hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脳卒中片麻痺上肢のテーラーメイド・ニューロリハビリロボット

そこでは,促通機能の調整パラメータの変更に対するトレーニング中の片麻痺者の身体状態を計測することで一定の知見を得た.これにより,平成29年度課題の準備を前倒しで行うことが出来た.以上のことを踏まえ,おおむね順調に進展しているすると判断した.維持期における脳卒中片麻痺患者の上肢運動機能回復のためのテーラーメイド・ニューロリハビリロボットNR-Roboの開発を目指している.そのNR-Roboによるトレーニングが患者一人一人に適した質の高いテーラーメイド治療を可能とするために,NR-Roboの有する促通機能の調整アルゴリズムを開発することを目的とする.促通機能とは,トレーニング中に正常な筋収縮を促すための機能で1抵抗機能,2運動拘束機能,3肘関節圧迫機能である.開発手順として当初は13の調整アルゴリズムを同時に開発する予定であったが,実際の被験者実験の様子による判断から,また開発の後戻りを少なくすることから,1と2を先に開発し,次に3を開発し,最後に13を統合することに変更した.以下が成果である.1.12について,12を装備したNR-Roboによるトレーニングを4名の片麻痺者に適用して,NR-Roboによるトレーニングが肘伸展と前腕回外の運動機能の向上に即時効果を有することを確認した.具体的には,他動的な肘伸展と前腕回外における異常な緊張(痙性麻痺)の減弱と,肘伸展と前腕回外の自動的関節可動域の増加を確認した.さらに12の調整パラメータの違いに対するトレーニング中の片麻痺者の身体状態を計測し,それらの関連性に関する知見を得た.これは調整アルゴリズムの作成における有益な情報となる.2.3について,12を装備したNR-Roboに患者の前腕を装着した状態で療法士が患者に対して肘圧迫を施す際の患者の肘伸展状態と療法士の発揮力の関係を明らかにした.これに基づいて3の調整システムの設計を完了した.3.1の実験を通して,NR-Roboの1抵抗機能と2運動拘束機能が,手指伸展の運動機能の改善に即時効果があることを新たに発見した.当初の計画ではなかったが,NR-Roboに新たな付加価値が見いだせたことは大きな成果といえる.平成29年度の実施計画において,実施できなかったことは以下である.・3肘関節圧迫機能の調整システムを構築してNR-Roboに組み込む.トレーニングを脳卒中片麻痺者に適用し,三つの促通機能の調整パラメータの変更に対するトレーニング中の片麻痺者の身体状態を計測し,それらの相関解析を行うことで,促通機能の調整パラメータと片麻痺者の身体状態との関連性を明らかにする.実施できなかった理由として,3肘関節圧迫機能の調整システムの設計にあたって,療法士の両手による患者への肘関節圧迫の発揮力の測定が必要であったが,当初予定していた測定方法では,療法士による患者への肘圧迫が困難であることが判明したため,測定方法の見直しに時間を要した.しかしながら,3肘関節圧迫機能の調整システムの試作機の完成までは至らなかったものの,設計までは終えており,現在,5月末の完成を目指して製作中である.この実施の遅れは,実験の規模を小さくすることで,最終目的を達成することが可能と考える.以上から,「やや遅れている.」と判断した.維持期における脳卒中片麻痺者の上肢運動機能回復のためのテーラーメイド・ニューロリハビリロボットNR-Roboの開発を目指している.そのNR-Roboによるトレーニングが患者一人一人に適した質の高いテーラーメイド治療を可能とするために,NR-Roboの有する促通機能の調整アルゴリズムを開発することを目的とする.促通機能とは,トレーニング中に正常な筋収縮を促すための機能で1抵抗機能,2運動拘束機能,3肘関節圧迫機能である.1.機能3の調整システムを構築し,実装済みの機能12の調整システムと合わせてNR-Roboに実装した.これまでの被験者実験から得られた知見に基づき,患者上肢に痙縮が出現し難くするようにトレーニングアームと前腕固定プレートの回転軸に原点復帰機能を実装した.2.NR-Roboによるトレーニングを,麻痺程度が重度、中程度、軽度の各1名の片麻痺者に適用し,被験者へのヒアリング結果も重視しながら,三つの機能の調整パラメータの変更に対する片麻痺者の身体状態を計測し,それらの相関を解析した.その結果,重度片麻痺者は機能1,中程度片麻痺者は機能12,軽度片麻痺者は機能123が有用であることが分かった.それぞれに運動機能の回復に即時効果があることが分かった.さらに促通機能の調整パラメータと片麻痺者の身体状態との関連性を明らかにした.
Leuko-araiosisの病態に関する研究-白質病変の病理所見と代謝の変化-

剖検脳MRIのT2強調像において認められた30例の白質病変をpattern別に分類し、髄質動脈の血管周囲腔やsubcallosal bundleの変化、皮質下白質のU-fiberの変化を評価した。すべてのpatternの白質病変において、高信号域はオリゴデンドログリアの減少、髄鞘ならびに軸索の脱落を反映していた。側脳室周囲に見られた高信号域では、側脳室上衣細胞の脱落とグリオーシスを伴っており、比較的強い粗鬆化を示していた。白質病変部が拡大するにしたがって、拡張した血管周囲腔が増加し、拡張もより目立つ傾向が見られた。subcallosalbundleやU-fiberに関しては、白質病変の程度に関らず信号強度および組織学的に保たれていたプロトンMRスペクトロスコピーによる検討では、(1)皮質下側脳室周囲白質にかけて広範に認められる型、10例(2)皮質下白質の点状あるいは斑状散布像型。融合型、10例3テスラ超伝導MRI装置にて検討した。神経細胞の絶対数を反映するとされているNAA(N-acetyl-aspartate)は、(1)において低下が見られたが、(2)では明らかな低下は見られなかった。皮質のNAAに関してはともに有意な低下は見られなかった。以上より、本年度の検討では、大脳白質病変の程度にかかわらずsubcallosalbundleやU-fiberは信号強度、組織像ともに保たれていた。血管周囲腔は、白質病変が拡大するにしたがい、増加する傾向が見られた。白質病変の代謝に関しては、白質病変の進行とともに、低下を認めたが、軽度なものでは低下は指摘できなかった。剖検脳MRIのT2強調像において、高信号病変に対応する病理組織像との35例での対比では、T2強調像での高信号域はオリゴデンドログリアの減少、髄鞘ならびに軸索の脱落を反映しており、全例においてT2強調像での高信号域よりも、髄鞘染色(KB染色)における染色性の低下域がより広範であった。白質病変が高度である症例ほど、髄質動脈の血管周囲腔の拡大所見が目立った。subcallosalbundleは白質病変が高度な例でも保たれる傾向にあった。白質病変が広範に見られるtypeでは、白質の高度な粗鬆化を示していた。大脳皮質に関しては、volumeは白質病変の程度に関わらずMRIおよび剖検脳の割面像において保たれており、microscopicにも神経細胞の減少は明らかではなかった。プロトンMRスペクトロスコピーによる検討では、leuko-araiosis症例のうち、皮質下側脳室周囲白質にかけて広節に認められる型を呈する15症例と、対照例としての年令に対応した健常者8例を3テスラ超伝導MRI装置にて検討した。leukoaraiosis症例では、神経細胞の絶対数を反映するとされているNAA(N-acetyl-aspartate)が白質において有意に低下していたが、皮質のNAA関しては有意な低下は見られなかった。嫌気性解糖が進んだ状態で現れるとされるlactateのピークはいずれの領域にもみられなかった。以上より、本年度の検討では、MRI上での高度な白質病変は、組織の粗鬆化とプロトンMRスペクトロスコピー上での代謝の低下を示す傾向が得られた。一方、大脳皮質は組織像のみならず代謝上でも保たれていた。今後は、MRI T2強調像で見られる白質病変の組織像との対比とプロトンMRスペクトロスコピーによる代謝機能の評価を、白質病変のPattern別に、さらに検討をすすめる予定である。剖検脳MRIのT2強調像において認められた20例の白質病変をpattern別に分類し、病理組織像と対比し検討した。高信号域はオリゴデンドログリアの減少、髄鞘ならびに軸索の脱落を反映していた。皮質下白質・深部白質の点状、斑状あるいは融合状を呈する高信号域に関しては、軸索やオリゴデンドログリアの脱落は比較的軽度であったが、大脳白質にびまん性に拡がる高信号域では、白質線維の脱落は、より高度で粗鬆化を示していた。プロトンMRスペクトロスコピーによる検討では、皮質下白質・深部白質の点状、斑状散布像あるいは融合状を呈する高信号を示した症例10例を、3テスラ超伝導MRI装置にて検討した。神経細胞の絶対数を反映するとされているNAA(N-acetyl-aspartate)が、白質において有意に低下していたが、皮質のNAAに関しては有意な低下は見られなかった。白質におけるNAAの低下は、前年度検討した皮質下から側脳室周囲にかけて広範にみられる型のNAAの低下と正常例の白質のNAA値との間の数値を示していた。皮質のNAAに関しては有意な低下は見られなかった。以上より、本年度の検討では、MRIにおける皮質下白質・深部白質の点状、斑状散布像あるいは融合状を呈する高信号域は、皮質下白質から側脳室白質にかけて広範に拡がる高信号域と比べると組織学的にも変化が軽く、プロトンMRスペクトロスコピー上での代謝の低下も軽度であった。今後は、大脳白質が高信号を示す症例において、白質の信号強度が保たれている領域の組織像とプロトンMRスペクトロスコピーによる評価を追加して、これまでのデータをもとに白質病変の出現するメカニズムについての検討を行う。

剖検脳MRIのT2強調像において認められた30例の白質病変をpattern別に分類し、髄質動脈の血管周囲腔やsubcallosal bundleの変化、皮質下白質のU-fiberの変化を評価した。すべてのpatternの白質病変において、高信号域はオリゴデンドログリアの減少、髄鞘ならびに軸索の脱落を反映していた。側脳室周囲に見られた高信号域では、側脳室上衣細胞の脱落とグリオーシスを伴っており、比較的強い粗鬆化を示していた。白質病変部が拡大するにしたがって、拡張した血管周囲腔が増加し、拡張もより目立つ傾向が見られた。subcallosalbundleやU-fiberに関しては、白質病変の程度に関らず信号強度および組織学的に保たれていたプロトンMRスペクトロスコピーによる検討では、(1)皮質下側脳室周囲白質にかけて広範に認められる型、10例(2)皮質下白質の点状あるいは斑状散布像型。融合型、10例3テスラ超伝導MRI装置にて検討した。神経細胞の絶対数を反映するとされているNAA(N-acetyl-aspartate)は、(1)において低下が見られたが、(2)では明らかな低下は見られなかった。皮質のNAAに関してはともに有意な低下は見られなかった。以上より、本年度の検討では、大脳白質病変の程度にかかわらずsubcallosalbundleやU-fiberは信号強度、組織像ともに保たれていた。血管周囲腔は、白質病変が拡大するにしたがい、増加する傾向が見られた。白質病変の代謝に関しては、白質病変の進行とともに、低下を認めたが、軽度なものでは低下は指摘できなかった。
国境を越える地域間連携に関する地理学的研究（国際共同研究強化）

今年度は、タイ、マレーシア、韓国、日本を事例に、東南アジア、東アジアにおける国境を超える地域間結合の実態を調べるために、聞取り調査を実施するとともに、文献資料収集による分析を行った。まず、タイ・マレーシアの事例では、行政と民間レベルにおける地域間結合依存関係の違いが存在している。宗教や文化的違いによる衝突があるものの、一部地域では、互いの文化的理解に関する国境を越えるコミュニティー空間が形成されていた。一方、政府レベルでは、不法労働・滞在や違法行為などの取り締まり、安全・セキュリティー問題を抱え、より法的措置を取ることが、国境を越える地域間連携構築に壁となっていた。また、マレーシア・インドネシアの事例では、行政の制度による民間交流に制約が見られた。プランテーション農業におけるインドネシアからの労働力は非常に重要な役割を果たしてきたが、インドネシア国内での賃金上昇およびマレーシア政府の外国人労働者に対する厳しい制度実施が人流による地域間連携の構築において障害となっていた。最後に、韓国・日本の事例として、青少年スポーツ交流と韓国大衆文化交流など、地域間交流を調べたが、長期にわたり継続的に実施してきた釜山ー福岡間青少年スポーツ交流は、両地域間連携構築に重要な役割を果たしたが、行政レベルと参加者レベルにおける交流事業に対する意識の違いが存在することが明らかになった。また韓国大衆文化交流では、メディア報道に歪みが存在し、それが、参加者の積極的な交流行動に制約をかけており、国境を越える地域間結合依存関係の構築に障害となっていた。内定年度:2015本年度は、東アジア及び東南アジアにおける国境を越える地域間結合依存関係の実態について、フィールドワーク調査を行なった。第一に、韓日間結合依存関係については、民間交流に着目して、地域間連携の実態を調査した。三つのアンケート調査を実施した。まず青少年(中高生)スポーツ交流からみたプサンー福岡間結合依存関係について調査を行なった。その結果、長期継続的なスポーツ交流の成果は、事務局間連絡体制などの一定の成果が得られたものの、スポーツ交流においてコミュニケーションの障害や短期間による選手間ネットワーク作りには限界があることが明らかになった。次に、大学生のスポーツ交流について調査を行なった結果、青少年交流に比べ、個別ネットワーク作りには進展が見られるものの、コミュニケーション能力が国際交流に最も重要なファクターであることが明らかになった。そして最後に、釜山の中学生の国際交流を通じた地域間連携の実態を調べた結果、国家、地域、文化といった多面的なレベルにおける日本との関わりに対する意識が異なることが明らかになった。第二に、東南アジア圏内結合依存関係のに着目し、聞き取り調査を含むアンケート調査を行なった。まず、ランカウィ地域において、国境を越える地域間連携に関して、マラヤ大学の共同研究遂行チームとともに、三つの調査を行なった。その結果、ツーリスト、外国人労働者、現地マレーシア人において、それぞれコミュニティーの空間的範囲、都市イメージが地域間交流に与える影響、国境を越える地域間連携の実態に対して、聞き取り調査を含むアンケート調査を行い、資料収集を完了している。その分析及び解釈は次年度に行うこととした。概ね研究計画に述べた通りの作業の進展と成果を達成することができたため。今年度は、企業・行政・民間レベルにおいて、東アジアと東南アジアにおける国境を超える地域間結合依存関係の実態を調べるために、聞取り調査を含むアンケート調査を実施し、研究を遂行した。第一に、マレーシアを事例に、企業・行政レベルの調査を行った。東南アジアにおける地域間統合構想の事例として、インドネシア・マレーシア・タイ間地域統合モデルIMT-GTにおけるマレーシアの中小企業と行政の役割について分析し、マレーシアの中小企業の輸出活動は、多角的な次元で推進される制度(IBA,DST、EFF)に関連して推進されていることが明らかになった。第二に、韓国・日本を事例に、企業レベルの調査を行った。韓日両国の中小企業の貿易・海外進出行動を事例に、文化交流と経済活動との関連性を調べた。その結果、韓国大衆文化による活発な民間交流は、個別企業の経済活動にも様々な側面に影響を与え、一定の成果が確認された。第三に、韓国とマレーシアを事例に、国際ツーリズムを分析した結果、国際的ツーリズムは、国境を超える地域間交流の促進や肯定的な地域イメージの構築に影響を与え、それが地域愛着へと発展することが明らかになった。そして第四に、韓国・日本の地方都市における地域イノベーションシステムの構築プロセスや政策展開を調べるとともに、それが国境を超える地域間連携に与える影響を分析した結果、中央政府主導の政策展開の中、北九州・ミリャン市の地域イノベーションシステムは一定の成果があったものの、産学官の協力体制は、限られた域内連携にとどまっており、国境を超える地域間連携に拡大には限界があることが明らかになった。

最後に、韓国・日本の事例として、青少年スポーツ交流と韓国大衆文化交流など、地域間交流を調べたが、長期にわたり継続的に実施してきた釜山ー福岡間青少年スポーツ交流は、両地域間連携構築に重要な役割を果たしたが、行政レベルと参加者レベルにおける交流事業に対する意識の違いが存在することが明らかになった。また韓国大衆文化交流では、メディア報道に歪みが存在し、それが、参加者の積極的な交流行動に制約をかけており、国境を越える地域間結合依存関係の構築に障害となっていた。当初の研究計画通りに作業を進めていくことを予定している。まず、企業レベル(産業政策)では、産業政策と国際的地域イノベーションシステムの構築の韓国、日本、マレーシア、タイといった国家間の比較分析を行う。次に、民間レベル(ツーリズム)においては、ツーリズム、文化交流、スポーツ交流における東アジア、東南アジアでの地域間連携構造について検証していく予定である。企業のグローバル活動、行政の国際交流推進、韓国大衆文化、国際スポーツ交流など、企業・行政・民間交流を分析し、東アジア・東南アジアにおける地域間連携構造の実態とその要因について検証していく予定である。【主たる外国機関と海外共同研究者の状況】(続き)Pusan National University:2017年12月18日-2018年1月1日、2018年1月9日-2018年1月17日、2018年1月23日-2018年1月30日、2018年2月8日ー2018年2月26日、2018年3月20日ー2018年3月21日、2018年3月28日ー2018年3月31日
資本市場と景気循環

本研究の目的は、資本市場と景気循環の関係を理論的・実証的に分析することであった。わが国における金融・資本市場の実証的解明と共に、それを説明する理論的背景についても、有意義な結果が得られたといえる。以下、その結果をまとめてみよう。第1に、わが国の資本市場の1つの特色である株式持合については、企業経営政策上生産性を高めるために貢献することが多く、従って合理的な側面もあったが、わが国の企業経営を不透明にしている側面も否定できない。特に、株式の収益率が持合によって低められていた可能性が高く、資本の収益という点からすると、株式持合の比率の見直しが予想される。第2に、金融機関の株式持合比率の高いことが、金融機関のコ-ポレート・ガバナンスにどのような影響があったのかを調べてみると、金融機関の経営を監視する主体がいないことがわかり、金融機関の経営が不透明、かつ非効率であったことがわかった。第3に、わが国資本市場のもう1つの特色であるメイン・バンク制度に注目してみると、確かにメイン・バンクを持っている企業が経営不振になる確率は低いが、それは必ずしもメイン・バンクを持っている理由だけでは説明できない。ただし、経営不振の企業を救済するのはメイン・バンクのことが多く、しかも救済の成功する確率も高いことがわかった。第4に、わが国のメイン・バンク制度を説明する理論として、「保険原理」があるが、その理論だけでメイン・バンク制度を説明するのは不十分である。むしろ、メイン・バンクと企業の関係は、両者が再交渉の可能性を含めた契約理論で説明されると言うのが、ここでの結論である。ここではゲーム理論の最新の成果が用いられている。第5に、資本市場の果たす役割、特に流動性効果に注目すると次のことがわかった。すなわち、円・ドル交換比率の決定に関して評価してみると、特に先物比率の決定に効果のあることがわかった。アメリカには流動性効果がなく、日米異なる結果が得られた。第6に、わが国の貨幣需要を時系列分析の手法を用いて分析してみると、次のことがわかった。すなわち、単位根や共和分のテストを行ってみると、推定法方によって結果の異なることがわかった。この研究は統計分析上の問題に力点がおかれているので、資本市場そのものの評価には直接関係ないが、有益な研究であることは間違いない。本研究の遂行にあたって、今年度に着手した作業は次の通りである。先ず、資本市場と景気循環の研究課題にとって必要な経済理論モデルの作成である。Bernanke-等に代表される金融機関の信用創造による景気循環効果、Blanchardその他に代表される資本価格上昇によるバブル経済の発生と消滅に伴なって起こる景気循環、更にそれに関連した銀行貸出しの不良債権化、等々の諸経済理論の整理と発展に努めた。次に行った作業は計量モデルの応用による実証研究である。この分野は実はタイム・シリーズ分析手法の発展、そしてデータ開発が進行しており、学問の最先端は相当レベルの高いものがある。そこで本研究では、統計的な分析手法としてタイムシリーズ分析、パネル・データ分析の取得に努めた。

金融の実証分析としては、資産価格決定論、債権価格決定論、arbitrageの理論、株式相互接合の効果、等々の最新の発展を習得し、わが国の金融における実証分析の基礎を持ったといえる。最後に行った事は、金融に関するデータの収集である。特に留意した点は、開放経済化による国際資本移動の効果が、株価やその他の債券価格の決定にどのように伝わるのかを検証するために、日米の金融データを集めることに努めた。そして、実物経済における景気循環の実態を知るために、マクロ経済一般のデータ収集にも努めた。これらのデータの収集をほぼ終了し、現在は実証分析にとりかかっているところである。本年度の研究成果は、研究の最後の年なので、理論的・実証的な研究の仕上げを行った。特に、各自が研究論文を作成することに努力して、研究成果を挙げた。さらに、途中の研究成果を討論する場を設けて、論文の質を高めるようにした。この成果をふまえて、次のプロセスは各自が専門ジャーナルに投稿して、出版に向けることである、ただし、それにはレフェリー、印刷等で時間がかかるので出版は12年後になる。ただし、この2年間で実質的な研究成果を挙げることが出来たのは確実であり、それは同封の報告書によって示されている。ここ一年間の研究でわかったことをまとめれば次のようになる。先ず、株式持合については、その非合理性のあることが示されたことが特筆される。特に、コ-ポレート・ガバナンスとしての株主は基本的にサイレントであり、企業経営に株主が監視機能を果たしていなかったことが示されている。次に、株式持合の主たる持ち主である金融期間に注目してみると、逆に金融機関を監視する主体のいないことが株式持合制の中で明らかになり、金融機関の経営を非常に不透明にし、かつ資本市場を不安定にしていることがわかった。この事実が、景気循環の波を増大させていたことが示された。メイン・バンク制度に注目してみると、本来メイン・バンクの最大の役割は、企業が財政難や倒産の危機にさらされた時、積極的に救済を行うことにあると考えられていた。この事実が確かであることは本研究でわかったが、メイン・バンクの存在理由は他にもあるのではないかということで、本年度はそのことを探究した。最後に、流動性効果と貨幣需要に注目して、その理論的・実証的研究を行うこととして、その成果を挙げることが出来た。
インターロイキン1受容体と細胞内シグナル伝達機構の解析

マウスIL-1R(タイプI)の細胞内領域のうち,IL-8遺伝子発現誘導に関するシグナル伝達に必須な領域の同定を、Jurkat細胞での一過性発現系を用いて行った。その結果、マウスIL-1R細胞内領域のうち、C端側の境界領域をはじめとしたシグナル伝達能に関する機能必須領域を決定した。またIL-1R細胞内領域の一部とIL-6Rのβ鎖gp130分子との間で相同な領域が存在することを見い出し、アミノ酸置換変異の実験から、このIL-1Rのgp130相同領域がそのシグナル伝達に関する機能に重要であることを示した。IL-8遺伝子のプロモーター領域のIL-1,TNF応答領域の解析では、線維芽細胞株8387でIL-8遺伝子上流のNFkBおよびNFIL-6結合部位が、また胃癌細胞株MKN45等で、NFkBおよびAP-1結合部位がそれぞれIL-1,TNFに対する応答に重要であることが判明し、細胞の種類によってIL-1,TNFによるIL-8遺伝子発現調節に関わる転写因子が異なることが示唆された。またMKN45細胞では、IL-8遺伝子発現誘導に関してTNFとIFNγとの相乗性が見られ、この相乗性がNFkBの活性化レベルで起こっていることを見いだした。さらに、B型肝炎ウイルスX蛋白によりIL-8遺伝子発現が誘導されることが見い出され、IL-8がHBV感染時により産生され、肝炎の発症に関与する可能性が示唆された。最後に、研究代表者は1987年、好中球走化性因子IL-8を発見して以来、IL-8の生理活性や炎症性疾患との関連性を調べている。本研究では、虚血後再潅流に関するウサギでのモデル実験で、IL-8中和抗体の静注により、肺での再潅流障害および好中球の浸潤が抑制されることを見い出し、またLPS誘導性皮膚炎モデルでは、LPS投与局所への好中球の浸潤と皮膚炎での発赤が抑制されることがわかった。これらの結果から、IL-8が炎症性疾患の病因に密接に寄与していることが示唆された。生体防御反応に於いて重要な役割を有すると考えられているインタ-ロイキン(IL1)には2つのタイプ(IL1αとIL1β)が存在し活性化マクロファ-ジ,血管内皮細胞、皮膚角化細胞など種々の体細胞により産生される。IL1の生物活性も多様でリンパ球の活性化作用だけでなく線維芽細胞,内皮細胞,骨髄系細胞,神経細胞などの増殖、機能促進作用を有する。IL1αとIL1βを同等のアフィニテイ-で結合する受容体(IL1R)には少なくても2つの違った遺伝子によってコ-ドされたタイプがある。80kDaの糖蛋白からなるType 1L1RはTリンパ球,線維芽細胞,内皮細胞などの細胞表面に表現されており、60kDaの塘蛋白からなるTypeII IL1RはBリンパ球と骨髄系細胞表面上に表現されている。TypeII IL1Rの機能については確立していないので今年度はTypeI IL1Rのみについて検討した。今年度の本研究の進展、新しい知見について要約すると以下のようになる。1)IL1Rの構造と機能の関連、特に細胞内シグナル伝達に必須な部位の同定に関する仕事においてすでに意義ある進展がみられた。マウスIL1RcDNAをトランジェント発現ベクタ-に組み込み、ヒト

T細胞白血細胞株Jurkatに遺伝子導入し、IL1α変異体(マウスIL1Rにのみ働く)で表現されたマウスIL1Rを選択的に刺激した。またIL1RcDNAと同時にIL8遺伝子エンハンサ-、プロモ-タ-領域を含むCAT発現ベクタ-も同時にJurkatに遺伝子導入し、IL1α変異体刺激により誘導されるCAT活性によりマウスIL1Rを通したシグナル伝達の有無を決定した。種々のマウスIL1Rの欠失体、変異体作製の結果C末端側のアミノ酸28個欠失しても機能するがその他の細胞内領域189個のアミノ酸のどの領域の欠失によってもシグナルが伝わらなくなることが判明した。またserineキナ-ゼによってリン酸化されると考えられるSer431とSer528をAlaに置換してもシグナル伝達に影響を与えず少なくともIL1Rのシグナル伝達にはこれらのアミノ酸のリン酸化は関与しないことが判明した。また、従来よりアミノ酸配列の上から注目されていた核移行シグナル(配列)もIL8遺伝子活性化という点では直接関与しないことが判った。マウスIL-1R(タイプI)の細胞内領域のうち,シグナル伝達における機能に必須な領域の同定を行なった。方法としては野性型または変異型マウスIL-1RのcDNAをふくむ発現ベクターをヒトT細胞株Jurkatに遺伝子導入し,細胞表面に発現されたマウスIL-1RをIL-1α変異体(マウスIL-1Rのみに働く)で選択的に刺激する。このときIL-8遺伝子のエンハンサー,プロモーター領域を含むCAT発現ベクターを同時にJurkat細胞に遺伝子導入し,IL-1α変異体による刺激が,変異型マウスIL-1Rを通して伝達され,CAT活性が誘導されるかどうかを調べた。その結果,マウスIL-1R細胞内領域のうちアミノ酸364-474の領域における種々の部分欠損変異により,そのシグナル伝達能が失われることがわかった。このことから昨年度明らかにしたC末端領域の要求性もあわせ,細胞内領域の幅広い領域がシグナル伝達に関する機能に必要であることが明らかとなった。このマウスIL-1Rの機能必須領域及びC末端境界領域には核移行シグナル配列様エレメントが存在しているが,これらエレメントにおけるアミノ酸置換変異はIL-1Rのシグナル伝達能に影響を及ぼさなかった。IL-6レセプターgp130分子では他のサイトカインレセプターで保存された領域,特にbox1,box2とよばれる疎水性エレメントがシグナル伝達能に必須であることが知られている。興味深いことに前述したIL-1R細胞内領域の機能必須領域(アミノ酸364-474)のうち,アミノ酸427-474の領域がこのgp130分子の機能領域と相同性を示すことがわかった。さらにIL-1Rのbox1,box2様疎水性エレメントにおけるアミノ酸置換変異によりIL-1α依存的なCAT誘導活性が失われることから,IL-1Rにおいてもサイトカインレセプターで保存された基本構造がそのシグナル伝達に関する機能に必要であることが示唆された。IL-1,TNFによるシグナル伝達経路,特にIL-8産生誘導に関与するプロテインキナーゼを検索する基礎的知見を得るため、各種プロテインキナーゼ阻害剤を用い、IL-1,TNFによるIL-8産生誘導、IL-8遺伝子発現誘導への影響を調べた。IL-8遺伝子発現誘導については、IL-8遺伝子上流域(-133- +44)を有するCATベクターを用いたCAT活性の誘導を測定することにより調べた。
推論による概念形成に理論とその実現に関する研究

本研究の目的は,一見して何の関連性もないようなデータが与えられたときに,その中からある種の法則性を見い出し,人間が行うときと同程度の抽象概念を獲得することである.実験や観測などによって得られるデータには,物質や特性や相互作用を表した関係データだけでなく,物質の特徴を数値で表した数値データがある.これまでの研究において,数値データは,関係データのときと同様に取り扱うことが出来ないことが知られている.その原因として,全ての実数が計算可能でないという事実が挙げられる.このため,誤差を含んだ数値データを取り扱えるように,計算可能な実数とその上で定義される関数に重点をおいた研究を行なった.計算可能な実数の表現としては,帰納的実数と区間数の2つがある.帰納的実数は,その実数に収束する有理数列として表わされ,区間数は,その実数を含む閉区間として表わされる.そこで,実数上の関数は,帰納的実数上の関数と区間数上の関数の両方の特徴を合わせもつべきである.本研究では,そのような特徴をもつ関数として,帰納的実数関数を提案し,その性質を示した.帰納的実数関数は,ある実数の有理近似値と誤差が与えられたとき,その実数の関数値の有理近似値と誤差を出力する関数によって特徴付けられる.また,実際に,誤差を含む数値データを入力として要求し,獲得すべき概念としてそのデータを説明する微分方程式を出力するシステムを計算機上で実現させた.いくつかの実験を通して,このシステムが実際的な時間で処理を行なうことを示した.しかし,今後の課題として,本手法が出力結果に与える影響を理論的に見積もることが必要である.本研究の目的は,一見して何の関連性もないようなデータが与えられたときに,その中からある種の法則性を見い出し,人間が行うときと同程度の抽象概念を獲得することである.実験や観測などによって得られるデータには,物質や特性や相互作用を表した関係データだけでなく,物質の特徴を数値で表した数値データがある.これまでの研究において,数値データは,関係データのときと同様に取り扱うことが出来ないことが知られている.その原因として,全ての実数が計算可能でないという事実が挙げられる.このため,誤差を含んだ数値データを取り扱えるように,計算可能な実数とその上で定義される関数に重点をおいた研究を行なった.計算可能な実数の表現としては,帰納的実数と区間数の2つがある.帰納的実数は,その実数に収束する有理数列として表わされ,区間数は,その実数を含む閉区間として表わされる.そこで,実数上の関数は,帰納的実数上の関数と区間数上の関数の両方の特徴を合わせもつべきである.本研究では,そのような特徴をもつ関数として,帰納的実数関数を提案し,その性質を示した.帰納的実数関数は,ある実数の有理近似値と誤差が与えられたとき,その実数の関数値の有理近似値と誤差を出力する関数によって特徴付けられる.また,実際に,誤差を含む数値データを入力として要求し,獲得すべき概念としてそのデータを説明する微分方程式を出力するシステムを計算機上で実現させた.いくつかの実験を通して,このシステムが実際的な時間で処理を行なうことを示した.しかし,今後の課題として,本手法が出力結果に与える影響を理論的に見積もることが必要である.
肝非実質細胞機能の評価法確立に向けて～ADAMTS13とその先にあるもの～

<肝虚血再灌流障害>肝虚血再灌流障害におけるADAMTS13の役割を検証。再灌流後の血清AST/ALT、LDHおよび末梢血血小板数、肝組織中CD42b免疫染色、各種炎症性サイトカインの遺伝子発現は、いずれもADAMTS13 KOで増悪し、rADAMTS13投与で改善することが確認された。<ラット20%部分肝移植>本邦における成人生体部分肝移植を模倣したラット20%肝移植モデルを用いて、rADAMTS13投与の治療群、対照群で比較検討。治療群で、移植後の肝障害抑制と、肝機能の改善が認められ、rADAMTS13が成人間生体肝移植における過小グラフト症候群に有効である可能性が示された。基礎研究<マウス肝虚血再灌流モデル>ADAMTS13ノックアウトマウスおよび、野生型マウス(遺伝子背景はSVJ129)を用いて、70%部分肝虚血を加え90分後に再灌流した。非治療群として野生型マウス+vehicle(A群)およびノックアウトマウス+vehicle(B群)、治療群としてノックアウトマウス+リコンビナントADAMTS13(rADAMTS13)(C群)の3群を設定、再灌流後2、6、24時間に血液および肝組織を採取し、血清ALT、LDHおよび末梢血中の血小板数、肝組織におけるCD42bでの免疫染色、肝組織における各種炎症性サイトカインの遺伝子発現をRTーPCRにより解析中である。<ラット肝移植モデル>ラット全肝(100%)及び部分肝(20%)移植モデルを用いて、肝移植後ADAMTS13活性値の相違につき検討を開始した。また、本邦成人生体部分肝移植を模したモデルとして、ジメチルニトロソアミン(DMN)投与による肝硬変作成後に、20%部分肝移植を行うモデルを既に完成させた。臨床研究-2014年4月より、肝移植ドナー・レシピエント、肝癌(肝細胞癌、肝内胆管癌、肝門部胆管癌、胆嚢癌を含む)症例の血漿サンプル採取を開始した。引き続き継続採取し、最終年度後半にADAMTS13活性の統計および解析に移行する予定である。<マウス肝虚血再灌流モデル>ADAMTS13ノックアウトマウスおよび、野生型マウスを用いて、70%部分肝虚血を加え、90分後に再灌流した。非治療群として野生型マウスおよびノックアウトマウス、治療群として野生型マウスおよびノックアウトマウスにリコンビナントADAMTS13を投与した4群を設定、再灌流後2,6,24時間に血液および肝組織を採取し、血清ALT、LDHおよび末梢血中の血小板数、各タイムポイントにおける肝微小循環の測定、肝組織をHE染色、CD42b/ CD68+/ Ly-6G+での免疫染色、Tunel染色により評価、肝組織における各種炎症性サイトカインの遺伝子発現をRT-PCRにより解析した。<ラット20%部分肝移植モデル>雄性Lewisラット(280-320g)を用い、ドナーより全肝摘出後に、バックテーブルで右葉のみ(約20%)に減し、部分肝グラフトを作成、4°CHTK液で6時間冷保存後に、レシピエント・ラットへ移植した。全肝摘出前と肝下IVC吻合後にそれぞれrADAMTS13: 200U(治療群)或いは同量の溶媒を静注(対象群)した2群で、門脈再灌流後2,6,24時間後に、血液および肝組織を採取し、血清ALT、LDHおよび末梢血中の血小板数、各タイムポイントにおける肝微小循環の測定、肝組織のHE染色による評価を行った。また、本邦成人生体部分肝移植を模したモデルとしてジメチルニトロソアミン(DMN)投与による肝硬変作成後に、20%部分肝移植を行うモデルをすでに完成させた。臨床研究:2014年4月より、肝移植ドナー・レシピエント、肝癌(肝細胞癌、肝内胆管癌、肝門部胆管癌、胆嚢癌を含む)症例の血漿サンプル採取を開始し、ADAMTS13活性の統計解析を施行中である。マウス肝虚血再灌流障害モデル、ラット全肝および20%部分肝移植モデルともに確立し、良好な実験結果を得ている。また、臨床研究としてのADAMTS13肝周術期モニタリングも順調に進行している。基礎研究<ラット20%部分肝移植>本邦における成人生体部分肝移植を模倣したラット20%肝移植モデルを用いて、rADAMTS13投与の治療群、溶媒投与の対照群で比較検討した。治療群で、移植後の肝障害抑制と、肝機能の改善が認められ、rADAMTS13が成人間生体肝移植における過小グラフト症候群に有効である可能性が示された(投稿準備中)。また、より実臨床に近いモデルとして、ジメチルニトロソアミン(DMN)投与による肝硬変作成後に、20%部分肝移植を行うモデルを既に完成させた。臨床研究2014年4月より、肝移植ドナー・レシピエント、肝癌(肝細胞癌、肝内胆管癌、肝門部胆管癌、胆嚢癌を含む)症例の血漿サンプル採取を開始した。引き続き継続採取し、疾患・病態ごとのADAMTS13活性解析に移行する予定である。本研究により、成人間での生体部分肝移植においては、ドナー年齢が若いほどレシピエント予後が良いことを見出し、論文発表(論文1)と共に、ドナー年代別のADAMTS13解析を行っている。<肝虚血再灌流障害>

肝虚血再灌流障害におけるADAMTS13の役割を検証。再灌流後の血清AST/ALT、LDHおよび末梢血血小板数、肝組織中CD42b免疫染色、各種炎症性サイトカインの遺伝子発現は、いずれもADAMTS13 KOで増悪し、rADAMTS13投与で改善することが確認された。<ラット20%部分肝移植>本邦における成人生体部分肝移植を模倣したラット20%肝移植モデルを用いて、rADAMTS13投与の治療群、対照群で比較検討。治療群で、移植後の肝障害抑制と、肝機能の改善が認められ、rADAMTS13が成人間生体肝移植における過小グラフト症候群に有効である可能性が示された。基礎研究においてはADAMTS13ノックアウトマウスを使用し、肝虚血再灌流障害におけるADAMTS13の役割に関して当初の計画通り研究を遂行中である。臨床研究においても、今後も継続的な検体採取を予定している。ラット肝移植モデルにおいて、vWF/RECA-1による免疫染色を行い、類洞内皮の評価、各種炎症性サイトカインの評価を行う予定である。臨床研究において、現状を継続維持し多くの疾患群、術式における検体採取の後に統計学的解析を行う予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。肝移植今後、基礎研究においては、前年度得られたサンプルをもとに、肝虚血再灌流障害における肝非実質細胞の役割に関して評価してゆきたい。具体的にはαーSMA、Desminによる免疫染色により星細胞の観察、F4/80、CD68によるクッパー細胞の活性化評価、虚血葉、非虚血葉におけるADAMTS13およびvWFの発現をウェスタンブロットにて評価する予定である。また、ラット肝移植モデルを用いて、ADAMTS13の診断的、治療的意義を検証してゆく。臨床研究においては、現状を継続維持しできる限り多くの検体を集めたのちに統計解析を行う予定である。遺伝子組み換えADAMTS13(Recombinant ADAMTS13)は、化血研からの供与を受けていたが、化血研の問題でその供給が停止し、実験計画に遅滞が生じたため。H28年度の供給再開となった以降は、可及的早期に遅滞している実験計画を遂行する予定である。
他者理解の発達と神経基盤：齧歯類と乳児を対象として

本研究では、マウス、デグー、乳幼児から得た行動実験の結果を社会性の萌芽の観点から統合し、社会行動の発達に関わる脳システムを明らかにすることを目的とした。マウスでは新生時期のオキシトシンの投与が、思春期において社会的報酬で条件付けを行った空間への嗜好性を高める結果を得た。デグーでは離乳期以前の母子分離が不安傾向を高め、新奇な物体の探索を減少させるという結果を得た。乳幼児では電子媒体での絵本では紙媒体よりも母子相互作用が減少すること、読み聞かせの際に抑揚の有無によって脳活動が異なるという結果を得た。幼齢期の内分泌システムや母子相互作用の操作は、成長後の社会的行動に影響する可能性が示唆された。本研究では他者理解における前頭前野の役割を明らかにするため、非言語レベルでの社会行動の中でも、特に「共同注意」と「ターンテイキング」に着目し、前言語段階の乳児と社会性齧歯類デグーの比較神経心理学的研究を行うことを目的した。二者が同じ対象に注意を向けるという共同注意は、人生の最初期に発達し、他者の意図や感情の理解のような高次の社会的認知能力に影響を与えることが知られている。本年度はこの共同注意に関して、乳児を対象とした研究プロジェクトとデグーを対象とした研究プロジェクトを並行して行った。ヒトを対象とした研究として、乳児期に共同注意の能力を促進しうる環境について探るため、従来の紙絵本、ナレーション音声有りのデジタル絵本、音声無しのデジタル絵本を用いた母子の自由遊び場面という3条件を設定し、その条件下の母子相互作用を解析した。その結果、音声有りのデジタル絵本を使用する場合に、他者の顔を参照する共同注意が減少することが示され、その減少は母親の注視によってもたらされることが明らかとなった。このことから、共同注意の発達には使用するツールの誘意性および他者からの視線が影響を与える可能性が示唆された。上述の乳児研究に対応する齧歯類デグー研究として、母親の存在が仔デグーの物体探索に及ぼす影響について検討した。母親存在条件または母親不在条件において新奇物体の探索量および物体到達潜時を測定した。また、その傾向は発達とともに変化するのかを生後3週齢から7週齢まで縦断的に調べた。その結果、物体探索量は母親存在条件では母親不在条件よりも多く、物体到達潜時は6週齢(離乳期)において母親存在条件で母親不在条件よりも短かった。このことは、デグーにおいても母親の存在が環境探索行動を促進することを示した。本研究は、言語を持たない齧歯類Octodon degusと言語獲得前の乳児を対象として、人間の社会性の発達の基盤となるターンテイキングと共同注意の神経基盤を探ることを目的としている。乳児期における共同注意の発達には個人差があり、その個人差が後の心の理論発達や言語発達に影響を与えるという報告もしばしば報告されている。しかしながら、共同注意の個人差が何故もたらされるのかは未だ明らかにされていない。そこで本研究では、個人差をもたらす環境要因に着目し研究を進めている。同機能に関するデグーを対象とした実験では、新奇物体探索時における母親と仔のインターラクションが探索行動に及ぼす影響を検討した。仔単独での探索に比べ、母一緒での探索時により活発な探索を行うことがわかった。探索行動の違いは、特に6週齢目に大きな違いがみられた。仔単独条件で、巣から出るまでの時間と物体までの時間が急激に長くなり、探索頻度も激減した。一方、母一緒条件では探索頻度は少し減ったが、それほど大きな変化はなかった。この結果は、母親の存在が仔の物体に対する注意を促すことを示しており、この時期にデグーの共同注意の心的機能の萌芽がみられる可能性を示唆した。また、生後まもなく短時間の母子分離を繰り返し経験したデグーでは、新奇物体の探索頻度について母親と一緒か単独かの条件による違いがみられなかった。このことは、隔離操作が、共同注意に負の影響を与えることを示唆している。また、実験動物として広く使用されているマウスおよびラットを対象に、社会行動の発達と神経基盤に関する研究を進めた。マウスの若齢期において母性ホルモン・エストロゲン受容体βの発現を内側視索前野および内側扁桃体において抑制すると、思春期および成熟期での攻撃行動、生殖行動に異常が見られた。また、ラットの前頭葉前帯状皮質を損傷すると、長期の社会記憶に障害が生じた。社会行動(他者理解)の神経基盤に関しての研究を進めるために、当初予定したヒト乳児および齧歯類デグーの他に、ラットおよびマウスも研究対象とした。これにより、社会行動を担う脳内メカニズムに関して、脳領域の特定および内分泌システムの理解を進めることができた。マウスを対象とした研究では、周生期のオキシトシンが幼児期でのマウスの社会情動行動に果たす役割を検討した。現在のところ、生後24時間以内のオキシトシン投与が、社会的報酬を強化することが示されている。ラットでは、前帯状皮質損傷が社会行動に及ぼす影響を特に記憶を軸に調べ、社会記憶テストと物体記憶テストに対する損傷の効果を検討した。物体記憶は記憶保持時間に関わらず正常であったが、社会記憶は3分、30分の保持時間では正常であったが、5日間の保持時間をもった場合に、損傷群に異常が見られた。このことから、前帯状皮質が長期の社会記憶に関わることが示された。デグーを対象とした実験では、デグーの仔が母親を安全基地とした探索を行うかどうかを調べ、さらに、その探索行動に及ぼす隔離経験の効果を検討した。

仔単独での探索に比べ、母一緒での探索時により活発な探索を行うこと、隔離を経験したデグーでは母親を安全基地とした探索が行われていないことが明らかとなった。しかし、この隔離の影響は発達に伴い、消失した。また乳児を対象とした研究で、特に本研究で着目しているのが、乳児が1日の中で最も長く携わり、また研究的統制が比較的容易である「遊び」環境である。本年度は、まずデジタルデバイスを用いることにより、乳児に対する誘意性を統制したアプリケーションを作成した。その後、それを用いた母子の自由遊び場面を設定し、母子の相互作用を観察することで、誘意性が母親の視線行動、および乳児の視線行動に影響を与えることを明らかにした。本研究では、発達・情動・神経科学の3方向からのアプローチにより、社会行動(他者理解)に関わる脳システムを明らかにすることを目的とした。本研究の特徴は、研究対象をマウス、デグーそして乳幼児に拡張し、これらの行動実験の結果を社会性の萌芽の視点で統合することを試みた点であった。まず、最終年度に行った研究について記述する。幼若期のマウスを対象とした研究では、絆ホルモンと呼ばれるオキシトシンの投与が、思春期マウスの社会的課題の解決に与える影響を検討した。また、オキシトシン受容体の阻害することで、マウスの長期の社会的認知機能に悪影響を及ぼすか否かを検討した。オキシトシンの投与は、社会的課題の遂行を促進すると仮説を立てたが、むしろ阻害するという結果を得た。オキシトシン受容体の阻害は社会的認知機能に影響しなかった。デグーを対象とした実験において、眼窩前頭皮質の損傷が社会行動および物体認知に及ぼす影響を検討したところ、物体の空間的な認知にOFCが関与する可能性が示唆された。しかし、社会行動にOFC損傷の影響はみられず、社会行動におけるOFCの関与は不明であった。乳幼児を対象とした研究では、絵本を媒体とする母子相互作用を紙媒体と電子媒体で比較した。子の注視特性を分析したところ、電子媒体では共同注視が減少することが分かった。また、その減少により母親の注視パターンも減少するといった双方向の影響があることが明らかとなった。成人による絵本読み聞かせ時における脳活動を測定したNIRS実験では、絵本を抑揚をこめて読み聞かせる場合に左頭頂葉と右下前頭回の活動が高まる結果を得た。研究期間全体を通して、幼齢期の母子関係やまたそれに関連するであろう脳部位、内分泌システムの操作は、成長後の認知に影響する可能性が示された。本研究では、マウス、デグー、乳幼児から得た行動実験の結果を社会性の萌芽の観点から統合し、社会行動の発達に関わる脳システムを明らかにすることを目的とした。マウスでは新生時期のオキシトシンの投与が、思春期において社会的報酬で条件付けを行った空間への嗜好性を高める結果を得た。デグーでは離乳期以前の母子分離が不安傾向を高め、新奇な物体の探索を減少させるという結果を得た。乳幼児では電子媒体での絵本では紙媒体よりも母子相互作用が減少すること、読み聞かせの際に抑揚の有無によって脳活動が異なるという結果を得た。幼齢期の内分泌システムや母子相互作用の操作は、成長後の社会的行動に影響する可能性が示唆された。
アナモックスと従属栄養脱窒反応を融合した機能性担体流動床型窒素除去技術の研究

本研究では、アナモックス付着膜膨張床においてアナモックス細菌と従属栄養脱窒細菌の共生による高効率窒素除去技術の開発を試みた。窒素負荷を変化させた長期間の連続実験を行い、窒素負荷や微生物代謝物によるプロセスの安定性、アナモックスグラニュール形成への影響を明らかにし、反応の化学両論式を提案することができた。高負荷条件において、窒素除去率は約88%、最大比アナモックス活性は0.68gN/gVSS/d、アナモックスグラニュールの沈降速度は263.1m/h以上となり、本研究で開発したアナモックス付着膜膨張床は高窒素負荷に適するアナモックスプロセスであることが示された。平成28年度の研究成果は以下の通りである。2.基質濃度が及ぼすAnammox運転の安定性の検討:基質の窒素濃度を変えた活性試験の結果、窒素負荷の上昇に従いAnammox汚泥の最大比活性の値は0.37から0.68gN/gVSS/dに上昇し、基質濃度への耐性が高くなった。Anammox細菌が長期連続実験により高窒素負荷環境に馴致されたこと、グラニュール汚泥のVSS/SSの増加から汚泥内の微生物群集密度が増加したことが考えられた。3.高基質濃度によるAnammoxグラニュールへの影響:長期運転と窒素負荷の上昇に伴い槽内VSS濃度は49.8から62.1g/Lに増加した。槽内で培養されたAnammoxグラニュール汚泥は従来のAnammoxグラニュールと比べて高い沈降性能を有し高い上向流速度においても槽内の微生物量を保持できた。以上の結果からAAFEB反応槽の高窒素負荷廃水の処理への適応可能性を明らかにし、従属栄養脱窒細菌との共生による高効率窒素除去技術の開発に寄与する有用な知見が得られた。平成28年度は、まずUASB反応槽に嫌気性グラニュールを接種しAAFEB反応槽を立ち上げ、長期連続処理実験によりその処理特性や管理ノウハウ等の基礎的知見を得た。また、回分実験により基質濃度がAnammox運転の安定性に及ぼす影響を検討した。さらに、長期連続処理実験において、窒素負荷を変化させた時のSADプロセスの運転特性とAnammoxグラニュールの特性について検討した。以上のことから、当初の研究実施計画に対して、本研究課題は概ね順調に進展している。平成29年度の研究成果は以下の通りである。1.Anammox付着膨張床(AAFEB)型SADプロセスの長期連続運転において処理性能に及ぼす有機物の影響を検討した結果、反応槽内のEPSが89.6±48.3mg/g-VSSと高濃度ではグラニュールの沈降性が35.0±0.8%低下し、VSSは30.5±0.9%減少することを明らかにした。同じ窒素負荷条件で実験を行ったところHRTを長くすることで槽内にSMPが蓄積し、基質のTN濃度が3500mg/LではSMPは100mg/L以上となり運転に阻害が見られた。また窒素濃度を高くするほど比Anammox活性と基質による半数阻害濃度は低下し比脱窒活性が高くN2Oの生成量が多くなることを明らかにした。3.SEMやFISH等による解析の結果、核となる嫌気性グラニュールの周囲にAnammox細菌を取り囲むようにして糸状性細菌やEPSが集合体を形成し大きなグラニュールの形成を促進していることが確認された。以上の結果からAAFEB型SADプロセスの最適な運転条件および反応に及ぼす阻害影響、関与している微生物やグラニュール形成に係るメカニズムなどを明らかにし、AAFEB型反応槽の高窒素負荷廃水の処理への適応に向けた有用な知見が得られた。今後の研究課題として、平成29年度には以下の3つの課題に取り組む。(1)長期運転における有機物濃度(SMP、EPS、エタノール)によるAAFEB型SADプロセスへの影響の検討:実験期間における反応槽の運転状況により、適切に有機物及び硝酸性窒素を添加することで、これらの要素が反応に及ぼす影響を検討する。また、硝酸性窒素や有機物の添加の有無による処理性能への影響も評価する。(2)SADプロセスによる窒素除去過程を数式化し、運転管理方式のさらなる最適化:ここまでに得られた研究成果に基づき、SADプロセスの数式化・モデル化を行う。また、各運転条件における窒素除去と微生物の群集変化への影響をシミュレーションする。窒素除去効率の最大化、汚水処理費用の削減、水処理プラントの緊急措置の増強、汚水浄化性能を保証しつつ運転管理コストの抑制などを同時に可能とする運転管理手法の開発に有用な指針を提供する。

(3)混合培養系微生物の群集変化についてAnammox細菌と従属栄養細菌の群集構造の解析:AAFEB反応槽における長期運転期間における混合培養系微生物の群集変化についてq-PCR、FISH、SEMなどの分子生物学的手法を用いて主要なAnammox細菌と従属栄養細菌の群集構造を解析し、反応系で優位に機能している微生物群の特定を行う。環境保全工学