hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
骨系細胞による癌進展促進性と抑制性の細胞微小環境形成の実態とその分子機序の解明

成熟骨芽細胞による骨髄腫(MM)細胞の増殖抑制の機序を明らかにするために以下の検討を行った。石灰化を誘導した骨芽細胞との共存はMM細胞に時間依存性に細胞死を誘導するとともに、これらのMM細胞のミトコンドリア量とATP産生量を抑制し、AMPKのリン酸化を誘導した。これによりMM細胞は細胞死が誘導された。成熟骨芽細胞との共存より、MM細胞のPim-2とともにミトコンドリアの調節因子であるPGC-1aの発現が抑制された。以上より、成熟骨芽細胞は、MM細胞のPim-2の発現を抑制し、ミトコンドリアの機能障害やAMPKの活性化によるエネルギー代謝の攪乱を介しMM細胞に細胞死を誘導すると考えられた。多発性骨髄腫では骨芽細胞分化が抑制されており、未分化骨髄間質細胞は破骨細胞と共に骨髄腫細胞の生育・増殖を促進することから、骨病変部には骨髄腫の進展に好適なニッチが形成されている。新規抗骨髄腫薬であるプロテアソーム阻害薬などの臨床応用にて治療高反応例では骨病変部に骨形成が誘導され、また骨形成が誘導される例では腫瘍抑制効果が強いことから、骨形成と腫瘍抑制の関連が注目されるようになった。そこで分化誘導した骨芽細胞が骨髄腫細胞の生存・増殖にどのような影響を及ぼすかを明らかにするため以下の検討を行った。1)前骨芽細胞株MC3T3-E1にBMP-2を添加し成熟骨芽細胞に分化誘導させた。無刺激の骨髄間質細胞やMC3T3-E1細胞は骨髄腫細胞株の増殖を促進したが、逆に石灰化結節を形成するまで分化させたMC3T3-E1細胞は調べた全ての骨髄腫細胞株の増殖を抑制すると共にアポトーシスを誘導した。2)骨髄腫細胞の生存の抑制は共存後約2日から時間依存性にみられた。我々は最近骨髄間質細胞と共存により骨髄腫細胞に生存媒介因子Pim-2が誘導されること、また骨髄腫細胞は構成的に転写因子Sp1を高発現しIRF-4やcMycなどの重要な生存促進因子を高発現していることを見出したが、骨芽細胞に分化したMC3T3-E1細胞と2日間共存した骨髄腫細胞株RPMI8226、INAではPim-2の発現が著減されていた。3)また、骨芽細胞との共存により1日後から骨髄腫細胞にAMPKのリン酸化が誘導されていた。AMPK阻害薬dorsomorphinを添加すると、骨髄腫細胞のAMPKのリン酸化の抑制とともに骨芽細胞による骨髄腫細胞の生存抑制作用が減弱した。4)さらに、成熟骨芽細胞の共存は、抗骨髄腫薬doxorubicin、melphalan、bortezomibの抗腫瘍効果を増強させた。成熟骨芽細胞が骨髄腫細胞に細胞死を誘導する活性を産生することを示し、それにはAMPK、Pim-2、Sp1といった因子が関与していることを見出したため。我々はこれまでに骨芽細胞分化の誘導により骨髄腫細胞の増殖が抑制されることを報告しているが、その機序は不明である。今回、成熟骨芽細胞による骨髄腫細胞の増殖抑制の機序を明らかにするために以下の検討を行った。前骨芽細胞株MC3T3-E1にBMP-2を添加し骨芽細胞分化を誘導させた。このようにして誘導した成熟骨芽細胞との共存は骨髄腫細胞株RPMI8226 and INA6に時間依存性に細胞死を誘導するとともにこれらの骨髄腫細胞のミトコンドリア量とATP産生量を抑制しAMPKのリン酸化を誘導した。AMP類似物質AICARによるAMPKの活性化は骨髄腫細胞に細胞死を誘導し、逆にAMPK阻害薬dorsomorphinは骨芽細胞による骨髄腫細胞の細胞死を減弱させた。成熟骨芽細胞との共存より骨髄腫細胞のPim-2とともにミトコンドリアの量や機能の調節因子であるPGC-1aの発現を抑制した。PimキナーゼはPGC-1aの発現を調節することが報告されているが、Pim阻害薬SMI16aの添加により骨髄腫細胞のPGC-1aの発現が減少し、AMPKがリン酸化した。以上より、骨髄間質細胞は骨髄腫細胞の抗アポトーシス媒介因子のPim-2の発現を亢進し骨髄腫細胞を増殖させるが、骨髄間質細胞から分化誘導した成熟骨芽細胞は、逆に骨髄腫細胞のPim-2の発現を抑制し、Pim-2の下流因子のMcl-1やc-Mycなどの向生存因子の発現減少とともにPGC-1aの発現抑制によるミトコンドリアの機能障害やAMPKの活性化によるエネルギー代謝の攪乱を介し骨髄腫細胞に細胞死を誘導すると考えられた。

成熟骨芽細胞は、その前駆細胞とは全く逆に骨髄腫細胞に細胞死を誘導する活性を産生することが示され、骨形成誘導療法による骨髄腫排他的ニッチが形成される可能性が考えられた。成熟骨芽細胞において、骨髄腫細胞のSp1やPim-2の発現に関わる因子やAMPKのリン酸化を誘導する因子の発現を探索し、骨髄間質細胞と比較することにより、骨芽細胞分化誘導による骨髄腫の抑制という興味深い作用の分子機序が解明できると思われる。歯学平成27年度に、腫瘍排他的ニッチの解析のため動物モデルも使用する予定であったが、in vivoにおいて腫瘍細胞の生存および細胞死に関わる因子の発現が大きく増減していることが示され、これらの詳細な解析を優先して行うこととし、動物モデルを用いた検討は行わなかったため。このため、次年度では腫瘍排他的ニッチの詳細なメカニズムを解析するとともに、動物モデルを用いた検討も並行して行うこととしたい。
表層地盤の地震時非線形性評価に関する研究

本研究は,地盤同定手法を強震動アレー観測記録に適用することで,地盤の非線形化を定量的に評価し,体系化することを目的とする.本年度の研究を通じて得られた成果を以下に述べる.1)水平成層地盤のS波速度およびQ値の同定問題において,昨年度提案した未知変数の推定誤差評価法に基づくセンサー配置の最適性基準を示し,モンテカルロシミュレーションによる結果と比較して,その妥当性を検証した.2)上述のセンサー配置の最適性基準が示されても,実際にそれをどのように使うかは別の問題である.そこで,センサーの位置を決める問題を,S波速度またはQ値の推定誤差を評価関数とし,センサーの設置深さを未知変数とする最適化問題として定式化した.そして,この問題への遺伝的アルゴリズム(GA)の適用性について検討した.3)Q値の周波数依存性のかなりの部分が地盤中における地震波の散乱減衰で説明できることを実地震記録を用いて示した.4)最大加速度が比較的大きな観測記録を用いた場合,地盤ひずみが大きい周波数帯においてQ値が小さくなることが確認できた.このことより,強震動を受ける地盤では,履歴減衰がQ値の周波数依存性として現れると考えられる.地盤の動特性は,従来,弾性波探査やPS検層などから推定されている.しかし,そのような方法で推定された地盤の動特性は,必ずしも地震時のそれに対応するものではないことが指摘されている.その理由の一つとして,地震時に土が示す非線形挙動があげられる.土の非線形性を明らかにするための室内実験も行われているが,現位置における拘束条件などを実験室で再現するのは困難であり,やはり,地震時地盤の挙動を観測し,これより動特性を調べるのが合理的である.本研究は,地盤同定手法を強震動アレー観測記録に適用することで,地盤の非線形化を定量的に評価し,体系化することを目的とする.本年度の研究を通じて得られた成果を以下に述べる.1)地盤同定に使用可能な良質の鉛直アレー観測記録を収集し,次年度に行う地盤の非線形性評価の検討に用いるため,それらをデータベース化した.2)未知のノイズを含む鉛直アレー観測記録を用いた水平成層地盤における各層のS波速度およびQ値を同定する問題において,同定結果の信頼性を標準偏差で評価する方法を定式化した.基盤上の2層地盤モデルについて数値計算を行い,推定された未知変数(各層のS波速度およびQ値)の精度が,本研究で導いた標準偏差によって評価できることを検証した.また,Q値の変動係数がS波速度のそれに比較して1020倍となるケースがあることを指摘し,減衰パラメータ推定の難しさを定量的に評価した.3)推定された地盤動特性値から地盤ひずみを算出するプログラムを構築した.本研究は,地盤同定手法を強震動アレー観測記録に適用することで,地盤の非線形化を定量的に評価し,体系化することを目的とする.本年度の研究を通じて得られた成果を以下に述べる.1)水平成層地盤のS波速度およびQ値の同定問題において,昨年度提案した未知変数の推定誤差評価法に基づくセンサー配置の最適性基準を示し,モンテカルロシミュレーションによる結果と比較して,その妥当性を検証した.2)上述のセンサー配置の最適性基準が示されても,実際にそれをどのように使うかは別の問題である.そこで,センサーの位置を決める問題を,S波速度またはQ値の推定誤差を評価関数とし,センサーの設置深さを未知変数とする最適化問題として定式化した.そして,この問題への遺伝的アルゴリズム(GA)の適用性について検討した.3)Q値の周波数依存性のかなりの部分が地盤中における地震波の散乱減衰で説明できることを実地震記録を用いて示した.4)最大加速度が比較的大きな観測記録を用いた場合,地盤ひずみが大きい周波数帯においてQ値が小さくなることが確認できた.このことより,強震動を受ける地盤では,履歴減衰がQ値の周波数依存性として現れると考えられる.
シアノバクテリアの生産する毒素の作用機序と生産菌の遺伝・生理学的性質

近年富栄養化した湖沼に発生する水の華(アオコ)の毒性が問題となっている。本研究では水の華の原因生物であるミクロキスティス属シアノバクテリアの生産する毒素(ミクロキスティン)の作用と毒素生産株の性質について研究を行った。1.ミクロキスティス毒素による腫瘍破壊因子の誘導と肝壊死との関連光照射下に培養した菌体を破壊し、その遠心上清を粗毒素液とした。また粗毒素液より高圧液体クロマトグラフィ-により7ーdesmethylmicrocystinーLRを精製した。マウス腹腔あるいはマクロファ-ジ培養に粗毒素液を投与すると腫瘍壊死因子の誘導が認められ、TNFの誘導はTNFmーRNAの検出からも確かめられた。しかし精製毒素のTNF誘導活性は粗毒素に比べ低かった。次にTNFの本毒素致死作用(肝壊死)への関与を調べるために、抗TNF抗体によるTNFの中和実験を行った。マウスに毒素と抗TNF抗体を同時に投与したところ、毒素によるマウスの致死率は減少し、肝臓の病変の割合も低下した。このことは本毒素の致死作用に腫瘍壊死因子が関与している可能性を強く示すものである。現在、TNF誘導菌対成分について検討している。2.毒素生産および非生産株の遺伝学的および生理学的性質の検討無菌株9株のDNAのGC含量はいずれも41ー42%であり、制限酵素解析より何れのDNAも広くメチル化されていた。またいずれも窒素固定能(ー)、グルコ-ス資化能(ー)、カタラ-ゼ(ー)であった。しかし、合成プロ-ブを用いたハイブリダイ-ション実験では、菌株により異なるパタ-ンが観察された。今後、シグマ遺伝子の塩基配列の比較の比較検討を行う予定である。
新型高性能軟X線レーザーの物理と開発実用化の研究

縦型過渡励起軟X線レーザー生成のための固体ターゲットからの高密度レーザープラズマを非線形媒質に用いる制御高次高調波軟X線レーザーを初めて提案、実証した。イオン化エネルギーの高いマンガンを用いて7.9nm(101次)の制御高調波軟X線を得たが、レーザープラズマからのイオンを用いた高次高調波では世界最高次の最短波長である。レーザー誘起共鳴増幅による特定次数のコヒーレント単一制御高調波軟X線が得られることを世界に先駆けて実証し高出力・高効率化を達成し、その機構を解明した。Inを初め、次々と異常強力単一周波数共鳴増幅を観測した。変換効率は10^<-4>と桁違いの大きさであり、1パルス当たり1μJ以上という高エネルギーを得た。全く新しい新スキーム光源であり、励起レーザー波長やチャープ量、強度を精密にコントロールすることによって波長制御や変換効率をさらに上げられることがわかり今後の大きな期待が持てる。金属ナノ粒子クラスターを固体ターゲットに用いると高次での高調波強度がバルクターゲットに較べて6倍もの増強になることも確認した。ダブルターゲット方式による2波長高次高調波同時発生のスキームも確立し、2つのターゲットを並べてプリアイオナイズしておきメインレーザーを打ち込むとそれぞれのターゲットに特性的なスペクトルが加算され特性的な2波長で同時に高調波の発生が実証され分光用光源として大いに期待が高まった。さらに半導体を含む種々の試料上に生成されるナノ構造が波長の数分の一以下になりうることや励起波長によってもナノ構造が劇的に変わることを発見するなど軟X線の応用の知見を得た。医学グループと連携してシグナル伝達の極微量計測システムにより蛍光共鳴エネルギー転移現象によるタンパク間のリガンド活性による構造変化をピコ秒スケールで時間発展観測をおこなった。このようにコヒーレント軟X線光源を有効利用・測定する手法等を開発し新展開を目指し水の窓領域への挑戦を続けている。本研究では,回折限界に近い軟X線レーザーの発生及びそれを用いた応用研究の展開を第一の目標としている。当研究グループでは上記の目標を達成するため,衝突励起型軟X線レーザーに縦励起方式を適用し,すでに回折限界に近い軟X線レーザー(波長18.9nm,ニッケル様モリブデン)の実証に成功している。そこで本研究課題の初年度では高空間コヒーレンス軟X線レーザーが発生するメカニズム及び条件の解明を主な目標にあげた。以上の目標を速やかに達成するためには,繰り返しが数Hz以上の励起光源が不可欠である。そこで当研究室が所有する10mJ,100fsチタンサファィヤレーザーシステムに増幅部を追加し,縦励起軟X線レーザー実験に十分な300mJ出力を10Hz繰り返しで発生させることに今年度成功した。また,本軟X線レーザー方式では励起光のペデスタルが重要な役割を担っていると予測されるため,これを測定できる三次相関計を自作し,性能評価を行った。また後述するシミュレーション結果をふまえ,分光器装置,特にターゲット保持・駆動部の改良設計及び製作を行った。シミュレーションでは従来から独自で開発してきたコードを用い,様々な条件下における縦励起軟X線レーザーの振る舞いを調べた。非常に大きな収穫だったのは,ターゲット表面に対する軟X線レーザービームの出射角度が予想以上に大きいという知見が新たに得られたことである(T. Ozaki et al.,PRL2002)。この結果から,実験で使用する分光器の前置光学系及びスリットの位置を精度よくアライメントしないと軟X線増幅が観測されないことが明らかとなった。また本軟方式の場合,プラズマ中における縦励起光と軟X線レーザー光の伝播速度の違いから,軟X線レーザーの超短パルス化が可能となる現象を発見しており,当該分野における新しい展開が期待される。本研究では、回折限界に近い軟X線レーザーの発生及びそれを用いた応用研究の展開を第一の目標としている。当研究グループでは上記の目標を達成するため、衝突励起型軟X線レーザーに縦励起方式を適用し、すでに回折限界に近い軟X線レーザー(波長18.9nm、ニッケル様モリブデン)の実証に成功している。そこで昨年度より高空間コヒーレンス軟X線レーザーが発生するメカニズム及び条件の解明を主な目標として、軟X線レーザーの生成の諸パラメーターの制御の研究を進めている。以上の目標を速やかに達成するためには、繰り返しが数Hz以上の励起光源が不可欠である。そこで当研究室が所有する10mJ、100fsチタンサファイヤレーザーシステムに増幅部を追加し、縦励起軟X線レーザー実験に十分な300mJ出力を10Hz繰り返しで発生させることに昨年度成功した。また、本軟X線レーザー方式では励起光のペデスタルが重要な役割を担っていると予測されるため、これを測定できる三次相関計を自作し、性能評価を行った。また後述するシミュレーション結果をふまえ、分光器装置、特にターゲット保持・駆動部の改良設計及び製作を行い、3次の相関の計測を進めた。その結果、TiSでは従釆予想されたよりもピークパルスとのコントラスト比が、かなり低く、大幅な改善が必要な事がわかった。そのためパルスコントラスト比の大幅な改善(>10^7)、10ps1ns以内におけるサブパルスの制御、パルスの位相制御が可能な、高性能新型設計の30fs、20TW級TiSレーザーシステムの設計と製作を行い、ほぼ完了した。これらの精密レーザーパラメーターの測定と制御の研究を開始した。

100fs級の実験も進展し、以上位相整合条件における3/2ωの生成等、従来測定が報告されていないあたらしい物理の測定が行われた。次年度に引き続き20TW級でのレーザーの高性能化とそれによるコヒーレント軟X線レーザー光の生成と制御実験を目標とする。本研究の主要な要素である、新設計のTiS、20TW級(30fs,600mJ)の立ち上げを継続し、目標値の達成を確認した。レーザー物性の評価として特にコントラスト比に留意し、二次及び三次の相関、フーリエ分解分光系(FROG)により、発振段で10^<-8>のコントラストを測定する事が出来た。軟X線レーザー、高次高調波実験に用いる主チェンバー及び分光測定系の設計制作を行い、実験を開始した。サブシステムである10HzTW級TiSレーザー(100fs,100mJ)のコントラスト比等の特性の改善を行い、コントラスト比10^<-5>を得た。小型TW, Tisレーザーによる100fs級での高調波発生実験を進め、コントラストに特に鋭敏な固体ターゲットによるコヒーレントXUV高調波発生の研究を進めた。20mJレベルの300psサブパルス生成による金属ターゲットプラズマ中に主パルス10mJ,100-150fs、を打ち込む縦型スキームによりボロンBターゲットにより63次-65次(63次は12.6nm)におよぶ、'短波長の高品質の高次高調波を観測した。同時に、P偏光およびS偏光で強く生成され円偏光では消失する事、生成された高調波は10^<-4>程度のショルダーと10^<-6>10^<-7>のプラトー及び高エネルギー側のカットオフよりなり、空間指向性も0.2mradときわめて高い事も観測した。これらは希ガスにおける高次高調波生成のメカニズムとよく合致しており、固体生成の高密度プラズマによるコヒーレントな高次高調波としてははじめての観測である。又、銀Agでは10倍強度、高調波が強くなりプラズモンによる共鳴効果である事、特にインジウム(In)ターゲットでは13次だけが特異的に2桁強度に強くなり、ほぼ完全にモノクロマティックになる事、そのメカニズムは長い間期待されながら見出されなかった高励起状態における共鳴効果である事を、初めて確認した。又、励起レーザーのTiS波長を770-800nmまで変化させ、異なった次数における生成強度が共鳴効果により変化する事を見出した。これらはコヒーレント軟X線生成の一つのブレークスルーと考えられる。これらにより、高次高調波の高度化、軟X線レーザーへの応用に踏み出す事が出来たと考えている。これらの成果を基に軟X線レーザーと高次高調波の融合効果の研究を開始した。本研究の主要な課題である軟X線レーザーと高次高調波による高輝度、高効率なコヒーレント軟X線の生成の実験および理論的研究を前年度に引き続き、発展させた。重要なレーザーシステムである20TW,30fs級レーザーの諸パラメーターの測定を継続して行い、測定パラメーターの制御に特に有効なものとして、音響型位相変調器(AOPDF)による、スペクトルおよび位相制御が、有効な制御因子として働く事を実測確認した。よりスペクトル幅を広げ、パルス幅、位相の制御に重要なサブ10fs(8fs)級の発振段の制御を目的に、シミュレーションと設計を進めた。
ジフテリア感染モデルマウスの作製とその発症機構の解析

ジフテリア心筋炎は重傷ジフテリアに合併し、発病後23週目頃急性心不全に陥り死亡する重要な合併症である。しかしその発症メカニズムについては、それがジフテリア毒素(DT)の毒性によるものなのかどうかということをも含め、ほとんど解明されていない。ジフテリア心筋炎の発症機構の解明が遅れている大きな要因の一つは、適切なモデル動物を用いた感染実験系が確立されていないことである。申請者らはこれまでジフテリア毒素受容体(DTR)の研究を、DTの細胞内侵入機構とDTRの生理的機能の両面から行ってきており、DTRの実体が膜結合型増殖因子HB-EGFであることなどを明らかにしてきた。本研究の目的はマウスのDT非感受性(DT非結合性)を利用して、DTと結合できるヒト型DTR/HB-EGFを心臓特異的に発現するノックインマウスを作製し、これにDTを投与することによって、ジフテリア心筋炎を誘導するモデルマウス実験系を確立し、DTによる心筋炎発症機構を解明することである。今年度、申請者らは、HB-EGFの膜型から分泌型への転換機構の生理的重要性を調べるために、膜貫通部位を欠失した変異HB-EGFを発現するノックインマウスを作製し解析したところ、種々の組織の発生異常が認められた。これらの中で特に心臓において著しい心室肥厚が観察され、HB-EGFがマウスの心臓の生理機能に重要な役割を果たしていることを明らかにした(論文投稿中)。このことからもジフテリア心筋症が、ジフテリア毒素による心臓におけるHB-EGF機能阻害のために起こっている可能性が示唆される。そこでまず、ジフテリア発症モデルマウス作製のため、ヒト型HB-EGFをコードするコンディショナル・ターゲティングベクターの作製をおこなった。マウス型HB-EGF cDNAにDsRedをIRESで連結し、通常はマウス型HB-EGFがHB-EGFのネイティブ・プロモーターによって発現するようにしておき、組織特異的Creリコンビナーゼを発現するトランスジェニックマウスとの交配によってコンディショナルにマウス型HB-EGFを欠失させ、同時にヒト型HB-EGF(マウス型HB-EGFのEGFドメインのみをヒト型のEGFドメイン、即ちジフテリア毒素結合部位に変換したもの)がhrGFPと共に発現するように、ターゲティングベクターを構築する。Creによってヒト型HB-EGFが発現する部位は緑色蛍光によって判別する。これらがマウスHB-EGFゲノムDNAのExon1からExon6までをターゲットするように設計した。現在、このコンストラクトをマウスに導入中である。
政府・宗教組織・コミュニティの「協働」に基づく社会関係資本の貧困救済効果

本研究は、合衆国の貧困・格差是正施策を検証することを通じて、将来の世界や日本にとっての、格差問題解決の学術的・政策的可能性を検討した。本研究は、ブッシュ政権によって具体化されたFBCI政策を研究対象として取り上げた。FBCI政策とは、「信仰に基づくイニシアティヴ、及びコミュニティ・イニシアティヴFaith-based and Community Initiatives」の略称である。この政策は、社会サービス(貧困救済サービスを含め、多くの社会サービスを含む)を提供する宗教組織に公的助成を行う政策である。本研究は、このFBCIの貧困救済効果を検証することを通じて、貧困救済に対してアメリカ市民社会がもつ可能性を考察した。本研究は、アメリカ合衆国のブッシュ政権の「信仰に基づくイニシアティヴ」政策の正当性と効果とを検証した。それは、政府・宗教組織・コミュニティの「協働」がいかになされ、そこで醸成される社会関係資本がもたらす貧困救済効果を測定するがためのものである。ブッシュ政権の最終年において、この政策の展開過程を実証的に考察した。研究の内容として、まずはこの政策の予算額、予算の配分先の宗教組織の種別を調査し、その配分の偏りや公正さについて検討した。次にアメリカ合衆国に行き、社会サービスを積極的におこなっている宗教組織に具体的活動内容・活動人数等をヒアリングした。ニューヨーク市内にある大規模な教会を中心に調査対象とした。こうした実証的な研究と同時に、「信仰に基づくイニシアティヴ」政策をめぐる論争をも考察した。新保守主義者とみなされているダニエル・ベル、ピーター・バーガーの二人の社会学者によるこの政策への立場を明らかにし、その根拠にある社会観・福祉観にまで踏み込んで解析した。その結果、この政策を支持・批判する仕方に様々な論拠や背景があり、市民社会・福祉国家・宗教組織へのマクロな認識が、この政策への評価に反映されることを明らかにした。「信仰に基づくイニシアティヴ」政策をめぐる議論は、これまでの社会保障政策と異なって、「保守」対「リベラル」という単純な二項対立では捉えきれない様相を呈しており、コミュニティ内の宗教組織の役割、そして宗教組織とコミュニティとの「協働」への期待が、この政策への積極的評価を生み出している。本研究は、アメリカ合衆国のブッシュ政権が実施した「信仰に基づくイニシアティヴ」政策の正当性とその貧困救済効果とを理論的・実証的に検証した。特にブッシュ政権からオバマ政権へと政権が移行するなかで、この政策の変容過程にも注目した。「信仰に基づくイニシアティヴ」の予算、およびその予算の各宗教組織に対する配分の割合を調査し、ブッシュ政権とオバマ政権との間の差異について検証した。ブッシュ政権と比較して、積極的に予算を配分してはいないものの、この政策を継続しようとする前政権からの連続性を指摘することができる。「信仰に基づくイニシアティヴ」政策をめぐってなされている研究者やジャーナリストの言説分析をおこなった。この政策は、「保守主義」あるいは「新保守主義」対「リベラル」という構図には収まりきらない論点を多く含んでいる。保守・新保守の側からは、宗教組織の社会サービス提供活動を政府が積極的に後押しすることに対して肯定的評価が与えられると同時に、宗教組織の活動に政府が関わることによって、宗教組織の自律的活動が阻害されたり、政教分離の名の下に宗教組織が「信仰」に基づく活動を中止せざるを得なくなったりする、という問題点が指摘されている。他方で、リベラルの側からは、社会保障政策の補完という意味において意義を認める見解も出されているが、特に原理主義的な宗教組織による排他性を伴った活動に対する懸念も表明されている。本研究は、ブッシュ政権によって実行された「信仰に基づくイニシアティワ、およびコミュニティ・イニシアティヴFaith-Based and Community Initiatives」政策を考察することを通じて、政府・宗教組織・コミュニティの「協働」によってもたらされる貧困救済の効果を検討した。第一に実証的に政策の課題を考察した。FBCI政策は、オバマ政権によって、Faith-Based and Neighborhood Partnershipsとして引き継がれた。ネオコン政権からの転換を期待されて登場したオバマ政権がこの政策を引き継いだのは、この政策が単に保守的政策にとどまらずに、アメリカ福祉国家の再編過程において、市民社会を活性化させる可能性を引き出すと考えられていたからである。第二にパットナムが展開した社会関係資本論とFBCI政策との関係を考察した。パットナムの社会関係資本論の実践的課題の一つは、このFBCI政策であった。宗教組織における社会関係資本のあり方として、信仰者同士の「結束型bond」社会関係資本を、非信仰者をも含むコミュニティの連帯にいかに導くかということを課題としていた。それゆえこの課題のために、多元的宗教の可能性を理論的に考察し、市民社会における多元的宗教の役割を検討した。第三に新保守主義者によって支持される傾向があるFBCI政策の別様の可能性を検討するために、新保守主義者とみなされているダニエル・ベルの「資本主義の文化的矛盾」論を考察した。

ベルは、単に新保守主義者の立場からFBCI政策を積極的に評価していたわけではなく、福祉国家の再編過程において、市民社会とよりリベラルな宗教組織の社会活動とを活性化させる方途の一つとして、FBCI政策のなかに可能性を見いだしていた。本研究の考察を通じて、アメリカ福祉国家の再編過程のなかで、政府、宗教組織、コミュニティそれぞれによる「協働」が社会関係資本を強化し、それが貧困救済に効果をおよぼすことを明らかにした。
離島歯科医療計画の評価モデルに関する研究

1)SMoRの算出平成元年度から平成5年度までの国保レセプト,巡回診療実績報告により標準化受療比(SMoR)の算出を行った。SMoRつまり医療確保の実現度は島間で比較すると,巡回診療が占める割合が大きく,最大1.5倍の差しかみられなかった。2)離島住民を対象とした保健医療意向調査医療確保の実現度を左右する住民側の要因を検討したところ,歯科巡回診療班に対する評価は総じて高く,各島間で差はなかった。しかし,島別の受診の有無の程度はアクセシビリティと関連がなかった。島外での歯科受療の障害となるのは,時間がもっとも多く,ついで診療費以外に要する費用の負担であった。3)評価モデルの検討各離島のアクセシビリティの困難性が,巡回診療でどの程度改善されるかを検討するためにPotential Spatial Accessibilityモデルによる計量を行った。Potential Demandを考慮しない場合,諏訪之瀬島のPotential Spatial Accessibilityを1とすると悪石島で0.99であり,竹島は3.04であったが,Potential Demandを考慮すると悪石島は0.98で,竹島は1.83となり,最も高いのは硫黄島の2.03であった。修正されたPotential Spatial Accessibilityは医療確保の実現度に対するあてはまりがよく,離島歯科医療計画の比較を可能にる指標であることが示された。ほぼ研究計画通りに実施検討し,以下の結果が得られた。1)関係者に対する聞き取り調査,既存資料の収集を三島村,十島村の各島別に実施した。離島歯科医療に占める巡回診療の果たす役割の大きさと限界が再認識された。しかし,当初予想された以上に資料の散逸がはげしく,欠落のあるデータとなった。2)平成元年度から平成5年度までの国保レセプト,巡回診療実績報告により標準化受療比(SMoR)の算出を行った。巡回診療の標準化受療比は15歳を境に未満と以上に分けると15歳未満では年度による変動はあるもののSMoRは10前後と15歳以上の1前後に比べ高値で,1回乃至3回の巡回診療で全受療の20%50%を占めていた。資料の整合性から,黒島を除き,医療確保の実現度を各島別に推計した。その結果,巡回診療の役割の大きさにより医療確保の実現度は各島間で最大1. 5倍の差しかみられなかった。3)複数離島間でアクセシビリティの困難性が,巡回診療でどの程度改善されるかを検討するためにPotential Spatial Accessibilityモデルによるアクセシビリティの計量を距離と時間・コストから検討した。島別の医療確保の実現度への当てはめでは、後者の適合がよいと考えられた。平成2年度の諏訪之瀬島のPotential Spatial Accessibilityを1とした場合,平成2年度の最もAccessibilityの悪いのは悪石島で0. 99であり,竹島は3. 04であった。今回のデータはPotentialDemandは一定としたが,次年度実施する予定の住民に対する保健医療意向調査や医療供給側の調査から,それらをいれた計量評価モデルのパラメータ推定を行うことが今後の課題である。研究計画通りに実施検討し,以下の結果が得られた。1)離島住民を対象とした保険医療意向調査医療確保の実現度を左右する住民側の要因を検討したところ,歯科巡回診療班に対する親和性は総じて高く,満足度も満足なものが6割を越え,診療内容に対する要望が修復や補綴の充実である点は,各島間で差はなかった。しかし,島別の受診の有無の程度は距離あるいは時間・コストと関連がなかった。島外での歯科受療の障害となるのは,時間がもっとも多く,診療費は少ないが,診療費以外に要する費用の負担が時間に次いで多かった。2)医療供給側に対する調査医療内容は徐々接近してきたが,三島村3島の場合は小児の予防治療,成人の健康教育に特色があり,十島村7島の場合は検診をした上での治療となっている点に特色がある。

十島村の方が医科を含めたシステムの連携が進んでいた。3)評価モデルの検討PotentialDemandを考慮しない場合,諏訪之瀬島のPotential Spatial Accessibilityを1とすると悪石島で0.99であり,竹島は3.04であったが,Potential Demandを考慮すると悪石島は0.98で,竹島は1.83となり,最も高いのは硫黄島の2.03であった。Potential Demandを考慮するとPotential Spatial Accessibilityは医療確保の実現度に対するあてはまりはよくなった。修正されたPotential Spatial Accessibilityは離島歯科医療計画の比較を可能にする指標である。
量子ドット結合系の非線形確率常微分方程式による記述と大容量THz無線通信の検討

テラヘルツ(THz)帯域無線通信技術に関する研究の大半は従来の高周波回路技術をTHz帯域に超高周波化するものである.本研究は,高周波回路技術ではなく量子力学的現象に基づく高速かつ小型・低電力なTHz帯無線通信系を構成するための礎を,次の2項目を達成することによって築くものである.(1)コンピュータシミュレーションに適した量子的通信系の数学モデルを構築する(2)このモデルを用いたシミュレーションにより量子的通信系およびそれに適した時空符号化・復号化方式を確立するテラヘルツ(THz)帯域無線通信技術に関する研究の大半は従来の高周波回路技術をTHz帯域に超高周波化するものである.本研究は,高周波回路技術ではなく量子力学的現象に基づく高速かつ小型・低電力なTHz帯無線通信系を構成するための礎を,次の2項目を達成することによって築くものである.(1)コンピュータシミュレーションに適した量子的通信系の数学モデルを構築する(2)このモデルを用いたシミュレーションにより量子的通信系およびそれに適した時空符号化・復号化方式を確立する
生活習慣病や癌へのガングリオシドの関与と新規な病態診断および治療戦略の検討

細胞膜マイクロドメイン(脂質ラフト)はインスリンシグナル伝達における重要な場として認識されているが、そのインスリン抵抗性における病原的な役割としては未だ調査されていない。ショ糖密度勾配遠心法により低比重画分に集積する界面活性剤抵抗性画分(DRMs)はコレステロール、糖脂質および様々なシグナル伝達分子を含んでいる。TNFαは2型糖尿病においてインスリン抵抗性を惹起する因子として知られているが、その作用メカニズムは完全には理解されていない。我々はTNFα処理を行った3T3-L1脂肪細胞において糖脂質ガングリオシドGM3が選択的に発現亢進することを確認し、GM3に特異的な機能があると推察した。DRMsでは未処理の3T3-L1脂肪細胞に較べTNFα処理細胞においてGM3の発現量が2倍に亢進していた。この時、インスリン受容体(IR)のDRMsへの集積の低下が見られ、カベオリン、フローチリンの集積に変化は無かった。さらにTNFα処理細胞では、インスリン依存的なIRの細胞内移行およびIR substrate 1(IRS-1)の細胞内局在の変化が顕著に抑制され、IR-IRS-1結合シグナリングの低下が見られた。GM3の発現抑制はTNFα処理によるIRの細胞内移行の抑制と、DRMsからの解離という現象を解除した。従ってこれらの結果は、脂肪細胞でのインスリン抵抗性における代謝性シグナルの低下が、GM3の蓄積によるIRの細胞膜マイクロドメインへの集積抑制が原因であることを示唆している。ラクトシルセラミドは,発生,分化,癌化などにおいて特徴的な発現を示すスフィンゴ糖脂質(GSLs)の多様性を規定する生合成分岐点に位置する。我々は,ラクトシルセラミド分岐の生物学的意義の解明の一環として,C57BL6マウスの自然発症肺癌由来の3LLルイス肺癌細胞から樹立した,ラクトシルセラミドを高発現し酸性GSLsを欠損しているJ5株にSAT-I遺伝子を導入したGM3再構成細胞(J5/SAT-I)の機能的変化を検討している(1,2)。MockとJ5/SAT-I間の通常の培養条件下での増殖能に差は認められないが,J5/SAT-Iでは軟寒天上でのコロニー形成能(足場非依存性増殖)有意に上昇し,血清飢餓状態におけるアポトーシスの誘導にも明らかな抵抗性を獲得していた(1)。さらに,J5/SAT-Iでは多剤耐性タンパク(MDR-1)の発現亢進は認められないにもかかわらず,エトポシドやアドリアマイシンなどの抗癌剤に耐性を獲得しており,抗アポトーシス分子のBcl-2蛋白の特異的な上昇(Mockの約3.5倍)が認められた(2)。従って,Bcl-2蛋白の発現制御機構に関わるGM3の役割を明らかにすることによって,癌の新たな抗癌耐性メカニズムの解明に寄与できるものと期待している。また,GM3のシアル酸が硫酸基によって置換したラクトシルサルファチド(SM3)の機能を検討した。その結果,糖脂質特異的硫酸転移酵素CSTをJ5株に導入したSM3再構成細胞では,β1インテグリン遺伝子の発現が減少し,in vitroおよびin vivoの造腫瘍能が激減することを見い出した(3)。現在,これらの糖脂質再構成肺癌細胞におけるマイクロドメインの構造と機能の変化との関連を詳細に解析中である。2型糖尿病におけるインスリン抵抗性の病態において、脂肪組織より分泌されるTNFαによってSAT-I遺伝子の発現が誘導されることを脂肪細胞とモデル動物において明らかにし、TNFα刺激により脂肪細胞で増加したGM3は2型糖尿病におけるインスリン抵抗性の原因物質であることを世界に先駆けて示した。GM3がインスリン抵抗性の原因物質である理由として、1)TNF刺激脂肪細胞およびインスリン抵抗性モデル動物(ob/obマウス,db/dbマウス,Zuckerラット)では、SAT-I遺伝子の発現上昇に伴うGM3の発現増加が認められる。

2)インスリン抵抗性3T3-L1脂肪細胞ではIRはマイクロドメインに存在せず、IRのインターナリゼーションが抑制されインスリンの代謝性シグナルが選択的に抑制される。3)TNF刺激脂肪細胞におけるGM3の増加を、D-PDMPによって阻止すると、インスリン刺激によるIRのインターナリゼーションとマイクロドメインへの集積が回復し、IR-IRS-1シグナルが正常化した。我々は、「マイクロドメイン・シンドローム」という症候群の存在を提唱し、様々な病態におけるマイクロドメイン病の探索・発掘に傾注している。今後、インスリン抵抗性病態におけるマイクロドメインの機能の変化を、プロテオームおよびメタボローム解析、さらには一分子イメージングや構造生物学的手法によって明らかにし、ガングリオシドGM3の病態生理学的意義の根本的解明を目指したい。
バクテリア光受容体の多様性とその機能解明

LitRは光合成能をもたない細菌群の多くが有している光センサーである。ビタミンB12をアンテナ分子として利用するClass I LitRタンパク質の光感知ドメインの立体構造を決定することに成功した。また、Class II LitRは青色光受容体LOVタンパク質を光センサーとして利用することが判明した。さらに、LitRとは別のファミリーに属するTetR型およびMarR型レギュレーターが光応答性転写調節タンパク質として機能することを遺伝学的に証明した。本研究の進展により、非光合成細菌が有する新たな光感知メカニズムの分子機構およびその多様性の一端が明らかになった。1)ビタミンB12を光アンテナとするLitRの立体構造決定サーマス属細菌のLitRのビタミンB12結合ドメインのX線結晶構造を行い、立体構造を決定した。変異蛋白質を用いた機能評価を実施した結果、H177A変異蛋白質はB12との相互作用能を欠損していた。一方、H132A変異はB12との相互作用には関与しないが、光依存的なDNA結合活性に関わることが判明した。2)シュードモナス属細菌に存在する新しい光センシング機構MerRファミリーとLOV型光受容体を介した新しい光受容メカニズムを生化学実験による証明を実施するために、組み換え蛋白質の安定した発現系と精製系を確立した。現在、相互作用解析を実施している。3)TetR型およびMarR型レギュレーを介した光応答機構これまでにTetRやMarRタイプの光センサーに関する報告は存在しないことから、それらの光アンテナ機能を司る低分子化合物を探索・精製するための実験系を確立した。すなわち、ヒスタグを付加した蛋白質がオリジナルの宿主において本来の活性を有していることを確認した。本系により光アンテナ分子が共精製されることを期待し、蛋白質の精製を進めている。4)光によって誘発される新規な微生物機能の探索光が誘発する微生物機能は十分に研究されていないため新規性の高いものが見つかる可能性が高いと考え、表現型を基に探索を実施した。その結果、バチルス属細菌の菌体外粘性物質生産とバイフィルム形成が光によって顕著に抑制されることを見出した。また、放線菌の一種であるGordonia属細菌を対象としたトランスクリプトーム解析を実施し、カロテノイド生合成遺伝子クラスターの転写が光によって顕著に誘導されることを見出した。また、RNAポリメラーゼのシグマ因子の1種が光によって転写レベルが上昇することを見出した。本菌には既知の光センサーはコードされていないことから、新規な光感知機構の存在が示唆された。ビタミンB12をアンテナ分子として利用する光センサー型転写調節タンパク質LitRは、種を超えて広範な非光合成細菌のゲノムに分布している。このことからLitRがもつ光感知メカニズムに加えて、その役割の多様性も注目されている。我々はモデル細菌群が有するLitRの機能解析を進め、高度好熱性サーマス属細菌に由来するLitR光感知ドメインの立体構造を決定した(PDB code:3WHP)。また、得られた構造情報に基づいて作製したLitR変異タンパク質の生化学解析により、光に耐性を示すLitR変異タンパク質を取得することに成功した。これにより、LitRの光感受性にかかわる重要なアミノ酸残基を本ファミリーでは初めて同定した。さらに、新しい光感知機構を持つことが予想されているシュードモナスについては、LitRホモログおよびそのエフェクタータンパク質の立体構造解析に向けた基礎を固めた。具体的には、大腸菌における組み換えタンパク質の大量発現条件と精製系を確立した。その他にも新規な光センサー候補と予想されているタンパク質群について、タンパク質・光アンテナ複合体の共精製を行うために、本来の宿主においてタグを付加した遺伝子保持株の構築が完了し、Burkholderia細菌については少量ではあるが目的タンパク質の精製に成功した。また、微生物が示す光応答性現象を探索するために、土壌から分離したおよび公的機関から購入した有用細菌群を中心に表現型を調べ、いくつかのユニークな光反応現象を見出した。その中でも注目すべき現象として、Bacillus megateriumのバイオフィルム形成が光によって大きな影響を受けることを見いだした。LitRは広範な非光合成細菌ゲノムにコードされているMerR型レギュレーターであり、C末端ドメインに結合するアンテナ分子を利用して光を感知する新しいタイプの光センサー型レギュレーターである。ビタミンB12を光アンテナとするClass IのLitRタンパク質(Thermus thermophilus由来)において、132番目のHis残基がB12との相互作用に関与すること、また光依存的な機能変換において重要な役割を果たすことを明らかにした。Pseudomonas属細菌に由来するClass II LitRについてはLOV型光受容体を介した新しい光受容メカニズムの生化学的な証明に成功した。さらに、Chromobacterium属細菌由来のTetR型およびCorynebacterium属細菌のMarR型レギュレーを介した光応答機構については、遺伝学的な解析により中心的な光応答性レギュレーターであることを明らかにした。その一方で光アンテナ機能を司る低分子化合物の同定には至らなかった。光によって誘発される微生物の新機能発見を目的とした探索を進めた。それにより、光応答性カロテノイド生産を示す酢酸菌、Gordonia属細菌の光誘導性遺伝子の同定、光トキシン耐性細菌および耐性遺伝子の同定、Pseudomonas属細菌の光依存的なマイクロコロニーの離散に関わる蛋白質因子の同定などに成功した。以上の研究を通じて、非光合成細菌の光感知機構にあたらしい知見をもたらしたとともに、ユニークな光応答現象の発見ならびにその分子メカニズムの一旦を解明した。

ビタミンB12をアンテナ分子として利用するClass I LitRタンパク質の光感知ドメインの立体構造を決定することに成功した。また、Class II LitRは青色光受容体LOVタンパク質を光センサーとして利用することが判明した。さらに、LitRとは別のファミリーに属するTetR型およびMarR型レギュレーターが光応答性転写調節タンパク質として機能することを遺伝学的に証明した。本研究の進展により、非光合成細菌が有する新たな光感知メカニズムの分子機構およびその多様性の一端が明らかになった。ビタミンB12タイプのLitRについては、光感知ドメインの立体構造を決定することに成功し、また重要なアミノ酸残基を特定することに成功した。本成果は平成27年度中に論文として投稿予定である。シュードモナスの光感知に関わるタンパク質についても、大量発現と精製系を構築し、結晶化スクリーニングが順調に進行している。また、他の光センサー候補については最終目的である光アンテナ分子の同定には至っていないが、タグを付加した光センサー遺伝子を有する組み換え株の構築が完了し、基礎を固めることができている。また、光応答性微生物のスクリーニングついてもユニークな現象を見いだすことに成功しており、その分子機構の解析が進行中である。以上より、おおむね順調に進展していると判断した。応用微生物学前年度に引き続き、バクテリアがもつ多様な光センサーの機能と役割を明らかにするために、遺伝生化学実験により多角的な検証を進める。また、網羅的な遺伝子発現の比較解析を取り入れ、新規な光センサーや光応答性遺伝子を同定する。加えて、非光合成細菌が示す光応答現象の広範なスクリーニングを実施し、新規な現象を見つけるべく精力的に探索を進める。これらにより光合成能をもたないバクテリアの光生命科学を拡充する。各研究計画は以下の通り確実に進んでいる。サーマス属細菌由来のLitR蛋白質の機能に直接関わる2つの重要なアミノ酸残基を特定することに成功した。シュードモナス属細菌におけるLitRと光センサーの組み換え蛋白質の安定かつ容易な発現および精製条件を決定できたことから、次年度における各種生化学実験が可能となった。また、ヒスタグ付加は光応答性転写調節タンパク質がもつ本来の活性に影響しないことが確認でき、光アンテナ分子を精製できることが予想された。また、Gorodonia属細菌において光誘導性シグマ因子を見出すことに成功した。バチルス属細菌から見出した菌体外粘性物質生産とバイオフィルム形成が光によって顕著に抑制される現象はこれまでに知られていない現象である。次年度に高額なDNAマイクロアレイ実験を予定している。
超高温延性領域における地熱開発のための誘発微小地震発生メカニズムの解明

本研究は,超高温延性領域内における地熱開発時の,誘発微小地震の発生に関して岩石学・地震学の新理論を導出するとともに数値シミュレーション,室内実験等により貯留層内外での地震発生現象の解明を試みる。これにより,超高温延性領域内における能動的地熱開発時の誘発微小地震の発生可能性,発生メカニズム,有感地震発生リスク,微小地震による貯留層モニタリングの可能性を明らかにする事を目的とした。初年度,誘発微小地震発生に関わる岩石力学・地震学的理論の導出より,超高温延性領域における地熱開発時に発生すると考えられる熱応力を理解することが必要であると考えた。2年目には実験的に,超高温延性領域と同等な条件下で高温の岩体に対して注水実験等を行うことで,熱応力を再現しその現象の解明,破壊への寄与の解明に迫ることとした。そこで,モルタルで作成する模擬岩石内にあらかじめ歪ゲージを埋め込むみ,さらに引っ張りき裂を作成し,模擬既存き裂とすることで,既存き裂を含む模擬岩石試験片を用いる。さらに,高温真三軸試験器を用い,高温・封圧下にある試験片に冷却水を注入し,生じる熱歪みを直接測定しようとする実験機構を考案した。ここで計測される熱歪みから,熱応力は計算できると考えた。最終年度には,実験装置に改造を施し,高温の試験片内の歪みをモニター可能にした。引っ張りき裂を有する試験片を用いて予備実験を何度か行い透水試験を行うことに成功した。しかし,実験装置の改造,実験ノウハウの蓄積に反して,度重なる実験装置の制御系の故障・ヒータ等の基幹となる部品の損傷等によって,本期間内に明らかに有意な実験結果を得ることはできなかった。しかし,これまで蓄積してきた実験ノウハウや環境整備,更には予備実験を始めとする基礎データは,非常に価値があり,本実験の成功まであと一歩ということ所まで達成できたと言える。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は,超高温延性領域内における地熱開発時の,誘発微小地震の発生に関して岩石力学・地震学の新理論を導出するとともに,数値シミュレーション,室内実験等により貯留層内外での地震発生現象の解明を試みる。これにより,超高温延性領域内における能動的地熱開発時の誘発微小地震の発生可能性,発生メカニズム,有感地震発生リスク,微小地震による貯留層モニタリングの可能性を明らかにすることを目的とする。本年度は,まず交付申請書の研究計画に記載した(A)誘発微小地震発生に関わる岩石力学・地震学的理論の導出を行い,対象としている条件下での破壊現象の支配パラメータを検討した。その結果,超高温延性領域では,水圧刺激による水圧の変化より,高温岩体と注入された流体間の温度差による熱応力による応力変化が大きく,破壊現象,つまり誘発微小地震の発生に大きく関与する可能性が高いことが分かった。以上の検討より,超高温延性領域における地熱開発時の熱応力の発生に係る現象を理解することが必要である。交付申請書の研究実施計画に記載した研究計画の通り,この現象を数値シミュレーション,室内実験のアプローチで解明することとした。しかし,これまで地下の高温岩体と注入水間の温度差により発生する熱応力の挙動は,全く解明されておらず,単純に一般的な熱応力の式をシミュレーションコードに組み込むだけでは物理現象を表現できない。そこで,まず実験的に熱応力の発生を再現し,その現象の解明に迫ることとした。受入研究者の伊藤教授の研究室は,高温状態下での様々な岩石実験が可能な高温三軸試験器を有しており,初年度はこの実験装置の整備,メンテナンス,改良を行い,次年度より熱応力の計測が可能な環境を準備することに専念した。前年度に実施した研究より、超高温延性領域における地熱開発時に発生すると考えられる熱応力を理解することが必要であると考えた。本年度は実験的に超高温延性領域,それと同等な条件下で高温の岩体に対して注水実験等を行うことで,熱応力を再現しその現象の解明,破壊への寄与に迫ることとした。岩石で同心円状(直径30mm)のピストンと肉厚円筒(直径75mm)を作成する。この岩石試験片に対して,封圧下で打ち抜き試験を行い,試験片の摩擦係数を計測する予備実験を行う。次に岩石試験片を熱した状態にした後,低温水を注入する。ピストンと肉厚円筒間を模擬き裂とし,その間を低温水が流れ,熱応力が生じると予想される。その状態で再度ピストンを打ち抜き,加重を測定する。予備実験の際にピストンに作用していた封圧が,熱応力によって緩和され,ピストンを打ち抜くのに必要な荷重が減るはずである。ここで測定した荷重と,クーロンの破壊基準に熱応力の効果を与えた式によって岩石試験片と注入した低温水との温度差によって生じる熱応力が測定できると考え,実験を実施した。

これにより,超高温延性領域内における能動的地熱開発時の誘発微小地震の発生可能性,発生メカニズム,有感地震発生リスク,微小地震による貯留層モニタリングの可能性を明らかにする事を目的とした。初年度,誘発微小地震発生に関わる岩石力学・地震学的理論の導出より,超高温延性領域における地熱開発時に発生すると考えられる熱応力を理解することが必要であると考えた。2年目には実験的に,超高温延性領域と同等な条件下で高温の岩体に対して注水実験等を行うことで,熱応力を再現しその現象の解明,破壊への寄与の解明に迫ることとした。そこで,モルタルで作成する模擬岩石内にあらかじめ歪ゲージを埋め込むみ,さらに引っ張りき裂を作成し,模擬既存き裂とすることで,既存き裂を含む模擬岩石試験片を用いる。さらに,高温真三軸試験器を用い,高温・封圧下にある試験片に冷却水を注入し,生じる熱歪みを直接測定しようとする実験機構を考案した。ここで計測される熱歪みから,熱応力は計算できると考えた。最終年度には,実験装置に改造を施し,高温の試験片内の歪みをモニター可能にした。引っ張りき裂を有する試験片を用いて予備実験を何度か行い透水試験を行うことに成功した。しかし,実験装置の改造,実験ノウハウの蓄積に反して,度重なる実験装置の制御系の故障・ヒータ等の基幹となる部品の損傷等によって,本期間内に明らかに有意な実験結果を得ることはできなかった。しかし,これまで蓄積してきた実験ノウハウや環境整備,更には予備実験を始めとする基礎データは,非常に価値があり,本実験の成功まであと一歩ということ所まで達成できたと言える。本実験と類似した透水実験結果より,本実験方法を検証した。本試験片を用いた他の実験結果によると封圧1520MPa下でピストンと肉厚円筒が接する。しかし,その実験結果を解釈する際に,ピストンと肉薄円筒との接触が不安定であり,き裂と想定している部分の開口幅が一様ではならない可能性が高いことが分かってきた。そのような場合,ある一部の接触点からのみ封圧を受ける,また熱応力が一様でなく分布する可能性がある等,不確定要素が多い。そこで,実験手法を再設計することが必要である事が判明した。27年度が最終年度であるため、記入しない。新たに設計した実験方法では,モルタルで作成する模擬岩石試験片内にあらかじめ歪ゲージを埋め込む。さらに引っ張りき裂を作成し,模擬既存き裂とする。三軸試験器を用い,高温・封圧下にあるに冷却水を注入し,生じる熱歪みを直接測定しようとするものである。またこの熱歪みから,熱応力は計算できると考えている。このように新たな実験方法を設計し,試験片の作成,実験装置の改良に取り組んでいる状況であり来年度中の熱歪みの測定を計画している。上述のように,同心円状のピストンと肉厚円筒を用いた熱応力推定実験を再設計する必要があることから,申請時の研究計画にはないが,他の物理情報から熱応力を推定する方法も検討することとした。本年度,日本ースイス若手研究者交流事業(特別研究員)の募集があり,博士課程時に短期滞在したスイス連邦チューリッヒ工科大学地質工学グループ,スイス地震局のグループがアイスランドの地熱発電所における微小地震データと低温水還元データから熱応力の発生を研究していることから,本プログラムに応募し,採択された。
１分子化学反応の網羅的解析法の開発

モル数程度の分子を扱うフラスコの化学では、少量しか生成されない分子を検出して調べる方法が無く、これらの分子は見逃されている。しかし、思いがけない分子の発見が、革新的な材料や薬を生み出し、社会を変革してきた。本研究では、少量しか生成されない分子を全て調べ上げる1分子化学反応の網羅的解析法を開発することで、1分子化学反応の学理を構築する。これにより、革新的な材料や薬を生み出す化学反応の新手法へと発展させる。本研究提案は電極に接続された1分子の化学反応を網羅的に解析する手法を開発し、1分子化学反応の学理を構築することを目指す。具体的な研究課題として、(1)電流パルスのマルチフィジックスシミュレーションと機械学習を融合させた1電流パルス解析法と、1分子識別法を組み合わせた高精度1分子識別法の確立、(2)高精度1分子識別法と1分子衝突法を融合した1分子化学反応の網羅的解析法の開発、を設定する。本研究で開発を目指す1分子化学反応の網羅的解析法により明らかとなる脱離反応、付加反応、置換反応において、量子化学計算との連携により、反応物から生成物が得られる1分子化学反応の解明が可能となる。その結果として、アボガドロ数の分子の統計平均的な化学反応を対象とするフラスコの化学と、1個の分子の確率的な化学反応を対象とする1分子化学との間をつなぐ新しい学術分野の構築が期待される。