hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脳卒中患者の麻痺側上肢に対する治療的電気刺激と促通反復療法の併用効果

麻痺側上肢に、ミラー療法(MT)、随意運動介助型電気刺激(IVES)、治療的電気刺激(TES)、促通反復療法、通常訓練(対照群)の5群をランダムに割り当て、訓練時間のうち20分間で入院から4週間、割り付けた訓練を行った。評価項目はFugl Meyer Assessment(FMA)上肢項目、肩関節屈曲・外転・手関節背屈自動運動角度、FIMで入院2日目(開始)、28日目(4週)に計測を行い効果を検討した。検討方法は4週後のFMA上肢項目を目的変数とし、年齢などの基本情報、訓練手技と開始時の評価項目を説明変数とし決定木分析を行った。訓練手技の違いがFMA上肢項目全体へ与える影響として、FMA手指が3点以下でFMA肩/肘が3点以下、FIM認知が20点以上の場合、MTやIVES、促通反復療法が選択された。FMA肩/肘が3点以上の場合もMTやIVESが選択された。FMA肩/肘へ与える影響として、FMA肩/肘が2点以下、FIM認知が19点以上の場合、TES、MTが選択された。FMA手関節/手指に関しては、FMA手関節/手指1点以上の場合、IVESが選択され、FMA手関節/手指1点以下の場合、MTが選択された。麻痺が軽度の場合は、訓練手技が選択されなかった。麻痺が重度である場合、MTが効果的である可能性が示唆された。また、わずかでも随意収縮が認められる場合、IVESや促通反復療法などの治療テクニックが効果的である可能性が考えられる。現在までに研究対象者として集積した症例は、重度麻痺群では、治療的電気刺激群:14名、促通反復療法群:16名、治療的電気刺激と促通反復療法との併用療法群:13名である。中等度麻痺群では、促通反復療法群:6名、治療的電気刺激と促通反復療法との併用療法群:8名である。軽度麻痺群では、促通反復療法群:5名、治療的電気刺激と促通反復療法との併用療法群:5名である。昨年度までに、治療的電気刺激のみ、促通反復療法のみの症例データは合計40例程度集まっており、それらのデータを含めて検討が可能である。研究の目的は、治療的電気刺激と促通反復療法の併用効果を明らかにすることである。現在までに、治療的電気刺激、促通反復療法を含めた5つの異なる訓練方法の治療効果についてランダム化比較対照試験にて検討を行っている。今回の研究目的である治療的電気刺激と促通反復療法を併用した治療群を新たに設定し、治療効果を検討する。なお、今年度集積した治療データとの比較検討も可能である。2年間でデータが集積されてきた。しかし、中等度麻痺群、軽度麻痺群の症例が少ないため、継続してデータ集積を行っていく。また、同時に、パイロット研究として解析を行っていく予定である。治療的電気刺激と促通反復療法の併用方法を新たな治療群として設定し、ランダム化比較対照試験を実施する予定である。症例数が少ない場合に備え、即時効果の検討として、表面筋電図を使用し、効果判定を行う予定である。次年度もランダム化比較対照試験の実施を継続していく予定。新たな治療群として、治療的電気刺激と促通反復療法を併用するため、電気刺激装置の購入を考えている。また、研究成果を報告するための出張費、データ管理のためのパソコンや周辺機器を購入する予定である。
アミノ酸配列の多変量解析によるタンパク質機能部位の予測

タンパク質の一次構造から機能部位を予測するために、多変量解析を中心とした方法論の研究と、必要なデ-タベ-スの構築を行った。多変量解析の出発点は、アミノ酸配列を単に文字列としてだけでなく、アミノ酸の生物物理化学的性質を反映した数値デ-タの列として表現することである。そのためまず、疎水性などアミノ酸の様々な指標デ-タを文献より集積しデ-タベ-ス化した。さらにクラスタ-分析により指標のクル-プ化を行った。次に、機能部位を構成するアミノ酸配列の特徴を多変量の変数として定義し、判別分析を用いて機能部位を最もよく特徴づける変数の組を選択する方法を開発した。これをタンパク質二次構造領域の予測と、グリコシル化およびリン酸化部位の予測に適用した。また抗原性決定部位についてはデ-タベ-スの構築を重点的に行い、文献に報告されている断片配列がNBRFデ-タベ-スのどのタンパク質のどの部分に相当するか対応づけを行った。これを用いて予測も試みたが十分な精度が得られなかった。多変量解析の方法では表現できるアミノ酸配列の特徴の制約が強すぎることが分かったため、より柔軟な方法として人工知能の方法を取り入れ、エキスパ-トシステムの試作を行った。エキスパ-トシステムは、多変量解析に限らず他の方法の結果も含めて配列デ-タの様々な特徴を統一的に考慮することができる。問題としてはタンパク質の細胞内局在部位の予測をとりあげ、デ-タ集積とエキスパ-トシステムの作成を行った。結論として、本研究で開発した多変量解析の方法は、それ自体でも有効な方法であるが、他の方法と組み合わせることにより、さらに予測精度をあげることができることが分かった。また、実用的な予測システムは、エキスパ-トシステムの形がふさわしいものと考えられる。タンパク質の一次構造から機能部位を予測するために、多変量解析を中心とした方法論の研究と、必要なデータの集積を行った。多変量解析の出発点はアミノ酸配列を単に文字列としてだけでなく、アミノ酸の物理化学的および生物化学的性質を反映した数値データの列として表現することである。そこで疎水性などアミノ酸の様々な指標のデータベースを構築し、クラスター分析により指標のグループ化を行った。これにより、(1)自由なアミノ酸とポリペプチド鎖中のアミノ酸の指標とが二分されること、(2)疎水性の他に、ヘリックスになりやすさ、βシートになりやすさ、ターンになりやすさ、側鎖の大きさの5つが主なクラスターとして見いだされること、(3)ヘリックスになりやすさとターンになりやすさは比較的近いことなどが明らかになった。つぎにこのアミノ鎖指標データベースを用いて実際のアミノ酸配列を数値データの列で表現し、そのプロファイルの特徴から機能部位を予測することを試みた。具体的には数多くの数値プロファイルの特徴を変数として定義し、判別分析の方法を用いて、機能部位を最もよく特徴づける変数の組を選択することを行った。変数選択には二次の判別関数で総当たり的にすべての組合せを行うやり方(選択される変数の数は少数)と、段階的判別分析の方法(選択される変数の数は多数)の2種類を試みた。前者はタンパク質立体構造データベースから作成したヘリックス、βシート、コイルの断片配列の分類に適用し、後者はNBRF配列データベースを利用して作成したデータをもとにグリコシル化およびリン酸化部位の予測に適用した。さらに前者の方法は抗原性決定部位の予測についても試験的に適用した。抗原性決定部位については機能部位データベース構築の実例として重点的にデータ収集を行った。データの解析については次年度に本格的に行う予定である。前年度に引き続きタンパク質の一次構造から機能部位を予測するための方法論の研究とデ-タ-の集積を行った。

方法論としては判別分析を中心とした多変量解析をさらに発展させ、人工知能的な方法としてエキスパ-トシステムの試作を行った。それは、アミノ酸配列の様々な特徴を多変量の変数として定義し、判別分析により最適の変数の組を選択する前年度のやり方では、表現できる特徴の制約が強すぎることが分かったからである。多変量解析に限らず、他の方法の結果も含めて、タンパク質の機能部位を予測するには、もっと柔軟なアプロ-チが必要であり、人工知能の方法がその枠組みを提供する。そこで、タンパク質の細胞内局在部位予測の問題をとりあげ、デ-タ-集積とエキスパ-トシステムの試作を行った。まずグラム陰性菌の場合は、ソ-ティングの候補場所として細胞質、内膜、ペリプラズム、外膜の4種類を考えた。結果として、我々のデ-タ-ベ-スに対して、83%の精度で予測が可能であった。ペリプラズムのタンパク質と外膜のタンパク質を区別するためのシグナルはこれまで知られていなかったが、多変量解析によりアミノ酸組成の違いによってかなり正確に区別できることが分かった。次に真核細胞の場合は、ソ-ティングの候補場所として細胞質、ミトコンドリア、核、ベルオキシソ-ム、小胞体、原形質膜、細胞外を基本に、植物細胞の場合はさらに候補として葉緑体も加えた。結果としては現在のところ、76%の予測精度が得られている。結論として、本研究で開発した多変量解析の方法は、それ自体でも有効な方法であるが、他の方法と組み合わせることにより、さらに予測精度をあげることができることが分かった。また、実用的な予測システムは、エキスパ-システムの形がふさわしいものと考えられる。
海氷融解過程を考慮した極域海洋像の構築

本課題では、海氷が栄養物質の循環と植物プランクトン増殖にどのような役割を果たしているのかを、生物・化学的視点から明らかにする事を目的として取り組んだ。これまでの知見では、季節海氷域では春季に海氷が融けることで海洋表層に低温・低塩分水を供給し、密度成層を発達させ、植物プランクトンにとって光環境の整った安定な生息域を形成する点で、春季から夏季の植物プランクトンの増殖に大きな影響を与える事が指摘されていた。一方で、表層の低温・低塩分水の形成が、窒素・リン・ケイ素などの主要な栄養塩や、海水中で不足しがちな鉄分などの濃度にどのような影響を与え、植物プランクトン増殖に影響しているのかについては知見が不足していた。そこで我々は、海氷内に含まれる化学物質と、海氷融解水が表層の栄養物質環境に与える影響を調べるため、2013年夏季の北極海において、海氷をクリーンにサンプリングし、海氷の中に含まれる窒素・リン・ケイ素などの栄養塩や鉄分の分析を実施した。その結果、海氷には表層の海水にくらべて1-2オーダー以上高い濃度で鉄分が含まれていること、一方で主要な栄養塩は海氷結氷時に排出されて海氷内の濃度が著しく低いことが明らかとなった。さらに、北極海の氷縁域で海洋表面水のマッピングを実施し、アルカリ度と鉄分および栄養塩を測定することで、北極海表層の広範囲に海氷融解水由来の鉄分が供給されていて、主要な栄養塩である硝酸塩が消費されている様子を捉えることに成功した。河川水由来の鉄分供給の及ぶ範囲に比べ、海氷融解水由来の鉄分の及ぶ範囲は各段に大きいと考えられ、北極海季節海氷域だけでなく、海氷融解水の及ぶ範囲の植物プランクトン生態系に大きな影響を与えていることが示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。現在進行している極域・亜極域季節海氷域の拡大は、融解水・高密度陸棚水・河川水の物質輸送を通して、北極周辺の海洋の物質循環や生物生産にも大きな変化を与える可能性がある。しかし、極域の変化と極域周辺への影響をリンクさせて物質循環を捉えた研究はほとんど行われていない。本研究では、極域・亜極域が周辺海域の生物生産や物質循環に与える影響を明らかにするための観測研究を実施している。H25年度は、7月に北海道大学水産学部所有のおしょろ丸による北極観測航海に参加し、亜寒帯域と極域・亜極域のインタラクションを調べるための表層マッピング観測を実施した。特に、亜寒帯域からベーリング海および北極海へ流れる海水の化学的性質が、どのようなプロセスを経て変化しているのかを調べるためのサンプル採取と化学分析を実施した。また、亜極域であるオホーツク海において、海氷の影響が表れる前と、冬季の海氷の影響が強くなる時期の海氷・海洋観測を実施し、海洋の栄養物質環境に対する海氷の生成と融解の役割を探るためのサンプルと現場データを取得した。更にオホーツク海の海氷融解水の影響を強く受けていると考えられる冬季の親潮海域の観測も実施することが出来た。今後は、実験室内において、これらの航海で取得されたサンプルの分析とデータの解析を実施し、海氷が物質循環と生物生産に果たす役割を総合的に評価することを目指す。

当初の研究計画では、H25年度に北極及びオホーツク海における2つの航海での観測を実施する事となっていたが、これらの航海での観測を順調に終えてサンプルおよびデータを採取することに成功した。また、今年度の予定に無かった冬季親潮域の予備的な観測を実施することが出来たため、当初の計画以上に研究が進展していると判断した。今後はH25年度に得られたサンプルの化学分析を進めデータを解析することで、太平洋亜寒帯域ーベーリング海ー北極海のエリアの海水の変質過程を明らかにしていく。また、H25年度に実施したオホーツク海における海氷・海洋観測と、冬季親潮海域のサンプル分析およびデータ解析を進め、解析結果をH26年度に実施が予定されている観測航海の計画に反映させ、オホーツク海の海氷融解水の影響を調査する観測航海を実施する。得られたデータを基に、オホーツク海の海洋融解水が親潮域に与える影響を明らかにしていく。
超弦理論から導かれる、世代構造とフェルミオンの質量、混合角の起源について

本研究は超弦理論のコンパクト化と低エネルギー有効理論の研究を目的としており、特にorbifoldコンパクト化による試みについて新しい手段を提供し、heteroticとTypeIIAstringの両理論に対する応用まで発展させた。ZnxZm orbifoldについてはこれまでのfactorizable orbifoldではそれぞれ一つずつしか知られていなかったが、この研究によって一般には20通り程の異なった幾何学が存在することが明らかとなった。超弦理論での具体的な模型構築に適用しその相互作用を含めた現象論的可能性まで議論していることは興味深い。質量生成に関係する3点相互作用でも、世代混合を起こす可能性のある新しい型の相互作用選択側を見つけている。また、Type II sting理論への応用が成され、一般的な形状の6次元トーラス、さらにorbifold上でのorientifoldの構成法を与えている。つまり、これまでのfactorizableコンパクト空間上での模型構築ではその各々の2次元空間の複素構造は二種類に限られるが、6次元空間ではもっと多様な構造を取ることの具体例を示しそれらを分類する方法を与えている。また、理論の無矛盾性から要求されるRR tadpoleの詳細な計算を行い、Lefshetz固定点定理の形への導出をした。このRR tadpole相殺の結果はよく知られたものだが、この形式は直観的な解析を可能とし今後の応用について有益な手段を提供することが期待できる。Z2xZ2 orbifold上でのorientifoldの構成では、方向に0-planeの数が方向に依存するというこれまでにないorientifoldを得ている。これらのコンパクト空間でのD-braneの配位やfluxなどの背景場には相当な自由度が残されており、type II stringの様々な方向で利用可能な手法を提供している。素粒子論標準理論と超弦理論をつなぐモデルのひとつであるIntersecting D-braneについて相互作用の選択則の定式化を行った。標準理論の適用範囲に限界があることが確かである一方、その高エネルギー側で重力も含め矛盾なく接続可能な理論として今のところ超弦理論のみが候補となっている。しかしながら、超弦理論自体が一意的に標準理論を導く手段を内包しているという大胆な予想の下に非摂動的解析が試みられてはいるが現在までに成功していない。そこで、10次元時空のコンパクト化によって形成されるであろう6次元内部空間の構造を仮定し、摂動論的描像の範囲内で超弦理論の長所を保ったままに標準理論につなぐUV-completionとしてString phenomenologyを考えることができる。その有力なモデルの一つがIntersecting D-braneである。Intersecting D-braneモデルによって低エネルギーで標準理論の湯川相互作用や世代構造を再現できればUV(高エネルギー)側で矛盾を起こさない一つのモデルが初めて構成できることになるが、これもやはりCKM行列の混合角まで含めると完全なものは今のところない。このためコンパクト空間のトーラス上でのD-braneの配位と相互作用を持ちうる状態との関係を簡潔な形にまとめることで今後の解析に役に立つようにした。具体的には湯川相互作用の場合3つのD-braneの相対的な位置と角度でworld-sheet上のインスタントン効果としての相互作用の形が定まるので、その幾何学的な関係を整数論的に整理することで簡易な選択則となった。これを用いて解析を進めトーラス上の3組のD-braneでは最大限3つのHiggs粒子を許しても湯川相互作用を再現するパラメーターが存在しないことが分かった。新たな拡張の方向を検討している。超弦理論の低エネルギー有効理論としての標準模型あるいは拡張としての超対称模型の実現の可能性を探るために、ヘテロ弦理論において10次元時空から4次元時空と6次元空間へのコンパクト化された場合の幾何学とそのゼロモードスペクトルについて調べた。超弦理論の摂動論的表現として、6次元コンパクト空間の構造が我々の世界の粒子の種類や数、その相互作用の構造を決定する。つまり、なぜ素粒子が3世代のクォークとレプトンから構成されているのかという根源的な問題へのアプローチを提供することになる。我々の研究では、6次元空間がオービフォルドである場合についてこれまでに調べられてきた模型以外の新しい幾何学が存在することを示し、そのスペクトルと湯川相互作用について考察した。まずZ2xZ2オービフォルドを2次元トーラス3つの直積T2xT2xT2としてではなく、より一般的に6次元トーラスT6がLie格子の構造を持つ場合に拡張することでこれまでにない模型を得た(JHEP03(2007)011)。さらにこのLie格子上で許される自己同型写像を体系的に調べることにより、Z2xZ2以外にZ2xZ4、Z4xZ4でも新たなオービフォルドが得られることが分かった(JHEP03(2007)103)。これは6次元トーラス上での可換オービフォルドについてほぼ完全な分類を与えるものと考えられる。現在これを利用した模型構築の研究に取り組んでいる。特に、このトーラスの非自明な構造のために相互作用の形に変化が見られ、これまでの模型では難しかった湯川相互作用の世代間混合的な相互作用持つ可能性もある。これが可能となると低エネルギーでMSSMの質量構造を再現できる可能性があり標準模型の導出に手がかりになると考えられる。弦理論のgeneralized discrete torsion模型との対応や、T-dualによる対称性、free fermionic形式などとの対応で、このオービフォルドと双対関係が現れる可能性もあり、これらのオービフォルドはそれ自体興味深いものである。

本研究は超弦理論のコンパクト化と低エネルギー有効理論の研究を目的としており、特にorbifoldコンパクト化による試みについて新しい手段を提供し、heteroticとTypeIIAstringの両理論に対する応用まで発展させた。ZnxZm orbifoldについてはこれまでのfactorizable orbifoldではそれぞれ一つずつしか知られていなかったが、この研究によって一般には20通り程の異なった幾何学が存在することが明らかとなった。超弦理論での具体的な模型構築に適用しその相互作用を含めた現象論的可能性まで議論していることは興味深い。質量生成に関係する3点相互作用でも、世代混合を起こす可能性のある新しい型の相互作用選択側を見つけている。また、Type II sting理論への応用が成され、一般的な形状の6次元トーラス、さらにorbifold上でのorientifoldの構成法を与えている。つまり、これまでのfactorizableコンパクト空間上での模型構築ではその各々の2次元空間の複素構造は二種類に限られるが、6次元空間ではもっと多様な構造を取ることの具体例を示しそれらを分類する方法を与えている。また、理論の無矛盾性から要求されるRR tadpoleの詳細な計算を行い、Lefshetz固定点定理の形への導出をした。このRR tadpole相殺の結果はよく知られたものだが、この形式は直観的な解析を可能とし今後の応用について有益な手段を提供することが期待できる。Z2xZ2 orbifold上でのorientifoldの構成では、方向に0-planeの数が方向に依存するというこれまでにないorientifoldを得ている。これらのコンパクト空間でのD-braneの配位やfluxなどの背景場には相当な自由度が残されており、type II stringの様々な方向で利用可能な手法を提供している。
1980年代90年代英国におけるデュアリズムとエスニック階層

ネオ・リベラリズム的政策によって、デュアリズム的経済体調の構築はなされ、現在でも続いているのであろうか。本研究の目的は、移民に関わるデュアリズムの有無を、戦後英国を対象とし、エスニッグ階層という研究視角で明らかにすることである。今年度は、住宅階層および移民の職業選好に注目して研究を行った。英国に戦後入国した移民で重要な人々には、カリブ系、インド系、東アフリカ・アジア系、パキスタン系、バングラデシュ系が存在する。住宅市場においてはカリブ系とバングラデシュ系は労働市場におけるエスニック階届的位置を反映しており、恵まれた住宅に居住してはいない。パキスタン系は住宅アメニティ的には「下層」よりも少々よい程度だったけれども、持ち家率の点では高かった。インド系や東アフリ力・アジア系については、労働市場における位置を反映した位置づけであった。職業選好に注目すると、2つの階層上昇移動の経路が移民たちに想定されていた。1つは自営業であり、もう1つは人的資本を職業の獲得機会として追求するやり方である.労働市場におけるエスニック階層を捉え直すと、南アジア系の自営業への集中は彼らの選好に沿っていると判断したくなった。しかし、むしろ人的資本志向がありながらも、「人種差別」や家庭環境等の障害ゆえに追求できず、自営業経路を選択せざるをえなかったという解釈が成立するのである。移民労働力というネオ・リベラリズム的政策は、一時期までエスニック・デュアリズムを英国内に形成していた。このように、単純マニュアル労働者に代表されるような古典的なエスニック・デュアリズムは1990年代の英国においては消失している。しかし、住宅市場におけるエスニック階眉および移民の職業選好を見ると、まだデュアリズム的な要素は残存していると言わざるをえない。英国のネオ・リベラリズム的政策によって、デュアリズム的経済体制の構築はなされ、現在でも続いているのであろうか。本研究は、移民に関わるデュアリズム的経済体制の有無を、戦後英国という時期・地域を対象とし、エスニック階層という研究視覚の下で明らかにする。戦後英国に入国した移民で重要なものには、カリブ系、インド系、東アフリカ・アジア系、パキスタン系、バングラデシュ系が存在する。彼らの階層的位置づけが本研究での焦点となる。一般的なエスニック階層の理論には、2種類のものが区別された。1つは、移民が「下層滞留」するというエスニック・デュアリズム理論である。もう1つの理論として、移民が階層上昇移動を果たすというエスニック・プル-ラリズム理論があった。これらの理論的プロフィールが、戦後英国の移民たちに当てはまるのかどうかが分析の鍵になる。労働市場においては、70年代から80年代の動きでは、カリブ系は階層上昇移動を果たしながらも、白人系よりも低い位置にいた。それに対して南アジア系は、産業セクターを加味すると白人系ともカリブ系とも異なる独自の動きをしていた。さらに、90年代の移民の動きは職業レベル的な階層区分では、カリブ系の男性やパキスタン系の男性女性、バングラデシュ系の男性が下層停滞の傾向を見せている以外は、上昇移動の様相を見せていた。しかし産業セクターを見ると、「エスニックな場所」と言える特定の産業セクターへの集中という事態が発見された。次年度の課題として、住宅市場におけるエスニック階層を把握すること、そして、移民の職業選好に注目してエスニック階層を考察することが残されている。
新規有機機能性色素の分子設計と物性研究

機能性色素の条件は第一に、安価な半導体レ-ザ-光(現時点では800nm程度のものが大部分である)に充分に感受性をもつことである。また、光、熱安定性がよいことも実用的に重要である。しかしながら、近赤外領域に強い吸収をもつ色素はほとんど無く、その開発が大きな問題になっている。従来の発色団に化学修飾を施し、吸収の深色移動を行う研究が活発に行われているが、近赤外領域に至るまで大きな吸収強度をもつ色素の設計はきわめて困難である。本研究では、ヘテロキノイド骨格をもつ化合物が小さい励起エネルギ-をもち、拡張共役できることに着目した。そこで、先ずヘテロキノイド骨格をもち、ジシアノメチレン基で修飾したTCNQ類似体の合成を行った。つぎに骨格をジヘテロキノイド、トリヘテロキノイドと拡張した。これらのポリヘテロキノイド化合物はトランス配置を取ることにより、平面性を保持できることが分かった。従って、共役の拡大と共に、吸収の大きな深色移動している。特に、トリヘテロキノイド化合物ではモル吸光係数が10万以上のπーπ^*許容遷移が800nmの近赤外領域に及んでいる。また、堅固な構造のため平面性がよく、熱安定性もよいため、機能性色素として有望である。現在、さらに、そのキノイド系の増環による共役の拡大や化学修飾を図っている。両末端に電子供与基と受容基の導入することにより、分子内電荷移動型相互作用をもつ、分極率の大きな分子の設計が可能であり、機能性色素だけでなく非線形光学材料としての可能性を有する。
支持液膜および膜抽出による分離操作の最適化と高効率分離への応用

1.連続式含浸液膜モジュ-ルの性能に対する原料液循環効果合浸液膜モジュ-ルによる分離において原料相での物質移動過程が膜透過の律速段階であるとき,原料相の排出液の一部を入口に循環すると原料相流路での流量が増し物質移動が促進されるので回収率が向上することを,合浸液膜モジュ-ル(担体:酸性有機リン系抽出剤)による亜鉛の連続回収実験および理論解析によりに明らかにした。本手法は膜分離操作のみならず,伝熱操作にも適用可能である。2.膜抽出法による希土類の相互分離のシミュレ-ション抽出部,洗浄部を備えた膜抽出装置により,原料相に水溶性錯化剤を添加してErとYを分離する場合についてシミュレ-ションを行い,原料相pH,油水流量比,膜抵抗などの条件が所要膜面積に与える影響を検討し,所要膜面積を小さくするには特に膜抵抗の軽減が重要であることを明かにした。3.硝酸銀溶液による高度不飽和脂肪酸の抽出および支持液膜による分離EPA,DHA,アラキドン酸,リノレン酸などの各種高度不飽和脂肪酸エステルをそれらのヘブタン溶液から硝酸銀水溶液に抽出する実験を行った。脂肪酸エステルの分配比D(=水相濃度/油相濃度)は二重結合数の増加とともに増加し,EPA,DHAなどの抽出では,各二重結合にAg^+が平均して1個配位して抽出されることが判明した。硝酸銀水溶液へのメタノ-ルの添加は分配比の向上に極めて有効であり,低硝酸銀濃度でもEPA,DHAが効率よく抽出された。また,水溶媒では抽出が困難なアラキドン酸なども抽出可能となり,抽出法による相互分離の可能性が示唆された。さらに,硝酸銀を担体とする含浸液膜および流動液膜によるEAPーエチルエステルの分離実験を行い一段の膜透過により純度が59%から約98%まで向上すること,流動液膜は含浸液膜よりも透過性,膜安定性に優れていることが示された。
不均質・不連続な深部岩盤の原位置岩盤三軸試験による調査と力学特性のモデル化

1998年に考案した原位置岩盤三軸試験は、ボーリングの孔底に中空円筒形状の試験体を掘削し、中央の小孔と外周溝に側圧を作用させると共に、上面を軸方向に載荷した時の試験体の変形を計測する試験方法である。地下深部の岩盤の平均的な応力ひずみ関係(変形特性と強度特性)を、ゆるみの影響をほとんど受けずに直接に計測できる唯一の調査手段であることが特長である。平成13年度は、この試験法をさらに進歩させ、中央の小孔を必要としない試験方法を考案した。このアイデアは、CCDを利用した三角測量法を活用することによって実現され、特許出願した。中央の小孔を掘削する必要がないので、ゆるみの影響がさらに抑制されると共にコスト・ダウンにも資すると期待される。また、試験体のひずみ分布を得ることもできるため、岩盤の不均質性や不連続性の評価に資する。平成14年度は、考案したCCD計測手法を室内の一軸・三軸試験装置に取り込み、その実用性や性能を検討した。また、多段階載荷の三軸圧縮試験法の適用性を検討した。さらに、試験体を成形する時の乱れの影響を極小化するために、高濃度の水溶性ポリマーを利用した掘削方法を新たに開発した。平成15年度は、CCD計測手法を利用して、不連続ならびに不均質な岩石供試体の変形状況を観察した。そして、せん断に伴って変形が局所化する状況を計測できることを示した。また、原位置試験用の装置を改良した。その結果、変位計測の精度およびスピードを約10倍改善することができた。さらに、現場試験のサイトとして凝灰角礫岩を対象岩盤に選定し、地質調査を実施した。最終年度は、凝灰角礫岩を対象岩盤とした現場実験において、試験技術の向上を確認すると共に、不均質な岩盤に対する平均的な応力とひずみの関係を取得した。さらに、現場より採取した試料を利用した室内力学試験も実施して、不均質な岩盤に対する寸法効果などを検討した。「原位置岩盤三軸試験」法を1998年に考案した(基本原理の特許は出願済み)。このアイデアは、ボーリングの孔底に中空円筒形状の試験体を掘削し、中央の小孔と外周溝(スリット)に側圧を作用させると共に、上面を軸方向に載荷した時の試験体の変形を計測する試験方法である。地下深部の岩盤(マス)の平均的な応力ひずみ関係(変形特性と強度特性)を、ゆるみの影響をほとんど受けずに直接に計測できる唯一の調査手段であることが特長である。これまでの関連研究によって、提案した手法の成立性は実証されたが、試験体の掘削と変位の計測に関する問題点が明らかとなった。そこで、この試験法をさらに進歩させ、中央の小孔を必要としない画期的な試験方法を考案した。このアイデアは、CCDを利用した変形の計測手法を活用することによって実現され、今年度に特許出願(特願2001-197869)を行った。改良された試験法は、ボーリングの孔底に円柱形状の試験体を掘削するだけなので(中央の小孔を掘削する必要がないので)、ゆるみの影響がさらに抑制されると共にコスト・ダウンにも資すると期待される。また、試験体のひずみ分布を得ることもできるため、不均質だったり不連続だったりする岩盤の評価に資することが期待される。

特許出願の他の実作業として、考案した計測手法を室内の一軸・三軸試験装置を作製して、その実用性や性能を検討した。その結果、CCDを利用した変形の計測手法の基本構造が確定し、計測が原理的に可能であることを確認することができた。また、計測精度の面や経済性に関する問題点も明らかとなり、平成14年度以降に解決を図ることとなった。「原位置岩盤三軸試験」法を1998年に考案した(基本原理の特許は出願済み)。ボーリングの孔底に中空円筒形状の試験体を掘削し、中央の小孔と外周溝(スリット)に側圧を作用させると共に、上面を軸方向に載荷した時の試験体の変形を計測する試験方法である。地下深部の岩盤(マス)の平均的な応力ひずみ関係(変形特性と強度特性)を、ゆるみの影響をほとんど受けずに直接に計測できる唯一の調査手段であることが特長である。昨年度は、この試験法をさらに進歩させ、中央の小孔を必要としない試験方法を考案した。このアイデアは、CCDを利用した三角測量法を活用することによって実現され、特許(特願2001-197869)を出願した。ボーリングの孔底に円柱形状の試験体を掘削するだけなので(中央の小孔を掘削する必要がないので)、ゆるみの影響がさらに抑制されると共にコスト・ダウンにも資すると期待される。また、試験体のひずみ分布を得ることもできるため、不均質だったり不連続だったりする岩盤の評価に資することが期待される。今年度の研究活動は以下の3点である。(1)考案した計測手法を取り込んだ室内の一軸・三軸試験装置を利用して、その実用性や性能を検討した。その結果、CCDを利用した変形の計測手法の基本構造が確定し、計測が原理的に可能であることを確認すると共に、せん断に伴って変形が局所化する状況を計測できることを示した。(2)不均質で不連続であることが一般的な岩盤において、同一の性状の試験体を複数個用意することが困難な場合もある。そこで、1つの試験体でせん断強度特性が評価できる多段階載荷の三軸圧縮試験法の適用性について、一連の多段階載荷の実験を行い、その結果を元に多段階載荷損傷モデルを作成して検討した。(3)破砕帯や割れ目を含む試験体をも乱さないように掘削する技術として、高濃度の水溶性ポリマーを利用した掘削方法を新たに開発した。ポリマー溶液の粘度特性、ワイゼンベルグ(回転に伴う垂直応力増加)効果、皮膜形成作用、浸潤特性を実験的に検討した。「原位置岩盤三軸試験」法を1998年に考案した。一昨年度は、この試験法をさらに進歩させ、中央の小孔を必要としない試験方法を考案した。このアイデアは、CCDを利用した三角測量法を活用することによって実現され、特許出願(特願2001-197869)した。中央の小孔を掘削する必要がないので、ゆるみの影響がさらに抑制されると共にコスト・ダウンにも資すると期待される。また、試験体のひずみ分布を得ることもできるため、岩盤の不均質性や不連続性の評価に資することが期待される。昨年度は、考案したCCD計測手法を室内の一軸・三軸試験装置に取り込み、その実用性や性能を検討した。また、試験回数を減らすことが可能な多段階載荷の三軸圧縮試験法の適用性を検討した。
先住民による海洋資源の流通と管理

海洋資源の流通と管理の研究成果は次のように要約することができる。(1)商業水産物は一般に需要が高ければ、過剰捕獲を生み出す傾向が見られる。その生産物が、現地社会で文化的な価値が低く、利用度も低い資源であり、かっ高収入源となるならば、生産者は仲介者の指示に従い、最大捕獲を目指す傾向にあるので、ナマコやフカヒレなどの特殊海産物は、とくに次のような条件下では、資源の枯渇化が進む可能性が高い。すなわち(1)地域外の市場の高い需要、(2)流通を支える情報伝達と輸送手段の発達、(3)市場の動きに目ざとい流通仲介者の存在、(4)対象資源に関する捕獲禁止や制限の法的処置の不在、(5)捕獲技術の存在、(6)地元での資源に対する文化的価値が低く、利用度も低いことなどである。(2)先住民社会においては、サケのような地元の「リアル・フード」を食べることや分配することが社会・文化的に重要であり、人びとのアイデンティティや社会関係の再生産にとって重要である。先住民の生業水産物の場合は、需要は社会内部に限定されるので、一般に資源の枯渇化は起こりにくい。しかしながら、先住民社会内に当該資源に関して高い需要がある場合には、歴史的な事情、捕獲・運搬技術の発達、(動物の霊魂への恐れや尊敬心の喪失といった)世界観の変化などの条件いかんでは、枯渇化を生み出す恐れがある。(3)資源保全や保護の方法を考えていくうえでは、生産者の生活を考慮した持続的利用ができるように水産資源の管理方法を構築する必要がある。地域社会における資源の枯渇化に関係する要因のひとつとして、社会内および社会外との流通のあり方が重要であるので、所与の資源の管理システムの構築においては、流通地ステムを考慮すべきである。平成15年度はカナダ・アラスカの極北地域、ロシアのカムチャッカ半島、日本、南太平洋地域、カリブ海地域において海洋資源の分配・利用・管理に関して予備的な調査を実施した。岸上伸啓はカナダ極北地域およびアラスカ地域におけるシロイルカの分配と流通について調査を実施した。井上敏昭はアラスカの内陸部においく手塚薫はアラスカ南西部において、谷本一之(研究協力者)はアラスカ北部においてサケ資源の利用と流通について調査を実施した。大島稔はカムチャツカ半島中部において、渡部裕(研究協力者)はカムチャツカ半島の中南部地域においてサケ資源の流通と管理について調査を実施した。岩崎まさみは北海道アイヌのサケ資源について、橋村修(研究協力者)は九州西部地域における水産資源の歴史的な利用と流通について調査を行った。竹川大介はヴァヌアツ共和国フツナ島における海洋資源の利用とその宗教・象徴システムについての調査を、赤嶺淳と鹿熊信一郎はフィジーおよびニューカドレニアにおけるナマコ資源などの流通および資源管理に関して調査を実施した。松本博之はトレス海峡諸島部においてイセエビの漁獲と商業流通に関する調査を実施した。浜口尚はカリブ海地域においてザトウクジラ・コビレゴンドウの管理と流通に関する調査を実施した。これらの調査によって太平洋地域や極北地域の先住民は、さまざまな漁獲物を海外市場に換金商品として出荷しており、国際的な流通ネットワークに組み入れられていることが明確になった。さらに国家による資源管理が実施されてはいるが、資源の保全効果が十分ではないことが判明した。一方.地域内の流通しかしていない北米の極北地域やカリブ海地域の鯨類は相対的に資源の保全が効果的に行われているものの、地域によっては管理に失敗している事例が見られた。このことから生業であっても地元の需要が高い場合には資源の保全が困難なことが判明した。平成16年度には、アラスカにおいて井上敏昭がシロイルカの流通について、手塚薫がサケの流通について、岸上伸啓がカナダ都市先住民の海洋資源の流通について調査を実施した。

大島稔と渡部裕(研究協力者)はロシアのカムチャツカ半島において、谷本一之(研究協力者)はマガダン地域においてサケ・マス・イクラなどの流通と管理について調査を実施した。橋村修(研究協力者)は中国福建省においてシイラなど魚類の利用と流通に関する調査を行った。竹川大介はヴァヌアツとフィジーにおいて海洋資源の利用と流通について、松本博之はオーストラリアのトレス海峡地域においてジュゴンやイセエビの流通と管理に関する調査を実施した。鹿熊信一郎はモーリシャスにおいて沿岸水産資源の利用と管理に関して、浜口尚はセント・ヴィンセントおよびグレナディーン諸島国においてコビレゴンドウの流通と管理に関して調査を実施した。これらの調査から、国際市場や地元の市場において需要の高い資源や換金性の高い資源に関しては、資源の保全管理がきわめて困難であることが確認された。そしてもっとも有効性の高い海洋資源の管理形態は、地元民による自主的な資源管理か、国家と地元民とによる共同管理である可能性が指摘された。また、本年度は日本文化人類学会第38回大会において分科会「水産資源の利用と流通」を開催し、岸上、岩崎、竹川、赤嶺、松本がこれまでの研究成果を口頭発表した。また、岸上はアラスカ大学で開催された第5回極北社会科学国際学会においてイヌイットの食物分配について、岩崎はイタリアのベラジオで開催された先住民のフード・システムに関する国際研究集会においてアイヌの食物に関する研究報告を行った。アラスカ大学のモーリー・リー教授を招聘し、アラスカ先住民の海洋資源の利用と管理の実態について情報交換と研究会を実施した。さらに平成18年度の公開を目指して、先住民による海洋資源の流通・管理に関するデータベース作りを進めた。本年度は、環太平洋沿岸地域を中心に海洋資源の流通に焦点をあわせた現地調査を実施した。岸上は、アラスカのジュノー、シトカ、ケチカンにおいて先住民の海獣およびサケ資源の流通、管理に関する調査を実施した。手塚は、アラスカのコディアック島において先住民の生業漁業と商業漁業への参加の実態と水産物の流通・管理に関する調査を行った。谷本(研究協力者)は、コディアク島とバローにおいてベーリング海峡の先住民による海洋資源の捕獲や交易に関する調査を実施した。井上は、アラスカ内陸部のフォート・ユーコンにおいてサケ漁およびサケの流通・分配に関する調査を実施した。浜口は、カナダのニューファウンドランド州におけるアザラシ猟に関して調査を実施し、アザラシ資源の利用と流通に関する情報を収集した。岸上は、オタワにおい都市先住民の水産資源の流通と分配に関する調査を実施した。岩崎は、カナダのバンクーバー島の先住民社会におけるサケ漁の衰退とその社会・経済的影響に関する実態調査を実施した。渡部(研究協力者)と大島は、ロシア・カムチャツカ州のカムチャツカ川沿いに住む先住民社会におけるサケ資源の利用と流通に関する調査を実施した。赤嶺はインドネシアのパプア州東部の沿岸地域においてナマコ資源を中心とした水産資源の利用と流通の実態に関する調査を実施し、鹿熊(研究協力者)は、インドネシアにおける沿岸水産資源・生態系の共同管理に関する調査を実施した。松本は、オーストラリアのトレス海峡諸島におけるロブスターを中心とした海洋資源の管理と流通に関する調査を実施した。
不安定プラークの早期診断を可能とする蛍光・PETデュアルイメージング薬剤の開発

本研究の目的は、ポジトロン放出核種と蛍光色素の両方で標識したマクロファージ標的イメージング薬剤DCM10を開発し、不安定プラーク検出薬剤としての有用性を評価することである。酸性条件下においてのみ蛍光を発する蛍光色素であるAcid Fluor Orange (AFO)で標識したAFO-DCM10はマクロファージ細胞および、動脈硬化モデルマウスの大動脈に高集積性を示した。また、ポジトロン放出核種である銅-64で標識したDCM10を用いてポジトロン断層撮影を行ったところ、動脈硬化好発部位に高い集積を認めた。以上の結果は、DCM10の不安定プラーク検出薬剤としての有用性を示唆する。本研究ではマクロファージを標的として、ポジトロン放出核種である18Fと蛍光色素の両方で標識したイメージング薬剤「DCM20」を開発し、不安定プラーク検出薬剤としての有用性を評価することである。本年度は、まずDCM20を酸性pH下においてのみ蛍光を発する蛍光色素であるAcid Fluor Orange (AFO)で標識したAFO-DCM20を作製し、基礎的検討を行った。作製したAFO-DCM20の蛍光強度はpH依存的に増強し、pH5.0条件下ではpH7.4の場合に比べ約8倍となった。続いて、マウス腹腔マクロファージを用いて取り込み実験を行ったところ、取り込まれた薬剤のみが蛍光シグナルを示し、その局在はリソソームの分布と一致した。さらに、動脈硬化モデルとして知られているApoE KOマウスにAFO-DCM20を尾静脈より投与し、投与2時間後に動脈硬化病変の組織内分布を調べたところ、AFO-DCM20はApoE KOマウス大動脈に高集積を示し、その集積はマクロファージ陽性領域と相関することを認めた。以上のことから、AFO-DCM20は不安定プラーク診断薬剤として有用である可能性が示された。また、18F標識に先立ちDCM20の骨格に修飾を加えることなく標識が可能なSPECT核種である99mTcを用いてDCM20を標識し、ApoE KOマウスにおける体内動態を調べたところ、投与二時間後における99mTc-DCM20の大動脈集積は血液よりも低いことが明らかとなった。非常に小さな動脈硬化病変部位を検出するためには、高い対血液比が求められることから、撮像時間を遅くするなど、改善が必要であることが示唆された。当初計画していた18F標識体の作製には至っていないが、蛍光標識体および99mTc標識体を用いた予備検討を行うことで、動脈硬化モデルマウスを用いた動物実験を実施できた。それにより、薬剤設計の体内動態における問題点が明らかとなった。今後は血液クリアランスを改善した化合物を作製し、その不安定プラークイメージング薬剤としての有用性評価を実施する予定である。本研究ではポジトロン放出核種と蛍光色素の両方で標識したマクロファージ標的イメージング薬剤を開発し、不安定プラーク検出薬剤としての有用性を評価することを目的とする。デキストランを母体骨格としたマクロファージ標的イメージング薬剤「DCM20」をRI標識し、マウス体内動態を調べたところ、DCM20は血中半減期が長く、半減期が110分と短いフッ素18 (F-18)による診断には適さないことが明らかとなった。そこで、分子量が約半分のデキストランを用いて「DCM10」を作製し、マウス体内動態を調べたところ、DCM10はDCM20に比べ速やかな血液クリアランスを示した。マンノース受容体を用いた結合阻害実験により、DCM10は高いマンノース受容体結合能を有していることが明らかとなった(Ki = 1.6 ±0.05 nM)。続いて酸性pH下においてのみ蛍光を発する蛍光色素であるAcid Fluor ORANGE (AFO)で標識したDCM10 (AFO-DCM10)を作製した。培養マクロファージにAFO-DCM10を添加し、蛍光顕微鏡にて観察を行ったところ、マクロファージ細胞内においてのみ蛍光が確認された。このことから、AFO-DCM10はマンノース受容体結合後にマクロファージに取り込まれ、酸性の細胞小器官であるリソソームに集積することが示唆された。AFO-DCM10を動脈硬化モデルマウスに投与し、二時間後に大動脈を摘出し、蛍光イメージングを行ったところ、動脈硬化巣に一致してAFO由来の蛍光が観察された。さらに、DCM10をポジトロン放出核種である銅64 (Cu-64)で標識し、動脈硬化モデルマウスに投与し、ポジトロン断層撮影を行ったところ、動脈硬化好発部位である頸部領域に高い集積が認められた。以上の結果から、DCM10は不安定プラーク検出薬剤として有用であることが示された。

18Fの半減期は約2時間と短く、体内動態の遅い化合物を標識する核種として適切ではないことから、薬剤設計を再検討し、118F-DCM20が標的部位に集積した後に、血液中に残存したRIを選択的に除去する手法を応用する、218Fよりも半減期の長いポジトロン核種を用いる、といった方策を講じることで、不安定プラークの描出が可能な蛍光・PETデュアルイメージング薬剤の作製を試みる予定である。放射線科学コンビニエバポの購入額を計上していたが、他予算での購入が可能となったため。新たな化合物の合成が必要となったため、合成試薬用の消耗品費として使用する。また、新たな化合物についてRI標識実験と、ノーマルマウスを用いた評価も必要となるため、標識実験用の消耗品や動物の購入費として使用する。
新しい高温熱水変形・透水・粒界拡散試験システムの開発

岩石の変形,岩石中の流体移動および間隙水を媒介とした物質移動は,地震の発生機構と地震予知,地球内部物質循環,地球環境問題など,学問的にも社会的にも重要性の高い問題と密接に関連している.地球深部条件下でこのような問題を実験的に研究するには,性能のよいガス圧式高温高圧変形透水試験機が必要であるが,わが国では本格的なガス圧式試験機はまだ開発されていなかった.本研究では,1,000°C以下の温度,300MPa以下の封圧と間隙圧,および変形が進行する条件下で高精度の変形・透水試験ができる装置を開発し,国内でガス圧式試験機が製作できる体制を作ることであった.高圧ガス保安法の規制によって圧力条件は220MPaにとどめざるを得なかったが,平成9年度には高温高圧圧力容器とガス圧発生装置を,平成10年度には油圧サーボ機構による軸荷重・封圧・間隙圧の制御システムを,本年度(最終年度)には内熱炉と内部荷重変換器を製作して,ほぼ研究の目標を達成することができた.本試験機は,封圧においては外国の試験機に劣るものの(高圧ガス保安法の規制により,より高圧を達成することは国内では困難),軸荷重・封圧・間隙圧の制御の性能において外国の試験機の性能をしのいでいる.その結果,パルス減衰法だけでなく,間隙圧振動法など,多彩な方法で幅広い透水係数の測定が可能になった.本研究で開発した試験機は,超臨界水中など,腐食条件下における多彩な材料試験にそのまま利用することができ,工業的にも多くの応用が期待できる.本試験機を用いて,野島断層,中央構造線,柳ヶ瀬断層,中国帯のナップ境界断層,神縄断層の破砕帯の透水係数(N_2gas permeability)を圧力をサイクルさせる条件下で測定し,断層破砕帯の透水性構造を決定した.今後は,測定を他の断層破砕帯に拡張し,温度と変形の影響も調べて,地殻の透水性構造の全貌を明らかにしたい.岩石の変形,岩石中の流体移動および間隙水を媒介とした物質移動は,地震の発生機構と地震予知,地球内部物質循環,地球環境問題など,学問的にも社会的にも重要性の高い問題と密接に関連している.地球深部条件下でこのような問題を実験的に研究するには,性能のよいガス圧式高温高圧変形透水試験機が必要であるが,わが国では本格的なガス圧式試験機はまだ開発されていなかった.本研究では,1,000°C以下の温度,300MPa以下の封圧と間隙圧,および変形が進行する条件下で高精度の変形・透水試験ができる装置を開発し,国内でガス圧式試験機が製作できる体制を作ることであった.高圧ガス保安法の規制によって圧力条件は220MPaにとどめざるを得なかったが,平成9年度には高温高圧圧力容器とガス圧発生装置を,平成10年度には油圧サーボ機構による軸荷重・封圧・間隙圧の制御システムを,本年度(最終年度)には内熱炉と内部荷重変換器を製作して,ほぼ研究の目標を達成することができた.本試験機は,封圧においては外国の試験機に劣るものの(高圧ガス保安法の規制により,より高圧を達成することは国内では困難),軸荷重・封圧・間隙圧の制御の性能において外国の試験機の性能をしのいでいる.その結果,パルス減衰法だけでなく,間隙圧振動法など,多彩な方法で幅広い透水係数の測定が可能になった.本研究で開発した試験機は,超臨界水中など,腐食条件下における多彩な材料試験にそのまま利用することができ,工業的にも多くの応用が期待できる.本試験機を用いて,野島断層,中央構造線,柳ヶ瀬断層,中国帯のナップ境界断層,神縄断層の破砕帯の透水係数(N_2gas permeability)を圧力をサイクルさせる条件下で測定し,断層破砕帯の透水性構造を決定した.今後は,測定を他の断層破砕帯に拡張し,温度と変形の影響も調べて,地殻の透水性構造の全貌を明らかにしたい.岩石の変形,岩石中の流体移動,および間隙流体を媒介とした物質移動は,地震と地震予知・地球内物質大循環・地球環境問題など,学問的にも社会的にも重要性の高い問題と関連して極めて重要である.本研究は,高温・高圧下で物質の透水性および粒界・空隙などを充填した流体中の溶質拡散係数を測定するシステムを開発し、地震研にすでに設置されている岩石の高温変形試験機と組み合わせて,高温熱水条件下において変形・透水・粒界拡散係数に関する総合的な試験システムを完成しようとするものである.これまで変形・透水性・粒界拡散が別々に研究されてきた背景には,それらの現象を同時に調べることのできる試験システムが開発されてこなかったという技術上の制約もあった.本年度は,このような現状を打破するために,変形と間隙流体の移動を同時に再現できる汎用実験システムを設計・製作した.実験システムでは,アルゴンガス(高温で安定な不活性ガス)を圧媒体として用いており,内熱式加熱炉を用いて,1,000°C近い温度,300MPa以下の封圧,最大300MPaの間隙圧の下で変形・透水実験をおこなうことができる.透水係数は,水またはガスを用いて,定差圧法・定流速法・間隙圧パルス法・間隙圧振動法などの多彩な方法で測定することが可能である.

これによって,断層帯で予想されるような,流体が非常に通りやすい場合(断層が動いた直後など)と非常に流体が移動しにくい場合(断層帯が充填された時など)においても透水性の測定が可能である.次年度に開発が予定されている間隙圧制御部の基本設計を終えることができたが,粒界拡散を測定用ピストンの細部は検討中である.これは,ピストン部分の製作で対応できるので,研究計画の遂行に大きな支障はない.また,変形実験と平行して,領家帯・手島の小規模剪断帯の調査をおこなった.岩石の変形,岩石中の流体移動と間隙水を媒介とした物質移動は,地震の発生機構の解明と地震予知,地球内物質循環,地球環境問題など,学問的にも社会的にも重要性の高い問題と関連して極めて重要である。本研究の目的は,1000°C近い高温および300MPa以下の封圧と間隙圧下で変形・透水試験ができる汎用実験システムを開発することである。平成9年度には,高温高圧用圧力容器とガラス圧発生調整装置を製作し,既存の載荷プレスに組み込んで実験システムのハード部分を完成させた。本年度は油圧サーポ機構によって軽荷重・封圧・間隙圧をコンピュータで制御するシステムを完成させて,室温・高圧下でのテスト運転に成功した。わが国では,高圧ガス保安法があるために,ガス圧式試験機の開発が遅れた。本システムはわが国初の本格的なガス圧式試験機であり,荷重と圧力の制御機能においては,外国の試験機の性能を越えている。次年度(最終年度)は内熱炉を製作して,高温下で実験データを得たい。岩石の変形,岩石中の流体移動および間隙水を媒介とした物質移動は,地震の発生機構と地震予知,地球内部物質循環,地球環境問題など,学問的にも社会的にも重要性の高い問題と密接に関連している.地球深部条件下でこのような問題を実験的に研究するには,性能のよいガス圧式高温高圧変形透水試験機が必要であるが,わが国では本格的なガス圧式試験機はまだ開発されていなかった.本研究では,1000°C以下の温度,300MPa以下の封圧と間隙圧,および変形が進行する条件下で高精度の変形・透水試験ができる装置を開発し,国内でガス圧式試験機が製作できる体制を作ることであった.高圧ガス保安法の規制によって圧力条件は220MPaにとどめざるを得なかったが,平成9年度には高温高圧圧力容器とガス圧発生装置を,平成10年度には油圧サーボ機構による軸荷重・封圧・間隙圧の制御システムを,本年度(最終年度)には内熱炉と内部荷重変換器を製作して,ほぼ研究の目標を達成することができた.本試験機は,封圧においては外国の試験機に劣るものの(高圧ガス保安法があるためにより高圧を達成することは国内では困難),軸荷重・封圧・間隙圧の制御の性能において外国の試験機の性能をしのいでいる.その結果,パルス減衰法だけでなく,間隙圧振動法など,多彩な方法で幅広い透水係数の測定が可能になった.本試験機を用いて,野島断層,中央構造線,柳ヶ瀬断層の破砕帯の透水係数(N_2gas permeability)を圧力をサイクルさせる条件下で測定し,断層破砕帯の透水性構造を決定した.今後は,測定を他の断層破砕帯に拡張し,温度と変形の影響も調べて,地殻の透水性構造の全貌を明らかにしたい.なお,本研究で開発した試験機は,超臨界水中など,腐食条件下における強度試験・透水試験などにそのまま利用することができ,工業的にも多くの応用が期待できる.
低温半導体表面吸着分子のレ-ザ誘起反応の機構と原子層成長

超高真空仕様の反応チャンバ内で零下に冷却されたSiあるいは石英基板上にSi_2H_6分子を吸着させ、これを波長193nmのArFエキシマレ-ザ光をすることによって光分解し、Si薄膜を形成した。吸着Si_2H_6分子の化学反応性及び膜形成メカニズムを調べるために、気相中のSi_2H_6分圧及び基板温度をそれぞれ、0.0070.07Torr及び300150Kの範囲で変化させ、Si_2H_6吸着層の長さを制御した。表面吸着層形成に対する知見を得るために、ArFエキシマレ-ザ光の出力を21mJcm^<-2>/shot一定とし、繰り返し周波数を0.67100Hzに変化させた。更に、Si膜形成における水素脱離反応を促進するために、TEA CO_2レ-ザ光を波長選択して、レ-ザ出力2242mJcm^<-2>/shot、繰り返し周波数を0.673.33Hzに変化させ、ArFエキシマレ-ザ光と同期あるいは非同期で吸着層へ照射した。上記の研究結果より以下のことが明かとなった。1.200K程度に冷却された清浄Si表面上では、Si_2H_6吸着第一層は、21mJcm^<-2>/shot程度のArFエキシマレ-ザ光1ショットでほぼ完全に光分解する。気相における孤立Si_2H_6分子の場合には、レ-ザ光1ショットで単原子層成長を実現するために約40層分の分子数が必要となるため、吸着第1層における高い反応性がセルフリミッティング機構として働いて、単原子層成長が実現される。2.10P6(956.1cm^<-1>)のCO_2レ-ザ光をArFエキシマレ-ザ光と同時照射することで、表面のSiH_3結合が選択振動励起され、膜中の結合水素量は半減して2.5at%になる。その結果、膜の結晶性は改善され、結晶層における結晶粒径は約350A、体積率は約70%の多結晶Si薄膜が得られた。