hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
全身麻酔薬による老年期脳神経の細胞死誘導メカニズムの解明

本研究では、高齢者の全身麻酔後の高次機能障害の機序解明と全身麻酔薬の安全域の提唱を目的としているが、認知機能レベルが低い障がい児者においても認知予備力が低い可能性が考えられ、高齢者同様、手術・麻酔を契機に生じる術後認知機能の低下を招くのか、程度はどれほどかを明らかにして、全身麻酔の安全性を確認する必要があると考えられる。障がい者歯科では、多数歯う蝕に対して麻酔管理下で複数回に分け、長時間にわたる歯科治療を行うことが多く、23歳の小児から高齢者まで幅広い年齢の患者が対象となる。高齢者のPOCD(術後の認知機能障害Postoperative cognitive dysfunction)では全身麻酔施行後の有害事象として臨床研究や大規模調査である一定の知見が得られているが、障がい者においては研究報告は無く、POCDを含む有害事象がどの程度の割合で起こっているのか明らかとなっていないため、既存の研究計画に加え、検査や処置において全身麻酔薬への暴露が健常者に比べ頻回になりうる障がい者を対象に術後認知機能低下につながる日常行動変化の有無を検討することとした。また、老齢期マウスの野生型C57BL/6JマウスとSCAT3ヘテロ接合体マウスの脳標本作成を引き続き行っている。現在、自閉スペクトラム症、精神発達遅滞、ダウン症候群を対象に知的障がい児・者における全身麻酔治療後の認知機能について昭和大学歯学部臨床試験審査委員会の審査を経て承認された研究計画に基づき、アンケート調査を開始した。また、老齢期まで飼育したSCAT3マウスを用いて、脳標本作製を行っている。幼若モデル同様、リアルタイムイメージングの手法により共焦点レーザー顕微鏡下での観察を5時間に設定し検証を試みているが安定して観察することができていないため、当初の研究計画より遅れている。老齢SCAT3マウスにおけるSCAT3遺伝子プローブの特性の検証を行い、安定して長時間観察できる手技を確立する。また、麻酔薬投与量、投与時間、日齢別による変化を観察・測定し検証する。並行して、アンケート調査により障がい児者に全身麻酔施行後の有害事象の統計情報を収集し、認知予備力が低い可能性がある障がい者と認知機能が低下している高齢者で比較検討する。本研究に使用するSCAT3遺伝子改変マウスは系統名:C57BL/6J-Tg (CAG-SCAT3)で、この凍結精子を当研究機関の遺伝子組み換え実験室に胚操作を依頼し、母体に戻して継代維持を確立した。今年度はこのマウスを老齢期まで飼育し観察した。野生型C57BL/6JマウスとSCAT3ヘテロ接合体マウスの成長・寿命を比較し評価・検討を行ったところ、これまで両群に明らかな差は認めなかった。老齢期まで飼育したSCAT3マウスを用いて、リアルタイムイメージングの手法により麻酔薬投与による神経細胞障害の影響を検討する予定であったが、老齢マウスでの脳標本作製に難航しており安定して観察することができていないため、当初の研究計画より遅れている。老齢SCAT3マウスでの脳標本作製を工夫し、安定して長時間観察できる手技を確立する。また幼若マウスでの手法と同様に全身麻酔薬の持続投与下でのカスパーゼ3活性を観察・測定し検証する。

マウスの飼育、観察は研究室共同資材を使用したため、当初予定していた消耗品費を使用しなかった。次年度は、研究のために必要な試薬類の購入、野生型マウスの追加購入を予定しているため計画通り使用する予定である。老齢期まで飼育したSCAT3マウスを用いた脳標本作製とリアルタイムイメージングの手法を用いた観察に遅れが生じ、予定していた試薬類の購入がなかったため、次年度使用額が生じた。幼若モデル同様、リアルタイムイメージングの手法により共焦点レーザー顕微鏡下での観察を5時間に設定し検証を試みているが安定して観察することができていないため、現在、自閉スペクトラム症、精神発達遅滞、ダウン症候群を対象に知的障がい児・者における全身麻酔治療後の認知機能についてアンケート調査を開始したことから、研究費を使用予定である。
代謝制御機構の統合的理解とその破綻

我国で死因上位の心血管疾患の主因である糖尿病・メタボリックシンドロームの激増の原因解明と治療法開発には、代謝制御とその破綻の統合的理解が不可欠である。インスリンとアディポネクチンの代謝制御における臓器間クロストーク及び細胞機能・恒常性のメカニズムの解明により、インスリンやアディポネクチン作用の制御をターゲットとした糖尿病治療薬の開発を進める上での基盤となる科学的エビデンスの構築に寄与した。さらに糖尿病治療薬となる候補化合物の取得にも成功した。糖・脂質・エネルギー代謝は生命発現にとって極めて重要である。インスリン(Ins)とアディポネクチン(Ad)はこれら代謝制御の2大経路である。我国で死因一位の心血管疾患の主因である糖尿病・メタボリックシンドロームの激増の原因解明と治療法開発には、代謝制御とその破綻の統合的理解が不可欠である。本研究では、各組織でのAd作用を解明出来る組織特異的Ad受容体(AdipoR)欠損マウスとIns作用を各組織でプライマリーに欠損させた効果を解明出来る組織特異的Ins受容体基質(IRS)欠損マウスを駆使し、中枢・末梢の各組織及び全身におけるAdとIns作用の全容解明を中心にして、代謝制御機構の統合的理解とその破綻の改善法開発に至るまでの(1)代謝制御における臓器間クロストークのメカニズム解明及び(2)代謝制御における細胞機能・恒常性のメカニズムの解明を目的とする。インスリン(Ins)とアディボネクチン(Ad)はこれら代謝制御の2大経路である。我国で死因一仕の心血管疾患の主因である糖尿病・メタポリックシンドロームの激増の原因解明と治療法開発には、代謝制御とその破綻の統合的理解が不可欠である。(1)代謝制御における臓器間クロストークのメカニズム解明:全身のIRS、及びAdipoR欠損マウスに加え各組織特異的欠損マウスを作製し、解析を開始した。特に骨格筋におけるAdipoRl経路がミトコンドリアの数と機能に重要であることを明らかに、した。このことは、現在ヒトの糖尿病・Ins抵抗性の原因と考えられている骨格筋ミトコンドリア数と機能の低下が、肥満に伴う脂肪細胞からのAdの分泌低下、すなわち脂肪組織と骨格筋の間でのクロストークによって引き起こされている、という事を意味する画期的な新知見である(未発表データ)。(2)代謝制御における細胞機能・恒常性のメカニズムの解明:既に作製済のIRS or AdipoR各組織特異的欠損マウスにおいて、それぞれの組織における糖・脂質・エネルギー代謝や動脈硬化に関する表現型を解析した。その他の各組織特異的欠損マウスにおいては、作製を完了した。特に血管内皮におけるAdipoR2が抗動脈硬化作用を有すること、また、血管内皮におけるIRS-2がインスリン感受性に重要な役割を果たすことを明らかにした(未発表データ)。また、様々な細胞内ストレス応答の計時的変化をin vivoで解析するために紳胞内ストレス応答性発光インジケーターマウスを作製し、解析を開始した。(1)代謝制御における臓器間クロストークのメカニズム解明:全身のIRS、及びAdipoR欠損マウスに加え、各組織特異的欠損マウスを作製し、解析を開始した。特に骨格筋におけるAdipoR1経路がミトコンドリアの数と機能に重要であることを明らかにした(Nature, published online Mar.31, 2010)。

さらに、骨格筋において、アディポネクチン/AdipoR1がカルシウムシグナル、AMPK、SIRT1を介し、PGC-1alphaやミトコンドリア機能を制御し、運動と同じような効果を示すことを明らかにした。このことは、現在ヒトの糖尿病・Ins抵抗性の原因と考えられている骨格筋ミトコンドリア数と機能の低下が、肥満に伴う脂肪細胞からのAdの分泌低下、すなわち脂肪組織と骨格筋の間でのクロストークによって引き起こされている、という事を意味する画期的な新知見である。(2)代謝制御における細胞機能・恒常性のメカニズムの解明:既に作製済のIRS or AdipoR各組織特異的欠損マウスにおいて、それぞれの組織における糖・脂質・エネルギー代謝や動脈硬化に関する表現型を解析した。特に血管内皮におけるAdipoR2が抗動脈硬化作用を有すること(未発表データ)、また、血管内皮におけるIRS-2がインスリン感受性に重要な役割を果たすことを明らかにした(未発表データ)。また、これまでに作製完了した炎症・酸化ストレス・虚血・小胞体ストレス応答性発光インジケーターマウスを用いて個体レベルで生きたまま組織の細胞内ストレスを評価する系を確立した。糖・脂質・エネルギー代謝は生命発現にとって極めて重要である。インスリン(Ins)とアディポネクチン(Ad)はこれら代謝制御の2大経路である。我国で死因一位の心血管疾患の主因である糖尿病・メタボリックシンドロームの激増の原因解明と治療法開発には、代謝制御とその破綻の統合的理解が不可欠である。本研究では、各組織でのAd作用を解明出来る組織特異的Ad受容体(AdipoR)欠損マウスとIns作用を各組織でプライマリーに欠損させた効果を解明出来る組織特異的Ins受容体基質(IRS)欠損マウスを駆使し、中枢・末梢の各組織及び全身におけるAdとIns作用の全容解明を中心にして、代謝制御機構の統合的理解とその破綻の改善法開発に至るまでの(1)代謝制御における臓器間クロストークのメカニズム解明及び(2)代謝制御における細胞機能・恒常性のメカニズムの解明を目的とする。(1)代謝制御における臓器間クロストークのメカニズム解明:全身のIRS、及びAdipoR欠損マウスに加え、各組織特異的欠損マウスを作製し、解析を開始した。特に骨格筋におけるAdipoR1経路がミトコンドリアの数と機能に重要であることを明らかにした(Nature464;1313-1319,2010)。さらに、骨格筋において、アディポネクチン/AdipoR1がカルシウムシグナル、AMPK、SIRT1を介し、PGC-lalphaやミトコンドリア機能を制御し、運動と同じような効果を示すことを明らかにした。
日本統治時期から現在までの台湾における日式住宅の変容過程に関する調査研究

20年度は、台北青田街(当時の昭和町)の日式住宅の現地調査だけではなく、日本人居住者へのインタビュー調査や日本人居住者から提供された写真、資料などを分析することによって、当時の建設経緯、建物の原形などが明らかとなった。さらに、日本人居住者は当時の生活や、自宅の状況についてはっきりとした記憶を持っており、昭和町における当時の居住の状況も詳細に知ることが出来た。調査の結果は、以下の四点である。(1)昭和町は渡台した日本人の教員らが、当時の日本の住宅建築組合を参考にし、台湾において最初に設立した住宅建築組合によって建設された住宅地であったことが分かった。家事を使用人に任せることが一般的であり、欲しいものは大体手に入ったので、食材に困ることも殆どなく、品物は配達され、付け払いで便利な住宅地であった。(2)住宅の間取りや使い勝手は、全体としては当時の日本の一般の住宅と大きくかわるものではなかったが、個々の居住者の希望や個性を反映したものではあった。(3)学校などと関係がある人々が集まって建設した住宅地であったため、比較的新しい物への関心が深く、電気蓄音機、カメラなどの当時としては先進的要素や考え方を取り入れた住宅であり、街であった。(4)現在の青田街の日式住宅は、改築・変更された部分が見られるが、本研究におけるインタビュー調査によって、昭和町であった当時の構造、建物の状態を保持していることが確認できた。さらに、当時は台湾に永住することや退官するまでを前提にし、総檜造りにするなど建物の質などが重視されたことと、台湾の温暖湿潤で台風が多いという環境に対策が取られていたことが分かった。本研究では、日本統治時期に台湾に建設された「日式住宅」のうち、先行研究に取り上げられていない「持家」の特性と変容過程を把握することを目的とする。19年度は台湾漢人が台北市青田街の日式住宅に入居した後から、現在までの時代変化に伴う住み手の使用状況と増改築に関する調査を行った。調査の方法としては、(1)国内外の文献と調査対象地の地形図、航空写真、地籍図を収集した。(2)現地残存している25軒のうち、調査に応じてくれた12軒の日式住宅について詳細に実測調査を行った。(3)現居住者の住まいの様子、家族の居住歴、住宅の改修・増改築歴とその理由等に関することをインタビュー調査も行った。この調査では、青田街の現居住者は日式住宅を出来るだけ保存しながら、使用したいという意識があり、それらの意識によって、青田街にのみ見られる変更内容があったことを明らかにした。さらに、インタビュー調査の結果、生活利便性の追求や近代化、建物老朽化、防犯、防災のためといった理由だけではなく、日式住宅に影響を受けたことと、台湾漢人である住み手の習慣に合わせて増改築した部分があることが分かった。以上のことから、青田街の日式住宅には改築がなされた部分だけでなく、当初の形が保持された部分も多く存在し、それらは居住者が日式住宅に価値を感じて様式の変更をせず、補修に留めたり、日本人と同様の使い方を選択したためであることが分かった。20年度は、日本統治時期に青田街に居住していた日本人の居住者を対象として、当時の建物の状況や生活状況などを解明する研究を進めて行く予定である。
脳梗塞急性期におけるアクアポリン４/TRPV4 複合体を標的とした治療法の開発

我々は、急性期脳梗塞において虚血による障害だけでなく脳浮腫を抑えることが重要であると考えている。そこでtransient receptor potential vanilloid 4 (TRPV4)ノックアウトマウスを用いて脳梗塞モデルを作成し、梗塞範囲や水分含有量を調べた。まずマウスの脳梗塞モデルを確立した上で、野生型マウスとTRPV4ノックアウトマウスで比較した。TRPV4ノックアウトマウスでは野生型マウスと比較して、24時間後の梗塞範囲が有意に小さかった。水分含有量は十分な統計学的解析が行えなかったが、今後匹数を増やしての検討を継続していくとともに培養細胞を用いた評価を行う予定である。1)TRPV4ノックアウトマウスの動物実験計画および遺伝子組み換え実験の計画書を九州大学の倫理委員会に提出し承認待ちの状態。2)マウスの脳梗塞モデルの作成20-25gの♂マウスを対象として、2%イソフルレンで吸入麻酔後、まずマウスを腹臥位として頭部の皮膚を切開、剥離し頭蓋骨を露出。レーザードップラー血流計(FLO-C1、OMEGAWAVE社製)の血流測定用プローブを右中大脳動脈(MCA)支配領域に接着剤にて固定する。マウスを仰臥位として、前頸部を正中切開し、頸動脈を露出する。まず右総頸動脈を一時的に閉鎖、次に右外頸動脈(ECA)を結紮の上切開し、silicon coated monofilaments (602056PK10、栓子径200μm、全長20mm、Doccol社製)を挿入。右内頸動脈の末梢側へと進めることで、右MCAの閉塞を行う。MCAの閉塞はレーザードップラー血流計での血流信号の低下によって確認する。確認後は頭部のプローブを除去し、皮膚をナイロン糸で閉創する。前頸部を同様にナイロン糸にていったん閉創してゲージに戻す。MCA閉塞から2時間後に再度麻酔し、前頸部を抜糸して開創。ECA断端より挿入したfilamentを除去して閉塞を解除することで急性期脳梗塞(MCA 2時間閉塞)モデルを作成する。カテーテル抜去後のECA断端は結紮し、右総頸動脈の一時閉鎖を解除。再び前頸部をナイロン糸にて閉創する。3)脳梗塞モデルの評価系の確立梗塞巣の評価には、2,3,5-triphenyltetrazolium chloreide (TTC)染色を用いる。脳梗塞作成から24時間後にイソフルレン吸入にて十分に深麻酔をかけたのちに頸椎脱臼させ安楽死させ、脳を摘出する。マウス用のブレインスライサにて1mm間隔の冠状断の脳切片を作成し、1% TTC溶液中に37°C、20分間静置する。染色された脳標本をデジタルカメラにて撮影し、画像処理ソフトウエアを用いて梗塞体積を評価する。今後は免疫学的な評価のため、灌流固定後に凍結切片の作成を予定している。九州大学歯学研究院から供与を受けたTRPV4ノックアウトマウスを九州大学コラボステーションIのSPF実験室に搬入。8週齢から10週齢の♂マウスを対象に糸上げ法による中大脳動脈閉塞モデルを作成した。具体的なモデル作成は麻酔下にDoccol社製のsutureを総頸動脈から挿入し、OMEGAWAVE社製レーザードップラ血流計を用いて中大脳動脈の閉塞を確認し、30分から60分後にSutureを抜去し中大脳動脈を再開通させた。手術中は体温保持装置で体温を37°Cに保ち、麻酔はイソフルラン1.52.0%、O2 30%混合麻酔気を用いた。脳梗塞モデル作成後は48時間後に安楽死処置を行った後に脳を取出してTTC染色を行い、梗塞体積を評価した。梗塞体積の評価にはImageJを用い、嗅球から2mm、4mm、6mmの断面における梗塞範囲をそれぞれ測定した。閉塞時間60分間のモデルでは、TRPV4ノックアウトマウスと野生型マウスにおいてTTC染色における梗塞範囲に明らかな差は認められなかった。30分間閉塞モデル、45分間閉塞モデルではTRPV4ノックアウトマウスの方が野生型マウスと比較してやや梗塞体積が小さくなる傾向がみられたものの、各群で統計解析を行うまでの匹数には至らなかった。今後、匹数を増やしての検討を行うとともに、アストロサイトの培養系ないしアストロサイトとニューロンの共培養系を用いて、低酸素下における生存率などに関してTRPV4ノックアウトマウス由来細胞と野生型マウス由来細胞での比較を行い、急性期脳梗塞におけるTRPV4の機能の解明を進めていく。虚血性脳血管障害マウスの脳梗塞モデルの作成及び評価方法は確立した。TRPV4ノックアウトマウスの動物実験計画および遺伝子組み換え実験の承認後、TRPV4ノックアウトマウスでの脳梗塞実験を行う。その後、薬剤介入を加える実験に進めていく。
人形資料に基づく乙女文楽の芸能史的発展研究

大阪大学には昭和後期まで活動を行っていた乙女文楽の一座のものと伝えられている人形衣装や人形胴を中心とした約500点の寄贈資料が所蔵されている。乙女文楽は大正末年に大阪で誕生した女性による一人遣いの人形浄瑠璃で、二種類の人形操作方法があるが、大阪大学所蔵の人形資料の性格には不明な点も多い。本研究では、この大阪大学所蔵の乙女文楽の人形資料の性格を多角的な分析を通じて読み取り、この資料が物語る乙女文楽の上演実態の歴史とその社会的環境を芸能史的な立場から発展的に解明するために、人形資料データ・ベースの作成とデジタル公開、関係者への聞き取り調査、広範囲な文献調査、芸能史的考察、公開事業を行う計画である。
肝組織遺伝子解析からみた脾静脈血行動態の肝再生、発癌に及ぼす影響

肝臓と脾臓の臓器相関のメカニズムは未だ解明されていない。我々はガラクトシル人血清アルブミンジエチレントリアミン五酢酸テクネチウム(Tc-99mGSA)を用いた経脾門脈シンチグラフィー(SSP)を考案した。本検査により生理的な脾静脈の血行動態と肝細胞密度を同時に解析可能となり報告した。また我々が考案したTc-99m GSAによるSSPでは、first pass imageで生理的な脾静脈血行動態を把握できると同時に、非観血的な測定が難しい門脈血に占める脾静脈血の割合、脾静脈血の肝内分布状況や濃度、流量が測定できる。更にstatic imageにより肝細胞数、肝細胞密度を同時に測定することが可能となった。この手法で肝細胞数に比して脾静脈血流量が多い領域(葉)は正常肝および慢性肝炎では右葉で、肝硬変では左葉であることを発表した(Hepatogastroenterol 2005 ; 52 : 1313-1319)。これは肝硬変の右葉萎縮、左葉代償性肥大のメカニズム解明の手掛かりと考える。さらに脾臓より多く産生されるtransforming growth factor Beta(TGFβ)が肝不全に与える影響を検討し報告した(Gastroenterology 2005 ; 129 : 1654-1662)。また我々が考案したTc-99mGSAによるSSPでは、first pass imageで生理的な脾静脈血行動態を把握できると同時に、非観血的な測定が難しい門脈血に占める脾静脈血の割合、脾静脈血の肝内分布状況や濃度、流量が測定できる。この手法で肝細胞数に比して脾静脈血流量が多い領域(葉)は正常肝および慢性肝炎では右葉で、肝硬変では左葉であることを発表した(Hepatogastroenterol2005;52:1313-1319)。さらに脾臓より多く産生されるtransforming growth factor Beta(TGFβ)が肝不全に与える影響を検討し報告した(Gastroenterology2005;129:1654-1662)。本研究ではさらに脾静脈血行動態の研究に取り組んだ。門脈圧亢進症における脾静脈血行動態の研究を進め、脾静脈血の流入減少が肝に及ぼす影響を更に追及した(Yoshida H, et. al. Partial splenicembolization. Hepatology Reserch 2008;38:225-233.)。肝臓と脾臓の臓器相関のメカニズムの一部が解明された。また我々が考案したTc-99m GSAによるSSPでは、frrst pass imageで生理的な脾静脈血行動態を把握できると同時に、非観血的な測定が難しい門脈血に占める脾静脈血の割合、脾静脈血の肝内分布状況や濃度、流量が測定できる。更にstati imageにより肝細胞数、肝細胞密度を同時に測定することが可能となった。さらに脾臓より多く産生されるtransforming growth factor Beta (TGFβ)が肝不全に与える影響を検討し報告した(Gastroenterology2005;129:1654-1662)。門脈圧充進症における脾静脈血行動態の研究を進め、脾静脈血の流入減少が肝に及ぼす影響を更に追及した(Yoshida H.et al, Partialsplenic embolization. Hepatology Reserch2008;38:225-233.)。

また我々が考案したTc-99m GSAによるSSPでは、first pass imageで生理的な脾静脈血行動態を把握できると同時に、非観血的な測定が難しい門脈血に占める脾静脈血の割合、脾静脈血の肝内分布状況や濃度、流量が測定できる。更にstatic imageにより肝細胞数、肝細胞密度を同時に測定することが可能となった。この手法で肝細胞数に比して脾静脈血流量が多い領域(葉)は正常肝および慢性肝炎では右葉で、肝硬変では左葉であることを発表した(Hepatogastroenterol 2005 ; 52 : 1313-1319)。これは肝硬変の右葉萎縮、左葉代償性肥大のメカニズム解明の手掛かりと考える。さらに脾臓より多く産生されるtransforming growth factor Beta(TGFβ)が肝不全に与える影響を検討し報告した(Gastroenterology 2005 ; 129 : 1654-1662)。
発泡プラスチックの力学特性の階層性非局所モデリング

本研究では,発泡樹脂の機械特性を微視領域の構造や変形と関連させて把握するために,材料の変形挙動の評価とモデル化を実施した.まず,低密度ポリエチレンフォームの引張試験を実施し,引張試験中に生じる不均一変形や体積変化を,デジタル画像相関法を用いて定量的に評価した.さらに, 2次均質化法を用いて,発泡樹脂の巨視的な不均一変形に及ぼす微視構造の寸法の影響を評価した.本研究により,発泡樹脂の非弾性変形過程における体積変化や寸法に依存した不均一変形の実験的および解析的評価が可能となった.発泡プラスチックは現在の工業材料の中でもトップクラスの軽量性を有しており,断熱性や衝撃吸収性の観点からもきわめて重要な材料である.発泡プラスチックでは,材料の発泡倍率を大きくするほどより軽量となるが,その一方で強度が著しく減少する.したがって,材料を効果的かつ安全に使用するためには,材料の微視的スケールにおける構造や変形に基づいて巨視的な力学特性を評価できる階層性モデリングが重要である.このとき,気泡などの微視領域の代表寸法が材料の機械特性に及ぼす影響を評価するためには,寸法依存性を有する非局所モデルの構築が不可欠となってくる.本研究では,従来の1次均質化法に,巨視的なひずみこう配による微視スケールのエネルギー変化を導入した2次均質化法を用いて,発泡プラスチックの非弾性変形過程における不均一変形を評価可能な階層性非局所モデルの構築を試みる.まず,2次均質化法を大変形非弾性変形に適用可能とするため,Update Lagrange法に基づいた速度形に拡張する.同時に,3次元デジタル画像相関法を用いて実際の発泡プラスチックの非弾性変形過程における不均一変形状態や体積変化を定量的に評価する.構築したモデルによる数値シミュレーション結果と,実験によって得られた非弾性変形過程における変形状態を比較することにより,モデル内で使用される構成式や材料パラメーターの同定を進める.特に,本研究では非局所変形の評価が可能なモデルの構築を目指しているため,材料の微視領域を代表する寸法が,巨視的な不均一変形に及ぼす影響を詳細に調べることにより,寸法依存性のモデルの構築を試みる.材料の非局所的な変形挙動をモデル化するためには,不均一変形を定量的に表すひずみこう配と,それと仕事共役な高次の応力を導入した解析手法を構築することが必要となる.これまでひずみこう配を導入した研究は数多く報告されているが,これらの研究では材料の微視構造と関連付ける形式の高次応力を定義している.本研究では,材料が特定されていない場合でも定義できる高次応力として,接線剛性係数の2次モーメントを用いた記述法を用いて2次均質化法への導入を進めている.現在,このような高次応力が材料の不均一変形状態を記述するうえで適切なものであることを示すための検証を進めている.同時に,代表的な発泡プラスチックの一つであるLDPEフォームを用いて微視構造のX線解析と単軸引張変形過程における不均一変形状態と体積変化の定量的な評価を実施した.オープンセルフォームとクローズドセルフォームを形成する2種類のLDPEフォームの微視構造解析を実施した結果,オープンセルフォームでは発泡倍率の増加とともにセルサイズは変化せずセル壁の厚さが減少すること,クローズドセルフォームではセル壁の厚さは変化せずにセルサイズが増加する傾向がみられた.この結果は,材料の変形に及ぼす気泡の体積分率とサイズの影響を切り離して考察できる可能性を示唆している.また,LDPEフォームは非弾性変形中顕著な体積変化を示すことがDICにより明らかとなった.これらの結果をモデルへと反映させ,材料の変形挙動を適切に把握できる理論の構築を進めていく.発泡樹脂は非常に軽量で,衝撃吸収性や断熱性など重要な特性を有している.しかしながら発泡率の増加とともに強度は著しく減少するため,材料の機械特性を適切に把握することが重要である.発泡樹脂の変形挙動は,材料の微視構造を形成する気泡と樹脂壁の分布構造と密接に関連しており,気泡の体積分率やサイズ,樹脂壁自身の強度や微細構造などが巨視的力学特性を大きく左右する.本研究では,微視領域のサイズの影響を評価可能な2次均質化法を応用したマルチスケールモデリングにより,発泡樹脂の微視および巨視的な力学特性を解明することを目的としている.2次均質化法では,巨視的なひずみ,およびひずみこう配に対するエネルギー変化を最小化する解析手法であり,巨視的な不均一変形を微視領域の寸法に依存した形式で記述できる.本研究では,Update Lagrange法に基づく速度形の大変形2次均質化法による解析手法を構築した.同時に,低密度ポリエチレンフォームの引張試験を実施し,引張試験中に生じる不均一変形や体積変化を,デジタル画像相関法を用いて定量的に評価した.一連の実験により,発泡体の応力ひずみ関係が発泡率によって変化すること,非弾性変形中,顕著な体積変化が生じること,変形の進行に伴って材料に局所変形が生じ,それが進展して破断に至ること,試験片と気泡の寸法比が1に近づくほど不均一変形に対する抵抗が大きくなることがわかった.以上のような実験結果を踏まえ,微視領域を六角形の気泡が周期的に配列した2次元構造としてモデル化し,2次均質化法による変形解析を実施した.その結果,変形初期においては樹脂壁が主ひずみ方向に剛体回転すること,その後樹脂壁自身が微視的くびれ伝ぱを伴って大きく延伸すること,実験と同様に非弾性変形時に顕著な体積変化が生じること,2次均質化法を用いることで微視領域の寸法の影響を評価できることが明らかとなった.

本研究では,発泡樹脂の機械特性を微視領域の構造や変形と関連させて把握するために,材料の変形挙動の評価とモデル化を実施した.まず,低密度ポリエチレンフォームの引張試験を実施し,引張試験中に生じる不均一変形や体積変化を,デジタル画像相関法を用いて定量的に評価した.さらに, 2次均質化法を用いて,発泡樹脂の巨視的な不均一変形に及ぼす微視構造の寸法の影響を評価した.本研究により,発泡樹脂の非弾性変形過程における体積変化や寸法に依存した不均一変形の実験的および解析的評価が可能となった.これまでに,速度形2次均質化法への拡張と高次応力の導入方法に関する検討を進めてきた.構築した手法を用いて階層構造帯の変形挙動を評価するためには,微視構造を形成している材料の変形を記述するためのパラメーターの同定,ならびに,微視構造の幾何学形状の決定,が必要となってくる.前者は,バルク上樹脂材料の力学試験を実施し,必用なパラメーターのフィッティングを進めていく.後者に関しては,さらに詳細なX線解析を実施して,構造の定量化を進めるとともに,仮の微視構造を入力して得られた巨視的な力学特性と,実際のLDPEフォームの実験結果とを比較しながら,必用な修正を加えていく.特に,オープンセルフォームとクローズドセルフォームをそれぞれ特徴づける構造の最適化を課題として研究を進めていく.さらに本研究では材料の微視構造を代表する寸法に依存した変形挙動のモデル化を課題としている.本研究の微視構造を代表する寸法としては,気泡のサイズが妥当であると考えらえる.このような気泡のサイズが巨視的な不均一変形に及ぼす影響を定量的に評価するために,平行部の断面積が連続的に変化するような試験片を相似な形状でサイズを変更させて複数作成し,引張変形過程で生じる不均一変形をDICにより定量的に評価する.そして,数値シミュレーション結果とともに材料の不均一変形に及ぼす微視構造の代表寸法の影響について考察し,工業材料の非局所変形の解明を目指す.計算力学,固体力学,連続体力学,実験力学
レンサ球菌発熱生外毒素による真皮内サイトカインの動態

ddyマウスにレンサ球菌発熱性外毒素Aを1μgずつ生理食塩水に溶解し皮下投与して蜂窩織炎のモデルを作製した。投与後、経時的に投与部の皮膚を採取し、光顕での組織学的観察及び酵素抗体法による炎症性サイトカイン発現の観察を行った。光顕的には(HE染色)、投与3時間後より皮下脂肪組織の血管が拡張し血管腔内に多数の多核白血球が出現し、さらに12時間後には脂肪織隔壁に単核球主体の密な細胞浸潤を生じた。炎症は皮下脂肪組織を中心として真皮にも及び、投与24時間後まで順次増強した後徐々に消褪していった。表皮の変化は認められなかった。酵素抗体法により、これらの皮膚組織におけるICAM-1、IFN-γ、TNF-αの発現について検討を行った。ICAM-1では血管内皮に淡い染色を認めたが、経時的変化は見られず、また対照群とも有意な差異は認められなかった。IFN-γ、TNF-αも、それぞれ皮下組織、表皮・皮筋・組織球・皮下組織に染色が認められたものの、やはり経時的変化には乏しく対照群との差異もみられておらず、今回は蜂窩織炎モデルにおけるサイトカインの動態を確認するには至らなかった。
自己組織化半導体ナノロッドを用いた非蛍光標識型遺伝子トランジスタ

個人(遺伝)情報や、逐次変化する身体情報、さらには社会情報を的確に認識し、その状態に適応するインターフェースを構築するため、基幹となる検出素子としてのバイオセンサ・チッププロトタイプを構築した。とくに1)ナノ自己組織化材料による大規模集積型-細胞機能融合デバイスの端緒として、光増感剤で修飾した酸化亜鉛ナノロッド基板によって、神経系株化細胞群に対する細胞膜穿孔に成功した。2)関連する共同研究成果を基に地域新生コンソーシアム(経産省)に採択され、応用的展開への成果を得た。3)実体あるヒューマンインターフェースとして、バイオセンサ実装運用を行い得るロボットの研究を進めており、国際ロボット展などでデモを行った他、企業・自治体との共同開発も進行中である。さらに、ナノバイオデバイスを想定して、DNAなどのバイオ分子の自己組織化、クローニングを利用したナノ構造制御によるバイオセンサ・メモリの創製や、走査プローブ顕微鏡を用いたナノ領域物性に関する研究を実施している。またDNA塩基間水素結合やタンパク質-DNA結合の直接評価を目指して、新しい分光法としてのTHz分光(Far-IR分光)によるDNA・蛋白質分子などの生体関連材料の結合状態計測も並行して実施した。自己組織化ボトムアップ手法による、ナノ構造制御・形成技術の確立に向けて1.ZnOナノロッド形成技術の最適化近年、ナノデバイス構築の実現に向けて、ナノワイヤー、ナノロッドのような1次元構造体の研究が盛んに行われている。現在までに、単体金属や化合物半導体の1次元構造が作製されているが、その殆どが、化学気相蒸着法(CVD法)により作製されたものである。遷移金属酸化物材料では、異方的結晶成長をすることで知られる酸化亜鉛(ZnO)のナノワイヤーがCVD法により作製されているが、ZnO以外の系での1次元構造作製の報告例は少ない。そこで本研究では、様々な化学種の材料のナノ構造作製に適用可能と期待されるパルスレーザー蒸着法(PLD法)を用い、遷移金属酸化物ナノロッドの創製を試みた。高温石英管中(600900°C)でレーザー蒸着したZnO試料のXRDパターンとSEM画像である。結果として、数百ナノメートルの径を有するZnOナノロッドが作製されていることが確認された。また、ナノロッドは、基板上の金蒸着した部分にのみ選択的に成長していることから、その成長機構はVLS(Vapor-Liquid-Solid)成長に基づき説明できると考えられる。2.DNA分子鋳型による触媒金属微粒子配列制御上記で得られたZnOナノロッドに光増感剤を付加し、光酸化的な細胞穿孔機能を発現させ、それを可逆的な大規模細胞操作へと応用する試みを実施した。
群衛星ミッションにおける衛星軌道の設計および制御

昨年度までの研究において,ISAS/JAXAで検討中のプラズマ磁気権観測ミッション(SCOPE)の軌道設計等を行ってきた.これは少数の宇宙機による編隊飛行に関する研究であり,宇宙機間の相対距離も数[km]数百[km]と大きいものであった.しかし宇宙機の小型化に伴い,多数の宇宙機による編隊飛行なども現実味を帯びてきており,その実現のための研究が必要になってきている.複数宇宙機による編隊飛行において,過去の研究の多くは全ての宇宙機が絶対情報を用いることが可能であることが前提となっていたが,宇宙機の数が多い場合や,宇宙機間距離の小さい場合においては,運用の容易さ,衝突回避等の面から,各宇宙機が近傍宇宙機との相対情報をフィードバックした制御を行うことが有効となる.その際に,群全体の運動の性質は,各宇宙機の制御則と宇宙機間の相対情報の取得関係(情報伝達構造)によって決定されることになる.そこで,本研究では情報伝達構造が群の制御性に与える影響について調べ,群の制御性と情報伝達構造の関係を明らかにした.各宇宙機の制御系が同一であるとすると,群の運動の行列伝達関数は,群の情報伝達構造を表す行列と各宇宙機の制御系を表す伝達関数を組み合わせることで記述できる.本研究は,その行列伝達関数を調べることによって,群の安定性,定常偏差,応答性の3つの制御性と情報伝達構造の関係を明らかにし,陽に制御性の指標を情報伝達構造の関数として与えることに成功している,更に,得られた指標に基づいた制御性に優れる群の形成法を提案した.以上の結果は多数の宇宙機による編隊飛行の実現可能性を広げるだけでなく,地上の群ロボットや自動車の自動制御などのシステムに応用が可能であると考えられる.近年、群衛星ミッションの研究は多くなされているが、その多くは円軌道まわりフォーメーションフライトの検討がほとんどである。円軌道周りの衛星の相対運動は線形化されたHillの方程式に従う。そのため、相対運動の解析は比較的容易であり、フォーメーションを維持するような軌道設計、軌道修正の方法など多くの検討がなされている。一方、プラズマ磁気圏観測衛星など、ある種の宇宙ミッションでは、その観測の性質上衛星軌道が長楕円軌道であることが求められる場合がある。長楕円軌道では、その軌道の性質上衛星の相対運動が複雑となり、そのため、軌道設計、制御などの方法が確立されてはおらず、また検討も多くはなされていない。そこ,で宇宙科学研究所で検討が進められているプラズマ磁気圏観測衛星のミッションの実現を視野に入れ、軌道設計と軌道制御の方法を検討した。長楕円軌道上では、軌道全周に渡って特定の編隊を維持することは非常に困難であり、また、プラズマ観測では、楕円上の遠地点付近が観測の重要な場所である。そのため、遠地点付近で高い空間観測性をもつ編隊を維持する軌道について検討を行った。考慮する軌道要素の数を減らし、それらのパラメータの最適化を行い軌道の設計を行うという方法によって軌道の設計が可能であることが分かった。この方法を用いることで、正四面体形状の維持や、直行する基線の維持等理学観測のための相対位置要求を満たす軌道の存在も確認することが出来た。軌道制御の方法としては、まず、フォーメーション崩壊の一番大きな原因となる長半径を編隊を構成する全ての衛星でそろえる制御方法を検討し、その有効性を示すことが出来た。その他の軌道要素の制御は、全ての軌道要素を独立に制御する方法を検討した。この方法は最適2インパルス移行より多くの燃料を消費するが、地上からの運用が非常に楽になるため非常に有効であることが示された。昨年度の研究において、ISAS/JAXAで検討中の複数衛星によるプラズマ観測ミッション(SCOPE)を考慮し、長楕円軌道上でプラズマ観測に適した高い観測性を維持する軌道の存在とその設計法を確立した。また、編隊を維持するために軌道要素を独立にチューニングする制御方法を考察したが、この方法は各衛星の消費燃料の最小化と均等化を補償するものではなく、運用初期のフォーメーションの展開等の大きな編隊移行においては、各衛星の燃料消費が大きくなるため、消費燃料を最小化もしくは均等化する誘導が求められる。そこで、本年度は消費燃料の最小化と均等化を目指す誘導方法について考察した。楕円軌道上のフォーメーションは、一般的に、ある参照軌道に対して定義されるものであるため、各衛星の軌道要素は参照軌道の軌道要素の関数と考えることが出来る。そこで、編隊移行制御の際の終端時刻における参照軌道の軌道要素をパラメタ化し、消費燃料の合計や消費燃料の分散を評価関数とした最適化問題を解くことで、消費燃料を最小化、均等化する誘導則を得ることが可能となる。実際の計算では、楕円軌道周りに線形化された相対運動の運動方程式を利用することで、円軌道周りのフォーメーションフライトと同じように、最適な2インパルス誘導則を比較的高速に解くことが可能となった。また、近年イオンエンジン等を想定した連続推力条件下の誘導則の必要性が高まっているが、DCNLP法等の数値最適化の手法を利用することにより、そのような条件下でも最適化問題も解くことが出来、さらに衛星間距離を拘束条件とすることで、衛星間の衝突を回避する誘導則を求めることが出来た。昨年度までの研究において,ISAS/JAXAで検討中のプラズマ磁気権観測ミッション(SCOPE)の軌道設計等を行ってきた.これは少数の宇宙機による編隊飛行に関する研究であり,宇宙機間の相対距離も数[km]数百[km]と大きいものであった.

しかし宇宙機の小型化に伴い,多数の宇宙機による編隊飛行なども現実味を帯びてきており,その実現のための研究が必要になってきている.複数宇宙機による編隊飛行において,過去の研究の多くは全ての宇宙機が絶対情報を用いることが可能であることが前提となっていたが,宇宙機の数が多い場合や,宇宙機間距離の小さい場合においては,運用の容易さ,衝突回避等の面から,各宇宙機が近傍宇宙機との相対情報をフィードバックした制御を行うことが有効となる.その際に,群全体の運動の性質は,各宇宙機の制御則と宇宙機間の相対情報の取得関係(情報伝達構造)によって決定されることになる.そこで,本研究では情報伝達構造が群の制御性に与える影響について調べ,群の制御性と情報伝達構造の関係を明らかにした.各宇宙機の制御系が同一であるとすると,群の運動の行列伝達関数は,群の情報伝達構造を表す行列と各宇宙機の制御系を表す伝達関数を組み合わせることで記述できる.本研究は,その行列伝達関数を調べることによって,群の安定性,定常偏差,応答性の3つの制御性と情報伝達構造の関係を明らかにし,陽に制御性の指標を情報伝達構造の関数として与えることに成功している,更に,得られた指標に基づいた制御性に優れる群の形成法を提案した.以上の結果は多数の宇宙機による編隊飛行の実現可能性を広げるだけでなく,地上の群ロボットや自動車の自動制御などのシステムに応用が可能であると考えられる.
多様な暖冷房方式と通風利用による快適性と省エネ性の統合的評価手法に関する研究

「建物」と暖冷房「機器」の両者を踏まえ、快適性と省エネ性を統合的に評価する手法(以下、統合的評価手法と記す)を検討し、提案するに至った。検討にあたって、各種暖冷房方式による温熱環境の差異や実働効率などの機器の稼働状況などの実態を実験・実測により把握し、そのデータを整備した。また、通風による冷房負荷削減効果を予測する上で不可欠となる、建物に作用する風圧力に関するデータベースを風洞実験により整備した。なお、統合的評価手法については、今後も検討・改良を加えていく所存である。住宅における省エネの更なる推進が急務となる中,2次エネルギー消費の3分の1を占める暖冷房の省エネは特に重要である。現状では,建築サイド(断熱,気密の向上),機器サイド(定格効率の向上)で別々に対策が行われているが,本研究では更なる省エネ化のため,「1.建物負荷と機器容量のバランス」,「2.暖冷房方式の多様化」,「3.通風利用による暖冷房負荷低減」の3つに着目し,それらを統合的に評価する手法の構築を目指す。平成19年度に実施した研究により以下の成果が得られた。■暖冷房機器による室内温熱環境形成の把握実測,人工環境実験により,各種暖冷房方式の温熱環境形成能力(室内温度分布,気流分布,建物プランとの関係など)やエネルギー消費量などを把握した。この結果は,後のシミュレーション入力用のモデル化に活用する。■暖冷房機器の部分負荷領域における効率の把握,モデル化人工環境室実験により各種暖冷房機器の定格容量に対する負荷率と機器効率の関係を整備した。この結果は機器導入時の容量選定において重要な知見である。さらに,この結果に基づき,熱負荷から機器消費エネルギーを算出するための機器効率のモデル化を行った。■市街地状況を考慮した建物周辺気象予測モデルの作成住宅地の街区密度調査を行い,風洞実験により,住宅地における建物の風圧係数を把握し,シミュレーション入力用の基礎データベースを整備した。通風設計用の基礎データが不十分である現状では,研究に限らず実務においても本データベースの活用が期待され,社会的にも有用なものと考えられる。■通風利用による室内温熱環境形成の把握熱回路網計算と換気回路網計算を連成したシミュレーションを実施し,地域(気象),街区密度,建物断熱性能を変数として,通風の熱負荷削減に対するポテンシャルを評価した。今後は暖冷房機器を含めたシミュレーションにより,通風の効率的な利用方法などの検討を行っていく。住宅における省エネの更なる推進が急務となる中、2次エネルギー消費の3分の1を占める暖冷房の省エネは特に重要である。現状では、建築サイド(断熱・気密の向上)・機器サイド(定格効率の向上)で別々に対策が行われているが、本研究では更なる省エネ化のため、「1.建物負荷と機器容量のバランス」、「2.暖冷房方式の多様化」、「3.通風利用による暖冷房負荷低減」の3つに着目し、それらを統合的に評価する手法の構築を目指す。平成20年度に実施した研究により、以下の成果が得られた。■暖冷房機器による室内温熱環境形成の把握冷温水ヒートポンプを熱源とする放射式の暖冷房設備(床暖房・垂直放射パネル)を導入した実住宅の実測により、送水温度や送水時間を変数として、実現する室内温熱環境およびエネルギー消費量の実態を把握した。この結果は、今後のシミュレーション検討(特に、居住者の快適感および暖冷房機器発停モデルについて)のための基礎データとして活用する。■市街地状況を考慮した建物周辺気象予測モデルの作成昨年度から継続して、風洞実験により、市街地における戸建住宅の風圧係数分布を把握した。平成20年度は特に、周辺建物状況(隣棟間隔・隣棟高さ)を変数として、今後の市街地状況を考慮したシミュレーション(熱換気回路網計算)のための風圧係数の基礎データを整備した。その他、本研究の最終目的である「暖冷房機器消費エネルギーと快適性のバランス」に関するのシミュレーション(熱換気回路網計算・CFD)の検討に着手した。住宅における省エネの更なる推進が急務となる中、2次エネルギー消費の3分の1程度を占める暖冷房の省エネは特に重要である。現状の対策は、暖冷房の単独使用を前提として、建築サイド(断熱・気密の向上)・機器サイド(定格効率の向上)で別々に対策が行われているが、本研究では更なる省エネ化のため、「建物負荷と機器容量のバランス」、「暖冷房方式の多様化」、「通風利用による冷房負荷低減」の3つに着目し、それらを統合的に評価する手法の構築を目指した。平成21年度は、当該研究開始年度から実施している各種暖冷房機器(エアコン・床暖房・壁掛け式パネル)による室内温熱環境に関する実験室実験を継続し、データの蓄積を行うとともに、その結果を検証用データとし、CFD解析における各種暖冷房機器の入力方法について検討を行った。その上で、研究目的である、快適性と消費エネルギーの関係を明らかにするための、マクロ・ミクロ手法を統合したハイブリッドシミュレーション手法について検討した。

ここでのマクロシミュレーションとは、熱換気回路網計算により熱負荷を求め、本研究の成果の一部である機器効率の予測式から、通年の暖冷房エネルギー消費量を算出するとともに、温度状況を把握するものであり、ミクロシミュレーションとは、暖房・冷房の代表日のある瞬間の居室内の温度や気流分布などの快適性の検討を行うものである。これらのシミュレーション結果である快適性とエネルギー消費を総合的に判断するハイブ'リッドシミュレーション手法の開発を行うとともに、この手法による各種暖冷房方式に関するケーススタディを実施した。
NK細胞の標的認識に関与する新規C型レクチンの同定とその機能解析

本研究はNK細胞の標的認識に関わる新規C型レクチンの同定とその機能解析を目的として行った。これまでに、異なる2種類のアプローチを行い、それぞれのアプローチからC型レクチンの同定に成功した。(1)新規NKレセプターに対するモノクローナル抗体の樹立:これまでにNK細胞に対する種々のモノクローナル抗体を作製し、発現分布、NK細胞傷害活性に与える影響から、新規分子を認識すると考えられる抗体を選別し、その中の一つがC型レクチンファミリーに属するNKレセプターであるCD94を認識することを明らかにした。新規に得られた抗CD94抗体を用いて、CD94が全てのNKおよびNKT細胞に発現すること、NKおよびNKT細胞はCD94強陽性とCD94弱陽性細胞の2種類の細胞亜集団からなることを見いだした。さらに、マウスCD94は標的細胞上のQa-1分子を認識して細胞傷害活性を抑制する、抑制性レセプターとして機能することを明らかにした。(2)C型レクチンファミリーの一次構造上の相同性を利用したPCRクローニング:NK細胞の分化調節機構を明らかにすることを最終目的として、未熟NK細胞上のNKレセプターの検索を行った。C型レクチンファミリーであるLy-49分子の保存されている配列をもとにPCRクローニングを行った結果、新規のLy-49としてLy-49Qを同定した。Ly-49Qはラットで同定されているC型レクチンに高い相同性を示し、細胞内領域にITIM配列を持つことから、抑制性レセプターとして機能することが推察された。遺伝子導入実験からLy-49Qはホモダイマーとして細胞表面に発現しうることを示した。さらにLy-49Q遺伝子導入株を抗原として、抗Ly-49Qモノクローナル抗体を作製した。現在得られた抗体の特異性(他のLy-49分子に対する交差反応も含む)について検討をすすめ、さらにモノクローナル抗体を用いてLy-49Qの発現分布とその機能解析を進めている。
岩石の変形と化学反応の相互作用に関する実験的研究

本研究の目的は,変形・透水試験機を用いて,間隙流体が岩石のレオロジー的性質と地震の発生過程にどのような影響を与えるかを実験的に調べることであった.研究対象としては,流体と地震発生の関係を調べる上で重要な断層岩を選んだ.断層帯としては,中央構造線・野島断層・梶尾谷断層・神縄断層・柳ヶ瀬断層・花折断層を取りあげ,間隙圧振動法と簡便な定差圧流量法を用いて,流体循環・化学反応などを規定する浸透率の測定をおこなった.本研究の開始時点では,断層帯の内部構造と浸透率構造を調べた研究は世界でも数例しかなかったが,本研究では上記の断層から採取した約500試料について5,000以上の浸透率の測定値を得た.その結果,浸透率構造は断層ごとに多様であることが明らかになった.地震発生時の断層運動に伴って発生した摩擦熱を間隙流体が吸収して間隙圧が上昇し,断層の抵抗を減らして地震の発生過程に大きな影響を与える可能性が古くから指摘されている(thermal pressurization ; TP).この効果が有効に働くためには断層帯の浸透率が低く上昇した間隙圧が断層帯に保持される必要があるが,本研究の結果は,TPが有効に活用する場合としない場合があることが明かになった.また一連の研究によって,これまでほとんど報告されていない断層岩の貯留係数の測定をおこなって,TPが起こる場合に,断層の強度が低下し続ける臨界すべり量D_cが1m前後に決まることが明かになった.過去10数年間,実験的に決まるD_cと地震学的に決まるD_cの間に数桁の違いがある理由がよくわからなかった(D_cパラドックス).本研究は,断層のすべりにともなう摩擦加熱の影響を考えることによって,D_cパラドックスが解決できる可能性を示した点において極めて重要である.断層のレオロジーに関する研究と地震学的研究を定量的に結びつける研究が,やっと可能になりつつある.本研究の目的は,変形・透水試験機を用いて,間隙流体が岩石のレオロジー的性質と地震の発生過程にどのような影響を与えるかを実験的に調べることであった.研究対象としては,流体と地震発生の関係を調べる上で重要な断層岩を選んだ.断層帯としては,中央構造線・野島断層・梶尾谷断層・神縄断層・柳ヶ瀬断層・花折断層を取りあげ,間隙圧振動法と簡便な定差圧流量法を用いて,流体循環・化学反応などを規定する浸透率の測定をおこなった.本研究の開始時点では,断層帯の内部構造と浸透率構造を調べた研究は世界でも数例しかなかったが,本研究では上記の断層から採取した約500試料について5,000以上の浸透率の測定値を得た.その結果,浸透率構造は断層ごとに多様であることが明らかになった.地震発生時の断層運動に伴って発生した摩擦熱を間隙流体が吸収して間隙圧が上昇し,断層の抵抗を減らして地震の発生過程に大きな影響を与える可能性が古くから指摘されている(thermal pressurization ; TP).この効果が有効に働くためには断層帯の浸透率が低く上昇した間隙圧が断層帯に保持される必要があるが,本研究の結果は,TPが有効に活用する場合としない場合があることが明かになった.また一連の研究によって,これまでほとんど報告されていない断層岩の貯留係数の測定をおこなって,TPが起こる場合に,断層の強度が低下し続ける臨界すべり量D_cが1m前後に決まることが明かになった.過去10数年間,実験的に決まるD_cと地震学的に決まるD_cの間に数桁の違いがある理由がよくわからなかった(D_cパラドックス).本研究は,断層のすべりにともなう摩擦加熱の影響を考えることによって,D_cパラドックスが解決できる可能性を示した点において極めて重要である.断層のレオロジーに関する研究と地震学的研究を定量的に結びつける研究が,やっと可能になりつつある.岩石の変形に対する化学反応の効果については,長い間その重要性が指摘されながらも,いまだに体系的な研究がなされていない.本研究の目的は,ガス圧式高温高圧変形・透水試験機を用いて,間隙流体を媒介とした溶解・移動・化学反応・析出現象が岩石のレオロジー的性質に与える影響について実験的に調べることである.本年度は,イオンクロマトグラフ・LCRメータ・導電率計を導入して,今年度以降3年間の研究の基盤整備をおこなった.これによって,間隙水中のイオン濃度を測定できるようになり,溶解と化学反応のプロセスを,水の分析によってモニターすることが可能になった.イオンクロマトグラフをLCRメータ・導電率計と組み合わせることによって,イオン濃度と水溶液の導電率の関係を調べることができる.高温高圧下における変形試験中に岩石中の間隙水を分析用に回収することは非常に難しいので,水溶液中のイオン濃度を,圧力容器内で測定しやすい導電率から推定することを試みたい.電極を載荷ピストン中に埋め込むことが次年度の課題である.本年度の研究成果としては,化学反応速度を規定する重要な因子である透水係数(N_2 gas permeability)の測定を,根尾谷断層・神縄断層・中央構造線・野島断層・柳ヶ瀬断層などでおこない,各断層帯の透水性構造を学会で報告した(測定は間隙圧振動法による).また,透水係数の測定を断層岩から岩石中の破断面に拡張し,破断面の開口幅(aperture)は有効圧が増加するほど,また表面がなめらかになるほど顕著に減少することが判明した.