hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
眼圧調節にはたす細胞内情報伝達機構の役割

毛様体上皮細胞には、これまでにcAMP系とイノシト-ル燐脂質代謝回転系の、少なくとも2つの細胞内情報伝達系が存在することが指摘されており、眼圧調節機構との関係が注目されている。この2つの情報伝達系の相互作用を調べるために、培養家鶏胚毛様体上皮細胞を使用して、イノシト-ル燐脂質代謝回転系に影響を与える薬剤がcyclic AMP産生系(cAMP系)にどの様な影響を及ぼすかを検討した。培養毛様体上皮細胞を、プロテインキナ-ゼC(PKC)を活性化するホルボ-ルー12ーミリステ-トー13ーアセテ-ト(PMA)、あるいはPMAとPKCの阻害剤であるHー7で前処置した後、cAMP系を活性化するイソプロテレノ-ル、フォルスコリン、及びNaFで刺激し、cAMPの産生量をラジオイムノアッセイ法で測定した。培養細胞をイソプロテレノ-ル、フォルスコリン、及びフッ化ナトリウム(NaF)で刺激すると、cAMPは著明な増加を示した。200nMのPMAで前処置した後イソプロテレノ-ルで刺激すると、cAMPの増加はイソプロテレノ-ル単独刺激の場合に比べ約42%有意に抑制された。50uMのHー7と200nMのPMAを組合わせて前処置しイソプロテレノ-ルで刺激すると、cAMPの増加はわずかな抑制にとどまった。一方、200nMのPMAで前処置した後フォルスコリンで刺激すると、cAMPの増加は約12%抑制された。200nMのPMAで前処置した後NaFで刺激すると、cAMP量の増加はほとんど抑制されなかった。これらのことから、培養した毛様体上皮細胞のcAMP系とイノシト-ル燐脂質代謝回転系には相互作用が存在することが推測され、PKCの活性化でcAMP系が抑制される可能性が示唆された。その作用点の一つとして、βーアドレナリン受容体が考えられた。毛様体上皮におけるイノシト-ル燐脂質代謝回転系の眼圧調節における役割を検討するため、培養した家鶏胚毛様体上皮細胞を用いて、プロテインキナ-ゼC(PKC)活性とイノシト-ル1、4、5ー三燐酸(IP3)の各種眼圧下降剤刺激による変動を検討した。加えてイノシト-ル燐脂質代謝回転系の眼圧に及ぼす影響についても検討した。1.白色家兎眼における眼圧動態の検討:白色家兎眼に直接PKCを活性化させる12ーテトラデカノイルホルボ-ルー13ーアセテ-ト(TPA、2.5ー10μM)とカルシウムイオノフォアの一つであるA23187(7.5ー15μM)の単独点眼ではわずかな眼圧下降を示したにすぎなかった(最大眼圧差TPAで1.56+0.34mmHg、A23187で1.87+0.44mmHg)。しかし10uM TPAと15uM A23187を組合わせた点眼では、16時間にわたる著明な眼圧下降(最大眼圧差5.0+0.56mmHg)が認められ、この眼圧下降はPKC阻害剤であるスタウロスポリン(0.5μM)点眼の前処置により抑制され。

このことから、TPAとA23187の組合せにより生じた眼圧下降はPKCの活性化と細胞内へのCa^<2+>動員により生じたものと考えられ、眼圧調節機構にイノシト-ル燐脂質代謝回転系が関与している可能性が示唆された.2.培養家鶏胚毛様体上皮細胞を各種眼圧下降放で刺激したときのPKC活性とIP_3量の変動:50μMのカルバコ-ル刺激においてPKC活性は30分後に約2、3倍に、IP_3量は15秒後に約2倍に上昇した。このIP_3量の増加はカルバコ-ル濃度0.550μMにおいて濃度依存性であった。また、5μMのカルバコ-ル刺激ではPKC活性は変化しなかった。50μMのイソプロテレノロ-ル、エピネフリン,チモロ-ル刺激では、培養毛様体上皮細胞のPKC活性はほとんど変化せず、一方、IP_3量はむしろ一過性の減少傾向が認められた。このIP_3量の減少は薬剤濃度5μM外下では認められなかった。これらのことから、イノシト-ル回転系が眼圧調整機構に関与している可能性が示唆された。毛様体上皮細胞には、これまでにcAMP系とイノシト-ル燐脂質代謝回転系の、少なくとも2つの細胞内情報伝達系が存在することが指摘されており、眼圧調節機構との関係が注目されている。この2つの情報伝達系の相互作用を調べるために、培養家鶏胚毛様体上皮細胞を使用して、イノシト-ル燐脂質代謝回転系に影響を与える薬剤がcyclic AMP産生系(cAMP系)にどの様な影響を及ぼすかを検討した。培養毛様体上皮細胞を、プロテインキナ-ゼC(PKC)を活性化するホルボ-ルー12ーミリステ-トー13ーアセテ-ト(PMA)、あるいはPMAとPKCの阻害剤であるHー7で前処置した後、cAMP系を活性化するイソプロテレノ-ル、フォルスコリン、及びNaFで刺激し、cAMPの産生量をラジオイムノアッセイ法で測定した。培養細胞をイソプロテレノ-ル、フォルスコリン、及びフッ化ナトリウム(NaF)で刺激すると、cAMPは著明な増加を示した。200nMのPMAで前処置した後イソプロテレノ-ルで刺激すると、cAMPの増加はイソプロテレノ-ル単独刺激の場合に比べ約42%有意に抑制された。50uMのHー7と200nMのPMAを組合わせて前処置しイソプロテレノ-ルで刺激すると、cAMPの増加はわずかな抑制にとどまった。一方、200nMのPMAで前処置した後フォルスコリンで刺激すると、cAMPの増加は約12%抑制された。200nMのPMAで前処置した後NaFで刺激すると、cAMP量の増加はほとんど抑制されなかった。これらのことから、培養した毛様体上皮細胞のcAMPとイノシト-ル燐脂質代謝回転系には相互作用が存在することが推測され、PKCの活性化でcAMP系が抑制される可能性が示唆された。その作用点の一つとして、βーアドレナリン受容体が考えられた。
カルニチントラスポーターの発現変動解析を基盤とした心肥大発症メカニズム

Organic cation/carnitinetransporter(octns)トランスポーターはマウスにおいては3種類(octn1,2,3)のメンバーが同定されており、全ての分子種が共通して精巣で発現している。3分子種のうち2分子種(octn2,および3)は高いカルニチン輸送活性を保持している。しかし、両者はカルニチン輸送特性が異なるとともに、両分子の精巣での発現パターンも異なっていることが示唆されている。そこで、両者のカルニチン輸送における役割はどのように分担されているかという生理的役割の解明を目的とし、発現調節機構からの考察を試みた。β酸化に関与するパルミチン酸(長鎖飽和脂肪酸)、ならびにカルニチン自身の刺激によるoctn2とoctn3の発現変動の有無を調べた。その結果、カルニチンおよびパルミチン酸暴露によりoctn2の発現はそれぞれ1.8倍、1.4倍の増加が観察された。octn3はoctn2同様パルミチン酸暴露により増加が認められたが、カルニチン刺激では発現量に変化はなかった。octn3のプロモーター解析の結果octn3の基本転写はSp1によって制御されていることが示唆された。また精巣組織の形成および精子分化に深く関わっている転写因子sryの結合配列がoctn3プロモーター領域に存在しているので、この領域が精巣特異的な発現を制御している可能性が示唆された。精巣は血管と精細管の間に血液精巣関門というバリアーを形成し、構成細胞のセルトリ細胞が血液側から栄養物を受け取り精子形成細胞に供給していると考えられている。そこで、カルニチンを中心に精子形成細胞への栄養物供給メカニズムの解明をラット精巣初代培養系を用いて行った。さらに、胆汁酸をリガンドとし、生体内胆汁酸センサーとして機能している核内レセプターの1つであるFarnesoid X receptor (FXR)の薬物輸送に関わると考えられるトランスポーターの発現に及ぼす影響をFXR欠損マウスを用いて検討した。その結果、octn1を含めた7分子のトランスポーターの発現調節はFXRにより制御されている可能性が示唆された。Organic cation/carnitine transporter(octns)トランスポーターはマウスにおいては3種類(octn1,2,3)のメンバーが同定されており、全ての分子種が共通して精巣で発現している。また、精巣において高発現しているoctn3は精巣組織の形成および精子分化に深く関わっている転写因子sryおよびSp-1により制御されていることを見出した。さらに、胆汁酸をリガンドとし、生体内胆汁酸センサーとして機能している核内レセプターの1つであるFarnesoid X receptor(FXR)の薬物輸送に関わると考えられるトランスポーターの発現に及ぼす影響をFXR欠損マウスを用いて検討した。

さらに、胆汁酸をリガンドとし、生体内胆汁酸センサーとして機能している核内レセプターの1つであるFarnesoid X receptor (FXR)の薬物輸送に関わると考えられるトランスポーターの発現に及ぼす影響をFXR欠損マウスを用いて検討した。その結果、octn1を含めた7分子のトランスポーターの発現調節はFXRにより制御されている可能性が示唆された。
日本企業の役員の交代・報酬と企業業績に関する実証分析

当研究は、2つの部分から成る。第1に、企業業績と社長の交代・その後の社内での地位について、従来行われてこなかったmultiple choice modelを用いて検討した。社長を辞める、社長を辞めて会長に就任する、社長を辞めて相談役に就任する、社長を辞めると同時に取締役でなくなるケースに分け、どれが選択されるかを、多項ロジットモデルで分析した。その結果、企業業績の係数は予想された符号をもってはいるが、比較的大きな業績の変化でも社長退任後の役職の構成割合を大きく変えることはないという結果が得られた。ただし、多項ロジットモデルよりもよりフレクシブルな構造をもったモデルによる推定をし、結果がどの程度モデルの定式化に依存するのか確認することが今後の研究課題である。第2に、日本企業役員の最終学歴(出身の学校)がどのように分布しているかを、ダイヤモンド社のデータを用いて分析した。この種のデータは系統だった統計的分析のために使われたことは非常に少ない。このデータでは、会長、社長、専務、常務、相談役、顧問それぞれの格の役員に関する情報(生年、入社年、出身大学、企業名、産業、企業の立地場所など)が利用可能である。東京証券取引所1部上場の企業における取締役以上の役員の最終学歴は、全体の3分の1程度の役員が5つの大学の出身者で占められるという、極めて特定大学の集中度の高いものであることがまず確認された。さらに、このサンプルの80パーセントの個人は、サンプル内での総出身者数が50人以上の大学の出身であり、さらにサンプルの32パーセントの個人は、総出身者数が1000人以上の大学の出身であった。産業別に見ると、役員の中で出身者が多い大学を卒業した役員の比率が高いのは、鉱業、通信業、運輸業、電力・ガス業などであり、それが低いのは流通業であった。
KNbO_3単結晶を用いたIOGH_2広帯域SAWデバイスと製造プロセスの最適化

本研究は,最近研究者らにより,弾性表面波(SAW)の電気機械結合係数が従来の単結晶に比ベて約10倍大きいことが明らかになったKNbO_3圧電単結晶基板を用いて,次世代情報通信用10GHz帯SAWデバイスを実現することを目指して行われる研究である。そのためには,ラインアンドスペース0.1μmの周期電極を作製する必要があり,KNbO_3に最適なプロセス技術の検討を行った。KNbO_3は225°Cに相転移点が存在するため,作製プロセス中の基板温度を低温に抑える必要がある。そこで,電子線を用いた直接露光において,プロセス温度を低下させる研究を行い,150°Cでラインアンドスペース0.1μmのアルミニウムの周期電極をKNbO_3単結晶上に作製することが可能となったが,SAWの送受特性は予想したものではなかった。その原因は,基板の極表面付近の強誘電分極の状態が不均一になっているためであることがことがわかった。KNbO_3は180°分域の他に90゚分域や60゚分域も有するため,走査型非線形誘電率顕微鏡でそれらが計測できるようなシステムの開発が本研究を進めるために必要であるという結論を得た。従来の走査型非線形誘電率顕微鏡は,基板表面に垂直な分極成分を主として計測しているため,面内方向に分極が向いている場合の計測が困難であるため,面内方向の分極成分を計測できる新しいプローブの開発と,走査型非線形誘電率顕微鏡システムの研究が不可欠であると考え,その研究を行った。これにより,面内方向の分極も計測できる走査型非線形誘電率顕微鏡の原型を得ることに成功した。この成果については,近日中に論文として投稿する予定である。来年度は,本システムを用いて分極の面内方向成分も含めて計測し,基板表面の分極状態が温度と共にどのように変化するかに調べることで,プロセス条件の最適化の研究を引き続き推進する予定である。
感染制御における医療従事者保菌株の影響

手術時の感染管理として、医療従事者の手指消毒は重要であるが、これまでの報告では業務改善としての報告に限られていた。本研究では、医療従事者由来保菌細菌を手術部位感染の原因の一つと捉え、感染制御のために手指保菌細菌の減少と管理方法について検討した。その結果、ラビング消毒薬長期使用やスクラブ剤成分による抗菌薬感受性への影響や管理方法に関する知見を得た。さらに、国内の現状として未だに消毒に関する検討は消毒法の順守に限局されているので、本研究をさらに発展させる必要があることが示唆された。<医療従事者による手指保菌株の検討>【クロルヘキシジングルコン酸塩長期使用による医療従事者保菌株の薬剤感受性の動向】国内における手術時手指消毒法においては、クロルヘキシジングルコン酸塩(CHG)を用いたラビング洗浄が主流化しているため、感染制御の観点から医療従事者保菌株の薬剤感受性におけるCHG長期使用の影響を検討した。検出保菌株はブドウ球菌属が最も多く、セフェム系抗菌薬に対するMIC値を年度ごとに比較検討すると、後発世代の抗菌薬に対するMIC値において経時的な増加傾向が示唆された。さらにVCMやTEICに対するMIC値において高値を示す株が見られたが、経時による顕著な増加傾向は見られなかった。しかしながら、本邦におけるCHGに対するアレルギーへの考慮を検討することや他研究機関の報告が消毒法の順守に限られたものであるため、本研究のように医療従事者の保菌株に注目した報告は希少であり、国内の感染制御を考える上でこの検討は重要であると示唆された。この内容は第29回日本環境感染学会総会にて報告した。<ATP迅速測定法を用いた感染制御補助管理ツールの有用性に関する検討>スクラブ洗浄の指標としてATP迅速測定法の有用性について検討し、医療従事者の保菌状態を把握するツールを得ることを目的として検討した。その結果、擦式アルコール製剤を用いて消毒しても消毒しない場合と同等のATP量が検出され、ATPの源は被験者細胞由来であると示唆された。スクラブ洗浄を行ったサンプルにおいては、消毒成分による生菌数の減少効果よりも顕著なATP量の減少が見られ、医療従事者の手指細胞タンパク由来のATPを除去する効果を見ることで感染管理のツールとして利用できる可能性が示唆された。したがって、ATP迅速測定法は感染制御の補助管理ツールとして有効であると示唆された。この内容は第35回日本手術医学会総会にて報告した。<医療従事者による手指保菌株の検討>【CHG長期使用による医療従事者保菌株の薬剤感受性の動向】国内の手術時手指消毒法においては、CHGを用いたラビング洗浄が主流化してきたが、消毒効果として実践的な検討を行う医療施設は未だ少ない。さらに、消毒法の変更に順応できない医療従事者も存在し、感染管理において手指保菌株の動向を調査することで手術部位感染がおこった際の対応を検討することが可能となるが、実態はその段階まで至っていない。さらにCHGの使用濃度が増加傾向にあるため、医療従事者保菌株の薬剤感受性におけるCHGの影響について検討した。その結果、各種抗菌薬に対するMIC値は、ラビング洗浄導入により経時的に緩やかではあるが増加した。この内容は第30回日本環境感染学会総会にて報告した。<医療従事者由来保菌株におけるtriclosan耐性度の検討>Triclosanは石鹸等広く有効成分として使用されている消毒剤であるが、耐性菌誘導を危惧する報告も存在するため、感染制御を考えるため検討する必要があると捉えた。そこで、当院手術担当者由来細菌株のtriclosan耐性度を検討した。その結果、triclosan-MIC値はbeta-lactam薬やvancomycinに対する値より高いことが示唆された。医療従事者でのtriclosanの検討は未だにないため、本研究による検討は重要であると考える。この内容は第36回日本手術医学会総会にて報告した。<医療従事者由来手指保菌株の手術室内伝播の影響>医療従事者の手指細菌について、SSIの原因として検討する上で環境への伝播を考慮することが重要であると考えられた。そこで、手術室内環境細菌の検出を試みるために、本年度では検出系の構築を検討した。その結果、今まで検討してきた細菌の採取状況とは異なる分布が得られ、本研究の遂行上有効な情報が得られると示唆された。<医療従事者由来保菌株におけるtriclosan耐性度の検討>Triclosanは石鹸等広く有効成分として使用されているが、耐性菌誘導を危惧する報告も存在するため検討する必要があると捉えた。そこで、ATTC標準S.aureus株を用いてtriclosanの感受性による表現型の変動について検討すると共に当院手術担当者由来保菌株を用いてtriclosanに対する影響について検討した。その結果、ATTC標準株を1/21/8MIC値のtriclosanで共培養すると、SCVの発現が見られたが、コアグラーゼ産生の変動は見られなかった。さらに馴化培養すると、MRSA株では溶血の抑制が見られた。しかも、SCVの発現はtriclosanの共存に依存した反応を示したが、MRSA株の溶血性抑制反応は不可逆性であった。さらに、当院手術担当者由来S.aureus株でtriclosan低感受性株が検出された。したがって、医療従事者がtriclosan含有スクラブ剤を使用することで、SCV発現株や不完全溶血性株に黄色ブドウ球菌の表現型が変化し、消毒効果の誤判定に繋がる可能性が示唆された。

この内容は第31回日本環境感染学会総会・学術集会にて報告した。<医療従事者由来手指保菌株の手術室内伝播の影響>医療従事者の手指細菌について、SSIの原因として検討する上で環境への伝播を考慮することが重要であると考えられた。そこで、環境細菌採取のモデルを構築するため、疑似手術室内及び当院手術室内の環境細菌を回収、菌種同定した。また、医療従事者由来手指細菌を回収し比較検討した。その結果、医療従事者保菌株の大多数は、Staphylococcusであったが、それに対し環境細菌では、MicrococcusやBurkholderiaも検出され、両者の検出状況に差が見られた。この内容は第37回日本手術医学会総会にて報告した。手術時の感染管理として、医療従事者の手指消毒は重要であるが、これまでの報告では業務改善としての報告に限られていた。本研究では、医療従事者由来保菌細菌を手術部位感染の原因の一つと捉え、感染制御のために手指保菌細菌の減少と管理方法について検討した。その結果、ラビング消毒薬長期使用やスクラブ剤成分による抗菌薬感受性への影響や管理方法に関する知見を得た。さらに、国内の現状として未だに消毒に関する検討は消毒法の順守に限局されているので、本研究をさらに発展させる必要があることが示唆された。<医療従事者による手指細菌株の採取>前年度同様に研究実施計画に基づいて医療従事者の手指保菌株の採取に成功し、その調査については、CHGの使用に着目して検討を行ってきた。国内の他の研究施設の報告では、SSIの原因としての医療従事者の保菌株に注目した報告は未だ皆無である。その上、CHGの使用濃度は年々増加する中、CHGを用いた消毒法のドロップアウトの報告が増えている。したがって、本来のCHGによる手術時手指消毒法の有効性が論じられる段階に至っていないのが現状であると捉えている。このような状況において、国内における医療従事者の保菌株に注目した本研究の希少価値は高いと捉えている。したがって、次年度においても継続して検討する意義は高いと示唆される。研究実施計画では市中保菌者の細菌を採取する計画であった。この点については、研究代表者の所属講座の教授が退官したことにより、学内講義のエフォートが急増したため、時間をとることが困難であったためである。平成26年度の研究実施計画は以上であったが、エフォートを割く余裕がない中、新たにtriclosanという頻用される洗浄有効成分の影響についても検討することができ、その結果から新しい見地を得ることができた。さらに、医療従事者由来保菌細菌を考える新たな見地として、手術室内環境細菌の検討も行い、次年度への足掛かりを構築した。以上のことから、おおむね研究は順調に進展していると判断した。病院管理学<手指消毒薬による医療従事者保菌株の薬剤感受性に対する影響
せん断応力下の真実接触面点の観察による軽荷重から重荷重への遷移点の測定

本研究は,摩耗がマイルド摩耗から,シビア摩耗へと遷移していく現象を明らかにするため,BurwellとStrangの遷移モデルを取り上げ,直接観察によるモデルの検証を試みた.すなわち,ランダムな分布の表面粗さを持つ表面が接触した際,垂直・接線荷重の変化に伴って粗さ突起の真実接触点や見かけの接触点がどう変形するのかを測定することによりモデルを検証し,摩耗形態理論の基礎を構築することを意図した.まず,BurwellとStrangの概念に基づき,ChangとEtsionらの粗さ面弾塑性接触理論とJohnsonの剛体球による弾塑性平面押し込みモデルを組み合わせた臨界圧力の推定を行った.更に相対すべりによる影響についても検討した.次に様々な条件下で接触部を微小送りさせながらせん断荷重を付加し,粗さ突起レベルの変形を測定し,真実接触点のみが降伏状態にある軽荷重から見かけの接触面全体が降伏状態にある重荷重へ遷移する点を測定するために十分な送り機構と測定法について評価を行った.当初,ピエゾステージによりnmオーダで微小送りさせる方針であったが,静的に接触させたときに発生する突起変形と,微小送りさせたことによる突起変形の分離を行うことが当該期間内にできなかったため,モータによって400μmすべらせたのち,凝着観察することとした.試験において,垂直力と接線力を同時に測定し,観察結果と計算結果を比較した.また,摩耗形態の遷移条件におよぼす面圧,せん断応力,材料のヤング率,硬さといった力学的な特性,表面粗さや形状といった幾何学的な状態,表面のせん断強さの影響について,調べた.なお,ナノ送り機構を用いた接触点の変形の直接観察については,測定まで至らなかったため,今後引き続いて行う予定である.本研究はBurwellとStrangの遷移モデルを直接観察により検証しようとするものである。すなわち、ランダムに分布した表面粗さを持つ表面が(滑らずに)せん断応力をうけて接触していると単純化し、荷重(垂直、せん断)を変化させていくに伴って、粗さ突起の真実接触点の変形と見かけの接触点の変形を測定することによって、軽荷重状態から重荷重状態の遷移条件を定量的に求め、マイルド摩耗からシビアー摩耗への遷移という摩耗の重要な現象を定量的に扱う理論の基礎となることを意図している。まず、せん断応力をうける様々な条件下で摩擦接触部をピエゾステージでnmオーダで微小送りをさせながらせん断変形させて、粗さ突起レベルの変形を測定し、さらに接線力の測定も行い、真実接触点のみが降伏状態にある軽荷重から見かけの接触面全体が降伏状態にある重荷重への遷移点を測定する。また、摩耗形態の遷移条件におよぼす面圧、せん断応力、材料のヤング率硬さといった力学的な特性、表面粗さや形状といった幾何学的な状態、表面に存在する酸化膜などの影響の分離,定量化を試みる。本年度は、準備段階として、次の検討を行った1.送り機構の検討ビエゾステージを用いて、接触点を準静的に観察するために必要な送り量や制御方法を検討した。2.測定法の評価必要な測定システムにおいて、数μmオーダの突起の接触部を観察できるよう検討を行った。3.実験装置の設計以上の検討より、次年度以降使用する実験装置について仕様や測定法について検討を行った。本研究は,摩耗がマイルド摩耗から,シビア摩耗へと遷移していく現象を明らかにするため,BurwellとStrangの遷移モデルを取り上げ,直接観察によるモデルの検証を試みた.すなわち,ランダムな分布の表面粗さを持つ表面が接触した際,垂直・接線荷重の変化に伴って粗さ突起の真実接触点や見かけの接触点がどう変形するのかを測定することによりモデルを検証し,摩耗形態理論の基礎を構築することを意図した.まず,BurwellとStrangの概念に基づき,ChangとEtsionらの粗さ面弾塑性接触理論とJohnsonの剛体球による弾塑性平面押し込みモデルを組み合わせた臨界圧力の推定を行った.更に相対すべりによる影響についても検討した.次に様々な条件下で接触部を微小送りさせながらせん断荷重を付加し,粗さ突起レベルの変形を測定し,真実接触点のみが降伏状態にある軽荷重から見かけの接触面全体が降伏状態にある重荷重へ遷移する点を測定するために十分な送り機構と測定法について評価を行った.当初,ピエゾステージによりnmオーダで微小送りさせる方針であったが,静的に接触させたときに発生する突起変形と,微小送りさせたことによる突起変形の分離を行うことが当該期間内にできなかったため,モータによって400μmすべらせたのち,凝着観察することとした.試験において,垂直力と接線力を同時に測定し,観察結果と計算結果を比較した.また,摩耗形態の遷移条件におよぼす面圧,せん断応力,材料のヤング率,硬さといった力学的な特性,表面粗さや形状といった幾何学的な状態,表面のせん断強さの影響について,調べた.なお,ナノ送り機構を用いた接触点の変形の直接観察については,測定まで至らなかったため,今後引き続いて行う予定である.本研究はBurwellとStrangの遷移モデルを直接観察により検証しようするものである。すなわち、ランダムに分布した表面粗さを持つ表面が(滑らずに)せん断応力をうけて接触していると単純化し、荷重(垂直、せん断)を変化させていくに伴って、粗さ突起の真実接触点の変形と見かけの接触点の変形を測定することによって、軽荷重状態から重荷重状態の遷移条件を定量的に求め、マイルド摩耗からシビアー摩耗への遷移という摩耗の重要な現象定量的に扱う理論の基礎となることを意図している。

本年度は、まず、BurwellとStrangの概念に基づき、ChanとEtsionらの粗さ面弾塑性接触理論とJohnsonの剛体球による弾塑性平面押し込みモデルを組み合わせた臨界圧力の推定を行った。更に相対すべりによる影響についても検討した。次に昨年度に準備した送り機構を用いて、直行する二円筒試験片のすべり摩擦試験を行った。すべり試験において、せん断応力をうける様々な条件下で摩擦接触部を微小送りをさせながらせん断変形させて、粗さ突起レベルの塑性流動の発生を移着量によって推定した。さらに接線力の測定も行い、真実接触点のみが降伏状態にある軽荷重から見かけの接触面全体が降伏状態にある重荷重への遷移点とを比較した。また、摩耗形態の遷移条件におよぼす面圧、せん断応力、材料のヤング率、硬さといった力学的な特性、表面粗さや形状といった幾何学的な状態、表面のせん断強さの影響について、理論および実験から定量化を求めた。なお、ナノ送り機構を用いた接触点の変形の直接観察については、測定まで至らなかったため、今後引き続いて行う予定でがある。
一時的人工抗血栓性から永久的天然抗血栓性へと移行させる人工血管壁の細胞挙動

我々は人工血管の血栓付着阻止のためには内皮細胞による被覆が最良であると考えている。しかし内皮細胞による被覆にはそれなりの時間が必要である。そこで、我々はコラーゲンが細胞侵入に最良であること、コラーゲンは血栓形成促進作用のあること、等から、コラーゲンにヘパリンを固定化し、その血栓性を抑制することに成功した。この様なことから、へパリンを固定化したコラーゲン上での細胞挙動の観察がこの型の人工血管を設計する上で重要な情報であることが明らかとなった。この課題を解決するため、細胞の挙動をコントロールするbFGFやVEGF等の吸着を解明するため、コラーゲンにヘパリンを混ぜ込み、これを熱及びガンマー線にて架橋した。また更に、ヘパリンに似た構造を持つヘパラン硫酸やコンドロイチン硫酸、デルマタン硫酸、ヒアルロン酸などをコラーゲンに含有させて加熱により固定し、これらへのbFGFの吸着量をラジオアイソトープでラベルして計測した。その結果予期した通りに増加することが判明した。つぎにコラーゲン自体にこの様な性質を賦与する方法として、コラーゲンにカルボキシル基を導入するため、無水マレイン酸を用いてサクシニール化を行った。そうしてbFGFの吸着量を検討した結果、この処置によっても増量することが判明した。この様にして作成したコラーゲンは血栓の付着が少ないことも明らかにした。これは血小板が負荷電を持つことと、これらの処理によってコラーゲンが負荷電を持つことから、反発しあって、血小板が付着しにくい状況を作っていると考えられた。この様にして人工血管を作成し、動物へ植え込んだところ、内皮細胞、平滑筋細胞、線維芽細胞は互いに抑制し合うことなく人工血管壁内に侵入する事が判明した。我々はヘパリンを失活させることなく130°C、20時間の加熱によりコラーゲン繊維に固定化する技術を開発した。一般にヘパリンは生物活性物質であるため熱に対しては注意深く取り扱い、冷蔵庫保存を行う。しかし我々は完全な乾燥状態におけるヘパリンの耐熱性を明らかにし、これを人工血管設計に導入した。この技術とは別に我々は骨髄組織を人工血管壁に自家移植する技術を得た。すなわち骨髄には活発な分裂能力、分化能力のある細胞が多く存在し、これらは場に応じて種々の細胞へと分化しつつ独自に器官を作る性質をもつ。また状況によっては幹細胞を次々と作って造血活動を維持する。そしてこれらの活動期間中維持して細胞活動、器官形成に必要なサイトカインを産生することが明らかとなった。この度の研究では両技術の有機的結合を行い両者の特徴を時間をかえて発揮させる工夫を行った。詳細に言うと骨髄細胞移植による新生内膜形成には少なくとも1ヶ月の期間が必要であるが小口径人工血管ではこの間に閉塞を来すおそれがる。この間をこの度の研究ではヘパリンの固定、徐放出により乗り切る工夫を行った。すなわち最初の段階で人工血管にコラーゲンを網目状に吸着させておき、これにヘパリンを高熱をかけて固定化する。このような構造の網目に骨髄を自家移植するものである。in vitroの研究結果ではヘパリンの抗凝固効果が発揮された。in vivoの結果では人工血管として植え込みを行ったところ血栓の付着をおさえることができた。観察期間がまだ短いため骨髄細胞による内膜形成効果の確認には到っていないが、今日の状況では予期した結果を得つつある。

そこで、我々はコラーゲンが細胞侵入に最良であること、コラーゲンは血栓形成促進作用のあること、等から、コラーゲンにヘパリンを固定化し、その血栓性を抑制することに成功した。この様なことから、ヘパリンを固定化したコラーゲン上での細胞挙動の観察がこの型の人工血管を設計する上で重要な情報であることが明らかとなった。この課題を解決するため、細胞の挙動をコントロールするbFGFやVEGF等の吸着を解明するため、コラーゲンにへパリンを混ぜ込み、これを熱及びガンマー線にて架橋した。また更に、ヘパリンに似た構造を持つヘパラン硫酸やコンドロイチン硫酸、デルマタン硫酸、ヒアルロン酸などをコラーゲンに含有させて加熱により固定し、これらへのbFGFの吸着量をラジオアイソト-ブでラベルして計測した。その結果予期した通りに増加することが判明した。つぎにコラーゲン自体にこの様な性質を賦与する方法として、コラーゲンにカルボキシル基を導入するため、無水マレイン酸を用いてサクシニール化を行った。そうしてbFGFの吸着量を検討した結果、この処置によっても増量することが判明した。この様にして作成したコラーゲンは血栓の付着が少ないことも明らかにした。これは血小板が負荷電を持つことと、これらの処理によってコラーゲンが負荷電を持つことから、反発しあって、血小板が付着しにくい状況を作っていると考えられた。この様にして人工血管を作成し、動物へ植え込んだところ、内皮細胞、平滑筋細胞、線維芽細胞は互いに抑制し合うことなく人工血管壁内に侵入する事が判明した。
浮遊型光トラップを用いた高分子1本鎖の力学測定

溶液中の高分子1本鎖の力学物性を実験的に明らかにするための測定装置を作製し、高分子レオロジーの分野において空白域であった分子レベルの実験的知見を得ることを目的とし、高分子鎖の微小な弾性力を高感度に測定するため、微小なバネ定数を実現することができる光トラップ方式を採用した。高分子にとって良い溶媒である有機溶媒において測定するために、従来型の光トラップに加えて浮遊型の光トラップの可能性について検討した。光トラップを使って1本の高分子鎖を捕捉した状態でガラス微粒子と基板の適当な配置を決める問題に取り組んだ。光トラップするレーザー光の強度、溶媒の屈折率および比重、ガラス微粒子の屈折率やサイズを含めて検討を重ねた結果、ある程度の溶媒の選択肢が与えられる条件でも従来型の光トラップを基本に最適条件を決定する方が、浮-遊型トラップよりも微小球の変位の測定を安定して行えることがわかった。また、試料の作製は、予備実験の結果よりガラス微粒子への反応時間によって高分子鎖の数を規制する方法をガラス微小球に適用した。以上成果を踏まえて、高分子鎖の力学測定を行った。作製した装置における光トラップの力学測定装置としてのバネ定数は分子量十万程度のやわらかい高分子鎖に対して計算で得られるバネ定数に比べて十分に小さく、1本鎖の微小なバネ定数を決定する能力があることが証明できた。実際には重量平均分子量が約14万のポリスチレン鎖を用いて測定した。力学的な平衡点の近傍において得られたポリスチレン鎖のバネ定数は、ポリスチレン鎖を自由連結鎖であると近似したときに予想されるバネ定数と良い一致を示した。市販の倒立顕微鏡の光学素子を利用し光トラップを使った力学測定装置の構築を行った。設備備品として連続発振のYAGレーザーを購入しその第二高調波(波長532nm)を光源として用いた。浮遊型の光トラップを構築するにあたってまずすでに報告がある従来型の光トラップ装置を作製した。ビームエクスパンダーで拡張したレーザー光を高開口数の顕微鏡の対物レンズで集光し、対物レンズの焦点近傍に直径10マイクロメートルのガラス微粒子を保持することに成功した。浮遊型の光トラップに転換することを想定し、用いる対物レンズの開口数や作動距離、微小球と周囲の媒体の屈折率という条件を様々に変えてトラップの成否に関する知見を得た。また水中での光トラップの強さを微粒子が媒体から受ける粘性抵抗から評価したところレーザー光の強度によって10^<-4>10^<-3>N/mと期待された大きさであることがわかり、光トラップはAFMを用いた場合に比べて23桁小さいバネ定数ではるかに微小な力を感知できることが分かった。高分子鎖の測定の際にガラス微粒子と対をなす基板側の設置方法は予想以上に難しいことが判明し、どのような幾何学的条件で基板を挿入するのがよいのか現在も方法を模索中である。基板を通して試料に精緻な変形を加えるピエゾステージの制御のためのプログラムの構築も行った。試料の作製は、ガラス微粒子の代わりに石英基板を用いた予備実験の結果より、当初予定していた基板とガラス微粒子間で高分子鎖を受け渡しする方法よりもガラス微粒子への反応時間によって高分子鎖の数を規制する方法が有利ではないかとの結論に至った。現在、微小球の場合もそのような選択が正しいかどうか検証を続けている。

光トラップするレーザー光の強度、溶媒の屈折率および比重、ガラス微粒子の屈折率やサイズを含めて検討を重ねた結果、ある程度の溶媒の選択肢が与えられる条件でも従来型の光トラップを基本に最適条件を決定する方が、浮遊型トラップよりも微小球の変位の測定を安定して行えることがわかった。また、試料の作製は、予備実験の結果よりガラス微粒子への反応時間によって高分子鎖の数を規制する方法をガラス微小球に適用した。以上成果を踏まえて、高分子鎖の力学測定を行った。作製した装置における光トラップの力学測定装置としてのバネ定数は分子量十万程度のやわらかい高分子鎖に対して計算で得られるバネ定数に比べて十分に小さく、1本鎖の微小なバネ定数を決定する能力があることが証明できた。実際には重量平均分子量が約14万のポリスチレン鎖を用いて測定した。力学的な平衡点の近傍において得られたポリスチレン鎖のバネ定数は、ポリスチレン鎖を自由連結鎖であると近似したときに予想されるバネ定数と良い一致を示した。
尿細管由来蛋白を指標とした慢性腎臓病の予後予測と線維化進展機序の解明

トレフォイルファクター(TFF)は消化管粘膜上皮を含む各種上皮細胞から産生される蛋白であり、mucinとともに粘膜の恒常性維持、傷害修復過程に重要な役割を果たす。TFF1、2、3に分類され、それぞれ発現部位や生理作用が異なっている。なかでもTFF3は腎尿細管に発現する。我々の腎生検組織の検討では、TFF3がヒト腎尿細管上皮細胞に発現していること、またその発現量の増加が、尿中TFF3濃度の増加や尿細管間質の線維化と強く関連することが示唆された。本研究では「TFF3が腎尿細管上皮細胞の保護因子として働き、その発現上昇が予後予測のマーカーとなる」仮説を立てて検証を行う。本研究の目的は、TFF3の発現調節機構を明らかにし、TFF3が慢性腎臓病の進行抑制の新規治療戦略となりうること、また尿中TFF3の腎予後予測因子としての意義を明らかにすることである。当該年度は、ヒト腎生検組織の微量検体からRNA解析を行い、TFF3 mRNA発現量と尿中TFF3濃度との相関をみた。日本人に最も多い腎炎であるIgA腎症患者12症例において、TFF3 mRNA発現量と尿中TFF3濃度に有意な相関があることが明らかとなった。この患者群においても、尿中TFF3の上昇は尿細管間質障害マーカーの上昇と有意な相関があり、また組織の線維化スコアと有意な関係がみられた。またヒト腎組織の連続切片の免疫染色において、TFF3の発現部位がUMODの発現部位とオーバーラップしていることが分かった。これらの結果から、IgA腎症において、TFF3は尿細管上皮細胞とくにUMOD発現部位と同部位に発現しており、その発現量と尿中への分泌量は、IgA腎症の間質線維化の進展に強く関係していることが示唆された。そしてこの研究成果を論文発表した。培養尿細管上皮細胞(HK細胞、mProx細胞)を用いたTFF3発現調節機構の検討において、TFF3発現刺激因子であると予測した因子;慢性腎臓病に関連があるとされる線維化(TGF-β、AngII)、虚血・低酸素、炎症(IL-6、iNOS)、高糖濃度(グルコース、フルクトース)、等で尿細管上皮細胞を刺激したが、予想に反しTFF3の発現増加はみられなかった。平成31年度は、慢性腎臓病(CKD)進展予測因子としての尿中TFF3増加の意義を検討する。外来患者を対象とし、尿中TFF3測定開始時点から、2年後までの腎不全進行状況を追跡する。腎機能の低下速度の評価に加え、血清Crの1.5倍化、またはeGFRの30%低下や、透析・移植導入のアウトカム到達率をみる。測定開始時点と各フォローアップ時点では、本研究の標的バイオマーカーである尿中TFF3に加え、他の尿中因子も同時に測定し、経時的動向を比較検討する。TFF3に対する特異抗体を用いたELISA系は開発終了しており、尿中物質は、多項目同時測定可能であるマルチプレックスアッセイシステム(Bio-Plex)を利用する。

培養尿細管上皮細胞(HK細胞、mProx細胞)を用いたTFF3発現調節機構の検討において、TFF3発現刺激因子であると予測した因子;慢性腎臓病に関連があるとされる線維化(TGF-β、AngII)、虚血・低酸素、炎症(IL-6、iNOS)、高糖濃度(グルコース、フルクトース)、等で尿細管上皮細胞を刺激したが、予想に反しTFF3の発現増加はみられなかった。平成31年度は、慢性腎臓病(CKD)進展予測因子としての尿中TFF3増加の意義を検討する。外来患者を対象とし、尿中TFF3測定開始時点から、2年後までの腎不全進行状況を追跡する。腎機能の低下速度の評価に加え、血清Crの1.5倍化、またはeGFRの30%低下や、透析・移植導入のアウトカム到達率をみる。測定開始時点と各フォローアップ時点では、本研究の標的バイオマーカーである尿中TFF3に加え、他の尿中因子も同時に測定し、経時的動向を比較検討する。TFF3に対する特異抗体を用いたELISA系は開発終了しており、尿中物質は、多項目同時測定可能であるマルチプレックスアッセイシステム(Bio-Plex)を利用する。H30年度に計画していた培養細胞を用いた実験は予想に反した結果となり終了したため次年度への繰越金が発生した。これをH31年度の新規尿中因子測定の研究費用にあてる。
作用素論に基づく連続時間系・サンプル値系の制御性能解析に関する新展開と周辺研究

サンプル値制御系を中心として,連続時間有限次元線形時不変系ないしむだ時間系も対象として,作用素論的な取り扱いを通してさまざまな成果を得た.具体的には,L∞誘導ノルム解析の問題について,入力ならびに核関数の近似をそれぞれ高速リフティングと関連付ける形で区分的な0次または1次関数などを用いて行い,有限次元行列に基づく計算法を与えた.その際の近似誤差の収束オーダーを明らかにする一方,有限次元線形時不変系の場合に特化した状況でのより精緻な結果も導いた.作用素に関連した重要な不等式の導出を通してサンプル値系のL∞誘導ノルム最小化設計の方法も明らかにし,むだ時間系の安定解析においても成果を得た.本研究では,サンプル値制御系の解析・設計に関する研究においてこれまでに発展させてきた作用素論的手法,とくに高速リフティング手法に基づくアプローチについて,これまで主として扱ってきたシステムならびに信号に関するクラスをそれぞれ拡張し,これまでの研究においては扱うことの難しかった制御性能解析問題をカバーする新展開に取り組み,性能評価のための有用かつ効率的な方法を確立することを目標としている.平成28年度の取り組みでは,振幅の瞬時的最大値を考えることに相当する関数空間L∞での扱いを要する課題に取り組み,まず,連続時間系において入出力ともにこの関数空間をとった場合のシステムの最悪ゲインの解析に関して,従来の結果を拡張する成果を得た.同種の問題は,より一般的なシステムであるサンプル値系についてもすでに検討しており,入力近似ならびに核関数近似のもとで成果を得ているが,対象を連続時間系に限定した特殊ケースでは,サンプル値系の場合よりも高次の関数を用いた高速リフティング手法のもとでの近似が可能となる.そのような高次近似が,従来手法である0次および1次関数を用いた高速リフティングのもとでの区分的近似より,精度ならびに計算時間の両面からより効果的であることが確認できた.このような解析は,外乱の瞬時値に上限が存在するという現実的な状況下で,制御系の平衡点からのずれの瞬時的な最大値を特定の値より小さく留めなければ,接触や衝突という大きな問題が生じるような制御系を対象として,制御性能を詳細に検討する上で極めて有意義な成果といえる.その他,次年度以降を見据えた研究の基礎部分についても順調な進捗を得た.研究実績の概要として述べた通り,連続時間系に対するL∞誘導ノルム解析に関しては,より一般的なサンプル値系を対象としたこれまでの議論を一旦離れ,連続時間系に特化した議論を発展させることで,従来結果の拡張に至っており,これは予定通りの十分な成果であるといえる.ただし,これは有限次元の連続時間系のみを対象とするものであり,むだ時間を含むような無限次元の連続時間系については考慮していない.そのような連続時間系について,概要部では触れていないが,安定解析に関する極めて基礎的な重要な結果を別途得ている.これは,上記の問題に関連した関数空間であるL∞のみならず,瞬間振幅というよりもエネルギーに上限値が存在するといった状況の扱いにおいて重要な関数空間であるL2を含めて,異なる4種類の関数空間を比較する形で並行的に扱いつつ論じたものであり,むだ時間を含む制御系の安定性が,関数空間の違いのもとで互いにどのような関係にあるかを明らかにしたものである.より具体的には,安定性の概念が,基本的に関数空間の違いにはよらないことを数学的に明確に明らかにしたものであり,むだ時間制御系のもつ本質的性質を明らかにする上でも,本研究課題がまさしく目指すものである,作用素論的手法に基づく議論展開が強力であることを指し示すものに他ならない.このような意義深い成果が得られていることも,ここまでの進捗状況が十分であることを明らかに示すものであるといえる.加えて,次年度以降に展開する予定である問題として,関数空間L2から関数空間L∞でみた誘導ノルムないしはハンケルノルムに関する問題をサンプル値系において論じる上で,基礎となる成果を挙げつつあり,総合的に見て順調な進捗であるといえる.本研究では,サンプル値制御系の研究においてこれまでに発展させてきた作用素論的手法について,扱うシステム,信号ならびに問題に関するクラスをこれまで以上に拡張し,従来扱うことの難しかった制御性能解析問題をカバーする新展開に取り組み,さらには制御器設計手法を確立することを目標としている.平成28年度の取り組みでは,振幅の瞬時的最大値を考えることに相当する関数空間L∞での扱いを入出力ともに要する課題に取り組み,とくにサンプル値系を対象とした場合の最適制御器の設計法について,サンプリング区間での信号を区分的1次関数で近似する取り扱いに基づく手法を与えた.本成果においては,これまでの研究でも中心的な道具立てとして利用してきた高速リフティングのもと,従来研究が用いてきた区分的定数関数ではなく区分的1次関数を利用することを可能としている.厳密な最適制御器の設計は極めて難しく,近似的な最適制御器の列が厳密に最適な制御器に収束することを保証する形の設計法の確立が重要である.本成果では,この収束が実用的な意味において従来のものよりも速いものとなるような新規な手法を与えることに成功している.このような設計は,外乱の瞬時値に上限が存在するという現実的な状況下で,制御系の平衡点からのずれの瞬時的な最大値を特定の値より小さく留めなければ,接触や衝突という大きな問題が生じるような制御系に関して極めて有意義な成果といえる.一方,上記の接触や衝突に関する問題は,入力がL∞空間ではなくL2空間に属すような制御系においても同じく重要であり,そのような問題についても研究を行った.

このような制御問題に関してサンプル値系の通常のH2制御との関係を詳細に明らかにした後,最適制御器の設計問題が近似的な意味では線形行列不等式の求解を通して行えることも明らかにした.研究実績の概要として述べた通り,サンプル値系におけるL∞誘導ノルムに関する最適な制御器設計に関しては,従来手法を上回る能力を有する新規な手法を確立するに至っている.これは予定通りの十分な成果であるといえる.ただし,関連する性能解析問題においては区分的1次関数による近似を入力信号および核関数のいずれにおいても適用可能であることがすでに示されているのに対して,本設計手法においては入力信号の近似のみを扱っている.解析においては核関数を近似する手法の方がより有効であることが示唆されていることから,制御器設計においても核関数近似の適用の検討が重要と考えられる.この課題については現在取り組んでいるところである.一方,外乱入力が属する空間を上記問題のようにL∞空間ではなくL2空間とした場合の関連研究については,アプローチにかなり異なる側面も生じるものの,やはり基本的な考え方である高速リフティングが有効に利用できることが明らかにされている.サンプル値系に関する従来のH2制御問題との関係も詳細に明らかにされており,やはり予定通りの成果が十分に得られているといえる.この問題に関する最適制御器設計は,離散化を通して離散時間系に対する制御器設計の問題に近似的に帰着される.ただし,後者の問題を効率よく解く方法は知られていなかった.本研究では,作用素論的アプローチという観点からやや逸れるものの,このアプローチが最終的に目指すところという観点からは避けることのできないこの離散時間系に対する問題に対しても取り組み,数値的求解が容易なものとして知られる線形行列不等式に基づく解法も明らかにしている.これも本研究全体の完成度を高める上で重要なものであり,この点に関しても十分な進捗であるといえる.さらには,サンプル値系などのハンケルノルムの研究についても着実な成果が得られつつある.線形時不変な連続時間一般化プラントと線形時不変な離散時間制御器からなるサンプル値系のH2性能について,インパルス応答の評価,ならびに,L2からL∞への誘導ノルムにより定義される一般化H2ノルムの観点から包括的な研究を行った.具体的には,インパルス応答を通して導入されている既知の2種類のH2ノルムの中間的立場をとることにより定義される新たなH2ノルムを導入し,合計3種類となるH2ノルムについて,リフティングに基づくサンプル値系の作用素表現を介した議論により,それらを統一的に扱う上でかぎを握る形となる行列関数を導いた.一方,L2からL∞への誘導ノルムを通して定義されるさらに異なる2つの一般化H2ノルムについて,両者を統一的に扱う際のかぎとなるもうひとつの行列関数を導いた.さらにこれら2つの行列関数の間の密接な関係を通して,合計5種類のH2ノルムの間の理論的関係について可能な限り明らかにすると同時に,それらの数値計算法を与えた.一方で,上記成果においては,一般化H2ノルムについては数値計算により厳密な値を求めることが実際には難しいものとなっているという側面が残るものとなっている.
下水汚泥及び下水汚泥焼却灰からのヒ素の除去機構の解明と除去手法の開発

下水汚泥からのヒ素の溶出に関しては、汚泥中のヒ素は汚泥のpHを低下あるいは上昇させると溶出するが、アルカリ側の方が溶出量が多く、pH9でほぼ80%以上、pH11では95%以上、24時間で溶出することを示した。アルカリ側では、ヒ素の溶出量と鉄、アルミニウム及び有機物の溶出量との相関が高く、汚泥中でこれらの物質と共存しているヒ素が溶出すること、溶出したヒ素のHPLC-ICP-MSによる形態分析結果より、汚泥から溶出するヒ素の形態は低pHでは3価のヒ素が、アルカリ側では5価のヒ素が主であり、有機態のヒ素の溶出は僅かであることが分かった。さらに、溶出液中のヒ素の形態は平衡状態でのpHと酸化還元電位に依存していることを示し、溶出液中では3価のヒ素の酸化は比較的容易に起こるが、5価のヒ素の還元は生じにくく、溶出液中からヒ素を水酸化鉄あるいは水酸化アルミニウムと共沈・除去するには有利であることが分かった。また、酸性側では第2鉄あるいは鉄酸化細菌を添加するとヒ素の溶出量は単にpHを低下させた場合より有効であることを示した。これは第2鉄あるいは鉄酸化細菌が汚泥中に存在する硫化物態のヒ素化合物中の硫黄を酸化し、その結果としてヒ素が溶出するためと考えられた。下水汚泥焼却灰からのヒ素の溶出に関しては、下水処理場内に存在したりあるいは生成する不要物を利用した手法の開発を試みた。まず、下水汚泥中には硫黄酸化細菌が存在することを確認した。焼却灰(固形物濃度2%)に下水汚泥から分離・培養した硫黄酸化細菌を添加し、その基質として消火ガス中の硫化水素の脱硫過程で生成する廃棄物(10g・wet/L)中の硫黄を、無機栄養塩類として塩素消毒前の下水処理水を利用して、焼却灰のpHを低下させてヒ素を溶出する手法を回分実験により検討した。その結果、30日間でpHは2以下に低下し、ヒ素は80%以上溶出できることが分かった。さらに、この手法の可能性を半連続実験により検討した。その結果、焼却灰濃度20gD.S./L、廃棄物濃度20gW.T./Lで滞留時間を10日以上にすれば、pHは1程度に維持でき、ヒ素の溶出率は80%以上になり、焼却灰から連続的にヒ素を除去できることを示した。下水汚泥からのヒ素の溶出に関しては、汚泥中のヒ素は汚泥のpHを低下あるいは上昇させると溶出するが、アルカリ側の方が溶出量が多く、pH9でほぼ80%以上、pH11では95%以上24時間で溶出可能であることを示した。アルカリ側では、ヒ素の溶出量と鉄、アルミニウム及び有機物の溶出量との相関が高く、汚泥中でこれらの物質と共存しているヒ素が溶出すること、溶出したヒ素のHPLC-ICP-

MSによる形態分析結果より汚泥から溶出するヒ素の形態は5価のヒ素が主であり、3価及び有機態のヒ素の溶出は僅かであるを示した。また、酸性側では第2鉄あるいは鉄酸化細菌を添加するとヒ素の溶出量は単にpHを低下させた場合より有効であることを示した。これは第2鉄あるいは鉄酸化細菌が汚泥中に存在する硫化物態のヒ素化合物中の硫黄を酸化し、その結果としてヒ素が溶出するためと考えられる。下水汚泥焼却灰からのヒ素の溶出に関しては、下水処理場内に存在したりあるいは生成する不要物を利用した手法の開発を試みた。まず、下水汚泥中には硫黄酸化細菌が存在することを確認した。焼却灰(固形物濃度2%)に下水汚泥から分離・培養した硫黄酸化細菌を添加し、その基質として消火ガス中の硫化水素の脱硫過程で生成する廃棄物(10g・wet/L)中の硫黄を、無機栄養塩類として塩素消毒前の下水処理水を利用して、焼却灰のpHを低下させてヒ素を溶出する手法を回分実験により検討した。その結果、30日間でpHは2以下に低下し、ヒ素は80%以上溶出できることが分かり、ヒ素の除去装置の開発の目処がついた。下水汚泥からのヒ素の溶出に関しては、汚泥中のヒ素は汚泥のpHを低下あるいは上昇させると溶出するが、アルカリ側の方が溶出量が多く、pH9でほぼ80%以上、pH11では95%以上、24時間で溶出することを示した。アルカリ側では、ヒ素の溶出量と鉄、アルミニウム及び有機物の溶出量との相関が高く、汚泥中でこれらの物質と共存しているヒ素が溶出すること、溶出したヒ素のHPLC-ICP-MSによる形態分析結果より、汚泥から溶出するヒ素の形態は低pHでは3価のヒ素が、アルカリ側では5価のヒ素が主であり、有機態のヒ素の溶出は僅かであることが分かった。さらに、溶出液中のヒ素の形態は平衡状態でのpHと酸化還元電位に依存していることを示し、溶出液中では3価のヒ素の酸化は比較的容易に起こるが、5価のヒ素の還元は生じにくく、溶出液中からヒ素を水酸化鉄あるいは水酸化アルミニウムと共沈・除去するには有利であることが分かった。これは第2鉄あるいは鉄酸化細菌が汚泥中に存在する硫化物態のヒ素化合物中の硫黄を酸化し、その結果としてヒ素が溶出するためと考えられた。その結果、30日間でpHは2以下に低下し、ヒ素は80%以上溶出できることが分かった。さらに、この手法の可能性を半連続実験により検討した。その結果、焼却灰濃度20gD.S./L、廃棄物濃度20gW.T./Lで滞留時間を10日以上にすれば、pHは1程度に維持でき、ヒ素の溶出率は80%以上になり、焼却灰から連続的にヒ素を除去できることを示した。