hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
遠隔地の香りと映像のインタラクティブ体験システム

本年度はまず匂いセンサにおける遅延時間の改善を行った。匂いをチューブで吸引してセンサセルに導くのではなく、セミクローズ型のセンサセルを製作して、センサの位置を応答速度の観点から最適化した。その結果、チューブ方式に比べて応答速度が改善した。また、瞬間瞬間で変動する匂いセンサの応答パターンを認識するにはロバストな匂い識別アルゴリズムが必要であるが、本研究では従来用いていたLVQ(Learning Vector Quantization)法に代わってSVM(Support Vector Machine)を導入した。SVMはマージン最大化を行いながら判別境界を決定するために、環境変動に対するロバスト性が期待できる。判別境界の検討を行った後、長時間にわたってセンサ応答を測定しながら匂い識別を行い、LVQより優れた判別率をSVMは維持できることを確かめた。さらに匂いセンサと画像を同期させながら伝送する手法を改善した。以前の手法では匂いと映像を同期させるためには画像の更新速度を毎秒1フレーム程度に落とす必要があり、十分な動画像の画質は得られていなかった。本研究では、専用のデータ伝送フォーマットを作成しパケットに分割しUDPプロトコルにより伝送する。受信する側ではパケットを受信する毎にタイムスタンプ及びデータ種類を読み出し同一のデータ種類ごとにデータの連結を行った上で嗅覚ディスプレイまたはコンピュータスクリーンへ転送するようにした。その結果、毎秒10フレーム程度の伝送が可能になり滑らかに映像を表示できるようになった。この装置を用いて大学祭では344名に体験してもらい、匂いと映像の一致や匂いによる臨場感の向上に関して9割以上の体験者より肯定的な回答を得た。さらに大学と日本科学未来館をインターネットで結んで遠隔地から匂い発生源の場所を探索するゲームを行った。数十名の方にゲームを楽しんでもらい好評であったが、デモの途中で震災にあい途中で中止をよぎなくされた。本年度は、まずロバスト匂いセンシングの検討を行った。匂い濃度は大気中で不規則に変動するが、濃度変動により通常は匂い識別率は大きく低下する。そこで、レシプロカル方式による周波数の計数と短時間フーリエ変換を用いて実時間で水晶振動子ガスセンサ応答のスペクトル情報を得、それをニューラルネットでパターン認識する。温度や湿度変動下で動的に匂い濃度が変動する場合の匂い識別実験を行い、温湿度センサも用いると十分なロバスト性が得られることがわかった。それから、香りと映像をインターネットで遠隔地に伝えて、嗅覚ディスプレイで香りをコンピュータ画面上で映像を同時にリアルタイムで再生させる装置を試作し、さらにセンサの位置を遠隔ユーザから制御できるようにした。台車の上に匂いセンサに匂いを引き込むためのノズルを設置し、遠隔地のユーザがインタラクティブにセンシングの位置を制御する。センシング側からは匂いセンサによる匂い識別結果、濃度と映像ファイルをインターネットで再生側に伝送する。匂いセンサの情報と映像が同期するような工夫を施した。そして、国際会議ACE (Advances in Computer Entertainment) 2008にて実演を行った。東工大で匂いと映像のセンシングを行い、国際会議会場(慶応大学)で嗅覚ディスプレイとパソコン画面により香りと映像の再生を行った。台車位置の操作は圏際会議場側で行うことができる。対象物はりんご、オレンジ(イミテーション)とグラスに入れたウイスキーである。ユーザはパソコン画面を見ながらこれらの対象物に近づけるようにを台車を移動させることができる。実際に会場で多くの来場者に体験してもらうことができた。映像に匂いが加わることにより臨場感が向上し、デモを成功させることができた。本研究では嗅覚情報に注目し、映像に合わせて匂いのセンシングを行う。そして、香りと映像をインターネットで遠隔地に伝えて、嗅覚ディスプレイで香りを、コンピュータ画面上で映像を同時にリアルタイムで再生させる。まず、本年度は使用する水晶振動子センサの感度向上を検討した。感度向上は匂い発生源とセンシングの位置がずれていても検出できるために必要である。Lipopolymerと金ナノ粒子を用いてさらに物理吸着層を設けることにより感度が向上した。次にワインのソムリエ訓練用の香りを多数測定してその中から応答速度等が優れた香りを6種類程度選択した。そして、ターンテーブル上に試料を置いてターンテーブルを遠隔制御で回転させて測定できるようにした。ターンテーブルを用いたのは限られたスペースの中で多数の匂いサンプルの選択を行えるようにするためである。匂いセンシングと同時に画像も取得し遠隔地で再現する。また、匂いサンプルはその香りを連想するような形状のオブジェクトにフレーバをつけることで行った。これは以前の展示会では試料瓶の中にフレーバを入れただけだったので映像と香りのマッチングが弱かったためである。それから、大気中で不規則に変化する匂いの識別を行う場合に識別率向上が課題である。変動するセンサ応答が匂いの濃度変動の影響なのか外乱の影響かを短いタイムスパンで判定する必要があり、この判定が確実でないと外乱のみの場合も識別を実行してしまうので、識別率が低下する。本研究では過渡応答検出信号を用いさらに匂いの有無を判定する閾値を自動設定する方法を導入した。その結果、匂いの有無を判定する信頼性が向上した。このアルゴリズムはまだ匂いの識別アルゴリズムと組み合わせて使用していないので、システム内に組み込んで動作を検証する。

また、瞬間瞬間で変動する匂いセンサの応答パターンを認識するにはロバストな匂い識別アルゴリズムが必要であるが、本研究では従来用いていたLVQ(Learning Vector Quantization)法に代わってSVM(Support Vector Machine)を導入した。SVMはマージン最大化を行いながら判別境界を決定するために、環境変動に対するロバスト性が期待できる。判別境界の検討を行った後、長時間にわたってセンサ応答を測定しながら匂い識別を行い、LVQより優れた判別率をSVMは維持できることを確かめた。さらに匂いセンサと画像を同期させながら伝送する手法を改善した。以前の手法では匂いと映像を同期させるためには画像の更新速度を毎秒1フレーム程度に落とす必要があり、十分な動画像の画質は得られていなかった。本研究では、専用のデータ伝送フォーマットを作成しパケットに分割しUDPプロトコルにより伝送する。受信する側ではパケットを受信する毎にタイムスタンプ及びデータ種類を読み出し同一のデータ種類ごとにデータの連結を行った上で嗅覚ディスプレイまたはコンピュータスクリーンへ転送するようにした。その結果、毎秒10フレーム程度の伝送が可能になり滑らかに映像を表示できるようになった。この装置を用いて大学祭では344名に体験してもらい、匂いと映像の一致や匂いによる臨場感の向上に関して9割以上の体験者より肯定的な回答を得た。さらに大学と日本科学未来館をインターネットで結んで遠隔地から匂い発生源の場所を探索するゲームを行った。数十名の方にゲームを楽しんでもらい好評であったが、デモの途中で震災にあい途中で中止をよぎなくされた。
シナプスから核への情報伝達のメカニズム解明

ラット中枢神経系のシナプス後肥厚部(postsynpatic density,PSD)に局在し,シナプスから核へシナプス情報を伝達するのに関わっている分子(MSNs,Messengers from synpase to the nucleus,Neurosci.Res,25:1-6,1996参照)について調べた.MSN候補分子として前述の総説でNF-_kB,Heat shock protein(HSP),種々の転写因子,シグナル伝達系の数種のタンパク質キナーゼなどを挙げたが,それらのいくつかについて調べた.(1)PSDにNF-_kBとそのアンカー分子であるl-_kBの両者が存在する事を明らかにした.特にl-_kB様分子については抗体を用いて大脳からcDNAのクローニングを行っている.現在までに抗l-_kB抗体に反応する2種のcDNAを得ているので,引き続きクローニングを継続し,coding regionの全塩基配列を決定する計画である.(2)CREBの大部分は核内に局在するが,ごく微量ではあるが,神経細胞の樹状突起先端部までも存在することを明らかにした.この部のCREBは細胞骨格成分に結合しており,カルモジュリンキナーゼによるリン酸化を受けると,細胞骨格から遊離されることを明らかにした.(3)HSP70が神経細胞の樹状突起,PSDにも存在することを明らかにした.この部のHSPが神経活動に応じてどのように変化するのかを解析する計画である.(4)MAP kinase : MAPキナーゼとともにその基質であるRSKもPSDに局在するらしいことを明らかにした.これらがともに核に移行するのかどうかについて明らかにする計画である.ラット中枢神経系のシナプス後肥厚部(postsynpatic density,PSD)に局在し,シナプスから核へシナプス情報を伝達するのに関わっている分子(MSNs,Messengers from synpase to the nucleus,Neurosci.Res,25:1-6,1996参照)について調べた.MSN候補分子として前述の総説でNF-_kB,Heat shock protein(HSP),種々の転写因子,シグナル伝達系の数種のタンパク質キナーゼなどを挙げたが,それらのいくつかについて調べた.(1)PSDにNF-_kBとそのアンカー分子であるl-_kBの両者が存在する事を明らかにした.特にl-_kB様分子については抗体を用いて大脳からcDNAのクローニングを行っている.現在までに抗l-_kB抗体に反応する2種のcDNAを得ているので,引き続きクローニングを継続し,coding regionの全塩基配列を決定する計画である.(2)CREBの大部分は核内に局在するが,ごく微量ではあるが,神経細胞の樹状突起先端部までも存在することを明らかにした.この部のCREBは細胞骨格成分に結合しており,カルモジュリンキナーゼによるリン酸化を受けると,細胞骨格から遊離されることを明らかにした.(3)HSP70が神経細胞の樹状突起,PSDにも存在することを明らかにした.この部のHSPが神経活動に応じてどのように変化するのかを解析する計画である.(4)MAP kinase : MAPキナーゼとともにその基質であるRSKもPSDに局在するらしいことを明らかにした.これらがともに核に移行するのかどうかについて明らかにする計画である.
朝鮮古刊本及び古鈔本の調査をその文献学的研究

本年度の調査は国内と国外に分けられる。国内調査では大阪府立図書館・京大図書館・東大図書館・国会図書館等を中心に行った。1部につき28項目の調査を実施しているため、多くの観点よりの資料が蓄積されつつある。その内の一は内賜本である。日本には15・16世紀の内賜本(王よりの臣下への賜書)が多く伝存する。筆者が直接調査した内賜本約200種について紹介した。この中には本国である韓国や朝鮮には既に失われているものが多く、内賜本に記された下賜年月がその書の出版時と密接に関係するため、刊行年を決定するのに極めて重要である。現存内賜本では、下述の大英図書館本を除けば、大谷大学蔵『大同宣府軍門練武図法』(1501年内賜)が本国をも含めて最も古い。国外ではフランス東洋語学校と大英図書館蔵書を調査した。前者は19世紀末ソウルに居たモリス・クーラン蔵書で、1719世紀刊本が主で、特に貴書というべきものがなかったが、術数書等に珍書があった。後者は幕末から明治初期に治躍した外交官アーネスト・サトウ等の蔵書で、日本貴重書の蒐集で有名である。それは朝鮮本についても同様である。朝鮮本は量的に多くはないが、質的には極めて高い。残本ではあるが、15世紀年刊庚午字本『古本真宝』があった。又内賜本としては、1442年刊『春秋経伝集解』(初鋳甲寅字本)があり、内賜記が附されている。これは現存最古の内賜本であるが、内賜記初行にあるべき紀年がない。これについては今後の考察が必要である。サトウ旧蔵書については来年度にも調査を実施して報告論文作成の予定である。筆者は約30年前より研究課題名の調査と研究を行って来たが、本年度の助成により、従来に引き続いて国内では国会図書館・静嘉堂文庫・尊経閣文庫・京都大学蔵の朝鮮本、海外では台湾故官博物院・国家図書館の朝鮮本調査を行った。台湾は約20年前に一次調査を行ったが、今回にて完了した。明治期に楊守敬によって購入されて中国に渡った、多くの善本があった。朝鮮本所蔵で有名な江戸時代の医師曲直瀬正琳旧蔵書もかなり含まれていた。本年度の調査は300部1000冊に及ぶ。他方調査終了書の整理・研究及び入力を行っている。調査書を相互に比較することによって、同版・異版の別、書籍成立の背景や出版経緯も明らかになりつつある。木版本にはすべてにではないが、刻工名が刻されていることがある。現在1516世紀の刻工名を入力中で、これを手掛りとして書籍の出版時期や出版地が判明することも少なくない。既に17世紀の刻工名一覧はほぼ完成しており、これらは朝鮮書誌学に大いに資するものと期待される。総合目録完成のために一層尽力したい。
森林の適正管理に向けた樹形のパイプモデルと樹木の水分利用様式との関係および種特性

樹幹深さごとの蒸散流速の差異と季節的な変化について,九州大学農学部構内圃場に生育する13年生スギ2個体にそれぞれ深さ1cm,2cm,3cmでヒートパルスセンサーを設置して測定を行った.また,周囲の気象条件(太陽放射,気温,相対湿度,土壌含水率,風向,風速)についてもモニターした.これらの測定は20042005年にかけて継続して行った.深さごとの蒸散流速は個体間で異なり,それぞれ樹幹表面から1cm部分と2cm部分が最大であった.これらの測定結果より,樹体の発達にともなう樹形のパイプモデルと水分通導経路の変化の対応について考察した.さらに,実際の経営林における枝打ちや間伐などの保育作業にともなう樹木の水分利用様式の変化を明らかにするために,九州大学農学部附属福岡演習林第18林班のスギとヒノキの人工林に調査地を設定した.この林分は,スギとヒノキの14年生林分であり,斜面上に植栽されていることから斜面上部と下部における成長差についても検討できる.圃場での試験と同様に気象条件をモニターするとともに,斜面上部と下部のそれぞれで測定対象木を選定し,ガス交換速度および葉の水ポテンシャルの日変化を測定した.その結果,樹体への水ストレスが下部斜面においては少なく,上部では風速の高さや土壌乾燥の早さのため恒常的に発生していることが明らかとなった.このような斜面上での生育環境の差異は樹体の生理状態に影響を与え,成長差につながっていた.すなわち,下部斜面のスギにおいて光合成と成長の速度が最も高く,逆に上部斜面のヒノキにおいて光合成と成長の速度が最も低かった.樹体の養分状態には明瞭な差が無く,光合成速度の差異は気孔コンダクタンスに起因していた.今後,この林分に保育作業を行い,森林管理と樹体の生理状態との関係性について明らかにしていく必要がある.本年度の主たる目的である,幹中,および幹-枝-葉にかけての水分上昇パターンの樹種ごとの類型化について,福岡(九州大学農学部圃場)・熊本(熊本県林業研究指導所)・鹿児島(鹿児島大学農学部圃場)にて,常緑広葉樹(シラカシ,アラカシ,イチイガシ,マテバシイ,スダジイ,タブノキ,ヤブツバキなど)と針葉樹(スギ,ヒノキ,イヌマキ)を中心に酸性フクシン水溶液の樹幹注入による染色試験を行った.その結果,ヒノキの水分上昇式はsectorial straight型のものが多く,他の樹種はほぼinterlock型であることが分かった.しかし,既往の文献に報告のあるspiral型の水分上昇パターンを示す樹種は見いだせなかった.また,スギ,ヒノキでは幹の年輪と葉の染色部位について齢的同調性が認められたが,広葉樹については齢的同調性は認められなかった.この水分上昇パターンの種ごとの類型化については,次年度に落葉広葉樹種を中心として継続する予定にしている.また,樹木の発達の基礎となるシュート(葉+枝)の定量的な調査,およびパイプモデル的な解析をブナ科常緑広葉樹9種と1種のクスノキ科常緑広葉樹について行い,コナラ亜属(コジイ,スダジイ,マテバシイ,シリブカガシ,ウバメガシ)とアカガシ亜属(アラカシ,シラカシ,イチイガシ,ウラジロガシ)といったような分類学的な差異,および葉や枝の基本的な大きさに依存して,同化部と非同化部の量的なバランスや着葉年数などに違いが見受けられることが分かった.この研究の一部は日本林学会九州支部大会(於沖縄)で発表を行った.1,水分上昇パターンの樹種ごとの類型化昨年度実施した常緑広葉樹・針葉樹に対する酸性フクシン水溶液の樹幹注入による染色試験を,本年度は落葉広葉樹について実施し,樹幹中,および幹-枝-葉にかけての水分上昇パターンの樹種ごとの類型化について検討した.試験地は福岡(九州大学農学部圃場・立花口圃場),熊本(熊本県林業研究指導所)とし,対象樹種としてコナラ,エノキ,センダン,ケヤキ,およびネムノキを使用した.その結果,コナラはinterlock型の水分上昇様式を示し,常緑広葉樹やスギと似ていた.他の樹種については既往の文献に報告のあるspiral型やsectorial straight型の水分上昇パターンでもなく,幹中を上昇するにともない急速に拡散する型(拡散型)であった.また,染色液が上昇する年輪数についても観察したところ,コナラとエノキで45年程度,他の樹種は12年分の年輪が染色されていた.スギ,ヒノキでは着葉年数と染色される年輪数とがほぼ一致していたが,常緑落葉にかかわらず広葉樹の場合,着葉年数と染色年輪数には対応していなかった.2,スギにおける樹幹深さごとの蒸散流速昨年度の染色試験から,染色される幹の年輪数と葉の染色部位について齢的同調性が認められたスギを材料として,樹幹深さごとの蒸散流速の差異と季節的な変化についてヒートパルス法による測定を開始した.九州大学農学部構内圃場に生育するスギ2個体にそれぞれ深さ1cm,2cm,3cmでヒートパルスセンサーを設置し,また,周囲の気象条件(太陽放射,気温,相対湿度,土壌含水率,風向,風速)についてもモニターしている.深さごとの蒸散速度は個体間で異なり,それぞれ1cm部分と2cm部分が最大であった.なお,調査期間として1年以上を想定しているため来年度も引き続き調査を行い,同時に葉のガス交換速度についても測定し,蒸散流速との対応について検討する。

樹幹深さごとの蒸散流速の差異と季節的な変化について,九州大学農学部構内圃場に生育する13年生スギ2個体にそれぞれ深さ1cm,2cm,3cmでヒートパルスセンサーを設置して測定を行った.また,周囲の気象条件(太陽放射,気温,相対湿度,土壌含水率,風向,風速)についてもモニターした.これらの測定は20042005年にかけて継続して行った.深さごとの蒸散流速は個体間で異なり,それぞれ樹幹表面から1cm部分と2cm部分が最大であった.これらの測定結果より,樹体の発達にともなう樹形のパイプモデルと水分通導経路の変化の対応について考察した.さらに,実際の経営林における枝打ちや間伐などの保育作業にともなう樹木の水分利用様式の変化を明らかにするために,九州大学農学部附属福岡演習林第18林班のスギとヒノキの人工林に調査地を設定した.この林分は,スギとヒノキの14年生林分であり,斜面上に植栽されていることから斜面上部と下部における成長差についても検討できる.圃場での試験と同様に気象条件をモニターするとともに,斜面上部と下部のそれぞれで測定対象木を選定し,ガス交換速度および葉の水ポテンシャルの日変化を測定した.その結果,樹体への水ストレスが下部斜面においては少なく,上部では風速の高さや土壌乾燥の早さのため恒常的に発生していることが明らかとなった.このような斜面上での生育環境の差異は樹体の生理状態に影響を与え,成長差につながっていた.すなわち,下部斜面のスギにおいて光合成と成長の速度が最も高く,逆に上部斜面のヒノキにおいて光合成と成長の速度が最も低かった.樹体の養分状態には明瞭な差が無く,光合成速度の差異は気孔コンダクタンスに起因していた.今後,この林分に保育作業を行い,森林管理と樹体の生理状態との関係性について明らかにしていく必要がある.
リン酸バイオポリマー合成系の機能強化によるバイオリン鉱石生産技術に関する基礎研究

生物脱リン法の汚泥に見られるポリリン酸の顆粒は、汚泥の乾燥重量の数%に及ぶ。70°C、12時間程度の短時間の加熱処理によって、ほとんどのポリリン酸の顆粒が、汚泥から遊離することがわかった。このリンの固まりはカルシウムを添加することによって、pHに依存せず、30分程度で自然沈降した。この沈殿のリン含量は、良質とされるリン鉱石のものよりも高く、逆にカルシウムの含量は低い事がわかった。そこで、実際の下水処理場の汚泥を対象として、加熱によるリン溶出と回収を検討した。70°C,150分の処理で汚泥に含まれるリンの約50%が溶出し、消石灰の投入によってほとんど回収できることがわかった。このことから実際の下水汚泥からも加熱によるリン回収が可能であると考えられた。しかし、ポリリン酸の溶出率が悪いことがわかったため、その原因の解明と、熱溶出方法の改良を試みた。その結果、もともとの下水に含まれる鉄や、凝集沈澱に使う鉄の影響により、ポリリン酸が溶出しなくなるとことがわかった。実際にキレート効果のあるEDTAやクエン酸を添加することにより、鉄による影響を回避できる事がわかった。これらの薬品を併用することにより、さらなるリン回収効率の向上が見込まれた。本研究で開発した方法では、約70°C程度で加熱するだけで、非常に短時間(一時間程度)の内に、ポリリン酸を含んだリンの溶出が観察できた。ポリリン酸は、pKaが極端に低いことから、カルシウムで沈殿させるときにpH調整を行う必要がないことがわかった。またポリリン酸は沈殿に必要なカルシウムの量(沈殿に含まれる量)が少ないという利点も見られた。本方法はまた、加熱処理により汚泥の20%が減量できることがわかった。すなわち、汚泥加熱処理槽、熱交換器、加熱汚泥脱水機、ポリリン酸顆粒処理槽からなるプロセスを、従来の生物脱リンシステムに組み込むことによって、汚泥減量型リン回収システムができる可能性が示された。リン酸バイオポリマーであるポリリン酸の合成、分解制御を目標として、細菌のポリリン酸蓄積機構を解析した。細菌がポリリン酸を蓄積する現象として、過剰摂取(アミノ酸飢餓などによりポリリン酸が蓄積する現象)と補償摂取(リン酸飢餓に晒した後に、リン酸を添加すると、ポリリン酸が蓄積する現象)の2つが知られている。過剰摂取の原因を解析した結果、アミノ酸飢餓で誘導される緊縮応答因子が重要な働きをしていることがわかった。すなわち、緊縮応答因子がポリリン酸分解酵素の活性を阻害することによって、ポリリン酸が蓄積すると考えられた。また大腸菌は補償摂取を示さないが、分類学上大腸菌に近縁のKlebsiella菌は補償摂取を示すことが知られている。補償摂取を示すときのポリリン酸合成酵素、ポリリン酸分解酵素の活性を測定した結果、リン酸飢餓に応答してポリリン酸合成酵素は誘導され、逆にポリリン酸分解酵素は抑制されることがわかった。ポリリン酸合成、分解酵素遺伝子とlacZ遺伝子との転写レベルの融合遺伝子を作成してその制御を調べた結果、ポリリン酸合成、分解酵素遺伝子は共にリン酸飢餓で誘導されることがわかった。これらの結果より、ポリリン酸分解酵素は翻訳レベルの調節を受けているのか、あるいは翻訳後の修飾等によって制御されているのではないかと考えられた。

Klebsiella菌のppx遺伝子の塩基配列を決定した結果、大腸菌のppxと88%の高い相同性があるにも関わらず、その制御に大きな違いが見られることがわかった。リン酸バイオポリマーであるポリリン酸の顆粒を効率良く汚泥から取り出すことを目標とし、至適条件の検討を行った。その結果、リンを蓄積した活性汚泥を短時間感熱すれば良いことが判明した。すなわち、実験室内で運転中の回分式の嫌気好気活性汚泥プロセスから採取した汚泥をそのまま、恒温槽内で5090°Cに加熱したところ、70°Cでは約60分、90°Cではわずか10分ほどで、汚泥中からポリリン酸のほぼ全量が、熱水中に放出された。興味深いことに、この間に放出されたリン酸量は、70°Cではポリリン酸放出量の約20%、90°Cでは15%に過ぎなかった。しかしながら加熱温度が50°Cの場合には、活性汚泥からのリン酸、ポリリン酸の放出速度は著しく低下するとともに、ポリリン酸よりもリン酸の放出量が上回った。一方50°Cよりも低い温度では、リンの放出速度はさらに低下してしまう。逆に、90°C以上の温度で加熱しても、熱が無駄になるだけで、ポリリン酸の放出そのものはさほど改善されなかった。ところで、加熱した汚泥をDAPI染色し、蛍光顕微鏡により観察すると、汚泥フロックの外には多数の黄緑色のポリリン酸顆粒が認められる。逆に、汚泥フロックの方では、ポリリン酸顆粒が抜けたために、核酸の青白い蛍光が目立った。また、加熱処理の前後で汚泥サンプルを、走査型電子顕微鏡で観察したところ、汚泥細菌の細胞壁は多少変形しているものの、細胞の外見はほぼ原形を留めていた。これらの実験結果から、リンを蓄積した活性汚泥を7090°Cに加熱しさえすれば、汚泥中のポリリン酸をほぼ100%速やかに顆粒ごと回収できる可能性が示唆された。生物脱リン法の汚泥に見られるポリリン酸の顆粒は、汚泥の乾燥重量の数%に及ぶ。70°C、12時間程度の短時間の加熱処理によって、ほとんどのポリリン酸の顆粒が、汚泥から遊離することがわかった。このリンの固まりはカルシウムを添加することによって、pHに依存せず、30分程度で自然沈降した。この沈殿のリン含量は、良質とされるリン鉱石のものよりも高く、逆にカルシウムの含量は低い事がわかった。そこで、実際の下水処理場の汚泥を対象として、加熱によるリン溶出と回収を検討した。70°C,150分の処理で汚泥に含まれるリンの約50%が溶出し、消石灰の投入によってほとんど回収できることがわかった。このことから実際の下水汚泥からも加熱によるリン回収が可能であると考えられた。しかし、ポリリン酸の溶出率が悪いことがわかったため、その原因の解明と、熱溶出方法の改良を試みた。その結果、もともとの下水に含まれる鉄や、凝集沈澱に使う鉄の影響により、ポリリン酸が溶出しなくなるとことがわかった。実際にキレート効果のあるEDTAやクエン酸を添加することにより、鉄による影響を回避できる事がわかった。これらの薬品を併用することにより、さらなるリン回収効率の向上が見込まれた。本研究で開発した方法では、約70°C程度で加熱するだけで、非常に短時間(一時間程度)の内に、ポリリン酸を含んだリンの溶出が観察できた。ポリリン酸は、pKaが極端に低いことから、カルシウムで沈殿させるときにpH調整を行う必要がないことがわかった。またポリリン酸は沈殿に必要なカルシウムの量(沈殿に含まれる量)が少ないという利点も見られた。
木製積木の現況調査及び試作による造形教育用素材の開発

本研究は,当初補助事業期間を2016年度から2018年度までの3年間として認められたものであったが,最終年度の2018年度も研究者自身の公務(群馬大学教育学部附属幼稚園長職)が園舎新築事業と重なり多忙化したため,本研究を進めることがほとんどできなかった。そのため研究期間延長申請をし,この度認められたところである。これまでに研究試作材料である木材の購入は一部済み乾燥中であることから,本年度はこれらを使用して木製積木試作を行い,それを用いた保育・授業などの実践をし,検証を加えていくことにする。また,在職していた附属幼稚園における園舎新築事業では,保育室・アトリエ・プレールーム等の設計並びに園庭遊具制作を通して幼児の造形活動を含む多様な活動を促す空間づくりに携わり,実際の検証ができたことは,本研究においても有効な示唆を得ることとなっている。研究者自身の公務(教育学部附属幼稚園長職)が園舎新築事業と重なり多忙化したため,本研究にあてる時間が捻出できず遅れてしまっている。2019年度には,木製積木の試作並びに保育・授業での使用,実践を試みる。試作は,広葉樹を中心とした木材(乾燥中)を使用する。秋期にアメリカでの研究者交流を行うことができることになったので,その機会には,現地での木材使用の現況および木製玩具の使用状況なども調査し,知見を加えたいと考えている。イタリア(ルッカ及びボローニャ)の幼稚園を訪問してどのような木製玩具並びに積木を使用しているか調査した。パズル的な組み合わせや絵合わせをするような積木は多く確認できたが,言語教育や基礎的生活習慣を身につけるための指導に用いられており,本研究で課題としている造形用素材としての積木は少ない印象であった。しかし単純な形をした積木は幼児に人気で,造形を楽しむための材料として幼児は進んで扱っていた。3園を訪問したが,どの園でも共通してプラスティックから木のおもちゃへ移行する姿勢が明確に示されていたことにも注目した。併せてイタリア・ルッカの木工所を訪問し,地元で産する木材(オリーブ,クリ)を用いた調度品や家具製造の現場を見学することができた。地元特産の木材を有効利用するコンセプトを掲げ,最適な加工方法,デザインを追求していた。一方,国内の木製積木の調査では「東京おもちゃ美術館」での「木のおもちゃ作家展」において現代作家の作品を見学。作家の意匠が活かされ多彩な形体をもつものが多くみられた。造形用素材というよりむしろ,積木そのものが作品であるという印象をもった。まだデータ入手が少なく,さらに調査が必要である。「木製積木試作」では,木材の入手と乾燥にあてた。それは自身の先の研究(基盤研究(C)課題番号24531183)における反省であった「木材の適切な乾燥」を入念に行うためである。地元である前橋市の材木業者より,タモ材及びクリ材を入手。先の研究では自身で製材したが,本研究では板材に製材してもらい,積木の試作に向けて現在乾燥中である。尚,自身の彫刻制作における作品を,長野県信濃美術館(長野市)で開催された「触れる彫刻展」(2017年1月28日2月19日)に3点出品。視覚障害のある方々をはじめ晴眼者による鑑賞の機会を提供。木の作品に触れて楽しむ端緒について知見を得ることができた。前述の概要で述べたように,国内における木製積木の基礎調査が十分行うことができなかったためである。2年次において,重点的に進めたいと考えている。木製積木試作については,木材の乾燥を適切に進めることが必要なため,具体的な製作にまで至らなかったが,この点は,必要な時間であると考えている。29年度は,前年度課題として残った国内の木製積木基礎調査を進めると共に,1木製積木試作の継続並びに2積木試作品を用いた授業実践及び考察が当初研究実施計画にあげられていた。しかしながら,当該年度は研究者自身の公務(群馬大学教育学部附属幼稚園長職)の多忙化に伴い,ほとんど本研究へのエフォートが得られず,十分な研究の推進に至らなかった。国内調査には,新たに着手できなかった。1については,28年度購入の木材の製材と乾燥を進めている。2については,試作品制作及び授業実践に至らなかった。ただし,長野県の長野盲学校における「触れてみる彫刻鑑賞授業」に研究者自身の彫刻作品を鑑賞材料として提供した。そこでは,木の彫刻作品に触れる子どもの様子から,木のもつ「ふれる」ことへの効果について示唆を得ることができた。研究者自身の学内公務(附属幼稚園長職)の多忙化のため,本研究に着手する時間が捻出できず,国内の木製積木調査ができなかったことに加え,当初計画であった1木製積木試作並びに2積木試作品を用いた授業実践及び考察を進めることができなかったためである。

また,在職していた附属幼稚園における園舎新築事業では,保育室・アトリエ・プレールーム等の設計並びに園庭遊具制作を通して幼児の造形活動を含む多様な活動を促す空間づくりに携わり,実際の検証ができたことは,本研究においても有効な示唆を得ることとなっている。研究者自身の公務(教育学部附属幼稚園長職)が園舎新築事業と重なり多忙化したため,本研究にあてる時間が捻出できず遅れてしまっている。国内各地の木工業者,玩具制作者,積木のデザイナー等を訪問して,木製玩具・積木製作の技法並びに製作の意図や具体的な工程などについて調査する。積木の具体物については,材質,寸法並びに寸法比について実物に触れながら調査する。木製積木の試作については,初年度に入手した木材の適切な乾燥をまって着手したい。29年度にほとんど進展させることができなかったことから,30年度にその回復をできるだけ図りたい。ただし,現段階で平成31年度への研究期間延長を想定せざるを得ないと考えている。2019年度には,木製積木の試作並びに保育・授業での使用,実践を試みる。試作は,広葉樹を中心とした木材(乾燥中)を使用する。秋期にアメリカでの研究者交流を行うことができることになったので,その機会には,現地での木材使用の現況および木製玩具の使用状況なども調査し,知見を加えたいと考えている。研究の環境整備,調査のための旅費,木製積木試作のための木材入手等に使用したが,わずかながら若干の金額が残った。国内実地調査並びに研究計画1,2を進めることができず,実施に向けて具体的に使用する金額が少なかったためである。2016年度から2018年度までの3年間で研究を進めまとめることができず,研究期間延長を申請し許可された。2019年度に,木製積木作成及びそれを用いた保育・授業実践,国内の木製積木・木製玩具の現況調査に使用する予定である。国内の実地調査に必要な旅費としての使用すると共に,木製積木試作のために使用していく。
歯周病原細菌の付着因子の分子生物学的・免疫学的解析

歯周病は、デンタルプラークというバイオフィルムによる細菌感染症で、極めて罹患率の高い疾患である。本研究は、格別に罹患率の高い、成人の歯周炎局所で増加するPorphyromonas gingivalisの感染を抑制するDNAワクチン開発を目指したものである。DNAワクチンの特徴は、体液性免疫応答だけでなく、強い細胞性免疫応答を誘導できることである。近年、P.gingivalisを含む歯周病原細菌が、血管内の上皮細胞内に直接侵入することが明らかにされた。また、本菌が心冠状動脈疾患部位にも検出されることが示されている。したがって、私共の研究目的は、それらを防ぐ防御性免疫応答を誘導する、ということにもなる。本研究では、P.gingivalisのアルギニン特異性のシステインプロテアーゼが遺伝子(rgpA)を、ヒト細胞へ侵入性のあるサイトメガロウィルス遺伝子を組み込んだDNAワクチンを作成した。本P.gingivalis rgpA DNAワクチンをGene GunでBALB/cマウスに免疫したところ、局所での目標とした抗原のmRNAの発現とIgGなどの抗体産生、および遅延型アレルギー反応によって細胞性免疫応答が誘導されることを確認した。免疫したBALB/cマウスの血清中には、本酵素活性の阻害効果が認められた。また、免疫血清は本菌体の赤血球凝集能を不活化し、本菌の細胞への付着を抑制することを明らかにした。さらに、DNAワクチンで免疫したマウス群の皮膚に、本菌の生菌を接種すると、対象群の非免疫マウスに比べて膿瘍形成能が弱く、防御性免疫を誘導することを明らかにした。バイオフィルム感染症は、抗菌剤治療は卓効せず、接続感染となるため初期付着を抑えることが可能なDNAワクチンは、有望な歯周病予防手段の一つとなると考えている。歯周病原菌Actinobacillusactinomycetemcomitans綿毛抗原タンパク抗原のクローニングに成功しており、アミノ酸配列に一致した、複数のオリゴペプチドを合成し、その生物学的および免疫学的活性を調べた。本合成ペプチドは、本菌種綿毛保有株が唾液をcoatしたハイドロキシアパタイトビーズおよび培養ヒト繊維芽細胞への付着するのを抑えた。また、疎水性の高い部分のオリゴペプチドは、抗原性をもち、MAP法により分子量を大きくするとさらにその抗原性は高くなった。A.actinomycetemcomitansの綿毛のオリゴペプチドをMAP法で分子量を大きくして、どのような免疫ルートでアジュバントとして何を用いるかBALBc系マウスを用いて検討した。唾液分泌型IgAの産生は、本抗原とコレラトキシンおよびIL-4をコードするplasmid DNAを一緒に経鼻免疫するとよく産生されることがわかった。一方、血清中抗体は、皮下へ油性アジュバントと一緒に免役するとよく産生された。細胞性免疫応答は、皮下免役で大きかった。今後、A.actinomyvcetemcomitans綿毛抗原に対する分泌型IgAがin vivoで感染抑制に働くか検討する必要がある。両菌種は様々な付着・定着因子を有するが、P.gingivalisの血球凝集因子とA.actinomycetemcomitansの線毛タンパクに焦点をあて、その解析を行うものである。両菌種の付着タンパクの活性を司る部分を分子レベルで同定することによって、その活性を阻止する抗体産生誘導について解析した。A.actinomycetemcomitansの線毛タンパク抗原に対する唾液中の分泌型IgA産生誘導について検討した。抗原としては、オリゴペプチドをMAP法によって分子量を大きくしたものをコレラトキシンなどと免疫すると効果的に分泌型IgAを産生することを明らかにした。DNAワクチンについては、世界レベルで感染予防ワクチンとして有効な方法として研究されている。

P.ginigivalisの血球凝集活性を示す表層プロテアーゼのアミノ酸配列を部分的に発現ベクターを用いてクローニングし、その活性中心となるアミノ酸配列が決定されている。私共は、このアミノ酸配列をコードする遺伝子をプラスミドに挿入できた。このDNAワクチンが実験動物でP.gingicalisの付着を阻害するような抗体を産生するか否か検討したところ、arg-gingipainで免疫したマウス血清中には、本菌の赤血球凝集能やコラーゲンへの付着を阻害する抗体が産生されることを明らかにした。歯周病は、デンタルプラークというバイオフィルムによる細菌感染症で、極めて罹患率の高い疾患である。本研究は、格別に罹患率の高い、成人の歯周炎局所で増加するPorphyromonas gingivalisの感染を抑制するDNAワクチン開発を目指したものである。DNAワクチンの特徴は、体液性免疫応答だけでなく、強い細胞性免疫応答を誘導できることである。近年、P.gingivalisを含む歯周病原細菌が、血管内の上皮細胞内に直接侵入することが明らかにされた。また、本菌が心冠状動脈疾患部位にも検出されることが示されている。したがって、私共の研究目的は、それらを防ぐ防御性免疫応答を誘導する、ということにもなる。本研究では、P.gingivalisのアルギニン特異性のシステインプロテアーゼが遺伝子(rgpA)を、ヒト細胞へ侵入性のあるサイトメガロウイルス遺伝子を組み込んだDNAワクチンを作成した。本P.gingivalis rgpA DNAワクチンをGene GunでBALB/cマウスに免疫したところ、局所での目標とした抗原のmRNAの発現とIgGなどの抗体産生、および遅延型アレルギー反応によって細胞性免疫応答が誘導されることを確認した。免疫したBALB/cマウスの血清中には、本酵素活性の阻害効果が認められた。また、免疫血清は本菌体の赤血球凝集能を不活化し、本菌の細胞への付着を抑制することを明らかにした。さらに、DNAワクチンで免疫したマウス群の皮膚に、本菌の生菌を接種すると、対象群の非免疫マウスに比べて膿瘍形成能が弱く、防御性免疫を誘導することを明らかにした。バイオフィルム感染症は、抗菌剤治療は卓効せず、接続感染となるため初期付着を抑えることが可能なDNAワクチンは、有望な歯周病予防手段の一つとなると考えている。
ミュータンス菌のグルカン合成酵素の構造と機能

齲蝕の原因菌であるStreptococcus sobrinusのグルカン合成酵素(GTF)はショ糖からフラクトースを遊離すると共にグルコースを重合して非水溶性粘着性グルカンを合成する。この様な不溶性粘着性を示すグルカン合成は,α-1,6結合を主鎖する水溶性グルカンを合成する酵素(GTF-S)とα-1,3結合を主鎖とする不溶性グルカンを合成する酵素(GTF-I)とのde nova合成に起因することが知られている。しかし,精製GTF-I酵素がα-1,6グルカンをプライマーとしてショ糖から生成する不溶性グルカンには付着性が無い。このことは,de novo合成される不溶性グルカンにはα-1,6鎖とα-1,3鎖の複雑なネットワーク形成によって付着性が付与されるのであろう。本研究では,GTF-Iと遺伝子をクローニングし,酵素蛋白の大量発現系を確立し,酵素分子構造と機能ならびに不溶性粘着性グルカン合成機序に検討を加えた。S.sobrinusのGTF-IペプチドはN端末側にショ糖を分解するドメインとC端末側にグルカンを結合するドメインから構成されている。ショ糖とグルコース受容体である高分子のデキストランが存在するときは,効率よく非水溶性グルカンが合成されるが,ショ糖単独ではその活性は著しく低下する。グルコース受容体として,グルコースやニゲロース(α-1,3の2糖)を添加すると,活性は若干回復する。一方,GTF-Iからグルカン結合ドメインが欠失した酵素(GS)は、デキストランをグルコース受容体として利用できないが,グルコースおよびニゲロースはグルコース受容体として機能していた。Mutans streptococciのグルカン合成酵素(glucosyltransferase,GTF)は蔗糖からフラクトースを遊離すると共にグルコースを重合して不溶性粘着性グルカンを合成する。この様な不溶性粘着性を示すグルカン合成は,α-1,6結合を主鎖とする水溶性グルカンを合成する酵素(GTF-S)とα-1,3結合を主鎖とする不溶性グルカンを合成する酵素(GTF-1)とのde novo合成に起因することが知られている。しかし,精製GTF-1酵素がα-1,6グルカンをプライマーとしてショ糖から生成する不溶性グルカンには付着性が無い。本研究では,GTF-1とGTF-S遺伝子をクローニングし,酵素蛋白の大量発現系を確立し,酵素分子構造と機能並びに不溶性粘着性グルカン合成機能を明らかにすることを目指している。本年度はStreptococcus cricetus HS-6のゲノムライブラリーをλEMBL3で作成し,プラクハイブリダイゼーションでGTF-S遺伝子を持つ4クローンを分離した。これらの挿入DNA(約12kbp)の制限酵素地図を作成し,GTF-S蛋白の発現を調べた。制限酵素地図はほぼ一致したが,挿入DNAサイズが異なり,3クローンがGTF-S蛋白を発現していた。更に,塩基配列を部分的に決定したところ,挿入DNAにはGTF遺伝子がタンデムに2つ存在することが分かった。次年度では,両GTF遺伝子をサブクローニングし,全塩基配列を決定し,酵素蛋白の大量発現系を作成する。Mutans streptococciのグルカン合成酵素(glucosyltransferase,GTF)はショ糖からフラクトースを遊離すると共にグルコースを重合して不溶性粘着性グルカンを合成する。

このような不溶性粘着性を示すグルカン合成は,α-1,6結合を主鎖とする水溶性グルカンを合成する酵素(GTF-S)とα-1,3結合を主鎖とする不溶性グルカンを合成する酵素(GTF-I)とのde novo合成に起因することが知られている。しかし,精製GTF-I酵素がα-1,6グルカンをプライマーとしてショ糖から生成する不溶性グルカンには付着性が無い。このことは,de novo合成される不溶性グルカンにはα-1,6鎖とα-1,3鎖の複雑なネットワーク形成によって付着性が付与されると推察される。本研究では,GTF-IとGTF-S遺伝子をクローニングし,酵素蛋白の大量発現系を確立し,酵素分子構造と機能並びに不溶性粘着性グルカン合成機能を明らかにすることを目指している。本年度の研究によって、以下の知見を得た。
高温超伝導厚膜の磁気シールドへの応用と評価に関する研究

高温超伝導帯を磁気遮蔽容器に利用することを目的として、平成3年度と4年度の2年間にわたって研究を行ってきた。その結果、実用に供せる任意の形状の磁気遮蔽容器を製作できるまでに至らなかったが、下記に要約するような重要な成果をあげることができた。(1)YBCO超伝導体を製作する際にAgを7wt%混合する事により、混合しない場合に比べて約9倍臨界電流密度を増加でき、臨界温度を約3K高くできた。(2)超伝導体のMeissner効果特性の2次元的な分布を測定する手法を開発し、超伝導体の組成分布が効果の均一性に大きく寄与していることを検証した。(3)YBCO厚膜超伝導体を銅板上に強固に付けるための表面酸化法を開発し、銅板上に厚膜超伝導体を製作する事に成功した。(4)バルクで製作したYBCO超伝導体シリンダによる磁気遮蔽効果を調べた結果、最高遮蔽磁界強度が実用化にはまだ不十分であった、これを改善するために超伝導体シリンダの外側に安価な強磁性体(軟鉄や磁電鉄鋼)で製作したシリンダを重ねる方法を提案し、最高400Gまで遮蔽できる良好な結果を得た。(5)試作したYBCO厚膜超伝導体シリンダの磁気遮蔽効果は最高遮蔽磁界が30mGとまだ低く実用化にはまだ遠いが、今後YBCO厚膜厚膜の稠密度を上げる方法を解決することにより磁気シールド容器として使用できる可能性がでてきた。また、超伝導体の磁気シールドへの応用とは異なるが、本研究を推進している過程で当研究グループが着想したセンサー関係への応用に関しても数件の成果を得た。磁気シ-ルドに高温超伝導体を応用する場合、臨界電流密度(Jc)を大きくし、臨界温度(Tc)を高くする事が望ましい。そこで、YBCO粉末にAg粉末(028wt%)を系統的に混入し焼成することを試みた。その結果、次の事が明らかになった。Agを7wt%混合することにより、(1)Jcについては、混合しない場合にくらべて約9倍(464A/cm^2)に改良することができた、(2)Tcについては、混合しない場合にくらべて約3K高く(94.6K)することができたこれらのYBCO超伝導厚膜に関する研究成果を踏まえて、銅の酸化膜上にYBCO超伝導厚膜を形成するための焼成条件を把握し、現在、銅容器表面にYBCO超伝導膜を焼成し磁気遮蔽容器を製作中である。次に高温超伝導膜の評価に関しては、ガラスファイバ-による片持ちばりと光学式変位計を組み合わせることにより、高感度磁気力顕微鏡の構築に成功した。この磁気力顕微鏡を用いて、YBCO系超伝導材についてマイスナ-効果、磁束のトラップ、シ-ルド特性等の超伝導特性の2次元分布を測定評価した結果、次のようなことが明らかになった。(a)超伝導材料の磁気反発力の2次元分布を調べた結果、溶融法で製作した材料ではマイスナ-特性の不均一性が顕著に認められ、これがCuとBaの不均一性に起因していることがわかった、(b)トラップされた磁束の2次元分布の様子は材料の焼成方法や冷却条件に強く影響されることがわかった、(c)溶融法の材料は固相反応法のものにくらべ、シ-ルド特性は優れているが、残留磁界が大きいことがわかった、(d)磁束のトラップ開始条件が材料の焼成方法に影響を受けて変わることや、反発力のエッジ効果もあることがわかった。本年度は、シリンダー状の簡単な構造をした小型の磁気シールド容器を実際に試作し、磁気遮蔽性能を測定した。銅のシリンダーにYBCO超伝導体の厚膜を付ける技術を開発し、高温超伝導厚膜の磁気シールド容器を作って、その性能をしらべた。

同時に、バルクYBCOでシリンダー状の磁気シールド容器も作り、このじき磁気遮蔽性能を調べ、その遮蔽性能の向上法に付いても研究を進め、下記に要約するような成果をあげることができた。(1)YBCO厚膜超伝導体を銅板上に強固に付けるために表面に酸化膜を作り、その上にYBCOの厚膜を付ける方法を開発し、銅板上の厚膜超伝導体を製作する事に成功した。銅の表面を酸化させる時の最適条件(温度及び雰囲気の酸素濃度)も見出すことができた。(2)小型の銅シリンダーの上にYBCO厚膜を付けた磁気シールド容器を試作した。試作したYBCO厚膜超伝導体シリンダの磁気遮蔽効果は最高遮蔽磁界が30mGとまだ低く実用化にはまだ遠かったが、今後YBCO厚膜の稠密度を上げる方法を解決することにより磁気シールド容器として使用できる目途がついた。(3)YBCOバルクで製作したY超伝導体シリンダによる磁気遮蔽効果を調べた結果、最高遮蔽磁界強度が数十Gauss程度と低く、実用化にはまだ不十分であった、これを改善するために超伝導体シリンダの外側に安価な強磁性体(軟鉄や磁電鉄鋼)で製作したシリンダを重ねる方法を考案し、実験した結果、最高遮蔽磁界強度が400Gaussに上昇し、良好な結果を得た。そして、使用する強磁性体の素材に関して検討した結果、履歴現象による残留磁界の少ない磁電鉄鋼が優れていることを見いだした。さらに、強磁性体シリンダーの形状寸法に関しても検討し、最適設計に関する指針も得ることができた。また、超伝導体の磁気シールドへの応用とは異なるが、本研究を推進している過程で当研究グループが着想したセンサー関係への応用に関しても数件の成果を得た。
高伸度ジオテキスタイルによって補強した軟弱地盤の力学性状に関する研究

ジオテキスタイルによる地盤の補強方法のうち、最も基本的な問題と考えられる軟弱な地盤の表面補強に関する効果を遠心力載荷装置で調べた。即ち、現地盤と同様に非排水剪断強度が深さと共に増大する模型地盤を作製し、これに荷重を載荷してジオテキスタイルの補強並びに排水効果を調べると共にFEM解析も併せて実施し、次のような結果を得た。先づ短期的な補強効果として1.載荷に伴い地盤内に生ずる変形に関し、特に地盤の表面近傍に於ける変形はジオテキスタイルによって拘束されて小さくなること。2.ジオテキスタイルを敷設した地盤(補強地盤)内に生ずる変形領域はジオテキスタイルによる補強のない場合の地盤(無補強地盤)内に較べて大きく、載荷重に対してより大きな土塊で抵抗する。このため地盤内に生ずる変位の絶対量は同一荷重の下で補強地盤の変形量は無補強地盤の変形量の約60%程にとどまること。などの点が明らかとなった。これより地盤の表面補強では使用する補強材料と地盤の摩擦特性が補強効果を検討する上で重要な要素になるものと考えられる。次に、ジオテキスタイルの有する排水機能を、補強、無補強の両地盤内の同一深さに間隙水圧計を予め埋設して調べたところ。3.載荷に伴って発生した間隙水圧の消散開始時間を無補強地盤と補強地盤を比較すると前者は後者の場合に比べ1020倍も早く消散を開始すること。4.太田一関モデルを用いた二次元圧密解析による間隙水圧挙動と実測値とが良く一致すること。などが認められ、排水層としてジオテキスタイルが十分機能することが明らかとなった。
Hippoシグナル経路の抑制によるウシ卵巣の活性化と繁殖性向上技術の開発

ウシの卵巣では1回の排卵に約1000個の卵胞がリクルートされるが、その多くは卵胞発育の過程で退行し最終的に排卵に至るのは1個である。もし、発育途中の二次卵胞を活性化することで卵胞の退行を抑制することができれば、発育途中の卵胞数が増加し、卵巣予備能や受胎率の向上が期待される。また、過排卵処理やOPU-IVFなど既存の技術と組み合わせることで胚生産の効率化にもつながる。そこで、初期卵胞の発育を制御しているHippoシグナル経路を卵巣組織の断片化やアクチン重合剤により抑制し、初期卵胞の活性化を試みた。実験I:ウシ卵巣の断片化培養を行い、転写コアクチベーターであるYapの局在について免疫染色法を用いて調べた。培養開始時は、顆粒層細胞の細胞質にYapの局在が認められ、6時間後および48時間後には核内へのYapの移行が観察された。次に、組織断片化培養後の細胞増殖因子の関連遺伝子(CCN2, Birc5, CCN3, FGF1,SOX-2)の発現を調べた。Hippoシグナルの下流にある細胞増殖因子のCCN2およびBirc5遺伝子は、卵巣の断片化培養により増加傾向を示すものの、ばらつきが大きく有意差は認められなかった。実験II:アクチン重合剤添加による組織断片化培養における細胞増殖因子の関連遺伝子の発現を調べた。スフィンゴシン1リン酸(S1P)添加によりCCN2およびFGF1遺伝子の発現が増加する傾向を示した。一方、同じくアクチン重合材であるオレオイル-L-α-リゾホスファチジン酸(LPA)では、細胞増殖因子の遺伝子発現に増加は見られなかった。さらに、細胞透過性の優れるJasplakinolide(Jasp)を用いて、遺伝子発現を調べたところCCN2およびFGF1遺伝子の亢進がみられた。アクチン重合剤の種類によって、細胞増殖因子関連遺伝子の発現促進効果に差異があることが明らかとなった。卵巣の断片化培養によりHippoシグナル経路が抑制されることを確認するため、転写コアクチベーターであるYapの局在を調べたところ、顆粒層細胞の細胞質から核内へのYapの移行が認められ、Hippoシグナル経路の抑制が示唆された。卵巣の断片化培養により細胞増殖因子の遺伝子の発現を調べたところ、卵巣採材から断片化培養までにかかる時間が、卵巣内の遺伝子発現量に影響することが示されたことから、卵巣培養は全て食肉処理場内で行った。卵巣断片化培養により、細胞増殖因子のCCN2やBirc5遺伝子の発現は増加を示した。アクチン重合材の添加では、S1PとJaspでは細胞増殖遺伝子の発現が亢進したのに対し、LPAは無添加と比較して発現量に差は見られなかった。アクチン重合剤の種類によって、ウシ卵巣のHippoシグナル経路の抑制程度に差がある可能性が示唆された。卵巣の断片化培養とアクチン重合化剤の添加によりHippoシグナル経路の抑制が確認されたことから、アクチン重合剤の至適濃度を明らかにするとともに、培養時間を延長し卵巣断片の組織標本を作製することで卵巣内の卵胞発育への影響を調べる。アクチン重合剤による卵胞発の育促進効果が観察された場合は、生体へのアクチン重合剤投与を試み、in vivoでの卵胞発育効果を調べる。さらに、活性化処理を経た卵子をOPUにより採取し体外受精法を行うことで、卵胞活性化により発生した卵子の発生能を調べる。ウシの卵巣では1回の排卵に約1000個の卵胞がリクルートされるが、その多くは退行し最終的に排卵に至るのは1個である。もし、発育途中の卵胞を活性化することで退行する卵胞数を減らすことができれば、卵胞の量と卵子の質が確保され受胎率の向上が期待される。また、過排卵処理やOPUなど既存の技術と組み合わせることで新たな繁殖技術開発にもつながる。そこで、初期卵胞の発育を抑制しているHippoシグナルを卵巣組織の断片化やアクチン重合剤により切断し、初期卵胞の活性化を試みた。実験I:ウシ卵巣の断片化培養を行い、転写コアクチベーターであるYap(Tead転写因子と協調して細胞増殖を促す)の局在について免疫染色法を用いて調べた。次に、組織断片化培養後の細胞増殖因子の遺伝子発現を調べた。Hippoシグナルの下流にある細胞増殖因子のCCN2およびBirc5遺伝子は、卵巣の断片化培養により増加傾向を示した。実験II:アクチン重合剤添加による組織断片化培養における細胞増殖因子の遺伝子発現を調べた。スフィンゴシン1リン酸(S1P)添加によりCCN2およびFGF1遺伝子の発現は増加した。また、卵巣の断片化培養ではCCN2とFGF1の遺伝子発現に相関はみられなかったが、断片化培養にアクチン重合剤を添加することで、両遺伝子の発現に相関が認められるようなり、Hippoシグナルの切断方法によって発現が亢進する遺伝子に違いがみられた。一方、同じくアクチン重合材であるオレオイル-L-α-リゾホスファチジン酸(LPA)では、細胞増殖因子の遺伝子発現に顕著な変化は認められなかった。