hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
横紋筋融解性を有するきのこの毒性と分類

フランスとポーランドで起こったTricholoma equestreによる中毒事故は、致死的な横紋筋融解症を引き起こした。この原因物質を研究するために、材料となるキノコの入手が可能かどうかを調べた。日本ではT. equestreはキシメジ(T. flavovirens)と同一とされるが、キシメジと食菌シモコシ(T. auratum)の区別が曖昧であり、他にも類似した菌が分布しているため、同定は混乱を極めている。調査の結果、キシメジ、シモコシ、カラキシメジ(T. aestuans)の3種をきちんと同定することが重要であり、宿主植物、発生時期、味等で分別可能であることがわかった。毒きのこによる中毒を症状別に分類すると、消化器系の症状や中枢神経系の症状が出るものの他に、アルコール代謝阻害による悪酔い、肢端紅痛症、機構は不明であるが生命活動を停止させるものなどが知られている。我々はベニタケ属のニセクロハツという猛毒きのこの毒成分の単離・構造決定を行ったことをきっかけに、新しい中毒症状のタイプがあることを報告した。それは、毒成分が骨格筋や心筋を形成している横紋筋細胞を壊し(横紋筋融解)、その結果生じた大量のミオグロビンが腎不全を誘発して死亡するといった新しいタイプの中毒である。ヨーロッパではキシメジ属のきのこ(Tricholoma equestre)により、重度の横紋筋融解が起こり死に至るという中毒例が報告されている。ニセクロハツ中毒と異なる点は、繰り返して食べると発症するという点である。毒成分は解明されておらず、このきのこは日本国内にあるシモコシやキシメジと同種ではないかという説がある。そこで、まず国内に分布するキシメジ属のきのこを調べるために、調査採集を行った。また、各地のきのこの会会員に依頼して、キシメジ類似種の収集をした。T. equestreは全体に淡い黄色をしたきのこであることから、主に黄色をしたキシメジ属のきのこを調べてみた。採集と依頼採集により確認できたものは、シモコシ、カラキシメジ、アイシメジと、不明種1種であった。主に松の混じった林で採集されたものである。季節は秋晩秋であった。これらは各地で食用にしていることが多いが、これらの種を区別していない可能性が高いこともわかった。属名にもなっているキシメジは採集できなかったが、林の種類や季節があわなかったものと考えている。我々は致死性毒きのこニセクロハツ(Russula subnigricans)の中毒原因物質として、不安定な2-シクロプロペンカルボン酸を単離、構造決定し、その作用発現機構を調べた。すると、きのこを食べたことにより極度の横紋筋融解が起こり、多量に生じたミオグロビンが腎不全を誘発することにより死亡事故につながるということがわかった。横紋筋融解により致死作用を示すというきのこ中毒は全く新しいタイプの中毒であり、初めての原因物質解明であった。ヨーロッパではキシメジの一種Tricholoma equestreを繰り返して食べたことによる横紋筋融解症発症、重篤な場合は死亡するという事故が起こっており、原因物質は不明のままである。キシメジ属のきのこは見分けが難しく、分類が進んでおらず、T. equestreは日本に分布するシモコシ(T. auratum)やキシメジ(T. flavovirens)に相当すると言われており、日本でもヨーロッパと同様の事故が起こることが懸念される。そこで、キシメジ属を中心に、T. equestreに似ている種や、横紋筋融解が起こることが報告されている種の調査採集を行い分布を調べた。その結果、T. equestre類似のシモコシ(T. auratum)、カラキシメジ(T. aestuans)、ミネシメジ(T. saponaceum)、アイシメジ(T. sejunctum)、シモフリシメジ(T. portentosum)の他、毒きのこクマシメジ(T. terreum)、カキシメジの仲間2種(T. sp)、ネズミシメジ(T. virgatum)、ハイイロシメジ(Clitocybe robusta)の分布が確認でき、識別することができた。種により特色があるが、秋冬にかけて(9月12月)発生し、発生条件(広葉樹林や針葉樹林)もおよそ理解できた。毒きのこニセクロハツ(Russula subnigricans)は、致死的な中毒を引き起こす。この毒成分は、2-シクロプロペンカルボン酸という非常に重合し易い化合物であることが判明した。更に、致死的毒性発現の原因は重度の横紋筋融解を誘発し、急性の腎不全を招いてしまうためであることを最近明らかにした。このきのこは1950年代に新種の毒きのことして記載されたものの、50年もの間毒成分の解明ができずにいた。この原因は二つある。一つは毒成分が不安定であるためであり、もう一つは、類似のきのこが数種あり、以前の研究では間違ったきのこを用いていたことである。ニセクロハツの発生時期、宿主と思われる樹木などの調査を行なう過程で、ニセクロハツに類似した同属のきのこが数種あることがわかった。ニセクロハツの基準標本は京都の高台寺山(国有林)に発生するものが指定されている。東北には、ニセクロハツによく似たRussula sp(未記載種1)が発生し、図鑑の記述を参考にして同定すると、本物と間違えてしまう。この結果、以前の毒成分研究ではこのきのこを試料として使用していた。

また、関東地方でも、ニセクロハツに良く似たRussula sp(未記載種2)が発生する。どの種も、発生時期や環境には類似性があり、かなり多量に発生し目立つため、これら3種を見分けるための指標が必要である。そこで、化学成分によって見分けることを検討した。それぞれの粗抽出物を1H NMRにて分析し、重なるシグナルが少ない高磁場領域にニセクロハツ特有の化合物を見いだした。構造解析を行なったところ、Cyclopropylacetyl-(R)-carnitineであることが判明した。更に、未記載種2(八国山(東京都)にて9月に採集)と、新たな類似種である未記載種3(高台寺山(京都府)にて7月に採集)を国立科学博物館に標本として寄託した。ニセクロハツに最も間違え易い2種の未記載種については、分布や発生時期、宿主と思われる樹木などがおよそ判明し、標本を国立科学博物館に寄託できた。また、これら2種とニセクロハツとの形態、分布、発生時期などの比較および、ニセクロハツを見分けるためのマーカー化合物の単離に成功した。しかし、もう一つのテーマとなっているキシメジ属のきのこの分布や特性については、あまり進んでいない。というのも、多くのキシメジ属のきのこが発生する秋冬にかけて、雨が少なかったため、他のきのこも含めて発生がみられなかったためである。フランスとポーランドでの中毒事故をきっかけとして、キシメジ属のキノコの中には致死的な横紋筋融解を引き起こすものがあることが判明している。原因菌は日本にも分布していることになっているため、原因物質研究の前段階として、キノコを入手可能かどうか調査を行なった。国外で中毒を引き起こした菌はTricholoma equestreと発表されたが、この菌はキシメジ(T. flavovirens)と同一であるとされる。キシメジは日本に分布しており、食菌シモコシ(T. auratum)とは形態がよく似ているため区別が難しく、同一種とみなす意見もある。また、地方によっては黄色のキノコをキシメジと呼ぶため、どのキノコがキシメジであるか、専門家でもわからないという状態である。そこで、各地のキノコの会の情報を元に、樹種の異なる林や、高度(気温)の異なる林でのキシメジ類似菌の分布、形態的に区別するポイントを見いだせるかどうかを検討した。その結果、特に混乱を来している種はキシメジ、シモコシ、カラキシメジ(T. aestuans)の3種であることがわかった。各地のキノコの会会員に採集を依頼し、送られてくるキノコを調べて見ると、圧倒的にカラキシメジが多い。北海道から九州の山地で採集されたものであり、針葉樹林あるいは針葉樹の混じった広葉樹林に発生していた。シモコシも針葉樹林(赤松や黒松林)に発生するが、キシメジは針葉樹に依存しておらず、広葉樹のみの林でも発生することがわかった。3種の成熟した子実体を見た目で区別するのは難しいが、周辺の樹種と味、発生時期で区別することができる。生のまま口に入れて苦味を感じるものはカラキシメジであり、茹でると苦味が強くなる。これまで、“キシメジはほろ苦い"とされて来たが、これはカラキシメジをキシメジと勘違いしていることがわかり、混乱している3種を区別して採集するめどが立った。
統合失調症の視覚認知リハビリテーション：社会認知・社会的機能への般化を目指して

統合失調症の認知機能障害の背景に視覚処理能力障害が関わる。本研究では、視覚処理能力トレーニングプログラム(VBMプログラム)を開発し、その効果と安全性を調べることを目的とした。外来通院中の統合失調症の方を対象として、開始4週前、初回セッション時、終了時、終了6週間後に精神症状、認知機能、表情認知などの評価した。VBMプログラムは全20回実施した。修了者4名の結果を解析したところ、終了6週間後に注意機能課題の成績が、開始時ならびに終了時に比べ有意に向上していた。少数例ではあるが、VBMプログラムの認知機能に対する改善効果が介入終了後に遅延して波及する可能性が示唆された。しかし、本年度に研究代表者が異動し、研究体制の変更が必要であった。さらに、異動時期と重なり、国際学会への参加が出来ず、海外の研究協力者との意見交換が行えなかった。その後、Dr. Surtiとテレビ会議を行うことができ、VBMトレーニングの開始にあたっての助言を得た。助言を元に、VBMトレーニングを実施する周辺機器の準備を行ったが、VBM刺激提示用モニタの設置に際し、Dr. Surtiらの原法からの変更が必要であった。原法では、応答速度の高いアナログ・ブラウン管モニタを用いていた。しかし、現状ではブラウン管モニタの入手は困難で、本研究では同等の応答速度を有するデジタル・液晶モニタを用意することとなった。したがって、VBMトレーニングを提示するプログラムの修正も併せて行う必要があった。尚、プログラムの修正作業は平成27年4月に完了した。以上より、当初の研究の目的および研究計画からやや遅れていると判断する。当初予定していた今年度の計画は以下のとおりであった;・結果の解析:データの詳細な解析・国内、国際関連学会に発表・論文の作成。実際には、前年度に予定していた、1国際学会への参加:Dr. Surtiと意見交換(同氏の妊娠、骨折などがあり、テレビ会議で打ち合わせ行った。)、に加え、2VBMプログラムの動作不良の解決などの対応が重なった。そのため、3VBMトレーニングの実践・効果評価の開始時期が今年度末となった。BackwardMasking課題を応用したトレーニングソフトウェア(VBMトレーニング)の動作不良の解決に想定以上の時間を要した。さらに、同プログラムを共同で開発しているYale大学Toral Surti博士が妊娠・出産、ならびに、上腕骨骨折のために長期間にわたって休養を要し、予定していた打ち合わせを行えなかった。開発者・Dr. Surti(米国Yale大学)との協議を行い、本研究で用意した機材で、"刺激提示時間=10ms"ならびに"刺激間隔=10ms100ms(10ms刻み)"が正確に提示できていることを、高速撮影が可能なデジタルカメラを用いて検証・確認した。国立精神・神経医療研究センター病院に通院中の統合失調症あるいは統合失調感情障害と診断された20-60歳のうち、最近6ヶ月にわたって抗精神病薬の変更を必要としなかった統合失調症を対象とした。なお、推定病前IQが70以下、導入時点でアルコール・物質乱用を併発、頭部の外傷歴・手術歴、矯正視力両眼0.7未満、スクリーニング時に著しい希死念慮、などに該当する者は除外した。VBMプログラム開始4週前に精神症状、認知機能、表情認知などの評価した。その後、初回セッション時にに再度同じ心理検査を行い、VBMプログラムを全20回実施した。終了時に再度心理検査実施し、さらに終了6週間後に、フォローアップ検査として、同じ検査を実施した。研究参加時からフォローアップ時の間は、認知機能の改善に関連する他の治療法は受療していない。現在までに8名(男4名、女4名)が参加し、いかなる有害事象も確認されず、安全に実施できている。これまでに4名が修了した。修了者の心理検査結果を解析したところ、BACS(統合失調症認知機能簡易評価尺度)日本語版の符号課題において、フォローアップ時に符号課題の成績が、開始時(p=0.05)ならびに終了時(p=0.005)に比べ有意に向上していた(59±11.6[開始4週前]→57.25±12.5[開始時]→59.25±9.4[終了時]→67.5±11.5[フォローアップ時])。少数例に基づく結果ではあるが、VBMプログラムの神経認知機能に対する改善効果が介入終了後に遅延して波及する可能性が示唆された。研究代表者の異動によって、研究体制の変更、ならびに、海外の研究協力者との意見交換などが円滑に進まず、開始が遅れることとなった。また、使用機器の変更に伴い、プログラムの修正が必要であった、ということも影響し、データ集積が進まず、予定より進行が遅れることとなった。当センター倫理委員会の承認を経て、VBMトレーニングの実践・効果評価を開始した。さらに、全体に計画が遅れているため、研究期間を繰り越した。

次年度以降の計画は以下のとおりである;結果の解析:それまで得られたデータの詳細な解析を行う。(VBMトレーニング群全体で症状、神経認知機能、社会認知機能、社会的機能、QOLに対する効果検討)関連する学会での発表のほか,論文の作成を行う。精神科リハビリテーション今年度は、昨年度に行えなかった、1導入時の諸検査を施行2VBMトレーニングの実践・効果評価を行い、3結果の解析を目指す。さらには、関連する学会での発表のほか,論文の作成にとりかかる。購入機材の変更と研究協力者への謝金の見直しを要し、当初の支出計画からの差異が生じた。さらに、研究計画が全体に遅れており、研究参加者への謝礼などが未支出である。当初予定していた国際会議への出席を取りやめた。さらに、介入試験の開始を予定していたが、当該年度に開始できなかったため、対象者や研究補助者への謝金の支払いが発生しなかった。これらのために、次年度への繰越が必要となった。本年度に介入試験を開始し、謝金の支払いなどに当てる予定である。
アルツハイマー病の成因における終末糖化物質の関与に関する基礎的研究

本研究では、さらに今までの予備的な研究を発展させ、AGEがアルツハイマー病および、その類縁疾患の原因となるか否か、およびその病態発現機序を解明することを目的とし、一定の成果を上げることが出来た。アルツハイマー病の原因としては、amyroidβprotein(Aβ),apoprotein E(ApoE),tau proteinなどが関与すると考えられている。これらのアルツハイマー病の原因物質とAGEが脳組織の局在を、老人斑、neurofibrillar tangls(NFTs),cerebral amyloid angiopathy(CAA)の病変部位を中心に、アルツハイマー病のみならずprogressive supranuclear palsy,Pick's disease,Guamanian amyotrophiclateralsclerosis/persinson-dementia complexなどの類縁疾患についても検討した。その結果、1)老人斑、CAAでAGEとApoEの局在は一致した。2) AGEはintracellular NFTsに存在し、ApoEはextracellular NFTsに存在した。4)アルツハイマー病類縁疾患においても、アルツハイマー病に認められた老人斑やNFTsに認められたAGEの局在が観察された。以上の結果はAGEがアルツハイマー病やアルツハイマー病類縁疾患においてneuronnの機能不全や細胞死に深く関与していることを示唆すると考えられた。さらに関連する研究として、AGEの特異的蛍光を用いる血液中AGE測定法の研究、ならびにAGE阻害治療薬の作用機序を解明する研究を行った。これらの研究によりAGEはとくに糖尿病性腎症において著しく血中濃度が上昇すること、AGE阻害剤により糖尿病性腎症で上昇するTGF-βの腎での発現が阻止されることを解明した。近年、老化、および糖尿病性慢性合併症の成因として注目されている、蛋白質の非酵素的糖化反応物質,特に、その終末糖化物質(Advanced Glycosylation Endproducts、以下AGEと略す)がアルツハイマー病の病因になっているとする報告がなされている。しかし、AGEの構造体中には、高血糖から形成される構造体のほか、ブドウ糖からよりは脂質の過酸化反応より主に形成されるCMLが報告されている(J Biol Chem271:9982-86,1995)。過去に作成されたAGE特異抗体の多くはCMLを認識するが、CMLの糖尿病合併症に対する意義に関しては否定的報告が提出されている(J Clin Invest,100:839-46,1997)。従って、AGE阻害剤の評価においてはCMLとCML以外のAGE構造体の両者を比較する必要がある。平成9年度には、CMLとCML以外のACE構造体の両者をそれぞれ認識する、CMLおよびnon-CML AGE抗体を作成した。この2種の抗体によりELISAを開発し、生体内のAGE測定を行った。この結果、血液中のCMLとnon-CML AGEには局在や測定値に大きな差異を認め、non-CML AGEが過去2ヶ月の平均血糖値と強い相関が認められたのに比しCMLにおいては平均血糖値、HbAlc値との有為な相関は認めなかった。以上の結果から高血糖に由来するAGEの評価にはnon-CML AGEが重要と考えられた。この詳細について論文投稿中である。従ってアルツハイマー病の病因としてAGEが関与するか否かをnon-CML AGE特異抗体を用い病理組織学的に検討した。アルツハイマー病患者、アルツハイマー病類縁疾患患者(progressive supranuclear palsy,Pick's disease,Guamanian amyotrophiclateral sclerosis/parkinsonism-demetia complex)の脳組織のAGE沈着の有無、局在を検討しアルツハイマー病患者のみならずアルツハイマー病類縁疾患患者にもnon

-CML AGEの沈着を認めた。さらに同時にtau、ubiquitin、Aβに対するモノクローナル抗体を用い、これらの脳組織の免疫組織学的染色を行い、AGE沈着を比較検討中である。本研究では、さらに今までの予備的な研究を発展させ、AGEがアルツハイマー病および、その類縁疾患の原因となるか否か、およびその病態発現機序を解明することを目的とし、一定の成果を上げることが出来た。アルツハイマー病の原因としては、amyroid βprotein(Aβ),apoprotein E(ApoE),tauproteinなどが関与すると考えられている。これらのアルツハイマー病の原因物質とAGEが脳組織の局在を、老人斑、neurofibrillar tangls (NFTs).cerebral amyloidangiopathy(CAA)の病変部位を中心に、アルツハイマー病のみならずprogressive supranuclear palsy,Pick′s disease,Guamanian amyotrophiclateralsclerosis/persinson-dementia complexなどの類縁疾患についても検討した。その結果、1)老人斑、CAAでAGEとApoEの局在は一致した。2) AGEはintracellular NFTsに存在し、ApoEはextra cellular NFTsに存在した。4)アルツハイマー病類縁疾患においても、アルツハイマー病に認められた老人斑やNFTsに認められたAGEの局在が観察された。以上の結果はAGEがアルツハイマー病やアルツハイマー病類縁疾患においてneuronnの機能不全や細胞死に深く関与していることを示唆すると考えられた。この本研究での主要な成果は、病理学研究の代表的雑誌であるAm.J.Pathol誌に報告した。さらに関連する研究として、AGEの特異的蛍光を用いる血液中AGE測定法の研究(Metamolism誌)とAGE阻害治療薬の作用機序を解明する研究(Diabetologia誌印刷中)を行い報告している。
記憶B細胞の迅速で強い抗体産生機構の解明

記憶B細胞の迅速で強い抗体産生機能を調べるために、免疫したマウスで抗原刺激によりシグナリングが起こるB細胞集団を見出した。さらに蛋白性カルシウムプローブCameleonをB細胞に発現させたマウスを作製し、カルシウムシグナリングをモニターできるマウスの系を構築した。記憶B細胞からの抗体産生には、T細胞と同時に、抗原が必要なことから抗原受容体(BCR)を介したシグナリングがその活性化および形質細胞への分化に重要であると考えられていた。免疫記憶を利用したより効率的なワクチン開発のためにも、記憶B細胞による迅速で強い抗体産生の機序を理解する必要があり、そのためには、IgG陽性細胞の活性化、および形質細胞への分化の分子機構を解明するとともに、微小環境による記憶B細胞や形質細胞の空間的制御の解明を目指した。ニワトリのオボアルブミンを抗原としてマウスに免疫し、記憶免疫応答を誘導後、BCRシグナリングを調べた。マウスから骨髄、脾臓のIgG陽性細胞についてカルシウムイオンの動員、MAPキナーゼの活性化などを指標にして、BCRシグナリングを調べたところ、追加免疫1か月後では恒常的にBCRシグナリンが誘導されていた。3か月後では、ナイーブ細胞と同レベルまで活性化状態が戻っており、in vitroでの抗原刺激により、IgM/IgD陽性のナイーブB細胞とよく似たBCRシグナリングが誘導された。追加免疫後3か月では抗原に反応するB細胞は脾臓のみならず骨髄にも多く存在した。骨髄に存在する抗原によりBCRシグナリングが誘導される細胞は形質細胞の細胞表面マーカーであるCD138は陰性であり、B細胞のマーカーであるB220の発現は不均一であった。これらの結果から、これまで脾臓から同定されていた記憶B細胞のみならず、骨髄のこの細胞画分にも記憶B細胞が含まれていると考えられた。免疫記憶を利用したより効率的なワクチン開発のためにも、記憶B細胞による迅速で強い抗体産生の機序を理解する必要があり、そのためには、IgG陽性細胞の活性化、および形質細胞への分化の分子機構を解明するとともに、微小環境による記憶B細胞や形質細胞の空間的制御の解明を目的とした。記憶B細胞のBCRシグナリングを詳細に調べるために、まずマウス細胞株を用いてカルシウムイオンに対するタンパク質性バイオプローブcameleonを用いて抗原によりBCRシグナリングをモニターできる系を構築し、従来のカルシウムイオン指示薬Fluo-4と感度的に比べてもそん色がないことを示した。また、Fluo-4などを細胞内に取り込ませる手間や細胞への影響も排除でき、いったんcameleon遺伝子導入してしまえば、安定してカルシウムイオンの動員を調べることが可能となった。次にcameleon遺伝子を発現するマウスの作製を試みたが、安定して発現するマウスが樹立できなかった。そこで、Creリコンビナーゼが認識するLoxP配列を利用して誘導的にcameleonが発現するマウスの作製を試みた。誘導型cameleon遺伝子全長が導入されたトランスジェニックマウス3系統が得られた。さらにB細胞特異的にcameleonを発現させるために、現在、B細胞特異的にCreリコンビナーゼが発現するCD19-Creマウスと交配中である。記憶B細胞からの抗体産生には、T細胞と同時に、抗原が必要なことからBCRシグナリングがその活性化および形質細胞への分化に重要であると考えられている。記憶B細胞による迅速で強い抗体産生の機序はよくわかっておらず、IgG陽性細胞の活性化、および形質細胞への分化の分子機構、および微小環境による記憶B細胞や形質細胞の空間的制御の解明を目的とし、以下のような成果を得た。I.IgG陽性細胞のin vitroでの活性化の解析IgG陽性細胞(記憶B細胞、長寿命形質細胞)を免疫した正常マウスから分離し、これらの細胞集団について抗原刺激によるシグナル分子の活性化を調べ、特に骨髄に抗原刺激によりシグナル分子の活性化が起こり、長寿命形質細胞へ分化すると推測される亜集団があることを見出した。II.cameleonトランスジェニックマウスを用いたIgG陽性細胞のin vivoでの活性化の解析B細胞のシグナリングを評価するものの1つとしてカルシウムイオンの動員が測定できるように、蛋白性カルシウムプローブcameleonをCre組換え酵素を利用して誘導的に発現することができるコンストラクトを導入した組換えマウスを作製した。さらに、CD19-Creマウスを交配させることによりB細胞特異的にcameleonを発現するマウスを樹立した。このマウスから脾臓B細胞を分離し、フローサイトメーターを用いて、抗原受容体架橋によるカルシウムイオンの動員が測定できる系を構築した。また、生体イメージングにより、脾臓内のB細胞でカルシウムイオンの動員を検出する系を構築し、免疫後増殖したと推測される細胞集団の一部の細胞でカルシウムイオンの動員がみられた。今後どのようなB細胞でカルシウムイオンの動員が起こっているか明らかにする必要がある。
和算を軸とした数学史全般の探究とその歴史的視点を活かした数学教育の実践と研究

研究目的1.和算を軸とした原典の調査,解読を通して数論及び円理研究の流れを解明する.2.原典の精読を通し得られる数学史的視点を活かした授業の実践.研究方法,報告活動原書精読と授業研究,学会での研究活動,図書館等での資料調査を進めた.・東北大学附属図書館を訪れ,焼失されたと考えられていた建部賢弘の『算暦雑考』(写本)を幸いにも探し出すことができた.・全国和算研究大会及び京都大学数理解析研究所研究集会「数学史の研究」において講演・数学会秋期総合分科会及び数学教育学会秋期例会に参加・数学教育の会夏の会,冬の会に参加・清泉女子大学市民講座「和算に親しむ」の講演を担当・筑波大学附属高等学校主催研究会,実践数学教育研究会(東京書籍主催)など新学習指導要領に関する研究会に参加研究成果数学史の専門的な研究と高校の授業研究は直接的な関連が薄いとも考えられるが,数学嫌いを生んでいる現状を鑑み,数学の本質的な意義,良さを伝えるため,数学が拠って生まれ来るその歴史を踏まえた授業研究が必要と思われる.たとえ一時代であれ先人達が築き上げた数学的な実りとそれに至る数学的営みをよく理解した上で教壇に立つことが肝要と考え,歴史的視点を踏まえた授業「数学基礎」を開講し7年,今年度は平成24年度先行実施予定の新学習指導要領に新設された「数学活用」,「数学A」の「整数の性質」及び「数学I」「数学A」の[課題学習]の実践に向けての研究に努めた.数論を軸とした原典の研究成果も,授業に良く還元でき,学生達からも確かな反応を得た.その教育活動における研究成果は「数学教育の会」の冊子で報告,一方,原書研究としては東北大学附属図書館で『算暦雑考』(写本)を発見,その調査成果を基に全国和算研究大会及び数理解析研究所において報告の機会を得た.また,英文による関孝和の数論紹介が近日Springer社から刊行の予定である.研究目的1.和算を軸とした原典の調査,解読を通して数論及び円理研究の流れを解明する.2.原典の精読を通し得られる数学史的視点を活かした授業の実践.研究方法,報告活動原書精読と授業研究,学会での研究活動,図書館等での資料調査を進めた.・東北大学附属図書館を訪れ,焼失されたと考えられていた建部賢弘の『算暦雑考』(写本)を幸いにも探し出すことができた.・全国和算研究大会及び京都大学数理解析研究所研究集会「数学史の研究」において講演・数学会秋期総合分科会及び数学教育学会秋期例会に参加・数学教育の会夏の会,冬の会に参加・清泉女子大学市民講座「和算に親しむ」の講演を担当・筑波大学附属高等学校主催研究会,実践数学教育研究会(東京書籍主催)など新学習指導要領に関する研究会に参加研究成果数学史の専門的な研究と高校の授業研究は直接的な関連が薄いとも考えられるが,数学嫌いを生んでいる現状を鑑み,数学の本質的な意義,良さを伝えるため,数学が拠って生まれ来るその歴史を踏まえた授業研究が必要と思われる.たとえ一時代であれ先人達が築き上げた数学的な実りとそれに至る数学的営みをよく理解した上で教壇に立つことが肝要と考え,歴史的視点を踏まえた授業「数学基礎」を開講し7年,今年度は平成24年度先行実施予定の新学習指導要領に新設された「数学活用」,「数学A」の「整数の性質」及び「数学I」「数学A」の[課題学習]の実践に向けての研究に努めた.数論を軸とした原典の研究成果も,授業に良く還元でき,学生達からも確かな反応を得た.その教育活動における研究成果は「数学教育の会」の冊子で報告,一方,原書研究としては東北大学附属図書館で『算暦雑考』(写本)を発見,その調査成果を基に全国和算研究大会及び数理解析研究所において報告の機会を得た.また,英文による関孝和の数論紹介が近日Springer社から刊行の予定である.
多元合金の規則-不規則構造研究のためのX線(放射光)異常散乱法の開発

X線異常散乱法をより実際的な方法とし、さらに高度化するためには、ふさわしい合金を選び、その実験および解析を通じて方法の確立をすることが重要であることから、以下の4点に関する作業を進め有意義な結果を得た。1.合金試料作成用赤外線加熱炉の製作:回転楕円体鏡面の一方の焦点に赤外線ランプを、他方の焦点に試料を置くように設計された加熱炉を2台向かい合うように設置し最大4kWまで加熱できる。試料温度は約1700°Cに到達し、清浄な合金試料の作成に有力であることが分かった。試料室は真空の外、ガス置換を行うなどができる。2.Cu_2NiPtの示差熱分析:800°Cと600°Cに相変態の存在を示唆するブロードな吸熱ピークを見つけた。前者は規則-不規則変態、後者は2種の規則構造間の変態であると推定される。3.Cu_2NiPtインゴット単結晶におけるX線散漫散乱の検出:CuKα線による単結晶X線回折実験を試みた結果、Cu型面心立方構造を取ることが分かった。また、逆格子の1,0,0および1/2,1/2,1/2規則格子反射点で、半値幅0.3(h)程度に広がった散漫散乱斑点が存在することを見い出した。これは、2元合金との対応で極めて興味深いものである。異常散乱法の適用が重要であることが分った。
地震波初期フェーズから推定される地震の始まり

昨年度は,S-Kモデルを用い,地震の初期破壊過程のソースパラメータを決定する手法を開発した.さらにこの手法を長野県西部地域で観測された高感度・高サンプリングの微小地震の波形データに適用した.時間ウインドウはP波速度波形の初動から最初のピークに至るまでとした.しかし,この方法には地震波の減衰を示すQ_p値を既知としなければならないことに加え,多くの計算時間を要する難点があった.今回はパラメータが波形に対して及ぼす影響の違いとグリッドサーチを組み合わせた手法の利用により計算時間の短縮を行い,時間ウインドウをP波速度波形の初動から1周期に至るまでとすれば,Q_p値を未知数としてもソースパラメータを決定できることが明らかになった.前回と同様の数値実験を行った結果,本手法はSpontaneous ModelとTrigger Modelを判別できる.さらにSpontaneous Modelの場合は初期クラック半径L_0が精度良く決定できる.この手法を長野県西部地域で観測された7つの微小地震(M=0.12.6)に適用した結果,5個の地震はSpontaneous Model,他の2個はTrigger Modelとして判別された.L_0は約39m,最終的なクラック半径Lは約2070mと推定された.また,P波速度波形の最初のピークから1周期に至るまでの時間の観測波形は,いかなるパラメータを与えても,今回のソースモデルでは再現できないことが明らかになった.これらを説明するためには,破壊の停止の仕方について詳細に検討する必要がある.昨年度は,S-Kモデルを用い,地震の初期破壊過程のソースパラメータを決定する手法を開発した.さらにこの手法を長野県西部地域で観測された高感度・高サンプリングの微小地震の波形データに適用した.時間ウインドウはP波速度波形の初動から最初のピークに至るまでとした.しかし,この方法には地震波の減衰を示すQ_p値を既知としなければならないことに加え,多くの計算時間を要する難点があった.今回はパラメータが波形に対して及ぼす影響の違いとグリッドサーチを組み合わせた手法の利用により計算時間の短縮を行い,時間ウインドウをP波速度波形の初動から1周期に至るまでとすれば,Q_p値を未知数としてもソースパラメータを決定できることが明らかになった.前回と同様の数値実験を行った結果,本手法はSpontaneous ModelとTrigger Modelを判別できる.さらにSpontaneous Modelの場合は初期クラック半径L_0が精度良く決定できる.この手法を長野県西部地域で観測された7つの微小地震(M=0.12.6)に適用した結果,5個の地震はSpontaneous Model,他の2個はTrigger Modelとして判別された.L_0は約39m,最終的なクラック半径Lは約2070mと推定された.また,P波速度波形の最初のピークから1周期に至るまでの時間の観測波形は,いかなるパラメータを与えても,今回のソースモデルでは再現できないことが明らかになった.これらを説明するためには,破壊の停止の仕方について詳細に検討する必要がある.Sato and Kanamori(1999)が提案したモデル(以下S-Kモデルと呼ぶ)を用い、地震の初期破壊過程のソースパラメータ(L_0:初期クラックの半径、δ:トリガー係数、Δσ:応力降下量)を決定する方法を開発し、長野県西部地域で観測された高感度・高サンプリングの微小地震の波形データーに応用した。まず、今回開発したインバーションの手法の有効性を確認するため、人工的に作成した理論波形を観測データーとして、どの程度真のパラメータを再現できるか調べた。その結果、地震波の減衰を表すQ_p値を未知数とすると、L_0、δ、Q_pの間にトレードオフの関係が生じ、それらのパラメータを独立に決定することが難しいことがわかった。Q_pを既知とすれば、δ=10^<-2>のSpontaneous Modelに対してはインバーションの結果、δは10^<-5>10^<-1>の範囲に推定され、L_0は10%以下の小さな誤差で決定される。一方、δ=10のTrigger Modelに対してはインバーションの結果、δは>1となり、L_0の値は決定できないことが示された。以上の結果から、今回開発したインバーションの手法によりSpontaneous ModelとTrigger Modelを判別することは可能であり、Spontaneous Modeの場合はL_0が精度良く決定されることが明らかになったこの手法を長野県西部地域で観測された3つの微小地震(M=1.62.6)に適用した結果、1個の地震はSpontaneous Model、他の2個の地震はTrigger Modelとして判別された。Spontaneous Modelに該当する地震の初期クラック半径L_0は約10m、最終的なクラックの半径は約50mと推定された。今後はさらに多くの地震について初期破壊過程のソースパラメータを求め、マグニチュードとの関係、地域変化等について調査する計画である。昨年度は,S-Kモデルを用い,地震の初期破壊過程のソースパラメータを決定する手法を開発した.さらにこの手法を長野県西部地域で観測された高感度・高サンプリングの微小地震の波形データに適用した.時間ウインドウはP波速度波形の初動から最初のピークに至るまでとした.しかし,この方法には地震波の減衰を示すQ_p値を既知としなければならないことに加え,多くの計算時間を要する難点があった.

今回はパラメータが波形に対して及ぼす影響の違いとグリッドサーチを組み合わせた手法の利用により計算時間の短縮を行い,時間ウインドウをP波速度波形の初動から1周期に至るまでとすれば,Q_p値を未知数としてもソースパラメータを決定できることが明らかになった.前回と同様の数値実験を行った結果,本手法はSpontaneous ModelとTrigger Modelを判別できる.さらにSpontaneous Modelの場合は初期クラック半径L_oが精度良く決定できる.この手法を長野県西部地域で観測された7つの微小地震(M=0.12.6)に適用した結果,5個の地震はSpontaneous Model,他の2個はTrigger Modelとして判別された.L_oは約39m,最終的なクラック半径Lは約20-70mと推定された.また,P波速度波形の最初のピークから1周期に至るまでの時間の観測波形は,いかなるパラメータを与えても,今回のソースモデルでは再現できないことが明らかになった.これらを説明するためには,破壊の停止の仕方について詳細に検討する必要がある.ソースパラメータとマグニチュード及び地域変化等との関係については,今回解析した地震から相関は見られなかった.
学習機能を有する積層型マイクロ視角情報処理システム

2次元の半導体イメージセンサと2次元状に配置した増幅器やADコンバータ、プロセッサなどを搭載した集積回路を多層に積層化した新しいマイクロ視覚情報処理システムについて研究した。このシステムでは2次元の画像データを2次元のまま扱うことができるので、超高速の画像処理が可能になる。このようなシステムの有効性を更に高めるためには、システムからの出力データを高速に、かつ効率的に転送することが重要となる。そこで、ニューラルネットワークの学習、連想機能を利用してデータ圧縮、復元することにより、高速に、効率的にデータ転送する方法を提案した。このような学習、連想機能を有する積層型マイクロ視覚情報処理システムの実現を目指して、超並列パイプライン画像処理アルゴリズムとデータ圧縮・復元のための連想回路の検討を行った。また、このような積層型マイクロ視覚情報処理システム実現の鍵を握る新しい三次元集積化技術の開発を行った。この三次元集積化技術を用いて、積層型視覚情報処理システムの基本評価に使える積層型イメージセンサチップを実際に試作し、良好に動作することを確認した。このイメージセンサチップには積層型マイクロ視覚情報処理システムのイメージセンサ回路と増幅回路が搭載されている。実験結果から、明暗比で1000倍の光電変換特性が得られることが確認された。以上のように、三次元集積回路である積層型イメージセンサチップの良好な動作を確認すると同時に積層型マイクロ視覚情報処理システム実現のための基礎的検討を成功裏に終えることができた。学習機能を有する積層型マイクロ視覚情報処理システムを構築することを目的として基本技術の検討を行い、以下のような成果を得た。1.積層型マイクロ視覚情報処理システムのシステム概略設計を行い、性能予測を行った。その結果、性能が2桁以上改善される見通しを得た。2.ニューラルネットワークの基本回路設計・評価を行い、連想動作が可能であることをシミュレーションにより明らかにした。3.積層型マイクロ視覚情報処理システムの試作に必要な積層化技術について、多層実装アライナーを用いてシリコンウェーハを±1μmの精度で位置合わせを行った後、積層化する技術を確立した。4.マイクロマシンの立体加工技術を利用して、プラズマ微細加工装置により多層構造をもつ積層型マイクロ視覚情報処理チップの層間埋め込み配線を形成するための深溝(2μm径、深さ2030μm)を形成する技術と、上下の埋め込み配線どうしを接続するためのメタル・マイクロバンプ技術を確立した。5.積層型マイクロ視覚情報処理システムのための専用マイクロプロセッサを設計し、テストチップを試作して良好な動作を確認した。本研究は、3次元集積回路技術を用いてコンパクトな視覚情報処理システムを実現することをその目的としている。そのためには3次元集積化技術の確立と3次元集積化技術を有効に利用する回路技術の確立が重要である。1. 3次元集積化技術3次元集積化のための各要素技術の詳細な検討を行うとともに、これらを組み合わせた3次元集積化トータル技術の最適化を行った。最適条件を用いて試作したテストチップでトランジスタの良好な動作を確認した。2.視覚情報処理回路の設計平成9年度はレジスター構成に特徴をもつ2次元視覚情報処理チップを試作、評価を行った。そして平成10年度は新たに2チップの設計を行った。2-1全並列型視覚情報処理チップ入力センサー(フォトダイオード)と同数の処理プロセッサを同一チップ上に搭載して全ピクセル同時並列に高速処理が行える視覚情報処理プロセッサを設計した。センサーより入力された信号はコンパレーターにより2値化され1ビットのプロセッサで処理される。各プロセッサは相互に通信を行いながら、SIMD動作する。このプロセッサはプログラムを与えることにより高度の情報処理を自由に高速に処理することができる。2-2人工網膜-V1チップ人の生体に近い構成有する視覚情報処理チップの試作を行った。このチップまず人の網膜を模擬し肝体細胞回路、水平細胞回路、双極細胞回路、ガングリオン細胞回路より構成される。さらにより高度な情報処理を行うため脳の後頭葉の視覚情報処理部位であるV1野を模擬した回路も搭載している。このV1野モジュルは単純細胞回路、複雑細胞回路、超複雑細胞回路より構成され、画像認識の最も基本である線分の抽出とその線分の角度認識を高速に行うことができる。

上記、2つのチップは既に大規模集積システム設計教育センター(VDEC)を通して試作を始めており、平成11年度中に評価ができる予定である。学習機能を有する積層型マイクロ視覚情報処理システムを試作する上で最も重要となる3次元集積化システムの開発を中心に研究を進めた。三次元集積化システムを実現する上で重要である埋め込み配線形成技術、ウエーハ薄層化技術、バンプ形成技術、ウエーハ張り合わせ技術、位置合わせ技術の5つの要素技術を確立した。さらにこれら要素技術を用いてマイクロ視覚情報処理システムのテスト回路を試作、積層したテスト回路が動作することを確認した。積層マイクロ視覚情報処理システムのテスト回路として2層からなる光センスアンプ回路を試作した。光センスアンプ回路に三次元構造を利用した場合、通常の二次元センサ回路と比較して、周辺回路を下層のウエーハに形成、センサのみを上層のウエーハに形成できるために、非常に大きな開口比を得ることが出来る。特にリアルタイム画像処理においては、その扱う情報が膨大であることから、高度な並列処理が必須であり、三次元集積回路は、これに最も適した構造を持っているといえる。今回試作してテスト回路では上層に光センサーとしてフォトダイオード、その下層にセンスアンプ回路を形成した。上層のフォトダイオードと下層のセンスアンプ回路とは埋め込み配線、バンプを介して接続されている。SEM断面写真からこの構造を良好に作製できたことを確認し、垂直配線を通してフォトダイオードの特性、トランジスタ特性を測定したところ良好な結果を得ることができた。さらに上層のフォトダイオードと下層のトランジスタを用いた二層の光センスアンプ回路を評価したところ、光の入力強度に応じた出力電圧を得ることができており、光センスアンプ回路として良好に動作することを確認した。このように積層型マイクロ視覚情報処理システムを実現するための3次元集積回路技術を確立することに成功した。
アジア途上国沿岸域におけるダイオキシン類の汚染実態と歴史トレンドの解明

前年度に実施した化学分析とバイオアッセイによる統合評価手法の結果、アジア沿岸域に海洋起源と考えられる臭素化ダイオキシンが存在する可能性が示された。この仮説を実証するため、平成22年度には、アジア沿岸域のイガイを対象とした臭素化ダイオキシンの化学分析を試みた。分析の結果、全ての検体から比較的高濃度の低臭素化ダイオキシン(1-4臭素化体のPBDD/DFs)が検出された。5臭素化体以上のPBDD/DFsはいずれの検体からも検出されなかった。とくにT3BDDs(137-, 138-TriBDD)の濃度が高く、その同属体パターンからイガイに蓄積する臭素化ダイオキシンの大半は海洋起源であることが示唆された。さらに、イガイから高濃度で検出された海洋起源の臭素化ダイオキシン、137-、138-TriBDDのダイオキシン様活性を評価するため、137-および138-TriBDDの標準試料を入手後、多段階希釈溶液を作成し、DR-CALUXアッセイを用いたそのダイオキシン様活性の評価を実施した。その結果、137-、138-TriBDDいずれの臭素化ダイオキシン異性体に関しても比較的高いダイオキシン様活性を有することが判明し、海洋起源の低臭素化ダイオキシン類が未知のAh受容体(AhR)アゴニストの一つであることが示された。本研究により、アジア沿岸域には人為起源のみならず海洋起源の臭素化ダイオキシンが存在し、それらがダイオキシン様活性を示すことが判明した。これら化合物の残留量、分布、DR-CALUX活性に関する本研究の成果は、魚介類摂取を通したダイオキシン様活性物質のヒト曝露リスクを評価する有用な基礎情報を提供した。平成21年度は、ダイオキシン類汚染の空白地帯であるアジア途上国の沿岸域に着目し、二枚貝のイガイを指標生物としてその実態解明を試みた。ダイオキシン類の分析として、塩素化ダイオキシン類の化学分析とダイオキシン様化合物の総量の把握に有用なDR-CALUXバイオアッセイを実施し、両手法の結果を統合的に評価した。分析の結果、全ての試料から塩素化ダイオキシン類(PCDD/Fs及びdioxin-like PCBs)が検出され、その汚染は広くアジアの沿岸域に拡大していることが判明した。イガイから検出されたダイオキシン類の濃度は、工業地域・都市部など人間活動の活発な地域で高く、焼却施設や農薬の不純物、PCB製剤など周辺地域におけるダイオキシン類の発生源の存在が示唆された。イガイから検出されたTEQs濃度は香港で最高値が得られ、カンボジア、フィリピン、韓国、日本、インドネシアでも相対的に高い濃度を示した。とくに、カンボジア、フィリピンなどのアジア途上国沿岸域から、日本などの先進諸国に匹敵もしくは上回るレベルの塩素化ダイオキシン類が検出された事実は注目すべきであり、魚介類を摂取するヒトの健康リスクの視点から、今後より詳細なダイオキシン汚染の実態調査が必要なことが示された。次いで、アジア沿岸域に残留する塩素化ダイオキシン類以外のダイオキシン様化合物の総量とそのリスクを包括的に理解するため、一部のイガイ試料を対象にして、DR-CALUXアッセイを試みた。その結果、全ての試料において活性が認められ、そのレベルはいずれの国・地域に関しても化学分析値より高い値を示した(2.5-31倍)。これらの結果から、WHOによって毒性等価係数TEFが定められた塩素化ダイオキシン類以外に、AhRとの結合性を示す化合物がアジア沿岸域に相当量残留することが示唆された。本研究により、途上国を含むアジア沿岸域のダイオキシン類汚染の実態の一部が明らかになった。
地下水温度コントロールによる創・省エネルギー型廃水処理システムの構築

本研究では、有機性廃水を処理可能な低温(20°C)UASB反応器と常温DHS反応器を組み合わせた高効率排水処理システムの開発を目的として、醤油製造実廃水を対象として連続処理実験を行った。また、処理の最適化を目的とした天然鉱物添加による各種基質のメタン生成活性試験を実施し、天然鉱物のメタン生成速度への影響などを評価した。醤油実廃水を処理対象としているUASB反応器内でNa+が上昇した場合におけるUASB反応器内保持汚泥の性状把握のため、Na+存在環境下におけるUASB反応器内汚泥のメタン生成活性試験を行った。セラムバイアル内に、サンプリングした汚泥とNa+源としてNaClをそれぞれ0、2、4、6、8 g/Lとなるように調整し添加した。基質は水素と酢酸とした。Na+が存在しない状態では、水素基質及び酢酸基質ともに2.1 gCOD/gVSS/dであった。一方で、Na+濃度が2 g/Lの状態では、水素基質では2.1 gCOD/gVSS/dと変化が認められなかったが、酢酸基質では0.9 gCOD/gVSS/dと50 %以上低下した。Na+濃度阻害によってメタン生成量が通常の50 %まで低減する濃度であるIC50は5.6-53 g/Lの範囲であるが、それより低い濃度で影響が確認された。4、6、8 g/Lの場合でも同様に、水素基質では2.3、2.1、2.5 gCOD/gVSS/dと低下の兆候は見られなかったが、酢酸基質ではそれぞれ0.6、0.5、0.3 gCOD/gVSS/dと大幅な低下を示した。処理の最適化を目的とした天然鉱物添加による各種基質のメタン生成活性試験においては、対象系と比較して、シントロフが基質として利用するイソロイシン、2-メチル酪酸、プロピオン酸を用いた培養系において、メタン生成速度の向上が確認された。醤油製造実廃水を対象とした低温(20°C)UASB反応器と常温DHS反応器を組み合わせたシステムにより連続処理実験を継続している。また、Na+存在環境下におけるUASB反応器内汚泥のメタン生成活性試験によるUASB反応器内のグラニュール汚泥のメタン生成活性値の把握など一定のデータ収集ができている。処理の最適化を目的とした天然鉱物添加による各種基質のメタン生成活性試験においても、対象系と比較して、シントロフが基質として利用するイソロイシン、2-メチル酪酸、プロピオン酸を用いた培養系において、メタン生成速度の向上が確認できたことなど一定の成果は上がっている。構内に設置されている地下水温の測定など継続して行っている。醤油製造過程の珪藻土ろ過から排出される醤油製造廃水は透明度が低く、有機物濃度(約100,000 mgCOD/L以上)および塩濃度が高い、特有の臭いを発する有機性廃水であり、再利用はほとんど行われていない実廃水に対して、温度管理に地下水を利用し、20°Cの低温制御したUASB-DHSシステムによる適正な運転管理方法を連続処理により確立する。低温UASB-DHSシステムの連続処理特性を評価するために毎日、水温、pHやECなどを測定し、システムの運転状態を確認する。また、週に2回、水質分析(SS、BOD、COD、アニオン・カチオン濃度、窒素化合物、硫黄化合物、酢酸・プロピオン酸など有機酸、アミノ酸)を行い、処理状況を把握する。また、COD収支を把握するため、COD濃度以外に発生バイオガスのメタンガス濃度を測定し、有機物収支を算出し、エネルギー回収量を算出し、評価する。また、運転条件毎にUASBおよびDHS内部の汚泥量を測定し、余剰汚泥量発生量を算出し、低温条件下における汚泥発生量を調査し、持続的にUASB-DHSシステムが運転可能か評価する。本研究では、醤油製造廃水を処理可能な低温(20 °C)UASB反応器と常温DHS反応器を組み合わせた高効率廃水処理システムの開発を目的として、醤油製造実廃水の連続処理実験を行い、その処理性能の評価を行った。UASB反応器の液容積及びDHS反応器のスポンジ容積はそれぞれ7.0L、20.8Lとした。UASB反応器の槽内は20°Cに制御し、DHS反応器は無加温とした。UASB反応器の植種汚泥は低温条件(20 °C)で模擬醤油製造廃水を塩濃度約3.5gNa+/L、流入COD濃度6,500±900mgCOD/L及びUASB反応器のCOD容積負荷26±3.6kgCOD/m3/dの条件下において87±7%のCOD除去率を達成しているUASB反応器のグラニュール汚泥を用い、DHS反応器には下水処理場の返送汚泥を用いた。本研究では、実際の醤油製造工場から発生した醤油製造廃水を水道水で約25-16倍に希釈して供給COD濃度を調整し使用した。醤油製造廃水はpH4.8程度の酸性廃水であることから、メタン発酵の至適pH範囲6.5-8.2の範囲内に調整するために、供給廃水のpHを24%濃度のNaOHを用いてpHが6.5以上になるように適宜投入した。

連続処理実験の結果より、本システムは、UASB反応器におけるCOD容積負荷29±5.0kgCOD/m3/d、流入COD濃度7,800±940mgCOD/L、流入Na+濃度約4g/Lの条件下で、UASB反応器及びDHS反応器でのCOD除去率はそれぞれ、72±4.1%、81±1.3%であった。また、一時的にUASB反応器でのCOD除去率が低下してもDHS反応器による安定的な後段処理が可能であった。醤油製造実廃水の連続処理実験では、UASB反応器におけるCOD容積負荷29±5.0kgCOD/m3/d、流入COD濃度7,800±940mgCOD/L、流入Na+濃度約4g/Lの条件下で、UASB反応器及びDHS反応器でのCOD除去率はそれぞれ、72±4.1%、81±1.3%であったことなど連続処理実験データは取得できている。また、連続処理実験中の各反応器から微生物サンプルを取得し、UASB及びDHS反応器内の微生物の解析等を行っている。また、Na+が上昇した場合におけるUASB反応器内保持汚泥の性状把握のため、Na+存在環境下におけるUASB反応器内汚泥のメタン生成活性試験を行い、データの取得や校内に設置されている地下水ポンプの水温を定期的に測定し、反応器の加温に使用することが可能か検討を行っている。本研究では、有機性廃水を処理可能な低温(20°C)UASB反応器と常温DHS反応器を組み合わせた高効率排水処理システムの開発を目的として、醤油製造実廃水を対象として連続処理実験を行った。また、処理の最適化を目的とした天然鉱物添加による各種基質のメタン生成活性試験を実施し、天然鉱物のメタン生成速度への影響などを評価した。醤油実廃水を処理対象としているUASB反応器内でNa+が上昇した場合におけるUASB反応器内保持汚泥の性状把握のため、Na+存在環境下におけるUASB反応器内汚泥のメタン生成活性試験を行った。セラムバイアル内に、サンプリングした汚泥とNa+源としてNaClをそれぞれ0、2、4、6、8 g/Lとなるように調整し添加した。基質は水素と酢酸とした。Na+が存在しない状態では、水素基質及び酢酸基質ともに2.1 gCOD/gVSS/dであった。一方で、Na+濃度が2 g/Lの状態では、水素基質では2.1 gCOD/gVSS/dと変化が認められなかったが、酢酸基質では0.9 gCOD/gVSS/dと50 %以上低下した。Na+濃度阻害によってメタン生成量が通常の50 %まで低減する濃度であるIC50は5.6-53 g/Lの範囲であるが、それより低い濃度で影響が確認された。4、6、8 g/Lの場合でも同様に、水素基質では2.3、2.1、2.5 gCOD/gVSS/dと低下の兆候は見られなかったが、酢酸基質ではそれぞれ0.6、0.5、0.3 gCOD/gVSS/dと大幅な低下を示した。処理の最適化を目的とした天然鉱物添加による各種基質のメタン生成活性試験においては、対象系と比較して、シントロフが基質として利用するイソロイシン、2-メチル酪酸、プロピオン酸を用いた培養系において、メタン生成速度の向上が確認された。醤油製造実廃水を対象とした低温(20°C)UASB反応器と常温DHS反応器を組み合わせたシステムにより連続処理実験を継続している。また、Na+存在環境下におけるUASB反応器内汚泥のメタン生成活性試験によるUASB反応器内のグラニュール汚泥のメタン生成活性値の把握など一定のデータ収集ができている。処理の最適化を目的とした天然鉱物添加による各種基質のメタン生成活性試験においても、対象系と比較して、シントロフが基質として利用するイソロイシン、2-メチル酪酸、プロピオン酸を用いた培養系において、メタン生成速度の向上が確認できたことなど一定の成果は上がっている。構内に設置されている地下水温の測定など継続して行っている。