hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高移動度InNチャネルに向けた高密度ラジカル照射下における初期成長機構の解明

高移動度InNチャネルの低温成長技術の確立に資する、高密度ラジカル照射下におけるInNおよび高In組成InGaN(In組成:50%以上)の初期成長機構の解明を目的に、ラジカル照射下での結晶成長その場観察手法の構築に取り組んだ。ラジカル照射には申請者らが開発した高密度ラジカル源(HDRS)を用い、従来の誘導結合型プラズマ源(ICP)と比較して10倍以上高密度な窒素・水素ラジカル照射下での特異な結晶成長の初期過程を調査した。ラジカル照射表面の観察には、走査トンネル顕微鏡(STM)や、ガス雰囲気下(100Pa以下)でも原子像観察可能な反応科学超高圧走査透過電子顕微鏡、角度分解X線光電子分光法(ARXPS)での表面組成の深さ方向解析を行った。ARXPSでは、最大エントロピー法による深さ方向分析システムを構築し、プラズマ照射表面の原子層レベルでの組成分析を行った。これによりArイオンとClラジカルの交互照射を行ったGaN表面において、Arイオン照射後のGa金属の表面組成がArイオンの加速エネルギーに依存して変化することを明らかにした。一方、Ga金属の表面組成に関わらず、それに続くClラジカル照射後でのClの表面組成は一定であることを見出した。このことからClラジカルが試料表面のGa金属を選択的に揮発脱離させることにより、GaN表面の状態が一定となるものと考えられる。さらにサイクルプロセスにおけるエッチング深さが、Arイオン照射によるGa金属リッチ層の形成量に強く依存することがわかった。一方、STMやXPSと、多様なプラズマ照射システムとの間を、真空状態を保ったままで試料搬送可能な真空シャトルシステムについて、より高真空状態で試料搬送可能なシャトル接続ポートチャンバを開発し、表面の清浄性をより高質かつ長時間に保つことを可能とした。プラズマ照射表面の表面組成の深さ方向解析を原子分解能で可能とするために、角度分解X線光電子分光法(ARXPS)での表面組成の深さ方向解析において最大エントロピー法(MEM)による解析手法を構築した。最尤法の一種であるMEMでは、確率分布の推定によって未知のデータを算出する必要があるため、データフィッティングの結果を人為的に判定することが必要とされる。これによって一程度の外れ値には影響されにくく、ばらつきが大きかったり、有限のデータ点数に対しても精密にフィッティングできる利点がある一方、適正なデータフィッティングが成されているかの判定が難しい。そこで、比較的シンプルな組成分布が想定される試料や、モデル分布の設定により、フィッティングプログラムと判定基準を確立した。その結果、ArイオンとClラジカルを交互照射した表面の組成分布について、原子レベルでの詳細な深さ方向解析ができるシステムを実現した。一方、多様なプラズマ照射システムと、STMやXPSなどの表面分析システムを直接に接続すること無く、真空搬送シャトルを介して間接的に接続し、プラズマ照射後の試料を大気曝露すること無く真空一貫で相互搬送可能なシャトルシステムについて、清浄表面の維持の高度化を図った。具体的には、同シャトルを用いた搬送ルーティンと、各経由ポートの真空度および真空の質、それらの回復能力を調査し、真空度に依存する清浄表面維持可能時間を鑑みて、搬送能力の高度化を検討した。その結果、真空搬送シャトルを接続するポートチャンバの真空度とその回復速度が律速要因であることが明らかとなり、可能な限り小型のポートチャンバの設計・作成と、チタンサブリメーションポンプの増設によって搬送能力の向上を図った。プラズマ照射表面の実観察については、やや条件振りが限定的に留まったものの、より高精度で多様なその場表面分析システムが確立された。初年度に確立した、角度分解X線光電子分光法(ARXPS)と最大エントロピー法(MEM)による深さ方向組成解析手法、清浄表面維持機能が向上した真空搬送シャトルシステムを駆使して、これまでに行った初期成長過程における窒素ラジカル照射条件に対する依存性の検討を継続する一方、同初期成長表面における水素ラジカル照射との複合的効果の解明にも取り組む。より具体的には、GaNテンプレート上でのInNおよびInGaN(InN組成:50%以上)の成長における、Inの表面拡散と偏析機構のSTM/STSによる原子レベルでを解明する。特に高密度な窒素ラジカル照射がInの表面拡散や偏析に及ぼす効果を明らかにする。一方、初年においては、名古屋大学が誇る「反応科学超高圧走査透過電子顕微鏡」を駆使した、水素・酸素ラジカル照射下でのin-situ TEM観察システムも確立している。初年度では初期実験としてグラフェンなどナノ炭素材料に対する水素・酸素ラジカル照射の効果を検証し、酸素ラジカル照射によってグラフェンシートが原子層単位で除去される様子のその場観察に成功している。これを踏まえ、最終年度の目標であるInNおよびInGaN内の転移構造変化の動的観察などに向け、予備実験も推進する。

ARXPSでは、最大エントロピー法による深さ方向分析システムを構築し、プラズマ照射表面の原子層レベルでの組成分析を行った。これによりArイオンとClラジカルの交互照射を行ったGaN表面において、Arイオン照射後のGa金属の表面組成がArイオンの加速エネルギーに依存して変化することを明らかにした。一方、Ga金属の表面組成に関わらず、それに続くClラジカル照射後でのClの表面組成は一定であることを見出した。このことからClラジカルが試料表面のGa金属を選択的に揮発脱離させることにより、GaN表面の状態が一定となるものと考えられる。さらにサイクルプロセスにおけるエッチング深さが、Arイオン照射によるGa金属リッチ層の形成量に強く依存することがわかった。一方、STMやXPSと、多様なプラズマ照射システムとの間を、真空状態を保ったままで試料搬送可能な真空シャトルシステムについて、より高真空状態で試料搬送可能なシャトル接続ポートチャンバを開発し、表面の清浄性をより高質かつ長時間に保つことを可能とした。プラズマ照射表面の表面組成の深さ方向解析を原子分解能で可能とするために、角度分解X線光電子分光法(ARXPS)での表面組成の深さ方向解析において最大エントロピー法(MEM)による解析手法を構築した。最尤法の一種であるMEMでは、確率分布の推定によって未知のデータを算出する必要があるため、データフィッティングの結果を人為的に判定することが必要とされる。これによって一程度の外れ値には影響されにくく、ばらつきが大きかったり、有限のデータ点数に対しても精密にフィッティングできる利点がある一方、適正なデータフィッティングが成されているかの判定が難しい。そこで、比較的シンプルな組成分布が想定される試料や、モデル分布の設定により、フィッティングプログラムと判定基準を確立した。その結果、ArイオンとClラジカルを交互照射した表面の組成分布について、原子レベルでの詳細な深さ方向解析ができるシステムを実現した。一方、多様なプラズマ照射システムと、STMやXPSなどの表面分析システムを直接に接続すること無く、真空搬送シャトルを介して間接的に接続し、プラズマ照射後の試料を大気曝露すること無く真空一貫で相互搬送可能なシャトルシステムについて、清浄表面の維持の高度化を図った。具体的には、同シャトルを用いた搬送ルーティンと、各経由ポートの真空度および真空の質、それらの回復能力を調査し、真空度に依存する清浄表面維持可能時間を鑑みて、搬送能力の高度化を検討した。その結果、真空搬送シャトルを接続するポートチャンバの真空度とその回復速度が律速要因であることが明らかとなり、可能な限り小型のポートチャンバの設計・作成と、チタンサブリメーションポンプの増設によって搬送能力の向上を図った。プラズマ照射表面の実観察については、やや条件振りが限定的に留まったものの、より高精度で多様なその場表面分析システムが確立された。
ヒト心房カリウムイオンチャンネルにおける麻酔薬の心房細動予防効果

本研究では計算機シミュレーションによりヒトKv1.5(hKv1.5)立体構造を予想し、この構造をもとにセボフルラン結合部位を探索し、セボフルランの抗不整脈効果の作用機序解明を試みた。ホモロジーモデリングにより得たhKv1.5に対しセボフルランはPre-filter water site,脂質結合部位,ヘリクス間に結合した。Pre-filter water siteは、K+の脱水和過程に関与する構造化水の位置であることからセボフルランはイオンの脱水和過程を修飾すると推定される。セボフルランはhKv1.5のイオン伝導をブロックして不応期を延長させることにより、心房細動予防効果をもつことが示唆された。心収縮サイクルにおける心筋細胞の再分極相では内向き整流Kイオン電流が生じ、膜電位は静止膜電位に戻る。この内向きKイオン電流のうち非常に速い成分であるIKurは心房筋の再分極に重要な役割を果たす。IKurを担うイオンチャンネルKv1.5の異常は心房細動を引き起こすことが判明している。心房細動の作用機序はリエントリーであり、薬理学的に不応期を延長させれば、その予防、停止が可能である。麻酔薬にこの作用があると推定されている。本研究では計算機シミュレーションによりヒトKv1.5(hKv1.5)立体構造を予想し、この構造をもとにセボフルラン結合部位を探索した。探索によって得られた結合部位をもとに、セボフルランのhKv1.5に対する機能修飾を推定した。シミュレーションは、Molecular Operating Environment(CCG, Canada)を用いて計算を行った。開状態のKv1.2構造を鋳型としてホモロジーモデリングによりhKv1.5構造を作成した。得られた構造に対しセボルランの結合部位を探索した。その結果、hKv1.5に対しセボフルランはPre-filter water site,脂質結合部位,ヘリクス間に結合した。また、セボフルランは脂質結合部位の相互作用を介してチャンネル開閉を修飾する可能性がある。セボフルランはhKv1.5のイオン伝導をブロックして不応期を延長させることにより、心房細動予防効果をもつ可能性が示唆される。近年吸入麻酔薬のセボフルランに心房細動予防効果があることが示唆されている。本研究期間中にも臨床的エビデンスが報告されている(Hemmerling TM, etal : Sevofluranecauses lessarrhythmias than desflurane after off-pump coronary artery bypassgrafting : A pilot study. Ann Card Anaesth., 13 : 116-122, 2010)。本研究では計算機シミュレーションにより心房細動発症に関与するヒトKv1.5(hKv1.5)立体構造を予想し、この構造をもとにセボフルラン結合部位を探索しセボフルランがhKv1.5に与える影響を明らかにすることを目的とした。シミュレーションは、Molecular Operating Environment (Chemical Computing Group,カナダ)を用いて計算を行った。得られた構造に対しセボルランの結合部位をASEDock(菱化システム)を用いて探索した。その結果、hKv1.5に対しセボフルランはフィルター内側の通常は構造水が位置する場所に結合した。この他に、脂質結合部位,ヘリクス間に結合した。構造化水が位置する部位はカリウムイオンの脱水和過程に関与する場所であることからセボフルランはイオンの脱水和過程を修飾すると推定される。心収縮サイクルにおける心筋細胞の再分極相では内向き整流カリウムイオン電流が生じ、膜電位は静止膜電位に戻る。この内向きカリウムイオン電流のうち非常に速い成分であるIKurは心房筋の再分極に重要な役割を果たす。IKurを担うイオンチャンネルhKv1.5の異常は心房細動を引き起こすことが判明している。セボフルランはhKv1.5のイオン伝導をブロックして不応期を延長させることにより心房細動予防効果をもつ可能性が示唆された。
低次元超伝導体の超低温及び高角度・高エネルギー分解能光電子分光

東京大学物性研究所においてレーザーを励起光源として用いた光電子分光装置の開発、建設、改良を進めてきた。現在、装置は完成し、その諸性能は、ユネルギー分解能360μeV、常用可能な最低温度2.6K、測定時真空度1×10^<-11>Torr以下と、現在本研究において用いている世界最高の性能を持つ光電子分光装置のエネルギー分解能1.4meV、常用可能な最低温度4.3Kを大きく上回り、従来型の光電子分光装置では考えることの出来なかった性能を持たせる事に成功した。また現在の装置を建設した経験から装置の扱いに関して簡便に行えるよう最大限の配慮を行っており、その性能、コンパクトさ、簡便さにおいて大きな評価を得ている。この全く新しい装置を用いてこれまで光電子分光では測定することの出来なかった様々な超伝導体の電子状態の研究を行った。電子の平均自由行程が大きくなることにより表面状態に左右されないレーザーを用いていることで、4f電子を含む重い電子系であるCeRu_2(T_c=6.2K)の超伝導ギャップの直接観測にはじめて成功し、詳細な解析によってそれが異方的s波の対象性を持つことが明らかとなった。遷移金属ダイカルコゲナイド2H-NbSe_2についても理論の方々と議論を積極的に行い、それらの結果を学術雑誌に投稿し、これらの詳細については博士論文にもまとめた。本科学研究費補助金によって得られた結果は装置建設、実験、解析、解釈の面からみて、本研究が世界で初めての研究結果である。遷移金属ダイカルコゲナィド2H-NbSe_2のフェルミ面の詳細な観測とそのフェルミ面上におけるCDW(電荷密度波)の起こっている場所を調べるために、超高分解能角度分解光電子分光を行った。そのために2H-NbSe_2のフェルミ面マッピングの温度依存性測定を行いCDW転移温度の前後でそれを比較する事により物質においてCDWがフェルミ面のどの部位で起こっているのかを確認した。この結果より、2H-NbSe_2のCDWはこれまで考えられてきたようなフェルミ面中央の六角形のフェルミ面の対辺同士のネステイングやヴァン・ホーベ特異点のフラットバンド同士のネステイングではなく、partialなネステイングであることを明らかにした。この結果は今まで矛盾が多かったCDWと帯磁率の関係をも満たすものである。フェルミ面の温度変化によって2H-NbSe_2のCDWの機構を明らかにし、しかもそれがpartialなものであるとした実験はこれまでに無く、本研究が世界で初めての研究結果である。また、これらの研究と平行して、東京大学物性研究所においてレーザーを励起光源として用いた光電子分光装置の開発、建設を進めてきた。現在、装置は完成し調整を行っている段階であるが、エネルギー分解能0.6meV、常用可能な最低温度2.6Kと、現在本研究において用いている世界最高の性能を持つ光電子分光装置のエネルギー分解能1.4meV、常用可能な最低温度4.3Kを大きく上回る性能を持たせる事に成功している。
石灰小体はエキノコックスの発育にどのように係わるのか?

石灰小体はエキノコックスの発育に必須であるがその機能は不明であり本研究では生化学・分子生物学的に機能を解明することを目的とした。本年度は前年度明らかにした石灰小体に特徴的に大量に存在するたんぱく質についてアミノ酸配列の解析結果をもとにデータベースなどを用いて遺伝子のクローニングを試みた。明らかにしたタンパク質のうち特に発現量の多い16kDa、10kDa、8kDaのタンパク質はいずれも相同遺伝子が単包虫のみで報告されていた。報告の配列をもとにPCRによって部分配列のcDNAを単離した。今後これらのタンパク質の大量発現などにより機能の解析・抗体の作製などが行われると期待できる。次に本年度はNativeなタンパク質の機能を解析することを目的とし、これまでトリクロロ酢酸やアミド硫酸などにより変性条件でしか抽出できなかった石灰小体タンパク質について穏やかな抽出条件を検討した。その結果Tween20やサルコシルによってもタンパク質が抽出され抽出効率もTCAと同程度であった。今後、この抽出されたタンパク質を用いて生理的な機能の解明を行う。さらに、石灰小体は宿主の免疫系に影響を与える可能性が報告されていることから、本年度はまず、石灰小体抽出タンパク質の抗原性について検討した。感染マウスから血清を時系列で採取し前述の方法で抽出したタンパク質を用いてウェスタンブロッティングにより解析した。その結果、石灰小体のみに存在する50kDaのタンパク質が感染1ヵ月後からバンドとして検出された。これは、石灰小体に存在するタンパク質が抗原性を持っている可能性を示唆するものであり、石灰小体の生理的な機能とも関連して非常に興味深い。本年度は主に、エキノコックスの石灰小体にはどのようなたんぱく質が存在するか、について研究を行った。具体的には、まず、入手できるエキノコックスの材料が限られているためいかに効率よく石灰小体のみを調製するかについて検討した。その結果、従来用いられている密度勾配遠心では回収率が低く単純に簡易沈殿により510回洗浄する方が純度の高い石灰小体を得られることがわかった(顕微鏡観察)。次に、石灰小体から効率よくたんぱく質を抽出する方法を検討した。その結果、トリクロロ酢酸によって石灰小体を溶かすと同時にたんぱく質を抽出、変性させ沈殿として回収しそのままSDS電気泳動(SDS-PAGE)を行う方法が次にアミノ酸配列解析を行うことを考えると最も効率よくかつたんぱく質の性質による偏向がなく抽出できた。その後SDS-PAGEを行い、16kDa、10kDa、8kDaのたんぱく質が特に高い割合で石灰小体に含まれていることがわかった。次に、これらのたんぱく質についてゲル内トリプシン消化後内部アミノ酸配列の解析を行った。現在までに、16kDaのたんぱく質については12アミノ酸、10kDaたんぱく質については10アミノ酸の配列が明らかになり、これらの配列をデータベースで検索したが相当するたんぱく質はなく、新規のたんぱく質である可能性が示唆された。現在、これらの配列を元にcDNAのクローニングを行っている。これらのたんぱく質が明らかになれば石灰小体においてどのような機能をしているか、さらには石灰小体全体の機能についても多くの知見が得られると期待される。
実験室実験と仮想社会実験による制度分析

仮想社会実験を行うシステムとして、SNSにWiki機能、SNS内アンケート作成機能、活性化実験機能、汎用的な組み合わせ実験機能等を追加したシステムを構築した.SNSの活性化条件を求める等の理論的結果を得た.また、実験によって、SNS上の特殊な活性化のポイント制が有効である事、長期的人間関係の派生効果による短期的人間関係における協力の発生等を確認した.さらに、アンケート調査によってSNS上の活動と通常の人付き合いの関係を検証した.仮想社会実験を行うシステムとして、SNSにWiki機能、SNS内アンケート作成機能、活性化実験機能、汎用的な組み合わせ実験機能等を追加したシステムを構築した.SNSの活性化条件を求める等の理論的結果を得た.また、実験によって、SNS上の特殊な活性化のポイント制が有効である事、長期的人間関係の派生効果による短期的人間関係における協力の発生等を確認した.さらに、アンケート調査によってSNS上の活動と通常の人付き合いの関係を検証した.次年度以降の仮想社会実験の準備として、仮想社会実験に使用するSNSシステムの構築を行った。具体的には、地域SNSで定評があるOpenSNPを元にしたSNSサーバーを構築し、学生を招待するために必要な各種カスタマイズを行った。さらに、高機能SNSとするために、アンケートフォームやWikiシステムを作成した。試験的に一部の学生に参加して頂き、活動をしてもらった。一方で、実験室実験を実施した。対照実験の結果を得るため、SNS利用促進実験で行う予定のインセンティブ設計とは異なる方式の実験を行った。その結果、その方式では協調の失敗が発生するという結果を得た。さらに、次年度以降に実施するSNS利用促進実験の元となるインセンティブ設計の基礎データを得るために、1, 500人を対象とするアンケート調査を実施した。これにより、SNS上における個々人の活動が他のメンバーに対してどの程度の効用上昇をもたらすかについてのデータを得た。このデータにより、効用関数の形状に関する情報を得た。この情報は、SNS利用促進実験の際の報酬金額の設定など各種パラメータを決定する際に用いられる。さらに、理論的研究において、一定の基準を満たす場合には、協調の失敗を防ぐインセンティブ設計のメカニズムに限界があり、均等コスト配分という形しかないという結論をえた.その他、SNSと密接に関連する社会関係資本に関する実証研究により、社会関係資本の旅館経営に与える影響を分析した。また、SNSへの携帯からのアクセスが急増しているが、携帯のインターネット利用に関する分析も行った。SNSという仮想社会における実験を実現するための各種の準備作業を行った。学生をSNSに集めた。またSNSの利用が促進されるよう、携帯から利用した場合のSNSの機能を充実させた。さらに、アンケートが容易にとれるようにするために、高度なアンケートシステムを付加した。また、共同作業実験に用いるwikiをSNSと接続する作業を行った。理論面では、活性化インセンティブについて理論の構築を進めた。SNSは、ネットワーク外部性があるサービスであり、サービス特有の性質を考慮した理論構築を行った。データの分析の面では、21年度までにえられている活動データを用いて理論を絡めたネットワーク分析を行った。実験面では、活性化インセンティブ実験を実施した。活性化インセンティブ実験の後にアンケートを実施し、データ分析を行った。22年及び23年は以下の研究成果があった。(1)SNS上の活性化実験の2回目も実施し、1回目とあわせて分析を行った。SNS上の活動データをパネルデータの形に加工して分析を行った。その結果、報酬を与えている期間のみならず報酬付与終了後も、有意に活動量を増加させる効果がある事が分かった。(2)SNSのデータと、シミュレーションを使って分析を行い、データスモールワールドがつながりスモールワールドを形成していることを確認した。(3)友人関孫で測られたネットワークの構造と,SNS内での活動水準の関係について考察し、過去の行動の慣性も考慮し,パネルデータを用いての推定を行った.理論通り、SNSのデータにおいても,Bonacich中心性はSNS内の行動に際して有意かつ正の関係を持つことが示された。(4)SNSと人付き合いに関する調査を実施した。まず、SNSが人づきあいのツールとして浸透しつつあることが明らかになった。さらに、SNS利用者は、職場、近所以外の友人が多いだけでなく、職場や近所の友人が多い傾向がある事が分かった。また、友人関係に質的違いもみられた。(5)SNSの活性化についてのモデルをたて理論分析を行い、活性化するための必要十分条件を求めた。(6)SNS上での独裁者ゲームを行った。独裁者が指定する配分額は、SNS上の友達数等とは有意な差が得られなかった。(7)学内でのディベートの準備をSNS上でおこない,そこでのコミュニケーションの量的構造および種類とその成果について考察をおこなった。伝達された文字量に注目し,より多くの情報,より平等な活動,より選択的な相手への情報発信,がディベートの成果に対して,より望ましい効果があることを示した。
メガフィラーを用いた新しい支台築造システムの構築

直接法レジン支台築造におけるレジンの重合収縮応力の軽減とコアの補強を目的として,メガフィラーを充填する新しい支台築造法を提案した。本研究では,メガフィラーの填入によるコアレジンの圧縮特性の変化からコアの補強効果を,また,レジン支台築造体のサーマルサイクル試験による接着耐久性の評価からレジンの重合収縮応力の軽減効果を検証した。メガフィラーとして,粒径3mmまたは4mmのシラン処理したアルミナ(Al_2O_393%/SiO_25%)ボールとMDP処理したステンレス(SUS304)製ボールを使用した。直径5mm,高さ8mmの円柱状コアレジン試料にこれらのフィラーを填入した際の圧縮特性を調べた。その結果,圧縮強さに大きな変化は認められなかったが,弾性率および耐力がレジン単身に比較して有意に向上した。弾性率は変形の目安となるが,メガフィラーの填入による弾性率の向上は,コア全体が変形しにくくなったことを意味しており,耐久性の向上に寄与することが示唆された。牛歯歯根に直径5mm,深さ5mmの窩洞(窩底部は半円球状)を形成し,2回積層法により直接レジン充填を行った。2種の接着システムを評価した。試料に4°C冷水および55°C温水中に1分間ずつ交互に浸漬する熱ストレスを5,000回および10,000回負荷した後,半分に切断し,その窩洞周囲の漏洩状況を評価した。レジン単身の試料では,2回積層法を行ったにも拘わらず窩底部に近い象牙質との境界部にギャップを認める試料が多数認められた。その割合は接着力の低い接着システムを使用した場合に顕著であった。一方,メガフィラー填入群では,いずれの接着システムを使用した場合もギャップの形成はほとんど認められなかった。これらの結果から,メガフィラーを使用することによりレジンの重合収縮,熱収縮応力が軽減され,直接法レジン支台築造の封鎖性,接着耐久性が向上することが示唆された。直接法レジン支台築造におけるレジンの重合収縮応力の軽減とコアの補強を目的として,メガフィラーを充填する新しいレジン支台築造法を提案した。今年度は,そのモデル実験として,メガフィラーの選択とその表面処理法およびその補強効果を調べた。メガフィラーとして,粒径3mmまたは4mmのアルミナ製(Al_2O_3 93%/SiO_2 7%)ボールあるいはステンレス製(SUS304)ボールを使用した。それらは,遊星式撹拌器を使用して互いに衝突させ,表面に機械的に凹凸を形成させ,さらにアルミナボールにはシランカップリング処理を,ステンレスボールにはリン酸エステル系接着性モノマー(MDP)処理を施した。それらの処理効果と補強効果は,直径5mm,高さ8mmの支台築造用レジン試料をレジンコアに見立て,その圧縮試験によって得られた圧縮強さ,弾性率,耐力から評価した。メガフィラーの適用は,その円柱レジン試料の中央部に,直径4mmのボールは1個を,直径3mmmのボールは2個を填入した。重合した試料は,1日大気中に保存,さらに37°C水中に1週間,5週間保存後に試験した。圧縮強さでは,直径4mmボール1個填入群で比較すると,アルミナボールでは表面処理効果は顕著に認められなかったが,ステンレスボールでは顕著に認められ,未処理に比較して高い値を示した。

また,アルミナ,ステンレスいずれにおいても,直径3mmボール2個填入群は直径4mmボール1個填入に比較していずれも高い圧縮強さを示し,補強効果が高かった。2個填入されたことで,負荷応力が分散された結果と考えられる。いずれも5週間水中保存後も有意な低下は認められなかった。また,弾性率および耐力は処理の有無に拘わらず,いずれもコアレジン単身の試料に比較して有意に向上し,これらメガフィラーの補強効果が認められた。直接法レジン支台築造におけるレジンの重合収縮応力の軽減とコアの補強を目的として,メガフィラーを充填する新しい支台築造法を提案した。今年度は,レジンの重合収縮応力および歯質とレジンの熱膨張係数の差に起因する熱収縮応力の軽減効果を立証するために,牛歯歯根に形成した窩洞にレジン築造し,サーマルサイクル試験によりその封鎖性を評価した。髄腔をレジンで封鎖した牛歯歯根に直径5mm,深さ5mmの窩洞(窩底部は半円球状)を形成し,2回積層法により直接レジン充填を行った。歯質接着システムとして,セルフエッチングプライマーシステムとワンステップシステムを比較した。メガフィラーとして,粒径4mmのシラン処理したアルミナボール(Al_2O_393%/SiO_27%)とMDP処理したステンレス製ボール(SUS304)を使用した。コア材として光重合型を使用したが,メガフィラーを充填する際に窩底部の重合を考慮してフィラーを半分挿入した時点で一度光照射が必要なため,2回積層法を用いた。光照射は600mW/mm^2の光照射器を使用して,各層に対して40秒とした。試料は,染料を溶かした4°C冷水および55°C温水中に1分間ずつ交互に浸漬する熱ストレスを5,000回負荷した後,半分に切断し,その窩洞周囲の漏洩状況を評価した。コントロール群では,2回積層法を行ったにも拘わらず窩底部に近い象牙質との境界部にギャップを認める試料が認められた。その割合は接着力の低いワンステップシステムを使用した場合に顕著であった。一方メガフィラー充填群では,いずれのフィラー,また,いずれの歯質接着システムを使用した場合もギャップの形成はほとんど認められなかった。これらの結果から,メガフィラーを使用することによりレジンの重合収縮,熱収縮応力が軽減され,直接法レジン支台築造の封鎖性,接着耐久性が向上することが示唆された。
酸化ストレス防御酵素とアディポサイトカインとの協調的動脈硬化抑制作用発現調節機構

3T3-L1培養細胞系を用い肥満に起因する脂肪組織炎症性病態の発症・進展と酸化ストレスとの関係について検討した。3T3-L1細胞の分化に伴うEC-SODやAPNの発現変動はPPAR-gやC/EBP-aの制御を受けていることが示唆された。3T3-L1細胞とマクロファージとの共培養実験から、脂肪組織へのマクロファージの浸潤に伴うTNF-a発現の増大が脂肪組織の炎症性病態の進展を引き起こし、それに対する脂肪細胞でのEC-SOD発現上昇は脂肪組織を炎症性病態に起因する酸化ストレスから防御するための反応であると推察された。(語句の説明)EC-SOD :酸化ストレス防御酵素、APN :抗炎症性アディポサイトカイン、PPAR-gとC/EBP-a :転写因子、TNF-a :向炎症性サイトカイン。生活習慣と社会環境の変化にともなって、インスリン抵抗性・糖尿病患者が急速に増加している。糖尿病は動脈硬化性疾患の発症・進展を促進するため、患者のQOLを著しく低下させるのみではなく、医療経済学的にも大きな負担を社会に強いることになる。近年、脂肪細胞由来生理活性物質(アディポサイトカイン)や活性酸素がインスリン抵抗性の発症・進展、動脈硬化の発症に深くかかわっていることが明らかになってきた。そこで、糖尿病並びにその動脈硬化性合併症(特に腎症)の発症・進展に対する生体防御機構を、アディポサイトカインと酸化ストレス防御酵素の発現調節という観点から解明する目的で、in vitro培養細胞系におけるこれらの発現調節について検討した。1.マウス前駆脂肪細胞のEC-50D及びアディポサイトカインの発現の変動:マウス前駆脂肪細胞3T3-L1細胞は常法に従い分化させ、分化並びにその後の肥大化の過程でのEC-SOD(酸化ストレス防御酵素)、ADP及びTNF-α(アディポサイトカイン)の発現の変動を測定した結果、TNF-αがEC-SODやADPの発現を調節している可能性が示唆された。2.マウス脂肪細胞におけるEC-SOD ADP発現に及ぼすTNF-αの影響:上記の実験結果から、3T3-L1細胞を分化させた後、TNF-αを添加しその影響について検討した。その結果、TNF-αはEC-SODの発現を上昇させ、ADPの発現を低下させることが判明した。3.血管平滑筋細胞でのEC-SOD発現に対するTNF-αの影響:動脈硬化性合併症の発症・進展と酸化ストレスとの関連を明らかにする目的で大動脈由来血管平滑筋細胞(SMC)を用いて検討した。SMC培養系にTNF-αを添加した場合、EC-SODの発現は上記の脂肪細胞系とは逆に低下した。またこの影響はinfliximabの同時添加により完全に抑制された。生活習慣と社会環境の変化に伴って、インスリン抵抗性・糖尿病患者が急速に増加している。糖尿病は動脈硬化性合併症の発症・進展を促進し、患者のQOLを著しく低下させるのみではなく、医療経済学的にも大きな負担を社会に強いることになる。脂肪細胞や腎尿細管細胞を用いたin vitro培養細胞系を用い、インスリン抵抗性の発症・進展と酸化ストレス防御酵素やアディポサイトカインの発現変動との関係について検討した。1、脂肪細胞実験系:3T3-L1マウス前駆脂肪細胞において、EC-SOD(酸化ストレス防御酵素)やAPN(アディポネクチン:抗炎症性アディポサイトカイン)の発現は分化に伴って増加するものの、その後の肥大化の過程では減少した。一方、TNF-α(腫瘍壊死因子:向炎症性アディポサイトカイン)の発現は肥大化に伴って急激に上昇した。分化した脂肪細胞にTNF-αを添加した場合、EC-SODやAPNの発現は低下した。肥満脂肪組織においてはマクロファージが浸潤し炎症性病態を惹起することが報告されているため、3T3-L1細胞とマクロファージの共培養を行ったところ、APNの発現は低下し、TNF-αの発現は上昇した。以上の結果から、TNF-αの発現の上昇が酸化ストレス防御能を減弱化し病態悪化につながっていることが明らかになった。2、腎尿細管細胞実験系:腎尿細管病変の進行する過程において慢性的虚血状態に曝されている。COS-7細胞を低酸素状態においた結果、細胞内活性酸素の産生量は増大し、EC-SODの発現は低下した。また、これらの変化は抗酸化剤であるtoroloxの前処理により顕著に抑制された。以上の結果から、血管系の重要な酸化ストレス防御酵素であるEC-SODの脂肪細胞や腎尿細管細胞での発現の低下が糖尿病並びに合併症である腎症の発症や進展に関わっていることが判明した。

この培養細胞モデル実験系を活用し、次にEC-SODの発現を充進するような化合物の探索研究に繋げる予定である。近年、メタボリックシンドローム・糖尿病患者(それらの予備軍を含む)が急速に増加している。これらの病態は動脈硬化性合併症の発症・進展を促進し、患者のQOLを著しく低下させるのみではなく、医療経済学的にも大きな負担を社会に強いることになる。本研究では、脂肪細胞を用いたin vitro培養細胞系を用い、肥満に起因する脂肪組織炎症性病態の発症・進展と酸化ストレス防御酵素やアディポサイトカインの発現変動との関係について検討した。3T3-L1マウス前駆脂肪細胞において、EC-SOD(酸化ストレス防御酵素)やAPN(アディポネクチン:抗炎症性アディポサイトカイン)の発現は、アディポサイトカイン発現調節転写因子であるPPAR-γやC/EBP-αの発現と同様に、細胞の分化に伴って増加するものの、その後の肥大化の過程では減少した。一方、TNF-α(腫瘍壊死因子:向炎症性アディポサイトカイン)やMCP-1(マクロファージ遊走因子)の発現は脂肪細胞の肥大化に伴って急激に上昇した。この結果から、脂肪細胞でのEC-SOD発現は抗炎症性アディポサイトカインと共通の転写発現制御を受けている可能性が示唆された。3T3-L1細胞とマクロファージの共培養を行ったところ、脂肪細胞におけるAPNの発現は低下し、TNF-αの発現は上昇した。この結果から、脂肪組織に浸潤し活性化されたマクロファージからの多量の活性酸素の放出や脂肪細胞でのTNF-αの発現の増大が脂肪組織の炎症性病態の悪化につながっていることが明らかになった。一方、マクロファージとの共培養により脂肪細胞でのEC-SOD発現は上昇したが、これは脂肪組織を酸化ストレスから防御するための反応であると推察された。
「不名誉な自社会史観」に着目するスハルト政権初期インドネシア地方社会の動態の研究

本研究の目的は、スハルト政権初期の1960年代末以降のインドネシア地方社会の動態を、東南スラウェシ州のブトン社会を中心に、「赤狩り」の中で故地から離散したブトン人の経験と、現在の彼らの歴史観に特徴的な「不名誉なブトン社会」像に着目しながら、実地調査と史料考証により探求することである。平成25年度は、1当該州にて実地調査を行い(2013年8月25日-9月6日)、当時を知る関係者らに対して体験談やライフヒストリーの広範な聞き取りを行った。2文献研究及び研究会参加等を通して、独立期から1960年代以降に至るインドネシアをめぐるよりマクロの社会情勢を探求した。1の聞き取りは、赤狩りの直接の被害者や妻子など10余名を対象に、自宅のみならず、拘留跡地、遺族の墓地など当時ゆかりの「記憶の場」への訪問を通して行った。これにより、逮捕拘留時の個々人の状況や離散経験をはじめ、東南スラウェシ地域の被害者の規模や年令、職位、および加害者の情報の概要が捕捉できた。これらの過去が現在のブトン地域の社会的周縁性の原因として語られることにより、「共産活動の拠点だった」という「不名誉な自社会史観」が生成し固定化する萌芽的状況が看取された。自己と他者の経験の混同や、夫婦間、世代間での記憶の食い違い、「拷問の鞭が命中せず砕け散った」という奇跡譚などの特徴が見て取れた。これらは出来事の再構成の観点からは捨象されるかもしれないが、語り手の現状や記憶と史実性をめぐる議論に対して示唆的な特徴として分析している。スラウェシ地域に相当数潜在すると見られるサイレントな犠牲者と、加害者に対しても今後聞き取り調査を行う必要性がある。2では、共産主義をめぐる中-イ関係や、冷戦構造など1960年代前後の国際関係と、国境付近をめぐるインドネシアの対外政策の概要が捕捉された。これらのメゾ・マクロの社会状況とスラウェシ地域との関連性については継続して探求している。
クローニングせずに最適のiPS細胞を選ぶ新しい手法の開発

樹立過程でクローニングを行わず、最終分化させた時点で望まれる細胞種に分化したiPS細胞だけを取り出し、これを再度リプログラミングする手法を開発することを目標に研究を行った。このようなiPS細胞システムに必要な遺伝子ベクターの作成と、血球分化系の整備を行った。ヒトiPS細胞から効率よく血球系前駆細胞と成熟血球細胞を分化誘導する分化系を開発した。また、開発したベクターをiPS細胞に導入し、相同組み替えクローンを回収中である。疾患特異的iPS細胞研究を行うためには、適切な表現型を持つiPS細胞クローンを適切な数だけ樹立しなければならない。従来の方法では多数の患者さんからiPS細胞株を樹立することが労力的に困難であったり、数百万個以上の繊維芽細胞から数クローンを選択するため、適切な表現型や分化特性を示す細胞を取りもらしたりする可能性がある。そこで本研究では、疾患特異的iPS細胞研究の促進のため、樹立iPS細胞のクローニングを行う前に適切な分化能をもった機能的なクローンを取りもらしなく選ぶ方法を開発することを目的とし、以下の5ステップの実験を行う。ヒトES/iPS細胞を用いた、セカンダリiPSシステムを確立し、セカンダリiPSシステムを用いて、クローニングなしでiPS細胞の培養を行う。こららの細胞を血球系細胞に分化させ、血球系前駆細胞に分化した細胞だけをソートして、そこからiPS細胞を誘導する。セカンダリiPS細胞システムに必要なベクターの作成と、血球分化系の整備を行った。ヒトで薬剤誘導性に山中4因子を発現するベクターを作成した。また、血球分化系の分化段階を詳細に解析する必要があるため、モデルとして、ヒトiPS細胞からヘマンギオブラスト、血球系前駆細胞を経て単球、マクロファージ、樹状細胞へと分化する系を新規に開発した。続いて、このベクタをTALENシステムを用いてAAVS1サイトへ導入すべく、新規TALENペアと相同組み替え用のコンストラクトを作製した。TALENペアが良好に目的の部位を切断することを確認した。現在このベクタをiPSCに導入し、相同組み替えクローンを回収中である。すでに幾つか同様の概念でiPS細胞を樹立している報告があるが、全てプライマリ細胞からの樹立に留まっているため、引き続き相同組み替えiPS細胞をこの系で分化させ、セカンダリiPS細胞を各分化段階で作成していく予定である。疾患特異的iPS細胞研究を行うためには、適切な表現型を持つiPS細胞クローンを適切な数だけ樹立し、維持分化を行わなければならない。そこで本研究では、疾患特異的iPS細胞研究の促進のため、樹立iPS細胞のクローニングを行う前に適切な分化能をもった機能的なクローンを取りもらしなく選ぶ方法を開発することを目的とする。方法として、以下の5ステップの実験を行う。本年度は、セカンダリiPS細胞システムに必要なベクターの作成と、血球分化系の整備を行った。ベクターを導入したiPS細胞をこの系で分化させ、セカンダリiPS細胞を各分化段階で作成していく予定である。本研究計画では、効率がよくリークがないベクターを作成することが極めて重要であるが、これは本年度で達成できた。また、血球分化系の改善も行うことができ、血球の各分化段階を詳細に解析することが可能になった。来年度以降で、実際に系を走らせることにより、結果が速やかに得られることが期待されるので、ほぼ順調であると考えた。研究はおおむね順調に進んでいると考えているので、引き続き計画を進める。昨年度作製したコンストラクトを用い、4因子を細胞に導入する。Tet存在下で未分化なコロニーとして出現してきたもののうち、TRA-1-85陽性(ヒト細胞)かつTRA-1-60またはSSEA4陽性細胞だけをソートし、Rock阻害剤存在下で別のフィーダーに移してES/iPS細胞維持培地で培養する。これらの細胞群を血球系前駆細胞に分化させるCD34+KDR+分画もしくはCD45+CD34+分画を回収し、陰性分画を別途回収して次の実験の対照とする。

ソートした細胞に薬剤を加え、初期化する。初期化によりiPS細胞になった細胞群をクローニングし、個々のクローンを血球分化させ、対照群と分化能を比較する。その後、これらの細胞を血球に分化させる。エピジェネティックメモリが維持されていれば、血球分化する細胞が大量に得られるはずであるが、うまくいなかった場合は、初期化の条件を検討する。研究費は、平成23年度と同様、主に消耗品代として使用する予定である。具体的には培養用試薬(サイトカインなど)と消耗品(培養皿など)が主であり、その他RT-PCR、免疫染色などに必要な試薬も購入する。来年度は最終年度であることから、海外学会や国内学会で発表する予定にしている。
風力エネルギーを用いた離島用海水淡水化システムの開発

昨年度より0.5秒間隔で計測中の風況を時間別,日別,月別データにまとめ,台風接近時を含めた年間風況を調べた.その結果,大学構内の年平均風速は4.5m/s(2006年)で,これは過去の同地域で観測された平均値5.3m/s(1985年)および那覇気象台のデータ5.2m/s(2006年)より小さい結果であった.大学周辺の宅地造成や建築物の影響によるものと考えられるが,今後の長期的な計測値を用いて那覇気象台との相関を調べることで,詳細な風況および風カエネルギー賦存量は明らかにできる.3kW小形風力発電機の開発においては,昨年度風車運転シミュレーションを用いて開発した制御プログラムを用いて,実風況下実験を行った.制御プログラムでは,実用化を考慮して風速データは用いず,発電量と風車回転数から推定した風速を判断基準に用い,発電機出力制御およびブレードピッチ角制御を行っている.台風13号接近時や乱れの大きい強風時における風況下においても実験を行い,過回転を起こさずに安全に運転することを示した.但し,実験結果の一例として平均風速10.1m/s,最大風速18.8m/sの風況下にて,平均回転数115rpm(設計値160rpm)平均発電出力1.lkW(同2.5kW,11m/s)出力係数(風車効率)0.14(同0.25)であり,設計値と比べ十分な性能と言えず,より高効率とするために制御方法の改善が必要である.海水蒸留式製水製塩装置では,速続運転を行うために加熱部への析出塩付着防止法について,研究を進めてきた.本提案システムでは,小規模離島や途上国での利用を念頭におき,装置が複雑にならず簡単に組立てや保守が可能なこと,自然塩の生産のために薬品類を用いないこと等を考え,塩付着防止方法として加熱方法や機械式のものを検討した.そこで,超音波装置を用いた対策を考案し,現在,実証試験中である.本研究では,まず離島地域の風力エネルギー賦存量および水事情の調査を行った.風力エネルギー賦存量については「沖縄県新エネルギー賦存量調査(風力編)」を元に各離島における風況および風車設置可能面積等を調べた.水事情については沖縄県企画部がまとめた離島関係資料を参考に,沖縄本島等の大規模離島からの送電・送水の有無を確認しながら,小規模離島における海水淡水化装置の利用および最大給水量をまとめた.これらの調査結果を元に,風力を利用した開発蒸留装置による給水能力を検討したところ,各離島が風況に恵まれていることにより十分利用可能であることが明らかとなったが,一部,阿嘉島等においては風車設置可能面積が小さいため,予想造水量が小さくなる結果となった.個別開発要素である3kW小形風力発電機については,強風時における自動運転が課題となっていた.今年度は,運動方程式を用いて小形風車の過回転特性について明らかにし,さらに過回転特性を考慮した制御プログラムを作成して各種風況下の風車運転シミュレーションを行った.その結果,風車回転数および発電量を用いて風速および乱れ強度を推定し,それを発電出力制御およびブレードピッチ角制御の判断に利用することで,強風時でも過回転を起こさず安全に発電させることが可能となった.また今後の実風況下実験および長期風況観測ができるよう実験環境を整備した.もう一方の個別開発要素である海水蒸留装置については,3kW電気ヒータを用いた海水蒸留実験を行い,熱交換部(凝縮缶)において2次蒸気が多く発生したことで昨年度より大幅に効率が向上し,多くの凝縮水を得ることが出来た.但し,連続運転に向けて,加熱部に付着する析出塩の対策が未解決である.昨年度より0.5秒間隔で計測中の風況を時間別,日別,月別データにまとめ,台風接近時を含めた年間風況を調べた.その結果,大学構内の年平均風速は4.5m/s(2006年)で,これは過去の同地域で観測された平均値5.3m/s(1985年)および那覇気象台のデータ5.2m/s(2006年)より小さい結果であった.大学周辺の宅地造成や建築物の影響によるものと考えられるが,今後の長期的な計測値を用いて那覇気象台との相関を調べることで,詳細な風況および風カエネルギー賦存量は明らかにできる.3kW小形風力発電機の開発においては,昨年度風車運転シミュレーションを用いて開発した制御プログラムを用いて,実風況下実験を行った.制御プログラムでは,実用化を考慮して風速データは用いず,発電量と風車回転数から推定した風速を判断基準に用い,発電機出力制御およびブレードピッチ角制御を行っている.台風13号接近時や乱れの大きい強風時における風況下においても実験を行い,過回転を起こさずに安全に運転することを示した.但し,実験結果の一例として平均風速10.1m/s,最大風速18.8m/sの風況下にて,平均回転数115rpm(設計値160rpm)平均発電出力1.lkW(同2.5kW,11m/s)出力係数(風車効率)0.14(同0.25)であり,設計値と比べ十分な性能と言えず,より高効率とするために制御方法の改善が必要である.海水蒸留式製水製塩装置では,速続運転を行うために加熱部への析出塩付着防止法について,研究を進めてきた.

本提案システムでは,小規模離島や途上国での利用を念頭におき,装置が複雑にならず簡単に組立てや保守が可能なこと,自然塩の生産のために薬品類を用いないこと等を考え,塩付着防止方法として加熱方法や機械式のものを検討した.そこで,超音波装置を用いた対策を考案し,現在,実証試験中である.
Elongin BC型ユビキチンリガーゼによる細胞分裂、細胞分化制御

本申請課題はElongin BC型ユビキチンリガーゼによる細胞分裂、細胞分化の制御メカニズムの解明を目的とするものである。本年度はユビキチンリガーゼFODの解析を進めた。FODは機能未知のユビキチンリガーゼであり、標的とする基質タンパク質も同定されていない。試験管内ユビキチン化アッセイを行ったところ、FODの自己ユビキチン化が認められたので確かにユビキチンリガーゼ活性があることが判明した。FODの生理的な役割を明らかにするために、FOD結合タンパク質を探索した結果、骨格筋分化に関与するタンパク質を同定した。細胞内のFODをノックダウンしたところ、このタンパク質は蓄積した。さらに筋芽細胞株C2C12を用いて骨格筋分化誘導を行い、FODの役割を解析したところFODノックダウン細胞はコントロール細胞に比べて骨格筋分化が促進していた。したがってFODはこのタンパク質のユビキチン修飾依存的分解を誘導することで骨格筋分化を阻害していることが示唆された。現在、個体レベルでのFODの役割を明らかにするためにFODノックアウトマウスの作製を試みている。また、この骨格筋分化関連タンパク質がFODによってユビキチン修飾を受けることを確認するために試験管内ユビキチンアッセイを行うことを目的として、それぞれリコンビナントタンパク質の精製を試みている。さらに骨格筋分化誘導時におけるユビキチン修飾を調べるためにin vivoにおけるユビキチンアッセイを試みている。ユビキチンリガーゼの生理的な役割を明らかにするためにはその標的となる基質タンパク質の同定が必須である。本年度の解析結果から機能未知ユビキチンリガーゼFODの標的タンパク質として骨格筋分化に関わるタンパク質を同定できているため、研究計画と照らし合わせて上記のように判断できると考えられる。今後はFODと骨格筋分化に関わるタンパク質の結合様式(結合部位や分化誘導刺激依存性など)や試験管内ユビキチンアッセイ、FODノックアウトマウスの解析、FODによって制御されるシグナル伝達経路の探索を行う。想定していたよりも安価で研究を進めることができたため次年度使用額が発生した。また、2019年度より異動したため、安全キャビネットなど必要な備品を購入し研究を続ける。
焼酎産業における創エネルギー型ゼロ・エミッション

本研究の目的は凍結廃水処理と有機廃棄物の乳酸化を有機的に結合させることにより、焼酎産業のゼロエミッションを実現することである。すなわち、焼酎廃液の凍結廃水処理により清澄な処理水を得ると同時に焼酎生産プロセスに必要な冷熱をつくり出す(創エネルギー)。冷熱として用いられた融解水はプロセス水として利用する。さらに、蒸留粕と濃縮廃液から乳酸菌の作用により乳酸を生成させる。このとき、開放系にL乳酸菌を添加することでポリ乳酸の原料になるL乳酸の生産を試みる。このように生産される生分解性プラスチックは微生物により分解され、再び炭酸ガスと水になり、有機物となって焼酎生産に利用される。このように、本提案法では廃水処理と同時にプロセスに必要なエネルギーと水を得ることができ、しかも生分解性プラスチックをつくるための原料になる乳酸が生産でき、焼酎産業のゼロエミッションが達成される。今回は特に生成される生分解性プラスチックと原料になる焼酎廃液の量的な関係について考察する。本研究を通じ、凍結界面前進法とメルティングを組み込むことにより焼酎廃液を実際に3倍に濃縮することができた。また、処理水のCODも50ppm以下にすることができた。濃縮された焼酎廃液の固形分は加圧熱水法によってその10%を糖化することができた。濃縮廃液に糖を添加することによって乳酸発酵から乳酸を生成させることができたが、このとき、Lactobacillus rhamnosusを添加することにより、蒸気滅菌をしない系であるにも関わらず、系の優先種になり、L乳酸が効率的に生成されることがわかった。本法により我が国で排出される焼酎廃液の全量を処理しても、これからつくられる生分解性プラスチックは3000トンにしかならず、他の有機廃棄物と混合させて処理することが有効であると考えられる。
木質系バイオマス炭化材の地盤材料への適用性に関する研究

本研究では,主に廃竹材を活用した炭化材を作製し,炭化材の軽量性や吸着特性を活かした地盤材料への適用性について検討を行っています。その結果として,竹炭を用いることで,干潟の地盤環境修復および保全効果があることを明らかにしています。また,地盤改良においては,改良効果の向上,重金属の溶出抑制効果があることが認められました。そして,炭化材を活用して人工的に造粒した材料では,一般的な砂質土と同程度の力学特性を示し,液状化に対して抵抗力のあることが確認されています.本研究では,主に廃竹材を活用した炭化材を作製し,炭化材の軽量性や吸着特性を活かした地盤材料への適用性について検討を行っています。そして,炭化材を活用して人工的に造粒した材料では,一般的な砂質土と同程度の力学特性を示し,液状化に対して抵抗力のあることが確認されています.1.木質系バイオマス炭化材の物理・化学特性孟宗竹を対象に炭化材を作製し,物理・化学特性の検討を行った.この時,炭化材の吸着性能は,炭化時の温度条件により左右されることから,数種類の炭化工程・温度条件により作製している.これらを化学組成,比表面積,電気抵抗,pHを測定した.その結果,竹炭作成条件による化学組成に大きな違いは認められなかった.また,炭化温度が高くなるに伴い,比表面積は大きくなることが分かった.さらに、電気抵抗では、比抵抗値10^<-4>Ωcm以下となると竹炭は通電性を有しており,竹炭のpHは,作成条件の違いに関わらず,弱アルカリ性を示した。2.炭化材の地盤環境修復効果(1)底質悪化干潟土の化学物質量観測有明海の干潟から採取された底質土を対象に,炭化材を活用した干潟土の底質環境改善効果に関して実験的検討を行った,底質を悪化させた地盤に竹炭を混合して模型地盤を作製し,計測項目として,底質土内pH,酸化還元電位,酸揮発生硫化物量(AVS)を定期的に観測し,炭化材混合による環境改善効果を確認した.その結果,高温の竹炭を混合することにより,底質土は還元雰囲気下においても,時間の経過とともに,硫化物量は減少し水産運用基準を満たすことが認められた.なお,平成23年度以降も,実験を継続し,定期的な観測から長期安定性の検討も行く予定である.(2)炭化材による汚染物質の吸着効果地盤改良時に溶出する可能性のある六価クロムについて,竹炭の吸着特性を検討した。シリアルバッチ試験の結果から,竹炭は炭化温度が高温になるに伴い、六価クロムの吸着量は増加した.また,火山灰質粘性土をセメント安定処理した改良土に竹炭を混合させることにより,六価クロムの溶出を抑制することが確認された。なお,抑制量は,竹炭の作成条件に依存しないことが分かった。1.炭化材の地盤環境修復効果平成22年度から継続しており,炭化材を活用した干潟土の底質環境改善効果に関して実験的検討を行った。定期的な観測から長期安定性について調べている。計測項目として,底質土内pH,酸化還元電位,酸揮発生硫化物量,硫酸イオン濃度である。その結果として,硫酸還元菌の活動条件を満たした干潟土であっても,炭化材を混合することで,干潟土における底棲生物の生息条件となる酸揮発性硫化物の発生を長期的に抑制することが可能であった。2.炭化材を混合したセメント安定処理効果低強度・低品質な建設発生土の有効利用を考え,炭化材を活用した火山灰質粘性土のセメント安定処理効果を検討した。固化材には,普通ポルトランドセメントおよび高炉セメントB種を用い,安定処理効果の確認には一軸圧縮試験を実施した。その結果として,炭化材を混合することで,セメント安定処理効果と比較し,著しい強度増加が認められた。3.炭化材を混合した安定処理土からの重金属溶出特性火山灰質粘性土をセメント改良した場合には六価クロムが溶出することがある。(2)での試験計画と同時に,炭化材の吸着性能に着目した安定処理土の重金属溶出特性の改善効果について確認を行った。溶出試験は,環境省告示46号およびタンクリーチング試験を実施している。その結果,セメントのみの安定処理土では,環境基準値を超える六価クロムの溶出が認められたが,炭化材を混合することにより,六価クロムの溶出抑制が確認された。1.造粒炭化土の地盤材料特性造粒炭化土は,浚渫粘土,竹炭,セメントを用いて作製された。以下に,検討結果の概略を示す。(1)造粒炭化土の物理・化学的性質:土粒子密度は,利用した竹炭の炭化温度に依存し,地盤材料に比べ,軽量であった。また, pHは中性を示し,かつ経時変化によらず安定していた。セメントを固化材として用いたため,六価クロムの溶出が懸念されたが,不検出であり,環境上,安全な材料であることが確認された。(2)造粒炭化土の静的および動的せん断特性:静的せん断特性において,拘束圧の変化に伴い,変形・強度特性は異なることが認められた。