hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
乳児期の補完知覚の発達に関する実験的検討

本年度は生後3ヶ月から8ヵ月の乳児を対象として,遮蔽情報とそれに伴うアモーダル補完の情報が乳児の運動知覚に及ぼす影響を検討した.McDermottら(2001)は物体が補完されるか否かに依存して,同一の運動パターンから異なる運動方向の知覚が生じるダイヤ図形を生み出した.McDermottらのダイヤ図形では,遮蔽ダイヤが存在する条件では大きなダイヤ型が手前のダイヤ型の背後で円軌道に沿ってコヒーレント運動するように知覚された.一方で,遮蔽ダイヤを取り除くとコヒーレント運動は知覚されず,ローカルな棒のまとまりのない運動が知覚された.McDermottらのダイヤ図形で知覚される運動錯視は,運動する物体の「知覚的補完」が成人の運動知覚に影響することを示すものである.本研究では馴化法を用いて同様の効果が乳児においても見られるかどうか検討した.乳児はまず遮蔽のあるダイヤ図形(遮蔽条件),あるいは遮蔽のないダイヤ図形(棒条件)のアニメーションを繰り返し提示された.その後,乳児は遮蔽ダイヤの背後に知覚的に補完されたダイヤ型の運動と同様にコヒーレント運動するドットと,棒条件で知覚されるローカル運動するドットを提示され,選好注視をテストされた.遮蔽情報が成人と同様に乳児の運動知覚にも影響するならば,ローカル運動に対する乳児の選好は棒条件よりも遮蔽条件で高くなると予測された.実験には生後3-4ヶ月児・5-6ヶ月児・7-8ヶ月児が参加した.実験の結果,生後5-8ヶ月児は棒条件よりも遮蔽条件で,ローカル運動へのより強い選好を示したが,生後3-4ヶ月児は条件間の選好の差を示さなかった.本研究の結果から,生後5-6ヶ月頃から遮蔽情報が運動知覚に影響するようになることが示唆される.本年度は以下の2つの実験を生後3-8ヶ月の乳児を対象に行った.(乳児におけるモーダル補完・アモーダル補完の知覚)3-8ヶ月の乳児を対象にモーダル補完とアモーダル補完の発達を検討した.乳児は円と四角形が部分的に重なった図形に馴化後,欠けた円(四角)と完全な円(四角)で新奇選好をテストされた.円と四角形の重なった図形は図形の色に依存して主観的輪郭(モーダル補完)か遮蔽された対象の知覚(アモーダル補完)を引き起こした.実験1において,モーダル補完条件においては生後3-4ヶ月児も完全な円や四角形を知覚するが,アモーダル補完条件においては生後7-8ヶ月児でさえ完全な円や四角形を知覚することができないと示された.実験1においてはテスト図形がモーダル補完条件とアモーダル補完条件で異なっていたため,結果の差異がテスト図形の差異に依存していた可能性が考えられた.実験2においてはこの点を改善するため,モーダル補完条件とアモーダル補完条件で共通のテスト図形を用いた.その結果,モーダル補完条件では実験1と同様に生後3-4ヶ月児が完全な円や四角形を知覚するが,アモーダル補完条件においては生後5-6ヶ月になるまで完全な円や四角形を知覚できないことが示された.これらの結果からモーダル補完はアモーダル補完より早く発達すると示唆された.(乳児における透明視の知覚)上記の研究で用いられた円と四角形が部分的に重なった図形の色を変化させることで,透明な図形が重なり合っている印象を引き起こす図形を作成し,生後3-4ヶ月児において大人と同じように透明視の知覚が生じるかを検討した.実験の結果,生後3-4ヶ月児も透明視を知覚し,重なり図形から完全な円や四角形を知覚することができることが示された.本年度は生後3ヶ月から8ヵ月の乳児を対象として,遮蔽情報とそれに伴うアモーダル補完の情報が乳児の運動知覚に及ぼす影響を検討した.McDermottら(2001)は物体が補完されるか否かに依存して,同一の運動パターンから異なる運動方向の知覚が生じるダイヤ図形を生み出した.McDermottらのダイヤ図形では,遮蔽ダイヤが存在する条件では大きなダイヤ型が手前のダイヤ型の背後で円軌道に沿ってコヒーレント運動するように知覚された.一方で,遮蔽ダイヤを取り除くとコヒーレント運動は知覚されず,ローカルな棒のまとまりのない運動が知覚された.McDermottらのダイヤ図形で知覚される運動錯視は,運動する物体の「知覚的補完」が成人の運動知覚に影響することを示すものである.本研究では馴化法を用いて同様の効果が乳児においても見られるかどうか検討した.乳児はまず遮蔽のあるダイヤ図形(遮蔽条件),あるいは遮蔽のないダイヤ図形(棒条件)のアニメーションを繰り返し提示された.その後,乳児は遮蔽ダイヤの背後に知覚的に補完されたダイヤ型の運動と同様にコヒーレント運動するドットと,棒条件で知覚されるローカル運動するドットを提示され,選好注視をテストされた.遮蔽情報が成人と同様に乳児の運動知覚にも影響するならば,ローカル運動に対する乳児の選好は棒条件よりも遮蔽条件で高くなると予測された.実験には生後3-4ヶ月児・5-6ヶ月児・7-8ヶ月児が参加した.実験の結果,生後5-8ヶ月児は棒条件よりも遮蔽条件で,ローカル運動へのより強い選好を示したが,生後3-4ヶ月児は条件間の選好の差を示さなかった.本研究の結果から,生後5-6ヶ月頃から遮蔽情報が運動知覚に影響するようになることが示唆される.
精神科看護師の看護専門職的自律性を高める心理教育プログラムの効果検証

精神科看護師の職業的IDを醸成し、職業的自律性を高めることを目的に作成した心理教育プログラムの効果をRCTに準拠し、看護師の職業的ID、看護専門職的自律性、自尊感情、レジリエンの関連から明らかにする。この研究によって、精神科看護の専門性確立に寄与でき、精神科看護の質向上が期待される。
ペーパー分析デバイスと光ファイバーセンサーを融合した新しい現場分析法の開発

環境水の分析において,夾雑物の影響を受けない高い選択性をもつ簡易分析法の開発は重大な課題である。本研究では,多様な環境水質に対して前処理なしの滴下のみで分析値が得られる簡易分析法として,ペーパー分析デバイスと光ファイバー全反射減衰(ATR)法を融合した新しいデバイスの開発を行う。この方法ではペーパー分析デバイスに光ファイバーATRセンサーによる検出系を組み込むことで,懸濁物質や腐植物質など着色した共存成分の夾雑物の影響を受けずに,目的物質のみの明瞭な吸収スペクトルを検出できる。また,本法の発展形においては,広帯域の波長を利用することで,一組の装置系で多成分の一斉分析を可能としている。
ウイルス免疫学的解析に基づくデング熱・デング出血熱の病態形成機序の解明

デングウイルス感染症は世界で最も重要な蚊媒介性ウイルス感染症である。デングウイルス感染におけるデング出血熱の発症機序の解明のため、マーモセットを用いてデングウイルス感染モデルの確立を行った。マーモセットは感染後高いウイルス血症を示し、また抗体反応、臨床的所見、血液学および生化学的検査所見もヒデング熱患者と同様の変化が見られた。また、マーモセットにおけるT細胞免疫応答の詳細な解析のため、サイトカインや細胞マーカー解析のツールを確立した。平成22年度は,マーモセット-デングウイルス(DV)感染モデルの確立とDV感染病態解析系の確立を中心に行った。1.デング出血熱感染動物モデルの評価について、初回接種と異なる血液型DVを再接種後の経時的に体温、活動性評価、皮膚検査、一般血液検査、血小板数、肝機能・腎機能検査、尿検査、血症中ウイルス定量、尿中ウイルス定量、抗ウイルス抗体(IgM、IgG)、中和抗体価を評価した。今回の検討により生化学および病理組織学評価から明確な腎機能障害が確認された。2.マーモセットの免疫学的病態解析に必要な解析法の確立については、全TCR遺伝子の同定を終了し、TCRレパトア解析法を確立した。また、各種サイトカインの発現解析を可能とする、IL-2、IL-4、IL-6、IL-10、IFNγ、TNFαなどの種々のサイトカインのリアルタイムPCR解析系が予定通り終了した。さらに、コモンマーモセットMHC遺伝子多型タイピング法を開発するため、複数のマーモセット末梢血(40個体)を入手した。RNA抽出後にRT-PCRを行い、Class I遺伝子をであるCaja-GおよびCaja-E遺伝子断片を増幅し、ロッシュ社GS FLX Titanium sequencingを用いた次世代大規模シーケンス解析を実施した。多数のマーモセットからMHC遺伝子を取得することで、アレルタイピングに必要な多数のMHC遺伝子多型を同定に必要なデータベース作成を行った。以上の研究が順調に進めば、平成23年度から、異なる血清型ウイルスによる単回あるいは2回目接種後のマーモセット試料について,ウイルス学、血液学的、免疫学的解析を開始する。MHCアレルタイピング法の確立と解析を行い、次世代大規模シーケンス解析およびT細胞レパトアを実施し、T細胞動態の変化や差異を明らかにする。さらに、DV特異的ペプチド抗原の同定とDV特異的T細胞の性状および機能解析を進める。本研究は、デングウイルス(DV)が引き起こすデング熱(DF)およびデング出血熱(DHF)の発症メカニズムの解明を目指した。平成23年度は、前年度までにマーモセットを用いた感染動物モデルの確立と各種解析系の確立の継続と、そのウイルス学的検討、病態解析を中心に行った。(1)マーモセットのデングウイルス感染モデルの評価:DVの単回接種に加え、ヒトの場合と同様に症状が重篤化するか否か検討するために他血清型ウイルスの2回目接種の実験に着手した。接種間隔は接種した血清型以外に対する中和抗体価が10倍以下まで低下する時期(およそ1年)を目安とし継続検討中である。再感染後の血液学的評価、尿の評価は経時的に行っているが、体温、活動性評価、皮膚検査、一般血液検査、肝機能・腎機能検査、尿検査、血症中ウイルス定量、尿中ウイルス定量、抗ウイルス抗体(IgM、IgG)、中和抗体価を評価し、皮膚発赤、血中ウイルス増加後の中和抗体価の上昇が確認され、さらに生化学および病理組織学評価から明確な腎機能障害が確認された。(2)マーモセットの各種サイトカインの検討:実験で得られたサンプル(主にPBMC、症状によっては肝臓、腎臓など)を用いて、マーモセット感染モデルからの血液を中心に(剖検時:各種臓器・組織)についてサイトカイン・ケモカイン等の蛋白量、発現量を解析に着手した。感染初期からウィルス増殖に伴い炎症サイトカイン(IFNγ、IL-2)が検出されTH1タイプを示していた。(3)マーモセットTCRレパトア解析法の確立:マーモセットのTCRαおよびβ鎖に対して網羅的かつ定量的解析系の確立を終了した。本系を用いて現在継続研究中の感染モデル由来サンプルについてT細胞レパトアを実施し、T細胞動態の変化や差異を明らかにしている。マーモセットをモデルとして、デングウイルス感染機序の解明を目指した。本年度は、マーモセットを用いた感染動物モデルの確立と各種解析系の確立の継続、ウイルス学および免疫学的解析を中心に行った。特に、デングウイルス再感染時における、病態の変化と抗体応答を詳細に解析した。初感染においてデングウイルス2型に感染したマーモセットにデングウイルス1型、あるいは3型を再感染させた。感染後ウイルス血症が出現したが、初感染時に比較し高いレベルのウイルス血症は出現しなかった。抗体応答として、再感染後4つの血清型に対する中和抗体が確認された。

この抗体応答はヒトにおける再感染時の抗体応答と同様であり、マーモセットモデルが、再感染においてもヒトにおける感染病態や免疫応答を再現するモデルであることが示された。さらに、デングウイルス感染に対する防御における中和抗体の役割を解明するため、中和抗体を移入しその後デングウイルスのチャレンジを行った。デングウイルス投与前に1:10-1:20の中和抗体が血中に存在することにより、投与後のウイルス血症が防御された。本研究により中和抗体の存在が、デングウイルス感染の防御に働くことが示された。マーモセットのTCRαおよびβ鎖の全塩基配列を確定した。そのデータを用い、マーモセットTCRレパトア解析法を確立した。さらに、マーモセットにおける細胞性免疫応答を解析するため、免疫細胞表面マーカーCD3、CD4、CD8およびCD20と各種サイトカインIL-1β、IL-2、IL-4、IL-5、IL-6、IL-10、IL-12、IL-13、IFN-γおよびTNF-αのアッセイ系を確立した。さらに、末梢血や各臓器における非感染状態での各CD抗原陽性細胞率やサイトカインの状況を明らかにした。本法の確立により、デングウイルス感染時における免疫応答の詳細な解析が可能となった。マーモセットを用いたデングウイルス感染モデル系が確立している。マーモッセトの免疫学的解析ツール系の確立が順調に行われている。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度から、異なる血清型ウイルスによる単回あるいは2回目接種後のマーモセット試料について,ウイルス学、血液学的、免疫学的解析を継続検討する。MHCアレルタイピング法の確立と解析を行い、次世代大規模シーケンス解析およびT細胞レパトアを実施予定し、平成23年度までに確立した網羅的TCR解析法によりウイルス感染後のT細胞の動態変化や差異を明確にする。さらに、DV特異的ペプチド抗原の同定とDV特異的T細胞の性状および機能解析を進める。マーモセットMHC遺伝子多型タイピング法を開発中であるが、マーモセットの全ゲノム配列の情報が完全で無いことから発現解析とゲノム解読を進める必要がある。
Diamine Oxidase(DAO)の遺伝子多型と化学療法の消化管毒性

食道癌の化学療法では消化管毒性は患者のQOLを低下させ大きな問題点となる。今回化学療法の消化管毒性とDAOの遺伝子多型の関連性について検討を行った。食道癌化学療法患者115例を対象に投与前の血清におけるDAO遺伝子多型を解析したところ、消化管毒性はThr16MetのC/Tで少なくHis645AspのC/Gで高頻度に認め、遺伝子多型によって消化管毒性の発現頻度に偏りを認めた。DAOは、摂取されたヒスタミンの代謝酵素であるため、嘔吐中枢におけるヒスタミンを介して嘔吐を誘発する機序が関連している可能性があり、DAO遺伝子多型によって化学療法の消化管毒性を予測できると思われた。がん化学療法においては、様々な薬物代謝または薬物レセプターの発現に関与する遺伝的要因が関連し、その有効性や有害事象に個人差を認める。この個人差は遺伝子多型が関連することが知られており様々な研究が行われている。DAO活性にも遺伝子多型があることがわかっており、喘息や薬剤アレルギー、パーキンソン病などとの関連性について報告されている。対象は化学療法を行った食道癌患者57例とした。化学療法はCDDP+5Fuを行い、投与前の検体におけるDAOのSNPの検討を行った。Thr16Met(rs10156191)はC/Cが48例(84.2%)、C/Tが10例(15.8%)であった。His645Asp(rs1049793)はC/Cが10例(17.5%)C/Gが20例(35.1%)G/Gが28例であった。DAO活性Thr16MetのC/Cが4.3、C/Tが4.9で、His645AspはC/Cが3.91、C/Gが4.78、G/Gが4.65でSNPとDAO活性の関連性についてはあきらかな差は認めなかった。消化管毒性を認めた症例は29例でThr16MetのC/Tが8/10例、His645AspのC/Gが15/19例で消化管毒性を高頻度に認めていた。DAOの遺伝子多型の検討の結果、症例数は少ないがThr16MetとHis645AspのSNPにおいて消化管毒性発現との関連性が示唆された。検討した症例が少なかったため今後症例数を増やして再検討を行う必要がある。またDAO活性との関連は明らかでなかったため、他のSNPについての検討を行うことを考慮している。対象は化学療法を行った食道癌患者115例とした。化学療法はCDDP+5Fuを行い、投与前の検体におけるDAOのSNPを解析して消化管毒性との関連性について検討を行った。Thr16Met(rs10156191)はC/Cが90例(78.3%)、C/Tが25例(21.7%)であった。His645Asp(rs1049793)はC/Cが24例(20.9%)C/Gが46例(40.0%)G/Gが45例(39.1%)であった。消化管毒性(CTCAEのGrade2以上)を55例(47%)認めたが、内訳は食欲不振50例(43.4%)、嘔吐28例(24.3%)、下痢11例(9.5%)、口内炎10例(8.6%)であった。消化管毒性(なし/あり)との関連性については、Thr16MetのC/Cが42/48例、C/Tが18/7例でC/Tの症例で消化管毒性が少なかった。His645AspはC/Cが12/12例、C/Gが31/15例、G/Gが17/28例であった。DAO活性Thr16MetのC/Cが4.2、C/Tが4.1で、His645AspはC/Cが3.43、C/Gが4.30、G/Gが4.37でSNPとDAO活性の関連性についてはあきらかな差は認めなかった。DAOの遺伝子多型の検討の結果、Thr16MetとHis645AspのSNPにおいて消化管毒性発現との関連性が示唆された。またDAO活性との関連は明らかでなかったため、他のSNPについての検討を行うことを考慮したが、適切なSNPが不明であった。【はじめに】食道癌の化学療法では消化管毒性は患者のQOLを低下させ大きな問題点となる。消化管毒性と血中diamineoxidase(DAO)活性の関連性について報告されている。【結果】DAO遺伝子多型はThr16MetはC/Cが90例(78.2%)、C/Tが25例(21.8%)であった。His645AspはC/Cが24例(24.1%)C/Gが46例(35.4%)G/Gが45例(40.5%)であった。DAO活性Thr16MetのC/Cが5.0、C/Tが5.18で、His645AspはC/Cが4.76、C/Gが5.25、G/Gが5.19でSNPとDAO活性の関連性についてはあきらかな差は認めなかった。

消化管毒性を認めた症例は45例(47.8%)であったが、Thr16MetのHis645AspのC/Gが22/32例で消化管毒性を高頻度に認めていた(p=0.03)。【考察】DAOは、摂取されたヒスタミンを代謝するための主な酵素で、DAOのSNPsとヒスタミン不耐性との間の関連性が報告されている。嘔吐中枢の内因性神経伝達物質にセロトニンやドーパミンとともにヒスタミンがあるので、DAOのSNPsにより消化管毒性の出現頻度に有意差があるため、ヒスタミンを介して嘔吐を誘発する機序のリスクとなっている可能性がある。食道癌の化学療法では消化管毒性は患者のQOLを低下させ大きな問題点となる。今回化学療法の消化管毒性とDAOの遺伝子多型の関連性について検討を行った。食道癌化学療法患者115例を対象に投与前の血清におけるDAO遺伝子多型を解析したところ、消化管毒性はThr16MetのC/Tで少なくHis645AspのC/Gで高頻度に認め、遺伝子多型によって消化管毒性の発現頻度に偏りを認めた。DAOは、摂取されたヒスタミンの代謝酵素であるため、嘔吐中枢におけるヒスタミンを介して嘔吐を誘発する機序が関連している可能性があり、DAO遺伝子多型によって化学療法の消化管毒性を予測できると思われた。DAOのSNPの測定を継続して引き続き消化管毒性との関連性について検討を行う。また、食道癌化学療法における補助療法の確立のために、DAO遺伝子多型とグルタミンによる消化管毒性抑制作用の関連について検討を行う。食道癌症例で5-FU,シスプラチンを含んだレジメンの治療を行う患者を対象として、FP療法の1週間前からグルタミン製剤の投与を開始し化学療法が終了するまでの2週間の間グルタミン製剤の投与を行う。消化管毒性の発現の有無とDAO遺伝子多型について解析しグルタミン製剤の効果との関連性を検討する。食道癌の化学療法における消化管毒性とDAO遺伝子多型の関連性を検討を継続する。消化管毒性を抑えるためにグルタミン投与の有効性が考えられるため、化学療法施行におけるグルタミンの効果とDAO活性およびDAO遺伝子多型の関連性についての検討を行う。消化器外科学遺伝子多型の測定試料や消耗品について既存品を用いて実験を行った事と、予定より測定検体が少なかったため試料代が見積もりより少なく次年度使用額が生じた。Thr16MetとHis645Asp以外の多型についての解析を検討したが、有用な結果がなくThr16MetとHis645Aspのみの検索を行うことにしたため、試料代などが見積もりより少なくなった。遺伝子多型の測定を行うため試料(ELISAキット、DNA分離試薬など)やDAO活性の測定費用などに使用する予定である。継続して遺伝子多型の測定を行う試薬などの経費として使用する。またDAO活性の測定が途中であるため測定の費用として使用する。
都市空間上での大規模モバイルワイヤレスネットワークにおける効率的な情報共有方式

無線LANやZigBeeなどの無線通信技術の発展に伴い,既存のバックボーンを介さず臨時に敷設した中継端末や携帯移動端末同士で通信を行うモバイルワイヤレスネットワークの研究が進められている.このようなワイヤレス通信に基づくネットワークでは,移動端末のモビリティモデルがネットワークの性能に大きな影響を与えることが知られている.このため,携帯端末を持つ数万人規模の歩行者が球場やショッピングストリートを移動しながら近隣のショップ情報を共有しようとする場合や,地震などで既存のネットワークインフラが遮断された際に被災地の住民間でのアドホック通信で災害地情報や緊急情報の伝達を行おうとした場合,人や車の現実的なモビリティモデルに基づきネットワークの設計や性能解析を行う必要がある.本研究では,都市空間上での人・自転車・車のより現実的なモビリティモデルを構築し,それらのモデルに基づいた大規模モバイルワイヤレスネットワークでの情報共有方式の技術開発を行った.平成2021年度は,一万人規模の歩行者と数千台の車や自転車が混在する都市環境において,(a)災害時の被災地情報や緊急情報の共有方式,(b)歩行者同士の遭遇履歴情報の安全且つ効率的な共有方式,(c)車々間マルチホップ通信による走行車両の安全性確保のための情報共有方式,に関する研究を行った.構築したモデル記述法を用いて,都市空間での人や車の行動モデルを詳細に検討し,ある程度の現実性を持った形で人や車の行動パターンを数学的に簡便にモデル化するための方法を考案すると共に,様々な状況に対してその有効性に関する評価実験を行い,提案手法の有効性を評価した.無線LANやZigBeeなどの無線通信技術の発展に伴い、臨時に敷設した中継端末や携帯移動端末同士で通信を行うモバイルワイヤレスネットワークの研究が進められている。このようなワイヤレス通信に基づくネットワークでは、移動端末のモビリティがネットワークの性能に大きな影響を与えることが知られている。このため、携帯端末を持つ多数の歩行者が球場やショッピングストリートで近隣のショップ情報を共有しようとする場合や、地震などで既存のネットワークインフラが遮断された際に被災地の住民間で災害地情報や緊急情報の伝達を行おうとする場合、人や車の現実的なモビリティモデルに基づきネットワークの設計やプロトコルの開発、性能解析などを行う必要がある。本研究では、まず歩行者同士の遭遇履歴情報の安全且つ効率的な共有方式を考察した。提案方式では、一方向性関数(ハッシュ)を用いて匿名性やリンク不能性(過去の発信履歴との比較で同人物かどうかを特定できない)を持たせ、遭遇履歴単独で個人の特定ができない仕組みを考察した。また、ショッピングモールや通学路などにおいて、各歩行者が友人などと遭遇した際に、無線通信を用いて互いに遭遇したことを保障する仕組みを考案した。次に、都市空間での人や車の行動モデルの構築手法を考察した。人の行動モデルにおいては、列車到着時に駅前から歩行者が拡散していく場合など歩行流が動的に変化する場合で、複数箇所での定点観測などの情報から動的に変化する歩行流を簡便に再現するための手法を考察した。車の行動モデルに関しては、都市の道路を走行する車群の車車間距離の分布状況をGoogle Earthなどから取得し、それらの分布に近い車群を構築するための車両の走行モデルにを考察するとともに、危険車両の検出や行き先経路情報を効率良く取得するアルゴリズムを開発した。無線LANやZigBeeなどの無線通信技術の発展に伴い,既存のバックボーンを介さず臨時に敷設した中継端末や携帯移動端末同士で通信を行うモバイルワイヤレスネットワークの研究が進められている.このようなワイヤレス通信に基づくネットワークでは,移動端末のモビリティモデルがネットワークの性能に大きな影響を与えることが知られている.このため,携帯端末を持つ数万人規模の歩行者が球場やショッピングストリートを移動しながら近隣のショップ情報を共有しようとする場合や,地震などで既存のネットワークインフラが遮断された際に被災地の住民間でのアドホック通信で災害地情報や緊急情報の伝達を行おうとした場合,人や車の現実的なモビリティモデルに基づきネットワークの設計や性能解析を行う必要がある.本研究では,都市空間上での人・自転車・車のより現実的なモビリティモデルを構築し,それらのモデルに基づいた大規模モバイルワイヤレスネットワークでの情報共有方式の技術開発を行った.平成2021年度は,一万人規模の歩行者と数千台の車や自転車が混在する都市環境において,(a)災害時の被災地情報や緊急情報の共有方式,(b)歩行者同士の遭遇履歴情報の安全且つ効率的な共有方式,(c)車々間マルチホップ通信による走行車両の安全性確保のための情報共有方式,に関する研究を行った.構築したモデル記述法を用いて,都市空間での人や車の行動モデルを詳細に検討し,ある程度の現実性を持った形で人や車の行動パターンを数学的に簡便にモデル化するための方法を考案すると共に,様々な状況に対してその有効性に関する評価実験を行い,提案手法の有効性を評価した.
信号処理技術と知能処理技術を利用した音響信号による形状推定と欠陥検出

音響振動信号処理技術を利用する非破壊検査により、土中又は構造体内にあって、X線透視等の技術が使えない物体の欠陥の発見を可能にするための基礎技術の開発を目的として研究を行った。まず第一段階の対象として、コンクリ-トパイルを地中に埋め込んだままの状態で、地表に出ている部分に衝撃を加え、そのレスポンスからコンクリ-トパイルの寸法、末端の形状および欠陥の位置と大きさ等を推定する問題を取上げた。これは、従来、豊富な経験を有する熟練者が波形を観測して行なってきたことである。平成2年度では、これまでの2年間の研究成果をまとめるための研究を行った。すなわち,内部構造が必ずしも一様でない長大な物体の一端を駆動したときの駆動力とレスポンスから、物体の形状、寸法、内部構造等を推定するために開発した信号処理手法,および多くの要因の混在により複雑な様相を呈するレスポンスを基にして的確な判断を自動的に下することができるようにするため、熟練者の主観的判断の方法を参考にして開発した知識ベ-スの有効性を定量的に確認するため種々の現場で実験を行った。その結果,完全に自動的に推定誤差30%で土の影響と杭の断面積を推定できることが確かめられた。さらに本研究の成果をより一般的な物体の欠陥検出に応用できるようにすることを目的として、手法を整理し本手法の応用可能な分野について検討を行った。これまでの研究の成果は平成3年5月にカナダのトロントで行われる音響,音声,信号処理に関する国際学会ICASSP91において報告することになっている。物体の形状あるいは欠陥等を非破壊検査により推定する場合に、その物体の大部分が土あるいは構造体の中にある場合には、X線透視等の既存の技術は使えない。そこで、物体の一部に音響振動を加え、その応答波形から自動的に物体の細部の形状推定と欠陥検出を行うための基礎技術を開発することを目的とした研究を行った。本年度は、建築物の基礎となるコンクリートパイルを対象として実験を行った。すなわち、はじめにコンクリートパイルを地上に設置し、その一端を小さなハンマで打撃し、その応答波形を分析してコンクリートパイルの音響周波数特性を測定した。続いて、応答波形に音声分析の分野で用いられている音響管モデルを適用することにより、コンクリートパイルの形状を推定することができることを確かめた。さらに、地中に埋設されたコンクリートパイルの応答波形を解析することにより、応答波形を精度良く表現するモデルには、速度ポテンシャルおよび変位に比例する成分が必要であることを実験的に確かめた。次年度には、本年度に導出した埋設されたコンクリートパイルの振動モデルを基に、埋設されたコンクリートパイルの形状を推定するためのアルゴリズムを開発する予定である。また、実験的に導出された振動モデルが正確かどうかを、波動方程式を解析的に解くことにより確認する予定である。本年度では、建築物の基礎となるコンクリ-トパイルを対象として実験を行った。すなわち、前年度に構築してある地中に埋設されたコンクリ-トパイルのモデルを用いて、地中に埋設されたパイルの形状を推定するアルゴリズムを開発し、実際に幾つからパイルについて実験を行い、開発したアルゴリズムの有効性を確かめた。また、このモデルが理論解析により波動方程式から得られる微分方程式と完全に一致することを確かめた。次年度では、本年度に導出した埋設されたコンクリ-トパイルの形状

推定のアルゴリズムの有効性を定量的に調べるために、形状、埋設条件等を変えて、数10本のコンクリ-トパイルの形状推定実験を行い、本推定アルゴリズムの適用可能条件等について検討する。また、本アルゴリズムを拡張して、任意の形状の物体の概略的な形状を推定するための条件等について調査検討し、基礎となる技術を確立する。音響振動信号処理技術を利用する非破壊検査により、土中又は構造体内にあって、X線透視等の技術が使えない物体の欠陥の発見を可能にするための基礎技術の開発を目的として研究を行った。まず第一段階の対象として、コンクリ-トパイルを地中に埋め込んだままの状態で、地表に出ている部分に衝撃を加え、そのレスポンスからコンクリ-トパイルの寸法、末端の形状および欠陥の位置と大きさ等を推定する問題を取上げた。これは、従来、豊富な経験を有する熟練者が波形を観測して行なってきたことである。平成2年度では,これまでの2年間の研究成果をまとめるための研究を行った.すなわち,内部構造が必ずしも一様でない長大な物体の一端を駆動したときの駆動力とレスポンスから、物体の形状、寸法、内部構造等を推定するために開発した信号処理手法,および多くの要因の混在により複雑な様相を呈するレスポンスを基にして的確な判断を自動的に下すことができるようにするため、熟練者の主観的判断の方法を参考にして開発した知識ベ-スの有効性を定量的に確認するため種々の現場で実験を行った.その結果,完全に自動的に推定誤差30%で土の影響と杭の断面積を推定できることが確かめられた。さらに本研究の成果をより一般的な物体の欠陥検出に応用できるようにすることを目的として、手法を整理し本手法の応用可能な分野について検討を行った。これまでの研究の成果は平成3年5月にカナダのトロントで行われる音響,音声,信号処理に関する国際学会ICASSP91において報告することになっている。
細胞壁の（３＋１）次元動力学

本研究は、これまでに研究代表者が開発した細胞壁の厚さを実時間測定するためのライブイメージング技術を発展させて、植物の細胞壁の3次元ダイナミクスを実時間測定(3+1次元測定)するための基盤技術を開発する。開発した手法を用いて、高速で極性成長を行う花粉管細胞の成長を支える力学基盤を解明する。本研究の成果は、植物が示す多彩な細胞壁動態を定量的に記述する一般的な枠組みを与えるものである。
偏微分方程式の未知境界・係数同定逆問題の再構成スキームの研究

1)散乱の逆問題、2)thermography、3)流体方程式の逆問題に対して、新しい再構成スキームや各種再構成スキームの関連、包括的枠組を与えた。2007年度の研究計画では、偏微分方程式の未知境界同定問題と未知係数同定問題とに的をしぼり、未知境界や未知係数を観測データから構成するスキーム(以下逆問題の解の再構成とよぶ)について研究することを目的とした。このような逆問題の応用面に於ける典型例としては、材料・構造物内の亀裂などの形状や材料内部の物理特性を非破壊的に調べる非破壊検査法の数理を挙げることが出来る。2007年度の研究成果は、次の(i)、(ii)、(iii)である。(i)障害物による音響散乱逆問題について、未知障害物境界の非解析点(即ち、未知障害物境界が解析的でない点、例えば未知障害物境界が角を持つ点など)を、有限個の入射波に対する散乱波の遠方場を観測する事により再構成可能であることを証明した。証明方法は、no response testと呼ばれる方法の収束証明の一般化と実解析的係数を持つ階楕円型方程式の解が定める解析的集合の特異性の解明からなる。(ii)定常熱伝導体内の未知境界即ち亀裂、空洞、介在物などの形状同定逆問題について、従来から知られている再構成手法であるprobe methodを、非定常熱伝導体に対して拡張することに理論的に成功するとともにその有効性を数値実験により示した。証明の核心は、所謂反射解と呼ばれる解の主要部の導出とその挙動解析にある。(iii)媒質境界における有限個の観測データにより大変形を伴う圧電素子の特性を同定する逆問題に対する再構成スキームをあたえた。この問題は、空間1次元非線形波動方程式の斉次非線形項のTaylor係数同定逆問題を、媒質境界における有限個のCauchy dataから再構成する問題である。証明の核心は、この逆問題に付随する順問題(即ち非線形波動方程式の初期値境界値問題)に対して、ゼロ初期データとエプシロンオーダーのDirichletデータを与えたとき、エプシロン展開可能な解を構成し、それを逆問題にうまく応用することである当該研究目的、研究実施計画の一部であるサーモグラフィーに対する数理を中心に研究した。即ち、熱伝導体内の未知介在物を、熱伝導体表面における温度と熱流を繰り返し計測(以下境界上の多重観測とよぶ。)することにより未知介在物を同定する逆問題である。ここで熱流計測は、熱伝導体表面における、Stephan-Boltzmann則が既知であるとの仮定の下で、温度計測より分かるものとする。得られた結果は、熱伝導率が非等方かつ時間に依存する場合まで込めて、境界上の多重計測から未知介在物を同定するある手続き(以下dynamical probe methodとよぶ)を与えたことである。ここに研究代表者とその共同研究者が数年来に亘って研究してきたdynamical probe methodは完成したといってよい。これまでに行われてきた他の研究は、境界上の多重計測による未知介在物同定の一意性についてであった。その未知介在物同定の手続きを与えた研究代表者とその共同研究者による今回の研究は初めてであり、極めて重要な意義がある。今回の研究での最大の困難は、偏微分方程式論における未解決問題:不連続な熱伝導係数を持つ熱作用素に対する基本解の空間一回微分の評価法の解決にあった。今回の研究成果で、この未解決問題に解決を与えたことも大きな成果といえる。また、この基本解の評価法は、Babuskaの問題:不連続係数を持つ2階楕円型方程式の解の1階微分評価問題に関するLi-Nirenbergの結果を、不連続係数を持つ2階放物型方程式系に拡張可能であることをも示している点も重要である。偏微分方程式の逆問題とは、偏微分方程式が与えられている領域の未知境界や偏微分方程式の未知係数を、散乱データや領域の既知境界における観測(以下観測データとよぶ)などから決定する問題であり、工学の分野をはじめとして数理科学に広く内在する基本的な問題としてその解析が求められている。本研究では、逆問題として上に述べたような偏微分方程式の未知境界同定問題と未知係数同定問題とに的をしぼり、未知境界や未知係数を観測データから構成するスキーム(以下逆問題の解の再構成とよぶ)について研究することを目的とする。当該年度においては、当該研究課題の一つであるthermographyの数理について研究を発展させた。研究内容の詳細の概要は、次の通りである。flushlampを用いたactive thermographyの計測は極めて短時間で行われ、熱は急速に拡散され、熱を負荷する以前の状態に戻るので、この場合の計測は多重回繰り返すことが可能である。しかもこれらの計測データを重ね合わせることが可能であるので、物体表面上に任意のheat fluxを加え、その結果生じる物体表面の温度が計測可能と理想化して構わない。つまり物体表面上に定義されるNeumann-Dirichlet mapが計測データとして与えられるものとして構わない。研究代表者は、このNeumann-Dirichlet mapを計測データとしたきに、この計測データから物体内の未知介在物等を同定するdynamical probe methodと呼ばれる再構成法を確立し、その有効性を数値実験により検証した。(Annali Normal Superior Pisa掲載予定)、(J.Computational Math.掲載予定)

dynamical probe methodには、これまで知られていなかった不連続係数を持つ熱作用素に対する基本解の空間勾配の各点評価を必要とする。介在物が接していない場合には、Ladyzenskaya-Rivkind-Uralceya(Tudy Mat.Inst.Stekov., 92(1966)132-166)の解の内部評価の議論を修正するか、または不連続係数を持つ発散型楕円型方程式(系)に対する解の勾配の各点評価の議論を、不連続係数を持つ熱作用素に適応する議論を構築することにより示すことが出来る。
Mats遺伝子による腫瘍発症制御

Hippoシグナル伝達経路はショウジョウバエ器官サイズを規定し、哺乳類においても細胞接触による増殖抑制・器官サイズ制御・腫瘍制御に重要であることがわかりつつある。Mats遺伝子はHippoシグナル経路の中核Latsキナーゼの調節サブユニットであり、転写補助因子であるYap/Tazをリン酸化してその核局在を排除することにより、細胞増殖が抑制される。近年Hippo経路の中のNf2、Mst1/2、WW45、Lats1、Yap遺伝子が腫瘍発生に重要であることが報告された。そこで我々はMatsの機能を解析するためにMats1、Mats2欠損マウスを作製し、Matsが発生や腫瘍制御に重要であることを見出した。また肝臓特異的なMats欠損マウスは高率に肝癌が発症することも見出した。今後、Matsを含むHippoシグナルを標的とする薬剤開発が、癌の治療薬につながるものと思われる。細胞内シグナル伝達経路の一つであるHIPPO経路遺伝子はショウジョウバエ器官サイズを規定し、哺乳類の細胞接着による増殖抑制・器官サイズ制御・腫瘍形成に重要な遺伝子である。Mats遺伝手はHIPPOシグナル経路の中核Latsキナーゼの調節サブユニットであり、転写補助因子であるYAP/TAZをリン酸化して、その核局在を排除することによって細胞増殖を抑制すると考えられている。我々はMats全身欠損マウスを作製したが、このマウスは胎生早期に致死となったことから、肝細胞特異的Mats1/2ダブルダブルホモ欠損マウスを作製し、2010年度には、著しい肝腫大、門脈周囲へ胆管様細胞の著明な過形成、胆管細胞癌の発症を見出した。さらに組織学的に胆管系祖先細胞(オバール細胞)(A6+, CK19+, Trop2+, CD34+)の過増殖や、周囲に同時に増殖した血管内皮細胞、星細胞、繊維芽細胞等の間質成分と癌の塊になって、門脈領域から中心静脈に広散する組織像が見られた。そのために、肝機能を担う肝実質細胞酸素不足で壊死になる肝小葉が多数に観察された。生後3週間は致死率がピークになる原因であると考えられている。また長期観察マウスでは、肝実質細胞癌と肝内胆管上皮細胞癌の発症することを明らかにした。さらに肝癌を呈する肝臓特異欠損マウスではMats下流の転写補助因子であるYAPやTAZのリン酸の減少とYAPのターゲット遺伝子であるCTGF、SURVIVIN等の発現の上昇を見出した。Matsが肝オバール細胞の増殖や両方向分化に重要であることを示唆した。現在肝細胞にも胆管細胞にも分化可能なオバール細胞由来の細胞株を用いて、MOB欠損により未分化性が維持されるのか、どちらかの細胞系譜のみに強く分化するか等の解析をすすめている。Hippoシグナル伝達経路はショウジョウバエ器官サイズを規定し、哺乳類においても細胞接着による増殖抑制・器官サイズ制御・腫瘍化制御に重要である。Mats遺伝子はHippoシグナル経路の中核Latsキナーゼの調節サブユニットであり、転写補助因子であるYap/Tazをリン酸化してその核局在を排除することによって、転写因子Tead依存性の標的分子発現を抑制することで細胞増殖を抑制する。近年、Hippo経路の中に、Nf2,Mst1/2,Sav1(WW45),Yap遺伝子は肝臓組織において、組織構築や腫瘍発生に重要であることが報告されている。我々のこれまでの研究はMats1ホモMats2ヘテロ全身欠損マウスでは、高頻度に肝癌をみることを見出した。しかしながらMats遺伝子の肝臓細胞の制御機構はほとんど明らかになっていない。我々は肝細胞特異的Mats1/2ダブルダブルホモ欠損マウスを作製し、Mats遺伝子による肝臓腫瘍発症制御について解析を行った。肝細胞特異的Mats1/2欠損マウスでは、生後直後から著しい肝腫大、門脈周囲へ胆管様細胞の著明な過形成を認め、これらの細胞の多くはA6,CD7陽性の肝幹細胞であった。長期観察のマウスは、28週例以降、ほぼ全例で肝がんを発症し、これらの肝癌は肝細胞癌(Hepatoma)、胆管細胞癌(Cholangiocarcinoma)及び両者混在する癌であった。生化学的には、Mats1/2ダブル欠損マウスはYapのリン酸化の減少、その下流のCtgf、Survivin等の発現の上昇を認め、Hippoシグナル伝達経路の活性化が著しく遮断されていた。

Mats1/2ダブル欠損は肝幹細胞の増殖を制御することが考えられたため、次にマウスオバール細胞株にshRNAでMats1/2の発現を抑制したところ、Hippoシグナル伝達が遮断され、細胞増殖が亢進した。この細胞増殖の亢進は、活性化したYapを抑制すると、回復することから、Yapに依存性であることを見出した。以上の結果から、MatsがHippo経路の活性制御を通して、肝幹細胞維持機構に重要な役目を担うことが示唆された。
学習者全体の有機的な知識ネットワークを作るアクティブラーニング支援システム

本研究では,アクティブラーニングに参加する学習者に対して学修情報などを共有できる知識のネットワークを作り出すICT支援システムを開発した.本システムを利用することで,テキストマイニングによる学生の成長過程の可視化,グループ討議に対する効果的なグループ形成,そして,アクティブラーニングによる学習成果の可視化も可能となり,その結果,学生の自己評価による達成度が向上するなどアクティブラーニングの教育改善効果を得た.本研究は,アクティブラーニングに参加する学習者全体に対して,グループ(空間)や授業科目(時間)の枠組みを超えて,空間的な広がりと時間的な継続性を持つ有機的な知識のネットワークを作り出すICT支援システムを開発することを目指すものである.研究初年度である2014年度では,まず,アクティブラーニングにおいて得られる学習情報を収集して,それを共有できるようなICT支援システムを構築した.このシステムでは,タブレットPCと電子ノートなどを組み合わせて,アクティブラーニングにおけるグループ討議で作成されたマインドマップ,そして,プロダクトとして作成されたリフレクションシートなどの学習情報をクラウド内で蓄積できるようにした.このシステムにより,グループや授業科目といった枠組みを越えて学習情報を広く共有できる仕組みを実現した.さらに,このシステムを活用したアクティブラーニングも実施し,アクティブラーニングの過程において様々な学習情報を収集した.この中でも,特に,自由テキスト文に対しては個人の識別性を排除した上で,テキストマイニング手法による時系列分析やクラスター解析などができる仕組みを構築した.これにより,アクティブラーニングの学習効果を計量的に分析できるようになった.また,この分析手法を学外実習型のアクティブラーニングにより得られたリフレクションシートに対して適用することで,実習施設の訪問順などの実習形態により学習効果に差異が生じることを明らかにし,その結果を教育改善へと結び付けた.研究実績の報告としては,本年度は,ICT活用教育方法研究に掲載された論文や日本薬学会年会での発表を行った.アクティブラーニングの学習効果を計量的に分析する取り組みに対してはe-ラーニングアワード2014フォーラムにおいて学習記録賞を受賞している.効果的なグループ形成の支援機能をシステムに実装した.ここでは,グループ形成のための指標とする学習記録として,当初計画していたグループ討議の記録や出欠情報に加えてジェネリックスキルのテストの結果を用いた.ジェネリックスキルは,対人基礎力,対自己基礎力,対課題基礎力から構成される「社会及び職業生活を生き抜くために必要とされる汎用的技能」であり,コミュニケーション能力や課題解決能力などといったグループ形成のための有効な指標となりえる学生個人の能力である.システムでは,討議で教員が重視したい点を支援できるようなグループ形成の方法を選択できるようにした.例えば,討議をスムーズに進行させることを重視する際には,協働力や親和力が発揮されるように対人基礎力のスコアを重視して,すべてのグループに対して対人基礎力のスコアの高い(もしくは低い)学生が均等に割り振られるようにした.さらに,これらの取り組みの学修効果を検証するためのICT活用の仕組みも構築した.まず,電子ノートや電子ペンなど様々なICTツールを組み合わせることでグループ討議などを実施している最中に発生する多様な学修情報(KJ法で用いたカードに記載された文字,図解化された島などの図形情報,各作業の所要時間など)をリアルタイムに収集する仕組みを作った.また,グループ討議などの後に実施する事後アンケートを収集するためのWebシステムに,ジェネリックスキルとの関係を分析する機能を拡充した.これにより,全体的には,ジェネリックスキルのスコアを基準としたグループ形成には討議の進めやすさなど様々な点において一定の効果が認められた.しかし,グループ形成の指標を算出するにあたっては,ジェネリックスキルを構成する各基礎力をどのような比率で重視するのかを適切に設定することが重要であることもわかった.計画としては,「効果的なグループ形成の支援機能」と「空間と時間の枠組みを越えた情報共有機能」に関する2つのモジュールに分けたシステム開発を平成27年度までに完了させるものであった.開発の途中段階においては,完成予定が前後するものもあったが,平成27年度にはシステムを完成している.特に,「効果的なグループ形成の支援機能」に関しては,当初計画していなかったジェネリックスキルテストの結果を加味するなど計画以上の進捗となった.さらに,平成28年度などに計画をしていた電子ポートフォリオシステムの開発も前倒しで開始した.電子ポートフォリオシステムでは,グループ討議において個人がどのような役割を担当して何を学んだのかなどの学修情報を管理できるようにする計画であった.現在計画している電子ポートフォリオシステムでは,さらに,学修課題の達成度を自己評価する仕組みも実現して,各課題の達成度に基づいて学修行動をモニタリングできるポートフォリオ機能も実装した.また,学修成果の可視化のためにルーブリック評価システムも構築し,評価項目と到達レベルのマトリクス形式による学修成果の視覚化機能を実現した.以上のことから,システム開発,ならびに,アクティブラーニングの実施に関しては「当初の計画以上に進んでいる」といえる.ただ,研究成果の発表に関しては計画より少々遅れが生じている.計画当初は,平成26年度に引き続き,査読付き論文への投稿を計画していた.しかし,平成27年度には,研究会など査読の無い投稿・発表は行ってはいるものの,システム開発へのエフォート率が高くなってしまい,査読付き論文への投稿が無かった.したがって,システム開発,アクティブラーニングの実施,研究成果の発表の全ての進捗を勘案して,全体的な研究の進捗としては「おおむね順調に進展している」と評価するものとした.学習者全体の有機的な知識ネットワークを作るアクティブラーニング支援システムにかかる研究の最終年度としては,まず,アクティブラーニングによる学修成果の可視化を実現するために電子シラバスを基軸としたアクティブラーニング支援Webシステムを開発するなどして,有機的な知識ネットワークで共有される最も重要となる学修情報に着目した取り組みを行った.

ここでは,授業の設計段階において授業回ごとに到達目標や事前事後の学修課題などを設定したうえで,ICT活用により,学生の学修行動のモニタリング,多様な学修情報を融合した学修成果の可視化,可視化した学修成果のフィードバックなどを行った.その結果,様々な学修情報をデータベース化して共有することができ,さらには,これらの学修情報を解析することで,反転授業と協働学修の組み合わせによる学修到達度の改善や知識修得に向けた主体性の育成などといったアクティブラーニングに対する教育改善効果も得た.なお,この取り組みに対しては,公益社団法人私立大学情報教育協会より「平成28年度ICT利用による教育改善研究奨励賞」を受賞した.さらに,知識ネットワークの共有を学生間のみならず教員間にも広げる取り組みも行うことができた.ここでは,全学教育課程を担う大学教育開発センターとICT活用による教育改善の取り組みを行っている情報センターが連携することで,全学的に学修情報を共有できる仕組みを構築した.これにより,学問分野を越えた教員間での教育や授業科目の連携をできる環境を整備することができた.さらに,本研究の次の段階の取り組みとして,学問分野連携型の協働学修をプログラムすることができ,従来行っていた学問分野単独型の協働学修と比較して,学問分野連携型の協働学修における達成度のほうが向上するなどの教育改善効果も明らかにすることができた.本研究では,アクティブラーニングに参加する学習者に対して学修情報などを共有できる知識のネットワークを作り出すICT支援システムを開発した.本システムを利用することで,テキストマイニングによる学生の成長過程の可視化,グループ討議に対する効果的なグループ形成,そして,アクティブラーニングによる学習成果の可視化も可能となり,その結果,学生の自己評価による達成度が向上するなどアクティブラーニングの教育改善効果を得た.当初計画としては,「効果的なグループ形成の支援機能」と「空間と時間の枠組みを越えた情報共有機能」の2つのモジュールに分けてシステム開発を行い,前者を平成26年度中に,後者を平成26・27年度の2年間で完了し,合わせて,システムを活用したアクティブラーニングの実施を行うというものであった.これに対して,「空間と時間の枠組みを越えた情報共有機能」に関しては,その達成度は「当初の計画以上に進展している」と言える.具体的には,電子ノートなどを提供するクラウド環境と既存の学内システムのユーザ認証を連携させて,グループ討議における学生の思考過程をマインドマップなどとして蓄積し,グループ内での情報共有を図る機能を実装するなど当初計画したプロセスは終了している.
琵琶湖水系におけるトレース量元素の動態に関する研究

本研究では、トレース量元素の前濃縮分離法の開発と琵琶湖水系における静態、動態の解明との二点を併行して研究した。前濃縮分離法の開発については、溶媒抽出法と有機吸着樹脂を用いる方法を検討した。有機吸着樹脂を用いる方法は、現在、基礎実験の段階であり、有用な成果はまだ余り得られていない。溶媒抽出法では、ジチオカルバメートあるいはジチゾンを抽出試薬に用いる方法を検討し、十数元素の同時濃縮を可能とした。琵琶湖水系におけるトレース量元素の静態、動態については、毎月1回の定点観測を北湖で水深別に1地点、南湖で表面水のみ2地点で行い、水平分布、垂直分布を明らかにし、その静態、動態の解明を試みた。1.溶媒抽出法による前濃縮分離法、誘導結合プラズマ発光分析法を定量手段に用いる250倍の多元素同時高濃縮分離法を検討した。ジチオカルバメート抽出では、酢酸-2-エチルヘキシルを溶媒に用い、アンモニウムテトラメチレンジチオカルバメート・ジベンジルアンモニウムジベンジルジチオカルバメート混合系によりAs,Se,Mo,Zn,Cd,Ni,Co,Sn,Fe,Cr(【VI】),Pb,V,Cuの13元素、及びMn,Cr(【III】)の2元素の同時濃縮を可能とした。また、ジチゾン・1-フェニル-3-メチル-4-ベンゾイルピラゾル-5-オン混合系では、溶媒に安息香酸エチルを用いNi,Cd,Cu,Fe,Co,Be,Zn,Pb,Zr,Sb,Sn,Ti,Alの13元素が同時に濃縮できることを明らかにした。2.トレース量元素の静態、動態の解明、誘導結合プラズマ発光分析法により、湖水中の主要元素、トレース量元素の測定を行った。前濃縮にはジチオカルバメート抽出を用いた。Baは停滞期末期に北湖底層水で減少する傾向を示し、Mn酸化物などにより吸着除去されていると考えられる。逆にMnは底層で増加し溶出が起こっているが、Cu,Mo,Vなどはほぼ一定の垂直分布を示し、溶出や吸着除去の影響は小さい。