hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多元素同位体指標を用いた西南日本前弧の海底泥火山流体の起源の解明

先行する研究(Nishio et al., 2015, http://dx.doi.org/10.1016/j.epsl.2015.01.018)で,熊野前弧海盆泥火山から回収された掘削コアに含まれる間隙水の中から高温を経験した特徴である低7Li/6Liを発見した。この7Li/6Li値から,熊野前弧海盆泥火山流体は最大310°Cと推定した。本研究では,同じ南海トラフ沿いに存在する種子島沖の海底泥火山から採取された海洋堆積物コア中の間隙水のリチウム(Li)の同位体組成をはじめとする地球化学分析をおこなった。得られたLiと塩素(Cl)の元素比は海水値より有意に低く,海水以外の深部流体成分が有意に含まれることが明らかとなった。本研究では,得られたLi/Cl比が高く深部流体成分に富む間隙水試料を中心にLi同位体比を測定した。得られた種子島沖の海底泥火山の間隙水の7Li/6Li比は,熊野海底泥火山より有意に高い値であった。本研究結果から,種子島沖の海底泥火山が熊野海盆泥火山に比べて,噴出年代が古いためにLi同位体温度が低下してしまった可能性が考えられる。もしくは,熊野海盆泥火山流体の高温は深成岩帯による可能性も否定しきれない。そこで,本研究ではさらに,種子島沖泥火山の分析結果を議論するために,2016年に地球深部探査船『ちきゅう』を用いて掘削された南海トラフのデコルマを含めたコア試料中の間隙水の地球化学分析も実施した。得られたデコルマ流体の結果と海底泥火山流体の分析結果を比較して,南海トラフ域の海底泥火山流体の起源をより高精度に解析した。28年度が最終年度であるため、記入しない。沈み込むスラブからの脱水流体は,海溝型巨大地震発生に大きく関わる。応募者が研究代表者として受けた新学術領域「地殻流体」公募研究(平成22-23年度)では,南海トラフの熊野前弧海盆(紀伊半島沖)の泥火山流体に350°C以上を経験した高温流体が含まれることを,リチウム(Li)の同位体指標を用いて明らかにした。南海トラフ前弧域の海底泥火山は熊野沖,足摺沖,種子島沖の3地点のみと局在していることから,『前弧泥火山は,沈み込むプレートからの脱水流体の水みちの指標』であるという仮説を応募者は導き出した。しかし,熊野沖や足摺沖の泥火山の高温流体の熱源は周辺の火成岩体であることも否定できない。そこで本研究課題では,周辺に火成岩体が存在しない種子島沖の泥火山を中心に,南海トラフ海溝沿いにおける深部流体上昇域の分布を明らかにする。本年度は種子島沖の海底泥火山と西南日本前弧部の湧水試料を集めた。本研究代表者は本年度6月より海洋研究開発機構から高知大学に移ったため,本研究で分析対象であるリチウムをはじめとする元素の同位体分析システムを高知大学実験室にて構築作業を行った。一方,研究代表者が高知に異動になったことで,四国前弧部の湧水試料にアクセスしやすくなった。そこで,断層や地質境界付近の湧水を中心に陸上湧水を採取した。平成28年度はこれまで回収された水試料の分析・解析を中心に本研究を進めるが,2016年4月に九州の中央構造線で発生した巨大地震による西南日本の前弧部の『水みち』への影響を明らかにすることも併せて試みたい。本研究課題応募時には,同位体分析は研究代表者が所属していた海洋研究開発機構で実施する予定であったが,2015年6月より高知大学に異動となったことに伴って,高知大学の実験室(クリーンルーム)にて分析システム構築を実施した。本研究課題応募時から,休止していたリチウム同位体分析システムの再構築を予定していため,代表者の高知大学への異動にかかる研究課題計画への大きな影響はなかった。しかし,海洋研究開発機構として購入していた化学分析用の機材や消耗品の多くが利用できなくなったため,当初予定以上の物品費が必用となった。そこで,分析補助を雇用する経費として予定していた人件費・謝金を削減して,実験室立ち上げ経費(物品費)として用いた。当初予定していた分析補助については,学生の貢献で当面は対応する。

得られた種子島沖の海底泥火山の間隙水の7Li/6Li比は,熊野海底泥火山より有意に高い値であった。本研究結果から,種子島沖の海底泥火山が熊野海盆泥火山に比べて,噴出年代が古いためにLi同位体温度が低下してしまった可能性が考えられる。もしくは,熊野海盆泥火山流体の高温は深成岩帯による可能性も否定しきれない。そこで,本研究ではさらに,種子島沖泥火山の分析結果を議論するために,2016年に地球深部探査船『ちきゅう』を用いて掘削された南海トラフのデコルマを含めたコア試料中の間隙水の地球化学分析も実施した。得られたデコルマ流体の結果と海底泥火山流体の分析結果を比較して,南海トラフ域の海底泥火山流体の起源をより高精度に解析した。昨年度の航海にて回収された種子島沖の海底泥火山の間隙水試料の同位体分析を実施する。得られたデータを,これまでに研究代表者によって分析された熊野沖の海底泥火山の間隙水試料のデータと比較する。併せて,西南日本前弧域での『水みちモデル』の検証のために,平成28年度にも湧水試料採取を行って,分析データを増やす予定である。また,2016年4月に九州の中央構造線で発生した巨大地震による西南日本の前弧部の『水みち』にも大きな影響を与えた可能性を探ることも併せて実施する。28年度が最終年度であるため、記入しない。特に高知大学農林海洋科学部海洋資源科学科・海底資源環境学コースFacebook(https://www.facebook.com/kaiteishigen)は,研究代表者が管理運営しており,適宜に本研究課題の成果や進展を紹介している。
脂質シグナル経路とプロゲステロンに着目した妊娠初期子宮内微小環境制御機構の解明

リゾホスファチジン酸(LPA)とその特異的受容体を介したシグナル経路が絨毛細胞機能を介して胎盤機能に果たす役割について検討した。LPA産生酵素であるオートタキシン(ATX)は妊娠女性の末梢血で著明に増加し胎盤が主要な産生源となっていた。絨毛細胞ではLPAシグナル刺激により血管形成、免疫調整、分化に関わる遺伝子発現が誘導された。妊娠高血圧症候群や胎児発育不全の胎盤では、LPAシグナル経路に関わる分子発現が正常胎盤と異なっておりLPAシグナル経路の障害が疾患の発生に関与することが示された。LPAシグナル経路は胎盤機能異常を背景とする周産期疾患の治療ターゲットとなりうる。本研究は脂質メディエーターであるリゾファスファチジン酸(lysophosphatidic acid: LPA)の分子生物学的機構に焦点をあて、LPAシグナルの着床および子宮-胎盤系の構築への寄与について探求することで、妊娠異常に対する新たな治療ターゲットの発見につながる知見を得ることを目的としている。妊娠高血圧症候群(PIH)は着床から胎盤発育の段階における絨毛細胞の子宮壁への浸潤および胎盤床の血管形成の障害が妊娠後半での発症につながることが知られている疾患である。今年度の検討により、LPA受容体の中でも生殖臓器において比較的特異的な発現が指摘されてきたLPAR3について、PIH胎盤では正常胎盤よりもmRNAおよび蛋白レベルでその発現が顕著に上昇していることを突き止めた。これはその他のLPAR1やLPAR2にはないLPAR3に特徴的な変化であった。また、絨毛細胞では酸化ストレス刺激に反応して、PIH胎盤の所見に一致したLPAR3発現の増加が認められた。一方で低酸素刺激や炎症性サイトカインによるLPAR3発現の変化は確認されなかった。これらの結果は従来PIH発症の根底にある胎盤形成障害の根源的要因に直結した分子機構である可能性を示唆している。今後、着床期と関連を探るべくプロゲステロンによるLPAシグナル調節機構に関してマウスモデルおよび、着床不全、不育症女性からの臨床検体を用いた検討を進める予定である。それによってLPAシグナルの妊娠過程に対する寄与の全体像を把握したいと考えている。今年度は本研究の内容に関して日本産科婦人科学会、日本生殖免疫学会、世界周産期学会において成果の発表を行った。本年度は臨床検体を用いて、ヒト胎盤内のLPA受容体の発現状況とその調節機構について検討した。正常胎盤と妊娠高血圧症候群(PIH)のそれぞれにおいてLPA特異的受容体であるLAPR1-6の発現局在およびは発現レベルの変化について検討を進めてきた。それによりヒトPIH胎盤においてはATX-LPA産生系とLPA受容体の発現の双方で変化が生じていることが確認できた。特に、胎盤形成障害との因果関係が深い早期発症のPIHにおいてその変化がより顕著であることを見出した。これは着床から胎盤形成の一連の妊娠初期の過程に対してLPAシグナルシステムが重要な役割を持つという本研究の仮説を支持する結果である。そこで、in-vitroでの絨毛細胞培養実験により、ATXおよびLPA受容体の発現変化を生じる分子生物学的なメカニズムに焦点を当てて検討を行った。妊娠後期胎盤から得られたcytotrophoblastを合胞体栄養膜細胞へと分化させる初代細胞の分化培養モデルと絨毛細胞株(HTR-8/SVneoおよびBeWo)とのそれぞれで研究を開始している。PIH症例で確認されたLPAR、LPA産生酵素ATXの発現変化を生じる外的要因として、炎症性サイトカインや酸化ストレス刺激をターゲットとして探索を進めている。また、妊娠中の全身的なLPAシグナル動態の把握のため正常妊娠女性の末梢血中のATX濃度について、アイソフォーム別の測定を行った。また、着床障害、不育症、PIHなどの着床、胎盤形成の異常を有する妊娠例との比較検討を進めるために血清検体の収集を開始した。また、妊娠初期の子宮内膜におけるLPAシグナル関連分子の機能、プロゲステロン作用との関連の検討を目的として検討を開始した。まず野生型マウスにおいてLPAR受容体特異的刺激物質、プロゲステロン受容体阻害剤の効果を見るマウスモデルのプロトコール確立を進めている。本年度は、リゾフォスファチジン酸(LPA)とその受容体LPAR3の相互作用と着床、胎盤形成に着目して、胎盤内ではLPA産生酵素であるオートタキシン(ATX)が豊富に分泌されており、絨毛細胞では機能分化に伴いLPAR3の発現が誘導されていた。LPAR3を遺伝子導入した絨毛細胞株にLPAR3刺激を行い、遺伝子発現解析を行ったところ細胞分化、免疫制御に関連する遺伝子群の発現誘導を確認し、LPAR3シグナル経路は着床のみならず絨毛細胞機能の制御、胎盤形成に対して深く関わることが示唆された。さらに妊娠高血圧症候群(PE)女性ではATXの血中濃度、胎盤内の発現が低下しており、その一方でLPAR3の絨毛細胞上での発現が上昇していた。これよりLPA-LPAR3システムは着床のみならず妊娠初期の子宮-胎盤系の確立に重要であり、その破綻は着床のみならず胎盤機能障害に続発するPE発症に関与することが示唆された。過去の報告によると酸化ストレスがPE胎盤内では酸化ストレスの蓄積が病態因子として指摘されている。そこで、酸化ストレスに対するATXおよびLPAR3の発現応答について調べるため、HTR細胞に対するH2O2刺激を与えた。

その結果、H2O2添加による酸化ストレスに対してATX、LPAR3の両方でmRNA発現の増加を認めた。これらの結果より、、LPA-LPAR3経路の異常は着床のみならず胎盤形成において重要なシグナルシステムであり、この機構の異常がPE発症の一つのトリガーとなっている可能性があることが示唆された。今年度までの進捗において、in-vitroでの研究、ヒト胎盤検体による研究によってLPA-LPAR3が免疫調整、細胞分化に関わる遺伝子群の誘導を介して絨毛細胞の機能を制御して結果として胎盤形成に深く関与していることが明らかとなり、本研究が目指す妊娠初期の過程におけるリゾリン脂質メディエーターの意義の解明において大きな前進となった。また、臨床検体を用いた研究について妊娠高血圧症候群(PE)においてLPA-LPAR3の機能異常が病態形成因子となっていることを確認でき、PE胎盤内で蓄積した酸化ストレスがLPAシグナル経路の異常のトリガーとなっていることを見出したことは新たな発見であった。一昨年に引き続き本年度は絨毛細胞機能およびPEの病態機序との関係について多面的に知見を集積することができた。そのため研究全体の進捗としてはおおむね順調である。本研究では脂質メディエーターの一つであるリゾホスファチジン酸(lysophosphatidic acid; LPA)シグナル経路が絨毛細胞機能を介して妊娠初期の子宮内微小環境の調整、胎盤形成・機能維持に果たす役割について解明することが目的である。そしてLPAシグナル経路に着目して母児の予後を改善する方策が確立していない妊娠高血圧症候群、不育症への治療的アプローチの開発を見据えて研究を進めた。昨年度に引き続いて胎盤、血清中のLPA経路関連分子の動態の解析を進め、また細胞培養実験においてLPAシグナルが絨毛細胞機能に与える影響について探求した。ATXはLPAの主要な産生酵素であるが、妊娠中期の胎盤形成期の妊婦末梢血中のATX濃度が胎児/胎盤重量比(BPR)と強く相関したいた。さらに、PEや胎児発育不全を呈する妊婦ではこの相関が認められないことを確認した。そのためATX-LPAのシグナル経路が適切な胎児発育のための胎盤機能の制御に関わることが示唆された。酸化ストレスに対するATXおよびLPAR3の発現応答について調べるため、絨毛由来細胞株であるHTR細胞に対するH2O2刺激を与えた。以上よりATXは胎盤機能を反映するバイオマーカーとなる可能性がある。本研究により得られた知見より、ATX-LPAシグナル経路へのアゴニスト作用を有する薬剤の開発は、胎盤機能障害を背景とする妊娠異常への治療につながると期待される。リゾホスファチジン酸(LPA)とその特異的受容体を介したシグナル経路が絨毛細胞機能を介して胎盤機能に果たす役割について検討した。LPA
染色体の分子構成

大腸菌の染色体には約3000の遺伝子が存在すると推定されているが,現在までに遺伝地図が決定されたものはその約13である.また解析されていない遺伝子の多くは細胞分裂等の複雑な機構に関与しているもので,本研究ではこれらの遺伝子を徹底的に解析し,構造的・機能的連関を明らかにすることを目的としている.細菌にはDNA複製機構とは独立したDNA分配機構が存在し,その機構はいくつかの遺伝子によって支配されていることがミニFプラスミド等の研究によって明らかになってきた.小椋はミニFの分配に関与するプラスミド遺伝子および宿主遺伝子の変異を分離しその遺伝子の詳細な解析を進めている.平賀は大腸菌染色体の分配も遺伝的に支配された機構により行われることを明らかにするため,染色体分配が異常になった変異株を分離する新しい研究方法を開発し,変異株の解析を進めている.堀内はR6Kプラスミドの集結部位をクローン化し,方向性のある終結配列を明らかにした.また大腸菌染色体からも同様な機能を持つDNA断片をクローン化し,現在この配列に結合する蛋白の分離を進めている.西村は多数の温度感受性変異株のコレクションとpLCプラスミドコレクションとの相補性テストにより,細胞分裂に関与する全fts遺伝子群の染色体地図を作成した.榊は霊長類ゲノムのL1配列およびヒトのトランスサイレチン遺伝子の詳細な研究を進めている.本研究は計画通りに着々と進展しており,今後の発展が期待される.大腸菌の染色体には約3000の遺伝子が存在すると推定されているが,現在までに遺伝地図が決定されたものはその約13である.また解析されていない遺伝子の多くは細胞分裂等の複雑な機構に関与しているもので,本研究ではこれらの遺伝子を徹底的に解析し,構造的・機能的連関を明らかにすることを目的としている.細菌にはDNA複製機構とは独立したDNA分配機構が存在し,その機構はいくつかの遺伝子によって支配されていることがミニFプラスミド等の研究によって明らかになってきた.小椋はミニFの分配に関与するプラスミド遺伝子および宿主遺伝子の変異を分離しその遺伝子の詳細な解析を進めている.平賀は大腸菌染色体の分配も遺伝的に支配された機構により行われることを明らかにするため,染色体分配が異常になった変異株を分離する新しい研究方法を開発し,変異株の解析を進めている.堀内はR6Kプラスミドの集結部位をクローン化し,方向性のある終結配列を明らかにした.また大腸菌染色体からも同様な機能を持つDNA断片をクローン化し,現在この配列に結合する蛋白の分離を進めている.西村は多数の温度感受性変異株のコレクションとpLCプラスミドコレクションとの相補性テストにより,細胞分裂に関与する全fts遺伝子群の染色体地図を作成した.榊は霊長類ゲノムのL1配列およびヒトのトランスサイレチン遺伝子の詳細な研究を進めている.本研究は計画通りに着々と進展しており,今後の発展が期待される.
各種微量元素の吸収過程における輸送蛋白質の役割と細胞の微量元素受容機構の解明

本研究では、微量元素の生体内に取り込まれる初期過程に介在する輸送蛋白質(血漿蛋白質、金属蛋白質)の重要性とそれらの蛋白質から組織細胞に取り込まれる際の受容過程に注目し、血漿蛋白質であるアルブミン、グロブリン、トランスフェリン、フェリチンおよび金属蛋白質であるメタロチオネインについて、これら蛋白質と各種微量元素の相互作用と輸送、受容のメカニズムを検討した。本研究では、以下のことが明らかになった。(1)in vitroにおける微量元素と蛋白質の結合活性の測定にマルチトレーサー法を適用し、25種類の元素の結合活性を同時解析した。各種血漿蛋白質に対する様々な元素の結合は、それぞれの蛋白質固有の結合特性を示した。すなわち、アルブミンならびにグロブリンの各種元素との結合のpH依存性は、類似の挙動を示し、pH6.8付近において、Znの結合活性が極大を示した。一方、Srなどのアルカリ土類元素は、これら蛋白質と結合せず、錯体を形成できないことがわかった。鉄輸送蛋白質であるトランスフェリンは、上記2つの蛋白質と異なり、希土類元素やMnなどに酸性側のpHにおいて、高い結合活性がみられ、pH上昇により結合活性が低下した。(2)(1)の実験をふまえ、初代培養系細胞である肝臓細胞群の各種微量元素取り込み機構について検討した。トランスフェリンレセプターを多く発現した肝臓細胞(肝癌細胞)は、希土類元素を特異的に濃縮し、通常、骨に蓄積性の高いV、Sr、Scなどの元素も蓄積することがわかった。肝障害モデル動物は、その障害部位にトランスフェリンレセプターの発現が多いが、肝臓癌モデルラット、アルコール性肝障害惹起マウスのマルチトレーサー法による代謝実験においても同様な結果が得られ、病理学的観察から、肝細胞のうち、繊維化した細胞群がこれらの元素を特異的に濃縮していることが明らかになった。(3)ラットにZnを与え、金属蛋白質であるメタロチオネインを誘導し、HPLCによりメタロチオネイン1と2を精製した。この精製メタロチオネインを用い、マルチトレーサー法を用い、メタロチオネインと各種元素のin vitro結合実験を行った。この結果、メタロチオネインは、Zn、Y、Eu、Lu、Ru、Pt、Se、Mnに対して高い結合活性を示した。本実験におけるSeはSeO_3の状態で存在しており、この化学形においてメタロチオネインとの結合のメカニズムの説明が必要であり、現在、詳細な検討を行っている。(4)マルチトレーサー法をメタロチオネイン遺伝子をノックアウトしたマウスに適用すべく、代謝実験を現在行っている。現在までのところ、ノックアウトマウスの腎機能の低下が、代謝過程に影響していることが明らかになったが、当初の予想通り、Zn、Se、Mn、希土類元素の挙動に特異的変化が観察された。

現在までのところ、ノックアウトマウスの腎機能の低下が、代謝過程に影響していることが明らかになったが、当初の予想通り、Zn、Se、Mn、希土類元素の挙動に特異的変化が観察された。
植物プランクトンのブルーミングの起源

植物プランクトンの季節的なブルーミングは海洋生態系を支える第一次生産に大きく寄与している。季節的なブルーミングは水温の季節差が明瞭になった約36Ma(始新世後期)に高緯度で開始したと推定されている。この推定は赤道太平洋と南極海の海底コアの底生有孔虫の研究結果である。現在、第一生産が特に高い北大西洋沿岸ではブルーミングの開始の起源と始新世後期頃の第一次生産の変動は研究されていない。両者の関係が明らかになれば季節的にブルーミングを起こす植物プランクトンの出現が海底生態系を含む海洋生態系の炭素循環に与えた影響を初めて評価できる。この課題では北西大西洋ニューファンドランド沖で掘削された始新世後期漸新世前期の海底コアの底生微化石群集と海底堆積物の化学組成を分析し、第一次生産の変動を推定した。第一次生産の新しい指標を模索するため、第一次生産が明瞭に変化した暁新世前期/中期境界と第四紀の底生化石群集も検討した。第一次生産の変動を推定するため、蛍光エックス線分析装置を使った堆積物中のバリウム/アルミニウム比の分析と底生有孔虫(大きさ250マイクロメーター以上)の産出量(個/cm2/千年)の検討を行った。元素比は33.733.5Maまで0.01以下だったが、33.5Ma(漸新世前期)以降0.02以上に明瞭に増加した。第一次生産は33.5Maに増加したことが示唆される。底生有孔虫の産出量は33.9Ma(始新世/漸新世境界)付近で急増した。2つの指標が示す増加の時期は異なるが、北西大西洋では第一次生産の増加は始新世/漸新世境界以降に起きた、と推定される。第一次生産の増加の時期は赤道太平洋と南極海と比べて明らかに遅い。底生生物のうち貝形虫は暁新世前期/中期境界および第四紀の氷期・間氷期の間で明瞭に産出量や組成が異なっていた。貝形虫群集も第一次生産の変動の指標になり得る。始新世後期の植物プランクトンの繁栄が海洋の炭素循環を変えたという仮説を検討する。2012年に統合国際掘削計画の第342次航海によりニューファンドランド沖で掘削されたサイトU1411Bの海洋コアの分析をおこなう。この海洋コアの始新世後期漸新世前期(3833 Ma; 1Ma=100万年前)の堆積物に含まれる底生有孔虫の数を計数と堆積物のBa, Ti, Alの量を分析し、海底へ積もる有機物量(輸送生産量)の変動の推定した。堆積物試料128試料に含まれる底生有孔虫の数を計数し、沈積量(個/cm/kyr)(以下BFAR)を計算した。BFARは堆積物の有機物のフラックスと正の相関があることが知られ、海底へ積もる有機物の量の推定に利用されている。BFARは440で,3836.5Maでは比較的高い値を(215)を示し、36.534 Maまで5以下である。34 MaでBFAR急増し、漸新世前期は高い値(>10)を示す.堆積物のガラスビードを作成し、元素組成を蛍光エックス線分析装置を使って分析した。輸送生産の代価指標となるBa/Ti比, Ba/Al比の変動を検討した。堆積物試料150試料の元素のうち、Ba/Al比およびCa/Ti比はいずれも3736.5Maと33.733.5 Maで高く、36.533.7Maは低くほぼ一定値を維持する。BFARとBa/Ti比, Ba/Al比の変動は概ね一致する。ニューファンドランド沖では生物生産が始新世後期の37Ma36.5Ma頃と漸新世前期33.7Maに増加したとことが判明した。検討項目に堆積物の元素組成を蛍光エックス線分析装置が加えた点と初年度に生物生産の変動の推定を行ったことは当初の研究計画とは異なっている。研究計画の全体のうち基礎生産量の変動の推定するという目的は達成できた。

元素比は33.733.5Maまで0.01以下だったが、33.5Ma(漸新世前期)以降0.02以上に明瞭に増加した。第一次生産は33.5Maに増加したことが示唆される。底生有孔虫の産出量は33.9Ma(始新世/漸新世境界)付近で急増した。2つの指標が示す増加の時期は異なるが、北西大西洋では第一次生産の増加は始新世/漸新世境界以降に起きた、と推定される。第一次生産の増加の時期は赤道太平洋と南極海と比べて明らかに遅い。底生生物のうち貝形虫は暁新世前期/中期境界および第四紀の氷期・間氷期の間で明瞭に産出量や組成が異なっていた。貝形虫群集も第一次生産の変動の指標になり得る。H29年度に以下の研究課題に取り組む。1)安定同位体比の検討。海底の水温の変化を明らかにするのと同時により詳細な年代を決定するため、底生有孔虫化石からCibicidoides dohmiおよびOrdorisalis umbonatusを抽出し炭素・酸素安定同位体比を海洋コア総合研究センターのMAT253を使って測定する.2)底生有孔虫群集の検討。植物プランクトンのブルーミングの開始時期を特定するため、底生有孔虫の群集の検討を行う。特に植物プランクトン捕食者であるEpistominella exiguaとAlabaminella属の増減に注目する。平成28年度はデータの収集に力をおいたため、学会への参加を予定より減らした。そのため予算の繰越が生じた。平成29年度には積極的に学会に参加し成果を発表する。繰越分は学会参加のための旅費に使用する。
有機金属錯体の沸点差を利用したリチウムイオン電池からの革新的レアメタル分離回収

リチウム電池(LIB)の原料となるCo, Ni, Liを安定的に確保するためには、使用済LIBから金属を分離回収する技術の確立が不可欠である。アセチルアセトンと金属酸化物の反応により、低沸点の金属錯体が生成するが、本提案では、各種金属錯体の沸点差を利用した分溜を行うことにより、使用済LIB中の混合金属酸化物からCo, Ni, Li, Mnを分離回収するプロセスの開発を行う。
ボランティアコーディネーターの研修プログラムの開発に関する研究

ボランティアコーディネーターが抱える課題として、(2)ボランティアプログラムに関する課題、(2)ボランティア募集に関する課題、(3)ボランティアへの継続的な支援に関する課題が明らかになった。それを踏まえて、ボランティアコーディネーター養成講座の構成要素として、a)ボランティアコーディネート概論、b)対人援助技術の習得、c)ボランティアプログラムの企画・立案、d)ボランティア活動の評価、が必要となることを明らかにした。特に、ボランティア活動を推進し、ボランティアを育成する立場として評価やスーパービジョンに重点を置く内容を目指すものが求められることを明らかにした。社会福祉施設が地域に開かれた施設を目指し、ボランティア活動を通して地域住民の社会福祉に対する意識を向上させ、さらなる活動への参加を推進する人材を育成するためには、社会福祉協議会のように単独の機関で進めていくのではなく、地域の関係機関の協働による教育研修プログラムの検討が不可欠と考えられる。そこで、平成20年度は現状の養成研修プログラムの再検討を行うとともに、三重県内の社会福祉施設におけるボランティアコーディネーターの配置及びボランティアの受け入れの現状を把握するための郵送による質問紙調査を実施した。三重県社会福祉施設名簿に掲載されている社会福祉施設のうち、保育所、助産施設、在宅介護支援センター、訪問看護ステーションを除いた施設937施設に対して自計式調査票を用いた郵送調査を実施した。調査時期は2009年9月1日から10月15日である。回収数は390件で、回収率は41.6%であった。ボランティアを受け入れている施設は290か所で全体の74.4%を占め、多くの施設でボランティアが受け入れられている。ボランティアを受け入れている主たる理由は、「地域社会との接点が増す」(79.0%)、「施設・利用者への理解が広がる」(62.8%)、「施設運営の多様性が増す」(60.7%)となっており、施設が地域との関係を意識していることが分かる。しかしながら、ボランティアコーディネーター(を配置している施設は全体の26.7%であり、コーディネーションの内容も、「物的環境整備」は進んでいるものの、「ボランティアへの直接的支援」を実施している施設は少なく、「施設の取り組みとしての位置づけ」も不十分であることが明らかになった。ボランティアが活動する領域は多様化し、活動者の年齢も広がりを見せている。また、当事者や、その家族による当事者組織、権利擁護の活動が活発になり、「共に生きる」社会の実現に向け、地域社会における実践活動を通して援助する者とされる者といった一方通行の関係が見直されている。つまり、両者の双方面の関係性こそがボランティア活動の基盤として捉えられるようになってきたのである。このような双方向の関係性を築くことができるようなボランティア活動を推進するために、推進機関・団体・施設でボランティアコーディネーターの資質が改めて問われている。そこで、平成21年度は、地域におけるボランティア活動推進の役割を担うボランティアコーディネーターの資質向上のために、どのような内容の養成・研修プログラムが求めちれているのか、プロゲラムのなかで何を強調しなければならないのかを、前年度きでの先行事例調査や社会福祉施設への調査、および関係機関へのヒヤリングを通して明らかにすることを目的として研究を進めた。その結果、養成・研修プログラムの課題として、(1)ボランティアプログラムに関する課題、(2)ボランティア募集に関する課題、(3)ボランティアの継続的な支援に関する課題があることが明らかになった。また、この課題を踏まえて平成21年度の三重県社会福祉協議会主催のボランティアコーディネーター養成研修プログラムの見直しを行い、企画・立案の方法、広報媒体の工夫の仕方を新たなプロゲラムとして付け加えた。また、実践力の向上を目指して夏の期間に他のボランティアセンターでの「実習」を行い、職員とボランティアとの協働の場面に参加し、その実践を学ぶ機会を導人した。社会福祉施設においては、地域住民の社会福祉に対する意識を向上させ、福祉活動への参加を推進し、「共に生きる」社会を実現させるためにも、ボランティアコーデイネーターの専門性を高める研修の体系化されたプログラムへの必要性が高まっている。ボランティアコーディネーターの研修については、全国社会福祉協議会全国ボランティア活動振興センターが1996年、社会教育主事等のボランティア活動推進著を対象とする「ボランティアコーディネーターの養成・研修のあり方とプログラム試案」として提示しているが、対象者は社会教育関係者であり、社会福祉領域のボランティアコーデイネーター対象のものではない。また、プログラム試案は10年前のものであり、社会福祉協議会や社会福祉施設に期待される機能が多様化する現在のプログラムに汎用されるとはいいがたい。本研究では、地域におけるボランティア活動推進の役割を担うボランティアコーディネーターの資質向上のためにどのような内容の養成・研修プログラムが求められているのか、プログラムのなかで何を強調しなければならないのかを、三重県社会福祉協議会主催のボランティアコーディネーター養成講座の事例とその評価を通して明らかにすることを目的とする。これまでの研究によって、ボランティアコーディネーターが抱える課題は(1)ボランティアプログラムに関する課題、(2)ボランティア募集に関する課題、(3)ボランティアへの継続的な支援に関する課題が明らかになった。

それを踏まえて、ボランティアコーディネーター養成講座の構成要素として、a)ボランティアコーディネート概論、b)対人援助技術の習得、c)ボランティアプログラムの企画・立案、c)ボランティア活動の評価、が必要となることを明らかにした。特に、ボランティア活動を推進し、ボランティアを育成する立場として評価やスーパービジョンに重点を置く内容を目指すものが求められることを明らかにした。
気道疾患の肺機能経年変化と全身病態に対する睡眠障害の影響と新治療体系の構築

約8300名の健診者から、約5,750名(男性約1850名、女性約3900名)において、肺機能、客観的睡眠時間、睡眠呼吸障害(睡眠時無呼吸)の評価可能な同時資料が得られた。これらの資料から睡眠呼吸障害の進展と客観的な睡眠時間の関連が明らかになる基盤資料が得られた。さらに過去のコホート資料から、睡眠時間と逆流性食道炎の関連、膝痛、背部痛と睡眠時間の関連を報告した。「睡眠によって休養が十分にとれていない」原因を明らかにした。当初の計画通り、活動度計・SpO2モニターによる睡眠障害・身体活動度調査を進行中の長浜コホートにて約3000名に施行した。すなわち、検診者約3000名に対して、検診同日より携帯型の活動計(アクチグラフ,actigraph®:AG),酸素飽和度測定(SpO2)、家庭血圧測定装置を用いて、睡眠日誌を含めた1週間の睡眠時間、朝晩家庭血圧、4日間の夜間SpO2測定、5日間の睡眠中4回の血圧(当初2日間は夜間SpO2のみの測定)を行った。検診者には特定健診項目の他にLDLコレステロール、HbA1C,クレアチニンなどの血液検査、中心血圧測定、歯科、眼科診察、大動脈波速度測定、骨密度、心電図、呼吸機能、iPadを使用したうつ傾向も含む生活習慣に関する質問票、体脂肪測定、頸動脈エコー、骨密度測定が行われ、ロコモティブテストも行われている。測定した被験者2689人のアクチグラフと睡眠日誌を利用した平均睡眠時間は6.64+/-1.1時間であった。また、酸素飽和度計と上記システムを利用した睡眠時間より睡眠1時間当たり5回以上の呼吸異常を示した群は55%、15以上の治療対象と考えられる群は9.8%にみられた。今後はこれらの資料と気道疾患患者の関連を探索予定である。すでに解析が終わった2689人の平均睡眠時間は6.64+/-1.1時間であり、我々が過去に近畿の大都市部で調査した成人男子の平均睡眠時間6.00+/-0.84時間に比して有意に短縮していた。中都市長浜市住民の平均睡眠時間6時間未満の人は26%であったが、大都市部では45%であった。また、睡眠呼吸障害の程度を表す睡眠1時間あたりの3%酸素飽和度低下数は長浜平均7.5+/-6.1回/時間、大都市部10.6+/-11.4回/時間であった。異常を示す1時間5回以上は長浜55%で、大都市60%であったが、治療を要する15回以上は長浜9.8%、大都市部22%と大都市部では明らかに重症化している参加者が多かった。また、肺機能以外の睡眠時血圧、頸動脈エコー、認知機能(MCI)テストなど、全身病態との注目を集めている気道疾患の関連病態も併せて調査している。このように、集積症例数は当初の予定より進んでいるが、採取資料の不良資料などの鑑別に多大な労力を要し、資料整理については若干の遅れを生じている。予定より多い症例数とやや遅れている資料整理を統合すると計画はおおむね順調に進展していると判断した。本年度も引き続き長浜コホートで約2000名の健診追加者の諸種資料と肺機能測定、客観的な睡眠時間、睡眠呼吸障害(睡眠時無呼吸)、客観的な身体活動量の測定を行った。長浜コホート2期において、現状までに8,294名の健診資料の整理を行い、約5,800名(男性約1850名、女性約4000名)において、肺機能、客観的睡眠時間、睡眠呼吸障害(睡眠時無呼吸)の評価可能な資料が得られた。現状の資料から男女とも睡眠呼吸障害の進展とともに客観的な睡眠時間が有意に短くなることが明らかになった(未発表資料)。また、今年度は長浜コホート1期の資料を用いて、9788名の健診者に対して、「睡眠によって休養が十分にとれているか」の質問に対して、「休養が十分にとれていない」と答えた方が、若年者(オッズ非:1.43倍)、睡眠薬常用者(同2.04倍)、不規則睡眠(同2.02倍)、短時間睡眠(5時間未満同11.7倍、5ー6時間睡眠同4.81倍、6ー7時間睡眠同2.40倍)、日常にストレスを感じている(同4.63倍)、うつ傾向(同1.46倍)という興味深い結果が得られた(Matsumoto T, Chin K et al. PLoSOne. 2017;12(3):e0171849)。また、本コホートではないが、慢性閉塞性肺疾患(COPD)患者に睡眠呼吸障害(睡眠時無呼吸)を合併すると微小アルブミン尿が増加するが、適正な持続陽圧(CPAP)治療にて改善することを示し、本コホートでの実証も期待された(Matsumoto T, Chin K et al. Ann Am Thorac Soc 2016; 13:917-25)。研究開始時の目的とほぼ予定通りに約1万人のコホート2期資料が得られ、1期資料との経時変化の検討が可能になった。今後、気道疾患患者の病態の経時変化に対する睡眠呼吸障害の関連を明らにする予定である。

約8300名の健診者から、約5,750名(男性約1850名、女性約3900名)において、肺機能、客観的睡眠時間、睡眠呼吸障害(睡眠時無呼吸)の評価可能な同時資料が得られた。これらの資料から睡眠呼吸障害の進展と客観的な睡眠時間の関連が明らかになる基盤資料が得られた。さらに過去のコホート資料から、睡眠時間と逆流性食道炎の関連、膝痛、背部痛と睡眠時間の関連を報告した。「睡眠によって休養が十分にとれていない」原因を明らかにした。当初の計画通り、活動度計・SpO2モニターによる睡眠障害・身体活動度調査を進行中の長浜コホートにて約3000名に施行した。すなわち、検診者約3000名に対して、検診同日より携帯型の活動計(アクチグラフ,actigraph®:AG),酸素飽和度測定(SpO2)、家庭血圧測定装置を用いて、睡眠日誌を含めた1週間の睡眠時間、朝晩家庭血圧、4日間の夜間SpO2測定、5日間の睡眠中4回の血圧(当初2日間は夜間SpO2のみの測定)を行った。検診者には特定健診項目の他にLDLコレステロール、HbA1C,クレアチニンなどの血液検査、中心血圧測定、歯科、眼科診察、大動脈波速度測定、骨密度、心電図、呼吸機能、iPadを使用したうつ傾向も含む生活習慣に関する質問票、体脂肪測定、頸動脈エコー、骨密度測定が行われ、ロコモティブテストも行われている。測定した被験者2689人のアクチグラフと睡眠日誌を利用した平均睡眠時間は6.64+/-1.1時間であった。また、酸素飽和度計と上記システムを利用した睡眠時間より睡眠1時間当たり5回以上の呼吸異常を示した群は55%、15以上の治療対象と考えられる群は9.8%にみられた。さらに、本年度の研究計画も立てられ、6月中旬開始の予定も決定した。当初は予定では本年度は資料収集のない年度であったが、コホート研究の精度を高めるために上記のように青壮年層を中心としたコホート参加者2000名を予定している。9月からコホートの検診再開となり、予備日も含めて来年2月に終了予定である。現状までの約7000名の資料を整理して、慢性閉塞性肺疾患(COPD),気管支喘息などの気道疾患や観察期間5年間の急速肺機能低下群と睡眠呼吸障害(無呼吸低呼吸数、酸素飽和度低下数、酸素飽和度90%以下時間など)、睡眠障害(睡眠時間の長短、睡眠分断)などとの関連を検討する。近年、COPDに睡眠呼吸障害を合併するoverlap症候群はCOPD単独よりも増悪の増加、予後悪化が報告されているので、本コホートでも、COPD単独、睡眠時無呼吸単独、overlap症候群、両者のない健常群を比較して、気道疾患病態悪化に与える睡眠の影響を包括的に解析する。本コホートでは肺機能以外の睡眠時血圧、頸動脈エコー、認知機能(MCI)テストなど、全身病態に関連する諸種パラメーターが測定されているので、気道疾患と全身病態を睡眠障害を含めて検討し、気道疾患の全身病態に与える影響を総括する。28年度が最終年度であるため、記入しない。呼吸器内科本年度のコホートも約4000名に上るので、これら検診者から当初の計画通り、活動度計・SpO2モニターによる睡眠障害・身体活動度調査を行う予定である。すなわち、検診者約3000名に対して、検診同日より携帯型の活動計(アクチグラフ,actigraph®:AG),酸素飽和度測定(SpO2)、家庭血圧測定装置を用いて、睡眠日誌を含めた1週間の睡眠時間、朝晩家庭血圧、4日間の夜間SpO2測定、5日間の睡眠中4回の血圧(当初2日間は夜間SpO2のみの測定)を行う予定である。
新しい機能性高分子の力学的・電気的極限性能の振動分光法による予測

高分子物質の化学構造からそれが固体状態で示す力学的・電気的極限性能を分子理論に基いて予測する研究の一環として,今年度は超延伸高弾性率高分子繊維の力学的性質と分子変形機構の解明に重点をおいて研究を行なった.繊維の延伸過程における分子歪と分子内ポテンシャルの応力・温度依存性(非調和ポテンシャル)を張力下における赤外・ラマンバンドの波数シフトによって測定し,この振動数データに基いて格子力学計算により分光学的な弾性定数(以下,計算値と呼ぶ)を求め,これを結晶弾性率(X線解析法により測定)あるいはバルク弾性率の実測値と比較検討した.試料としては数mm大の単結晶が得られるポリジアセチレン(poly DCHD),およびポリエチレン(PE)とポリオキシメチレン(POM)の超延伸繊維を用いた.いずれの場合にも分子鎖の骨格に関する振動モードのみが引っ張り応力によって大きな波数シフトを示すこと,また高温ほどシフトの程度が大きいことが見出されたが,これは分子変形の理論計算の結果とよく対応している.弾性定数の計算値と実測値を比較すると定性的にはよく一致しているが,理想的なpoly DCHD単結晶の場合でも後者のほうが荷重による弾性定数の低下が著しく,しかも高温ほどその差が顕著になることが示された.POM繊維の場合,室温付近では結晶弾性率の実測値は計算値に比べて30%小さいが低温になるにつれて次第に計算値に近づく.これは-100°C以上の温度でPOM結晶中に生ずる分子の回転ゆらぎによるものと考えられる.また, X線回折法で結晶弾性率を求める際に,従来用いられている単純な応力均等分布モデルに代ってより実在の状態に近い複合力学モデルが適していることを明らかにした.今後は分子内非調和ポテンシャル関数の具体的な評価,分子の熱的ゆらぎの効果について詳細な検討を進める.高分子物質の化学構造からそれが固体状態で示す力学的・電気的極限性能を分子理論に基いて予測する研究の一環として,今年度は超延伸高弾性率高分子繊維の力学的性質と分子変形機構の解明に重点をおいて研究を行なった.繊維の延伸過程における分子歪と分子内ポテンシャルの応力・温度依存性(非調和ポテンシャル)を張力下における赤外・ラマンバンドの波数シフトによって測定し,この振動数データに基いて格子力学計算により分光学的な弾性定数(以下,計算値と呼ぶ)を求め,これを結晶弾性率(X線解析法により測定)あるいはバルク弾性率の実測値と比較検討した.試料としては数mm大の単結晶が得られるポリジアセチレン(poly DCHD),およびポリエチレン(PE)とポリオキシメチレン(POM)の超延伸繊維を用いた.いずれの場合にも分子鎖の骨格に関する振動モードのみが引っ張り応力によって大きな波数シフトを示すこと,また高温ほどシフトの程度が大きいことが見出されたが,これは分子変形の理論計算の結果とよく対応している.弾性定数の計算値と実測値を比較すると定性的にはよく一致しているが,理想的なpoly DCHD単結晶の場合でも後者のほうが荷重による弾性定数の低下が著しく,しかも高温ほどその差が顕著になることが示された.POM繊維の場合,室温付近では結晶弾性率の実測値は計算値に比べて30%小さいが低温になるにつれて次第に計算値に近づく.これは-100°C以上の温度でPOM結晶中に生ずる分子の回転ゆらぎによるものと考えられる.また, X線回折法で結晶弾性率を求める際に,従来用いられている単純な応力均等分布モデルに代ってより実在の状態に近い複合力学モデルが適していることを明らかにした.今後は分子内非調和ポテンシャル関数の具体的な評価,分子の熱的ゆらぎの効果について詳細な検討を進める.
ヒト乳房外パジェット病におけるp53遺伝子の変異に関するPCR-SSCP解析

当科にて切除された30例以上の乳房外パジェット病患者より得られた、ホルマリン固定パラフィン包埋組織を試料として用いた。まず、フェノール・クロロホルム抽出・エタノール沈澱法により、ゲノムDNAを抽出した。次に、得られたDNAを鋳型とし、p53遺伝子の異常が集中して認められるエクソン4から9と、それに隣接するイントロンを含む領域をはさむように数種類のプライマー対を設定して、PCRを行なった。この増幅されたDNA断片に対し、SSCP法で解析した。まず,p53遺伝子エクソン4内にある塩基配列多型について、ヘテロ接合性の消失の有無を検討したところ、腫瘍部においてヘテロ接合性の消失は認められなかった。また、p53遺伝子エクソン4から9の領域について腫瘍部DNA中に,点突然変異などの構造異常や正常アレルの欠失は認められなかった。しかしながら、今回検索した範囲以外のエクソンに構造異常が起こっている可能性は否定できない。また、実験の手技上、SSCP解析時に、高電圧・高電流の状態で長時間電気泳動を行なうため、プレートの充分な冷却を行なう必要があるが、原法で使用されているシロッコ・ファンが非売品のため、扇風機で代用せざるをえなかった。このため冷却が不充分となり、陽性コントロールを用いて繰返し同じ条件下で実験を行なったところ、再現性が悪い結果となった。ぜひ、冷却式電気泳動装置を購入し、検索するエクソンの範囲も拡大して、さらに実験を進めていきたいと考えている。
リサイクル材料に起因する混合土の圧縮特性のモデル化に関する研究

廃タイヤチップなどのリサイクル材料を含む混合土の圧縮メカニズムを明らかにし,変形性粒子の混合によって付加される体積圧縮量を3つの成分に分類してそれらをモデル化することを試みた。その結果,変形性粒子に起因する圧縮成分をモデル実験により定量的に分類・評価することができた。また,積層体のような二次元状態については各圧縮成分を算出するためのモデルが構築でき,混合体を実際に圧縮した際に生じる各圧縮成分をうまく算出できることが確認された。本研究では,廃棄発泡プラスチックや廃タイヤなどの廃材を地盤材料として有効にリサイクルするため,骨格中に変形性を有する粒子を含む混合土の圧縮のメカニズムを解明し,これをモデル化してリサイクル地盤材料の有効利用に貢献することを目的としている.2年目となる本年度は,1年目に引き続いてゴム棒とアルミ棒の積層体模型を用いた一次元圧縮試験を行い,圧縮状況を画像解析して圧縮量をメカニズムに応じて分類・評価するとともに,各圧縮成分を算出するモデルのさらなる改良を進めた.具体的には,対象とする骨格構造としては相対的な粒子の移動がない正方・六角配置構造に限定するものの,ゴム棒単体での圧縮試験圧縮試験も行い,圧縮によって生じるゴムの変形や体積変化をより正確に評価してモデルに組み込むことを試みた.その結果,1年目の研究で構築したモデルを,任意のポアソン比を有する材料に対しても圧縮によって生じる体積変化の各成分を概ね妥当に評価できるものへと拡張させることができた.その一方で,本年度も昨年度までに引き続き,廃棄発泡プラスチック破砕片混合土の衝撃吸収性に関する実験的検討も並行して実施した.具体的には,昨年度まで検討していた衝撃を加える側に対する衝撃の軽減効果だけでなく,加えられた衝撃が混合土中を伝播する際に吸収・低減される効果についても検討した.その結果,破砕片を混合することにより同じ剛性を有する土に比べて弾性波の伝播速度が大幅に低減し,土中を伝播する衝撃を大きく低減させる効果を発揮することなどが明らかになった.本研究では,廃棄発泡プラスチックや廃タイヤなどの使用済み材料を地盤材料として有効にリサイクルするために,骨格中に変形性を有する粒子を含む混合土の圧縮のメカニズムを解明し,これをモデル化してリサイクル地盤材料の有効利用に貢献することを目的としている.3年目となる本年度も,12年目に引き続いてゴム棒とアルミ棒による積層体模型を用いた一次元圧縮試験を行い,圧縮状況を画像解析して圧縮量をメカニズムに応じて分類・評価するとともに,各圧縮成分を算出するモデル式の検討を進めた.具体的には,まず,混合土の骨格構造として粒子の相対的な移動がない正方・六角配置構造について,各圧縮成分をより正確に評価できるようにモデルの算出式を再検討し,圧縮力を受けた粒子の変形による側方への膨張分をうまく考慮できるよう改良した.その後,粒子の移動がある一般的な状態にも適用できるモデルへと拡張するため,ランダムな配置構造での圧縮試験を行い,粒子の移動に起因する圧縮成分について検討した.その結果,粒子の移動に起因する圧縮成分をうまく分離・抽出することができ,それぞれを個別に定式化できる可能性が示された.これらの成果は,ジオシンセティックス論文集に論文として投稿するとともに,シンポジウムにおいても研究発表も行った.なお,昨年度末に提出した今後の推進方策にも記載したように,本年度はこれまで並行して実施してきた廃棄発泡プラスチック破砕片混合土の衝撃吸収性に関する検討結果についてもとりまとめを行い,次年度にベルリンで開催される国際会議に論文を投稿する準備も進めた.これについては現在,論文概要が受理され,最終論文を提出して査読結果を待っている状況である.廃タイヤチップなどのリサイクル材料を含む混合土の圧縮メカニズムを明らかにし,変形性粒子の混合によって付加される体積圧縮量を3つの成分に分類してそれらをモデル化することを試みた。本研究では,廃棄発泡プラスチックや廃タイヤなどの廃材を地盤材料として有効にリサイクルするため,骨格中に変形性を有する粒子を含む混合土の圧縮のメカニズムを解明し,これをモデル化してリサイクル地盤材料の有効利用に貢献することを目的としている.1年目の本年度は,これまで研究を進めてきた発泡プラスチックとはポアソン比などの物性が大きく異なるゴムを対象に,積層体模型による一次元圧縮試験を行ってその基本的な圧縮特性の解明とそのモデル化を目指すが,粒子の相対的な移動に起因する成分も含めると検討が複雑になるため,粒子の相対的な移動がない正方・六角配置構造に対象を絞って検討を進めた.具体的には,まず,従来よりも簡易で精度良く制御ができる積層体模型の圧縮試験装置を製作した.そして,この装置を用いてゴム棒とアルミ棒による積層体模型の一次元圧縮試験を行い,圧縮状況を画像解析して圧縮量をメカニズムに応じて分類・評価するとともに,ゴム自身の応力ーひずみ関係と積層体の幾何学的な変形関係から各圧縮成分を算出するモデルの構築を試みた.その結果,変形性粒子に起因する各圧縮成分を概ね妥当に評価できるモデルを提案することができた.また,混合土全体としての圧縮量には,粒子自身の体積圧縮よりも粒子の変形による間隙部分の体積変化が大きな影響を及ぼすことも明らかになった.なお,本年度は,昨年度まで行っていた廃棄発泡プラスチック破砕片混合土の衝撃吸収性に関する実験的検討も並行して継続した.

その結果,衝撃加速度の低下率が変形性粒子による弾性変形量に比例することなどが明らかになったが,この成果については次年度に開催される国際会議に論文として投稿している.本研究では,廃棄発泡プラスチックや廃タイヤなどの使用済み材料を地盤材料として有効にリサイクルするため,骨格中に変形性を有する粒子を含む混合土の圧縮のメカニズムを解明し,これをモデル化してリサイクル地盤材料の有効利用に貢献することを目的としている。最終年度は,これまでに得られた研究成果である二次元状態における混合土の圧縮モデルを三次元状態へと拡張することを念頭に検討を進め,研究をとりまとめた。具体的にはゴムチップとアルミチップを用いた混合体の一次元圧縮試験を行い,各粒子が三次元的に移動できる状態での圧縮特性を二次元での結果と比較・検討した。その結果,三次元においても二次元モデルと同様の考え方が適用できることがわかったが,混合比が小さいとアルミチップによる骨格がゴムチップの圧縮を抑制するなど,三次元状態特有の挙動にも注意する必要があることもわかった。以上のように,本研究では変形性粒子を含む混合土は粒子自身の体積圧縮がほとんどなくても粒子骨格の変形によって大きな圧縮を生じることを実験により定量的に示すとともに,その要因を圧縮のメカニズムに応じて3つの付加成分に分類した。そしてそれらを二次元の積層体模型を用いた一次元圧縮試験で再現・評価した後,各成分を表すモデル式を幾何学的な特性も考慮しながら導出し,実際の挙動への適合性も確認した。最終的にはこれを三次元モデルへと拡張すべくさらなる検討を進めたが,チップ状試料を用いた圧縮試験を行って二次元モデルとどこが同様で何が異なるのかを明らかにはしたものの,三次元モデルを完成させるには至らなかった。なお,本研究ではこれまで並行して実施してきた廃棄発泡プラスチック破砕片混合土の衝撃吸収性に関する検討結果についてもとりまとめを行い,国際会議に論文を投稿して研究発表を行った。農学当初の研究実施計画では,平成24年度は前年度に引き続いて積層体模型の一次元圧縮試験を実施し,粒子の相対的な移動による影響も新たに含めた圧縮成分のモデル化を進める予定であった.