hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
CAD/CAMを応用したノンメタルクラスプデンチャー作製方法の開発

本研究の目的は、CAD/CAMを応用してノンメタルクラスプデンチャーの作製方法を開発することである。ノンメタルクラスプデンチャーは金属クラスプを使用せず審美的な特徴を有するため、現在、臨床で多用されている。しかし、レジンクラスプ部分など細部への射出成形がうまくいかないことや、劣化等により比較的短期に再作製をするケースが多い。これらを改善するには、現在、歯科領域で急速に開発が進んでいるCAD/CAMを応用する方法がブレークスルーになると考える。ノンメタルクラスプデンチャーの各パーツのデザインを再考した。さらに、各種材料についても検討した。(1)義歯床と人工歯部、義歯床と義歯床の接合部のデザインを検討した。(2)ノンメタルクラスプデンチャーを2ピースで製作する方法、3ピースで製作する方法、4ピースで製作する方法とその接合および接着方法を検討した。(3)材料として、通常のPMMAのほかに、スーパーエンジニアリング・プラスチック(PEEK)、ノンメタルデンチャー用各種熱可塑性樹脂について検討した。(4)各デザインおよび各材料のプロトタイプのノンメタルクラスプデンチャーを完成させた。(5)研究成果の総括を行った。(6)研究成果の学会発表および論文投稿(J Prosthet Dent.)を行った。学会発表:日本補綴歯科学会第127回学術大会イブニングセッション「CAD/CAMパーシャルデンチャーフルデジタルワークフロー創出への展望」1 CAD/CAMノンメタルクラスプデンチャーを以下のように試作した。(1)オリジナル模型の作製:前歯部欠損の下顎作業用模型を超硬質石膏で作製した。その模型をスキャナーでスキャンし、パソコン上で作業用模型の3Dデータを作成した。(2) CADで対合歯との関係から人工歯部分をデザインし、義歯床部分の設計を行った。義歯床は2分割とし、維持アームを含む唇側(頬側)義歯床部分と、人工歯と拮抗アームを含む舌側義歯床部分とした。(3) CAD/CAM切削用熱可塑性樹脂ディスクの試作:従来の熱可塑性樹脂を使用してCAD/CAM切削用ディスクを試作した。(4) CAMミリングマシンを用いて人工歯部と義歯床部分を切削加工:維持アームを含む唇側(頬側)義歯床部分は試作した熱可塑性樹脂ディスクを切削加工し、人工歯と拮抗アームを含む舌側義歯床部分はアイボリー色の市販PMMAディスクを切削加工して作製した。(5) CAD/CAMデンチャーの組み立て:作製した唇側義歯床部分と舌側義歯床部分を分割部分で組み立てた。2研究成果を以下の学会で発表した。(1)第7回日本デジタル歯科学会学術大会(2016.5.28、道民活動センター)、(2) H28年度日本補綴歯科学会九州支部、中国・四国支部合同学術大会(2016.9.4、熊本市)、(3)福岡歯科大学学会総会(2016.12.18、福岡歯科大学)。3研究成果をInternational Journal of Prosthodonticsに投稿しアクセプトされた。当初の計画通り進んでいる。1ノンメタルクラスプデンチャーの各パーツのデザインを再考した。(2)接合部の接着方法の検討した。1各種接着剤および表面処理方法での接着強さを検討した。2接合部のデザインと、各種接着剤および表面処理方法との関係から、最適な接合・接着方法を検討した。(3)ノンメタルクラスプデンチャーを2ピースで製作する方法、3ピースで製作する方法、4ピースで製作する方法とその接合および接着方法を検討した。(4)材料として、通常のPMMAのほかに、スーパーエンジニアリング・プラスチック(PEEK)、ノンメタルデンチャー用各種熱可塑性樹脂について検討した。(5)各デザインおよび各材料のプロトタイプのノンメタルクラスプデンチャーを完成させた。(6)研究成果の総括を行った。(7)研究成果の学会発表を行った。(1)部分床義歯製作におけるフルデジタル化の可能性、一志恒太、濵中一平、杉本太郎、村上由利子、髙橋裕、2017.4.22、日本デジタル歯科学会第8回学術大会(鶴見大学)(2)オーラルスキャナーとCAD/CAMを用いて作製した部分床義歯、濵中一平、一志恒太、杉本太郎、髙橋裕、村上由利子、2017.7.1第126回日本補綴歯科学会学術講演会(鶴見大学、パシフィコ横浜)(3)デジタルデンチャーの可能性、仲吉貴信、都築尊、吉田兼義、堤貴司、平川直毅、城戸寛史、髙橋裕、2017.12.3、第44回福岡歯科大学学会総会(福岡歯科大学)当初の計画通り進んでいる。

さらに、各種材料についても検討した。(1)義歯床と人工歯部、義歯床と義歯床の接合部のデザインを検討した。(2)ノンメタルクラスプデンチャーを2ピースで製作する方法、3ピースで製作する方法、4ピースで製作する方法とその接合および接着方法を検討した。(3)材料として、通常のPMMAのほかに、スーパーエンジニアリング・プラスチック(PEEK)、ノンメタルデンチャー用各種熱可塑性樹脂について検討した。(4)各デザインおよび各材料のプロトタイプのノンメタルクラスプデンチャーを完成させた。(5)研究成果の総括を行った。(6)研究成果の学会発表および論文投稿(J Prosthet Dent.)を行った。学会発表:日本補綴歯科学会第127回学術大会イブニングセッション「CAD/CAMパーシャルデンチャーフルデジタルワークフロー創出への展望」現在計画通り研究は進んでいるので、今後の予定としては、義歯床と人工歯部、義歯床と義歯床の接合部のデザインを検討し、接合部の接着方法を検討する。現在計画通り研究は進んでいる。今後の予定として、人工歯部の製作方法を各種材料で検討する。最終的な総括をし、結果を学会ならびに論文発表する。当初の計画より購入予定品が少なかったことと旅費が余りかからなかったことにより、次年度使用額が生じた。当初の予定より、材料費があまりかかっていないため、次年度使用額が生じた。平成30年度は最終年度であり、研究成果を国際学会で公表する予定になっているので、一部をそれに充てる予定である。今後の研究で購入予定の物品があり、また、成果を数回学会発表する予定にしており、これらの費用に使用する予定である。
呼吸器再生基盤技術の構築

近年iPS細胞を始めとする多能性幹細胞を用いた細胞分化技術は、難病の原因究明、創薬応用、再生医療への応用を目指した研究開発に盛んに利用されている。本研究では、呼吸器組織にのみに分化する肺の前駆細胞を、成体の体細胞から作製する新たな分化方法を開発した。発生期の肺組織で発現する複数の転写因子の中から肺前駆細胞を分化させる効果のある転写因子を特定し、実際に肺前駆細胞マーカーの発現を誘導し、さらにその前駆細胞から肺の様々な上皮細胞が分化することを確認した。このような新たな細胞分化技術は、将来呼吸器組織の再生方法を検討する上で有用な基盤技術となると期待される。肺がんや近年増加中の肺結核の後遺症に苦しむ患者は多く、死因の10%が肺疾患である。特に、肺気腫や慢性気管支炎などの慢性閉塞性肺疾患は咳や喀痰、息切れなどで慢性呼吸不全を伴いQOLが著しく低下する難治疾患である。現在、本疾患には、気管支拡張剤や去痰剤の対症療法、酸素吸入による延命措置以外の方法はないと言われている。また、肺は40種類以上の細胞で構成される極めて精密な臓器であり、これら多様な細胞群を効率良く作製するのは容易ではない。また、上記のような肺は自己再生能力が低く、自然治癒能力には限界がある。このような現状を改善する方法として多能性幹細胞からこれらの細胞を分化させる試みが行われているが、未分化なiPS細胞の混入による腫瘍化や目的外細胞の出現など、分化を完全にコントロールするのは容易ではない。そこで本研究では、線維化した肺組織から新たに機能を復活させた細胞群を作製するために、分化転換技術の検討を行っている。これまでにマウス線維芽細胞に数種の遺伝子を導入し、肺組織細胞特異的遺伝子発現を上昇させるための候補を見出し、その必要性について検証を行った。また、免疫蛍光染色により、各種肺組織特異的マーカーをタンパクレベルで発現誘導できているかの検証も行っている。一方で、このように作製した肺細胞を移植し検証するための肺疾患モデルマウスについても、作製検討中である。現在、GFPマウスから調製した肺細胞を移植する実験条件の検討を進めている。一方で、このように作製した肺細胞を移植し検証するための肺疾患モデルマウスについても作製し、移植実験により組織再生効果を検討中である。また、GFPマウスから調製した線維芽細胞を用いた検討も行っており、GFP陽性細胞を移植する実験についても検討を進めている。ヒト細胞での実験がやや遅れており、センダイウイルスの調製についても思いのほか時間がかかっているが、これらのデータ取得を急ぎたい。しかし、このような多能性幹細胞は様々な細胞へと分化する強力な分化能力があり、特定の細胞に分化させる場合には、目的外の細胞が生成しないように分化過程を厳密にコントロールする必要がある。本研究では、呼吸器組織細胞にのみに分化する肺の前駆細胞を、成体の体細胞から作製する新たな分化方法を開発した。我々はマウス胎児の発生期の肺組織で発現する複数の転写因子の中から肺前駆細胞を分化誘導する効果のある転写因子をスクリーニングした。最終的に5つの転写因子を組み合わせてマウス線維芽細胞に遺伝子導入したところ、肺前駆細胞マーカーの発現の誘導が確認された。

このような細胞の分化誘導はマウス胎児由来の線維芽細胞以外にも、マウス成体皮膚由来の線維芽細胞でも確認され、分化効率はむしろ成体皮膚由来の線維芽細胞の方が高いことが観察された。また、マイクロアレイ解析を用いた遺伝子発現解析により、作製した肺前駆細胞は、マウス胎児の肺組織細胞に類似の遺伝子発現を示することが確認された。さらに、このようにして作製した肺前駆細胞を培養すると、肺の様々な上皮細胞が分化することを確認した。本研究で見出した新たな細胞分化技術は、将来呼吸器組織の再生方法を検討する上で有用な基盤技術となると期待される。本計画では、肺組織細胞を繊維名細胞から作りだし、その検証を分子生物学的、細胞生物学的、組織化学的手法を用いて検証する予定であるが、現在のところ1年目の計画については順当に進んでいる。ヒト細胞でのデータを取得し、センダイウイルスを用いた実験効率の検証実験、さらにはin vivo実験のデータを取得することで、本研究の完成を急ぐ予定である。幹細胞生物学28年度が最終年度であるため、記入しない。現在ヒト細胞を用いても研究が進展しつつある兆しが見えているので、申請計画の通りに新たなウイルスベクターを用いて生体の肺疾患組織を直接分化転換可能か検証する実験についても準備を開始している。お金がかかる予定であったヒト細胞実験が培養条件の最適化が進まず、予定より遅れており、昨年度必要と予定していた試薬代が持ち越しとなった。28年度が最終年度であるため、記入しない。実験が予想外に計画通りに進み、使用する消耗品費費を節減できたことから、計画を下回るの支出となった。昨年度末よりヒト細胞実験が進展し始めたため、本年度は昨年度より持ち越したヒト細胞実験試薬代を使用し、成果の取得を急ぎたい。次年度からはお金のかかる動物実験を行うために、大量の細胞やウイルスを調製することになることから、初年度余裕が出た金額は、全てこの動物実験に必要な試薬費用として使用する予定である。
熱性けいれんに関与する遺伝子の解明-てんかん遺伝子治療に関する基盤的臨床的研究-

5番染色体q14-q15に存在するFEB4は日本人家系において見い出された熱性けいれん関連遺伝子座である。この遺伝子座について熱性けいれんを有する核家族44家系、175名で1)無熱性けいれんを除いた熱性けいれんのみ(45罹患同胞対)、2)複合型熱性けいれんを除いた単純型熱性けいれんのみ(39罹患同胞対)、3)熱性けいれんを2回以上繰り返した反復性熱性けいれんの(18罹患同胞対)のサブグループにわけて、推定IBD共有頻度を比較した。共有IBD比はそれぞれの群でほぼ同様の傾向を示し遺伝的異質性は明らかでなかった。既知の熱性けいれん関連遺伝子座、FEB1-3およびGEFS+type1-3に存在するそれぞれの多型マーカー(D8S520、D19S1034、D2S1353、D19S224、D5S422)について連鎖解析を施行した。連鎖が示唆される所見は得られなかった。【目的】熱性けいれん家系の遺伝子を連鎖解析法(罹患同胞対法)を用いて分析することによって、本症の発症に関連する責任遺伝子座および遺伝子を同定し、発症機序を解明することを目的とした。【対象と方法】熱性けいれんを発症した兄弟例とその血縁者の47家系185名を対象とした。熱性けいれんは「NIH Consensus Development Panel(1980)」に基づいて診断した。対象者に対して研究に関する充分な説明を行い同意を得た後、末梢血を10ccの採取した。これまでの我々の熱性けいれん大家系に対するゲノムスキャンによる検討で見い出された責任遺伝子座の候補領域上の多型領域マーカー(D1S552、D4S2397、D5S1725、D10S2325、D15S659)を対象者毎にPCR法によって増幅した。また、これまで報告されている熱性けいれん(FEB1-3)および熱性けいれんを有する全般てんかん(GEFS+)の遺伝子座上の多型領域マーカ(D8S530、D19S1034、D2S1353、D19S224)についても同様に増幅した。得られたPCR産物を放射性同位元素にて標識し、ABIPRISM 377 DNA Sequencerを用いて電気泳動し、Genescan softwareを用いて遺伝子型を決定した。得られた結果(遺伝子型および血縁関係)を用いて罹患同胞対法により、対象家系における熱性けいれん遺伝子の責任遺伝子座の推定をおこなった。統計解析にはGENEHUNTERプログラムを用いた。さらに、有意な遺伝マーカ近傍に存在する遺伝マーカーについて連鎖解析を行い責任遺伝子座の推定部位を狭めた。SIB-PAIRプログラムを用いて、Transmission disequilibrium tests(TDT)解析を施行した。本研究は当大学の倫理委員会の承認を得ている。【結果】D5S1725においてp=0.048の結果を得た。この為、D5S1725近傍の19のマーカについても同様の連鎖解析を施行した。この結果、D5S644において最大のMPL score4.59(p=0.0000054)およびLod score 4.27が得られ有意な連鎖が示された。さらに、施行したTDT解析ではD5S644、D5S652、D5S2079の各マーカについてそれぞれp valueが0.0001、0.000000054、0.00000025の有意な値を得た。熱性けいれん関連遺伝子座のマーカについては有意な値は得られなかった。【結論】熱性けいれん遺伝子が5番染色体q14-15領域に存在することが示唆された。この遺伝子座はFEB4と命名された。【目的】昨年に判明した5番染色体q14-15領域マーカーD5S644近傍に存在する熱性けいれん関連遺伝子の遺伝子座FEB4に関して、その遺伝子を同定することを目的とした。【対象】FEB4を同定した際に用いた、熱性けいれんを発症した兄弟例とその血縁者の47家系185名を対象とした。研究に関する充分な説明を行い同意を得た後、末梢血を10ccの採取した。

【方法と結果】1)遺伝的異質性を検討するために、無熱性けいれん患者を除いた熱性けいれん患者のみ、複合型熱性けいれん患者を除いた単純型熱性けいれんのみ、熱性けいれんを2回以上繰り返した反復型熱性けいれん患者のみの異なった表現型を呈するサブグループにわけて、全染色体上に平均10cM間隔で存在する358個の多型マーカーを用いて全ゲノム検索を行った。解析には罹患同胞対法を用いた。共有IBD比は各グループで同様の傾向を示し、遺伝的異質性は明らかではなかった。2)海外で報告されている熱性けいれん関連遺伝子の日本人の熱性けいれん発症への関わりを検討した。このためFEB1,2,3とGEFS+type1遺伝子座に存在する多型マーカー(D8S530、D19S103、D2S1353、D19S224)を用いて連鎖解析を行った。それぞれの多型マーカーのLodスコアは有意に高くなく、連鎖を示唆する所見は得られなかった。3)D5S644近傍にマッピングされている候補遺伝子としてのcalpastatin遺伝子の変異検索を行うために、PCR法によりcalpastatin遺伝子の各エクソンを増幅し、SSCP法により変異を検索した。SSCPで変異が疑われたものについてはダイレクトシークエンス法により変異を決定した。変異が認められたものについては、連鎖解析に用いた家系サンプルを用いてTDT法により関連解析を行うとともに、RFLP法などにより患者集団と一般集団での変異頻度の比較を行い、熱性けいれんの発症への関わりの有無を検討した。Calpastatin遺伝子についてはSSCPによって2つの変異がみつかったため、RFLPを施行したが、熱性けいれんとの関わりは否定された。【結論】現在のところ熱性けいれん関連遺伝子座FEB4の遺伝子は同定されていない。
誰にでも簡単に利用できるマルチメデイア環境の開発とそれを用いた教材の開発・試行

マルチメディアという言葉が広く使われるようになって、数年を経過している。しかし、学校の教室で用いるマルチメディア教材を教師が自作しようとすると、簡単にはできない。本研究はどの教師でも簡単にマルチメディア教材を自作できる環境を構築し、それを用いて教材を開発し、試行することを目標としている。3年間実施した本研究は、2年目までをWINDOWSで用いることのできる教材作成システム(オーサリングシステム)の開発を中心に行い、一応の完成をみた。本年度においてはこのシステムを用いて教材の開発を行い、その結果に基づいてオーサリングシステムの改善を行った。開発した教材は、小学生向けの理科の「サカナの解剖」家庭科の「ふくろ作り」等で、看護教育用の「血圧測定」「筋肉注射の技術」「全身麻酔で手術をうけた患者の呼吸器合併症予防の看護」である。いずれの教材も試行を行い、学習者による評価、学習効果の評価等を行った。「サカナの解剖」教材を作成したのはコンピュータを全く用いたことのない大学4年生の学生であり、そのような者でも1日の訓練で、ビデオ、音声、静止画像、描画、テキスト文を利用した立派なマルチメディア教材を作成できることが証明された。また、作成された教材は学習者の評価も、学習効果も非常に高いことが証明された。以上により、本研究はその目的を十二分に達成したといえる。マルチメディア教材の開発環境を設計するための調査研究、および、要素技術の開発を行った。1マルチメディア環境に関する調査代表的なマルチメディアCAIの開発状況を調査した。2要素技術の検討Windows上にシステムを構築するための、要素技術を検討し、システムの試作を行った。おもな内容は、音声を扱うサウンド機能、ビデオ録画、再生機能機能である。3教材作成に関するGUIの設計Windows上の一般的なアプリケーションで共通して採用されている、操作方式について調査を行った。Windows上のアプリケーションで作成された教材部品を、本システムで取り扱えるようにするための基本設計を行った。4学習者用GUIの設計自由性の高いモードと低いモードを如何に組み合わせるべきかの機能的な検討を行った。5ネットワークシステムの開発教材開発、学習時にネットワークシステムに求められる機能要件を検討した。平成7年度においては、ウインドウズに対応するためのシステム構築、インターネットに容易にホームページを開設できるようなシステムの開発を中心に行った。これまでMSDOS上で開発してきたCAI開発、実行、ネットワーク、評価のための諸ツール(スタディライター、スタディネット、スタディタイム、スタディノート、スタディエバル)をウインドウズ対応に再開発を行った。それにより、画像、動画、音声等を自由に教材の中に取り入れることが可能になった。また、子どもたちが自作したデータベースをホームページにのせてインターネットで公開することは非常に困難であるため、現在日本の学校で開設しているホームページには、先生が作った学校紹介位しかない。その問題点を解決するために、児童が作成したデータベースを公開できるようにする変換プログラムを開発した。以上により、本研究の目標「誰にでも利用できるマルチメディア環境の開発」は、もちろん使用に伴うフィードバックにより改良すべき点はでてくるであろうが、大体完成したといえる。現在の課題は、その環境を用いた教材を開発し、それの試行を行うことであり、平成8年の本研究最終年度も目指し鋭意、研究・開発を実施中である。3年間実施した本研究は、2年目までをWINDOWSで用いることのできる教材政策システム(オーサリングシステム)の開発を中心に行い、一応の完成をみた。開発した教材は、小学生向けの理科の「サカナの解剖」家庭科の「ふろく作り」等で、看護教育用の「血圧測定」「筋肉注射の技術」「全身麻酔で手術をうけた患者の呼吸器合併症予防の看護」である。

いずれの教材も試行を行い、学習者による評価、学習効果の評価等を行った。「サカナの解剖」教材を作成したのはコンピュータを全く用いたことのない大学4年生の学生であり、そのような者でも1日の訓練で、ビデオ、音声、静止画像、描画、テキスト文を利用した立派なマルチメディア教材を作成できることが証明された。また、作成された教材は学習者の評価も、学習効果も非常に高いことが証明された。以上により、本研究はその目的を十二分に達成したといえる。
放射線同位元素を用いたがん治療薬剤のモニタリング-多剤併用化学療法におけるTDMへの応用-

本研究は以下の事項を行うことを目的とした。1.新たなRI標識治療薬として^<111>In-Adriamycinの開発を行う。2.マウス・ウサギの担癌動物モデルを用い^<111>In-Taxol、^<111>In-タモキシフェン、^<18>F-5FU、^<111>I-EUの腫瘍集積度と各薬剤の治療効果との関連を明らかにする。4)^<111>In-タモキシフェンの合成と生体内分布の検討以上5種類の抗がん剤のRI標識薬剤の合成に成功し、その生体内分布を検討した。RI標識濃度と治療効果予測の関連は明らかにできなかったが、今後の臨床応用が期待できる成果が得られた。RI標識治療薬として、^<18>F-FUDR,^<18>F-5FU,^<111>In-Taxol、^<123>I-Tamoxifenについての合成を開発する予定であったが,^<18>-FUDR,^<18>F-5FU,については,合成装置を設置した段階であるが、実際の合成は次年度に行うこととした。また、Adriamycinにキレート剤であるアミノDTPAを介して^<111>を標識する^<111>In-Adriamycinの標識キットの開発についても十分な材料が得られなかった。^<123>I-Tamoxifenまたは^<111>In-Tamoxifenの臨床治験用キットについては、標識実験行いさらに乳ガン担マウスのイメージングを行ったが、十分な標識率が得られずまた腫瘍の抽出が十分できなかった。そのため、RI標識ガン治療薬としてEUを選択し、1-123EUの合成を行い担ガンラットのシンチグラムにて、腫瘍の抽出に成功した。さらにインビトロ実験にて、コールドEUによる抑制事件などを行いI-123RUの集積機序を検討中である。_<111>In-Taxolについては、薬剤感受性の高いOCA-1,MCAさらに薬剤感受性の低いSCC,FSAの担癌マウスを対象としてシンチグラムを施行し、Taxolの治療効果とトレーサ集積度との関連を求めた。治療効果は腫瘍径が8mmから12mmに達する日数を指標とし、また薬剤集積度はトレーサの集積をシンチグラムのデータより、%IDで算出した。その結果、薬剤集積度と治療効果の間にかならずしも正の相関がないという興味ある結果が得られた。2.マウス・ウサギの担癌動物モデルを用い^<111>In-Taxol,^<111>In-タモキシフェン、^<18>F-5FU,^<123>I-EUの腫瘍集積度と各薬剤の治療効果との関連を明らかにする。
行列模型による弦理論の非摂動ダイナミクスの解析

本年度は主にAdS/CFT対応の拡張であるSU(2|4)対称性をもつ理論に対するゲージ/重力対応について研究した。ゲージ理論側でこれらの理論には(1)plane wave(BMN)matrix model、(2)2+1 SYM on RxS^2、(3)N=4 SYM on R×S^3/Z_kがある。これらの理論は多数の非自明な真空を持つ。各理論の各真空のgravity dualと考えられる重力の古典解を統一的に与える方法がLin-Maldacenaによって見出された。その方法を用いると、(3)の各真空まわりの理論は(2)のある真空まわりの理論で周期性を課したものに等価であることと、(2)の各真空まわりの理論は(1)のある真空まわりの理論に等価であることが予想される。私はゲージ理論側で直接これを示した。ここでの結果はSU(2|4)対称性をもつ理論に対するゲージ/重力対応の非自明なチェックになっているだけにととまらず、多くの点で興味深いものである。1つは、(2)と(3)の関係はTaylorによる行列模型のコンパクト化(T双対性)の曲がった空間への拡張になっていることである。S^3/Z_kはS^2上の非自明なS^1ファイバーを考えることにより得られるが、ここではそれを行列の中で実現した。さらに、一般の主S^1束の場合にT双対性が行列の中で実現できることを示した。これは、行列模型における曲がった時空の記述の研究に多くの知見を与える。もう1つは、(1)と(2)の関係において、半径の異なるいくつかの非可換球面の連続極限がモノポールになることを明白に示したことである。これにより、行列模型におけるトポロジーの記述に対する理解が深まった。また、結局(3)の各真空まわりの理論が(1)の中で実現できることを示したことになっており、RxS^3上のN=4 SYMを行列模型の中で実現し、AdS/CFT対応の非BPSの領域を非摂動論的に研究する可能性を開いた。この他に、SU(2|4)対称な理論における演算子が作るスピン鎖やgiant gravitonに相当する配位の量子論的ダイナミクスも研究した。弦理論においては非摂動効果を解析して真の真空を決定することが最大の課題である。一般に、弦理論の結合定数についての漸近級数の振る舞いから、非摂動効果のうち弱結合で最も支配的な寄与は弦結合定数をgとするとe^<-c/g>の形になることが予想される。また、この形はD-braneの円盤振幅から理解できることが示唆されている。さて、行列模型は弦理論を非摂動論的に定義するものとして有力視されているが、特に、トーイモデルである非臨界次元の弦理論(極小弦理論)に対応する行列模型は正確に解くことができるため、弦理論の非摂動効果の性質を理解するための実験室としての重要な意味を持つ。1990年頃のこの行列模型の詳しい解析により、非摂動効果が確かに上記の形で与えられることがわかった。これは行列の固有値の1インスタントン効果として理解できる。さらに、2003年にこの効果は、極小弦理論を表すリューヴィル理論におけるD-brane(ZZ brane)の円盤振幅から理解できることが確かに示された。これから、行列模型の固有値のインスタントンとZZ braneの同一視が示唆される。私は佐藤彰氏と共同で、この同一視を確立するために、(2,2k-1)極小弦理論を表す1行列模型の多重臨界点近傍を研究した。我々は行列の固有値の2インスタントンの寄与を求め、これがリューヴィル理論における2つのZZ brane間の円環振幅に一致することを示した。この結果はこの同一視を強く支持するものである。さらに、1インスタントンと2インスタントンの寄与が行列模型のポテンシャルに依らない普遍的なものであることも示し、行列模型の分配関数のインスタントン数による展開が系統的かつ普遍的にZZ braneの振幅を与えることを予想した。他に佐藤松夫氏との一連の共同研究の続きで、M5-braneの共変的な有効作用が11次元超重力理論のハミルトン・ヤコビ方程式の解であること、すなわちon-shell作用であることを示した。AdS/CFT対応の典型的なものとして、N=4 super Yang Mills理論とAdS_5×S^5上のtype IIB超弦理論の間の対応が示唆されている。2004年にLin-Lunin-Maldaceは、type IIB超重力理論において1/2 BPS状態でR×SO(4)×SO(4)の対称性を保つスムースな解は10次元内のある2次元平面内の液滴の配位と1対1に対応することを示した。(いわゆるbubbling AdS geomtries。)この液滴が1次元自由フェルミオン系の位相空間の液滴と同一視できることに対していくつかの証拠が与えられている。一方、ゲージ理論側ではこの対称性をもった演算子はカイラルプライマリー演算子であり、1つの複素スカラー場を使って表され、この演算子のダイナミクスは元のSuper Yang Mills理論を1次元に還元して得られる複素行列模型によって記述できる。私は高山靖敏氏と共同でこの複素行列模型と1次元自由フェルミオン系との対応を確立した。

さらに、この対応を用いて、カイラルプライマリー演算子とWigner位相空間分布との対応を見出し、またジャイアントグラヴィトンを表す演算子に対応する状態を1次元のフェルミオン系のヒルベルト空間上に構成した。この状態は予想されているジャイアントグラヴィトンの液滴の配位を再現している。我々の結果は上記の同一視に対する証拠を与えている。また、我々の見出した対応は今後のこの分野の解析の基礎を与えるものである。液滴は時空の一部であり、複素行列の固有値分布に対応している。したがって、我々の研究はAdS/CFT対応をIIB行列模型などの思想に従い、行列の固有値分布から時空を得ることにより直接理解するという方向性への第1歩である。今後、この方向性には大きな発展が期待できて、IIB行列模型へも大きなフィードバックをもたらすものと考えられる。本年度は主にAdS/CFT対応の拡張であるSU(2|4)対称性をもつ理論に対するゲージ/重力対応について研究した。ゲージ理論側でこれらの理論には(1)plane wave(BMN)matrix model、(2)2+1 SYM on RxS^2、(3)N=4 SYM on R×S^3/Z_kがある。これらの理論は多数の非自明な真空を持つ。各理論の各真空のgravity dualと考えられる重力の古典解を統一的に与える方法がLin-Maldacenaによって見出された。その方法を用いると、(3)の各真空まわりの理論は(2)のある真空まわりの理論で周期性を課したものに等価であることと、(2)の各真空まわりの理論は(1)のある真空まわりの理論に等価であることが予想される。私はゲージ理論側で直接これを示した。ここでの結果はSU(2|4)対称性をもつ理論に対するゲージ/重力対応の非自明なチェックになっているだけにととまらず、多くの点で興味深いものである。1つは、(2)と(3)の関係はTaylorによる行列模型のコンパクト化(T双対性)の曲がった空間への拡張になっていることである。S^3/Z_kはS^2上の非自明なS^1ファイバーを考えることにより得られるが、ここではそれを行列の中で実現した。さらに、一般の主S^1束の場合にT双対性が行列の中で実現できることを示した。これは、行列模型における曲がった時空の記述の研究に多くの知見を与える。もう1つは、(1)と(2)の関係において、半径の異なるいくつかの非可換球面の連続極限がモノポールになることを明白に示したことである。これにより、行列模型におけるトポロジーの記述に対する理解が深まった。また、結局(3)の各真空まわりの理論が(1)の中で実現できることを示したことになっており、RxS^3上のN=4 SYMを行列模型の中で実現し、AdS/CFT対応の非BPSの領域を非摂動論的に研究する可能性を開いた。この他に、SU(2|4)対称な理論における演算子が作るスピン鎖やgiant gravitonに相当する配位の量子論的ダイナミクスも研究した。
強誘電性ポリマーにナノ蛍光体粒子を分散させた新規蛍光体と大面積表示パネルへの展開

本研究では、従来の分散型エレクトロルミネッセンス(EL)素子の問題点を解決し、バックライトなどへの応用展開を図ることを目的に、強誘電体ポリマーにナノ蛍光体粒子を分散させた新たな発光体の開発を行った。具体的には、赤色発光ナノ蛍光体粒子を分散させたフッ素系強誘電体ポリマーの作製と評価および発光領域500mm2以上の分散型EL素子の作製と評価を行った。その結果、分極による発光強度の変化やナノ蛍光体粒子による発光を確認するなど、研究目的を達成するための知見を得られた。平成18年度は以下に示す各研究項目について研究を実施した。(1)強誘電体ポリマー膜の形成と電気的特性の評価。(1)についての成果は具体的な実施内容は次の通りである。まず、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)・アクリル(PMMA)ブレンドポリマー(重量比7:3)およびPVDF/三フッ化エチレン(TrFE)(重合比:75mol%/25mol%)共重合体の粉末原料を有機溶媒(ジメチルホルムアミド)に溶解させた濃度5重量%の溶液を作製し、この溶液を用いてスピンコート法によってPt膜付基板上に薄膜(厚さ約393nm)を形成する。形成した膜は、真空乾燥炉を用いて真空中の加熱処理(140°C・1時間)によって結晶化させた。形成した膜は、フーリエ変換赤外分光光度計およびエックス線回折測定から強誘電体相の形成を確認した。さらに形成した膜の分極特性を評価したところ、PVDF・PMMAブレンドポリマー膜では、残留分極が約1μC/cm^2の強誘電体であることを確認した。またPVDF/TrFE共重合体膜では、約10μC/cm^2の残留分極値を得た。(1)の実験において、PVDF/TrFE共重合体のほうが大きな残留分極が得られたことから、研究項目(2)はPVDF/TrFE共重合体膜を用いた場合について検討した。(2)についての具体的な成果は次の通りである。ZnS:Mnの蛍光体粒子(粒子径約1μm)を(1)で作製した溶液中に分散させ、スピンコート法によりPt膜付基板上に膜を形成した。さらに形成した膜上に電気的特性評価のためにPt電極を形成した。このように作製した試料は、(1)で得られたような強誘電性によるヒステリシス特性を持つことを確認した。また形成した膜に透明導電膜付ガラス基板を圧着し交流電圧を印加した所、ZnS:Mn蛍光体に由来する波長585nm付近に主ピークを持つEL発光が得られた。以上の結果から、本年度の目標は当初の計画通りほぼ達成できたといえる。平成19年度は以下に示す各研究項目について研究を実施した。(1)ナノ蛍光体粒子を分散させたPVDF膜およびPVDF-TrFE共重合体膜の評価(2) (1)の膜を用いたEL素子の作製と電気的特性評価上記研究項目についての具体的な研究成果を述べる。19年度の最初には、透明導電膜(In-Sn-O)付きガラス基板上にZnS:Mn:Cu系蛍光体粒子が分散したPVDF膜およびPVDF/TrFE(75/25mol%)共重合体膜を形成した。実験では、PVDF(あるいはPVDF/TrFE)と蛍光体粒子をアミン系溶媒(ジメチルホルムアミド)中に5重量%の濃度で溶かした溶液を基板上に滴下・スピンコートした後、膜の結晶化のための真空中140°C、1時間の熱処理を行った。作製した試料の一部には、電気特性評価のための金属電極を形成した後、電気的特性および光学特性の評価を行った。実験結果では、PVDF/TrFE共重合体膜に蛍光体粒子を分散させた試料は分散率が低い(4.7%)にも関わらず、分散率が15.7%のPVDF膜を使用した試料とほぼ同程度の発光強度であった。分散率を考慮して発光輝度を比較したところ、PVDF/TrFEを用いた試料の方がPVDFを用いた試料よりも発光輝度が約3.4倍増加することを確認した。測定結果の一例として、周波数1kHz、電圧300Vの正弦波交流を印加した所、発光輝度32.7cd/m^2、通過電荷量1.7μC/cm^2が得られた。ここまでの成果を用いて、次にPVDF/TrFE膜中に蛍光体粒子を破砕して作製したナノサイズの蛍光粒子を分散させた試料を作製したところ、膜中を流れる漏れ電流を約1/600に低減できることが新たに分かった。しかし、この試料はEL発光をほとんどしなかった。これは蛍光体表面に形成された欠陥を除去できなかったことが原因と考えている。しかしこの問題は、化学的処理により表面欠陥を取り除くことで解決できると考えており、現在も実験を継続して行っている。以上の結果から、本年度の目標は当初の計画をほぼ達成できたといえる。

本年度は、今までの研究成果をべースに大面積化に適した(1)絶縁層の形成と(2)発光領域500mm^2以上の分散型EL素子の作製および(3)ナノ蛍光体粒子を分散させたEL素子の作製を行った。(1)に関しては、スパッタ法で形成した酸化チタン(TiO_2)とゾルゲル法で形成したストロンチウム・ビスマス・タンタル複合酸化物(Sr-Bi-Ta-O)が有望であるとの結論を得た。TiO_2膜の場合、室温堆積後、空気中350°Cの熱処理を行うことで透明導電膜(ITO)付きガラス基板上に体積抵抗率10^<14>10^<15>Ωcmの絶縁膜が得られた。またSr-Bi-Ta-O膜の場合、乾燥200°C・仮焼成400°Cの熱処理によって比誘電率が約70、絶縁破壊電界強度が200kV/cm以上の絶縁膜をITO/ガラス基板上に形成できた。(2)に関しては、絶縁膜に比誘電率が大きく絶縁耐圧がTiO_2よりも優れるSr-Bi-Ta-O膜で検討を行った。ITO/ガラス基板上にSr-Bi-Ta-O膜を形成した後、濃度10wt%でZnS: Cu蛍光体を分散させ強誘電体ポリマー(PVDF)溶液(DMF溶媒、濃度18wt%)を用いてスキージ法により蛍光体層を形成した。その上に面積25×22mm^2のアルミニウム添加酸化亜鉛透明導電膜をスパッタ法で形成したEL素子を作製した。作製したEL素子は周波数1kHz,印加電圧20-60Vの範囲で安定に発光(中心波長500nm)した。(3)に関しては、CdSe/ZnSナノ蛍光体粒子(粒径<10nm、励起波長470nmにおいて波長620nmのPL発光)をZnS: Cu/PVDF蛍光体層に添加したEL素子を作製した。その結果、溶媒に対する原料濃度をPVDFで7wt%、ZnS: Cuで28wt%、CdSe/ZnSナノ粒子で2wt%とした場合、ナノ蛍光体粒子からの発光を確認した。白色光を得るにはナノ蛍光体濃度を更に高めることが必要であるが、当初の研究目的である強誘電性ポリマーにナノ蛍光体粒子を分散させた蛍光体の開発と大面積表示パネル応用に対する知見が本研究によって得られたと考えている。
開発途上国における理数科教育協力の評価指標に関する実証的研究

本研究課題は、開発途上国に対する理数科教育協力、とりわけ算数教育において育成される児童の学力(「達成されたカリキュラム」)に関する評価項目と手法を研究対象とするものである。ただし、途上国における数学教育の教授・学習全体を把握するために、全体の調査枠組みとしては、「意図されたカリキュラム」や「実施されたカリキュラム」を視野に入れて設定した。調査対象国は、異なる歴史的、社会文化的背景をもつ6力国、すなわち、東アジアから中国、東南アジアからタイとフィリピン、南アジアからバングラデッシュ、アフリカからザンビアとガーナである。予備的に調査した日本の調査結果とも併せて、以下の2点が研究成果として挙げられる。(1)本科研の調査プロセス及び結果から、児童の学力と言語の深い関係が示唆されており、TIMSS等の国際的な児童の学力調査について調査ツール自体の社会文化的妥当性が問題となることを明らかにした。(2)本科研の調査結果から、分数領域における児童の問題解決過程に言語能力が重要な役割を果たしていることや、国ごとに異なる「実施されたカリキュラム」の内実が児童の分数概念形成に影響を与えていることを明らかにした。こうした研究成果の詳細は、2007年1月14日に東京で開催された国際シンポジウム「数学教育の自立的発展に向けた国際協力のあり方」において公開され、科研の調査実施者のみならず、日本の国際教育協力の関係者に広く共有された。本研究課題は、開発途上国に対する数学教育協力の評価指標、とりわけ児童の学力(『達成されたカリキュラム」)を直接的には研究対象とするものである。しかし調査枠組みとしては、途上国の数学教育開発の総体を視野に入れるために、同じ研究機関内の科研「東南・南アジア地域における小学校教師の持つ数学観が授業に与える影響の比較研究」(基盤研究(B)(2)、研究課題番号:16402045、研究代表者:馬場卓也)との間で、「意図されたカリキュラム」や「実施されたカリキュラム」を含めて共通設定した。その結果は、2004年5月30日に広島大学で行われた研究集会において研究分担者間で共有化された。調査ツールに関しては、TIMSSのツールをもとにして、小学校4年生に対する基礎学力テストおよび質問紙を作成した。前者は、途上国児童の基礎学力とともに、TIMSSの調査問題を途上国に適用する際の問題力点を把握することを目的とした。後者は、途上国児童の数学観とともに、彼らの多様な生活環境と文化的背景を把握することを目的とした。作成したツールを用いて、前述の他科研と共同で6つの調査対象国において現地調査を行った。具体的には、以下の国と日程であった。ミャンマー:2004年9月15日10月7日中国:2004年11月1日11月19日バングラデッシュ:2004年11月25日12月7日タイ:2004年12月11日12月19日ザンビア:2005年1月15日1月30日ガーナ:2005年2月11日2月26日現地調査終了後、2005年3月15日17日に広島大学において、調査対象国の研究協力者を招聘し、国際研究集会を行った。そこでは、調査の枠組み、調査・分析結果と問題点、今後の方向性などについて関係研究者間で共通認識が形成された。その成果は、平成17年5月末までに研究成果報告書として取りまとめられる予定である。本研究課題は、開発途上国に対する数学教育協力の評価指標、とりわけ児童の学力(「達成されたカリキュラム」)を研究対象とするものである。ただし、全体の調査枠組みとしては、前年度同様に、途上国における数学教育の教授-学習全体を把握するために、「意図されたカリキュラム」や「実施されたカリキュラム」を視野に入れた。そうした研究の視座は、昨年度の研究成果を2005年6月にとりまとめた第1年次研究成果報告書によって、日本内外の関係研究者間で再確認された。

前年度の研究成果を受けて、本年度は、調査対象国における児童の「分数」に関する達成度調査を実施し、複数の手法をもとにした調査紙によって多角的な評価手法を検討した。調査ツールは、通常のテスト問題とインタビュー形式の質問紙を開発した。前者は、調査対象国の分数に関するシラバスの内容分析や、児童の分数概念の発達に関する日本国内の研究の蓄積をもとにして、小学校4年生を対象とするテスト問題を作成した。後者は、Newman法をもとにしたインタビューによって、前者のテスト問題に対する児童の解答を段階的に精査するものである。これら2つの手法を用いることで、前年度に問題点とされていた言語と数学的理解の関係にアプローチすることを目的とした。作成したツールを用いて、6つの調査対象国において現地調査を行った。具体的には、以下の国と日程であった。中国:2005年9月18日9月26日ザンビア:2005年10月16日10月23日バングラデッシュ:2005年11月9日11月17日タイ:2005年11月14日11月21日ガーナ:2005年11月21日11月29日フィリピン:2006年1月12日1月17日現地調査終了後、2005年12月11日13日に広島大学において、調査対象国の研究協力者を招聘し、国際研究集会を行った。そこでは、調査・分析結果と問題点、今後の方向性などについて関係研究者間で共通認識が形成された。その成果は、平成18年5月末までに研究成果報告書として取りまとめられる予定である。本研究課題は、開発途上国に対する数学教育協力の評価指標、とりわけ児童の学力(「達成されたカリキュラム」)を研究対象とするものである。ただし、全体の調査枠組みとしては、前年度同様に、途上国における数学教育の教授-学習全体を把握するために、「意図されたカリキュラム」や「実施されたカリキュラム」を視野に入れて設定した。科研の最終年度である本年は、第二年次までの調査対象国6カ国(バングラデッシュ、中国、ガーナ、フィリピン、タイ、ザンビア)と予備的に調査した日本の調査結果を踏まえて、全データの見直しと必要な情報収集を主に行った。その結果、以下の2点が研究成果として挙げられる。(1)本科研の調査プロセス及び結果から、児童の学力と言語の深い関係が示唆されており、同時にTIMSS等の国際的な児童の学力調査について調査ツール自体の社会文化的妥当性が問題となることが明らかにされた。(2)本科研の調査結果から、分数領域における児童の問題解決過程に言語能力が重要な役割を果たしていることや、国ごとに異なる「実施されたカリキュラム」の内実が児童の分数概念形成に影響を与えていることが明らかにされた。こうした研究成果の詳細は、1月に東京で開催された国際シンポジウムにおいて公開され、科研の調査実施者のみならず、日本の国際教育協力の関係者に広く共有された。そこでの議論の深まりも踏まえて、最終成果報告書がまとめられた。
太陽光発電における電圧ニュートラルな制御方式の開発

本研究では太陽光発電出力によってその端子電圧が正常な範囲から逸脱するのを回避する方法を検討した。引込線に直列リアクトルを挿入すること、電圧が上昇して限界に達した時点で力率1から定電圧制御に切り替えることを提案した。数値計算および実験によってその有効性を確認した。本研究では、配電系統に太陽光発電などの分散形電源が連系されたとき、出力が変動しても端子電圧に影響がでないような制御を得ることを目的としている。本年度は、1本の配電線に太陽光発電と負荷が接続された単純な系統を考えた。配電線は高圧線、柱状変圧器、低圧線、引込み線から構成されている。1)各線における電圧降下は4、2、3、3V以下に定められるが、すべての太陽光発電が定格出力に達すると、送り出し電圧が103Vであっても、107V以上の端子が現れる。2)太陽光発電の力率を1から進相0.85に変更すると、高圧線と変圧器では有効に作用する。しかし、低圧線と引き込み線ではかなりの電圧上昇が残る。これはリアクタンスと抵抗の比が小さいためである。3)配電線を太くすることはある程度有効である。低圧線における電圧上昇は0.47Vに抑えられる。しかし、引き込み線では1V以上電圧が上昇する。4)抵抗が大きいので、引き込み線の構成を変化させることはあまり有効でない。本研究ではリアクトルを直列に挿入することを提案する。必要なリアクタンスは簡単に得られる。5)リアクタンスと抵抗の比が1.6になるよう補償することで、太陽光発電による電圧変動は完全に打ち消すことができる。ただし、負荷による電圧降下が大きくなる。以上により、配電線のリアクタンスと抵抗の比をそろえ、太陽光発電の力率をそれに合わせれば、出力による電圧変動が抑制できることが明らかになった。太陽光発電では日射量すなわち出力によってその端子電圧が変動する。端子電圧が規定の範囲を超えると進相運転に移行し、それでも逸脱が解消されないときは有効電力を制限する。したがって、発電量が予定より少なくなることがある。本研究では、発電機の出力によって端子電圧が変動しないような制御を提案するとともに、装置を試作し、その効果を実験により確認する。本年度は、装置の製作に多くの時間を費やした。その成果を以下に示す。1)太陽電池パネル6枚を建物屋上に設置した。2)太陽電池パネルにリチウムイオン電池を接続し、直流電圧を一定に保った。3)その直流電圧をDC-DCコンバータによって昇圧し、インバータ出力電圧が所定の値になるようにする。4)インバータにはフィルタを設け、配電系統と連系リアクトルを介して接続した。5)系統電圧とインバータ電圧の同期はPLLによって行い、両者の位相差を変えることにより出力を調整する。6)引込線のインピーダンスはほとんどが抵抗であって電圧の制御ができないので、直列にリアクトルを挿入した。7)端子電圧を入力としてインバータ電圧を制御し、力率一定運転および電圧一定運転が行えるようにした。8)発電機の出力によって電圧が変動しないように力率を保つことは何もしないことではなく、有効電力に応じて無効電力を変えることであって、インバータ電圧の調整が必要になる。9)運転する力率が低いと、電線における損失が大きくなるので必ずしも有効でない。したがって、平常時は力率を1に保ち、電圧が逸脱したときに電圧を上限値に保つ制御のほうが望ましい。以上の成果をふまえて、今後は実験により制御の効果を確認していく。本研究では、太陽光発電機の出力によってその端子電圧が変動しないような制御を提案するとともに装置を試作し、その効果を実験により確認した。1)力率を1に保つ制御を検討し、発電機出力によって端子電圧が上昇することを数値計算および実験により確認した。2)つぎに、電圧を一定に保つ制御を検討し、数値計算によりインバータ電圧や力率の変化を確認した。3)電圧上昇に伴う力率1制御から電圧一定制御への切り替え、および出力減少に伴う電圧一定制御から力率1制御への復帰を検討した。4)力率一定制御による送電損失と、上記の力率1制御と電圧一定制御の組み合わせによる送電損失を検討した。力率一定制御では力率が一定であるのに対し、後者では力率が高く保たれることを数値計算および実験により確認した。5)引込線のインピーダンスと電圧制御との関係を明らかにした。インピーダンスの値によっては上記の制御方法がかならずしも実現できるわけではなく、引込線に直列リアクトルを挿入することを提案した。以上の成果をまとめてIEEEの論文誌に投稿したところ掲載が決定した。また、製作したシステムにはリチウムイオン電池を組み込んでおり、その影響についても検討した。その結果は平成23年電気学会全国大会で発表した。震災のため、大会は中止となったが、講演集は発行されている。
生体触媒を用いた内分泌攪乱化学物質分解システムの開発

平成12年度に引き続き,生体触媒による内分泌撹乱化学物質の分解処理システム(バイオレメディエーション・システム)の研究を進めた。平成12年度に開発した回転型バイオリアクターを用いて,砂質に付着したノニルフェノールの分解を行い,反応条件の検討とリスク削減の検証を行った。生体触媒としては白色腐朽菌Trametes sp.由来のラッカーゼを用い,モデル汚染底質としてノニルフェノールを付着させた海砂を用いた。反応装置としては5x5x6cmの正方柱型の反応容器内でモデル汚染底質を回転させる,回転型リアクターを用いた。リアクター中にて,主としてpH5, 30°Cにて,15gのモデル汚染底質を酵素溶液45mlを用いて処理した。まず,リアクターの回転軸の角度が反応速度に与える影響について検討した。40-90度の範囲では角度を小さくすると処理速度が高くなったため,40度が最適であった。回転速度については0-45rpmの範囲では10rpmが最適であり,10rpm以上では,回転に要する動力は高くなるが,処理速度は高くならなかった。この傾向は酵素液量を変化させたときも同じであった。次に酵素濃度を変化させて処理反応を行ったところ,反応速度は酵素濃度の約1/2乗に比例してしか増加しなかった。砂粒子の表面上のノニルフェノールに対しては,酵素濃度を高めても酵素濃度当りの作用効率が低下すると考えられた。反応温度を高めると40°Cまでは反応速度が高められた。ただし,10°Cにおいても反応時間を長くすると90%以上の処理が可能なことが示された。最後に,オスメダカを用いた暴露実験にて,処理後の砂質からの抽出物の毒性評価を,血中ビテロゲニン濃度を指標として行った。その結果,ラッカーゼ処理によりノニルフェノールの内分泌撹乱作用が大きく低下することが示された。内分泌撹乱化学物質を生体触媒により分解するシステムの開発を行った。分解対象としてはノニルフェノール、オクチルフェノール、ビスフェノールA、エチニルエストラジオール(合成女性ホルモン)及びフタル酸ジブチルを用いた。分子構造にフェノールを有する化学物質の分解には酸化酵素ラッカーゼ、フタル酸エステルの分解は加水分解酵素リパーゼを用いた。内分泌撹乱化学物質の多くは環境調査において水質よりも底質から多く検出されていることに着目し、内分泌撹乱化学物質を海砂に付着させたモデル汚染底質を用いた。試験管スケールの反応ではモデル汚染底質に酵素液に添加して30°Cにて振盪しながら酵素処理反応を行った。種々のラッカーゼについてノニルフェノール、ビスフェノールAなどに対する反応性を検討したところ、Trametes sp.由来のラッカーゼが酵素処理反応に適していた。ラッカーゼ反応によりノニルフェノールなどはフェノキシラジカルを経由して重合物に変換されたと考えられた。酵素処理反応の至適pHは5付近であった。次にフタル酸ジブチルの加水分解処理を検討したところ、Candida cylindracea由来のリパーゼによりフタル酸ジブチルが加水分解されてフタル酸ブチルとブタノールに変換され、海砂から脱着することが示された。さらに、反応のスケールアップを行った。底質を構成する砂質などは比重が2-3と高いため、反応槽を回転させる回転型リアクターを用いた。回転を行わない場合、ラッカーゼによるノニルフェノールの処理速度は試験管スケールの反応と比較して10分の1に低下した。10rpmにて回転を行うと試験管スケールの反応の場合と同程度の処理速度が得られた。オクチルフェノール、ビスフェノールA及びエチニルエストラジオールを付着させたモデル汚染底質も回転型リアクターを用いることによりラッカーゼにより酵素処理が可能であった。

最後に,オスメダカを用いた暴露実験にて,処理後の砂質からの抽出物の毒性評価を,血中ビテロゲニン濃度を指標として行った。その結果,ラッカーゼ処理によりノニルフェノールの内分泌撹乱作用が大きく低下することが示された。