hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超音波反射波による無侵襲体内深部温度計測法の開発

生体内深部温の無侵襲計測法は,癌の温熱療法をはじめ医療の様々な分野でその実現が強く望まれている.本研究は,超音波反射波を用いて無侵襲でかつ適切な空間分解能をもった体内深部温度計測法の開発について研究した.この測定法の原理は,生体組織の減衰定数の周波数微係数βが,温度依存性を持つことを利用し,反射波のパワスペクトルから生体内部のβの分布を求めることで温度分布を測定するものである.従って,このためには(1)適切な空間分解能と測定精度を持ったβの推定法の開発と, (2)組織のβの温度依存性についての基礎データを得ることが必要である.βの測定については,その精度向上のために次のようなことを行った.まず,反射特性によるスペクトルの歪を少なくするため,生体からの反射波のうち組織境界面からの大きな反射波成分を除去し,残った不規則な反射波成分からスペクトルを求めた.次にスペクトルの統計的な変動分を低減するため,空間的な平均か操作を行った.さらにな離散的な測定点での値から滑らかな温度分布を求めるため二次元的な補間を行った.また,βの温度依存性については,肝臓や筋組織など様々な組織について,測定し基礎データを得た.その結果,第一近似ではβの温度係数は定数と見なしてよいことが示された.また,詳細な温度特性については組織に依ってもかなり異なることが明らかにされた.また豚による動物実験を行い,血流の影響や摘出後の時間変化などについても検討した.これらの結果により, 2X2cmの空間分解能で異常発熱部の検出などが可能になることが示された.以上より,実用化までは測定精度の点で改善すべき点が残されているが,無侵襲的温度測定法が皆無に近い現状では,本研究の成果は一つの可能性を示した点で意義が大きいと言える.生体内深部温の無侵襲計測法は,癌の温熱療法をはじめ医療の様々な分野でその実現が強く望まれている.本研究は,超音波反射波を用いて無侵襲でかつ適切な空間分解能をもった体内深部温度計測法の開発について研究した.この測定法の原理は,生体組織の減衰定数の周波数微係数βが,温度依存性を持つことを利用し,反射波のパワスペクトルから生体内部のβの分布を求めることで温度分布を測定するものである.従って,このためには(1)適切な空間分解能と測定精度を持ったβの推定法の開発と, (2)組織のβの温度依存性についての基礎データを得ることが必要である.βの測定については,その精度向上のために次のようなことを行った.まず,反射特性によるスペクトルの歪を少なくするため,生体からの反射波のうち組織境界面からの大きな反射波成分を除去し,残った不規則な反射波成分からスペクトルを求めた.次にスペクトルの統計的な変動分を低減するため,空間的な平均か操作を行った.さらにな離散的な測定点での値から滑らかな温度分布を求めるため二次元的な補間を行った.また,βの温度依存性については,肝臓や筋組織など様々な組織について,測定し基礎データを得た.その結果,第一近似ではβの温度係数は定数と見なしてよいことが示された.また,詳細な温度特性については組織に依ってもかなり異なることが明らかにされた.また豚による動物実験を行い,血流の影響や摘出後の時間変化などについても検討した.これらの結果により, 2X2cmの空間分解能で異常発熱部の検出などが可能になることが示された.以上より,実用化までは測定精度の点で改善すべき点が残されているが,無侵襲的温度測定法が皆無に近い現状では,本研究の成果は一つの可能性を示した点で意義が大きいと言える.本研究の目的は、超音波反射波を用いて、無侵襲でかつ適切な空間分解能を持つ体内深部温度計測法を開発することである。超音波伝搬における組織減衰定数の周波数微係数βが、温度依存性を持つことに着目し、βの分布を反射波のパワスペクトルから求めることで、体内深部温度分布を測定する。このためには、適切な空間分解能と測定精度を持ったβの推定法の開発と、組織のβの温度依存性についての基礎データを得ることが必要である。まず、組織境界面からの大きな反射波成分はスペクトルの歪を増大させるため、βの測定には微細で不規則な反射波成分が適している。このため、反射波からこの二成分を分離するフィルタを設計し、これによりβの推定精度が向上することを確かめた。次に、適切な空間分解能を保ちながら温度の測定精度を高めるため、パワスペクトルの変動分の低減を目的とした効果的な空間平均化法や、測定点での値から滑らかな温度分布を得るための補間法について検討した。更に、βの温度依存性を様々な組織標本に対して計測し、基礎データの蓄積を行った。これにより、同じ組織でも摘出してからの時間や保存状態によりβの温度依存性が大きく変化することが明らかになり、より生体に近い状態で計測を行うには、これらの点についての考慮も必要であるとの知見を得た。同時にβの温度依存性について、粘性係数の変化など生体物性に基づく理論的検討も行った。以上により、今後の研究を進めていく上での初年度の目標は、ほぼ達成されたと言える。
元朝軍事制度の研究

元代の軍制研究のうち地方の軍事体制の解明は最も遅れた分野である。元は1276年1月南宋の首都臨安の陥落とそれに続く、元軍の作戦で南宋政権を壊滅させ、1285年元朝は中国全土の支配の体制の根幹として「三十七翼の体制」を施いた。本研究者は、本年度、この軍事体制についての考察を行った。「元史」や元代の政典などの関連資料を国内各地の研究機関などにより収集整理し、カード化し、一部は大阪大学の電算機を使用し、データ・ファイル化した。三十七翼軍団は河北の首都大都を防衛することを主眼として設立されており、そのほとんどが河南一帯に集中して展開されており、江浙、江西、湖広の3行省には殆ど配備されていない。元はこの三十七翼以外に四つの蒙古軍都万戸府をやはり旧南宋領との接壌地帯に配置しているが、三十七翼軍団は、主として、この主力軍団を外側へ取り巻く形で展開されており、黄河以北を楊子江以南からの攻撃から防衛することを意図したことが明白である。この軍団の兵員は、南宋平定作戦に参加した軍団に新たに南宋領の兵員を付加して編成された。従って、蒙古、色目、漢人を中心として南人を加えた混成軍であった。江南の主要拠点に配備された各翼軍団は、それぞれ河北の主要な路ごとに編成された軍団を単位として、数単位が一つに統合され、万戸府を構成していた。万戸隊の万戸、ダルガチや千戸の地位の殆どは、蒙古が占めた。各単位(各翼万戸府と同じく、これも河北の地名を冠した翼の名で呼ばれた)の兵員は、一定年限で本貫すなわちアウルックの人員と交代し、消耗の防止が図られていた。
長光路導波セル内の細胞強制配列による細胞微量成分の検出法の開発

低屈折率媒体で取り囲まれた高屈折率媒体中を光が自由に伝播する導波現象を用いて、光伝播媒体中の生体物質の高感度、高選択的検出法の開発を目指した。とくに近年Du Pont社から開発された低屈折率テフロンキャピラリー(Teflon AF2400等)は、屈折率が水よりも低く、このキャピラリーを用いることによって、様々な水溶液系内を光を導波することができる。本報告書では、はじめに低屈折率テフロン管を用いた導波セルを蛍光法に応用したときの基本特性を明らかにした。すなわち蛍光体水溶液を、低屈折率テフロンキャピラリーに導入したときの管壁からの蛍光強度を、確率論的手法で決定し、実測値と比較した。さらに河川水に溶存する植物細胞物質(フミン質)が、太陽光によって誘起するスーパーオキシドの寿命測定のための光照射セルについて導波セルを用いた。導波セルに太陽光シミュレーターを照射し、発生するスーパーオキシド陰イオンの寿命測定にフローインジェクション分析計を用いる方法を提案した。河川水などでは、スーパーオキシド陰イオンの寿命が、3秒から10秒であることを初めて実測する方法であることを示した。また微細藻類(クロレラ)に亜鉛、ニッケルなどの重金属を暴露させると、細胞分裂が阻害されることを見いだした。こうした分裂が阻止され巨大化した細胞群にいて、低屈折率テフロンキャピラリー内を流れるときの、テフロン管壁からの細胞蛍光(クロロフィルに基づくもの)の自己相関関数の取得、その細胞形状の自己相関関数への表れ方について、基礎的な研究データを示した。確かに変形細胞、正常細胞及びクロロフィル溶液では、自己相関関数に違いがあることが分かった。実験結果をフローサイトメトリーの結果と比較した。透明の低屈折率の媒体(クラッド)に取り囲まれた高屈折率媒体(コア)中を、光が全反射しながら強度損失なしに伝送する現象を、導波現象というが、光ファイバーなどに応用されている技術である。液体をコア導波路の場合、従来パイレックスガラス(n=1.474)等を材質にした場合、水(n=1.333)をコア溶媒として用いることはできなかった。しかし最近DuPont社から開発されたテフロンAF2400は水よりも屈折率が低く(n=1.29)また透明度も高いので、水溶液をコアとする導波路を形成することができる。水をコアとする導波路長光路セルは、水溶液の微少吸収、微少蛍光、微少リン光を測定することができる。実際海水の色、大気の微量成分の蛍光測定に応用されてきた。本年度は葉緑体を持つ植物プランクトンの蛍光検出に、このテフロンAF2400キャピラリーを長光路蛍光セルとして用いるための基礎的検討を行った。本研究では励起光の導入と溶液の導入を同時(一カ所)で行い、2巻の長光路セル(全長18.70cm)壁面からの蛍光を測定する系を採用した。まず光源にHe-Cdレーザーの325nmを用いて、様々な屈折率を持つ溶媒に、アントラセンカルボン酸を溶解した系について、450nmの蛍光を測定した。なお測定溶媒としては、水、エタノール(n=1.361)、1-ブタノール(n=1.399)、四塩化炭素(n=1.463)、トルエン(n=1.496)、クロロベンゼン(n=1.524)、o-キシレン(n=1.565)を用いたが、2巻テフロンセルからの蛍光強度は、屈折率の増大とともにむしろ減少傾向を示した。一方アルゴンレーザーの514.5nmを励起光としたところ(色素:ローダミン640)、2巻テフロンセルからの蛍光は、屈折率の増加とともに増加し、水とo-キシエレンでは6倍の差があった。

結局325nm励起では、溶媒の吸収のため、長光路セル内で励起光が減衰することが分かった。この測定方式について、蛍光強度と溶媒の吸収の数値解析も行った。近年DuPont社から開発されたテフロンAF2400は水よりも屈折率が低く(n=1.29)また透明度も高いので、水溶液をコアとする導波路を形成することができる。水をコアとする導波路長光路セルを、本年度は葉緑体を持つ植物プランクトンの蛍光検出に用いた。まずTeflon AF2400にレーザー光(325nm)と溶液もしくは細胞懸濁液を導入し、垂直方向からクロロフイル蛍光(680nm)を10cmの分光器を通じて採取するシステムで検討を行った。この結果、クロロフィルについて0.002μg/mLの検出限界から1μg/mLまで、蛍光強度とクロロフィル濃度に直線関係があることを見いだした。現在細胞懸濁液については、キャピラリー内径(100μm)が細すぎるためか、光源の導波がうまくいってないが、例えばクロレラを対象とした場合、1cmの導波セルで約5個の細胞が検出されることを確認した。現在本システムを非分散(分光器を使わない系)にすることを進めている。すなわち冷却型高感度光電子増倍管を直接テフロン導波セルに接続、光子計数するシステムを構築している。一方導波セルを用いる分光システムの利用については、腐植物質から誘導される太陽光誘起スーパーオキシド陰イオンの発生検出するシステムを、フローインジェクション分析によって行う方法を確立した。太陽光照射に導波セルを活用することは、本来の研究目的である細胞自体を直接対象とするものではないが、植物細胞から派生する微量腐植物質の挙動を解明するシステム自体は、細胞由来の微量物質の自然環境系における挙動解析を可能化するものとして、有望である。低屈折率テフロン管(テフロンAF2400)をキャピラリー導波路とする場への緑藻細胞の導入と、導波路キャピラリー管壁からの緑藻クロロフィル蛍光の解析を、本年は行った。すなわちHe-Cdレーザー光および緑藻細胞懸濁液をキャピラリーないにいれ、光子計数法による蛍光計測を行った。すでに昨年までに細胞5コの集団での蛍光が検出されることが分かっているが、この蛍光について、自己相関関数を取るシステムを構築した。光子計測計を改良し、緑藻細胞一コが十分検出できるシステムとした。自己相関関数は、ALV社製ALV-6000/EPPを用いて取得した。緑藻類のクロロフィルが十分計測できることを確認した上で、自己相関関数を取得する系に切り替える方式とした。クロロフィル溶液を標準とし、緑藻細胞は、金属無添加のもの及び白金10μモル添加による変形細胞について、自己相関関数を取った。すなわち白金の添加により細胞分裂が停止し、巨大化した細胞が生じることを見いだし、これを導波路キャピラリーに入れることとした。これらの試料について自己相関関数のわずかな変動は認めたものの、定量的な解析までは行うことができなかったが、フローサイトメトリーと同様な装置が簡単にできることが示された。なお導波路については光照射セルとする方法を採用した。すなわち導波型光照射セルを用いたスーパーオキシド陰イオンの天然水中での寿命測定に用いる測定系をフローインジェクション分析法に基づいて製作した。この系では、スーパーオキシド陰イオンは、数秒の寿命をもつことを観測した。
まちづくりにおける隣接地域間の相補的ネットワーク形成に関する実践的研究

本研究は隣接する地域が相補的関係を構築することが今後の地域づくりにとって重要であるという観点に立ち、岐阜県郡上市を研究のフィールドとして、山間部に産する間伐材の活用と中心市街地のまちづくりを結びつけることを試みた。具体的成果としては、林業関係者および、木材関係の職人、デザイナー、などを巻き込んだ多面的で柔軟なモノづくりのネットワークの構築。地域の文化的背景を織り込み、まちづくりプログラムと連動したプロダクトのデザインおよび展開手法の開発が挙げられる。今後、更に実践的検討を行う必要があるが、単なる製品開発に留まらない隣接地域で共有される生活文化に根ざしたモノづくりの可能性が示唆された。昨年度は、プロダクトのデザイン、製作、活用を通して、本プロジェクトの担い手を発掘すること,間伐材の機能や特性を生かしたプロダクトの在り方について検討することを狙いとして、複数のまちづくりプロジェクトと連携し、間伐材を活用したプロダクトのデザイン、製作、活用を行った。連携を行ったプロジェクト及び,製作したプロダクトは、郡上八幡クラフト展のために、「木造簡易テント」を製作、活用。愛宕公園活用実験において、「木造ウッドデッキ兼ベンチ」、「木製ハンモックスタンド」、「木製ブックスタンド」の製作、活用および前述の「木造テント」の活用。郡上八幡の町家を活用した郡上八幡水の学校においては、小学校の廃材と間伐材の組み合わせによる「テーブル」の製作、活用の3プロジェクト、4プロダクトである。これらのまちづくり活動の担い手に対する意識調査や、活動への参加者のプロダクトの利用実態を見ると、これまで利用されてこなかった屋外イベントの空間形成や、人々の過ごし方を多様化する装置という新たな活用の仕方、あるいはそれに対応した形態、デザインの導入が、間伐材の活用分野を広げる上で重要であることが分かった。同時に本年度開発した、ポータブルな間伐材プロダクトを展開する上では、木材の重さや組み立て性、更には大型のプロダクトについては管理の問題等が存在することが把握された。また、間伐材活用の仕組みづくりに関して、今回はプロダクト毎に異なるデザイン、木材業者、製作者が関わることで、複数の製作ルートを形成した。開発するプロダクトの性質によって、製作方法を選択できること,小規模な企業が間伐材活用を担う為には、様々な状況に対応できる柔軟なネットワークを形成する必要があることを考慮すると、間伐材の製作ルートの複数化は、間伐材活用の仕組みづくりの次のステップに向けて重要であると考えられる。昨年度は、平成23、24年度の取組の成果を踏まえ、以下の3点から研究実践を進めた。1)モノづくりの仕組みの確立:郡上市を中心に活動するデザイナー、木工職人、郡上ものづくりプロジェクト事務局などとともに「森ーまちデザインネットワーク郡上」(以下、森ーまち)を結成した。また、プロジェクトの各段階の状況に応じ、林業従事者、職人、民俗学者、企業など、これまでに蓄積したネットワークを含め、多様な主体を活用した。2)モデルプロジェクトとしてのプロダクトの開発:森ーまちにおけるプロダクトに関する議論を通して中心市街地において地域住民の地元産の木材に対する意識を高めるために、地域における新たな生活文化の創造と結びついたデザインの視点が生まれた。この観点に基づき、かつてはどこの家にもあった神棚を現代的に再解釈したココロダナのデザインを行った。3)まちづくりと連携したプロダクトの展開手法の開発:平成24年度に連携したまちづくり協議会、郡上市主導の愛宕公園整備計画と再度連携し、地域の伝統行事「山の講」を原型とするイベント「愛宕の森美術館」を実施し、を実施。更に月に一度、中心市街地に位置する店舗などにココロダナを設置し、設置場所に関連する様々なモノを祀る活動を開始した。また、これらの試みをココロダナにまつわる地域の新たな物語(生活文化)として広く発信するためにホームページを作成した。本研究で、これまでに形成してきたデザイン開発のコアチームとそれを取り巻く多様な主体による緩やかなネットワークという形態は、モノづくり、まちづくりを通して、隣接する地域間の相補的な関係を構築する一つの原型となりうると考えている。また、専門技能のノウハウや地域文化についての知見を蓄えた様々な主体と連動することによって、単なるモノづくりに留まらず、地域の生活文化と結びついた新たなモノづくりの可能性が示唆された。本研究は、郡上市八幡町におけるまちづくりの取り組みと郡上市で産する間伐材の活用を結びつけるという実践的な取り組みを通し、まちづくりにおいて隣接地域間が相互に補い合う関係の構築に向けて知見を得ようとするものである。平成23年度は、山林管理者、製材業者にヒアリングを行い、林業がおかれた状況、郡上市における間伐材の利用状況、及び間伐材の利用が広がらない要因について把握した上で、まちづくり関係者、行政関係者と協議を重ね、地域における間伐材プロダクト生産ー活用の仕組みづくりについて検討を行った。調査の結果、把握した郡上市における間伐材に関わる状況は以下の通りである。

間伐材は大量に生じているが、間伐材の利用が進まない理由としては山から搬出するためのコスト、及び乾燥、製材のプロセスにかかるコストによって、製品化しても利益が生まれないことが要因としてある。ただし、間伐材自体の価格は大きなものではない。また、乾燥・製材に関しても、間伐材は汎用材と比べて品質の差異が著しく、乾燥のコントロール、製材について一定のコストが必要となる。こうした間伐材活用に関する諸状況の把握は、山とまちを繋ぐ間伐材活用システムのモデルを検討する為の知見として重要であった。具体的には、デザイナーや加工者、販売者等が直接間伐材の搬出、乾燥、製材に直接、関わる等の方法で間伐材プロダクトの生産過程全体を効率化する事によってある程度生産コストを下げる事が重要であると考えられる。次にまちづくり関係者、行政関係者との協議を通し、山とまちを繋ぐ間伐材デザインー活用システムのプロトタイプ形成について検討を行った。具体的には郡上市八幡町で行われているまちづくり活動である「郡上八幡クラフト展」において活用される屋台の開発について、加工を担う地域のクラフト職人、販売・運営を担当するNPO法人とともに行うことにした。研究の当初段階では、まず、間伐材活用に関して関心を持つ、各主体(林業従事者、製作者、デザイナー、まちづくり活動の主体)による組織を形成して,プロダクト製作に臨む予定であったが,初年度の調査において,林業従事社にとっては、経済的に即効性があるビジネスモデルに関心があること、デザイナーやまちづくり活動の主体は、それぞれ間伐材の活用について関心はあるが、具体的なイメージが描けないということが把握された為,むしろ、個別のまちづくりプロジェクトと連関した間伐材プロダクトの実験的開発と活用を試みる中で、プロダクトの製作に関わる各主体をプロジェクトに関係付けていくという方向に研究を展開させることとした。新たな方向性に基づく昨年度の研究は、まちづくりと関係付けた具体的なプロダクト製作を前提とすることで、製作に関わる主体、まちづくりにおける活用に関わる主体のプロジェクトに対する理解を深めることができ、実際に複数のプロトタイプの製作を進めることができたことで総体としてはおおむね順調であったと考えている。具体的には、プロダクトを製作、活用した各まちづくりプロジェクトにおいて、まちづくり活動の担い手,まちづくり参加者のヒアリング、観察調査から間伐材活用の可能性について手応えをえることができたこと。具体的な取り組みを通じて、製作者、デザイナー、まちづくりの活動主体の関心が引き出せたことで、一定の成果が得られたと考える。また、実践の中で、間伐材プロダクトの精度や木材の重量に起因する取り扱いの困難さ等の課題、まちづくりと関連させる上での管理手法の問題等の問題も明らかになった。今後、そうした技術的、システム的課題についても検討を行っていく必要がある。
海岸環境の総合的評価と活用理念に関する研究

本研究に関連した昨年度までの調査研究により現在までに、(1)日立市を中心とする北茨城の海岸が有する良好な景観的資質とその活用の現況、(2)対象地域の明治後期現在までの臨海部の土地利用の変遷、(3)昭和20年代現在までの海岸構造物の変遷と海岸地形の変革についての成果を得ることができた。本研究では、これらの諸事象の関連性を更に分析し、海岸の望ましい活用の方向を見いだすために、住民の海岸利用の実態と意識についての調査を実施した。さらに、海岸環境の表現および評価のための支援システムとして、日立市域の海岸も含めた地形、土地利用等に関するデータシステムの開発を行った。その結果、以下のことが明らかになった。(1)関東地区(茨城県を除く)からの日帰り客が全利用客の8割強を占めており、その来訪理由として、交通の便がよい、空いている、自然環境がよいが圧倒的に多い。将来、北関東自動車通、圏央道等の道路整備にともなって、この傾向は益々強くなると予想され、それに対応した環境計画を見定めておく必要がある。(2)北茨城の海岸は、サーフィン等多様なマリンスポーツ活動に適した場所で、それらを楽しんでいる人ややってみたいと考えている人が多いことがわかった。沿岸域は、地元住民の漁業の場、日常生活の場でもあり、沿岸域を複合的に利用するためには、本研究で明らかになった海岸環境的特質に応じた沿岸域の適切なゾーニングと、その環境的特質を活かした利用・保全に向けての枠組みとコントロールのための方策づくりが重要である。(3)日立市の沿岸域には、神磯など民俗学的に重要な磯や魚介類の生息する漁場として重要な磯場が多数存在していることがわかった。レクリェーション活動の場としてみても、海中の地形は重要である。従って、沿岸域の環境計画策定のためには、現在情報の不足している海中の詳細調査とそのデータシステムづくりが不可欠である。
光多機能性ポリシラン薄膜の創製

光多機能ポリシラン薄膜を作製するために,1.薄膜状態のポリシランの配向制御,2.薄膜状態において光照射による可逆的な主鎖構造の制御,3.両末端に電子受容基と電子供与基を有するオリゴシランの励起状態,4.ポルフィリンの一重項酸素増感効率に及ぼすオリゴシラン導入の効果,について研究した.これらの結果については,国際有機ケイ素化学シンポジウム(Wurzburg),光化学討論会(福岡),分子構造総合討論会(東京),ケイ素化学シンポジウム(広島),PacifiCHem2005(ハワイ)において発表した.また,一部についてはChemistry Lettersに掲載され,また,その他の成果については現在,J.Phys.Chem.BやBull.Chem.Soc.Jpn.,Chemistry Lettersへ投稿中である.それらの成果は次の通りである.1.延伸法によるポリ(ジ-n-ヘキシルシラン)の水平配向薄膜の調製とメカニズムの解明を行った(J.Phys.Chem.Bへ投稿中).また,垂直配向ポリジメチルシラン薄膜とスプレー法を利用して,ポリ(ジ-n-ヘキシルシラン)/ポリジメチルシラン垂直配向複合薄膜の調製に成功した.また,この複合薄膜間での光誘起電子移動反応を明らかとした(Bull.Chem.Soc.Jpn.へ投稿中).2.側鎖にp-.ニトロアゾベンゼンを様々な割合で導入したポリ(メチルフェニルシラン)(PMPS)を合成した.アゾベンゼンの導入により,PMPSの耐光性はおよそ500倍に向上した.また,薄膜状態において,アゾベンゼンの光異性化により主鎖構造が変化することを明らかにした.また,加熱により元の構造に戻ることから,この変化は可逆的であり,スイッチング材料として期待できる事を明らかにした(Chemistry Lettersに掲載).3.ジシランの両末端に電子受容基であるシアノ基と電子供与基であるメトキシ基を有するオリゴシランを合成した.この化合物は励起状態において非常に大きな双極子モーメントを示した(Chemistry Lettersに投稿中).4.オリゴシランを置換基として有するポルフィリンを合成し,オリゴシランの導入によりポルフィリンの一重項酸素増感効率が向上することを見いだし,この化合物が癌の光線力学療法への応用が期待できる事を見いだした(特許出願中,投稿準備中).光多機能ポリシラン薄膜を作製するために、1,薄膜中のポリシランの配向制御、2,側鎖にアゾベンゼン誘導体を有するポリシランの合成と光物性、3,Mo錯体存在下でのポリシランの光安定性と、ポリシランからMo錯体への電子移動過程、4,両末端に電子受容基と電子供与基を有するオリゴシランの励起状態、について研究した。これらの結果については、分子構造総合討論会(広島)、ケイ素化学シンポジウム(東京)、光化学討論会(つくば)において発表し、また、一部については本年7月末に行われる国際有機ケイ素化学シンポジウム(Wurzburg)で発表の予定であり、現在投稿準備中である。それらの成果は次の通りである。1,ポリ(ジ-n-ヘキシルシラン)を延伸法により基板表面に対して水平に配向させたポリシラン薄膜を作製した。この薄膜は熱履歴を持つことが明らかとなった。また、ポリ(ジ-n-ヘキシルシラン)溶液をポリジメチルシラン薄膜上にスプレーすることにより基板表面に対して垂直に配向させることに成功した。2,側鎖にp-ニトロアゾベンゼンを様々な割合で導入したポリ(メチルフェニルシラン)(PMPS)を合成した。アゾベンゼンの導入により、PMPSの耐光性はおよそ500倍に向上した。また、アゾベンゼンの光異性化により、PMPSの主鎖構造が変化し、光によりポリシラン主鎖骨格を制御することに成功した。3,ポリシランの光導電性を向上させるために、PMPS薄膜にMo錯体を添加した。PMPSの光励起により、PMPSからMo錯体への電子移動が確認された。また、Mo錯体の添加により、PMPSの耐光性も10倍以上に向上した。4,ジシランの両末端に電子受容基であるシアノ基と電子供与基であるメトキシ基を有するオリゴシランを合成した。この化合物は励起状態において非常に大きな双極子モーメントを示した。光多機能ポリシラン薄膜を作製するために,1.薄膜状態のポリシランの配向制御,2.薄膜状態において光照射による可逆的な主鎖構造の制御,3.両末端に電子受容基と電子供与基を有するオリゴシランの励起状態,4.ポルフィリンの一重項酸素増感効率に及ぼすオリゴシラン導入の効果,について研究した.これらの結果については,国際有機ケイ素化学シンポジウム(Wurzburg),光化学討論会(福岡),分子構造総合討論会(東京),ケイ素化学シンポジウム(広島),PacifiCHem2005(ハワイ)において発表した.また,一部についてはChemistry Lettersに掲載され,また,その他の成果については現在,J.Phys.Chem.BやBull.Chem.Soc.Jpn.,Chemistry Lettersへ投稿中である.それらの成果は次の通りである.1.延伸法によるポリ(ジ-n-ヘキシルシラン)の水平配向薄膜の調製とメカニズムの解明を行った(J.Phys.Chem.Bへ投稿中).

また,垂直配向ポリジメチルシラン薄膜とスプレー法を利用して,ポリ(ジ-n-ヘキシルシラン)/ポリジメチルシラン垂直配向複合薄膜の調製に成功した.また,この複合薄膜間での光誘起電子移動反応を明らかとした(Bull.Chem.Soc.Jpn.へ投稿中).2.側鎖にp-.ニトロアゾベンゼンを様々な割合で導入したポリ(メチルフェニルシラン)(PMPS)を合成した.アゾベンゼンの導入により,PMPSの耐光性はおよそ500倍に向上した.また,薄膜状態において,アゾベンゼンの光異性化により主鎖構造が変化することを明らかにした.また,加熱により元の構造に戻ることから,この変化は可逆的であり,スイッチング材料として期待できる事を明らかにした(Chemistry Lettersに掲載).3.ジシランの両末端に電子受容基であるシアノ基と電子供与基であるメトキシ基を有するオリゴシランを合成した.この化合物は励起状態において非常に大きな双極子モーメントを示した(Chemistry Lettersに投稿中).4.オリゴシランを置換基として有するポルフィリンを合成し,オリゴシランの導入によりポルフィリンの一重項酸素増感効率が向上することを見いだし,この化合物が癌の光線力学療法への応用が期待できる事を見いだした(特許出願中,投稿準備中).
DCリンクを持たない電磁誘導方式非接触給電用高効率AC-DC電力変換器の開発

電磁誘導方式非接触給電システム(IPT)への応用を目的に,平滑DCリンクを介さない非平滑DCリンク方式商用周波(UF)AC-DC電力変換システムを考案した。前段部として,3kWのシングルステージ商用周波ACー高周波ACコンバータを開発し,非平滑DCリンクの効果などにより先行回路から2%以上の効率改善を達成し,95%以上の最高効率の実現を得た。後段部として,2.5kWの直列共振方式非接触DC-DCコンバータを開発し,5mmの空隙において最高95%の電力変換効率を得た。以上により,システム全体として,90%近い高効率電力変換の実現が期待できることを実証した。電気自動車用バッテリ充電器などエコモビリティへの応用が期待される電磁誘導方式比接触給電システムへの展開を狙い,高効率かつコストパフォーマンスに優れる新電力変換回路方式の開発とその実証評価を目的とする。特に従来,電源装置の小型・軽量化,高効率化を阻害する物として指摘されている直流(DC)リンク部を持たない回路トポロジーを提案し,その有用性の基礎検討を実施した。今年度は,そのうち単相商用周波交流(UHAC)から高周波交流(HFAC)へ直接変換するシングルステージHFAC-HFACコンバータを開発した。DCリンク方式で不可欠であったダイオード全波整流回路が除去でき,大電流導通素子数を3つから常時2つへと低減できることになる。加えて,単相200VACを昇圧することができる。この結果,従来回路方式と比較してより高出力化に対応しやすくなり,商用電源の高調波を抑制した品質のよい電源装置を実現することが期待できる。さらに,高速にオン・オフを繰り返すパワー半導体スイッチをゼロ電圧ソフトスイッチングにより動作するため,低損失かつ電磁ノイズレベルを抑えた高性能な電力変換が達成可能となる。定格出力3kW,動作周波数30kHzの仕様をもつ回路を試作し,以下の有用な結果を得た。(1)オン時比率D=0.1 0.45の非対称PWMに基づき,0.2kW-3.0kWの広範囲な領域で連続的に高周波電力制御が可能。(2)3.0kWから0.2kWの全領域にて,電源電流の高調波成分が規制値を下回ることを確認。3)高周波インバータ部のローサイドスイッチ及びハイサイドスイッチのオン時比率に応じた脈動DCリンク電圧の昇圧動作を達成。これより,提案UFAC-HFACコンバータのインダクタ・ブースト機能を実証。(4)定格出力3.0kW (100%負荷)から1.0kW (33%負荷)の比較的広い領域にてアクティブスイッチの完全なゼロ電圧ソフトスイッチング動作を達成。出力2.2kWにて95.3%の最高効率を達成。給電側(1次側)である商用周波(UF)AC-高周波(HF)AC変換部のより詳細な実証評価とともに、負荷側(2次側)のHFAC-DC変換部についてシミュレーションおよび実験により検討した。まず,給電側を構成するUFAC-HFAC変換では、提案する整流器レス(ブリッジレス)ブーストハーフブブリッジ(BHB)回路により、電源電圧を非平滑DCリンク部で昇圧しながら1段変換にて高周波電流を生成できることを実証した。加えて、電源電流の力率改善動作も可能であることを実証し、単相200V商用電源に対する高調波規制値「IEC-61000-3-2-C」をクリアすることを実験により明らかにした。さらに、非平滑DCリンクを利用した提案回路に特有の電源電圧レベルに依存したゼロ電圧ソフトスイッチング(ZVS)動作について、その転流メカニズムと発生条件との関係を明らかにした上で、回路パラメータ設計手法を確立した。誘導性交流負荷を利用した2.8kW試作装置の実験により、95%超の高効率な電力変換動作を実現し、従来の2段変換と対比して2%近い効率改善を実証した。次に、給電側のHFAC-DC変換について、低耐圧(低オン抵抗)パワー半導体スイッチを効果的に利用できる3レベル構造の電力変換回路を検討した。直流400V以上の入力条件では、スーパージャンクションパワーMOSFETを効果的に利用できる。また、直列共振により3レベルインバータをZVS動作し、DC出力部の整流器をゼロ電流ソフトスイッチイング(ZCS)動作可能であることを実証した。さらに、1次側HF出力部からHFトランスおよびローパスフィルタを介して2次側入力を得る場合に有効となる電力変換回路として、3レベルコンバータを発展させたシングルステージAC-DCコンバータを考案した。シミュレーションによる評価の検証の結果、3レベル構造の特徴を生かしながら、少ない電力変換数にて所望の出力が得られることを明らかにした。パワーエレクトロニクス狙いとするバッテリ出力すなわちDC出力への電力変換の前段階として,UFAC-HFACの変換部の検証は必須であり,初年度において検討事項として予定していたものである。

したがって,上記「実績の概要」で述べるように,特徴的な回路動作と電力変換効率を含む提案回路の優れた特性を実証したことは大きな成果である。一方,電力制御システムについて,負荷電力の閉ループコントローラの設計とその実証評価に付いては,具体的に検証するにはいたっていない。しかしながら,電力の閉ループコントローラの実現については,本質的に従来の技術で対応可能であり,本研究課題で新規性を追求する項目ではないと考えている。以上の理由により,今年度の研究取組みについては,概ね順調に進展していると判断した。初年度(25年度)の研究成果を受け,最終年度(26年度)は以下の各項目を順次実施する。(1)中間に平滑DCリンクを持たず,UFAC-HFAC-DCの電力変換プロセスのうち,後段部のHFAC-DC変換に適する回路方式を考案する。(2)電磁誘導方式非接触給電の送受電コイルの構造設計を行い,実証評価に適用しうる非接触給電コイルを実機製作する。(3)UFAC-HFAC-DC変換回路を一体として実験を行い,電力伝送効率など電磁誘導方式非接触給電装置としての性能を詳細に実証評価する(4)動作周波数100kHz200kHzを実現するため,SiC-MOSFETさらにはGaNトランジスタなどのワイドバンドギャップ/高周波パワーデバイスを適用し,提案回路におけるその適用効果を検証する。(5)DCリンクをもつ非接触給電装置に対するメリット/デメリットを,理論的考察および実証データをもとに行い,実用的観点から本課題で提案するダイレクト方式回路トポロジーの有効性を総括する。実証評価に当たっては,(1)ギャップ長変化に対する電力伝送効率の変動特性,(2)バッテリモード:定電流・定電圧モードに応じた出力インピーダンス変動に対する回路定常特性の解析,(3)パワー半導体アクティブスイッチのゼロ電圧スイッチング,ダイオード・パッシブスイッチのゼロ電流ソフトスイッチング動作の検証,(4)共振タンク回路の配置構造による非接触給電電力伝送性能の変化,および提案回路に対する適合性の評価,などを検証項目として挙げる。得られた研究成果については,順次国内外の学会・研究会・セミナーなどので公表するとともに,学術論文誌へ積極的に投稿する。さらに,大学担当機関を通じて産学連携への発展化を目指す。本研究課題のうち,次年度で取組む実証評価項目がある。そのための研究費である直接経費(消耗品,学会参加費等)が必要である。直接経費として,(1)実験器具のメンテナンス費用,(2)パワー半導体スイッチなど電子部品購入,(3)研究成果公表のための学会参加費,および旅費,(4)研究成果の公表のため,学術論文投稿・掲載費などを予定している。
路面凹凸のない視覚障害者用横断歩道誘導帯の開発研究

本研究では、足の裏や白杖で感じる路面の材質感の違いで横断方向を認識することができる視覚障害者用横断歩道誘導帯の開発を行った。この誘導帯は、アスファルト路面を切削しそこにアスファルトとは異なる質感の素材を流し込む。このため、従来の視覚障害者用誘導ブロックのように路面に凹凸が生じず、非利用者とって障害となりづらい。昨年度までの研究で一定の認知性を持つ誘導帯が作成されたが、耐久性に関しての検討、車椅子利用者など非利用者にとって問題が生じないかの検討がなされておらず、本年度の研究課題となった。昨年度、実施工した誘導帯は当初は目立った破損がみられなかったが、施工後約半年あたりから誘導帯周辺の路面の摩耗が目立ち始めた。これを受け、耐久性の向上を目指しサンプルなどでの検討を行いながら、下記の改良を施した新たな誘導帯を実施工した。I.誘導帯の周囲部に耐摩耗素材としてスラグ+エポキシ系バインダ、バインダ配合量を改善II.誘導帯周辺部(スラグ+エポキシ系バインダ)と誘導帯(ゴムチップ+ウレタン系バインダ)との掏りつけ形状の改善上記改善により、一定の耐久性向上が見込まれた。ただし、実験期間中では通行車両や風雨への暴露期間が十分でなく、実際に街中での使用に耐えられるか否かは引き続き観察が必要とされる。また視覚障害者、車椅子利用者、ガイドヘルパーなどを対象とした評価実験では、誘導帯の幅、色などの点で改良を求める声があった。しかしながら、視覚障害者からは「十分利用できる」「横断歩道以外でも利用してほしい」、車椅子利用者からは「全くといえるほど通行の妨げにならない」など、概ね好評を得た。今後は上記のように指摘を受けた部分の改良および応用的な利用法の検討を目指す。本研究では、足の裏や白杖で感じる路面の材質感の違いで横断方向を認識することができる視覚障害者用横断歩道誘導帯の開発を行う。この誘導帯は、アスファルト路面を切削しそこにアスファルトとは異なる質感の素材を流し込むため、従来の視覚障害者用誘導ブロックのように路面に凹凸が生じず、非利用者とって障害とならない。具体的な研究内容は、(1)アスファルトとの弾性・衝撃吸収性、白杖で触った際の音質変化の対比が大きい(2)磨耗に強く経年変化が小さい(3)滑らない、の3点を念頭に置いた上で、骨材の選定および配合、バインダの種類、誘導帯の厚み、施工方法を検討することである。数種のサンプルおよび過去の研究結果による検討をもとに、下記の仕様の誘導帯が現状で考えうる中で最も優れていると判断された。I.誘導帯骨材はゴムチップ+ウレタン系バインダII.誘導帯の周囲にスラグ+エポキシ系バインダIII.誘導帯の下地にスラグ+エポキシ系バインダ、下地の硬化前に誘導帯を敷設ホイールトラッキング試験から、Iにより通常アスファルト以上の耐摩耗性が確保できる事が明らかとなった。しかしながら、誘導帯周囲のアスファルトが逆に磨耗してしまう問題が生じた為、IIにより周囲のアスファルトを保護する事を試みた。またIIIにより、誘導帯の反り返り、アスファルトからの剥離を回避する事を試みた。上記誘導帯を、大学構内の車道部に実施工し、評価を行った。弾性・衝撃吸収性は共にアスファルトとの対比が大きく、経時変化も少ない。視覚障害者数名に実際に利用してもらった所、道路横断に十分に役に立つとの評価を得た。施工後、5ヶ月時点で一部を除き目立った破損等も生じていない。以後、引き続き上記誘導帯の長期間にわたる観察、耐久性に対しての改善、改善車椅子利用者による評価などを行っていく。
格子経路の組合せ論と逐次抜取検査への応用

1.格子経路組合せ論本研究では、k+1次元ユークリッド空間において2つの与えられた平行超平面で制限された格子経路の組合せ論を扱っている。超平面の方程式に含まれる係数がすべて有理数である場合は、条件を満たす格子経路の個数の母関数が既に得られている。その母関数は、第2種のChevyshev多項式を一般化したk変数の多項式によって表される有理関数である。本研究では、この基本となる多項式の性質を調べるため、その多項式の母関数の明示表現を求めた。その結果、多項式に関する漸化式等の公式が得られた。また、超平面の方程式に含まれる係数が実数である場合、それらを有理数で近似した場合の近似度合いの解析を行ったが、多項式の単調性等の性質は得られたものの詳しい結果を得るには至らなかった。2.逐次抜取検査への応用良品、軽不良品、重不良品等k+1個の項目(ただし、その内k個は不良品)からなるロットに対して、逐次抜取検査の特性解析を行った。検査方式は、A.Waldによる逐次確率比検定を用いている。逐次抜取検査過程とk+1次元空間の格子経路との間の1対1の対応関係を与えることにより、ロットの合格、不合格、検査続行の判定は、対応する格子経路が2つの平行超平面のいずれかをクロスするか否かで決定出来る。超平面の方程式は逐次確率比検定で前もって与えられるロットの2つの分布、および第1種、第2種の危険率で定まるが、ここでは、有理数による近似を行った。上記1.の格子経路組合せ論における結果を適用することにより、OC関数やサンプル数の積率母関数等の明示表現が得られた。また、この母関数を解析することにより、ASN関数やサンプル数の分散等の特性量の明示表現が得られた。
太陽フレアのX線・電波放射モデルの検定

太陽フレアから放射される高エネルギ-X線(硬X線)とマイクロ波は、強度の時間変動がよく似ていることからこれらの電磁波を放射する電子は共通である、と考えられている。しかし、コロナで加速された電子が磁力線に沿って彩層へ下降しながら放射するのか(thick target model)、あるいは磁気ル-プに捕捉されて放射するのか(thin target model)、粒子加速のメカニズムおよび放射モデルと関連して議論の争点となっている。本研究では、観測から得られる硬X線のエネルギ-・スペクトルとマイクロ波の周波数スペクトルから、それぞれ独立に電子のエネルギ-・スペクトルを求め、両者を比較することにより上記の二つの放射モデルのいずれかがもっともらしいか、検定を行うことを目標とする。X線デ-タは米国SMM衛星X線研究班(Dr.B.R.Dennis)の協力を得、電波デ-タは当観測所の野辺山と豊川にある1ー80GHz偏波計による観測を用いた、デ-タ解析から次のような興味ある結果を得た。(1)X線および電波から独立に求めた電子のエネルギ-・スペクトルのベキ数の間には、ゆるい相関がある。したがって、X線と電波はともに共通の高エネルギ-電子によって放射されていると考えられる。(2)しかし、当初の予想に反して、観測点は上記二つのモデルから予期される領域の中間に落ち、どちらのモデルがより現実に近いか判定を下すことができなかった。(3)この結果は、私たちが見逃している何か重要なことを示唆しているのではないかと思われる。この問題についてひきつづき検討する。太陽フレアから放射される高エネルギー(硬)X線とマイクロ波は、コロナで加速された電子が磁気ループに沿って彩暦に下降する際放射するものか(precipitationモデル)、それとも磁気ループに捕捉されつつ放射するものか(trapモデル)、粒子加速機構と関連して議論の争点となっている。本研究では、観測される硬X線のエネルギー・スペクトルとマイクロ波の周波数スペクトルより、それぞれ独立に電子のエネルギー・スペクトルを求め、両者を比較することにより、上記二つの放射モデルのいずれが正しいか検定を行う。本年度はフレアの電波観測および観測データの解析を行った。X線データについては、米国SMM衛星のX線スペクトル研究班(Dr.B.R.Dennis)に協力を依頼し、野辺山と同時観測されたフレアにつきX線のエネルギー・スペクトルを解析した。一方、電波のデータは、名大空電研究所の協力を得て解析を行った。解析の途中結果は、当初の予想に反して、上記二つのモデルの中間を示している。この結果の解釈については、現在理論計算を行い検討を加えている段階である。太陽フレアから放射される高エネルギ-X線(硬X線)とマイクロ波は、強度の時間変動がよく似ていることからX線と電波を放射している電子は共通である、と考えられている。しかし、コロナで加速された電子が磁源線に沿って下降しながら放射するのか(Precipitationモデル)、あるいは磁気ル-プに捕捉されつつ放射するのか(trapモデル)、粒子加速のメカニズムおよび放射モデルと関連して議論の争点となっている。本研究では、観測から得られる硬X線のエネルギ-・スペクトルとマイクロ波の周波数スペクトルとから、それぞれ独立に電子のエネルギ-・スペクトルを求め、両者を比較することにより上記の二つの放射モデルのいずれかがもっともらしいか、検定を行うことを目標とする。X線デ-タは米国SMM衛星のX線研究班(Dr B.R.Dennis)の協力を得、電波デ-タは本観測所の野辺山と豊川にある1ー80GHz偏波計による観測を用いた。太陽活動が急上昇してきた時期に衛星の飛行寿命が尽きたので観測されたイベント数が充分でなかったが、次のような興味ある結果を得た。1.X線・電波から求めた電子のエネルギ-・スペクトルの巾数の間には、ゆるい相関がある。したがって、X線電波はともに共通の電子によって放射されていると考えられる。

2.しかし当初の予想に反して、観測点は上記二つのモデルから予期される領域の中間に落ち、どちらのモデルが現実に起こっているか判定できなかった。3.この結果は、私たちが見逃している何か重要なことを示唆しているのではないかと思われる。ひきつづいて検討する。
電撃痙攣法によるプレコンディショニング(中枢神経系における虚血耐性)獲得の可能性

中枢神経系のプレコンディショニングとはストレス蛋白の発現や細胞内情報伝達系の抑制により、虚血に対する脳の耐性を高める方法である。プレコンディショニングは有望な神経保護手段と考えられているが、その導入には短時間の虚血侵襲や、スプレディング・デプレション等の発生が必要なため、臨床では行われていない。一方、電撃痙攀法は精神科領域の診療で使われており、安全性が確立している。昨年度は、電撃痙攀法により、プレコンディショニング効果が得られることを確認した。痙攀48時間後に4-vessel occlusion法で10分間の全脳虚血を負荷し、虚血負荷5日後の組織所見で有意な保護効果が観察された。本年度は電撃痙攀と軽度低体温に相加的な保護効果があるか検討することを目的としている。そのため、軽度低体温法による保護効果を定量化する必要があり、34°Cと31°Cの軽度低体温で神経細胞障害が引き起こされる虚血時間がどの程度延長するか検討した。砂ネズミを用い、3-20分間の前脳虚血を2-vessel occlusion法により負荷した。虚血中はDC-potenntialを測定し、脱分極時間測定した。脱分極時間と神経細胞障害に間には強い相関が認められ、50%の神経細胞障害を起こす脱分極時間は37°Cで8分、34°Cで14.2分、31°Cで26分であった。神経細胞は37°Cに比べ、34°Cでは1.65倍、31°Cでは2.9倍の虚血時間に耐えることがわかった。また、31°Cの神経細胞保護効果は34°Cの約3倍であることが示された。本研究は、電撃痙攀法により、プレコンディショニングを得ることが可能か調べることを目的としている。本年度は、ラットに対し6秒間の電撃痙攀を施行した。痙攀48時間後に4-vessel occlusion法で10分間の全脳虚血を負荷した。虚血負荷5日後に潅流固定を施行し、組織所見をマトキシリン・エオジン染色で観察した。DC-ポテンシャルは電撃痙攀時と虚血負荷時に大脳皮質および海馬で測定した。電撃痙攀時、多くのラットで一過性の脱分極が認められた。4-vessel occlusion施行による脱分極開始までのonset timeは痙攀群188±54秒、sham群189±73秒と2群間に差を認めなかった。しかし、50%のCA1領域錐体細胞が障害を受ける脱分極時間の閾値は痙攀群1100秒、sham群600秒と痙攀群で有意に延長していた。虚血負荷5日後の組織所見でも、痙攀群の障害はsham群に比べ軽微であった。本研究より、電撃痙攀法にはプレコンディショニングの効果があり、脳虚血に対する有効な保護法である可能性が示唆された。
ヒトロタウイルス実験感染マウスによる受動免疫と治療法の開発

ヒトロタウイルス(HRV)は乳幼児下痢症の病原ウイルスであり、HRV下痢症の制圧は世界的急務である。そこでその予防並びに治療の研究が進められているが、HRVの感染・発症機構に不明な点が多く、動物感染モデルの作成が必要であった。我々は当教室で分離したHRV・MO株(血清型3)を生後5日のBALB/cマウスに経口感染させたところ24時間後より3日間典型的な下痢を発症させることに成功した。そこで以下の実験を行った。1.抗HRV卵黄抗体およびHRV免疫牛初乳による下痢発症予防産卵鶏範にHRVを免疫して得た卵黄IgYは用量依存的、血清型特異的にマウスの下痢発症を予防した。次に妊娠8ケ月のホルスタイン乳牛にHRVで免疫して得たHRV初乳はHRV4血清型全てに抗体価を持ち、マウス感染系で完全に下痢発症を予防した。そこで乳児院を使い20名を2グル-プにわけ、対照の10名中7名でHRVによる下痢が発症したのに対し、毎日2週間初乳を20mlずつ飲用させた3名では下痢が発症せず、1日おきに飲用させた3名では1名だけ下痢が発生した。一方軟便などの症状が現われてから飲用させた4名は全て下痢を発生し治療効果はなくこの抗HRV免疫牛初乳は予防薬として期待される。2.担子菌製剤PSKとプロテア-ゼ阻害剤による下痢治療蛋白結合多糖体であるPCKはin vitroでHRVに結合して不活化する。そこでマウスにHRV感染後経口投与したところ下痢治療効果が認められた。一方HRVはin vitroでプロテア-ゼを処理すると感染価が上昇することがわかっている。そこでプロテア-ゼ阻害剤であるEー64ーc、オボシスタチン、アプロチニンを感染12、24時間後に投与すると感染2日後の下痢の発症をおさえ、治療効果が認められ、今後の臨床治験が期持される。そこでその予防並びに治療の研究が進められているが、ヒトロタウイルスの感染・発症機構に不明な点が多く、動物感染モデルの作成が必要であった。我々は当教室で分離したHRV・MO株(血清型3)を生後5日のBALB/cマウスに10^6FCFU(蛍光抗体陽性フォ-カス単位)経口感染させたところ24時間後より3日間90.5%(67/74)のマウスで典型的な下痢を発症させることに成功した。この時小腸上皮細胞にHRV抗原が検出され、上皮細胞微絨毛の消失、細胞質内空胞、間質浮腫の病理所見が観察された。この実験感染モデルを使って受動免疫による予防と抗ウイルス剤を使った治療実験を行い以下の結果を得た。1.抗HRV卵黄抗体(IgY)による下痢発症予防産卵鶏にMO株を免疫して得た抗MO卵黄IgY、またはWa株(血清型1)を免疫して得た抗WaIgYを50μ1,MO感染1時間前に経口投与したところ用量依存的に下痢発症を予防した。特に抗MO・IgYでは22.5μgの投与で47匹全て下痢を認めなかった。抗Wa・IgYでは250μgの投与により完全予防し血清型特異性が認められた。この時腸管組織に病理変化もウイルス抗原も認めなかった。一方対照非免疫IgYでは全例下痢が発症した。

2.担子菌製剤PSKによる下痢発症治療担子菌製剤PSKはβーDーグルカンを主成分とする蛋白結合性多糖体であり、in vitroでHRVの感染性を減弱させていることを見出した。そこでマウス当り2.5mgをHRV感染12時間後に経口投与したところ、感染2日後に11匹中10匹で下痢が完全治癒しており、用量依存的な治療効果が認められ、腸管組織の病理変化も回復していた。前年度ヒトロタウイルス実験感染モデルの作成に成功し、今年度免疫牛初乳による予防とプロテア-ゼ阻害剤による治療を確立した。1.ロタウイルス免疫牛初乳による予防妊娠8ヶ月のホルスタイン乳牛にヒトロタウイルスを皮下免疫し出産後、1、2、3日目の初乳を採取した。この初乳を遠心により脂肪分を取り除き、20mlずつ凍結乾燥品としてバイアルに保存した。この牛初乳製剤のヒトロタウイルス血清型4種に対する中和抗体価を測定したところ高い中和抗体価を得ることが出来た。そこでマウスの実験系に50μlの初乳を感染1時間前に投与したところ完全に下痢発症を予防した。次にMO株で免疫した牛初乳(10t3-16)を使って、乳児院にて経口投与によるロタウイルス下痢症の予防実験を行った。牛初乳非投与群では10名中7名が下痢を発症した。一方毎日20mlずつ飲用させた3名は下痢の発症はなく、1日おきに飲用させた3名中1名が発症した。すなわち下痢発症直前から毎日牛初乳を飲用させればロタウイルスによる下痢発症は予防することになる。2.プロテア-ゼ阻害剤による治療ロタウイルスは培養液中にトリプシンを添加することにより感染力を持ったウイルスが産生される。そこでプロテア-ゼ阻害剤である合成E-64-cを感染12時間と24時間後の2回投与し、感染2日、3日後の下痢発症状況を調べた。E-64-cは用量依存的に下痢発症を阻害したのに対し、対照溶媒では下痢発症阻害効果は見出されなかった。次に卵白から得たプロテア-ゼ阻害剤であるオボシスタチンと牛膵抽出物でプロテア-ゼ阻害剤あるアプロチニンを同じく感染12時間と24時間後に経口投与したところ両薬剤とも2日目の下痢発症を阻害した。特にオボシスタチン150μgの2回投与では完全に下痢発症を阻害し治療効果が認められた。