hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
看護基礎教育における医療安全に関する授業方略の開発研究

1.授業案作成:ヒヤリ・ハット事例への対応に関する教育について,看護学教員から聞き取りを行い,現実には臨地実習における実際場面での指導が主であり,かつ重要と考えられていることが示唆された.学内での講義・演習でも必要な学習・教育内容ではあるが,実際の授業展開は難しいとの意見が得られた.ヒヤリ・ハット事例を起こした際に患者にどのように対応するかについては,単なる知識や技術の修得・教授ではなく,体験的に学生の人間的・情意領域の成長を促す授業展開が必要であり,これまで行ってきた学生参加型授業として展開してきた授業案を基に,その時の患者の思いや願いを,ヒヤリ・ハットを起こした看護師,病棟管理者,リスクマネージャーのそれぞれの立場で出来事を分析したものと比較し,議論することで,当事者である患者にどのように向き合い,対応していくことが重要であるかを学ぶことが可能であると考えた.授業案は,全看護教育カリキュラム・医療安全教育における対時間効果や参加学生の学びの公平性などについて,今後さらに実践と検討を重ねる必要がある.また,評価は客観テストのみの評価ではなく,卒後の臨床経験の中で学習の効果が判定できるような,中・長期的な学習成果の評価も含めた,適切な評価方法を考えることが今後の課題と考える.2.ビデオ教材を用いた基礎看護技術学習:初学者である学生と熟達者である看護師(看護教員)ではビデオの情報の読み取りの構造が異なることが示される結果が得られた.学生が自己学習でビデオ教材を単に十分に視聴するだけでは技術が習得できないため,熟達者と同様の,構造化した読み取りが出来るような学習支援が必要であると考えられる.このことは今後進展することが予測される映像教材のオンライン配信,電子媒体を用いた遠隔学習などの際に注意が必要であることを示しており,今後さらなる検討が必要である.1.文献検討,教材資料収集:看護学基礎教育における医療安全教育の授業案開発の現状は,平成14年度以降,厚生労働省が先導する形でシミュレーション体験を用いた授業案の普及が図られている.今年度の看護学分野の主な学会等においても,医療安全に関する授業案,教材,カリキュラム等に関する研究は発表されていない.教材開発の基礎研究として,ヒヤリ・ハット事例が多い「点滴準備」と「体位変換」について市販のビデオ教材による学習について記述的な研究を行った.その結果,学生がこれらの基礎看護技術を身につけるためには,ビデオ教材の自律的な視聴による自己学習だけでは不十分であり,ビデオ教材による学習行動の問題として,誤った技術ポイントで学習行動が繰り返される,技術のポイントを正しく認知しても実技ができない,が明らかになった.教材側の問題としては技術のポイントや技術の全体像が明示されない,学習者の行動レベルでの解説がされていない,などが明らかとなった.今後,映像教材による学習支援方略ならびに授業案の作成・開発については,ルール学習を取り入れた支援を考えていく.2.授業案作成,授業分析・評価方法の検討:参加型授業案の検討の材料として平成14年度に実施した「インシデントレポートの書き方」の授業を分析した結果,学生のレディネスによっては授業のオリエンテーションを慎重に行うこと,バズセッションなどのアクティビティの際には十分な教室の広さが必要であること,授業のまとめの重要性などの示唆が得られた.授業評価方法はTeaching in Nursing (Diane M.Billingsほか,W.B.SAUNDERS COMPANY)を参考に,従来ある学生評価やテスト法以外の評価法(ロールプレイ,概念マッピングなど)を検討していく.3.研究授業実施,授業分析・評価,授業案修正:次年度の実施とする.1.授業案作成:ヒヤリ・ハット事例への対応に関する教育について,看護学教員から聞き取りを行い,現実には臨地実習における実際場面での指導が主であり,かつ重要と考えられていることが示唆された.学内での講義・演習でも必要な学習・教育内容ではあるが,実際の授業展開は難しいとの意見が得られた.ヒヤリ・ハット事例を起こした際に患者にどのように対応するかについては,単なる知識や技術の修得・教授ではなく,体験的に学生の人間的・情意領域の成長を促す授業展開が必要であり,これまで行ってきた学生参加型授業として展開してきた授業案を基に,その時の患者の思いや願いを,ヒヤリ・ハットを起こした看護師,病棟管理者,リスクマネージャーのそれぞれの立場で出来事を分析したものと比較し,議論することで,当事者である患者にどのように向き合い,対応していくことが重要であるかを学ぶことが可能であると考えた.授業案は,全看護教育カリキュラム・医療安全教育における対時間効果や参加学生の学びの公平性などについて,今後さらに実践と検討を重ねる必要がある.また,評価は客観テストのみの評価ではなく,卒後の臨床経験の中で学習の効果が判定できるような,中・長期的な学習成果の評価も含めた,適切な評価方法を考えることが今後の課題と考える.2.ビデオ教材を用いた基礎看護技術学習:初学者である学生と熟達者である看護師(看護教員)ではビデオの情報の読み取りの構造が異なることが示される結果が得られた.学生が自己学習でビデオ教材を単に十分に視聴するだけでは技術が習得できないため,熟達者と同様の,構造化した読み取りが出来るような学習支援が必要であると考えられる.このことは今後進展することが予測される映像教材のオンライン配信,電子媒体を用いた遠隔学習などの際に注意が必要であることを示しており,今後さらなる検討が必要である.
膀胱癌における尿検体を用いたp53、サイトケラチン20の免疫細胞化学的検討

【研究の目的】尿細胞診検査は剥離細胞を主とするため、変性の強い検体や細胞数の少ない検体、治療による変化が加わった検体、低異型度の癌など、診断に苦慮する例が少なくない。通常の細胞形態のみの主観的評価に免疫細胞化学による客観的評価を加えることによって尿細胞診断の精度を向上し、膀胱癌の早期発見および再発膀胱癌の早期診断を可能にすることが目的である。【研究方法】金沢市立病院泌尿器科患者において、尿細胞診断で「classIII、鑑別困難例」、「classIV、悪性疑い」と判定された症例(各々55例、26例)を対象とし、p53・CK20の免疫細胞化学的染色を施行した。組織診断の結果や経過から、最終的な良悪性を検討し、免疫細胞化学の結果と比較検討した。【研究成果】ClassIII55例のうち経過から悪性と判定された例が15例、良悪不明20例、良性20例であり、不適例を除いたそれぞれのp53/CK20陽性率は、53.8%(7/13)/62.5%(5/8)、40.0%(4/10)/18.2%(2/11)、〓%(0/14)/6.7%(1)であった。ClassIV26例の悪性16例、良悪不明9例、良性1例におけるp53/CK20陽性率は、11.1%(1/9)/55.6%(5/9)、83.3%(5/6)/0%(0/4)、0%(0/0)/0%(0/0)であった。経過的悪性例で、p53かCK20いずれかが陽性となった例はそれぞれ78.6%(11/14)、50.0%(5/10)と、高率であった。経過的良性例ではclassIIIで1例CK20が陽性になった例を除き、全例陰性であった。以上より、細胞形態のみでは良悪性判定が困難な例、特に細胞変性や低異型度で判定困難な例においては、p53、CK20の免疫細胞化学を良悪性判定の補助的手段として併用するのは有効であると考えられる。
脂質シグナルのシナプス間クロストークへの関与

活動によるスパインへの刺激の入力は、スパインの形状や連結の具合を変化させ、記憶の根底となるLTPを制御している。しかしながら、スパインの形状がどのような因子によって制御されているかについては、依然としてわかっていなかった。本研究では、PIP_3が刺激依存的に、スパイン上のspinuleの形成に必須であることを証明し、さらにそのspinuleにPIP_3が蓄積することを証明した。このPIP_3は、spinuleを介してpresynapseに送り込まれ、シナプスの逆行性シグナルとして働く可能性がある。研究の目的と研究実施計画)神経回路網において、シナプスは、記憶、学習の根底をなす最小素子と考えられている。シナプス後部(スパイン)に局在するグルタミン酸受容体とその下流のシグナリングが、どのようにシナプスの可塑性に関与しているかは現在不明である。ホスファチジルイノシトール-3,4,5-三リン酸(PIP_3)およびジアシルグリセロール(DAG)は、グルタミン酸受容体シグナルの直下に位置し、PKC、Akt、アクチン重合の調節、細胞膜やオルガネラの形態などに関与している。そこで、本研究では、申請者が開発してきたPI_P3およびDAGのFRETプローブを用い、単一のスパインにおいて、記憶学習の基礎となる、構造可塑性を引き起こしたときに、脂質分子のスパイン内および樹状突起上での広がりを観察し、隣接するスパインにどのように影響を及ぼすのかを探ることを目的とした。22年度の研究計画は、スパインでの脂質分子を可視化するために、Ratiometric FRETプローブから改良したFLIMプローブを作製する。さらに、可視化技術の改良を行うことを目的とした。研究の成果)今年度の結果として、PIP_3を観察するための、蛍光寿命を原理としたプローブを作製した。このプローブが、応答するかを培養細胞で確認した。次に、海馬錐体細胞にプローブを導入して、申請者の目的とする、CA1領域に発現することが確認された。可視化した結果、PIP_3は、始めからスパインに局在していることがわかった。グルタミン酸をスパインに与え、構造可塑性を誘導すると、始めから存在したPIP_3が速やかに消去されることがわかった。この反応は、PIP_3を脱リン酸化する酵素PTENタンパク質の阻害剤を加えることで、抑えられることから、PTENがPIP_3シグナルに重要であることがわかった。そこで、本研究では、申請者が開発してきたPIP_3およびDAGのFRETプローブを用い、単一のスパインにおいて、記憶学習の基礎となる、構造可塑性を引き起こしたときに、脂質分子のスパイン内および樹状突起上での広がりを観察し、隣接するスパインにどのように影響を及ぼすのかを探ることを目的とした。23年度の研究計画は、スパインでのPIP_3のスパインおよび樹状突起でのPIP_3の局在およびPIP_3のシナプスの構造可塑性に対する影響を調べた。研究の成果)今年度の結果として、PIP_3が、スパインに局在していることがわかった。PIP_3の産生酵素および代謝酵素の阻害剤を用いた実験から、PIP_3がスパインに局在しているのは、これらの酵素の局在によって起きるものであることがわかった。当初、この反応は、PIP_3を脱リン酸化する酵素PTENタンパク質によるものだと考えられたが、実は、スパインのサイズの変化に伴う、PIP_3の濃度が低い樹状突起からの膜の流入によって、PIP_3濃度が薄まった結果であることがわかった。
高次元特徴量ベクトルの最近傍探索を行う改良型ＬＳＨアルゴリズムの研究

本研究は、大量に蓄積された高次元ベクトルデータから、問い合わせデータに最も近いデータを高速に探索する最近傍探索アルゴリズムを開発することを目的としている。1000万画像からなるデータベースに対し、ユークリッド距離を用いる場合にはSLSH(Spherical LSH)、インタセクション類似度を用いる場合には改良版LSHをそれぞれ適用し、一定の成果を得た。本年度は、既に開発しているSLSH (Spherical LSH)をベースに、正多胞体の頂点に限らないシード点配置による影響を確認するための予備実験を行うとともに、既往の方法について、大容量メモリ搭載のコンピュータを用いた場合の実測時間の測定や、実際の画像データセットから得られた特徴量を用いて検索精度を確認する実験を行った。その結果、実測時間の測定に関しては、前処理部分と検索本体部分のそれぞれについて、設定パラメータによる実測時間の変化度合いがおおむね理論推計値に近い値として得られることが確認できた。ただし、実験条件によっては、一部で改良の余地がある部分が観測されたため、その点の修正は次年度以降の継続課題とした。また、実際の画像データセットから得られた特徴量を用いての実験の結果、本手法は実データ(ランダムに作成された人工データに比べて、データに不規則な偏りが多いと思われる)に対しても、おおむね良好な精度で検索が可能であることを、100万画像までのデータに対して確認できた。またこれらの成果を論文にとりまとめ、国際会議IWAIT2012において、"Effectiveness of image searching with LSH algorithms"として発表した。本年度は、既に構築している1000万画像からなるデータベースに対し、前年度まで適用していたSLSH(Spherical LSH)を上回る効率を持つハッシュ関数の開発を目的とし、いくつかのパターンで実験を試みたが、現状では期待したような成果を得るに至っていない。本年度は、既に開発しているSLSH(Spherical LSH)手法を1000万画像からなるデータベースに対して適用し、理論推計値に近い実測時間が得られることを確認した。また、類似画像検索において広く使われているBoF特徴量の類似尺度に特に適合する改良型手法を開発し、この手法がLSH関数としての必要条件を満たすことを確認した。またこれらの成果を論文にとりまとめ、「LSHによる大規模画像データからの高速類似検索」「BoFの類似度に適合する改良版LSHを用いた高速類似画像検索」として発表した。本年度は前年度に引き続き、既に構築している1000万画像からなるデータベースに対し、過去に適用していたSLSH(Spherical LSH)を上回る効率を持つハッシュ関数の開発を目的とし、いくつかのパターンで実験を試みるとともに、期待したような実験結果が得られない原因を調査すべく実装の詳細や計算環境の再確認を行ったが、研究期間内には期待したような成果を得るに至らなかった。26年度が最終年度であるため、記入しない。画像処理、パターン認識、情報検索、アルゴリズム26年度が最終年度であるため、記入しない。おおむね順調に進展している前年度まで適用していたSLSH(Spherical LSH)を上回る効率を持つハッシュ関数の開発を目的とし、いくつかのパターンで実験を試みたが、現状では期待したような成果を得るに至っていない。おおむね順調に進展している当初研究計画に基づき、引き続き研究を推進していく。現状で期待したような実験結果が得られていないことに対し、実装の詳細や計算環境の再確認を行う。また、本研究の着手後にLSHに関する他の研究事例も増加し、研究動向が変化しつつあるため、そうした情報も適宜収集し、本研究にフィードバックさせる。当初研究計画に基づき、引き続き研究を推進していく。
市民参加型司法プロセスにおける「情報的正義」の構築に向けた学融的実証的研究

「情報的正義」とは、判断結果の正しさや判断手続の正しさといった従来考えられてきた、判断過程、意思決定過程の価値的評価に対して、判断者、意思決定者に対してどのような情報がどれだけ与えられたかに着目する新しい概念である。本研究プロジェクトでは、この「情報的正義」概念の有用性について、法律学のみならずさまざまな学問分野で応用利用可能であることを確認することができたばかりでなく、社会的政治的意思決定過程において非常に有益な観念となりうることが確認された。初年度は、第一に、研究プロジェクトの中核となる、新しい観念「情報的正義」のコアと周辺を措定することに力点が置かれた。そして、第二に、そうした観念を用いることで様々な判断過程において生じるバイアスの是正を目的として判断者に与える情報の質や量をコントロールする制御過程の正当性を主張できることを仮説的に提示することにメンバーが集中的に取り組んだ。第一について具体的には、社会心理学の研究で既に海外において「情報的正義」と言語的には同様の意味を持つ"informational justice"という語彙が使用されていたことから、いかなる文脈や意図からかかる用語が使用されていたのかを明らかにすることに取り組んだ。これまでのところ、われわれが意図する「情報的正義」の言葉の使用目的である司法過程におけるバイアス是正との相違を確認することが一定程度可能になった。第二については、プロジェクトの各班において取り組まれている刑事司法、とりわけ市民参加型司法である裁判員裁判に関わる様々な局面、手続段階において、「情報的正義」概念を用いることにより、警察官(取調官)、検察官(公訴官)、裁判官・裁判員(事実認定者)において生じるバイアス(偏見、予断等)の回避や抑制のメカニズムを説明しやすくなること、その制御過程の正当性を主張しやすくなることを論証する作業に取り組んだ。内外の学会において、われわれの取り組みを紹介することにより、他の研究者から好意的なフィードバックを得られたと感じている。とりわけ、2011年に名古屋大学で開催された「第11回法と心理学会」においておこなったワークショップには予想を超える多数の会員の参加があり、会場が満杯となるほどの注目を集め、「情報的正義」概念の有効性に関心が寄せられた。最終年度である25年度は、「情報的正義Informational Justice:IJ)」という観念の汎用性を確認するため研究チームが一丸になって取り組んだ。特に2014年11月にハワイ大学で開催した国際ワークショップでは内外の研究者から、IJ概念の多分野への汎用性、有用性が賞賛されるに至った。具体的には、法学、とりわけ裁判(司法)の世界において「証拠」「供述」「鑑定」といったモジュールが「情報」と位置づけられること、そして心理学の世界における「記憶」「示唆」あるいは「刺激」と呼ばれるものが同様に「情報」と位置づけられることを前提として、これらを総体的に適切に判断過程にインプットすることが「情報的正義」という観念であることが明らかにされた。そして、それぞれのモジュールをめぐる「公正」「公平」「適正」な取扱いが疑問視された実例から「情報的正義」概念が規律や統制にあたって有効、有益であることが確認されるに至った。すなわち、刑事裁判における検察側の手持ちの情報(証拠)の中に被告人に有利な情報(たとえばアリバイ事実など)が隠されているケースで「開示」が争われている例を手がかりに、これを法的文脈では「公正な裁判を受ける権利」の侵害として位置づけられる一方で、情報的正義の文脈では「二者の紛争・対立関係がある場面で一方に情報の偏りが生じた」不正義のケースと説明できることが明らかにされた。情報的正義はこの事例のような「隠された情報」のケースや「偏った情報」のケースだけでなく、「独占された情報」、「理解できなかった情報」、「伝えられなかった情報」、「変えられた情報」、「消された情報」、「見逃された情報」、「過剰過多な情報」、「遅れた情報」など、情報をめぐるさまざまな局面について多方面で適切な情報の収集伝達プロセスにおけるメタ指標として活用できることが明らかとなった。二年目となる平成24年度は、「情報的正義(Informational Justice:IJ)」概念の有用性について主として刑事司法領域の様々な研究主題での実用性を論証する作業をおこなった。研究メンバーの個別研究が順調に進行していることから、これらを統合したIJ観念を多くの研究者と共有しその普遍性や有用性を確認するため、学術的なフォーラム(研究会ならびにワークショップ)を内外で設けることを通して、ブレインストーミング的に検証する機会を持ち、研究チーム全体で有益かつ好意的なフィードバックを受けることが出来た。第一は、法哲学分野とのディスカッションであり、第二は法社会学分野とのディスカッションである。第一については、立命館大学の法哲学担当、平野教授と、第二については、同じく立命館大学の法社会学担当、渡辺千原教授、ならびにホノルルで開催された「2012アメリカ法社会学会」におけるワークショップ等を通しておこなった。こうした他分野の専門家との対話は、「情報的正義」概念のもつ外延と内包を明確化することに貢献し、更に本概念の有する社会科学的汎用性を確認する作業となった。

具体的には、「情報的正義」概念が実定法のみならず、法哲学や法社会学、あるいは心理学において注目されてきた判断過程以前の段階に着目し、判断過程に投入される「情報」の質と量に関心を求める概念であること、従来の手続的正義概念といった法哲学のアプローチとも、憲法で保障され各種の手続法の基底にある適正手続概念とも異なる、公正さの度合いを情報という側面から評価するメタ指標であることが明らかにされるに至った。内外において研究グループによる研究発表(ワークショップ主催)が順調に積み重ねられている(国際学会で2回、国内学会で1回)こと、各自の研究成果の発表(論文、著書、内外での学会報告や招待講演)も相当数おこなっていること。「情報的正義研究会」を開催し、研究グループ外の他分野の研究者と意見交換を重ねていること。25年度が最終年度であるため、記入しない。各研究メンバーの研究課題は順調に進行しており、それらを統合した「情報的正義」観念の有用性も法学、心理学のメンバーで広く共有されるようになっている。「情報的正義」概念の精緻化を進め、法と心理学あるいは関連領域での有効性を確認する実験調査を更に進捗させる。その後、この観念が広く社会科学、人文科学において共有されるように情報発信を続け、他分野の研究者との対話を積極的に進めていく。海外において「情報的正義」観念が理解、受容されうるか、国際的な普遍性を持ちうる観念であるかを確認するため、英語による発信、公表の機会を持つ。
水素をド-プした高温超伝導体YBCOのプロトンNMRの超伝導状態での異常な振舞

水素をド-プしたYBa_2Cu_3O_<7ーδ>(YBCO)で、水素をプロ-ブとして微視的見地から、超伝導・常伝導状態での諸物性を明らかにする目的で、水素核(プロトン)の核磁気共鳴(NMR)を行ってきた。特に、YBa_2Cu_3O_<6.94>H_xの共鳴線の詳細な測定から、超伝導状態における共鳴線形の異常な振舞が観測された。これを解明するために、フ-リエ変換(FT)NMRで、YBa_2Cu_3O_<7ーδ>H_x(水素濃度x=0.2および0.53)の粉末試料について、共鳴線形の温度変化の測定を行った。超伝導状態では、共鳴線形は結晶内での渦糸の分布を反映しているが、FTNMRによる共鳴線の測定から、反磁性効果によって、中心周波数に対して、低周波数側にずれた通常観測されるピ-クに加え、高周波側にもピ-クが出現し、低温になるにしたがって、線幅の増大と共にピ-ク間隔も増大し、x=0.2では、70Kで約10Oe、x=0.53では、60Kで約5Oeを示す。この違いは、0.53に比べて、0.2のほうが超伝導性が強いためである。高磁場側のピ-クは、渦糸内の水素からの信号を示していて、Tc以下60Kまでは、結晶内部で渦糸は3角格子を組んでいないか、また、相当に乱れているのではないかと考えられる。しかしながら、ビッタ-パタ-ン等の測定では、低温で、渦糸は三角格子を組んでいるとの報告もあり、今後、より低温下での測定を行い、より詳細な研究を行う。また、この実験で開発したFTNMRのプログラム・測定装置等は、他の研究にも利用され、研究の幅を拡げる事ができた。
超対称弦ソリトンと超共形代数の表現

本研究は、N=4超共形代数の表現論を一般的・包括的に研究して定式化し、その成果を超対称弦ソリトン(またはインスタントン)研究の物理的対象に現れるN=4超共形対称性に関連した諸問題に応用・発展させることを目的とした。特に、超対称弦ソリトン模型、超対称WZW模型等に現れるN=4超共形対称性とその代数構造を研究し、各模型における代数表現としての場の同定を追求することによって、超弦理論の非摂動的研究における高いNの超対称性の意味と役割を具体的に解明する研究をしてきた。当該研究の後半から、新たな研究方向として、AdS/CFT対応とSpectral Flowの研究、AdS空間における超対称性の非線型表現とその破れの研究も遂行した。更に、最近注目されている付加次元(Extra Dimensions)をもつ拡大された時空間における物理現象と、その観測効果の問題も、併せて研究した。特に、時間の付加次元(Extra Timelike Dimensions)がある空間での物理現象がどうなるか、という点に興味をもって研究を進行した。これらの研究遂行において、国内外の物理学・数学の研究者との研究成果交換・研究討論を積極的に実行した。当該研究の研究成果は、欧文雑誌等に公表予定である。ここに、科学研究費補助金研究成果報告書として、発表論文を以下に掲載する。N=4超共形代数の表現論を一般的・包括的に研究して定式化し、その成果を超対称弦ソリトン(またはインスタントン)研究の物理的対象に現れるN=4超共形代数に関連した諸問題に応用・発展させる、という本研究の目的は達成しつつある。特に、超対称弦ソリトン模型、超対称WZW模型等に現れるN=4超共形対称性とその代数構造を研究し、各模型における代数表現としての場の同定を追求することによって、超弦理論の非摂動的研究における高いNの超対称性の意味と役割を具体的に解明する研究は進行中である。また、このような観点からの超対称弦ソンリトン解の研究は、超弦理論におけるブラックホールやホーキング輻射に関連した問題に有用かつ強力な知見を与えると期待され、その研究も進行中である。当該研究の部分報告として書かれた二つの論文の中第一論文(Mod.Phys.Letters)は、N=4超共形対称牲の非同一代数に対するFeign-Fuks表現を扱っている。外部自己同型群SO(4)/SU(2)SU(2)の共役類に対応するρによって名付けられた無限個の独立なN=4非同一代数に対して、ρパラメータを組み込んだFeigin-Fuks表現を構築した。第二の論文(Int.J.Mod.Phys.A)では、N=4SU(2)@@S2k@@E2超共形代数のFeigin-Fuks表現のパラメータ空間をスペクトルの流れの観点から研究した。スペクトルの流れのη位相を捻ったフェルミオンを通して導入し、N=4超共形代数の内部自己同型性から得られるスペクトルの流れが演算子の間の恒等式として作用していることを具体的に示した。N=4超共形代数の非常に込み入った数式演算処理およひ研究情報交換のために計算機を購入した。また、国内外の研究者と研究成果の交換をし、研究の更なる更なる発展に資するために、国内旅費、謝金等を使用した。これらの経費使用は、研究遂行上不可欠であり、かつ極めて有用であった。

このような観点からの超対称弦ソリトン解の研究は、Dブレーン研究およびAdS/CFT対応の研究における超代数構造問題、さらには超弦理論におけるブラックホールやホーキング輻射に関連した問題、等に有用かつ強力な知見を与えると期待され、その具体的研究を遂行中である。また、新たな研究方向として、AdS空間における超対称性の非線型表現とその破れの研究も遂行中である。更に、最近注目されている付加次元(Extra Dimensions)をもつ拡大された時空間における物理も併せて研究中である。特に、時間の付加次元がある空間で物理現象がどうなるか、という点に興味をもって研究している。また、国内外の研究者と研究成果の情報交換をし、研究の更なる発展を追求するために、国外旅費、国内旅費等を使用した。特に、米国アスペン物理学研究所でのカリフォルニア大学ドーカー教授他との研究成果交換・研究討論は研究遂行上極めて有益であった。これらの経費使用は、研究遂行上不可欠であり、かつ有用であった。本研究は、N=4超共形代数の表現論を一般的・包括的に研究して定式化し、その成果を超対称弦ソリトン(またはインスタントン)研究の物理的対象に現れるN=4超共形対称性に関連した諸問題に応用・発展させることを目的とした。特に、超対称弦ソリトン模型、超対称WZW模型等に現れるN=4超共形対称性とその代数構造を研究し、各模型における代数表現としての場の同定を追求することによって、超弦理論の非摂動的研究における高いNの超対称性の意味と役割を具体的に解明する研究をしてきた。当該研究の後半から、新たな研究方向として、AdS/CFT対応とSpectral Flowの研究、AdS空間における超対称性の非線型表現とその破れの研究も遂行した。更に、最近注目されている付加次元(Extra Dimensions)をもつ拡大された時空間における物理現象と、その観測効果の問題も、併せて研究した。特に、時間の付加次元(Extra Timelike Dimensions)がある空間での物理現象がどうなるか、という点に興味をもって研究を進行した。これらの研究遂行において、国内外の物理学・数学の研究者との研究成果交換・研究討論を積極的に実行した。当該研究の研究成果は、欧文雑誌等に公表予定である。ここに、科学研究費補助金研究成果報告書として、発表論文を以下に掲載する。
神経興奮性アミノ酸一斉光学分割法の開発と神経変性疾患の診断マーカー・治療標的探索

本研究で開発した「光学異性体を区別する神経興奮性アミノ酸一斉分析システム」のバリデーションを行った。標品を用いて検量線を作成した結果、D-セリン、D-グルタミン酸およびD-アラニンはインジェクト量あたり1 fmol-5 pmol、L-セリン、L-グルタミン酸、L-アラニンおよびグリシンは、10 fmol-200 pmolの範囲において良好な直線性が得られた。日内・日間再現性および血清試料分析における真度についても良好な結果が得られ、神経興奮性アミノ酸光学異性体が正確に一斉分析可能であることを示した。セリン合成不全症モデルマウスにおける神経興奮性アミノ酸含量解析を行った。その結果、大脳皮質および海馬ではコントロールマウスと比較して欠損マウスにおいて、レセリンやグリシンだけでなくD-セリン含量の激減が認められた。また、血清においても欠損マウスにおいてD-リン含量が有意に低下した。一方D-アラニンおよびレグルタミン酸については、いずれの試料においても有意な含量変化は認められなかった。以上の結果は、D-セリンがセリン合成不全症の病態に関与していることを示している。筋萎縮性側索硬化症(ALS)モデルマウスの大脳皮質、小脳、脳幹および脊髄中の神経興奮性アミノ酸含量を解析した。その結果、発症初期、末期いずれにおいてもコントロールマウスと比較してALSモデルマウスにおいて脊髄中D-セリン含量の増加が認められた。また、発症初期と比較して末期において脊髄中D-セリン含量が有意に増加した。一方、大脳、小脳、脳幹においては、D-セリン含量に有意な差は認められなかった。以上の結果は、D-セリンがALSの発症や病態に関与していることを示唆していると共に、本研究で開発した分析システムが神経変性疾患の診断マーカーや病態関連因子探索に有用であることを示している。二次元HPLCを用いて神経興奮性アミノ酸(L-グルタミン酸、グリシン、D-セリン、D-アラニン)の高感度選択的一斉分析法を開発するため、分離条件の精査を行った。一次元目の逆相分離においては移動相中アセトニトリル濃度を検討し、0.05%トリフルオロ酢酸を含むアセトニトリル水溶液のグラジエント溶離を用いることによりセリン、グリシン、グルタミン酸及びアラニンが約60分で良好に分離した。また、二次元目の光学分割においてはSumichiral OA-2500Sを固定相とし、セリンは5mMクエン酸を含むメタノール/アセトニトリル(25/75)、アラニンは4mMクエン酸を含むメタノールアセトニトリル(50/50)、グルタミン酸は2.5mMクエン酸を含むメタノールアセトニトリル(25/75)で良好な光学分割が得られた。セリン、アラニン、グルタミン酸の分離度は各々2.33、2.70、2.08であり、いずれも良好な光学分割が達成された。以上の条件を用い、複数のアミノ酸画分をトラップ可能とするマルチループバルブを導入した二次元HPLC一斉分析法を開発した。本分析法の検出限界はインジェクト量当たり500amolであり、内在性微量D-セリン及びD-アラニンの高感度検出が達成された。神経興奮性アミノ酸を切り口とした精神・神経疾患の新規治療薬や診断マーカーの開発において血液及び尿に加えて脳脊髄液は主要なターゲットである。そこで、本法を用いてマウス血液、尿及び脳脊髄液の分析を検討した結果、神経興奮性アミノ酸が良好に定量可能であり、今後本法を用いて神経変性疾患の治療標的や診断マーカー探索への展開が期待される。内在性神経活性アミノ酸(L-グルタミン酸、グリシン、D-セリン及びD-アラニン)の高感度選択的二次元HPLC法開発において、実試料に存在する多種多様なペプチド等の妨害成分と神経活性アミノ酸を分離するためには、微量成分であるD体がL体より先に溶出する複数の光学分割カラムを用いる定量値確認が不可欠である。そこで9種のパークル型キラル固定相(SumicLiral OA-2000S、-2500S、-3100S、-3200S、-3300S、-4100SR、-4500SR、-4700SR、-4900SR)におけるグルタミン酸、セリン及びアラニンの光学分割を検討した。その結果OA-2500S、-3100S、-3200S及び-4700SRを用いることにより、全てのアミノ酸においてD体が先に溶出し良好な光学分割が達成された。特にOA-3200Sにおいてはいずれも分離係数1.25以上であった。そこでOA-3200Sをキラル固定相とし、マウス血液及び脳組織を用いて妨害成分と分離可能な移動相条件を精査した結果、セリンは0.2%ギ酸を含むメタノール/アセトニトリル(80/20)混合液、アラニンは0.5%ギ酸を含むアセトニ-トリル溶液、グルタミン酸及びグリシンは1%ギ酸を含むアセトニトリル溶液を用いることにより、実試料における妨害成分と神経活性アミノ酸との良好な分離が達成された。そこで、モノリス型逆相ミクロカラムとOA-3200Sを接続して二次元HPLCを構築し、神経変性疾患の一つである筋萎縮性側索硬化症(ALS)モデルマウス中含量を解析した。その結果、コントロールマウスと比較してALSモデルマウスにおいて病変部位中D-Ser含量が増加していることを明らかにし、ALSにおいてD-Serが新規診断

マーカー、治療標的となり得ることが示唆された。また、従来のアミノ酸分析ではセリン含量に有意差が認められなかったことから、光学異性体が個別定量できる本分析法を用いることによりD体をターゲットとした新規診断マーカーや治療標的の探索が可能となることが示された。本研究で開発した「光学異性体を区別する神経興奮性アミノ酸一斉分析システム」のバリデーションを行った。標品を用いて検量線を作成した結果、D-セリン、D-グルタミン酸およびD-アラニンはインジェクト量あたり1 fmol-5 pmol、L-セリン、L-グルタミン酸、L-アラニンおよびグリシンは、10 fmol-200 pmolの範囲において良好な直線性が得られた。日内・日間再現性および血清試料分析における真度についても良好な結果が得られ、神経興奮性アミノ酸光学異性体が正確に一斉分析可能であることを示した。セリン合成不全症モデルマウスにおける神経興奮性アミノ酸含量解析を行った。その結果、大脳皮質および海馬ではコントロールマウスと比較して欠損マウスにおいて、レセリンやグリシンだけでなくD-セリン含量の激減が認められた。また、血清においても欠損マウスにおいてD-リン含量が有意に低下した。一方D-アラニンおよびレグルタミン酸については、いずれの試料においても有意な含量変化は認められなかった。以上の結果は、D-セリンがセリン合成不全症の病態に関与していることを示している。筋萎縮性側索硬化症(ALS)モデルマウスの大脳皮質、小脳、脳幹および脊髄中の神経興奮性アミノ酸含量を解析した。その結果、発症初期、末期いずれにおいてもコントロールマウスと比較してALSモデルマウスにおいて脊髄中D-セリン含量の増加が認められた。また、発症初期と比較して末期において脊髄中D-セリン含量が有意に増加した。一方、大脳、小脳、脳幹においては、D-セリン含量に有意な差は認められなかった。以上の結果は、D-セリンがALSの発症や病態に関与していることを示唆していると共に、本研究で開発した分析システムが神経変性疾患の診断マーカーや病態関連因子探索に有用であることを示している。本年度の研究実施計画であった「種々のパークル型キラル固定相を用いる神経興奮性アミノ酸の光学分割・分離条件の検討」及び「筋萎縮性側索硬化症(ALS)における神経興奮性アミノ酸の病態関連解析」を達成しているので、おおむね順調に進展していると考える。筋萎縮性側索硬化症については、慶應義塾大学医学部との共同研究によりモデルマウスを用いて種々の脳組織や尿、血液、脳脊髄液における神経活性アミノ酸含量を解析し、創薬や病態解析において不可欠な基盤データを取得すると共に神経活性アミノ酸含量変化と症状等との相関を検討する。併せて、ヒト臨床検体として尿、血液、脳脊髄液における神経活性アミノ酸含量を解析し、診断マーカー及び治療標的としての有用性を評価する。その他の神経変性疾患として、アルツハイマー病やパーキンソン病、重度の精神症状や発達障害が認められるレセリン合成酵素欠損症等のモデルマウスにおける神経活性アミノ酸含量を解析し、新規診断マーカー及び治療標的の探索を行う。
カーボンナノファイバー混合水の凍結促進効果を用いた氷蓄熱システムの高効率化

一般的に,冷却面に生成した氷層が厚くなると,氷自身の熱抵抗により氷の成長速度が小さくなる.そこで水に熱伝導性がよいカーボンナノファイバー(CNF)を混合させ製氷することで,製氷量を増加させる研究を行った.一方,融解時においては,CNF混合氷を融解してできるCNF混合水は,真水と比べて粘性が異なるため,その融解特性を研究した.その結果,CNF混合水を氷蓄熱システムに用いるときには,最適なCNF濃度が存在することを明らかにした.一般的に,冷却面に生成した氷層が厚くなると,氷自身の熱抵抗により氷の成長速度が小さくなる.そこで水に熱伝導性がよいカーボンナノファイバー(CNF)を混合させ製氷することで,製氷量を増加させる研究を行った.一方,融解時においては,CNF混合氷を融解してできるCNF混合水は,真水と比べて粘性が異なるため,その融解特性を研究した.その結果,CNF混合水を氷蓄熱システムに用いるときには,最適なCNF濃度が存在することを明らかにした.本研究は,水に熱伝導率の高いカーボンナノファイバー(CNF)を混合し,それを凍らせることにより熱伝導率の高い凍結層を生成して,時間当たりの凍結量を増加させることを目的としている.初期濃度C_0=1.02.5wt%のCNF混合水を3種類の長さ(x_0=60, 90, 120mm)の円筒試験容器(内径d=28.2mm)に充填し,容器の端面を0°C,他の端面をT_w=-5-20°Cに冷却して,生成された凍結高さを水のみの場合と比較した.また,凍結層のCNF濃度を測定し,凍結による掃き出し現象を調べた.その結果,以下のことが明らかとなった.1.初期濃度がC_0=1.02.5wt%の混合水を凍結すると,凍結開始から510hの間は,凍結高さは水のみの場合に比べて46%増加する結果が得られた.このことより,CNF混合水は凍結促進効果があることが明らかとなった.2.凍結層内のCNF濃度C_iは,初期濃度C_0の約半分程度に減少することが測定され,掃き出し現象が生じていることが明らかとなった.掃き出されたCNFは未凍結水に取り込まれるため,試験容器長さを変化させて実験を行ったが,この傾向は変わらないことが分かった.3.初期濃度C_0が比較的大きい場合は,凍結高さが高くなると,掃き出し作用により未凍結水のCNF濃度が高くなるために,凍結界面へCNFが堆積して水分補給が妨げられ,凍結が抑制される傾向が観察された.この結果より,凍結を促進させるためには水とナノファイバーの混合割合に最適値が存在することが明らかとなった.1.水に熱伝導率の高いカーボンナノファイバー(CNF)を0.862.34wt%の範囲で混合し,それを凍らせることにより見かけの熱伝導率が高い凍結層を生成して,時間当たりの凍結量を増加させることを目的としている.円筒容器(直径28.2mm,長さ60120mm)の端面を0°Cに保ち,もう一方の端面を-5-20°Cに冷却して凍結実験を行った結果,以下のことが明らかになった.(1)CNF混合水においては,凍結初期はCNFを掃き出す現象が生じ凍結層内のCNF濃度が減少するが,凍結進行に伴い掃き出されたCNFにより未凍結液のCNF濃度が増加するため,凍結後半においてはその影響を受けて凍結層内のCNF濃度が増加する.(2)CNF凍結層の氷中濃度を解析的に検討した結果,氷中濃度はCNF混合水の初期濃度と凍結試験容器長さのみに影響され,凍結温度の影響は小さいことを示し,氷中濃度分布の実験整理式を提案した.2.生成した凍結層はCNFを混合しているため,その融解特性を明らかにすることを目的として矩形容器内のCNF混合氷(初期濃度0.154.21wt%)の融解実験を行った結果,以下のことが明らかになった.(1)同一温度条件での融解実験において,凍結層のCNF初期濃度が大きくなると,自然対流が生じにくくなり融解量の時間変化が小さくなる.(2)CNF混合氷を融解すると,融解液にCNFが含まれるため見かけの粘性が増加し,その結果,自然対流が生じにくくなって,真水の氷を融解する場合と比較して凍結量が減少する.矩形容器内(100×100×50mm^3)にカーボンナノファイバー(CNF)混合氷を充填し,垂直壁の片面を0°Cに保ち,他の垂直面を20°C又は30°Cに加熱して自然対流による融解実験を行った.充填した氷のCNF濃度は0.154.4wt%の範囲で変化させ,融解量に及ぼすCNF濃度の影響を調べた.また,融解水はCNF混合水となるために,その粘性が真水の値とは異なることが考えられ,自然対流の強さに影響を及ぼす可能性がある.そのため,CNF混合水の動粘性係数を測定し,融解熱伝達に与える影響を考察した.その結果,以下のことが明らかとなった.1. CNF混合氷を融解したCNF混合水の見かけの粘性係数は真水の値より大きく,非ニュートン流体の性質を有する.また,CNF濃度が大きくなると,見かけの粘性係数も大きくなる.

2. CNF濃度が大きくなると見かけの粘性変化の影響を受け,自然対流が起きにくくなるため熱伝達率が小さくなり融解量が減少する.一方,CNF濃度が大きくなると融解液の見かけの熱伝導率が大きくなり,融解量が増加することが考えられるが,本実験範囲では,自然対流熱伝達に対する影響のほうが大きい.3.加熱面温度を高くすると,CNF混合水の見かけの粘性係数増加の影響は小さくなり,自然対流熱伝達が大きくなり,加熱面温度が低い場合に比べて融解量は増加する.4.氷蓄熱システムにCNF混合水を用いる場合,凍結過程ではCNFの高熱伝導性を活かすために高濃度とするのがよいが,融解過程ではCNF混合水の見かけの粘性が増加するため高濃度とすると融解熱伝達が減少する。したがって,凍結過程と融解過程の双方を考慮した適切なCNF濃度が存在する.
日本企業のグローバル活動の拡大と取引ネットワークに関する実証研究

グローバル化の進展が、顧客企業とのネットワークを通じて調達元企業の企業パフォーマンスにどのような影響を与えるかを検討を続けた。具体的には、顧客企業が海外からの調達を開始した時に、調達元企業の生産性、マークアップ率、雇用、平均賃金、売上高に与えた影響を検証した。本研究では、海外調達が内生的であることを考慮に入れるため、操作変数を使用した結果、主要な顧客企業が輸入を開始した時に、日本の製造業企業のパフォーマンスがどのように変化したかを検討した。当該分析により、顧客企業が輸入を開始すると、調達元企業に競争促進的な効果をもたらし、調達元企業は雇用維持を図ろうとするため、マークアップ率や生産性が上がりにくいことを示唆する結果が得られた。また、日本企業による中間財の国際調達が当該企業のパフォーマンス、特に輸出に与える効果に注目して分析した。まず、中間財の国際調達が企業の生産性に与える効果を分析したところ、既存研究と同様に生産性にプラスの効果があることが判明した。地域別には北米、欧州からの輸入の効果が大きく、中国からの輸入には効果が認められなかった。この結果から中間財の国際調達には技術のスピルオーバー効果があるものと解釈できる。加えて輸入は企業内における資源配分の効率化によって企業の生産性を高めるものと思われる。企業の生産性をコントロールしたうえで、事業所、企業の輸出行動に与える効果を推計したところ、中間財の国際調達は事業所及び企業の輸出の開始、輸出金額の増加にプラスの効果があることが判明した。この結果は、生産性向上による効果に加えて、価格の低下を通じて輸出が促進されることを示唆する。また中間財の国際調達には、事業所、企業の雇用へのマイナスの効果は認められなかった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。グローバル化の進展が、顧客企業(多くの場合、大企業)とのネットワークを通じて調達元企業(多くの場合、中小企業や下請企業)の企業パフォーマンスにどのような影響を与えるかを検討した。グローバル化の直接的効果、つまり、企業がグローバル化した時に自らの企業パフォーマンスに与えた影響については多くの研究があるが、間接的効果、つまり、企業がグローバル化した時に取引先企業のパフォーマンスに与えた影響を検証した論文は多くない。本研究では、傾向スコア差の差分析という手法を使って、主要な顧客企業が輸入を開始した時に、日本の製造業企業のパフォーマンスがどのように変化したかを検討した。またこの分析結果は、近年、大企業と中小企業の格差が拡大している理由の1つがグローバル化であることを間接的に示すとも解釈することができる。グローバル化は多くの場合、全体の厚生を上げるというメリットをもたらすが、格差拡大という視点からは、英国や米国のグローバル化に対する懸念は全くの杞憂というわけでもないと考えられ、わが国においても、グローバル化の進展を踏まえた中小企業の競争力確保の為の施策が求められるという政策的インプリケーションが得られた。海外へのアウトソーシングがネットワークを通じて経済に与える効果に関して一定の研究の成果が得られた。グローバル化の進展が、顧客企業とのネットワークを通じて調達元企業の企業パフォーマンスにどのような影響を与えるかを検討した。ただ、企業の海外調達の決定も内生的に決定されるため、海外調達の内生性を考慮した推計方法を検討中である。加えて企業のグローバル調達が国内生産ネットワークの構造に与える影響を分析を行った。450万件の日本企業間の生産ネットワークデータと企業レベルのオフショアリング開始に関する操作変数を使用した分析結果から、企業のオフシェアリングの開始が、中間製品製造企業との取引を代替することは少ないが、代替する場合には規模の大きい企業との取引が代替されることが判明した。また近隣に立地して、差別化した中間製品製造業者との取引を開始することが判明した。以上の結果から、日本企業によるオフショアリングの進展は、地域における企業の集積を高める傾向があるものと推察される。国際アウトソーシングが国内生産ネットワークに与える効果を生産性、マークアップ及びその構造(参入、存続、退出)に与える効果へと多角的な分析が進んでいる。

当該分析により、顧客企業が輸入を開始すると、調達元企業に競争促進的な効果をもたらし、調達元企業は雇用維持を図ろうとするため、マークアップ率や生産性が上がりにくいことを示唆する結果が得られた。また、日本企業による中間財の国際調達が当該企業のパフォーマンス、特に輸出に与える効果に注目して分析した。まず、中間財の国際調達が企業の生産性に与える効果を分析したところ、既存研究と同様に生産性にプラスの効果があることが判明した。地域別には北米、欧州からの輸入の効果が大きく、中国からの輸入には効果が認められなかった。この結果から中間財の国際調達には技術のスピルオーバー効果があるものと解釈できる。加えて輸入は企業内における資源配分の効率化によって企業の生産性を高めるものと思われる。企業の生産性をコントロールしたうえで、事業所、企業の輸出行動に与える効果を推計したところ、中間財の国際調達は事業所及び企業の輸出の開始、輸出金額の増加にプラスの効果があることが判明した。この結果は、生産性向上による効果に加えて、価格の低下を通じて輸出が促進されることを示唆する。また中間財の国際調達には、事業所、企業の雇用へのマイナスの効果は認められなかった。取引企業の輸出、輸入、対外直接投資の開始の拡大が、当該企業の生産性、マークアップに与える効果を企業規模別に検証する。これに加え、その企業と取引のある上流企業、下流企業のそれぞれの生産性、マークアップに与える効果についてより厳密な分析を進める。加えて、取引企業の輸出、輸入、対外直接投資の開始の拡大が、その企業と取引のある上流企業、下流企業のそれぞれの製品構成、部門構成(特にサービス部門(研究、企画・デザイン等の部門への影響))、労働需要、賃金に与える影響を検証する。今後は企業の海外調達の内生性の問題に対処するため適当な操作変数を考察することに加えて、為替レートの変化等企業にとって外生的であると考えられるショックを利用して、これが企業の輸出活動や国内の生産ネットワークに与える影響を検討する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
流体／固体遷移領域における発泡体破砕メカニズムの解明

マグマ模擬材料である酸素気泡入り水あめを用いて,急減圧にともなう破砕に対する粘弾性の影響を明らかにする実験を進めた.一連の実験を通して,我々は,マグマの粘弾性特性が流体的な性質を帯びるタイムスケールにおいても固体的な破砕(脆性的破砕)が発生することを見出した.マグマの粘弾性緩和時間と天然の火山噴火から見積もられる減圧特性時間との比較から,実際の火山では脆性的破砕が生じていると考えられる.詳細な観察から,脆性的破砕は,試料内のガスがき裂から急激に放出することで発生すること,破砕を引き起こす試料内部で進展するき裂は,試料内の気泡分布が不均一な部分をきっかけに生じていることを明らかにした.火山爆発を,「マグマ気泡流から噴霧流への遷移」ととらえ,火山物理学者(東京大学地震研究所助教,市原美恵氏)を連携研究者に迎え,流体工学の手法を用いて,遷移メカニズムの解明に取り組んだ.特に,爆発的噴火のきっかけとされる急激な遷移現象発泡マグマの「破砕」に焦点を絞り,工学的手法に基づく精密室内実験から現象の詳しい過程を調べた.本研究では,特に,天然の噴火でしばしば見られる,マグマが流体(流動状態)と固体(脆性状態)の中間的な性質を示す時間スケールでの「脆性的破砕」の発生について,試料内外の複合リアルタイムモニタリングを通じて,その要因を特定した.まず,可視光による観察を通じて,脆性的破砕は,試料内部の不均一な気泡分布をきっかけに試料内部でき裂が進展し,試料に内包された一部の気体が急激に放出されることによって生じる,との見通しを得た(Kamedaら, J. Volcanol. Geotherm. Res., 2013).また,気泡連結を模擬した試料は同じボイド率で均質な気泡分布を持つ試料に比べて破砕が生じやすいこともわかった(Shida et al., IAVCEI Kagoshima 2013).そこで,これまでの室内実験システムを縮小化した装置を高輝度光科学研究センター(SPring-8)に持ち込み,X線イメージングによって,可視光では不可能な試料内部構造や破砕の進行過程の詳細を実験的に把握した.その結果,CT再構成画像,X線ラジオグラフィの画像から,破砕は気泡の連結部から生じることを確認した(亀田ら,地球惑星科学連合大会2014;志田ら,地球惑星科学連合大会2014).マグマ模擬材料である酸素気泡入り水あめを用いて,急減圧にともなう破砕に対する粘弾性の影響を明らかにする実験を進めた.一連の実験を通して,我々は,マグマの粘弾性特性が流体的な性質を帯びるタイムスケールにおいても固体的な破砕(脆性的破砕)が発生することを見出した.マグマの粘弾性緩和時間と天然の火山噴火から見積もられる減圧特性時間との比較から,実際の火山では脆性的破砕が生じていると考えられる.詳細な観察から,脆性的破砕は,試料内のガスがき裂から急激に放出することで発生すること,破砕を引き起こす試料内部で進展するき裂は,試料内の気泡分布が不均一な部分をきっかけに生じていることを明らかにした.爆発的噴火のきっかけとされる急激な遷移現象発泡マグマの「破砕」に焦点を絞り,連携研究者(東京大学・地震研究所・助教,市原美恵氏)とともに,工学的手法に基づく精密室内実験から現象の詳しい過程を明らかにすることを目指した.本年度は,天然の噴火でしばしば見られる,マグマが流体(流動状態)と固体(脆性状態)の中間的な性質を示す時間スケールでの「脆性的破砕」の発生メカニズムの解明を進めた.これまで積み重ねてきた急減圧装置による発泡体破砕実験データを詳細に解析した結果,脆性的破砕は,マグマ内の差応力が破壊に必要な臨界差応力を維持しているタイムスケールの範囲であれば,マグマが流体的な性質を帯びるタイムスケールでも生じる固体的な破砕現象であることを明らかにした.さらに,その発生は,試料の不均一な気泡分布によって試料内部でき裂が成長し,そのき裂が試料表面に達した段階で試料内部のガスが急激に放出されることによって,試料の局所が急減圧にさらされることが原因であるとの見通しを得た.このストーリーが2011年に発生した霧島新燃岳の噴火現象を良く説明できることも分かった.以上のメカニズムを実験的に明らかにするため,試料内部の気泡分布状態のモニタリング方法を検討した.まず,超音波探傷を試みたところ,試料が発泡体であることなどから,内部に生じるき裂等の位置を正確にとらえることは難しいことが分かった.そこで,1月17日から19日にかけて,(公財)高輝度光科学研究センター,通称SPring-8に出張し,先方の技術者とX線CT撮影によるモニタリング実現可能性を詳しく検討した結果,十分な精度で発泡体の3次元構造をとらえることが可能,という見通しが得られた.発泡マグマの「破砕」,特に,天然の噴火でしばしば見られる,マグマが流体(流動状態)と固体(脆性状態)の中間的な性質を示す時間スケールでの「脆性的破砕」の発生について,工学的手法に基づく精密室内実験から現象の詳しい過程を明らかにすることを目的として研究を進めている.これまでの急減圧実験データを詳しく解析した結果,実験結果全体を,マグマのレオロジーを考慮に入れた破砕過程数理モデルで解釈できる見通しが得られ,その結果をまとめた雑誌論文を投稿し,H25年4月8日に掲載が決定している.当初は,超音波探傷と外部からの高速度カメラ撮影の組み合わせによる試料内外の複合リアルタイムモニタリングを目指すことを計画していた.