hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生体模擬分子モジュール(ATPジェネレーター)の創製

ATPaseの性質:菌体の細胞膜に存在するATPaseは、F_0F_1型であった。ATP分解活性は、pH8.0、温度60°Cにおいて最大となった。また、活性はMg^<2+>の濃度に依存して増大し、4mM-Mg^<2+>で最大となった。T.thiooxidansのATPaseに特徴的な性質として、ATP分解活性が亜硫酸(SO_3^<2->)濃度に依存して増大することが分かった。
フレキシブルなインターフェースを有する調音音声合成システムの開発

現在主流となっている波形接続方式の音声合成では,部分的な合成音の品質は優れているものの,連続音での不自然性や声質変換や話速制御などの融通性に問題がある。これに対し,音声生成過程に基づいた手法は,人間がしゃべるメカニズムを模倣した声帯や声道のモデルに基づいているため,融通性の高い次世代インターフェースとしてのポテンシャルを有している。平成17年度は,前年度に作成したGUIによるパラメータ操作が可能な合成システムの開発と,シミュレーションの効率的な運用のためCUI方式のシステム開発を継続して進め,声帯振動音源の実装による有声音声の生成など,その高度化を進めた。これにより,合成できる子音数を増やすことが可能になった。また,シミュレータを用いて,声帯振動や子音閉鎖,および解放の時刻の調整実験を行うことで,より良好な子音生成のための条件の導出を行った。更に,子音の断面積データを過去の文献等を参考に決定し,日本語50音の合成実験を行い,ほぼ認識できる音質の合成音を生成することが可能となった。音声合成システムでは,声道の直円筒管表示の形態をとっているが,実際の3次元の声道形状との位置的対応関係の把握が容易ではないという問題があった。このため,擬似的ではあるが,3次元の声道形状表示ツールを新たに開発した。このツールではMRIデータを基に正中矢状面における声道輪郭を抽出し,声道断面積を円や楕円で表すα-βモデルで表現している。このツールの開発により,より少ない制御パラメータで音声合成システムを駆動する仕組みも実現することができた。音声生成過程に基づく音声合成は,声帯や声道のパラメータを自在に変化させ,話速の調整や,男声女声の生成などバラエティーに富む種々の合成音を生成できる融通性にその大きな利点がある。平成16年度は音声合成システムの開発と改良等の研究を実施した。母音に関してはGUIによるパラメータ操作が可能な合成システムを作成し,これを基に子音の合成システムの開発を進めた。現在,破裂子音,摩擦子音,鼻音などの合成を試み,各子音に認識可能な合成音の生成が可能となっている。これらの開発研究の経過および成果を研究会等で報告した。次年度はフレキシブルなインターフェースに結合できる汎用性のある音声合成エンジンとするため,さらに合成できる子音を増やし,運動タイミング規則導出による音質改善のためのシミュレーション実験,およびオンラインシステムからの計測データとの比較などを行う。また調音データオンラインモニタリング装置に関してはネットワークに対応したA/D変換装置を導入しプログラム開発を進めている。引き続き開発を行い実際の調音運動の効果を即座に確認できるインターフェースシステムとして実現していく予定である。
血管形成の必須因子であるリゾホスファチジン酸の作用機序

我々はこれまでに、リゾホスファチジン酸(LPA)受容体であるLPA4とLPA6の二重欠損マウスが胎生期の血管形成不全が原因で致死となること、およびヒト臍帯静脈血管内皮細胞(HUVEC)に発現するLPA4/LPA6が三量体Gタンパク質G12/13、低分子量Gタンパク質Rho、転写共役因子YAP/TAZシグナルを介して、Notch経路の血管制御因子DLL4の発現を抑制し、血管内皮細胞の萌出に寄与することを明らかにしてきた。今回我々は血管内皮細胞のLPA4とLPA6が新生期の網膜血管新生に果たす役割と、YAPがDLL4発現を抑制する分子機序の解明を目的に研究を行った。血管内皮細胞特異的にLPA4/LPA6を二重欠損させたマウスは、Controlマウスと比較して網膜の血管新生(血管の伸長の程度、血管の分岐数、網膜における血管内皮細胞が占める割合、血管先端細胞の数)が損なわれており、さらにより高解像度の顕微鏡画像解析により、血管先端細胞から萌出する糸状突起(filopodia)の数や平均長も二重欠損マウスでは有意に低下していた。これらの異常はNotch阻害剤であるDAPTを解析の2日前にマウスに皮内投与することにより改善した。また、二重欠損マウスの血管先端領域の血管内皮細胞では、Controlマウスのそれと比較して、YAPの核内移行が低下し、DLL4の発現量が増加していた。さらにHUVECを用いた細胞内シグナル解析およびDLL4発現解析により、核内のYAPは転写因子TEAD非依存的に、Aktリン酸化が促すβ-cateninとNotch intracellular domain (NICD)を介したDLL4発現誘導作用を負に制御する分子機構を明らかにした。リゾホスファチジン酸(LPA)シグナルに関連する分子が血管形成に必須であることが既に報告されているが、この際にLPAが作用する受容体やその細胞内シグナルの詳細は未解明のままである。我々はこれまでに、LPA4とLPA6の二重欠損マウスが胎生期の血管形成不全が原因で100%致死となること、およびヒト臍帯静脈血管内皮細胞(HUVEC)に発現するLPA4とLPA6がNotch経路の血管制御因子DLL4の発現を抑制すること、そしてこの発現抑制には三量体Gタンパク質G12/13、低分子量Gタンパク質Rho、転写共役因子YAP/TAZが関わることを明らかにしてきた。今回我々はLPA4とLPA6による血管新生調節機序をより詳細に解明する目的で、HUVECを用いたフィブリンゲルビーズ解析(血管萌出解析)においてLPA4/LPA6及びそのシグナルを阻害したときの影響を観察し、合わせてNotch経路の阻害剤であるDAPTの効果も調べた。その結果、LPA4/LPA6、G12/13、YAP/TAZの各siRNA処理、およびRhoキナーゼ(ROCK)阻害剤処理は、どれもsprouting(萌出)の長さや数を有意に低下させることが明らかになった。またDAPT処理は、上記siRNAや阻害剤の効果を有意に抑制した。以上の結果から、LPA4/LPA6シグナル低下によるsprouting抑制は、DLL4の過剰発現が一因であることが示唆された。HUVECを用いた血管制御因子の発現解析やフィブリンゲルビーズ解析によりi)血管内皮細胞におけるLPA4/LPA6の細胞内シグナルが血管新生調節に重要であること、ii)そのシグナルにはG12/13、Rho、ROCK、YAP/TAZが関与すること、iii) LPA4/LPA6シグナル低下に伴う血管新生の抑制はDLL4の過剰発現が一因であること、を示唆していると考えられた。これらはLPA4/LPA6の血管形成の分子機構解明と血管内皮細胞における血管新生機能の解明という本研究における重要な知見である。今回我々はLPA4とLPA6による血管新生調節機序をより詳細に解明する目的で、HUVECを用いた三次元血管新生モデルにおいてLPA4/LPA6及びそのシグナルを阻害したときの血管萌出への影響を観察し、合わせてNotch経路の阻害剤であるDAPTの効果も調べた。また、血管内皮細胞特異的にLPA4とLPA6が欠損するコンディショナルマウスを作製し、新生仔網膜の血管新生解析からこれらLPA受容体のin vivoにおける血管新生の役割を検証した。HUVECに対するLPA4/LPA6、G12/13、YAP/TAZの各siRNA処理は、どれも血管新生モデルにおいて萌出血管の長さや数を有意に低下させた。また、新生仔網膜における血管内皮細胞特異的なLPA4とLPA6の欠損は、血管新生の程度、血管分岐数および糸状仮足の数を有意に低下させた。さらに、DAPT処理は上記siRNAおよび遺伝子欠損の効果をそれぞれ有意に抑制した。

以上の結果は、血管内皮細胞におけるLPA4/LPA6、G12/13、YAP/TAZの細胞内シグナルが血管新生調節に重要であること、およびLPA4/LPA6シグナル低下に伴う血管新生の抑制はDLL4の過剰発現が一因であることを示唆していると考えられた。血管内皮細胞特異的LPA4/LPA6欠損マウスを作製し、Notchシグナル阻害剤を用いた新生仔網膜の血管新生モデル解析により、当初予定していた血管内皮細胞特異的なLPA4とLPA6の血管新生における役割を見出した。我々はこれまでに、リゾホスファチジン酸(LPA)受容体であるLPA4とLPA6の二重欠損マウスが胎生期の血管形成不全が原因で致死となること、およびヒト臍帯静脈血管内皮細胞(HUVEC)に発現するLPA4/LPA6が三量体Gタンパク質G12/13、低分子量Gタンパク質Rho、転写共役因子YAP/TAZシグナルを介して、Notch経路の血管制御因子DLL4の発現を抑制し、血管内皮細胞の萌出に寄与することを明らかにしてきた。今回我々は血管内皮細胞のLPA4とLPA6が新生期の網膜血管新生に果たす役割と、YAPがDLL4発現を抑制する分子機序の解明を目的に研究を行った。血管内皮細胞特異的にLPA4/LPA6を二重欠損させたマウスは、Controlマウスと比較して網膜の血管新生(血管の伸長の程度、血管の分岐数、網膜における血管内皮細胞が占める割合、血管先端細胞の数)が損なわれており、さらにより高解像度の顕微鏡画像解析により、血管先端細胞から萌出する糸状突起(filopodia)の数や平均長も二重欠損マウスでは有意に低下していた。これらの異常はNotch阻害剤であるDAPTを解析の2日前にマウスに皮内投与することにより改善した。また、二重欠損マウスの血管先端領域の血管内皮細胞では、Controlマウスのそれと比較して、YAPの核内移行が低下し、DLL4の発現量が増加していた。さらにHUVECを用いた細胞内シグナル解析およびDLL4発現解析により、核内のYAPは転写因子TEAD非依存的に、Aktリン酸化が促すβ-cateninとNotch intracellular domain (NICD)を介したDLL4発現誘導作用を負に制御する分子機構を明らかにした。タモキシフェン誘導血管内皮細胞特異的LPA4/6二重欠損マウスにおける、胎生期および新生児期(網膜)の血管の解析を行い、DLL4の発現異常と血管形成異常の整合性をin vivoで確かめる。加えて、二重欠損マウス由来血管内皮細胞を用いた細胞増殖・遊走・細胞萌出機能の解析から、二重欠損による血管形成異常のメカニズムにさらに迫る。LPA4/LPA6二重欠損マウス由来血管内皮細胞を用いた細胞増殖・遊走・細胞萌出機能の解析から、二重欠損による血管形成異常のメカニズムに迫る。加えて、血管内皮細胞におけるYAPのDll4 mRNAの転写抑制作用をChIP解析により明らかにする。端数の少額であるため、次年度に合わせて使用する。
プラズマ分光法による単一生物細胞の全元素分析と化学形態別分析

本研究では、生物の最小構成単位である細胞の全元素分析及び化学形態別分析として、サケの卵であるイクラ卵細胞を対象に研究を行うことを目的としている。本年度は、卵細胞の全元素分析の一環として、未定量元素の分析を目的とし、周期表8,9,10族の白金族元素および周期表4,5族のNb, Ta, Hfについて、定量分析を行うことを試みた。白金族元素は、溶液中でクロロ錯イオンとして安定に存在する。そこで、前処理として、マイクロ波酸分解後、王水を用いてクロロ錯イオン化し、イオン交換による濃縮を行い、ICP-MSによる定量を行った。Ptのみ定量値を得ることができ、その湿重量換算濃度は0.0043ng g^<-1>であった。一方、Nb, Ta, Hfは、溶液中では、フッ化物イオンとの錯体として安定に存在するため、ICP-MSにより定量を行うためには、フッ化水素酸を用いた前処理が必要となる。そこで、前処理として行うマイクロ波酸分解後の溶液を1Mのフッ化水素酸溶液に調製し、ICP-MSによる定量を行った。得られた定量値は、湿重量換算濃度で、Nbは1.77ng g^<-1>、Taは0.113ng g^<-1>、Hfは0.068ng g^<-1>であった。今回得られた卵細胞中元素濃度を海水中の元素濃度で規格化し、生物濃縮係数を算出したところ、Ptは20、Nbは350、Taは20、Hfは45であった。p, Fe, Cu, Znなどの生体必須元素の生体濃縮係数(10^410^6)には及ばないが、数十倍から数百倍濃縮されている意味について考察することは今後の課題である。現在までに、安定同位体78元素のうち59元素についてイクラ卵細胞中の定量値を得ることができ、検出できた元素を含めて67元素の存在を確認できた。白金族元素やNb, Ta, Hfは、生体中に含まれる濃度が非常に微量であり、文献による報告例は極めて少ないのが現状である。卵細胞におけるこれらの元素の存在濃度は報告例がなく、本研究で初めて濃度レベルを明らかにしたことは、これらの元素の生体内挙動に関して今後研究を進めていくうえで、大変意義深いと考えている。本研究では、生物の最小構成単位である細胞の全元素分析及び化学形態別分析として、サケの卵であるイクラ卵細胞を対象に研究を行うことを目的とする。初年度にあたる平成15年度は、卵細胞中ヒ素及び水銀の分析を行った。まず、卵細胞内液及び細胞膜から50%メタノールにより抽出された成分に含まれるヒ素化学種の分布を調べた。分析にはイオン対逆相HPLC/ICP-MSを用いた。細胞内液では、トリメチル態及びジメチル態の有機態ヒ素化学種がほとんどであった。一方、細胞膜では、無機態のヒ酸イオンが最大であり、細胞内液と膜においてヒ素化学種の分布が異なることが明らかになった。この結果は、酵素阻害剤として毒性を示すヒ酸イオンは卵細胞膜中に多く、卵細胞内液ではその多くがメチル化によって無毒化されていることを示すものである。メチル態ヒ素化学種は生体内で亜鉛代謝の活性化作用があることが知られており、今回得られたヒ素化学種の分布は大変興味深い結果である。また、卵細胞内液中水銀の分析を行った。用いた分析システムは両性界面活性剤被覆固定相HPLC/ICP-MSであり、これは、試料中の高分子態(分子量10kDa以上)と低分子態の迅速かつ同時分離・検出が可能なシステムである。今回、卵細胞内液から水銀の高分子態化学種と低分子態化学種を検出することが可能となった。低分子態については、硫黄含有アミノ酸であるシステイン結合型の水銀であることを確認した。水銀は硫黄との親和性が大きな元素であるため、高分子態水銀については、タンパク質のアミノ酸残基(システイン)中の硫黄と結合した化学種であることが考えられる。今後、サイズ排除クロマトグラフィーや有機質量分析計を用いて、高分子態水銀化学種の分析を行う予定である。本年度は、化学形態別分析法の1つとして、2次元HPLC/ICP-MSによる卵細胞中多元素化学形態別分析法を開発した。2次元HPLCには、両性界面活性剤(CHAPS)被覆固定相HPLCとサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)を用いた。1次元目のCHAPS被覆固定相HPLCでは高分子態と低分子態の迅速な同時分離が可能であり、低分子態や無機塩類と分離された高分子態成分のみをオンラインで2次元目のSECに導入させた。CHAPS被覆固定相HPLCでは、高分子態成分は1本の大きなピークとして検出されるが、その分取される時間を変化させることにより、SEC分離において、共存化学種の大きなピークを排除し、より存在量の少ない化学種を検出できる。本研究では、分取時間を3種類に設定した。その結果、イクラ卵細胞中12元素について検出することができ、SECのみの場合と比較して、少なくともさらに23種類の化学種を新たに確認できた。また、本システムでは、CHAPS被覆固定相HPLCにおいて、無機塩類と分離され脱塩された高分子態成分がSECに導入される。

そのため、試料の濃縮を行った際、塩の影響を受けることなく微量化学種を検出することが可能となる。この利点を利用し、イクラ卵細胞に微量に含まれる亜鉛酵素アルカリフォスファターゼ中の亜鉛を検出することに成功した。さらに、2次元HPLC/ICP-MSの測定において、イクラ卵細胞中のHg及びSeが分子量約50kDaの化学種として検出された。生体内では、HgとSeが共存すると、双方の毒性が打ち消されていることが考えられており、ここで得られた結果は大変興味深いものである。今後は、有機質量分析計を併用し、イクラ卵細胞中タンパク質の同定を進めていく予定である。本研究では、生物の最小構成単位である細胞の全元素分析及び化学形態別分析として、サケの卵であるイクラ卵細胞を対象に研究を行うことを目的としている。本年度は、卵細胞の全元素分析の一環として、未定量元素の分析を目的とし、周期表8,9,10族の白金族元素および周期表4,5族のNb, Ta, Hfについて、定量分析を行うことを試みた。白金族元素は、溶液中でクロロ錯イオンとして安定に存在する。そこで、前処理として、マイクロ波酸分解後、王水を用いてクロロ錯イオン化し、イオン交換による濃縮を行い、ICP-MSによる定量を行った。Ptのみ定量値を得ることができ、その湿重量換算濃度は0.0043ng g^<-1>であった。一方、Nb, Ta, Hfは、溶液中では、フッ化物イオンとの錯体として安定に存在するため、ICP-MSにより定量を行うためには、フッ化水素酸を用いた前処理が必要となる。そこで、前処理として行うマイクロ波酸分解後の溶液を1Mのフッ化水素酸溶液に調製し、ICP-MSによる定量を行った。得られた定量値は、湿重量換算濃度で、Nbは1.77ng g^<-1>、Taは0.113ng g^<-1>、Hfは0.068ng g^<-1>であった。今回得られた卵細胞中元素濃度を海水中の元素濃度で規格化し、生物濃縮係数を算出したところ、Ptは20、Nbは350、Taは20、Hfは45であった。p, Fe, Cu, Znなどの生体必須元素の生体濃縮係数(10^410^6)には及ばないが、数十倍から数百倍濃縮されている意味について考察することは今後の課題である。現在までに、安定同位体78元素のうち59元素についてイクラ卵細胞中の定量値を得ることができ、検出できた元素を含めて67元素の存在を確認できた。白金族元素やNb, Ta, Hfは、生体中に含まれる濃度が非常に微量であり、文献による報告例は極めて少ないのが現状である。卵細胞におけるこれらの元素の存在濃度は報告例がなく、本研究で初めて濃度レベルを明らかにしたことは、これらの元素の生体内挙動に関して今後研究を進めていくうえで、大変意義深いと考えている。
希土類添加半導体の励起・緩和機構の解明と波長超安定発光デバイス高性能化への応用

本研究では「電流注入による希土類発光準位を介する誘導放出」を用いた波長超安定新規半導体レーザを実現することに最終目標を設定する。高品質な希土類元素添加III-V族半導体の作製には、既に我々のグループで構築している原子レベル制御不純物添加技術(有機金属気相エピタキシャル(OMVPE)法を基盤としており、高い発光効率を示すように設計された希土類原子周辺局所構造を選択的に作り込むことが可能である。)を用いる。本年度は、発光デバイス性能をより一層向上させる指針を得るために一旦、物性研究に立ち返り、「完全秩序制御」されたEr原子周辺局所構造におけるErイオンの励起および緩和機構を理解することに研究の焦点を定めた。得られた知見を以下にまとめる。(1)非平衡キャリアダイナミクスをより定量的に調べるために、ポンプ・プローブ光透過率測定系を新たに構築した。Er添加特有の早い緩和成分を見出し、GaAs:Er,0においてより顕著であることを明らかにした。(2)Er添加濃度が極めて低いGaAs:Er,0(1x10^<17>cm^<-3>程度)を作製し、Er発光特性を調べた。その励起フォトンフラックス依存性よりEr光励起断面積を見積もったところ、これまでの最大値2x10^<-15>cm^2を得た。(3)Er発光強度の測定温度依存性を調べたところ、40Kより低温側でEr発光強度が増大する新奇な現象を見出した。この現象はGaAsバンド端でのC発光と強い相関を示しており、Cアクセプターから放出された正孔に起因するオージェ機構によることを明らかにした。)を用いる。
Bリンパ球の生存、増殖及びゲノム変異に果すDNAポリメラーゼシータの役割の解明

DNAポリメラーゼシータ(Polθ)は、N末端にDNAを解くヘリカーゼドメイン、C末端にポリメラーゼドメインをもつユニークな蛋白である。Polθの生理的機能を明らかにするために、私たちはPolθ欠損マウスを作製し解析を行った。その結果、Polθが免疫グロブリン(Ig)遺伝子のC/GならびにA/Tの変異誘発に関わることが判明した。さらに、Polθ欠損マウスにおけるT依存性抗原NP-CGGに対する免疫応答を調べたところ、高親和性抗体の産生が低下したことから、PolθがIg遺伝子の変異誘発を介して抗体の親和性成熟に寄与することが明らかとなった。一方、相同組み換え法を用いてPolθのポリメラーゼ活性を持たない変異B細胞株を樹立した。Polθ変異B細胞株では、spontaneous apoptosisが増加し、さらにDNA架橋剤であるcisplatinやmitomycin C、ならびに二重鎖切断を誘発するγ線やetoposideなどのDNA損傷剤に対する感受性が上昇することが判明した。これらの結果から、PolθはIg遺伝子の体細胞変異のみならず、B細胞の生存および種々のDNA損傷の修復に重要な役割を果たすことが判明した。一方、他のグループにより、PolηがIg還伝子のA/T変異に必須であることが示された。そこで、PolθとPolηの相互作用を解明するために、PolθとPolηの二重欠損マウスを作製し解析したところ、二重欠損マウスにおけるA/T変異の頻度はPolη欠損マウスと同程度であった。従って、Ig遺伝子のA/T変異誘発において、PolθとPolηは同じ遺伝経路で働くことが示唆された。興味深いことに、Polθは、Polηが誘発するミスマッチからの伸張反応を効率よく行えることが判明した。これらのことから、PolθはPolηと協調しIg遺伝子のA/T変異の一部を誘導することが示唆された。DNA損傷の修復機構は、リンパ球のゲノム安定性維持に必須なだけではなく、免疫グロブリン遺伝子(Ig)の体細胞変異(SHM)やクラススイッチ組み換えにおいても重要である。本研究では、DNAポリメラーゼシータ(Polθ)の酵素活性を特異的に欠失したノックアウトマウスを用いて、Polθが免疫系とりわけIg遺伝子のSHMに果たす役割について検討した。Polθ欠失マウスでは、骨髄、胸腺、脾臓およびリンパ節におけるリンパ球の分化・成熟に明らかな異常は見られなかった。脾臓由来のB細胞は、低濃度の抗IgM抗体に対する増殖応答性が僅かに低下していたが、高濃度の抗IgM抗体、CD40リガンド、LPSなどに対する応答性はコントロールマウスと同程度であった。一方、Polθ欠失マウスでは、T依存性抗原NP-CGGに対するIgG_1抗体の産生が低下し、とりわけ2次応答における高親和性抗体の産生がより低下していた。また、抗原免疫後の胚中心B細胞の発生は正常であった。Ig遺伝子J領域イントロンのゲノム変異について調べたところ、Polθ欠失マウスでは、G/Cにおける変異が顕著に減少し、A/Tにおける変異も僅かに低下していた。従って、Polθのポリメラーゼ活性はIg遺伝子の体細胞変異に関わることが示唆された。PolθがどのようにしてIg遺伝子のゲノム変異に関わるのかは現時点では不明である。AID(Activation-induced cytidine deaminase)の活性によりCがUに変換され、さらにUがUNG(Uracil DNA glycosylase)により除去されると脱塩基部位が生じることが知られている。Polθは脱塩基部位を効率よく乗り越えることができるので、その際変異が導入される可能性が考えられる。
高分子電解質の分子レオロジー:電気流体力学相互作用とその多体効果

高分子電解質は,小さな溶液分子(nm以下)の流体中に巨大な荷電高分子(1-100 nm)が分散した系である.このような巨大分子分散系のレオロジー(流動と抵抗力の関係およびその分子運動メカニズム)を予測するための,直接数値シミュレーションの方法を開発した.本方法では,電気流体力学相互作用と熱ゆらぎの相互作用が物理的に正しく考慮され,分散粒子のブラウン運動を定量的に予測することができる.開発した方法は,マイクロ流体工学やバイオ化学工学など,微小空間・濃厚分散系の非平衡ダイナミクス現象に有効である.高分子電解質は,小さな溶液分子(nm以下)の流体中に巨大な荷電高分子(1-100 nm)が分散した系である.このような巨大分子分散系のレオロジー(流動と抵抗力の関係およびその分子運動メカニズム)を予測するための,直接数値シミュレーションの方法を開発した.本方法では,電気流体力学相互作用と熱ゆらぎの相互作用が物理的に正しく考慮され,分散粒子のブラウン運動を定量的に予測することができる.開発した方法は,マイクロ流体工学やバイオ化学工学など,微小空間・濃厚分散系の非平衡ダイナミクス現象に有効である.溶媒中のモノマービーズの流体力学相互作用と結合したブラウン運動を解くことができる直接シミュレーションの開発を行った.溶媒中の高分子鎖やコロイドの運動は遅い流体力学相互作用と速い熱ゆらぎの両方の影響をうけるマルチスケールの現象であるため,理論の構築はもとより数値シミュレーションの構築を難しくしていた.高分子鎖のブラウン運動を解くために,申請者らが開発した計算法であるSmoothed Profile法にもとづき,溶媒の熱ゆらぎを考慮したfluctuating hydrodynamicsとの連成法を開発した.開発した方法により,エネルギー等分配則の検証をおこない,溶媒の熱ゆらぎによってモノマービーズの運動学的温度を正しく再現することに成功した.溶媒を連続体で記述して熱ゆらぎと流体力学相互作用を考慮する他の方法としては,Lattice Boltzmann法とDSMC-Navier-Stokes方程式ハイブリッド法が報告されている.Lattice Boltzmann法では,モノマービーズを質点として取り扱われるため,排除体積効果を適切に考慮できず,排除体積効果を考慮するとエネルギー等分配則が満たされないことが報告されている.それにに対し,Smoothed Profile法では排除体積効果が考慮されている.DSMC-Navier-Stokes方程式ハイブリッド法では,溶媒に圧縮性流れの定式化を行っているため,非常に小さな時間発展計算が必要となっている.それに対し,Smoothed Profile法ではモノマービーズの長時間運動に対応させて非圧縮流れの定式化を実現しているため,効率的な計算が可能となっている.高分子溶液やコロイド溶液などは,巨大分子である高分子やコ白イド粒子が,小さな分子からなる溶媒に分散した系であり,典型的な複雑流体である,このような溶液のレオロジー(シアシニング/シックニング,粘弾性など)は分散粒子間の相互作用に起因する.従って,分散系のマクロな流動を理解するには,個々の粒子間の適切な相互作用に基づいて解析することが本質的に必要である.分散系は巨大分子と小さな溶媒分子が相互作用する典型的なマルチスケール系である.分散系のスケールでは,遅い流体力学相互作用と速い熱ゆらぎの両方が非平衡ダイナミクスを支配するつまり,分散粒子間の相互作用は,溶媒の運動によって決まっている.従って溶媒の運動を適切に考慮することが必要となる.本課題では,このような時間スケール分離が容易ではない系のダイナミクスを調べるための直接数値計算の開発を行った。溶媒の集団運動に起因する流体力学相互作用は,Navier--Stokes方程式と分散粒子の連成問題を,独自に開発したSmoothed Profile法によって考慮した.一方,溶媒の速い運動である熱ゆらぎは,.溶媒流動にマルコフなランダム応力を,溶媒の揺動散逸関係を満たすように加えることで解いた.この定式化は,過去に格子Boltzmann法で試みられているが,分散粒子の運動学的温度の誤差が大きくなる問題があった.Smoothed Profile法を用いた本方法では,分散粒子の運動学的温度を定量的に解くことに成功した.高分子,コロイド,タンパク質などの複雑流体のメソスケールの非平衡ダイナミクスにおいては,熱ゆらぎと他の相互作用の競合が重要である.開発した方法は,さまざまな分散系の非平衡ダイナミクスの解明に応用可能である.
軸索伸長におけるRho-mDiaを介する低分子量G蛋白質間の協調作用の解明

低分子量G蛋白質Rhoの標的蛋白質であるmDiaおよびmDiaの下流の新たな情報伝達経路の解析により、細胞運動の時・空間的制御機構の解明を目指し、神経の成長円錐の形態維持・軸索伸長過程の検討を行っている。1)Yeast two-hybrid法により得られたmDia結合蛋白質の一つは、中枢神経系の発生に重要な核内転写調節蛋白質Pax6であった。非神経細胞においてmDiaが核内へ入りPax6と結合しその転写活性を抑制すること、小脳顆粒細胞の初代培養系においてmDiaの一過性強制発現によって内因性のPax6の発現が変化することを見いだした。現在、発生初期脳におけるmDiaとPax6のcolocalizationの検討を開始したところである。2)さらに小脳顆粒細胞の初代培養系において、軸索伸長に対してmDiaが促進的に作用することが明らかとなった。この結果は、これまでRhoファミリー蛋白質では、Rac, Cdc42が成長円錐の伸展を、RhoおよびRhoキナーゼが成長円錐の体縮を起こすという数々の報告とは相反するものである。このことはRhoの下流における時・空間的制御機構およびRhoファミリー蛋白質の協調作用の存在を示唆し、これによって軸索伸長巧妙に制御されていることが考えられる。最近の研究で、これをうらずけるような、Rho-mDia-Srcキナーゼ-DIP(新規mDia結合蛋白質)(Mol. Cell,5,2000;JBC,276,2001)の下流の新たな情報伝達経路を見いだし、DIPも軸索伸長をおこすことが判明した(論文投稿中)。1)mDiaおよびmDia結合核内転写調節蛋白質の神経回路形成における機能解析Yeast-two Hybrid法によりHeLa細胞より得られたmDia結合蛋白質の一つは、核内転写調節蛋白質で、中枢神経系の発生段階で重要な働きをすることが知られている。HeLa細胞においてこの蛋白質がmDiaとの一過性強制発現によって、核内より細胞質へ移行することが判り、mDiaが核内へ入り得ることも確認した。まず、この蛋白質が発現している神経部位の初代培養細胞を用い、mDiaを一過性強制発現させた実験系でも内因性のこの蛋白質が核外へ移行することを確認した。この事実は、mDiaがこの蛋白質の転写因子としての作用を調節していることになり、成長円錐の伸展および軸索伸長の過程におけるmDiaとこの蛋白質の関連を現在検討中である。2)成長円錐の形態維持および軸索伸長におけるRho-mDiaおよび下流蛋白質等の機能協関の解析Rhoの標的蛋白質の一つであるmDiaがRhoキナーゼとは異なる機構でSrc依存的にRhoキナーゼと協調してストレスファイバー形成に関与することを研究代表者は一昨年報告した。また、本年度報告した、mDia結合蛋白質DIP(文献2)はSrcと協調しつつGrb2とも結合しRho-mDia系がRas系ともクロストークする可能性が高い。そこで、成長円錐の形態に関してはRho、Rhoキナーゼが退縮作用を示すのに対し、mDia,DIPがSrcを介してRhoおよびRhoキナーゼと異なる作用を示す可能性がある。これを検証するため、成長円錐伸展のモデルとして、後根神経節細胞の初代培養系を用い、mDiaを強制発現させてC3,Rhoキナーゼ阻害剤等を組み合わせてそれらの効果を観察し始めたところである。
放射線感受性遺伝病マウスwstの酸素毒性に関する反応性の検討

wstマウスは、イオン化放射線照射による高頻度の染色体異常を呈し、DNA傷害修復の異常が疑われる遺伝疾患動物であり、その表現型の類似性より、ヒトの好発癌性遺伝病ATのモデルと目されている。しかし、最近、このマウスがアデノシンデアミネース(ADA)を欠損し、同じくヒトの遺伝病である、SCIDのモデルであることを示唆する結果が発表された。これら二つのヒトの遺伝病は、ともに免疫不全を呈し、その発症機構の解明が待たれており、wstマウスはモデル実験動物として有用であると考えられるので、ADA遺伝子の異常が真にこのマウスの病因であるか否かを検討することを試みた。ヘテロ接合体で維持されているwstマウスを交配し、ホモ個体を生後22日目の体重減少を指標として選択した。wst遺伝子の標的器官の一つである脾臓の抽出液中のADA活性は、キサンチンオキシダーゼとヌクレオチドホスホリラーゼによるアデノシンから尿酸の生成を定量して測定した。マウスDNA遺伝子は、ラムダファージにクローンされた全ゲノムDNAライブラリーをヒトADA遺伝子をプローブとして検索して単離した。脾臓は免疫応答器官であり、wst遺伝子の効果が日令に応じて最も著しく現れるが、この臓器においても、ADA活性は正常マウスとwstマウスの間で、調べたいかなる日令においても、差異は検出されなかった。そこでより直後にADA遺伝子の異常を明らかにするべく、この遺伝子のシークエンスを調べることとし、ヒトADA遺伝子をプローブとしてマウスADAと極めて強くハイブリダイズするDNA断片を得たので、これの解析を継続している。
教員養成におけるアセスメントモデルとしての「電子ポートフォリオ」に関する調査

本研究は、教員の質を保証するために、新たなアセスメントモデルとして「eポートフォリオ」を導入することを目指した調査をすることであった。実際には以下のことを行った。(1)海外において「eポートフォリオ」を教育養成や教員実習に取り入れていたり、教員養成スタンダードなどを開発している欧米、近隣アジア諸国の大学を訪問して、その内容を調査した。(2)その調査結果を基に、実際に電子ポートフォリオを開発して、それを活用する教育実習や教員養成の新たなアセスメントモデルを提唱した。本研究の初年度として、eポートフォリオの開発方法や運用方法など、その全体像を把握する必要があったので、本年は、研究目的欄に記載された次の点について、アメリカを中心に調査・研究を行った。(1)海外において「eポートフォリオ」を教育養成や教員実習に取り入れている先駆的な大学を訪問して、「eポートフォリオ」の開発方法(内容や作成方法)、運用方法、その成果などを調査する。アメリカにおける教員養成は、学部段階で行う場合と大学院段階で行う場合がある。また、教員として求められる資質や能力などに関しては、州ごとに定められているスタンダード(通常10程度)によって規定されている。その到達度の測定にポートフォリオを活用している大学が多い。今回は多くの情報を得られるように、調査は3度に分けて行った。調査Iは9月下旬にカリフォルニア大学バークレー校とコロンビア大学を訪問して情報交換を、調査2は2月にコロンビア大学でさらなる資料収集を、そして調査3ではミシガン州立大学とサンディエゴ大学を訪問して情報収集を行った。情報に関しては、いずれも以下のような内容を中心に収集した。(1)教師に求められる実践的指導能力の要因(2)eポートフォリオの開発方法(内容や作成手順)(3)eポートフォリオを用いた実践的指導力の評価方法(4)学生の変容や成果いずれの大学でも教員養成に携わっている教員と情報交換をし、ポートフォリオに関する資料を収集することができた。なお、資料は現在整理中であり、21年度には学会等で発表する予定である。本研究の2年度にあたり、海外での先進的な辞令を調査した。具体的には、研究目的欄に記載された次の点について、シンガポールならびにフィンランド、イギリスの調査・研究を行った。実際の調査は5月上旬にシンガポールで唯一教員養成を行っているNIEを、9月と2月にフィンランドのユバスキュラ大学とヘルシンキ大学を、さらに1月にロンドン大学を訪問して情報収集を行った。その内容は以下のようなものが中心である。(1)教師に求められる実践的指導能力の要因(2) eポートフォリオの開発方法(内容や作成手順)(3) eポートフォリオを用いた実践的指導力の評価方法(4)学生の変容や成果いずれの機関においても大学と実習校の間で実に綿密な計画を立て、緊密な連携を取りあって教育実習を行っている。評価についてはいずれも国が設定したスタンダードによって実施されている。その点がわが国との大きな違いである。その際、作成したポートフォリオを活用しているが、形態は必ずしも電子版ではなく、紙媒体の場合もみられた。いずれにせよ質保証の方策について多くの情報が得られた。なお、資料は現在整理中であり、22年度には学会等で発表する予定である。本年度は、本研究の最終年にあたる。研究の目的に記載された、次の点について研究を行った。(2)教育実習を中心に、教員として求められる実践的指導力の下位能力や到達点に関して調査する。(3)調査結果教育実習や教員養成の新たなアセスメントモデルを提唱する具体的には以下のことを行った。1)中華人民共和国(以下中国と略称)の調査教育状況が似ているアジアの調査として、近年発展のめざましい中国を訪問して調査した。9月に北京師範大学と首都師範大学を訪問して、教員養成の質保証に関する意見交換を行った。中国でも教員に求められる資質についておタンダードが作成されつつあるとの情報を得た。そこで、12月にそれを中心的に行っている華東師範大学を訪問して具体的に調査した。2)調査結果教育実習や教員養成の新たなアセスメントモデルを提唱する各国における調査結果をもとに、わが国の教員養成における実践的指導力の構成要素を検討し、それを基に「教員養成広大スタンダード」を作成して新たなアセスメントモデルを提唱した。それを評価するための手段として本学では「eポートフォリオ」の開発をしたが、その際に本研究メンバーが中心的な役割を果たし、本研究成果を十分盛り込んだ内容のものになった。3)研究成果の評価これまで行った3年間の研究成果の評価のため、ミシガン州立大学と華東師範大学を再訪して、関係者と意見交換を行った。いずれの大学でも本研究の成果は高い評価を受けることができた。また、この後には海外の関係大学と共同研究を計画することとした。
α-ケトカルベンとニトリルの反応によるニトリルイリドの生成と合成化学的利用

我々は、α-ケトカルベンとニトリルの反応で生成するニトリルイリドの反応性について検討し、下記の結果を得た。1.アセチレンジカルボン酸メチル(DMAD)及びベンゾニトリルの存在下に、置換α-ジアゾアセトフェノンの酢酸ロジウム触媒分解を行い、ケトカルベンとベンゾニトリルとの反応で生成するニトリルイリドとDMADとの1,3-双極子付加反応で生成するピロール誘導体、及びニトリルイリドの分子内環化によるオキサゾール誘導体が高収率で生成することを見いだした。同時に、本反応について、触媒量、溶媒、反応温度等に関する最適条件を調べた。2.ジアゾエステル類について同様の反応を行いニトリルイリドの反応性に対するエステル基の効果について検討し、ジアゾケトンの場合に較べてピロール誘導体の生成が増加することを見いだした。また、MO計算によりニトリルイリドの反応性に対する置換基効果が実験結果と一致することを調べた。3.1.の反応において置換ベンゾニトリルを用い、ニトリルイリドの反応性に対する置換基効果について検討し電子求引性置換基はピロール及びオキサゾール誘導体の収率を低下させることを見いだした。4.ニトリルとしてジアルキルシアナミドを用い、相当するピロールおよびオキサゾール誘導体を得た。尚、ジイソプロピルシアナミドとの反応では相当する2-アミノオキサゾールが高収率で得られることを知った。5.親双極子剤としてN置換マレイミドの存在下に上記ニトリルイリドとの反応を行い同様の結果を得た。6.6員環ジアゾケトンやジアゾジケトンも同様の反応を行うことを見いだした。
多言語社会日本に向けて：外国人住民支援の実態把握を背景とした言語支援推進と普及策

多言語・多文化化しつつある日本の社会における外国人住民のための言語支援として、その普及策追求を中心に本研究を進めた。中規模地方都を対象とした調査及び英語の使用の検証の結果、(1)「平易な英語」の有用性の検討及び普及策として「平易な英語」による支援ガイドブック開発の可能性、(2)非英語圏の外国人住民の増加に伴う多言語による積極的な言語支援の実践、(3)ベトナム人住民の増加に対応する言語支援の普及の必要性、さらに(4)岐阜県内でも外国人住民の比率が高い(約7%)美濃加茂市における多文化共生社会への進展:岐阜県内でも最も進んでいる市であり、特に外国籍の児童のための学習支援の普及が見出された。本研究の目的である「日本に居住する外国人住民のための言語支援の普及の方策を検討し明示すること」の基に2014年は主に文献調査、調査対象の地方都市で行われたワークショップへの参加、また言語景観をはじめ、言語支援の普及状況を把握する為の現地調査を行った。結果、当該年度で把握できた現状として;(1)外国人住民の高齢化、(2)親が外国籍である児童の増加とそれに伴う子供たちの学習支援の充実化、(3)多言語支援が確実に外国人住民に行き届いていない、という3点に着眼する。具体的には、まず、広島県福山市と埼玉県越谷市に見る共通点として両市は特に「多文化共生のまちづくり」をねらいとした言語支援の提供に前向きに取り組んでいることが分かった。例えば、越谷市のような小さな地域でも中国人やフィリピン人をはじめ、東アジア諸国などからの外国人住民の増加に伴い、行政側は日本語学習や多文化共生に関する討論会を増やすなど地域の実情に応じた支援を展開しており、協力し合える社会づくりを目指している。一方で、さらなる検討課題として行政側は高齢外国人住民が直面する言語問題を示している。次に、京都市における研究については(1)文献調査、(2)京都府国際センターや京都市国際交流会館での観察、(3)外国人住民のための生活サポート情報の有無についての現状把握、(4)「防災ガイドブック」の「やさしい日本語版と英語版」の比較調査、「やさしい英語」版の普及の可能性,そして(5)移民の多いオーストラリアとイギリスにおける言語政策に関する文献研究など5つの課題に取り組んだ。最後に三重県津市については主に当市に見る言語支援の状況を把握するため、多言語掲示板に焦点を当てた言語景観観察に取り組んだ。総じて、諸外国、特に東アジア諸国の外国人住民の増加とそれに伴う言語的・高齢化関連の課題に注視する行政の姿勢に見る変化を示唆する研究であった。はじめに、二つの国際学会において、これまでの研究成果についての中間報告を行ったことが挙げられる。ひとつは、オーストラリアのLa Trobe Universityで開催された学会である。本報告では京都での現地調査の結果に焦点を当て、多言語支援の実態と「平易な英語と日本語」の有用性について述べた。二つ目は、London Universityで行われた学会での発表である。この発表では、東京都の異なる区の行政が提供しているガイドブックやホームページに見る言語支援の現状を示した。多文化共生社会を目指すという観点から、主に非英米人を対象とした「やさしい英語」による日常生活の言語支援の一案を提言した。これら二つの発表により、他国からの意見や質問を通し、多角度から言語支援の在り方を検討することができ、本研究のねらいである「多文化共生」についての知見の拡充につながった。また、調査に関して、京都市の外国人住民のための言語支援として本研究が着目する「やさしい英語」促進の一案としてガイドブックの充実化に取り組んでいる。例えば、英語による生活情報や災害時関連の説明は非英語話者には高度な英語が大きな壁となり、理解の妨げとなり得る3つの要因、(1)専門用語の多使用、(2)長い文章、(3)レトリック表現に注視している。そこで、「やさしい日本語」から「やさしい英語」へ置き換えることによって理解度の向上を図り、より分かり易い情報提供を試みた。最後に、福山市で実施した現地調査結果から、2013年2015年にベトナム人の在住人口の緩やかな増加が見られることを確認できた。検討課題は、行政による言語支援対策が中国住民などの多数派外国人住民が中心となり、現実の方が対策より先行してしまうという実情である。このように当該年度実績を振り返り、地域の実情に応じた言語支援を展開することが要であることを再認識する事ができた。進歩状況に関して、「研究実績」で既述した国際学会において発表した調査報告を熟考の上、言語支援に求められる「やさしい英語」の明確な概念を検証するため、念入りな文献研究及び現地調査を進めている。その際、本研究の主なテーマである「言語支援の普及」を考慮に入れ、京都市、津市、福山市、東京都を含むその隣接地域に見る外国人住民の人口推移に注視しながら、これまでの調査結果と今後の言語支援の在り方及び普及策の立案を検討している。もうひとつの理由は、上記各地域での調査が緩やかではあるが、着実に進行していることである。中でも京都に関して、外国人住民への言語支援はインターネットによる情報入手がこの2,3年に急速に普及されている中での翻訳ボランティア活動の活発化は注目すべき普及策の変化であると注視している。ひとつに、研究メンバーの一人による翻訳ボランティア活動がある。

「やさしい日本語」を基に「やさしい英語」に置き換えた『上京区に住む外国人のためのわかりやすい生活ガイドブック』の作成に取り組み、「やさしい英語とは」について聴き取り調査を進めている。さらに、ここ数年間(2013年2015年)の日本の外国人住民数の増加を考慮に入れると、今後も英語による相談窓口、公共の提示、教育関連情報などの言語支援の対応・普及策が急務となる。その際、利用者の多くは英米人より非英米人であるという実情に留意しなければならない。平易な英語に関して、1995年の阪神・淡路大震災を起に「やさしい日本語」による支援が進められている一方で「やさしい英語」の開発については研究の蓄積は薄い。これまでの調査から自治体側の言語支援対策は手探りの状態で対応しており、平易な英語への意識の高まりまでには至っていないことが分かる。このように「多言語・多文化社会日本」を出発点とする本調査は外国人住民のための言語支援の普及に向けて着々と進んでいる。本研究では言語支援の実態調査の結果、日本在住の外国人住民の要請に応え得る支援が効率よく行き届いていないという事が判明し、実践可能な言語支援の普及策の一案として簡約英語の有用性を追求してきた。5つの地方都市における実態調査を基に「平易な英語」(簡約英語)に注目し、京都市をはじめ、福山市及び埼玉市の支援ガイドブックの開発に取り組んだ。その結果、言語支援の内容は国籍や母語に合った支援が相応しいという概念を楚とし有用な「平易な英語」を前提とした地域の特徴や環境に応じた外国人居住者の事情や要請を適切に反映した支援の重要性を確認した。昨今の外国人住民数の増加の推移から外国人住民に対して英語を使用する際は多種多様な国籍や母語を持つ非英語圏の住民を対象にする場合が圧倒的に多い。単に「国際共通語」だから英語で、という問題ではない。例えば、福山市のように増加を辿るベトナム人住民にはベトナム語での支援が当面難しいという現状にある地域であれば平易な日本語との補完関係を考慮した平易な英語の普及が実践可能となる。ベトナム人住民が「平易な英語」と「平易な日本語」のいずれか、または両方を必要に応じた活用できる言語支援であれば有用性は高まる。一方で、ベトナム語をはじめ多言語自動翻訳の実用化を図っている他市の支援の増加が顕著である。今後、非英語圏の住民のための支援が一層求められてくると推測する。また、同時自動音声通訳のコア技術が開発により自動通訳の性能は初級通訳者に匹敵するものになったという(MSN産経ニュース2013年9月1日)。将来、自動通訳機の発展により多言語対応が可能となり、量産され廉価になれば自動通訳ツールを活用した言語支援及び異言語間コミュニケーションの研究・実践という新たな分野の展開への意識も高まる。外国人住民にとって理解し易い「平易な英語」とは何かという課題究明のための実証的研究が要となる。多言語・多文化化しつつある日本の社会における外国人住民のための言語支援として、その普及策追求を中心に本研究を進めた。中規模地方都を対象とした調査及び英語の使用の検証の結果、(1)「平易な英語」の有用性の検討及び普及策として「平易な英語」による支援ガイドブック開発の可能性、
対流圏界面付近の中間規模大気波動の地域・季節特性と維持メカニズムに関する研究

Satoらにより、対流圏界面付近の中間規模波動(周期12日、東西波長10003000km)が春季日本上空に卓越することが報告された。本研究では、この波動のグローバル分布を6時間ごとのECMWF客観解析データ1990年1年分を用いて解析すると共に、維持メカニズムに関する理論的考察を行なった。・位相及び振幅の緯度時間断面図を作成し、時空間スペクトル解析を行なった所、中間規模波動は、強さは変動するものの経度、季節に依らずグローバルに存在すること、亜熱帯ジェットの高緯度側で振幅が大きいこと、位相速度は、冬には20m/sと速く、夏には10m/sと遅いことがわかった。強度については、12月に西太平洋を除いた広い経度帯で、春には西太平洋、大西洋で、10月以降はどの経度帯でも大きいといった地域特性が存在する。・中間規模波動の卓越する亜熱帯ジェットの高緯度側の圏界面付近は、西風の鉛直シア-が正であるので、準地衡風渦位方程式の復元力に対応する背景場の渦位の南北微分(q^^-_y)が局所的に大きくなっている。そこでq^^-_yの鉛直構造を井戸型に近似してSchrodinger方程式を解く要領で井戸にトラップされた中立モードを求めた。井戸の幅、西風の鉛直シア-などの依存性を調べた結果、圏界面付近での浮力振動数の急激な変化が中立モードの東西波長を大きくコントロールすることが分かった。得られた中立モードは、Satoらにより報告された中間規模波動の特徴をよく説明する。これらの結果は1995年日本気象学会春季、秋季大会でそれぞれ発表した。今後、解析期間を延長して季節特性の普遍性や、理論の妥当性を明らかにすると共に、より現実的なq^^-_yの鉛直構造、緯度鉛直構造での波動の振る舞いを理論的に検討していく予定である。
岩石透水性の時間－空間変化の解明と超長期地下水流動予測への応用

土岐花崗岩体(岐阜県)を対象に選び,岩石の浸透率測定,化学分析,微小亀裂抽出と亀裂特性の定量化を行うとともに,これと広域的な3次元亀裂分布シミュレーション結果を統合することで,透水性のマルチスケール構造を明らかにできた。また,熱水変質帯は数千万年オーダで高透水性を維持したのに対し,ガウジ卓越の断層帯は長期間遮水的状態が継続したことが示唆された。よって,数千年の時間スケールでは岩体の透水係数分布は殆ど変化しないと推察され,風化・侵食による地形変化,それに伴う水理的境界条件の変化,断層運動に伴う亀裂・クラックの形成と透水係数の局所的増大などによって,地下水流動形態に時間変化が生じると考えられる。本年度は実験的・数値解析的手法により,岩石の透水性と亀裂構造との関連性をマルチスケールで明らかにすることを目的とした。岐阜県東濃地域を研究対象に選び,ボーリングコアをサンプルとして浸透率測定,および画像解析による微小亀裂抽出と亀裂特性の定量化を行い,これらの関連性を見出した。さらに,地球統計学的手法によってkmオーダの広域亀裂分布をシミュレートし,その特徴を小スケールでの結果と比較することで透水性のマルチスケール構造について考察するとともに,地下水流動解析に応用した。まず,水平・鉛直方向のコアサンプルからは,断層帯と割れ目帯で浸透率が高く,健岩部に比べて浸透率が1010,000倍であることがわかった。透水性と鉱物組成・元素濃度との関係も明らかにできた。また,浸透率は亀裂面から離れるにつれて減少するが,いずれの断面でもNEとNW方向の値が高くなるという異方性の存在が顕著であった。この浸透率特性を詳細に検討するために,薄片のデジタル画像から微小亀裂の数,長さ,方位,連結度を求めたところ,いずれの断面でもほぼ直交するNFとNW方向への配向性が確認でき,浸透率が高い方向と調和した。したがって,微小亀裂が互いに連結し,より連続性の高いネットワークを形成することで,透水性の異方性が生じると考えられる。次に,ボーリング調査による計50,900本の亀裂データから3次元亀裂分布モデルを構築したところ,シミュレーション亀裂の走向はWNWとENE方向に卓越しており,測定による浸透率の異方性や微小亀裂の配向性と整合的であった。対象地域周辺の広域応力場が,マルチスケール亀裂系の卓越方向の類似性と透水異方性の形成要因として考えられる。さらに,シミュレーション亀裂の面積と近傍の透水係数実測値には正の相関が現れ,これを利用して岩体全体の透水係数モデルを作成し,数値シミュレーションによって3次元の地下水流動形態の特徴を詳細に明らかにできた。土岐花崗岩を対象とし,主要亀裂と透水性の3次元モデリング法の改良,透水係数の支配因子と時間変化に関する検討を行い,下記の主な成果を得た。1亀裂密度の定義,亀裂方位バイアスの補正法,および亀裂密度の空間分布の推定法を検討し,GEOFRACを改良した結果,3方向に卓越する亀裂系が対象領域全体にわたって発達することが明らかにできた。また,透水係数の空間分布とシミュレーション亀裂の組み合わせから,亀裂面積が大きいほど透水係数の最大値は急増し,チャネルフローの形成が顕著になることが推定できた。2熱水変質帯と割れ目帯ではCaとFe濃度が高く,微小亀裂が多く存在し,透水係数も高い値を示した。この熱水変質は花崗岩体形成初期時に生じ,それが数千万年オーダで高透水性を維持していることが示唆される。断層帯の透水係数は低く,CaとFe濃度は低い。この断層帯は新第三紀鮮新世以前に活動が終了したことが報告されている。よって,断層帯が長期間遮水的であり,地下水からCaが付加されにくい状態が継続したと考えられる。以上から,数千年の時間スケールでは岩体の透水係数分布は殆ど変化しないことが推察され,風化・侵食による地形変化,それに伴う水理的境界条件の変化,および突発的な断層運動に伴う亀裂・クラックの形成と透水係数の局所的増大などによって,地下水流動形態に時間変化が生じると考えられる。よって,GEOFRACにより亀裂,断層,微小亀裂の集中域,亀裂起因の変質帯の分布を正確に推定することが,岩体中の超長期地下水流動の高精度予測に貢献するといえる。3地下水流動に伴う物質移行数値解析として,移流・分散・拡散方程式,および濃度変化に起因した密度流を考慮した飽和非定常流方程式を連成させる手法を適用した。その結果,地下水の流動形態とともに塩化物イオン濃度などの時間変化も推定でき,変化の大小と亀裂分布との関連性を明瞭にできた。