hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
拡がった物体に対する非リーマン幾何学的モデルの確立

フィンスラー空間の基本関数mth root metricに含まれる幾何学的パラメーターと弾性定数の間に相関があることを示し、幾何学的パラメーターと異方性パラメーターの取りうる値について明らかにした。この結果に基づいて異方性媒質中の波動伝播を幾何学的に定式化した。本年度は、弾性体など連続体に見られる特異点の幾何学的定式化を行った。マイクロポーラー連続体など、偶応力の存在によって応力が非対称になる場合に応力関数及び偶応力関数によって張られる曲面を導入した。それぞれの曲面の曲率を求め、応力と偶応力によって表現したところ、応力の非対称性が偶応力関数曲面の平均曲率の存在と対応付けられることが分かった。この曲率による表現を用いて非対称応力場における破壊条件を議論したところ、モールの応力円の中心や半径の対称応力場からのずれを偶応力関数曲面の平均曲率によって特徴付けられることが分かった。さらに具体的に特異点が存在する場合を考え、その周辺での応力場を幾何学量によって議論した。Edge dislocation、wedge dislocationに対する応力関数と偶応力関数を用い、それぞれの曲面の幾何学量を求めた。その結果、曲率は特異点が存在する領域の近傍のみで値を持ち、応力の非対称性による偶応力の効果は欠陥の周辺に限定されることが明らかになった。さらに、本年度は岩石など粘弾性体のレオロジーについても幾何学的視点に基づく研究を行った。分数階微分の幾何学とレオロジーの熱力学によって一般化された構成則を導出するとともに、具体的に高温下における岩石や結晶の変形実験のデータを基に分数階微分の階数を決定した。また、力学系の幾何学的研究としてロトカ・ボルテラ系など生態系の挙動に対して、常微分方程式系の不変理論(KCC-theoly)を適用し、安定性に関する議論を行った。特に、任意の点における解曲線の摂動に対する収束発散を示す偏差曲率と線形安定性との関係を調べた。その結果、偏差曲率テンソルの符号が捕食系と競争系を分ける指標となることが分かった。本年度までに特異点の幾何学的表現として、多価関数による物理場の特異点を非リーマン空間上の幾何学量と対応させ、転位や回位などの複数の特異点を同時に幾何学量で特徴付けることができた。さらに、応力関数曲面の観点から転位と曲率の関係を明らかにした他、分数階微分の曲面論を展開して非局所性の幾何学的性質を示したことで、当初の計画以上に進展していると考えられる。今後は微分形式による河口空間の表現を用いて、これまでに得られた結果をより数学的に定式化する。結晶中の転位については異方的な場合に拡張し、その他の特異点として結晶粒界、流体運動の渦などをリーマン空間からの逸脱として非リーマン空間の捩率テンソルとして表現することで、様々な非線形現象に見られる特異点の微分幾何学的表現を与える。さらに、曲率テンソルを用いて欠陥場の安定性についても考察する。また、応力関数曲面の研究については非対称応力場へと拡張することを考え、より多くの欠陥場を含む現象にも適用することを試みる。その他に分数階微分による曲線論を力学系に適用することで非局所性や時間遅れの効果を幾何学的に分析する。
日本古代の王権と交易掌握

これまで、日本古代国家は水田を支配することにより、統治する地域を広げていったと考えられてきた。しかし実際には、王族や豪族が交易する場所を開発することにより、全国を支配するようになっていったという新説を出した。本研究は、日本古代国家が流通経済によって支えられていたことを明らかにするものである。そして、現在忘れられつつある各地域の歴史を復原することにより、地域社会の活性化を目指すものである。本年度は、日本古代国家を支えた流通経済が形成されていく過程を明らかにするため、ヤマト王権による交易・物資輸送ルートの開発がどのように行われたのか考察した。具体的には、王権の中枢があった大和(現在の奈良県)に近い近江国野洲郡(現在の滋賀県守山市)を事例に、調査・研究を進めた。その結果、近江国野洲郡の一帯が、朝鮮半島から渡ってきた渡来系氏族の先進的な知識や技術を利用して開発され、水上交通と陸上交通との結節点として物資輸送の重要拠点であったことを示すことができた。また、そうした地域的特徴がその後の時代にも活かされ、律令国家形成に必要不可欠な評家(のちの郡家)といった地方行政機関が置かれるに至ったことも解明することができた。この研究成果は、近刊の加藤謙吉・佐藤信・倉本一宏編『日本古代の地域と交流』に論文として掲載予定である。また、西国に置いた支配拠点の事例として、筑前国の観世音寺領把伎野(現在の福岡県朝倉市)を中心に現地踏査を行った。この地域は、7世紀に王宮が置かれるなど、王権との関わりが密接な場所である。これまでも、豊後(現在の大分県)につながる陸上交通や、筑後川の水上交通の結節点として注目してきたが、今回の調査ではさらに福岡県八女市の八女古墳群や熊本県へと続いていく交通の要衝であったことも確認できた。以上のように、各地域において7世紀までにヤマト王権が行った開発の様相を明らかにすることで、律令国家の成立という日本史上の一大画期がどのようにして起こりえたのか提示することができた。今後は、他地域の検討も行うとともに、東アジア諸国との比較検討もしていく計画である。本年度は交付内定が決定してからの期間が短かったが、調査・研究成果を近刊の論文集に掲載予定であり、十分に成果を出すことができたと考えている。また、次の課題である福岡県朝倉市の現地踏査も行うことができた。次年度も研究成果を公表できるように努力していきたい。本年度は、日本古代国家を支えた流通経済がどのように形成され発展していくのか明らかにするため、ヤマト王権による交易拠点の開発や、物資輸送ルートの開拓について検討した。今年度は拙稿「近江国野洲郡の開発と交通」を含む加藤謙吉・佐藤信・倉本一宏編『日本古代の地域と交流』(臨川書店、2016年)が刊行された。これは昨年度の研究成果をまとめた論文である。新たに開始した研究としては、岐阜県岐阜市に所在したと考えられる美濃国茜部荘の故地の調査が挙げられる。茜部荘は桓武天皇の勅旨田を東大寺へ施入した荘園であるため、桓武天皇以前から天皇の間で継承されていた王領に遡る可能性がある。また、立地としても木曽川や長良川の水運との密接な関係性がうかがわれ、古くから物資の運送拠点として王権により開発されていたと考えられる。そのため、関連史料を考察するとともに、現地で地名や地形を調査した結果、王領(ミヤケ)と関係の深い氏族の名や地名や、条里に関連する地名を見つけ出すことができた。美濃国の流通経済については、『日本霊異記』に登場する小川市も重要であり、茜部荘とも関わりがあった可能性がある。そのため、その比定地の考察や尾張国萱津の市との河川交通も考察した。以上の美濃・尾張(岐阜県・愛知県)の交易拠点の考察とは別に、東アジアのなかでの日本古代国家の位置づけや社会の特性を検討するため、韓国での調査・巡見を行った。ソウル・水原・扶余を巡見し、特に扶余では古代日本と密接な関係にあった百済の寺院跡や遺物を見学し、白村江の戦いの戦場となった白馬江や扶蘇山を巡見した。また、新安沈没船から発見された遺物を見て、中世日韓交流史の研究者と意見交換することもできた。こうした東アジア交流史も含めた研究は、今後の流通経済史研究に大きな成果をもたらすと考えられる。国内での交易拠点の検討と合わせて、論文として成果を公表する計画である。当初の計画にしたがって、備前国の大安寺領荘園(岡山県岡山市)や美濃国の茜部荘(岐阜県岐阜市)の研究を進めていく計画である。また、東アジア諸国との比較研究を行うため、韓国での調査も計画しているが、これについては日本国内での地域史研究の進捗状況によって、計画を変更する場合もある。28年度が最終年度であるため、記入しない。日本古代史28年度が最終年度であるため、記入しない。
トランスポーターによる尿毒症物質除去を標的とした新規慢性腎臓病治療法の開発

慢性腎臓病(CKD)が進行するとさまざまな尿毒素が体内に蓄積する。これまで申請者らは腎臓近位尿細管に特異的に発現するトランスポーターSLCO4C1がある種の尿毒素の排泄にも関与することを明らかにし、スタチンなどによりSLCO4C1の発現を亢進させることで尿毒素の排泄が促進することを報告した。今回申請者はCKDにおいて尿毒素のインドキシル硫酸が転写因子GATA3を介してSLCO4C1の発現を抑制することを明らかにした。スタチンの投与に加え、経口吸着炭などによるインドキシル硫酸除去、GATA阻害薬の投与を併用することで、SLCO4C1を介した尿毒素排泄をより効果的に促進させられる可能性がある。これまで我々は代表的な尿毒症物質であるインドキシル硫酸がSLCO4C1トランスポーターの発現や腎性貧血を引き起こす原因であることを明らかにした。慢性腎臓病患者において血中インドキシル硫酸濃度を低下させる治療法は、血液透析を除けば今のところ経口吸着炭であるAST-120に限られる。しかしながらAST-120投与による代謝の変化、またインドキシル硫酸以外の尿毒症物質の血中濃度の変化についてはほとんど知られていなかった。今回申請者は、AST-120によるインドキシル硫酸以外の尿毒症物質の血中濃度変化を明らかにするため、5/6腎摘慢性腎不全モデルラットに対し4週間AST-120を投与し、血漿をキャピラリー電気泳動質量分析を用いて網羅的に解析した。146化合物の血中濃度を検討した結果、AST-120投与により血中濃度が低下する新規23物質を同定した。これらのうち10物質は腎不全にて体内に蓄積する、いわゆる腎不全物質であり、これら10物質はAST-120の効果を反映する腎不全物質であると考えられ、AST-120による体内動態の変化を推測する上で有用な情報となると考えられたため論文にて報告した(Toxins 2012)。今回の結果によりAST-120による治療効果の詳細が明らかとなると考えられる。AST-120により吸着される物質は一般的に腸管にて腸内細菌により産生される物質や前駆物質が多く、今回検討したさまざまな物質の腸内細菌の寄与の可能性についても有益な情報となると考えられる。これまで申請者らが同定・単離し報告したSLCO4C1トランスポーターは腎臓近位尿細管の血管側に発現しており、内因性の代謝性物質だけでなく、ある種の尿毒素の排泄にも関与すると考えられている。一方、慢性腎臓病では腎臓や肝臓のトランスポーターの発現や機能が低下することが知られており、SLCO4C1も腎不全モデルでは発現が低下することが明らかとなり、腎不全時にはSLCO4C1による尿毒素の排泄が十分に行われなくなると考えられた。今回申請者は尿毒素が直接SLCO4C1遺伝子の発現を抑制するという仮説を立て、腎機能の低下に伴い体内に蓄積する各種物質を用いSLCO4C1 mRNA発現への影響をスクリーニングした。その結果代表的な尿毒素であるインドキシル硫酸(IS)が濃度依存性にSLCO4C1発現を抑制し、この抑制には転写因子GATA3の発現亢進を介していることを明らかにした。In vivoの検討ではラットにISを投与すると腎slco4c1の発現が低下し、slco4c1の基質であるグアニジノコハク酸(GSA)の血中濃度が上昇した。さらに慢性腎不全モデルラットに対し経口吸着炭を投与したところ、ISの血中濃度の低下とともにslco4c1 mRNAの発現が有意に上昇し、GSAの血中濃度が低下した。これらよりISはSLCO4C1の発現を低下させることで、本来であればSLCO4C1により排泄されるべき尿毒症物質の蓄積をも招いてしまうことが示唆された。これらの結果はISがSLCO4C1の発現低下を介してさらなる尿毒症物質の蓄積を招く、尿毒素蓄積の悪性サイクルの原因物質である可能性を初めて明らかにするものであり、ISを標的としたSLCO4C1の発現調節という新規慢性腎臓病治療の可能性をも示唆するものであり、有用な情報となると考えられたため論文にて報告した(PLoS ONE2013)。これまで我々は慢性腎臓病患者において腎機能の低下とともに血中に蓄積する物質を網羅的に解析し報告している(Hypertension Research 2010)。これらの物質を用いたスクリーニングにおいて、in vitroでSLCO4C1の発現を低下させた物質は今のところインドキシル硫酸のみであり、慢性腎臓病においてSLCO4C1の発現を低下させる因子としてインドキシル硫酸は重要と考えられる。

したがってSLCO4C1の発現を高めるためにはインドキシル硫酸の体内からの除去は非常に重要な治療戦略であり、血中インドキシル硫酸を低下させるAST-120は有効な治療法の一つと考えられる。今のところラットに対するインドキシル硫酸投与によりslco4c1の発現が低下し、またAST-120にて慢性腎不全モデルラットにおいてslco4c1の発現が上昇することを明らかにしており、AST-120が慢性腎臓病においてSLCO4C1の発現増強を介し尿毒症物質の排泄を促進しうる可能性が明らかとなっている。本研究の目的である、SLCO4C1トランスポーターの発現増強を介した尿毒症物質排泄方法の開発の方向性は明らかとなったと考えられる。今後はこの効果をさらに高めるべく、インドキシル硫酸除去作用を持つ他の薬剤の探索と、AST-120との併用による相加・相乗効果について検討を行っていく予定である。25年度が最終年度であるため、記入しない。慢性腎臓病においてSLCO4C1の発現を抑制するインドキシル硫酸の効率的な除去方法をさらに検討する。具体的には尿毒症物質を吸着することが期待されている塩酸セベラマーなどを5/6腎摘慢性腎不全モデルラットに投与し、血漿・尿をメタボローム解析することで、インドキシル硫酸をはじめとする各種尿毒症物質の血中濃度低下作用のプロファイリングを行う。インドキシル硫酸の除去効率の高い薬物を探索し、さらにこれらを複合し相加的・相乗的なインドキシル硫酸除去が得られるかを検討する。加えて、我々はHMG-CoA還元酵素阻害薬であるスタチンがSLCO4C1の発現を増強し、ある種の尿毒症物質の排泄を促進することを報告しており、上記物質とスタチンの併用により、さらに効率的に血中インドキシル硫酸濃度の低下が認められるかも検討する。さらにSLCO4C1の発現制御機構をさらに詳細に明らかにするため、大腸菌人工染色体(BAC)を用いヒトSLCO4C1遺伝子を中心とする200kbの領域の制御下にGFPを発現してその発現を可視化するトランスジェニックマウスの作製も進める。このトランスジェニックマウスを用いることで、各腎不全段階、あるいは各種薬物投与時におけるSLCO4C1遺伝子の制御機構を可視的に解析することが可能となり、新たな発現調節機構の解明と新規薬剤の探索が可能となると考えられる。
メンタルヘルスにおける親子世代間の影響

本年度では、本研究課題における第2弾の実証分析を行いました。具体的には、64歳以下のうつ病患者の家族員に着目し、患者の存在が家族員の労働時間と睡眠時間に与える影響を明らかにしました。うつ病患者の存在が、家計の労働供給および健康投資の意思決定に及ぼす影響を定量化し、両者の因果関係を解明するため、ランダム実験の設定を疑似的に再現するという分析のフレームワークを用いました。具体的には、まず通院患者からうつ病患者を特定し、その後患者と同一世帯の家族員(個人)を特定しました。「個人を無作為にうつ病患者の家族員に割り振る」というトリートメント(処置)の設定を再現するため、患者の家族員を処置群と対照群に分け、個人の傾向スコアを用いてマッチングし、統計的に類似した個人を選別し比較対象としました。さらに、労働・健康アウトカムの平均処置効果を求めました。また、うつ病に関して、本分析では新たな指標の作成を試みました。疾患・障害の重症度によって家族員への負担が大きく異なることが実証研究で明らかにされているため、通常のうつ病の病名に、ADL(日常生活動作)データを組み込ませました。さらに、うつ病患者を「通院患者」と「潜在的患者」に分けて分析を行いました。主な研究結果は、以下の通りです。まず、うつ病患者の存在は、その家族員の労働と睡眠に影響を与えました。また、通院患者のみならず潜在患者による影響も明らかとなりました。労働時間と睡眠時間に関しては、女性より男性の家族員に対する影響が有意に大きかった一方で、勤務形態の変化(フルタイムから他へのシフト)に関しては、男性より女性の家族員に対する影響が有意に大きかったです。日本における医療・介護費の実証研究は、公的費用に焦点を当てたものが多く、家族介護のコストに着目したものは限られます。本研究は、当該分野における研究の蓄積に貢献することを目指しています。データ入手の都合上、当初の研究計画から研究テーマの実施順が変わりました(研究テーマ3を先に実施しました)が、研究内容には大きな変更はありません。得られた本研究課題の研究結果は、国際学会および国内の研究会などで発表し、同分野の研究者から有益なコメントや助言をいただきました。それらをもとに、現在、論文の修正作業および投稿の準備を進めております。研究課題の最終年度では、前年度の研究成果に関する論文の投稿を進めると同時に、研究計画のうちの研究テーマ2を実施する予定です(研究内容は申請時のままです)。研究テーマ2では、「親のメンタルヘルスが子どもへの教育投資に与える影響」についての分析に取り組みます。具体的には、親の子どもへの教育投資に与える影響を定量化し、影響のメカニズムを解明します。親が精神疾患を患うと、子どもへの教育投資が低下します。そこで、精神疾患による家計収入の低下による影響のほか、精神疾患を抱える親特有の家計の資源管理・配分のあり方が、教育投資に関わる意思決定に影響を与える、という仮説を検証します。最終年度内に、本研究テーマについて得られた結果を取りまとめ、成果の発表を行います。本研究では、申請者は家計に着目し、メンタルヘルス(精神面の健康状態)の影響の大きさを応用計量経済学的手法で定量化することを目的とします。日本の最新の精密な個票データを用いて、親のメンタルヘルスが、1)子どもの労働供給における意思決定、2)子どもへの教育投資、3)子どもの心身の健康、のそれぞれに与える影響を明らかにします。本年度は、「親のメンタルヘルスが子どもの労働供給に与える影響」という研究テーマに取り組む予定でしたが、産前産後の休暇及び育児休業の取得により、研究を一時中断しました。産休に入る前(平成28年4月6月)では、上記の研究テーマの分析に必要な「国民生活基礎調査」というミクロデータの利用申請を行い、厚生労働省からデータ利用の審査を受けて、産休中の8月にデータ利用を許可していただき、データを入手しました。研究再開後(平成29年4月以降)では、入手済みのデータを整理・分析し、元の研究計画より一年間を繰り下げて、同じ研究内容を引き続いて行う予定です。具体的には、親の精神疾患の有無が、子どもの職業希望や職業選択など労働供給に関わる意思決定に与える影響を解明します。親が精神疾患を患うと、「収入効果(労働時間に正の影響)」によって子どもの就職希望率や労働時間が増える一方、「(親への)ケア効果(労働時間に負の影響)」によって正規雇用への希望率や労働時間が下がるという仮説を検証します。研究再開後の平成29年度内に、上記の研究テーマについて、得られた結果を取りまとめ、成果の発表を行います。本年度内(平成28年6月21日平成29年3月31日)に産前産後の休暇及び育児休業の取得によって、実施予定の研究を中断しました。本研究は、家計に着目し、メンタルヘルスの影響の大きさを応用計量経済学的手法で定量化することを目的とします。その第一弾の分析として、まず、精神疾患が家族員の労働供給、とりわけ労働時間、無職者の就業希望・希望する雇用形態・求職活動にどのような影響を与えているかを明らかにします。日本ではうつ病など精神疾患患者数が激増している中、患者がどのように、どれほど同じ世帯の家族員の労働供給に影響を与えているかは、日本を対象とした先行研究が少ないため、未だ十分その影響が明らかにされていません。精神疾患が家族員の労働供給に影響を及ぼすという因果関係を識別するために、個人を無作為に精神疾患患者と同じ世帯に割り振るというランダム実験の設定を再現する分析方法を用います。

まず、国民生活基礎調査(2013)の健康票の通院状況から精神疾患患者(うつ病やその他のこころの病気、認知症、パーキンソン病、その他の神経の病気の4分類)を特定します。また、通院患者と比較するため、K6指標も用います。その後、それぞれの患者と同じ世帯にいるすべての個人を特定します。次に、「精神疾患患者と同じ世帯である」というトリートメントに基づいて、患者以外の個人を処置群と対照群に分けます。さらに、推定された個人の傾向スコアを用いて、マッチングによって、処置群の個々と統計的に最も似ている対照群の個々を識別します。最後に、マッチングした両群において、労働アウトカムにおける平均処置効果(ATTとATE)を求め、精神疾患が労働供給に与える影響として認識します。研究結果の概要として、うつ病の分類では、働く男女家族員とも週労働時間に一貫した有意な減少が見られました。女性より男性への影響は大きかったです。また、働いていない女性家族員の場合、就職希望の確率が有意に増加したが、フルタイム勤務の希望確率や求職活動を行う確率が有意な減少が見られました。実証分析に必要な個票データの整備が予定より時間がかかりましたが、平成29年度内にデータの分析が完了しており、論文の執筆が進んでおります。また、平成29年度内において、本研究を国内の研究会で3回発表しております。本研究に関する今後の予定として、平成30年度の5月に論文の執筆を終え、学術雑誌に投稿する予定です。7月に医療経済学分野の国際大会で研究報告を行うことになっております。本年度では、本研究課題における第2弾の実証分析を行いました。具体的には、64歳以下のうつ病患者の家族員に着目し、患者の存在が家族員の労働時間と睡眠時間に与える影響を明らかにしました。うつ病患者の存在が、家計の労働供給および健康投資の意思決定に及ぼす影響を定量化し、両者の因果関係を解明するため、ランダム実験の設定を疑似的に再現するという分析のフレームワークを用いました。具体的には、まず通院患者からうつ病患者を特定し、その後患者と同一世帯の家族員(個人)を特定しました。「個人を無作為にうつ病患者の家族員に割り振る」というトリートメント(処置)の設定を再現するため、患者の家族員を処置群と対照群に分け、個人の傾向スコアを用いてマッチングし、統計的に類似した個人を選別し比較対象としました。さらに、労働・健康アウトカムの平均処置効果を求めました。また、うつ病に関して、本分析では新たな指標の作成を試みました。疾患・障害の重症度によって家族員への負担が大きく異なることが実証研究で明らかにされているため、通常のうつ病の病名に、ADL(日常生活動作)データを組み込ませました。さらに、うつ病患者を「通院患者」と「潜在的患者」に分けて分析を行いました。主な研究結果は、以下の通りです。まず、うつ病患者の存在は、その家族員の労働と睡眠に影響を与えました。また、通院患者のみならず潜在患者による影響も明らかとなりました。
単分散導電性高分子ラテックスを用いた一粒子電極反応

溶媒として2-プロパノールを用い、界面活性剤としてポリピロリドンを用いた。スチレンと界面活性剤と重合開始)を混合し、70°Cで一日かくはんした。遠心分離および水中の再分散により、ポリスチレンラテックスの懸濁液を得た。懸濁液にアニリンを入れて化学重合すると、ポリスチレン粒子はポリアニリンによって被覆された。遠心分離および再分散を繰り返すことにより、ポリアニリン被覆ラテックス(PALX)を単離した。粒子は直径2.3μmの単分散に近い球状粒子で、安定なコロイドを形成した。コロイドの可視吸収スペクトルは電解重合ポリアニリン膜と同じカチオンラジカルの状態(電子導伝体)であった。コロイドの塩酸中での微小電極ボルタモグラムは酸化波のみ現れ、電解重合ポリアニリン膜よりも0.2V負にシフトした。本粒子のnは1.2×10^8であった。A/D変換機で電流値を8.1msの間に256点積算した。拡散律速となる0.75に電位を印加してから数秒後の電流応答を測定した。ノイズの方が大きいため、この曲線から目的としている一粒子の電流の変化を見ることが出来ない。そこでフーリエ変換をしてみた。実際にはフーリエ変換した結果にシグナルが見えてくるよう、電流の取得時間をさまざま変化させて測定した。定常状態電流が0.13nAを示す溶液では電流のスペクトルには13-16Hzにバンド(1)が、0.24nAの定常電流を示す溶液では20-30Hzにバンド(2)があった。1粒子の反応時間をt(周波数をf)、その電流をI(=4nFcDr)とすれば、電気量はneであるから、f=1/t=I/q=4FcDr/eとなる。つまり、周波数と濃度は比例するはずである。バンド(2)の周波数は、濃度が2倍であるバンド(1)の周波数の2倍となっている。よりわかりやすくするため、60Hzなどの雑音を取り除いたデータを逆フーリエ変換した。約15Hzの周期的な電流の波が見られる。これが一粒子の電流であると考えられる。
異端のWnt受容体Rykの骨代謝における役割解明

本研究は,骨代謝における非典型的なWnt受容体Rykの役割を明らかにすることを目的とする.Rykは、古典経路を活性化するWnt3aおよび非古典経路を活性化するWnt5aの両方をリガンドとするため,Rykは異端(heretical)Wnt受容体と呼ばれる.破骨細胞分化系列と骨芽細胞の双方においてRykが発現しているが,これらの細胞特異的なRyk遺伝子欠損マウスを用いて解析した。Ocp-Ryk cKOとOc-Ryk cKOマウスの解析が順調に進んでいる。即ち、両マウスを用いたgenotyping PCRとRT-PCR解析の双方において、Ryk遺伝子の欠失および転写抑制がOcpおよびOc特異的に行われているることが確認された。マウスも順調に成長し、充分なN数が得られ、結果の再現性も得られている。マウスの床敷および餌に10万円、分子生物学関連試薬および器具に100万円、細胞培養関連試薬および器具に20万円使用し、合計130万円で当初の予定通りに実験を行う予定である。本申請研究の成果を第30回日本骨代謝学会(東京, 7月1921日)にて行い、このための旅費に10万円使用予定である。
日本近世における宗教論争の地域的構造に関する研究

中国地方西部の真宗地帯において近世後期に繰り返し起こっていた同宗の神祇不帰依の宗風をめぐる紛争の地域的・歴史的条件について検討し、真宗僧侶による宗風の徹底、真宗門徒による講の結成に伴う宗教者間の競合、神職による小祠や森神の祭祀の多さなどが紛争の要因になっていたことを明らかにした。また、神道と仏教、あるいは真宗僧侶間の教義をめぐる論争の検討を通じて、多元的な秩序における宗教宗派間の関係を明らかにした。島根県飯南町の明眼寺文書の調査を進め、当地における神職と僧侶の間での争論や、広瀬藩領における一家一寺令(一家構成員の檀那寺を一つに限定する法令)施行を契機とした寺院と檀家(門徒)との関係をめぐる争論にかかわる史料を確認した。広瀬藩における一家一寺令は天明四年(1784)に出されたが、この法令を契機としてかえって争論が惹起される理由の分かる事例も見いだすことが出来た。また、神道講釈師矢野左倉大夫に関する史料群として、大阪府熊取町の大森神社文書を確認し、同人の日記など複数の史料を撮影し解読を進めている。これにより、矢野左倉大夫の師が栄名井聡翁であることや、同人の近畿地方における神道講釈の活動の実態を詳しく明らかにできた。さらに、同人と中国・九州地方の真宗僧侶との論争に関する史料として「阿賀問答」を発見し、広島県立文書館や御床家文書(福岡県糸鳥市)にある写本を撮影するとともに、古書店で販売されていた写本については購入して調査を進めた。これらの写本の筆写過程を追跡することにより、矢野左倉大夫が北九州や中国地方において神道講釈の活動をしていた場所などが判明した。それから、西本願寺学林の能化を務めた功存の『願生帰命弁」を批判した宝厳『興復記』の出版をめぐる京都本屋仲間、本願寺等の対応に関する研究を進め、その過程で同書出版の背景に讃岐国における真宗僧侶どうしの論争があることを発現した。これにより、三業帰命説と神祗礼拝をめぐる議論に関連があることが判明したので、引き続き調査を進めることにした。今年度も昨年度に引き続き、島根県飯南町の明眼寺文書の整理を進めた。新たに、浄土真宗における「神祗不拝」の宗風の取締りに関する史料を発見するなど、内容把握が進んだ。また、同文書の概要調査については、全体量の半分程度は終えたと考えられる。また、神道講釈師矢野左倉大夫の経歴、旅の行程等と、特に山陰地方を舞台とした浄土真宗僧侶と左倉太夫との論争の内容を明らかにし、これを論文として発表した。神道講釈師が練成されていく過程や、講釈活動の実態、浄土真宗の僧侶側の矢野左倉太夫の活動への対応についても明らかにした。さらに、西本願寺学林の能化を務めた功存の『願生帰命弁』を批判した宝厳『興復記』の出版をめぐる京都本屋仲間、本願寺等の対応について検討し、近世における論争からうかがえる仏教諸宗派間の秩序について明らかにした論文を発表した。日本近世においては、諸教・諸宗派の「共存」が前提とされていたが、教えの内容や理解をめぐる対立や論争がなかったわけではなく、むしろ論争書の出版は盛んであったこと、その背景には幕府の方針や本屋仲間の自律性という条件があったことを指摘した。それから、出雲国における仏教寺院の宗派別分布、寺檀関係の特質、神社・堂舎・小祠等と宗教者とのかかわりについて検討した論文を発表し、寺院の宗派別分布が地域における神社と宗教者との関わりに影響を与えていることを指摘した。出雲国の場合、とくに北西地域においては禅宗寺院の占める率が高いが、こうした地域では寺院が神社の管理に関与せず、神職管理の神社が多いことなどが明らかになった。島根県飯石郡飯南町の明眼寺文書の整理を継続的に進めた。これにより、文書群のおよそ四分の三の内容を整理し把握することができた。これらの史料の内容については、次年度の調査研究に利用する予定である。また、本願寺史料研究所、香川県立文書館などで史料調査を行い、讃岐国における了空と教乗という浄土真宗僧侶の論争(18世紀後半)に関する史料を収集した。そのうえで、これらの分析の結果を、「神祇礼拝論争と近世真宗の異端性」という論文に発表した。この論文で明らかにした内容は以下の通りである。すなわち、近世真宗においては、阿弥陀如来以外への仏神へ帰依することは教義上認められなかったが、そのことを現世において行動として表出することについては、諸教・諸宗派の分立を容認するという前提があったために制約があった。こうした制約を前提に、神祇礼拝を容認する教義を説く僧侶と、それを必要最小限に留めるべきとする僧侶とが出現し、互いに論争するにいたった。また、こうした僧侶間の論争が地域における弟子僧や門徒までを巻き込んだ紛争に発展する背景には、講の結成など、一般門徒による活発な信仰に関わる活動があったことを指摘した。

このような一般門徒による活動を条件として異安心(異端信仰)も発生したが、真宗僧侶たちは教学を構築するにあたり、異安心を統御しようとしてかえって様々な説を立て論争に及ぶにいたった。しかも、講における法話には贔屓の僧侶が呼ばれたために、こうした僧侶たちの対立は一般門徒まで巻き込んだものになったのである。島根県飯石郡飯南町の明眼寺文書の整理を進めるとともに、同寺文書の撮影と史料分析を行った。また、西本願寺文書から浄土真宗の神祇不帰依の宗風をめぐる争論に関わる史料を抽出し分析した。そのうえで、これらの新たに見出した史料をもとに「近世真宗における神祇不帰依の宗風をめぐる争論の構造と展開」と題する論文を執筆して投稿した。この論文では、山陰地域の争論事例の検討を通じて、18世紀前半から真宗の僧侶による宗風の門徒に対する教化の徹底が図られること、僧侶間に教化に関する方針の相違は見られるが特定の地域で紛争が繰り返されることにより、寺院僧侶集団による宗風の徹底に向けた取り組みが行われるようになることなどを明らかにした。また、紛争が頻発する背景に、門徒による講を基盤にした信仰にかかわる活動の活発化とこれに対する領主による統制があることを指摘し、こうした非制度的領域における活動を正当化しようとした真宗僧侶の対応が神職との争論を誘発することになったことを明らかにした。明眼寺文書の整理が進展したとともに、神祇礼拝をめぐる僧侶間の論争について論文を発表したため。奥飯石をフィールドにした紛争の分析については、成果の発表ができなかったが、次年度まとめる予定である。24年度が最終年度であるため、記入しない。次年度は最終年度であるので、引き続き、関連する史料の整理と撮影等に努めるとともに、収集した史料の分析を進め、論文として成果を公表することをめざす。
フェムト秒レ-ザ-パルスによる光化学反応の理論的研究(核運動波束の時間発展の計算)

1.フェムト秒レ-ザ-パルスがどの様に励起ポテンシャル上を運動する波束を生み出すか、また、その運動がどうスペクトルに反映するかを明らかにした。生成波束は入射光に断熱的に追従する部分とパルスのエネルギ-広がりによる共鳴効果を表わす部分(入射パルスが切れた後も残る波束はこの項に起因する)に分けられる。前者は時間・エネルギ-分解スペクトルにおける共鳴ラマン成分を、後者は共鳴蛍光成分を与える。スト-クスシフトの大きな分子では(例えば、沃素分子)、スペクトルのエネルギ-と波束の位置を対応させることができ、波束の時間発展の推定が実験的にも可能であることを示した。振動の自由度が2まで取り扱えるいろいろな分子について、波束運動及びスペクトルの計算を継続中である。これらは断熱ポテンシャル及び非断熱相互作用の形や大きさにきわめて敏感であり、反応の機構を確定するには実験との精密な比較を行う必要がある。2.溶媒中や多くの振動自由度のある多原子分子では、波束の崩壊も速く、短時間のダイナミクスを問題にするだけで済む。従って、精度は落ちるが多自由度の問題に向くモンテカルロ法の適用が考えられる。筆者らは、人為的温度因子を導入して、波束の運動をモンテカルロシミュレ-ションに都合の良いように局在させることを提案した。求めるべき波束運動と人為的温度因子がある場合のそれとは簡単な関係式で結びつけられていて、両者の間の変換は容易である。この方面の研究を更に進めることは、分子と溶媒の相互作用のダイナミクスの解明に不可決であり、方法の改良はもちろんス-パ-コンピュ-タ-上でのプログラムのベフトル化などにも取り組んで行きたい。
同種肢・関節移植における遺伝子導入療法の応用

臓器移植時に生じる抗原提示細胞とT細胞間のcostimulatory signalのブロックにより、複合組織移植である同種肢移植における拒絶反応の抑制が可能であることを証明する研究を進めた。H23年度までの研究により、costimulatory signalの代表的系であるCD28/B7系をブロックするCTLA41g蛋白単独投与による同種肢移植の生着延長効果を証明したが、単独での効果は不十分であった。H24年度の目標は、第3のCD28ファミリー分子であるICOS/B7RP-1系のブロック効果を持つICOSIgを単独投与またはCTLA41gと併用投与し、同種移植モデルにおける拒絶反応抑制効果を判定することである。まず、遺伝子工学的手法によりICOSIg蛋白を精製し、ラット同種肢移植モデルに単回投与した。vehicle投与群では移植後平均約6日目に拒絶反応(外観上の移植片のescharformationの形成)を生じるのに対し、ICOSIg蛋白単独投与群では約13日と有意な生着期間の延長効果を認めた。また、ICOSIg蛋白とCTLA41g蛋白の併用群では約27日とさらなる延長効果を確認した。術後の血中サイトカイン濃度において、ICOSIg単独群ではIL-4, 10、TNF-αの抑制効果を、一方併用群ではIL-2, 4, 10、IFN-γ、TNF-αの抑制効果を認め、併用群で有意に拒絶反応抑制効果が高いことが明らかとなった。しかしながら、肝臓や心臓といった他臓器移植モデルにおけるcostimulatory signalのブロックの有効性に比べ、複合組織移植では生着延長効果は少なかった。複合組織移植では皮膚や筋などの高い抗原性の臓器を含んでいるため、より高い拒絶反応抑制効果が必要であり、今後持続的に蛋白を作用させるため、ウイルスベクターを用いた群での検討を検討している。H23年度の研究目標は、1)ラット同種肢移植モデル(最も強い組織不適合性を示す組み合わせ:ドナーはACIラット、レシピエントはLewisラット)を作製し、移植後評価方法を確立すること、2)遺伝子工学的手法によりcostimulatory signalの代表的系であるCD28/B7系をブロックするCTLA4Ig蛋白を精製し、同種移植モデルへ単回投与による拒絶反応の抑制効果を判定すること、である。1)に関しては、vehicle投与群では移植後平均9日目で拒絶反応(外観上の移植片のeschar formationの形成)を生じることを確認した。移植後評価は組織切片を作製し、Buttemeyerらの病理組織学的スコアによる評価を採用した。2)に関しては、CTLA4Ig単回投与群では、20日程度まで生存可能であり、有意に生存期間が延長することが明らかとなった。また、CTLA4Ig投与のタイミングにより生存期間が変化する傾向を認め、特に移植後48時間での投与により生存期間の延長効果が強いことが明らかとなった。移植後7日目に移植肢より各種臓器を採取し組織学的に検討を行ったところ、vehicle群にて確認された単核球浸潤や細胞の壊死、線維化を伴う組織拒絶所見が、CTLA4Ig投与群で抑制されていた。これらの結果から、同種肢移植モデルに対するCTLA4Ig単回投与により、他臓器同様に短期的な拒絶反応の抑制効果があることが明らかとなった。拒絶反応抑制効果におけるCTLA4Igの容量依存性を検討するために投与量を変えた群での検討を、また持続的に蛋白を作用させるためにウイルスベクターを用いた群での検討を準備している。H23年度の研究目標は、1)ラット同種肢移植モデルの作製・移植後評価方法の確立、2)CTLA4Ig蛋白の精製・および同種移植モデルへの投与による拒絶反応の抑制効果の判定、であるが、一部評価が完了していない部分があるものの、CTLA4Igによる同種肢移植モデルに対する拒絶反応抑制効果が明らかとなり、おおむね計画通りに進行している。

今後の方向性としては、同種肢移植モデルにおいてもCTLA4Ig単独での免疫抑制が困難であることが、他の臓器同様に明らかとなったが、アデノウイスルを用いてCTLA4Igを高用量発現させることにより同種肢移植の拒絶反応の抑制に対する有効性を評価していく。また、別の補助シグナルであるICOS(inducible co-stimulator)/B7RP-1系のブロック効果を持つICOSIg蛋白の投与またはCTLA4Igとの併用投与により、同種肢移植の拒絶反応の抑制に対する有効性を評価していく。今年度の未使用分については、当初予定していた消耗品の購入の必要がなくなったため、未使用額が生じた。引き続き平成24年度の消耗品(薬品・実験用動物・動物管理費用・手術材料など)購入および学会出張旅費などに使用する予定である。
走運動中のパワー発揮能力の評価に関する研究

本年度はまず,加速疾走中に発揮するパワーと下肢関節(脚)が出し得る最大パワーの関係について,さらに検討を進めた。学生短距離選手19名に,静止状態からの最大努力での70m走を行わせた。試技中の疾走速度変化をレーザー式速度測定器により測定し,最大疾走速度や疾走中に発揮された力およびパワーを算出した。また,被験者の下肢の力およびパワー発揮能力について,鉛直方向への跳躍時に発揮する脚伸展パワーの測定(5段階の異なる負荷の反動なし垂直跳び)を行った。なお,得られたパワーの値は被験者の体重で除し,相対値とした。分析の結果,跳躍時の鉛直方向への最大パワーは加速疾走時の水平方向への最大パワーに比べて有意に大きかった。しかし,これらの最大パワーの間に有意な相関関係は認められなかった。加速疾走時の水平方向へのパワーは,跳躍時の鉛直方向への脚伸展パワーを元として,どの程度水平方向に発揮できたかであると捉えると,加速疾走におけるパワー発揮には選手間でスキル差が存在するものと推察された。したがって,発揮し得る脚伸展パワーをトレーニングで向上させるだけでなく,加速疾走で水平方向に大きなパワーを発揮できるように変換(transfer)する練習やトレーニングも重要となることが示唆された。また,これらの結果を踏まえ,加速疾走時のパワー発揮に関するトレーニング方法に着目して検討を進めた。加速疾走のパワー発揮トレーニングで広く用いられている「アップヒルスプリント」を対象に,疾走速度変化および発揮される力とパワーを測定し,平坦な走路での疾走時と比較した。その結果,傾斜走路での疾走では最大疾走速度が低下するものの,加速初期の低い速度では発揮される力が有意に大きくなり,パワーも増大していた。このことから,傾斜走路を用いた走トレーニングは,力発揮要因による走パワー発揮の向上に貢献する可能性があることが明らかとなった。本研究の目的は,走運動におけるパワー発揮能力の評価およびその評価手法を確立することである。本年度は当初の計画で予定していた,疾走中に発揮したパワーと出し得る下肢関節の最大パワーの関係について,被験者を追加して測定を行うことができた。その結果,鉛直方向への跳躍時の脚伸展パワーと水平方向への加速疾走時の走パワーの間には有意な相関関係が認められず,両パワーを用いて算出したスキル値にもばらつきがみられていた。このことから,被験者間で加速疾走時の水平方向へのパワー発揮スキルには差があるものと推察され,脚伸展パワーの向上とともに疾走においてパワーを発揮することのスキル向上を図ることが重要であると示唆された。この結果は本研究の目的達成に繋がるものであり,おおむね順調に進展していると評価できる。本年度に得られた結果に関して,加速疾走時のパワー発揮トレーニングに着目し,広く用いられているものの一つである「アップヒルスプリント」での疾走速度と力およびパワーの時間変化を測定したところ,発走後(加速初期)の低い速度では発揮される力が有意に大きくなり,発揮されるパワーも増大することが明らかとなった。この結果は,傾斜走路を用いた走トレーニングが,走パワー発揮能力の向上に貢献する可能性を示すものであり,本研究の目的にも深く関わるものである。また,本年度の測定において,傾度は1種類であったが,様々な傾度の走路での測定や「ダウンヒルスプリント」での測定を行うことで,これまでとは違った観点から走パワー発揮能力の評価を行うことも可能になることが予想される。これらのことから,当初予定していた複数の競技種目を対象とした測定および種目間の能力比較を行う前に,走パワー発揮能力やその評価法に関する検討をさらに進めておく必要があると判断し,次年度は傾斜走路を用いた走運動におけるパワー発揮能力に関する検討を進める。具体的には,異なる傾度での加速疾走時における疾走速度変化と力およびパワーを測定し,傾度間の比較や鉛直方向への脚伸展パワーとの関係を検討することを予定している。そして,これまでに得られた結果と合わせて,本研究の目的達成を目指す。本年度はまず,走運動における1歩ごとのパワー発揮について,地面に加えられた力の大きさと方向に着目して検討した。学生短距離選手10名に,最大努力での60m走を,静止状態の姿勢が異なる発走方法(クラウチング姿勢およびスタンディング姿勢)で各2本ずつ行わせた。疾走の一部始終にわたって,走路に埋め込まれたフォースプレートとレーザー式速度測定器を用いて,被験者の1歩ごとの地面反力と疾走速度変化を測定した。分析の結果,静止状態の姿勢の差異によって,選手が加速疾走中に発揮する力の方向は異なること,疾走中に発揮される水平方向へのパワーの大きさの変化に影響することが明らかになった。本研究では,競技特性の異なるスポーツ種目間で,走運動におけるパワー発揮能力を比較することを計画しており,静止時の姿勢を含めた発走方法については,測定実施時に差異が出ないよう注意する必要があるものと考えられた。また,加速疾走中に発揮するパワーと下肢関節が出し得る最大筋力およびパワーの関係についても検討を進めた。学生短距離選手9名に,静止状態からの最大努力での70m走を行わせた。試技中の疾走速度変化をレーザー式速度測定器により測定し,最高速度や疾走中に発揮された力およびパワーを算出した。また,被験者の下肢関節の筋力に関して,筋力評価システムを用いて,最大伸展トルクおよびパワーを測定した。さらに,被験者の下肢の力およびパワー発揮能力を検討するためにジャンプテストを行った。

分析の結果,垂直方向へのジャンプ時に高い速度での大きなパワーが発揮されているほど,水平方向への加速疾走時にも高い疾走速度での大きなパワーが発揮されていた。このことから,下肢の力およびパワー発揮能力は加速疾走時の力およびパワー発揮能力と関係するものと考えられた。本研究の目的は,走運動におけるパワー発揮能力の評価およびその評価手法を確立することである。本年度は当初の計画に加えて,加速疾走中に地面に加えられた力と合わせて,走者のパワー発揮を検討した。その結果,今後の測定を行う上で重要な示唆が得られた。なお,当初予定していた,疾走中に発揮したパワーと出し得る下肢関節の最大パワーの関係についても実験・測定を行うことができている。現在得られたデータの分析を進めており,当初の計画で予定していた実験をほぼ行えたため,ここまではおおむね順調に進展していると判断した。本年度はまず,加速疾走中に発揮するパワーと下肢関節(脚)が出し得る最大パワーの関係について,さらに検討を進めた。学生短距離選手19名に,静止状態からの最大努力での70m走を行わせた。試技中の疾走速度変化をレーザー式速度測定器により測定し,最大疾走速度や疾走中に発揮された力およびパワーを算出した。また,被験者の下肢の力およびパワー発揮能力について,鉛直方向への跳躍時に発揮する脚伸展パワーの測定(5段階の異なる負荷の反動なし垂直跳び)を行った。なお,得られたパワーの値は被験者の体重で除し,相対値とした。分析の結果,跳躍時の鉛直方向への最大パワーは加速疾走時の水平方向への最大パワーに比べて有意に大きかった。しかし,これらの最大パワーの間に有意な相関関係は認められなかった。加速疾走時の水平方向へのパワーは,跳躍時の鉛直方向への脚伸展パワーを元として,どの程度水平方向に発揮できたかであると捉えると,加速疾走におけるパワー発揮には選手間でスキル差が存在するものと推察された。したがって,発揮し得る脚伸展パワーをトレーニングで向上させるだけでなく,加速疾走で水平方向に大きなパワーを発揮できるように変換(transfer)する練習やトレーニングも重要となることが示唆された。また,これらの結果を踏まえ,加速疾走時のパワー発揮に関するトレーニング方法に着目して検討を進めた。加速疾走のパワー発揮トレーニングで広く用いられている「アップヒルスプリント」を対象に,疾走速度変化および発揮される力とパワーを測定し,平坦な走路での疾走時と比較した。その結果,傾斜走路での疾走では最大疾走速度が低下するものの,加速初期の低い速度では発揮される力が有意に大きくなり,パワーも増大していた。このことから,傾斜走路を用いた走トレーニングは,力発揮要因による走パワー発揮の向上に貢献する可能性があることが明らかとなった。本年度は当初の計画で予定していた,疾走中に発揮したパワーと出し得る下肢関節の最大パワーの関係について,被験者を追加して測定を行うことができた。
微生物還元・蓄積作用を利用したレアメタル汚染の浄化及び資源回収技術の開発

ハイテク産業での利用を中心に消費量が年々増加しているレアメタルによる環境汚染と資源としての枯渇防止を目的として、レアメタル還元・蓄積作用を有する特殊微生物の検索、それらを利用したレアメタル除去・回収バイオプロセスの構築を試みた。初年度は、セレン酸を元素態セレンに還元できるBacillus sp.SF-1株を利用したセレン含有廃水処理リアクターを構築し、12mMの高濃度でセレン酸を含有する廃水を1日程度で元素態セレンまで還元できること、簡易な凝集沈殿処理や限外ろ過によって完全な処理・回収できることを示した。2年目には、SF-1株がヒ酸還元能を有することに着目し、ヒ素汚染土壌浄化のバイオレメディエーションプロセス構築の可能性を検討した。SF-1株は、ヒ酸塩還元に多様な炭素源を利用できる上、厳密な嫌気条件を必要とせず、有用な特性を持つことを明らかにした。また、ヒ酸塩、セレン酸塩、硝酸塩それぞれによって独立に誘導される別個の還元酵素を有する可能性が示唆され、セレン酸塩や硝酸塩が共存しても、ヒ酸塩還元が阻害されないことを明らかにした。さらに、同株が多様な固相中のヒ酸塩を還元できることを実証した。最終年度には、ラボスケールの回分式スラリーリアクター実験を行い、高濃度の菌体植種が不要であること、ヒ素溶出量が攪拌速度の影響をほとんど受けないことを明らかにした。これより、スラリーリアクターより低コストでの処理ができる連続式土壌充填カラムリアクターによってモデルヒ素汚染土壌浄化試験を行った。流入培養液の水理学的滞留時間1日の運転で、リン酸塩溶液による土壌洗浄と組み合わせることで300mg-As/kg-soil程度の汚染土壌を土壌含有量基準以下まで浄化できた。これら一連の研究により、微生物還元・蓄積作用を利用したヒ素汚染浄化・回収技術構築の可能性を示すことができた。ハイテク産業での利用を中心に消費量が年々増加している微量(非)金属元素(レアメタル)による環境汚染と資源としての枯渇を防止することを目的として、レアメタルの還元・蓄積作用を有する特殊微生物を検索するとともに、それらを利用したレアメタル除去・回収バイオプロセスの構築を試みた。産業排水中にしばしば含まれるセレン酸を元素態にまで還元・無毒化し、固形物としての除去・回収を可能とする微生物Bacillus sp.SF-1は、セレンばかりでなく土壌汚染で問題になっている固相に吸着しやすいヒ酸を亜ヒ酸に還元し、土壌からのヒ素溶出にも適用し得ることが明らかとなった。また、それ以外にもテルル酸化物、硝酸、亜硝酸についても還元能を示す、multi-oxyanion還元微生物であることが判明し、レアメタル汚染管理への適用に極めて有望であることが示唆された。本微生物の有する還元酵素系は、セレン酸、ヒ酸、硝酸に対してそれぞれ異なるものであり、嫌気条件下での増殖の電子受容体として還元を行うものと考えられた。SF-1を用いた回分・連続の両リアクターを構築して、1mM2mMの高濃度でセレン酸を含有するモデル廃水の処理実験を行い、数時間1日程度の水理学的滞留時間でセレンを元素態にまで還元し、鉄塩を用いた簡易な凝集沈殿処理、もしくは限外ろ過により、完全に除去・回収が可能であることを実証した。また、本バイオリアクターにおけるSF-1及びセレンの挙動を表現する数学モデルを構築し、リアルスケールでの設計を補助するツールとして提示した。

さらに、鉄やアルミとの共沈物として、あるいは土壌に吸着して固相中に存在するヒ酸を還元し、液相中へと溶出することで、土壌のヒ素汚染浄化にも適用できることが示唆された。本年度は、ヒ酸を亜ヒ酸に還元する能力を有するBacillus sp.SF-1を利用した新たなヒ素汚染土壌浄化のバイオレメディエーションプロセスの構築を目的として実験を行った。セレン酸塩還元細菌として分離されたBacillus sp.SF-1株が、ヒ酸塩を嫌気呼吸の電子受容体として還元できることを明らかにするとともに、既往の菌株に比べて優れたヒ酸塩還元能を有することを明らかにしていた。またSF-1株は、ヒ酸塩還元に際して比較的多様な炭素源を利用可能であり、厳密な嫌気条件下を保つ必要がないことから、本菌株がヒ素汚染土壌のバイオレメディエーションプロセスに適用する上で有用な特性を持つことを明らかにした。SF-1株によるヒ酸塩還元酵素の特性について検討したところ、本酵素が不溶性の膜結合型酵素であることが明らかになり、SE-1株が少なくとも、ヒ酸塩、セレン酸塩、硝酸塩それぞれの基質によって独立に誘導される別個の還元酵素を有していることが示唆された。また、セレン酸塩や硝酸塩が共存する場合でも、本菌株によるヒ酸塩の還元が阻害されないことが明らかになった。さらに、SF-1株が多様な固相中のヒ酸塩を還元により液相中に抽出できることを実証し、本菌株を用いたヒ素汚染土壌のバイオレメディエーションプロセスの構築が可能であることを明らかにした。この結果に基づき、本菌株を用いた土壌汚染バイオレメディエーションプロセスとして、回分式スラリーフェイズリアクター及び連続式土壌充填カラムリアクターを提案し、ラボスケールのリアクター実験通して、その有用性を確認した。昨年度までに得られた結果に基づき、SF-1株を用いた土壌汚染バイオレメディエーションプロセスとして、回分式スラリーフェイズリアクター及び連続式土壌充填カラムリアクターを提案し、ラボスケールのリアクター実験通して、その有用性を確認した。SF-1株のリアクターへの最適植種濃度を検討した結果、初期菌体植種濃度が5.8×10^7 cells/mL以上ではヒ素の溶出量に顕著な影響はなく、リアクター構築に際して、高濃度の菌体が不要であることが明らかとなった。また、スラリーリアクターを想定して攪拌速度の影響を検討したところ、初期の溶出量には差があるものの、溶出開始120時間後には攪拌速度に関わらず、ほぼ同程度のヒ素溶出量が確認されたことから、スラリーリアクターとする必要がなく、処理コストの削減が可能であることが示された。以上の結果を基に、カラムリアクターを構築し、モデルヒ素汚染土壌の浄化試験を行った結果、14日間の運転後、約50%のヒ素除去率を得ることができた。さらに、ヒ素除去率の効率化を目的として各種実験を行い、リアクターへの流入培養液の水理学的滞留時間(HRT)を1日まで短縮可能であること、リン酸塩溶液による土壌洗浄と組み合わせることで、300mg-As/kg-soil程度の汚染土壌を土壌含有量基準(150mg-As/kg-soil)以下にまで浄化可能であることが示された。