hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大強度ビームのための非破壊型2次元実像ビームプロファイルモニターの検出器の開発

2次元実像型のビームプロファイルモニターを製作し,ビームプロファイルの計測に成功した.テストに用いたビームは,放射線医学総合研究所のHIMAC入射用のエネルギー6MeV/uの幅5800μs程度のパルスイオンビームC6+,O8+,Ne10+であり,粒子数は1011/pulseのオーダーである.ターゲットは,厚み2,もしくは5mm,幅60mmの窒素分子ガスジェットを用い,その密度はle-3[Pa]相当であった.これらの試験条件は,GeVクラスのエネルギーをもつ大強度陽子加速器のビームが作用する場合の数10分の1に相当する.検出装置には,耐放射線性を強化したイメージインテンシファイア(II)と,高いS/Nを有するHARP電子撮像管を撮像部に用いた.これらの条件のもと,数10パルスの平均計測にて2次元の実像ビームプロファイルを計測することができた.本実験から粒子数換算とエネルギーロス量だけをスケールした場合でも,J-PARCのような3-50 GeV, 4el3 proton/bunchという大強度ビームでは,数bunch程度の短い時間内に2次元のビームプロファイルを計測できると予見できる.装置の開発においては,IIの放射線による劣化する部材をγ線照射試験において確認し,耐放射線性の部材に置き換えた.また大強度ビームの場合に想定される大気中の窒素ガスの発光の影響を避けるため,IIまでの光学系を真空容器内に収めた.また,IIからHARPカメラまでの区間では,ガラスファイバーによる光転送法をもちいた.IIは,遠隔操作する必要性から,遠隔での高圧パルス転送方式を用いた.2次元実像型のビームプロファイルモニターを製作し,ビームプロファイルの計測に成功した.テストに用いたビームは,放射線医学総合研究所のHIMAC入射用のエネルギー6MeV/uの幅5800μs程度のパルスイオンビームC6+,O8+,Ne10+であり,粒子数は1011/pulseのオーダーである.ターゲットは,厚み2,もしくは5mm,幅60mmの窒素分子ガスジェットを用い,その密度はle-3[Pa]相当であった.これらの試験条件は,GeVクラスのエネルギーをもつ大強度陽子加速器のビームが作用する場合の数10分の1に相当する.検出装置には,耐放射線性を強化したイメージインテンシファイア(II)と,高いS/Nを有するHARP電子撮像管を撮像部に用いた.これらの条件のもと,数10パルスの平均計測にて2次元の実像ビームプロファイルを計測することができた.本実験から粒子数換算とエネルギーロス量だけをスケールした場合でも,J-PARCのような3-50 GeV, 4el3 proton/bunchという大強度ビームでは,数bunch程度の短い時間内に2次元のビームプロファイルを計測できると予見できる.装置の開発においては,IIの放射線による劣化する部材をγ線照射試験において確認し,耐放射線性の部材に置き換えた.また大強度ビームの場合に想定される大気中の窒素ガスの発光の影響を避けるため,IIまでの光学系を真空容器内に収めた.また,IIからHARPカメラまでの区間では,ガラスファイバーによる光転送法をもちいた.IIは,遠隔操作する必要性から,遠隔での高圧パルス転送方式を用いた.本年度は,検出器システムの基本構成を決定し,必要部品の購入を行った.ガスターゲットからのビームプロファイル光を,イメージインテンシファイア(I.I.)を用いて増幅させる.大強度ビームの場合には,I.I.は高い放射線線量環境下に置かれることから,耐放射線が必要な条件となる.一般的には,I.I.は放射線にょるダメージが少ないとされているが,加速器周辺で使用されている一般的なI.I.にガンマ線を照射させ,使用部材の放射線による劣化を試験した.照射線量は世界有数の大強度加速器で1年あたりに被爆されると予想される1MGyとその5倍高い5MGyとした.その結果I.I.内部の増幅部では,基本性能の放射線劣化は特にみとめられなかったが,特にFOPを使用した出力窓が1MGyで黒色化し,出力光の透過率が著しく低下すること,高圧絶縁ケーブルの被覆が劣化すること,アッセンブリを形成するモールド絶縁材(ジュラコン)が劣化することが判明した.これらのデメリットは,I.I.製造業者の厚意で,改善され,製品化がなされた.本研究での検出器には,この製品を使用することにした.I.I.の検出器としての使用においては,100m程度の遠隔からの制御が必要となる.ゲート時間を300nsとする場合でも,300V程度のパルス電圧が波形を乱さずにI.Iに印加させる電源構成とした.I.I.で増幅されたビームプロファイル光を検出するには,耐放射線性の高いHARPと呼ばれるアモルファスセレニウムを使用した電子撮像管を10m遠隔で動作させることにした.この間の光転送には,石英のみで構成される耐放射線製の高いイメージファイバーを使用することとした.総合ビーム試験開発した装置の総合試験として,放射線医学総合研究所のHIMACにおいてビーム試験を行った.用いたビームはエネルギー6MeV/uの幅500・s程度のパルスイオンビームC6+,O8+,Ne10+であり,粒子数は1011/pulseのオーダーである.ターゲットは,2mm厚み,幅60mmの窒素分子ガスジェットを用い,その密度は1e-3[Pa]相当であった.

これらの条件は,GeVクラスのエネルギーをもつ大強度陽子加速器のエネルギーロス(発光量に比例)の数10分の1に相当する.検出装置には,耐放射線性を強化したイメージインテンシファイア(IIT)と,高いS/Nを有するHARP電子撮像管を撮像部に用いた.これらの条件のもと,数10パルスの平均計測にて2次元の実像ビームプロファイルを計測することができた.この評価は,次の3点に要約できる.(1)高密度ガスジェットターゲットを用いて非破壊でビームプロファイルの計測に成功した.(2)GeVクラスの大強度陽子ビームでは,単位時間あたりの光密度が高い(今回のテストの数1000倍程度)ことが予想され,その実際の計測では今回の計測に比べて著しくS/Nが向上されると予想できること.(3)本実験から粒子数換算とエネルギーロス量だけをスケールした場合でも,J-PARCのような3-50GeV,4e13 proton/bunchという大強度ビームでは,数bunch程度の短い時間内に2次元のビームプロファイルを計測できると予想できること.今年度の装置の開発IITを遠隔(今回は100m)から高圧パルスを転送してドライブする方法の開発では,耐放射線性をもつコネクタ及びケーブルを製作してのパルスドライブ試験が完了した.また,低損失光学系の開発では,大気中窒素からの脱励起光の影響を避けるために,検出器までの距離を置き,その間真空内を光が走る光学系とした.
がん化の鍵となる増殖シグナル伝達の分子基盤解明

エストロゲン受容体、プロゲステロン受容体、HER2全てが陰性のいわゆるトリプルネガティブ乳癌対しては、薬物療法は化学療法に限定され、その予後は極めて不良である。したがって乳癌に対する有効な分子標的治療の開発が緊急課題となっている。カルシニューリンはCa2+/カルモジュリン依存性に活性化されるSer/Thr脱リン酸化酵素である。最近カルシニューリンが乳癌検体、特にトリプルネガティブ乳癌において活性化している。トリプルネガティブ乳癌細胞株をカルシニューリン阻害薬FK506、CN585で処理すると細胞増殖は顕著に抑制され、処理後24時間では細胞死が誘導されていることが判明した。そこで詳細な細胞周期への影響についてFACSを用い検討すると、カルシニューリン阻害薬存在下ではS期細胞が減少し、細胞死集団を意味するSub G1期細胞が増加することが分かった。細胞周期の進行に必須な複数のサイクリン、Cdkなどの発現をウエスタンブロッティングで検討したところ、G1/S期の進行に必要なサイクリンD1の発現が減少し、サイクリンD1の発現減少はタンパク質分解が亢進することにより引き起こされていることが分かった。サイクリンD1を過剰発現すると部分的にG1/S期の進行遅延が抑制された。ダブルチミジンブロック法を用いてG1/S期に細胞を同調させFK506で処理後にリリースすると、G1/S期の進行が顕著に遅延した。G1/S期に同調した系においてもサイクリンD1の発現減少および標的であるRbのSer780リン酸化が減少することが分かった。CN585を用いた場合においても、サイクリンD1の発現減少、G1/S期の進行が遅延するなど、同様の結果が得られた。以上のことから、カルシニューリンはサイクリンD1の発現およびG1/S期の進行に重要である可能性が示唆された。予後不良な乳癌のサブタイプとして知られているトリプルネガティブ乳癌を含む多くのがんでは、サイクリンD1が過剰発現していることが知られている。サイクリンD1の発現制御、特にタンパク質分解制御にはサイクリンD1のThr286のリン酸化がプロテアソームによるタンパク質分解を誘導する。本研究ではサイクリンD1の発現制御に関わる新たな分子としてカルシニューリンを同定することができた。その分子機構の解明はトリプルネガティブ乳癌治療における新たなターゲットの発見につながる可能性がある。FK506は、FKBP(FK506 binding protein)と呼ばれる一群のタンパク質と結合し、複合体となってカルシニューリンの活性を阻害する特性をもつ。従ってこれまで阻害剤を用いて発見されてきた現象がカルシニューリンの生理機能を阻害しているのか、他の分子の阻害によるものであるかを厳密に検証する必要がある。従ってカルシニューリンをノックダウンすることによるサイクリンD1の発現に与える影響、細胞増殖に対する影響を検討する。サイクリンD1はThr286がリン酸化されると、SCF (Skp, Cullin, F-box containing)E3ユビキチンリガーゼによりユビキチン化され分解される。Thr286をリン酸化する酵素としてはGSK3β、ERK、p38が報告されているが、脱リン酸化の制御については不明である。カルシニューリンがサイクリンD1を脱リン酸化する可能性について検証する。

本研究ではサイクリンD1の発現制御に関わる新たな分子としてカルシニューリンを同定することができた。その分子機構の解明はトリプルネガティブ乳癌治療における新たなターゲットの発見につながる可能性がある。FK506は、FKBP(FK506 binding protein)と呼ばれる一群のタンパク質と結合し、複合体となってカルシニューリンの活性を阻害する特性をもつ。従ってこれまで阻害剤を用いて発見されてきた現象がカルシニューリンの生理機能を阻害しているのか、他の分子の阻害によるものであるかを厳密に検証する必要がある。従ってカルシニューリンをノックダウンすることによるサイクリンD1の発現に与える影響、細胞増殖に対する影響を検討する。サイクリンD1はThr286がリン酸化されると、SCF (Skp, Cullin, F-box containing)E3ユビキチンリガーゼによりユビキチン化され分解される。Thr286をリン酸化する酵素としてはGSK3β、ERK、p38が報告されているが、脱リン酸化の制御については不明である。カルシニューリンがサイクリンD1を脱リン酸化する可能性について検証する。
名人を超える将棋序盤アルゴリズムの開発

コンピュータ将棋は一般に終盤が強いが、序盤にはまだ弱点が多い。プロは良い「形」の評価ができるが、コンピュータは多くの駒位置パターンからなる「形」を評価できていない。「形」を理解するプロ並みの序盤を実現するには多くの駒位置からなる評価が必要になる。だが評価要素が増えるとメモリと時間が指数的に増大するため、実現は難しい。本研究では多駒を使った高頻度のパターンを評価させるため、「乱数を用いる評価項目自動抽出法」を提案し、高頻度の評価要素を自動で抽出することに成功した。だが、実用化にはかなりの高速化が必要であることがわかり、新たなデータ構造を提案し一定レベルの高速化に成功した。本研究ではコンピュータ将棋の序盤をプロレベルにすることを目指して、プロ並みの良い「形」の評価をさせることを目指す。「形」を理解するプロ並みの序盤を実現するには多くの駒位置からなる評価が必要になるが、評価要素が増えるとメモリと時間が指数的に増大するため、現在コンピュータ将棋でよく行われているように駒組み合わせをすべて評価する方法(all型と呼ぶ)では実現し難い。この問題を解決するには、無駄な組み合わせを排除し重要な組み合わせのみを評価する方法(freq型と呼ぶ)が必要である。現在では、freq型を手動で設定しているプログラムはあるが、有効な自動獲得法は提案されていない。そこで本研究では乱数を用いた駒組み合わせの出現頻度カウントによる評価項目の抽出法を提案する。まず,出現頻度を調べるために対局中に現れる駒組み合わせの出現回数をカウントした。全ての組み合わせをカウントすることは不可能なため,カウントする組み合わせはランダムに選択した。選ばれた駒組み合わせを分析した所、ほとんど動くことがない香や桂馬などの組み合わせがカウント回数上位となり、囲いなどに現れる駒の組み合わせはカウント回数中位に多く現れた。次に実際に抽出された項目を用いてfreq型評価関数をBonanzaに実装し、all型のみのプログラムと対戦実験を行った。その結果、探索時間は多く必要としたものの、王と他の1駒を評価するプログラムには大きく勝ち越しその有用性を示すことが出来た。高い終盤力によりコンピュータ将棋の実力はプロに勝つところまで進歩した。だが序盤はまだアマチュアレベルで、名人に勝つためには強い序盤力が必要である。評価関数の機械学習により中盤以降は強くなったが、「形」を理解するプロ並みの序盤を実現するには多くの駒位置からなる評価が必要になる。本研究では多駒を使った高頻度のパターンを評価させ、かつ実用のために高速化を実現することを目標とし、プロ以上の序盤が実現できるよう工夫をし、名人に勝つコンピュータ将棋の完成を目指している。予備実験により機械学習の高速化が本研究に必要であると判断し、24年度はまず確率的勾配降下法と呼ばれる手法を用いて評価関数学習の高速化を目指した。その結果、すべての候補手、評価要素で学習を行うよりも、ランダムに選んだ局面、手、評価要素で学習を行った方がかなり高速で学習が行えることが確認できた。この結果は平成25年度はじめに発表予定である。次に、24年度は本研究のアウトラインをイメージするためにプロの棋譜からランダムに選んだ数個の駒の配置をカウントし、どのような組み合わせがどの程度の頻度で現れるかを調べた。これも大量のデータを扱う必要があり、どのように実施するか様々な試行錯誤をしているところであるが、一局面から抽出する駒配置組み合わせの個数によっては乱数により意外な組み合わせが上位に来ることがわかった。コンピュータ将棋は名人に迫る強さになったと言われるが,2015年に行われた電王戦でプロ棋士がコンピュータに勝ち越したように,まだまだ弱点も多い.特に序盤はまだアマチュアレベルで,名人に勝つには強い序盤力が必要である.本研究ではプロ並みの良い「形」を評価させることを目指し,「乱数を用いる評価項目自動抽出法」を提案し,多くの駒位置からなる評価要素を乱数を使い自動で抽出することに成功し成果を収めた.だが,提案手法を実装すると予想以上に探索に時間がかかり,まだ実用には至っていない.これは,駒組み合わせのデータがリストを用いた木構造に保存されており,評価値参照に非常に時間がかかるためである.また,木構造は差分計算に向いていないため,本質的に高速化に向いていない.そこで本年は高速化を目指して木構造ではない新しいデータ構造評価値参照の差分計算方法を考案した.その実装のため駒組み合わせ参照の新しい仕組みを提案する.新しいデータ構造に必要な条件は,1つの駒の種類と位置から,それが含まれる駒組み合わせが高速に参照できること,一度に駒組み合わせ全てを取得できることである.そこで,駒組み合わせとその評価値を格納する評価値配列を作成し,評価値配列のインデックスをすべての駒に対応してまとめたインデックスリストを作成した.すべての駒に対してインデックスリストをあらかじめ作成しておくため,駒情報から評価値配列に高速でアクセスできる.この手法を実装し実験を行ったところ,ある程度の高速化には成功したがまだ改良の余地があるため,引き続き実装を続けていく.本研究ではコンピュータ将棋にプロ並みの良い「形」を評価させることを目指して、「乱数を用いる評価項目自動抽出法」を提案し、多くの駒位置からなる評価要素を乱数を使い自動で抽出することに成功し成果を収めた。だが、実用に向けては提案手法の探索時間削減への取り組みが必要となる。

これは、駒組み合わせのデータがリストを用いた木構造に保存されており、評価値参照に非常に時間がかかるためである。また、木構造は差分計算に向いていないため、本質的に高速化に向いていない。昨年は高速化を目指して木構造ではない新しいデータ構造評価値参照の差分計算方法を考案し、その実装のため駒組み合わせ参照の新しい仕組みを提案した。今年度はこの実装に取り組み、実験を行った。改良を重ねてはいるが、実用的なレベルまで高速化するにはさらなる工夫が必要なことが分かった。近年Deep Learningによる学習が注目され、その技術を使ったコンピュータ囲碁プログラムalphaGOがイ・セドル九段に勝利し大きな話題となったが、コンピュータ将棋でDeep Learningによる学習が実用化された報告はまだない。駒位置による評価へ応用が出来るのではと考え、研究を始めた。だが、画像処理や囲碁などで広く使われる多層畳み込みネットワークの手法は将棋のように微妙な違いが大きな差となるドメインでは使いづらいので、アタリゲームの完全自動学習で成功したDQN法に近い手法をまずは試していく。その前段階として、比較的簡単なルールでかつ微妙な差が大きな違いとなるテトリスを題材としてDeep Learningを用いた強化学習に取り組んだ。まだ十分な学習回数による実験は行えていないが、ある程度情報を圧縮しないと良い性能が得られないことが分かった。「乱数を用いる評価項目自動抽出法」の実用化に向けて、計算の高速化を目指してデータ構造を変えて実装を行っている。だが、まず技術的に実装が難しく、デバッグに予想より多くの時間を必要としており、当初の目標である実用化までには予想よりさらに工夫が必要であることが分かった。また、新しい技術であるDeep Learningの導入を検討しており、まずはテトリスを題材として強化学習に取り組んでいる。本研究ではコンピュータ将棋にプロ級の良い「形」を評価させることを目指し、「乱数を用いる評価項目自動抽出法」を提案し、多くの駒位置からなる評価要素を乱数を使い自動で抽出することに成功し成果を収めた。実用に向けては提案手法の探索時間削減への取り組みが必要となるので、この数年間いくつかのアイデアを提案し実装を繰り返してきた。高速化を目指して木構造ではない新しいデータ構造評価値参照の差分計算方法を考案したが、その実装のため駒組み合わせ参照の新しい仕組みが必要となった。その高速化のため、今年度は駒組み合わせのインデックスリストを保持し、参照を高速化する手法を提案した。学習された駒組み合わせを実戦で評価する際、従来は駒組み合わせすべてを参照する必要があったが、提案手法により殆どの場合一駒の参照で済ますことが可能になり、高速化が実現できた。提案手法による性能を評価するため、多くの実験を行った。まずは盤上の3駒組み合わせより上位約10,000要素を従来の評価関数に加えて、計算時間の測定と自己対局による勝率の比較を行った。その結果、従来の実装より大幅な高速化を実現し勝率も高くなったが、実用にはまだ高速化が必要なこともわかった。
胎児期からNO_2連続暴露を受けたラットの気道反応性の変化に官する研究

近年、気管支喘息や花粉症等のアレルギー性疾患は増加の一途をたどっている。その一因として、環境汚染の関与、特にディーゼル排出粒子が注目されているが、二酸化窒素(NO_2)がアレルギー反応を増強する因子としての観点に立って行われた研究は少ない。そこで我々は、アレルギー性疾患モデルとして有用と思われるBrown-Norwayラットを用いて、大気汚染物質が生体に与える影響を気道反応性を指標として検討した。本研究においては、最近の小児喘息あるいはアトピー性疾患の著しい増加に注目し、患者らは母親の胎内にいる時から又は乳幼児期から環境汚染(大気汚染物質)にさらされていたと想定して実験を計画した。まず、大気汚染物質としてNO_2を妊娠中のラットに暴露し、産まれた子供を同じくNO_2暴露下(汚染された空気環境下)で成長させた。暴露群と非暴露群の気道反応性および免疫能を測定し、胎児期からあるいは乳幼児期から大気汚染物質に暴露された時の影響の変化について検討した。その結果、離乳後からNO_2暴露した群に胎児期より暴露した群よりもNO_2暴露の影響がより強くあらわれていた。従来のNO_2の生体影響に関する研究では、成長した動物にNO_2を暴露し、その結果をみたものが殆どである。また、暴露の影響を血液性状や肺胞洗浄中細胞等の生化学的な指標により評価した研究は多くなされているが、ラットを用いて気道の反応性をみたという研究は国内外共に非常にすくない。本研究では、妊娠中から大気汚染物質暴露を受けた若令ラットの気道反応性および免疫能を指標としてその影響をみており、画期的な実験計画といえる。15EA03:平成5年度においては、妊娠2日目のラットを購入し、2ppmと0.5ppmの二段階の濃度でNO_2暴露を行って飼育し、出産および児の成育には影響を及ぼさないことを確認した。また、NO_2暴露の影響をより早い段階で確認するために、離乳直後の5週令という若令ラットに対する腹部大動脈からの採血、気管支肺胞洗浄の技術的改良および肺胞マクロファージ活性の測定の基礎的検討を行った。これらの改良および基礎的検討は順調に進んでおり、さらに気道反応性を測定するために必要な手術の技術的改良も行い、8週令程度の若令ラットでも完璧に行えるようにした。また、気道反応性が測定できるように測定機器類にも改良を加え、若令ラットでの条件の設定に成功した。研究は順調に進んでいるが、現在も測定が継続中であり、データの解析までは行っていない。本研究では、胎児期から代表的大気汚染物質である二酸化窒素(NO_2)暴露を受けたラットの気道反応性および細胞性免疫能を指標としてその影響を検討している。本年度は、Brown-Norwayラットを用いて、NO_2の連続暴露濃度は2.0と0.5ppmとした。胎児期より暴露する群と、離乳期(5週齢)より暴露する群にわけて、連続暴露を開始し、それぞれ8週齢と12週齢で気道反応性と気管支肺胞洗浄液(以下BALF)中の細胞数におよぼす影響を比較検討し、以下の結果を得た。1.気道反応性:胎児期より暴露した8週齢では静注したメサコリンに対して末梢気道の感受性が0.5ppm群で有意に亢進していた。一方、離乳期より暴露した群では、8週齢でメサコリンに対する中枢気道の感受性に有意差がみられ、2.0ppm群で亢進していた。しかし12週齢まで暴露を継続すると気道反応性に有意差はみられなくなった。2.BALF中の細胞数に及ぼす影響:離乳期から暴露して8週齢と12週齢で検討した。細胞数を直径別に計数すると、8週齢では0.5ppm群の方が細胞数が多くなる傾向があった。しかし12週齢になるとその傾向が逆転し、2.0ppm群で各分画において有意に高値を示した。鏡検の結果では好酸球の割合の増加はみられたが、NO_2暴露濃度による違いはみられなかった。次に、胎児期と離乳期からの暴露がBALF中の細胞数におよぼす影響を比較した。離乳期から8週齢まで0.5ppmに暴露した群では、Air群および胎児期から暴露した0.5ppm群に対して比較的小さな細胞の数が有意に増加し、好酸球の割合の増加もみられた。

以上より、比較的低濃度のNO_2暴露の気道反応性への影響は8週齢以下の幼若期に発現しており、小児喘息等の発症との関連性が示唆された。また、暴露量や暴露期間との間に一義的な量反応関係が認められない事が胎児期あるいは離乳期から暴露した場合の特徴かもしれない。多くの測定結果が得られており、現在も統計的な解析を行っている。
多段階性分割型ブロック計画における最適性、構成法および応用に関する研究

分割型ブロック計画を用いた実験計画において、主効果と交互作用効果の各処理効果を推定する際に、一般的に知られているA-最適基準、D-最適基準、E-最適基準などの最適基準を含む一般的最適基準を満たす分割型ブロック計画の統計的条件を導出した。また、一般的最適基準を満たす分割型ブロック計画の組合せ論的な特徴を明らかにし、その実験計画の構成法を与えた。本年度は、3段階処理施行を持つ分割型ブロック計画の統計学的な解析およびその応用について、下記のような研究を実施した。(1)3段階処理を行う場合の分割型ブロック計画の線形モデルを定義し、一般化最小2乗推定法とmultistratum法の各推定方法で主効果および交互作用効果の対比を推定する際に、A-最適基準、E-最適基準を満たす計画の条件を明らかにした。また、それら最適基準を満たす最適計画の組合せ論的な特徴を導き出し、複数の釣合い不完備ブロック計画の直積で最適計画が構成できることを示した。これらの結果については、現在、論文の投稿準備中である。(2)多段階の分割型ブロック計画と類似したコントロールとテストの複数要因を持つ交配実験について、一般化最小2乗推定法を用いてコントロールとテストの効果の対比を推定する際に、A-最適基準を満たす分散共分散構造を導き出し、その最適基準を満たす巣型構造を持つバイパータイトブロック計画を用いた交配実験を示した。この結果については、Journal of Statistics and Applicationsへの掲載が決定している。(3)遺伝子工学や情報工学など研究者との意見交換を行い、他分野への分割型ブロック計画の応用などの手掛かりを見出すことができた。上記の研究結果を踏まえ、次年度は、4段階以上の処理を行う分割型ブロック計画について、主効果および交互作用効果の対比の推定に関して一般的最適基準(universally optimum)を満たす計画に関する研究と継続的な応用分野の開拓に取り組む予定である。多段階処理施行を持つ分割型ブロック計画の統計学的な解析およびその応用について、下記の研究を実施した。(1) 3段階処理を行う場合の分割型ブロック計画の線形モデルを定義し、一般化最小2乗推定法とmultistratum法の各推定方法で主効果および交互作用効果の対比を推定する際に、一般的に知られているA-最適基準、D-最適基準、E-最適基準を包含した一般的最適基準を満たす計画の条件を明らかにした。また、その最適基準を満たす最適計画の組合せ論的な特徴を導き出し、複数の釣合い不完備ブロック計画の直積で最適計画が構成できることを示した。これらの成果については、国際会議で講演し、参加者と直接議論を交わした。また、現在、論文の投稿準備中である。(2) 3段階以上の処理を行う揚合の分割型ブロック計画において、特定の交互作用効果の対比を一般化最小2乗推定法で推定する際に、一般的最適基準を満たす計画の条件を導き出し、その最適基準を満たす最適計画の組合せ論的な特徴を示した。(3)分割型ブロック計画と類似した複数の要因を持っ交配実験において、一般化最小2乗推定法を用いて要因間の効果の対比を推定する際に、A-最適基準を満たす実験計画の統計学的特徴および分散共分散構造を明らかにした。また、その最適基準を満たす交配実験の組合せ構造を導き出し、巣型構造を持つブロック計画を用いた最適な交配実験の構成法を考案した。(4)細胞遺伝子工学、バイオテクノロジー、情報工学などの研究者と意見交換を行い、分割型ブロック計画の他分野への応用に繋がる有用な情報を得た。
安全な産業廃棄物焼却キルンを活かした有価金属・有害金属類の回収新技術の開発

本研究では、使用済みとなった希少資源や有害金属・半金属類を含む製品をリサイクルするために、大きな熱源を有する産業廃棄物焼却キルンに着目し、従来の金属製錬業と連携してこれを積極的に活用して、物質の回収量を拡大させるための新技術システムの開発を目的とし、「有価金属・有害金属類を含む製品の物質フローと資源・環境負荷の解析」ならびに「有価金属・有害金属類を含むプリント基板の安全な焼却処理技術の開発」の2点についての研究を行った。「有価金属・有害金属類を含む製品の物質フローと資源・環境負荷の解析」においては、国内出荷量の多い電気・電子製品の物質フローと資源・環境負荷を明らかにすることを目的とし、95品目にわたる家電製品等を対象に、国内出荷台数、製品平均重量、国内廃棄台数、国内廃棄重量の調査および推計を行った。また、国内廃棄重量の大きい製品を実際に入手・解体して、各部位の重量測定や金属類の含有量判定、溶出量測定を行った。「有価金属・有害金属類を含むプリント基板の安全な焼却処理技術の開発」においては、製品の筐体やプリント基板に含有される難燃剤の焼却に伴う有害物の生成について検討した。具体的には、焼却温度、ガス滞留時間、基板や難燃剤の種類などの焼却処理条件の違いにより、生成する一酸化炭素や半難揮発性有機臭素化合物(SNVOBr)などの有害物の濃度の変化を測定し、難燃剤含有プリント基板を安全に焼却できる処理条件を検討した。本研究では、使用済みとなった希少資源や有害金属・半金属類を含む製品をリサイクルするために、大きな熱源を有する産業廃棄物焼却キルンに着目し、従来の金属製錬業と連携してこれを積極的に活用して、物質の回収量を拡大させるための新技術システムの開発を最終目的とし、特に、キルン内での反応や物質収支および二次汚染対策について検討することとした。本研究は13年度15年度までの3ヵ年計画であり、13年度は、以下に示す装置設計、装置製作、実験条件設定のための基礎的検討を重点的に行った。(1)有害物による二次汚染を引き起こさない安全な産業廃棄物焼却キルンの設計と製作懸念されるダイオキシン類や有害な金属・半金属類の生成や排出を抑制できる実験室規模の安全なキルン型外熱式還元試験炉の基本設計を行い、製作購入し、各種条件での実験準備を行った。(2)金属・半金属類を含む電気製品・電子部品等の効率的な前処理方法の検討廃製品中に含まれる金属・半金属類を濃縮した形でキルンに導入する目的と経済的な効率性を考慮する目的から、廃製品の種類や大きさ、形状等の最適な前処理方法についての検討を行った。(3)回収優先度の高い金属・半金属類の特定とキルン炉の最適運転条件の設計検討資源有用性・有害性の両観点から回収の優先度・緊急度が高い金属・半金属類を特定し、確実に回収するためのキルン炉の最適運転条件の設計検討を行った。その結果、家電リサイクル法で指定される4家電のほかに、乾電池や蛍光管、ビデオテープなどに希少資源や有害金属が多く使用されている実態を明らかにした。(4)小型キルン炉における金属・半金属類の物質収支の検証方法の検討小型キルン炉内での物質収支を明らかにするため、高温焼却排ガス、飛灰あるいは残灰の捕集・採取方法、前処理方法、分析方法を検討し、確実な捕集に必要なろ紙システムおよびガス吸収システムを設計した。本研究は13年度15年度までの3ヵ年計画であり、14年度は以下に示す燃焼条件設定のための検討を行った。(1)回収優先度の高い金属・半金属類の特定

13年度に引き続き、家庭からの様々な電気・電子製品の使用済み発生台数の調査・推計を行い、資源有用性・有害性の両観点から回収の優先度・緊急度が高い金属・半金属類の検討を行った。(2)小型キルン炉における金属・半金属類の物質収支の検証方法の検討廃製品試料の小型キルン炉内での物質収支を明らかにするため、13年度に製作した小型のキルン炉を用いて、高温焼却排ガス、飛灰あるいは残灰の捕集・採取方法、前処理方法、分析方法を検討し、確実な捕集に必要なろ紙システムおよびガス吸収システムの改良を行った。(3)難燃剤含有廃プラスチックの安全な焼却方法の検討燃焼抑制効果を有する難燃剤含有の廃プラスチックを安全に焼却する方法を確立するため、焼却温度、ガス滞留時間、廃プラ投入速度などを変化させた各種燃焼条件での実験を行い、燃焼排ガス中の一酸化炭素濃度や酸素濃度、飛灰発生量などを調べた。本研究では、本研究では、使用済みとなった希少資源や有害金属・半金属類を含む製品をリサイクルするために、大きな熱源を有する産業廃棄物焼却キルンに着目し、従来の金属製錬業と連携してこれを積極的に活用して、物質の回収量を拡大させるための新技術システムの開発を目的としている。最終年度にあたる16年度は、製品の筐体やプリント基板に含有される難燃剤の焼却に伴う有害物の生成について検討した。具体的には、焼却温度、ガス滞留時間、基板や難燃剤の種類などの焼却処理条件の違いにより、生成する一酸化炭素や半難揮発性有機臭素化合物(SNVOBr)などの有害物の濃度の変化を測定し、難燃剤含有プリント基板を安全に焼却できる処理条件を検討した。ロータリーキルン型の実験炉で連続式焼却処理実験を行った。リン系難燃剤含有基板は、他の廃棄物と変わらない発生CO濃度で焼却できることが示されたが、臭素系難燃剤含有基板は燃焼状態を悪化させ、CO発生濃度が上昇した。しかし、焼却温度を一般的な900°Cから950°Cへと高くすることにより、ガス滞留時間を2秒から倍の4秒にする場合に比べて、CO濃度の上昇が大幅に抑制されることがわかった。ポリプロピレンなど気化速度の大きい共存物を入れるとCO濃度が上昇する傾向がみられ、また、ベンゼン環を有するスチレン系樹脂を混入すると半難揮発性有機臭素化合物(SNVOBr)の発生量が大きくなる傾向があった。ガラスコンポジット基板は、紙フェノール基板やガラスエポキシ基板に比べて、発生するCO濃度やSNVOBr大きくなり、安全な焼却が難しい基材であることがわかった。また、焼却温度を高くしたり、ガス滞留時間を長くして燃焼状態を向上させても、全SNVOBrの生成量はそれほど抑制されなかったが、毒性の強いダイオキシン類似SNVOBrの生成量が抑制される傾向がみられた。
卵胞凍結保存バンク化に伴う単離原始卵胞の体外発育培養システムの開発

哺乳動物の卵巣では、卵胞内に顆粒層細胞で囲まれた卵母細胞が数千から数万個存在するが、最終的に、動物の一生涯で排卵される割合は1%未満といわれる。したがって、大量に存在する各発育段階の卵胞内卵母細胞を有効利用する技術の開発が望まれている。この点、卵巣内卵胞を単離し体外発育培養する方法は多くの動物種で利用できる可能性が高く、とくに初期卵胞を単離し体外で発育培養することは利用価値が高い。しかしながら、マウスにおいて直径70μm未満の初期卵胞を体外で発育培養し、産子の獲得に成功しているものの、卵巣内卵母細胞のほとんどを占有する最も未発育な原始卵胞を含む初期卵胞の体外発育培養法はマウスを含む多くの動物種においても確立されていない。そこで本研究では、マウスおよび産業動物であるウシ、ブタの原始卵胞の体外発育培養系の開発を目的として、卵胞の発育開始を抑制している脱リン酸化酵素Ptenおよび原始卵胞の発育開始を促進する因子Kit Ligand(KL)に焦点を当て研究を行った。21年度の研究成果、すなわち、マウス卵巣から単離した卵胞未形成卵母細胞および原始卵胞の体外発育培養において、PTENインヒビターbpVおよびKLが体外において原始卵胞内卵母細胞のfollicle activationを促進することを受けて、今年度はウシおよびブタ原始卵胞の体外発育培養への応用を行った。ウシにおいては、屠場由来卵巣を用いて器官培養を行った結果、KL添加培養後の卵巣組織片周囲で細胞増殖が観察された。ブタにおいては、原始卵胞が大量に存在する生後1カ月齢卵巣組織片をKL添加培地により器官培養することで、培養後の卵巣組織片に発育を開始した初期卵胞が多数存在した。さらに、生後1カ月齢ブタ卵巣から単離した原始卵胞の体外発育培養では、細胞低付着性ディッシュ上で培養することにより、卵胞形態を維持しながら培養することが可能になった。哺乳動物の卵巣では、生殖可能な年齢時、卵胞内に顆粒層細胞で囲まれた卵母細胞が数千から数万個存在するが、最終的に、動物の一生涯で排卵される割合は1%未満といわれる。現在までに卵巣内卵胞を単離し体外発育培養する方法が開発され、この方法は多くの動物種で利用できる可能性が高く、初期卵胞を単離し体外で発育培養することは利用価値が高い。しかしながら、マウスにおいて直径70μm未満の初期卵胞を体外で発育培養し、産子の獲得に成功しているものの、卵巣内卵母細胞のほとんどを占有する最も未発育な原始卵胞を含む初期卵胞の体外発育培養法は確立されていない。そこで、本研究では大量の原始卵胞を供給できるマウスを供試し、単離した原始卵胞を成熟卵胞まで体外において発育きせる培養系の開発を目的として、原始卵胞の発育開始を抑制している脱リン酸化酵素Ptenおよび原始卵胞の発育開始を促進する因子Kit Ligandに焦点を当て研究を行った。その結果、(1)卵胞未形成卵母細胞の体外発育培養において、ホスファターゼインヒビターおよびKLはfollicle activationを促進し、PTENインヒビターbpVとKLの同時導入により、培養5日目までに直径が25μm以上に達し透明帯形成を示す卵母細胞まで発育させる培養系が確立された。(2)原始卵胞の体外発育培養において、PTENインヒビターbpVおよびKLは体外において原始卵胞内卵母細胞のfollicle activationを促進することが示され、原始卵胞をbpVで前培養し、続いてKL導入培地で培養することにより、直径30μm以上に達し透明帯を形成した卵母細胞へ発育させることが可能な体外卵胞発育培養系が確立された。(3)前胞状卵胞の体外発育培養において、GDF-9を導入することにより生存性を高め、成熟卵子の指標である直径70μm以上までの卵母細胞へ発育させ、続いて成熟培養し体外受精することで、分割卵の作出が可能である培養系が確立された。

21年度の研究成果、すなわち、マウス卵巣から単離した卵胞未形成卵母細胞および原始卵胞の体外発育培養において、PTENインヒビターbpVおよびKLが体外において原始卵胞内卵母細胞のfollicle activationを促進することを受けて、今年度はウシおよびブタ原始卵胞の体外発育培養への応用を行った。ウシにおいては、屠場由来卵巣を用いて器官培養を行った結果、KL添加培養後の卵巣組織片周囲で細胞増殖が観察された。ブタにおいては、原始卵胞が大量に存在する生後1カ月齢卵巣組織片をKL添加培地により器官培養することで、培養後の卵巣組織片に発育を開始した初期卵胞が多数存在した。さらに、生後1カ月齢ブタ卵巣から単離した原始卵胞の体外発育培養では、細胞低付着性ディッシュ上で培養することにより、卵胞形態を維持しながら培養することが可能になった。
スポーツ観戦者の感情的経験に関する質的研究

本研究の目的は,観戦者がスタジアムの内外においてどのような感情を体験してきたのか,それらの感情がどのような場面や出来事によって生起されたのかについて明らかにする事であった.2回にわたるJリーグ観戦者へのインタビュー調査の結果,感情の理由の多くは観戦サービスのコアプロダクトである競技としてのサッカーの試合そのものに関連したものであること,同じ感情カテゴリーであっても事象の種類や強度によって異なる感情項目が生起されること,「怒り」カテゴリーでは,同じ観戦サービスに参加している他の顧客の望ましくない行動によって生起されていることなどが確認された.27年度は,仮説モデル生成のための研究を進めた.進捗状況としては,別の予定外の研究で7ヶ月の長期海外研修が入ったため,一部予定を変更して,研修期間の4月11月は主に先行研究の検討を再度行った.5月下旬には研修先に近かったピッツバーグで行われた北米スポーツマネジメント学会に参加し,関連研究の情報収集を行った.発表演題中わずか1題であったが,スポーツファンの感情に焦点を当てた研究がみられた.これまでの先行研究の結果と同じく,感情が観戦行動に影響を及ぼしていることが確認されていたが,量的データでの分析が行われており,本研究で取り組む質的な手法を用いた研究は見られなかった.帰国後の11月以降には,仮説モデル生成のための研究準備として,必要物品・消耗品の調達を行った.その後調査対象者の選定を行った.アンケートにより,特定の国内スポーツチーム・クラブのファンである学生5名を研究対象として選定した.研究実施に関しては,研究対象者と研究実施者の調査スケジュールの調整ができず,調査を行うことはできなかった.応援するクラブやチームに対し、スポーツ観戦者がスタジアムの内外においてどのような感情を体験してきたのか、そしてそれらの感情がどのような場面や出来事によって生起されたのかについて明らかにする事を目的とし、本研究を実施した。27年度は、仮説モデル生成のための研究を進めた。進捗状況としては、26年度までに行った関連研究の情報収集、必要物品および消耗品の調達、簡単なアンケート調査による調査対象者の選定に引き続き、選定された調査対象者5名に対して、11月下旬から12月下旬にかけて一人あたり90分程度の半構造化インタビューを実施した。インタビューデータは所定の手続きを踏み、ICレコーダーにて音声データで録音された。対象となるプロスポーツはJリーグに限定し、それぞれの調査対象者が応援するクラブやチームに対し、スタジアムの内外において、どのような感情を体験してきたのかを中心的なリサーチクエスチョンとした。それ以外の質問内容としては、そのクラブを応援し始めたきっかけ、スタジアムで観戦しはじめたきっかけ、その際の状況や時期について可能な限り詳細に質問し、回答を求めた。データのテキスト化、テキストデータの分析ソフトへの取り込みまでを実施できた。データ分析については行えていないが、インタビューデータを概観した限りでは、応援するようになったきっかけのパターンは様々であり、また、スタジアムの内外において経験される感情やそのきっかけも様々であった。26年度に、海外長期研修を7ヶ月実施したことにより研究計画が予定通り進まず、研究費の次年度繰越しを行い巻き返しを図ったが、27年度は昨年度早期退職した教員の穴埋め業務に加え、さらに新しい授業の担当、その他学内の新規事業への参画を命ぜられたことも重なり、研究に充てる時間の確保が一層困難となったため。本研究の目的は,応援するクラブやチームに対し観戦者がスタジアムの内外においてどのような感情を体験してきたのか,そしてそれらの感情がどのような場面や出来事によって生起されたのかについて明らかにする事であった.2015年11月から12月にかけて1回目のインタビュー調査を行った.調査対象は特定のJリーグクラブを応援しており,当該クラブのホームスタジアムで観戦経験のある某大学サッカー部員6名であった.インタビュー調査では基本的な事項について質問したのち,スタジアム観戦中に経験したことのある感情について隅野・原田(2005)の質問項目を用いた質問紙で尋ねた.この質問紙への回答後,再びインタビューにてそれぞれの感情がどのような状況で,何に対しての感情であったかを感情の理由として尋ねた.結果として,ほとんどの感情の理由は観戦サービスのコアプロダクトである競技としてのサッカーの試合そのものに関連するもの(選手のプレーなど)であった.また「楽しみ」や「興奮」のカテゴリーにおいては,同じ感情カテゴリーであっても事象の種類や強度によって異なる感情項目が生起されること,「怒り」カテゴリーにおける感情の理由では,同じ観戦サービスに参加している他の顧客の望ましくない行動によって生起されているという興味深い知見が確認された.次に2回目のインタビュー調査を,同様の方法にて1回目の調査対象とは異なる部員6名に対して行った.

2回目の調査は,1回目の調査結果を増補するための追加調査という位置付けとした.調査時期は2016年12月から2017年2月であった.結果として,1回目の調査とほぼ同様の傾向の感情の理由が得られた.非常に限られたサンプルに対する研究ではあるが,これまでの報告では皆無であったスポーツ観戦中に経験される感情の理由についてのデータを収集できたことは一定の学術的価値があったと思われる.本研究の目的は,観戦者がスタジアムの内外においてどのような感情を体験してきたのか,それらの感情がどのような場面や出来事によって生起されたのかについて明らかにする事であった.2回にわたるJリーグ観戦者へのインタビュー調査の結果,感情の理由の多くは観戦サービスのコアプロダクトである競技としてのサッカーの試合そのものに関連したものであること,同じ感情カテゴリーであっても事象の種類や強度によって異なる感情項目が生起されること,「怒り」カテゴリーでは,同じ観戦サービスに参加している他の顧客の望ましくない行動によって生起されていることなどが確認された.学内公募の7ヶ月(4月11月上旬)の海外研修(別課題)が入り,予定通り研究が進展しなかった.また,帰国後も,海外研修期間で不在中の業務(講義等)を一部行わなければならなかった.また,学内使令により勤務先大学のプロジェクトである国際スポーツアカデミープログラム実施の準備およびプログラム運営(3月上旬),グローバルスポーツリーダー育成事業ヒューマンパフォーマンス&スポーツマネジメント研修の準備およびプログラム運営(2月上旬3月下旬)もあり,当初予定のエフォートを確保できなかった.仮説生成のための研究において収集したテキストデータを分析し、まずはボトムアップに仮説モデルを生成する。その後、同質のサンプルを選定、同様のデータを収集し、モデル検証を行い、モデルの精緻化を図る。スポーツ消費者研究まずは1年目の未遂行の仮説モデル遂行のための研究を行う.主に1)スポーツ観戦者が,応援するクラブやチームに対してスタジアムの内外においてどのような感情を体験してきたのか?2)それらの感情がどのような場面や出来事によって生起されたのか?の2点についてインタビューを用いて質的なデータ収集を行い,スポーツ観戦者の経験する感情に関する仮説モデルを生成する.その後,2年目の27年度に予定していた,仮説モデル検証とモデル精緻化のための研究として,さらに5名程度の学生研究対象者を選定し,第1弾の仮説モデル生成の課題を踏まえた,Ver.2の仮説モデルを作成していく.これらの仮説モデル作成により,スポーツ観戦という消費行動のメカニズムの中で,具体的にどういった出来事が,スポーツ観戦行動にポジティブ(もしくはネガティブ)に影響を及ぼすような感情を生起させるのかを把握することに繋がり,プロスポーツマネジメントの現場に有益なサジェスチョンが得られるものと期待される.26年度に、海外長期研修を7ヶ月実施したことにより研究計画が予定通り進まず、研究費の次年度繰越しを行い巻き返しを図ったが、27年度は昨年度早期退職した教員の穴埋め業務に加え、さらに新しい授業の担当、その他学内の新規事業への参画を命ぜられたことも重なり、研究に充てる時間の確保が一層困難となったため。予定外の7ヶ月の海外での長期研修および学内プロジェクトの命により,大幅に当研究実行にあたるエフォートが減少したことによる.仮説生成のための研究において収集したテキストデータを分析し、まずはボトムアップに仮説モデルを生成する。その際のインタビュイーへの謝金、音声データのテキスト化外注費、また、学会発表もしくは論文投稿のための経費において使用を計画している。前年度行えなかった調査を27年度の前半までに行うことにより,その調査に係る費用を使用する.その後は当初の計画通り,27年度に予定されている調査も遂行し,研究を完成させる.
ナノバブルの適用による薬品が不要な膜ろ過浄水処理プロセスの開発研究

ナノバブル(NBs)の膜ろ過浄水処理プロセスへの適用を目指し、H29年度はNBsの膜ろ過プロセスにおける挙動、ろ過性への影響、ファウリング低減効果、またNBsによるファウリングした膜の洗浄効果、を実験的に評価した。細孔径がNBsより小さい分画分子量100,000のポリエーテルスルホン(PES)製限外ろ過膜、及び同じ分画分子量で親水性のセラミック限外ろ過膜を用いて平均気泡径約100 nmのNBsをろ過したところ、透水能が低下したことから、NBsが膜面に蓄積することでろ過の抵抗となることが明らかになった。特にPES膜では透水能の低下が20%程度であったのに対して、セラミック膜では60%ほど低下したことから、異なる膜素材ではNBsとの相互作用が異なり、膜面への蓄積状況が変化することが示唆された。ろ過原水のpHを酸性側(pH1.6)にしたところ、セラミック膜での透水性の低下が30%程度まで軽減されたことから、NBsと膜との相互作用として静電的相互作用が卓越することが明らかとなった。分子量約70,000のウシ血清アルブミン(BSA)をサロゲートファウリング物質として用いたPES膜での膜ろ過試験ではNBs添加によるファウリング低減効果は見られなかった。PES膜ではNBsの膜面への吸着が少ないため、原水中のBSAが膜に直接作用したことによると考えられる。BSAによりファウリングしたPES膜およびセラミック膜をNBsを含む溶液に浸漬し、洗浄効果を調べたところ、ともに浸漬洗浄の効果は見られなかった。NBsによる膜面の効果的な洗浄には水流などと組み合わせる必要性が示唆された。ファウリング物質のサロゲートであるBSAとNBsとの相互作用についてはNBsとBSAは反発により吸着しにくい関係にある、またはBSAのNBsへの吸着は単層であり、気泡径に影響しない可能性が示唆された。平成29年度はナノバブル(NBs)を膜ろ過プロセスへ適用した際の挙動やろ過性への影響、洗浄効果について実験により基礎的な知見を得た.膜ろ過においてNBsが膜面へ堆積・吸着することでろ過の抵抗となり、ろ過性が低下することが明らかになった。一方で、ろ過性の低下影響は膜素材によって異なり、NBsと膜素材との静電的相互作用に支配されていることが示され、NBsの膜ろ過プロセスへの応用において、pHを変化させるなど膜素材との静電的相互作用を制御できることが明らかになった。これはNBsを適用したプロセスの設計にとって重要な知見であり、平成30年度の研究目的であるプロセス提案に活用していく。一方で、原水中の成分との相互作用については、BSAとNBsとの相互作用を気泡径の変化から調査したが、当初計画していた比重の違いを利用したNBsおよびNBs吸着画分の分離による相互作用の評価ついては未着手である。これは平成30年度に予定していた膜ろ過におけるNBsの挙動、膜ファウリングへの影響の解明を前倒しで実施したためであり、遅れではなく実施順序の変更によるものである。平成29年度に得られた結果を受け、1)ナノバブルと原水中成分との相互作用の解明に向けて、BSA以外の多糖類やフミン物質などのファウリング物質サロゲートを対象に、NBsとの凝集性を含む相互作用を、気泡径の変化、また混合することによるサロゲート物質のバルクから気泡表面への吸着をバルクと気泡画分とを分離することにより捉えていく。2)膜ろ過におけるナノバブルの挙動、膜ろ過性・膜ファウリングへの影響の解明については、膜素材との静電的相互作用が膜ろ過性へ影響することが明らかになったことから、溶媒のpHを変化させるなど、NBsと膜との相互作用の具体的な制御方法につながる条件を実験的に収集していく。またNBsによるファウリングの低減効果については、BSA以外の多糖類やフミン質などを対象に相互作用と共に調べていく予定である。膜素材とNBsとの相互作用が引力の場合、膜面へのNBsの堆積や吸着によりろ過抵抗が大きくなる一方で、その膜表面にはNBsが堆積、吸着していると考えられることから、この膜面近傍のNBs層を利用し、ファウリングの低減効果を実験的に検討する。膜面にNBsをコーティングした状態でファウリング物質をろ過し、ろ過性、ファウリング物質の膜への吸着等の変化を調べる。3)ナノバブルを用いた膜ろ過処理プロセスの提案については、1)、2)で得られた知見をもとに、処理プロセスにおけるpH制御、洗浄条件や頻度などの運転制御方法を具体化し、小型膜ろ過実験装置を用いた連続運転試験により検証していく。

特にPES膜では透水能の低下が20%程度であったのに対して、セラミック膜では60%ほど低下したことから、異なる膜素材ではNBsとの相互作用が異なり、膜面への蓄積状況が変化することが示唆された。ろ過原水のpHを酸性側(pH1.6)にしたところ、セラミック膜での透水性の低下が30%程度まで軽減されたことから、NBsと膜との相互作用として静電的相互作用が卓越することが明らかとなった。分子量約70,000のウシ血清アルブミン(BSA)をサロゲートファウリング物質として用いたPES膜での膜ろ過試験ではNBs添加によるファウリング低減効果は見られなかった。PES膜ではNBsの膜面への吸着が少ないため、原水中のBSAが膜に直接作用したことによると考えられる。BSAによりファウリングしたPES膜およびセラミック膜をNBsを含む溶液に浸漬し、洗浄効果を調べたところ、ともに浸漬洗浄の効果は見られなかった。NBsによる膜面の効果的な洗浄には水流などと組み合わせる必要性が示唆された。ファウリング物質のサロゲートであるBSAとNBsとの相互作用についてはNBsとBSAは反発により吸着しにくい関係にある、またはBSAのNBsへの吸着は単層であり、気泡径に影響しない可能性が示唆された。平成29年度はナノバブル(NBs)を膜ろ過プロセスへ適用した際の挙動やろ過性への影響、洗浄効果について実験により基礎的な知見を得た.膜ろ過においてNBsが膜面へ堆積・吸着することでろ過の抵抗となり、ろ過性が低下することが明らかになった。一方で、ろ過性の低下影響は膜素材によって異なり、NBsと膜素材との静電的相互作用に支配されていることが示され、NBsの膜ろ過プロセスへの応用において、pHを変化させるなど膜素材との静電的相互作用を制御できることが明らかになった。これはNBsを適用したプロセスの設計にとって重要な知見であり、平成30年度の研究目的であるプロセス提案に活用していく。一方で、原水中の成分との相互作用については、BSAとNBsとの相互作用を気泡径の変化から調査したが、当初計画していた比重の違いを利用したNBsおよびNBs吸着画分の分離による相互作用の評価ついては未着手である。これは平成30年度に予定していた膜ろ過におけるNBsの挙動、膜ファウリングへの影響の解明を前倒しで実施したためであり、遅れではなく実施順序の変更によるものである。平成29年度に得られた結果を受け、1)ナノバブルと原水中成分との相互作用の解明に向けて、BSA以外の多糖類やフミン物質などのファウリング物質サロゲートを対象に、NBsとの凝集性を含む相互作用を、気泡径の変化、また混合することによるサロゲート物質のバルクから気泡表面への吸着をバルクと気泡画分とを分離することにより捉えていく。2)膜ろ過におけるナノバブルの挙動、膜ろ過性・膜ファウリングへの影響の解明については、膜素材との静電的相互作用が膜ろ過性へ影響することが明らかになったことから、溶媒のpHを変化させるなど、NBsと膜との相互作用の具体的な制御方法につながる条件を実験的に収集していく。またNBsによるファウリングの低減効果については、BSA以外の多糖類やフミン質などを対象に相互作用と共に調べていく予定である。膜素材とNBsとの相互作用が引力の場合、膜面へのNBsの堆積や吸着によりろ過抵抗が大きくなる一方で、その膜表面にはNBsが堆積、吸着していると考えられることから、この膜面近傍のNBs層を利用し、ファウリングの低減効果を実験的に検討する。膜面にNBsをコーティングした状態でファウリング物質をろ過し、ろ過性、ファウリング物質の膜への吸着等の変化を調べる。