構となった。従来のX線源は特性X線を使用しているので、本光源は、制動放射を利用する初めての実用光源である。3)この結果はビームのコヒーレンスに直接関わっている。なぜMIRRORCLEで、蝶のような軽元素で出来た組織のイメージングが可能であるかが明らかになった。それは、屈折による位相シフトではなく、白色光であることによるX線のエネルギー干渉によるものと結論された。4)ターゲットの種類を変えて、今回購入したGe検出器およびNaIシンチレーターを用い、スペクトル測定を実施した。その結果、制動放射だけでは説明の出来ない新しい現象が観測された。詳細はまだ発表できないが、遷移放射、パラメトリック放射、チェレンコフ放射を含めた複合的な理論の再構築が必要になっている。5)イメージングでは、ターゲットをさらに微少にしたことで、精細度を上げることが出来たのみならず、拡大像が撮像できた。即ち、ターゲットをさらに微少にすることで、光学素子を用いることなくハードX線顕微鏡を実現できることが明らかになった。医療診断実験では、骨の微細構造がわかる精細画像の撮像に成功した。今後は、フィルムの適正や医療被曝の問題を検討して行く必要がある。6)購入したロックインアンプを用いて、微弱な遠赤外線放射光の計測に成功した。その結果、ピーム寿命が10msと予想よりかなり長いこと、入射は、60mA/ショットであることがわかった。入射効率は100%であることが判明した。
サブサハラ・アフリカにおける企業の学習行動 : マダガスカルの衣料産業

本研究では、アフリカにおける製造業の発展可能性をマダガスカルの縫製産業を事例に分析した。まず、マダガスカルでは縫製産業に対する外国直接投資が盛んに行われているが、それが地場資本の企業の発展に結びついていることが確認され、アフリカでも外国直接投資を契機とした工業化の可能性があることが分かった。他方で、2009年に生じた政変の結果、米国市場での関税免除措置が停止され、企業の撤退によって雇用に顕著な影響が現れていることがわかった。(1)事前調査の実施2010年度に実施する企業インタビュー調査の準備として、2009年8月と10月の2回現地を訪問した。8月の訪問では、調査の協力者として考えているRamiarison教授(アンタナナリボ大学経済学部)と、調査内容や役割分担について協議した。また同教授の紹介により、経済産業省および統計局の幹部と面会し、企業リストの提供および企業調査に関するレターの発行について協力できるとの話を得た。当地の政情不安、企業リストの有無、調査協力者の能力などの点を調査の実施に向けて見極める必要があったが、今回の訪問によって実施可能との感触を得ることができた。特に、産業団体(GEFP)が関心を示して協力に合意してくれたことは、効率的な調査実施に向けて意義あることであった。10月の訪問では、地元企業リストの確認とサンプル抽出の方針についてカウンターパートと協議した。不完全ではあるが、地元企業リストが存在することが確認された。また、地元企業と外国企業の関係について予備的な企業インタビューを行った。その結果、マダガスカル衣料産業における地元企業の不活発さの背景に、熟練労働(学歴の高い労働者)供給の問題と信用制約の問題があるという印象をもった。(2)分析フレームワークの検討ローカル企業の輸出市場への参入要因を分析するフレームワークを検討した。参入企業が少ないという特徴から一般的な誘導型による分析が利用できないため、構造モデルに基づいた分析方法を検討した。検討結果は、論文として発表した。1.企業調査およびインタビューの実施調査地で起きた政変のため、2010年より繊維製品の米国市場へのアクセスが変更された結果、縫製企業の生産活動に大きな影響があった。そこで、その影響を把握するために、企業調査のフォローアップを実施した。前年度に調査した118社のうち86社を再調査した(なお、再調査までに23社が既に撤退していた)。他方、企業インタビューは規模を縮小し、ローカル企業10社、外国企業3社について実施した。インタビューでは、ローカル企業と外国企業の関係、輸出市場への参入に必要な技術やマーケティング能力の獲得方法などについて情報を収集した。2.参入・退出行動の予備的な分析インタビューと2009年度の企業調査の結果から、参入行動について予備的な分析を行った。外国企業との関わりが非常に重要であったこと、また、ローカル企業は外国企業と同じ程度の生産性を実現していることが分かり、外国企業との関連が効果的であることも分かった。さらに、市場アクセスの変更により2010年は企業の退出が相次いだことから、退出行動について予備的な分析を行った。計量経済分析の結果からは、ローカル企業と外国企業の間で退出行動について有意な差は見られなかったが、下請けが多いローカル企業の影響はより深刻だと考えられるので、さらに検討をおこなう。3.研究協力者ヒアリングアフリカにおける貧困削減を専門とする研究者にヒアリングを行い、本研究課題と貧困削減の関わりについてアドバイスをもらった。1.企業調査昨年度に引き続き、ローカル企業(地場資本企業)と外国企業120社を対象にした企業調査を、アンタナナリボ大学と共同で実施した。2009年度に別途予算で実施した調査も含めると、3年分のパネル企業データが構築された。2.ローカル企業の輸出参入の分析企業データの一部を利用して、参入したローカル企業の生産性について分析を深めた。その結果、ほとんどのローカル企業は外国企業と関係を結ぶことで輸出に必要な知識を獲得し、平均的に外国企業と同等の生産性を達成していることが明らかになった。また、ローカル企業の輸出参入は、外国企業の存在によって輸出市場への参入コストが下がったためだけでなく、生産性が向上したことによって可能になっていることが分かった。3.雇用および賃金への影響の分析2009年に発生した政変の後、輸出額の減少にともない雇用も悪影響を受けている。貧困層特に女性の雇用が多いことから貧困への影響も大きいので、企業データを利用して雇用および賃金の変化を分析した。2008年から2010年にかけて雇用の47%が失われており、非熟練労働の減少率が有意に大きい。実質賃金も下がっているが、こちらは非熟練労働の賃金減少率が有意に小さい。雇用の点からは、政変は貧困を促進させていることが分かった。これまでに研究代表者が収集した企業データと公開されている貿易データベースを利用して、マダガスカルで生じた政変とそれに伴う米国市場への優遇アクセスの停止が、縫製企業に与えた影響を検討した。

変化の全体を俯瞰するために、当該年度は、産業全体の輸出額の変化、工業の閉鎖確率、工場の雇用者数の変化を分析の対象とした。政変と優遇アクセス中止の影響は、差の差(difference-in-difference)を利用して推定した。具体的には、政変が生じたマダガスカルの輸出額の変化をその他の輸出国を比較することによって、金融危機などすべての輸出国に共通するショックの影響を取り除いて、政変の影響を推定した。ただし、この手法は他国のデータがある貿易データにのみ適用できる。他方、優遇アクセス中止の影響は、米国市場でのみそれが実施されたことを利用して、米国向けに輸出していた企業と、その他の企業を比較することによって推定が可能である。企業・工場レベルの変化については、優遇アクセスの影響のみを分析した。分析の結果、輸出額については政変の影響は明確でなかったが、優遇アクセスの中止は、米国市場への輸出を80-85%減少させたことが分かった。また、優遇アクセス中止は米国に輸出する工場が閉鎖する確率を58%上昇させており、企業数の減少の主たる要因であった。雇用に対する影響は、工場の閉鎖によるものが主であった。閉鎖した工場では女性の雇用比率が高く、女性雇用の減少の90%は米国市場に輸出する企業が原因となっている。他方、優遇アクセス中止後も存続した企業には顕著な影響は見られなかった。これらの結果の一部を現地で開催したワークショップで発表し、産業団体、企業経営者、政府関係者などに発信した。ワークショップは新聞やテレビ番組でも取り上げられた。調査期間中に政変が生じて首都近辺は一時的に混乱していたが、企業調査は予定通り実施されている。当初の計画では、ローカル企業の輸出参入を分析する予定であったが、政変後に輸出量が減少し参入企業がほとんどみあたらない。そこで、過去の参入企業の情報をもとに輸出参入について検討するとともに、政変の企業活動、雇用への影響について研究対象に加えた。24年度が最終年度であるため、記入しない。上記のように計画外の事態が発生したため、当初の研究計画を若干変更し、研究対象を広げている。今後は企業データのクリーニングを実施した後、分析を進める予定であるが、データの精度に問題がある部分が見つかっており、この点について調査委託機関に再確認を要請している。確認作業によってデータの信頼性が向上すると考えている。
教育研究施設のリスク認知と関連する情報の信頼性向上

教育研究で使用する化学物質の環境影響と作業者への健康影響を把握し、信頼性を向上させるための手法を検討した。(1)環境への包括的な影響を管理するためのPRTR(化学物質管理促進)制度での見積もりについては、化学物質の購入量と、廃液・排水の量の把握、それらの分析などから、クロロホルムなどの揮発性の高い溶媒については、40%程度が大気へ放出されている可能性を示した。とくに、クロロホルムについては、大学等の高等教育機関は、全国の事業上の中でも著しい寄与をしているので、注意が必要である。(2)大気への放出に関連する操作として、揮発性溶媒を用いた蒸発濃縮過程がある。近年、冷却捕集が常識になってきたが、冷却トラップをポンプの前段に設置する場合と、後段に設置する場合で、捕集効率が大きく異なる。すなわち、大気圧に近い圧力での冷却捕集が効果的である。近年、冷却捕集装置の使用が、急激に広まりつつあるが、圧力に注意を払うべきであることをここで指摘したものであり、環境安全学の実践的教育プログラムの1テーマに数えられるものとなる。(3)作業者への影響を考える上では、通常の作業環境測定に加えて、短時間での曝露モニタリングを実施した。操作中では、作業者の周辺で、化学物質濃度のリスクレベルにして、10の-4乗を超えることがしばしば観察された。しかしながら、リスク量は曝露時間にも関連する。この関係をわかりやすく表現する指標として、矩形近似法による損失余命の計算方法を提案した。これは、台形の面積公式を用いて、損失余命を推定するものであり、曝露時間とリスク量が比例することが明確になり、また、複数のリスクを相対的に評価できる。ガンリスクに着目して試算したところ、喫煙がベンゼン267mg/m^3への曝露と等価であることを示した。大学等の教育研究機関における化学物質の移動量と排出量の見積もりと検証の方法について、検討を行った。化学物質の取扱量を把握するには、納入業者へのアンケート集計が有力な方法であった。すなわち、取扱者自身が、総量を把握し切れていないことがわかった。取扱量と、実験廃液の直接分析と排出量データとを比較すると、相当量が消失している、すなわち、大気中に放出されていることが予測された。その割合は、トルエンなどの沸点が高い有機溶媒では小さかったが、ジクロロメタンのように、沸点の低いものでは、顕著であった。有機廃液処理装置で、燃焼排ガスを中和するために消費するアルカリ剤の年間消費量から、塩素系有機廃液の排出量を推定する方法も試みたが、やはり、取扱量に届かずに、相当量の大気への放出を支持する結果となった。実験的に、有機溶媒をビーカーに入れ、ドラフト内外に設置し、有機溶媒の減少速度の計測を行ったところ、実験操作の途中での相当量の有機溶媒の揮散を説明することができることがわかった。揮発速度と、揮発性パラメータである沸点は、良好な関係を示した。また、薬品の揮発量の把握と同時に、実験室内での、揮発性化学物質の濃度を調べた。その結果、実験操作の過程のみならず、データ整理等を行うデスクスペースにおいても、健康リスクが懸念されるレベルが確認された。実験過程での溶媒回収などの重要性とともに、今後の、作業環境の改善の必要性が明らかとなった。実際に実験を行っている時の化学実験室での作業環境測定と、もたらされるリスク、実験室内での要因について、考察を行った。

通常の作業環境測定では、「良好な作業環境」と評される状態であったが、実験室隣接のデスクスペースにおいて、有機化学物質が検出された。これらの濃度は、管理濃度より2桁低いが、長時間滞在する場所でもある。ユニットリスクや滞在時間を考慮して、生涯発ガンリスクを試算したところ、10の-4乗程度のレベルであった。環境基準設定などの目安となる10の-5乗より、一桁高いが、作業環境としての観点も必要である。これらの有機溶媒の発生源は、主として、実験操作中の揮発によるものであるが、意図していない揮発について調べた。それぞれ、揮発濃縮操作後の冷却濃縮回収での散逸、HPLCの溶離液捕集容器からの揮発、オープンカラムクロマトグラフィーでの揮発、ビーカー分取時の揮発、廃液貯留ポリ容器からの揮発、である。どれも、揮発ポテンシャルを持つが、とりわけ冷却濃縮について、溶媒性状に併せた温度と圧力を設定することの重要性が明らかとなった。すなわち、ジクロロメタンなどの低沸点物質を取り扱うときには、トルエンなどの高沸点物質を取り扱うときよりも、十分に温度を下げるか、大気圧に近い圧力での捕集が必要である。これらの情報は、実験に夢中になっていると、意外と気づかれずになっている様子である。また、リスクについては、環境リスクなどの概念も交え、理解・合意しやすい管理方法を構築し、環境安全学のひとつの章に形作る必要がある。平成16年度までに、作業環境測定よる実験者リスクの推定、および有機溶媒の揮発源を実験者が意識するための枠組作りの必要性が明らかになったが、実験者リスクを考える上で、1)作業環境濃度と同時に重要な要因である曝露時間をいかにリスク算定に組み込むか、2)「有機溶媒の揮発でとくに注意しなければならない事項は何か」を明らかにした。1)については、曝露時間とリスク量が比例すると仮定して、リスクを定量的に表現する手法として、損失余命(LLE)の考え方が有効である。とくに短時間曝露を評価する上で、「1分間の曝露で00分間の余命損失につながる」という指標はわかりやすい。たとえば、たばこの場合は、1本の喫煙で11分のLLEをもたらす。リスクコミュニケーションのためには、実感しやすいことと同時に、「納得しやすい易しい計算」が重要であるので、LLEの計算方法として、平均寿命80年と台形の面積の公式を利用する矩形近似法を開発した。この方法によれば、20歳の時点で、大気中ベンゼン濃度2(mg m-3)に1分間曝露させた場合のLLEは7.5x10-3分となる。曝露時間が10分であれば、LLEは10倍の7.5x10-2分となる。他の発ガン性化学物質についても同様の取り扱いができ、また、一般生活や産業災害などのLLEと比較することで、環境安全衛生の考察材料とすることができる。2)については、PRTRデータが安定してきた現在、とくに、大学等の高等教育機関からの寄与が著しく多いのが、クロロホルムであることがわかった。排水基準がないために、「気軽に使える」というのが理由であると考えられる。しかし、作業環境を考えると、ジクロロメタンと同等の取り扱いの注意が必要なので、現在の状況を広く知らせて、代替物質への切り替えや、回収の徹底を図る必要がある。回収方法について、冷却濃縮時の圧力制御が重要であることを昨年度突き止めたが、その理論的考察を構築した。
新規タンパク機能解析手法としてのEBNA1遺伝子組込み細胞株の樹立とその応用

In vivoエレクトロポーレーション法による腫瘍内へのIL-12遺伝子組み込みEBVプラスミドベクターを用いたIL-12遺伝子導入とブレオマイシンの併用療法を試みた。ブレオマイシンおよびIL-12単独でも、それぞれ有意な抗腫瘍効果を認めたが、この両者を組み合わせることによって劇的な治療効果が確認された。IL-12遺伝子導入とブレオマイシンの併用療法を試みた8匹中3匹(37.5%)のマウスは、完全に腫瘍が消失し、再度腫瘍を移植しても、全例で拒絶された。さらに我々は本法により皮下移植腫瘍を治療することにより、経静脈的に腫瘍を移植した腫瘍の肺転移巣の増殖を抑制できるかを検討した。その結果IL-12遺伝子治療単独群とブレオマイシンとの併用群において、有意に肺転移巣を抑制できた。しかし、有意な生存期間の延長を認めたのは併用群のみであった。Natural Killer(NK)細胞と細胞障害性Tリンパ球(CTL)の浸潤が、併用群において強く認められた。その一方で、IL-12遺伝子治療単独群ではNK細胞の細胞障害活性を軽度上昇させているだけであった。本研究によりEBVプラスミドベクターを用いたin vivoエレクトロポーレーション法による腫瘍内へのIL-12遺伝子導入とブレオマイシンの併用療法は直接的な治療を実施不可能な遠隔転移巣に対しても、相乗的な腫瘍に対する免疫増強効果を介した抗腫瘍効果を有する可能性が示唆された。(1)タンパク機能解析用ベクターの作製EBNA1遺伝子とEBNA1タンパクの認識配列であるoriP elementがあらかじめ組み込まれたInvitrogen社のpCEP4をもとに、マーカー遺伝子であるlacZ, Luciferase, GFPを組み込んだplasmid(pCEP.β,pCEP.Lu, pCEP.GFP)を作製した。さらに,EBNA1遺伝子をdeletionし,oriPを残したplasmidの作製も試みているが,ligation siteの決定が困難であり,まだ改変plasmidの完全な確立には至っていないのが現状である.(2)基本となる安定形質発現株の作製同時並行して種々の遺伝子導入試薬を用いて,泌尿器癌細胞株へのplasmidの至適導入条件の設定を行った.ヒト前立腺がん細胞株であるLNCaP, DU145,PC-3,ヒト腎細胞癌株であるNC65,ACHN, Caki-1について,それぞれの細胞株ごとに至適導入試薬と至適導入条件をほぼ決定することができた.今回検討した泌尿器癌細胞株の非ウィルスベクターによる遺伝子導入効率は概ね10%程度であり,コントロールとして用いているマウスメラノーマ細胞株であるB16に比し,明らかに低率であった.また,遺伝子導入効率の高い導入試薬ほど,初期の細胞障害活性が高くなる傾向が認められた.さらに,EBNA1遺伝子導入株も作製中であるが,G418選択の段階での細胞障害が強く認められている.この原因として導入plasmidのsizeに比例して,細胞障害性が強くなる傾向が認められた.これに対する対策として,制限酵素にて必要部位のみのDNA断片となるようにlinear化したのちに導入する方法を試みている.今後は速やかに,安定したEBNA1タンパク発現株の樹立,DNA micro-arrayを用いた遺伝子発現プロファイルの解析に移りたいと考えている.In vivoエレクトロポーレーション法による腫瘍内へのIL-12遺伝子組み込みEBVプラスミドベクターを用いたIL-12遺伝子導入とブレオマイシンの併用療法を試みた。

その結果IL-12遺伝子治療単独群とブレオマイシンとの併用群において、有意に肺転移巣を抑制できた。しかし、有意な生存期間の延長を認めたのは併用群のみであった。Natural Killer (NK)細胞と細胞障害性Tリンパ球(CTL)の浸潤が、併用群において強く認められた。その一方で、IL-12遺伝子治療単独群ではNK細胞の細胞障害活性を軽度上昇させているだけであった。本研究によりEBVプラスミドベクターを用いたin vivoエレトロポーレーション法による腫瘍内へのIL-12遺伝子導入とブレオマイシンの併用療法は直接的な治療を実施不可能な遠隔転移巣に対しても、相乗的な腫瘍に対する免疫増強効果を介した抗腫瘍効果を有する可能性が示唆された。
量子標準に基づいた次世代長期地殻変動観測手法の開発

本研究の目的は、長期地殻変動観測の高精度化に必要と考えられる数百m数kmの空間スケールにおける観測手法を、普遍的な長さ基準である「量子標準」を用いた方法により実現することにある。神岡地下施設および犬山観測壕においてレーザー伸縮計による定常観測を実施し、神岡地下施設においては2光波干渉計、弾性波応力計、絶対長干渉計の複数の手法による同時観測を行った。その結果、長基線化が容易な2光波干渉計が有望な手法であることが示された。本研究では、従来の二つの主要な地殻変動観測のスケール、すなわち横坑に設置された伸縮計による10m100mのスケールの観測、およびGPSによる10km100km基線での観測、の中間のスケール(数百m数km)の地殻変動を観測する手法を開発する。具体的には、2光波干渉計をベースに「量子標準」を測定基準としたシステムを開発する。その結果、高分解能と長期安定性をともに有する観測が可能となり、テクトニック変動をリアルタイム観測できる長期地殻変動観測手法の確立をめざす。本研究の目的は、従来の二つの主要な地殻変動観測のスケール、すなわち横坑に設置された伸縮計による10m100mのスケールの観測、およびGPSによる10km100km基線での観測、の中間のスケール(数百m数km)の地殻変動を観測する手法を開発することである。今年度は上記の目的を達するための準備として、神岡において2光波干渉計用の導波ダクトの設置およびレーザー伸縮計の運用を実施した。前者は、直径200mmのダクトを既存の100m絶対長干渉計(南北方向)に沿って設置した。光源を固定するための光学台はダクトの両端に設置し、空気のゆらぎやほこりの影響を防ぐために、アクリル製のケースで全体を覆うような構成とした。光源として2光波(532nm、1064nm)が発振可能なレーザーを購入し、組み込みの準備をすすめた。後者については、レーザー伸縮計と絶対長干渉計による連続観測を実施し、能登半島地震などにともなう地殻変動信号の検知や長期地殼変動観測を実施した。一方、犬山観測所においては、既存の石英管伸縮計とレーザー伸縮計との比較観測の準備として、石英管伸縮計に並行して高真空ダクトを設置する準備を進めた。実際の組み込みは来年度実施する。本研究では,従来の二つの主要な地殻変動観測のスケール,すなわち横坑に設置された伸縮計による10m100mのスケールの観測,およびGPSによる10km100km基線での観測,の中間のスケール(数百m数km)の地殻変動を観測する手法を開発する。具体的には,2光波干渉計をべースに「量子標準」を測定基準としたシステムを開発する。その結果,高分解能と長期安定性をともに有する観測が可能となり,テクトニック変動をリアルタイム観測できる長期地殻変動観測手法の確立をめざす。平成19年に能登半島や中越沖にて比較的規模の大きい地震(M7クラス)が起こった。従来の石英管伸縮計による観測では地震波の強震動の揺れの影響のため地震前後のひずみ変化を正確に求めることが難しい。一方,GPSでは震源近傍の大きい地殻変動の検知にかぎられる。レーザ伸縮計のデータを解析した結果,震源から数百km程度の神岡における観測でも10^-810^-10程度の微小な地殻変動ひずみを検知できることが明らかとなった。地震波解析からもとめられた震源断層とこれら高精度な測地学的観測結果にもとづいた地殻構造に関する研究をすすめた。2光波干渉計の開発については,産業技術総合研究所の光学トンネル内に基線長約80mのプロトタイプを組み立て,10^-8台の精度での観測ができる見込みが得られた。来年度前半に神岡に移設し,既存のレーザ伸縮計と並行観測を開始する。名古屋大学犬山観測所では既存の10mレーザ伸縮計を移設して30mに延伸し,石英管伸縮計と並行させ,比較観測を開始する準備をすすめた。装置の固定方法の検討に時間を要し,計画よりも遅れ気味であるが,真空装置の設置はほぼ終了し,来年度前半には観測を開始する。

その結果、高分解能と長期安定性をともに有する観測が可能となり、テクトニック変動をリアルタイム観測できる長期地殻変動観測手法の確立をめざす。平成20年度は前年度につづき神岡100mレーザ伸縮計による地震時のひずみステップ解析を継続した。宮城岩手内陸地震などM6-M7クラスの4つのイベントを解析し、10-910-10程度のひずみステップを検知した。前年度の結果と併せ、地震波解析からもとめられた震源断層とこれら高精度な測地学的観測結果は整合し、逆にfar-fieldでの測地学的観測により震源断層パラメーターや地盤め剛性率について制限を与えることができることを示した。2光波干渉計の開発については、産業技術総合研究所の光学トンネル内に建設した基線長約80mのプロトタイプを用いて試験観測を実施した。その結果、1光波に気圧・気温補正を行った場合と2光波単独の場合はほぼ整合した結果が得られ、10-9台の観測精度が得られた。地震波形については干渉縞の欠落なく高い精度で記録できることを示した。年度後半に装置を神岡地下サイトに移設し、レーザ伸縮計との並行観測を開始した。神岡では弾性波応力計の設置も完了し、当初計画に則した比較観測を行っている。名古屋大学犬山観測所では、石英管伸縮計と並行させた30mレーザ伸縮計の設置作業カミ完了し、観測を開始した。移設前と比べて雑音の小さいデータが得られている。石英管伸縮計との比較観測を今後すすめる。本研究は、二つの主要な地殻変動観測のスケール、すなわち横坑伸縮計による10m100mのスケールの観測、およびGPSによる10km100km基線での観測、の中間のスケール(数百m数km)の地殻変動を観測する手法を開発する。具体的には、2光波干渉計をベースに「量子標準」を測定基準としたシステムを開発する。その結果、高分解能と長期安定性をともに有する観測が可能となり、テクトニック変動を実時間観測できる地殻変動観測手法の確立をめざす。平成21年度は前年度につづき神岡100mレーザ伸縮計による地震時のひずみステップ解析を継続し、論文としてまとめた。2004年から2008年に起こったM5.8-M7.4の10の地震により、10^<-8>10^<-10>程度のひずみステップがレーザ伸縮計により検知された。地震波解析からもとめられた震源断層とこれら高精度な測地学的観測結果は整合することが定量的に確認され、逆にfar-fieldでの測地学的観測により震源断層パラメーターや地盤の剛性率について制限を与えることができることを示した。本研究の主要課題である2光波干渉計の開発については、産業技術総合研究所の光学トンネル内に建設した基線長約80mのプロトタイプを神岡に移設し、伸縮計・絶対長干渉計との同時観測を実施した。その結果、10^<-9>台の観測精度が得られ、地球潮汐とともにチリ地震などの遠地地震波形についても干渉縞の欠落なく高い精度で記録できた。数百m数kmの空間スケールでの地殻変動観測に有望であることが示された。弾性波応力計は設置後の初期ドリフトが継続し、落ち着くのに時間を要している。計測精度については期待通りであったが、ドリフトの小さい設置方法についてさらなる検討が必要と考えられる。名古屋大学犬山観測所で実施した石英管伸縮計と30mレーザ伸縮計の並行観測では、後者のノイズが有意に低いことが示された。このように、量子標準をベースとした4つ手法の同時観測を実現し、当初の研究計画をほぼ達成することができた。