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新規レビー小体型認知症モデルマウスを用いたワクチン療法の開発

近年、アルツハイマー病だけでなくパーキンソン病やハンチントン病など神経変性疾患の治療全般において早期治療の重要性が指摘されている。この意味でワクチン療法などの新しい治療法も考えていく必要があると思われる。我々は、カロリー制限や運動などが、肥満、糖尿病や動脈硬化などのメタボリック症候群だけではなく、神経変性疾患においても予防的に働くことが示され、さらにII型糖尿病が、アルツハイマー病だけでなくパーキンソン病においても発症や進行に対する危険因子になることが明らかになってきた(Cereda et al. Neurology 2013)ことに注目し、脂肪組織から分泌されて、メタボリック症候群の病態に対して抑制的に働くことで知られるアディポネクチン(APN)が神経変性過程においても抑制的に働きうるのではではないかと推測した。我々は、この仮説を証明するために、αシヌクレインを発現させた神経芽細胞に対するAPNの添加実験、及びαシヌクレイントランスジェニックマウスに対するAPNの投与実験をおこない、いずれのシヌクレイノパチーモデルにおいてもAPNがαシヌクレインの凝集の抑制を含むいくつかの抗神経変性作用を有することを観察した。引き続き、網羅的なメタボローム解析をおこなった結果、いずれのシヌクレイノパチーモデルにおいても共通して、特定の代謝物がAPNの抗神経変性作用に関与する可能性が考えられた。これらの結果は、脳と脂肪組織との間のcross-talk/feed backが食欲やエネルギーバランスなどの生理的制御を超えて、神経変性という病的状態下においても重要な役割を担うことを強く示唆している。今後、APNやそのメタボローム標的物によるパーキンソン病治療の可能性が考えられるだろう(Sekiyama et al,投稿中)。25年度が最終年度であるため、記入しない。我々が開発したtgモデルマウスを用いてP123Hβsynに対するワクチン療法を計画する。これまで、シヌクレイノパチーの治療に関しては、αsyn tgマウスをモデルにしたワクチン・抗体療法が米国より報告されているが(Masliah et al.Neuron 2005, PloS One 2011)、他の研究グループからの報告は皆無であり、その有効性は必ずしも明らかでない。我々の新規モデルマウスを使い、さらに、αsynのみならず、βsynを同時に標的にする方法は、何らかの新しい知見を提供してこの分野の進展に貢献できないかと考える。以前より弧発性のパーキンソン病やDLBさらにHallervordern-Spatz病の剖検脳の神経軸索病変においてβSやγシヌクレイン(γS)の異常な蓄積が認められたという報告(Galvin et al, PNAS 1999, Galvin et al, Am J Pathol. 2000)があることから、これら野生型のβSやγSが神経変性に関与する可能性が示唆される。もし、野生型のβSにおいて加齢、その他の可能性による病的な変化があり、P123HβSと同様にβSに独自の病的作用があるとするならば、このことは、病態機序の解明のみならず、治療開発戦略上も重要であろう(Hashimoto and La Spada, Future Neurol. 2012)。すなわち、従来のαSやLRRK2のみを標的にした治療法では不十分であり、βSやγSを考慮した新しい治療開発が必要になるだろう(e.g. α/β/γsyn三種混合ワクチンなど)。このような背景で、P123HβS tgマウスに対するβS抗体(ワクチン)治療の解析、開発は興味深いと思われる。現在、本領域の援助を戴いて抗βSモノクローナル抗体を作製し、精製を終えた段階であり、次のステップの準備をおこなっている。実験を主に担当する研究者が産休に入った事情もあり少し遅れているが、関連する新たな知見も集積しており、世界をリードしている状況である。

我々は、シヌクレイノパチーにおける神経軸索病変の機序をより理解するために、これまで作製したヒトαヌクレイン発現トランスジェニック(αS tg)マウス(Rockenstein et al, 2002)と家族性レビー小体型認知症において同定されたP123Hβシヌクレイン(βS)を発現させたtgマウス(Fujita et al. 2010 Nat Commun2012)の両者において形成される軸索腫大(グローブル)を組織学的に比較解析した。その結果、両者の軸索腫大においてリソソーム病変などの共通性が見られる一方で、ミトコンドリアの挙動や酸化ストレス、さらに、LRRK2の集積において顕著な差(多様性)があることを見い出した。これらの結果は、αS TgマウスとP123HβS tgマウスの神経軸索腫脹において神経軸索変性の機序が異なる可能性を示唆するものである(Sekigawa et al. 2012 Mol Brain)。本研究課題の途中でドイツのグループより、弧発性のパーキンソン病においてβSが凝集する可能性があるような報告が一流誌に掲載された。その結果は我々の主張とは矛盾しないような内容であり、逆に本実験の妥当性を支持するものであった。したがって、その論文をサポートするようなコメントをした結果、アクセプトされた。(Sekigawa et al. 2013Annals of Neurology in press)。Tgマウスの準備、及びワクチン(リコンビナント蛋白)の接種βSynP123H tgマウスは約5ヶ月齢前後より大脳皮質や海馬にP123Hβsynが神経軸索へのドット状に蓄積し、周辺にはアストロサイトの活性化が観察される。これらの組織病変に一致して、ほぼ同時期より、モーリス水迷路試験では空間認知記憶の低下が観察される。他方、βsyn tgマウスや野生型マウスにはそのような所見はない(Fujita et al, Nature Communications. 2010)。これらのことより、ワクチンの効果は5ヶ月齢において判定できるように計画する。誕生したマウスは、genotypingの後、活動量、食事量、水分摂取量、体重、及び生存率について定期的にチェックしながら、維持する。2ヶ月齢に達した時点でこれらのマウス(雄マウス、n=1520)に対して50μgのリコンビナント蛋白とアジュバントの混成物を調整し、経皮的に接種する。リコンビナントP123Hβsyn蛋白は、大腸菌の系で作製し(ProEx-1 system, Hashimoto et al Brain Res 1998)、エンドトキシンを除去処理しておく。対照群のマウスには生食とアジュバントの混成物を接種する。いずれの群のマウスもさらに3週間おきに、2回接種する。4ヶ月齢に達した時点で血清を調製しELISAにより抗体価を測定する。(βsynのELISAはセットアップし、αsynに関しては既存のものを使用する)。
白血球接着分子の術中術後変動に関する移植免疫学的・分子生物学的検討

白血球接着分子であるCD11とCD18の変動は白血球細胞内の分子生物学レベルでの発現変動、つまりメッセンジャーRNAの転写に由来する。これまでの結果より、最も変動の大きい時点での白血球と術前の白血球よりmRNAを採取し、CD11とCD18に特異的なDNAプローブを用いたノザンプロットを行い、mRNAの発現量の変化を観察し、分子生物学的レベルでの接着分子発現の変動を観察してきた。これまで主に開心術症例に対して検体採取を行い抗CD11a、抗CD18モノクロナール抗体で染色し、フローサイトメトリーで白血球上での抗原発現を解析した。両者とも麻酔中より低下し、術後2週目まで全例とも低下傾向が続いた。また肝切除術等の大手術ではまだ解析が終了していない。移植手術後の拒絶反応は移植手術の成績に大きくかかわる。その機序は、白血球の表面に発現する接着分子(LFA-1)と血管内皮細胞に発現するICAM-1が結合して白血球が血管内皮に接着し、その次に白血球が血管を通過して組織で炎症反応をおこすことによりおこる。LFA-1はCD11aとCD18によって構成される二量体で主に好中球に発現する。理論的にはその発現量が増加すれば好中球は血管内皮に接着しやすくなり、逆に減少すれば接着しにくくなる。つまりLFA-1の発現量の変化が移植手術後の拒絶反応にかかわることになる。本研究では開心術の前後にてLFA-1の発現量を調べ、接着分子の発現のかかわりと拒絶反応のかかわりを検討している。名古屋大学病院にて行なわれる開心術患者より術前・術中・術後に採血し、FITC標識抗CD11aモノクローナル抗体とPE標識抗CD18モノクローナル抗体で二重染色し、コールター社製の溶血キットにより染色された白血球のみ採取し、コールーター社製のフローサイトメトリーにて好中球分画のCD11aとCD18の発現を観察中である。症例数がまだ少ないが両者の発現は手術中より減少し、術後しばらく減少したままである。これは拒絶反応の減少につながることを意味するかもしれない。今後、(1)開心術での症例数をふやすこと、(2)肝臓手術での観察を行うこと、(3)計画書で予定していたmRNAの発現量をしらべることの3つを予定している。これまでの結果より、最も変動の大きい時点での白血球と術前の白血球よりmRNAを採取し、CD11とCD18に特異的なDNAプローブを用いたノザンブロットを行い、mRNAの発現量の変化を観察し、分子生物学的レベルでの接着分子発現の変動を観察してきた。
複合型擬似生体膜を用いた光ファイバ味覚センサに関する研究

本研究は、軽量でフレキシビリティーが高く、電磁障害に強く、軽量で化学的機能性を付与しやすいという特長を有するプラスチック光ファイバ(POF)に注目し、味物質の光学的な検出を目指している。その結果、膨潤性ポリマを用いたリーキー・導波変換型POFを用いることで、味覚に関連する化学物質の検出が可能であることを示した。さらに本研究では、クラッドの透明度などの光学特性を調整することによってPOFセンサの感度向上を行った。本研究は、軽量でフレキシビリティーが高く、電磁障害に強い、軽量で化学的機能性を付与しやすいという特長を有するプラスチック光ファイバ(POF)に注目し、味物質の光学的な検出を目指している。本年度は、センシングクラッド層となりうる機能性膜として、電位感受性色素を含んだヘテロ型の単分子累積膜(LB膜)を作成し、その味物質に対する蛍光強度特性を測定した。これは、色素分子の配向方向を一方向にすることにより、感度の向上を目指すためである。ヘテロLB膜の作成は、ヘキサデシル基を付加したローダミンB色素とアラキン酸の混合単分子膜と、アラキン酸単独の単分子膜とを交互に累積することによって行った。このヘテロLB膜をガラス基板上に5層9層累積し、POFによって蛍光を採光し光電子増倍管で測定を行ったところ、苦味物質である、キニーネに対して、その蛍光強度に変化が見られた。これまで用いてきたホモ型のローダミンB色素とアラキン酸の混合LB膜と比べると、やや感度が高くなることが確認された。現在の作成装置だとヘテロ構造のLB膜の製膜性が良くないため、今後は製膜装置を改良することにより、さらに感度の向上が期待される。また、ヘテロLB膜を用いたPOF型味覚センサへの開発に先立ち、POF型のガスセンサを試みた。メタンガス、プロパンガスに対して爆発限界濃度以下での検出が可能なセンサが作成でき、POFセンサの有用性を示すことができ、味覚センサへの応用が期待できる。本研究は、軽量でフレキシビリティーが高く、電磁障害に強い、軽量で化学的機能性を付与しやすいという特長を有するプラスチック光ファイバ(POF)に注目し、それを用いた味物質の光学的な検出を目指している。本年度は、以下の2点を行った。■昨年度に引き続きセンシングクラッド層となりうる機能性膜として、電位感受性色素を含んだヘテロ型の単分子累積膜(LB膜)を作成し、その味物質に対する蛍光強度特性の測定を試みた。■上記有機薄膜を用いたPOF型味覚センサへの実現に向けて、まずはPOF型のガスセンサの施策を行いPOF型センサの有用性を検証する。最初の項目に関しては、ヘキサデシル基を付加したローダミンB色素とアラキン酸の混合単分子膜と、アラキン酸単独の単分子膜とを交互に累積したヘテロ構造のLB膜をガラス基板上に作成し(累積層数:5層9層)、POFによって蛍光を採光し光電子増倍管で測定を行った。苦味物質である、キニーネに対して、その蛍光強度に変化が見られた。これまで用いてきたホモ型のローダミンB色素とアラキン酸の混合LB膜と比べると、やや感度が高くなることが確認されたが、昨年度の研究結果の追試程度にとどまっている。2番目の項目に関しては、メタンガス、プロパンガスに対して爆発限界濃度以下での検出が可能なセンサが作成でき、これまで湿度の影響を受けていたものが、フォトポリマを併用することでその影響の除去ができた。また、湿度に関してもPOFセンサの有用性を示すことができ、味覚センサへの応用が期待できる。1.電位感受性色素ドープヘテロLB膜の作成と味物質に対する応答昨年度に引き続き、ヘキサデシル基を付加したローダミンB色素とアラキン酸の混合単分子膜と、アラキン酸単独の単分子膜とを交互に累積したヘテロ構造のLB膜を作成し、POFによってその蛍光を採光し光電子増倍管で味物質に対する測定を行った。しかし、LB膜作成装置の動作不調で良好な色素ドープLB膜の作成ができなかった。そのため、味物質に対する応答も不確かなものしか得られなかった。来年度は、製膜性の良いLB膜を作成することから始める必要がある。2.POF型味覚センサへの実現に向けたPOF型ガスセンサ,アルコールセンサなどの作成と測定味物質とは直接の関連はないが、メタンガス、プロパンガスに対して爆発限界濃度以下での検出が可能なPOFセンサとして膨潤性ポリマクラッドを利用することにより作成できた。また、味に関連するものとしてアルコールに対するPOFセンサも作成し、酒類のアルコール濃度の測定が可能であることも確認した。さらに、湿度に関してもPOFセンサの有用性を示すことができ、味覚センサへの応用が期待できる。

本研究は、軽量でフレキシビリティーが高く、電磁障害に強い、軽量で化学的機能性を付与しやすいという特長を有するプラスチック光ファイバ(POF)に注目し、それを用いた味物質の光学的な検出を目指している。しかし、前年度まで、LB膜作成装置の動作不調によりヘテロLB膜をセンシング層とした味覚センサの研究が遅れている。そこで、本年度は、最終年度ではあるが、LB膜製膜装置を見直し、製膜性の良いLB膜を作成し直すところから始めた。また、ヘテロLB膜以外のPOF型味覚センサへの実現に向けて、POF型ガスセンサ、アルコールセンサなどの開発は引き続き行った。以上を踏まえて、本年度は、以下の2点を行った。1.電位感受性色素ドープヘテロLB膜の作成と味物質に対する応答昨年度に動作不調であったLB膜製膜装置に代え、新たに製膜装置を作成し、ヘキサデシル基を付加したローダミンB色素とアラキン酸とのヘテロLB膜を作成した。作成したヘテロLB膜の蛍光をPOFによって採光し光電子増倍管で味物質に対する測定を行った。しかし、製膜装置の作成に時間を取られ、味物質に対する応答実験が十分に行えず、ローダミンB色素とアラキン酸のヘテロ構造によるセンサの感度、応答性への寄与については不確かなものしか得られなかった。今後、さらに実験を続ける必要がある。2. POF型味覚センサへの実現に向けたPOF型ガスセンサ,アルコールセンサなどの作成と測定昨年に引き続き、膨潤性ポリマクラッドを利用したPOF型センサの改良を試みた。味に関連するものとしてアルコール、また、味物質とは直接の関連はないものの、メタンガス、プロパンガス、湿度に対して検出が可能なPOFセンサの開発を行ってきた。いずれもPOFセンサの有用性を示すことができ、味覚センサへの応用が期待できる。LB膜作成装置の動作不良のため、良好な単分子累積膜を作成することが困難になり、蛍光色素ドープ脂質膜型のセンサの作成が困難になっているため。しかし、その一方、POFを用いたセンサに関する部分については、アルコールなどの味に関連した物質の検出可能なセンサの開発が進んでいる。24年度が最終年度であるため、記入しない。ガスや味に関連する化学物質を検知する膨潤性ポリマクラッド型POFセンサの研究は進んでいるので、まずはそちらを優先させて研究を進める。また、LB膜作成装置の調整も併せて進めていき、電位感受性色素ドープのヘテロ構造LB膜による苦み以外の味物質に対する応答を求めていく。
胎児性自発興奮波から成体呼吸中枢リズム活動へのスイッチング機構

発生初期の中枢神経系で見られる広範囲伝播脱分極波から、成体呼吸中枢リズム活動へのスイッチングがどのようなメカニズムで起こるのかを明らかにするために、光学イメージングによる解析を行った。発生の早い時期にはobexから腰髄までの多数の領域から起こっていた自発性脱分極波は、発生の後期にはほとんどが腰仙髄から起こり、その後の広範囲伝播性の消失が契機となって呼吸中枢の自発的リズム活動が発現してくるものと考えられる。生命の維持に不可欠な中枢神経系の活動は、感覚性入力に加えて、神経細胞の自発興奮活動によって支えられている。この自発活動は、個体発生の非常に早い時期すでに、延髄、脊髄などで観察されることが知られている。従来、これらは、成体での呼吸リズム、歩行リズムなどに対応するembryonic prototypeであると考えられてきた。我々は、広範囲伝播脱分極波(depolarization wave)の研究の過程で、従来、延髄・脊髄などで別個の現象として解析が行われていた自発興奮活動が、実はひと続きの同一現象であり、しかも腰・仙髄の末端から大脳の一部にまでおよぶ、大興奮波のごく一部分を見ているのにすぎないということに気がついた。広範囲伝播波は成体ではみられず、このことから、脱分極波は発生のある一時期に一過性に出現し次第に消失していくものと考えられる。我々は一つの仮説として、"脱分極波の活動パターンが、呼吸中枢など成体でみられる自発性リズム活動の発現をコントロールしているのではないか"と考えた。本研究は、延髄に着目し、胎児性自発興奮波から成体呼吸リズム活動へのスイッチングがどのようなメカニズムでおこり、両者の間にどのような相互依存性があるのかを明らかにするために計画された。本年度は、ラット胚を用い自発性脱分極波のoriginに関して解析を行った。まず、脳幹-脊髄標本を用い、自発性脱分極波のoriginを解析したところ、E15のラットでは、自発性脱分極波は頚髄から上部腰髄の多数の領域から起こったが、E16のratでは、ほとんどが腰仙髄から起こることが明らかとなった。また、脊髄を切り落とした脳幹標本では、脳幹内の焦点が活性化され、橋背内側、延髄背内側、延髄腹外側の領域から自発性脱分極波が起こることが明らかとなった。このことから、自発性脱分極波は、脊髄を中心とする中枢神経系の広い領域に分布する焦点から起こること、それらは自律分散システムとして発生期中枢神経系におけるcorrelated activityの発現維持に寄与していることが示唆された。この自発活動は、個体発生の非常に早い時期、すでに延髄、脊髄などで観察されることが知られている。我々は一つの仮説として、“脱分極波の活動パターンが、呼吸中枢など成体でみられる自発性リズム活動の発現をコントロールしているのではないか"と考えた。本年度の研究では、鶏胚中枢神経系を対象として、自発性脱分極波の発現し始めるH-Hstage24以降の各発生段階について、脱分極波のoriginとnetwork mechanismについて解析を行った。脱分極波のoriginは、stage24ではobex上部頸髄にあり、発生とともに起源の数と位置が多様化していくことが明らかとなった。脱分極波は、stage35以降延髄領域では著明に減弱し、脱分極波の消失と入れ替わりに呼吸中枢の自発的リズム活動が発現してくるものと考えられる。
カット野菜用鮮度保持剤の開発とその利用に関する研究

カット野菜の鮮度保持、特にその切断面の酵素的褐変の防止を目的として、ポリフェノール酸化酵素(PPO)インヒビターを主体とする鮮度保持剤の開発とその利用に関する基礎的研究を行った。すなわち、さきに高いPPOインヒビター活性を認めたダイコン抽出液について、それに含まれるインヒビターの本体の更なる精製と性質の検討を行い、以下の成果を得た。還元物質としてのアスコルビン酸をキュウリ酵素により酸化させた後のダイコン抽出液について、残存するタンパク質を加熱変性により、また色素等を有機溶媒により除去した。この試料液について、ゲル濾過、逆相クロマト及び薄層クロマトにより、精製し、2個のインヒビター画分(A及びB)を得た。このうち、阻害活性の高かったA画分について、さらに、ベンゼン:メタノールを溶媒とする薄層クロマト、つづいて高速液クロを行うことにより、ほぼ均一なインヒビター画分を分取することができた。この画分は270nm付近に吸収のピークを示し、ポリフェノールの呈色反応である塩化鉄反応に陽性であったが、タンパク質の呈色反応であるニンヒドリン反応には陰性であった。さらにゲル濾過においてグルコースより後方に溶出することから、ダイコン抽出液に存在するインヒビターは同定はできなかったものの、その本体はかなり低分子の一種のポリフェノール化合物であると考えられた。また、このインヒビターはレタスPPO活性を拮抗的に阻害し、レタスのみならず、ゴボウの切断面の褐変をも強く阻害することが明らかとなった。これらのことから、ダイコンに存在するPPOインヒビターはカット野菜の切断面の褐変防止を主目的とする鮮度保持剤として利用可能なことがわかった。しかし、その実用化のためには精製法の簡素化、安全性の確認等が必要であると考えられる。カット野菜の品質保持,特にその切断面の酵素的褐変の防止を目的として,ポリフェノ-ル酸化酵素(PPO)インヒビタ-の精製とその利用に関する基礎的実験を行った。さきに、ダイコンの抽出液が高いPPOインヒビタ-活性を有することを認めたので本年度はこのインヒビタ-の精製を試み,以下の成果を得た。すなわち,ダイコン抽出液中のタンパク質を加熱変性により,また色素等を酢酸エチルにより除去した試料液についてセファデックスGー25によるゲル濾過を行ったところ,低分子画分にPPOインヒビタ-の存在が認められた。このインヒビタ-の更なる精製にはシリカゲルC_<18>を用いる逆相クロマトが有効であり,メタノ-ル酢酸を展開溶媒とすることによりインヒビタ-をかなり部分精製できた。次に,このインヒビタ-画分についてブタノ-ル酢酸系の展開溶媒で薄層クロマト(シリカゲルG使用)を行うことにより,2個のインヒビタ-画分(A及びB)を得ることができた。しかし,HPLCの結果それぞれの画分にはまだ2、3の成分の存在が認められた。そこで今回は阻害活性に高かったA画分を集め,さらにヘキサンを主溶媒とする薄層クロマトを行った。その結果Rf値の異なる3個の高度に部分精製されたインヒビタ-画分が得られた。それぞれの画分はレタスPPOを拮抗的に阻害する事が認められた。またこれら画分はいずれも270nm付近に吸収のピ-クを示し,塩化鉄反応には陽性であったが,ニンヒドリン反応やバニリン塩酸反応には陰性であった。従って,このインヒビタ-の本体はかなり低分子の一種のポリフェノ-ル化合物と考えられる。現在,この画分の均一性の確認とその本体についてさらに追究している。

昨年度に引き続いて,カット野菜の品質保持,特にその切断面の酵素的褐変の防止を目的として,ポリフェノール酸化酵素(PPO)インヒビターの精製とその利用に関する基礎的実験を行った。すなわち,さきにダイコンの抽出液が高いPPOインヒビター活性を有することを認めたので本年度はこのインヒビターの精製を試み,以下の成果を得た。アスコルビン酸を酵素により酸化させた後のダイコン抽出液について,残存するタンパク質を加熱変性により,また色素等を酢酸エチルにより除去した。この試料液についてセファデックスG-25によるゲル瀘過を行ったところ,低分子画分にPPOインヒビターの存在が認められた。このインヒビターをシリカゲルC_<18>による逆相クロマト,ついで,ブタノール酢酸系の展開溶媒で薄層クロマト(シルカゲルG使用)を行うことにより,2個のインヒビター画分(A及びB)を得ることができた。しかし,HPLCの結果それぞれの画分にはまだ2、3の成分の存在が認められた。そこで今回は阻害活性に高かったA画分を集め、さらにベンゼン:メタノールを溶媒とする薄層クロマトを行った結果,2個の高度に部分精製されたインヒビター画分(A1,A2)が得られた。このうち,阻害活性の高かったA2画分についてHPLCを行い,ほぼ均一と思われるインヒビター画分を分取した。この画分は270nm付近に吸収のピークを示し,塩化鉄反応には陽性であることから,インヒビターの本体はかなり低分子の一種のポリフェノール化合物と考えられる。さらに,このインヒビターはレタスPPOを拮抗的に阻害し,レタス切断面の褐変を強く阻害することがわかった。昨年度に引き続いて、カット野菜の鮮度保持、特にその切断面の酵素的褐変の防止を目的として、ポリフェノール酸化酵素(PPO)インヒビターを主体とする鮮度保持剤の開発とその利用に関する基礎的研究を行った。すなわち、先に高いPPOインヒビター活性を認めたダイコン抽出液について、それに含まれるインヒビターの本体の更なる精製と性質の検討を行い、以下の成果を得た。還元物質としてのアスコルビン酸をキュウリ酵素により酸化させた後のダイコン抽出液について、残存するタンパク質を加熱変性により、また色素等を有機溶媒により除去した。この試料液について、ゲル濾過、逆相クロマト及び薄層クロマトにより、精製し、2個のインヒビター画分(A及びB)を得た。このうち、阻害活性の高かったA画分について、さらに、ベンゼン:メタノールを溶媒とする薄層クロマト、つづいて高速液クロを行うことにより、ほぼ均一なインヒビター画分を分取することができた。この画分は270nm付近に吸収のピークを示し、ポリフェノールの呈色反応である塩化鉄反応に陽性であったが、タンパク質の呈色反応であるニンヒドリン反応には陰性であった。さらに、ゲル濾過においてグルコースより後方に溶出することから、ダイコン抽出液に存在するインヒビターは同定はできなかったものの、その本体はかなり低分子の一種のポリフェノール化合物であると考えられた。また、このインヒビターはレタスPPO活性を拮抗的に阻害し、レタスのみならず、ゴボウの切断面の褐変をも強く阻害することが明らかとなった。これらのことから、ダイコンに存在するPPOインヒビターはカット野菜の切断面の褐変防止を主目的とする鮮度保持剤として利用可能なことがわかった。しかし、その実用化のためには精製法の簡素化、安全性の確認等が必要であると考えられる。
初等・中等教育における哲学教育推進のための理論的・実践的研究

初等・中等教育において哲学教育を推進する方法を研究し、実効的な教育プログラムを構築することを目標として、以下の研究を行い成果を得た。(1)「子どもの哲学」を中心とする哲学対話教育に関する文献を調査し、教育プログラムを構想するための基礎資料を整備した。(2)国内外で行われている哲学対話教育を調査するとともに、研究者・実践者と共同研究することによって、いくつかの教育プログラムを作成した。(3)作成した教育プログラムを、国内のさまざまな初等・中等学校で実際に試行することによって、その有効性を確認し、改良を加えた。(4)初等・中等教育における哲学教育の意義について、理論的・実践的観点から理解を深めた。(1)初等・中等教育における哲学教育の意義と方法にかんする基礎的・理論的研究。再帰的近代社会のシティズンシップ教育において中核的な役割を果たしうることを明らかにするとともに、学力一般の向上との相関を客観的に測定する方法にまつわる問題点を検討した。また、リップマンの伝統的な方法のほかにいくつかの文献を調査し、新しい方法にかんする知見を広げた。(2)日本国内で萌芽的に試みられている初等・中等教育における哲学教育の調査・研究およびそれに携わる研究者・実践者との共同研究。すでに哲学の授業を実施している小学校(西宮市)、中学校・高等学校(東京都)を調査するとともに、新たに複数の小学校(東京都、横浜市)、一つの中等教育学校(東京都)、新聞社主催の子ども哲学カフェなどで哲学対話の授業を実施し、それを分析することによって具体的な効果と課題とを明らかにした。(3)海外で実施されている初等・中等教育における哲学教育の調査・研究およびそれに携わる研究者・実践者との共同研究。ICPICの大会(韓国)に参加し研究・実践報告をするとともに海外の実践者・研究者と意見交換を行った。また、ハワイおよびシンガポールの実践者・研究者を訪問して哲学教育の状況を調査し、実践・理論の両面にわたって知見を深めるとともに、共同で研究・実践報告を行った。(4)研究者および実践者のネットワークの構築。本研究専用のウェブページを開設して目的と計画とを周知するとともに、共同研究会の報告、調査・研究の報告、実施授業の教材を公開した。また、哲学教育の具体的方法を検討するためのメーリングリストを開設し、国内の実践者と資料の共有・蓄積に努めた。また、アジア・太平洋地域の哲学教育ネットワーク(PCYNAP)に加入して、海外の実践者・研究者と連携する態勢を整えた。(あ)研究文献の収集とサーベイ:Matthew Lipmanの研究書をはじめとする重要文献を翻訳し、資料とした。(い)国内外の哲学教育の実践の調査:平成25年度以前に行った国内外の哲学教育(西宮市、京都市、佐久市、アメリカ合衆国、オーストラリア、オランダ、韓国)の調査結果を分析し、実験的授業に応用することによって評価し、教育プログラムの作成に活用した。(う)共同討議:研究メンバーによる共同討議を2回(5月、2月、いずれも上智大学)を開催し、各研究分担者・協力者の報告をもとに討議を行うとともに、教育プログラムの検討を行った。(え)海外の研究者・実践者との共同研究:世界哲学会議(8月、ギリシア)、国際子どもの哲学学会(8月、南アフリカ)に研究代表者、分担者、協力者が参加し、意見交換・情報収集を行った。また、シンガポールの中等教育学校教員、ケネス・ロウ氏およびクリスティーン・チャン氏(5月)、さらにブラジルの大学教員、ワルター・コーハン氏(9月)を招へいして、共同研究を行った。(お)教育プログラムの作成と練成:小学校(西宮市、横浜市)、中学校(さいたま市、横浜市)、高等学校および中等教育学校(池田市、東京都)の実験的授業において教育プログラムを試行し、その有効性を確認するとともに、実効性のあるプログラムに向けて改良を重ねた。(か)研究成果の公表:国内外の関連学会で成果を公表するとともに、教員向けのセミナーなども行った。また、ウェッブ・ページを通じて随時研究成果を公表するとともに、最終的な報告の準備を進めている。(あ)研究文献の収集とサーベイ:子どもの哲学関係の研究文献および教材を中心に収集・サーベイを行い、M. Lipman: Philosophy in the Classroomなど基本的なものを資料として翻訳する準備を進めた。(い)国内外の哲学教育の実践の調査・研究:国内では、東京都の公立中等教育学校、横浜市の公立小学校、長野県の公立高等学校、兵庫県の公立小学校、大阪府の公立高等学校、京都府の私立高等学校などで実践されている哲学の授業を調査・研究し、具体的プログラムの作成と練成のための資料を蓄積した。また、海外では、シンガポールのラッフルズ・インスティチューションの哲学教育を調査・研究し、中等教育における哲学教育の意義と方法にかんして知見を深めた。

(う)共同討議:公開の共同討議を2回開催し、初等・中等教育学校の現職教員の参加も得て、高等学校向けの哲学読本の活用、初等・中等教育学校における哲学教育の多様な意義と方法に検討を加え、具体的プログラムの作成と練成のための資料を蓄積した。(え)海外の研究者・実践者との共同研究:オーストラリアのティム・スプロッド氏を招へいして、初等教育における哲学教育の意義と方法、教員養成にかんする情報を提供してもらうとともに、日本の哲学教育の状況について情報を提供し、意見交換した。(お)具体的教育プログラムの作成と練成:最終年度に完成する予定のプログラムに向けて、埼玉県の私立中学校、神奈川県の私立小学校の協力を得て試行的プログラムを実施し、その有効性を検証するとともに改善すべき点を確認した。(か)研究成果の公表:引き続きウェッブ・ページを通じて研究成果を公表するとともに、国内外の関連学会で報告し、関連領域の研究者・実践者との連携を深めた。日本哲学会(2012年5月)、国際哲学プラクティス学会(2012年7月)、教育哲学会(2012年9月)などである。「研究実施計画」の四つの項目にわたって、ほぼ滞りなく活動が遂行されている。25年度が最終年度であるため、記入しない。初等・中等教育において哲学教育がもつ意義について、学力の基礎、市民性教育、道徳教育の観点から、および反省的思考、批判的思考、協働的思考、創造的思考の観点から、理論的に明らかにすることができた。また、具体的な哲学教育プログラムを作成し、それを多様な学校の教室で試行的に実施することによって、その実施可能性と有効性とを確かめるとともに、その経験をもとにさらに実施しやすく有効なプログラムに練成することができた。さらに、学会での発表、公開研究会、公開ワークショップなどを通じて、関連分野の研究者や実践者、現職教員との連携を強め、その協力を得ることによって理論的・実践的研究をさらに進める体制が整った。今後も当初の「研究実施計画」に従って研究を進めていく。理論面では、引き続き学力の基礎、市民性教育、道徳教育の観点から、また、反省的思考、批判的思考、協働的思考、創造的思考の観点から、哲学教育の意義を明らかにすることに努めるとともに、それらの効果を実証的に測定・評価する方法について研究を進める。海外ではすでに哲学教育の効果にかんする実証的研究の蓄積があり、それをサーベイすることはもちろんであるが、本研究で実施している試行的プログラムに即して効果を測定・評価する方法について研究を進める。実践面では、引き続き各学校で哲学教育プログラムを実施し、改善していくとともに、使いやすい授業案と教材を開発し、哲学教育プログラムの実施者養成の方法についても研究を進める。これまで招へいした海外の研究者との共同研究を続行するとともに、これまで交流のなかった地域の研究者を招聘し、新たな共同研究を開始する。特に、独特の哲学教育の展開を見せているアジア地域、南米地域に注目している。引き続き、国内外の学会での発表、公開研究会、公開ワークショップなどを通じて、関連分野の研究者や実践者、現職教員との連携して理論的・実践的研究を進めていく。
ナノ磁性鉄アシスト方式による土壌中放射性セシウムの熱分離技術の開発

東日本大震災に端を発する福島第1原発事故により,原発周辺地域への放射性物質(特に放射性セシウム,以降,放射性Cs)の飛散が深刻な環境問題を引き起こした。復興が進むにつれ,仮置き場に運び込まれる汚染土壌量は莫大となり,その減容化は喫緊の課題である。既存法の湿式土壌分級法や熱分離(1360 °C)法では,それぞれ廃水処理や過酷な処理条件に伴い,コスト高に繋がる等の課題がある。このような状況下,当該研究者らは本研究課題の推進によって,常圧加熱条件下(900 °C),塩化鉄(様々な汚染土に対して0.2 %10 %添加)を利用して迅速に高濃度Cs汚染土壌を99 %以上の高効率で熱分離する新技術を開発した。1.土壌のサンプリング:フィールドから,真砂土,水田土壌,野菜畑土壌,果物畑土壌,広葉樹林土壌等を採土し風乾細土を調製した。2.土壌の基礎物性評価:Csの分離に影響を及ぼす可能性のある土壌物性について検討を行った。検討項目は,pH(H2O),電気伝導度(EC,1:5水浸出法),酸化還元電位(ORP),全炭素及び全窒素測定,リン酸保持容量の測定,アンモニウム態窒素測定,硝酸態窒素測定,可給態ケイ酸量及び可溶性鉄・アルミニウムの測定,微量元素の測定,粒度分布測定,陽イオン交換容量及び陰イオン交換容量の測定及びその化学種の定量,表面観察を行った。3. Ca/各種担体/Fe系分散体の調製法の確立と物性評価:(1)各種分散体の調製を行った。(2)各種調製分散体の物性評価を行った。4.モデル汚染土壌の調製(1)塩化Cs水溶液,あるいは,重金属類の所定量を土壌に添加後,異なる含水率に調整し,ローラーミルで全量を十分混合しモデル汚染土壌とした。(2)調製したモデル汚染土壌の含水率(MB35),及び環告46号に準拠してCs溶出量や重金属溶出量(SPS7800)を求めた(=初期値の決定)。5.モデル汚染土壌の磁選処理(1)上記4で調製した一定量のモデル汚染土壌に上記3.(1)で調製した粉体を所定量混合し撹拌時間,添加量,撹拌速度,及び撹拌様式等について高い磁着分離効果が維持されるよう最適化を行った。重量分析により磁着量を評価し,選別後の粒度分布は既設の粒度分布測定機で行った。(2)処理物の表面観察を行い,処理前後の変化を確認した。(3)初期土壌粒子の粒度分布及び組成の与える影響を検討した。はじめに,土壌のサンプリングについて,予定数の土壌種をサンプリングし,それぞれを風乾細土とした。次に,セシウムの土壌からの分離に影響を及ぼすと考えられる物性値を求めた。主に,3つの区分に分類される土壌種(砂状土壌,有機土壌,粘土)に対して,水分の吸着やセシウムの吸着に影響を与える土壌表層組成や構造を分析した。その結果,シルト成分は約20wt%36wt%程度,有機物含有量は18%33%程度,含水率は4wt%45wt%程度の幅であることが分かった。これらの土壌に対して,安定同位体の133Csを,およそ2.4ppmとなるようドープし,これをサンプル土壌とした。続いて,別途Ca/各種担体/Fe系分散体の調製法の確立と物性評価を求めた。次に,サンプル土壌に得られた分散体と,遊離を促進する添加剤(13%のAl系素材及び4.08%のC系素材を含む分離剤,特許性あるため非公開)を加えた。その結果,約500°Cで89%,800°Cで94%まで分離することに成功した(研究開始当初のチャンピオンデータ:1200°Cが必要)。既存法の湿式土壌分級法や熱分離法では,それぞれ廃水処理や過酷な処理条件に伴い,コスト高に繋がる等の課題がある。このような状況下,当該研究者らは常温常圧下,無溶媒条件下で迅速に高濃度汚染土壌(総量に対して約90%の放射性物質量)を磁力選別し,汚染土壌量を約40%に減容化する新技術を開発した。今回の研究では,より高度な浄化を求めるニーズに応えるために,乾式磁選後の高濃度汚染物(=磁着物)に対して熱分離工程を組み込んだ新技術を開発することを目的とする。今年度は、前年度に引き続き,真砂土,水田土壌,広葉樹林土壌を10kgオーダーで採土し,風乾細土(乾燥した2mmアンダー土壌)を調製した。次いで,それらの初期物性(鉱物種類と量,有機物種類と量,含水率,粒度分布など)を求めた。次に,調製ナノ粒子(金属Ca/Fe/添加剤からなる粉体)の添加量等(添加量に加え,ナノ分散体の組成,混合方法,土壌成分との関係など)と土壌磁着量との関係,分離される土壌粒子径の把握を行った。その結果,300μm以下の土壌を乾式分級できるナノ分散体を調製することに成功した。

次に,分級前後の土壌(原土,磁着土壌<小粒径>,未磁着土壌<大粒径>)に対して,加熱処理を施し,熱処理前後で各処理土壌区のセシウム濃度がどのように変化するか検討した。その結果,土壌種にもよるが600°Cから800°Cで安定セシウムを熱分離可能であることを実証した。安定セシウムの熱分離効率はppmオーダーで99%以上を達成した。汚染土壌を磁着分離した後に,続いて熱分離を行う本システムは,処理対象土壌の約60%を低濃度土壌として磁力選別可能なことから、熱分離すべき高濃度のセシウム土壌量を大幅に抑えることができることを明らかにした。模擬土壌として、真砂土,水田土壌,広葉樹林土壌の3種を選定し,それらの化学組成(蛍光X線),無機系鉱物種の同定(XRD),ナノ分散体の土壌吸着能に影響を与えるpH,伝導度,無機イオン量(ICP),有機物量の推定(熱灼減量値。また水溶性有機物量はTOC。),有機物の種類(IR),粒子系に影響を与える含水率について情報を整理した。次に,ナノ分散体を金属Ca,Fe,及び添加剤(焼却灰由来の材料)を加えて調製した。得られたナノ分散体と模擬土壌を加えて添加混合を行い,続いて分級を行った。使用する磁石の強度,撹拌方法,及び撹拌時間などを最適化し,300 μmを下回る土壌粒子について,その磁着量が最大化する条件を求めた。次に,磁力線別後の土壌に対して電気炉を用いて加熱処理を行い,模擬土壌中の安定セシウムの変化量を求めた。土壌からのセシウム分離の効果は,土壌種の違いにも左右されるため特定することは困難であるが,約600°C800°Cで吸着しているセシウムを熱分離可能なことが分かった。今後,電子顕微鏡を使い,土壌表面の観察など行いたいと考えている。また,実汚染土壌の処理に向けて除染現場との調整も進めている。さらに,大手ゼネコンやエンジニアリングメーカーとの情報交換も進めている。東日本大震災に端を発する福島第1原発事故により,原発周辺地域への放射性物質(特に放射性セシウム,以降,放射性Cs)の飛散が深刻な環境問題を引き起こした。復興が進むにつれ,仮置き場に運び込まれる汚染土壌量は莫大となり,その減容化は喫緊の課題である。既存法の湿式土壌分級法や熱分離(1360 °C)法では,それぞれ廃水処理や過酷な処理条件に伴い,コスト高に繋がる等の課題がある。このような状況下,当該研究者らは本研究課題の推進によって,常圧加熱条件下(900 °C),塩化鉄(様々な汚染土に対して0.2 %10 %添加)を利用して迅速に高濃度Cs汚染土壌を99 %以上の高効率で熱分離する新技術を開発した。適応範囲を確定すべく,引き続きサンプル数を増す。そのため,土壌のサンプリングを継続し,土壌の基礎物性を求め,Cs含有標準土壌を調製する。続いて,処理条件や添加物をスクリーニングし,熱分離実験の最適化を図る。実汚染土壌での試験(担当:三苫):前年度得られた最適条件で,実汚染土壌を用いた試験を行う。現在,商社,装置開発メーカー(エンジニアリング会社),Ca供給会社,及び粉砕機製造メーカーから協力の打診があり,各役割分担について大学知財部で整理する。また,別途,磁選部分(←熱分離を想定していない薬剤)の大型化についてはJST A-STEP復興支援枠に採択され,現地試験も進めている。企業参画も図り被災地での実証試験を行う(既に被災地の自治体とも接触している)。長期安定性に関する研究(担当:三苫,奥田):(1)上記最適条件にて得られた固化物に対して微細粉砕(2mmアンダー)を施し,粉砕物の溶出試験及び耐薬品性試験を行う。サンプルは初期試験(2年前現在)で調製したものを利用する。(2)上記にて得られた粉砕物に対して,長時間雨水に曝された場合の予測を行う。溶出水中のイオン分析を行うとともに,粉砕固化物の表面分析を電子顕微鏡で行い,表面の化学組成変化を確認する。
学校の自己革新と校長のリ-ダ-シップに関する基礎的・実証的研究

本研究の目的は、今日の教育改革の中で学校に求められている、自己革新能力を担う立場にある校長への役割期待が、どのように変容される方向にあるか(現実)、またどのように変容されるべきか(期待)について校長像の転換という視点から明らかにしていくことであった。そのため本研究では、外国研究、歴史研究、調査研究という3つの柱を立て、それぞれ以下のような取り組みを行い、成果を得た。1.外国研究では、アメリカをはじめとする諸外国の先行研究をもとに、校長像の類型化および校長に対する役割期待の類型化に関する理論的研究を進めた。これらの理論的研究にもとづき、求められる校長像として、経営機能をベ-スにした「変革・開発型校長像」が導き出された。2.歴史研究では、日本における戦後の校長像についての歴史研究を行った。日本において校長像は、そのときどきの教育政策や教育問題と深くかかわってきたことが明らかとなった。3.調査研究では、11月に異なった3つのタイプ(無試験、面接のみ、筆記・面接)の管理職選考を実施している6県を選び、各県の小・中・高等学校(小・中は任意抽出、高校は悉皆)の校長・教頭・教員に対して、学校の経営様式、校長の経営行動スタイル、校長の力量形成時期およびキャリア、校長の選考方法に対する意識、制度改革に関して意識調査を行った。回収率は各県とも60%以上に及び、現在分析中である。前年度に都道府県教育委員会及び教育センタ-(研究所)等から収集した諸資料を主な分析材料として、校長の資質能力形成・選考・任用の制度と実態に関する考察を行い、日本教育経営学会第29回大会(平成元年5月27日、筑波大学)にて発表した。また、その内容を発展させるかたちで「筑波大学教育学系論集」第14巻1号(1989年10月刊)において公表している。その後、教員による校長への役割期待、校長の資質能力内容、学校内部における校長のリ-ダ-シップ行動、そして、それに対する教員の認識、等に関する実態を明らかにするための調査票の作成作業を進めていった。まず、調査票作成の前提作業として、日本における校長職及び校長の役割期待に関する歴史的検討を進めた。そして、主にアメリカにおける先行研究に依拠しながら、校長の役割期待・リ-ダ-シップ行動解明のための理論的枠組みの検討を行った。また、これらの作業と同時並行して、退職校長、現職校長、教頭、一般教員数名に対してインダヴュ-調査を実施し、校長の学校経営観、学校内部における校長の具体的職務・行動に対する教員の見方などについての基礎情報を得た。以上のような作業を経て、〔校長用〕と〔教員用〕の質問紙案についての議論を重ね、調査票を完成させ、90年3月4月にかけて調査を実施する予定である。前年度から継続して、アメリカにおける先行研究および心理学の文献をも含めた日本の先行研究をもとに、校長像の類型化および校長に対する役割期待の類型化に関する理論的研究を進めた。その後、これらの理論的研究にもとづいて、校長像の類型化に関する仮説を設定し、調査の枠組みづくりを行った。11月には、異なったタイプ(3タイプ)の管理職選考を実施している6県を選び、各県の小・中・高等学校(小・中は任意抽出、高校は悉皆)の校長・教頭・教員に対して、校長職に関する調査を実施した(調査票は〔校長先生用〕と〔校長先生以外の先生用〕の2種類)。調査内容は、学校の経営様式、校長の経営行動スタイル、校長の力量形成時期およびキャリア、校長の選考方法に対する認識、制度改革に関する認識などである。その結果、各県とも1月までの回収率は60%以上に及んだ。現在は、この調査によって得られたデ-タの整理および分析を進めており、さらにデ-タ解釈のために、本調査の枠組みにもとづいて、改めて先行研究の整理を行い、本調査研究の位置づけの確認を行っている。また、調査研究の整理と並行して、前々年度に行った外国研究をさらに発展させており、さらに日本における戦後の校長像を対象とする歴史研究も進めている。今後は、6月に開かれる日本教育経営学会において、今回の調査研究の成果を中心とした発表を行う予定である。
唾液メタボローム解析による膵癌早期診断システムの構築に関する研究

膵癌における低侵襲的な早期診断システムの開発は膵癌の生存率向上にとって重要である。これまでもポリアミンは、尿中バイオマーカーとして様々な癌腫で発現が報告され、唾液中にもその発現が報告されてきた。膵癌の新しい早期低侵襲的診断システムの確立のため、我々はキャピラリー電気泳動-質量分析法を用いたポリアミンを含む唾液中代謝物質の発現を解析した。今年度はこれまでに採取した49例の膵腺癌症例(PC群)と、対象として49例の嚢胞性病変(IPMNを含む)(B群)と2315例の健常者(C群)の唾液標本の解析を行った。検体はLC-TOF-MS(液体クロマトグラフィー飛行時間型質量分析装置)より幅広く物質の同定を行った。49症例のうち男性/女性は26/23人で、平均年齢69.7(51-83)歳、stageI(n=4)、stageII(n=2)、stageIII(n=21)、stageIVa(n=15)、stageIVb(n=6)であった。メタボローム解析では、515の代謝物質の特定と定量化が可能であった。これらのうち75物質は高頻度に検出され(1グループにつき少なくとも>50%)、さらにPC群と対象群(B+C群)の比較では44物質で有意(P < 0.05)にPC群での高発現が認められた。44物質中ポリアミン(N8-アセチルスペルミヂン、N1,N8アセチルスペルミヂン)は初期膵癌症例(stageI+II)においても健常者(C群)に比べ有意な発現が認められた。今回の解析では、膵癌の一般的なバイオマーカーであるCA19-9値は初期膵癌症例(stageI+II)で健常者群(C群)に比べて有意差は認められず、本解析方法を用いた唾液中ポリアミン類を中心としたメタボローム解析が膵癌早期診断システム構築に応用できる可能性が示唆された。共同研究施設であるJA山梨において当初予定されていたパイロットスクリーニングとしての健常者、膵超音波検査陽性者を対象としたサンプリングが始まっていないため。その理由として、より安定的な検体採取容器の提供が遅れている事と施設内での運用手順の調整、自己負担等検査費用設定の遅れ挙げられる。安定的な検体採取容器はほぼ完成しており、大量生産に向けた調整を行うことと、検診者へのヒヤリング等を行い、検診者が容易に参加できる検査費用設定を行うことで、予定どおりパイロットスクリーングを本年度中に開始する。学会出張実費が当初予定額より少なかったため。次年度、国際学会を含めて複数学会での発表を予定しているためそちらでの使用を予定している。
結晶-準結晶相変態によるポーラス組織の形成と金属結合-共有結合転換

結晶相から準結晶への相変態に伴うポーラス組織の形成過程を調べるため、Ar雰囲気にてアーク溶解した母合金を切り出して真空封入し、850°Cで30時間までの様々な時間で試料を焼鈍した。FE-SEMの結果、準結晶相の単相度が高くなるにつれてその組織はポーラスになることが確認でき、比重びん法を用いた密度測定値から見積もった空洞率の値もこの結果を支持した。焼鈍前では、Al_3Pd相とAl_<0.7>Re_<0.3>相とに分かれた層状組織になっており、焼鈍後にはAl_<0.7>Re_<0.3>相の領域に準結晶が生成し、Al_3Pd相の領域に空洞ができる。準結晶の生成時における空洞の形成要因として、PdとReの拡散係数の違いによるKirkendall効果が考えられる。AlPdRe準結晶の真密度測定を、ヘリウムを用いた定容積膨張法を用いて行なった。試料の組成分析を併せて行ない、原子半径の小さい遷移金属濃度の増大と共に、逆に、準格子定数が増大し、単位胞中の原子数も減少することを明らかにした。この結果は、準結晶の共有結合性が増大していることを意味している。準結晶相に特徴的な正20面体クラスターを維持した近似結晶に対して、放射光を用いて測定した粉末X線回折パターンのリートベルト法構造解析と最大エントロピー法によって得られる電子密度分布から、正20面体クラスターやクラスター間の結合性を調べた。中心にRe原子を配置した13原子Al正20面体クラスターを持ち、電気物性が金属的なAl_<12>Re 1/0立方晶近似結晶においては、同じIII族のボロンの正20面体クラスターを有するα-ボロンで見られるような三中心共有結合はなく、金属的な結合状態となっていることが分かった。一方、12原子Al正20面体クラスターを持ち準結晶的(半導体的)な電気物性を有するAlMnSi 1/1立方晶近似結晶では、共有結合的な電子密度分布が観測された。
廃棄物埋立跡地の高度利用に向けた長期残留沈下挙動の解明

廃棄物により埋め立てられた地盤は、一般の造成地盤などと異なり、廃棄物により造成された特殊な地盤であり、廃棄物自体の変形に伴う物理的沈下や化学的、生物学的分解による沈下等が生じ、しばしば予測以上の地盤沈下が継続する現象である。この「予測以上の沈下の継続」に関して、物性が不安定な都市ごみ焼却灰が主原因であるのではと考えた。すなわち、都市ごみ焼却灰の沈下に関する物性評価が、十分でなかったのではと考えている。本研究は、都市ごみ焼却灰埋立地盤の跡地利用に向けて、都市ごみ焼却灰の地盤工学的性質に関する詳細な把握を行うものである。本年度の研究により、以下のことが明らかとなった。(1)圧縮沈下特性試験の結果より、供試体密度と圧縮指数の関係を得ることができ、圧縮性を小さくするには十分に締固める必要があることが分かった。さらに、静止土圧係数は、時間と共に減少していくことが明らかとなった。(2)静的せん断強度は、粘着力を有しておらず、φ材料であることが明らかとなった。その強度は40゚前後であり、間隙比が大きいにも関わらず一般的な砂質土と比較して高い値を呈する。すなわち、高い支持力が期待できると言える。(3)液状化強度は、間隙比が大きく締固め度が高くないにも関わらず、中位の液状化強度を示す。(4)動的変形特性は、微小ひずみでも変形を生じるため、一般的な砂質土よりも変形しやすい半面、延性的な挙動を示す。(5)遠心力載荷実験及び数値解析のいずれにおいても、都市ごみ焼却灰からなる盛土モデルは、豊浦標準砂からなる盛土モデルよりも、変形量が小さく安定性が高い。以上のことから、都市ごみ焼却灰の地盤材料への利用という見地からは、高い支持力が期待できるが、動的変形特性が若干延性的であるために、振動荷重を受けずある程度の変形許容がある土構造物ならば、十分適用可能であると言える。また、有害物質の溶出という問題をクリアーできれば、都市ごみ焼却灰の軽量性を活かした盛土材料としても、今後活用を検討する意義は十分に有ると考えられる。都市ごみ焼却灰の有効利用に関しては、そのほとんどが最終処分場に埋立処分されているのが現状であり、都市ごみ焼却灰の資源化、都市ごみ焼却灰埋立地盤の跡地利用などが重要課題となっている。本研究は、都市ごみ焼却灰埋立地盤の跡地利用に向けて、都市ごみ焼却灰の地盤工学的性質に関する詳細な把握を行うものである本年度の研究により、以下のことが明らかとなった。1.都市ごみ焼却灰の粒子の密度は、一般的な砂質土と比較して小さく、粒度組成は、ほとんどが砂分及び礫分で構成されていることが分かった。また、物理特性に関しては、採取年度の違いによる大きな変化は見られなかった。2.CBR試験の結果より路盤材及び路床材への適用を検討した結果、本研究で用いた都市ごみ焼却灰は、高い支持力を有していることから、下層路盤及び路床上部・下部の材料として十分に適用可能であることが分かった。3.液状化試験を行った結果、同程度の相対密度である豊浦標準砂と比べれば、繰返し荷重による平均有効主応力や軸ひずみの急激な低下は見られないことが明らかとなった。さらに、粒度分布から液状化の可能性があると判断されるが、比較的高い液状化強度を呈するという結果が得られた。4.都市ごみ焼却灰からなる盛土の安定性について、さらには、都市ごみ焼却灰で構成される地盤の支持力特性及び土圧特性について、遠心模型実験並びに、二次元有限差分法解析の両方から検討した結果、都市ごみ焼却灰からなる盛土は、豊浦標準砂と比べて緩い密度条件であるにも関わらず、高い安定性を示し、都市ごみ焼却灰地盤は、標準砂地盤よりも、変位ベクトルが小さく、応力分散の傾向は大きいことが明らかとなった。

(5)遠心力載荷実験及び数値解析のいずれにおいても、都市ごみ焼却灰からなる盛土モデルは、豊浦標準砂からなる盛土モデルよりも、変形量が小さく安定性が高い。以上のことから、都市ごみ焼却灰の地盤材料への利用という見地からは、高い支持力が期待できるが、動的変形特性が若干延性的であるために、振動荷重を受けずある程度の変形許容がある土構造物ならば、十分適用可能であると言える。また、有害物質の溶出という問題をクリアーできれば、都市ごみ焼却灰の軽量性を活かした盛土材料としても、今後活用を検討する意義は十分に有ると考えられる。