hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
コンサートホール音場における後期反射音の時間・空間分布密度と響きの質感

すなわち、後期反射音群の平均時間密度を変化させた模擬音場を使用し、TRVの心理的距離尺度を求めるための音響心理実験(無響室内における被験者実験)を実施した。平均時間密度は、後期反射音の付加本数をシグナルプロセッサによるディレイ設定個数で変化させることにより制御した。この結果から、平均時間密度dLの変化がTRVの知覚において弁別可能な影響を与えることを示した。2.後期反射音エネルギの尖度特性と`響きの質感'に対応する物理指標に関する成果:さらに、後期反射音の時系列上のエネルギ密度の観点から、反射音エネルギ頻度分布をもとに尖度値KLを算出し、TRVの知覚強度との関係を検討した。その結果から、尖度値KLと平均時間密度dLの関係並びにKLの時間変化特性を明らかにし、尖度値KLが`響きの質感'TRVの知覚に対応する予測可能な設計指標として有効であることを示した。コンサートホールの残響音がもたらす心理効果として、`響きの長さ感'(時間的側面)および`音に包まれた感じ'(空間的側面)の存在が知られており音響設計の評価指標として用いられているが、音場の拡散条件にかかわる響きの質的側面からの心理評価については未解明である。本研究では、響きの質的側面として新たに“響きの質感"(Texture of reverberation, TRV)を定義し一連の音響心理実験によりこれを立証した。そして後期反射音群の時系列上の一様性並びに時間密度という2つの観点から、TRVがホール音場を設計評価するための一要素感覚として有効であることを明らかにした。今後の研究は、基本的には「交付申請書」に記載した内容に即して進める予定であり現時点で大きな変更点は特にないが、付加事項として下記が挙げられる。1.心理実験システム構築上の課題として、可変残響音の制御系統数の増強並びに残響音エネルギ時間分布密度の可変範囲の拡大とその周波数特性のより微細な制御能力を付加する必要があると考えられる。これらのハードウェア上の課題については、チャンネル数の増加およびイコライザ関連機器の設置等を検討することにより対応してゆく予定である。2.`響きの質感'TRVに対応する物理指標の検討においては、実際の空間の音場測定と分析を行う必要があるが、ホール音場の後期残響音特性にかかわるいわゆる物理拡散度に関する測定評価法は、未だ確立された方法として整備されたものが存在しない。したがって現時点では、インパルス応答上の後期領域における分布密度の高い拡散エネルギを扱うという本研究の主旨から、例えば反射音エネルギの時系列上のばらつき度合いとその周波数特性のTRVへの影響、また反射音到来方向の空間分布上のばらつき度合いと聴感印象の関係などに着目した実験を進めていく予定である。1.音響心理実験システム上の課題として、可変残響音の制御系統数を増強すること並びに反射音エネルギ時間分布密度の可変範囲を拡大するための方策を検討することが挙げられる。ハードウェア上の課題については、チャンネル数の増加およびイコライザ関連機器の設置を検討することにより対応してゆく。2.物理指標の検討において、乱反射率を導入した音場解析並びに実音場インパルス応答によるTDIの分析などを行いながらTRVに対応する予測可能な音響物理量について検討する必要がある。
中国の新区や都市圏による内陸開発は有効か？－小地域産業連関モデルからのアプローチ

日中関係の影響を受けて,調査地の変更とモデル構築におけるデータ収集の困難があった。調査地を変更するとともに,モデルを修正しつつ,若干の目的変更を行った。中国の都市化は制度改革の側面があること,小地域産業連関モデルの構築には産業特化を入れること,都市化の中国経済への影響と内陸開発の有効性について一定の可能性があること,がわかった。本研究の平成25年度の到達目標は小地域産業連関データの推計と制度検査であった。収集した各省の産業連関表の特徴を分析した。特に注目した点は小産業連関モデルを構築する場合の移輸入の取り扱いについて検討を加えることであった。中国の産業連関表は移輸入が競争型で表示されており,地域での中間財取引の中に移輸入が含まれている。この移輸入競争型産業連関モデルを用いると,分析対象地域の乗数効果が過大評価されることが想像される。そこで,2007年の30省すべてにおいて,地域産業連関モデルにおける移輸入の影響を測定した。結果,各省の産業連関モデルは乗数レベルで平均約3割過大評価されていることがわかった。したがって小地域産業連関モデルを作成するには,移輸入をうまく推計して地域取引から取り除く必要がある。そこで,中国の小地域産業連関モデルを推計するためにFleggら(1995)が開発したFlegg Location Quotient(FLQ)法が応用可能かどうか検討した。FLQ(そしてその派生バージョンであるAFLQ)の特徴は,地域の規模にもとづいて移輸入を調整するというものである。(AFLQは地域規模と地域特化の二つを考慮して移輸入を調整する。)30省を対象にFLQを応用してみた実証結果は,あまりあてはまりがよくなかった。つまり中国の地域レベルでは移輸入は地域規模にそんなに依存していないということである。地域規模を利用して小地域産業連関モデルを構築することは,中国では困難であることが判明した。計画初年度である平成24年度は,産業連関モデルを構築する地域の決定が到達目標であった。内陸部で初の新区が設置された重慶,中部地域の都市化政策の中心である武漢都市圏に対象をしぼり,現地調査を実施した。昨今の日中関係の悪化によりインタビュー調査は難航したが,重慶と武漢においては都市発展の規劃について情報を収集した。とくに重慶の都市規劃はずいぶんと洗練されたものであるが,実際に実行可能かを今後注目する必要があろう。重慶と武漢の状況を簡潔にまとめておく。2009年,国務院が「重慶の都市農村統合改革発展の推進に関する若干の意見」を発表したあと,重慶には2010年6月に兩江新区が成立した。これは,1990年代初頭に設置された上海浦東新区,2000年代後半に設置された天津濱海新区に続く第三の国家級新区である。新区は,重慶の旧市街地である渝中区を覗いた北側の嘉陵江と長江に挟まれる場所にある。行政区としては,渝北区,北部新区,江北区,北碚区から構成され,1200平方kmの規模を持つ。開発可能な面積は650平方kmであるが,建物がすでに立っている場所などを除けば実際の開発面積は400平方km程度である。武漢城市圏は,2002年頃から省内で検討されはじめ,2005年の中部崛起10号文件によって,中央政府戦略として推進することが決定した。これにより武漢という副省級都市を中心として周辺の8市とともに,市場参入,人材流動,子女教育,就業関係における制度の統一を果たし,都市圏の一体化を図って都市競争力を向上させることが決定した。ちなみに現在も周辺の3県が城市圏に加入するかどうかを検討しており,オブザーバーとして参加している。具体的には,城際鉄道を設置し,市間の相互アクセスを容易にしていくとともに,開発区同士の連携,通信市場の一体化,相互投資協議などが進んでいる。本年度は中国東北三省(遼寧,吉林,黒竜江)の都市化について調査を実施した。主に各省の社会科学院や当地の大学の専門家と意見交換を行なうとともに,東北地域は旧工業地域であるので,鞍山鋼鉄(鞍山市),大慶油田(大慶市)を訪問,当地の都市化について調査を行なった。中国東北三省では,計画経済時代に重点工業地域として重工業化を実施し,それにより都市化が進展した。しかし改革開放以降は重工業の大型国有企業を抱える結果,その改革が重荷になり都市化の進捗が遅れた。とくに重工業は資本集約型であるために労働力の吸収力は小さい。それに加えて国有企業改革は多くの一時帰休者を生んだため,他産業における雇用吸収が必要となった。重工業地域として全国でも有名な瀋陽・鉄西区は重工業地帯を外資や土地売買によって資金を調達し,商業都市に生まれ変わることができた。しかし郊外に移転された重工業の問題はいまだ問題となっている。

鞍山鋼鉄や大慶油田(中国石油)は,国家に保護された独占力を活かし今のところとりあえず利潤を生んでいる。しかし鉄鉱石や石油という資源に多くを頼っているために,資源採掘のコストが高くなると利潤を生まない。とくに鞍山鋼鉄は他の産業への進出をしておらず今後資源枯渇に直面すると産業構造の転換は難しくなる。大慶油田は石油の産出量は減少していたがここ数年は安定している。これは内モンゴル地域へ採掘場所を拡大しているためである。東北地域,とくに遼寧省は全国的にも都市化が進んだ地域であり,都市化の恩恵は重工業構造転換と国有企業改革に依存している。応用経済学中国の小地域産業連関モデルを構築するにあたって,過去の先行研究を中国にあてはめて検証してみた。結果は先行研究と違って中国では精度の高い小地域産業連関モデルをnon-surveyで推計することが難しいことがわかった。その原因について,特化の経済を仮定してみたり,産業集積を考慮するなどさまざまな方法を検討しているが,どれもあてはまりはよくない。ここで新しい移輸入を推計するモデルを構築することができれば,手法面でのブレイクスルーだと思っている。しかし,新たなNon-survey手法の確立はそれだけで一つの研究トピックであり,中国の小地域開発を分析する本研究の範疇を超えてしまう。2012年は尖閣諸島問題による日中関係の悪化,中国国内の反日デモの発生により,当初9月に予定していた北京,西安の現地調査が中止となった。とくに中国国内では,日本人研究者との交流について非常にナーバスになっており,各訪問予定機関からアポが断られるということが発生した。訪問受入のキャンセル理由はデモとは関係ないとしていたが,実際には日本との交流は控えたいというのが本音であるように思える。本来ならば,重慶と武漢以外の地域を分析対象としたかったが,現地調査が実施できなかったので今回は見送らざるを得なかった。先行研究で用いられている推計手法がそのまま中国ではあてはまらないことがわかった現在,研究視点を少しずらすことを検討している。本研究の目的は,現在中国で実施されている新区や試験区の開発が地域発展に与える影響を計測することである。そこで,小地域産業連関表の推計手法の開発は別途機会を改めて一つの研究テーマにすることとし,本研究では,中国政府によって公開されている30省地域間産業連関表を用いて,地域をブレイクダウンせずに省レベルにおいても新区や試験区レベルでも生産関数(投入構造)は同じと仮定して,開発効果を測定する方向を模索する。今後の研究の推進にあたっては,中国の現地調査をスムースに進める必要がある。これまで中国の都市化をずっと調査している中国籍の研究者(穆尭芋氏環日本海経済研究所研究員)に分担者になってもらい,現地調査を実りあるものにする予定である。それと同時に,研究分担者には,調査都市の定性的発展状況を把握してもらい,研究代表者が作成するモデル分析の結果と照合することによって,モデルの精度を向上させたい。また,重慶,武漢以外の地域と比較することができるように,他地域の調査,関連データの収集につとめる。今年度は研究を実施する夏休みに校務で短期語学研修引率業務が入ったため,現地調査を実施することができなかったため。次年度は,夏休みに中国東北地域の出張および成都周辺を調査するとともに,最終年度のとりまとめに使用する予定である。次年度はデータの収集とそれを管理保管するNASの購入とともに,分析に関連するソフトを購入する(設備備品費)。
ラット視床及び大脳皮質の歯根膜ニューロンの反応性と咀嚼運動との関連性

歯根膜感覚情報が脳内でどのように処理され、食物の硬さ、位置や歯触り等の感覚を起こしているか、いかに咀嚼運動系を調節しているかを理解するため、ラットの脳幹三叉神経感覚核群、視床VPM核と大脳皮質第一次体性感覚野の歯牙の機械刺激に反応する歯根膜ニューロンの応答特性を観察した。ラットの実験はペントパルビタール及びクロラロース・ウレタン持続麻酔下で行った。三叉神経感覚核群から視床VPM核に投射する歯根膜ユニットは主感覚核尾側から脊髄路核吻側亜核吻側部の背側部から記録された。その領域の吻側は下顎歯に、尾側は上顎歯に受容野を有した。大多数が同側切歯のみに反応する単歯支配ユニットであった。歯を種々な方向から刺激すると、刺激方向により反応が異なるユニットが観察され、多くの場合唇舌方向叉は舌唇方向の刺激に最も良く反応し、逆方向の刺激には反応しなかった。遅順応性ユニットが約半数を占め、他は速順応性ユニットであった。受容野は全て同側性であった。視床VPM核の歯根膜ユニットは核内の吻側2/3の腹内側部に局在し、上顎函に反応するユニットは背側に、下顎歯に反応するユニットは腹側に分布していた。遅順応性ユニットは30%と減少し、ユニットの約90%は対側に受容野を有していた。大脳皮質体性感覚野の歯根膜ユニットは第一次体性感覚野の最吻側の吻内側部とそれより尾外側部から記録され、吻内側部は下顎切歯刺激に反応する単歯ユニット、尾外側部は上顎切歯の単歯ユニットであった。これらのユニットの大多数は速順応性であり、約70%が対側受容野、約30%が両側受容野であった。ラット上位中枢で得られた受容野の広さ、順応性、投射側はネコの場合と大き<異なっており、これはラットとネコの咀嚼運動の違いを反映しているものと考えられ、今後大脳皮質咀嚼運動野刺激で、この違いを検討する予定である。歯根膜感覚が脳内でどの様に処理され、食物の硬さ、位置や歯触り等の感覚を起こしているか、又いかに咀嚼運動系をコントロールしているかを理解するため、最初にラットの延髄三叉神経主感覚核、視床VPM核と大脳皮質体性感覚野(SI)に注目し、歯牙の機械刺激に反応する歯根膜ニューロンの応答特性を観察した。ラットの実験はペントバルビタール麻酔下で行った。三叉神経主感覚核における歯根膜ユニットは、核の尾背側部から記録され、吻側部のニューロンは下顎歯に、尾側部のニューロンは上顎歯に受容野を有していた。歯を種々な方向から刺激すると、刺激方向により反応の大きさが異なるユニットが多く観察され、多くの場合唇舌方向又は舌唇方向の刺激に最も良く反応し(最適刺激方向)、逆方向の刺激には反応しないユニットであった。歯の刺激中持続的に反応する遅順応性ユニットが約半数を占め、他は速順応性ユニットであった。

受容野は全て同側性であった。視床VPM核における歯根膜ユニットは核内の吻側2/3の腹内側に局在し、上顎歯に反応するユニットは背側に、下顎歯に反応するユニットは腹側に分布していた。遅順応性ユニットは30%と減少し、ユニットの約90%は対側に受容野を有していた。大脳皮質(SI)の歯根膜ユニットの記録は只今研究中で精細な結果は出ていないが、歯根膜ユニットは大脳皮質外側の舌投射部位に混在し、投射部位の吻内側に下顎切歯、尾外側に上顎歯に反応するユニットが記録された。歯根膜ユニットの大多数が速順応性で、70%が対側受容野で、30%が両側受容野であった。しかし、ラットの大脳皮質ユニットの約70%が単歯支配ユニットであり、受容野の広さ、順応性、投射側はネコの場合とかなり異なっていた。これはラットとネコの顎運動様式の違いを反映しているものと思われ、この点の研究は継続中である。歯根膜感覚情報が脳内でどのように処理され、食物の硬さ、位置や歯触り等の感覚を起こしているか、いかに咀嚼運動系を調節しているかを理解するため、ラットの脳幹三叉神経感覚核群、視床VPM核と大脳皮質第一次体性感覚野の歯牙の機械刺激に反応する歯根膜ニューロンの応答特性を観察した。ラットの実験はペントバルビタール及びクロラロース・ウレタン持続麻酔下で行った。三叉神経感覚核群から視床VPM核に投射する歯根膜ユニットは主感覚核尾側から脊髄路核吻側亜核吻側部の背側部から記録された。その領域の吻側は下顎歯に、尾側は上顎歯に受容野を有した。大多数が同側切歯のみに反応する単歯支配ユニットであった。歯を種々な方向から刺激すると、刺激方向により反応が異なるユニットが観察され、多くの場合唇舌方向又は舌唇方向の刺激に最も良く反応し、逆方向の刺激には反応しなかった。遅順応性ユニットが約半数を占め、他は速順応性ユニットであった。視床VPM核の歯根膜ユニットは核内の吻側2/3の腹内側部に局在し、上顎歯に反応するユニットは背側に、下顎歯に反応するユニットは腹側に分布していた。大脳皮質体性感覚野の歯根膜ユニットは第一次体性感覚野の最吻側の吻内側部とそれより尾外側部から記録され、吻内側部は下顎切歯刺激に反応する単歯ユニット、尾外側部は上顎切歯の単歯ユニットであった。これらのユニットの大多数は速順応性であり、約70%が対側受容野、約30%が両側受容野であった。ラット上位中枢で得られた受容野の広さ、順応性、投射側はネコの場合と大きく異なっており、これはラットとネコの咀嚼運動の違いを反映しているものと考えられ、今後大脳皮質咀嚼運動野刺激で、この違いを検討する予定である。
高等植物のクラスVIIIミオシンの機能解析

植物細胞に特異的に発現しているミオシンの一つであるクラスVIIIミオシンの機能を、タバコ培養細胞BY-2を実験材料として用い解析を行った。間期の細胞では、ミオシンVIIIのドット状シグナルが細胞質中に観察され、分裂期になると紡錘体の両極、そして細胞版に集積した。またBY-2細胞からこのミオシンを部分精製して、in vitro運動再構成系によって滑り活性を解析した。その結果、このミオシンも運動活性を有することが示唆された。19年度は、タバコ培養細胞BY-2からミオシンVIIIの単離を試みた。各精製段階におけるミオシンVIIIの検出は、既に調製しておいたシロイヌナズナのミオシンVIIIであるATM-1ミオシン重鎖C-端尾部に対する抗体を用いて行った。まずBY-2細胞の粗抽出画分にニワトリ胸筋から調製したF-アクチンを加え、結合した成分を様々な条件下で抽出を行った。ミオシンXIである175-kDaミオシンと170-kDaミオシンはATPを含む低イオン強度溶液によってF-アクチンから解離したのに対して、ミオシンVIIIはATPを含む高イオン強度溶液によってF-アクチンから解離した。この画分を更にカラム操作によって調製を進めた。そしてミオシンXIがほとんど含まれない、ミオシンVIII画分を得ることが出来た。ただいくつかの成分が混在しているため、ミオシンVIII抗体-プロテインAを介してガラス表面上にミオシンVIIIを固定させたin vitro運動再構成系を用いて、運動活性の有無を解析しているところである。予備実験の段階であるが、F-アクチンは滑り運動せずガラス表面に強固に吸着されてしまった。今のところ得られているミオシンVIII画分にアクチン結合タンパク質が混在している可能性と、F-アクチンからの解離条件を考えると、ミオシンVIIIそのものにATPに依存しないアクチン結合部位の存在も考えられ、現在解析を進めているところである。それと同時に、この抗体を用いてBY-2細胞内のミオシンVIIIの局在を調べた。シロイヌナズナ根端細胞で観察されているように、間期の細胞では細胞膜にドット状に存在しているが、同調させた分裂期の細胞では、細胞板に顕著に集積されていた。この結果からもこの抗体がBY-2細胞のミオシンVIIIを認識していることが示される。平成20年度は、タバコ培養細胞BY-2から調製したミオシンVIIIの運動活性の有無を検討した。平成19年度に確立させた、ニワトリ胸肉から調製したF-アクチンを用いた共沈法によって得られたミオシンVIIIを含む画分を、ハイドロキシアパタイトカラムにより分画した。この時点で、ミオシンXIをほとんど含んでいない画分を得ることが出来た。更にこの画分をDEAEセファセルイオン交換カラムにかけ、ミオシンVIIIを含む画分を調製した。ガラス表面にミオシンを固定させるin vitro運動再構成系を用いこの画分の運動活性を調べたところ、F-アクチンが0.53μm/sec、平均1.5μm/secの速度で滑り運動した。滑り運動を示すF-アクチンの頻度は、ミオシンVIII抗体を用いて、このミオシンをこの画分からある程度除くことによって著しく減少した。しかし、ミオシンXI抗体をコントロールとして用い同じように処理した場合には、頻度の減少は観察されなかった。従って、タバコミオシンXIと比較すると滑り速度は5分の1以下であるが、ミオシンVIIIにも運動活性があることが示唆された。最近ミオシンVIIIが細胞表層の小胞体ネットワーク近傍に局在することが示され、ネットワーク形成への関与が示唆された。しかし、ミオシンXIとミオシンVIIIを含んだin vitro小胞体チューブ形成系を用いて、チューブ伸長におけるミオシンVIIIの関与を検討した結果、ミオシンXIとは異なりミオシンVIIIは小胞体チューブ伸長には関与しないことがわかった。
生体内金属酵素の精密モデル化と活性酸素の捕捉・変換機能

生体系に存在する非ヘム系酸素添加酵素および酸化酵素の精密モデル化を試み、非共有結合性相互作用を配した鉄および銅錯体を設計・合成した。(1)ガラクトースオキシダーゼ等において反応中間体として提唱されている銅(II)-ハイドロパーオキソの構造確認に成功した。配位子BPPAを用いその銅錯体とH_2O_2との反応を試みた結果、Cu(II)種に特徴的なd-d遷移とハイドロパーオキソから銅(II)へのLMCTが観測された。この錯体のESRスペクトルは三方両錐構造に特徴的なスペクトルであった。また、この錯体の共鳴ラマンスペクトルはCu(II)に配位したハイドロパーオキソ種に由来するO-O伸縮振動が観測された。更に、ESI-MASSスペクトルにおいてもこの生成を支持するピークが観測された。この錯体の結晶構造はOOHが銅(II)にend-on型で配位しており、配位子BPPAの空間的に開いている方向にそのベクトルを向け、OOHが配位子の疎水性置換基により保護され、水素結合により活性酸素が認識・捕捉されていた。これは溶液中で推定された構造とよく一致していた。(2)リポキシゲナーゼ等において推測されている非ヘム鉄-ハイドロパーオキソ中間体の合成に成功した。アセトン溶液中、[Fe(bppa)(HCOO)](CIO_4)_2に過酸化水素を反応させたところ、溶液は紫色を呈し、ハイドロパーオキサイドイオンから鉄(III)へのLMCTに特徴的な吸収が観測された。この錯体溶液のESRスペクトルは典型的な高スピン単核鉄(III)錯体のシグナルを与えた。更に、ESI-MASSスペクトル測定により、溶液中において[Fe(bppa)(OOH)]^<2+>の組成を有する錯体種の生成を確認した。このような安定な過酸錯体の生成は金属中心に対する配位子BPPAの特異的な配位構造と電子的効果および非共有性相互作用の役割に起因するものと考えられる。
セシウム等の放射性物質を含む指定廃棄物等の新処理システムの構築

福島第一原発事故由来の指定廃棄物(下水汚泥や廃棄物等)中の放射性セシウムを適切に処理する方法として「溶媒(水やシュウ酸)によるセシウム抽出とフェロシアン化法によるセシウムの共沈」により、放射性セシウムを含む下水汚泥溶融飛灰や焼却灰の実処理試験を行った。溶融飛灰のセシウム除去率として96%100%が得られた。一方、焼却主灰からの溶媒によるセシウム抽出率は90%程度が得られたが、焼却飛灰については3070%にとどまり、分画分子量5,000Daを超える非イオン性の放射性セシウムの存在が原因であることがわかった。生成フェロシアン化物が微細な場合は高分子凝集剤の使用が固液分離に有効であった。下水汚泥焼却灰等からのセシウム等の抽出やフェロシアン化物生成によるセシウムの共沈除去に関し、安定セシウム(Cs133)添加系(放射性物質無含有)での試験、及び下水処理場における実処理試験(放射性物質含有)を行った。結果の概要は以下のとおりである。1.放射性物質を含まない下水汚泥焼却灰に関する実験下水汚泥焼却灰2種について固液比1対2.5での1M熱シュウ酸抽出および純水抽出を実施したところ、シュウ酸抽出による方がより多くの金属(Al、Fe、Mn、Cu、Zn等)が溶出し、フェロシアン化物生成に有利であることがわかった。このろ液に非放射性セシウムを最終的に100μg/Lとなるように添加し,pHを3から10に調整したうえで,フェロシアン化カリウムを所定の濃度(0.1mMから最大1mM)になるように添加したところ、溶液中にもともと含まれる下水汚泥由来の遷移金属とフェロシアン化物イオンの反応による沈殿が形成されることを確認した。セシウム除去率はいずれも92%以上(多くは96%以上)となったが、pH 5以上では水酸化物等の沈殿量が増加し、pH 3-4での共沈が適切と考えられた。2.放射性物質を含む下水汚泥焼却灰の処理放射性物質を含む下水汚泥焼却灰(飛灰)を対象に、上記項目1の結果を基礎として、純水及びシュウ酸による抽出を行い、抽出液にフェロシアン化カリウム(0.10.3mM)を添加してセシウムの共沈除去を行った。ボルタンメトリー法による金属分析によると、純水による抽出では鉄濃度が、またシュウ酸による抽出では亜鉛濃度が高かったため、フェロシアン化亜鉛よりはフェロシアン化鉄を形成させるためpH 3で共沈を行うか、あるいは、別容器にフェロシアン化銅またはフェロシアン化ニッケルを形成させて投入する方法を取った。この結果、放射性セシウムについて95%超の除去率を得ることができた。2013年、2014年度におけるシュウ酸等による下水汚泥焼却飛灰からの放射性セシウムの抽出実験から、指定廃棄物から抽出されるrad-Csに非イオン性の成分がある可能性が示唆されたため、2015年度の現場試験で詳しく検討した。具体的には、主に分画分子量5,000 Daの膜を用いたクロスフロー式限外ろ過を指定廃棄物等の抽出液に対して行い、非イオン性の可能性のあるrad-Csの割合を算出した。さらに、限外ろ過後の液について凝集剤も併用したフェロシアン化物共沈法を適用して、rad-Csの除去率を観測した。総じて、下水汚泥の溶融飛灰に比べると、焼却飛灰抽出液中では、分画分子量5,000Daを超える非イオン性のrad-Csが存在する可能性がより高いと考えられた。しかし、より分画分子量の大きい膜を使う、または抽出液試料を希釈したうえで、膜に対するコロイド状のrad-Csの透過係数が一定になる条件を作り、改めて評価する必要がある。また、焼却飛灰の塩酸抽出液について、フェロシアン化物共沈試薬と凝集剤を組み合わせてrad-Cs除去率向上がはかれるかを検討した。分画分子量100,000の限外濾過の保持液について凝集剤の効果を認めた。また、放射性セシウムを汚泥からシュウ酸により抽出し、その液からフェロシアン化物錯塩として共沈分離する技術において、抽出液中に過剰のシュウ酸が存在する場合には、共沈の効率が低下する。その蓚酸の濃度の低下法として、オゾン/過酸化水素の促進酸化処理について、回分式の反応器で実験的に検討した。その結果、pH7の条件下で初期に一度に過酸化水素を添加する方式で、シュウ酸は効率よく分解され、TOC濃度は90分で100から20mg/Lに低下した。反応器でのオゾン吸収効率が95%とすると、TOC除去あたりの必要オゾン量は3.42 mgO3/mgTOC除去となった。概ね予定通りに進捗していると考える。下水汚泥の焼却(溶融)方式による放射性セシウム(rad-Cs)の溶出性の違いについて、同一の指定廃棄物発生現場で継続的に試験を行った知見の蓄積ができた。溶融飛灰のrad-Cs除染についてはほぼ手順が確立できた。一方、下水汚泥の焼却飛灰中のrad-Cs除染については、その抽出液中に、非イオン状のrad-Csの存在の可能性があることから、その処理性について検討に着手したところである。

一方、rad-Csを含むフェロシアン化物沈殿についてはアルカリ条件下で次亜塩素酸ナトリウムを加えて分解することを現場試験で確認した。放射性セシウムを汚泥からシュウ酸により抽出する技術においては、抽出液中の過剰のシュウ酸を低減し、セシウムの共沈効率を高める必要がある。本研究では、そのシュウ酸の濃度の低下法として、オゾン/過酸化水素の促進酸化処理を研究計画に従い回分式の反応器を用いて試み、「研究実績の概要」に示す成果を得た。2013年度以降、下水汚泥の焼却灰や溶融飛灰からのセシウム抽出及びフェロシアン化法によるセシウム共沈試験を、下水処理場において実汚泥を用いて行ってきた。2015年度の試験結果からは総じて、下水汚泥の焼却飛灰抽出液(5M塩酸等使用)中では、限外ろ過法で測定した分画分子量5,000Daを超える非イオン性の放射性セシウムが最大46%存在することがわかり、このことがフェロシアン化法によるセシウムの共沈効果を悪くしている可能性があった。2016年度には、下水汚泥溶融飛灰を0.1Mシュウ酸により抽出した液を、クロスフロー式限外ろ過法(分画分子量5,000 Da)でろ過したところ、分画分子量5,000 Da超のコロイド状放射性セシウムは存在しないことが明らかになった。実際の下水汚泥ではキレート剤による前処理が行われることが多い。キレート処理後の溶融飛灰を用いる試験では放射性セシウムの溶出率低下は見られなかったが、フェロシアン化鉄の沈降とセシウム共沈率の低下が起こる事例が見られ、キレート処理後の下水汚泥についてはさらに処理の最適化が必要と考えられた。また、生成したフェロシアン化物のうち、微細なものをより効率的に分離するための高分子凝集剤の選定について検討した。フェロシアン化鉄のゼータ電荷を測定したところ負であったので、カチオン系の高分子凝集剤が効果的と考えられたが、下水汚泥中セシウムのシュウ酸抽出液では、カチオン系だけでなくノニオン系、アニオン系の高分子凝集剤によっても凝集が可能であり、フェロシアン化鉄の微細結晶に対して過大に大きな分子量をもつ強カチオン性高分子凝集剤は不適であった。おおむね予定通りに進捗している。2013年度以降、放射性セシウムを含む実下水汚泥(焼却灰、溶融飛灰)からのセシウム抽出と抽出液中セシウムのフェロシアン化法による共沈除去について実験的検討を行い、この方法によりセシウム除去がおおむな可能であることを明らかにしてきた。しかしながら、焼却飛灰からのセシウム除去率が悪い場合があること、フェロシアン化法共沈粒子が微細な場合の固液分離など、新たな課題が生じてきた。これに対し、フェロシアン化法による除去率低下は、抽出液中の非イオン性高分子物質が存在するためであることを突き止めた。このような非イオン性高分子物質や微細共沈粒子を各種の高分子凝集剤で沈殿分離する方法について検討を行っており、有効な高分子凝集剤に関するデータを収集している。前年度においては、放射性セCsを含有する下水汚泥溶融飛灰1種とピペラジン系キレート剤で安定化処理した溶融飛灰2種を対象に、シュウ酸によるCs抽出とフェロシアン化鉄(プルシアンブルー、以下PB)生成によるrad-Cs共沈操作を行った。その結果、rad-Cs除去率は安定化処理後の飛灰抽出液では大きく低下し、キレート剤によるPBの凝集性低下等があることがわかった。より効率的な凝集剤を選定するために、有機高分子凝集剤23種について凝集効果の検討を行った。Cs安定同位体100μg/Lを予め添加した0.1M Na2SO4溶液中にフェロシアン化法で生成させた0.1mMのPBについて凝集沈殿試験を行ったところ、低分子量のカチオン系凝集剤(C-30)を5 mg/L投入(荷電中和)の後、アクリルアミド構造を含むアニオン性高分子凝集剤(AP517C)凝集剤を5mg/L投入(架橋)したときに最も良い成績であった。
胃切除後骨障害の病態解明と早期診断の確立および治療薬剤の検討

(背景)インカドロネート(INC)は強力な骨吸収抑制作用を有する第三世代のビスフォスフォネートであり様々な骨代謝異常への応用が期待されている.そこで我々はラットGX骨萎縮モデルに対するINCの効果を検討した.(結果)GXは腰椎及び大腿骨のBMDをそれぞれ24及び20%減少させた.INCはGXにより誘発されたBMD減少を用量依存的に抑制した.GX controlグループと比較し,3mg/kgのINCは腰椎及び大腿骨のBMDをそれぞれ27及び17%有意に増加させた.大腿骨の曲げ強度はGX control groupにおいて30%減少した.INC処置は強度低下を用量依存的に抑制し,3mg/kg groupにおいて有意であった.血清CaレベルはGXにより低下したが,INC処置による更なる低下はなかった.血清osteocalcin及びALPはINC処置により減少し,INC処置は骨代謝回転を抑制することによりGXによる骨萎縮を防止することが示唆された.(結論)ラットにおいてビスフォスフォネート-インカドロネートは胃全摘出による骨萎縮を防止する.(背景)インカドロネート(INC)は強力な骨吸収抑制作用を有する第三世代のビスフォスフォネートであり様々な骨代謝異常への応用が期待されている.そこで我々はラットGX骨萎縮モデルに対するINCの効果を検討した.(結果)GXは腰椎及び大腿骨のBMDをそれぞれ24及び20%減少させた.INCはGXにより誘発されたBMD減少を用量依存的に抑制した.GX controlグループと比較し,3mg/kgのINCは腰椎及び大腿骨のBMDをそれぞれ27及び17%有意に増加させた.大腿骨の曲げ強度はGX control groupにおいて30%減少した.INC処置は強度低下を用量依存的に抑制し,3mg/kg groupにおいて有意であった.血清CaレベルはGXにより低下したが,INC処置による更なる低下はなかった.血清osteocalcin及びALPはINC処置により減少し,INC処置は骨代謝回転を抑制することによりGXによる骨萎縮を防止することが示唆された.(結論)ラットにおいてビスフォスフォネート-インカドロネートは胃全摘出による骨萎縮を防止する.(背景)インカドロネート(INC)は強力な骨吸収抑制作用を有する第三世代のビスフォスフォネートであり様々な骨代謝異常への応用が期待されている.そこで我々はラットGX骨萎縮モデルに対するINCの効果を検討した.(結果)GXは腰椎及び大腿骨のBMDをそれぞれ24及び20%減少させた.INCはGXにより誘発されたBMD減少を用量依存的に抑制した.GX controlグループと比較し,3 mg/kgのINCは腰椎及び大腿骨のBMDをそれぞれ27及び17%有意に増加させた.大腿骨の曲げ強度はGX control groupにおいて30%減少した.INC処置は強度低下を用量依存的に抑制し,3 mg/kg groupにおいて有意であった.血清CaレベルはGXにより低下したが,INC処置による更なる低下はなかった.血清osteocalcin及びALPはINC処置により減少し,INC処置は骨代謝回転を抑制することによりGXによる骨萎縮を防止することが示唆された.(結論)ラットにおいてビスフォスフォネート-インカドロネートは胃全摘出による骨萎縮を防止する.(背景)インカドロネート(INC)は強力な骨吸収抑制作用を有する第三世代のビスフォスフォネートであり様々な骨代謝異常への応用が期待されている.そこで我々はラットGX骨萎縮モデルに対するINCの効果を検討した.(結果)GXは腰椎及び大腿骨のBMDをそれぞれ24及び20%減少させた.INCはGXにより誘発されたBMD減少を用量依存的に抑制した.GX controlグループと比較し,3mg/kgのINCは腰椎及び大腿骨のBMDをそれぞれ27及び17%有意に増加させた.大腿骨の曲げ強度はGX control groupにおいて30%減少した.INC処置は強度低下を用量依存的に抑制し,3mg/kg groupにおいて有意であった.血清CaレベルはGXにより低下したが,INC処置による更なる低下はなかった.血清osteocalcin及びALPはINC処置により減少し,INC処置は骨代謝回転を抑制することによりGXによる骨萎縮を防止することが示唆された.(結論)ラットにおいてビスフォスフォネート-インカドロネートは胃全摘出による骨萎縮を防止する.(背景)インカドロネート(INC)は強力な骨吸収抑制作用を有する第三世代のビスフォスフォネートであり様々な骨代謝異常への応用が期待されている.そこで我々はラットGX骨萎縮モデルに対するINCの効果を検討した.(結果)GXは腰椎及び大腿骨のBMDをそれぞれ24及び20%減少させた.INCはGXにより誘発されたBMD減少を用量依存的に抑制した.GX controlグループと比較し,3mg/kgのINCは腰椎及び大腿骨のBMDをそれぞれ27及び17%有意に増加させた.大腿骨の曲げ強度はGX control groupにおいて30%減少した.INC処置は強度低下を用量依存的に抑制し,3mg/kg groupにおいて有意であった.血清CaレベルはGXにより低下したが,INC処置による更なる低下はなかった.血清osteocalcin及びALPはINC処置により減少し,INC処置は骨代謝回転を抑制することによりGXによる骨萎縮を防止することが示唆された.(結論)ラットにおいてビスフォスフォネート-インカドロネートは胃全摘出による骨萎縮を防止する.(背景)インカドロネート(INC)は強力な骨吸収抑制作用を有する第三世代のビスフォスフォネートであり様々な骨代謝異常への応用が期待されている.

そこで我々はラットGX骨萎縮モデルに対するINCの効果を検討した.(結果)GXは腰椎及び大腿骨のBMDをそれぞれ24及び20%減少させた.INCはGXにより誘発されたBMD減少を用量依存的に抑制した.GX controlグループと比較し,3mg/kgのINCは腰椎及び大腿骨のBMDをそれぞれ27及び17%有意に増加させた.大腿骨の曲げ強度はGX control groupにおいて30%減少した.INC処置は強度低下を用量依存的に抑制し,3mg/kg groupにおいて有意であった.血清CaレベルはGXにより低下したが,INC処置による更なる低下はなかった.血清osteocalcin及びALPはINC処置により減少し,INC処置は骨代謝回転を抑制することによりGXによる骨萎縮を防止することが示唆された.(結論)ラットにおいてビスフォスフォネート-インカドロネートは胃全摘出による骨萎縮を防止する.
超新星爆発と重元素の起源、及び、銀河の化学進化への応用

r過程は、ベータ崩壊よりも中性子捕獲のほうが速い元素合成過程で、鉄より重い元素の約半分を合成すると考えられている。r過程が起こると考えられている最も有力な天文学的サイトは、大質量星の重力崩壊型超新星爆発である。宇宙年代学で鍵となるウランやトリウムの原子核は、このr過程で生成されたものと考えられているが、その詳細は、全くわかっていない。本研究では、r過程のメカニズムをより現実的な物理過程として、その解明を試みた。大質量星の超新星爆発では、超新星爆発時に誕生する中性子星から吹くニュートリノ風による加熱が必要であり、ニュートリノと原子核の反応が頻繁に起こる。しかし、ニュートリノ反応はr過程を抑制する方向に働くことが知られている。これまでの私の研究から、近年の観測による元素組成比の普遍性を再現するためには、中性子がなくなったあとのベータ崩壊による、崩壊経路が非常に重要であることがわかった。さらに、r過程が起こる前、起こってる間、起こった後でそれぞれの段階でのニュートリノ反応の役割を詳細に調べた。その結果、これまで知られていなかったr過程が起こった後でのニュートリノ反応が、上記の崩壊経路に大きな影響を与え、経路が変化することがわかった。経路の変化はニュートリノ放射の強さに強く因っていて、この結果と観測とをあわせて考えることで、よくわかっていない大質量星の爆発に重大な影響を与えるニュートリノ風の強度に制限を与えることができる。さらに、不定性の多い原子核の質量公式にも制限を与えることができる。
中枢神経系に新しく発見されたテトロドトキシン感受性カルシウムチャンネルーその生理機能の解明と脳内分布ー

脳虚血後の中枢神経細胞死には細胞内へのカルシウムイオン(Ca^<2+>)の異常な多量流入が深く関与している。本研究の目的は脳虚血に脆弱性をもつ海馬CA1領域の錐体細胞に局在する、我々が新しく発見したテトロドトキシン(TTX)感受性カルシウム電流(TTXーIo_a)の生理・薬理学的性質を解明することにあった。以下に得られた結果を示す。1.ラット急性単離海馬CA1錐体細胞においてT、NおよびL型Ca電流と異なるTTXーIc_aを発見した。2.TTXーIc_aの活性化、不活性化は膜電位に強く依存し、特に不活性化は膜電位に対して2つの指数関数でフィットされた。本チャンネルの活性化は約ー55mVから始まりー30mVで最も大となった。3.TTXーIc_aのピ-ク電流は細胞外のCa^<2+>濃度の増加につれて直線的に増加した。4.TTXーIc_aに関与するチャンネルを通過する2価陽イオンの通りやすさの順ははCa^<2+>、Sr^<2+>で、これらのピ-ク電流の大きさの比は1:0.33:0.05であった。しかし全ての電流のkineticsは非常に類似していた。5.TTXはTTXーIc_aのkineticsを変えることなく時間かつ用量依存性にこの電流を抑制した。TTXおよびLignocaineのTTXーIc_aに対するIC_<50>値はそれぞれ3.5×10^<ー9>Mと3.6×10^<ー4>Mであった。6.サソリ毒素はTTXーIc_aの不活性化過程を用量、時間依存性に延長した。7.TTXーIc_aを持つ錐体細胞はCA1領域内の背側部において密に、腹側部に移行するのに従って次第に疎となる不均一分布を示した。この分布は脳虚血に対し脆弱な錐体細胞の分布と全く一致した。この結果から、脳虚血による神経細胞の脆弱性にTTXーIc_aの生理機能の変動が深くかかわりあっていることが示唆された。中枢神経系の可塑性発現、情報処理機構やニュ-ロン壊死のメカニズムを細胞単位で解明するため、(1)哺乳動物中枢神経系各部位よりその形態と生理機能をよく維持した「ニュ-ロンの単離法」や(2)細胞外液を急速交換できる「外液瞬時交換法」、「Y字管式外液交換法」の開発を行い、単離されたニュ-ロンの3種のCaチャンネル(T,NとL型)やNMDA受容器に関する電気生理学的研究を行ってきた。脳虚血に脆弱性を示す海馬CA1領域の錐体細胞にT、NやL型とは全く異なる細胞内にCaを運ぶ第4の新しいCa電流を発見した。今年度の電気生理学や脳内分布の研究から、この新しいCa電流が、(1)Ca拮抗剤で阻害されず、(2)テトロドトキシン(TTX)10^<-9>Mで抑制され(よってこれを以後TTX感受性Ca電流と呼ぶ)、しかも(3)CA1領域の側頭部に局在することがわかった。興味あることに、4分間の脳虚血によって惹起されるラットの遅延性細胞壊死が海馬側頭部に限定されるとの報告がSmithら(Acta Neuropathol)によって1984年になされており、その細胞壊死局在の原因の解明の第一歩となった。しかしながら、このTTX感受性Ca電流とNa電流を完全に分離することは難しく、TTX感受性Ca電流の電気的膜特性の解析、また薬理学的性質の解析などからは、Naチャンネルがなんらかの修飾をうけてCaイオンを通してしまう可能性を完全に否定できなかった。単一イオンチャンネルレベルからの研究による解析が待たれる。また、成熟ラットからの海馬CA1領域の錐体細胞の単離は、幼若ラットに比べて収率が悪く実験の進展に若干の問題があり、現在単離法の改良に努めている。

TTXおよびLignocaineのTTXーIc_aに対するIC_<50>値はそれぞれ3.5×10^<ー9>Mと3.6×10^<ー4>Mであった。6.サソリ毒素はTTXーIc_aの不活性化過程を用量、時間依存性に延長した。7.TTXーIc_aを持つ錐体細胞はCA1領域内の背側部において密に、腹側部に移行するのに従って次第に疎となる不均一分布を示した。この分布は脳虚血に対し脆弱な錐体細胞の分布と全く一致した。この結果から、脳虚血による神経細胞の脆弱性にTTXーIc_aの生理機能の変動が深くかかわりあっていることが示唆された。脳虚血後の中枢神経細胞死には細胞内へのカルシウムイオン(Ca^<2+>)の異常な多量流入が深く関与している。本研究の目的は脳虚血に脆弱性をもつ海馬CA1領域の錐体細胞に局在する、我々が新しく発見したテトロドトキシン(TTX)感受性カルシウム電流(TTXーI_<ca>)の生理・薬理学的性質を解明することにあった。以下に得られた結果を示す。1.ラット急性単離海馬CA1錐体細胞においてT、NおよびL型Ca電流と異なるTTXーI_<ca>を発見した。2.TTXーI_<ca>の活性化、不活性化は膜電位に強く依存し、特に不活性化は膜電位に対して2つの指数関数でフィットされた。本チャンネルの活性化は約ー55mVから始まりー30mVで最も大となった。3.TTXーI_<ca>のピ-ク電流は細胞外のCa^<2+>濃度の増加につれて直線的に増加した。4.TTXーI_<ca>に関与するチャンネルを通過する2価陽イオンの通りやすさの順はCa^<2+>、Sr^<2+>、Ba^<2+>で、これらのピ-ク電流の大きさの比は1:0.33:0.05であった。しかし全ての電流のkineticsは非常に類似していた。5.TTXはTTXーI_<ca>のkineticsを変えることなく時間かつ用量依存性にこの電流を抑制した。TTXおよびLignocaineのTTXーI_<ca>に対するIC_<50>値はそれぞれ3.5×10^<ー9>Mと3.6×10^<ー4>Mであった。6.サソリ毒素はTTXーI_<ca>の不活性化過程を用量、時間依性に延長した。7.TTXーI_<ca>を持つ錐体細胞はCA1領域内の背側部において密に、腹側部に移行するに従って次第に疎となる不均一分布を示した。この結果から、脳虚血による神経細胞の脆弱性にTTXーI_<ca>の生理機能の変動が深くかかわりあっていることが示唆された。
瘢痕組織を持つ顎骨に対する矯正力の効果に関する組織学的研究

今年度は,口蓋粘膜の瘢痕組織が,成長期の顎顔面骨のどの範囲まで影響を及ぼすのか,また,外科的侵襲を受けた顎骨に早期に矯正力を加えて積極的に成長誘導を行った場合,顎顔面骨,および,その周囲の口蓋粘膜の組織とくに瘢痕組織の上皮層,腺維性結合組織や膠原腺維の走行にどのような影響を与えるかについて組織学的に検討した。方法:実験は約4ケ月の同系統の雑種犬を用いて前年度同様に行った。第4前臼歯部における前額断の非脱灰標本を用いて口蓋部,口蓋上顎縫合部,頬骨上顎縫合部を蛍光顕微鏡下にてラベリング像を,また,同部位の口蓋粘膜も顕微鏡下で観察し、対照群,外科処置群,外科処置拡大群を比較した。結果:外科処置拡大群の口蓋骨は外科処置群と比較して口腔側の新生骨の成形量が多く,しかも,頬骨上顎縫合,口蓋上顎縫合部はラベリング層が厚く新生骨の量が多いことを示していた。従って,拡大による効果が頬骨まで及んでいることが窺えた。次に,口蓋粘膜を観察すると外科処置群では,上皮は対照群に比べて肥厚し,特に,乳頭層が厚く,粘膜下組織では膠原腺維の束は細く,その走行は不規則であった。外科処置拡大群では,上皮は対照群に比べてわずかに肥厚していたが,同じような乳頭層の高さを示していた。また,粘膜下組織は対照群と比較すると細い腺維の束ではあるが,上皮の表面にほぼ平行に一定方向に走行していた。結論:瘢痕組織を持った顎骨に対して成長期の早い時期から積極的に矯正力を加えることは,形態的な変化のみならず,新生骨の量や,口蓋粘膜上皮,および上皮下の組織にまで良い結果を与えていることが分かった。口蓋粘膜に形成した瘢痕組織が、成長期の顔面骨のどこまで影響をおよぼすか、また、人為的に顎骨の成長誘導を行った場合、瘢痕組織にどのような変化を生じるかを組織学的に解明することを目的とする。研究方法:実験は約4カ月の幼犬を用いた。1群:硬口蓋から軟口蓋までの口蓋に裂を作り、その後、粘膜を縫合し口蓋に瘢痕組織を形成。2群:1群と同様の処置後、口蓋を2週間で約5mm側方へ拡大。3群:対照群。骨へのラベリングは、テトラサイクリン(Tc)、カルセイン(Cal)を用い、実験開始4カ月後に屠殺し組織標本を作製した。顎顔面形態の成長に伴う変化は、口腔膜型、頭部X線規格写真によって解析した。本年度の成果:実験群の口蓋を早期に側方へ拡大することによって、単に侵襲を加えた群と比較して差が認められた。それらは主に、臼歯部から歯槽部後縁までの歯列幅径に見られ約2mmの差となっていた。これらは、矯正力の効果によるものと思われた。一方、新生骨の形成のラベリング法による観察からは、侵襲を受けただけの口蓋骨はTcやCalの沈着層が薄く、新生骨の形成量が比較的少ないことが分かった。それに対して、側方拡大を行ったものでは、対照群とほぼ等量のラベリング像が認められ、新生骨の増加が確認された。これらのことから、瘢痕化した口蓋粘膜が顎骨の成長を抑制していることが推測される。その一方、矯正力の加わった瘢痕組織では、成長を抑制する因子が関与していないことは明らかである。この点については瘢痕組織と骨組織の接合部を中心に、現在、組織学的に検索を行っている。また今後は、矯正力適用の時期を変えて同様の実験を行い、さらに瘢痕組織の細胞成分や線維性結合組織や膠原線維の走行などについて検討する予定である。

また,粘膜下組織は対照群と比較すると細い腺維の束ではあるが,上皮の表面にほぼ平行に一定方向に走行していた。結論:瘢痕組織を持った顎骨に対して成長期の早い時期から積極的に矯正力を加えることは,形態的な変化のみならず,新生骨の量や,口蓋粘膜上皮,および上皮下の組織にまで良い結果を与えていることが分かった。
生合成による高分子量ε－ＰＬおよび新規ポリアミドの創製とその高分子材料応用

本研究はε-ポリリジン(ε-PL)や新規ポリアミドを合成する微生物を探索・遺伝子改変することで高性能・高機能を有する天然ポリアミドを創生する「生物工学的アプローチ」と、既存のε-PLや先の生物工学的アプローチで得られた天然ポリアミドを化学的に改変する「高分子化学的アプローチ」により、天然ポリアミドの材料応用を目指す研究である。前年度の研究において、ある種のアニオン性低分子をε-PLと混合することで水に不溶な複合体を形成することを見出した。また、この複合体が熱可塑性や抗菌活性を有しており、抗菌プラスチックとして利用できる可能性を有していることを前年度に既に明らかにしている。本年度はこの複合体の材料特性を詳細に評価するために、力学物性や化学組成などの解析を行った。力学物性試験の結果より、本複合体の広範な応用には力学物性の更なる向上が必要であることが示唆されたが、この結果を受けて本複合体を単独で使用するのではなく、その抗菌活性を生かしつつ他の材料と複合化することで新たな用途の提案を行った。これらの解析から得られた知見をまとめた成果は本年度に国際論文誌に採択されている。上記は「高分子化学的アプローチ」に基づく成果であるが、「生物工学的アプローチ」に関してもε-PL産生微生物を培養する際にある工夫を凝らすことで、新たなε-PL関連化合物が得られることを見出したため、現在その化合物を用いた応用研究を推進している。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。本研究は、高分子量ε-ポリリジン(ε-PL)や新規ポリアミドの生合成による生産を目指す「生物工学的アプローチ」と、既存のε-PLや上記の新規ポリアミドの化学的改変による「高分子化学的アプローチ」という二種類のアプローチから、材料として利用可能な天然由来ポリアミドを創生することを目指した研究である。当該年度における生物工学的アプローチとして、現時点では高分子量ε-PLや新規ポリアミドを生産する微生物の発見及び創生には至っていない。高分子化学的アプローチに基づく検討では、ある種のアニオン性低分子をε-PL水溶液と混合するという単純な操作で、水に不溶なε-PL-アニオン分子複合体(以降、PL-アニオン複合体)が得られることが明らかとなった。このPL-アニオン複合体は水には溶解しない一方で、様々な有機溶媒に可溶であり、原料として用いたε-PLおよびアニオン性低分子のいずれとも異なるユニークな挙動を示した。加えて、詳細な解析からPL-アニオン複合体は熱可塑性を有することが明らかとなった。大気環境中で使用可能なε-PL由来のプラスチック材料は、我々が知る限りでは本研究で見出されたPL-アニオン複合体が初めての例である。また、このPL-アニオン複合体はε-PLの抗菌活性に由来する抗菌性を有しており、天然ポリアミド由来のプラスチックというだけでなく、高機能プラスチックとしての応用も可能な高付加価値材料であることが明らかとなった。現在、これらの成果に関して学術誌への論文投稿の準備を進めている。生物工学的アプローチに基づく検討では、高分子量ε-PLや新規ポリアミド創出に関する目立った成果は得られていない。一方、高分子化学的アプローチに基づく検討では、アニオン性低分子とε-PL由来の、抗菌性を有する機能性プラスチックの創出に成功し、想定以上の成果が得られている。これらを総合して、現時点では期待通りに研究が進展しているものと判断する。当該年度の総括として、高分子化学的アプローチでは予想以上の成果を得ることができたが、生物工学的アプローチでは具体的な成果を得られていない。従って、引き続きスクリーニング及び微生物の代謝改変に取り組むとともに、所属研究機関内外の研究者と協力し、当該年度以上に多様なライブラリーを構築・探索し、二年目は生物工学的アプローチでも成果が得られるよう注力していく予定である。