hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
チョウザメの生殖統御技術開発のための性分化、卵成長および卵成熟の分子機構解析

ロシアチョウザメおよびアムールチョウザメの未分化生殖腺(将来の卵巣または精巣)および卵巣を用いて、分子的性分化期、形態的性分化期、卵成長期および卵成熟期に発現する遺伝子を次世代シーケンサーにより網羅的に解析し、各ステージ特異的発現遺伝子を探索するとともに発現定量した。それら成果を活用し、早期性判別、早期成熟誘導、安定的良質卵生産および全雌生産技術の開発を推進した。1.分子機構解析研究ロシアチョウザメ未分化生殖腺ESTdbから暫定部分配列を得た性分化関連遺伝子をクローニングし、形態的未分化生殖腺におけるmRNA発現を調べた結果、gsdfは将来精巣、hsd17b1は将来卵巣特異的に発現が高い性的2型を示すことが明らかになった。新たに作成したアムールチョウザメの卵成長期卵濾胞ESTdbから卵成長、卵成熟、排卵関連因子、細胞外基質関連因子を探索した結果、卵成長関連(ステロイド合成酵素、GTH受容体など)、卵成熟関連(mpr、cyclinBなど)、排卵関連(mmp2、cox2など)、細胞外基質関連(bgn、dcnなど)、少なくとも計40遺伝子の暫定部分配列を得ることができた。また、エストロゲン処理アムールチョウザメの肝臓ESTdbの中から、新規エストロゲン応答性遺伝子を探索した結果、ZP様部分配列を含む卵膜関連因子部分配列がチョウザメ類で初めて得られた。2.生殖統御技術開発研究アムールチョウザメの採卵に成功し、多数の稚魚を得た。ベステルの採卵にも成功し、ベスタム(ベステルxアムールチョウザメ)およびベスタム3倍体が作出できた。雌性発生2倍体ベステル親魚からの採卵には成功したが、孵化仔魚は得られなかった。雄化処理魚(偽雄候補)からの採精にも成功し、子孫第1世代も得られた。体細胞核DNA量から分類したAグループ(約4pg)とBグループ(約8pg)チョウザメ計8種について、既報の24マイクロサテライトDNA座および12RAPDプライマーの分析条件を最適化し、自然倍数体出現機構解析および人為雌性発生の遺伝的確認の準備を行なった。また、座毎の最大アレル数が、AおよびBグループは4および8であった。ベステルの始原生殖細胞(PGCs)の可視化技術を確立し、発生における動態観察から、カエル胚と同様にPGCsが植物極側で形成されるを、キンギョ胚への移植実験から、他の硬骨魚同様の過程で生殖腺形成領域に到達することを明らかにした。分子機構解析研究ロシアチョウザメの未分化生殖腺について、発現遺伝子を次世代シーケンサー(NGS)解析し、ESTデータベースを構築した。その中からこれまで得られていなかったステロイド合成酵素(cyp11a1、hsd3b)や増殖因子(gsdf、amh)など26個の性分化関連遺伝子の部分配列を得た。性分化関連遺伝子の発現量比較から判断された将来卵巣(雌)および将来精巣(雄)におけるNGSリード数比較の結果、雌特異的発現配列が数千個選抜された。それらをBLAST解析によって翻訳領域をコードしていると予測される300個程度の配列に絞り込んだ。ベステル(オオチョウザメxコチョウザメの交雑種)およびアムールチョウザメの肝臓において新規タイプを含む2タイプのビテロゲニン(Vg)を単離した。さらに、ベステルにおける卵成熟能および排卵能の季節的変化を調べた結果、卵成熟能は7月以降に獲得され始め、9月には完了し、その後、11月から1月にかけて一部の個体の卵濾胞は排卵能を獲得することが解った。卵成熟・排卵に必要な因子を探索するため、アムールおよびダウリアチョウザメ(カルーガ)の卵成熟および排卵前後の卵巣から、NGS解析用サンプルを調整した。生殖統御技術開発研究カラム(カルーガxアムールの天然交雑種)の採卵に成功し、カラムトラ(カラムxシロチョウザメ)、カラムミカド(カラムxミカドチョウザメ)が作出できた。ベステルの採卵にも成功し、ベストラ(ベステルxシロチョウザメ)およびベストラ3倍体が作出できた。カルーガ、アムール、ミカド、ロシアについて、DNA量を計測したところ約8-9 pg/体細胞核であったことから、進化的な4倍体あるいは8倍体であることが確認できた。また、いくつかの人為交雑種の中には3倍体個体が出現した。また、カラム雌性発生魚の作出にも成功した。1.分子機構解析研究今年度は、ロシアチョウザメおよびアムールチョウザメの形態的未分化生殖腺におけるcyp19a1a、hsd17b1、foxl2、dmrt1、gsdf、amhなど、卵成長期の卵濾胞におけるZP様卵膜関連遺伝子など、卵成熟・排卵期の卵濾胞におけるrasd1、nr4a1、star、mmp9、ptgs2等のステロイド合成や排卵関連遺伝子など、肝臓における卵黄前駆タンパク(ビテロゲニン)のcDNAクローニングおよび発現定量解析を行なった。孵化後4カ月前後の形態的未分化生殖腺では、cyp19a1aおよびhsd17b1発現の二型性がみられたが、gsdfは孵化後9カ月前後の形態的未分化生殖腺ではじめて二型性がみられた。生体外卵濾胞培養実験から、卵成熟過程に先立ち、卵母細胞は卵成熟能を、卵濾胞は卵成熟誘起ステロイド(MIS)の刺激により排卵し得る能力(排卵能)を順次獲得することが明らかになった。

卵濾胞の排卵能はサケ脳下垂体抽出物を培養液に添加することで誘導でき、その際、mmp9、ptgs2発現が増加する傾向がみられた。昨年報告したアムールチョウザメの新規ビテロゲニン(Vtg)を加えた合計3種Vtg1, 2, 3の配列を決定し、リコンビナントVtg1と2を作製した後、これらを家兎に免疫して抗体を作製した。これら抗体は血清中にそれぞれ異なる分子量のVtgを認めた。2.生殖統御技術開発研究純系種シロチョウザメの採卵、授精に成功した。また、新たにトラカル(シロチョウザメ×ダウリアチョウザメ)が作出できた。一昨年作出されたベストラ(ベステルxシロチョウザメ)2倍体および3倍体について、組織観察により妊性について検討した結果、雑種2倍体の雌では卵母細胞が周辺仁期に達した個体はほとんど認められなかったが、雑種3倍体では周辺仁期まで成長した多数の卵母細胞が確認された。1.分子機構解析研究孵化後4-5か月目のアムールチョウザメ形態的未分化生殖腺の次世代シーケンス解析により、amh、soxファミリー遺伝子など46個の性分化関連遺伝子の部分配列が得られた。そのうち将来雌雄間に発現差がみられたのはrspo1、wntファミリー遺伝子など14個であった。また、多数の将来雌特異的発現遺伝子の部分配列が得られ、そのうち189個が既知遺伝子と相同性を示し、うち25個が転写因子、16個が細胞増殖関連遺伝子であった。これらは形態的卵巣分化を誘導する遺伝子群と推察された。アムールチョウザメ肝臓から新規ビテロゲニン(Vtg)cDNAクローニングに成功した。これにより、アムールチョウザメには少なくとも4種のVtgが存在することが明らかになった。2.生殖統御技術開発研究ベステル卵濾胞の排卵能および排卵能関連遺伝子発現の周年変化を比較した結果、コラゲナーゼであるmmp9およびPG産生酵素であるptgs2では、卵濾胞が排卵能を獲得した月に発現が急増したことから、両遺伝子発現を指標とした採卵適期推定法を確立できることが示された。チョウザメ類では染色体倍数性変異によりゲノムサイズが異なるグループが存在している。親魚のゲノムサイズが異なる雑種ベストラ(ベステルxシロチョウザメ)二倍体と三倍体の生殖腺を組織学的に比較した結果、三倍体では雄の出現率が非常に低いのに加え、雌雄不明個体が多くみられた。雌では、二倍体では周辺仁期まで発達した卵母細胞はほとんどみられなかったのに対し、三倍体では周辺仁期まで発達した卵母細胞を有していた。また、二倍体では性比ほぼ1 : 1であったのに対し、三倍体では雌に偏る傾向がみられた。可視化したチョウザメ始原生殖細胞(PGC)の分離方法を検討した結果、尾芽胚の植物半球に細胞移植針を挿入し吸引することで、植物極の割球を採取できた。しかし、PGCsが分布する尾芽周辺から移植針の挿入による割球採取は困難であった。ロシアチョウザメおよびアムールチョウザメの未分化生殖腺(将来の卵巣または精巣)および卵巣を用いて、分子的性分化期、形態的性分化期、卵成長期および卵成熟期に発現する遺伝子を次世代シーケンサーにより網羅的に解析し、各ステージ特異的発現遺伝子を探索するとともに発現定量した。それら成果を活用し、早期性判別、早期成熟誘導、安定的良質卵生産および全雌生産技術の開発を推進した。1.分子機構解析研究形態的未分化生殖腺では、エストロゲン合成に関与するcyp
SAR衛星観測と数値計算による水蒸気爆発型噴火の前駆的地殻変動機構に関する研究

衛星SARデータの解析により、2015年箱根山・大涌谷で発生した小規模な水蒸気噴火に先行する膨張性地殻変動を捉えた。地殻変動は、遅くとも噴火の約半年前から大涌谷内の直径200m程度の狭い範囲で進行し、噴火の約2ヶ月前から加速した。その後、変動域のごく近傍で噴火が開始した。こうした観測結果を基に、局所的地殻変動が発生する機構について、箱根山の深部マグマ供給システムを考慮して地熱環境の時空間発展を数値計算により調べたところ、大涌谷浅部における火道閉塞が、地下浅部に熱や圧力を蓄積し、局所的な前駆的地殻変動を生じる要因となり得ることを示した。本研究計画は、一般的に規模が小さいために予測が難しいとされる水蒸気爆発型噴火について、衛星データで捉えられた噴火発生前に出現する地殻変動を手掛かりに、前駆的に進行する地下浅部の圧力変化の要因を数値シミュレーションにより明らかにし、噴火発生に至るまでの準備過程の物理的条件を理解することを目的としている。本年度は,2015年に小規模な水蒸気噴火を起こした箱根山・大涌谷を対象に,噴火に前駆して進行する地殻変動をSAR衛星データ解析により精査した.本解析では,噴火の約2ヶ月前から見られた顕著な活動異常前に,大涌谷で地殻変動が進行していたかどうかを調べた.解析には,RADARSAT-2衛星を使用した.一般的には非都市域の観測には不向きな波長の短いマイクロ波(Cバンド)のデータであることから,変動の検出には,標準的な干渉SAR時系列解析手法ではなく,Phase Linking法を利用した位相最適化技術を適用した.2014年9月末から2015年3月中旬までのデータ解析の結果,大涌谷で膨張性の地殻変動を検出することに成功した.直径200mの局所的な領域で年平均に換算して約5cmの速度で,地盤と衛星の距離が短縮していることを捉えた.注目すべきことに,この変動域は,噴火の約2ヶ月前にALOS-2衛星により検出された地殻変動と同じ位置に観測された.変位の時間発展を見ると,遅くとも2014年末頃から膨張性の地表変位が開始し,時間とともに地殻変動が進行していくことがわかった.本解析により,地震活動等の顕著な活動異常が認識される前から,大涌谷では地殻変動が進行していたことを初めて捉えることができた.このことは,噴気活動や地震活動が顕著に活発化する前から,深部からの熱供給が開始されていた可能性を強く示唆するものである.SARデータによる地殻変動に関する研究においては,活動異常前の期間のALOS-2衛星の観測数が不足していたことから,時系列解析が可能な画像数を持つRADARSAT-2データを利用した.ただし,一般的には非都市域の観測には不向きなCバンドSARデータであることから,標準的な解析手法では対応が困難であった.そこで,本研究代表者が開発した位相最適化技術を適用することで,顕著な活動異常が見られる半年ほど前から,噴火域において局所的な変動が進行していたことを初めて発見することができた.これは,噴火に先立つ準備過程において,いつから,どの程度の熱・火山性流体の流入があったのかを制約する上で重要な観測結果となっている.計画立案時にはCバンドのような波長の短いSAR衛星データを用いることは想定していなかったため,当初の計画で期待されていたものを超える大きな成果があったと評価できる.一方,観測データの解析に大きく注力した分,当初予定していた数値解析にはほとんど時間を取れなかったため,この点については進行にやや遅れを生じている.従って,研究全体を通じては,平均的な進捗状況に落ち着いていると判断した.本研究課題は、水蒸気爆発型噴火について、衛星データで捉えられた噴火発生前に出現する地殻変動を手掛かりに、前駆的に進行する地下浅部の圧力変化の要因を数値シミュレーションにより明らかにし、噴火発生に至るまでの準備過程の物理的条件を理解することを目的としている。本研究では、小規模の水蒸気噴火が発生した2015年の箱根山・大涌谷の火山活動を対象として、地殻変動解析と数値計算を実施した。当該活動では、山体の膨張や地震活動の活発化とともに、噴火の約2ヶ月以上前から大涌谷で局所的な地殻変動が捉えられていたが、本研究ではさらに、この活動異常の顕在化前に地殻変動が発生していたかについて精査した。その結果、位相最適化技術を組み込んだ干渉SAR時系列解析をSAR衛星(RADARSAT-2)データに適用することにより、大涌谷で膨張性の地殻変動が既に進行していたことを捉えた。直径200mの局所的な領域で約5mm/月の速度で、遅くとも2014年末頃から膨張性の地表変位が開始し、時間とともに進行していくことがわかった。本解析により、地震活動等の顕著な活動異常が認識される前から、大涌谷で地殻変動が進行していたことを初めて捉えることができた。このことは,噴気活動や地震活動が顕著に活発化する前から、深部からの熱もしくは火山性流体の供給が開始されていた可能性を強く示唆するものである。こうした観測結果を基に、局所的地殻変動が発生する機構について、箱根山の深部マグマ供給システムを考慮して地熱環境の時空間発展を数値計算により調べた。その結果、大涌谷浅部に存在する低浸透率のキャップ領域による火道閉塞が、地下浅部に熱や圧力を蓄積し、局所的な前駆的地殻変動を生じる要因となり得ることを示した。

衛星SARデータの解析により、2015年箱根山・大涌谷で発生した小規模な水蒸気噴火に先行する膨張性地殻変動を捉えた。地殻変動は、遅くとも噴火の約半年前から大涌谷内の直径200m程度の狭い範囲で進行し、噴火の約2ヶ月前から加速した。その後、変動域のごく近傍で噴火が開始した。こうした観測結果を基に、局所的地殻変動が発生する機構について、箱根山の深部マグマ供給システムを考慮して地熱環境の時空間発展を数値計算により調べたところ、大涌谷浅部における火道閉塞が、地下浅部に熱や圧力を蓄積し、局所的な前駆的地殻変動を生じる要因となり得ることを示した。本年度の研究を通じて,非都市域の観測には一般的に不向きとされる波長の短いマイクロ波のSARデータであっても,特殊な位相最適化処理を施すことで,有意な地殻変動を抽出できる可能性があることがわかった.箱根山では,2001年以降,活発な地震活動や広域の膨張性地殻変動が見られるなど,噴火には至らなかったものの火山活動が活発な時期が複数回確認されている.これらの活動時の地殻変動の時間推移は,地熱地帯における地下浅部の圧力状態が,噴火に向かってどのように推移していくのかを知る上で重要である.過去の火山活動時に箱根山を観測しているSAR衛星は,ほとんどがCバンドデータであるが,本年度の研究を通じて,位相最適化技術を適用すればCバンドデータであっても,地熱地帯の微小地殻変動を観測できる可能性が拓けた.このような背景の下,1990年代以降のSARデータを用いて,過去の大涌谷の地殻変動について精査する.続けて,観測から得られた地殻変動データを基に,地殻変動を駆動する地下の圧力及びその分布を推定する.数値地図データを用いて実地形を再現し,実際の地殻変動データとより正確に比較検討ができるように,有限要素法を用いた解析を遂行する.解析では,膨張源の位置及び形状等のパラメータ探索を基にシミュレーションを実施し、観測された地殻変動を説明する圧力状態を推定して,噴火の準備過程における地下浅部の定量的解釈を目指す.測地学実施状況報告書の進捗状況に記載したとおり,数値計算に関する部分については,研究の進捗にやや遅れが出た.そのため,研究に使用するソフトウェアの購入手続きが年度末にずれ込んだ.購入に関する内部手続きは既に年度内に終えていたものの,所属機関の判断で年度内の購入・納品が認められなかったことから,実際の支払いが次年度に先送りされたため,物品費に未使用額が発生した.また,旅費にあてられる国際学会が,次年度の4月開催であったことから,日当や交通費等の支払いの一部が発生したのが年度を超えてからであり,そのためこれについても未使用額が発生した.上記理由での説明の通り,物品等の購入措置は年度内に既に終えており,実際の支払いが年度を超えてから発生することになった.未使用額は,当初の予定通り執行される見込みである.
暑熱環境下における脊髄損傷者の運動時の体温調節及び循環反応に関する研究

本研究は暑熱環境下曝露時の運動時体温調節および循環反応における脊髄損傷(脊損)レベルの影響を明らかにすることを目的とした。被験者は成人男子脊損者(T3-L5)および成人男子健常者であった。各被験者は環境温25°C、相対湿度50%に設定された部屋に1時間滞在し、その後気温が25°Cあるいは33°Cに設定された部屋に1時間曝露した。この曝露の最後に40ワット負荷の5分間あるいは20ワット負荷の30分間アームクランキング運動を行った。実験期間を通じて、深部温の指標として鼓膜温を、また外殻温の指標として7部位の皮膚温を連続測定した。さらに、全身の循環反応を明らかにするために、心拍数および皮膚血流量(大腿部)を測定した。脊損レベルが高い脊損者(T3-T10)は低い脊損者(T11-L5)や健常者よりも、安静時および運動時とも鼓膜温および心拍数が高かった。大腿部皮膚血流量は前者では高温環境下の安静時および運動時とも増加を示さなかったのに対し、後者は健常者と同じように高温曝露時の安静時にも上昇し、運動中は時間の経過にともなう顕著な上昇を示した。これらの結果は脊損高位者の麻痺部では体温放熱のための皮膚血管拡張運動が作動していないことを意味している。皮膚血管拡張による放熱が十分でなかった結果、深部温の指標である脊損高位者の鼓膜温は脊損低位者および健常者よりも高かったのである。運動時間が異なっても脊損者の体温調節および循環反応は基本的には同じであった。皮膚血管運動は交感神経により支配されている。高位脊損者は麻痺部の交感神経支配が障害を受けており、皮膚血管運動障害に加えて発汗機能も障害を受けている者が多い。したがって、これらの障害のために放熱が十分行われることができなく、体温の上昇が起こったものと考えられる。本研究の目的は高温環境下曝露中の体温の上昇が、脊髄損傷者(脊損者)の麻痺部皮膚血流量に及ぼす影響について検討することである。被験者は男子7名の脊損者(T5-L2)と男子7名の健常者であった。まず、被験者は環境温25°C、相対湿度50%に設定された部屋に1時間滞在した。その後、被験者は環境温33°C、相対湿度50-55%の人工気候室に1時間曝露された。実験期間中、大腿部皮膚血流量、毎回拍出量、心拍数、大腿中央部皮膚温、及び鼓膜温を連続測定した。脊損レベルが比較的高い4名の被験者(T6-Th10)では高温環境下に曝露中であっても、大腿部皮膚血流量の増加は認められなかった。一方、脊損レベルが低い残り3名の被験者(T11-L2)は大腿部皮膚血流量の増加を示した。鼓膜温は高温曝露中全ての被験者で上昇を示したが、皮膚血流量とは明瞭な関係が認められなかった。さらに、心拍出量は高温環境下でも大きな増加はなく、皮膚血流量との有意な関係もみられなかった。しかしながら、大腿部皮膚温と皮膚血流量の関係は両グループで有意な正の相関関係が認められた。皮膚血流量が増加すると皮膚温も上昇することから、脊損レベルが低い者の皮膚温上昇は皮膚血流量の増加で説明がつく。

ところが、脊損レベルが高い者は皮膚温の上昇があっても皮膚血流量の増加が認められなかった。このことは、脊損レベルが高い被験者の場合、外界の高温が皮膚の温度を上昇させたことを示している。本研究の知見から、高温曝露中の大腿部皮膚血流量は脊損レベルに依存しており、交感性の皮膚血管運動神経が障害を受けていなければ、体温調節のために大腿部皮膚血流量は増加することが明らかとなった。本研究は暑熱環境下曝露時の運動時体温調節及び循環反応における脊髄損傷(脊損)レベルの影響を明らかにすることを目的とした。被験者は男子8名の脊髄損傷者(脊損者)および男子7名の健常者であった。被験者は環境温25°C、相対湿度50%に設定された部屋に1時間滞在し、その後気温が25あるいは33°Cに設定された部屋に1時間滞在した。この曝露の最後の5分間に腕回転負荷装置を用い40ワットの強度で運動を行った。実験期間を通じて、皮膚温7カ所および鼓膜温を連続計測した。さらに、全身の循環反応を明らかにするために、心拍数及び皮膚血流量(大腿部)を連続測定した。また運動時最後の2分間の酸素摂取量及び二酸化炭素排出量を求めた。脊損レベルが比較的高い4名の被験者(T5-T10)では高温環境下での運動中であっても、大腿部皮膚血流量の増加は認められなかった。一方、脊損レベルが低い残り4名の被験者(T11-L2)は大腿部皮膚血流量の顕著な増加を示した。これらは麻痺部では体温放熱のための機構が脊損高位者では十分作動していないことを意味している。放熱が十分行われていない結果、核心部温である鼓膜温の上昇は脊損高位者ほど著しかった。大腿部皮膚温は全被験者で上昇したが、脊損レベルが低い者の皮膚温上昇は皮膚血流量の増加によるものと考えられる。ところが、高位脊損者は皮膚温の上昇があっても皮膚血流量の増加が認められず、外界の高温が皮膚温を上昇させたことを示唆している。本研究の結果は、高温曝露時の脊損者の麻痺部皮膚血流量は損傷レベルに依存しており、脊損高位者では麻痺部皮膚血流が増加しないことから放熱が十分ではないために、核心部の体温上昇が生じたことを示している。暑熱環境下に曝露された脊髄損傷者(脊損者)が運動を行うと、短時間であっても脊髄損傷レベル(脊損レベル)が高い者ほど深部体温の上昇が著しい。一方、長時間の運動では脊損レベルの低い脊損者であっても、発汗能力の低下及び皮膚血管活動の低下のために、体温調節反応に影響するものと考えられる。そこで本研究では運動時間を30分間と長くした場合、脊損者の体温調節反応及び循環機能がどのように変化するかを、脊損レベルの影響に着目して検討することを目的とした。被験者は脊損者7名(Th3L5)及び健常者6名であった。まず、気温が25°Cに調節された部屋に1時間滞在し、その後気温が25及び33°Cに設定された部屋に1時間半滞在した。この曝露の最後の30分間、アームクランキング運動を20ワットの負荷で実施した。25及び33°Cへの1時間半曝露している間、皮膚温7カ所、鼓膜温、心拍数及び大腿部皮膚血流量を連続測定した。25°Cの環境下の運動では鼓膜温の変化は小さかったのに対し、33°C環境下では時間経過とともに上昇した。とくに、脊損レベルが高いTh3からTh10までの被験者の増加が顕著であった。皮膚温の反応はさまざまで、脊損レベルの明らかな影響は観察されなかった。心拍数は全被験者とも定常に達することはなく、運動をしている間上昇を続け、脊損レベルが高い者ほど高い値を示した。脊損レベルの影響が明確に表れていたのは大腿部の皮膚血流量であった。脊損レベルが高い被験者では皮膚血流の増加は全く観察されなかった。一方、脊損レベルがTh12以下の脊損者及び健常者では運動時間が経過するとともに著しい皮膚血流量の上昇が観察された。
液体金属を用いた低温実装できる熱疲労破壊しないはんだ接合部の創成

はんだ材料に「常温で液体の金属Ga(融点約30°C)」を用い、「低温(50°C以下)実装でき、かつ、熱疲労破壊しないはんだ接合部」を創成することが目的である。主に、「脳コンピュータ等の次世代ロジック半導体」や「車載用等のパワー半導体」の接合技術への応用を視野に入れている。この研究で解決する課題は、ロジック半導体において「微細化が加速するフリップチップ接合部」やパワー半導体において「高温化が加速する接合部」の本質的な信頼性課題である「熱疲労サイクル寿命」をなくす(長くする)ことである。本研究では、接合材料として必須であるが、まだ先例がない1.Gaの電気抵抗の温度特性と過冷却特性、2.Gaと電極(Cu、Ni、W)界面の高温保持時の反応挙動、さらに、3.近年問題になっているエレクトロマイグレーション挙動を明らかにすることを目指す。平成30年度は、次の成果を得た。1.Gaの電気導電率特性を、車載用まで考慮したー40°Cから200°Cの広い範囲で測定し、電気設計に必要な基本データを明らかにした。2.Gaの過冷却特性を実測し、融点以下の低温でも液体状態を維持できる接合部が実現できる可能性を示した。3.Gaと電極材料(Cu、Ni、W)の界面挙動について、150°Cの高温放置試験を実施し、長期信頼性の決め手になる「界面に形成される金属間化合物」と「電極の溶解」について明らかにした。なお、同時に各電極材料とGaの接合プロセスを確立した。4. Gaを用いることで、従来通りの固体接合(Cu/Sn/Cu構造)が、低温で形成できる可能性を示した。5.Ga単体より低抵抗で、かつ、伸縮可能なGa含侵Cuについて、純度99%以上のCuデンドライト構造が形成できる工程を見出した。なお、1から3は計画項目、4は計画外項目、5は次年度計画の先取りである。平成30年度の成果である「Gaの電気導電率特性」、「Gaの過冷却特性」は計画通りである。しかしながら、「Gaと電極材料の界面挙動」は計画した温度3水準に対して、1水準とした。一方、計画外であるが、「固体接合(Cu/Sn/Cu構造)」の低温実装可能性を示すことができた。さらに、次年度計画の先取りとなる「Ga含侵Cu」用のCuの形成工程を見出した。以上より、「(2)おおむね順調に進展している」と評価した。基本的には原案に示した計画を進める。すなわち、1.Ga-Sn合金(融点約20°C)とGa含侵Cuに対して、「電気導電率特性」、「過冷却特性」、「電極材料の界面挙動」について研究を行う。また、「電流を流した場合に懸念される、Gaと電極材料(Cu、Ni、W)接合部のエレクトロマイグレーション(EM)現象の基本メカニズム」を明らかにする。さらに、電極材料が消失する速度の温度・電流密度依存性を明らかにし、電極厚さ設計の基準を確立する。さらに原案外であるが、今回見出した「Gaを用いた低温実装可能な固体接合」について、引張強度特性等の研究を進める。

以上より、「(2)おおむね順調に進展している」と評価した。基本的には原案に示した計画を進める。すなわち、1.Ga-Sn合金(融点約20°C)とGa含侵Cuに対して、「電気導電率特性」、「過冷却特性」、「電極材料の界面挙動」について研究を行う。また、「電流を流した場合に懸念される、Gaと電極材料(Cu、Ni、W)接合部のエレクトロマイグレーション(EM)現象の基本メカニズム」を明らかにする。さらに、電極材料が消失する速度の温度・電流密度依存性を明らかにし、電極厚さ設計の基準を確立する。さらに原案外であるが、今回見出した「Gaを用いた低温実装可能な固体接合」について、引張強度特性等の研究を進める。試験装置構築用部品と試験用試料の一部の購入を、平成31年度へ移動したため、支出が少なくなった。平成31年度に、これら購入のため助成金を使用する計画である。
マグマ水蒸気噴火の発生と推移の予測に向けた層序学的・物質科学的研究

わが国の活火山で頻発するマグマ水蒸気噴火について,(1)最近の事例の映像記録や堆積物の層序・特徴から,どのような噴火推移をたどっているのか,(2)過去の噴火記録・歴史文書の精査と火口周辺域の調査から,その発生頻度と爆発的噴火に至る過程を歴史学的・層序学的に明らかにする.また,(3)過去数千年間における同噴火堆積物および上下の火山灰層の顕微鏡観察や化学分析を行って,マグマ水蒸気噴火への推移と発生には共通した特徴が検出できるのかどうかを物質科学的に検討する.そして,(4)阿蘇火山中岳をはじめとする火口湖を有する火山における将来のマグマ水蒸気噴火の発生予測や噴火災害軽減に向けた提案を行う.わが国の活火山で頻発するマグマ水蒸気噴火について,(1)最近の事例の映像記録や堆積物の層序・特徴から,どのような噴火推移をたどっているのか,(2)過去の噴火記録・歴史文書の精査と火口周辺域の調査から,その発生頻度と爆発的噴火に至る過程を歴史学的・層序学的に明らかにする.また,(3)過去数千年間における同噴火堆積物および上下の火山灰層の顕微鏡観察や化学分析を行って,マグマ水蒸気噴火への推移と発生には共通した特徴が検出できるのかどうかを物質科学的に検討する.そして,(4)阿蘇火山中岳をはじめとする火口湖を有する火山における将来のマグマ水蒸気噴火の発生予測や噴火災害軽減に向けた提案を行う.
ウサギ咀嚼様運動時の咀嚼部位による下顎頭運動の変化と咀嚼筋活動の調節機構

咀嚼運動中,咬合接触部位の変化が下顎頭や関節円板の運動,咀嚼筋活動にどの様な影響を与えるか,ウサギを用いて実験を行った.咬合接触部位が最後方臼歯になる場合と最前方臼歯になる場合とでは下顎頭運動は大きく異なり,何れの場合も関節結節,関節円板,下顎頭の3者の協調を阻害する可能性があるという結果が得られた.特に最後方臼歯で咬合接触する場合は左右咬筋の筋活動量が異常な運動を起こすか否かに大きく関わっていた.咀嚼運動時の咬合接触部位の違いによる下顎運動および咀嚼筋筋電図活動への影響を調べることを目的として,ウサギ大脳皮質咀嚼野の電気刺激で誘発される咀嚼様運動時の咀嚼筋筋電図活動と下顎運動の同時記録を行った.咬合接触部位を最後方臼歯に設定した場合,下顎頭は後下方への異常な運動を示す場合と,後下方への移動が生じない場合が認められた.下顎頭が後下方へ動く場合とそうでない場合では,筋電図活動が大きく異なっており,後下方へは移動しない場合に特に作業側咬筋筋電図活動の振幅と持続時間が大きく増加していた.この様な変調の制御機構について,低閾値刺激により誘発される開口反射に着目し実験を行った.低閾値開口反射の生理学意義については明らかとなっていない点もあるが,咀嚼運動中において閉口相と咬合相で反射の振幅が減弱されることから,咀嚼運動中強い咬合力を発揮するために役立つ仕組みと考えられている.開口反射は四肢の逃避反射と異なり両側性に生じることが知られているが,グラインドを伴う咀嚼運動では左右の咀嚼筋で活動のタイミングや強さが大きく異なる.従って,咀嚼運動中の低閾値開口反射の変調が左右で異なるとすれば,低閾値開口反射は咀嚼運動中の咬合力(筋活動量)の調節に大きく関与していることを明らかにすることができ,本研究における感覚入力の運動制御への影響を調べる指標として用いることができると考え実験を行った.ウサギ咀嚼様運動時に,左側下歯槽神経に電気刺激を与えて低閾値開口反射を誘発し,左側顎二腹筋前腹の筋電図活動の記録を行ったところ,刺激側が作業側となった場合には平衡側となった場合よりも有意に強く開口反射が抑制されることが明らかとなった.さらに,作業側時において閉口相終末期に誘発した低閾値開口反射は,最大開口位,閉口相中期,咬合相中期に誘発した場合よりも有意に抑制されておりフェイズ依存的に変調を受けていた.咀嚼運動中,咬合接触部位の変化が下顎頭や関節円板の運動,咀嚼筋活動にどの様な影響を与えるか,ウサギを用いて実験を行った.咬合接触部位が最後方臼歯になる場合と最前方臼歯になる場合とでは下顎頭運動は大きく異なり,何れの場合も関節結節,関節円板,下顎頭の3者の協調を阻害する可能性があるという結果が得られた.特に最後方臼歯で咬合接触する場合は左右咬筋の筋活動量が異常な運動を起こすか否かに大きく関わっていた.咀嚼運動時の咬合接触部位の違いによる下顎運動および咀嚼筋筋電図活動への影響を調べることを目的として,ウサギ大脳皮質咀嚼野の電気刺激で誘発される咀嚼様運動時の,咬筋および外側翼突筋の筋電図活動,並びに切歯点,下顎頭,関節円板運動の同時記録を行った.上顎切歯部で維持し,上顎左側臼歯咬合面をアルミで覆う様な可撤式の装置を作成し装着した.可撤式の装置は,最後方臼歯で咬合接触するタイプのものと最前方臼歯で接触するようなタイプのものと2種類作成し,咬合接触部位の違いが咀嚼様運動時の顎運動と筋電図活動に与える影響を調べた.作業側咬合接触部位を最後方臼歯に設定した場合,下顎頭は咬合相で後下方へと移動した.咬合接触部位を最前方臼歯に設定した場合,後下方への移動は生じなかった.しかし,作業側関節結節を削除した状態で,最前方臼歯で咬合接触させた場合,正常な咬合状態の時よりも有意に大きく前上方への移動が認められた.以上より,硬い物を咀嚼する場合,最後方臼歯で咬合接触すると顎関節への負荷はかからないものの関節結節と下顎頭の間に空間が生じ,関節円板が一時的に挟まれない状態となることが明らかとなった.一方,最前方臼歯で咬合接触すると顎関節部への負荷が増加することが示唆された.いずれの現象も関節結節,関節円板,下顎頭の3者の協調を阻害する可能性のある要因であり,関節円板前方転位の発症メカニズムを考える上で重要な所見である.咀嚼部位の違いに応じた感覚入力の運動制御への影響を調べる前段階の実験として,下歯槽神経への電気刺激により誘発される開口反射の咀嚼運動中の変調について調べた.

一般に閉口相,咬合相では低閾値の開口反射は抑制されることが知られているが,抑制の程度は作業側と平衡側とで異なり,作業側の方が強く抑制される可能性が示唆された.昨年度までの研究から咬合を変化させた時の筋活動の制御メカニズムを解明するのに低閾値開口反射を利用することが有効であると考えられたため,咀嚼運動中の低閾値開口反射の変調と咬合の変化の関係について実験を行った.ウサギ咀嚼様運動時に,左側下歯槽神経に電気刺激を与えて低閾値開口反射を誘発し,左側顎二腹筋前腹の筋電図活動の記録を行ったところ,刺激側が作業側となった場合には平衡側となった場合よりも有意に強く開口反射が抑制されることが明らかとなった.さらに,作業側時において閉口相終末期に誘発した低閾値開口反射は,最大開口位,閉口相中期,咬合相中期に誘発した場合よりも有意に抑制された.これらの結果は,咀嚼側で且つ咬合接触直前の臼歯間に食物が介在するような開口量の時に最も開口反射が抑制されることを示しており,咀嚼運動時に強い咬合力を発揮するためのメカニズムとして合目的的である.上記のような低閾値開口反射の特徴を確認したうえで,可撤式咬合挙上装置を装着して咀嚼運動中の低閾値開口反射の変調を記録した.その結果,咬合挙上前に閉口相中期に相当する開口量であっても,咬合挙上により咀嚼サイクルの大きさが変化した結果、その下顎位が閉口相終末期になったことにより,開口反射は咬合挙上前よりも強く抑制を受けるようになった.また,閉口相終末期に最も抑制されるという低閾値開口反射の変調は,咬合高径を変化させた際に新たな咬合高径の閉口相終末期に調整されたことから,単純な開口量ではなく,咀嚼サイクル中のどの時点の顎位かということにより規定されていると推察される.さらに,閉口相終末期は咬合接触が生じる前の時点であることから低閾値開口反射の変調には歯根膜感覚が関与しているのではなく,筋紡錘からの筋の感覚が深く関与していると考えられた.口腔生理学ウサギ大脳皮質咀嚼野の連続電気刺激により誘発される咀嚼様運動時の筋電図活動並びに切歯点,関節円板,下顎頭運動の同時記録は技術的に確立できた.硬い素材の咀嚼運動時の咬合接触部位を変化させる方法は上顎前歯部で維持し上顎左側臼歯部を覆う可撤式の装置の咬合面被覆部の厚みの調整で行うことができた.咀嚼運動中の咬合接触部位が最後方臼歯になる場合と最前方臼歯になる場合とでは下顎頭運動は大きく異なり何れの場合も関節結節,関節円板,下顎頭の3者の協調を阻害する可能性があるという結果が得られており,硬い物を咀嚼する場合の咬合接触部位の違いによる下顎運動への影響の調査については順調に進展していると考える.一方,咀嚼部位の違いに応じた感覚入力の運動制御への影響を調べる実験については,単純に局所麻酔による感覚入力の遮断を行った場合,皮質咀嚼野電気刺激による咀嚼様運動自体が減弱してしまう場合も多く,工夫が必要であると考えている.咬合接触部位の違いによる下顎頭・関節円板運動および咀嚼筋筋電図活動については概ねデータが取得できたので,今後は感覚入力の運動制御に及ぼす影響を中心に実験していく予定である.平成25年度の実験で低閾値刺激により誘発される開口反射は,平衡側より作業側でより強く抑制され,さらに閉口相終末期のちょうど咬合接触が起こる前後の時点で特に強く抑制されることが分かったので,この様な変調が歯根膜からの感覚入力のによるものなのか,咀嚼筋の筋紡錘からの影響が大きいのか明らかにするために咀嚼サイクル中に下歯槽神経刺激をするタイミングを精密に調節し,変調に歯根膜感覚が不可欠であるのか調査していく.なお,咀嚼運動中に任意のタイミングで下歯槽神経に刺激を与えるシステムはすでに完成している.さらに,可撤式の装置を装着した状態で低閾値開口反射を誘発し,装置によって変化する咬合接触部位の上下的位置や前後的な位置が開口反射の変調にどのような影響を与えるか調査し,咬合接触の違いによる感覚入力の変化が運動制御に与える影響を検討していく予定である.硬い物を咀嚼した場合を想定した実験については概ねデータが取得できたと考えている.従って,より詳細なデータの解析を進めてく予定である.さらに今後は,柔らかい物を咀嚼した場合を想定した実験を進めるために,現在アルミニウムで作成している可撤式装置に改良をしながらデータを集めいていく予定である.
ミエロペルオキシダーゼの活性部位のモデル化と活性発現機構の解明

好中球中にあって、殺菌作用を担うミエロペルオキシダーゼ(MPO)は「過酸化水素-ハロゲン系」により強力な化学種を産生し、殺菌の呼吸系を阻害する働きを持つが、活性中心が「鉄-ポルフィリン」なのか「鉄-クロリン」なのか活性中心の構造は不明である。1.MPOの活性中心のヘムの「モデル」としてプロトポルフィリンの光化学反応でフォトプロトポルフィリン(pPP)を合成し、その鉄錯体(クロリン型修飾ヘム)の合成、再構成蛋白合成を行い、EPR、共鳴ラマン、MCD、光吸収スペクトルを用いて、活性中心の特異な電子状態を解明した。光吸収スペクトルの結果はMPOとよく似ており、pPP鉄錯体はMPOのヘムのよいモデルといえる。2.活性中心(ヘム)の構造、モデル化のみならず、活性発現機構の解明にはヘム周辺の構造情報も重要である。MPOは第2基質としてフェノール類と反応しヘムポケット内でヘム鉄と相互作用するので、種々のフェノール誘導体を用いてヘム鉄の電子状態・ヘム空間との相関を明らかにする研究をEPR分光法を中心に行った。MPOにサリチルヒドロキサム酸(SHA)がどの様に結合するかEPRの結果を最近報告されたMPOの立体構造の結果と比較検討した。芳香属基質の6員環がMPOの遠位ヘムポケットの疎水領域に、ヘムとほぼ平行に結合する事が解かった。他のペルオキシダーゼとフェノール類の複合体のEPR分光測定も行いMPOの結果と比較し、ペルオキシダーゼの多様な基質特異性がヘムを包み込む蛋白質の構造の違い、ヘム鉄を中心とする活性機能がその周辺のアミノ酸残基の種類、構造とどのように結びついているか考察した。MPOの活性中心(ヘム)と基質との立体相互作用についての研究はMPOの特異な生理活性を理解する上で重要であり、今後の研究の発展が期待される。好中球中にあって、殺菌作用を担うミエロペルオキシダーゼ(MPO)の過酸化水素-ハロゲン系により強力な化学種を産生し、殺菌の呼吸系を阻害する働きを持つが、ヘムとアポ蛋白が強く共有結合しており、活性中心が「鉄-ポルフィリン」なのか「鉄-クロリン」なのか活性中心の構造は不明である。更に、活性中心のヘムがなぜ特殊な構造を取らなければならないのか、活性発現とどのように関係しているのか全く不明である。MPOの活性中心のヘムの「モデル化」(ポルフィリン、クロリン型修飾ヘムの合成、再構成蛋白合成)を精力的に行い、種々の分光学的手法(EPR、^1H-NMR、共鳴ラマン、MCD、光吸収スペクトル)を用いて本酵素の活性発現機構の特異性、活性中心の特異な電子状態、構造の解明を目指している。一方、活性中心(ヘム)の構造、モデル化のみならず、活性発現機構の解明にはヘム周辺の構造情報も重要である。ペルオキシダーゼの多様な基質特異性は、ヘムを包み込む蛋白質の構造の違いを反映しており、ヘム鉄を中心とする活性機能がその周辺のアミノ酸残基の種類、構造とどのように結びついているか調べる為、HRPやMPOの活性中心(ヘム)と基質との立体相互作用について分光測定(主としてEPR)より解明する事を試みた。MPOと同様に特異なヘムを持つとされるラクトペルオキシダーゼ(LPO)についても様々な物理化学測定を行ないMPOのそれと比較検討した。MPO、LPO及びHRPはいずれも第2基質としてフェノール類と反応しヘムポケット内でヘム鉄と相互作用するので、種々のフェノール誘導体を用いてヘム鉄の電子状態・ヘム空間との相関を明らかにする研究を積極的に行った。

MPO、LPO、HRPいずれも蛋白質の立体構造に関する情報な少なく活性特異性をヘムを包み込む蛋白質の構造の違いから議論できるには至っていない。好中球中にあって、殺菌作用を担うミエロペルオキシダーゼ(MPO)は「過酸化水素-ハロゲン系」により強力な化学種を産生し、殺菌の呼吸系を阻害する働きを持つが、活性中心が「鉄-ポルフィリン」なのか「鉄-クロリン」なのか活性中心の構造は不明である。1.MPOの活性中心のヘムの「モデル」としてプロトポルフィリンの光化学反応でフォトプロトポルフィリン(pPP)を合成し、その鉄錯体(クロリン型修飾ヘム)の合成、再構成蛋白合成を行い、EPR、共鳴ラマン、MCD,光吸収スペクトルを用いて、活性中心の特異な電子状態を解明した。光吸収スペクトルの結果はMPOとよく似ており、pPP鉄錯体はMPOのヘムのよいモデルといえる。2.活性中心(ヘム)の構造、モデル化のみならず、活性発現機構の解明にはヘム周辺の構造情報も重要である。MPOは第2基質としてフェノール類と反応しヘムポケット内でヘム鉄と相互作用するので、種々のフェノール誘導体を用いてヘム鉄の電子状態・ヘム空間との相関を明らかにする研究をEPR分光法を中心に行った。MPOにサリチルヒドロキサム酸(SHA)がどの様に結合するかEPRの結果を最近報告されたMPOの立体構造の結果と比較検討した。芳香属基質の6員環がMPOの遠位ヘムポケットの疎水領域に、ヘムとほぼ平行に結合する事が解かった。他のペルオキシダーゼとフェノール類の複合体のEPR分光測定も行ないMPOの結果と比較し、ペルオキシダーゼの多様な基質特異性がヘムを包み込む蛋白質の構造の違い、ヘム鉄を中心とする活性機能がその周辺のアミノ酸残基の種類、構造とどのように結びついているか考察した。MPOの活性中心(ヘム)と基質との立体相互作用についての研究はMPOの特異な生理活性を理解する上で重要であり、今後の研究の発展が期待される。
月の自転軸のゆらぎを通して中心核の物性をしらべるための月面望遠鏡の開発

月面に望遠鏡を設置して星を観測することによって、月の自転軸の揺らぎを通して、.月の内部を調べることができる。そのために、将来の月面着陸を想定して写真天頂筒(PZT)型小型望遠鏡を開発した。月面で観測する場合に問題となり得る大きな温度変化に対して、対物レンズに回折レンズを用いることによって、許容できる温度条件を大幅に緩和することができた。また、水平面の基準となる水銀面の振動は観測精度に大きく影響するので、面振動の最小となる最適な水銀皿を開発しその影響を補償する。月面の温度環境で初期の精度、1ミリ秒角を達成できる望遠鏡を開発する目的で、回折レンズを用いた対物レンズを設計し、温度変化の星像中心位置に与える影響をシミュレーションで調べた。1ミリ秒角を達成するための温度条件は±5°C以下と、従来の屈折レンズを組み合わせた対物レンズに比べて1桁以上温度条件を緩和できることを示した。しかし、さらに、温度変化の影響を軽減するために、一様、軸対称、水平勾配等、種々な温度変化に対する星像中心位置のずれの大きさ、方向と場所との関係をシミュレーションによって明らかにし、それらの影響を変位のパターンを関数で近似して補正することを試みた。その結果、補正可能な温度変化の範囲は10°C以上とさらに緩和され、回折レンズと組み合わせることによって、月面での温度環境の中で、多層断熱膜やヒータによる保温を行うことによって、初期の目標精度を達成できる見通しを得た。つぎに、レンズの温度や放射線による劣化の影響を調べるために、まず、回折レンズを含む市販のカメラレンズに対して、月面の温度変化に相当する熱真空試験と、月面で1年間受けるガンマ線に相当する放射線試験を行った。その結果、透過率や回折効率については、多少の劣化は認められたものの、観測可能な許容範囲に収まった。しかし、反射防止膜に微小なひび割れが検出された。それを解決するために、多層反射防止膜に代わる有機膜等について、温度変化の影響を温度試験で調べたところ、かなりの改善が見られた。今後、月面環境の熱真空試験で詳しく調べる必要がある。回折レンズを用いた対物レンズが月面で使用できる見通しを前年度に得たことを受けて、平成23年度はその対物レンズの光学的な性能をいろいろな条件で調べ、1ミリ秒角の星像中心位置決定精度を実現するのに問題無いことを光線追跡シミュレーションで明らかにした。調べた内容は、太陽光の漏れ込み(迷光)の影響、望遠鏡内の種々の光学素子の表面での反射によるゴーストの影響、回折レンズ固有の不要次数光の影響の3種類である。迷光については、信号対雑音比を減少させることによる星像位置決定精度の劣化と、検出器上の背景光に勾配を生じることによる星像位置にずれを生じる二つの影響が考えられるが、前者については、信号対雑音比の条件から許される迷光の強度が入射光の10-10以下となり、それを満たすために、約30cmの長いフードと、鏡筒内面の反射率を1%以下にするという条件が必要であることを示した。後者については、両端の差が、頂上の高さの約0.1%以下であれば問題無いことがわかった。ゴーストと不要次数光の影響については、許容値に対して桁違いに小さく、全く問題無いことがわかった。もう一つの重要な結果は、望遠鏡の底部に設置され、水平基準の反射面となる水銀皿が、外部の振動に励起されて面振動を起こし、最悪の場合は、星像位置を目標精度の約1000倍変化させる可能性があることが明らかになったことである。月面では地上と比べて、振動レベルは二桁以上小さいことが知られているが、地上での性能試験にも影響するので、面振動の特性を明らかにし、補正方法を確立することが重要な課題である。振動の特性については、普通の干渉計では振動面の歪みを測定できないが、ダイナミック干渉計を用いることによって振動面の歪み、その時間変化を測定することが可能となった。理論解析の関係では、解析理論月の極に設置した望遠鏡で観測する月の回転変動から月の内部構造を求めることを目標とし、まず、月の内部構造を仮定して1年分の疑似観測データを計算したところ、月レーザ測距、クレメンタイン月探査機、ルナプロスペクタ月探査機、かぐや月探査機の4種類の観測から得られた月の重力場モデルから予想される星の軌跡の差は、月面望遠鏡の目標観測精度の1ミリ秒角より大きい10ミリ秒角以上であることを示した。つぎに、観測データから月の内部構造を求める逆問題を解くために、月固定座標系で表される粘弾性の月について検討した結果、重力場モデルと弾性パラメータに対して、星の軌跡は高い感度があり、それらのパラメータが月の回転変動の解析理論で表されることを示した。その結果、回転変動の観測値の許容誤差が見積もられ、たとえば、潮汐ラブ数k2に高い感度がある周期成分を見つけた。

開発実験の関係では、地上試験観測用の水銀皿の試作を行い、必要な光学的有効径を探るとともに、水銀面の面精度や振動の影響などを測定した。その結果、水銀皿の深さが0.25mmまたは0.5mm程度あれば0.090.2波長の面精度があることが確認でき、この程度の深さであれば製造中心位置に対する振動の影響も小さいことが確認できた。つぎに、実際に水銀皿を望遠鏡に組み込み、人工光源を用いたCCD上の星像中心位置の変化を、3成分の地面振動、傾斜とともに記録し、相互の関係を詳細に調べ、水銀面の振動の影響を目標精度で補正する見通しを得た。回折レンズを用いた対物レンズと、補償光学の傾斜補償の導入によって、月面環境で1ミリ秒角の精度を達成できる望遠鏡の性能特性を明らかにし、目標精度を達成するための環境条件を明らかにするという目標に対して、シミュレーションによって、回折レンズを用いた場合の望遠鏡の特性を調べ、望遠鏡として目標精度を達成できる条件を明らかにしたが、傾斜補償については、その原因となる水銀皿の振動特性を測定する予備実験までを平成23年度に行った。もう一つの目標である、理論的な月のモデルを用いて、月の流体核、内核のパラメータの変化と月の物理秤動との関係を明らかにすることに関しては、物理ひょう動の解析理論を用いて、2年間の月の回転変動の観測から、潮汐ラブ数を通して流体核の有無を推定できる可能性があることを示した。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度は、水銀面の振動をダイナミック干渉計で測定し、理論モデルと比較しながら、面振動の特性を明らかにし、補償光学の適用の可能性、方法を検討し、光線追跡シミュレーションによって、達成精度を推定する。それ以外の部分については、月面対応PZT望遠鏡の試作機として完成させ、地上観測から、回転変動の観測精度を検証する。
アフリカにみられる熱帯性膨張土崩壊メカニズムと自然共生型対策のための調査研究

赤道周辺のアフリカに広く分布する泥灰土(marl)の一部は、雨期における浸水に伴って膨潤し、乾期における排水に伴って収縮する。低層構造物の重量では、膨潤圧に抵抗することができないので、膨潤・収縮に伴う変形によって、不同膨潤・沈下を引き起こす。ダカール市周辺の被害調査から、構造物の形態、被害の形態、地形条件に基づいて被害の原因を類推した。また、ダカール地域の代表的被害地において、試料サンプリングを実施した。サンプリングした試料を用いて、物理特性・力学特性・微視的構造などを把握するために各種室内試験を日本国内で行った。これらの試験から、泥炭土の性質を詳細に把握した。泥炭土は、含水量により力学特性が変化するため、飽和度を変化させた力学試験を行い、浸水時の強度低下・膨潤特性および脱水時の強度回復・収縮特性を明らかにした。本研究では、ダカール地域において土のうを用いた地盤改良工法の適用を目途とした。そこで、土のう工法の有用性を確認するために、土のうを用いた実験を行った。実験から得られたデータをもとに、土のう工法の適用法を検討するとともに、数値解析を行った。その結果から設計基準を確立し設計指針を作成した。実際に、土のう工法をダカール地域で適用するために、ダカール地域の行政機関の技術者・施工業者・ダカール大学Fall教授を含めた研究者を交え、ダカールにおいて打合せを行った。地域ごとの詳細な適用方法を決定するために設計指針が確立された土のう工法は、ダカール地域の研究者や技術者に対して提案された。今後は、地域の研究者らによる、より詳細な地域ごとの設計指針の確立を期待する。赤道周辺のアフリカに広く分布する泥灰土(Marl)を含む地盤は、乾期・雨期の影響により膨潤・収縮を繰り返し、不同膨潤・沈下を引き起こす。このような地盤の変形が原因で、道路や構造物にクラック・段差等が生じ問題となっている。このような被害を抑止する対策工法を提案する。まず、ダカール大学Fall教授とアイダン教授に岐阜大学において、アフリカにおける問題について説明いただき課題と目標を確認した。その結果、土のうを用いて地盤や基礎を設計することが有効であることが確認された。そこで、セネガルに広く分布する泥灰土の特性を把握するために、現地サンプリングし、日本に持ち込むとともに日本国内で各種試験を行った。サンプリングと現地問題の把握のために、セネガル国ダカール市周辺を視察し、サンプリング地を選定した。また、ダカール大学を訪問し、過去に取り上げられた問題や、これまでにアフリカで行われた泥炭土についての研究について情報を収集し、ダカール大学Fall教授と今後の研究の進め方を打ち合わせた。ここで、日本では、土のうを用いた地盤改良方法はすでに確立された設計法として工法認定を受けている(ソルパック工法)。アフリカでの使用に関する問題点を明らかにするため、ソルパック協会委員にも現地視察に参加してもらい、設計・施工に関する知見を得た。ダカール市周辺で採取された泥炭土は、日本国内で物理・力学特性把握のために各種試験が行われ、その性質が徐々に明らかになっている。今後は、土のう工法の有用性を確認するために、土のうを用いた実験も行う。また、土のう工法の適用のしかたを検討するとともに、実験から得られたデータをもとに、数値解析を行い設計基準を確立するとともに、設計指針の作成を行う。

ダカール市周辺の被害調査から、構造物の形態、被害の形態、地形条件に基づいて被害の原因を類推した。また、ダカール地域の代表的被害地において、試料サンプリングを実施した。サンプリングした試料を用いて、日本国内で物理特性・力学特性・微視的構造などを把握するために各種室内試験を行った。これらの試験から、泥炭土の性質を詳細に把握した。泥炭土は、含水量により力学特性が変化するため、飽和度を変化させた力学試験を行い、浸水時の強度低下・膨潤特性および脱水時の強度回復・収縮特性を明らかにした。本研究では、ダカール地域において土のうを用いた地盤改良工法の適用を目途としている。土のう工法の有用性を確認するために、土のうを用いた実験を行った。土のう工法の適用のしかたを検討するとともに、実験から得られたデータをもとに、数値解析を行った。その結果から設計基準を確立するとともに、設計指針を作成した。土のう工法をダカール地域で実際に適用するために、ダカールにおいて、ダカール地域の行政機関の技術者・施工業者・ダカール大学Fall教授を含めた研究者を交え打合せを行った。地域ごとの詳細な適用方法を決定するために、設計指針の確立された土のう工法は、ダカール地域の研究者や技術者に対して提案された。地域の研究者らによる、より詳細な地域ごとの設計指針の確立が期待される。