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石油分解菌を担持させた新規な浄化材を用いる高濃度石油汚染土壌浄化法の研究開発

天然から木材腐朽菌を含む数種の石油分解菌を単離するとともに、石油分解菌を担持した新規な浄化材による石油汚染土壌の浄化法について検討した。天然から選抜した石油分解菌により数種のPAHs(多環芳香属炭化水素)が分解できること、選抜菌により高濃度原油(アスファルト、C重油、A重油)汚染土壌を浄化できることを見出した。これらの結果を基に、分解菌を担持した新規な浄化材を用いる高濃度原油汚染土壌の浄化法を開発した。石油分解菌を担持させた新規な浄化材を用いて、以下の結果を得た1.石油分解菌を用いた汚染土壌の浄化、分解菌の成育状況調査について:石油分解菌(NG007)は高濃度(15000,30000ppm)原油(アスファルト)汚染土壌を浄化できることを見出した(浄化率:68,62%(30日培養;70,64%(120日培養)。また、2種の分解菌の混合使用により、単菌使用よりも酵素活性および浄化率が向上することを見出した。さらに、通気により土壌中での分解菌の成育速度及び蔓延率が向上することを見出した。また、塩基性土壌でも酸性土壌と同様に分解菌により原油(C重油)が浄化できることも見出した。2.栄養源等の添加が浄化に及ぼす影響解明:高濃度汚染土壌浄化時に数種の栄養源を添加して調べた。その結果、炭素源としてグルコースを加えた場合の原油(アスファルト)汚染土壌の浄化率は殆ど増加しなかった。しかし、一種の栄養源を添加した場合には菌の成育状況も改善され、浄化率が向上した。4ヶ月培養後の浄化率は栄養源無添加に比べ、各々131,128%増加した。3.浄化における石油成分の動態調査:石油分解菌による原油(アスファルト)汚染土壌の浄化による石油成分の培養期間における動態及び浄化期間における菌が産出する酵素活性(ジオキシゲナーゼ、リグニナーゼ)の経時変化も調べた。その結果、酵素活性は培養期間が長くなる程低下した。それに伴って、原油(アスファルト)の各成分、脂肪族炭化水素部、芳香族炭化水素部、NSO部、アスファルテン部の分解率も低下した。各成分の中では、脂肪族炭化水素部、芳香族炭化水素部が分解されやすく、NSO部、アスファルテン部は分解され難くかった。しかし、栄養源添加により酵素活性の増加が認められ、それに伴って、原油(アスファルト)の各成分の分解率が増加することを見出した。石油分解菌を担持した浄化材を用いて高濃度石油汚染土壌の浄化について検討し、以下の結果を得た。(1)数種の分解菌の組み合わせ処理により高濃度原油(A重油、C重油、アスファルト)汚染土壌(100030000ppm)を浄化(30日処理、各々9568%、8958%、9568%)できることを見出した。しかし、処理日数がそれよりも増加しても浄化率は10%程度増加するのみであった。(2)土壌中の分解菌の活力を高め、分解菌が産出する酵素生産量を高めるため、栄養源の添加について検討した。一種の栄養源の添加により、培養日数が増加しても、酵素活性は低下せず、浄化率も約110120%向上することを見出した。また、定期的に栄養源を添加すると、分解率はさらに向上することも見出した。(3)分解菌の組合せによっては、単独の分解菌処理よりも分解率が低下することも見出した。(4)浄化時の石油成分の動態についても検討し、原油(A重油、C重油、アスファルト)中の各成分、脂肪族炭化水素部、芳香族炭化水素部、NSO部、アスファルテン部は培養期間が長くなる程、分解率が増加することを見出した。しかし、アスファルテン部の分解率は他成分のそれらよりも低い分解率であった。また、(5)石油分解菌を用いる原油汚染土壌の浄化処理における土壌の種類による影響についても調べた結果、砂質土壌でも水田土壌でも汚染浄化ができることを見出した。また、弱塩基性の海岸原油(C重油,1000ppm)土壌でも浄化率(約3560%、60日処理)は低いものの浄化できることを見出した。これらの結果から、選抜した石油分解菌を組み合わせて浄化することにより、高濃度原油汚染土壌(弱酸土壌の汚染)を浄化できる方法を見出すとともに、栄養源添加により浄化時間が長くなっても浄化率が低下しない方法も明らかにした。そして、石油分解菌を担持した浄化材を用いる高濃度原油汚染土壌浄化法を開発した。石油分解菌を担持させた新規な浄化材を用いて、以下の結果を得た。1.石油分解菌によるPAHs、原油、アスファルト等の分解:石油分解菌(RT-10)を用いて、PAHs(クリセン、ベンズピレン、フェナントレン)(濃度10ppm)の分解を行い、各々約20%、90%、60%分解(15日培養)出来ることを見出した。

また、石油分解菌(NG007)は高濃度(1000,15000ppm)の原油(アスファルト)を液体培地中で各々約50%分解(30日培養)できること、アスファルト汚染土壌(15000ppm)を約70%浄化(30日処理)できることを見出した。さらに、石油分解菌は原油成分(炭化水素部、芳香族部、NSO部、アスファルト部)いずれも分解できることも見出した。2.石油分解菌を担体に担持させた浄化材による浄化への影響:石油分解菌を油吸収能のある担体(一種の高分子ポリマー)に担持させると天然高分子材料(一種の)に担持させた場合よりも、浄化率が約20%増加することを見出した。しかし、担持法の更なる検討が必要と考えられた。3.形状の異なる浄化材を作製して検討したが、石油分解菌が担体マトリックス中で成育できるスペースが少ない場合は、浄化率が約25%低下することを見出した。4.数種の石油汚染土壌を用いる浄化材による汚染浄化の検討:石油汚染土壌(水田土壌)の浄化に関与する数種の酵素を明らかにするとともに、栄養源(窒素源、炭素源)や界面活性剤及び酵素賦活剤添加が浄化に及ぼす影響を明らかにした。そして、浄化条件を明らかにした。また、この条件を基に一種の石油分解菌を用いて石油汚染海岸土壌(弱塩基性で高塩類濃度の砂質土壌)(1000ppm)の浄化を行い、約50%浄化(60日処理)できることを見出した。また、土壌中での菌の成育状況について調べた。さらに、塩基性土壌でも石油汚染を浄化できることも見出したが、より多くの菌を成育させる方法の検討も必要と考えられた。高濃度汚染土壌の浄化時に栄養源を添加することにより、浄化率を高め得ることが見出されたので、更なる浄化率の向上を検討する必要があるものと考えている。なお、原油成分の中の、多環芳香族炭化水素が植物により分解できることも見出した。本年度の研究計画は全て実施し、幾つかの新規な成果も得られたので、順調に研究は進展していると考えている。低濃度の原油汚染土壌を浄化できることを見出した。また、液体培養により、分解率は高くないが、高濃度の原油も分解できることを見出した。この結果は、高濃度原油汚染土壌が浄化可能であることも見出した。さらに、高濃度の原油汚染土壌を浄化できることも見出した。これらの成果を基に、高濃度原油汚染土壌の浄化についてさらに検討していけば、汚染土壌の浄化法が開発されるものと考えている。しかし、幾つか次年度に検討を要する課題も認められた。分解菌の担持法については、更なる検討が必要と考えている。土壌中での分解菌の成育状況では、浅い部分での成育は進むが、少し深くなると菌の成育が遅くなることが見られた。これの改善を検討する必要があると考えている。また、塩基性土壌での浄化率の向上も検討する必要があると考えている。本研究課題の今後の推進方策は下記のことを実施する予定である。(1)石油分解菌による汚染浄化:石油分解菌を用いて、高濃度原油(アスファルト)汚染土壌の浄化について、浄化条件を精査しながら浄化法の検討を行う予定である。(2)数種の分解菌の組み合わせによる高濃度原油(アスファルト)汚染土壌の浄化について、浄化条件を精査しながら浄化法の検討を行う。(3)また、栄養源等の添加による浄化率を高めるための方法の検討を行い、栄養源の添加が浄化におよぼす影響を明らかにする。さらに、浄化時の原油(アスファルト)の各成分の動態についても調べる。
環骨格で構造制御された高周期14族π電子系化合物の創出

大きく湾曲したケイ素-ケイ素二重結合をもつと期待されるトリシクロノナシレンの前駆体テトラブロモビシクロノナシランを選択的に収率よく合成し、その分子構造をX線結晶構造解析で明らかにした。得られたテトラブロモノナシランを4当量のカリウムグラファイトで還元的脱臭素化したところ、目的化合物の構造異性体である、分子内に3,4,5,6員環を合わせもつ多環式ノナシランが黄色結晶として得られた。X線結晶構造解析の結果、得られた多環式ノナシランは骨格内に反転したケイ素-ケイ素σ結合を含む特異な構造を持つことが明らかになった。さらに、低温で捕捉反応を行ったところ、目的とするトリシクロノナシレンの捕捉体を得ることに成功し、低温ではトリシクロノナシレンが安定に生成していることを見出した。また、ケイ素-ケイ素二重結合周りの構造(折れ曲がりと捻じれ)と電子状態の相関を明らかにする目的で、環骨格で二重結合周りの構造が制御されたジシレン(ケイ素-ケイ素二重結合化合物)の合成を目指し、3,7位に官能基変化可能なフェニル基をもつ二環式ジシレン(オクタシラビシクロ[3.3.0]オクタ-1(5)-エン)を合成し、分別再結晶によりCiSおよびtrans体をそれぞれ22%ずつ、空気に不安定な橙色の結晶として得た。これらのジシレンに四塩化炭素を反応させたところ、二重結合ケイ素上に塩素がアンチ付加した化合物が選択的に得られ、立体選択的にケイ素-ケイ素二重結合部分が保護できることを明らかにした。関連して環状アルキル基を持つケイ素-窒素二重結合化合物(シランイミン)を合成し窒素上置換基が構造と電子状態に及ぼす効果を明らかにするとともに、1,3-シリル転位によりシラエナミンを与える新しい異性化反応を見出した。湾曲した非平面のπ結合(シス折れ曲がり二重結合)は、結合を形成するp軌道同士の重なりが平面構造の場合に比べて小さい。そのため、非平面π結合をもつ化合物は、高い反応性と特異な電子状態を示すことが知られている。本研究では、非平面のケイ素-ケイ素二重結合をもつ化合物であるジシレンの二重結合周りの構造(非平面性)と物性および反応性の相関を明らかにすることを目的としている。今年度はビシクロオクタ-1(5)-エン骨格の3,7位がアルキル鎖等で連結され、二重結合周りがより非平面性の高いジシレンの合成を目指し、その前駆体を合成した。ビシクロオクタ-1(5)-エン骨格を持つジシレンが四員環状ケイ素化合物1,1-ジクロロシクロテトラシランの還元により合成できることに着目し、ビシクロオクタ-1(5)-エン骨格の3,7位に置換可能なフェニル基をもつジシレンを合成するための1,1-ジハロ-3-フェニルシクロテトラシランの前駆体を選択的かっ高収率で得る合成経路を確立した。また、これまでに見出していた環外ケイ素-ケイ素二重結合をもつ四員環状ジシレンであるシリレンシクロテトラシランが、熱的に容易に環拡大して、環内二重結合をもつ五員環ジシレンであるシクロペンタシレンを与える反応が、段階的な分子内シリル転位で進行していることを、速度論的解析により求められた活性化パラメータおよびモデル化合物の理論計算より明らかにした。また、関連して五員環外にケイ素-窒素二重結合をもつシランイミンが環内ケイ素-炭素二重結合をもつシラエテンに異性化するこれまでにない反応を明らかにした。
ヒト白血病における染色体の異常と発癌遺伝子

ヒトの急性白血病,慢性白血病,リンパ腫における染色体異常と癌遺伝子の関係を多面的に解析し,ヒト白血病の発症機構に対する分子遺伝学的アプローチから診断,治療への応用を試ることを目的として以下の研究を行った.1,慢性骨髄性白血病(CML)の急性転化時の単一コロニーの分析を行い,大部分が付加的染色体異常を持ち,コロニー中に赤芽球,巨核球,好酸球,好塩基球,好中球,マクロファージ等が観察され,CML急性転化時に出現するクローンは,多能性幹細胞から生ずることが証明された.2, CMLの慢性期と急性転化時の両時期においてbcr遺伝子の再構成バンドについて検索したところ,8例中6例では再構成バンドに変化を認めなかッたが,2例では両時期において再構成バンドに変化が見られた.今後長期的ならびに頻回の観察が必要と思われた.3, Ph^1陽性の急性リンパ性白血病においてbcr遺伝子の再構成について検討した.その結果,bcr遺伝子の再構成は均一ではなく,10才以下の症例ではbcr遺伝子の再構成は認められなかった.また,Ph^1陰性のCML6例中2例にはbcr遺伝子の再構成を認めたが,4例では再構成を認めなかった.4.CMLにおけるbcrーablの組換えは,プローブを代えることにより,従来言われている90%という頻度よりも更に高くなる可能性が示された.ヒトの急性白血病,慢性白血病,リンパ腫における染色体異常と癌遺伝子の関係を多面的に解析し,ヒト白血病の発症機構に対する分子遺伝学的アプローチから診断,治療への応用を試ることを目的として以下の研究を行った.1,慢性骨髄性白血病(CML)の急性転化時の単一コロニーの分析を行い,大部分が付加的染色体異常を持ち,コロニー中に赤芽球,巨核球,好酸球,好塩基球,好中球,マクロファージ等が観察され,CML急性転化時に出現するクローンは,多能性幹細胞から生ずることが証明された.2, CMLの慢性期と急性転化時の両時期においてbcr遺伝子の再構成バンドについて検索したところ,8例中6例では再構成バンドに変化を認めなかッたが,2例では両時期において再構成バンドに変化が見られた.今後長期的ならびに頻回の観察が必要と思われた.3, Ph^1陽性の急性リンパ性白血病においてbcr遺伝子の再構成について検討した.その結果,bcr遺伝子の再構成は均一ではなく,10才以下の症例ではbcr遺伝子の再構成は認められなかった.また,Ph^1陰性のCML6例中2例にはbcr遺伝子の再構成を認めたが,4例では再構成を認めなかった.4.CMLにおけるbcrーablの組換えは,プローブを代えることにより,従来言われている90%という頻度よりも更に高くなる可能性が示された.
口腔内組織を標的としたフリーラジカル検出システムの確立と応用

病態と関連した活性酸素ラジカル種の計測法を確立し,in vivoでの検出に応用できる技術の開発を試みた。1.活性酸素ラジカル種の計測法(1)過酸化水素とペルオキシダーゼ酵素:鉄キレーターであるデスフェリオキサミン(DFX)がペルオキシダーゼ(PR)存在下で過酸化水素(H_2O_2)によって一電子酸化を受けてDFXラジカル分子となることを利用し,ESR法で定量できることを確認した。測定感度はH_2O_2およびPRとしてμMオーダーであった。(2)NOラジカルの定量:ジチオカルバメート鉄錯体(DTCS-Fe)をNOトラッパーとして用い,NOドナーであるNOC-7から放出されるNOラジカルの定量をESR法で試みた。検出感度は1μM以下であった。(4)オプティカルバイオセンサー:バッチ四機チャンバーに酵素を固定することにより,基質を定量するシステムを開発した。酵素の種類を自由に選択することが可能なので,生体内で活性酸素フリーラジカル生成に関与する酵素反応系の変動を検出することができる。2.酸素由来ラジカル種の生体内挙動(1)口腔付近の酸化還元状態:L-バンド帯域でin vivo ESR計測を行い,安定ニトロキシドラジカルをプローブとしてマウス腹部および口腔付近の酸化還元状態を評価した。その結果、口腔付近では酸化還元状態が低いことが示唆された。(2)歯髄循環とNOラジカル:ヒドロキシラジカルがイヌ歯髄血管内皮細胞を傷害する結果,内皮由来NOラジカル合成段階を抑制することを確認した。このことは,歯髄血流量が少なくともNOラジカルによって調節されていることを示唆する。病態と関連したラジカル種のトラップ方法の改良および口腔内循環系での計測応用を試み,以下のような成果を得た。1.X-バンド計測:ペルオキシダーゼ活性に超高感度感受性を示す化学分子としてデスフェリオキサミンを見い出した。デスフェリオキサミンはペルオキシダーゼ存在下で活性酸素ラジカルと反応してデスフェリオキサミンラジカル)(DFXラジカルを生成する。このラジカルは30分以上安定で、ペルオキジダーゼ濃度10μM以下で1:1の関係で生成する。したがって、酸化還元反応の鋭敏なプローブとしてDFXラジカル生成反応を用いることが可能となった。次年度では,口腔組織にこれを応用する。また,NOをESR法でモニターするためにヘモグロビン(Hb)をトラップ剤として用い、歯髄血液中でNOの存在を確認できた。2.口腔内組織循環系の変動とフリーラジカル計測:反応性充血モデルを用い,歯髄血管径および血流量とフリーラジカルの関連を検討した。この結果,(1)フリーラジカル,とくにスーパーオキシドとヒドロキシルラジカルは,反応性充血の発現を抑制すること,(2)NO合成阻害剤はフリーラジカルの反応性充血に対する効果を消失させること,(3)LPS投与によってフリーラジカルの効果が疑似できること,などを確認した。したがって,反応性充血はNO生成に依存すること,そして,フリーラジカルはこのNO生成を抑制すること,などを明確にすることができた。これは,歯髄において,NOが機能的循環調節因子としての役割をもつことを世界で初めて明確にした研究である。病態と関連したラジカル種のトラップ法のスクリーニングおよび口腔内循環系での計測を目的とするため,本年度はNOラジカルのin vivo計測が可能か否かを精査した。また,歯髄とNOラジカルの関連性を探索する目的で,歯髄循環系とNOラジカルの動的連携について検討した。得られた成果の概要は以下の通りである。NOガスとNOトラッパーFe-(MGD)_2とを反応させ,NO(MGD)_2-Fe^<2+>を調整,マウスに腹腔内投与した。

30分後,ループギャップリゾネーターを搭載したESR装置により,L-バンド計測を行った。計測標的部位を頭部とし,脳および口腔部付近のESRシグナルを解析した結果,ほとんど脳部位でのシグナルを検出できなかった。しかし、口腔部位付近に明瞭なNO(MGD)_2-Fe^<2+>の三本線を確認することができた。このことは,NOトラッパーは脳へ分布できず,しかし,口腔のNOのin vivo動態をESRで把握することが可能であることを示唆している。2.歯髄循環とNOラジカル昨年度までに,ヒドロキシルラジカルは歯髄微小循環系の内皮機能を傷害する結果,内皮由来NOラジカルの合成段階を抑制できることを確認した。さらに,この事実を直接的なNOラジカル検出によって証明することを試みた。イヌ犬歯頬側面に形成した薬物適用窩洞からFenton反応を作用させ,内皮機能を傷害すると,窩洞底穿刺によって採取した血液中にNOラジカルが検出されなくなることを明確にした(方法:NOトラッパーFe-(MGD)_2を腹腔内投与し,窩洞中に適用したアセチルコリンによって引き出される遊離NOをX-バンドESRで検出)。生体内でのラジカル分子の挙動を検出するための基礎研究として,NOラジカル定量法の確立,酸素由来ラジカル生体内動態の把握,オプティカルバイオセンサーの開発と改良などに焦点を絞り追究した。1.NOラジカルの定量:ジチオカルバメート鉄錯体(DTCS-Fe)をNOトラッパーとして用い,NOドナーであるNOC-7から放出されるNOラジカルの定量を電子磁気共鳴法(ESR)で試みた。この結果,1μM以下の検出限界で定量できることを確認した。一方,マウスを用い,in vivoのNO検出を試みたところ,L-バンド帯域でエンドトキシンで誘導されるNO産生を計測できた。しかし,DTCS-Feは毒性が強く,新しいNOトラッパーを開発する必要性に迫られた。DTCS-Feにかわるトラッパーとしてジニトロシル鉄錯体(DNIC-Fe)の開発に成功した。マウス,ラットへの静注でLD50の約1-100の用量で特異的にNOをトラップできることが確認された。2.酸素由来ラジカルの生体内挙動:スピンラベル剤として安定ニトロキシドラジカルを用い,in vivoで検出したマウス頭部ESRシグナルの減衰速度から生体内酸化還元状態を推定した。口腔付近は,腹部と比較して酸化還元状態が低いことが示唆された。4.オプティカルバイオセンサー:バッチ式チャンバーに酵素(キサンチンオキシダーゼ)を固定し,スーパーオキシドラジカル生成の酵素基質となるキサンチン量を血液中で,持続的に計測できた(ウサギ)。口腔内組織への応用を急いでいる。
深海性サメ類ラブカの受精卵、および胎仔飼育に関する研究

本計画では、ラブカの胎仔および受精卵を対象とし、その長期飼育を目的とした。しかしながら、それらの収集は大変難しく、まずは成体、さらに成熟した雌個体を収集することが必要となる。そのため、協力者である当館周辺の漁業者とのコミュニケーションを密にして、成体の過去の入網状況などについて多くの情報を集めるとともに、新たに捕獲された場合の対応などの周知を徹底した。その結果、2017年度は雌成体を計3個体収集することが出来た。それらの成体からは、既に卵殻が外れているものの未だに大きな卵黄嚢を持つ胎仔を複数個体得た。それらについては「ラブカ研究プロジェクト」の一環として飼育に挑戦し、さらに東海大学海洋科学博物館(以下、当館)とふくしま海洋科学館において約2か月間の公開展示を行うことが出来た。このようなラブカ胎仔の飼育はこれまでに例がなく、水族館展示としては世界初の試みであったと考えられ、水族館における深海性生物の飼育展示の発展に繋がる成果となった。一方、野外におけるラブカ成体の自家採集と調査を目的に、冬季に本種の混獲情報が多い駿河湾奥部の刺し網漁に同乗した。ラブカは入網しなったものの、同じく深海性サメ類として知られるヨロイザメやアイザメなどが混獲された。そこで、ラブカ飼育の予備試験を行うことを目的として、生体を当館の大型水槽に搬入したが、殆どの個体が数日で死亡した。しかし、ヘラツノザメについては多くが成熟した雌であったため、ラブカと同様に開腹したところ、受精卵と卵黄嚢を持つ小型の胎仔を得ることが出来た。そして、飼育試験を行った結果、最長10日間の飼育記録が得られた。今後もラブカ成体の収集活動を活発に行うことでサンプル数の増加を図り、より多くの胎仔の飼育試験を行う。さらに、今回の成果を踏まえて胎仔の飼育方法の見直しと改善を多角的に行い、さらなる長期飼育と展示を目指す。
氷板の曲げ破壊に対する流体力の影響

本研究で得られた成果をまとめると、以下の様になる。1.模型氷板の曲げ特性試験として、片持ち梁曲げ試験,3点曲げ試験,Plate Deflection試験を行った。また、片持ち梁曲げ試験の問題点を考察するために剛体バネモデルを用いた計算を行った。その結果、一般に行われている片持ち梁曲げ試験は、曲げ強度に関してはあまり問題無いものの、ヤング率に関しては主に板部の変形の影響のため、実際よりもかなり低めの値を与えることが明らかになった。3.砕氷船「そうや」とその単純模形船により、砕氷パタ-ンの観測を行った。砕氷片の奥行き一長さ比は、実船,模形船ともほぼ同じで、0.170.27の範囲にあるが、実船の方がやや大きい。また、実船,模型船とも氷板が厚くなると砕氷片が大きくなり、奥行き一長さ比が小さくなる。模型船では船速が大きくなると砕邃片が小さくなるが、実船ではそれが明確でない。さらに、砕氷片の寸法が大きく異なり、模型船では実船の数倍にもなる。その原因として、模型氷と実海氷の性状の違いが幾つか挙げられるが、現時点ではそのどれがどの程度差に影響しているかは特定できない。本年度の研究成果は以下の通りである。1.二次元特異点分布による流体力計算、剛体バネモデル、オイラ-梁理論による氷梁の構造計算を連立させて計算を行ない、梁の下の流体力が氷梁の破断長さだけでなく、破断力そのものにも影響することを示した。船速が大きくなり氷梁下の水圧が高まると、浮力が高まったのと同じ効果があり、氷の破断長さが短くなる。このことは、実船や模型船による観測と定性的に一致する。また、船速の増加により氷梁下の水圧が増すと、船体はそれに打ち勝って氷を下方に曲げ破壊しなければならないため、氷の破壊そのものに要する力も増加する。その力は、船速の2乗にほぼ比例する。2.船舶技術研究所の氷海船舶試験水槽を借用して、模型氷板の曲げ特性試験法について調査した。実施した試験と測定項目は、片持ち梁曲げ試験による曲げ強度とヤング率測定、3点曲げ梁試験による曲げ強度とヤング率測定、Plate Deflection試験によるヤング率測定である。その結果、片持ち梁曲げ試験と3点曲げ梁試験はほぼ同じ曲げ強度を与え、3点曲げ梁試験とPlate Deflection試験はほぼ同じヤング率を与えるが、これまで一般に行なわれていた片持ち梁曲げ試験では他のものより数倍から1桁小さなヤング率を得てしまうことがわかった。3.上記片持ち梁曲げ試験の問題点を明らかにするため、剛体バネモデルによる氷板付片持ち梁の曲げ計算を行なった。その結果、片持ち梁曲げ試験で異常に低いヤング率が計測されることの主原因が、梁を切り出した氷板の変形であることが明らかになった。しかし、計算で補正したヤング率もまだ数割程度低い。これには、梁根元部の局部破壊が影響しているものと思われる。本年度の研究成果は、以下の通りである1.前年度末に撮影した、海上保安庁所属の砕氷巡視船「そうや」の船首部砕氷パタ-ンのビデオを解析した。砕氷片の寸法・形状を、砕氷片の奥行き,長さ,アスペクト比(奥行きー長さ比)の形で整理した。その結果、氷板が厚くなると砕氷片の奥行き,長さとも小さくなり、アスペクト比は小さくなった。また、船速が大きくなると砕氷片奥行きは大きくなり、長さは小さくなった。しかし、この傾向は氷厚の影響ほど顕著ではない。2.氷海試験水槽にて、「そうや」の1/20模型船を用いて実験を行った。模型船船首は、砕氷パタ-ンの観測を容易にするため、船首水線角,ステム角が「そうや」のそれと同じ完全三角型とした。また、模型船はアクリルで作成し、船体上方からの精度良い砕氷パタ-ンの解析が可能になる様にした。

実験で撮影したビデオを実船の場合と同様に解析し、砕氷片の奥行き,長さ,アスペクト比を求めた。3.模型実験で得られた砕氷パタ-ンを実船のそれと比較すると、砕氷片のアスペクト比は実船,模型船ともほぼ同じで、0.170.27の範囲にあるが、実船の方がやや大きい。また、実船,模型船とも氷板が厚くなると砕氷片が大きくなり、アスペクト比が小さくなる。一方、模型船では船速が大きくなると砕氷片の奥行き,長さとも小さくなる。さらに砕氷片の寸法が大きく異なり、模型船では実船の数倍にもなる。その原因として、模型氷の縮尺が完全でなく、模型氷のヤング率が低すぎること、模型氷には特有の塑性性状があること、模型氷と実海氷で破壊靭性が異なること、実海氷にはそれまでの成長・融解の履歴により初期クラックが多く存在するであろうことなどが挙げられる。
壁面上を伝播する進行波による乱流境界層の摩擦低減・伝熱促進，同時達成制御の試み

乱流境界層における摩擦抵抗低減制御の確立は輸送機の燃費削減などに大きな貢献ができる.本研究では,国内外で提案されている乱流制御手法と比較し有利な点を持つ進行波状制御の効果の詳細な調査を行う.この進行波状制御は,乱流摩擦抵抗を著しく低減させる再層流化効果と,摩擦低減と熱伝達促進が同時に起きる非相似な制御効果の2つの利点を持つ.本研究ではこれまで未調査である乱流境界層における進行波制御の再層流化効果/非相似効果が生じるパラメータ群とその発現メカニズムを,直接数値シミュレーションを用いて明らかにする.乱流境界層において再層流化/非相似効果を狙う制御を行う例は他に無く,本研究で明らかになる制御パラメータ群とメカニズムは将来の乱流抵抗低減・伝熱促進制御デバイスの設計及び実用化に寄与できる.本年度は上流方向進行波についての計算を実施し制御効果を調査した.その結果,下流方向進行波で見られなかった摩擦抵抗低減効果が得られる事がわかった.同制御下の平行平板間流れにおける流れ場の類推から、この結果は進行波によって生成されるレイノルズせん断応力による効果だと考えられる.また,進行波による乱れの増加によりこの制御は温度場にも影響を与えていることがわかった.より詳しく見るために,平行平板間流れにおける制御効果を再度調査し、非相似性が発現するパラメータ範囲を明らかにした.さらに本研究で得られたパラメータ群を利用・拡張して、これまで検証されてこなかったテイラークエット流れに与える影響も調査し、制御効果が明確に発現するパラメータ範囲を明らかにした.乱流境界層における摩擦抵抗低減制御の確立は輸送機の燃費削減などに大きな貢献ができる.本研究では,国内外で提案されている乱流制御手法と比較し有利な点を持つ進行波状制御の効果の詳細な調査を行う.この進行波状制御において,主流と同じ方向に波が進行する下流進行波では乱流摩擦抵抗を著しく低減させる再層流化効果をもち,主流と反対方向に進行する上流方向進行波では摩擦低減と熱伝達促進が同時に起きる非相似な制御効果が生じる,2つの大きな利点を持つ.本研究ではこれまで未調査である乱流境界層における進行波制御の再層流化効果/非相似効果が生じるパラメータ群とその発現メカニズムを,直接数値シミュレーションを用いて明らかにすることを目的とする.乱流境界層において再層流化/非相似効果を狙う制御を行う例は他に無く,本研究で明らかになる制御パラメータ群とメカニズムは将来の乱流抵抗低減・伝熱促進制御デバイスの設計及び実用化に寄与できる本年度は乱流境界層計算コードの開発およびテストケースについて計算を行った.温度場についても温度の輸送方程式を実装し,また制御なしの場合の統計量について公開されているDNSデータとの比較を行い,両者の間で良好な一致を確認した.さらに下壁からの進行波状制御を加えた流れのシミュレーションを行い,下壁からの進行波が流れに影響を与え流れ場を変化させる事がわかった.今後は制御パラメータを変化させることで,より網羅的にパラメータ依存性を調査し,その制御パラメータが有効である理由を様々な角度から考察を行う.現在までに,乱流境界層の直接数値シミュレーション計算コードを作成し,その妥当性についての調査を行った.加えて温度輸送方程式を実装し,非相似制御が期待できる上流方向進行波についてもシミュレーションが行えるよう整備した.制御である進行波を与えたものについては,いくつかのテストケースを行い,制御が流れに与える影響を調査した.これら計算の妥当性調査やテストケースの検証は,本研究における最終的な目的である「制御効果の調査」及び「空間発達の影響調査」に役立つものであり,現在までで研究の達成度は「おおむね順調」であると考えている.乱流境界層における摩擦抵抗低減制御の確立は輸送機の燃費削減などに大きな貢献ができる.本研究では,国内外で提案されている乱流制御手法と比較し有利な点を持つ進行波状制御の効果の詳細な調査を行う.この進行波状制御は,乱流摩擦抵抗を著しく低減させる再層流化効果と,摩擦低減と熱伝達促進が同時に起きる非相似な制御効果の2つの利点を持つ.本研究ではこれまで未調査である乱流境界層における進行波制御の再層流化効果/非相似効果が生じるパラメータ群とその発現メカニズムを,直接数値シミュレーションを用いて明らかにする.乱流境界層において再層流化/非相似効果を狙う制御を行う例は他に無く,本研究で明らかになる制御パラメータ群とメカニズムは将来の乱流抵抗低減・伝熱促進制御デバイスの設計及び実用化に寄与できる.本年度は下流方向進行波について計算を行い,制御が流れに与える効果のパラメータ依存性を網羅的に調査した。その結果、平行平板間乱流において得られた再層流化は、乱流境界層において生じにくいことがわかった.特に制御パラメータから計算される影響厚さから考えて、再層流化が期待されるパラメータ群においても、再層流化は生じなかった。その理由としては、2点考えられる.第1に、乱流境界層は発達流であるために下流方向に流れのスケールが変化する.そのため、再層流化に有効なパラメータが変化し再層流化に至らなかったと考えられる.第2に、現状の進行波は下壁側からのみの制御であったため、進行波が作成するポンピングの効果が小さかったと考えられる.本年度の結果より、乱流境界層の置いて下流方向進行波はチャネル乱流と比較して再層流化が生じにくいことがわかった。温度場の解析や非相似制御が期待できる上流方向進行波については2018年度の課題となるが、すぐにシミュレーションが実施できるよう整備されているため、現在までで研究の達成度は「おおむね順調」であると考えている.

乱流境界層における摩擦抵抗低減制御の確立は輸送機の燃費削減などに大きな貢献ができる.本研究では,国内外で提案されている乱流制御手法と比較し有利な点を持つ進行波状制御の効果の詳細な調査を行う.この進行波状制御は,乱流摩擦抵抗を著しく低減させる再層流化効果と,摩擦低減と熱伝達促進が同時に起きる非相似な制御効果の2つの利点を持つ.本研究ではこれまで未調査である乱流境界層における進行波制御の再層流化効果/非相似効果が生じるパラメータ群とその発現メカニズムを,直接数値シミュレーションを用いて明らかにする.乱流境界層において再層流化/非相似効果を狙う制御を行う例は他に無く,本研究で明らかになる制御パラメータ群とメカニズムは将来の乱流抵抗低減・伝熱促進制御デバイスの設計及び実用化に寄与できる.本年度は上流方向進行波についての計算を実施し制御効果を調査した.その結果,下流方向進行波で見られなかった摩擦抵抗低減効果が得られる事がわかった.同制御下の平行平板間流れにおける流れ場の類推から、この結果は進行波によって生成されるレイノルズせん断応力による効果だと考えられる.また,進行波による乱れの増加によりこの制御は温度場にも影響を与えていることがわかった.より詳しく見るために,平行平板間流れにおける制御効果を再度調査し、非相似性が発現するパラメータ範囲を明らかにした.さらに本研究で得られたパラメータ群を利用・拡張して、これまで検証されてこなかったテイラークエット流れに与える影響も調査し、制御効果が明確に発現するパラメータ範囲を明らかにした.昨年度はいくつかのテストケースを行い,進行は制御が流れに与える影響を調査した.今後はパラメータを変化させることで,より網羅的にパラメータ依存性を調査する.更に,その制御パラメータが有効である理由を様々な角度から考察を行う.また,結果に対して理論的な知見を与える為,摩擦抵抗・熱伝達率に関する恒等式を用いた検討を行う.そのことで摩擦抵抗値及び熱伝達率に対する,乱流渦による寄与,進行波の直接的な寄与,空間発達の寄与など,それぞれの寄与ごとに分類することが可能となり,抵抗低減・熱伝達促進効果発現メカニズムの考察に役立つと期待できる.昨年度は下流方向進行波についていくつかの計算を実施し、制御が流れに与える影響を調査した.今後は上流方向進行波および熱輸送に関わる解析を行う。摩擦抵抗・熱伝達率に関する恒等式や動力との関係、摩擦抵抗値及び熱伝達率に対する寄与率の解析を行い、抵抗低減・熱伝達促進効果発現メカニズムの考察に役立てる.温度の輸送方程式および計算領域の拡大に当初より時間がかかり,制御効果を網羅的に調査するパラメトリックスタディを次年度に行うこととしたため.計算の安定性確保に時間がかかったため.現状解決したため、複数台の高速計算機を導入する.本年度,計算コード実装の遅れからできなかったパラメトリックスタディを行う専用の高速計算機を購入する予定.
電界操作による表面界面磁性の制御：第一原理計算による理論的予測

金属表面界面・薄膜磁性に対する第一原理計算を行い、Fe/MgO界面の界面垂直磁気異方性、ボロン不純物の混在による界面垂直磁気異方性と電界効果の消失、Co/Ptの結晶磁気異方性とキュリー温度の電界効果を明らかにし、3d遷移金属多層膜や希土類超薄膜、有機金属分子系における巨大な結晶磁気異方性を提案した。また、外部電場下における伝導度の第一原理手法を開発し、Fe薄膜における伝導度に対する電界効果を示した。Fe2原子層膜のベイン歪に対する電界による構造相変態の制御には、スピンスパイラル構造のような複雑な磁気構造の導入が必要であることも示唆した。1.電界操作による結晶磁気異方性の制御:ボロン不純物がFe/MgO界面に偏析した場合、結晶磁気異方性エネルギーの外部電場依存性が消失することがわかった。また、3d遷移元素のみからなる強い垂直磁気異方性を示す遷移金属薄膜の設計を行い、強磁性FeNi超格子薄膜(Fe/Fe/Ni/Fe/Ni/Fe/Fe)において巨大な垂直磁気異方性が得られること、金属フタロシアニン分子(MPc)における結晶磁気異方性を計算し、MnPcの場合、分子面に対して磁化容易軸が面直に、FePcとCoPcに対して面内方向になることを明らかにした。2.電界操作による磁気依存伝導特性の制御: MgO基板上のFe単原子層膜に対する外部電場下における磁気依存伝導特性を調べた結果、外部電場印加により、フェルミ準位にあるd軌道のバンド構造が変化し、面内の直流電気伝導(及び異常ホール伝導)を変化することを確認した。しかし、フリースタンディングFe薄膜の結果と比較して、外部電場印加による変化が僅かであることがわかった。3.電界操作による磁気弾性特性の制御:Cu基板上のFe二原子層膜において、実験で観測されているfct-like相とbct-like相に対し、前者では強磁性体構造が、後者では面内反強磁性体構造がエネルギー的に安定であること、これら二相共存は磁気構造の双安定性に起因すること、外部電場を考慮した場合、fct-like相とbct-like相間の相安定性の変化がないことがわかった。ノンコリニア磁気構造にも対応した表面界面系の弾性定数及びフォノン分散の第一原理FLAPW法の開発に着手した。電界操作(外部電場印加)による、強磁性遷移金属の表面界面や遷移金属を含む分子などのナノスケール磁性体における磁化方向及び磁気的性質の制御方法を確立するために、本年度は以下の研究を実施した。1.電界操作による結晶磁気異方性の制御:Fe/MgO理想界面に対し、界面にボロン不純物が混在した時の界面構造の安定性を議論した。計算の結果、ボロン原子はエネルギー的に界面に偏析する傾向にあり、界面に偏析した場合、結晶磁気異方性エネルギーがほぼゼロになることがわかった。また、遷移元素を含む有機分子(フタロシアニン分子)に注目し、分子構造と遷移元素の電子状態を調べた。2.電界操作による磁気依存伝導特性の制御:強磁性体などのコリニア磁気構造及び複雑なノンコリニア磁気構造にも対応した表面界面系に対する電気・光伝導度の第一原理手法(FLAPW法)を開発した。Fe単原子層において、電界効果によりフェルミ準位のバンド構造が変化することにより、面内の直流電気伝導(及び異常ホール伝導)が減少(増大)する結果となった。また、電界効果による面直方向から面内方向への磁化変化により、伝導度が不連続に変化し、磁化依存電気伝導度を再現することができた。3.電界操作による磁気弾性特性の制御:フリースタンディングFe二原子層膜におけるbct積層構造とfct積層構造との構造安定性について調べた。計算の結果、二つの積層構造がエネルギー的に共存する可能性があること、外部電場印加によりそのエネルギー差が変化することを示唆できた。1.MgO/Fe界面で生じる界面垂直磁気異方性の発現やボロン不純物による界面垂直磁気異方性の消失、外部電場印加による結晶磁気異方性エネルギーの変化、Fe基3d遷移金属超薄膜や磁性有機金属分子系における巨大な結晶磁気異方性の発現の可能性を明らかにした。2.フリースタンディングFe薄膜やMgO基板上のFe単原子層膜に対して、外部電場下における磁気依存伝導特性の計算を可能とし、引き続き、反強磁性体/強磁性体薄膜における異常ホール効果の計算にも着手した。3.ノンコリニア磁気構造にも対応したフォノン分散の第一原理FLAPW法の開発に着手し、一方、外部電場下におけるCu基板上のFe二原子層膜のfct相とbct相の構造安定性を解析した。さらに、スピンスパイラル構造の全エネルギー計算に基づき、遷移金属薄膜系におけるジャロシンスキー・守谷相互作用力の計算方法の開発に着手した。電界操作による結晶磁気異方性の制御:Fe薄膜やMgO/Fe(001)界面で生じる界面垂直磁気異方性の発現やボロン不純物による界面垂直磁気異方性の消失、Co/Pt(111)系における外部電場印加による結晶磁気異方性エネルギーやキュリー温度の変化を明らかにした。また、3d遷移金属のみからなる金属超薄膜/MgOや希土類超薄膜/MgOで巨大な垂直磁気異方性エネルギーが得られること、4d系Ru金属や遷移元素を含む有機金属分子磁性系(フタロシアニンやメタロセン)においても巨大な結晶磁気異方性が得られることを示唆した。電界操作による磁気依存伝導特性の制御:

ノンコリニア磁気構造にも対応した表面界面系に対する外部電場下における伝導度の第一原理手法(FLAPW法)を開発した。Fe薄膜やFe薄膜/MgO(001)において、電界効果によりフェルミ準位のバンド構造変化に起因して伝導度がわずかに変化すること、薄膜磁化が面直方向から面内方向に変化した場合には伝導度が不連続に変化するなど、磁化依存の伝導度を再現することができた。本計算手法の展開として、異常ホール効果やスピンホールの計算が可能となり、反強磁性体/強磁性体薄膜における異常ホール効果の計算に適用した。電界操作による磁気弾性特性の制御:磁性薄膜の磁気弾性特性に関する第一原理計算を行った。Fe二原子層膜やCu基板上のFe二原子層膜に対してベイン歪に対する全エネルギーを計算した結果、bct積層構造とfct積層構造の二つの積層構造がエネルギー的に共存する可能性があること、電界によりそのエネルギー差が変化することを示唆できた。しかし、実験で観測されている電界による相変態制御の再現にはスピンスパイラル構造のような複雑な磁気構造の導入が必要であることを示唆した。金属表面界面・薄膜磁性に対する第一原理計算を行い、Fe/MgO界面の界面垂直磁気異方性、ボロン不純物の混在による界面垂直磁気異方性と電界効果の消失、Co/Ptの結晶磁気異方性とキュリー温度の電界効果を明らかにし、3d遷移金属多層膜や希土類超薄膜、有機金属分子系における巨大な結晶磁気異方性を提案した。また、外部電場下における伝導度の第一原理手法を開発し、Fe薄膜における伝導度に対する電界効果を示した。Fe2原子層膜のベイン歪に対する電界による構造相変態の制御には、スピンスパイラル構造のような複雑な磁気構造の導入が必要であることも示唆した。1. Fe/MgO界面を中心とした界面構造安定性と外部電場印加による結晶磁気異方性に関する計算を計画通り実施した。計画以上の進展として、13d遷移元素のみからなる巨大な垂直磁気異方性を示す遷移金属薄膜の提案、2有機金属分子(フタロシアニンやメタロセン)の結晶磁気異方性の考察、3外部電場印加によるキュリー温度の変化を明らかにした点が挙げられる。2.外部電場下における表面界面系に対する電気・光伝導度の第一原理FLAPW法を開発し、フリースタンディングFe薄膜やMgO基板上のFe単原子層膜に適用するなど、計画通り実施した。また、本計算手法の展開として、異常ホール効果やスピンホールの第一原理計算手法を開発した点が挙げられる。3.外部電場下におけるCu基板上のFe二原子層膜の構造安定性やノンコリニア磁気構造にも対応したフォノン分散の第一原理FLAPW法の開発に着手するなど、計画通り実施した。計画以上の進展として、スピン軌道相互作用を考慮したスピンスパイラル構造の第一原理計算手法を開発した点が挙げられる。計算物理学本研究の主課題である電界効果の物理的起源の解明をほぼ終え、現在、電界によるCu基板上Fe二原子層膜の構造相変態に関する最終課題に取りかかっている。また、ノンコリニア磁気構造にも対応したフォノン分散の第一原理FLAPW法を完成させる。1.電界操作による結晶磁気異方性の制御:界面にボロン不純物が混入したFe/MgO界面の構造安定性と外部電場印加による結晶磁気異方性に関する計算を計画通り実施した。さらに、当該分野において極めて重要な課題である、13d遷移元素のみからなる強い垂直磁気異方性を示す遷移金属薄膜を提案できたこと、2有機金属分子(金属フタロシアニン)の結晶磁気異方性の考察が可能になったなど、計画以上に進展している。
膀胱前立腺腫瘍に対するマイクロ波凝固療法の治療効果および免疫学的解析

膀胱,前立腺癌に対する治療はこれまで外科的切除を中心として,放射線療法,ホルモン療法,化学療法などが行われてきた.しかし癌患者のquality of lifeを考えると,できるだけ臓器を残す治療法の確立が求められている.今回このような目的でマイクロ波による腫瘍だけを充分に凝固壊死に陥らせる方法を開発し,本法が深部まで熱作用がおよぶという利点の他に,免疫学的な効果も期待できるであろうとの想定を基に,実験的な検討および臨床的な治療効果の解析を行った.ウサギ膀胱にVX_2腫瘍を移植した後,マイクロ波凝固療法を行い,治療効果を組織学的,免疫パラメ-タ-測定および生存率から検討した結果について解析を行い,論文の作成を施行し,その一部についてはすでに学会報告を行った(裏面参照).また,本年4月の日本泌尿器科学会総会(東京)および5月の米国泌尿器科学会(ワシントン,D.C.)において報告する予定である.臨床的なマイクロ波凝固療法については,すでに実験的な段階を終了し,膀胱癌患者130例,前立腺癌患者10例に対し,本治療を行っている.その効果については,臨床症状,組織学的な検討により有効性を示唆する成績が得られている.膀胱癌に対する本治療後の5年生存率は表在性腫瘍の場合81.7%,浸潤性腫瘍の場合68.2%であり,悪性度別では,G1で93%,G2で78%,G3で60%であった.尚,本法施行に伴う副作用,重篤な合併症は認められなかった.10例の排尿障害を伴う前立腺癌患者に対するマイクロ波凝固療法は,超音波モニタ-を使用しながら行うことによって,その安全性が確保された.本法と私たちがすでに報告したラルストロンを用いた経尿道的放射線照射法を併用する方法も現在試みており,今後新しい治療法が確立することができると考えている.膀胱,前立腺癌に対する治療はこれまで外科的切除を中心として,放射線療法,ホルモン療法,化学療法などが行われてきた.しかし癌患者のquality of lifeを考えると,できるだけ臓器を残す治療法の確立が求められている.今回このような目的でマイクロ波による腫瘍だけを充分に凝固壊死に陥らせる方法を開発し,本法が深部まで熱作用がおよぶという利点の他に,免疫学的な効果も期待できるであろうとの想定を基に,実験的な検討および臨床的な治療効果の解析を行った.ウサギ膀胱にVX_2腫瘍を移植した後,マイクロ波凝固療法を行い,治療効果を組織学的,免疫パラメ-タ-測定および生存率から検討した結果について解析を行い,論文の作成を施行し,その一部についてはすでに学会報告を行った(裏面参照).また,本年4月の日本泌尿器科学会総会(東京)および5月の米国泌尿器科学会(ワシントン,D.C.)において報告する予定である.臨床的なマイクロ波凝固療法については,すでに実験的な段階を終了し,膀胱癌患者130例,前立腺癌患者10例に対し,本治療を行っている.その効果については,臨床症状,組織学的な検討により有効性を示唆する成績が得られている.膀胱癌に対する本治療後の5年生存率は表在性腫瘍の場合81.7%,浸潤性腫瘍の場合68.2%であり,悪性度別では,G1で93%,G2で78%,G3で60%であった.尚,本法施行に伴う副作用,重篤な合併症は認められなかった.10例の排尿障害を伴う前立腺癌患者に対するマイクロ波凝固療法は,超音波モニタ-を使用しながら行うことによって,その安全性が確保された.本法と私たちがすでに報告したラルストロンを用いた経尿道的放射線照射法を併用する方法も現在試みており,今後新しい治療法が確立することができると考えている.マイクロ波の熱作用を利用した膀胱癌・前立腺癌の治療についての基礎的検討および安全性については確立できた。ウサギを用いた癌治療実験もほぼ予定どうり進行し、治療効果についても生存率、組織学的所見からも検討し、その有効性を確認した。本治療に伴う免疫学的な効果に関しては、IAPなどの癌関連抗蛋白についての検討は行なえたが、細胞性免疫についての検討は、ウサギ白血球、リンパ球の同定に困難な点があり、今後もひきつづき行う予定である。臨床的治験は、すでに開始されており短期の評価は充分効果があり今後も長期経過観察によってさらに検討を加える予定である。なお臨床例における本治療前後での免疫学的パラメ-タ-の変動についても少数例ながら検討が加えられた。ADCC活性NK活性が術後上昇している症例が多数みられ、本治療が何らかの癌免疫と関連していることが推定されている。今後は、本療法と放射腺療法、あるいは化学療法との併用による治療効果の増強に関する培養細胞を用いた基礎的検討およびマイクロ波凝固療法が表在性腫瘍あるいはどの程度まで湿潤した腫瘍に対して効果があるのかを臨床的にも明らかにする予定である。さらに本治療法と従来から行われている手術療法との比較試験を開始するつもりである。基礎的研究では、ウサギの膀胱壁に可移植性腫瘍VXー2を移植し、この腫瘍に対してマイクロ波凝固療法を施行して病理組織学的、免疫学的に検討した。病理組織学的には、マイクロ波凝固後に腫瘍細胞の完全な凝固壊死巣が確認された。また、凝固部位の膀胱粘膜上皮は変性、脱落像を呈したが、徐々に再生傾向を示し、凝固後60日には修復した。凝固した膀胱壁の筋層には変性像、線維化などがみられたが、組織の炭化や穿孔は認められなかった。

免疫学的検討では、治療前後で免疫抑制因子としてS.I値の推移を調べたが、マイクロ波凝固療法を施行したウサギでは未治療群と比較し有意に免疫抑制効果が減弱していた。膀胱癌に対するマイクロ波凝固療法の治療効果を臨床的にも検討した。本法を中心に治療した膀胱癌100症例におけるKaplanーMeier法による4年生存率は、表存性膀胱癌では82%、浸潤性膀胱癌では72%であった。また、悪性度別ではG1で93%、G2で78%、G3で60%と良好な成績を示した。さらに、これら100症例の4年非再発率は70%であった。尚、本法に起因する重篤な合併症は認められていない。これらの結果から膀胱癌に対するマイクロ波凝固療法の有用性が基礎的、臨床的に確認できた。排尿困難を有する前立腺癌9症例に対し、超音波モニタ-下に経尿道的マイクロ波凝固術を施行し臨床的検討を行った。外径8mmのマイクロ波照射用アプリケ-タを使用し、出力100ワットのもと前立腺を60ないし120秒間凝固した。その結果、マイクロ波による前立腺の凝固領域は、超音波モニタ-によってhyperーecholc areaとして明確に把握でき、安全かつ充分に凝固ができた。また、治療後には排尿困難は全例で消失するとともに、残尿量も有意に低下し、本法の有用性が確認された。平成2年度までの実験,すなわちウサギ膀胱にVX_2腫瘍を移植後,マイクロ波凝固治療を行って,その治療効果を組織学的,免疫パラメ-タ-測定および生存率から検討した。その結果について解析を行い,論文の作成,一部についてはすでに学会報告を行った(裏面参照)。また,本年4月の日本泌尿器科学会総会(東京)および5月の米国泌尿器科学会(ワシントン,D.C.)において報告する予定である。臨床的なマイクロ波凝固療法については,すでに実験的な段階を終了し,膀胱癌患者130例,前立腺癌患者10例に対し,本治療を行っている。その効果については,臨床症状,組織学的な検討により有効性を示唆する成績が得られている。膀胱癌に対する本治療後の5年生存率は表在性腫瘍の場合81.7%,浸潤性腫瘍の場合68.2%であり,悪性度別では,G1で93%,G2で78%,G3で60%であった。尚,本法施行に伴う副作用,重篤な合併症は認められなかった。10例の排尿障害を伴う前立腺癌患者に対するマイクロ波凝固療法は,超音波モニタ-を使用しながら行うことによって,その安全性が確保された。本法と私たちがすでに報告したラルストロンを用いた経尿道的放射線照射法を併用する方法も現在試みており,今後新しい治療法が確立することができると考えている。今後は,他治療法との比較,長期的な予後などにより検討を要するものと考えられる。