hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マイノリティ言語向け合成音声システム開発のための効率的音声適応手法の構築

本研究では,既存の合成音声ソフトの他の言語への適応手法の構築を目指した。最頻出単語に対する音素マッピング手法をベースに,母語話者が代替綴りの変換規則を確認・修正することで音変換のルールを作成した。市販のヒンディー語の合成音声ソフトをベースに評価用の実験システムを作成したところ,確認用の日本語では正しい聞き取りが3割にも満たなかった一方,言語的に近いネパール語では,68割の聞き取りが可能であった。以上から,本研究で提案された方法は,言語的・音声学的に近い言語ペア間ではその有効性が期待されるものの,実際のマイノリティ言語に応用するためには,各言語に依存した問題が生じることが明らかとなった。平成24年度は,本研究に応用される既存の合成音声技術についての調査を引き続き行うとともに,それらを利用して新たな言語の基本音素を再現するための方法について検討を行った。その結果,近年の音声処理技術を用いたユーザーインタフェースに対する関心の高まりや,実際にスマートフォンやタブレットPC等と連携するシステムの利用の広がり等に伴う技術的進展が見られ,本研究においても,それら技術動向に合わせた検討が求められることが明らかとなった。そこで,昨年度開発した,既存音声ソフトの発音調整をするためにバックグラウンドで動作するテキスト取得・変換用のモジュールソフトの機能追加・更新を行った。これにより,新しいパソコン用OSにも対応するとともに,昨年度のままではエラーが発生していたキーボードによる入力文字や画面上に表示されたテキストの取得が,安定して行えるようになった。また,このモジュールをベースに,テキストデータを対象言語に合わせた形に変換し,既存合成音声ソフトに渡す前の処理を行うことを検討した。具体的には,対象となる言語の基本音素と既存合成音声ソフトの言語の文字表現をつなぐSound-to-Letter(音素列を文字列表現に対応させる)の音声変換ルールの候補の探索方法についての考察を進めた。頻出音素を対象に探索を進める方法の有効性は示されるものの,各言語特有の発音ルールへ対応できる言語処理など,依然として理論面で不十分な点も多く残されることが明らかとなった。最終年度は,既存の合成音声ソフトを応用し,それに新たな音変換ルールを適用することで他の言語に対応させる,より簡易で時間的・金銭的コストの削減を可能とする手法の確立を試み,その有効性を確認する実験を行った。新たに対応させる言語の音変換のルールは,最頻出単語に対する音素マッピングから統計的手法により構築する方法をベースに,母語話者が適切な変換先の綴りを入力することによって作成された。このアルゴリズムの有効性を評価するため,市販のヒンディー語の合成音声ソフトをベースとして,評価が容易な日本語とネパール語の実験システムを作成した。このシステムを用いて複数のニュース記事を読み上げさせたものを,それぞれの言語を母語とし,聴覚能力に問題のない実験協力者聞かせたところ,言語的に近いネパール語では,68割の正しい聞き取りが可能であった一方で,日本語ではそれが3割にも満たなかった。この聞き取れる度合いは,読み上げ速度を,上記の元となったヒンディー語の合成音声ソフトの標準的な読み上げ速度に対して0.5倍から1.5倍に変更しても大きな変化は見られなかった。以上から,本研究で提案された方法は,ヒンディー語とネパール語のように音声学・言語学的に近い言語ではその有効性が期待されるものの,実際のマイノリティ言語に応用するためには,アクセントやイントネーションの違い,未知の綴りへの対応,文法情報に基づく音声処理の追加といった各言語に依存した困難が生じることが明らかとなった。初年度である23年度は,本研究に応用される既存の合成音声技術についての調査を行った。その結果,例えばインドにおける複数の言語に対する合成音声ソフトの開発が進むなど,途上国における合成音声技術の母語対応が徐々にではあるものの進展も見られることが明らかになった。しかし,一方ではマレーシアのように,母語であるマレー語の合成ソフトの研究は存在するものの,一般の人がそのソフトウェアを利用する状況には至っていないことも明らかになった。多くの国々では,英語など,既存の合成音声ソフトが対応した言語を理解できる人がその言語のOS環境でのみ合成音声ソフトを利用することに限られるが現状である。またそうした国々では,スペックの低い廉価なパソコンや携帯電話向けの合成音声ソフトを利用する例が増えつつあり,マイノリティ言語の合成音声技術開発に関しては,将来の利用を想定して,こうした途上国において利用が進む情報技術環境に合わせた開発が求められることが明らかになった。本年度は,あわせて既存合成音声ソフトの発音調節を可能とするためにバックグラウンドで動作するテキスト取得・変換用のモジュールソフトを開発した。これによって,キーボードによる入力文字や画面上に表示されたテキストを取得することが可能となった。今後,このモジュールをベースに,テキストデータを対象言語に合わせた形に変換し,既存合成音声ソフトに渡す前の処理を行うことを予定している。

平成24年度は,既存の合成音声ソフトを利用して新しい言語へと適応させる統計的手法を構築するとともに,音の追加が可能なオープンソースの既存合成音声ソフトウェアの利用,綴りの調整による擬似的な音による補償,録音音声の利用の有効性についての検討を進める予定であった。しかし,テキストデータを音へ変換するという各合成音声ソフトが備える固有のルールを,新たな言語に可能な限り言語にとらわれない形で構築するためには,それぞれの内容について当初想定していなかった言語処理の検討が合わせて必要となり,そのため,本年度の進捗がやや遅れた。初年度である23年度は,既存の合成音声ソフトを利用して新しい言語へと適応させる統計的手法の基盤を構築する予定であった。しかし,合成音声に関する既存技術の調査から,テキストデータを音へ変換するという各合成音声ソフトが備える固有のルールを,新たな言語に可能な限り言語にとらわれない形で構築するためには,当初想定していなかった言語処理の検討も必要であることが明らかとなった。そのため,初年度の進捗がやや遅れた。今後,対象となるマイノリティ言語の音声変換ルールの候補の探索方法について引き続き検討を行い,ネイティブスピーカーの実験協力者を含めた実験を行いながら,本研究における統計的手法の有効性を確認する。また,得られた理論枠組みを適用したプロトタイプシステムを作成し,他言語への適用方法とその理論的枠組みについての考察を進める。ここでは,各言語特有の発音ルールへの対応における問題点ついても明確にしておく必要がある。あわせて,上記プロトタイプシステムを用いて,既存の合成音声ソフトウェアが対象としていないマイノリティ言語に含まれる音への対応として,(1)音の追加が可能なオープンソースの既存合成音声ソフトウェアの利用,(2)綴りの調整による擬似的な音による補償,(3)録音音声の利用の有効性等について,さらなる検討を進める。また,以上これまでの研究結果を基に,既存の合成音声技術を用いてカバーできる音声的特徴と,その問題点について整理し,技術的対応に関する提言としてのまとめを行う。今後,対象となるマイノリティ基本音素と既存合成音声ソフトウェアの言語の文字表現をつなぐSound-to-Letter(音素列を文字列表現に対応させる)の音声変換ルールの候補の探索方法の検討を進め,その統計的手法の有効性の確認をする予定である。これまでの成果も踏まえ,母音・子音をはじめとする音素を多く含み,かつ発音がテキスト表現に比較的忠実であるといった基準となる合成音声ソフトウェアの利用により,評価が比較的容易である日本語,英語を中心に作業を進める。また,構築される理論枠組みを適用した試験用合成音声システムを作成し,実験を通して新しい言語への適用性を確認する。
モバイル・インターネットを利用した社会参加に関する実証的研究

インターネットは社会参加に対して、情報源、議論、動員という3つの役割を果たしている。このうち、本研究ではインターネットの議論の役割に焦点を当て、オンライン・ディスカッションでの政治的意見の表明を規定する要因とオンライン・ディスカッションが社会参加に及ぼす効果を明らかにする。研究1では、どのようなグループでのオンライン・ディスカッションが知識の移転や意見の熟考・精緻化を生じさせるのか、またその帰結として寛容性や社会参加の向上するのかを検証するために、2007年にオンラインでのグループディスカッション実験を行った。オンライン・グループディスカッション開始前の事前調査のデータに基づき、2つの社会的争点(教育問題と格差問題)について政治的意見が同質/異質、年齢的に同質/異質を操作して64グループ(1グループ参加者数6名)を作成し、5日議論をしてもらった後、事後調査を実施した(有効回答355)。一方、事前事後の調査のみに回答する200人を統制群とした(有効回答数115)。その結果、統制群に比べて異質な意見のグループや異年齢のグループは議論後に社会的寛容性が増大した。そして、異質・同質に関わらず、オンライン・グループディスカッションに参加することが、パースペクティブテイキングを高め、その結果、政治的寛容性を高まることが示唆された。研究2では、社会的・政治的争点に関するオンラインでのディスカッションを規定している要因を対面でのコミュニケーションと比較するために、20歳から59歳の男女1000人にオンライン調査を実施した。その結果、インターネットでの情報取得は対面・オンラインを問わず政治的議論や社会参加に有意な正の効果を持っており、既存のマスメディアの補完の役割をしていた。ただ、オンラインでの政治的発言頻度に対しては、インターネットの政治ニュース取得は負の効果を、個人や組織がブログやオンラインコミュニティで発信している情報は正の効果があり、同じインターネットでの情報でも異なる効果を持つことがわかった。これはオンラインでの議論を促進する要因が議論のプロダクトでもあることを示唆している。オンライン・コミュニティでは多様な意見をもつ人々との議論を通じて参加者の社会的関心・寛容性が高まり社会参加が促進されると期待される。しかしながら、参加者が自分とは異なる意見を持つ人々と議論をすることを避けたり、他者の意見に同調することで、オンライン・コミュニティの意見が同質化する傾向も認められている。そこで、(1)オンライン・コミュニティでの議論において、どういうプロセスで意見の同質化や極性化を生じるのか、(2)オンライン・コミュニティでの議論が同質化(もしくは多様化)することを経験すると、参加者間の社会的ネットワークや一般的信頼、一般化された互酬性の規範への期待という「社会関係資本」がどのように変化するのか、(3)多様性の高い(もしくは低い)議論は、参加者の社会的寛容性や社会参加にどのような効果をもたらすのか、という3点を検証するために以下の実験調査を実施した。第1段階として、首都圏と関西圏在住のインターネット利用者に2つの社会的争点(教育問題と格差問題)に対する意見等についてオンラインで事前調査を行った。第2段階で、回答者の中から2000名を選んで、インターネット利用や社会関係資本、社会的寛容性等についてオンラインでプリテストを実施した。第3段階として、2つの社会的争点について、6名で1グループを作って5日間にわたりオンラインで議論をしてもらった。この時、参加者の意見の多様性のレベル(実験者が提示した意見に全員賛成・全員反対・賛成と反対が半々)と、年齢の多様性の高低(同年代・異年代)を操作して64グループを構成した。

第4段階では、参加者384人(実験群)と非参加者499人(統制群)にプリテストと同じ内容のポストテストを行った。そして、オンラインでのディスカッションの多様性の効果を、実験群の参加の前後の比較や参加者と非参加者の比較によって明らかにした。オンライン・コミュニティでの議論が同質化(もしくは多様化)することを経験することが,参加者間の社会的ネットワークや一般的信頼,一般化された互酬性の規範への期待という「社会関係資本」,さらには参加者の社会的寛容性や社会参加にどのような効果をもたらすのか,を検証するために実験調査を実施した。「格差問題」と「教育問題」という2つの社会的争点について,6名で1グループを作って5日間にわたりオンラインで議論をしてもらった。この時,参加者の意見の多様性の3レベル(実験者が提示した意見に全員賛成・全員反対・賛成と反対が半々)と,年齢の多様性の高低の2レベル(同年代・異年代)を操作して,2×3×2の実験条件を作り,64グループを構成した。さらに,これらのオンライン議論参加者384人(実験群)の他に,非参加者499人(統制群)にプリテストとポストテストを実施し,その結果を比較し,議論の効果を検証した。オンライン議論参加者内では条件によって政治的寛容性の変化量には差がなったものの,オンライン議論に参加しなかった統制群と比較をすると,オンライン議論で異質な意見や同質な意見と接することがパースペクティブテイキングを高め,その結果,政治的寛容性を高まる傾向があることがわかった。Priceら(Price,Nir,& Cappella,2006)は異質な意見と接することで他者の立場の理解が促進され寛容性を高めることを指摘したが,同質な意見に接することもパースペクティブテイキングを高め,政治的寛容性を高めるメカニズムがあることが推測される。また,対人関係の垂直性もプラスの効果をもたらしており,世代が異なる人々と議論することがパースペクティブテイキングを高め政治的寛容性を高めることが示唆された。民主主義の維持・促進のためには市民による政治的争点についての熟議deliberationが重要であり、平成19年度の研究ではオンライン・ディスカッションの実験を実施した。その結果、オンラインでの政治的議論への参加が争点への理解を精緻化し、かつ相手の立場についての理解を高め、社会的寛容性を高めることが明らかとなった。そこで、平成21年度には、実験参加者がその後の2年間の間に政治的議論への参加や一般的な社会参加が促進されたのか、社会的ネットワークや信頼性、社会的寛容性が変化しているのかを明らかにするためにフォローアップ調査を実施した。実験参加者中、今でも連絡が可能な144名を対象にオンライン調査への回答を依頼し95名の回答を得て、分析を行っている。
ハロゲン浴浸出とカニばさみ型抽出剤を利用した貴金属リサイクル技術の開発

廃電子基板を焼却処理した基板焼却灰から金を選択的に溶解するために、ヨウ化物(ヨウ化カリウム)、硫酸、過酸化水素水の混合浸出剤を用いて浸出を行った。浸出剤中のヨウ素濃度を72 mM、過酸化水素15 mM、硫酸40 mMに調節し、浸出温度40 °C、パルプ濃度(液中の固体濃度)を50 g/Lで浸出すると、基板焼却灰に含まれる金を98%以上浸出できることを明らかにした。また、パルプ濃度を上昇させても金の浸出率は比較的高く、パルプ濃度200 g/Lでも80%以上の浸出率が得られ、金濃度は最大279 mg/Lに達することがわかった。さらに浸出後液に含まれる金は、L-アスコルビン酸溶液を添加することで、微細な球状金粒子として容易に沈殿回収できることを見出した。一方、Pincer型抽出剤の開発に関しては、昨年度(平成29年度)合成した直鎖型アルキル基と分岐型アルキル基をもつ2種類のチオアミド基型抽出剤を使用し、特に塩酸溶液中のパラジウム〔Pd(II)〕抽出試験を実施した。その結果、広範囲な塩酸濃度でもパラジウムの抽出率は95%以上に達するほか、30分程度でほぼ全量を抽出できることがわかった。また、自動車排ガス触媒を塩酸浸出した溶液に対しても、パラジウムの抽出率は95%を示し、迅速かつ高い錯形成能力を有していることを明らかにした。さらに希釈剤としてケロシンとオクタノールの混合溶媒を使用し、チオ尿素水を逆抽出剤として使用した抽出-逆抽出の連続試験(自動車排ガス触媒の塩酸浸出液に対して実施した抽出試験)では、パラジウムの抽出-逆抽出率がいずれも5回連続して約99%に達するなど極めて高い値を示し、実用性を有していることを確認した。その他、新たに合成したアミノ型抽出剤でも、チオアミド型と同じようにパラジウムの抽出率が93%と高く、パラジウムに対する高選択性を有していることを確認した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。白金族金属の浸出条件を検討するため、高温高圧条件を付与できるオートクレーブを用いた自動車排ガス触媒の浸出を行った。その結果、塩酸濃度1 mol/L、浸出時間1時間、浸出温度120 °C、オートクレーブの内圧1 MPaで、触媒に含まれるパラジウムを91%浸出できることがわかった。一方、白金およびロジウムの浸出率は40%程度に留まることから、白金やロジウムを浸出するためにはより高温または高濃度塩酸が必要になることが推察された。また、同じハロゲン溶液としてヨウ素ーヨウ化物溶液を用いた廃電子基板中の金の浸出試験を実施した。今回の試験では、硫酸加圧条件の下、オートクレーブを使って基板を前処理浸出したものを投入した。浸出温度40°C,浸出時間120分,ヨウ素濃度1 g/Lの条件で浸出を行うと99 %以上の金を浸出できた。さらに、浸出した金は活性炭によって吸着回収できることを確認した。浸出条件や金の回収方法は今後調査が必要であるが、ヨウ素系溶液によって金の効果的な浸出が可能であることを明らかにした。一方、白金族を選択的に回収するカニばさみ型抽出剤の合成では、ベンゼン環部位にOH基が2個結合したレソルシノールに対し、2段階反応によるアミド基の導入を試みた。アミド基は、レソルシノールが持つ2個のOH基の酸素部位にエチルアセテート基を導入した後、n-オクチルアミンを導入したエチルアセテート基に作用させることで合成を行った。合成した抽出剤をパラジウム単独溶液に試した結果、抽出挙動が溶液の酸種に大きく依存し、硝酸溶液において抽出効率が最も良いことがわかった。また、抽出剤と溶液中パラジウムイオンとの抽出メカニズムを検討するため、スロープ解析を行った結果、化学量論比が抽出剤:パラジウム=1:1であることが確認され、抽出剤1分子がPd(II)イオン1個に配位している可能性が高いことを明らかにした。オートクレーブを用いた塩酸浸出では、自動車排ガス触媒からパラジウムを90%以上浸出できることを確認したほか、ヨウ素ーヨウ化物溶液を用いた廃電子基板の浸出では99%以上の金が浸出できることを明らかにした。浸出した金は活性炭によって吸着回収できることを確認したほか、現在はヨウ素ーヨウ化物溶液から金を沈殿回収する手法についても可能性を調査している。初年度の研究結果から、塩酸溶液での白金族浸出を継続調査しているほか、新たな溶液を用いた浸出方法を検討するなど研究は予定通りに進捗していると考えられる。一方、カニばさみ型抽出剤の合成では、当初予定していた塩酸浴からの白金族抽出に限ってみると改善すべき点が残されているが、硝酸溶液に存在するパラジウムPd(II)イオンは選択的かつ効率的に抽出できることがわかっている。また抽出時のパラジウム錯体との配位の仕方や化学量論的な考察により、抽出機構の解明が進むなど順調な成果が得られている。現在、塩酸浴に溶解した白金族回収に使用できる新たな構造体の検討を進めており、硫黄を官能基にもつ化合物を具体化するなど、新たな抽出剤の合成に取り組んでいるところである。以上を総括すると、当該年度の研究としては、おおむね順調に進んでいると判断している。

廃電子基板に含まれる金の浸出法として、塩酸浴のほかヨウ素溶液を用いた金の浸出特性を調査した。特にハロゲン溶液としてヨウ化物(ヨウ化カリウム)ー硫酸ー過酸化水素水の混合浸出液に着目した結果、ヨウ素濃度44.5 mmol/Lを中心に薬剤濃度を調節し、浸出温度を40 °Cにすると、廃電子基板焼却灰に含まれる金を92%浸出できることがわかった。さらに、ヨウ化物浸出を行う際には、銅などのベースメタルを基板焼却灰から事前に除去する必要があり、今回は硫酸による加圧酸浸出処理を行うことで金を効果的に浸出できることを明らかにした。一方、カニばさみ型抽出剤の合成では、新たな化合物として、レソルシノールを出発原料にOH基への修飾構造を改良し、最終的にはアミド基の酸素を硫黄に変換させた直鎖型アルキル基と分岐型アルキル基をもつ2種類のチオアミド基型抽出剤を開発した。さらに、ベンゼン環にn-オクタンチオールを誘導したチオエーテル部位をもつ抽出剤を合成した。合成した化合物の抽出能力を調べた結果、クロロホルム溶液に希釈したチオアミド基型の2種類の抽出剤は、いずれも塩酸浴中の白金族金属から、Pd(II)のみを選択的かつ高効率に抽出した。また、希釈剤ケロシンを用いた場合には、第三層(固体)の形成が確認されたが、ケロシンに10%のオクタノール(改質剤)を添加すると、第三層の生成が抑制され、Pd(II)への高い抽出能力を維持していた。一方、チオエーテル部位を有する抽出剤は、ケロシンへの溶解性が高く、第三層の形成が認められなかった。今回合成した3種類のカニばさみ型抽出剤に対し、自動車排ガス触媒を酸浸出した溶液で溶媒抽出を行った結果、いずれの抽出剤もPd(II)への優れた抽出能力を発揮し、チオ尿素水溶液を用いることでPd(II)を逆抽出できたほか、抽出剤として再利用可能なことを明らかにした。廃電子基板に含まれる金を対象とした浸出試験では、「ヨウ化物(ヨウ化カリウム)ー硫酸ー過酸化水素」浸出の技術的な有用性を確認した。本手法では、比較的コストが高い固体ヨウ素の使用量を削減することが可能で、廃電子基板焼却灰に含まれる金を常圧かつ40°Cと比較的低温で92%以上浸出できることを明らかにした。さらに金の浸出特性に加え、浸出液に含まれる金の回収方法についても当初計画より早い段階で調査が始められることから、想定より早いペースで研究が進展していると考えられる。一方、カニばさみ型抽出剤の合成では、塩酸浴からPd(II)を効率よく選択的に抽出できる3種類の抽出剤の開発に成功している。また抽出時のパラジウム錯体との配位の仕方や化学量論的な考察により、抽出機構の解明が想定以上に進むなど順調な成果が得られている。一方、自動車排ガス触媒の酸浸出液を対象としたPd(II)分離回収プロセスでは、Pd(II)の効率的な抽出と逆抽出に加え、抽出剤の再利用の可能性を明らかにするなど、一連の抽出プロセスの特徴を研究2年目の段階で提案することができた。以上の内容から、(1)当初の計画以上に進展していると判断した。廃電子基板を焼却処理した基板焼却灰から金を選択的に溶解するために、ヨウ化物(ヨウ化カリウム)、硫酸、過酸化水素水の混合浸出剤を用いて浸出を行った。浸出剤中のヨウ素濃度を72 mM、過酸化水素15 mM、硫酸40 mMに調節し、浸出温度40 °C、パルプ濃度(液中の固体濃度)を50 g/Lで浸出すると、基板焼却灰に含まれる金を98%以上浸出できることを明らかにした。また、パルプ濃度を上昇させても金の浸出率は比較的高く、パルプ濃度200 g/Lでも80%以上の浸出率が得られ、金濃度は最大279 mg/Lに達することがわかった。
リソソーム膜蛋白質と細胞骨格の相互作用に関する研究

リソソ-ム膜蛋白質(LGP85)の輸送シグナルである細胞質領域に結合する細胞質因子の精製を行ったところ、β-tubulinとHSP90のcomplexが同定されてきた。しかしながら精製した微小管とLGP85細胞質領域の相互作用を、affinity beadsあるいは表面プラズモン共鳴センサ-などを用いて検討を行ったところ特異的な相互作用を示すことはできなかった。次にLGP85の輸送シグナルである細胞質領域とアダプタ-蛋白質(AP-1,AP-2)との相互作用の検討を、affinity beadsあるいは表面プラズモン共鳴センサ-などを用いて行ったところ、LGP85とAP-1の相互作用は輸送シグナルであるロイシン-イソロイシンという配列に依存的であり、この相互作用がリソソ-ム膜蛋白質(LGP85)の輸送に重要であることが示唆された。さらにLGP85の細胞質領域の合成ペプチドの高次構造の解析(NMR、CDスペクトル)を行ったところ、やはりロイシン-イソロイシン依存的に異なる立体構造を取り得る可能性が示唆され、リソソ-ム膜蛋白質の輸送シグナルはその高次構造により機能発現が規定されていることが予想された。さらにリソソ-ムの生細胞内でのダイナミクスをリアルタイムで観察する目的で、LGP85とGFP(green fluorescent protein)のキメラ蛋白質の発現を試みた。現在このLGP85・GFPキメラ蛋白質の安定発現細胞株を用いて種々の薬物や小胞輸送に関わる細胞質因子の発現によるリソソ-ムの形態変化等について検討中である。リソソーム膜蛋白質(LGP85)の輸送シグナルである細胞質領域に結合する細胞質因子の精製を行ったところ、β-tubulinとHSP90のcomplexが同定されてきた。さらに分離してきたオートリソソームと微小管を、試験管内で混ぜ合わせ蛍光顕微鏡で観察を行うと両者が非常に近接して存在していることが明かとなった。しかしながら精製した微小管とLGP85細胞質領域の相互作用を、affinitybeadsあるいは表面プラズモン共鳴センサーなどを用いて検討を行ったところ特異的な相互作用を示すことはできなかった。次にリソソーム膜蛋白質(LGP85,LAP)の輸送シグナルである細胞質領域とアダプター蛋白質(AP-1,AP-2)との相互作用の検討を、affinity beadsあるいは表面プラズモン共鳴センサーなどを用いて行ったところ、それぞれに特異的な相互作用(LGP85とAP-1、LAPとAP-2)が認められた。LGP85とAP-1の相互作用は輸送シグナルであるロイシン-イソロイシンという配列に依存的であり、この相互作用がリソソーム膜蛋白質(LGP85)の輸送に重要であることが示唆された。さらにLGP85の細胞質領域の合成ペプチドの高次構造の解析(NMR、CDスペクトル)を行ったところ、やはりロイシン-イソロイシン依存的に異なる立体構造を取り得る可能性が示唆され、リソソーム膜蛋白質の輸送シグナルはその高次構造により機能発現が規定されていることが予想された。
圧粉磁心を用い三次元構造を有効利用したモータの開発

本研究は,圧粉磁心を用いることによって,磁束が三次元方向に有効に通るリニアアクチュエータを設計,試作した。開発したアクチュエータは電流4Aで250Nの推力をだすことができた。次に,MATLAB/Simulinkを用いて,オープンループ制御系および閉ループ制御系を構成し,その駆動特性を明らかにした。振幅±1mmでは30Hzまで追従することができた。圧粉磁心を用いることにより,鉄損を低減できるが,同時に出力も減少してしまうことが分かった。しかし,製作上の煩雑さや価格の面で圧粉磁心を用いる効果は十分にあるので,往復運動する用途に適用可能と考えられる。圧粉磁心は,金属粉末や無機化合物を所定の割合で配合し,これらの金属粉を混合機により均一に混合した物を,金型を用いて常温で圧縮成形し,その後焼結して作られる鉄心である。モータの鉄心として積層鉄心のかわりに圧粉磁心を用いることにより,以下4点の特徴を持つと言われている。(1)圧粉磁心の渦電流は非常に小さいので,鉄損が小さくなり効率の良いモータとなる。(2)磁束を3次元方向に有効に通すようにモータ構造を設計することにより,空間を無駄なく使用した小型のモータとなる,(3)積層鉄心では同じ形の板を重ねるために隅が直角になるが圧粉磁心では曲率を持たせることが出来るので,コアと銅線の隙間をなくして,放熱を良くすることが出来る。(4)圧粉磁心の強度は積層鉄心より小さいため,より容易に粉砕することが出来,リサイクルが容易になる。しかし,圧粉磁心の透磁率や飽和磁束密度は積層鉄心のそれらより小さいので,現在のモータ構造のままで積層鉄心を圧粉磁心に置き換えるだけでは特性の良いモータとはならない。積層鉄心を用いたモータは積層鉄心の面内方向に磁束が通り易く,面を貫く方向には通りにくいため,磁気的に三次元構造は不向きである。従って,磁束が軸方向にも通る構造をしたモータが圧粉磁心を用いたモータに適すると言える。本年度の研究では,軸方向にも磁束が通る単相リニアアクチュエータを開発する。このアクチュエータの特徴は,圧粉磁心の特徴のほかに,移動子も円筒状であるのでベアリングが単純になるこ及び可動部への給電がないことが挙げられる。まず,単純展もモデルを用いて基本特性の式を求め鉄損などを検討し,その結果を基に試作機を作成し,その特性を明らかにした。その結果,圧粉磁心を用いることにより,鉄損を低減できるが,同時に出力も減少してしまうことが分かった。設計・試作した,圧粉磁心を用いた軸方向にも磁束が通るリニアアクチュエータの特性を明らかにするために,実験及び計算を行った。静特性の測定は,アクチュエータを縦に置き,錘を吊り下げて錘の質量に対する移動子の変位を測定した。変位の測定には分解能5pmの変位測定レーザを用た。電流が4A時に300N近くの推力を発生することができた。定常状態の特性は,スイッチング周波数5kHzの電圧型PWMインバータで駆動し,電圧および周波数はパソコン上で作成したCプログラムによりDSPボード(TMS320C31)を用いて指定して測定した。特性として,入力電流と移動子の変位をデジタルオシロスコープで観測し,パソコンでデータ処理した。周波数が25Hzで電流のピーク値が5Aのとき,移動子の変位は±3.2mmで,15Aのときには±6.1mmとなった。また,鉄損の値はかなり小さく,電流のピーク値が5Aのとき鉄損は3.1Wで,これは銅損の16%であることが分かった。実験及び計算結果より,圧粉磁心を用いることにより鉄損を低減できうが同時に出力も減少してしまうことが分かった。このアクチュエータの特徴は,圧粉磁心の特徴の他に,移動子も円筒状であるのでベアリングが単純になること,及び可動部への給電がないことが挙げられる。また,圧粉磁心は一度型を作れば同じものは容易に製作できることを考えると,製作上の煩雑さや価格の面で圧粉磁心を用いる効果は十分にあると言えるので,往復運動する用途に適用可能と考えられる。圧粉磁心は鉄粉を無機系の皮膜などで一粒一粒絶縁し,圧縮成形した鉄心である。その特長として三次元的に複雑な形状の磁気回路の設計が可能なこと,一般の積層鉄心よりも渦電流が小さく鉄損を低減できること,コイルと圧粉磁心を分離しやすくリサイクル性が良いこと,一度型を作れば同じものは容易に製作できること等が挙げられる。

三次元的に複雑な形状の磁気回路の設計が可能なことを利用して,モータを設計試作した。その主な緒元は,ステータコア外径50.2mm,内径26.0mm,ロータコア外径25.9mm,有効軸長38.0mmである。更に,圧粉磁心で作成したステータコアを5mm掘り込み,そこにステータ巻線を巻くことにより軸方向の寸法を小さくしている。また,材料として,圧粉材料EU-67xH,永久磁石Nd焼結マグネットを用いている。また,モータの巻線抵抗は0.846Ω,インダクタンスは1.2mHである。実験装置を構成して,その諸特性を測定した。その結果,ディテントトルク29.4mN・m,静止トルク80.0mN・m,最大自起動周波数300pps,最大応答周波数1,700ppsという特性が得られた。同時に作成した積層鉄心を用いたモータの場合,ディテントトルク29.4mN・m,静止トルク280.0mN・m,最大自起動周波数600pps,最大応答周波数1,700ppsという特性が得られた。従って,静止トルクおよび最大自起動周波数では,通常の積層鉄心を用いたモータ程の特性は得られなかった。これは,圧粉磁心の磁気特性が多少悪いためであると考えられるので,圧粉磁心の鉄粉の割合を変えて磁気特性を改善する必要がある。
P.gingivalis由来lipid Aの抗腫瘍効果に関する研究

正常人の単核球をin vitroでlipid A(50μg/ml)にて刺激し、各種サイトカイン産生量をELISAにて測定した.その結果、P. gingivalisのLPSとそのlipid AはE.coliのLPSとそのlipid AおよびSalmpnella型のlipid Aに比べ、IL-1βとTNFαの産生を抑制していた。また、逆にP.gingivalisのLPSとそのlipid Aは、IL-1raの産生増強を促した。また、II-6、IL-8およびGM-CSFの産生増強がみられた。IFN-γの産生については、P.gingivalisのLPSが他の標品よりも強い産生誘導能を有していた。非特異的な免疫細胞であるマクロファージとNK細胞に対する作用を調べた。Meth Afibrosarcomaに対するマクロファージのcytostatic activityは対照群に比して高い増強作用(p<0.01)を示した。また、cytolytic activityは、対照群に比して有意(p<0.05)に高まるが、LPSに比較すると弱い傾向があった。また、NK活性については、LPSと同程度の強い増強効果を示した.以上の結果から、P.gingivalis lipid Aは、腸内細菌のlipid Aとは異なった免疫活性をもち、抗腫瘍免疫を賦活する作用を有しており、臨床的に無毒あるいは低毒性の免疫療法剤としての使用が可能であると考えられるが、転移抑制についてはさらに臨床モデルでの投与法などの検討を要すると思われる。内毒素リポ多糖体(LPS)やその活性中心であるLipidAなどのbacterial componentが抗腫瘍効果を発揮するには、マクロファージの関与が重要であることを示唆する報告が多い。本年度における研究では、まずマクロファージの産生するcytokine(IL-1 β,IL-1ra,IL-6,IL-8,GM-CSF,TNFαおよびIFN-γ)とマクロファージのcytotoxicityについて検討した。以上の結果より、P.gingivalis381 LipidAはLPS本来のもつ生体にとって有害な急性炎症を抑制しながら、マクロファージを活性化し、抗腫瘍免疫の誘導に有用な作用を持つことが示唆される。今後は、他のeffector cellに対する作用を調べるとともに、マウスの系で転移の治療モデルを用いて、その効果を検討することを計画している。NK活性は、Brunnerら(1968)の方法による^<51>Crrelease assayを用いて測定した。LipidAやLPSなどの10または100μg/匹をBALB/cマウスに静注し、最終投与の7日後に牌細胞を採取し、^<51>CrでラベルしたYAC-1 Lymphoma celllineに対する細胞傷害効果を調べた。その結果、PgingivalisのlspidAは極めて強いNK活性の増強作用を示した。また、所属リンパ節へ高率に転移を起こす乳癌細胞株MM48を用いてin vivoにおけるリンパ節への転移抑制効果をみた。すなわち、マウスの右側腹側部皮内に腫瘍を移植した後、1日目から9日目までlipidA(50μg/匹)あるいはpositive controlとしてOK-432(1KE/匹)またはLPSを皮下投与した。腫瘍移動後10日目に右側鼠径リンパ節を採取し、細切してリンパ節中の細胞を分離し、塗沫標本を作成し、リンパ球と腫瘍細胞の比を求めて、比較した。その結果、LPSの抑制効果が最も強く、次いでOK-432で、lipid Aは最も弱かった。対照群に対する有意差は、LPSがp<0.02、OK-432がP<0.05、lipid AはNSであった。In vitroでのマクロファージやNK細胞などの非特異的な免疫細胞によるcytotoxic&cytostatic activityに対しては、極めて高い賦活効果を示していたが、in vivoにおいては、複雑な免疫応答が発動していることもあり、lipid AやLPSなどは投与量や投方法により、全く異なった反応を示すことが考えられる。今回用いた量と方法が適切であるか否かの検討を要する。
外場作用下での異形粒子配向集積による非最密充填型新規コロイド結晶の創製

新たな光学特性を発現するコロイド結晶を創製するため、形状異方性を有する微粒子(異形粒子)を溶液の重合反応により合成し、その微粒子をビルディングブロックとして集積させた。異形粒子の合成過程では電場、磁場等の外場に応答する無機材料を、異形粒子の主成分となるポリマーと複合化し、外場印加によって異形粒子の配向状態が変化するようにした。異形粒子内に外場応答性に優れる無機材料成分を局所的に配置することで、異形粒子を配向させた状態で集積させる手法を見出した。また、外場応答性の可動粒子を内包した中空粒子が非最密充填構造のコロイド結晶の作製、さらには外場による内部構造制御に有効であることを実証した。磁場印加ON/OFFにより粒子配列構造が可逆的に変化する磁場応答性の新規異形複合粒子を合成することに成功した。同粒子は三連球構造であり、マグネタイトナノ粒子を取り込んだ球状シリカ粒子をコア粒子とした3段階シード重合により合成した。1段目の重合では同コア粒子の周囲にポリメタクリル酸メチル(PMMA)シェルを形成し、2段目の重合では、同コア-シェル粒子からポリスチレン(PSt)球を突出させ、3段目の重合では、2段目の重合で突出したPSt球とは対極の位置に第二のPSt球を突出させた。3段目の重合において第二のPSt球を突出させるには、2段目の重合において突出させる第一のPSt球の大きさが重要な因子となることを種々の重合実験から実証した。これらの3段階のシード重合により、磁場応答部位を3連球構造の中心に配した異形複合粒子を合成することができた。合成した磁場応答性3連球複合粒子に交流電場(1 MHz程度)を印加したところ、3連球の長軸が電場印加方向に対して平行になるように複合粒子が配向(長軸配向構造)、その配向した複合粒子が鎖状に集積する様子を光学顕微鏡で観察することができた。一方、磁場を印加したところ、複合粒子中の磁場応答部位が互いに接した鎖状構造を磁場印加方向に対して形成する挙動(近接構造)が見られた。さらに、交流電場を印加した状態で、電場印加方向と同一方向に対して磁場印加ON/OFFすると、3連球複合粒子がON/OFFに応じて近接/長軸配向の構造変化をすることを見出した。これらの集積挙動観察から、粒子鎖長が集積構造変化とともに可逆的に伸び縮みすることを明らかにした。単分散な異型ビルディングブロックとして、前年度に引き続き、球状の無機酸化物を内包したダンベル型の複合粒子を合成し、その電場応答性を調べた。電場強度と周波数を操作因子として種々の電場印加条件でダンベル型複合粒子の集積状態を観察したところ、低電場・低周波数では電極基板上に2次元集積する傾向を示し、一方、高電場・高周波数では基板に対して垂直に配向集積することを明らかにした。2次元集積する挙動と、垂直に配向集積する挙動は、球状シリカを内包させた場合より、電場応答性に優れる球状チタニアを内包させた場合の方が明確に観察された。粒子集積体に効率よく中空構造(非最密充填構造)を形成するため、新しい粒子集積方法についても検討した。本手法における中空構造は、無機コアー有機シェル粒子間に生じる空隙に酸化物ナノ粒子を充填した複合体を利用して形成される。具体的には、前述のコアーシェル粒子と酸化物ナノ粒子の複合体をポリマー熱分解が生じる温度で焼成すると、ポリマーが選択的に除去され、複合体内には中空構造が導入される。この複合体の特徴は、内包した各コア粒子の周囲にコア粒子の可動域が形成されることにある。今回はコア粒子としてシリカ粒子を用いたが、内包するコア粒子としては誘電性の高いチタニア粒子や、磁性マグネタイトを取り込んだシリカ粒子等、外場応答性に優れる各種単分散粒子を取り込むことも可能であり、内包コア粒子の可動性も確保できれば、新たなスイッチングデバイスとしての応用の可能性が考えられる。共焦点レーザー顕微鏡による3次元粒子集積構造を解析するため、ダンベル型の異型複合粒子(ダンベル型複合粒子)に蛍光色素を内包させた。ダンベル型複合粒子は、シリカ粒子を無機コアとしポリメタクリル酸メチルをシェルとするコアシェル粒子から、球状のポリスチレン部位を突出させた構造をとるが、今回はシリカ粒子に蛍光色素を取り込ませた。その結果、ダンベル型複合粒子中のシリカ部位のみが蛍光を発するようになり、同複合粒子が高濃度で集積した状態でも、無機コアの配置を明確にできるようになった。外場応答性に関しては、電場と磁場の両者に応答する複合粒子として、可動性コアを球形のシリカシェルに内包させた卵型の複合粒子を合成した。

本複合粒子は、コア粒子の周囲が中空構造であり、非最密充填構造に適したビルディングブロックとなる。可動性コアには磁性ナノ粒子が埋め込まれており、外磁場のON/OFFによってコアをシェル内部で動かせることも大きな特徴である。実際に同粒子を水中に分散させ、光学顕微鏡で観察したところ、シェルが固定された状態でも内包したコアがブラウン運動する様子を確認できた。同粒子の水分散液に交流電場を印加すると、印加電場方向に対して鎖状構造を形成するが、その鎖状構造体に磁場を合わせて印加しても、鎖状構造体内でコア粒子が動くことを明らかにした。また外部磁場あるいは磁場を印加したとき、コア粒子が偏心する場合もあり、本複合粒子は異方性粒子としてみなすこともでき、今後新規なスイッチング材料としての応用も期待できる。大震災の影響で研究費の一部が執行できず、共焦点レーザー顕微鏡の導入が大幅に遅れたが、従来行ってきた光学顕微鏡による観察で対処できた。アスペクト比の大きな磁場応答性粒子に対して磁場をON/OFFすることにより、非最密充填構造につながる新たな粒子集積構造を見つけることができた。25年度が最終年度であるため、記入しない。今回調製した蛍光シリカ粒子は、異型ダンベル粒子の長時間観察には必ずしも適していないが、短時間の構造解析には利用あり、本研究はおおむね順調に進展している。外場を利用した粒子の集積化に関しても、電場や磁場を利用して新しい非最密充填型の粒子配列構造が十分に見出されている。今年度末に導入した共焦点レーザー顕微鏡を使って、外場作用下での異形粒子の集積ならびに配向状態を調べる。その際、従来検討してきた低い粒子濃度だけでなく、コロイド結晶形成に必要な高い粒子濃度条件でも検討する必要がある。異型複合粒子ならびに卵型の中空粒子の合成を今後も継続する。粒子の大きさと形状がともに単分散な粒子については、電場あるいは磁場作用下での粒子の集積化を図る。2次元(シート状)の集積構造を得る場合には低い粒子濃度で、3次元集積構造を得る場合には高い粒子濃度で粒子を集積させる。2次元集積体については、従来の光学顕微鏡によるミクロな評価に加えて、反射スペクトルによるマクロ評価も行う。3次元集積体については、蛍光微粒子合成条件の探索も行いながら、引き続き共焦点レーザー顕微鏡による評価を試みる。
心を癒す音楽鑑賞授業モデルの考案と脳波測定による生理学的検証

本研究では、学校の音楽科教育における音楽鑑賞のあり方について、学習指導要領に示されている内容に止まることなく、子どもたちの「心を癒す」ということを第一の目的とした音楽鑑賞のあり方を検討してきた。その背景には、ストレスが増え続け、不登校やいじめ、学級崩壊、校内暴力などの諸問題を抱えている学校社会の中で、子どもたちの心を少しでも癒すことができたらという願いがある。本研究は、「心を癒す音楽鑑賞授業モデルの考案」と「脳波測定による生理学的検証」の2つから構成した。「心を癒す音楽鑑賞授業モデルの考案」については、「心を癒す」という視点から、適切な楽曲の選択と音楽鑑賞教材としての教材化(あらゆる音楽ジャンルに目を向け、クラシック音楽から最新のヒット曲までを視野に入れて検討)、適切な音響環境の設定(9.1チャンネルサラウンドシステムの導入、スピーカー配置の工夫、楽曲に応じた音量調整)、適切な授業の展開(単数教材直列スタイルから複数教材並列スタイルへの移行、子どもたち自身が気分に合わせて楽曲を選択して鑑賞するスタイルの模索)、心理的配慮(子どもたちがリラックスできる姿勢や雰囲気づくり、映像を伴う音楽鑑賞の心理的効果、適切な課題の与え方)についての研究を行った。「脳波測定による生理学的検証」については、簡易脳波測定装置を用いて、音楽鑑賞時における脳波成分(θ波、α1波、α2波、β波)の含有率を比較し、α波が優位になるような音楽鑑賞のあり方を模索した。ただ、データの蓄積が思うように進まない場面もあった。実験条件を整えることの難しさや、簡易装置を使っての測定の限界が見られた。今後の研究では、脳波測定については、本格的な脳波測定装置による測定や、脳の活動をリアルタイムに計測できる光トポグラフィ装置を使用したい。学校教育現場ではストレスが要因とされる不登校、いじめ、学級崩壊等の諸問題が後を絶たない。今、学校教育で早急に求められていることは、子どもたちのストレスを軽減し、心を癒すことができる時間と場を保証してくことである。音楽科では教科目標に「豊かな情操を養う」と謳っているように、心の浄化を促進することができる教科である。特に音楽鑑賞の時間は、本来ならば心に安らぎを与えることができる時間となりえる。本研究では、子どもたちの心を癒すことを目的とした音楽鑑賞授業モデルを考案し、脳波測定装置を用いて生理学的に検証する。平成17年度は、心を癒すことができるような音楽鑑賞授業のモデルの考案と脳波測定による生理学的検証を行うための予備実験を行った。心を癒すことができるような音楽鑑賞授業モデルとして、子どもたちがリラックスして音楽そのものを純粋に鑑賞することができるような授業モデル、子どもたちの気分に合わせて楽曲を自由に選択して鑑賞することができるような授業モデル、スピーカーの配置等の工夫により音環境を向上させた授業モデルを考案した。また、心を癒すことができるような具体的な楽曲をリストアップし、実際の授業で使用できるように、その教材化を図った。脳波測定については、簡易脳波測定装置を購入し、音刺激時における脳波測定を行った。周波数分析を中心として、脳波成分(θ波、α1波、α2波、β波)の含有比率を測定した。音刺激は、心を癒すことができるような楽曲を用い、その刺激が脳波成分の有比率にどのように影響するかについての基礎データを蓄積した。学校の音楽科授業における音楽鑑賞は、学習指導要領に示されるように、音楽の諸要素とその働きを聴取することを通して、その良さや美しさを感じ取り、子どもたちの感受性を高めることを目的としている。さらに音楽的知識や理解を深めることを含めている。また、授業評価が重要視される中で、子どもたちが鑑賞した後に記入する学習カードの項目が増えており、現状では、子どもたちはリラックスして鑑賞できる状態にあるとはいえない。学校における音楽鑑賞の目的については、その本質論からの論議が必要であることを感じているが、本研究では、現状の方向性とは異なる立場をとり、リラックスして心を癒すことができるような音楽鑑賞の授業のあり方について模索している。本年度は、昨年度の研究成果を受けて、心を癒すことを目的とした鑑賞授業の具体的なモデルを提案した。特に鑑賞時における子どもたちの姿勢や開眼、閉眼による違いなどについて検討した。音環境や適切な音量レベルについても検討した。鑑賞教材については、音楽科教科書に掲載されている楽曲をリストアップし、心の癒しという視点から考察を進めたが、それに該当する楽曲は限られていることが明らかになった。そこで、昨年度に引き続き、心の癒しという視点から鑑賞曲の教材化を試みた。脳波測定については、学生を対象としてデータ化を試みているが、脳波記録時における精神的状態の個人差や、音楽以外の刺激による影響があり、楽曲そのものによる差を十分に検証しにくい状況にある。次年度に向けて、より正確なデータを取得できるように、実験条件の統一などの準備を進めている。本研究では、α波(813Hz)が優位となるような音楽鑑賞モデルの検証を進めているが、α波の発生機構として視床が関与しているという研究結果があることから、今後は音楽鑑賞が視床に与える影響についても注目したいと考えている。

その背景には、ストレスが増え続け、不登校やいじめ、学級崩壊、校内暴力などの諸問題を抱えている学校社会の中で、子どもたちの心を少しでも癒すことができたらという願いがある。本研究は、「心を癒す音楽鑑賞授業モデルの考案」と「脳波測定による生理学的検証」の2つから構成した。「心を癒す音楽鑑賞授業モデルの考案」については、「心を癒す」という視点から、適切な楽曲の選択と音楽鑑賞教材としての教材化(あらゆる音楽ジャンルに目を向け、クラシック音楽から最新のヒット曲までを視野に入れて検討)、適切な音響環境の設定(9.1チャンネルサラウンドシステムの導入、スピーカー配置の工夫、楽曲に応じた音量調整)、適切な授業の展開(単数教材直列スタイルから複数教材並列スタイルへの移行、子どもたち自身が気分に合わせて楽曲を選択して鑑賞するスタイルの模索)、心理的配慮(子どもたちがリラックスできる姿勢や雰囲気づくり、映像を伴う音楽鑑賞の心理的効果、適切な課題の与え方)についての研究を行った。「脳波測定による生理学的検証」については、簡易脳波測定装置を用いて、音楽鑑賞時における脳波成分(θ波、α1波、α2波、β波)の含有率を比較し、α波が優位になるような音楽鑑賞のあり方を模索した。ただ、データの蓄積が思うように進まない場面もあった。実験条件を整えることの難しさや、簡易装置を使っての測定の限界が見られた。今後の研究では、脳波測定については、本格的な脳波測定装置による測定や、脳の活動をリアルタイムに計測できる光トポグラフィ装置を使用したい。
弾性波を用いた断層強度のモニタリング

1)ガウジ層を含む摸擬断層における摩擦実験中の弾性波透過振幅の運続測定昨年度実施したガウジ層を含む摸擬断層を用いた実験のデータ解析を進めた.ガウジ層を含む摸擬断層では,ガウジ粒子の幾何学的な配置の変化による強度変化と粒子同士の接触部が変形することによる強度変化が知られている.弾性波を用いたモニタリングでは,これら2つのメカニズムに対応する強度回復の様子が観察されるが,メカニズムによってすべり弱化の特徴的すべり距離が大きく異なることが分かった.具体的には,接触部の変形によると考えられる強度回復はごく短いすべりによって解消されるのに対し,幾何学的な再配置に起因すると考えられる強度回復は比較的長いすべりによって解消される.この結果は,実験室と天然の断層におけるすべり弱化の特徴的距離の違いという問題に対して解決の糸口を与えるものであると考える.2)速度・状態依存摩擦則の修正弾性波によるモニタリング手法を用いて観察される強度の変化の様子が,従来用いられている強度変化の記述式(発展則)による予測とずれているという結果から示唆を得て,発展則を含む速度・状態依存摩擦則の修正を行った実験データの詳細な解析の結果,剪断応力とすべり速度の間の関係を決めるパラメータの値が従来推定されてきた値よりも3倍程度大きく求まること,従来用いられている発展則の一つであるAgeing Lawに剪断応力による強度弱化の項を付け加えることですべての観察結果が単一のパラメータセットで説明できることが分かった.この結果は,断層構成則を用いたシミュレーションによる断層運動の予測の高精度化に繋がるものであり,断層運動の定量的な予測に貢献するという本研究課題の最終的な目的に沿うものであると言える.本研究課題に関連して今年度は,主に次の2点について研究を進め,特別研究員採用以前の結果と合わせて博士論文としてまとめた;1)ガウジ層を含む模擬断層における摩擦実験中の弾性波透過振幅の連続測定,2)弾性波を用いた摩擦強度のその場観測に基づく摩擦則の修正.それぞれの研究の具体的内容と得られた成果は以下の通りである.1)断層を透過する弾性波動を用いることにより,断層中の摩擦強度変化についてどれだけの情報が得られるかを示すという本研究課題の目的のため,ガウジ層を挟む模擬断層の弾性波透過振幅の変化を摩擦強度の変化と比較した.粉砕した石英からなるガウジ層を花崗岩ブロックで挟んだ模擬断層の摩擦すべり試験を行った結果,Consolidation StrengtheningとContact Agingという2つの異なる強度変化メカニズムに対応する透過振幅の変化が見られた.また,時間依存の振幅の増加は,剪断応力データには強度変化が現れていない場合にも観察され,力学測定だけでは知ることのできない内部状態の変化を音響的手法により検出することができたと言える.2)岩石表面間のインターフェイスにおいて,力学データや透過率のデータを用いて摩擦強度の変化を常に測定できることを利用し,実際の観測に基づいて摩擦強度の変化を記述する発展則の修正を行った.これにより,実測された摩擦強度の変化を記述するためには,従来用いられている発展則の一つであるDieterich Lawで記述される強度変化(時間依存ヒーリングとすべり弱化)に加えて,応力変化に伴う強度の変化が必要であることが示された.応力変化に依存した強度変化の項を発展則に加えることにより,実験で観察された様々なすべり履歴に伴う剪断応力,摩擦強度の変化を同一のパラメータで同時によく説明できる.この結果は,断層構成則を用いたシミュレーションによる断層運動の予測の高精度化に繋がるものであり,断層運動の定量的な予測に貢献するという本研究課題の最終的な目的に沿うものである.1)ガウジ層を含む摸擬断層における摩擦実験中の弾性波透過振幅の運続測定昨年度実施したガウジ層を含む摸擬断層を用いた実験のデータ解析を進めた.ガウジ層を含む摸擬断層では,ガウジ粒子の幾何学的な配置の変化による強度変化と粒子同士の接触部が変形することによる強度変化が知られている.弾性波を用いたモニタリングでは,これら2つのメカニズムに対応する強度回復の様子が観察されるが,メカニズムによってすべり弱化の特徴的すべり距離が大きく異なることが分かった.具体的には,接触部の変形によると考えられる強度回復はごく短いすべりによって解消されるのに対し,幾何学的な再配置に起因すると考えられる強度回復は比較的長いすべりによって解消される.この結果は,実験室と天然の断層におけるすべり弱化の特徴的距離の違いという問題に対して解決の糸口を与えるものであると考える.2)速度・状態依存摩擦則の修正弾性波によるモニタリング手法を用いて観察される強度の変化の様子が,従来用いられている強度変化の記述式(発展則)による予測とずれているという結果から示唆を得て,発展則を含む速度・状態依存摩擦則の修正を行った実験データの詳細な解析の結果,剪断応力とすべり速度の間の関係を決めるパラメータの値が従来推定されてきた値よりも3倍程度大きく求まること,従来用いられている発展則の一つであるAgeing Lawに剪断応力による強度弱化の項を付け加えることですべての観察結果が単一のパラメータセットで説明できることが分かった.この結果は,断層構成則を用いたシミュレーションによる断層運動の予測の高精度化に繋がるものであり,断層運動の定量的な予測に貢献するという本研究課題の最終的な目的に沿うものであると言える.