hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
異方性誘導による高周波帯域ナノ結晶軟磁性材料の開発

本研究ではFe-Si-B-Nb-Cuナノ結晶軟磁性材料をバルク化するために、液体急冷アモルファス薄帯を重ね合わせ、スパークプラズマ焼結法で固化形成し、その軟磁気特性の評価を行った。しかしながら、期待したような軟磁気特性がえられなかったので、研究計画を変更しおもに強磁性ホイスラー合金のスピン分極率測定ならびにスピン分極率の第一原理計算を行った。Co2FeSiホイスラー合金の強磁性薄膜から構成される磁性トンネルジャンクション(MTJ)のトンネル磁気抵抗値(TMR)から予測されるCo2FeSiのスピン分極率が0.5であった。一方、点接触アンドレープ反射(PCAR)により十分にアニールされたCo2FeSi合金のスピン分極率もほぼ0.5であったことから、アルミナをトンネル障壁とするMTJではTMR値から測定されるトンネル電子のスピン分極率とPCARにより測定される電子のスピン分極率が極めて良い一致をしめすことが確認された。その後、第一原理計算によりCo2FeSil-xAlにおいてx=0.5のとき最も高いスピン分極率が期待されることを示し、PCAR測定によって、この理論予測が正しいことを示した。この第一原理計算によるスピン分極率の予測をさまざまなホイスラー合金組成について行うことにより、室温で高い分極率を達成できる合金を探索している。その計算結果を実験的に示すことにより、高いTMRを実現するために必要なハーフメタル強磁性電極材料の探索を行っている。Co置換したFeSiNbBCuアモルファス合金リボンを応力熱処理または熱間圧延により結晶化させることにより、高い誘導磁気異方性を持たせることができるが、平成17年度はこれらの試料の作成とそのナノ組織の解析を3DAP,TES,SAXSを用いておこない、誘導磁気異方性が発生するメカニズムを解明した。同時に合金組成の最適化も試みた。また残留アモルファス組成となるFe62Nb8B30アモルファス合金に応力時効を行い、アモルファス状態で異方性が誘導されるかどうかの検証を行った。Nd_2Fe_<14>Bは大きな磁化及び大きな結晶磁気異方性を有することで知られている。まず単相膜を作製し、その微細構造及び磁気特性の相関について知見を得る。この知見をもとに、大きな最大エネルギー積の導出の実現のためにスレーター・ボーリング曲線上最大の磁化を有するFeCo膜との多層膜を作製した。そしてソフト相とハード相を交換結合させるためにソフト相の厚みの最適化を行った。さらに大きな最大エネルギー積の導出には薄膜を異方性化する必要があるため、Nd_2Fe_<14>Bの配向を制御できる下地の探索を行った。これらの研究と同時に現在用いられているNd_2Fe_<14>Bナノコンポジット磁石の磁化反転機構を検討するために、島状のNd_2Fe_<14>B薄膜を作製した。その上に様々なキャップ層を成膜し、磁化反転機構の検討を行った。
六塩化ニケイ素を原料とするケイ素系ファインセラミック膜の気相合成

六塩化ニケイ素をケイ素源として用いると、CVD法によるSiCやSi_3N_4の膜の析出温度や気相拡散処理法による金属や合金のシリコナイジング温度の著しい低温化が可能であることが多くの実験結果から明らかとなった。また、六塩化ニケイ素は、拡散法およびin-situCVDによるケイ素系化合物単結晶成長に対して大変有用であることも見出された。(1)SiC、Si_3N_4膜の低温合成:六塩化ニケイ素を用いると、四塩化ケイ素等を用いた場合より、150300°C低温で膜析出が可能である。また、Si_3N_4の析出においては、四塩化ケイ素を用いた場合より100150°C低い温度でα相の析出が認められた。また、SiCの析出では、四塩化ケイ素の場合より300kg/mm^2前後高い微小硬度が得られた。(2)ガス拡散処理法による金属のシリコナイジング:ケイ素源として六塩化ニケイ素を用いると四塩化ケイ素の場合より、Niでは250350°C、Moでは200°C、Tiでは50°C、モネルでは150°C、インコネルでは200°C、低温でケイ化処理することができることが認められた。金属表面をケイ化処理すると、耐に対する耐食性が著しく向上することが示された。(3)拡散法によるケイ素化合物単結晶の合成:Fe、Co、Ni、ステンレス板等を高温でシリコナイジングすると、その表面にケイ化物単結晶が成長することが見出された。(4)in-situCVD法による単結晶成長法を開発した。この方法により、新規の(Cr,Fe)xSiy結晶を合成した。(5)Si_2Cl_6+NH_3+H_2系から不純物活性化CVD法により、コイル状に規則正しく巻いたSi_3N_4ファイバーを合成した。このようなファイバーが合成されたのは世界でも初めてであり大変注目されている。六塩化ニケイ素をケイ素液として用いると, CVD法によるSiCやSiN_4の膜の析出温度や,気相拡散処理法による金属や合金のラリコナイジング温度の著しい低温化が可能であることが多くの実験結果から明らかになった.本年度に得られた結果の概要は下記の通りである.1)CVD法によるSiC, Si_3N_4膜の低温合成;六塩化ニケイ素を用いると四塩化ケイ素等を用いた場合より150300°C低温で膜析出が可能である.また四塩化ケイ素の場合より, Si_3N_4においては, 100200°C低い温度でα相の析出が認められ,またSiCにおいては室温1200°Cにおいて300kg/mm^〓前石高い微小便度値が得られた.2)ガス拡散処理法(シリコナイジング)によるケイ化物膜の低温析出:六塩化ニケイ素をケイ素拡散液として用いると四塩化ケイ素の場合より,ニッケルでは250350°C,モリブデンでは200°C,チタンでは50°C,モネルでは150°C,インコネル(#600)では200°C低温でケイ化処理することができることが認められた.

金属表面をケイ化処理することにより酸に対する耐食性は著しく向上する.鉄,コバルト,ニッケル等の金属を気相ケイ化処理すると,ケイ素の膜の内側方向への拡散速度より,金属原子の外側方向への拡散速度の方が著しく大きいため膜界面に空洞を生じ,また膜表面に著しい結晶成長が認められた.したがってこの場合,金属原子の拡散を抑制する拡散バリヤーを入れる必要があることがわかった.モリブデンの場合には極めて密着性の良いMoSi_2保護膜が析出した.これらの結果は3編の論文と2編の総説等にまとめられている.本年度は、主としてガス拡散処理法(シリコナイジング法)による各種金属、合金の低温表面処理の詳細な検討と、拡散法よび新たに開発したin-sitnCVD法によるSi系化合物結晶について検討を行った。後者は本研究課題の発展として行ったものであるが、大きな成果が得られたのであわせて報告する。(1)ガス拡散処理法によるケイ化物膜の低温合成:昨年度の結果にもとづき、ステンレス鋼のガス拡散処理による表面シリコナイジングとその特性について検討を行った。この場合、基板の縁の部分では著しい結晶成長が認められた。この結晶は新規化合物(Fe,Cr)_xSiyであることがわかり、(2)項の研究へと発展させた。(2)拡散法によるSi系化合物結晶の成長:前項の結果を発展させ、新規化合物(Fe,Cr)_xFey結晶の成長条件、モルホロジー、結晶構造等の検討を行った。この結晶は六方晶系のFe_5Si_3を母相とし、Feの一部がCrで置換されたものであることが明らかとなった。Cr粉末+Si_2Cl_6+H_2系からCr_5Si_3、Cr_3Si等の結晶成長が可能であることを見出した同様にステンレス粉末(SUS410)+Si_2Cl_6+H_2系から11001200°Cで(Fe,Cr)_xSiy結晶が可能であることを見出した。この結晶は、結晶という概念を換えるような新しいタイプの魅力的な形をしている。(4)新規のスプリング状Si_3N_4ファイバーの合成:Si_2Cl_6+NH_3+Ar系から今までに全く報告されたことのないスプリング状に規則正しく巻いたSi_3N_4ファイバーの合成に成功した。このファイバーの合成は、アメリカの物理学会でも認められ、また、4つの新聞にも大きく報道され、大変注目されている。
組立て式平圧・高酸素リハビリテーションルームの開発

身体諸機能に障害をもつ高齢者の機能訓練を行う際の快適且つ効率的な環境を実現する目的で、室温・湿度・酸素濃度が調節可能な組立て式平圧・高酸素リハビリテーションルームを開発試作した。1.インフォームドコンセントのとれた13例の軽症痴呆症に対して安静時の脳波を記録し、上記の環境制御チャンバー内とフェイスマスクによる高酸素暴露前後で比較検討した結果以下のことが明らかになった。1)脳波の中間周波数は両環境ともに平常環境より高周波帯域に移行した。2)中間周波数の変動は酸素マスクに比べ環境制御チャンバーの方が有意に大きかった。3)周波数帯域別百分比において、両環境ともに低周波要素が低下し高周波要素が増加した。4) α波周波数のゆらぎ波形を時系列上に表し、高速フーリエ変換によりゆらぎ波形のパワー・スペクトルを求めた結果、このゆらぎ波形を両対数グラフで表示するとマイナスの勾配を持つ直線に近似表現できることがわかった。5)この近似直線の勾配を求め、チャンバーに入る前後で比較してみると、チャンバーにて平圧高濃度の酸素吸入後は、直線の勾配が減少することがわかった。2.以上の結果から、このような簡易型の平圧高酸素チャンバーを用いて痴呆患者を一時的に高濃度の酸素に暴露することにより皮質ニューロンの興奮を促し、何らかの脳滑動を賦活する上で効果的であると考えられた。したがって、本装置は痴呆症を有する高齢者の機能回復環境として利用できる可能性が示唆され、現在検討中の運動機能に及ぼす影響を明確にすることにより、高齢者の機能回復訓練環境として実用化が可能であることがわかった。痴呆性老人と心肺機能に障害を有する高齢者の,日常生活活動の自立に影響を与える種々の環境因子を定量的に解析し,快適環境整備を検討した.試作した可変型平圧高酸素チャンバーを用いて,空気組成,温度,湿度などの環境を調節し,それらの変化が,日常生活活動能,心肺機能,高次脳機能,動作反応時間,筋持久力などに与える影響を定量的に検索した.その結果;1.可変型平圧高酸素チャンバーの無人・有人安全試験を実施し,本試作装置の運用上の安全性が確認された.また,20.940%の範囲で無段階に酸素濃度を調節することが可能となった.チャンバー内の温度と湿度に関しても可及的に安定した恒常状態を維持することが可能になった.運転経費に関する概算が可能になった.2.可変型平圧高酸素チャンバー内で脳波トポグラフィーシステム,筋電計,反応時間測定装置などを用いて健常人の高次脳機能の変化及び日常生活動作能を含む基本的運動機能の解析を行い,安静時脳波の周波数成分に有効な変化を期待できる至適酸素濃度を確定することができた.3.高知県内の協力医療期間において,軽症痴呆老人6名を対象に,各種の酸素濃度における脳波,筋電位,動作反応時間測定及び日常生活動作能を含む基本的運動能力の評価を行った.4.中間報告として,1995年6月にアメリカ合衆国ワシントン,DCで開催される第12回理学療法国際会議に発表の予定である.身体諸機能に障害をもつ高齢者の機能訓練を行う際の快適且つ効率的な環境を実現する目的で、室温・湿度・酸素濃度が調節可能な組立て式平圧・高酸素リハビリテーションルームを開発試作した。

4)α波周波数のゆらぎ波形を時系列上に表し、高速フーリエ変換によりゆらぎ波形のパワー・スペクトルを求めた結果、このゆらぎ波形を両対数グラフで表示するとマイナスの勾配を持つ直線に近似表現できることがわかった。5)この近似直線の勾配を求め、チャンバーに入る前後で比較してみると、チャンバーにて平圧高濃度の酸素吸入後は、直線の勾配が減少することがわかった。2.以上の結果から、このような簡易型の平圧高酸素チャンバーを用いて痴呆患者を一時的に高濃度の酸素に暴露することにより皮質ニューロンの興奮を促し、何らかの脳活動を賦活する上で効果的であると考えられた。したがって、本装置は痴呆症を有する高齢者の機能回復環境として利用できる可能性が示唆された。また、痴呆症を合併しない高齢障害者への応用も現在検討中である。
唾液腺多形性腺腫の低酸素環境における増殖機構

唾液腺多形性腺腫の間質表現は多彩であるが、乏血管性であることも特徴である。したがって間質をふくめて多形性腺腫組織は低酸素状態であるという仮説をたて、これを証明するために多形性腺腫由来細胞の増殖における低酸素依存性を試験管内で検討した。その結果、ヒト唾液腺多形性腺腫由来細胞系SM-APにおけるHIF-1αの遺伝子発現レベルは低酸素培養で変動しなかったが、VEGF遺伝子は増強された。一方、蛋白質レベルでは、低酸素下でHIF-1αおよびVEGFが上昇し、vHLは低下し、HIF-1αは核移行していた。以上の結果から、低酸素環境下のSM-AP細胞では、HIF-1αがvHLで分解されずに核移行しているためにVEGF発現が強調されていることが判明した。すなわち、多形性腺腫では、乏血管性環境にもかかわらず、というより、むしろ低酸素環境を利用したVEGF依存性の独自な増殖機構を獲得していることが示唆された。本年度は以下の実験をおこない、興味ある知見をえた。1)細胞培養ヒト唾液腺多形性腺腫より樹立したSM-AP1/4および転移能の異なるヒト腺様嚢胞癌由来細胞ACC2/Mの各細胞系を、通常の培養条件(10%FCS/5%CO_2)と低酸素条件(1%0_2/5%CO_2/94%N_2)とで5時間培養した後、遺伝子発現の検索のために、細胞回収して全RNAを抽出し、フェノール・クロロホルム法により精製してcDNAを調整した。免疫細胞化学および免疫沈降法のためには、細胞を培養し、経時的に4%パラフォルムアルデヒドにて固定するとともに、細胞層および培養上清を区別して蛋白質を各々回収した。既知のHIF分解関連分子・癌抑制遺伝子pVHLの遺伝子ならびに蛋白質レベルの発現を検索した。pVHLは培養条件による有意な発現レベルの差はみとめられなかったが、細胞間ではACCよりSM-APで低く、SM-AP細胞間では、導管上皮細胞性格のSM-AP1で筋上皮細胞性格のSM-AP4より発現が低い傾向がみられた。蛋白質発現はSM-AP細胞系では遺伝子発現同様の傾向が得られた。HIFにより誘導される遺伝子のひとつVEGFの遺伝子および蛋白質の発現レベルを検索した。遺伝子発現に関しては、高転移株ACCMおよび多形性腺腫由来細胞SM-APで、低酸素下のVEGFの高発現傾向があった。とくに、定量的PCR法で、VEGF_<121/165>のスプライスバリアントの高発現が確認された。SM-AP細胞系では、低酸素下で蛋白質発現が同様に上昇する傾向がえられた。以上の結果をもとに、次年度はさらにそれぞれの分子機構の詳細を追跡する実験展開をはかりたい。本年度は以下の実験をおこなった。既知のHIF分解関連分子VHLの蛋白質レベルの発現を詳細に検索した。多形性腺腫由来細胞SM-APを通常の培養条件(10%FCS/5%CO_2)と低酸素条件(1%O_2/5%CO_2/94%N_2)とで5時間培養した後、細胞層を可溶化して600μgのタンパク質を調整・回収ののち、免疫沈降法/ウエスタンブロッティング法にて測定したところ、VHLは、導管上皮細胞性格のSM-AP1ならびに筋上皮細胞性格のSM-AP4のいずれにおいても、低酸素条件下よりも通常の培養条件下のほうが高発現していることが確認された。2)ヌードマウス移植腫瘍でのHIF分子機構解析2x10^6個/200μlをヌードマウス背部皮下に移植して作製した腫瘤から腫瘍組織を切除、固定し、切片を作成し、免疫組織化学的にHIF-1αおよびVEGFの発現パタンを確認したところ、腫瘍組織内に発現がみとめられた。3)実験結果の評価と研究の総括これまでの実験結果より、多形性腺腫由来細胞では、低酸素下でのHIF-1αタンパク質の高発現およびVHLタンパク質の低発現およびp53の変異によりHIF-1αのdegradationの抑制機構がはたらいており、低酸素状態で核に移行したHIF-1αによりVEGFの高い発現レベルを維持することで、低酸素環境で増殖さらには転移形質を誘導している可能性が示唆された。
サクラソウの遺伝的多様性と、その保全に関する分子分類学的研究

研究実施計画にしたがい、富川(北海道)、門別(同)、阿蘇(熊本県)、由布(大分県)の4集団において新たに試料収集を行った。これらの試料、および平成4年度に収集した田島ケ原(埼玉県)、那須(栃木県)、野辺山(長野県)の3集団の、計約800クローン分の試料を用いて、スターチゲルを担体とした水平ゾーン電気泳動法および活性染色法により、酵素多型を調査・解析した。その結果、(1)解析に用いた4遺伝子座(Pgi-2、Pgm-2、6Pgd-1、6Pgd-2)のいずれにおいても新たな対立遺伝子は見いだされず、また地域集団間の遺伝子頻度の差異も比較的小さく、地域集団間の遺伝的分化はそれほど進んでいない可能性が高いこと、(2)富川集団と野辺山集団においては、全体としてほぼランダムな交配が行われているが、物理的障壁により隔離された小集団の間では遺伝子頻度に有意な差があり、分集団化が進んでいると推定されること、(3)阿蘇集団においては遺伝子型頻度の観察値とハ-ディ・ワインベルグ平衡に拠る期待値との間に有意差が認められ、異型花柱性に基づく正常な種子生産が行われていない可能性が強いこと、の3点が明らかになった。これらの新知見が得られたことにより、サクラソウのような異型花柱性の種が、自生環境の悪化により遺伝的多様性を喪失して絶滅化を起こす際のモデル的なプロセスを、実証的なデータに基づいて推論することが可能になった。
人口減少・超高齢社会を見据えたスポーツとコミュニティ形成に関する研究

本研究の目的は、農山村におけるスポーツ組織活動の共同性に関する実証的な研究から、今後の人口減少・超高齢化を見据えたスポーツとコミュニティ形成に関する知見を得ることであった。まず、本研究の理論的背景となる「生活農業論」について検討した。そこでは、分析対象となる地域社会全体を俯瞰し、住民の様々な生活領域を相互連関的に捉えることの重要性を指摘した。次に事例分析では、近年のスポーツとコミュニティ形成に関する議論で主張される「公共圏」の創出とは異なり、人びとがスポーツを実践する過程で多様な地域生活との関係を切り結ぶことにより、地域コミュニティの一員となり得る可能性を示すことができた。本研究の目的は、農山村のスポーツ組織活動に関する実証的研究から、人口減少・超高齢化に突き進む日本社会における新たなスポーツとコミュニティ形成に関する理論を構築することである。本年度は、熊本県阿蘇郡小国町を対象に、関係論的視座からスポーツ組織活動の地域運営に関わる社会的意味を明らかにした。資料収集および聞き取り調査によりデータを収集した。聞き取り調査の対象は役場職員3名、地域代表者8名、スポーツ関係者9名の計20名であった。小国町では、旧来からの大字や組といった地域の枠組みが薄れつつあった。しかし、それは町全体に一様に進むのではなく、人びとの居住する地域のあり方によって大きく異なるものであった。それだけではなく、そのような古い枠組みをどうにか維持しようとする様子も垣間見られた。つまり、小国町ではそれぞれが居住する地域によって、地域生活や地域運営の基盤となり得る単位が異なるのであった。そのため、人びとが取り組む地域組織活動は、地域生活の単位と密接に結びつき、相互に規定し合う関係にあった。そのような視点から見ると、地域の事情に合わせて大字や部という枠組みを利用しながら開催されてきた伝統的体育行事も小国町において重要な社会的な意味を担ってきたことが分かった。スポーツ活動を通じて、住民の地域生活の場を引き継いできたのである。一方で、バレーボールなどのスポーツ活動は、地域生活の単位である部や大字を容易に超えて、人びとを結びつけてきた。部や大字という地域生活の枠組みが薄れる地区では、そのような交流機能はそれなりの役割を果たしてきた。しかし、それは人々が実感する地域生活とは直接的に結びつくものではなかったのである。本年度は、熊本県球磨郡五木村を対象に、地域社会分析に必要なデータ並びにスポーツ組織活動の実態把握に必要なデータの収集を行った。現地調査では、役場職員を対象に、聞き取り調査・資料収集を行った。また、地域の「語り部」や公民館館長を対象に聞き取り調査を行った。五木村では、長年、ダム建設に揺れ動き、多くの世帯が挙家離村することとなった。人口は、1960年に6,161人であったが、2014年には1,251人と大幅に減少した。世帯数も、1960年1290世帯から2014年523世帯となっている。また、一人暮らし世帯が81世帯、2人暮らし86世帯となっており、高齢化率は43.5%と非常に高い。木材価格の低迷により、基幹産業であった林業は衰退し、現在はサービス業および建設業が主な産業となっている。中でも、ダム関連工事のあとも、防災関連の公共事業が盛んに行われており、建設業は、男性住民の大きな働き口となっている。一方で、地勢的に平たん部が極めて少なく、急峻な地形であることから、田畑は0.6%と少なく、自家消費を主とした農業が営まれてきた。このような背景の中で、地域の活動は衰退し、様々な行事が縮小・消滅している。スポーツ活動についても、村民運動会がなくなり、自主的なスポーツ組織活動はバドミントン、バスケット、ビーチバレー、グランドゴルフの4種目に限定されている。しかし、4つの公民館を中心としたスポーツ活動は、地域ごとに継続されており、H26年度はそれらの活動の詳細について分析を試みる。農村とは異なる、山村の共同性をどのように把握するかが重要なカギになると思われる。人口減少や代替地への移転、挙家離村など地域構造の変化の中で、村全体ではなく、小地域でどのような共同性が担保されてきたのか、そのことが現在の公民館活動にどのように連なるのかということについて、調査を継続している。研究初年度の本年度は、まず本研究の理論的背景となる「生活農業論」に学びながら、地域スポーツ組織活動分析に対する生活論的アプローチについて検討し本研究の分析枠組みを構築した。次に、本研究の対象地域となる五木村、小国町に関する基礎情報の収集・整理および同地域に関する先行研究の検討を行った。生活農業論に依拠した地域スポーツ実践分析の枠組みを検討した結果、以下のことが明らかにされた。現代社会におけるスポーツ実践は、生活様式の変化と同調しながら、個人の領域においてますます進展していく。

したがって、単なる量的拡大を推進する振興策を展開するだけでは、地域社会とスポーツ実践の新たな関係性の構築は望めないであろう。また、地域社会そのものが縮小型社会へと転換する中で、それに対応したスポーツ実践の意味も問われなければならない。個人の生きがいや健康問題、社会的交流促進へのスポーツ実践の機能を声高に主張するだけでなく、具体的、実体的な家族や地域組織(集団)の活動との関係性を踏まえた上での振興策が求められる。スポーツ実践だけを切り取り、<クラシ>の領域において如何にその拡大を図ることができるかではなく、<クラシ>の他の領域との豊かな関係性を如何に構築することができるかがこれからの地域スポーツ振興政策の課題となる。対象地域の概要については、両地域とも主要産業である林業の低迷、高度経済成長期以降の人口流出とそれに伴う高齢化という厳しい課題に直面していることが分かった。その一方で、住民は自らの日常的暮らしを支える地域組織を維持・存続させていることも分かった。小国町には、伝統的な大字協議会や1990年以降結成された住民グループなどの比較的制度化された組織があり、五木村では「ダンナ」と呼ばれるイエを中心とした伝統的な階層的関係性が存続していた。本研究は、農山村のスポーツ活動に関する実証的研究をもとに、人口減少・超高齢化社会におけるスポーツとコミュニティ形成について検討することを目的とした。まず、本研究の理論的背景となる「生活農業論」に学び、地域スポーツ組織活動分析に対する生活論的アプローチについて検討した。ここでは、対象となる地域社会全体を俯瞰し、そこに関わる様々な生活領域を相互連関的に捉え、個々のスポーツ活動を埋め込みながら動的に分析することの重要性を指摘した。実証的研究では、熊本県阿蘇郡小国町及び球磨郡五木村を対象に分析を試みた。小国町における地域組織活動は、地域生活の単位と密接に結びつき、相互に規定し合う関係にあった。地域の事情に合わせて地域生活の枠組みを利用しながら開催されてきた伝統的体育行事も、住民の地域生活の場を引き継ぐという社会的な意味を担っていた。小国町では、個人化した市民的な暮らしへの再編に「同調するスポーツ」と地域に引き継がれてきた安定した暮らしを「継承するスポーツ」のせめぎ合いの状況を確認することができた。一方、五木村における地域スポーツ活動は、村特有の「緩やか」な時間・空間の中で営まれ、組織内の関係性を再構築することにより限られたメンバーでの活動を可能としてきた。さらに、村に引き継がれてきた歴史的・社会的な関係性を投影しながら、状況に応じた「やり方」を駆使することによってどうにか活動を維持してきたのである。瓦解していく村と常に対面しながら維持されるスポーツ活動は、それを実践する村民たちに、スポーツのみならず村とともに暮らしていく「やり方」をも要請するのであった。このように、近年、スポーツとコミュニティ形成に関する議論で主張される「公共圏」の創出とは異なり、スポーツを実践する主体が多様な地域生活との関係を切り結ぶことにより、地域コミュニティの一員となり得る可能性を示すことができた。
自由落下粉体ジェットによる周囲空気の巻き込み現象

粉体の容器から容器への自由落下による充てん操作で発生する周囲空気の巻き込み現象は種々のトラブルの原因となっている.このため空気の巻き込みのメカニズムを明らかにすることは重要である.そこで本研究ではこの現象の主因子である粒子群の自由落下現象を解明するため,静止空気中を自由落下する約454μmのガラスビーズの粉体ジェットの流動特性の実験を行った.次にこの結果に基づいて粒子と空気の相対速度について仮定を行い,粉体ジェットの軸方向速度分布とジェット内部を流下する空気速度を推定し,巻き込み空気量の予測を行った.さらに粉体ジェットの全粒子運動を粒子に作用する力を流体抗力,粒子回転揚力,気流勾配による揚力および重力でモデル化し粒子間衝突を考慮してラグランジュ法で追跡した.気流は層流とし,粒子による影響をソース項として扱い粉体ジェットとジェット内部の空気の流動状態の数値計算を行った.この結果,粉体ジェットの広がりは単相ジェットと比較して非常に小さく,オリフィスから離れたところで,オリフイスからの距離の平方根に比例する.粉体ジェットの自由落下速度は単一球粒子の自由落下速度と比較して大きく,質量流量が増加するに従って増加する.軸方向速度はジェット外端に向かって急速に減少し,この速度は単一粒子の自由落下速度に近づく.この分布形はオリフィス近傍でポテンシャル的分布を示し,オリフィスから離れた場所では,単相ジェットと同様な相似性を示した.この速度分布形は粒子と空気の相対速度が単一球粒子の自由落下速度に等しいとして,単相ジェットの分布式によって導かれた.また,この式からジェット内部の無次元空気速度分布は質量流量や落下高さによらずほぼ相似形であることが推測された.また,粉体ジェットと周囲空気の通勤の数値計算はジェットの分散状態や粒子速度,空気速度に関して実験で得られた結果とほぼ同じ傾向を示した.粉体の容器から容器への自由落下による充てん操作で発生する周囲空気の巻き込み現象は種々のトラブルの原因となっている.このため空気の巻き込みのメカニズムを明らかにすることは重要である.そこで本研究ではこの現象の主因子である粒子群の自由落下現象を解明するため,静止空気中を自由落下する約454μmのガラスビーズの粉体ジェットの流動特性の実験を行った.次にこの結果に基づいて粒子と空気の相対速度について仮定を行い,粉体ジェットの軸方向速度分布とジェット内部を流下する空気速度を推定し,巻き込み空気量の予測を行った.さらに粉体ジェットの全粒子運動を粒子に作用する力を流体抗力,粒子回転揚力,気流勾配による揚力および重力でモデル化し粒子間衝突を考慮してラグランジュ法で追跡した.気流は層流とし,粒子による影響をソース項として扱い粉体ジェットとジェット内部の空気の流動状態の数値計算を行った.この結果,粉体ジェットの広がりは単相ジェットと比較して非常に小さく,オリフィスから離れたところで,オリフイスからの距離の平方根に比例する.粉体ジェットの自由落下速度は単一球粒子の自由落下速度と比較して大きく,質量流量が増加するに従って増加する.軸方向速度はジェット外端に向かって急速に減少し,この速度は単一粒子の自由落下速度に近づく.この分布形はオリフィス近傍でポテンシャル的分布を示し,オリフィスから離れた場所では,単相ジェットと同様な相似性を示した.この速度分布形は粒子と空気の相対速度が単一球粒子の自由落下速度に等しいとして,単相ジェットの分布式によって導かれた.また,この式からジェット内部の無次元空気速度分布は質量流量や落下高さによらずほぼ相似形であることが推測された.また,粉体ジェットと周囲空気の通勤の数値計算はジェットの分散状態や粒子速度,空気速度に関して実験で得られた結果とほぼ同じ傾向を示した.平均粒径454μm,粒子密度2590kg/m^3の球形ガラスビーズを室温状態の気中に孔径4mm,6mm,8mmの3種のオリフィスから自由落下させ,オリフィス出口から1mm,50mm,150mm,500mm,1000mm,1500mmの各測定位置において,レーザードップラー流速計及び位相ドップラー流速計を使って,粒子の軸方向速度,半径方向速度及び数密度の平均値と変動値の半径方向分布を測定し,以下の結果を得た.1)軸中心速度は落下距離の増加と共に増加し,一定値に漸近する傾向を示し,その値は粒子の質量流量が大きいほど,従って孔径の大きいオリフィスからの流出ほど,大きな値を示し,単一粒子の最終自由落下速度よりいずれも増大する.これは粉体ジェットが周囲の空気を巻き込みジェット内に下降気流が発生し,粒子はこの流れに相対的に落下するためである.2)粉体ジェットの広がりは極めて小さく,500mmを越えると速度分布からポテンシャル的な部分は消失する.3)軸速度から粒子の自由落下速度を引いた速度分布の半値幅と最大速度による無次元分布は落下距離が500mm以降では単相噴流の分布と同じである.4)軸速度の変動は落下距離の増大と共に増加する.5)半径方向速度は端に向かって増加するが,高々軸速度の2.5%である.6)数密度分布から求めたジェット域での断面平均空隙率は0.99以上で落下距離と共に増加する.7)軸速度から粒子の自由落下速度を引いたものを気流速度とみなして求めた断面通過空気流量は落下距離と共に増加し,粒子の質量流量が大きいものほど大きい.粉体の容器間の自由落下による移動では周囲空気の巻き込みが現象が発生する.

粉体の単位操作においてこの現象は頻繁に行われているにも関らず,その流動特性についての報告は極めて少ない.そこで本研究では約454μmのガラスビーズの粉体ジェットの自由落下運動に着目し,その流動特性と周囲空気の巻き込み量の予測を実験と数値計算により行った.昨年度は粉体ジェットの自由落下速度は単一球粒子の自由落下速度より大きくなることを示した.これは粉体ジェットにより周囲空気がジェット内部に巻き込まれ粉体ジェットに下降気流が形成され,粉体はこの中を重力により落下するためであると説明した.そこで,粉体ジェット内部の下降気流をPDAを使用して固気二相流の同時測定を行った.ここで,気流の測定に必要となるトレーサ粒子はスモークチップを使用した.次に数値計算を行ない,粉体ジェットの全粒子運動を粒子に作用する力を流体抗力,粒子回転揚力,気流勾配による揚力および重力でモデル化し粒子間衝突を考慮してラグランジュ法で追跡した.気流は層流とし,粒子による影響をソース項として扱い粉体ジェットとジェット内部の空気の流動状態を予測した.この結果,粉体ジェットの分散状態は孔から排出された粒子が落下中に粒子間衝突を起こすため落下高さが増加するに従って半径方向に拡散する傾向を示す.また,分散状態は軸対称的である.ジェット外端半径の落下高さに対する傾きは実験値とほぼ類似しており本数値計算法は粒子の流動状態をよく表現している.さらに軸方向速度分布,半径方向速度分布,落下高さに対する軸中心速度の変化についても実験値と同様の傾向を示した.ジェット内部の軸方向空気速度は粒子濃度の大きい中心軸付近で最大値を示し,ジェット外端に向かって減少する傾向を示した.数値計算から空気速度は落下高さの増加とともに増加することが予測された.
肝移植代替治療をめざした胎児肝内への同種・異種細胞移植の生着・増殖条件の検討

臓器移植が研究段階から比較的速やかに臨床に応用され、治療技術としてめざましい成果を挙げているのに対し、組織移植や細胞移植は概念的には古くからあるもののなかなか臨床へ移行できていない。理由の一つに移植された組織・細胞は移植の場に同化せず排除されてしまうことがある。この排除は免疫拒絶反応だけではなく、むしろ外来異物に対する非特異的機構が大きく関わっていると考えられる。古くから肝は部分切除後に良好な再生を起こすことが知られ、一見治癒の良好な臓器であるとの印象が与えられている。しかしながら、現実には多くの肝炎あるいは肝硬変といった末期病変からの回復はほぼ不可能であり、臓器移植以外に根本的な治療法はない。そこで細胞移植が新しい治療戦略として期待される。一方、近年不足している移植ドナーの新しいソースとして家畜臓器、特にブタ肝のヒト細胞化も考えられている。異種の壁を乗り越えてヒト細胞がブタ体内に定着・増殖するためには、たとえ免疫不全ブタが宿主であったとしても、レシピエントの有する非特異的排除機構の制御と移植細胞の増殖活性化が必要である。そこで同種のみならず異種肝細胞の定着・増殖する条件の探索を行った。ヒト正常肝細胞由来株THLE5bをマウス肝に生着させるため、細胞周期停止分子であるp21をアデノウィルスベクターによりCB17SCIDマウス肝に強制発現の後肝切除を行い細胞増殖の制御状態について調べた。導入したヒトp21が良好に発現している場合、部分肝切除後の肝再生が抑制されることが重量変化ならびにDNA合成能評価でわかった。ヒト肝実質細胞ソースの開発として作出したTHLE5b細胞はin vitroでは良好な増殖をするがSCIDマウスで腫瘍性の増殖は起こさず正常形質を残していた。この細胞はp21遺伝子導入処置後の再生肝に生着した。このように部分肝切除によって増殖の場を与えp21発現によって宿主の増殖を阻害することが外来細胞の増殖によい環境を与えることがわかった。肝移植は後天的な肝不全のみならず先天性代謝異常症に対する根治療法としても確固たる地位を占めてている。しかしながら、移植の有効性が明らかになるに従い、逆にドナー不足による待機患者の増加という皮肉な結果をもたらしている。その解消手段としてドナーの拡大を図るべく心停止ドナーを含むマージナルドナーや異種ドナーの利用が研究されている。一方、臓器ではなく細胞移植という方向性も考えられ、実際、臨床的にも肝細胞の経門脈移植や脾内移植が試みられている。しかしながら両者ともそれぞれの問題点を有しており研究のさらなる進展が望まれる。前者における異種移植は異種拒絶反応の制御が、後者では移植細胞の生着・増殖がひとつの大きな問題点である。本研究はこの2点を解決するための基盤的研究である。ラット実験系では確定妊娠LEW系あるいはGUNNラット後期胎仔肝内にラット羊膜上皮細胞を移植した。移植経路は子宮表面から視認した胎児肝への直接注入によった。この細胞移植はLEWラットでは約40%、GUNNラットでは28%の生仔率であった。移植細胞は出生直後は集塊状を成すが、次第に肝組織全体に瀰漫性に広がっていった。GUNNラット胎仔に対しては、羊膜上皮細胞に予め同ラットで欠損しているUDPグルクロン酸転移酵素遺伝子を導入して移植した。現在、その治療効果を胆汁のHPLC分析によって調べている。マウス実験系では確定妊娠CB17 Scidマウスの後期胎児肝にヒト

由来細胞株HepG2を移植したところ、成体では生着しない少数細胞でも肝内で著名に増殖することがわかった。臓器移植が研究段階から比較的速やかに臨床に応用され、治療技術としてめざましい成果を挙げているのに対し、組織移植や細胞移植は概念的には古くからあるもののなかなか臨床へ移行できていない。理由の一つに移植された組織・細胞は移植の場に同化せず排除されてしまうことがある。この排除は免疫拒絶反応だけではなく、むしろ外来異物に対する非特異的機構が大きく関わってると考えられる。古くから肝は部分切除後に良好な再生を起こすことが知られ、一見治癒の良好な臓器であるとの印象が与えられている。しかしながら、現実には多くの肝炎あるいは肝硬変といった末期病変からの回復はほぼ不可能であり、臓器移植以外に根本的な治療法はない。そこで細胞移植が新しい治療戦略として期待される。一方、近年不足している移植ドナーの新しいソースとして家畜臓器、特にブタ肝のヒト細胞化も考えられている。異種の壁を乗り越えてヒト細胞がブタ体内に定着・増殖するためには、たとえ免疫不全ブタが宿主であったとしても、レシピエントの有する非特異的排除機構の制御と移植細胞の増殖活性化が必要である。そこで同種のみならず異種肝細胞の定着・増殖する条件の探索を行った。ヒト正常肝細胞由来株THLE5bをマウス肝に生着させるため、細胞周期停止分子であるp21をアデノウィルスベクターによりCB17SCIDマウス肝に強制発現の後肝切除を行い細胞増殖の制御状態について調べた。導入したヒトp21が良好に発現している場合、部分肝切除後の肝再生が抑制されることが重量変化ならびにDNA合成能評価でわかった。ヒト肝実質細胞ソースの開発として作出したTHLE5b細胞はin vitroでは良好な増殖をするがSCIDマウスで腫瘍性の増殖は起こさず正常形質を残していた。この細胞はp21遺伝子導入処置後の再生肝にて生着した。このように部分肝切除によって増殖の場を与えp21発現によって宿主の増殖を阻害することが外来細胞の増殖によい環境を与えることがわかった。
アルツハイマー病における神経細胞内βアミロイド蓄積とアポトーシス・シグナル

われわれは、酸化ストレスやミトコンドリア異常がアルツハイマー病(AD)の病態に関連することを明らかにしたが、これらの変化がアポトーシスの引き金になり得ることは興味深い。βアミロイド(Aβ)の産生や分解の異常は、ADの病態において中心的役割を果たすと考えられているが、神経細胞内Aβ蓄積と種々のアポトーシス・シグナルとの関連性は明らかにされていない。本研究では、AD剖検脳[10例(年齢6087歳);海馬、海馬傍回、および後頭側頭回]を用いて、免疫細胞化学的に神経細胞内Aβ蓄積、酸化的傷害、および種々のアポトーシス・シグナルを検出した・アポトーシスのカスケードにおいて上流に位置するMAPキナーゼ(mitogen-activated protein kinase)ファミリー(ERK、JNK/SAPK、p38)については、錐体細胞でERK、JNK/SAPK、p38の順により広汎に出現していた。また、これらのシグナルの下流で活性化されるカスパーゼ群は、イニシエーター・カスパーゼであるカスパーゼ8および9の出現が錐体細胞で観察されたのに対して、より細胞死に直結したエフェクター・カスパーゼであるカスパーゼ3、6、および7の出現は認められなかった。一方、神経細胞内Aβの免疫反応、とくにAβ42C末端の特異的抗体に対する免疫反応は、いずれのアポトーシス・シグナルよりも広汎に認められ、神経細胞内RNAの酸化的傷害は、Aβ42よりもさらに広汎に認められた。以上のことから、AD脳では、酸化的傷害が引き金となって神経細胞内Aβ蓄積が生じ、その下流で種々のアポトーシス・シグナルの出現が認められるが、アポトーシスを完結に導く後期のシグナルの出現は乏しいことが推定される。AD死後脳で観察される残存神経細胞では、従来知られているアポトーシスの過程がabortiveな段階で停止している可能性がある。われわれは、一連の研究によって、酸化的ストレスやミトコンドリア異常がアルツハイマー病(AD)の病態に密接に関与していることを明らかにしてきたが、これらの変化がアポトーシスの引き金になり得ることは注目すべきである。本研究では、ADの剖検脳[AD脳7例(年齢6084歳);海馬、海馬傍回、および後頭側頭回を含む脳組織;Methacarn固定(16h)]を用いて、免疫細胞化学的手法によって神経細胞内Aβ蓄積と種々のアポトーシス・シグナルを検出することを試みた。一連のアポトーシスのカスケードにおいて上流に位置するMAPキナーゼ(mitogen-activated protein kinase)ファミリー(ERK、JNK/SAPK、p38)については、錐体細胞層の神経細胞でERK、JNK/SAPK、p38の順により広汎に出現していた。また、これらのアポトーシス・シグナルの下流で活性化されるカスパーゼ群は、イニシエーター・カスパーゼであるカスパーゼ8とカスパーゼ9の出現が錐体細胞層の神経細胞で観察されたのに対して、より細胞死に直結したエフェクター・カスパーゼであるカスパーゼ3、6、および7の出現は認められなかった。一方、神経細胞内Aβの免疫反応、とくにAβ42のC末端に特異的な抗体に対する免疫反応は、以上のいずれのアポトーシス・シグナルよりも広汎に認められた。

以上のことから、AD脳では、神経細胞内Aβ蓄積は最も早期の変化であり、その下流で種々のアポトーシス・シグナルの出現が認められるが、アポトーシスを完結に導く後期のシグナルの出現は乏しいことが明らかになった。AD死後脳で観察される残存神経細胞では、従来知られているアポトーシスの過程がabortiveな段階で停止している可能性がある。われわれは、酸化ストレスやミトコンドリア異常がアルツハイマー病(AD)の病態に関連することを明らかにしたが、これらの変化がアポトーシスの引き金になり得ることは興味深い。βアミロイド(Aβ)の産生や分解の異常は、ADの病態において中心的役割を果たすと考えられているが、神経細胞内Aβ蓄積と種々のアポトーシス・シグナルとの関連性は明らかにされていない。本研究では、AD剖検脳[10例(年齢6087歳);海馬、海馬傍回、および後頭側頭回]を用いて、免疫細胞化学的に神経細胞内Aβ蓄積、酸化的傷害、および種々のアポトーシス・シグナルを検出した。アポトーシスのカスケードにおいて上流に位置するMAPキナーゼ(mitogen-activated protein kinase)ファミリー(ERK、JNK/SAPK、p38)については、錐体細胞でERK、JNK/SAPK、p38の順により広汎に出現していた。また、これらのシグナルの下流で活性化されるカスパーゼ群は、イニシエーター・カスパーゼであるカスパーゼ8および9の出現が錐体細胞で観察されたのに対して、より細胞死に直結したエフェクター・カスパーゼであるカスパーゼ3、6、および7の出現は認められなかった。一方、神経細胞内Aβの免疫反応、とくにAβ42C末端の特異的抗体に対する免疫反応は、いずれのアポトーシス・シグナルよりも広汎に認められ、神経細胞内RNAの酸化的傷害は、Aβ42よりもさらに広汎に認められた。以上のことから、AD脳では、酸化的傷害が引き金となって神経細胞内Aβ蓄積が生じ、その下流で種々のアポトーシス・シグナルの出現が認められるが、アポトーシスを完結に導く後期のシグナルの出現は乏しいことが推定される。
神経伝達物質を起点とした癌根治療法の創出

細胞のエネルギーセンサーとして知られるAMPキナーゼ(AMPK)は、がん細胞では活性や発現が抑制されているが、薬剤などで活性を上昇させると癌細胞の増殖が停滞することが報告されている。一方、脳内の抑制性神経伝達物質であるγアミノ酪酸(GABA)が作用するGABAB受容体は、最近、神経細胞のみならず、様々ながん細胞にも発現していることが報告されており、注目されている。GABAB受容体は脳細胞においては、R1サブユニットとR2サブユニットのヘテロ二量体で機能する受容体である。そこで研究室で所有する4種類の口腔扁平上皮癌株において、GABAB受容体の発現と細胞内局在を確認しすることから開始した。4種類全てにおいてGABAB受容体の両サブユニットの発現が確認されたが、これまで脳細胞において確認されていた細胞内局在とは異なり、核や細胞質にもその発現が確認された。4種類の細胞の中で特にGABAB受容体の発現が高かった細胞を選び、GABAB受容体のアゴニストの抗がん効果を検討した。その結果、明らかな効果は確認されなかった。しかしながら、悪性度の低い口腔がんにおけるGABAB受容体の発現を検討したところ、GABAB受容体の有位な減少が示唆された。そこで、現在は研究の方向をシフトし、GABAB受容体の拮抗薬による抗がん効果を検討している。加えて、神経細胞でGABAB受容体の活性を上昇させるAMPKの活性化剤は、口腔がん細胞におけるGABAB受容体の活性を変化させることはまだ確認できていないが、口腔がんにおける強力な抗がん剤として働くことが確認された。そのことから現在はAMPKの活性化による抗癌作用のメカニズムの解明に向けて、研究を行っている。細胞のエネルギーセンサーとして知られるAMPキナーゼ(AMPK)は、癌細胞では活性や発現が抑制されているが、薬剤などで活性を上昇させると癌細胞の増殖が停滞することが判明している。一方、脳内の抑制性神経伝達物質であるγアミノ酪酸(GABA)が作用するGABAB受容体は、最近、神経細胞のみならず、様々な癌細胞にも発現していることが報告された。そこで29年度は、研究室で所有する4種類の口腔扁平上皮癌において、GABAB受容体の発現と細胞内局在を確認しすることから始めた。4種類全てにおいてGABAB受容体の両サブユニットの発現が確認されたが、これまで脳細胞において確認されていた細胞内局在とは異なる結果が得られた。さらに分子量においても違いが見られたため、核、細胞質、細胞膜の各細胞分画を精製し、免疫沈降法を用いてヘテロ二量体の存在の有無と分子量を確認した。4種類の細胞の中で特にGABAB受容体の発現が高かった細胞を選び、GABAB受容体の抗がん効果を検討した。現在までに低濃度においてのみ検討しているが、明らかな効果は確認されていない。今後濃度や時間を変化させながら解析を進めていく予定である。神経細胞では、AMPKはGABAB受容体と結合して受容体をリン酸化し、GABAB受容体の細胞膜での発現を安定化している。そのため、AMPKを活性化させようと、低酸素刺激を行った。1時間の刺激によりAMPKの活性が上昇することが確認できたため、現在GABAB受容体のリン酸化とAMPK/GABAB受容体複合体の変化について解析している。本研究課題は、研究計画の流れに沿って実施されている。神経細胞のGABAB受容体と口腔扁平上皮癌のGABAB受容体とでは、タンパク質レベルでの大きな違いが確認されたことから、当初の予定にはない解析を行っている。その解析に時間がかかっているが、GABAB受容体とAMPKのクロストークについての研究成果が発表できると考える。

加えて、神経細胞でGABAB受容体の活性を上昇させるAMPKの活性化剤は、口腔がん細胞におけるGABAB受容体の活性を変化させることはまだ確認できていないが、口腔がんにおける強力な抗がん剤として働くことが確認された。そのことから現在はAMPKの活性化による抗癌作用のメカニズムの解明に向けて、研究を行っている。今後は、GABAB受容体の活性化シグナルがAMPKの活性を増強させ、より抗がん効果を発揮するかどうか、さらにはがん細胞に起こるAMPKの発現減少をGABAB受容体が回復できるかについて検討を行う。その際、GABAB受容体の活性化によって発現が変化する分子を同定し、新規の抗がん効果発揮経路を見出したい。研究室の引越しを平成30年度に行うことになったために、機器類の購入を見合わせた。今年度購入する予定である。
処理性能と処理コストに基づく膜ろ過高度浄水システムの最適構成に関する検討-統計的解析と実験的検証-

クリプトスポリジウム(粒径35μm)等の病原性原虫類による水道水のリスクが懸念されている.クリプトスポリジウムのような耐塩素性原虫等の微粒子除去を目的とした処理方法として砂ろ過は十分ではない.UF膜やMF摸を用いた膜ろ過では除去できるが,ろ過圧力が大きく,運転コストやその設備費用等が大きい.本研究では,より分離孔径の大きい金属粉末焼結フィルターを用いた高フラックス膜ろ過により原虫等の水中微粒子の除去を試みた.木曽川を水源とする名古屋市鍋屋上野浄水場の敷地内に金属膜ろ過プラントを設置し,浄水場内の砂ろ過水(緩速砂ろ過水と急速砂ろ過水の混合水)を実験原水として金属粉末焼結フィルターを装着した金属膜ろ過プラントへの連続通水実験(2004年1月2004年8月)を行った.膜ろ過流束を100(m^3/m^2・日),50(m^3/m^2・日),20(m^3/m^2・日)と高流束で運転する場合には,数時間間隔の物理洗浄(逆圧・逆流洗浄)が必要であった.また,膜ろ過流束を10(m^3/m^2・日)で運転する場合には,無逆洗で2ヶ月間の運転が可能であった.),このように,金属粉末焼結フィルターを用いた膜ろ過の運転では通常の中空糸MF(精密ろ過)膜の場合のろ過流束(0.52m3/m2・日)と比べてはるかに高い流束による運転が可能であることを実証した.また,金属粉末焼結フィルターの除去性能を調査した結果,1.2μm以上の粒径の除去率は99.9%(3log)以上,2.0μm以上の粒径の除去率は99.99%(4log)以上,3.2μm以上および5.0μm以上の粒子の除去率は99.999%(5log)以上であった.このことから,金属粉末焼結フィルターによるろ過装置によってクリプトスポリジウムをほぼ完全に除去することが期待できることを実証した.クリプトスポリジウム(粒径35μm)等の病原性原虫類による水道水のリスクが懸念されている.クリプトスポリジウムのような耐塩素性原虫等の微粒子除去を目的とした処理方法として砂ろ過は十分ではない.UF膜やMF摸を用いた膜ろ過では除去できるが,ろ過圧力が大きく,運転コストやその設備費用等が大きい.本研究では,より分離孔径の大きい金属粉末焼結フィルターを用いた高フラックス膜ろ過により原虫等の水中微粒子の除去を試みた.木曽川を水源とする名古屋市鍋屋上野浄水場の敷地内に金属膜ろ過プラントを設置し,浄水場内の砂ろ過水(緩速砂ろ過水と急速砂ろ過水の混合水)を実験原水として金属粉末焼結フィルターを装着した金属膜ろ過プラントへの連続通水実験(2004年1月2004年8月)を行った.膜ろ過流束を100(m^3/m^2・日),50(m^3/m^2・日),20(m^3/m^2・日)と高流束で運転する場合には,数時間間隔の物理洗浄(逆圧・逆流洗浄)が必要であった.また,膜ろ過流束を10(m^3/m^2・日)で運転する場合には,無逆洗で2ヶ月間の運転が可能であった.),このように,金属粉末焼結フィルターを用いた膜ろ過の運転では通常の中空糸MF(精密ろ過)膜の場合のろ過流束(0.52m3/m2・日)と比べてはるかに高い流束による運転が可能であることを実証した.また,金属粉末焼結フィルターの除去性能を調査した結果,1.2μm以上の粒径の除去率は99.9%(3log)以上,2.0μm以上の粒径の除去率は99.99%(4log)以上,3.2μm以上および5.0μm以上の粒子の除去率は99.999%(5log)以上であった.このことから,金属粉末焼結フィルターによるろ過装置によってクリプトスポリジウムをほぼ完全に除去することが期待できることを実証した.
大規模知識処理システムの研究

本研究では、知識処理を高速に行なう並列推論サブシステムと、大量の知識情報を効率良く管理する知識管理サブシステムという、大規模知識処理システムのプロトタイプの開発研究を行なった。並列推論サブシステムのプロトタイプとして並列記号処理計算機PIE64を開発した。PIE64は64台の推論ユニットと呼ばれる要素プロセッサが2系統の自動負荷分散機構付き相互結合網で結合されたものであり、推論ユニット上では3種類のプロセッサが、計算・通信・管理を「分散協調処理モデル」に基づいて協調処理する。一部LSIの設計を残すものの、推論ユニットボ-ドと相互結合網の作製、動作確認、基本性能の評価を通じて、高性能な並列記号処理ハ-ドウェアの実現性を示せ、様々な知見を得ることができた。更に、PIE64上での並列記号処理の管理方式として「プロファイリングに基づく負荷分散」と「分散メモリ上でのジェネレ-ションスキャベンジングGC」という新しい方式を開発した。並列記号処理向きプログラミング言語として並列論理型言語flengを新たに設計した。flengのプロトタイプ処理系の開発、高機能な並列プログラムデバッガの研究、知識処理応用プログラムの研究などを行ない、高並列記号処理のためのソフトウェア技術に関し様々な知見を得た。知識ベ-ス管理サブシステムに関しては、従来より研究を進めてきた「機能ディスクシステム」なる高機能二次記憶ア-キテクチャに関し詳細な性能評価を行ない有効性を明確化し、得られた知見を元に共有メモリマルマルチプロセッサを1クラスタとして4クラスタから構成される知識ベ-ス管理サブシステムプロトタイプを構築し高速性を確認した。また、新しい動的並列ハッシュ結合方式を考案した。新しい多次元クラスタリング結合演算方式の提案実装評価を行なうと共に複数クラスタの同時実行のための並列制御アルゴリズムを開発し有効性を確認した。並列推論サブシステムの研究では,まずその全体アーキテクチャを検討し, 64台の推論ユニットを2系統の自動負荷分散機構付き相互結合網で接続する方式を提案した.これは2つの結合網により各推論ユニットへの均等な処理負荷の割付けとアクセス衝突の起きにくいデータ配列を行う点に特徴がある.次に,この結合網の構成部品となるスイッチングユニットLSIの設計と,これを用いた結合網ハードウエアの構成法の検討を行なった.一方,並列プログラミング言語については,言語にLENGを提唱案し,汎用計算機上に評価用処理系を作成した.そして,並列処理実験機上にFLENGの実験用処理系を実装することにより,推論ユニット内処理方式の詳細化を進め,基本処理方式を確立する一方,処理速度・必要メモリ量両面で効率化を図る手法の提案を行った.また,シミュレーションにより,推論ユニット間処理方式の検討と評価を開始し,自動負荷分散方式の有効性についての感触を得た.更に,並列論理型言語のデバッグ法に関する検討も行った.知識ベース管理サブシステムの研究では,機能ディスクシステム第2版を構築し,関係代数演算の高速化における動的クラスタリングアルゴリズムの有効性を確認するとともに,ステージングハッファの容量を超える数百MBの巨大ファイルに対して,動的外部クラスタリングの機構を新たに開発し,一部を実装することにより他システムに比較し高い性能を達成できることを確認した.さらに構成要素としての18段パイプライン超高速ハードウエアソータを構築し,これらの基礎データをもとに開発ターゲットである数十台のプロセッサから成る大規模マシンの方式設計を進めた.またユニフィケーションを導入した拡張関係代数演算方式についても新しい方式を開発し,その評価を進めた.推論サブシステムの研究では、ネットワークインタフェス、推論プロセッサLSIを設計、試作し、これらのLSIを用いた推論ユニットのプロトタイプを設計した。また、先に製作したスイッチングLSIを用いて、ネットワークボードを設計、製作した。また、ラック、電源の仕様などの詳細を決定し、製作した。一方、効率の良い並列GCアルゴリズムを開発し、その有用性をシミュレーションによって確認した。