hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超対称ゲージ理論の格子上での定式化と格子重力への拡張

一つは差分の持つライプニッツ則の破れの構造と同様の構造を超対称電荷にも仮定して2次元N=2のベス・ズミノ・理論、超対称ヤング・ミルズ理論、3次元のヤング・ミルズ理論の定式化を完成させた。この定式化はリンク・アプローチと呼ばれホップ代数の意味での厳密な超対称性を保持している事が示された。しかし定式化は非可換性を持つ事から、非可換性を持たない厳密な定式化を模索した。その結果二つ目の定式化として差分がライプニッツ則を破る事実を踏まえ、差分の運動量表示に相当する量が格子運動量として保存する事を仮定し、理論を構築し更にカイラルフェルミオンのコピー問題を避ける為に、半分のサイズの格子を導入し、フェルミオンコピーが超対称パートナーに成る事を踏まえた定式化を提案した。この定式化は格子運動量保存に対応する座標表示の積が普通の積から新たな積を定義する事に対応し、その積の上で超対称性が厳密に保つ定式化である事を明らかにした。この方式により1次元、2次元のN=2のベス・ズミノ模型の定式化を行った。この第二の定式化は積に対しての結合側が破れている事が明らかに成り、ゲージ対称性が入らない限りに於いては、厳密な格子対称性を保持するが、超対称ヤング・ミルズの定式化には適さない事が明らかになった。そこで結合側を満たす様に定式化を修正する方法が明らかになってきた。この定式化は格子定式化にも拘らず、連続理論と同等の性質を持つ事が明らかに成り、パーフェクト・アクショウンの性質を備えている。現在この結果を論文として作成中である。我々は超対称性の格子上での定式化を目指して研究を続けてきた。これまでリンク・アプローチという定式化を提案しその後最近ダブラー・アプローチを提案した。この定式化は超対称性を格子上で厳密に実現する新しい定式化であるが、非局所性を持っている。そこでこれら非局所性が、はたして量子論的及び数値的に困った問題を起こさないか調べてきた。その結果、ワード・高橋恒等式を2ループ・レベルまで調べ超対称性が量子論的に保たれている事を示した。この成果は2012年オーストラリア・ケアンズの格子国際会議で報告した。その後非摂動的にも超対称性が保証されるかを数値的に調べるため1次元、2次元のベス・ズミノ模型に対して数値計算を行い非局所性も含め上手くいっていることを確かめた。現在上記の2点に関して論文作成中である。超対称性を格子上で厳密に保持する定式化を構成するのに次の二つの困難が存在する。(1)差分のライプニッツ則の破れ。(2)格子カイラルフェルミオンのフェルミオンコピーの発生。我々はこれ等の困難を解決する為に、極限で連続の運動量に収束する新たな格子運動量の保存と、カイラルフェルミオンコピーを超対称パートナーとする、スーパーダブラー・アプローチの定式化を提唱した。この定式化が量子効果によって超対称性が壊れない事を、超対称ワード・高橋恒等式を1ーループ、及び2ーループレベルでチェックすることにより成立する事を具体的に示し、論文作成の最終段階にある。この定式化はゲージ場の入らないベス・ズミノ模型の範囲内では量子論的にも厳密に超対称性を保持しているが、結合則が破れている事が明らかに成り、そのままの形では超対称ゲージ理論に拡張出来ない。そこでこの定式化を結合則を保持する様に拡張した定式化を発見した。この定式化は格子上の場の理論の定式化で有るが、非局所性を持ち連続理論と等価の性質を持ち、カイラルフェルミオンの問題を回避している。また連続極限で回復する並進不変性しか持たない。原理的に超対称ヤング・ミルズ理論に拡張でき厳密な超対称性を持つ格子定式化となっている。但し格子場理論としての正則化がされている理論とは言い難い。現在我々の格子超対称性の定式化の集大成である本論文をまとめている。
旧約聖書における歴史伝承の研究-特に「サムエル記」、「列王記」、「歴代誌」を中心に-

サムエル記に関しては、メシア待望の成立との関係で思想史上非常に重要なテキストである「ナタン預言」(サムエル記下7章)を分析し、このテキストがかなり長い時間をかけ、4層から5層に及ぶ段階的編集を経て成立したものであることを解明した。特に、本来ダビデ時代のエルサレルム神殿建設の可否をめぐる原伝承が、後のソロモン時代に神殿建設者としてのソロモンの地位と行為を正当化するものに改訂され、さらに王国分裂後に、ダビデ王朝の全イスラエル的支配権を主張するものに変えられた後、最終的に捕囚時代の申命記史家によってほぼ現在の形にまとめられた可能性を確認した。歴代誌に関しては、底本であるサムエル記、列王記の記述を著者(たち)がどのように取捨選択、改変し、もしくはどのような付加を加えているかを検討し、歴代誌の歴史記述の特色として、主として以下の諸点を確認した。(1)民族としてのイスラエルの統一性と、その中でのユダの主導的地位の強調。(分裂後の北王国の正統性の否定)。(2)唯一の聖所としてのエルサレム神殿の正統性と、そこでの祭儀および聖職者の重要性の強調。(3)歴史を貫徹する応報原理の強調とその徹底化。ただし、歴代誌における応報原理は、底本の記述とは異なり、同世代内部で完結し、「親の因果が子に及ぶ」ことはない。(4)外部勢力とのあらゆる同盟政策や条約政策に対する否定的評価とヤハウェへの信頼に基づく中立・自律政策の強調。なお、二つの研究成果は、一部を聖書学研究所や北海道基督教学会大会で口頭発表し、また「古典学の再構築」研究成果概要報告に「ナタン預言(サムエル記下7章)の成立」として、また同研究成果報告に「歴史記述としての『歴代誌』」として概要の形で発表したが、本務大学での役職や、岩波書店で研究期間以前から進行中の旧約聖書諸文書の翻訳・付注(担当分は出エジプト記、レビ記、民数記)の作業に多大な時間をとられたため、残念ながら、研究期間内には本格的な論文の形で仕上げることができなかった。早急に論文化し、学術雑誌などに発表したいと思っている。1、情報化、電子化に対応する研究体制の整備科学研究費により研究室に研究専用のパソコンー式を導入することができた。これにより、CDロム等を利用したより効率的な本文研究、検索、Eメールを用いた研究者間のより緊密な連絡や連携が可能になった。特に、海外の研究状況視察のための事前打ち合わせなどに非常に有効であった。2、海外における研究状況の視察旧約聖書の歴史伝承についての編集史的研究で長い伝統と最先端の研究業績を誇るドイツの大学における研究状況を視察、調査することができた。ゲッティンゲン大学ではE・アウレリウス教授、U・ベッカー講師、ミュンヘン大学ではE・オットー教授、C・レビン教授と面談し、モーセ五書と申命記史書の成立史、編集史についてのドイツにおける最新の研究動向について多くの有益な知見を得ることができた。同時にドイツにおいて1999年から2000年にかけて発行された多数の重要な研究書や、日本においては入手困難な文献を購入ないし複写することができた。3、基本的な資料の収集東京進学大学図書館、立教大学図書館、ルーテル学院大学図書館などで資料収集を行い、旧約聖書の歴史伝承の研究に欠かせない多くの資料の借り出し、もしくは複写をすることができた。4、他領域の古典学研究者との交流「古典学の再構築」総括班主催の公開シンポジウム(平成11年7月1718日)に参加し、本特定領域研究全体の意義についてより認識を深めるとともに、他の領域の研究者との交流や情報交換を行うことができた。5、研究への着手上記の出張、資料収集等に基づき得られた知見や資料に基づき、現在、サムエル記下7章(いわゆる「ナタン預言」)のテキストの成立過程についての伝承史的、編集史的研究に着手している。その成果はまず本年(平成12年)6月に日本聖書学研究所において発表し、引き続き本年度中に論文化する予定である。

(4)外部勢力とのあらゆる同盟政策や条約政策に対する否定的評価とヤハウェへの信頼に基づく中立・自律政策の強調。なお、二つの研究成果は、一部を聖書学研究所や北海道基督教学会大会で口頭発表し、また「古典学の再構築」研究成果概要報告に「ナタン預言(サムエル記下7章)の成立」として、また同研究成果報告に「歴史記述としての『歴代誌』」として概要の形で発表したが、本務大学での役職や、岩波書店で研究期間以前から進行中の旧約聖書諸文書の翻訳・付注(担当分は出エジプト記、レビ記、民数記)の作業に多大な時間をとられたため、残念ながら、研究期間内には本格的な論文の形で仕上げることができなかった。早急に論文化し、学術雑誌などに発表したいと思っている。
軸力作用下で繰り返し曲げを受ける円筒鋼管の耐荷力に関する実験的研究

本研究では、円筒鋼製橋脚を対象として、橋脚下部に補剛材をを取り付けその補剛効果及び繰り返しに伴うダクティリティ特性について、実験を主体にして比較検討した。実験に用いた供試体は、実橋脚に使用されるサイズの縮小モデルであり、阪神の震災で被害を受けた円筒鋼製橋脚の寸法、現存の円筒鋼製橋脚、及び道路橋示方書等を参考にし、直径×板厚×長さ=209mm×2.5mm×900mmの径厚比(D/T=84)のものを使用した。これらの供試体には、下部に設けたハチマキ状の補剛材の幅及び位置関係によりR40タイプ、R20タイプ、及び補剛を設けない無補剛の3タイプを使用した。実験は、30tonf疲労試験機を用い、単調載荷と静的繰り返し載荷を行った。載荷方法は、死荷重に相当する全断面降伏軸力の15%の一定軸力を作用させて繰り返し水平荷重を作用させた。実験結果から、3タイプの座屈形状は、無補剛とR20タイプでは供試体基部から約34cmの位置で、'ちょうちん座屈'の形状を示し、R40タイプでは同じ位置で4波の座屈波形を示した。単調載荷及び繰り返し載荷の荷重-変位曲線経路を比較すると、R40、及びR20は、無補剛に比べその最大荷重が16%程度増加することになった。さらに、ダクティリティの評価パラメータによる比較では、最大荷重到達後のダクティリティは、単調載荷及び繰り返し載荷の両者共に無補剛タイプの2倍程度の値を示しダクティリティの向上が認められた。従って、補剛材を設けることにより、耐荷力も向上し、十分なダクティリティの向上が確認できた。数値解析は、実験に用いた供試体と同じ条件で行った。その結果。ダクティリティの評価では実験結果とよく一致した。また、局部座屈形状は、無補剛,R40タイプの供試体では実験結果と数値解析結果の両者がよく一致した。その結果。本研究は、円筒鋼管に軸力作用下で繰り返し曲げ荷重を載荷したときの鋼管の変形挙動に注目しその耐荷力特性を明らかにすることを目的とする。研究実績の概要1、実験装置及び供試体の製作実験装置は、一定軸力作用下で繰り返し曲げ載荷が可能な実験装置を作製した。供試体は、直径(D)205.3mm、板厚(t)2.5mm、(D/t)=82、の寸法で実構造物を参考にして決定した。2、素材の引張強度試験鋼管から切り出した素材の強度試験の結果、σy=3802kgf/cm^2,E=2.33*10^6kgf/cm^2となり、メーカーから送られたミルシートともよく一致し、良好な結果が得られた。3、残留応力の測定残留応力測定結果は、その最大残留応力が2500kgf/cm^2となった。これは、素材の降伏強度(3802kgf/cm^2)の65%程度の値となり、既往の研究との比較においても特異なこともなく良好であった。。4、初期不整の測定初期不整量は、絶対値の最大最が0.4mmで直径の0.2%程度、また、その形状は溶接線を挟んで紡錘形状となっていたが局部座屈発生位置との相関は見られなかった。

載荷実験載荷実験は、単調載荷及び繰り返し載荷実験が各1本ずつ終わったところである。繰り返し載荷時の一つ前の制御変位量に対応する荷重を基準にし次の制御変位量に対応する荷重で除してその耐荷力の低下率とし、単調載荷においても繰り返しに相応する低下率を求め比較すると、5δy時における低下率は、単調載荷で19%、繰り返し載荷で32%となり繰り返しにおける耐荷力の低下は単調の1.7倍程度となり著しい耐荷力の低下が確認された。本研究では、円筒鋼製橋脚を対象として、橋脚基部に補剛材をを取り付けその補剛効果及び繰り返しに伴うダクティリティ特性について、実験を主体にして比較検討した。実験に用いた供試体は、実橋脚に使用されるサイズの縮小モデルであり、阪神の震災で被害を受けた円筒鋼製橋脚の寸法、現存の円筒鋼製橋脚、及び道路橋示方書等を参考にし、直径×板厚×長さ=209mm×2.5mm×900mmの径厚比(D/T=84)のものを使用した。これらの供試体には、基部に設けたハチマキ状の補剛材の幅及び位置関係によりR40タイプ、R20タイプ、及び補剛を設けない無補剛の3タイプを使用した。実験は、30tonf疲労試験機を用い、単調載荷と静的繰り返し載荷を行った。載荷方法は、死荷重に相当する全断面降伏軸力の15%の一定軸力を作用させて繰り返し水平荷重を作用させた。実験結果から、3タイプの座屈形状は、無補剛とR20タイプでは供試体基部から約34cmの位置で、'ちょうちん座屈'の形状を示し、R40タイプでは同じ位置で4波の座屈波形を示した。単調載荷及び繰り返し載荷の荷重-変位曲線経路を比較すると、R40、及びR20は、、無補剛に比べその最大荷重が16%程度増大することになった。さらに、ダクティリティの評価パラメータによる比較では、最大荷重到達後のダクティリティは、単調載荷及び繰り返し載荷の両者共に無補剛タイプの2倍程度の値を示しダクティリテイの向上が認められた。従って、補剛材を設けることにより、耐荷力も向上し、十分なダクティリティの向上が確認できた。
微小転移巣での発現遺伝子群の包括的解析に基づく、新規がんマーカーの検索

1)原癌遺伝子Pim-3に関する研究マウス肝癌発癌モデルにおける前癌と癌病変を、ディファレンシャル・ディスプレイ法を用いて解析した結果、正常肝組織では発現が認められない、セリン/スレオニン・キナーゼ活性を保有する原癌遺伝子Pim-3の発現が選択的に亢進していることを見出した。ヒト肝癌組織でも同様にPim-3の発現の亢進を認めた。さらにヒト肝癌細胞株でPim-3の恒常的な発現が認められた上に、Pim-3発現をsiRNA法にて抑制すると、肝癌細胞株のアポトーシスが誘導された。Pim-3は、肝臓のみならず、膵臓・大腸などの内胚葉由来臓器でも正常状態では発現が認められないのに対して、これらの臓器の前癌から癌病変部位において発現が亢進していた。ヒト膵癌細胞株ならびにヒト大腸癌細胞株においても、Pim-3の恒常的な発現とともに、好アポトーシス分子であるBadが112番目のセリン残基がリン酸化された不活型として存在している上に、Pim-3と共局在していた。Pim-3の発現をsiRNA法にて抑制すると、Badの112番目のセリン残基のリン酸化が減弱するとともに、抗アポトーシス分子であるBc1-XLの発現も低下し、細胞のアポトーシスが誘導された。以上の結果から、Pim-3は肝臓・膵臓・大腸などの内胚葉由来臓器においてアポトーシスを抑制することによって癌化に関与していること、さらに癌化に伴って発現が亢進するがんマーカーとしての挙動を示すことも示唆された。2)ケモカインの癌の進展・転移過程での役割の解析ジエチルニトロサミン投与による肝癌発症モデルでは、発癌の初期過程で、CCL3-CCR1系が抑制的に働くのに対して、後期では血管新生を誘導することで促進的に働くことを見出した。さらに、肝転移モデルでは、CCL2-CCR2系がIto細胞の活性化→血管新生を促進することで、肝転移を促進することを見出した。1マウス腎癌細胞株Renca細胞を、野生型マウスの尾静脈に接種すると、接種後2週で肉眼的に肺転移結節が生じ、その後も結節数は増加し、接種26日目で全例が死亡した。転移巣では、TNF-α遺伝子・蛋白の発現が亢進していた。TNFレセプターp55欠損マウスにRenca細胞を同様に接種すると、接種21日までは肺での転移結節の数に、野生型マウスと有意な差は認めなかった。、しかし、接種21日目以降、TNFレセプターp55欠損マウスでは、血管内皮増殖因子の発現と転移巣での血管新生が減弱し、腫瘍細胞のアポトーシスが顕著となり、接種後23日目以降で転移巣が自然退縮し、接種後26日目で大半のマウスが生存していた。以上の結果から、TNFレセプターp55が転移巣内での血管新生、ひいては転移巣の維持に密接に関与していて、このモデルでの遺伝子発現パターンを検索することで転移巣の維持に関与している因子を同定できる可能性が示唆された。2マウス肝発癌モデルおよびヒト肝臓癌における、前癌病変・肝癌細胞の一部で、セリン/スレオニンキナーゼPim-3が選択的に発現していることを見出した。さらに、RNA干渉法にて培養肝癌細胞株でのPim-3遺伝子発現を抑制すると、肝癌細胞株の細胞死が誘導されることを明らかにした。Pim-

3下流の標的分子の同定を目的に、酵母ツーハイブリッド法を行った結果、Pim-3自身を含む16種の候補遺伝子が得られた。さらに、Pim-3は、正常の肝臓・大腸組織では発現が認められないにもかかわらず、肝癌・大腸癌由来の細胞株および癌組織において発現が増強していたことから、これらの癌での新たな癌マーカーとして有用である可能性も示唆された。1)野生型マウスならびにケモカインであるCCL2の特異的レセプターであるCCR2を欠損したマウスの門脈に、マウス結腸癌細胞株colon26を接種した。CCR2欠損マウスでは、接種10日目以降において腫瘍内新生血管数・腫瘍の大きさ・腫瘍内へのクッパー細胞ならびに伊東細胞の集積が、野生型マウスに比べて減弱していた。さらに、CCR2欠損マウスでは、血管新生作用を保有しているマトリックスメタロプロテナーゼ(MMP)-2の発現が、野生型マウスに比べて減弱していた。MMP-2の発現が伊東細胞に選択的に認められたことから、CCL2-CCR2系はMMP-2を発現している伊東細胞の腫瘍内への集積を誘導し、腫瘍内新生血管形成を誘導することによって、腫瘍形成を促進している可能性が強く示唆された。2)ジエチルニトロサミンを新生児のマウスの腹腔内に投与すると、投与10月後に肝癌が多発性に発生した。同様の処置を、ケモカインCCL3とそのレセプターCCR1の欠損マウスに行うと、野生型マウスに比べ、生じる肝内の腫瘍の大きさと腫瘍内新生血管が顕著に減弱していた。さらに腫瘍内へのクッパー細胞の集積と、クッパー細胞が発現しているMMP-9の発現が減弱していた。CCL3-CCR2系はMMP-9を発現するクッパー細胞の腫瘍内への動員を引き起こすことによって、肝内腫瘍の進展に働いていると考えられた。3)セリン/スレオニン・キナーゼ活性を保有する原がん遺伝子Pim-3が、肝臓以外に、ヒトの膵臓・大腸において、正常では認められないのに対して、癌化に伴い発現が亢進していて、これらの癌由来の細胞株の増殖過程に関与している可能性を認めて、現在論文を投稿中である。1)原癌遺伝子Pim-3に関する研究マウス肝癌発癌モデルにおける発現遺伝子の包括的解析から、セリン/スレオニン・キナーゼ活性を保有する原癌遺伝子Pim-3の発現が肝臓の前癌から癌病変において選択的に亢進していることを見出している。本年度肝臓と同様に内胚葉由来組織である膵臓・大腸での癌病変でのPim-3の発現を免疫組織化学的に検討した結果、これらの臓器の前癌から癌病変部位においてPim-3発現が亢進していることを確認した。ヒト膵癌細胞株ならびにヒト大腸癌細胞株においても、Pim-3の恒常的な発現とともに、好アポトーシス分子であるBadが112番目のセリン残基がリン酸化された不活型として存在している上に、Pim-3と共局在していた。Pim-3の発現をsiRNA法にて抑制すると、Badの112番目のセリン残基のリン酸化が減弱するとともに、抗アポトーシス分子であるBcl-XLの発現も低下し、細胞のアポトーシスが誘導された。以上の結果から、Pim-3は肝臓・膵臓・大腸などの内胚葉由来臓器においてアポトーシスを抑制することによって癌化に関与していること、さらに癌化に伴って発現が亢進するがんマーカーとしての挙動を示すことも示唆された。2)ケモカインの癌の進展・転移過程での役割の解析ジエチルニトロサミン投与による肝癌発症モデルでは、発癌の初期過程で、CCL3-CCR1系が抑制的に働くのに対して、後期では血管新生を誘導することで促進的に働くことを見出した。
麻酔薬の中枢神経作用におけるカルシニューリンの関与

麻酔薬の中枢神経作用におけるカルシニューリンの関与を明らかにするために、簡便な薬理モデルとして、カルシニューリン阻害薬であるシクロスポリン投与モデルをマウスで作成し、行動解析を用いた評価を行った。すると、シクロスポリンをマウスに投与すると、不安行動が増加し、社会行動が減少することが判明した。さらに、前頭前野におけるセロトニンとドーパミンの放出をマイクロダイアリシス法により検討したところ、脳内においてセロトニンとドーパミンの放出量が減少することを見出した。さらに、ドーパミン放出の減少を薬理学的に阻害させると、シクロスポリンによる社会行動の減少が緩和することを見出した。また最近の取り組みとしては、近年相次いで報告されているカルシニューリン阻害薬が誘因と考えられる疼痛症候群(calcineurin-induced pain syndrome,CIPS)シクロスポリンによる疼痛症候群に着目し、少数のマウスを用いて、シクロスポリン投与により痛みに対する感受性が上昇することを示唆するパイロットデータを得ており、今後さらに研究を進めていく予定である。麻酔薬のシグナル伝達経路のひとつとして、カルシニューリンの位置づけを確立するために、本年度はまず、簡便な薬理モデルとしてカルシニューリン阻害薬であるシクロスポリン投与モデルをマウスで作成し、シクロスポリン投与による情動行動を各種行動テストを用いて検討した。B6マウスにシクロスポリンを腹腔内投与し、ホームケージにおける運動量を測定したところ、総運動量が減少することが判明した。次に、不安行動の指標として高架十時迷路テストを行ったところ、壁内通路の滞在時間が減少したことより、シクロスポリン投与で不安行動が増大することが示唆された。さらに、社会行動として二匹のマウス間の行動を観察したところ、シクロスポリン投与下では互いに離れてホームケージに滞在することより、社会行動が異常になることが判明した。さらに、前頭前野におけるセロトニンとドーパミンの放出をマイクロダイアリシス法で検討したところ、シクロスポリン投与により、セロトニンおよびドーパミンの放出量が減少することが判明した。以上の結果より、シクロスポリン投与により、前頭前野におけるセロトニンとドーパミンの伝達が障害され、前頭前野の機能が低下し、上記のような行動テストバッテリーにおける異常が生じている可能性が考えられた。
Calabi-Yau多様体におけるmirror対称性の研究

Calabi-Yau多様体のミラー対称性は、非線型シグマモデルに二つの異なった位相的twistが存在することに由来し、それらはA-model及びB-modelと呼ばれている。二つのモデルが、量子化された弦理論として等価であるために、Calabi-Yau多様体Mに基づくA-modelは、ミラー多様体Mに基づくB-modelと量子論的に同じ理論になる。とくに、A-modelのmoduli空間上のFrobenius構造は、B-modelのmoduli空間上のFrobenius構造に、ミラー写像と呼ばれる(局所)正則写像のもとで同型になる。この研究では、トーリック多様体をambient空間とする(完全交叉型)Calabi-Yau超曲面のミラー対称性とその応用について調べた。この様なCalabi-Yau超曲面については、ミラー対称性が多面体のpolar dualityとして記述されることが知られている。これまでの研究によって、周期写像が満たすPicard-Fuchs微分方程式が、Gel'fand-Kapranov-ZelevinskiによるA-超幾何微分方程式系(GKZ超幾何微分方程式系)から決定されることが示されている。GKZ超幾何方程式系はミラー写像の構成に対して大変有効であることが分かっているが、次の点について一般的な定式化が必要である:1)moduli空間(変数の空間)のコンパクト化、2)large complexstructure limitと呼ばれる境界点の存在、3)局所解の具体的な構成。この研究では、1)について、二次扇と呼ばれる量が有効に用いられるが、GKZ超幾何微分方程式系の詳しい解析から、Grobner扇と呼ばれる量がより自然な記述を与えることが明らかにされた。特に、発表論文では、Grobner扇に基づいて、large complex structure limitについて、その一般的存在を示し、2)の問題を解決した。
内分泌かく乱物質による交感神経機能の撹乱:副腎髄質を用いた分子薬理学的解析

生体内ホルモン動態に介入することによって生体の恒常性の維持、生殖、発達あるいは行動に影響をあたえる内分泌かく乱物質の神経系への関与について、ウシ副腎髄質細胞を用いてカテコールアミン動態を調節している受容体、イオンチャネル、トランスポーターへの影響について検討した。ビスフェノールA、17β-エストラジオールは細胞内への[^3H]ノルアドレナリン取り込みを濃度依存的(1100μM)に抑制した。ビスフェノールAによる抑制はKm(ミカエリス定数)を変化させずにVmax(最大反応速度)の減少を示す非拮抗阻害であった。17β-エストラジオールによる抑制もVmaxの減少による非拮抗阻害であった。細胞膜への[^3H]デシプラミンの結合実験において、17β-エストラジオールはKd(解離定数)の増加を示す拮抗阻害を、ビスフェノールAはKd,Bmax共に変動する阻害を示した。ビスフェノールAはニコチン様アセチルコリン受容体刺激、電位依存性Naチャネルや電位依存性Caチャネルの活性化によるカテコールアミン分泌を細胞内へのNa^+,Ca^<2+>の流入阻害を介して、濃度依存的(10-100μM)に抑制した。ノニルフェノールによる長期処理はニコチン様アセチルコリン受容体刺激、電位依存性Naチャネルや電位依存性Caチャネルの活性化によって引き起こされるカテコールアミン分泌を細胞内へのCa^<2+>の流入阻害を介して、濃度依存的(10-100μM)に抑制した。タモキシフェンはノニルフェノールと同様のカテコールアミン分泌抑制を示し、ノニルフェノールによる抑制作用を阻害しなかった。内分泌かく乱物質はイオンチャネル、トランスポーターをエストロジェン受容体を介さずに阻害することによりカテコールアミン分泌、再取り込みを抑制し、交感神経系の機能を修飾する可能性が示唆された。環境中に放出された化学物質の内、ホルモンの産生・分泌を乱したり、ホルモン受容体に結合して個体の生殖・発生・成長に影響を及ぼす化学物質(内分泌かく乱物質)の存在が近年問題となっている。エポキシ樹脂の原材料であるビスフェノールAは、缶詰内側のコーティングやポリカーボネート、歯科材料のシーラントとして用いられているもので、高温にするとカーボネートが加水分解して溶出してくることが知られている。内分泌かく乱物質のカテコールアミン動態への影響を調べる目的で、ノルアドレナリントランスポーターに対する影響を培養ウシ副腎髄質細胞を用いて検討した。併せて内分泌かく乱物質の多くはエストロゲン様作用を持っていることが報告されているので、17β-エストラジオールの影響との比較も行った。ノルアドレナリントランスポーター活性は培養ウシ副腎髄質細胞への[^3H]ノルアドレナリンの取り込みにより測定した。ビスフェノールAによる抑制はEadie-Hofsteeプロットによる解析からKm(ミカエリス定数)を変化させずにVmax(最大反応速度)の減少を示す非拮抗阻害であった。単離した細胞膜への[^3H]デシプラミンの結合実験において、17β-エストラジオールはKd(解離定数)の増加を示す拮抗阻害を、ビスフェノールAはKd,Bmax共に変動する阻害を示した。以上の結果より、内分泌かく乱物質ビスフェノールAはエストラジオールとは異なった阻害機序でノルアドレナリントランスポーターを抑制することにより、神経系の機能を修飾する可能性が示唆された。

環境中に放出された化学物質の内、生体内ホルモン動態に介入することによって生体の恒常性の維持、生殖、発達あるいは行動に影響をあたえる内分泌かく乱物質が原因と見られる野生生物の異常生態が次々に報告されている。エポキシ樹脂の原材料であるビスフェノールAは、缶詰内側のコーティングや歯科材科のシーラントとして用いられているもので、高温にすると溶出してくることが、p-ノニルフェノールはポリエーテルと結合した形で界面活性剤として使用されており、河川において魚の生殖系への影響が報告されている。このような内分泌かく乱物質の神経系への関与について、ウシ副腎髄質細胞を用いてカテコールアミン分泌を調節しているイオンチャネルへの内分泌かく乱物質の影響について検討した。ビスフェノールAはニコチン様アセチルコリン受容体刺激、電位依存性Naチャネルや電位依存性Caチャネルの活性化によるカテコールアミン分泌をいずれも細胞内へのNa^+,Ca^<2+>の流入阻害を介して、濃度依存的(10-100μM)に抑制した。電位依存性NaチャネルにおいてビスフェノールAはVeratridineと非競合的に作用して阻害していた。ノニルフェノールによる長期処理はニコチン様アセチルコリン受容体刺激、電位依存性Naチャネルや電位依存性Caチャネルの活性化によって引き起こされるカテコールアミン分泌を細胞内へのCa^<2+>の流入阻害を介して、いずれも濃度依存的(10-100μM)に抑制した。エストロジェン受容体のアンタゴニストであるタモキシフェンはノニルフェノールと同様のカテコールアミン分泌抑制を示し、ノニルフェノールによる抑制作用を阻害しなかった。ビスフェノールA・ノニルフェノールはイオンチャネルをエストロジェン受容体を介さずに阻害することによりカテコールアミン分泌を抑制し、神経系の機能を修飾する可能性が示唆された。
動的な電子状態理論による電子移動反応

水素結合により結び付けられた電子供与体と受容体間の電子移動機構をFermiの黄金則にもとづいて解析した。すなわち[CH_2-COOH:::COOH-CH_2^<(-)>]という二重水素結合を持つモデル分子系で、電子遷移行列要素V_<AB>(∝√k_<ET>)と、その分子構造依存性、プロトン移動とのカップリングを検討した。空間対称性の破れたUHF解を透熱型電子波動関数として採用し、STO-3G基底を用いた。モデル分子両端のCH_2基上のp_π軌道が電子授受の主要な軌道である。その結果、対称な分子構造D_<2h>でエネルギーもV_<AB>も極大値となり、水素結合ポテンシャルはC_<2h>構造変形に対してdouble wellとなった。このことは重水素置換により電子移動が減速されることを示唆している。また、直接移動(turough-space)と間接移動(through-bond)に基づく解析を行うためにThoulessの展開定理に基づいた分割式を考案し適用した。すなわち電子移動の始・終状態波動関数のThouless展開により、電子遷移行列要素V_<AB>をthrough-bond機構とthrough-space機構部分とに展開係数次数に従って分割した。その結果、まず上記の二重水素結合を持つモデル分子系において、空間対称性の破れたUHF波動関数を生成する主な励起演算子は、HOMO-LUMO遷移であり、そのThouless係数の局在は良好であった。また、through-bond、through-space両成分に分割したV_<AB>値は、ともにD_<2h>構造で極大値をとり、V_<AB>^<TS>(through-space)がV_<AB>値全体の90%を占めた。しかしながら、構造変化に伴うV_<AB>値の変化量の75%はV_<AB>^<TB>(through-bond)成分に由来していることがわかった。
子どもの受動喫煙防止対策に資するＰＭ2.5濃度とタバコ煙に関するコホート研究

今年度は群馬パース大学に提出した研究計画申請書の内容に沿って研究を進めた。被験者は14歳以下の病院受診患者または入院患者(以下、患者)から、原則、保護者のいずれかが喫煙者であることを基準として選定した。また、保護者の喫煙・非喫煙を問わず受動喫煙曝露が予想される患者も対象とした。PM2.5計測機器(PM2.5デジタル粉じん計LD-5R(柴田科学))を自宅と入院時の2ヶ所、それぞれ小児の半径2m以内に設置し、8時間連続して行う。その間、被験者は自由下で行動するが、その間も計測機器は被験者の半径2m以内に設置した。尿中コチニン濃度測定は計測日翌朝の早朝尿を採取する。採尿された尿は冷蔵・冷凍保管され、(株)ビー・エム・エル(検査会社)に測定を依頼した。合わせて、家庭内の受動喫煙の状況や保護者の喫煙行動などをアンケート調査し、測定された尿中コチニン濃度とPM2.5測定結果を合わせて分析した。入院時計測において、尿中コチニン値は23例中3例が計測可能であり、平均尿中コチニン濃度は1.8ng/mLであった。また、クレアチニン補正値は2.7ng/mg・Creであった。入院翌日に機器設置、翌々日早朝尿を採取したが、保護者いずれかの付き添いを要することから、保護者からの受動喫煙・三次喫煙による結果と推察された。一方、自宅での計測において、尿中コチニン値は8例中2例が計測可能であり、平均尿中コチニン濃度は2.2ng/mL、クレアチニン補正値は1.8ng/mg・Creであった。このうち1例は両親とも非喫煙者であったが、自宅で居酒屋を経営しており、店舗内は喫煙可能であったこと、また、営業中も被験者が自由に自宅と店舗を行き来する状況であったことから、受動喫煙が容易に成立する環境であった。また、もう1例は室内で加熱式タバコを1日6本喫煙した例であったが、喫煙後のPM2.5は最大35カウント/分であり、0カウントに戻るまで約3時間を要した。研究代表者である医師が回診時に研究の概要を説明し、その後、研究協力者が別途病室を訪問して研究目的等を詳細説明する形をとったが、急性疾患(呼吸器疾患)での受動喫煙曝露を非侵襲的に検討するため被験者選定を行った結果、想定される入院期間の短い患児が大多数であった。そのため、入院直後の容体不安定なところに研究目的等説明しなければいけないため、研究同意取得に苦慮した。また、研究協力者が研究代表者と別施設に所属するため、詳細説明のための日程調整に手間取るケースも多くあった。さらには、冬場はインフルエンザ流行に伴う病棟への入室制限もあり、研究未実施期間が発生した。自宅でのデータ採取は平日昼間、被験者が登園・登校するため、土日祝日または平日夜間に行うこととなり、また、特に乳幼児では起床時尿の採尿に手間がかかることから保護者の理解が得られないことがあった。本研究では生活環境下におけるタバコ煙の濃度を計測する目的であるが、被験者家族に喫煙者が思いのほか少なかったことで、現状、想定以上にデータ数が集まらなかった。当初の研究計画に挙げた研究対象例数に近づくべくできるだけ多くの例数を集めるよう努力する。入院外患者から被験者選定を進めるための方策も合わせて検討するとともに、他施設における被験者選定と、必要であれば測定機器の新たな購入も検討したい。今年度は熊谷市における小学4年生に対する受動喫煙検診と同年度に行う生活習慣病検診を合わせて解析した結果を基に、保護者・児童の生活習慣と受動喫煙曝露の関係性について検討した。喫煙率は最近56年、父親・母親とも緩やかな低下を示した(平成29年度では父親41.4%、母親14.1%)。また、尿中コチニン濃度未検出者は1192名(81.8%)であり、年ごとにその割合は増加している。高濃度曝露(40ng/mL以上)の児童は7名のみ(0.5%)であり、この10年で最も少ない割合であった。受動喫煙検診開始から10年が経過し、開始当初は半数以上の児童から尿中コチニンが検出されていたが、平成29年度は8割以上の児童で検出限界以下となり、その割合は年々減少していた。一方、朝食を家族と一緒に食べない児童は食べる児童と比べ、尿中コチニン濃度の検出割合が有意に高かった(28% vs 17%)(p<0.001 χ2検定)。また、睡眠時間67時間、8時間、910時間の3群における尿中コチニン濃度はそれぞれ5.3、2.5、2.2ng/mLであり、910時間睡眠と比べ、67時間睡眠の児童は受動喫煙曝露を有意に受けていた。受動喫煙検診により、児童の受動喫煙曝露を定量的に示すことができ、また、その結果を保護者にフィードバックしたことによりこの10年間で受動喫煙曝露の割合を大幅に改善することができた。また、家庭環境や生活環境・生活リズムと受動喫煙曝露の関係性が示唆された。本研究を進めるに当たり、購入予定であったPM2.5浮遊粒子用デジタル粉塵計(品番MD4SP-621Tシリーズ)の購入が製造販売会社の都合により廃番になったため、新たに使用するデジタル粉塵計の検討から見積・購入・納入に至る一連の流れに約1年要したことが挙げられる。

検討の結果、新たな測定機器としてPM2.5デジタル粉じん計LD&#8722;5R(柴田科学)を決定した。また、統計解析ソフトと解析用パソコンの購入も同様の理由から納品が遅れた結果、研究初年度の大半を割く形となった。研究に用いる事前アンケート作成と家庭における保護者の喫煙行動をチェックするための行動記録用紙、測定機器を取り扱うために必要な看護職・事務職へのレクチャーと模擬試験などは終了しているものの、所属する群馬パース大学への研究計画書提出と倫理委員会の審査が未了となっている。尿中バイオマーカーのうち、NNALや1-OHPの計測は国立保健医療科学院に調査研究の協力依頼をしたが、現在検討中である。今年度は群馬パース大学に提出した研究計画申請書の内容に沿って研究を進めた。被験者は14歳以下の病院受診患者または入院患者(以下、患者)から、原則、保護者のいずれかが喫煙者であることを基準として選定した。また、保護者の喫煙・非喫煙を問わず受動喫煙曝露が予想される患者も対象とした。PM2.5計測機器(PM2.5デジタル粉じん計LD-5R(柴田科学))を自宅と入院時の2ヶ所、それぞれ小児の半径2m以内に設置し、8時間連続して行う。その間、被験者は自由下で行動するが、その間も計測機器は被験者の半径2m以内に設置した。尿中コチニン濃度測定は計測日翌朝の早朝尿を採取する。採尿された尿は冷蔵・冷凍保管され、(株)ビー・エム・エル(検査会社)に測定を依頼した。合わせて、家庭内の受動喫煙の状況や保護者の喫煙行動などをアンケート調査し、測定された尿中コチニン濃度とPM2.5測定結果を合わせて分析した。入院時計測において、尿中コチニン値は23例中3例が計測可能であり、平均尿中コチニン濃度は1.8ng/mLであった。また、クレアチニン補正値は2.7ng/mg・Creであった。入院翌日に機器設置、翌々日早朝尿を採取したが、保護者いずれかの付き添いを要することから、保護者からの受動喫煙・三次喫煙による結果と推察された。一方、自宅での計測において、尿中コチニン値は8例中2例が計測可能であり、平均尿中コチニン濃度は2.2ng/mL、クレアチニン補正値は1.8ng/mg・Creであった。このうち1例は両親とも非喫煙者であったが、自宅で居酒屋を経営しており、店舗内は喫煙可能であったこと、また、営業中も被験者が自由に自宅と店舗を行き来する状況であったことから、受動喫煙が容易に成立する環境であった。また、もう1例は室内で加熱式タバコを1日6本喫煙した例であったが、喫煙後のPM2.5は最大35カウント/分であり、0カウントに戻るまで約3時間を要した。研究代表者である医師が回診時に研究の概要を説明し、その後、研究協力者が別途病室を訪問して研究目的等を詳細説明する形をとったが、急性疾患(呼吸器疾患)での受動喫煙曝露を非侵襲的に検討するため被験者選定を行った結果、想定される入院期間の短い患児が大多数であった。そのため、入院直後の容体不安定なところに研究目的等説明しなければいけないため、研究同意取得に苦慮した。また、研究協力者が研究代表者と別施設に所属するため、詳細説明のための日程調整に手間取るケースも多くあった。さらには、冬場はインフルエンザ流行に伴う病棟への入室制限もあり、研究未実施期間が発生した。自宅でのデータ採取は平日昼間、被験者が登園・登校するため、土日祝日または平日夜間に行うこととなり、また、特に乳幼児では起床時尿の採尿に手間がかかることから保護者の理解が得られないことがあった。本研究では生活環境下におけるタバコ煙の濃度を計測する目的であるが、被験者家族に喫煙者が思いのほか少なかったことで、現状、想定以上にデータ数が集まらなかった。
動物細胞膜機能にはたすスフィンゴ脂質の役割に関する遺伝生化学的研究

スフィンゴイド塩基を構造骨格とする一群の脂質、スフィンゴ脂質は動物細胞の主要な膜脂質である。この脂質の生理的役割を明らかにする意図の下に私達はすでに、スフィンゴ脂質生合成の初発段階を担うセリンパルミトイルトランスフェラーゼの活性が熱不安定に変化した温度感受性動物細胞変異株の単離に世界で最初に成功し、この変異株の解析からスフィンゴ脂質は動物細胞の増殖に不可欠であることを明らかにした。スフィンゴ脂質の生理的意義を膜蛋白質との機能的相関の面から解明するために本年度は対象をグリコシルホスファチジルイノシトール(GPI)シンカー蛋白質との関係に焦点を合せて解析を行った。その結果GIP構造をカルボキシル末端に付加する事によって形質膜表面に存在しているGPIアンカー蛋白質がスフィンゴ脂質の欠損によって受ける影響について明らかにした。(1)まず、スフィンゴ脂質合成欠損変異株および野性株にマクロファージ表面のリボ多糖受容体であるGPIアンカー蛋白質の一種、CD14の遺伝子を持つプラスミドを導入して、CD14発現細胞の作成に成功した。(2)更にリボ多糖(LPS)の高親和性受容体であるCD14の細胞表面存在量を、放射性LPSを用いて簡便に定量する系を確立した。(3)CD14(受容体)の受容機構に及ぼすスフィンゴミエリン量の減少の効果を調べたところ、CD14分子がホスフォリパーゼCに対して異常に感受性が高くなっていることを明らかにした。(4)変異株で発現した場合にのみ起こるCD14の機能変化が、スフィンゴ脂質欠損に起因することを外来性スフィンゴ脂質を用いた相補試験によって証明することが出来た。(5)上記の結果を総合すると、CD14分子は膜においてスフィンゴミエリンと密接な関係で存在し、スフィンゴミエリン量の低下がCD14の存在様式に変化を与え、その受容機構の効率を低下させていることを明らかにした。
沖縄伝統音楽楽器による創作音楽の開発研究

本研究の目的は、音楽創造に向けて沖縄伝統楽器の新しい奏法を開発することにあった。伝統楽器の奏法開発については沖縄県立芸術大学琉楽科大学院生と、国立劇場おきなわ研修生の協力を得ながら、三線・胡弓・笛・琉球箏曲・太鼓の、楽器合奏としての新しい語彙の開発を探求した。従来までは、歌三線への付随的な地位にとどまっていた沖縄胡弓を、独奏楽器としての独自の表現力を開発することも試みた。これらの試みは、研究協力者の創作作品として試演され、その経過と分析を研究者自身が分析的な角度から論考化した。また、沖縄伝統音楽の多様な音楽語法を基盤にしながら、西洋芸術音楽の創作法のなかへ新しい音楽語彙として転用することで、現代音楽作品に新しい表現法を拓くことも本研究の目的であった。これらは研究期間中、研究者自身の5曲の創作作品として演奏公開、及びその一部が出版されることによって達成された。中国の伝統楽器古箏Gu-zhengの高度な技法をもつ奏法の調査は本研究に極めて有意義であった。古箏の伝統的様式が、地域・歴史性によって五つの流派があり、その音楽様式が各地の言語(音調性)と文化に深く関わっていることは重要な知見であった。古箏の専門的な奏者の協力で、演奏技法に焦点化した記録映像を編集できた。この映像は、今後沖縄の箏演奏家のための参考教材として公表する。本研究の目的は、沖縄の伝統的な音楽様式のなかから、音楽創造に向けてとくに楽器の新しい奏法とその表記法を開発することにある。方法論としては、沖縄の楽器奏法がもつ身体技法を応用的に発展させるとともに、類似構造の楽器をもつ中国・韓国の独自の奏法を研究し、その技法を移植させるための基礎資料を作成することであった。今年度、沖縄の奏法開発については沖縄県立芸術大学琉楽科大学院生と、国立劇場おきなわ研修生の協力を得ながら、三線・胡弓・笛・琉球箏曲・太鼓の、楽器合奏としての新しい語彙の開発を探求した。音源材料として収集した中国・韓国の楽器奏法に関する映像・専門書等を参考にしながら、複数三線による異相のアンサンブル表現、ハーモニックス奏法を含む新しい奏法を試行した。また、従来は、歌三線への付随的な地位にとどまっていた沖縄胡弓を、独奏楽器としての独自の表現力を試みた。これらの試行はいずれも、研究協力者の創作作品として試演され、現在その経過と分析を研究者自身が論考化している。中国の伝統楽器古箏Gu-zhengと笛子Tihの高度な技法をもつ奏法の調査は本研究に極めて有意義であった。中国・上海音楽学院での調査では、この楽器の専門的な奏者の協力で、ほぼ4日に渡る演奏の映像と、奏法及び教授法に関する詳細なデータを得られた。とくに古箏の伝統的様式が、地域・歴史性によって五つの流派があり、その音楽様式が各地の言語(音調性)と生活文化に深く関わっていることは、重要な知見であった。また、同音楽院の附属中・高校では、伝統楽器による大合奏の授業にも参加し、現代の作曲家による伝統楽器のための合奏作品が、演奏として練り上げられてゆく過程を観察し、映像化することもできた。これらの収集資料は、映像編集するとともに、中間報告として記録にまとめつつある。なお韓国の音楽調査については、事前準備の関係から平成18年度に実施する。本研究の目的は、沖縄の伝統的な音楽様式のなかから、とくに音楽創造に向けての楽器の新しい奏法とその表記法を開発することにある。初年度17年度は、1)複数三線による合奏奏法の開発2)沖縄胡弓の独奏楽器としての奏法開発、並びに3)中国古箏Gu-zhengの奏法を実地調査(映像記録と奏者へのインタビュー)を行った。平成18年度は、17年度の1)2)基礎調査をベースにし、沖縄古典音楽奏者による創作作品の分析を通して、論考「沖縄伝統楽器による創作音楽の開発研究(1)」に集約した。同論考では、とくに「身体的に内在化された古典奏法からの離脱」、「連れ弾きchiri-

bichi奏法の可能性」の角度から、伝統楽器による創作の問題点と、新しい可能性を論じた。3)については、記録映像を、奏法や中国の地域様式に沿って、DVDに編集し、資料化した。琉球箏曲との奏法・音楽語彙比較を、中琉双方の映像記録と文献を参考に行った。以上の分析研究的アプローチと並行しながら、沖縄古典音楽の伝統的表現様式に基づく創作を、声と四つの弦楽器(洋楽器)作品の作曲として試みた。ここでは、伝統音楽のもつ音楽語法を、西洋楽器に移植することで得られる効果、あるいは逆にそれから発想できる伝統楽器の新しい音楽語法を追究した。本研究の目的は、沖縄の伝統的な音楽様式のなかから、とくに音楽創作に向けての新しい奏法とその表記法を開発することにあった。過去2年間の研究実績は以下である。平成17年度:1)複数三線による合奏奏法の開発2)沖縄胡弓の独奏楽器としての奏法開発3)中国古箏の現代奏法の実地調査。平成18年度:1)琉球古典音楽奏者による創作作品の分析とその論考2)中国古箏の現代奏法のデジタル資料化3)琉球古典音楽の表現様式にもとづき、声と四つの弦楽器(2Violins,Viola,Cello)による、琉歌の作曲作品化を試行した。当該年平成19年度は、以上2年間の研究実績を元に1)沖縄伝統楽器-三線、笛、胡弓、箏(十三弦)による、新しい合奏法の試行的創作を行った(一部の創作作業は、継続中である)。2)学位論文『音楽ホール・芸術・地域の動態創造に関する研究』(大阪芸術大学大学院提出)の第3章「地域の動態創造にはたす音楽ホールの役割」中に、間テクスト性の文脈で、伝統楽器による創作例を数例掲載した。現在これらの研究・創作成果は報告書として執筆中である。刊行後には、沖縄の伝統音楽家、研究者等に配布し、本研究の成果を広く地域社会に還元する。
活性炭膜を用いた小規模分散型浄水処理法の開発

1)2元構造膜試作膜は直径7Åをピークに69Åのシャープな細孔分布のミクロ孔と直径100Å程度のやや広い細孔分布のメソ孔を有していることが分かった。前者はポリマー微粒子が熱分解で脱塩素する際に形成された炭化微粒子内の細孔であって、主として吸着を支配し、後者は微粒子間空隙であって水の透過速度を支配すると考えられる。なお、細孔容積は0.30ml/g、比表面積は750m2/g程度であるった。純水透過流束および分画分子量測定の結果から、本活性炭膜は直径0.05-0.1mmで直径7Å程度のミクロ孔を有する活性炭微粒子が、直径100Å程度の隙間を残して凝集・焼結して2元構造を構成していると言える。電子顕微鏡による観察によると、このような構造の活性炭膜はセラミック坦体の外表面にのみスキン状に付着しているのではなく、ある程度の深さまでセラミック坦体内部に含侵している。このことから、膜の機械的強度は十分強く、通常の使用においては膜の剥離は見られない。2)電熱再生活性炭膜は膜素材がカーボンの多孔質で適度な導電性を有していることに着目し、膜の両端に電圧を直接印加することで、ヒーターとしての発熱を利用する「電熱再生法」を提案し検討した。活性炭膜がきわめて薄いことから、直接通電では瞬時の昇温が期待された。熱収支等の解析が必要ではあるが、原理的には短時間での簡便再生が可能であると言える。電熱再生の適当な温度や時間は吸着質によって異なる。新膜と再生膜では透過流束、除去率ともにほぼ同等の性質を示し、この系では電熱再生法が極めて有効であると言える。本研究で開発した浄水処理のための活性炭膜は、ろ過機能と吸着機能とを併せ持ち、かつ、きわめて低い圧力下で高い透過流束と優れた低分子量有機物除去性能を有している。このような特性を持つ新材料は、一括浄水処理を可能にすることから、新しい浄水システムの材料となりうると考えられる。最近は、水道水の水源となる河川や湖沼等の水質汚濁の進行や、消費者のより安全でおいしい水に対する強い要求などから、特に大都市近郊の浄水場ではオゾン・活性炭処理を中心とした高度浄水処理が導入されている。しかしながら、浄水場からの給水の総量を飲料水として適する程度にまで集中的に高度処理するよりも、飲料用になる分だけを使用サイトで分散的に高度処理する方が経済的・能率的とも考えられる。本研究は、この問題の解決につながると思われ、かつ基礎研究を既に終えている水処理用活性炭膜を出発点として、次の3点を行うことを具体的な目的としている。(i) on site浄水処理に適する吸着能と膜性能を有した膜を開発すること。(ii)小規模分散型のプロトタイプとなる浄水処理装置を試作すること。(iii)その本格的な実用化に向けての指針を明瞭に示すこと。本年度の研究実績は以下のように整理できる。(i)成膜法の確立と体系化活性炭微粒子凝集薄膜の成膜法に関して、利点と欠点の定量的な理解や成膜メカニズムとその反応速度の解析を行った。また、活性炭の種類、活性炭微粒子径、バインダー微粒子の種類と活性炭微粒子との混合割合、融着温度、融着雰囲気などについて体系化した。

(ii)膜構造の検討と活性炭膜のキャラクタリゼイション電子顕微鏡(SEM)による構造観察、電子分光計(ESCA)、X線回折による表面解析、さらに純水や希ガスの透過速度の測定により、膜の孔径等の基本構造の検討し、活性炭の細孔分布や比表面積も検討した。試作活性炭膜の細孔分布、表面積の測定を窒素吸着法等によって行い、結果を市販の汎用活性炭等と比較すると共に、成膜方法との関連を定性的に理解する。また、トリハロメタン、トリクロロエチレン、さらに他の有機物(フェノールなど)の吸着平衡関係と吸着速度をデータベース化した。1)2元構造膜試作膜は直径7Aをピークに6-9Aのシャープな細孔分布のミクロ孔と直径100A程度のやや広い細孔分布のメソ孔を有していることが分かった。前者はポリマー微粒子が熱分解で脱塩素する際に形成された炭化微粒子内の細孔であって、主として吸着を支配し、後者は微粒子間空隙であって水の透過速度を支配すると考えられる。なお、細孔容積は0.30ml/g、比表面積は750m2/g程度であるった。純水透過流束および分画分子量測定の結果から、本活性炭膜は直径0.05-0.1mmで直径7A程度のミクロ孔を有する活性炭微粒子が、直径100A程度の隙間を残して凝集・焼結して2元構造を構成していると言える。電子顕微鏡による観察によると、このような構造の活性炭膜はセラミック担体の外表面にのみスキン状に付着しているのではなく、ある程度の深さまでセラミック担体内部に含侵している。このことから、膜の機械的強度は十分強く、通常の使用においては膜の剥離は見られない。2)電熱再生活性炭膜は膜素材がカーボンの多孔質で適度な導電性を有していることに着目し、膜の両端に電圧を直接印加することで、ヒーターとしての発熱を利用する「電熱再生法」を提案し検討した。活性炭膜がきわめて薄いことから、直接通電では瞬時の昇温が期待された。熱収支等の解析が必要ではあるが、原理的には短時間での簡便再生が可能であると言える。電熱再生の適当な温度や時間は吸着質によって異なる。新膜と再生膜では透過流束、除去率ともにほぼ同等の性能を示し、この系では電熱再生法が極めて有効であると言える。本研究で開発した浄水処理のための活性炭膜は、ろ過機能と吸着機能とを併せ持ち、かつ、きわめて低い圧力下で高い透過流束と優れた低分子量有機物除去性能を有している。このような特性を持つ新材料は、一括浄水処理を可能にすることから、新しい浄水システムの材料となりうると考えられる。