hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
集落排水処理水の施設園芸農業への利用に向けた水管理技術の開発

OD法が導入されているA集落排水処理場の二次処理水のECは国内の農業(水稲)用水基準や畑地灌漑用水質適性限界値を超過するものの、FAO灌漑用水ガイドラインには適合していた。また、処理水のSARが2.56±0.25であったことから、処理水はかんがい利用において大きな障害がない水質と考えられる。溶存態有機炭素は平均3.4 mg/Lであったが硝酸態窒素濃度が平均3.47 mg/Lと一般的な河川水や湖沼水に比較して高い傾向があった。また、糞便性大腸菌群数は<2536 cfu/100mL(95%ile:536 cfu/100mL)であり、ISO 16075-2を参照すると、直接利用においてはドリップかんがいやマルチなどを活用することで食用作物の使用が可能な水質に相当すると考えられる。さらに、上記二次処理水を対象として、塩素消毒および砂ろ過、UF膜等による追加処理を施し、大腸菌数および糞便性大腸菌数、懸濁物質の処理効果を検討した。砂ろ過やフィルタろ過によって指標微生物数が概ね低下する傾向がみられ、UF膜によるろ過後は指標微生物が検出されず常に良好な水質が得られた。砂ろ過やフィルタろ過は大腸菌数の低減への寄与は小さいものの、懸濁物質の除去には大きく貢献しており、UF膜の閉塞による問題を緩和し、処理全体の安定性に大きく寄与した。また、明条件・暗条件での貯留・送水を想定した試験を実施し、条件による大腸菌などの消長の特定を評価した。ドリップかんがいにより農業施設内でトマトの栽培実験を実施し、栽培前後において土壌抽出水中の溶存態有機炭素濃度を測定した。土壌抽出液中の溶存態有機炭素は、処理水区、水道水区ともに栽培前に比較して栽培後に上昇したが両条件で大きな差はなく、処理水利用による土壌環境への影響はみられなかった。現時点では短期的な土壌への影響は確認されないが、長期的な影響評価のために調査の継続が必要である。計画していた3つの課題に対して概ね順調に調査・試験を継続している。予定していた試験系を全て実施できていないものの、それぞれの試験を着実に実施してきており、最終年度の取り組みにより当初の研究目的を果たすことが可能であると考えているため。平成30年度に引き続き計画した3つの課題に取り組む。特に最終年度は、再生水を用いた土壌カラム試験による土壌への影響評価に重点をおき取り組む。また、とりまとめとして、それぞれの課題の成果を統合し、圃場で安全に再生水を使用するための技術開発に資する基盤となる成果を創出する。茨城県にあるA農業集落排水処理施設の処理水の施設農業利用への適用性を評価するための試験に取り組んだ。特に、健康リスクに関連する微生物の指標となる大腸菌群数や糞便性大腸菌群数と土壌の塩類集積に影響を及ぼすイオン類や有機物濃度に着目して研究に取り組んだ。農業集落排水処理水を送水・貯留する過程で、特に健康リスクに関連する項目がどのように変動するか検証するため、塩素消毒の度合いが異なる2種類の処理水を用いて、室内試験による貯留による水質変化の模擬試験を実施した。試験には塩素消毒前の二次処理水と塩素消毒後の処理水を供した。実際の処理施設では、放流先の生態環境に配慮し、残留遊離塩素濃度が低くなるように管理していることもあり、試験に供した塩素消毒後の処理水に対する遊離塩素計での濃度測定では検出限界以下であった。従来の農業水利システム内での農業用水の送水過程において、指標微生物数の減少が報告されているが、農業集落排水処理水に関しても暗所における貯留により指標微生物数の経時的な減少が観察された。その際、指標微生物濃度は、有機物・溶存態窒素・リン酸・塩素イオン・溶存酸素濃度の水質変化速度に比較して著しく大きい変化速度であった。農業施設での農業集落排水処理水の利用による土壌への塩類集積への影響とその対策方法を概略的に検討するため、褐色森林土を充填したカラム浸透試験により、灌水条件を変化させた場合のカラム内の土壌水分・塩分等の経時測定を行い、土壌毎の塩類集積の特徴を評価するための試験に着手し、試験を継続中である。平成29年度に計画していた3つの課題に着手した。予定していた試験系を全て実施できていないものの、それぞれの試験を着実に実施してきており、平成30年度以降の取り組みにより当初の研究目的を果たすことが可能であると考えているため。

さらに、上記二次処理水を対象として、塩素消毒および砂ろ過、UF膜等による追加処理を施し、大腸菌数および糞便性大腸菌数、懸濁物質の処理効果を検討した。砂ろ過やフィルタろ過によって指標微生物数が概ね低下する傾向がみられ、UF膜によるろ過後は指標微生物が検出されず常に良好な水質が得られた。砂ろ過やフィルタろ過は大腸菌数の低減への寄与は小さいものの、懸濁物質の除去には大きく貢献しており、UF膜の閉塞による問題を緩和し、処理全体の安定性に大きく寄与した。また、明条件・暗条件での貯留・送水を想定した試験を実施し、条件による大腸菌などの消長の特定を評価した。ドリップかんがいにより農業施設内でトマトの栽培実験を実施し、栽培前後において土壌抽出水中の溶存態有機炭素濃度を測定した。土壌抽出液中の溶存態有機炭素は、処理水区、水道水区ともに栽培前に比較して栽培後に上昇したが両条件で大きな差はなく、処理水利用による土壌環境への影響はみられなかった。現時点では短期的な土壌への影響は確認されないが、長期的な影響評価のために調査の継続が必要である。計画していた3つの課題に対して概ね順調に調査・試験を継続している。予定していた試験系を全て実施できていないものの、それぞれの試験を着実に実施してきており、最終年度の取り組みにより当初の研究目的を果たすことが可能であると考えているため。平成29年度に引き続きの農業集落排水処理水の水質の評価を継続する。また、明条件を想定した貯留や送水過程における水質変化確認試験を実施する。さらに、健康リスクに関連する項目を現地でリアルタイムに管理するために、既存センサーを活用した水質管理の適用性を評価する。さらに、平成29年度に引き続き、処理排水を用いた土壌への影響評価をカラム浸透実験を中心に実施する。平成30年度に引き続き計画した3つの課題に取り組む。特に最終年度は、再生水を用いた土壌カラム試験による土壌への影響評価に重点をおき取り組む。また、とりまとめとして、それぞれの課題の成果を統合し、圃場で安全に再生水を使用するための技術開発に資する基盤となる成果を創出する。当初計画していた機器類の購入額が想定よりも少額に納まったとともに、予定していた実験系を全て実施することができなかったため未使用額が生じた。未使用額は次年度の試験費用ならびに連続観測可能な機器数を増やし研究を加速化させるための機器の導入を考えている。現地試験に使用していた農業施設が台風により倒壊したことなどにより、予定していた試験の一部を実施できなかった。このため、最終年度は室内試験を強化し、土壌カラム試験による土壌への影響評価を重点的に実施することで、当初の目的を達成することとしたい。
マラリア原虫類を中心としたオルガネラの多様なエネルギー転換機構

真核生物は細胞内に種々のオルガネラを持ち、それらの働きによって高度な生物機能を支えているが、従来のミトコンドリアや葉緑体の概念を越え、独自のDNAを含む多様なオルガネラが寄生性の生物で発見されつつある。そこで、これまでのモデル生物の研究からは想像もできなかったようなオルガネラの多様なエネルギー転換機構を解明するとともに、この機構を中心としたオルガネラ間のダイナミックな相互作用、さらにはその進化について考察するための確かな基盤を確立する事を目的として、マラリア原虫をはじめとする寄生原虫に焦点を絞って研究を進め、これまでのオルガネラの理解を大きく変える事実を見出した。真核生物は細胞内に種々のオルガネラを持ち、それらの働きによって高度な生物機能を支えている。それらの中で、ミトコンドリアや葉緑体は細胞の生存、増殖に不可欠なエネルギー転換反応を担うオルガネラであり、精力的な研究が進められた結果、その起源、反応機構、相互作用に関して多くの事実が明らかになってきた。さらに低酸素環境に適応し、好気性生物とは大きく異なった寄生性生物の特殊なミトコンドリアの存在が明らかになり、ミトコンドリアを持たない真核生物まで報告されるようになってきた。さらに興味深い事に、年間数百万人の死者を出すマラリアの病原体であるマラリア原虫が、機能的に未分化の葉緑体(アピコプラスト)を含んでいる事実が明らかとなった。この様に従来のミトコンドリアや葉緑体の概念を越え、独自のDNAを含む多様なオルガネラが寄生性の生物で発見されつつある。しかし、その成立過程、生理機能の詳細、オルガネラ間の相互作用に関する情報はごく僅かであり、エネルギー転換機構の基本原理の解明とともにオルガネラの多様性に関する生物学的意義の解明が求められている。そこで本研究ではこれらの未知の問題を解決し、これまでのモデル生物の研究からは想像もできなかったようなオルガネラの多様なエネルギー転換機構を解明するとともに、この機構を中心としたオルガネラ間のダイナミックな相互作用、さらにはその進化について考察するための確かな基盤を確立する事を目的としている。本研究では生化学、分子生物学、細胞生物学、分子寄生虫学、進化学などこれらの課題に直接関連する分野の研究者が緊密な連係をとって研究を進め、これまでになかった包括的組織的研究体制を構築する事により、未来予測も含めた新しいオルガネラについての学問領域を創る事が期待できると考えている。以上の目的から(1)オルガネラ間相互作用とオルガネラの進化、(2)オルガネラDNAの複製と転写およびタンパク質合成系、(3)ミトコンドリアと共通祖先を持つオルガネラの3課題に焦点を絞って研究を進めている。しかし、その成立過程、生理機能の詳細、オルガネラ間の相互作用に関する情報はごく僅かであり、エネルギー転換機構などの基本原理の解明とともにオルガネラの多様性に関する生物学的意義の解明が求められている。そこで、オルガネラ間のダイナミックな相互作用、さらにはその進化について考察するための確かな基盤を確立する事を目的として以下の項目に焦点を絞り、研究を進めている。平成18年度は以下の結果を得た。1)オルガネラ間相互作用とオルガネラの進化ミトコンドリアおよびアピコプラストをそれぞれGFPで標識し、パーコールやセルソーターで分離を試みた結果、両者に強い相互作用が見られた。また、マラリア原虫のミトコンドリアゲノムの進化速度とアピコプラストの起源に関しては、赤血球期では呼吸系が十分には機能していないマラリア原虫ミトコンドリアのゲノム進化速度を検討したところ、核ゲノムハウスキーピング遺伝子と同程度で、ほ乳類と大きく異なることが明らかになった。さらにマラリア原虫類とそれに最も近縁な渦鞭毛藻(渦鞭毛虫)との分岐点近傍に位置づけられているペルキンススコルポデラに葉緑体関連遺伝子候補群を見出した。2)オルガネラDNAの複製と転写およびタンパク質合成系モデル生物である真正粘菌および線虫のミトコンドリア核様体タンパク質の網羅的解析およびミトコンドリアリボソームタンパク質の候補遺伝子へのタグの付加を行ない、解析系の確立を開始した。3)ミトコンドリアと共通祖先を持つオルガネラ赤痢アメーバのミトコンドリア関連オルガネラ(マイトソーム)の精製法の至適化を開始し、またマイトソームへの移行シグナルを有すると予想される組換えタンパク質の作製・エピトープ標識体を発現した原虫形質転換体などの作製を進めた。

そこで、オルガネラ間のダイナミックな相互作用、さらにはその進化について考察するための確かな基盤を確立する事を目的として以下の項目に焦点を絞り、研究を進めている。平成19年度は以下の結果を得た。1.オルガネラ間相互作用とオルガネラの進化ミトコンドリアおよびアピコプラストをパーコールやセルソーターで分離を試みた結果、両者に強い相互作用が見られたが、細胞骨格関連の阻害剤によって、両者を一部分離する事ができた。また、マラリア原虫のミトコンドリアゲノムの進化速度と系統進化的に近縁のピロプラズマのゲノム構造と進化速度が異なっている事が判った。さらにマラリア原虫類とそれに最も近縁な渦鞭毛藻(渦鞭毛虫)との分岐点近傍に位置づけられているペルキンススコルポデラに見出した葉緑体関連遺伝子候補群のクローニングを終了し、そのうちの一つがミトコンドリア以外のオルガネラに局在する事が判った。2.オルガネラDNAの複製と転写およびタンパク質合成系前年度に引き続きモデル生物である真正粘菌および線虫のミトコンドリア核様体タンパク質の網羅的解析およびミトコンドリアリボソームタンパク質の候補遺伝子へのタグの付加を行なった。また、マラリア原虫オルガネラタンパク質の局在を調べるため、種々のタンパク質の抗体を作製した。3.ミトコンドリアと共通祖先を持つオルガネラパーコールを用いた赤痢アメーバのミトコンドリア関連オルガネラ(マイトソーム)の精製法を確立し、高純度のマイトソームを得て、プロテオーム解析を開始した。真核生物は細胞内に種々のオルガネラを持ち、それらの働きによって高度な生物機能を支えている。しかし、その成立過程、生理機能の詳細、オルガネラ間の相互作用に関する情報はごく僅かであり、エネルギー転換機構などの基本原理の解明とともにオルガネラの多様性に関する生物学的意義の解明が求められている。平成20年度は以下の結果を得た。1)オルガネラ間相互作用とオルガネラの進化ミトコンドリアおよびアピコプラストの分離をさらに試みた結果、それぞれのオルガネラのみを含む画分を得る事のできる方法を見出す事ができた。また、マラリア原虫と系統進化的に近縁のピロプラズマの原虫4種のミトコンドリア(mt)ゲノムの構造を引き続き解析した。その結果、その多様性が明らかとなり、特にB.rodhainiでは異なる遺伝子配置を持つmtゲノムが4タイプ存在し、1つはマラリア原虫のものと一致した。さらにマラリア原虫類とそれに最も近縁な渦鞭毛藻(渦鞭毛虫)との分岐点近傍に位置づけられているペルキンススのアピコプラストがDNAを持たない事を強く示唆する結果を得た。2)オルガネラDNAの複製と転写およびタンパク質合成系マラリア原虫のアピコプラストの核様体タンパク質PfHUを大腸菌で発現し、抗体を用いた局在の決定、アピコプラストDNAとの結合様式、また欠損変異株を用いた大腸菌での機能的相補を明らかにした。さらに、ミトコンドリアリボソームタンパク質の候補遺伝子へのタグの付加を行った。
生命システムを支える非平衡自己組織化プログラムの機構と機能

生命システムには非平衡開放系のポテンシャル勾配に沿って自己組織化が進行するプログラムが組み込まれており、このプログラムが生命の構築・破綻を支配する重要な礎となっている。本研究では、この非平衡自己組織化プログラムに支配された分子間相互作用を平衡論的視点との明示的な対比より顕在化させ、生命システムの堅牢性と柔軟性を保証する因子を実験的に捉える。
Fusobacterium nucleatum DNAによる細胞性免疫の誘導

従来の研究から歯周病原菌Fusobacterium nucleatumで免疫するとマウスがTh1型に傾き、細胞性免疫の誘導を促すと言う結果を得ている。口腔の感染症は内因性感染であるため感染予防に役立つ病原因子の特定は難しいが、細胞性免疫がDNAワクチンで賦与されれば、口内炎や嚥下性肺炎などの予防に役立つ可能性があると考えられ、F.nucleatumのDNAで細胞性免疫の誘導性の可能性を確認する目的で本実験を行なった。今年度はF.nucleatumの全DNAにadjuvant効果の高い水酸化アルミニュウム(ALUM)を加えた時マウスへの免疫効果が増強するかどうかを検討することが目的であった。DNA抽出キットを使用して抽出したF.nucleatum DNA 100μgとALUM50μgを、マウス後足腿筋肉に濃度を変え50μl注射した。実験1はDNAを初回のみ投与。実験2は3週間毎に追加免疫を行う。3週間毎に9週まで血清を採取しIgM、IgG抗体価をDory等の方法に準じELISAの変法により測定した。抗原はDNAと超音波破砕菌体とした。その結果、ALUMのみの免疫において、初回免疫でDNAに対してIgMが3週間後に上がり始め、6週間後にピークを示しその後漸次減少した。追加免疫では6週間後に高い値を示すものの相加、相乗効果は無かった。菌体に対してはIgM、IgG共に殆ど上がらなかった。F.nucleatum DNAとALUMで免疫した結果はALUMのみで免疫した時と同じ結果を示し有意差がなかった。菌体に対してもIgM、IgG共に殆ど上がらなかった。これらの結果からadjuvantであるALUMを加えても抗体産生には全く相加、相乗効果が得られないことが分かった。F.nucleatumの全DNAによる抗体価は100μg濃度で初回免疫6週間後が最も高くなり免疫効果があることがわかった。今年度はF.nucleatumの全DNAのマウスへの免疫投与条件を確立するのが目標であった。DNA抽出キットを使用して抽出したF.nucleatum DNAを、マウス後足腿筋肉に濃度を変え50μl注射した。3週間毎に12週まで血清を採取しIgM、IgG抗体価をDory等の方法に準じELISAの変法により測定した。その結果、1μg免疫ではどれも抗体価は全く上がらなかった。10μg免疫では実験1初回免疫3週間後からDNAに対して少し上がり、菌体に対しては6週間後からIgGが2倍に上がったが追加免疫をしても抗体価が上がることはなかった。また100μg初回免疫ではDNAに対して3週間後に上がり始め、6週間後IgM、IgGのピークを示しその後漸次減少した。追加免疫では6週間後からDNAに対して両抗体価ともに高い値を示すものの相加、相乗効果は無かった。これらの結果からF.nucleatum DNA免疫条件は100μg初回免疫6週間後が最も抗体価が高くなり効果があることがわかった。今後この条件で免疫効果を検討する。
軟部組織腫瘍の細胞遺伝学的ならびに病理学的検討

本研究では,未知の点の多い軟部腫瘍の細胞遺伝学的特性を明らかにし,病理診断の精度向上に役立つ基礎的なデータを得ることを目的として,種々の軟部腫瘍の細胞培養,染色体分析および分子生物学的分析を行い,次の成績を得た.1.低悪性度軟部腫瘍における余剰環状染色体本研究で検索した骨軟部腫瘍103例のうち余剰環状染色体が検出されたのは,高分化脂肪肉腫,軽度の異型性を示す筋肉内脂肪腫および隆起性皮膚線維肉腫のみであった.これらの成績から本染色体異常が低悪性度ないし良悪性の境界病変に特徴的であることが推測された.FISHの成績から高分化脂肪肉腫では12番染色体の異常が腫瘍の発生に関係している可能性が考えられた.2.滑膜肉腫滑膜肉腫synovial sarcomaは四肢の軟部組織に好発するが,我々は前立腺での単相型滑膜肉腫の発生を初めて報告した.この例では特異的染色体転座t(X;18)(p11.2;q11.2)とキメラ遺伝子SYT-SSX2を証明することにより滑膜肉腫の診断を確定し,前立腺にも本肉腫が生ずることを初めて明らかにした.3.末梢性未分化神経外胚葉性腫瘍とEwing肉腫我々は腎のPNETを検索し,染色体および遺伝子分析によって診断を確定することができた.腎のPNETはWilms腫瘍との鑑別が困難であったが,t(11;22)(q24;q12)とキメラ遺伝子EWS-FLI1の検出により診断が確立された.4.軟部組織腫瘍の病理診断における間期核FISHの応用我々は小円形細胞腫瘍の間期核をコスミドDNAプローブを用いたfluorescence in situ hybridization(FISH)により検索し,病理診断への応用について検討した.PNET4例,Ewing肉腫2例において腫瘍細胞の間期核を単離し,FISHによってEWSの切断とEWS-FLI1キメラを検出し,診断に有用なデータを得た.本研究では,未知の点の多い軟部腫瘍の細胞遺伝学的特性を明らかにし,病理診断の精度向上に役立つ基礎的なデータを得ることを目的として,種々の軟部腫瘍の細胞培養,染色体分析および分子生物学的分析を行い,次の成績を得た.1.低悪性度軟部腫瘍における余剰環状染色体本研究で検索した骨軟部腫瘍103例のうち余剰環状染色体が検出されたのは,高分化脂肪肉腫,軽度の異型性を示す筋肉内脂肪腫および隆起性皮膚線維肉腫のみであった.これらの成績から本染色体異常が低悪性度ないし良悪性の境界病変に特徴的であることが推測された.FISHの成績から高分化脂肪肉腫では12番染色体の異常が腫瘍の発生に関係している可能性が考えられた.2.滑膜肉腫滑膜肉腫synovial sarcomaは四肢の軟部組織に好発するが,我々は前立腺での単相型滑膜肉腫の発生を初めて報告した.この例では特異的染色体転座t(X;18)(p11.2;q11.2)とキメラ遺伝子SYT-SSX2を証明することにより滑膜肉腫の診断を確定し,前立腺にも本肉腫が生ずることを初めて明らかにした.3.末梢性未分化神経外胚葉性腫瘍とEwing肉腫我々は腎のPNETを検索し,染色体および遺伝子分析によって診断を確定することができた.腎のPNETはWilms腫瘍との鑑別が困難であったが,t(11;22)(q24;q12)とキメラ遺伝子EWS-FLI1の検出により診断が確立された.4.軟部組織腫瘍の病理診断における間期核FISHの応用我々は小円形細胞腫瘍の間期核をコスミドDNAプローブを用いたfluorescence in situ hybridization(FISH)により検索し,病理診断への応用について検討した.PNET4例,Ewing肉腫2例において腫瘍細胞の間期核を単離し,FISHによってEWSの切断とEWS-FLI1キメラを検出し,診断に有用なデータを得た.1.目的近年、染色体分析の導入によって、種々の骨・軟部腫瘍において特異的な染色体異常が出現することか注目され、腫瘍の診断と分類に新たな展開が期待されている。本研究では、未知の点の多い軟部腫瘍の病理学的、生物学的および細胞遺伝学的特徴を明らかにし、診断の精度向上に役立つ基礎的なデータを得ることを目的とする。2.研究方法私どもは185例の骨軟部腫瘍の新鮮手術材料から短期培養を行い、コルセミドおよび低調処理の後、カルノア液で固定し、Giemsa分染法によって染色体分析を行い、さらにその結果と病理組織診断との相関を検討した。また一部の例ではfluorescence in situ hybridization(FISH)およびRT-PCR法を併用し、染色体転座とキメラ遺伝子を検索した。3.結果ならびに考察特異的な染色体異常を示した腫瘍としては、脂肪芽腫のt(3;8)(q12;q11.2)、異型脂肪腫/高分化脂肪肉腫の余剰

環状染色体と巨大マーカー染色体、粘液型脂肪肉腫のt(12;16)(q13;p11)、円形細胞型脂肪肉腫のt(12;16)(q13;p11)、明細胞肉腫(軟部黒色腫)のt(12;22)(q13;q12)、Ewing肉腫のt(11;22)(q24;q12)、未分化神経外胚葉性腫瘍(PNET)のt(11;22)(q24;q12)、胞巣状横紋筋肉腫のt(2;13)(q37;q22)、滑膜肉腫のt(X;18)(p11.2;q11.2)、隆起性皮膚線維肉腫の余剰環状染色体などがあった。これらの腫瘍における染色体異常は病理組織所見と高い相関を示し、診断確定の手段として利用できるものと考えられた。1.目的近年、染色体分析の導入によって、種々の骨・軟部腫瘍において特異的な染色体異常が出現することが注目され、腫瘍の診断と分類に新たな展開が期待されている。本研究では、未知の点の多い軟部腫瘍の病理学的、生物学的および細胞遺伝学的特徴を明らかにし、診断の精度向上に役立つ基礎的なデータを得ることを目的とする。2.研究方法多種類の骨軟部腫瘍の新鮮手術材料から短期培養を行い、コルセミドおよび低調処理の後、カルノア液で固定し、Giemsa分染法によって染色体分析を行い、さらにその結果と病理組織診断との相関を検討した。また一部の例ではfluorescence in situ hybridization(FISH)およびRT-PCR法を併用し、染色体転座とキメラ遺伝子を検索した。3.結果ならびに考察高分化脂肪肉腫および隆起性皮膚線維肉腫に余剰環状染色体を検出し、この染色体異常が低悪性度ないし良悪性の境界病変に特徴的であることを証明した。また最近われわれは前立腺の紡錘形細胞肉腫を経験し、染色体および遺伝子分析によって単相型滑膜肉腫の診断を確定することができた。前立腺の肉腫は線維肉腫、平滑筋肉腫、紡錘形細胞横紋筋肉腫などと鑑別する必要があるが、滑膜肉腫に特異的な特異的染色体転座t(X;18)(p11.2;q11.2)とキメラ遺伝子SYT-SSX2を証明することにより確定診断された。これらの成績から染色体および遺伝子分析は軟部組織腫瘍の診断確定の手段として有用と考えられた。1.目的:近年、染色体分析の導入によって、種々の骨・軟部腫瘍において特異的な染色体異常が出現することが注目され、腫瘍の診断と分類に新たな展開が期待されている。2.研究方法:多種類の骨軟部腫瘍の新鮮手術材料から染色体分析を行い、さらにfluorescence in situ hybridization(FISH)およびRT-PCR法を併用し、染色体転座とキメラ遺伝子を検索した。PNET4例、Ewing肉腫2例については、培養細胞、パラフィン包埋組織あるいは新鮮組織から腫瘍細胞の間期核を単離し、FISHによってEWSの切断とEWS-FLI1キメラの有無を検索した。3.結果ならびに考察:PNET/Ewrng肉腫では、EWS切断とキメラ遺伝子EWS-FLI1を示すものが代表的であるが、今回の検索ではこれらの異常がパラフィン包埋組機の間期核においても検出された。したがって、小円形細胞腫瘍を始めとする骨・軟部腫瘍の診断に際しては、間期核FISHによる遺伝子異常の検出が補助手段として利用できるものと期待される。希少例として、腎原発のPNETはWilms腫瘍との鑑別が困難であったが、t(11;22)(q24;q12)とキメラ遺伝子EWS-FLI1の検出により診断を確定できた。また前立腺の滑膜肉腫は繊維肉腫、平滑筋肉腫、紡錘形細胞横紋筋肉腫などを除外する必要があったが、t(X;18)(p11.2;q11.2)とSYT-SSXを証明することにより確定診断された。これらの成績から染色体および遺伝子分析は軟部組織腫瘍の診断
ナットウの起源と伝播の解明に向けた基礎的研究

本研究で扱う納豆様の無塩発酵大豆食品(ナットウと記す)の起源や伝播経路に関しては、これまで数多くの議論が交わされてきたが、未だに明らかになっていない。そこで本研究では、これまでの議論を踏まえつつ、東南アジアとヒマラヤのナットウに焦点をあて、ナットウを製造する民族の食文化、製法、利用方法を調査した。その結果、各地のナットウの共通点と差異から「ナットウの発展段階論」を提示した。さらに、ナットウの形状に着目して地域分類を行ない、それらを総合的に考察した上で東南アジア大陸部とヒマラヤの4地域で独自にナットウが発祥したとする仮説を打ち出した。2013年5月にインドのアルナーチャル・プラデーシュ、そして2014年3月にミャンマーのチン州とカチン州で調査を実施した。アルナーチャルとチン州に関してはこれまでナットウに関する調査報告が無い地域である。アルナーチャル・プラデーシュでは、西側のディラン地区とタワン地区のモンパの居住地区において、ナットウ(リビ・ジッペン、グレップ・チュル)を製造している村を訪問して詳細な調査を実施した。アルナーチャル・プラデーシュのナットウの特徴は、ダイズを発酵させた後に必ず潰すこと、長期(約1年間)保存すること、また調味料として利用することである。発酵させたままの粒の状態で食することは無い。なお、発酵させる前に塩を入れる味噌様のナットウも多く存在した。また、発酵の際にツツジ科、ウコギ科、クマツヅラ科などの植物の葉を入れるが、これらはこれまで調査をした東南アジア地域とはかなり異なっていることが判明した。続いて、2014年3月にミャンマーのチン州ミンダッ地区およびカチン州プータオ地区のナットウに関して調査を実施した。ここでは、糸引きナットウが生産されており、また乾燥させ長期に保存できるナットウも見られた。使われている植物はクワ科イチジク属が多いが、マグェー管区のタウンダーの村ではナス科ナス属の葉を用いており、タイ北部との共通性が見られたことは非常に興味深い。カチン州プータオ地区も同じく糸引きナットウが生産されており、ほとんどの村ではクワ科イチジク属が使用されていた。しかし、商業的な生産を行っていた世帯では、植物は利用していなかった。カチンのプータオ地区には複数の民族が居住するが、ナットウ生産が盛んなのはジンポーとラワンの2民族であることが分かった。シャン(カンティー・シャン)も多く居住するが、あまり盛んにナットウは生産していないのが、シャン州のシャンとの大きな違いであり興味深い。今年度、ミャンマー調査を行う予定であったが、ミャンマー情勢の関係ですぐに調査ができなかった。したがって、現地のコンサルタント(サネイインターナショナル西垣氏)と来年度以降の調査についての打ち合わせを2012年8月にヤンゴンで実施した。ミャンマー調査に代わって、今年度はインド・シッキムを調査することにし、2012年9月にインド・シッキム州を訪問した。シッキム州では、市場とナットウ(キネマ)を製造している村を訪問して詳細な調査を実施した。なお、現地調査は、シッキム大学のJyoti Prakash Tamang教授にアレンジをしていただき、実際のフィールド調査は、シッキム大学の博士課程の大学院生と共に行った。訪問した村は、リンブー族の村とライ族の村である。リンブー族の村では、発酵の際にシダを用いており、粒状の粘りの強いキネマを製造していた。乾燥キネマも製造しており、生産したキネマは、すべて市場で販売する。キネマは、ターメリック、ガーリック、チリなどのスパイスと野菜を絡めて、それをコメと一緒に食べる。一方、ライ族の村では、自家消費用としてキネマをつくっている家を訪れて、製造現場を観察した。この村では自家生産の大豆を用いており、発酵にはイチジク属(Ficus hookeriana)の葉を用いていた。粒でそのまま発酵させるのではなく、たたいて豆を割ってから発酵させていた。そのほうが、早く発酵するという。この村では、イチジク属以外に食用カンナ(Canna edulis)の葉も発酵に用いていることを確認した。これまで、食用カンナを用いている事例は無かったため新たな発見である。さらに今年度は国内で大豆発酵食品を研究している「独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構食品総合研究所食品安全研究領域」において、世界のナットウについての情報交換を実施した。ユーラシア大陸でナットウが生産されている最西端とされるネパール東部および東南アジアのナットウ生産の中心地と考えられるミャンマー・シャン州タウンジー周辺の調査を実施した。東ネパールでは、コシ県イタハリ周辺のライ族、ダラン周辺のリンブー族とライ族の村落においてナットウの調査を行い、そのうちライ族は段ボールと新聞紙を用い、極めて簡易的な方法でナットウを生産していることが明らかになった。

また古くからナットウをつくっていたリンブーやライなどの民族以外にインド・アーリア系の民族にもナットウが伝播していることを確認した。東ネパールのナットウは、インド・シッキムと同じく乾燥させた「干しナットウ状」で、カレーに入れて食べる。ミャンマー・シャン州では、パオー族とシャン族がナットウをつくっていた。どちらの民族ともに、平たく乾燥した形状のナットウをつくるが、パオー族は500円玉大の小さな碁石状でシャン族はセンベイ状である。糸の引くナットウをつくる生産者もいて、シダや稲ワラを菌の供給源としていた。タイでみられたひき割り状ナットウが、ミャンマーではまったく見られないということがわかった。ミャンマーでも粒状納豆をミンチ機で挽いたり、臼で潰したりするのだが、その状態で完成品とはならずに、挽いたり潰したりした場合、かならず乾燥センベイ状に加工する。これまでの調査結果を踏まえて、最終年度となる本年度は、日本を含め、これまで論じられてきたナットウの起源を批判的に検討した上で、東南アジア大陸部とヒマラヤのナットウをつくる際の菌の供給源となる植物の利用形態から「ナットウの発展段階論」の仮説を提示した。さらに、ナットウの形状に着目して地域分類を行った。そして、それらを総合的に考察した上で東南アジア大陸部とヒマラヤの4地域で独自にナットウが発祥したとする仮説を打ち出した。地理学初年度に調査できなかったミャンマー調査を実施し、さらにインドのアルナーチャルも調査できたことで、東南アジアから南アジアの照葉樹林帯をかなり面的にカバーすることができた。各調査地では、ナットウの製造方法を詳細に記録しているため、地域間比較も可能であり、期待される成果が得られている。よって、順調に研究が進んでいると評価できる。ミャンマーにおいて、ナットウを生産している北部地域およびバングラデシュとの国境地域に行くには、準備が必要なため、今年度は断念せざるを得なかった。しかし、準備のため実際にミャンマーを訪問し、現地のコンサルタント打ち合わせを実施し、来年度以降の調査の目処がたったことは収穫であった。また、ミャンマー調査ができなかったので、平成25年度に実施する予定であったインド・シッキム州調査を前倒しで実施した。現地のシッキム大学と良好な関係を継続させてきたので、このような急な変更も可能となった。調査地の変更はあったものの、期待される成果も得られており、順調に研究が進んでいると評価できる。今年度は、インドのアルナーチャルとミャンマーのチン州およびカチン州の調査を実施したが、H26年度は、ナットウが生産されている最西端とされている東ネパールの調査を実施する計画である。また、ミャンマーのシャン州に関しても、これまでは一部の地域でしか調査を実施していないので、調査を実施することを計画中である。そしてH26年度は最終年度となるため、これまでの調査地のデータをまとめてナットウの起源と伝播を考察する。なお、ナットウのデータベース構築も併せて行っていく。今年度は、インド・シッキム州におけるキネマの調査を実施することができ、東南アジアのナットウ(タイのトゥアナオ、ミャンマーのペボゥ)と比較することが可能となった。
頭頚部がん患者における放射線治療に伴う味覚変化・口内反応と食物特性に関する研究

本研究は、治療経過に伴う味覚変化の内容、口内反応に伴う疼痛・唾液分泌量低下、個人属性(年齢、義歯装着の有無、喫煙の有無)、嗜好性と、放射線治療中・後における患者の食思傾向を低下させないあるいはこれを高める食物特性(味付け、食形態、テクスチャー、温度、匂い、色、サイズ)および日内変動といった項目間の関連性を縦断的に調査するため、質問紙調査を実施した(これらを構造力程モデリング)[SEM : Structural Equation Modeling]を用いて検討している)。第一段階として、食思傾向に影響を与える食物特性に関する他記述5段階評定法質問紙(食物形態、テクチャー、味付け、温度、匂い、色、サイズ、嗜好性、日内変動に関する69項目)を作成した。この質問紙の項目ついては、栄養学を専門とする有識者、管理栄養士間で内容妥当性について検証した。また予備調査として口腔がん患者5名を対象として表面妥当性の検証を行い、文書表現や質問紙の形式の修正を行った。第二段階として、口腔がん患者9名に対して1)上記質問紙調査、2)治療期間中の食事摂取量の増減・日内変動調査3)指向尺度調査4)口内炎に対する段階的分類調査、5)舌所見(舌苔、乳頭発赤・腫脹)の観察、6)口腔内乾燥分類を用いた自覚症状に対する問診、年齢、性別、喫煙の有無、義歯装着の産むの調査を実施した。構造方程式モデリング分析を行うためには残り100名程度の対象者が必要である。口腔がんという少ない対象者を確保することが困難な状況にあるなか、協力施設を拡大するなど引き続き調査を続けていく。放射線治療を受ける頭頸部がん患者における味覚変化・口内反応と患者の食思傾向を低下させないあるいはこれを高める食物特性および嗜好性との関連性を明らかにするため、Coγ線で外部照射中あるいは終了後7日以内の頭頸部がん患者13名に面接調査を実施した。その結果、放射線治療を受ける患者の食思傾向に影響を与える食物特性は、【テクスチャー[食感]】【味付け】【嗜好性】【匂い】【食形態】【温度】の6要因であり、40-50Gyを境としてこれらの食物特性に大きな変化が認められた。30-40Gyにおいて患者が影響を受ける食思傾向の要因は【テクスチャー】【味付け】【嗜好性】【温度】【匂い】であった。テクスチャーは食材の本来持つ柔らかさ・硬さを活かした食感、味付けは従来の味付けに比べ濃い味、嗜好性は嗜好度が高くかつ過去の摂取頻度が多いもの、温度は熱いものは熱く冷たいものは冷たくといった至適温度、そして匂いの強さが味覚を感じやすく食思傾向も高める要因であった。50Gy-治療終了7日において対象が影響を受ける食思傾向の要因は【テクスチャー】【食形態】【温度】であった。テクスチャーは柔らかいものではあるがペースト状ではなく歯応えのある食感、食形態は刻み食といった形態が食思傾向に影響を与えていた。温度は高温が疼痛を増強させるため、患者は人肌程度に冷まして摂取していたが、これが逆に食思傾向を低下させる要因でもあった。このことから疼痛を感じない範囲内での温度調整が良い食思傾向に影響を与えていた。また60Gy-治療終了7日では【匂い】が食思傾向と高い関連性があり、特有の匂いの強さが食思傾向を低下させた。なお味覚変化・疼痛・口腔内乾燥と食思傾向に影響を与える6要因との関連性は、日内変動から影響を受けることも明らかとなった。この結果を踏まえて現在、質問紙を用いて、その放射線量、食物特性および嗜好性との関連性についてより詳細な調査を続けている。
ビタミン候補物質ピロロキノリンキノン(PQQ)と結合する蛋白質の同定と機能解析

ピロロキノリンキノン(PQQ)は、細菌類の脱水素酵素の酸化還元補酵素であり、哺乳類においては重要な栄養素、または、ビタミンである可能性が指摘されている。本研究では、PQQのビタミンとしての可能性を探るために、マウス由来のNIH3T3線維芽細胞からPQQ結合蛋白質の探索を行った。その結果、細胞骨格タンパク質、熱ショック蛋白質ファミリー、炭水化物代謝酵素、解糖系酵素でなどを同定することができたピロロキノリンキノン(PQQ)は、細菌類の脱水素酵素の酸化還元補酵素であり、哺乳類においては重要な栄養素、または、ビタミンである可能性が指摘されている。その結果、細胞骨格タンパク質、熱ショック蛋白質ファミリー、炭水化物代謝酵素、解糖系酵素でなどを同定することができたピロロキノリンキノン(PQQ)は、ビタミンの候補物質として挙げられるとともに、我々の健康の増進に貢献する有望な機能性食品因子であると考えられている。しかし、PQQが相互作用することによって機能発現する細胞蛋白質は未だ発見されていない。本研究は、細胞中からPQQ結合蛋白質を同定し、その機能およびPQQの作用を調べることによりPQQがビタミンである可能性を探るとともに、PQQの持つ生理作用の作用機序を解明することが目的である。本研究では、PQQ結合蛋白質を同定するためPQQアフィニティービーズを作製し、微生物由来の既知のPQQ依存性酵素を機能性の評価系に利用することでより効果的なアフィニティー素材の開発を行った。PQQアフィニティービーズは、スペーサーを介してアミノ基を持つアガロースビーズ(EAH Sepharose 4B)にカルボジイミド(EDC)を用いたカップリング反応によって作製した。Acinetobacter calcoaceticus由来のPQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼのアポ体を調製し、PQQアフィニティービーズとの結合をSDS-PAGEによって確認した。また、アポ体とアフィニティービーズ複合体がグルコースデヒドロゲナーゼ活性を有すること確認し、その機能性を明らかにした。さらに、PQQによる細胞増殖促進作用が報告されているマウス由来の繊維芽細胞株NIH3T3細胞内からのPQQ結合蛋白質の探索を行い、ミオシンやアクチンなどの細胞骨格タンパク質、およびHSPファミリータンパク質を同定することができた。ピロロキノリンキノン(PQQ)は、ビタミンの候補物質として挙げられるとともに、我々の健康の増進に貢献する有望な機能性食品因子であると考えられている。23年度が最終年度であるため、記入しない。
函数解析学と実解析学の総合的研究

本研究は、函数解析学及び実解析学の諸分野における活動的な研究者を網羅する総合研究であり、これらの分野におけるわが国及び世界における最近の進展を的確に把握し、将来の研究の見透しをはかることを目的とした。そのため、分野に応じて5つの研究班を設け、各研究班はそれぞれ一つ以上の常設セミナーを行うと共に、年1回全国規模の研究集会を開催した。研究代表者と研究分担者は毎年3回会合を開いて、研究班相互の密な連絡を図り、年1回の合同シンポジウムを組織した。このような研究の性格上具体的な成果を一言で述べるのは難しいが、次のことは云える。ごく最近まで、函数解析学、実解析学共にそれぞれの専門化が進み、非常に深いがごく少数の専門家にしか興味がもてないような研究が多かったのであるが、現在、このようにして得られた深い結果を思いがけない問題に応用して、永年進展のなかった分野に新しい突破口を作る仕事がいくつかでてきた。本研究はこのような好ましい方向の研究を推進してきた。例えば、実解析学の理論上の必要から導入された数多くの函数空間のうちいくつかのものは偏微分方程式の研究において本質的な役割を果たすことが示された。掛け算作用素と同値でない作用素の例として導入されたToeplitz作用素が、擬微分作用素と同じものであることが認識され、Lie群の表現論にも応用されるようになった。非線形問題に対してはさまざまなアプローチが行なわれた。また、古典的な摂動論であるWKB法にも新しい光が当てられた。総合研究であるためその成果は多岐にわたり、すべてを要約することはできない。全体のシンポジウムは7月18-20日山形市遊学館ホールで開き、9つの報告が行われた。図書1がその報告集である。「実解析学の研究」班は10月27-29日福島大学経済学部において「実解析セミナー」を開催し、29の講演が行われた。「表現論と調和解析の研究班」は12月12-15日沖縄厚生年金休暇センターで「Symposium on Representation Theory 1995」を開催し、12の研究発表があった。以上の成果はそれぞれ200ページ,186ページの講演集に公表されている。「偏微分方程式の函数解析的研究」班も京都大学数理解析研究所における共同研究集会「偏微分方程式の解の構造の研究」及び「関数解析を用いた偏微分方程式の研究」を開催し、他に10月30日-11月4日愛知県労働者研修センターで開催された「第4回解析セミナー」を援助した。以下研究実績の代表として、研究代表者及び各班の代表分担者のものを述べる。小松はラプラス超函数論を応用して、変数係数常微分方程式及び典型的偏微分方程式の新しい解法を得た。米田は,ウェーヴレット論の発展により再び注目を集めるようになったRademacher等の非調和函数展開を研究した。中路は多変数Hardy空間を研究し、座標函数を掛ける演算で不変な部分空間M及びそのmultiplier m(M)の構造を調べた。岸本はUHF環の自己同型写像が(エルゴード理論におけるような)Rohlinの性質をもつための条件を明らかに、そのような自己同型写像は互にほとんど共役であることを示した。井上はDirac, Weylなどスピンをもつ場の方程式の基本解をスーパー空間上のFeynman積分として表わすことを試みた。総じて、抽象的な一般論より具体的な方程式の解の表示、具体的な対象の構造に関心がむいている。昨年度に続き、全体で行った活動と5つの研究班が行った活動がある。全体の合同シンポジウムは7月22-24日奈良女子大学講堂で開き、9つの報告があった。実解析学の研究班は11月1-3日の大分大学工学部で「実解析学シンポジウム」を開催、34の講演があった。図書2が報告集である。

この他、表現論と調和解析研究班は11月19-22日愛知県三河ハイツで「表現論シンポジウム」を開き、12の研究発表があった。作用素環・函数環の研究班は11月6-8日新潟大学院自然科学研究科において「関数環研究集会」を開催、11の発表があった。これらの研究集会の詳細はそれぞれ142ページ、72ページの報告集として公表されている。函数空間と作用素の研究班との偏微分方程式の函数解析的研究班もそれぞれの活動を行った。研究実績の代表として以下研究代表者及び各班の代表分担者のものを述べる。小松はラプラス超函数論を用いてベッセル方程式、ヘルムホルツ方程式、波動方程式及び熱方程式などの解が簡単に得られることを示した。米田は非調和三角函数展開の一意性条件を得た。中路-山田は複素平面上の単位円板上の二つのボレル測度についてのカ-レソン型不等式を研究し、新しい方向を見いだした。藤井-亀井はグランド古田不等式の新しい証明を得た。田島は電場下のブロッホ電子の解析をした。
IGF-I受容体異常症の解明:新規変異遺伝子の探索と機能解析および表現型の検討

症例は妊娠37週で、体重2175gr(-1.5SD)、身長42.5cm(-2.5SD)のSGAで出生した。彼女はSGAで出生した以外に特記すべきもの無く、健康であった。5歳の時、低身長[93cm(-2.7SD)]を認め、血中IGF-I値が353mg/mL(4.3SD)と高値を示したため、IGF-IR異常症を疑われて精査した。患児の母親も妊娠40週、2300gr(-2.2SD)とSGAで出生し、成人身長が137cm(-4.0SD)でSGA性低身長と診断されている。本変異IGF-IR遺伝子をIGF-1受容体遺伝子をknock outしたR-細胞に導入してその機能を解析した。その結果、1) IGF-I添加に伴う細胞増殖能は、野生型に比較して変異導入R-細胞の増殖は不良であった。2) [125I]-IGF-I結合実験では,導入R-細胞上のIGF-Iの結合部位(変異IGF-IR)は、野生型と同等の結合部位と結合親和性を示した。3) IGF-I添加に伴うIGF-IRのβ鎖の自己リン酸化は変異導入R-細胞の方が野生型よりも低反応を示した。本症例ではIGF-IRのβ鎖の自己リン酸化領域に生じたAsp1105Glu変異により、β鎖の自己リン酸化が障害され、その結果IGF-IR機能の低下をきたしたものと考えられた。SGAで出生した7歳女児とその母にIGF受容体(IGF-IR)のβ鎖の自己リン酸化領域に,Asp1105Glu変異をヘテロで見出し、その変異の機能解析を行った。【症例】発端者は5歳女児。妊娠37週で、体重2175gr(-1.5SD)、身長42.5cm(-2.5SD)のSGAで出生した。低身長[93cm(-2.7SD)]を認め、血中IGF-I値が353mg/mL(4.3SD)と高値を示したため、IGF-IR異常症を疑われて精査した。患児の母親も妊娠40週、2300gr(-2.2SD)とSGAで出生し、成人身長が137cm(-4.OSD)でSGA性低身長と診断されている。【方法】変異IGF-IR遺伝子をIGF-I受容体遺伝子をknock outしたR-細胞に導入してその機能を解析した。【結果】1)IGF-I添加に伴う細胞増殖能は、野生型に比較して変異導入R-細胞の増殖は不良であった。2)[125I]-IGF-I結合実験では,導入R-細胞上のIGF-Iの結合部位(変異IGF-IR)は、野生型と同等の結合部位と結合親和性を示した。3)IGF-I添加に伴うIGF-IRのβ鎖の自己リン酸化は変異導入R-細胞の方が野生型よりも低反応を示した。4)野生型IGF-IR遺伝子と変異IGF-IR遺伝子を共発現することにより、野生型IGF-IRのリン酸化が抑制された。【結論】本症例ではIGF-IRめβ鎖の自己リン酸化領域に生じたAsp1105Glu変異により、β鎖の自己リン酸化が障害されること、および変異IGF-IR遺伝子はdominant negative作用を有することが示された。2.インスリン受容体(INSR)異常症(妖精症)の遺伝子解析:IGF-IRと類似した構造をしめすINSR異常症(妖精症)のINSR遺伝子解析を行った。その結果、INSR遺伝子に複合ヘテロ異常(T910M、E1047K)を見出した。T910Mではproreceptorが切断されて成熟受容体へ移行する切断部位の障害により成熟したINSRが作られないことが示された。一方、E1047Kではインスリンによるチロシンリン酸化の障害により、インスリン刺激を細胞内へ伝達出来ないことが明らかとなった。また、本症の高血糖に対してインスリンの代わりにrhIGF-Iによる治療を行ったところ、不十分ながら血糖の改善が得られた。IGF-IRとINSRは極めて類似した構造を有しているため、本INSR異常症で見られた変異はIGF-IR受容体異常症の解明に寄与する。
酸化チタン被覆の光照射カソード防食能に関する基礎研究

ステンレス鋼では、250°Cで焼成した場合に光電位が最も卑になった。300°C以上で焼成すると、光照射下での電位卑化が生じなくなるとともに、場合によっては、被覆が溶解してしまうこともあった。被覆層を分析した結果、膜中にはステンレス鋼の主成分であるFe,CrおよびNiが検出され、焼成時におけるこれら元素の被覆層中への拡散が影響しているものと考えられる。最適条件下で作製したTiO2被覆鋼の光電位は約500mV.SCEまで卑下し、3%NaCl水溶液中での304鋼の金属/金属-すきまでの再不動態化電位-400mVより卑になった。すなわち、光照射下では、すきま腐食をも防ぐことができる。実際の太陽光を照射しつつ光電位を測定すると、夜間でも-300-200mVというかなり卑な電位を保った。このような光効果の残存により、夜間においても防食が行える可能性が示された。この効果は、ゾル-ゲル法被覆鋼特有の現象であり、光照射時に電位が卑な値に保たれたことによる。Cuについては、TiO2の結晶化温度(約400°C)より高い600700°Cで焼成すると光電位が最も卑になった。これは、表面に存在するCuの酸化物の影響であり、最適温度以下の温度で焼成した場合でも、その酸化物を予め十分にカソード還元すると、光電位の卑下が生じた。ここでの光電位は不感域にあり、Cuを熱力学的に金属が安定な電位にまで卑化させることで防食できることがわかった。つぎに、アルカリ性環境で不動態化している鉄への本防食法の適用可能性について検討した。TiO_2を直接被覆した炭素鋼については光効果はあつてもわずかで、焼成温度を400あるいは500°Cまで上げても30mV程度の電位卑化にとどまった。TiO_2/鉄-系では、鉄基板とTiO_2被覆との間にある鉄酸化物皮膜(α-Fe_2O_3)の存在が重要である。鉄基板を予備酸化することで、光電位は、500、700および900°Cでは-500mVまで、600および800°Cではそれぞれやや貴な-350および-400mVまで、それぞれ卑化した。通常大気環境における本法の防食効果を調べるため、予備酸化温度を700および900°C、焼成400°C・10min、塗り回数1回、とした試片を比較的穏和な海洋性大気環境(東京商船大学清水臨海実験実習所、静岡県清水市)に暴露した。これら試片は4箇月以上経過しても発錆しなかった。

TiO_2はn型の酸化物半導体であり、光照射下で電流(光電流)の増大にともない電位(光電位)が卑化する。しかも、ここでのアノード反応は水の酸化(H_2O→1/2 O_2+2H^+)であってTiO2そのものの劣化を伴わないため、それより貴な金属材料を比犠牲的にカソード防食できる。本研究では、ITO(Indium Tin Oxide)をコーテイングしたガラス基板、ステンレス鋼(304鋼)およびCuの上に、ゾルゲル法によってTiO_2膜を被覆し、その光電気化学的性質を調べるとともに、防食性能について調べた。ガラス基板では、TiO_2が結晶化する約400°Cを境として、これ以上で焼成した場合に光電流の増大およびこれにともなう光電位の卑化が見られた。これに対してステンレス鋼では、250°Cで焼成した場合に光電位が最も卑になった。300°C以上で焼成すると、光照射下での電位卑化が生じなくなるとともに、場合によっては、被覆が溶解してしまうこともあった。被覆層を分析した結果、膜中にはステンレス鋼の主成分であるFe,CrおよびNiが検出され、焼成時におけるこれら元素の被覆層中への拡散が影響しているものと考えられる。また、膜厚については、2回(約0.2μm)以上コーテイングすれば光効果が生じることがわかった。このような最適条件下で作製したTiO_2被覆鋼の光電位は約-500mV.SCEまで卑下し、3%NaCl水溶液中での304鋼の金属/金属-すきまでの再不動態化電位-400mVより卑になった。すなわち、光照射下では、すきま腐食をも防ぐことができる。実際の太陽光を照射しつつ光電位を測定すると、夜間でも-300-200mVというかなり卑な電位を保った。このような光効果の記憶により、夜間においても防食が行える可能性が示された。この効果は、ガラス基板では現われないTiO_2被覆鋼独特の挙動であり、今後その機構解明を行っていく予定である。Cuについては、TiO_2の結晶化温度(約400°C)より高い600700°Cで焼成すると光電位が最も卑になった。これは、表面に存在するCuの酸化物の影響であり、最適温度以下の温度で焼成した場合でも、その酸化物を予め十分にカソード還元すると、光電位の卑下が生じた。ここでの光電位は不感域にあり、Cuを熱力学的に金属が安定な電位にまで卑化させることで防食できることがわかった。しかも、ここでのアノード反応は水の酸化(H_2O→1/2O_2+2H^+)であってTiO_2そのものの劣化を伴わないため、それより貴な金属材料を比犠牲的にカソード防食できる。本研究では、ステンレス鋼(304鋼)および炭素鋼の上に、ゾルゲル法によってTiO2膜を被覆し、その光電気化学的性質を調べるとともに、防食性能について調べた。ゾル-ゲル法被覆ステンレス鋼(304鋼)では暗状態においても電位が比較的卑な値を維持する光効果の残存という現象が見られた。スパッタ法被覆鋼およびゾル-ゲル法被覆ITOの電位が光消灯後10分間で200mV以上貴化するのに対し、ゾル-ゲル法被覆鋼については2時間で20mVの貴化に留まる。したがって、このような光効果の残存はゾル-ゲル法被覆鋼特有の現象であるといえる。また、光電位に保持されることの影響を調べるため、1)暗状態で光電位に相当する-400mV.SCEに2時間保持、および2)2時間光照射、後の暗状態での電極電位の経時変化を測定したところ、両者の自然浸漬状態での挙動が一致した。したがって、光効果の残存は光照射時に電位が卑な値に保たれたことによると考えられる。つぎに、アルカリ性環境で不動態化している鉄への本防食法の適用可能性について検討した。