hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非受容体型チロシンキナーゼPYK2を分子標的とする川崎病新規治療法の開発

川崎病は小児にみられる原因不明の血管炎で、しばしば冠動脈瘤などの心血管後遺症を伴う。私たちは本研究で、マウス川崎病様血管炎の発症に非受容体型プロリンリッチチロシンキナーゼ2(pyk2)が関与することを明らかにした。Pyk2ノックアウト(KO)マウスは起炎物質CAWSで誘導される同血管炎に抵抗性を示すとともに、CAWS刺激したpyk2KOマウスでは、血管新生抑制作用を有するCXCL9および10が長期にわたり高値を示すことがわかった。Pyk2-KOマウスでは炎症応答に関わる微小血管の新生が抑制されることにより、血管炎に抵抗性を示す事が示唆される。Pyk2は川崎病治療の分子標的として期待出来る。Candida albicans細胞壁抽出物(CAWS)で誘発されるマウス川崎病様血管炎の分子機序解明と同マウスモデルを用いた川崎病治療法開発を目的として、すでに予備的データを得ていた野生型C47BL/6マウス(WTマウス)とPyk2欠損マウス(Pyk2-KOマウス)のCAWS誘発川崎病様血管炎に対する発症感受性の差異について、免疫組織化学的手法を用いて個体数を増やして確認実験を行った。次いで、同血管炎におけるPyk2の役割に関する知見を得るため、血中の炎症性サイトカイン動態の分析等を行った。WTマウスはCAWS投与により冠動脈分岐部分岐部を含む大動脈起始部に好中球の高度の浸潤を伴う血管炎を発症した。一方、Pyk2-KOマウスでは炎症像は認められず、予備的な実験から得られていたPyk2-KOマウスのCAWS誘発血管炎抵抗性が裏付けられた。また,in vitroにおいて両系統マウスの腹腔マクロファージをCAWSで刺激した際に起こるNF-kBの核移行が、Pyk2マウス由来マクロファージでは低下している事が分かった。さらに抗体アレイ及びELISA法を用いた血清サイトカインの網羅的分析から、CAWS刺激後後1日目において血清中のいくつかの炎症性サイトカイン量に、両系統間で有意な差異をみとめ、CAWS刺激に対する初期免疫応答における両系統間の違いが血管炎感受性の差異に関係する可能性が示された。これまでに代表者らは、非受容体型蛋白質キナーゼのひとつPyk2の欠損マウスが、カンジダ細胞壁抽出物(CAWS)誘発マウス川崎病様血管炎に抵抗性を示すことを見いだした。本年度は前年度に引き続き、その分子機序について生化学的な解析を行った。抗体アレイを用いたサイトカインの網羅的解析から、野生型マウスではCAWS刺激で増加した血中IP-10/CXCL-10およびMIG/CXCL9は時間とともに漸減するのに対して、Pyk2欠損マウスでは長期にわたり高値を維持していた。IP-10およびMIGの発現はJac/STAT系による制御を受けるが、骨髄から分化誘導したマクロファージを用いたin vitroでのCAWS刺激実験から, WT由来マクロファージではCAWS刺激によりSTAT-3のリン酸化が亢進するが、Pyk2欠損マウスではSTAT3のリン酸化レベルに有意な変化が見られなかった。STAT-3はIP-10などの発現に抑制的に働くことから、両系統にみられたCAWS刺激後の血中IP-10およびMIGの経時変化の差異は、STATsを介したシグナル経路が関与するものと考えられる。IP-10やMIGは炎症性サイトカインとして知られている他、強い血管新生阻害活性をもつことが明らかになりつつある。私たちはこれまでに、CAWS誘発マウス川崎病様血管炎の発症に際して冠動脈および大動脈起始部周囲の微小血管の増生が重要な役割を担うことを報告しているが、IP-10やMIGはこうした炎症初期の血管新生を阻害することで、血管炎の発症を抑制している可能性が考えられる。実験動物の繁殖と準備との関係で実験に一部遅れが生じた。川崎病は離乳期前後の小児に好発する原因不明の血管炎として知られ、特に冠動脈炎に引き続いて起こる冠動脈後遺症については青壮年期における心血管病態との関連が懸念されている。川崎病治療については免疫グロブリン療法が標準的治療法として確立しているものの、全症例の20%前後はIVIGに抵抗性を示すことから、IVIGに代わる有効な新規治療法の確立が望まれている。本研究では遺伝子改変動物を用いて、非受容体型プロリンリッチチロシンキナーゼPyk2がマウス川崎病様血管炎の発症に必須であることを明らかにした。カンジダ細胞壁抽出物CAWSを野生型(WT)マウスの腹腔内に投与すると大動脈起始部から冠動脈分岐部を中心に川崎病様血管炎を発症するが、Pyk2ノックアウトマウスはCAWS投与によっても血管炎を発症しなかった。血清のサイトカイン/ケモカイン動態の解析から, CAWSを投与したPyk2KOマウスでは、強力な血管新生阻害活性をもつことが知られるIP-10およびMIGが持続的に高値を呈することがわかった。実際、CAWS誘発血管炎でみられる大動脈周囲の微小血管数の増加もPyk2KOマウスでは有意に抑制されていた。CAWS刺激で誘発されるIP-10およびMIGの持続的産生亢進の分子機序についてはさらなる研究が必要であるが、これらのケモカインの発現制御に関わるとされるSTAT1およびSTAT3のリン酸化動態を両系統マウス由来マクロファージを用いてin vitro系で調べたところ、CAWS刺激に伴うSTAT3のリン酸化はPyk2KOマウス由来細胞では有意に低下していた。

STAT3はこれらのケモカインの発現に抑制的に働くことが知られていることから、Pyk2マウスにみられる上記の特徴的なケモカイン動態は、STAT3を介したIP10およびMIGの発現抑制が十分に機能しないことと関係があると考えている。川崎病は小児にみられる原因不明の血管炎で、しばしば冠動脈瘤などの心血管後遺症を伴う。私たちは本研究で、マウス川崎病様血管炎の発症に非受容体型プロリンリッチチロシンキナーゼ2(pyk2)が関与することを明らかにした。Pyk2ノックアウト(KO)マウスは起炎物質CAWSで誘導される同血管炎に抵抗性を示すとともに、CAWS刺激したpyk2KOマウスでは、血管新生抑制作用を有するCXCL9および10が長期にわたり高値を示すことがわかった。Pyk2-KOマウスでは炎症応答に関わる微小血管の新生が抑制されることにより、血管炎に抵抗性を示す事が示唆される。Pyk2は川崎病治療の分子標的として期待出来る。Pyk2 KOマウスはCAWS誘発川崎病様血管炎に抵抗性であることが個体差を越えて確認することができ、Pyk2を介するシグナル伝達経路が同血管炎の発症に必須であることなど、本研究の基盤的データを得たこと、および,川崎病との関連が示唆されているいくつかのサイトカイン動態について、CAWSを投与したWT-マウスおよびPyk2KOマウスの間で差異を見いだすなど、同血管炎におけるpyk2の役割の解明に向けた手がかりを得たことから、おおむね順調に進展していると判断した。Pyk2欠損の血管新生にあたえるについてin vitro系も併用して調べる。Pyk2阻害剤の抗炎症効果について川崎病モデルマウスで検討する。小児科学CAWS誘発川崎病様血管炎におけるPyk2の役割を解明すべく、ELISAおよび及び抗体アレイを併用しつつCAWS投与後の各種サイトカイン動態に関するデータを集積し、Pyk2の関与する可能性のある炎症関連シグナル経路を特定する。また、pyk2阻害物質物質の炎症抑制効果についても本動物モデルで検討したい。一部の実験で遅れが生じ計画を部分的に軌道修正したことによる。汎用消耗品およびマウスの購入費に充てる。
可変拘束・可変構造機能をもつ冗長機械系のダイナミクスベースト制御・群知能の研究

本研究では可変拘束・拘束構造機能をもつ冗長機械システムについて、システム固有の力学的特徴を活かしたダイナミクベースト制御則を導出し、その有効性をシミュレーションおよび実験により検証する。さらに、可変拘束・可変構造機能をもつ機械システムの運動知能・群知能の獲得のための物理法則にかなった群行動アルゴリズムを構築し、その有効性をシミュレーションおよび実験により検証する。本研究は従来行なってきた「ダイナミックスベースト・インテリジェンス」に関する研究をさらに発展させ、生物システムを含む可変拘束・可変構造機能をもつ冗長機械システムを対象とし、ダイナミクスベースト制御を前提として運動知能および群知能を獲得する学習アルゴリズムを開発することを目指しており、自律運動制御および運動知能・群知能の根源としてダイナミクスを位置付けるものである。本研究はダイナミクスベースト・インテリジェンスという概念を“個から群れへ"と展開しようとするものである。本年度は、1)「可変拘束ハイブリッドシステムのダイナミクスベースト制御」に関して、(b)受動車輪をもつヘビ型ロボットのハイブリッド走行制御(c)受動車輪をもつヘビ型ロボットの木登り制御についてモデリングと制御系設計を行った。2)「可変構造システムのダイナミクスベースト制御」に関して、3脚モジュラーロボットの動力学シミュレータの開発を行った。3)「可変拘束・可変構造システムのダイナミクスベースト制御・インテリジェンス」に関して、群行動アルゴリズムの構築とシミュレータの開発を行った。本研究はダイナミクスベースト・インテリジェンスという概念を"個から群れへ"と展開しようとするものである。本年度は、1)「可変拘束ハイブリッドシステムのダイナミクスベースト制御」に関して、(a)2台の受動車輪をもつヘビ型ロボットのダイナミクスベースト協調制御則の実験的検証(b)受動車輪をもつヘビ型ロボットのハイブリッド走行(サイナスリフティング)に関する力学的解析(c)受動車輪をもつヘビ型ロボットの巻きつき木登り制御則の導出とシミュレーションによる検証を行った。2)「可変構造システムのダイナミクスベースト制御」に関して、形態可変型ロボットのモード遷移に関する制御則の導出とシミュレーションによる検証3)「可変拘束・可変構造システムのダイナミクスベースト制御・インテリジェンス」に関して、群ロボットによる協調運搬アルゴリズムの構築とシミュレータの開発を行った。
体内時計の乱れと母体胎盤炎症反応の関係

「体内時計の乱れ」から「炎症反応」への関係を調べるための実験設備の構築と条件検討、組織学的解析法の確立を続けて行った。マウスの飼育環境の光条件を頻繁に変更して、妊娠マウスの活動時間を変える条件(CJL条件)での飼育を行い、母体の胎盤にみられる炎症、母親及び新生児の体内時計を観察する実験計画である。倫理的見地から、急激な体重変化が見られた場合等のエンドポイントを設定し、その個体の解剖・組織学的検討を実施する。具体的なCJL条件は、次に示す3条件で飼育を開始できるようにした。条件1:通常の明暗条件(12時間明期、12時間暗期)、条件2(位相前進):CJL条件(4日に一度8時間ずつ明暗周期が早く始まる)、条件3(位相後退):CJL条件(7日に一度8時間ずつ明暗周期が遅く始まる)。条件2は、条件3よりもシビアなCJL条件である。12週齢の野生型マウスを用いて、輪回し行動を指標とした行動リズムを測定することにより、実験条件の確認をした。その結果、コントロールとして、通常の一般的な飼育条件と同じ明暗周期である条件1において、明暗周期に同調するのが確認できた。また、シフト条件3においても、2、3日以内に明暗周期に同調できるのが確認できた。しかし、予想通りではあったが、条件2においては、明暗周期に完全に同調することはなかった。これらの条件によって、条件2においては、体内時計の乱れが長期間にわたって誘導されていることが考えられる。マウスを用いた実験における環境整備の構築と、実際のマウス行動リズムへの影響を測定し、確認していたため。「体内時計の乱れ」から「炎症反応」への関係を調べる。飼育環境の光条件を頻繁に変更して、妊娠マウスの活動時間を変える条件(CJL条件)での飼育を行い、母体の胎盤にみられる炎症、母親及び新生児の体内時計への影響を調べる。前述した3条件で飼育を開始する。野生型マウスを同時に飼育し、輪回し行動を指標とした観察を行い、体内時計への影響を確認する。各条件での飼育を約20日間続け、母親と新生児マウスへのCJL条件により引き起こされる変化を検討する。体内時計は、時計遺伝子から構成されており、体内のほぼ全ての細胞に存在しているので、時計遺伝子PER2にホタルルシフェラーゼ遺伝子を挿入したレポーター遺伝子をもつPER2::Lucノックインマウスを用いることで、CJL条件下で飼育したマウスの標的組織における体内時計の状態を組織レベルで検討することが可能である。したがって、各条件でPER2::Lucノックインマウスを飼育し、組織全体の発光イメージングを行い、体内時計の状態を比較することも検討する。本年度は、「体内時計の乱れ」から「炎症反応」への関係を調べるための実験設備の構築と条件検討、組織学的解析法の確立を行った。CJL条件は、活動時間が自然界での昼夜のリズムと乖離してしまうシフトワークにも相当するため、妊婦のシフトワークが流産率を高めるという研究報告と合わせて考えると、本研究課題の重要性が増すと考えられる。体重変化を計測するとともに、一部のマウスについては輪回し行動を指標とした観察を行い、体内時計の状態を確認し、各条件での飼育を20日間続け、母親と新生児マウスを安楽死させ、CJL条件により引き起こされる変化を検討していく予定である。また、組織学的な解析のために、組織固定条件の検討と切片作製と一般的な組織染色法であるヘマトキシリン・エオジン染色や免疫組織化学染色法の確立を行なった。マウスを用いた実験環境整備とその組織学的な解析方法の確立を行っていたため。

12週齢の野生型マウスを用いて、輪回し行動を指標とした行動リズムを測定することにより、実験条件の確認をした。その結果、コントロールとして、通常の一般的な飼育条件と同じ明暗周期である条件1において、明暗周期に同調するのが確認できた。また、シフト条件3においても、2、3日以内に明暗周期に同調できるのが確認できた。しかし、予想通りではあったが、条件2においては、明暗周期に完全に同調することはなかった。これらの条件によって、条件2においては、体内時計の乱れが長期間にわたって誘導されていることが考えられる。マウスを用いた実験における環境整備の構築と、実際のマウス行動リズムへの影響を測定し、確認していたため。「体内時計の乱れ」から「炎症反応」への関係を調べる。飼育環境の光条件を頻繁に変更して、妊娠マウスの活動時間を変える条件(CJL条件)での飼育を行い、母体の胎盤にみられる炎症、母親及び新生児の体内時計を観察する。倫理的見地から、急激な体重変化が見られた場合等のエンドポイントを設定し、その個体の解剖・組織学的検討を実施する。体内時計のレポーターマウスであるPER2::Lucノックインマウスを用いる。具体的には、マウス(PER2::Lucノックインマウス、各群5匹程度)を準備し、前述した3条件で飼育を開始する。体重変化を計測するとともに、一部のマウスについては輪回し行動を指標とした観察を行い、体内時計の状態を確認する。各条件での飼育を20日間続け、母親と新生児マウスを安楽死させ、CJL条件により引き起こされる変化を検討する。体内時計は、時計遺伝子から構成されており、体内のほぼ全ての細胞に存在しているので、時計遺伝子PER2にホタルルシフェラーゼ遺伝子を挿入したレポーター遺伝子をもつPER2::Lucノックインマウスを用いることで、CJL条件下で飼育したマウスの標的組織における体内時計の状態を組織レベルで検討することが可能である。したがって、各条件で飼育したPER2::Lucノックインマウスから、時計中枢である視交叉上核と胎盤をサンプリングして器官培養下にて、組織全体の発光イメージングを行い、体内時計の状態を比較・検討する。発光イメージングによる体内時計の組織・細胞レベルの直接観察に加えて、継時的な遺伝子発現のマイクロアレイなどを用いた網羅的解析、誕生後の行動観察も行っていく。飼育環境の光条件を頻繁に変更して、妊娠マウスの活動時間を変える条件(CJL条件)での飼育を行い、母体の胎盤にみられる炎症、母親及び新生児の体内時計への影響を調べる。前述した3条件で飼育を開始する。野生型マウスを同時に飼育し、輪回し行動を指標とした観察を行い、体内時計への影響を確認する。各条件での飼育を約20日間続け、母親と新生児マウスへのCJL条件により引き起こされる変化を検討する。したがって、各条件でPER2::Lucノックインマウスを飼育し、組織全体の発光イメージングを行い、体内時計の状態を比較することも検討する。マウスを用いた実験設備の構築と解剖・組織学的解析方法の習得と確立を行っていたことによる実験計画の遅れがあったため。
免疫学的手法によるゼラチン質プランクトンをめぐる食物網の解析

ゼラチン質プランクトンの被捕食過程に焦点をしぼり、免疫学的手法によりその海洋食物網における重要性の評価手法を開発することを目的として、以下の研究を行なった。1.試料の採集:研究船淡青丸(KT-94-6、相模湾、5月)および白鳳丸(KH-94-2、フィリピン東方海域、6月)の研究航海で大型のプランクトンネットを用いクラゲ、サルパ類等のゼラチン質プランクトンと、これらの捕食者と考えられる各種動物プランクトンを採集し、種を同定後凍結保存した。2.抗体の作製:ゼラチン質プランクトンのうち大量に採集されたクロカムリクラゲ(Periphylla sp.)、ムラサキカムリクラゲ(Atolla sp.)、キタミズクラゲ(Aurelia limbata)とオオサルパ(Thetys vagina)を解凍・ホモジナイズ後遠心分離し、上清をウサギに免疫し血清を得た。これらの血清からProtein A Sepharoseを用いてIgGを精製した。3.抗体の特異性の判定:上記IgGをBNHSを用いてビオチン化し、ウエスタンブロッティング法により各種動物プランクトンのブロッティングとの交差反応を検討した。用いた動物種は上記ゼラチン質プランクトンの他、エビ、魚、ヤムシ、橈脚類、ウリクラゲ、サルパ(Salpa fusiformis)である。この結果、ムラサキカムリクラゲ、クロカムリクラゲおよびオオサルパで他の動物群の抗原とは反応しない特異的な抗体が認められた。また、オオサルパとSalpa fusiformisではこれら2種のみに共通のバンドが認められた。さらに、クロカムリクラゲと魚の消化管内容物にも共通のバンドが認められた。以上、本研究の結果、抗体を用いた免疫学的手法がゼラチン質プランクトンの種ならびに高次分類群の判定、さらに消化管内容物の同定にも有効であり、海洋食物網の解析に利用できることが確認された。現在、他のゼラチン質プランクトンに付いて抗体を精製するとともに、さらに多くの動物群との交差反応について検討中である。
筆記試験、実技試験、業務基盤型評価を合否判定に組み込むための信頼性検証

本研究は、医学教育現場で合否判定を必要とする学習者評価の機会において、より信頼性、妥当性を向上させるための基盤となるものである。例えば、筆記試験は頻繁に用いられ、一定以上の問題数で信頼性にも優れているが、臨床能力が十分かどうかを確認するためには、実技試験やWBAを組み合わせることも不可欠である。筆記試験、実技試験、WBAの3つを組合せた合否判定を行う際、一般化可能性理論を用いてそれぞれの信頼性を求めると共に、3つの要素の点数を組み合せた合成得点の信頼性の確認が必要であり、本研究はこれらの手続きを実際の卒前教育、医師臨床研修等に対して行い、課題を探ることを主眼とする。
局在プラズモン共鳴を用いた有機-無機ハイブリッド材料のナノパターニング

ナノメートルサイズの金属表面で誘起される局在表面プラズモンを利用することによって、二光子吸収が起こりレジストの微細パターンを形成することが可能であることが報告されている。しかしながら、加工性の乏しいセラミックスやガラスについてのパターニングに関しては報告がない。また、TiO_2と金の相互作用によって光電変換可能であることが報告されており、金属を用いたTiO_2ナノパターン形成は光電変換素子としての応用も期待される。本研究では有機-無機ハイブリッド材料を対象にして、プラズマ振動に起因する二光子吸収反応を利用したセラミックスのナノパターン形成を目的とした。光感応性の有機-TiO_2系ハイブリッド材料をゾルーゲル法によって作製し、100nm角の金のナノパターンが形成されている基板上に塗布した。この材料に対して、波長820nmのフェムト秒(fs)レーザー露光した後、アルコールで未反応部を除去した。金のパターンの周囲に作製されるナノ構造を吸収スペクトル測定及びSEM観察によって確認した。金のパターンはプラズマ振動に起因する吸収ピークを800nm近傍に有していた。膜を塗布し、露光・現像後にはわずかに吸収ピークがシフトすることが確認された。SEMによって詳細に確認したところ、金パターンの周囲に材料が残っていることが確認された。これらの結果は、金によるプラズマ振動に起因して、光感応性ハイブリッド材料が二光子吸収反応を起こし、光重合反応することによって、金表面近傍でナノサイズのパターニングが可能であることを表している。このパターンを焼結することによってチタニアのナノパターンを形成することができることが明らかになった。
社会階層と高等教育からの中退の関連にかんする国際比較研究

本研究では、高等教育中退と社会移動との関連が社会制度により変わりうるかどうか、国際比較調査に基づいて検討する。4年間の研究期間のなかでの2年目に計画している、25歳以上34歳未満の年齢層の高等教育進学経験者男女を対象とした国際比較調査により、研究データを得る。とりわけ焦点とするのは、中退選択の要因と帰結を社会移動の観点から包括的に再解釈する点である。
ローマ法とドイツ法

本研究で扱った諸論点は多岐にわたり、その成果を簡単に要約することは容易ではないので、おもなトピックを挙げるにとどめる。初期中世については、まずもろもろの代表的法源を分析し、ローマ法・教会法的諸形式や法観念がそれぞれの法源の成立にとっていかなる意義を有したかを検討した。さらに初期中世法の内容の一側面として、刑事法、とりわけ流血刑を定めた諸規定を網羅的に検討し、流血刑によって保護さるべき諸価値及び構成要件の定めかたの両面で、帝政末期のローマ法及びそれを強く規定しているキリスト教教会によって深く影響されていることを確認した。また、中世初期の社会編成の概念化にあたって、ローマ的・教会的身分概念、社会像の継受が果たした役割を、自由・非自由、貴族制、いわゆるギルドの問題等について史料的に検討した。中世中期については、いわゆるローマ法の継受の前提となる「土着法」の史料と考えられてきたザクセンシュピーゲルの論理構造を、いわゆるドイツ私法のドグマーティクから離れて再構成することに努め、そこにおける所有の構造、法の概念等を明らかにした。さらに、ローマ皇帝権の観念がドイツにおける中央権力の客観性と永続性の増大のために果たした役割を明らかにした。また、中世の都市共同体運動において中心的意味をもった諸観念の古代的・教会的背景を明らかにした。中世後期ー近世初期については、教会法を通しての法生活の学問化の過程を実証的に分析したほか、諸領邦における領邦君主権力の確立と諸身分による身分的自由の主張との両面においてローマ・教会法学の果した役割を具体的に検討した。近世ー近代については、いわゆる歴史法学の成立過程とその意義を最近のドイツの諸研究を参考にしつつ、体系的に検討した。
熱加工プロセスのマルチフィジクス現象を考慮した船舶構造体信頼性評価手法の構築

船舶の建造時や保守・補修時の切断・溶接などの熱加工プロセスに伴って生じる「本質的な形状不連続や融合不良,割れなどの欠陥」,「金属材料組織に起因する強度的不均質や靭性劣化」,「残留応力・変形」は,構造体の強度・破壊に影響することが知られている.コンテナ船MOL COMFORTなどのような海難事故においても,必ずしも全ての事例の主因とまでは言えないものの,溶接や歪取りなどの熱加工部の取り扱いが極めて重要であることは論を待たず,我が国の造船・海洋構造物産業の国際競争力を高める方策の一つとしても,構造信頼性のより一層の向上が重要であり,そのためにも,熱加工プロセスの詳細にまで立ち返った総合的・包括的なアプローチに基づく新しい評価手法が求められる.そこで本研究では,船体を代表とする鋼構造物の製作・工作における切断や溶接,溶接後の熱的な歪取り作業に代表される熱加工時の「材料科学」ー「プロセス物理」ー「熱加工力学」のマルチフィジックス現象の異分野融合によって初めてもたらされる革新的な構造体信頼性評価手法を開発した.すなわち,1.マルチフィジックスモデリングによる熱加工プロセスの数値シミュレーション技術の開発2.溶接プロセス中のマルチフィジックス現象を考慮した溶接欠陥・割れの発生評価手法の構築3.マルチフィジックス現象を考慮したマルチスケール残留応力・破壊力学解析手法の構築4.マルチフィジックス現象を考慮した溶接部ミクロ組織・強度・靭性評価手法の構築5.溶接・熱加工プロセス事象の確率論的アプローチによる構造体品質・信頼性評価技術の開発平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,船体など大型構造部の工作時において,切断や溶接,溶接後の熱的な歪取り作業に代表される熱加工時の「材料科学」-「プロセス物理」-「熱加工力学」のマルチフィジックス現象の異分野融合によって初めてもたらされる革新的な構造体品質・信頼性評価手法を開発する.本年度は,マルチフィジックスモデリングによる熱加工プロセスの数値シミュレーション技術の開発を主眼とし,以下のような成果を得た.(1)プロセス物理に基づく熱輸送現象を考慮した溶接温度場解析手法の構築従来の熱伝導モデルと,アーク・プラズマ熱源モデル,ビード表面形状モデル,溶融池内対流熱輸送モデルを連成させた溶接温度場解析手法を開発し,熱加工部特性への影響が大きい溶融部近傍の温度場特性を高精度に評価できる手法を構築した.(2)材料科学に基づく溶接メタラジーを考慮したミクロ組織・強度解析手法の構築溶接温度場解析手法と,凝固組織モデル,相変態モデルなどを連成させた解析手法を開発し,熱加工部のミクロ組織やそれに起因するミクロ強度特性を高精度に評価できる手法を構築し,継手品質.強度信頼性に寄与する材料挙動に注目したモデル化を行った.(3)材料科学・プロセス物理を融合させた熱加工力学解析手法の構築溶接温度場解析手法,ミクロ組織・強度解析手法と熱弾塑性解析手法の連成解析手法を開発し,溶接中の熱弾塑性挙動の詳細解析が可能な手法を,各モデルの「逐次」連成解析手法も併せて構築した.(4)熱加工プロセスのマルチフィジックス解析手法の検証熱加工プロセスのマルチフィジックス解析手法の比較・検証として,溶接に伴う熱変形・残留応力の計測実験を行い,良好な結果を得た.予備実験の結果から条件パラメータを詳細検討する範囲を拡げるために,当初の研究計画のうち,研究内容は予定通りとしつつ,研究期間を一部変更し,翌年度まで延長したが,このことにより,研究計画および研究成果は当初予定通りに達成することができたため.本研究では,鋼船やアルミ船などに代表される大型構造部の工作時において,切断プロセスや溶接プロセス,さらには溶接後の熱的な歪取り矯正プロセスに代表される熱加工プロセス時の「材料科学」-「プロセス物理」-「熱加工力学」のマルチフィジックス現象の異分野融合によって初めてもたらされる革新的な構造体品質・信頼性評価手法を開発する.本年度は,前年度のメインターゲットであった「マルチフィジックスモデリングによる熱加工プロセスの数値シミュレーション技術の開発」に続き,「マルチフィジックス現象を考慮した溶接欠陥・割れの発生評価手法の構築」を主眼とし,研究開発を進めることにより,以下のような成果を得た.(1)熱加工プロセスのマルチフィジックス解析手法による欠陥・割れ発生評価熱加工プロセスのマルチフィジックス解析手法により,溶接時の欠陥発生ならびに各種割れ発生に及ぼす材料特性や溶接施工条件の影響について明らかにした.(2)超音波探傷をはじめとする非破壊検査技術による欠陥・割れ評価超音波探傷をはじめとする各種非破壊検査技術による溶接欠陥や割れ評価手法について,溶接時の欠陥発生ならびに各種割れ発生に及ぼす溶接施工条件の影響について実験的に調査した.(3)マルチフィジックス解析と非破壊検査技術を併用した溶接欠陥・割れ発生限界評価マルチフィジックス解析手法と非破壊検査技術を併用して,溶接時の欠陥や各種割れの発生限界条件を検討した.いずれの研究項目についても,ほぼ研究計画通りに進捗させることができたため.本研究では,船体工作における切断や溶接,溶接後の熱的な歪取り作業に代表される熱加工時の「材料科学」-「プロセス物理」-「熱加工力学」のマルチフィジックス現象の異分野融合によって初めてもたらされる革新的な構造体信頼性評価手法を開発することを目的とし,本年度は以下のような成果を得た.

(1)マルチフィジックス現象を考慮したマルチスケール残留応力・破壊力学解析手法を構築し,それを熱加工プロセスの残留応力・破壊力学評価に適用した.すなわち,この熱加工プロセスのマルチフィジックス解析手法を応用した,ミクロ組織レベルからメガ構造体に至る溶接構造体残留応力一貫解析手法を構築するとともに,得られた残留応力を考慮した破壊力学解析手法の構築手法を検討した.(2)非破壊応力計測技術による溶接残留応力ーひずみ場の三次元計測手法の精度検証として,X線回折法,圧子押込み法,DHD法,応力弛緩法の各種計測法を用いて溶接後の残留応力ーひずみ場を計測するとともに,それぞれの結果を比較考察した.(3)マルチフィジックス解析と非破壊応力計測技術を併用した溶接残留応力・破壊評価手法を用いて,溶接構造体の残留応力ならびに破壊力学パラメータを評価した.ミクロ組織レベルの評価も加味し,マルチスケールな残留応力・破壊力学評価手法の構築を試みた.さらに,これらの技術を駆使して,トータルな残留応力低減・制御法を提案し,その適正施工指針を明らかにするための方法論を検討した.いずれの研究項目においても,ほぼ研究計画通りに進捗させることができたため.船舶の建造時や保守・補修時の切断・溶接などの熱加工プロセスに伴って生じる「本質的な形状不連続や融合不良,割れなどの欠陥」,「金属材料組織に起因する強度的不均質や靭性劣化」,「残留応力・変形」は,構造体の強度・破壊に影響することが知られている.コンテナ船MOL COMFORTなどのような海難事故においても,必ずしも全ての事例の主因とまでは言えないものの,溶接や歪取りなどの熱加工部の取り扱いが極めて重要であることは論を待たず,我が国の造船・海洋構造物産業の国際競争力を高める方策の一つとしても,構造信頼性のより一層の向上が重要であり,そのためにも,熱加工プロセスの詳細にまで立ち返った総合的・包括的なアプローチに基づく新しい評価手法が求められる.そこで本研究では,船体を代表とする鋼構造物の製作・工作における切断や溶接,溶接後の熱的な歪取り作業に代表される熱加工時の「材料科学」ー「プロセス物理」ー「熱加工力学」のマルチフィジックス現象の異分野融合によって初めてもたらされる革新的な構造体信頼性評価手法を開発した.すなわち,1.マルチフィジックスモデリングによる熱加工プロセスの数値シミュレーション技術の開発2.溶接プロセス中のマルチフィジックス現象を考慮した溶接欠陥・割れの発生評価手法の構築3.マルチフィジックス現象を考慮したマルチスケール残留応力・破壊力学解析手法の構築4.マルチフィジックス現象を考慮した溶接部ミクロ組織・強度・靭性評価手法の構築5.溶接・熱加工プロセス事象の確率論的アプローチによる構造体品質・信頼性評価技術の開発研究計画全体として,おおむね順調に進展していることから,今後も当初予定通りに研究を推進する.研究計画全体として,おおむね順調に進展していることから,今後も当初予定通りに研究を推進する.研究計画の全体を通じて概ね順調に進展していることから,今後も当初計画通りに研究を推進する.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
完全情報と確率的選挙に基づく世代重複モデルによる選好の進化

平成28年度では、不完全情報下のマッチング理論を主として、勉強と研究を進めてきた。具体的には、先行研究を購読し、特に、関数解析に関して勉強し、それを手段としてさらにモデルの定着化を行った。そうしたうえで、雑誌投稿のために、論文作成を行った。タイトルは“Collective Matching with Limited Pre-information and Information Cost"にした。今の段階では、モデルと論文の構成に関して、Penn StateのVijay Krishna先生とKalyan Chatterjee先生からコメントをもらい、修正中である。また、産業政策と政府行為に関する研究分野では、2015年末に北京大学新構造経済学セミナーでの発表に基づき、新構造経済学センターと香港科技大学の王勇先生と連携しながら、政府の非合理性と学習能力、またこの学習能力が産業政策に与える影響をモデル化する研究を進めてきた。そして、研究成果を整理し、8月に同センターが主催したサマースクールに参加し、発表した。参加者から様々な意見とコメントをもらい、現段階では、そうした意見とコメントを整理している。そのうえで、発表内容に基づいて修正を行い、論文を書く予定である。10月に、Review of Economic Study誌に投稿した。さらに、LSEのMa Debin先生と共同研究も成果を得た。この研究は、ゲーム理論を歴史研究に応用した研究であり、主に用いたモデルは世代重複モデルである。現段階では、タイトルを仮に“Why People Lie about History?Collective Deviation and Individual Deviation under OLG Model"にし、論文作成のために、Ma Debin先生とメールでやり取りをしている。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。平成27年では、修士論文で議論された選挙制度の違いが個人の選好に与える影響を分析するモデルをさらに修正した上で、実地調査をし、実験で使われるモデルを設計した。これらの結果を踏まえた上で、論文を修正し、投稿する予定。具体的に、参加した学会は、東京大学ミクロ経済学ワークショップ、日本経済学会2015春大会、北京ゲーム理論アルゴリズム研究サマーキャンプ、Econometric Society Summer School、東アジアゲーム理論学会、中国制度経済学年会など。また、不確実性とダイナミックな選挙理論の研究と、政治制度との関連性研究の動向を押さえるために、“A Behavioral Theory of Elections"などを参考し、修士論文段階のモデルを修正していた。また、実験を設計している段階では、神取道宏先生・松島斉先生・川越敏司先生・葉航先生に、モデルや可能な問題・結果などについて相談し、実験の準備をしていた。また、北京大学新構造経済学センターの元で、実地調査を行い、地方産業と政治制度が地方選挙にどのような影響をしているかを分析した。このほか、新しい課題についても良い成果を獲得していた。マッチング理論の分野で、以前取り扱わなかった不完全情報や情報コストが存在する時のモデルを発展した。従来のマッチング理論では多参加者によるHigh Dimensionalityで両者の耐戦略性を同時に分析することはできなかったが、現在行っている研究は特定の選好関数の導入により、同時に分析することができた。神取先生とDuke UniversityのAtila Abdulkadiroglu先生から高く評価されていた。また、中国経済と産業政策の研究について、成果を獲得していた。2015年末に北京大学新構造経済学セミナーで発表し、発表内容は学術書の一章として出版されていた。中国経済について、主に政府の非合理性と学習能力、またこの学習能力が産業政策に与える影響をモデル化したのです。初めて先生から指示されずに、自分の意思でプロジェクトを全てアレンジすること、特に実験の遂行については難しい。色々な問題に遭遇しつつ、自力で解決することを学んだ。研究は概ね順調に進み、多くの学会で発表し、色々な意見やコメントをいただき、自分の研究を認めていた。予定より遅れている部分ももちろんある。予定していた予備実験の遂行はできず、その原因は主に計画を立てるとき遭遇する問題について認識が足りなかったことや、実験の設計や可能な問題、実際共同研究や実験をするための準備が難しいこと。そこで、より有意義かつ正確な結果を獲得するため、予備実験をせず、実験の目的・設計・問題などを更に深めることに変更した。その結果、2015年9月から、経済実験の経験がある東京大学の神取道宏先生・松島斉先生、実験経済学で著名な川越敏司先生、そして浙江大学の葉航先生に、モデルや可能な問題・結果などについて相談し、可能な問題、例えばプログラムを理解できない問題や、現実を想像させてしまう問題などを回避するため、注意すべきことについて勉強した。また、これと同時に、予定していない新たな研究も指導教官や他大学の教授に認めていただき、成果を上げていた。前述したように、マッチング理論の分野で新たな問題について研究を進めていた。その結果、この課題について、つまり不完全情報と情報コストが存在する時のマッチングモデル、神取先生とDuke UniversityのAtila Abdulkadiroglu先生から高く評価されていた。更に、中国経済と産業政策の研究も、「産業政策におけるメカニズムデザイン」というテーマで学術書の1章として出版された。上述のように、予定より遅れている部分があると同時に、予定していないさらなる研究も進めていた。計画の立て方や実験の仕方など経験を積み、今後より効率的に研究を進める。

タイトルは“Collective Matching with Limited Pre-information and Information Cost"にした。今の段階では、モデルと論文の構成に関して、Penn StateのVijay Krishna先生とKalyan Chatterjee先生からコメントをもらい、修正中である。また、産業政策と政府行為に関する研究分野では、2015年末に北京大学新構造経済学セミナーでの発表に基づき、新構造経済学センターと香港科技大学の王勇先生と連携しながら、政府の非合理性と学習能力、またこの学習能力が産業政策に与える影響をモデル化する研究を進めてきた。そして、研究成果を整理し、8月に同センターが主催したサマースクールに参加し、発表した。参加者から様々な意見とコメントをもらい、現段階では、そうした意見とコメントを整理している。そのうえで、発表内容に基づいて修正を行い、論文を書く予定である。10月に、Review of Economic Study誌に投稿した。さらに、LSEのMa Debin先生と共同研究も成果を得た。この研究は、ゲーム理論を歴史研究に応用した研究であり、主に用いたモデルは世代重複モデルである。現段階では、タイトルを仮に“Why People Lie about History?Collective Deviation and Individual Deviation under OLG Model"にし、論文作成のために、Ma Debin先生とメールでやり取りをしている。今後の研究については、主に三つの方向で研究を続けるつもりです。主とするのは修士論文、「不完全情報と確率的選挙に基づく世代重複モデルによる選好の進化」、に基づく理論展開と実験実証です。前述した通り、理論モデルはすでにいろいろな意見やコメントにより修正された。また、実験の設計の主なる設計も終わり、次は実験の執行に着手するつもりです。今年までに構築したモデルを基に、国際的な学術雑誌に投稿するレベルで必要な経済学実験を行う予定。また、浙江大学の葉航研究チームと九州大学の横尾研究室では、人間の最適反応を実際計算するコンピューターアルゴリズムの研究が行っており、できればどちらかの研究室と連携し、選挙ゲームでの最適反応の理論計算を行う予定も計上した。経済実験では、80100人の被験が必要と予定する。次に、「不完全情報下のマッチング理論」の分野での研究を進める。
収縮骨格筋の細いフィラメントのシンクロトロンX線回折

1.イメージングプレートの高速画像処理システムの開発:新しい型の積分型2次元X線検出器でイメージングプレートに記録された数Mbyteに及ぶデータを効率良く処理するため、大型計算機とマイコンの高解像度グラフィックスを利用した処理系を開発した。この処理系ではS/N向上のためランダムノイズの除去、4象元データの1象元データへの加算縮少を行なう。又、異なるデータの加算,減算等の処理を行なってファイリングし疑似カラーや等高線表示できる。層線反射の強度分布の測定はグラフィック上で組織的に行ない、パターソン関数まで自動的に計算できるようにした。2.収縮骨格筋の細いフィラメントの強度変化:収縮中、弱い細いフィラメント由来の反射がほとんどすべて強度増大を示し、それらの位置分布は弛緩状態のものに近く、硬直状態とは明らかに異なっていた。これらの強度データからパターソン関数を計算した結果、収縮中ミオシン頭部の結合による寄与の情報は得られなかった。このことは収縮中のアクチン反射の強度変化はミオシン頭部との相互作用によりアクチン分子に構造変化が誘起されることによると考えられる。一方アクチンとミオシンの重複の程度を小さくした筋肉の収縮においてもアクチン反射に強度増大が起こる。これは細いフィラメント内でアクチン分子の構造変化が協同的に起こることを強く示唆している。3.アクチン反射の時分割測定:アクチン分子と利御蛋白質トロポシオシンの構造因子が強く支配していると思われる反射について強度変化の時分割測定を行なった結果、両者とも同様の変化を示した。現在、これらの事実に基づいて、アクチン分子に構造変化が起こると仮定して、細いフィラメントの構造解析を進めている。これらの研究で収縮中アクチン分子の構造変化の果す役割の解明に一歩前進した。
拡張現実実験車による交差点事故の再現シミュレーションと予防安全方策に関する研究

本研究の目的は,重大事故に占める割合が高い交差点事故の発生メカニズムを明らかにすると共に,事故発生パターンに応じた適切な運転支援方法を実走行シミュレータによって実証的に見いだすことである.具体的には,特に市街地交差点での交通弱者(歩行者・自転車)との交通事故発生要因を分析し,安全不確認などのヒューマンエラーが発生しやすいシナリオ・交通環境条件を明らかにする.更に,テストコースにおいて典型的な交差点事故シナリオを再現し,高度な運転支援機能の有効性と受容性に関する実証実験を行う.以上より,交差点での事故を防ぐために必要な将来の運転支援/自動運転に関する知見を得るものである.なお,本研究で取り組む課題は以下の通り.(1)交差点事故における背景要因連鎖の把握(2)ヒューマンエラー防止のための運転支援アルゴリズムの開発(3)運転支援機能を実装した高機能AR実験車両の開発車両対歩行者事故件数が顕著な危険シナリオとして,信号交差点での右折車両と横断歩道付近の歩行者との衝突があるが,右折車両ドライバの横断歩行者認知遅れが直接的な事故発生要因であった.そこで,当年度は交差点右折時におけるドライバの安全確認行動を促進するための運転支援アルゴリズムの予備的検討として,右折時のステアリング自動制御による走行軌跡の安定性向上効果について検討した.具体的には,右折時の目標軌跡に基づいてドライバのステアリング操作を支援する制御システム機能を検討し,支援の程度(支援量大or支援量小vs手動運転)による走行軌跡への影響をテストコース走行実験によって調べた(実験参加者:成人10名).その結果,右折時の操舵支援機能によって交差点内での走行軌跡の安定性向上効果が確認されたと共に,運転負担が軽減されるとする実験参加者コメントが得られた.以上より,交差点での対歩行者事故防止に係わる運転支援のあり方についての基礎的知見が得られた.本年度は,ヒューマンエラー防止のための運転支援アルゴリズムを予備的に検討した.その上で,検討した運転支援機能を高機能AR実験車両に実装し,機能検証を目的としたテストコースでの予備実験を実施した.これにより,今後の研究開発の目処付けを完了した.交差点事故につながるヒューマンエラーのうち,特に認知・判断エラーの発生パターンに関してニアミスデータ等を分析する事で明らかにし,国内外の安全研究専門家との意見交換を踏まえてエラー防止・運転支援アルゴリズムを具体化する.その上で,本年度実施した対歩行者事故を含めた複数の事故パターンに対応する運転支援機能を実験車両に実装し,テストコース走行実験を通じて実証的に効果を検証する.本研究の目的は,重大事故に占める割合が高い交差点事故の発生メカニズムを明らかにすると共に,事故発生パターンに応じた適切な運転支援方法を実走行シミュレータによって実証的に見いだすことである.具体的には,特に市街地交差点での交通弱者(歩行者・自転車)との交通事故発生要因を分析し,安全不確認などのヒューマンエラーが発生しやすいシナリオ・交通環境条件を明らかにする.更に,テストコースにおいて典型的な交差点事故シナリオを再現し,高度な運転支援機能の有効性と受容性に関する実証実験を行う.以上より,交差点での事故を防ぐために必要な将来の運転支援/自動運転に関する知見を得るものである.なお,本研究で取り組む課題は以下の通り.(1)交差点事故における背景要因連鎖の把握(2)ヒューマンエラー防止のための運転支援アルゴリズムの開発(3)運転支援機能を実装した高機能AR実験車両の開発車両対歩行者事故件数が顕著な危険シナリオとして,信号交差点での右折車両と横断歩道付近の歩行者との衝突があるが,右折車両ドライバの横断歩行者認知遅れが直接的な事故発生要因であった.そこで,当年度は交差点右折時におけるドライバの安全確認行動を促進するための運転支援アルゴリズムの予備的検討として,右折時のステアリング自動制御による走行軌跡の安定性向上効果について検討した.具体的には,右折時の目標軌跡に基づいてドライバのステアリング操作を支援する制御システム機能を検討し,支援の程度(支援量大or支援量小vs手動運転)による走行軌跡への影響をテストコース走行実験によって調べた(実験参加者:成人10名).その結果,右折時の操舵支援機能によって交差点内での走行軌跡の安定性向上効果が確認されたと共に,運転負担が軽減されるとする実験参加者コメントが得られた.以上より,交差点での対歩行者事故防止に係わる運転支援のあり方についての基礎的知見が得られた.本年度は,ヒューマンエラー防止のための運転支援アルゴリズムを予備的に検討した.その上で,検討した運転支援機能を高機能AR実験車両に実装し,機能検証を目的としたテストコースでの予備実験を実施した.これにより,今後の研究開発の目処付けを完了した.交差点事故につながるヒューマンエラーのうち,特に認知・判断エラーの発生パターンに関してニアミスデータ等を分析する事で明らかにし,国内外の安全研究専門家との意見交換を踏まえてエラー防止・運転支援アルゴリズムを具体化する.その上で,本年度実施した対歩行者事故を含めた複数の事故パターンに対応する運転支援機能を実験車両に実装し,テストコース走行実験を通じて実証的に効果を検証する.
クローン病全小腸内環境解析によるバイオマーカー探索

本研究では、クローン病における小腸内環境を理解し、最終的には本邦クローン病における病態を抽出し治療の標的を集約させることを目的とした。バルーン内視鏡によりクローン病全小腸からマッピング生検を施行し、部位別の細胞制御機構を解析した。その結果、潜在的炎症は回腸全域に波及していることが示唆された。抗菌物質の一つであるHD-6産生低下を認めたことから、消化管バリア能の低下がクローン病においても示唆された。さらにHD-6の発現制御解析を行い、βカテニンとAtoh1が協調して転写活性を制御することを見出した。これまで未知の領域であるヒト小腸に関して、バルーン内視鏡はライブでの生理的な環境下における観察だけでなく、生検による上皮細胞、間質、腸内細菌を含めた小腸環境を反映した検体の採取が可能となった。そこで本研究では、これまで申請者らが解析を行ってきたヒト小腸全長における腸管上皮細胞の組成制御・機能制御をさらに発展させ、クローン病における全小腸内の上皮細胞構成、腸内細菌叢を部位別に解析を行いクローン病における小腸内環境を理解し、最終的には本邦クローン病における病態を抽出し治療の標的を集約させることである。またその補助としてヒト小腸組織の培養のおけるex vivoの小腸上皮機能、幹細胞機能評価を確立し消化管機能スクリーニング法を開発することを目的としている。本年度は研究計画に則り、バルーン内視鏡によりクローン病全小腸からマッピング生検を施行し、上皮細胞の免疫染色による細胞組成、マイクロアレイによる網羅的遺伝子発現解析を行い部位別の細胞制御機構を解析した。その結果、空腸側では炎症関連遺伝子の発現は認め無い一方で、回腸では非病変部においても炎症関連遺伝子の発現上昇を認めたことから、潜在的炎症は回腸全域に波及していることが示唆された。興味深いことに炎症の波及していない空腸側においても抗菌物質産生低下を認めたことから、消化管バリア能の低下がクローン病においても示唆された。興味深いことに炎症の波及していない空腸側においても抗菌物質の一つであるHD-6産生低下を認めたことから、消化管バリア能の低下がクローン病においても示唆された。

さらにHD-6の発現制御解析を行い、βカテニンとAtoh1が協調して転写活性を制御することを見出した。本年度の成果により、クローン病患者の全小腸における病態が明らかとなり、特に空腸病変における消化管バリア能の低下を認めたことから病因の一つである可能性が示唆された。本年度は減少する抗菌物質を同定し、発現制御機構まで明らかとした。さらにクローン病患者の内視鏡生検検体から小腸初代培養細胞の条件検討を行い一部培養に成功していることから今年度の目標はおおむね達成できたと考える。内視鏡学来年度の研究計画に則り、生検検体からDNAを採取し粘膜付着大腸菌由来のDNAを抽出することで、疾患特異的な腸内細菌叢の同定を行うと共に、患者由来初代培養細胞を用いた自然免疫応答、バリア能解析を行うことで、クローン病病態解明を試みる。試薬等が計画当初より廉価で購入可能であったため。来年度の研究計画に則り、生検検体からDNAを採取し粘膜付着大腸菌由来のDNAを抽出することで、疾患特異的な腸内細菌叢の同定を行うと共に、患者由来初代培養細胞を用いた自然免疫応答、バリア能解析を行うことで、クローン病病態解明を試みる。検討する数・種類を拡大して解析を行うため、試薬を増量して購入する予定である。
セラミック接触材を用いた水からのリン除去・回収法の開発

湖沼の富栄養化問題を解決するために、水からの栄養塩除去、特にリンの除去が求められている。本研究は、吸着除去法に着目し、硫酸鉄添着処理を施したセラミックスを用い、水からのリンの除去に関して基礎的な研究を行ったものである。セラミックスに対して硫酸鉄処理を行うことでリン除去性能が向上する現象については、硫酸鉄がセラミックス表面より液相中へ徐々に放出されることによる、リン酸鉄生成およびその沈殿により説明できることを示した。一方で、硫酸鉄の放出が無くなるほどに洗浄を行ったセラミックスにおいてもリン除去性能の向上が見られたため、セラミックス表面における硫酸鉄の存在もリン除去に寄与していることが示唆された。また、吸着したリン酸をアルカリで洗浄することで脱離できることを実験的に明らかにした。さらに、液相中へ溶出する鉄が2価のイオンであるのに対してリンが水から除去される際に形成されるリン酸鉄の沈殿が3価の鉄であることに着目し、溶存鉄(II)の存在する条件下でオゾンばっ気を行って強制的に酸化させ、大量のリン酸鉄の生成を確認した。そのため、水中のリンをリン酸鉄の形態で沈殿させるためには、まず2価の溶存鉄イオンを水中へ放出し、何らかの酸化力によって鉄イオンを3価に変化させ、リン除去を促進できることが明らかになった。水からリンを除去するために用いるセラミックの設計方針としては、2価の鉄イオンを表面に立ち上がらせるか、溶存態の鉄として溶け出すように表面に鉄分子等を析出させることが重要であることがわかった。さらに、2価の溶存鉄を酸化させる方法を制御することにより、リン酸の除去と鉄イオンの流出を制御できることが明らかになり、新たな処理プロセスを考案する可能性が示された。水からのリンの吸着除去および回収に関する基礎実験を行った。土壌改良材として用いられる安価なセラミックスを硫酸鉄処理することでリン除去能力の向上が見られたが、その機構について詳細な検討を行った。その結果、硫酸鉄処理したセラミックスには鉄イオンの徐放性があり、リン酸鉄として沈殿除去がなされていることが明らかになった。その速度は、液中での鉄イオン濃度に依存するが、硫酸鉄処理前のセラミックスによる除去分と足しても、除去能力を十分説明できなかったため、硫酸鉄がセラミックス表面に担持され、リン酸を吸着しているものと考えられた。また、吸着除去およびリン酸鉄の形態における除去沈殿を促進するために、鉄イオンのどのような種類が最も有効であるのか、各種鉄化合物の粉末とリン酸を混合して、液相からのリン除去速度について比較した。その結果、金属鉄によるリン除去が他の化合物と比較して卓越し、金属鉄が溶存イオンに変化した後にリン酸鉄を形成していることが明らかになった。また、吸着したリンを回収する方法として、酸処理、アルカリ処理、有機溶剤処理等を比較したところ、アルカリ処理が最も回収率が高く、有効であることがわかった。また、アルカリ処理したセラミックスに硫酸鉄処理することで再度吸着剤として利用可能であることがわかったが、吸着性能は初回の場合よりも低下する傾向が見られた。さらに、水路あるいはろ過塔の装置で吸着除去を進める際の、装置容積、流量、吸着材更新頻度を求めるための、動力学的解析についても開始し、モデル計算と実験結果との整合性を得るに至った。湖沼の富栄養化問題を解決するために、自らの栄養塩除去、特にリンの除去が求められている・本研究は、吸着除去法に着目し、硫酸鉄添着処理を施したセラミックスを用い、水からのリンの除去に関して基礎的な研究を行ったものである。

セラミックスに対して硫酸鉄処理を行うことでリン除去性能が向上する現象については、硫酸鉄がセラミックス表面より液相中へ徐々に放出されることによる、リン酸鉄生成およびその沈殿により説明できることを示した。一方で、硫酸鉄の放出が無くなるほどに洗浄を行ったセラミックスにおいてもリン除去性能の向上が見られたため、セラミックス表面における硫酸鉄の存在もリン除去に寄与していることが示唆された。また、吸着したリン酸をアルカリで洗浄することで脱離できることを実験的に明らかにした。さらに、液相中へ溶出する鉄が2価のイオンであるのに対してリンが水から除去される際に形成されるリン酸鉄の沈殿が3価の鉄であることに着目し、溶存鉄(II)の存在する条件化ではオゾンばっ気を行って強制的に酸化させ、大量のリン酸鉄の生成を確認した。そのため、水中のリンをリン酸鉄の形態で沈殿させるためには、まず2価の溶存鉄イオンを水中へ放出し、何らかの酸化力によって鉄イオンを3価に変化させ、リン除去を促進できることが明らかになった。水からリンを除去するために用いるセラミックの設計方針としては、2価のイオン鉄を表面に立ち上がらせるか、溶存態の鉄として溶け出すように表面に鉄分子等を析出させることが重要であることがわかった。さらに2価の溶存鉄を酸化させる方法を制御することにより、リン酸の除去と鉄イオンの流出を制御できることが明らかになり、新たな処理プロセスを考案する可能性が示された。