hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
熱気球によるファンデグラフ式直流高電圧人工雷発生装置の試作

平成6年度に設計,一部試作したファンデグラフ式直流高電圧人工雷発生装置の設計仕様を屋外に係留するための立地条件,風速の影響などを再検討し,気球直径6m,係留高さ4m,充電電圧1MVに変更した。試験研究は次の手順で実施した。(1)屋外での人工雷放電実験の準備段階として実験室内でポリエチレンチューブへの帯電実験を行った。チューブは直径0.23m,厚さ0.1mmのポリエチレンを使用した。電荷の帯電は線一平板電極を使用し,正コロナ放電により生じた正の電荷を付着させて行った。チューブに帯電する電荷量はフィールドミル式電界計によってチューブの表面電界を測定し計算によって求めた。印加電圧14.7KVで表面電界は約6KV/cmとなり,表面電荷密度ρの値として約3.8μC/mを得た。(2)屋外に人工雷放電実験装置を構築した。直径6mの気球を係留する長方形の架台を直径80mm,厚さ8mm,長さ4mの4本の塩化ビニールのパイプで電気的に絶縁し支持した。プロパンガスをガスバ-ナで燃焼し気球を膨らませ架台に係留することに成功した。架台の下部には電荷の移送に仕様するポリエチレンチューブを巻き上げるための直径1mのローラが2台,上部に1台からなる電荷移送システムを設置した。地上から1mの箇所に実験室で使用した帯電装置を取り付け,正コロナ放電によりチューブの表面に正電荷を帯電させた。チューブをローラで回転することにより電荷を気球表面に移送し気球を高電圧に充電した後,大地へ気中放電させた。今後,直径16mの気球による5MV充電実験を経て,将来,直径80mの気球による50MV充電実験の見通しを得た。1.50MVのファンデグラフ式人工雷発生器を制作する予備実験として,直径18mの熱気球体を購入し,その揚昇方法,特に加熱バーナーについての検討を行い,試験を行った結果,ボンベからプロパンガスを供給し,道路工事用バーナーにて燃焼加熱する方法が適当であるとの結論に達した。ただし,風の影響は極めて大きく,本校屋上の風速自動計測装置を整備し,連続測定を行っているが,夜間特に夜明け前の数時間が最も風が弱く,揚昇に最適であるとの見通しを得た。2.細線コロナ放電によるナイロンフィルムチューブへの電荷付着,移送システムを試作し,ほぼ予定とおりの電荷を移送できることを確認した。今後は,空気圧入による巻上げ駆動システムの改良が課題である。3.直径18mのバルーンによる充電電圧,充電電荷を理論的に計算・検討した結果,バルーン表面の電界を15kV/cmとした場合,11MV,0.015Cに達すること,これに直径23cmのフィルムチューブで充電する場合,秒速1mで移送するならば,13分で充電が可能であるとの見通しが得られた。このバルーンに充電する場合に全表面へ電荷を分散させるための導電性の確保,並びに分布電荷を一度に放電させるときの表面アーク放電によるバルーン布の焼損対策が今後の課題である。電荷の帯電は線-平板電極を使用し,正コロナ放電により生じた正の電荷を付着させて行った。

チューブに帯電する電荷量はフィールドミル式電界計によってチューブの表面電界を測定し計算によって求めた。印加電圧14.7KVで表面電界は約6KV/cmとなり,表面電荷密度ρの値として約3.8μC/mを得た。(2)屋外に人工雷放電実験装置を構築した。直径6mの気球を係留する長方形の架台を直径80mm,厚さ8mm,長さ4mの4本の塩化ビニールのパイプで電気的に絶縁し支持した。プロパンガスをガスバ-ナで燃焼し気球を膨らませ架台に係留することに成功した。架台の下部には電荷の移送に使用するポリエチレンチューブを巻き上げるための直径1mのローラが2台,上部に1台からなる電荷移送システムを設置した。地上から1mの箇所に実験室で使用した帯電装置を取り付け,正コロナ放電によりチューブの表面に正電荷を帯電させた。チューブをローラで回転することにより電荷を気球表面に移送し気球を高電圧に充電した後,大地へ気中放電させた。今後,直径16mの気球による5MV充電実験を経て,将来,直径80mの気球による50MV充電実験の見通しを得た。
沖縄県介護施設高齢者虐待防止への体制構築と教育プログラム開発に向けての実証的研究

沖縄県の介護保険施設における高齢者虐待防止のさらなる体制構築を目指し、下記を本研究の目的として調査を実施した。1)沖縄県内の介護保険施設従事者における労働環境やそれに付随するメンタルヘルスについて明らかにする。2)自治体および施設での高齢者虐待防止への取り組み及び地域でボランティア活動を行っている市民へのインタビューから施設における高齢者虐待防止の体制についての示唆を得る。3)高齢者ケアの体制が充実している先進地視察を実施する。それぞれの調査の結果から高齢者虐待を防止するための教育や研修の必要性は明らかであった。また施設において倫理感やコンプライアンスに関する教育が十分でなかった。これらの成果を踏まえ、引き続き高齢者虐待防止に向けた教育プログラム開発を推進する。本研究の目的は、沖縄県の介護施設における高齢者虐待防止のさらなる体制構築を目指して、施設ケアの実態を明らかにし、施設における高齢者虐待予防への教育プログラム開発への示唆を得ることである。今年度は、平成21年度に行った介護保険施設(介護老人福祉・介護老人保健施設)従事者に対し実施したアンケート調査の分析を行った。その成果として、施設従事者の健康関連QOLに影響を与える個人及びストレス要因は、年齢、職種、経験年数、残業・夜勤の有無、仕事での対人関係、仕事の適合性、心理・身体的・職場の支援でのストレスなど、複数の因子が関連していることが推察された。職業性ストレスに関しては介護職について分析した。介護職の仕事ストレスによる健康リスクは全国平均より高かったことから、仕事で求められる作業の量やスピードに比べ、職員の裁量権や自由度が限られていることが健康リスクを高めていることが示唆された。高齢者虐待に対する介護保険施設従事者の意識では、平成16年度に比べ虐待に対する意識は高まっていた。虐待発生の要因として平成16年と同様に「職場が多忙過ぎた」と回答した割合が高かった。身体拘束に関する意識調査においても前回の調査と同様、医療処置に関する質問項目で意識は低かった。また、先進地視察では、北欧のデンマーク国における高齢者福祉・医療および教育制度の取組等の見学や講義を受講した。高齢者虐待に関する法制度のないことは確認することができた。デンマークでは、高齢になり、独り暮らしや認知症となっても公的なサービスを受け、在宅での生活を継続されていた。実際に高齢者住宅を尋ねその状況を見学することができた。この背景には、デンマークにおける医療、福祉、教育、年金制度は国民の税金で賄われているごと、国民は無料でその制度を利用することができることなど、日本との大きな制度の違いがあった。本研究は、沖縄県介護保険施設における高齢者虐待防止に対するさらなる体制構築を目指し、施設における労働環境やそれに附随するメンタルヘルスおよび施設ケアの実態を明らかにし、施設ケアのあり方、高齢者虐待防止のための教育プログラム開発について示唆を得ることを目的としている。今年度は、市民の目線でボランティア活動などをされている民生員および介護相談員に対し、集合形式でグループインタビューを実施した。インタビューのテーマは「高齢者虐待防止のさらなる体制づくりを目指して」を目的とし、これまでの研究結果から得られた情報等を共有し、施設ケアのあり方や高齢者虐待防止をするための予防策や予防するためにはどのような教育が必要かなどについて自由に発言してもらった。実施するにあたっては、事前にグループの代表者に本研究の目的について説明し同意を得た後、任意のもと、参加者を募った。実施場所は、グループ活動の場所とし、そこに集まっていただき、再度本研究の説明を文書と口頭で行なった。同意書に署名をした後、先述の内容でグループインタビューを開始した。また、参加者の許可を得て、ICレコードに録音を行った。インタビュー終了後、任意でアンケート(性別、年齢、活動、職歴、介護経験、自由意見)への回答を求めた。グループインタビューは2回実施し、参加者は全体で9名であった。概要として、次のことが聞かれた。利用者や家族に対する職員の言葉遣いが気になる、利用者がナースコールを何度か押しても即対応してもらえない、など職員の対応に対することなどが不適切なケアにつながる。高齢者虐待の予防・防止を考える上で、職員の研修や教育のあり方が重要(実践にいかせる研修をすべき)。組織のトップ・管理者の方向性・考え方が職員に対する教育やケアにも影響しているし高齢者の虐待防止においても重要な要である。今年度の研究目的は沖縄県内41自治体と介護保険施設における高齢者虐待防止に対する取り組み等についてアンケート調査を実施し実態を明らかにすることであった。アンケートの回収率は2036%であった。結果では自治体における過去6年間の施設高齢者虐待件数報告(累計)は高齢者自身からの届出より相談・通報が多くその内訳は家族・親戚以外の施設職員、ケアマネージャからであった。

取り組みでは施設管理者や職員への研修会、相談窓口の周知、広報誌での虐待防止を促す等、今後の取り組では人権・権利擁護、意識啓発に関する研修会や家族会への周知等、課題としては施設職員への研修が少ない、虐待の実態が表面化しにくい、虐待発生時の対応の確認等であった。また介護保険施設の結果では8割以上の施設は職員数は適正に配置されており施設理念の明文化、苦情処理体制、計画的な教育・研修の実施等、組織運営に関して概ね整っていたが職員のストレスを相談・対応する部署や施設外での職員同士の悩み等を話す機会、定期的な人権擁護・コンプライアンスに関する勉強会は5割に満たなかった。施設内高齢者虐待を防止するために必要な取り組みとして、認知症の理解、高齢者への理解、人権・権利擁護に関する教育・研修を行う等が挙げられていた。高齢者虐待防止に必要な教育として、自治体からは管理者とそれ以外の職員の各々での研修会、県単位での研修、他施設との交流、サービス内容についての共通理解を持つ等、また介護保険施設からはケアの質向上を図るための定期的な研修の実施、組織全体での虐待防止の勉強会等、教育に対する積極的な意見であった。一方、先進国オランダの介護付き高齢者住宅では入居者同士及び地域社会との交流が盛に行われており日本が目指す「包括ケア」が実践されていた。高齢者の生活の場が地域社会に開かれていることは今後の施設内高齢者虐待防止への貴重な示唆と考えられた。今年度の計画に挙げていた市民活動グループに対して調査を実施することができたことより、おおむね順調に進展しているとした。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後の推進方策として、県内の41自治体における高齢者虐待防止体制の取組、特に施設内虐待防止に対して独自の取組状況についてアンケート調査を実施する予定である。また、計画していた施設職員に対するグループインタビューから、これまでの調査結果に対する意見、施設の高齢者虐待に対する独自の取組などを含めた内容のアンケートあるいは半構成的インタビューに変更する。最終年度なのでこれまでの調査の補完・追加調査を実施する。
磁性層を含む層状超伝導体のπ位相状態に関する研究

超伝導層の厚さを固定し,磁性層の厚さd_fを厚くしたとき,臨界温度T_cは十分に薄いd_fの領域では単調減少,十分に厚い領域では飽和し,その間に極小値を持つ場合がある.この結果は磁性層間で,対関数の位相差が常に一定ではなく,d_fの小さい領域では位相差が0であるが,厚い場合はπになっているからであり,磁性を特徴づける交換ポテンシャルの大きさが重要であることを指摘し,臨界温度・上部臨界磁場H_<c2>に関する詳しい研究を行った.上記T_c・H_<c2>はオーダーパラメターの線形項で決まる量である.しかし,臨界温度や上部臨界磁場から離れた状態では非線形が重要となる.均一な超伝導体ではこの項は理論的に求められているが,層状超伝導体のような不均一な超伝導体に対してはまだ理論的な研究が無かった.本研究でこのような場合に対して非線形項の解析的な表式を導出し,これを使い磁化の温度変化の指標となるκ_2パラメターを磁性層を含まない層状超伝導体に外部磁場が垂直に印加した場合に対して求めた.磁性層を含む場合のκ_2パラメターは研究中である.また,層状超伝導体Nb/NbZrの上部臨界磁場H_<c2>(φ)の角度依存性で層に平行方向だけでなく垂直方向にもピークが観測された.NbとNbZrの超伝導臨界温度がほぼ等しいことから,拡散係数D(z)が空間変化しているとして,磁場が層にほぼ垂直な場合に対してH_<c2>(φ)の角度φ依存性を求めた.この系では結晶作製のとき柱状成長しやすいことに関係し,拡散係数の層に平行方向の値が垂直方向の値より小さいことを指摘した.超伝導層の厚さを固定し,磁性層の厚さd_fを厚くしたとき,臨界温度T_cは十分に薄いd_fの領域では単調減少,十分に厚い領域では飽和し,その間に極小値を持つ場合がある.この結果は磁性層間で,対関数の位相差が常に一定ではなく,d_fの小さい領域では位相差が0であるが,厚い場合はπになっているからであり,磁性を特徴づける交換ポテンシャルの大きさが重要であることを指摘し,臨界温度・上部臨界磁場H_<c2>に関する詳しい研究を行った.上記T_c・H_<c2>はオーダーパラメターの線形項で決まる量である.しかし,臨界温度や上部臨界磁場から離れた状態では非線形が重要となる.均一な超伝導体ではこの項は理論的に求められているが,層状超伝導体のような不均一な超伝導体に対してはまだ理論的な研究が無かった.本研究でこのような場合に対して非線形項の解析的な表式を導出し,これを使い磁化の温度変化の指標となるκ_2パラメターを磁性層を含まない層状超伝導体に外部磁場が垂直に印加した場合に対して求めた.磁性層を含む場合のκ_2パラメターは研究中である.また,層状超伝導体Nb/NbZrの上部臨界磁場H_<c2>(φ)の角度依存性で層に平行方向だけでなく垂直方向にもピークが観測された.NbとNbZrの超伝導臨界温度がほぼ等しいことから,拡散係数D(z)が空間変化しているとして,磁場が層にほぼ垂直な場合に対してH_<c2>(φ)の角度φ依存性を求めた.この系では結晶作製のとき柱状成長しやすいことに関係し,拡散係数の層に平行方向の値が垂直方向の値より小さいことを指摘した.超伝導体/強磁性体超格子は、それぞれの物質が空間的に隔たった構造をしている。このため2つの相反する秩序が共存することができ、各層の厚さを変化させることにより、超伝導・磁性の特性をも制御できる興味深い物質である。磁性層の厚さを増加させると、隣り合う超伝導層間のオーダー・パラメータの位相差が0である状態からπである状態に変化し、超伝導臨界温度が非単調な振る舞いをすることが理論的にも実験的にも示され、非磁性超格子では見られない、この超格子系に特有の現象として知られている。これまでの理論計算では、交換エネルギーは臨界温度より十分大きいと仮定しているが、これを満たさない実験がある。したがって、この条件を除き、超伝導層はBCS結合、磁性層は交換エネルギーがあり、拡散係数・状態密度は各層で変化できるものとして、数値計算を行い、最近の超伝導臨界温度の実験結果と比較し、定性的・定量的な一致を得た。さらに、まだ実験がなされていない上部臨界磁場についての結果を示した。(Phys.Rev.B57(1998),6022)オーダー・パラメータの空間分布は超格子と同じ周期を持ち、Blochの定理を満たさなければならない。上記物理量を求めるためには、高次の固有値・固有関数まで考慮する必要があり、この計算を有限要素法を用いることで可能とし、より正確なオーダー・パラメータの空間分布を得た。臨界温度の磁性層の厚さ依存性が非単調になることは直感的に理解することは難しが、磁性層は固有値を変化させる効果、異なる状態間の結合を変化させる効果があるためであることが分かった。超伝導体/強磁性体超格子は、それぞれの物費を積層させてたものである。このため超伝導・磁性の秩序が共存することができ、各層の厚さを変化させることにより、超伝導・磁性の特性をも制御できる興味深い物質である。

磁性層の厚さを増加させると、隣り合う超伝導層間のオーダー・パラメータの位相蓬が0である状態からπである状態に変化し、超伝導臨界温度が非単調な振る舞いをすることが理論的にも実験的にも示され、非磁性超格子では見られない、この超格子系に特有の現まとして知られている。超伝導体が均一である場合のギンツブルグ・ランダウ方程式は理論的に良く調べられているが,超伝導多層膜に対しては臨界温度T_cや上部臨界磁場H_<c2>等の線形項で決まる物理量に限られ、非線形項に関係した研究はあまり無く,昨年までの研究もT_cとH_<c2>であった.非線形項はオーダー・パラメターの大きさや磁束構造を決める際に重要であるが,この項を線形項と同じ近似で求められていないことによる.本年度はオーダー・パラメターの非線形項をミクロな立場から理論的に導出した.このためには,4個の竜子のグリーン関数の積を超伝導多層膜に対して求めればよく,超伝導多層膜に対して,拡散過程が成り立つと仮定し,相関関数の方法を用いて計算した.しかし,多体の相関関数に対して用いた近似は粗く,不十分な部分があることも分かりさらなる改良をしている.超伝導体が均一である場合のギンツブルグ・ランダウ方程式は実験的・理論的に良く調べられているが、超伝導多層膜においてはオーダー・パラメターの線形項で決まる物理量(臨界温度T_cや上部臨界磁場H_<c2>)に限られていた。このことの理論的な理由は超伝導多層膜に対して、オーダー・パラメターの非線形項が導かれていないからである。超伝導体/強磁性体超格子(S/F)は、それぞれの物質を積層させてたもので、超伝導・磁性の秩序が共存することが出来る。磁性層の厚さを増加させると、隣り合う超伝導層間のオーダー・パラメータの位相差が0である状態からπである状態に変化し、超伝導臨界温度が非単調な振る舞いをすることが理論的にも実験的にも示され、磁性層を含まない超格子(S/S')では見られない特有の現象として知られている。今年度の研究で初めて、S/F超格子の場合に対しても均一な超伝導体の場合と同じ精度でオーダー・パラメターの非線形項を求めることが出来た。これを使い、S/S'超格子に対して外部磁場が層に垂直に印加している場合に対して非線形項が重要となる磁化の温度依存性を求めた。本来ならば、S/F超格子に対しても同様の計算を実行する計画であったが、π位相の状態では印加磁場方向に対してもS/S'超格子には無い電流が生じ、これの解析的な取り扱いに手間取り現在進行中である。
食品成分によるOsteoclastogenesis（破骨細胞形成）の制御機構

破骨細胞形成を抑制する食品成分を検索するとともに、その成分が破骨細胞形成を抑制するメカニズムを明らかにし、さらに破骨細胞形成抑制に効果的であることが明らかになった食品成分に関して、生体内での骨量減少抑制にも効果的であるかどうかをそのメカニズムも含めて検討することを目的とした。これまで、VCは、ALPとコラーゲンの発現に必須であり、骨芽細胞の分化を促進することが知られており、VC欠乏は骨形成を阻害することによって骨量減少を引き起こすことが報告されてきた。しかし、本研究では、十分に分化した骨芽細胞とコラーゲンマトリックスがすでに存在している成熟ラットにおいては、VC欠乏により骨中のRANK発現が増加し、破骨細胞活性が上昇することを、ヒトと同様にL-グロノラクトンオキシダーゼ遺伝子を欠損し,VCを合成できないOsteogenic Disorder Shionogi (ODS)ラットを用いて明らかにしている。そこで今回、ODSラットと、その骨髄細胞より調整したBone marrow-derived monocyte/macrophage precursor cells (BMMs)を用いて、VCが破骨細胞形成に及ぼす影響とそのメカニズムについて検討した。その結果、VCはM-CSFにより誘導されるERKの活性化の阻害し、RANK発現を抑制することによって、破骨細胞形成を阻害することが示唆された。これらの結果から、VCは骨芽細胞を介するのではなく、破骨細胞前駆体に直接作用し、破骨細胞産生を抑制することが明らかとなった。
体位による窒息死に関する基礎的研究-逆さ吊りの際の呼吸・循環の経過-

【実験方法】昨年度のウサギを用いた動物実験でサンプリングしておいた脳を含む諸臓器について病理組織標本を作成し、法医病理学的に検討を加えた。更に、「逆さ吊り」という体位が死を引き起こすメカニズムについて、昨年度のデータ・考察と共に総合的に検討した。【結果】諸臓器には特に致死的変化は認められず、また脳に関しても著明な脳浮腫や脳充血などの所見はみられなかった。【考察】昨年度の病態生理学及び肉眼解剖学を主体とした研究によって、「逆さ吊り」の体位は腹腔内臓器が横隔膜を通して胸腔を圧迫し、呼吸運動特に胸郭を広げる吸気運動が阻害されて、次第に呼吸筋が疲労して呼吸が浅くなり、最終的には窒息を起して死をきたすとの考察が得られた。本年度の研究はそこに法医病理学な調査を加えたものであるが、特に致死的な所見、及び、著明な脳浮腫や脳充血などはみられなかった。以上のことから、今回の「逆さ吊り」の実験系により死亡したウサギの死因としては、他の内因的な死因や脳充血などは否定され、やはり窒息であることが解明された。つまり、日本国内をはじめ世界の法医学者の間でもあまり認識されていなかった体位関連性窒息(postural asphyxia)が「逆さ吊り」でも実際に起りうるということがこの研究により証明されたのである。実際の法医実務上で「逆さ吊り」を経験することは希であるが、現に裁判などで問題となっている事例もみられる。この研究は、今後このような事例を経験した場合に有用な資料となるであろう。今後は他の体位と体位関連性窒息、或いは、乳幼児突然死症候群と体位関連性窒息などについての解明が待たれるところである。【実験方法】ウサギ(体重24.5kg)をペントバルビツールで麻酔し動物実験固定台に仰臥位で固定した後、心電図(ECG)、脳波(EEG)、血圧(BP)、胸腔内圧(ITP)の各センサーを取り付け、そのまま数時間放置して麻酔の影響が消失してから固定台ごと逆さにして実験体位(逆さ吊り)とした。仰臥位固定時をコントロールとして、経時的にECG〔心拍数(HR)を含む〕、EEG、BP、ITP〔呼吸数(RR)を含む〕の変化を観察するとともに、動脈血を採取して血液ガス、すなわち動脈血酸素分圧(PaO_2)、動脈血炭酸ガス分圧(PaCO_2)を測定した。死亡後、必要に応じて解剖した。【結果】逆さ吊りの直後はHR、BPが増加するものの、その後HR、BPは次第に減少し、逆さ吊りにしてから17-44時間、平均26時間で全例が死亡した。RRは逆さ吊りにより増加してその後は死亡直前までほとんど変化しなかった。ITP曲線を見ると、逆さ吊り直後には波形は大きくなったが、その後少しずつ小さくなった。また、逆さ吊りにすることによって級気相の延長が見られた。血液ガス分析では、PaO_2は増加しPaCO_2は減少し、死亡直前にPaO_2は減少しPaCO_2は増加した。実験後のウサギには、胸郭が上下に圧迫され、腹部が細長くなるという体形の変化が見られた。解剖したものについて、諸臓器には特に明らかな変化はなく、脳のうっ血のさほど著明では無かった。【考察】逆さ吊りの体位は、腹腔内臓器重量が横隔膜を通して胸腔を圧迫する。従って呼吸運動、特に胸郭を広げる吸気運動が阻害される。RRの増加、級気相の延長はこの事を反映したもので、その結果過呼吸となってPaCO_2が減少し、当初は十分なPaO_2も確保されたものと考えられる。しかし、そのうちに呼吸筋が疲労して呼吸が浅くなり(ITP波形の縮小)、最終的には窒息を起こして死亡したものと考えられる。今後、更にデータを追加し、考察を加えたい。

実際の法医実務上で「逆さ吊り」を経験することは希であるが、現に裁判などで問題となっている事例もみられる。この研究は、今後このような事例を経験した場合に有用な資料となるであろう。今後は他の体位と体位関連性窒息、或いは、乳幼児突然死症候群と体位関連性窒息などについての解明が待たれるところである。
巨大飽和磁化窒化鉄ナノマグネットの開発

粒子形状を球状やキューブ状に制御し、かつ、粒径を8nm24nmまで制御した単分散酸化鉄ナノ粒子を高い再現性で合成することに成功した。また、γ-Fe_2O_3、Fe_3O_4、FeOの酸化鉄の三相を制御可能とする合成プロセスの構築を行い、特に、高沸点溶媒中では、溶媒自体の熱分解により還元作用が発現することを新たに見出した。これらの酸化鉄ナノ粒子を用いた窒化鉄ナノ粒子の間接合成を試みた。その結果、一部窒化鉄相を見出したものの、溶媒や界面活性剤由来の炭化鉄相の出現や還元時の粒子凝集が著しく未窒化の純鉄相が残留するなど混相となり、窒化鉄、純鉄、炭化鉄の混相ナノ粒子集合体の飽和磁化は169emu/gと鉄のバルク値(218emu/g)に比べ23%程度小さいことが分かった。また、粒子凝集のためキューブ状等の特異形状を維持したまま窒化をすることが難しいことが分かった。一方、化学合成した純鉄ナノ粒子を出発原料として窒化を行う間接合成を試みた。水分および酸素濃度を極限まで低減したグローブボックス中において鉄ペンタカルボニルを熱分解して得られる純鉄ナノ粒子、および、鉄イオンを還元して得られる純鉄ナノ粒子に対し、窒化温度160°C250°Cの範囲で窒化した結果、純鉄相を主相として一部炭化鉄相が生成した。窒化相は確認されず、今後、溶媒中へのアンモニア溶解度の向上を意図した湿式窒化プロセスの改善、あるいは、気相-固相反応を意図した純鉄ナノ粒子の乾式窒化プロセスの新規構築が課題となる。ナノマグネットを用いたデバイス・電気機器特性の革新的向上を目指した新規永久磁石材料の実現を念頭に、巨大飽和磁化の可能性を秘めた窒化鉄ナノマグネットの間接あるいは直接合成技術の確立を目的とする。本年度は、間接合成用あるいは直接合成用前駆物質の高品位合成手法の確立を目的に、間接合成に用いる酸化鉄ナノ粒子原材料である鉄オレエートの合成を行い、それを熱分解することにより酸化鉄ナノ粒子の合成を行った。塩化鉄を出発材料として、ナトリウムオレエート添加量、反応温度および反応時間を最適化することにより鉄含有錯体を合成することに成功した。本錯体を用いて250°C330°Cで熱分解を行うことで酸化鉄ナノ粒子の合成に成功し、特に、粒子形態がキューブ状をしたナノキューブ粒子が得られることが分かった。また、ナトリウムオレエート添加量によってナノキューブ粒径を9nmから22nmまで制御することに成功した。このようなナノキューブ形状をした粒子は、特定の結晶面({100}面)で構成されている。今後、他の特定結晶面を選択的に成長させたナノ粒子を合成することが可能となれば、これら粒子を前駆ナノ粒子として間接合成で窒化鉄ナノマグネットを合成した際、窒化過程の結晶面方位依存性などの有益な知見が得られる。また、飽和磁化の観点から現状で得られている値はバルク値より小さく、マグネタイト、マグヘマイト以外の相との混相となっている可能性が示唆された。本年度は、直接合成用として鉄原子と窒素原子を含む前駆物質の高品位合成を行い、Fe基ナノ粒子の合成を行った。臭化鉄と窒化リチウム系原材料を用いて鉄と窒素原子を含む有機金属錯体をグローブボックス内で合成し、得られた前駆体を一定ガス圧力の水素ガスで充填した反応容器内において150°Cの溶媒中で熱分解することによりナノ粒子を得た。得られたナノ粒子は粒径が3nm以下と非常に小さく、強磁性共鳴スペクトルの結果から、2つの磁気共鳴が観測された。このことから、合成したナノ粒子には、磁気異方性の異なる二相が混在することが明らかとなった。また、間接合成用の前駆ナノ粒子である酸化鉄ナノ粒子では、酸化が最も進行したマグヘマイト相ナノキューブに対し無極性溶媒中において250°C300°Cで還流することにより、キューブ形状および溶媒中への均一分散状態を維持しつつマグネタイト相への相転移が可能であることを示した。さらに、還元したマグネタイト相ナノキューブに対し酸化雰囲気で還流することにより、再度、マグネタイトからマグヘマイト相へと相転移させることに成功した。以上の結果から、酸化鉄ナノキューブを可逆的に酸化・還元制御可能なプロセス技術を獲得した。

また、粒子凝集のためキューブ状等の特異形状を維持したまま窒化をすることが難しいことが分かった。一方、化学合成した純鉄ナノ粒子を出発原料として窒化を行う間接合成を試みた。水分および酸素濃度を極限まで低減したグローブボックス中において鉄ペンタカルボニルを熱分解して得られる純鉄ナノ粒子、および、鉄イオンを還元して得られる純鉄ナノ粒子に対し、窒化温度160°C250°Cの範囲で窒化した結果、純鉄相を主相として一部炭化鉄相が生成した。窒化相は確認されず、今後、溶媒中へのアンモニア溶解度の向上を意図した湿式窒化プロセスの改善、あるいは、気相-固相反応を意図した純鉄ナノ粒子の乾式窒化プロセスの新規構築が課題となる。
胃底腺型胃癌におけるHedgehog/Wntシグナル伝達系の関与

【背景と目的】2010年に我々は、固有胃腺への分化を示す特殊な胃癌(胃底腺型胃癌)を新たに提唱した。この胃癌は、胃底腺主細胞マーカー、壁細胞マーカーが陽性を示す高分化腺癌で、通常の胃癌とは異なる臨床病理学的特徴を有する特殊型である。胃底腺ポリープでは、Wntシグナル伝達系の活性化に関与するβ-cateninの変異が高率にみられ、通常型の胃癌でもβ-cateninの遺伝子変異に加え、AxinやAPC遺伝子変異も認められ、胃底腺ポリープと通常型胃癌に共通してWnt系活性の亢進がみられる事から、胃底腺型胃癌に関するWntシグナル伝達系の関与に関する解析を研究目的とした。【対象】胃底腺型胃癌(FCA)23例(全例粘膜下層浸潤)と同時期に切除された通常型の粘膜下層浸潤胃癌(CCA)111例である。【方法】1)臨床病理学的検討として年齢、性別、部位、肉眼型、腫瘍径、粘膜下層浸潤の深さ、2)免疫組織化学的検討として胃底腺型胃癌についてβ-cateninの核内発現、3)遺伝子検索としてDNAを抽出し、β-catenin遺伝子エクソン3をdirect sequence法で解析した。【成績】1)平均年齢はFCAでは66.0歳、CCAでは67.7歳で差はなく、いずれも男性に多かったが有意差はなかった。部位は、FCAでは上部(96%)に多かったが、CCAでは上部、中部、下部にほぼ均等に分布していた(P<0.001)。肉眼型は、FCAでは0-IIa型(44%)が多かったが、CCAでは0-IIc型(68%)が多かった(P<0.001)。腫瘍径はFCAは(平均12.6mm)、CCA(32.3mm)に比べ有意に小さく(P<0.001)、粘膜下層浸潤の深さはFCA(平均±SD:520±460μm)では、CCA(1730±1960μm)に比べ浅かった(P<0.001)。2)FCAでは7例中6例(86%)にβ-cateninの核内発現を認め、その標識率は平均19%(13-25%)であった。3)β-cateninエクソン3の遺伝子解析では、7例中2例(29%)に変異が確認され、コドン67にGAA(Glu)→GGA(Gly)、コドン68にCAG(Gln)→TAG(STOP)の1塩基置換を認めた。【結語】胃底腺型胃癌においてWntシグナル伝達系の活性化が示唆された。
遺伝子治療を目的とした核酸医薬品のデリバリーシステムの確立

近年、遺伝子あるいはmRNA等に相補的な配列を持つアンチセンスDNAを細胞に送り込むアプローチが、癌やエイズなどの難治性疾患に対する遺伝子レベルでの新しい治療法として注目を集めている。現時点においては、ex vivoでこれらを標的細胞に導入した後、生体に戻す手段が中心に研究が進められているが、これら核酸を通常の医薬品と同様直接体内に投与し、標的細胞に選択的に送り込む方法論の確立が望まれている。しかしながら、核酸は生体内で極めて不安定であり細胞膜透過性、組織親和性等、多くの問題点を有するため、医薬品として実用化するためには、こうした問題点を克服することのできるデリバリーシステムの確立が必至と考えられる。本研究では、核酸医薬品の細胞特異的デリバリーシステムを開発することを最終目的に、まずプラスミドDNAおよびオリゴヌクレオチドの安定性、基本的な体内動態さらには細胞取り込み機構を検討した。これら核酸医薬品は、マウス静脈内投与後速やかに分解したが、この分解速度はマウス血液を用いたin vitro実験から予測されたよりも遥かに速く、in vivoでは血液プール以外でのコンパートメントで分解を受ける可能性が示唆された。また、投与された核酸は速やかに肝臓に取り込まれたが、種々の検討の結果、ポリアニオンを特異的に認識するスカベンジャーレセプターの関与が明らかとなった。以上の結果に基づき選択的な送達を実現し得る各種製剤学的修飾法として、cationic liposomeとの複合体の応用を試みた結果、本複合体投与によりin vivoでの遺伝子発現が達成できることが明らかとなった。以上のように、本研究の成果は核酸医薬品のデリバリーシステムを設計するための有用な基礎的情報を提供するものと思われる。
法医学検査に用いるためのマイクロチップ上に集積したミクロ分析システムの構築

イムノアッセイは抗原抗体反応を利用したあらゆる分身で不可欠の分析法である.本研究ではマイクロチップと呼ばれる微小空間内で抗原抗体反応を行う独自の集積化免疫分析システムの開発を試みてきた.マイクロチップを用いると従来のイムノアッセイに比べて大幅に分析時間が短縮されたので,さらにマイクロチップ技術の利点であるマルチチャネル化をし,多種類の物質の同時定量の方法を開発した.ガラス製基板中にマイクロチャネル(幅200,深さ100,中央部分の深さ10ミクロン)を作り,反応固相として直径約50ミクロンのポリスチレンビーズを導入した.複数のビーズ固定部位に種類の違う抗体ビーズを堰き止め,チャネルの上流から検体を,シリンジボンプを用いて流した.1本のチャネルに複数の堰き止めをもつシリアルマルチチャネルを使った.ビーズをせきとめるためにはレーザー加工及び高速原子衝突にを組み合わせた多段階の作製法から等方エッチングにより1度にせき止めダムとチャネルを作る方法を開発した.サンプルは分岐せずに全量がすべての反応部位を通解することになり,分岐によるばらつきを押さえるのに有効であった.アミカシン,トブラマイシンなどの抗生剤の他,メタンフェタミン,フェノバルビタールに対する抗体を使い,それぞれの薬剤にBSAを結合させビオチン化した物質との競合反応を行った.さらに金コロイド標織ストレプトアビジンを反応させ,熱レンズ顕微鏡で測定した.アミカシン(0.1pg/mL),トブラマイシン(100pg/mL),フェノバルビタール(100pg/mL),メタンフェタミン(0.1pg/mL)が定量でき,高感度で分析時間が短く充分に実用可能であることが示された.さらに標識剤は金コロイドのみでなく,酵素と基質を使った発色物質にも応用でき,ハイスループットなマイクロELISAシステムの開発へと進めた.薬剤だけでなく,サイトカイン,癌マーカーやBNPなどの心疾患の指標となる物質の定量が迅速,簡便,極微量で可能になった.イムノアッセイは抗原抗体反応を利用したあらゆる分身で不可欠の分析法である.本研究ではマイクロチップと呼ばれる微小空間内で抗原抗体反応を行う独自の集積化免疫分析システムの開発を試みてきた.マイクロチップを用いると従来のイムノアッセイに比べて大幅に分析時間が短縮されたので,さらにマイクロチップ技術の利点であるマルチチャネル化をし,多種類の物質の同時定量の方法を開発した.ガラス製基板中にマイクロチャネル(幅200,深さ100,中央部分の深さ10ミクロン)を作り,反応固相として直径約50ミクロンのポリスチレンビーズを導入した.複数のビーズ固定部位に種類の違う抗体ビーズを堰き止め,チャネルの上流から検体を,シリンジボンプを用いて流した.1本のチャネルに複数の堰き止めをもつシリアルマルチチャネルを使った.ビーズをせきとめるためにはレーザー加工及び高速原子衝突にを組み合わせた多段階の作製法から等方エッチングにより1度にせき止めダムとチャネルを作る方法を開発した.サンプルは分岐せずに全量がすべての反応部位を通解することになり,分岐によるばらつきを押さえるのに有効であった.アミカシン,トブラマイシンなどの抗生剤の他,メタンフェタミン,フェノバルビタールに対する抗体を使い,それぞれの薬剤にBSAを結合させビオチン化した物質との競合反応を行った.さらに金コロイド標織ストレプトアビジンを反応させ,熱レンズ顕微鏡で測定した.アミカシン(0.1pg/mL),トブラマイシン(100pg/mL),フェノバルビタール(100pg/mL),メタンフェタミン(0.1pg/mL)が定量でき,高感度で分析時間が短く充分に実用可能であることが示された.さらに標識剤は金コロイドのみでなく,酵素と基質を使った発色物質にも応用でき,ハイスループットなマイクロELISAシステムの開発へと進めた.薬剤だけでなく,サイトカイン,癌マーカーやBNPなどの心疾患の指標となる物質の定量が迅速,簡便,極微量で可能になった.顕微鏡のプレパラートのような石英ガラス製基板中に幅200μm,深さl00μm(中央部分の深さ10μm)のマイクロチャネルをレーザーおよび高速原子衝突を用いて作製した.このせきとめ型チップに反応固相として直径約50μmのモノクローナル抗体を吸着させたポリスチレンビーズを導入し,検体,サンドイッチ抗体(ウサギIgG)を送液してチップ内で抗原抗体反応を行った.反応終了後,洗浄し,金コロイド標識抗ウサギIgGを反応させ,結合した金コロイドの量を熱レンズ顕微鏡で測定した.送液はすべてシリンジポンプで行い,溶液の切り替えは切り替えバルブを用いた.この結果,チップ内で,ホリスチレンビーズに抗原や標識抗体が短時間で吸着することが確認でき,また,B/F分離や検出までのすべての過程を簡便に行えることが明らかになった.CEAの測定可能範囲は0.1-100ng/mlであり,各段階の反応が最高に達するまでの時間は約10分程度なので,従来のマイクロプレートを用いる系に比べて分析時間が大幅に短縮できることもわかった.さらに,多種類の物質の同時測定を行うマルチチャネルマイクロチップの作製を行い,チップの流路間の誤差は問題がないとわかったので,薬毒物のスクリーニングへの応用を検討した.

覚せい剤,フェノバルビタールなどの検出と定量を行い,1ng/ml以下でも検出できた.薬剤の抗体の種類をさらに増やして測定できるように基礎的研究を行っている.チップは最終的にはプラスチック製のデイスポーザブル製品が望ましいので,試作品を作って検討を重ねながら,実検体の測定へと応用している.顕微鏡のプレパラートのようなガラス基板(マイクロチップ)内の微小空間に反応固相を導入することにより,反応効率及び反応速度の向上が見込めると考え,独自の集積化免疫分析システムの開発を試みた.これまでにチップ内に導入したビーズ上で抗原抗体反応を行うと反応速度が向上し,わずか10分程度で完了することを見いだし,大幅な分析時間の短縮が可能であることを報告した(Anal Chem, 72, 1144, 2000).さらにマイクロチップ技術の利点として比較的容易にアレイ化,マルチチャネル化が可能であるため,マルチチャネルチップを開発し,これを用いたサンドイッチイムノアッセイにより,血清中に含まれる腫瘍マーカーCEAの多検体同時定量を実現した(Anal Chem, 72, 1213, 2001).今年度はこれらの知見をもとに多種類の薬物の同時定量を実現するためのシステムを考案し,分析に必要な反応について検討を行い,その性能を評価することを目的とした.競合イムノアッセイでメタンフェタミン(MA)とフェノバルビタール(PB)の測定をおこなった.標識剤には金コロイドを使い,高感度な分析法である熱レンズ顕微鏡で検出した.PBでは0.1ng/mL、MAでは0.1pg/mL程度まで定量可能であり,従来法に比べ3桁以上高感度であり,充分に実用可能であることが示された。現在多くの薬剤のマルチチャネルチップによる同時分析について検討している.本システムは用いる抗体を変えることにより様々な応用が可能であると考えられ,薬剤だけでなく環境分析など幅広い分野への応用が期待できる.マイクロチップと呼ばれる微小空間内で抗原抗体反応を行う独自の集積化免疫分析システムの開発を試みてきた.チップを用いると大幅に分析時間が短縮されたので,さらにマイクロチップ技術の利点であるマルチチャネル化をし,多種類の薬物の同時定量の方法を開発した.ガラス製基板中にマイクロチャネル(幅200,深さ100,中央部分の深さ10ミクロン)を作り,反応固相として直径約50ミクロンのポリスチレンビーズを導入した.複数のビーズ固定部位に種類の違う抗体ビーズを堰き止め,チャネルの上流から複数薬剤の混合溶液を,シリンジポンプを用いて流した.平成14年度の研究では1本のチャネルに複数の堰き止めをもつシリアルマルチチャネルを使った.ビーズをせきとめるためにはレーザーとFABを組み合わせたこれまでの多段階の作製法から等方エッチングにより1度にせき止めダムとチャネルを作る方法を開発した.アミカシン,トブラマイシンなどの抗生剤の他,メタンフェタミン,フェノバルビタールに対する抗体を使い,それぞれの薬剤にBSAを結合させビオチン化した物質との競合反応を行った.さらに金コロイド標識ストレプトアビジンを反応させ,熱レンズ顕微鏡で測定した.アミカシン(0.1pg/mL),トブラマイシン(100pg/mL),フェノバルビタール(100pg/mL),メタンフェタミン(0.1pg/mL)が定量でき,高感度で分析時間が短く充分に実用可能であることが示された.一つのサンプルに含まれる複数種類の成分の分析を行う場合,分岐構造を持ったパラレルなマルチチャネルではサンプルが複数の流路に等しく分岐して流れる必要がある.
炎症メディエーター制御による疾患予防の基礎的、臨床的研究

炎症性疾患はアレルギー症、多種の癌の他、多くの難治性疾患を含み、わが国では過去半世紀の間に発症率が著増している。これらの発症、病態の進展に持続性炎症が重要な因子となっている。本研究では、摂取油脂のリノール酸(n-6)系/α-リノレン酸(n-3)系の比を下げることによって脂質性炎症メディエーターの産生を抑え、これら炎症性疾患が予防できる可能性を基礎的、臨床的に評価した。【アレルギー過敏症の体質改善】動物実験ではn-6/n-3比の低い紫蘇油が、この比の高い紅花油に比べ脂質性炎症メディエーター産生を低下させることを明らかにした。臨床的にはアトピー性患者(76名)を対象に、n-6/n-3比を低くする食物を推奨した。2年追跡時で皮膚炎症状が著しく改善し、血清脂質のn-6/n-3比の低下に伴う好酸球の減少が認められた。約半数が3年まで受診したが喘息併発者が多く、n-6/n-3比と好酸球数が元に戻る傾向が認められたが、皮膚炎症状は改善したままであった(共同研究)。【腫瘍再発予防】動物実験ではn-6/n-3比の低い紫蘇油がこの比の高い紅花油に比べ、大腸癌、乳癌、腎臓癌などの化学発癌を抑えること、腹水肝癌の肺転移を抑えることを明らかにしていた。UVB照射で誘発した皮膚癌に対し、紫蘇油は良く抑えたが魚油は紅花油と同様、抑制効果を示さなかった。魚油と紫蘇油の差は、炎症性メディエーター産生能の差では説明できずまた皮脂量でも説明できなかった。臨床的に大腸腫瘍再発予防介入試験を継続中である。ポリープ切除者の中で癌になっていない人を対象に、総脂質摂取を減らす対照群と総脂質の摂取低下とともにn-6/n-3の低下を勧める介入群につき、ポリープの再発率を評価した。各群約20名の中間段階(2年時)では、対照群の再発率が40%、介入群が8%であったが、この段階では結論的ではなかった。より多くの人数について観察する必要があるが、介入による有害作用は認められなかった(共同研究継続中)。1.ネコレトロウイルス(foamy virus)を慢性的に感染させたネコ腎臓細胞に、ヒストン脱アセチル化酵素阻害剤であるトリコスタチンAを作用させると、ウイルスが活性化され合胞体細胞が形成された。脱アセチル化反応がウィルス活性化に関わっていることを明らかにした。一方、ネコフォーミーウィルスの感染性クローンを単離し、ヒトとネコのフォーミーウィルスEnvのキメラ体を作った。これは、遺伝子導入ベクターとしての可能性が考えられる。2.網膜桿体外節の伸長-脱落に対応して、網膜のリソソーム酵素やリン脂質合成酵素が日内リズムをしめすことを見出した。α-リノレン酸欠乏群では日内リズムが保持されていたが、それぞれの活性は有意に低かった。リン脂質量に変動がないことから、α-リノレン酸欠乏によりDHA含有リン脂質の代謝回転が遅くなっていると考えられる。海馬歯状回における細胞分裂はα-リノレン酸欠乏の影響を受けなかった。

NGF量にも有意な変化は認められなかったが、BDNF量には差があった。α-リノレン酸欠乏による自発運動亢進、無駄な行動を抑制する能力の低下(明度識別学習能の低下)、などの行動変化は、いくつかの生化学的パラメーターの変化を伴うことを明らかにした。3.脳卒中ラットの寿命短縮活性に植物ステロールは関わっていないことを明らかにした。また、摂取油脂のn-6/n-3比を下げることによる大腸腫瘍再発予防介入試験、アトピー性体質改善の臨床試験は、順調に継続中である。本研究では、食事油脂のリノール酸(n-6)/α-リノレン酸(n-3)系の比を変えることにより脂質性メディエーターの産生を制御し、各種疾患予防に対する効果を、墓礎的、臨床的に表犯した。1)紫外線照射による皮膚腫瘍発生に及ぼす食餌脂肪酸のn-6/n-3バランスの影響ヘアレスマウス(HOS-hr1)に標準食(CE2),あるいは標準食に高リノール酸(n-6)紅花油、高α-リノレン酸(n-3)紫蘇油または魚油を加えた飼料を与え、紫外線照射による腫瘍発生に及ぼす影響を検討した。紅花油群では、腫瘍発生率は他の3群と比べて顕著に高い値を示した。また、腫瘍数は紫蘇油群で有意に低い値を示した。以上より、n-3系列脂肪酸は紫外線照射による腫瘍発生に対して予防的・抑制的に作用することが示された。このモデルでDHA魚油の有効性は示されなかった。2)トランスポーターATPアーゼ欠損によりCu, Feなどが蓄積するLECラット(人ウィルソン病モデル)において、食餌油脂と遺伝子発現、肝炎、生存率との関係を探った。n-6/n-3比に関係なく多価不飽和脂肪酸を含有する油脂は、飽和脂肪酸と比較して雌性LECラットの寿命を有意に延長した。肝臓における遺伝子発現の変化をDNAマイクロアレイ法で解析した結果、多価不飽和脂肪酸摂取によりCOX-2発現が低下し、p53や胆汁酸合成に関わる遺伝子発現が上昇していた。このよう変化が、抗腫瘍作用の機構の一端を担っていることが示された。3)食べ物の選択により摂取脂肪酸のn-6/n-3比を下げることが、アトピー性皮膚炎の症状に及ぼす影響について臨床試験を行った(2年追跡76名、3年追跡34名)。血清脂肪酸のn-6/n-3比と好酸球数が平行して変化することを見出した。本食事療法により皮膚炎面積重症度を顕著に低下し、その有効性が示唆された。1年を超えるアトピー性疾患の介入試験は初めてのものであった。炎症性疾患のうち、アトピー性疾患および米国型がん(米国で発症率が先行しわが国が追っている大腸がん、乳がん、肺がん、前立腺がん、皮膚がん、すい臓がんなど)を対象とした。摂取油脂のリノール酸(n-6)系/α-リノレン酸(n-3)系の比を下げることによって脂質性炎症メディエーターの産生を抑えることが、これら炎症性疾患の予防に有効である可能性を基礎的、臨床的に評価した。動物実験では、餌のn-6/n-3比を下げることにより、プロスタグランジンE,ロイコトリエンB, C, D,血小板活性化因子(PAF)などの産生を有意に低下させることができる。PAF産生に対するn-3系油脂の抑制効果は、DHA魚油よりα-リノレン酸紫蘇油の方が高かった。【アトピー性疾患予防】臨床的に、リノール酸を多く含む油脂食品を除去し、肉類の摂取を控えめにし、α-リノレン酸系の多い魚介類、紫蘇油を勧める介入試験を2年続けると(76名)、アトピー性疾患の皮膚炎症状が著しく改善し、血清脂質のn-6/n-3比の低下に伴う好酸球の減少が認められた。約半数が3年まで受診したが、喘息併発者が多く、n-6/n-3比と好酸球数が元に戻る傾向が認められたが、皮膚炎症状は改善したままであった(共同研究)。【がん予防】
岩盤の破壊基準と長期強度

本研究では,まず従来の研究成果を広い範囲で収集し検討した.ついで,従来の研究で不明な点を補うため,室内試験をいくつか実施した.両者より,時間依存性を考慮した破壊基準を提案した.さらに,この提案した破壊基準を外挿し,長期強度を予測することを試みた.最後に,地圧を利用して,予測した長期強度を検証した.以上の手順で,岩盤の長期強度について新たな知見を得ることを本研究の目的とするが,本研究の新規性は次の2点にあると考える.(1)破壊基準に時間依存性の概念を導入する.(2)長期強度の検証に,地圧の測定結果を用いる.歪や変位が長期にわたって変化し続けることを認めると,長期にわたって使用する予定の構造物の設計にあたってはクリープ変形のできるだけ正確な評価が重要になってくる.最近,放射性廃棄物の地下処分や大深度地下の利用などが話題となったこともあって,長期にわたる岩盤の変形挙動が注目されるようになってきたことに本研究は呼応するものと考えている.筆者の提案した構成方程式の一つでは,岩石の変形速度ないし歪速度は破壊限接近度のn乗に比例するとした.この考え方では,破壊限接近度が0になると当然のことながら,岩石は変形しなくなる.今回用いた地圧のデータは,ごく少数の例外を除いて,計算上の破壊限接近度が負の値をとる領域に入っている.破壊限接近度が負の領域では,変形は進むがその変形は破壊につながらない可能性がある.すなわち,変形は,クラックの進展などと結び付いており破壊につながるものと,空隙の縮小などと結び付いておりかえって強度の増加につながるもの(healing)とがあると考えられる.この点は,岩盤内構造物の超長期安定性を考えるとき,極めて重要と考えている.ただし,これらの事項を,実験室実験や理論で検討する手段が確立されているわけではなく,検討は今後の研究に委ねられる.本研究では,まず従来の研究成果を広い範囲で収集し検討した.ついで,従来の研究で不明な点を補うため,室内試験をいくつか実施した.両者より,時間依存性を考慮した破壊基準を提案した.さらに,この提案した破壊基準を外挿し,長期強度を予測することを試みた.最後に,地圧を利用して,予測した長期強度を検証した.以上の手順で,岩盤の長期強度について新たな知見を得ることを本研究の目的とするが,本研究の新規性は次の2点にあると考える.(1)破壊基準に時間依存性の概念を導入する.(2)長期強度の検証に,地圧の測定結果を用いる.歪や変位が長期にわたって変化し続けることを認めると,長期にわたって使用する予定の構造物の設計にあたってはクリープ変形のできるだけ正確な評価が重要になってくる.最近,放射性廃棄物の地下処分や大深度地下の利用などが話題となったこともあって,長期にわたる岩盤の変形挙動が注目されるようになってきたことに本研究は呼応するものと考えている.筆者の提案した構成方程式の一つでは,岩石の変形速度ないし歪速度は破壊限接近度のn乗に比例するとした.この考え方では,破壊限接近度が0になると当然のことながら,岩石は変形しなくなる.今回用いた地圧のデータは,ごく少数の例外を除いて,計算上の破壊限接近度が負の値をとる領域に入っている.破壊限接近度が負の領域では,変形は進むがその変形は破壊につながらない可能性がある.すなわち,変形は,クラックの進展などと結び付いており破壊につながるものと,空隙の縮小などと結び付いておりかえって強度の増加につながるもの(healing)とがあると考えられる.この点は,岩盤内構造物の超長期安定性を考えるとき,極めて重要と考えている.ただし,これらの事項を,実験室実験や理論で検討する手段が確立されているわけではなく,検討は今後の研究に委ねられる.歪や変位が長期にわたって変化し続けることを認めると、長期にわたって使用する構造物の設計にあたってはクリープ変形の正確な評価が重要になる.本研究では,次の3段階にわけて,順を追って岩盤の破壊基準と長期強度に関する研究を実施する.(1)従来の研究成果と新たにおこなう室内試験から,時間依存性を考慮した破壊基準を提案,(2)提案した破壊基準を外挿し,長期強度を予測,(3)地圧を利用して,予測した長期強度を検証.本年度は(1)を中心に研究を実施した.(2)と(3)に関しては準備を進めた.(1)従来の研究成果と新たにおこなう室内実験から,時間依存性を考慮した破壊基準を提案した.広い範囲でデータを収集し,多くの岩石の時間依存性について過去の知見をまとめた.引張応力下でのデータは極端に少ないので,引張応力下での時間依存性挙動を調べるための実験を行った.また,周圧下でのデータも少ないので,新たに実験を行った.収集したデータと,新たに行った実験を踏まえて,時間依存性を考慮した破壊基準を提案した.(2)提案した破壊基準を外挿し,長期強度を予測するための準備.提案した破壊基準を用いて,10万年程度まで長期強度を予測することを目指す.そこで,申請者が提案した構成方程式と組み合わせて岩盤内構造物の長期安定性について検討をはじめた.(3)地圧を利用して,予測した長期強度を検証するための準備しばしば起こることであるが,長期にわたる現象を議論するときもっとも問題となるのは検証方法である.実験室での実験を長期にわたっておこなうことは不可能である.

そこで申請者が有力と考えるのは、長期の自然現象(地質現象)を利用した検証である。自然現象を活用できれば,実験室での実験よりはるかに長期間にわたる現象を把握できると考える.その方法は種々考えられるが、本研究では地圧の測定結果を利用して、提案した考え方が検証できるかどうかの検討を開始した.本研究では,まず従来の研究成果を広い範囲で収集し検討した.ついで,従来の研究で不明な点を補うため,室内試験をいくつか実施した.両者より,時間依存性を考慮した破壊基準を提案した.さらに,この提案した破壊基準を外挿し,長期強度を予測することを試みた.最後に,地圧を利用して,予測した長期強度を検証した.以上の手順で,岩盤の長期強度について新たな知見を得ることを本研究の目的とするが,本研究の新規性は次の2点にあると考える.(1)破壊基準に時間依存性の概念を導入する.(2)長期強度の検証に,地圧の測定結果を用いる.歪や変位が長期にわたって変化し続けることを認めると,長期にわたって使用する予定の構造物の設計にあたってはクリープ変形のできるだけ正確な評価が重要になってくる.最近,放射性廃棄物の地下処分や大深度地下の利用などが話題となったこともあって,長期にわたる岩盤の変形挙動が注目されるようになってきたことに本研究は呼応するものと考えている.筆者の提案した構成方程式の一つでは,岩石の変形速度ないし歪速度は破壊限接近度のn乗に比例するとした.この考え方では,破壊限接近度が0になると当然のことながら,岩石は変形しなくなる。今回用いた地圧のデータは,ごく少数の例外を除いて,計算上の破壊限接近度が負の値をとる領域に入っている.破壊限接近度が負の領域では,変形は進むがその変形は破壊につながらない可能性がある.すなわち,変形は,クラックの進展などと結び付いており破壊につながるものと,空隙の縮小などと結び付いておりかえって強度の増加につながるもの(healing)とがあると考えられる.この点は,岩盤内構造物の超長期安定性を考えるとき,極めて重要と考えている.ただし,これらの事項を,実験室実験や理論で検討する手段が確立されているわけではなく,検討は今後の研究に委ねられる.