hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
チューリップの化学分類に関する研究

本研究は、チューリップ品種並びに園芸品種の花弁の色素分布と品種成立の情報から系統的分類法の構築を試みることを目的とする。花弁色素分析の結果、7種の主要色素を同定し、これらをマーカーとして414品種のクラスター解析を行い、PgとCyを主体とする310品種とDpを主体とする104品種に大別された。園芸品種はDpを主体とした紫色系統の野生種から分化したと考えられ、品種群が成立したものと結論した。チューリップ属品種および園芸品種について、系統学的あるいは遺伝学的な根拠から分類することは不可能とされ、人為分類に留まっている。本研究は、花弁の色素分布と品種成立の情報から系統的位置関係を把握し、また、交配雑種後代の色素生合成遺伝の情報を踏まえ、色素化学的な分類によるチューリップ属品種の成立を明らかにする。そのため、化学分類の指標として重要な主要アントシアニン色素14種類の化学構造を決定する必要がある。また、国内で販売されている約200系統の園芸品種に加えて、富山県と新潟県で育成・保存されている品種並びに原種について、高速液体クロマトグラフ法により定性・定量分析を行う。クラスター分析の結果から樹形図を作成し、チューリップの系統的位置関係を解析する。最終的にチューリップ品種の成立を明らかにし、それらの系統的分類法の構築を試みる。1.園芸品種と原種のアントシアニン色素の分析:アントシアニンの分析法は、Li, J.-B.,他. Phytochemistry, 69,3166-3171, 2008の方法で行った。チューリップ花弁の重量を秤量し、抽出溶媒(酢酸-メタノールの1:1混液)で浸積後、抽出溶液を高速液体クロマトグラフィー(HPLC)で定性・定量分析した。2.未知色素の抽出のためのチューリップ品種栽培:チューリップ品種を栽培し、相当量の花被を材料として確保した。3.未知色素を含む14種類のアントシアニンの抽出・単離と化学構造の決定:花被材料を用いてアントシアニンを単離するための分画を調整した。4. SAS統計ソフトを用いたクラスター分析:Li, J.-H.,他. Phytochemistry, 71, 1342-1349,2010に記載のSAS統計ソフトを用いたクラスター分析を行った。本研究は、チューリップ品種並びに園芸品種の花弁の色素分布と品種成立の情報から系統的位置関係を把握し、また、交配雑種後代の色素生合成遺伝の情報を踏まえ、色素化学的な分類による品種の成立を明らかにし、それらの系統的分類法の構築を試みることを目的とする。まず花弁色素の分析の結果、1Pg3R、2Pg3R2"A、3Cy3R、4Cy3R2"A、5Dp3R、6Dp2"A、7Dp3R3"Aの7種の主要色素を同定した。これらをマーカーとして415品種のクラスター解析を行い、PgとCyを主体とする311品種(A群)とDpを主体とする104品種(B群)の二グループに大別された。A群はさらに、アセチル基を少なく保有する群(151品種)、PgとCyが共存し2"位のアセチル化(2"A)が比較的進んだ品種群(107品種)並びにPgを優性型として2"A(2"アセチル化)が特に強い品種群(53品種)の3者に分別された。B群はDpを優性色素とする品種群であって大きく2つのサブクラスターに分離し、チューリップの原種とされる品種が多く見出され、従って野生種はDp優性型であったと判断され、加えて、強いアセチル化活性を有していた。また、相関性から系統分化がエステル結合が外れる方に向かうものと考察された。A群の小サブクラスターにおいてPg優性型品種群の2"Aが過度に強固であることを考慮すると、チューリップの系統分化の方向性としてはDp→Pg→Cyであると考えられ、Cyを主体とし2"Aの活性がほとんどないものが最劣性の品種と推察された。最も特徴的なことは、Pg、Cy、Dpの3者が共存する傾向にあり、それらの占有率の遺伝形質については、不完全優性的であると推定された。以上の結果から園芸品種について、系統群はDpを主体とした紫色系統の野生種から分化したと考えられ、続いて劣性型のPgまたはCyを比較的多く含む赤色花並びにアシアニック系の白色花が出現し、今日あるチューリップ品種群が成立したものと結論した。

また、国内で販売されている約200系統の園芸品種に加えて、富山県と新潟県で育成・保存されている品種並びに原種について、高速液体クロマトグラフ法により定性・定量分析を行う。クラスター分析の結果から樹形図を作成し、チューリップの系統的位置関係を解析する。最終的にチューリップ品種の成立を明らかにし、それらの系統的分類法の構築を試みる。1.園芸品種と原種のアントシアニン色素の分析:アントシアニンの分析法は、Li, J.-B.,他. Phytochemistry, 69,3166-3171, 2008の方法で行った。チューリップ花弁の重量を秤量し、抽出溶媒(酢酸-メタノールの1:1混液)で浸積後、抽出溶液を高速液体クロマトグラフィー(HPLC)で定性・定量分析した。2.未知色素の抽出のためのチューリップ品種栽培:チューリップ品種を栽培し、相当量の花弁を材料として確保した。3.未知色素を含む14種類のアントシアニンの抽出・単離と化学構造の決定:花弁材料を用いてアントシアニンを単離するための分画を調整した。4. SAS統計ソフトを用いたクラスター分析:Li, J.-H.,他. Phytochemistry, 71, 1342-1349,2010に記載のSAS統計ソフトを用いたクラスター分析を行った。1.園芸品種と原種のアントシアニン色素の分析:園芸品種14種および7種類の原種(プルケラ属)の花被に含まれるアントシアニンを分析した。分析した既知色素は、標品と直接比較することにより、1ペラルゴニジン3-ルチノシド(以下Pg3R)、2ペラルゴニジン3-ルチノシド-2"-アセテート、3シアニジン3-ルチノシド、4シアニジン3-ルチノシド-2"-アセテート、5デルフィニジン3-ルチノシド(以下Dp3R)、6デルフィニジン3-ルチノシド-2"-アセテート(以下Dp2"A)、7デルフィニジン3-ルチノシド-3"-アセテートと同定した。また、未知色素afについても、それらの含量を測定した。2.未知色素の抽出のためのチューリップ品種栽培:平成24年3月に開花したバルバトス、コンプリメント、ムスカデットのチューリップ花弁を採取した。これらは、未知色素分析のための材料として確保し、酢酸ーメタノール(1:1)の溶液で色素を抽出後、減圧下溶媒を留去し、エキスを冷凍庫内で保存した。3. SAS統計ソフトを用いたクラスター分析:共同研究者である中山真義氏が分析したチューリップ約200系統の花被のアントシアニン色素についてクラスター分析を行った。現在、データを整理し樹形図を作成中である。1.園芸品種と原種のアントシアニン色素の分析:既知色素は、標品と直接比較することにより、(1)ペラルゴニジン3-ルチノシド(以下Pg3R)、(2)ペラルゴニジン3-ルチノシド-2"-アセテート、(3)シアニジン3-ルチノシド、(4)シアニジン3-ルチノシド-2"-アセテート、(5)デルフィニジン3-ルチノシド(以下Dp3R)、(6)デルフィニジン3-ルチノシド-2"-アセテート(以下Dp2"A)、(7)デルフィニジン3-ルチノシド-3"-アセテートと同定した。2.未知色素の抽出のためのチューリップ品種栽培:平成24年3月に開花した4品種約2,000球分のチューリップ花弁を採取した。3.未知色素のアントシアニンの抽出・単離と化学構造の決定:未知色素は、agと仮称する7種の主要アントシアニン色素であり、これらの501nm529nmの可視部吸収スペクトルデータから、色素a、b、dおよびfはシアニジン(以下Cy)をアグリコンとする配糖体、また、色素c、eおよびgはペラルゴニジン(以下Pg)をアグリコンとする配糖体と推定した。
霊長類の内嗅皮質－海馬系における空間情報符号化の神経基盤解明

げっ歯類の研究より,内嗅皮質にはグリッド細胞など,海馬には場所細胞などの存在が知られており,これらの細胞集団からなるネットワークが周期性徐波(シータ波)の時間的枠組みの中で活動することにより,記憶の空間的文脈が符号化されると考えられている.一方,内嗅皮質ー海馬系の空間情報符号化に関する霊長類(ヒトを含む)の研究は少なく未解明の点も多い.本研究では霊長類の内嗅皮質ー海馬系による空間情報の符号化機構,とくに周期性徐波の関与を明らかにするため,サルが場所移動課題を遂行中に内嗅皮質と海馬(歯状回やCA1領域)から神経(電場電位とニューロン)活動を同時記録し,1内嗅皮質ニューロンの空間応答特性,2内嗅皮質での周期性徐波の有無および電場電位位相とニューロン発火との時間関係,3内嗅皮質と海馬との神経活動相関を検討する.本年度は,昨年度に直線走路上で往復移動を訓練したサルを用い,まず貫通路を刺激しながら海馬で誘発電位を記録し深部プロフィールを作製して内嗅皮質の脳定位座標を推定後にニューロン活動の記録電極を内嗅皮質直上に慢性埋め込みした.数日後に深部方向に電極を進め,ニューロン活動が記録できることを確認後に,サルに直線走路を往復運動させた.記録したニューロン活動について,直線走路上での発火頻度マップの作製と発火タイミングの自己相関解析を行い,それぞれ,空間応答特性と発火の周期性について検討した.本年度は総数9個の内嗅皮質ニューロンを記録した.これら9個中6個のニューロンは有意な空間応答性を示したが,徐波帯域での周期性を示すニューロンはなかった.以上より,サルの内嗅皮質ニューロンは,1げっ歯類と同様に発火頻度による符号化を介した空間情報処理を行なっていること,および,2げっ歯類とは異なり,周期性徐波のような単純な時間符号化を介した情報処理は行なっていないことが示唆された.前年度に問題として浮上してきた、覚醒状態での神経活動記録実験におけるサルの頭部シェーキング(身震い)行動の出現頻度は訓練により減少し、記録実験の目処はなんとかたったけれども、日によってはこの行動が頻繁に起こることもあり、本年度も期待していたほどには実験効率が上がらなかったため。今後も引き続き、サルの頭部シェーキング行動を助長するような状態(ヘッドキャップ部の皮膚感染症や、往復移動時の頭部への記録ラインの接触など)に注意するとともに、同行動を抑制すべくさらにに工夫する(たとえば、記録ラインを必要としないバッテリー駆動のデータロガーの開発など)。すでに、覚醒行動下での内嗅皮質ニューロンの記録実験は進みつつあるので、さらに実験を積み重ねてデータを増やす。また行動課題は、現在は直線走路上での往復に限っているが、グリッド特性等のニューロン活動の空間応答特性の詳細を明らかにするため、より広い環境(実験室内全体)での歩行移動も試みる。さらに、記録データの解析を進めてサル内嗅皮質ニューロンの応答特性を明らかにし、成果を学会で報告する。げっ歯類の研究より,内嗅皮質にはグリッド細胞など,海馬には場所細胞などの存在が知られており,これらの細胞集団からなるネットワークが周期性徐波(シータ波)の時間的枠組みの中で活動することにより,記憶の空間的文脈が符号化されると考えられている.一方,内嗅皮質ー海馬系の空間情報符号化に関する霊長類(ヒトを含む)の研究は少なく未解明の点も多い.本研究では霊長類の内嗅皮質ー海馬系による空間情報の符号化機構,とくに周期性徐波の関与を明らかにするため,サルが場所移動課題を遂行中に内嗅皮質と海馬(歯状回やCA1領域)から神経(電場電位とニューロン)活動を同時記録し,1内嗅皮質ニューロンの空間応答特性,2内嗅皮質での周期性徐波の有無および電場電位位相とニューロン発火との時間関係,3内嗅皮質と海馬との神経活動相関を検討する.本年度は1頭のサルを用い、まず直線走路の走行訓練と記録実験室内での睡眠訓練を施行後、脳定位固定操作のための歯科用セメント製ヘッドキャップをサルの頭部に外科的に取付けた。次に内嗅皮質の位置を正確に同定するため、貫通路を刺激しながら海馬で誘発電位を記録した。刺激電極と記録電極を系統的にシフトさせながら数トラック分の深部プロフィールを作製し、歯状回での誘発電位が最大となる脳定位座標を決定した。この部位に刺激電極を留置した状態で内嗅皮質に向けて神経活動記録電極を刺入し、内嗅皮質における誘発電場電位とニューロン活動を記録・解析した。その結果、内嗅皮質での誘発電場電位のプロフィール作製には一定の成功を収めたが、まだコリジョンテスト(ニューロンの活動電位発生に同期して神経軸索を刺激すると、順行性と逆行性の活動電位が衝突して、逆行性刺激による活動電位発生が見られなくなる現象)陽性例がなく、歯状回と直接結合を有する内嗅皮質の部位の同定には至っていない。手術前の場所移動課題訓練およびヘッドキャップ取付け手術は順調に進んだが、手術後の再訓練でサルが頭部をブルブルッと振る行動(シェーキング)を頻回に行うようになり、この抑制にかなりの時間を要している。シェーキングが起こると、記録電極に動きが生じニューロン活動を安定して記録することができなくなると同時に、電極刺入部位周辺の神経組織の微細損傷が生じるため、後日に同じ電極刺入トラックで良好な神経活動記録を得ることが困難となる。従って、訓練によりシェーキングを減らすことは、本研究において極めて重要なステップである。

げっ歯類の研究より,内嗅皮質にはグリッド細胞など,海馬には場所細胞などの存在が知られており,これらの細胞集団からなるネットワークが周期性徐波(シータ波)の時間的枠組みの中で活動することにより,記憶の空間的文脈が符号化されると考えられている.一方,内嗅皮質ー海馬系の空間情報符号化に関する霊長類(ヒトを含む)の研究は少なく未解明の点も多い.本研究では霊長類の内嗅皮質ー海馬系による空間情報の符号化機構,とくに周期性徐波の関与を明らかにするため,サルが場所移動課題を遂行中に内嗅皮質と海馬(歯状回やCA1領域)から神経(電場電位とニューロン)活動を同時記録し,1内嗅皮質ニューロンの空間応答特性,2内嗅皮質での周期性徐波の有無および電場電位位相とニューロン発火との時間関係,3内嗅皮質と海馬との神経活動相関を検討する.本年度は,昨年度に直線走路上で往復移動を訓練したサルを用い,まず貫通路を刺激しながら海馬で誘発電位を記録し深部プロフィールを作製して内嗅皮質の脳定位座標を推定後にニューロン活動の記録電極を内嗅皮質直上に慢性埋め込みした.数日後に深部方向に電極を進め,ニューロン活動が記録できることを確認後に,サルに直線走路を往復運動させた.記録したニューロン活動について,直線走路上での発火頻度マップの作製と発火タイミングの自己相関解析を行い,それぞれ,空間応答特性と発火の周期性について検討した.本年度は総数9個の内嗅皮質ニューロンを記録した.これら9個中6個のニューロンは有意な空間応答性を示したが,徐波帯域での周期性を示すニューロンはなかった.以上より,サルの内嗅皮質ニューロンは,1げっ歯類と同様に発火頻度による符号化を介した空間情報処理を行なっていること,および,2げっ歯類とは異なり,周期性徐波のような単純な時間符号化を介した情報処理は行なっていないことが示唆された.前年度に問題として浮上してきた、覚醒状態での神経活動記録実験におけるサルの頭部シェーキング(身震い)行動の出現頻度は訓練により減少し、記録実験の目処はなんとかたったけれども、日によってはこの行動が頻繁に起こることもあり、本年度も期待していたほどには実験効率が上がらなかったため。サルにとってシェーキングは自然な行為なので完全に抑制することは困難であるが、現時点での行動訓練を継続するとともに、シェーキングを助長する原因(たとえば感染などによるヘッドキャップ付近の皮膚の状態不良や、歩行移動時の頭部への記録ラインの接触など)を抑制することにより頻度を減少させるべく努める。これまでの人員に加え次年度は1名の研究員を動員し、研究の推進を図る。今後も引き続き、サルの頭部シェーキング行動を助長するような状態(ヘッドキャップ部の皮膚感染症や、往復移動時の頭部への記録ラインの接触など)に注意するとともに、同行動を抑制すべくさらにに工夫する(たとえば、記録ラインを必要としないバッテリー駆動のデータロガーの開発など)。すでに、覚醒行動下での内嗅皮質ニューロンの記録実験は進みつつあるので、さらに実験を積み重ねてデータを増やす。また行動課題は、現在は直線走路上での往復に限っているが、グリッド特性等のニューロン活動の空間応答特性の詳細を明らかにするため、より広い環境(実験室内全体)での歩行移動も試みる。さらに、記録データの解析を進めてサル内嗅皮質ニューロンの応答特性を明らかにし、成果を学会で報告する。理由:サルのシェーキングを抑えるための行動訓練に予想以上の時間を要し神経活動記録実験が遅れたため、記録実験に関わる人件費の支出がなくなった。
高度経済成長期における低金利政策の実効性についての実証的研究

高度経済成長期において低金利政策が実行されていたとされる金融市場には、日本銀行貸出市場、預金市場、民間金融機関貸出市場、社債市場、政府金融機関貸出市場などがある。このうち、民間金融機関貸出市場と比較しながら、社債市場における低金利政策の実効性を研究の主課題とした。従来の研究では、社債市場における低金利政策の実効性については比較的自明なものとされていたが、包括的な研究は乏しかった。そこで、社債の発行目的に関する統計(借入金の返済が主目的)や社債発行残高と金融機関貸出の相関などをOLSによる残差分析やグレンジャーテストによる因果検定によって調べ、社債市場における人為的低金利政策の有効性が1960年代中頃から低下していったことを明らかにした。ところで、従来の研究ではマクロデータに基づくものがほとんどであるため、企業を差別的に取り扱うという人為的低金利政策の本質を無視してしまうことになる。また、どのような基準で信用の割当が行われていたかを知ることも(人為的低金利政策が意図した)成長政策の評価に不可欠である。そこで、当時社債の発行がもっとも優遇的に認められていた鉄鋼企業について個別バランスシートを使ったミクロ的な実証研究をあわせて行った。それによると、上位企業ほど社債発行の自由度が高いが、上位企業でも好きなだけの社債を発行できたわけではなく、上位鉄鋼企業においてすら社債市場における信用割当に直面していたのである。次の諸点を今後の研究課題としたい。(1)社債市場において低金利政策が実効的であったと考えられるが、他の金融市場ではどうであったのか。政府系金融機関の歴史的な役割の検討は今日的な課題でもあろう。(2)社債市場における低金利政策の実現がわが国の金融構造にとのような影響を与えたのか。(3)諸外国においても似たような政策がとられていたのであろうか。
新しい船舶操縦性モデに関する総合的研究

本研究は、新しい船舶操縦性モデルを導入するための基礎実験および船体とプロペラと舵に流体力学モデルを導入することに主眼を置いており、次の成果を得た。1.肥大船が直進、斜航および施回している時の船体まわりの流れを、CFDを用いて計算するプログラムを作成した。得られた結果は実験値の傾向を良く説明している。2.船長2.5mを持つ数式船型、貨物船型、タンカー船型の斜航状態におけるプロペラ面での伴流分布を計測し、プロペラ面全体および右舷側、左舷側の公称伴流率が斜航角と共に変化する様子を実験的に明らかにした。また3隻の船型について舵角試験を実施し、干渉流体力を実験的に明らかにした。3.クロス・フローモデルによる斜航中の船体に動く流体力を計算するプログラムを作成した。4.SQCMモデルを船体と舵に適用し、その有用性を確かめた。5.船体として、小アスペクト比を持つ翼および実船型をプロペラの前方に置き、船体・プロペラと舵との相互干渉作用を明らかにした。6.肥大船が直行・斜航・施回する時の船体表面圧力分布の計測を行い、横力とモーメントを求めた。またMMGモデルによる流体力の計算を行ない実験値と比較した。船尾の流場と船全体の圧力分布と作用流体力の性質が明らかになった。7.肥大船の自航試験、舵角試験、施回試験を行い、各種流体力の性質を明らかにした。8.一様流中でマリナ-舵のホーン部と可動部に働く流体力および等価舵と台形舵に働く流体力を計測して、その性質を明らかにした。特にマリナ-舵の舵トルクの特徴を通常舵と比べて明らかにした。今年度は、新しい船舶操縦性モデルを導入するための基礎実験およびプロペラと舵に流体力学モデルを導入することに主眼を置いており、次の成果を得た。1.肥大船が直線および斜航している時の船体まわりの流れを,CFDを用いて計算するプログラムを作成した。3.クロス・フローモデルによる斜航中の船体に働く流体力を計算するプログラムを作成した。4.簡易舵モデルとSQCMモデルを舵に適用し、その有効性を確かめた。5.船体として、小アスペクト比を持つ翼をプロペラの前方に置き、プロペラと舵との相互干渉作用を明らかにした。6.肥大船が直行・斜航・旋回する時の船体表面圧力分布の計算を行ない、横力とモーメントを求めた。またMMGモデルによる流体力の計算を行い実験値と比較した。7.肥大船の自航試験、舵角試験、旋回試験を行い、各種流体力の性質を明らかにした。8.一様流中でマリ-ナ舵のホーン部と可動部に働く流体力および等価舵と台形舵に働く流体力を計測して、その性質を明らかにした。今年度は、前年度に導入した船舶操縦性モデルを実船型に適用することに主眼をおいており、次の成果を得た。1.肥大船が斜航および旋回している時の船体まわりの流れと流体力を、CFDを用いて計算するプログラムを作成した。2.マリナ-舵と通常舵の模型を用いて、一様流中における流体力、特に舵トルクの計測を行い、両者の違いを明らかにした。

3.船長2.5mの数式船型(Wigley)、貨物船型(Series-60)、タンカー船型(GBT)の舵角試験を行い、実験的に干渉流体力を明らかにした。4.肥大船の旋回運動中の流場と船体表面の圧力分布の計測を行い、船尾付近の流場と船全体の圧力分布および作用する流体力の性質を明らかにした。5.クロス・フローモデルを用いて、斜航船体に働く流体力を求める方法の精密化を行った。6.パネル法の一つであるSQCMを舵付きの数式船型および肥大船型に適用して、プロペラとの干渉流体力の計算を行い、実験値と比較して、計算法の有用性を確かめた。
山岳地における気温・日射量を指標とした融雪強度モデルの汎用化と雪崩防災への適用

気温と日射量から融雪強度を推定するTemperature-Radiation Index Melt Modelの山岳地における汎用化手法の構築を目的として、多地点での融雪熱収支観測データに基づきモデル係数の変動特性を調べた。また、本モデルと積雪層浸透モデルを組み合わせて得られる積雪底面流出量の短時間変化に着目して,湿雪全層雪崩の危険度評価手法を検討した。その結果、モデル係数を決定する手法の開発までは至らず、今後の課題として残されたが、積雪層浸透モデルについては新たなモデルを提示することができた。本成果は,気象データが限られる山岳地域の融雪期の雪崩に対して,実用的な発生予測手法の確立につながる。本課題は,気温と日射量から融雪強度を高精度に推定するTemperature-Radiation Index Melt Modelの山岳地における汎用化手法の構築と雪崩防災への適用を目的としている。このモデルには地域や季節によって変わる係数が含まれていることが汎用化のネックであり,本課題では多様な気候条件下にある山岳地での集中的な観測に基づき,指標気候値による係数のパラメータ化を行う。研究初年度である平成23年度は,中部山岳地帯を南北に貫くように,大佐渡山地(800m),立山室堂(2450m),志賀高原(1620m),乗鞍高原(1590m),宝剣岳千畳敷(2630m),富士山南斜面(2400m)の6地点で融雪熱収支観測の準備を進め,平成23年11月までに観測体制を確立した。また,Temperature-Radiation Index Melt Modelと積雪層浸透モデルを組み合わせて得られる積雪底面流出量の短時間変化に着目して,湿雪全層雪崩とスラッシュ雪崩の危険度評価手法を開発するため,大佐渡山地,立山室堂,宝剣岳千畳敷,富士山南斜面に雪崩監視用のインターバルカメラを取り付けるとともに,大佐渡山地斜面に融雪ライシメータを設置した。さらに,できるだけ多様な気候下でのデータを得るため,平成23年6月にCentro de Investigacion en Ecosistemas de laPatagoniaと共同でチリ・パタゴニアのポルテスエロイバニェス(1100m)に融雪熱収支観測及び雪崩監視用の測器を設置し,観測を開始させた。この観測では,一時期,温湿度計及びカメラに不具合が生じたが,海外共同研究者の協力により回復した。現在,各地点とも正常にデータ取得ができており,完全に消雪するまで観測を継続し,その後直ちに熱収支解析を行った上でモデル係数を算出する予定である。1)各種現地観測:融雪熱収支観測、斜面ライシメータ観測、雪崩監視等の現地観測を積雪が完全消雪するまで継続して実施した。なお、斜面ライシメータ観測と雪崩監視は大佐渡山地の観測環境が良好ではないため、魚沼市大白川において実施した。2)融雪強度モデル(Qm=aKd+bTa+c)の係数a、b、cの決定及び係数と気象要素との関係解析:平成24年度の観測データを用いて融雪熱収支解析を行い、融雪強度モデルの各係数を決定した。平成23年度の各係数と合わせて、合計17事例について各係数と気象要素や熱収支特性との関係を分析した。その結果、係数a、bの変動は、雪面アルベド、気温関連熱量(長波収支+顕熱+潜熱+降雨熱量)が融雪熱量に占める割合にそれぞれ対応していることが明らかになった。また、係数cは夜間にbTaが過大になるのを調整する役割を果たしていることが分かった。3)融雪強度モデルの汎用化の検討:融雪期の平均雪面アルベドは融雪期の期間や積雪変態の進行と関係があるため、係数aのパラメータ化には積雪深、気温、降水量を組み合わせた検討が必要であると考えられる。一方、係数bは気温関連熱量と関係する気温、風速、雨量によるパラメータ化の可能性が示唆された。4)雪崩発生と積雪底面流出量の関係解析:斜面ライシメータのデータを用いて斜面積雪に適した積雪層浸透モデルの係数を求めた結果、平地積雪で得られている最適係数の半分程度の値となった。これは平地と斜面の水の浸透過程の違いが係数の違いとして現れたものと考えられる。また、斜面の積雪底面流出量とクラック発生や全層雪崩発生との間には関連が見い出され、日最大積雪底面流出量が2mm/hを超え始めると全層雪崩が頻発する傾向があることが分かり、雪崩危険度評価手法を考える上で、重要な知見が得られた。このモデルには地域や季節によって異なる係数が含まれていることが汎用化のネックであり,本課題では多様な気候条件下にある山岳地での集中的な観測に基づき,指標気候値による係数のパラメータ化を行う。

平成24年度の研究実績の概要は以下の通りである。1)各種現地観測の実施:平成23年度に開始させた各種現地観測(融雪熱収支観測、斜面ライシメータ観測、雪崩監視等)を積雪が完全消雪するまで継続して実施した。また、平成24年度積雪期も冬季前に観測体制を整え、平成23年度同様に観測を実施した。なお、チリの2箇所目の観測点の適地(ステップ気候環境にあるコヤイケアルト)が早期に定まったため、計画を1年早めて平成24年11月に観測体制を整え、観測をスタートさせた。2)融雪強度モデルの係数の決定とその変化要因の分析:平成23年度の観測で得られたデータを用いて融雪熱収支解析を行い、その結果の重回帰分析から融雪強度モデルの各係数を決定した。現在、係数に違いをもたらす要因を分析中であり、日射量の係数には観測地の平均的な雪面アルベドが、気温の係数及び定数項には長波収支・顕熱・潜熱・雨水熱量の地域特性が関係していることが明らかになった。3)積雪層浸透モデルの改良:平成23年度の大佐渡山地の斜面ライシメータ観測で得られたデータを分析し、その信頼性の評価や斜面と平地の相違点・共通点の分析を行った。その結果、観測データは積雪底面流出量の総量が想定される水量よりも大きいことが明らかになり、積雪層浸透モデルの改良の検討は平成24年度のデータが得られた後に再検討することにした。1)融雪熱収支観測、斜面ライシメータ観測、雪崩監視等の現地観測を今年度も実施した。なお、斜面ライシメータ観測と雪崩監視は魚沼市及び南魚沼市において実施した。2)本研究課題で得られた融雪強度モデル(Qm=aKd+bTa+c)の係数は,係数aが0.3020.601,係数bが1.619.6,係数cは-50.0-0.9の範囲となり,地点によって係数の最適値に大きな違いがみられた.係数aは全天日射量にかかる係数であることから,雪面アルベドの違いを反映していることが明らかになった。一方,係数bと長波収支・顕熱・潜熱・雨水熱量(気温が関連した熱収支成分)の合計が融雪熱量に占める割合との間には正の相関が認められ,係数bが各地点の融雪熱収支特性を反映していることが明らかになった。しかし、メッシュ気候値等の指標気候値から任意地域のモデル係数を決定する手法の開発まではいたらず、今後の課題として残された。3)積雪層浸透モデル(非線型べき乗貯留関数モデル)に含まれる係数を斜面ライシメータの観測データから決定したところ、0.5×10-43.2×10-4の範囲であることが明らかになった。この係数を用いることによって、斜面における積雪底面流出量の推定が可能である。前年度に見られた日最大積雪底面流出量が2mm/hを超え始めると全層雪崩が頻発する傾向は有意義な知見であることが今年度も確認されたが、厳冬期には1mm/h程度の日最大積雪底面流出量でも全層雪崩が発生することがあり、このような時期による違いを危険度評価手法に反映させることが重要である。4)2014年9月に御嶽山水蒸気噴火が発生し、火山灰や火砕流堆積物が山地斜面に堆積したため、融雪期の雪泥流や融雪泥流の発生が懸念された。そこで本研究課題で開発した融雪強度モデルと積雪層浸透モデルを御嶽山に適用し、融雪量と積雪底面流出量の推定を行った。
放物型方程式論に基づく複素Ｇｉｎｚｂｕｒｇ－Ｌａｎｄａｕ方程式の研究

本研究では複素ギンツブルク・ランダウ(CGL)方程式を非線型放物型方程式論の観点から研究する。CGL方程式は様々な非線型現象の時間発展を記述する方程式の定常状態がパラメータによって不安定化する臨界値に於いて、定常解周りの緩やかな振動を記述する振幅方程式として導出される。その為CGLに対し詳細な研究を行う事で定常状態の不安定化を起こす様々な非線型現象に共通した不安定化のメカニズムを解析する事が出来る。本研究の位置付けはCGLの詳細な研究に対して数学的な基礎付けを与える基礎研究であり、初期値問題の可解性・解の時間挙動、時間周期解の存在を扱う。
水生植物の根圏機能を高度に活用した水環境汚染化学物質の効率的浄化法の開発

水生植物の根圏における微生物集積、定着メカニズムを遺伝子レベルで推定することを目的として、ウキクサ根圏から分離されたSphingobium fuliginis OMI株と水生植物との共生時における遺伝子発現解析を実施した。OMI株は、ウキクサ/コウキクサとの共生下では、化学走化性に関する遺伝子群を高発現させることでウキクサ/コウキクサ根圏へ移動し、IV型線毛合成に関する遺伝子群を高発現させることで、ウキクサ/コウキクサの根面に付着するメカニズムが推定できた。この成果は、水生植物ー根圏微生物共生系の活用による水質浄化システムの効率化や高度な制御につながる基礎的知見となるものと考えている。研究代表者らは、これまでの研究で、水生植物と根圏微生物の共生システムが、栄養塩類のみならず難分解性の化学物質浄化促進作用を有しており、水生植物根圏に化学物質分解能に長けた特殊な微生物が選択的に集積、活性化されていることを明らかにしてきた。本研究では、水生植物が根圏にどのような機能を有する微生物群を集積させ、活性化させようとしているのか、また、微生物群がそのはたらきかけにどのように応答しているのかについて、遺伝子発現のレベルで明らかにし、人為的に根圏微生物群を制御した効率的水質浄化技術開発につなげるための知見の集積と制御因子の解明を目的としている。平成24年度は、「水生植物がその根圏にどのような機能を有する微生物群を集積しようとしているのか?」を明らかにすることに主眼をおいた実験を実施した。まず、環境中の微生物群の機能遺伝子を網羅的に解析するためのDNAマイクロアレイのデザインを実施し、各種化学物質分解遺伝子、元素循環関連遺伝子、金属代謝関連遺伝子、抗生物質耐性遺伝子など、442種類の遺伝子配列をプローブとして搭載したDNAマイクロアレイを設計することができた。続いて、水生植物根圏においてどのような機能が特徴的に集積、活性化されるのかを明らかにするためのDNAマイクロアレイによる解析実験を実施した。ここでは、上述の機能遺伝子の網羅的解析用DNAマイクロアレイより、Sphingobium fuliginis OMI株の全ゲノム情報を搭載した発現解析用DNAマイクロアレイが先に入手できたため、解析手法の確立も兼ねて、OMI株の全ゲノムDNAマイクロアレイによる解析を先行して実施した。その結果、OMI株ではウキクサ根分泌物を添加した際に、酸化還元酵素(EC1群)、転移酵素(EC2群)、加水分解酵素(EC3群)、合成酵素(EC6群)の発現が顕著であり、これらの機能を有する微生物群を根圏に集積している可能性が示唆された。平成25年度は、水生植物との共存下で、ウキクサ根圏から分離されたSphingobium fuliginis OMI株の全ゲノム遺伝子の発現強度を定量化し、その結果に基づいてOMI株がウキクサおよびコウキクサからの集積のはたらきかけに対して、どのように応答しているのかを推定した。OMI株をウキクサあるいはコウキクサと共生させると、ウキクサおよびコウキクサとの共生時に共通に発現しているもの、ウキクサとの共生時に特異的に発現しているもの、コウキクサとの共生時に特異的に発現しているものが明確に確認でき、水生植物の種類に応じて、OMI株の集積応答が異なることが示された。現在、これらの遺伝子(群)についてデータ解析を継続しており、特にウキクサとの共生時に特異的に発現している遺伝子(群)とその機能を明らかにすることによって、OMI株がウキクサ根圏に選択的に集積されるメカニズムの解明に結びつける予定にしている。また、同様にコウキクサ根圏から分離された根圏微生物のゲノム情報等が入手できたことから、OMI株と同様の方法でウキクサあるいはコウキクサ根圏への集積メカニズムを明らかにしていく予定である。研究代表者らは、これまでの研究により、水生植物の根圏には化学物質分解能に長けた特殊な微生物が選択的に集積、活性化されていることを明らかにしてきた。

本研究では、水生植物による根圏への特定微生物群の選択的集積、活性化のメカニズムを、水生植物に対する微生物群の応答の側面から遺伝子発現のレベルで明らかにし、人為的に根圏微生物群を制御した効率的水質浄化技術開発につなげるための知見の集積と制御因子の解明を目的としている。平成26年度は、平成25年度から引き続き、ウキクサ根圏から分離された4-tert-ブチルフェノール分解菌Sphingobium fuliginis OMI株と水生植物の共生時における遺伝子発現解析データの詳細解析を実施するとともに、コウキクサ根圏から分離された植物生長促進微生物(PGPB)であるAcinetobacter calcoaceticus P23株を用いて、OMI株と同様の解析を実施した。OMI株の遺伝子発現解析の結果、水生植物との共生時には、IV型線毛合成、化学走化性に関与する遺伝子群の顕著な発現が確認された。なお、IV型線毛はグラム陰性細菌に広く分布しており、表面への付着、twitching運動などの役割が報告されている。これらのことから、OMI株はウキクサあるいはコウキクサとの共生下では、化学走化性に関する遺伝子群を高発現させることで根圏へ移動するとともに、線毛合成に関する遺伝子群を高発現させることで根の表面に付着するメカニズムが推定できた。なお、P23株については、OMI株での解析によって得られたデータを参考に粗解析を実施したところ、少なくともIV型線毛合成に関与する遺伝子群の顕著な発現が確認され、OMI株と同様のメカニズムによる根圏への定着の可能性が示唆された。今後、これらの遺伝子群の発現制御因子の特定に向けた研究の進展が期待される。26年度が最終年度であるため、記入しない。生物環境工学26年度が最終年度であるため、記入しない。当初の予定では、機能遺伝子群を網羅的に解析可能なDNAマイクロアレイによる根圏微生物群の特徴の把握を実施する予定であったが、Sphingobium fuliginis OMI株の全ゲノム配列を搭載したDNAマイクロアレイが先に入手できたことから、解析手法の確立も兼ねて、ウキクサ根分泌物の添加条件下での発現解析を先行的に実施した。順番は若干異なるが、1年間に実施予定の内容としては概ね達成できているものと判断した。Sphingobium fuliginis OMI株の根圏集積メカニズムの解明に必要な遺伝子発現解析の結果が出揃い、ほぼ結果を得られるステップまでこぎつけたと考えている。既に他の水生植物の根圏から分離された根圏微生物の全ゲノム情報も入手できており、OMI株と同様の方法論で根圏集積メカニズムの解明が可能であるとの手ごたえを得られる段階まで到達したことから、おおむね順調に進展していると考えている。機能遺伝子群を網羅的に解析可能なDNAマイクロアレイも入手できており、根圏微生物の全ゲノム配列を搭載したDNAマイクロアレイによる発現解析と併せて実施する。研究を遂行する上での課題等は特にない。適宜研究支援者を雇用しつつ、遺伝子発現解析結果の取りまとめに注力していくことで、着実かつスピーディーな結果の解釈につなげていく予定である。研究を遂行する上での課題等は特にないものと考えている。平成24年度末の学会出張旅費分が支払い手続きの関係上残額となっているものであり、翌年度の研究費は当初の計画に則って使用する。
前立腺癌でのFAM110Aを中心としたFAM110遺伝子ファミリーの機能と有用性

細胞接着機構に関連するαカテニンに結合するFAM110Aやそのgene familyであるFAM110BやCに関して前立腺癌における機能解析を行った。FAM110A安定発現細胞株では細胞浸潤能の亢進が、FAM110C安定発現細胞株では細胞増殖の抑制が認められたが、いずれも機能の解明までには至らなかった。前立腺癌細胞に一過性にこれらの分子を前立腺癌細胞株にトランスフェクションさせた解析ではFAM110Cの発現により細胞増殖の抑制を認めた。またFAM110Aを発現させるとmRNAレベルでのNカドヘリンの発現が亢進し、一方FAM110Cの発現でこれが抑制されていた。FAM110AをはじめとするFAM110 genefamilyは前立腺癌の発生や浸潤、転移などに関与しているかを検討するため、前立腺癌組織を用いたタンパクレベルでの発現解析をウェスタンブロットや免疫染色により行う予定であったが、FAM110A、B、Cのいずれも発現を確認することができなかった。この原因として前立腺癌におけるタンパク発現量が非常に微量であること、高品質な抗体がいまだにないことなどが考えられた。そこでFAM110 gene familyの癌における機能解析をまずはじめに行う目的で、以前用いたことのあるA431細胞株を用いて、テトラサイクリン投与によりFAM110 gene familyが発現する安定発現細胞株を樹立させることを考え、ベクターを設計し、薬剤による安定細胞株のセレクションを行い、FAM110A induced A431細胞株を樹立した。ウェスタンブロットによりテトラサイクリン投与により発現が誘導されることも確認できた。同様にFAM110BやFAM110Cの発現が誘導されるA431細胞株もいくつか樹立できたため、今後はこれらを用いてFAM110 gene familyの癌における機能解析を行う予定である。任意のタイミングでFAM110A, B,Cタンパクが発現されるようなシステムを用いた安定細胞株を樹立し、その細胞株を用いて今年度はFAM110 gene familyの機能解析を行った。FAM110A強制発現A431細胞株ではinvasion assayにより細胞浸潤度が増加していることが分かった。αカテニン結合性蛋白であり、細胞骨格や細胞形態になんらかの変化を来していることが予想され、αカテニン、E-cadherin、アクチンなどを蛍光染色し、共焦点顕微鏡による観察を行ったが、明らかな変化は認められなかった。現在A431細胞株1種類のみでassayを行っているため、前立腺癌細胞株や膀胱癌細胞株などでも強制発現細胞株を作成し、同様のassayを行いFAM110Aの新たな機能(特に細胞浸潤に関連する機能)を明らかにしていく予定。FAM110B強制発現A431細胞株ではさまざまな機能解析を試みたが現在のところphenotypeを見いだすことは困難な状況であった。FAM110Aの蛍光染色による観察は、抗体の品質の問題で条件設定に時間を要し、また強制発現細胞株のphenotypeもはっきりしなかったため大幅に研究の進捗が遅れた。同様にFAM110B、C強制発現A431細胞株に関しても、大きな変化が認められず、研究方針を決定するのに時間を要した。FAM110 gene family安定発現細胞株におけるそれぞれの分子の機能解析を試みたが、FAM110A安定発現細胞株では細胞浸潤能が亢進していたが、細胞形態や細胞骨格に明らかな変化は認めず、やFAM110Bの安定発現細胞株では大きな差異を認めなかった。FAM110C安定発現Panc1細胞株では細胞増殖が抑制されていたが、cloneが1つであり、FAM110Cの機能を反映しているかは疑問であった。いずれにせよどの安定発現細胞株でも細胞株が1種類での解析であったため、今回は前立腺癌細胞株にそれぞれの分子(FAM110A,B,C)を強制発現させて機能解析を試みた。その結果、前立腺癌細胞株22Rv1におけるFAM110A強制発現細胞株ではN-cadherinのmRNAレベルでの発現量が上昇しており、細胞浸潤などに関与する上位間葉系移行(EMT)に関連する分子に作用している可能性が示唆された。FAM110B強制発現LNCaP細胞株や22Rv1細胞株では、細胞増殖が抑制される傾向を認めた。またFAM110Cを強制発現させた22Rv1細胞株、PC3細胞株、22Rv1細胞株では細胞増殖は有意に抑制されていた。またmRNAレベルにおいてFAM110C強制発現22Rv1細胞株ではN-Cadherinの発現も抑制されていることから、FAM110Cは細胞増殖やEMTに抑制的に機能している可能性が示唆された。

予想外に前立腺癌組織での発現量が低く、タンパクレベルでの検討が困難であった。ウェスタンブロットの条件設定や免疫染色の条件設定などに相当な時間を要したため、大幅に研究の進行が遅れた。A431細胞株は泌尿器癌の細胞株ではなく基礎データをそのまま泌尿器癌臨床検体を用いた結果に反映されることは困難と考えられる。そのため、安定細胞株ではなく泌尿器癌(前立腺癌、膀胱癌)による一過的な発現細胞株の作成も行い、同様の機能解析をする予定である。前立腺癌FAM110 genefamilyの発現を任意のタイミングで誘導できるA431細胞株を用いて、癌における機能解析を行う予定。それとともに他の泌尿器科の癌腫(膀胱癌や腎細胞癌など)での発現の検討を行う予定。もし発現レベルが比較的高い泌尿器癌種があるようであれば、それらの細胞株を用いて発現解析を行う予定。研究の進行遅延により、物品の購入費用が大幅に減少したため。次年度には新たな細胞株の購入(膀胱癌細胞株や腎癌細胞株など)や前立腺癌組織以外の癌組織(膀胱癌や腎細胞癌など)を用いた免疫染色など、当初の計画にはない研究を行うのに用いる予定である。
ジフテリア毒素リセプター・アソシエ-ト蛋白質によるリセプター量上昇機構の解析

また膜蛋白質DRAP27/CD9は、それ自身はDTと結合しないが、その発現によって、リセプターと細胞膜上でアソシエ-トし、毒素結合数及び細胞の毒素感受性を増加させることが、これまでの報告者らの研究から明らかとなっている。このメカニズムを明らかにするために、マウスL細胞にDTR/HB-EGF、DRAP27/CD9、又はその両方を発現させたところ、DTR/HB-EGFとDRAP27/CD9の両方を発現している細胞はDTRのみの場合に比べて、10倍以上の毒素結合量及び感受性を示したが、毒素とリセプターの結合におけるアフィニティーは全く差がなかった。また、DTR/HB-EGFのmRNA量にも全く差がみられなかった。さらに抗HB-EGF抗体の細胞表面への結合から、それぞれの細胞表面におけるDTR/HB-EGF分子の発現量は、DRAP27/CD9の有無で差はないことがわかった。これらのことからDRAP27/CD9は、HB-EGF分子とアソシエ-トすることで膜結合型HB-EGF分子の数そのものは増やさずに、DTRとして働く機能的なHB-EGFを“all or nothing"式に増やしていることがわかった。
水熱メカノケミカル法によるセラミックス廃材からの有価金属の高効率回収

当該研究機関内に,以下のような研究を実施し,成果を得た.(1)WC-Co系超硬合金チップからW及びCoを効率よく選択的に分離回収するための手法として、水熱酸化法による処理を検討した。処理溶媒に硝酸を用いることにより、チップからCoをイオンとして溶出させると共に、骨材粒子であるWCを酸化し、レモン色のWO_3沈殿として回収できることを明らかにした。しかしながら、WC粒径が小さく、Co含量の少ない超硬合金チップに関しては、耐酸化性が高いため、硝酸が十分な濃度存在したとしても完全に酸化物に転換することが出来なかった。この原因は、チップ表面にWO_3が緻密な膜を形成してしまうためである。水熱処理中にチップを取り出し、このチップ表面を覆う緻密な酸化膜を剥離させ、引き続き処理を行うことで、処理時間は格段に早くなった。すなわち、この結果は水熱処理と機械的な処理を組み合わせることにより、より高効率な資源回収を実現することを示している。また、この処理によりWCの粒径やCo含量によらず、Wを酸化物として、Coをイオンとして完全に分離した形で回収可能であることが明らかとなった。また,耐酸化性のさらなる向上のためのTa,Ti,V,Crなどの炭化物や被覆が施されている場合でも本手法が有効であることを明らかにした.(2)水熱メカノケミカル処理によるNd-Fe-B系希土類磁石からのNdの分離・回収実験を行った。試料には市販のNiめっきを施したNd_2Fe_<14>B磁石を用いて、本装置による通常の水熱処理及び水熱メカノケミカル処理の効果について比較検討を行い、それぞれの処理条件の最適化を図った。組成Nd_2Fe_<14>B(Fe:68wt%、Nd:28wt%、B:1wt%)のNiめっき被覆希土類磁石(5mmφ×3mm)をテフロン内張り耐圧容器中に種々の溶媒とともに封入し、処理温度100250°Cで処理時間を変化させてNdの分離・回収実験を行う。溶媒にはHCl+(COOH)_2の混合溶液、H_2SO_4+NaClの混合溶液、H_2SO_4+エタノールの混合溶液の3種類について検討した。その結果、塩酸+シュウ酸の組み合わせにおいて最も高効率でNdを回収できることが明らかとなった。Ndを固体として回収した後に残る廃液に関しては、pH調整によりNi及びFeを水酸化物として除去した。最終的な廃液中に含まれるホウ素に関しては、当研究室で研究開発を進めている水酸化カルシウムを鉱化剤とした『水熱鉱化法』により、再利用可能な鉱物として回収できることを明らかにしている。以上のような成果を元に,今後,実用化への検討が期待される.当該研究機関内に,以下のような研究を実施し,成果を得た.(1)WC-Co系超硬合金チップからW及びCoを効率よく選択的に分離回収するための手法として、水熱酸化法による処理を検討した。

以上のような成果を元に,今後,実用化への検討が期待される.本年度は、WC-Co系超硬合金チップからW及びCoを効率よく選択的に分離回収するための手法として、水熱酸化法による処理を検討した。処理溶媒に硝酸を用いることにより、チップからCoをイオンとして溶出させると共に、骨材粒子であるWCを酸化し、レモン色のWO_3沈殿として回収できることを明らかにした。しかしながら、WC粒径が小さく、Co含量の少ない超硬合金チップに関しては、耐酸化性が高いため、硝酸が十分な濃度存在したとしても完全に酸化物に転換することが出来なかった。この原因は、チップ表面にWO_3が徴密な膜を形成してしまうためである。水熱処理中にチップを取り出し、このチップ表面を覆う緻密な酸化膜を剥離させ、引き続き処理を行うことで、処理時間は格段に早くなった。すなわち、この結果は水熱処理と機械的な処理を組み合わせることにより、より高効率な資源回収を実現することを示している。また、この処理によりWCの粒径やCo含量によらず、Wを酸化物として、Coをイオンとして完全に分離した形で回収可能であることが明らかとなった。水熱条件下でボールミルを行うことにより、実用プロセスとして利用可能であろう。現在実用材料として利用されているさまざまな超硬工具には、耐酸化性のさらなる向上のため、Ta, Ti, V, Crなどの炭化物や被覆が施されている。本手法の有効性を明らかにするためには、これら実用材料への適用に関する検討を進める必要がある。平成17年度は、ここに示した実用化材料への展開を目指した検討を進める予定である。これにより、実用化への道が開けるものと考える。前年度の超硬合金焼結体及び圧電性セラミックスからの有価金属の高効率回収実験に続いて、水熱メカノケミカル処理によるNd-Fe-B系希土類磁石からのNdの分離・回収実験を行った。試料には市販のNiめっきを施したNd_2Fe_<14>B磁石を用いて、本装置による通常の水熱処理及び水熱メカノケミカル処理の効果について比較検討を行い、それぞれの処理条件の最適化を図った。組成Nd_2Fe_<14>B(Fe:68wt%、Nd:28wt%、B:1wt%)のNiめっき被覆希土類磁石(5mmφ×3mm)をテフロン内張り耐圧容器中に種々の溶媒とともに封入し、処理温度100250°Cで処理時間を変化させてNdの分離・回収実験を行う。溶媒にはHCl+(COOH)_2の混合溶液、H_2SO_4+NaClの混合溶液、H_2SO_4+エタノールの混合溶液の3種類について検討した。その結果、塩酸+シュウ酸の組み合わせにおいて最も高効率でNdを回収できることが明らかとなった。Ndを固体として回収した後に残る廃液に関しては、pH調整によりNi及びFeを水酸化物として除去した。最終的な廃液中に含まれるホウ素に関しては、当研究室で研究開発を進めている水酸化カルシウムを鉱化剤とした『水熱鉱化法』により、再利用可能な鉱物として回収できることを明らかにしている。したがって、このような熱水を利用した処理を行うことにより、希土類磁石に含まれるすべての元素をそれぞれ分離すると共に、再利用可能な形で回収できることが明らかとなった。
ロービジョン者のためのホログラフィック光学素子を用いた拡張現実めがねの開発

近年、拡張現実感は現実世界の情報に仮想の情報を重畳させ、ユーザーに現実世界以上の情報を提供する技術として注目されている。中でも、ヘッドマウントディスプレイは拡張現実感を体感できる装置として開発されている。しかし、提供される映像の品質については課題が残っており、現実世界と同等の映像を提供するには至っていない。その原因として、カメラの位置と目の位置が一致しないため、同じ視界が得られないことが挙げられる本研究では、ロービジョン者の生活支援を目指してホログラフィック光学素子を用いることにより、小型で人の目の位置が一致する視界の像を得られる拡張現実めがねについて検討を行った。本研究が開発する拡張現実めがねには集積型HOEを用いる。このHOEは視界の像を結像させるための透過型結像用HOEと背景光ノイズをカットするための反射型HOE(以下、背景光カットフィルタHOE)で構成される。背景光ノイズとはカメラの光軸方向からの直進光や周辺からの光であり、これがカメラに入射すると画像中では所望の像と背景の像が混在し鮮明な像が得られない。本研究で背景光ノイズカットフィルタHOEを透過型HOEと集積させることにより、良好な像を得られるようにする。平成23年度において、背景光カットフィルタHOEの特性を評価するために、Kogelnikの結合波理論に基づいたシミュレーターを構築し、開発したシミュレーターにより、HOEへの入射角度、設計の回折方向等に対する回折効率を算出して、実際の作製のための条件を評価し、背景光カットフィルタHOEを試作した。平成24年度において、結像用HOEを用いた撮像光学系により得られる画像を評価するため、Angular Spectrumに基づいたシミュレーターを構築した。Angular Spectrumでは2次元平面間を伝播する任意の光波を算出できる。シミュレーションでは、HOEの厚さ、屈折率分布の他、像からHOEまでの距離、HOEからカメラの撮像面までの距離をパラメータとしてカメラで得られる画像を算出した。全盲ではないが日常生活に支障のある視覚障害者であるロービジョン者用ディスプレイのために透過型VHOEを用いた撮像光学系について提案した。撮像光学系に透過型VHOEを用いることで,ロービジョン者の視点軸を中心とした前方の視界の撮像について実験によって検討した。その結果,透過型VHOEを用いないカメラのみの撮像結果と比較して,提案した撮像光学系によって得られた画像中の撮像対象の位置の変化は撮像対象物の距離にかかわらず小さいことがわかった。本研究が開発する拡張現実めがねには、本体を小型・軽量化をするために集積型HOEを用いている。このHOEは視界の像を結像させるための透過型HOEと背景光ノイズをカットするための反射型HOE(以下、背景光カットフィルタHOE)で構成される。これまでに結像用HOEの設計・評価のためのシミュレーターを構築し、結像用HOEの作製を行ってきたが、背景光カットフィルタHOEの最適設計、評価は行っていない。平成23年度において、背景光カットフィルタHOEの特性を評価するために、Kogelnikの結合波理論に基づいたシミュレーターを構築した。Kogelnikの結合波理論では、入射角度、波長等のパラメータとして、入射平面波がHOEに入射したときの射出平面波の回折効率を求めることができ、本シミュレーターにおいて、HOEに作製される屈折率分布の算出とその屈折率分布に基づいて射出される平面波の射出角度、回折効率の算出を行った。そして、その結果にもとづいて、HOEへの入射角度、設計の回折方向等の作製条件を得た。の評価を行う。そして、実際に入射平面波と所望の射出平面波をHOE上に干渉させる、HOEの作製光学系を構築して、背景光カットフィルタHOEを試作した。波長特性を調べたところ、所望の回折方向に光を回折し、背景光カットの機能があることが確認した。ほぼ計画のとおりに進捗し、シミュレータを構築することができ、作製のための条件をだせた。今後、最適条件の抽出に向けて実験とともに再評価する予定である。一応、背景光カットフィルタHOEを作製し、背景光をカットできる機能については確認できているが、その効率についてはばらつきが認められる。今後、作製時の環境(温度)、干渉露光後の後処理で行う、加熱、UV光照射条件についても調べ、ばらつく原因等を検討したいと考えている。最適条件の抽出に向けて、実際の結像用HOEの作製実験と併せて検討する予定である。