hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アジア圏におけるバイオコールコプロダクションシステムの開発

本研究では、アジア圏を対象とし、水分等が高いため未利用のバイオマスおよび低品位炭の混合水熱改質によるバイオマス・石炭混合燃料(バイオコール)製造とその製造あるいは燃焼過程において有機環境浄化剤、水素ガス、高強度中空セラミックスなどのコプロダクションシステムの開発を行うことを目的として研究をおこない、バイオコール、高濃度水素ガス、カテコール等の製造条件を明らかにするとともに、燃焼灰から高強度中空球形粒子を回収する方法を見出した。木質系バイオマスはハンマークラッシャーで-10mmに、低品位炭はジョークラッシャーとボールミルで-1mm以下に比較的容易に粉砕可能であった。オートクレープを用いた回分式熱水処理試験を行った結果、バイオマスは、240°C付近までの低温域でセルロースが急激に分解され発熱量が上昇した。それ以上の温度域では改質の程度が緩やかになるが、330°C以上になると脱水反応が急速に進み、それに伴って発熱量は再び急激な上昇を示した。約300°Cで改質することにより、7000kcal/kg以上の発熱量を有する高品位な燃料に転換できる。それ以上の温度域ではさらに発熱最は上昇するが、投入するエネルギー、装置のコスト等を考えると有効とは言い難い。従って、300°C付近の温度域が最も効果的と考えられる。これら熱水改質の過程において、バイオマスは低品位炭に比べはるかに分解されやすいことがわかった。これらを混合改質すると、バイオマスから抽出された有機物が低品位炭に一部吸着される現象が認められた。また、アルカリを添加することで、分解開始温度が低温側ヘシフトし分解されやすくなることもわかった。連続式熱水処理装置を用いた改質試験では、スラリー濃度10%で良好な流動性を示し連続改質が可能であることがわかった。それ以上の濃度では流動性が低下し、連続改質が困難になることがわかった。連続試験で得られる産物性状は、回分試験の実験をもとに予想可能であることを明らかにした。改質液には、還元能を有する多価フェノール類が多く含まれ、有害な6価クロムを3価クロムに還元でき、環境浄化剤として活用可能であること、燃焼後の灰には有用な高強度中空セラミックスが含まれ、湿式分級、サイクロン、MGSの組み合わせによるプロセスを構築することで、効率よく回収できることを明らかにした。バイオコールコプロダクションシステムの開発の観点から、バイオマスおよびピートの資源量調査を行った。インドネシアにおけるアブラヤシの作付面積は2015年までは増加し、その後横ばいになると予測されているが、その増加分はカリマンタン島での伸びが最も大きく貢献する。ジャトロファは有毒であり非食用であることから現在はそれほど栽培に力が入れられていない。ピートは165,000-270,000km^2の面積を専有しており、その炭素資源量は46Gtにも上る。オートクレープを用いた水熱処理によりアブラヤシの廃棄物である空房(Empty Fruit Bunch,EFB)およびピートの燃料化試験を行ったところ、7000kcal/kg以上の発熱量を有する固体産物が得られた。また、竹の水熱処理では非均一系触媒を用いることで、高カロリー燃料化と共に水素の生成と二酸化炭素の固定が可能であった。水熱処理の際に得られる改質液中には、還元能を持つフェノール誘導体が多数同定され、特に有害なCr(VI)をCr(III)に還元し水酸化物として沈殿除去する環境浄化剤としての利用が期待される。また、エチレングリコールやHMFも認められPETの原料や有用な工業原料となりうる。下水汚泥中にはリンおよびアンモニアがリン酸アンモニウムマグネシウム(MAP)として結晶化しており、人類に必須の肥料資源となる可能性がある。この回収法を検討したところ、湿式の選別機により効果的に選別が可能であった。固体燃料を燃焼させると灰分由来の高強度中空セラミックスが生成するが、中には見かけ比重0.8以上の有用な粒子も存在する。この粒子は、乾式、湿式選別機の組み合わせにより、回収プロセスの構築が可能と考えられる。オートクレーブを用いた水熱処理により低品位炭の改質試験を行ったところ、改質温度が高くなるに従い、芳香族成分が増加するとともに含水率が減少し、これら2つの間には良い相関が見られた。また、ろ過時の水分に比べて平衡水分が低くなることから、疎水化が進行したことが分かった。改質の際、アルカリを添加することにより高濃度で水素が回収された。稲わらに対して加圧熱水処理と酵素処理をシーケンシャルに行い、稲わらセルロースの80%をグルコースに変換した。比較のために希硫酸処理後に酵素糖化を行ったところ、グルコース収率は原料セルロースの65%程度に留まり、加圧熱水処理の優位性が示された。また、加圧熱水処理の方が発酵阻害物質の生成量も少なく、微生物を利用した変換に適することを明らかにした。

また、竹の加圧熱水処理により得られた水溶性高重合度キシランオリゴ糖をβ-グリコシダーゼ活性が低いヘミセルラーゼで処理し、高収率でキシロビオースを生産できることを示した。また、カテコール類を構造の一部に持つ腐植酸が、有害有機塩素化合物を酸化する際に酸化重合でこれらを取り込み無害化することが明らかになった。改質産物を燃焼させると、灰分由来のフライアッシュが生成し一部は粒径100μm程度の有用なセノスフェアとなる。湿式サイクロン、MGSおよび乾式風力選別の組み合わせにより、このセノスフェアを効率よく選別回収できた。九州大およびガジャマダ大学(インドネシア)において、相互に連携した研究体制を敷くことでエネルギー資源および環境修復に関するネットワークを築くことができた。
持続高血糖と食後高血糖による糖尿病血管障害発症機序の解明と治療法の開発

食後高血糖による血管障害機序と新規糖尿病薬dipeptidyl peptidase 4(DPP-4)阻害薬の効果を明らかにするため,モデル動物と患者情報を用いて検討した.糖尿病患者の動脈硬化性疾患発症には血糖値日内変動幅が影響していた.食後高血糖モデル動物血管壁ではリン酸化酵素であるprotein kinase C deltaが減少し,内皮細胞一酸化窒素合成酵素由来の活性酸素が増加していた.DPP-4阻害薬の慢性投与は食後の血糖値の上昇を抑制し,活性酸素産生を抑制することを明らかにした.食後高血糖モデル動物としてOtsuka Long-Evans Tokushima Fatty (OLETF)ラットを用い,コントロールとしてOLETFラットと遺伝的に近いが糖尿病を発症しないLong-Evans Tokushima Otsuka(LETO)ラットを用いた.24週齢よりアナグリプチンを6週間経口投与し,非投与ラットと比較した.アナグリプチン投与6週間後の耐糖能試験の結果では,投与しなかったラットと比較し,空腹時血糖値の差はなかったが,糖負荷30分後より有意に血糖値の上昇が抑制されていた.大動脈のスーパーオキシド産生に関しては,OLETFラットはLETOラットと比較し有意に増加していたが,アナグリプチンを慢性投与すると増加が認められなかった.さらに,アナグリプチンを慢性投与したラットから採取した血管をアナグリプチンで処理したところ,スーパーオキシド産生増加はさらに抑制された.糖負荷後血糖値の上昇を抑制していたことから,アナグリプチンは食後の高血糖も抑制すると考えられる.アナグリプチンの慢性投与は大血管のスーパーオキシド産生増加を抑制していたが、その機序として食後高血糖の抑制が考えられる.以上のことより,アナグリプチンは食後高血糖を抑制することで,大血管障害を抑制することが期待されるが,アナグリプチンが直接的に血管のスーパーオキシド産生増加を抑制する可能性も残されており、今後の研究課題である.Streptozocin(STZ)を用いて作製する持続高血糖モデル動物は投与量と投与時期が確定したので,アナグリプチンを投与予定である.糖尿病患者の酸化ストレスマーカーと治療薬による影響の解明に関しては、心血管イベントの発症と治療薬間の相違について検証する研究のデータを収集中である.食後高血糖モデル動物としてotsuka Long-Evans Tokushima Fatty(OLETF)ラットを用い,コントロールとして糖尿病を発症しないLong-Evans Tokushima Otsuka (LETO)ラットを用いた.dipeptidyl-peptidase 4 inhibitorアナグリプチンを6週間経口投与し,非投与ラットと比較した.アナグリプチンの投与はブドウ糖負荷後の血糖値の上昇を有意に抑制していた.アナグリプチンの投与はOLETFラットの血管壁の肥厚を抑制した.血管壁のスーパーオキシド産生増加はアナグリプチンの投与により抑制されていた.アナグリプチンの投与はNADPHオキシダーゼ活性を抑制していた.以上より,食後高血糖はNADPHオキシダーゼを活性化し酸化ストレスを増大し,血管障害を起こすが,アナグリプチンの投与は食後高血糖を抑制することで血管障害を抑制できることが示唆された.Streptozocin(STZ)を用いて持続高血糖モデル動物を作製し,アナグリプチンを投与したところ,スーパーオキシド産生増加は抑制される傾向であった.取り出した血管をアナグリプチンで処理しても抑制する傾向が認められることから,アナグリプチンによる直接作用が存在する可能性が残された.食後高血糖による血糖値日内変動の大きさの糖尿病患者の動脈硬化性疾患に対する影響がみられるか検証するため,動脈硬化性疾患発症患者群を非発症群と比較し検討した.発症群では血糖値日内変動幅が有意に増大していたことより,動脈硬化性疾患発症には,血糖値日内変動幅が影響することが示唆された。食後高血糖改善薬にて血糖値日内変動幅が改善されている群では動脈硬化性疾患発症が有意に抑制されていたことから,食後高血糖改善薬で血糖値日内変動幅を改善することで動脈硬化性疾患発症を抑制する可能性が示唆された。食後高血糖による血管障害機序と新規糖尿病薬dipeptidyl peptidase 4(DPP-4)阻害薬の効果を明らかにするため,モデル動物と患者情報を用いて検討した.糖尿病患者の動脈硬化性疾患発症には血糖値日内変動幅が影響していた.食後高血糖モデル動物血管壁ではリン酸化酵素であるprotein kinase C deltaが減少し,内皮細胞一酸化窒素合成酵素由来の活性酸素が増加していた.DPP-4阻害薬の慢性投与は食後の血糖値の上昇を抑制し,活性酸素産生を抑制することを明らかにした.持続高血糖モデル動物はStreptozocin (STZ)をSprague-Dawley (SD)ラットに投与して作製した.血糖値が軽度上昇したモデルの作製を試みたが,安定した結果が得られなかった.投与量と投与時期を検討中である.食後高血糖モデル動物として自然発症2型糖尿病モデルラットであるOtsuka Long-Evans Tokushima Fatty (OLETF)ラットと,非糖尿病ラットとしてLong-Evans Tokushima Otsuka (LETO)ラットを用い比較した.ブドウ糖負荷試験の結果,OLETFラットはブドウ糖負荷後の高血糖を示していた.化学発光法にて大動脈のスーパーオキシド産生量を測定したところ, OLETFラットにおいてスーパーオキシドの有意な増加が認められた.OLETFラット

大動脈におけるスーパーオキシド産生増加はprotein kinase C (PKC)阻害薬により抑制された.PKCの活性化をリン酸化したPKCの蛋白発現量にて測定したところ,OLETFラットではリン酸化したPKC δ蛋白が減少していた.リン酸化したPKC δの減少はカタラーゼ活性を抑制していた.カタラーゼはPI3K/Aktのリン酸化を介してendothelium nitrc oxide synthase (eNOS)をリン酸化するが,OLETFラットではリン酸化したeNOS蛋白発現量を増加していた.eNOSはBH4が不足するとNOより産生よりもスーパーオキシドを産生する現象をeNOS uncouplingと言う.OLETFラットのスーパーオキシド産生増加はNOS阻害薬,BH4前駆体,PI3K阻害薬により抑制された.以上のことから,食後高血糖時におけるスーパーオキシド産生増加にはPKC δとeNOS uncouplingの関与が示唆された.1持続高血糖および食後高血糖モデル動物の作製と活性酸素産生増加と関連する酵素の解明に関しては,食後高血糖モデル動物については順調に遂行している.持続高血糖モデル動物については,作製方法が確定した.2新規糖尿病薬DPP-4阻害薬の投与と活性酸素増加への効果解明に関しては,食後高血糖モデルについて現在解析中である.持続高血糖モデルについては次年度薬物投与予定である.3糖尿病患者の酸化ストレスマーカーと治療薬による影響の解明に関しては,疫学的検証について現在遂行中である.臨床科学的検証については今年度より実施予定であったが,次年度の予定となった.(1)持続高血糖および食後高血糖モデル動物の作製と活性酸素産生増加と関連する酵素の解明持続高血糖モデル動物は軽度の血糖値上昇モデル動物を目標としている.STZの減量と投与時期を早期に変更して検討したが,安定した結果を出すまでに至らず,現在検討中である.食後高血糖モデル動物については順調に遂行している.(2)糖尿病患者の酸化ストレスマーカーと治療薬による影響の解明(疫学的検証)2型糖尿病であり食後高血糖を発症している患者を選択して,年齢性別等をマッチングさせたコントロール患者として,心血管イベントの発症と治療薬間の相違について検証する予定であったが,現在,計画の段階であり,実行は次年度の予定となった.1持続高血糖および食後高血糖モデル動物の作製と活性酸素産生増加と関連する酵素の解明に関しては,食後高血糖モデル動物についての解析と持続高血糖モデル動物の解析を実施予定である.2新規糖尿病薬DPP-4阻害薬の投与と活性酸素増加への効果解明に関しては,食後高血糖モデルについて現在解析し,論文作成予定である.持続高血糖モデルについては薬物投与し解析予定である.3糖尿病患者の酸化ストレスマーカーと治療薬による影響の解明に関しては,疫学的検証について解析し,論文作成予定である.臨床化学的検証については,実施予定である.(1)新規糖尿病薬DPP-4阻害薬の投与と活性酸素増加への効果解明STZを投与した
絹フイブロインの生体材料への応用に関する研究

現在のところ絹フィブロインを医療的に利用しているのは縫合糸だけである。特に絹を人工皮膚、人工骨、細胞接着剤などバイオ素材としての利用が遅れてるのは、その物理的性質の欠如にある。また、絹をバイオ素材として利用する際、生体適合性のよい分子形態はβ型であるが、絹の分子形態とその物理的性質との関係は、未だ明らかにされていない。ところでこれまでの実験によると、絹の皮膚および形成品だけでは実用可能な物理的性質を有する試料を得ることは出来なかった。それはβ構造の増加により物理的性質が低下してしまうからである。そこで人工皮膚として使用可能な皮膜の作製に当たっては、他の天然高分子とのブレンドより、その物理的性質の改善を狙った。特にキトサンとの複合膜は両ポリマーの相溶性が極めてよいため、網目構造が形成され力学的にも相乗効果を示した。絹人工骨の作成に当たっては、まず酸で劣化させ摩砕した絹粉末が最も適していることを確認したのち、1000kg/cm^2、150°C、10分の条件下で成形した。絹だけでは、強度、耐水性に欠けるので、グリシジルメタクリレート(GMA)とのブレンドにより、機械的性質の向上を計った結果、十分実用可能な成形品を得ることが出来た。得られた成形品をラットの背部に埋植し、その形態変化を観察したところ3ケ月後も変化は認められず、軟骨の代替品として充分その役割を果たすことが明らかになった。人工皮膚及び人工骨とも生体適合性試験を行ったが、特に異状は認められなかった。絹をバイオ素材,例えば人工皮膚,血管等に用いるには,一旦,水溶性絹とし,これからフイルムや円管を作る。このままでは水に溶けてしまうので不溶化(β化)処理を行う。一般にβ化の第一はアルコ-ル処理である。しかしβ化したキヤストフイルムは著しい強伸度の低下を招く。これでは目的物として使えない。そこで,次にキヤスト膜の延伸を行った。前者より強度の向上は見られたが,その後,平衡状態に達し,強度の向上は見られなかった。そこで本年度は,この原因と対策に重点をおき研究を行った。アルコ-ルに依るβ化はアンテパラレルなβ化ではなく、絹フイルムの収縮応力の発生から考え、クロスβ化である。これだと分子鎖間には結合が出来ず,分子鎖間に結合を生ずる。従って延伸しても結合が網目として働かないため,ブスブス切れ,強伸度が生じない。また,キヤストフイルムの延伸は,フイルム内に形成された結合や分子鎖間のからみ(網目)を無理に切断し配向させるため,分子鎖の切断を起こし,これまた,強伸度の向上には撃がらない。それでは絹織維と同じ位の強伸度(4g/d,20%)に近い絹フイルムを作るにはどうしたらよいか。当面,考えられる妥当な方法は,溶液から分子鎖を切らないように配向フイルム,それと二重配向フイルムを作ることである。しかし,この方法は本研究の埒外である。あくまでもキヤスト法で品質の良いフイルムの作製にある。そこで他の生体適合性に優れた高分子,キトサンとの混合膜を作り検討したところ,強度が大幅に向上した。フイブロインに対し40%キトサンを混合すると,破断強度は80%も増加した。これは絹繊維の半分に相当する値である。また,その時の伸度は40%であった。これなら実用化可能な絹フイルムとなり,その応用が期待される。現在まで絹フィブロインのバイオ素材としての利用は縫合系だけである。人工皮膚、人工血管、細胞接着剤などへの絹の利用が遅れているのは、絹と生体との相互作用(生体適合性)およびその力学的性質の解明が十分なされていないためである。

そこで本年度は絹フィブロインの分子形態と生体適合性について動物実験を行ない、アレルギー反応を起こさない分子形態はβ型であることを明らかにした。従ってキャスト法によりフィブロイン皮膜を作り、バイオ材料としてこれを利用するときにはβ化が必要である。しかしキャスト膜のβ化はクロスβ化であるため非晶領域での網目の形成が不十分なため強伸度の増加は望めない。一般に繊維の強度向上は配向、結晶化により達成される。そこで次に行ったのがキャスト膜の延伸である。これによりβ化が進め強度の向上も見られたが、目標とする生体材料の物性値には当低及ばない。これは非晶鎖を多く含むキャスト膜は分子鎖のからみ合いや水素結合が関与する網目を可成含む。これを十分緩和することなく延伸するため、鎖の切断を起し、或る程度までは強度の向上は認められるが、延伸を進めると強伸度は却って低下してしまう。すなわちΛ型絹キャスト膜だけでは、期待するような実用に耐え得る皮膜の形成は困難であることが分った。そこで次に他の生体適合性ポリマーとの絹複合膜について検討した。採り上げたのはアルギン酸とキトサンである。いずれもブレンドすることにより強伸度の向上が見られ、しかも目標値を超えるような性質を示す皮膚も得られた。このことは絹フィブロインと異種ポリマーとのブレンドにより新しいバイオ素材の開発が可能であることを示唆するものである。現在のところ絹フィブロインを医療的に利用しているのは縫合糸だけである。特に絹を人工皮膚、人工骨、細胞接着剤などバイオ素材としての利用が遅れているのは、その物理的性質の欠如にある。また、絹をバイオ素材として利用する際、生体適合性のよい分子形態はβ型であるが、絹の分子形態とその物理的性質との関係は、未だ明らかにされていない。ところでこれまでの実験によると、絹の皮膚および成形品だけでは実用可能な物理的性質を有する試料を得ることは出来なかった。それはβ構造の増加により物理的性質が低下してしまうからである。そこで人工皮膚として使用可能な皮膜の作製に当たっては、他の天然高分子とのブレンドより、その物理的性質の改善を狙った。特にキトサンとの複合膜は両ポリマーの相溶性が極めてよいため、網目構造が形成され力学的にも相乗効果を示した。絹人工骨の作成に当たっては、まず酸で劣化させ摩砕した絹粉末が最も適していることを確認したのち、1000Kg/cm^2、150°C、10分の条件下で成形した。絹だけでは、強度、耐水性に欠けるので、グリシジルメタクリレート(GMA)とのブレンドにより、機械的性質の向上を計った結果、十分実用可能な成形品を得ることが出来た。得られた成形品をラットの背部に埋植し、その形態変化を観察したところ3ケ月後も変化は認められず、軟骨の代替品として充分その役割を果たすことが明らかになった。人工皮膚及び人工骨とも生体適合性試験を行ったが、特に異状は認められなかった。
腫瘍の微小環境を制御するMAPキナーゼシグナル伝達経路を分子標的とする放射線増感

血管新生や酸素分圧、間質の多寡に起因する腫瘍と細胞外マトリックスとの相互作用といった腫瘍を取り巻く微小環境が、抗癌剤や放射線などに対する腫瘍の反応性に影響している可能性が考えられる。つまり、生体内では腫瘍細胞は低栄養・低酸素などの劣悪な環境に置かれたり、腫瘍細胞と細胞外マトリックスや細胞同士の接着など、it vitroの実験では十分加味されていない因子のため、放射線や抗癌剤で引き起こされる細胞内シグナル伝達系の活性化を修飾し、その反応性に影響を与えている可能性がある。これらの点を解明するため、まず癌細胞株を用いて増殖刺激が放射線誘発p53依存性アポトーシスに影響するか検討した。用いた細胞は野生型のp53を有する癌細胞株で、p53依存性に放射線誘発アポトーシスを呈する細胞である。この細胞をneural growthfactor(NGF)、epidermal growthfactor(EGF)の増殖因子存在下で照射し放射線誘発アポトーシスを比較検討すると、放射線単独に比しDNA agarose gel electrophoresisでのラダー形成、caspase-3の活性化およびPARPの切断が抑制された。チトクロムcの放出の抑制は明らかではなかった。これは、増殖因子添加によるシグナル伝達軽路の活性化が放射線によるp53依存性アポトーシスのシグナルに拮抗していることを示す結果である。低酸素については、低酸素マーカーを用いて腫瘍の中の低酸素分画の描出、画像化の研究を行っている。現在までにβ-D-iodinated azomycin galactopyranosideを放射性同位元素で標識して、マウスに投与し、腫瘍内の低酸素分画を画像化することに成功している。今後、この低酸素分画の多寡による放射線感受性の変化や放射線による低酸素分画の変化について検討を行う予定である。また、癌細胞のヒストンのアセチル化というepigeneticな変化が放射線感受性にどのような変化を与えるかについて検討し、アセチル化を亢進するヒストン脱アセチル化阻害剤を放射線に併用することにより相乗的な放射線増感作用を確認しており、その機序にアポトーシスが関与していることを明らかにしている。今後さらに詳細な機序を検討する予定である。つまり、生体内では腫瘍細胞は低栄養・低酸素などの劣悪な環境に置かれたり、腫瘍細胞と細胞外マトリックスや細胞同士の接着など、in vitroの実験では十分加味されていない因子のため、放射線や抗癌剤で引き起こされる細胞内シグナル伝達系の活性化を修飾し、その反応性に影響を与えている可能性がある。この細胞をneural growthfactor (NGF)、epidermal growthfactor (EGF)の増殖因子存在下で照射し放射線誘発アポトーシスを比較検討すると、放射線単独に比しDNA agarose gel electrophoresisでのラダー形成、caspase-3の活性化およびPARPの切断が抑制された。

これは、増殖因子添加によるシグナル伝達経路の活性化が放射線によるp53依存性アポトーシスのシグナルに拮抗していることを示す結果である。低酸素下の血管新生を制御しているHIF-1とその活性化に関与しているシグナル伝達に与える放射線の影響について現在検討中である。これらの結果から、治療応用可能な分子標的を探索し、臨床応用への基礎的研究へと展開していくことを検討中である。管新生や酸素分圧、間質の多寡に起因する腫瘍と細胞外マトリックスとの相互作用といった腫瘍を取り巻く微小環境が、抗癌剤や放射線などに対する腫瘍の反応性に影響している可能性が考えられる。つまり、生体内では腫瘍細胞は低栄養・低酸素などの劣悪な環境に置かれたり・腫瘍細胞と細胞外マトリックスや細胞同士の接着など、in vitroの実験では十分加味されていない因子のため、放射線や抗癌剤で引き起こされる細胞内シグナル伝達系の活性化を修飾し、その反応性に影響を与えている可能性がある。これらの点を解明するため、まず癌細胞株を用いて増殖刺激が放射線誘発p53依存性アポトーシスに影響するか検討した。用いた細胞は野生型のp53を有する癌細胞株で、p53依存性に放射線誘発アポトーシスを呈する細胞である。この細胞をneural growthfactor(NGF)、epidermal growthfactor(EGF)の増殖因子存在下で照射し放射線誘発アポトーシスを比較検討すると、放射線単独に比しDNA agarose gel electrophoresisでのラダー形成、caspase-3の活性化およびPARPの切断が抑制された。チトクロムcの放出の抑制は明らかではなかった。低酸素については、低酸素マーカーを用いて腫瘍の中の低酸素分画の描出、画像化の研究を行っている。現在までにβ-D-iodinated azomycin galactopyranosideを放射性同位元素で標識して、マウスに投与し、腫瘍内の低酸素分画を画像化することに成功している。今後、この低酸素分画の多寡による放射線感受性の変化や放射線による低酸素分画の変化について検討を行う予定である。また、癌細胞のヒストンのアセチル化というepigeneticな変化が放射線感受性にどのような変化を与えるかについて検討し、アセチル化を亢進するヒストン脱アセチル化阻害剤を放射線に併用することにより相乗的な放射線増感作用を確認しており、その機序にアポトーシスが関与しているを明らかにしている。今後さらに詳細な機序を検討する予定である血管新生や酸素分圧、間質の多寡に起因する腫瘍と細胞外マトリックスとの相互作用といった腫瘍を取り巻く微小環境が、抗癌剤や放射線などに対する腫瘍の反応性に影響していることが徐々に明らかなとなってきている。
小中学校におけるけいれん発作対応に関する教育プログラム開発と効果の検証

2018年度は、前年度の教員や教育委員会に実施したアンケート結果やインタビューデータから、学校現場でのてんかん発作の対応や、てんかん既往児の健康管理に関するニーズを分析し、学校現場で使える「てんかん対応マニュアル」を作成することが、大きな課題の1つであった。全国的に教育委員会がてんかん発作への対応の研修会を行ったり、学校現場でのてんかん対応マニュアルを作成しているところがほとんどなく、現場の教員も情報が乏しい中での対応を迫られ、戸惑っている状況が見られた。学校現場の状況に沿った教員向けの「てんかん対応マニュアル」はてんかん既往児が在籍している学校の教員に具体的な対応を周知し、教員の学校でのてんかん既往児の健康管理をサポートするために有用だと考えられる。てんかん対応マニュアルの内容については、ニーズ調査の結果を踏まえ以下の内容を検討した。1てんかんと発作について、2てんかんの薬について、3坐薬の預かりと学校での使用に関する書式、4学校での発作対応、5てんかん既往児の学校での健康管理「てんかん対応マニュアル」は、原稿がほぼ仕上がり、研究分担者でありマニュアルの監修を担当する小児神経専門医師に、原稿の内容チェックと修正を依頼している段階である。また、次年度に予定している、てんかんと坐薬使用に関する教員向けの研修会に関して、その内容や時間配分、会場、教員向けのアナウンス方法などについて、検討を進めた。研修会で必要な坐薬挿入の実技に使用するモデル人形などの機材の購入についても検討を進めた。それらに加え、関係機関の倫理審査の有効期限が2年間であったため、2018年度末に2019、2020年の研究継続のための倫理審査を受け、承認が得られた。2018年度は、てんかん対応マニュアルの原稿作成、印刷製本までが当初の計画であったが、研究分担者でマニュアル原稿の監修を担当している小児神経専門医の監修作業が年度末までに終了せず、印刷製本までには至らなかった。当初の計画では、2018年度に作成したてんかん対応マニュアルを教員向けのてんかん研修会のテキストとして使用することにしていた。当初は2019年の3月までにマニュアルを完成させ、8月か9月に教員向けの研修会を実施する予定であった。マニュアルの完成が遅れたことにより、夏の研修会開催が難しくなったが、研修会の時期を冬までずらすと、てんかん既往児を担任している教員にとっては、研修会の後すぐにクラス替えとなり、研修を受けたメリットを当該児童生徒のために十分に活かすことができない。そのため研修会の開催を2020年度に持ち越し、新年度が始まってできるだけ早い時期に実施できるよう再考することとした。2018年度に原稿を作成した「てんかん対応マニュアル」については、小児神経専門医の監修が終わり次第、印刷、製本を業者に依頼する。2019年度に予定していた教員向けの研修会は2020年度に持ち越しとなったが、新年度が始まってできるだけ早い時期に開催できるよう、2019年度中に研修内容についての計画を詰め、会場の確保、研修会の対象者である教員向けのアナウンス、申込みチラシの作成などを進める予定である。研修会の参加前後で効果判定の質問紙調査を実施予定であるが、研修会を1学期中に終わらせて、後半に分析の時間を取り、2020年度内には計画通り研究を終了する予定である。本研究は学校現場におけるてんかん患児の健康管理を支援するため、学校向けのてんかん発作対応マニュアルの作成と教職員への発作対応に関する教育プログラムの作成・実施・効果の検証を目的としている。初年度の2017年度は、倫理委員会の審査を受けた後、関係する資料の収集を行った。また、てんかん発作対応マニュアルや、教育プログラムに盛り込む内容についてニーズを調査する目的で、教育委員会を対象に質問紙調査を実施し、養護教諭・担任教諭にはインタビュー調査を実施した。調査の結果、教育委員会は67件中、13件と回収数は少なかったが、ある程度の状況とニーズを把握することができた。教育委員会は、けいれん発作既往のある子どもの在籍状況の把握については、各学校に任せているところが多く、抗けいれん坐薬対応の整備状況についても、学校に対応を任せているところが多かった。インタビューは、養護教諭対象に2回、担任教諭対象に1回実施した。インタビュー調査の結果、文部科学省からの通達で、てんかん発作に関する坐薬対応が求められていることについて、現場の教員たちには通達の内容が十分に伝わっておらず、制度上のこと、医師法との関係など、学校で坐薬を使用することに関する不安が強い状況であった。あわせて、てんかんという疾患、てんかん発作、抗けいれん坐薬に対する知識が不足していて、学校での対応に不安を覚えている状況がうかがえた。マニュアルの内容について「学校で発作が起きた時の対応」、「発作の見極め方」、「てんかんや発作の医学的知識」などが希望されていた。初年度の計画として、関連する資料の収集と文献調査、倫理審査、教育委員会と現場の養護教諭・担任教諭に対するニーズ調査、ニーズ調査の結果分析を挙げていた。文献調査に関しては、今年度も引き続き新しい情報を取得していく予定であるが、計画に挙げていた通り、早い段階で倫理審査で承認が得られ、ニーズ調査のための教育委員会への質問紙調査と、養護教諭・担任教諭へのインタビュー調査も予定通り実施することができた。ニーズ調査の結果を分析することで、今後の研究として進めていく予定のてんかん対応マニュアル作成と、教職員向けの教育プログラム作成に関して、盛り込むべき内容が明らかになった。

2018年度は、前年度の教員や教育委員会に実施したアンケート結果やインタビューデータから、学校現場でのてんかん発作の対応や、てんかん既往児の健康管理に関するニーズを分析し、学校現場で使える「てんかん対応マニュアル」を作成することが、大きな課題の1つであった。全国的に教育委員会がてんかん発作への対応の研修会を行ったり、学校現場でのてんかん対応マニュアルを作成しているところがほとんどなく、現場の教員も情報が乏しい中での対応を迫られ、戸惑っている状況が見られた。学校現場の状況に沿った教員向けの「てんかん対応マニュアル」はてんかん既往児が在籍している学校の教員に具体的な対応を周知し、教員の学校でのてんかん既往児の健康管理をサポートするために有用だと考えられる。てんかん対応マニュアルの内容については、ニーズ調査の結果を踏まえ以下の内容を検討した。1てんかんと発作について、2てんかんの薬について、3坐薬の預かりと学校での使用に関する書式、4学校での発作対応、5てんかん既往児の学校での健康管理「てんかん対応マニュアル」は、原稿がほぼ仕上がり、研究分担者でありマニュアルの監修を担当する小児神経専門医師に、原稿の内容チェックと修正を依頼している段階である。また、次年度に予定している、てんかんと坐薬使用に関する教員向けの研修会に関して、その内容や時間配分、会場、教員向けのアナウンス方法などについて、検討を進めた。研修会で必要な坐薬挿入の実技に使用するモデル人形などの機材の購入についても検討を進めた。それらに加え、関係機関の倫理審査の有効期限が2年間であったため、2018年度末に2019、2020年の研究継続のための倫理審査を受け、承認が得られた。2018年度は、てんかん対応マニュアルの原稿作成、印刷製本までが当初の計画であったが、研究分担者でマニュアル原稿の監修を担当している小児神経専門医の監修作業が年度末までに終了せず、印刷製本までには至らなかった。当初の計画では、2018年度に作成したてんかん対応マニュアルを教員向けのてんかん研修会のテキストとして使用することにしていた。当初は2019年の3月までにマニュアルを完成させ、8月か9月に教員向けの研修会を実施する予定であった。マニュアルの完成が遅れたことにより、夏の研修会開催が難しくなったが、研修会の時期を冬までずらすと、てんかん既往児を担任している教員にとっては、研修会の後すぐにクラス替えとなり、研修を受けたメリットを当該児童生徒のために十分に活かすことができない。そのため研修会の開催を2020年度に持ち越し、新年度が始まってできるだけ早い時期に実施できるよう再考することとした。今後の計画として、2018年度はてんかん発作対応マニュアルの作成が挙げられる。ニーズ調査の結果を踏まえ、学校現場でてんかん患児の健康管理に使用できるマニュアルを作成する。初年度のニーズ調査の結果で挙がっていた「学校で発作が起きた時の対応」、「発作の見極め方」、「てんかんや発作の医学的知識」などに加え、「学校での坐薬の管理の仕方」、「坐薬を預かるときの手順」等も含め作成する。マニュアルの内容は小児神経科の医師にスーパーバイズを受け、医学的な情報の正確性を高める。また、マニュアルは教育プログラムの実施時にテキストとしても活用できるような内容を意識して作成し、印刷して冊子にする。
子宮頚癌広汎全摘手術症例におけるCDDP術全動注化学療法の基礎的臨床的研究

子宮頚部扁平上皮癌II_b期で広汎子宮全摘術症例に対しCDDP血流遮断下昇圧術前動注化学療法を行った。方法はウエッジバルーンカテーテルを用い上殿動脈分岐部からバルーンを膨らませ血流遮断下の亜選択的動注法とし、各々の側にCDDP50mg/m^2とAT-II40μgの半量ずつを約10分間で混注した。投与間隔は3週間で2回行い、2回投与後3週目に広汎子宮全摘術を施行し、その有用性並びに副作用について詳細な検討を行った。CDDP投与後の摘出組織内Pt濃度からみた血流遮断下昇圧動注化学療法の有用性ではAT-IIの昇圧術前動注症例でも高いPt濃度が得られたが、さらに血流遮断下に昇圧を加えるとさらに高い腫瘍組織内Pt濃度が得られた。血流遮断下術前昇圧動流化学療法による一次効果ではコルボスコープの観察で病巣の経時的縮小化および組織学的効果を認め、さらに全症例の19%で摘出頚部においてViable cellを全く認めなくなるという良好な一次効果が得られた。またhistoricalcontrolとの比較において術後摘出物における病理組織学的検討で子宮外浸潤率が有意に低かった。としてリンパ節転移率は対照群との間に明らかな差はないが低い傾向が認められ、しかも転移リンパ節において組織学的効果も認められた。血流遮断下術前昇圧動注化学療法施行例の治療の個別化を行なう場合の一つの因子として抗腫瘍効果の感覚性は重要でありEGF receptorについて検討した。血流遮断下術前昇圧動注化学療法の抗腫瘍効果という点では、EGF receptor量が少ない方が腫瘍縮小率が良いことが判明した。血流遮断下術前昇圧動流化学療法の副作用についてみると、問題となる副作用もなく、少なくとも局所の一次効果はもちろん、再発の原因となるmicrometastasisに対する有効性も考えられる。1.基礎的検討として術中にCDDPを単独注入群と癌化学療法の効果増強手段としてのangiotensin II(AT-II)をCDDPに併用する群を設定し、摘出組織におけるPt濃度を比較し、AT-IIの有用性の検討。CDDP単独症例に比較してCDDPとAT-II併用群は平均2.61倍の総Pt濃度が得られた。また病巣頚部では5.51倍とさらに高い濃度が得られた。さらに症例数を追加して検討したい。2.子宮頚癌広汎手術5症例のCDDP術前動注化学療法の検討(1)摘出物における組織内Pt濃度現在検討中である。(2)子宮頚部病巣のコルポスコ-プによる効果判定病巣の経時的縮小率は1週目36.4%、2週目56.5%、6週目95.6%であった。(3)組織学的効果摘出物の組織学的効果について大星下里分類で検討すると、GIIa40%、GIIb20%、GIV40%であった。(4)細胞診の検討現在検討中である。(5)副作用の検討クレアチニンクリアランス、白血球、血小板とも正常範囲内の変動である。赤血球は動注前平均411万であったが、6週後は平均347万と漸減した。消火器毒性は静注に比べてやや軽度であるが、制吐剤の注射が必要であった。神経毒性は認めなかった。

(6)血圧変動血圧上昇は1分後より認められ、6分後にピ-クを示した。収縮期血圧の平均値は162mgHgで23%の上昇、拡張期血圧の平均値は94mgHgで21%の上昇と特に問題となる血圧上昇は認めなかった。さらに以上の項目について症例数の追加を行い検討を行ないたい。3.現在さらにEGFrecepterの測定を行なっており、動注化学療法にともなう変化について検討を開始するところである。2.子宮頚癌II期広汎全摘手術11症例のCDDP昇圧術前動注化学療法の検討(1)摘出物における組織内Pt平均濃度は,病巣頚部1.74μg/g,正常頚部4.19μg/g,病巣腟部3.57μg/g,正常腟部4.13μg/g,卵巣2.43μg/g,筋層2.87μg/g,内膜2.93μg/g,腟2.57μg/g,旁組織外側1.11μg/g,旁組織内側2.43μg/gと全体に高い値が得られた。(2)子宮頚部病巣のコルポスコ-プによる効果判定病巣の経時的縮小率は1週目55%,2週目62%,6週目82%であった。(3)組織学的効果摘出物の組織学的効果について大星下里分類で検討するとI9.1%,IIa27.3%,IIb36.4%,IV27.3%であった。(3)動注症例の摘出物における組織学的広がりの検討リンパ節転移率は9.1%と減少しており,病巣子宮内限局率100%であった。(4)今回の症例の追加では重篤な副作用は認めなかった。さらに以上の項目について症例数の追加を行い検討を行いたい。1.術前動注化学療法症例と技術単独症例の病巣の広がり及びリンパ節転移率の検討では,昭和50年1月より昭和54年12月までの子宮頚部扁平上皮癌IIb期,広汎子宮全摘術症例183例を対照群として比較検討した。子宮外浸潤陽性(子宮傍組織,腟壁)例は,動注群で29.7%(11/37)であり,対照群の63.9%(117/183)と比べて有意に低率であった。手術摘出物におけるリンパ節転移率についてみると,動注群で,24.3%(9/37)と対照群の34.4%(63/183)に比べ低率であったが有意差は認められなかった。また,動注群でリンパ節転移を認めた9例において転移部位で一部に組織学的効果を認めた。2.子宮頚部病巣のEGFreceptor(EGFR)の検討では,腫瘍径とEGFR量については腫瘍径が大きい程EGFR量が多い相関がみられた。腫瘍縮小率とEGFR量については,治療にともなう腫瘍縮小率が大きい程治療前EGF縞量が少ない傾向が認められた。EGFR減少率と腫瘍縮小率との関連は不明である。EGF縞減少率と組織型との関連は認めない。リンパ節転移陽性例では,EGFR減少率が小さい傾向が認められる。また,EGFR量が100fmol/mg prot.以上の症例では腫瘍縮小率が劣る傾向が認められる。3.動注化学療法に対する早期治療効果判定における経時的組織学的検討では,動注後腫瘍消失群と腫瘍残存群の2群に分けると腫瘍消失群では,動注後3週目で80%の症例で,6週目では全例viable cellを認めなかった。一方,腫瘍残存群では,3週目で40%,6週目で60%にviable cellを認めなかった。腫瘍細胞密度についてみると,腫瘍消失群では3週目までにほぼ直線的に減少したが,腫瘍残存群では1週後に低下がみられたが,以後ほぼ同じ比率で推移した。
Iron-Catalyzed C-H Activation using Organoboron Compounds

我々は新規有機鉄触媒種を用いた,効率的,選択的かつ汎用性の高いC-H結合活性化反応の開発に取り組んだ.C(sp2)-H活性化反応においては,配位子とマイルドな有機金属化合物を用いることで鉄の還元を防ぎ,高原子価鉄触媒による様々なカルボキシアミドと有機金属試薬や求電子剤との直接型カップリング反応を達成した.また,三座ホスフィン配位子を設計することによる,鉄触媒を用いたケトンやカルボン酸などのC-H活性化反応の開発に成功した.C(sp3)-H結合に対しては,有機鉄種のラジカル・有機金属の二重反応性を利用し,アルキルアレーンのガンマC-H結合を選択的に変換することに成功した.申請者は,安価および低毒性である鉄に着目し,鉄触媒を用いた様々なC-H結合活性化を伴う炭素-炭素結合生成反応を報告してきた.しかしこれらの反応において,鉄(III)塩を有機金属化合物により還元され低原子価鉄種の混合物になってしまい,反応の制御が困難であった.平成26年度に申請者は配位子設計およびマイルドな有機金属試薬を用いることにより,有機鉄(III)活性種の反応性制御に成功した.すなわち,8-アミノキノリン(8ーQ)配向基を有する基質,ジホスフィン配位子および空気中で安定な有機ホウ素化合物により鉄活性種の安定化に成功し,ジエン,トリエン,スチレンおよびジアリール類の新合成ルートを開発した.この反応の鍵となった発見は,有機ホウ素中間体から鉄触媒へのトランスメタル化を触媒量の亜鉛(II)を用いて温和な条件で達成したことである.興味深いことに,有機ホウ素化合物由来のホモカップリング体が生成されなかったため,本反応では鉄(III)の還元は進行しないと分かった.実験および理論研究により,8-アミノキノリン配向基およびジホスヒン配位子が有機鉄(III)種および反応途中で生成される有機鉄(I)種を安定化すると分かった.また,有機亜鉛ハライドを塩基として用いて同様な有機鉄(III)活性種が生成し,アルコール誘導体またはアルキルハライドにより芳香族またはアルケンアミドのアルキル化反応が高収率で進行することを見出した.この反応は,アルコール誘導体を用いたC-H結合活性化による効率的なアルキル化反応の初めての例である.困難だと思われているアルケン基質が,有機鉄(III)活性種を触媒として用いると異性化せず高収率でアルキル化反応が進行した.また,傘高いおよび異性化しやすい二級アルキル基も高収率で導入できた.我々は新規有機鉄触媒種を用いた,効率的,選択的かつ汎用性の高いC-H結合活性化反応の開発に取り組んだ.C(sp2)-H活性化反応においては,配位子とマイルドな有機金属化合物を用いることで鉄の還元を防ぎ,高原子価鉄触媒による様々なカルボキシアミドと有機金属試薬や求電子剤との直接型カップリング反応を達成した.また,三座ホスフィン配位子を設計することによる,鉄触媒を用いたケトンやカルボン酸などのC-H活性化反応の開発に成功した.C(sp3)-H結合に対しては,有機鉄種のラジカル・有機金属の二重反応性を利用し,アルキルアレーンのガンマC-H結合を選択的に変換することに成功した.申請者は,資源として豊富で無毒であるが有用性に乏しかった鉄を,活性種の高い反応性を制御でき,貴金属を凌駕しうる活性と選択性を示す触媒に磨き上げた.本研究により得られた成果は,基礎学術分野の観点から興味深いだけでなく,持続性社会の構築という課題の解決に貢献するものである.以上の二つの反応を,化学分野においてもとも引用数(impact factor)の高い雑誌であるJournal of the American Chemmical Societyに報告し(J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 14349とJ. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 13126),世界中に注目集めている成果である.29年度が最終年度であるため、記入しない。有機合成化学平成27年度の研究計画として:1)有機鉄(III)種による炭素ー水素結合活性化反応の反応機構を実験および理論研究を用いて明らかにする.特に炭素ー水素結合活性化ステップとその遷移状態お理解,および還元的脱離後生成あれるFe(I)種の,配位子による安定化効果を研究する.2)sp3炭素ー水素結合を有する基質の反応への展開を検討する.予備検討により,この反応は配位子設計が鍵になると予測する.前例が殆どないアルケニル化およびアルキル化反応を集中的に検討する.不斉sp3炭素ー水素結合活性化反応への展開も検討する.3)有機ボロネートまたは有機亜鉛ハライドよりもマイルドな塩基を検討する.例えば,有機アルミニウム試薬(トリメチルアルミニウム)を用いた芳香族アミドのメチル化反応が高効率で進行すると見出した.配位子設計により高い反応効率(TON)が得られることが期待できる.4)配向基を有しない,すなわち単純な炭化水素類の炭素ー水素結合活性化反応への展開を検討する.配向基として用いた8-キノリルアミドよ配位子として用いたジホスヒンから組み立てた新しい配位子を設計する.29年度が最終年度であるため、記入しない。研究計画のなか,27年度にsp3炭素-水素結合を有する基質の反応開発,最終的に不斉炭素-水素結合反応への展開を予定している.不斉反応検討のため,高額の不斉配位子および分析用の高額のキラルカラムなどが必要である.

27年度にsp3炭素-水素結合を有する基質の反応開発し,最終的に不斉炭素-水素結合反応への展開を予定している.不斉反応検討のため,高額の不斉配位子および分析用の高額のキラルカラムなどを購入する予定である.
RC部材の維持管理設計に関する研究-補修・改修後の性能予測モデル構築-

本年度に遂行した研究及びその成果は以下のとおり.I各要素材料の性能劣化予測モデルの構築平成15年度に引き続き,要素材料試験を継続し,維持保全計画策定のための劣化予測を行うため,以下の項目に関する検討を行った.i)二酸化炭素,水分などの外部作用因子に対する外装材の劣化因子遮断性の評価反応消費項を考慮した非定常拡散モデルによるコンクリートの中性化予測システムの構築を行った.中性化抑制効果を有すると考えられている仕上材あるいは補修材について,拡散モデルに基づく中性化抑制性能の定量的評価手法の構築を行った結果,本手法により既往の促進劣化試験を良好に模擬することが可能であり,精度の高い劣化予測が可能であることを示した.ii)ポリマーセメント系補修材の劣化因子遮蔽性能,付着性能の評価と,耐久性に関する検討.ポリマー含有率や基板コンクリートの表面粗さ及び吸水率が付着強度に及ぼす影響を評価するため,様々な角度の圧縮-せん断試験と引張-せん断試験を行った。その結果,圧縮-せん断荷重を受ける部位の補修は,力学的な強度が高い補修材料を,引張-せん断荷重を受ける部位の補修は,付着力が高い補修材料を使用するのが望ましいと言う結論が得られた。あわせて,補修材の保水係数や基板の粗さの影響も検討した。iii)シート系補修材の付着性能の評価劣化したRC造建築物のかぶりコンクリート片の剥落を防止する目的として使われる連続繊維シートの力学的性能と耐候性能を評価するため,促進劣化をさせながら一連の実験(引張試験,1軸引張せん断試験,押抜き試験)を行い,面内せん断,面外付着引張り,引き剥がしの3種類の破壊形態を想定したシート系補修材料の性能評価モデルの構築を行い,ある程度妥当な評価が可能であることを示した.II維持管理手法としての体系化これまでに得られた成果を元に,鉄筋コンクリート造建築物の維持保全計画策定法を,多基準最適化問題と捉えた場合の汎用遺伝的アルゴリズムの適用によるシステムの構築を行い,本手法の有効性を確認した.(1)要素材料の劣化因子遮蔽性能評価モデルの検討文献調査を中心に2次元有限要素法による連成解析を念頭に,外装材・補修材を通しての劣化因子浸透のモデル化に関する調査を行った.また,ここで得られた情報を元に,2次元有限要素法の連成解析システムの構築を行い,補修材,外装材を含めた劣化因子浸透解析ツールの作成を行った.また,表面被覆工法による補修工科の同定のため,各種仕上材を施した試験体を作成し,その初期透気性状・劣化因子遮蔽性能の評価を行った.現在促進劣化試験を進めている.(2)補修工法の劣化RC部材性能に及ぼす影響の把握とモデル化補修材料に関するモデルとそのパラメータの抽出方法に関して,文献調査を中心とした検討を行った後,2次元有限要素法による補修材の評価モデルの構築について検討を行った.その結果,断面修復工法などの補修材の性能評価のためには,付着性能に関する充分な既往の研究が不足していることが明らかとなったため,補修材の特性や基板コンクリートの表面粗さ及び吸水率等が,補修材と母材の付着強度に及ぼす影響を評価するための一連の実験的研究を行い,補修材の特性や基盤コンクリートの物性が付着におよぼす影響について基礎的知見を得た.また,これらの劣化特性を同時に把握するために,促進劣化試験による耐久性試験を現在行っており,来年度は,これらの知見をもとに,(1)で構築した劣化予測モデルと連成する作業を行う.また,代表的な補修工法のひとつであるシート系補修材の補修性能に関しては,その付着性状,剥離破壊挙動のモデル化が必要であると考え,シート系補修材の付着性能・破壊形状に関する一連の性能評価試験および耐久性試験を行い,シート系補修材の補修効果に関する力学的構成則の大枠の提案を行った.本年度に遂行した研究及びその成果は以下のとおり.I各要素材料の性能劣化予測モデルの構築平成15年度に引き続き,要素材料試験を継続し,維持保全計画策定のための劣化予測を行うため,以下の項目に関する検討を行った.i)二酸化炭素,水分などの外部作用因子に対する外装材の劣化因子遮断性の評価反応消費項を考慮した非定常拡散モデルによるコンクリートの中性化予測システムの構築を行った.中性化抑制効果を有すると考えられている仕上材あるいは補修材について,拡散モデルに基づく中性化抑制性能の定量的評価手法の構築を行った結果,本手法により既往の促進劣化試験を良好に模擬することが可能であり,精度の高い劣化予測が可能であることを示した.ii)ポリマーセメント系補修材の劣化因子遮蔽性能,付着性能の評価と,耐久性に関する検討.ポリマー含有率や基板コンクリートの表面粗さ及び吸水率が付着強度に及ぼす影響を評価するため,様々な角度の圧縮-せん断試験と引張-せん断試験を行った。iii)シート系補修材の付着性能の評価劣化したRC造建築物のかぶりコンクリート片の剥落を防止する目的として使われる連続繊維シートの力学的性能と耐候性能を評価するため,促進劣化をさせながら一連の実験(引張試験,1軸引張せん断試験,押抜き試験)を行い,面内せん断,面外付着引張り,引き剥がしの3種類の破壊形態を想定したシート系補修材料の性能評価モデルの構築を行い,ある程度妥当な評価が可能であることを示した.II維持管理手法としての体系化

これまでに得られた成果を元に,鉄筋コンクリート造建築物の維持保全計画策定法を,多基準最適化問題と捉えた場合の汎用遺伝的アルゴリズムの適用によるシステムの構築を行い,本手法の有効性を確認した.
高レベル放射性廃棄物の地層処分技術の確立-アクチノイドと微生物の相互作用と溶液化学

平成13年度は、深地層における放射性核種の移行の促進・遅延に対し、それら元素に対する嫌気性微生物の影響の解明を引き続き行なった。微生物とアクチノイドの関わりについて溶液化学的な手法および分光学的手法を用いて検討した。地下環境で生息し得る嫌気性菌混合群とプルトニウム・ネプツニウム・プロトアクチニウム・ストロンチウム・セシウムとの相互作用を、吸着係数データを基に検討した。共存する自然環境水のpH及び酸化還元電位Eh、微生物の活性や放射性核種の酸化状態は、吸着の強さに影響する重要な要素である。さらに、微生物の寿命、アクチノイドイオンの化学状態が変化するのに要する時間、同イオンが膜上或いは膜内へ取り込まれる時間との相関について調査した。微生物の発育に適した35°C及び比較のため低温5°C下で各元素の収着実験を行った。その結果、複数の酸化数を取りうるプルトニウム・ネプツニウム・プロトアクチニウムと、一つの酸化状態しか取りえないストロンチウム及びセシウムでは、吸着計数の時間依存性が全く異なることが明らかになった。すなわち、前者は、時間と共に微生物自身或いはその代謝物によって化学種が変化し、吸着計数が初期値より数十倍から百倍程度増加した一方、後者は顕著な時間依存性を示さなかった。またその増加は実験開始後、数日で急激に起こり120日間持続した。実験に用いたプルトニウム濃度が低いため分光学的手法を用いた直接観察は困難であったが、データを総合的に分析することで、4価水酸化物及び吸着能の高い3価の状態を取り得、微生物による3価への還元反応も関与している可能性があると結論付けた。さらに、高温高圧で滅菌した微生物と低温で休眠状態にした微生物について、その収着能を比較した。深地層における放射性核種の移行の促進・遅延に対し、それら元素に対する嫌気性微生物の影響を解明することを目的とし、微生物とアクチノイドの関わりについて溶液化学的な手法を用いて検討した。地下環境で生息し得る嫌気性菌や硫酸還元菌とプルトニウムやネプツニウム等の相互作用を、吸着係数データを基に検討した。共存する自然環境水のpH及び酸化還元電位Ehなどの化学的パラメータは、微生物の活性や放射性核種の酸化状態、溶存状態を左右する重要な要素である。さらに、微生物の寿命、アクチノイドイオンの化学状態が変化するのに要する時間、同イオンが膜上或いは膜内へ取り込まれる時間との相関について調べる実験を行い、核種がどのような時間にどれだけ動くことが出来るかについて評価を試みた。微生物の発育に適した35°C及び低温の5°C下でプルトニウム収着実験を行った。中性条件では、4時間後の分配係数は共に低い値であった。しかし、5日後には35°Cの微生物のみが5°Cのそれと比較して10倍以上高い収着能を示すことが分かった。この傾向は、60日後まで持続した。プルトニウムは4価水酸化物及び吸着能のより高い3価の状態を取り得ることから、微生物による3価への還元反応も関与している可能性がある。両者は酸性から塩基性条件の全pHにわたり、ほぼ同じ収着能を示すことから、微生物膜表面への単純な吸着反応が予想しえた。