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符号理論と実験計画法の研究

[5]において、4元[240,5,179]符号,4元[243,5,181]符号,4元[244,5,182]符号,4元[248,5,185]符号は存在しないことを示し「n_4(5,179)=241,n_4(5,181)=244,n_4(5,182)=245,n_4(5,185)=249」が成り立つことを示した。(注)詳しくは、平成9年度10年度文部省科研費『符号理論と実験計画法の研究』の研究成果報告書を参照のこと。符号長がn、次元がk、最小距離がdであるq元線形符号(qは素数または素数べき)をq元[n,k,d]符号という。この研究の主な目的は次の2つの問題を解くことである。(問題A)与えられた整数n,k,qに対して、q元[n,k,d]符号が存在するような整数dの最大値(これをd_q(n,k)で表す)を求め、d=d_q(n,k)であるようなq元[n,k,d]符号を求めよ。(問題B)与えられた整数k、d、qに対して、q元[n,k,d]符号が存在するような整数nの最小値(これをn^q(k,d)で表す)を求め、n=n_q(k,d)であるようなq元[n,k,d]符号を求めよ。最近の一連の研究によって、q=3,k≦5の場合やq=4,k≦4の場合には、すべての正の整数dに対して問題Bは解決されたが、q=3,k=6の場合やq=4,k=5の場合には、多くの整数dに対して問題Bは未解決であった。今回(1997年度)の文部省科学研究費補助金(基盤研究(C))による研究によって次の結果が得られたので報告します。1.q=3,k=6の場合には、d=17,23,24,51,153,154,155,157,179,205に対して問題Bを解決した。すなわち、n_3(6,17)=30,n_3(6,23)=39,n_3(6,24)=40,n_3(6,51)=80,n_3(6,153)=232,n_3(6,154)=234,n_3(6,155)=235,n_3(6,157)=238,n_3(6,179)=271,n_3(6,205)=310が成り立つこよを示した。2.q=4,k=5の場合には、d=179,181,182,185,207,216,219に対して問題Bを解決した。すなわち、n_4(5,179)=241,n_4(5,181)=244,n_4(5,182)=245,n_4(5,185)=249,n_4(5,207)=278,n_4(5,216)=290,n_4(5,219)=294が成り立つことを示した。(詳しくは、研究発表(雑誌論文)1から8を参照)3.1997年11月3日から11月14日まで大阪女子大学でベルゲン大学のT.Helleseth教授と(科学研究費を用いて)共同研究を行い、q=3,k=6,d=63の場合に対して問題Bを解決した。すなわち、n_3(6,63)=98が成り立つことを示した。符号長がn,次元がk,最小距離がdであるq元線形符号をq元[n,k,d]符号という。q元[n,k,d]符号が存在するようなnの最小値とdの最大値をそれぞれn〓(k,d)とd〓(n,k)で表す。n=n〓(k,d)またはd=d〓(n,k)であるようなq元[n,k,d]符号を最適な符号という。符号理論の主な目的は、与えられた整数k,d,q(またはn,k,q)に対してn〓(k,d)(またはd〓(n,k))の値を求め、最適なq元[n,k,d]符号を求めることである。今回(1998年度)の文部省科学研究費補助金(基盤研究(C)、研究代表者濱田昇)による研究によって次の結果が得られたので報告します。(1)次のページの11.研究発表の中の論文[1]において、3元[38,6,23]符号と3元[39,6,24]符号は存在しないことを示し「n_3(6,23)=39,d_3(38,6)=22,n_3(6,24)=40,d_3(39,6)=23」が成り立つことを示した。(2)論文[2]において、4元[293,5,219]符号,4元[289,5,216]符号,4元[277,5,207]

符号は存在しないことを示し「n_4(5,219)=294,n_4(5,216)=290,n_4(5,207)=278」が成り立つことを示した。(3)論文[3]において、3元[79,6,51]符号は存在しないことを示し「n_3(6,51)=80」が成り立つことを示した。(4)論文
浄水処理における膜分離法ー細菌,ウィルスの分離特性、透過流束に及ぼす諸因子の検討

浄水における膜分離技術の適用可能性を明らかにするには、膜の濾過特性、分離特性を詳細に検討する必要がある。本研究は、濁質やコロイドの除去特性だけでなく、細菌・ウイルスの分離特性、透過流束に及ぼす因子について詳細な実験的検討を行ったものであり、研究成果は以下に総括される。(1)カオリン懸濁液、フミン質、大腸菌の除去特性を、外圧式中空糸精密ろ過膜(粒子分画サイズ0.03μm(及び内圧式管式限外ろ過膜(分画分子量14000)を用いて調ベ、どちらも除去性能としては大差無いという結果を得た。中空糸膜の透過流束は2.56m/dと、実用的に十分高い値が得られた。(2)クロスフロ-濾過における透過流束に及ぼす諸因子の影響を、ラテックス粒子を用いて実験的に調べ、また理論的検討も行った。その結果、透過流束の初期減少速度を決めるのはケ-ク層の空隙率と粒子径である。膜面流速はケ-クのバルクへの回帰量を決定し、従ってフラックスの定常値を決める。粒子径に分布がある場合、粒子径が大きくなるとシア効果によりバルクへの回帰量が大きくなるため、膜面に小さい粒子径のものが時間とともに選択的に堆積される。(3)大腸菌ファ-ジQβの膜分離特性を精密濾過膜(0.1μm)と限外ろ過膜(分画分子量40000)を用いて調べた。Qβの粒子径約25nmよりも大きい孔径を持つ精密濾過膜でも、初期吸着により90%程度の排除率を持つ。また自然水中に含まれる有機物質によるゲル層が形成されると、Qβの排除率が高くなる。(4)以上の結果を踏まえ、集積度の高い中空糸膜を用いて浄水場(5000m^3/d)の試設計を行った。その結果、膜透過流束を0.5m/dとした場合でも、膜処理場は在来式浄水場に比べて敷地面積を大幅に小さくすることができることが分かった。また、全量濾過とすれば膜処理浄水場の運転費用は、常に在来式のものより小さくなることが示された。藤田・金子は、外圧式中空糸精密濾過膜(粒子分画サイズ0.03μm,材質ポリエチレン)と内圧式管形膜モジュ-ル(分画分子量15,000,材質ポリスルフォン系)を用い、クロスフロ-濾過実験を行った。種々の圧力,クロスフロ-流速の下での透水特性を調べるとともに、カオリンによる濁度の除去特性,大陽菌,大陽菌ファ-ジの分離特性及びフミンの除去特性を調べた。濁度は凝集剤無添加の場合でも、ほぼ100%の除去率が得られた。精密濾過膜の場合、糞便性大陽菌群数はオ-ダ-が3ないし4減少したが、逆洗後に除去能の低下が認められた。大陽菌ファ-ジを水に添加して膜ろ過を行なうと、99.5%の除去率となり、逆洗後は95.4%と、やはり逆洗後のリ-クが増大した。フミンの添加実験では、pH68,水温1922°Cの範囲では,pHの違いによる除去率の違いは大きくなく、8090%程度であった。

フミンの場合は、逆洗後も除去率はほとんど変化しなかった。大垣・山本は、ポリフッ化ビニリデン製の平膜を用い、孔径0.4と0.1μm及び分画分子量20万の限外ろ過膜を用いて,クロスフロ-濾過実験を行った。PMMA(ポリメチルチタアクリレ-ト)粒子を用いた実験により、操作因子(圧力,膜面流連)加透水フラックスに及ぼす影響を明らかにした。ケ-クゲル層支配の状態では、フラックスの減少曲線から得られる比抵抗値は、空隙率,粒子径の関数として与えられる理論式と適合し、ケ-キ層の構造の推定に利用できることがわかった。また、精密濾過膜の大陽菌ファ-ジQ_βの分離特性に及ぼす膜面付着物の影響を調べた。PMMA均一粒子の堆積層では、膜面付着物の影響はほとんど見られなかったが、自然水(池の水)の濾過により生ずる堆積層では、ファ-ジの阻止率が大きく向上した。総括は藤田が行った。浄水における膜分離技術の適用可能性を明らかにするには、膜の濾過特性、分離特性を詳細に検討する必要がある。本研究は、濁質やコロイドの除去特性だけでなく、細菌・ウイルスの分離特性、透過流束に及ぼす因子について詳細な実験的検討を行ったものであり、研究成果は以下に総括される。(1)カオリン懸濁液、フミン質、大腸菌の除去特性を、外圧式中空糸精密ろ過膜(粒子分画サイズ0.03μm)及び内圧式管形限外ろ過膜(分画分子量14000)を用いて調べ、どちらも除去性能としては大差無いという結果を得た。中空糸膜の透過流束は2.56m/dと、実用的に十分高い値が得られた。(2)クロスフロ-濾過における透過流束に及ぼす諸因子の影響を、ラテックス粒子を用いて実験的に調べ、また理論的検討も行った。その結果、透過流束の初期減少速度を決めるのはケ-ク層の空隙率と粒子径である。膜面流速はケ-クのバルクへの回帰量を決定し、従ってフラックスの定常値を決める。粒子径の分布がある場合、粒子径が大きくなるとシア効果によりバルクへの回帰量が大きくなるため、膜面に小さい粒子径のものが時間とともに選択的に堆積される。(3)大腸菌ファ-ジQβの膜分離特性を精密濾過膜(0.1μm)と限外ろ過膜(分画分子量40000)を用いて調べた。Qβの粒子径約25nmよりも大きい孔径を持つ精密濾過膜でも、初期吸着により90%程度の排除率を持つ。また自然水中に含まれる有機物質によるゲル層が形成されると、Qβの排除率が高くなる。(4)以上の結果を踏まえ、集積度の高い中空糸膜を用いて浄水場(50000m^3/d)の試設計を行った。その結果、膜透過流束を0.5m/dとした場合でも、膜処理場は在来式浄水場に比べて敷地面積を大幅に小さくすることができることが分かった。また、全量濾過とすれば膜処理浄水場の運転費用は、常に在来式のものより小さくなることが示された。
小型試料による電磁シールド効果の統一的・効果的な評価測定法に関する研究

本研究で得られたおもな成果は以下のとおりである。1.電磁シールド効果値(SE値)の統一的な表示法に関して次のように提案した。遠方から到来する平面電磁波に対する平板状無限広さのシールド材のSE値(遠方界SE値)は材質と厚さおよび電磁波の周波数と入射角によって決まり、波源の種類や観測点の位置に無関係である。一方、シールド材近傍に波源が存在する場合のSE値は電界と磁界とでは異なり、波源の種類や配置や位置,およびシールド材の面積や形状にも関連して変化する。よって、SE値の評価基準は無限広さの平板に対する平面波垂直入射時の遠方界SE値とすることが妥当である。2.遠方界SE値の測定には広い空間を必要とする。測定空間の縮小化のために、まず、無限広さのシールド平板の近傍に波源を配置した場合の近傍界SE値を求めるための近似理論式を導出し、遠方界SE値との換算関係を明らかにした。次に、シールド平板の小型化のために理論解析をもとにした数値解析により予測し、電波暗室などにおける測定・実験により検証した。その結果、測定系は波源と受信点の間隔が1m以内で、数十cm半径の円形平板状シールド材(試料)からなる約1m^3の空間に収めることができることを明らかにした。これにより、小型試料による近傍界SE値の測定値から遠方界SE値を換算できる見込みとなった。3.電波暗室などを必要としない小型測定装置への取り組みの一環として、波源と円形平板状シールド材(試料)および受信用検出素子を金属円筒内部に組み込んだ小型測定装置を想定した場合における近傍界SE値の近似理論式および遠方界SE値との換算近似理論式を導出した。1.電磁シールド効果の基本的特性の検討:遠方から到来する平面電磁波に対する平板状無限広さのシールド材のシールド効果(遠方界または平面波シールド効果)は電界・磁界ともに同じ値であり、材質と厚さおよび電磁波の周波数と入射角により決まり、観測点の位置に無関係である。これに対して、シールド材近傍に波源が存在する場合のシールド効果(近傍界シールド効果)は、電界と磁界とでは異なり、また、波源の種類や位置および観測点の位置によっても異なる。さらに、シールド材が有限広さの場合は、面積や形状にも関係する。以上のことから、シールド効果値の評価基準は無限平板に対する平面波垂直入射時の値(遠方界シールド効果値)とすることが妥当であるとの結論を得た。さらに、平板状無限広さのシールド材に対して、波源の基本としての電気ダイポールまたは磁気ダイポールを近傍に配置した場合の近傍界シールド効果と、平面電磁波が到来する場合の遠方界シールド効果の理論的・数値的な換算関係を整理し、明確化した。2.試料と測定系の小型化に関する検討:シールド効果値の測定に際しては、波源(送信アンテナ)および測定点(受信アンテナ)はできるだけ接近させ、かつ小型試料による近傍界シールド効果値を測定する方が簡便である。シールド材が平板状無限広さの場合は、前述のように遠方界シールド効果値への換算は可能であるが、シールド材を小型化して有限広さとした場合にはさらに換算または補正が必要である。本研究では、無限広さの場合の近傍界シールド効果がシールド材のどの程度の面積範囲の寄与によりおもに決まるのかを調べ、シールド材と波源および測定点の間の距離の短縮とシールド材の小型化のための目安を知ることができた。シールド材近傍に波源が存在する場合のシールド効果(近傍界シールド効果)は、電界と磁界とでは異なり、また、波源の種類や位置および観測点の位置によっても異なる。

これに対して、遠方から到来する平面電磁波に対する平板状無銀広さのシールド材のシールド効果(遠方界または平面波シールド効果)は電界・磁界ともに同じ値であり、観測点の位置に無関係で材質と厚さのみに依存する。以上のことから、シールド効果の評価基準は遠方界シールド効果値とすることが妥当である。しかし、小型のシールド材では近傍界シールド効果値を測定せざるを得ない。今年度は、遠方界シールド効果と理論的・数値的に換算関係が得られる近傍界シールド効果測定法に関連する以下の研究実績を得た。1.シールド材の小型化に関する検討:波源としての微小円形ループアンテナをシールド材に平行に近接して配置する場合を想定し、シールド材の面積と近傍界シールド効果値の関係を調べ、シールド効果値に影響を及ぼさない面積範囲を推定した。その結果、アンテナのループ半径を小さくして波源・シールド材・観測点を近接させるほど面積を小さく(小型化)できるとの知見を得た。2.新たな測定法に関する検討:外来の不要電磁波の影響を無くするために金属円筒内に送受信用微小円形ループアンテナと円盤形のシールド材を平行に挿入して測定する場合を想定し、近傍界シールド効果値を求めるための近似理論式を導出し、遠方界シールド効果値との換算関係を明らかにした。
軟性裏装材の微生物学的汚れに関する研究

軟質裏装材およびペリクルがCandida albicansの発育および定着に及ぼす影響を検討した結果、以下の知見を得た.1)軟質裏装材に対する付着は被着体の疎水性と関連が見られたが、ペリクルが存在する場合その影響は見られなくなる.2)軟質裏装材表面における発育は、レジン表面に比べ有意に抑制される.3)このような市販軟質裏装材のC.albicansに対する発育抑制には粉末に添加された抗菌性物質だけでなく、液成分あるいは被着体の付着能が関与している.4)液成分による発育抑制をより詳細に調べた結果、特に毒性の高い可塑剤により阻止帯の著明な形成が認められた。5)このような可塑剤によるC.albicansの発育抑制は、試作した軟質裏装材(ゲル体)でも認められ、市販製品のC.albicansの発育抑制にはこのような液剤の作用が大きいことが示唆された。6)また、可塑剤の種類によってエタノール含有量の影響は全く異なっており、軟質裏装材の組成によってC.albicansの発育は全く異なっていた.7)このような軟質裏装材の組成はC.albicansの定着にも影響を与え、ある種の可塑剤を用いた場合、C.albicans酵母型の材料中への侵入が誘発された.8)ペリクルの種類によってC.albicansの軟質裏装材表面への定着は異なっていた.特に全唾液および血清によって形成されるペリクルはC.albicansの定着を促進した.9)このような唾液および血清ペリクルはC.albicansの菌糸発育を促進し、さらにその材料内への侵入を助長した。
減数分裂開始機構の解明と新しい魚類配偶子保全技術確立への展開

魚類精子形成での減数分裂開始の制御に関わるステロイドホルモンの検索を行ったところ、減数分裂開始時の血中量の変化およびレセプターの挙動から、黄体ホルモンである17?,20?-ジヒドロキシ-4-プレグネン-3-オン(DHP)がその候補として考えられた。DHPの減数分裂開始への作用機構をウナギ精巣器官培養および精原細胞-セルトリ細胞の共存培養系を用いて調べたところ、抗DHP抗体処理により減数分裂開始が阻止されること、DHPの刺激により各種減数分裂開始の分子マーカーが発現するとともに生殖細胞にシナプトネマ構造を出現させることから、DHPが減数分裂開始因子であることが明らかとなった。卵形成での減数分裂開始の制御機構を解析するために、コイの卵巣を用いて培養系を構築し、DHPの初期卵形成での関わりを調べたところ、DHPは卵形成でも減数分裂の開始の制御に関わることが明らかになった。減数分裂開始の分子機構を調べるために、DHPによってウナギ精巣で発現が誘導される遺伝子のクローニングを行った。その結果、最終的に25種類の独立したDHPによって精巣で発現が誘導される遺伝子のクローニングに成功した。これらのクローンのうち、発現時期および発現部位の解析よりウナギトリプシンが減数分裂開始に関わる可能性が高いものと考えられた。ウナギの各種生体外培養系を用いてトリプシンの減数分裂開始への作用を調べたところ、トリプシンはDHPの下流で減数分裂開始の引き金の一部を引いていることが明らかとなった。更にトリプシンは、精子変態時の鞭毛およびマンシェット構造の構築、精子頭部の伸張に作用すること、精子の頭部に存在し、受精の成立に重要な作用をすることが明らかとなった。魚類の黄体ホルモン:17α,20β-ジヒドロキシ-4-プレグネン-3-オン(DHP)の精子形成に伴う血中量の変化をサケ科魚を用いて測定したところ、減数分裂の開始期に特異的なピークがあることが明らかとなった。また、DHPの受容体であるプロゲステロン受容体I型及びII型の精巣での発現を観察したところ、特にI型は精子形成の初期の精原細胞とそのセルトリ細胞及び間質細胞で発現していることが明らかとなった。そこでDHPの精子形成への作用機序をウナギの精巣器官培養系で調べたところ、DHPは精子形成誘起雄性ホルモン:11-ケトテストステロン(11-KT)と同様に精原細胞の増殖から精子変態に至る全精子形成過程を誘導することが明らかとなった。しかし、DHPの効果的な濃度と作用時期に違いがある可能性が示唆された。11-KTとDHPの精子形成への作用機序の違いを明らかにするため、ヒト絨毛性生殖腺刺激ホルモン(hCG)投与により誘導されたウナギの精子形成の進行に伴う精巣での11-KTおよびDHPの含有量を調べた。その結果、精巣では生殖腺刺激ホルモンの刺激により先ず11-KTが産生され、続いてDHPが産生されることが明らかとなった。DHPが精子形成の進行に必要であるか否かを、DHPの抗体によりDHPの作用を抑制した生殖細胞と精巣体細胞の共存培養系に11-KTを添加することによって確かめた。その結果、DHP抗体によって6日間処理した共存培養では11-KTの作用には影響は認められなかったが、15日間処理したものでは11-KTの作用が抑制された。以上の結果より、精子形成に対するDHPの作用は、精子形成開始時ではなく、減数分裂開始前後であることが明らかとなった。初期卵形成の制御機構を解析するために、コイを用いて卵巣培養系の構築を試みた。

1年魚のコイ卵巣をコラゲナーゼ/ディスパーゼにより処理し、比較的大きな卵母細胞を除去した後、卵原細胞が比較的多く存在すると予想される卵巣壁を細切し浮上法により前培養を1ヶ月行った。前培養終了後の組織を観察したところ、比較的多くの卵原細胞は良好な状態で保たれていた。前培養の後、雌性ホルモン:エストラジオール-17β(E2)を添加して更に15日間培養したところ、E2の刺激により明らかに卵原細胞の数が増加した。以上より、コイの卵巣壁培養系は、初期卵形成の制御機構を調べる上で有効な方法である可能性が示された。精子形成での減数分裂の分子制御機構を調べるために、黄体ホルモン:17α,20β-ジハイドロキシ-4-プレグネン-3-オン(DHP)の刺激により精巣での発現が変化する遺伝子のクローニングを行った。DHPを添加した、あるいは添加していない培養液で6日間培養した精巣片からそれぞれmRNAを抽出し、cDNAサブトラクションを行ったところ、現段階で41種類のDHPの刺激により精巣での発現が誘導されるcDNA断片、36種類の発現が減少するcDNA断片をそれぞれ得ることができた。これらのなかには、DHPを添加していない培養液で培養した精巣片では、ほとんど発現していないが、DHPの添加により著しく発現が誘導されるクローン6種類が含まれていた。これらの中には、ステロイド合成酵素の一つである11β-水酸基脱水酵素やトリプシノーゲンが含まれていた。本年度は減数分裂誘起ステロイド:17α,20β-ジヒドロキシ-4-プレグネン-3-オン(DHP)によって精巣での発現が誘導される2種類の因子;トリプシンおよび11β-HSDの機能解析を行った。トリプシンの精子形成への直接的な作用を調べるため、精原細胞とセルトリ細胞の共存培養系にトリプシンを添加して3日間培養したところ、精原細胞が増加するとともに、増加した精原細胞に減数分裂のマーカータンパクであるSpo11の発現が認められた。さらに、精原幹細胞の単独細胞培養系にトリプシンを添加して培養したところ、前述の精原細胞とセルトリ細胞との共存培養系の結果と同様、精原幹細胞の数の増加が認められるとともに、培養6日目にチューブリン分子を含む鞭毛様構造を持ち細胞表面にアクチン分子が局在化し細胞体が伸長した精子様細胞が多数出現した。これらの結果より、トリプシンはDHPによる制御の下、精原細胞の増殖と減数分裂の誘導、さらには精子変態の制御に深く関わっていることが明らかとなった。11β-HSDの精巣での活性を詳細に調べた結果、本酵素は、雄性ホルモン11-ケトテストステロンの生合成に作用する以外に、精巣でもコーチゾルからコーチゾンへの変換にも機能することが明らかとなった。コーチゾルおよびコーチゾンの精子形成への作用機序を解析したところコーチゾンは100ng/ml以上の濃度で、精子形成に対して悪影響を与えるが、コーチゾンは何れの濃度に関しても精子形成に対して悪影響を与えないことが明らかとなった。以上の結果より、DHPの刺激により精巣で誘導される11β-HSDは、ストレス等により血中量が増加する有毒なコーチゾルから無毒なコーチゾンへと転換することにより、精子形成の進行を保護する働きがあるものと考えられた。本年度は減数分裂誘起ステロイド:17α、20β-ジヒドロキシ-4-プレグネン-3-オン(DHP)によって精巣での発現が誘導されるトリプシン様物質の受精に対する機能を解析した。ウナギを含め魚類の精子には先体が存在せず、受精時に必要なプロテアーゼは精子に存在しないものと考えられてきた。ウナギトリプシン抗体を用いて、免疫組織
ウミウの潜水および飛翔行動にともなう生理生態的反応

北海道天売島海鳥繁殖地において5月末から6月にかけて水圧センサー付きのマイクロデータロガーを用いてウミウの自然状態における潜水採食行動の調査を行った。繁殖中の10個体にデータロガーを装着し、うち雄雌各1羽の再捕獲に成功、データロガーを回収した。潜水データを解析した結果、雄は雌よりも深い深度に潜水しており、潜水時間も長い。潜行速度、浮上速度が大きいため採餌を行っていると考えられる底での滞在時間は雌雄で差がなかった。餌組成、繁殖行動及び繁殖成功の調査から、このシ-ズンは浮き魚が少なく底魚を食べており、なかでも岩礁性のカサゴ科の魚などをよく食べていた。そのため潜水深度は比較的浅く、繁殖成功は低かった。ウミウのヒナ5羽を7月上旬に捕獲し、約1カ月飼育したのち、心拍数と胃内温度を測る実験を行った。胃内温は上下に2つ温度センサーがついたタイプのデータロガーを餌の魚とともに飲み込ませて計測し、回収は鳥が自発的に吐き出すのに任せた。体温は安静時も運動時も40°C前後で安定しているが、夜間に少し下がる傾向があった。心拍数は電位差を計測してその変化をカウントするデータロガーを背部に装着し、背中の2カ所に電極を刺して計測を試みたところ、安定時には正しく心拍を計測できるが、鳥が動くと筋電のためノイズが大きくなり、心拍を計測することができなかった。運動中の心拍を正しく計測するためには、より小さいデータロガーを体内に埋め込むなど、筋電の影響をなくすための工夫が必要である。
レーザー照射下のエアロゾル粒子の挙動と複合材料粒子の生成

1.レーザー照射実験用4重極セルの理論的・実験的検討:4極子型セルを試作し、単粒子気中保持のための性能について理論計算を行なって、粒子安定保持のための操作条件を明らかにした。また10μm前後の炭素単粒子を用いてその安定保持条件が理論計算結果と良く一致し、数時間にわたって安定保持されることを確認した。また、条件によっては粒子集団も疑似安定的に気中保持が可能なことを確認した。2.粒子・雰囲気ガス・照射光などの異なる各種条件下での粒子加熱効果:(1)種々の粒子材料(水、鉛、炭素)、粒径(1-50μm)、レーザー波長(可視、赤外)、レーザー強度(10^6-10^7W/m^2)、媒質ガス(N_2、He、Ar)について、粒子加熱速度、平衡温度、局所エネルギー吸収を計算し、有効粒子加熱を行うための諸条件について検討した。(2)4極子型セル内に保持した粒径10μm前後の炭素粒子を赤外波長領域レーザーで照射加熱し、光子相関法によって求めた拡散係数の変化すなわち温度上昇が、理論計算値とほぼ一致することを確認した。また、通常光子相関法に用いられるレーザー照射強度では、粒子加熱効果はほとんど無視しうることを理論的・実験的に確認した。3.レーザー照射下における粒子の動力学:上記セルとビデオ追跡カメラの組み合わせによって、各種レーザー(可視および赤外)照射下における粒子移動軌跡を実験的に追跡し、粒子軌道計算と対比して、粒子に作用する光泳動力の計測が可能なことを示した。4.複合材料・凝集粒子のレーザー照射下における挙動:ナノメーターオーダーの超微小銀粒子を作成し、その分散性を保持しながら粒子濃度を濃縮するための手法を開発して、その物性を検討している。1.レ-ザ-照射下のエアロゾル粒子の加熱粒子材質(PSL,Pb,Zn,C),粒径(0.120μm),光波長(0.48810μm),媒質ガス(N_2,Ar,He,空気)の種々の組合わせ條件について,粒子の加熱速度及び平衡温度の理論計算を行い,粒子温度は100μs程度で平衡に達し,有効な加熱のためには10^7w/m^2以上の照射強度が必要なこと,媒質ガスは温度上昇に若干の影響をもつこと,とくに炭素粒子の加熱効果は大きいこと,などを明らかにした。2.光子相関測定法の加熱粒子への適用(1)密閉チャンバ-内のPb粒子をArーイオンレ-ザ-(0.11W,10^610^7w/m^2)で照射し,光子相関法によりブラウン拡散係数を測定した。間接的にえられた粒子温度は理論計算値とほゞ一致し,温度上昇とレ-ザ-照射強度の関係も確認された。(2)凝集エアロゾル粒子の質量測定への光子相関法の適用性について実験的に検討し,その有効性を確認した。(3)とくに微小エアロゾル粒子への適用性を高めるため,シングルクリップ型相関計にかわるフルコリレ-タ-を設計製作し,その適用性について検討した。3.レ-ザ-照射下の粒子挙動別途製作した四極子セル内での単粒子保持性能について,理論的・実験的に検討し,さらに粒子挙動追跡のためのビデオ装置を開発した。10μm前後の炭素粒子について,2時間以上の保持が可能となり,強いレ-ザ-照射下での複雑な挙動が確認された。1.レ-ザ-照射下におけるエアロゾル粒子の挙動1)4極子型セルを製作し,その粒子安定保持について理論計算を行い,極印加電圧と粒径・荷電状態などとの関係から、安定保持条件を示す一般的安定図を作成した。

2)炭素単粒子(粒径10ー20μm)の気中保持について検討し、セル内の粒子挙動は理論計算結果と良く一致すること、数時間にわたる安定保持が可能なこと、粒子群の準安定保持も可能なことを実験的に確認した。3)セル内単粒子の移動軌跡を、2次元画像解析測定法によって実時間に近い速度(1/60秒ごと)で追跡する方法と装置を開発し、その実用性を実験的に検討した。これを用いて、粒子に加わる光泳動力を測定し、簡易理論式とおおむね一致するが若干の差異があること、その差は粒径と照射光強度に対応した補正を行うことによって解消しうることを示した。なお、光泳動力のより厳密な理論計算は別途検討中である。4)赤外レ-ザ-と可視光レ-ザ-照射下における粒子挙動を実験的に検討し、前者の場合には粒子加熱が著しく、このため媒質気体の流動による粒子運動が無視できないことを明らかにした。2.複合料粒子の生成予備的実験として、ナノメ-タ-オ-ダ-の超微小銀粒子をエアロゾル法によって生成し、その濃縮法・分散性について検討した。エアロゾル粒子は,レーザー照射によって加熱されて溶融・蒸発し,あるいは加熱の不均一性や媒質ガスとの間の熱的非平衡により,光泳動などの特異な動力学的挙動を呈する。本研究は、これらに関連する基礎的事項について検討し,その工学的応用の基礎を確立することを目的としたものであって,えられた成果の主なものは次の通りである。1.種々の粒子材料(水・炭素),粒径(150μm),レーザー波長(可視・赤外),レーザー強度(10^610^7W/m^2,媒質ガス(N_2,He,Ar)について,粒子加熱速度,平衡温度,局所エネルギー吸収を計算し、有効な粒子加熱を行うための諸条件について検討した。効果的な粒子加熱を行うには一般に10^7W/m^2以上のレーザー強度が必要なこと,サブミクロン粒子の加熱にはむしろ可視光レーザーの方が有効なこと、などを明らかにした。2.粒径10μm前後の炭素粒子を四極子セル内に保持し,種々の條件下で照射して,光子相関法によって粒子のブラウン拡散係数を測定し、粒子の温度上昇が,2で求めた理論値と一致することを確かめた。3.四極子セルとビデオ追跡法の組合わせによる粒子挙動追跡装置を開発し,レーザー照射下における粒子の光泳動力を求めた。また,粒子軌跡の理論計算結果と対比してその一致性を確かめ,四極子内粒子のレーザー照射下の安定保持条件を明らかにした。4.ナノメーターオーダーの超微小銀粒子を作成し,その分散性を保持しながら粒子濃度を濃縮するための手法を開発して,その物性の検討を行っている。
基本的NOx分子: NO3ラジカルの動的分子構造

Stantonが理論計算から提案した振動帰属を分光実験により検討し、従来の帰属が正しいことを明らかにした。振電相互作用の重要な一因子として、不対電子と縮重振動の対称軸まわりの角運動量が強く結合していることを見出した。B-X, 0-0バンドの一部を、遷移周波数の和・差の規則やゼーマン効果により帰属することに成功した。可視部の強い吸収に対応する電子基底状態Xから電子励起状態Bへの遷移を、神戸大学チームと協力し、超高分解能レーザーシステムにより観測、解析している。電子振動基底状態について本研究班がえたもっとも低い2個の回転準位の間隔に等しい分裂をもち、特異的なゼーマン効果を示す二重項を検出することに成功した。B-X,0-0バンドの回転帰属に有力な糸口を与えるものである。電子基底状態に対しては、高分解能フーリエ変換赤外分光法により、^<14>NO_3のみならず、^<15>N同位体についても新しい振動バンドを観測、解析した。この際NO_3ラジカルによるHe-Neレーザー線の吸収を実時間モニターすることにより実効感度を著しく向上した。大きな問題点の一つは、従来1492cm^<-1>バンドに帰属されていたv_3基準振動が、1100cm^<-1>付近にあるというStantonの予測である。Stantonの計算では基底状態からv_3への遷移モーメントは著しく小さく、実際本研究班はv_3吸収を予測された周波数近辺には観測できなかった。そこで1492cm^<-1>バンドがStantonらの予測通りv_3+v_4であるか否かを検討している。同じD_<3h>対称性のSO_3分子に対してMakiらが展開した方法を適用したところ、高いN,Kの回転線は再現できたが、低い線のフィットが悪く、帰属を確証するには至っていない。v_4状態から1492cm^<-1>バンドの上の状態(v_3+v_4)へのホットバンドを検出した。v_3+v_4状態には、v_3にはないA対称性のレベルが2個あるので、これらA状態への遷移の観測、帰属を試みた。実際にバンドが観測されたが、帰属を確認する必要がある。これまでに観測解析した赤外バンドの1次コリオリ結合定数とスピン・軌道相互作用定数は相関が大きいことを指摘した。B状態のJahn-Teller効果が振電相互作用を通じて電子基底状態に転移した結果と推定され、今後理論的解析を行う計画である。電子基底状態のもっとも低い2個の回転準位間隔に等しい分裂をもち、特異的なゼーマン効果を示す二重項を検出した。このような二重項は数組現れており、標記バンドだけでなく、電子基底状態やA電子励起状態の高い振動状態への遷移が、標記バンドから強度を借りて観測されているものと思われる。(2)電子基底状態の振動帰属従来、v_3はもっとも強い赤外吸収である1492cm^<-1>バンドに帰属されていた(Assign I)。これに対し、Stantonは振電相互作用の理論計算からv_3を1000cm^<-1>付近に予測し(Assign II)、1492cm^<-1>バンドはv_3+v_4に帰属された。本研究は1492cm^<-1>バンドを再解析するとともに、v_4状態からのホットバンドを観測して、二つの帰属のいずれが正しいかを確証することを目指した。v_3+v_4←v_4は1個のE-Eと2個のA-Eサブバンドから成り立つ。前者の上の状態は1492cm^<-1>バンドと同じであり、E-Eサブバンドだけでは二組の帰属の正否は決められない。そこでフーリエ変換赤外分光器を整備して感度を向上し、鍵を握るA-Eサブバンドと思われるシリーズを2組見出した。片方は^pP branchに、もう一方は^TR branchに帰属した。この観測はAssign IIを支持しているようにみえる。しかし、各branchがそれぞれ1組ずつしか観測されないこと、観測されたスペクトルパターンやえられた分子定数に理解できない異常が多々あり、v_3+v_4帰属を確証することはできなかった。Assign IではA対称性の摂動状態を仮定する必要があり、その有力候補は2v_2である。上記2個のbranchが上の状態を共通にしていることをGSCDから確認した。えられた分子定数は妥当である。なお上記E-Eサブバンドと1492cm^<-1>バンドを併用してv_4状態の分子定数を、一部のものを除いて、始めて決定した。(1)電子基底状態の振動帰属^<14>NO_3についてv_4からのホットバンド(1127cm^<-1>)とv_2/2v_4バンド(762cm^<-1>)を再測定するとともに、新しくv_4基音バンド(365cm^<-1>)を観測した。

^<15>NO_3についてもv_4からのホットバンド(1113cm^<-1>)とv_2/2v_4バンド(743cm^<-1>)を新たに測定した。^<14>NO_3ではv_2/2v_4が接近しているため、まだ十分な解析ができていないが、^<15>NO_3では両者が離れているので、v_2についてほぼ満足できる結果がえられた。^<14>NO_3v_4バンドは観測帰属がhigh-N,Kの遷移のみに限られているが、えられた分子定数は1492cm^<-1>およびv_4からのホットバンドからえられた結果とよく一致している。^<15>NO_3、v_4からのホットバンドには1個のA-Eバンドが観測され、2v_2-v_4に帰属した。また下記振電相互作用についての考察に基づき慣性欠損の解析を行った。これらの結果はAssign Iの正しいことを示しており、電子基底状態の振動帰属の問題は解決した。(2)振電相互作用v_4,v_1+v_4,v3,v_1+v3の4個のE-typeバンドについて、1次のコリオリ結合定数と有効スピン・軌道相互作用定数の間に高い相関があることが分かった。この事実は不対電子の対称軸まわりの軌道角運動量が縮重振動の角運動量と強く結合していることを示している。実際慣性欠損や遠心力歪定数は一次のコリオリ結合定数の実測値によってよく再現できる。ただし3v_4,l_4=±1状態についてはl_4=±3状態との混合をさらに詳しく検討する必要がある。(3)B-X,0-0バンド電子基底状態の低い回転状態とのcombination differenceにより多くの遷移を帰属し、ゼーマン効果を測定した。現在解析用プログラムを作成し、微細構造の相対強度、ゼーマン効果の理論的表現を加えて、解析を進めている。
Hox遺伝子群のメチル化異常と胃・大腸における発生部位特異的発癌・進展機構の解明

胃癌におけるゲノムワイドなメチル化異常(CpG island methylator phenotype ; CIMP)とマイクロサテライト不安定性(misrosatellite instability ; MSI)、局在との関連の有無を明らかにするために、hMLH1、p16^<INK4A>、MGMT、thrombos pondin-1、RAB-β、APC、p14^<ART>遺伝子のメチル化を、methylation-spcific PCRを用いて検討したところ、MSI-H胃癌の55%、MSS胃癌の18%がCIMP陽性で、前者に有意にCIMP陽性の頻度が高いことを明らかにした。また、hMLH1、p16遺伝子のメチル化は、有意に前庭部に多く認めた。簡便で再現性高くゲノムワイドなメチル化異常を検出できるmethylation sensitive-amplified fragment length polymorphism(MS-AFLP)法を用いて、胃・大腸癌のゲノムワイドなメチル化パターンを検討した。胃・大腸癌において、発生部位とMSIおよびCIMPの有無により、それぞれに特徴的なHox遺伝子群をはじめとする遺伝子メチル化パターンが明らかになった。以上により、特にHox遺伝子群のメチル化に注目することにより、胃・大腸癌における発生部位に特徴的な発癌・進展機構、更には、MSIおよびCIMPとの関連を解明できるものと考えられた。また、大腸癌組織よりRNAを抽出し、RT-PCRを用いて、Hox遺伝子群の発現を検討したところ、隣接非癌組織に比べて、癌組織において亢進している遺伝子として、HoxB6、B8、C8及びC9、発現が低下している遺伝子としてCdx1を明らかにした。現在、メチル化の異常を検索すると共に、癌発生部位、MSI-Hとの関連や前癌病変である腺種における発現を検討中である。
時間的に制限された差止めの理論的根拠と実際的機能―実体法・手続法からの立体的考察

諫早湾干拓事業によって造成された潮受堤防の排水門の開門の是非をめぐる裁判において、5年という期間を区切って開門を認めた判決が示された。本研究では、まず、期限を区切った差止めの民事実体法的な根拠づけが難しいことを明らかになった。他方、民事手続法的における議論を基礎とした考察から、原告が現在有している差止請求権に基づく現在給付の訴えであっても、将来にわたって現在の状態が続くか否かという不確実性のあるという点で将来給付の訴えと共通点を見出せることから、将来の不確実性を無視することのできない特段の事情のある場合には、一定の期間を区切った差止めを認めることができるとの結論が導かれた。本年度は、研究計画に従い、次の二つの作業を行った。第一は、民法学における差止請求権理論とは異なる体系のもとで差止請求権を論ずる議論が存在するのか、という問題意識のもと、民法学における差止請求権をめぐる議論の整理に基づいて、知的財産権、とりわけ特許権に基づく差止請求権の制限をめぐる議論を検討した。その結果、民事実体法理論としての差止請求権理論が基礎とされた議論が行われていることが判明した。そのため、実体法理論と手続法理論の関係を研究対象の中心にすえる本研究においても、民事実体法理論としての差止請求権理論を前提として考察を進めることが適切であるとの結論を導きだしえた。なお、本年度の研究から知的財産権に基づく差止請求権をめぐる議論についての新たな検討の視角も析出しえたが、本研究とは別の課題として取り組む必要があることも判明した。第二は、実際に裁判となった事案の分析を行った。研究計画で示した通り、諫早湾干拓事業における潮受堤防排水門の開門の是非が争われている事案について、まず、現地での報道関係者等との情報交換等を通じて事案の実態の把握に努めた。そのうえで、排水門の開門を認めた判決である福岡高判平成22年12月6日判時2102号55頁と、排水門の開門を禁じた仮処分決定である長崎地決平成25年11月12日(平成23年(ヨ)第36号、平成24年(ヨ)第5号、同第27号)との関係について検討を行った。この検討から、将来に向けた差止が問題となる事案においては、執行手続においてもなお、実体法的な権利関係の存否の争いが事実としては続いており、これに対応した理論が必要となることが浮き彫りとなった。なお、この問題について、矛盾する判決が出た場合に後訴が優先する旨の見解が示されているところであるが、本年度の検討からは、実体法的視点からみて、そのような見解を採ることはできないという結論が示された。本年度は、研究計画を一部前倒し・変更をして、次の三つの作業を行った。第一は、救済法の視座に基づいて差止訴訟・執行過程の解釈論・立法論を展開する民事手続法学における研究の整理・検討である。そこでは、民事手続の過程において、「権利存否判断過程」と「救済形成過程」とに分離をして分析がなされていた。すなわち、「権利存否判断過程」は、過去志向的な事実認定と法適用の過程であり、伝統的な裁判規範が通用するのに対し、「救済形成過程」は、将来志向的な具体的救済形成過程である。後者では、裁判手続きで当事者・関係第三者が具体的な救済の在り方に関するやりとりを活性化できるフォーラムを担保する新たな手続規範の創造が求められる。このような新たな規範の創造をも視野に入れて差止めを論じるためには、民事実体権の根拠規定たる民法のみならず、国家機関の根拠規定たる憲法をも含めた基礎理論に立ち返る必要がある。そこで、第二に、民法と憲法の関係をめぐる議論の整理・検討を行った。そして、民法学と憲法学の問題関心のズレから議論が錯綜していることが判明したため、この点を踏まえて、新たに議論の全体を整理し、民事実体法上の権利の根拠の在り方について現在の議論の到達点を確認した。この作業によって、民事実体法と民事手続法の関係にも大きな示唆を得られた。第三は、消費者集合訴訟制度も視野に入れて、将来給付の訴えの請求認容確定判決の既判力をめぐる議論の検討を行った。訴訟法上、差止請求の訴えは、現在原告が有している差止請求権に基づく給付の訴えであり、将来給付の訴えそのものではないと解されている。しかし、将来における実体法上の作為・不作為義務を求める差止請求は、将来の不確定要素を前提として給付判決を求めるものである。第一の作業で行った救済形成過程におけるフォーラム設定との関連のなかで、実体法上の権利との関わりを中心に検討を行った。平成27年度は、研究計画に沿って、次の二つ作業を行った。第一は、民事保全手続における実体法上の権利の位置づけを巡る議論の検討である。仮処分決定に、フォーラム・セッティング機能を差止めに託したとも解しうる。また、本案訴訟の提起を前提としている仮処分決定には、時間的に制限された差止めとの類似性も認められる。そのため、民事保全手続と本案訴訟との関係、および民事保全手続のなかでの実体法上の権利の位置づけについて検討を行った。研究の具体的素材としている諫早湾開門紛争については、同一の当事者間での仮処分手続きと訴訟手続きの関係が問題となっているのではなく、異なる当事者間での仮処分手続きと訴訟手続きの関係が問題となっている。

このように、社会的に見て一つの事案であるにもかかわらず異なる当事者間で別の民事手続きが進行している状態にあるなかで、時間的制限を差止めが付されていることの意味について、特にフォーラムセッティング機能という視点からの検討を行った。第二は、民事執行手続における実体法上の権利の位置づけを巡る議論である。本研究の対象の一つである諫早湾開門紛争においては、福岡高判平成22年12月6日判時2102号55頁において、3年の猶予を設けたのちに5年間の開門が命じられたところであるが、この判決については、無期限の開門を命じたうえで、因果関係のないことが明らかになったときに、被告側から請求異議の訴え(民事執行法35条1項)の提起を認めるという構成もありうる。このような法的構成の理論的可能性とその意味について、民事執行手続における実体法上の権利の位置づけを巡る議論も踏まえた検討を行った。また前掲福岡高判平成22年12月6日の執行手続きにおいて現実に請求異議の訴えが提起されいるなか、間接強制金との関わりも問題となることが明らかになったため、この意義についても検討を行った。研究の具体的素材としている諫早湾開門紛争において、社会的に見て一つの事案であるにもかかわらず、漁業者と国との間での民事手続きと、営農者と国との間での民事手続きが進行している。現在、この三者の間で和解協議が進められているが、この和解協議は、時間を制限した差止めがきっかけとなって始められたわけではない。この意味から、本研究の具体的素材としている諫早湾開門紛争が、民事保全手続との関わりで差し止めのフォーラムセッティング機能を分析する対象としては適切なものではないことが明らかとなった。執行法をめぐっては、間接強制決定をめぐって紛争が生じていることも明らかとなったため、この点についても実体法・手続法の両面から考察を加えた。次年度にその成果を公表する予定である。さらに、福岡高判平成22年12月6日判時2102号55頁の執行手続きにおいて現実に請求異議の訴えが提起されているところ、この請求異議の訴えが認められた場合に間接強制金を返還すべきかという問題が、和解協議の中で大きな意義を持つことが明らかとなった。この点についても、実体法と手続法の両面からの検討を行った。平成28年度は、研究計画に沿って、憲法理論および行政法理論に関わる検討のほか、研究期間の最終年度であるため、研究全体をまとめるための考察を行った。憲法理論との関係については、民事手続法的理論・実践との関わりでの裁判所の役割の限界が重要な意味を持つことが判明した。すなわち、本研究の具体的対象としている諫早湾干拓事業をめぐる一連の裁判の一つである長崎地方裁判所に係属している開門差止請求事件(平成23年(ワ)第275号、平成26年(ワ)第151号、平成27年(ワ)第181号、同第236号)において、長崎地裁から、「開門によることなく」解決を図るという方針を明らかにして和解協議が勧告された(平成28年1月18日)。一方当事者が強く開門を求めている中で示されたこの勧告は、訴訟手続として口頭弁論が終結したのちに提示されたものである。この勧告については、裁判所が得た心証と異なる内容の和解を勧告できないとの考慮が働いたものと分析できる。このような制約にも鑑みて、平成26年度に前倒しをして行った考察を超えた憲法理論からの分析は求められないと結論づけられた。他方、行政法理論との関係では、民事執行法172条に基づく間接強制決定との関わりを検討した。
原子状酸素と高分子材料の表面反応:宇宙実験結果とin-situ地上実験結果の比較

本研究は原子状酸素を照射した高分子表面が大気曝露を受けない宇宙空間では実際にどのような状態にあるのかを明らかにする事を研究目標とし、原子状酸素照射後の高分子の表面状態を大気曝露前後で比較し、宇宙実験サンプルへの大気曝露の影響を明らかにしようとするものである。試料としては代表的な宇宙用高分子であるポリイミドを選び、レーザーデトネーション型原子状酸素発生装置を用いて作成した超熱原子状酸素ビームを試料表面に照射し、大気曝露前後での表面状態の変化をX線光電子分光法を用いて検証した。実験の結果、原子状酸素照射後のポリイミド表面は大気曝露を行わない場合には酸素濃度が増大し、またX線光電子スペクトルの形状も照射前と大きく変化したが、大気曝露後は徐々に酸素濃度が減少するとともにスペクトル形状の変化も小さくなり、曝露前の表面状態に戻ってゆくことが明らかになった。ClsX線光電子スペクトルにおいては、大気曝露前にはカルボキシル基に起因するピークが大きく、多量の原子状酸素が化学吸着していることが示された。本実験で得られた大気曝露後のスペクトルは宇宙実験の結果得られているスペクトルと酷似しており、宇宙実験でサンプルを地上に回収後に得られたXPSスペクトルは大気曝露の影響を強く受けており、実際の軌道上での表面状態を反映していないことが明らかになった。また、水晶振動子マイクロバランス上に形成したポリイミド薄膜の質量変化を原子状酸素ビーム照射中にin-situに測定したところ、原子状酸素照射直後には、一旦、質量増加が観測された後に定常的な質量減少が観測された。コンピューターシミュレーションの結果より、90%以上のガス化反応は酸化された表面で生じていることが示唆され、ポリイミド表面の酸化プロセスがLEOにおけるポリイミドのエロージョンを理解する上で重要であることが示された。本研究は原子状酸素を照射した高分子表面が大気曝露受けない宇宙空間では実際にどのような状態にあるのかを明らかにする事を研究目標とし、原子状酸素照射後の高分子の表面状態を大気曝露前後で比較し、宇宙実験サンプルへの大気曝露の影響を明らかにしようとするものである。実験の結果、原子状酸素照射後のポリイミド表面は大気曝露を行わない場合には酸素濃度が増大し、またX線光電子スペクトルの形状も照射前と大きく変化したが、大気曝露後は徐々に酸素濃度が減少し、またスペクトル形状の変化も小さくなり、曝露前の表面状態に戻ってゆくことが明らかになった。ClsX線光電子スペクトルにおいては、カルボキシル基に起因するピークが大きくなることが明らかになり、表面に原子状酸素が化学吸着していることが示された。今回得られた実験結果はGrossmanらがJournal of Spacecraft and Rockets Vol.36,No.1(1999)pp.75.に報告している結果と正反対の結果である。彼らは原子状酸素の照射により酸素濃度が減少し、カルボキシル基もそれに伴い減少するという報告を行っている。この様な差異が何に起因するかは現状では明らかではないが、原子状酸素の発生方法が異なる事から、実験に用いたビームの質が違うのではないかと推察された。
マグマ破壊特性の定量化と計測手法開発を目指した模擬物質の破壊実験

合成シリケイトメルトの試料を用いた圧縮試験,3点支持の曲げ試験による破壊試験を、ガラス転移点を含む様々な温度、歪速度で行った.その実験結果を元にの結果を元に,ガラス転移点付近の挙動について,履歴や内部緩和の影響を評価した.その結果,火山学の分野で一般的に使われている線形粘弾性モデルでは,非定常な応力・変形場のマグマの挙動を記述することのできないことが明らかになった.例えば、歪硬化性は,これまでのマグマ破壊モデルではほとんど考慮されていなかったが,流動から破壊へ遷移する過程においては重要な役割を果たしていることが予想される(Ichihara, et. al., 2008).一方、マグマ模擬物質の破砕過程を調べるため、試料の破砕伝播の様子を画像と圧力センサーで同時に観察出来る,新しい実験装置を開発した.一方、流動性のある物質の固体的破壊に関する理論的考察を行った。まず、粘弾性物質中で急減圧を受けた気泡周囲の応力蓄積過程について,数値計算を行い,応力蓄積の条件を導いた(Ichihara, 2008).その知見を,マグマ模擬物質を用いた破砕実験の結果に応用し,破壊物性の時間依存性の重要性を確認した(Kameda, et. al., submitted to GRL).また,マグマの変形特性を支配するミクロなメカニズムの考察と,構成方程式の数学的解析から,時間に依存する流動特性を記述するモデルを提案した(市原,2007).合成シリケイトメルトの試料を用いた圧縮試験,3点支持の曲げ試験による破壊試験を、ガラス転移点を含む様々な温度、歪速度で行った.その実験結果を元にの結果を元に,ガラス転移点付近の挙動について,履歴や内部緩和の影響を評価した.その結果,火山学の分野で一般的に使われている線形粘弾性モデルでは,非定常な応力・変形場のマグマの挙動を記述することのできないことが明らかになった.例えば、歪硬化性は,これまでのマグマ破壊モデルではほとんど考慮されていなかったが,流動から破壊へ遷移する過程においては重要な役割を果たしていることが予想される(Ichihara, et. al., 2008).一方、マグマ模擬物質の破砕過程を調べるため、試料の破砕伝播の様子を画像と圧力センサーで同時に観察出来る,新しい実験装置を開発した.一方、流動性のある物質の固体的破壊に関する理論的考察を行った。まず、粘弾性物質中で急減圧を受けた気泡周囲の応力蓄積過程について,数値計算を行い,応力蓄積の条件を導いた(Ichihara, 2008).その知見を,マグマ模擬物質を用いた破砕実験の結果に応用し,破壊物性の時間依存性の重要性を確認した(Kameda, et. al., submitted to GRL).また,マグマの変形特性を支配するミクロなメカニズムの考察と,構成方程式の数学的解析から,時間に依存する流動特性を記述するモデルを提案した(市原,2007).今年度の目標は、破壊実験のためのマグマ模擬物質の選定、試料作成方法の開発、及び、実験装置の設計であった。マグマ模擬物質としては、ディオプサイド-アノーサイト共有点組成を持つ、合成シリケイトメルトから作ったガラスを用いることにした。この組成のメルトを撰んだ理由は、比較的低粘性のマグマの構造を模擬すること、基本的な物性がよく調べられていること、比較的低温のガラス転移温度を持つことなどである。試料の作成は、試薬調合-融解-型取-アニール-切断成形-研磨という手順で行った。作成した試料を用いて、圧縮試験を行った。実験は、研究協力者であるダニエル・リッテル教授(イスラエル・テクニオン大学)の研究室で行った。低い歪み速度(0.001 1/s以下)の試験には、油圧制御式の圧縮試験器(MTS661.23B-01)を用い、高い歪み速度(1000 1/s)の試験には、Kolsky bar (Hopkinson bar)装置を用いた。共に、圧縮軸として、900°C付近まで使用できる耐熱性ニッケル合金(インコネル718)を用いた。ガラス転移条件をまたぐ広い温度、歪み速度の条件で計測を行った。その結果、弾性変形・破壊・流動という多様な挙動が観察された。室温で行った試験では、1.5GPaまで亀裂面が入ることなく、その後一気に試料が粉砕し、飛び散った。また、ガラス転移を十分流体側に超えた条件では、試料の流動による大変形が見られた。その遷移域では、ある応力まで弾性変形した後組成流動が顕著になるような振る舞いが見られた。また、高い歪み速度の試験では、ガラス転移温度よりも十分高い温度でも、試料は1GPa程度の応力まで耐え、その後粉々に粉砕した。現在、破壊や大変形を伴うマグマの挙動について考察を進めるとともに、所属機関にて破壊実験装置を組み立てているところである。前年度に引き続き,合成シリケイトメルトの試料を用いた圧縮試験を行った.今年度は,さらに,3点支持の曲げ試験による,破壊試験も行った.実験は、研究協力者であるダニエル・リッテル教授(イスラエル・テクニオン大学)の研究室で、油圧制御式の圧縮試験器(MTS661.23B-01)を用いて行った.前年度の結果と合わせ,ガラス転移条件をまたぐ広い温度、歪み速度の条件での実験データをそろえることができた。