hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大陸から飛来する黄砂のアレルギー症重症化への影響評価とその予防

本研究では、近年増加しているアレルギー疾患において、環境中の黄砂やPM2.5など大気汚染化学物質とアレルギー症状悪化との関連を調べた。アレルギー日記を用いた方法により、アレルギー疾患の患者さんの毎日の症状を調査し、毎日の黄砂やその他の環境中物質濃度との関係を統計分析した。その結果、黄砂日と判定されない低濃度の黄砂でも、患者さんに咳や眼のかゆみなどのアレルギー症状が出現し、黄砂濃度が高くなるほど悪化する関係がみられることを国内外で初めて報告した。また黄砂だけでなく、PM2.5、PAHs,NO2, SO2、金属類などの濃度もアレルギー症状悪化に関連することが明らかとなった。中国やモンゴルから飛来する黄砂の観測日が急増しており、黄砂が健康に影響を及ぼすのか社会的関心が高まっている。動物実験で黄砂がアレルギー症状を重症化させる作用が指摘されているが、人では実証されていない。本研究では、黄砂とアレルギー重症化の関連を明らかにする。本年度は、計画通り、患者疫学調査を実施した。調査期間は例年、黄砂が飛来する秋春と、その前後を含む11月翌年6月までとし、対象は金沢大学附属病院および関連病院の呼吸器内科、耳鼻咽喉科外来に定期的に来院している気管支喘息、咳喘息、アトピー咳嗽、通年性鼻アレルギー、季節性鼻アレルギー、好酸球性副鼻腔炎、鼻茸、いずれかの診断を受けた患者とした。調査参加の同意を得た方に、アレルギー日記に毎日の症状の記録を依頼した。黄砂飛散量は、レーザー光線を利用した観測装置(ライダー)で上空の黄砂と黄砂以外の粒子状物質を区別した観測結果をもとに、地上付近の黄砂の濃度を推計したものを使用した(国立環境研究所の杉本伸夫氏よりデータ提供)。同時に、金沢大学附属病院屋上で大気粉塵を捕集し成分を分析した。ハイボリウムサンプラで毎日24時間ごとの大気中粉塵を捕集し、多環芳香族炭化水素類(PAHs)と重金属類をHPLC、原子吸光法によってそれぞれ定量した。毎日のスギ、ヒノキ、イネ花粉量をダーラム法により測定した。一方で、過去の患者調査データを集計し、個人ごとの黄砂期間と非黄砂期間の症状比較により、慢性咳嗽患者において咳や眼のかゆみなどのアレルギー症状が、黄砂期間特異的に有意に認められることを報告した(Higashi et al. Atmospheric Environment in press)。この結果を踏まえて、引き続き今後の調査と解析を進める。本年度も11月翌年6月まで、計画通り患者疫学調査を実施した。対象は金沢大学附属病院および関連病院の呼吸器内科、耳鼻咽喉科外来に定期的に来院している気管支喘息、咳喘息、アトピー咳嗽、通年性鼻アレルギー、季節性鼻アレルギー、好酸球性副鼻腔炎、鼻茸、いずれかの診断を受けた患者とし、調査参加の同意を得た方に、アレルギー日記に毎日の症状を記録して頂いた。前年度までの患者調査データを集計し、個人ごとの黄砂期間と非黄砂期間の症状比較解析を行った結果、慢性咳嗽患者において咳や眼のかゆみなどのアレルギー症状が、黄砂期間特異的に有意に認められることを報告した(Higashi et al. Atmospheric Environment 97, 537-543, 2014)。そして、一般化推定方程式による解析で、黄砂濃度と咳症状に量反応関係が認められることを初めて示した(Higashi et al. Atmospheric Environment, 92, 506-513, 2014 )。今後はさらに大気中の他の成分について調査と解析を進める。金沢大学附属病院および関連病院の呼吸器内科、耳鼻咽喉科外来に定期的に来院している気管支喘息、咳喘息、アトピー咳嗽、通年性鼻アレルギー、季節性鼻アレルギー、好酸球性副鼻腔炎、鼻茸、いずれかの診断を受けた患者に、アレルギー日記に毎日の症状を記録して頂いた。黄砂飛散量は、レーザー光線を利用した観測装置(ライダー)によって計測された、地上付近の推計黄砂濃度を使用した(国立環境研究所の杉本伸夫氏よりデータ提供)。同時に、金沢大学附属病院屋上に設置したハイボリウムサンプラで毎日24時間ごとの大気中粉塵を捕集し、多環芳香族炭化水素類(PAHs)と重金属類をHPLC、原子吸光法によってそれぞれ定量した。毎日のスギ、ヒノキ、イネ花粉量はダーラム法により測定した。これらのデータをもとに、前年度までに、慢性咳嗽患者において咳や眼のかゆみなどのアレルギー症状が、黄砂期間

特異的に有意に認められること(Atmospheric Environment 97, 537-543, 2014)、そして、黄砂濃度と咳症状に量反応関係が認められること(Atmospheric Environment, 92, 506-513, 2014 )を報告しており、今年度はさらに、黄砂中の金属類、PAHsと慢性咳嗽患者のアレルギー症状について一般化推定方程式による解析を行った。その結果、金属類と眼のかゆみや咳症状に関連が認められ、その関連は血清中の総IgE値に依存的であることを報告した(Int. J. Environ. Res. Public Health, 110, 13, 2016)。今後も引き続きデータ収集と分析を進める。患者疫学調査の実施は臨床現場と研究各担当の連携で順調に進めることができた。大気粉塵の捕集も不具合なく行うことが出来た。黄砂中の金属類と慢性咳嗽患者のアレルギー症状について、新しい知見を論文報告できた(Int. J. Environ. Res. Public Health 110, 13, 2016) .昨年度までに得られた慢性咳嗽患者の咳症状と黄砂の関係について解析を深めるために、今年度も、金沢大学附属病院の呼吸器内科に定期的に来院している気管支喘息、咳喘息、アトピー咳嗽、いずれかの診断を受けた患者さんにおいて、11月翌年6月まで毎日アレルギー日記に咳やたん、くしゃみ、鼻みず、鼻づまり、眼のかゆみ、皮膚のかゆみ等、自覚症状や自宅で測定したピークフロー値を記録して頂き、患者疫学調査を継続して行った。黄砂データは、レーザー観測(LIDAR)による富山上空の黄砂観測結果をもとに、地上付近の黄砂濃度を推計したものを使用した。また、金沢大学附属病院および関連病院の耳鼻咽喉科に来院する通年性鼻アレルギー、季節性鼻アレルギー、好酸球性副鼻腔炎、鼻茸、いずれかの診断を受けた患者さんにおいて、前年度までに実施したアレルギー日記調査のデータの入力とデータベース構築を行い、データ集計を開始した。既にデータ入力を完了している前年度までの呼吸器内科の患者調査データについては、データ解析を進め、慢性咳嗽患者のアレルギー症状と黄砂、大気汚染物質ならびに黄砂中の金属類、PAHs等の濃度の関連性を、ロジスティック回帰分析、一般化推定方程式によって解析した。その結果、PAHs,NO2, SO2の濃度と咳症状に関連があること(Int J Environ Res Public Health.13, pii: E800, 2016.)、PAHsでは4環と5環のどちらも低濃度で咳症状と関連があること(Atmos Environ 140, 34-41, 2016)がわかり、論文発表を行った。今後もさらに詳細なデータ分析を続け、症状の原因となる物質の特定と、患者さん側の特性について明らかにする。予定通り調査を継続することができたため。また、前年度までに回収したデータのデータベース構築とデータ解析を進めることが出来て、その結果、新しい知見の論文報告できたため。その結果、大気汚染物質の中で、特にNO2, SO2の濃度と咳症状に関連があり、その影響は少なくとも2日後まで見られることが分かった。金属類はほぼすべての種類で濃度と咳症状や眼のかゆみの症状に影響が見られた。PAHsについては、4環と5環のどちらも低濃度で咳症状と関連があることを本研究で以前に報告したが、種類ごとの解析を進めた結果、特に4環ではFrt, Pyr, 5環ではBbFで影響が強い傾向が見られ、さらなる解析が必要であると考えられた。PAHsの影響もNO2, SO2と同じく、少なくとも2日後まで見られた。男女差についてはアレルギー症状全般的に見られた。
ウェブコーパスを利用したヒンディー語・日本語の複合動詞の対照研究

本研究は、現代ヒンディー語の大規模ウェブコーパスを構築し、コーパスから得られる使用頻度等の統計的指標を元に、ヒンディー語の複合動詞について、語用論の面から日本語との対照研究を行うものである。主な成果はこれまで定説であった「複合動詞のV2('jaanaa' GOや'denaa' GIVE等)と否定辞が基本的に共起しない」について、実際はこれらV2が否定辞と共起している事実を量的に例証したことである。さらにこの否定辞と共起しているV2の例について、日本語の補助動詞「しまう」と否定辞が共起する環境を援用しつつ、ヒンディー語のV2の共起する環境が「しまう」のそれに酷似していることを明らかにした。まず技術、開発面では、4月に技術担当の研究協力者とともに、ヒンディー語のウェブコーパス構築の準備に着手した。具体的には、本ウェブコーパスの規模、収集法の詳細、POSタガーの選定、手順の確認を行った。次に、ウェブデータの収集に際して必要な作業(シードの作成とヒンディー語以外のウェブデータの排除)を、さらに7、8月には途中経過としてウェブデータの質の確認をしながら、対面で2度打ち合わせを行った。11月には、次年度に開発するコーパス検索ツールのプロトタイプとなる、簡易検索スクリプトの作成に打ち合わせを行った。その後、ウェブコーパスと検索スクリプトが完成した12月に試験運転をし、それぞれの動作確認を行った。その検索結果を吟味しながら1月に次年度のインターフェースの開発と付随する技術的問題の解決方法について議論した。ウェブコーパスを構築する一方で、将来的にコーパスのバランスをとるのに必要な現代ヒンディー語の話し言葉コーパスを構築する準備を行った。具体的には8ー9月のインド出張の際に、ヒンディー語母語話者である知己の研究協力者たちと、このコーパスの収集法、必要経費と遂行のために要する時間などについて打ち合わせをした。技術、開発面では、4月早々に技術担当の研究協力者と、ヒンディー語のウェブコーパス構築の準備に着手した。主に、本ウェブコーパスの規模、収集法の詳細、POSタガーの選定、手順の確認を行った。次にウェブデータの収集に際して必要な作業(シードの作成とヒンディー語以外のウェブデータの排除)を、さらに7、8月には途中経過を見ながらメールでやりとりをし、事前にウェブデータの質の確認をしながら、対面で2度打ち合わせをした。その後、次年度に開発するコーパス検索ツールのプロトタイプとなる、簡易検索スクリプトの作成にあたって11月に打ち合わせをし、ウェブコーパスと検索スクリプトが完成した12月には試験運転を行い、コーパスと検索スクリプトの動作確認をした。予定通り開発を一通り終えることができ、1月には次年度のインターフェースの開発と、それに付随する技術的問題の解決方法について事前に議論ができた。4月には、10月公開を目指したウェブコーパス公開のための準備(ドメイン取得、サーバー契約など)に関する詳細な打ち合わせを研究協力者と行った。7月にもCOSHのトップページや実際の検索に必要なユーザーマニュアルの作成とその英語化について打ち合わせをした。9月にはベータ版を海外の研究協力者たちに内部公開し、動作確認を行い、11月に正式版を、海外の南アジア諸言語の研究者用メーリングリスト上で一般公開(国内向けは12月)した。このように研究環境の整備を進めながら、一方でヒンディー語の複合動詞の補助動詞jaanaa「行く」に引き続き、denaa「与える」と否定辞の共起について研究を進めた。COSHが完成した9月後半から、これらの使用頻度とその使用されている環境についてCOSHから得たデータを解析することに着手した。なお、補助動詞jaanaa「行く」については、初年度に発表した知見とCOSHのデータを合わせて、4月の国際会議(SALA-32)で、jaanaaの語彙化と文法化について発表をした。また5月にパリ第7大学でコーパスを使用した言語研究の例としてヒンディー語と日本語の複合動詞の対照研究について講演をした。さらに、12月に計算言語学国際学会(COLING 2016)内で行われた南アジア・東南アジア自然言語処理ワークショップ(6th WSSANLP)で、ウェブコーパスの開発(ヒンディー語の文字処理、タガーとアノテーションの問題等)とコーパスを使った、複合動詞をはじめとした言語研究の可能性について発表をした。本課題である複合動詞の補助動詞として主に使用されるのは、jaanaa「行く」、denaa「与える」とlenaa「取る」(日本語の授受動詞に類似)、そしてrakhnaa「置く」だが、初年度にウェブコーパスが完成した段階で、jaanaaと否定辞との共起(南アジア諸言語の先行研究では「共起しない」が定説となっている)が、実際は否定辞と共起していること、ただし共起する環境が(日本語でそれぞれ対応すると考えられる補助動詞並みに)ほぼ限定される傾向にあること、さらにjaanaaと否定辞が共起する場合、第一動詞によっては補助動詞が語彙化している可能性があることが、今年度までに明らかになっている。今年度後半からはdenaaの例をウェコーパスCOSHを使って調査しているが、特に日本語の授受動詞の中の「やる」や「あげる」と同じように受益の意で機能しているのかに着目して分析を行っている。

上記4つの補助動詞については、課題終了までに否定辞との共起例を統計的に概観し、日本語と照らし合わせて分析することを目指していたが、このように先行研究を覆す客観的事実が大量に(個々では気付いていた研究者もいたが、公に議論にのぼることはなかった)見つかっていることに鑑み、個々の補助動詞を精査しながら進めているため、計画当初の統計的分析のみでは済まなくなっている。しかし、本課題の複合動詞については、類型論的な視点から見た研究に大きく寄与しつつある。一方で当初の計画以上に進展している点として、計算言語学および南アジアの自然言語処理分野で、ヒンディー語のウェブコーパスと検索インターフェースの開発、さらにこれらを応用した言語研究について発表したことがあげられる。これにより、南アジア諸言語の研究に計算言語学のアプローチを導入することで言語研究の新たな局面を国内外に知らしめることができたのは最も大きな成果といってよい。最終年度となる2017年度は、まず4月に、2016年度に開発したヒンディー語のウェブコーパスが抱える問題(アノテーションの精度やコーパスの重複具合、ウェブサイトの文言等)について、技術者ならびに海外の研究協力者たちとメール等で意見交換をし、今後コーパスの修正点を調査、一部修正をした。また、ウェブコーパスの現地(ヒンディー語母語話者間)でのさらなる普及を目指し、研究協力者たちとウェブサイトのヒンディー語版を作成し、2018年2月上旬に一般公開した。本研究は、現代ヒンディー語の大規模ウェブコーパスを構築し、コーパスから得られる使用頻度等の統計的指標を元に、ヒンディー語の複合動詞について、語用論の面から日本語との対照研究を行うものである。主な成果はこれまで定説であった「複合動詞のV2('jaanaa' GOや'denaa' GIVE等)と否定辞が基本的に共起しない」について、実際はこれらV2が否定辞と共起している事実を量的に例証したことである。さらにこの否定辞と共起しているV2の例について、日本語の補助動詞「しまう」と否定辞が共起する環境を援用しつつ、ヒンディー語のV2の共起する環境が「しまう」のそれに酷似していることを明らかにした。今後の研究の推進方策について、技術、開発面では、前年度できあがったヒンディー語のウェブコーパスのアノテーションおよびDevanagari文字の文字処理の問題を解決しながら、コーパスの加工(全文検索用の入力データの作成)と検索ツール(コンコーダンサ)の開発を行う。時期は7月を目途に開発を行い、9-10月ぐらいに開発版の公開を目指す。これに関連して、8月ぐらいをめどに公開用の英文のトップページを作成する。その後、利用者数を増やすため、使用マニュアルの作成も少しずつ進める予定である。なお、上述の通り、ウエブコーパスのアノテーションでタグに問題がいくつか見つかっており、今後も問題が出てくる可能性がある。その際に随時解決をする必要があるため、開発自体できるだけ早めに進める予定である。また、書き言葉と話し言葉が混在した状態のウェブコーパスとは別に、ヒンディー語の話し言葉を補強するものとして、経費の許す範囲内でヒンディー語母語話者の協力者とともに、話し言葉コーパスの収集も徐々に行う予定である。
腹腹部内臓を支配する交感神経遠心路を介する神経とホルモンの2重制御に関する研究

胸部内臓(心臓)を制御する自律神経の神経系と神経・内分泌系の2重制御機構の存在について、犬26頭を材料として用い、左心室の収縮による血圧の上昇を指標として検討を行った。麻酔下に開胸し、交感神経を剖出し、その遠位端の刺激実験を行った。判定は大腿動脈留置カテーテルによる血圧の上昇、もしくは左心室圧の上昇で行った。実験終了後全例固定し肉眼解剖学的に交通枝と交感神経幹神経節との剖出したのち、交通枝の関係から脊髄レベルを同定した。刺激部位は交通枝または交感神経節で、交感神経幹刺激の場合は脊髄レベルの判断は困難を伴うため、その交感神経節の高さを解剖学的に同定し、以下の結果を得た。1)血圧の上昇を観察された胸交感神経節(以下SG)のレベルはT5SGが5/10頭、T4SGが8/10頭、T3SGが10/10頭、T2SGが10/10頭、T1SGが4/10頭であった。また、頚胸神経節では5/5頭、頚神経ワナの前幹では9/10頭、後幹では10/10頭に反応が見られた。なお、上記の中で交通枝(以下RC)刺激で血圧上昇が認められたのはT4RC(第4胸髄からの交通枝が4/10頭、C8RCが0/7頭、C7RCが0/5頭であった。以上より、犬の心臓神経を介して血圧の上昇を起こす交感神経の起始髄節は第1-第5胸神経節と交通枝を持つ第1-第5胸髄と考えられた。2)大内臓神経を介する胸部交感神経節レベルはT5SGが2/10頭,T6SGが2/10頭,T7SGが3/10頭,T8SGが4/12頭,T9SGが6/12頭,T10SGが10/14頭,T11SGが12/16頭,T12SGが11/16頭で、第5-第12胸髄が中枢と考えられた。結論:血圧上昇を起こす末梢自律神経遠心路は(1)神経系と(2)神経・内分泌系の2経路が存在し、(1)は心臓神経を介し、中枢は上部胸髄、(2)は大内臓神経を介し、中枢は下部胸髄である。日本猿10頭20側とヒト2体4側を用い,頚部と胸部の交感神経系の形態学的検討、特に心臓神経(上頚・中頚・下頚心臓神経)の交感神経幹神経節からの起始様式について形態学的解析を行い,以下の結果を得た,(1)日本猿では,副中頚神経節は7側(上副中頚神経節は3側,下副中頚神経節は5側)に観察された。上副中頚神経節は心臓神経が起始するために分離した神経節で,下副中頚神経節は鎖骨下ワナ形成のために分離した神経節であると考えられる.(2)椎骨動脈神経節はヒトに特有なものである.

(3)頚胸神経節は日本猿では下頚神経節と第1・2胸神経節,ヒトは下頚神経節と第1胸神経節で構成されており,その形成位置も頚胸神経節と中頚神経節ともにヒトは高位に存在する.(4)副中頚神経節から起始する中頚心臓神経はこれまでに報告がない.日本猿では上頚神経節から起始する上頚心臓神経は存在しない.下心臓神経は星状神経から起始する。また,ヒトになるに従い,心臓神経の交感神経幹からのが起始範囲は頭尾方向へ拡大する傾向がある。特に(3)の頚胸神経節の所見は犬の実験結果をヒトの所見と比較検討する上で非常に考慮すべき点と考えられる。実験系は、血圧の上昇を指標として神経系と神経・内分泌系の2重制御機構の存在について犬を材料として用い、検討を行いつつある。血圧上昇の判定は大腿動脈の上昇として行い、実験終了後全例固定し肉眼解剖学的に交通枝と交感神経幹神経節との剖出したのち、交通枝の関係から脊髄レべルを同定しつつある。刺激部位は交通枝または交感神経節で、交感神経幹神経節刺激の場合は脊髄レベルを判断するには困難を伴う。その結果、10頭での概要は心臓神経を制御する胸部交感神経節レベルはT1SGが4頭,T2SGが10頭,T3SGが10頭,T4SGが8頭,T5SGが5頭であった。脊髄中枢は第1-第5胸髄が中枢とされた。心臓の交感神経作用として心拍数の増加と収縮力の増加が知られ、Mizeres (1958)は犬の右側のT1-T4は心拍数増加を起こし、左側の同レベルは収縮力の増加を起こすと述べているが、ビーグル犬5頭を用い、同様な胸髄部の右側の交通枝ならびに交感神経幹の電気刺激実験を行い、反応した神経の胸髄レベルの起始高についての調査を行った。その結果、血圧の上昇がみられたのは、下位からT8 (第8交感神経節)では0/5頭、T7で0/5頭、T6で1/5頭、T5で2/5頭、T4で5/5頭、T3RCで5/5頭、T2RCで5/5頭、T1RCで4/5頭、星状神経節で5/5頭、前幹・後幹の両部位とも3/3頭であった、これより、右側も左側同様、心臓の収縮力を増加させ血圧上昇を起こすことが確認された。さらにその起始は主として第1ー第4胸髄と考えられた。さらに、犬5頭を用い、代用膀胱として有用性の高い結腸を利用した膀胱拡大術と、下腹神経(HN)を利用した骨盤神経(PN)・結腸神経(CN)縫合術を施行した後、移植結腸に至る骨盤神経の機能再建に関し、電気生理学的ならびに組織学的検討を試みた。縫合神経電気刺激による移植結腸の収縮反応は犬5頭全例において観察された。組織学的検討ではH.E.染色と鍍銀染色では、縫合神経の全部位における神経線維の存在と、PN-HN縫合部における神経線維の紡錘状膨化および無秩序な走向とから、神経線維の再生が考えられた。電子顕微鏡所見でも、PN部から末梢側に行くに従い、有髄神経線維および無髄神経線維ともに変形が強くなり、軸索直径も不均一かつ細く変化し、結合組織中に疎に散在していた、また、PN部では無髄神経線維を本来は束ねているシュワン細胞は単独で存在していて神経線維束形成が見られず、末梢側のHN部では一部に弱い神経線維束形成が観察され、Bray等のラット頸部交感神経幹の神経再生所見とも同様の結果が得られ、本研究において神経線維が再生したことが強く示唆された。心臓神経を介する交感神経作用として心拍数の増加と収縮力の増加が知られ、1958年にMizeresは犬の交感神経刺激実験により、右側のT1-T4刺激は心拍数増加、左側の同レベル刺激は心筋の収縮力の増加を起こすとし、この左右差の見解が一般に認められているが、昨年度の続き、さらに頭数を増やし、犬10頭について、同様な電気刺激実験を行い、右側系の心臓神経を介して心筋を収縮させ、血圧上昇をもたらすかという問題について検討した。血圧の上昇がみられたのは、交感神経節レベルで、T8(第8胸交感神経節)は0/10頭、T7は0/5頭、T6は4/10頭、T5は6/10頭、T4、T3RC(第3胸交感神経節へ至る白交通枝)、T2RCは10/10頭、T1RCで9/10頭、星状神経節で6/6頭、前幹が5/6頭、後幹が6/6頭であった。以上から、右側交感神経系も左側同様、心臓神経を介し、心臓の収縮力を増加させ血圧上昇を起こすこと、その起始は第1-第6胸髄の範囲の上部胸髄であることが判明した。
パターン認識技術を併用した指文字（手話）のゆらぎの解明

前年度は指や手の位置を赤外線カメラで撮影、画像解析により割り出すLeap Motionを使用し、18人の被験者の指文字データ収集を行った。Leap Motionは手指形状に特化しており、また、小型で持ち運びも設置も容易であるため便利ではあるが、指の一部が重なったり、隠れたりしてしまうと誤認識の可能性が大幅に上がるという結果となった。今年度は、ビデオカメラとウエブカメラを使って指文字表出、eye trackerを使用し指文字読み取り時の視線に関する実験を2度行った。1度目は2018年9月であり、指文字初習者43人を対象にしたもの、2019年3月は手話習熟者(健聴者)と聴覚障がい者、計10名を対象としたものである。実験では、指文字の中でも動きがない41の指文字の手指形状を7つの特徴(手の向き、掌の向き、小指の情報、薬指の情報、中指の情報、人差し指の情報、親指の情報)から、誤りが起こった指文字間から、どのような形状的な特徴が間違えられやすいのかを割り出すことを目的の一つとしている。9月の実験では、被験者がデータ収集の場が「試験」(オムニバス形式で行われる授業の1部)という位置づけであったためか、正解率が非常に高く、誤りは予想以上にすくなかった。誤りデータを分析することにより、いくつかの特徴が観察されたが、指文字の誤りの予測(例:親指が折れているか折れていないかなど)のような形状が原因ではない誤りがあることが確認された。3月の実験では、9月の実験とは被験者の特徴が異なるため、貴重なデータを得ることができた。現在、データ分析しているところである。遅れている理由の一つは聴覚障がい者もしくは健聴の手話熟練者である被験者集めが難航しているためである。手話初習者の被験者は、大学での指文字学習を終えたばかりの学生などを対象にできるので比較的集めやすいが、聴覚障がい者もしくは健聴の手話熟練者に指文字データ収集の被験者をお願いしていたが、なかなかその機会を得ることができなかった。しかしながら、先日行ったデータ収集(聴覚障がい者もしくは手話に熟練している健聴の手話熟練者が対象)では、被験者の皆さんに実験に関心を持っていただくことができた。今回参加願えなかった方にも、別の日に参加してもらえるように、お声がけしていただけるとのお返事をいただいている。今後も貴重なデータを得るために努力していく所存である。手話習熟者(健聴者)と聴覚障がい者による指文字データがまだまだ少ないので、引き続きデータ収集を続ける。また、10月には指文字初習者を対象とした実験も予定している。実験で得た視線のデータを分析することにより、手話習熟者(健聴者)と聴覚障がい者のグループと指文字初習者のグループとの指文字を読み取る際の視線のちがい(特に指文字が表示された直後に手のどこに注目しているのか)について分析・考察を行いたい。これを明らかにすることにより、手話初心者に対して指文字指導を行う際に、「手のどこに注目すればよいのか」を示唆することが可能であると考えられる。また、手話習熟者(健聴者)と聴覚障がい者の単語レベルの指文字表出のデータをより分析することにより、一つ一つの指文字が連続して表示されることにより、どのように崩れていくのか、どのようなゆれがみられるのかを分析・考察していく。前年度9月に行った指文字初習者を対象に行った実験では、誤りデータが非常に少なかった。今年度10月にも同様の実験を行う予定であり、誤りデータの量が増えると考えられる。誤りデータを分析することにより、初習者がどのようなところを間違いやすいのかを明らかにし、指文字指導の際に役立てたい。これらの結果をまとめて、指文字を初めて学ぶ学習者向けのブックレットを作成し、手話への第一歩ともいえる指文字学習をスムーズに始めるための一助になればと考えている。手で表す仮名である「指文字」は手話学習には必須であり、最も初期段階で学ぶものの1つである。書籍やDVDなど様々な媒体による指文字学習教材があるが、教材によって手本として提示されている指文字の形状には違いがある。そこで本研究では、指文字のゆらぎに対し、1目視による観察的観点と2パターン認識技術を利用した情報的観点の2つの観点から、各指文字のゆらぎを補足し、本質的な形状を明らかとすることが、本研究の目的である。まず、本研究においては「できるだけ持ち運びが楽で、設置が簡単で、被験者の負担にならない使いやすいシステムの構築」を念頭に置いているため、その条件を満たすディバイスの候補のひとつとしてLeap Motionを使用した。Leap Motionで取得されたデータとSVM識別機を使って識別できるかどうかの調査を行ったところ、いくつかの指文字で形状が似ているため、誤認識が生じた。SVM識別機で用いる5つの特徴量(1指先角度2指先と手の中心との間の距離3指先の標高4手の向き5掌の法線ベクトル)をもとに多次元尺度図を作成した。上記5角特徴量を使用し、ユークリッド距離の数値を調べたところ、指文字「う」と「ら」の距離が近いことがわかり、そのために「う」と「ら」の誤認識が起こしていることが分かった。「う」と「ら」を正しく認識するためには「う」と「ら」の距離を大きくするような特徴量の選定が必要である。

また、特徴量の123だけを使用し多次元尺度図を作成したところ、5つの特徴量を使用したものよりも、同じ指形状のものが近くに分布することが分かった。例えば「ゆ」と「わ」など掌の方向は違うが指形状が似ているものは、人が指文字を覚えるときに混乱を招くものではないかと考えられる。指文字の手指形状データを収集するために、初年度である平成29年度には、Leap Motionを使って17名の被験者の指文字データの収集を試みた。Leap Motionは小型であるため、持ち運びも設置も簡単で、また、価格も安価であるため、その点ではよいディバイスであったが、指文字を示している手のデータの読み込みを行うタイミングの難しさや手指形状の誤認識があった。そのため、使用するディバイスの検討を行う必要があると考えられる。また、本年度は本研究目的とは少し離れるが、指文字認識を利用したロボット操作に関する発表を2件行った。前年度は指や手の位置を赤外線カメラで撮影、画像解析により割り出すLeap Motionを使用し、18人の被験者の指文字データ収集を行った。Leap Motionは手指形状に特化しており、また、小型で持ち運びも設置も容易であるため便利ではあるが、指の一部が重なったり、隠れたりしてしまうと誤認識の可能性が大幅に上がるという結果となった。今年度は、ビデオカメラとウエブカメラを使って指文字表出、eye trackerを使用し指文字読み取り時の視線に関する実験を2度行った。1度目は2018年9月であり、指文字初習者43人を対象にしたもの、2019年3月は手話習熟者(健聴者)と聴覚障がい者、計10名を対象としたものである。実験では、指文字の中でも動きがない41の指文字の手指形状を7つの特徴(手の向き、掌の向き、小指の情報、薬指の情報、中指の情報、人差し指の情報、親指の情報)から、誤りが起こった指文字間から、どのような形状的な特徴が間違えられやすいのかを割り出すことを目的の一つとしている。9月の実験では、被験者がデータ収集の場が「試験」(オムニバス形式で行われる授業の1部)という位置づけであったためか、正解率が非常に高く、誤りは予想以上にすくなかった。誤りデータを分析することにより、いくつかの特徴が観察されたが、指文字の誤りの予測(例:親指が折れているか折れていないかなど)のような形状が原因ではない誤りがあることが確認された。3月の実験では、9月の実験とは被験者の特徴が異なるため、貴重なデータを得ることができた。現在、データ分析しているところである。遅れている理由の一つは聴覚障がい者もしくは健聴の手話熟練者である被験者集めが難航しているためである。手話初習者の被験者は、大学での指文字学習を終えたばかりの学生などを対象にできるので比較的集めやすいが、聴覚障がい者もしくは健聴の手話熟練者に指文字データ収集の被験者をお願いしていたが、なかなかその機会を得ることができなかった。しかしながら、先日行ったデータ収集(聴覚障がい者もしくは手話に熟練している健聴の手話熟練者が対象)では、被験者の皆さんに実験に関心を持っていただくことができた。今回参加願えなかった方にも、別の日に参加してもらえるように、お声がけしていただけるとのお返事をいただいている。今後も貴重なデータを得るために努力していく所存である。
両大戦間期の「進歩的な」シューベルト論：アドルノ、シェーンベルク、シェルヘン

本研究は、作曲家フランツ・シューベルトに対する評価の転換点を照らし出すべく、作曲家シェーンベルクとその周辺の両大戦間期における活動に着目したものである。ウィーン、ベルリンで一次資料調査を行い、シェーンベルクが書き込みをしたシューベルト作品の楽譜や、指揮者ヘルマン・シェルヘンがシューベルトの交響曲を論じた原稿などにあたった。これらの資料をもとに彼らのシューベルト解釈を明らかにし、思想家テオドール・アドルノのシューベルト論、戦後の音楽美学との関連を指摘した。本研究は、シューベルト作品に対する評価の転換点として、両大戦間期のシェーンベルク・サークルに着目するものである。具体的には思想家テオドール・アドルノ、作曲家アーノルト・シェーンベルク、指揮者ヘルマン・シェルヘンを取り上げ、彼らがどのようにシューベルトを肯定的に評価したのか、彼らのシューベルト理解が戦後どのような波及を見せたのかを明らかにすることが本研究の目的である。本年度は、シェルヘンのシューベルトに対する評価、解釈の考察を中心に行った。まずシェルヘンの三冊の著書を中心に読込を進め、シェルヘンの音楽観や楽曲分析の手法を把握したうえで、ベルリン芸術アカデミーにおいて資料調査を行い、シェルヘンがシューベルトの交響曲ロ短調D759およびハ長調D944について論じた未出版の原稿をもとにシェルヘンのシューベルト解釈を検討した。シェルヘンの解釈からは、シューベルト作品の音楽構造や表現記号に対する新たな意義づけが見られたが、それは同時代の音楽創作の視点に通じるものといえる。またシェルヘンのラジオ放送への関わりを取り上げたMechthild Kreikleの博士論文(1994)や、シェルヘンがラジオと音楽について論じた雑誌論文等に目を向けることによって、シェルヘンの音色や音響に対する関心と、彼の音楽教育に対する考え方を把握することができ、シェルヘンのシューベルト解釈を考察するうえでも重要な観点となった。さらにアドルノ、シェーンベルクについては刊行されたそれぞれの著作について、内容の把握に努めた。そこからは、彼ら三者の語彙における共通性とともに、その含意における差異が見えてきた。このことは、今後三者のシューベルト解釈の関係を明らかにする際に重要な点となってくるはずである。本年度は、予定していた刊行資料の収集と整理、およびベルリンでの一次資料調査を行うことができ、おおむね順調といえる。シェルヘンがシューベルトを論じた原稿については、当初一つの論文にまとめるつもりだったが、想定していたよりも多様な論点を含んでおり、複数に分けることを考えている。その内容整理のため成果発表が遅れたが、近くまとめられる予定である。本年度は、シェーンベルクのシューベルト解釈を考察すべく、シェーンベルク・センター(ウィーン)所蔵のシューベルト楽譜における彼の書き込みを調査した。これについて、日本音楽学会第68回全国大会で研究発表を行い、彼がシューベルトの音楽にモチーフの並列やリズムの反復といった「ポピュラー性」を指摘しつつ、単純な反復の中に生み出される不規則性や遠隔調領域の並置にその独自性を認めていたことを明らかにした。そうした「発展的変奏」とは異なる音楽原理を持つ音楽として評価しようとする姿勢は、アドルノの「シューベルト」(1928)にも見られるものである。また前年度の調査で収集した資料を精査し、シェルヘンがシューベルトの交響曲を論じた未出版の原稿「シューベルト・ブック」について、『音楽学』にて論文を発表した。論文では、彼がシューベルトの音楽に独自の構成原理を見出していたこと、彼の解釈に戦後の作曲における問題意識に通じる観点、語彙が見られることを示した。さらにシェルヘンがストラスブールなどで「シューベルト・ブック」執筆と同時期に行った音楽講習会に関する調査から、若手指揮者の指導にあたり同時代作品が積極的に取り上げられる一方で、教材として使用された古典作品の中にシューベルトの交響曲も含まれていることが分かった。このことは、次世代の指導の中で、彼のシューベルト解釈がどのように伝えられていったのかを検討するうえで重要な手がかりと言える。今後は、まずシェーンベルクのシューベルト作品への関わりについて、これまでの刊行資料による把握に加え、ウィーンで資料調査を行うことによって作品分析や編曲手法についてより詳細な検討を行う。また彼らの影響を考えるにあたり、彼らの音楽解釈と戦後の音楽美学的議論との照応を明らかにするとともに、アドルノ、シェルヘンの人的交流にも目を向けたい。29年度が最終年度であるため、記入しない。音楽学29年度が最終年度であるため、記入しない。
鞭毛のすべり-屈曲変換における分子間共同作用

鞭毛の屈曲運動は、鞭毛軸糸内の、ATP分解酵素反応をともなう巨大分子間相互作用に基づく、周辺微小管滑りにより起こるものと考えられている。一次元的運動である滑りが二次元、あるいは三次元の屈曲運動に変換されるのは、巨大分子間の相互作用の状態に鞭毛軸糸にそっての変動が起こり、これにともない上記酵素反応によって生じる滑り力が軸糸にそってしかるべく変化するからと考えられる。巨大分子間の相互作用は、鞭毛軸糸の各部において全く独立に起こるのではなく、隣接部からの化学的、力学的干渉を受けて進行するものであり、この干渉に対する応答が鞭毛に屈曲波の伝播をもたらすものと考えられている。周辺微小管の滑りに基づく軸糸各部間の力学的干渉は、その性質上単に最隣接部からのものばかりではなく、相当隔たった部位からのものも有効に作用するものと考えられる。そこで鞭毛を適当な長さに切断し、鞭毛運動を鞭毛の長さの関数として解析し、鞭毛軸糸内酵素反応の相互作用の動態を明らかにしようと試みた。その結果次のような成果を得た。1.鞭毛運動の頻度は、鞭毛の長さが2分の1波長(限界長)より短い範囲では、鞭毛の長さとともに直線的に減少し、この限界長以上では一定で正常の長さの時と同じ値を持つことを、ウニとヒトデの精子の鞭毛について明らかにした。2.1で明らかにした鞭毛運動頻度と鞭毛の長さとの関数関係を説明するために、軸糸各部における滑り力の相互干渉を取り入れた滑り一屈曲機構の新しいモデルを提出した。3.ウニ精子鞭毛のトリトン脱膜モデルについても鞭毛運動頻度と鞭毛の長さとの間に1と同様の関数関係のあることを明らかにした。MgATPを基質として解析し、限界長以下の長さではそれ以上の長さに比べてKmには違いはないものの、Vmaxが大きいことを明らかにした。
メラノサイト及びメラノーマ細胞におけるBMPとKit、Mitfとの相互関係

マウス神経冠細胞(NCC)に由来したNCC primary culture培養系を介して、NCCmelan5(NCC由来成熟メラノサイト細胞株)、NCCmelb4(NCC由来メラノサイト前駆細胞株)、NCCmelb4M5(NCC由来未熟メラノサイト細胞株)を確立し使用した。BMP4がKitの発現を誘導し、メラノサイトの分化を制御している可能性を示した。BMP4はそのシグナル伝達系を介して、最も幼若な分化段階のメラノサイトでKit発現に関与している。さらに、NCCmelb4M5細胞でRet蛋白が発現、NCCmelb4細胞、NCCmelan5細胞は陰性で、NCCmelb4M5細胞Retは、BMP4添加で減少した。Mel-Ret細胞と比較すると癌メカニズムにBMPとRetが関連していることが推測された。我々はメラノサイトの発生由来とされるマウス神経冠細胞からNCCmelb4(NCC由来メラノサイト前駆細胞株)、NCCmelan5(NCC由来成熟メラノサイト細胞株)、NCCmelb4M5(NCC由来未熟メラノサイト細胞株)を確立した。BMPは、生体の発生や形態形成、アポトーシスに重要な役割をする。今回の研究で、NCCmelb4M5細胞はBMP4添加により細胞増殖能は抑制を受け、KITは蛋白レベル、mRNAレベルとも誘導された。BMP4によるこれらの作用は、nogginの大量投与で相殺された。chordin, follistatinにはこういった効果はなかった。そこで、より生体に近いprimary cultureを用いて、BMP4添加下での変化をみたところ、Kit陽性細胞が有意に増加した。まとめると、BMP4はそのシグナル伝達系を介して、最も幼若な分化段階のメラノサイトで、KIT発現に関与していることが示唆された。すなわち、BMP4は、KIT依存直前のメラノサイトに重要な因子の可能性がある。一方、NCCmelb4M5のみでRet蛋白が発現していたが、BMP4添加にてその発現が減少した。悪性黒色腫モデルマウスから確立したMel-Ret細胞と比較すると癌メカニズムにもBMPが関連していることが推測された。また、皮膚血管炎と癌との関連がアポトーシスを介して注目されている。アポトーシスには抗リン脂質抗体であるカルジオリピンやホスファチジルセリンも関連しかつ血管炎と癌に絡んでいる結果がでた。これらの結果は、実際の臨床で、メラノサイトによる色素異常症といえる白斑や老人性色素斑、白髪及びメラノサイトの悪性腫瘍である悪性黒色腫、血管炎を中心とした膠原病の病因や進展メカニズムを解明する上でも重要な位置づけになると思われる。我々はメラノサイトの発生由来とされるマウス神経冠細胞からさまざまな細胞株を確立した。まとめると、BMP4はそのシグナル伝達を介して、最も幼若な分化段階のメラノサイトで、KIT発現に関与していることが示唆された。また、最近の血管炎にはLAMP2の関与が示唆され、この物質はメラノソームにも存在し、注目されている。こうした点からも、白斑や老人性色素斑、白髪及びメラノサイトの悪性腫瘍である悪性黒色腫、血管炎を中心とした膠原病の病因や進展メカニズムを解明している。

BMP4によるこれらの作用は、nogginの大量投与で相殺された。より生体に近いprimary cultureを用いて、BMP4添加下での変化をみたところ、Kit陽性細胞が有意に増加した。BMP4はそのシグナル伝達系を介して、最も幼若な分化段階のメラノサイトで、KIT発現に関与していることが示唆された。すなわち、BMP4は、KIT依存直前のメラノサイトに重要な因子の可能性がある。一方、NCCmelb4M5のみでRet蛋白が発現していたが、BMP4添加にてその発現が減少した。何らかのメカニズムが想定され、アポトーシスの可能性もある。また、悪性黒色腫モデルマウスから確立したMel-Ret細胞と比較すると癌メカニズムにもBMPが関連していることが推測された。一方、皮膚血管炎と悪性黒色腫を含めた癌との関連にも注目した。アポトーシスには抗リン脂質抗体であるカルジオリピンやホスファチジルセリンも関連しかつ血管炎と癌に絡んでいる結果がでた。また、最近の血管炎にはLAMP2の関与が示唆され、この物質はメラノソームにも存在し、注目されている。こうした点からも、白斑や老人性色素斑、白髪及びメラノサイトの悪性腫瘍である悪性黒色腫、血管炎を中心とした膠原病の病因や進展メカニズムを解明している。
食品アレルギーのアレルゲン特異性の決定に関わる内的要因と外的因子の解析

本研究では,アレルゲン特異性を決定する機構を内的(遺伝的)要因と外的(環境)要因の両面から明らかにすることを目的としている.1)卵白リゾチーム(HEL)特異的BCRトランスジェニックマウスのB細胞をHELもしくは還元カルボキシメチル化して構造を改変した(RCM化)HELで刺激することで誘導される増殖応答,抗体産生応答および細胞内シグナル伝達を解析した.その結果,HELとRCM化HELはB細胞に対して全く異なった細胞応答およびシグナル伝達を誘導することが明らかになった.さらに,RCM化HELで事前に刺激されたB細胞はその後のHELに対する応答が抑制されることが示された.2)NC/ngaマウスにβ-ラクトグロブリン(LG)およびカルボキシメチルデキストランを結合したβ-LG(CMD-β-LG)を免疫し,血清中に誘導されるIgEおよびIgG1抗体価を解析した.その結果,CMD-β-LGで免疫したマウスにおいてβ-LGで免役したマウスと比較してIgE抗体価が低下したのに対し,IgG1抗体価は増強された.この結果は,抗原とBCRの親和性が産生される抗体のクラスに影響を与えた可能性を示唆している.3)これまでに,天然多糖であるアルギン酸由来のオリゴ糖の摂取が経口免疫寛容の誘導を阻害することを報告した.このメカニズムを明らかにするために,経口免疫寛容の誘導に関わるシグナルの解析を行った.卵白アルブミンを認識するTh1細胞に対して様々な濃度および時間の抗CD3抗体刺激を行ったところ,抗体濃度および時間に依存してTh1細胞は一旦活性化された後に不応答化状態になることが明らかとなった.さらに,この活性化と不応答化の決定にはカルシウムシグナル経路の強弱や持続時間が関与していることを示した.この結果は,アルギン酸オリゴ糖がカルシウムシグナルの強弱や持続時間に影響を与えている可能性を示唆している.本研究では,アレルゲン特異性を決定する機構を内的(遺伝的)要因と外的(環境)要因の両面から明らかにすることを目的としている.本年度はアレルゲンに対するIgEおよびIgG1のモノクローナル抗体を作成し,両者のアレルゲンに対する親和性の差異を解析した.さらに,食品アレルギーモデルマウスを用いて経口免疫寛容の誘導に影響を与える食品因子の探索が可能な動物モデルの構築を行った.1)牛乳アレルゲンであるβ-ラクトグロブリン(β-LG)をBALB/cマウスに免疫し,免疫後7日目に脾臓細胞を摘出した.得られた脾臓細胞とミエローマ細胞をポリエチレングリコールを用いて細胞融合させハイブリドーマを取得した.得られたハイブリドーマを限界希釈によりクローニングし,培養上清を精製することによりβ-LGに特異的なモノクローナル抗体IgE 3種,IgG1 4種を得た.2)上記モノクローナル抗体とβ-LGの親和性を競合ELISA法で測定した.その結果,IgEの抗原に対する親和性はIgG1の抗原に対する親和性よりも高いことが明らかになった.この結果はB細胞受容体と抗原の親和性がIgEの誘導に影響を与えていることを示している.今後,さらにクローン数を増やして解析して確実なものとする.3)T細胞受容体トランスジェニックマウスに抗原である卵白アルブミン(OVA)を経口ゾンデにより500mg投与し経口免疫寛容を誘導した.1週間後このマウスに10%卵白アルブミンを含む飼料を自由摂取させることでOVAに対するIgE産生を誘導し,事前に投与した抗原の影響を解析した.しかしながら,経口ゾンデによる抗原投与のみでIgEが産生されてしまい,経口免疫寛容の誘導がIgE産生に与える影響を解析することは出来なかった.今後,IgEを誘導せずに寛容のみを誘導するためにペプチドを抗原に用いることで目的とする動物モデルの構築を行う.本研究では,アレルゲン特異性を決定する機構を内的(遺伝的)要因と外的(環境)要因の両面から明らかにすることを目的としている.1)卵白リゾチーム(HEL)特異的BCRトランスジェニックマウスのB細胞をHELもしくは還元カルボキシメチル化して構造を改変した(RCM化)HELで刺激することで誘導される増殖応答,抗体産生応答および細胞内シグナル伝達を解析した.その結果,HELとRCM化HELはB細胞に対して全く異なった細胞応答およびシグナル伝達を誘導することが明らかになった.さらに,RCM化HELで事前に刺激されたB細胞はその後のHELに対する応答が抑制されることが示された.2)NC/ngaマウスにβ-ラクトグロブリン(LG)およびカルボキシメチルデキストランを結合したβ-LG(CMD-β-LG)を免疫し,血清中に誘導されるIgEおよびIgG1抗体価を解析した.その結果,CMD-β-LGで免疫したマウスにおいてβ-LGで免役したマウスと比較してIgE抗体価が低下したのに対し,IgG1抗体価は増強された.この結果は,抗原とBCRの親和性が産生される抗体のクラスに影響を与えた可能性を示唆している.3)これまでに,天然多糖であるアルギン酸由来のオリゴ糖の摂取が経口免疫寛容の誘導を阻害することを報告した.このメカニズムを明らかにするために,経口免疫寛容の誘導に関わるシグナルの解析を行った.卵白アルブミンを認識するTh1細胞に対して様々な濃度および時間の抗CD3抗体刺激を行ったところ,抗体濃度および時間に依存してTh1細胞は一旦活性化された後に不応答化状態になることが明らかとなった.

さらに,この活性化と不応答化の決定にはカルシウムシグナル経路の強弱や持続時間が関与していることを示した.この結果は,アルギン酸オリゴ糖がカルシウムシグナルの強弱や持続時間に影響を与えている可能性を示唆している.
高度汚染土壌の化学的修復技術の基礎としての土壌中重金属の形態分析

イオン吸着体組成を異にする土壌試料(腐植質,アロフェン質,スメクタイト質,カオリン質、カオリン+酸化鉄鉱物質)に銅,亜鉛,鉛塩を添加して野外の水分含量に近い状態で反応させ定期的に連続抽出を行い,形態分析を行った.この結果、いずれの土壌でも銅,鉛では酸化物結合態の金属含量が最も高くなり,しかも反応時間とともに増加すること.そしてその分だけ交換態の量が減少することがわかった.この形態変化は反応開始後30日間にわたって進行した.亜鉛ではその他の金属と比較して交換態の割合が高かった.電気化学的重金属除去効率改善のための基礎的知見を得るため,5×5×15cmのアクリル容器に充填した銅羽汚染土壌の両端に20Vの一定電位差を与え,陽極側から塩化ナトリウム溶液を供給しながら,土壌の各部の電位,電気浸透流量と組成,土壌の間隙水および吸着イオン量とその時間変化を測定した.通電に伴う陽極近傍の強酸性化によって土壌鉱物が溶解し,アルミニウムイオンが土壌溶液の主要陽イオンとなった.対イオンは塩化物イオンであり,両者はともに陰極側へ徐々に移動した.アルミニウムイオンの出現濃度は供給塩化ナトリウム濃度が高いほど高かった.しかしそれは銅イオンの移動速度には大きく影響しなかった.この結果から,供給塩濃度は高く保つ必要がないと結論した.陰極付近のアルカリ化による銅イオンの沈殿防止のため,陰極近傍に水素型陽イオン交換樹脂を充填したところ,アルカリ土壌へ浸透するのを防止でき,かつ陽極から移動した銅イオンは定量的に樹脂に補足された.水素型陽イオン交換樹脂を用いる方法の有効性が証明された.イオン吸着体組成を異にする土壌試料(腐植質,アロフェン質,スメクタイト質,カオリン質、カオリン+酸化鉄鉱物質)に銅,亜鉛,鉛塩を添加して野外の水分含量に近い状態で反応させ定期的に連続抽出を行い,形態分析を行った.この結果、いずれの土壌でも銅,鉛では酸化物結合態の金属含量が最も高くなり,しかも反応時間とともに増加すること.そしてその分だけ交換態の量が減少することがわかった.この形態変化は反応開始後30日間にわたって進行した.亜鉛ではその他の金属と比較して交換態の割合が高かった.電気化学的重金属除去効率改善のための基礎的知見を得るため,5×5×15cmのアクリル容器に充填した銅羽汚染土壌の両端に20Vの一定電位差を与え,陽極側から塩化ナトリウム溶液を供給しながら,土壌の各部の電位,電気浸透流量と組成,土壌の間隙水および吸着イオン量とその時間変化を測定した.通電に伴う陽極近傍の強酸性化によって土壌鉱物が溶解し,アルミニウムイオンが土壌溶液の主要陽イオンとなった.対イオンは塩化物イオンであり,両者はともに陰極側へ徐々に移動した.アルミニウムイオンの出現濃度は供給塩化ナトリウム濃度が高いほど高かった.しかしそれは銅イオンの移動速度には大きく影響しなかった.この結果から,供給塩濃度は高く保つ必要がないと結論した.陰極付近のアルカリ化による銅イオンの沈殿防止のため,陰極近傍に水素型陽イオン交換樹脂を充填したところ,アルカリ土壌へ浸透するのを防止でき,かつ陽極から移動した銅イオンは定量的に樹脂に補足された.水素型陽イオン交換樹脂を用いる方法の有効性が証明された.この研究の目的は,重金属による高度汚染土壌からの,重金属イオンの電気化学的除去を効率的に行うための基礎として,1)土壌中での重金属の形態を明らかにすること,2)その知見に基づき,電気化学的除去技術の効率化を試みることである。平成8年度は両方の目的に沿った研究を平行してすすめた。まず研究目的1)に関しては、イオン吸着体組成を異にする土壌試料(腐植質,アロフェン質,スメクタイト質,カオリン質,カオリン+酸化鉄鉱物質)を採取し,土壌物質の特徴づけを行った.こららの土壌に銅,亜鉛,ニクロム酸塩を添加し,連続抽出法により,水溶性,交換態,有機物結合態,酸化物結合態に分別定量した.この過程で,分別定量のための実験方法を確立すると同時に,交換性陽イオン定量法の問題点を明らかにすることができた.また,土壌に新たに加えた重金属イオンの形態変化が重要であることがわかったので,形態変化の時間変化を追跡中である.目的2)に関しては,既往の研究の文献調査からいくつかの問題点が明らかにされた.そのひとつは,従来の実験では常に目的イオンの挙動のみが計測されており対イオンの挙動に関するデータがほとんどないことである.そこで5x5x15cmのアクリル容器に充填した土壌の両端に20Vの一定電位差を与え,陽極側から塩化ナトリウム溶液を供給しながら,土壌の各部の電位,電気浸透流量と組成,土壌の間隙水および吸着イオン量とその時間変化を測定した.その結果,陰イオンは陽極付近で濃縮され,電気浸透流に乗った移動はしないこと,したがって塩化ナトリウムなどの電解質溶液の供給は無意味であることが明らかになった.イオン吸着体組成を異にする土壌試料(腐植質,アロフェン質,スメクタイト質,カオリン質,カオリン+酸化鉄鉱物質)に銅,亜鉛,鉛塩を添加して野外の水分含量に近い状態で反応させ定期的に連続抽出を行い,形態分析を行った.

この結果,いずれの土壌でも銅,鉛では酸化物結合態の金属含量が最も高くなり,しかも反応時間とともに増加すること.そしてその分だけ交換態の量が減少することがわかった.この形態変化は反応開始後30日間にわたって進行した.亜鉛ではその他の金属と比較して交換態の割合が高かった.電気化学的重金属除去効率改善のための基礎的知見を得るため,5x5x15cmのアクリル容器に充填した銅羽汚染土壌の両端に20Vの一定電位差を与え,陽極側から塩化ナトリウム溶液を供給しながら,土壌の各部の電位,電気浸透流量と組成,土壌の間隙水および吸着イオン量とその時間変化を測定した.通電に伴う陽極近傍の強酸性化によって土壌鉱物が溶解し、アルミニウムイオンが土壌溶液の主要陽イオンとなった.対イオンは塩化物イオンであり,両者はともに陰極側へ徐々に移動した.アルミニウムイオンの出現濃度は供給塩化ナトリウム濃度が高いほど高かった.しかしそれは銅イオンの移動速度には大きく影響しなかった.この結果から,供給塩濃度は高く保つ必要がないと結論した.陰極付近のアルカリ化による銅イオンの沈殿防止のため,陰極近傍に水素型陽イオン交換樹脂を充填したところ,アルカリが土壌へ浸透するのを防止でき,かつ陽極から移動した銅イオンは定量的に樹脂に補足された.水素型陽イオン交換樹脂を用いる方法の有効性が証明された.