hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ウランを含む重い電子系超伝導体の磁気物性の研究

高純度UPt_3の極低温DC磁化測定から磁場-温度(H-T)相図を得た。この相図において、B-C転移が予想されている磁場付近でわずかな磁化の異常が観測された。他の測定手段(熱磁気効果、比熱)から見積もられる磁化の跳びの大きさとの比較からも、この磁化の異常はB-C転移にともなうものと考えられる。また、上部臨界磁場H_<C2>直下で非可逆磁化のピークが観察され、Fulde-Ferrel-Larkin-Ovchinnikov(FFLO)相との関連も考えられたが、混合状態からFFLO状態へ移るときに生じるはずの1次転移的兆候が実際の測定では観測されなかった。このことから、このピークはFFLO転移によるものではなく、C相のみで起こるピーク効果によるものと考えられる。上記の結果と比較するために、FFLO状態が実現していると考えられているCeRu_2(多結晶)をアーク炉で作製し、同様に磁化測定を行なった。しかし、粉末化し、磁化のヒステリシスをほぼゼロにしたCeRu_2試料では、1次転移的兆候が全く観測されなかった。重い電子系超伝導体UPt_3及びCeRu_2では、FFLO状態は実現していないと考えられる。UPt_3の(H-T)相図で見られるように、H⊥cとH//cにおけるH_<C2>の、大きさが高温と低温で逆転していることから、H//cにおける強い常磁性効果が示唆される。混合状態における常磁性応答を詳細に調べるために、熱平衡磁化M_<eq>を調べた。その結果、常磁性磁化率の小さいH//cで、常磁性効果がM_<eq>に観測されたが、H⊥cでは常磁性効果は全く観測されなかった。一般に、even-paritypairingでは、スピン常磁性の寄与が存在する場合、常磁性磁化率が大きい方向ほど、常磁性効果が顕著になるはずであるから、UPt_3の常磁性効果はeven-parity pairingでは説明できない。これはUPt_3においてodd-parityが実現している可能性を示唆する。
細胞外マトリックス模倣型合成スキャホールドを用いた神経組織の再生

オリゴ-D-乳酸と神経再生誘導性とで構成される両親媒性結合体を、ポリ乳酸製組織再生用デバイスの修飾プローブとして開発・作成した。このプローブとポリL-乳酸を溶液系で混合して電界紡糸法などの急速な脱溶媒を伴う加工法により、直径約1.2mm長さ14mmのラット坐骨神経欠損モデル用神経誘導管を作成し、in vitroおよびin vivo似て評価したところ、本プローブはポリ乳酸と分子分散し、疎水性相互作用あるいはステレオコンプレックス形成に基づいて、ポリL-乳酸基材中へと安定に固定化されることが明らかとなった。本プローブで修飾したポリL-乳酸フィルム上でのPC12細胞(ラット副腎髄質由来褐色細胞腫)の挙動から、主食により、細胞の分化が顕著に促進されることが明らかとなった。また、ラット坐骨神経欠損モデル治療実験では、移植6ヶ月に於いてコントロールに用いたポリ乳酸性神経誘導管の24倍の神経再生効果が確認された。ポリ乳酸スキャホールドの強度低下を伴わずに様々な多孔質体成形方法に対応できる新たな修飾方法として、ポリ乳酸に親和性を有するセグメントと結合した組織再生性ペプチド分子を開発した。これを、成形前にポリ乳酸溶液に添加し、急速に成形加工できるエレクトロスピニングやスピンコーティング法により整形することで、簡便かつ効率的に組織再生性表面を有するポリ乳酸性生体吸収性スキャホールドの作成に成功した。[特願2007-238434/2007年9月13日出願済]。神経再生性配列であるIKVAV配列コンジュゲートをポリ乳酸溶液に約1%混合した後に下記の如く多孔質チューブに成形することが可能となった。エレクトロスピニング条件としては、溶媒にヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)を用い、13kV印加下で,3mL/hの速度で、ステンレスターゲット上に紡糸した。得られた神経誘導管の、力学強度や微細構造を評価した。ラット(Wister rat、メス、8週齢、180-210g)をネンブタール(50mg/kg)で麻酔し、左肢坐骨神経を10mm長切除後、14mmのガイドチューブに神経末端を2mm挿入して、ガイドチューブと神経末端を縫合した。1週間ごとにtoe pinch測定を行なうとともに、4、8、12週間後、屠殺して組織観察を行った。その結果、IKVAV修飾チューブにおいて、優位な軸索仲張、および、髄鞘の形成が認められ、そのトータル軸索断面積は顕著に回復した。しかしながら、Toe pinch法においては、優位な応答が認められておらず、今後、さらなる長期の観察と、電気生理学的機能性の回復状態を追跡する必要があると考えらられる。生体の細胞外マトリックス(ECM)が有する組織修復能力を、ポリ乳酸性スキャホールドに付与するための新たな修飾方法を開発し、この技術を利用した生体吸収性神経誘導管を実現することを目的とする。機能性ペプチド配列の一つとして、ラミニンに多く含まれる、神経細胞の成熟化やアクソン成長などを亢進すると期待されているIKVAV配列に注目した。本研究では、(1)組織再生能力を有する機能性ペプチド配列によるポリ乳酸スキャホールドの新たな修飾法の開発、(2)このペプチドで修飾された神経誘導管の成形加工システムの開発と、in vitro, in vivo評価を進めた。ポリ乳酸スキャホールドの強度低下を伴わずに修飾が可能な新方法として、オリゴ乳酸-機能性ペプチド配列結合両親媒性コンジュゲート修飾分子を開発した[特願2007-238434]。本コンジュゲートをポリ乳酸溶液に添加し、急速に成形加工できるエレクトロスピニング法により、ナノ繊維からなる神経誘導管を作成した。これらのナノファイバーマット上において、PC12やDRG細胞の活性化が確認された。電界紡糸溶媒には、ポリ乳酸、および、ペプチドコンジュゲートの共溶媒であるヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)を用いた。内層には、IKVAVコンジュゲート入りの相を、その外層にはポリ乳酸/ポリエチレングリコール(PEG)の混合紡糸を行なうことで、強度と、神経再生活性を有する誘導間を作成した。ラット(Wisterrat、メス、8週齢、180-210g)左肢坐骨神経を10mm長切除、14mmのガイドチューブに神経末端を2mm挿入し両末端を縫合した。

経時的な組織学的検討および電気生理学的検討の結果、修飾神経誘導管の優れた機能回復性が確認された。生体の細胞外マトリックス(ECM)が有する組織修復能力を、ポリ乳酸性スキャホールドに付与するための新たな修飾方法を開発し、この技術を利用した生体吸収性神経誘導管を実現することを目的とする。従来法である化学修飾法や表面グラフト法などの有効性が広く報告されいるなかで、近年注目されている生体吸収性ナノ繊維からなるスキャホールドの表面修飾は、その寸法安定性の観点から極めて困難である。ポリ乳酸スキャホールドの強度低下を伴わずに修飾が可能な新方法として、オリゴ乳酸-機能性ペプチド配列結合両親媒性コンジュゲート修飾分子を開発した[特願2007-238434]。本コンジュゲートを1%程度ポリ乳酸ドープに添加した後に電界紡糸法によりナノ繊維状神経誘導管を作成した。急速に成形加工できるエレクトロスピニング法では相分離よりも先に脱溶媒が起こるためにナノ繊維のバルク中に均一にオリゴ乳酸-機能性ペプチド配列結合両親媒性コンジュゲートが分布していることが共焦点レーザー顕微鏡により確認された。さらに、水系での浸漬試験に於いてもコンジュゲートの溶出は認められず、オリゴ乳酸が優れた分子分散性と疎水性相互作用に基づく安定性を達成したことが確認された。機能性ペプチド配列の一つとして、ラミニンに多く含まれる、神経細胞の成熟化やアクソン成長などを亢進するIKVAV配列を選択し、IKVAVコンジュゲート入神経誘導管を作成して、ラット(Wister rat、メス、8週齢、180-210g)左肢坐骨神経を10mm長切除後に治療実験を行い優れた神経組織再生性が確認された(Polymers, in press)。
CRISPR技術を用いたモザイク病変を有する遺伝性皮膚疾患モデルマウスの作製

本研究の目的はモザイク病変を有する遺伝性皮膚疾患モデルマウスを開発することである。表皮水疱症や道化師様魚鱗癬のような重症型遺伝性皮膚疾患モデルマウスの多くは致死性であり、治療研究モデルとして用途が限定される。本研究では、Cas9 nucleaseトランスジェニックマウスに対し、胎生期および新生仔期に経皮的に任意の遺伝子編集を行うことにより、長期生存可能なモザイク状モデルマウスを作製する。細胞レベルにおいて、目的遺伝子の遺伝子編集に成功した。現在、マウスに直接遺伝子編集を施し、モザイク状モデルマウスを作製している。本研究の目的は、モザイク病変を有する遺伝性皮膚疾患モデルマウスを開発することである。本研究の特色は、胎生期および新生仔期に遺伝子編集を行うことにより、blaschko line状やspot状にモザイク病変を有する多彩なモデルマウスを作製できることである。本手法は任意の遺伝子を編集できるため、あらゆる遺伝性皮膚疾患や皮膚癌のモデルマウスの作製に用いることが可能であり、様々な疾患で応用できる。Col17a1、Col7a1、Abca12、Xpa遺伝子を対象としたモデルマウスの研究を行っている。現在、Col17a1遺伝子やITGB1遺伝子に対する遺伝子編集に成功しており、今後マウスにこのCRISPRを投与し、以下の研究を行っていく予定である。1Creリコンビナーゼ依存性Cas9 nuclease-GFP Tgマウスに対し、アデノ随伴ウィルスベクターを用いて胎生期および新生仔期に経皮的にCreとguide RNAを遺伝子導入し、line typeとspot typeの遺伝性皮膚疾患モザイクモデルマウスを作製し、解析する。2ルミノメーターを用いて、遺伝子編集を行ったGFP陽性細胞の動態を追跡し、生体内外における変異細胞と正常細胞間での細胞競合について解析する。3Col7a1およびXpa遺伝子に対し遺伝子編集を行ったモザイクマウスに紫外線を照射し、病理組織学的に皮膚癌の発生の有無を確認する。現在、CRISPR/Cas9の作製に成功しており、おおむね研究は順調に進展していると考える。本手法は任意の遺伝子を編集できるため、あらゆる遺伝性皮膚疾患や皮膚癌のモデルマウスの作製に応用可能である。表皮水疱症、道化師様魚鱗癬、色素性乾皮症モデルマウスを作製するため、Col17a1、Col7a1、Abca12、Xpa遺伝子の遺伝子編集を行うためのアデル随伴ウイルスベクターを作製した。現在、Creリコンビナーゼ依存性Cas9 nuclease-GFPトランスジェニックマウスに対し、アデノ随伴ウイルスベクターを用いて胎生期および新生仔期に経皮的に投与を行っている。また、Creリコンビナーゼおよびguide RNAをともに発現させることが可能なアデノ随伴ウイルスCRISPR/SpCas9システムを用いてwild typeマウスの遺伝子編集を行い、モザイク病変を有するモデルマウスを作製している。さらにCol7a1およびXpa遺伝子に対し遺伝子編集を行ったモザイクマウスに紫外線を照射し、病理組織学的に皮膚がんの発生の有無を確認する。今後、CRISPRを新生仔マウスの皮膚に投与し、spot状の遺伝子変異を有するモザイク状モデルマウスを作製、病理組織、免疫組織学的に評価を行う。また、胎生期マウス皮膚に遺伝子導入を行うため、胎生5日頃以降に子宮内の羊水中もしくは胎仔皮膚にCRISPRを投与し、line状のモザイクモデルマウスを作製し、同様に病理組織、免疫組織学的に評価を行う予定である。皮膚科マウスの研究が予定よりやや遅れており、物品費が予定より少額になったため。マウス研究が始まる2017年度は2016年度分を合わせ、予定通り研究費を使用する予定である。
有機ラジカル結晶の分子間相互作用と磁性

本研究では、加圧による同一試料での分子間相互作用の制御を通して、有機ラジカル磁性体の磁気状態・相転移現象におよぼされる影響から分子磁性の機構に関する知見を得ることを目的として、有機分子の磁性を極低温・加圧下・磁場下における熱測定・磁気測定を基に検討した。まず、代表的な有機強磁性体p-NPNNにおいて圧力下で強磁性転移温度(Curie温度)が低下することを見出した。このCurie温度の低下は局在スピン系ではほとんど例がなく、従来調べられてきた反強磁性体の場合と全く逆の結果である。有機分子の強磁性相互作用の機構について理論的には分子軌道法を基にした計算がなされてきたが、上の実験結果は再検討すべき点が残されていることを指摘した。これらの点をふまえ、Curie温度の低下が分子間に働く強磁性および反強磁性的な交換相互作用の競合により説明できる事を指摘した[1]。また、フェルダジル基を母体とするラジカル結晶p-CDTVの低温における比熱・帯磁率の測定から、この物質がS=1/2一次元Heisenberg強磁性の良いモデル物質である事がわかり、三次元的な相関の寄与を補正した上でS=1/2一次元Heisenberg強磁性の臨界指数γが2であることを実験的に示した[2]。p-CDTVの低温における秩序状態は未だ明確でないが、加圧により磁気転移温度が上昇することから反強磁性ではないかという指摘が為されている。
子宮内膜癌の癌化機構(エストロゲン、特にエストラジオールとc-erbB-2を中心として)

子宮体癌は性ステロイドホルモン依存性の腫瘍で、エストロゲン(E)によって増殖が促進されることが知られている。この性ステロイドホルモン依存性を分子レベルで解明するために、子宮体癌細胞株にEを投与し、細胞増殖とc-erbB-2の変化を検討した。培養細胞として高分化型内膜腺癌由来のIshikawa株(エストロゲンレセプター(ER)・プロゲステロンレセプター(PR)共に陽性)及び中等度分化型内膜腺癌由来のOMC-2株(ER・PR共に陰性)を用い、これらの増殖とc-erbB-2のDNA増幅・mRNA発現に対するエストラジオール(E_2)の影響を検討した。生体内現象を想定し、添加実験は生理的濃度(10^<-8>M)にて行った。Ishikawa株ではE_2によって細胞増殖が促進されたが、有為な差が認められるようになるのは7日以降の遅い時期であった。一方OMC-2株では21日間を通してコントロール群と有意な差は認められなかった。c-erbB-2 mRNA発現については、Ishikawa株では、コントロール群は14日目以降発現が減少したが、E_2投与によって一定レベルのc-erbB-2発現が保たれた。一方OMC-2では、E_2を投与してもコントロール群と同様に発現は減少した。すなわちIshikawa株においてはE_2は細胞増殖・mRNAの発現を促進したが、OMC-2株ではE_2は細胞増殖にもmRNA発現にもほとんど影響しなかった。なおDNA増幅・再構成等の変化はIshikawa株でもOMC-2でも検出されなかった。以上の結果より、子宮体癌細胞株ではE_2によるc-erbB-2のmRNA発現並びに細胞増殖の制御に関与しており、その制御にはERが関与している可能性が推察された。またE_2による制御は比較的遅い時期に行われるものと推察された。1)未だ子宮内膜癌の癌化機構も、また癌遺伝子c-erb-2のリガンドは同定されていない。リガンドに関してはエストロゲン(E_2と略す)の可能性があるとも報告されている。そこで我々はエストロゲンレセプター、プロゲステロンレセプターを持つ培養細胞株である子宮内膜癌(石川株:筑波大学産婦人科西田より供与)細胞にE_2を添加培養し、DNA,RNAを抽出しc-erb-2の変化と細胞数の推移を見ることによりc-erb-2のリガンドと成りうるか、また子宮内膜癌の癌化機構を解明することを目的とした実験を試みた。実験方法は本株に生理的濃度のE_2濃度10^<-8>mol添加群と対象群とを比較した。しかし問題点として、従来本株の培養液には胎子血清が含有し、ステロイドホルモンや成長因子などが含まれる結果、微妙な成績に影響することが判明した。そこでそれらの因子を排除するためチャコールデキストラン処理した血清を用いフェノールレッドフリーの培養液中で細胞増殖するかを見た。本条件下でplastic dish内に培養された(3x10^5cell/dish)株の発育は、細胞数で見るとE_2添加後7日目頃になって初めて対象群に比較して細胞数は有意に増加し、2週間目にさらにその変化は明らかとなることが判明した。現在DNA,mRNAを抽出し解析している。2)正常子宮内膜培養実験系の確立には、正常子宮内膜そのものを培養することは度重なる不成功の実験に終わっている。原因は子宮内膜が雑菌に富むためか培養系が確立出来ないことに起因する。

そこで報告に見られるような子宮間質を用い間質を微細なフィルター内を通過させることにより培養実験系によって行っている。子宮体癌は性ステロイドホルモン依存性の腫瘍で、エストロゲン(E)によって増殖が促進されることが知られている。この性ステロイドホルモン依存性を分子レベルで解明するために、子宮体癌細胞株にEを投与し、細胞増殖とc-erbB-2の変化を検討した。培養細胞として高分化型内膜腺癌由来のIshikawa株(エストロゲンレセプター(ER)・プロゲステロンレセプター(PR)共に陽性)及び中等度分化型内膜腺癌由来のOMC-2株(ER・PR共に陰性)を用い、これらの増殖とc-erbB-2のDNA増幅・mRNA発現に対するエストラジオール(E_2)の影響を検討した。生体内現象を想定し、添加実験は生理的濃度(10^<-8>M)にて行った。Ishikawa株ではE_2によって細胞増殖が促進されたが、有為な差が認められるようになるのは7日以降の遅い時期であった。一方OMC-2株では21日間を通してコントロール群と有意な差は認められなかった。c-erbB-2 mRNA発現については、Ishikawa株では、コントロール群は14日目以降発現が減少したが、E_2投与によって一定レベルのc-erbB-2発現が保たれた。一方OMC-2では、E_2を投与してもコントロール群と同様に発現は減少した。すなわちIshikawa株においてはE_2は細胞増殖・mRNAの発現を促進したが、OMC-2株ではE_2は細胞増殖にもmRNA発現にもほとんど影響しなかった。なおDNA増幅・再構成等の変化はIshikawa株でもOMC-2でも検出されなかった。以上の結果より、子宮体癌細胞株ではE_2によるc-erbB-2のmRNA発現並びに細胞増殖の制御に関与しており、その制御にはERが関与している可能性が推察された。またE_2による制御は比較的遅い時期に行われるものと推察された。
大地震後の継続使用を可能にする木質制振住宅の汎用設計法の提案

本研究の概要は、制振のメリット、すなわち大地震後の継続使用性まで住宅に付与することを定量的に評価した上で、"制振"の定義を明確に打ち出し、これを実現する設計法を提案することである。最終的には、制振デバイスの設計から、それらの住宅への取り付け方、必要個数の算定など、設計者が関与する全ての設計行為を支援する指針として取りまとめ、書籍の出版、講習会の実施によって、高性能木質制振住宅の健全な普及に貢献する。住宅用制振技術の開発は様々なメーカーが参入しているが、本研究により制振の定義(求められる性能)を明確化することで、必然的に制振技術の淘汰が行われ、より高性能な技術開発が促進されることも期待している。地震による経済的損失を抑え早期復興するために、震災後も木質住宅の継続使用の可能性を確保できる木質制振住宅の設計方法を、エネルギー吸収デバイスを木造住宅に適用するための汎用設計法として提案する研究である。構造体だけでなく、仕上げ材などの非構造体の損傷の影響にも着目し、地震による構造体・非構造体に生じる損傷の多寡と性能劣化・修復費用の関係をも明らかにする。実験による性能劣化の評価、損傷のデータベース化と修復費用の検討、そして新たな設計法の提案と、実用を念頭に置いた社会的にも意義のある研究であり、制振技術の健全な普及に貢献することが期待される。本研究によって統一的な設計規準や指針が作成できれば、制振木造住宅の普及は加速すると思われる。
カルボン酸等価体を活用する糖尿病治療薬のデザイン・合成

アシルカルニチン誘導体は肝ミトコンドリアに存在する酵素carnitine palmitoyltransferase I(L-CPT I)を阻害し、間接的に糖新生を減少させることができるため、II型糖尿病に見られる高血糖症の治療薬として期待されている。著者はアシルカルニチンのカルボキシル基をホスホニル基で等配置換したアシルカルニチンのホスホン酸アナログに着目し、この化合物のキラル合成および活性評価を検討した。アリルホスホナートにAD-mix-βを作用させたところ、ジオールが不斉収率68%eeで得られた。ジオールの光学純度は1回の再結晶により>99%eeに高めることが出来た。このジオールを環状硫酸エステルに変換し、NaN_3と処理するとγ-アジド-β-ヒドロキシホスホナートが10:1の位置選択性で得られた。ここから9工程を経て(2S,3S)の絶対配置を有するアシルカルニチンのホスホン酸アナログを合成した。また、AD-mix-αを用いた同様の工程を経て(2R,3R)体を合成した。化合物の濃度を10μMに設定し、基準物質として生体内L-CPT I阻害活性物質であるMalonyl coAを用いて阻害活性評価を行なった。その結果、(2R,3R)体は活性を示さないのに対し、(2S,3S)体はL-CPT Iが触媒する反応を11%阻害することが明らかとなった。以上の結果よりアシルカルニチンのホスホン酸アナログの絶対配置が活性に影響を及ぼすことが示唆された。アシルカルニチン誘導体は肝ミトコンドリアに存在する酵素carnitine palmitoyltransferase I (L-CPT I)を阻害し、間接的に糖新生を減少させることができるため、II型糖尿病における高血糖症の治療薬として期待されている。著者はL-CPT I阻害剤を指向し、アシルカルニチンのカルボキシル基をホスホニル基で等配置換したγ-アミノ-β-アシルオキシホスホン酸のキラル合成を検討した。アリルホスホナートをAD-mix-αによりジヒドロキシ化すると、β,γ-ジヒドロキシホスホナートが収率40-71%で得られた。本反応の不斉収率はγ位の置換基に依存し、γ位に4-メトキシベンゾイルオキシメチレン基が存在する場合に最高不斉収率97%eeでジオールが得られた。脂肪族置換基を有するアリルホスホナートのAD反応においてはジエチルホスホナート基をジベンジルボスホナート基に変えることにより不斉収率を向上させることが出来た。さらに、1回の再結晶により光学的に純粋な純粋なジオールが得られることを明らかとした。ジオールを環状硫酸エステルに導き、NaN_3と処理すると、γ-アジド-β-ヒドロキシホスホナートが高位置選択的に得られた。γ-アジド体をγ-アミノ-β-オキシホスホナートへ変換し、窒素原子のジメチル化を経てキラルなγ-アミノ-β-アシルオキシホスホン酸を合成した。これまでに、上記の手法により誘導体3個を合成することが出来た。今後、誘導体の合成を継続すると共にL-CPT I阻害活性評価を行い、絶対配置およびγ位置換基に関する構造活性相関を明らかにしていく予定である。
老朽化社会インフラのための応力聴診器を用いた欠陥及びボルト締結緩み検出技術の研究

本研究課題の実施内容は構造材料の欠陥検出とボルト締結体の緩み検出の双方であるが,実質的には後者を主として研究を進めた.本研究で肝要となる応力聴診器は本来,ひずみ測定用途であるが,これを用いてボルト締結体の緩み検出の可能性を検討することが本研究の目的である.初年度は簡易試験片モデル,打撃加振装置および測定系等から構成される実験装置を考案,製作し,本実験装置を用いてボルト軸力とボルト締結部周辺のひずみの時間変動との相関を調査した.その結果,ボルト締結体が緩み状態に近づくほど,動ひずみ波形の減衰率が増加することが示唆された.上記初年度(平成28年度)の研究結果を受け,2年目(平成29年度)は,実験装置の改良および更なる実験条件を加味し,動ひずみ波形に及ぼす影響を検討した.実験装置の改良により再現性のある,安定した動ひずみ波形の測定が可能となった.追加の実験条件として,1試験片厚さ,2試験片の形状種別,3複数ボルトとのその配置(試験片横断方向),4複数ボルトとその配置(試験片長手方向)の影響を調査した.その結果,実験1:試験片厚さが大きいほど減衰率が増加する,実験2:試験片を重ね合わせてボルト締結した状態の方が減衰率が総じて高くなる,実験3:横断方向に配列された2本のボルトのうち,どちらか1本を緩めていくと減衰率が顕著に増加する,実験4:2本のボルトの長手方向配置に対して減衰率増減の規則性は見られない,という知見が得られた.最終年度(平成30年度)は,これまでに実施した緩み検出実験の再検討および将来の応力聴診器活用を見据えた新たな試みに取り組んだ.後者のその内容は応力聴診器を用いてき裂の応力拡大係数を解析する,というものである.モードII(面内せん断型)のき裂変位様式を対象とし,三軸型応力聴診器と擬似き裂を有する引張せん断平板試験片を用いて,応力拡大係数解析の可能性を調査した.初年度は応力聴診器とハンマーによる打撃加振を併用したボルト締結体の緩み検出の可能性を検討した。まず,実構造物中に用いられる添接板を介した複数のボルト・ナット締結状態を実験室レベルに簡略化することとし,任意寸法の板を一組のボルト・ナットで締結した簡易モデルを設定し調査対象とした。実験装置は簡易モデル,打撃加振装置および測定系等から構成されている。簡易モデルを設置するための構造要素として,市販のはり構造力学試験装置を,測定系はハンドヘルド型動ひずみ計とPCを用いた。打撃加振装置は回転自由な支持点を伴う支柱とその先端にハンマーヘッドを取り付けた構造体を,電磁マグネットの磁力で把持,自由落下させる仕組みとなっている。ボルト締結体の緩みは,その軸力の変化に起因すると考えられるため,予備実験として,締付トルクと軸力との関係を調査した。具体的には,簡易モデルを対象に,ボルトゲージを埋め込んだボルトを任意トルクで締め付け,その際のひずみを計測し,軸力へと換算するものである。締付トルクと軸力にはある範囲で線形性を有することが確認され,トルクレンチによるトルク負荷から軸力を推定することが可能となった。これにより,ボルト締結体の締め付け,あるいは,ゆるみ状態を数値化し,本実験である打撃加振と応力聴診器による動ひずみ測定を実施することとした。本実験としてまず最初に,ボルトの軸力がボルト締結部周辺のひずみ時間変動に及ぼす影響を検討した。軸力およびボルト締結位置と応力聴診器の設置点との距離を管理しながら,ボルトヘッド,もしくはその周辺部を打撃加振し,その際のひずみの時間変動を計測した.その結果,ボルト締結体がゆるみ状態に近くづくほど,ひずみ波形の減衰率が増加することがわかった。今年度計画していた研究内容は「応力聴診器と打撃加振を併用したボルト締結体の緩み検出の試み」である。実験装置の考案,製作から始め,ボルトゲージ埋込ボルトを用いた予備実験,試作実験装置による動ひずみ測定実験を実施したところ,ボルト締結体の緩み検出の可能性を示唆する有意義な成果を得ることができた。この研究成果をもとに学会での口頭発表に臨むことができたことからも,本研究の進捗度は概ね順調であると言える。本研究は,応力聴診器と打撃加振を併用したボルト締結体の緩み検出の可能性を検討することが目的である.そのため,初年度は簡易試験片モデル,打撃加振装置および測定系等から構成される実験装置を考案,製作し,本実験装置を用いてボルト軸力とボルト締結部周辺のひずみの時間変動との相関を調査した.その結果,ボルト締結体が緩み状態に近くづくほど,動ひずみ波形の減衰率が増加することが示唆された.上記の昨年度の研究結果を受け,今年度は,実験装置の改良および更なる実験条件の加味とそれらが動ひずみ波形に及ぼす影響を検討した.実験装置の改良として,打撃加振装置の二度打ちを解消した.これにより再現性のある,安定した動ひずみ波形の取得が可能となり,実験データの信頼性が向上した.今回設定した実験条件は7つに分類され,1軸力,2打撃加振力,3ボルトヘッドと応力聴診器との設置距離およびボルトヘッドと打撃加振点との距離,4試験片厚さ,5試験片の形状種別,6複数ボルトとのその配置(試験片横断方向),7複数ボルトとその配置(試験片長手方向)の影響を検討した.実験

1,2の結果より,軸力が減少するほど,打撃加振力が大きくなるほど,減衰率が増加することがわかった.また,実験3から,ボルトヘッドと応力聴診器との設置距離が近くなるほど,ボルトヘッドと打撃加振点との距離が大きくなるほど,減衰率が線形的に増加する結果が得られた.実験4を実施したところ,試験片厚さが大きいほど,減衰率の増加が確認された.実験5では,試験片を重ね合わせてボルト締結した状態の方が,減衰率が総じて高くなることがわかった.実験6の結果より,横断方向に配列された2本のボルトのうち,どちらか1本を緩めていくと減衰率が顕著に増加することが示唆された.実験7の結果によると,2本のボルトの長手方向配置には減衰率増減に対して規則性がないようである.今年度の研究内容は「実験装置の改良および更なる実験条件の加味とその実施」である。昨年度の研究の問題点を踏まえ,より精度の高い実験データを得るための実験装置の改良や様々な条件下の実験を重ねることで,本研究提案手法によるボルト締結体の緩み検出の可能性を確かなものにするための知見がいくつか得られた.これらの研究成果をもとに,学会等で口頭発表することもできており,本研究の進捗度は概ね順調であると考えている.本研究課題の実施内容は構造材料の欠陥検出とボルト締結体の緩み検出の双方であるが,実質的には後者を主として研究を進めた.本研究で肝要となる応力聴診器は本来,ひずみ測定用途であるが,これを用いてボルト締結体の緩み検出の可能性を検討することが本研究の目的である.初年度は簡易試験片モデル,打撃加振装置および測定系等から構成される実験装置を考案,製作し,本実験装置を用いてボルト軸力とボルト締結部周辺のひずみの時間変動との相関を調査した.その結果,ボルト締結体が緩み状態に近づくほど,動ひずみ波形の減衰率が増加することが示唆された.上記初年度(平成28年度)の研究結果を受け,2年目(平成29年度)は,実験装置の改良および更なる実験条件を加味し,動ひずみ波形に及ぼす影響を検討した.実験装置の改良により再現性のある,安定した動ひずみ波形の測定が可能となった.追加の実験条件として,1試験片厚さ,2試験片の形状種別,3複数ボルトとのその配置(試験片横断方向),4複数ボルトとその配置(試験片長手方向)の影響を調査した.その結果,実験1:試験片厚さが大きいほど減衰率が増加する,実験2:試験片を重ね合わせてボルト締結した状態の方が減衰率が総じて高くなる,実験3:横断方向に配列された2本のボルトのうち,どちらか1本を緩めていくと減衰率が顕著に増加する,実験4:2本のボルトの長手方向配置に対して減衰率増減の規則性は見られない,という知見が得られた.最終年度(平成30年度)は,これまでに実施した緩み検出実験の再検討および将来の応力聴診器活用を見据えた新たな試みに取り組んだ.後者のその内容は応力聴診器を用いてき裂の応力拡大係数を解析する,というものである.モードII(面内せん断型)のき裂変位様式を対象とし,三軸型応力聴診器と擬似き裂を有する引張せん断平板試験片を用いて,応力拡大係数解析の可能性を調査した.今回試作した実験装置を用いて一通りの実験が可能であることが確認されたため,今後は様々なパラメータを考慮し,実験データの蓄積を図りたい。ただし,実験装置には改良の余地があるため,こちらも並行して検討する予定である。本研究課題の実施内容は構造材料の欠陥検出とボルト締結体の緩み検出の双方を含んでいるが,実質的には後者を主として研究を進めている.その方向性は今後も継続する予定である.
コムギ近縁種の新規多重遺伝子族の構造・機能解析とゲノム局在化

モデル生物(ヒト、シロイヌナズナ、イネ等)におけるゲノム解析プロジェクトの進展にもかかわらず、世界人口の最も多くを支えるコムギのゲノム(16,000Mb)には多大の未知領域が残されている。ムギ類からゲノムの主要な構成要素をなす新規のトランスポゾンRevolverを発見し、ムギ類の分子育種と遺伝資源の評価のためのDNAマーカーを開発した。コムギの近縁種ライムギのゲノムからコムギと共通する配列を削除する方法でライムギに特異的に存在する因子の一部をクローニングし、さらに、これを含む複数のゲノムDNAクローンの塩基配列を解析することにより、両末端にトランスポゾンに特有の逆位反復配列を持つ3041bpのトランスポゾン様因子の全体構造を決定した。さらに、トランスポゾンが内部にコードしている転移酵素遺伝子のcDNA(726bp)をクローニングした。このトランスポゾンは既知のトランスポゾンやレトロポゾンとは全く構造が異なり、これまで見いだされていない独特の構造をもち、全生物のDNAデータベースにない新規の遺伝因子であり、Revolverと命名した。Revolverは栽培コムギの祖先種、一粒系コムギ、タルホコムギや近縁のライムギ、ダシピルムには最大一万コピーが染色体全域に散在しており、転移酵素の遺伝子が活発に発現している。ところが、Revolverは普通コムギのゲノムにはほとんど存在せず、コムギの祖先種から栽培種への進化の過程で消失していた。このように、Revolverはムギ類ゲノムの進化において増幅と消失という興味深い変化を示しており、コムギ育種の遺伝子源である近縁野生種をはじめとする資源植物の進化、分類、系統を分子評価するための新たな指標となり、網羅的なマーカー開発のためのPCRのエントリーポイントを与える。ムギ類では従来、染色体末端に局在する縦列型反復配列がクローニングされていたが、ゲノム全域に散在するクローンは無く、網羅的なマーカーの開発は不可能であった。Revolverの転移酵素遺伝子は3個のエキソンに渡ってコードされており、第2、第3エキソンの配列が保存されているのに対して、第1エキソン部分には挿入や欠失が生じた3つのサブファミリーが存荏する。これらのサブファミリーはライムギ、ダシピルム、一粒系コムギ、タルホコムギに種属を越えて保存されていた。また、ライムギの栽培種から、第3エキソンは持つが、5'側に全く異なる短いエキソン(98bp)を持つ395bpのクローンが見いだされ、他方、ライムギの野生種からはさらに短いエキソン(86bp)を持つcDNAクローンが見いだされた。栽培種、野生種間におけるRevolverのエキソン部分の長さの違いをPCR法で検出することにより、野生種由来のストレス耐性遺伝子を含む系統を同定することができた。また、Revolverの非自律性因子をライムギの染色体にSTS化して、染色体マーカーを開発した。Revolverはムギ類の機能ゲノム研究、分子育種に有用である。

栽培種、野生種間におけるRevolverのエキソン部分の長さの違いをPCR法で検出することにより、野生種由来のストレス耐性遺伝子を含む系統を同定することができた。また、Revolverの非自律性因子をライムギの染色体にSTS化して、染色体マーカーを開発した。Revolverはムギ類の機能ゲノム研究、分子育種に有用である。ライムギゲノムに約1万コピー散在し,0.7kbのmRNAに転写されている,全長3,041bpの共通配列を持つ新規の多重遺伝子族の全体構造を決定した。この多重遺伝子族の両端の構造は,オオムギのcopia型レトロトランスポゾンBARE-1の中に挿入配列として見いだされ,gypsy型レトロトランスポゾンのsolo-LTRと推定されているBARE-100(3,130bp)の両端に相同性を示す。共通配列3,041bpの5'側で転写開始点の上流には,gypsy型レトロトランスポゾンLTR5'末端の共通配列14bpを含む149bpのBARE-1005'末端との相同領域(相同性62%)が存在する。一方,3'側では,第2イントロンの途中から第3エキソン下流非翻訳領域3'末端までの768bpの領域がBARE-100の3'側777bpと62%の相同性を示し,3'末端にはgypsy型レトロトランスポゾンLTR3'末端の共通配列14bpが含まれる。この多重遺伝子族は,両末端を不完全な逆位反復配列をなす14bpの保存配列に挟まれているので,新規の挿入配列と考えられる。ノザン解析によると多重遺伝子族は成葉で発現しており,純系ライムギのcDNA30クローンは,全長665723bpで第1エキソンの構造が異なる3つのクラス(IIII)と全長395bpで第3エキソン部分と5'側に非相同のエキソンを持つクラスIVに分類された。エキソンごとに相同性を見ると,第2エキソン(8992bp)と第3エキソン(293bp)はクラス間でも9195%の高い相同性を示した。一方,第1エキソン(282へ341bp)は,各クラス内では相同性が98%以上で高いが,クラス間の相同性が60%台で低い。第1エキソンには,クラス間で部分的な欠失や挿入があり,長さも異なる。サザン解析によると,多重遺伝子族はライムギ属に多数コピー存在するほか,1粒系コムギ,タルホコムギ,ダシパイラムに中度のコピー数で存在する。さらに,これらの種から得た多重遺伝子旅のcDNAは主要2クラス(1:27%, II:47%)に属し,多重遺伝子族の種属間でのエキソン多型の保存性とコピー数の増減が示唆され,ムギ類進化の標識として着目される。モデル生物(ヒト、シロイヌナズナ、イネ等)におけるゲノム解析プロジェクトの進展にもかかわらず、世界人口の最も多くを支える穀物コムギのゲノム(16,000Mb)には多大の未知領域が残されている。ムギ類からゲノムの主要な構成要素をなす新規のトランスポゾンを発見し、ムギ類の遺伝資源の評価、育種のための分子マーカーに応用した。コムギの近縁種ライムギのゲノムからコムギと共通する配列を削除する方法でライムギに特異的に存在する配列の一部をクローニングし,これを含む複数のゲノムDNAクローンの塩基配列を解析して,両末端にトランスポゾンに特有の逆位反復配列を持つ3041bpの全体構造を決定した。
疾患特異的iPS細胞を用いた細網異形成症の病態解析

本年度は、昨年度に樹立した2名の細網異形成症患者由来のiPS細胞を用いて、Tリンパ球の分化系を構築し、患者ではCD5+CD7+の段階で成熟が停止していることを見いだした。また患者由来のiPS細胞では、CD34+KDR+という血球分化の早期の段階の前駆細胞は減少せず、CD34+CD43+という後の段階で著しく減少しており、CD34+KDR+細胞を用いた造血コロニーアッセイでも著しい造血能低下を確認できた。一方、原因遺伝子であるAK2を患者細胞に強制発現させると上記の造血能低下は回復した。AK2がミトコンドリアに局在していること、代謝に関連していることから、患者由来のiPS細胞およびiPS細胞から分化させた血球でミトコンドリアの形態および機能評価、そして代謝について調べた。その結果、iPS細胞および分化した血球前駆細胞の両方で、AK2を欠損している場合、ミトコンドリアが小さく、未熟な形態をとっていた。また、蛍光共鳴エネルギー移動(fluorescent resonance energy transfer, FRET)を応用した分子プローブを用いて、ミトコンドリア、核および細胞質内のATPレベルを評価したところ、iPS細胞由来の血球前駆細胞の細胞質ではAK2の有無で顕著な差は認めなかったが、AK2を欠損している場合ミトコンドリアのATPレベルが上昇し、核では低下していることが突き止められた。つまり、AK2が欠損しているとミトコンドリアで合成されたATPが効率よくミトコンドリア外へ運搬されず、エネルギー消費が大きい細胞内器官である核へのATP運搬が損なわれていると考えられた。本研究によって、これまで不明であった病態の多くが解明され、ヒトにおけるAK2の新たな機能が明らかになっただけでなく、ヒトの血球分化におけるエネルギー代謝の重要性を初めて示すことができた。現在、論文執筆中である。細網異形成症患者は診断後速やかに造血幹細胞移植が行われ、患者からの血液細胞での研究はほぼ不可能であるため、患者由来iPS細胞樹立は非常に有望と考えられる。本邦に存在する患者2名の骨髄間質細胞に、4種の初期化因子(Oct3/4, Klf4, c-Myc, Sox2)をレトロウイルスベクターやセンダイウイルスベクターで導入する方法を複数回試みたが樹立不能であった。患者細胞がウイルス感染に非常に脆弱であったことから、ウイルスを使用せずに初期化因子を導入するエピソーマルベクターを用いたが、この方法でも樹立不能であった。以上より、骨髄間質細胞の段階で正常Adenylate kinase 2 (AK2)遺伝子(細網異形成症の原因遺伝子)をレンチウイルスベクターで導入後に、リプログラミング因子を導入したところ、世界で初めて細網異形成症患者由来のiPS細胞樹立に成功した。この際、iPS細胞からの血球分化実験などでは導入したAK2遺伝子を除去する必要があるため、AK2遺伝子をloxPサイトで挟んだ。両患者由来のiPS細胞ともに、Cre recombinase発現ベクター導入によって、AK2遺伝子を除去することができ、iPS細胞として維持することも可能であった。今回樹立することができたiPS細胞の品質の評価として、未分化マーカーの定量PCR、遺伝子発現パターンの解析、染色体検査、および免疫不全症マウスを用いた奇形腫作成等を行った。両患者ともに、良好なiPS細胞を複数クローン得ることができた。これらのiPS細胞を用いて、好中球分化実験を行ったところ、正常コントロールやAK2遺伝子を導入したクローンに比べて、AK遺伝子を欠損したクローンでは明らかに好中球分化が障害されていた。これは、実際の患者の移植前骨髄像と所見が一致しており、病態再現に成功したと考えられた。

平成23年度の最大の目標であった細網異形成症の患者からiPS細胞を樹立することに成功し、さらにその品質評価も終了することができた。また、一部であるが、血球分化実験にて、病態再現にも成功することができたことから、おおむね順調に進展していると考えられる。計画通り、T細胞分化系の構築を行い、好中球分化系以外でも細網異形成症の病態再現をすることを目指す。遺伝子治療モデルの開発前に、本疾患の病態を明らかにすることが先決と考え、まずは患者由来のiPS細胞から分化した各血液細胞を用いて、エネルギー代謝およびアポトーシスの解析も含めた血液分化障害の解析を行うこととする。エネルギー代謝に関する実験、例えば、ATPやADPの定量などは、サンプルに対する実験時の機械的刺激、温度、培地条件、酸素および二酸化炭素濃度等に影響を受けやすいため、適切な実験条件の構築が必要と考えている。本疾患の病態解析を行うためには、患者由来のiPS細胞から血液細胞に分化させる必要がああり、分化用培地、サイトカインを購入する必要がある。また、iPS細胞の維持用培地およびサイトカインの購入もする。これまでの研究成果を発表するため、および、今後の研究の推進方策検討のための情報収集をするために、海外を含めた学会等の参加費に使用する。
時空間部分的コヒーレント光トモグラフィの研究

部分的コヒーレント光を利用した光トモグラフィの確立を目指し,昨年度は,部分的コヒーレント光源によって非整数次フーリエ面に形成される光の場(部分的コヒーレント光非整数次フーリエ場)に関して,特に,次数が互いに異なるフーリエ場間のコヒーレンス特性について詳細に解析を行った.今年度は,本解析結果の光トモグラフィへの応用を目指し,1.非整数次フーリエ変換を利用した結合変換相関器の小型化に関する研究,および2.生体内画像診断法である光干渉トモグラフィ(Optical Coherence Tomography:OCT)に関する基礎的検討を行った.これらの研究により,1に関しては,フーリエ変換を利用した従来の結合変換相関器に比べ,非整数次フーリエ変換を利用した相関器では小型化が可能であることを示した.さらに,小型化を実現するための光学系の条件,すなわち非整数次フーリエ変換の次数に関する条件を明確にした.一方,2に関しては,生体内画像診断では避けて通ることができない強散乱媒質である皮膚組織を解析対象とし,皮膚組織内における光の伝搬の様子をモンテカルロ法に基づいた数値解析を行い検討をした.その結果,OCTにより診断することが可能である皮膚厚さについて明確にした.以上の研究成果を踏まえ,今後も,部分的コヒーレント光整数次フーリエ場を利用した光トモグラフィの手法の構築を目指す.部分的コヒーレント光を利用した光トモグラフィ法の確立を目指し,今年度は特に,部分的コヒーレント光源により非整数次フーリエ面に形成された光の場(部分的コヒーレント光非整数次フーリエ場)に着目し,次数が互いに異なるフーリエ場間のコヒーレンス特性について解析を行った.本解析は,部分的コヒーレント光非整数次フーリエ場を計測対象物(散乱体)に照射した場合の散乱光と,参照光として部分的コヒーレント光非整数次フーリエ場そのものとを利用する光干渉計測法を念頭においたものであり,光学系の微妙な位置ずれによる影響について定量的に考察したものである.本研究により,光源がコヒーレントの場合,次数の異なるフーリエ場間の複素コヒーレンス度の絶対値に相当するコヒーレンス度はフ-リエ場間の次数差によらず常に1となるが,光源がインコヒーレントになるに従って,場間の次数差の増大とともにコヒーレンス度は小さくなり最終的にはゼロに近づくこと明らかとなった.一方,複素コヒーレンス度の位相についてもコヒーレンス度と同様,フーリエ場間の次数差の増大とともに位相差が増大することが分かった.また,フーリエ場間の複素コヒーレンス度のコヒーレンス度および位相は,非整数次フーリエ変換を実現するための光学系のフレネル数にも大きく依存していることを明らかにした.今後は,本研究にて得られた成果を踏まえ,部分的コヒーレント光整数次フーリエ場を利用した光トモグラフィの手法の構築を目指す.部分的コヒーレント光を利用した光トモグラフィの確立を目指し,昨年度は,部分的コヒーレント光源によって非整数次フーリエ面に形成される光の場(部分的コヒーレント光非整数次フーリエ場)に関して,特に,次数が互いに異なるフーリエ場間のコヒーレンス特性について詳細に解析を行った.今年度は,本解析結果の光トモグラフィへの応用を目指し,1.非整数次フーリエ変換を利用した結合変換相関器の小型化に関する研究,および2.生体内画像診断法である光干渉トモグラフィ(Optical Coherence Tomography:OCT)に関する基礎的検討を行った.これらの研究により,1に関しては,フーリエ変換を利用した従来の結合変換相関器に比べ,非整数次フーリエ変換を利用した相関器では小型化が可能であることを示した.さらに,小型化を実現するための光学系の条件,すなわち非整数次フーリエ変換の次数に関する条件を明確にした.一方,2に関しては,生体内画像診断では避けて通ることができない強散乱媒質である皮膚組織を解析対象とし,皮膚組織内における光の伝搬の様子をモンテカルロ法に基づいた数値解析を行い検討をした.その結果,OCTにより診断することが可能である皮膚厚さについて明確にした.以上の研究成果を踏まえ,今後も,部分的コヒーレント光整数次フーリエ場を利用した光トモグラフィの手法の構築を目指す.
超高品質ＳｉＣの実現を目指した溶液成長界面のＩｎ－ｓｉｔｕ観察と原子分解能解析

1.溶液成長界面のIn-situ観察によるステップ挙動の調査独自に開発した可視光透過観察法により、FZ法による溶液成長界面のIn-situ観察を実施した。14001600°CにてFe-Si, Si-Cr溶媒を用いた溶液成長界面の挙動について、白色光源を用いた明視野観察により、面内モフォロジーの調査を行った。また、He-Neレーザー(632.8nm)を用いた干渉観察を同時に行い、界面形状や成長速度、ステップの高さを定量評価した。いずれの溶媒を用いた場合でも界面には数10数百nmのさまざまな高さのステップがバンチングと分解を伴いながら前進することが確かめられた。また、Fe-Si溶媒を用いた溶液成長時の種々のステップの挙動を解析することで、ステップの高さや、前進速度の変動の予測が可能になった。2. SiC多形安定性の調査第一原理予測による転位の安定性の評価に先立ち、SiCの多形安定性について第一原理計算による予測を行った。3C-SiCは低温安定な多形として知られているが、従来の第一原理計算にて3C-SiCの安定性を再現することはできなかった。そこで、これまで考慮されなかったファンデルワールス(vdW)力の影響を加味して第一原理計算を行った。その結果、SiCのヘキサゴナリティーに依存したvdW力の影響が予測された。vdW力の寄与により、3C-SiCが最安定な多形であることが予測され、実験による安定相の再現に成功した。27年度が最終年度であるため、記入しない。
有明海干潟環境の回復・維持方策に関する研究

(1)「人工干潟」を創生し、環境モニタリングを実施して、干潟環境変動のメカニズムについて調べた。この結果、潮溜まりを持つ人工干潟が、生態系の多様性と場の生産性を挙げていることが示唆された。また、熊本港北側干潟域に観測塔を設置し、干潟上の熱・物質収支の連続観測を実施した。潮汐に伴って生じる干出・冠水のサイクルに伴い、干潟底泥の温度や、上空大気への熱・水蒸気輸送機構の定量的評価を行う事が出来た。(2)3次元の潮流解析モデルとして、σモデルを有明海・八代海に適用し潮汐流動特性について調べるとともに、有明海の流動と堆積特性に着目した海域環境の変動特性について調べた。(3)自然の潮汐エネルギーを動力源として,海面付近の富酸素海水を底質に供給することによって,緩やかに底質を再生する持続的干潟再生技術の開発を目指した。室内におけるバッチ試験とカラム試験の結果、海水透過による底質浄化は,還元物質の溶出と酸化による事を明らかにした。現地干潟で底質への海水透過試験を行ない,室内試験と同様の結果を現地で確かめる事ができた。(4)干潟底泥では、嫌気的環境でも好気的環境でも代謝経路を切り替えて生存できるAllochromatium属やThiobacillus属などの硫黄代謝細菌群による硫黄サイクルが主要な代謝経路であると考えられた。干潟を耕耘すると、16SrDNAを標的とした解析ではそれまで優占していた硫黄代謝細菌群は低下し好気性従属栄養細菌群が優占した。nirS遺伝子を標的とした解析でも耕耘直後にThiobacillus属に近縁な細菌が見られた。(5)海洋ならびに底質環境の特性を把握することを目的に,有明海では熊本市沖の堆積物を,八代海では微小生物相を研究し、有明海および八代海において,表層堆積物および水塊の分布特性を明らかにした.これらを,画像データベースとして公表した.また、有明海域の環境変遷を熊本平野および有明海南東海域海底堆積物の層相と花粉および珪藻化石群集の変化を明らかにすることで解明。また、最終氷期以降、海底表層堆積物および海水の珪藻群集の変化から、有明海域では約16030年前から富栄養化に伴う珪藻群集が現れていることが明らかになった。(6)八代海北部より採集した底質試料について、5種の重金属(Fe, Pb, Cu, Zn, Hg)濃度と有機炭素量を測定した。全般に、球磨川河口周辺においてFe, Pb, Cu, Hg濃度と有機炭素量が低く、その分布に地理的差異が認められた。八代海底質のFe, Pb, Cu, Zn濃度は約25年前の値と同程度であり、全国平均値より低い傾向を示した。Hg濃度はやや高値を示したが、過去25年間で半減しており、その環境負荷が軽減している様子が窺えた。(7)陸域側の汚染防止策の提言を目的に、有明・八代両海の沿岸域・流域圏内自治体および一般住民に対する意識調査を行った。これらの調査結果等に基づき、環境再生協力金の徴収と地域通貨の導入による地域経済活動の活発化とこれに伴う税収増大・財政力増強によって、環境再生事業及び地域活性化事業を総合的にマネジメントするスキームを提案した。(8)リモートセンシング学および地球統計学という地球情報学的観点から閉鎖性海域環境の時空間変化を詳細に抽出することを目的とし,現地測定データと衛星画像データの新たな解析手法を提案した。特に、干潟堆積物の構成鉱物を反映した地質的分類法の開発、海面温度と栄養塩濃度の推定法を開発した。(5)海洋ならびに底質環境の特性を把握することを目的に,有明海では熊本市沖の堆積物を,八代海では微小生物相を研究し、有明海および八代海において,表層堆積物および水塊の分布特性を明らかにした.これらを,画像データベースとして公表した.

また、有明海域の環境変遷を熊本平野および有明海南東海域海底堆積物の層相と花粉および珪藻化石群集の変化を明らかにすることで解明。また、最終氷期以降、海底表層堆積物および海水の珪藻群集の変化から、有明海域では約16030年前から富栄養化に伴う珪藻群集が現れていることが明らかになった。(6)八代海北部より採集した底質試料について、5種の重金属(Fe, Pb, Cu, Zn, Hg)濃度と有機炭素量を測定した。全般に、球磨川河口周辺においてFe, Pb, Cu, Hg濃度と有機炭素量が低く、その分布に地理的差異が認められた。八代海底質のFe, Pb, Cu, Zn濃度は約25年前の値と同程度であり、全国平均値より低い傾向を示した。Hg濃度はやや高値を示したが、過去25年間で半減しており、その環境負荷が軽減している様子が窺えた。(7)陸域側の汚染防止策の提言を目的に、有明・八代両海の沿岸域・流域圏内自治体および一般住民に対する意識調査を行った。これらの調査結果等に基づき、環境再生協力金の徴収と地域通貨の導入による地域経済活動の活発化とこれに伴う税収増大・財政力増強によって、環境再生事業及び地域活性化事業を総合的にマネジメントするスキームを提案した。(8)リモートセンシング学および地球統計学という地球情報学的観点から閉鎖性海域環境の時空間変化を詳細に抽出することを目的とし,現地測定データと衛星画像データの新たな解析手法を提案した。特に、干潟堆積物の構成鉱物を反映した地質的分類法の開発、海面温度と栄養塩濃度の推定法を開発した。1.干潟環境め改善策として、(1)「耕運」、(2)「なぎさ線の回復」、(3)「人工千潟の創生」、(4)「植栽による干潟浄化機能の向上」の工法を有明海の現地干潟で実施し、それぞれの効果について追跡調査を行い、効果の確認と継続調査中である。また、干潟の熱収支環境を計測するために、現地干潟に観測塔を設置し、観測を開始している。2.有明海における水質、特にこれまで高い精度で測定されていないクロロフィルa濃度を蛍光法で測定し、これを将来の赤潮発生や水質の悪化を事前に予測することを目的としてデータの集積を図っている。熊本県が有明海に設けている11の公共用水域水質測定環境基準点でサンプリングした海水サンプルについて定期的にクロロフィルa濃度、栄養塩濃度、粒度分布を測定している。クロロフィルa濃度は河口域で低く、地先では湾奥程濃度の高くなることが分かった。粒度分布は湾奥程粒径の大きな粒子が増加し、河口域で河川から運ばれる粒子径の小さな粒子が多くなる傾向が把握できている。3.有明海の水質保全のために水質の上乗せ基準がいずれ課せられるような方向にある。熊本県が統括している流域下水道処理場の熊本県下水道公社はその動きに対して、県内の処理場および県外処理場の放流水リン削減のための規範を取り交わして実施した。処理場内に実証ミニプラントを設置して、実験をおこなった。成果は県内においては熊本県下水道技術者管理担当会議、県外においては全国下水道公杜会議で紹介した。課題題目の干潟環境の回復に密接に関連している。