hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
計算機の数式処理機能を活用したパイプラインシステムの総合水理解析手法の研究

昭和62年度に設置したパーソナルコンピュータと数式処理ソフトウェアREDUCEを使用し、送配水パイプラインシステムの定常流解析と非定常解析を統一的に実効できるソフトウェアを開発した。このソフトウェアシステムは、複雑なネットワークシステムの基礎方程式系すなわち多次元の連立一次常微分方程式系を自動的に生成し、更にこの数値積分に必要な幾つかの関係式などと共にこれらを全てFORTRAN言語のサブルーチンプログラムとしてファイルに出力するREDUCE言語の数式処理プログラムを主体とし、これらのFORTRANプログラム群をまとめて実際の数値解析を実効するFORTRAN言語のシミュレーションプログラムと一対となっている。REDUCE部分では、ネットワークの構造を表現するデータを配列として読み込み、グラフ理論に基づく基本カットセット行列を計算し、グラフの木に含まれる流量を従属変数とし、補木の流量を状態変数とし、これに対応するラグランジュ方程式をミクストポテンシャル関数を含む形式で生成する。この方程式を数式的に各状態変数で微分することによって連立常微分方程式が正確に導出され、FORTRANサブルーチンプログラムとして出力される。各従属変数を状態変数から決定する関係式も同様にFORTRANプログラムとして出力される。数値解析は、これらのFORTRANプログラム群を使用して定常流解析、非定常解析共任意の境界条件と初期条件のもとで実行される。このように、本研究で開発されたソフトウェアシステムは、複雑なパイプラインシステムの総合的な解析を正確に、しかも効率よく実行できる事を実証した。しかし現段階ではメモリーの制限等から実際規模のパイプラインの解析には無理があり、現在CPUと増設メモリを更に強化し、実用性を高めるためのREDUCEonSPARKを導入中である。パーソナルコンピュータの高性能化と数式処理ソフトウェアの急速な発展と普及は,これまで大型計算機センタのみに限られていた数式処理を個々の研究者の研究室に設置したパーソナルシステムにおいても可能としている.本研究では送配水パイプラインシステムの定常流解析と日定常解析のために必要となる,系の基礎方程式系すなわち多次元の連立一次常微分方程式をパーソナルコンピュータ上で数式処理プログラムによる代数的演算のみによって生成し,これを数値解析に便利なFORTRANプログラムに変換する手法を確立することを目的とした.このために,高性能パーソナルコンピュータとしてNEC9801VX21型を設置し,増強メモリーMC68KCPUボードおよび2MBのRAMボード(CANOPUS, BUG)を取り付け, OSはCP/M86とCP/M68K(CANOPUS)のもとで, StaffLISP/9801(BUG, CANOPUS)により数式処理言語REDUCE3.2(BUG)を利用できるようにした.基本的代数的演算すなわち多項式の展開,数式的微分,積分および因数分解について各種の経験を積むため多くの例題によるテストを行なったが,未経験のため多大な時間と労力を必要とした.これまでの理論的研究によってパイプラインの基礎方程式系は系のミクスドポテンシャルから数式的微分によって得られることがわかっていたので,簡単な例についてテストを行った結果,ラグランジュ方程式系として容易に生成されることを確認することができた.しかし高次元の例題ではメモリーの制限等から取扱い上で充分な注意と工夫が必要であることを認識させられる結果となり,現在はこれらの問題を解決すべく研究中である.昭和62年度に設置したパーソナルコンピュータと数式処理ソフトウェアREDUCEを使用し、送配水パイプラインシステムの定常流解析と非定常解析を統一的に実効できるソフトウェアを開発した。
痛覚情報伝達における抑制シナプスと脱抑制の関与:遺伝子改変マウスを用いた総合解析

GABA合成酵素が抑制された遺伝子改変マウス(以下GAD65-/-mouse)を用いて、疼痛に対する逃避行動と抑制性シナプスにおけるシナプス後電位の解析を行った。GAD65-/-mouseでは野生型マウスでは、脊髄を介する逃避行動に差はみられなかったが、上位中枢を介する逃避行動に差があった。また、抑制シナプス後電位の解析では、GAD65-/-mouseで有意なtonic inhibitionの減弱が認められた。これらのことから、上位中枢を介する侵害受容反応にはGABA合成が重要な役割を果たしていると考えられた。本研究の目的は、GABAの合成が抑制されたマウス(以下GAD65-/-mouse)において、各種鎮痛薬の作用を行動・電気生理学的手法を用いて調べ、痛覚情報伝達におけるGABAの役割(脱抑制)と、麻酔・鎮痛薬のシナプス修飾作用における前終末からのGABA releaseの関与について明らかにすることである。(方法)急性侵害刺激(熱刺激)に対する疼痛行動反応の違いをWTと比較した。逃避の潜伏時間:52度のhotplateの上で後肢をなめるまでの時間や、hot water immersion testにより、尾の逃避反応時間を計測した。さらに、この反応に差があれば、炎症性疼痛(ホルマリン)や神経因性疼痛への反応の違いも測定する。ホルマリンテストでは、後肢の足背にホルマリン(5% formalin,20-50uL)を注射して(針は27-30G)、その後1時間にわたって、5分間隔で(1分後、5分後、10分、60分まで)、振り回し行動(flinching)、舐める行動(licking)、足上げ行動の回数などが観察された時間をカウントし、WTとGAD65で比較した。(結果)Hot-plate上での逃避反応時間は、GAD65-/-mouseでWTより有意に短縮しており、侵害受容反応において野生型と差が見られた(P<0.01)。しかし、water immersion testでは、この有意差はなかった。(考察)脊髄反射を介する逃避反応には差は無いが、上位中枢を介する逃避反応に差があったことから、GABA合成酵素の抑制による、抑制シナプスのGABA release probabilityの違いが、侵害受容反応に重要であることが示された。逃避の潜伏時間: 52度のhotplateの上で後肢をなめるまでの時間や、hot water immersion testにより、尾の逃避反応時間を計測した。(結果)Hot-plate上での逃避反応時間は、GAD65-/-mouseでWTより有意に短縮しており、侵害受容反応において野生型と差が見られた(p<0.01)。本研究では、GABAの合成が抑制されたマウス(以下GAD65-/-mouse)を用いて、行動・電気生理学的手法を用いて調べ、痛覚情報伝達におけるGABAの役割(脱抑制)と、麻酔・鎮痛薬のシナプス修飾作用における前終末からのGABA releaseの関係について調べた。また、ホールアニマル脳・脊髄神経細胞からのパッチクランプ法により、抑制性シナプス後電位を測定した。

さらに、GABA transpoter 1 inhibitorを腹腔内投与しておくと、逃避反応時間がいずれの型においても延長した。しかし、water immersion testでは、差はなかった。抑制性シナプス後電位の測定では、phasic componentは野生型、GAD65-/-mouse間で差はみられなかったが、tonic inhibitionはGAD65-/-mouseで減少していた。(考察)2つのタイプのマウス間で、脊髄反射を介する逃避行動に差はみられなかったが、上位中枢を介する逃避行動に差があった。GABA合成酵素の抑制により、抑制性シナプスにおけるGABA放出が減少したことが原因と考えられる。さらに、GABAtraspoter 1inhibitor投与により逃避反応時間が延長することも、上位中枢における抑制性シナプスにおいてGABAが侵害受容反応に重要な役割を果たしていることを示している。また、電気生理学的解析でtonic inhibitionに差があったことから、侵害受容反応に対するシナプス外のGABA受容体の関与が示唆された。
拠点の重要度と時間軸を考慮した災害に対して頑健な道路網デザイン手法の開発

首都直下地震や南海トラフ地震等の大規模災害の発生が危険視される昨今,国民の生命・財産を守るための備えの1つとして,災害に対して頑健な道路網を整備することが重要である.このためには既存の道路がどの程度の防災機能を有するのかを評価する方法が必要となる.本研究はこのような方法を開発することを目的とするものである.このために,本研究では大きく分けて次の3点の研究に取り組む.1点目は,道路の防災機能を定量的に評価するための評価指標の開発である.2点目は既存の評価指標との比較分析による提案指標の有効性の検証である.3点目は提案指標を用いた道路防災対策・拠点計画に関する施策内容の検討及びその効果検証である.首都直下地震や南海トラフ地震等の大規模災害の発生が危険視される昨今,国民の生命・財産を守るための備えの1つとして,災害に対して頑健な道路網を整備することが重要である.このためには既存の道路がどの程度の防災機能を有するのかを評価する方法が必要となる.本研究はこのような方法を開発することを目的とするものである.このために,本研究では大きく分けて次の3点の研究に取り組む.1点目は,道路の防災機能を定量的に評価するための評価指標の開発である.2点目は既存の評価指標との比較分析による提案指標の有効性の検証である.3点目は提案指標を用いた道路防災対策・拠点計画に関する施策内容の検討及びその効果検証である.
デクスメデトミジンの心筋保護作用と心臓血管外科周術期管理への応用

心臓手術は心臓を一時的に停止させ人工心肺を使用しながら手術を行うために、心臓にストレスをかけることになり心機能低下の原因となる。心臓を保護するために心筋保護液が使用されているが、様々な麻酔薬にも心筋保護効果が指摘されている。デクスメデトミジンは臨床使用されている鎮静剤であるが、心臓手術患者の死亡率改善効果が示唆されている薬剤である。今回、この改善効果のメカニズムを解明するために、ラットの心筋虚血モデルを用いて実験を行う。細胞修復機構として注目されているオートファジー活性に着目し、デクスメデトミジンの心筋保護メカニズムにおけるオートファジー活性の役割について明らかにする。
Genetic profileに基づいた大腸癌肝転移に対する化学療法の効果予測

大腸癌肝転移の化学療法への応答性や切除後予後を規定する新規バイオマーカーの検索を目的とした網羅的遺伝子解析より、非古典的MHCクラスI分子であるMICA遺伝子の多型を候補として同定した。MICAタンパクの膜貫通領域をコードする遺伝子型は、腫瘍組織、正常肝組織間で96.4%の一致率を示し、腫瘍の抗原性が宿主の遺伝子型に左右される可能性を明らかにした。さらに、MICA遺伝子型が大腸癌肝転移の化学療法に対する病理学的、形態学的奏効と強い相関を示し、さらに切除後の予後と有意な相関を示すことから、MICA遺伝子型が大腸癌の新規バイオマーカーとなりうる可能性を明らかにした。平成26年度は遺伝学的背景に基づく大腸癌肝転移の化学療法の効果予測の検討の第1段階として、網羅的遺伝子解析の対象となる術前化学療法へのgood responderおよびpoor responderを選別し、臨床データのまとめおよび凍結検体からの腫瘍DNA抽出を行った。ゲノム研究倫理申請および遺伝子検査のための試薬調整に予想以上に時間がかかり、初年度の進捗状況としては予定よりもやや遅れている状況にはあるが、腫瘍DNA抽出はおおむね完了に近づいており、遺伝子解析自体はは1-2か月以内に完了できる見込みである。平成27年度は、ターゲット遺伝子が確定した上で今後は臨床像との相関を見ていくことになる。対象となる症例のリストアップはすでに完了しており、各症例の化学療法に対する病理学的、放射線学的レスポンスの評価も放射線科医、病理医の協力のもとに平成26年度中にすでに完了した。この結果はすべてデータベースとして確立しており、遺伝子解析の結果をもとにすぐに臨床像との相関を評価できる体制にある。またデータベース作成の過程において、化学療法に対する大腸癌肝転移の「形態学的反応」(Chun YS, JAMA 2009, Shindoh J, J Clin Oncol 2012)の予後因子としての重要性を証明するため、東京大学および虎の門病院の大腸癌肝転移切除例を用いてretrospectiveにvalidation studyを行い、過去の報告とほぼ同等の結果が確認できる旨を英文誌に報告した(Nishioka Y, Shindoh J, et al. J Gastrointest Surg 2015 in press)。平成27年度は昨年度完了した術前化学療法へのgood responderおよびpoor responder 5症例ずつの腫瘍DNAに関して、網羅的遺伝子変異解析を行った。結果、化学療法への感受性にかかわる可能性のある遺伝子変異候補を2遺伝子まで絞り込んだ。現在組織の免疫染色並びに、症例数を増やした同遺伝子変異の確認作業を進めている。研究全体としては予定よりも遅れているが、遺伝子変化と臨床像の対比を検討する対象となる症例のリストアップは完了しており、各症例の化学療法に対する病理学的、放射線学的レスポンスの評価も放射線科医、病理医の協力のもとに昨年度までにすでに完了している。データベース作成の過程において、化学療法に対する大腸癌肝転移の「形態学的反応」(Chun YS, JAMA 2009, Shindoh J, J Clin Oncol 2012)の予後因子としての重要性をvalidationする報告をpublishした(Nishioka Y, Shindoh J, et al. J Gstrointest Surg 2015)。また、従来化学療法への感受性や臨床像と強い相関があることが示唆されているKRAS遺伝子変異の意義を、東京大学、虎の門病院の症例をもとに検討し、英文誌に報告した(Shindoh J, et al, Ann Surg Oncol 2015)。平成28年度は絞り込まれた遺伝子変異と化学療法へのレスポンスの実際の相関を明らかにし、研究成果としてまとめる。ゲノム研究に関する施設の倫理審査および業者の試薬調整に予想以上の時間を要したことから研究の第一段階である遺伝学的背景の検索に1年半を要し、全体的に研究が遅れている。ただし、候補となる遺伝子が2遺伝子まで絞り込むことができたため、今年度は集積した症例における同遺伝子変異の有無と実際の臨床像の相関を検討し、臨床的意義を明らかにすることができる見込みである。本研究では大腸癌肝転移の化学療法への応答性や切除後予後の予測を規定するバイオマーカーの同定とその臨床的意義に関する検討を行い、以下の成果を得た。まず、大腸癌肝転移切除症例の中から化学療法への応答が良好かつ切除後予後が極めて良好であった6例、並びに化学療法への応答が悪く、切除後早期に癌死した4例に関して網羅的遺伝子解析を行い、新たなバイオマーカー候補としてMICA遺伝子多型を同定した。次に術前化学療法への応答性と病理組織の評価が可能な58症例に関して、腫瘍組織、正常肝組織のMICA膜貫通領域の遺伝子多型の解析を行い、既知の遺伝子多型以外に遺伝子変異がみられないこと、また腫瘍組織と正常肝組織のMICA遺伝子型の一致率が96.4%と極めて高いことから、腫瘍組織のMICA遺伝子型は宿主の正常組織の遺伝子型を受け継いでいることを確認した。さらにこの遺伝子型が治療経過に与える影響を調べるため、RAS遺伝子による治療法の層別化を受けていない38例に対し、放射線学的レスポンス、病理学的レスポンスの観点からMICA遺伝子多型との相関を調査すると、MICA A5.1が大腸癌肝転移の化学療法に対する病理学的奏効ならびに形態学的奏効と強い相関を示すことが明らかとなった。また、MICA A5.1型では肝転移の切除後予後が有意によいことを確認した。これらの結果は術前にbevacizumabを使用した症例やRAS遺伝子変異を有する症例で特に顕著であった。

以上より、大腸癌肝転移に対する化学療法奏効ならび切除後予後の予測因子としてMICA遺伝子多型が新たなバイオマーカーとなりうる可能性が確認された。大腸癌肝転移の化学療法への応答性や切除後予後を規定する新規バイオマーカーの検索を目的とした網羅的遺伝子解析より、非古典的MHCクラスI分子であるMICA遺伝子の多型を候補として同定した。MICAタンパクの膜貫通領域をコードする遺伝子型は、腫瘍組織、正常肝組織間で96.4%の一致率を示し、腫瘍の抗原性が宿主の遺伝子型に左右される可能性を明らかにした。さらに、MICA遺伝子型が大腸癌肝転移の化学療法に対する病理学的、形態学的奏効と強い相関を示し、さらに切除後の予後と有意な相関を示すことから、MICA遺伝子型が大腸癌の新規バイオマーカーとなりうる可能性を明らかにした。ゲノム研究に関する施設の倫理審査および業者の試薬調整に予想以上の時間がかかり、研究の第一段階である遺伝学的背景の検索の最終段階がまだ完了していない。本年度は研究体制の確立をまず行い、遺伝子変異検索の対象となるサンプル症例の選別、即ち化学療法に対するgood responderおよびpoor responderの選定、および同症例の凍結保存検体からの腫瘍DNA抽出までをおおむね完了した。今後1-2か月以内に遺伝子変異検索は完了する見込みであり、その結果に基づいてターゲット遺伝子を絞り、治療応答性に関係する遺伝子変異の検索およびvalidation作業を進める。また本年度は化学療法を受けた後に切除へ進んだ症例のリストアップを行い、病理学的奏功、放射線学的奏功を病理医、放射線科医の協力をもとに全例blindで評価を完了した。すでにこれらはデータベース化されており、遺伝学的背景さえわかればその臨床的意義の評価がすぐにできる体制が整っている。候補遺伝子の変異に関して50-100症例程度を対象に解析を行い、臨床像との相関を明らかにする。研究の遂行にあたっては遺伝学的検索以外の部分はすでに完了しており、遺伝子変異の有無が明らかになれば実際の臨床像に与える影響の有無をすぐに検討できる体制にある。予算の関係上、ある程度の症例数の絞り込みを行わざるを得ない可能性があるが、必要に応じて米国MD Anderson Cancer Centerに共同研究として協力を仰げる体制が確立している。消化器外科学引き続き遺伝子検索第一段階の最終作業を継続し1-2か月以内にターゲット遺伝子を確定する。結果に基づいて50-100例程度を対象に、研究の第2段階である遺伝子変異と臨床像との関連の検索を開始する。研究の推進に当たっては、遺伝学的検索以外の部分に関してはすでに症例のリストアップおよび病理学的・放射線学的評価が完了しており、遺伝学的背景のチェックが進めば、その臨床的意義の検討にすぐ入れる体制が整えられている。また予算の関係上、ある程度の対象症例数の絞り込みを行わざるを得ない可能性があるため、同様の研究を並行して進めている米国MD Anderson Cancer Centerに共同研究としての協力を仰ぐ予定である。
人体試料からの無機毒物の高感度・迅速検出法の開発

1)イオンクロマトグラフィーにより、ヒート全血中亜硝酸・硝酸などの分析法の確立に関する研究オートサプレッサー方式のイオンクロマトグラフを立ち上げ、あらゆるタイプの無機毒物の検出に対応できる体制が整った。しかしながら検出条件は目的物質やマトリックスによって各々異なるため個々の毒物につき条件設定が必要となる。手始めに全血から亜硝酸と硝酸の検出を試みた。すなわち当初分離カラムIonPac AS15を用いて実験を開始したが、亜硝酸出現部のごく近傍に大きなCl^-イオンが出現し、亜硝酸検出を妨害した。そのため、他のカラムを検討した結果、IonPack AS-HCの方が分離良好である事が判明しこのカラムを採用した。移動相は9mM Na_2CO_3溶液が最良であった。全血1mlにミリQ水2mlの濾液をOn Guard II AGとOn Gurard IIHカートリッジに通し、Cl^-を除去した。その通過液をDX-500イオンクロマトグラフに注入し亜硝酸と硝酸を分析した。血中の亜硝酸は約3時間以内に硝酸に酸化されることが判明した。硝酸の全血からの回収率は90%以上と良好であった。検量線も水中では1-100μg/mlで両化合物共に良好な直線性を示し、再現性も日内・日替わり変動共に10%以内であった。ヒト血液につき実際に硝酸を測定した結果、1.27-7.60μg/mlであった。以上の結果を論文として米国専門雑誌に投稿し、印刷中である。2)ESRによるヒト試料中無機毒物測定法の開発マンガン(Mn)イオン、モリブデン(Mo)イオンならびにチオシアン酸(SCN)イオンのESRによる測定法の開発研究を行った。Mnイオンは常磁性を持ち、ESR吸収スペクトルに強いシグナルを出現させる。この特性を利用して、組織中のMnイオンを定量することを試み良好な結果を得た。次にMoイオンは+6価の状態では安定で、そのままではESRスペクトルにシグナルに与えない。従って、Moイオンとジエチルジチオカルバメートが非常に強く結合し、その反応物を還元することにより強い常磁性を示すことを見出した。それぞれの結果を専門雑誌に発表した。本研究費補助金は平成14年後半に追加採択されたため,現在機器設置が終了し,ようやく稼動し,データが出始めた段階にある。1)イオンクロマトグラフィー装置の立ち上げ:今回の研究では人体試料中のなるべく多くの無機毒物の検出同定法を確立し,無機毒物による中毒事件・事故に備えることを目的としている。われわれは既に亜硝酸エステルを吸入した場合に血中に無機亜硝酸やその酸化物である無機硝酸が出現することを経験しているため,実験の手始めとして,ヒト血中亜硝酸と硝酸の分析を試みながらイオンクロマトグラフィー装置の立ち上げを行った。当教室に導入されているイオンクロマトグラフィー装置はオートサプレッサー方式で,安定性に優れ,バックグランドが低く,その分検出能力(感度)が上昇する。しかも,本装置は内径2mmのマイクロボアカラムに対応できるようポンプやチューブ全体の容量が最小限に抑えられ,さらに高感度分析が期待できる。2)ヒト血中亜硝酸・硝酸の分析:ヒト健常人の血液に亜硝酸ナトリウムと硝酸カリウム各1ug/mLを添加し混和した。

それに限外濾過法による除タンパクを施し,得られた濾液を試料として,分離カラム内径2mm IonPacAS15を用い,移動相は38mM NaOH溶液を使用し,イソクラティックモードで検出を試みた。ところが,亜硝酸出現部のごく近傍に大きなCl^-イオンが出現し,亜硝酸のピークを妨害した。そのためフッ化銀や酢酸銀を加えCl-イオンを除去することを試みている。さらにイソクラティックモードだけでなく,各条件のクラジエントモードで,各ピークの分離条件を検討しているところである。3)ESRならびに原子吸光分析による無機物質の検出:ラット組織中の鉄,マグネシウム,亜鉛を原子吸光分析法によって定量する詳細を設定した。また銅はジエチルジチオカルバメートと錯体を形成させた後にESR分析したところ好結果を得ている。さちに亜硝酸検出法として,溶液中の亜硝酸を0.1Mのアスコルビン酸で還元し,NOとし,有機層中の鉄にトラップし,ESRによって定量する新しい手法も開発しつつある。ようやく機器設置が終了し,本格的に実験を開始し,あらゆる無機毒物の分析に一応は対応できる設備が整ったと言える。なるべく多種類の無機毒物分析の詳細を確立しようと実験を急いでいるが,平成15年度では実験がようやく軌道に乗り,ヒト血中亜硝酸・硝酸の分析法の詳細を確立し,現在論文としてまとめつつある。一方ESR技術による無機毒物検出に関しても亜硝酸についても好結果を得たので,これらの成果について簡単に報告する。1)ヒト全血中亜硝酸・硝酸の分析法の確立:亜硝酸・硝酸化合物は冠動脈拡張薬,肉製品の発色剤,錆止め,肥料,火薬などさまざまな用途に使用されており,ヒトが何らかの形でそれらを摂取し,中毒を起こすことが多い。そのためヒト試料中からの亜硝酸・硝酸の高感度分析は重要である。当初分離カラムとしてIonPac AS15を用いて実験を開始したが,亜硝酸出現部のごく近傍に大きなCl^-イオンが出現し,亜硝酸検出を妨害した。そのため他のカラムを検討した結果IonPac AS-HCの方が分離が良好であることが判明し,このカラムを採用した。移動相は9mM Na_2CO_3溶液が最良であった。全血1mlにミリQ水2ml加え,十分に溶血させ,さらに遠沈限外ろ過除タンパクを行い,約2mlのろ液を得る。このろ液をOn Guard II AGとOn Guard II Hカートリッジに通し,Cl^-を除去した。その通過液をDX-500イオンクロマトグラフに注入し亜硝酸と硝酸を分析した。血中の亜硝酸は約3時間以内硝酸に酸化されることが判明した。硝酸の全血からの回収率は90%以上と良好であった。検量線も水中では1-100μg/mlで亜硝酸・硝酸共に良好な直線性を示し,再現性も日内,日替わり共に10%以内であった。ヒト血液について実際に硝酸を測定したところ3.087.71μg/mlであった。2)ESRによるヒト血漿・尿中亜硝酸の分析法の確立:ヒト体液中亜硝酸を0.10.5Mのアスコルビン酸で還元し,NOとする。これをジエチルジチオカルバメートと錯体を形成させた鉄にトラップさせ,NO-Fe(DDC)_2を形成させると,ESRにおいて特徴的なシグナルを得ることが出来た。
下咽頭癌の浸潤転移を規定する既存、新規分子の発現と予後との関連性

下咽頭癌の予後を規定する3因子につき検討を加え以下のような結果を得た。1)E-カドヘリンとβ-カテニンの発現:両染色は浸潤先端部で発現性が低下する傾向があった。染色性と予後の関連は認められなかった。2)NeuroleukinとDJ-1 mRNAの発現:下咽頭癌症例のパラフイン包埋切片においても両染色が高感度ISH法にて可能であった。Neuroleukinでは増殖先端部と壊死巣周囲において染色性の増強が観察された。両染色とも下咽頭癌の臨床経過との関連性があり、新たな予後因子となりうることが示唆された。3)ラミニン5γ2鎖の発現:主病巣(浸潤癌)より同心円状にルゴール不染城が存在し、同部には上皮内癌が分布していた。Laminin-5は主病巣よりも周囲の上皮内癌で染色性が高く、増殖活性がより高まっていることが示された。癌の浸潤が主病巣から同心円状に拡大することが示唆された。総括:下咽頭癌において1)E-カドヘリン・β-カテニンは浸潤能との関連は強くなかった、2)NeuroleukinとDJ-1mRNAの発現は有用であるが、染色にさらなる工夫が必要である、3)ラミニン5γ2鎖の発現は検索した予後因子では最も浸潤能・予後との関連が強く、有用性の高い因子であると考えられる。"下咽頭癌の浸潤・転移を規定する新規分子の解析"の一環として癌細胞が自ら分泌するAutocrine Motility FactorであるNeuroleukin(癌細胞の遊走・転移に関与)とRNA binding regulatory subunitであるDJ-1(癌細胞の分化・増殖に関与)の2因子について高感度in situ hybridization法を用いて染色を行った。従来パラフィン包埋切片では解析が困難とされてきた微量mRNAの検出をジゴキシゲニン標識complementaryRNAプローブの導入や標識tyramideなどの工夫を加え染色を行った。対象は下咽頭癌手術症例20例で、house keeping geneであるβ-2マイクログロブリンを用いてRNAの保存を確認できた症例について染色を行った。9例は長期生存例、11例は原病死症例である。NeuroleukinはDJ-1に比し染色性が強く、全体的にinvasive frontにより強く染まる特徴を示した。Neuroleukinでは分化度が低く、散布性進展を呈する症例が有意に染色性の増強を示していることがわかった。Neuroleukinの染色スコアと全20症例の5年生存率の関係では染色性と予後に関連が示唆されたが、有意な関係ではなかった。下咽頭癌症例のパラフィン包埋切片においてもNeuroleukinとDJ-1のmRNAの染色が高感度ISH法にて可能であった。これらの結果は他の予後因子の知見と合わせて、下咽頭癌の部分切除の際に参考になりうるかどうか今後の検討課題と思われる。下咽頭癌は予後の悪い頭頸部悪性腫瘍の一つである。その原因として(1)下咽頭における局所の癌浸潤が予測しにくく、局所再発の制御が容易ではないこと、(2)局所の解剖学的防御機構に乏しく、咽頭のリンパ流も豊富で早期から所属リンパ節転移や遠隔転移を起こし易いこと、などが挙げられている。しかし、未だ下咽頭癌の局所進展と転移のメカニズムは十分に解明されていない。

研究が容易に進まない背景に(1)喉頭の軟骨群の加齢による石灰化が下咽頭癌の薄切標本による検討を困難にしていること、(2)予後に関係する因子を、特に永久固定標本を用いて、検知できる有効な免疫染色法の開発が進んでいないこと、(3)患者の通院の自主的中断や転居などにより癌治療後の長期に渡る経過追跡が容易ではなく、多くの症例を蓄積することが困難なこと、などが挙げられる。以上の疑問点を解決するために本プロジェクトを計画した。プロジェクト第二年にあたる今年度は下咽頭癌の局所進展についてdysplasia, carcinoma in situ, invasive squamous cell carcinomaの3つの組織型を対比させつつ、免疫組織学的検討を行った。その結果癌の主病巣よりは周囲のCIS病巣の方がより強い活性を示していることが証明された。症例を増やし再現性の有無を確認中である。下咽頭癌の予後の悪い要因として(1)下咽頭における局所の癌浸潤が予測しにくく、局所再発の制御が容易ではないこと、(2)局所の解剖学的防御機構に乏しく、咽頭のリンパ流も豊富で早期から所属リンパ節転移や遠隔転移を起こし易いこと、などが挙げられている。しかし、未だ下咽頭癌の局所進展と転移のメカニズムは十分に解明されていない。下咽頭癌の局所進展が同心円状に中心から周囲に向かって広がる所見が捉えられた。症例を増やしてさらに解析を進めている。
405nm青紫色レーザー光による新規口腔カンジタ症治療法の開発

口腔カンジダ症はカンジダ属真菌による口腔粘膜の感染症であり、その病態は、さまざまである。その原因は宿主の免疫能の低下など日和見感染として発症する側面と、菌交代現象を背景として発症するなどきわめて複雑である。そこで本研究では、より効果的で簡便な新しい口腔カンジダ症予防法、治療法の開発の可能性につき検討した。口腔内より分離されるカンジダ属真菌4種に対し、405nm青紫色レーザー光は、増殖抑制効果を有していた。このことは、405nm青紫色レーザー光を利用した口腔内カンジダ属真菌の制御が可能なことを示しており、口腔カンジダ症に対する新たな低侵襲予防法、治療法確立の可能性を示唆するものと考えられた。口腔カンジダ症はカンジダ属による日和見感染で4060%のヒトには口腔内にカンジダが検出される。口腔カンジダ症の病態として、偽膜性カンジダ症、紅斑性カンジダ症、萎縮性カンジダ症などがある。その原因として長期の抗菌薬、ステロイド投与、免疫力の低下などがある。高齢化社会を迎え、要介護者が増加する中、口腔ケアの重要性が提唱されている。常在菌である口腔カンジダの増殖をコントロールすることは、口腔の恒常性を保ち、難治性の誤嚥性肺炎の発生を抑制することが可能である。また、カンジダ菌の治療においては、抗真菌薬が一般的であるが、副作用が強いこと、長期間の服用が必要であること、さたには抗真菌薬に対する耐性がおこりやすいなどの問題点がある。そこで副作用が少なく、高齢者や有病者に対しても効果的で簡便な新しい予防法、治療法の開発が重要である。そこで、光線力学療法(Photodynamic Therapy:PDT)を用いた新たな治療法の確立を試みた。本研究では405 nm青紫色レーザー光がカンジダ属真菌の増殖に及ぼす影響を明らかにするとともに、青紫色レーザー光を口腔カンジダ症の予防、治療に応用し得る可能性につき検討した。C.albicansに対しては出力200 mW、照射時間10分で約55%、20分で約90%の増殖抑制効果が認められた。C.glabrataに対しては出力200 mW、照射時間5分で約40%、10分で約60%の増殖抑制効果が認められた。C.parapsirosisに対しては増殖抑制傾向が認められたが、出力200 mW、照射時間5分、10分で統計学的に有意差は認められなかった。C.tropicalisに対しては、出力200 mW、照射時間5分以上で約70%の抑制効果が認められたものの、照射時間を10分まで延長しても著明な抑制効果の増強は認められなかった。このことは、口腔カンジダ症に対して405 nm青紫色レーザー光を用いた新たな低侵襲予防法、治療法確立の可能性を示唆するものと考えられた。口腔カンジダ症はカンジダ属真菌による口腔粘膜の感染症であり、その病態は、偽膜性カンジダ症、紅斑性カンジダ症、肥厚性カンジダ症などさまざまであるが、その原因は宿主の免疫能の低下やステロイド薬投与による日和見感染として発症する側面と、長期の抗菌薬の投与により菌交代現象を背景として発症するなどきわめて複雑である。治療は抗真菌薬の投与が一般的となっているが、副作用が強く、肝、腎臓機能が低下した患者には投与しにくいこと、耐性株の出現を助長し、より難治性の口腔カンジダ症の発症を助長すること、また長期の投与による医療経済の圧迫など、さまざまは問題点がある。そこで本研究では、副作用が少なく、高齢者や有病者に対しても効果的で簡便な新しい口腔カンジダ症予防法や治療法の開発の可能性につき検討した。口腔内より分離されるカンジダ属真菌4種に対し、405nm青紫色レーザー光照射は、増殖抑制効果を有していた。このことは、405nm青紫色レーザー光を利用した口腔内カンジダ属真菌の制御が可能なことを示しており、口腔カンジダ症に対する新たな低侵襲予防法や治療法確立の可能性を示唆するものと考えられた。歯周病などの口腔感染症による口腔環境の悪化が、虚血性心疾患、糖尿病、骨粗鬆症など、さまざまな全身疾患の進行や予後に密接に関与しているという研究結果が数多く報告されてきており、口腔の健康が全身の健康の維持、増進という観点からも大きく注目されている。口腔感染症の1つに難治性の誤嚥性肺炎の原因となる口腔カンジダ症がある。そこで光線力学療法(Photodynamic Therapy:PDT)に着目した。近年では、このPDTはさまざまな微生物に対しても応用されている。

本研究では405nmレーザー光照射装置を開発し、口腔内より分離されるカンジダ属真菌に対するレーザー光の効果を検証し、副作用が少なく、高齢者や有病者に対しても効果的で簡便な新しい口腔カンジダ症予防法、治療法の開発の可能性につき検討した。口腔内より分離されるカンジダ属真菌4種に対し、405nm青紫色レーザー光は、増殖抑制効果を有していた。このことは、405nm青紫色レーザー光を利用した口腔内カンジダ属真菌の制御が可能なことを示しており、口腔カンジダ症に対する新たな低侵襲予防法、治療法確立の可能性を示唆するものと考えられた。口腔カンジダ症はカンジダ属真菌による口腔粘膜の感染症であり、その病態は、さまざまである。その原因は宿主の免疫能の低下など日和見感染として発症する側面と、菌交代現象を背景として発症するなどきわめて複雑である。そこで本研究では、より効果的で簡便な新しい口腔カンジダ症予防法、治療法の開発の可能性につき検討した。口腔外科405nm青紫色レーザー光照射により、カンジダ属真菌の増殖抑制効果が認められたが、この詳しいメカニズムは不明である。一方、腫瘍や細菌に対する光線力学療法のメカニズムは、細胞内の光感受性物質であるプロトポルフィリンIXを利用している。細胞質内に取り込まれたアミノリブリン酸がヘムに合成されるまでの過程でプロトポルフィリンIXが合成される。このプロトポルフィリンIXにレーザー光照射により腫瘍および細菌内にフリーラジカルが発生し、細胞障害され増殖抑制に働いていると考えられている。カンジダ属真菌においても同様の代謝系が存在し、菌体内にプロトポルフィリンIXまたはその類似物質が存在することが推測される。今後はこのメカニズムの解明のための研究を推進していく予定である。口腔内より分離されるカンジダ属の4菌種に対し、405 nm青紫色レーザー光を照射することにより、増殖抑制効果が認められた。このことは、口腔カンジダ症に対して405 nm青紫色レーザー光を用いた新たな低侵襲予防法、治療法確立の可能性を示唆するものと考えられる。前年度からの繰越金が発生しているのは、平成25度分の研究計画が順調に進行し、細菌培養用の試薬や物品の購入費を抑えることができたことと、本年度に研究実施予定であったプロトポルフィリンIXを菌体内で増加させる方法の開発に関する実験が、現時点では予備実験の段階で、25年度分の繰り越し分を使用しているからであるが、今年度以降は遅れている計画を進めるとともに、in vivoでの実験を行うため、追加の組織学的検討試薬類や物品の購入および実験動物の購入や飼育が必要で、今年度に使用する予定であったこれらの繰越金を有効に使用して本研究を順調に進展させていく予定である。405 nm青紫色レーザー光照射によりカンジダ属真菌の増殖抑制効果が認められたが、このメカニズムは不明である。細菌においては、腫瘍細胞と同様に菌体内に光感受性のポルフィリンが存在しているため、レーザー光照射により発生したフリーラジカルによる細胞障害により増殖が抑制されていると考えられている。このことから、カンジダ属真菌においても菌体内にポルフィリンまたはその類似物質が存在することが推測される。また、菌種により増殖抑制効果に差が認められた背景には菌種による菌体内ポルフィリン量の差異が関係している可能性がある。
哺乳類の初期胚発生におけるアミノ酸受容体の機能解明と卵子老化予防への応用

加齢による卵子や受精卵の品質低下の予防方法は、晩婚化が進んだ現代において非常に重要な研究課題であり、2013-2014年度の若手研究B(課題番号25861479)に引き続き、そのメカニズムの解明を行った。本研究では、新たに因子の候補として見出したグリシンレセプターについて、その発生段階ごとの発現パターンを明らかにした。さらに、CRISPR/Cas9を用いたゲノム編集により、卵子および受精卵に発現しているグリシンレセプターのノックアウトマウスの作製に成功した。今後はこのノックアウトマウスを用いて研究を継続する予定である。加齢に伴う卵子や受精卵の品質の劣化(卵子老化)は、晩婚化が進む現代において、非常に重要な研究テーマの一つであるが、その原因となる因子や予防法は十分にわかっていない。平成26年度までの若手B研究によって、1受精卵膜上でCl-イオンチャネルとして働くグリシンレセプターが新たな因子の一つであること、2マウス・ウシ受精卵へのグリシンレセプター作動薬の添加による胚発生率向上効果を明らかにしてきた。そこで本研究では、グリシンレセプター欠損モデルの作製、光遺伝学的手法による強制的なCl-イオンチャネルの開口実験などを行うことで、グリシンレセプター作動薬の胚発生率向上効果メカニズムの解明と応用を検討することを目的として、研究を行った。平成27年度はゲノム編集に必要なフェムトジェット(マイクロインジェクション用機器)を購入し、計画に必要なゲノム編集を実施できる体制を整えた。この機器が高額であったため、平成27年度に前倒し申請を行っている。また、平成26年度までの研究で哺乳類胚発生への影響を明らかにしていたグリシンレセプターの発現プロフィールを詳細に調べたところ、卵子から受精卵、胚盤胞までの期間で発現しているグリシンレセプターは、特定のサブユニットのみであることがわかった。これは今までに明らかにされておらず、本研究独自の成果である。さらに胚盤胞期胚での免疫染色の結果、グリシンレセプターは胚全体の細胞において、細胞膜に局在している可能性が示唆された。現在、これらのグリシンレセプターの卵子や胚に特異的に発現しているサブユニットの機能を欠損させるために、CRISPR/Cas9を用いたゲノム編集を開始している。この機器が高額であったため、平成27年度に前倒し申請を行った。また、前年度までの研究で哺乳類胚発生への影響を明らかにしていたグリシンレセプターの発現プロフィールを詳細に調べたところ、卵子から受精卵、胚盤胞までの期間で発現しているグリシンレセプターは、α1、α4、βサブユニットのみで、α2、α3サブユニットは発現していないことがわかった。さらに胚盤胞期胚での免疫染色の結果、αサブユニットは胚全体の細胞において、細胞膜に局在している可能性が示唆された。今回、免疫染色に用いた抗体はαサブユニットすべてに交差する可能性があるため、α1およびα4サブユニットのみに反応する抗体でさらに解析する予定である。さらに、平成27年度中にグリシンレセプターα1およびα4サブユニット、βサブユニットを機能欠損させるゲノム編集用のgRNAを設計し、その効果を確認する実験を開始した。これらの進捗状況から、本年度は「おおむね順調に進展している」を選択した。加齢に伴う卵子や受精卵の品質劣化(卵子老化)は、晩婚化が進むわが国において非常に重要なテーマの一つであるものの、その原因や予防方法はいまだよくわかっていない。平成26年度までの研究により、1受精卵膜上で塩化物イオンチャネルとして働くグリシンレセプターが新たな因子候補であること、2マウスやウシ受精卵でグリシンレセプター作動薬を作用させると発生率が向上することを示した。そこで平成27年度、平成28年度は前回の計画をさらに深化させ、1卵子形成および受精卵の胚発生時におけるグリシンレセプターの発現プロフィールおよび電気生理学的特性を詳細に解析する、2CRISPR/Cas9を用いて、特定のα, βサブユニットを欠損したグリシンレセプター欠損モデル受精卵の作製し、胚発生を解析する、3内因性のグリシンレセプターを欠損し、代わりにレーザー光依存的に塩化物イオンチャネルを開口することができるハロロドプシンを発現したモデル受精卵を作製し、人為的な塩化物イオンの流入で胚発生を制御できるかどうかを確かめることを目指して研究を行った。その結果、1受精卵膜上で発現しているグリシンレセプターαサブユニットが、他の領域ではあまり見られないα4サブユニットであることを明らかにし、2CRISPR/Cas9を使ったゲノム編集技術により、α4およびβサブユニットを欠損させたノックアウトマウスを作製した。現在、これらのグリシンレセプターノックアウトマウスの解析中である。3一部、光遺伝学操作による実験は出来なかったが、内因性のグリシンレセプターの欠損した受精卵の作製には成功しており、引き続き次年度以降の計画で実施する予定である。さらに、

CRISPR/Cas9を用いたゲノム編集により、卵子および受精卵に発現しているグリシンレセプターのノックアウトマウスの作製に成功した。今後はこのノックアウトマウスを用いて研究を継続する予定である。平成28年度は、「現在までの進捗状況」の項でも述べたように、特異抗体を用いたグリシンレセプターα1およびα4、βサブユニットのタンパク発現解析を実施するとともに、下記の2つのサブテーマを中心に実施する。(2)CRISPR/Cas9を用いたグリシンレセプターα1およびα4、βサブユニット欠損モデル受精卵の作製と胚発生の解析:H27年度に引き続き、オフターゲットの少ない最適なα1およびα4、βサブユニットのgRNAを作製し、それぞれCas9 mRNAとともにマイクロインジェクション後、1in vitroでの体外培養を行い、初期胚発生への影響を検討する。また、2偽妊娠誘導を行った仮親マウスに胚移植を行い、着床後発生への影響も確認する。(3)内因性のグリシンレセプターを欠損し、代わりにレーザー光依存的に塩化物イオンチャネルを開口することができるハロロドプシンを発現したモデル受精卵を作製し、人為的な塩化物イオンの流入で胚発生を制御できるかどうかを確かめる:グリシンレセプター作動薬の卵子老化対策への応用検討を行うには、塩化物イオンチャネルとしてのグリシンレセプターを制御することで、発生現象をコントロールすることができるかどうかを検証する必要がある。そこで、黄色光依存的に塩化物イオンチャネルを開口し、細胞内に塩化物イオンを流入させることができるハロロドプシンを発現している受精卵に、上記(2)で確立したGlyR欠損を導入し、「内因性のGlyRを持たずに、人為的に塩化物イオンチャネルをON/OFFすることができる受精卵」を作製する(Halo Tg/GlyR KO受精卵)。このHalo Tg/GlyR KOモデル受精卵を使い、任意のタイミングで、レーザー光の刺激で塩化物イオンを人為的に細胞内に導入(あるいは導入停止)し、初期胚発生がどのように変化するかを調べる。生殖工学平成27年度中にゲノム編集に必要なフェムトジェット(マイクロインジェクションに使う機器)を購入したが、実施計画に必要な試薬やマウスが足りなくなると予測されたため、前倒し請求を実施した。その際に発注が次年度になったものや、試薬等でキャンペーン価格のように値下がりしたものがあったため、74,770円の次年度使用額が生じた。平成28年度はグリシンレセプターα1およびα4サブユニットのそれぞれに特異的に反応する抗体を用いた免疫染色や、CRISPR/Cas9を用いたゲノム編集を実施する予定である。これらは、すでに準備をしているが、グリシンレセプターα1およびα4サブユニット特異抗体、それにin vitro transcriptionに必要な試薬類が非常に高額であり、さらに実施する例数を増やす予定にしているため、当初計画通りの予算が必要になると考えられる。
伝統的許可制度の現代的変容―許可制度の再構築に向けた比較法研究

比較法研究の1年目は、ドイツにおける伝統的許可制度の特徴を確認するとともに、この制度が現代法の中でどのような課題に直面しているのかを明らかにすることを目標とした。具体的には、19世紀末の公法学者・実務家の著作のほか、許可法制の雛形を形作っている営業法のコンメンタールや一般警察法のハンドブックの収集・分析を行いつつ、古典的行政法のドグマティカーたるO. Mayerが、事業者の特定の行為を許可留保付き予防的禁止という統一概念の下で類型化をしたことの意味、これに対してF. FleinerがO. Mayerの理解をさらに発展させ、事業者の行為類型に応じ免除留保付き抑止的禁止という独自の類型を立てたことの意味を、具体の実定法の構造に基づいて明らかにした。また同時に、我が国の許可制度の理解(とりわけ美濃部のそれ)が、O. Mayerが理論化した「警察許可」を、果たして、またどの程度継受しているのかについても検証した。この検討の過程において、美濃部は許可を受けた者の法的地位に関し、《許可後も公共の安寧秩序と適合することの要請》と《許可付与後の事業者の法的地位の安定の要請》との両立を「行政行為の取消(撤回)の制限」の問題として主題化しつつも、両者の要請を具体的にどのように両立させるかという問題について、十分な解答を示していないことが明らかになった。これにより、〝そもそも既に行政機関から適法に許可を受けていることが、許可付与後の事業者の状態を制限することとの関係において、果たして、またどのような法的意味を有するか〟という問題を、許可処分の法的効果との関連でさらに精緻に分析する必要性が明らかになった。1必要な資料について、順調に収集を継続することができていること、また2問題把握のための基本的な検討を一通り終え、今後の研究全体の方向性について確認するとともに、その成果の一部をまとめ、公表することもできたこと(拙稿「伝統的許可制度の現代的変容(上・下)ー原子炉設置許可とバックフィット命令を素材にして」法律時報90巻7号80-85頁、8号96-101頁(2018年))が、その理由である。2年目は、伝統的許可制度が持つ特徴が、連邦イミシオン防止法や水管理法、原子力法にかかるカルカー決定などを通じて徐々に変化し、新たな類型化と定義づけが求められていることを明らかにしたい。具体的には、集会法判決からカルカー決定に至る許可制度にかかる判例の分析を通じて、伝統的許可制度の特徴である〝拘束的許可請求権〟がどのように〝瑕疵なき裁量行使を求める請求権〟に変化していったのか、また営業法が連邦イミシオン防止法に改正される際、事業者に潜在的な義務(基本義務)が課され、許可を受けた事業者の存続保護が事業活動期間を通じて制限されることになったこと等の経緯について調査する予定である。主たる検討対象は、許可は「禁止された自由を回復する」という法効果の意味並びにそこから導かれる〝点的な〟法律関係と、事業者に対する許可付与後の存続保護との関係性にある。従って、初年度に引き続いて、関連法令のコンメンタールをはじめ各種判例・評釈を収集し分析を行いたい。また同時に、ドイツの現行の許可制度が、行政法改革やヨーロッパ法の影響を受け、総体として、1許可手続に申請者を「動員」(報告義務の賦課)することで国家と社会の密接な関係を形成し高度な利益調整をはかっていること、また2許可手続の迅速化、さらに3許可制度を柔軟に解することで、許可後の行為に注目し、変化した事実に対応することを指向していることも指摘されていることから、その実務的意義と行政法理論へのインパクトを検証すべく、タイミングを見て海外調査を実施することも考えている。

1必要な資料について、順調に収集を継続することができていること、また2問題把握のための基本的な検討を一通り終え、今後の研究全体の方向性について確認するとともに、その成果の一部をまとめ、公表することもできたこと(拙稿「伝統的許可制度の現代的変容(上・下)ー原子炉設置許可とバックフィット命令を素材にして」法律時報90巻7号80-85頁、8号96-101頁(2018年))が、その理由である。2年目は、伝統的許可制度が持つ特徴が、連邦イミシオン防止法や水管理法、原子力法にかかるカルカー決定などを通じて徐々に変化し、新たな類型化と定義づけが求められていることを明らかにしたい。具体的には、集会法判決からカルカー決定に至る許可制度にかかる判例の分析を通じて、伝統的許可制度の特徴である〝拘束的許可請求権〟がどのように〝瑕疵なき裁量行使を求める請求権〟に変化していったのか、また営業法が連邦イミシオン防止法に改正される際、事業者に潜在的な義務(基本義務)が課され、許可を受けた事業者の存続保護が事業活動期間を通じて制限されることになったこと等の経緯について調査する予定である。主たる検討対象は、許可は「禁止された自由を回復する」という法効果の意味並びにそこから導かれる〝点的な〟法律関係と、事業者に対する許可付与後の存続保護との関係性にある。従って、初年度に引き続いて、関連法令のコンメンタールをはじめ各種判例・評釈を収集し分析を行いたい。また同時に、ドイツの現行の許可制度が、行政法改革やヨーロッパ法の影響を受け、総体として、1許可手続に申請者を「動員」(報告義務の賦課)することで国家と社会の密接な関係を形成し高度な利益調整をはかっていること、また2許可手続の迅速化、さらに3許可制度を柔軟に解することで、許可後の行為に注目し、変化した事実に対応することを指向していることも指摘されていることから、その実務的意義と行政法理論へのインパクトを検証すべく、タイミングを見て海外調査を実施することも考えている。
廃棄物処分場の遮水バリヤ劣化機構に関する研究

近年、環境問題の顕在化・広域化に伴い、その解決方法の1つとして各種の廃棄物処分場が計画・建設されるとともに、廃棄物を封じる遮蔽バリヤの長期安定性の向上と科学的検証が緊急な課題になっている。たとえば、一般廃棄物を対象とする半地下式の処分場では、これが生活空間に近接して建設されることから、確かな遮水が重要であり、遮水バリヤの安定性の解明が求められている。本研究は、この要請に応えて、遮水バリヤの劣化に係わる物質移動と進行性破壊に焦点を絞り、基礎的研究を行ってきた。具体的には、世界に先駆けて、「X線CTを用いた高温・荷重環境での遮水構造耐久性試験法」を構築し、遮水バリヤの内部での構造要素の相互干渉と変形・破壊、並びに移流拡散を可視化・定量化することによって、漏水に至るまでの遮水バリヤの劣化プロセスを明らかにする実験的研究を実施した。平成18年度では、X線CT専用載荷機能付移流拡散実験装置を開発した。X線CT室内域で実施可能なあらゆる実験は、1)X線の物理特性、2)撮影領域内の空間的制限および3)被検体テーブルの積載重量の制限によって影響を受ける。これらの点をすべてクリアした移流拡散実験装置を開発し、まず装置としての機能性を確認・評価した。平成19年度では、遮水シートの破損パターンとして、円形、長方形、複数円破損、地盤との設置条件を変えた漏水実験を実施、破損形状および設置条件が漏水メカニズムにどのような影響を及ぼすかについてX線CT画像を用いて評価した。破損面積を一定とし、破損形状の影響のみに着目した場合、長方形破損の方が漏水量が多いことが判明し、実際の現場においては、施工時に割烈性破損について十分配慮が必要であることがわかった。また、設置条件として、地盤に完全密着している場合は、破損形状にのみ影響を受けるが、完全密着でない場合、破損形状に関係なく労水量が増加することが判明した。以上の研究成果は、1件の学会発表で発表されており、20年度に土木学会論文集に投稿予定である。X線CT専用移流拡散実験装置の開発およびその性能評価18年度では,本研究に関連する移流分散解析を行った研究成果の論文を一編とX線CTスキャナを使用して局所的な水の流入によって生じる地盤構造の変化を可視化した研究成果に関する論文を一編を執筆し国際会議において口頭発表した.この成果を踏まえて,遮水バリヤ劣化後の漏水メカニズムを可視化するためにX線CT専用移流拡散実験装置の開発に着手した.X線CT室内域で実施可能なあらゆる実験は,1)X線の物理特性,2)撮影領域内の空間的制限および3)被検体テーブルの積載重量の制限によって影響を受ける.これらの点をすべてクリアした移流拡散実験装置を開発し,まず装置としての機能性を確認・評価した.18年度では,シンプルな現象を観察するために、排水層として砂利,バリア層として細粒分含有率が異なる3種類の砂地盤材料を敷設した.劣化に伴う局所的な水の浸透現象を、1点集中式のノズルで水を注入しこれに伴う細粒分の損失状況をX線CT画像解析により評価した.粗粒分含有率が高い地盤では,土粒子間が互い接触する箇所が多いために,局所的な水の流入によって地盤の間隙構造の変化が,細粒分含有率が高い地盤と比較して顕著でない.一方細粒分が多い地盤ほど,細粒分の損失が粗粒分の集中することを促し,局所的に透水性が良くなる現象が観察された.この結果より、局所的な水および汚水の浸透は、細粒分の流出により地盤の空隙構造を変え、そのことにより地盤内の汚染を加速させることがわかった.近年、環境問題の顕在化・広域化に伴い、その解決方法の1つとして各種の廃棄物処分場が計画・建設されるとともに、廃棄物を封じる遮蔽バリヤの長期安定性の向上と科学的検証が緊急な課題になっている。

また、設置条件として、地盤に完全密着している場合は、破損形状にのみ影響を受けるが、完全密着でない場合、破損形状に関係なく労水量が増加することが判明した。以上の研究成果は、1件の学会発表で発表されており、20年度に土木学会論文集に投稿予定である。