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国連憲章制定時における慣習国際法上の自衛権

平成12年度は、「戦間期に発展した自衛権」概念の分析ならびに、「第一次世界大戦前の自衛権」と「戦間期に発展した自衛権」との関係についての検討を進めた。その結果、戦間期における両者の並存関係の一端を明らかにすることができた。具体的には、国際連盟規約、ギリシャ=ブルガリア国境紛争事件、ジュネーブ議定書、ロカルノ諸条約、不戦条約、「在外自国民保護」に関する諸事例、等に関する検討を深め、「戦間期に発展した自衛権」が、侵略戦争の禁止という文脈の中で、その例外として、「侵略行為に対する抵抗」すなわち「防衛戦争」を正当化する機能を有するものとして認められていたことを明らかにした。これは、領域侵害あるいは公海自由の侵害の正当化をその本質的機能とする「第一次大戦前の自衛権」と、その機能において本質的に異なっている。戦間期における両者の関係に関しては、不戦条約、国際連盟ハーグ法典化会議といった実行の分析に加え、当時の学説をも検討し、その並存関係を明らかにした。とくに学説上、両者の関係について、「戦間期に発展した自衛権」は条約に由来する特別国際法上の存在であり、「第一次大戦前の自衛権」は一般国際法上の存在とされていたことを明らかにして、両者の相違が認識されていたことを指摘したのみならず、その違いが、単に位置づけられる平面の相違というだけでなく、それぞれが何を正当化するものなのか、という機能に関する前述の相違を反映するものであったことを明らかにした。平成11年度は、まず、第一次世界大戦前の自衛権概念に関し、「Caroline号事件」及び当時の学説の概括(これらについては「社会科学研究」第50巻第6号(1999年3月)において前倒しで公表した。)を踏まえた上で、同事件以外の諸事例(米墨国境諸事件、Virginius号事件、ベーリング海オットセイ保護権事件)の分析を進めた。こうした多数の事例を分析することによって、以下のように同概念を立体的に明らかにすることができた。すなわち、「第一次大戦前の自衛権」は、自国に対する侵害があり、領域国あるいは旗国による抑止が期待できない場合に、相手国領域に侵入しあるいは公海上で、自らに対する侵害を排除することを正当化する根拠として認められていたのであり、領域侵害あるいは公海自由の侵害の正当化をその本質的機能としていたのである。それは領域尊重原則あるいは公海自由原則の文脈に関わっており、武力行使の文脈に関わる「戦間期の自衛権」概念とは、問題の本質を異にしていたのである。その後は、「戦間期の自衛権」概念の分析を進めている。具体的には、国際連盟規約、ギリシャ=ブルガリア国境紛争事件、ジュネーブ議定書、ロカルノ諸条約、不戦条約、「在外自国民保護」に関する諸事例、等を検討し、同概念に関して一応の素描を得た。さらに、本研究の全体像を仮にであれ提示するために、ニュルンベルグ及び極東国際軍事裁判、並びに、国連憲章制定過程における自衛権概念の扱いを検討している。平成12年度には、戦間期以降の分析を深めていくことが課題である。
遺伝子多型解析による腎細胞癌患者の予後、治療効果に関する研究

【研究目的】腎細胞癌は転移巣に対し免疫療法が奏功し、稀に自然退縮も認めることから、担癌宿主の免疫応答がその発生、進展に影響を与えていると想定されGM-CSFによる遺伝子治療、腫瘍ワクチン、自己の樹状細胞を用いた癌免疫療法、更には非自己のアロ反応性リンパ球を用いた癌免疫療法など治療法にも選択肢が拡がりつつある。しかし、これらの治療法の作用機序が必ずしも同一でないため、治療成績の向上には担癌宿主の癌細胞に対する免疫応答を治療前に予測し、治療法の選択の基準となるべきマーカーの確立が急務となっている。近年、IL-4受容体alpha鎖の遺伝子多型(Ile50Val)が宿主のTh1/2バランスを決定し、Th2有意の免疫応答が惹起されるIle alleleが、液性免疫(Th2)の亢進がその成因とされるアトピー患者群に多く認められることが報告された。今回、同遺伝子多型と腎細胞癌の発生、予後との関連について解析を行った。【対象と方法】1990年より1999年に京都大学医学部泌尿器科にて治療をおこなった143名の腎細胞癌患者群でPCR-RFLP法による同遺伝子多型解析を行なった。【結果、考察】Th2優位の免疫応答が惹起されるIle alleleが健常者群に比べて患者群で有意に多く認められ(Ile:OR=1.95;p=0.038)、生存率においてもIle/Ile群は、他の患者群に比べて予後不良(p=0.023)であった。Cox比例ハザードモデルを用いた多変量解析においてもHistological Grade(p=0.043)、Distant Metastasis(p=0.0002)と共に、同遺伝子多型(p=0.011)が統計学的に有意な予後規定因子であることから、腎細胞癌患者の発生、病期進展にIL-4受容体alpha鎖の遺伝子多型により規定される抗腫瘍免疫応答が関与し、影響を与えていることが示唆された。
プロトン共役電子移動反応を利用した熱電変換デバイスの創成

PCET反応を示す化合物として、1電子2プロトン(1e/2H)反応および1電子3プロトン(1e/3H)反応を示すルテニウム錯体を用いて熱化学電池を構築する。計算上2.4もしくは3.6 mV/Kが実現できる。さらに溶媒を変化させることで、反応エントロピーを増大させ、大きなSeを実現する。熱電効果のメカニズムは、溶媒のpHにより反応機構を変化させて測定することで研究する。得られた高ゼーベック係数の熱化学電池について、電池の内部抵抗、熱伝導度を測定し、ZTおよび熱電変換効率を見積もる。
看護基礎教育における患者把握を促進するための患者事例作成オーサリングツールの開発

本研究の目的は,患者を把握するために必要な情報を学生自身が考えることを支援するeラーニング用患者事例作成学習ツールを開発することである.第1段階では,紙上で事例作成学習を行い,第2段階では,患者事例作成フォーマットを用い,Web上での学習を行った.これらの学習過程をよりスムーズに進めるために事例作成学習ツールの開発を進めた.ツールは,イラストで示した4名の患者から1名を選択した患者に名前をつけ,学習を進めいく.各項目について客観的情報から主観的情報を合わせて患者をイメージしながら進めるようにデザインした.また入力項目に関連した学習課題の示し,自己学習を可能にしたツールを開発した.看護基礎教育における事例展開は、看護過程の学習のなかに重きが置かれている。看護基礎教育の多くの時間を占める看護過程の展開学習において、看護の対象となる患者を体系的に十分に把握する能力の育成が非常に重要である。しかし初めて看護過程の学習を行う学生にとって、既習の学習の基礎知識を統合させることに留まらず、より個別性を踏まえた援助の展開が求められる学習は容易なことではない。本研究は、その患者把握の能力を高めるために、従来の教員からの一方向的な患者事例の提供ではなく、学生自身が事例を作成することのできる患者事例作成オーサリングツールの開発とそれによる自己学習支援プログラムを構築することである。初年度は、看護過程教授方法の調査と課題の明確化を行った。初めて看護過程を学習する学生にとって、プロセスの理解が困難、問題点の明確化が困難、対象のイメージ化が困難などのマイナスイメージが多く見られた。また、一方で違う事例で学習したい、展開した内容が適切かどうか知りたいなどの意見が見られた。さらに、オーサリング開発準備として,学生自身による患者事例作成学習を行った。日常生活援助が必要な患者について、事例作成を行い、第1段階では、学生が最もイメージしやすい患者を作成させ、第2段階では、データをカテゴリごとに振り分け、そこから不足したデータを追加させる。これらの学習は、eラーニング上で事例作成を行っている。今後は、個々の学生の学習から学生間の共有を行い、対象理解につながっていくか、学習プロセスを分析していく。また、同時にこれらのデータを基にツール作成をしていく。看護基礎教育における事例展開を用いた学習は、看護過程の学習の中で重きが置かれている。看護基礎教育の多くの時間を占める看護過程の展開学習において、看護の対象となる患者を体系的に把握できるための能力の育成が非常に重要になる。初学者である看護学生は、臨地実習では既習学習の基礎知識を統合させることにになる。そのため、既習知識をもとに考え方を理解したうえで、臨地実習ではより個別性を踏まえた実践での学びが求められる。学内学習では、事例展開は、教員が作成したペーパーペイシェントを用いた学習であり、対象理解をした学習は容易ではない。本研究は、その患者把握の能力を高めるために、従来の教員による事例の提示から、学生自身が事例を作成し、対象をイメージできるための患者事例作成オーサリングツールの開発とそれを活用した自己学習プログラムの開発を目指している。初年度は、看護過程の教授方法の調査と課題の明確化を行った。教員が示した事例では、学生は、患者像のイメージ化が困難な状況で、示されたデータを分類していくことに注目していることがわかった。そこで、平成27年度は、オーサリングツールの開発に着手し、デザイン化を行った。一方で、データ入力用のフレームを作成し、学生自身がイメージしながら患者事例を作成してく学習を進めていった。今後は、オーサリングツールのデザインやデータに修正を加えながら、使いやすさやイメージ化などを検討し、精度を上げていく予定である。システムの開発は使いやすさやデザインなどの意見交換をおこない、現在修正をしている。しかし、事例作成による学習方法はおおむね効果があるとこが考察されている。システムの活用による研究結果は今後の検討になるが、事例作成学習についての研究報告は、学会で行っている。今後は、システムを活用した学習方法についての検討が必要となっている。看護過程の展開の中で事例展開は重きを置かれ、臨地実習前に基礎的展開能力を修得すべき内容として位置づけられている.学生は,看護過程を展開するために限られた情報から患者をイメージしなければならない.教授方法に,紙上事例を用いることが多いため,実際の経験がない学生にとって患者像をイメージすることが難しい.看護過程学習を支援するeラーニングによるサポートシステムの開発が行われ,授業や自己学習で活用されているが,教授者側が作成した教材を学生に使用させることで学習効果を上げようとするものであり,学習者自らが教材を作成するものではない.従来型の講義形式や参加型の授業では,学生が十分に患者像を把握し,さらに患者の立場に立った看護実践を熟考することが難しい.本研究では,状況に合わせた看護実践を行う上で患者を把握するために必要な情報を学生自身が考えることを支援するeラーニング用患者事例作成学習ツールを開発することである.第1段階として,事例作成学習を行った結果,身体的側面,その患者の社会的側面やライフヒストリーなどを考え,情報を抽出していた.第2段階では,患者事例作成フォーマットを用いた学習を行わせた.学生が考えた情報をゴードンの機能的健康パターンに分類し、さらに,情報から学習課題を導き出す学習を行った。結果,身体的情報や生活に関する情報を客観的情報と主観的情報を具体的な情報を出していた.これらの学習過程をよりスムーズに進めるために事例作成学習ツールの開発を進めた.

学生自身が4名の患者から1名を選択し,その患者に名前をつけ,ゴードンの機能的健康パターンについて情報を入力し,学習を進めていく.入力時には,入力した情報の整合性や,学習課題の提示を行い,自己学習ができるようにした.今回開発した学習ツールは,試行段階であるため,今後は,ツールの修正および活用方法の検討を予定している.本研究の目的は,患者を把握するために必要な情報を学生自身が考えることを支援するeラーニング用患者事例作成学習ツールを開発することである.第1段階では,紙上で事例作成学習を行い,第2段階では,患者事例作成フォーマットを用い,Web上での学習を行った.これらの学習過程をよりスムーズに進めるために事例作成学習ツールの開発を進めた.ツールは,イラストで示した4名の患者から1名を選択した患者に名前をつけ,学習を進めいく.各項目について客観的情報から主観的情報を合わせて患者をイメージしながら進めるようにデザインした.また入力項目に関連した学習課題の示し,自己学習を可能にしたツールを開発した.事例作成学習において、学生を対象としたプレテストを行った。教員が提示した事例をもとに作成した援助計画と、学生自身が作成した事例にもとにした援助計画で実践・知識面での評価を行った。事例作成過程において、対象の身体面に限らず、生活面や生活歴などが具体的に考えられていた。さらに、実践では、異なる事例を提示しても、スムーズに援助計画へとつなげることができていた。本結果は、学会発表を行っている。この結果を事例作成学習における効果が期待された。学生による事例作成学習を実際にツールを用いた自己学習ができるように調整し、その効果について検討していく予定である。看護教育本研究では、オーサリングツールの開発を目的としていることから、次のステップとしてオーサリングツールに必要なデータの蓄積を行い、カテゴリーに分類し、整理を行っていく。これらのデータベースをもとに、事例作成学習システムの開発を行う予定である。開発に当たり、ツール活用による事例作成に矛盾がないか、学習者に試行を依頼し、学習効果を評価する指標の検討を行う予定である。平成26年度の支払い予定だったオーサリングツールのソフト作成について未完成の状態であったため、完成が平成27年度に至った。その支払いを平成27年度に行ったため、その後の不具合の調整などのためである。また、当初予定していた学生用のノートパソコンは、システムの完成がまだだったため購入していない。今年度は、学内eラーニングシステムを使用した情報収集を行ったため、直接費用の発生が少なかったことが主な理由である。当初計画では、海外での学会発表を予定していたが、それにかかる経費の一部が平成25年度の支払のため、今年度は助成金からの支出ができなかった。また、学生用に購入予定をしていたPCは、仕様等が検討中の為、次年度の支出の変更とした。今後は、システムの微調整を実施し、学生への試験導入のために使用する。
密度行列繰り込み群による磁場中の二次元電子系の研究

強磁場中二次元電子系の基底状態の相図を密度行列繰り込み群(DMRG)を用いて系統的に調べた。最低ランダウ準位に全電子が収容される強磁場の極限では、電子間に働く相互作用がサイクロトロン運動によって実効的に短距離型になることから、奇数分母占有率での分数量子ホール状態を典型とする量子揺らぎの強い電子状態が実現する。そのため、この系の基底状態を理論的に求めるためには量子多体問題を正確に解く必要があり、平均場解を基本とする伝統的計算法では十分な解析が難しい。本研究では量子多体問題を高い精度で解くDMRGと呼ばれる新しい数値的計算法を用い、従来の計算法の限界を超えた解析を系統的に行うことで、これまで困難であった強磁場中二次元電子系の基底状態の相図を決定した。DMRGにより得られた結果は、実験的に確認されている占有率n/(2n+1)、1/5での分数量子ホール状態の存在に加え、占有率1/2での圧縮性液体状態や、1/7以下でのウィグナー結晶状態の存在を示し、また、占有率0.42から1/7にかけて弱いストライプ的な相関が成長するという新しい基底状態の特徴を明らかにした。強磁場の極限から磁場を弱くしていくと、ランダウ準位の縮退度が下がり、一部の電子が高次のランダウ準位を占めるようになる。高次のランダウ準位では一電子状態の波動関数が空間的に広がることから電子間に働く実効的相互作用は長距離型に変化し、新たな電子状態が実現する。DMRGにより得られた結果から、下から二番目のランダウ準位の占有率が1/2のとき、非圧縮性の液体状態が実現し、そこから占有率を下げるとストライプ相が出現することが分かった。さらに占有率を下げると1/3、1/5での分数量子ホール状態を経て、1/7以下で最低ランダウ準位と同様にウィグナー結晶状態が現れることが分かった。高次のランダウレベル(N=2)を占める二次元電子系の基底状態の相図を密度行列繰り込み群(DMRG)を用いて求めた。N>1の高次のランダウレベルにおいて、ストライプ相、バブル相と呼ばれるCDW状態の存在がKoulakovらのHartree-Fock計算によって1996年に指摘された。このCDW相の存在はその後実験的に異方的電気抵抗やリエントラント相の存在から支持され、最近では厳密対角化によっても確認された。しかしながら、このCDW相の詳細な性質や基底状態の相図に関してはHartree-Fock近似の限界や厳密対角化の有限サイズ効果などのために、理論的結論が得られていない状況であった。我々は、Hartree-Fock近似で無視される量子効果を正確に評価し、さらに厳密対角化の限界を越える大きな系を取り扱うために、量子一次元系に対する優れた数値計算法として知られているDMRGの方法をこの系に応用した。この方法では基底状態の精度をコントロールしながら系を大きくしていくことが可能であり、厳密対角化では調べることのできない大きな系の基底状態を高い精度で得ることができる。この方法を用いて基底状態の対相関関数を系統的に調べた結果、N=2のランダウレベルにおける基底状態の相図にはストライプ相、バブル相、Wigner結晶の三つのCDW相があり、それらの相の間の転移が一次転移であることがわかった。また、Hartree-Fock近似によるこれまでの計算法により得られる相図と比較すると3つの電子がクラスターを組む3電子バブル相が量子効果により不安定になっていることもわかり、このことは実験的にリエントラント相が1つだけ確認されていることと整合するとともに、2電子バブル相がリエントラント相であることを示している。
有機分子の三次元的構造に着目した高次元的電荷輸送材料の探求

本年度は初めに,特異な充填構造を導く鍵となる構造であるジベンゾ[g, p]クリセン(DBC)の,単ジュ内部アルキンへのスタンニルリチオ化反応に立脚した合成法について,その汎用性を明らかにするために基質適用範囲を検討した.その結果,本方法は骨格上に電子供与基,電子求引基の双方を含む多様な置換基を導入できる,汎用性の高い,優れた合成法であることを見いだした.特に, 2,10-位にヨウ素原子を持つ誘導体は,更なる官能基化が容易であることが期待され, DBCのねじれ骨格を特異な充填構造を導くことに用いる上でたいへん重要であると考えられる.また,本年度はDBC誘導体と同様に機能を有するπ共役系部位同士をつなぐリンカーの役割をもつ新しい分子として,炭素架橋オリゴ(フェニレンビニレン)の類縁体のうち,ヘテロール環を有するものの合成について検討した.これらの分子は図2に示したように,還元的環化反応と酸存在下の縮合反応を用いて構築することに成功した.本年度は,これらの分子にドナー部位とアクセプター部位を付与することより,色素増感太陽電池への応用が可能な新しい色素として応用するための更なる合成研究,物性研究を行い,実際に合成に成功.現在,色素増感太陽電池としての性能評価を行っているが,これらの新しいリンカーとして応用可能な分子はDBC誘導体同様,を特異な充填構造を導くことに用いる上で有用であることが期待される.研究代表者は,特異な三次元的構造を実現するために不可欠となる,ねじれ構造を持つジベンゾ[g, p]クリセン誘導体の合成研究および物性研究に力を入れ,これらの分子を機能性部位をつなぐリンカーとして用いる上でたいへん有益な成果を上げた.これらの成果の一部は, Chemistry - An Asian Journal誌のFull Paperとして投稿中である.また,機能性部位のリンカーという共通点を持つ,炭素架橋オリゴ(フェニレンビニレン)の含ヘテロール類縁体の合成および物性研究にも取り組み,新規骨格の構築に成功,また,実際にこれらをリンカーとして用いた,色素増感太陽電池への応用を見込んだ新しい分子の合成に成功した.このことは,期待以上の成果と評するべき結果であると考えられ,特異な三次元的構造の実現にとっても有益な成果であると考えられる.今後は,本年度に合成した種々の縮合多環芳香族化合物をリンカーとして用いた種々の新規パイ共役系分子を次々と合成し,単結晶X線構造解析を用いた充填構造の検討,また,分子構造と充填構造間に横たわる関係性を明らかとし,特異な充填構造に基づいた効率の良い電荷輸送材料への応用といった,用途検討を行う.本年度は初めに,特異な充填構造を導く鍵となる構造であるジベンゾ[g, p]クリセン(DBC)の,単ジュ内部アルキンへのスタンニルリチオ化反応に立脚した合成法について,その汎用性を明らかにするために基質適用範囲を検討した.その結果,本方法は骨格上に電子供与基,電子求引基の双方を含む多様な置換基を導入できる,汎用性の高い,優れた合成法であることを見いだした.特に, 2,10-位にヨウ素原子を持つ誘導体は,更なる官能基化が容易であることが期待され, DBCのねじれ骨格を特異な充填構造を導くことに用いる上でたいへん重要であると考えられる.また,本年度はDBC誘導体と同様に機能を有するπ共役系部位同士をつなぐリンカーの役割をもつ新しい分子として,炭素架橋オリゴ(フェニレンビニレン)の類縁体のうち,ヘテロール環を有するものの合成について検討した.これらの分子は図2に示したように,還元的環化反応と酸存在下の縮合反応を用いて構築することに成功した.本年度は,これらの分子にドナー部位とアクセプター部位を付与することより,色素増感太陽電池への応用が可能な新しい色素として応用するための更なる合成研究,物性研究を行い,実際に合成に成功.現在,色素増感太陽電池としての性能評価を行っているが,これらの新しいリンカーとして応用可能な分子はDBC誘導体同様,を特異な充填構造を導くことに用いる上で有用であることが期待される.研究代表者は,特異な三次元的構造を実現するために不可欠となる,ねじれ構造を持つジベンゾ[g, p]クリセン誘導体の合成研究および物性研究に力を入れ,これらの分子を機能性部位をつなぐリンカーとして用いる上でたいへん有益な成果を上げた.これらの成果の一部は, Chemistry - An Asian Journal誌のFull Paperとして投稿中である.また,機能性部位のリンカーという共通点を持つ,炭素架橋オリゴ(フェニレンビニレン)の含ヘテロール類縁体の合成および物性研究にも取り組み,新規骨格の構築に成功,また,実際にこれらをリンカーとして用いた,色素増感太陽電池への応用を見込んだ新しい分子の合成に成功した.このことは,期待以上の成果と評するべき結果であると考えられ,特異な三次元的構造の実現にとっても有益な成果であると考えられる.今後は,本年度に合成した種々の縮合多環芳香族化合物をリンカーとして用いた種々の新規パイ共役系分子を次々と合成し,単結晶X線構造解析を用いた充填構造の検討,また,分子構造と充填構造間に横たわる関係性を明らかとし,特異な充填構造に基づいた効率の良い電荷輸送材料への応用といった,用途検討を行う.
骨形成因子シグナルに関与する新規伝達因子の解析

骨形成因子(BMP)は骨、軟骨形成、発生、分化の形態形成において重要な役割を果している。マウス骨芽細胞株MC3T3-E1細胞より、BMP処理特異的に発現誘導される遺伝子としてDlx5を単離した。Dlx5は成熟マウスにおいてBMPの発現の高い脳と骨格組織に特異的な発現がみられた。またマウス胎児をin vitroでBMP処理し、Dlx5の発現を調べたところ、鰓弓に限局した顕著な発現誘導が観察された。BMPによるDlx5の発現誘導は組織レベルやin vivoの骨形成過程においても示された。GHXを用いた実験から、その発現誘導には新たなタンパク合成を必要としないBMP初期応答遺伝子であることもわかった。またDlx5を構成的に大量発現するMC3T3-El骨芽細胞株を樹立したところ、骨形成に必須と考えられているCbfa-1の新たな発現誘導することなく高レベルのアルカリホスファターゼ活性に加え、コラーゲンやオステオカルシンといった細胞外マトリックス蛋白の生成量の顕著な増加がみられ、骨芽細胞分化が亢進していることがわかった。このことはBMPが少なくともDlx5発現誘導を介して骨芽細胞分化を誘導する可能性を示した。さらにはXenopus初期胚を用い、Dlx5を大量発現することによりBMPと同様な腹側中胚葉の誘導を引き起こせることも明らかとした。一方、TAK1とSmadのシグナル伝達経路上でのクロストークがATF2を介していることを見いだした。すなわち、TAKlはp38を介してATF2をリン酸化し、活性化する。またSmad3およびSmad4はATF2と複合体を形成し、PAI-1の様な標的遺伝子を活性化するのである。この事実はこれまでTAKlの作用とSmadの作用がある程度同様である(PAI-1の転写活性化等)ことが転写因子レベルでのクロストークであることを示している。Differential display法を用いることにより、BMP刺激により誘導される遺伝子を探索し、マウスDLx-5を得た。マウスDlx-5mRNAは骨組織特異的に発現されており、他の組織では脳でわずかに見られるだけであった。たBMP刺激により速やかに発現誘導され、その転写誘導には新たなタンパク合成を必要としないことも明らかとなった。さらに骨折モデルマウスを用い、骨折部位の組織における骨再生過程でDlx-5が発現誘導されていることも明らかとした。Dlx-5発現細胞を骨芽細胞株MC3T3-E1で樹立した。得られた発現細胞のうちDlx-5高発現細胞株はBMP刺激することなく、骨分化マーカーの発現を誘導し、明らかな骨分化誘導が確認された。またこのとき骨分化に必要な転写因子であるCbfa-1の発現誘導は起こっていないことからD1x-5が骨分化誘導に必須な役割を果たしている新たな転写因子であることを明らかとした。BMPシグナルに呼応する標的遺伝子をDifferential display法を用いることにより、単離、同定し、Dlx-5が骨分化誘導能を有することを示した。このDlx-5がBMPの初期応答遺伝子であると考えられることから、シグナル分子TAK1やSmadの下流遺伝子である可能性も考えられ、この点を明らかにすることは興味あるところである。BMP受容体会合分子BRAM2を培養細胞系に導入し、BMPやTGF-β受容体との会合特異性を検討したところ、BMPR-IR特異的に会合する分子であると考えられた。

BRAM2はTAK1活性化因子TAB1とも結合しうることも明らかとなり、その結合領域はやはりBRAM2のC末側約100アミノ酸の領域であった。これらのことから、BRAM2はBMP受容体とTAK1を介したシグナル伝達系とを結ぶアンカー的役割を果たしているBMPシグナル分子であると考えられた。BMP受容体会合分子BRAM2がTAB1とも会合し、アンカー的な役割を果たしていることが予想されたが、その機能的な役割は明らかとなっていない。今後は果たしてBRAM2がシグナルをポジティブにもしくはネガティブに伝えているのかを検討していく必要がある。骨形成因子(BMP)は骨、軟骨形成、発生、分化の形態形成において重要な役割を果している。マウス骨芽細胞株MC3T3-E1細胞より、BMP処理特異的に発現誘導される遺伝子としてDlx5を単離した。Dlx5は成熟マウスにおいてBMPの発現の高い脳と骨格組織に特異的な発現がみられた。またマウス胎児をin vitroでBMP処理し、Dlx5の発現を調べたところ、鰓弓に限局した顕著な発現誘導が観察された。BMPによるDlx5の発現誘導は組織レベルやin vivoの骨形成過程においても示された。CHXを用いた実験から、その発現誘導には新たなタンパク合成を必要としないBMP初期応答遺伝子であることもわかった。またDlx5を構成的に大量発現するMC3T3-E1骨芽細胞株を樹立したところ、骨形成に必須と考えられているCbfa-1の新たな発現誘導することなく高レベルのアルカリホスファターゼ活性に加え、コラーゲンやオステオカルシンといった細胞外マトリックス蛋白の生成量の顕著な増加がみられ、骨芽細胞分化が亢進していることがわかった。このことはBMPが少なくともDlx5発現誘導を介して骨芽細胞分化を誘導する可能性を示した。さらにはXenopus初期胚を用い、Dlx5を大量発現することによりBMPと同様な腹側中胚葉の誘導を引き起こせることも明らかとした。一方、TAK1とSmadのシグナル伝達経路上でのクロストークがATF2を介していることを見いだした。すなわち、TAK1はp38を介してATF2をリン酸化し、活性化する。またSmad3およびSmad4はATF2と複合体を形成し、PAI-1の様な標的遺伝子を活性化するのである。この事実はこれまでTAK1の作用とSmadの作用がある程度同様である(PAI-1の転写活性化等)ことが転写因子レベルでのクロストークであることを示している。
局所脳虚血モデルを用いたリドカイン脳保護作用の解明

リドカインを30分間の一過性局所脳虚血負荷の前に投与することにより,再灌流5日後には対照群と比較し梗塞域の縮小が確認された.免疫組織化学染色により梗塞巣内におけるCaspase3の発現はリドカイン投与群,対照群ともにわずかに観察されたが両群間で差はみられなかった.リドカイン前投与による梗塞域縮小の一因として梗塞巣内の微小血管周囲および,ペナンブラ領域でのnestin陽性神経幹細胞の発現が観察され,反応性グリア細胞とは異なる神経再生機転の亢進が示唆された.リドカインを30分間の一過性局所脳虚血負荷の前に投与することにより,再灌流5日後には対照群と比較し梗塞域の縮小が確認された.免疫組織化学染色により梗塞巣内におけるCaspase3の発現はリドカイン投与群,対照群ともにわずかに観察されたが両群間で差はみられなかった.リドカイン前投与による梗塞域縮小の一因として梗塞巣内の微小血管周囲および,ペナンブラ領域でのnestin陽性神経幹細胞の発現が観察され,反応性グリア細胞とは異なる神経再生機転の亢進が示唆された.血管障害によりもたらせる虚血負荷は,脳組織にとって最も重篤な病態のひとつであり,神経細胞のみならず,グリア細胞などの脳組織を構成するさまざまな細胞種が虚血により細胞死あるいは傷害を被る.一方,胎生期のみならず成体脳においてもNeural stem/progenitor cells(NSPCs)が存在し,虚血性血管障害により側脳室のSubventricular zoneや海馬歯状回のSubgranular zoneから遊走分化するといわれ,虚血に対し抵抗性であることが報告されている.さらに,最近,虚血負荷によるneocortexや大脳皮質におけるNSPCが報告されているが,正確な起源については不明な点が多い.我々は,これまでに虚血中心にNSPCsが発現し,この細胞が増殖,分化可能な神経幹細胞であることをin vivoおよびin vitroで証明し,脳梗塞進展過程でカスパーゼによりアポトーシスを起こし,脳虚血により成熟細胞やグリア細胞だけでなく,その領域で発現してくる幹細胞にも影響を与える可能性を示唆したさらに,一過性脳虚血モデルを用いた動物実験において,再灌流障害や虚血耐性現象についてはこれまで多く報告されているが,再灌流後,梗塞発現に至るまでの時間や虚血負荷時間について詳細に検討した報告はなく,神経再生の面から梗塞発現閾値を解明することは極めて重要である以上の観点から,平成22年度は,リドカインによる虚血耐性現象獲得のメカニズムを解明する前実験として再現性よく中大脳動脈領域に脳梗塞を作成できるマウス脳梗塞モデルを用い,一過性脳虚血負荷による梗塞発現閾値を明らかにし,一過性脳虚血負荷後の梗塞進展過程における大脳皮質神経幹細胞の発現の有無について検討したNaチャンネルブロッカーであるリドカインの脳保護効果については動物実験において多数の報告がみられる.リドカインはフリーラジカルの産生の抑制や興奮性アミノ酸などの遊離抑制により脳保護効果を示すといわれているが神経再生の面から検討した報告は少ない.今回,マウス中大脳動脈一過性脳虚血モデルを用いて,虚血操作30分前にリドカイン(1.5mg/kg)および生理食塩水を腹腔内投与し,30分間の致死的虚血負荷を加えた後,再灌流を行った。再灌流5日目に1%2,3,5-TTCに脳切片を浸漬させ,梗塞サイズを比較した.さらに,再灌流5日目に灌流固定を行い脳組織凍結切片を作製し,MAP2,GFAP,Caspase-3,Nestinの発現を免疫組織染色にて評価した.その結果,生理食塩水投与群と比較し,リドカイン投与群において梗塞巣の縮小を認めた.生理食塩水投与群では,梗塞部との境界域において反応性GFAP,nestin陽性細胞の発現が確認できたが,梗塞部ではMAP2,GFAPは完全に脱落した.一方,リドカイン投与群では,虚血部位でMAP2,GFAPの脱落はみられず神経機能は維持されていた.さらに大脳皮質Layer2においてCaspase-3陽性細胞が発現し,アポトーシスの所見がえられた.リドカイン投与群における梗塞部において,脳軟膜(pia mater)からの微小血管周囲にnestin陽性細胞の発現がみられ,一過性脳虚血に対するリドカインの脳保護作用に虚血負荷誘導性神経幹細胞の関与が示唆された.マウス一過性局所脳虚血モデルを用いて、リドカインの脳保護作用について研究を行った。リドカインおよびPBSを虚血操作30分前に腹腔内投与し、30分間の虚血再灌流5日後に2,3%TTC染色により比較し、リドカイン投与群で梗塞巣の減少効果が確認された。免疫組織化学染色により、梗塞部位とペナンブラにおけるMAP-2、GFAP、Caspase3、nestin陽性細胞の発現を検討した。その結果、リドカインを虚血操作前に投与することにより、PBS投与群と比較し梗塞部位、ペナンブラ領域においてnestin陽性細胞が多く発現することが明らかとなった。リドカインと比較しPBS投与群においてCaspase3の発現が多く認められた。さらにアストロサイトのマーカーであるGFAP陽性細胞はリドカイン投与群のペナンブラ領域で強く発現し、GFAP陽性細胞の多くはnestin陽性細胞であり、反応性グリア細胞であった。これらの結果から、脳虚血再灌流傷害に対するリドカインの脳保護効果の一因として内在性神経幹細胞による神経再生

機転の亢進が示唆された。予備実験でマウス脳梗塞モデルにおける致死的虚血負荷時間は30分間であることを明らかにした.リドカインをあらかじめ腹腔内投与することで梗塞巣が縮小し,脳保護効果を有することが確認された.現在までに,免疫組織染色によりCaspase-3,さらにはnestin陽性細胞が確認されたことからアポトーシスの関与,神経幹細胞の関与が示唆された.24年度が最終年度であるため、記入しない。今年度中にTunnel染色を行い,アボトーシスの関与について詳細に検討する.時間的余裕があれは,一過性虚血負荷により微小血管周囲に発現する虚血誘導性神経幹細胞の形態的特長を電子顕微鏡を用いて観察する予定である.24年度が最終年度であるため、記入しない。
ソリトン・セルオートマトンの基礎的および応用的研究

本研究の主な目的は超離散化手法を用いたセルオートマトンの代数構造の解析とその応用であった。そして本年度の研究は大きく分けて以下の3つである。(1)差分ソリトン方程式を超離散化によってセルオートマトンに翻訳しそのダイナミクスを解析する。(2)差分バーガーズ方程式の超離散化をベースとして交通流の解析を行う。(3)パンルベ方程式・ソリトン方程式の超離散化によって得られるセルオートマトンをもとにセルオートマトンの可積分性について提案する。(1)では差分ロトカ・ボルテラ方程式、戸田分子方程式から超離散化によって単純な規則で定義される粒子系に翻訳することができた。そしてその粒子系のもつ代数構造(ソリトン解、保存量など)が元のソリトン方程式と等価であることがわかった。さらに、その粒子系の時間発展規則がソーティングアルゴリズムとして解釈でき、ソーティングアルゴリズムの解析学的取り扱いを可能にした。(2)では差分バーガーズ方程式を超離散化によってルール番号184のECAに帰着することができた。このECAは交通流の基礎となるセルオートマトンであり、解の漸近挙動が渋滞相、非渋滞相に分かれることが知られている。この現象をバーガーズ方程式の初期値問題として捉え、現象の起こる理由の解析学的証明に成功した。そして、バーガーズ方程式を拡張して再び超離散化をとることにより、より現実的な現象を再現できる交通流モデルを提出することに成功した。(3)では差分パンルベ方程式や差分ソリトン方程式の可積分性の判定に用いられる特異点閉じこめ法が超離散化によってどのような結果を生み出すかを観察した。そして差分方程式での特異点および有限値が超離散方程式においては有限値と摂動に変換されることを発見し、このことから超離散方程式の可積分性を定義することに成功した。また、特異点閉じこめ法とリャプノフ指数との直接的な関係を明らかにし、ソリトン理論における可積分性とカオス理論における可積分性とのつながりを解明した。本研究はソリトン・セルオートマトン(以下ソリトンCA)に関して基礎的研究と応用的研究を行うものであり、本年度はその基礎的研究の部分を主に行った。その成果は大きく分けると(1)戸田型ソリトンCAの代数構造の解明、(2)超離散パンルベ方程式の解の導出、(3)箱と玉の系の拡張、(4)超離散手法による交通流モデルの提出である。まず、(1)では差分戸田方程式の超離散極限として超離散戸田方程式を提出し、その一般解のmax関数による表現を導出した。この結果、解の構造は連続の戸田方程式におけるソリトン解の行列式表現を正確に反映していることがわかった。(2)ではパンルベ方程式のうちmultiplicative差分型と呼ばれるものの超離散化を行い、超離散パンルベ方程式を提出した。その特解として、多項式解の超離散極限によって得られる階段状の解、および楕円関数解対応する超離散解を得た。(3)では従来から知られている箱と玉の系と呼ばれるソリトンCAに仮想的な運搬車を導入し拡張を行った。さらに、その拡張系がmodified KdV方程式の超離散極限で得られることと、ソリトン解がmax関数で表現できることがわかった。(4)では差分バーガーズ方程式の超離散極限によってバーガーズ型のCAを提出し、その特別な場合としてルール184番のElementary CAを含むことがわかった。さらに、このバーガーズ型のCAは交通流モデルとなりうることを示し、交通流モデルとしてどのような特性を有するかについて詳しく解析を行った。以上の成果はどれも離散系に対する新しい知見を与えるものであり、特に最後の交通流モデルについては本研究の応用的な部分に対する可能性を示唆している。これら成果をもとに来年度は応用的な研究に重点を移す予定である。

そして差分方程式での特異点および有限値が超離散方程式においては有限値と摂動に変換されることを発見し、このことから超離散方程式の可積分性を定義することに成功した。また、特異点閉じこめ法とリャプノフ指数との直接的な関係を明らかにし、ソリトン理論における可積分性とカオス理論における可積分性とのつながりを解明した。
地球熱圏大気・プラズマのスーパーローテーションを探る

地球熱圏大気のスーパーローテーションを捉え,その生成機構を解明するために,磁力線に沿った大気・プラズマを多角的に観測するプロジェクトを立ち上げた.国内の研究者が北海道大学に集まり,熱圏・電離圏の研究手法として,ロケット実験,地上観測,モデリングについて詳細な検討を行った.ロケット実験については,JAXAに申請書を提出し,2007年夏の実施が決定された.研究を遂行するために熱圏風の観測が不可欠である.検討の結果,リチウムをロケットから放出してリチウム雲を熱圏に形成し,リチウムによる太陽光の共鳴散乱を追跡するという手法を採用することにした.この分野で実績があるインド宇宙機構を訪問しリチウム放出器について検討を行った.その結果,共同研究としてインド宇宙機構がリチウム放出器を開発することになった.また,スーパーローテーションの生成機構を理解するために,観測と熱圏・電離圏モデリングの比較検討が必要である.北海道大学にモデリング用コンピュータを設置し,モデリングを実施している.さらに,リチウム雲の動きをシミュレーションし,地上でのカメラ配置や観測手法について検討した.検討結果とプロジェクトについて,2006年5月のSWARM国際会議で招待講演,2006年7月のアジア・オセアニア地球物理連合大会で招待講演,2006年7月の国際宇宙空間研究委員会で講演を行うことになっている.地球熱圏大気のスーパーローテーションを捉え,その生成機構を解明するために,磁力線に沿った大気・プラズマを多角的に観測するプロジェクトを立ち上げた.国内の研究者が北海道大学に集まり,熱圏・電離圏の研究手法として,ロケット実験,地上観測,モデリングについて詳細な検討を行った.ロケット実験については,JAXAに申請書を提出し,2007年夏の実施が決定された.研究を遂行するために熱圏風の観測が不可欠である.検討の結果,リチウムをロケットから放出してリチウム雲を熱圏に形成し,リチウムによる太陽光の共鳴散乱を追跡するという手法を採用することにした.この分野で実績があるインド宇宙機構を訪問しリチウム放出器について検討を行った.その結果,共同研究としてインド宇宙機構がリチウム放出器を開発することになった.また,スーパーローテーションの生成機構を理解するために,観測と熱圏・電離圏モデリングの比較検討が必要である.北海道大学にモデリング用コンピュータを設置し,モデリングを実施している.さらに,リチウム雲の動きをシミュレーションし,地上でのカメラ配置や観測手法について検討した.検討結果とプロジェクトについて,2006年5月のSWARM国際会議で招待講演,2006年7月のアジア・オセアニア地球物理連合大会で招待講演,2006年7月の国際宇宙空間研究委員会で講演を行うことになっている.
電荷・スピンハイブリッド量子科学の研究

1)抵抗検出NMRとナノプローブによる交流電界核スピン操作を組み合わせることで核スピン特性を二次元マッピングできる顕微鏡を開発し、量子ホール効果のブレークダウン状態を利用してナイトシフト分布を計測することに成功した。また、量子ポイントコンタクト(QPC)では1T以下の低磁場でもQPCの抵抗傑出NMRが可能になる条件を見つけた。2)電子スピンと共振器中の光子の単一量子レベルでの相互作用に関して、2重量子ドットの結合の強さが異なる場合の電荷と光子の量子的相互作用の詳細を明らかにすることができた。電荷のコヒーレンスが光子と電荷の結合の強さよりも小さいため、コヒーレントな結合を実現することができなかった。3)フォトングループとの共同研究により、NVセンターを含むナノダイヤモンド薄膜を用いた電子デバイスのオペランド計測を論文成果とすることができた。4)グラフェンのひずみ効果を用いたバンドギャップ形成では、電気伝導測定ではグラフェンのバンドギャップ形成は確認されなかった。また、微小層状超伝導体薄膜の量子渦糸状態制御では、ミクロンサイズの正方形NbSe2における単一渦糸侵入を独自の微小トンネル接合法を用いて観測することに成功し、従来のアルミニウム正方形とは異なる渦糸侵入の特徴を見出した。5)核スピンを持つ13CをCNT/グラフェン格子中に制御して導入する合成技術や量子計測に適した超低欠陥ナノカーボン材料の超高温プロセス合成を試みた。6)強磁性トポロジカル絶縁体薄膜の磁化方向を回転することにより、量子異常ホール効果状態から通常絶縁体へのトポロジカル数の変化を伴った量子相転移を観測した。ホール抵抗の温度依存性を測定し、その結果から相転移の臨界指数を実験的に決定した。Ge/Siナノワイアホール系の量子化コンダクタンスを調べることにより、マヨラナゼロモードに必要なヘリカル状態の形成が示唆された。1)電子スピンと共振器中の光子の相互作用に関して、電荷と光子のコヒーレントな結合を実現することができなかったが、単一電荷・光子れべるでの量子的相互作用を実現できたことは大きい。さらに、これは量子ドットのバイアス状態を変えることで改善できる見通しがついたことは大きな進展である。2)GaAsやInSbのQPCの研究、さらにQPCをベースにした高感度抵抗検出NMRについて研究が順調に進捗している。また、希釈冷凍機温度で動作するナノプローブを用いた核スピン情報の二次元マッピングにも成功した。この装置は走査ゲート顕微鏡としても有用で当初予定を超えた展開が期待される。3)NVセンターのスピン状態の電気的読み出し/書き込みを実現するため、NVセンター/カーボンナノチューブハイブリッド構造形成プロセスの構築を進め、孤立した極浅NVセンターの形成プロセスの確立とその電荷制御を実現するとともに、極浅NVセンター上に単一カーボンナノチューブデバイスを作製し、その電気的特性を確認した。フォトン班との連携により、実際にナノチューブとNVセンターのハイブリッド化が実現できたことは計画以上の成果である。4)グラフェンやナノチューブを用いたハイブリッド構造の作製技術に関しては、13C導入に際する制御性が向上させることができたことは大きい。グラフェンのひずみ効果については、自己組織化膜を使った独自の方法ではバンドギャップが見られないことが判明した。5)磁性トポロジカル絶縁体での量子異常ホール効果においてほっぴん伝導機構を明らかにし、磁化方向制御による量子相転移現象を観測した。また、Ge/Siナノワイアのホールでヘリカル状態に起因すると思われるコンダクタンスの量子化を観測できた。1)GaAsQPCでの低磁場での抵抗検出NMRの成功を受けて、QPC物性、特に0.7構造の解明を進める。また、InSb系でも高品質QPCを完成させ、InSbQPCのRDNMRにも挑戦する。さらに、QPC物性のナノプローブ計測も推進する。二次元系における電子スピン、核スピン相互作用の研究、ブリッジ上にQPCを配置した構造におけるフォノン、スピン、核スピンの量子結合の研究も継続して完成を目指す。2)トポロジカル絶縁体と超伝導体のハイブリッド構造に形成されるじはずのマヨラナモードをマイクロ波スぺクトロスコピーにより直接検出を目指す。量子異常ホール効果状態における端チャネル伝導と非局所抵抗の関係を解明する。特に磁化反転時に生じる大きな非局所抵抗と端チャネル伝導の関係を明らかにする。3)NVセンター/カーボンナノチューブハイブリッド構造において、フォトングループと共同で高感度計測を可能とし、スピン状態の電気的読み出しと書き込みの実証を進める。4)グラフェンのひずみ効果については、ひずみの周期性向上を目指す。渦糸制御については、NbSe2試料について、超伝導ギャップ観測のためのトンネルバリア最適化を行う。これと平行して、渦糸の侵入・排出、渦糸配置、渦糸状態制御の実験を行う。5)超高温合成ナノチューブの評価、13Cを導入したナノチューブ・グラフェンの電子・フォノン輸送への影響を明らかにすることにより、核スピン、フォノン、電荷のハイブリッド化を実現する。本研究では、電子の電荷、スピン、核スピン、クーパペア(超伝導)をハイブリッドさせることによる量子現象、機能発現を目指している。さらに、その舞台となる材料系として、伝統的なSi, GaAs半導体に加え、InAs, InSb,さらには、カーボンナノチューブ、グラフェン、トポロジカル絶縁体物質など、電荷・スピンが最大限ハイブリッドできる舞台を創出することも並行して行っている。本年度の主たる研究実績として、以下のことを上げることができる。

1)局所イオンビームを用いて多層カーボンナノチューブの任意の位置にトンネル障壁を導入する手法の開発した。2)核スピン集団からディッケタイプの超放射が生じている可能性を示した。3)ミクロスコピックな領域での核スピン共鳴の研究を行った。4)超高品質な孤立CNTの成長技術を開発するとともに接触抵抗低減についても検討を行った。5)既設のナノカーボン合成装置を改造し、核スピン制御した炭素源ガスや平衡近傍でのプロセスを可能とする反応性種の精密導入を可能とした。6)グラフェン電界効果トランジスタに格子歪みを導入する方法を開発し、バンドギャップを生成することに初めて成功した。7)トポロジカルジョセフソン接合と強磁性トポロジカル絶縁体で特異な量子輸送現象を観測した。初年度ということもあり、個々の研究で順調に成果が上がりつつある。一方、班内、別の班との共同研究の芽が出始めており、予備的な研究が開始されている。今年度は、化合物半導体ナノ構造、ナノカーボン(グラフェン、カーボンナノチューブ)においてハイブリッド構造を作製するとともに、電荷・スピンを中心とした量子変換機能実証へ向けた実験を行った。具体的には、下記のような実績を得た。1)ナノカーボンを用いた研究に関しては以下を上げることができる。集束イオンビームを用いて多層カーボンナノチューブに再現性の良いトンネル障壁を形成する技術を開発した。核スピンを有するカーボンをグラフェン中に導入する合成方法の開発を行った。ダイアモンドNVセンターとカーボンナノチューブをハイブリッドする技術の開発を行った。グラフェンのひずみの方位の簡便な判別法の開発や周期ひずみ構造の周期の微小化、ひずみの空間変化量の増大化を行った。2)化合物半導体ナノ構造を用いたハイブリッド機能に関しては次のことを行った。ナノワイヤ量子ドットを超伝導マイクロ波共振器中の光子と相互作用を調べた。閉じ込めポテンシャルを幅広く制御できるトリプルゲート量子ポイントコンタクトの作製やそれを用いた抵抗検出NMRに着手した。3)新機能ハイブリッド材料としてのトポロジカル絶縁体・超伝導体に関して次のことを行った。HgTeを用いたトポロジカルジョセフソン接合を実証するために2次元トポロジカル絶縁体となるHgTe構造において、そのマイクロ波応答を調べ、奇数次のステップが3次元の場合よりも多く消失することを観測した。磁性トポロジカル絶縁体のヘテロ構造を作製し、その磁化方向を制御することにより、量子化された電気磁気効果が期待される「アクシオン絶縁体」状態を実現した。本研究の最大の目的は、個々の量子(特に電荷とスピン)をハイブリッドさせる構造を作製するとともに、その機能を実証することである。そのような趣旨のもと、マイクロ波光子やNV中心を利用した光子との相互作用、様々な系におけるフォノンとの相互作用、さらには核スピンとフォノンとの相互作用に関する幅広い研究が行われており、基礎的なレベルで成果が出つつあるといえる。
Anammox汚泥の大量調製法の開発とその菌相解析に関する研究

懸濁法でのAnammox汚泥の集積が不可能であったことから、我々が活性汚泥微生物の付着固定化担体としてその有効性を明らかにしているピリジニウム系のポリマーで含漬コーチング処理した厚さ0.5mmのポリエステル製の不織布を充填した容量1.0Lの上向流カラムリアクタを用いてAnammox汚泥の集積を試みた。その結果、1年後にAnammox汚泥の集積に成功した。この馴養に成功したAnammox汚泥を種汚泥として、容量2.0Lの菊花状の不織布を充填したカラムリアクタを1年間連続運転しすることでAnammox汚泥をリアクタ全体で増殖させることに成功した。この不織布上に増殖したAnammox汚泥を容量15Lの不織布を充填したカラムリアクタに移植し、連続処理法にて馴養を継続した。その結果、運転開始当初のT-N容積除去速度(0.06g-T-N/L/d)を100日後に0.5g-T-N/L/dにまで迅速に高めることができ、Anammox汚泥の大量調整法に道筋をつけることができた。連続カラム試験で、^<15>NでラベルしたNH_4^+を反応基質として与え、発生する窒素ガスを質量分析計で測定することで、馴養に成功したAnammox汚泥はNH_4^+とNO_2^-からN_2ガスを生成することを確認した。Anammox汚泥の付着固定化担体として不織布以外の担体の有効性を評価した結果、PVAゲルビーズがAnammox汚泥の付着担体として最も有効的であった。このPVAゲルビーズを400mL充填した容量2.5Lのカラムリアクタを上向流にて滞留時間12時間で連続運転し、運転開始200日後にT-N容積除去速度を0.8g-T-N/L/dにまで高めることができた。研究室で馴養していた脱窒活性汚泥から長期間Anammox条件下で馴養集積したAnammox汚泥は、これまでに全く報告のないAnammox細菌(KSU-1株と命名した)とZoogloea ramigeraから主として構成されていることが分った。定量的PCR法でKSU-1株とZoogloea ramigeraのAnammox汚泥中での存在割合を求めたところ、KSU-1株が72.8%、Zoogloea ramigeraが6.05%の存在割合であった。また、FISH法でKSU-1株を赤く、Zoogloea ramigeraを緑色で染色した後、共焦点レーザー顕微鏡にてAnammox汚泥を観察したところ、顆粒状で生育するAnammox菌の表層をZoogloea ramigeraが被覆しているという新しい事実を発見した。Zoogloea ramigeraがAnammox菌の生育の阻害要因となるDOや有機物を消費することで、絶対嫌気性の自栄養性細菌であるAnammox細菌を保護するという重要な役割を果たしていることが明らかとなった。