hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生物絶滅確率を指標とする水域環境保全手法の確立に関する基礎的研究

北川感潮域におけるカワスナガニの個体数変化を把握し、生息環境を明らかにするために、縦断方向と横断方向の生息分布に関する現地調査、存在形態に関する調査、および掃流力と幼生の成長過程に関する室内実験を実施した。得られた主要な結果は以下の通りである。1)北川におけるカワスナガニは河口から4.8km-6.4kmの区間に分布する。右岸の方が左岸より生息密度が高く、河道構造と生息適地の関係を明らかにした。2)常時淡水にさらされているところには本年もカワスナガニは存在しなかった。3)個体は3月から5月にかけて増加し、それ以降は減少する傾向にあった。この間の減少率は月当たり6.5%であった。4)11月から急激に個体数は減少する。死滅によるものと推定される。カワスナガニはTP-2mを下回るところには生息していない。5)雌の比率は52%で、年間を通じてほぼ一定であった。このことは孵化時に性が一定比率で決まることを示唆していると思われる。6)カワスナガニはTP-2mを下回る箇所には生息していない。このことは高塩分を選択しないことを示す。7)カワスナガニは25度を超える水温のところには存在していなかった。8)カワスナガニの限界掃流力は1.2Pa程度である。カワスナガニは、通常河床の粒子中に隠れるので、中礫程度の場合、カワスナガニの限界掃流力は河床粒子の限界掃流力に等しい。9)カワスナガニの卵は孵化するのに2ヶ月を要する。10)ゾエア1齢の大きさは甲長約0.45mm、両棘間隔約0.75mm、全長約0.80mmであった。11)脱皮による成長率は1.17程度である。このことは生体になるために10回以上の脱皮が必要なことを示している。12)水理学的モデル化によりシミュレーションを通して生息適地と選好性の関係を示す準備を終えることができたこれらの結果を基に、今後ステージマトリックスとポピュレーションベクトルを完成させ、カワスナガニ保全のための工学的手法を完成させる予定である。今年度の研究成果は以下の通りである。1)カワスナガニの生息状況に関する現地調査を継続し、経年的な変動状況を把握した。今年度、カワスナガニは年度前半減少後、後半増加した。主因は、いつも高密度に生息している5.75km地点を中心に河床粒度が細粒化し、生息密度が低下したことによる。これは、400t/s程度の洪水の懸念の全くない程度の出水であっても、微細砂が輸送される場合には、礫床が微細砂で埋められカワスナガニの生息環境として好ましくない状態に変わることによる。2)カワスナガニの生息環境の良好さを把握するために、Habitat Evaluation Procedureを適用した。その結果、河床粒度、塩分、水温が生息環境を示すSuitability Indexとしての重要因子であること、最適生息環境条件のおおよそ3割程度の条件にて生息しているものがほとんどであること、Suitability Indexの算定は、相加平均であっても、相乗平均であっても大差ないこと等を明らかにした。ただ、この判定法は、大半が生息する環境条件とは異なるものがサンプルに出現すればするほど、評価が妥当でなくなる傾向にあるので、さらなる検討が必要であるという結論を得た。3)カワスナガニの卵を実験室にて孵化させ、幼生期の生活史を明らかにした。孵化直後のゾエア幼生は、5齢まで存在した。通常のカニは4齢でゾエア期を終えるとされているが、カワスナガニは例外なのか、試験の対象となった個体が特異的であったかは、さらなる検討が要る。また、ゾエア幼生の期間は40日であった。さらに、ゾエア幼生からメガローパ幼生まで生育することに成功した。
CADデータと画像を併用した3次元測定機の知能化

測定対象物の形状が複雑になるにつれ、その正確な計測のために3次元測定機が使用され始めているが、操作が難しく、熟練度が要求されるために有効的に使用されていない。本研究は、測定対象物を3次元測定機のテーブルに置くだけで自動測定が可能な方法を見い出すものである。測定対象物がCADデータに基づいて製作されているとすると何を計測すべきかはあらかじめ分かっているので、実作業には測定物の置かれている位置と姿勢を知ることが必要である。そのため、画像データを利用し、CADデータと対応づけることにより測定のためのプローブ経路を自動生成する。画像入力のためのITVカメラは3次元測定機の上方に設置される。このような概念のもとに、システム全体がパソコンで作動する安価なシステムが構築でき、次のような結論を得た。1.画像入力装置、3次元測定機がパソコンに結合され、画像入力処理、CADデータからの測定経路の送信と測定機からの信号が作動した。2.画像入力に基づき、工作物の位置・姿勢を慣性モーメントや面積重量度から判定することができた。3.CADデータから生成された測定経路を座標変換し、3次元測定機の測定プローブを測定物に沿って動かしながら測定できることが確かめられた。4.測定値を評価することにより、様々な形状・寸法値が得られることを実際の測定作業から実証した。測定作業の自動化に頭初の目的どおりの成果を得たが、より実用化に向けてソフトウエアを改良するとともに、CADデータを参照して金型製作の総合化、すなわち加工、研磨、測定工程を総合的に自動化するシステムへとグレードアップを図る計画である。
「体育」概念の再定義：「体育学概論」と「生き方としての哲学」からの挑戦

2018年度、研究代表者は原著論文を総計3本上梓することが叶えられた(別掲)。科研費による資金協力をはじめ関係各位に多大なるご厚誼・御支援を賜ったものであり、報告書を提出するいま、深謝の念を新たにしている。上記3本のうち、最終年度である2019年度の成果論文に最も関連する原著論文を『人間福祉学研究』に寄稿した。すなわち「福祉を創る者ー体育学者の実質をめぐる論考」がそれであるが、本「若手研究B」助成の最終目標である「体育概念の再定義」に向けて着実な歩みを示すものとなった。背景と実績を簡略に述べるならば、次の通りである。「体育」概念の再定義において問題となるのは、「体育の元々の原義である教育と無関係な研究(発表・論文)が現在の体育学を支える重要な部分として認識され、位置づけられている」ことにある。別の言い方をすれば、「体育」がその翻訳語である「Physical Education」と名指ざせない「体育」を現在、明らかに確認することができる。今回の当該原著論文においては、研究対象の未だ明確ではない体育学の研究従事者たる「体育学者」の実質が明らかにされた。その結果、「体育学者」とは「体育の学者」ではなく「体育学の者(しゃ)」である。すなわち身体運動を介した福祉ある生活を期し、学究の成果に基礎づけられつつ生活に有用かつ善く生きるために必要な知恵を自ら用いる者を指す。別の角度から言えば、身体運動の研究を通して人間の日常生活に資する知見を研究するばかりではなく、自らもまたその知見に預かることで自らの生を歩もうとする者が「体育学者」ーつまり「体育学の者」と呼ばれうる。学問における理論の構築や術語の発明にとどまらず、いわば「身体運動の学術を生きる」者が体育学者と言えるのである。本研究は以下で述べるように最終年度の成果論文に直結する成果となるものである。体育学の観点から「体育」概念の再定義に迫るとの本研究において、順調な成果を確認することができる。昨年2017年度は主に資料収集および海外における研究発表を通じて最終成果に向けた基礎部分を固めた。これに対して2018年度は「体育学者」をめぐる議論のように、体育概念の実質に対して具体的なアプローチを行う事により、今後取り組むべき課題と進むべき指針が明らかとなった。具体的にいうならば、「教育」とは無関係な「体育」をどのように扱うかといった問題に対し、2018年度は「福祉」の観点から回答を試みたものといえる。採択を許された応募者による本研究の「研究計画書」においては、初年度に体育概念の再定義に向けた分析装置としての「体育学概論」を図書渉猟によって作成すると述べ、すでに作業が完成している。具体的には「人文学象限・社会科学象限・自然科学象限」の三つの区分から体育学会の発展に即して通時的に「体育」を検討するとの見立てが確立している。すなわち研究計画書において提案した「分析の視角」についてはすでに用意が整っている。また体育概念については今年度の研究成果を踏まえ、それに関わる者に「身体運動ある生き方」を示唆するものであるとの知見も掴んでいる。このことについては最終成果論文にて詳述されるであろうが、体育とは最広義に意味を取るという前提の「倫理」にも関係する概念ではないかとの方向性を研究代表者は見ている。このことについては一方で体育が「教育」概念を今なお保つ現状、また他方で教育とは無関係な分野の研究成果の顕在といった双方をにらみつつ展開することとなろう。研究状況については、最終年度に成果論文を査読付き原著論文もしくは総説論文のいずれかによる執筆・投稿する計画であってこれに揺らぎはなく、投稿先および成果論文の概要については現在も検討中であるが、当該の作業も今のところは問題なく進捗している。最終年度は他の欄でも述べたように総説論文もしくは査読付き原著論文を学術雑誌に投稿し掲載を図りたい。その準備を研究代表者は目下進捗させている。研究論文の外郭としては、まず体育の再定義について、「体育学はこれまで体育をどのように捉えたか」といた観点から議論を進めてゆきたい。具体的に言えば、健康・スポーツ・身体運動そして教育すべてを含む「体育」をどのように認識してきたのか、認識しているのかといった過去と現在について総括的に議論を行っていく。その際、根本的な問題提起として次の点を挙げておきたい。すなわち、「体育」と「Physical Education」は果たして同義であり続けたのか、あり続けているかとの問いである。このことは一見奇妙な響きではあるものの、研究計画書に記載した通り、「体育の原義である教育を捨象した研究が体育学・体育学会において重要な位置を占め、貢献を果たしている」といった現状に鑑みるとき、決して捨て置くことのできない意味を有するものと思われる。そこで最終成果論文では「体育」の概念とPhysical Educationを必ずしも等価とはみなさない立場も視野に入れて議論を進めていく。また「体育」の再定義に関わる議論を進めるにおいては、人文学・社会科学・および自然科学の各象限に区分しながら体育学の研究成果を俯瞰していく「体育学概論」との分析装置を「検討の視座」として採用予定のほか、最終的な回答のなかには研究計画書にも記載したように「生き方としての哲学」の知見も踏まえて議論を作成したい。具体的に言えば、「学問とはそれを学ぶ者に生き方を教え導くものである」との根本命題を通じ、哲学を生き方の実践と見なす見解である。

当該知見を体育学に置き換えるならば、「身体運動ある生き方」の指針を教えるものが「体育(学)」であり、2018年度「体育学者」論文の知見も投入が見込まれる。初年度においては、成果論文の枠組みづくりを進捗させることに関連する二次文献の収集を行うとともに、成果論文を「体育哲学」の観点から作成するために議論のいわば「核」となる知見の提示およびその妥当性についての研究発表を複数行った。具体的に述べるならば、2017年5月における日本哲学会での発表において、20世紀フランスの哲学史家であるピエール・アドの思想研究を通じて哲学が「生き方を導く」ものとして捉えられ、この視点を成果論文に持ち込むことが確認された。さらに同年9月には「第5回日中哲学フォーラム」の日本側哲学若手研究者の代表一員として発表するなど、研究課題における哲学基盤の完成に向けて作業を進めた。他方、成果論文は原著論文もしくは総説論文のいずれかで作成することを予定するため、双方に対して活用できる「体育哲学」およびその前身となる「体育原理」分野の二次文献を収集することに努めた。このことは成果論文に特色ある概念装置となる「体育学概論」を完成させるための予備作業ともなるものであった。この「体育学概論」の妥当性については2017年12月に行われた研究発表において成果が提示された。その結果、「体育学概論」とは単にこれまでの類書に見られたように、「体育学」に含まれる諸分野の概説に留まるものではない。むしろ「体育学概論」の本来の責務とは「学問を通じた或る生き方への導入」であることが議論を通じて浮き彫りとなり、上記アドの「生き方を導く」ものとしての哲学観が「体育学概論」という呼称・性格のもとで科研費最終成果論文に組み込まれることの妥当性が確認された。小括的に言えば、初年度は「研究成果論文に必要な文献の収集」および「研究成果論文の議論基盤となる知見の提示とその学問的妥当性の確認」の二つの主な課題であったが、それらについてはいずれも研究代表者の予定通りに果たされていると結論づけられる。「研究成果の実績」欄でも述べたように、研究初年度に掲げた二つの達成目標、すなわち「研究成果論文に必要な文献の収集」および「研究成果論文の議論基盤となる知見の提示とその学問的妥当性の確認」の二つについて、いずれも研究代表者の思惑通りに果たされており、初年度の目標はひとまずにせよ達成できたと考えられる。ただし、複数の研究課題を抱える現在、研究活動の中心として科研費課題を今後さらに推進するためには他の研究課題のいわばエッセンスを科研費の成果に組み込む必要がある。例えば哲学分野の研究発表を行う場合、それが本科研費研究の成果といかなる関連を有するかについて検討する必要がある。別の見方から言えば、複数の研究課題を同時的に遂行する場合、各々の研究成果が部分的なものであっても科研費の成果に組み込むことができるよう、各々の研究が相互に有機的な連関を保ちながら科研費研究が進捗するようにしたい。また現状を考えて今後の課題となるのは、初年度は「原著論文」または「総説論文」のいずれに対しても研究成果を発表できるようにやや広角的に研究資料を収集したことが特徴的であった。しかし、研究活動に係る諸負担の低減の観点から考えるならば、投稿論文の種類をいずれかに絞ることが望ましい。すなわち、研究二年目は研究成果を投稿する論文の種類について照準を絞ることでさらに研究が進捗させる。
有限群の表現論のコホモロジー的方法による研究

本研究課題においては、有限群の表現論をコホモロジーの理論の立場から代数的、幾何的方法を有効に組合せて研究した。特に、群環のブロック間の導来同値の問題、アウスランダー・ライテイ図の特徴付けの問題への応用を主課題とした。ブロック間の導来同値の問題について、4次のシンプレクティック群の単位ブロックの考察を行い、未知であった分解定数の決定に至った。ここでの研究方法は、これまでの指標理論方法を改良した加群論的考察で、研究課題とした相対射影性の概念の有効な応用を図ることができた。また、3次のコニタリー群への同様のアプローチも可能性があり、階数の小さい有限代数群のブロックの導来同値の研究の重要なステップを作ることができたと考える。相対射影性の概念の応用として、輪積2-群をシロ-群にもつ有限群のコホモロジー環の構造の決定について進展があり、成果をまとめる予定である。アウスランダー・ライテン図について、加群のヴァーテックスの配置の問題を考察し、周期的加群をもたない場合に完成した。もつ場合についても課題が明らかになり研究続行中である。この問題では、群環の加群の圏の表現型とある種の周期的加群の存在の密接な関連が明らかになった。多元環,リー群などの行列群の表現論を代数的、幾何的に有効に組み合せ、自己双対群の属の構成を行い、発表予定である。事項双対群とある種の行列環との関連に注目した新たな知見と考える。経費の多くを関連分野の研究者との研究連絡、打ち合せ旅費にあてた。研究費補助に感謝します。
塗布でCIGS太陽電池を形成する技術の確立

気相法など従来のCIGS(Cu(InGa)Se2)太陽電池合成法には、均質化が困難、形成時に必要量の数10倍以上の原料を浪費する、量産に不向き、など実用化上の大きな障害があった。そこで本研究では、計算科学を利用した金属錯体の単一化/平衡状態維持と還元反応速度(電位)の強制一致手法を用いて、CIの均質単結晶合金ナノ粒子を合成するための手法に拡張し、合成したサイズと分布を制御したCI合金ナノ粒子を用いて、“塗る"という極めて簡単な操作でCIGS太陽電池を形成する技術を開発した。塗布という簡単な方法で形成したCIS太陽電池は約3%の変換効率を示した。一方、我々は、挑戦的萌芽研究にて、世界で初めて、CIGS太陽電池の基礎となる均質なCu-In (CI)合金ナノ粒子を常温の水溶液中で合成することに成功した。そこで本研究では、計算科学を利用した金属錯体の単一化/平衡状態維持と還元反応速度(電位)の強制一致手法を、三元系(CIS)/四元系(CIGS)の均質単結晶合金ナノ粒子を合成するための手法に拡張し、合成したCIGS合金ナノ粒子を用いて、“塗る"という極めて簡単な操作でCIGS太陽電池を形成する技術を開発することを目的とした。その為に、まず、錯体均質化による還元析出手法の開発を試みた。即ち、錯生成定数を用いて計算予測し、溶液中の各種金属錯体を単一化若しくは複核錯体化可能な条件を探索し、溶液中での平衡の維持、且つ金属元素ー配位子間の結合強度(生成定数とpHに依存)の制御、を同一溶液中で行う。金属錯体の存在状態や還元挙動は、ESI-TOF-MS、電気化学測定、などにより明確化した。上述の手法で合成したCI合金ナノ粒子をH2Seガス雰囲気下に曝し、反応場温度と熱拡散時間を制御することで、Se化しCIS合金化することを試み、Se化が可能であることを明らかとした。作成したCIS膜を太陽電池化し、起電力を発生しうることを確認するとともに、高効率化するための要素について検討した。そこで本研究では、計算科学を利用した金属錯体の単一化/平衡状態維持と還元反応速度(電位)の強制一致手法を、三元系(CIS)/四元系(CIGS)の均質単結晶合金ナノ粒子を合成するための手法に拡張し、合成したCIGS合金ナノ粒子を用いて、“塗る"という極めて簡単な操作でCIGS太陽電池を形成する技術を開発することを目的として研究を行っている。原料溶液中での金属錯体を単一化するために計算予測を行い、それを元に調整した溶液中の錯体構造をESI-TOF-MSで分析し、同時に、その還元電位測定を行った。これらの検討結果から、Cu及びInからなる合金ナノ粒子(CuIn及びCu2In)を合成する事に成功した。更に、気相中反応を伴うものの、Se化により発電効率3%の太陽電池化が可能となる事を明らかとした。以上より、CISを合成可能となったが、効率向上のためにはCIGS化が必要となる。但し、Gaは常温では液体であり、同時に難還元性のため、通常の手法では還元できない。そこで、計算予測のみではなく、化学反応速度制御をすることでCu-In-Gaナノ粒子を合成する事を試みた。その結果、15%程度のGaを含有する三元系合金ナノ粒子を合成することを可能とする手法を見出しつつある。水溶液中で金属錯体を単一化し、その電位を一致させることで、Cu-In合金ナノ粒子を合成可能としており、その太陽電池化は可能であることが明らかとなっている。効率向上のためにGaを含有することが必須となるが、Gaの特性上、容易には合金化できないと予測されていたが、ナノ粒子中に優位な量で含有可能な手法を見出している。一方、我々は、世界で初めて、CIGS太陽電池の基礎となる均質なCu-In (CI)合金ナノ粒子を常温の水溶液中で合成することに成功した。そこで本研究では、計算科学を利用した金属錯体の単一化/平衡状態維持と還元反応速度(電位)の強制一致手法を、三元系(CIS)/四元系(CIGS)の均質単結晶合金ナノ粒子を合成するための手法に拡張し、合成したCIGS合金ナノ粒子を用いて、“塗る"という極めて簡単な操作でCIGS太陽電池を形成する技術を開発する事を目的とした。錯生成定数を用いて各種金属錯体を単一化可能な条件を見出した。

これらの錯体種と還元電位は比例関係にあり、両者の相関から、Cu錯体及びIn錯体の還元電位を一致させるためにアスパラギン酸を用いる必要があることを明らかとした。本条件に従って還元反応を進行することで、CIGSの前駆物質であるCuIn合金ナノ粒子を水溶液中で合成することに成功した。本研究で開発された前駆物質を基板表面上に“塗り"、均質な膜を形成するための条件を解明し、その塗布基盤を用いてセレン化反応を進行させたところ、均質な化合物太陽電池膜を形成することが出来た。この化合物太陽電池は、表面が平坦であり、量子効率及びCIS/CdS界面でのpn接合が改善し、開放電圧が大きく上昇したため、2.3%の変換効率を示すことが出来た。即ち、塗布という簡単な方法で高効率な化合物太陽電池を形成可能であること、更に効率を向上させるためには結晶性を向上させることで直列抵抗を低減させ、短絡電流密度及び曲線因子を向上させること、が必要であることを明らかとした。気相法など従来のCIGS(Cu(InGa)Se2)太陽電池合成法には、均質化が困難、形成時に必要量の数10倍以上の原料を浪費する、量産に不向き、など実用化上の大きな障害があった。そこで本研究では、計算科学を利用した金属錯体の単一化/平衡状態維持と還元反応速度(電位)の強制一致手法を用いて、CIの均質単結晶合金ナノ粒子を合成するための手法に拡張し、合成したサイズと分布を制御したCI合金ナノ粒子を用いて、“塗る"という極めて簡単な操作でCIGS太陽電池を形成する技術を開発した。塗布という簡単な方法で形成したCIS太陽電池は約3%の変換効率を示した。水溶液中で金属錯体を単一化すること、その条件を用いることによって初めてCu-In合金粒子を合成可能であること、合成した粒子を塗布しSe化することで太陽電池化が可能であること、など、基礎となる技術は順調に開発され、相関を明確化している。今後は以下についての研究開発を行う。平衡の達成と錯生成定数の変化を同時に制御し、三種及び四種の金属錯体の還元反応速度(電位)を一致させる条件を解明することで、均質単結晶CIGS合金ナノ粒子合成方法を明らかとする。還元反応速度はCV等で評価する(高橋、横山、下位)ナノ粒子間の接合を保持した状態で塗布し高効率のCIGS太陽電池を形成する技術の開発を行う(高橋、田路、横山)28年度が最終年度であるため、記入しない。材料科学塗布でCIGS太陽電池を合成する技術を確立するために、以下の二課題を検討する。CIGS四元系合金ナノ粒子合成手法の開発:均質単結晶CIGS合金ナノ粒子の合成:現有技術(CI合金ナノ粒子)及び平成26年度に開発した技術(CIS三元系合金ナノ粒子)を更に拡張させ、均質単結晶CIGS合金ナノ粒子の合成手法を確立する。前年度の結果に依存するが、水溶液若しくは気相法を利用することでSe化は比較的容易に進行する可能性がある。即ち、CIS三元系からCIGS四元系に展開するより、CIG三元系からCIGS四元系に展開する方が容易な可能性も考えられる。従って、平成27年度はCu-In-Gaの三元系合金ナノ粒子の合成手法の開発を検討する。本手法では、CIS系の第一課題と同様に、錯生成定数を用いた計算予測手法を用いて溶液中の各種金属錯体を単一化若しくは複核錯体化可能な条件を探索し、溶液中での平衡の維持、且つ金属元素ー配位子間の結合強度(生成定数とpHに依存)の制御、を同一溶液中で行う。金属錯体の存在状態や還元挙動は、ESI-TOF-MS、電気化学測定、放射光を利用したX線構造解析、などにより明確化する。(担当:高橋、田路)塗布するだけでCIGS
機械的圧迫による間接的な神経細胞障害メカニズムの解析-培養細胞系圧迫モデルを用いて-

神経圧迫障害の病体、特に神経再生を妨げるグリア細胞の増殖を理解するために、培養グリア細胞(ラットアストロサイトcell lime、RCR-1)の機械的圧迫に対する影響を分析した。細胞が培養されている密封したチャンバー内に一定量(0240mmHg)、一定時間(060min.)ヘリウムを流入し、48時間後の細胞数および8時間後の^3H-Tdrの取り込みを計測した。その結果、機械的圧迫によりRCR-1の細胞増加およびDNA合成は有意に促進された。この圧迫は10分まで時間依存性で120mmHgまで容量依存性であった。この効果はチロシンキナーゼにより濃度依存的に抑制された。一方KN93、H7ならびにstaurosporineなどのPKG、PKA、PKC並びにCaMKのキナーゼインヒビターでは有意な抑制は認められなかった。圧迫が加えられた細胞のcAMPおよびIP3レベルの増加も認められなかった。また、stretch-activated channelのインヒビターであるGd^<3+>によっても抑制は認められなかった。従って、機械的圧迫-主にtransmural compressionであり、圧迫に伴うstretchではない-による細胞増殖には主にチロシンキナーゼが関与していることが示唆された。さらに圧迫が加えられた培養細胞の培養液を取り出し、圧迫が加えられていない培養細胞に加えると、圧迫60分後に取り出された培養液による反応をピークに細胞増殖並びにDNA合成が促進された。それゆえ、この圧迫による細胞増殖では、圧迫に伴いなんらかの物質が細胞により分泌され、それによりautocrineにその細胞自身が刺激され、細胞内では主にチロシンキナーゼが関与するpathwayで核内に情報が伝達され、DNA合成が生じ、細胞増殖が促進されたと判断した。同様の機械的圧迫や、圧迫に伴いRCR-1より分泌された物質が神経細胞にどのように関与するかについて現在研究をすすめている。
クルースターマン和とリー型有限群の表現

1.有限簡約代数群GのGelfand-Graev表現のHecke環Hの既約表現(ベッセル関数)はCurtis(1993),Curtis-Shinoda(2004)により研究されて来た。Curtis(1993)は既約表現の指標値を与える式を与え、Curtis-Shinoda(2004)はその指標値のGL_nの特別な場合は一般化されたクルースターマン和であることを示した。これらの結果を踏まえ、まずGL_4の場合に全ての指標値を求めることを試み、次の結果を得た。(1)Hの生成元とその関係式につき、各標準基底の間の構造定数を具体的に求めることにより詳しくしらべた。Hには位数2の同型写像があるので、約半分の関係式を調べればよい。Bruhat分解を使って計算をした。この考察の結果、Curtis-Shinodaで求められたコクセター型の標準基底B_<12>,B_<23>以外にB_<13>,B_0型の標準基底に対して求められれば全てのベッセル関数の値を求めるには十分であることを示した。一般のGL_nの場合にコクセター型の標準基底でHが生成されるであろうという予想がある。この計算結果はまだ検証すべき点を残しているが、この予想に対し否定的な材料を与えている。(2)B_<13>,B_0型の標準基底についてCurtisの公式を適用するためには各標準基底のサポートにつきその共役類を知る必要がある。各場合に正則共役元、非正則共役元の個数をまず求めた。これから、ベッセル関数の値を与える式を求めたが、最終的な形には、まだ到っていない。より詳しい共役類の分布を知る必要がある。2.Tulunayは博士論文の中で得られた主要結果について発表をした。特にカスピダル型のGL_nの既約表現に対応するHのベッセル関数の値を具体的に与えた。これはCurtis-Shinodaの結果の一部に、別証明を与えたものである。
社会性昆虫の繁殖制御に関わる神経・内分泌機構の進化学的研究

真社会性ハチ類の繁殖制御機構を比較研究するために、生殖腺刺激ホルモンの候補であるドーパミンを調節する要因について調査した。高次真社会性種であるセイヨウミツバチにおいて、雌ではドーパミンが卵巣発達や交尾飛行を促進し、ドーパミンの前駆物質であるチロシンを多く含む餌(特にローヤルジェリー)が脳内ドーパミン量を上昇させることが分かった。一方、雄ではドーパミンが交尾飛行を活性化させ、幼若ホルモンが脳内のドーパミン量や受容体遺伝子発現量を上昇させることが明らかになった。ミツバチ雄の幼若ホルモンによるドーパミン調節機構は、低次真社会性マルハナバチ類や単独性ハナバチ類の雌雄にも保存されていることが示唆された。社会性昆虫で見られる繁殖分業は巣の成長や繁殖の高効率化に寄与しており、繁殖制御機構の解明は繁殖分業の進化過程を知る上で重要な課題である。本研究では、社会性進化の程度の異なる3種のハナバチを用いて、生殖腺刺激ホルモンの候補であるドーパミンについて、生殖腺の発達に伴うドーパミン関連物質量やドーパミン受容体遺伝子・合成系遺伝子の発現量の変化を調査し、ドーパミンを調節する生理的要因や環境要因を特定する。平成24年度では、まずセイヨウミツバチにおいて、女王とワーカー間でドーパミン受容体遺伝子やドーパミン合成系酵素遺伝子の脳内発現量をRT-PCR法により定量し、比較した。ドーパミン受容体(3種類)の遺伝子発現量や合成酵素遺伝子発現量において、女王とワーカー間で大きな違いは検出されなかった。無女王群ワーカーにチロシンやローヤルゼリーを経口摂取させた実験では、脳内でのドーパミン関連物質の上昇が検出されたが、ドーパミン合成系酵素遺伝子の発現量に影響は見られなかった。オスのドーパミン合成系酵素遺伝子の発現量は脳内で日齢に依存して増加したが、メソプレン処理による発現量への影響は検出できなかった。クロマルハナバチにおいて、二酸化炭素ガス対するメスの脳内ドーパミン量の減少や卵巣発達への影響が見られた。オスでは、日齢に依存した脳内ドーパミン量の動態、活動性と飛翔活性の日齢変化、および生殖器官の形態変化が特定できた。また、ドーパミン受容体遺伝子、ドーパミン合成系酵素遺伝子の発現定量系の確立のために、プライマーを設計し、実験条件の検討を行った。キムネクマバチにおいて、メソプレン処理による脳内ドーパミン量や他の生体アミン量への影響を調査した。その結果、脳内ドーパミンにおいてのみ、メソプレンの影響を受けることが分かり、ミツバチのオスと同様のドーパミン制御機構を備えていることが分かった。社会性昆虫で見られるメスの繁殖分業はコロニーの成長や繁殖の高効率化に寄与しており、繁殖制御機構の解明は繁殖分業の進化過程を知る上で重要な課題である。本研究では、社会性進化の程度の異なるハナバチ類3種を用いて、性行動や生殖腺発達を促進するドーパミンについて、ドーパミンを調節する生理的要因や環境要因の特定を目指す。平成25年度では、前年度までにやり残したセイヨウミツバチの実験を完了させるとともに、クロマルハナバチやキムネクマバチの性行動とドーパミンとの関係についても調査した。まずセイヨウミツバチにおいては、前年度までに女王や産卵ワーカーの高い脳内ドーパミン濃度が、ローヤルゼリー摂取を介したチロシン経口摂取に由来する可能性を示唆する結果を得ていたので、さらに実験コロニー数を増やし、補強するデータを集めた。それらの結果を論文化し、現在、その論文原稿を査読付きの学術雑誌に投稿している。クロマルハナバチにおいて、前年度までにワーカーおよびオスの脳内ドーパミンと性行動や生殖器官の発達との関係について調査してきたが、女王における調査が行われていなかった。そこで、飼育条件下における交尾直後の女王、低温休眠中の女王、創設初期(産卵開始後)の女王について、血中、脳内、胸部神経節内、腹部終末神経節内のドーパミン量をそれぞれ定量し比較した。その結果、交尾直後の女王の血中、脳内、胸部神経節内ドーパミン量が創設女王のそれよりも有意に多かった。これらの結果は、交尾時期のドーパミン量が産卵開始時よりも多いというセイヨウミツバチの女王の結果と類似していた。キムネクマバチにおいては、ドーパミンによるオスの縄張り行動の活性化について、注入するドーパミン濃度の異なる実験群を新たに追加した。その結果と前年度までのオスにおけるメソプレンに対する脳内ドーパミン量の増加を示す結果を論文化し、査読付き学術雑誌に発表した。社会性昆虫で見られる繁殖分業は、巣の成長や繁殖の高効率化を実現するために進化した性質であり、繁殖制御機構の解明は進化生物学上の重要な課題である。

本研究では、社会性進化の程度の異なる3種のハナバチを用いて、生殖腺刺激ホルモンの候補であるドーパミンについて、生殖腺の発達に伴うドーパミン関連物質(ドーパミンとその前駆・代謝物質)量やドーパミン受容体遺伝子の発現量の変化を調査し、ドーパミンを調節する生理的要因や環境要因を特定する。平成23年度では、まずセイヨウミツバチにおいて、オスの性成熟に伴うドーパミン関連物質の脳内量を調査した。生殖腺の発達に伴って脳内のドーパミン前駆物質量は減少し、ドーパミンや代謝物質量は増加した。性成熟前のオスにメソプレン処理を施したところ、脳内ドーパミン量は増加し、特定のドーパミン受容体遺伝子の発現が上昇した。無女王群ワーカーにおいては、生殖腺の発達に伴ってドーパミンと代謝物質の脳内量は増加したが、メソプレン処理による脳内ドーパミン量の増加は見られなかった。女王・無女王群ワーカーでは、餌からのチロシン供給がドーパミン量に影響を与える結果が得られた。このように、脳内のドーパミン制御機構がオスとメスで異なることが確認できた。クロマルハナバチにおいて、無女王条件下でワーカーにドーパミン経口摂取を一定期間行ったところ、脳内でのドーパミンの取り込みと代謝物質の増加が確認された。卵巣発達が予想以上に速かったため、卵巣発達を評価する日齢を今後検討する必要がある。キムネクマバチにおいて、オスのドーパミン注入による飛翔行動への影響を調査した。クマバチのオスは繁殖なわばりを維持するために飛翔行動の活性を高める必要があり、ドーパミン注入によって、飛翔行動の促進や活動性の上昇が引き起こされた。単独性種のオスにおいても、ドーパミンが繁殖行動を促進する可能性が示唆された。今年度の実験計画に沿って実験を遂行することができ、実験に用いた3種それぞれにおいて、次年度の研究につながる研究成果を残すことができた。各種の具体的な達成度に関しては後述するが、今年度の「研究の目的」に対する全体の達成度は高いといえる。セイヨウミツバチにおいて、メスの脳内ドーパミン量に影響を与える要因が合成酵素の遺伝子発現や酵素活性ではなく、女王物質の存在やローヤルゼリー、チロシン摂取であることが証明できた。この成果の一部を今年度に投稿論文として発表した。無女王群ワーカーにおけるチロシン摂取やローヤルゼリー摂取による脳内ドーパミン量への影響については、現在、投稿論文用の原稿を執筆している。オスでは、性成熟に伴う脳内・胸部神経節内ドーパミン関連物質とオクトパミン関連物質の動態を明らかにし、これらの物質がオスの繁殖行動の一部である交尾飛行の活性を高めることを実験的に証明した。また、メソプレン処理により、脳内ドーパミンが増加し、オクトパミンへの影響が検出されなかった結果は、メスのメソプレンに対する作用とは大きく異なり、重要な発見である。この成果をまとめた投稿論文は学術雑誌に受理され、現在、印刷中である。このように、ミツバチを用いた実験では、今年度の「研究の目的」に対する達成度は十分高いといえる。クロマルハナバチにおいては、オスの日齢に依存した脳内ドーパミン・オクトパミンの動態とそれに伴う行動変化や性成熟を明らかにした。今後、その役割を実験的に証明し、論文化を目指す。ワーカーによる脳内ドーパミンと卵巣発達との関係は、今後、追及する必要がある。キムネクマバチにおいては、オスのメソプレン処理による脳内ドーパミンへの影響を示唆する結果が得られ、現在、論文化を進めている。
星間分子の新しい重水素濃集メカニズム:極低温星間塵表面反応

星間分子の重水素濃集プロセスとして研究代表者らが提唱している極低温星間塵表面反応を,実験により定量的に評価した.特に,高度な重水素濃集が観測で確認されているホルムアルデヒド,メタノールの重水素化表面反応に焦点をあて,重要な反応経路について実効的な反応速度定数を決定し,上記分子種に関する重水素濃集の星間塵表面反応ネットワークを完成させた.星間分子の重水素濃集プロセスとして研究代表者らが提唱している極低温星間塵表面反応を,実験により定量的に評価した.特に,高度な重水素濃集が観測で確認されているホルムアルデヒド,メタノールの重水素化表面反応に焦点をあて,重要な反応経路について実効的な反応速度定数を決定し,上記分子種に関する重水素濃集の星間塵表面反応ネットワークを完成させた.本研究のねらいは極低温星間塵表面反応による星間分子の重水素濃集メカニズムの解明である.平成19年度は,分子雲における水分子およびその重水素体生成反応を調べた.星間水分子の重水素/水素比は,およ10^<-2>10^<-3>であり,元素の宇宙存在度10^<-5>に比べて重水素濃集が進んでいる.分子雲で水分子を生成するには星間塵表面でのO_2分子への水素原子逐次付加反応(O_2→HO_2→H_2O_2→H_2O)が重要であると考えられているが,その反応の詳細は全く分かっていなかった.本研究では10Kの極低温基板(疑似星間塵表面)にO_2分子を蒸着し,そこへHもしくはD原子を照射し,原子逐次付加反応の有無とその反応が重水素濃集に果たす役割を調べた.実験の結果,付加反応の前段(O_2→HO_2→H_2O_2)は水素,重水素付加との間に反応速度の差はほとんど見られず,低い活性化エネルギーに対するアレニウス的な反応で進むことが分かった.また,後段(H_2O_2→H_2O)は重水素付加反応が水素付加よりも一桁遅く,トンネル反応によって進んでいることが明らかになった.メタノールに見られるようなH-D置換反応は観測されなかったが,星間塵上におけるH,D原子付加反応のみでも分子雲で観測された重水素濃集度を実現できることを初めて明らかにした.本研究のねらいは極低温星間塵表面反応による星間分子の重水素濃集メカニズムの解明である。平成20年度は,ホルムアルデヒドおよび水分子の重水素濃集プロセスに関する実験を行った.宇宙(分子雲)におけるホルムアルデヒドは重水素/水素比が数十%程度まで高度に重水素濃集している.濃集プロセスとして氷表面におけるH-D原子置換反応が重要であることは以前の研究で分かっていたが,その反応速度の情報は得られていなかった.本研究では低温氷上のH_2COおよびD_2COにそれぞれD, H原子を照射することにより, H-D(D-H)置換反応, H, D原子付加反応の実効的な反応速度を求めた.これまでの研究成果と併せると, CO-ホルムアルデヒドーメタノールを含めた反応系のうち,主要な反応経路の実効反応速度がすべて明らかになったことになる.水分子の重水素濃集過程に関しては, O_2分子へのD原子逐次反応の温度依存性を調べた.水分子におけるH-D(D-H)置換反応は観測されなかったが, CO-ホルムアルデヒドーメタノール反応系と比較して反応可能温度域は10Kほど高く,反応速度は10100倍大きいことが分かった.重水分子は極めて効率的に生成されるが,その反応経路は付加反応のみであるため(置換反応がないため),タイムスケールの大きい宇宙空間では結果的に重水素濃集度は10-3程度に抑えられることが考えられる.
腫瘍特異的増殖性アデノウイルスを用いた子宮癌細胞の可視化とスクリーニング法の開発

がん細胞の可視化は、がんの診断や治療への応用が可能な技術である。本研究では、がん特異的に発現する遺伝子と蛍光蛋白を産生するウイルスとを組み合わせてがん細胞でのみ増殖し蛍光を発するウイルス(TRAD-GFP)を作成し、TRAD-GFPを利用した婦人科がんのスクリーニングについて検討した。その結果、TRAD-GFPによる蛍光の有無によって正常細胞とがん細胞とが区別でき、さらに蛍光を目印にがん細胞のみを効率よく回収してがんの遺伝子異常を高感度に検出することができた。これらの技術は、客観的かつ感度・特異度の高い新しいがん検診システムに応用できる可能性がある。テロメレースは悪性腫瘍特異的に発現しており、婦人科癌の90%以上がテロメレース活性を示す。がん特異的なテロメレース活性化はhTERTの発現の有無により規定されている。我々はhTERT promoter制御下に自己複製するアデノウイルスベクター(Tumor specific replicative adenovirus ; TRAD)を作製した。TRADは癌細胞特異的に増殖する。本研究ではTRADの癌特異的増殖をスクリーニングに応用し、微量検体からの効率的かつ客観的な癌スクリーニング法の開発を目的とした。TRADにGFP遺伝子を組み込み、TRAD感染細胞をGFPの発光によって検出するシステムを構築した。細胞株および子宮擦過細胞検体にTRAD-GFPを感染させ、適切な条件下で24時間培養したのち、癌細胞を含むサンプルにおいてGFPの蛍光が観察された。2, GFP発現によるスクリーニング感度・得意度の検討子宮癌細胞株と正常細胞を種々の比率でまぜTRAD-GFPを感染させた。蛍光顕微鏡にて観察し、GFPの発現は癌細胞に特異的であること、および、GFPに基づいて癌細胞を感度良く検出できることを確認した。3, GFP発現による臨床検体のスクリーニング健常者および癌患者より採取された子宮頸部および体部の擦過細胞検体にTRAD-GFPを感染させ、GFPの発現を指標としたスクリーニングの感度・得意度につき検討した。癌患者におけるGFP陽性率は90%以上であり、本スクリーニングが極めて高い感度を有することが示唆された。子宮頚癌細胞株C-33Aと正常細胞を種々の比率で混ぜ、一方はそのままDNAを抽出する。他方はTRAD-GFPを感染させた後、GFP陽性細胞をsortingにより回収し、回収された細胞からDNAを抽出する。これのDNAを用いてp53mutationにつき検討したところ、TRAD-GFP感染後のsortingによりmutationの検出感度が上昇した。まず、TRADにGFP遺伝子を組み込み(TRAD-GFP)、TRAD感染細胞をGFPの発光によって検出するシステムを構築し、癌細胞株および子宮頚部および体部の擦過細胞検体を用いてTRAD-GFPの効率の良い感染および癌特異的なGFPの発光を確認した。次いで子宮頚癌細胞株C-33Aを用いてTRAD-GFPと他の遺伝子異常とを組み合わせたスクリーニングに関する検討を行い、TRAD-GFP感染後にGFP陽性細胞をsortingにより選択的に回収・解析することにより、p53 mutationの検出感度が上昇することを確認した。hMLH1プロモーターのメチル化は子宮体癌に高頻度に認められる異常であり、子宮内膜発癌の比較的早期に生じる変異と考えられている。子宮体部擦過細胞検体にTRAD-GFPを感染させた後GFP細胞をsortingにより回収して遺伝子解析を行ったところ、細胞診懸濁液からは検出できなかったhMLH1プロモーターメチル化が検出可能となった。本研究によりTRAD-GFPを用いて検体中に含まれる微量な癌細胞を効率良く検出できるシステムが構築できた。さらに、sortingによりGFP陽性細胞を回収することで癌細胞のenrichmentが可能となり、遺伝子異常の検出感度が従来の方法に比べて格段に上昇した。本方法は細胞診材料からの遺伝子スクリーニングの実用に道を開く画期的なtechnologyである。
機能的血管内皮細胞を用いた脳梗塞に対する細胞治療の評価

虚血に対する治療効果の高い血管内皮細胞(Alde-Low EPC)を、ラット脳梗塞モデルに投与する実験を行った。1Alde-Low EPCの投与は急性期脳梗塞において脳梗塞体積を抑制する。2投与したAlde-Low EPCは脳梗塞急性期に虚血巣に集積し治療効果を発揮する。3脳梗塞作成後14日後の評価を追加し、Alde-Low EPCの脳梗塞縮小効果が確認できた。の3点が明らかとなった。投与した細胞が投与後24時間という短期間に梗塞巣に集積して脳梗塞を縮小させ、さらにこの効果が2週間後にも確認できたことは、今後の脳梗塞に対する再生医療の研究の一端に寄与できたのではないかと考える。臍帯血より培養した血管内皮前駆細胞(EPC)の脳梗塞に対する治療効果を動物実験にて確認することが目的である。まず最適なEPC細胞の抽出期間、投与方法を明らかにすることを目指している。すでに我々はアルデヒドデヒドロゲナーゼ活性の低いEPS(Alde-low EPC)が特に脳梗塞縮小作用を持つことを明らかにしており、その抽出方法の違いによる活性をin vitroで確認する実験を行っている。今までは、ますEPCをアルデヒドデヒドロゲナーゼ活性により分類してから培養・保存してマウスの脳梗塞モデルに投与していたが、臨床応用に準じて長期保存を目的に、EPCを培養しつつ保存期間を延長し、使用直前に分類して投与が可能かを検討している。具体的には保存温度、保存期間をそれぞれ規定し、もっとも有効なEPCを同定する作業を行っている。0度、ー30度、ー90度の温度設定と、1か月、3か月、半年の保存期間を設定してそれぞれのEPC活性を確認している。in vitroの結果を踏まえ、in vivoにて脳梗塞縮小効果を検定する予定である。現時点では、これらの条件下でEPCの活性が有意差をもって異なる群は存在せず、さらにnを増やして差別化を図るであるが、仮に保存方法で差が出ない場合はむしろ長期間保存した細胞も治療効果を持つこととなり、投与方法による違いをin vivoで確認する作業に移行する計画である。臍帯血から抽出した血管内皮前駆細胞(EPCs)の活性が、保存期間により異なるかを検証した。前回の科研費Cで明らかとした脳梗塞縮小効果の高いアルデヒドロゲナーゼ活性の低いEPC(Alde-low EPC)に分離してから培養し、24時間以内にラット一過性脳虚血モデルの投与した群と、培養後1か月冷凍保存後に投与した群を比較した。昨年度までのin vitroの実験では、保存したAlde-low EPCでも効果に期待がもてることが予想されたが、in vivoでは1か月保存したAlde-low EPCでは対象であるPBよりは効果があるものの、明らかに分離・培養してすぐに投与した群よりもすべての検証で劣った成績であった。このことは臍帯血からEPCを分離し、さらにアルデヒドデヒドロゲナーゼ活性の差により分離・培養して早期の使用が望ましく、臨床応用には課題が残り、培養、保存についてのさらなる研究が必要であると考える。しかしながらこの研究において、Alde-low EPCの脳梗塞縮小効果はさらに確実なものと認識された。新鮮なAlde-lowEPC投与群の脳梗塞作成後1日の評価では、対照と比較して死亡率の減少と脳梗塞縮小効果は有意差をもって勝っていた。さらに新生血管の存在を示唆するFactor VIIIが脳梗塞近傍に迷入し、脳梗塞領域の血管に取り込まれていることが確認できた。また14日後の観察では梗塞巣にはEPC自体は残存しておらず、EPCの脳梗塞縮小効果は直接的な再生医療というよりも、各種サイトカインの誘導による、パラクライン効果が主たるものでいわゆる「脳保護作用」を有すると予想された。今後は臍帯血由来のみならず、さらに臨床応用に適した脂肪から培養した間葉系幹細胞の脳梗塞再生能力を確認する計画である。脳神経外科学脳卒中予定通りの進行程度であるものの、保存方法、保存期間で活性に有意差を認めておらず、その原因を確認する作業に手間取っているのが現状である。しかしながら、仮に有意差を認めない場合でも、in vitroの実験に移行するスケジュールは変えずに、投与方法(経動脈的、経静脈的、直接投与)による差別化を明らかにする予定である。in vitroの実験終了後、マウスを用いて動物実験に移行するが、脳梗塞モデルを一過性脳虚血モデルとするか、永久的脳梗塞モデルとするかを検討している。in vivoでは確認されなかった保存方法・期間での効果の差も確認する予定である。購入した動物実験用機器が予定よりも安価に入手できたため、68000円を繰り越しとした。学会参会を1つ増加する予定とする。
酸性発生土の固化処理を目的とした貝殻焼成石灰の利用法

この研究は,3つの段階から成り立っている.すなわち,(1)pH<5の建設発生土を活用するにあたって生化学的に処理可能な状態,言い換えれば,短期間で酸化を完了させる最適pH条件の把握,(2)ボーリングコアの物理的・化学的不連続面の痕跡にもとづく,酸性土斜面の崩壊メカニズムの明確化および(3)pH<5で,かつ,有機物含有量>8%の土に牡蠣殻の焼成,水和により得た水酸化カルシウムを添加した場合の安定処理効果の確認である.これらを追究するために実施した各種の室内試験および現地調査から,次のような成果が得られた.1.滅菌試料と非滅菌試料のpH,硫酸イオンの濃度変化を比較した結果,パイライトの酸化過程には硫黄酸化細菌よりも鉄酸化細菌の関与が重要であること,さらに,生化学的な酸化を早期に完了させるための最適pHは2.53.5であることが明らかになった.2.直径約65mm,長さ約12mのボーリングコアを100mm間隔に切断(92試料)してそれぞれのpH,含水比,電気伝導率,強熱減量を測定したところ,コアには物理・化学特性の異なる不連続面が存在し,この面で斜面崩壊が発生した可能性の高いことを見い出した.3.牡蠣殻由来消石灰の品質を市販の工業用消石灰と比べても遜色がなく,また,破砕した殻片を同時に混入(対象土の乾燥質量比の3割以下)しても気中強度が低下する兆しは認められない.一方,水浸強度は半減するものの供試体の変形係数の大小には関与しない.この研究は,3つの段階から成り立っている.すなわち,(1)pH<5の建設発生土を活用するにあたって生化学的に処理可能な状態,言い換えれば,短期間で酸化を完了させる最適pH条件の把握,(2)ボーリングコアの物理的・化学的不連続面の痕跡にもとづく,酸性土斜面の崩壊メカニズムの明確化および(3)pH<5で,かつ,有機物含有量>8%の土に牡蠣殻の焼成,水和により得た水酸化カルシウムを添加した場合の安定処理効果の確認である.これらを追究するために実施した各種の室内試験および現地調査から,次のような成果が得られた.1.滅菌試料と非滅菌試料のpH,硫酸イオンの濃度変化を比較した結果,パイライトの酸化過程には硫黄酸化細菌よりも鉄酸化細菌の関与が重要であること,さらに,生化学的な酸化を早期に完了させるための最適pHは2.53.5であることが明らかになった.2.直径約65mm,長さ約12mのボーリングコアを100mm間隔に切断(92試料)してそれぞれのpH,含水比,電気伝導率,強熱減量を測定したところ,コアには物理・化学特性の異なる不連続面が存在し,この面で斜面崩壊が発生した可能性の高いことを見い出した.3.牡蠣殻由来消石灰の品質を市販の工業用消石灰と比べても遜色がなく,また,破砕した殻片を同時に混入(対象土の乾燥質量比の3割以下)しても気中強度が低下する兆しは認められない.一方,水浸強度は半減するものの供試体の変形係数の大小には関与しない.1.崩壊履歴のある酸性切土法面で「簡易動的コーン貫入試験」を実施して貫入抵抗N_d値≧50の基盤の深度範囲を調査した結果,8ヶ月間でおよそ2m深部へ移行(2001年7月と2000年11月との比較)していることが判明した。さらに,当該法面で採取した12mの深さでのボーリングコアを10cmごとに切断してこれらの物理的,化学的性質を調べたところ,厚さ数10cmの層理面が4つ含まれており,そのうちの2つの層理面が崩壊時のすべり面に一致していることを確認した。2.一般に,酸性泥岩は掘削後急速に風化が進行して,予知・予測の困難な斜面崩壊にいたっている。そこで,上記1の結果をより生化学的な見地から探究する目的で,初めに酸性泥岩を特徴づけるパイライト含有量の測定方法を検討,これを確立した。次に,風化の過程にある酸性泥岩の特性を,密封状態で破砕試料を浸漬した水中の溶存酸素消費量と浸出水のpH,硫酸イオン濃度,鉄イオン濃度,パイライト含有量との関係を調べることで明らかにした。3.酸性発生土の土性(主としてpH)を改善して盛土,道路路床や造成基礎などの土構造物に活用することを目的として,(1)石川県河北郡津幡町で採取したpH=2.53.0の土の物理的性質(土粒子の密度,液性限界,塑性限界,粒度組成),締固め特性,CBRおよび化学的性質(成分組成,有機物含有量,強熱減量)を調べた。(2)石川県鹿島郡中島町産養殖真牡蠣の殻の焼成,水和により得た水酸化カルシウムのX線回折パターンおよび化学成分組成を調べて,品質的には市販の工業用消石灰と比べてもとくに遜色のないことを確かめた。(3)「酸性土単体の一軸圧縮強さ」と「牡蠣殻消石灰を添加した酸性土の一軸圧縮強さ」とを比較して,牡蠣殻消石灰は固化助材として利用可能であることを確認した。

1.能登半島七尾湾産養殖真牡蠣の殻を1000°Cで約60分間焼却,焼成した酸化カルシウム100gあたり6570mlの蒸留水を注いで得た水酸化カルシウムの化学成分組成,X線回折パターンを調べた上で,この牡蠣殻由来消石灰と市販の工業用消石灰1号を個別に有機物含有量>10%の粘性土に添加,締固めて作製した円柱供試体(直径約50mm,高さ約100mm)の空気中養生最長180日および水浸養生最長56日の一軸圧縮強さquを求めて比較したところ,強度発現性や耐水性に消石灰の種類による差は全く認められなかった.このことから,牡蠣殻由来消石灰の効用は市販品と同等との知見を得た.2.顕在的酸性土の安定処理効果を調べるために,道路斜面で採取した細粒分質砂(pH>6)と約2週間の空気乾燥後にpH<3の強酸性へ移行した粘土に個別にセメント系固化材,工業用消石灰1号を添加したときのCBRおよび一軸圧縮強さquを求めた.その結果,安定材の種類や添加率が同じであっても酸性土のCBRは細粒分質砂の1/21/4,quは1/101/20であり,改良対象土のpHが安定処理後の支持力増分や強度発現におよぼす影響は極めて大きいことが確認された.3.地山の酸性堆積軟岩の中に存在する硫黄酸化細菌および鉄酸化細菌を室内で単離,培養した菌群を用いてパイライトの風化過程を追跡した.具体的には間隙水の酸素消費,pHや硫酸イオン濃度の変化を測定,これらを指標に風化速度の決定因子である温度^<1)>の影響度を「生化学的反応速度定数」を求めることにより評価した.1)昨年度の研究において,酸性堆積軟岩は溶存酸素を含む水との接触部分で反応が速やかに進行し,pH≧6ではパイライト含有率が高く,その消費にともなってpHが低下して硫酸イオンを生成すること,さらに,反応速度は温度が高くなるほど大きくなることを確認している.1.粉砕した牡蠣殻(径20.85mm,0.850.25mm,0.25-0mmの3種)を酸性硫酸塩土(pH≒3)に混ぜてから突固めるまでの時間間隔が異なっても,締固め曲線の形状および最適含水比,最大乾燥密度はほとんど変わらないことがわかった.同様に,殻の径が締固め特性におよぼす影響も認められなかった.2.酸性硫酸塩土単体に工業用消石灰とセメント系固化材とを個別に添加したときのCBRは前者の安定材を用いる方が大きくなるものの,土に粉砕殻を混入すると安定材の種類にかかわらずCBRはほぼ同じ大きさとなることが判明した.3.化学的な実験において,黄鉄鉱(パイライト)含有量が酸性硫酸塩土の潜在的酸化ポテンシャルを推定する因子となり,また,間隙水の硫酸イオンが土のpHを決定する因子となることが確かめられた.4.生化学的な実験において,滅菌試料と非滅菌試料のpH,硫酸イオンの濃度変化を比較したところ,黄鉄鉱の酸化過程には硫黄酸化菌よりも鉄酸化菌の方が深い関連をもっていること,さらに,このような生化学的な酸化を早期に完了させるための最適pHは2.53.5であることが明らかとなった.5.ボーリングコアの土質試験や簡易動的コーン貫入試験の結果から判断して,掘削などによって露出し,酸化の進行する切土斜面は土粒子間の固結力が低下することで崩壊を生じる恐れがあり,勾配緩和の策を講じるとともに牡蠣殻由来の炭酸カルシウムや水酸化カルシウムを散布,混合して中和を図る必要がある.