hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
膿皮症におけるブドウ球菌の上皮内侵入機構の解明および新規予防・治療戦略への展開

さらに犬再発性表在性膿皮症の症例において、角層バリアの主要な成分であるセラミドの減少が見られるかを解析した。その結果疾患例では対照群と比較して、角層セラミド総量が減少していることが確認された。このことは本症の発症機序において、角層細胞間脂質の発現低下が関与している可能性を示唆するものとなった。本研究ではマウスに黄色ブドウ球菌を塗布して膿痂疹モデルマウスを作成し、同マウスにおける黄色ブドウ球菌の経皮侵入機構について解析した。膿痂疹モデルマウスでは、まず好中球が表皮に侵入して角化細胞間を離開させ、その後に黄色ブドウ球菌の表皮内侵入が認められることを示した。一方で膿痂疹の病原因子である表皮剥脱毒素は、菌が表皮内侵入した後に角化細胞間をより開大させる役割を有することを示した。さらに本研究では、イヌ再発性膿皮症の症例における皮膚の脂質構成の変化について解析を行い、症例犬では健常犬よりも角層セラミド量が減少していることを示し、角層バリア機構の破綻が同症の病態に関与する可能性に初めて言及した。本年度は膿痂疹モデルマウスを用いて、ブドウ球菌の表皮内進入機構に関する新知見を得ることが出来たため。27年度が最終年度であるため、記入しない。獣医学最終年度には膿痂疹モデルマウスを用いて、黄色ブドウ球菌が付着した角化細胞による好中球誘導および表皮内裂隙形成の分子学的機序について解析を進める。また同マウスを用いて、表皮剥脱毒素の有無と膿痂疹の表現型との関与についても解析を進める。さらに黄色ブドウ球菌の角層通過機構について解析を進めるため、表皮剥脱毒素による角質細胞間接着の破綻機構ならびに角層間脂質の減少と膿痂疹の発症との関与の2点に着目して解析を進める予定である。昨年度は大学院生の入学辞退および入試不合格により研究補助者が不足したため、予定通りには研究が進まなかった。しかしながら昨年度末より実験助手を1名雇用したため、研究遂行の遅れを少しは挽回することが出来た。補助金分は全額使用したものの、基金分は次年度以降に必要となる物品購入費ならびに研究成果発表費に使用するため、一部を次年度に繰り越すに至った。上述の実験助手が今年度から代表者の所属する研究室に常勤研究員として雇用されることとなったため、必要な研究補助者の人数は概ね確保されたものと考えている。研究内容については当初の実施計画に沿って進める予定であるが、本症に関与する宿主側の要因として角層細胞間脂質、特にセラミドの発現異常やタイトジャンクションに発現する蛋白の動態についても解析をさらに発展させていきたいと考えている。次年度は膿皮症モデルマウスにおける皮膚バリア関連蛋白および好中球走化因子の分子学的挙動について解析するため、マウスや各種抗体、酵素類、分子生物学試薬ならびに塩基配列解析受託費に使用する予定である。また研究成果を公開するための学術大会参加費や論文投稿費にも使用する予定である。補助金分は全額使用したものの、基金分を今年度に全額使用せず、次年度以降に必要となる物品の購入費用として繰り越したため。次年度以降は膿皮症モデル皮膚における皮膚バリア関連蛋白の分子学的挙動について解析するため、マウスや各種抗体、酵素などの購入費、ならびに塩基配列解析受託費などに使用する予定である。
多剤耐性と病原性発現に関与する薬剤排出トランスポーターの機能解明と阻害剤開発

近年、抗生物質が効かない多剤耐性菌の出現・感染拡大が医療現場において、国際的に大きな問題となっており、感染症の克服は極めて重要な課題となっている。我々は、サルモネラのゲノム情報をもとに、数多くの多剤排出トランスポーター遺伝子を同定してきた。さらに、これらトランスポーターが、病原性発現制御にも関与していることを明らかにした。本計画では、病原細菌に潜む排出トランスポーターによる多剤耐性化と病原性の制御機構を明らかにすることができた。本成果は、薬剤耐性化を克服しながら病原性を軽減することのできる、新しい感染症治療法の開発に、繋がると強く期待される。しかしながら、これらトランスポーターによる細菌多剤耐性発現制御機構や生理機能、生理基質などについては殆どが未知のままであった。そこで、本計画では、病原細菌に潜む排出トランスポーターによる多剤耐性化と病原性の制御機構を明らかにすることを目的とする。得られた結果は以下の通りである。サルモネラには9種類の薬剤排出トランスポーター遺伝子が存在している。この中でも、ABC型トランスポーターの発現が宿主環境のマクロファージ内において誘導されることが明らかとなった。宿主環境内において、強く発現誘導され、病原性に深く関与しているトランスポーターに着目し、薬物排出トランスポーターの生理基質の同定を目指して研究を進めた。トランスポーター発現株の培養上清中には、糖に関与するタンパク質、特にリボースに関与するタンパク質が多く同定された。マルトース類縁体であるADP-リボースは多くの細菌において病原性発現に関与していることが知られている。薬剤排出トランスポーターがリボースを介して病原性発現に関係している可能性が示唆された。この他にも、RNAシャペロンであるHfqによるサルモネラ薬剤耐性制御機構を明らかにする等の進展があった。そこで、本計画では、病原細菌に潜む排出トランスポーターによる多剤耐性化と病原性の制御機構を明らかにすることを目的として、研究を推進する。本年度、研究に取り組んで得られた結果は以下の通りである。細菌において強力に機能しているRND型排出ポンプは、サルモネラに5種類存在している。通常、その機能に必要である膜融合蛋白質(MFP)も同じオペロン上にコードされていることが知られている。しかしながら、RND型排出ポンプAcrD遺伝子の近傍にはMFPがコードされておらず、AcrDの機能に必要なMFPについては未だ分かっていない。そこで、サルモネラのAcrD排出システムにおけるMFPの同定を行った。AcrD過剰発現株は、多剤耐性を示し、その耐性化は、acrAまたはtolC遺伝子を欠損させることで完全に抑えられた。また、acrA遺伝子欠損株においても、プラスミドを用いてAcrAおよびAcrDの両方を過剰発現させることで、多剤耐性化が引き起こされることを確認した。RND型排出ポンプAcrDは、MFPとしてAcrBの遺伝子近傍にコードされているAcrAを利用することで、サルモネラ多剤耐性化を引き起こすことを世界にさきがけ発見した。これは、AcrAがRND型薬剤排出システムのMFPとして、多面的な役割を果たしていることを示すものである。わが国におけるサルモネラ食中毒事例はここ数年間常に、腸炎ビブリオと一、二を争う代表的食中毒菌である。サルモネラによる食中毒は大型の事例が多く、学校、福祉施設、病院で多発している。また、多剤耐性化も増加しており、世界的にその予防対策が公衆衛生上の大きな問題となっている。本研究では、多剤耐性化に関与している薬剤排出トランスポーターの一つであるAcrDが、別のトランスポーターでも用いられている膜融合蛋白質AcrAを活用して、細菌多剤耐性化を引き起こしていることを世界にさきがけて発見した。

言い換えると、細菌は多剤耐性を誘導する上で、小さなゲノムをフル活用しており、大変やりくり上手で巧妙な機構によって抗菌薬が効かなくなる事実が明らかになってきた。このようなゲノム上での耐性因子の「使い回し」を阻止する新たな薬剤開発にも、本研究成果が大いに役立つことが高く期待されており、耐性菌克服に貢献するものと評価されている。本成果は当初の予想を大きく上回るものであり、研究も順調に進行している。これまで、ゲノム情報に基づく解析により、細菌には多数の薬剤排出トランスポーターが存在し、多剤耐性や病原性発現に関与していることが示唆された。それらの中には、宿主細胞の反応系に影響を及ぼす分子を分泌しているものや、宿主細胞内の環境や抗菌薬から細菌自身を守る役割を果たしているものが含まれていた。薬剤排出トランスポーターは抗菌薬や細胞障害性異物を菌体外に排出することにより、細菌を様々な化合物に対して耐性化させるのみではなく、細菌内で産生された病原性因子を排出して宿主細胞に影響を及ぼすこと考えられる。今後は、細菌病原性発現に関与する薬剤排出トランスポーターの細胞内誘導機構について調べる。まず、宿主細胞内でのトランスポーター制御因子を同定するために、macAB上流域の配列を用いて、ファジーアルゴリズムを取り入れたプログラム解析により、既存のレギュレーター結合配列が存在するかを調べる。同時に、ランダムに変異を入れて、宿主細胞を用いたスクリーニングを行い、マクロファージ内で薬剤排出トランスポーターが誘導されなくなった変異株を得る。変異箇所を同定することにより、病原性調節を担うトランスポーターの制御因子を決定する。決定した制御因子の情報を元に、宿主細胞内でトランスポーター発現を誘導しているシグナルについて推定し、in vitro解析により、シグナルを決定するとともに、マクロファージを用いたin vivo解析により感染時に、いつ・どこでトランスポーターの発現が誘導されるのか、病原性発現の時空間情報を得る。本研究では、病原細菌の宿主感染時における薬剤排出トランスポーターの発現制御機構、生理機能、生理基質を解明し、トランスポーターの阻害剤を検索することが目的である。本年度は、細胞ならびに細菌培養に必要な試薬・ピペット等の消耗品、発現制御解析のためのマイクロアレイ解析ならびに生理基質同定のためのトランスポーターのメタボローム解析に重点をおいた予算配分となっている。本研究計画を進めて行くことは、薬剤排出トランスポーターによる病原性制御の理解に繋がるだけではなく、耐性菌感染症を克服するための有用な情報を提供できると期待できる。
ITERブランケットの健全性に関わる狭隘流路内ヘリウムガスの熱伝達特性の解明

本研究では,核融合炉のブランケットの健全性を確保するため,ヘリウムガス冷却ブランケットに着目し,その狭隘流路における定常・非定常熱伝達特性を解明することを目的に,細い内径をもつ円管流路における対流熱伝達に関し,実験と解析を行う。今年度では,狭隘流路内の定常・非定常熱伝達現象を解明するため,発熱量が指数関数状に増加する場合の過渡対流熱伝達実験を行い,種々の発熱量増加時定数(あるいは発熱量増加周期)の条件下で発熱体温度,熱流束,熱伝達係数の実験データを収集した。具体的に,実験は従来のヘリウムガス強制対流実験装置を使用した。細い円管発熱体を設置できるように,試験部を新たに設計・製作し設置した。円管内流速,時定数,ガス温度などの影響を調べた。実験データは,系圧力が627781 kPa,ガス温度が286314 K,流速が43 m/s79 m/s,発熱率の増加する時定数が1.48 s15.07 sの条件下で収集した。具体的に以下の研究結果を得た。(1)発熱量が指数関数状に増加するにつれて,熱流束と発熱体表面温度が増加し,発熱量増加時定数が小さいほど多く増加することがわかった。(2)従来の円管流路における経験式と比較すると,本研究の狭隘流路のほうは熱伝達が向上したことが判明した。(3)ガス流速が増加するにつれて熱伝達係数が上昇する。(4)本研究の温度範囲内では,円管入口温度が熱伝熱係数に対する影響が顕著ではないことが判明した。(5)時定数が1.48 s15.07 sの範囲では,熱伝達過程が準定常熱伝達にあることが判明した。今後実験データを広範囲において取得し,比較検討を行い,流速,時定数,円管直径などによる熱伝達特性の影響を明らかにする。実験データの収集がおおむね順調に進めている。それらの研究成果をまとめて,国際学会の講演論文として発表される予定である。今後,平成30年度の研究内容に続き広範囲における実験データの収集と数値解析を行い,狭隘流路における過渡熱伝達のメカニズムを明らかにする。昨年度では,計画していた実験データをおおむね収集することができた。一部の論文出版費が別の経費より賄うことができたこと,また予定していた国際会議の参加も日程の都合で取りやめたことから,研究費の一部が翌年度に繰り越すこととなった。(使用計画)翌年度の研究費と合わせて成果発表のための旅費や実験計測用品及び実験消耗品などの購入に当てることを計画している。研究計画に特に変更がない。
ナノシート高次元化プロセスを用いたリチウムイオン伝導性薄膜の開発

層間または構造中にリチウムイオンを有する二次元ナノシート積層体を得た。その熱処理による三次元構造を有するリチウムイオン伝導体は得られなかったものの、比較的大きなリチウムイオン伝導率を示すイオン伝導体を開発した。目的とするリチウムイオン伝導性薄膜のビルディングブロックとなるリチウムを構造内に含むナノシートの合成に初めて成功した。このナノシートを積層させ中温度で熱処理することによって目的とするリチウムイオン伝導性薄膜が得られるものと期待される。1.ナノシートの合成層状ペロブスカイト構造の一種であるRuddlesden-Popper型構造を有するLi_2SrTa_2O_7のSrサイトへの固溶限界を調査し、Li_2(Sr_<0.1>La_<0.5>Li_<0.3>□_<0.1>)Ta_2O_7及びLi_2(La_<0.55>Li_<0.35>□_<0.1>)Ta_2O_7を得た。これら層状化合物の層剥離によってナノシートが得られたことを確認した。組成分析の結果から、SrサイトへのLiの固溶がなされていることと、収率が5-6%程度であることを確認し、構造内にLiを有するナノシートの合成に初めて成功した。2.ナノシートの積層による薄膜化電気泳動法による薄膜形成を試みた。薄膜が得られることは確認したが、乾燥時や中温度の熱処理時にクラックが生じるため、導電率測定に耐えうる薄膜は得られていない。引き続き、形成・乾燥・熱処理条件の検討を行い、その最適化を行う。3.リン酸ジルコニウム系材料の検討Li_<0.7>Y_<0.1>Zr_<0.75>P2_O_7という組成の材料が300°Cで10^<-3>S/cmを超えるリチウムイオン伝導性を示すことを明らかにした。また、そのような組成の層状リン酸ジルコニウムの合成に成功したが、そのナノシート化はできていない。また、同様の組成の層状リン酸ジルコニウムからリチウムイオン伝導性を示すNASICON型化合物を得た。ナノシート化が可能であれば有望な系であるが、課題が多いことから当面Li_2SrTa_2O_7系材料に注力することとした。1.ナノシートの積層による薄膜化100nm×100nm以下のナノシートの積層で得られる積層体には積層欠陥が多く生じ、元の層状構造の材料とは著しく異なる物性が発現されることが明らかになった。本研究の目的を達成するためには1μm×1μm程度のサイズのナノシートが必要であり、固相法から得た原料からでは困難な大きさであることから、単結晶の育成を試みた。2.ナノシートの合成Ruddlesden-Popper型構造を有するLi_2SrTa_2O_7単結晶の育成に初めて成功した。300°Cにおいて1×10^<-4>S/cmのイオン伝導性を示した。3.リン酸ジルコニウム系材料の検討層状リン酸ジルコニウムZr(HPO_4)_2・H_2Oのナノシート化及びナノシート積層体を得た。その熱処理ではX線回折を示さない材料が得られるなど、ZrP_2O_7系材料は得られなかった。またZr(HPO_4)_2・H_2Oのイオン交換で得られるZr(LiPO_4)_2・H_2Oを600°Cで熱処理することで得られるLiZr_2(PO_4)_3とLi_3PO_4との混合物は200°Cで2×10^<-4>S/cm、室温で2×10^<-7>S/cmの高いイオン伝導性を示した。これはLiZr_2(PO_4)_3単体よりも遙かに高い導電率である。高導電率を示す理由は、LiZr_2(PO_4)_3の高温相が室温付近まで安定化されているためであることを明らかにした。
分極誘起セラミックスによるナノ制御可能な特異的固体析出操作と表面活性の創出

本課題研究では、最近分極可能なことを見出したアパタイトセラミックスが特異的な表面活性制御の効果をもたらすという重要な現象を、これまで培った生体材料学的知見を有効に活用しながらナノレベルの表面活性反応場に着目し研究を進めた。本研究の成果は、材料表面の活性を環境関連化学をも含む工業化学分野のみならず医用生体工学など広い分野に活かすことができる。本研究では、反応場中におけるアパタイトセラミックス表面の材料学的基礎物性評価と、誘起された表面活性が及ぼす周囲との化学的および生物学的反応性評価とを同時に検討した。基礎物性評価からは、分極処理条件によりポーリングアパタイトセラミックスの蓄積エネルギーが系統的に変化することが明らかになった。さらに、材料表面構造を詳細に明らかにする新しい手法として、従来の薄膜X線解析法を拡張し、各深さの層からの回折X線強度を独立に抽出する方法を確立し、活性表面の評価を試みた。この手法を確立することにより、活性に及ぼす表面の微細な構造変化に関する重要なデータを得られることができると考えられる。一方表面活性反応場は体液からの骨類似固体析出速度を加速すること、さらに生体中でも骨組織を早期再生が確かめられ、in vitroにおける培養骨様細胞の増殖活性を高める効は絶大であることが明らかになった。これらは、現在の高齢化社会問題を担う先端研究に十分貢献する可能性を持った研究成果である本課題研究では、最近分極可能なことを見出したアパタイトセラミックスが特異的な表面活性制御の効果をもたらすという重要な現象を、これまで培った生体材料学的知見を有効に活用しながらナノレベルの表面活性反応場に着目し研究を進めた。これらは、現在の高齢化社会問題を担う先端研究に十分貢献する可能性を持った研究成果である本課題研究では、最近分極可能なことを見出したアパタイトセラミックスが特異的な表面活性制御の効果をもたらすという重大な現象を、これまで培った生体材料学的知見を有効に活用しながらナノレベルの表面活性反応場に着目し研究を進めている。本研究の成果は、材料表面の活性を環境関連化学を含む工業化学分野のみならず医用生体工学など広い分野に活かすことができる。本年度の研究は、反応場中におけるアパタイトセラミックス表面の材料学的基礎物性評価と、誘起された表面活性が及ぼす周囲との化学的および生物学的反応性評価とを同時に検討した。基礎物性評価の観点からは、分極処理条件によりポーリングアパタイトセラミックスの蓄積エネルギーが系統的に変化すること、アパタイトの持つ基本構造は変化せずプロトンの移動によつてポーリングするであろうことが明らかになった。さらに、材料表面構造を詳細に明らかにする新しい手法として、従来まで試料の深さ方向で異なる結晶層の同定を行うのみであった薄膜X線解析法を拡張し、各深さの層からの回折X線強度を独立に抽出する方法を模索した。一方、表面活性反応場は擬似体液中の固体析出速度を加速するだけでなく生体中でも骨組織を早く再生する可能性があること、in vitroにおける培養細胞の増殖活性を高める効果を持つことが明らかになった。本年度の研究は、前年度に引き続き反応場中におけるアパタイトセラミックス表面の材料学的基礎物性評価と、誘起された表面活性が及ぼす周囲との化学的および生物学的反応性評価とを同時に検討した。一方、表面活性反応場は体液からの骨類似固体析出速度を加速すること、さらに生体中でも骨組織を早期再生が確かめられ、in vitroにおける培養骨様細胞の増殖活性を高める効は絶大であることが明らかになった。
GADD34による老化関連疾患の制御メカニズムの解析

GADD34は老化、代謝、炎症に関連する3つのシグナル伝達系を同時に制御すると考えられる。そこで本研究では、GADD34 KOマウスを老化に伴って発症する炎症性疾患及びメタボリックシンドロームのモデルマウスとして、栄養の摂取、慢性炎症などの条件を与え、GADD34がこれらのシグナル伝達系を制御するメカニズムを検索することによって、メタボリックシンドロームの予防、治療、さらに、老化の予防に結びつけることを目標に研究を行う。
戦前日本の植民地における女子中等教育に関する実証的研究

「植民地時代の女子中等教育の実証的研究-韓国について-」1.梨花・京畿・舞鶴女子高等学校を訪問し('96年3月、9月)、学校長に調査の目的・方法につき了解を得る。アンケートの調査項目の打ち合わせも行う。2.各学校から学校史の提供を受ける。それらを翻訳後、内容の分析を高等女学校研究会の仲間(構成員5名)と行う。京畿の学校史からは日帝下における抗日運動の歴史を学ぶ。梨花の学校史は正史と裏面史があり、後者からより詳細な教師、生徒の歩みを読みとることができた。3.京畿・舞鶴女子高等学校卒業生にアンケートの予備調査を実施。今後、本調査が必要である。4.9月13日、梨花女子高等学校(当時、高等女学校)の1931年卒業生にインタビュー調査を実施。1929年の光州学生運動に端を発した動きの中で、それぞれに受けた多くの痛み、怒りについて語る卒業生の言葉・態度から、問題の重大性を再確認した。5.7名のインタビュー対象者は、後日アンケートにも回答を寄せてくださった。6.今後、他の年次の卒業生のアンケート調査が必要である。事情の許す限り、他の学校の卒業生に対してもアンケート、インタビュー調査を実施していきたい。7.1993、4、5年に調査をした台湾の女子中等教育との比較検討も今後の課題である。1、前年度まで実施していた台湾の高等女学校卒業生のアンケート調査の資料集(249頁)を完成する。2、8月上旬5日間台湾の台北に滞在し、キリスト教主義学校として旧淡水中学校・高等女学校(プロテスタント)、旧静修高等女学校を台湾師範大学呉文星教授同伴で訪問する。学校長との面談、学校保存の資料(創立から1945年まで)閲覧・コピー、卒業生のインタビューを実施することができる。3、韓国高等女学校関係の資料収集と共に、高等女学校研究会で前後7回の研究会を開催、韓国女子教育史研究および情報交換をする(朝鮮高等女学校総数公立64校、私立12校内女子高等普通学校からの改組転換公立11校、私立10校生徒数公立校内地人15,467人朝鮮人10,627人私立校内地人1,011人朝鮮人5,500人:1943年度朝鮮総督府統計年報による)。4、本年度の韓国の国内情勢および日韓関係の情勢を勘案したため、アンケート調査は大幅に遅延する。日本人生徒が大半であった高等女学校在籍の韓国人卒業生対象のアンケート発送が2月、回収が3月末となる(発送数:170通)。5、上記の理由により、韓国訪問も予定を遅らせ3月下旬(4日間)に実施する予定。韓国女性開発院院長鄭世華先生(梨花女子大学休職中)のご配慮により、ソウル市内の旧高等女学校施設の訪問見学、学校史等の閲覧が予定されている。なお、これらはお茶の水女子大学ジェンダー研究所・高等女学校研究会プロジェクトチーム(代表者:山本禮子他4名)として計画・実施する。5.7名のインタビュー対象者は、後日アンケートにも回答を寄せたくださった。

事情の許す限り、他の学校の卒業生に対してもアンケート、インタビュー調査を実施していきたい。7.1993、4、5年に調査をした台湾の女子中等教育との比較検討も今後の課題である。
Ras発癌過程を媒介する活性酸素産生遺伝子Nox1の情報伝達経路の解析

我々の研究の主眼はヒト発癌のモデル系としてRas癌細胞を用いて、活性酸素(ROS)産生遺伝子Nox1の機能を解明し、癌予防・診断・治療の基礎を築くところにある。申請者は既に、Ras-ERK経路を介して誘導されるNox1がRasの癌化形質に必須であることを発見した。また、ヒト大腸癌、膵癌、メラノーマにおいて、Nox1,4がその発癌過程に媒介的役割を果たすことを明らかにしてきた。我々は、この知見に基づき、Nox1の産生するROSの蓄積が癌化形質の維持、プロモーションに必須であるという新しい発癌機構のモデルを提出した。本研究では、特に、1)Nox1によって産生されるROSの標的の同定と機能解析、2)Ras癌細胞のRhoを介した浸潤・接着におけるNox1の役割の解析を行い、その情報伝達経路を検討した。この二年間の研究の結果、次の成果が得られた。項目1:Nox1の標的として、thioredoxinドメインをもつ小胞体蛋白ERp72を同定した。Nox1は、ERp72と細胞膜上で結合し、そのレドックス活性を制御し、EGF受容体のシグナル(抗アポプトシス活性)と共役することを見出した(投稿中、revised)。項目2:Ras癌細胞において、Nox1が、プロテンタイロシンホスファターゼLMW-PTPを酸化・不活化し、RhoGAPのタイロシンリン酸化を充進する。その結果、GAP活性が高まり、不活化型RhoGDPが蓄積し、ROCKを介して、アクチン繊維束の消失と接着能の減弱が引き起こされ、癌細胞特有の浸潤能を獲得することが解明された(J.Biol.Chem.2007)。以上の結果から癌化形質を媒介するNox1の情報伝達の分子機構に対する理解が深まった。癌治療・診断の分子標的として、Nox1の意義がさらに確立された。本研究のねらいは、ヒト多段階発癌に寄与する活性酸素(ROS)産生遺伝子Noxファミリーの機能的役割をRas発癌モデルを用いて解明し、癌の予防・診断・治療の基礎を築くことにある。申請者は既に、Ras-Raf-MAPKK-MAPK経路に介して誘導されるNox1がRasの癌化形質に必要であることを発見した。また、高頻度で、K-Ras活性型変異が認められるヒト大腸癌で、Nox1の高発現を検出した。我々は、この知見に基づき、Nox1の産生するROSが情報伝達分子として癌化形質維持に、必要であるという新機構を提唱した。本研究では、1)Nox1によって産生されるROSの標的候補の機能的解析2)Ras癌細胞の形態、接着調節におけるNox1の役割の解析を行った。項目1:thioredoxin homologyドメインをもつERp72が、Nox1の標的となり、酸化されることを見出した。これが、ERp72によるAKT抑制を解除して、EGFによって誘導される細胞生存(抗アポプトシス)へ寄与することを解明した(投稿中)。Nox1がERp72と細胞膜に共局在し、相互作用すること、及びERp72がAKTと結合して細胞の生存シグナル調節を行うことが初めて解明された。以上の結果により、Nox1レドックスシグナリングが癌細胞の生存、形態変化、浸潤に需要な律速因子としてかかわるという新しい癌化機構が提示された。本研究の目的は、ヒト発癌のモデルとしてのRas癌細胞において、活性酸素(ROS)産生遺伝子Nox1の情報伝達機構を解明し、癌予防・診断・治療の基礎を築くことにある。

申請者は、既に、Nox1がRas発癌過程を媒介するという証拠を蓄積してきた。また、ヒト大腸癌、膵癌、メラノーマにNoxファミリーが密接に関与することも確認してきた。我々は、この知見に基づき、Nox1の産生するROSが情報伝達分子として、癌形質の必須的成分を担っているという発癌の新機構を提唱してきた。本研究では、1)Nox1によって産生されるROSの標的の同定、2)Ras癌細胞のRhoを介した浸潤・接着におけるNox1の役割の解析を行い、Nox1の情報伝達経路を検討した。その結果、次の進展がみられた。研究項目1:Nox1が細胞膜上で小胞体蛋白ERp72に結合し、ERp72のレドックス活性を制御することを明らかにした。また、Nox1-ERp72複合体が、EGF受容体シグナルを媒介することが判明した。研究項目2:Ras癌細胞においてNox1が、プロテンタイロシンホスファターゼLMW-PTPを直接、酸化・不活化し、RhoGAPのタイロシンリン酸化を亢進する。その結果、GAP活性が高まり、不活化型RhoGDPが蓄積し、ROCKを介してアクチン繊維束形成の低下と、接着能の減弱を引き起こすことが明らかになった。以上の結果から、Nox1が多面的な細胞内情報伝達にかかわることが考えられる。また、Nox1が癌細胞の形態変化や接着を制御することが証明され、癌化におけるNox1の原初的な重要性がさらに高まった。今後、EGFの如何なる生理作用にNox1-ERp72が共役するのか、また他の癌特性-腫瘍血管形成や浸潤にかかわるVEGFやMMP-9発現の制御におけるNox1の情報伝達機構を解明したい。
日本とドイツにおける不動産公示制度と不動産物権変動の関係

本研究では、ドイツにおける仮登記制度の考察を行うことを通じて、わが国における不動産物権変動論を検討するにあたっての有益な示唆を得ることを主たる目的として設定した上で、検討を進めた。そこでまず、わが国における不動産物権変動論に関するこれまでの判例および学説の展開過程について検討を行ったところ、判例の態度はすでに確立されており、それに対して学説の状況は今日においてもなお混迷を極めていることが判明した。続いて、ドイツにおける仮登記制度に関して、その歴史的発展過程、法的特徴、および、今日における機能に着目しつつ研究を進めたところ、ドイツ法上の仮登記は、物権債権峻別論に基づく不動産物権変動システムの問題点を修正する機能を有していると評価することが可能であるという点を指摘することが可能となった。以上の前提としての研究成果を踏まえた上で、わが国の不動産物権変動論を検討するに際しても、可能な限り登記主義的な把握を試みることの可能性を模索し、さらに、不動産物権変動に関する具体的な諸場面における、登記主義的な見地に基づく解釈論を提示した。今後の課題としては、各論点に関する個別的な検討を進めていくだけではなく、物権概念と債権概念の理論的深化を図りつつ、とりわけ、債権法理論と不動産物権変動論の接合を試みることが重要になると思われる。不動産物権変動は、多くの場合、取引当事者間の契約関係を前提として成り立っているのであるから、原因行為としての債権契約を検討しなければ、不動産物権変動システムを理解するにあたっても不十分であるということになるであろう。不動産物権変動論はわが国の民法学においてこれまで最も華々しく議論されてきたテーマの一つであるが、そこでは民法176条および177条の母法であるフランス法を比較対象とした研究が数多く行われてきた一方で、ドイツにおける不動産物権変動論を対象とした研究は、最近においてはそれほどなされてはいない。たしかに、不動産物権変動に関する日本法とドイツ法における重要な相違点の一つとして、物権行為と債権行為を明確に峻別しているか否かの違いを挙げることができ、このことが、両国の不動産物権変動システムを比較するに際して大きな障害となっていることは事実である。しかしながら、ドイツ法においても、債権的な請求権に物権的な効力を付与する制度が存在する。すなわち、仮登記制度がそれである。仮登記制度は、物権行為と債権行為を基本的には明確に峻別しているBGB(ドイツ民法典)において異質なものとして存在しているために、それをめぐる諸問題は、ドイツにおける不動産物権変動論を研究する際にも、重要な視点を提示するものであると考えられる。本年度の研究においては、わが国の不動産物権変動論の展開過程を詳細に跡付け、さらに、ドイツにおける仮登記制度の歴史的発展過程を分析することができた。これらの検討を踏まえて、次年度においては、ドイツの仮登記制度の現代的意義を明らかにした上で、わが国の不動産物権変動論を再構成するための有益な示唆を導き出したいと考えている。なお、この研究成果に関しては、順次、早稲田法学において公表していく予定である。
高性能熱電特性を目指したナノ構造熱電半導体材料の開発とその量子サイズ効果探索

熱電変換材料の分野では、近年新しいコンセプトや材料の提案が盛んに行われるようになり、何十年にも渡ってずっと低迷していた熱電変換効率が一挙にあがり、新材料開発競争が激化している。応用面でも、従来からあるペルチエ冷却素子だけでなく、環境調和を想定した熱電発電など新しい分野も急速に開き始めている。本研究では、より高性能な熱電材料の開発を目指し、ナノメートルサイズの粒子を用いた焼結体を中心としたナノ構造熱電材料における特異な熱電物性をしらべ、ナノ領域における熱電物性にはたらく基本的な物理を探索することを研究目的とする。本年度の、研究実績は以下のようである。1.主に低温熱電材料として使われるBiTe系熱電材料を対象に、電気伝導度、熱起電力、熱伝導度といった熱電関連物性の焼結過程での違いを調べるために、前年度確立した熱電性能の温度依存性や電荷密度依存性などの計算手法を、単結晶、多結晶、焼結体構造を扱えるように、粒子サイズや粒子間の凝縮の仕方による系全体の異方性を統計的に扱えるように拡張した。拡張モデルにより計算した結果は、ホットプレス法により焼結した焼結体の測定結果を温度依存性や組成依存性などもうまく説明し、モデルの妥当性が立証された。しかしながら、熱電度率については、絶対値の面で、実験値のほうがおおむね大きくあらわれ、また、温度依存性も若干異なることが分かった。一般に、熱伝導率は実験の誤差が大きいことと知られているが、理論とのより正確な対応を議論するためには今後さらに正確な測定がよくされることが指摘され、今後の課題としてあげられた。また、これらの計算結果により3次元のバルク状態における熱電性能指数は、粒子のサイズやキャリアーの制御により大きく改善されることや最大性能指数を持つ温度の制御が可能であることが示された。2.ナノ粒子を用いた焼結体の熱電物性の計算モデルを基本として、2次元系の薄膜構造の熱電特性の計算に適用できるように拡張した。特に、薄膜のような2次元系の場合、熱的特性が低い電荷密度においても影響されやすいため、計算の精度をあげるため、2バンドモデルで緩和散乱理論をもちいて、熱電材料の薄膜を対象に電気伝導度、熱起電力、熱伝導度など熱電関連物性の計算を行った。薄膜構造においては、バルク材料にくらべ、キャリアーや格子の束縛効果により、高い熱起電力や低い熱伝導度をしめし、熱電性能が大きく改善されることが確認され、モデルの妥当性が立証された。ただし、本計算ではフォノンの散乱効果を3次元モデルを用いたが、より正確なフォノンの束縛効果の計算のためには2次元モデルで計算することが必要であり、今後の課題として挙げられる。
ヒト大腸癌におけるイノシトール3リン酸受容体発現の意義とその重要性

イノシトール3リン酸レセプター(IP3R)は、カルシウムシグナリングに関与している。IP3レセプターには1型から3型の3種類が存在しているが、ヒト正常組織、癌組織におけるIP3R発現の検討はいまだなされていない。今回の研究では大腸癌切除例における3型IP3Rの発現を免疫組織学的に評価し、臨床病理学的解析を加え検討した。対象は当科で切除した大腸癌116例(結腸癌58例、直腸癌58例)。非癌部、癌部のパラフィン包埋切片で1、2、3型IP3R抗体を用いて酵素抗体法を施行し、IP3Rの発現パターンを観察した。さらに腫瘍中心部と腫瘍先進部でIP3R発現を染色程度により2群に分け、臨床病理学的因子、累積生存率を検討した。3型IP3Rは大腸の非癌部で発現を認めなかった。癌部では細胞質内にびまん性、顆粒状あるいは管腔側へ環状に発現しており、症例により様々な程度の発現を認めた。3型IP3R発現例は腫瘍中心部で12.9%(15/116例)、腫瘍先進部では28.6%(34/116例)であり、腫瘍先進部でより強く発現していた。臨床病理学的因子との検討では、1型、2型、腫瘍中心部における3型IP3R発現は臨床病理学的因子との関連を認めなかった。しかし、癌先進部における3型IP3R発現は、占拠部位、組織学的分化度、腹膜播種などとは相関しなかったが、深達度(p=0.029)、リンパ節転移(p=0.004)、肝転移(p=0.02)、TNM分類(p=0.015)と統計学的にも有意な相関関係を認めた。3型IP3R強発現群の5年生存率は61.5%であり、弱発現群(82.7%)より有意に予後不良であった(p=0.033)。大腸癌の腫瘍先進部における3型lnsP3R発現は癌の浸潤、転移、予後と関連し、大腸癌における分子標的治療のターゲットとなる可能性が示唆された。なお、本研究の結果は海外有名誌に投稿中である。イノシトール3リン酸レセプター(IP3Rs)は滑面小胞体の細胞膜に存在し、細胞内へのカルシウム放出に関与している。細胞内カルシウムシグナリングは遺伝子の転写、細胞の移動、神経発育のほか、免疫、消化液分泌など重要な細胞機能に関与しているため、IP3Rsの発現もまた細胞機能に深く関与しており、アポトーシスや細胞増殖、分化との関連も示唆されている。IP3レセプターには1型から3型の3種類のサブタイプが存在し、特に胆管上皮に存在する3型IP3Rは、胆汁うっ滞性疾患で共通して発現が減少するなど病因との関係が明らかになってきているが、大腸癌を含めたヒト癌組織における3型IP3R発現の意義については未だ検討されていない。そこで、我々は大腸癌切除例における3型IP3Rの発現を免疫組織学的に評価し、臨床病理学的解析を加え検討した。3型IP3Rは非癌部ではほとんど発現が認められなかった。癌部では細胞質の管腔側に発現している症例を認めた。

3型IP3R発現と臨床病理学的因子との検討では、弱発現群でリンパ節転移、腹膜転移が有意に多く、肝転移、肺転移の全症例が強発現群であった。以上の結果より3型IP3R発現は大腸癌における新しい悪性度の指標となる可能性が示唆されたが、更なる検討を予定している。以上の結果は第107回日本外科学会定期学術集会において報告した。また、未発表ではあるが、大腸粘膜、癌部における3型InsP3レセプター発現の詳細解析、アポトーシスやシグナル伝達系関連因子との相関関係等興味ある知見を得ており、蛍光免染による2重染色やウェスタンブロット解析など更なる解析を加えている。大腸癌手術症例の内、予後の判明していなかった症例の追跡調査も終了しており、約300例において臨床病理学的に解析予定である。イノシトール3リン酸レセプター(IP3Rs)は滑面小胞体の細胞膜に存在し,細胞内へのカルシウム放出に関与している。細胞内カルシウムシグナリングは遺伝子の転写,細胞の移動,神経発育のほか,免疫,消化液分泌など重要な細胞機能に関与しているため,IP3Rsの発現もまた細胞機能に深く関与しており,アポトーシスや細胞増殖,分化との関連も示唆されている。IP3レセプターには1型から3型の3種類のザブダイプが存在し,胆汁うっ滞性疾患で発現が減少するなど病因との関係が明らかになってきているが,大腸癌を含めたヒト癌組織におげるIP3R発現の意義については未だ検討されていない。そこで,我々は大腸癌切除例における3型IP3Rの発現を免疫組織学的に評価し,臨床病理学的解析を加え検討した。1型,2型IP3Rほ非癌部,癌部で発現を認めた。3型IP3Rは非癌部では発現力弐認められなかったが,癌部では過剰発現している症例を認めた。IP3R発現と臨床病理学的因子との検討では,1型,2型IP3Rは関連を認めなかったが,3型IP3Rは腫瘍進達度,リンパ節転移,遠隔転移と相関関係を認めた。また,予後解析の結果,3型IP3Rは予後規定西子となることが明らかになった。以上より3型IP3R発現は大腸癌における新しい悪性度の指標となる可能性が示唆された。我々の得た結果は第107回日本外科学会定期学術集会他において報告し,海外有名医学誌へ投稿中である。また,未発表ではあるが,大腸粘膜,癌部における3型lnsP3レセプター発現の詳細解析,アポトーシスやシグナル伝達系関連因子との相関関係等興味ある知見を得ており,蛍光免染による2重染色やウェスタンブロット解析など更なる解析を加えている。
代替投資を含むポートフォリオの金融リスク管理に関する研究

本研究では,株式や債券などの伝統的資産クラスだけでなく,より幅広い資産クラスへの投資を想定したポートフォリオの金融リスク管理に関する基礎研究を行った.具体的な成果としては,確率ボラティリティモデルによるデリバティブ価格の高精度近似手法の開発,金利デリバティブ評価のためのマルチカーブモデル,CDOやRMBSなどの証券化商品の価格付けモデル,企業の投資行動や情報の非対称性を考慮した企業価値評価モデル,ポートフォリオの金利リスク・信用リスクの新たな評価モデルの提案や,マーケットマイクロストラクチャー分析のための基礎理論の構築,日本のマクロ経済・金利の動学モデルによる実証分析などが挙げられる.本研究では,株式や債券などの伝統的資産クラスだけでなく,より幅広い資産クラスへの投資を想定したポートフォリオの金融リスク管理に関する基礎研究を行った.具体的な成果としては,確率ボラティリティモデルによるデリバティブ価格の高精度近似手法の開発,金利デリバティブ評価のためのマルチカーブモデル,CDOやRMBSなどの証券化商品の価格付けモデル,企業の投資行動や情報の非対称性を考慮した企業価値評価モデル,ポートフォリオの金利リスク・信用リスクの新たな評価モデルの提案や,マーケットマイクロストラクチャー分析のための基礎理論の構築,日本のマクロ経済・金利の動学モデルによる実証分析などが挙げられる.木島は,CDOの市場標準モデルの経済学的意義を明らかにし,リスク回避係数を導入して市場価格と整合的な新モデルを提案した.木島・田中は,信用リスクや流動性リスクを表すイールドスプレッドのオプションの実務的な価格付けを行った.室町は,期待ショートフォールの高精度推定方法を提案し,また,金融危機と証券化商品について解説した.中岡は,不確実性下のキャッシュフローとマネジメント能力を状態変数として企業価値をモデル化し,企業の経営価値創造力やM&Aによる統合効果につき理論的考察と実証的検証を行った.小方は,幅広い金融データ分析に適用できるCHARNモデルに対して,推定関数法・経験尤度法を用いたパラメータ推定方法を提案した.山下は,市場価格の確率的変動を待ち行列を用いて分析するマーケットマイクロストラクチャーモデルの最新の成果をサーベイした.芝田は,株主と経営者間の情報の非対称性を考慮した投資プロジェクト評価法と,複数銀行による戦略的債権回収を考慮した企業の負債価値評価式を提示した.渡辺は,マーケット・マイクロストラクチャ分析に応用可能性が高い優モジュラマルコフゲームについて研究し,均衡点が存在する十分条件を明らかにした.野口は,英住宅金融組合における内部統制の企業行動への影響を考察し,特に中小住宅金融組合では内部統制の確立が融資方針に大きく影響したことを示した.飯星は,日本の代表的マクロ経済変数120系列の主成分を用いると経済予測精度が向上し,金融政策決定にも有益であることを検証した.なお,2009年8月3日-4日に研究者18名による国際会議を開催し,リスク管理を含む様々な最新の研究成果について議論した(詳細は「13.備考」のホームページを参照〉.この予稿集は2010年6月に洋書として刊行予定である.木島は,CDOの市場価格と整合的な価格付けモデルを提案した.また,環境経済学において重要な仮説である環境クズネッツ曲線の成立条件や,排出権取引市場の市場設計の効果について分析した.室町は,CDOの価格付けモデルのリスク計測への応用を提案した.山下は,待ち行列を用いたマーケットマイクロストラクチャーモデルによる信用リスクやカウンターパーティー・リスクの分析法を検討した.田中は,原資産市場の非完備性を考慮して,効用をベースとする無差別価格やリスク測度に基づいて証券化商品の価格の非線形性について取り纏めている.小方は,裾の重い分布で,経験尤度法並びにシミュレーションベースの分位点法によるパラメータ推定を提案し,世界のマーケットデータに適用した芝田は,株主と経営者の情報の非対称性を考慮した投資プロジェクト評価法を提示した.また,企業と債権者の情報の非対称性が信用スプレットや倒産確率に及ぼす影響を考察した.中岡は,オプション理論を用いて企業価値,経営者のマネジメント力をモデル化し,市場データへの同定を行うアルゴリズムを開発して,M&Aによる企業価値への影響を実証分析した.渡辺は,不確実性下の投資競争における「シグナリング」と呼ばれる情報の戦略的顕示の効果について研究し,戦略的な情報顕示の発生条件とその混合戦略の確率を明らかにし,投資者の期待利益を数値計算した.飯星は,アフィンモデルを用いて日本の金利期間構造とマクロ経済,特に景気循環との関係を分析し,金利スプレッドが長期的な景気変動予測に有用なことを示した.野口は,英ナショナル・アーカイブス所蔵の政府関係資料を駆使して,英住宅金融組合における内部統制の確立過程の分析をさらに進め,特にChief Registrar of Friendly Societiesが果たした規律付け機能を検証した木島は,Wiener-Chaos展開を用いたデリバティブ価格の近似手法を提案し,広域で高精度の結果が得られることを示した.また,取引コストを考慮した均衡価格について考察した.さらに,環境クズネッツ曲線の形成をリアルオプションアプローチから説明した.中岡は,不確実性下のキャッシュフローとマネジメント能力を状態変数として企業の価値創造力をモデル化し,市場データに基づくM&Aの評価,東日本大震災の影響,日本の優秀企業の価値創造力を実証分析した.芝田は,企業経営者が所有者よりも情報優位となる非対称性を仮定し,経営者による投資戦略と経営努力水準とのトレードオフに関するメカニズムを明らかにした.また,企業が銀行よりも情報優位となる非対称性がクレジットスプレッドを増大させることを定性的・定量的に示した.

田中は,経済状態を表す変数を規定するパラメータがレジームスイッチする状況における意思決定問題を無限満期の枠組みで考察し,連立2階常微分方程式による解法を提示した.また,初到達時刻に関する期待値計算の結果を得た.小方は,裾が重い非対称分布のパラメータを従属過程の下で推定するため,エンピリカルプロセスの漸近的性質を明らかにした.室町・山下は,待ち行列ネットワークを取り入れた構造的なモデルの研究をサーベイし,相互依存性のある信用リスク研究の今後の方向性を検討した.また,室町は,市場データから推定される大損害リスクを織り込みうるリスク計測モデルを提案した.渡邊は,リアルオプションとゲーム理論を組み合わせ,不確実性下の投資競争における情報の戦略的顕示「シグナリング」の効果について研究した.飯星は,マクロ動学モデルに金融・銀行部門の情報非対称性のエージェンシー・コストを取り込み,リーマンショックが景気後退に及ぼす効果を推定した.木島は,ヨーロピアンタイプのデリバティブ価格を評価するための近似法の開発を引き続き行った.昨年完成させた近似手法であるFunahashi and Kijima (2013)をアベレージオプションやバスケットオプションに適用して,極めて精緻な近似法を開発した.また,昨今の超低金利下における金利リスク管理モデルを開発して,住宅ローンポートフォリオの金利リスク管理に適用し,既存モデルに比べて精緻なリスク量を算出できることを示した.室町は,取引相手の信用リスクを考慮したデリバティブの価格付けモデルと,期限前償還の特性を考慮したRMBSの価格付けモデルを提案した.また,証券化商品の価格から将来の大損失に関する情報を読み出して評価に組み込むリスク計測モデルの開発を進めた.モデル中の数値シミュレーションに関しては,山下が協力した.田中は,短期金利が複数の金利モデル間でレジームスイッチする場合の債券価格やデリバティブ価格の導出に成功した.金利の変動過程がレジームスイッチする場合に加えて,金利の水準とともにモデルがレジームスイッチする場合でも対応できる.芝田は,企業が内部資金制約に直面すると仮定したときの最適な投資戦略を導出し,投資行動と内部資金調達との間における相互依存関係について分析した.また,企業が他社との競争に直面すると仮定したときの投資行動と内部資金調達との間における相互作用メカニズムについて考察した.飯星は,ゼロ金利制約下で金融政策ルールがレジームスイッチする場合のGDPやインフレの影響を数値計算し,政策レジームに関わらず不確実性の拡大がこれらの一層の下落を導くことを示した.渡辺は,対称ゲームにおいて利得が離散凹関数の場合のナッシュ均衡の存在を示した.これは,戦略集合(取引量や価格)が離散的な場合におけるマーケット・マイクロストラクチャ分析の基礎となる重要な成果である.
開発途上国への技術移転を念頭においた塩害農地修復法の確立

本研究では,本暗渠として籾殻のみを用いる安価な籾殻暗渠排水システム(RHUS)に着目し,本システムによる塩害発生農地の除塩過程を明らかにし,開発途上国に技術移転可能な塩害農地の修復法の確立することを目的とした.まず,1次現場における籾殻領域と土壌境界における土壌水分の移動特性を明らかにするために,円筒カラムによるリーチング実験を行い,境界面での滞留現象(キャピラリーバリア現象,CB現象)の発生を確認した.また,CB現象が解消する際に,部分流が発生して籾殻層に土壌水が侵入することを確認した.次いで,小型ライシメータによるリーチング実験と数値実験より2次元場における土壌水分と塩分の挙動を解析し,籾殻暗渠の形状と土壌水分と塩分の移動との関係を検討した.その結果,粗粒領域集水部の傾斜が大きいほど降下浸透における籾殻部への水分・塩分輸送は速やかとなること,および,毛管上昇においては粗粒領域への水分・塩分の浸入は限定的であり,粗粒領域上部土壌への迂回浸入には時間を要することが明らかとなった.最終年度では,実際の圃場サイズに近いスケールで3次元数値実験を実施し,籾殻暗渠の設計諸元が除塩に及ぼす影響を評価した.その結果,1)排出口の大きさはシステムの排水能力に影響を与えない,2)RHDの幅が狭い方が排水口からの流出水量は大きくなる,3)RHDは耕耘層から下層心土への塩水移動の迂回路として働くため,耕耘層から除去される塩水の量は幅の広いRHDの方が幅の狭いRHDよりも大きい,4)勾配の大きいRHDは排水口からの流出塩水量を増加させるのに有利であるが,その効果は小さい,5)RHUSは耕耘層の除塩に効果を発揮し未耕耘土層の除塩には効果が小さい,ことが明らかとなった.これらの結果から,籾殻暗渠システムを導入する際には,耕耘層の除塩を主眼とする計画を立案するのが合理的と結論できる.本研究では,籾殻暗渠等の簡易暗渠の単独施工による塩害発生農地の除塩過程を明らかにし,開発途上国に技術移転可能な農地の除塩機能強化方法の確立を目的としている.本年度は,フィルター材と土壌を詰めた円筒カラムにおけるリーチング実験を実施し,フィルター材と土壌境界における水分移動現象をモニタリングした.実験資材には細粒層として埴壌土を,粗粒層として直径3 mmのガラスビーズと籾殻を用いた.実験には,直径20 cm,高さ50 cmの透明塩ビ製円筒カラムを用いた.本カラムの下端から高さ20 cmまで粗粒層を敷き詰めその上から含水比を15%に調整した埴壌土を厚さ20 cmとなるよう充填した.すなわち,実験に用いた土壌カラムは40cmとなる.このカラムの土壌深さ5 cm,15 cm,25 cm地点に水分センサーを各1本水平に挿入し,深さ35 cm地点には同じ高さに2本の土壌水分センサーを水平に挿入した.センサーの測定領域を上部より細粒層上部,細粒層下部,粗粒層上部とし,深さ45cm地点に挿入したセンサーの測定領域を粗粒層下部とした.カラムの下部境界はー100 cmの定圧条件とし,上部境界は人工降雨装置を用いた灌水条件とした.灌水は27 mm/hの強度で15分間/1時間とし,灌水間隔は1時間毎と4時間毎の2条件とした.灌水の継続時間はカラム下部から排水が確認されるまでとした.実験の結果から,ガラスビーズと籾殻のいずれの場合も,境界において浸透水の一時的な滞留現象が生じることが確認された.また,細粒層下部が飽和状態に達する前に粗粒層内のセンサーが水分量の増加を感知した.また,2本のセンサーのうち,水分量の増加に反応したセンサーと反応しなかったセンサーがあったことから,粗粒層への浸透は境界が飽和に達する前に選択流の形で発生することが明らかとなった.溶質移動パラメータの同定に手間取り,当初計画していた塩類集積土壌のリーチング実験まで実施できなかった.それに伴い,数値実験の開始が遅くなった.本年度は,小型ライシメータによるリーチング実験と数値実験より簡易暗渠の形状と土壌水分と塩分の移動との関係を明らかにした.深さ65 cm,幅50 cm,奥行き13 cmの小型ライシメータを用いて実験を行った.ライシメータ下端の5 cmは礫層とし浸透水が自然排水されるようにした.土壌は埴壌土,疎水材には籾殻を用いた.暗渠部に降下浸透水を誘導する集水域(CB層)を設ける構造(両者をあわせて粗粒域と呼ぶ)とし,CB層には籾殻または直径5 mmのガラスビーズを使用し,1/20の傾斜をつけた.また,土槽の上部に15 dS/mの塩水を加え風乾した塩類土壌を厚さ2 cmで客土した.土壌水分・塩分センサーを測定間隔5分で自記した.2時間毎に15分間灌水した.数値実験では浸透実験と毛管上昇実験を行った.

計算条件は共通事項として,1粗粒域の資材は籾殻,2地表面から暗渠部の上端まで41 cm,暗渠部の下端から地下水面まで10 cm,3CB層の傾斜は0,1/20,1/5,1/2,4粗粒域の厚さは9 cm(領域A)と18 cm(領域B)を設定した.個別事項は,浸透実験では塩類土壌層を想定して灌水強度8 mm/h,上部境界は大気境界条件,下部境界は浸出条件とし,領域Aで計算した.毛管上昇実験では地下水を設定して上部境界は大気境界条件,下部境界は浸出条件かつ溶質フラックス条件とし,領域Aと領域Bについて計算した.本実験の結果,1)土壌中の粗粒域境界において部分流が発生し,粗粒域への侵入が促進される.2)粗粒域の形状は傾斜があるほど浸透は速やかとなる.3)粗粒域の上端が表層に近く,粗粒領域の傾斜が大きく厚さがあるほど,塩分を伴う毛管上昇水が上層に侵入するまでの時間が長くなることが明らかとなり,粗粒域の形状は作土層に沿うような傾斜を持ち最小限度必要となる厚さがあることが示された.研究そのものは当初予定通り進んでいるが,本年度の実験結果が得られるまでに時間を要したため,成果発表の年度内実施が当初予定通りに実施できなかった.本研究では,本暗渠として籾殻のみを用いる安価な籾殻暗渠排水システム(RHUS)に着目し,本システムによる塩害発生農地の除塩過程を明らかにし,開発途上国に技術移転可能な塩害農地の修復法の確立することを目的とした.まず,1次現場における籾殻領域と土壌境界における土壌水分の移動特性を明らかにするために,円筒カラムによるリーチング実験を行い,境界面での滞留現象(キャピラリーバリア現象,CB現象)の発生を確認した.また,CB現象が解消する際に,部分流が発生して籾殻層に土壌水が侵入することを確認した.次いで,小型ライシメータによるリーチング実験と数値実験より2次元場における土壌水分と塩分の挙動を解析し,籾殻暗渠の形状と土壌水分と塩分の移動との関係を検討した.その結果,粗粒領域集水部の傾斜が大きいほど降下浸透における籾殻部への水分・塩分輸送は速やかとなること,および,毛管上昇においては粗粒領域への水分・塩分の浸入は限定的であり,粗粒領域上部土壌への迂回浸入には時間を要することが明らかとなった.最終年度では,実際の圃場サイズに近いスケールで3次元数値実験を実施し,籾殻暗渠の設計諸元が除塩に及ぼす影響を評価した.その結果,1)排出口の大きさはシステムの排水能力に影響を与えない,2)RHDの幅が狭い方が排水口からの流出水量は大きくなる,3)RHDは耕耘層から下層心土への塩水移動の迂回路として働くため,耕耘層から除去される塩水の量は幅の広いRHDの方が幅の狭いRHDよりも大きい,4)勾配の大きいRHDは排水口からの流出塩水量を増加させるのに有利であるが,その効果は小さい,5)RHUSは耕耘層の除塩に効果を発揮し未耕耘土層の除塩には効果が小さい,ことが明らかとなった.これらの結果から,籾殻暗渠システムを導入する際には,耕耘層の除塩を主眼とする計画を立案するのが合理的と結論できる.現在すでに塩類集積土壌でのリーチング実験を開始しており,29年度の早い段階で遅れは取り戻せるものと思われる.そのため,本年度は当初予定通り,小型ライシメータ実験とその数値解析を実施する.また,成果発表を増やしていく.当初予定通り,ビニルハウス内のライシメータでの実証実験と数値モデルによる解析を平行して行い,簡易暗渠の設計案のブラッシュアップを図る.また,今年度予定通りに実施できなかった成果発表を積極的に行っていく.