hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細胞小器官の熱産生ダイナミクスを可視化するケミカルプローブの創製

ヒトや鳥などの恒温動物にとって熱産生プロセスは、生命活動を維持するために極めて重要である。しかしながら、現在まで、サーモグラフィや熱電対温度計を用いた動物個体レベルの研究が中心であり、細胞や小器官レベルで熱産生がどのように生じているのか、そのダイナミクスの理解はほとんど進んでいない。本提案では、熱産生に関わる小器官として知られるERやミトコンドリアへターゲットできる低分子の化学プローブ型蛍光温度センサー(オルガネラ蛍光温度計)を開発した。これを用いて、熱産生が起きる細胞小器官の「その場で」の温度測定、及び蛍光温度マップの取得が可能になった。本研究では、細胞小器官にターゲットできる化学プローブ型の低分子蛍光温度計(以下、オルガネラ温度計)の探索と、実際の細胞内で生じる熱産生ダイナミクスを可視化することを目的としている。今年度は蛍光色素ライブラリーに対して、マイクロプレートリーダーで昇降温を繰り返し、温度変化に対して蛍光強度が変化する色素を探索した。可逆的に温度変化に応答した色素について、NIH3T3細胞を用いて細胞小器官特異性を調べ、それぞれER、核、ミトコンドリアなど局在ごとに分類した。次に、生細胞を用いて温度感受性の評価を行った。評価には、近赤外レーザーを用いて、顕微鏡視野内に温度勾配を作る手法を導入し、蛍光強度の変化を計測した。予備実験において、既に、ER指向性の温度に対する高い感受性を持つ色素(以下、ER温度計)を見出していた。ER温度計に関しては、予備実験を超えるものは得られなかったものの、固定化細胞でも安定して蛍光強度を保持し、同様に、近赤外レーザーを用いて、温度に対する感受性を評価したところ、固定化細胞でも生細胞とほぼ同じ感受性の値が得られた。次に、HeLa細胞をカルシウム指示薬(Fluo4)と同時に染色を行い、イオノマイシンにて細胞内へ急激なカルシウムの流入を起こさせ(カルシウムショック)、それに伴う熱産生の可視化を共焦点顕微鏡で行った。イオノマイシンを加えた後、カルシウム指示薬の蛍光強度の上昇から細胞質内のカルシウム濃度の上昇を確認した。それに伴い、少し遅れて生じる熱産生を可視化することに成功した。本成果は、オルガネラ温度計が熱産生の実時間のモニタリング可能であることを示唆している。本研究では、細胞内の熱産生のダイナミクスを実時間でイメージングできる化学プローブ型の蛍光温度センサー(以下、蛍光温度計)の開発を行っている。前年度は、熱産生を担うER(小胞)にターゲットできる蛍光温度計を用いて、HeLa細胞にカルシウムショックを与えた際に起きる熱産生を可視化することに成功した。続いて、最終年度は、同じく熱産生小器官であるミトコンドリアにターゲット可能な蛍光温度計を用いて、熱産生の可視化実験を行った。褐色脂肪や筋肉細胞(C2C12)にふりかけると、10分程度で十分な蛍光強度が得られた。続いて、ミトコンドリアの熱産生を誘起させるために、FCCPやノルアドレナリンを添加し、タイムラプスイメージングを行った。結果、ミトコンドリアの脱共役に伴い、膜電位が解消したことで、蛍光プローブがミトコンドリア内部から漏れ出し、これにより、熱産生(蛍光強度の減少に相当)と判別できなかった。続けて、ミトコンドリアの蛍光温度計を用いて、様々な細胞(NIH3T3,Chang,褐色脂肪,骨格筋細胞など)において、外部から熱をかけた場合の蛍光温度計の特性(縦軸が蛍光強度、横軸が温度で、傾きが温度感受性)を調べた。結果、褐色脂肪細胞以外の温度感受性の値はほぼ同じであったのに対し、褐色脂肪においては、感受性が低い値を示した。これは、熱産生細胞である褐色脂肪細胞のミトコンドリア内部の化学的な環境(温度を含めたpH、粘度、活性酸素濃度など)が他の細胞と異なることによるものと考察している。更に、研究期間後半では、核に指向性のある蛍光温度計も見出している。以上、オルガネラ指向性の蛍光温度計の幾つかを見出すことに成功し、ER温度計に関しては刺激による熱産生の可視化に成功したことから、概ね、研究提案書に予定していた通りの結果が得られたと言える。ケミカルバイオロジー第1次スクリーニングを終了し、予備実験段階で得られていたER温度計以外にも、他の細胞小器官にターゲットできる蛍光温度計を見出すことが出来たことから、本スクリーニング法の有効性を実証できた。また、ER温度計を用いて、カルシウム濃度変化と熱産生の同時イメージングが成功したことから、蛍光温度計を用いた熱産生イメージング法の確立へ、ある程度目処がついた。したがって、初年度の概ね達成したといえる。今まで得られているER温度計を用いて、筋肉の細胞(C2C12)、肝臓の細胞(Chang)、褐色脂肪細胞における熱産生イメージングを検討する。

これらの細胞に対しては、ノルアドレナリンやグルコース濃度の変化などの刺激を与え、それに伴って生じる変化を観察する予定である。また、その他のオルガネラ温度計についても、同様に、その機能を生細胞にて評価する。また、カイネティクスを含めた色素の蛍光応答の特性の詳細な評価などを検討している。当初、顕微鏡を購入予定であったが、研究施設内に顕微鏡の設備が整備され、使用者の混雑が緩和されたため、購入が急務では無くなった。したがって、初年度の予算の大半を占めていた物品購入を取りやめたが、研究遂行には支障を来たしていない。そのため、初年度の予定金額に差額が生ずることになった。研究を遂行していく上で、新たに、蛍光色素の早い速度での応答特性を調べることが必要となった。したがって、当初の予定を変更して、反応速度を計測する装置の購入を新たに検討している。
福島におけるリター層の放射性セシウムの生物利用特性と林産物への移行

リター中Cs-137について存在形態別(イオン態/溶存有機態/固定態等)の生物利用性を植物の水耕栽培試験で明らかにし、実環境におけるリター土壌表層のCs-137の挙動特性を存在形態別に評価することにより、林産物への正確な移行率の推定モデル構築を目指す。
白居易を中心とする中唐「風流」文学の展開に関する研究

中国の中唐時代を代表する詩人白居易は、恋愛詩の傑作「長恨歌」によって広く知られており、平安朝を中心とする日本文学にも多大な影響を及ぼしたが、そうした本質的な影響関係が成り立ち得た背景には、「風流・多情・好色」の美意識を基軸とした、両国の<文化における共通性・同質性>が存在したことを、多様な資料および論拠によって明らかにした。中唐文学の顕著な特徴として、男女の恋愛を肯定的に評価する「風流の美意識」が確立し定着した点を挙げることができる。本研究は、その中心的役割をになった白居易や元槇の文学作品、就中「長恨歌」や「李夫人」「鴬鴬伝」が、宋詞や元曲など、恋愛を主題とする「その後の中国古典文学」に多大な影響を与えたことを明らかにしようとするものである。また中唐の「風流の美意識」は、奈良から平安にかけての国文学史の展開にも多様な影響を及ぼしたが、中でも、『伊勢物語』から『源氏物語』に至る、所謂「色好み文学」の形成と主題の深化に本質的な影響を与えていたことを論証する。さらに、馬致遠の元曲『江州司馬青衫泪雑劇』の本格的な訳注稿を完成させることも、本研究の目的である。平成18年度の研究によって、以下の諸点を明らかにすることができた。(1)中唐の恋情文学は「風流」「好色」「多情」という価値観・美意識を基盤として生み出されていたこと。(2)「長恨歌」は「白居易の個人的資質」と「中唐の時代思潮・美意識」の双方を「母胎」として詠じられた、艶詩の最高傑作であったこと。(3)白居易を代表とする中唐の恋情(恋愛)文学が、「俗なるものの興起」という点で、平安朝かな文学と、本質的に共鳴するものであり、その影響にも深切なものがあったこと。(4)中唐恋情文学を支えた「風流」の美意識は、国文学においては「みやび」の美意識として受容され、奈良から平安中期に到る日本文学史の展開において、本質的な役割を演じていたこと。平成19年度の研究によって、以下の諸点を明らかにすることができた。(1)「長恨歌」が中国恋愛文学史上の画期的作品として、以後の中国恋愛文学に多大な影響を及ぼし得た要因としては、該作が、冒頭句に象徴される玄宗の<汎愛的多情性>と、結句に象徴される<専愛的多情性>という、<多情の二面性>を併せ持つ作品であった点が、特に重要であったこと。(2)『源氏物語』の「若紫」巻に描写される、光源氏と藤壷との密通は、本居宣長の所説によれば、<深いもののあはれ>を示すために構想された事件であった。しかしそれは、『伊勢物語』第六九段から強い影響を受けて構想された事件であり、その『伊勢』六九段は、さらに中唐の伝奇小説「鴬鴬伝」から強い影響を受けている。したがって、「若紫」の密通を典型例として本居宣長が主張した<もののあはれ>を知る感性は、従来、日本人特有の感性として把握されがちであったが、その感性=美意識の、通時的な淵源は、実は、中国中唐の恋情文学にこそあったと判断できること。(3)中唐という時代は、恋愛をテーマとする伝奇小説の隆盛や、男女の贈答詩の増加といった現象に象徴されるように、いわゆる<俗>文学の分野を中心に、<女性性>が台頭した時代であったが、そうした中唐文学の特性や時代思潮が、日本の、平安初期における<色好み>の台頭や、和歌の隆盛という「国文学の潮流の変化」に、多大な影響を与えていたと推定されること。平成20年度の研究によって、以下の諸点を明らかにすることができた。1、「俗化、女性化、恋愛化」を特徴とする中唐の文化は、「女流文学」を育んだ平安中期の文化と、本質的に共鳴するものであること。2、中唐と平安朝に開花した恋情文学は、共に「色好みの力(多情)」と「文芸の力(多才)」とによって紡ぎ出された作品(テキスト)という点において、本質的に一致し、互いに共鳴するものであること。3、白居易の「李夫人」「長恨歌」と、『源氏物語』との密接な関係は、中唐と平安朝とに見られる、文化の本質的な共鳴を、最も典型的に示す事例であること4、『源氏物語』の主人公光源氏の形象は、中唐期に生まれた「風流才子」の形象から影響を受けていること。5、奈良朝から平安中期に至る間の「美意識およびその変遷」は、〈好色の風流〉や、それを母胎に育まれた〈多情性〉という、中唐の「美意識やその変遷」と、本質的に相呼応する現象であり、『伊勢物語』初段の「みやび」は、そうした東アジア文化のダイナミズムの中で再検討される必要があること。
テロメアの1本鎖DNA領域に結合する蛋白質Pot1の高次構造とテロメア調節機構

Pot1蛋白質をコードする遺伝子に一連の部分欠失変異を導入し、大腸菌内で大量発現するためのプラスミドを構築した。このプラスミドを大腸菌に導入し、一連の部分欠失変異体の遺伝子を大腸菌内で大量発現することに成功した。また、大量発現した一連の部分欠失変異体の蛋白質を単品にまで精製する系を確立した。この一連の変異型蛋白質と野生型テロメア1本鎖DNA領域との結合活性を解析し、Pot1のN末端側の182アミノ酸残基がテロメアの1本鎖DNA領域との特異的な結合に必要なDNA結合ドメイン(DBD)であることを明らかにした。また、一連の部分欠失変異を導入した様々な長さおよび領域の変異型テロメア1本鎖DNAを調製した。この一連の変異型テロメア1本鎖DNAと野生型Pot1 DBDとの結合活性を解析し、テロメア1本鎖DNAの6塩基GGTTACがPot1 DBDとの特異的な結合に必要な最小の長さであることを明らかにした。
流れの阻害率に基づく抵抗力モデルの開発－低負荷で実行可能な市街地の津波氾濫解析－

本研究は,街区を流れる津波の予測精度を上げるため,現在のマニング則に基づいた底面せん断応力モデルに代わる新しい底面せん断応力評価モデルの構築を目指すものである.2018年度は,主に3つの目標を持って研究を実施した.1つ目は,非定常流れによって底面に作用するせん断応力を直接計測する試みである.計測器を新たに考案し,試作を行って計測を実施したが,いくつもの不具合が発生し適切な値を取得することができなかった.これについては現在改良を行っている.2つ目は,非定常流れに対するマニング則の適用性について確認するため,内部流速場をPIVによって詳細に計測し,空間平均された水平平均流速やレイノルズ応力の鉛直分布から底面せん断応力を評価した.その結果,現在一般的に用いられているマニング則による底面せん断応力と一致はしないものの同程度のせん断応力が推定された.しかし,推定値は時間的な変動が大きいことが示され,底面せん断応力の時々刻々の変化は局所的な水面勾配(圧力勾配)と相関があり,段波流れによる底面せん断応力は,非定常性に加え,局所的な流下方向の水面勾配(圧力勾配)が大きく影響することが明らかとなった.3つ目は,一定範囲に並べられた建物模型の密度や配列によって,その前後で水位や流速などの流れ場がどのように変化するかについて検討を行った.その結果,同じ建物密度であっても配置によって流れ場が大きく影響されることがわかり,現在の建物密度による等価粗度モデルでは流れ場の正確な予測は対応できないことが明らかとなった.当初考えていた底面せん断応力を直接計測する計測機器の開発に対し,いくつかの不具合が発生したことから改良を行う必要が生じたため.底面せん断応力を直接測定する機器の開発について,当初はXY方向の二軸測定を考えていたが,一方の計測がもう一方に影響することが明らかになったことから,当面は流下方向のみの計測とする.また,計測機器を水路床に埋め込む必要があるが,計測の必要上,前後左右の水路床との間にわずかな隙間を設ける必要がある.しかし,そこから水が大量に漏れ出してしまうことから,計測区間の前後で水量が保持されない事態が生じた.これについては,計測器そのものを没水型として,計測区間から水漏れを防止する策を講じている.その他,細かい改良をいくつか含めて,改良版の試作機を制作中である.改良された計測機器によって,通過段波の底面せん断応力を直接測定し,2018年度の成果と比較検証を行い,マニング則の適用性について直接検証する.また,建物配置によって変化する街区全体に作用する力と街区通過による流れの運動量の変化から,マニング則による等価粗度モデルに代わる新たなモデルの開発を行う予定である.そのほか,研究実施計画に沿って数値解析,現地データの作成等も並行して実施する予定である.本研究は,街区を流れる津波の予測精度を上げるため,現在のマニング則に基づいた底面せん断応力モデルに代わる新しい底面せん断応力評価モデルの構築を目指すものである.2018年度は,主に3つの目標を持って研究を実施した.1つ目は,非定常流れによって底面に作用するせん断応力を直接計測する試みである.計測器を新たに考案し,試作を行って計測を実施したが,いくつもの不具合が発生し適切な値を取得することができなかった.これについては現在改良を行っている.2つ目は,非定常流れに対するマニング則の適用性について確認するため,内部流速場をPIVによって詳細に計測し,空間平均された水平平均流速やレイノルズ応力の鉛直分布から底面せん断応力を評価した.その結果,現在一般的に用いられているマニング則による底面せん断応力と一致はしないものの同程度のせん断応力が推定された.しかし,推定値は時間的な変動が大きいことが示され,底面せん断応力の時々刻々の変化は局所的な水面勾配(圧力勾配)と相関があり,段波流れによる底面せん断応力は,非定常性に加え,局所的な流下方向の水面勾配(圧力勾配)が大きく影響することが明らかとなった.3つ目は,一定範囲に並べられた建物模型の密度や配列によって,その前後で水位や流速などの流れ場がどのように変化するかについて検討を行った.その結果,同じ建物密度であっても配置によって流れ場が大きく影響されることがわかり,現在の建物密度による等価粗度モデルでは流れ場の正確な予測は対応できないことが明らかとなった.当初考えていた底面せん断応力を直接計測する計測機器の開発に対し,いくつかの不具合が発生したことから改良を行う必要が生じたため.底面せん断応力を直接測定する機器の開発について,当初はXY方向の二軸測定を考えていたが,一方の計測がもう一方に影響することが明らかになったことから,当面は流下方向のみの計測とする.また,計測機器を水路床に埋め込む必要があるが,計測の必要上,前後左右の水路床との間にわずかな隙間を設ける必要がある.しかし,そこから水が大量に漏れ出してしまうことから,計測区間の前後で水量が保持されない事態が生じた.これについては,計測器そのものを没水型として,計測区間から水漏れを防止する策を講じている.その他,細かい改良をいくつか含めて,改良版の試作機を制作中である.改良された計測機器によって,通過段波の底面せん断

応力を直接測定し,2018年度の成果と比較検証を行い,マニング則の適用性について直接検証する.また,建物配置によって変化する街区全体に作用する力と街区通過による流れの運動量の変化から,マニング則による等価粗度モデルに代わる新たなモデルの開発を行う予定である.そのほか,研究実施計画に沿って数値解析,現地データの作成等も並行して実施する予定である.残高100円が生じたが,残高が少ないことから使用計画は当初の通りとし,次年度経費に合算して使用する.
酸素還元能を持つ新規NO還元酵素の構造解析と機能変換

これまで脱窒細菌から精製されたNO還元酵素は極めて不安定であり、さらに酸素還元活性を持たないと報告されていた。しかしながら、最近私達はParacoccus denitrificansATCC35512のNO還元酵素が酸素存在下でも安定であり、酸素還元酵素活性を示すことを見いだしたので、本年度は、その大量精製と遺伝子クローニングおよび全アミノ酸配列について決定した。(1)大量精製と金属定量本酵素の大量精製方法について検討したところ、ヒドロキシアパタイトや銅キレートカラムにより、本酵素の精製が可能であることを見いだし、大量の酵素を得ることに成功した。その結果、金属定量や活性部位の構造研究に必要なESR測定が可能となった。得られた酵素の金属定量を行ったところ、本酵素は銅原子を持たず、非ヘム鉄を酵素1分子あたり12分子持つことが明らかとなった。また、シアンによる活性の阻害が、high spin hemeへのシアンの結合によることをESR測定から確認した。(2)遺伝子クローニングと全アミノ酸配列本酵素の遺伝子をクローニングし、全アミノ酸配列を推定した。その結果、本酵素のヘムb結合サブユニットにはヘム・銅オキシダーゼのサブユニットIにおいて普遍的に保存されている6個のヘム・銅配位ヒスチジン残基が完全に保存されていた。この結果は、NO還元酵素のNO還元部位もヘム・銅オキシダーゼと同様に複核中心を形成していることを示唆する。しかしながら、本酵素は銅原子を持たず、非ヘム鉄を持つ。従って、複核中心はヘムb-Feである可能性が示唆されるが、これまで非ヘム鉄蛋白質の単核及び複核サイトへの配位が総てヒスチジンである例はなく、本酵素の活性部位の分子構造に興味が持たれる。
上肢運動学習に伴うサル小脳核細胞活動の解析

本年度は、計画書に基づいて、まず日本サルを訓練し上肢を用いた運動学習課題を行わせた。運動は連続的なキ-押しを含むものであり、これを異なる2つの条件で学習させて、その遂行中の神経活動を記録した。神経活動は学習条件に依存した活動をしめすものとがほぼ半数ずつ観測され、しかもそれぞれのタイプの細胞はある程度、小脳核の中で離れて存在していることが分かった。運動のパターンや運動に伴う筋電図の活動には著しい差が認められなかったことから、これらの学習依存性の神経活動の変化は、末梢における運動の差違いではなく、中枢性の学習課題依存性の変化であると結論できた。これまで、小脳は大脳皮質と複数のチャンネルから構成されていることが解剖学的にしられており、今後、以上のような各タイプの神経細胞がどのチャンネルの構成要素かをさらに調べることが、小脳大脳機能関連を理解するうえで大切となると考えられる。
ヒト汗腺ダイナミクス観察のための光コヒーレンストモグラフィ立体イメージの構築

ヒト掌の汗腺は直径約40μmのらん状の管であり、汗が真皮内の腺細胞から吸い上げられ、汗腺を通って体表に放出される。本研究では、従来のタイムドメイン方式OCT(TD-OCT)より100倍高速の光周波数掃引方式OCT (SS-OCT)を用いて、100フレーム/秒で500枚のOCTを取得し、OCT立体イメージを構築した。これを用いて汗腺のダイナミクスを立体的に追跡した。さらに、最大値投影OCT(MIP-OCT)を用いて、1mm四方に3-5本ある複数の汗腺ダイナミクスを追跡した。本年度は、光周波数掃引方式の高速OCT(SS-OCT)を用いて、コマ取り速度100フレーム/秒で500枚のOCTイメージを取得し、空間分解能5μmのOCT立体イメージを構築した。これを用いて直径約40μmのらせん状の管である汗腺のダイナミクスを立体的に追跡した。1)光周波数掃引レーザを用いた高速OCT(SS-OCT)を試作した。光源の繰り返し周波数は15kHzであり、OCTのラスター数を200本として100フレーム/秒以上でOCTイメージを取得できる。干渉光学系をマッハツェンダー型にして光源のパワーの利用効率を向上させた。2)干渉計の両アームにファイバ型の偏光コントローラーを挿入し、干渉信号のS/N比を向上させた。波長走査幅は130nm以上あり、分散補償光学系を用いてイメージ空間分解能<5μmを実現した。参照光、サンプル光を合波・干渉させ、バランス検出器でヘテロダイン検波した。3)SS-OCTにおける技術的なポイントは波長のリスケーリングである。波長校正データを基にコンピュータ上で離散的フーリエ変換処理を行い、Aラインデータを表示した。フレーム間隔0.05秒以下で動作させ、500枚のOCTデータを23秒で蓄積し、立体イメージを構築した。4)上記SS-OCTを用いてヒト指汗腺のミクロな立体イメージを構築し、発汗ダイナミクスを立体イメージで追跡する技術を開発した。5)SS-OCTにおいてドップラー解析イメージング手法を取り入れ、発汗ダイナミクス観察を通して、個々の汗腺の反応速度およびダクトを伝搬する汗の水分量を測定して、汗腺の拍出量を評価した。本年度は、最大値投影OCT(MIP-OCT)およびエンフェイスOCT(E-OCT)を用いて、1mm四方に35本存在する汗腺の立体イメージを構築し、複数の汗腺のダイナミクスを追跡した。さらに、刺激・ストレスに対する汗腺の反応速度や個々の汗腺の反応しきい値などの皮膚交感神経活動による汗腺生理機能の定量的評価を試みた。(1)光源に高輝度発光ダイオード(SLD)を用いたエンフェイスOCT光学系を構築した。E-OCTイメージと最大値投影法によるMIP-OCTを取得し、これらを比較・検討した。(2)イメージ領域は2×2mmとし、その中に存在する10本以上の汗腺のOCTイメージをビデオレートの約2倍のスピード(50fps)で取り込み、ボリュームレンダリングにより3次元イメージを構築した。(3)表皮下500μmの範囲を10μm間隔、1秒間でデータを取得し、これをもとに複数の汗腺の立体的なダイナミクスを観察した。(4)精神性発汗ダイナミクスの解明を試みた。個々の汗腺の刺激・ストレスに対する反応しきい値および反応速度、発汗量の定量化を行った。(5)交感神経活動変化による発汗量の定量的評価を行った。食事摂取による発汗量の計経時変化を測定した。交感神経活動に伴う汗の拍出量を評価した。
長距離相互作用イジングスピングラスにおけるレプリカ対称性の破れ

2018年度は、当初の3年間の補助期間を1年延長して、(i) RKKYイジングスピングラス(Dy,Y)Ru2Si2の類似物質(Ho,Y)Ru2Si2における常磁性-Griffiths相転移を系の動的応答の変化すなわち動的相転移として高エネルギー分解能中性子非弾性散乱実験で捉えた、(ii)フラストレート磁性体ZnFe2O4におけるスピングラスコヒーレント長を測定し、そのスピングラス様磁性が相転移ではなくクロスオーバーとして現れること見出した。研究期間全体(2015-2018年度)としては、長距離相互作用であるRKKY相互作用が働くイジングスピングラス(R,Y)Ru2Si2 (R = Dy,Tb,Gd), Dy(Ru,Co)2Si2について様々な実験を行い、そのスピングラス状態がスピングラスの平均場理論から導かれた「レプリカ対称性の破れた(RSB)」状態であるかどうかについて検証を行った。例えば、交流磁化率の動的スケーリング解析から、有限磁場中においても有限温度のスピングラス転移が存在することが確認されたが、これはRSBが起こっていることを強く示す結果である。また、スピングラス相における非平衡緩和現象(エイジング現象)を詳しく調べ、ある温度における安定状態が1つではなく複数あること(ドメインサイズや自由エネルギーの谷間のエネルギー障壁が複数あること)、それらは降温とともに階層的に現れていること、を示す結果が得られた。この結果はRSB状態の階層的多谷構造を反映したものであると考えられ、これらの結果から長距離相互作用イジングスピングラスは3次元系であっても平均場理論の予測するRSB状態が実現していることが分かった。平成27年度は、高濃度RKKYイジングスピングラス物質Dy(Ru0.5Co0.5)2Si2の単結晶試料を用いて、(i)交流磁化率測定による磁場中相転移の有無の検証、(ii)スピングラス相における非平衡緩和現象の観測、を行った。(i)に関しては、交流磁化率の周波数依存性から特性緩和時間tau(H,T)を求め、その臨界発散が磁場中でも観測されること、磁場中でも交流磁化率の実部と虚部それぞれが動的スケーリングを示すこと等から、磁場中相転移が存在することを実験的に確かめた。(ii)に関しては、交流磁化率の虚部のエイジング現象を観測し、その若返り効果と記憶効果を詳細に調べた。その結果、若返り効果が温度シフトにの符号に対し著しく非対称であることを見出した。また、対称温度シフトプロトコルによるエイジング実験によりエイジングの累積生あるいはカオス生を調べたところ、短時間のエイジングは温度シフトによりカオス的に振舞うが、長時間では累積的に振舞うことを見出した。これらの特徴的なエイジング現象は全て、温度降下により秩序変数が階層的に分岐していると考えると説明できる。以上の結果、(i)磁場中スピングラス転移の存在、(ii)階層描像で説明できるエイジング現象、は全てRKKYイジングスピングラスでレプリカ対称性の破れ(RSB)が起こっていることを示している。また、平成27年度は、来るべき磁気ノイズ測定のための準備を行った。SQUIDを用いた磁気ノイズ測定システム開発のための回路作製を行い、SQUIDコントローラ(iMAC-303,米国トリスタンテクノロジーズ社)を購入した。平成27年度に予定していた、高濃度RKKYイジングスピングラスの磁場中相転移の有無の検証とエイジング実験、磁気ノイズ測定の準備、をそれぞれ行い、一定の成果を得たため、「おおむね順調に進展している」と評価した。2016年度は、(i)高濃度RKKYイジングスピングラスDy(Ru,Co)2Si2の非平衡緩和測定による階層描像の妥当性の検証、(ii)希釈RKKYイジングスピングラス(Dy,Y)Ru2Si2の動的臨界現象の解析、(iii)スピングラス秩序変数の重なり関数観測のための磁気ノイズ測定装置の開発、をおこなった。(i)に関しては、温度サイクル摂動を加えた磁化緩和測定(ZFC-IRMおよびFC-TRM)測定を行い、温度サイクルの符号に顕著に依存した非対称なエイジングの若返りと記憶を観測し、その若返りと記憶効果がサイクル時間にほとんど影響されない静的なものであることを見出した。この結果からRSBスピングラスの階層描像が妥当であることが強く示唆される。(ii)に関しては、磁場中交流磁化率測定を転移温度付近、低周波領域で詳細に測定し、非線形交流磁化率の動的スケーリング、零磁場および有限磁場下における磁化率の散逸成分の動的スケーリングを行い、その臨界現象が平均場-非平均場の境界にあること、磁場中転移が存在すること、を示す結果を得た。(iii)に関しては、測定回路の作製や(本質的でない)ノイズの低減などを行ったが、磁気ゆらぎに由来する磁気ノイズを観測するのは至らなかった。RKKYイジングスピングラスにおけるRSBの実験的検証という本課題の目的に対し、エイジング現象や動的臨界現象の観測による検証は当初予想していたより大きな進展があり、特に2016年度に行った温度サイクルTRMおよびIRMの結果は非常に示唆的であった。一方で、磁気ノイズ測定は回路のノイズ低減が思ったほどうまくいかず、2016年度中には満足な測定結果を得ることができなかった。後者の遅れをやや重く考え、「やや遅れている」との評価とした。

2017年度は、(i)高濃度RKKYイジングスピングラスDy(Ru,Co)2Si2のスピングラスコヒーレント長の測定、(ii)スピングラス秩序変数の重なり関数観測のための磁気ノイズ測定システムの開発、(iii)フラストレート反強磁性体ZnFe2O4のスピングラス様磁気状態の観測、を主に行った。(i)に関しては、2016年度までに同スピングラス物質で観測した"温度サイクル・シフトに対し非対称なエイジングの記憶と消去"のRSB(レプリカ対称性の破れ)スピングラスの階層描像で解釈することの妥当性について定量的に評価するために、エイジングの磁場依存性を観測することで行った。スピングラスコヒーレント長の温度、待ち時間依存性を詳細に調べ、レプリカ対称なスピングラス(液滴描像)で期待される温度カオス効果では我々が観測したエイジングの記憶と消去を説明できないことを示した。この結果は、我々の観測結果はやはりRSBの階層描像で解釈することが妥当であることを強く示すものである。(ii)に関しては、2016年度までに悩まされていた回路の(試料由来ではない)ノイズの十分な低減を行うことに成功した。(iii)に関しては、元素置換などの顕なランダムネスをもたないフラストレート反強磁性体でスピングラス様磁性が観測されるZnFe2O4について、(i)と同様の実験を行い、スピングラスコヒーレント長が中性子散乱実験で観測される短距離反強磁性相関長の数十倍の長さまで伸びていることを確認し、確かにスピングラス様秩序が生じていることを示した。RKKYイジングスピングラスにおけるRSBの実験的検証という本課題の目的に対し、エイジング現象を通した実験は大きく進展し、RSB(で期待されている階層構造)の存在を示す結果を得た。一方で、磁気ノイズ測定による検証については、回路のノイズ低減に成功し実験を行う目処は立ったが、2017年度内では十分な実験を行うには至らなかった。また、RKKYイジングスピングラス(Dy,Y)Ru2Si2の類似物質である(Ho,Y)Ru2Si2は、スピングラス秩序は示さないものの、スピングラス秩序相(や希釈系の長距離秩序相)の高温側で現れると期待されている"Griffiths相"の存在を示唆する結果を得ていた。2017年度はその実験的検証のために高エネルギー分解能中性子散乱実験を行う予定であったが、施設の限られたマシンタイムの配分の都合上2018年度に延期になった。以上の状況を総合的に考え、「やや遅れている」という評価を行った。なお、(Ho,Y)Ru2Si2の中性子散乱実験の2018年度での遂行のために、経費の一部を残して補助機関延長申請を行った。2018年度は、当初の3年間の補助期間を1年延長して、(i) RKKYイジングスピングラス(Dy,Y)Ru2Si2の類似物質(Ho,Y)Ru2Si2における常磁性-Griffiths相転移を系の動的応答の変化すなわち動的相転移として高エネルギー分解能中性子非弾性散乱実験で捉えた、(ii)フラストレート磁性体ZnFe2O4におけるスピングラスコヒーレント長を測定し、そのスピングラス様磁性が相転移ではなくクロスオーバーとして現れること見出した。
スタチン系高脂血症治療薬の併用による抗真菌作用増強に関する検討

【背景・目的】免疫不全状態の糖尿病患者に対して感染予防の目的で抗菌薬や抗真菌薬の漫然的な投与が行われるケースが少なくない。申請者は、医療現場において、糖尿病患者等の二次性の高脂血症をきたした患者で、スタチン系高脂血症治療薬を服用している患者では、そうでない患者と比べて真菌による感染症の発症が起こりにくいのではないかと経験的に感じている。元々、ステロール合成系の律速酵素であるHMG-CoA還元酵素を拮抗阻害するHMG-CoA還元酵素阻害薬の発見は、弱い抗真菌物質に端を発していることから、既存のスタチン系薬剤について抗真菌薬との併用による抗真菌の作用増強または副作用軽減について検討することは有用であるという発想に至った。そこで本研究では、抗真菌薬に対して、各種スタチン系薬剤を併用することで、浸在性真菌株への抗真菌作用が増強するかどうかについて検討を行った。【研究方法】in vitoroにおける抗真菌薬の抗真菌作用におよぼすスタチン系高脂血症治療薬の影響は、96wellプレートに各種抗真菌薬を分注し、一定量の各種菌株調整液を加え、48時間培養の後、MICを測定する。さらに、スタチン系高脂血症治療薬であるプラバスタチン、フルバスタチン、シンバスタチンを臨床上有効な濃度と考えられる1100μg/mlの濃度範囲で調整した薬液を添加し、各MICへの影響について検討を行うこととした。また、in vivoにおける抗真菌薬の抗真菌作用におよぼすスタチン系高脂血症治療薬の影響は真菌症感染症モデルマウスとして代表的なアスペルギルス感染症のマウスを中心に、未治療群、抗真菌薬投与群、スタチン系高脂血症治療薬投与群、抗真菌薬とスタチン系高脂血症治療薬併用群の4群に分けて、各群の生存日数について比較検討を行うこととした。【研究成果】研究当初、in vitro実験において、一部の培養真菌株においてスタチン系高脂血症治療薬が抗真菌薬との併用によって相乗効果を示すのではないかという所見を得ていた。しかし、数回の確認試験を実施したところ、臨床上有用となる増強作用は認められなかった。本実験の問題点として、今回用いた真菌株は抗真菌薬単剤のみでも十分な抗真菌作用が認められる株が多く、スタチン系高脂血症治療薬の併用効果を十分に評価できる実験系が確立できなかった点が上げられる。今後は評価対象となる真菌株について改めると共に、再度同内容の検討を行っていく予定である。
マルチターン飛行時間型質量分析計による隕石中に存在する有機物の高精度測定

本研究はイメージング質量分析により、マーチソン隕石に含まれている有機物成分の分布情報を得ることを目的としている。従来の隕石の表面分析に用いられてきた二次イオン質量分析法(SIMS)では分子がフラグメント化してしまうため、有機物の分析は困難であった。そこで、本研究ではフラグメンテーションを起こさないソフトなイオン化が可能なレーザー照射によるイオン化法を取り入れた。測定には当研究室で開発した、高質量分解能・高空間分解能のイメージング質量分析システム(MULTUM-IMG2)を用いた。これまでレーザーによるイオン化法では空間分解能の低さが課題となっていたが、本システムではそれを克服して1μmの空間分解能を達成しており、詳細なイオンの分布情報を得ることができる。この装置を用いてマーチソン隕石の小片をイメージング質量分析により分析した。マーチソン隕石はもろい形質であり薄片にするのが難しいため、新たに開発した埋め込み研磨法によりサンプルプレートに固定した。このサンプルにレーザーを照射してイオン化し観測した結果として、いくつかの金属や有機物についてイオン像を得ることができた。さらにこれらの分布像を電子顕微鏡像と比較して、有機物の存在する場所と分布構造について検討した。また有機物のイオン化については、イオン化効率を高めて検出感度を向上させるためにSALDIなど新規のイオン化法の適用の可否について検討を行った。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題では、投影型MALDIイメージング質量分析装置を用いた計測によりマーチソン隕石に含まれている有機物の種類と空間分布の情報を得ることを目的としている。今年度の研究では、(1)GCMSによる含有物質の網羅的解析および(2)投影型イメージング質量分析による計測を行った。GCMSによる含有物質の網羅的解析では、粉末状にしたマーチソン隕石より含有物質を溶媒に抽出しGCMSで測定した。有機物と考えられるいくつかのピークを確認し、ライブラリのデータベースと照合することで2種類の物質種を同定した。同定できた数が少なかったのは、解析に用いたライブラリがメタボロミクス用で生体の代謝物を対象としたものであったためと考えられる。投影型イメージング質量分析については、マーチソン隕石の小片の断面を観測した。マーチソン隕石はもろい形質であり薄片にするのが難しい。そこで、サンプルプレートにあらかじめサンプル小片と同じ形状の凹みを切削加工して、そこにサンプル小片をはめ込み硬化性樹脂で固定した。その後、サンプルの凸部をサンプルプレート面と平滑になるように研磨した。このサンプルをレーザー照射によりイオン化しイメージング質量分析を行った。イオン化しやすいアルカリ金属のナトリウムおよびカリウムと、いくつかの有機物と考えられる物質の分布像が得られた。当初の計画通り、GCMSによる分析とイメージング質量分析による計測が実施できた。今年度のGCMSによる測定ではわずかな含有物質しか同定できなかったため、より広範な物質をカバーしたライブラリを用いた解析を試みる。またLCなどGC以外のクロマト技術を用いた測定も検討する。イメージング質量分析については、検出された有機物についてGCMSの計測結果も合わせて物質種の同定を行う。またより多くの有機物を効率よくイオン化するためにマトリックスを用いたMALDIイオン化を試みる。これにより得られた物質分布について、マーチソン隕石の構造や組成との相関関係について検討する。
洪水撹乱影響下における河川植生動態と植生による土砂堆積との相互影響評価手法の開発

帰化植物の砂礫河原への侵入は、生物多様性を減じるだけでなく粗度特性を大きく変化させ、河道内樹林化にも影響を与えている。植物草本群落の生長と環境要因の関係については多くの研究があるものの、河川空間における草本の生長・遷移は洪水撹乱強度・頻度によって異なるため、未解明の部分が多い。そのため、1)砂礫河原に早期出現し、拡大・繁茂能力のある植物種の洪水撹乱後における再生長・繁茂特性の分析、2)植物の繁茂状態を踏まえた洪水時の粗度特性、土砂堆積特性、洪水耐力の解明、3)洪水撹乱頻度・強度と植物の生長の相互影響評価手法の闘発と解析(洪水解析と生長解析との連動)を行った。特に、草本群落時点における対策の効果判定法をシナダレスズメガヤとツルヨシについて提案した。シナダレスズメガヤについては、1)抗力を代表するパラメータと洪水時の底面せん断力を代表するパラメータを導出し、シナダレスズメガヤ周辺の土砂移動限界・洪水時の流失限界の把握、2)移動限界、流失限界を超える洪水規模の推定を行い、本研究で用いた解析手法は有効と判断した。ツルヨシについては、1)異なる洪水撹乱を受ける地点において、ツルヨシの全体に占める各ランナーの割合や親株の生長量の相違点の解明、2)最大摩擦速度と限界摩擦速度との比較による洪水撹乱頻度とツルヨシの形態的特長から推定した撹乱影響との関係解明、3)洪水撹乱影響をうけて変化する各ランナーの割合と親株の生長量変化を組み込んだツルヨシ生長・拡大モデル改良版の描築を行った。本研究により、水理計算により得られた摩擦速度からツルヨシに与える洪水撹乱頻度とツルヨシの形態的特長、繁茂景・拡大幅とを関連付けられることが判明した。今後、シナダレスズメガヤやツルヨシが土砂移動限界に与える影響だけではなく、洪水撹乱頻度・強度が生長に与える影響も加味した相互解析が可能になると考えられる。「河川における旧流路に取り残された湿地の自然再生」や,「砂礫河原の河道内樹林化」に対する対策は,生育場が異なるものの,「洪水攪乱が植物の生長・遷移へ与える影響」と「植物が洪水へ与える影響(抵抗特性・土砂堆積に与える影響)」という相互作用系の解明にもとづく対策立案という共通の視点で考える必要がある。本年度は,1)砂礫河原に早期出現し,拡大・繁茂能力のある植物種の洪水攪乱後における再生長・繁茂特性の分析、2)洪水を模擬した人為攪乱(刈取り,なぎ倒し)後における湿地植物の再生長・繁茂特性の分析、3)植物の繁茂状態の相違点を踏まえた洪水時の粗度特性,土砂堆積特性の解明を行った。研究対象地点(秋が瀬公園、熊谷中州)の植物調査・環境条件調査を行い、小型湿地植物(ノウルシを対象とした)の生長特性(生活史と光合成蒸散特性)を反映したモデル解析を行ない、小型植物の存在に必要な洪水攪乱条件を整理した。ヨシ,オギに対し地上部の刈取りとなぎ倒しを行い,ダメージを受けたあとの地上部と地下部の物質移動特性を調査した。ダメージによる影響は地下部バイオマスの減少量,物質移動量をもとに把握した。

また、砂礫河原においては、大きな株を形成し土砂を大量に堆積させるシナダレスズメガヤと,ランナーにより拡大するツルヨシの生長特性を調査し、さらに、ツルヨシやシナダレスズメガヤの粗度特性(株の大きさ(株の直径,空隙率)、抽水・沈水状態)を踏まえ、水理模型実験により粗度周辺の流れ構造、土砂堆積特性を把握した。水理実験と数値解析結果を踏まえ、植物による土砂の移動限界の変化を解析した。ヨシ・オギの生長解析モデル(既存)をなぎ倒し等の部分ダメージを受けた場合の解析手法へと改良した。ツルヨシの生長モデルを洪水攪乱影響による生産量変化を解析できる形で作成した。帰化植物の砂礫河原への侵入は、生物多様性を減じるだけでなく粗度特性を大きく変化させ、河道内樹林化にも影響を与えている。植物草本群落の生長と環境要因の関係については多くの研究があるものの、河川空間における草本の生長・遷移は洪水攪乱強度・頻度によって異なるため、未解明の部分が多い。そのため、1)砂礫河原に早期出現し、拡大・繁茂能力のある植物種の洪水攪乱後における再生長・繁茂特性の分析、2)植物の繁茂状態を踏まえた洪水時の粗度特性、土砂堆積特性、洪水耐力の解明、3)洪水攪乱頻度・強度と植物の生長の相互影響評価手法の開発と解析(洪水解析と生長解析との連動)を行った。特に、草本群落時点における対策の効果判定法をシナダレスズメガヤとツルヨシについて提案した。シナダレスズメガヤについては、1)抗力を代表するパラメータと洪水時の底面せん断力を代表するパラメータを導出し、シナダレスズメガヤ周辺の土砂移動限界・洪水時の流失限界の把握、2)移動限界、流失限界を超える洪水規模の推定を行い、本研究で用いた解析手法は有効と判断した。ツルヨシについては、1)異なる洪水攪乱を受ける地点において、ツルヨシの全体に占める各ランナーの割合や親株の生長量の相違点の解明、2)最大摩擦速度と限界摩擦速度との比較による洪水攪乱頻度とツルヨシの形態的特長から推定した攪乱影響との関係解明、3)洪水撹乱影響をうけて変化する各ランナーの割合と親株の生長量変化を組み込んだツルヨシ生長・拡大モデル改良版の構築を行った。本研究により、水理計算により得られた摩擦速度からツルヨシに与える洪水攪乱頻度とツルヨシの形態的特長、繁茂量・拡大幅とを関連付けられることが判明した。今後、シナダレスズメガヤやツルヨシが土砂移動限界に与える影響だけではなく、洪水撹乱頻度・強度が生長に与える影響も加味した相互解析が可能になると考えられる。
微小環境を含んだ乳癌および子宮体癌におけるエストロゲンシグナル活性化機構の解析

子宮体癌および乳癌の発生・進展にはエストロゲンが関わることが知られている。しかし、患者から得られた生検におけるエストロゲン応答性を示した報告はこれまでない。そこで、本研究では子宮体癌および乳癌患者個々の生検癌細胞におけるエストロゲンシグナル感受性を解析する系を確立した。子宮体癌、乳癌での本系を用いた解析結果は、エストロゲン依存性癌の治療薬剤選択のために有意義な情報を与える可能性が示唆された。子宮体癌はその発生・進展にエストロゲン(E2)が関与するE2依存性腫瘍と位置付けられているが、本腫瘍は卵巣からのE2産生が脆弱化された閉経後においても発生する。我々は癌細胞におけるE2シグナルの活性化には間質細胞を含む微小環境との相互作用が重要であると考えた。そこで本年度私は、(1)癌間質細胞のE2シグナル活性能と臨床情報との相関についての解析、(2)癌間質細胞におけるE2代謝酵素の解析、(3)癌生検におけるE2シグナル活性の測定とE2阻害剤の感受性試験、という3つの実験を計画した。私は本研究を、エストロゲン応答配列(ERE)にレポーター遺伝子として蛍光タンパク質であるGFPをつないだERE-GFPを安定導入した乳癌細胞(E10細胞)、およびERE-GFPをアデノウイルスに導入したAd-ERE-GFPという独自の系を用いて遂行した。まず、E10細胞をE2シグナルのレポーター細胞として、患者由来子宮体癌間質細胞と共培養することで、間質細胞にはE2シグナル活性化能が存在することを見出した。また間質細胞のE2代謝酵素のmRNA量をreal-time PCRによって調べたところ、E2量は様々なE2代謝酵素によって調整されているものの、その合成はアロマターゼが担っていることを明らかにした。さらに、子宮体癌初代培養細胞にAd-ERE-GFPを感染させることによって子宮体癌細胞のE2感受性を試験した。その結果、初代培養子宮体癌細胞はE2に対して感受性を示し、またその活性は、アロマターゼ阻害剤(Als)によって抑制されることが示された。本研究は癌細胞だけでなく、周辺微小環境を含んだ癌組織を重視する点および樹立化細胞では無く、生検を用いた研究である点において、臨床へ有意義な情報を提供するものであると信じる。尚、この研究成果はEndocrine-Related Cancer(2008)において発表した。乳癌はその発生・進展にエストロゲン(E2)が関与するE2依存性腫瘍である。現在、その治療方針はエストロゲンレセプター(ER)の有無によって大きく左右される。我々は各患者癌細胞におけるE2シグナルの活性化をエストロゲン応答遺伝子群の発現をみることで、治療方針を決める各患者のより正確な情報が得られるのではないかと考えた。そこで本年度私は、27症例の原発性乳がん組織を用い、エストロゲン応答遺伝子36遺伝子を搭載したカスタムアレイ解析を試みた。カスタムアレイはオリンパスのFD10マイクロアレイシステムを用いて行われた。本システムは微量な検体量でのマイクロアレイを可能にしたシステムである。カスタムアレイ遺伝子発現解析の結果、原発性乳がん27症例はエストロゲン応答遺伝子群の高発現群と低発現群といった明確な2つのクラスターへと分類された。この分類はER、Her2の発現と有意に関連した。しかしながら、個々の症例をみると、ERが発現していないにもかかわらず、高発現群に分類された検体、またその逆にERは高発現しているにもかかわらず遺伝子群は低発現だったものが観察された。前者の場合、ホルモン療法をしつつも他の治療戦略を考えていた方が良いかもしれない。また後者の場合は通常すぐに化学療法の対象となってしまうが、ホルモン療法が奏功する可能性があると考える。今後、ますます個々人に向けた医療が重要になってくる中、本研究の意義は深いと考える。現在、論文にまとめている最中である。乳癌はエストロゲン依存性に発生・進展する腫瘍である。そのためエストロゲン受容体(ER)発現の有無は乳癌の治療選択にとって極めて重要な指標となっている。しかし、これまで原発性乳癌細胞のER活性を測った報告はない。また昨年度、我々の行ったマイクロアレイを用いたエストロゲン応答遺伝子発現解析は、原発性乳癌組織においてERが強発現していても応答遺伝子の発現が低い症例があることを示した。そこで我々は個々の原発性乳癌細胞のERの転写活性を定量化し、臨床病理学的因子との関連を解析することを目的とした。初代培養原発性乳癌細胞のER転写活性を測るため、我々はエストロゲン応答配列(ERE)にレポーター遺伝子として蛍光タンパク質GFPをつないだERE-GFPをアデノウイルスに導入したAd-ERE-GFPという独自の系を用いた。62症例の原発性乳癌手術検体をコラゲナーゼ処理後、Ad-ERE-GFPを接種し、48時間後GFP発現細胞率を指標としたレポーター解析を行った。尚、この時用いた検体は埼玉県立がんセンターの倫理委員会で承認を得たものである。

GFP陽性細胞率すなわちER転写活性は各患者間において様々であった。62症例の結果を基に臨床病理学的因子との関連をノンパラメトリック検定にて解析した。ER転写活性は閉経前後とEREの下流遺伝子であるPgRの有無において有意な関連を認めた。さらにER陽性47症例のみの解析では、ER転写活性はPgRと相関、年齢と逆相関した。また、乳がん予後因子の1つであるHer2がER転写活性に対して2相性の機能を有する可能性を示した。GFP陽性細胞率を中央値で2分した時、Her2は高陽性細胞率群において正相関を示し、低陽性細胞率群において逆相関を示した。これらの結果はERとリン酸化カスケードとの関係、牽いてはホルモン療法と分子標的治療との関係に示唆を与えるものである。
無線ネットワーク情報伝達技術を活用した岩盤斜面ハザード監視技術の開発

岩盤崩壊による災害を防止するためには、岩盤斜面モニタリングによって崩壊発生の前兆を検知し事前に通行止めを行なう必要がある。一般的には、危険と判断された岩塊に対して、変位に基づいた安定性評価がなされている。しかし、このような岩塊は、変位の発生から岩塊滑落までの時間が短いため、前兆を捉え難く予知が困難である。国民生活を支える道路の災害に対する安全性・信頼性を向上させるために、変位に変わる新しい予知予測(監視)技術の確立が急務である。本研究では、このような要求に応じて、特に道路斜面の防災力を飛躍的に向上させるために、岩塊の振動特性と崩壊プロセスとの関係に着目した動的挙動予知予測技術を開発し、岩盤斜面のハザード監視管理システムの構築を目的としている。今年度では、斜面崩壊挙動を支配する岩盤不連続面のせん断挙動のせん断速度依存性評価、風化作用等を考慮した岩盤斜面の崩壊リスクと崩壊ポテンシャルの評価、リアルタイム遠隔予知予測システムの構築と運用検証について検討を行った。具体的には、既存のデジタル制御一面せん断試験装置を用いて、垂直応力とせん断ひずみ速度を制御しながら、斜面崩壊を促進する岩盤亀裂のせん断強度と変形挙動のせん断ひずみ速度依存性とせん断過程における動的特性を詳しく考察した。つぎに、岩盤内の節理などのせん断試験をもとに、自然環境の影響による斜面の強度損傷も考慮して、岩盤斜面の岩盤斜面の崩壊ポテンシャルを評価し、崩壊シミュレーションを実施することにより、昨年度に引き続き、斜面形状や地山条件などに応じた崩壊メカニズムを明らかにした。それに、ワイヤレスセンサーを活用して、リアルタイム動的挙動検知・評価システムを完成させている。最後に二年間の研究成果を取り纏めて報告書を仕上げている。岩盤崩壊は表層崩壊に比べ発生頻度は低いものの、崩壊が発生した場合には甚大な被害が生じる。岩盤崩壊による災害を防止するためには、岩盤斜面のモニタリングによって崩壊発生の前兆を検知し事前に通行止めを行なう必要がある。今年度では、斜面崩壊形態の分類、岩盤不連続面のせん断挙動の評価、拡張個別要素法による斜面崩壊シミュレーションに基づく崩壊メカニズムの解明について基礎的な検討を行い、ワイヤレスセンサーを活用して、道路斜面のリアルタイム動的挙動検知・評価システムの構築の準備を進めてきた。具体的には、まず各地域に独特な岩盤特性(ローカリティ)が存在することを考慮した上で崩壊要因を抽出し、崩壊形態との関連性を解明した。つぎに、既存のデジタル制御一面せん断試験装置を用いて、垂直応力とせん断ひずみ速度を制御しながら、斜面崩壊を促進する岩盤亀裂のせん断強度と変形挙動のせん断ひずみ速度依存性を詳しく考察した。それに、長崎県内の岩盤斜面を対象に、崩壊シミュレーションを実施し、崩壊メカニズムと条件を明らかにしている。これらの成果は高精度遠隔管理モニタリングシステムの構築基礎となっており、小型高感度センサーによるシステムの基本構成と判断基準などについて開発も進めていた。