hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
期外収縮後収縮性増強と酸素消費からの興奮収縮連関カルシウム移動量の推定:システムダイナミクス的手法

我々は期外収縮後収縮性増強が収束する際に一過性交互脈の形で収束することを見い出し、拍動する心臓から心筋細胞内Ca動態を推定する方法を考案した。期外収縮後x拍目の収縮性をyとし、期外収縮後6心拍を指数関数のみの項と三角関数と指数関数の積の和の式:にてカーブフィッティングを行った。第一項は心筋細胞内外のCa動態に関係し、第二項は筋小胞体(SR)でのCa動態の特徴を表すと言うモデルを考えた。心筋細胞内を移動するCaのうち、SRに取り込まれる割合を再循環率(RF)と呼び、指数関数項の時定数τ_eを用いてexp(-1/τ_e)として求めた。また、興奮収縮連関に必要な酸素量を求め、細胞質からCaを排出する主な経路であるSR内への取り込みと細胞外への汲み出しのエネルギーコストの違いを組み合わせて心筋細胞内を移動するCa量を求めた。この方法にて同じ収縮性の酸素コストを持つCaとエピネフリン(EP)について検討した結果、CaはRFを増加させEPでは不変であった。一心拍に移動するCa量は対照で40μmol/beat/kg LV、収縮性を増強させた場合には110μmol/beat/kg LVであった。不全心筋についても検討し、SRのCa放出チャネルを半開状態で固定させるためにリアノジンを40nmol/lとなるよう冠動脈内投与した。RFは0.6から0.5に低下し、収縮に関与せず細胞質内を移動する無駄サイクルは収縮に関与するCaの1.4倍存在していた。虚血後のスタニングについても検討し、RFの0.63から0.43への低下と無駄サイクルの1.22への増加、そしてCaに対する収縮性の反応の低下も組み合わせて推定することができた。我々は、期外収縮後収縮性増強と酸素消費から興奮収縮連関カルシウム移動量を推定するためのシステムダイナミクス的手法の開発を進めている。現在、拍動している丸ごと心臓でこのような量を推定する方法は他にない。期外収縮後収縮性増強の一過性交互脈型減衰の経過は、期外収縮後x拍目の収縮性をy、定数項1を定常状態とすると、y=a・exp[-(x-1)/τe]+b・exp[-(x-1)/τs]・cos[π・(x-1)]+1で特徴づけられる。心筋の収縮・弛緩を制御するCa総量のうち、筋小胞体を経由する比率を再循環率(RF=exp(-1/τe))と呼び、形質膜を介する比率は1-RFとなる。筋小胞体ではATP1に対しCaは2、形質膜ではATP1に対しCaは1の比率で汲み上げられる。従って、Caハンドリングに必要なATPは、1/2・Ca・RF+(1-RF)・Caとなる。P:O_2=6:1、O_2 1モルを22400ml、一心拍当たりの興奮収縮連関でのCaハンドリングに用いられる酸素量をCa handling Vo_2とすると、一心拍の総Caハンドリング量は、6・10^7・(Ca hand1ing Vo_2/22400)/(1-RF/2)となる。正常では筋小胞体でハンドリングされるCaは、一心拍の間に一度だけ細胞内に放出され汲み上げられるが、不全心の場呂は、筋小胞体Ca放出チャネルに漏れが生じており一度汲み上げられたCaの一部は漏出し同一心拍中に再度汲み上げられる。これをfutile cycle(無駄サイクル)という。Caハンドリングに費やされるATPは、1/2・Ca・RF+(1-RF)・Ca+N・RF/2Caとして表すことができる。

N・RFという項は筋小胞体を介してハンドリングされるCaのうち収縮に関与したCaに対するfutile cycleの割合である。今後さらに研究を進め、我々の提案した方法論の妥当性・有用性を検討・確認してゆく。我々は期外収縮後収縮性増強が収束する際に一過性交互脈の形で収束することを見い出し、拍動する心臓から心筋細胞内Ca動態を推定する方法を考案した。期外収縮後x拍目の収縮性をyとし、期外収縮後6心拍を指数関数のみの項と三角関数と指数関数の積の和の式:にてカーブフィッティングを行った。第一項は心筋細胞内外のCa動態に関係し、第二項は筋小胞体(SR)でのCa動態の特徴を表すと言うモデルを考えた。心筋細胞内を移動するCaのうち、SRに取り込まれる割合を再循環率(RF)と呼び、指数関数項の時定数τ_eを用いてexp(-1/τ_e)として求めた。また、興奮収縮連関に必要な酸素量を求め、細胞質からCaを排出する主な経路であるSR内への取り込みと細胞外への汲み出しのエネルギーコストの違いを組み合わせて心筋細胞内を移動するCa量を求めた。この方法にて同じ収縮性の酸素コストを持つCaとエピネフリン(EP)について検討した結果、CaはRFを増加させEPでは不変であった。一心拍に移動するCa量は対照で40μmol/beat/kg LV、収縮性を増強させた場合には110μmol/beat/kg LVであった。不全心筋についても検討し、SRのCa放出チャネルを半開状態で固定させるためにリアノジンを40nmol/lとなるよう冠動脈内投与した。RFは0.6から0.5に低下し、収縮に関与せず細胞質内を移動する無駄サイクルは収縮に関与するCaの1.4倍存在していた。虚血後のスタニングについても検討し、RFの0.63から0.43への低下と無駄サイクルの1.22への増加、そしてCaに対する収縮性の反応の低下も組み合わせて推定することができた。
TeX環境による工学系数学のグループワーク型授業に対応した次世代型教材の開発

H30年度は微分積分学(1変数)とH29年度からの継続として微分方程式の科目でグループ型学習のALによる授業を導入した.この2科目の授業を行いながら学習内容毎に,(1)講義内容の劣後順位付けと知識のデリバリ・スキルの留意点の調査,(2)グループ型学習の教員介入に対する留意点の調査,(3)反転授業に伴う事前授業の動画を作成した.H29年度は基礎数学(40人クラス)と微分方程式(80人クラス)の授業で上記の(1)(3)に関して授業実践を行いながら,Tipsの集積を行った.H30年度は通常クラスでは,微分積分学(1変数)の授業において,授業科目に依存しない上記(1)(3)のTipsの検証を行った.また,微分方程式(80人クラス)の授業ではH29年度に引き続き,(1)(3)のTipsの集積に努めた.なお,ALの授業展開に関連して,反転授業で用いた映像の管理はH29年度と同様にYouTubeで行ったのだが,H30年度におけるYouTubeの視聴時間数がH29年度と比較して減少したことから,反転授業の実施方法に改善の必要が確認された.また,グループ学習を種々の形態で実施し,その実践結果を数学教育論文としてまとめることができた.具体的には数学の成績不振者を対象として朝学補習,夏季休業中のTAによる寺子屋補習,自由参加型の補習をアクティブラーニングにより実施し,その教育効果の検証を行った.なお,この研究成果については日本数学教育学会第100回全国算数・数学教育研究(東京)大会の高専・大学部会(2018年8月4日)と数学教育学会2019年度春季例会(2019年3月18日)において口頭発表を行った.まず,H30年度から研究代表者の学内業務として寮務主事(副校長)を拝命した結果,本年度は寮務主事初年度ということもあり,十分な研究時間を確保できなかった.また,H30年度における反転授業は,昨年度に引き続き事前授業動画をYouTubeで管理することにより実施した.しかし,事前授業動画の視聴率が年間を通してよくない状況が確認された.このため,事前授業動画の作成方法,反転授業の実施方法について検証する必要が生じた.この結果,R1年度は反転授業の実施方法及びYouTubeにアップロードする事前授業動画を作成するためのTipsを再度考究しなければならなくなった.さらに,本研究はサイエンス社から出版されている高専数学テキストシリーズ(基礎数学,線形代数,微分積分学,応用数学)の改訂版に最終的には本研究で得られた知見を順次反映することを目標としている.ただ,H30年度に,サイエンス社から高専卒業後に大学の工学部に編入を目指す学生のための自学自習可能な「大学編入試験問題集」の出版の執筆依頼があった.これにより,年度当初に掲げた本研究計画に加えて,この「大学編入試験問題集」の執筆作業が加わり,本研究計画の推進がやや遅れる状況となった.R1年度もH30年度と同様,微分積分学(1変数)と微分方程式の科目で,グループ型学習のALによる授業を実施し,学習内容毎に,(1)講義内容の劣後順位付けと知識のデリバリ・スキルの留意点の調査,(2)グループ型学習の教員介入に対する留意点の調査,(3)反転授業に伴う事前授業の動画の作成について研究を推進していく予定である.なお,R1年度における反転授業は,昨年度に引き続き事前授業動画をYouTubeで管理することにより実施する予定である.ただ,H30年度は事前授業動画の視聴率が年間を通してよくない状況が確認された.このため,今年度は事前授業動画の作成方法,反転授業の実施方法について再度考究しながら,研究を推進する予定である.また,微分方程式の講義において,逆ラプラス変換の計算で部分分数分解をヘビサイド法を用いて計算することをここ十数年来に渡り学生に教えている.このヘビサイド法を学生に教授するデリバリ・スキルに関しては十分固まってきている.このヘビサイド法に関するデリバリ・スキルに関して日本数学教育学会第101回全国算数・数学教育研究(沖縄)大会の高専・大学部会(2019年8月8日)で口頭発表する予定である.H29年度は,基礎数学と微分方程式の科目で,グループ型学習のALによる授業を部分的に導入した.これら2科目の授業を行いながら学習内容毎に,(1)講義内容の劣後順位付けと知識のデリバリ・スキルの留意点の調査,(2)グループ型学習の教員介入に対する留意点の調査,(3)反転授業に伴う事前授業の動画を作製した.特に,基礎数学の授業は1クラス約40人の学生を対象として教室で実施するため,通常クラスでのグループ学習の効果的な実施形態について,授業を実施しながら調査した.また,微分方程式の授業では2クラス合同で約80人の学生対象に大教室で実施するため,大規模クラスでのグループ学習の効果的な実施形態についても調査することができた.また,効果的な授業が実施できているかいるか定期試験毎にアンケートを実施し,授業に関する問題点の有無を一年間を通して調査した.ALの授業展開に関連して,反転授業も基礎数学と微分方程式の授業で実験的に導入することができた.反転授業で用いた映像の管理はYouTubeで行った.基礎数学と微分方程式の授業で部分的に導入した反転授業において作製した事前授業映像の総再生時間は9,802時間,総視聴回数は3,066回であった.YouTubeの映像授業は概ね好評で授業を理解するうえで参考になったという意見がアンケート結果から多数伺えた.

また,グループ型学習を種々の形態で実施し,その問題点と運用方法に関して検証し,数学教育論文としてまとめることができた.具体的には数学の成績不振者を対象とした朝学補習,夏季休業中のTA(TA1人当たり4名程度,補習対象者40名程度)による寺子屋式補習,自由参加型の補習に対して教育効果の検証を行い,第100回全国算数・数学教育研究(東京)大会の高専・大学部会で2018年の8月4日に口頭発表を行う予定である.基礎数学と微分方程式の科目で,グループ型学習のALによる授業を部分的に導入し,学習内容毎に,(1)講義内容の劣後順位付けと知識のデリバリ・スキルの留意点の調査,(2)グループ型学習の教員介入に対する留意点の調査,(3)反転授業に伴う事前授業の動画の作成がH29年度の目標であった.(1)の項目に対しては,授業準備時に劣後順位付けを行い,授業を実施後に劣後順位付けの適切さを検討することができた.(2)に関しては,グループ学習が活発に行われるときとそうでないときの分岐点が授業のトピック毎に何処に準拠しているのかまだ掴めていない状況である.さらに,演習時におけるグループ型学習の活動の活性化の方法も掴めていない状況である.これらの点は,次年度以降に引き続き調査,考究する必要がある.(3)に関しては,基礎数学と微分方程式の授業で実験的に反転授業の導入もすることができた.反転授業で用いた映像の管理はYouTubeで行った.基礎数学と微分方程式の授業で制作した事前授業映像の総再生時間は9,802時間,総視聴回数は3,066回り,YouTubeの事前授業は概ね好評で授業を理解するうえで参考になったという意見がアンケート結果から多数伺えた.ただし,動画の編集作業は特に行っておらず,この点が今後の課題として残っている.また,グループ型学習を種々の形態で実施し,その問題点と運用方法に関して検証し,数学教育論文としてまとめることができた.具体的には数学の成績不振者を対象とした朝学補習,夏季休業中のTAによる寺子屋式補習,自由参加型の補習に対して教育効果の検証を行い,第100回全国算数・数学教育研究(東京)大会の高専・大学部会で2018年の8月4日に口頭発表を行う予定である.以上の結果,当該年度の研究の進捗状況は概ね順調である.H30年度は微分積分学(1変数)とH29年度からの継続として微分方程式の科目でグループ型学習のALによる授業を導入した.この2科目の授業を行いながら学習内容毎に,(1)講義内容の劣後順位付けと知識のデリバリ・スキルの留意点の調査,(2)グループ型学習の教員介入に対する留意点の調査,(3)反転授業に伴う事前授業の動画を作成した.H29年度は基礎数学(40人クラス)と微分方程式(80人クラス)の授業で上記の(1)(3)に関して授業実践を行いながら,Tipsの集積を行った.H30年度は通常クラスでは,微分積分学(1変数)の授業において,授業科目に依存しない上記(1)(3)のTipsの検証を行った.また,微分方程式(80人クラス)の授業ではH29年度に引き続き,(1)(3)のTipsの集積に努めた.
医療サービス産業の市場と組織に関する計量分析

本研究では、以下の3つの観点から医療サービス市場を分析した。第1には、診療所・病院がどのような特徴を持つ市場に直面してどのように競争を行っているのかという医療サービス市場の産業組織的分析、第2には、主たるサービス提供者である医師の供給はどのように行われているのかという医師の労働市場の分析、第3には、様々な医療政策が関係者のインセンティブを変えた結果医療サービス需要や供給に及ぼした影響の分析、である。医療サービス市場の競争については、(1)歯科医院の参入・退出分析、(2)大病院と診療所との連携、(3)医療法改正に伴う一般病床、療養病床間の病床選択、などのテーマについて理論的かつ実証的に分析した。医師の労働市場については、医師のキャリアパスと卒業生ネットワークに着目し、(1)女性医師のキャリア選択がどのように行われるのか、(2)卒後研修導入後どのような病院が研修医を多く集めることができたかの要因分析、(3)卒業生の就職ネットワークがどれくらい強固で安定しているのか、について分析した。医療政策については、(1)療養病院においてどのような要因が医療保険適用の療養病床と介護保険適用の療養病床に患者を誘導しているのかを需要サイドと供給サイドからの分析、(2)組合健保に課せられる老人保健制度への拠出金の増加分を雇用主側が負担しているのか従業員側が負担しているのかという保険料決定要因の分析、(3)国や地方自治体からの市町村国民健康保険への補助金が過剰な医療費の増加につながっているという分析、を行った。本研究は、医療サービスの供給サイドに着目し、診療所・病院がどのような特徴を持つ市場に直面しているのか、および主たるサービス提供者である医師の供給はどのような組織の下で行われているのかという医療サービス産業の市場と組織の問題を実証的に分析することを目的としている。平成17年度は、産業組織の問題について、二つの研究を行った。第1は、市区ベースの歯科医師の参入退出と歯科医療費のデータを用いて、医師の参入が多い地域ほどより通院1回あたりの診療密度が高くなり、効率的に診療が行われることが明らかになった。第2は、茨城県医師会のデータを用いて、一般診療所の新規参入がどのような要因で行われるかを検証し、大病院の近くに立地することが診療リスクや需要変動リスクの軽減につながり、競争の厳しさを緩和することが明らかになった。その結果、大病院の近くに多くの診療所が立地するという空間的均衡が成立することになった。また、医療サービス産業の組織についてであるが、「関東病院情報」および「茨城県勤務医名簿」を用いて、大学同窓ネットワークと病院との関係を分析した。前者のデータでは関東地区の200床以上の病院の管理職以上がどの大学の出身者であるのか、大学と病院との関係は安定しているのかを分析した結果、比較的安定的であることが確認された。後者のデータでは、ほぼすべての勤務医について出身大学がわかり、病床を拡大している病院についてもわかるので、病院のヒアリングも行い、特定の大学との安定的な関係がある病院が病床を拡大していることがわかった。平成18年度は、産業組織の問題について、三つの研究を行うと同時に、診療所・病院の市区町村別データおよび大阪府の個票データを整備した。第1に、計量経済学的な研究として、空間的なスピルオーバー効果をモデル化した空間自己相関モデルで、説明変数に内生変数があるときに、パラメータの一致推定量を求める手法を開発すると同時に、適切な操作変数をどう選ぶかについて検討した。学閥による医師の供給が支配的だと考えられる場合には、医科(歯科)大学からの距離が操作変数として適切であること、操作変数を条件とする尤度関数を構成することにより一致推定量が得られることが明らかになった。

第2に、市区町村で集計されたデータおよび大阪府内の病院の個票データを用いて、競争の程度と療養病床選択の関係を分析した。その結果、一般病床を持つ病院間の競争が厳しいほど、一般病床から療養病床に転換する傾向があること、介護施設を持っている場合にもその傾向があることが示された。第3に、国民健康保険、介護の保険の保険者ごとの医療(介護)サービス需要関数を推定し、保険者のモラルハザードを抑制できるような財務システムを採用している介護保険では、医療保険よりもモラルハザード程度が小さいことが確認された。本年度は、以下の3つの研究を実施した。第1に、昨年度に整備した、「国民健康保険の実態」(1995年度から2004年度)および「介護保険事業状況報告」(2001年度から2004年度)および国勢調査などの人口・世帯・職業構成・平均所得などの情報を連結させたデータベースを用いて、医療サービス・介護サービスへの支出が地域の厚生水準をどのように向上させたかについて検証した。地域ごとの厚生水準の指標としてDisability Adjusted Life Expectancy(DALE)を関東圏の市区町村毎に計算し、介護保険の導入がDALE与えた影響を分析した。その結果、施設サービスの提供が多い地域ほどDALEが高いという結論が得られた。第2に、医師の学閥ネットワークとキャリアパスに関連した研究として、卒後研修制度の導入後の新人医師の研修場所選択について実証的に研究を行なった。筑波大学の卒業生のデータを用いて、どのような個人の特徴がその個人の研修場所選択に影響しているかを検証すると同時に、医療機関ごとの定員充足率のデータを用いて、どのような属性を持つ研修医療機関が選択される傾向にあるかを検証した。特に、筑波大学卒業生については、卒後研修導入前後で研修先がどのように変わったのかを明らかにした。その結果、卒後研修制度導入後、筑波大学の学生は大学病院よりも市中病院を研修先として選択するようになり、また、より大規模で都市部にある病院ほど研修先として選択される傾向にあることが分かった。第3に、研修医療機関が研修生を確保できたかどうかを分析する計量手法として、Dynamicで同時決定の非線形計量モデルの利用可能性や、リサンプリング法によるGMM推定量の分散推定の改善について研究を行った。
DNAマイクロアレイを用いた直腸癌放射線(化学)療法の個別化治療の確立

DNAマイクロアレイを用いて直腸癌に対する術前放射線療法の効果を照射前に予測できるか検討を行った.術前照射前の癌の生検標本の遺伝子発現解析が可能であった直腸癌52例を対象とした.照射効果は組織学的に評価し,responderとnonresponderに分類し,これらの症例をtraining set(35例)およびtest set(17例)に分け,training setを用いてk-nearest neighbor method(KNN法)によるleave-one-out cross validationを行い術前照射療法の効果予測式を作成した.さらにtest setを用いて予測式の検証を行った.先ずresponder,nonresponder間で発現の異なるアポトーシス関連遺伝子を含む33遺伝子を抽出し,この33遺伝子により効果予測式を作成した結果,training setで88.6%の精度で照射効果の予測が可能であった。さらに,この予測式を用いてtest setで効果判定の検証を行った結果,82.4%の精度で照射効果の予測が可能であった.これまでに,DNAマイクロアレイを用いた直腸癌に対する放射線照射効果予測に関する報告はなかったが,本研究の結果は,Cancer Research誌に2006年に発表され,世界最初の報告となった(Can Res 66(7)).さらに,同様な方法を用いて,本邦で開発された経口抗癌剤(5FU製剤)を用いた化学放射線療法の効果判定を15例を対象として行った結果,全例(100%)の予測を正確に行うことが可能であった.症例数は十分ではないが,この結果から,今後の照射効果予測に基づいた直腸癌に対するテーラーメイド治療の可能が考えられた.DNAマイクロアレイを用いて直腸癌に対する術前放射線療法の効果を照射前に予測できるか検討を行った.術前照射前の癌の生検標本の遺伝子発現解析が可能であった直腸癌52例を対象とした.照射効果は組織学的に評価し,responderとnonresponderに分類し,これらの症例をtraining set(35例)およびtest set(17例)に分け,training setを用いてk-nearest neighbor method(KNN法)によるleave-one-out cross validationを行い術前照射療法の効果予測式を作成した.さらにtest setを用いて予測式の検証を行った.先ずresponder,nonresponder間で発現の異なるアポトーシス関連遺伝子を含む33遺伝子を抽出し,この33遺伝子により効果予測式を作成した結果,training setで88.6%の精度で照射効果の予測が可能であった。さらに,この予測式を用いてtest setで効果判定の検証を行った結果,82.4%の精度で照射効果の予測が可能であった.これまでに,DNAマイクロアレイを用いた直腸癌に対する放射線照射効果予測に関する報告はなかったが,本研究の結果は,Cancer Research誌に2006年に発表され,世界最初の報告となった(Can Res 66(7)).さらに,同様な方法を用いて,本邦で開発された経口抗癌剤(5FU製剤)を用いた化学放射線療法の効果判定を15例を対象として行った結果,全例(100%)の予測を正確に行うことが可能であった.症例数は十分ではないが,この結果から,今後の照射効果予測に基づいた直腸癌に対するテーラーメイド治療の可能が考えられた.DNAマイクロアレイを用いて直腸癌に対する術前放射線療法の効果を照射前に予測できるか検討を行った.術前照射前の癌の生検標本の遺伝子発現解析が可能であった直腸癌52例を対象とした.照射効果は組織学的に評価し,responderとnonresponderに分類し,これらの症例をtraining set(35例)およびtest set(17例)に分け,training setを用いてk-nearest neighbor method(KNN法)によるleave-one-out cross validationを行い術前照射療法の効果予測式を作成した.さらにtestsetを用いて予測式の検証を行った.先ずresponder, nonresponder間で発現の異なるアポトーシス関連遺伝子を含む33遺伝子を抽出し,この33遺伝子により効果予測式を作成した結果,training setで88.6%の精度で照射効果の予測が可能であった.さらに,この予測式を用いてtest setで効果判定の検証を行った結果,82.4%の精度で照射効果の予測が可能であった.これまでに,DNAマイクロアレイを用いた直腸癌に対する放射線照射効果予測に関する報告はなかったが,本研究の結果は,Cancer Research誌に2006年に発表され,世界最初の報告となった(Can Res 66(7)).我々は同様な手法を用いたDNAマイクロアレイ解析の臨床応用を検討しており,解析方法は確立している(Can Res 66(20), Clin Can Res 13(2)).この手法を用いて,さらに現在は,本邦で開発された経口抗癌剤(5FU製剤)を用いた化学放射線療法の効果判定を行うための解析をすすめている段階である.これにより照射効果予測に基づいた直腸癌に対するテーラーメイド治療が可能となるものと考えられる.DNAマイクロアレイを用いて直腸癌に対する術前放射線療法の効果を照射前に予測できるか検討を行った.これまでの検討で,術前照射前の癌の生検標本の遺伝子発現解析が可能であった放射線照射を行った直腸癌52例を対象として,照射効果は組織学的に評価し,responderとnonresponderに分類し,k-nearest neighbor method(KNN法)によるleave-one-out cross validationを行い術前照射療法の効果予測を行った.

この結果,responder,nonresponder間で発現の異なるアポトーシス関連遺伝子を含む33遺伝子を抽出し,この33遺伝子により効果予測式を作成した結果,88.6%の精度で照射効果の予測が可能であった.さらに,この予測式を用いてtest setで効果判定の検証を行った結果,82.4%の精度で照射効果の予測が可能であった,今回は,同様な方法を用いて,本邦で開発された経口抗癌剤(5FU製剤)を用いた化学放射線療法の効果判定を行うための解析を行った.Responder 6例とnonresponder 9例を対象として検討した。
重力定数と宇宙物理学

重力定数Gは、重力の強さを決める基本的な物理定数である。しかしながら近年、統一理論や重力理論の変更の可能性の観点から、その時間変化の可能性が考えられている。他の3つの相互作用(電磁気力、弱い力、強い力)と比べて、重力は極端に弱く、長距離・大質量の場合に効果が顕著になる力である。星や宇宙の構造・進化においては重力が決定的に重要な役割を果たす。本研究では、プランク衛星による宇宙背景放射の揺らぎの最新の観測データを用いて、重力定数の変化に対して我々が以前WMAP衛星によるデータで与えた制限より一桁強い制限をつけることができた。重力定数$G$は、重力の強さを決める基本的な物理定数である。素粒子の統一理論の有力候補である弦理論を含む変更された重力理論では一般的に重力定数が変化しうる。そこで、様々な観測による基本定数の時間変化への制限が理論構築・棄却に大きな役割を果たしうる。本年度は、弦理論を含むより一般的な重力理論であるスカラーテンソル理論における観測量について考察を行った。スカラーテンソル理論においては、作用においてリッチテンソルがスカラー場とnon-minimalに結合するが物質は計量とminimalに結合するJordan frameと、リッチテンソルとスカラー場が分離するが物質と計量はnon-minimalに結合するEinstein frameの2つの顕著な表示があり、両者は共形変換によって関係している。どの表示の観測量が物理的かという議論が古くからあった。しかしながら、研究代表者は両者の違いは単位系の取り方の違いだけであり、観測量には一切変更は生じないということを、宇宙論的な観測量に関して明らかにした。さらに、多成分スカラー場モデルにおけるスケーリング解の存在及びその安定性に関する完全な分類を行った。素粒子の統一理論の有力候補であるひも理論を含む変更された重力理論では、一般的に重力定数が変化しうる。本年度は、重力定数が変化する重力理論(たとえばスカラーテンソル重力理論)と共形変換で関係づけられるアインシュタイン理論での宇宙論における観測量の関係を研究した。一見すると、共形変換で両者の間の観測量は異なるように見られるが、観測量の定義並びに次元量の変換を丁寧に考察することにより、両者の間で観測量は全く変わらないことが明らかになった。また、二体のブラックホールの「影」の構造を解析的および数値的に求め、影の形状は1体の場合の単純な重ね合わせとは異なる複雑な形状を持つことを明らかにし、形状はブラックホールの間隔や質量に依存することが分かった。さらに、宇宙の加速膨張の観測に関連して、スカラー場によるダークエネルギーモデルについて、新しい超新星の最新の観測データやバリオン音響振動の観測データを用いて、幅広いクラスのスカラー場ダークエネルギーモデルに対する観測的制限を与えた。本年度は、重力とnon-minimalに結合したスカラー場によるインフレーションモデルによって生成される重力波や密度揺らぎの性質について、このモデルに特徴的な性質を明らかにした。self-couplingのみを持つインフレーションモデルではnon-minimal couplingによって重力波の生成は抑えられ、観測と整合する傾向になる。将来の重力波観測によりnon-minimal couplingへの制限をつけられる可能性を指摘した。また、chaotic inlfation modelについて、tensor-scalar比と密度揺らぎのスペクトル指数およびスペクトル指数のrunningの間に関係式が成立することを示した。将来の精密な観測によりモデルを検証する可能性を指摘した。

そこで、様々な観測による基本定数の時間変化への制限が理論構築・棄却に大きな役割を果たしうる。本年度は、宇宙背景放射(CMB)による重力定数の変化の制限のテーマに取り組んだ。CMBの温度揺らぎは、バリオンと相互作用している光子中を伝わる音波(疎密波)によるものである。Gが大きくなると宇宙の膨張率が早くなるので、膨張の時間スケール、さらにはその間に光が進む距離も短くなる。したがって、宇宙の中性化が起こる時期が早まり、その間に音波として伝播していたバリオンの進む距離も短くなる。観測される揺らぎの空間的パターン(波長)は小さくなる。我々が以前行ったCMBの揺らぎのデータ(WMAP 1st year)の解析をPlanck衛星による最新のデータを用いて行った。以前の結果よりGの変化に対して一桁強い制限(0.48%以下)が得られた。また、この結果は宇宙の曲率を変えてもほとんど変わらないことが明らかになった。重力定数Gは、重力の強さを決める基本的な物理定数である。しかしながら近年、統一理論や重力理論の変更の可能性の観点から、その時間変化の可能性が考えられている。他の3つの相互作用(電磁気力、弱い力、強い力)と比べて、重力は極端に弱く、長距離・大質量の場合に効果が顕著になる力である。星や宇宙の構造・進化においては重力が決定的に重要な役割を果たす。本研究では、プランク衛星による宇宙背景放射の揺らぎの最新の観測データを用いて、重力定数の変化に対して我々が以前WMAP衛星によるデータで与えた制限より一桁強い制限をつけることができた。宇宙背景放射の揺らぎの計算に進展があったため。また、重力定数のみならず宇宙定数に関する研究にも進展があったため。宇宙物理学予定通り、宇宙物理学的観測量(とくに宇宙背景放射)を用いた物理定数の時間変化への制限をつけることを目指す。重力定数の時間変化のみならず宇宙定数の時間変化の制限についても解析が進んだため。スカラーテンソル理論と共形変換されたアインシュタイン重力理論との間の観測量の関係が明白でなかったため、まずこの点を明確にする必要性が生じたため。今年度は出席を予定していた国際会議がなかったため。予定通り、宇宙物理学的観測量を用いた物理定数の変化への制限を求めていく。予定通り、宇宙物理学的観測を用いた物理定数の変化への制限を求めていく。旅費および物品費等に使用する。前倒し支払い請求を行ったため。旅費および物品費等に使用していく。該当なし。
ヒトデ卵成熟誘起ホルモン(1-メチルアデニン)の生合成過程とその作用機構

1.1-メチルアデニン前駆体の同定:ヒトデ濾胞細胞内のアデニン関連物質を逆相カラムおよびイオン交換カラムを用いた高速液体クロマトグラフィー(HPLC)により分析したところGSS処理にともないATPのピークが有意に減少することを見出した。ATPの減少量は1-MAの生産量とほぼ一致していた。このことから、1-MAはATPを基質として生合成される可能性が示唆された。2.1-メチルアデニン生合成系の活性調節:ヒトデ濾胞細胞にサイクリックAMP(cAMP)依存性プロテインキナーゼ(PKA)が存在することが確認された。PKAはcAMP濃度依存的に活性化し、70kDaタンパク質をリン酸化することが示された。今後、70kDaタンパク質のリン酸化と1-MA生合成の関係について検討する予定である。3.1-メチルアデニンの受容体タンパク質に対する相互作用:1-MAのアゴニストおよびアンタゴニストとなるべき15種類の1-置換アデニンを設計、合成したところ1-β-ナフチルメチルアデニンと1-アミノアデニンはアゴニストとして、1-p-ニトロベンジルアデニン、1-α-ナフチルメチルアデニンはアンタゴニストになることを見出した。1-MAに対するアンタゴニストの研究例は少なく、今後、1-MA受容体の標識試薬の開発に有用と思われる。1.1-メチルアデニン前駆体対の同定:ヒトデ濾胞細胞内のアデニン関連物質を逆相カラムおよびイオン交換カラムを用いた高速液体クロマドグラフィー(HPLC)により分析したところGSS処理にともないATPのピークが有意に減少することを見出した。PKAはcAMP濃度依存的に活性化し、70kDAタンパク質をリン酸化することが示された。今後、70kDAタンパク質のリン酸化と1-MA生合成の関係について検討する予定である。
15世紀の聖地巡礼記に見る十字軍観・イスラーム観-記憶と経験-

本研究では、後期十字軍を再考する一環として、より具体的には十字軍熱が集合心性としてヨーロッパ世界に定前していたのかを探るべく、15世紀の聖地巡礼記の分析を行った。考察の結果、15世紀になると安全に「麻痺」した巡礼者たちの中にムスリムに対する敵意が表面化したこと、およびオスマン帝国のバルカン・半島進出という状況の中で巡礼者たちが「十宇軍」という用語を用い始めたこと、すなわち15世紀後半における「十宇軍」は聖地回復ではなく対オスマン帝国を意味したことなどが明らかとなった。しかし、ヴェネツイアとオスマン帝国との和平(1479年)により安全な聖地巡礼が確保されると、聖地巡礼者たちの心の中において再び「十字軍」熱が冷却していく傾向が見られることも確認された。本研究では、15世紀に作成された聖地巡礼記を網羅的に分析し、そこから十字軍観・イスラーム観に関する情報を抽出し、その情報を聖地巡礼記全体の文脈で問い直すことによって、ヨーロッパ世界ではいかなる十字軍観・イスラーム観が見られたのか、およびその変遷を見ることを主たる目的としている。この目的を果たすために、約250を数える15世紀の聖地巡礼記を三つの時期で区分し、始めの3年間において順に史料の分析を行い、最終年度においては3年間の分析の結果についての考察を行う。かつて研究代表者は、14世紀に時期を限定した上で聖地巡礼記を網羅的に分析し、そこから十字軍観、およびイスラーム・ムスリム観を探ってきたが、本研究は、これまでの行ってきた研究をさらに発展・深化させるために、15世紀に作成された聖地巡礼記を網羅的に分析し、そこから十字軍観・イスラーム観に関する情報を抽出し、その情報を聖地巡礼記全体の文脈で問い直すことを目的とする。この目的を達成するために、旅行記を内容および人称に基づいて網羅的に分析した上で5つの系統((1)メモワール、(2)旅行書、(3)創作、(4)聖地巡礼記、(5)巡礼ガイド)に分類し、聖地巡礼記およびその補助的史料として巡礼ガイドに検討対象を限定する。それぞれの作品について、作者の出身地・出自・旅程などの基本情報を整理した上で、各作品から十字軍観(過去の十字軍に対する記憶・追憶的記述、および経験としての聖地の現状に対する感情)やイスラーム観(クルアーンやムハンマドに関する情報をどのように伝えようとしているのか、および経験を通じてのムスリムに対する感情の変化の有無)に関する情報を抽出する、という研究手法をとる。本年度は、年代的に見て始めの約60作品、具体的にはジルベール・ド・ランノワの作品(1403年作成)からウィリアム・ウェイの作品(1458年作成)までを検討した。分析の結果、14世紀には薄れていた反ムスリム感情が、15世紀より再燃することが確認された。このことは、「安全な聖地巡礼を保証するムスリム」という14世紀の親ムスリム感情を産み出した現状が、当たり前のものとなってしまった、いわば「安全に対する盛覚の麻痺」に起因するものと考えられる。なお、本年度には、比較検討のために併せて413世紀の聖地巡礼記の分析も行い、論文という形でその成果を公にした。本年度は、昨年度の研究成果を論文という形で公にするとともに、年代的に見て昨年度に分析対象とした作品に続く約60作品、具体的にはハンス=ルンハルト・フォン・エプティンゲンの作品(1460年作成)からイェハン・ド・トゥルネの作品(1487年作成)までを分析・検討した。とりわけ、この時代に「聖墳墓の騎士」という新たな反ムスリム感情が高揚したことを確認できたことは、大きな成果であった。

かつて研究代表者は、14世紀に時期を限定した上で聖地巡礼記を網羅的に分析し、そこから十字軍観、およびイスラーム・ムスリム観を探ってきたが、本研究は、これまでの行ってきた研究をさらに発展・深化させるために、15世紀に作成された聖地巡礼記を網羅的に分析し、そこから十字軍観・イスラーム観に関する情報を抽出し、その情報を聖地巡礼記全体の文脈で問い直すことを目的とする。この目的を達成するために、旅行記を内容および人称に基づいて網羅的に分析した上で5つの系統((1)メモワール、(2)旅行書、(3)創作、(4)聖地巡礼記、(5)巡礼ガイド)に分類し、聖地巡礼記およびその補助的史料として巡礼ガイドに検討対象を限定する。それぞれの作品について、作者の出身地・出自・旅程などの基本情報を整理した上で、各作品から十字軍観(過去の十字軍に対する記憶・追憶的記述、および経験としての聖地の現状に対する感情)やイスラーム観(クルアーンやムハンマドに関する情報をどのように伝えようとしているのか、および経験を通じてのムスリムに対する感情の変化の有無)に関する情報を抽出する、という研究手法をとる。本年度は、昨年度の研究成果を論文という形で公にするとともに、年代的に見て昨年度に分析対象とした作品に続く約60作品までを分析・検討した。とりわけ、この時代に「聖墳墓の騎士」が儀礼化していく過程、それと平行してイスラーム・ムスリムに関する負の感情が減少傾向にあることを確認できたことは大きな成果であった。本年度はセバスティアン・ブラントの作品(1490年作成)からイェハン・ド・ジュベク(1499年作成)までの作品を検討対象とした。考察の結果、ヴェネツィアとオスマン=トルコとの戦争の一時終結により、安全な聖地巡礼が確保されると、聖地巡礼者たちの心の中において再び「十字軍熱」が冷却していく傾向が見られることが確認された。
ぶどう膜炎における一酸化窒素の産生と抑制に関する検討

計画1.ぶどう膜炎におけるNO値の検討まず、血清のNO値をぶどう膜炎患者と正常者とで比較した。眼発作の出現時にはぶどう膜炎患者の血清のNO値は正常人よりも高値であった。また、年齢による差や高血圧や糖尿病の既往による差も見られた。患者と正常人の年齢はマッチさせた。現在は、ぶどう膜炎の治療経過とNO値の変動、また、治療方法の違いによるNO値の変動について経過観察中である。また、前房水中のNO値をぶどう膜炎患者と正常者とで比較した。しかし、有意な差はみられなかった。計画2.ぶどう膜炎の原因によるNO値の差次に、ぶどう膜炎の原因はベーチェット病、サルコイドーシス、原田病など様々であることが知られている。また、それぞれの疾患の発症機序も様々であるがその差によるNO値の差は症例数の関係もあるが明らかではなかった。
聴覚障害における聴覚伝導路の可塑性に関する研究

聴覚伝導路の可塑性を調べるため、反復経頭蓋磁気刺激(rTMS)を用いて臨床および基礎研究を行った。臨床研究では慢性耳鳴患者を対象とし、左大脳聴覚野にrTMS治療を行い、耳鳴が有意に改善する結果が認められた。基礎研究では、動物モデルを用いてrTMS聴覚野刺激を加え、その聴覚伝導路の可塑性をImmediate early genes(IEGs)の変化で組織学的に調べた聴覚伝導路の可塑性を調べるため、反復経頭蓋磁気刺激(rTMS)を用いて臨床および基礎研究を行った。臨床研究では耳鳴患者16人を対象とし、左大脳聴覚野に1kHz、運動閾値の110%強度のrTMS治療を行った。rTMS治療直後より耳鳴が有意に改善する結果が認められ、耳鳴そのものを抑制する画期的な治療として、国内外の学会および論文にて報告した。rTMSによる聴覚伝導路への影響について調べるため、動物モデルを用いてrTMS聴覚野刺激を加え、その聴覚伝導路の可塑性をImmediate early genes(IEGs)の変化で組織学的に調べた。IEGsは様々な細胞刺激により迅速に活性化され、その変化をみることで神経活動を組織学的に調べることが可能である。特にIEGsの一つであるc-fosは活動神経の機能解剖的指標としてもっとも広く使われている。動物はCD-1マウスを用い、磁気刺激にはMagstim Rapid[○!R](Magstim社)と動物用直径50mmの8型刺激コイルを使用した。45%出力強度で左聴覚野を1Hz、420回刺激した。またコントロールとしてシャム刺激ではコイルを90度傾け、刺激が頭蓋内に伝わらないようにした。マウスは刺激1時間後、1日後、1週間後にそれぞれ脳を摘出固定し、そのc-Fos発現の変化を観察した。Sham刺激群に比べ、rTMS刺激群では刺激1時間後でマウス左聴覚野にc-Fosの発現を明らかに認めた。その発現は聴覚野に1日後までみられ、1週間後の標本ではコントロール群の状態に戻っていた。一方rTMS刺激によりc-fosの発現は内側膝状体には認めなかった。IEGsはシナプス可塑性にも関連しており、耳鳴に対するrTMS効果の重要な機序の可能性として考えられる。またコントロールとしてシャム刺激ではコイルを90度傾け、刺激が頭蓋内に伝われないようにした。マウスは刺激1時間後、1日後、1週間後にそれぞれ脳を摘出固定し、そのIEGs(c-Fos,Zif268,Arc)発現の変化を観察した。Sham刺激群に比べ、rTMS刺激群では刺激1時間後でマウス左聴覚野にc-Fos,Arcの発現を明らかに認めた。
計測と熱収支モデルの組み合わせによる山岳域における積雪・土壌水分・流出量の評価

研究目的広域陸面の熱収支水収支の実態把握を目的として,陸面過程のパラメータ化とその検証を行なう.まず,日本の東北地方山岳を含む範囲を試験地として選定し,衛星データ,現地調査,気象ルーチンデータ,及び熱収支・新バケツモデルの組み合わせにより,積雪面積,雪線,積雪水当量,土壌水分,流出量,地温の季節変化を評価する.研究成果1.宮城県秋山沢川流域について,「新バケツモデル」を用いて土壌水分,流出量,積雪水当量の季節変化を計算し,さらに河川の熱収支の計算から河川水温を求めた.山地の積雪水当量や雪線標高の季節変化について,熱収支計算と現地調査及び衛星計測による結果はほぼ満足できるものであった.2.中国の積雪域について延べ18年間を解析した結果,熱収支の計算値がルーチン観測とよく対応し,消雪日は±2日の誤差で再現できた.融雪期前後,アルベ-ドの急変により,熱収支状態が大きく変化する.消雪後の表層土壌が乾燥する約20日間では,潜熱輸送量は大きいが顯熱輸送量は小さい.3.植生値では,群落の表面温度は鉛直・水平方向に等温ではなく高度分布をもつ.そのため,植被面温度を放射温度計で測定すると測定角によって大きく異なる場合がある.植生多層モデルによる計算と観測から,イネ群落の顯熱輸送量を代表する放射温度を測定する最適な天底角を求め実例について検証した.研究目的広域陸面の熱収支水収支の実態把握を目的として,陸面過程のパラメータ化とその検証を行なう.まず,日本の東北地方山岳を含む範囲を試験地として選定し,衛星データ,現地調査,気象ルーチンデータ,及び熱収支・新バケツモデルの組み合わせにより,積雪面積,雪線,積雪水当量,土壌水分,流出量,地温の季節変化を評価する.研究成果1.宮城県秋山沢川流域について,「新バケツモデル」を用いて土壌水分,流出量,積雪水当量の季節変化を計算し,さらに河川の熱収支の計算から河川水温を求めた.山地の積雪水当量や雪線標高の季節変化について,熱収支計算と現地調査及び衛星計測による結果はほぼ満足できるものであった.2.中国の積雪域について延べ18年間を解析した結果,熱収支の計算値がルーチン観測とよく対応し,消雪日は±2日の誤差で再現できた.融雪期前後,アルベ-ドの急変により,熱収支状態が大きく変化する.消雪後の表層土壌が乾燥する約20日間では,潜熱輸送量は大きいが顯熱輸送量は小さい.3.植生値では,群落の表面温度は鉛直・水平方向に等温ではなく高度分布をもつ.そのため,植被面温度を放射温度計で測定すると測定角によって大きく異なる場合がある.植生多層モデルによる計算と観測から,イネ群落の顯熱輸送量を代表する放射温度を測定する最適な天底角を求め実例について検証した.
運動系におけるGABA系、アセチルコリン系及びカテコールアミン系:subpopulationの解析

GABA、アセチルコリン、カテコールアミンは、いわゆる古典的伝達物質であり、中枢神経系全般において、重要な制御系として働いている。これらはそれぞれ相互に関係はあるが独立した系と考えられてきた。しかし、最近、我々は、GABAとカテコールアミンが脳内のいろいろな部位において同一神経細胞内に共存している可能性を免疫細胞化学的手法によって示した。このことは、従来独立していると考えられていたGABA系とカテコールアミン系が一部重複していることを示している。本年度はやはり古典的伝達物質であり、運動系にも重要な意味をもっているアセチルコリンとGABAとの共存の可能性について、免疫細胞化学的手法によって検討した。ウイスター系雄ラットをアルデヒド混液にて潅流固定した後、脳及び脊髄を塙出し、ビブラトームにより50のμmの切片を作製し免疫細胞化学を行なった。一部のラットは固定の一日前に、側脳室内にコルヒチン(10mg/ml;10ml)を投与した。用いた一次抗体はアセチルコリン合成酵素であるコリンアセチルトランスフェラーゼ(ChAT)に対する抗体及びGABA合成酵素であるグルタミン酸脱炭酸酵素(GAD)に対する抗体及び、GABAそのものに対する抗体である。PAP法及びABC法によって発色させた。共存関係の検討には、連続切片を異なる抗体で免疫反応させ、相対応する面を比較する方法を用いた。その結果、網膜及び、大脳皮質のアセチルコリン性神経細胞の過半数が同時にGABA系であり、中隔部、脊髄でも一部のアセチルコリン性神経細胞においてGABA、あるいはGADの共存が確認できた。従ってラット中枢神経系においては、アセチルコリン系とGABA系も一部重複していると考えられる。
背腰部作業負担の定量的評価方法と筋電モニタ-計の開発

1.昭和63年度に1号機を改造したが試用の結果一部不都合が生じたため次の如く感度ならびにスライスレベル等を再設定した;感度:200μV,500μV,1000μVの3段切換、スライスレベル:10%,20%,30%の3段切換、記憶時間単位:1秒,5秒,10秒,1分,5分,10分の6段切換。2.上記改良機を用いて被検者5名を対象に予め設定したアイソメトリックテストならびに標準模擬動作を行い感度およびスライスレベル別に筋力・筋電図・PEMM出力の関係を解析し次の結果を得た。アイソメトリックテストにおいては、いずれのスライスレベルにおいても同一個人においては、PEMM値と発揮された力ならびに筋電積分値との間に有意な関係が認められ、PEMMを用いて筋出力を評価することが可能であると考えられた。また、スライスレベルを変化させることによってPEMMがカウントを始める負荷の大きさが異なり、測定対象となる作業強度によってスライスレベルを設定できることが認められた。模擬動作においては、スライスレベル50μVでPEMM値と筋電積分値の間に高い相関が得られ、それ以上のスライスレベルでは動的で強い動作の出現を評価することが可能であることが認められた。3.重症心身障害児施設、保育所の保母・指導員・調理員、延べ19名を対象に作業内容・作業姿勢・上肢動作のタイム・スタディならびに全作業時間中の筋電図・心拍・PEMMの測定を行い、これらの関係を解析した。その結果PEMMが背腰部等の長時間の筋活動量あるいは背腰部を使用する職場の労働負担を評価する簡便な測定器として有効であることを確認した。1.ポリグラフ一式の整備(62年度)に加えて多用途テレメーター一式(4チャンネル2台、インターバルカウンター一台)を整備し、インターバルカウンターの記憶容量増強アダプターおよび計算ソフトプログラムを別途作製し分析に用いた。2.前年度に開発製作した筋電モニター計(以下、PEMM)を、健康な成人男子2名、腰痛患者1名の脊柱起立筋を被験筋として装着し、計15種類の模擬動作と伏臥位で背筋に種々の力は発揮させるアイソメトリックテストを行わせて、PEMM出力値、通常筋電図積分値、心拍数、角度と動作およびPEMM感度との関係を検討した。アイソメトリックテストの成績では、100および200μVの感度ではPEMM値と570%最大筋負荷量の間では直線関係がみられたのに対し感度500μVでは30100%最大筋負荷量の間で、また1000μVでは70%最大筋負荷量以上の間においてそれぞれ直線関係がみられた。模擬動作におけるPEMM値と筋電積分値の関係は、感度100μV、200μVのとき、動的ならびに静的な動作に関係なく直線的な対応が認められた。感度500μVのときは、動的な動作においてのみPEMM値が得られた。以上より感度100および200μVにより動的ならびに静的な持続性の筋負担の解析が、500μVにより瞬発的な動的筋負担の評価が可能であることが明らかとなった。3.2の結果をふまえてPEMM1号機を以下の如く改造した。PEMM記憶計の機能として、1)スライスレベルは5、10、20%の3段階可変、2)感度は100、200、500μVの3段階可変、3)外部出力端子付設、4)操作性向上のためのスイッチ等の付設、を追加して2号機を製作した。4.肢体不自由児施設、保育所等の作業現場での実作業者に対する応用は、PEMM改良機の完成の遅れ(平成元年2月末)と性能検定の必要性ならびに被験職場の事情により次年度に実施することになった。
硝酸性窒素汚染を対象とした微生物機能による分解促進・拡散制御に関する研究開発

農地における過剰な施肥などによる地下水汚染問題を対象とし,微生物機能を活用することで汚染物質の分解および地下での拡散防止を両立させる新しい処理技術について検討を行った.微生物の働きにより発生する二酸化炭素とカルシウムイオンを結合させることで地盤の空隙内にカルシウム系鉱物を析出させ,透水性(水の通りやすさ)を工学的に制御する効果を確認することができた.農地における過剰な施肥などによる地下水汚染問題を対象とし,微生物機能を活用することで汚染物質の分解および地下での拡散防止を両立させる新しい処理技術について検討を行った.微生物の働きにより発生する二酸化炭素とカルシウムイオンを結合させることで地盤の空隙内にカルシウム系鉱物を析出させ,透水性(水の通りやすさ)を工学的に制御する効果を確認することができた.農用地における施肥などを由来とした硝酸・亜硝酸による地下水汚染事例が増加傾向にある.硝酸・亜硝酸に汚染された地下水の飲用による人の健康被害および生態系への悪影響防止を目的とし,微生物機能に着目した原位置透水性制御技術について検討した.本技術では,1)土壌内にカルシウム源及び炭素源を添加し,有機物の代謝に伴って発生するCO_2を利用して炭酸カルシウムを地盤内に生成させる,2)土壌内に硫黄源を添加し,地下水中に含まれる硫黄脱窒細菌および硝酸・亜硝酸を利用して硫酸カルシウムを地盤内に生成させる,ことにより地盤の透水性を低下させるものである.本年度は,炭酸カルシウム析出技術に関して自然界に生息する微生物機能によるカルシウム系鉱物析出促進を目的としてカルシウム源として塩化カルシウム,有機物源としてスクロースを用いた培養試験および連続透水試験を行いその有効性を明らかにした.また,硫酸カルシウム析出技術については県内において複数の農地から採取した土壌を用い,バイアル瓶を用いたバッチ試験により,有機物の添加無しで硫酸カルシウムを得る効果を明らかにした.以上より,新たな微生物源を添加することなく,一般環境中に生息している微生物の活性を高めることでカルシウム系鉱物(炭酸カルシウムおよび硫酸カルシウム)の析出を促進する効果を確認することができた.特に,硫黄源を添加により硫酸カルシウムを得る技術については,短時間で硝酸・亜硝酸の分解と硫酸カルシウムの生成を確認することができ,提案技術の基本的有効性を確認することができた.農用地における施肥等を由来とした硝酸・亜硝酸による地下水汚染を主な対象とし,微生物機能により地盤内にカルシウム系鉱物を析出させることによる拡散防止と,硝酸・亜硝酸の微生物による分解を組み合わせた新たな対策技術について検討した.カルシウム系鉱物の析出に関しては有機物の分解時に発生するCO2とカルシウムイオンを結合させることでカルサイトを得るMicrobial Carbonate Precipitation(MCP)技術に,硝酸・亜硝酸の分解に関しては硫黄脱窒菌の働きに着目した.両者を組み合わせた新たな原位署処理枝術の実用化を最終的な目標とし,平成20年度は主にMCPによる原位置誘水性制御手法について検討を行った.農業廃水が流入するため池から採取した水を微生物源とし,有機物としてスクロース,カルシウム源として塩化カルシウム2水和物を添加した.なお,有機物の分解時に発生する有機酸がため池水のpHを低下させることが懸念されたため, pHバッファーとしてトリスを用いることとした.この溶液を豊浦砂を相対密度50%で締固めた1軸カラムに連続的に通水させて透水係数その他の推移をモニタリングした.試験の結果から,ため池水にカルサイトの結晶化を促す成分を追加した溶液を通水させることで,透水係数の低下効果を得ることが明らかとなった.試験終了後の豊浦砂を対象としたSEM-EDXによる表面観察および元素マッピングの結果がらも,カルシウム系鉱物の析出を裏付けるデータを得ることができた.あわせて,硝酸・亜硝酸を含む地下水に元素硫黄および塩化カルシウム2水和物を添加して培養した予備試験において硫黄脱窒菌の働きによると考えられる石膏の生成を確認することができ,両者を組み合わせることによる新たな処理技術の基本的有効性を明らかにすることができた.