hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
外科侵襲下における褐色脂肪細胞分化機構の解明と代謝亢進状態改善の試み

同施設から遺伝子改変動物の提供を受ける予定であり、分化機構の解明に大きな役割を果たすものと考えている。当初計画していた、褐色脂肪組織から白色脂肪細胞ならびに褐色脂肪細胞の単離方法の検討、細胞培養法の確立ならびに各脂肪細胞特異的、非特異的タンパク質の発現量の解析、既知の分化誘導に関わるタンパク質の発現の解析については、遺伝子改変動物も用いて翌年度以降に遂行する。未使用額の発生は、効率的な実験計画の推進ならびに物品調達を行った結果である。翌年度以降にエネルギー代謝測定装置の導入を検討している。モデル動物検証実験の結果から、ラット背部III度30%熱傷負荷モデルを用いて解析を行った。平成26年度はラット肩甲骨間褐色脂肪組織からtotal RNAを抽出し、マイクロアレイを用いた網羅的解析を行った。抽出する手法の見直しを行った結果、純度の高いtotal RNAが抽出可能となった。Upstream regulatorとしてのTNF、NFkBの遺伝子発現増大、炎症にかかわる遺伝子、代謝疾患にかかわる遺伝子、脂肪代謝にかかわる遺伝子の増幅が認められた。そのうち、注目すべきはPPARG、PPARGC1Aの発現量が増大していたことであった。研究者の基礎データでは、ラット熱傷負荷代謝亢進モデルにおいて褐色脂肪組織ミトコンドリアにおけるUCP1発現量の増大により代謝が亢進することが示されており、その上流因子であるPPARGおよびPPARGC1Aの発現量の増大が明らかとなったことで、これらの分子が熱傷負荷による代謝亢進状態制御のターゲットとなりうることが示唆された。マイクロアレイによるnetwork analysisでは、褐色脂肪組織の分化にPPARGC1Aが関与していることが示された。病理形態学的にも熱傷負荷による褐色脂肪組織の構造変化、すなわち増大されたミトコンドリア生合成が明らかになっており、その機序としてPPARGC1Aが関与していることが類推された。本研究の成果は、熱傷負荷による代謝亢進状態の機序が転写因子であるPPARを介する可能性を示したことであり、代謝亢進状態改善の取組みとして、PPARGおよびPPARGC1Aが標的となりうることを示した。外科侵襲学平成24年度に発表された他施設(研究者が在籍していた施設)から、本研究におけるモデル動物を選択する上で極めて需要な報告がなされた。それに伴い、モデル動物の検証を行ったため、当初の計画よりやや遅れている。Gene tipを用いた網羅的遺伝子発現解析を行い、発現が亢進しているもしくは減弱している遺伝子の動態解析を行う予定であったが、抽出した遺伝子の精度が解析に妥当ではなかった。現在、抽出方法の検討・精査を行っている。従来ラット熱傷負荷モデルで研究を行ってきたが、今後の展開を検討した結果、遺伝子改変動物を使用した研究が望ましいと考えられた。それ故、マウス熱傷負荷モデルを確立する必要があった。平成25年度はラット熱傷モデルにおける褐色脂肪細胞分化に関わる標的分子の特定を目指した遺伝子解析から行う予定である。ミトコンドリア機能改善物質としては、アスタキサンチンに注目している。褐色脂肪組織の増殖過程において、網羅的遺伝子解析、蛋白発現動態の解析を行うと同時に、分化機構の解析を行う。エネルギー代謝測定システムの導入を検討している。
化学反応を基調とするマイクロアクチュエータの実現に関する基礎的研究

本研究は生体における運動発現の現象を参考にしながら、化学反応の継続による化学エネルギーの機械エネルギーへの直接変換の可能性を探り、特に流体の運動を引き起こさせる流動性アクチュエータの実現を図ったものである。具体的には二つのテーマがあり、第一は車軸藻節間細胞内の原形質流動の機構解明であり、第二はある種の界面活性剤の水溶液と塩イオンを含むニトロベンゼンのような油との界面に発生する波動の伝搬とそれに伴う流動の解析である。1.車軸藻節間細胞内の顆粒のランダムな運動の解析淡水産の藻である車軸藻は太さが0.5mmφ、約5cm毎に節がある節間細胞と呼ばれる構造をもち、その中を原形質の流体が周回運動をしている。この流動の駆動力は細胞壁の内側の葉緑体に付着しているアクチンフィラメントと原形質内に浮遊する顆粒に付着しているミオシンとの相互作用によるものと考えられているが、その相互作用がどのようなものであるか、また何故それから方向性のある運動が生み出されるかは明らかでない。本研究では顕微鏡下での顆粒の運動をCCDカメラを通してビデオに録画し、その運動解析によりミオシン・アクチンの相互作用はランダムな衝撃力であり、それが方向性のある運動をもたらすのは、アクチン分子の異方的な配列によるものとの結論に達した。2.界面活性剤による界面波動伝搬における化学・機械エネルギー変換界面活性剤の水溶液とヨードのニトロベンゼン溶液の界面は、ある条件下で自励的に波動を形成し伝搬するが、このとき、波の伝搬に引きずられて水溶液がどのくらいの速さで回転しているかを知るために、水溶液中にラテックス粒子を分散させ、その運動をビデオカメラに撮り、ラテックス粒子の1/30秒毎の位置をプロットした。その結果、界面付近の運動は波打っており、そのドリフト速度は19mm/sであり自由表面付近での速度は10mm/sであった。また界面の運動は界面における界面活性剤とヨードとの周期的な反応に伴って起こる波動の伝搬に引きずられて誘起される現象であることが分かった。本研究の目的は、生体における運動発現の現象を参考にしながら、化学反応の継続による化学・機械エネルギー変換の可能性を探り、流体の運動を起こさせる流動性マイクロアクチュエータの実現を計ろうとするものである。今年度は1)生体系で起こっている原形質流動と2)人工的な化学反応系で実現する流動運動の解析を行ない、定性的ながら重要な成果を得た。1)は車軸藻の原形質流動の原動力であるミオシンとアクチンの滑り運動に係わる現象である。この流動は原形質中に浮遊する顆粒に付着するミオシンと、細胞内壁に付着しているアクチンとの相互作用によると考えられているが、化学エネルギーがどうやって直接機械エネルギー変換されるかは分かっていない。われわれはその機構として、ミオシンがATPの分解によって活性化し、首振り運動が激しくなってアクチンを強く叩くが、アクチンの反応部位に極性があるためミオシン、従って顆粒は一方向だけに反跳を受け、その方向へだけの運動が実現するというモデルを立てたが、本科学研究補助費で購入した画像処理装置(ARGUS-10)で顆粒の運動を解析した結果、ミオシンがアクチンを叩くことによる反跳と思われるランダムな運動を観測した。

2)は界面活性剤水溶液と油との境界に沿って発生する界面波動の伝播の現象であるが、流れの観察から化学的エネルギーが直接流体の運動エネルギーに変換されていることが判明した。本研究は生体における運動発現の現象を参考にしながら、化学反応の継続による化学エネルギーの機械エネルギーへの直接変換の可能性を探り、特に流体の運動を引き起こさせる流動性アクチュエータの実現を図ったものである。具体的には二つのテーマがあり、第一は車軸藻節間細胞内の原形質流動の機構解明であり、第二はある種の界面活性剤の水溶液と塩イオンを含むニトロベンゼンのような油との界面に発生する波動の伝搬とそれに伴う流動の解析である。1.車軸藻節間細胞内の顆粒のランダムな運動の解析淡水産の藻である車軸藻は太さが0.5mmφ、約5cm毎に節がある節間細胞と呼ばれる構造をもち、その中を原形質の流体が周回運動をしている。この流動の駆動力は細胞壁の内側の葉緑体に付着しているアクチンフィラメントと原形質内に浮遊する顆粒に付着しているミオシンとの相互作用によるものと考えられているが、その相互作用がどのようなものであるか、また何故それから方向性のある運動が生み出されるかは明らかでない。本研究では顕微鏡下での顆粒の運動をCCDカメラを通してビデオに録画し、その運動解析によりミオシン・アクチンの相互作用はランダムな衝撃力であり、それが方向性のある運動をもたらすのは、アクチン分子の異方的な配列によるものとの結論に達した。2.界面活性剤による界面波動伝搬における化学・機械エネルギー変換界面活性剤の水溶液とヨードのニトロベンゼン溶液の界面は、ある条件下で自励的に波動を形成し伝搬するが、このとき、波の伝搬に引きずられて水溶液がどのくらいの速さで回転しているかを知るために、水溶液中にラテックス粒子を分散させ、その運動をビデオカメラに撮り、ラテックス粒子の1/30秒毎の位置をプロットした。その結果、界面付近の運動は波打っており、そのドリフト速度は19mm/sであり自由表面付近での速度は10mm/sであった。また界面の運動は界面における界面活性剤とヨードとの周期的な反応に伴って起こる波動の伝搬に引きずられて誘起される現象であることが分かった。
知的障害者の実行機能特性の解明

実行機能とは、取り組むべき目標の要請に応じて自己の認知を制御して適切に行動するための脳機能であり、目標に関連しない情報を「抑制」できることが発達的に重要である。そこで本研究では、知的障害児・者の「抑制」特性を解明するために、1「抑制」が必要な状況を明らかにすること、2「抑制」のメカニズムを明らかにすること、3「抑制」と適応行動との関連を明らかにすることを目的としている。3年目の平成30年度は、知的障害児・者の「抑制」と適応行動や不適応行動との関連について検討を行った。抑制を評価するために、Animal Size Testと呼ばれる干渉課題を用いた。この課題では、実際には人間より大きい動物(例えばゾウ)が課題上では小さい絵で示され、実際には小さい動物(例えばトリ)が大きい絵で示され、その絵の大きさを回答することが求められる。その際、実物の大きさから干渉を受け、反応時間の遅延や誤反応の増加が見られる。そうした遅延や増加を最小限に抑えられるほど抑制能力が高いとみなすことができる。干渉効果の大きさと適応行動尺度及び不適応行動尺度との関連について分析を行った。平成28年度では干渉が刺激の反応段階のみならず入力段階においても生じることが示されたが、平成29年度では入力段階における干渉の大きさと注意欠陥多動性障害特性の強さとが関連することが示唆された。さらに、平成30年度では入力段階における干渉の大きさと不適応行動との関連が示唆された。1年目の平成28年度は、「抑制」が必要な状況を明らかにするために、Animal Size Testと呼ばれる干渉課題を用いて干渉メカニズムの解明を試みた。しかしながら、先行研究では、干渉が刺激に結びついた異なる反応を処理する段階で生じているのか、それより前に刺激に結びついた異なる情報を入力する段階で生じているのかを区別することができていなかった。そこで、まず定型発達成人を対象として実験を行い、この点について検討したところ、干渉は刺激の反応段階のみならず入力段階においても生じることが示された。次に、知的障害者を対象として実験を行ったが、定型発達成人と同様の結果が得られた。定型発達成人を対象とした実験はすでに完了しているが、知的障害者を対象とした実験は計画していたフィールドのみでは十分なサンプルサイズが確保できなかったため、さらに追加する必要が生じたからである。2年目の平成29年度は、「抑制」のメカニズムを明らかにするために、Animal Size Testと呼ばれる干渉課題を用いて干渉メカニズムの解明を試みた。平成28年度は干渉が刺激の反応段階のみならず入力段階においても生じることが示されたが、平成29年度はさらに実験を実施し、入力段階における干渉の大きさと注意欠陥多動性障害特性の強さとが関連することが示唆された。定型発達成人を対象とした実験はすでに完了している。知的障害者を対象とした実験は新たなフィールドでデータ収集を行っている。

その際、実物の大きさから干渉を受け、反応時間の遅延や誤反応の増加が見られる。そうした遅延や増加を最小限に抑えられるほど抑制能力が高いとみなすことができる。干渉効果の大きさと適応行動尺度及び不適応行動尺度との関連について分析を行った。平成28年度では干渉が刺激の反応段階のみならず入力段階においても生じることが示されたが、平成29年度では入力段階における干渉の大きさと注意欠陥多動性障害特性の強さとが関連することが示唆された。さらに、平成30年度では入力段階における干渉の大きさと不適応行動との関連が示唆された。平成29年度は、これまでのフィールドに加えて、知的障害者のフィールドを新たに開拓して実験を行う予定である。そのため、実験補助のための謝金や旅費としての経費使用が多くなることが見込まれる。平成30年度は、平成29年度に新たに開拓した知的障害者のフィールドで継続してデータ収集を行う予定である。
対称三対の幾何学とHermann作用

既約ルート系の概念を拡張した対称三対の概念を定義し,その性質を調べ,分類を行った.重複度付き対称三対を定義し,可換なHermann作用から重複度付き対称三対が得られ,逆に全ての対称三対はこのようにして得られることを示した.その結果を応用してコンパクト対称空間のHermann作用の軌道の性質を調べた.特に軌道全体のなす空間の構造や個々の軌道の性質を調べることができた.また,完備ケーラー多様体に正則等長変換群が作用していて,この作用がハミルトン的のとき,この作用に関する運動量写像を荷電粒子の運動を用いて書き下す新しい公式を与えた.この結果を応用して完備ケーラー多様体に正則等長変換群が作用し,この作用が固定点を持つとき,この作用がハミルトン的になるための必要十分条件を与えた.更に完備ケーラー多様体の第一ドラムコホモロジー群が消えていれば固定点を持つ正則等長変換群の作用はハミルトン的になることを示した.既約ルート系の概念を拡張した対称三対の概念を定義し,その性質を調べ,分類を行った.重複度付き対称三対を定義し,可換なHermann作用から重複度付き対称三対が得られ,逆に全ての対称三対はこのようにして得られることを示した.その結果を応用してコンパクト対称空間のHermann作用の軌道の性質を調べた.特に軌道全体のなす空間の構造や個々の軌道の性質を調べることができた.また,完備ケーラー多様体に正則等長変換群が作用していて,この作用がハミルトン的のとき,この作用に関する運動量写像を荷電粒子の運動を用いて書き下す新しい公式を与えた.この結果を応用して完備ケーラー多様体に正則等長変換群が作用し,この作用が固定点を持つとき,この作用がハミルトン的になるための必要十分条件を与えた.更に完備ケーラー多様体の第一ドラムコホモロジー群が消えていれば固定点を持つ正則等長変換群の作用はハミルトン的になることを示した.既約ルート系の概念を拡張した対称三対を定義した.対称三対が与えられたEuclid空間に全測地点,正則点,Affineワイル群を定義した.正則点全体のなす集合の連結成分をセルと呼ぶとAffineワイル群がセルの全体に推移的に作用することを示した.セルが単体と同一視されることを示し,セルを層分解した.重複度付き対称三対を定義し,austere点,極小点を定義した.このときセルの各層にただ一つの極小点が存在することを示した.重複度付き対称三対の分類とaustere点,全測地点の分類を行った.これらの結果を以下に述べるように応用した.compact単純Lie群上に互いに可換な二つの回帰的自己同型写像が付随しているとき,compact対称空間へのイソトロピー群の作用の一般化としてHermann作用が定義できる.Hermann作用が超極作用になることを利用して,Hermann作用から重複度付き対称三対を構成した.Hermann作用の軌道空間は重複度付き対称三対から定まるセルと同一視されることを示した.従って軌道空間は層分解される.このとき,セルの点のHermann作用による軌道が正則,全測地的軌道,austere軌道,極小軌道になるための条件はそれぞれその点が正則,全測地点,austere点,極小点になることを示した.したがって可換なHermann作用の軌道空間の性質が詳しくわかったことになる.Hermann作用は超極作用の典型例である.超極作用とはリーマン多様体への等長変換群の作用が切断と呼ばれる標準形を持つ場合,ということができる.よって超極作用は線形代数における標準形理論のリーマン幾何版と思うことができる.超極作用は変分完備な作用とほぼ同値になる.変分完備性を定義するときのキーワードは測地線とヤコビ場である.リーマン幾何における標準形理論を研究しているとケーラー幾何においても然るべき「標準形理論」が定義でき,豊かな内容を持つように思えてくる.現状ではケーラー幾何における標準形理論はどのようにあるべきか,ということはわからないが,リーマン幾何における等長変換群と測地線はケーラー幾何では正則等長変換群と荷電粒子の運動に置き換わるであろう.ところでケーラー多様体への正則等長変換群の作用がHamilton的であるとは,その作用に運動量写像が存在するときを言う.運動量写像は,いくつかの条件を満たす写像という形で定義されているので,運動量写像は存在するとは限らない.アインシュタイン-ケーラー多様体でアインシュタイン定数が0でない場合やsymplecticベクトル空間へのsymplectic線形変換群の場合には,運動量写像を明示的に表す公式が知られている.これらを踏まえて以下の研究を行った.完備ケーラー多様体へのHamilton的正則等長作用について,その運動量写像を荷電粒子の運動を用いて明示的に表す公式を導いた.この結果は上に述べた先行研究の結果と異なるものである.またその応用として完備ケーラー多様体への正則等長変換群の作用が固定点を持つ場合にはその作用がHamilton的になるための必要十分条件と比較的簡単な十分条件を与えた.研究成果は論文にまとめすでに受理されている.HermannがHermann作用を提唱したのは元々は超極作用の例としてではなく,変分完備な作用の例として構成した.変分完備性の概念はBott-Samelsonにより提起された概念で,かれらはコンパクト対称空間のイソトロピー作用が変分完備になることを示し,モース理論を対称空間に応用した.後の幾何学者により対称空間への等長変換群の作用に関しては,変分完備性と超極作用とが同値になることが示された.

一方,ケーラー多様体に正則等長変換群が働いているとき,この作用に関する複素構造を反映した超極作用に当たるものは定式化されていないと思われる.そこでこの定式化のための準備をした.上のように考えると超極作用に当たるものの定義を与える代わりに,変分完備性のケーラー幾何版の定義を与えても良いと思われる.変分完備の定義はここでは省略するが,キーワードは測地線とヤコビ場で,キリングベクトルと測地線の速度ベクトルとの内積が時刻に依存しない,という性質に基づいている.すると,ケーラー幾何における測地線の代用品は標準電磁場に関する荷電粒子の運動であろう.正則キリングベクトル場と荷電粒子の運動の速度ベクトルの内積は時刻に依存しない定数にはならないが,運動量写像を用いるとこの部分の補正ができることがわかった.また,運動量写像が存在するための必要十分条件を見出すことができた.この研究は現在も進展中である.東日本大震災の影響で出張ができなくなり,研究計画が思い通りに進まなかった.研究目的を書いた時点ではケーラー幾何における標準形理論という発想はなかったが,研究中に思いつき,当初の研究目的とは少しずれた方向に研究が進展した,所属が福島高専から京都工芸繊維大学に変わることになり,移動の手続きや準備に時間がかかった.24年度が最終年度であるため、記入しない。ケーラー幾何における標準形理論という親しい発想を得たのでケーラー幾何の意味でのヤコビ場の研究を行う.エルミート対称空間の場合にケーラー幾何の意味でのヤコビ場を詳しく調べる.当初,予定していた非可換なHermann作用に関する軌道空間の研究も行う.24年度が最終年度であるため、記入しない。
音声に基づいて話者の個人性を知覚するメカニズムの実験心理学的解明

ヒトは音声から「どのような」「誰が」話しているのかという発話者自身に関する情報を知ることができる。発話者自身に関する情報は、年齢や性別などの「どのような発話者であるのか」という情報(話者情報)と、「発話者が誰であるのか」という個人の同定に関わる情報(個人性情報)に分けられる。これまでに神経心理学研究において、話者情報と個人性情報に関する知覚的な処理過程がある程度独立している可能性が示唆されている。そのため、音声から発話者に関する情報を知覚する過程を明らかにするためには、両者を明確に切り分けた上で実験を行う必要がある。しかし一般的な発話音声においては、話者情報と個人性情報は密接に関わりあっており、切り分けが困難である。そこで本研究では、声優が様々な年齢・性別のキャラクターを演じた音声に着目し、話者情報と個人性情報の切り分けを試みた。まず始めに、声質を表現する表現語対を用いて印象評定を行った。その結果、声優の演技音声は、声優の実年齢や性別ではなく、少年の声などの声優が意図したキャラクターに基づいて特徴付けられることが示された。このような音声は、「同一の発話者であっても異なる話者情報を持って知覚される音声」であり、話者情報と個人性情報を切り分けることができる音声である。続けて、発話者を弁別する実験を行い、異なるキャラクターとして知覚されていても、ある程度は発話者の違いを弁別できることを示唆する結果が得られた。これは、話者情報とは異なる個々人に特有の成分、すなわち個人性情報に基づいて発話者の弁別が行えることを示唆する実験心理学的な結果である。このように、ヒトが音声に基づいて発話者自身に関する情報を知覚するメカニズムを明らかにする上で、声優のキャラクター演技音声を話者情報と個人性情報を乖離させるある種の錯覚として利用することは、1つの有用なアプローチであると考えられる。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
日本における「財界」の形成と展開の史的研究

本研究では、平成9年度・10年度の両年度にわたって、日本の「財界」の形成と展開を歴史的に解明することをその目的としている。本年度の作業の一つは、日本における「財界」の組織化を、大正昭和の経済危機に際して行われた「財界世話業」のネットワークの制度化という観点から説明するという、昨年度得られた成果を公表することであった。本年3月か4月に北海道大学図書刊行会から刊行されることになった、北大法学部ライブラリー『情報・秩序・ネットワーク』掲載の「『財界世話業』と経済システムの危機--戦前日本『財界』の形成と組織化」(再校終了)がそれである。この論文は明治初期から現在に至る「財界」のあり方について比較政治の視点から通観したものにもなっており、これまで私が発表した「帝人事件考」(日本政治学会編『年報政治学1995・現代日本政官関係の形成過程』、岩波書店、1995年)及び、脱稿・提出済みの「高橋是清と『挙国一致』内閣」(東京大学出版会から刊行される北岡・御厨編『三谷太一郎教授還暦記念論文集(仮題)』掲載予定であるが、刊行の予定は立っていない)という二つの論文とあわせて、「財界」の組織化に関する枠組みを概ね明らかにし得たと考えている。もう一つの作業は、こうして形成された「財界」が外交政策、特に対中国政策に対して与えた影響力について具体的に検討することである。本年度は数回の出張によって、日中戦争前夜の対中政策に対する「財界」の態度に関する史料を収集し、現在その成果を執筆中である。この論文は「再考・日中戦争前夜」と題し、本年中に必ず刊行される、学会機関誌に掲載されることが内定している。これらの論文を基に、「戦前日本の『財界』と政治」と題する単著を将来刊行したいと考えている。本年度はその初年度として、まず東京大学社会科学研究所と朝日新聞社との共同研究プロジェクト(朝日切抜記事データ・ベースプロジェクト)に参加し、1920年代から現在に至る「財界」及び「財界団体」「財界人」に関する切抜記事の分析を行う機会に恵まれた。これによって、「財界」という語が戦前・戦後そして1970年代以後と意味内容を変化させていったこと、その変化が「財界」の権力構造や役割・形態等の変化と密接な関わりを持っていることが明らかになった。次に、この作業と、「財界人」の伝記・日記を含む諸資料の整理・分析を通じて、(1)「財界」の形成に渋沢栄一や和田豊治,井上準之助,郷誠之助といった「財界世話業」と呼ばれる人々が深く関わっていたこと、(2)その「財界」の組織化は、第一次世界大戦後の深刻な経済危機克服の過程と平行して行われていったこと等が具体的に明らかとなった。さらに、金融界・中小商工業界・大資本産業界の組織化が別々に進められ、その後それらが統合されていく過程も明らかとなった。統合された「財界」が1930年代前半に攻勢に出て政治進出していく過程についても、高橋是清蔵相を中心とする政局と「財界」との関連を追うことによって解明できた。これらの成果のうち、一本の論文はすでに脱稿済みである(「高橋是清と『挙国一致』内閣」)が、編者の都合により公刊の予定がたっていない。もう一本は、現在鋭意完成を急いでいる。両者とも、平成10年中には公刊されると思われる。これらの論文をあわせ、将来「戦前日本の『財界』と政治」と題する単著を刊行の予定。
石灰化過程及び低カルシウム環境下でのアルカリ性ホスファターゼの生理的役割の解明

ラット胎児頭蓋冠由来骨形成細胞を、BGJb並びにalphaMEMを用い培養した。これら細胞のアルカリ性ホスファターゼ(ALP)活性は、細胞が単層の時期では正常環境(対照)に比べ、低カルシウム濃度培養液(低Ca環境)で有意に高い値が認められた。細胞が多層化する時期では、この活性は両培養液の細胞共に対照では上昇したが、低Ca環境では変動せず、その結果として対照と低Ca環境下の細胞間で、有意な差が認められなくなった。その後、対照における活性はBGJbでは上昇せず、alphaMEMでは上昇を続けた。石灰化部位は、BGJbの対照並びに両培養液の低Ca環境では認められず、dMEMの対照のみ認められた。dMEMの対照はALP活性の上昇並びに細胞の多層化と共に結節を形成し、石灰化の開始が認められた。引き続き、結節間の連結が生じることも認められた。走査型電子顕微鏡像では細胞膜には多数の長い突起が認められ、伸展した突起の一部は他の細胞と結合していた。また、透過型電子顕微鏡像ではコラーゲン線維と基質小胞が認められた。オステオカルシンはalphaMEMの対照のみに検出された。これらの結果は、beta-glycerophosphateやdexamethasone等を用いることなく得られた。一方、BGJbを用いた場合、本研究の初代培養細胞のみならず骨芽細胞様細胞株(MC3T3-E1細胞)でもALP活性の著しい上昇とそれに伴う石灰化部位の出現は認められなかった。以上の結果から、培養液の違いによる石灰化現象の有無は、BGJbとalphaMEMの組成の差異のためと推測される。また、低Ca培養液において細胞のALP活性が亢進することは細胞の機能を考える上で興味深く、その一つとして環境の異常に対する細胞の反応が推測される。従って、今後はALPの精製を行い、それぞれのALPの違いについて検索する。
ビール酵母とその牛乳特異抗体によるアレルギー軽減作用の解明

ビール酵母とそれを免疫したホルスタイン牛の初乳から調製した牛乳抗体の混合物は、ビール酵母単独や牛乳抗体単独では観察されないI型アレルギー症状を有意に軽減することをマウスで確認した。混合物は高親和性IgE受容体発現肥満細胞数を有意に減少させ、脱顆粒を抑えることがアレルギー軽減に寄与していることを明らかにした。また、混合物のマウスへの経口投与試験により混合物は安全な抗アレルギー食材であることを示した。大腸菌とその牛乳IgG分画を含む飼料でマウスを飼育すると,免疫グロブリンの産生に必要なたんぱく質の遺伝子発現が免疫グロブリンの産生抑制方向に動くだけではなく,IgEレセプターの合成に関係する遺伝子の発現も抑制されることを,申請者は見出した(Sueda Y & Otani H. Milchwissenschaft, 64,354-357,2009)。そこで,この発見に基づき,食経験のある微生物,とくにビール酵母とその牛乳IgGを原料にしてI型アレルギー軽減食品を開発するという構想から実験を行った。まず,平成22年度は,ビール酵母を免疫した妊娠牛のミルクから,IgG分画を精製した。次いで、その分画には,ビール酵母に特異的なIgGが含まれることを確認した。一方、BALB/cマウスを免疫に用いたビール酵母,ビール酵母に特異的な抗体を含む牛乳IgG分画,およびそれらビール酵母と牛乳IgG分画を含む飼料で飼育しながら,それらのマウスにダニアレルギーを誘導した。その結果,ビール酵母とそれに特異的な抗体を含む牛乳IgG分画を添加した飼料での飼育において,I型ダニアレルギーの発症は,ビール酵母やそれに特異的な抗体を含む牛乳IgG分画を全く含まない飼料や,それらのどちらかを含む飼料での飼育の場合よりも,顕著に軽減することが観察された。また,ビール酵母とそれに特異的な抗体を含む半乳IgG分画を含む飼料での飼育により,I型アレルギーの発症と関係する免疫因子の産生や発現が,ビール酵母やそれに特異的な抗体を含む牛乳IgG分画を全く含まない飼料や,それらのどちらかを含む飼料での飼育の場合よりも,顕著に低下することが示された。以上の結果から,食経験のあるビール酵母と,それに特異的な抗体を含む牛乳IgG分画添加飼料での飼育により,マウスにおいてはI型アレルギー症状が軽減されることが明らかになった。平成22年度は,BALB/cマウスを免疫に用いたビール酵母,ビール酵母に特異的な牛乳IgG,およびそれらビール酵母と牛乳IgGを含む飼料で飼育しながら,ダニアレルギーを誘導したところ,ビール酵母とそれに特異的な牛乳IgGを含む飼料での飼育においてのみ,ダニアレルギーの症状が有意に軽減することを観察した。このことは,ビール酵母とそれに特異的な牛乳IgGを同時に摂取すると後天的I型アレルギーが軽減することを示している。そこで平成23年度は,遺伝的にI型アレルギーを自然発症するNC/Ngaマウスを,ビール酵母単独添加飼料,ビール酵母に特異的な牛乳IgG添加飼料,およびそれらビール酵母と牛乳IgGの双方を添加した飼料で飼育し,アレルギー症状,免疫細胞数およびアレルギーに関係するたんぱく質の遺伝子発現を調べた。また,マウスパイエル板細胞培養系を用いて,ビール酵母とその牛乳IgGによるI型アレルギー軽減メカニズムを検討した。その結果,まず,ビール酵母とそれに特異的な牛乳IgGを添加した飼料での飼育においてのみ,I型アレルギー症状が有意に軽減することが示され,IgE産生細胞数や高親和性IgE受容体発現肥満細胞数の減少,肥満細胞の脱顆粒時にCaセンサーとして不可欠なSTIM1のmRNA発現が有意に低下することが示された。そこで,パイエル板細胞培養系を用いて脱顆粒に関係するたんぱく質であるSTIM1、ITKおよびBTKのmRNA発現を調べたところ,ビール酵母とそれに特異的な牛乳IgGを添加すると,それらのいずれの発現も抑制されることが示された。以上のことから,ビール酵母とその牛乳IgGは肥満細胞の脱顆粒を抑制することによりI型アレルギーを軽減すると結論付けた。前年度までの研究において、ビール酵母とそれに特異的な牛乳抗体を含む飼料でI型アレルギーモデルマウスを飼育すると、それら無添加飼料での飼育の場合よりもアレルギー症状が軽減すること、並びに免疫パラメータがアレルギー軽減する方向に変動することを明らかにした。申請者は、ビール酵母とその牛乳抗体をアレルギー軽減機能性食品素材として用いることを最終目標にしている。ビール酵母も牛乳抗体も食経験が豊かで、安全性は極めて高いものと考えられるが、複合体として多量摂取した場合の安全性を確認することは重要である。そこで、平成24年度は、ICRマウス雌雄各5匹を一群とし,4時間絶食を行った後、ビール酵母,ビール酵母に対する抗体またはそれらの混合物(一匹あたりへの投与量は1000mg/体重kgまたは2000mg/体重kg)をゾンデにより胃に単回投与した。投与後14日間、1日1回マウスの行動を観察した。

また、投与7日後および14日後に体重を測定し、14日後には体重測定後、マウスを安楽死させ、剖検を行った。さらに、剖検後、ただちに各臓器の重量や外観を調べるとともに,血液成分の生化学的分析を行い,毒性の有無を考察した。なお、試験期間中の飼料は市販固形飼料、水は水道水とし、それぞれ自由摂取としてそれらの摂取量を1週間ごとに記録した。その結果、すべての試験試料投与群で死亡例は見られず、臓器の重量およびその肉眼的所見も非投与群である対照群と殆んど同じであった。また、すべての試験試料投与群のアルブミン/グロブリン比、カルシウム濃度およびT細胞数は対照群のそれらと有意差がなかった。これらの結果から、ビール酵母、その牛乳IgGおよびそれら混合物のマウスにおけるLD50値は2000 mg/kg以上であり、それらの急性毒性は極めて低くいことが明らかになった。ビール酵母とそれに対する牛乳抗体(とくにIgGクラス)を含む飼料でのアレルギーモデルマウスの飼育により,先天的(遺伝的)および後天的I型アレルギー症状はともに軽減することを確認したこと,並びにその軽減メカニズムは当初Th1細胞とTh2細胞バランスの改善によるためと考えていたが,肥満細胞レベルで生じていると言うことを示す新知見を得たことにより実験は順調に進展していると考える。しかし,口頭発表のみで,論文として公表出来ておらず,現在,論文作成中であることから「おおむね」と判断した。24年度が最終年度であるため、記入しない。ビール酵母と牛乳IgGともに長い食経験がある。しかし,それらを同時に食べた場合,予期せぬ障害が生じないとは断定できない。そこで,ビール酵母とそれに対する牛乳IgGの毒性試験が重要てあると考えている。
Ｉｎ　ｖｉｖｏイメージングで解明するプルキンエ細胞のダイナミックな形態発達機構

発達中の小脳プルキンエ細胞において、生後8日目前後に樹状突起が1本化する過程で、シナプス入力がどのように樹状突起の形成を制御するのかを検討した。この時期には、プルキンエ細胞に投射する主な興奮性入力軸索である登上線維および平行線維も、シナプスを形成成熟させる。そこで、これらのシナプスの形成の有無が、プルキンエ細胞樹状突起の退縮あるいは伸長を決定づけるのではないかと考え、この仮説を検証した。まず、すべての登上線維に蛍光蛋白質YellowCameleonを発現するマウスを用いて、プルキンエ細胞樹状突起形成過程の登上線維を観察したところ、樹状突起1本化過程においては、登上線維は主にプルキンエ細胞の細胞体へ投射しており、樹状突起へはほとんどシナプスを形成していないことが明らかになった。したがって樹状突起における登上線維シナプスの役割は否定された。一方、プルキンエ細胞への平行線維シナプスの影響に関し、同シナプスが顕著に減少するCbln1ノックアウトマウスを利用してその具体的役割を検討したところ、生後14日目以降においてはプルキンエ細胞樹状突起の形態を制御することが示唆された。また、プルキンエ細胞の神経活動が樹状突起形態を制御する分子機構を検討した。プルキンエ細胞において神経活動を抑制するためKir2.1を過剰発現させると、樹状突起1本化が抑制される。一方、Kir2.1と同時に、CaMK2alphaの恒常活性型変異体を過剰発現していれば、樹状突起1本化が正常に起きることが明らかになった。したがって、CaMK2alphaが、神経活動の下流で働くことが、樹状突起1本化に必要であることが示唆された。これらの研究成果から、プルキンエ細胞樹状突起の形成における、シナプス入力や、神経活動の役割とその分子機構を明らかにすることができた。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、マウス小脳プルキンエ細胞をモデルとして、発達期の神経系において未熟な神経細胞の樹状突起が成熟する分子機構をin vivoで明らかにすることを目指す。従来の固定標本の観察による研究から、プルキンエ細胞は生後8日目前後に、複数の短い突起を退縮させ、1本の一次樹状突起を形成させることが知られていた。しかし、この過程は約1日という短い期間に完了するため、どのような形態変化を経ながら樹状突起が1本化され、また、どんな分子機構が関わるかは不明であった。本研究ではこの問題を解決するため、in vivoライブイメージングにより経時的に細胞形態を観察し、樹状突起発達機構を解明しようと着想した。マウス小脳プルキンエ細胞へ、子宮内電気穿孔法を用いてGFP蛋白質を発現させ、生後5日目に小脳へ観察窓形成手術を行い、生後7日目から数日間にわたってプルキンエ細胞の形態を2光子顕微鏡により観察した(【課題1】)。その結果、プルキンエ細胞が樹状突起を1本化させる形態変化過程を明らかにすることができた。次に、樹状突起1本化過程における神経活動の意義を検討した(【課題2】)。神経活動を抑制する目的で内向き整流性カリウムチャネル(Kir)を過剰発現させたプルキンエ細胞の樹状突起形態変化過程を、in vivoイメージングにより観察した。その結果、神経活動が、不要な一次樹状突起の退縮過程に必要であることが示された。さらに、樹状突起1本化過程におけるプルキンエ細胞内の神経活動を可視化するため、カルシウムイメージングによる検討を行った(【課題5】)。プルキンエ細胞へ、蛋白質性カルシウム指示色素であるGCaMP6を、DsRed2とともに発現させ、生後7日目からin vivoイメージングによりカルシウム動態を観察した。これまでの検討により、樹状突起形態形成にプルキンエ細胞の神経活動が必要であることを見出した。そこで、神経活動の下流で細胞内におけるカルシウムシグナリングが樹状突起形成を制御するのではないかと着想した。カルシウムシグナリングの役割を検討するため、プルキンエ細胞においてin vivoで候補分子をノックアウトし、樹状突起形態を解析した。近年発達し注目されているCRISPR/Cas9システムは、簡便にゲノム遺伝子のノックアウトを行うことができる優れたツールである。CRISPR/Cas9システムを子宮内電気閃光法と組み合わせることで、各種候補分子をプルキンエ細胞においてノックアウトし、樹状突起形態を解析した。その結果、P/Q型電位依存性カルシウムチャネル、および、カルシウム/カルモジュリン依存的タンパク質キナーゼ(CaMK2alpha)が、樹状突起の形態に必要であることが明らかになった。したがって、プルキンエ細胞において神経活動の下流で、電位依存性カルシウムチャネルの開口によるカルシウム流入、および、引き続いてCaMK2alphaの活性化が引き起こされることで、樹状突起形態が正しく形成されるものと推察される。さらに、プルキンエ細胞で樹状突起形成を制御する神経活動が、どのような神経入力によって担われているのかについて、検討を行った。プルキンエ細胞へ投射する平行線維シナプスの形成に重要なタンパク質Cbln1のノックアウトマウスにおいて、プルキンエ細胞樹状突起の形態が損なわれていることが明らかになった。したがって、平行線維シナプスの形成あるいは入力が、プルキンエ細胞樹状突起の形成に必要であることが示唆された。次年度には、平行線維シナプスがどのように発達中のプルキンエ細胞の樹状突起と相互作用し、形態形成の影響を及ぼすかについて、さらなる検討を行う。

当初の計画通り、神経活動の下流でカルシウムシグナリングが樹状突起形成を制御することを見出し、それを担う候補因子としてCaMK2alphaを同定することができた。一方、当初の計画ではプルキンエ細胞へシナプスを投射する各種神経細胞への遺伝子導入によって神経入力の意義を検討しようと計画していたが、まず各種神経入力の意義をより簡便に評価するほうが効率的と考えた。そこで、平行線維シナプスの形成が激減することが知られているCbln1ノックアウトマウスを利用してプルキンエ細胞形態を解析したところ、樹状突起の発達が損なわれていることが明らかになった。この結果を踏まえ、平行線維シナプスに着目して、神経入力が樹状突起形態を制御する分子機構の解明をより効率的に進めることができる。以上より、当初の計画に則って研究はおおむね順調に進展している。発達中の小脳プルキンエ細胞において、生後8日目前後に樹状突起が1本化する過程で、シナプス入力がどのように樹状突起の形成を制御するのかを検討した。この時期には、プルキンエ細胞に投射する主な興奮性入力軸索である登上線維および平行線維も、シナプスを形成成熟させる。そこで、これらのシナプスの形成の有無が、プルキンエ細胞樹状突起の退縮あるいは伸長を決定づけるのではないかと考え、この仮説を検証した。まず、すべての登上線維に蛍光蛋白質YellowCameleonを発現するマウスを用いて、プルキンエ細胞樹状突起形成過程の登上線維を観察したところ、樹状突起1本化過程においては、登上線維は主にプルキンエ細胞の細胞体へ投射しており、樹状突起へはほとんどシナプスを形成していないことが明らかになった。したがって樹状突起における登上線維シナプスの役割は否定された。一方、プルキンエ細胞への平行線維シナプスの影響に関し、同シナプスが顕著に減少するCbln1ノックアウトマウスを利用してその具体的役割を検討したところ、生後14日目以降においてはプルキンエ細胞樹状突起の形態を制御することが示唆された。また、プルキンエ細胞の神経活動が樹状突起形態を制御する分子機構を検討した。プルキンエ細胞において神経活動を抑制するためKir2.1を過剰発現させると、樹状突起1本化が抑制される。一方、Kir2.1と同時に、CaMK2alphaの恒常活性型変異体を過剰発現していれば、樹状突起1本化が正常に起きることが明らかになった。したがって、CaMK2alphaが、神経活動の下流で働くことが、樹状突起1本化に必要であることが示唆された。これらの研究成果から、プルキンエ細胞樹状突起の形成における、シナプス入力や、神経活動の役割とその分子機構を明らかにすることができた。当初の計画通り、幼若期マウス小脳へのin vivo2光子イメージング技術を確立し、GFPを遺伝子導入したプルキンエ細胞、および、神経活動を抑制するために内向き整流性過Kチャネル(Kir)を過剰発現させたプルキンエ細胞の樹状突起を数日間にわたって観察することに成功し(【課題1,2】)、in vivoでの樹状突起発達過程を明らかにすることができた。続いて、カルシウムイメージングを行い、プルキンエ細胞樹状突起における神経活動をin vivoで観察した(【課題5】実験1)。
日本文学情報データベースの情報連携とオープンデータ化の研究

日本文学分野およびその隣接領域のデータベースについて、情報連携の仕組みを導入することと、オープンデータ化の環境を整備することである。データベース単位だけでなく、データベースの中の個々のレコード単位で情報を連携させ、異分野を含む様々なデータベースとの相互運用を実現し、日本文学研究者に限らず多くのインターネット利用者に、日本文学の情報を知らせ利用してもらう環境作りを行うために、案内型検索を中心に日本文学関連のデータベースの情報アクセスの研究を行った。今年度は、情報収集型検索での情報アクセス支援の検討を重点的に行っていくために、まず当初の目的の情報に到達することを目指すことに加えて、検索結果が利用者にとって予期しない探しているものとは別の価値ある情報を提供し、気付きや発見へ遭遇する機会となるセレンディピティの発現を重視し、研究活動に於いて、その関連する情報を提示する情報連携により、様々なデータベースでの情報空間で連続的に探索を行え、セレンディピティをもたらし知識を広げていくことの活動の様相を重点的に記録してもらった。また、人間文化研究機構の100以上の人文学データベースを検索対象とする統合検索システムnihuINTでも、歴史学や日本文学の一部のデータベースなどを題材に、データベースの情報をRDF(Resource Description Framework)という知識表現形式で表わして、データベース横断での情報連携を実現する試みが始められ、本研究でも、データベースの情報をRDF化して情報連携の仕組みを構築するための開発をおこなった。他のデータベースに対して、RDFデータおよびSPARQLEエンドポイントによるインターフェースを提供し、情報連携を行うLOD普及の取組みが博物館分野で始まりつつある。そのような中、外形的な状況として、研究の前提となる研究情報のオープンデータ化が承認された結果、日本文学分野でも、本研究により、現状では孤立的な情報探索に限定されているデータベースの情報を、様々な分野のデータベースと連携させ、web上でデータの再利用を促進し、日本文学分野における情報アクセス高度化することを目指せるようになった。そうした状況を受け、各データベースにパーマリンクを付与することを果たすことができただけでなく、RDFを前提とした検索システムの開発を進め、次年度から実際に検索実験を試行する段階に至り、そのためのデータを搭載する準備が整った段階で初年度の開発を終え、納品を待つばかりとなった。なし。なし。
炭素系特異磁性の発現とその起源

A.ナノグラフェンの作製と磁性起源の研究Pt基板上ヘベンゼンを暴露吸着し,高温アニールによって成長したナノグラフェンの走査トンネル顕微鏡(STM)観察を継続し,詳細な解析をおこなった.本来不安定なジグザグ端が70%以上の頻度で現れる実験事実に対し考察を加え,平衡形としてはアームチェア端により囲まれた形状が安定なことが表面エネルギーとウルフの定理によって説明されるが,ベンゼンが縮合重合する過程を考慮すると,ジグザグ端は成長速度が遅れることによって成長形として現れる可能性があることを見出した.表面磁気光学力-効果(SMOKE)による磁気特性の測定で,ナノグラフェン試料の17個のうち8個の試料について室温において磁化曲線にヒステリシスが観測され,なんらかの磁気秩序状態の存在が示唆された.再現性や試料と磁気特性の相関について測定を継続中である.B.カーボンナノウォールの作製と磁性起源の探究グラフェンのシートが基板に垂直に立つカーボンナノウォール(以下ナノウォール;CNW)の種々の基板上への成長条件を探索した.導電性の高い金属基板上への成長で成長速度が高いことをすでに報告しているが,半導体基板上の成長においてもプラズマ生成時の圧力を増加させると成長速度が上がることを見出した.CNW試料の表面磁気光学力-効果測定をおこなったが,現在までのところ磁気秩序発現の証左は得られていない.これはCNWの上端がアームチェア端で覆われているためと思われる.以上,グラフェンの端構造に由来する磁気秩序状態研究の端緒を拓けたと考えられる.A.ナノグラフェンの作製と磁性起源の研究白金基板上ヘベンゼンを暴露吸着し,高温アニールによって成長したナノグラフェンの走査トンネル顕微鏡(STM)観察をおこなった.観察されたモワレ縞から求めた白金およびグラフェンの格子の位置関係の不定さから,両者の相互関係が弱いことを見出した.詳細なグラフェン端の原子像観察から,本来不安定なジグザグ端が70%以上の頻度で現れることを見出した.また,トンネル電流のバイアス依存性から,ジグザグ端においてフェルミ面近傍に高い状態密度が現れることがわかった.高分解能電子線エネルギー損失分光(HREELS)によりエッジへの吸着種は-H(sp^2)と-H_2(sp^3)の状態が混在することが明らかになった.B.カーボンナノウォールの作製と磁性起源の探究グラフェンのシートが基板に垂直に立つカーボンナノウォール(以下ナノウォール;CNW)の種々の基板上への成長条件を探索した.その結果,Cu, Si, HOPGなど対称性,化学結合の異なる基板上へ成長が観測されるが,基板の伝導度が成長速度に影響を与えることを見出した.光電子分光による仕事関数評価の結果,sp^2面が完全に平面なHOPGに比べてCNWは仕事関数が大きいことがわかった.これはsp^2面の湾曲によってπ軌道にσ軌道成分が混入することによると考えられる.CNW試料の表面磁気光学カー効果(SMOKE)測定をおこなったが,現在までのところ磁気秩序発現の証左は得られていない.A.ナノグラフェンの作製と磁性起源の研究Pt基板上ヘベンゼンを暴露吸着し,高温アニールによって成長したナノグラフェンの走査トンネル顕微鏡(STM)観察を継続し,詳細な解析をおこなった.本来不安定なジグザグ端が70%以上の頻度で現れる実験事実に対し考察を加え,平衡形としてはアームチェア端により囲まれた形状が安定なことが表面エネルギーとウルフの定理によって説明されるが,ベンゼンが縮合重合する過程を考慮すると,ジグザグ端は成長速度が遅れることによって成長形として現れる可能性があることを見出した.表面磁気光学力-効果(SMOKE)による磁気特性の測定で,ナノグラフェン試料の17個のうち8個の試料について室温において磁化曲線にヒステリシスが観測され,なんらかの磁気秩序状態の存在が示唆された.再現性や試料と磁気特性の相関について測定を継続中である.B.カーボンナノウォールの作製と磁性起源の探究グラフェンのシートが基板に垂直に立つカーボンナノウォール(以下ナノウォール;CNW)の種々の基板上への成長条件を探索した.導電性の高い金属基板上への成長で成長速度が高いことをすでに報告しているが,半導体基板上の成長においてもプラズマ生成時の圧力を増加させると成長速度が上がることを見出した.CNW試料の表面磁気光学力-効果測定をおこなったが,現在までのところ磁気秩序発現の証左は得られていない.これはCNWの上端がアームチェア端で覆われているためと思われる.以上,グラフェンの端構造に由来する磁気秩序状態研究の端緒を拓けたと考えられる.
不飽和地盤におけるシンプルでコンパクトな原位置調査・試験システムの開発

地盤・地下水の環境動態のモニタリング方法や飽和・不飽和浸透特性値の原位置試験方法の開発は急務である。本研究では,不飽和地盤内の浸透挙動が大きな影響を及ぼす浅層地盤での土壌・地下水汚染問題や不飽和地盤の工学的評価への貢献を背景として,シンプルでコンパクトな原位置調査・試験システムの開発を目的として実施した.当該研究期間の研究実績は以下のように要約される。1.送・受信アンテナ(周波数400MHzおよび200MHz)を付属した地表型地中レーダ探査システムを用いて,実際の河川堤防および均質な砂丘砂地盤における電磁波伝播速度を計測し,その感度特性,測定範囲および適用土質の明確化について検討した。また,挿入型土中水分計によってリファレンス水分量を測定し,地中レーダによる不飽和地盤内の水分動態計測の精度を検証した。その結果,地表型地中レーダによる電磁波伝播速度の計測には,CMP計測が優れており,良好なCMP計測データを取得するためには,送・受信アンテナ周波数の選択,アンテナ間隔の設定,複数測線の設置などを検討し,高密度なCMPデータ取得のための計測指針の作成が必要であることを指摘した。2.不飽和砂質土地盤における表層部近傍の現場飽和透水係数および不飽和透水係数を簡便かつ迅速に測定できる原位置透水試験方法の開発を目的として,Guelph Pressure Infiltrometer法をベースにした定水位透水試験装置に挿入型土中水分計を併用した簡易な原位置透水試験方法を提案した。本試験方法では,定水位透水試験による浸潤過程での定常浸透流量により現場飽和透水係数を算定した後,排水過程における体積含水率の非定常データを用いてInstantaneous profile methodの理論により不飽和透水係数を算定する。この際,従来計測の必要であった動水勾配の経時変化の計測を省略し,単位動水勾配の採用を提案した。本方法の妥当性は数値シミュレーションデータによって吟味し,砂質土地盤での有用性を確認した。地盤・地下水調査において,地盤・地下水の環境動態のモニタリング方法や水分挙動を支配する飽和・不飽和浸透特性値の原位置試験方法の開発は急務である。本研究では,不飽和地盤内の浸透挙動が大きな影響を及ぼす浅層地盤での土壌・地下水汚染問題や不飽和地盤の工学的評価への貢献を背景として,シンプルでコンパクトな原位置調査・試験システムの開発を目的とする。平成15年度の研究実績概要は以下のように要約される。1.地表型地中レーダ探査システム(周波数400MHz送・受信アンテナ付属)を設備備品購入し,そのシステムを用いて,実際の河川堤防地盤条件における電磁波伝播速度データを計測し,その感度特性,測定範囲および適用土質の明確化について検討した。また,土壌水分センサーによってリファレンス水分量を測定し,地表型地中レーダによる不飽和地盤内の水分動態計測の精度を検証した。その結果,地表型地中レーダと電磁波式水分計によって計測された電磁波伝播速度データには多少の差違が認められ,地中レーダによる探査深度の定量的評価において影響を及ぼすことから,今後の検討課題であることが指摘された。2.単一浸潤リング型の定水位透水試験装置をベースに,同一地点多深度にて水分量の計測が可能な土壌水分センサー(プロファイルプローブ)を用いた土の不飽和透水係数の原位置測定システムを開発した。プロファイルプローブ計では,深さ0.4mから1m程度の地盤の水分量を,複数点で非破壊的に測定できる。地盤をいったん飽和させたのち,自由排水に伴って生じる水分量の経時変化をモニターし,インスタンティニアスプロファイル法に基づいて土の不飽和透水係数を決定する。

砂質地盤における原位置試験を試み,ウェルパーミアメータ等と組み合わせることにより,実務的な原位置飽和・不飽和透水測定システムの開発が可能になることを示唆した。地盤調査において,地盤・地下水の環境動態のモニタリング方法や水分挙動を支配する飽和・不飽和浸透特性値の原位置試験方法の開発は急務である。本研究では,不飽和地盤内の浸透挙動が大きな影響を及ぼす浅層地盤での土壌・地下水汚染問題や不飽和地盤の工学的評価への貢献を背景として,シンプルでコンパクトな原位置調査・試験システムの開発を目的とする。平成16年度の研究実績概要は以下のように要約される。1.地表型地中レーダシステム(周波数400MHz送・受信アンテナ)を用いて,実際の砂質土不飽和地盤における水分プロファイルを計測した。また,挿入型水分センサーによってリファレンス水分量を測定し,地表型地中レーダによる水分動態計測の精度を検証した。その結果,地表型地中レーダと挿入型水分センサーによって計測された水分分布には良好な一致が認められ,地表型地中レーダを用いれば浅層地盤の水分動態を非破壊にて現地計測することが可能であると考察された。地表型地中レーダによる水分動態の評価を行うためには,電磁波伝播速度の精度良い計測・評価および誘電率と体積含水率の関係式が重要であるため,今後の検討課題としては,各種の不飽和地盤に対する計測データの蓄積を行うことが指摘された。2.単一浸潤リング型の定水位透水試験装置と同一地点多深度にて水分量の計測が可能な挿入型水分センサーを併用した透水試験方法を開発した。まず,定水位透水試験によって現場飽和透水係数を計測した後,自由排水に伴って生じる水分量の経時変化をモニターし,インスタンティニアスプロファイル法に基づいて土の不飽和透水係数を算定する。この際,従来,原位置での測定が困難であった動水勾配の影響を数値解析的に考察して,単位動水勾配を用いた解析方法を提案し,不飽和砂質土地盤における現場飽和透水係数および不飽和透水係数を連続的に簡便・迅速に測定できる原位置透水試験方法を提案した。地盤・地下水の環境動態のモニタリング方法や飽和・不飽和浸透特性値の原位置試験方法の開発は急務である。平成17年度の研究実績は以下のように要約される。1.送・受信アンテナ(周波数400MHzおよび200MHz)を付属した地表型地中レーダ探査システムを用いて,実際の河川堤防および均質な砂丘砂地盤における電磁波伝播速度を計測し,その感度特性,測定範囲および適用土質の明確化について検討した。また,挿入型土中水分計によってリファレンス水分量を測定し,地中レーダによる不飽和地盤内の水分動態計測の精度を検証した。