hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
膀胱蓄尿相における粘膜筋板の役割と新規治療標的としての可能性

膀胱粘膜の収縮要素である粘膜筋板について、形態学的存在の種差(ヒト、ブタ、モルモット膀胱に存在、マウス、ラット膀胱には存在しない)およびブタ粘膜筋板の神経性収縮制御の部位差比較(排尿筋、三角部、尿道)に関する研究成果を投稿し、現在リバイス準備中である。粘膜筋板は、排尿筋に比べて自発収縮が顕著である一方、副交感神経性収縮が微弱であり、排尿収縮には関与せず蓄尿期において粘膜要素(尿路上皮、粘膜血管、求心性神経)の過伸展を防ぐ役割が示唆される。トロンボキサンA2アナログにより持続性収縮を生じた状態において、経壁神経刺激により粘膜筋板および排尿筋において神経性弛緩反応が観察されたが、この反応は交感神経伝達遮断薬であるグアネチジンおよびβ受容体阻害薬であるプロプラノロールにより抑制されなかった。粘膜筋板においては神経性弛緩はニトロアルギニンにより阻害されたことから一酸化窒素によると考えられたが、排尿筋ではニトロアルギニンにより阻害されなかった。免疫染色では、交感神経は粘膜層、排尿筋層とも血管にのみ分布し、粘膜筋板および排尿筋には分布していなかった。この結果から、広く誤認されている交感神経による直接的な筋弛緩は排尿筋のみならず粘膜筋板においても認められず、交感神経による蓄尿促進機序としては、これらの収縮要素以外を考える必要があることが再確認された。粘膜筋板は排尿筋に比してアンジオテンシンIIへの収縮応答性が100倍以上大きく1nMから収縮を生じることが明らかになり、2つの収縮要素を薬理学的に識別できる可能性が得られた。機能的な違いに対応して、免疫染色法によるアンジオテンシン受容体の発現も、粘膜筋板では排尿筋に比べ強いことが明らかになった。この結果は豊富な血管網を有する膀胱粘膜に存在する粘膜筋板が、血中アンジオテンシンIIの作用により収縮する可能性を示した。粘膜筋板を有する種はヒト、ブタ、モルモットであるので、現実的には粘膜筋板を対象とした実験はサンプルが容易かつ豊富に得られるブタ、モルモットに限定される。今年度はブタ膀胱を用いて粘膜筋板と排尿筋の収縮特性について機能的実験を行い、その結果を裏付ける形で免疫染色を行なうことができた。今年度の収縮実験から得られた結果をもとに、次年度は電気的活動、カルシウムシグナルの観察に発展させ、またアンジオテンシン以外の内在性物質への応答についても検討できる基盤が整った。一方でモルモット膀胱での、Ca2+感受性およびアクチン重合についての粘膜筋板と排尿筋との比較実験は進展せず中断となった。当初の計画にはなかったが、膀胱壁内血管のカルシウムシグナルを可視化できるレポーターマウスを使った研究が可能になった。また膀胱粘膜の間質構成要素である線維芽細胞を標識できるレポーターマウスを使った研究も可能となった。引き続き主にブタ膀胱を用いて、粘膜筋板と排尿筋との電気的活動、カルシウムシグナルの比較、各種内在性収縮制御物質への応答を調べる。また粘膜血管を含めて、すでに臨床応用されているβ3受容体作動薬、PDE5阻害薬の作用を比較し、これらの薬剤の膀胱壁内標的を探る。当初研究計画には含まれていなかったレポーターマウス(GCaMP)が入手できたため、膀胱血管のカルシウムイメージングを行うことが可能となった。また以前より保有しているPDGFRα-eGFPマウスを用いて、粘膜および排尿筋層におけるPDGFRα陽性細胞の機能を調べ、膀胱壁線維化における役割を探る。マウスでは粘膜筋板は存在しないが、粘膜の間質の表層と深層では細胞構築(線維芽細胞とコラーゲン成分)が異なることが知られている。また粘膜筋板が存在しないため粘膜血管の観察が容易である。そうした特性を生かして、粘膜筋板の周辺細胞の機能を調べる。モルモット膀胱粘膜筋板における自発活動電位の制御機構を検討し、小コンダクタンスCa2+活性化K+(SK)チャネル開口薬が、後過分極を延長させることにより群発型の活動電位を単発型に変換することを示した。また、大コンダクタンスCa2+活性化K+(BK)チャネル阻害薬は後過分極を抑制し、活動電位の振幅と持続位時間を増加させた。一方、粘膜筋板においては、排尿筋の興奮性制御で重要な役割を果たす電位依存性K+(Kv7)チャネルの関与は小さいことが明らかになった。従って粘膜筋板の、単位断面積当たり排尿筋の10倍にも相当する収縮力の一因となる群発型活動電位は、SKチャネルの活性化が排尿筋に比べて低いことによると考えれらた。粘膜筋板の単位断面積当たりの収縮力の大きさには、収縮蛋白のCa2+感受性増加も関与していると考えて検討を行なった。しかし、この系に関与するRhoキナーゼ、プロテインキナーゼCおよびアクチン重合それぞの阻害薬の効果に粘膜筋板と排尿筋で有意差を認めなかった。標本作成時の筋の伸展程度の違いなどにより、細胞内Ca2+濃度にバラツキが生じることが主因であると考え、対策を行っている。ブタ膀胱の粘膜筋板と排尿筋の収縮制御機構を比較し、モルモット同様に粘膜筋板はより大きな単位断面積当たりの収縮力を生じること、自発収縮は粘膜筋板において顕著であるが、神経性収縮は排尿筋に比べ圧倒的に小さいことが明らかになった。

また粘膜筋板は、既知のごとくヒト膀胱でも確認できたが、実験動物として汎用されるマウスおよびラットには存在せず、膀胱機能の研究においては動物種の選択に注意を要すると考えられた。平成29年度に予定した研究計画のうち、粘膜筋板における活動電位の制御機構については、研究実績の概要で述べた通り、3種類のK+チャネルの役割を明らかにし、また排尿筋との類似点、相違点を示した。この成果は既にEur J Pharmacol誌において発表されている。一方で収縮蛋白のCa2+感受性増加につての検討は、予備実験段階において認められていた粘膜筋板と排尿筋の差が、例数を重ねるにつれ有意でなくなり、現在対処法を検討している。Ca2+感受性の検討が予定通りに進まなかったため、平成30年度の実験計画を一部前倒しして、ブタ膀胱での粘膜筋板と排尿筋の収縮制御機構の検討を開始した。その結果、研究実績の概要で述べた基本的な情報が得られ、また粘膜筋板の種差につても確認することができた。この結果についてはNeurourol Urodyn誌において先行報告し、現在その後確認された現象、結果と合わせて論文を作成している。平成30年度のもう一つの実験計画であったIn vivo膀胱血流測定についても、既に麻酔薬の選択や膀胱の血管を観察する際の排尿筋の自発収縮による影響の制御法について基礎的な情報が得られており、全体として遅れた計画と前倒しした計画で相殺され、ほぼ予定通りの進行状況であると考えられる。膀胱粘膜の収縮要素である粘膜筋板について、形態学的存在の種差(ヒト、ブタ、モルモット膀胱に存在、マウス、ラット膀胱には存在しない)およびブタ粘膜筋板の神経性収縮制御の部位差比較(排尿筋、三角部、尿道)に関する研究成果を投稿し、現在リバイス準備中である。粘膜筋板は、排尿筋に比べて自発収縮が顕著である一方、副交感神経性収縮が微弱であり、排尿収縮には関与せず蓄尿期において粘膜要素(尿路上皮、粘膜血管、求心性神経)の過伸展を防ぐ役割が示唆される。トロンボキサンA2アナログにより持続性収縮を生じた状態において、経壁神経刺激により粘膜筋板および排尿筋において神経性弛緩反応が観察されたが、この反応は交感神経伝達遮断薬であるグアネチジンおよびβ受容体阻害薬であるプロプラノロールにより抑制されなかった。粘膜筋板においては神経性弛緩はニトロアルギニンにより阻害されたことから一酸化窒素によると考えられたが、排尿筋ではニトロアルギニンにより阻害されなかった。免疫染色では、交感神経は粘膜層、排尿筋層とも血管にのみ分布し、粘膜筋板および排尿筋には分布していなかった。この結果から、広く誤認されている交感神経による直接的な筋弛緩は排尿筋のみならず粘膜筋板においても認められず、交感神経による蓄尿促進機序としては、これらの収縮要素以外を考える必要があることが再確認された。粘膜筋板は排尿筋に比してアンジオテンシンIIへの収縮応答性が100倍以上大きく1nMから収縮を生じることが明らかになり、2つの収縮要素を薬理学的に識別できる可能性が得られた。機能的な違いに対応して、免疫染色法によるアンジオテンシン受容体の発現も、粘膜筋板では排尿筋に比べ強いことが明らかになった。この結果は豊富な血管網を有する膀胱粘膜に存在する粘膜筋板が、血中アンジオテンシンIIの作用により収縮する可能性を示した。粘膜筋板を有する種はヒト、ブタ、モルモットであるので、現実的には粘膜筋板を対象とした実験はサンプルが容易かつ豊富に得られるブタ、モルモットに限定される。
「スポーツ社会学」の授業のための多国間相互支援ネットワークの構築

われわれの研究グループの大半はスポーツ社会学と呼ばれる領域を専門とし、「スポーツのグローバル化」にかかわる問題や現象に関心がある。このテーマを取り上げる際には、多国間の研究者が共同で作業し、教育・研究用にリソースを共有・融通することが有効である。本研究の目的は、学部上級生及び大学院生を対象として「スポーツ社会学」の授業のカリキュラムや教材の開発を、日本のみならず諸外国の研究者と共同で開発し、マルチメディア・データベース化されたリソースをもとに共同で授業の運営を目指すことである。以下の手順に従って、相互に支援するネットワークの構築を目指すこととした。a.各自の関心や各国の状況に係わって情報交換を行い、b.統一的な授業の開設を想定して、カリキュラムの開発を行い、c.そのカリキュラムに基づき、各自が開発した教材をデータベース化しd.ひとつの統一された教材として体裁を整える、e.ひとつのカリキュラムのもとに、院生あるは学部上級生を対象に、共同ゼミを実施し、内容の改善・充実を図る。本年度は、以下の取り組みを行ってきた。a.スポーツのCMのイメージに関する多国間比較調査・日・豪・NZでスポーツをテーマとしたテレビCMから氏調査が受けるイメージについて予備的調査を行い、それに基づいてそれぞれの国におけるスポーツと文化の関係を探る調査の可能性について分析・検討した。b.訪問レクチャーによる課題・問題点の整理・メンバーが相互に訪問し、学部生・大学院生・研究者を対象に講義、ワークショップを行った。講義はデジタル録画・編集し、このような形態での授業の可能性について分析・検討した。c.情報共有のためのホームペイジの作成と情報の相互利用・メンバーがそれぞれ授業で利用している教材の共有化を図るべく、情報交換・データのアクセス・ベースの場としてホームペイジの作成に取り組んだ。
施条銃段階移行期の軍事技術に関する研究

本研究は、施条銃段階への移行を計りつつあった幕末期軍事技術の到達点を解明することを目的とし、1)軍事書籍・文書史料と現存する銃器そのものの調査、2)欧米列強側に残された軍事レポートや図面類の収集・検討の二つの方向から作業をすすめた。今年度の作業は以下の通り。(1)英国外務省文書マイクロフィルムから日本関係の画像史料を抽出してファイリングした(継続)。現在1870年代までの本省ファイル(FO46)と日本公使館ファイル(FO262)を中心に約900コマを抽出し、205点に目録化した。(2)英国公記録局(PRO、リッチモンド市)へ出張調査を行い、日本関係絵図・地図目録との照合作業の上、軍事施設・設備等々の図面類を調査した。このうち、研究代表者が所属する画像史料解析センターのプロジェクト研究(代表:保谷)と連携し、参考史料を含む約120点ほどの画像史料をデジタルデータとして入手した。(3)これまでに収集したデジタル画像データ計220点は、目録を作成し、DVD2枚に焼き付けた。PROの許可を得て、史料編纂所図書室に入架し、公開利用をはかる予定である。(4)同じく英国大砲博物館(ロタンダ、ウーリッチ)に出張し、下関戦争で接収された和製大砲の調査を行った。(5)コレージュ・ド・フランス(パリ)を出張訪問し、同日本学高等研究所が所蔵する明治初期軍事顧問団のクレットマン・コレクションを調査した。(6)佐賀・武雄に出張し関連史料を調査した。また、幕末期に製作された国産「施条」銃とその関連史料の調査をおこない、あわせて、旧伊豆韮山代官江川家が所蔵する木製施条器械、関連史料(国立国文学研究資料館史料館所蔵マイクロフィルム)の調査分析を行なった。本研究は、施条銃段階への移行を計りつつあった幕末期軍事技術の到達点を解明することを目的とし、1)軍事書籍・文書史料と現存する銃器そのものの調査、2)欧米列強側に残された軍事レポートや図面類の収集・検討の二つの方向から作業をすすめている。今年度(初年度)おこなった作業は以下の通りである。(1)英国外務省文書マイクロフィルムから日本関係の画像史料をピックアップしてファイリングし、データ化をはかった。現在1870年代までの本省ファイル(FO46)と日本公使館ファイル(FO262)から約400件が抽出済みである。このうち、研究代表者が所属する画像史料解析センターのプロジェクト研究(代表:保谷)と連携し、約100点ほどの画像史料をデジタルデータとして入手した。(3)同じく英国タイン&ウェアー文書館(ニューカッスル市)へ出張し、アームストロング社関係史料から幕末期の施条砲輸入等に関して調査した。(4)オランダ海軍博物館(デンヘーレン)に出張し、1864年の下関戦争において長州藩から接収された野戦砲一門を調査した。(5)幕末期に製作された国産「施条」銃の調査をおこない、X線撮影等による非破壊検査を実施して、その構造的特徴を検討した。あわせて、旧伊豆韮山代官江川家が所蔵する木製施条器械の分析を行なっている。(6)とくに土佐藩を対象として分析・検討し、「施条銃段階の軍事改革と土佐藩」(2002年6月30日、高知シンポ)として発表した。
サブテラヘルツ回路ブロック実装による超伝導デジタルRF受信機の開発

無線信号を直接デジタル化するデジタルRF受信機をより高感度化、広帯域化するため、サブテラヘルツ動作が可能な高温超伝導体小規模回路をNb超伝導集積回路にオンチップブロック実装し、受信機の核となるA/D変換器の構成を試みた。高温超伝導体回路については、変調器の要素回路の120GHzまでの動作を確認した。一方、Nb単一磁束量子集積回路では、間引きフィルタならびにその評価のためのA/D変換器を作製し、冷凍機での動作実証に成功した。ブロック実装技術については、その基盤技術の開発を終えた。本研究では、サブテラヘルツでサンプリングをするオーバーサンプリングアナログ/デジタル変換器を実現するために、超高速高温超伝導ジョセフソン接合微小回路ブロックを、低温超伝導単一磁束量子(SFQ)集積回路内に埋め込む超広帯域実装技術を中心としている。平成20年度は「デバイスブロック作製・評価」と「ホスト基板形成」の2つの課題に対し研究を行った。デバイスブロックは、サブテラヘルツで動作するデバイスを作製することが平成20年度の目標であった。これまで我々だけが有する高温超伝導積層ジョセフソン接合技術を用い、500GHzまでのトグルフリップフロップ回路の動作に成功した。ただし、薄膜中の酸素欠損が主原因で、回路歩留まりが顕著に低下したため、対策として層間絶縁層に酸素透過性の良い材料を選択し、作製プロセスの改善を進めた。また、ジョセフソン接合よりも構造が簡単なナノブリッジの作製も進め、その電気特性の評価も行った。これまで世界最小の30nm幅まで細線化することに成功した。光ポンプ法によりスイッチング特性の評価も進め、600nsの応答時間を得ている。ホスト基板は、Nb系SFQ回路と、デバイスブロックを埋め込むリセス(くぼみ)からなる。平成20年度はSFQ回路の形成、深さ3-4μmのリセスの形成、ならびにデバイスブロック固定について検討を行った。プロセス条件の最適化により、上記の技術についてはほほ確立に至った。実際にデバイスブロックとして実績のあるGaAs-HEMTを用い、リセスにデバイスブロック配置することにも成功している。本研究は、サブテラヘルツでサンプリングをするオーバーサンプリングアナログ/デジタル変換器を実現するために、最終的に超高速高温超伝導微小回路ブロックを、低温超伝導単一磁束量子(SFQ)集積回路内に埋め込む超広帯域実装技術を中心としている。平成21年度は高温超伝導回路作製・評価とホスト基板形成の2つの課題に対し研究を行った。デバイスブロックは、サブテラヘルツで動作する回路の作製が目標である。この目標を目指し、高温超伝導体ナノブリッジの作製と評価を行った。再蒸着法と呼ばれる我々独自の方法によって、エッチングによる損傷を回復させた。その結果、世界最小の30nm幅まで細線化したナノブリッジを形成することに成功した。さらに、基板をMgOから格子ミスマッチの少ない(La_<0.3>Sr_<0.7>)(Al_<0.65>Ta_<0.35>)O_3に変更し、堆積するYBa_2Cu_3O_yの膜厚を30nmまで薄膜化したところ、ジョセフソン接合に匹敵する電流-電圧特性を示すようになった。再現性にも優れており、これにより回路化の見通しが立った。一方、ホスト基板は、Nb系SFQ回路と、デバイスブロックを埋め込むリセス(くぼみ)からなる。平成21年度は前年度に引き続き、SFQ回路の形成、深さ3-4μmのリセスの形成、ならびにデバイスブロック固定について検討を行った。これらは前年度のプロセス条件では、埋め込みの第一段階として使用したGaAs-HEMTの特性が劣化したことを受けている。再度プロセス条件の最適化により、実装技術についてはほほ確立に至った。デバイスブロックとなる高温超伝導回路とA/D変換器(ADC)全体の動作実証を目指した。高温超伝導回路は、ADC内の100GHz以上の高速性が必要な部分にのみ使われ、ヘッドとなる量子干渉素子と周波数を下げるトグルフリップフロップからなる。構成要素となるジョセフソン接合の数は数十個である。これまで歩留まりが悪く、回路動作の実証まで至らなかったが、層間絶縁層を電極となる高温超伝導体YBa_2Cu_3Oxと同じ結晶構造を持つGaドープPrBa_2Cu_3Oxに変えることで120GHzでの安定動作を得るにいたった。一方、その信号を受け、ADCとしての機能を実現するデジタルフィルタについては、Nbによる単一磁束量子(SFQ)回路で動作実証を行なった。無線機としての評価を現有機器で行うには、ADCのアナログ入力を室温エレクトロニクスのトリガと出来るように、イベント駆動機能をSFQ回路で実現する必要がある。これまで、フロントエンド部もNbによるSFQ回路で構成した回路で、帯域幅5MHz、ビット数7のイベント駆動ADCの実証に成功した。帯域幅ならびにビット数の向上には、ここで用いた1次のデジタルフィルタを2次にする必要がある。機能だけではあるが、これまでに2次の動作実証に成功している。

高温超伝導回路とNb回路の実装は、フリップチップボンディングならびにフルイディックセルフアセンブリ(FSA)での性能評価を検討した。基板の厚みの制約から、高温超伝導回路でのFSAについては当面断念せざるを得なかったため、ブリップチップボンディングを試みた。現時点では、100GHzを分周した信号をNb回路で受けることは成功していない。反射などが原因と考えられ、電磁界シミュレータで解析を進めている。なお、本研究を通して高温超伝導ナノブリッジによるダイオード効果を発見した。新たなデバイス応用の芽となることが期待できる。
代数問題に摂動が及ぼす影響とそれに対処する方法論の研究

代数問題について、入力データの摂動に対して解が連続的に変化する場合を安定な場合、そうではない場合を不安定な場合と呼ぶことにする。代数問題が不安定な場合、誤差のある入力に対してそのまま計算して求めた解には意味がなく、目的に応じて適切な問題を再設定する必要が生じる。研究代表者らは「最近接問題」という概念を導入することにより、適切な問題をある程度統一的に再設定できるという認識をすでに得ている。本研究では、この認識を発展させ、代数方程式に関わる問題を中心として、適切な問題を再設定する方法論の確立、再設定した問題を効率的に解く数式処理アルゴリズムの構築を目指す。本研究の目的を達成するため設定した課題は以下の通りである。課題1は具体的な代数問題に対する摂動の影響の理論的な解析、課題2は課題1の結果を利用した問題の再設定とそれを解く数式処理アルゴリズムの構築、および、数値数式融合計算、とくに安定化理論を援用したアルゴリズムの効率化、課題3は種々の問題に対する課題1、2の知見を利用した問題再設定の方法論の構築である。本年度に得た主な成果は以下の通りである。課題1については、連立代数方程式の解の、係数についての連続性に関するもの、課題2については、一変数多項式について、係数の誤差のため、本来、零点となるべき点での値が0からずれている場合、それらの点を零点とする、元の多項式に一番近い多項式を求める問題に関するもの(以下、「零点を指定した場合の最近接多項式の問題」と略記する)、および、多変数多項式補間に関するもの、安定化理論に計算履歴を合わせて利用する手法を最短ベクトル問題へ適用したもの、である。本年度の計画は以下の通りであった。(1)すでに予備的な研究により、多項式系がグレブナ基底をなし、さらに若干の追加条件を満たせば、その共通零点(連立代数方程式の解)が係数の摂動に対して安定となることを定性的に示すことができていた(課題1に相当)。この結果を定量的にすることを試みるとともに、この知見を利用して、非線形連立代数方程式の問題について課題2を考察する予定であった。(2)また、従来より研究を続けている零点を指定した場合の最近接多項式の問題については、問題を幾何学的に扱うことにより見通しがよくなる場合があることが分かってきたので、その知見を生かすことにより、課題1、2に加え課題3も扱う予定であった。(1)については、予備的研究の成果は予定通り6、7月の国際会議にて発表した(課題1)。その結果を定量的にする代わりに、前提条件を弱くする方向で研究を行ったが、残念ながら発表までには至らなかった。零点を指定した場合の最近接多項式の問題については、問題を幾何学的に扱うことにより見通しがよくなる場合について12月の研究集会にて発表した(課題2)。その他の成果として、多変数多項式補間について、従来提案したアルゴリズムを種々改良したものを9月、12月、および3月の研究集会で発表した(課題2)。また、安定化理論に計算履歴を合わせて利用する手法を最短ベクトル問題へ適用した成果を論文化した(課題2)。以上の通り、(1)は予定を下回り、(2)は課題3には踏み込めなかったものの課題2で一定の成果を上げ、その他、2018年度の予定には挙げていなかった問題について課題2に関する成果も得たので、全体としてはおおむね順調に進展していると考えている。まず、2018年度に研究を行った項目のうち、連立代数方程式の解の連続性については引き続き、前提条件を緩められないか研究するとともに、本来の予定であった定量化を目指す。多変数多項式補間については、かなり成果がまとまってきたので論文化を考えるとともに、まだ試していないアイディアが複数あるので、それらを実装して実験を行い、さらに課題3に踏み込む研究を目指したい。また、幾何学的な問題は座標を使って記述することにより代数的な問題となるので、その方向にも研究を進める予定である。そのほか、確率的な考えをうまく取り込めないかについて研究を行いたい。これには二つの方向があり、一つはアルゴリズムの効率化に確率的アルゴリズムを考えること、もう一つは問題の再設定に際して、誤差の分布などで確率を考慮できないか、ということである。課題1については、連立代数方程式の解の、係数についての連続性に関するもの、課題

2については、一変数多項式について、係数の誤差のため、本来、零点となるべき点での値が0からずれている場合、それらの点を零点とする、元の多項式に一番近い多項式を求める問題に関するもの(以下、「零点を指定した場合の最近接多項式の問題」と略記する)、および、多変数多項式補間に関するもの、安定化理論に計算履歴を合わせて利用する手法を最短ベクトル問題へ適用したもの、である。本年度の計画は以下の通りであった。(1)すでに予備的な研究により、多項式系がグレブナ基底をなし、さらに若干の追加条件を満たせば、その共通零点(連立代数方程式の解)が係数の摂動に対して安定となることを定性的に示すことができていた(課題1に相当)。この結果を定量的にすることを試みるとともに、この知見を利用して、非線形連立代数方程式の問題について課題2を考察する予定であった。(2)また、従来より研究を続けている零点を指定した場合の最近接多項式の問題については、問題を幾何学的に扱うことにより見通しがよくなる場合があることが分かってきたので、その知見を生かすことにより、課題1、2に加え課題3も扱う予定であった。(1)については、予備的研究の成果は予定通り6、7月の国際会議にて発表した(課題1)。その結果を定量的にする代わりに、前提条件を弱くする方向で研究を行ったが、残念ながら発表までには至らなかった。零点を指定した場合の最近接多項式の問題については、問題を幾何学的に扱うことにより見通しがよくなる場合について12月の研究集会にて発表した(課題2)。その他の成果として、多変数多項式補間について、従来提案したアルゴリズムを種々改良したものを9月、12月、および3月の研究集会で発表した(課題2)。また、安定化理論に計算履歴を合わせて利用する手法を最短ベクトル問題へ適用した成果を論文化した(課題2)。以上の通り、(1)は予定を下回り、(2)は課題3には踏み込めなかったものの課題2で一定の成果を上げ、その他、2018年度の予定には挙げていなかった問題について課題2に関する成果も得たので、全体としてはおおむね順調に進展していると考えている。まず、2018年度に研究を行った項目のうち、連立代数方程式の解の連続性については引き続き、前提条件を緩められないか研究するとともに、本来の予定であった定量化を目指す。多変数多項式補間については、かなり成果がまとまってきたので論文化を考えるとともに、まだ試していないアイディアが複数あるので、それらを実装して実験を行い、さらに課題3に踏み込む研究を目指したい。また、幾何学的な問題は座標を使って記述することにより代数的な問題となるので、その方向にも研究を進める予定である。そのほか、確率的な考えをうまく取り込めないかについて研究を行いたい。これには二つの方向があり、一つはアルゴリズムの効率化に確率的アルゴリズムを考えること、もう一つは問題の再設定に際して、誤差の分布などで確率を考慮できないか、ということである。関川に次年度繰越金239円が生じた理由は、大学研究費との合算は研究期間最終年度1回のみしか認められていないためである。
筋萎縮性側索硬化症モデルマウスの免疫療法とミクログリアの病態解析についての研究

難治性神経変性疾患であるALSは原因不明で有効な治療法が存在しない。我々はスーパーオキシドジスムターゼ1(SOD1)の突然変異を有する家族性ALSのモデルマウスを用いてワクチン療法の改良と新規抗体療法の開発、ミクログリアがALS病態に及ぼす役割について検討した。その結果、野生型SOD1の金属非配位状態(アポ型)がワクチンとして有効であり、その投与によって脊髄病巣でインターロイキン4(IL4)の発現が増加し、炎症促進サイトカインであるtumornecrosis factor α(TNF)やinterferon gamma (IFNγ)の発現が抑制されることを明らかにした。さらに変異SOD1を特異的に認識するモノクローナル抗体の開発に成功し、そのALSモデルマウスへの髄腔内投与法の開発と進行抑制効果を確認した。また細胞外に分泌されたミクログリアがCD14を介して活性化され神経毒性を有することを明らかにした。ワクチンと抗体療法は、抗原の特化や抗体の分子変換によって今後さらに発展が見込まれる。筋萎縮性側索硬化症(ALS)は原因不明の致死性神経変性疾患である。研究代表者は変異SOD1の細胞外分泌がALSの病態を説明できることを報告し,変異SOD1タンパクを用いたワクチン療法が有効であることを報告した。本研究はさらに効果的な免疫療法の開発と,機序の解明を目指すものである。平成19年度の進捗状況は以下の通りである。1.ワクチン療法の応用性の検討と,効果メカニズムについての研究;変異SOD1トランスジェニックマウスの繁殖を開始し,6月より組換えタンパクによるワクチン接種を開始した。低発現型ではG93A変異SOD1による発症遅延効果が見られ,寿命も軽度延長する傾向にある。さらにヒト野生型SOD1も生食+アジュバントコントロールに比し,発症遅延効果が認められる。現在実験マウスを増やし,今後抗体価との関連,病理所見を解析する。2.変異タンパク特異認識抗体を用いた抗体療法の確立;ハイブリドーマをSCIDマウスの腹腔内に移植し,腹水から抗変異SOD1モノクローナル抗体の大量精製に成功した。新生児に脳室内投与を計画していたが,より効果的な髄腔内投与法を確立した。今後発症直後のマウスに対して投与実験を行うべく繁殖中である。3.変異タンパク特異認識抗体を産生するハイブリドーマの,生体適合物質を用いたカプセル化細胞移植実験研究;アルギン酸ナトリウムを用いた微小カプセルの作成を試みた。カプセル形成のためのキレート剤の最適化,サイズの小型化、ハイブリドーマの長期生存と抗体産生のための条件設定を行い,2種類の条件に絞り込んだ。今後さらに最適化に向けて研究を行い,腹腔内移植による血清抗体価上昇を目指す。4.選択的運動ニューロン死におけるグリア細胞の関与について;変異SOD1トランスジェニックマウスの脳幹部を用いて,運動ニューロン死とグリア細胞の組織学的解析を行っており,選択的運動ニューロン死とグリア細胞の関与を示す知見が得られている。以上より,平成19年度は予定通り順調に進行している。本研究はがALSの原因タンパクを標的とした免疫療法の開発を目指した研究である。平20年度の進捗状況は以下の通りである。1.ワクチン療法の応用性の検討と、効果メカニズムについての研究;G93A型変異トランスジェニックマウスを組み換えG93A型SOD1,アポ型野生型SOD1でワクチン治療した結果。両者とも発症遅延、寿命延長に機能したが、アポ型野生型SOD1の方がより有意であった。ワクチンによる抗体のIgGサブクラス解析を行い、ワクチンの効果、特に発症遅延効果がIgG2bの抗体価と相関しており、IgG1とはむしろ負の相関していること発見した。現在脾臓の炎症関連物質を解析中である。2.変異タンパク特異認識抗体を用いた抗体療法;昨年度は変異SOD1認識モノクローナル抗体の髄腔内投与法を確立したが、本年度は、C4F6抗体の髄腔内投与を、発症後28日間の持続投与を行った。しかしながら著明な寿命延長効果は得られなかった。今後は投与期間の延長、投与時期の変更検討、と抗原部位と他のIkGlサブクラスで投与実験を行う。

3.変異タンパク特異認識抗体を産生するハイブリドーマの、生体適合物質を用いたカプセル化細胞移植実験研究;昨年度は、アルギン酸ナトリウムを用いた微小カプセルの作成条件検討中だったが、本年度はキレート剤としてカルシウムとバリウムを用いることで剛性の強い小型カプセルの作製に成功した。さらに腹腔内投与により、血中の抗体が上昇することを確認した。しかし、ハイブリドーマの増殖がカプセル内で飽和すること、抗体価の上昇が期待したほどではない等の問題が判明し、抗体の微量浸透圧ポンプを用いた投与との利点を再検討する必要がある。4.選択的運動ニューロン死におけるミクログリア細胞の関与について;細胞外の変異SOD1による運動ニューロン死が、ミクログリアのCD14を介していることを解明し、現在論文投稿中である。示す知見が得られている。以上より、平成20年度は予定通り順調に進行している。本年度は研究計画の最終年度として、筋萎縮性側索硬化症(ALS)のワクチン療法の改良と作用機序の検討と抗体療法の効果の確認を行い、さらにミクログリアのALS病態への関わりにっいてのこれまで我々が得られた知見をまとめ、情報発信することを主眼とし、研究を進めた。平成21年度の進捗状況は以下の通りである。1.ワクチン療法の応用性の検討と、効果メカニズムについての研究;SOD1に変異を有する家族性ALSに対するワクチン療法の変異型に依らないアポ型野生型SOD1ワクチンの効果をG93A型変異トランスジェニックマウスを用いて検討した結果、G93A型ワクチンに比べむしろ寿命延長効果が高かった。生存効果はIgG2bに正相関しており、さらに脾臓組織のTGFβの発現がIgG2bと有意に正相関していた。またワクチン投与群の脊髄組織ではinterferonγの発現が有意に低下しており、特に野生型ではこの効果が著明であった。本知見は現在投稿準備中である。2.変異タンパク特異認識抗体を用いた抗体療法;昨年度は変異SOD1認識モノクローナル抗体の髄腔内投与法を確立したが、変異SOD1特異認識抗体であるC4F6抗体の髄腔内投与は抗体濃度をやや低くし、投与期間を発症直後から42日とより長期にすると進行が対照群(生理食塩水)に比べ、24%延長した。またC4F6のFabを精製し投与したところ無効であり、この効果は中和作用ではなく細胞外の変異SOD1の除去によると考えられた。今後組織化学的検討を進め論文投稿をする予定である。3.選択的運動ニューロン死におけるミクログリア細胞の関与について;細胞外の変異SOD1による運動ニューロン死の機序解明研究を行い、本年はG93Aに加えG85Rにおいても同様に、ミクログリアのCD14を介して炎症性サイトカインの発現を促し、IGF-1の発現を抑制することを解明した。この結果を国際学術誌であるGliaに投稿し採択された。以上より、最終年度もほぼ当初の計画通り進行し、今後の研究継続によりさらなる成果が期待される。
疾患モデルマウスを用いた自己免疫疾患の病態解明

胸腺は、T細胞が自己寛容性と非自己への応答性を確立するのに重要な器官であり、胸腺髄質と皮質から構成されている。我々は、胸腺髄質上皮細胞(mTECs)で発現しているAireを胸腺皮質上皮細胞(cTECs)に発現させたマウスを作出して、Aireの機能がcTECsにおいても発揮されるかどうかを検討した。その結果、mTECsで観察される組織特異的遺伝子群の発現は、Aireを発現させたcTECsでは認めなかった。また、内在性Aireを欠失させて免疫学的機能を検討したところ、Aire欠失マウス同様に自己免疫病態が観察されたため、Aireの機能的な場としての胸腺髄質の独自性が明らかとなった。胸腺上皮細胞に、インスリンプロモーターを用いてモデル自己抗原OVAを発現させたトランスジェニックマウス(RIP-OVA Tg)では、mTECの中の、どの細胞がOVAを発現しているかは不明である。すなわち、RIP-OVA Tgでは、AIREを発現するmTEC(AIRE陽性mTEC)、あるいはAIREを発現していないmTEC(AIRE陰性mTEC)、のいずれのmTECがOVAを発現し、OVA特異的T細胞の負の選択にはたらいているかは不明である。そのため、負の選択におけるAIRE+ mTECの役割を直接評価することが出来ない。この問題を解決するために、AIRE+ mTECのみがOVAを発現することを企図して、AIRE遺伝子座にOVAを挿入したAIRE/OVAノックインマウス(AIRE/OVA-KI)を新たに樹立した。このAIRE/OVA-KIをOVA特異的TCRトランスジェニックマウス(OVA-TCR Tg)と交配すると、期待通り、OVA特異的T細胞の負の選択(clonal deletion)が観察された。一方、負の選択のみならず、AIRE+ mTECの発現する自己抗原(OVA)との反応によって、OVA特異的T細胞がFoxp3陽性の制御性T細胞(Treg)に分化するか否か、また、AIRE欠損によって、OVA特異的Tregへの分化が障害されるか否かを解析し、AIREによる中枢性トレランスの成立に、負の選択のみならず、Tregの産生も関与している可能性を検討した。その結果、RIP-OVA Tgでは負の選択に加えてOVA抗原特異的なTregの産生が認められたが、AIRE/OVA-KIではもっぱら負の選択が観察され、OVA抗原特異的なTregの産生はほとんど観察されなかった。Aireは胸腺髄質上皮細胞(mTEC)において組織特異的遺伝子群の発現を制御しており、Aireノックアウトマウスではその発現低下が観察される。Aireを発現させた胸腺皮質上皮細胞(cTEC)においても組織特異的遺伝子群が誘導されるのかを検討した。胸腺に酵素処理を施して分離した細胞からcTEC(CD45-, EpCAM+, Ly51+, UEA-1-)、及び、mTEC(CD45-,EpCAM+, Ly51-, UEA-1+)分画を単離して各細胞集団のRT-qPCRを行った。mTECではAireノックアウトによって発現が低下する遺伝子群(Aire依存的遺伝子)であるIns2、Sap1においても、cTECで発現したAireでは誘導されなかった。また、mTECで発現するが、Aire依存性を示さないCRPもAire発現cTECでは誘導されなかった。さらにマイクロアレイを用いたトランスクリプトーム解析においても、いわゆるAire依存的遺伝子群の発現はAire発現cTECでは観察されなかった。この事実は、Aire発現が組織特異的遺伝子群の発現と同義であるわけではなく、Aire発現の効果は細胞種によって異なり、組織特異的遺伝子群の発現という点においてはmTECこそがAire機能を発揮させる非常に有効な場を提供できうることを示唆している。さらに、mTECでAire依存性を示す2738遺伝子(Aireノックアウトで発現低下)に着目して、cTECでのAire依存性(トランスジェニックで発現上昇)を示す遺伝子を選別した結果、443遺伝子がmTEC、cTECともにAireのターゲットとなっていることが判明したが、特に有為に濃縮されている生物学的機能は検出されなかった。AIRE遺伝子改変マウスを用いた第1報目の研究成果を誌上発表することが出来たので、おおむね順調に進展していると言える。Aireは胸腺髄質上皮細胞(mTEC)において組織特異的遺伝子群の発現を制御しており、Aireノックアウトではその発現低下が観察される。mTECは二分化能を有する前駆細胞より分化し、成熟過程で機能的分子を発現する。従来のモノクローナル抗体を用いた解析では、Aireの発現は一部の成熟mTEC(mTEC-high)にしか検出されない。mTECにおけるAireの発現様式を詳細に検討するために、新規レポーターマウスとして、Aire遺伝視座にhuman AIRE-GFP-Flag tag融合遺伝子を導入した、Aire/hAGFノックインマウスを樹立した。胸腺の免疫染色を行うとhAGFレポーター蛋白は、内在性Aireと同様にnuclear dotとして検出され、モノクローナル抗体を用いて検出した内在性Aireのシグナルとほぼ完全に一致した。また、Aire/hAGFヘテロノックインマウス由来のmTECをフローサイトメトリーで解析した結果、mTEC-highの80%のにおいて、hAGFレポーター蛋白質が検出された。

さらに、Aire/hAGFホモノックインマウスの解析では、mTEC-highの95%がhAGFレポーター陽性だった。抗RANKL抗体の投与によってmTECの分化阻害を誘導すると、hAGFレポーター蛋白質陽性mTECが経時的に減少したことから、このレポーター蛋白質の発現がmTECの成熟を反映していることが示された。hAGFレポーター蛋白質は、その検出感度が高いために、従来のモノクローナル抗体よりも鋭敏にAire陽性mTECを検出することが可能であり、特定の分化段階にあるほとんどのmTECは、Aireを発現する可能性が示唆された。胸腺は、T細胞が自己寛容性と非自己への応答性を確立するのに重要な器官であり、胸腺髄質と皮質から構成されている。我々は、胸腺髄質上皮細胞(mTECs)で発現しているAireを胸腺皮質上皮細胞(cTECs)に発現させたマウスを作出して、Aireの機能がcTECsにおいても発揮されるかどうかを検討した。その結果、mTECsで観察される組織特異的遺伝子群の発現は、Aireを発現させたcTECsでは認めなかった。また、内在性Aireを欠失させて免疫学的機能を検討したところ、Aire欠失マウス同様に自己免疫病態が観察されたため、Aireの機能的な場としての胸腺髄質の独自性が明らかとなった。目的とする遺伝子改変マウスの樹立に成功し、実験系も確立出来てきているので、おおむね順調に進展していると言える。現在、mTECにおいてAIREを過剰発現させると、どのようなtranscriptome変化が生じるかの解析をmTECをsortingした上でmicro-arrayもしくはRNA-seqで実施しようとしている。本実験には大量のmTECが必要で、そのためのマウスの準備に多少の時間がかかることが予想される。しかしながら、調製したRNAを増幅する等の方法によって、この問題点を回避出来るよう工夫したい。免疫学今年度の結果から、AIRE+ mTECによる自己抗原の提示が、「負の選択」と「Tregの産生」という2つの異なる細胞運命決定の振り分けに、どのように作用するかを明らかにし、「自己反応性」を「免疫制御」へと変換するための基盤を作ることが出来た。今後は、OVA抗原の発現細胞の種類の違いが「負の選択」と「Tregの産生」への運命決定を行っているかどうかを詳細に解析して行く。
飛翔時問計測法を用いた中性ガス質量分析器の開発

従来までの中性ガス質量分析器の問題点である、1壁面との相互作用をした粒子の分別が出来ない、2元々の中性ガスの分布関数の情報が失われてしまう。という2点に対して改良された、飛翔時刻計測と位置検出を利用した新しいタイプの飛翔体搭載用の中性ガス質量分析器を提案しているが、その分析器に関する技術要素(電離部、飛翔時間計測の方法、位置検出の方法)の基本研究を行い、その結果を基に2次元の酸素原子用の分析器を製作し、ロケット(SS520-1号機)に搭載し飛翔試験を行った。技術要素として開発したものは具体的には以下のものである。1フィラメント電源制御電圧に応じて一定の電力をフィラメントに対して供給する、フィラメントからのエミッション電流を測定するために入出力間の漏れ電流を極力小さく抑えた。2飛翔時問計測部電離部において電離したイオンを加速部に導入するためのメッシュ電極に対して高速のスイッチング(立上り20nS程度)を行うことにより、電離部において電離されたイオンの持つ初期エネルギーのばらつきの問題を解決する共に、電離された位置の違いに基づく飛翔時間のばらつきを抑える事が可能となった。また、検出部のMCPの直後にメッシュを入れることにより計測上の誤差を必要な時間分解能(50nS程度)に比べて十分小さくする事ができた。3位置検出方法この測定器の特長である中性粒子の速度分布を求めるためには位置検出精度として電離源のビーム径(1mm程度)以下である必要がある。今回はこの為にMCPの後段にCRチェーンとウェッジタイプからなる2次元アノードを使用した。これまで行ってきた方法では、位置と飛翔時間の同時計測を行うために1回の電離パルスでのイオン生成率を1個以下に抑える必要があった。この為計測時間に制限があったがこの問題点を克服するために検出部のMCPに印可する高圧を高速でゲートをすることでイオンを選別し、CCDで画像を撮ることにより分布関数を測定する方法に関して検討を始めている。開発要素として考えられているパルス電離電源、飛翔時間計測部、位置検出部の3種のうちのパルス電離電源を除く2種について基本研究を行い、2次元の分析器の試作を行った。具体的には、1.飛翔時間計測部検出器として使用するMCPではアノード部において位置検出を行うため、ここでの信号は遅延が大きく、飛翔時間計測には使用できない。そこで、位置検出アノードの前段にメッシュを入れ、このメッシュでの信号を用いることにより、飛翔時間計測の停止信号が必要な精度で得られる事を確認した。又、飛翔時間計測の開始信号としては百二百ボルトの電圧を十ナノ秒程度の時間で制御する必要がある。このような制御が可能な電源は実験室用としては存在するが、飛翔体搭載が可能なものは存在しない。この為、飛翔体搭載を前提として、軽量(1.2kg)かつ低消費電力(3W以下)で二百ボルト程度の電圧を十ナノ秒程度の時間で制御できる電源回路の開発試作を行った。2.位置検出部この測定器の特徴である中性粒子の速度分布を求めるためには位置検出精度として500ミクロン程度が必要とされる。アノードからの信号線の取り出し方により1次元/2次元の位置検出を切り換えられる位置検出アノードを試作し、MCPと組み合わせ現在1次元のモードでの位置分解能のテストを行っている。1次元のモードでの確認が終わり次第2次元のモードでの分解能のテストを行い、飛翔時間計測部と組み合わせた試験を行う。

昨年度の結果を元に、フィラメント電源、飛翔体搭載用の2次元の分析器、及び制御エレクトロニクスを製作した。真空チェンバー内の残留ガスの測定を行なう事により、性能の確認をし、平成9年2月に打ち上げられた、SS520-1号機に搭載した。具体的には、1フィラメント電源制御電圧に応じて一定の電力(最大10W)をフィラメントに対して供給する。フィラメントは6070Vの電位を与える必要があるため、入力と出力との間の絶縁耐圧は100V以上とした。又、エミッション電流を測定するために、出力側から入力側への漏れ電流は20uA以下に抑えた。2 2次元分析器昨年度試作した物と基本的には同じであるが、新たに検討をしなおした結果、電離部からのイオンの引き込みに使用する電圧を9Vに、イオンの加速を行う電圧を200Vに変更をした。飛翔時間の計測及び位置検出は、昨年度の試作品と同様にMCPの出力部にメッシュを用い、2次元アノードをその後段に設置することで対応した。3制御エレクトロニクス繰返し周期40uSで、中性ガスの電離、加速、飛翔時間計測及び位置検出を行う。以上を作成し、真空チェンバー内の残留ガス分析を行った。実験室用の中性ガス質量分析器の結果と比較をし、飛翔時間から質量の分析がきちんとできている事の確認をした。その後、高度300Km以上の領域で、酸素原子の分布を観測する目的でSS520-1号機に搭載した。結果は現在解析中である。
ハイドロリックフラクチャリングによる農業用フイルダムの内部浸食に関する研究

1.新潟県中魚沼郡津南町に最近国営事業によって完工した「大谷内ダム」は試験湛水時に貯水位が標高653.5mに達すると基礎地盤の火山灰ローム層(N値5以下の軟弱地盤)を通る漏水が急増する。その原因を究明するため、基礎地盤にオーガーで孔を掘り、前年度までに購入した計器類を用いて試作した装置により、ハイドロリックフラクチャリング(以下「水理破砕」と呼ぶ)の現場実験を行った。その結果、注入圧が或る値以上になると注入量が急増し、水理破砕が生ずることが分かった。地盤を掘削して亀裂の発生状況を観察した結果、水理破砕は引張破壊によって生ずることが分かった。また水理破砕によって生じた亀裂は、初めの水理破砕圧力よりはるかに低い圧力(地盤中の水平土圧にほぼ等しい圧力)で容易に開いて漏水量が急増することが分かった。2.上記実験を行った地盤から不撹乱土を採取し、前年度迄に購入した装置や試験器を用いて種々の条件下での引張・圧縮試験を行った。その結果、引張側と圧縮側の変形係数E_uはひずみレベルが同じならほぼ同じであり、E_<50>〓1×10^4kP_a、引張破壊の限界ひずみε_<tf>=0.10.2%(圧縮破壊ひずみε_<cf>〓0.8%の1/41/8)、ポアソン比ν=0.20.3であることなどが分かった。またこの土を練り返すと限界伸び歪も圧縮破壊ひずみも著しく大きくなること、すなわち極めて延性になることが分かった。3.上記2で得られた力学定数を用いて、基礎地盤からの漏水の多いブロックII部のFEM築堤解析を行い、蒿上げの盛土荷重によって基礎地盤中に広範囲に破壊域が生ずることを明らかにした。4.上記3で示した破壊域中に生じた亀裂が貯水位がEL653.5mに達した時に水圧によって開き(すなわち水理破砕を生じ)漏水量が急増するものと考え、貯水池側の基礎地盤斜面を練り返した火山灰ローム層で被覆したところ、平成5年度での試験湛水時の漏水は殆ど無くなった。1.新潟県中魚沼郡津南町に最近完成したフイルダムの基礎地盤の火山灰ロ-ム(N値5前後)について、本年度に購入したロ-ドセル内臓型の特殊3軸試験用セルを用いて、種々の高精度の力学試験を行った。その結果、ポアソン比が極めて小さく、0.15程度しかないことが分かった。これは盛土の自重が作用しても水平方向土圧が僅かしか増加し得ないことを意味し、亀裂を流れる浸透流の水圧が亀裂を押し広げようとする作用に対して基礎地盤の土が十分抵抗出来ないことを示している。すなわち、このダムの基礎地盤のハイドロリックフラクチャリングに対する抵抗力が弱い主要な原因の一つが明かとなった。2.三軸圧縮試験によって得られた圧縮強度、弾性係数、ポアソン比等を用いてFEMにより築堤解析を行った結果、フイルダム築堤完了時に、基礎地盤中に破壊域および0.2%以上の伸びひずみ領域が広範囲に発生することが分かった。

この火山灰ロ-ムは本来、縦方向亀裂を発生し易い性質がある上に、高さ68mの盛土荷重に耐え得るだけの強度を持っていなかったため、基礎地盤中に多数の剪断引張亀裂が発生していると考えられる。このことに加え、1.に述べた理由により水平土圧も低いため、試験湛水時に貯水圧によるハイドロリックフラクチャリングが発生し易い状態にあったことが定量的に明らかにされた。3.この基礎地盤の亀裂を含まない乱さない土の透水係数を種々の方法で測定したところk=10^<ー5>10^<ー6>cm/secであり、極めて難透水性であることが分かった。それにもかかわらず貯水位を旧堤の天端標高EL.650.50mより2m程度上昇させると漏水量は急激に増加し、この透水係数では到底説明できない程の大きな漏水量となる。これは上記1.、2.の結果からハイドロリックフラクチャリングによるものとほぼ断定できる。1.新潟県中魚沼郡津南町の大谷内ダムの基礎地盤(火山灰ローム)に、オーガーで25mの深さの孔を堀り、塩ビパイプ製の注入管(試作)を設置し、本年度に購入した間隙水圧計、デジタル指示計等を用いて加圧注水による現場ハイドロリックフラクチャリング実験を行った。その結果、注水圧力が或る値以上になると注入水量が急増し、ハイドロリックフラクチャリングが生ずることが分かった。またこの現象が生じてから一旦注入圧力を0にした後、徐々に圧力を上昇させると、最初にハイドロリックフラクチャリングを生じたときの圧力よりかなり低い圧力で注入水量が急増することが分かった。これは一旦生じたクラックはその部分の水平土圧より僅かに大きい水圧で容易に再び開くことを意味している。また注入水に染料(メチレンブルー)を混ぜてこの種の実験を行った後、地盤を掘削して観察したところ、オーガー孔の円周に対して直角方向にクラックが発達していることが分かった。すなわち、クラックは引張破壊によって生じていることが判明した。2.大谷内ダムのIIブロックの区間では貯水位が標高650mを越すと漏水量が急増する。この区間は、その両側に谷部が存在し、かつ基礎はN値5以下の火山灰ロームの軟弱地盤である。この区間の谷部を除いた部分の地山基礎地盤上に昭和5758年にかけ、他の区間に先駆けて新堤の盛土(蒿上げ高約8m)が行われたが、基礎が弱いため、盛土荷重によって地盤が破壊されクラックが生じており、それが(上記1に記したように)試験湛水時の水圧によって容易に開き(すなわちハイドロリックフラクチャリングを生じ)漏水量の急増となったものと推定された。一軸、三軸圧縮強度などの力学試験や現場弾性波実験などから得られたE、νなどを用いて、ダム縦断面についてのFEM解析を行って検討した結果、この推定が正しいことが定量的に裏付けられた。1.前年度と同様に大谷内ダムの基礎地盤(火山灰ローム)に、オーガーで25mの深さの孔を堀り、塩ビパイプ製の注入管を設置し、前年度までに購入した間隙水圧計、デジタル指示計等を用いて加圧注水による現場ハイドロリックフラクチャリング実験を行った。その結果、注入圧力が或る値以上になると注入水量が急増し、ハイドロリックフラクチャリング(以下「水理破砕」と呼ぶ)が生ずること、またこれは引張破壊によって生ずること、すなわち、軟らかい土ではせん断破壊によって水理破砕が生ずるとする従来の説は誤りであることを確認した。2.基礎地盤を掘削した際に採取した乱さない試料について、前年度に購入した水理破砕実験装置や既存の三軸圧縮試験器を用いて、種々の側圧下でUU条件下での引張圧縮試験を行い、限界引張ひずみは0.10.2%すなわち0.2%以下であり、圧縮破壊ひずみ0.8%の1/81/4程度であることを明らかにした。また変形係数E_uは0.01%以上のひずみレベルでは非線形的に変化するが、引張側も圧縮側もひずみレベルが同じならほぼ同じ値を示しE_<50>〓1×10^4〓P_aである。またポアソン比ν=0.20.3であることも確かめられた。