hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
浮体式洋上風力発電装置に加わる波浪荷重の数値計算手法と設計指針の確立に関する研究

また流体と物体との相互作用を行う計算を行い、安定に数値解析できることを示した。また物体壁面への異常な貫通などは起こらないことを確かめた。開発した技術の検証を計画通りに実施できたため。また滑らかな物体形状を表す技術を開発できたため。粒子法を用いて波浪荷重を計算する際の計算量を削減する手法としてこれまでに楕円粒子モデルを開発した。本年度は、この楕円粒子のより詳細な検証計算を行った。数値解析した際の計算精度を検証した。具体的には、楕円粒子用に開発したラプラシアン演算子の離散化モデル(ラプラシアンモデル)の空間解像度に関する収束性を検証した。粒子配置は、規則的な配置と、不規則な配置で検証した。またこのラプラシアンモデルを拡張し、方向毎に異なる拡散係数をもつ場合にも適用可能にした。自由表面を伴う複雑な流れに適用し、計算手法の安定性と計算コストを比較検証し、本手法の有効性を示した。これらの研究成果を以下の国際学術雑誌に発表し、採択・掲載された。その他、粒子法の可変解像度に関する技術である重合粒子と名づけた手法の検証解析と質量保存に関する改良を行い、研究成果を下記の国際会議と国内会議で発表した。3)柴田和也他,粒子法の計算効率の向上のための重合粒子の質量保存に関する改良,第30回数値流体力学シンポジウム, 2016年12月12日14日(水),東京都江戸川区,講演番号A01-2開発した技術の検証を計画通りに実施できたため。粒子法を用いて波浪荷重を計算する際の計算量を削減する手法としてこれまでに重合粒子を開発した。これは計算領域ごとに空間解像度を変える技術である。局所的に空間解像度を向上させることができ、解像度の向上にともなる計算時間の増加を低減することができる。本年度は、この重合粒子のより詳細な検証計算を行った。これらの研究成果を以下の国際学術雑誌に発表し、採択され掲載された。粒子法の計算時間の短縮技術である楕円粒子と名づけた手法を浅水長波に適用した。成果を下記の国内会議で発表した。以下の3)の国際会議での発表が採択された。2)山田大輔、柴田和也、越塚誠一,MPS法の津波数値計算における楕円粒子の適用,第31回数値流体力学シンポジウム,2017年12月12日14日,京都市左京区、講演番号B10-3浮体式洋上発電装置に加わる波浪荷重を粒子法により数値解析する際の計算時間とデータ容量を削減するために、研究代表者が開発した可変空間解像度の手法である重合粒子と楕円粒子という方法を改良した。重合粒子に高精度な内挿補間を適用する改良を行った.また楕円粒子の計算に必要なラプラシアンモデルを開発した.粒子法を用いて数値解析する際に圧力の振動が問題となる。本研究では圧力計算に補正項を加えることで粒子法の圧力振動を抑制する方法を開発した。開発した手法を用いて、波浪荷重を数値解析しその計算精度を検証した。これらの研究成果を投稿論文と国際会議で発表した。
助言が学習者に及ぼす情意的影響の生理学的分析

本研究の目的は,通常の学習場面に近い実験環境下において,学習者の生理学データ2種類(呼吸・脈拍)を同時計測することにより,指導者からの助言が,学習者に及ぼす情意面の影響を生理学的に明らかにすることである。実際,教育現場においても学習者に対する指導者の指示や助言は,学習者の情意面を正の方向にも負の方向にも影響を与える。より適切な助言のあり方を,生理学データから解明し,教育現場への還元を企図する。本年度は,指導者からの学習を後押しする助言(正の助言)に加え,注意喚起を行う助言(不の助言)条件下でのデータの取得・分析を行った。実験課題は,3桁ー2桁の減法の暗算とし,途中で正の助言を提示する試行(以下,正の助言試行),不の助言を提示する試行(以下,不の助言試行),助言を提示しない試行(以下,助言無し試行)の3つを設定した。正の助言のコメントは「その調子!」「いいね!」などを,不の助言のコメントは「慎重に!」「ミスに注意!」などを提示した。大学生16名を対象に,呼吸と脈拍の同時計測を実施した。実験にあたっては,実験方法,結果や個人情報の扱いに関して説明を行い,文書で同意を得た。実験の結果,平均正答率はいずれの試行も85%以上となり,参加者は正しく実験を遂行したと判断した。平均所要時間は長い方から,助言無し試行,正の助言試行,不の助言試行となった。脈拍と呼吸の上昇率は高い方から,助言無し試行,正の助言試行,不の助言試行となり,所要時間の長さと同じ結果となった。このことから,暗算課題においては,助言がないよりもあった方が,さらに,後押しをする助言よりも注意喚起を行う助言の方が,ストレスが低く課題に取り組めた可能性が考えられた。助言による情意的な変化を,呼吸と脈拍によって検出することができた。本研究の目的は,通常の学習場面に近い実験環境下において,学習者の生理学データ(主に,脈拍や呼吸)を計測することにより,指導者からの助言が学習者に及ぼす情意面の影響を,生理学的に明らかにすることである。より適切な助言のあり方を,生理学データから解明し,教育現場へ還元することを企図している。1年目の今年度は,学習者が「自習」を行う条件下での脈拍や呼吸などを計測する実験環境や実験課題の検討,また,比較分析のための脳活動や視線との同時計測による基礎データの取得を行った。具体的には,3種類の難度レベルの乗法・除法暗算(珠算暗算検定2級レベル,3級レベル,4級以下レベル:それぞれ乗法10問,除法10問)を実験課題に設定し,「暗算有段者」と「非有段者(珠算暗算未経験者)」を対象にデータ取得実験を行った。実験の結果,暗算有段者は,2級レベルの問題でやや緊張が高まる程度で,いずれのレベルの問題も難なく解答した。ただし,解答直後に自身の間違いに気付いた問題では,脈拍の増加が見られた。一方,非有段者は,4級以下レベルは全問解答できたものの,3級レベルは半分程度のみの解答となる被験者もおり,2級レベルはほとんどの被験者が解答できなかった。3級レベルは,脈拍の増加が見られたが,2級レベルは途中から被験者が解答を諦めるため,脈拍は安静時に近い状況となった。有段者が間違いに気付いた際の変化,非有段者が解答を諦めた際の変化には情意面が大きく関与していると考えられる。これらを来年度の実験における「助言内容」の設定につなげていく予定である。生理学データ取得のための計測機器(バイタルモニターProComp,Thought Technology Ltd.製)を購入した。助言が学習者の情意面に及ぼす影響の生理学的検討に向け,今年度は基礎的なデータ取得として,算数・数学問題に取り組む学習者(自学自習形態)の脈拍・呼吸などの測定を始めた。本年度は,指導者からの学習を促進させる助言(正の助言)条件下でのデータの取得・分析を行った。実験課題として,計算式(例:9□8=4□3□5)の空欄に入る適切な演算記号(+,ー,×,÷)を答えるものを設定し,途中で助言となるコメントを提示した。実験後には,助言による情意面での変化についてインタビューし,聞き取りを行った。大学生10名を対象に,呼吸と脈拍の同時計測を実施し,呼吸の周波数解析,脈拍数変化の分析を行った。実験の結果,インタビューの内容から,助言を受けて緊張状態が緩和された参加者と影響を受けなかった参加者がいることが明らかとなった。それぞれの生理学的データを分析すると,緊張状態が緩和されたと感じた参加者は,呼吸については緊張状態が低い場合に現れる周波数帯が出現し,脈拍数については減少が見られた。助言による影響を受けなかった参加者は,助言後に,呼吸,脈拍数についての変化は認められなかった。

「正の助言」を組み込んだ実験課題を開発し,大学生を対象に呼吸と脈拍の同時計測を実施することができた。その後,「正の助言」による影響について,生理学的データの特徴を分析した。また,「正の助言」を受けた時点での,情意面での変化(安心,向上心,緊張,焦りなど)を事後のインタビュー調査で取得し,生理学的データと照合することで,学習時の情意面の変化を生理学的データから考察することができた。本研究の目的は,通常の学習場面に近い実験環境下において,学習者の生理学データ2種類(呼吸・脈拍)を同時計測することにより,指導者からの助言が,学習者に及ぼす情意面の影響を生理学的に明らかにすることである。実際,教育現場においても学習者に対する指導者の指示や助言は,学習者の情意面を正の方向にも負の方向にも影響を与える。より適切な助言のあり方を,生理学データから解明し,教育現場への還元を企図する。本年度は,指導者からの学習を後押しする助言(正の助言)に加え,注意喚起を行う助言(不の助言)条件下でのデータの取得・分析を行った。実験課題は,3桁ー2桁の減法の暗算とし,途中で正の助言を提示する試行(以下,正の助言試行),不の助言を提示する試行(以下,不の助言試行),助言を提示しない試行(以下,助言無し試行)の3つを設定した。正の助言のコメントは「その調子!」「いいね!」などを,不の助言のコメントは「慎重に!」「ミスに注意!」などを提示した。大学生16名を対象に,呼吸と脈拍の同時計測を実施した。実験にあたっては,実験方法,結果や個人情報の扱いに関して説明を行い,文書で同意を得た。実験の結果,平均正答率はいずれの試行も85%以上となり,参加者は正しく実験を遂行したと判断した。平均所要時間は長い方から,助言無し試行,正の助言試行,不の助言試行となった。脈拍と呼吸の上昇率は高い方から,助言無し試行,正の助言試行,不の助言試行となり,所要時間の長さと同じ結果となった。このことから,暗算課題においては,助言がないよりもあった方が,さらに,後押しをする助言よりも注意喚起を行う助言の方が,ストレスが低く課題に取り組めた可能性が考えられた。助言による情意的な変化を,呼吸と脈拍によって検出することができた。2016年度の実験により取得した自学自習時の生理学データをもとにしながら,2017年度以降は指導者からの助言が,学習者に及ぼす情意面の影響を生理学的に明らかにしていく。2017年度は,指導者からの学習を促進させる助言(正の助言)条件下でのデータの取得・分析を行い,2018年度は,指導者からの注意喚起を促す助言(負の助言)条件下でのデータの取得・分析を実施予定である。本年度は,指導者からの学習を促進させる助言(正の助言)条件下での実験を行ったが,今後は,指導者からの注意喚起を促す助言(負の助言)条件下でのデータの取得・分析を行う。これにより,被験者のタイプに応じて,どのような助言が適切であるのかといった助言のモデルを構築することを目指す。大学の業務により,参加を考えていた国際会議への出席が叶わなかったため。物品の納品が本年度に間に合わないことが分かったため,次年度に購入を行う。国際会議への参加・出張費に使用する。
ATL細胞でのヒ素によるNF-κB活性抑制とsurvivin発現抑制の分子機序

成人T細胞白血病(ATL)は抗癌剤治療抵抗性が高いため、予後は極めて不良である。我々は、アポトーシスを抑制する因子であるsurvivinがATL、特に急性型ATLに高発現することとヒ素はATL細胞のsurvivin発現レベルを低下させることを見出した。Survivinの発現は、ATL細胞の抗癌剤耐性の一つの要因と考えられ、ATL治療の標的分子として注目されている。今回の研究で、ヒ素がIκB-αの分解を抑制することによって、NF-κBの核への移行を阻害し、NF-κBを介するsurvivinの転写を抑制し、ATL細胞のアポトーシスを誘導したことは明らかにした。また、SurvivinがXIAPと結合する部位(15-38aa)を標的としたオリゴペプチドはATL細胞株S1TとMT2の細胞増殖を抑制し、アポトーシスを誘導することを見出した。このペプチドによるATL細胞のアポトーシス誘導のメカニズムを解明すれば、ATLの新しい治療法の開発に貢献できると考えている。我々は、ATLにおけるsurvivinの高発現が抗がん剤耐性の一つの要因であると考え、survivinを標的とするATLの治療を目指している。Survivinはdimerを形成して働いていることから、我々はsurvivinのdimer領域のペプチドを設計した。このペプチドがsurvivinのdimer形成を阻害し、survivinの機能を失わせるかを調べた。survivinのdimer形成に関与する領域(89-103aa)のペプチドのN末端に膜透過キャリアー(TAT蛋白のProtein transduction domains, PTD)をつけて、FITCで標識したペプチドを作製した。20μM Survivin dimer領域のペプチド(FITC-PTD-sur)でATL細胞株SITとMT2を4時間処理し、PTD-surが確実に細胞に入ることを共焦点顕微鏡で確かめた。S1TとMT2細胞に対するPTD-surの毒性をMTT Assayで調べ、PTD-surは濃度と時間に依存してSlTとMT2細胞の増殖を抑制することを見出した。PTD-surで処理したATL細胞をAnnexin VとPIで染色し、FACSで解析し、アポトーシスが誘導されたことを確認した。現在、PTD-surはsurvivinと結合するか、survivinのdimer形成を阻害できるかを調べ、ATL細胞のアポトーシス誘導のメカニズムを明らかにしようとしている。これらの研究によりsurvivinを標的分子とした治療法の開発を目指している。Survivinはdimerを形成して働き、BIR領域を通じてXIAPと結合し、XIAPを安定化させ、カスパーゼ-9の活性化を阻害することによってアポトーシスを抑制していると考えられる。我々はsurvivinがダイマーを形成する領域(89-103aa)とXIAPと結合する部位(15-38aa)のN末端に膜透過キャリアー(TAT蛋白のProtein transduction domains, PTD)をつけたペプチドを作製した。これ,オリゴペプチドのSITとMT2細胞に対する毒性をMTT Assayで調べ、PTD-(89-103aa)とPTD-(15-38aa)は濃度と時間に依存してSITとMT2細胞の増殖を抑制することを見出した。二種類のオリゴペプチドで処理したATL細胞をAnnexinVとPIで染色し、FACSで解析し、アポトーシスが誘導されたことを確認した。PTD-(15-38aa)ペプチドのほうが増殖抑制とアポトーシス誘導の効果が強いことを観察した。現在、PTD-(15-38aa)ペプチドに着目し、PTD-(15-38aa)ペプチドはsurvivinとXIAPの結合を阻害するか、XIAPの安定性に影響があるかを調べ、ATL細胞のアポトーシス誘導のメカニズムを明らかにしようとしている。
外傷体験を話して開示することが心身の健康に及ぼす効果-方法論の再検討-

本研究の目的は,外傷体験を話して開示することが心身の健康に及ぼす長期的効果を,従来の方法論を再検討して検討すること,開示の健康増進効果のうち時間的経過の成分を検討することであった.外傷体験を有する健常大学生が,外傷体験を開示する開示群,情動的覚醒を喚起しないと思われる中性的な話題を開示する統制群,何ら開示手続きを行わずアセスメントのみを受ける未介入群とに無作為に配置された.従来行ってきた手続きと異なり,被験者は他者に開示するという事態を想定し,一人で話して開示するよう求められた.精神的健康の測度は,外傷体験の重症度の指標として苦痛度とImpact of Event Scale-revised(IES-R),全般的な精神的健康の指標としてGHQ-28,身体的健康の測度は,身体徴候経験頻度を測定するPILL,医師訪問回数が用いられた.群(外傷体験開示群,中性話題開示群,未介入群)×測定時期(プリアセスメント期,3ヶ月フォローアップ期)の分散分析が行われた.苦痛度に関して,外傷体験開示群と未介入群では,得点が有意に低減していた.IES-Rに関して,全群で得点が有意に低減していた.全般的精神健康に関して,外傷体験開示群では増大していたが,未介入群では低減していた.3ヶ月フォローアップ期において,外傷体験開示群は他の群よりも有意に高かった.PILLに関して有意な効果は無く,医師訪問回数に関して全群で回数が増大していた.他者想定法を用いることで身体的健康が増大することが期待されたが,認められなかった.一方,全般的精神健康度に関しては増大することが認められた.また,外傷体験の重症度の低減に時間的経過の要因も寄与していることが示唆された.更なる方法論の洗練と効果発現機序に関する理論構築が今後の課題である.外傷体験を話して(以下,発話)開示することが心身の健康に及ぼす効果について,筆者らはこれまで検討してきた.しかしながら,外傷体験を筆記によって開示する先行研究から予想されるような心身の健康増進効果は認められなかった.その理由として,第1に,開示相手を想定していなかったことが予想された.被験者からは,1人で発話すること自体が不自然である,誰を対象として発話すればよいのか不明である,といった内観が報告されていた.第2に,測定上の問題が予想された.心身の健康に関する指標は,実験終了から3ヶ月後に,回顧的に測定されたが,この方法は測定精度が低いことが予想された.そこで,本研究では,他者を想定した発話による外傷体験の開示が心身の健康に及ぼす効果を,実験終了後,2週間後,1ヶ月後,2ヶ月後,3ヶ月後の各時点において測定することが目的とされた.大学生600名から,外傷体験を有し,実験参加への同意を得られた健常大学生16名(男性4名,女性12名)が抽出された.実験計画は,群(外傷体験開示群,中性話題開示統制群)×測定時期(ブリアセスメント,ポストアセスメント,フォローアップ)であった.実験は,1日1セッション3日間3セッション行われた.被験者は外傷経験に関する心の奥底の感情や思考,または中性的な話題を話すよう求められた.精神的健康指標として,外傷体験の重症度を測定するIES-R,外傷体験を想起する際の苦痛度を測定する単項目評定尺度,精神的健康度を測定するGHQ28が用いられた.身体的健康指標として,医師訪問回数,欠席日数,薬物服用回数に関する自己報告が用いられた.2週間フォローアップまでのデータ分析の結果,両群ともに精神的・身体的健康の有意な増進が認められたが,群間の差異は認められなかった.現在,フォローアップによるデータ収集を継続中である.本研究の目的は,外傷体験を話して開示することが心身の健康に及ぼす長期的効果を,従来の方法論を再検討して検討すること,開示の健康増進効果のうち時間的経過の成分を検討することであった.外傷体験を有する健常大学生が,外傷体験を開示する開示群,情動的覚醒を喚起しないと思われる中性的な話題を開示する統制群,何ら開示手続きを行わずアセスメントのみを受ける未介入群とに無作為に配置された.従来行ってきた手続きと異なり,被験者は他者に開示するという事態を想定し,一人で話して開示するよう求められた.精神的健康の測度は,外傷体験の重症度の指標として苦痛度とImpact of Event Scale-revised(IES-R),全般的な精神的健康の指標としてGHQ-28,身体的健康の測度は,身体徴候経験頻度を測定するPILL,医師訪問回数が用いられた.群(外傷体験開示群,中性話題開示群,未介入群)×測定時期(プリアセスメント期,3ヶ月フォローアップ期)の分散分析が行われた.苦痛度に関して,外傷体験開示群と未介入群では,得点が有意に低減していた.IES-Rに関して,全群で得点が有意に低減していた.全般的精神健康に関して,外傷体験開示群では増大していたが,未介入群では低減していた.3ヶ月フォローアップ期において,外傷体験開示群は他の群よりも有意に高かった.PILLに関して有意な効果は無く,医師訪問回数に関して全群で回数が増大していた.他者想定法を用いることで身体的健康が増大することが期待されたが,認められなかった.一方,全般的精神健康度に関しては増大することが認められた.また,外傷体験の重症度の低減に時間的経過の要因も寄与していることが示唆された.更なる方法論の洗練と効果発現機序に関する理論構築が今後の課題である.
腎組織幹細胞を用いた機能的腎小体の再生

泌尿器科領域においては腎臓再生、腎機能再生に大きな期待が寄せられている。ES(胚性幹)・iPS(人工多能性幹)細胞等の分化万能性幹細胞を用いた腎再生研究では、腎機能を担う腎小体・尿細管等の再生を目指した研究も散見される。しかしながら、再生医療の根本的課題ともいえる組織立体構造の構築および臓器ボリュームレベルでの組織再生といった課題が残されている。腎組織幹細胞(群)の樹立が為されれば、これらの幹細胞を組み合わせて使用することにより、ヘテロ組織としての腎臓の再生に一歩近づくことができると考えられる。本研究では、我々がこれまでの研究により樹立した腎組織幹細胞候補株に基づき、腎再生手法の基盤を確立することを目的としてきた。現状、腎組織幹細胞候補株から成るスキャフォールドを用いた腎機能組織の作成は困難と考えられ、これらの幹細胞のin vivoでの分化を目指した局所注入技術についての研究を行った。より具体的には、組織内への細胞移植の観点から、In situ permeation法を用いて様々な溶媒について、様々な組織において組織内注入実験を実施した。引き続き、組織内において幹細胞を細胞移植し得るスペースを如何に確保するか、という点について局所注入技術の改良に関する研究を実施し、生体内に各種溶液、細胞を拡散、浸透させる手法についての基盤研究を継続する。また、血管内皮系幹細胞候補株に関わる幹細胞として間葉系幹細胞の有用性について着目し、当該幹細胞に関する分離、培養、また細胞機能に関する基盤研究を実施した。近年のES(胚性幹)・iPS(人工多能性幹)細胞の発見により、泌尿器科領域において腎臓再生に大きな期待が寄せられている。しかしながら腎機能を担う腎小体・尿細管の再生につながる腎組織幹細胞群の樹立は未だ為されていない。本課題では、これらの分化万能性細胞を経ることなく、我々が独自に開発した新技術:「逆行性幹細胞誘導法」に基づき腎組織幹細胞を誘導・分離する手法を確立することを目的としている。さらに誘導・分離した尿細管系および血管内皮系幹細胞のin vitroおよびin vivoでの機能的腎小体への分化能を検証することで、腎再生研究の基盤の確立を目指している。本年度の研究では、これまでに樹立した正常腎臓細胞由来の尿細管系および血管内皮系幹細胞を如何に生体内に移植するのか、および細胞の接着、増殖、分化を制御するための細胞培養基材(スキャフォールド)内に均等に移植する為の細胞移植法の基盤技術の確立の為の研究を行った。独自の局所注入技術を用いて、生体内に各種溶液を拡散、浸透させる手法についてマウス組織を用いた予備実験を行った。これらの解析に基づき、2種類の腎組織幹細胞の腎組織内への直接投与による移植に関する研究および当該幹細胞のスキャフォールドを用いた移植研究についての合理性について判断する予定である。またそれぞれの研究について、移植・増殖後の腎組織幹細胞について、胎生期分化誘導因子と考えられるOsr1, Sall1, Six1, Six2, WT1, Pax2, Eya1等の幹細胞マーカーの発現動態を解析する予定である。尿細管系および血管内皮系幹細胞としての腎組織幹細胞について、これらの幹細胞の腎分化能を検証する為の基盤研究が実施され、研究は順調に進展している。現在、国を挙げて再生医療研究が進められる中、泌尿器科領域においては腎臓再生、腎機能再生に大きな期待が寄せられている。本研究では、我々がこれまでの研究により樹立した腎組織幹細胞候補株を用いて、腎再生手法の基盤を確立することを目的としてきた。すなわち、これまでに誘導・分離した尿細管系および血管内皮系幹細胞候補株について、in vitroおよびin vivoでの機能的腎小体への分化能を検証することで、腎再生研究の基盤の確立を目指している。その中で、腎組織の立体構造の構築が困難なことを踏まえ、我々は特に、腎組織幹細胞の細胞移植の観点からの腎機能再生手法について研究を進めている。各種細胞を局所に注入する方法について、独自技術であるIn situ permeation法を用いて様々な溶媒についての組織内注入実験を実施しており、腎組織幹細胞を細胞移植し得るスペースを如何に確保するか、という点について一定の成果を挙げつつある。さらに、これまでに得られた知見に基づき、局所における組織除去・再構築の手法の可能性についても検証を行っている。現状、in vivoでの腎機能再生を目指す方向性での研究基盤の確立を目指しているところである。これまでに樹立した正常腎臓細胞由来の尿細管系および血管内皮系幹細胞を如何に生体内に移植するのかという観点に立ち、これらの細胞をin vivoで移植する為の細胞移植法の基盤技術の確立の為の研究を行った。生体内において、独自の局所注入技術を用いて各種溶媒を拡散、浸透させる手法についての予備研究を実施し、また、ハムスターを用いた実験系を確立した。研究はおおむね順調に進展していると考えている。ES(胚性幹)・iPS(人工多能性幹)細胞等の分化

万能性幹細胞を用いた腎再生研究では、腎機能を担う腎小体・尿細管等の再生を目指した研究も散見される。しかしながら、再生医療の根本的課題ともいえる組織立体構造の構築および臓器ボリュームレベルでの組織再生といった課題が残されている。腎組織幹細胞(群)の樹立が為されれば、これらの幹細胞を組み合わせて使用することにより、ヘテロ組織としての腎臓の再生に一歩近づくことができると考えられる。本研究では、我々がこれまでの研究により樹立した腎組織幹細胞候補株に基づき、腎再生手法の基盤を確立することを目的としてきた。現状、腎組織幹細胞候補株から成るスキャフォールドを用いた腎機能組織の作成は困難と考えられ、これらの幹細胞のin vivoでの分化を目指した局所注入技術についての研究を行った。より具体的には、組織内への細胞移植の観点から、In situ permeation法を用いて様々な溶媒について、様々な組織において組織内注入実験を実施した。引き続き、組織内において幹細胞を細胞移植し得るスペースを如何に確保するか、という点について局所注入技術の改良に関する研究を実施し、生体内に各種溶液、細胞を拡散、浸透させる手法についての基盤研究を継続する。また、血管内皮系幹細胞候補株に関わる幹細胞として間葉系幹細胞の有用性について着目し、当該幹細胞に関する分離、培養、また細胞機能に関する基盤研究を実施した。尿細管系および血管内皮系幹細胞としての腎組織幹細胞について、これらの幹細胞の腎分化能を検証する為の基盤研究を遂行する。具体的には、独自の局所注入技術を用いて、引き続き生体内に各種溶液、細胞を拡散、浸透させる手法についての研究を実施する。これらの解析に基づき、2種類の腎組織幹細胞の腎組織内への直接投与による移植に関する研究および当該幹細胞のスキャフォールドを用いた移植研究についての合理性を判断する。現時点では、各種の腎組織幹細胞候補株について、これらの幹細胞のin vivoでの分化能の解析基盤を確立することを主課題としている。局所注入技術については、組織内への細胞移植の観点からの改良を加え、引き続き生体内に各種溶液、細胞を拡散、浸透させる手法についての基盤研究を実施する。その中で改めて、腎組織幹細胞候補株のスキャフォールドを用いたin vitro研究について有用性を判断する。予定よりも安価に物品を調達できたため未使用額が生じた。本年度の研究において、腎組織幹細胞の組織内への注入移植に関する研究を優先して遂行した。腎組織幹細胞としての尿細管系および血管内皮系幹細胞のそれぞれの候補株における各種分化誘導因子の解析について、予定と比べて未使用額が生じたものである。今年度未使用額を平成30年度分にあてがい、引き続き研究目的の達成に向け執行する。それぞれの腎組織幹細胞において、in vitro増殖・維持後の胎生期分化誘導因子:Osr1, Sall1, Six1, Six2, WT1, Pax2, Eya1等の幹細胞マーカーについて発現動態を検証する計画である。今年度未使用額を平成29年度分にあてがい、計画予定に基づき有効に適正に執行する。
クーロン分解法による天体核反応rpプロセスの研究

理化学研究所の不安定核ビーム発生装置でエネルギー58AMeVの陽子過剰核^<20>Mgビームを生成し、226mg/cm^2厚の鉛標的および128mg/cm^2厚の炭素標的に照射した。逆運道学の鉛および炭素非弾性散乱で^<20>Mgを励起し、(1)^<20>Mg+γ、(2)^<18>Ne+2pに崩壊する事象を測定した。(1)^<20>Mg+γチャンネルの解析より、^<20>Mgの第1励起状態が1.6MeVに存在することを初めて確認した。鉛標的を使った事象に対して、γ線と同時に測定した散乱^<20>Mgの角度分布を求め、coupled channel計算で予想される角度分布と比較した。第1励起状態のスピンパリティが2^+であることが分かった。^<20>Mg+鉛非弾性散乱では、クーロン励起が支配的であるが、核力励起も無視できない。一方、^<20>Mg+炭素非弾性散乱では、核力励起が支配的で、クーロン励起は無視できる。炭素非弾性散乱断面積と鉛非弾性散乱断面積をcoupled channel計算の結果と比較することで、換算遷移確率B(E2;0^+→2^+)を導出した。まず、炭素非弾性散乱で2^+に励起した断面積をcoupled channel計算の結果と比較することで核力励起に対する変形パラメータβ_2^Nを求めた。β_2^Nを用いて、鉛非弾性散乱で2^+に励起した断面積をcoupled channel計算の結果と比較し、クーロン励起に対する変形パラメータβ_2^Cを求めた。β_2^CからB(E2;0^+→2^+)が導出できる。^<20>Mgのβ(E2;0^+→2^+)値は、理論で予想されるB_<sp>に比べて非常に大きいことが判明した。これは^<20>Mgで魔法数が壊れている可能性を示している。(2)^<18>Ne+2pチャンネルの解析より、陽子分離エネルギーより上にクーロン励起で励起可能な状態(第2 2^+状態)があることが判明した。CNOサイクルからbreak outする反応の1つと考えられている^<15>N(p,γ)^<16>O(p,γ)^<17>F(p,γ)^<18>Ne(2p,γ)^<20>Mg反応群の反応率は、最も反応率の低い^<18>Ne(2p,γ)^<20>Mg反応率で決まると考えられている。我々は^<18>Ne(2p,γ)^<20>Mg反応率の導出に必要な^<20>Mgの励起状態のエネルギーと換算遷移確率を導出する為、^<20>Mgクーロン分解反応実験を計画している。本年度は平成15年度に実験を行う為、実験準備を行った。理化学研究所で既存の装置を用いて、天体核反応のrpプロセスに関連した^<23>Alのクーロン分解反応実験、^<27>Pのクーロン分解反応実験を行った。主に測定回路、データ収集系の構築を担当した。精密なデータ解析は立教大学の学生が行っている。来年度予定している^<20>Mgクローン分解反応実験では、さらに大角度に散乱された陽子も測定する必要がある。我々は、シリコン検出器の準備と架台の設計、回路系の購入を行った。RIビーム中の大部分は実験には必要で無い不純物の核子である。これまでの実験では、不純物がビーム強度に強い制限を加えていた。これらの核子を取り除く目的で、平成14年度、理化学研究所加速器実験施設にRFディフレクターが設置された。本年度テスト実験を行い、ビーム中の不純物のほとんどを取り除くことが可能であることが分かった。太陽より重い主系列星等では、CNOサイクルと呼ばれる水素燃焼反応が主なエネルギー源であることが知られている。星が進化し、温度・密度が高くなるとCNOサイクルから水素の爆発的元素合成過程(rpプロセス)に移行する。高密度領域で移行する反応には、^<15>N(p,γ)^<16>O(p,γ)^<17>F(p,γ)^<18>Ne(2p,γ)^<20>Mg→^<20>Naが考えられるが、反応率を決める^<18>Ne(2p,γ)^<20>Mg反応断面積は知られていない。本研究では^<18>Ne(2p,γ)^<20>Mg反応率の情報を引き出すため、仮想光子で^<20>Mgを励起し、^<18>Neと2陽子に分解する反応を調べる。^<20>Mg+γ→^<18>Ne+2p反応は^<18>Ne(2p,γ)^<20>Mg反応の逆反応であるため、^<18>Ng(2p,γ)^<20>Mg反応率の情報が引き出せる。実験は、平成15年12月に理化学研究所加速器研究施設で行った。

RIビーム発生装置で約62ΑMeVの^<20>Mgビームを作り、226mg/cm^2厚の鉛標的に照射した。クーロン分解反応で作られた^<18>Neと2陽子の運動エネルギーと散乱角をシリコンテレスコープ、プラスティックシンチレータホドスコープで測定した。^<18>Neの基底状態に分解する反応と^<18>Neの励起状態に分解する反応を区別するため、標的周辺に68個のNaI(Tl)検出器を配置した。核力で励起した成分を見積もるため炭素標的を用いた測定も行った。現在、実験データの解析中である。今までに得られた実験結果は、^<20>Mgの束縛状態に2^+_1励起状態を発見したことである。2^+_1励起エネルギーはほぼ決定した。換算遷移確率B(E2)を導出するため解析を進めている。理化学研究所の不安定核ビーム発生装置でエネルギー58AMeVの陽子過剰核^<20>Mgビームを生成し、226mg/cm^2厚の鉛標的および128mg/cm^2厚の炭素標的に照射した。逆運道学の鉛および炭素非弾性散乱で^<20>Mgを励起し、(1)^<20>Mg+γ、(2)^<18>Ne+2pに崩壊する事象を測定した。(1)^<20>Mg+γチャンネルの解析より、^<20>Mgの第1励起状態が1.6MeVに存在することを初めて確認した。鉛標的を使った事象に対して、γ線と同時に測定した散乱^<20>Mgの角度分布を求め、coupled channel計算で予想される角度分布と比較した。第1励起状態のスピンパリティが2^+であることが分かった。^<20>Mg+鉛非弾性散乱では、クーロン励起が支配的であるが、核力励起も無視できない。一方、^<20>Mg+炭素非弾性散乱では、核力励起が支配的で、クーロン励起は無視できる。炭素非弾性散乱断面積と鉛非弾性散乱断面積をcoupled channel計算の結果と比較することで、換算遷移確率B(E2;0^+→2^+)を導出した。まず、炭素非弾性散乱で2^+に励起した断面積をcoupled channel計算の結果と比較することで核力励起に対する変形パラメータβ_2^Nを求めた。β_2^Nを用いて、鉛非弾性散乱で2^+に励起した断面積をcoupled channel計算の結果と比較し、クーロン励起に対する変形パラメータβ_2^Cを求めた。β_2^CからB(E2;0^+→2^+)が導出できる。^<20>Mgのβ(E2;0^+→2^+)値は、理論で予想されるB_<sp>に比べて非常に大きいことが判明した。これは^<20>Mgで魔法数が壊れている可能性を示している。(2)^<18>Ne+2pチャンネルの解析より、陽子分離エネルギーより上にクーロン励起で励起可能な状態(第2 2^+状態)があることが判明した。
吸入麻酔薬の血中および脳内濃度の簡便な測定法の開発と臨床への応用

吸入麻酔薬の作用は脳内で限界濃度に達した時に発現するが,手術中に脳内濃度を常に把握することは困難である.申請者はVOCセンサーを使用して簡便に水溶液中での吸入麻酔薬濃度を測定する系を確立し,さらにウサギの血中麻酔薬濃度の測定が可能であることを報告した.本申請では,ラットの血中麻酔薬濃度と,マイクロダイアリシス法による脳内麻酔薬濃度の相関を解析する.次に,VOCセンサーを使用してヒト血液中の麻酔薬濃度の測定を行い,呼気ガス濃度との相関および脳内麻酔薬濃度を推測する.また,脳内のATPase活性に対する吸入麻酔薬の作用を定量的な麻酔薬濃度のもとで解析する.結果として吸入麻酔薬の至適濃度を考察する.吸入麻酔薬の作用は脳内で限界濃度に達した時に発現するが,手術中に脳内濃度を常に把握することは困難である.申請者はVOCセンサーを使用して簡便に水溶液中での吸入麻酔薬濃度を測定する系を確立し,さらにウサギの血中麻酔薬濃度の測定が可能であることを報告した.本申請では,ラットの血中麻酔薬濃度と,マイクロダイアリシス法による脳内麻酔薬濃度の相関を解析する.次に,VOCセンサーを使用してヒト血液中の麻酔薬濃度の測定を行い,呼気ガス濃度との相関および脳内麻酔薬濃度を推測する.また,脳内のATPase活性に対する吸入麻酔薬の作用を定量的な麻酔薬濃度のもとで解析する.結果として吸入麻酔薬の至適濃度を考察する.
高分子薄膜のレーザー加熱ポーリングプロセスにおける伝熱過程の解明とその制御

本研究では、レーザー加熱ポーリングによる非線形高分子薄膜への導波路作製プロセスを対象とし、その具現化、最適化のための基礎データの蓄積を目的として、以下の項目につき検討した。1)高分子薄膜の作製回転塗布法によりガラス基板上に高分子薄膜を作製し、回転速度と薄膜の膜厚との関係をSEM及び触針段差計を使用し明らかにした。なお、対象とした高分子薄膜材料は、側鎖に非線形有機色素Disperse Red1を導入したPMMAである。2)高分子薄膜の熱拡散率測定高分子薄膜内伝熱過程を明らかにする上で重要な熱物性値である熱拡散率を測定するために、光音響法に基づく熱拡散率測定装置を試作し、1)で作製した高分子薄膜の熱拡散率に及ぼす諸因子の影響を検討した。結果として、薄膜の熱拡散率は膜厚(2.56μm)、色素導入量(1.4,30mol%)に殆ど依存しないこと、また温度上昇に伴い減少することがわかった。一方、電界処理を行った薄膜の熱拡散率については、電界強度の増加と共に増加した。3)プロセスの数値シミュレーションレーザー走査により高分子薄膜を局所加熱した際の薄膜内温度分布及び電界処理による双極子配向状態を予測するために、3次元伝熱解析コードに温度と双極子の配向状態の関係式を導入し、配向度及び薄膜内配向分布(矩形波状が望ましい)に及ぼす各種操作条件の影響を検討した。ただし、電場による双極子配向の適切なモデルがないため、分子緩和の温度依存性に関するモデルで代用した。結果として、レーザースポット径が小さいほど、レーザー走査速度が遅いほど配向度は矩形波状になることがわかった。また、薄膜の吸収スペクトルを検討した結果、Ar^+レーザー(488nm)よりも、He-Neレーザー(632nm)を使用した方が、薄膜の加熱が表面から内部加熱となり、高配向度及びより矩形波状になることがわかった。非線形光学特性を有する高分子材料は、来るべき高度情報化社会における光→光情報変換材料として近年注目を集めている。高分子材料に非線形光学特性を付与するためには、ガラス転移温度以上に加熱した状態で電界処理(ポーリング)を行う必要がある。このような背景のもと、本研究はレーザー加熱ポーリングによる高分子薄膜への導波路作製プロセスを対象とし、その具現化、最適化のための基礎データの蓄積を目的とする。本年度は、上記目的を達成するために、以下の項目について検討を行った。なお、対象とした高分子材料は、側鎖に非線形有機色素Disperse Red 1を導入したpoly-(methylmethacrylate)(PMMA)である。2)高分子薄膜の熱拡散率測定高分子薄膜内伝熱過程を明らかにする上で重要な熱物性値である熱拡散率を測定するために、光音響法に基づく熱拡散率測定装置を試作し、1)で作製した高分子薄膜の熱拡散率に及ぼす諸因子の影響について検討した。結果として、薄膜の熱拡散率は膜厚(2.56μm)、色素の導入量(1.4,30mol%)に殆ど存在しないことがわかった。また、電界処理を行った薄膜の熱拡散率には増加が認められたが、その詳細については現在検討中である。3)プロセスの数値

シミュレーションコードの開発レーザー走査により高分子薄膜を局所加熱した際の薄膜内温度分布を予測するたに、3次元伝熱解析コードの開発を行った。本研究は、レーザー加熱ポーリングによる非線形光学高分子薄膜への導波路作製プロセスを対象とし、その具現化、最適化のための基礎データの蓄積を目的とする。本年度は、以下の項目について検討を行った。1)高分子薄膜の熱拡散率の温度依存性の測定昨年度作製した光音響法に基づく熱拡散率測定装置を改良し、側鎖に非線形有機色素Disperse Red lを30wt%導入したpoly-(methylmethacrylate)(PMMA)高分子薄膜の熱拡散率の温度依存性を測定した。温度上昇に伴い熱拡散率が減少することがわかった。しかし、熱拡散率が急変すると予想されるガラス転移温度以上の測定ができず、高温域においては別な測定法の開発が必要であることが示唆された。2)プロセスの数値シミュレーションレーザー走査により高分子薄膜を局所加熱した際の薄膜内温度分布を予測するために、昨年度開発した3次元伝熱解析コードに、温度と双極子の配向状態の関係式を導入し、配向度及び薄膜内配向分布(矩形波状が望ましい)に及ぼす各種操作条件の影響を検討した。ただし、電場による双極子配向の適切なモデルがないため、分子緩和の温度依存性に関するモデルで代用した。結果として、レーザースポット径が小さいほど、レーザー走査速度が遅いほど配向度は矩形波状になることがわかった。また、薄膜の吸収スペクトルを検討した結果、Ar^+レーザー(488nm)よりも、He-Neレーザー(632nm)を使用した方が、薄膜の加熱が表面から内部加熱となり、高配向度及びより矩形波状になることがわかった。なお、本研究を通して、プロセスの厳密なモデル化に当っては、電場印加に伴う高分子材料の双極子配向速度の測定が必須であることが示唆された。
天然生理活性素材による間葉系幹細胞の骨芽細胞への分化に関連する遺伝子群の解析

昨年度、キトサンモノマーを培地に添加して、間葉系幹細胞(MSC)のアルカリフォスファターゼ活性を測定した結果、骨芽細胞への分化に殆ど影響を与えないことが判明した。そのため、今年度はモノマーよりも分子量の大きいオリゴマー、ポリマーを用いてMSCの骨芽細胞分化に対する影響を調査した。まず、FGF添加のDMEM(10%FBS、ペニシリンストレプトマイシン添加)維持培地にて60mm皿にMSCを播種し培養を行った。細胞がコンフルエントになった時点で、一般的な骨分化誘導培地(維持培地+10^<-7>Mデキサメタゾン+10mMグリセロリン酸+50μg/mlアスコルビン酸)ならびに維持培地にモノマー、オリゴマー、ポリマーをそれぞれ添加した培地に置換した。各群とも最終濃度が0.005%、0.0005%、0.00005%になるようキトサンを添加した。培養10日、15日、20日目にアリザリンレッド染色、Ca定量法にてMSCの骨分化誘導を評価した。一般的な骨分化誘導培地において、培養10日目でMSCはアリザリンレッドにより薄く染色され、15日、20日目でいずれも濃く染色されたが、モノマー、オリゴマー、ポリマーにおいては培養10日、15日、20日目のいずれも殆ど染色されなかった。また、Ca定量に関しては一般的な骨分化誘導培地において15日、20日目で有意差が認められたが、その他のキトサン添加培地においては有意差を認めなかった。以前の研究でヒト骨芽細胞に対してキトサンはその増殖・分化に好影響を与えたことを証明したが、本研究でキトサンはMSCの骨芽細胞分化に積極的に関与しないことが判明した。しかし同時に骨分化誘導培地にキトサンを添加しても、骨芽細胞分化は阻害されないことも確認できた。よって、キトサンは生体親和性材料としてシート状やゲル状などに成形し、細胞の足場として応用可能であると推測される。本年度は、当教室に現有する間葉系幹細胞(MSC細胞)を用いて、培地に水溶性キトサンを添加し骨芽細胞分化に関する影響を調査した。今回の実験ではキトサンモノマー(分子量;約210Da)を用いた。これを0.1%酢酸溶液で溶解し、pHを7.2に調整後、濾過滅菌した。その後、以前、株化骨芽細胞における石灰化誘導実験で至適濃度であった0.005%となるように、DMEMに添加した。まず、骨芽細胞分化の初期に発現するアルカリフォスファターゼ(ALP)を指標として、その活性を4群(コントロール群;DMEM+FGFで培養した群<Crl>、骨誘導分化培地群;DMEM+FGF+デキサメタゾン+βグリセロリン酸<Ost>、キトサン群;DMEM+FGF+キトサン<Chi>、骨誘導分化培地+キトサン群;DMEM+FGF+デキサメタゾン+βグリセロリン酸+キトサン<Ost+Chi>)において測定した。6well皿に1×10^5cells/well播種後、コンフルエントになった培養3日目から上述した培地で各群を培養し、14,21,28日目にALP活性と、micro-Lowry法を用いて総蛋白量を測定した。その結果、14日目のALP活性は、Crl,Ost,Chi,Ost+Chiにおいて、各々、0.199,0.690,0.169,0.607μmol pNPP/mg protein/minであった。OstとOst+Chi間、CrlとChi間では有意差を認めず、キトサンが骨芽細胞誘導を阻害しないことがわかった。21,28日目においても14日目の群間と同様の傾向を示した。また、14日目に行ったアリザリンレッド染色実験では、OstとOst+Chiは赤染したが、OstとOst+Chi間、CrlとChi間に染色の差は見られなかった。今後は分子量の異なるキトサン(オリゴマー、ポリマー)を用いてMSC細胞に与える影響を検討していく。

一般的な骨分化誘導培地において、培養10日目でMSCはアリザリンレッドにより薄く染色され、15日、20日目でいずれも濃く染色されたが、モノマー、オリゴマー、ポリマーにおいては培養10日、15日、20日目のいずれも殆ど染色されなかった。また、Ca定量に関しては一般的な骨分化誘導培地において15日、20日目で有意差が認められたが、その他のキトサン添加培地においては有意差を認めなかった。以前の研究でヒト骨芽細胞に対してキトサンはその増殖・分化に好影響を与えたことを証明したが、本研究でキトサンはMSCの骨芽細胞分化に積極的に関与しないことが判明した。しかし同時に骨分化誘導培地にキトサンを添加しても、骨芽細胞分化は阻害されないことも確認できた。よって、キトサンは生体親和性材料としてシート状やゲル状などに成形し、細胞の足場として応用可能であると推測される。
レーザ波面計測センサによる放電プラズマ内電子密度の全空間分布測定

(1)SF6ガス中アークの遮断成否現象本研究では、SF6ガス吹付けアークを対象に、シャックハルトマン型レーザ波面測定装置を用いて電流ゼロ点における電子密度計測を行った。これにより、電子密度分布の違いが遮断の成否確率に及ぼす影響を検討し、遮断の成否に対する2次元電子密度分布を特定した。電流ゼロ点における電子密度分布を2つのカテゴリに分類した。1つ目は、カソード近傍の厚さ05mmの領域で電子密度が本装置の最小検出搬10^<21>m^-3を下回っており、見かけ上電子密度の軸方向分布が途切れているように見える場合。2つ目は、電子密度がギャップ間の全域にわたって1021m-3以上となっている場合である。電子密度が不連続に見える場合、遮断成功率は100%であった。一方、電子密度がギャップ間の全域にわたって10^<21>m^-3以上となっている場合には遮断性能は著しく低下し、遮断成功率はわずかに12%、遮断失敗率は88%と非常に高くなっていた。以上の結果により、高い遮断性能を得るためには、局所的な電子密度を集中的に低下させる必要があることを示した。(2)真空アーク内の2次元電子密度分布および2次元中性粒子密度分布測定絶縁破壊時の電子密度は36×10^<22>m^-3、中性粒子密度は46×1023m^-3、銅蒸気の電離度は515%程度であった。また絶縁破壊後50μsにおいては、電子密度および中性粒子密度は双方とも絶縁破壊時の場合に比べて著しく低下しており、ギャップ間の電子密度は局所的に7×1020m^-3にまで減少していた。また中性粒子密度もギャップ中心付近においては検出できない程度にまで低下しており、電極近傍においてのみ0.63×10^<22>m^-3の中性粒子密度が測定された。(抄録なし)1レーザ波面計測センサの高感度化再現性に乏しいアーク放電の消滅機構を解明すべく、単一測定による電子密度の2次元分布が求められている。本研究ではこれまで、シャックハルトマン型レーザ波面測定装置の開発を行い、電流値が数10A以下となる消弧領域において、大気中アーク放電内の2次元電子密度分布を一度の測定で取得してきた。しかしここで述べた従来型シャックハルトマン装置は10'23m^-3程度の比較的高い電子密度に適用が限定されており、電子密度が10'23ゴー3程度未満にまで低下した場合には、2次元電子密度分布を取得することはできなかった。そのため本年度は、シャックハルトマン装置を構成するマイクロレンズアレイ(以下、MLA)の長焦点化を行うことで、装置の最小検出感度を10^<23>m^<-3>から10^<21>m^<-3>にまで改善し、低電子密度の2次元分布を一度で測定した。2電流ゼロ点近傍における大気中およびSF6ガス中アーク放電内の2次元電子密度分布測定電力用遮断器内で発生したアーク放電を速やかに消滅させるために、現在はSF6ガスが多用されている。そこで本年度は、大気に対するSF6ガスの優れた消弧能力を定量的に検証すべく、1で述べた高感度型シャックハルトマン装置を使用し、電流ゼロ点近傍における大気中およびSF6ガス中アーク放電内の2次元分布電子密度分布を測定した。両気体中アーク放電ともギャップの中心付近から電子密度が低下してゆき、消滅に至る様子が観測された。また大気中アークの場合、電流ゼロ点前後5μsの電子密度は常に10^<22>m^<-3>でほとんど経時変化を示さなかったが、SF6ガス中アークの電子密度は上記の時間領域で10^<23>m^<-3>から10^<21>m^<-3>程度以下へと急速な減衰過程を示していた。

また中性粒子密度もギャップ中心付近においては検出できない程度にまで低下しており、電極近傍においてのみ0.63×10^<22>m^-3の中性粒子密度が測定された。多重反射光学系(現有機器)を他の研究に使用していたため。大気、SF6ガス中アーク放電に加え、真空アーク放電についても電子密度の全空間分布測定を行う。これにより、局所的に電子密度が低下している箇所や、電子密度が減衰する際の時間スケールなどを定量的に明らかにする。また、流体方程式などの偏微分方程式系に対して工学ソフトCOMSOL Multiphysicsを大気・SF6ガス中アーク放電に適用する。全空間にわたる電子密度分布の測定結果と比較検討を行うことで、より妥当性の高いシミュレーションモデルの構築を行う。(抄録なし)
高温接触酸化型屎尿処理と硫黄脱窒を組み合わせた循環プロセスによる半乾燥地土壌改良

途上国における複合的な環境問題解決に資する、複数施策の組み合わせ評価及びその手法の構築を目的とし、研究を実施した。高温接触酸化型屎尿処理における有効な好熱細菌のスクリーニングを行い、それらの特性を把握した。また、同プロセスで使用するバイオマスの、地域における有効利用戦略を、二酸化炭素削減およびコスト削減ポテンシャルにより評価すると同時に、住民受容性の評価を行った。高温接触酸化型屎尿処理プロセスより単離した細菌株の発熱特性を精査するため、50°C及び37°CにおいてLB培地により24時間培養を行った後のOD値、TOC減少量および菌体増加量を比較評価した。発熱に寄与する細菌は、消費した基質から得られるエネルギーの内、菌体合成に使われる量が少ないであろう、との前提に基づき、TOC減少量に対する菌体増加量を、炭素菌体収率とし、本値の大小を評価した。単離は、実証試験地の処理槽内から採取したオガクズ試料より、培養法を用いて行った。培養液としては、LB培地を用い、ゲル化溶剤には、1.5%Agarまた高温の場合には2%Gellan-gumを使用した。培養区は37°C、50°C、60°Cの3区を設定した。本操作により、単離されたBacillusに近縁な37Lay-3、37LGx-2を用い、比較対象にE.coli.k-12を使用し、炭素菌体収率の比較評価を行った。37°CにおけるE-coliの炭素菌体収率は、0.59であった。一方、Bacillusに近縁な単離株37Lay-3及び37LGx-2の50°Cにおける炭素菌体収率は、それぞれ、0.14、0.37と、E-coli.よりも低い値を示した。また、特に37Lay-3単離株は、37°C条件下においても、0.26と低い炭素菌体収率を示した。このことより、高温条件下では、Bacillus近縁種が発熱の維持に寄与していることが示されたのに加え、特に処理槽のスタートアップ時における発熱を推進するのに、37°Cにおける炭素菌体収率も低い、37Lay-3単離株を有効に使える可能性が明らかとなった。新たな衛生設備や循環型システムの導入に伴い、住民がどのような価値選好を持つかを調査することを目的とし、流域環境における様々な衛生設備導入に伴う、便益と費用の算定評価法についてその手法の構築を実施した。衛生設備として、高温接触酸化型屎尿処理システムや浄化槽に代表される、分散型衛生設備と、下水道、さらには、その中間に位置する分散型下水道の評価を試みた。分散型下水道では、膜処理を導入し、小規模で運転可能かつ人件費の削減が可能なシステムとして評価対象に加えた。住民の選好調査法としては表明選好法を用いた。アンケート手法にはオンラインアンケートの利用可能性を検討した。同アンケート中には、コンジョイント分析に供する質問を組み入れ、Marginal Willingness to Pay (MWTP)による貨幣価値の算出を試みた。様々な衛生設備が導入された場合における便益をMWTPにより算出し、各シナリオにおけるコスト算出と併せ、費用便益分析を実施した。コンジョイント分析における構成属性には、水質、水量、エネルギーを選択し、それぞれの算出されたMWTPの値は、日本円にて、4092円/BOD1mg/L減、-1824円/10%減、790円/10%減と算定された。これに基づく各シナリオの費用便益分析では、下水道整備と合併浄化槽を組み合わせたシナリオ、及び下水道と分散膜処理下水道を組み合わせたシナリオにおいて、便益が費用を上回る結果となった。本研究では、途上国における複合的な環境問題の解決に資する循環型システムの提案を研究目的とし、本年度は、主に途上国における稲籾殻等のバイオマス循環利用の効果を算定するとともに、環境改善施策の住民受容性を把握するための手法構築を行った。バイオマスとしては、稲籾殻を対象とし、その利用技術シナリオとして、伝統的な直接燃焼による家庭利用、燃焼による発電、ガス化発電、バイオ燃料化を取り上げ、それぞれのシナリオにおける二酸化炭素、窒素酸化物、硫黄酸化物排出量を、ライフサイクルアセスメントにより算定し、シナリオ評価を行った。また地域での実現可能性を検討するため、ライフサイクルコストの算定を実施すると同時に、地域の様々なステークホルダーの受容性を、AHP(階層分析法)の手法を適用し、調査した。その結果、地域住民と、地方政府との選好が、相反していることが定量的に明らかとなり、新しい技術導入の際の合意形成において地域住民の理解を得ることの難しさと議論の必要性を明らかとした。また、このような住民受容性を把握する手法として、従来型の住民をひとまとまりとして扱う手法に加えて、潜在クラス分析を適用し、住民をその志向ごとにグループ分けし、グループごとの特徴を把握し、その特徴に応じた施策提案を行う手法を、主に日本を対象として、検討した。

グループ化においては、個人属性などの情報に加えて、対象となる環境問題への個人の意識が有効であることを明らかとし、各グループの選好の違いを、限界支払意志額によって示す手法の、環境施策への適用が有効であることを示した。