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１９世紀フランスの文化事象としてのブルターニュの民謡収集

19世紀のフランスにおいて、他の地域に先駆けて民謡収集が盛んになったのはブルターニュ地方であった。本研究はこの現象を、ロマン主義作家たちの民謡に対する関心や、中世趣味の流行を背景に復活した円卓物語の起源に関する議論等に焦点を当てながら、同時代のフランスやヨーロッパの歴史的・文化的状況の中で検討した。その結果、ブルターニュの民謡収集の成功は、19世紀にフランスが国策として行った全国的な民謡調査を推進する上で大きな契機のひとつとなったことを確認できた。2013年度は初年度なので、今後の研究を進める上で不可欠な基本文献の収集と調査に力を入れた。まず必要な書籍を購入して読解・分析を進める一方で、文献調査のために渡仏し、19世紀フランスのロマン主義作家たちと民謡との関連、およびこれまで十分な文献収集ができなかった19世紀に行われた二つの調査、すなわち文部大臣サルヴァンディーとフォルトゥールの呼びかけによって行われた民謡調査の文献について、パリのフランス国立図書館において集中的に文献収集および調査を行った。さらにこれらの調査の影響によって、その後フランス各地で出版されることになった民謡集および関連文献をリストアップして収集した。またこれら国家レベルの調査とブルターニュにおける調査との関連を探るべく、レンヌ市立図書館の郷土資料館において、ブルターニュの民謡収集に関連する文献を網羅的に調査し、特に代表的な収集家であるラヴィルマルケやリューゼルに関する文献で、これまで閲覧する機会のなかった資料を写真等によって収集した。さらに民謡研究者で歌手でもあるヤン・ファンシュ・ケメネール氏、および彼が活動する音楽グループ「バルザス」のメンバーから、ブルターニュ民謡の現状に関する情報と調査における有益な示唆を得た。またレンヌ第2大学ブルトン語科主任教授のエルヴェ・アルビーアン氏には、ブルトン語教育における民謡の使用に関する有益な情報を得た。さらにレンヌ第2大学教授で民族音楽学を講じるイブ・ドフランス教授からは、文献調査全体に関わる助言を受けた。今年度は、当初の計画ではまず昨年度の研究成果を論文にまとめる予定であったが、研究目的のひとつであった19世紀における「円卓物語」の復活について調べていく過程で、予想もしなかった重要な発見があったため、その調査研究と成果発表をすべてに優先させることにした。結果として、9月に予定していた海外調査を中止し、代わりに英、仏、ブレイス(ブルトン)語の文献の収集・調査・読解に多くの時間を費やすことになった。研究成果の一部は、所属学科の紀要に論文としてまとめたほか、日本ケルト学会研究大会、日本ケルト学会東京研究会および日本ケルト学会九州研究会で発表し、いずれも高い評価を受けた。内容としては、ラ・ヴィルマルケが『バルザス=ブレイス』の冒頭に置いた「グウェンフランの予言」を関して、5世紀のバルドの実在等をめぐる問題等が中心となったが、背景にあるウェールズのバルドたちの再評価という現象や、当時フランスで盛んになっていた「円卓物語」の起源をめぐる議論に光を当てることにより、これまで不明点が多かった青年期のラ・ヴィルマルケの思想形成におけるさまざまな要素を発掘・整理・解明することができた。2015年はラ・ヴィルマルケ生誕200年の節目の年ということもあり、日本ケルト学会九州研究会でさらに2回の発表を行うほか、10月に慶應義塾大学で開催される日本ケルト学会研究大会において「円卓物語」をめぐるシンポジウムを企画している。今年度に明らかになった研究の方向性は、今後他のケルト諸地域の研究家との共同研究の可能性を拓くものであり、来年度はアイルランドやウェールズを専門とする研究者と定期的に交流する場を設けて、さらに研究を深めたいと考えている。今年度は昨年度に引き続き、まず「円卓物語」の復活とブルターニュの民謡収集の関連に関する調査・研究を優先的に進め、その成果の一部を鹿児島大学の『人文学科論集』に論文として発表したほか、日本ケルト学会研究大会、日本ケルト学会東京研究会および日本ケルト学会九州研究会において口頭で発表した。2015年はフランスにおける最初の民謡集『バルザス=ブレイス』の著者ラ・ヴィルマルケの生誕200年であり、それを記念して彼の故郷カンペルレで11月12日13日に行われた国際シンポジウム「『バルザス=ブレイス』の彼方へ」に参加し、フランスにおけるラ・ヴィルマルケ研究の最新の成果に触れるとともに、研究者たちと討論する機会を得た。また今年度は、新たな研究課題としてラフカディオ・ハーン研究にも取り組んだ。申請時には予定していなかった課題であるが、5月に学会で訪れた富山大学において、ラフカディオ・ハーンの蔵書を収めたヘルン文庫を閲覧し、『バルザス=ブレイス』をはじめとするブルターニュの口承文化関係の蔵書を発見したことが機縁となった。そこで10月にヘルン文庫において文献調査に数日を費やし、ハーンの口承文化に関する関心の原点にブルターニュがあることが確認できたので、その成果を平成28年2月に富山大学で行われた国際シンポジウム「ラフカディオ・ハーンとフランス」において発表した。従来アイルランドのみに焦点が当てられてきたハーンとケルトの関係に一石を投じる研究であり、発表の内容は論文として富山大学の『ヘルン研究』創刊号に掲載された。

その結果、ブルターニュの民謡収集の成功は、19世紀にフランスが国策として行った全国的な民謡調査を推進する上で大きな契機のひとつとなったことを確認できた。交付申請書を作成した時点では考えてもいなかった重要な発見が幾つかあり、今後の研究の発展に対する期待が高まったため。鹿児島大学研究者総覧梁川英俊人文学2015年はラ・ヴィルマルケ生誕200年に当たるので、10月に開催される日本ケルト学会研究大会で記念シンポジウムを行う。また日本ケルト学会九州研究会で計4回の発表を行うほか、中央大学人文科学研究所のケルト研究会においても発表を行う予定である。さらに所属学科の紀要に連載中の「グウェンフランの予言」に関する論文を年内に完結させる予定である。11月に文献調査等のため渡仏を予定しているが、それまでは文献の調査・読解を中心に現在行っている研究を継続するつもりである。資料の収集に関しては、民謡収集に関係する調査に関しては成果が多く、期待通りの文献を集めることができたと考えている。ただ、19世紀フランスのロマン主義作家の民謡への関心と18世紀から19世紀にかけて出版された円卓物語関係の資料については、まだ十分な調査ができておらず、来年度以降の課題となろう。今年度分の予算で購入する予定で海外発注した書籍の一部が、年度内に届かなかったため。今後の研究については、現在十分な資料が揃っている国家レベルの民謡調査とブルターニュにおける収集との相互的影響関係を分析し、その成果をできるだけ早くまとめることを最優先としたい。ロマン主義作家たちの民謡への関心や円卓物語の起源に関する論争に関しては、このまとめの作業と並行して資料の収集に努めたい。昨年度に海外発注した分の書籍を購入する。
拡張現実感における視覚・触覚・聴覚のクロスモダリティを用いた感覚提示方式

本研究は視覚、触覚、聴覚のクロスモダリティを用いて各感覚の知覚を強化し、拡張現実感における仮想オブジェクトのリアリティを向上させるための感覚提示方式の研究開発を行った。提案方式の発展として、触覚の他にも平衡感覚や深部感覚など体性感覚とのクロスモダリティにも着目してヒトの知覚特性をついて検討し、刺激の提示方式について明らかにするとともに、クロスモダリティを用いることで錯覚の生起を制御できることを明らかにした。本研究の目的は、拡張現実感環境における人間の五感に対する刺激の新しい提示方式を考案し、仮想オブジェクトの高いリアリティや存在感を感じながらインタラクションできる基盤技術を確立することである。視覚と触覚といった2つの感覚を同時に刺激し、その感覚間の相互作用を用いることで、直接与えた感覚刺激とは異なる知覚を与えることができる可能性が近年の研究で明らかになっている。本研究では、このような感覚間相互作用を有効に扱うための提示手法と、従来手法では不可能な仮想オブジェクトの高いリアリティや存在感を提示するシステムの構築を目指す。本研究は、(1)視触覚クロスモダリティを用いた柔軟な触覚刺激の提示方式、(2)視聴覚クロスモダリティを用いた聴覚刺激の提示方式、(3)視覚・触覚・聴覚のクロスモダリティを用いた三感覚提示方式の3テーマからなる。本年度は、(1)視触覚クロスモダリティを用いた刺激提示として、視覚と前庭感覚のクロスモダリティに着目し、歪んだ世界を見て歩かせた場合に、ユーザの知覚をどの程度変化させることが可能かを検討し、実験システムにおいてユーザの歩行にどのような影響を与えるのかを検証した。また、(2)視聴覚クロスモダリティを用いた刺激提示としては、視覚刺激がファントム音像を異なる位置に提示した場合に、音像知覚にどのような影響を与えるかを調査した。特に提示された音の周波数が音像の知覚方向に影響を与えることを利用して、ファントム音像を提示できない場所で音像知覚させる手法についても検討した。本研究の目的は、拡張現実感環境における人間の五感に対する刺激の新しい提示方式を考案し仮想オブジェクトの高いリアリティや存在感を感じながらインタラクションできる基盤技術を確立することである。視覚と触覚といった2つの感覚を同時に刺激し、その感覚間の相互作用を用いることで、直接与えた感覚刺激とは異なる近くを与えることができる可能性が近年の研究で明らかになっている。本年度は、これまでに検討してきた視覚刺激が与える触知覚が影響を大きく発展させ、視覚刺激によって触錯覚の生起を制御する手法について検討した。構築した視触覚提示装置によって、同一の触覚刺激を提示した場合でも視覚刺激を変更することにより、人は全く異なる触知覚を認識することが示唆され、提案手法を発展させることで、より柔軟な触覚刺激の提示が可能となると考えられる。本研究では、このような感覚間相互作用を有効に扱うための提示手法と、従来手法では不可能な仮想オブジェクトの高いリアリティや存在感を提示するシステムの構築を目指した。本年度は、クロスモダリティによる知覚の制御ならびに、これまで提案してきた視覚・触覚・聴覚の三感覚提示方式を用いた、具体的な応用提案を行った。具体的には、ファントムセンセーションの発生を制御することが可能となり、単一の仮想オブジェクトを触れる場合と複数の仮想オブジェクトに触れる場合の両方があり得るアプリケーションでも、提案方式を利用することで視触覚提示ディスプレイとして構築できる。また、触覚と聴覚のクロスモダリティを用いて食感を提示するシステムを構築し、既存食物の食感を再現したり、これまでにない新たな食感の創造する仕組みとして検討を行った。本研究の成果は、クロスモダリティを用いた多感覚提示ディスプレイを実現するための基礎的知見として、エンターテインメントやヘルスケアなど様々な分野において人々の活動を支援するシステムに関する今後の研究開発に寄与するものと考えられる。本年度は、視覚刺激により触錯覚の生起をコントロールできる可能性が見出され、特に視触覚クロスモダリティを活用するためのプロトタイプの構築完成しており、概ね順調に進んでいる。ヒューマンインタフェース・インタラクションこれまでにクロスモダリティを用いた感覚提示装置を構築するための基本要素に関する研究は順調に進んでおり、視覚による触錯覚の生起を制御する手法の検討がするんだため、視触覚クロスモダリティを活用したシステム実現のための準備が順調に進んでいる。したがって、引き続き同じ体制で研究を推進する。

最終年度となる次年度は、視触覚に聴覚を加えた三感覚におけるクロスモダリティを活用する手法を確立し、構築した感覚提示装置による手法の有効性の評価並びに三感覚提示装置として実利用する場合の課題抽出を行い、本研究をまとめる予定である。研究費については、本年度と同様に、感覚提示装置を拡張するための物品費を使用する。実験参加者には適切な謝金を支払う予定である。また、得られた成果を対外的に発表するための旅費および学会の参加費、学術論文として研究成果をまとめるための校閲や投稿料などに研究費を使用する計画である。視覚と前庭感覚および聴覚のクロスモダリティによるユーザへの影響を調査するための実験システムの構築や、そのための基礎的な知見の収集など、概ね順調な検討が進められている。これまでにクロスモダリティを用いた感覚提示装置を構築するための基本要素に関する研究は順調に進んでいるため、引き続き同じ体制で研究を推進する。また、視覚・触覚のクロスモダリティに関する提案手法の有効性を検証するために、筋電位を用いた客観的評価手法に関しても検討を進めたが、視覚・聴覚のクロスモダリティに関する手法については、より多様な生体情報を利用することが必要であると考えられ、ユーザが知覚した錯覚を評価する方法について、継続して検討を進める。次年度は、視覚と他の感覚のクロスモダリティを考慮した感覚提示装置を構築するために物品費を使用する。実験参加者に長時間に及ぶ拘束が伴う場合には、適切な謝金を支払う予定である。計画時の費用と実費との差によって次年度使用額が生じた。申請当初の計画の変更が必要となる次年度使用額ではないため、当初の計画通り研究を進める。
病因解明を目的としたイオン・エネルギー恒常性を有する視細胞モデルの構築

本研究では,従来の視覚研究が,主に認識機能に関わる高次画像処理機能に関するものであったのに対し,中枢神経系ではない,循環器や消化器などの生理機能を担っている臓器に対する生理的,あるいは疾患に対する病態解明および機能のモデル化と解析を目的としている.昨年度までに,視細胞の光受容機能に直接かかわる光電位変換機構のモデルについては,極めて詳細度と精度の高いモデルを完成させているが,視物質の再生に関わるカスケードについては,文献などによる実測データが乏しいためパラメータの調整が難しかった.本年度は,これらのパラメータについて,どの程度のパラメータ変動範囲で,生理的に適当なマクロデータが再現できるかという点について,感度分析法を応用した手法で解析を行った.その結果,従来想定されていた視物質とトランスデューシンとの親和性について,杆体と錐体でどちらが親和性が高いとしても,視細胞としての機能は再現可能であることが確認でき,このことから,モデルを利用して従来からの作業仮説の検証を行うということは難しいことが確認された.一方,網膜電図の再現という意味では,視細胞からの信号を直接受容する双極細胞について,電気生理的に極めて詳細なモデルを構築することができた.このモデルでは,哺乳類の双極細胞で確認されているイオンチャネル,交換機転を,ほぼ網羅した細胞モデルを構築しており,樹状突起,細胞体,軸索終末のそれぞれのコンパートメントに,報告されているイオン電流を配置することができた.また,これらのイオン電流によって,細胞内のイオン恒常性が維持できるバランスを取ることができた.現在までに,モデルの構築と解析という点においては,研究は概ね順調に進んでおり,網膜に存在し,網膜電図に直接関係する細胞である視細胞と双極細胞については,かなり正確で詳細なモデルを構築することができ,さらに,これらの細胞を組み合わせた場合に,網膜電図波形を現実的な時間で計算可能なモデルも構築することができた.これらのモデルは,エネルギーを使ったイオン移動なども計算可能であることから,生理的な光環境下における細胞のATP消費なども評価することが可能であり,エネルギーバランスの異常に関わる疾患のモデル化や解析にも応用可能であると期待できる.一方,これらのモデルについて,学術雑誌での出版という点では,当該分野において,医療的な応用が可能な生理モデルの研究が極めて限られることから,有用性の主張が難しく,この点については,当初の計画に対し,進捗が遅れている状況である.平成31年度については,まず,現在までにやや遅れている構築モデルの出版を優先する.次に,構築した視細胞光電位変換機構モデル,および双極細胞のモデルを用いて,網膜電図の再現が可能なように,特に細胞内,および細胞外のコンダクタンスの調整を行う.そのうえで,眼疾患やその他の疾患による網膜電図の変化を再現可能なように,疾患モデルの検討を進める.本研究では,従来の視覚に関する研究が,主にモノが見える原理である高次画像処理に焦点を当てた研究であるのに対し,網膜色素変性症や加齢黄斑変性症などの眼疾患に関する病態の解明を主眼を当てており,このような病態の解明に用いることができる網膜内細胞の詳細モデルの構築を目的としている.平成29年度については,現在,視細胞の光電位変換機構に関してもっとも網羅的な実験結果を報告していると考えられる,元大阪大学教授川村らの詳細な生理実験結果を忠実に再現可能なモデルを提案し,Biophysical Journalに投稿中である.このモデルでは,視物質とトランスデューシンとの親和性など,視細胞内で生じている反応の速度定数などが必要になるが,計測されていないものなども多く,本モデルが作業仮説となっており,仮説部分について,関連分野の研究者とも議論が進められており,生体機能モデルが,実験系研究者に対する議論のプラットフォームとして機能することも確認できた.また,光電位変換機構によって生じる光応答性の電流によって,視細胞の細胞膜電位がどのように変化するかという視細胞の電気生理モデルについても,モデルの構築を進めており,主要なイオンチャネルについて,哺乳類のチャネルモデルを導入し,一部の視細胞で報告があるイオンチャネルについては,詳細なチャネルモデルを構築し,細胞モデルとして統合を行っているところである.当初平成29年度の研究内容としていたものは,光電位変換機構モデルの構築,視細胞電気生理モデルの構築である.光電位変換機構モデルに関しては,基本的にはモデルの構築は完了しており,論文投稿時の査読結果への対応等による小変更が必要になっている状況である.これらの点から,この項目に関しては,ほぼ順調に進んでいるといえる.視細胞電気生理モデルの構築についても,既知のイオンチャネル,トランスポーターについてはモデルへの導入は済んでおり,モデルのイオン恒常性などは確認できている.一方,視細胞の詳細な電気生理的報告は少なく,イオンチャネルなどに関しては,7割程度は他の細胞種のチャネルモデルを流用している状況である.現時点で,哺乳類の視細胞に関する電気生理的報告はほぼ再現できることを確認しているが,論文投稿までに,より網羅的に報告されている実験データを確認する予定である.

したがって,こちらの項目についても,おおよそ想定通りに進展していると考える.本研究では,従来の視覚研究が,主に認識機能に関わる高次画像処理機能に関するものであったのに対し,中枢神経系ではない,循環器や消化器などの生理機能を担っている臓器に対する生理的,あるいは疾患に対する病態解明および機能のモデル化と解析を目的としている.昨年度までに,視細胞の光受容機能に直接かかわる光電位変換機構のモデルについては,極めて詳細度と精度の高いモデルを完成させているが,視物質の再生に関わるカスケードについては,文献などによる実測データが乏しいためパラメータの調整が難しかった.本年度は,これらのパラメータについて,どの程度のパラメータ変動範囲で,生理的に適当なマクロデータが再現できるかという点について,感度分析法を応用した手法で解析を行った.その結果,従来想定されていた視物質とトランスデューシンとの親和性について,杆体と錐体でどちらが親和性が高いとしても,視細胞としての機能は再現可能であることが確認でき,このことから,モデルを利用して従来からの作業仮説の検証を行うということは難しいことが確認された.一方,網膜電図の再現という意味では,視細胞からの信号を直接受容する双極細胞について,電気生理的に極めて詳細なモデルを構築することができた.このモデルでは,哺乳類の双極細胞で確認されているイオンチャネル,交換機転を,ほぼ網羅した細胞モデルを構築しており,樹状突起,細胞体,軸索終末のそれぞれのコンパートメントに,報告されているイオン電流を配置することができた.また,これらのイオン電流によって,細胞内のイオン恒常性が維持できるバランスを取ることができた.現在までに,モデルの構築と解析という点においては,研究は概ね順調に進んでおり,網膜に存在し,網膜電図に直接関係する細胞である視細胞と双極細胞については,かなり正確で詳細なモデルを構築することができ,さらに,これらの細胞を組み合わせた場合に,網膜電図波形を現実的な時間で計算可能なモデルも構築することができた.これらのモデルは,エネルギーを使ったイオン移動なども計算可能であることから,生理的な光環境下における細胞のATP消費なども評価することが可能であり,エネルギーバランスの異常に関わる疾患のモデル化や解析にも応用可能であると期待できる.一方,これらのモデルについて,学術雑誌での出版という点では,当該分野において,医療的な応用が可能な生理モデルの研究が極めて限られることから,有用性の主張が難しく,この点については,当初の計画に対し,進捗が遅れている状況である.平成30年度については,当初の予定通り,まず,視細胞,特に光電位変換機構に関わる眼疾患を調査し,モデルでの再現が可能かどうかを検討する.また,視細胞モデルの構築に平行して,生理的な状態および疾患がある場合について,網膜で消費されるエネルギーに関する報告を調査し,提案モデルを用いた再現が可能かどうか,基礎的な評価を行っていく予定である.さらに,視細胞以外の細胞種が構築できた場合に,網膜電図を計算する網膜電図生成モデルについて,バイドメインモデルを利用したモデル化を進める予定である.平成31年度については,まず,現在までにやや遅れている構築モデルの出版を優先する.次に,構築した視細胞光電位変換機構モデル,および双極細胞のモデルを用いて,網膜電図の再現が可能なように,特に細胞内,および細胞外のコンダクタンスの調整を行う.
孤束核ニューロンのシナプス伝達における酸化窒素の役割に関する研究:特に逆行性精報伝達物質としての可能性について

近年中枢神経においてL-アルギニンからnitricoxide(NO)が産生されることが証明されているが、NOが交感神経活動詞節に関与しているか否か明らかでない。本研究では、ラット脳幹部スライス標本の孤束核神経細胞活動記録法を用いて、孤束核におけるNO産生機序とその作用を検討した。〔結果〕1)孤束核神経細胞の42%で、L-アルギニン投与により用量依存性にスパイク頻度が増加した。孤束核神経細胞の47%ではスパイク頻度が不変、11%では減少した。2)L-アルギニンに反応した神経細胞において、D-アルギニン投与ではスパイク頻度は増加しなかった。3)L-アルギニンによるスパイク増加は、L-アルギニンのanalogueであるNMMAにより用量依存性に阻害された。4)L-アルギニンによるスパイク増加は、guanylatecyclaseの阻害剤であるmethyleneblueにより阻害された。5)L-アルギニンによるスパイク増加は、細胞外でNOと結合するヘモグロビンにより阻害された。6)L-アルギニン投与に反応した神経細胞は、NOを産生するSNP投与によりスパイク頻度が増加し、L-アルギニンに無反応の神経細胞はSNP投与によりスパイク頻度が増加しなかった。7)L-アルギニンに反応した神経細胞はグルタミン酸にも同様に反応した。〔結論〕上記の成績は、1)孤束核神経細胞において、L-アルギニンからNOが産出されること、2)産出されたNOは、産生細胞自身に作用するのでなく、周辺の神経細胞のguanylatecyclaseを活性化してCGMPを増加させ、神経細胞活動を亢進されること、3)孤束核神経細胞の約1/2がNOに反応すること、を示すものである。我々はinvivoの研究において、孤束核にNMMAを微量投与すると血圧、脈拍、腎交感神経活動が亢進することを確認している。これらの成績は、孤束核による交感神経活動調節にNOが重要な役割を果していることを示唆する。
「骨導マップ」による剣道難聴のメカニズム解明

剣道難聴発生メカニズムを明らかにするため,頭部において最も衝撃を受ける頻度が高い打突部に着目し,頭蓋骨模型に竹刀で打撃を与えた時の振動である「骨導」の伝播を,模型に貼り付けたひずみゲージにより測定した.また,実験より得られた結果を,ヒト頭部モデルを用いたシミュレーションの結果と比較し,剣道難聴発生メカニズムを考察した.ヒト頭蓋骨模型を用いた骨導計測実験の結果より,ヒト頭蓋骨模型への打撃により発生した過大な骨導は,前額部および後頭部を伝播していることから,脳組織に物理的なダメージを与えている可能性が示唆された.また,これらの骨導の主要な周波数成分は約0.1kHzであることが明らかとなった.実験I「剣道経験者の聴力の経年変化」一時間半程度の剣道の練習前後で3種類の生体計測(オージオグラム・耳音響放射(DPOAE)・聴性脳幹反応(ABR))を本校剣道部員のべ17名で行い,結果を比較した.剣道経験が長い被験者ほど,平均聴力が低下する傾向がみられた.また,練習前と練習後に計測したオージオグラムとDPOAEを比較すると,1kHz付近と37kHzの領域では共に聴力が低下する傾向がみられた.ABRについては,練習後のI波とII波の反応が遅れる傾向がみられ,これは,I波とII波の発生源である聴神経と蝸牛核に影響があることを示唆している.一方で脳の中枢部分を発生源とするIII-V波の反応は遅れが小さいため,脳の中枢部分へのダメージは小さいと考えられる.実験II「剣道打突時の骨導マップの作成」ヒト頭部模型と打撃装置を製作し,打撃時の面防具の加速度を計測した.加速度センサを面防具の打突部・頭頂部・左耳中央部の3箇所に取り付け,打撃装置で約150 Nの一定の打撃力を打突部に与えた際の加速度を測定した.また,打突部に緩衝材(α-GEL,β-GEL)を用いた場合の実験も行った.打撃実験の結果,打突部では緩衝材を用いた方が,頭部へのダメージが大きくなったものの,衝撃を吸収する時間は早くなることが示唆された.一方,頭頂部と耳部では,緩衝材を使用した場合は加速度が小さい値を示した.理論I「面防具・ヒト頭部モデルを用いた打撃シミュレーション」打撃実験で得られた結果を,本研究室で構築した面防具モデルによるシミュレーション結果と比較した.モデルは実際の面に使用されている部品の寸法を測り,3次元CADソフトにより作成した.打突部におよそ100Nの衝撃を与えた場合の解析を行った結果,緩衝材を使用した場合でも,部位によっては応力が大きくなるという結果が得られた.これは打撃実験における結果と同様の傾向を示した.実験I「剣道経験者の聴力の経年変化」引き続き計測したが,昨年と同様の結果が得られた.具体的には,剣道の練習前後に計測したオージオグラムと地音響放射(DPOAE)を比較すると1kHzと37kHzの領域で共に聴力が低下する傾向が見られた.実験II「剣道打突時の骨導マップの作製」実際の頭蓋骨の特性に近い模型を用いて打撃実験を行い,骨導マップを作成した.模型各部に計51箇所の測定点を設け,小型化した竹刀を回転部に取り付けた簡易打撃装置により,頭蓋骨模型の額前部に実際の打突の大きさを想定した打撃を与えた.その際の衝撃と周波数特性をレーザードップラ振動計により計測した.骨導マップを作製した結果,打突部よりも耳の周辺や後頭部で大きな衝撃が伝わっており,聴覚器官の周辺部に大きな振動が集中していることが明らかとなった.このことから,竹刀の衝撃が耳部に集中的に伝わることで蝸牛に物理的なダメージを与え,剣道難聴を引き起こしているのではないかと推測した.実験III「面防具・ヒト頭部モデルを用いた打撃シミュレーション」本研究室で構築した面防具モデルと,海外の研究機関による中耳・内耳を含む聴覚器官全体が組み込まれたヒト頭部モデルが一体となった『面防具・ヒト頭部モデル』を世界で初めて構築することに成功した.平成28年度はこのモデルを用いて打撃による聴覚器官への影響をシミュレーションする予定である.交付申請書に記載した「研究実施計画」に記載された全ての実験・理論解析を実施している.実験II「剣道打突時の骨導マップの作成」については,実際の頭蓋骨を用いて海外の研究機関で実施する予定にしていたが,前段階として実際の特性に近い模型を用いて実施し,上記のような重要な知見を得ることができた.頭部において最も衝撃を受ける頻度が高い打突部に着目し,頭蓋骨模型に竹刀で打撃を与えた時の振動である「骨導」の伝播を,模型に貼り付けたひずみゲージにより測定した.また,実験より得られた結果を,ヒト頭部モデルを用いたシミュレーションの結果と比較した.打撃実験の結果,打突部以外では,前額部と後頭部でひずみが大きくなっており,打突による過大な骨導により脳組織に物理的なダメージを与えている可能性が示唆された.一方,耳部でのひずみは前額部や後頭部と比較して極端に小さく,耳部での骨導と聴覚器官へのダメージとの関連性は認められなかった.打撃により発生した骨導の周波数成分を解析した結果,竹刀による打突により,0.01kHz付近,および0.1kHzと0.15kHz付近の骨導成分が発生していることが分かった.その他の測定部位においても,0.1kHzおよび0.15kHz付近のみで波形のピークが現れ,この0.1kHz付近での周波数成分の骨導が頭蓋骨全体を伝播している可能性が示唆された.

これらの結果をヒト頭部モデルを用いたシミュレーションにより再現した.シミュレーションに用いたヒト頭部モデルは,頭蓋骨,脳などの軟組織に加え,複雑な聴覚器官も組み入れられた世界で初めてのモデルである.シミュレーションの結果,実験と同様に0.1kHz付近および0.15kHz付近で波形のピークが現れた.したがって,「骨導マップ」の作成が,ヒト頭部への打撃と骨導の関係明らかにするための有効な手法であるということが示された.申請時の「研究計画」に記載した,実験II「剣道打突時の骨導マップの作成」,および,理論I「面防具・ヒト頭部モデルを用いた打撃シミュレーション」の内容をほぼ全て実施することができた.また,実験と理論での結果は同様の傾向を得られ,実験結果の理論的な裏付けも証明されている.本課題では,長年にわたり剣道を続けてきたことにより発症すると考えられている「剣道難聴」の発生メカニズムの解明することが目的である.私たちは頭蓋骨を伝わる「骨導」に着目し,面防具への打撃によって発生した大きな骨導が,聴覚器官・頭蓋骨・脳の中枢にどのようなダメージを与えているのかを頭蓋骨を用いた計測(実験)により作成した「骨導マップ」と,有限要素法により構築した面防具・ヒト頭部モデルを用いた衝撃解析(理論)から解明することを試みる.今年度はこれまで骨導計測実験に用いてきた頭蓋骨模型をより実際のヒト頭部に近づけるため,脳組織に近い材質特性をもつゼラチンを模型に組み入れて同様の実験を行って「骨導マップ」を作成し,軟組織の有無による骨導を比較した.その結果,頭頂部・顎部・側頭部における骨導の大きさは軟組織の影響をほとんど受けないことが分かった.一方,打突部・後頭部・前額部では,軟組織を組み入れるとひずみが減少したが,後頭部の左右方向のひずみの減少割合は,比較的小さかった.この結果は頭蓋骨と脳組織で構成された有限要素法ヒト頭部モデルを用いた骨導シミュレーションでも同様の傾向を示した.従って,軟組織の有無に関わらず,打撃によって生じる骨導は,特に後頭部にダメージを与え,剣道難聴の原因となっている可能性があると考えられる.剣道難聴発生メカニズムを明らかにするため,頭部において最も衝撃を受ける頻度が高い打突部に着目し,頭蓋骨模型に竹刀で打撃を与えた時の振動である「骨導」の伝播を,模型に貼り付けたひずみゲージにより測定した.また,実験より得られた結果を,ヒト頭部モデルを用いたシミュレーションの結果と比較し,剣道難聴発生メカニズムを考察した.ヒト頭蓋骨模型を用いた骨導計測実験の結果より,ヒト頭蓋骨模型への打撃により発生した過大な骨導は,前額部および後頭部を伝播していることから,脳組織に物理的なダメージを与えている可能性が示唆された.また,これらの骨導の主要な周波数成分は約0.1kHzであることが明らかとなった.交付申請書に記載した「研究実施計画」に記載されたすべての実験・理論解析を行い,ある程度の成果を得ることができた.ただし,実験II「剣道打突時の骨導マップの作成」については,実施計画ではヒト頭蓋骨を用いた実験を,H26年度中に海外の研究機関(Stanford University)で行う予定にしていたが,そのほかの実験・理論解析の結果を吟味してから準備をすすめることにしたため,H26年中には実施せず,石膏を用いた頭部模型による実験を行った.
逆ミセル中心に形成された親水性ナノスペースの反応場効果

本研究では優れた界面活性剤であるAerosol OTの逆ミセル中心に形成されたナノメーターオーダーの親水性領域(ウォータープール)における特異的な反応系(物理的転移現象を含む)の構築を目的とし、第一段階としてポリメタクリル酸(PMA)のpH誘起拡張-収縮転移を取り上げた。この水溶性高分子は水中でpH変化によりポリマー鎖の形態が協同的に急激に変化することが知られている。ダンシル(DNS)基およびフルオレセイン(FL)基はそれぞれミクロ極性およびミクロpHを反映して蛍光および励起スペクトルのピーク波長が敏感に変化する性質を持っているので、これらの蛍光プローブをPMA鎖に別々にラベル化(微量、共有結合)して逆ミセル中に可溶化されたPMA中のミクロ環境を探ることによりpH誘起拡張-収縮転移の場の効果を調べ次のような効果を得た。1.逆ミセル中におけるPMAの拡張-収縮転移:DNSラベル化PMAを用いて調べたところ逆ミセル中ではバルク水中に比べてはるかに幅広いpH範囲で起こった。2.逆ミセル中のミクロpH:FLを可溶化してその励起スペクトル変化から逆ミセル内のミクロpHを可溶化前のバルクpHの関数として見積もったところ、pHを一定に保とうとする緩衝作用があることがわかった。3.拡張-収縮転移のPMA分子量依存性:分子量増加と共にPMAコイルの慣性半径が大きくなるが、逆ミセル中ではPMAコイルの広がりに合わせてゲストミセルが膨張/巨大化している証拠が得られた。緩衝作用に対抗して緩やかながら起こるpH誘起拡張-収縮転移は上述のようなゲストミセルの構造変化によってアシストされていると思われる。PMAコイル内のミクロpH:FLラベル化PMAの蛍光測定より、バルク水中ではコイル内のミクロpHはバルクpHと一致していない。また逆ミセル中では上述の緩衝作用の影響を強く受けてコイル内のミクロpHもバルクpHに全く追従せずある一定値を保った。以上のようにAerosol OT逆ミセル中心の特異的なpH挙動が、pH誘起転移現象に対して強く影響を与えた。この結果はpHに敏感な反応系(酵素反応)の構築に重要な知見を与えるうる。
シリコン基板上に作製した超薄膜・希土類金属酸化物の誘電率制御指針の構築

基盤研究(B)(2)のスタートにあたって、当該分野の最先端の現状を精査するためにVLSIシンポジウム(京都で開催)に参加した。ここでは、技術的な側面が多く議論されたが、基礎的側面の取り組みの重要性が再認識された。そこには、異種材料の界面の電子状態をどう取り扱うかなども含まれている。その後すぐに、本研究分野をより広く包含した基盤研究(S)の採択が通知されたため、基盤研究(B)(2)に関しては打ち切った。
電力線を覆う空間電荷の雷遮蔽効果と人工誘雷方式による検証

平成10年度冬季ロケット誘雷実験は、準備・撤収を含めて平成10年10月26日から12月5日までの間、石川県奥獅子吼山山頂の北陸電力試験用送電線30号鉄塔付近で実施された。今年度は、鉄塔誘雷6回、地上誘雷10回の計16回の誘雷に成功した。この16回を加えると昭和52年度からの通算成功回数は187回(過去のエアー砲通算2を含まず)となる。本実験では火薬ロケット、火薬を使わないエアー砲、も試みた。主な研究項目は次の通りである。(1)鉄塔誘雷:160m長のナイロン糸でワイヤを絶縁することにより、鉄塔誘雷を目指す。鉄塔側では、碍子間電圧、塔脚電位、鉄塔脚に接続した針付き接地電極への分流、などの測定。(2)地上誘雷:接地されたスチールワイヤを火薬ロケット、エアー砲、ウォータロケットにより引き上げ、地上への誘雷を目指した。限流式避雷針の特性試験、雷エネルギー測定、雷管石の生成。(3)ロケット搭載型電界計による空間電界の測定、(4)雷測定:雷撃電流、地上電界、磁界変化、放電路の光学観測、雷鳴による放電路再現、液晶雷警報器の屋外試験、鉄塔コロナ電流、搭頂電界測定。(5)4km離れたベースでは地電流測定を行った。(6)誘雨ロケットによる誘雨試験も併せて行った。誘雷を目的としたロケットは21回打ち上げて16回成功した。他に、エアーロケットに200m長のロープを取り付け、地上に回収する方式の試験も実験した。結果の一覧を表1に示す。60m鉄塔への誘雷には160m長のナイロン糸を使用した。9回の内6回成功し、1回は山側下相導体に誘雷した。中国式限流避雷針と従来形避雷針を6m置いて並列させ、その上空20mに誘雷を導き、いづれの避雷針に誘雷するかのテストを試みたが、別の場所に誘雷した。ウォータロケットは、飛行高度が不充分で誘雷に到らなかった。本研究は、平成8年度から、3年間の継続研究であり、3年間の合計誘雷成功数は、36にのぼる。この実験を通して上述の(1)(6)に関し、多くの成果が得られた。平成8年度冬季ロケット誘雷実験を準備・撤収を含めて平成8年10月27日から12月1日までの間、石川県奥獅子吼山山頂の北陸電力試験送電線30号鉄塔付近で実施した。今年度の主な項目は以下の通りである。(1)鉄塔誘雷☆塔脚過渡接地電位測定☆塔脚周囲の土中での電流分布測定☆鉄塔の雷遮蔽の検討(2)地上誘雷☆酸化亜鉛避雷器の試験☆中国式避雷針の限流効果の検証試験☆雷管石の生成☆雷エネルギー測定法の開発☆エア-砲誘雷☆ウオ-タロケット誘雷☆誘雨ロケット

(3)各種の雷観測☆雷撃電流測定☆電磁界変化測定☆放電路の光学観測☆放電光の分光スペクトル測定☆雷鳴による放電路再現☆液晶形電界センサーによる電界測定☆UHF波帯干渉計による雷観測☆送電鉄塔のアーム先端コロナ放電電流測定☆ロケット搭載型電界計による空間電荷測定誘雷を目的としたロケットを14発打ち上げ、9回成功した。60mへの鉄塔誘雷では100mのナイロン線を用いた。5回の誘雷のうち3回はナイロン線で沿面放電が生じ、その内2回が相導体へ落雷した。また、地上誘雷方式でワイヤが100mの繰り出し後に切断し、鉄塔誘雷を引き起こした例があった。鉄塔アーム先端からのコロナ放電電流の観測は、高さ60mの送電鉄塔の8つのアーム先端に、電極を各所に取り付けた。電極1-2では160μAを超える電流が流れ、1襲雷で1ヶ所から最大0.3Cの電荷が観測された。また、電極-1&2および電極-3&4のコロナ電流をそれぞれ比較すると、高さが同じ対称位置にありながら、コロナ電流の極性が反対となる時間帯があるという興味ある結果が観測された。互いのアーム先端の水平距離は10mへだてておいて、極性の異なる空間電荷が分布すると予想される結果が得られた。また、ロケット搭載型電界計により空間電界の測定に成功した。平成9年度冬季ロケット誘雷実験は、準備・撤収を含めて平成9年10月26日から12月6日までの間、石川県奥獅子孔山山頂の北陸電力試験用送電線30号鉄塔付近で実施された。今年度は、エルニーニョ現象の影響か例年以上に襲雷回数が少なく、実験期間を数日延長した。幸いにも撤収直前に襲雷があり、鉄塔誘雷2回、地上誘雷8回、エア-砲誘雷1回の計11回の誘雷に成功した。この11回を加えると昭和52年度からの通算成功回数は171回(今回と過去のエア-砲通算2を含まず)となる。本試験では火薬ロケット、火薬を使わない亜エ-砲、ウオ-タロケットも試みた。主な研究項目は次の通りである。(1)鉄塔誘雷:160m長のナイロン糸でワイヤを絶縁することにより、鉄塔誘電を目指す。鉄塔側では、碍子間電圧、塔脚電位、鉄塔脚に接続した張り付き設置電極への分流、などの測定。(2)地上誘雷:接地されたスチールワイヤを火薬ロケット、エア-砲、ウオ-タロケットにより引き上げ、地上への誘雷を目指した。源流式避雷針の特性試験、雷エネルギー測定、雷管石の生成、ロケット搭載カメラによる放電撮影。(3)ロケット搭載型電界計による空間電界の測定、(4)雷観測:雷撃電流、地上電界、磁界変化、放電路の光学観測、雷鳴による放電路再現、液晶雷警報機の屋外試験、鉄塔コロナ電流、塔頂電界観測。(5)4Km離れたベースでは地雷流測定、電界変化などの測定を行った。(6)誘雨ロケットによる誘雨試験も合わせて行った。誘雷を目的としたロケットは16回打ち上げて10回成功した。他に、エア-砲は3回の内1回成功した。結果の一覧を表1に示す。60m鉄塔への誘雷には160m長のナイロン糸をしようした。3回の内2回成功し、1回は山側下相導体に誘雷し、懸垂碍子にフラッシオーバが生じた。もう1回は架空地線へ誘雷した。中国式源流避雷針へは、鉄塔誘雷と同じ方式で誘雷を試みた。源流避雷針ではなく、近くの誘雨ロケットランチャに誘雷下。ウオ-タロケットは200m程度上昇することを確認したが、期間中に襲雷がなかった。平成10年度冬季ロケット誘雷実験は、準備・撤収を含めて平成10年10月26日から12月5日までの間、石川県奥獅子吼山山頂の北陸電力試験用送電線30号鉄塔付近で実施された。今年度は、鉄塔誘雷6回、地上誘雷10回の計16回の誘雷に成功した。この16回を加えると昭和52年度からの通算成功回数は187回(過去のエアー砲通算2を含まず)となる。
木材切削工具の切れ味評価法(感覚切れ味と機械切れ味の定量化)に関する研究

木材切削工具のなかでも手工具などの切れ味は、人間の感覚によって判断されるものであるが、その判断の主観性、個人差などから多様化し、従来、定量化しにくいものの一つとされていた。また、木工作業現場における木材加工機械類の刃物などの切れ味の評価も、従来、作業者の堪によるところが大きい。とくに、学校教育現場では、木材加工用電動工具を含め、手工具を用いることが極めて多いが、この場合もこれらの刃物類の切れ味の評価は、殆ど教師の堪によるが、この場合には、手工具類の使用法などに関する熟練の程度によって大きく左右される。手工具の切れ味を評価する多くの場合、手工具の機械的特性としての切れ味(これを機械切れ味と呼ぶ)に置き換え評価することが多いが、この場合にも、その結果を人間の感覚と対応させる部分が欠落する傾向にあった。手工具を用いての木工作業で、人間の感覚に基づく切れ味を感覚切れ味と呼ぶが、これを機械切れ味に対応させることによって、人間の堪による切れ味評価を作業者の主観性、作業者の熟練の程度を含めた個人差など人間に係わる種々の要因により詳細な分析を行うことができる。そのためには、機械切れ味と感覚切れ味を同時に測定でき、しかも手工具を用いた人間による木工作業をより的確に近似した機械切れ味測定装置が必要となる。本年度の研究では、手工具として手鉋および手挽き鋸をとりあげ、それぞれの手工具を用い、人間(被験者)による鉋削作業および鋸断作業を行いながら感覚切れ味と機械切れ味を別々に、あるいは同時に測定し得る種々の機械切れ味測定装置を試作した。これら種々の装置についての詳細な検討を行い、それぞれの特徴と計測される切れ味について明らかにした。これら装置と切れ味測定法を駆使して、今後さらに、手工具の切れ味の基礎となる切れ刃鋭利性、切れ刃形状変化、人間による作業の仕方、などとの相互の関係を明らかにする。
インビボにおける特定神経活動の制御法の開発

睡眠覚醒調節に重要な役割を担っている、視床下部のオレキシン神経特異的に光感受性電位変換タンパク質であるメラノプシンを発現する遺伝子改変マウスを作成し、その活動を光によって制御することを試みた。オレキシン神経特異的にテトラサイクリントランスアクティベーター(tTA)を発現する遺伝子改変マウスを新たに作成し、tTA依存的にメラノプシンを発現するTet-Oメラノプシンマウスと交配させた。このダブルトランスジェニックマウスの脳では、全オレキシン神経の約85%にメラノプシンの発現が認められた。スライスパッチクランプを用いた解析によって、オレキシン神経活動が光によって活性化されること、またその活性化が持続することを確認した。オレキシン神経にパッチクランプし、対物レンズを介して約1秒間の光照射を行うと1分程度の持続的な活性化が誘導された。またメラノプシンは、チャネルロドプシン等の活性化に必要な光強度の約1/100で十分の活性化が認められた。この結果はメラノプシンを用いたオプトジェネティクスが有用なことを示している。弱い光でも活性化出来る性質により、レーザー光源よりも光強度は弱いが、扱いやすく小型のLEDを用いた光制御の可能性を示唆する結果となった。また、光ファイバーを用いたインビボにおけるオレキシン神経の光刺激では、ノンレム睡眠中のマウスにおいて覚醒を導くことにも成功した。今後はさらに研究を進めて、メラノプシンを活性化するために波長特性や、照射条件などを詳細に決定し、新しい神経活動の光制御法を確立していく。睡眠覚醒が個体のみで生じる現象であるため、睡眠覚醒調節機構におけるオレキシン神経細胞の役割を明確にするには、全ての神経回路が保たれた丸ごと個体において、検証することが不可欠である。そこで、近年開発されたチャネルロドプシン2(ChR2)および、ハロロドプシン(Halo)を、特定の神経特異的に発現させると、in vivoにおいて、その神経の活動を光によって、人為的に制御することが可能となった。ChR2は、緑藻類に発現する非選択的陽イオンチャネルであり、450nmの青色光によって瞬時に活性化されてチャネルが開口する。そのため、青色光照射によって、膜電位は脱分極し、神経細胞では活動電位を発生させることが出来る。一方、Haloは、古細菌に発現する光感受性クロライドポンプであり、580nmの黄色光によって活性化されると、細胞外から細胞内ヘクロライドイオンを輸送する。すなわち、Haloを発現させた神経細胞では、黄色光照射によって、膜電位が過分極し、活動電位の発生が抑制される。本年度は、オレキシンプロモーターを用いて、オレキシン神経特異的にChR2とHaloの両方を発現するダブルトランスジェニックマウスを作成し、組織化学的に特異的発現を確認した。さらに、in vitroスライス標本において青色光もしくは、黄色光の照射させて光刺激の条件設定を行った。オレキシン神経活動が黄色光照射によって抑制されることを確認した。睡眠覚醒は個体のみで生じる現象のため、睡眠覚醒調節機構解明には、全ての神経回路が保たれた丸ごと個体において、検証することが不可欠である。しかしながら、これらの分子は活性化に強い光を必要とする上、繰り返し光刺激で容易に脱感作してしまう。これらの特徴から、長時間の神経活動制御は難しかった。一方、睡眠覚醒は数分-数十分単位で生じる現象であり、睡眠覚醒の制御のためには長時間神経回路機能の制御が必要であった。そこで、第3の光活性化タンパク質としてメラノプシンに着目した。メラノプシンは網膜神経節細胞に発現する光感受性色素であり、GqサブタイプのGタンパク質に共役するGタンパク質共役型受容体である。光を受容すると活性化され、よく分かっていないメカニズムよって、下流の陽イオン非選択型チャネルを開口させて脱分極を引き起こす。細胞自身が持つセカンドメッセンジャーとイオンチャネルを用いて活性化させるために、自然で持続的な神経活動の上昇を引き起こすことができる。本研究では、睡眠覚醒調節に重要なオレキシン神経細胞特異的にメラノプシンを発現する遺伝子改変マウスの作成を行った。スライスパッチクランプを用いたインビトロ光刺激によって、オレキシン神経特異的な興奮を誘導することに成功した。今後はこのマウスを用いてインビボ光刺激を行い、睡眠覚醒の光制御が可能かどうかを検討する。

またメラノプシンは、チャネルロドプシン等の活性化に必要な光強度の約1/100で十分の活性化が認められた。この結果はメラノプシンを用いたオプトジェネティクスが有用なことを示している。弱い光でも活性化出来る性質により、レーザー光源よりも光強度は弱いが、扱いやすく小型のLEDを用いた光制御の可能性を示唆する結果となった。また、光ファイバーを用いたインビボにおけるオレキシン神経の光刺激では、ノンレム睡眠中のマウスにおいて覚醒を導くことにも成功した。今後はさらに研究を進めて、メラノプシンを活性化するために波長特性や、照射条件などを詳細に決定し、新しい神経活動の光制御法を確立していく。
浄化槽における温室効果ガス排出特性の解明と削減技術の実証的研究

本研究では、浄化槽を構成する各単位装置におけるGHGs排出特性を検証し、GHGs排出量を削減可能な単位装置の構成や運転操作条件を提案するとともに、排気されたGHGsを再ばっ気する外部循環法について検討することを目的としていた。CH4は、浄化槽の嫌気濾床槽や浮上濾過槽といった嫌気処理部と汚泥貯留部を兼用している単位装置からの排出量が最も多くなり、さらに、夏季の水温が高い時期に多くの排出が認められた。これらの結果から、CH4排出は、水温上昇の影響が大きく、汚泥貯留部において生物活性が増大し、DO,ORPが著しく低下した際に、増大することを明らかとした。そのため、後段の好気槽からの循環水量を日平均汚水量の6倍程度とし、循環されるDO量を増大させることにより、CH4排出量を削減できることを明らかとした。一方、N2Oは、浄化槽の担体流動槽からの排出量が最も多かった。浄化槽に流量調整機能を付加し、好気槽の処理機能を安定させることにより、N2O排出量が1/6程度にまで削減できることを明らかとした。さらに、担体流動槽におけるN2O排出量と水質との関係を解析した結果、BOD除去量が大きく、かつ、NH4-Nが残存している際に、排出量が増大している傾向が認められた。この結果から、担体流動槽での酸化力が弱い際に、硝化反応が低下し、副生成物であるN2Oが増大したと考えられた。年間の調査結果から、上記、条件となりN2O排出が増大する時期は、水温上昇期の春期であることから、N2O排出は、浄化槽内に貯留していた汚泥の可溶化により、担体流動槽への負荷が増大したことが原因と考えられた。また、各単位装置における溶存態N2Oの挙動を解析し、外部循環法を導入することで、循環水に含まれる溶存態N2Oが増大する傾向が認められ、これらの溶存態N2Oは嫌気槽で脱窒されていることを明らかとした。本研究は、分散型の生活排水処理施設である浄化槽における低炭素化を目指す基盤的な研究である。本年度の研究では、埼玉県および岩手県の浄化槽法定検査機関およびその地域住民の協力が得られた既設置浄化槽に対し、その各浄化槽からの温室効果ガス排出量および水質を測定し、その関係性について解析を行った。その結果、CH4に関しては、浄化槽を構成する嫌気槽の他、生物反応槽からもCH4排出が多い事が明らかとなった。生物反応槽は好気槽であるが、生物反応槽のDOが3.0mg/L以上存在していても、CH4が発生していることが明らかとなった。これらの結果は、1嫌気槽でCH4が生成され、汚水と共に生物反応槽へ流れ込み、生物反応槽のばっ気によって排出(脱気)した、2生物反応槽における生物膜の肥厚化等により生物膜内部の一部が嫌気化しCH4が生成した、3生物反応槽の底部に堆積した汚泥の一部が嫌気化しCH4が生成した、等の理由が考えられた。一方、N2Oに関しては、嫌気槽、生物反応槽問わず、ORPが+100mVや-50mV付近にあり、かつNO2-N濃度が0.3mg/L以上存在していた時に、N2O排出量が増加している傾向が認められた。これらの現象は、ORPが+100mVや-50mV付近では、それぞれ、硝化反応や脱窒反応が速やかに進行していないことが原因であると考えられた。一方、上記条件を満たしているにも関わらず、N2Oが発生していない場合や、その逆の場合も存在した。これらの原因を追究するために、浄化槽に対し、浴槽水の抜栓等による急激な流入を実施した結果、流入に伴う生物反応槽における急激なORPの変化がN2O発生を促す傾向が認められた。これらの結果から、浄化槽への流量調整機能の付加により、生物反応槽における急激なORPの変化を抑制することで、N2O発生を抑制できる可能性があるという糸口を見出すことができた。本年度の研究として、浄化槽の各単位装置からの温室効果ガス排出特性について調査解析を行い、その影響因子を明らかにすることを目的としていた。一般家庭に設置されている浄化槽の各単位装置から排出される温室効果ガス量および各単位装置の水質性状を調査し、単位装置の構成や運転操作条件の違いが温室効果ガス排出特性に及ぼす影響を解析した。その結果、浄化槽の高度処理型等に多く用いられている流量調整機能の有無がN2O排出量に大きく影響を及ぼしていることが明らかとなった。調査した浄化槽の中で、流量調整機能有りの浄化槽嫌気部(1次処理)から平均2.9gN2O/人・年、生物反応槽(2次処理)から平均12.1 gN2O/人・年のN2Oが排出されていたが、流量調整機能無しの1次処理から平均4.7gN2O/人・年、2次処理から平均90.1 gN2O/人・年のN2Oが排出されていることを確認できた。この結果から、浄化槽からのN2O排出は、概ね2次処理から発生していることが明らかとなった。さらに、流量調整機能有りと流量調整機能無しの比較では、1次処理からのN2O排出に関しては有意な差は認められないものの、2次処理からのN2O排出に関しては、約7.4倍にもなり、流量調整機能が付加されることで、N2O排出量を大きく削減できることが明らかとなった。