hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脳のモデルを用いた自己生成音抑制機能を備えた聴覚機能の研究

前年度に報告したように、ロボットの耳として2本のマイクロフォンを使用し、2チャンネル入力から音源定位や音源分離をする応用を考えると、自己生成音抑制機能は、単体の聴覚機能としては機能するだけでは不十分であり、両耳間での位相差や強度差に影響を及ぼさない必要がある。とくに、自己生成音抑制機能は、位相差、に対しては線形変換でないと、両耳間位相差から音源定位をするのが極めて難しくなる。2年目は、昨年度に引続きノイズレベルの閾値の制御をモデルベースで行う方法に焦点を絞り、研究を進めた。1.ロボットの耳の形状による影響-科学技術振興事業団北野プロジェクト作成のSIG(FRPで作成された頭と一体化した耳朶)、SIG2(合成樹脂でできた医学用の外耳道モデルの耳朶、合成樹脂シートを皮膚として装着)、大阪大学石黒教授グループ開発の人間の外見をしたReplie(耳朶はSIG2と同じ、本体そのものがシリコン)の3種類のロボットを用いて実験を行い、提案する手法の有効性を確認した。2.頭部音響伝達関数の測定-従来の実験環境よりも3倍以上広い新しい実験環境で、縄張り理論に基づき「親密距離(【less than or equal】50cm)」「個人距離(【less than or equal】1m)」「社会距離(【less than or equal】2m)」「公衆距離(2m)」に分けて頭部音響伝達関数を測定し、各距離でノイズレベルの閾値への影響、さらに、残響の影響について検討を行った。初年度は、設備の充実を行うとともに、「自己生成音の収録とモデルベースの構築」、および、「教師あり学習による自己生成音の予測と抑制機能」に焦点を絞り、研究を進めた。1.設備の充実-医学用に使用される外耳道モデルをロボット用の耳として使用することにし、また、ロボットの耳への音響的影響を調べるために、音響伝達関数測定システムを導入した。ただし、ロボット本体は和歌山大学で構築されるものを借用することになっているが、機構部の設計が遅れており、未納入である。そのため、科学技術振興事業団北野プロジェクトの上半身ロボツトを使用した。2.自己生成音の収録とモデルベースの構築-ロボット内に設置された1対の内部音収録用マイクロフォンと1対の外部音収録用マイクロフォンを使用し、ロボットの動作に伴うモータノイズやロボットの外装から発生するさまざまな音を収録し、それらからロボットの動きから生じる自己生成音のモデルを構築した。3.教師あり学習による自己生成音の予測と抑制機能-上記のモデルベースを使用し、ロボットの取ろうとする挙動から発生するであろう自己生成音を予測し、外部音収録用マイクロフォンから自己生成音の影響を抑制する機能を実現した。具体的には、挙動から推定されれる予測信号を、実際に内部マイクロフォンから得られる音を基に修正し、外部音収録用マイクロフォンに回り込む自己生成音の影響を求め、スペクトル減算によって、自己生成音を抑制する機能を実現した。本手法での内部発生音抑制機能は、単体の聴覚機能としてはうまく機能することを確認した。しかし、本手法では、左右の耳への影響が異なるので、両耳間位相差や強度差が正しく求まらず、音源定位ができないという問題が発生することが判明した。このような問題から音響と画像の定位情報レベルでの情報統合が難しくなるので、情報統合のためには、ノイズレベルの閾値の制御をモデルベースで行う方法により解決をしている。
学校教育の中で身の周りの自然放射能ラドンの実測からPAを実現する試み

パッシブ型のラドンガスモニタを用いて茨城工業高等専門学校の各教室と学生の自宅の寝室のラドンの濃度測定を行った。別に長野県の伊那谷断層(活断層)沿いの箕輪町,伊那市,高遠町,駒ヶ根市と東筑摩郡波田町の民家のラドンの濃度の予備測定を行った。ラドン濃度の測定値の信頼性を確認するため,従来より使用していた長瀬ランダワー社製のラドトラックと、名古屋大学飯田先生の開発されたアロカ製の静電捕集型ラドンモニター、及び科学技術庁放射線総合医学研究所の土居雅広先生が開発され、日本の民家のラドン濃度の全国調査に使われたパッシブ型のラドン/トロン弁別測定型の3種類の測定器を茨城工業高等専門学校内の定点の観測点に吊し、実環境における測定器の測定値の相互比較をおこなった。また、主たる測定器である長瀬ランダワー社製のラドトラックについては、アメリカ合衆国のEMLのラドン濃度校正用のチェンバーで検出器ごとの測定値の再現性の試験を行った。茨城工業高等専門学校の居住空間で最もラドン濃度の高い電子計算機教育センターについては、科学技術庁放射線総合医学研究所の人間・環境部門のラドン比較グループ(藤元憲三室長)と共同で夏期休暇と3月の期末休暇中に各種α,β,γ線測定器,ラドンWLメーター等を並べて、室内のラドン濃度のほか、f_p(自由ラドン分率)等の測定を行った。茨城工業高等専門学校の電子計算機教育センターのラドン準度は、空調機を作動させないときは、300Bq/m^3[EEF(平衡等価濃度)]を越える事を改めて確認した。この値は、突出したものではなく、我々が行った小学校のラドン測定(全国初)でも放送スタジオ等の気密性の高い空間で同じ程度の値を得ており、今まで学校のラドン濃度のデーターが皆無のため知られていないだけで、新しい気密性の高い校舎の気密性の高い特別教室ほどこのような傾向が見いだされると予想される。全国調査が望まれる。全国調査が望まれる。パッシブ型のラドンモニタを用いて茨城工業高等専門学校の各教室と学生の自宅の学生の寝室のラドン濃度の測定を行った(約200軒)。別に長野県の伊那谷断層沿いの南箕輪村、伊那市、駒ケ根市、阿智村の民家のラドン濃度の予備測定を行った。学生に自然放射線に対する関心を惹起させた。従来、民家のラドン濃度の全国データとしては、科学技術庁放射線医学総合研究所(以下放医研)の小林定喜博士等の、全国の高等学校の理科教員の住宅6300軒(1985年-1991年)のデータが唯一のもので、これが国連科学委員会報告においても日本のデータとして採用されてきた。中央値23Bq/m^3,都道府県別では19-57Bq/m^3。ところが、我々のデータでは、茨城県の民家のラドン濃度の中央値は放医研のデータの1/2以下であった。我々はデータの乖離の原因として、機器の違いや測定方法の差ではなく、モニターを設置する家庭の生活様式(含む家屋構造・材質)の違いによることを主張してきた。分析研では、放医研の土居雅広博士の開発したラドン/トロン弁別測定型のパッシブモニタを用い1994年-1996年に全国の民家のラドン濃度の再調査を行い1996年12月に結果が発表された。

全都道府県で約20軒ずつ測定し、合計899軒のデータから、中央値は11.7Bq/m^3であった。地域別では、関東地方は更に低く、9.7Bq/m^3で、我々のデータとほぼ一致する。居住空間のラドン濃度の測定について、現在まで日本には測定方法の標準も、標準濃度のラドンガスも無い。実居住空間でのラドン濃度のデータのクロスチェックを行うため、現在、放医研人間環境研究部の専門家と共同で、茨城工業高等専門学校の各教室(一般教室・実験室・事務室・図書館・計算機センター)のラドン濃度を、3種類のパッシブ型ラドンモニタ((1)長瀬ランダウア社製ラドトラック,(2)放医研土居博士開発のラドン/トロン弁別測定型パッシブモニタ,(3)名古屋大学原子核工学科飯田博士開発の静電モニター)の同時比較測定を行っている。また、カナダPyron社の線量の校正されたラドンガスソースを入手し、検出器自体の校正も試みている。バッシブ型のラドンガスモニタを用いて茨城工業高等専門学校の各教室と学生の自宅の寝室のラドンの濃度測定を行った。別に長野県の伊那谷断層(活断層)沿いの箕輪町,伊那市,高遠町,駒ヶ根市と東筑摩郡波田町の民家のラドンの濃度の予備測定を行った。ラドン濃度の測定値の信頼性を確認するため,従来より使用していた長瀬ランダワ-社製のラドンラックと、名古屋大学飯田先生の開発されたアロカ製の静電捕集型ラドンモニター、及び科学技術庁放射線総合医学研究所の土居雅広先生が開発され、日本の民家のラドン濃度の全国調査に使われたバッシブ型のラドン/トロン弁別測定型の3種類の測定器を茨城工業高等専門学校内の定点の観測点に吊し、実環境における測定器の測定値の相互比較をおこなった。また、主たる測定器である長瀬ランダワ-社製のラドトラックについては、アメリカ合衆国のEMLのラドン濃度校正用のチェンバーで検出器ごとの測定値の再現性の試験を行った。茨城工業高等専門学校の居住空間で最もラドン濃度の高い電子計算機教育センターについては、科学技術庁放射線総合医学研究所の人間・環境部門のラドン比較グループ(藤元憲三室長)と共同で夏期休暇と3月の期末休暇中に各種α,β,γ線測定器,ラドンWLメーター等を並べて、室内のラドン濃度のほか、fp(自由ラドン分率)等の測定を行った。茨城工業高等専門学校の電子計算機教育センターのラドン濃度は、空調機を作動させないときは、300Bq/m^3[EEF(平衡等価濃度)]を越える事を改めて確認した。この値は、突出したものではなく、我々が行った小学校のラドン測定(全国初)でも放送スタジオ等の気密性の高い空間で同じ程度の値を得ており、今まで学校のラドン濃度のデーターが皆無のため知られていないだけで、新しい気密性の高い校舎の気密性の高い特別教室ほどこのような傾向が見いだされると予想される。全国調査が望まれる。
つららの表面波形成機構の解明と鍾乳石形成過程への応用

氷柱表面のモデル作成とその周辺の数理、および、実験観測を行った。氷柱の表面の問題については、理論的に表面張力を取り込むと実験事実を再現できないことがわかった。今後、近似の改良、空気層の流れ、水の流れの非一様性などが重要な因子になると考える。一方で、Uenoのモデルではうまく説明ができるとされているが、彼の用いた固液界面での境界条件、気液界面での境界条件はともに、物理的に納得のできるものではない。また、気泡の上昇がその実証的な根拠になっているが、気泡のような急勾配での凸凹の移動は全く観測されていない。これは作成実験でも、また、偏向板による観測でも同じである。以上のことから、氷柱の形態形成の問題は、まだまだ未解決であると考えなければならない。この研究は今後も引き続いて行う予定である。次に、周辺の数理についてであるが、表面張力そのものに対する統計力学的記述、液体の表面張力の計測の問題、表面張力と曲率に絡む雪の形態の問題、Phase Field Modelと通常の理論との関連性の問題、結晶成長、流体、素粒子論にまたがる数理的なモデルの解析を行ってこれを発表した一方、北海道内の洞窟において、氷旬を観測し、そこに生じる凸凹が太さに強い相関があることを示した。この問題については研究途上である。さらに、沖縄、および岩手県のいくつかの洞窟での観測を行い、カーテン石の縁に、数理解析可能な形態を発見した。これもまた現在、現在研究の途中である。ツララの表面不安定性理論の研究において最大の問題点は、表面張力である。表面張力はツララ表面を流れる水膜の厚さに変化をもたらし、不安定性を引き起こすが、その不安定性は短波長でも抑えることができず、このために実験で観測される波長を理論的に得ることができない。以前の理論では、不安定性をラプラス場に、安定性を流体に求めたが、表面張力のもたらす不安定性は予想以上に大きく、短波長での安定性を維持できないことがわかった。この短波長で安定性をもたらす因子を仮定して、モデルを作るといった理論的作業を繰り返している。一方で、水の表面張力の静的、および動的な性質を研究することにした。水の表面張力の値は未だに理論的に得られていない。その理由は水が非常に強い双極性液体であることに由来しており、その強さゆえに、通常の双極子・双極子相互作用を近似する方法が用いられない。このために統計力学において新しい近似方法を開発し、水のダイナミカルな表面張力を求めることに成功し、現在レフェリーとやり取りの最中にある。実験研究については、昨年夏からの実験装置の開発改良、および、この3月に現実のツララ表面のその場観察を行ってきたが、特に新しく理論を発展させる材料は今のところ得られていない。この間の研究に関する論文は雑誌にはまだ発表されていないが、研究会と学会での発表を行った。1)日本結晶成長学会2004年8月2)北海道大学低温科学研究所研究会2005年2月理論面において大きな進展は見られない。問題はやはり表面張力であり、ツララ表面を流れる水膜の厚さに変化をもたらし、不安定性を引き起こすが、表面張力のもたらす不安定性は予想以上に大きく、短波長での安定性を維持できないことがわかる。実験研究については、実験室内でのつららの観測実験のデータを蓄積しつつある。これによって波長1cmの初期の揺らぎは、垂れ落ちる水滴の大きさ(水の毛管長×31cm)によるものであることが確認された。この揺らぎの大きさは予想以上に目に見えるほど大きく、このような大きな揺らぎが、側面を流れる水によって整形作用を受けて比較的綺麗な波模様になる理論の構築は困難が予想される。この困難の解決と、つらら先端部位の水滴と氷の成長に関するシミュレーションを考えている。

一方で、この2月に大滝村の洞窟に調査に入って、つららと似ているが、上から滴り落ちる水が下で凍り、上に向かって伸びる氷旬の観測を行った。この氷旬についても表面波が観測されるが、こちらはその波長が太さと相関があって、きわめて興味深い。この間の研究に関する論文は雑誌にはまだ発表されていないが、研究の枝葉に相当する部分について、研究会と雑誌での発表を行っている。表面張力について1)マイクログラビティー応用学会2005年11月曲率について2)北海道工業大学紀要2006年3月つららの表面不安定に関して実験からの示唆を得るべく、今年度は実験的研究を主に行った。我々の理論に表面張力を取り込むと、つらら表面を流れる水膜の厚さに変化をもたらし、流体による短波長の抑制効果を維持できないことがわかる。さらに凸部分の下方では水膜の厚さが薄くなるためにそこでの温度勾配が大きくなり、凸凹は下方に移動する。これに対して、表面張力の取り込みによって、実験結果に一致する波長が得られ、さらには凸凹が上方に移動するという趣旨の理論の論文が他者から提出されている。この論文の近似の方法は怪しいのだが、つららの断面写真からつらら内にある気泡が中心線から動径方向に斜め上方に分布しているのが観測されており、これはつららが太くなるにつれて、凸凹が上方に移動していることを示唆しているように見える。これをもってこの論文は正当性を主張しているのであるが、気泡の上昇が果たして凸凹の上昇を意味しているのかどうかという点は全く明らかではない。今回の実験的研究では、つららの成長過程をビデオ撮影し、また、自然界に存在するつららの断面の偏光板観測によって、(1)凸凹が上昇するような現象は実験で観測されない(2)つらら内部の多結晶の偏光板観測によって、それぞれの単結晶は凸凹の部分で上方に成長しているようには見えないという二点を明らかにした。しかしながら、この点については、理論とあわせての発表を考えており、公表は対応する理論が出来たうえで行いたいと考えている。次に、つらら表面の形態によく似た現象を鍾乳石に見出した。当初は石筍やつらら石の周りの周期構造を考えたが、観測によって、どちらもはっきりした周期構造が見出せなかった。しかしながら、カーテン石と呼ばれる、ある種の鍾乳石のすそに、きわめてはっきりした周期構造が発見された。この周期は、水の毛管長と同じ大きさのオーダーであり、理論の構築は大まかに予想が立ち、現在計算中である。計算終了まで、しばらく時間が必要。
LHCf実験におけるTeV領域での中性Kメソンの観測、および中性K/pi比の測定

本研究では、LHCにおける√s=7TeV陽子陽子衝突より生成される超前方π0およびK0sを観測した。観測データを用いてπ0横運動量分布を求めた。また4γより再構成した不変質量がK0s静止質量と一致する点を確認した。本研究は、LHCf実験において中性Kメソンおよび中性パイメソンを観測し、TeV領域での中性K/パイ事象数比を測定する事を主な目的とする。この測定により、一次宇宙線と大気の衝突で生成されるK/パイの事象数比に依存した、大気ニュートリノフラックスの電子ニュートリノ/ミューニュートリノ事象数比を高精度で決定することが可能となる。最終年度は、まずLHCf検出器の電磁シャワー観測特性をより正確に把握するため、2007年にCERN-SPS加速器において行った電子ビームテストでの実験データを解析した。特にLHCf検出器に数百GeVの電子が入射した際の、電子入射位置同定やエネルギー再構成精度を精密に見積もった。また、この特性を検出器シミュレーションに反映させ、これまで以上に高精度のモンテカルロシミュレーション生成を達成した。次に、sqrt(s)=7TeV陽子-陽子衝突データを解析し、陽子ビーム衝突点より最前方へ生成された中性パイオンのラピディティ分布と横運動量分布を導いた。中性パイオン横運動量分布はK/パイ事象数比測定の基準スペクトラムに相当する物であり、この解析でK/パイ比測定の土台が完成したと言える。さらにこの横運動量分布は、高エネルギー宇宙線-大気原子核衝突により生成される空気シャワーの発達を理解する上で欠かせない情報であり、今後の空気シャワーシミュレーションの精密化に大きく貢献出来る。最後に、中性Kメソン解析をシミュレーションと実験データの双方を用いて行った。LHCf実験で観測できるKメソンは、生成点から崩壊までに数十m飛行するので、その崩壊ヴァーテックスを不変質量の制限を組み込んだLikelihood法を用いて同定している。シミュレーションおよびデータの双方でLikelihood法が正常に作動する事を確認した。今後は中性Kメソンのエネルギーおよび横運動量分布の導出を行う。本研究はLHCf実験において中性K中間子および中性パイ中間子を観測し、TeV領域での中性K/パイ中間子事象数比を測定する事を主な目的としている。平成23年度は、LHCにおける陽子陽子衝突データ(衝突エネルギーは7TeV)を用いたガンマ線解析から開始した。この解析はまずパイ中間子崩壊から生成されるガンマ線を単独で解析する事によって、検出器に起因する系統誤差やガンマ線の事象再構成性能等を確認する意味合いを持つ。なお7TeVという高エネルギーハドロン相互作用から生成されたガンマ線を超前方領域で観測した例は世界初であり、宇宙線物理のほか高エネルギー素粒子物理の観点からも重要な意味を持つため、ガンマ線事象解析を投稿論文として発表した(Phys. Lett. B 703 (2011) 128-134)。その後、中性パイ中間子の解析に移った。ここではパイ中間子崩壊から生成される二つのガンマ線の同時再構成が課題となるが、これも問題なく完了し申請者が代表となり日本物理学会で結果を発表している(日本物理学会、弘前大学、2011年9月)。最後に(1)検出器特性や事象再構成アルゴリズムが原因となって起こる横運動量スペクトラムの歪みを補正する手法(Unfolding)を確立し、さらに(2)パイ中間子横運動量スペクトラムに影響を及ぼす系統誤差の見積もりも終了したため、パイ中間子の横運動量スペクトラムを申請者が国内学会および国際会議で発表した(日本物理学会、関西学院大学、2012年3月およびUHECR2012シンポジウム、CERN、2012年2月)。平成23年度は合計3週間程度イタリアに滞在し、その間イタリア側の検出器担当者であるO. Adriani氏やA. Tricomi氏と共同で事象再構成アルゴリズムの開発も行っている。結果、申請者が日本で開発したアルゴリズムと同等の性能を獲得している。平成23年度の研究計画は主に中性K中間子、パイ中間子の観測を目的とした(1)検出器シミュレーションの高度化、(2)事象再構成アルゴリズムの開発、の2点である。(1)に関しては、まずLHCf実験が2007年にCERN-SPS加速器において取得した電子ビームデータの解析を行った。ここではLHCfカロリメータから漏れだす電磁シャワー量の見積もりを実験データとシミュレーション間で比較し、シミュレーションがデータを再現出来ていない部位を明らかにした。最終的に検出器シミュレーション内のパラメータを変更しデータとシミュレーションの再現性を向上させている。(2)に関しては、申請者が合計3週間イタリアへ滞在し、イタリア側の検出器担当者(O. Adriani氏、A. Tricomi氏)と共同で事象再構成アルゴリズムの開発を行った。結果的に目標とした精度を達成しており、2個のガンマ線からパイ中間子の静止質量を再構成する事にも成功している。さらに事象再構成の高度化以外にもガンマ線解析、パイ中間子解析結果をまとめ投稿論文や国際会議等で発表している。これらは当初の予測を超える進捗であり本研究は概ね順調に進展していると言える。平成24年度は平成23年度の成果に基づき、いよいよ中性K中間子の再構成に移行する。

中性K中間子は2個の中性パイ中間子に崩壊し、最終的に4個のガンマ線へ崩壊する。4個のガンマ線を再構成するアルゴリズムは平成23年度に完成しているが、そこからK中間子の質量を導くためにはK中間子の静止質量で制限をかけたフィッティング(所謂mass constrained fit)が必要になる。このフィッティングの精度を向上させるためにはモンテカルロシミュレーションに基づいた研究が不可欠である。さらにバックグラウンド事象との選別プログラムの改良のためにも大量のシミュレーションが必要になる。従って年度当初から大型計算機を用いたシミュレーションの作成を行う。上記と平行して、解析結果に与えるべき系統誤差に漏れが無いか2007年および2010年にCERN-SPS加速器で取得したキャリブレーションデータの再解析も予定している。シミュレーション作成が終了したのち、K中間子と平成23年度に大方終了したパイ中間子の生成数比を求め論文にまとめる。平成24年度はモンテカルロシミュレーションの作成を予定しており、そのために必要な大型計算機の整備に多くの研究費(おおよそ平成24年度予算の半額程度)を割り当てる予定であり、最も優先度が高い。一方でイタリアグループとの連携や理論研究者との議論も本研究を遂行する上で不可欠である。従って計算機購入以外の予算を主にイタリアおよびCERN(スイス)渡航や国際会議出席等に割り当てる。またK中間子生成数はエネルギー領域やラピディティ領域によっては非常に少数になり、従って中性K中間子/パイ中間子生成数比の解析は数理統計のより正確な理解に基づく必要がある。そのために研究費の一部を用いて統計処理の書籍を購入し数理統計処理の学習も考えている。
アポトーシスによる網膜神経節細胞死と網膜グリア細胞の関連に関する研究

継体培養可能なミュラー細胞(rMC-1)と網膜神経節細胞(RGC-5)を共培養した系を確立した.その系において,緑内障の発症因子のひとつであるグルタミン酸負荷をRGCに行い,ミュラー細胞が保護的に働くことを証明した.さらに,阻害剤を用いた実験から,ミュラー細胞に存在するグルタミン酸トランスポーターであるGLAST(EAAT-1)がから関与していることが示唆された.免疫染色によりGLASTがrMC-1に発現していることを確認した.また,RGC-5を用い,緑内障点眼剤として臨床使用されているラタノプロスト(LP),ならびに治験中のタフルプロスト(TP)の神経保護効果作用について検討した.RGC-5を用いたin vitro,視神経挫滅したラットを用いたin vivoの系でLP,TPともにRGC細胞死抑制効果をもつことが示唆された.継体培養可能なミュラー細胞(rMC-1)と網膜神経節細胞(RGC-5)を共培養した系を確立した.その系において,緑内障の発症因子のひとつであるグルタミン酸負荷をRGCに行い,ミュラー細胞が保護的に働くことを証明した.さらに,阻害剤を用いた実験から,ミュラー細胞に存在するグルタミン酸トランスポーターであるGLAST(EAAT-1)がから関与していることが示唆された.免疫染色によりGLASTがrMC-1に発現していることを確認した.また,RGC-5を用い,緑内障点眼剤として臨床使用されているラタノプロスト(LP),ならびに治験中のタフルプロスト(TP)の神経保護効果作用について検討した.RGC-5を用いたin vitro,視神経挫滅したラットを用いたin vivoの系でLP,TPともにRGC細胞死抑制効果をもつことが示唆された.In Vitro系において,網膜神経節細胞(RGC)および網膜ミュラー細胞の継体培養可能株であるRGC-5とrMC-1を使用している.RGCのアポトーシスに対するミュラー細胞介在の効果を検討した.RGC-5とrMC-1をインサーターを用いて共培養する実験系を用い.グルタミン酸(2mM)を負荷することでRGC-5の細胞死を誘導,rMC-1の存在の有無によるRGC-5細胞の変化を調べた.rMC-1存在下では,トルイジンブルー染色にて有意に細胞数が上昇した.また,RGC-5caspase-3による免疫染色の結果,rMC-1存在下でcaspase-3陽性細胞が減少した(p<0.05).これらの結果から,rMC-1はRGC-5へのグルタミン酸ストレレスに保護的に作用することが証明された.培養液中のグルタミン酸濃度を調べたところ,rMC-1存在下では有意にグルタミン酸濃度が低かった.GLAST(EAAT-1)はミュラー細胞に存在するグルタミン酸トランスポーターであり,rMC-1にも発現していることを免疫染色ならびにウエスタンブロット法で確認した.GLAST阻害剤を共培養系に同時に投与したところ,rMC-1の保護効果が有意に打ち消された.以上の結果,Rmc-1がグルタミン酸を取り込むことでRGC-5細胞死が減少したと考えられる.現在はGLASTに対すsiRNAをRmc-1に行い,その変化を検討中である.上記実験系において使用した,過剰なグルタミン酸負荷は脳梗塞やアルツハイマー病などにおいても神経細胞死を誘導する一つのトリガーであるとされる.眼内では緑内障や網膜虚血でその関連が示唆されている.網膜神経細胞死にグリア細胞であるミュラー細胞が密接に関与することが示唆された.緑内障眼や各種視神経症において,網膜神経節細胞(RGC)の神経保護治療の重要性が高まっている. RGC死には網膜グリア細胞も関与している.継体培養可能なミュラー細胞(rMC-1)とRGC-5を共培養した系を確立した.その系において,緑内障の発症因子のひとつであるグルタミン酸負荷をRGCに行い,ミュラー細胞が保護的に働くことを証明した.さらに,阻害剤を用いた実験から,ミュラー細胞に存在するグルタミン酸トランスポーターであるGLAST(EAAT-1)がから関与していることが示唆された.免疫染色によりGLASTがrMC-1に発現していることを確認した.さらに, rMC-1のGLASTに対し, siRNAによるノックダウンを試みたが充分な導入効率を得ることができなかった.また, RGC-5を用い,緑内障点眼剤として臨床使用されているラタノプロスト(LP),ならびに治験中のタフルプロスト(TP)の神経保護効果作用について検討した.In vivoの系では両者の活性体を用い,無血清培地によるRGC-5細胞死を一定の濃度で抑制した.また,グルタミン酸負荷による細胞内カルシウム上昇を抑制した.さらにこれら点眼薬の効果をin vivoで検討した.視神経を挫滅したラットではアポトーシスによるRGC死が起こる.このラットに対し, LPないしはTPを毎日点眼し,逆行性標識されたRGC細胞数と網膜伸展展標本におけるTUNEL染色陽性細胞を検討した. LP, TPともに点眼によるRGC細胞抑制効果をもつことが示唆された.
早期産褥期の授乳環境における褥婦の精神活動に関する情緒工学的基礎研究

授乳環境のアメニティを看護の視点から提案していくための基礎的研究を行った.特に産後間もない褥婦が昼夜を問わずに行う`授乳の場'となる授乳空間を取り上げ,環境条件と褥婦の精神活動の関係を情緒工学的手法によって,授乳室環境のあるべき水準を包括的に明らかにすることができた.初年度は,授乳室の室内環境の実態を調査・評価した.また褥婦および助産婦の意識調査を行いそれぞれの特性を抽出し,問題の所在を明らかにした.次年度は利用者の立場からの設計要求条件を抽出するため,建築学的手法から箱庭手法を用いた実験,さらに心理社会的調査手法のレパートリー・グリット法による実験を行った.最終年度は,これまでの研究で得られた成果を加味し,さらに,「母子異室看護方式の場合の授乳空間」と「母子同室看護方式の場合の授乳空間」を調査対象空間として,箱庭手法による調査・実験を行い,褥婦と助産婦が持つ授乳室と病室のレイアウトに対する評価項目を抽出した.さらに,設計者や研究者等が褥婦と助産婦が持つ授乳空間に対して,評価項目を簡便に知ることができるようにするために,「評価項目検索リスト」と「評価項目データーベース」から横成される「授乳空間レイアウトに関する評価項目リスト」を作成した.加えて,褥婦同志の位置関係について,7パターンの椅子の配置例で順位付けの検証を行い,椅子の適正な配置等について実験的手法にて要求条件を抽出した.授乳経験の有無による比較を尺度距離で評価し,さらに配置例をクループ化し,配置例間のグループ間の差異をみた.また授乳室経験の有無の違いについて比較検討した.授乳環境を形成する要素として,授乳時の椅子の配置や位置が褥婦相互の心理的関係性を形成する上で重要な要素となることが示された.今後の課題として,褥婦同志の距離,褥婦と新生児との関係,周辺環境との関係といった認知距離研究,また,授乳環境という特有な人間的な柔らかい空間のデザインを感性工学からのヒューマンウエアの追究が挙げられる.授乳環境のアメニティを看護の視点から提案していくための基礎的研究を行った.特に産後間もない褥婦が昼夜を問わずに行う`授乳の場'となる授乳空間を取り上げ,環境条件と褥婦の精神活動の関係を情緒工学的手法によって,授乳室環境のあるべき水準を包括的に明らかにすることができた.初年度は,授乳室の室内環境の実態を調査・評価した.また褥婦および助産婦の意識調査を行いそれぞれの特性を抽出し,問題の所在を明らかにした.次年度は利用者の立場からの設計要求条件を抽出するため,建築学的手法から箱庭手法を用いた実験,さらに心理社会的調査手法のレパートリー・グリット法による実験を行った.最終年度は,これまでの研究で得られた成果を加味し,さらに,「母子異室看護方式の場合の授乳空間」と「母子同室看護方式の場合の授乳空間」を調査対象空間として,箱庭手法による調査・実験を行い,褥婦と助産婦が持つ授乳室と病室のレイアウトに対する評価項目を抽出した.さらに,設計者や研究者等が褥婦と助産婦が持つ授乳空間に対して,評価項目を簡便に知ることができるようにするために,「評価項目検索リスト」と「評価項目データーベース」から横成される「授乳空間レイアウトに関する評価項目リスト」を作成した.加えて,褥婦同志の位置関係について,7パターンの椅子の配置例で順位付けの検証を行い,椅子の適正な配置等について実験的手法にて要求条件を抽出した.授乳経験の有無による比較を尺度距離で評価し,さらに配置例をクループ化し,配置例間のグループ間の差異をみた.また授乳室経験の有無の違いについて比較検討した.授乳環境を形成する要素として,授乳時の椅子の配置や位置が褥婦相互の心理的関係性を形成する上で重要な要素となることが示された.今後の課題として,褥婦同志の距離,褥婦と新生児との関係,周辺環境との関係といった認知距離研究,また,授乳環境という特有な人間的な柔らかい空間のデザインを感性工学からのヒューマンウエアの追究が挙げられる.(1)現在の授乳室内環境の実態把握ならびに褥婦の意識調査を行い,現状における問題の抽出(1)調査の結果から,換気が不十分,温度では日中高く夜間が低い,騒音,手元が暗いなどの物理環境の問題が抽出。従って,室内環境評価法(心理測定および物理的環境)の確立が課題である。(2)行動面では,広さへの不満,授乳室への移動のしにくさ,備品の配置が不適切などが抽出。また人間関係ではプライバシーが確保できない。情緒・心理面の快適性では,休息・気分転換のしにくさ,備品の色彩・植裁の量などが抽出された。そこで,授乳にかかわる空間の利用主体として褥婦・新生児・看護婦を採り上げ,各主体および主体間の関係に対して適切な授乳に関わる空間のレイアウト設計に対する要求条件の把握が必要なことが明らかになった。従って,1)利用主体の,行動,作業,意識の調査研究2)利用主体等を被験者とした箱庭手法による実験3)空間のレイアウト設計に対する要求条件を得る(2)授乳中の褥婦の,精神活動を脳波マッピングにより予備実験女子学生をモデルにプレテスト,また授乳中の褥婦を被験者に予備実験した。本実験手法,データ処理,読解は次年度に繰り越す。(3)授乳中の褥婦,新生児の心電図モニタ(新生児モニタ)による生理検査の予備実験中である。授乳のストレスなど情緒面の感覚量と併せた調査が必要。

平成6年度は,問題の査定化,分析化を行い,次年度に向けた研究手法の基本方針の決定という目標は,ほぼ達成できた。1.病産院の室内環境に対する褥婦の意識調査(平成6年度)の結果から,現状の授乳に係わる空間レイアウトは,必ずしも満足されていないことが分かった.そこで,利用者の立場からの設計要求条件を得ることを狙いとして,褥婦と助産婦の持つ「母子異室の場合の授乳室」と「母子同室の場合の病室」に対する評価項目を得,さらに立場の相違および場の相違による評価項目の特徴を抽出しその特性を明らかにすることを目的に箱庭手法による実験を行った.その結果,(1)褥婦は生活および母親という観点で捉えるが,助産婦は介助と職場の視覚快適性という観点で捉えられている.(2)病室はプライバシーの観点で捉えられるが,授乳室は作業能率と危険回避という観点で捉えられてる.(3)褥婦は子どもが側にいるという安心から病室を好むが,一方,対話・学習・休養という観点から授乳室を好む.また,助産婦は管理と介助のしやすさという観点から授乳室を好むことが明示された.2.前年度のアンケート調査結果より,授乳室における褥婦への情緒的・精神的な働きかけとして,褥婦相互のコミュニケーション&プライバシーの要素が指摘された.そこで,そうした要素に直接的に結びつくものと思われる授乳室における授乳椅子の具体的配置と褥婦との情緒的・精神的対応関係に注目し,取り上げた.研究方法はあらかじめ授乳椅子の配置7例を作成し実験した.さらに量的質的な解析を行うためレパートリーグリット法を用い,褥婦の特性を抽出するため女子大生と比較検討した.その結果,(1)褥婦にとって授乳は,褥婦同志の精神的相互関係がきわめて重要な事項となり,それが授乳室の配置と深く係わり合っていることが明示された.(2)授乳椅子の配置などに係わるインテリア計画上の資料をも得ることができた.本年度は,今までの研究で得られた成果を加味しさらに褥婦及び助産婦を被験者とし,また,「母子異室看護方式の場合の授乳空間」と「母子同室看護方式の場合の授乳空間」を調査対象空間として,箱庭手法による調査・実験を行い,褥婦と助産婦が持つ授乳室と病室のレイアウトに対する評価項目を抽出した.抽出された全ての被験者の評価項目についてKJ法による分類を行うと共に,上位評価項目にける共通項目数と独自項目数により,上位評価項目にある共通性の程度を検討した.また,ある同一のレイアウト設定が,どのように異なって評価されているのかを簡便に知ることができるようにするために,病室で得られた評価項目,および授乳室で得られた評価項目について,下位項目が同一であり,且つ,上位項目が異なるものを抽出し,そのリストを作成した.さらに,設計者や研究者等が褥婦と助産婦が持つ授乳空間に対して,評価項目を簡便に知ることができるようにするために,「評価項目検索リスト」と「評価項目データーベース」から構成される「授乳空間レイアウトに関する評価項目リスト」を作成した.加えて,褥婦同士の位置関係について,7パターンの椅子の配置例で順位付けの検証を行い,椅子の適正な配置等について実験的手法にて要求条件を抽出した.授乳経験の有無による比較を尺度距離で評価し,さらに配置例をグループ化し,配置例間のグループ間の差異をみた.また授乳室経験の有無の違いについて比較検討した.授乳環境を形成する要素として,授乳時の椅子の配置や位置が褥婦相互の心理的関係性を形成する上で重要な要素となることが示された.
ニ流体流れ問題の領域分割有限要素解析に関する研究

閉じた領域内の2流体の流れの領域分割有限要素スキームの開発研究を行った。既存の解法はいくつか存在するが,誤差評価と並列計算の両方が可能なものを開発することを方針とした。そのため固定の有限要素分割で計算を行い,擬密度関数の正負/ゼロにより流体の種別/界面を観測する界面捕捉法のアプローチを採用した。そこで,非圧縮Navier-Stokes方程式と擬密度関数の輸送方程式の連成を考える。成果は以下の通りである。(1)領域分割法の適用検討(有限要素の選択)領域分割有限要素解法の定式化を行った。擬密度関数の2階微分で界面の曲率を表すことができ,流体間の表面張力効果も計算に取り込むことができる。そのために,擬密度関数に2次要素を用いるならば,要素毎に曲率が計算でき都合がよい。これに伴って流速/圧力にも2次/1次の組み合わせを用いるのが自然である。領域分割有限要素解法ではこの収束性を損なわないようにLagrange乗数の有限要素空間を選ぶことが望ましい。数値的に調査し,1次要素が良好という観察が得られた。(2)界面の収束に関する誤差評価既知の流速に対する擬密度関数の輸送方程式についての,有限要素解が表す界面の誤差評価が最近得られている(大森)。大森教授との研究打合せでこの誤差評価の本研究への重要性を認識した.数値的に検証するため,正方形領域で流れ関数が4次関数,流速が3次関数と単純でありながら,輸送される擬密度関数の厳密解は自明ではなく,第1種楕円積分を用いて陽に表示できるような検証目的に優れた試験問題を考案した.数値実験を行った結果,本研究で開発の解法にも精度への一定の裏付けが得られた.2種類の非圧縮粘性流体が溶け合わず界面に表面張力が働く流れ現象に対して、高精度で高速な数値解法を構成する目的に向けて、今年度は以下の成果を得た。次年度はこれらを総合した数値解法を構成する予定である。1.高精度性に向けて(1)表面張力の有限要素近似モデルとして、表面カの体積力化(CSF)モデルの有限要素法への適用モデルと、界面要素アスペクト比数を用いた新しい数理モデルの提案を行った。レイリー・テーラー不安定問題の数値実験で界面がマッシュルームキャップ形状に変形する際に表面張力により界面形状が丸くなる様子を観察し、モデルの定性的良好性を確かめた。(2)表面張力の計算には擬密度関数の微分係数から求める近似法線ベクトルと近似曲率を用いる。近似精度の確保には擬密度関数の遷移領域内で幅方向の要素分割数を大きくとることが有効だが、それは計算時間の増加を招く。試験問題による数値的な検討を行い、幅方向の分割数は5程度が適当という指針を得た。2.高速な数値解法に向けて(1)従来得られていた領域分割有限要素法による流れ問題の数値解法を自然に拡張して、流速・圧力のナヴィエ・ストークス方程式と擬密度関数の輸送方程式それぞれに領域分割法を適用する数値解法の定式化を行った。(2)ストークス方程式の2次(流速)・1次(圧力)の領域分割有限要素法で、界面上で流速の連続性のために導入するラグランジュ乗数の1次要素近似を試み、誤差の2次収束性がこの組み合わせの領域分割有限要素法で保たれることを数値的に確かめた。大森教授との研究打合せでこの誤差評価の本研究への重要性を認識した.数値的に検証するため,正方形領域で流れ関数が4次関数,流速が3次関数と単純でありながら,輸送される擬密度関数の厳密解は自明ではなく,第1種楕円積分を用いて陽に表示できるような検証目的に優れた試験問題を考案した.数値実験を行った結果,本研究で開発の解法にも精度への一定の裏付けが得られた.
連続関数の拡張問題への集合論の応用の研究

1.位相空間Xが性質(C^*=C)を持つとは,Xの任意のC^*-embedded閉集合がC-embeddedであることを意味する.連続関数の拡張理論において,性質(C^*=C)を持たない位相空間,特に第1可算公理をみたす完全正則空間,を構成することは重要である。この問題に関連して,次の結果を証明した:(1)各点がG-delta集合であるような完全正則空間で性質(C^*=C)を持たない空間が存在する.(2)弱正規でない完全正則空間の正則開集合が作るブール代数のストーン空間は性質(C^*=C)を持たない.2.局所コンパクト空間Y上の無限遠で0に近づく連続関数全体が作るBanach空間をC(Y)で表す.C(Y)への写像の上半連続性と下半連続性を定義し,C(Y)への写像の上(下)半連続性とC(Y)のコンパクト集合を値にとる集合値関数の上(下)半連続性の間に双対的な関係があることを明らかにした.応用として,次の結果を証明した.(1)ハウスドルフ空間Xがパラコンパクトであるためには,任意の局所コンパクト空間Yと任意の上半連続写像f : X→C(Y)に対して,連続写像g : X→C(Y)が存在してXの各点xに対してf(x)<g(x)が成り立つことが必要十分である.(2)位相空間Xの任意の点有限開被覆が正規被覆であるためには,任意の離散空間YとXからC(Y)への任意の上半連続写像gと下半連続写像hでg≦hをみたすものに対し,g≦f≦hをみたす連続写像が存在することが必要十分である.1.位相空間Xが性質(C^*=C)を持つとは,Xの任意のC^*-embedded閉集合がC-embeddedであることを意味する.連続関数の拡張理論において,性質(C^*=C)を持たない位相空間,特に第1可算公理をみたす完全正則空間,を構成することは重要である。この問題に関連して,次の結果を証明した:(1)各点がG-delta集合であるような完全正則空間で性質(C^*=C)を持たない空間が存在する.(2)弱正規でない完全正則空間の正則開集合が作るブール代数のストーン空間は性質(C^*=C)を持たない.2.局所コンパクト空間Y上の無限遠で0に近づく連続関数全体が作るBanach空間をC(Y)で表す.C(Y)への写像の上半連続性と下半連続性を定義し,C(Y)への写像の上(下)半連続性とC(Y)のコンパクト集合を値にとる集合値関数の上(下)半連続性の間に双対的な関係があることを明らかにした.応用として,次の結果を証明した.(1)ハウスドルフ空間Xがパラコンパクトであるためには,任意の局所コンパクト空間Yと任意の上半連続写像f : X→C(Y)に対して,連続写像g : X→C(Y)が存在してXの各点xに対してf(x)<g(x)が成り立つことが必要十分である.(2)位相空間Xの任意の点有限開被覆が正規被覆であるためには,任意の離散空間YとXからC(Y)への任意の上半連続写像gと下半連続写像hでg≦hをみたすものに対し,g≦f≦hをみたす連続写像が存在することが必要十分である.1.連続関数の拡張問題において,C^*-embeddedであるがC-embeddedでない閉部分集合を含む位相空間を構成することは重要である。特に,そのような位相空間の中で,第1可算公理をみたす空間が存在するかという問題は興味深い。この問題に対する部分解として,次の結果を得た。以下,位相空間Xが性質(C^*=C)を持つとは,Xの任意のC^*-embedded閉集合がC-embeddedであることを意味する。(1)弱正規でない完全正則空間の正則開集合が作るブール代数のストーン空間は性質(C^*=C)を持たない。(2)各点がG-delta集合であるような完全正則空間で性質(C^*=C)を持たない空間が存在する。(3)性質(C^*=C)を持つ空間とコンパクト・ハウスドルフ空間の直積は必ずしも性質(C^*=C)を持たない。(4)2つの可算コンパクト空間の直積は必ずしも性質(C^*=C)を持たない。(6)Niemytzki Plane NPは性質(C^*=C)を持つ。特に,任意のC^*-embedded集合はP-embeddedである。また,NPのC-embedded集合とz-embedded集合を決定した。2.局所コンパクト空間Y上の無限遠で0に近づく連続関数全体が作るBanach空間をC(Y)で表す。連続関数の拡張問題に関連して,C(Y)への写像の上半連続性と下半連続性を定義し,次の結果を得た。ハウスドルフ空間Xがパラコンパクトであるためには,任意の空間Yと任意の上半連続写像f:X→C(Y)に対して,連続写像g:X→C(Y)が存在してXの各点xに対してf(x)≦g(x)が成り立つことが必要十分である。1.連続関数の拡張問題において、C-embeddedであるがP-embeddedでない閉部分集合を含む位相空間を構成することは重要である。

特に、そのような位相空間の中で、第1可算公理をみたす空間が存在するかという問題は興味深い。この問題が、Martinの公理と連続体仮説の否定を仮定すると肯定解を持つことが分かった。この事実から、逆にある種の巨大基数の存在を仮定すると、この問題が否定解を持つことが予想される。この予想については最終的な証明には到達できなかったので、今後の研究の進展に期待したい。2.離散空間Y上の無限遠で0に近づく連続関数全体が作るBanach空間をC(Y)で表す。連続関数の拡張問題に関連して、C(Y)への写像の上半連続性と下半連続性を定義し、C(Y)への通常の写像の上(下)半連続性とC(Y)のコンパクト集合を値にとる集合値関数の上(下)半連続性の間に双対的な関係があることを明らかにした。応用として、次の結果を証明した。(1)位相空間Xの任意の点有限開被覆が正規被覆であるためには、任意の離散空間YとXからC(Y)への任意の上半連続写像gと下半連続写像hでg≦hをみたすものに対して、g≦f≦hをみたす連続写像が存在することが必要十分である。(2)位相空間Xが族正規であるためには、任意の離散空間Y、Xの任意の閉集合AとA上で定義された任意の上半連続写像gと下半連続写像hでg≦hをみたすものに対して、g≦f|A≦hをみたすXからC(Y)への連続写像fが存在することが必要十分である。
洗浄剤注入による土壌汚染のレメディエーション技術の効率と安全性に関する基礎的研究

工場などから漏出し,地下に浸透した有機塩素系溶剤の新たな処理法として実用化の検討がされている「洗浄剤注入法」について,効率と安全性を示すいくつかの性質について検討を行った.界面活性剤(陰イオン性4種,陽イオン性1種,非イオン性5種)および高分子量有機化合物(4種)を洗浄剤として,トリクロロエチレン(TCE)の水への飽和溶解度変化,ガラスビーズ充填カラム中での重力によるTCE原液の下方浸透性の変化,そして鉄粉によるTCEの分解反応への影響を検討した.TCEの水溶解度は,共存する界面活性剤濃度が臨界ミセル濃度を超えるとミセル可溶化により著しく上昇するが,その度合いは界面活性剤の種類により異なり,セチルトリメチルアンモニウム,Tween-20,Tween-60が10g/L共存すると,純水の10倍まで上昇した.一方,ドデカンスルホン酸,Triton X-100および高分子量有機化合物ではTCEの溶解度上昇は見られなかった.一方,4mm径ガラスビーズカラムでのTCEの下方浸透は,ミセルやエマルションとしてではなく,原液の細粒として浸透することが分かった.セチルトリメチルアンモニウム,直鎖アルキルベンゼンスルホン酸,Brij-35は測定を行った0.1から10g/Lの濃度でいずれもTCEの下方浸透性を著しく上昇させた.これらの界面活性剤を洗浄剤として使用した場合,地下の不透水層上に滞留したTCE原液が微細なクラックを通してさらに下層へと拡散する恐れがあることを示している.鉄粉によるTCEの脱塩素還元分解速度は,14種類の洗浄剤いずれを添加しても,純水中での値よりも減速した.特に非イオン性界面活性剤では減速効果が大きく現れることが分かった.これは,非イオン性界面活性剤の臨界ミセル濃度が低く,ミセル可溶化の影響が現れやすいためと考えられた.このように,洗浄剤注入法を実用化するためには,効率的な溶解度上昇を図ると共に,汚染の拡散や回収したTCEの分解処理に影響を与えにくい洗浄剤を選択する必要があることが明らかとなった.工場などから漏出し,地下に浸透した有機塩素系溶剤の新たな処理法として実用化の検討がされている「洗浄剤注入法」について,効率と安全性を示すいくつかの性質について検討を行った.界面活性剤(陰イオン性4種,陽イオン性1種,非イオン性5種)および高分子量有機化合物(4種)を洗浄剤として,トリクロロエチレン(TCE)の水への飽和溶解度変化,ガラスビーズ充填カラム中での重力によるTCE原液の下方浸透性の変化,そして鉄粉によるTCEの分解反応への影響を検討した.TCEの水溶解度は,共存する界面活性剤濃度が臨界ミセル濃度を超えるとミセル可溶化により著しく上昇するが,その度合いは界面活性剤の種類により異なり,セチルトリメチルアンモニウム,Tween-20,Tween-60が10g/L共存すると,純水の10倍まで上昇した.一方,ドデカンスルホン酸,Triton X-100および高分子量有機化合物ではTCEの溶解度上昇は見られなかった.一方,4mm径ガラスビーズカラムでのTCEの下方浸透は,ミセルやエマルションとしてではなく,原液の細粒として浸透することが分かった.セチルトリメチルアンモニウム,直鎖アルキルベンゼンスルホン酸,Brij-35は測定を行った0.1から10g/Lの濃度でいずれもTCEの下方浸透性を著しく上昇させた.これらの界面活性剤を洗浄剤として使用した場合,地下の不透水層上に滞留したTCE原液が微細なクラックを通してさらに下層へと拡散する恐れがあることを示している.鉄粉によるTCEの脱塩素還元分解速度は,14種類の洗浄剤いずれを添加しても,純水中での値よりも減速した.特に非イオン性界面活性剤では減速効果が大きく現れることが分かった.これは,非イオン性界面活性剤の臨界ミセル濃度が低く,ミセル可溶化の影響が現れやすいためと考えられた.このように,洗浄剤注入法を実用化するためには,効率的な溶解度上昇を図ると共に,汚染の拡散や回収したTCEの分解処理に影響を与えにくい洗浄剤を選択する必要があることが明らかとなった.平成15年度(初年度)に行った研究で得られた成果は以下の通りである。1洗浄剤注入法に関する情報収集洗浄剤注入法についての過去4年間の文献を調査し、その内容について比較検討を行った。実験室内での基礎的な溶解現象に関する測定から土壌カラムを利用したパイロットスケールの検証実験まで様々なタイプの研究が行われており、塩入効果による飽和溶解度の上昇の他にミセル可溶化やエマルジョン化など様々なタイプの溶解度変化が利用されていること、対象物質としてはトリクロロエチレンやテトラクロロエチレンのような有機塩素系溶剤の他に多環芳香族化合物の検討が行われていることなどが分かった。しかし洗浄剤の選択については経験的な選択が多く、どのような対象物質にはどのタイプの洗浄剤が適しているのかなどの研究例は見られなかった。また洗浄効果の検討も特定の一濃度での測定が多く、洗浄効果の内容について詳細な検討を加えられるような研究はほとんど見られなかった。2.バッチ法による飽和溶解度の変化の検討本年度は洗浄剤注入によるトリクロロエチレンの溶解度の変化の影響を4種の陰イオン性界面活性剤、8種の非イオン性界面活性剤、1種の陽イオン性界面活性剤、5種の高分子量有機化合物について調べた。

従釆から多環芳香族化合物の溶解度上昇などが報告されている幾つかの非イオン性界面活性剤やフミン酸などで変化が見られないなど、洗浄剤の選択には対象物質とのマッチングが必要であることが明らかとなった。今後はテトラクロロエチレンやベンゼン、トルエンなどの他の有機溶剤についても検討を行い、選択性を支配する因子を検討していく予定である。平成15年度(初年度)にトリクロロエチレンの水への飽和溶解度に及ぼす影響の検討を行った4種の陰イオン性界面活性剤、8種の非イオン性界面活性剤、1種の陽イオン性界面活性剤、5種の高分子量有機化合物について、ガラスビーズを充填したカラムでのトリクロロエチレン(TCE)の重力による下方への移動性に与える影響を測定した。洗浄剤を含まない純粋ではガラスビーズ間の空隙サイズが小さいためにTCEが原液のまま重力により下方へと移動することはできない。しかしこのカラムに洗浄剤を添加すると下方浸透挙動は添加した洗浄剤の種類と濃度によって大きく影響を受け、直鎖ドデシルベンゼンスルホン酸(LAS)、セチルトリメチルアンモニウムクロライド(CTMA)、Brij35が共存した系では測定した全ての濃度において浸透速度が非常に大きく、いずれの濃度でも20分以内に浸透が終了した。これら以外の洗浄剤では試薬の濃度に依らず24時間後もTCEの下方へ移動は見られなかった。この洗浄剤の種類による浸透性の差異は、TCE原液がガラスビーズ間の空隙を通り抜ける際に生じるTCE原液とビーズ表面およびTCEと洗浄剤水溶液が接する界面で発生する抵抗の大きさによって支配されると考えられた。このような観点から、今後は洗浄剤の充填剤表面への吸着性などを把握する必要があることが分かった。また、このような現象は洗浄剤注入法を実環境で応用する際に深層への汚染の拡大を招く可能性を示しており、これを防ぐ意味から単に水への溶解度を上昇させるだけでなく、このような下方浸透性に及ぼす影響も評価する必要があることが明らかとなった。平成15年度にトリクロロエチレンの水飽和溶解度への影響を、16年度にトリクロロエチレン原液のガラスビーズカラム中での下方浸透挙動への影響を検討した4種の陰イオン性界面活性剤、8種の非イオン性界面活性剤、1種の陽イオン性界面活性剤、5種の高分子量有機化合物について、トリクロロエチレンの鉄粉による還元分解反応への影響を測定した。40mLのテフロンシールバイアルに鉄粉0.4gを入れ、トリクロロエチレンが100mg/Lになるように添加した後に気相が出来ないように洗浄剤溶液を注入し密栓した。鉄粉の撹拌効率を高めるために回転式攪拌機で撹拌した。一定時間後にバイアル内部の水溶液を採取し、ヘキサン抽出後FID検出器付きGCでトリクロロエチレンおよび分解生成物の1,2-ジクロロエチレンを定量した。洗浄剤を含まない純水中でトリクロロエチレンは鉄粉の共存により分解し、およそ3日で添加量の半分となった。それに伴い1,2-ジクロロエチレンが徐々に増大した。一方、洗浄剤を添加した場合にはトリクロロエチレンの分解性は洗浄剤の種類により大きく異なった。陽イオン性界面活性剤の臭化セチルトリメチルアンモニウムや陰イオン性界面活性剤のドデシル硫酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムでは分解速度はほとんど影響を受けなかったが、検討した全ての非イオン性界面活性剤やラウリン酸ナトリウムでは分解速度は著しく低下した。界面活性剤以外では大きな影響は見られなかったが、ポリエチレングリコール1000では洗浄剤自体が分解されて大量のガスを発生した。