hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非線形バネ機構ロボットの開発と実環境適応型モーション制御システムの実現

人間環境内でも"使える・役立つ"モーションコントロールを実現するために、(1)柔軟で安全なマニピュレータの開発、(2)環境の不確定性や変動に強い制御法の開発、(3)環境に適応した動きの獲得、の各テーマの研究を行った。(1)ではキャッチング動作を目指した、非線形バネSATを用いたマニピュレータの開発と実験を行い、(2)に関してはゲインスケジューリング制御や外乱オブザーバなどを用いた手法を開発し、(3)に関してはニューラルネットワークや強化学習を用いた手法を開発した。非線形バネSATを用いた一関節ロボットの開発はすでに行われていたが、それを三関節ロボットへ拡張を行った。ここでは、重量物のキャッチングを可能とするために、水平方向の動作だけではなく、重力方向での動作を実現した。さらに、関節トルク/位置制御だけでは重量物を安全にキャッチングできないため、運動解析ソフトウェアMSC.ADAMSを用いて重量物をキャッチングするのに適切な関節剛性を探索する準備を進めている.一関節非線形バネ機構ロボットの制御に関しては、SAT以外の非線形バネ機構ロボットの制御法を参考にしながら、SATに対する制御系を構築し、シミュレーションと実験の両面から検討を行った。本手法では非線形バネSATの特性が一様でないことを考慮して、外乱オブザーバを用いてセンサレスで張力を検出し、それを用いて制御を行う手法を開発した。本制御法を実装するために、モータと減速機の部分をダイレクトドライブ化しSATの張力をセンサレスで検出出来るように実験装置を改良し、良好な結果を得た。一関節非線形バネ機構ロボットは非線形性が有り、モデル化や制御系構築が難しいため、学習制御を適用しシミュレーションによりその効果を確認した。ここではモデルベース強化学習を位置決め制御に適用し、報酬を与えることでコントローラを自律的に構成した。また、本手法はコントローラを複数構成し、状態量に応じてそれらを切り替えることから、本制御対象のように非線形な場合でも制御可能なことを確認した。非線形バネ機構ロボットの制御法として有望であるゲインスケジューリング制御を適用するための準備として、制御系の性能評価によく使われる倒立振り子を制御対象として高性能なゲインスケジューリング制御法を開発した。今後は、本手法を非線形バネ機構ロボットに適用する。1.SATを用いたロボットの解析(担当:白井)運動解析ソフトウェアMSC.Adamsを用いて,自由落下する重量物の柔軟三関節ロボットアームによるキャッチングモデルの解析を行った。初期姿勢(Preshape)と関節粘弾性による受動的なキャッチングの成否を数値解析的に調べ,安全にキャッチングできる範囲の探索を行った。この数値解析より得られた知見を元にして実機による検証を行うために,昨年度製作した水平三関節ロボットを垂直方向でのキャッチング動作を可能とするための改造の設計を行った。また,柔軟三関節ロポットを制御するための6軸サーボモータドライバを収納するためのドライバユニットの設計を行った。2.SATを用いたマニピュレータの制御(担当:弓場井)従来の非線形バネを用いた腱駆動機構の制御は,位置と剛性制御にはお互いに干渉が存在する。そこで和と差の機能座標により非干渉化する方法を提案し,それをSATを用いたマニピュレータに応用し,有効性を確認した。3.学習による環境適応能力の獲得(担当:駒田)非線形バネを用いた腱駆動機構の制御系のコントローラゲインや剛性指令値を自律的に獲得する方法を提案した。ここでは,制御性能等の評価を定めることで,試行を繰り返すことでより良いコントローラゲインや剛性指令値を獲得できることを確認した。また,本コントローラを実現するにあたり,反力推定オブザーバを用いてセンサレスで腱張力を推定する方法を用いている。1. SATを用いたロボット製作昨年度に完成した垂直型三リンク柔軟関節ロボットによる実機実験を継続したが、機械的な精度と強度の不足が明らかになった。今年度はロボットの関節部構造の見直しと改造を行い、高剛性化と低フリクション化を実現した。2. SATを用いたマニピュレータの制御従来の非線形バネを用いた腱駆動機構の制御は、バネの特性式が得られることを前提とした制御法である。ここで使用する非線形バネSATはヒステリシス特性を有し、従来の制御では良い性能が得られない。そこで、バネの近似特性式、外乱オブザーバによる外乱補償と反力推定オブザーバによる張力フィードバック制御の併用する手法を提案し、実験とシミュレーションにより多関節運動時の有効性を確認した。さらに、基礎研究としてゲインスケジューリングコントローラの設計のため、各動作点において制御仕様を満たす低次コントローラの設計方法を提案し、実験により有効性を確認した。3.学習による環境適応能力の獲得上記のように非線形バネSATはヒステリシス特性を有するため、その特性式を得るのが困難である。そこで、非線形バネを用いた腱駆動機構に対してニューラルネットワークにより自律的に制御器を設計する手法を提案し、シミュレーションにより有効性を確認した。さらに、前年度開発した本腱駆動機構に対する学習制御手法に改良を加え、シミュレーションによりその有効性を確認した。
末梢血単球を標的としたゾレドロン酸の新規骨吸収抑制メカニズムの解明

ゾレドロン酸は骨に集積し、破骨細胞による骨吸収の際に破骨細胞内に取り込まれ、その骨吸収機能を阻害し骨吸収を抑制すると理解されている。しかし、ゾレドロン酸が血液中の単球におけるIRF8の発現促進を介して、単球から破骨細胞への分化を抑制するという新しい骨吸収抑制メカニズムが存在するのではないかと考えた。本研究は、ゾレドロン酸による破骨細胞分化阻害のメカニズムを解明することを目的とし、申請者の発見は、ゾレドロン酸などの窒素含有ビスホスホネートの新たな作用機序を提案するものである。また、顎骨壊死の発症機序に骨代謝回転阻害が示唆されていることから、本研究は顎骨壊死の機序解明に示唆を与える可能性がある。
短波長発光ダイオードアレイの独立制御によるマスクレス光リソグラフィー

本研究の最終的な目的は、マスクレス露光装置を小型化することにより多重化を行い、低コストで高いスループット実現することにある。具体的には、同装置の構成要素である「パターン形成部分」と「紫外光源用ランプ」の代わりに、「多数の短波長発光ダイオード」を2次元的に配列し、これらを独立制御する。今回の科研費交付期間である平成1718年度の2年間は、短波長発光ダイオードの形成と、その2次元アレイ化及び各発光ダイオードの独立制御によるパターン形成までを実証することを目標とした。そこで、まず第一ステップである短波長発光ダイオードの形成を目指して研究を行った。具体的には、紫外発光材料と電荷注入層の開発を行い、また、同発光材料の評価系構築のため、カソードルミネッセンス装置の立上げを行った。具体的には、紫外発光材料である酸化亜鉛(ZnO)を、N型電荷注入層である酸化スズ(SnO_2)とP型電荷注入層である酸化ニッケル(NiO)で挟んだ構造を目指して、各材料の形成を行った。本研究における方針は、露光装置の低コスト化であるため、材料薄膜を形成する基板、及び形成方法を低コスト化することが重要である。そのため、格子整合基板上における単結晶の成長(エピタキシー)ではなく、シリコン基板または石英ガラス基板上における多結晶の形成を行った。また、薄膜形成法としても、低コスト化を考慮し、抵抗加熱蒸着やスパッタ法を試みた。その結果、酸化亜鉛においては、一般に報告されている値と同様、波長380nmにおける発光が、今回立ち上げたカソードルミネッセンス装置により確認された。しかるに、発光強度はまだ微弱なため、形成方法・形成条件とも改善が必要である。また、N型電荷注入層として形成した酸化スズについては、導電率0.001Ωcm、透過率90%、バンドギャップ4eV程度という良好な結果が得られた。また、P型電荷注入層として形成した酸化ニッケルでは、真空蒸着法では透過率70%、バンドギャップ4eV程度という結果が得られ、一方スパッタ法ではゼーベック効果の測定からP型になることが確認された。このP型透明導電膜は、世界的にも未開拓の領域であるため、本研究でP型であることを確認したことは意義深く、この試料について透過率や導電率のデータを取得後、学会発表の予定である。以上のように、小型・低コストで高いスループットを有するマスクレス露光装置開発のベースとなる短波長発光ダイオードの形成を目指して、紫外発光層及びP・N型電荷注入層の開発を行った。今後、各層の品質をさらに向上させ、まず紫外発光素子として完成させる方針である。

具体的には、同装置の構成要素である「液晶によるパターン形成部分」と「紫外光源用ランプ」の代わりに、「多数の短波長発光ダイオード」を2次元的に配列し、これらを独立制御する。今回の科研費交付期間(2年)内においては、短波長発光ダイオードの形成と、その2次元アレイ化(10×10個程度)及び各発光ダイオードの独立制御によるパターン形成までを実証することを目標としている。そこで、今年度は、まず短波長発光ダイオードの形成を目指して、紫外発光材料と電荷注入層の開発を行い、また、同発光材料の評価系構築のため、カソードルミネッセンス装置の立上げを行った。具体的には、紫外発光材料として酸化亜鉛(ZnO)、N型電荷注入層として酸化スズ(SnO_2)、P型電荷注入層として酸化ニッケル(NiO)の形成を試みた。本研究における方針は低コスト化であるため、材料薄膜を形成する基板、及び形成方法を低コスト化することが重要である。そのため、格子整合基板上における単結晶の成長(エピタキシー)ではなく、シリコン基板または石英ガラス基板上における多結晶の形成を行った。ここでは、発光層である酸化亜鉛を、それよりバンドギャップの大きいN型及びP型電荷注入層で挟んだ構造にしたが、それは電子と正孔を発光層内に閉じ込め、発光効率を向上させるためである。また、薄膜形成法としても、低コスト化を考慮し、亜鉛、スズ、ニッケルなどの抵抗加熱蒸着と、その後の酸素雰囲気中における熱処理という方法を試みた。その結果、酸化亜鉛においては、一般に報告されている値と同様、波長380nmにおける発光が、今回立ち上げたカソードルミネッセンス装置により確認された。しかるに、発光強度はまだ微弱なため、形成方法・形成条件とも改善が必要である。また、N型電荷注入層として形成した酸化スズは、導電率0.1Ωcm、透過率6070%という結果が得られ、P型電荷注入層として形成した酸化ニッケルは、導電率1000Ωcm、透過率6080%という結果が得られ、こちらも更なる改善が必要である。来年度の第一目標は、これらの材料物性の改善を行い、紫外発光層とN型・P型電荷注入層を組み合わせ、低コストで高効率な紫外発光ダイオードを形成することである。第二目標として、この紫外発光ダイオードを2次元アレイ化し、独立制御によるリソグラフィーを実現する予定である。本研究の最終的な目的は、マスクレス露光装置を小型化することにより多重化を行い、低コストで高いスループット実現することにある。具体的には、同装置の構成要素である「パターン形成部分」と「紫外光源用ランプ」の代わりに、「多数の短波長発光ダイオード」を2次元的に配列し、これらを独立制御する。今回の科研費交付期間である平成1718年度の2年間は、短波長発光ダイオードの形成と、その2次元アレイ化及び各発光ダイオードの独立制御によるパターン形成までを実証することを目標とした。そこで、まず第一ステップである短波長発光ダイオードの形成を目指して研究を行った。具体的には、紫外発光材料と電荷注入層の開発を行い、また、同発光材料の評価系構築のため、カソードルミネッセンス装置の立上げを行った。具体的には、紫外発光材料である酸化亜鉛(ZnO)を、N型電荷注入層である酸化スズ(SnO_2)とP型電荷注入層である酸化ニッケル(NiO)で挟んだ構造を目指して、各材料の形成を行った。本研究における方針は、露光装置の低コスト化であるため、材料薄膜を形成する基板、及び形成方法を低コスト化することが重要である。
血管壁の脂質代謝と脂質活性物質

血管壁関連脂質代謝酵素の構造解析を積極的に進めた結果、グルコース6リン酸脱水素酵素、ホスホリパーゼA2とC、HMG-CoAレダクターゼ、アンジオンテンシン変換酵素について遺伝子配列やアミノ酸一次構造の解明に成功し、他の生理活性蛋白質の配列との相同性を明らかにした。コレステロール生合成の律速酵素であるHMG-CoAレダクターゼについては、その反応生成物であるメバロン酸の微量定量法を確立し、また、その酵素蛋白質の遺伝子転写調節欠損に起因する高レベルの酵素を発現した培養細胞株の樹立に成功した。HMG-CoAレダクターゼ阻害剤も当班員により開発されており、コレステロール代謝調節機序の酵素ならびに遺伝子レベルでの研究が可能になったと言える。一方、動脈硬化の病因を理解するうえで重要な血中コレステロール値の調節機序については、LDLレセプターのリガンドであるリポ蛋白質上のアポBとアポEの役割に注目し、アポEを有するリポ蛋白質が有しない粒子よりも血中消失が極めて速くまたアポEはLDLの前駆体であるVLDLの異化を制御することにより、VLDLからのLDL生成を決定することを明らかにした。さらに高コレステロール血清から高純度のLDL画分を短時間に調整する方法を新たに開発し、高脂質血清において特徴的に増加するLDL-1の脂質が最も過酸化を受け易く、またマクロファージに取り込まれ易いことを示した。このことは動脈硬化巣形成の際に重要なアクロファージの泡沫細胞化にLDL-1の脂質過酸化が関与していることを示すものである。一方、家族性高コレステロール血症のモデル動物WHHLウサギは、肝細胞のLDL受容体の減少欠損によりLDL産生過剰と異化低下を引き起こし血中LDLコレステロールの増加を来し、さらに血中に増加したLDLが酸化を受けるとマクロファージを泡沫化することを示した。この際、抗酸化剤であるprobucolを投与すると酸化LDLの形成が抑制されWHHLウサギの粥腫形成は完全に抑制された。
原子力の社会的利用をめぐる推進論と批判論の歴史的展開

原子力の社会的利用に関わる諸議論の歴史的展開を、原子力をめぐる科学・技術の歴史的進歩、エネルギー問題・地球環境問題および1970年代石油危機、原発事故(1979年スリーマイル島原発事故、1986年チェルノブリ原発事故、2011年福島第一原発事故ほか)、20世紀末の地球温暖化問題、原発の経済性・営利性に関する再検討の動き(東芝の原子力事業からの撤退ほか)などの社会的事象との関係において批判的に分析することを目的に、関連資料・文献のサーベイ調査および収集を引き続きおこなうとともに、収集した資料をスキャニングしOCR処理による全文検索可能なデジタル資料化作業をおこなった。またそうしたサーベイ調査結果および収集した資料の内容分析に基づき、原子力の社会的利用をめぐる推進論と批判論の歴史的展開構造の分析を引き続きおこなった。また関連資料・文献のサーベイ調査および内容分析の研究成果に関しては、日本科学史学会技術史分科会発行の機関誌『技術史』の第14・15合併号、pp.39-87に「技術史・技術論的視点から見た原子力発電関連文献ガイド-原子力利用に関する批判的検討のための資料紹介Part2-5」として原子力批判派の論理、放射線被曝/低線量被曝/内部被曝問、原子力発電コスト問題、核兵器関連コスト問題などに関する資料の批判的紹介を公開した。また、http://atom.s2.coreblog.jp/やhttp://www.sanosemi.com/などの自らが作成・管理しているサイト上で研究成果を公開した。原子力の社会的利用をめぐる推進論と批判論に関わる関連資料・文献のサーベイ調査はおおむね順調に進展している。また研究成果の公開に関しても、日本科学史学会技術史分科会発行の機関誌『技術史』の第14・15合併号への掲載、および、サイトでの公開など順次おこなっている。PEST分析視点から、1970年代石油危機、原発事故(1979年スリーマイル島原発事故、1986年チェルノブリ原発事故、2011年福島第一原発事故)、地球温暖化問題、原子力発電の経済性・営利性・持続可能性などとの連関において、原子力の社会的利用をめぐる議論がどのように展開されてきたのかを批判的に検討・分析する。原子力の社会的利用に関わる諸議論の歴史的展開を、原子力をめぐる科学・技術の歴史的進歩、エネルギー問題・地球環境問題・原発事故などの社会的事象との関係において批判的に分析することを目的に、関連資料・文献のサーベイ調査および収集をおこなうとともに、収集した資料をスキャニングしOCR処理によるデジタル・データ化をおこなった。またそうしたサーベイ調査結果および収集した資料の内容分析に基づき、原子力の社会的利用をめぐる推進論と批判論の歴史的展開構造の分析をおこなった。原子力の社会的利用に関わる推進論の資料としてこれまで分析対象とされてはこなかった帝国議会会議録および国会会議録を調査し、物理学者の田中館愛橘が戦前および戦後の貴族院議会において原子力の社会的利用に関連しておこなった発言内容の分析をおこない、田中館が1945年12月4日の貴族院議会本会議において、原子力の平和的利用として「原子爆薬」を工業化し台風などの発生を防止する提案をおこなっていることを発見した。原子爆弾の「平和」的利用の議論がアメリカやソ連でなされていることは一般に知られているが、原子爆弾の「平和」的利用に関して戦後間もない1945年12月の日本で田中館のような発言がなされていることはこれまで指摘されてこなかったことである。平成28年度には帝国議会会議録および国会会議録を対象に原子力の社会的利用に関わる質問・発言を分析する作業をおこなうなど、原子力の社会的利用をめぐる推進論と批判論に関わる関連資料・文献のサーベイ調査はおおむね順調に進展している。また関連資料・文献のサーベイ調査および内容分析の成果を日本科学史学会技術史分科会発行の機関誌『技術史』の第10号および第11号に掲載するなど、研究成果の公開も順次おこなっている。原子力の社会的利用に関わる諸議論の歴史的展開を、原子力をめぐる科学・技術の歴史的進歩、エネルギー問題・地球環境問題および1970年代石油危機、1979年スリーマイル島原発事故、1986年チェルノブリ原発事故、20世紀末の地球温暖化問題、2011年福島第一原発事故、東芝の原子力事業からの撤退などの社会的事象との関係において批判的に分析することを目的に、関連資料・文献のサーベイ調査および収集を引き続きおこなうとともに、収集した資料をスキャニングしOCR処理による全文検索可能なデジタル資料化作業をおこなった。そうした研究の成果をもとに、2018年3月には原発史研究会編『日本における原子力発電のあゆみとフクシマ』晃洋書房の第1章(pp.1-41)として「原子力の社会的利用推進論の20世紀前半における歴史的展開」を執筆した。また関連資料・文献のサーベイ調査および内容分析の研究成果に関しては、日本科学史学会技術史分科会発行の機関誌『技術史』の第12号に「技術史・技術論的視点から見た原子力発電関連文献ガイド-原子力利用に関する批判的検討のための資料紹介Part2-3」pp.18-51を、第13号に「技術史・技術論的視点から見た原子力発電関連文献ガイド-原子力利用に関する批判的検討のための資料紹介Part2-4」pp.24-51に投稿・掲載するとともに、http://atom.s2.coreblog.jp/やhttp://www.sanosemi.com/などのWEBページ上で公開した。

原子力の社会的利用をめぐる推進論と批判論に関わる関連資料・文献のサーベイ調査はおおむね順調に進展している。またこれまでの研究成果の一部を取りまとめた論考を単行本の中の1章として執筆するとともに、関連資料・文献のサーベイ調査および内容分析の成果を日本科学史学会技術史分科会発行の機関誌『技術史』の第12号および第13号に掲載するなど、研究成果の公開も順次おこなっている。原子力の社会的利用に関わる諸議論の歴史的展開を、原子力をめぐる科学・技術の歴史的進歩、エネルギー問題・地球環境問題および1970年代石油危機、原発事故(1979年スリーマイル島原発事故、1986年チェルノブリ原発事故、2011年福島第一原発事故ほか)、20世紀末の地球温暖化問題、原発の経済性・営利性に関する再検討の動き(東芝の原子力事業からの撤退ほか)などの社会的事象との関係において批判的に分析することを目的に、関連資料・文献のサーベイ調査および収集を引き続きおこなうとともに、収集した資料をスキャニングしOCR処理による全文検索可能なデジタル資料化作業をおこなった。またそうしたサーベイ調査結果および収集した資料の内容分析に基づき、原子力の社会的利用をめぐる推進論と批判論の歴史的展開構造の分析を引き続きおこなった。また関連資料・文献のサーベイ調査および内容分析の研究成果に関しては、日本科学史学会技術史分科会発行の機関誌『技術史』の第14・15合併号、pp.39-87に「技術史・技術論的視点から見た原子力発電関連文献ガイド-原子力利用に関する批判的検討のための資料紹介Part2-5」として原子力批判派の論理、放射線被曝/低線量被曝/内部被曝問、原子力発電コスト問題、核兵器関連コスト問題などに関する資料の批判的紹介を公開した。また、http://atom.s2.coreblog.jp/やhttp://www.sanosemi.com/などの自らが作成・管理しているサイト上で研究成果を公開した。また研究成果の公開に関しても、日本科学史学会技術史分科会発行の機関誌『技術史』の第14・15合併号への掲載、および、サイトでの公開など順次おこなっている。1970年代石油危機、1979年スリーマイル島原発事故、1986年チェルノブリ原発事故、20世紀末の地球温暖化問題、2011年福島第一原発事故などの社会的事象との連関において、原子力の社会的利用をめぐる議論がどのように展開されてきたのかを批判的に検討・分析する。1970年代石油危機、1979年スリーマイル島原発事故、1986年チェルノブリ原発事故、20世紀末の地球温暖化問題、2011年福島第一原発事故、東芝の原子力事業からの撤退などの社会的事象との連関において、原子力の社会的利用をめぐる議論がどのように展開されてきたのかを批判的に検討・分析する。
中山間地域活性化のための木質繊維植物ケナフの栽培と利用に関する研究

世界的に注目されている繊維作物ケナフの高知県での栽培、加工、利用によって、高知県はもとより、世界の農村地域活性化のモデルを構築することを目標に研究を行った。高知県三原村での実用規模での実証試験では、ヘクタール当り15トンの乾燥全茎が収獲された。日本の中山間地域でも容易にこの程度の収量が得られることは注目される。2000年度には2030トンの収穫も可能であることも分った。中山間地域での中小規模のケナフパルプ工場を想定して、常圧パルプ化を検討した。シュウ酸アンモニウム処理と常圧ソーダ蒸解を組み合わせることによって高粘度パルプを製造できることを明らかにした。木材パルプとの差別化が可能ではないかと思われる。ケナフの葉の未知有機酸について検討し、ハイドロキシクエン酸(=ハイビスカス酸)であることを明らかにした。高タンパク質で、乳酸醗酵なしでもpH23を示すことから家畜飼料としての利用が期待される。集落排水処理と兼ねた栽培も可能であり、不織布原料としても利用の可能性がある。油吸着性材料として芯部を利用でき、さらに低温炭化処理で性能を大巾に向上させることもできることなどを明らかにした。1.シュウ酸アンモニウム処理ケナフ靭皮パルプの常圧蒸解を検討し、アルカリ性過酸化水素処理によって良好な和紙原料が得られることを示した。さらに、粘度測定によって、処理の再評価を試みた。その結果、ケナフ靭皮の高圧高温処理によって得られるパルプは木材の同処理によって得られるパルプと同レベルの粘度30cp程度を示し、靭皮繊維の特徴が発揮されていないことが明らかとなった。上記の和紙原料としての処理パルプは53-72cpと高い粘度を示し、その優秀性が確認された。また、常圧ソーダ蒸解で得られる処理物はそのままでは繊維束でありパルプ化不十分であるが、粘度測定では162cpと極端に高い粘度を示した。つまり、まだシュウ酸アンモニウム処理ケナフ靭皮の蒸解処理には改善の余地が残されているため今後検討の予定である。2.ケナフ葉部の畜産飼料としての利用に関しては、特にケナフサイレージに検出された、未知酸性物質(X_2と仮称)について検討した。このX_2は、葉部の冷水抽出物(即ちジュース)中にもそのまま見出され、その単離同定を目指して各種の実験を行なった。その結果、X_2はセロファン膜で透析すると外液に出てくることから比較的低分子であることが明らかになり、その外液を濃縮、イオン交換してセファデックスG-25でゲルろ過した。X_2はグルコースより後に主ピークとして溶出し、酸性物質の主体であることが分った。中和滴定による分子量測定では1塩基酸として100前後と計算された。FT-IRで強いカルボン酸のピークが認められた。今後さらに分離精製を進める予定である。1.シュウ酸アンモニウム処理ケナフ靭皮繊維の常圧蒸解では、非常に粘度の高いパルプを製造できることが示された。しかし、実用化のためには漂白段階での脱リグニン負荷を大幅に低減する必要がある。従来、木材に適用されている高温(170°C付近)での蒸解では木材と何等変らない低い粘度のケナフ靭皮パルプしかできない。そこで、常圧と従来の高温との間の中間温度でのパルプ化を試みたところ粘度低下は蒸解温度に比例して低下、脱リグニンは大幅に粘度が低下してから始めて進むことを明らかにした。今後は漂白条件について検討する予定である。2.ケナフ葉部の未知酸性物質はハイドロキシクエン酸(ハイビスカス酸)であるとする間接的な証拠が集積されたが、まだ単離同定に至っていない。多くの解離基と水酸基を有するため吸湿性が高く、不安定なため、通常の条件では結晶化せず、誘導体も作り難い。文献調査の結果から、ダイエット食品として有名なガルシニア酸の異性体と考えられ、その生理作用など今後の検討次第では、単に飼料としてだけでなく、人間の食品としての開発も期待される。栽培方法も葉だけの生産であればハウス園芸での冬場の生産も考えられ大いに今後が期待される。

日本の中山間地域を活性化するためには、樹木と比べて短期間で収入を得られる植物資源の開発が重要である。ここでは現在世界中で注目されている木質繊維作物ケナフの栽培と利用について検討した。1)シュウ酸アンモニウム処理ケナフ靭皮繊維からは高粘度パルプが常圧蒸解で製造できる。しかし、実用化のためには漂白段階での脱リグニン負荷が大きい。そこで高温蒸解(170°C)より低い中間温度でのパルプ化を検討した。その結果,従来のソーダ法では温度上昇に比例して粘度が低下した。このさい、リグニンの低下は期待するほどではなかった。今後、ソーダ法以外の方法を検討する必要がある。2)ケナフ葉部の未知酸性物質はハイドロキシクエン酸(ハイビスカス酸)であることは、粗結晶のIR、GC-MS、中和滴定、アルカリ処理、メチル化などの結果からほぼ間違いない。しかしまだ純結晶は得られていない。今後さらに検討が必要である。ハイビスカス酸はダイエット食品成分として有名なガルシニア酸の異性体であり、今後食品としての開発も期待される。以上の知見は今後、中山間地域資源として開発するための情報として重要なものである。
高校移行にともなう発達多様性の発生メカニズム：大規模縦断調査による解明

子どもたちは、中学校から高校への学校移行(高校移行)を通じて、自身を多様な方向に発達させる。本研究の目的は、高校移行を契機として生じる発達の多様性のメカニズムを明らかにすることである。日本の中学校・高校に在籍する生徒を対象に、高校移行前後にわたる縦断的な調査を実施する。具体的には、次の三点を実証的に明らかにする。第一に、環境感受性が高校移行にともない生じる発達多様性に及ぼす影響である。第二に、思春期発達が高校移行を通じて生じる発達多様性に及ぼす影響である。第三に、環境感受性と思春期発達の交互作用が高校移行にともない生じる発達多様性に及ぼす影響で研究目的ある。これら三点を段階的に検討していく。
高・低肺転移RCT肉種の接着と浸潤に関する細胞生物学的機序と規制因子

RCT肉腫から分離樹立した高肺転移株および低肺転移株細胞を用い、腫瘍細胞の接着と浸潤の二段階に分けて転移過程の解析を行った。接着過程の解析として両株細胞の細胞外マトリックス構成蛋白のラミニン(LN)、ファイブロネクチン(FN)に対する受容体の解析をScatchard plotにより行った。その結果、接着率はRCT(+)細胞がRCT(-)細胞に比べ有意に高いことが明らかとなった。細胞あたりのLNレセプター数は、RCT(+)細胞が1.15×10^5個、RCT(-)細胞が0.29×10^5個で、RCT(+)細胞がRCT(-)細胞の約4倍高発現した。FNレセプターでも、RCT(+)細胞がRCT(-)細胞の約2倍高発現した。しかし、LNおよびFNレセプターの親和性には両株細胞間に差はなく、接着能の相違は各株細胞のレセプター発現数の差によると考えられた。次に浸潤過程の解析として両株細胞のIV型コラゲナーゼ活性をgelatin zymographyにより検討した結果、各株細胞ともに分子量200kd,150kd,105kd,65kdの4本のbandが認められた。最もコラゲナーゼ活性が強いのは、分子量105kdのゼラチナーゼであり、その活性はRCT(+)細胞がRCT(-)細胞よりも有意に高く、この物質が浸潤能に関与していると考えられた。他のゼラチナーゼ活性は両株細胞間で差はなかった。RCT(+)細胞のIV型コラゲナーゼ活性は、LNへの接着により7.35±1.86ng/10^5cellsと、コントロールの2.24±0.66ng/10^5cellsに比べて有意に亢進してのに対し、RCT(-)細胞では変化はなかった。また両株細胞ともFNへの接着によるコラゲナーゼ活性には差はなかった。以上からRCT(-)細胞に比べ高率にLNおよびFNレセプターを発現するRCT(+)細胞は、細胞外マトリックスとの高い接着性を有することに加え、LNとの結合により分解酵素産生が誘導され、転移能に関与することが明らかとされた。本研究結果は今後の転移抑制法解明への一助となりうる。
難治性喘息の病態解明: IL-17Fの意義

難治性喘息の病態は明らかではない。これまでの報告からインターロイキンIL-17Fは難治性喘息への関与が示唆されているがそのメカニズムは不詳であった。我々は以下を明らかにした。IL-17Fは気道平滑筋細胞からのIL-8の発現を介して難治性喘息に関与する可能性が示唆された。転写伸長因子P-TEFbは難治性喘息の新たな治療標的になるであろう。難治性喘息患者の病態を解明することは今日の喘息診療において最重要課題の一つである。難治性喘息には好中球性炎症やステロイド抵抗性が関与するがその分子機構は不明である。2001年に我々が発見したIL-17Fは喘息患者の気道で高発現しており、難治性喘息の病態に深く関与するTh17細胞から産生される。IL-17Fは喘息の治療戦略上重要な標的分子の一つと考えられるが、その機能的役割の全容は未だ明らかではなく、特に気道平滑筋細胞は全く検討されていない。さらに吸入ステロイド薬(ICS)と長時間作用性β2刺激薬(LABA)などの抗喘息薬がIL-17Fの機能に与える効果も不明である。本年度は、気道平滑筋細胞においてIL-17Fの刺激によって喘息の病態に関与するIL-6の発現が遺伝子レベルと細胞上清中の蛋白レベルで増強した。その発現機構として、IL-17Fはステロイド感受性に関与するTAK1のリン酸化を誘導した。TAK1の阻害剤5Z-7-Oxozeaenolは濃度依存的にIL-6の産生を抑制した。さらにTAK1のsiRNAを気道平滑筋細胞に移入するとIL-17FによるIL-6の産生が有意に抑制された。次にNF-κBの関与について検討した。IL-17FはNF-κBのサブユニットであるp65をリン酸化を誘導した。TAK1のsiRNAはp65のリン酸化を抑制した。NF-κB阻害薬BAY 11-7082は濃度依存的にIL-6の産生を抑制した。さらにp65のsiRNAはIL-17FによるIL-6の産生を有意に抑制した。以上から気道平滑筋細胞におけるIL-17FによるIL-6の発現はTAK1-NF-κB経路を介することを明らかにした。上記の研究結果は日本呼吸器学会学術講演会、日本アレルギー学会学術大会、米国胸部疾患学会で発表した。また、国際誌に投稿中である。難治性喘息の病態には好中球性炎症とステロイド抵抗性が関与している。近年、Th17細胞がこれらの病態に関与することが報告されたがそのメカニズムは不詳である。Th17細胞はIL-17Fを産生することが知られている。2001年に私はIL-17F(ML-1)を発見した。IL-17Fは様々な細胞に作用し、多彩なサイトカインやケモカインを誘導することが知られているが気道平滑筋細胞における機能やその分子機構の詳細は不明である。そこでIL-17Fにて気道平滑筋細胞を刺激し,IL-6の発現をreal time PCR、ELISAにて検討した。次にtransforming growthfactor β-activated kinase1 (TAK1)とNF-κB (p65)のリン酸化をWestern blottingで検討した。TAK1阻害剤5Z-7-OxozeaenolとNF-κB阻害薬Bay-11-7082で前処理し、IL-6の発現への抑制効果をELISAで検討した。最後にTAK1とp65のsiRNAを気道平滑筋細胞に移入し、IL-6の発現への抑制効果を同様に検討した。IL-17FにてIL-6の発現が認められた。IL-17FはTAK1とNF-κBをリン酸化した。TAK1およびNF-κB阻害剤によりIL-6の産生は有意に抑制された。同様にTAK1およびNF-κBのsiRNAの移入によりIL-6の産生は抑制された。TAK1のsiRNAの移入によりp65のリン酸化が抑えられた。IL-17Fの新たなシグナル伝達経路TAK1 - NF-κBを同定した。IL-17Fは気道平滑筋細胞からのIL-6の発現を介して気道炎症の病態に関与することが明らかとなった。2001年に我々がクローニングしたサイトカインIL-17Fは喘息患者の気道で高発現しており、様々な炎症性サイトカインやケモカインの産生を誘導する。またその一塩基多型は喘息の発症にも関与する。これらのことから喘息の治療戦略上重要な標的の一つと考えられている。しかしながらIL-17Fの機能全てが解明されたわけではない。特に気道平滑筋細胞への影響は全く知られていない。そこで二つの基礎研究を行った。まず気道平滑筋細胞をIL-17Fで刺激して炎症性サイトカインIL-6およびIL-8の発現とその発現機構を解析した。さらに喘息の治療の基本薬である吸入ステロイド薬とその併用薬の一つである長時間作用性β2刺激薬がIL-17Fの機能に与える影響についてこれまで報告はなかった。本研究ではこれら二つの薬剤のIL-17Fの気道平滑筋細胞からの炎症性サイトカインの発現への効果とそのメカニズムについても明らかにした。これらの検討によりIL-17Fの新たな機能が解明し、吸入ステロイド薬の新たな作用機序も明らかになった。

これまでの報告からインターロイキンIL-17Fは難治性喘息への関与が示唆されているがそのメカニズムは不詳であった。我々は以下を明らかにした。IL-17Fは気道平滑筋細胞からのIL-8の発現を介して難治性喘息に関与する可能性が示唆された。転写伸長因子P-TEFbは難治性喘息の新たな治療標的になるであろう。今後は好中球性炎症に関与するIL-17FによるIL-8の発現ならびにその分子機構を解明していく。特に転写伸長因子positive transcription elongation factor b (P-TEFb)の関与について重点的に解析する。さらに正常ヒト気道平滑筋細胞と喘息患者由来の気道平滑筋細胞を用いてICSとLABAがIL-17Fの機能に与える影響とそのメカニズムの差異を解析する。これらの検討から難治性喘息の病態解明および治療におけるIL-17Fの意義を明らかにし、臨床応用につなげていく。重症喘息での気道ではIL-17Fの発現が亢進している。しかしながら、気道平滑筋細胞におけるIL-17Fの機能や遺伝子発現のメカニズムは完全に解明されてはいない。そこで今後はIL-17FによるIL-8の発現と転写伸長因子P-TEFbの関与を検討していく。近年、転写伸長因子は遺伝子発現において重要なチェックポイントして認識されるようになった。特に転写伸長因子群の中でP-TEFbが最も重要な役割を担っている。重症喘息患者では最大量の吸入ステロイド薬や全身性ステロイド薬を投与されることが多いが効果が不十分であるだけでなく副作用が無視できない場合も少なくない。そこでIL-17FやP-TEFbを標的にした臨床応用が可能になればステロイド薬を補完する創薬につながることが期待できる。アレルギー
新規な電子供与性三脚配位子による高原子価金属錯体の創成

近年、イミダゾール、ピリジン、ピラゾール等の複素環化合物を集積化させることにより得られる多座配位子を用いて、種々の非ヘム系金属酵素のモデル錯体が合成されている。窒素ベース系の複素環の一つであるピロールが配位子として機能するためには酸性度の乏しいNHプロトンの解離を必要とするために,ピロールの金属錯体は生物無機化学的にも錯体化学的にも殆ど研究例がない。しかしながら,銅亜鉛SOD等の例に見られるように、ヒスチジンのイミダソ-ル窒素、トリプトファンのインドール窒素、ペプチド鎖のアミド窒素等は脱プロトン化により、強い配位子場を提供する事が可能であり、これらは金属の電子状態を大きく変化させる手段となりうる。このような観点から、本研究では、ピロールとピリジンの組み合わせによる新規窒素ベース三脚配位子を用いた銅錯体の合成、構造、反応について検討を行った。2-ピリジル-2,2'-(3,3'-ジメチル-4,4'-ジエチル-5,5'-ジベンゾイル)ジピロリルメタン(1)、過塩素酸銅6水塩、トリエチルアミン、ジクロロメタン、メタノールの混合物を室温で反応させた後、クロマトグラフィーで精製することにより、緑色の錯体(2)が82%の収率で得られた。その構造は元素分析、IR、FABMS、ESRによって同定した。2の収率はアルゴン雰囲気下で1当量の過塩素酸銅を用いた場合に最も良く、82%であった。空気雰囲気下あるいは過剰量の過塩素酸銅を用いると収率の低下がみられ、空気中で2当量の過塩素酸銅を用いた場合には、錯体は殆ど得られず、ピボット位の酸化された化合物であるメトキシ-2-ピリジル-2,2'-(3,3'-ジメチル-4,4'-ジエチル-5,5'-ジベンゾイル)ジピロリルメタン(3)が76%の収率で得られた。錯体2のX線結晶解析により、四角錐の配位ジオメトリーを持つ2つの銅が対称心を持って配置された複核銅錯体の構造が明らかになった。以上のように、新規な含ピロール三脚配位子を用いて、新しい中性の銅2価複核錯体が得られることを明らかにした。
シラスの劣化分布におる空間的連続性の研究

頻繁に崩壊を繰り返すシラス斜面の内部構造をみるため,南九州の3地区において斜面の表面から内部に向かっての劣化分布を調査してきた。具体的にはシラス斜面に直交する人工的なカット法面および防空壕内の側壁を利用し,土壌硬度計を用いた現地での硬度分布の測定をはじめ,採取試料の粒度分析,乾燥密度・間隙率の測定,粘土鉱物の同定を行ってきた。その結果,シラス斜面では,従来考えられていたようなシラス本体とそれから生産される土壌といった図式ではなく,シラス自身も様々な程度に劣化しており,しかも空間的に連続して変化していることが明らかとなった。劣化ゾーンは高標高部では表面から78mに及んでいるが,斜面裾部ではせいぜい12mにすぎない。これは,それぞれの位置でのその後の浸食の受け方に大きく規制されたものと考えられる。このような劣化分布は粒度分布や含有粘土鉱物の違いにも現れていることから,劣化過程には粒子の分離,粘土鉱物化が含まれていると考えられる。また,シラス斜面上の2次的堆積物は,化学的硬化のためシラス本体と同等の強度のこともあり,斜面崩壊に対するプロテクションの役割を担っているとも考えられる。シラス斜面内部でのこうした劣化分布と劣化速度が個々の斜面で明らかになれば,斜面崩壊時の規模,崩壊土量が推定できるとともに,長期的な予測とそれをベースにしたハザードマップにまで発展させることができる。また,ここで得られた斜面表面から内部への劣化分布は筆者が提案した風化・劣化の数学的モデルを支持するものである。シラス斜面内部での劣化分布をみるため,南九州地域で2箇所を選定し,いくつかの測線を設定して,土壌硬度計による強度変化とサンプラーによる採取,乾燥密度,間隙率等の測定を行ってきた.具体的にはシラス斜面に直交する防空壕や人工的なカット法面を利用した.その結果,バラツキは多いものの,強度の低下範囲は斜面表層から少なくとも10mまで及んでいること,また最も強度低下しているのは必ずしも表層ではなく,表層から23mの位置であるらしいことが明かとなった.これは,ごく表層では褐鉄鉱等による化学的硬化のためとも考えられる.崩壊に関して従来注目されていた斜面表層の“表土"のなかには,化学的な硬化のため,強度的にはシラス本体と大差ないものも存在することが明かとなった.シラスの乾燥密度,間隙率等も強度分布とある程度対応して変化しているが,対応の仕方は微妙であり,化学的変化も含めて検討の余地がある.換言すれば,斜面表層での強度の低下部と透水性の大きい部分は必ずしも対応しない可能性があり,これがシラス斜面での崩壊を複雑なものにしているらしい.今回の調査で,強度低下とともに斜面崩壊に影響するクラックは,シラス内部でも部分的に存在することが確認された.このことから,クラックの成因はシラス形成時の冷却節理の可能性があり,劣化過程で開口して顕在化すると考えるべきであろう.従来いわれていたような“表土"だけでなく,こういったシラス斜面内部での劣化程分布が明らかになれば,この地域で頻発する斜面崩壊の長期的な予測とそれをベースにしたハザードマツプにまで発展させることができる。頻繁に崩壊を繰り返すシラス斜面の内部構造をみるため,南九州の3地区において斜面の表面から内部に向かっての劣化分布を調査してきた.具体的にはシラス斜面に直交する人工的なカット法面および防空壕内の側壁を利用し,土壌硬度計を用いた現地での硬度分布の測定をはじめ,採取試料の粒度分布,乾燥密度・間隙率の測定,粘土鉱物の同定を行ってきた.その結果,シラス斜面では,従来考えられていたようなシラス本体とそれから生産される土壌といった図式ではなく,シラス自身も様々な程度に劣化しており,しかも空間的に連続して変化していることが明らかとなった.劣化ゾーンは高標高部では表面から78mに及んでいるが,斜面裾部ではせいぜい12mにすぎない.

これは,それぞれの位置でのその後の浸食の受け方に大きく規制されたものと考えられる.このような劣化分布は粒度分布や含有粘土鉱物の違いにも現れていることから,劣化過程には粒子の分離,粘土鉱物化が含まれていると考えられる.また,シラス斜面上の2次的堆積物は,化学的硬化のためシラス本体と同等の強度のこともあり,斜面崩壊に対するプロテクションの役割を担っているとも考えられる.シラス斜面内部でのこうした劣化分布と劣化速度が個々の斜面で明らかになれば,斜面崩壊時の規模,崩壊土量が推定できるとともに,長期的な予測とそれをベースにしたハザードマップにまで発展させることができる.また,ここで得られた斜面表面から内部への劣化分布は筆者が提案した風化・劣化の数学的モデルを支持するものである.
ナンセンス変異依存mRNA分解機構の解析

DNAにナンセンス変異が生じている場合や、DNAの組換え、スプライシング異常などによって、結果的にmRNA上のアミノ酸をコードする配列に新たな終止コドンが生じることがある。この変異を持つmRNAを選択的かつ積極的に分解する機構をNMD(Nonsense-mediated mRNA Decay)という。スプライシングに伴ってExon Junction Complx(EJC)が形成され、NMDに必要なUpf複合体がmRNAに結合するための足場となる。EJCを介してmRNAに結合したUpf複合体は、その上流にあるナンセンスコドンを翻訳停止に伴って検出し、mRNAを分解に導く。よってNMDにおいて、Upf複合体がmRNAへ結合するためにはスプライシングが必要であり、また変異を認識するためには翻訳反応が必要である。これまでの研究で、NMDは、スプライシングがおこったCap Binding Complex(CBC)結合mRNA上での翻訳過程を通して変異を持つmRNAを選別して分解することが明らかとなった。本研究では、細胞から精製したCBC結合mRNA上にEJCとUpf複合体がmRNAを介して結合することを明らかにし、NMDの標的となるmRNA-蛋白質複合体のモデルを提示した。さらにCBC結合mRNAを基質として、NMDを試験管内で再構築することを目的として以下の実験を行った。FLAG付加されたヒトCBC発現プラスミドを細胞に導入し、安定に発現させた。この細胞についてFLAGに対する抗体を用いた免疫沈降を行い、FLAG付加CBCがmRNAキャップ構造に結合したmRNA-蛋白質複合体を回収することを試みた。
種子休眠を失った突然変異系統の胚で消失したタンパク質のcDNAクローニング

強い休眠を持つ正常型のコムギ、北系1354の完熟種子胚から調製した可溶性タンパク質を二次元電気泳動法で展開し、非休眠突然変異系統で消失したタンパク質、ポリペプチドeを精製した。リジルエンドペプチダーゼによる限定分解で得られたポリペプチドeの断片、2種のN末端アミノ酸配列を、21および25残基決定した。アミノ酸配列の情報を基に縮重オリゴヌクレオチドプライマーを作成した。北系-1354の種子胚から調整した一本鎖cDNAを鋳型としたRT-PCR法により、約330bpの増幅断片を得た。このプライマーよりも10bp内側にあると予測される配列を基に第2のプライマーを作成し、1回目のPCR反応で増幅された断片を鋳型とした2回目のPCRを行ったところ、約10bp小さい断片が増幅された。得られたDNA断片をT-ベクターに組み込み、塩基配列をジデオキシ法決定したところ、目的とするポリペプトチドeのアミノ酸配列から推定される塩基配列とほぼ一致した。この増幅断片と相同性を持つ遺伝子を検索したが、有為な同性を持つ即知の遺伝子は見いだせなかった。増幅DNA断片をプローブとし、北系-1354種子胚のポリ(A)+RNAから作製したcDNAライブラリーをスクリーニングし、完全長と推定される8クローンを得た。これらの制限酵素地図を作成したところ、少なくとも3つのグループに分類できた。この8クローンを試験管内転写、翻訳によりタンパク質とし、二次元電気泳動で分離したところ、ポリペプチドeと同一の移動度を示す1クローンを見いだした。ポリペプチドeの完全長cDNAの単離に成功したため、現在、このcDNAの全塩基配列の決定を行っている。
焼却灰のコンクリート用骨材としての利用に関する基礎的研究

物理選別処理した焼却灰を天然骨材の代替材とし、コンクリート用細骨材への適用性に関して検討を行った結果、(1)焼却灰を海砂と代替したコンクリートの圧縮強度は、置換率の増加に伴い低下した。(2)焼却灰を海砂と代替したコンクリートの耐凍害性は、無混和のコンクリートと同等である。(3)焼却灰を代替すると、コンクリートの中性化が促進される。(4)焼却灰を海砂と代替したコンクリートの塩化物イオン量は、置換率の増加に伴い増加するが、水洗処理を施した焼却灰の置換率10%であれば、コンクリート中の塩化物イオン量の規定値を満足する。(5)焼却灰を海砂と代替したコンクリートからの鉛の溶出量は、すべての置換率において土壌環境基準を満足した。新たな技術開発として、焼却灰を用いた制御型低強度材料に関して、配合条件は水結合材比70%、空気量30%で一定とし検討を行った。結合材はセメントの容積に対してフライアッシュを50,70,90%の割合で置換した。細骨材は焼却灰の容積に対して海砂置換率0,50,100%の割合で置換した。その結果、(1)圧縮強度はすべての供試体において、材齢とともに強度が増加し、材齢28日の目標最大圧縮強度は8.3N/mm^2以下を満足した。(2)モルタル中の塩化物イオン含有量は、焼却灰に水洗処理を施すことにより、コンクリート標準示方書に記載されている規定値(0.3kg/m^3)を満足した。(3)供試体から溶出する重金属類8項目(Cd, Cr(VI), T-Hg, Pb, As, Se, B, F)について、硬化したコンクリートからの微量成分溶出試験方法試案に準じて行った結果、すべてにおいて土壌環境基準を満足した。以上のことから、焼却灰はコンクリート用骨材として利用可能であることが分かった。本年度は,全連続式ストーカ炉(焼却温度:800°C以上,焼却能力:8101.500トン/日)で焼却された都市ごみ焼却灰を採取し,それを湿式物理選別処理によって分級を行うとともに,埋立後5年経過した地表面付近の焼却残渣および清掃工場からの焼却残査の塩素化合形態の変化について検討を行った。原料となる焼却灰は鉄,非鉄金属,未燃物,粒径80mm以上の粗粒焼却灰および粒径13mm以下の細粒焼却灰に選別した。都市ごみ焼却灰を湿式物理選別処理を施した後,リン酸系重金属固定剤により重金属固定化処理した細粒焼却灰を実験に供した。細粒焼却灰を5mmふるいで篩うと,粒径5mm以上が約4割,粒径5mm以下が約6割であった。また,粒径5mm以下に篩った細粒焼却灰は,コンクリート標準示方書に規定された細骨材の粒度範囲を若干はずれるものの,概ね近い粒度分布を示した。細粒焼却灰の化学組成および環境庁告示46号法に準じて行った重金属溶出試験結果では,細粒焼却灰の主成分はカルシウムと酸不溶解分であり,無機物を多く含む土壌に近い化学組成を示した。また,細粒焼却灰の重金属溶出量は,重金属固定化処理しているため,すべての重金属において土壌環境基準の基準値を満足した。焼却残渣の塩素化合形態の結果では,埋立処分された焼却残渣は,埋立深さによって塩素化合形態が異なることや,地表面では不溶性塩分の含有量が少なくなるなどの知見が得られた。

また,清掃工場からの焼却灰には,X線回折により,フリーデル氏塩の存在が確認された。一般廃棄物を焼却処理に伴い発生する焼却灰は,年々増加傾向にあり,焼却灰中には重金属が含まれているため,処理・処分に規制がかけられている。その処理技術として我が国では特に溶融法が適用されており,エコセメント,溶融スラグ等の有効利用が推進されているが利用用途は限られているのが現状である。また,廃棄物の埋立処分に対する環境保全の面から埋立地の建設や確保が非常に困難な状況になっている。このため,埋立地の延命化対策と廃棄物の有効利用の観点から,埋立廃棄物の中で大きな割合を占めている焼却灰の再利用化を図る必要がある。そこで本年度では,米国のACI229委員会で「材齢28日の圧縮強度が8.3N/mm2以下になるように制御されたセメント系スラリー材料」と定義されている埋戻し材である制御型低強度材料(CLSM)に着目した。この材料の主な特徴は流動性および自己充てん性を有しており打設が容易で施工の省力化が可能である。また,自己硬化性を持ち,施工後の沈下が少ない等が挙げられる。この材料の特性を生かし,焼却灰の有効利用を目的とし,制御型低強度材料として焼却灰を利用し,石炭灰を代替材として用いた場合のフレッシュ性状および圧縮強度などの基礎的性状について検討した。その結果,高炉スラグ微粉末の置換率90%,石炭灰を焼却灰の容積に対して50%置換することで,流動性,圧縮強度を満足することができ,埋め戻し材料としての利用の可能性を明らかにした。環境問題の意識の高まりから,最近ではゴミの分別回収や再資源化が行われているが,それでも今後のゴミ発生量の増加,埋立地の用地確保難,環境汚染等から今後埋立処分のみでは対応できなくなることが予想される。そのため焼却残渣の再資源化技術の開発が強く望まれている。都市ごみ焼却灰をコンクリート用細骨材として有効利用するためには、物理化学的性状を把握する必要がある。都市ごみ焼却灰は、金属片やガラス片等の不純物等を含むとともに高含水率であることから、一般的なコンクリート用細骨材の密度および吸水率試験方法であるフローコーン法(JIS A 1109)では表乾状態の判定が難しい。表乾状態の判定は、配合設計において重要な要素である。そこで、土木学会「電気抵抗法によるコンクリート用スラグ細骨材の密度および吸水率試験方法(案)」(以下、電気抵抗法とする)を適用し、表乾状態の判定を行った。その結果、焼却灰および脱塩焼却灰の表乾密度は、海砂と比較して小さく、また、吸水率は高い値を示し、コンクリート標準示方書に記載されている規定値を満足しなかった。焼却灰の粒度分布の測定結果では、海砂と比較すると粗い分布を示し、粒径0.3mm以下の細粒分が少ない結果となった。また、水洗処理による大幅な粒度分布の違いは見られないものの、微粒分の流出で若干粗の粒度分布となった。焼却灰中の塩化物イオン含有量は、脱塩前が0.54%、脱塩後がO.23%となり脱塩の有無にかかわらず、コンクリート標準示方書に記載されている海砂の塩化物イオン規定値(0.02%以下)を満足しなかった。ただし、塩分の溶脱効果としては約57%もあり、水洗処理することで50%以上の塩分を溶脱した。