hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
メゾスコピック凹凸・光整合電極を組込んだ高効率色素増感太陽電池システムの創製

本研究では色素増感太陽電池システムのエネルギーフローに注目し、屈折率の異なる媒質により構成される表面・界面に新しいメゾスコピック凹凸構造を導入した場合の光学特性について検討した。検討した構成要素は、空気/ガラス/ITO透明導電膜/色素吸着TiO_2層における表面・界面、及びPt対向電極である。成膜は全て高周波スパッタリング法により行った。反射率・透過率等は紫外可視近赤外分光光度計により測定し、これを基に各媒質の屈折率を評価した。また表面凹凸はプローブ顕微鏡により定量評価した。これを必要に応じて変形して界面構造として用い、実験的に求められた媒質の屈折率と合わせて3次元有限差分時間領域(FDTD)法により表面・界面の光学特性を計算・評価した。各界面にメゾスコピック凹凸構造を導入することで以下のような太陽光エネルギー損失(波長範囲:0.4-1.0μm)の低減の効果が得られることが分った。すなわち、空気/ガラス界面で3.6%、ガラス/ITO界面でo,5%、ITO/色素吸着TiO_2界面でo.5%の反射率の減少が確認された。単純にこれらを加算してみると、5。8%の光エネルギー反射率を1.2%まで4.6%もの効率化が可能であることを示している。Pt対向電極の下地に平坦A1膜を用いることで鏡面反射率はPtのみの場合よりも増大することが、また凹凸を付与することで拡散反射率が増大することが確認できた。また、A1-N膜は水熱反応により透明化することができガラス基板上では反射防止膜として、あるいはメゾスコピック凹凸構造を有する透明基材として有用であることがわかった。以上、本研究により、色素増感太陽電池の積層界面ヘメゾスコピック凹凸構造を導入することが光エネルギーの反射による損失抑制に有効であることが明らかとなった。本研究では色素増感太陽電池システムのエネルギーフローに注目し、特に入射光に対し光学的整合をとった新しいメゾスコピック凹凸・光整合電極を提案し、その最適化を目指している.そのためにメゾスコピック構造(凹凸表面構造、超微粒子・ポーラス膜構造)の機能を融合した階層的メゾスコピック構造を創出し、高効率化を図ることを目的とする.そこで平成16年度はメゾスコピック構造創出のための以下の14の基本的項目について研究を遂行した.1.スパッタガス圧力パルス変調装置の改造現有の三元スパッタ装置に以下の改造を行った.・ターゲット近傍の局所ガス導入、・マスフローコントーラのピエゾバルブ制御によるパルス圧力変調の実現、・自動インピーダンスマッチング高周波電源の装着.2.色素担持用ナノポーラスTiO_2膜の作製と膜構造及び電気的・光学的特性評価TiO_2並びにTiをターゲットとして1.で改造した装置により成膜を行いメゾスコピック構造の形成件を調査した.そして形態と結晶構造をTEMにより観察し、形態に応じた光学特性の基礎的データを収集した.3.透明導電膜としてのITO膜成膜プロセスの確立1.の装置を用いてITO膜を成膜、熱処理を行い、透明導電膜の特性並びに表面凹凸構造形成条件に関する知見を得た.4.凹凸表面膜の作製と表面形状因子及び光学特性評価純Al及び不完全窒化Alスパッタ膜の成膜を種々のスパッタ条件をパラメータとして行った.そして表面形状因子を抽出し分類して系統的調査を行い、表面形状の特徴を制御できる因子を見出した.以上の項目を実施し、メゾスコピック構造光整合電極の各構成要素の作製条件を見出すことができた.

本研究では色素増感太陽電池システムのエネルギーフローに注目し、特に入射光に対し光学的整合をとった新しいメゾスコピック凹凸・光整合電極を提案し、その最適化を目指している.そのためにメゾスコピック構造(凹凸表面構造、超微粒子・ポーラス膜構造)の機能を融合した階層的メゾスコピック構造を創出し、高効率化を図ることを目的としている.そこで平成17年度はメゾスコピック構造創出のための以下の項目について研究を遂行した.・色素吸着させた平坦なナノポーラスTiO_2膜の評価平坦なナノポーラスTiO_2膜を成膜し、これに色素を溶媒の温度並びに溶質濃度、時間を変化させて吸着させた.それらの光学特性を測定し、吸着条件と屈折率との関係を評価した.そして色素吸着量と屈折率の関係を求めた.・メゾスコピック凹凸を有する受光側透明電極と色素吸着チタニアの積層と評価凹凸プロファイルを有するITO導電膜基板上にナノポーラスTiO_2膜を形成し、凹凸プロファイルの評価を行い、さらに色素吸着を行なった.また色素吸着条件(濃度、温度、時間)を変えて、凹凸を有するチタニア層に対する色素吸着量分布を評価した.・太陽電池効率評価のためのソーラーシミュレータの試作平成18年度に作製する色素増感太陽電池全体のエネルギー変換効率を評価するために必要なクセノンランプを光源とする同シミュレータを作製した。・メゾスコピック凹凸・光整合電極設計のためのシミュレーション開発した電磁場解析シミュレーションプログラムにより、実測あるいは人工的に生成した表面凹凸を仮定し、実測した対象物質の屈折率を基に波動場を計算した.光学的整合界面に有効な界面凹凸に関する知見を得た.以上により、色素増感太陽電池の受光部積層構造における光学的整合界面実現のための知見を見出すことができた.本研究では色素増感太陽電池システムのエネルギーフローに注目し、特に入射光に対し光学的整合をとった新しいメゾスコピック凹凸・光整合電極を提案し、その最適化を目指している.そのためにメゾスコピック構造(凹凸表面構造、超微粒子・ポーラス膜構造)の機能を融合した階層的メゾスコピック構造を創出し、高効率化を図ることを目的としている.そこで平成18年度はメゾスコピック構造創出のための以下の項目について研究を遂行した.・反射防止膜の作製反射防止膜としてのメゾスコピック凹凸表面構造のある不完全に窒化したスパッタAl-N膜を成膜し、これを純水中で煮沸することで透明化を実現し、ガラス基板窓材自身よりも高い透過率を示すことを確認し、その成膜条件、水熱反応条件を適正化する事ができた.・下部光反射Al電極膜の作製平坦なPt厚膜に比べて平坦なAl膜の上に薄いPt膜を被覆することで高い全反射率を実現できた.しかし凹凸のあるAlを下地とするPt膜被覆は吸収を助長する結果となった.電気的及び光学的観点からの比較検討が必要であることがわかった.以上により、色素増感太陽電池の受光窓における高効率化の可能性を示すことができ、下部電極におけるメゾスコピック表面構造と光学的特性との関連を明らかにする事ができた.更に、これらの結果を踏まえて色素増感太陽電池を試作し、ソーラーシミュレータを用いた発電実験を行った.メゾスコピック界面ごとの優位性は明らかであるが、TiO_2焼結体部の再現性改善が必要であることがわかった.
進行癌の予防と治療補完療法の研究：発症前診断法及び癌抑制機構再活性化の検討

ショウジョウバエ検証実験用いた遺伝子改変モデルは、多数の刺激伝達経路を統御するHippo signaling pathwayの中の、癌細胞において特に最終的な作用結実点、核内転写調節のかなめとなるYorkieを暴走させる癌モデル、Yki:V5S168Aミュータントである。Hippo signaling pathwayによる統御系は、中枢神経系、心筋(平滑筋)、消化管、内分泌系においてその機能が顕著であり、これらの臓器は槐耳効果を観察する臓器と一致している。実験系は単純であり、遺伝子異常ミュータントを食餌の上で産卵させ、孵化した幼虫は一定濃度で槐耳を含む食餌にて飼育、1週間程度で成虫となる。遺伝子異常は、特に複眼形成(細胞周期の同調効果を反映)に表現されるため、形態観察にて効果の質的判定が可能である(rough eye formationの比較)。その結果、仮説は実証され、カイジが投与量に依存して、ショウジョウバエモデルで暴走した転写調節・rough eye formationが改善・修復された。原因と結果の単純帰結としてデータが得られた。これは、量依存という点からも臨床実地データの見事な再現であった。その腫瘍細胞におけるHippo signaling pathwayの癌抑制遺伝子内変異を修復し、癌細胞特異的細胞死を誘発する。この癌抑制遺伝子機能の再活性化は、担癌マウス・ラットの腫瘤形成抑制・腫瘤消失現象とも合致している。メタボローム解析癌治癒のプロセスは、神戸大学メタボローム解析班との連携により、カイジ投与が癌発生検体の生体時計を発生開始時期まで巻き戻すことにより惹起されることも同時に解明した。これは、既に発生・胎児期におけるショウジョウバエメタボローム解析データが完備されていたため、単純比較で得られた結論であり、癌治療が異常ー正常という直線的な方向性ではなく、まず胎児期・発生期への生体時計の逆行を経て、幹細胞の安定した正常分化から開始されるという貴重な所見である。その内容は、槐耳(カイジ)を肝癌・乳癌などの抗癌剤として認可している中国で非常に注目され、昨年度だけで山東省済南市「国際乳癌シンポジウム」、広東省広州市「広東省医学会2017第七次肝胆膵外科学会学術会議」、湖南省長沙市「湖南省健康管理学会乳腺甲状腺健康管理学会」、上海市「原発性肝癌診療ガイドラインおよび関連研究成果報告検討会」、北京市「中国医療保険国際交流促進会」、遼寧省瀋陽市「海峡両岸医療保健交流協会」および大連市「東北介入フォーラム-2017」で、連携研究者・田中真奈実(ブラディオン医科学研究所)とともに招待講演を行った。さらにこの出張中、槐耳(カイジ)製造元の盖天力製薬との共同研究開始や、世界最大の遺伝子解析会社のBGI(北京基因組研究所)幹部との共同研究の打合せ、上海復旦大学の肝癌診療ガイドライン作成責任者の蔡教授、遺伝子解析トップの王教授と共同研究に向けての会談を行った。また、中国滞在中、多くの院士(日本の学士院会員)、景在平院士や劉允怡院士、程院士他を紹介され、中国の医学研究トップとの共同研究の道筋を開くことができた。上記研究実績の概要内容の成果を鑑み、臨床研究「槐耳(カイジ)の抗癌効果の分子基盤解明」を開始した。対象は、乳癌や大腸癌、肝癌、膵癌、胆管癌、前立腺癌などの進行癌患者ボランティア40名で、参加同意後より、カイジ1日20gの服用を開始し、服用3ヶ月後まで続ける。採血(2ml)は、カイジ服用開始時と1ヶ月後、3ヶ月後とする。同一個人の治療前・治療後という比較こそが、本研究の目的に即した解析可能な内容である。遺伝子発現網羅解析は、幸いなことに、近年の技法の進歩により、受託解析が充実しており、患者検体(血液)の直接送付により、フローチャートにある解析が一気に完遂できる。ただし、病期・年齢等を同一とする症例数の確保にはトータルで時間がかかり、また、解析費用が非常に高額であることから、まずは少数例におけるパイロット実験を行い、焦点を当てる変化を検知することから開始する。評価項目mRNAライブラリーについては、mRNAの研究に重点を置く。データ分析は、配列決定データ処理および基本的配列決定データ品質管理、新規転写物の予測、遺伝子の差次的発現分析を含む。上方制御された遺伝子および下方制御された遺伝子のアノテーション(注釈)および濃縮分析には、Gene Ontology(GO)およびKEGG経路データベースが使用される。小型RNAライブラリーの場合、データ解析には配列決定のデータプロセスと塩基配列データQC、ゲノムにわたるsmall RNA分布、rRNA、tRNA、snRNAとsnoRNAに対するアラインメント(整列)、既知のmiRNA発現パターンの構築、予測新規miRNAおよびそれらの二次構造の研究miRNAの発現パターンに基づいて、GO/KEGGアノテーション(注釈)および濃縮だけでなく、異なる発現解析も行う。微妙な発現結果とsmallRNAとmRNAの予測結果に基づいて、関連するsmallRNAとmRNAを同定するための統合解析を行う。胃癌・大腸癌を筆頭に多くの癌が予防可能となっている現在、未だ難治性と言われる肺癌・乳癌・膵癌等に対し、強い毒性と副作用から限界のある治療法しか応用できない症例も多い。

本研究においては、癌対策の補完療法確立を目的として、Huaier (Trametes robiniophila murr、日本名:カイジ)の顕著な癌治療効果に基づき、さらに、癌のみ成らず、肝・腎機能障害、皮膚病変、ホルモン分泌臓器障害、血行循環促進等に与える改善効果に注目して、これら多機能臓器修復効果を可能にする複雑な分子機構の解明を目的とした。臓器特性より、Hippo signaling pathwayに注目し、多分子連結刺激伝達機能を統合するこのシステムがカイジ分子機能の作用機転であると仮定した。この仮説に基づき、生体モデルとしてショウジョウバエ癌モデル(Yki:V5S168Aミュータント)を用いて治療実験を行った。その結果、仮説は実証され、カイジが投与量に依存して暴走した転写調節を修復し、細胞内のみならず隣接細胞に与えるHippo pathwayの競合機能を介して正常な組織修復までもたらすことが示された。これは、臨床観察と合致する。癌治癒のプロセスは、神戸大学メタボローム解析班との連携により、カイジ投与が癌発生検体の生体時計を発生開始時期に戻すことが示された。これは、既に発生・胎児期におけるショウジョウバエ・メタボローム解析データと比較検討し、癌治療が異常ー正常という直線的な方向性ではなく、まず胎児期・発生期への生体時計の逆行を経て、幹細胞の安定した正常分化から開始されるという貴重な所見である。また、これはカイジ成分に鑑みて、その薬効は、癌のみならず多因子疾患に対し、単一ターゲットを破壊するという方法論に基づく治療には自ずから限界がある、という常識的な論理の証明でもある。本研究の目的は、現状の癌対策の未解決点、特に進行癌末期に至る後期治療を補完し、総合的癌対策に資することにある。このために、毒性と副作用を無視しうる自然産生物質、中国産茸類Huaier (Trametes robiniophila murr、日本名カイジ)の臨床実地における顕著な抗癌効果に注目し、まず臨床実地有用性を検討した。その結果、肝臓癌、乳癌、副腎腫瘍、大腸癌、胃癌、神経内分泌性腫瘍(転移・再発)、癌以外でも肝機能障害(薬剤性、家族性、肝炎罹患後)、各種皮膚疾患、パーキンソン病1例など、多岐に渡る臓器と機能障害に対し、量依存性で顕著な改善効果・治癒効果を認めた。本研究の根幹となる、臨床有用性が証明されたため、詳細利用法とその特長を探査すべく、生体モデルを用いた機序解明を遂行した。カイジは難溶性であるため、患者における機能発現検定に培養細胞系を用いるのは困難である。担癌マウス、ラットにおける腫瘍塊消失は既に実験済みであるが、詳細分子機能検定を行うには不適である。ここで、カイジの上記臨床特性から、Hippoシグナル伝達経路がその分子機能発現根幹に相当すると仮定し、研究者らにより特許取得など遺伝子モデル作成に頻用しているショウジョウバエモデルを選択した。また、Hippo伝達経路に焦点を置く場合、1995年に構成因子Wntの発見から、ショウジョウバエが至適モデルとされる。その中でもHippo刺激伝達の最終到達点、核内転写調節制御に遺伝子異常を導入した癌モデル、Yki:V5S168Aミュータントを用い、この幼生をカイジ混和餌で発育、成虫期での形態変異を比較した(遺伝子変異は複眼形成に反映される)。その結果、カイジ投与により導入遺伝子変異による破綻暴走した転写調節制御が復活・修復され、この効果は投与濃度に依存する、という臨床実地を反映した仮説の証明に成功した。
DNAを相互作用素子として細胞様運動する人工システムの構築

細胞遊走や細胞運動の推進力はタンパク質や糖鎖の大規模な結合解離に基づいている。本研究ではこのような生命現象を再現するような人工システムを、DNAの超分子性を利用して再現することを通じて、生命分子の秩序形成における設計原理・作動原理を理解したいと考えている。具体的にはDNAの結合・解離を制御するために、DNAに光応答性分子アゾベンゼン及びその誘導体を導入した光応答性DNAを調製し、細胞モデルであるリポソームにこれを組み込み、細胞様運動するシステムのデザインを構築することを目標としている。H27年度は光応答性繊維の構築に着手した。オーバハング型の二重鎖をユニットとし、オーバハング領域でユニット間が互いに相補的に結合することで連結するようなDNA繊維を設計した。そして、光応答性分子を連結領域に導入することで光応答性繊維の開発に成功した。これをリポソーム内に導入し、光照射を行った際の挙動を観察した。一方で、H26年度の研究で課題となったDNAリポソームを固定するための基盤に関しては、ガラス表面に脂質膜を形成させることで解決することができた。これにより基盤上のDNAリポソームの挙動を観察することが可能になった。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究ではこのような生命現象を再現するような人工システムを、DNAの超分子性を利用して再現することで、生命分子の秩序形成における設計原理・作動原理を理解したいと考えている。DNAの結合・解離を制御するために、DNAに光応答性分子アゾベンゼン及びその誘導体を導入した光応答性DNAを調製し、細胞モデルであるリポソームにこれを組み込み、細胞様運動するシステムのデザインを構築することを目標としている。H26年度はまずリポソーム上に光応答性の二重鎖DNAを組み込むための最適な設計の探索を行った。D-threoninolを介してアゾベンゼンを複数導入したDNAの末端にコレステロールを付加することによってリポソーム上にDNAをアンカーさせることが出来ると分かった。このDNAに対して相補的な配列を持つDNAを添加しリポソーム上で二重鎖DNAを形成させることができた。また、共焦点顕微鏡を用いて観察を行ったところ、UV光と可視光照射を行うことでリポソーム上においても二重鎖の形成と解離を繰り返し制御できることがわかった。次にガラス基板上に結合させたDNAを介してリポソームを固定化することを試み、調製を行った。その過程でリポソームを構成する脂質がガラス基板上と相互作用してしまうことが示唆された。このことから解析に最適な条件の基盤表面の探査が必要であることがわかり今後の課題とした。アゾベンゼンを導入した光応答性二重鎖DNAを、コレステロールを介してリポソーム上にアンカーさせることが出来た。さらに、異なる波長の光を用いることでマイクロスケールのリポソーム上でDNA二重鎖の形成と解離に繰り返し成功し、分子間相互作用の大規模な光制御を行うことが出来た。平成26年度の実験の継続と発展を目指す。課題はリポソームと基盤上にリンクさせた相補鎖DNAとの結合・解離を制御するための基盤条件の探索である。また、その他の細胞様運動を実現するモデル系としてリポソーム内部におけるDNA繊維の形成と崩壊により制御可能なシステムの構築を計画する。
肝発がんを制御するヒストンメチル化修飾機構の解明と治療標的化戦略

肝癌は再発が多い難治癌のひとつであり、特に進行肝癌に対しては未だ治療選択肢が限られており新規治療法の開発が望まれる。多くの肝癌は慢性肝炎を背景として発症するが、慢性炎症により惹起されるエピゲノム異常の蓄積は前癌状態から発癌に至る過程で重要な役割を担うことが分かってきた。本研究の目的は肝発癌におけるエピゲノム異常の意義について明らかにし、エピゲノム異常をターゲットとした新規治療法開発への橋渡しとなる成果を得ることである。平成30年度は以下の研究成果を得ている。1.TCGAデータおよび当施設で保有する肝癌組織検体を用いた検討により、ヒストンメチル化酵素G9aが肝細胞癌において著明に発現が亢進していることが分かった。2.肝細胞特異的G9aノックアウトマウスを樹立した。G9aノックアウトマウスでは、肝細胞におけるヒストンメチル化レベルが著明に減弱していたが、マウス発生や発育過程においては特に影響を及ぼさなかった。G9aノックアウトマウスに対しジエチルニトロサミンと四塩化炭素により肝発癌を誘導したところ、野生型マウスに比較して肝発癌が著明に抑制された。3.上記ジエチルニトロサミン誘導性肝発癌は、G9a阻害剤の投与によっても著明に抑制された。G9a阻害剤投与を行ったマウス肝において、ヒストンメチル化がレベルが減弱していることを確認した。これらの結果により、G9aはヒストンメチル化制御を介して肝発癌において促進的に機能していると示唆された。実験計画に従って、予定通りマウスモデルおよびヒト臨床検体を用いて、肝癌の新規治療標的となりうるヒストンメチル化修飾因子につき検討できた。マウス肝組織検体を用いて、G9aが肝発癌を促進する分子メカニズムについて明らかにする。具体的には、網羅的遺伝子発現解析、およびクロマチン免疫沈降法などと用いて、肝発癌過程においてG9aがターゲットとしている腫瘍関連遺伝子の同定を試みる。さらに、in vitroの系を用いて十分な検証を加える予定である。生化学実験試薬、細胞培養試薬・器具、実験動物関連のほか、研究成果発表ならびに論文作成関連に使用予定。
マイクロ光ファイバーを用いた微小気泡・液滴計測の高精度化と医療計測への展開

エネルギー・環境問題に加えて,わが国では後期高齢者の増加に伴う医療へのニーズがますます高まることが想定される中,計測の機能・精度・実用に対する要求はより増していく.これら要求を満たすため,これまで開発してきた気泡・液滴計測用光ファイバープローブ(以下OFP)に流速測定・分光測定・温度測定・集光の機能を選択的に付与可能な多機能型マイクロOFPを提案することを本研究の目的とする.当該年度において,フェムト秒パルスレーザー(以下FPL)による非熱的マイクロプロセスの物理的作用について実験を行った.透明材料とみなした水,アセトン,エタノール各液体中にFPLを集光照射,集光点での非線形光学現象を高時空間分解計測(<1 [ps], <10 [μm/pixels])した.すると,FPLの照射直後(<400 [ps])にFPL集光部でフィラメント状の影(FPLの非線形光学領域,約100 [μm])が観察された.このフィラメント長さはFPLのパルスエネルギーと液体のイオン化傾向(バンドギャップ)に依存して決定される,「加工深さ」である.すなわちFPL導波路の電離度が加工精度と密接に関わっていることが証明された.上記結果を踏まえて,FPL加工を施した新規OFP(Fs-TOP)による気液検出精度を大幅に向上させた.すなわち,OFP加工を行う雰囲気を空気中,水中とした場合のFs-TOPの性能について比較検討した結果,水中で加工した場合の方が気液検出の不確かさが空気中の場合の2倍ほど改善されることが明らかになった.これは空気の粒子密度やイオン化傾向が水よりも低く,フィラメント長が短くなることで熱溜り(プルーム)が形成,加工部の微細な焦げつきがセンシングの不確かさを生んだことによる.以上の成果はいずれも世界初の試みであり,FPLの物理現象から実用スケールの加工法に至るまでを分野横断的に研究した.27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。エネルギー・環境問題に加えて,医療が今後我が国の主要なテーマとなることが想定される中,光ファイバープローブ(以下OFP)計測の機能・精度・実用に対する要求はより増していく.これら要求を満たすため,これまでに研究開発してきた気泡・液滴計測用OFPに流速測定・分光測定・温度測定・集光の機能を選択的に付与し,より詳細な流体計測に加え臨床での使用に特化した多機能型マイクロOFPを提案することを本研究の目的とする.当該年度において, OFPによる実機内気泡・液滴計測時に問題となるノイズ除去法を確立,計測精度を実用レベルまで向上させた.すなわち,実験では困難な光ファイバー内部の光導波の様子を計算(三次元光線追跡)により実現,ノイズとなる光信号の原因を明らかにすることで実信号の処理ルーチンを改良,精度を大幅に改善した.また, OFPに新たな計測磯能を付加するため,フェムト秒パルスレーザー(以下FPL)による非熱的マイクロプロセス工程を独自に構築した.まず水を透明材料とみなしFPLを集光照射,集光点での発泡の様子を高時空間分解計測(<1 [ps], <10[μ/pixels])した.さらに微小気泡生成の物理的・力学的素過程を明らかにし,最適な加工条件を調査した.さらに, FPLを水中照射時に見られる発泡現象を多角的に考察するため,水中での音響キャビテーション気泡の挙動と周囲液相への力学的作用を調査した.すると,従来研究では見られなかった新たな粒子凝集機構の発見に成功した.エネルギー・環境問題に加えて,医療が今後我が国の主要なテーマとなることが想定される中,光ファイバープローブ(以下OFP)計測の機能・精度・実用に対する要求はより増していく.これら要求を満たすため,これまでに研究開発してきた気泡・液滴計測用OFPに流速測定・分光測定・温度測定・集光の機能を選択的に付与し,より詳細な流体計測に加え臨床での使用に特化した多機能型マイクロOFPを提案することを本研究の目的とする.当該年度において,OFPによる実機内液滴の計測精度を大幅に向上させた.前年度より構築した三次元光線追跡シミュレーションによると,液滴計測時の光信号には複数の情報が含まれており,OFPの先端形状を工夫することで液滴検出感度,計測精度の向上が見込めることが判明した.計算結果に基づき,OFPの先端を最適化,液滴径を±20%の精度で計測可能とした.また,前年度に引き続き,OFPに新たな計測機能を付加するため,フェムト秒パルスレーザー(以下FPL)による非熱的マイクロプロセスに関する実験を行った.水・アセトンを透明材料とみなしFPLを集光照射,集光点での発泡の様子を高時空間分解計測(<1 [ps], <10 [μm/pixels])した.するとFPL特有の非線形光学現象が確認され,非熱的加工条件を探る上で重要な成果を得ることが出来た.また,水以外の液体中でのFPL誘起気泡生成についての報告例は無く,世界に先駆けてアセトン内気泡生成の様子を可視化した.エネルギー・環境問題に加えて,わが国では後期高齢者の増加に伴う医療へのニーズがますます高まることが想定される中,計測の機能・精度・実用に対する要求はより増していく.

これら要求を満たすため,これまで開発してきた気泡・液滴計測用光ファイバープローブ(以下OFP)に流速測定・分光測定・温度測定・集光の機能を選択的に付与可能な多機能型マイクロOFPを提案することを本研究の目的とする.当該年度において,フェムト秒パルスレーザー(以下FPL)による非熱的マイクロプロセスの物理的作用について実験を行った.透明材料とみなした水,アセトン,エタノール各液体中にFPLを集光照射,集光点での非線形光学現象を高時空間分解計測(<1 [ps], <10 [μm/pixels])した.すると,FPLの照射直後(<400 [ps])にFPL集光部でフィラメント状の影(FPLの非線形光学領域,約100 [μm])が観察された.このフィラメント長さはFPLのパルスエネルギーと液体のイオン化傾向(バンドギャップ)に依存して決定される,「加工深さ」である.すなわちFPL導波路の電離度が加工精度と密接に関わっていることが証明された.上記結果を踏まえて,FPL加工を施した新規OFP(Fs-TOP)による気液検出精度を大幅に向上させた.すなわち,OFP加工を行う雰囲気を空気中,水中とした場合のFs-TOPの性能について比較検討した結果,水中で加工した場合の方が気液検出の不確かさが空気中の場合の2倍ほど改善されることが明らかになった.これは空気の粒子密度やイオン化傾向が水よりも低く,フィラメント長が短くなることで熱溜り(プルーム)が形成,加工部の微細な焦げつきがセンシングの不確かさを生んだことによる.以上の成果はいずれも世界初の試みであり,FPLの物理現象から実用スケールの加工法に至るまでを分野横断的に研究した.年度内でのアクセプトは果たせなかったが,既に2報の論文が査読中であり,現在3報目も執筆中である.特にFPL誘起気泡生成過程については先行研究に並ぶことが出来るほどのデータを得ることが出来たため,当初の計画以上に進展していると考えている.27年度が最終年度であるため、記入しない。物理現象の正確な理解に努める.流体力学のみならず,プラズマ工学,光学,非線形光学,移動現象論など多分野の知識も貪欲に取り入れていく.各研究テーマに関する掲載論文が目標数以上を達成していると同時に,新たな研究テーマの発見を果たしたため.27年度が最終年度であるため、記入しない。成果ありきの研究に傾倒しないこと.修士課程までとは異なる研究となるので,現象を正しく理解することを第一とする.
PZT素子を用いた高精度弾性波速度測定技術に関する試験研究

本研究の目的はppmのオーダーの弾性波速度変化の測定技術の実用化である.このような微小な速度変化のモニタリングは極めて長期間にわたる岩盤内地下構造物周辺岩盤の安定性や遮蔽性の評価手段の一つと考えている.岩盤物性および応力状態に依存するが,ppmのオーダーの速度変化は,1hPa10hPa程度の応力変化に対応するので,極めて小さな応力変化を検出する目的にも使用できる.最終年度は実験サイトを岩手県釜石鉱山に絞り,現場実験を行った.別の予算で設置した石井式ひずみ計によるひずみ変化と本研究でえられた弾性波速度変化との相互相関係数を求めた結果,12.4時間周期の相関性が明かとなった.これは弾性波速度変化が潮汐に対応した応力変化による岩盤構造変化を捉らえていることを示している.その変化量は最大23ppmである.この結果は当初の目的であるppm程度の分解能で速度変化が検出できることを示している.釜石鉱山の現場は地表まで450mあるが,1000ppm程度の季節変動が認められる.現在,降水や雪解けによる岩盤の含水比の変化によるものか,あるいは応力状態の変化によるものか,境界要素法による観測現場附近の応力解析を行ない検討している.また実験の期間中に釜石鉱山から数百キロメートル以内で発生した地震にともなう速度変化が検出されている.地震により誘起された観測現場のひずみ変化を概算した結果と速度変化量には明瞭な相関が認められた.また連続観測は測定長16mで行なっているが,システムを再検討することにより,126mの測定長でも測定可能なことが実験で明らかになった.本研究の目的はppmのオーダーの弾性波速度変化の測定技術の実用化である.このような微小な速度変化のモニタリングは極めて長時間にわたる岩盤内地下構造物周辺岩盤の安定性や遮蔽性の評価手段の一つと考えている.岩盤物性および応力状態に依存するが,ppmのオーダーの速度変化は,1hPa10hPa程度の応力変化に対応するので,極めて小さな応力変化を検出する目的にも使用できる.今年度は実験サイトの候補者の一つである岩手県釜石鉱山,伊豆半島の名古屋大学大仁観測所および油壺の東京大学油壺観測所の現地調査を行なった.また昨年から釜石鉱山で行なっている予備実験結果は数ppm程度の分解能で速度変化が検出できることを示している.釜石鉱山の現場は地表まで450mあるが,1000ppm程度の季節変動が認められる.現在,降水や雪解けによる岩盤の含水比の変化によるものか,あるいは応力状態の変化によるものか,境界要素法による観測現場附近の応力解析を行ない検討している.また予備実験の期間中に釜石鉱山から数百キロメートル以内で発生した地震にともなう速度変化が検出されている.地震により誘起された観測現場のひずみ変化を概算した結果と速度変化量には明瞭な相関が認められている.予備実験は測定長16mで行なっているが,来年度は当初の目的であった,100mの測定長に延長する計画である.本研究の目的はppmのオーダーの弾性波速度変化の測定技術の実用化である.このような微小な速度変化のモニタリングは極めて長期間にわたる岩盤内地下構造物周辺岩盤の安定性や遮蔽性の評価手段の一つと考えている.岩盤物性および応力状態に依存するが,ppmのオーダーの速度変化は,1hPa10hPa程度の応力変化に対応するので,極めて小さな応力変化を検出する目的にも使用できる.最終年度は実験サイトを岩手県釜石鉱山に絞り,現場実験を行った.別の予算で設置した石井式ひずみ計によるひずみ変化と本研究でえられた弾性波速度変化との相互相関係数を求めた結果,12.4時間周期の相関性が明かとなった.これは弾性波速度変化が潮汐に対応した応力変化による岩盤構造変化を捉らえていることを示している.その変化量は最大23ppmである.この結果は当初の目的であるppm程度の分解能で速度変化が検出できることを示している.釜石鉱山の現場は地表まで450mあるが,1000ppm程度の季節変動が認められる.現在,降水や雪解けによる岩盤の含水比の変化によるものか,あるいは応力状態の変化によるものか,境界要素法による観測現場附近の応力解析を行ない検討している.また実験の期間中に釜石鉱山から数百キロメートル以内で発生した地震にともなう速度変化が検出されている.地震により誘起された観測現場のひずみ変化を概算した結果と速度変化量には明瞭な相関が認められた.また連続観測は測定長16mで行なっているが,システムを再検討することにより,126mの測定長でも測定可能なことが実験で明らかになった.本研究の目的はppmのオーダーの弾性波速度変化の測定技術の実用化である.このような微小な速度変化のモニタリングは極めて長期間にわたる岩盤内地下構造物周辺岩盤の安定性や遮蔽性の評価手段の一つと考えている.

岩盤物性および応力状態に依存するが、ppmのオーダーの速度変化は,1hPa10hPa程度の応力変化に対応するので,極めて小さな応力変化を検出する目的にも使用できる.今年度は当初の計画どおり地下構造物周辺の岩盤の遮蔽性や安定性のモニタリング技術の開発を目標として,現在16mの距離で測定を行なっている釜石鉱山の花崗岩岩盤をテストサイトして120mまで測定可能距離を延長を検討した.平面波を仮定した簡単な予備計算によると,現在と同じ測定条件すなわち卓越周波数25kHzのパルスを用いた場合,120m遠方では受信振幅が1億分の1を4回かけただけ(10^<-32>)小さくなることがわかる.球面波を考慮するとさらに小さい.これでは計測不能なので卓越周波数を6kHz程度まで低下させることを考えた.圧電素子の振動は単純ではなく,加えるパルスの幅を広げるだけでは発振周波数は低下しない.4倍厚い圧電素子を用いれば卓越周波数は約1/4になるが,出力も1/4になる.薄い圧電素子を積層し,電気的に並列に接続すると出力低下は防げるが,過渡的な電流が多くなる.室内実験によりこれらの問題を検討し,作製した8kHz対応型発振子を作製した.この発振子に1kVのパルスを負荷し,受信信号を64万回積算することにより,実用に耐える波形を受信することができた.この成功により,比較的高い周波数パルスを用いた岩盤精密計測が可能になるものと考えている.来年度は連続計測を検討する.本研究の目的はppmのオーダーの弾性波速度変化の測定技術の実用化である.このような微小な速度変化のモニタリングは極めて長期間にわたる岩盤内地下構造物周辺岩盤の安定性や遮蔽性の評価手段の一つと考えている.岩盤物性および応力状態に依存するが,ppmのオーダーの速度変化は,1hPa10hPa程度の応力変化に対応するので,極めて小さな応力変化を検出する目的にも使用できる.最終年度は実験サイトを岩手県釜石鉱山に絞り,現場実験を行った.別の予算で設置した石井式ひずみ計によるひずみ変化と本研究でえられた弾性波速度変化との相互相関係数を求めた結果,12.4時間周期の相関性が明かとなった.これは弾性波速度変化が潮汐に対応した応力変化による岩盤構造変化を捉らえていることを示している.その変化量は最大23ppmである.この結果は当初の目的であるppm程度の分解能で速度変化が検出できることを示している.釜石鉱山の現場は地表まで450mあるが,1000ppm程度の季節変動が認められる.現在,降水や雪解けによる岩盤の含水比の変化によるものか,あるいは応力状態の変化によるものか,境界要素法による観測現場附近の応力解析を行ない検討している.また実験の期間中に釜石鉱山から数百キロメートル以内で発生した地震にともなう速度変化が検出されている.地震により誘起された観測現場のひずみ変化を概算した結果と速度変化量には明瞭な相関が認められた.また連続観測は測定長16mで行なっているが,126mの測定長でも測定可能なことを実験で明らかにした.
オントンジャワ海台マグマの分化作用に及ぼす水の影響

西太平洋の海底に存在するオントンジャワ海台は,火山の中では世界最大の噴出率を誇る巨大玄武岩地域である.この海台の調査のため,国際深海掘削計画のLeg192航海では掘削調査を行った.私は日本人の岩石学者としては唯一の乗船研究者としてLeg192に参加し,数十個の岩石を採取した.世界中から集まった乗船研究員の中で,私はマグマの分化作用に関する研究を任されている.そこで地下浅部(数20km)を想定した水に不飽和な系(<6wt%)での岩石溶融実験を行い,マグマ溜まり中の含水量および温度を決定することを目的とした.平成16年度に購入したピストンシリンダ型高圧実験装置に今年度購入した加熱電源を繋ぎ,高温高圧実験を可能とした.実験温度・圧力は11601200°C・500MPa(地下15kmの圧力に相当)の条件で行った.実験では酸素雰囲気の制御を行ため,三重カプセルを使用した.最も内側のカプセルには鉄-白金の合金を使用しこの中に岩石試料と水を入れ,中間部の白金チューブに挿入する.最も外側のカプセルにも白金を使用し,この中に酸素雰囲気の制御剤(Co-CoO)を入れて酸素雰囲気の制御を行った.また岡山大学固体地球センターの内熱式ガス圧装置を使用して低圧(200MPa;地下6kmの圧力)での溶融実験も行った.含水条件での実験試料中に含まれる斜長石中のAn量(=Ca/(Ca+Na))は無水の時に比べて増加し,マグネシウム量は減少することが明らかとなった.天然の岩石試料もAn量の多い斜長石はマグネシウム量が少ないという事実が判明しているため,高An量の斜長石は含水条件で晶出したことが明らかとなった.しかし実験試料中の斜長石のサイズが小さすぎたため,正確な化学分析が不可能であり,含水量の定量には至らなかった.西太平洋に存在するオントンジャワ海台は,過去2億年間に活動した火山の中では最大の噴出率を誇る海洋洪水玄武岩である.この活動は地球環境や地球内部循環に影響を与えたと考えられており,そのマグマ成因モデルが議論されている.そのため深海掘削計画Leg192では,この海台の掘削を行った.私はLeg192に参加し,オントンジャワ海台の岩石を30個程度採取してきた.そして平成15年度までに実験岩石学的研究により,地下浅部(6km)の無水条件でマグマの大部分は分化したと提案した.しかし,分化の際,僅かの(数%)水が関与していた可能性が指摘されている.そこで地下浅部(数20km)を想定した水に不飽和な系(<6wt%)での岩石溶融実験を高圧実験(【greater than or equal】500MPa;地下15kmの圧力)を行うことを目的とした.平成16年度はTRY A-1型ピストンシリンダを購入し,これの圧力キャリブレーションを行った.実験装置のシリンダーと試料容器の間の摩擦を最小にするため,試料容器の外側には食塩を使用し,500MPa(地下15km程度の圧力)の圧力が再現できるように工夫した.また岡山大学固体地球センターの内熱式ガス圧装置を使用して低圧(200MPa;地下6km程度の圧力)での溶融実験を行った.実験では酸素雰囲気の制御を行うが,これには二重カプセルを使用した.内側のカプセルには鉄-白金合金を使用し,この中に岩石試料と水を入れ,外側のカプセルには白金を使用しこの中に酸素雰囲気の制御剤(Co-CoO)を入れて酸素雰囲気の制御を行った.これまでに高圧実験で酸素雰囲気を制御した研究は数少ない.従って平成16年度は酸素制御に関する開発的な予備実験を数回行った.西太平洋の海底に存在するオントンジャワ海台は,火山の中では世界最大の噴出率を誇る巨大玄武岩地域である.この海台の調査のため,国際深海掘削計画のLeg192航海では掘削調査を行った.私は日本人の岩石学者としては唯一の乗船研究者としてLeg192に参加し,数十個の岩石を採取した.世界中から集まった乗船研究員の中で,私はマグマの分化作用に関する研究を任されている.そこで地下浅部(数20km)を想定した水に不飽和な系(<6wt%)での岩石溶融実験を行い,マグマ溜まり中の含水量および温度を決定することを目的とした.平成16年度に購入したピストンシリンダ型高圧実験装置に今年度購入した加熱電源を繋ぎ,高温高圧実験を可能とした.実験温度・圧力は11601200°C・500MPa(地下15kmの圧力に相当)の条件で行った.実験では酸素雰囲気の制御を行ため,三重カプセルを使用した.最も内側のカプセルには鉄-白金の合金を使用しこの中に岩石試料と水を入れ,中間部の白金チューブに挿入する.最も外側のカプセルにも白金を使用し,この中に酸素雰囲気の制御剤(Co-CoO)を入れて酸素雰囲気の制御を行った.また岡山大学固体地球センターの内熱式ガス圧装置を使用して低圧(200MPa;地下6kmの圧力)での溶融実験も行った.含水条件での実験試料中に含まれる斜長石中のAn量(=Ca/(Ca+Na))は無水の時に比べて増加し,マグネシウム量は減少することが明らかとなった.天然の岩石試料もAn量の多い斜長石はマグネシウム量が少ないという事実が判明しているため,高An量の斜長石は含水条件で晶出したことが明らかとなった.
脳波による難治性疼痛症例の運動療法の治療効果の予測

慢性痛の多くは器質的な問題だけでなく心理的・社会的な要因、さらには、中枢神経系の変調が関与しあっている。本研究の目的は,慢性痛患者の初期評価時の脳活動が運動療法の治療効果を予測できるか検証することである。対象は慢性痛患者(男性12名,女性23名)であった.初診時及び3ヶ月後に疼痛強度,疼痛生活障害尺度、不安、抑うつの評価指標、痛みの破局的思考、生活の質の指標及び脳活動を評価した。結果、20%以上疼痛が改善した患者は14名で,20以内であった患者は21名であった.初期評価時に両群間に有意な差を認めたものは、EQ-5Dのみであり、各周波数解析の結果に両群に有意な差を認めなかった。慢性痛患者に対して運動療法が効果的であることが報告されている.しかし,初期評価時に運動療法にて治療効果が十分認められるかの予測は困難である.近年,腰痛症患者にfMRIを用いて,慢性化するかどうか予後予測可能か検討した結果,初期評価時の安静時の脳活動において,側坐核と前頭前野の機能的結合が強い症例程,慢性化することが明らかとなっている.本研究の目的は,初期評価時の脳活動が運動療法の治療効果を予測できるか検討することである.平成27年4月1日から平成28年3月22日までサバティカル制度を利用して、オーストラリアに留学していたため、科研費の研究がすすめられなかった留学していたため、追加データをとれていない目的:慢性痛の多くは器質的な問題だけでなく心理的・社会的な要因,さらには,中枢神経系の変調が関与しあって,病態の悪化や痛みの増悪につながっていることが多く,集学的な痛み診療が必要である.これまでに,集学的診療によって,運動療法の適応があるかどうか判断してきたが,初期評価時に運動療法が効果的であるかどうか予測することは困難であった.本研究の目的は,慢性痛患者の初期評価時の脳活動が運動療法の治療効果を予測できるか検証することである.方法:対象は慢性痛患者(男性12名,女性23名,平均年齢50.1±113.8歳)とした.初診時及び初診から3ヶ月後に疹痛強度(VAS),疹痛生活障害評価尺度(PDAS),不安抑うつ評価指標で(HADS),破局的思考(PCS),QOL(EQ-5D)を評価した.また,初診時に脳波を測定し,各周波数解析,LORETA解析を行った.3ヶ月間運動療法を実施した患者の3ヶ月後に痛みが改善した群(痛みの改善率が20%以上)と改善しなかった群(痛みの改善率が20%未満)に群分けし,両群間で初期評価時のPDAS,HADS,PCS,EQ-5D,脳波における各周波数解析,LORETA解析の結果を比較・検討し,改善率に関与する因子を抽出した.結果:20%以上痛みが改善度した患者は14名で,20%以内であった患者は21名であった.初期評価時に両群間に有意な差を認めたものは,EQ-5Dのみであり,各周波数解析,LORETA解析の結果に両群に有意な差は認めなかった.考察:本研究結果から,運動療法の効果予測には,脳波,不安抑うつ,破局的思考よりも,QOLの包括的評価であるEQ-5Dが有効である可能性が示唆された.慢性痛の多くは器質的な問題だけでなく心理的・社会的な要因、さらには、中枢神経系の変調が関与しあっている。運動療法の対象となる症例が十分に集まっていないので、運動療法効果あり群となし群の比較がいまだ行えていない。難治性疼痛患者の症例のリクルートを他の施設においても行っていく.症例数が集まり、運動療法効果あり群となし群の比較検討を行う.リハビリテーション今年度、引き続き難治性疼痛患者の症例のリクルートを行っていく。症例数があつまり、運動療法効果あり群となし群の比較検討を行う。平成27年4月1日から平成28年3月22日までサバティカル制度を利用してオーストラリアに留学していたため、科研費の研究がすすめられなっかた研究対象者が少なく、備品の購入が少なかったことと、十分なデータが集まっていないため国際学会での発表には至らなかった。今後、当初の計画通り、備品の購入や消耗品の購入することで科研費を使う。研究対象者が増やすことで、備品の購入が増え、また、ソフトの更新のために研究費が必要である.また、十分なデータを集めることで国際学会での発表が可能となる,
『弥生の海退』は存在したのか

当該年度は,数値モデリングコード開発を重点的に行った.昨年度開発した地球回転変動が及ぼす効果を詳細に計算できるコードを用いて,入力値となる地球内部粘性構造および第四紀氷床変動史について広範囲に渡るパラメータを設定し,数値計算を行った.地球が過去に経験したとされる極端な氷床配置などの設定の場合,アイソスタシー的な観点から固体地球がどのような応答をするかといった問題に対して,氷床分布,およびその時間変化や,地球内部粘性構造について,広範なモデルパラメーターを設定し,数値計算結果と地質データとの詳細な比較検討を進めた.様々な初期設定を仮定した数値実験を展開した結果,場所と時間によって大きく変化する会水準変動曲線の特徴を入念な解析を進め,地球内部粘性構造に対する依存性などについてとりまとめ、学会にて公表した.さらに,堆積物荷重の効果を評価する計算コードを開発し,現在の地形形成に対してどの程度堆積物の荷重としての影響があるかを定量的に調べた.特に堆積物荷重が地形形成に及ぼす影響が,並行する氷床変動や気候変動に対してどのような関連が見込まれるかと言う点について,数値計算結果をもとにして議論した.さらに,最終氷期の海水準について,約3万年前から2万年前までの海水準変動のデータ検討を行い,氷床融解の時空間変動を検討した.また,高時間・高空間分解能での計算を可能とする計算コードの開発とスーパーコンピュータの使用を見込んだ移植に着手し,高解像度計算を進める準備を行った.当該年度についての研究計画は,地形と関連させた堆積物データベースの構築の完成を目標としていた.それまで,データセットを本研究で効率的に利用できる形式への再構築を順次進め,その利用手順についての方法を確立していたので,この方法より数値データの取得・整備等を当該年度までに円滑に完了することを見込んでいたが,データとりまとめのための補佐員を効果的に雇用でなかったため,堆積物データベースの構築がやや遅れている.一方,昨年度進めた解析ツールの開発を並行して高精度化に成功し,データ解析についても順調に結果を得ている.さらに,数値モデリングコード開発においては,堆積物荷重の効果をこれまでの第四紀海水準変動復元モデルへの実装を完了させ,高解像度計算へむけたコード開発を着実に進め,最終氷期最盛期および完新世の海水準における研究成果として論文にまとめている.また,さまざまな初期値に基づく数値計算を展開し,堆積物の荷重効果が大陸棚深度にどのような影響を与えたのかという視点から,両極氷床の融解やおよび地球内部粘性率の鉛直構造について,これまで提案されている入力モデルを広範に設定して数値実験を展開した.これらの一部について,学会発表として公表することができた.これらのことから,補佐員雇用ができずやや遅れている部分があるが,次年度への延長により,十分研究目的を達成できると見込まれる.地形と関連させた堆積物データベースの構築について,主に日本の大規模平野に焦点を絞って,ボーリング等の既存のデータセットの収集を進め,本研究課題で進めるデータベース構築を完了させ,並行して進めている数値計算結果との比較検討を行い,それぞれの沖積層の形成史を検討する.現在までに得られた氷床融解史と地球内部粘性構造を用いた数値計算を実施し,最適なモデルパラメータの探索を行い,海水荷重のアイソスタシー効果でどの程度説明可能かを再検討する.並行して,今年度完成した堆積物荷重による地殻変動の数値モデリングコードによる数値実験を進め,さらに第四紀海水準変動復元への影響を定量的に評価し,論文としてまとめる.当該年度は,完新世における日本列島沿岸域の海水準変動について,沖積平野の形状・地下構造といった情報をデータベース化するための準備,および地殻変動を再現する数値モデリングコードの開発を進めた.沖積平野データベース構築に関しては,技術的なサポートをするための人員を雇用し,データベース構築に着手した.数値モデリングコード開発においては,完新世の海水準変動に大きく影響することが示唆されている地球回転変動が及ぼす効果を詳細に計算できるコードを開発し,これまで開発を進めていた第四紀海水準変動復元モデルに実装した.このモデルの動作確認を含めた広範囲のパラメータ依存性について,実際の変数等を用いた数値計算を行い検証した.また,高時間・高空間分解能での計算を可能とする計算コードへの移植を進め,高解像度計算で必要とされる計算機のスペックや計算時間等の見積もりについても検討した.研究成果として,地球回転変動の効果を実装したことによる地球内部粘性構造の推定について,主に(球面調和関数の)低次の地球変形の項に着目し,従来の研究との違いや氷床分布の違いによる依存性などについて,様々な初期設定を仮定した数値実験を展開し,その定量的評価を進め論文として公表した.また,全球的な気候変動と氷床変動の役割について,南極氷床についてのモデルーデータ統合的研究により明らかにし,論文として公表した.当該年度についての研究計画は,地形と関連させた堆積物データベースの構築を主たる目標としていた.そこで,既存のデータセットの収集および,そのデータセットを本研究で効率的に利用できる形式への再構築について検討を進め,その利用手順についての方法を確立することができた.この方法より数値データの取得・整備等が次年度までに円滑に完了することが見込まれ,さらに解析ツールについても並行して開発が進んだため一部予備的な結果を得ることができた.さらに,数値モデリングコード開発においては,地球回転変動の効果をこれまでの第四紀海水準変動復元モデルへの実装に成功し,低次(長波長)の地球変形や完新世の両極氷床の融解,および地球内部粘性率の鉛直構造について,これまで提案されているモデルとは異なる新しい知見を得た.これらの一部について,論文として公表することができた.

これらのことから,おおむね順調に進展していると考えられる.当該年度は,完新世における日本列島沿岸域の海水準変動について,沖積平野の形状・地下構造といった情報をまとめ,それらのデータベース化を順次進めた.並行して地殻変動を再現する数値モデリングの入力値について精査した.昨年度より着手した沖積平野データベース構築に関して,近年の出版データを中心にコンパイルを行い,年代等のデータを精査して,年代較正等を含めた処理を行い,データベース構築を引き続き行った.数値モデリングコード開発においては,昨年度開発した地球回転変動が及ぼす効果を詳細に計算できるコードを用いて,入力値となる地球内部粘性構造および第四紀氷床変動史について広範囲に渡るパラメータを設定し,数値計算を行った.地球回転変動の効果を考慮した球面調和関数の低次の地球変形と第四紀海水準変動について,数値計算結果と観測値の詳細な比較を進めた.様々な初期設定を仮定した数値実験を展開し,主に粘性率依存性に着目して定量的評価を進め,論文として公表した.完新世の氷床変動に関しては,主にグリーンランド氷床変動に注目し,海水準変動のデータのみならず測地データを含めた検討を行い,氷床融解の時空間変動を検討した.また,高時間・高空間分解能での計算を可能とする計算コードの開発とスーパーコンピュータの使用を見込んだ移植についての準備を行い,高解像度計算で必要とされる計算機のスペックや計算時間等の見積もりについて検討した.当該年度についての研究計画は,地形と関連させた堆積物データベースの構築の完成を目標としていた.そこで,既存のデータセットの修正および,そのデータセットを本研究で効率的に利用できる形式への再構築を順次進め,その利用手順についての方法を確立した.この方法より数値データの取得・整備等が次年度までに円滑に完了することが見込まれ,さらに昨年度進めた解析ツールの開発を並行して高精度化させ,データ解析についても順調に結果を得ている.さらに,数値モデリングコード開発においては,地球回転変動の効果をこれまでの第四紀海水準変動復元モデルへ実装が完了し,高解像度計算へむけたコード開発に着手した.また,さまざまな初期値に基づく数値計算を展開し,低次(長波長)の地球変形や完新世の両極氷床の融解,および地球内部粘性率の鉛直構造について,これまで提案されているモデルとは異なる新しい知見を得た.これらの一部について,論文として公表することができた.これらのことから,おおむね順調に進展していると考えられる.当該年度は,数値モデリングコード開発を重点的に行った.昨年度開発した地球回転変動が及ぼす効果を詳細に計算できるコードを用いて,入力値となる地球内部粘性構造および第四紀氷床変動史について広範囲に渡るパラメータを設定し,数値計算を行った.地球が過去に経験したとされる極端な氷床配置などの設定の場合,アイソスタシー的な観点から固体地球がどのような応答をするかといった問題に対して,氷床分布,およびその時間変化や,地球内部粘性構造について,広範なモデルパラメーターを設定し,数値計算結果と地質データとの詳細な比較検討を進めた.