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基礎杭の周面抵抗に関する模型実験の信頼性評価と改善方法

砂地盤において鉛直荷重を受ける基礎杭の周面抵抗力の基本的な力学的性質を解明するために行う模型実験について,その問題点を検討して信頼性を高める方法を提案し,既往の研究との比較検討をとおしてその効果を検証した.特に問題になるのは,直径30cm程度のいわゆる小型模型加圧砂地盤装置を用いた実験において模型杭の周面に垂直に実際に作用する土圧である.このため,昭和63年度に開発した土圧を測定できる原位置試験機を模型杭として実験条件や実験方法を検討し,以下の知見を得た.1.小型模型加圧砂地盤装置を用いた場合,模型砂地盤の外部から側面に加えた圧力(側圧)を実験中一定に保ちながら模型杭を貫入すると,大型の装置を用いた場合と比較して,模型杭に作用する土圧は充分に高くならない.2.小型模型加圧砂地盤装置を用いても,初期の側圧を加えた後で,側圧を加圧している水の出入りを止めて模型杭を貫入すると,大型装置を用いた場合と同じ程度まで模型杭に作用する土圧が上昇する.3.模型杭に作用する土圧は側圧に比例するが,さらに砂地盤の相対密度の初期値および初期の側圧係数(=上載圧/側圧)の影響も無視できないくらい顕著である.4.上記の1.と2.の違いは,杭の周面に作用する土圧には,模型杭が貫入する際に破壊する地盤をその外側から拘束する作用が大きな影響をおよぼすことを示唆している.この外側から拘束する作用の大きさは,破壊する砂地盤の初期状態(側圧・相対密度・側圧係数)の影響を受けることを,上記3.の結果は意味している.5.杭の周面抵抗力は杭周面に作用する土圧に比例するが,砂地盤の相対密度の影響は直接には受けないことが確認された.砂地盤において鉛直荷重を受ける基礎杭の周面抵抗力の基本的な力学的性質を解明するために行う模型実験について,その問題点を検討して信頼性を高める方法を提案し,既往の研究との比較検討をとおしてその効果を検証した.特に問題になるのは,直径30cm程度のいわゆる小型模型加圧砂地盤装置を用いた実験において模型杭の周面に垂直に実際に作用する土圧である.このため,昭和63年度に開発した土圧を測定できる原位置試験機を模型杭として実験条件や実験方法を検討し,以下の知見を得た.1.小型模型加圧砂地盤装置を用いた場合,模型砂地盤の外部から側面に加えた圧力(側圧)を実験中一定に保ちながら模型杭を貫入すると,大型の装置を用いた場合と比較して,模型杭に作用する土圧は充分に高くならない.2.小型模型加圧砂地盤装置を用いても,初期の側圧を加えた後で,側圧を加圧している水の出入りを止めて模型杭を貫入すると,大型装置を用いた場合と同じ程度まで模型杭に作用する土圧が上昇する.3.模型杭に作用する土圧は側圧に比例するが,さらに砂地盤の相対密度の初期値および初期の側圧係数(=上載圧/側圧)の影響も無視できないくらい顕著である.4.上記の1.と2.の違いは,杭の周面に作用する土圧には,模型杭が貫入する際に破壊する地盤をその外側から拘束する作用が大きな影響をおよぼすことを示唆している.この外側から拘束する作用の大きさは,破壊する砂地盤の初期状態(側圧・相対密度・側圧係数)の影響を受けることを,上記3.の結果は意味している.5.杭の周面抵抗力は杭周面に作用する土圧に比例するが,砂地盤の相対密度の影響は直接には受けないことが確認された.基礎杭の周面摩擦力に関する模型実験の問題点を明らかにすることを目的として,以下のような研究を行った.(1)基礎杭の周面摩擦力に関する既往の模型実験の問題点の抽出土質材料と基礎構造材料との摩擦面の力学的性質に関する知見に基づいて,杭周面における側方土圧・杭周面の表面粗さ・杭先端からの距離による摩擦抵抗の分布が,既往の模型実験の結果やその解釈に及ぼしたと考えられる影響を考察した.(2)模型砂地盤による実験周面に作用する側方土圧を測定できる模型杭と小型模型砂地盤加圧装置を用いて以下の2点に関する実験を行った。(a)杭の周面に作用する側方土圧の性質従来報告されてきた模型実験では,技術上の困難さの為に,模型杭の周面に作用する側方土圧を測定出来なかった。本研究ではこの側方土圧を測定して,模型地盤の外側から加える側圧・砂地盤の相対密度・模型地盤の寸法・杭の設置方法による影響を検討した.(b)杭の周面に作用する周面摩擦力の性質従来報告されてきた模型実験では,模型地盤に鉛直方向に加える圧力や,模型地盤の外側から加える側圧を指標として実験結果を整理している.このため,周面摩擦力とこれらの指標の関係には砂地盤の相対密度が影響を与えるという結果が報告されていた.本研究では,模型杭の周面に作用する側方土圧を指標とすることにより,周面摩擦力と側方土圧との関係は砂地盤の相対密度に影響されないことを明らかにした.この結果は,砂と鋼材との摩擦性状に関する要素

試験の結果と整合性をもつものであり,基礎杭の周面摩擦力の性質を合理的に解明するうえで有用な知見である.砂地盤において鉛直荷重を受ける基礎抗の周面抵抗力の基本的な力学的性質を解明するために行う模型実験について,その間題点を検討して信頼性を高める方法を提案し,既往の研究との比較検討をとおしてその効果を検証した.特に問題になるのは,直径30cm程度のいわゆる小型模型加圧砂地盤装置を用いた実験において模型抗は周面に垂直に実際に作用する土圧である.このため,昭和63年度に開発した土圧を測定できる原位置試験機を模型抗として実験条件や実験方法を検討し,以下の知見を得た.1.小型模型加圧砂地盤装置を用いた場合,模型砂地盤の外部から側面に加えた圧力(側圧)を実験中一定に保ちながら模型抗を貫入すると,大型の装置を用いた場合と比較して,模型抗に作用する土圧は充分に高くならない.2.小型模型加圧砂地盤装置を用いても,初期の側圧を加えた後で,側圧を加圧している水の出入りを止めて模型杭を貫入すると,大型装置を用いた場合と同じ程度まで模型抗に作用する土圧が上昇する.3.模型抗に作用する土圧は側圧に比例するが,さらに砂地盤の相対密度の初期値および初期の側圧係数(=上載圧/側圧)の影響も無視できないくらい顕著である.4.上記の1.と2.の違いは,抗の周面に作用する土圧には,模型抗が貫入する際に破壊する地盤をその外側から拘束する作用が大きな影響をおよぼすことを示唆している。この外側から拘束する作用の大きさは,破壊する砂地盤の初期状態(側圧・相対密度・側圧係数)の影響を受けることを,上記3.の結果は意味している.5.抗の周面抵抗力は抗周面に作用する土圧に比例するが,砂地盤の相対密度の影響は直接には受けないことが確認された.
鋳型非依存性RNA合成酵素の分子機構、進化の分子的基盤研究

鋳型非依存的RNA合成酵素であるCCA付加酵素は核酸性の鋳型を用いることなく,定まった配列を定まったRNAプライマーに付加/合成するという点で非常にユニークな酵素である。我々は,昨年度,古細菌由来のCCA付加酵素がCCA配列を合成する過程,すなはち,合成開始,伸長,終結にいたるすべての状態のスナップショットのX線結晶構造解析,生化学的解析を行ない,世界に先駆けてCCA付加酵素によるCCA付加反応の動画の作製に成功し,30年来の謎を解明した。今年度は,さらに古細菌由来のCCA付加酵素が正しい配列が合成されたか,否かを確認するProofreadingの機構の解析を行なった。3'末端に変異を導入したRNAとCCA付加酵素の複合体,合計11種類のX線結晶構造解析,さらに変異体RNAを用いた生化学的解析をとおして,ユニークなProofreadingの分子機構が明らかになった。CCA付加酵素は,最初のヌクレオチドが間違って付加されても,そのヌクレオチドの確認を行なわず,次の2番目のヌクレオチド付加の反応を行なってしまう。しかしながら,2番目の付加反応が進行し,最後のヌクレオチドの付加を行なう時に,最初と2番目に付加されたヌクレオチドの配列を確認し,3'末端領域配列がCCA以外のものを合成できないにしていることが明らかになった。この最後の段階での"Proofreading"機構は,酵素が活性型の閉じた構造をとっており,RNAの最初のヌクレオチドが酵素のべーターターンとWatson-Crick用水素結合をし,かつ2番目のヌクレオチドの大きさと,02の有無によって行なわれていることが明らかになった。通常の核酸合成酵素は核酸の鋳型を用いて、それに相補的な配列を合成する。しかしながら本申請の題材である鋳型非依存性RNA合成酵素は核酸性の鋳型を用いることなく核酸を合成することができる。この鋳型非依存性RNA合成酵素にはポリAポリメラーゼおよびCCA付加酵素(CC付加酵素、A付加酵素)を含み、ポリAポリメラーゼの場合にはポリA配列、CCA付加酵素の場合にはCCA配列を合成する。如何にしてこれらの酵素が核酸性の鋳型を用いず核酸を合成するかについての分子基盤、および、この特性の分子進化基盤を明らかにするのが本申請の目的である。申請者は、古細菌由来のCCA付加酵素(A.flugidus)の単体の構造を決定しているが、今回、このCCA付加酵素とRNAとの二者複合体、およびCCA付加酵素とRNAさらにヌクレオチドの三者複合体の結晶を作成に成功した。具体的にはRNAとしては3'末端の様式が異なるもの(CCA、CA、Aが欠けたもの、またCCAのもの)をもちいて、いずれのRNAとの二者複合体の結晶を得た。さちにCAが欠けたRNAとCTPとの三者複合体、Aが欠けたRNAとATPとの三者複合体の結晶をも得た。これらの結晶を播磨のスプリング8あるいはつくばの高エネルギー研での回折実験をおこなったところ、いずれの場合も2.6-2.9Aの回折像を取得することができた。いずれの結晶もSpace GroupはP43212(a=58、b=58、c=420-440(結晶によって異なる)、・=・=・=90)であった。また非対称単位にひとつの複合体が含まれることが予測された。分子置換法によって構造決定に成功し、一分子のCCA付加酵素は一分子のRNAと結合していることが明らかになった。現在、それぞれの構造の精密化をおこなっている途中である。今後、全ての構造を決定し、鋳型非依存性RNA合成酵素がどのように核酸を合成するのかいった分子機構の問題点を明らかにしたいと考えている。CCA付加酵素は、核酸性の鋳型を用いることなくCCA配列を付加することができる唯一の鋳型非依存的RNA合成酵素である。申請者は、クラスI古細菌のCCA付加酵素とRNA、ヌクレオチドのCCA付加反応の開始、伸長、終結反応を表した連続した複数の構造がX線結晶構造解析によって決定し、クラスICCA付加酵素によるRNAへのCCA配列の付加反応における酵素、RNA、そして付加されるヌクレオチドの動的分子基盤の全貌を明らかにした。その結果、C付加反応においては、CTPによって酵素とRNAの二者複合体の酵素はN末端ドメインが"開いた"構造から"閉じた"構造への変化し、それに伴ってRNAプライマーの3'末端ヌクレオチドがひっくり返り、反応が進行する活性型へ移行し、そしてCTPが付加されることが明らかになった。これはRNAプライマーが酵素へ結合した時点(二者複合体)ではヌクレオチド特異性が決定されておらず、ヌクレオチドによって誘導される酵素、RNAの動的要素によって特異性が決定されていることを示唆する。一方、二つ目のC付加反応後は、酵素は"閉じた"活性型構造に固定化され、ATPが結合すればそのまま反応が進行することが明らかになった。ATP付加反応は、動的なCTP選択反応とは対照的に、RNAプリアマーが結合することによってのみでATPの選択性が決定されていることが明らかになった。さらに、CTPとATPとの識別、特異性の切り替えは、先に述べたクラスIで提唱されているモデルとは異なり、鍵となるアミノ酸残基(Arg224)のコンフォメーションが酵素全体の動的なCTPの取り込みの時と、静的なATPの取り込み反応では異なっていることによって行なわれていることも明らかになった。鋳型非依存的RNA

合成酵素であるCCA付加酵素は核酸性の鋳型を用いることなく,定まった配列を定まったRNAプライマーに付加/合成するという点で非常にユニークな酵素である。我々は,昨年度,古細菌由来のCCA付加酵素がCCA配列を合成する過程,すなはち,合成開始,伸長,終結にいたるすべての状態のスナップショットのX線結晶構造解析,生化学的解析を行ない,世界に先駆けてCCA付加酵素によるCCA付加反応の動画の作製に成功し,30年来の謎を解明した。今年度は,さらに古細菌由来のCCA付加酵素が正しい配列が合成されたか,否かを確認するProofreadingの機構の解析を行なった。3'末端に変異を導入したRNAとCCA付加酵素の複合体,合計11種類のX線結晶構造解析,さらに変異体RNAを用いた生化学的解析をとおして,ユニークなProofreadingの分子機構が明らかになった。CCA付加酵素は,最初のヌクレオチドが間違って付加されても,そのヌクレオチドの確認を行なわず,次の2番目のヌクレオチド付加の反応を行なってしまう。しかしながら,2番目の付加反応が進行し,最後のヌクレオチドの付加を行なう時に,最初と2番目に付加されたヌクレオチドの配列を確認し,3'末端領域配列がCCA以外のものを合成できないにしていることが明らかになった。この最後の段階での"Proofreading"機構は,酵素が活性型の閉じた構造をとっており,RNAの最初のヌクレオチドが酵素のべーターターンとWatson-Crick用水素結合をし,かつ2番目のヌクレオチドの大きさと,02の有無によって行なわれていることが明らかになった。
セカンドメッセンジャー画像化(PET)によるヒト脳機能解析法の開発

本試験研究は平成7年、8年の2年間の研究により、セカンドメッセンジャー画像化を軸とした新しい脳機能解析法として、神経情報伝達機能をPETで画像診断する方法を確立する事を目的とした。1.正常ボランティアでの^<11>C-DAGによるPET測定では、サイレントエリアとされている前頭連合野特にWalker46野の活性度に応じた画像が得られることが明らかとなった。この事に基づき、言語中枢が血管障害で損傷を受けたリハビリ中の症例において^<11>C-DAG反復賦活検査を施行したところBroca,Wernickeなどの言語中枢のみならず、同側の前頭前野での同期性活性化が認められ、連合機能形成に左右脳のスイッチ機構が関与する可能性を示した。さらに神経結合の機能的変化に対応する画像診断が、視床痛患者の大脳皮質および脳血管障害後や脳腫瘍に伴う切除後の脳において有効であることが示された。2.^<18>F-1-フルオロオクチル-2-パルミトイルグリセロールは、神経伝達系において遅発応答と相関しているフォスファチジルエタノールアミン代謝系へもっぱら取り込まれ、記憶や細胞増殖に関連した画像診断薬として有望である臨床利用を目的として脳へより移行性を高めた陰性荷電リポソーム製剤を開発した。この製剤の代謝動態は脳を初めとして各臓器においてフォスファチジルエタノールアミンが主代謝物であった。さらにこの製剤の安全性試験・品質基準試験の結果は臨床応用に十分耐えるものであった。また本薬剤は、脳損傷の回復及び脳腫瘍を初めとする悪性腫瘍の診断に応用可能性が示された。3.生体内脱フッ素化反応に耐性をもつDAGアナログとして、1-O-alkyl-2-Oacyl体2種、1-O-acyl-2-O-alkyl体2種を実用的な収率で合成出来た。この薬剤については今後臨床応用可能性を検討する。本試験研究は平成7年、8年の2年間の研究により、セカンドメッセンジャー画像化を軸とした新しい脳機能解析法として、イノシトールリン脂質代謝系、フォスファジルエタノールアミン代謝系、フォスファジルコリン代謝系によって進行する神経情報伝達機能をPETを用いて画像診断する方法を確立するものである。平成7年度は^<18>Fの製造法の改良、^<18>F標識薬剤のドラッグデザインの検討を進めるとともに^<11>C標識ジアシルグリセロールについて臨床応用における有用性に関する解析が進められた。(1)^<18>Fの製造法ターゲットシステムの改良により18MeVプロトン10μA60分の照射で400mCi以上の高い収量での^<18>Fの定量的な製造が可能となった。(2)^<18>F_-標識薬剤のドラッグデザイン^<18>F_-ジアシルグリセロールでは、^<18>Fの標識される脂肪酸の炭素鎖が代謝分布に大きな影響を与え、長い炭素鎖(C_<14>C_<18>)では、脂肪酸基の再構築反応が進行し、^<18>Fは、トリアシルグリセロールとフォスファジルコリンに多く移行し、代謝分布が複雑となる。炭素数の短い(C_4C_6)脂肪酸基では、イノシトールリン脂質代謝特性は増大するが、生体内脱フッ素反応が進行しやすくなる。これらに対し、炭素数が中程度の1-フルオロオクチル-2-パルミトイルグリセロールは、フォスファジルエタノールアミンへの代謝特性が最もすぐれており、この系を評価する薬剤として、主として遅発性の情報伝達を解析するのに適していることが判った。

ジアシルグリセロールを利用して正常ボランティア(12名)の脳の機能局在を調べたところ、個人差は非常に強く,frontallobeにおいてもHetero modal(multimodal)lateralizationを示した。つまりfrontal lobeにおいてヒトは各個人ごとに独自のneural networkを持っているということになる。frontal lobeにおいてこのようなmultimodal lateralizationを認めたということは、各個人が生きてきた過程において各々異なる種類、強さの刺激を受けてきたことにより異なる人格を形成し、異なる記憶を持つということと、深い関係を持っているものと考えられる。つまり、frontallobeにおける人格及び記憶に関わるneural networkはlong term potentializationによって誘導されると考えられる。本試験研究は平成7年、8年の2年間の研究により、セカンドメッセンジャー画像化を軸とした新しい脳機能解析法として、神経情報伝達機能をPETで画像診断する方法を確立する事を目的とした。1.正常ボランティアでの^<11>C-DAGによるPET測定では、サイレントエリアとされている前頭連合野特にWalker 46野の活性度に応じた画像が得られることが明らかとなった。この事に基づき、言語中枢が血管障害で損傷を受けたリハビリ中の症例において^<11>C-DAG反復賦活検査を施行したところBroca, Wernickeなどの言語中枢のみならず、同側の前頭前野での同期性活性化が認められ、連合機能形成に左右脳のスイッチ機構が関与する可能性を示した。さらに神経結合の機能的変化に対応する画像診断が、視床痛患者の大脳皮質および脳血管障害後や脳腫瘍に伴う切除後の脳において有効であることが示された。2.^<18>F-1-フルオロオクチル-2-パルミトイルグリセロールは、神経伝達系において遅発応答と相関しているフォスファチジルエタノールアミン代謝系へもっぱら取り込まれ、記憶や細胞増殖に関連した画像診断薬として有望である臨床利用を目的として脳へより移行生を高めた陰性荷電リポソーム製剤を開発した。この製剤の代謝動態は脳を初めとして各臓器においてフォスファチジルエタノールアミンが主代謝物であった。さらにこの製剤の安全性試験・品質基準試験の結果は臨床応用に十分耐えるものであった。また本薬剤は、脳損傷の回復及び脳腫瘍を初めとする悪性腫瘍の診断に応用可能性が示された。3.生体内脱フッ素化反応に耐性をもつDAGアナログとして、1-O-alkyl-2-Oacyl体2種、1-O-acyl-2-O-alkyl体2種を実用的な収率で合成出来た。この薬剤については今後臨床応用可能性を検討する。
Necdinによるニューロン分化と死の制御機構

Necdinは最終分化したニューロンに発現し、増殖性細胞に強制発現すると細胞分裂が抑制される。また、Necdinは細胞周期やアポトーシスの制御に関わる転写因子であるE2F1やp53と結合し、その活性を抑制する。最近では、Necdinはゲノムインプリンティングによって起こる神経行動異常症Prader-Willi症候群の原因遺伝子の候補となっている。したがって、Necdinはニューロンの最終分化と細胞死を制御する重要な因子として働く可能性がある。本研究ではNecdinの生理機能の背景をなす分子間相互作用を解析し、Necdinがニューロンの最終分化と死を制御するかを検討した。1)two-hybrid法でニューロンのcDNAライブラリーから結合蛋白を探索したところ、2種の蛋白質が見出された。構造を調べたところ細胞質カルシウム結合蛋白質NEFAと核マトリックス蛋白質hnRNP Uであった。2)NEFAはニューロンの細胞質と小胞体に存在し、Necdinと協調してカルシウム代謝に関与することが示唆された。3)NecdinおよびhnRNP Uはニューロン内では核全体にわたって核マトリックスに局在し、両者は複合体を形成して協調的に細胞増殖を抑制した。4)Necdinは分化したニューロンでは細胞質に豊富に存在することがわかった。5)NecdinはG-rich motifに結合する転写抑制因子として働くことが明らかになった。以上の結果、Necdinはニューロンの核や細胞質に存在する種々の蛋白質と結合し、ニューロンの最終分化と生存に深く関わることが判明した。Necdinは神経幹細胞から最終分化したニューロンに発現し、増殖性細胞に強制発現すると分裂が抑制される。また、Necdinはニューロンのアポトーシスを誘導する転写因子であるE2F1やp53と結合し、その活性を抑制する。本年度は、Necdinの作用機構とNecdinの構造と類似する蛋白質の機能を調べ、共通する分子的基盤を明らかにすることを試みた。構造を調べたところ細胞質カルシウム結合蛋白質NEFAと核マトリックス蛋白質hnRNPUであった。3)NecdinおよびhnRNPUはニューロン内では核全体にわたって核マトリックスに局在し、両者は複合体を形成して協調的に細胞増殖を抑制した。4)Necdinと類似する蛋白質MAGE-D1を単離同定した。MAGE-D1はNecdinと同様に転写因子E2F1と結合して、細胞増殖を抑えることがわかった。5)MAGE-D1はE2F1と共存下で細胞死を誘発したが、この過程にはミトコンドリアを介することが推定された。6)Necdinと類似するNDN-L1はNecdinと同様に細胞核内に局在し、Necdinと協調して機能することによってニューロン分化に影響を及ぼすことが示唆された。以上の結果、Necdinは細胞核マトリックスで細胞増殖抑制作用をもつこと、また、Necdin類似蛋白質もNecdinと同様な作用を持つことが判明した。Necdinは神経幹細胞から最終分化したニューロンに発現し、増殖性細胞に強制発現すると細胞分裂が抑制される。また、Necdinはニューロンのアポトーシスを誘導する転写因子であるE2F1と結合し、その活性を抑制する。そこで、本年度は、Necdinのニューロンの分化と発達における機能を明らかにするため、神経幹細胞の増殖、ニューロンの最終分化と細胞死への影響、また、Necdin類似蛋白質Dlxin-1(NRAGE)によるニューロン死の分子機構を調べた。1)Necdin遺伝子を発現しない遺伝子操作

マウス(父性対立遺伝子欠損マウス)から調整した神経幹細胞は野生型に比較して増殖活性が亢進していた。2)マウス後根神経節(DRG)ニューロンを神経成長因子で処理をしたところ、最終分化に伴って、Necdin蛋白質が核に集積した。3) DRGニューロンをNecdinのアンチセンスオリゴヌクレオチドで処理をしたところ、最終分化が抑制され、カスパーゼ3の活性化を伴う細胞死が起こった。4)Necdinと類似する蛋白質Dlxin-1(NRGE)はNecdinと同様に転写因子E2F1と結合して、細胞増殖を抑えるが、Necdinと異なり細胞死を促進することが分かった。以上の結果、Necdinは神経幹細胞の増殖抑制作用をもつこと、また、ニューロンの最終分化と生存に深く関わることが判明した。さらに、Necdin類似蛋白質Dlxin-1(NRAGE)はNecdinと同様に細胞分裂抑制作用を示すが、ニューロン死に関しては、相反する作用をもつことが明らかになった。
新しいアルゴリズムの応用による3次元地球モデルの推定

本研究計画の目的は,デジタル地震波形記録の解析から高精度かつ高解像度の地球内部3次元構造を推定することである.我々はこれまでに,効率的に理論波形及びその偏微分係数を計算する計算手法(Direct Solution Method)及び効率的な波形インバージョンのアルゴリズムを開発した.本計画では,これらの研究成果をふまえて広帯域地震波形記録を用いて波形インバージョンを行う予定であった.しかし,高精度の内部構造推定を行うため,より高精度かつ効率的な計算手法及びソフトウェアの開発を行った.本研究計画の研究により,理論波形計算の精度及び効率が大幅に改善され,高精度の内部構造推定が可能になった.本研究計画の主な成果を以下にあげる.1.DSM法を用いて,球対称地球モデルに対する\4\-\5000\sの理論波形を計算した.DSM法を用いれば,高精度に計算できることを示した.2.数値分散を抑制する行列演算子(新演算子,modified operator)が満たすべき一般的な条件を導出し,帯幅を増やさずにこの条件を満たす任意不均質媒質に対するDSM法の新演算子を導出した.新演算子を用いることにより計算時間を増やさずに約30倍精度が改善された.3.実際の内部構造推定に用いる,球座標系の問題に対する新演算子を導出し,これを用いた球対称地球モデル及び3次元不均質モデルに対するソフトウェアを開発した.これにより周期20-5000sの高精度なP-SVの理論波形10分(SPARC-20)で計算可能になった。3次元不均質モデルに対しても高精度に計算できることがわかった.4.変位場の展開に用いる試験関数として解析解を用いるDSM法の定式化及びソフトウェアの開発を行った.本研究計画の目的は,デジタル地震波形記録の解析から高精度かつ高解像度の地球内部3次元構造を推定することである.我々はこれまでに,効率的に理論波形及びその偏微分係数を計算する計算手法(Direct Solution Method)及び効率的な波形インバージョンのアルゴリズムを開発した.本計画では,これらの研究成果をふまえて広帯域地震波形記録を用いて波形インバージョンを行う予定であった.しかし,高精度の内部構造推定を行うため,より高精度かつ効率的な計算手法及びソフトウェアの開発を行った.本研究計画の研究により,理論波形計算の精度及び効率が大幅に改善され,高精度の内部構造推定が可能になった.本研究計画の主な成果を以下にあげる.1.DSM法を用いて,球対称地球モデルに対する\4\-\5000\sの理論波形を計算した.DSM法を用いれば,高精度に計算できることを示した.2.数値分散を抑制する行列演算子(新演算子,modified operator)が満たすべき一般的な条件を導出し,帯幅を増やさずにこの条件を満たす任意不均質媒質に対するDSM法の新演算子を導出した.新演算子を用いることにより計算時間を増やさずに約30倍精度が改善された.3.実際の内部構造推定に用いる,球座標系の問題に対する新演算子を導出し,これを用いた球対称地球モデル及び3次元不均質モデルに対するソフトウェアを開発した.これにより周期20-5000sの高精度なP-SVの理論波形10分(SPARC-20)で計算可能になった。3次元不均質モデルに対しても高精度に計算できることがわかった.4.変位場の展開に用いる試験関数として解析解を用いるDSM法の定式化及びソフトウェアの開発を行った.本研究の目的はデジタル地震波形記録を波形インバージョンにより解析し,高解像度の地球内部3次元構造を推定することである.計算法には我々が開発したDirect Solution Method(DSM)を用いる.平成6年度の研究では,インバージョンの際に必要となる高精度理論波形計算の計算アルゴリズム及びソフトウェアを開発し,計算誤差の一般的な評価方法を導出した.以下に具体的に記す.本研究の目的は,デジタル地震波形記録の解析から高解像度の地球内部3次元構造を推定することである.本年度は広帯域地震波形記録を用いて波形インバージョンを行う予定であったが,より高精度の内部構造推定を行うために高精度かつ効率的な計算手法及びソフトウェアの開発を行った.本年度の研究により,理論波形計算の精度及び効率が大幅に改善され,より高精度の内部構造推定が可能になった.これまでの研究をレビューして,高解像度の内部構造推定には波形インバージョンが望ましいこと,高精度の内部構造推定には、これまで以上の精度で理論波形を計算する必要があることを示した(原とゲラ-1996,地学雑誌).また理論波形計算の精度を改善するため,数値分散を抑制する行列演算子(新演算子,modified operator)が満たすべき一般的な条件を導出し,帯幅を増やさずにこの条件を満たすCartesian座標系の新演算子を導出した(Geller & Takeuchi 1995,GJI).新演算子を用いれば計算時間を増やさずに約30倍精度が改善されることがわかった.また実際の内部構造推定に必要な,球座標系のP-SV問題に対する新演算子を導出し,これを用いたソフトウェアを開発した(Takeuchi et al.1996,GRL).これにより20-5000sの高精度なP-SVの理論波形が10分(SPARC-20,1CPU)で計算可能になった.
遺伝子変換マウス作製の技術開発及び発がん研究

バクテリオファージP1由来のCre-loxPシステムを利用し、lox71/66システムによるES細胞における遺伝子挿入法を確立した。また、このlox71/66のシステムとスペーサー部分の変異型lox511の両者の併用により、同じくES細胞の系で遺伝子の挿入をより効率よく行なうことに成功した。ES細胞を浮遊培養して胚様体へ分化を誘導する系をスクリーニングシステムとし、lox71を組み込んだ可変型トラップベクターを用いた遺伝子トラップ法により、24系統のトラップマウスを樹立した。19系統については、トラップした遺伝子の解析を行ない、これらが転写、細胞周期、翻訳、核と細胞質のタンパクの転送等に関与する遺伝子であることを明らかにした。作製したトラップマウスのうち、CBPおよびc-crkの破壊マウスについて詳細な解析を行なった。CBPでは、creb binding domainの3'側にトラップベクターが組み込まれており、トランケートされたタンパクが産生され、ドミナントネガティブ型の変異を生じることが示唆された。CBP破壊マウスのヘテロは、ヒト常染色体優性遺伝病であるRubinstein-Taybi症候群のモデルであり、ヒト患者で見られる症状や所見の殆どを有しており、よいモデルと考えられた。ホモマウスでは、血球及び血管形成の異常により、胚性9.5日目頃に致死となることが分かった。c-crk破壊マウスでは、F1およびF2では特に異常は認められなかった。しかし、C57BL/6へ戻し交配することにより、生後1日目に致死となることがわかった。人工細菌染色体のマウス受精卵への導入法を確立し、34系統とを樹立した。ま、Tミュータントおよびqkマウスに応用し、表現型をレスキューできることを実証した。
ヘプシジン発現調節における生体内鉄感知機構の解明

本研究では、まずトランスフェリン受容体2 (TfR2)のトランスフェリン(Tf)との結合様式、さらには鉄の取り込み機能に関して、従来から知られるTfR1との分子レベルでの差異を明らかにした。その後、TfR2や、同様に遺伝性ヘモクロマトーシス責任分子であるHFEに関して、各々その強制発現、逆に発現knockdownを行って安定細胞株を樹立し、各々の発現評価をRT-PCRやウエスタン法にて行った。次に、細胞培養上清中のTf-Fe_2濃度を変化させてヘプシジン発現変化も検討したが、当初の予想とは異なりヘプシジン発現に有意差は認めなかったが、肝細胞以外が鉄センサーとして機能している可能性に注目し、単球・マクロファージ系がその機能を担う可能性を見出し、鉄のセンサーは肝細胞だけではない可能性を明らかにした。トランスフェリン受容体2(transferrin receptor 2 : TfR2)は、細胞内鉄取り込み分子であるトランスフェリン受容体1(transferrin receptor 1 : TfR1)と相同性を持つものの、その機能は単なる鉄取り込みではなく、生体内鉄代謝調節因子であるヘプシジンの発現調節への関与の可能性が注目されているが詳細は未だ明らかではない。研究者は体内の鉄の状態を反映するトランスフェリン(diferric transferrin : Tf-Fe_2)の濃度変化をTfR2が感知している可能性に特に着目し研究を進めている。本研究では、まず細胞膜表面に発現するisoformであるTfR2αを培養細胞に強制発現させ、トランスフェリン(diferric transferrin : Tf-Fe_2)との結合様式、さらには鉄の取り込み機能に関して、各種のfunctional assayに加え、atomic force microscopyを行い、従来のTfR1との分子レベルでの差異を明らかにし、報告した(Journal of Molecular Biology 2010 ; 397 : 375-384)。同時に、TfR2や、TfR2と協調しながらヘプシジンの発現調節に関わる因子と目されるHFEに関して、各々その発現を増強させた細胞株や、逆に発現をknockdownした細胞株を作成するため、強制発現ベクターやsh-RNA発現ベクターを肝癌細胞株に遺伝子導入し、長期間のselectionを経て安定細胞株を樹立した。現在、TfR2αやHFE発現に関するスクリーニングを開始している。これにより親細胞と比較し発現が大きく変化した細胞株を選択し、培養上清中のTf-Fe_2濃度の変化を感知してヘプシジン発現調節が起こるかどうかを検討していくが、これに先立ち必要となる培養上清中のヘプシジンも測定できる系の構築を完了させ、これも報告し(Proteomics-Clinical Applications. 2009 ; 3 : 1256-1264)、研究を進展させている。研究者は体内の鉄の状態を反映するトランスフェリン(diferric transferrin : Tf-Fe_2)の濃度変化をTfR2やHFEが感知している可能性に特に着目し研究を進めている。本研究では、まず細胞膜表面に発現するisoformであるTfR2αを培養細胞に強制発現させ、トランスフェリン(diferric transferrin :Tf-Fe_2)との結合様式、さらには鉄の取り込み機能に関して、従来のTfR1との分子レベルでの差異を明らかにし、平成21年度に報告してきた(Journal of Molecular Biology 2010 ; 397 : 375-384)。TfR2αやHFE発現に関してreal-time RT-PCRやwestern blottingによるスクリーニングを行い、発現低下および発現亢進を定量化し、クローンの選定を行っている。強制発現は良好なクローンが得られたが、knockdownは50%発現低下に到達せず、さらなるknockdownを行っている。培養上清中のTf-Fe_2濃度を変化させ、ヘプシジン発現調節が起こるかどうかの検討も開始している。

また、これに先立ち必要となる培養上清中のヘプシジンも測定できる系の構築を完了させ、これも報告し(Proteomics-Clinical Applications. 2009 ; 3 : 1256-1264)、さらに、培養上清中の非トランスフェリン結合鉄も定量するためHPLC法にて測定系を構築し、既報よりその感度を向上させており(論文投稿中)、研究を進展させている。トランスフェリン受容体2(transferrin receptor2:TfR2)は、細胞内鉄取り込み分子であるトランスフェリン受容体1(transferrin receptor1:TfR1)と相同性を持つものの、その機能は単なる鉄取り込みではなく、生体内鉄代謝調節因子であるヘプシジンの発現調節への関与の可能性が注目されているが詳細は未だ明らかではない。研究者は体内の鉄の状態を反映するトランスフェリン(diferric transferrin:Tf-Fe_2)の濃度変化をTfR2やHFEが感知している可能性に特に着目し研究を進めた。本研究では、まず細胞膜表面に発現するisoformであるTfR2αを培養細胞に強制発現させ、トランスフェリンとの結合様式、さらには鉄の取り込み機能に関して、従来のTfR1との分子レベルでの差異を明らかにした。その後、TfR2や、TfR2と協調しながらヘプシジンの発現調節に関わる因子と目されるHFEに関して、各々その発現を増強させた細胞株や、逆に発現をknockdownした細胞株を作成するため、強制発現ベクターやsh-RNA発現ベクターを肝癌細胞株に遺伝子導入し、安定細胞株を樹立した。ただ、TfR2αおよびHFE発現に関してknockdownは非常に困難で、長期間高濃度のselectionを行っても50%発現低下程度にとどまった。また、研究者が開発したヘプシジンの3つのアイソフォームを同時に定量できる高感度測定系を利用して培養上清中のTf・Fe2濃度を変化させてヘプシジン発現変化も検討したが、当初の予想とは異なり、ヘプシジン発現に大きな差異は認めなかった。しかし、この点に関し、肝細胞以外の細胞が鉄センサーとして機能している可能性にも注目し、単球・マクロファージ系がその機能を担う可能性を見出し、鉄のセンサーは肝細胞だけではない可能性を明らかにしてきた(論文準備中)。さらに、非トランスフェリン結合鉄の高感度定量系も構築し、これを用いて培養上清中の非トランスフェリン結合鉄(non-transferrin-bound iron:NTBI)濃度を変化させてのヘプシジン発現への影響の検討も始め、現在も研究は継続推進中であるが、本研究によって既に数多くの成果を得られたと考えている。
眼球運動のパタン分類と看護師の危険予知過程の分析

同じ事前情報や場面であっても、熟練看護師は新人看護師よりも優れた観察をする。この熟練看護師の観察の特徴を知るために、アイカメラによる観察時の眼球運動と質問紙による観察前後の意識調査を行った。熟練看護師の優れた観察の特徴は、1.観察時間全体の注視回数と注視時間、環境整備実施時間、行動開始までの時間は新人看護師と違いがない、2.観察開始5秒間で危険の有無に関わらずバランスよく注視する、3.行動開始までの注視回数と注視時間は新人看護師に比べ少なく短い、4.事前情報から患者像や病床環境を具体的に想起する、5.危険有を多く環境整備し、合計の環境整備箇所も多かったことだった。本申請では、看護師の観察力や判断力、危険予知力の特徴を知るために、眼球運動のパタンに注目し、アイカメラによる眼球運動の測定と質問紙による観察前後の意識調査から、観察時の看護師の視覚情報の取り込みの特徴、及び、視線情報の取り込みから危険を認識し判断するまでの過程を明らかにすることを目的とした。平成26年度はプレ実験として、研究室内の実験スペースに机とモニターを設置し、アイカメラを机上のあご台に固定した状態で行った。対象者は約50cm前方のディスプレイに提示される視対象を認知することができ、かつ、実験課題を理解するために必要な基礎看護技術を習得している看護師24名とした。観察場面は「確認」「観察」「判断」の不足により転倒・転落がおきやすい患者のベッドサイドとし、研究者が転倒・転落要因を意図的に配置した。モニターに示した観察場面を対象者に任意の時間だけ観察するよう依頼し、観察時に眼球運動の測定、観察前後に質問紙調査を行った。得られた眼球運動データは解析ソフトEMR-dStreamを使用し、看護師の注視の特徴を知るために三種の分析を行っている。分析1では、対象者が注意や興味を向けた注視領域を連続して注視した時間を示す注視時間、何回注視したかを示す注視回数、2つの注視領域間の眼の動きを示す視線の軌跡、注視点間の眼の動きを示す移動角度を調査している。分析2では、対象者の注視時間の分布の特徴を知るために、注視定義を100msとし、注視時間を5つの時間帯、すなわち、100ms以上160ms未満、160ms以上200ms未満、200ms以上500ms未満、500ms以上1.0秒未満、1.0秒以上に分け、各時間帯への注視回数の分布を調査している。分析3では、質問紙調査により得た結果を注視領域をもとに分類し、観察前の注目項目、観察後の記憶項目と観察時の注視項目との一致を調査している。本申請では、看護師の観察力や判断力、危険予知力の特徴を知るために、アイカメラによる眼球運動の測定と質問紙による観察前後の意識調査から、観察時の看護師の視覚情報の取り込みの特徴、及び、視線情報の取り込みから危険を認識し判断するまでの過程を明らかにすることを目的とした。平成26年度のプレ実験では、研究者が転倒・転落要因を意図的に配置した模擬病室の静止画をモニターに写し、それに対して任意の時間だけ観察するように依頼した。その結果、経験のある看護師は新人看護師と同様の注視時間と注視回数で課題場面を注視したにも関わらず、観察しながら考えていたことは多様となった。この理由は、経験のある看護師は注視により得た情報を次の注視に繋げて情報を得たり、自身の経験や知識と統合し、起こりうる危険や患者の行動を考えたためだと考えた。プレ実験の成果は第1回日本混合研究法学会にて報告した。平成27年度は、観察しながら考えていたことに違いのあった注視項目に着目し、実習室内に患者のベッドサイドを作成し、対象者が実際にベッドサイドを動きながら観察をする時の眼球運動と動線、課題実施前後の質問紙調査から看護師の観察力や判断力、危険予知力の特徴を明らかにすることを目的に調査を行った。対象者は、実験課題を理解するために必要な基礎看護技術を習得している看護学生と看護師の34名とした。課題は検査により出棟中の患者のベッドサイドの環境整備とし、任意の時間だけ観察および環境整備をするように依頼した。得られた眼球運動データは解析ソフトEMR-dTarget for9 pro、動線データはKineAnalyzer、課題実施前後の質問紙はTextMiningStudioVer.5.1を使用し分析する予定である。また、眼球運動と動線データ、眼球運動と質問紙調査、それぞれの結果の関連についても調査する予定である。平成27年度は本実験を行い、看護師が実際に模擬病室を動きながらの観察する際の眼球運動および模擬病室内の動線についてのデータを得た。現在はこれらのデータ分析を行っている。また、視線情報の取り込みから危険を認識し判断するまでの過程を明らかにするために、紙面により得られた危険認識と眼球運動一致について分析を行っている。臨床経験10年以上の熟練看護師を対象とし、転倒・転落要因を含む患者のベッドサイド観察時の眼球運動を分析する際の注視定義について検討した。

その結果、100ms以上の注視は1398回あり、熟練看護師の注視には偏りがあり、一般的に多いと言われる200ms程度の注視に加えて、100ms165msにも32.3%の注視が存在し、特徴となることがわかった。また、200ms未満の注視は46.9%あり、注視定義を200msとすることでこれらの特徴が検出されなくなることが明らかになった。注視定義を100msとすることで、熟練看護師が行う「瞬時に観察する」、「短時間で観察する」ということを、これまでよりも、より正確に結果に反映でき、矛盾も解消できる可能性が示唆された。さらに、新人看護師と比較すると観察開始後1秒間に熟練看護師の特徴があった。この特徴は、熟練看護師が観察前に設定事例の提示を受けると、より具体的な患者像を想起し、個別性に合わせた危険予知をする内容を挙げたり、過去の類似した場面や状況に関する知識や経験等から課題場面を具体的に想起したり、課題場面に存在する危険因子を想起できるということに熟達性を発揮することに裏付けられた。そして、この観察前に想起した内容を新人看護師に比べより眼球運動に反映させ、顕在する危険因子だけでなく、潜在する危険因子にも注視を向け課題場面全体の把握に努めていたことが明らかになった。同じ事前情報や場面であっても、熟練看護師は新人看護師よりも優れた観察をする。この熟練看護師の観察の特徴を知るために、アイカメラによる観察時の眼球運動と質問紙による観察前後の意識調査を行った。熟練看護師の優れた観察の特徴は、1.観察時間全体の注視回数と注視時間、環境整備実施時間、行動開始までの時間は新人看護師と違いがない、2.観察開始5秒間で危険の有無に関わらずバランスよく注視する、3.行動開始までの注視回数と注視時間は新人看護師に比べ少なく短い、4.事前情報から患者像や病床環境を具体的に想起する、5.危険有を多く環境整備し、合計の環境整備箇所も多かったことだった。本申請の目的である、観察時の看護師の視覚情報の取り込みの特徴を明らかにするために、注視定義を変えながら、眼球運動の分析を行っている。また、視線情報の取り込みから危険を認識し判断するまでの過程を明らかにするために、紙面により得られた危険認識と眼球運動一致について分析を行っている。平成28年度は平成27年度の実験で得た眼球運動、動線、質問紙調査のデータを分析し、また、それぞれの関連についての分析も行い、成果をまとめる予定である。基礎看護学平成27年度は本実験を行う予定である。平成26年度に得られたデータの分析結果を活かし、モニターに映した観察場面を実習室内に実際に作成し、対象者が自由に動きながら、任意の時間だけ模擬病室内を観察した際の眼球運動を測定する。
全胚免疫組織化学染色法と血管鋳型標本による神経・血管・筋の発生の三次元的研究

(1)ジャコウネズミの飼育条件の確立:ジャコウネズミを購入し、飼育条件を工夫し、確実な繁殖方法を考案した。ラットは妊娠日数20日であり、一匹の妊娠ラットから5-10匹の胎児を採取出来るが、ジャコウネズミの場合は妊娠日数が30日、一匹あたりの妊娠したジャコウネズミからはせいぜい2-4匹の胎児しか採れないので、十分な数のジャコウネズミ(とりわけ雌)を飼育していないと、発生学の研究はうまく行かないことが判明した。幸い、半年をかけてようやく飼育経験を積み、研究室で確実に繁殖させることが可能となり、飼育数も増し、この動物を使った発生学的実験を本格的に開始した。研究成果の一部はジャコウネズミの研究の先達である安井金也先生(現鹿児島大学歯学部口腔解剖学第一講座)との共著で発表した。(2)ニワトリ胚については心臓に分布する神経の発生の研究がようやく一段落した。抗ニューロフィラメント抗体、HNK-1抗体を使用し、とりわけ心臓の静脈門から入る神経を突き止めた。ニワトリ胚へのメルコックス樹脂の注入も確実に行えるようになった。目下、成果をまとめ論文を作成中である。一部は第98回日本解剖学会総会(札幌)で発表した。また、舌下神経と頸神経の発生において、頸部の舌骨上・下筋に分布する頸神経ワナの発生と頸部の皮神経の発生のからくりを明らかにしたので、これを第99回日本解剖学会総会(山形)で発表する。(3)ラットの胚にラテックスを注入し、下横隔静脈の発生を追跡した。教科書では泌尿生殖器の静脈血は、副腎静脈から肝臓の靜脈洞を経て心臓に注ぐと記載されているが、この下横隔静脈はそれの副行路となっていることを突き止めた。これについては田中が英文の論文を作成し、解剖学雑誌に投稿し、69巻第4号に掲載受理となった(本文末に当該科学研究の補助を受けた旨の謝辞を記させて頂いた)。
局所磁場測定法による非従来型超伝導体における超伝導状態の研究

磁気光学イメージングと微小ホール素子による局所磁場測定を用いて、以下に示すような非従来型超伝導体における多様な新規超伝導状態の磁気特性の詳細を明らかにした。1、異方性の非常に大きな超伝導体Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+y>では、2種類の磁束が共存する新しい状態が実現する。パンケーキ磁束とジョセフソン磁束が超伝導面に垂直と水平な磁場成分によりそれぞれ生成され、それらの関数として様々な基底状態が実現する。ここで特徴的な磁束の配置は、"磁束鎖"と呼ばれるものであり、弱い引力相互作用によりパンケーキ磁束がジョセブソン磁束を装飾した状態である。この引力相互作用はまた、パンケーキ磁束をジョセブソン磁束により制御する場合にも用いることができる。我々は、このような制御可能性を磁気光学法を用いたパンケーキ磁束の可視化により実証した。特に、ジョセフソン磁束によりパンケーキ磁束を試料の中心に集中させる磁束レンズ効果を世界で始めて実現し可視化した。2、AIB_2構造を持つ層状金属間化合物超伝導体CaAISiでは、上部臨界磁場の角度依存性に異常が見られる。類似化合物のCaGaSiでは上部臨界磁場の振る舞いは正常である。CaAISiのac面への磁束侵入を可視化することにより、c軸方向に沿って不均一性が存在することを明らかにした。この異常は、Gaをドープすることにより抑制される。3、PrOs_4Sb_12は時間反転対称性を破るトリプレット超伝導体であると考えられている。この新奇な超伝導状態に関連した異常を明らかにするため、我々は微小ホール素子を用いた局所磁場測定を行った。その結果、局所磁束密度がゼロになる付近で、異常が見られることが明らかになった。この異常は他のトリプレット超伝導体Sr_2RuO_4で見られたものと類似している。この異常の起因は、異なるカィラリティーを持ったドメイン境界の存在に密接に関係していると考えている。異方性の大きな層状超伝導体において、磁場を超伝導面に垂直方向(c軸)から傾いて印加した時に実現される交差格子状態では、c軸方向の磁場によるパンケーキ磁束(PV)と面内磁場によるジョセフソン磁束(JV)が共存する。PVとJVとには、相手の渦電流との相互作用により引力が働く。この結果、交差格子状態では磁束固体相に様々な相が実現される。我々は、磁気光学差像法、走査型ホール素子顕微鏡、または、微小ホール素子による局所磁化測定により、交差格子状態において実現される様々な磁束状態の存在を明らかにした。特に、面内磁場の存在下において、c軸磁場を増加することにより、ロック・イン状態、磁束鎖状態、磁束鎖+格子状態、歪んだ三角格子状態、磁束液体と次々に磁束状態が変化することを示した。また、磁束固体状態において面内磁場を非常に大きくした時に、ある面内磁場において、上記の状態以外の状態が実現することも示した。我々はこの状態を傾いた磁束+格子状態であると考えている。一方、柱状欠陥を導入しピン止めを強めた系において、2種類の磁束がそれぞれ独立の磁束格子融解転移を示すことを磁気光学差像法により示した。この2種類とは、柱状欠陥に強く束縛されたネットワークを形成する磁束と、それらにより囲まれたピン止めの弱い磁束である。

このような現象は低密度の柱状欠陥に、それより多い磁束が導入されたときに実現する。新奇超伝導体としてMgB_2と同じAIB_2構造を持つCaAlSiに注目し、フローテイング・ゾーン法による良質の単結晶作製に世界で初めて成功した。CaAlSiも層状構造を反映した異方性を持っており、異方性パラメターは抵抗測定および上部臨界磁場測定から約2.0であることが明らかとなった。しかし、上部臨界磁場の角度依存性は単純な異方的GLモデルに従わず、薄膜における角度依存性の理論であるTinkhamモデルで良くフィットされる。すなわち、超伝導面に平行に磁場が印加されたときに、キンクを示す。バルクの単結晶における測定とは一見矛盾するが、透過電子顕微鏡観察によりこの物質のc軸方向に超格子が存在することを考慮すると、CaAlSiは実質的には2次元面の積層構造として理解されるのかもしれない。本年度は、以下の3点について研究を行った。(1)CaAlSiおよび関連物質の異方的超伝導特性の研究MgB_2と同じ結晶構造を持つCaAlSiにおいて観測される上部臨界磁場の異常な角度依存性の起因を明らかにするため、詳細な構造解析および関連物質の作製及びその異方的超伝導特性の測定を行なった。その結果、CaAlSiで見られるc軸方向の超格子はAlとSiの秩序化とc軸方向への大きな変位によることが明らかとなった。また、Caの一部をSrで置換した試料やCaGaSiでは、超格子の強度が著しく抑制されると同時に、特にCaGaSiでは上部臨界磁場の異常な角度依存性が消失する。これらの事から、超格子の存在と上部臨界磁場の異常な角度依存性との因果関係がより強固なものとなった。(2)Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+y>の高面内磁場下における磁束状態高面内磁場下における磁束状態を直接観察するため磁気装飾法を用いた観察を行なった。この結果、ある程度の以上の面内磁場(約1kOe)において、一次元状にジョセフソン磁束上に配列していたパンケーキ磁束の磁束鎖が、何本かまとまった磁束鎖バンドル状態が実現している事が明らかとなった。これは、ジョセフソン磁束の周りを流れる超伝導電流が直上のパンケーキ磁束のみでなく、近傍のパンケーキ磁束にも引力相互作用を及ぼすことが原因と考えられる。パンケーキ磁束とジョセフソンが共存する交差格子状態における基本的なエネルギースケールである交差エネルギーの評価を行ない、これが理論的な予測と同程度であるが、数倍大きい事が明らかとなった。また、試料中の溝によるポテンシャルとジョセフソン磁束による引力との競合により様々なパンケーキ磁束の配列が実現する事を、磁気光学差像法及び磁気装飾法の観察から明かにした。<自発磁束状態>ErNi_2B_2Cにおける自発磁束状態について局所磁揚測定から迫るときに問題となる双晶構造の観察、および一軸圧印加による非双晶化を目指した。光学測定をしながら試料に一軸圧を加え、2K以下に冷却する機構を作製し、室温での加圧に成功した。<磁気光学法による磁束量子の観察>昨年まで問題であった振動および温度変化によるドリフトを大幅に抑制したクライオスタットを導入することにより、日本で初めて(世界で2番目に)磁気光学法による量子化磁束の観測に成功した。このとき、試料としては磁揚侵入長の比較的短いNbSe_2を用いた。