hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
天然林における樹齢構造と生存時間解析に基づく伐採木の選定

本研究の目的は,成熟段階に達した天然林の樹木個体群を対象として,樹齢構造を明らかにし,生存時間解析を行い,各個体の樹齢,個体群の平均寿命,樹齢別の平均余命といった樹齢・寿命情報に基づく伐採木の選定を提案することである。本研究では,生存時間解析の手法を成熟段階に達した天然林へ適用した上で,老齢過熟木の淘汰を旨とした,合自然的な伐採木の選定という,新たな天然林管理のあり方を提案する。対象地は,東京大学北海道演習林に多数ある,天然林固定プロットであり,長期にわたり蓄積された豊富な経時調査データを活用できる。調査に際しては,非破壊式年輪解析機器RESISTOGRAPHを利用して,効率的に解析を行う。
オノマトペ語義の体系化を目指した文脈情報付きオノマトペデータベースの構築

本研究の目的は、多様なコーパスを分析して、オノマトペの出現傾向および語義の傾向、新出の語義・用法、オノマトペの語義と文脈情報の関係などについての基礎研究を完成させ、『文脈情報付き現代日本語オノマトペデータベース』を構築することである。平成30年度はオノマトペの語義と文脈情報の分析を行い、その結果をまとめて対外発表を行うことを計画していた。この実施計画に則り研究を遂行し、当該年度は以下の研究成果を得た。雑誌からオノマトペを抽出すると同時に、各オノマトペの係り先や修飾対象を人手で抽出し、文脈情報としてまとめた。さらに、オノマトペの表記揺れを人手で正規化し、実態に即した出現傾向を明らかにした。ここで得たデータにより、特定のドメインでのオノマトペの用法を明らかにできる。具体的な成果としては、幼児向け雑誌11冊から737語のオノマトペ(延べ数)を抽出した。他のドメインと比較すると、係り先の動詞が省略される例やオノマトペを単独で用いる例、辞書にはないオノマトペを使用する例、同じオノマトペを繰り返し用いる例が特徴的であった。幼児向け雑誌を対象としたオノマトペの文脈分析はこれまでに行われておらず、あらたな知見が得られたといえる。同様の分析を他ドメインでも継続しており、スポーツ、ファッション分野のオノマトペの特徴も明らかにする予定である。さらに、これまでに得られたオノマトペの用法や語義、応用例についての知見をまとめ、学会誌の解説記事や招待講演で広く発信した。オノマトペの文脈情報を抽出する作業を複数のアルバイターに依頼して進めているが、計画時点での想定よりも多大な労力が必要であることが明らかになっている。特に、オノマトペか否かを判断する過程や、オノマトペ周辺の省略された文脈を補完する作業では、研究代表者とアルバイター、および研究協力者で協議する必要がある。したがって、コーパスの規模については当初の目標の達成がやや不十分である。上記の理由から、「進行状況はやや遅れている」と判断する。平成31年度は、引き続きオノマトペの文脈情報の抽出と分析を行う。分析が完了した部分から、データベースの構築と公開を行う。その際、自然言語処理への応用も考慮したデータベースの形式を考案する必要がある。特に、自然言語処理技術の基礎となるシステム(形態素解析器等)に必要な辞書データにはオノマトペの語彙が不足している。この問題の解決に貢献するようなデータベースの構築を目指す。本研究の目的は、多様なコーパスを分析し、オノマトペの出現傾向および語義の傾向、新出の語義・用法、オノマトペの語義と文脈情報の関係を明らかにすることである。平成29年度は、分析対象とするコーパスを構築した上で、実際にオノマトペを抽出・分析し、オノマトペの統計情報について得られた知見を学会発表を行うことを計画していた。当該年度はこの実施計画に則り、種々のコーパスにおけるオノマトペの分析を行った。主な研究成果は、以下の2点である。(1)Webデータと地方議会会議録を対象としてオノマトペの出現傾向やオノマトペの係り先動詞の特徴を分析した。その結果、Webデータは会議録よりもエントロピーが高い傾向にあることが明らかになった。また、ジャンルや文体が異なるコーパスでの動詞「する」に接続するオノマトペの用法、係り先動詞の偏りを比較を行い、新たな知見を得た。(2)ユーモアの文脈でのオノマトペの用法を明らかにするために、駄洒落に出現するオノマトペの出現傾向を定量的に示し、オノマトペの出現位置や音の変化について考察を行った。対象としたコーパスにおいて、553種のオノマトペが1,715件の駄洒落に合計1,737回出現した。それらを分析したところ、23文字の短いオノマトペの出現頻度が高いこと、大部分のオノマトペが変形表現(駄洒落の前半部分)に出現することなどが明らかになった。オノマトペは他の語群にはない独特な音韻的特徴をもつため、駄洒落を作るために種表現の音に近い言葉を探すときオノマトペが多用され、変形表現に出現すると考えられる。また、駄洒落を成立させるためにオノマトペの音を様々な形式で変化させていることが明らかになった。当該年度は3種のコーパス(地方議会会議録、Web文書、ユーモア文)を整備し、オノマトペの抽出を行った。その上で、オノマトペの出現傾向の分析を行った。ユーモアに関するコーパスを対象としたオノマトペ分析は当初の予定には含まれていない新たな試みである。文脈情報の抽出については、1種のコーパス(地方議会会議録)について完了している。上記の理由から、進行状況は実施計画と概ね一致していると判断する。

雑誌からオノマトペを抽出すると同時に、各オノマトペの係り先や修飾対象を人手で抽出し、文脈情報としてまとめた。さらに、オノマトペの表記揺れを人手で正規化し、実態に即した出現傾向を明らかにした。ここで得たデータにより、特定のドメインでのオノマトペの用法を明らかにできる。具体的な成果としては、幼児向け雑誌11冊から737語のオノマトペ(延べ数)を抽出した。他のドメインと比較すると、係り先の動詞が省略される例やオノマトペを単独で用いる例、辞書にはないオノマトペを使用する例、同じオノマトペを繰り返し用いる例が特徴的であった。幼児向け雑誌を対象としたオノマトペの文脈分析はこれまでに行われておらず、あらたな知見が得られたといえる。同様の分析を他ドメインでも継続しており、スポーツ、ファッション分野のオノマトペの特徴も明らかにする予定である。さらに、これまでに得られたオノマトペの用法や語義、応用例についての知見をまとめ、学会誌の解説記事や招待講演で広く発信した。オノマトペの文脈情報を抽出する作業を複数のアルバイターに依頼して進めているが、計画時点での想定よりも多大な労力が必要であることが明らかになっている。特に、オノマトペか否かを判断する過程や、オノマトペ周辺の省略された文脈を補完する作業では、研究代表者とアルバイター、および研究協力者で協議する必要がある。したがって、コーパスの規模については当初の目標の達成がやや不十分である。上記の理由から、「進行状況はやや遅れている」と判断する。平成29年度に分析したコーパスを対象として、さらに詳細な分析を行い、オノマトペの語義と文脈情報を明らかにする。語義分類に際し、日本語オノマトペ辞典の語義を基準とするが、辞典に掲載されていない語義で使用される用例が存在する可能性が高い。その場合は、研究協力者と協議の上、新たな語義を定義する予定である。語義分類はすべて人手で行う必要があるため、大学院生と共同で作業を行う。語義分類が完了した後、文脈情報の分析を行う。オノマトペの語義の決定には係り先が重要な役割を果たすが、係り先よりも修飾語が有用な例も確認されている。各オノマトペの用法について、大量の語義分類済みデータから統計的に判断する。平成31年度は、引き続きオノマトペの文脈情報の抽出と分析を行う。分析が完了した部分から、データベースの構築と公開を行う。その際、自然言語処理への応用も考慮したデータベースの形式を考案する必要がある。特に、自然言語処理技術の基礎となるシステム(形態素解析器等)に必要な辞書データにはオノマトペの語彙が不足している。この問題の解決に貢献するようなデータベースの構築を目指す。当初の計画では、コーパス構築に関わるデータ整備のためにアルバイターを雇用する予定あった。しかし、予備的な作業を行ったところ、研究代表者が単独行うことが可能な作業量であるという結論に至った。したがって、アルバイターとデータを共有するための記憶メディア(外付けハードディスクやUSBフラッシュメモリ等)の購入に掛かる費用、アルバイターへの謝金が不要となり、次年度使用額が生じた。平成30年度には、オノマトペの文脈情報を複数名でアノテーションする予定である。次年度使用額はその際に必要な物品の購入に使用する予定である。当初の計画では、コーパス構築に必要なデータ抽出のためにアルバイター6名を雇用する予定あった。しかし、当該作業の適任者が3名しか確保できず、アルバイターへの謝金の総額が計画よりも少なくなった。その結果、次年度使用額が生じた。
知識蓄積型遺伝的アルゴリズムとその応用に関する研究

(1)知識蓄積型遺伝的アルゴリズム進化過程において解を構成する有効な遺伝子あるいは部品を蓄積するためにマルチ・ニッチを提案した。マルチ・ニッチは進化的計算法全体に活用できる汎用的な概念であるが、本研究ではマルチ・ニッチが最も有効に働く例として、遺伝的プログラミング(GP)による再帰的プログラムの生成に適用した。まず、個体であるS表現のプログラムの再帰性、終了条件などの構造に基づく構造的マルチ・ニッチを提案し、フィボナッチ数列問題に適応してその有効性を確認した。さらに、適合ケースに基づくマルチ・ニッチを提案し、それを探索問題に適応してその有効性を確認した。一方、遺伝的プログラミングによるロボットの行動制御の進化において、種々の環境を経験することにより知識を蓄積し、環境に対してより汎用的な行動制御プログラムを獲得する実験を行った。この結果、限られてはいるが、異なる環境に対しても対応できる行動制御プログラムを得ることができた。(2)遺伝的アルゴリズムの応用f-θレンズのより実際的なモデルとして、ポリゴンミラーによる偏向系を用い、両面レンズのモデルでの設計を試みた。ポリゴンミラーによりレンズが上下非対称になりパラメータ数が増加し、また両面レンズにしたことによりパラメータ間の依存性が増大し、非常に困難な問題となったが、精度が片面レンズに劣るものの基本的な形状を得ることができた。FM音源の表現力の限界を克服するために、遺伝的プログラミングを使って音響波形を直接数式で表すことを試みた。評価関数として、波形の類似度と周波数特性の類似度を混合して用いた。また、マルチ・ニッチの応用として、波形の類似度と周波数特性の類似度の混合比が異なる評価関数を持つ多集団GPによって進化を行った。FM音源、実際の楽器音、音声をサンプルとして実験を行い良好な結果を得た。1.知識蓄積型遺伝的アルゴリズム遺伝的アルゴリズム(GA)を最適化手法として実際的な工学応用に使用する場合に最適解の安定性またはロバスト性が重要となる。本研究ではRBF(Radical Basis Function)のσパラメータを探索空間のパラメータに加えこれを個体として定義した。また、最適解のピーク形状はRBFと評価関数との類似度を定義し、これを元の評価関数に加える形で修飾した変形評価関数(最小化)を用いて前記個体の進化を行った。最適化手法の評価に使われている代表的な評価関数について実験を行ったところ最適解の探索とピーク形状の抽出が同時に行えることを確認した。また、σパラメータに制限を加えることにより安定なピークを選択的に探索できることを確かめた。現在、ここで抽出したピーク形状の情報を蓄積して他の準最適解を探索する手法の研究を行っている。2.遺伝的アルゴリズムの応用GAの応用については、レーザプリンタに使用されるf-θレンズの設計とFM音源のパラメータ生成へのGAの適用について検討した。f-θレンズについては等速回転平面鏡および振動平面鏡によるレーザビーム偏向系を用い、片面レンズのモデルでGAによる設計を試み、レーザビームを感光ドラム上を等速で走査させるレンズの形状を求めることが出来た。現在、より実際的なモデルとして、ポリゴンミラーを用いた偏向系と両面レンズのモデルでの設計を検討している。FM音源のパラメータ生成については、4オペレータのモデルに対してパラメータの生成をGAを用いて試みた。実験としては、基本的な波形の生成およびオルガン、クラリネットなど実際の楽器音に対するパラメータを生成し、試聴による評価で良好な結果を得た。これらの応用実験を通して解の安定性、GAの収束性等の問題点を抽出した。
地震津波災害リスト軽減に基づいた災害に強い沿岸地域コミュニティの形成に関する研究

スマトラ地震津波災害の後、インドネシアをはじめとしたインド洋沿岸地域を対象とした津波警報システムが開発された。このシステムを用いて実際に高い減災効果をあげるには、それを活用する地域コミュニティの事前準備が不可欠である。そこで本研究では、事前対策の進んだ理想的な沿岸コミュニティとはどういうコミュニティなのか、そのあるべき姿のモデルを提案した。このモデルは、地域のガバナンス、社会経済状況、沿岸資源管理体制、調和の取れた土地利用と構造物のデザインの有無、リスクに関する知識の程度、警報と避難体制、災害時緊急対応力、災害復興対策の8つの基本指標で評価できるものである。なおこの8つは、UNAIDがスポンサーとなって開発を進めたインド洋沿津波警報システム(IOTWS)プログラムにおいて、地域評価指標として掲げられているものである。次に、沿岸地域で発生する規模と種類の異なる多様な災害に対する沿岸地域コミュニティの事前対策の進捗状況を適切に評価できるシステムを開発し、これを普及させる仕組みを提案した。上記の研究成果は、「津波災害に対応するための研究成果の社会還元のワークショップ(2009年8月にインドネシアのCilacapで開催)」、「インドネシアと日本の津波災害から:津波に対する沿岸地域の対応策に関するパネルディスカッション(2010年9月にインドネシアのCilacapで開催)」、「アジアの都市安全に関する国際シンポジウム(第9回USMCA:2010年10月に神戸で開催)」で発表された。本研究の成果は高く評価され、インドネシアのCilacapの行政機関が、当地の津波被害の軽減のために本研究の成果を採択したいとの意思表示があり、その方向での検討が進められている。また本研究の継続と本研究の成果をCilacapと地域特性の似た周辺地域の地震津波リスクの軽減のために活用していくことへの支援の申し出がPT.PERTAMINA(国家石油・ガス会社)から受けている。スマトラ地震津波災害の後、インド洋沿岸地域を対象とした津波警報システムが開発された。これらの潜在的な有用性は高いが、実際に高い減災効果をあげるには、それを活用する地域コミュニティの事前準備が不可欠である。そこで本研究では、事前対策の進んだ模範的な沿岸コミュニティとはどんなものか、そのあるべきコミュニティモデルの提案を研究目的としている。このモデルは、地域のガバナンス、社会経済状況、沿岸資源管理体制、調和の取れた土地利用と構造物のデザインの有無、リスクに関する知識の程度、警報と避難体制、災害時緊急対応力、災害復興対策の8つの基本指標で評価できるものとする。また本研究では、沿岸地域で発生する規模と種類の異なる多様な災害に対する沿岸地域コミュニティの事前対策の進捗状況を適切に評価できるシステムを開発し、これを普及させる仕組みの提案も目的としている。10月から始まった本研究では、初年度の平成20年度の研究期間は実質半年間であるが、上記の目的を達成するために、次のような研究活動を実施した。まず津波シミュレーションの最新モデリングに関する情報と資料の収集を行った。具体的には、わが国の津波研究のメッカである東北大学工学研究科附属災害制御研究センターの今村教授の研究室を訪問し、津波のモデリングについて最新の研究成果を紹介してもらうとともに意見交換を行い、津波シミュレーションのモデリングに関する最新の情報と資料の収集を行った。また、過去に津波災害を多く受けている岩手県三陸海岸の田老町を訪問し、同町がこれまでに整備を進めてきた津波災害システムの見学と地域コミュニティの防災力を評価する基礎情報の収集と評価法について検討した。また、インドネシアのチラチャップを対象に、津波被害の調査とアンケート調査、さらに道路設備等の調査を行った。これも沿岸コミュニティや津波災害軽減システムの現地調査の一環である。一般に普及している津波災害に対する地域の災害対応力を表す標準的な指標は存在していない.そこで本研究では,CCR-IOTEWS(Coastal Community Resilience-Indian Ocean Tsunami Early Warning System)を参照し,地域の災害対応力を表現するための一般指標の提案を試みる.提案する指標は,地域特性を十分考慮したもので,地域コミュニティ,行政機関さらに非政府機関(NGO)など,複数の関係者が容易に共有し利用できるものとしている.この指標は,1次データと2次データから構成され,1次データは現地調査により収集した.現地調査の対象地域として2地域を選定し,津波被害からの復興状況を評価した.現地の状況把握のために2009年2月に岩手県田老町を訪れたが,本年度はインドネシアのチラチャップリージェンシーを対象とした調査・検討を中心に行った.具体的には,沿岸地域の津波対応力を決めるため,現地での観測とアンケート調査を実施した(2009年3月4月).その結果,沿岸地域の津波対応力を示すために,8つの要素で構成された指標を決定した.これらの指標は,地域統制[Gov],社会経済・生活環境[SEL],沿岸資源運営[CRM],土地利用と構造設計[ER],危険知識[RK],警報と避難[WnE],応急対応[ER],そして災害復興[DR]の8つである.実際の観測結果に基づき8つの指標を評価した結果,全ての観測地域において,平均値が2以下を示し,基準に達してない結果となった.これらのチラチャップリージェンシーにおける調査結果を,2009年8月11日から12日にチラチャップで開催された会議「将来の津波被害を軽減するための津波研究結果の社会普及」で発表した.また研究論文を,2010年7月に、2年に1回の頻度で開催される

ICCE(International Conference on Coastal Engineering)に投稿した.今後の予定としては,チラチャップリージェンシーで取得したデータ分析と共に,これまでに用いた調査手法を使って,2010年4月から,岩手県田老町での現地調査とアンケート調査を実施する予定である.スマトラ地震津波災害の後、インドネシアをはじめとしたインド洋沿岸地域を対象とした津波警報システムが開発された。このシステムを用いて実際に高い減災効果をあげるには、それを活用する地域コミュニティの事前準備が不可欠である。そこで本研究では、事前対策の進んだ理想的な沿岸コミュニティとはどういうコミュニティなのか、そのあるべき姿のモデルを提案した。このモデルは、地域のガバナンス、社会経済状況、沿岸資源管理体制、調和の取れた土地利用と構造物のデザインの有無、リスクに関する知識の程度、警報と避難体制、災害時緊急対応力、災害復興対策の8つの基本指標で評価できるものである。なおこの8つは、UNAIDがスポンサーとなって開発を進めたインド洋沿津波警報システム(IOTWS)プログラムにおいて、地域評価指標として掲げられているものである。次に、沿岸地域で発生する規模と種類の異なる多様な災害に対する沿岸地域コミュニティの事前対策の進捗状況を適切に評価できるシステムを開発し、これを普及させる仕組みを提案した。上記の研究成果は、「津波災害に対応するための研究成果の社会還元のワークショップ(2009年8月にインドネシアのCilacapで開催)」、「インドネシアと日本の津波災害から:津波に対する沿岸地域の対応策に関するパネルディスカッション(2010年9月にインドネシアのCilacapで開催)」、「アジアの都市安全に関する国際シンポジウム(第9回USMCA:2010年10月に神戸で開催)」で発表された。本研究の成果は高く評価され、インドネシアのCilacapの行政機関が、当地の津波被害の軽減のために本研究の成果を採択したいとの意思表示があり、その方向での検討が進められている。また本研究の継続と本研究の成果をCilacapと地域特性の似た周辺地域の地震津波リスクの軽減のために活用していくことへの支援の申し出がPT.PERTAMINA(国家石油・ガス会社)から受けている。
Ｎｒｆ２を介した慢性炎症応答制御による動脈硬化症進行機構の解明

動脈硬化巣では炎症性マクロファージ(M1)や抗炎症性マクロファージ(M2)等の様々なマクロファージが混在し、この局所的な炎症応答バランスと病態進行との関連性が示唆されている。本研究では、転写因子Nrf2がこのマクロファージの炎症応答に関与しているかどうかを遺伝子改変動脈硬化症モデルマウスを用いて検証した。その結果、後期の動脈硬化巣においてNrf2はM1マクロファージに関与して動脈硬化巣の進行に促進的に働くことが明らかになった。これらについての成果論文は国際科学誌FRBMに掲載された。動脈硬化巣では炎症性マクロファージ(M1)や抗炎症性マクロファージ(M2)などのマクロファージが混在し、この局所的な炎症応答バランスと病態進行との関連性が示唆されており、転写因子Nrf2がこのマクロファージ炎症バランスに関与しているかどうかをApoE遺伝子欠損動脈硬化症モデルマウスをNrf2遺伝子との二重欠損マウスにして、高脂肪食投与による動脈硬化巣に与える影響を経時的に解析した。初期の病巣の形成に差はみられないが,進行した病巣では二重欠損マウスでは抑制が起こることが明らかになった。これら病巣における遺伝子の発現について解析したところ、特に後期の硬化巣においてM1を示す遺伝子群が低下していたがM2を示す遺伝子群に変化は見られなかった。このことから、Nrf2欠損では後期の動脈硬化巣においてM1マクロファージへの分化を抑制することにより病巣を抑制することが示唆された。一方、骨髄細胞特異的にNrf2の発現を欠損させたところ、後期の動脈硬化巣の形成が抑制されることが明らかになり、マクロファージのNrf2が動脈硬化巣の進行に影響していることが示された。慢性炎症である動脈硬化症へのNrf2の影響として、Nrf2は動脈硬化巣の初期病変ではあまり関与していないが、後期の病巣の一部のマクロファージで活性化し、マクロファージの性状に関与することが明らかになり、それが病巣の進行に影響することが明らかになった。また、二重欠損マウスの後期の病巣では新規のNrf2の新規標的遺伝子となり得るいくつかの遺伝子の発現が低下していることが明らかになる一方でNrf2の標的遺伝子としてよく知られているNqo1には変化がみられなかった。このことから、後期の動脈硬化巣病変のマクロファージに特異的なNrf2による遺伝子発現が起こっていて、これが病巣の進行に関与するのではないかと考えられる。動脈硬化巣では炎症性マクロファージ(M1)や抗炎症性マクロファージ(M2)などのマクロファージが混在し不均一性を示しており,この局所的な炎症応答バランスと病態進行との関連性が示唆されており,転写因子Nrf2がこのマクロファージ分化に関与しているかどうかを解析した.動脈硬化症モデルマウスであるApoE遺伝子欠損マウスをNrf2遺伝子との二重欠損マウス[ApoE(-/-)::Nrf2(-/-)]を用いて,動脈硬化巣形成に与える影響を解析した.これまでの解析によりApoE(-/-)::Nrf2(-/-)マウスでは,5週間の高脂肪食投与での初期病巣の形成に差はみられないが,12週間投与の後期病巣では抑制が起こることが明らかになっていたので,これらのマウスを用いて5週間,12週間投与での病巣においてRT-qPCR法を用いて経時的にマクロファージの性状に関する遺伝子の発現について解析したところ,特に12週間投与の硬化巣においてM1を示す遺伝子群が低下していた,また過酸化脂質誘導性マクロファージ(Mox)を示す遺伝子群も低下していた,しかしM2を示す遺伝子群に変化は見られなかった.このことから,Nrf2欠損では後期の動脈硬化巣においてM1またはMoxマクロファージへの分化を抑制することにより病巣を抑制することが示唆された.一方,Nrf2遺伝子欠損による動脈硬化巣抑制の責任細胞を明らかにするために,ApoE(-/-)::Nrf2(+/+)マウスに,ApoE(-/-):: Nrf2(-/-)マウスの骨髄細胞を移植することにより骨髄由来細胞特異的にNrf2の発現を欠損させた.このマウスで後期の動脈硬化巣の形成への影響を比較すると,骨髄細胞特異的にNrf2遺伝子を欠損させると動脈硬化巣が抑制されることが明らかになり,マクロファージのNrf2が動脈硬化巣を促進していることが示唆された.慢性炎症である動脈硬化症へのNrf2の影響として,Nrf2は動脈硬化巣の初期病変ではあまり関与していないが,後期の病巣の一部のマクロファージで活性化していることを明らかにした.また,後期の病巣におけるマクロファージの性状に関与することが明らかになり,それが病巣の形成に影響することが示唆された.骨髄移植実験からマクロファージのNrf2が病巣の形成に重要なことが示唆された.これらの結果をまとめた論文が国際学術誌Free Radic Biol Med.

に掲載された.抗炎症性作用のあるNrf2を恒常的に活性化させ,動脈硬化症への影響を解析する.これまでにNrf2を抑制性に制御するKeap1を遺伝子欠損させると, Nrf2が恒常的に活性化することが示されている.Keap1コンディショナルノックアウトマウスを用いることで組織選択的にNrf2を恒常的に活性化させることが出来る.このKeap1コンディショナルノックアウトマウスを用いて,血管内皮細胞またはマクロファージ特異的Nrf2過剰発現マウスを作成して,動脈硬化症に対しての影響を,特にマクロファージの性状に注目して解析して行く予定である.また,病巣においてNrf2の活性化しているマクロファージの性状を明らかにするため,Nrf2遺伝子と蛍光タンパク質を融合した遺伝子をトランスジェニックしたNrf2レポーターマウス(Nrf2の発現した細胞で蛍光タンパク質を発現する)を用いて動脈硬化巣で蛍光を発するマクロファージを集めて,その遺伝子発現などの性状を明らかにする.次年度使用額は,今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額であり,平成25年度請求額とあわせ,平成25年度の研究遂行に使用する予定である.
3次元リアルタイム培養システムによる歯周病とNASH関連機序のイメージング解析

NASHの発症については、肥満などによる脂肪肝の状態である1st Hitに、エンドトキシン(LPS)や様々なサイトカイン、アディポカインによる2nd Hitが必要であり、この部分は多様なプロセスによるため未解明な部分が多い。本研究では、肝細胞と血管内皮細胞を培養し、歯周病関連細菌由来LPSで刺激後の各々の細胞の動態および細胞表面のICAM-1、P-selectinなどの接着因子発現やTGF-βなどのサイトカイン産生の変化を確認した。現在、人工膜マトリックス上での3D培養やヒト単球系細胞や好中球との共培養における影響についても解析している。我々はすでにヒト肝細胞株であるHepG2細胞に歯周病原菌由来LPSを加えることで、各種接着因子やサイトカインを産生することを確認している。NASHへの病態は、まず脂肪肝が発生し、さらにエンドトキシンやサイトカイン、アディポカイン刺激によりNASHに進行し、さらに血管異常が積み重なることにより肝硬変、肝癌へ進行するといわれている。(Two hit story)本研究では2nd hitに関わる因子としての歯周病による影響を詳細に解析することを目的とする。NASHの発症や病態の進行において、肥満と関連が深く歯周病によりその産生が確認されているTNF-αは炎症による肝障害やインスリン抵抗性の発現に重要であり、TGF-βは肝線維化に深く関与している。これら炎症性サイトカインに加え、本研究ではまたアディポカインの1つで炎症と関連が示唆されており、我々が研究をすすめているレジスチンがどのように関わるのか、NASHや血栓形成に与える影響を動態的に明らかにする。現在NASHの診断は、肝生検で最終診断を下しているのが現状であるが、病因における鍵となる因子を明らかにすることで、血液や唾液を利用した簡便なNASHマーカー因子の発見につながる可能性もある。本研究では、肝細胞株に歯周病および大腸菌由来LPSを添加することにより、濃度依存的にMMP-9およびTGF-βを産生することを確認した。現在、3D培養の条件を整えており、共培養を開始する予定である。歯周病が全身に及ぼす影響について、我々は歯周病が肝臓の脂肪化に炎症、線維化を伴う非アルコール性脂肪性肝炎(Non-Alcoholic steato-hepatitis (NASH)を引き起こしている可能性を疫学調査にて発表している。NASHの発症については、肥満などによる脂肪肝の状態である1st Hitに、エンドトキシン(LPS)や様々なサイトカイン刺激による2nd HitによりNASHに進行し、さらに血管における継続的な炎症とあわさって肝硬変、肝癌へ進行するといわれている。(Two hit story)NASH患者の歯周病菌保有率が健康な人と比べて約3.9倍もの高率で、歯周病のあるNASH患者10人に歯周治療を行うと3カ月後に肝機能の数値がほぼ正常になったとの報告もあることから、歯周病はNASHの2nd Hitに関与している可能性がり、本研究では2nd hitに関わる因子としての歯周病による影響を詳細に解析することを目的とする。我々はヒト肝細胞株であるHepG2細胞に歯周病原菌由来LPSを加えることで、TGF-βを産生することを確認した。これら炎症性サイトカインに加え、本研究では接着因子の1つであるICAM-1や発がんとも関連するMMP-9産生を確認しており、炎症と血栓形成に与える影響を動態的に明らかにしつつある。本研究では、現在、3D培養の条件を整えており、血管内皮細胞と好中球や単球との相互作用および肝細胞との相互作用を共培養システムにて解析中である。社会系歯学共培養モデルについては、様々な細胞で条件を整えており、その上清および細胞における各種サイトカイン、アディポカイン産生についての解析を進めている。リアルタイム培養細胞観察システム(長崎大学共同施設)での、経時的なチューブ形成観察の準備をすすめる必要がある。かなり高額である血管内皮細胞チューブ形成アッセイシステム(angiogenesis)の購入が次年度に必要となったため。血栓形成モデルの作成血管内皮細胞チューブ形成アッセイシステム(angiogenesis)を用い、人工膜マトリックス上をコーティングしたプレートに血管内皮細胞(HUVEC)を加え、歯周病原菌由来LPS刺激下で培養し、リアルタイム培養細胞観察システム(長崎大学共同施設)で、経時的なチューブ形成について観察する。
下水管渠破損による周辺地盤のゆるみ領域発生メカニズムの解明とその対策工の提案

下水道管渠周辺地盤を小型土槽内に作成し、土槽内において給排水を繰返してゆるみ・空洞の進展を再現させ、その現象についてX線CT装置を用いて解明した。また、より実際の現象を再現するために土槽底部に下水管模型を設置し、さらに破損形状および規模の違いによるゆるみ発生メカニズムへの影響について比較検討した。特に破損形状、地盤材料、拘束圧の変化および給水圧に着目し、X線CTスキャナを用いてゆるみ・空洞領域の発生メカニズムを3次元的に可視化し、それらを定量的に評価することを試みた。本研究の目的は、下水道管渠破損による管渠周辺地盤のゆるみ発生メカニズムを解明すると共に、その対策工の提案を行うことである。ここでは、実際の現象を再現するために土槽底部に下水管模型を設置し、さらに破損形状および規模の違いによるゆるみ発生メカニズムへの影響について比較検討する。特に破損形状、地盤材料、拘束圧の変化および給水圧に着目し、X線CTスキャナを用いてゆるみ・空洞領域の発生メカニズムを3次元的に可視化し、それらを定量的に評価することを試みる。本年度については以下の3項目について研究を実施した。1.X線CT専用模型実験装置の開発と実験システムの構築本研究を実施する以前に作成していた簡易模型実験装置を改め、模型サイズと定量的評価のための間隙水圧測定を考慮した新たなX線CT専用模型実験装置を開発し、これを用いた実験システムの構築を行った。2.実験結果に基づくゆるみ発生メカニズムの解明上記(1)で開発した実験装置を用いて、いくつかの管渠破損形状および規模をケースとして実験を行い、破損部より水が給水された場合の地盤のゆるみ状況について、X線CTを用いた現象の解明を行った。その結果、本実験装置がある程度の精度で現象を三次元的に再現可能であることを確認した。3.ゆるみ領域の定量的評価手法の提案また、測定した間隙水圧を用いることにより、地盤のゆるみ現象と給水する水の水圧の関係を用いて、現象の定量的評価を試みた。しかし現象ではゆるみ領域と完全に空洞となる領域が現れ、これらを定量的に評価する手法の提案までには至っていない。これについては次年度の実施内容に加える予定である。下水道管渠周辺地盤を小型土槽内に作成し、土槽内において給排水を繰返してゆるみ・空洞の進展を再現させ、その現象についてX線CT装置を用いて解明する。ここでは、より実際の現象を再現するために土槽底部に下水管模型を設置し、さらに破損形状および規模の違いによるゆるみ発生メカニズムへの影響について比較検討する。また、以上の実験成果について、数値解析によりこれを検証すると共に、最終的には、これらの結果を基に、ゆるみ領域の発生を軽減する対策工について提案するものである。以下、本年度に実施した内容について説明する。1.実験結果の再検討と必要に応じた再実験の実施:20年度に実施した実験より得られた種々の地盤条件および給排水条件下での結果を再度検討し、必要に応じた再実験の実施および新たな条件下での同様の実験を実施した。2.対策工についての実験的検討:ここでは、対策工法として、管渠周辺に比較的粒径の大きいレキ材層を用いる場合と、ジオテキスタイル(高分子系の補強材料)を敷設した場合の2つについて検討した。結果としては、両工法ともに地盤内のゆるみ領域を軽減する効果が期待できることがわかった。本研究で得られた実験結果を基に、最終年度(22年度)は、数値解析との比較検討を行い、最終的な成果をまとめる予定である。ここでは、下水道管渠周辺地盤を小型土槽内に作成し、土槽内において給排水を繰返してゆるみ・空洞の進展を再現させ、その現象についてX線CT装置を用いて解明した。最終年度である22年度では、21年度まで実施した模型実験により解明したゆるみ領域発生メカニズムを軽減させる対策工法の提案をめざし、以下の2つの対策工を対象とした実験を行った。

そのケースは、(a)補強土技術の導入(ジオテキスタイル等の補強材を敷設することによる対策)、および(b)ゆるみ発生が起こりにくい地盤材料(比較的粒径の大きい砂地盤)の適用である。その結果、礫およびジオテキスタイルを用いた対策工は、地盤中の空洞形成、進展を抑制可能であることがわかった。またこれについては、当初は数値解析を実施することで現象の定量化を行うことを予定していたが、得られた現象が3次元下の複雑な挙動であったため、そこまでには至っていない。しかしここで得られた現象解明とその対策工の提案により、今後の本テーマに関する研究の方向性を示したことは大きな成果であると言える。
左右非対称性形成の分子機構解明を目指したトランスジェニック淡水産巻貝の開発

トランスジェニック巻貝の作製技術を開発するために、巻貝初期胚への遺伝子導入および外来遺伝子を生殖細胞で発現させることが可能な発現ベクターの作製を検討した。巻貝の内在性β-アクチンプロモーターを利用した発現ベクターを用いることで、外来遺伝子導入胚の発生率を向上させることができた。また、I-SceI meganuclease法と組み合わせた遺伝子導入法の検討を行い、トランスジェニック巻貝作製に向けた足がかりを得ることにつながった。本研究では淡水産巻貝Lymnaea stagnalisの左右巻型決定遺伝子の機能解析に必要なトランスジェニック巻貝作出法の確立を目指した。巻貝の左右巻型は母性因子である巻型決定遺伝子の働きにより、まだzygoticな転写が開始する前の第3卵割時の割球配置パターンで決定するため、トランスジェニック個体の作成による解析手法が最も有効である。先ずは蛍光タンパク質をレポーターとして組み込んだ発現ベクターを作製し、遺伝子導入法の検討を行った。その結果、受精卵へのマイクロインジェクションによる直接的な導入法によってのみ、レポーター遺伝子の蛍光を確認することができた。成貝の生殖巣への遺伝子導入も試みたが良好な結果は得られなかった。そのため、受精卵にマイクロインジェクションで外来遺伝子を導入し、それを成貝まで成長させた中からトランスジェニック個体を選別する方法を採用することにした。最終年度には、発現ベクターのプロモーターについての検討も行った。この巻貝種では一般的なCMVプロモーターを用いた発現ベクターを初期胚に導入した場合、レポーター遺伝子が過剰に発現して正常な発生が妨げられることが分かった。そこで、内在性のアクチンプロモーターを組み込んだ発現ベクターを作製して用いたところ、蛍光タンパク質を発現させながらも正常に発生を進行させることが可能になった。未だ、内在性アクチンプロモーター発現ベクターの遺伝子導入胚を成貝まで成長させるには至っていないが、今後も継続していく計画である。また、発現ベクターの作製には成功したので、今後はより効率よくゲノム中に取り込まれるための工夫を検討していきたいと考えている。本研究は淡水産巻貝Lymnaea stagnalisの左右巻型決定遺伝子の機能解析に必要なトランスジェニック巻貝作出法の確立を目指して実施している。この巻貝の左右巻型は第3卵割時の割球配置パターンによって決定しており、それは母性因子として伝わる母貝ゲノムの一遺伝子座にコードされた巻型決定遺伝子の働きによることを明らかにしている。この巻型決定遺伝子の特定・機能解析を行うには、発生の非常に早い時期から導入した候補遺伝子を機能させる必要がある。そのため、導入遺伝子を安定して次世代初期胚で母性遺伝子として発現、機能させることが可能なGerm-lineトランスジェニック巻貝の作成が必要不可欠である。先ずは、適切な発現プロモーターの探索と、その発現ベクターがゲノムに取り込まれることを狙った遺伝子導入方法の検討から開始した。多くのモデル生物で報告されているCMVプロモーターによる発現を試みるため、pCS2+発現ベクターに蛍光タンパク質のEGFPまたはDsRedExpressをレポーターとして組み込んだコンストラクトを作成した。これを直鎖状DNAの形にして1細胞期胚にマイクロインジェクションにより導入した。産卵直後の受精卵は第一減数分裂の途中であり、雌性-雄性前核の融合までに、組み換え修復メカニズムによってゲノムに取り込まれることを期待した。胞胚期に達するまでは発現ベクター由来の蛍光が観察され、この種においても導入したベクター由来のプロモーターが機能することを確認できた。ただ、高度な技術を要する工程もあり、未だ導入遺伝子を組み込んだトランスジェニック巻貝の作出には至っていないが、この手法を基に改良を加えていくことを予定している。発現ベクターに内在性のプロモーターを利用することも検討しており、受精卵で母性遺伝子として発現が確認された遺伝子のクローニングもいくつか行った。2012年3月末に研究代表者の転職・異動があり、DNAシークエンサー、共焦点・蛍光顕微鏡などの装置の移動、巻貝飼育室の設置と関連研究機器及び巻貝の移動など膨大な時間とエネルギーを費やさざるを得なかった。幸い努力の結果、安定して飼育を続ける環境を整えることができた。トランスジェニック巻貝の作出には、マイクロインジェクションにより初期胚へ発現ベクターを導入し、アルブミンカプセルから単離した初期胚を再度アルブミンに戻して人工環境下で発生させ、それを産卵可能な成貝まで成長させるなど、高度な専門技術を要する工程が連続している。これまで我々が開発してきた研究技術の多くを新しい実験担当者が習得しなければならないが、転職に伴い、その研究技術教育にも時間を要した。トランスジェニック巻貝の作成は近隣生物でも成功例がなく、かつ、発現ベクターのゲノムへの挿入は確率的な要素があり、さらにそれが生殖細胞に伝わらなければならないなど、多くの困難さを抱えている。それらを少しずつ工夫して乗り越えていっているところである。今後も継続して、マイクロインジェクションとキャピラリー培養法を組み合わせた方法でトランスジェニック巻貝の作成を目指す。

そのために、先ずはインジェクションによって導入する発現ベクターの濃度や形状、また導入する時期などの条件を検討していく予定である。また、発現ベクターのプロモーターの最適化は内在性のプロモーターを検討しみる。すでにクローニングしたアクチンやチューブリンのプロモーターはユビキタスプロモーターとして、vasa、PL10は生殖細胞特異的発現プロモーターとして機能させることが可能だと予想される。いずれも、母性遺伝子として初期胚で導入遺伝子を発現させることが期待できる。プロモーター配列の取得にはinverse PCR法などを応用して行う。また、25年度の研究実施計画通り、モデル生物で報告されているI-SceI法やトランスポゾン法をこれまでの手法に組み合わせて行う計画である。当初、巻貝の飼育員をアルバイトとして雇用する予定であった。しかし、DNAシークエンサーや蛍光顕微鏡、巻貝飼育に必須の純水作成装置など、非常に重要な研究機器が、老朽化に伴いメンテナンスないしパーツ交換が順次必要となってきており、研究を遂行するためにもその費用を確保しなければならなくなった。したがって、人件費の使用はあきらめることにした。平成25年度年度は新たに修士1名と卒研生2名の学生を受け入れることになった。巻貝は研究に不可欠の研究材料であり、その飼育には専門的な知識が必要なところもあり、教育も兼ねて、巻貝飼育は学生にも担当してもらうことを予定している。また、学生の研究への参加に伴い、前年度よりも消耗品費を増やす予定である。
歯科矯正学的歯の移動におけるmRNA分解機構の機能解析

歯科矯正学的歯の移動においては、力学的負荷に対する応答として、骨代謝制御機構が厳密に維持されながら柔軟に変化することが重要である。近年、歯科矯正学的歯の移動メカニズムについて遺伝子発現制御機構の観点から様々な知見が明らかになり、特に転写制御に関する知見が増える一方、転写後制御の関与は不明な点が多い。本研究では、転写後制御の中でもmRNA分解制御因子であるCnot3という遺伝子に着目し、Cnot3ノックアウトマウスを用いて、歯科矯正学的歯の移動におけるmRNA分解の作用ならびに標的遺伝子を解明することで、将来的な歯科矯正臨床への展開を目標に、分子細胞生物学的観点から解明することを目的とする。初年度は4ヵ月齢雄性野生型マウスおよびCnot3ヘテロノックアウトマウス各5匹を用い、上顎切歯歯間に矯正歯科用エラスティックスレッドを麻酔下で挿入し歯間離開を行った。歯間離開4日後に解剖し、頭蓋骨および顎骨を採取しパラホルムアルデヒドを用いて固定した。3次元マイクロCT撮影を行い、離開させた前歯歯間の距離計測ならびに頭蓋骨の形態解析を主とした解剖学的解析を行った。組織化学的解析として上顎骨をパラフィン包埋し、切片において移動させた切歯の圧迫側をTRAP染色にて観察した。結果、3次元マイクロCTによる距離計測では有意な差は認められなかったが、組織化学的解析ではCnot3ヘテロノックアウトマウスにおいてTRAP陽性細胞数が多い傾向を認めた。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
情報に対する注目と価値判断のモデル化

本研究では,以下の2つのアプローチで研究を進める.(1)注目,価値判断の分析,モデル化人間が実際に書いたテキストから,価値判断に関連する個所を抽出し,それを分析することで,注目,価値判断のモデル化を行なう.(2)仮説としての注目,価値判断のモデルの,システムとしての実現,検証(1)で示したモデル化とは別に,現時点で,これまでのサーベイ自動作成研究等から得られた知見を元に,注目,価値判断のモデルを構築し,それをシステムとして実装した上で,評価を行なう.システムの評価結果を元に,モデルの検証,必要な修正等の考察を行なう.今年度は(1)の中で特に以下の(1-1),(1-2)を行なった.(1-1)価値判断に関連する個所を網羅的に抽出するシステムの開発人間の「評価情報」を抽出するシステムの性能は,抽出の際手がかりとなる,評価情報を記述するのに典型的に用いられる表現(「評価表現」)を網羅的に収集できるかどうかに大きく依存する.従来この評価表現は人手で収集する手法が用いられていたが,本研究では,コーパスから「評価表現」を網羅的に獲得する.(1-2)抽出した,価値判断に関連する個所の分析抽出した個所から,評価対象(「どういう情報に対する評価か」,評価内容(「どういう評価か」),評価理由(「どうしてそのような評価になったか」)の3つ組を抽出する.評価理由は明記されていない場合もあり得る.得られた3つ組を分析し,価値判断のモデル化を行なう.なお,分析には統計的手法の利用も検討するが,人手による分析となる可能性もあり,その場合は人的コストがある程度必要となる.本研究では,以下の2つのアプローチで研究を進める.(1)注目,価値判断の分析,モデル化人間が実際に書いたテキストから,価値判断に関連する個所を抽出し,それを分析することで,注目,価値判断のモデル化を行なう.(2)仮説としての注目,価値判断のモデルの,システムとしての実現,検証(1)で示したモデル化とは別に,現時点で,これまでのサーベイ自動作成研究等から得られた知見を元に,注目,価値判断のモデルを構築し,それをシステムとして実装した上で,評価を行なう.システムの評価結果を元に,モデルの検証,必要な修正等の考察を行なう.今年度は(1)の中で特に以下の(1-1)を行なった.(1-1)価値判断に関連する個所を網羅的に抽出するシステムの開発人間の「評価情報」を抽出するシステムの性能は,抽出の際手がかりとなる,評価情報を記述するのに典型的に用いられる表現(「評価表現」)を網羅的に収集できるかどうかに大きく依存する.従来この評価表現は人手で収集する手法が用いられていたが,本研究では,コーパスから「評価表現」を網羅的に獲得する.評価情報が集まったテキストとして,社説(編集者の意見を含む),レビュー(特定の対象に対する評価情報が集まったWebページ),サーベイ論文を網羅的に収集する技術をまず開発する.そして,それらのテキスト集合から,評価表現を統計的に獲得する手法を開発する.そして,獲得された評価表現集合を元に,他のテキスト集合からも評価情報を収集する.本研究では,以下の2つのアプローチで研究を進める.(1)注目,価値判断の分析,モデル化人間が実際に書いたテキストから,価値判断に関連する個所を抽出し,それを分析することで,注目,価値判断のモデル化を行なう.(2)仮説としての注目,価値判断のモデルの,システムとしての実現,検証(1)で示したモデル化とは別に,現時点で,これまでのサーベイ自動作成研究等から得られた知見を元に,注目,価値判断のモデルを構築し,それをシステムとして実装した上で,評価を行なう.システムの評価結果を元に,モデルの検証,必要な修正等の考察を行なう.今年度は(1)の中で特に以下の(1-1),(1-2)を行なった.(1-1)価値判断に関連する個所を網羅的に抽出するシステムの開発人間の「評価情報」を抽出するシステムの性能は,抽出の際手がかりとなる,評価情報を記述するのに典型的に用いられる表現(「評価表現」)を網羅的に収集できるかどうかに大きく依存する.従来この評価表現は人手で収集する手法が用いられていたが,本研究では,コーパスから「評価表現」を網羅的に獲得する.(1-2)抽出した,価値判断に関連する個所の分析抽出した個所から,評価対象(「どういう情報に対する評価か」,評価内容(「どういう評価か」),評価理由(「どうしてそのような評価になったか」)の3つ組を抽出する.評価理由は明記されていない場合もあり得る.得られた3つ組を分析し,価値判断のモデル化を行なう.なお,分析には統計的手法の利用も検討するが,人手による分析となる可能性もあり,その場合は人的コストがある程度必要となる.
超音波/電気化学複合場を利用した汚泥可溶化プロセスの創製とその応用

多孔性隔壁で陽・陰極室に分割したラボスケールの可溶化処理槽を作製し、超音波照射/電解同時併用汚泥可溶化処理実験を実施して以下の知見を得た。1.超音波照射単独の処理に比べ、電気分解に伴うアルカリ性環境の形成が主として関与し、陰極室での併用処理による可溶化速度は大幅に向上した。また、比エネルギー消費及び初期可溶化速度を指標とすると、併用処理の前に予めpHをアルカリ性に調整するとさらに効率のよい処理も可能であることが示された。2.平均超音波密度と電流値の増大に伴い可溶化速度は増大するが、それらの条件の組み合わせにより、比エネルギー消費を超音波単独処理の半分程度まで低減させる操作が可能性であることが見出された。また、約40g/Lまでの範囲で初期汚泥濃度の増大に伴い、比エネルギー消費は低減した。対象排水や処理方式等が異なる種々の施設から採取した汚泥に対する同一の操作条件での可溶化速度はほぼ同様で、その影響がほとんどなかった。3.併用処理汚泥では、溶解性窒素/全窒素比や溶解性りん/全りん比がCOD基準の可溶化率とほぼ等しく、タンパク質と炭水化物が溶解性COD成分の約6割を占めた。溶解性窒素成分のうち、概ね67割が有機態であり、硝酸性とアンモニア性が残りをほぼ二分する性状であることがわかった。4.嫌気性消化でのメタン生成を指標とした場合、併用可溶化処理汚泥では、実験初期におけるメタン生成速度が顕著に上昇した。なお、可溶化汚泥中の溶解性CODのメタン転換率は可溶化率によらずほぼ一定であった。一方、好気的分解性に基づいた溶解性CODに占める易分解性成分割合は、超音波単独処理に比べ、同等かやや大きくなる傾向が認められた。5.併用可溶化処理では、陰極室で生成した硝酸性窒素やりん酸イオンの陽極室への移動が確認され、可溶化に併せた有用成分の濃縮や分離への応用可能性が見出された。多孔性隔壁で陽・陰極室を分割したラボスケールの槽を作製し、超音波照射-電解併用汚泥可溶化処理実験を実施して以下の知見が得られた。1.超音波照射単独の処理に比べ、陰極室での併用処理では、可溶化速度が大幅に向上したのに対して、陽極室での併用処理では、著しく低下した。陰極室での可溶化促進は、電気分解に伴い生じるアルカリ性環境が主として作用しているが、薬品添加でアルカリ性として超音波処理した場合に比べても可溶化率は若干大きくなるため、その他の併用効果も関与している可能性が示唆された。従って、以降の実験は、陰極室での併用可溶化処理を対象とした。2.一定の超音波照射条件下で電解の電流値を増大するに伴い、汚泥の平均可溶化速度は増大した。しかし、電流値は、pH10程度のアルカリ性が維持される程度であれば十分で、過度な通電はエネルギー消費の点から不要であることが分かった。また、一定の電解電流条件下において、400W/Lまでの平均超音波密度の範囲では、併用処理による可溶化促進効果が認められ、比エネルギー消費は超音波単独処理の半分程度まで低減される可能性が示唆された。3.汚泥濃度が約40g/Lまでの範囲では、併用可溶化処理の比エネルギー

消費は、同じ汚泥濃度かつ超音波照射密度条件での超音波単独照射処理に比べて明らかに小さく、低エネルギー消費での効率的な可溶化処理が可能であることが示された。また、初期汚泥濃度の増大に伴い、通電条件にもよるが、併用処理の比エネルギー消費は大きく低下することがわかった。4.比エネルギー消費及び所定処理時間での可溶化率の2つの指標を用いて、種々の超音波照射と電解の組み合わせ方法を比較検討し、併用処理の前に短時間の電解等でpHを上昇させると、単に超音波照射と電解を同時に作用させる操作に比して、さらに効果的な処理が可能であることが示された。1.ラボスケールの隔壁設置型可溶化処理槽を用い、異なる操作方法(超音波単独、超音波一電解併用および事前pH調整+併用)で得られた可溶化汚泥の溶解性窒素/全窒素比および溶解性りん/全りん比は、CODおよびSS基準の可溶化率とほぼ等しかった。また、溶解性CODの約6割が0.45μm以下の成分であり、その約5割がタンパク質で、約1割が炭水化物で構成されていた。さらに溶解性窒素は、概ね67割が有機態であり、硝酸性とアンモニア性が残りをほぼ二分していることがわかった。これらの傾向は、操作方法によらずほぼ同様であることが見出された。2.嫌気条件下でのメタン生成特性を指標とすると、超音波/電解併用型可溶化処理汚泥は、溶解性CODのメタン転換率が可溶化率によらずほぼ一定であった。つまり、可溶化率の増大に伴いメタン生成量が多くなるが、特に実験初期において生成速度が大きくなった。この傾向は、超音波単独処理でも同様であり、可溶化率が同程度であれば、操作の方法による相違はほとんどないと考えられた。一方、好気的分解性についてOUR試験を実施し、超音波単独処理で生成した溶解性CODに比べ、併用処理汚泥のそれは、易分解性成分割合が大きくなる傾向が認められた。3.対象排水や方式が異なる処理施設から採取した活性汚泥や嫌気性消化汚泥の超音波/電解併用処理では、可溶化速度に大きな差異は認められず、汚泥性状によらずほぼ同様な可溶化性能が得られることが見出された。しかし、可溶化汚泥のメタン発酵性は、汚泥種により異なる可能性が示唆された。4.超音波/電解併用型処理では、陰極室で可溶化に伴い生成した硝酸性窒素やりん酸イオンが電気泳動作用で陽極室へ移動していくことが実験:的に明らかとなり、汚泥の可溶化処理に併せた有用成分の濃縮操作への応用可能性が見出された。