hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
シャイネス改善を目的とするSNS上での訓練プログラムの開発

そこで、2年計画の1年目の本年度では、顕在シャイネス者・潜在シャイネス者の社会的不適応の原因を検討する縦断WEB調査を実施した。2年目には、この研究知見に基づき社会適応向上プログラムを開発し、その有効性を実証的に確認する計画である。本年度実施した調査の結果、顕在シャイネスが高い人ほど初対面場面で積極的に行動したり、相手に配慮する行動がとれないという因果関係が示された。その一方で、潜在シャイネスは初対面場面での不適応行動に有意な影響は見られなかった。以上の結果から、2年目にプログラムを開発する際には、潜在シャイネス者ではなく、顕在シャイネス者を対象にした社会的適応性を高めるプログラムを開発する必要があると考えられる。1年目の調査によって、2年目で開発すべきプログラムの内容が明らかになったことから、本年度の進捗状況は、当初の計画通りにおおむね順調に進展していると考えた。今後の研究の推進方策として、本年度の調査で明らかになった知見に基づき、SNS上でのシャイネス者の初対面場面における社会的適応向上プログラムを開発する。本年度の縦断WEB調査の結果から、初対面場面での不適応行動をとりやすい顕在シャイネス者を対象にしたSNSプログラムを開発する必要があることが示された。最終年度である2年目には、プログラムを開発し、顕在シャイネスの高い人を対象にプログラムに参加させ、初対面場面における社会的適応性が向上するのか、実験によりプログラムの有効性を確認する。当初の研究計画では、潜在シャイネスと顕在シャイネスの初対面場面での不適応行動の原因について仮説生成を行うことを目的に、シャイネス者を対象にしたインタビュー調査を実施する予定であった。しかし、先行研究のレビューを行う中で、シャイネス者の初対面場面での不適応行動を引き起こす要因に関する仮説が設定できたため、その仮説を実証的に検討する縦断WEB調査を実施するように、予定を変更した。インタビュー調査では、調査対象者に各自で自宅や大学等から潜在シャイネスの測定に参加するよう求め、測定に必要なソフトをインストールできるPCがない学生には、本研究の研究費で購入したノートパソコンを貸し出す予定であった。しかし、WEB調査を実施したため、このノートパソコンの購入の必要がなくなった。また、インタビュー調査のために予定していたテープ起こしやICレコーダーの購入も不要となった。以上の理由から次年度使用額が生じた。最終年度である平成25年度には、シャイな人を対象にし、初対面場面での社会的適応を高めるSNS上でのプログラムの有効性を確認する実験を実施する。実験実施には、参加者のプログラムの参加状況や進捗状況を管理する実験補助などに費用がかかる予定であり、次年度使用額はそのために使用する予定である。
免疫制御に関わるNKRP1A-LLT1複合体の立体構造解析

ヒトNKRP1Aは、NK細胞およびTh17細胞に高発現する免疫受容体であり、近年注目されているがんの創薬ターゲットである免疫チェックポイント受容体の仲間である。本研究では、NKRP1AとリガンドLLT1の相互作用を物理化学的、構造生物学的に明らかにし、NKRP1Aが関わる免疫制御機構の分子基盤を解明することを目指した。NKRP1AーLLT1複合体モデルから推察される相互作用面に網羅的にアミノ酸置換を導入し相互作用解析を実施した。その結果、相互作用面の僅かなアミノ酸側鎖構造の違いを許容できないほどに緻密に制御されてることを示唆する成果を得た。1.構造解析に適したNKRP1Aの調製法の確立立体構造解析をするには十分な量の組換えNKRP1A蛋白質が調製できていなかった。リガンドであるLLT1結晶構造を用いて構築したNKRP1AーLLT1複合体モデル構造に基づいた変異体作製を行うことでこれを打開することとした。変異箇所は相互作用に影響がないと予想される位置でかつ安定に調製できることが報告されているマウス由来Nkrp1と保存性の低い部位を選択しマウス型となるような変異を導入した。これまでに作製した全てのNKRP1A変異体で封入体発現量が野生型に比べて向上し、いくつかの変異体ではゲルろ過クロマトグラフィーにより巻き戻りが野生型に比べて向上したことが分かってきた。しかし、収量が立体構造解析に十分な量に達していないため更に種々の調製方法や条件の検討を行った。巻き戻しの条件やゲル濾過クロマトグラフィーの条件を丹念に検討することで収量に改善が見られる変異体が明らかになってきている。2.NKRP1AとリガンドLLT1の網羅的な相互作用解析NKRP1AとLLT1の相互作用解析については、安定なLLT1の変異体と哺乳細胞発現系により粗精製したNKRP1Aを用いた表面プラズモン共鳴法による解析手法が既に確立されている。新たに構築したNKRP1AーLLT1複合体モデルを詳細に調べると、従来提唱された相互作用面とは異なる領域が関与していることが推察されたため、本モデルに基づいた相互作用面に対して新たに変異体を作製し、相互作用解析を進めた。いくつかのNKRP1A変異体とLLT1変異体の組合せを用いた相互作用解析により、両者の相互作用に関与するアミノ酸残基が明らかになりつつある。NKRP1AーLLT1複合体モデルとマウス由来Nkrp1の配列を比較し、マウス型への変異をいくつか導入した。組換え体の発現量が増加し、わずかながらも巻き戻された画分が認められた変異体について、丹念に巻き戻し条件、精製条件の検討を行った。その結果、いくつかの変異体で巻き戻り効率が初期の条件下に比べて大幅に改善した条件が見つかってきた。現在、巻き戻りが改善したNKRP1A変異体を中心に確立した条件にて調製を進めており、LLT1との相互作用を表面プラズモン共鳴法により確認しているところである。相互作用が確認できたらLLT1との複合体の結晶化へと進めていく予定である。1.構造解析に適したNKRP1Aの調製及び構造解析これまで立体構造解析に十分な量の組換えNKRP1A蛋白質が調製できていなかった。昨年度に続き、丹念な変異体作製を行うことでこの問題の打開を試みた。変異は相互作用に影響がないと予想される位置でかつ安定に調製できることが報告されているマウス由来Nkrp1と保存性の低い部位に導入した。昨年度見出した巻き戻り効率が野生型に比べて向上した変異体について、更に巻き戻し、ゲル濾過クロマトグラフィーの条件を丹念に検討することで複数の変異体で収量が当初の1.5倍から数倍程度に改善した。これら変異体について円偏光二色性スペクトル測定による構造解析を行ったところ、野生型について解析できていないものの、いずれもαーβ蛋白質を反映するスペクトルを示した。NKRP1Aが属するC型レクチンはαへリックスとβシートで構成されており、調製したNKRP1Aが正しい構造をとっていることが示唆された。複合体のX線結晶構造解析を目指し、結晶化に着手したが、X線回折実験を実施するのに適当な良質な単結晶が得られなかった。2.NKRP1AとリガンドLLT1の網羅的な相互作用解析昨年度に引き続き、既に確立されている安定なLLT1の変異体と哺乳細胞発現系により粗精製したNKRP1Aを用いた表面プラズモン共鳴法によりNKRP1AとLLT1の相互作用解析を実施した。NKRP1A変異体およびNKRP1A変異体とLLT1変異体を用いた相互作用解析の結果、LLT1構造に基づき新たに提唱したNKRP1AーLLT1複合体モデルにて見出された相互作用領域に点在する多くのアミノ酸残基が結合に重要であることが明らかになった。一方、明確な結合のホットスポットが見出せなかったため、現在のモデルの結合面にズレがあることが示唆された。このズレを考慮した変異体を新たに作製し相互作用解析を実施した。

本研究では、NKRP1AとリガンドLLT1の相互作用を物理化学的、構造生物学的に明らかにし、NKRP1Aが関わる免疫制御機構の分子基盤を解明することを目指した。NKRP1AーLLT1複合体モデルから推察される相互作用面に網羅的にアミノ酸置換を導入し相互作用解析を実施した。その結果、相互作用面の僅かなアミノ酸側鎖構造の違いを許容できないほどに緻密に制御されてることを示唆する成果を得た。平成28年度における丹念な変異導入や巻き戻し・精製条件の検討により野生型に比べて巻き戻り効率が大幅に改善した変異体や条件が明らかになりつつある。結晶化に向けた大量調製の方法をほぼ確立することができたため、当初の予定に従い、この変異体を中心に結晶化を進める。複合体構造の決定が最終目標であるので、精製過程で複合体を得るために、すでに単体で結晶化に成功している性質のよいLLT1蛋白質の存在下で、NKRP1A変異体を一緒に巻き戻して、複合体として精製、結晶化できるか試行する。また、結晶化に十分な量のNKRP1A変異体蛋白質の調製が困難な場合を想定し、NMR測定も視野に入れて実験を進めていく。NMR測定は網羅的な相互作用解析にもつながると期待できる。タンパク質工学、生物物理化学平成28年度の研究に必要な試薬や機器・装置類の多くが所属研究室が既に所有していたもので補うことができたため。また、研究の途上であることから学会発表や論文発表には十分な成果がなく、これらのための経費を使用することがなかったため。次年度は、結晶化の試行と放射光施設での実験を計画しており、これらの実験に必要な試薬・物品の購入費用や出張費として使用することを計画している。最終的には本研究の成果を学会や論文にて発表することを目指しており、これらに経費を使用することも計画している。
キノコ生活環制御の分子機構

多くの生物種は、特有のホルモンを有している。しかし、高等菌類であるキノコにおけるホルモンは全く明らかにされていない。本研究では、特に菌糸から子実体を発生させる子実体形成物質(発茸ホルモン)の発見を目指し、以下のような実験を行った。植物や動物にはステロイドホルモンが存在する。キノコは一般にステロイドを多く産生している。このことから、我々は、キノコにもステロイドホルモンが存在するという仮説をもっている。その候補としてサケツバタケから単離された前例の無いステロイド骨格化合物strophasterol A-Dや茶樹茸から単離されたステロイドchaxine A-Eを考え。Strophasterol Aの子実体形成誘導活性: Strophasterol A溶液を、ヤマブシタケ菌糸体が蔓延したポットに注いだところ、2週間後にstrophasterol Aに子実体形成誘導活性が観察された。エノキタケに対して、ペーパーディスク上にのstrophasterol Aを添加したところ、1週間後に菌糸体の成長阻害活性が見られ、3ヶ月後に子実体の形成が確認された。また、ウシグソヒトヨタケに菌糸体の成長阻害活性が確認された。一般に菌糸体の生育環境が悪くなると、悪環境に強い胞子を作るために、子実体が発生する。LC-MS/MSによるstrophasterol類とchaxine類の検出: Strophasterol類が子実体誘導活性を示したことから、これらの化合物のホルモンとして可能性が示唆された。もしそうであるのなら、キノコにおいて、これら化合物は普遍的存在であるはずである。そこで、他のキノコ中でのこれらの化合物の存在の有無を検討した。その結果、分類学的には異なった30種のキノコのジクロロメタン可溶部と酢酸エチル可溶部にstrophasterol AとCが、42種のキノコのジクロロメタン可溶部、酢酸エチル可溶部とエタノール可溶部にchaxine B-Eが存在することが明らかになった。Strophasterol類に子実体形成活性を見出し、これらの化合物がキノコに普遍的に存在する可能性を示した。我々の目的である子実体形成機構の分子レベルでの解明(発茸ホルモンの発見)に一歩近づいたことを意味する。研究を継続し、発茸ホルモンの発見の発見を目指す。キノコにおけるホルモンは明らかにされていない。キノコは胞子から菌糸、菌糸から子実体(キノコ)、子実体から胞子という生活環を持っている。本研究では、菌糸から子実体を発生させるホルモン(発茸ホルモン)の発見を目指し、以下のような実験を行った。1ハタケシメジの栽培現場では、時折、異常な子実体が生じる。我々は、この異常生育は発茸ホルモンの過剰産生によるものと考えた。そこでハタケシメジの異常子実体を抽出物から、子実体形成誘導物質の精製、構造決定を試みた。その結果、抽出物のヘキサン可溶部から、4つの化合物(HTKS1-4と仮称)を単離し、現在、構造を解析中である。2サケツバタケから新規物質strophasterol A-Dを単離した。これらの化合物は、これまでに全く報告の無い極めて新規性の高い骨格を持っていた。3植物や動物にはステロイドホルモンが存在する。その候補として上記のstrophasterol類や以前当研究室で茶樹茸から単離されたchanxine A-Eを考えている。また、コムラサキシメジから得られた植物成長調節物質2-azahypoxanthine(AHX)、2-aza-8-oxohypoxanthine(AOH)およびimidazole-4-carboxamide(ICA)はキノコに共通に存在する可能性がある。さらに、上記のHTKS類も発茸ホルモンとして可能性があると予想した。そこでこれらの化合物がキノコ中に共通に存在するか否かをLC-MS^2を用いて検討することにした。現在はこれら化合物の最適な検出方法を検討中である。また、ヤマブシタケやエノキタケ等を用いて、これらの化合物の菌糸成長、子実体形成に及ぼす影響を検討中である。

LC-MS/MSによるstrophasterol類とchaxine類の検出: Strophasterol類が子実体誘導活性を示したことから、これらの化合物のホルモンとして可能性が示唆された。もしそうであるのなら、キノコにおいて、これら化合物は普遍的存在であるはずである。そこで、他のキノコ中でのこれらの化合物の存在の有無を検討した。その結果、分類学的には異なった30種のキノコのジクロロメタン可溶部と酢酸エチル可溶部にstrophasterol AとCが、42種のキノコのジクロロメタン可溶部、酢酸エチル可溶部とエタノール可溶部にchaxine B-Eが存在することが明らかになった。子実体形成誘導あるいは促進活性物質の精製、構造決定を試みることを目的としたが、その候補として多くの化合物を得ることができた。さらに極めて構造新規性の高いstrophasterol類を発見するなど計画以上に進展した結果がある。キノコの各生育段階の抽出物のメタボローム・プロテオーム解析は進展がやや遅れているが、総体的におおむね順調に進展していると判断した。Strophasterol類に子実体形成活性を見出し、これらの化合物がキノコに普遍的に存在する可能性を示した。我々の目的である子実体形成機構の分子レベルでの解明(発茸ホルモンの発見)に一歩近づいたことを意味する。1)平成24年度の研究を継続し、子実体形成物質を探索し、単離が成功した場合は、NMR等の各種機器分析により構造を決定する。2)Strophasterol類、chaxine類、AHX、AOH、ICA、HTKS類がキノコ中に共通に存在するか否かをLC-MS^2を用いて検討することにした。以上の検討により、子実体形成機構の分子レベルでの解明を行う。研究を継続し、発茸ホルモンの発見の発見を目指す。
沖縄県におけるヘルペス科ウイルス感染症と神経病変の発症機序

1.ウイルスの分離と神経病変の発症多数の2型単純ヘルペスウイルス(HSV2)を分離し、制限酵素消化法により塩基パターンを決定した。ウイルス株の中より動物実験により毒性を確かめた後、弱毒株(K3)、強毒株(K2)と中間株(K1)、さらに対照としてsavaqe株を用い、神経病変の発生を検討した。用いた動物はC57BL/6NとBALB/cNマウスで、それぞれK(lr)領域はH-2bとH-2d,D領域もH-2bとH-2dである。BALB/cNはHSVに高感受性で、C57BL/6Nは低感受性である。中間毒性のK1株はC57BL/6Nマウスに脊髄炎をおこし良い動物モデルとなった。他方、BALB/cNにはK1株もK2株も脳病変が強く、脊髄炎モデルとはならなかった。K3株は両種のマウスに何ら神経病変を起こさなかった。従って、中間毒性株が感受性の低い動物に感染すると脊髄炎が惹起されることが明らかとなった。2.HHV8とカポジ肉腫の発生HHV8は5例のカポジ肉腫病変に全例検出された。さらにカポジ肉腫とよく似たgranuloma pyogeniumに陽性の例があった。しかし、最もカポジ肉腫と組織像が類似している紡錘細胞血管内皮腫は陰性であった。さらに沖縄のHHV8の塩基配列はアフリカ型のウイルスに近いことが明らかとなった。3.EBVと口腔癌の発生現在論文として投稿中であるが、沖縄県の口腔扁平上皮癌にはPCR法で高頻度にEBVが検出される。しかし、扁平上皮癌細胞には検出頻度は低く、浸潤リンパ球にin situ hybridization法で認められた。4.まとめ:ヘルペスウイルスは沖縄県の多数の疾患に関連し種々の興味あることが明らかとなったがさらに検討する必要がある。ヘルペスウイルスのうち単純ヘルペスウイルス2型(HSV2)ヒトヘルペスウイルス8型(HHV8)およびEBウイルスについて検討を行い、現在まで以下の結果を得た。1.HSV2については、分離株6株とコントロール株(SAV株)をBALB/cおよびC57/blackマウスの腹腔内にそれぞれ9×10^3、9×10^4、9×10^5P.F.U./0.25ml投与した。BALB/cマウスは脳炎で死亡する。脊髄炎の症状はみられないが組織学的には脊髄壊死がみられた。C57/blackマウスはBALB/cマウスより死亡率が低く、死亡前半日1日の膀胱直腸障害と後肢の麻痺をきたし脊髄炎の症状が明らかにみられる。脊髄には後角、後索の壊死が強くみられ、免疫組織化学的にもウイルスを証明することができる。さらに、再分離したウイルスは投与前のものと同じ制限酵素切断パターンを示した。2.HHV8:沖縄の古典型、AIDS、他の免疫不全やATLさらに髄腫等に伴う沖縄県のカポジ-肉腫について、Changらのプライマーを用い233bpのDNAを増幅した。カポジ-肉腫ではすべて233bp bandを検出したが,carenous hemangioma,angiosarcoma,granuloma pyogenium等には検出できなかった。HHV8の感染が住民の一部に存在し、それらの人々に何らかの機序でカポジ-肉腫が発生する可能性がある。3.EB

ウイルス感染を現在数十例の口腔扁平上皮癌症例について検討中である。欧米ではEBVI型とII型の感染が知られているが日本ではI型が主である。沖縄についての報告はないので研究を行っている。以上3種類のヘルペス属ウイルスについて沖縄県での感染状況と病因について検討を行い興味ある結果が得られつつある。1.ウイルスの分離と神経病変の発症多数の2型単純ヘルペスウイルス(HSV2)を分離し、制限酵素消化法により塩基パターンを決定した。ウイルス株の中より動物実験により毒性を確かめた後、弱毒株(K3)、強毒株(K2)と中間株(K1)、さらに対照としてsavage株を用い、神経病変の発生を検討した。用いた動物はC57BL/6NとBALB/cNマウスで、それぞれK(lr)領域はH-2bとH-2d,D領域もH-2bとH-2dである。BALB/cNはHSVに高感受性で、C57BL/6Nは低感受性である。中間毒性のK1株はC57BL/6Nマウスに脊髄炎をおこし良い動物モデルとなった。他方、BALB/cNにはK1株もK2株も脳病変が強く、脊髄炎モデルとはならなかった。K3株は両種のマウスに何ら神経病変を起こさなかった。従って、中間毒性株が感受性の低い動物に感染すると脊髄炎が惹起されることが明らかとなった。2. HHV8とカポジ肉腫の発生HHV8は5例のカポジ肉腫病変に全例検出された。さらにカポジ肉腫とよく似たgranuloma pyogeniumに陽性の例があった。しかし、最もカポジ肉腫と組織像が類似している紡錘細胞血管内皮腫は陰性であった。さらに沖縄のHHV8の塩基配列はアフリカ型のウイルスに近いことが明らかとなった。3. EBVと口腔癌の発生現在論文として投稿中であるが、沖縄県の口腔扁平上皮癌にはPCR法で高頻度にEBVが検出される。しかし、扁平上皮癌細胞には検出頻度は低く、浸潤リンパ球にin situ hybridization法で認められた。4.まとめ:ヘルペスウイルスは沖縄県の多数の疾患に関連し種々の興味あることが明らかとなったがさらに検討する必要がある。
長期臥床に伴う関節拘縮に起因する軟骨変性をリハビリテーションで予防する

本研究は、関節拘縮に伴う軟骨変性を予防することを目的としたリハビリテーション介入方法を検討することを目的とした研究である。二か年計画のうち、初年度であるH.27は、関節拘縮に伴う軟骨変性の病態理解を明らかにするために実施された。軟骨はメカニカルストレスによりその組織構造や機能を維持するため、関節拘縮下の軟骨変性においても、荷重もしくは非荷重の状態が及ぼす影響は異なると考えられる。また我々は荷重状態の関節拘縮後に再度関節運動を行うと、領域特異的に高頻度に嚢胞様の軟骨変性像が見られることを明らかにし、この変性病態には荷重が一因である可能性を考えた。そこで、荷重状態が関節拘縮軟骨に及ぼす影響について、ラット拘縮モデルを用いて検討した。対象は成熟ラット膝関節拘縮モデルを用い、荷重下で飼育するものと後肢懸垂により非荷重下で飼育するものに振り分け、さらに飼育期間を分けて飼育した。摘出した関節軟骨について肉眼的観察と力学的解析を行い、経時的変化を検討した。硬度をとらえる力学試験では、荷重状態のほうが非荷重状態に比べて、大腿骨と脛骨の軟骨の接触面において軟骨の硬度が増加した。肉眼的形態変化やマイクロCTを用いた骨表面形態の変化においても、荷重状態のほうが骨軟骨の形態変化が強く見られた。マイクロCTを用いた骨量の測定では荷重非荷重による有意な違いは見られなかった。これらの結果より、臥床状態に類似する非荷重状態よりも、運動器障害に類似する常時荷重下の関節拘縮における関節軟骨のほうが、力学的にも形態学的にも変化が生じやすいことが明らかになった。この結果は、それぞれの荷重状態における、拘縮関節の軟骨変性病態理解だけでなく、リハビリテーション介入を行う際の介入効果を検討するうえで意義があると考えられる。さらに詳細な病態理解のために、力学的解析以外の解析手段を用いた研究が現在も継続中である。27年度が最終年度であるため、記入しない。
環状付加反応を用いるヘテロ環トリアルキルスズ誘導体の合成

交付申請書に記載した計画に基づき研究を行ない,以下に記延する結果を得た.従来,申請者はBu_3SnC≡CHを用いた環状付加反応を研究し,その成果を発表してきた.本研究ではその発展としてMe_3SnC≡CRを用いる1,3ー双極子環状付加反応を中心に検討を加えた.例えば,ニトリルオキシドとの反応において置換基RがBu基やPh基の場合,Me_3SnC≡CHとは異なる方向の環状付加体を与える.また,Me_3Si基をもつアセチレンとの反応では,唯一種類の成積体が得られ,Me_3Si基およびMe_3Sn基を選択的に除去できることも判明した.フェニルアジドとの反応も円滑も円滑に進行し,対応する1,2,3ートリアゾ-ル誘導体が得られた.これらの成積体は容易にヨ-ド体に変換可能である.なお,スズオレフィンを用いるDielsーSeder反応では,好結果を得るに至らなかった.交付申請書に記載した計画に基づき研究を行ない,以下に記延する結果を得た.従来,申請者はBu_3SnC≡CHを用いた環状付加反応を研究し,その成果を発表してきた.本研究ではその発展としてMe_3SnC≡CRを用いる1,3ー双極子環状付加反応を中心に検討を加えた.例えば,ニトリルオキシドとの反応において置換基RがBu基やPh基の場合,Me_3SnC≡CHとは異なる方向の環状付加体を与える.また,Me_3Si基をもつアセチレンとの反応では,唯一種類の成積体が得られ,Me_3Si基およびMe_3Sn基を選択的に除去できることも判明した.フェニルアジドとの反応も円滑も円滑に進行し,対応する1,2,3ートリアゾ-ル誘導体が得られた.これらの成積体は容易にヨ-ド体に変換可能である.なお,スズオレフィンを用いるDielsーSeder反応では,好結果を得るに至らなかった.
近年の温暖化によるケニア山の氷河縮小と水環境の変化が地域社会に及ぼす影響の解明

衛星データによる降水量データ(CHIRPS及びGPCP)と現地観測雨量データを比較し、近年の降水量変動の特徴を明らかにした。ケニア山周辺の年降水量は、一定の傾向を示すものではないが、一方その季節配分が変化し、3-5月に減少、10-12月に増加していることが明らかとなった。2018年8月に小型セスナ機からデジタルカメラでケニア山の氷河の空撮をおこない、SfM(Structure from Motion)の手法を用いて、氷河の地形表層モデル(DSM)を作成した。解析の結果、現在の氷河は7つであることがわかった。1893年の氷河末端位置とヤンガードリアス期のモレーンの間に複数のモレーンを確認した。地衣編年法からルイス期のモレーンは19世紀前半から後半にかけて形成された小氷期のモレーンと推察された。ケニア山の雨季の標高2,000m-4,500mにおける降水、河川水、氷河融解水、積雪を採水・分析を行い、降水サンプルの酸素同位体比から、乾季とは異なる明瞭な高度効果が確認された。乾季の河川水の涵養標高は4,650mであるのに対し、雨季は3,224mであり、季節間の違いが認められた。氷河後退域におけるSenecio keniodendronとLobelia telekiiの分布と生存・枯死の動態を明らかにした。Lobeliatelekiiの生長量はロゼット葉の高さが約20cm以上になると、花序を伸長させることが明らかになった。また2種の分布と環境要因との関係を検討した結果、日射量が分布と関係していることが示唆された。ケニア山の水環境の変化に対する地域住民の対応について調査を行なった。乾季の水不足に対処するために、山麓の上部と中腹では水利用プロジェクトによる河川水の取水管理を通して水争いを避けていた。農民は各自の農地面積と供給水量を考量して、天水と灌漑に分けて耕作地を区画していた。2018年8月に本研究プロジェクトの7名がケニア山に入り、山頂から山麓にかけての水サンプルの採水や、氷河分布や氷河周辺の地形、土壌発達、気象、植物遷移の現地調査が行われた。また、セスナをチャーターして空撮データより氷河の地形表層モデルを作成して、氷河変動を検討した。山麓では地域住民による水の利用や農業について聞き取り調査が行われた。3名の研究成果が2018年5月のアフリカ学会(北海道大学)にて、2名の研究成果が2018年9月の日本地理学会秋季大会(和歌山大学)、3名の研究成果が2019年3月の日本地理学会春季大会(専修大学)、1名の成果が2018年10月の日本山の科学会秋季研究大会(信州大学)、3名の研究成果が2018年5月の地球惑星科学連合JpGU-AGJ Joint Meeting 2018(幕張メッセ)の「山岳地域の自然環境変動」のセッションにて発表された。また、学術雑誌に論文が3本、著書に論文が1本掲載された。今後も地形、土壌、植生、水文、住民生活、地域社会の観点から調査を行い、近年の氷河縮小が地域社会にもたらす影響について明らかにしていく。2018年に設置した気象観測機のデータを回収して気象条件を分析する。2018年8月の調査では、積雪があったため、氷河の質量分析や植生遷移で一部正確なデータが得られなかったため、再度正確なデータが得られるように詳細な調査を行う。また、これまでの研究成果をまとめ、英文の論文集を出版する。ケニア山の氷河縮小と山麓水環境の関係性を把握するため、2016年7月ー9月に現地調査を行った。ケニア山西麓および東麓の標高20005000mの間で河川水、湧水、氷河融解水、降水、湖水を採水し、サンプルの酸素・水素同位体比(δ18O、δ2H)を測定した結果、ケニア山および山麓域で標高ごとに採水された降水サンプルのδ18Oから、明瞭な高度効果(標高が高くなるにつれ酸素・水素同位体比の値が低くなる効果)が見られた。この高度効果直線の算出により、湧水および山麓域で利用される河川水の涵養標高を推定することかできた。西麓の標高1997m付近に流れ、住民に広く利用されるティゲディ川の酸素同位体比はー3.089‰であった。この値を今回得られた高度効果の直線(y = -469.35x + 3630.4)に代入すると5080.2(m)となる。その標高帯は氷河と積雪が多く存在することから、ケニア山西麓の河川水は氷河と降雪の影響を強く受けている可能性が高い。また、山麓の河川水位が19852016年にかけて減少傾向にあることが判明した。一方で、標高1972mの山麓湧水の酸素同位体比(ー3.32‰)から、その涵養標高を推定すると5191.8(m)と算出されることから、山麓湧水においても山頂部の氷河と降雪が大きく寄与していることが示唆される。今回の結果から、地域住民に広く利用される水の涵養源に対して、氷河と降雪が少なからず寄与していることが明らかになった。ケニア山山麓湧水に対して、トリチウムとCFCsの測定を行なった結果、山体での涵養時から4060年かけて山麓に湧出していることが明らかになった。

以上の結果から、過去の5000m付近に存在した氷河の融解水が地下に浸透し、4060年の時間をかけて流れ下り、現在の山麓に湧出している可能性が強く示唆された。2016年7ー9月に本研究プロジェクトの7名がケニア山とキリマンジャロに入り、山頂から山麓にかけての水サンプルの採水や、氷河分布や氷河周辺の地形、土壌発達、気象、植物遷移の現地調査が行われた。山麓では地域住民による水の利用や農業について聞き取り調査が行われた。3名の研究成果が、2017年3月の日本地理学会春季学術大会(筑波大学)にて発表された。また、3名の研究成果が2017年5月のアフリカ学会(信州大学)にて、2名の研究成果が2017年5月の地球惑星科学連合JpGU-AGJ Joint Meeting 2017(幕張メッセ)の「山岳地域の自然環境変動」のセッションにて発表予定である。調査地の8月1月における気温とセネシオ内部の温度を比較した結果、気温は-515°Cの範囲で変化するのに対し、セネシオ内部の温度は07°Cの範囲に留まり、これらの日変化にもタイムラグが生じていることが分かった。ケニア山ティンダル氷河前面に発達する複数列のモレーン群を、現地調査および空中写真判読をもとに6列のモレーンに区分した。それぞれのモレーン上およびモレーン間凹地において、土壌断面の観察を行った結果、形成年代が古い地点ほど土壌層厚が大きくなる傾向が認められた。各地形単位上の土壌層厚から土壌生成速度を求めると0.035mm/年の範囲になった。特に土壌生成初期に生成速度が大きい傾向が認められた。ティンダル氷河前面のデブリ地形において、地中レーダー探査装置を用いて内部構造を調べた。デブリ地形内部は、岩屑と氷が入り混じる構造で、厚さは2.5mほどであった。このデブリ地形は、ティンダル氷河がゆっくりと後退する際に、氷河上や氷河底から供給された岩屑が堆積して形成されたと考えられる。ケニアの小雨季(9月中旬11月)に、降水・河川水・融雪水・氷河融解水を採水し、水同位体比分析を行った。乾季と雨季によって水サンプルの酸素・水素同位体比には差があることわかり、季節によって麓の水資源に対する氷河融解水の寄与率は異なることが分かった。ケニア山西麓の農業地域における水環境の変化を明らかにするため、地域住民の認識と水利用の実態について調査を行った。その結果、水不足問題の原因について、1山頂付近の氷河が縮小し雪溶けの時期が早くなり、それによって乾季に水が不足するようになった、21980-90年代の森林伐採によって降雨のパターンに変化が生じた、3農地の拡大によって川辺林が消失した、4農業用地の細分化と灌漑施設の増加によって河川水の消費量が増加し続けたことが明らかになった。2017年8月に本研究プロジェクトの6名がケニア山に入り、山頂から山麓にかけての水サンプルの採水や、氷河分布や氷河周辺の地形、土壌発達、気象、植物遷移の現地調査が行われた。とくに本年は地中レーダー探査装置を用いて地中の内部構造を調べて、地中の氷体の実態を観測した。3名の研究成果が2017年5月のアフリカ学会(信州大学)にて、2名の研究成果が2017年5月の地球惑星科学連合JpGU-AGJ Joint Meeting 2017(幕張メッセ)の「山岳地域の自然環境変動」のセッションにて発表された。また、3名の研究成果が2018年5月のアフリカ学会(北海道大学)にて発表予定である。衛星データによる降水量データ(CHIRPS及びGPCP)と現地観測雨量データを比較し、近年の降水量変動の特徴を明らかにした。
暗黒物質のモデルと宇宙の大域的構造の起源

宇宙の大域的構造の研究は、我々の宇宙の質量をになっている暗黒物質の正体をつきとめる上で非常に重要な手段となっている。それぞれの暗黒物質のモデルによって、密度ゆらぎのスペクトルがどのようなものになるかは、線形理論を用いて正確に求めることが可能であるが、それを現在の構造とむすびつけるためには、三次元非線形重力多体系の時間発展を調べるというやっかいな問題が存在する。我々は、従来と全く異なるツリ-法というアルゴリズムを用いて粒子法によってこの重力系を数値計算するコ-ドを完成させた。特にこの種のコ-ドとしては初めて周期的境界条件をとり入れるために、エバルト法という物性物理で用いられている手法を応用した。このコ-ドを用いてまず、重力熱力学という一つの理論モデルが現実の数値実験とどの程度一致するかを調べた結果、一般にはこの理論では宇宙の構造のパタ-ンを説明できないことが示された。しかし、この理論を現象論的モデル用いて拡張すると、観測されている銀河の分布から、宇宙初期の密度ゆらぎのスペクトルの形を知ることが可能であることを発明した。次に粒子数として26万体を用いて、より精密に密度ゆらぎの初期のスペクトルとその後の非線形進化との関係を調べた。この結果、初期のゆらぎのスペクトルによって成長の速度が決定され、ある種のスケ-リング解に一致することが示された。
ドクムギ属の除草剤抵抗性遺伝子の拡散リスク評価

農耕地雑草にとって除草剤は極めて強い選択圧であり、多くの雑草で除草剤抵抗性が進化した。なかでもライグラス(Lolium spp.)の発生報告数は多く、深刻な除草剤抵抗性雑草のひとつとされている。国内でも2010年に初めてドクムギ属の除草剤抵抗性個体の発生が報告された。本研究はライグラスの除草剤抵抗性遺伝子の拡散リスク評価に寄与できる実証的データを得ることを目的とし、1)抵抗性遺伝子の後代への遺伝、2)集団間の遺伝子流動の程度、3)除草剤抵抗性個体の由来を明らかにした。除草剤の普及に伴い、除草剤抵抗性雑草の発生が多数報告されるようになった。なかでも世界中の農耕地で問題雑草となっているライグラス(Lolium spp.)は、除草剤抵抗性の発生報告数が多く、最も深刻な除草剤抵抗性雑草の1つとされている。国内においても穀物輸入港近傍において除草剤抵抗性ライグラスの生育が確認されている。ライグラスは牧草や緑化植物として広く利用されている他、日本各地で雑草化している。これらは風媒の他殖性であり、近縁種間でも容易に交雑が起こる。従ってライグラスに出現した抵抗性遺伝子は環境中へ拡散しやすいと考えられる。そこで本研究では、抵抗性遺伝子およびマイクロサテライト領域をマーカーとして、種子・花粉散布などのプロセスを通じた時間的・空間的な遺伝子の動きを明らかにし、除草剤抵抗性個体の存続性および除草剤抵抗性遺伝子の拡散可能性を評価することを試みた。抵抗性個体の生育が確認されている港湾近傍の集団を対象に、生育個体とそれらの生産種子の除草剤抵抗性個体の割合を調べたところ、親集団、生産種子ともほぼ1-2割であった。また、周辺集団の空間的遺伝構造を解析したところ、道路の形状を反映した局所的な遺伝構造が検出された。次に遺伝子型頻度に基づくクラスタリングを行ったところ、抵抗性が見つかった集団と3キロ以内にある集団は同じクラスターに、3キロ以上離れた集団は別クラスターに振り分けられた。以上の結果より、抵抗性遺伝子は自然条件下における交雑により同一集団内で維持されているが、周辺集団との遺伝子流動は限られ、局所的な遺伝構造が形成されていることが示唆された。本研究はライグラスの除草剤抵抗性遺伝子の拡散リスク評価に寄与できる実証的データを得ることを目的とし、昨年度は抵抗性遺伝子の後代への遺伝、および集団間の遺伝子流動の程度について解析を行った。本年度は除草剤抵抗性個体の由来を検討するために、国内栽培品種および外国由来雑草のライグラスを用いて以下の解析を行った。供試材料は日本における育成品種3集団、西オーストラリア産小麦混入集団(ASW)、カナダ産春小麦混入ライグラス(1CW)、アメリカ産春小麦混入ライグラス(DNS)、アメリカ産冬小麦混入ライグラス(WW)である。これらの材料について、除草剤抵抗性を付与する遺伝子領域、マイクロサテライト領域、葉緑体trnT-trnL領域の遺伝子型あるいは塩基配列の比較を行った。遺伝子型頻度に基づくクラスタリングを行ったところ、国内で確認された抵抗性個体はASW、1CW、DNSと同じクラスター、育成品種は別クラスターに配分された。WWは個体によって異なるクラスターに配分された。除草剤抵抗性遺伝子の解析においても同様の傾向が見られ、抵抗性個体は輸入穀物の混入種子由来であることが示された。昨年度および今年度の結果をまとめると、除草剤抵抗性個体は外国の輸入穀物への混入種子由来であり、穀物輸入港で定着していることが示された。一方で除草剤抵抗性遺伝子の拡散は顕著ではなく、局所的に分布し、それに相応した局所的な遺伝構造が形成されていた。今後はこの局所的な遺伝構造が形成されている理由(生態学的な特性の違い等)を明らかにする予定である。
表面改質による浸炭歯車の疲労亀裂発生の抑制

浸炭歯車の高い負荷能力は表面硬化層および圧縮残留応力の存在に起因する.その一方で,表面には異常層が形成されることが知られており,これが強度低下の原因になっている.本研究では浸炭歯車の異常層の性質,曲げ疲労亀裂の発生と異常層の関連,異常層の除去の効果などを明らかにするために実験を行ない,以下の結果を得た.1.SCM415浸炭歯車の硬さと残留応力を測定し,平均厚さ約10μmの表面に硬さが約200Hv低下する異常層を確認した.EPMAによる元素分析の結果,表面から数μmの異常層内に20%を越えるCr,Mnなどが粒状に析出していることを確かめた.酸素濃度も高いことから,これらはCrとMnの酸化物と考えられる.また,それより深い異常層内の粒界にはSiの偏析が顕著であることも知られた.2.スペックル干渉歪計,AE,特注の亀裂検出ゲージを併用して亀裂発生を検出した.検出ゲージを用いる方法が最も優れていたが,異常層厚さ程度の短い亀裂の検出は困難であった.疲労試験を途中で停止して試料を作製し,SEM観察を行なった結果,上記CrとMnの酸化物粒界とSiが偏析する粒界を通るような亀裂が異常層内に多く発生し,その中の1本が異常層から歯の内側へ伝播していることを確かめた.3.CBN研削を施すと,表面下約25μmの範囲に高い圧縮残留応力を生じること,曲げ強度が約15%向上することなどが知られた.しかし,化学研磨歯車の場合と異なり,表面硬さや残留応力から疲労強度を推定すると誤差を生ずることもわかった.この結果は,化学研磨とCBN研削が表面の除去加工という点では同じであっても強度向上に対して異なる影響を有する可能性を示唆するものであり,研究を継続して明らかにしたいと考えている.浸炭歯車の高い負荷能力は表面硬化層および圧縮残留応力の存在に起因する.その一方で,表面には異常層が形成されることが知られており,これが強度低下の原因になっている.本研究では浸炭歯車の異常層の性質,曲げ疲労亀裂の発生と異常層の関連,異常層の除去の効果などを明らかにするために実験を行ない,以下の結果を得た.1.SCM415浸炭歯車の硬さと残留応力を測定し,平均厚さ約10μmの表面に硬さが約200Hv低下する異常層を確認した.EPMAによる元素分析の結果,表面から数μmの異常層内に20%を越えるCr,Mnなどが粒状に析出していることを確かめた.酸素濃度も高いことから,これらはCrとMnの酸化物と考えられる.また,それより深い異常層内の粒界にはSiの偏析が顕著であることも知られた.2.スペックル干渉歪計,AE,特注の亀裂検出ゲージを併用して亀裂発生を検出した.検出ゲージを用いる方法が最も優れていたが,異常層厚さ程度の短い亀裂の検出は困難であった.疲労試験を途中で停止して試料を作製し,SEM観察を行なった結果,上記CrとMnの酸化物粒界とSiが偏析する粒界を通るような亀裂が異常層内に多く発生し,その中の1本が異常層から歯の内側へ伝播していることを確かめた.3.CBN研削を施すと,表面下約25μmの範囲に高い圧縮残留応力を生じること,曲げ強度が約15%向上することなどが知られた.しかし,化学研磨歯車の場合と異なり,表面硬さや残留応力から疲労強度を推定すると誤差を生ずることもわかった.この結果は,化学研磨とCBN研削が表面の除去加工という点では同じであっても強度向上に対して異なる影響を有する可能性を示唆するものであり,研究を継続して明らかにしたいと考えている.
靱帯損傷診断ロボットのコンプライアンス制御

本研究は、従来徒手で行われてきた動揺性検査の装置としてロボットア-ムを導入した靱帯損傷診断自動システムの開発研究の中核をなすものであった。ロボットを導入する際に第一に解決しなければならない問題はロボットの誤動作による事故を防ぐための安全設計である。そのためには、機械的、電気的な安全装置とともに、センサ-の信号によるフィ-ドバック制御が必要である。また、医師の徒手による場合と同様の「手探り」状態が必要であり、やはりセンサ-信号によるフィ-ドバック制御が必要となる。こうした柔軟性をロボットに与える制御方法を一般にコンプライアンス制御と呼んでいる。コンプライアンス制御のためには、荷重センサ-の性能の向上、およびソフトウェアの開発が必要である。本研究では、既設のロボットに本予算で購入した6軸力荷重センサを組み込み、同じく本予算で購入したマイクロコンピュ-タ-に接続して、これらの問題解決のためのコンプライアンス制御を目指した。1.既設のロボットのア-ム部に、新規設計製作した脛骨の固定器具を組み込んだ。2.屍体より採取した膝調節を実験台に固定し、膝関節の動揺性試験を行った。前後方向、内外反方向それぞれについてあらかじめ設定した運動をロボットア-ムにより構成し、そのときの運動方向以外の方向に生じる荷重およびモ-メントの大きさを、6軸力荷重センサ-によりモニタ-した。3.モニタ-した信号を基にロボットが運動方向を自動的に変化させるようにマイクロコンピュ-タ-のソフトウェアを改変した。4.コンプライアンス制御の実現のため、ロボットに異常動作を与え、それが修正されるようなソフトウェアを開発した。5.正常ヒト膝関節による予備実験を行った。コンプライアンス制御によりロボットの運動がスム-ズに行われていることを総合的に評価した。
唇顎口蓋裂患者の咀嚼機能障害の総合診断システム

唇顎口蓋裂患者の障害度を分別する方法として機能面からの判定が必要であると思われる。唇顎口蓋裂を有する患者についてアンケート用紙を渡し患者の日常生活上の咀嚼機能障害について申告させ、その結果から患者の障害度を(-)(±)(+)に大別することを試みた。アンケートは治療前、治療中、治療後における唇顎口蓋裂患者および一般矯正患者25名、正常咬合者10名、計75名を対象とした。質問事項は全部で26項目で各項目に点数を設定し重み付けをした。その結果、口蓋裂患者は治療前、中、後を通して一般矯正患者より高い点数である。また、口蓋裂患者、一般矯正患者とも治療中は治療前より高い点数を示し、治療後は最も低い点数を示となった。機能検査においては、下顎運動機能、筋電図、咬合音検査を行った。下顎運動検査では、最大開閉運動における開閉路の偏位量を測定した。その結果、Frontal traceにおいて正常咬合者に比べ口蓋裂患者では有意に大きかった。急速開閉運動においても正常咬合者に比べ口蓋裂患者は有意に異常所見が見られた。筋電図検査では、口蓋裂患者は正常咬合者に比べ低電位を示した。咬筋、側頭筋および左右差の筋放電において口蓋裂患者では不均衡を示すものが多かった。咬合音、嚥下、呼吸リズム等も調査したが、スクリーニング検査としては不適当と思われた。顎運動検査、筋電図検査の結果から障害度を(-)(±)(+)に分別し、アンケート調査の結果を合わせて障害度を判定したところ、口蓋裂患者40名のうち、障害なし2名(5%)、軽度6名(15%)中度15名(37.5%)、重度17名(42.5%)の結果を得た。唇顎口蓋裂を有する患者についてアンケート用紙を渡し、患者の日常生活上の咀嚼機能障害について申告させ、現在集計中である。今のところ12名程度であるが、ものが良く噛めないとか、飲みこみがうまく出来ないとか、健常者または正常咬合者と較べ咀嚼機能障害を訴える患者が多い様に思われた。今後20人以上のアンケートを回収してから、患者サイドとして障害度をまとめる予定である。また個々の患者についての頭部X線規格写真についての分析を行っているが、従来より云われている様に平均的には、上顎の劣成長が見られた。個々の患者の形態分析とアンケートについての関連は今後の検討項目の1つである。その他顎運動検査機器による咀嚼運動機能障害度も調べ、健常者との比較を行っているが障害度に差が見られた。また、咬筋および側頭筋における顎運動時の筋電図による咀嚼筋活動の様相も調査中であるが、筋放電が低下している患者が多い。他に咬合音・嚥下・呼吸リズム等も調査中であるが、今のところ咀嚼機能障害の判定基準として使用できるかどうか不明である。今後、現在調査中の検査項目を整理統合し、出来得れば機能面に関与する総合診断システムとして図表化して判りやすくすることを検討中である。唇顎口蓋裂を有する患者についてアンケート用紙を渡し、患者の日常生活上の咀嚼機能障害について申告させ、その結果から患者の障害度(-)(±)(+)に大別することを試みた。アンケートは治療前、治療中、治療後における唇顎口蓋裂患者および一般矯正患者各25名、計150名を対象とした。

質問事項は全部で26項目で各項目に点数を設定し重み付けをした。その結果、口蓋裂患者は治療前、中、後を通して一般矯正患者より高い平均点であった。また、口蓋裂患者、一般矯正患者とも治療中は治療前より高い点数を示し、治療後は最も低い点数となった。また個々の患者についての頭部X線規格写真の分析を行っているが、形態分析とアンケートについての関連性については現在検討中である。その他、顎運動検査機器による咀嚼運動機能障害度も調査しているが、唇顎口蓋裂患者においてはその障害度に差が見られた。また咬筋および側頭筋における顎運動時の筋電図による咀嚼筋活動の様相も調査中であるが、筋放電が口蓋裂患者において咬筋に低下している傾向が見られた。そのが咬合音、嚥下、呼吸リズム等も調査中であり、咀嚼機能障害の判定基準としての有用性を検討中である。これからは、現在調査中の検査事項を整理統合し、出来得れば機能面に関する総合診断システムとしてアンケート調査の結果を合わせて図表化していくことを考えている次第である。
製鋼煙灰に含まれる金属元素の分離回収技術の開発

製鋼ダスト中に含まれる亜鉛、鉛、錫の非鉄金属とナトリウム、カリウム、および塩素を分離除去し、非鉄金属元素は非鉄原料として鉄分は製鉄原料として再利用するため、製鋼ダストの発揮分離実験を行った。その結果を次に要約する。(1)ダスト中の銅は1000°C以上、酸化雰囲気下で、塩化カルシウムを塩化剤とする塩化揮発により揮発分離出来る。問題点は、鉄鋼ダスト中には通常炭剤が入っており、これを酸化しておく必要がある。この酸化雰囲気下における揮発で、鉛はほぼ完全に揮発分離する。ダスト中に多量に含まれる亜鉛も塩化揮発するようでるが、この揮発は不十分で、揮発率は20%程度であった。弱還元雰囲気下(CO_2/CO比が3程度)、1000°C以上で、錫は塩化揮発し、最適条件下で錫の揮発率は90%であった。本実験で取り扱った非鉄金属のうち、錫の揮発分離が最も難しい。(3)亜鉛は還元することによりよく揮発分離する。(4)ナトリウム、カリウムは酸化及び還元雰囲気下いずれでも良く揮発するが、これらの元素の蒸発形態は定かでない。揮発実験で残った鉄残渣中の鉄の品位は、実験に供したダストの種類にも依存し、40ないし60%Fe程度であり、これは製銑原料として利用可能であるが、製鋼原料としては品位が低い。還元揮発実験後の鉄残渣中の鉄の約80%は金属に還元されていた。鉄残渣中の鉄品位が低いので品位を上げるため、鉄残渣を粉砕し磁力選鉱を行った。これにより鉄品位を70ないし85%まで濃縮することが出来、その際の鉄の回収率は90%程度であった。この方法でダスト中の鉄を含む金属元素の多くを再利用することは理論的に可能であるが、その分離方法が幾分複雑で経済的に問題が残る。現在の製鋼煙灰処理は主に電気炉製鋼煙灰から亜鉛を回収する目的のため処理されている。今後多量鉄系スクラップの発生が見込まれ、この鉄系スクラップを再生するため電気炉以外の種々の溶解プロセスが開発中であり、そこでは亜鉛のみならず、鋼の材質に悪影響をもたらす銅、錫の優先揮発除去分離が検討されている。この新しい鉄スクラップ溶解プロセスから発生するダストには、これまで以上の銅、錫が入ってくる。錫は亜鉛地金の材質にも悪影響を及ぼすので、ダストから亜鉛を回収する行程においても除去する必要がある。今年度は、主に塩化揮発により製鋼ダストから銅と錫を分離する条件を把握する実験を行った。塩化剤の選択は、扱いやすくまた実際の工業プロセスで利用されている塩化カルシウムを用た。熱力学的な検討から、銅、錫いずれの場合も雰囲気の酸素分圧を調整する必要が明らかである。実験結果を要約すると次のようである。1.銅は1000°C以上の温度で、酸化雰囲気下で塩化揮発する。通常製鋼煙灰にはかなり多量の炭剤が入っており、銅の塩化揮発率を上げるには、この炭素を酸化除去する必要がある。また多量に含まれる亜鉛も酸化雰囲気下で幾分塩化揮発し、このため塩化剤の消費が増す。2.錫の塩化揮発も、適切に酸素分圧を制御すると1000°C以上で進む。最もよい揮発率が得られるのは、CO_2/COが3程度の還元雰囲気下において塩化揮発させた場合である。製鋼煙灰中に炭素が入っているので、これにより窒素気流下でも試料が還元されるので、錫の塩化揮発は進む。3.製鋼煙灰には、銅、錫の他、亜鉛はもちろん、鉛、アルカリ金属等数多くの成分が含まれており、これらの元素を単一のプロセスで分離するのは極めて困難と考えられる。鉛とアルカリ金属は比較的簡単に塩化揮発する。

鉄残渣中の鉄品位が低いので品位を上げるため、鉄残渣を粉砕し磁力選鉱を行った。これにより鉄品位を70ないし85%まで濃縮することが出来、その際の鉄の回収率は90%程度であった。この方法でダスト中の鉄を含む金属元素の多くを再利用することは理論的に可能であるが、その分離方法が幾分複雑で経済的に問題が残る。製鋼煙灰から亜鉛を分離回収しリサイクルすることはもちろん、亜鉛を分離した後の鉄分を含むクリンカーを製鋼原料にリサイクルすることを目的とし、分離実験を進めている。分離対象元素は、亜鉛、鉛、錫、銅、アルカリ金属、塩素であり、昨年ボ-トを用いた小規模の実験を行い分離条件を把握した。熱力学的検討及びボ-ト試験結果より、亜鉛は還元揮発、鉛と銅は酸化雰囲気下における塩化揮発、錫は酸素分圧制御下における塩化揮発で分離出来ることが判明した。アルカリ金属と塩素は、酸化、還元雰囲気のいかんにかかわらず高温に加熱することにより揮発分離する。少量の試料を用いるボ-ト試験では、試料と気相の接触がよいので揮発分離は容易に進む。しかし多量の煙灰を処理する工業規模の揮発除去装置では、ボ-ト試験よりはるかに揮発分離が進まないことが考えられる。試料と気体の接触の程度が揮発分離に与える影響を調べるため、一端封じのアルミナタンマン管に試料を5cmの厚さになるよう詰め、揮発実験を行った。実験項目は、亜鉛の還元揮発実験と銅の塩化揮発実験である。亜鉛の揮発実験につき、ダスト試料中の亜鉛を気相のCOガスで還元する方法と、ダスト試料にコ-クス粉を混合しコ-クスにより亜鉛を還元する方法をとった。銅の塩化揮発実験も亜鉛と同様の方法で行ったが、この場合製鋼煙灰に塩化カルシウムを混ぜこれをタンマン管に詰め実験した。いずれの実験でも気相に接近した部分の亜鉛と銅の除去率が高く、試料と気相の接触が揮発除去に大きく影響することが確認できた。詳しい解析を平成9年度に実施する予定である。昨年までの基礎的な揮発実験で、鉄鋼ダスト中に含まれる鉄源として有害な元素の揮発除去が技術的に可能であることが示された。この揮発除去における問題は、単一の揮発のための加熱で全ての種類の不純物元素を除去することが難しく、還元雰囲気で除去できる元素と酸化雰囲気で除去し易い元素があり、複数回の揮発焙焼を必要とすることである。本年度は、有害不純物を揮発分離した後に残る鉄を主体とした残渣が鉄源として利用できるか調べるため、鉄残渣の性状調査と、この鉄残渣中の鉄品位を高める実験を行った。還元揮発実験で得られた鉄残渣中の鉄の80%程度は金属鉄に還元されていた。ダスト中のシリカ、カルシア等の脈石成分と結びついた酸化鉄はかなり強還元しなしと金属鉄まで還元しない。鉄残渣中の鉄品位は、実験に供したダズトの種類にも依存するが、40%から60%程度であり、せいぜい鉄鉱石の品位程度である。これは溶鉱炉を用いた製銑原料として十分利用可のであるが、直接製鋼原料として利用するには幾分品位が低いように思われる。この鉄残渣を粉砕して鉄分と脈石成分を磁力選鉱により分離することが可能である。磁力選鉱により鉄の濃縮を行った結果、鉄品位を70%ないし85%に濃縮することが出来た。その際の鉄の回収率は90%程度であった。この選鉱プロセスの難点は、粉砕にかなりのエネルギー、労力を要することである。還元された鉄を完全に粉砕することは難しいが,粉砕時間を長くとると脈石成分は脆弱なため、鉄分からかなりよく分離する。この磁力選鉱を経て得られた鉄分の市場価値は、せいぜい低品位鉄スクラップ程度と考えられる。鉄鋼ダストの揮発処理、及び鉄残渣の磁力選鉱を行うことにより、ダスト中の鉄を含む金属元素の多くを再利用することは技術的に可能であるが、その分離方法が幾分複雑で経済的に問題が残る。