hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
電磁気を使用した経鼻胃管の誤挿入防止のための管先端位置検査法の開発

嚥下障害を有する患者に対しては鼻から経鼻胃管を胃まで挿入し、栄養注入を行う。しかしこの管は挿入時に誤って肺に挿入してしまう事があり、この状態に気が付かずに栄養注入を行うと致命的な事態を引き起こす場合がある。そのため経鼻胃管が正しく胃内に挿入されている事を確認する必要がある。本研究では、電磁気を使用した経鼻胃管先端位置推定法の検討を行った。本提案手法では、経鼻胃管先端部に3軸検出コイルを設置し、体外に10個の交流励磁コイルを非接触で配置し、交流磁界を印加させ、交流磁界の強さから管先端部の位置を推定する手法を提案した。臨床試験の結果、4mm程度の誤差で経鼻胃管先端位置を推定できる事を確認した。平成26年度は、経鼻胃管先端部に配置する3軸空芯検出コイルの構造の決定とその開発を行い、また体外に配置する交流磁界発生用コイルの作成や、交流磁界受信装置の開発を実施した。(1)3軸空芯検出コイル付き経鼻胃管の開発一般的な経鼻胃管の構造は、直径が4mm程度で肉厚が0.5mm程度、長さが130cm程度の樹脂製である。そこで本年度はこの管の内径に収まるサイズの微小3軸空芯検出コイルの開発を行い、シリコンを使用して管先端部に設置・固定した管の開発を実施した。ここでは予備も含め合計3本の3軸空芯検出コイル付き経鼻胃管の作成を行った。(2)印加磁界発生及び磁界受信装置の開発ここでは、腹の上部に非接触で配置する交流印加磁界用コイルの作成を行った。この印加磁界用コイルは同形状の10個の交流励磁コイルとした。ここでは、有限要素法を使用した三次元電磁界解析を使用し、交流励磁コイルの最適形状や巻き方、検査に最適となる10個の励磁コイルの配置や磁化条件等の算出を行い、設計・作成を実施した。また、この10個の励磁コイルが発生する磁界の大きさは、最大で0.1T程度(一般的に市販されているピップエレキバンに使用される磁石が発生する磁界と同程度)に設定した。交流磁界の印加方法は、10個の励磁コイルに0.01秒間隔で1個ずつ交流電流を通電させ、最大でも1秒未満の時間で10個の励磁コイル全ての通電が完了する装置の作成を行った。本手法で使用する3軸検出コイルは形状が微小であるため、出力電圧が小さく、多くの電磁気ノイズが含まれる事が予想される。そこで、3軸検出コイルからの微弱な出力電圧信号を増幅し、さらにノイズ成分を除去するフィルター機能を備えた計測システムの開発も実施した。平成27年度は、経鼻胃管の先端部に配置した3軸検出コイルで検出した磁界値から、その3軸位置を計算するプログラムの開発を実施した。本年度は、短時間で経鼻胃管先端部(3軸検出コイル部)の位置を計算し、その位置の奇跡を視覚的に、リアルタイムで表示させるプログラムの開発を実施した。ここでは、3軸検出コイル部の位置推定アルゴリズムに、大域的最適解が得られる進化戦略(Evolution Strategy, ES)を導入し、開発を実施した。本手法では、経鼻胃管先端部に3軸検出コイルを設置し、体外に10個の交流励磁コイルを非接触で配置し、交流磁界を印加させ、交流磁界の強さから管先端部の位置(検出コイル位置)を推定する手法を提案している。10個の励磁コイルに0.01秒間隔で1個ずつ交流電流を通電させて、10個の励磁コイル全てから磁界が発生する。この磁界を3軸検出コイルで計測し、位置を計算するプログラムの開発を実施した。全磁界印加時間が約0.1秒であり、その磁界を計測して位置を推定する計算時間は、多少の時間変動を有するが、CPUがCeleron(R) 2.2GHz、メモリが752MBのNEC製ノートパソコンを使用して約0.5秒を実現した。これにより、1ケースの位置推定の合計時間は約0.6秒を可能とした。また位置の推定誤差は、理想的に磁界計測が行われたと仮定すると、0.01%以下となった。複数の解析アルゴリズムでの比較までは実施できなかったが、当初の計画である、進化戦略を使用した位置推定計算プログラムの開発は実施できた。ただし、経鼻胃管の挿入は、心臓手術の様な大がかりな手術とは異なり、手術室ではなく一般病棟の寝室で行われ、また多くの場合、医師ではなく、看護師が行う。そこでここでは、利便性の追求を行い、一般病棟の寝室での実用化を目的とした。本提案手法では、経鼻胃管先端部に3軸検出コイルを設置し、体外に10個の交流励磁コイルを非接触で配置し、交流磁界を印加させ、交流磁界の強度から管先端部の位置(検出コイル位置)を推定する手法を提案した。まず、本提案検査システムの試作を行い、大学の研究室レベルで十分に安全性、機能性を確かめ、人体模型を使用して検証実験を実施した後、実際の臨床実験による検討を行った。本研究で得られた知見を以下にまとめて示す。

1人体外の腹部に設置した10個の励磁コイルそれぞれから発生する交流磁界の強さを、経鼻胃管先端部に設置した3軸検出コイルで測定することにより管先端の位置を、推定できる事を示した。2本提案手法では10個の励磁コイルで構成される三角形内で、深さ方向が70 mm150 mmであれば誤差10 mm以内で推定が可能であることが分かった。3人体模型及び人体におけるCTスキャン検査装置との比較検証実験で、誤差10 mm以内で管先端位置を推定することが出来た。実際の臨床において経鼻胃管先端部の位置推定に求められる精度は誤差10 mm程度であるため、本提案手法が使用できる事が示せた。今後は、実用化に向けて位置精度の向上や装置全体の小型化、コストの改善等の検討を行うと共に、臨床試験において、実用性を検討する予定である。嚥下障害を有する患者に対しては鼻から経鼻胃管を胃まで挿入し、栄養注入を行う。しかしこの管は挿入時に誤って肺に挿入してしまう事があり、この状態に気が付かずに栄養注入を行うと致命的な事態を引き起こす場合がある。そのため経鼻胃管が正しく胃内に挿入されている事を確認する必要がある。本研究では、電磁気を使用した経鼻胃管先端位置推定法の検討を行った。本提案手法では、経鼻胃管先端部に3軸検出コイルを設置し、体外に10個の交流励磁コイルを非接触で配置し、交流磁界を印加させ、交流磁界の強さから管先端部の位置を推定する手法を提案した。臨床試験の結果、4mm程度の誤差で経鼻胃管先端位置を推定できる事を確認した。装置構造の改良や装置の大きさ、検出コイルのコイル巻数や寸法等の若干の変更はあったが、概ね計画通り研究開発が進められている。本年度で、研究室レベルでの基礎的な実験および位置を計算するプログラムの開発は実施できたため、現在、臨床試験への準備のための基礎実験を実施している。平成28年度は、本手法を使用した臨床試験を実施し、本提案手法の実用性を検討する予定としている。計測工学基礎的な実験を研究室レベルで実施できるまでの基本装置開発は平成26年度で概ね実施できた。今後は、短時間で経鼻胃管先端部(3軸検出コイル部)の位置を計算し、その位置の奇跡を視覚的に、リアルタイムで表示させるプログラムの開発を行い、十分、その位置推定精度や安全性等を大学の研究室内で実施し、確認した上で、人体での臨床試験に持ち込む予定としている。平成27年度では、3軸検出コイル部の位置推定アルゴリズムの開発に多くの時間を費やす予定である。このアルゴリズムは、遺伝的アルゴリズムの発展版である進化戦略(Evolution Strategy, ES)を使用する予定であるが、この手法以外の方法も随時検討を進め、最終的にどの推定方法が最も有用であるかについて、検討を行う予定である。また、臨床試験準備として、人体模型での応用実験も実施する予定であり、その準備も進める。さらに、共同研究先の病院での倫理委員会で、臨床試験の許可を再確認し、なるべく早めに臨床試験が実施できる体制を整える予定である。研究に必要となった物品に割引価格があり、その価格に消費税を加えた合計金額を考慮した場合、研究費の残高に1円分端数が出た。また、この1円の価格を有する研究に必要となる物品が見当たらなかったため。平成27年度の物品研究費に1円を上乗せし、消費税分も考慮に入れて研究に必要となる物品材料費に使用する予定である。
低電力動作可能な不揮発ＳＲＡＭに関する研究

多値記録可能な不揮発性メモリ(ReRAM)とSRAMを組み合わせたメモリに関する研究をおこなった。提案メモリセルは、2つの参照抵抗とプログラム可能な抵抗を通常のSRAMに接続したものである。1つのセルは9個のトランジスタと3個の抵抗から構成され、電源を切る時に2bit記憶することができる。データをセルに書き込む時、可変抵抗の値を下げるべきなのか、上げるべきなのか、変更しなくて良いのかを判定する回路が通常必要であるが、今回提案する方式ではこの判定回路は不要である。また先行研究よりも安定にリコールできる方法を考案することができた。当初、安定性に関する研究を実施する予定であり、FET素子寸法がばらついても問題なく読み出しできる手法が考案できた。シミュレーションによる動作確認もおこない、論文を投稿したところ、本手法の議論以外のところでクレームがついたため、論文の全体構成を再検討している。なお、当初ユニポーラ駆動の相変化型メモリのみを想定したが、バイポーラ駆動のReRAMへの対応も可能となった。さらにバイポーラ駆動対応のアーキテクチャを考案したことで、当初予定していなかった、周辺回路の簡素化が可能となった。またこれに伴い2つの動作(処理)が1回ですむようになり、エネルギー削減と高速化が見込めるようになった(うれしい誤算である)。さらに、書き込み、読み出しに関する新しいアーキテクチャと回路構成も考案でき、シミュレーションによる動作確認をおこない、学会で発表した。本提案回路を使用すれば、不揮発性メモリの無駄な書き込みを防ぐことができエネルギー削減に寄与できる。この無駄な書き込みとは"1"という情報に"1"を書き込むことを指す。通常は、素子の値を読み出す回路、書き込みが必要か否かを判定する回路、実際に書き込む回路が必要であるが、数個のFETを読み出し回路に追加することで、読み出し、判定、書き込みの3動作を実施可能な回路を提案できた。本手法は本研究テーマの不揮発性SRAM以外に、多値メモリにも応用できる。また複数の動作を同じ回路で同時におこなえるため、当初の予定より回路の簡素化(高速化)が達成できた。高速動作可能なSRAMと不揮発性メモリを組み合わせた新たなメモリの開発をおこなった。セルの構造、書き込み方法、電源が切れている状態からの安定なリコール方法などを新規に作成し、HSPICEを用いたシミュレーションにてその動作を確認した。シミュレーションは、1本のビットラインに1024個のセルが接続されているセルアレイを想定した。また一部の回路は試作し、動作確認をおこなった。セルは9個のトランジスタと3個の抵抗で構成され、電源を切る時に2bit保存できる。先行研究と比較すると平均で、1bitあたり、0.5個のトランジスタと0.5個の抵抗が削減できた。次にリコール動作であるが、先行研究はトランジスタの製造時のばらつきに弱く、セル内のトランジスタの素子寸法(性能)が1%でもずれると正常にリコールできない。提案方法では、セル内の1つのトランジスタのゲート幅が20%ばらついても正常に動作することをシミュレーションで確認した。また電源電圧が定格の70%でも正常にリコールできることもシミュレーションで確認した。本提案セルは、2個の固定抵抗(参照抵抗)で3つの閾値抵抗を合成し、不揮発な可変抵抗との大小関係を調べて情報を保存する。参照抵抗をそれぞれ、Ra、Rbとすると、提案するセル構造では、閾値抵抗はこれら2つの値(Ra、Rb)とRaとRbの並列抵抗(Ra//Rb)の3つの閾値抵抗を作成することができる。この参照抵抗の値はリコール時の読み出し余裕に重要な値であり、最適な値を調べた。その結果、1つの参照抵抗を100にした場合、もう一つの参照抵抗を71にすると良いことを明らかにした。また詳細は省略するが、EBTという時間(概念)があり、この時間がおおよそ0.5秒であることを明らかにした。これらの研究成果を、研究会、論文で報告した。本年度は、抵抗変化素子モデルの開発と周辺回路としてセンスアンプの開発をおこなった。抵抗変化素子の電圧電流特性はkawabataらのCoOxを用いたRRAMのデータ(Kawabata et al., International Memory Workshop IMW2010, p.60, 2010)を用いた。発表されたメモリセルは、書き込み消去パルスが2.2V, 50ns(セットパルス)と-1.4V,50ns(リセットパルス)と低電圧かつ高速書き込みが可能であり、書き込みに必要な電流も100uAと低い。しかし素子に流れる電流は電圧だけに依存しておらず、電圧パルスを印加している間に変化している。そのため以前作成した相変化メモリで使用したカルコゲナイド半導体のモデルをもとにモデル化した。作成したモデルの概要を以下に示す。

試料は4状態(高抵抗状態、高抵抗から低抵抗に遷移している過渡的な状態、低抵抗状態、低抵抗から高抵抗へ遷移している過渡的な状態)をとるとした。また遷移には閾値電圧が必要であり、(読みだし電圧などの)閾値電圧以下での振る舞いとそれ以上での振る舞いとは別になるようにした。素子に閾値電圧が印加されると遷移中を示す過渡的な状態に移行し、パルス印加時間に応じて抵抗値が変化する。また、パルス印加時間がある一定時間をこえると素子は完全に遷移するモデルとした。また個々のセルには固有の番号をつけることができ、この4状態が変化するとシミュレーション中に出力されるログに記録が残るようにした。このログを監視すれば、シミュレーション中に書き込みたいセル以外のセルが誤書き込み(ディスターブ)をおこしていないか確認できる。全てのノードの電位を観察する必要がないため、設計効率が非常に向上した。1ビット当たり1024個のセルが接続されているモデルを作成しシミュレーションをおこなっており以下の点が達成済みである。1.安定した読み出し(リコール)方法の考案とシミュレーションによる動作確認の完了。2.多値記録に必要な、書き込みに関する判定方法の考案とシミュレーションによる動作確認の完了。3.バイポーラ駆動素子に対応した書き込み方法の考案とシミュレーションによる動作確認の完了。4.今回の研究テーマである、不揮発性SRAMだけではなく、不揮発性メモリに応用可能な、記録(ベリファイ)方式の考案。など予定以上の成果を挙げられた。ただし、予定以外の多値メモリ用書き込み回路とベリファイ用の判定方法に関する研究を実施したため(多少横道にそれたため)、微細化した場合の影響に関しては考察できなかった。以上より、おおむね順調に進展していると判断される。複雑な抵抗変化素子をモデル化し、Verilog-Aを用いて動作を記述することができた。作成したモデルは、パルス印加中におきる抵抗値の変化が再現できるだけでなく、個々のセルに番号をつけることができ、また(抵抗変化など)状態遷移が発生した時にログに、セル番号と発生した状態遷移の種類を出力するようにした。これらの機能を利用することで、計算に時間がかかる大きな回路のシミュレーションでも、シミュレーションの終了を待つことなく、シミュレーション中にセルの誤書き込みなどが確認できる。そのためセルアレイのシミュレーション(および設計)の効率が格段に向上した。また、一部の周辺回路の設計シミュレーションも実施することができた。提案回路の一部は実際に設計済みであり、作成中である(東京大学VDECの試作サービスを利用し、2013年2月にテープアウト済み)。本試作ICは6月末に納品予定であり、納品次第、実測する予定である。そのため測定に必要な周辺回路、テストパターン(パルスシーケンス)の準備をおこなう予定である。また新規に考案した回路などはシミュレーションによる動作確認まで終了しているが、今後は最適化をおこなう予定である(電力、速度などの点で改良の余地がある)。例えば、回路、印加パルスのタイミングを見直す予定である。
プラズマ誘起生体活性物質による超バイオ機能の展開

プラズマによって誘起された生体活性物質の分子構造と物性を突き止め、各物質と生体との相互作用を解明することによって、超バイオ機能発現の本質を明らかにする。また、活性物質による細胞死、増殖、分化などの真核生物に普遍的な現象の分子機構を解明する。その成果を基盤にして、プラズマ医療、農業という未来産業を拓く羅針盤となる、学術基盤『プラズマ生命科学』を切り拓き、地球規模の課題である、難病治療や食糧不足などを解決するイノベーションを産み出す。
非線形システムにおけるセーフマニュアル制御系の設計と挙動解析

科学技術の発展とともに様々なシステムの自動化が目指されているが、自動車、航空機、プラント操業などの現実社会で稼動するシステムに対して、完全に自動で起こりうる全ての事象に対応することは難しく、また状況に応じて高度な判断が要求される場合があるため、人間による手動制御が必要不可欠である。しかし、不安定なシステムの安定化・高効率化・高性能化には自動制御が欠かせない技術であり、数多くの実システムでは手動制御と自動制御が混在している。このような手動制御と自動制御が混在するシステムでは、それぞれの制御が相反する場合がある。手動制御と自動制御の折衝・協調・融合を考慮したSafe-Manual Control(以下、SMCと略す)の必要性・重要性を極めて強く示唆している。本申請研究では、高度SMC制御系の開発を目指し、理論的研究の発展とその応用に努めた。まず、操作者の操作能力の熟達程度に応じて、手動制御と自動制御の影響度合を自動的に変化させた、Human Adaptiveな要素を含んだSMC制御系の提案を行った。これを、操作者の筋電位を入力インターフェースとし、発生した筋電位によって機械を操作するシステムへ応用した。筋電位は随意に動かすことはできるがその微細な調整は非常に困難である。そこで、自動制御をそこに介在させ、特に、うまく筋電位を制御できない初心者に、系の安定性を保持しつつ、かつ操作に熟達させるという役割を同時にこなすSMC制御系を実現することができた。また、身近なシステムとして二輪車にSMC制御を適用し、二輪車に乗れない初心者にも安全かつ随意に制御できる自動二輪車システムの開発を行った。科学技術の発展とともに様々なシステムの自動化が目指されているが,自動車,航空機プラント操業などの現実社会で稼動するシステムに対して,完全に自動で起こりうる全ての事象に対応することは難しく,また状況に応じて高度な判断が要求される場合があるため,人間による手動制御が必要不可欠である.しかし,不安定なシステムの安定化・高効率化・高性能化には自動制御が欠かせない技術であり,数多くの実システムでは手動制御と自動制御が混在している.このような手動制御と自動制御が混在するシステムでは,それぞれの制御が相反する場合がある.航空機において自動制御と手動制御のミスマッチからpilot-induced oscillationが生じ大惨事を招いたことは,手動制御と自動制御の折衝・協調・融合を考慮したSafe-Manual Control(以下,SMCと略す)の必要性・重要性を極めて強く示唆している.H18年度は,SMC (Safe Manual Control)の理論的な発展を目標とし,既に検討されている単振子のFuruta Pendulumシステムにアクチュエータの出力絶対値に飽和が存在する場合を発展・応用を目指した.解析すべき位相平面内の制御可能領域を得る具体的方策として,近似領域を計算機による数値解法的な問題へと帰着した.これらの方法をセグウェイと呼ばれる,同軸上に車輪がついた不安定な乗り物の制御に応用し,本手法の有効性を検証した.これらの結果は雑誌論文・学会等で発表済みである.また,自動制御入力として申請者らが携わってきた状態依存型フィードバック制御などの非線形制御を用いた場合のSMC制御問題を考え,そのときの制御可能領域を数値的に計算することについても検討を行った.科学技術の発展とともに様々なシステムの自動化が目指されているが、自動車、航空機、プラント操業などの現実社会で稼動するシステムに対して、完全に自動で起こりうる全ての事象に対応することは難しく、また状況に応じて高度な判断が要求される場合があるため、人間による手動制御が必要不可欠である。
狭ギャップ高圧VHFプラズマを用いた微結晶シリコン薄膜作製

狭ギャップ高圧VHFプラズマは従来のRFプラズマに比べて高電子密度・低電子温度となることから、高速高品質製膜が求められる微結晶シリコン薄膜作製に広く用いられているが、そのメカニズムは十分に理解されていない。本研究ではプラズマに焦点を当て、VHFプラズマの狭ギャップ高圧特性を実験および数値シミュレーションにより明らかにした。同時に効率的なプラズマ生成法を提案・実証した。さらに、製膜実験を行い高速高品質製膜の実現の見通しを得た。高圧狭ギャップVHFプラズマの特性を調べるために実験装置を製作した。さらにプラズマパラメータの測定に先立ち、大面積プロセスを意識して、少ない供給パワーで大面積高密度プラズマを生成するための給電方法について検討を行った。その結果、平行平板への電圧印加において、従来の片側接地給電に比べ、両電極に180度近く位相の異なる電圧を印加することで、プラズマを安定に極板間に限定して一様に生成できること、整合器との関係では必ずしも180度が良いわけではないことを見出した。アルゴンガスを用いてラングミュアプローブによりプラズマパラメータを測定した結果、本給電法の方が低電子温度で高電子密度なプラズマが得られることがわかった。実際の製膜に用いるSiH_4/H_2プラズマでは、プローブ以外の測定法、すなわちマイクロ波およびレーザーを用いた計測法が有用であり、現在準備を進めている。また、製膜実験を行うために、シランガスシステムの整備を行った。現在加熱基板等を準備し、製膜のための装置改造を進めている。一方で、実験結果の考察用に流体モデルに基づくプラズマシミュレータを開発した。最初の段階として、片側接地給電方式を想定して高圧狭ギャップVHFプラズマのシミュレーションを行った。その結果、ギャップ間5mm程度であっても、バルクとシースが比較的はっきり存在することがわかった。ただし、現在のコードでは収束解が得られる実験条件範囲が実際と比べかなり限られており、計算法の改善を行う必要がある。本年度は大面積製膜を可能とするVHFプラズマ装置の設計・製作、およびプラズマ生成と基本計測を行った。装置の特徴としては、基板サイズ70cm×20cm対応で、プラズマパラメータと膜質の関係が調べられるように、静電プローブポート8箇所、四重極質量分析ポート、加熱基板挿入ポートを設け、ポートの入れ替えによりプラズマの空間分布測定ができるようにした。さらに狭ギャップ特性が得られるように、電極に可動機構を取り付けた。この装置を用いて、アルゴンおよび水素プラズマを生成し、基板全体にわたりプラズマが均一に生成できることを確認した。次に、プラズマの高密度化のための給電法について調査した。特に我々が提案している「バラン給電法」と、通常用いられている電極の一方を接地する給電法について、プラズマと給電回路の両面から比較検討を行った。静電プローブ測定の結果、バラン給電法の方が電子密度が高く、電子温度が低い傾向にあることがわかった。また回路システムとしての電圧電流特性から、バラン給電の方が力率が高いことがわかった。しかし、バラン給電の場合整合条件が厳しくなり、整合条件を広げるための検討が必要である。さらに、プラズマ密度分布をマイクロ波を用いて測定する方法について調査した。その結果、2-3GHzのマイクロ波を透過させ、その伝搬特性を得ることで密度分布測定の可能性が十分にあること確認した。しかし、狭ギャップ間で生成されるプラズマだけにマイクロ波を透過させることは難しく、その改善策の検討が必要である。薄膜シリコン太陽電池の発電層に利用される微結晶シリコン薄膜作製において、狭ギャップ高圧VHFプラズマを用いると高速高品質膜が得られることがわかっているが、その機構は理解されていない面が多い。本研究では、プラズマの特性を実験及び数値解析により調べ、機構の一端を解明することを目的とした。はじめに、産業界での量産装置を意識して、大面積対応(電極サイズ70cm×20cm)の狭ギャッププラズマ装置を製作し、高圧下でVHFプラズマをほぼ均一に生成できるようにした。次にプラズマの基本パラメータである電子温度・電子密度を、水素プラズマを用いて静電プローブおよびレーザートムソン散乱法により測定した。その結果、典型的には電子温度6-7eV、電子密度10^9-10^<10>cm^<-3>であった。同時にそこから得られた電子密度のガス圧依存性は、或るガス圧で極大値となる顕著な傾向があり、その機構を簡単な二つの解析式(電子によるVHFパワー吸収と電子のドリフト運動を表す式)で定量的に理解できることを示した。さらに実際のプロセスガスであるSiH_4/H_2プラズマ測定のための計測法として、加熱プローブとマイクロ波干渉計を開発し、同様の測定を行った。一方で数値シミュレーションコードを開発し、実験条件に合わせて計算を行った。両者を比較することで、数Torr程度のプラズマはバルクとシースが比較的はっきり分かれており、電子温度が高いことが水素原子の生成効率を高め、高品質膜の生成を助けている可能性を見出した。

加えて、高速製膜には欠かせないプラズマの高密度化を実現すべく、新たな給電法であるバラン給電法を提案し、高密度化に加え、プラズマ電位を下げイオン衝撃を低減させるのに有効であることを示した。製膜実験の結果、バラン給電法では微結晶化率の高い膜が得られることがわかった。
膵酵素異常を伴うFD患者の十二指腸粘膜内GLP-1産生細胞と胃排出能との比較

本研究課題では、膵酵素異常を伴うFD患者を対象にして、十二指腸粘膜における炎症細胞浸潤が、十二指腸粘膜内L細胞由来のGLP-1産生に影響を与えるか、また、十二指腸粘膜におけるGLP-1産生細胞、十二指腸粘膜内好酸球浸潤が、膵酵素異常を伴うFD患者の早期胃排出能と相関しているかなどを検討することにより、機能性消化管障害患者における消化管運動機能異常の病態の一端を明らかにすることを目的としている。さらに、ヒトL細胞のcell-lineを用いて検討することで、FD患者の病態に深く関与している早期胃排出能に関与する十二指腸粘膜内GLP-1産生細胞のシグナル伝達を明らかにすることで、FD患者の治療の端緒とすることを目標としている。
悪性リンパ腫に特異的な第1染色体転座切断点の解析

悪性リンパ腫発症に関わる第1染色体上の転座切断点領域から疾患原因候補遺伝子をクローニングし、その分子機構を明らかにすることを目的として、特に1p36領域と1q増幅領域に注目してFISH法による転座切断点の特定を試みた。このうち1p36領域については、SCIDマウス内B細胞性腫瘍細胞株HMS24の1p36切断点を含むと思われるCEPH YACクローン762B5を特定し、NCBIのEntrez Map Viewを検索(www.ncbi.nlm.nih.gov/cgi-bin/Entrez/)した結果、STSマーカーSHGC-110595(1pterから8.24M)からD1S1615(8.50M)までを含む約260kbの範囲内に1p36転座切断点の可能性を狭めた。さらに、この領域をカバーする6種類のBAC/PACクローンを用いたFISH法による切断点の絞り込みにより、1p36切断点は100kbオーダーまで狭まった。一方、1q増幅領域に関連しては、B細胞性悪性リンパ腫の稀な一型であるPELの患者から樹立した二種類の細胞株において、染色体特異的ペインティングプローブを用いた詳細なFISH解析の結果、第1染色体の一部が、OS1株では第5染色体上に、PSu株では第17染色体上にそれぞれ挿入されて増幅していることを明らかにした。第1染色体のどの領域がどのように増幅しているのか明らかにするためにCGH(Comparative Genomic Hybridization)法でこの部位を特定したところ、第1染色体長腕1q21-q25(OS1株)と1q25-q32(PSu株)領域と推定された。また、1qコスミドプローブのFISH解析からPSu株においてはこの領域でB-A-C-A-Bタイプの重複ユニットであることが明らかになった(Satoh et al.,in preparation)。この領域は様々な癌において染色体増幅が報告されているがAmpliconの特定や疾患候補遺伝子はまだ単離されていない。現在、BAC/PACプローブを用いて1q25共通増幅ユニットの特定を進めている。このうち1p36領域については細胞遺伝学的レベルで整列化したFISHマーカー物理地図を作製し、腫瘍細胞株5株の1p36転座切断点を同定した。その結果、各細胞株毎に切断点が異なっていることが明らかになった。しかし、SCIDマウス内B細胞性腫瘍細胞株HMS24の1p36切断点はD1S96とD1S989間(物理的距離はこの時点で不明)に存在し、ALL由来B細胞株BALL-1のproximal切断点と一致した。そこで、HMS24株とBALL-1株の転座切断点が共通なのかどうか明らかにするために、この領域をカバーするCEPHメガYAC14クローンを用いた詳細なFISH解析をした結果、転座切断点は細胞遺伝学的レベルで異なっていることが明らかになった。また、この過程でHMS24株においては転座点を含むと思われるYACクローン762B5を特定した。

このクローンは、PFGE解析によりそれぞれ660kb、520kb、400kbのゲノム断片を保持するサブクローンとして単離されたので、STSマーカーによる物理地図を作製する一方、FISHシグナルがsplitするかどうかを検討した。この結果とNCBIのEntrez Map Viewを検索(www.ncbi.nlm.nih.gov/cgi-bin/Entrez/)した結果から、STSマーカーD1S1615(1pterから8.4M)からD1S274E(8.95M)までを含む約600kbの範囲内に1p36転座切断点の可能性を狭めることができた。悪性リンパ腫発症に関わる第1染色体上の転座切断点領域から疾患原因候補遺伝子をクローニングし、その分子機構を明らかにすることを目的として、特に1p36領域と1q増幅領域に注目してFISH法による転座切断点の特定を試みた。このうち1p36領域については、SCIDマウス内B細胞性腫瘍細胞株HMS24の1p36切断点を含むと思われるCEPH YACクローン762B5を特定し、NCBIのEntrez Map Viewを検索(www.ncbi.nlm.nih.gov/cgi-bin/Entrez)した結果、STSマーカーSHGC-110595(1pterから8.24M)からD1S1615(8.50M)までを含む約260kbの範囲内に1p36転座切断点の可能性を狭めた。さらに、この領域をカバーする6種類のBAC/PACクローンを用いたFISH法による切断点の絞り込みにより、1p36切断点は100kbオーダーまで狭まった。一方、1q増幅領域に関連しては、B細胞性悪性リンパ腫の稀な一型であるPELの患者から樹立した二種類の細胞株において、染色体特異的ペインティングプローブを用いた詳細なFISH解析の結果、第1染色体の一部が、OS1株では第5染色体上に、PSu株では第17染色体上にそれぞれ挿入されて増幅していることを明らかにした。第1染色体のどの領域がどのように増幅しているのか明らかにするためにCGH(Comparative Genomic Hybridization)法でこの部位を特定したところ、第1染色体長腕1q21-q25(OS1株)と1q25-q32(PSu株)領域と推定された。また、1qコスミドプローブのFISH解析からPSu株においてはこの領域でB-A-C-A-Bタイプの重複ユニットであることが明らかになった(Satoh et al., in preparation)。この領域は様々な癌において染色体増幅が報告されているがAmpliconの特定や疾患候補遺伝子はまだ単離されていない。現在、BAC/PACプローブを用いて1q25共通増幅ユニットの特定を進めている。
日本古代中世における網漁業の民俗考古学的研究

本研究の目的は3点あり、その一つは日本の古代中世の遺跡から出土した網漁業の漁具について、民具資料と考古資料を比較研究することによって、網漁業の形態と捕獲対象魚をあきらかにすることであった。とくに網漁業に関する民俗調査に重点をおき、考古学的な問題意識をもって民俗調査を自分自身でおこない、網の名称・捕獲対象魚や、その網につけられる沈子(漁網錘)の形態・材質・大きさ・個数を記録したものである。地域的には東海・北陸を中心に調査をおこない、おもな調査個所は以下のとおりである。(1)揖斐川・長良川・木曾川(2)愛知県弥富町・愛知埋文センター(3)三重県鳥羽市・海の博物館(4)大阪府吹田市・国立民族学博物館(5)福井県三国町・三国町郷土資料館(6)福井県福井市・福井県立博物館(7)石川県輪島市・輪島市民俗資料館(8)石川県羽咋市・羽咋市歴史民族資料館(9)福井県小浜市・若狭歴史民族資料館(10)京都府宮津市・丹後郷土資料館(11)愛知県一宮市・一宮市博物館(12)岐阜県多治見市・東仁三郎商店(13)石川県金沢市・石川県立図書館(14)石川県金沢市・石川県立歴史博物館(15)石川県金沢市・石川県立埋文センター(16)福井県美山町・足羽川漁業共同組合(17)福井県武生市・日野川漁業共同組合(18)福井県小浜市・小浜市漁業共同組合(19)香川県高松市・瀬戸内海歴民資料館(20)香川県坂出市・香川県埋文センター本研究の目的は3点あり、その一つは日本の古代中世の遺跡から出土した網漁業の漁具について、民具資料と考古資料を比較研究することによって、網漁業の形態と捕獲対象魚をあきらかにすることであった。(1)揖斐川・長良川・木曾川(2)愛知県弥富町・愛知埋文センター(3)三重県鳥羽市・海の博物館(4)大阪府吹田市・国立民族学博物館(5)福井県三国町・三国町郷土資料館(6)福井県福井市・福井県立博物館(7)石川県輪島市・輪島市民俗資料館(8)石川県羽咋市・羽咋市歴史民族資料館(9)福井県小浜市・若狭歴史民族資料館(10)京都府宮津市・丹後郷土資料館(11)愛知県一宮市・一宮市博物館(12)岐阜県多治見市・東仁三郎商店(13)石川県金沢市・石川県立図書館(14)石川県金沢市・石川県立歴史博物館(15)石川県金沢市・石川県立埋文センター(16)福井県美山町・足羽川漁業共同組合(17)福井県武生市・日野川漁業共同組合(18)福井県小浜市・小浜市漁業共同組合(19)香川県高松市・瀬戸内海歴民資料館(20)香川県坂出市・香川県埋文センター
胎児の健康被害因子の地球的拡散と胎児保険の創設の提唱―マイクロ保険を応用して―

日本賠償科学会第64回研究会(2014年6月)で「ビッグデータの利活用と人間社会・賠償科学」というテーマで報告した後(賠償科学43号10頁15頁(2015年))、同第65回研究会(2014年12月)で「グローバリゼーション時代における胎児治療と胎児保険の可能性」というテーマで報告した(賠償科学45号(2016年)掲載予定)。その他、日本保険学会(2014年10月)において「保険事業のシステム化に伴う保険会社側の顧客情報の利活用および保護のあり方に係る法的課題」というテーマで行った(保険学雑誌628号51頁70頁(2015年)掲載)。なお、本研究成果を海外雑誌に掲載することはできなかった。胎児保険契約については,その構想は,胎内にいる胎児が遺伝子を原因とする先天性の疾患や母体が摂取した食料に含まれる化学物質による疾患を抱えた場合に,腹腔鏡手術を行い,それによる費用を損害てん補方式か定額給付方式かで保険金を支払うというものである。したがって,胎児の疾患の原因が外部からの作用に拠るのか内的な遺伝子を原因とするのかにより,胎児保険契約の商品設計が異なってくる可能性がある。胎児保険契約は医学との関係を無視し得ず,保険法上傷害疾病定額保険契約または傷害疾病損害保険契約との関連性が深いといえる。平成24年に,最高裁は,傷害保険契約の保険事故の外来性についてたいへん重要な判断を示した。すなわち,疾病(内因)と傷害(外因)とを分ける基準は,傷害という結果が傷害保険契約の保険事故の要件である「事故の外来性」=外部からの外的な作用があったかなかったかに求められるところ,最高裁は,医学的判断を前面に打ち出し,身体内で胃から吐瀉物がはき出され気管につまって窒息した場合でも「事故の外来性」を肯定したのである。この最高裁判決は,胎児保険契約においても,平成24年の最高裁判決は影響を与え得るように思われるので,平成25年度では,傷害保険契約の保険事故にかかわる重要な問題,すなわち,「事故の外来性」に関する最高裁判決を分析・検討し,研究発表(口頭)を行い,質疑応答を経て,研究内容を深めた。これによって,胎児保険契約の構想を深めるためには,実務的には最高裁判決と平仄を合わせさらに医学的視点からも整合性があるものとする必要があるように考えられる。平成24年度に、アメリカ合衆国コネチカット州のハートフォードにあるUniversityi of Connecticut, School of Law, Insurance Law Centerに赴き、図書館にて、研究テーマに係る文献を調査した。とりわけ、日本ではアクセスできないデータベースから、米国の文献を中心に胎児に関する文献、マイクロ保険に関する文献、Global Health Lawに関する文献について調査と収集を行った。わが国の傷害保険契約に関する判例研究を行った。さらに、胎児保険については、遺伝子検査や出生前診断と関連性があり、これらを包摂する視点は、Gig Dataであることから、Gig Dataに関する研究にも着手している。1日本賠償科学会第64回研究会(6月開催,於・高松)で「ビッグデータと賠償科学」というテーマで開催し(大会委員長),「ビッグデータの利用活用と人間社会・賠償科学」という標題の報告を行った。上記報告は胎児保険研究の基礎研究に位置づけられる。2同学会第65回研究会(12月開催,於・東京)で,「グローバリゼーション時代における胎児治療と胎児保険契約の可能性」と題して報告を行った。胎児保険を保険商品として開発するときの問題点,(1)胎児保険契約を保険法上傷害疾病定額保険契約として構成するか,傷害疾病損害保険契約として構成するか,(2)胎児保険契約の被保険者は母親か胎児か,(3)リスクの高い者ほど保険加入するという「逆選択」を防ぐため,契約者が契約時に保険会社に告知する事実は「妊娠の有無」と「(新型)出生前診断の有無」に限るべきか,(4)モラルハザード誘発を防止するため,妊娠中の飲酒・喫煙による不良リスクをどう排除すべきか,(5)(新型)出生前診断による母子の医療情報をいかに保護すべきか,(6)胎児治療での母親と胎児の利益相反をどう解決するか,(7)多胎による選択的中絶手術費用または中絶手術の事実も胎児保険契約のてん補または給付対象にすべきか等を取り上げ報告した。3上記12報告は学会誌『賠償科学』43号に掲載の予定である。4なお,日本保険学会(10月開催,於・香川大学)において,本研究テーマの周辺に位置づけられる「情報の利活用」について,報告(シンポジウム「IT技術の進歩と保険事業の展開」における5報告「保険事業のシステ厶化に伴う保険会社側の顧客情報の利活用および保護のあり方に係わる法的課題」)を行い,その報告をまとめたもの(題目「保険事業のシステム化に伴う顧客情報の利活用と個人情報保護のあり方に係る法的課題」)が学会誌・保険学雑誌628号(平成27年3月)に掲載された。研究の成果として次の結論を得た。すなわち、ジカウィルス等、ヒトのグローバル的移動により胎児に深刻な身体障害をもたらせる妊婦の感染症の世界的拡散が懸念されている。わが国では、医療機関が胎児に対する医療的手当を施しても、胎児に対し保険的保護を直接的に与える(民間)保険契約は存在しないし、一部の胎児治療を除いて、(公的)健康保険の適用は認められていない。医療技術の高度な発展により胎児手術も可能となっているが、当該手術が先進医療に係る部分は高額となりその費用負担は一般に胎児の親に重くのしかかる。(民間)

胎児保険を創設する意義はここにある。胎児保険契約は、保険法上、1傷害疾病損害保険契約か、2傷害疾病定額保険契約か、3無名保険契約かが問題となる。1の被保険者は「母親」であり、その者が損害てん補請求権を取得する。2は、モラルハザード誘発防止と胎児と母親の利害衝突を避けるため、被保険者と保険金受取人を「母親」と定めるべきである。3では、被保険者は「胎児」であり、保険金請求権者は「母親」と定めるべきである。母親の「喫煙又は飲酒の習慣の有無」等を質問事項とした告知義務を課すべきである。中絶手術は、多胎による選択的中絶手術を除いて、原則として胎児治療とは認められず、胎児保険給付の対象外となる。「逆選択」回避のため、妊娠18週間目以降は加入できないという加入制限が必要であり、医療機関内の倫理審査委員会を設置し、胎児治療に伴う母子間の利害衝突を回避する措置を講じることも求められる。なお、胎児保険の普及のためのマイクロインシュアランスの応用については、わが国で、は、少額短期保険を発展させる方法が考えられる。ただし、支払保険金額が制限されており、その点で、胎児保険の先進医療に係る技術部分(の費用)の女性の経済的需要を満足させ得るかについてなお検討を要する。日本賠償科学会第64回研究会(2014年6月)で「ビッグデータの利活用と人間社会・賠償科学」というテーマで報告した後(賠償科学43号10頁15頁(2015年))、同第65回研究会(2014年12月)で「グローバリゼーション時代における胎児治療と胎児保険の可能性」というテーマで報告した(賠償科学45号(2016年)掲載予定)。その他、日本保険学会(2014年10月)において「保険事業のシステム化に伴う保険会社側の顧客情報の利活用および保護のあり方に係る法的課題」というテーマで行った(保険学雑誌628号51頁70頁(2015年)掲載)。なお、本研究成果を海外雑誌に掲載することはできなかった。増田寛也『地方消滅』(中公新書,2014年)に示唆されているように,20歳39歳の女性が安心安全に暮らせる職場環境,住環境及び街づくりが一般に求められるが,安心安全に出産・育児ができる一つの途として胎児保険の開発・普及が考えられるように思われる。低所得者層も加入し得るマイクロインシュアランス(Micro-Insurance)と胎児保険のファンドをいかに構築していくかについてはまだ考えがまとまっていない。格差社会が進展していく中で,いわゆる女子の貧困層に属する数が増加しているが,低所得者層も加入しやすい胎児保険のあり方について考えをさらに深めていきたい。商法・保険法,交通法,賠償科学胎児保険の創設のために法的障害となり得る1逆選択,2モラルハザード,3選択的中絶などの生命倫理との関係に見られるように,保険適用対象の範囲の問題をいかにして乗り越えるか,解決策を提示できるかがポイントになる。また,難問ではあるが,マイクロインシュランスをどのように応用して,低所得者層の女性も安心安全に出産・育児ができるように,商品設計するかも重要な課題である。今後は,これらの研究に取り組み一定の案を示すことができようにしていきたい。昨年度末まで,部局長を務めていたところ,国立大学改革プランの下,想定外の事項として,本部から本学法学部の改革案が示された。
核内転写因子の発現を制御する高度不飽和リン脂質に関する研究

昨年度の研究において、DHA含有ホスファチジルエタノールアミン(DHA-PE)がdibutyrylcAMP(dbcAMP)によるヒト白血病HL-60細胞の分化誘導を顕著に亢進することを明らかにした。更にその過程で核内転写因子のAP-1を構成するc-Junタンパク質の発現増加を確認した。AP-1は、c-Jun/c-Junのホモダーマーまたはc-Jun/c-Fos、c-Jun/ATF-2のヘテロダイマーによって構成され、MAPキナーゼにより活性化されることで分化に関連する遺伝子を発現する。これらの結果を踏まえ、本年度は以下の点を明らかにした。1.DHA-PEとdbcAMPを併用した場合c-Fosタンパク質並びにそのmRNAの強い発現がみられたが、dbcAMPの単独処理におけるc-Fos発現量との間に大きな差が見られなかった。よって、dbcAMPによる分化の誘導にはc-Fosおよびc-Junの双方が重要な役割を果しているが、DHA-PEとの併用効果に発現にはc-Junタンパクがキーレギュレーターとなっていることが示唆された。2.DHA-PEとdbcAMPにより併用処理したHL-60細胞では、MAPキナーゼの一つであるJNKが培養初期において一過的に活性化された。これによってAP-1の転写活性も高められ、分化に関連する遺伝子の発現が亢進されることが示唆された。3.DHAをリガンドとすることが知られている核内受容体のペルオキシソーム増殖薬応答性受容体(PPAR)γの発現への影響を調べたが、その発現への影響は認められなかった。以上の結果から、DHA-PEは分化誘導物質であるdbcAMPと併用することにより、c-Junの発現亢進とJNKの活性化により核内転写因子AP-1の転写活性を高め、ヒト白血病HL-60細胞への分化誘導効果を亢進することが示唆された。1.ヒト白血病HL-60細胞のdibutyrylcAMP (dbcAMP)による分化誘導に対し、DHAの結合したホスファチジルエタノールアミン(DHA-PE)が顕著な促進効果を示し、それに伴う増殖抑制効果が確認された。このような併用効果はシロサケより分離したPEによっても認められた。2.DHA-PEとdbcAMPを併用処理したHL-60細胞からmRNAを抽出し、核内転写因子AP-1の構成タンパク質をコードするc-jun mRNAの発現をノーザンブロディングにより解析したところ、その発現上昇が認められた。3.DHA-PEとdbcAMPの併用処理によるc-jun mRNAの発現は、インキュベート24時間目で顕著になり、ウェスタンブロディングによるc-Junタンパク質の発現亢進が確認された。c-Junは転写因子のAP-1を構成するタンパク質であることから、DHA-PEによる分化誘導促進効果がAP-1を介した作用であることが示唆された。4.一方、分化誘導剤としてレチノイン酸を用いた場合、DHA-PEとの併用効果は認められたが、c-jun mRNAの発現上昇が認められなかった。よって、分化誘導剤の種類により関与する転写因子が異なることが示唆された。5.更に、DHA-PEとdbcAMPを併用処理したHL-60細胞では、細胞周期制御因子であるサイクリンD1の発現抑制とそれによって調節されるc-myc mRNAの発現抑制が認められた。c-Mycタンパク質は細胞周期をS期へと移行させることでガン細胞の無秩序な増殖を引き起こす因子と考えられている。よってDHA-PEとdbcAMPの併用による増殖抑制効果は、これらの細胞周期制御因子の発現制御によって引き起こされていることが示唆された。
地下水ヒ素汚染問題における自然由来ヒ素含有層の形成過程

本研究は,地下水ヒ素汚染問題にける自然由来ヒ素の供給・集積機構を解明するため,沖積層の形成過程からヒ素の挙動を検討したものである.調査地域は新潟平野をはじめ,比較検討のため中国内蒙古河套平野でも実施した.ヒ素濃度分析は原子吸光法,XRF法,ICP発光分析法を採用した。初年度の調査で,新潟平野北西縁に位置する佐潟(砂丘湖)の底質(泥炭質堆積物)から50100ppmもの高濃度のヒ素が検出された.佐潟は周辺に工場や流入河川などない閉鎖系の潟湖である.祈年度以降は,潟湖堆積物の高濃度ヒ素の集積要因に着目し,佐潟の底質ヒ素濃度の経年変化や農薬の影響を検討した結果,腐食質泥炭質の表層堆積物は年間を通じてAs4070ppmで,6月(初夏)と9月(秋)前後に2回のピークがみられた.佐潟では戦前・戦後の一時期に農薬「ヒ酸鉛」を使用していたため,鉛濃度も併せて分析した結果,1026pmと非汚染土壌値に留まった.佐潟周辺の佐潟東方(深度5m),早潟(深度50m),上堰潟(深度10m)の3地点で掘削したボーリング試料から堆積相解析を行い,地下に埋没した潟湖堆積物のヒ素濃度分布を検討した結果,高濃度ヒ素濃度が検出された層準はいずれも泥炭質や炭質物など有機物の多い層準であった.また,地表下10m50m深部に埋没した泥炭質泥質堆積物からも20190ppmのヒ素が検出された.中国内蒙古河套平野においても,新潟平野と同嘩に泥質泥炭質で1024ppmを示した.また,平常時の黄河の川水では1417ppm,強雨増水時の北部山地支谷の濁水では1722ppmを示したが,これは後背地の土壌中に高濃度のヒ素を含まれていることを意味する.以上のことから,平野の沖積層中のヒ素は洪水によって後背地から流出した土壌起源で,閉鎖系潟湖の底質におけるヒ素濃集は生物作用との関係が考えられる.本研究は,地下水ヒ素汚染問題にける自然由来ヒ素の供給・集積機構を解明するため,沖積層の形成過程からヒ素の挙動を検討したものである.調査地域は新潟平野をはじめ,比較検討のため中国内蒙古河套平野でも実施した.ヒ素濃度分析は原子吸光法,XRF法,ICP発光分析法を採用した。初年度の調査で,新潟平野北西縁に位置する佐潟(砂丘湖)の底質(泥炭質堆積物)から50100ppmもの高濃度のヒ素が検出された.佐潟は周辺に工場や流入河川などない閉鎖系の潟湖である.祈年度以降は,潟湖堆積物の高濃度ヒ素の集積要因に着目し,佐潟の底質ヒ素濃度の経年変化や農薬の影響を検討した結果,腐食質泥炭質の表層堆積物は年間を通じてAs4070ppmで,6月(初夏)と9月(秋)前後に2回のピークがみられた.佐潟では戦前・戦後の一時期に農薬「ヒ酸鉛」を使用していたため,鉛濃度も併せて分析した結果,1026pmと非汚染土壌値に留まった.佐潟周辺の佐潟東方(深度5m),早潟(深度50m),上堰潟(深度10m)の3地点で掘削したボーリング試料から堆積相解析を行い,地下に埋没した潟湖堆積物のヒ素濃度分布を検討した結果,高濃度ヒ素濃度が検出された層準はいずれも泥炭質や炭質物など有機物の多い層準であった.また,地表下10m50m深部に埋没した泥炭質泥質堆積物からも20190ppmのヒ素が検出された.中国内蒙古河套平野においても,新潟平野と同嘩に泥質泥炭質で1024ppmを示した.また,平常時の黄河の川水では1417ppm,強雨増水時の北部山地支谷の濁水では1722ppmを示したが,これは後背地の土壌中に高濃度のヒ素を含まれていることを意味する.以上のことから,平野の沖積層中のヒ素は洪水によって後背地から流出した土壌起源で,閉鎖系潟湖の底質におけるヒ素濃集は生物作用との関係が考えられる.本研究は地下水ヒ素汚染問題において沖積層の形成過程からヒ素の挙動を検討するものである.本年度は中国において情報・資料収集,および新潟平野においてボーリング調査を実施した.1.中国では西北大学(西安)および大地構造研究所(長沙)の研究者と交流し,今後の協力を得るとともに,貴重な情報,文献等資料の提供を受けることができた.2.新潟平野では平野北西縁に位置する佐潟(砂丘湖)において,オールコアボーリング(掘削深度12m)を実施し,佐潟の形成過程の復元とともに,形成期から現在までの堆積物中のヒ素濃度分布を検討した.(1)佐潟の湖底堆積物は,植物根・木片を含有する砂質泥炭質シルトおよび泥炭の互層からなり,地表よりG.L.-4.34mまで分布している.

その下位には淘汰不良の細粒中粒砂(河口州氾濫源堆積物)が孔底(G.L-12m)まで分布しているが,その間,湖底堆積物の下位G.L.-5.536.08mに砂質泥炭質シルトおよび泥炭質シルト質砂(層厚0.65m)を確認した.これは"古佐潟"とでもいうべき,現在の佐潟の前駆的堆積物と考えられる.(2)湖底堆積物のヒ素濃度は,平均4050ppmと高濃度異常を示し,最高100.94ppmであった.下位の沖積砂層のヒ素濃度は5.36ppmで,自然界の通常の値を示した.高濃度ヒ素は泥炭質堆積物に集中している.(3)地元ではかつて農薬"ヒ酸鉛"を使用していたため,湖底堆積物の鉛濃度も併せて分析した.平均濃度は1020ppm前後,最高26.12ppmであったが,これは非汚染土壌の鉛濃度の範疇であった.本研究は,地下水ヒ素汚染問題にける自然由来ヒ素の供給・集積・溶出機構を解明するため,沖積層の形成過程のなかでヒ素の挙動を検討するものである.本年度は昨年度の研究成果をふまえ,高濃度ヒ素濃集が確認された砂丘湖「佐潟」において,その要因を検討するための基礎データとして,湖底堆積物のヒ素・鉛濃度の経年変化を調査した.結論は以下のようである.(1)佐潟の湖岸2箇所において,湖底表層堆積物(腐食泥炭質状,G.L.-0.5-0.8m)の濃度経年変化を測定した.濃度は年間を通じてヒ素4070ppm,鉛1530ppm前後であったが,高低がみられ,いずれも6月(初夏)と9月(秋)前後に2回のピークがみられる傾向にある.表層堆積物(最新の植物遺骸)の濃度は,湖底堆積物に比べて概して低く,ヒ素3040ppm,鉛1020ppm前後を示した.(2)佐潟湖底堆積物のヒ素濃度の経年変化と比較検討するため,約10km北へ離れた矢作丘陵の隣接した大小2箇所の露頭において,各土壌層位におけるヒ素濃度の経年変化を測定した.両露頭のヒ素濃度は,下位より弱風化層で520ppm,風化層で1025ppm,土壊層で1020ppm,腐葉層で010ppmの範囲で変化がみられた.いずれも露頭の上方(土壊層ないしは風化層)へむかってヒ素濃度が増加するが,最上位の腐葉層(最新の植物遺骸腐食)では最も低い値を示す傾向にある.鉛濃度は,両露頭の最下位の弱風化層では2530ppmとほぼ一定の値を示すが,上位の風化層土壌層,腐葉層ではばらつきが大きく,1535ppmの範囲で高低のピークがみられる.佐潟湖底堆積物と矢作丘陵土壌層にみられるヒ素濃度の経年変化はいずれも生物が関与し形成された堆積物のため,ヒ素濃集と生物作用との関係が考察される.昨年度までの研究で,砂丘湖である佐潟の泥炭質堆積物からは50100ppmもの高濃度のヒ素が検出された.佐潟は流入河川などない閉鎖系の潟湖である.本年度はとくに潟湖堆積物の高濃度ヒ素の集積要因を検討するため,新潟平野北西縁の佐潟周辺におけるボーリング試料により,堆積相解析を行い,主に埋没潟湖堆積物のヒ素濃度分布に着目した.ボーリング地点は佐潟東方(深度5m),早潟(深度50m),上堰潟(深度10m)の3地点である.ヒ素濃度分析はICP発光分析法で測定した.(1)佐潟東方地区では,G.L.-0.66-4.35mまで佐潟に連続する潟堆積物が確認された.潟堆積物は泥炭質シルト粘土層で,ヒ素濃度は1067ppmを示した.泥炭化(一部土壌化)の強い有機質な層準で4067ppmの高濃度を示した.中細粒砂層では4ppm程度であった.(2)早潟地区では,G.L.-0.9-3.2m(泥炭質),-21.2-35.0m(砂質泥質),-37.8-50m(砂質泥質)で潟堆積物が確認された.ヒ素濃度の最高値は泥炭質で80ppm,泥で20ppm,泥質砂でも極細粒砂では21ppmを示した.前浜後浜の中粒砂では数ppmであった.(3)上堰潟地区では,G.L.0-2.93mまで泥炭質潟堆積物のほか,局所的であるが,G.L.-9.7mで黒色炭質物集積層(3cm)を確認した.ヒ素濃度の最高値は泥炭質堆積物で189.4ppm,炭質物集積層で164.8ppmとこれまでにない高い値が検出された.砂質部では数ppmであった.本年度の結果からも高濃度ヒ素濃度が検出された層準はいずれも泥炭質や炭質物など有機物の多い層準である.また,今回初めて地表下10m50m深度の泥炭質泥質堆積物からも高濃度のヒ素が検出された.このことはヒ素濃集と生物作用との関係を再認識させる.