hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
気孔孔辺細胞における光情報伝達とH^+-ATPaseの活性制御

本研究では、気孔孔辺細胞における青色光情報伝達とプロトンポンプ活性の制御機構を明らかにすることを目的として研究を行い、以下のような結果を得た。ソラマメ孔辺細胞プロトプラストに青色光を照射した後、ATP加水分解活性を測定すると、プロトン放出を良く説明できる活性の変動を見出した、このATP加水分解活性はvanadateに阻害され、細胞膜H^+-ATPaseの働きによるものであると推定された。そこで、孔辺細胞H^+-ATPaseの抗体を作成し、免疫沈降を行い、その沈降産物をSDS-PAGEで分離後、オートラジオグラフィーを行うとH^+-ATPase自身のリン酸化が見出された。このリン酸化は可逆的で、ポンプ活性の時間経過と良く一致した。また、プロテインキナーゼの阻害剤、K-252aを添加すると、このリン酸化は阻害され、ポンプ活性も阻害された。リン酸化部位はH^+-ATPaseのC-末の自己阻害領域を含む領域であること、リン酸化されるアミノ酸はスレオニンとセリンであることが示された。さらに、H^+-ATPaseの免疫沈降産物中に分子量32kDaの蛋白質が共沈し、この蛋白質は青色光照射により増加することが見出された。この蛋白質は抗体を用いた実験により、14-3-3蛋白質であると同定され、H^+-ATPase活性化に関与することが示唆された。一方、孔辺細胞の青色光情報伝達系に関与の予想される3つのプロテインキナーゼ(CDPK)とプロテインホスファターゼ(type1)の触媒サブユニットをクローニングし、その機能解析を行った。また、青色光によるプロトンポンプの活性化と気孔開口に、孔辺細胞内に存在する細胞内Ca^<2+>、おそらく、小胞体内のCa^<2+>が関与することを示唆する結果を得た。
人工内耳のスピーチプロセッサのための新しい信号処理方式の評価

SPEAR3は人工内耳及び補聴器研究用に設計されたスピーチプロセッサである。2チャンネルオーディオI/0および1対の人工内耳ドライバーを組込んだ携帯機器として、人工内耳のアルゴリズムをDSP(Motorola DSP56309)上に実装することが出来る。このSPEAR3スピーチプロセッサを用いて、実時間処理アルゴリズムを実装し、人工内耳装用者においてCSPE方式の人工内耳装用者による音声認識性能評価を行ってきた。被験者はニュークレアス社のACE方式を主として用いている人工内耳装用者13名(女8、男5)で、それぞれ人工内耳での聴取経験は360ヶ月である。各被験者は1回目の面談で常用のACE方式での聴力検査と単音節認識試験を受け、次にCSPE方式でのスピーチプロセッサで音量調整を行い間題ないことを確認してから、聴力検査と単音節認識試験を受けた。スピーチプロセッサを持帰ってなるべく日常で使用するように依頼して、1週間後に2回目の面談を行った。このとき、問題はなかったか確認した後、CSPE方式での聴力検査と単音節認識試験を行い、単音節認識率の改善の度合いを調べた。その結果、1名を除いて他の全被験者はCSPE方式で2回目に単音節認識試験結果が改善した。ACE方式に比べてCSPE方式ではピッチが低く聞こえると全ての被験者答えた。2人の被験者(L5とL7)はCSPE方式ではテレビニュースが常用しているACE方式よりよく聞き取れた。以上のことから、ACE方式の人工内耳装用者はCSPE方式では短時間で習熟できるようである。従って、CSPE方式は現行のACE方式に代わる方式になりうる。また、より長時間装用して習熟することによって現行のACE方式より優れた結果となることが期待される。今回の実験では、ACE方式での固定T/Cレベルを用いているので調整によってCSPEではよりよい結果になる可能性がある。人工内耳は我国において既に20年近い実績があるが、依然として通常の聴覚とはかなり異なり、言語聴取能力が不完全なばかりでなく、環境音や音楽の聴取はまだ不可能である。代表者は研究分担者の元国費留学生エルデネバット氏と共に5年間の研究成果として新しい人工内耳の信号処理方式CSPE(パルス評価によるチャネル選択)方式を開発し、特許申請を終えた。本方式は聴覚末梢系の信号処理原理に基づいており、従来方式に比べてより自然な聴覚が得られることは短時間のオフラインの聴取実験結果から確認できている。本研究は、実時間処理可能なCSPE方式を開発して人工内耳装用者のスピーチプロセッサ上に実装し、CSPEが人工内耳装用者に実装したときに従来方式に比べてどの程度有効であるのかを実証することを目指している。本年度は、実験室内でのオフラインの信号処理アルゴリズムを補強して、実際上の安全措置や装用者への適応手段を組込んだスピーチプロセッサ上で実時間処理できるアルゴリズムの実装を行ってきた。これに先立ち、国内外での学会の動向を調査し、先行特許の調査、市場調査を行い、CSPEに相当する先行技術はなく、従来の方式に比べて高品質の人工内耳伝達音を実現する見込みであることを確認して、内部のレポート(非公開)を作成した。今後は、人工内耳装用者の評価を経て、従来方式に対する優位性を確認する。SPEAR3は、人工内耳および補聴器研究用に設計されたスピーチ・プロセッサーである。2チャンネルオーディオI/Oおよび一対の人工内耳ドライバーを組込んだ携帯機器として、SPEAR3は、人工内耳のアルゴリズムをDSP(Motorola DSP56309)上に実装することができる。このSPEAR3スピーチプロセッサを用いて、実時間処理アルゴリズムを実装し、人工内耳装用者において聴取実験を4回行ってきた。SPEAR3スピーチプロセッサ上へのアルゴリズム実装上の種々の問題を解決するために専心してきた。しかし、まだ、DSPの処理能力の限界があること、入出力装置の制御方式について技術情報が十分に開示されてないなどの問題があり、入力音声が正しく処理されてない状況にあり、我々の提案するCSPEアルゴリズムの効果を実証するには至っていない。これまでの4回の聴取実験結果より、安全な聴取実験が行える体制が確立できたこと、被験者の聴取感と処理方式との関連が把握できるようになり、研究の方針として間違いがないことが確認された。処理量の低減を図るために、フィルターの次数変更による人工内耳音の品質の劣化について実験的に考察した。Interspeech2005においてメルボルン大学のG.M.Clark教授より、最新の人工内耳の研究動向の情報を取得した結果、聴覚モデルによる人工内耳処理方式を研究中であることが判明した。我々の方針の正しさが確認された。特許「人工内耳の音声変換方法」に関して国際出願として静岡TLOより、米国,カナダ、EP,ブラジル、中国、などに国際出願の手続中である。

各被験者は1回目の面談で常用のACE方式での聴力検査と単音節認識試験を受け、次にCSPE方式でのスピーチプロセッサで音量調整を行い間題ないことを確認してから、聴力検査と単音節認識試験を受けた。スピーチプロセッサを持帰ってなるべく日常で使用するように依頼して、1週間後に2回目の面談を行った。このとき、問題はなかったか確認した後、CSPE方式での聴力検査と単音節認識試験を行い、単音節認識率の改善の度合いを調べた。その結果、1名を除いて他の全被験者はCSPE方式で2回目に単音節認識試験結果が改善した。ACE方式に比べてCSPE方式ではピッチが低く聞こえると全ての被験者答えた。2人の被験者(L5とL7)はCSPE方式ではテレビニュースが常用しているACE方式よりよく聞き取れた。以上のことから、ACE方式の人工内耳装用者はCSPE方式では短時間で習熟できるようである。従って、CSPE方式は現行のACE方式に代わる方式になりうる。また、より長時間装用して習熟することによって現行のACE方式より優れた結果となることが期待される。今回の実験では、ACE方式での固定T/Cレベルを用いているので調整によってCSPEではよりよい結果になる可能性がある。
歯科用金銀パラジウム合金代替合金の開発

従来の歯科用金銀パラジウム合金に代わる新しいパラジウム無添加歯科用貴金属合金として全9種のAg-Au-Pt-Cu系合金を試作し,示差走査熱量分析により合金の液相点と固相点を調査するとともに,光学的性質と0.1%硫化ナトリウム水溶液中における耐変色性を分光測色計を用いて定量的に評価した。得られた結果を要約すると次の通りである。1.液相点,固相点ならびに凝固温度区間(1)Au含有量が一定の場合,Cu含有量の増加に伴って液相点ならびに固相点がいずれも低下するとともに,凝固温度区間(液相点と固相点の差)が狭くなった。(2)Cu含有量が一定の場合,Au含有量の増加に伴って液相点ならびに固相点が上昇した。2.光学的性質(1)いずれの合金においても,分光反射率は長波長域では高いが,短波長域では吸収の影響を受けて,きわめて低くなるという特徴を示した。(2)Cu含有量が一定の場合,Au含有量の増加とともに吸収端が長波長側に系統的に偏倚するとともに,長波長域における反射率が低下した。その結果,CIELAB色空間における黄-青方向の知覚色度指数b^*が,Au含有量の増加とともに増加した。この結果は,Au含有量の増加とともに合金の色調に黄色みが付与されることを示している。3.0.1%硫化ナトリウム水溶液中における耐変色性(1)Cu含有量が15at.%または20at.%に一定になるように制御された合金間の比較では,Au含有量の増加に伴って耐変色性が著しく改善された。(2)変色の程度を示す色差ΔE^*値に最も強く影響する因子は明度指数L^*値の低下であることが分かった。金銀パラジウム合金は,歯冠修復用材料として歯科医療に重要な役割を果たしているが,患者によってはパラジウムに対して過敏症を示す例もあることが報告されている。本研究では,従来の金銀パラジウム合金に代わる,パラジウムを全く含有しない新しい歯科用貴金属合金を開発し,歯科材料の安全性の更なる向上と歯科医療の高度先進化に貢献することを目的とした。今年度は,新しいパラジウム無添加合金としてPt濃度を10at.%に固定した6種類のAg-Au-Pt-Cu系合金を設計し,試料合金を作製するとともに,示差走査熱量測定により液相点(T_L)と固相点(T_S)を測定した。その結果,6種類の合金中,Auを15at.%含有する合金において,T_LとT_Sがともに最も低く,T_L=983°C,T_S=934°Cであった。溶融温度区間(T_L-T_S)も本合金が最も狭くなっており,偏析の程度が最小となることが示唆された。この点は,鋳造用合金として優れた特性である。他方,溶融温度が最も高い値を示したのはAuを30at.%含有する合金であり,T_L=1047°C,T_S=980°Cであった。しかし,この合金のT_LおよびT_Sは,ともに従来の金銀パラジウム合金の溶融温度と同程度であることから,本研究で試作した6種類の合金は,いずれも簡便なブローパイプを用いた熱源で容易に融解することが可能と考えられる。各試料合金の色調を目視により検討したところ,全体的には銀白色系統を基調としているが,金含有量の増加に伴って微妙に黄金色味が感じられるように変化した。

今後,分光測色計を用いて合金の光学的性質に及ぼす組成の影響を定量的に評価するとともに,各種の試験液中にける耐変色性を同様に数値評価する予定である。さらに,熱処理による硬化特性を調べて,従来の金銀パラジウム合金に代わる新しいパラジウム無添加貴金属合金の創製に結び付けたい。従来の歯科用金銀パラジウム合金に代わる新しいパラジウム無添加歯科用貴金属合金として数種のAg-Au-Pt-Cu系合金を試作し,光学的性質と0.1%硫化ナトリウム水溶液中における耐変色性に及ぼす組成の影響を分光測色計を用いて定量的に評価した。得られた結果を要約すると次の通りである。1.光学的性質(1)可視光線域における分光反射率は,長波長側(低エネルギー側)では一般に高いが,短波長側(高エネルギー側)では吸収の影響で低い値を示した。(2)分光反射率曲線の吸収端は金含有量の増加とともに長波長側に移行し,純金の吸収端(約515nm)に近づく傾向を示した。(3)長波長側の分光反射率は金含有量の増加とともに若干低下する傾向を示した。(4)赤-緑方向の知覚色度指数a^*に及ぼす金含有量の影響は小さかった。他方,黄一青方向の知覚色度指数b^*は金含有量の増加とともに系統的に増加し,合金の色調に黄色味が増すことが示された。(5)明度指数L^*は金含有量の増加とともにわずかながら低下する傾向が認められた。2.耐変色性(1)金含有量が約20at.%までの合金間では,37°Cにおける0.1%硫化ナトリウム水溶液中における耐変色性に大差はなかったが,金含有量が約25at.%以上になると,金濃度の増加とともに72h経過後の耐変色性が明らかに改善された。(2)CIELAB色空間における三つの座標L^*,a^*,b^*の中で変色の程度を表す色差ΔE_<ab>^*に最も強く影響する因子は明度指数L^*値の低下であることが分かった。
継続的運動による降圧効果の中枢性機序解明

一般に有酸素運動を継続的に行うこと(運動習慣)により高血圧症が改善すると言われている。しかしその機序については未だよくわかっていない。本研究では高血圧ラットを用いて、運動習慣が血圧調節中枢に及ぼす影響について調べることにより、高血圧症改善の機序について検討した。その結果、血圧調節中枢の一部では運動習慣により遺伝子発現パターンが変るとともに、その中枢機能にも変化が起こることがわかった。特に運動習慣による降圧効果にはセロトニン神経系が関与している可能性が示された。一般に継続的有酸素運動により高血圧が改善すると言われており、実際に高血圧症やメタボリックシンドロームに対する保健指導の一つとして運動処方が行われている。ところがその機序については未だ不明な点が多い。継続的運動により安静時交感神経活動の減弱と副交感神経活動の賦活化が起こることも知られているので、その機序の一つに循環調節中枢の機能的変化が考えられる。我々は循環調節中枢のうち、圧受容器や骨格筋受容器からの入力を受ける延髄孤束核について着目し、当該核の可塑的変化が運動による降圧効果の一因であると考えた。本研究ではこの仮説を検証するための第一段階として、継続的運動が孤束核遺伝子発現プロファイルなどに影響を及ぼすか否か調べた。自然発症性高血圧ラットを用い、回転カゴ付ケージ内で4週齢時から12週間自発性走運動を行わせた群(6匹)と対照群(6匹)の2群に分けた。各処置期間終了後に孤束核を摘出し、Rat Genome Oligo DNA Microarray(Agilent)により発現レベルの異なる遺伝子をスクリーニングした。遺伝子スクリーニングにより、41,000個以上の標的遺伝子のうち、2,349の遺伝子に両群間で発現レベルに有意な差(p<0.05)を認めた。さらにパスウェイ解析により、神経性リガンド-受容体相互作用、カルシウムシグナル伝達およびMAPKシグナル伝達などに係る遺伝子群の変動が認められ、継続的運動習慣は、孤束核遺伝子発現プロファイルを変化させることなどが明らかとなった。これらの発現プロファイルが孤束核神経細胞の可塑的変化と、結果として高血圧の改善に関与しているのかどうか今後詳細に検討していく。一般に継続的有酸素運動により高血圧症が改善すると言われており、高血圧症やメタボリックシンドロームに対する保健指導の一つとして運動処方が行われている。継続的運動により安静時交感神経活動が減弱することも知られているので、降圧効果の機序の一つは循環調節中枢の変化によるものと考えられる。昨年度はこの仮説を検証するための第一段階として、網羅的な遺伝子スクリーニング法により継続的運動は孤束核内遺伝子発現プロファイルを変化させることを明らかにした。本年度は主として、変動の見られた遺伝子群、特に、ヒスタミン受容体H1および神経終末自己受容器であるセロトニン受容体(5HT)1Aに着目し(継続的運動により両遺伝子とも発現が低下した。)、これら受容体の蛋白質レベルでの発現特徴を観察するとともに、孤束核における循環調節に関わる機能的特性について検討した。麻酔下ラットの孤束核へのヒスタミンおよびヒスタミン受容体H1特異的アゴニストの微量注入は、濃度依存的に血圧および心拍数を上昇させた。逆にセロトニンの微量注入は濃度依存的に血圧および心拍数を減少させた。また、ヒスタミン受容体H1およびセロトニン受容体(5HT)1Aは孤束核神経細胞に発現していること、更に、ヒスタミン受容体については、H1発現比が他のサブタイプより有意に高いことなども明らかにした。以上より、継続的運動は孤束核内ヒスタミン情報伝達系の感受性低下とセロトニン情報伝達系の感受性亢進を引き起こすことにより降圧効果を引き起こしている可能性が示唆された。運動習慣により高血圧症が改善すると言われているが、その機序については未だ不明な点が多い。運動習慣による降圧効果の機序の一つは循環調節中枢の可塑性によると考えられている。我々は循環調節中枢の中でも特に延髄孤束核の役割について着目し、当該核の可塑性と運動依存性循環調節適応の関係について調べている。そして昨年度までに運動習慣は孤束核におけるヒスタミン受容体H1およびセロトニン受容体5HT1Aの遺伝子発現を減少させることなどを明らかにした。本年度は、孤束核を介したヒスタミンおよびセロトニン神経系の可塑性が運動による循環調節適応に関与しているかどうか検討を重ねた。セロトニントランスポーターを標的としたターゲットトキシンをラットの孤束核に微量注入し、孤束核支配性セロトニン作動性神経を特異的に破壊した際の循環動態を無麻酔無拘束下で観察した結果、24時間血圧値に有意な上昇を認めた。すなわち、セロトニン神経系は孤束核を介して血圧を低下させる作用を有することが明らかになった。

5HT1A受容体は自己受容体であり、セロトニン放出を抑制する働きがあるので、運動習慣による孤束核5HT1A受容体遺伝子の発現低下は孤束核内セロトニンの増加を引き起こすことにより高血圧症の降圧効果に寄与している可能性が示された。また、麻酔下ラットにおける孤束核への薬物微量注入実験により、ヒスタミン受容体H1依存性昇圧反応は運動習慣により増加することがわかった。この結果は運動による高血圧症の改善効果に孤束核を介したヒスタミン神経系の可塑性は関与しないことを示唆している。その一方で、当該神経系は運動中の循環調節(血圧上昇と頻脈)に関わっているものと推察された。以上より、運動習慣による循環調節適応に、孤束核を介したモノアミン神経系の可塑性が一部関与している可能性が示された。その中でセロトニン神経系が運動習慣による高血圧症改善効果に関与しているものと考えられた。
小型映像機器の観察姿勢が画像認知に及ぼす影響に関する研究

小型・携帯可能な映像装置(携帯電話の画面等)での画像の認識に関して,視聴時の観察姿勢の影響について検討した。錯視図形の錯視量を指標とし,これが観察状況によって変化するか否かを検証した。結果,観察姿勢に依存した錯視量の差違,すなわち,提示された画像の認識のゆがみが見られた。これは,視覚装置の画面とその周囲の視覚情報の間での「ずれ」が起因していると考えられ,画面という限定された空間の認識に対しても,その周囲の視覚情報を用いた「補正」を行っていることが示唆された。本研究は映像提示機器の画面サイズと観察距離.および観察時の姿勢が,提示される映像の認知と行動にどのような影響を及ぼすかを明らかにすることを目的とする。観察時の姿勢に関する研究では,ポンゾ錯視と呼ばれる錯視図形を提示し,その錯視量(錯視の強さの度合い)を測定した。画面観察時の姿勢によって,錯視量に違いが観察された。この結果は,観察姿勢の違いが画面に提示された映像から知覚される奥行き感・距離感に影響を及ぼしたことを示唆する。この現象のより詳細な規定要因を探索することを目的とし,さらに,姿勢の変化に伴う,頭部・上半身と重力方向(垂直方向)との"ずれ"が画面に提示された映像から知覚される奥行き感に及ぼす影響を調べる実験を行った。実験では,姿勢の変化によらず目と画像との位置関係が固定された状況に加え.画面周囲の資格情報が遮蔽された状況を設定した。その結果,姿勢の変化による錯視量の変化は見られなかった。この結果は,先の現象が頭部・上半身と重力方向のずれによってもたらされたのではなく,観察している画面と画面周囲の状況(画面と床面,壁面とのずれなど)によって引き起こされた可能性を示唆する。上記の一連の研究と並行し,本研究課題のもう一つの柱である,画面サイズと観察距離の変化に関する検討も実施した。特に,観察距離がPC等のポインティングデバイス操作に及ぼす影響に着目し,異なる観察距離条件下におけるマウス操作課題からなる実験を行った(観察者に対する画面の相対的な大きさは.いずれの条件の間でも等しく設定された)。その結果,観察距離が長い条件下では,Fitt'sの法則で予測されるマウス操作時間からの逸脱が見られた。操作対象(カーソル)がペリパーソナルスペース範囲外にあることが,マウス操作に影響したものと考えられる。小型・携帯可能な映像装置(携帯電話の画面,あるいはポータブルゲーム機等:以下,小型映像機器)での映像・画像の認識に関して,視聴時の観察姿勢による画面上の画像の認識への影響が見られることが明らかとなった。幾何学的錯視図形の錯視量を指標とし,錯視量が観察状況(小型映像機器の観察姿勢,あるいは,画面周囲の視覚環境との一致・不一致など)によって変化するか否かを検証した。その結果,小型映像機器の観察姿勢(前傾姿勢での観察,正対姿勢での観察)に依存した錯視量の差違が認められた。具体的には,画面上の画像が我々に与える距離感が観察時の姿勢,視覚装置の保持の仕方によって歪められることが確認された。この錯視量の差違が何に起因するかを明らかにするため,a)ヘッドマウントディスプレイ(HMD)を使用し,観察者の観察姿勢のみが変化する実験,b)観察者の姿勢は正対のままとし,画面の周囲の視覚環境を小型映像機器の画面と一致・不一致(画面と画面背後の壁面にあたる視覚情報が一致しているか,互いに異なる角度で提示されているかの違い)させる実験とを行った。その結果,a)の実験では条件間に錯視量の違いは見られなかったが,b)の実験ではそれが認められた。これは,視覚装置の画面とその周囲の視覚情報(主として壁面や床面の情報)の間での「ずれ」が起因していることを示唆する実験結果も得られた。ヒトは,画面という限定された空間の認識に対しても,周囲の視覚情報を用いて各種の「補正」を行っていると言うことが推察される。
コレステリルエステル転送蛋白遺伝子からみた日本人の起源の研究

脂質代謝関連遺伝子(CETP,CD36,β32GPI)の変異型が日本(札幌,奄美大島,沖縄,壱岐),韓国光州,中国各地(内蒙古,北京,鄭州,蘭州,成都),ヨーロッパ(イギリス,ドイツ)でどのように分布するかを検討して以下の結果を得た.1)D442Gは中国,韓国,南日本,北日本に広く分布し,その出現の古いことが示唆された.しかし,ヨーロッパには見いだされないことから,東アジア人の成立を探る遺伝マーカーとしての有用性が示唆された.伝播経路の解明には更に中国南部,東南アジア,あるいはそれ以西の地域の調査が必要であると思われる.2)Int14Aはこれまでのところ日本でしか見いだされず,しかも沖縄や奄美大島などの南日本では見いだされていない.秋田県大曲に高頻度に出現するとの報告もあることから,比較的遅い時代に東北地方に住む日本人の先祖に発生した変異である可能性が強い.Int14Aについては大曲を中心に東北日本における分布を更に調査する必要がある.3)酸化リポ蛋白受容体であるCD36欠損症をフローサイトメトリーによりスクリーニングし,日本人における頻度を7%と決定し,更にエクソン4内のC→T置換が3.9%,エクソン10内の挿入が2.1%と高率であることを見いだした.これらはヨーロッパには見いだされず,人類学的マーカーとして有望と期待される.これまでのところ,エクソン4内の置換は韓国に日本以上の高率に見いだしているが,北京では見いだされない.このことは同変異が朝鮮半島で発生したものである可能性を示唆しており,渡来人のマーカーとして有用であると思われる.4)β32GPI遺伝子のエクソン4内の変異を日本人の7%という高率に見いだした.この変異はヨーロッパでは認められないことから,アジアにおける分布を検討することにより人類学的マーカーとしての意義を確立できると思われる.脂質代謝関連遺伝子(CETP,CD36,β32GPI)の変異型が日本(札幌,奄美大島,沖縄,壱岐),韓国光州,中国各地(内蒙古,北京,鄭州,蘭州,成都),ヨーロッパ(イギリス,ドイツ)でどのように分布するかを検討して以下の結果を得た.1)D442Gは中国,韓国,南日本,北日本に広く分布し,その出現の古いことが示唆された.しかし,ヨーロッパには見いだされないことから,東アジア人の成立を探る遺伝マーカーとしての有用性が示唆された.伝播経路の解明には更に中国南部,東南アジア,あるいはそれ以西の地域の調査が必要であると思われる.2)Int14Aはこれまでのところ日本でしか見いだされず,しかも沖縄や奄美大島などの南日本では見いだされていない.秋田県大曲に高頻度に出現するとの報告もあることから,比較的遅い時代に東北地方に住む日本人の先祖に発生した変異である可能性が強い.Int14Aについては大曲を中心に東北日本における分布を更に調査する必要がある.3)酸化リポ蛋白受容体であるCD36欠損症をフローサイトメトリーによりスクリーニングし,日本人における頻度を7%と決定し,更にエクソン4内のC→T置換が3.9%,エクソン10内の挿入が2.1%と高率であることを見いだした.これらはヨーロッパには見いだされず,人類学的マーカーとして有望と期待される.これまでのところ,エクソン4内の置換は韓国に日本以上の高率に見いだしているが,北京では見いだされない.このことは同変異が朝鮮半島で発生したものである可能性を示唆しており,渡来人のマーカーとして有用であると思われる.4)β32GPI遺伝子のエクソン4内の変異を日本人の7%という高率に見いだした.この変異はヨーロッパでは認められないことから,アジアにおける分布を検討することにより人類学的マーカーとしての意義を確立できると思われる.
マンガン酸化物薄膜における電流注入による伝導異方性の発現機構の解明

原子スケールで制御された酸化物ヘテロ界面LaA10_3/SrTiO_3は、2つの絶縁体より構成されるにも関わらずその界面に電気が流れることが特徴である。近年原子間力顕微鏡(AFM)の探針に電圧を印加してLaA10_3表面をスイープすることによって、界面の伝導性を変化できることが発見された。この現象を応用することで、ナノスケールデバイスを作製することが本研究の目的である。昨年確立したAFM探針に電圧印加が行えるよう改良した装置を用いて、LaA10_3/SrTiO_3界面の電気伝導性を変調する技術をさらに微小な試料に適用した。予めHallバーの形状にリソグラフィを用いて定義した伝導パス(5μm四方)の狭い構造に対し、表面から電圧を印加して界面伝導パス内のキャリア密度を再現性よく不揮発に制御することに成功した。変調できるキャリア密度は10^<13>cm^<-2>と、通常のFETと同程度であることからスイッチング素子としての機能を十分有することを証明できた。さらに、別途数mm四方の試料表面に各種溶媒(アセトン、水、アセトニトリル等)を塗布した後に電気輸送特性を測定したところ、塗布前と比較して抵抗値が数倍減少することを見出した。初期の抵抗値へ戻すには、空気中で200°C程度の加熱を要することから、溶媒分子は強く化学吸着していると考えられる。溶媒の極性の強さに抵抗の変化率が比例することからも、極性分子のLaA10_3表面への吸着によって界面電子構造が変調されて電気伝導が変化していることが示唆される。今回の結果より、酸化物薄膜デバイスを設計する際に表面分子と界面の静電的結合という新たな指針を得ることができた。原子スケールで制御された酸化物ヘテロ界面LaAlO3/SrTiO3は、2つの絶縁体より構成されるにも関わらず、その界面で伝導性が発現することから大きな注目を集めている。近年、原子間力顕微鏡(AFM)の探針に電圧を印加してLaAl03表面をスイープすることによって、界面の伝導性を変化させられることが発見された。この現象を応用することで、ナノスケールのデバイスを作製できる可能性があることからも、如何にして表面に印加された電圧が界面伝導性を変化させているか明らかにする必要がある。そこで、LaAlO3の膜厚を変化させた界面伝導性を示すLaAlO3/SrTiO3ヘテロ構造を作製し、AFMの探針に電圧印加が行えるようAFM装置に改良を加えた。さらに、ヘテロ構造の四端子測定をAFM装置内部で行うための専用の装置作製を行った。その結果、AFM短針に電圧を印加してLaAlO3の表面をスイープすることによって、スイープされた箇所に電荷が蓄積していることが電気力顕微鏡、表面高さ計測及びAFM位相計測より明らかとした。AFMに電圧を印加することによって引き起こされる陽極酸化が有力な可能性として示唆される中、今回の結果は可逆的に界面の伝導性を制御できる手法としての有用性を証明する結果となった。
遺伝子欠損マウスにおけるスタフィロキナーゼの線溶系活性化機序の解析

SAKはplgと結合してplsamin-SAK複合体を形成して、plg活性化能を発現する。このplg活性化能はα2-APにより阻害されるが、fibrin存在下ではその阻害を受けず、fibrin(血栓)特異性を示すことから血栓症に対する臨床応用が期待される。このSAKの線溶活性化機構は必ずしも詳細には解明されていない。そこで、本研究でSAKとplgの反応性について、SAKの材料としてmutant SAKsと合成ペプチドを、plgとして各種動物由来の精製plgを用いて、精製系と正常および遺伝子欠損マウスの血漿中で解析した。その結果、次のような結論が示唆された。1. SAKはN末端11番目から14番目のアミノ酸配列がPA発現に重要である。2. SAKのN末端22番目から40番目のアミノ酸配列に相当する合成ペプチドSAK22-40はヒトGlu-plgに結合し、SAKによるPlg活性化を増強する。このようなSAKの検討結果は、同様にplgと複合体を形成してPA活性を発現するSKとの比較検討が必要であろうと思われ、次の課題である。現在、このSAKはヨーロッパにおいて急性心筋梗塞や深部静脈血栓症などに対する血栓溶解薬として臨床治験が進められており、非常に良好な結果が得られている。さらに、SAKは細菌由来の産物であることから、副作用の危険性としての抗原性を減少させる試みが大掛かりに検討され、問題点を解決したmutant SAKも開発されている。本研究の平成9年度の結果は次にようである。(1)SAKはwild-type SAKとN末端から10番目(Δ10SAK)、14番目(Δ14SAK)および18番目(Δ18SAK)までのアミノ酸配列を除去したmutant SAKsを大腸菌で発現させ使用した。それぞれのSAKsのヒトPlgとの反応性は活性化能および結合能ともwild-typeとΔ10SAKは同等であったが、Δ14SAKでは低下し、Δ18SAKでは非常に減少した。以上のことから、SAKのN末端11番目から14番目のアミノ酸配列がPlgとの反応性に重要であることが示唆された。(2)SAKによるPlgの活性化の種特異性はヒト、ウサギおよびウシの血漿から精製したPlgを用いて検討した。この結果、ヒトとウサギのPlgはwild-type SAKにより同等の活性化を受けたが、ウシPlgでは非常に低かった。(3)マウスα_2-APの遺伝子のクローニングを行い、その遺伝子のターゲッティングによりα_2-AP遺伝子欠損マウスを得た。そのマウスの特製について現在解析中である。また、導入したPlg遺伝子欠損マウスはヘテロ同士での交配維持が必要であるため、その遺伝子の欠損の検定法を確立した。以上の研究結果より、SAKのPlgとの反応性における重要部位が同定され、また、Plgの種特異性が解析された。次年度はα_2-APおよびPlgの遺伝子欠損マウスを用いてSAKによるPlgの活性化を解析する予定である。本研究の平成10年度の結果は次にようである。(1) SAK分子中のPlgとの反応に関わる部分的部位の解明を目的に、SAKアミノ酸配列中の10から30アミノ酸残基の部分ペプチドを合成し、Plgに対する反応性を検討した。作製した合成ペプチドは全てPlgを活性化しなかった。また、SAKのN末端より22番目から40番目のアミノ酸配列に相当する合成ペプチドSAK22-40は、Glu-plgに結合しnative SAKによる活性化を増強することを見い出した。(2) SAKによるPlgの活性化の種特異性はマウス血漿から精製したPlgを用いて、さらに追加検討した。その結果、ヒトとウサギのPlgはSAKと複合体を形成し、PA活性化を発現したが、ウシとマウスのPlgは複合体形成およびPA舌性化発現は示さなかった。

また、マウスまたはウシplgはヒトplasmin-SAK複合体により活性化されることが示された。(3)遺伝子ターゲッテイングにより作製したα2-APまたplg遺伝子欠損マウスの血漿を用いて、SAKのplg活性化能を解析した。血漿中においてマウスまたはウシplgはヒトplasmin-SAK複合体により弱いながら活性化されることが示された。さらに、ヒトplasmin-SAK複合体によるplgの活性化はマウスα2-Apにより阻害されることが示唆された。以上の研究結果より、SAKのplgとの反応性に関わる部位が同定され、また、plgの種特異性が解析された。さらに、α2-APおよびplgの遺伝子欠損マウスを用いてSAKによるPlgの活性化が解析された。
被服による皮膚面の圧迫とすべり摩擦

本研究では圧迫状態における皮膚面と布地のすべり摩擦現象を検討するために、圧迫・摩擦シミュレ-タ-装置を試作し、負荷重状態における疑似皮膚面と布地とのすべり摩擦について考察した。圧迫・摩擦シミュレ-タ-装置は1500gまでの圧迫荷重下で、試料セット台を左右水平方向にモ-タ-で移動させ、疑似皮膚面と布面の摩擦力をストレインゲ-ジで検出するものである。疑似皮膚には皮膚面の表面性状を皮革材によりシミュレ-トさせ、また皮膚面の圧縮性はフォ-ム材によりシミュレ-トさせ、これらを組合せたものを用いた。圧迫・摩擦シミュレ-タ-装置による実験は、(1)すべり摩擦に対する負荷重の影響、(2)すべり摩擦に対するすべり速度の影響、(3)すべり摩擦に対する水分の影響、などの面から検討した。圧迫・摩擦シミュレ-タ-装置による実験を通して、次のことが明らかになった。圧迫荷重を増大することにより、疑似皮膚面と布面のすべり摩擦力は増大するが、特に疑似皮膚面の圧縮性に左右される。また、すべり摩擦力の増大の程度は布の構造(織組織、密度)、表面特性(あらさ、摩擦)、含水状態により異なるが、特に表面あらさに左右される。シミュレ-タ-装置による実験と、実際の人体皮膚面上での関係についてはさらに検討を進めることが必要であり今後の課題としたいが、本実験の結果からは次のことがいえると思う。圧迫状態における皮膚面と布のすべり摩擦には、皮膚の圧縮特性が大きく関係するといえる。従って、皮膚の床ずれ現象を考えるとき、この圧縮特性の影響を緩和させる手段が必要であると考えられる。被服による皮膚面の圧迫及びすべり現象は、着心地に影響する重要な要因の一つである。この場合、着用時には圧迫とすべり摩擦とが同時に作用するが、この同時作用下における皮膚面と被服との関係は未知の現象が多い。本研究では本年度、圧迫状態における皮膚面と布地のすべり摩擦現象を検討するために、圧迫・摩擦シミュレーター装置を試作し、基礎的検討を試みた。試作した圧迫・摩擦シミュレーター装置は1500gまでの圧迫荷重下で、60mm×60mmの摩擦板に布地を取付けた後、疑似皮膚のセット台を左右にモーターで移動し、摩擦板上の摩擦力をストレインゲージで検出するものである。この場合、人体の皮膚面の形状に近づけるために、疑似皮膚セット板に曲率を与えることができるようにした。また、疑似皮膚面はフォーム材に牛皮面を組合せて用いた。試作シミュレーターによる基礎的実験により、次のことが明らかになった。(1)試作シミュレーター装置において疑似皮膚面が平面状の場合にはほぼ問題なくすべり摩擦現象を測定できるが、疑似皮膚セット板に曲率を与える場合には均一なすべり摩擦現象が測定しにくい。このための対策として、摩擦板側に曲率に応じた補正により、摩擦板側と疑似皮膚セット板側とを形状的に整合させる工夫が必要である。(2)皮膚にも圧縮弾性の異なるものが色々あるために、異なる圧縮弾性のフォーム材を組合せて、すべり摩擦現象を検討していくことが必要である。前年度に試作した圧迫・摩擦シミュレ-タ-装置を用いて、負荷重状態における疑似皮膚面と布地とのすべり摩擦について実験を進めた。この場合、疑似皮膚面には前年度の予備実験をもとに、皮膚面の表面性状をシミュレ-トするために皮革材を用い、また、皮膚面の圧縮性をシミュレ-トするためにフォ-ム材を用い、皮革材とフォ-ム材の組合せにより皮膚面をシミュレ-トさせた。圧迫・摩擦シミュレ-タ-装置による実験は、(1)すべり摩擦に対する負荷重の影響、(2)すべり摩擦に対するすべり速度の影響、(3)すべり摩擦に対する水分の影響、などの点から検討した。

すべり摩擦に対する水分の影響を調べるために、当初はぬれ機構を試作付設し実験を進める計画であったが、乾湿の両状態を同一条件で実験する方が好都合なことから、試料台及び試料取付機構を防錆対策から部分的に改造した。圧迫・摩擦シミュレ-タ-による実験を通して、次のことが明らかになった。圧迫荷重を増大することにより、疑似皮膚面と布面のすべり摩擦力は増大するが、特に疑似皮膚面の圧縮性に左右される。また、すべり摩擦力の増大の程度は布の構造(織密度や組織)、表面特性(あらさや摩擦)、含水状態により異なるが、特に表面あらさに左右される。シミュレ-タ-装置による実験と、実際の人体皮膚面上での関係についてはさらに検討を進めることが必要であるが、本実験の結果からは皮膚面の圧縮性がすべり摩擦に大きく関係するといえる。従って、皮膚の床ずれ現象を考えるとき、この圧縮性の影響を緩和させる手段が必要であると考えられる。
プラズマ波動カオスの制御実験

現在、プラズマ中のカオスが観測され、次の段階に入ろうとしている。本研究においては、プラズマの輸送現象と最も関連が強いと考えられる不安定系における波動カオスの制御を試みた。カオスの制御は、Ott、Grebogi、Yorkeにより初めて理論的に示された(OGY法)。その後、いくつかの方法が提案され、現在、Time-Delay Autosynchronization(TDAS法)が最も観測可能なカオス制御理論として考えられている。ダブルプラズマ発生装置を用いて、(1)イオンビーム・プラズマ不安定系、及び(2)電流駆動型イオン音波不安定系について実験した。主な結果は以下の通りである。イオンビーム・プラズマ不安定系:(1)通常、イオンビー厶をプラズマに入射すると、カオス状態は観測されないで、乱流状態に達する。そこで、メッシュグリッドを挿入し、境界条件を課したところ、時系列上に間欠的振る舞いが観測された。カオス解析の結果、系がカオス状態にあることが確認された。(2)カオスが観測される場合にテスト波を伝播させ、励起振幅を上げたところ、振幅振動が観測された。即ち、この系の非線形効果は粒子捕捉が効いていることが分かった。電流駆動型イオン音波不安定系:(1)ここでは、定在波型の不安定性の励起には正帰還が必要であることに着目し、帰還系に摂動を与えることによりカオスの制御を試みた。(2)パルスの他にDC電圧を印加しても、電流駆動型イオン音波不安定に起因する間欠性カオスを制御出来ることを見出した。さらに、電圧-電流特性にヒステリシスが存在することが初めて分かった。(3)この系にTDAS法を適用し、カオス制御を試みた結果、制御されることが分かった。以上の結果はプラズマの非線形波動現象の発展に大きく寄与するものと考えられる。今後は、磁化プラズマ中で観測されるカオスの制御を試みること、特に、高温プラズマの輸送過程で重要な役割を果たしているドリフト波やフルート波乱流の制御に繋がる研究が重要な課題である。本研究においては、プラズマの輸送現象と最も関連が強いと考えられる不安定系における波動カオスの制御を目的としている。さらにカオスの制御機構を明らかにする。カオスの制御は、Ott,Grebogi,Yorkeにより初めて理論的に示された(OGY法)。その後、いくつかの方法が提案され、現在、TDAS法(Time-Delay Autosynchronization)が最も観測可能なカオス制御理論として考えられている。ここでは、定在波型の不安定性の励起には正帰還が必要であることに着目し、帰還系に摂動を与えることによりカオスの制御を試みた。ダブルプラズマ中に二枚のメッシュ電極を設置し、一方の電極に直流電圧を印加することにより電流駆動型イオン音波不安定性を励起した。次に、電流をを上昇させて系を間欠性カオス状態にした。他方の電極に負DC電圧を印加し、正帰還系に摂動を与えることによりカオスの制御を試みた。(1)励起される不安定波動をプローブで受信し、その周波数スペクトルを周波数分析器により測定し、電流の増加とともに波のエネルギーが大きくなり、乱れてくることを確認した。(2)ディジタルオシロスコープにより測定した時系列データから、埋め込み法により相関次元及びリアポノフ数を計算し、系がカオス状態にあることを確認した。さらに、バースト信号の間隔の統計分布及び、f^<-1>スペクトル(f:周波数)を持つことから系は間欠性カオスであることが分かった。

(3)次に、他方のメッシュグリッドに負電圧を印加し、カオスの制御を試みた。この場合、不安定性の成長率に比例するドリフト速度を平面プローブの両面の電子飽和電流の差から求めた。(4)負電圧を印加し、ディジタルオシロスコープにより測定した時系列データから、(2)で行ったと同様なカオスの解析を行い、間欠性カオスが周期運動に移行することを確認した。以上のことから、イオン音波不安定性に起因する間欠性カオスが負のDC電圧の印加により制御されたと結論される。また、制御電圧(V)を印加した電極に流れる電流(I)を測定した結果、V-I特性にヒステリシスが存在することが見出された。今後はフィードバック回路と位相計を接続して、TDAS法によるカオス制御を行い、ここで得られた結果と比較する必要がある。現在、プラズマ中のカオスが観測され、次の段階に入ろうとしている。本研究においては、プラズマの輸送現象と最も関連が強いと考えられる不安定系における波動カオスの制御を試みた。カオスの制御は、Ott、Grebogi、Yorkeにより初めて理論的に示された(OGY法)。その後、いくつかの方法が提案され、現在、Time-Delay Autosynchronization(TDAS法)が最も観測可能なカオス制御理論として考えられている。ダブルプラズマ発生装置を用いて、(1)イオンビーム・プラズマ不安定系、及び(2)電流駆動型イオン音波不安定系について実験した。主な結果は以下の通りである。イオンビーム・プラズマ不安定系:(1)通常、イオンビームをプラズマに入射すると、カオス状態は観測されないで、乱流状態に達する。そこで、メッシュグリッドを挿入し、境界条件を課したところ、時系列上に間欠的振る舞いが観測された。カオス解析の結果、系がカオス状態にあることが確認された。(2)カオスが観測される場合にテスト波を伝播させ、励起振幅を上げたところ、振幅振動が観測された。即ち、この系の非線形効果は粒子捕捉が効いていることが分かった。電流駆動型イオン音波不安定系:(1)ここでは、定在波型の不安定性の励起には正帰還が必要であることに着目し、帰還系に摂動を与えることによりカオスの制御を試みた。(2)パルスの他にDC電圧を印加しても、電流駆動型イオン音波不安定に起因する間欠性カオスを制御出来ることを見出した。さらに、電圧-電流特性にヒステリシスが存在することが初めて分かった。(3)この系にTDAS法を適用し、カオス制御を試みた結果、制御されることが分かった。以上の結果はプラズマの非線形波動現象の発展に大きく寄与するものと考えられる。今後は、磁化プラズマ中で観測されるカオスの制御を試みること、特に、高温プラズマの輸送過程で重要な役割を果たしているドリフト波やフルート波乱流の制御に繋がる研究が重要な課題である。
ヒト免疫不全ウイルス粒子内部構造物に関する多面的解析

HIVの粒子構造やHIVゲノムの二量体化及びパッケージングについては内外の研究者が解析をおこなっているが、ゲノム二量体化の理由やウイルス粒子内部の構築物など未だ判っていない事柄は多い。申請者はウイルス粒子内ゲノムの二量体化の程度をこれまでにない明瞭さで測定する独自の系を確立した。この系を用いてHIVゲノムの二量体化が、多段階からなるゲノムパッケージング反応の必須の一段階であるという新しい可能性を示唆したり、単量体ゲノムのみを持つ成熟ウイルスの作成に世界で初めて成功し、パッケージングに必要なのは二量体化したゲノムではなく二量体化シグナル領域の二量体化であることを示している。本研究に与えられる二年間で、HIVのRNPを精製して含有因子の解析や凍結電子顕微鏡による構造解析を行えるようにすることと、HIVのゲノム二量体化必要十分領域の決定を通して実際に二量体化やパッケージング活性を持つ構造部分や塩基の特定を目指し、二量体化部分の構造・機能相関を解明して、同時に二量体化阻止によるHIV感染阻害法の開発の端緒を得ることを目的とした。RNPの精製は界面活性剤の成分を検討することによってヌクレオカプシド含有量の多い分画を特異的に採取する可能性を見いだし、この分画の二次元電気泳動を試みた。またゲノム二量体化必要十分領域の初めての詳細な特定に成功し、さらにゲノム組換え解析系を開発することでこの領域中の機能領域解析も行い、SL1のヘアピンループのみが責任部位であることを明確にした。申請者はこれまでの研究で、遺伝子工学的に変異を導入した一連の変異ウイルスを用いて、パッケージング能及びウイルス粒子内ゲノムRNA二量体化への変異の及ぼす影響を、今までにない明瞭さで分析する極めて独創的な系を開発・確立することに成功している。HIV-1ゲノム上のパッケージングシグナル領域はゲノムの5'末端に位置し、一本鎖RNAが形成する7つのステム-ループ構造からなる。これらはすべてRNAパッケージング能への関与が指摘されており、ゲノム二量体化の機能領域も同様の場所にあると考えられている。申請者は既にこの領域の様々な変異体を作成して、独自の系を用いてパッケージング能及びゲノムRNA二量体化に及ぼす影響を検討した結果、二つの機能の支配領域には必要条件の不一致が見られた。このように二つの現象は分離しうるという新しい可能性が示唆されたことから、さらに解析を進めることで引き続き新しい知見が見いだされることが期待された。そして様々な領域への詳細な変異導入を行うことにより、まずは粒子内ゲノム二量体化を起こさせるのに必要最低限の範囲をHIV-1ゲノム上で特定することに成功した。HIVのRNP解析については、精製したウイルス粒子よりネイティブなRNPを単離・精製し、ウイルス抗原や宿主細胞由来の含有物の分析を行い、また、構造生物学的解析に供することが可能となる純度と量を得ることを目指している。ウイルス粒子よりコアを分離する方法として最近提唱されたSpin-Thru法に着目し、界面活性剤の種類や濃度、また密度勾配の条件検討を行った。その結果、界面活性剤をCHAPSに変えることで逆転写酵素やNCといったRNP構成要素のみが存在する分画が単離される可能性を見いだした。研究代表者はこれまでの研究で、遺伝子工学的に変異を導入した一連の変異ウイルスを用いて、パッケージング能及びウイルス粒子内ゲノムRNA二量体化への変異の及ぼす影響を、今までにない明瞭さで分析する極めて独創的な系を開発・確立することに成功している。HIV-1ゲノム上のパッケージングシグナル領域はゲノムの5'末端に位置し、ゲノム二量体化の機能領域も同様の場所にあると考えられている。研究代表者は粒子内ゲノム二量体化を起こさせるのに必要最低限の範囲をHIV-1ゲノム上で特定することに成功した。さらにこの領域を使用することにより、野生株と同等の粒子構造をしているもののゲノムが一部単量体化している変異体を作成した。この変異体の感染価を測定したところ、感染環の様々なステップで低下している事が観察され、最終的には増殖出来なくなっている事を見いだした。

このことはゲノム二量体化やそのシグナルがウイルスの生活環の多くの箇所で働いている新しい可能性を示唆しており、現在これらの知見をまとめた論文を投稿中である。HIVのRNP解析については、精製したウイルス粒子よりネイティブなRNPを単離・精製し、ウイルス抗原や宿主細胞由来の含有物の分析を行い、また、構造生物学的解析に供することが可能となる純度と量を得ることを目指している。ウイルス粒子よりコアを分離する方法として最近提唱されたSpin-Thru法に着目し、界面活性剤の種類や濃度、また密度勾配の条件検討を行った。その結果、界面活性剤をCHAPSに変えることで逆転写酵素やNCといったRNP構成要素のみが存在する分画が単離される可能性を見いだした。また、酵母を用いたHIV様粒子産生現象を応用した粒子形成関与宿主因子スクリーニング系の開発にも携わり、報告した。
豪雨時における斜面内浸透流の再検討－不均一性と間隙空気の役割について

本研究では,豪雨時の斜面崩壊に密接に関係する斜面内浸透流について,通常の浸透流解析では無視されている物性値の空間的不均一性および間隙空気の挙動に着目し,豪雨時における斜面内の飽和度や間隙水圧・間隙空気圧の空間分布,およびそれらの時間変化について,実験的および解析的検討によってその特徴を定性的/定量的に把握することを目的としている.平成30年度は,間隙空気を考慮した気液2相流3次元数値モデルを構築し,斜面の透水性,不均一性,勾配,斜面幅および層厚と,総降雨量および降雨強度などをパラメータとして変化させ,計300ケース以上の解析結果を得た.これら多数の解析結果に基づいて,豪雨時における表面流と斜面内湧水の発生メカニズムの検討,およびそれらの定量的評価,また不均一性や間隙空気が安全率に与える影響について安定解析により検討した.その結果,斜面を均一と仮定することによって,湧水量は明らかに過小評価されること,また斜面の透水性が比較的小さい場合は,同じ降雨量に対して地下水面が上昇しやすいため,湧水も発生し易いが,斜面の層厚が薄く,降水量が大きい場合は高透水性斜面の方が湧水量が大きくなることが確認された.安全率については,均一場を仮定した場合に小さくなる傾向が見られたが,一定の条件が揃えば不均一場の方が小さくなり得ることが確認された.これらに加えて,平成30年度に発生した豪雨災害に関する情報収集を行った.これまでの模型実験および数値実験による網羅的な検討により,研究目的は概ね達成されていると考える.平成30年度には豪雨災害が例年以上に各地で多発したため,これらの災害事例から得られる知見を反映させたうえで研究成果をあらためて吟味・整理し,対外的な公表を行っていく.本研究課題は,豪雨時の斜面崩壊に密接に関係する斜面内浸透流について,通常の浸透流解析では無視されている物性値の空間的不均一性および間隙空気の挙動に着目し,豪雨時における斜面内の飽和度や間隙水圧・間隙空気圧の空間分布,およびそれらの時間変化について,実験的および解析的検討によってその特徴を定性的/定量的に把握することを目的としている.平成29年度は,まずシミュレーションコードの開発と動作確認,および断面2次元のモデル斜面を用いた基礎的な検討を行った.まずシミュレーションコードについては,これまでに作成した気液2相流の解析コードおよび,自己相似型透水係数分布モデルを用いたジェネレータを用いて新たに作成し,問題なく機能することを確認した.またモデル斜面の検討条件は,崩壊層の層厚(5mおよび10m),透水係数(10-3cm/sおよび10-4cm/s),間隙空気の考慮(する/しない),不均一性の影響(均一場および不均一場)とし,これらの検討条件の相違が斜面内の間隙水圧の上昇とどのように関連するかを定量的に評価した.その結果,豪雨時の間隙空気の影響は,層厚を10mとした場合に約0.3mの間隙水圧の上昇が得られたのに対し,層厚が5mの場合は,斜面全体が飽和状態に近づくため,間隙空気の影響は軽微となった.また,不均一性の影響についても,層厚が10mの場合に顕著な差が現れ,均一場と比較して部分的に2.5m3m程度間隙水圧が大きくなったのに対し,層厚が5mの場合は間隙水圧の差は1m未満であった.これに加えて,模型実験の準備を行い,実験装置ならびに各種測定器の動作確認を行った.本研究の目的の一つは,豪雨時の斜面内浸透流における不均一性の影響と間隙空気の影響について定性的・定量的に把握することであるが,まずはモデル斜面による数値的検討によって定量的に評価可能であることを明らかにした.この結果は研究計画の立案時に想定した結果を一部実現したものである.本研究では,豪雨時の斜面崩壊に密接に関係する斜面内浸透流について,通常の浸透流解析では無視されている物性値の空間的不均一性および間隙空気の挙動に着目し,豪雨時における斜面内の飽和度や間隙水圧・間隙空気圧の空間分布,およびそれらの時間変化について,実験的および解析的検討によってその特徴を定性的/定量的に把握することを目的としている.平成29年度は,室内模型実験を実施し,均一斜面と一部に低透水域を設定した不均質斜面における水面形の相違を確認した.とくに不均質斜面では低透水域において顕著な水面上昇が生じることを確認した.また,地下水位の上昇に伴う崩壊過程を観察し,低透水域の有無によって崩壊の様子が異なることを確認した.さらに,これらの実験結果に対して数値シミュレーションによる水位分布の再現を試み,模型実験と同様の水面形状が得られることを確認するとともに斜面安定解析を実施した.その結果,得られたすべり面形状は,実験によって得られた崩壊形状と整合するものであったが,最小安全率については両社に顕著な差は見られなかった.一方,実験スケールを実スケールに拡大した数値シミュレーションでは,低透水域の存在が安全率を低下させることを確認した.これに加えて,前年度に実施した透水係数の空間分布モデルを用いた断面2次元不均一斜面の2相流解析を3次元に拡大し,斜面奥行き方向の長さの違いが最大間隙水圧と間隙空気圧に与える影響について定量的に検討した.その結果,斜面奥行き方向が大きくなるほど最大水圧・空気圧は大きくなる傾向が見られ,同一の降雨強度に対して奥行き5mと50mでは約0.2mの差が生じた.模型実験により不均質場における斜面内浸透流の特徴とすべり面形状を確認し,これらを数値シミュレーションによって再現可能であることを確認した.