hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新規部位特異的組換えシステムを基にしたゲノムエンジニアリング・テクノロジーの開発

部位特異的組み換えシステムはゲノム中の特定の領域を除去及び反転させることができるテクノロジーであり、生体内でのゲノム改変に用いられてきた。我々は従来使用されてきたCre/loxPと認識サイトが異なるために同一の細胞で用いることができる新しい部位特異的組み換え酵素システムを開発した。マウス個体においても使用できることを明らかにするためにVCreとSCre発現マウスならびレポーターマウスを作製した。更に疾患モデルマウスの作製に必要とされる緻密で複雑なゲノム改変を行うためにこれらのツールが非常に有用であることを示すことができた。部位特異的組み換えシステムであるCre/loxPやFlp/FRTシステムは、部位特異的にゲノムを改変することができる広く汎用されているテクノロジーであり、CreやFlp組み換え酵素依存的に34塩基の組み換えサイトに挟まれた領域を除去、反転することができる。とりわけマウスのコンデショナルKOの実験では、コアとなる技術でありCre/loxPがエクソン除去のために、Flp/FRTが(正常な発現を邪魔する可能性がある)薬剤耐性遺伝子の除去のために両者のシステムが同時に用いられている。我々はCre/loxPと認識サイトが異なり、同一細胞内で使用することができる新しい部位特異的組み換え酵素システム、VCre/VloxPとSCre/SloxPを開発した。これらのVCre/VloxPとSCre/SloxPシステムが実際にマウスで有用なツールとして使用できることを実証するために、VCreやSCre発現マウス、ならびにマウス内で組み換え反応が起きたことを検出するためのリポーターマウスを作製した。マウスの全組織で発現させるためにCAGプロモーターを用いたVCreとSCre発現トランスジェニックマウスだけでなく、タモキシフェンで誘導できるVCreERT2マウスも作製した。一方、レポーターマウスは、2個のVloxPサイトで挟まれたSTOPカセットがCAGプロモーターとEGFPの間に配置され、VCre/VloxP反応によってSTOPカセットが除かれてEGFPが発現するコンストラクトをROSA26遺伝子座にノックインさせることにより作製した。SCreレポーターマウスもSloxM1サイトと赤色蛍光蛋白質であるtdTomatoの組み合わせであることを除いて同様のタイプである。これらのマウスの解析を通して、より緻密で複雑なゲノム改変がマウス個体レベルで実現可能であることを明らかにしていく。部位特異的組み換えシステムであるCre/loxPやFlp/FRTシステムは、34塩基の組み換えサイトに挟まれた領域を除去、反転することにより部位特異的にゲノムを改変することができる広く汎用されているテクノロジーである。マウスのコンデショナルノックアウトの実験では、中心的な技術でありCre/loxPシステムがエクソン除去のために、Flp/FRTシステムが(発現を邪魔する可能性がある)薬剤耐性遺伝子の除去のために両者のシステムが同時に用いられる。我々はCre/loxPと認識サイトが異なり、同一細胞内で使用することができる新しい部位特異的組み換え酵素システムを開発した。これらの新規部位特異的組み換えシステムであるVCre/VloxPとSCre/SloxPをマウス内で用いることにより、ヒトゲノム解析結果から得られた知見を基にした疾患モデルマウスの作製に必要とされる緻密で複雑なゲノム改変が可能であることを示すことを目指している。VCre/VloxPとSCre/SloxPシステムが実際にマウスで有用なツールとして使用できることを実証するために、VCre蛋白質やSCre蛋白質発現マウス、ならびにマウス内で組み換え反応が起きたことを検出するためのVloxPサイトやSloxPサイトを持つリポーターマウスを作製し、各組織での発現の有無をウエスタン法により解析を行なった。更にVCre/VloxPとSCre/SloxPシステム以外の新規組み換え酵素のスクリーニングを行ない、様々な環境下で生育している細菌由来の8種類の部位特異的組み換え酵素とそれらの認識サイトを同定し、大腸菌内で部位特異的な組み換えが起こることを確認した。このような多数の部位特異的組み換えシステムを組み合わせて用いることで細胞レベルやマウス個体レベルでゲノムエンジニアリングを行なうための有用な実験手法が開発されることが期待できる。部位特異的組み換えシステムであるCre/loxPやFlp/FRTシステムは、組み換え酵素依存的にゲノム中の特定の領域を除去及び反転を行なうことができるテクノロジーであり、生体内でのゲノム改変に用いられてきた。マウスのコンデショナルKOの実験においては、Cre/loxPシステムがエクソン除去のために主に使用され、Flp/FRTシステムが(発現を邪魔する可能性がある)薬剤耐性遺伝子の除去のために使用されるというように両者のシステムが同時に用いられることが多い。

マウス内でこれらの新規組み換え酵素システムが使用できることを確認するために、プロモーターとEGFPの間に2個のVloxPサイトで挟まれたSTOPカセットを配置したレポーターマウスを作製してきたが、このマウスの検定のために13日目の胎仔マウスから初代培養細胞を作製した後に、リポフェクタミン2000法を用いてpTurboVCreプラスミドを細胞に導入してVCre蛋白質の一過的な発現をさせた。VCre蛋白質の発現によりレポーターマウス由来の初代培養細胞内で部位特異的な組み換えが起こり、蛍光顕微鏡下でEGFPの蛍光が確認できた。次にVCre/VloxPとSCre/SloxPシステムの有用性を示すアプリケーション例を増やすために、VloxPとSloxPを使用したRMCE(組み換え酵素依存的なカセット交換)法を用いて、効率的に外来の遺伝子を人工染色体(HAC)上へ導入することができる改良型のHACを作製した。更にヒトゲノム解析結果から得られた知見を基にした疾患モデルマウスの作製に必要とされる緻密で複雑なゲノム改変が行えることを明らかにすることができた。26年度が最終年度であるため、記入しない。機能ゲノム学26年度が最終年度であるため、記入しない。TGマウスとHーマウス用のコンストラクトを計画通りに構築し、各マウスの作製及びにノックインES細胞のスクリーニングを計画通りに進めることができた。TGマウスとKIマウスを計画通りに作製し、マウスの各組織でのウエスタン法による解析を進めることができた。マウスの実験には交配や育成に時間がかかってしまうことは想定の範囲内である。本年度は更に8種類の部位特異的組み換え酵素とそれらの認識サイトを同定することができた。TGマウスの組織内でのVCre蛋白質とSCre蛋白質の発現をウエスタン法等を用いて調べる予定である。更に新規ゲノム改変技術の開発を試みる。TGマウスとKIマウスを更に多数・多種類作製して、部位特異的組み換え酵素が十分量発現する発現するマウスをスクリーニングし、解析を行う。VCre/VloxPとSCre/SloxPシステムのテクノロジーを発展させるために、人工染色体(HAC)と組み合わせた実験手法の開発を行なう。効率的な試薬等の使用と古い機器類の買い替えを控えたために当該助成金が生じた。次年度も引き続き、効率的な助成金の使用を行うとともに研究の更なる発展が得られるように計画的な使用を試みる。効率的な試薬等の使用ができたことと、4月に実験スペースの移動が予定されていたため古い機器類の買い替えを数ヶ月程度遅らせたので当該助成金が生じた。
無限エルゴード理論と大偏差解析による弱いカオス拡散の特性指数の決定

非定常域のカオス現象はハミルトン系の異常拡散、間欠性、および無限エルゴード性など、未解決の問題が多い。本研究では、それらの多様な現象と統計法則をいくつかの非線形力学モデル【格子ハミルトン系、マッシュルームビリアード系、散逸無限エルゴード系、非カオス的ストレンジアトラクター系、光共振器モデル系、生物の群れ力学モデル系】を用いて明らかにすると共に、実際の地震現象のデータを用いて、地震時系列に埋め込まれている間欠性法則を取り出す分析手法についても具体的に探求し、多くの新しい成果を得ることができた。本研究では,弱いカオスのもつ統計法則とその出現メカニズムの解明に挑戦するとともに,異常拡散の分類と特性指数の決定などを通して,無限測度エルゴード性の多様な側面を明らかにする.今回,以下のような結果を得ることが出来た.(1)弱いカオスであるオンオフ間欠性の,従来メカニズムとは異なる一次元力学系(無限峰写像)について考え,臨界状態近傍において冪指数-1の無限測度が観測されることを理論的に明らかにした.また,ラミナー継続時間分布は臨界状態において標準的な冪指数-3/2とは異なる指数が観測された(Nakagawaand Aizawa,2014).(2)弱いカオスが現れるトーラス・カオス境界(淀み層)が,直線で棲み分けられるマッシュルームビリヤード系において,最外殻トーラス上の回転数を無理数に漸近させると,トーラス近傍の淀み層の面積は減少していき,カオスの海の中に新しいタイプの淀み層が形成されることを発見した(Tsugawa and Aizawa, 2014).(3)淀み層の遍在性に関連して,FPU非線形格子系でネコロシェフ定理と対数ワイブル則が多自由度に渡って成立することを確認した.ネコロシェフの安定指数bについては自由度Nに対してb=c/N+dの関係が得られ,自由度無限大でも特異的な安定性が残る可能性が示唆された.また,対数ワイブル指数は非線形結合度が弱くなるに連れて小さくなる傾向が見られた(Tamiya and Aizawa, 2014).(4)異常拡散については準周期駆動円写像を用いた.この系では,SNA発生直後では指数が2以上の対数拡散が,SNAがカオス化する直前では劣拡散が発生する.今回,劣拡散の指数αは,コンパス次元をd,位相鋭敏性分布の冪指数をμとしてα=d=2-μの関係があることを数値的に明らかにした(Takahashi and Aizawa, 2014).本研究は非双曲力学系の弱いカオスについて,統計法則とその出現メカニズムの解明に挑戦し,弱いカオスの重要な特徴である統計的局在(無限測度エルゴード性)の多様な側面を明らかにする.また,多体系のリアプノフ解析の基礎付けにも今回,無限測度エルゴード理論の中でもほとんど理解が遅れているテーマ,散逸性と無限測度エルゴード性が両立する「散逸無限エルゴード系」を中心に調べ,以下のような結果を得た(1.3.の結果は[Nakagawa and Aizawa, 2014],4.の結果は[Kato, Nakagawa, and Aizawa, 2015]);1.あるクラスの散逸無限エルゴード系(代表例としてAnt-Lion [AL]写像を扱った)では,その典型的な振る舞いが乗算確率過程で表せることを明らかにした(ランダム化の考え方).2.今回扱った散逸無限エルゴード系ではリャプノフ指数が発散し,拡散ではなく凝縮(乗算確率過程)が起きることが分かった.さらに,AL写像のリャプノフ指数のスケール則を理論的に導出し,それと凝縮のスケール則との関係を明らかにした.3.あるクラスの散逸無限エルゴード系に対してはヒストグラム法を適用すると指数ー1のベキ分布(複数ある不変密度の中の一つ)が普遍的に出現することが分かった.さらにランダム化の考え方を用いて,このベキ分布には対数補正因子が付くことを明らかにした.4.これまで知られている弱いカオスでは,不変密度はサンプルパス毎にゆらぎを持っており,そのゆらぎはMittag-Leffler分布に従うことが分かっている(Darling-Kac-Aaronsonの定理).今回,ある散逸無限エルゴード系(AL写像)について同様の観測を行ったところ,従来とは異なる分布になることを数値的に確認できた.我々はこの分布が散逸無限エルゴード系を特徴付ける.強不安定系(双曲力学系)のカオス現象は、従来のエルゴード理論の枠組みでほぼ完全に理解される。しかし不安定性が弱い非双曲力学系に発生するカオス現象の理論はいまだに明らかにされておらず、実際の現象の分析手法も十分に確立していないのが現状である。本研究では、弱いカオスの分析手法と理論的な記述方法(エルゴード仮説や大偏差特性など)の探求を目標としている。特に今年度は、弱いカオス現象の発生が予想される具体的な物理モデルの探索に力を注ぎ、以下に述べる成果【1】【4】を得た:【1】弱カオスを示すNonchaotic Strange Attractor;準周期外力系を解析し、マルチアフィン特性指数とq相関指数、拡散指数が互いに一定の関係にあることを示し、弱いカオスの発生過程の普遍則を明らかにした。【2】弱いカオスを内蔵するSwarm力学;多体運動には個体の強いカオス性と全体の弱いカオス運動が共存し、Swarmの特徴を生み出す。自己駆動モデル系を解析し、速度分布が拡張ワイブル分布に従い、また重心が正常拡散から弱い拡散へと移行する。

これはSwarmの相転移機構の一つを示したもので興味深い成果であった。【3】波動乱流としての量子カオスの記述;弱いカオスに関して古典-量子対応はほとんど明らかにされていない。本研究ではビリアード系に対し、従来の光線ダイナミックスとは別の方法で波動方程式の短波長極限で光線モデルを表現することができ、これは開放系ビリヤードレーザーの技術的応用に向けて量子カオス研究を発展させる基礎を築いたもので今後の発展が期待できる。【4】地震統計則を統合する理論的試み;地震現象には多くの統計法則があるが、全てを統一的に説明する為のエルゴード仮説はまだ見つかっていない。今年度は「埋め込み方程式」を現象論的に導き統一理論を整理し、地震の弱カオスモデルへの理論的基盤を築くことができた。弱い非定常カオス現象の具体的モデルの探求が必要と考えて、今年度の研究実績概要に述べたように、先の4つの具体的対象の解析を進め、ほぼそれを達成することができた。しかし、それらの成果を専門雑誌に論文出版する準備に時間が十分とれなかったが、論文作成のために研究期間の1年間の延長(平成28年)を認めていただき、現在順調に論文作成を進めております。カオス現象の研究において、強カオスの解析手法は従来のエルゴード理論の枠組みの中で十分に確立しているが、一方で弱(非定常)カオスの分析手法と理論はまだ完成していない。今年度は非定常カオス現象の発生が予想されている具体的な物理的対象や数理モデルに対して主に統計的性質の解明に取り組んだ。特に本年度は、研究期間の1年間(平成28年度)の延長を認めて頂き、次の【1】【3】の成果を達成することができた。【1】地震統計則の新しい特性量の決定;地震間隔がワイブル分布に従うこと示し、これまで知られている主要な統計則(マグニチュード分布、余震頻度分布)との関係を埋め込み方程式の理論から明らかにした。さらに、地震発生の相関(マグニチュード相関および時間間隔相関)が普遍的なスケール則に従うことを示し、統計予測理論に貢献することができた。【2】NonchaoticStarange Attractor(NSA)の弱カオス特性量の決定;準周期駆動系のNSAのマルチアフィン指数と位相鋭敏性指数を精密に決定し、NSAの出現が相転移類似現象であることを示し、両者が一定のスケーリング則を満たしていることを明らかにできた。NSAの幾何学的構造と運動学的不安定性が関係していることはこれまでも予想されていたが、そのスケール則がユニバーサルであることを示す重要な結果が得られた。【3】群れ動力学のカオス特性量と統計則の決定;ある種の群れの力学モデルでは、集団運動の重心運動拡散がLyapunov指数から特徴付けられ、さらに、個体の速度分布則が変形ガンマ分布に従い、群れのパターンに対応した分布パラメータを持つことを明らかにし、群れの集団運動に統計則が成立することを示す結果を得た。非定常域のカオス現象はハミルトン系の異常拡散、間欠性、および無限エルゴード性など、未解決の問題が多い。
顎顔面部異常疼痛発症における早期分子シグナルとmicrogliaの関与

臨床現場では顎顔面部異所性異常を訴える患者に遭遇することがある。原因として頸部炎症や損傷が考えられる。異所性異常疼痛発症に伴う分子メカニズムを解明する為に炎症剤を投与し僧帽筋炎モデルラットを作成した。行動学的観察を15日間行い、4日目において僧帽筋炎モデル群では顎顔面部皮膚の異所性異常疼痛が確認された。また4日目以前より早期段階での疼痛反応の低下が観察された。免疫組織学的な検討において、顎顔面部皮膚の支配部位の脊髄にてマイクログリアの活性化を認めた。研究より疼痛の発現は神経-グリア間での情報伝達の可能性が示唆された。残念ながら、早期分子シグナルの同定をすることができず、今後の研究に期待したい。研究実績の概要として以下の点を示す。顎顔面部異所性異常疼痛検討する目的で、顔面部皮膚に機械的な刺激を見る実験にてよく使用されるvon Freyfilamentを用いて、両者の経日的行動学的変化を測定した。結果、model群においては、術後一日後より逃避閾値の低下が認められた。さらに逃避閾値の低下は、4日目に最も有意な差を認めた。観察結果より、機械的な痛覚過敏が生じたと考えられる。しかしながら、術後1日目からSHAM群と比べ、model群では逃避閾値の低下が認められている。尚、低下した逃避閾値は術後15日後にSHAM群と同じくらいまで戻った。また、4日目まで、閾値の低下が続いている点から、術後から4日目以前の早期段階において何らかの分子メカニズムが働いている可能性が示唆される結果が得られた。上記の経日的行動観察結果の影響を、さらに検討する為に中枢神経系にフォーカスを当てた。最も有意差を認めた4日目にて、von Freyfilamentで刺激した顎顔面部皮膚に存在する侵害受容ニューロンの投射部位である三叉神経脊髄路核尾側亜核(Vc)及び上部頸髄(C1-C2)におけるmicrogliaの活性を観察した。microgliaはmicrogliaの特異的なマーカーであるIba1にて免疫組織化学的に検討し活性化の面積を測定した。結果、microgliaの活性が術後4日目にて有意に認められた。なお、補足的な実験結果として術後15日目においても同様の検討を加え、両群に差は認められなかった。本研究において、早期段階におけるmicrogliaの組織学的な検討が、現状滞っている状態である。購入した抗体が、保存状態の兼ね合いなのか、以前のような染色が出ていない。問題として、実験室の器具等の管理も考えられるが、現状、本年に入り、器具の管理や保存方法の変化から改善がみられている。また、タンパク定量分析を行うWesternblotting法のシステムの構築の一部がうまくできていない。臨床現場では顎顔面部異所性異常疼痛を訴える患者に遭遇することがある。原因として頸部筋炎や損傷が考えられるがしばしば歯原性疼痛と誤診される。申請者は以前にラットの僧帽筋に起炎物質complete Freund's adjuvant(CFA)を投与し顎顔面部異所性異常疼痛発症を研究し報告したが、早期分子メカニズムに関しては不明のままであった。今回、異所性異常疼痛早期発現分子メカニズムを解明するために研究を行った。僧帽筋炎モデルラットを製作した。SD雄性ラット7週齢♂を用い僧帽筋にCFAを30μL投与(model群)し、対照群として生理食塩水を30μL投与した。経日的行動学的結果と中枢神経系における免疫組織学的な検討において以下の点を認めた。経日的行動学的結果ではvon Freyfilamentを用いて15日間観察。4日目においてmodel群で逃避閾値の低下が認められた。術後4日目以前から、早期段階において閾値の低下が認められた。免疫組織学的な検討においては顎顔面皮膚に投射する侵害受容性ニューロンの部位である三叉神経尾側亜核(Vc)及び上部頚髄のマイクログリアの活性化を観察し、術後4日目にてその活性化が有意に認められた。得られた結果より、経日的行動学的結果から、異所性異常疼痛の発症とマイクログリアの活性化の発現に相関関係がある可能性が考えられる。また発症早期における分子メカニズムの関与が考えられる。通年を通した研究結果より、僧帽筋に炎症剤(CFA)を投与することにより、顎顔面部領域において、異所性異常疼痛が生じ、その経路は中枢神経系において、神経-マイクログリア間の情報交換による可能性があると示唆される。

complete Freund's adjuvant(CFA)を投与したmodel群と生理食塩水を投与したSHAM群とで顔面部皮膚に機械的な刺激をした際の経日的な変化を比較検討した際、4日目で有意な差が認められた。また、術後一日目にて顎顔面部皮膚に機械的な痛覚過敏が発症している可能性が示唆された。今後、1日目のmodel群およびSHAM群を用い、顎顔面部皮膚に存在する侵害受容ニューロンの投射部位である三叉神経脊髄路核尾側亜核(Vc)及び上部頸髄(C1-C2)におけるmicrogliaの活性を精査する。さらに発症初期におけるmicrogliaの活性がどのようなシグナルを通して生じるかを検討する。先行研究等を参考にし、ATP/P2X7 signaling pathwayの関連があるかを免疫組織学的検討にて行う予定である。具体的には、microgliaとATPのレセプターであるP2X7が共発現しているかを検討する。また、Western blotting法を用い、ATPの定量を行う予定である。冒頭で記した機械的刺激に対する経日的な行動学的変化が認められる点から、Model群の観察結果をスムーズに他の実験に応用しやすくなっている。また、申請者の過去の研究結果にて、異所性異常疼痛に、microgliaにおけるFKN/CX3CR1 signaling pathwayの存在を見ている為、その関連性から、異所性異常疼痛の早期分子メカニズムには、FKN/CX3CR1を影響させる分子が考えられる。その経路が、過去の論文等を参考に考えられるATP/P2X7 signaling pathwayであり、さらには、その後のCatepsinS(CatS)の経路である。よって、今年度は、ATP、P2Y7およびCatSの経路にフォーカスを当てれば、昨年度の自身の結果を踏まえて推進しやすいと考えている。口腔生理学本研究において、研究室にて、研究環境を整える点に多少難航した点があげられる。また、体系化された行動学的な実験ではあるが、結果が得られるまで試行錯誤を生じた部分があった。現状、Model群における行動学的実験結果と免疫組織学的実験結果が得られている。しかしながら、申請書類に記載したタンパク定量に伴うWestrn blotting法の準備・実施が昨年度は予定通り進行しなかった。今回得た実験結果を踏まえ、更なる免疫組織化学的な実験を行う必要があり、加えて一部、早期分子メカニズムに対するタンパク質の定量をWestrn blotting法にて行う必要性がある。しかしながら、冒頭で示したようなことから、次年度の使用額が生じた。僧帽筋にCFAを投与したModel群と生理食塩水を投与したSHAM群での機械的刺激の比較を行った際、顎顔面皮膚の機械的痛覚過敏の経日的行動学的変化が認めらた。今後は行動学的変化を踏まえて実験計画を推進する。行動学的変化は手術後からmodel群において低下を示す。今後、手術後1日目のModel群の中枢神経系で早期に関与する分子メカニズムに焦点を当てる。その為、今後は一日目における異所性異常疼痛に関与するであろう分子メカニズムを解明するために中枢神経におけるmicrogliaとP2X7レセプターの免疫組織化学的な検討を加え、P2X7レセプターのリガンドであるATPに関してWestrn blotting法を用いて検討する予定である。こうした点から次年度においては抗体・試薬等に使用する予定である。
ネオスポラ原虫の感染経路および生活環に関する研究

ネオスポラ原虫は中枢神経系(CNS)に好んで感染する。CNSへの感染経路については神向性または血行性が示唆されている。この感染様式は神経病原性を示すウイルスの性格に類似している。本研究では、神経病原性を示すインフルエンザウイルスを鶏胚とマウスに接種し、ネオスポラのCNSへの感染経路と比較した。次に、1997年に香港で分離されたインフルエンザウイルス(H5N1)をBALB/cマウスと免疫不全マウスに感染させ、両者の病理発生の違いについて検討した。その結果、鶏胚では最初に血管内皮細胞に感染し血行性にCNSに浸入することが明らかになった。これに対し、マウスではウイルス抗原およびウイルスゲノムがCNSに先行して、または同時期に翼口蓋神経節、三叉神経節および迷走神経近位神経節に検出された。また、感染初期の嗅球にもウイルス抗原および核酸が検出された。これらの感染マウスは顕著な血管病変を欠き、血管内皮細胞にウイルス抗原は出現しなかった。従って、マウスに経鼻感染したウイルスは呼吸粘膜で増殖した後、嗅球、脳幹および胸髄のCNS各部位に浸入したことが示唆された。次に、香港で分離されたインフルエンザウイルス(H5N1)をBALB/cマウスと免疫不全マウス(NUDE, SCID)に感染させた結果、BALB/cマウスではH5N1ウイルスが神経好性でCNSへ浸入するのに対して、免疫不全マウスでは神経好性および血行性両方の浸入経路を獲得することが推測された。以上の結果から、インフルエンザウイルスは鶏胚および免疫不全マウスでは主に血行性に、BALB/cマウスでは神経線維を利用してCNSへ浸入することがわかった。つまり、神経病原体のCNSへの浸入経路は宿主動物の免疫状態によって規定されることが示唆された。
加圧焼結法による鉄シリサイド系高効率高温熱電変換材料の開発研究

鉄シリサイド系熱電変換素材に関するこれまでの研究成果を踏まえ、加圧焼結法により粒子形態・配向に異方的な微細構造を有するベータ型鉄ダイシリサイド系焼結体を作製し、熱電特性、エネルギー変換効率の異方性を評価するとともに、高効率化と実用化への指針を得るための基礎的研究を行った。1.出発原料のFe,Ru,Si,Cr(P型),Co(n型)粉末を所定比秤量・混合後、シリカチューブを用いた真空封入法により1100°C、48時間焼成してα相とε相の混合相を合成した。続いて真空封入法で850°C、168時間の長時間アニールによりβ相を単一相として合成することが出来た。このようにして得られたβ相の粉末をBNカプセルに封入し、ベルト型超高圧発生装置で3.0GPa,800°Cで30分高圧焼結反応を行って焼結体を作製した。加圧焼結法として、30MPa,800°C,5時間のホットプレス焼結反応によっても焼結体を作製し、超高圧焼結法で作製した試料との比較検討を行った。2.加圧下での溶融・凝固法で得た焼結体は、高温相(α相)とFeSi(ε相)の混合相であった。しかし、得られた焼結体は緻密で、かつ、α相粒子は加圧軸に平行な粒子配向をした微細構造を有しており、長時間アニールによって、特異な粒子形態・配向を有するベータ相焼結体を作製する新しい焼成プロセスを見出したものと考えられる。3.超高圧焼結法で作製したβ-Fe_<0.92>Ru_<0.05>Cr_<0.03>Si_2(P型)焼結体のゼ-ベック係数を1100Kまで測定した結果、加圧軸に対して垂直方法のゼ-ベック係数(α_x)は加圧軸に対して平行方向の値(α_z)より1.5培程大きく、約750Kで330μv/Kの値を有することが判明した。一方、電気伝導度は加圧軸に対して平行方向の値(σ_z)の方がやや高い値を示した。真空焼結体は上述したような異方性を示さず、熱電特性の異方性は高圧焼結法によって作製した焼結体だけに発現することが判明した。4.加圧焼結法で粒子配向した焼結体を作製することで、性能指数を改善することが判明し、ホットプレス法によって工業材料化の可能性を明らかにすることができた。1.出発原料のFe,Ru,Cr (P型),Co(n型)

粉末を所定比秤量・混合後、シリカチュブを用いた真空封入法により1100°C、48時間焼成してα相とε相の混合相を合成した。続いて真空封入法で850°C、168時間の長時間アニールによりβ相を単一相として合成することが出来た。このようにして得られたβ相の粉末をBNカプセルに封入し、ベルト型超高圧発生装置で3.0GPa,800°Cで30分高圧焼結反応を行って焼結体を作製した。加圧焼結法として、30MPa,800°C,5時間のホットプレス焼結反応によっても焼結体を作製し、超高圧焼結法で作製した試料との比較検討を行った。2.超高圧焼結法で作製したβ-Fe_<0.92>RU_<0.05>Cr_<0.03>Si_2(P型)焼結体のゼ-ベック係数を1100Kまで測定した結果、加圧軸に対して垂直方法のゼ-ベック係数(α_X)は加圧軸に対して平行方向の値(α_Z)より1.5倍程大きく、約750Kで330μv/Kの値を有することが判明した。一方、電気伝導度は加圧軸に対して平行方向の値(σ_Z)の方がやや高い値を示した。真空焼結体は上述したような異方性を示さず、熱電特性の異方性は高圧焼結法によって作製した焼結体だけに発現することが判明した。3.高圧焼結法で作製した試料を850°Cで168時間熱処理を行った後でも、熱電特性の異方性が保持されたので、違法性の原因は残留応力歪によるものではないことが明らかとなった。本研究で得られた高圧焼結法で作製した焼結体の熱電特性の異方性の原因としては、粒子形態・配向の微細構造によると考えられるので、高温での加圧焼結法で作製した試料について、X線回折やSEM観察等で詳細な検討を行い、異方性を利用した高効率熱電交換材料開発の基礎的研究を行う。鉄シリサイド系熱電変換素材に関するこれまでの研究成果を踏まえ、加圧下における固相反応と溶融・凝固法により粒子形態・配向に異方的な微細構造を有するベータ型鉄ダイシリサイド系焼結体を作製し、熱電特性の異方性を評価するとともに、高効率化と実用化への指針を得るための基礎的研究を行った。1.出発原料のFe,Si,Cr(P型),Co(n型)粉末を所定比秤量・混合後、ベルト型超高圧発生装置で3.0GPa,900°Cで60分高圧焼結反応を行って焼結体を作製した。加圧焼結法として、30MPa,900°C5時間のホットプレス焼結反応によっても焼結体を作製し、超高圧焼結法で作製した試料との比較検討を行った。2.出発原料のFe,Si粉末をFeSi_2組成に秤量・混合後、ベルト型超高圧発生装置で3.0GPa,1200°Cで60分高圧下で溶融し、1200°Cから900°Cまで60分で徐冷し、900°Cで60分保持して焼結体を作製した。3.(1)と(2)で得られた焼結体の粉末X線解析の結果は、加圧下での固相反応による焼結体はベータ相の単一相となっていたが、加圧下での溶融・凝固法で得た焼結体は、900°Cで60分間アニール処理をしたにもかかわらず、高温相(α相)とFeSi(ε相)の混合相であった。しかし、得られた焼結体は緻密で、かつ、α相粒子は加圧軸に平行な粒子配向をした微細構造を有しており、長時間アニールによって、特異な粒子形態・配向を有するベータ相焼結体を作製する新しい焼成プロセスを見出したものと考えられる。4.熱起電力と電気伝導度は、加圧軸に平行方向と垂直方向で約2倍程度の異方性を示した。本研究で得られた加圧焼結法による焼結体の熱電特性の異法性の原因としては、粒子形態・配向の微細構造によると考えられるので、加圧下の溶融・凝固法で作製した試料について、X線回折やSEM観察等で詳細な検討を行い、異方性を利用した高効率熱電変換材料開発の基礎的研究を行う。1.出発原料のFe,Si,Cr(P型)とCo(n型)
鳥類海馬体におけるグルタミン酸作動性神経細胞の証明

鳥類の脳脊髄に存在すると思われるグルタミン酸作動性神経細胞を確認する目的で、鳩のグルタミン酸代謝関連のmRNAの解析と、それが存在している神経細胞を同定するためにin situハイブリダイゼーションの研究計画を立案した。昨年度に解析したvesicular glutamatetransporter(vGLUT)とglutamate receptor1(GluR-1)の2種類の遺伝子配列を基にし、in situハイブリダイゼーションを鳩の中枢神経系で行なった。vGLUTは主に神経細胞に発現しており、部位別では終脳の外套(pallium)に非常に強く発現し、外套下(subpallium)にはまったく発現していない。この結果は発生学的にグルタミン酸作動性神経細胞は外套から出現し、GABA作動神経細胞は外套下から発生すると言う説を鳥類において初めて証明したことになる。終脳以外ではvGLUTは視床と視葉に強く発現している。GluR-1は神経細胞とグリア細胞に発現しており、グルタミン酸作動性神経細胞が投射する部位によく一致して発現している。例えばvGLUTは海馬体で強く発現しており、GluR-1は投射先の中隔野に強く発現している。また小脳皮質においてはvGLUTが穎粒細胞層に発現し、GluR-1は穎粒細胞の後シナプスを受けるプルキンエ細胞に強く発現している。以上の事から鳥類海馬にグルタミン酸作動性神経細胞が存在していることを形態学的に証明したことになり、当初の計画が予定通り達せされた。鳥類の大脳に存在すると思われるグルタミン酸作動性神経細胞を確認する目的で、鶏と鳩のグルタミン酸代謝関連のmRNAの解析と、それが存在している神経細胞を同定するためにin situハイブリダイゼーションの研究計画を立案した。解析したmRNAは鶏と鳩のglutamatetransporter(GLT)、vesicular glutamatetransporter(vGLUT)、excitatory aminoacid transporter(EAAC)およびglutamate receptor 1(GluP-1)である。EAACを除き、鶏と鳩とも3種類の遺伝子は全長の91100%を解析し終えた。EAACもin situハイブリダイゼーションに必要な部分配列はすでに解析が終了している。遺伝子の局在を調べるin situハイブリダイゼーションは、現在プローブの至適濃度と特異性を確認している段階であり、合わせて陽性対照としてラット大脳を用いて、4種類の遺伝子発現を検討している最中である。現在一部の遺伝子で、特異的と思われる遺伝子発現が鳩の大脳で得られつつあり、この発現が神経細胞なのかグリア細胞なのか検討が必要である。今後は残りの遺伝子の全長を解析するとともに、in situハイブリダイゼーションにおいて鳥類と哺乳類の遺伝子局在を比較すること、ならびに免疫組織化学を新たに導入することにより、鳥類で特異的なグルタミン酸作動性神経細胞を同定していく予定である。GluR-

1は神経細胞とグリア細胞に発現しており、グルタミン酸作動性神経細胞が投射する部位によく一致して発現している。例えばvGLUTは海馬体で強く発現しており、GluR-1は投射先の中隔野に強く発現している。また小脳皮質においてはvGLUTが顆粒細胞層に発現し、GluR-1は顆粒細胞の後シナプスを受けるプルキンエ細胞に強く発現している。以上の事から鳥類海馬にグルタミン酸作動性神経細胞が存在していることを形態学的に証明したことになり、当初の計画が予定通り達せされた。
におい分析に基づく抗酸化物の相乗効果解析と新規食品酸化抑制技術への展開

本研究では、食品の品質劣化の主要因である酸化反応、特に脂質成分の過酸化反応に着目し、脂質過酸化反応に起因するにおい成分の生成と抗酸化物を活用した生成抑制挙動の解明を試みた。具体的には、1)におい嗅ぎGCMSシステムを駆使した各種抗酸化物のにおい成分抑制挙動の解析、2)Median effect analysisを用いた抗酸化物の相乗効果解析、3)各種機器分析による相乗効果発現メカニズム解明を試みることを目的とした。30年度は、前年度に引き続き、超高速GC(電子嗅覚ノーズHeraclesII)とにおい嗅ぎGCMSを用いて、リノール酸過酸化反応に起因する酸化臭成分に対する各種抗酸化物の生成抑制挙動を詳細に検討した。実験には、α-tocopherol、カテキン類、フラボノール類など計14種の抗酸化物を用いた。α-トコフェロールと各種抗酸化物の異臭成分抑制挙動を比較した結果、α-トコフェロールでは脂質過酸化物阻害効果に対するHexanalの生成抑制効果が弱いことが新たに明らかになった。(脂質過酸化物阻害率にするHexanalの阻害率の傾きが0.53)。一方、ケンフェロール等フラボノール類およびカテキン類ではHexanalに対する抑制効果が強い(傾き1前後)ことが判明した。続いて、α-トコフェロールとの2成分併用効果を検証した結果、α-トコフェロール単独では抑制効果が弱かった異臭成分に対しても、併用時には効率的に抑制可能であることが示された。一方、相乗効果の検証の結果、ケルセチンやEGCgなどでは、いずれの条件下でも異臭成分の抑制効果において高い相乗効果が認められたのに対して、ケンフェロールなどでは、異臭成分抑制効果における相互作用(相乗・相殺効果)が大きく変化することが確認され、用いる抗酸化物によっては添加濃度の設定が極めて重要であることが示唆された。本研究では、食品の酸化反応に起因するにおい成分の抗酸化物による生成抑制挙動に着目し、1)におい嗅ぎGCMSシステムを駆使した各種抗酸化物のにおい成分抑制挙動の解析、2)Median effect analysisを用いた抗酸化物の相乗効果解析、3)各種機器分析による相乗効果発現メカニズム解明を試みることを目的とする。28年度は、抗酸化物によるオフフレーバーの抑制挙動を、スニッフィングGC/MSにより詳細に検討した。実験には、12種類の抗酸化物を用いた。リノール酸乳化液を用い、抗酸化物有無の条件下(37°C)で過酸化反応させた。生成した揮発性成分は固相マイクロ抽出(SPME)法により捕集し、におい嗅ぎGC/MSに供した。におい嗅ぎGC/MSでは、DB-5(微極性)カラムによる分離成分をMS分析により同定・定量するのと同時に、分離成分の臭いを人がリアルタイムに嗅ぐことで、臭い成分の「質」・「強度」を評価した。研究の結果、酸化臭として13成分が同定された。同定化合物中では、hexanal,1-octen-3-one,(E)-2-octenalが特に強いにおい強度を示し、それぞれ青臭いにおい、刺激臭、酸化臭を呈することが確認された。特に、1-octen-3-oneは少ない生成量にもかかわらず、強いにおいを呈することが判明した。異臭成分は抗酸化物の濃度依存的に減少し、hexanal, 2-octenal等は顕著に減少した。各抗酸化物の添加効果を比較した結果、脂質過酸化物阻害率は同程度であるにもかかわらず、異臭成分の生成抑制挙動が異なることが明らかになった。異臭成分の1-octen-3-oneの抑制効果については、ミリセチン、EGCg、没食子酸で特に抑制効果が高いことが判明し、ガロイル構造がオフフレーバー抑制に有効な構造要因である可能性が示唆された。本年度は、研究初年度であったことから、脂質過酸化反応系で実績のあるリノール酸エマルジョン溶液を用いた脂質過酸化反応系を利用して、まず種々の酸化反応条件下で生成する脂肪酸由来の酸化臭成分をGCMSシステムにより分離定量すると同時ににおい嗅ぎ分析を行い分離成分のにおいの強さと質(どの様なにおいがどの程度するのか)を評価した。実験は順調に進行し、脂肪酸由来の13成分を同定、さらににおい強度の強い化合物としてhexanal,1-octen-3-one,(E)-2-octenalを特定するに至っている。におい成分の生成挙動の特定後は、トコフェロール、ポリフェノール類など分子量・構造・性質の異なる各種抗酸化物12化合物を用いて、におい嗅ぎGCMS分析を行うことにより、各種抗酸化物による脂肪酸由来の酸化臭抑制挙動を網羅的に比較し、それぞれの挙動の違いを検討した。結果として、抗酸化物ごとの酸化臭成分の生成挙動の違いを明らかにすることが出来、さらににおい強度の強い酸化臭成分である1-octen-3-oneの抑制に効果的な抗酸化成分の特定と、その効果を発現する構造要因について新たな知見を見出すことが出来た。一連の研究は、研究計画どおり進捗しており、特に大きな問題は認められなかった。以上の理由により、研究全体としてはおおむね順調に進展していると判断している。29年度は、超高速GC(電子嗅覚ノーズHeraclesII)とにおい嗅ぎGCMSを用いて、リノール酸過酸化反応に起因する酸化臭成分に対する各種抗酸化物の生成抑制挙動を詳細に検討した。

実験には、α-tocopherol、カテキン類、フラボノール類など計14種の抗酸化物を用いた。研究の結果、高速GCで得られた結果の主成分分析により、抗酸化物によって揮発性成分の抑制挙動が異なることが判明した。各種抗酸化物による揮発性成分抑制挙動の違いは、リノール酸過酸化物の生成阻害率が低いほど顕著に認められ、α-tocopherol、カテキン類、ケルセチンなどが異なる位置に配置されることが明らかになった。におい嗅ぎGCMSにより同定されたhexanal,(E)-2-heptenal,1-octen-3-one,(E)-2-octenal,(E,E)-2,4-nonadienal , (E,E)-2,4-decadienalに着目して、再度超高速GCデータでの主成分分析結果を確認した結果、(E)-2-octenal, (E,E)-2,4- decadienalなどの酸化臭成分に対して、ケンフェロール、ケルセチン、ミリセチン、ECg、EGCgなどがα-tocopherolよりも強い抑制効果を示すことを確認した。これら一連の結果は、脂質過酸化物に対する抗酸化効果が同等であったとしても、個々の酸化臭成分に対する生成抑制効果が抗酸化物によって大きく異なることを示唆するものであった。本年度は、各種抗酸化物によるリノール酸由来酸化臭成分の生成抑制挙動を解析するために、昨年度使用したにおい嗅ぎGCMSと併せて新たな分析装置である超高速GC(電子嗅覚ノーズHeraclesII)を導入した。昨年度のGCMSを使用した検討では、限られた酸化臭成分の挙動の解析しか行えなかったが、本年度新たに導入した本超高速GCの解析により、揮発性成分全体のパターン解析が可能となり、各種抗酸化物を使用した場合の酸化臭成分の生成挙動の違いをより明確に論じることが可能となった。本検討により、研究は順調に進展し、代表的な抗酸化物であるα-tocopherolと比較して、ケンフェロール、ケルセチン、ミリセチン、ECg、EGCgなどの抗酸化物を用いた場合の酸化臭抑制挙動が大きく異なることを明示するに至っている。さらに、におい嗅ぎGCMSで確認された酸化臭成分のにおい情報と、高速GCでの結果を併せて解析することにより、α-tocopherolとその他抗酸化物での効果の違いが、特に(E)-2-octenal, (E,E)-2,4- decadienalなどの酸化臭成分の挙動の違いによるものであることを新たな知見を見出すことが出来た。本成果は、各種抗酸化物による酸化臭生成抑制メカニズムの解明に対して鍵となる成果であると考えられる。一連の研究は、研究計画どおり進捗しており、特に大きな問題は認められなかった。以上の理由により、研究全体としてはおおむね順調に進展していると判断している。本研究では、食品の品質劣化の主要因である酸化反応、特に脂質成分の過酸化反応に着目し、脂質過酸化反応に起因するにおい成分の生成と抗酸化物を活用した生成抑制挙動の解明を試みた。具体的には、1)におい嗅ぎGCMSシステムを駆使した各種抗酸化物のにおい成分抑制挙動の解析、2)Median effect analysisを用いた抗酸化物の相乗効果解析、3)各種機器分析による相乗効果発現メカニズム解明を試みることを目的とした。
ESR及びICP質量分析による断層最終活動年代測定法の確立と応用研究

断層ガウジの電子スピン共鳴(ESR)信号を利用した断層最終活動年代測定法を確立するために,「断層ガウジ中のESR信号を消滅させるメカニズム」に関する問題と,「断層破砕帯における放射性元素の放射非平衡」に関する問題に取り込んだ.深部掘削コア試料中の断層ガウジ試料では,ESR信号が熱的に消滅されていることが確認され,できるだけ深部から測定試料を採取することにより,「ESR信号の完全リセット」の問題を解決する見通しを立てることができた.熱の発生原因を明らかにするため,野鳥断層500mコアを用いたコンピュータ解析を行った結果,断層ガウジ中のESR信号の消滅には,摩擦熱だけではなく,熱によるガウジ中の吸着水及び間隙水の気化(蒸発)あるいは対流も関与している可能性が示された.一方,放射非平衡の問題と関連して,500mコア試料の断層面近傍から検出されたPb異常について再度詳しい化学分析(ICP-MS)を試みた.ガウジのマトリックスを構成する820μmの粒子を抽出して分析を行った結果,断層面近傍の03mmの部分から^<208>Pb/^<232>Th比,^<208>Pb/^<238>U比共に極端な異常が検出された.断層ガウジの03mm及び36mmの部分と>6mmの部分では,^<208>Pb/^<232>Th比と^<208>Pb/^<238>U比の強度が逆転しており,03mmの部分では^<208>Pb異常が特に著しいことが明らかとなり,鉛異常が鉛同位体全体の異常ではなく,鉛同位体の一部(^<208>Pbあるいは^<208>Pbが移動・濃集したことを示された.この結果は,鉛の親元素であるラドン(^<222>Rnあるいは^<220>Rn)ガスの異常発生を考えることにより説明できる。以上のような熱やPb異常は常に検出される訳ではなく,地質調査所(GSJ)の750mコア試料を用いて断層ガウジ帯の各種分析(ICP-AES,ICP-MS,XRD,ESR)を行った結果では,断層面周辺で熱やPb異常は検出されなかった.一方,高温熱水反応実験による断層ガウジの生成実験を行った結果,スメクタイトは天然条件下でも比較的容易に生成することが明らかとなった.またスメクタイト起源のESR信号を用いて年代測定を行えば,断層ガウジの生成年代値を断層活動性評価に十分利用できることが示された.さらに,高エネルギー粒子線(高速中性子線及びα線)照射により,年代測定に適用できる新しい石英中のESR信号を発見した.断層ガウジの電子スピン共鳴(ESR)信号を利用した断層最終活動年代測定法を確立するために,「断層ガウジ中のESR信号を消滅させるメカニズム」に関する問題と,「断層破砕帯における放射性元素の放射非平衡」に関する問題に取り込んだ.深部掘削コア試料中の断層ガウジ試料では,ESR信号が熱的に消滅されていることが確認され,できるだけ深部から測定試料を採取することにより,「ESR信号の完全リセット」の問題を解決する見通しを立てることができた.熱の発生原因を明らかにするため,野鳥断層500mコアを用いたコンピュータ解析を行った結果,断層ガウジ中のESR信号の消滅には,摩擦熱だけではなく,熱によるガウジ中の吸着水及び間隙水の気化(蒸発)あるいは対流も関与している可能性が示された.一方,放射非平衡の問題と関連して,500mコア試料の断層面近傍から検出されたPb異常について再度詳しい化学分析(ICP-MS)を試みた.ガウジのマトリックスを構成する820μmの粒子を抽出して分析を行った結果,断層面近傍の03mmの部分から^<208>Pb/^<232>Th比,^<208>Pb/^<238>U比共に極端な異常が検出された.断層ガウジの03mm及び36mmの部分と>6mmの部分では,^<208>Pb/^<232>Th比と^<208>Pb/^<238>U比の強度が逆転しており,03mmの部分では^<208>Pb異常が特に著しいことが明らかとなり,鉛異常が鉛同位体全体の異常ではなく,鉛同位体の一部(^<208>Pbあるいは^<208>Pbが移動・濃集したことを示された.この結果は,鉛の親元素であるラドン(^<222>Rnあるいは^<220>Rn)ガスの異常発生を考えることにより説明できる。以上のような熱やPb異常は常に検出される訳ではなく,地質調査所(GSJ)の750mコア試料を用いて断層ガウジ帯の各種分析(ICP-AES,ICP-MS,XRD,ESR)を行った結果では,断層面周辺で熱やPb異常は検出されなかった.一方,高温熱水反応実験による断層ガウジの生成実験を行った結果,スメクタイトは天然条件下でも比較的容易に生成することが明らかとなった.またスメクタイト起源のESR信号を用いて年代測定を行えば,断層ガウジの生成年代値を断層活動性評価に十分利用できることが示された.さらに,高エネルギー粒子線(高速中性子線及びα線)照射により,年代測定に適用できる新しい石英中のESR信号を発見した.

本研究課題を達成する目的で、平成10年度は、昨年度までに解析が進んでいる野島断層500m掘削コア試料のX線回折(XRD)及びESRによる詳細な解析を行った。XRD分析の結果、断層面近傍(03mm)の断層ガウジでは粘土鉱物であるスメクタイトが増大し、カオリナイトが生成していることが判明した。カオリナイトは断層面から離れる(>6mm)と検出されなくなり、断層活動に伴う熱水作用で生成した可能性が高い。ESR解析では、野島断層の断層面近傍(03mm)では温度が少なくとも300400°Cまで上昇した証拠が得られており、熱源としては断層活動による摩擦熱が当初考えられたが、結晶水や吸着水を含んだ粘土鉱物から構成される断層ガウジの場合、摩擦係数は約0.2程度と見積もられ、ESR解析から推定される発熱量は得られないことがコンピュータ計算から判明した。また、地下深部の偏差応力により断層帯中の水が絞り出され、摩擦係数がより高くなると仮定し、ESR解析から推定される発熱量を実現しようとすると、断層面上では岩石の溶融温度を遥かに超える熱が発生し、断層面から幅3mm以内に位置する粘土鉱物はほとんど分解してしまうことになる。XRD分析からは、断層活動時には粘土鉱物の生成が促進された事が判明しているので、断層活動時の熱源は摩擦熱ではないと考えられる。これまでの全ての解析結果を総合すると、断層活動時には断層面沿いに地下から高温の熱水(あるいは水蒸気)が上昇し、断層面から幅約6mm程度まで染み込んだ可能性が指摘される。また、この熱水の温度を水の臨界温度(約374.2°C)程度であったと仮定すると、断層ガウジ中のESR信号の消滅様式を矛盾なく説明する事が可能となる。平成10年度は、この他、500m掘削コアのγ線照射実験、750m掘削コアのX線及びICP分析を行っており、現在、分析結果を検討している最中である。断層ガウジの電子スピン共鳴(ESR)信号を利用した断層最終活動年代測定法を確立するために,「断層ガウジ中のESR信号を消滅させるメカニズム」に関する問題と,「断層破砕帯における放射性元素の放射非平衡」に関する問題に取り組んだ.深部掘削コア試料中の断層ガウジ試料では,ESR信号が熱的に消滅されていることが確認され,できるだけ深部から測定試料を採取することにより,「ESR信号の完全リセット」の問題を解決する見通しを立てることができた.熱の発生原因を明らかにするため,野島断層500mコアを用いたコンピュータ解析を行った結果,断層ガウジ中のESR信号の消滅には,摩擦熱だけではなく,熱によるガウジ中の吸着水及び間隙水の気化(蒸発)あるいは対流も関与している可能性が示された.一方,放射非平衡の問題と関連して,500mコア試料の断層面近傍から検出されたPb異常について再度詳しい化学分析(ICP-MS)を試みた。ガウジのマトリックスを構成する820μmの粒子を抽出して分析を行った結果,断層面近傍の03mmの部分から^<208>Pb/^<232>Th比,^<206>Pb/^<238>U比共に極端な異常が検出された.断層ガウジの03mm及び36mmの部分と>6mmの部分では,^<208>Pb/^<232>Th比と^<206>Pb/^<238>U比の強度が逆転しており,03mmの部分では^<206>Pb異常が特に著しいことが明らかとなり,鉛異常が鉛同位体全体の異常ではなく,鉛同位体の一部(^<206>Pbあるいは^<208>Pb)が移動・濃集したことを示された.この結果は,鉛の親元素であるラドン(^<222>Rnあるいは^<220>Rn)ガスの異常発生を考えることにより説明できる。以上のような熱やPb異常は常に検出される訳ではなく,地質調査所(GSJ)の750mコア試料を用いて断層ガウジ帯の各種分析(ICP-AES,ICP-MS,XRD,ESR)を行った結果では,断層面周辺で熱やPb異常は検出されなかった.
未来情報を有効に利用するシステム設計

未来情報はシステムの計画立案、制御の決定に重要な役割を演ずる。未来情報を利用すことは動的制御系構成において有効であることは著者らの「ディジタル予見制御」の著書においてすでに成果が述べられているが.本研究ではトータルシステムとして、制御系のみならず計画立案や計測においても未来情報の利用を考えようとするものである。目標値信号や未来値信号を利用して仮想的な目標値信号をいかに設計するかについて検討を加えその設計法を提案した。また経路制御を行う場合に、仮想的な座標軸を加えることにより経路制御性能の向上が期待できることを提案した。動的制御系の目標値信号をいかにして作るかという問題はこれまであまり考察されてこなかったが、未来情報を利用してより有効な目標値信号を設計する計画問題への展開を進めた。さらに人間の指令通りに動くシステム設計から議論を発展し、作業指令が与えられたら途中の計画は自分で行えるうな自律ロボットを考察対象とした。行動規範型移動ロボットのナビゲーションを対象としロボットは当初何ら他から情報を与えられていない状況から出発して、多くの枝路を含む経路網内でロボットが徘徊により情報収集し、その結果環境を認識する。ついでその経路網内にゴールを与えられた場合、ロボットはこれまでに得られた知識を基にしてゴールに到達する方策についていかに計画立案すべきかについての考察を行った。しかも経路網内は動的に変化することすなわち動的環境を想定している。これらも含めて今後のシステム設計の方向ずけについて総括的な考察を加え、システム制御関係の新しい方向に指針を与えることができた。制御システムにおいて未来情報を利用しうる領域は制御、計測、計画、予測の4領域が考えられる。各領域からなるサブシステムにおいて未来情報を有効に利用して適切に構成し、しかる後にそれらを統合してシステム制御の性能を向上させることを目指している。今年度はこれらの内、制御系構成における未来情報の利用に関してより柔軟性のある設計法の開発と計画問題すなわち制御系も目標計画あるいは目標値信号計画についての研究を実施した。まず、制御系における未来情報利用を考えれば、目標値あるいは目標値信号あるいは外乱信号の未来情報を利用することが容易に考えられる。これら基本的な問題についてはすでに著者らにより「予見制御」というアプローチについての検討がなされている。今回はさらに制御対象のパラメータ変動に対する適応性向上に関する研究を実施した。一般に目標値や外乱の予見情報はフィードフォワード的な利用となるためにパラメータ変動に弱い面がある。それを一般化予測制御(Generalized Predictive Control,GPC)のような考え方を取り入れて結果的には適応予見制御系構成についての検討を行った。さらに制御系への目標値信号を制御系性能を考慮して適切に変形する一種の目標値フィルタに関する研究をすすめ、従来はフィードフォワード的に行っていたものをよりパラメータ変動に強いフィードバック構造で同様な機能を実現することが出来る方法を確立した。未来情報を利用することは動的制御系構成において有効であることは著者らの「ディジタル予見制御」の著書においてすでに成果が述べられているが、本研究ではトータルシステムとして、制御系のみならず計画立案や計測においても未来情報の利用を考えようとするものである。目標値信号の未来値信号を利用して仮想的な目標値信号をいかに設計するかについて検討を加え、その設計法を明らかとした。またその議論の中で経路制御を行う場合に、仮想的な座標軸を加えることを考案し、工作機械のような経路制御系に応用する場合の効果や問題点についても検討を加えた。さらに人間の指令通りに動くシステム設計から進めて、作業指令が与えられたら途中の計画は自分で行えるような自律ロボットを考察対象とした。行動規範型移動ロボットのナビゲーションを対象とした。