hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Mg-Zn-RE合金の衝撃安全特性および破壊メカニズムの解明

Ca濃度を0.1wt%に固定し、Zn濃度を変化させた合金の特性を調査した結果、Zn濃度を1.54.0wt%に設定するとTD-split texture(底面が板幅方向に約35°傾く集合組織)が現れることを確認した。一方、Zn濃度を6.0wt%以上に設定するとTD-split textureが消滅し、ピーク強度は低いものの、c軸がND軸に揃う集合組織が現れることを確認した。なお、Zn濃度を1.5wt%から3wt%に増加すると、高い室温張り出し成形性(エリクセン値8.0以上)を確保しつつ、降伏応力が1520MPa増加することを確認した。次に、Zn濃度を3.0wt%に固定し、Ca濃度を変化させた合金の特性を調査した結果、Ca濃度を0.8wt%以上に設定すると室温成形性が著しく劣化することを確認した。また、第4元素添加の影響を調査した結果、微量のSrとZrを添加した合金Mg-3Zn-0.1Ca-0.1Sr-0.3Zr合金(wt%)がMg-1.5Zn-0.1Ca合金(wt%)と同等の室温成形性を示しつつ、約80MPa高い降伏応力を示すことを明らかにし、それが結晶粒微細化に起因することを明らかにした。また、開発合金と同等の室温成形性を示す汎用Mg合金(AZ31合金高温圧延材:弊所開発)の機械的特性を調査した結果、開発合金(Mg-Zn-Ca-Sr-Zr合金)の強度が汎用Mg合金とほぼ同じ降伏応力(144154MPa)であることを確認した。これまでに、TD-split textureを形成するマグネシウム合金圧延材を対象として、準静的歪み速度域及び衝撃速度域での機械的特性を明らかにしている。また、引張り変形時の歪み速度及び圧延材の集合組織が、引張り変形特性および引張り変形時の組織変化に及ぼす影響を明らかにしており、交付申請書に記載した研究について概ね実施することに成功している。また、交付申請書に記載した内容に加え、TD-split textureの形成メカニズムを明らかにすることや、TD-spit textureを形成する新たな合金(Mg-Zn-Sm合金等)を発見することにも成功しており、2次的な知見を導出することにも成功している。ゆえに、研究の達成度はおおむね満足できるものであると判断される。24年度が最終年度であるため、記入しない。H24年度は、TD-split textureを形成する新たな合金系を探索すると共に、探索した合金系を対象として、準静的速度域および衝撃速度域での機械的特性を調査するとともに、それと並行して、変形時の組織変化を調査する予定である。H2224年度の成果を元に、優れた室温成形性を有する(特にTD-split textureを有する)マグネシウム合金の変形メカニズムを統合的に明らかにする予定である。
効率的なリサイクル・システム構築のための地域社会学的条件に関する社会学的研究

地域レベルで見ると、日本のリサイクルは行政、企業、市民団体等のさまざまな担い手によるシステムが平行的、重層的に機能している。それは各システムの形成に関わる歴史的背景があってのことだが、地域全体のリサイクルの効率という観点から見ると、このような多元的システムが最良のものであるかどうかは疑問である。本研究は、以上の問題意識に立って、ある地域におけるさまざまなリサイクル活動を相互に連携したものととらえ、相互関係と効率を全体として明らかにしようとするものである。方法としては、(1)調査地域として埼玉県与野市を選び、行政、住民団体として町内会・自治会、スーパー、リサイクル企業、ボランティア市民団体等への広範な聞き取り調査によるリサイクル・システムの全体的把握、(2)それらの担い手の相互関係と相互理解を理解するためのアンケート調査、(3)リサイクルされた物資の流れの把握、(4)与野市を包む広域リサイクル政策(行政および企業による)とそれが与野市に及ぼす影響の理解を行った。得られた主要な知見は以下の通りである。(1)各リサイクル・システムは独自の経緯と動機をもってリサイクル活動を行っているが、相互の協力や理解はそれほど発展していない、(2)各リサイクル・システムを横につなぐ努力をしているのは行政および回収企業であるが、行政の動機は各システムの調査にとどまり、企業は利潤追求にとどまっているために地域全体の効率を高めるための活動はそれほどあきらかではない、(3)地域全体のリサイクル・システムの効率を高めるためには、各担い手の理解と有機的協力が不可欠である、(4)しかし、今後行政主導のリサイクル活動が大きな役割を果たすなかで、それ以外の担い手はむしろリサイクルから後退する可能性がある。本年度は、現地調査の準備作業として次のような作業を行った。1.廃棄物処理法の改正やリサイクル法の制定など、リサイクルに関する法制度が整備されたのを受けてその内容を整理した。2.行政によるリサイクルの現状を知るために、埼玉県川口市と与野市の清掃関係者に聞き取りを行った。3.これらをふまえて埼玉県与野市が調査対象として適当であるという結論になった。4.与野市の行政全体および廃棄物行政に関する資料を収集して、整理・分析した。5.以上をふまえて、調査票を作成し、調査対象者のリストを作成した。以上のように、本年度は調査の事前準備を行った段階である。萌芽的課題のため、専攻研究がほとんどなく事前準備に時間と労力がかかったが、ほぼ予定通りの成果を得られたと考えている。来年度早々から調査に着手する。
ヒト尿由来トロンボポエチンの精製と人体への応用可能性の検討

本研究では、まず初年度にマウス骨随細胞の液体培養によるアセチルコリンエネテラ-ゼ(AUE)総活性誘導を指雑としたトロンボポエチン(Tpo)活性測定法を開発し、再生不良性貧血(再不合)尿よりのTpo精製を試みた。しかし再不合尿抽出物にはエリスロポエチン(Epo)が多量に混在している。Epoは従来赤血球系造血に特典的と考えらていたが、近年巨核球血小板系造血にも作用することが明らかになり、我々も遺伝子組み替えにより産生されたEpo純化標品を用いてこのことを確認し報告した。従って本法を用いる場合にもこの点が問題になるため、純化Epoを加えてAchE活性の上昇を検討したところ、Epoに対し用量反応的にAchE総活性の上昇を認めた。そこで再不合尿抽出物からのTpo精製には、Epoを除去する必要がある。そのため抗Epo抗体カラムによるEpoの除去を試みた。まず家兎をEpoで免疫し、得られた抗血清からプロテインAやファロ-ズでIgGを分離し、型のごとくアフィジエル10に固定化し抗体カラムを作製した。既に報告した方法に従い、粗標品をエタノ-ル沈殿により分画し、7090%沈殿画分を高連液体クロマトグラフィ-(Synchropak RP-4)で分活した。活性はアセトニトルが6370%で演出される。この画分にはEpoも含まれるので、これを用いてEpo除去を試みた。抗Epoカラムにかけ、非吸着画分を回収濃縮後、吸着蛋白を溶出させた抗体カラムに再度かけて非吸着画分を得た。この過程でEpoの90%が除かれることが確認された。更に上記方法を用い、比較的大量(100l分)の粗標品から出発し、得られた各画分についてin viveの投与を分い、末血血小板数骨随巨核球の数、サイズ、ploidyの動きを検討し、in vitro invivo活性の相関を検討するためラットを用いる実験63年度より開始した。本年度はトロンボポエチン(Tpo)の活性測定系を開発した。従来のin vivo投与によるものからin vitro法に移行すべく実験を行った。C57BLマウスの骨髄細胞(7.5×【10^4】)をOFP処理ウシ胎児血清15%添加IMDM培地0.2mlに加え、マイクロタイタープレート中で6日間培養する。培養終了後Triton×-100で細胞を融解し、培地中のアセチルコリンエステラーゼ(AchE)の総活性を測定する。この培地中に1L-3(WEHI-3培養上清を使用)が存在すると約20%の濃度まで用量反応的にAchE活性が上昇する。TpoはIL-3に比し、より成熟した巨核球系細胞に働くことが知られ、1L-3と共存させると相乗効果を示すことが報告されている。実験的に血小板を減少させたラットの血清中にはTpo活性が高いことが知られているので、WEHI-3培養上清を種々の濃度で加え、Tpoとの相乗効果を検討した。培養上清を2.5%および5%の存在下で、Tpoを加えると、対照として使用した正常ラット血清に比し34倍にAchE活性が上昇した。

またこの上昇は加えるTpoの量に比例することも明らかとなった。これらの結果から本測定系はTpo活性測定に有用と考えられ、さらに最終段階の比色定量をコンピュータに連動させ自働化することにも成功し、短時間に、しかも多数の資料を処理することが可能となった。この方法を用いて再生不良性貧血患者尿よりのTpoの精製を試みた。エタノール沈殿(7090%画分)標品を逆相系の液体クロマトグラフィーを用い精製後、ゲル漏過系の高速液体クロマトグラフィーで分子量15万以上,6万,18万の3つの活性画分を得た。各々の画分は電気泳動上、未だ数本の蛋白バンドが認められるが、高速液体クロマトグラフィーを駆使することにより分離可能と思われる。本年度は前年度までに開発したマウス骨髄細胞の液体培養によるアセチルコリンエステラーゼ(AchE)総括性を指標としたトロンボポエチン(Tpo)活性測定法を用いて再生不良性貧血(再不貧)患者尿抽出物よりのTpo精製を行った.しかし再不貧尿抽出物にはエリスロポエチン(Epo)が多量に混在している.Epoは従来赤血球系造血に特異的と考えられていたが,近年巨核球血小板系造血にも作用することが明らかになり,我々も遺伝子組み替えにより産生されたEpoの純化評品を用いてこのことを確認し報告した.従って本法を用いる場合にもこの点が問題となるため,純化Epoを加えてAchE活性の上昇を検討したところ, Epoに対し,用量反応的にAchE総括性の上昇を認めた.そこで再不貧尿抽出物からのTpo精製には, Epoを除去する必要がある.そのため,今回抗Epo抗体カラムによるEpoの除去を試みた.まず家〓をEpoで免疫し,得られた抗血清からプロテインAセファローズでIgGを分離し,型のごとくアフィジェル10へ固定化し抗体カラムを作製した.前年度既に報告した方法に従い,粗標品をエタノール沈澱により分画し, 7090%沈澱の画分を高速液体クロマトグラフィー(Synchropak RP-4)で分画した.活性はアセトニトリル6370%で溶出される.この画分にはEpoも含まれるのでこれを用いてEpoの除去実験を行った.抗Epoカラムにかけ,非吸着画分を回収濃縮後,吸着蛋白を溶出させた抗体カラムに再度かけて非吸着画分を回収濃縮した.この過程でEpoの90%が除かれることが確認された.現在精製過程の早期に抗体カラムの使用を組み込むべく,抗体カラムの大型化を計画中である.
蝸牛の内有毛細胞の選択的傷害モデル動物におけるDPOAEの検討

1.まず最初にプライエル反射の正常なモルモットを用いて安定して歪成分耳音響放射(Distortion product atoacoustic emissions:DPOAE)を測定できるようにした。また聴性脳幹反応(ABR)、聴神経複合活動電位(CAP)、蝸牛マイクロホン電位(CM)も安定して測定できるようになり、モルモットにおける聴力の評価が確実にできるようになった。2.次にカルボプラチン投与量を調べるための予備実験を試行した。カルボプラチン200、300、400、500、600mg/m2をそれぞれ2匹のモルモットに静注した。2週間後にそれらのモルモットを断頭し、蝸牛を摘出したWGAレクチンで聴毛を染色し、共焦点レーザー顕微鏡(MRC-600)で観察した。また、ノマルスキー微分干渉顕微鏡で有毛細胞の細胞体の有無を確認した。これらの結果、カルボプラチン投与量があがるにつれて障害された聴毛数が増え、外有毛細胞の障害された細胞体もっそれにつれて増加していった。ところが、内有毛細胞の場合にはカルボプラチン投与量が少量(200または300mg/m2)の場合にはその聴毛も細胞体もほとんど障害されておらず、500mg/m2になり、その聴毛に障害が認められるようになった。さらに600mg/m2では障害聴毛の数も増加し、細胞体に障害のあるものも出現するようになった。3.カルボプラチンが内有毛細胞を選択的に障害するという仮説に基づいて、実験を計画したが、現段階ではカルボプラチンの静注ではそのような所見を認めららなかった。この原因に関してはという方法が内耳にとって障害が強くですぎるのかもしれないと思われた。このため現在は蝸牛に小孔をあけて蝸牛を短時間灌流する方法を検討中である。
他殖性ならびに自殖性植物集団における適応性関連遺伝子の挙動解析

日長反応性遺伝子領域の遺伝子型を用いた集団遺伝学的および統計遺伝学的解析により、ソバの生態型分化の機構を表現型および遺伝子型に基づいて推定することを試みた。日長反応性遺伝子領域の探索を試みた結果、6個の相同遺伝子領域を確認した。また、QTL解析の結果、相同遺伝子領域以外にも日長反応性に関連する領域が認められた。FeLHY,FeGI,FeELF3遺伝子領域内において秋型集団と夏型集団では遺伝的多様性が異なり、秋型集団のほうが夏型集団より多様性が高いことが明らかとなった。これらの結果から、ソバの日長反応性による生態型分化の機構は、長日条件下で秋型集団がもつ潜在的遺伝変異が顕在化し日長反応性程度が低くなる方向への選択が生じて夏型が分化したことが推定された。野生サクラソウの適応関連形質の遺伝的多様性の評価を目的として、表現型の集団内・間の遺伝的多様性の評価および適応に関連する形質の把握と分子マーカーを用いた表現形質の遺伝的多様性の評価が可能であるかを検証した。花弁形質は自然選択に中立な形質であり集団内の遺伝的多様性の目視評価の指標となることが明らかとなった。複数の集団に由来する株について同一環境栽培を行い、出芽日と葉数の集団間の遺伝的分化程度(Q_<ST>)が自然選択に中立な分子マーカーによる遺伝的分化程度(F_<ST>)よりも顕著に大きく、これらが適応に関連している形質であることを明らかにした。出芽日に関する2遺伝子座で早晩を示す対立遺伝子が検出されたが、これらを用いて野生集団の出芽日の多様性を明確に評価することはできなかった。しかし、異型花柱性については、長花柱花と短花柱花にそれぞれ特異的な対立遺伝子を示す複数のマーカー遺伝子座が検出され、これらのマーカーを用いて集団内の花型の評価が可能であることが示唆された。本研究の目的は、「他殖性植物集団」と「適応性関連遺伝子の挙動」をキーワードとして完全他殖性であり、諸形質および生態型の分化が把握されている普通ソバ,ならびに自殖性の普通ソバをモデル植物として他殖性植物集団における適応性関連遺伝子の挙動を把握することにある。期間内の目標は(1)開花期あるいは種子生産性など適応関連遺伝子の選抜反応を集団遺伝学・生態遺伝学的に明らかにする。(2)モデル植物として普通ソバを用い、集団内での適応性関連遺伝子の挙動を把握する。(3)適応性関連遺伝子挙動解析検出モデルの構築である。本年度は環境と遺伝子型の相互作用を考慮した集団遺伝構造変動の把握および適応性関連遺伝子の挙動把握のための雑種集団、すなわち夏型自殖性系統と秋型自殖性系統の雑種集団の育成を行った。また、集団内での個体適応度変異の把握と遺伝子流動との関係把握するため個体ごと開花フェノロジー,種子生産性の把握を試みた。SSRマーカーによって個体ごとに遺伝子型を決定し、父性解析による個体間遺伝子流動を把握した。さらに早期刈り取りによる集団内の遺伝構成を把握した。その結果、個体間遺伝子流動には距離による制約と開花期による制約が認められ、花密度が高い場合には著しく距離による制約が強まるが、同一距離においても開花期の違いによる制約が認められ、集団内では無作為交配が成されていないことが明らかになった。

さらに、早期刈り取りによる遺伝構造の影響については、個体間の遺伝子流動をSSRマーカーで調査した結果、早生個体と晩生個体との交配次代は残っておらず普通刈り取りに比べ早生個体由来の次代が多く残されるため次代集団は早生化することが遺伝子型レベルおよび次代の開花期調査で明らかとなった。本研究の目的は、「他殖性植物集団」と「適応性関連遺伝子の挙動」をキーワードとして完全他殖性であり、諸形質および生態型の分化が把握されている普通ソバ,ならびに自殖性の普通ソバをモデル植物として他殖性植物集団における適応性関連遺伝子の挙動を把握することにある。ゲノム中の適応に関する遺伝子の動態把握のためには、多数の中立遺伝子および適応関連QTLを把握したマップが必要である。これにより、遺伝構造の変遷を反映する中立遺伝子の動態および環境への反応を反映する適応関連遺伝子の動態の把握が可能となる。これまでに80遺伝子座のAFLPマーカーおよびSSRマーカーを開発した。いずれも自然淘汰に対して中立で適応度に影響を与えない中立マーカーである。さらに、他殖性集団の遺伝子動態の把握を目的とするとして汎用性の高いcDNAベースの共優性マーカーを作成することとした。cDNAマーカー作成のため新潟薬科大より提供されたソバの生殖様式に関連する遺伝子をカバーしていると考えられるソバcDNAライブラリー384クローン(蕾由来96クローン,花柱由来288クローン)に対しベクター配列除去後プライマー作成時のプライマーの特異性を高める目的でstandalone型BLASTの塩基配列同士を比較するプログラムblastnを用いてソバcDNAライブラリー間の相同性検索を行った。その結果93クローンの特異的なcDNA配列が見出され、この配列に対しプライマー作成ソフトprimer3を用いて91プライマーペアを作成した。このプライマーペアに対しスクリーニングを行った結果マーカー作成に利用可能な53プライマーペアが見出された。普通ソバ,ならびに自殖性の普通ソバをモデル植物として他殖性植物集団における適応性関連遺伝子の挙動を試みている。昨年度作成した53プライマーペアに新たに21プライマーペアを追加した計74プライマーペアを用いて多型検出が必要な2組の交配集団母本(他殖性集団:秋型の生態型を示す宮崎在来および夏型の牡丹ソバ,自殖性集団:秋型系統および夏型成系統)に対する多型検出を行った。EST法では、74プライマーに対して他殖性交配集団母本間で2プライマー、自殖性交配集団母本間では1プライマーにおいてのみ多型が検出された。現時点ではソバの適応・分化に対する塩基配列の大規模な挿入・欠出の関与の可能性は低く本法での研究遂行は困難であると考察された。CAPSおよびdCAPS法においては、EST法の結果を受けSNP'sの検出が可能なCAPS法を用いたが多型検出効率は用いる制限酵素数に大きく依存するため効率的ではないことが判明した。そこで44プライマーに対しABI3100を用いて塩基配列を決定しソフトウェアPhred/Phrap/Consedを用いてSNP's探索を行った。その結果、他殖性交配集団母本間で23箇所、自殖性交配集団母本間では25箇所のSNP'sが確認できた。これらのSNP'sに対しソフトウェアdCAPS Finder2.0を用いてdCAPSマーカーの設計を行い、他殖性交配集団母本間での9マーカーのうち4マーカー、自殖性交配集団母本間での8マーカーのうち8マーカーにおいて多型が確認された。自殖性交配集団母本間での8マーカーを用いて自殖性交配集団のF_2を用いてマーカー化の確認を行ったところ、明瞭な分離が確認された。以上の結果に作成
脊髄において細胞死を誘導するTGFファミリーに属する新しい分子のクローニング

発生初期の鶏胚脊髄の最背側部に於て、これ迄に報告されていないタイプの細胞死が起こることを報告した。本研究において、表皮をニワトリ胚脊髄背側部に異所性に移植することによりこの細胞死の量を有意に増加させることが確認されたので、脊髄の背側に位置する表皮が脊髄最背側部で起こる細胞死を誘導する分子を産生している可能性が示唆された。この細胞死は、表皮中に存在するTGF-βスーパーファミリーのbone morphogenetic protein(BMP)サブファミリーに属する分子によって誘導されるという仮説のもと、この分子の遺伝子をrversetranscriptase polymerase chain reaction(RT-PCR)を用いて単離することを試みた。しかしながらこの実験計画の進行中、脊髄背側部の表皮中にBMP-4とBMP-7が存在することが新たに報告されたため、遺伝子の単離に先立ちBMP-2ヒトリコンビナントプロテインを用いて、BMPファミリーに属する分子の脊髄最背側部で起こる細胞死に対する影響をin vivoで検討した。その結果、脊髄の最背側部の形態形成に異常が起き、この異常が起きた領域内で細胞死の量が有意に増えることが確認された。現在BMPサブファミリーの分子の発生初期ニワトリ胚における局在をin situ hybridizationを用いて調べている。又、細胞死に関連するタンパク質であるinterluekin-1 βconverting enzyme(ICE)の働きを阻害する合成ペプチドの、この脊髄で起こる細胞死への影響を調べた。このペプチドは、脊髄運動ニューロンで起こる自然細胞死は抑制するが、初期に起こる細胞死には影響し無いことが明らかになり、この結果はNeuron誌に掲載された。
神経疾患をもたらすビタミンB12代謝の解明と新治療法開発基盤構築

ビタミンB12(B12)の潜在的な欠乏は認知症リスクファクターであることを示唆する報告があるが、その分子機構は不明である。そこでB12代謝異常モデル神経幹細胞を作製し、その細胞分化を検討した結果、樹状突起の形成がされない状態にあり、アクチンフィラメントの形成に問題が生じていることを示唆する結果を得た。また、食餌性B12-葉酸欠乏モデルを用いて認知機能に及ぼすB12欠乏の影響を検討した結果、学習能に影響が生じたが、脳組織上の変化は認められなかった。以上の結果から、個体のB12レベル低下が認知機能に影響を及ぼすことが示唆され、それは神経細胞の分化、維持に関わることが示された。ビタミンB12(B12)は哺乳類の必須栄養素の一つであり,Co原子の上方に位置する上方配位子(R)がメチル基のメチルコバラミンとアデノシル基のアデノシルコバラミンが、それぞれメチオニン合成酵素とメチルマロニルCoAムターゼの補酵素として機能している。食品中に含まれるB12は吸収後、細胞内で補酵素型へと変換される。細胞への吸収と代謝に関わる7つの遺伝子(CblAからCblG)の異常やB12の欠乏によって,メチルマロン酸尿症やホモシステイン尿症に加えて,様々な神経症状が生じる。近年、アルツハイマー病や痴呆症の患者血清のB12含有量が有意に低いことが報告されているが、病態との関係は不明である。申請者はB12代謝酵素RNAiによる病態神経細胞モデルを作製し、B12代謝異常状態では神経細胞への分化が抑制されることを見出した。これらモデル細胞を用いて、B12の神経保護作用の生化学的解明を目的に,平成27年度にはSH-SY5Y細胞においてB12代謝酵素をRNAiした3種の細胞を用いて酸化ストレスに対する耐性を検証した。その結果,メチルマロン酸血症モデルであるCblB-RNAi細胞,ホモシステイン血症モデルであるCblG-RNAi細胞,その両方を発症するCblG-RNAi細胞に6-ヒドロキシドーパミンによる酸化ストレスを負荷した結果,それぞれの細胞において増殖が抑制される傾向にあった。また,ストレス負荷後のそれぞれの細胞において活性酸素が高レベルに存在することが示唆された。以上の結果から,B12の欠乏や代謝異常によって神経細胞の酸化ストレスに対する耐性が低下していることが示唆された。RNAiによってB12代謝異常モデルSH-SY5Y細胞を作出し,B12代謝異常がSH-SY5Y細胞の神経細胞様分化,さらには酸化ストレス耐性に及ぼす影響を検討した結果,分化が抑制される細胞において高いストレス感受性を有することが示唆された。この結果は高齢者においてB12欠乏が認知症発症のリスクファクターの一つであることを支持する結果であり,また,B12が神経細胞の維持に重要であることを示唆するものである。今後,B12欠乏と酸化ストレスの相関とそのメカニズム解析が期待される。しかしながら,RNAiによる実験のため,細胞レベルの遺伝子発現抑制レベルが一定しないため,解析上の問題があった。これらの点を改善し,今後の研究につなげる必要がある。ビタミンB12(B12)は哺乳類の必須栄養素の一つであり、分子内のコリン環のCo原子の上方にメチル基が配位するメチルB12とアデノシル基が配位するアデノシルB12が、それぞれメチオニン合成酵素(MS)とメチルマロニルCoAムターゼ(MCM)の補酵素として機能する。B12の欠乏によって悪性貧血が生じること、そして様々な神経症状を発症することが知られている。また、近年の疫学調査から血中B12量の低下がアルツハイマー病に代表される認知症の発症リスク因子であることが報告されている。一方、B12代謝に関与する複数の遺伝子が同定され、それらの変異によっても様々な神経疾患が生じることも報告されている。しかしながら、それら神経症状の発症機序は明らかではない。そこで、申請者はヒト神経芽腫細胞でB12代謝酵素RNAiを実施し、B12代謝異常モデル細胞を作製し、レチノイン酸(ATRA)による神経様突起の形成が抑制されることや酸化ストレスに対する感受性が高まることを見出した。そこで、H28年度にCRIPSR/Cas9法によるB12代謝遺伝子ノックアウト細胞の樹立を試み、ATRAによる分化の抑制が生じることを見出した。また、悪性貧血は赤血球の分化異常によると仮説を立て、ヒト造血幹細胞モデルK-562をB12代謝遺伝子RNAi法でB12代謝異常モデル細胞を作製し、赤芽球への分化過程への影響を検討した結果、MCM低下モデル細胞ではヘモグロビン合成の低下、分化マーカーであるCD71陽性細胞数の増加、CD235a陽性細胞数の低下がみられた.また,MS低下モデル細胞はヘモグロビン合成に影響がなく、CD71発現に有意な減少が見られたことから鉄要求性が低下したことが考えられる.従って、B12代謝異常は血球の分化にも影響を与えることが示唆された。B12代謝異常モデル細胞をRNAi法によるB12代謝酵素ノックダウン細胞とCRISPR/Cas9法によるノックアウト細胞の両方の作製をH27から28年年度に進めてきた。前者はドキシサイクリン誘導プロモーターを持つもので、標的遺伝子mRNAの発現量を低下させる。後者は標的遺伝子の機能を喪失させる。これまでにそれぞれの手法を用いてB12欠乏症モデルをホモシステイン症モデル、メチルマロン酸症モデル、それらの併発モデルを、それぞれ神経幹細胞モデルSH-SY5Yと赤芽球分化モデルK-562で作製した。

神経細胞モデルではノックダウンモデルによって得られた結果とノックアウトモデルによって得られた結果は類似したものであったが、ノックアウトの影響によると思われる分化前の状態での増殖の低下現象が見られた。この結果は通常の生育のためにもB12代謝が重要な位置を占めることを示唆する。一方、赤芽球分化モデルでは、当初期待していた巨赤芽球の形成は認められなかったが、B12欠乏やその代謝異常が、その分化過程に様々な影響を与えることが示唆された。よって、細胞を用いたモデル実験は概ね順調に進展している。神経の高次機能を解析するにはB12代謝異常またはB12欠乏が必要であり、特にマウスが好適であるが、これまでにマウスでの適切なモデルがなかった。そこで、食餌性B12欠乏マウスの作製を試みた結果、欠乏飼料を自由摂取させたのち12週間の飼育によってB12欠乏マーカーである血中メチルマロン酸とホモシステインが検出される欠乏動物を得た。この結果は食餌性B12欠乏モデルマウスが比較的短期間で作成可能であることを示唆するものである。ビタミンB12(B12)は哺乳類の必須栄養素の一つであり、分子内のコリン環のCo原子の上方にメチル基が配位するメチルB12とアデノシル基が配位するアデノシルB12が、それぞれメチオニン合成酵素(MS)とメチルマロニルCoAムターゼ(MCM)の補酵素として機能する。B12の欠乏によって悪性貧血が生じること、そして様々な神経症状を発症することが知られている。また、近年の疫学調査から血中B12量の低下がアルツハイマー病に代表される認知症の発症リスク因子であることが報告されている。一方、B12代謝に関与する複数の遺伝子が同定され、それらの変異によっても様々な神経疾患が生じることも報告されている。しかしながら、それら神経症状の発症機序は明らかではない。そこで、申請者はヒト神経芽腫細胞でB12代謝酵素RNAiを実施し、B12代謝異常モデル細胞を作製し、レチノイン酸(ATRA)による神経様突起の形成が抑制されることや酸化ストレスに対する感受性が高まることを見出した。また、ヒト造血幹細胞モデルK-562において同様の手法で作成したB12欠乏モデルでも分化過程に異常が見られた。そこで、H29年度にCRIPSR/Cas9法によるB12代謝遺伝子cblCノックアウト細胞の樹立を試み、その細胞の樹立に成功した。その細胞においても、RNAiモデル同様に分化能の低下、酸化ストレス感受性の亢進を確認できた。また、神経における影響は成体の認知機能に影響することが予想されることから、B12欠乏モデルマウスを作製し、認知機能への影響を恐怖動機付け試験、オープンフィールド試験、ビー玉覆い隠し試験から検討した結果、多くの項目では影響が見られなかったが、恐怖動機付け試験において学習機能の低下を示唆する結果を得た。ビタミンB12(B12)の潜在的な欠乏は認知症リスクファクターであることを示唆する報告があるが、その分子機構は不明である。そこでB12代謝異常モデル神経幹細胞を作製し、その細胞分化を検討した結果、樹状突起の形成がされない状態にあり、アクチンフィラメントの形成に問題が生じていることを示唆する結果を得た。
頭蓋骨の画像データベースの開発

最終年度に当たり、当面の完成を目指して引き続き撮影、画像のチェックと整理作業を行った。適切でない画像を排除し、より有効に利用できる画像を選抜した。それに付随して哺乳類標本の計測を行い、データベースの利用に便宜を図った。撮影画像のチェックは獨協医科大学と京都大学霊長類研究所で行った。チェックシートを作成しその項目にしたがって画像にミスがないかをチェックし、検査を通過したものだけをデータベースに載せた。データベースに載せた哺乳類の頭蓋骨総数は合計1093体となり、12目、34科、72属、100種にのぼっている。それぞれの頭蓋骨を6方向(左右・前後・上下)から撮影したものを使用しているので合計の枚数は6558枚となった。付帯情報として標本に関する情報(分類・性別・年齢など)と、先に述べた頭蓋骨の計測値(頭蓋骨最大長、最大幅など)をのせている。分類名はCorbet,G.B.& J.E.Hill(1991)を参考にした。和名及び日本産の哺乳類の分類は今泉吉典(1988)にしたがっている。昨年の日本人類学会で画像データベースのシンポジウムを主催し、そこでこのデータベースに関する報告を行い、さらに試用版のCD-ROMを配布し、完成に向けての使用者の意見を聞いた。現在完成した哺乳類画像データベースは次のホームページで公開している。http://1kai.dokkyomed.ac.jp/(画像のみのダウンロード)最終年度に当たり、当面の完成を目指して引き続き撮影、画像のチェックと整理作業を行った。http://1kai.dokkyomed.ac.jp/(画像のみのダウンロード)本年度は標本の撮影用の機材の購入、撮影用のセッティング、ならびに撮影条件と方向の検討を行った。高性能のデジタルカメラを利用する事によってパソコンへの画像の取り込みを容易にし、それを解析するためのコンピュータ、外部でのデータ撮影用のノート型パソコン、および得られた画像データを貯蔵し外部に発信するためのもとになる据え置き型のコンピュータを準備した。標本の撮影は、上下左右前後の6方向にすることは決定した。前方からの撮影は、人類学でよく用いられるOAE(耳眼水平面)と平行な面で撮影するのがもっとも今後の利用に役立つと判断した。遠距離からの撮影によって、画像の歪みを最小に抑えた(望遠レンズ)。標本のセットは写真用の三脚の上に電動の架台をとりつけ、任意の方向に傾けられるように工夫した。また、標本をセットする回数を減らすため、45度に傾けた反射板装置を作成し、標本のやや上方において撮影した。画像のゴ-スト像を防ぐため表面蒸着の鏡面を利用した。これによって撮影に要する労力を減少させ、膨大な資料数に対応した。現在、解剖に詳しいアルバイトの補助により、撮影が進行している。茂原は、撮影する標本のチェックと主な部位の計測データを取るために、何回か獨協医大に赴いている。高橋は画像の取り込みとその装置の開発を担当した。山下は、取り込んだ画像の供給に関する部門を担当している。試験的な画像はすでにある程度準備されているが、用量が大きい点をどうクリアしていくかの問題が残っている。画像データは圧縮をかけて供給することにした。次年度は、撮影されたものからインターネットを通して供給していく予定である。本年度は昨年に引き続き撮影条件の設定とそれに基づいて実質的な撮影に入った。それに付随して哺乳類標本の充実も図っている撮影は獨協医科大学で行った。今年度前半は、撮影条件の設定にかなりの時間を費やした。特にデジタルカメラの特性を考えてライティングを工夫した。光量を弱くするとシャドウの部分のディテ-ルが再現され、全体の色合いも自然になる一方、ノイズが目立ってくる、という特性を今回用いたデジタルカメラが持っていることが判明した。今年度後半、以上のシステムおよび撮影条件下で撮影を行い、1月末の段階で、2751枚(約450個体)の撮影を完了している。撮影された画像は640MBMOディスクで31枚に保存されている。このMOディスクは、同時にCD/Rでバックアップを取っている。撮影済みの画像について、各種のチェック(耳眼水平、ピント、ブレ、歪み、その他約20項目)を行っている。このうち、現段階では、1/4は、再撮影になる見込みである。

データベース作成の準備を並行して進めており、インターネットの次のアドレスデータをおく予定である(http://1kai.dokkyomed.ac.jp)。このホームページに載せる標本リストに関するデータのチェックを現在行っている。さらに統一的に用いる学名の検討、和名の検討、あるいは前面からの撮影条件など多くの問題に関しての検討をした。最終年度に当たり、当面の完成を目指して引き続き撮影、画像のチェックと整理作業を行った。適切でない画像を排除し、より有効に利用できる画像を選抜した。それに付随して哺乳類標本の計測を行い、データベースの利用に便宜を図った。撮影画像のチェックは獨協医科大学と京都大学霊長類研究所で行った。チェックシートを作成しその項目にしたがって画像にミスがないかをチェックし、検査を通過したものだけをデータベースに載せた。データベースに載せた噛乳類の頭蓋骨総数は合計1093体となり、12目、34科、72属、100種にのぼっている。それぞれの頭蓋骨を6方向(左右・前後・上下)から撮影したものを使用しているので合計の枚数は6558枚となった。付帯情報として標本に関する情報(分類・性別・年齢など)と、先に述べた頭蓋骨の計測値(頭蓋骨最大長、最大幅など)をのせている。分類名はCorbet,G.B.&J.E.Hill(1991)を参考にした。和名及び日本産の噛乳類の分類は今泉吉典(1988)にしたがっている。昨年の日本人類学会で画像データベースのシンポジウムを主催し、そこでこのデータベースに関する報告を行い、さらに試用版のCD-ROMを配布し、完成に向けての使用者の意見を聞いた。現在完成した哺乳類画像データベースは次のホームページで公開している。
地球温暖化に伴う温帯・北方系樹種の生態遺伝育種に関する研究

本研究では、地球温暖化に伴う気候帯移動による、温帯林・北方林の森林植生変化の影響を明らかにし、生態系維持の方策を検討することを目的として、その構成樹種の生理・生態・遺伝的特性を明らかにし、遺伝子資源や系統の保全ならびに温暖化抑制のための適正樹種の育種等について検討した。マツ科、カバノキ科、ブナ科の樹種を対象に、(1)遺伝子資源の保全、(2)生理生態的にみた遺伝子変異幅の把握、(3)個体群統計学的解析と併せてDNAフィンガープリント法を導入した集団遺伝的分析、(4)主要構成樹種の適応予測、(5)気候変動に適応可能な系統の選抜等に関する調査、実験を組織的に行った。具体的には、1.温暖化による衰退が予測される富士山のハリモミ林について、更新状況とアイソザイム解析による遺伝的構造を調べた。2.種の分布域の変動が類似種との交雑を可能とすることを予測し、コナラ属樹木の雑種形成について検討した。3.北方林の環境変化に対応した森林を期待できると考えられるカラマツ属についてcpDNAの制限サイト多型の探索を行い種間関係を明らかにした。また、RAPD法を用いてカラマツ属植物系統分類学的検討を行った。さらに、対病・対鼠性等についても検討を行った。4.カバノキ科植物のうちで最も様々な環境に適応しているカバノキ属18種について遺伝子レベルでの類縁関係の解析を行った。5.日本の冷温帯林の代表樹種であるブナの遺伝的多様性について、西日本を中心にアイソザイムによる解析を行った。また、ブナの光周性・温周性と伸長成長の関係を検討した。以上の結果、温帯・北方林を構成するマツ科・カバノキ科・ブナ科の主要樹種の種特性や遺伝的変異に関する情報と、温暖化にかかる生態遺伝育種に関する研究をいっそう深化させるため重要な遺伝資源を収集管理することができた。本研究は、温帯・北方系樹種のうち森林帯の優占種であるマツ科、カバノキ科、ブナ科植物を対象に、気候変動上重要な樹種を対象に次の研究を行った。マツ科トウヒ属を温暖化の影響を最も受ける種族と想定されたため、ハリモミ天然林を選び世代間の遺伝的変異の動態を把握するための林分調査を行い、林分が3つの異なるgenerationのハリモミ個体からなっていることを推定し、これら構成個体についてアイソザイムの変異からハーディワイベルグ平衡の成立を調べるため、分析を実施している。北方地域での適応域の広いカラマツをはじめ、日本に普遍的に分布するアカマツ、クロマツについて、遺伝的変異を的確にとらえるためのDNA分子マーカーの探索を行った。葉緑体DNA上のrbcL遺伝子の制限断片長多型(RFLP)分析の結果、ニホンカラマツとグイマツ、アカマツとクロマツをそれぞれ明確に識別できる指標が明らかにした。この指標を用いて、これまで一部の専門家よりグイマツ系統かとの疑問が持たれていた馬ノ神岳(宮城県)のカラマツ属植物はカラマツであることをDNAレベルから確認した。また、アカマツとクロマツ個体群のなかには、交雑系統を数多く含んでいることを明らかにした。日本温帯の標徴種であるブナについて、分布南限(九州)から北限(北海道)までの生態遺伝的底徴、特に日長に対する変異を調査するとともに、九州から北海道まで10箇所に産地別の植え換え試験地を設定した。

また、ブナ属5種、カバ属5種についてctab法を用いて全DNAの抽出を行い、制限酵素4bese cultureを用いて、rbcLとatpβの中間部位の制限酵素断片図を作成し、同部位のsequencingを進めた。また、ナラ類については、本州・北海道・中国黒龍江省産の稚樹の成長・フェロジー特性の個体変異を解析するとともに、ミズナラのアイソザイムによる遺伝変異を解析した。ヨーロッパからアジア、北米にいたる北半球に広く分布する、カバノキ科カバノキ属(Betula)樹種18種DNA分析による分類学的位置付けを行なった。カバノキ属では、葉緑体DNAの分析から、アジア、ヨーロッパに分布域を持つグループと北米に分布するものとに大別された。さらに、世界の35地域から収集した16種のカバノキ属樹木についてフェノロジー調査を行い、それぞれの種生態的特徴を明らかにした。ブナ科については、カシワとミズナラおよびモンゴリナラについて、群馬県榛名山のカシワ・ミズナラ混成林および北海道において材料を採取し、葉の形態、アイソザイム遺伝子、全DNAの分析などを行い、それぞれの特徴を明らかにした。さらに、モリゴリナラ、ミズナラ等についてフェノロジー調査を行い、原産地の地理的条件との関連を明らかにした。また、マツ科カラマツ属(Larix)8種についても同様の分析の結果から、世界に分布するカラマツ属樹木の系統類縁関係を明らかにした。特に、離れて分布するヨーロッパカラマツと日本など東アジアに分布する種とが類似の系統に属する可能性が明らかとなった。一方、従来からグイマツとの関連が指摘されていた馬神岳のカラマツについてのDNA分析の結果、遺伝的にはカラマツであることが明確になった。その他のマツ科植物、山梨県の富士山麓に位置するハリモミ(Picea polita)天然林の遺伝構造を調査し、その更新状況について明らかにした。以上のように、平成5年度の研究によって、対象とする樹種の分類学的特徴、種の環境適応性、遺伝的多様性などについて明らかにすることができ、地球温暖化による各樹種の反応を予測することが可能になった。温帯・北方系樹種のうち森林帯の優占樹種である、マツ科、カバノキ科、ブナ科の樹木のうち、気候変動に関連して特に影響の大きいと考えられる樹種に関して次の研究を行った。広く北半球に分布するカバノキ科カバノキ属(Betula)の18種の樹木について、葉緑体DNAのRELP解析を用いて分類学的位置付けを明らかにした。さらに、世界35地域から収集したカバノキ属16種についてフェノロジーを明らかにし、種の分化について考察した。また、ブナ科ブナ属(Fagus)について、西日本におけるブナ集団の遺伝的構造について、アイソザイム分析により明らかにし、西日本のブナ集団と東日本のブナ集団の分化について考察した。ブナ科ナラ属(Quercus)のミズナラ、カシ、モンゴリナラについても、形態およびフェノロジーについて解析しその特徴を明らかにした。また、ミズナラとカシワの雑種についても形態面からの考察を行った。マツ科についてはカラマツ属(Larix)樹種の系統関係をDNAの分析から明らかにするとともに、日本国内のカラマツの遺伝子分化についても明らかにした。そのほか、富士山麓に成立するマツ科トウヒ属(Picea)のハリモミ林において、その衰退と更新の状況を調査し、あわせて遺伝構造をアイソザイム分析により明らかにした。平成6年度には、これまでの研究成果を総括し、対象樹種の、環境変動による生態的、遺伝的変化を予測し、地球温暖化による影響を考察しまとめとした。
階層的メゾスコピック表面構造を組込んだ太陽光エネルギー変換膜の創製

本研究は自然エネルギー利用の時代背景を受けて、中でも太陽光エネルギーを吸収し熱エネルギーに変換する太陽光・熱エネルギー変換システム膜の高性能化を目指し、特に変換膜におるナノ粒子構造、表面メゾスコピック凹凸構造に注目して研究を遂行した。光熱変換膜においてはAgナノ構造の光学特性、熱安定性特性の評価を行った。その結果を踏まえて太陽光・熱エネルギー変換システム膜を作製し373K、大気質量(AM)1.5において太陽光熱変換効率(η)0.72、到達温度550Kを実現した。我々はすでに不完全に窒化したスパッタA1-N膜が高い太陽光エネルギー吸収率を示すことを見出している。理由はA1とA1Nが混在することで適度な吸収媒質であると共に表面に形成されたメゾスコピック凹凸により傾斜屈折率分布が実現しているためである。しかしこの膜は放射率において改善すべき余地を残している。そこで金属A1スパッタ膜においてメゾスコピック表面凹凸構造制御を異なる基板温度での二段階成膜により実現し、その高赤外線反射率特性を活かして、太陽光吸収層としてのA1-Nスパッタ膜を成膜し、さらに凹凸表面上での透明反射防止膜(A1N)の有効性を見出し、結果として太陽光吸収率α=0.92,放射率ε=0.06(373K)を達成した。これとは別のアプローチとして表面凹凸を有するA1-Nスパッタ膜の高い太陽光吸収率を活かし、且つ放射率を低減させるためにITO透明導電膜による被覆を試みた。室温で成膜しその後熱処理することで放射率を制御できることが明らかとなった。本研究では膜成長に特有の自己組織化メゾスコピック構造(サブミクロンスケールの凹凸表面構造、ナノスケールの超微粒子・超薄膜構造)の個々の機能を融合した階層的メゾスコピック構造を創りだし、高効率太陽光エネルギー変換システム膜を創製し評価することを目的としている.本年度は、まず純Al及びAl-Nスパッタ膜の成膜を系統的に行った.成膜条件として膜厚d=50700mm、基板温度T_<sub>=303413K、Ar+N_2導入ガス中のN_2ガス圧力比C_<N2>=0.013%、スパツタガス圧力P_<tot>=350mTorrの範囲で設定して実験を行った.そして本科研費により購入したプローブ顕微鏡により、表面形態プロファイルの定量的測定を行い、凹凸表面形状因子を分析した.膜厚あるいは基板温度増加に伴い、表面凹凸の高さ頻度分布の半値幅が増加し、表面突起の幅と高さが増大した。一方C_<N2>を変化させると、膜の色が白(C_<N2>=0.0%)から黒(C_<N2>=6.0%)を経て透明(C_<N2>=13%)へと変化した.白色膜(C_<N2>=0.0%)では凹凸の幅と高さが揃い、黒色膜(C_<N2>=6.0%)では凹凸の幅も高さも不揃いとなり、そして透明膜(C_<N2>=13%)では表面の平坦性が実現していた。更に表面凹凸の高さ頻度分布を調査すると、C_<N2>増加に伴いその分布を変化させていた。スパッタガス圧力p_<tot>を3から50mTorrへと変化させた場合には、膜の色が灰(Ptot=3mTorr)から黒(Ptot=10mTorr)を経て透明(Ptot=50mTorr)へと変化した。これらの膜の凹凸は、灰色及び黒色膜(Ptot=320mTorr)の幅及び高さが不揃いになっており、これに対して透明膜(Ptot=50mTorr)の表面は平坦のままであった。また上記の凹凸表面にナノ構造を組込むためのAg, Au, Pt等のナノ構造の光学特性を評価した.

更に赤外線反射膜としてのITO成膜の条件出しを行なった.本研究は自然エネルギー利用の時代背景を受けて、中でも太陽光エネルギーを吸収し熱エネルギーに変換する太陽光・熱エネルギー変換システム膜の高性能化を目指し、特に変換膜におけるナノ粒子構造、表面メゾスコピック凹凸構造に注目して研究を遂行した。我々は平成14年度において、すでに不完全に窒化したスパッタA1-N膜が高い太陽光エネルギー吸収率を示すことを発見している。理由はA1とA1Nが混在することで適度な吸収媒質であると共に表面に形成されたメゾスコピック凹凸により傾斜屈折率分布が実現しているためであると解釈することができた。しかしこの膜は放射率において改善すべき余地を残していた。そこで、金属A1スパッタ膜においてメゾスコピック表面凹凸構造制御を異なる基板温度での二段階成膜の実験条件を見出すことにより初めて実現し、その高い赤外線反射率特性を活かして基板とすることで、その上に太陽光吸収層としてのA1-Nスパッタ膜を成膜し、さらに、このような凹凸表面上での透明反射防止膜(A1N)の有効性を初めて見出し、結果として太陽光吸収率α=0.92、放射率ε=0.06(373K)という高効率を達成した。これとは別のアプローチとして表面凹凸を有するA1-Nスパッタ膜の高い太陽光吸収率を活かし、且つ放射率を低減させるために平成14年度にその成膜条件を見出したITO透明導電膜による被覆を試みた。室温で成膜しその後に熱処理することで放射率を抑制できることが明らかとなった。
バングラデシュにおける地下水のヒ素汚染機構の解明および安全な水供給システムの開発

本研究の目的は、(1)バングラデシュにおける地下水ヒ素汚染の機構解明と(2)ヒ素を含まない安全な水供給システムの開発であった。シャムタ村をフィールドに選び、そこで得られた研究成果をまとめて、以下に示す。1.地下水中のヒ素は、地盤中に存在するヒ素水酸化鉄が還元環境のもとで地下水中に溶解したものと考えられる。その根拠は以下に示す通りである。1)ヒ素は上部泥質層中のピートに高濃度に存在する。2)上部泥質層の平面的な分布は地下水中のヒ素濃度分布と調和的である。3)高濃度のヒ素分布ゾーンではヒ素は三価の状態で、また低濃度ゾーンでは五価の状態で存在する。4)地下水中のHCO_3^-Fe_2^+の濃度が高く、その分布は地下水中のヒ素濃度分布と調和的である。5)高濃度のヒ素濃度ゾーンでは地下水の流れは滞留状態にあり、還元環境となっている。2.ヒ素を含まない安全な水供給として、ため池水を砂利・砂ろ過槽(ポンドサンドフィルター:PSF)により浄化して飲用に供するシステムを以下のように、開発した。1)ため池中に低濃度で含まれるヒ素は、井戸からの排水の流入によるものである。2)砂利槽は砂ろ過槽の前処理として、効率的な濁度低下機能を有する。3)PSFはシャムタ村で1999年3月に建設され、また、2000年の5月にはシャムタ村の隣村にも建設された。これらのPSFは、現在、雨季の雨水を利用するシステムとして、現地で高い評価を得ており、現在もきれいな飲料水を供給中である。3.今後の研究1)地下水流動によるヒ素の移流・拡散解析。2)井戸水のヒ素除去法に対するPSFの応用本研究の目的は、(1)バングラデシュにおける地下水ヒ素汚染の機構解明と(2)ヒ素を含まない安全な水供給システムの開発であった。2)井戸水のヒ素除去法に対するPSFの応用1.ボーリング試験およびコアサンプルの砒素含有量と砒素溶出量ボーリング試験(70m深さ)をバングラデシュ・シャムタ村で行った結果、地表面から7mの深さまでは粘土層で、それ以深は砂層という地層構造が確認された。砒素の含有および溶出試験結果から、粘土層に多くの砒素が含まれるものの砒素の溶出量は両者で大差はないことが分かり、粘土、砂層のいずれもが砒素溶出に関与していることが推定された。2.地下水流動シャムタ村の井戸の水位を計り、地下水流動を調査した。地下水は北から南に向かって流れ、南部で滞留している様子がうかがえられた。滞留部分は砒素の高濃度汚染ゾーンと一致しており、地下水の還元環境が砒素の溶出に影響している可能性が高いことが分かった。3.ため池の水質シャムタ村でため池水を浄化して飲料水として使うための水質調査を行った結果、低濃度の砒素の存在が確認された。その原因調査を行った結果、砒素を有する池は青こが発生しているなど池底の嫌気状態が大きく関与していると思われた。また、粘土層からの砒素溶出と井戸水からの排水(砒素含有)の流入も考えられた。今後の研究課題である。今年度は調査研究は、(1)シャムタ村周辺の水質調査および(2)PSF(Pond Sand Filter:ため池水の飲料用浄化装置)No.1の本格的稼働とPSFNo.2施工が主要なものであったが、それぞれ次のような成果が得られた。(1)シャムタ村周辺の水質調査シャタ村における地下水のヒ素濃度は、村の北部から南部にかけてヒ素濃度が高くなっている。

このヒ素分布を外挿的に評価するために、サムタ村も含めてシャルシャ郡南部の広域な範囲で井戸水のヒ素濃度測定を1999年5月と11月に行なった。その結果、1)ヒ素濃度はシャムタ村南部やその東側(デウリ村)が最も高く、高濃度地帯が両村を含んで南西方向に帯状に分布している。2)シャムタ村より北方では環境基準(バングラデシュ基準:0.05mg/l)をクリアーする地域が広く存在している。という、シャムタ村の砒素分布と調和的な傾向が得られた。(2)PSF No.1、No.2についてNo.1に関しては昨年度の試験施工後,ため池の整備(乾季におけるため池の掘削、雨季における貯水)を行って、11月から本格稼働に入ったが、その時点におけるPSF処理水の水質は、濁度が1度(池の水では20度)、また大腸菌群数と一般細菌数はそれぞれ0と10であった。本年の2月では大腸菌群数と一般細菌数は0と2というデータが得られており、良好な浄化を行っている。PSF No.2が2月に隣村のデウリで竣工されたが、その時点における大腸菌群数は0-1程度、一般細菌数は3-4であり、今後塩素滅菌をすれば直ちに利用できる状態にあるといえる。砂濾過槽に生物膜が生育すれば大腸菌群数も0になるだろう。今年度の調査研究は、(1)シャムタ村の北部の水田地帯における地下水調査と地質調査と(2)PSF(Pond sand Filter)中の砂利槽の濁水除去メカニズム解明がメインであり、そのためにそれぞれ揚水試験と簡易ボーリング試験および砂利槽の濁水除去の模型実験を行い、次のような成果が得られた。(1)シャムタ村北部の水田地帯における地下水および地質調査シャムタ村の居住地域における地下水のヒ素濃度分布は、これまでの調査研究により北部で低く、南部で高いことがわかっているが、その理由は不明であった。今回、村の北方に分布する水田地帯での調査の結果、これらの地域ではヒ素を含有する泥層(上部泥質層)が分布せず、地下水中のヒ素濃度も基準値以下であることが分かった。また、居住地域の地下水中のヒ素濃度分布とこの上部泥質層の厚さ分布が調和的であることも認められ、今後の浅層地下水(ヒ素含有地下水帯)を部分的に、危機管理しながら活用する道が開かれた。(2)PSF砂利槽の濁水除去メカニズム5mm粒径の砂利槽中を対象として、砂利間隙に粘土粒子などの水中懸濁物質が沈殿・ろ過されるメカニズムを、流入濁度C_1、槽中の流水速度V、槽長Lの関係でみたものである。その結果、槽の流出濃度C_0はV、Lが一定の場合、C_1の大きさに関係なくほぼ一定であることが分かった。例えば、V=1.2m/h、L=90cmのとき、C_1が140度でも50度でもC_0は大体、15度となる。さらに、C_0はVの減少につれて、またLの増大につれてそれぞれ直線的に小さくなってゆくことが分かった。これらの関係を用いて、砂利槽の流出濁度を0度、5度,10度とするようなVとLとの関係が得られており、現在現地で使われているPSFよりももっと小型なものが製作可能であることが判明した。今後のPSFの設計に対してより合理的なデータを与えるものである。