hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
室内空気質分布と人体経気道暴露濃度の数値予測モデルの深化と汎化

室内空気質の不均一濃度分布と人体経気道暴露濃度予測を基に居住者の健康影響評価を行うための高精度かつ汎用的な数値予測手法の構築を目指し,次の研究課題を推進した.(1)室内環境中の各種汚染物質を対象とした室内濃度分布の数値予測モデルを整理し,(2)人体幾何形状に加え,鼻腔・口腔から気管支までの幾何形状を再現した気道モデルを統合した経気道暴露濃度評価のための新たな数値人体モデルを開発した.(3)予測精度検証ために,3Dプリンタで透明アクリル製気道モデルを作成し,可視化計測により気道内流れ場測定を行った.(4)「室内環境ー人体周辺微気象ー呼吸器系」に着目した経気道暴露濃度予測法を提案した.室内空気質の不均一濃度分布ならびに人体経気道暴露濃度予測を基に,居住者の健康影響評価を行うための高精度かつ汎用的な数値予測モデルの構築を目指し,研究初年度である平成27年度は,具体的に以下の課題を実施した.1.実人体データを用いた気道幾何形状データの整備:コンピュータ断層撮影法(CT)による人体の3次元画像データを基に,鼻腔・口腔から気管支第4分岐までの気道幾何形状を抽出し,数値気道モデルの幾何形状を整備した.成人2名の実人体データを基に,2種の気道形状データを作成した.2. CFD解析用の数値気道モデルの作成と数値気道内の流れ場・温度場の数値解析:気道の幾何形状データを基に,2種類のCFD解析用の3次元数値気道モデルを作成した.CFD解析用の数値気道モデルの鼻腔ならびに口腔開口面に定常呼吸ならびに非定常呼吸サイクルモデルを流入境界条件として与え,気道内流れ場の解析を実施した.等温条件に加えて,気道内壁面表面に体内深部温度分布を設定して非等温場の解析を実施し,気道内各部位の対流熱伝達率データベースを作成した.4.アクリル製気道モデルの作成:気道モデル幾何形状データを基に,高精度3Dプリンタを用いてアクリル樹脂製の気道モデルを作成した.5.アクリル製気道モデル内流れ場の可視化計測:可視化粒子画像流速計測法PIVにてアクリル製気道モデル内の流れ場計測を実施した.複雑幾何形状に対応させるため,空気の代わりにアクリル樹脂の屈折率(RI)と同一となるように濃度調整したポリタングステン酸ナトリウム水溶液を作動流体として用いることで,Reynolds数一致を条件とした気道内流れ場の可視化計測を実施した.研究計画に従い,滞りなく研究を推進している.計算モデルの作成,数値解析検証用のPIV実験も順調に実施できている.本研究は室内空気質の不均一濃度分布ならびに人体経気道暴露濃度予測を基に,居住者の健康影響評価を行うための高精度かつ汎用的な数値予測モデルの構築を目指すもので,平成28年度は以下の研究課題を推進した.1.ガス状汚染物質を対象とした濃度場解析手法の開発:室内環境を対象としたガス状汚染物質の濃度分布解析手法,特にEuler-Euler系の解析手法を整理した.気道モデルを対象とした解析では,気道内壁面境界条件としてPartition coefficientを用いた吸着モデルを開発した.2.エアロゾル粒子を対象とした濃度場解析手法の開発:室内環境を対象としたエアロゾル粒子の濃度分布解析手法,特に流れ場を連続体として解き,粒子を分散系で解析するEuler-Lagrange系の解析手法を整理した.PIVによる気道内流れ場測定データで予測精度を検証した乱流モデルと整合する数値気道モデル内のLagrange粒子追跡モデルの整理も行い,乱流泳動モデル,熱泳動モデルの他,粒子衝突モデル,気道内壁面沈着モデルの組み込みを行った.3.数値人体モデルと数値気道モデルの統合手法の開発:人体の詳細幾何形状を再現したCFD解析用の数値人体モデルと数値気道モデルの統合手法として,完全組み込み型(数値人体モデル内部に数値気道モデルの幾何形状を完全に再現して一体の解析モデルとしたもの)と外部連成型(External Coupling手法を用いて,鼻腔・口腔開口面での平均風速・乱流統計量・汚染物質濃度分布データをFlux保存を保証した上で数値解析上共有させる手法)の2種類を開発した.4.経気道暴露濃度予測ための各種数理モデル開発:気道内細胞組織に沈着したガス状汚染物質の体内吸収モデルとしてPBPKモデルに着目し,細胞内への吸収・転位機構モデルを開発し,文献データよりモデル定数同定を行った.総合的には当初計画に従って着実に研究を進めていると判断している.当初,研究3年目の課題として計画していた生理的薬物動態(PBPK)モデルの開発と数値人体モデルへの組み込みに関して,プロトタイプモデルの開発と予備解析まで完了しており,この点では当初計画以上の成果を上げている.エアロゾル粒子を対象とした濃度場解析手法は,モデル開発とそのコーディングまで完了したものの,解析事例の蓄積という点で,多少計画より遅れがある.本研究は,室内空気質の不均一濃度分布ならびに人体経気道暴露濃度予測を基に,居住者の健康影響評価を行うための高精度かつ汎用的な数値予測モデルの構築を目指す.研究の最終年度であるH29年度は研究計画に従い,下記の課題を実施した.(1)経気道暴露濃度予測ための各種数理モデル開発:気道内表面の組織構造は,線毛・粘膜上皮・粘膜下組織・毛細血管系より構成されるため,この組織構造を3次元的に再現し,気道内沈着した各種汚染物質の組織内移動を非定常・不均一に評価する数理モデルを検討した.

また,気道内細胞組織に沈着したガス・エアロゾル粒子の体内吸収モデルとしてPBPKモデル(Physiologically Based Pharmaco-Kinetic)に着目し,細胞内への吸収・転位機構モデルの基礎となるモデル定数を調査した.加えて,気道内CFD解析と連成するFPTMモデル(Fluid Particle Tissue model)を開発し,気道モデルを用いた予備解析を実施した.(2)人体熱モデルとの統合可能性検討:気道モデル内のリアルタイム顕熱・潜熱放散量分布解析結果をダイレクトにマルチノード型の人体熱モデル(ストロビックモデル)にフィードバックさせる数値解析手法を開発することで,既存の数値人体モデルによる人体放熱量と皮膚温分布予測の改良可能性を定量的に検討した.(3)室内環境解析への適用・成果の情報発信:単純なモデル室内空間を対象として,各種の境界条件の基で「室内環境ー人体周辺微気象ー気道(呼吸器系)」の統合解析を実施し,予測精度の検証とパラメトリックスタディによる解析事例の蓄積を行うと共に,応用解析事例を国際会議英文ジャーナルで積極的に発表した.室内空気質の不均一濃度分布と人体経気道暴露濃度予測を基に居住者の健康影響評価を行うための高精度かつ汎用的な数値予測手法の構築を目指し,次の研究課題を推進した.(1)室内環境中の各種汚染物質を対象とした室内濃度分布の数値予測モデルを整理し,(2)人体幾何形状に加え,鼻腔・口腔から気管支までの幾何形状を再現した気道モデルを統合した経気道暴露濃度評価のための新たな数値人体モデルを開発した.(3)予測精度検証ために,3Dプリンタで透明アクリル製気道モデルを作成し,可視化計測により気道内流れ場測定を行った.(4)「室内環境ー人体周辺微気象ー呼吸器系」に着目した経気道暴露濃度予測法を提案した.現時点で特に大きな問題点や研究推進が困難な課題も無く,当初の研究計画に従い,研究推進する方針である.当初計画に従い,以下の課題を推進する.5.室内空気質分布解析モデルの整理と汎用CFDコードへの組み込み6.経気道暴露濃度予測ための各種数理モデル開発7.人体熱モデルとの統合可能性検討8.室内環境解析への適用・WEB等による情報発信29年度が最終年度であるため、記入しない。建築環境・設備29年度が最終年度であるため、記入しない。
常圧低酸素環境が全身持久能力に及ぼす影響

本研究では、常圧・低酸素環境が全身持久能力に与える影響を「居住」と「トレーニング」に関する実験を通して検討した。酸素濃度を16.4%、15.6%、14.9%に設定した低酸素室で1日10時間で7日間の居住を行わせた。1日目の動脈血酸素飽和度は酸素濃度が低い群ほど低下し、居住最終日には全ての群が約95%であった。EPO濃度は15.6%群と14.9%群で居住初期に有意に増加していた。その後の血液性状には、網状赤血球数の増加を除き有意な変化はみられなかった。14.9%群では居住後、最大換気量と最大酸素摂取量の増加が観察された。最大酸素摂取量の向上をねらう場合、14.9%程度以下が必要であるといえる。また、酸素濃度を14.9%に設定し、1日10時間で6日間居住させた実験では、居住中に拡張期血圧が増加したことから、細動脈血管の収縮や動脈血流の促進が示唆された。加えてNK細胞活性が向上し、免疫機能の亢進が示唆された。酸素濃度を15.6%に設定した常圧・低酸素室内で持久的トレーニングを4週間行わせると、最大酸素摂取量は増加傾向を示し、近赤外線分光法を用いて評価した外側広筋の酸素供給能力はトレーニングにより向上する傾向を示していた。これらのことから、常圧・低酸素環境下での持久的トレーニングは呼吸循環能力向上に有効であると考えられる。また、同様の環境で自転車エルゴメーターを用いてインターバルトレーニングを4週間行わせると、血液性状には変化が認められず、最大酸素摂取量も変化しなかった。しかし、乳酸性作業閾値には有意な向上が観察され、自転車駆動の平均パワーも増加した。したがって、このようなトレーニングは乳酸の緩衝能力を向上させる効果があると考えられた。以上の実験から常圧・低酸素環境は全身持久能力を向上させるのに有効であることが明らかとなった。研究1:常圧・低酸素室での1日10時間の居住が及ぼす生理・生化学的反応の変化3つの被験者群をそれぞれ異なる酸素濃度に設定した常圧・低酸素室に1日10時間、7日間居住させた。設定した酸素濃度は標高2000m付近の酸素量に相当する16.4%、2400m付近に相当する15.4%、2800m付近に相当する14.9%の3種であった。居住期間前後に最大酸素摂取量の測定を行った。また、居住前と居住中1,2,3,5,7日目、居住後1,3,5日目に採血を行い、血液性状の分析を行った。居住により14.6%群のみ最大酸素摂取量が有意に増加した。14.9%群と15.6%群でエリスロポエチン濃度が居住初期に有意に増加したが、赤血球数に有意な変化は認められなかった。14.6%群では最大分時換気量が有意に増加していた。研究2:常圧・低酸素室での持久的トレーニングの効果本研究では、通常環境下で測定した最大酸素摂取量の60%に相当する運動強度で常圧低酸素室内(60H群)もしくは通常環境(60N群)で30分間、もしくは最大酸素摂取量の40%の負荷で低酸素室内もしくは通常環境(それぞれ40H、40N群)で45分間の自転車駆動トレーニングを週3回、4週間行わせ、その効果について検討した。

設定した酸素濃度は15.4%であった。トレーニング前後に血液性状の分析を行うとともに、最大酸素摂取量、最大無酸素パワーの測定を行った。性状には顕著な変化は観察されなかった。60H群のみ、最大酸素摂取量がトレーニングにより増加する傾向にあった。研究1の場合と同様に最大分時換気量が増加傾向にあったとともに、近赤外線分光法から評価した活動筋への酸素供給能力も向上する傾向にあったことから、常圧低酸素室で得られるトレーニング効果は、血液性状の変化よりも、その他の呼吸循環系機能に表れやすいと考えられる。研究1:常圧・低酸素室での1日10時間の居住が及ぼす生理・生化学的反応の変化(追試)酸素濃度を14.9%(標高2,800m相当)に設定した常圧・低酸素室に1日10時間、7日間居住させ、その生理・生化学的反応について評価した。居住期間前後に最大酸素摂取量の測定を行った。また、居住前と居住中1,2,3,5,7日目、居住後1,3,5日目に採血を行い、血液性状の分析を行った。昨年度は酸素濃度16.4%、15.4%、14.9%の3条件で同様の実験を行ったが、14.9%群のみに有意な最大酸素摂取量の増加が認められた。本年度の実験(14.9%のみ)でも同様に最大酸素摂取量が増加しており、常圧・低酸素室での居住が有酸素的能力の向上に有効である可能性が示された。研究2:常圧・低酸素室でのインターバルトレーニングの効果酸素濃度を15.4%に設定した常圧・低酸素室内で自転車の30秒間全力駆動トレーニング(休息4分30秒をはさみ5セット)を週3日の頻度で4週間行った。常酸素群には同様のトレーニングを常酸素環境にて行わせた。最大酸素摂取量、最大無酸素パワー、血液性状をトレーニング前後で測定した。低酸素群、常酸素群ともに最大酸素摂取量、血液性状は変化せず、最大無酸素パワーが有意に増加した。トレーニングの仕事量は、常酸素群のほうが高い傾向にあり、高地トレーニングと同様に、常圧・低酸素環境では高い負荷がかけられなくなることが考えられる。近年、様々なスポーツトレーニング現場で積極的に用いられるようになってきた常圧・低酸素室でのトレーニング効果について、平成14年度は1日10時間で6日間の低酸素室居住を行わせた際の受動的効果についての研究を行った。酸素濃度を14.9%に設定した常圧・低酸素環境下での暴露により生体に及ぼされる生理・生化学的な影響をみるとともに、低酸素室での6日間連続暴露と3日間を2回の反復暴露を行わせた場合の内分泌系(造血系、ストレス系等)に及ぼす影響について比較検討することを目的とした。被験者は定期的に運動を行っている男性6名であり、3名ずつ連続暴露群と反復暴露群とに分けた。起床時に心拍数、動脈酸素飽和度、血圧測定および採血を行った。低酸素暴露前に通常酸素環境下で同様の測定を行い、その値をコントロール値とした。その結果、コントロール値と比較して低酸素暴露1日目に動脈血酸素飽和が減少していた。エリスロポエチン濃度は低醗素暴露1日目から3日目にかけて増加した。その他の血液性状は個人差が大きく、大きな変化は認められなかった。群間ではそれぞれの項目で両群ともに同じような傾向を示した。常圧・低酸素室に暴露させることによる心拍数や動脈血酸素飽和度の変化といった生理的影響やエリスロポエチンの増加についての報告は多くされている。しかし、低酸素刺激によるストレス応答や免疫応答等といった身体に関わる要因をあわせて、低酸素暴露が生体に及ぼす影響をみていく必要がある。今後は、被験者数を増やして傾向をみるとともに低酸素環境が免疫応答に及ぼす影響についてもさらに検討する必要があると考えられる。
小柴胡湯によって発現が制御される遺伝子のクローニングと解析

小柴胡湯は慢性肝炎における肝機能障害の改善を目的として用いられている。この小柴胡湯の臨床での効果を証明するために、数多くの実験的な研究が報告されている。しかし、小柴胡湯が実際に肝臓内でどのような遺伝子、または蛋白質の発現を制御しているのかについてはほとんど分かっていない。またこれは小柴胡湯に限らず、すべての漢方薬についていえることであるが、その作用機序については不明な点が多い。そこで我々は、発現量の変化する遺伝子を効率よく検索し、その構造や発現様式などの解析するため、PCRを利用したdifferential screening法であるdifferential display法を用いて小柴胡湯によって制御される肝臓内の遺伝子についての解析が可能であると考えた。differential display法は任意の配列のプライマーをPCRに用いることで複数のcDNA断片を同時に増幅しゲル電気泳動で展開後、得られたフィンガープリント間の比較により特異的発現パターンを示す分子種を同定する方法である。小柴胡湯を6週令ICR雌性マウスに経口投与し、小柴胡湯群およびノーマル群の肝臓を摘出した。得られた肝臓から全RNAを抽出した。ディファレンシャル・ディスプレイ法により得られた小柴胡湯により肝臓で発現を制御されていると考えられるcDNA断片を大腸菌に組み込み増幅し、DNAシークエンサーにより得られたcDNA断片の配列を決定し、ホモロジー検索によりcDNA断片の同定を行った。得られたcDNA断片はmouse teststeron 16alpha-hydroxylase(Cytochrome P450_<16α>)と非常に高い相同性を示した。またノーザン・ハイブリダイゼーションにより配列を決定したcDNA断片の発現量の違いを比較したところ、小柴胡湯によりこの遺伝子の発現が増加することが確認された。本研究は、小柴胡湯によってマウス肝臓内で発現が制御されている遺伝子を単離しその機能について、differential display法を用いて調べたものであり、この研究は漢方薬が遺伝子の働きに与える影響を解明していく上での端緒になるものである。
心筋梗塞後のリモデリングにエンドセリンおよびその受容体遺伝子の発現が関与する

エンドセリン(ET)は平滑筋収縮作用の他に血管平滑筋や心筋細胞を肥大させ、線維芽細胞の増殖を促すことが知られている。心筋梗塞後の心室リモデリングは壊死した心筋組織を修復、代償するため、線維化と残存心筋細胞肥大を来す生体の防御機構である反面、過度のリモデリングは拡張能の低下や心筋虚血の憎悪をもたらし、予後を悪化させる。その防止は心筋梗塞の後治療として重要な課題である。我々は心筋梗塞後の血中ETが増大することから、梗塞後の心室リモデリングに内因性のET及びET受容体が関与するという仮説を考えて以下の実験を行った。麻酔開胸下にWistar rat(10週齡)の冠動脈を結紮し、心筋梗塞を作製。開胸後、3時間、3日、1週、1ヶ月後にsacrificeし心臓を摘出した。生存率は各々71%、50%、45%、30%であり、実験完遂個体数を各群8とした。ET拮抗薬は1ヶ月後の生存率を55%へと有意に改善した。摘出心の重量測定後、左室のみ分離しmidventricleの全周性横断スライスを10%ホルマリンで固定後、パラフィン包埋を行い、H.E.染色、M.T.染色切片を作製した。心重量は無投薬群で1ヶ月後約13±5%増大したが治療群では7±3%と抑制傾向を示した。1ヶ月後の心筋細胞径の増大は壊死近傍の残存心筋において著明であったが(+35±8%)、ET拮抗薬は有意にこれを抑制した(+10±4%)。1ヶ月後の線維化率は左室全体の30±7%であったがET拮抗薬で変化しなかった(26±6%)。以上よりETは心室リモデリングの細胞肥大に関連しているように思われた。現在心筋ホモジェネートを用いてプレプロET-1、ETA受容体のmRNA量を検討中である。
近世・近代移行期における教育と宗教の関係―仏教者による教育活動の実態の検証から

教育史と仏教史を架橋する観点から、近世・近代移行期の仏教者に関する教育状況の考察を進めている。当年度はとくに近世の仏教僧侶の教育状況について、史料を収集・分析するとともに、論文を発表した。強固な身分制社会であったといわれる近世において、僧侶は必ずしも世襲を原理としなかった。したがって、庶民が所与の身分と異なる身分を獲得する通路として、僧侶となる道があ存在した。この問題関心から、尾張国の僧侶を事例に、地方農民が中央の京都本山学校(学寮)で教育を受けることを通じ、僧侶となり、親や周囲の者たちとは異なる新たな社会的地位を獲得していく過程を、実例にそくして考察した。その農民から僧侶への身分移動は、所与の社会的条件や地理的条件を離れるものであり、一種の教育の結果であった。近世社会において、庶民が教育によって所与身分を抜け出ていく、あるいは変換していく通路があったことを、僧侶となる進路に着目して検討することは、近世史研究にも資する視角を提出するものであると考える。教育によって僧侶となる進路にみられる能力主義的業績主義的なありかたは、たしかに、身分主義的属性主義的一般の近世社会全体にあっては部分的なものであったかもしれない。しかし、それは近代の学歴主義や立身出世の教育観の形成に有利な条件であったといえるはずである。今後は近世末から近代初に連続して生きた僧侶が有した教育経験や教育観を探究したい。史料調査を丁寧に行い、史料を綿密に検討するためには、相応の時間を要する。研究計画はその時間を想定して立てているものであるが、調査許可や人権配慮などの側面もあり、調査を計画した寺院のすべてで、史料を収集できているわけではない現状がある。単純に調査を急げばよいわけではないが、この点を改善し、調査の進展をなお図りたい。また、近代の仏教者に関する史料と文献の調査と検討も、あらためて進めたい。近世・近代移行期のうち、とくに近世の僧侶に関する論文を発表できたことは、今年度の成果であった。ひきつづき、近世の状況に対する考察を深めるとともに、近代の状況についても把握を進め、論文を発表したい。近代の状況について、たとえば、岩田文昭による近角常観研究も参照し、とくに本研究では師範教育にかかわった仏教者の教育観や教育者の仏教観などを考察したい。大学や高等学校で青年の仏教活動が盛んだったわけではなく、師範教育機関でもその展開があった。仏教者にペスタロッチーが受容されている側面もある。近世から近代へ、また近世と近代をつなぐ視点から、教育(者)と仏教(者)の交差の位相の一端を明らかにしたいと考えている。宗教施設である寺院は基本的に信仰の場であるが、とりわけ近世社会において寺院が有する特色は、文字学習の場としての性格を増すところにとらえうる。この近世寺院の性格を検討するため、埼玉県、岐阜県、広島県、徳島県などの寺院所蔵史料を調査し、寺院に開設される寺子屋(手習塾)と手習教材などの分析を行った。史料は文字史料とともに、絵画史料も積極利用し、分析の多角化を図った。研究の成果は岡山大学大学院教育学研究科の機関誌に発表するとともに、当該自治体の文化財関係部署に伝達し、成果の地域への還元に努めた。また、愛知県の寺院での史料調査にもとづき、近世農家に生まれた子弟が都市に出て、専門的な僧侶教育を受けることにより、学僧としての将来を形成していく実例を考察した。近世は身分制社会であり、職業は世襲されるイメージがある。しかし、個人が所与の身分や土地を離れ、自身の能力や努力により、僧侶としての将来を切り拓いていけることは、近代以前、この近世に、限定的ながら、能力主義の萌芽的な位相を認めうることとなる。考察内容は論文にまとめ、現在、機関誌に投稿中である。まだ公表にはいたっていないが、これまで僧侶の生涯に教育社会史的な観点から光をあてる研究は蓄積がほとんどない。このような研究状況のなか、本研究が教育史と宗教史を架橋する成果となることを期したい。本年度は教育史の観点から、寺院に関する一次史料と二次史料を収集・調査し、寺院の近世的特色を検討するとともに、近世寺院が内包する近代的要素を探求した。近世・近代の移行期における教育的宗教的な歴史状況を明らかにするのが、本研究の課題である。本年度は主に近世後期の状況の一断面を追ったことになる。近世後期の状況が近代初期の状況をどのように準備していくのかを考察する手がかりを得た。史料分析を進め、その成果の一端を論文として発表できた。また、準備中の論文もあり、研究はおおむね順調に進展していると考える。

近世社会において、庶民が教育によって所与身分を抜け出ていく、あるいは変換していく通路があったことを、僧侶となる進路に着目して検討することは、近世史研究にも資する視角を提出するものであると考える。教育によって僧侶となる進路にみられる能力主義的業績主義的なありかたは、たしかに、身分主義的属性主義的一般の近世社会全体にあっては部分的なものであったかもしれない。しかし、それは近代の学歴主義や立身出世の教育観の形成に有利な条件であったといえるはずである。今後は近世末から近代初に連続して生きた僧侶が有した教育経験や教育観を探究したい。史料調査を丁寧に行い、史料を綿密に検討するためには、相応の時間を要する。研究計画はその時間を想定して立てているものであるが、調査許可や人権配慮などの側面もあり、調査を計画した寺院のすべてで、史料を収集できているわけではない現状がある。単純に調査を急げばよいわけではないが、この点を改善し、調査の進展をなお図りたい。また、近代の仏教者に関する史料と文献の調査と検討も、あらためて進めたい。史料(一次史料)調査を岡山県でも進めるため、準備している。真言宗寺院と浄土真宗寺院を具体的候補に考えており、関連する刊行文献の一部を収集している。今後は瀬戸内地域を中心とする僧侶の教育経験の蓄積と僧侶間での学習ネットワークの形成について、寺院所蔵史料の調査から考察を進めたい。近世・近代移行期のうち、とくに近世の僧侶に関する論文を発表できたことは、今年度の成果であった。ひきつづき、近世の状況に対する考察を深めるとともに、近代の状況についても把握を進め、論文を発表したい。近代の状況について、たとえば、岩田文昭による近角常観研究も参照し、とくに本研究では師範教育にかかわった仏教者の教育観や教育者の仏教観などを考察したい。大学や高等学校で青年の仏教活動が盛んだったわけではなく、師範教育機関でもその展開があった。仏教者にペスタロッチーが受容されている側面もある。近世から近代へ、また近世と近代をつなぐ視点から、教育(者)と仏教(者)の交差の位相の一端を明らかにしたいと考えている。史料調査の実施について、本年度3月に計画していた一部を、次年度4月初めにはいって行う日程となった。そのため、次年度使用額が生じた。購入を検討していた文献(古書)の一部を入手できなかった。また、調査を計画していた寺院で調査を実行できなかったものがある。計画を修正し、次年度に適切に使用したい。
鉄筋コンクリート床スラブの振動感覚評価尺度の推定式についての再検討

これまで筆者らは、鉄筋コンクリート床スラブの長期たわみ予測計算法を提案するとともに、既往の調査データを整理・分析して、床スラブの「長期たわみ」と振動感覚評価尺度の基準となる「1次固有振動数」と「歩行時振幅」の3者間に密接な相関関係の存在することを明らかにしてきた。これらの成果から、鉄筋コンクリートの長期たわみを精度良く予測することにより、当該スラブの1次固有振動数と歩行時振幅は簡単に予測できるようになった。これらに関連して行った当該年度の研究実績は以下のとおりである。1.推定式の適用範囲拡張を目的として、下記の現場で1次固有振動数が2025Hzの床スラブの実測データを収集した。(1)札幌市内の集合住宅新築工事3現場の床スラブ(2)北海道東方沖地震で被災した根室市内小・中学校3校舎の教室床スラブ2振動感覚評価の検討を必要としない限度と考えられる以下の床スラブについて振動感覚評価に重点をおいた実験を実施した。(1)札幌市内の既存建物4箇所(2)札幌市内の小・中学校3校舎3鉄筋コンクリート床スラブの一つであるフラットプレート及びフラットスラブの長期たわみ予測計算用プログラム開発し、柱頭支板の有無、形状寸法の差異が長期たわみに及ぼす影響を明らかにした。
アンチドット型光格子中における量子気体の非平衡・非定常ダイナミクスの実験的研究

本課題は、ボース・アインシュタイン凝縮(BEC)した量子気体系に対して、アンチドット型光格子を用いて量子乱流を生成し、様々なパラメタを光学的に制御した下で量子気体の非平衡ダイナミクスの直接的な観測を行うことを最終目的とし、実験的研究を行うものである。本年度は、アンチドット型を含む、相対位相を制御した光格子中におけるボーズ気体という、全く新たな量子多体系に対して、静的性質と当初の目的である非平衡ダイナミクスという両面から幅広くアプローチすることを主題とした。本年度の主な研究結果は、以下のようなものである。1.2次元青方離調光格子中におけるボース気体の相図の確定2次元青方離調光格子の相対位相やポテンシャル障壁の高さを系統的に変えて巨視的コヒーレンスの確認を行い、アンチドット型格子では広い範囲のポテンシャル高さで原子がコヒーレンスを維持することを確認するとともに、ドットが極めて高い場合、非自明な原子の局在化が発生することを初めて明らかにした。2.アンチドット型光格子を振動させることによる散逸過程の観測アンチドット型光格子全体を高速で振動させ、ある臨界速度以上で散逸過程への移行が起こることを明らかにした。さらに臨界速度のドットの高依存性を調べることで、量子渦に起因するアンチドット特有の散逸過程を初めて観測した。これらの成果によりこの新たな系の基礎的な性質が明らかとなるとともに、アンチドット型光格子を用いて量子非平衡現象が生成可能なことを実証することができた。また、これらの成果はアンチドット型光格子が当初想定していた監子非平衡現象の生成に留まらず、多彩な量子現象の舞台となる可能性を示しており、今後の研究の広がりが期待できる。また、本研究の基盤である全光学的BEC生成装置に関しても技術開発を並行して行い、圧縮可能な二重光トラップと呼ばれる新たな手法によるBEC生成に成功した。この二重光トラップを用いると、僅か4,1秒の蒸発冷却で1×106個という、極めて多くの原子を含むBECを生成可能である。これは全光学的手法を用いた^<87>Rb BECでは世界最大であり、単位時間当たりの生成レートでは磁気トラップをも含めた全手法において最速である。本年度の研究により、当初から目的としてきたアンチドット型光格子を用いた量子非平衡現象の発現、およびその観測に成功した。一方、極めてポテンシャル障壁の高い場合ではアンチドット型光格子でも原子の局在化が見られるなど、アンチドット型光格子中における量子気体の物理にはまだまだ未解明な点が多く、本研究は今後のさらなる研究の基礎となることが期待される。さらに、本研究を行う上で開発した二重光トラップによる全光学的BECは、本研究だけに留まらず量子縮退気体を用いた実験全般に応用可能である。課題終了までには間に合わなかったものの、BECの生成法も含め、上記の研究成果はすべて論文として投稿予定である。以上のことから、当初の計画以上に研究が進展していると考える。(抄録なし)本研究では、量子気体であるボーズ・アインシュタイン凝縮(BEC)した量子気体系に対してアンチドット型光格子を用いることで量子乱流を生成し、量子気体の形状、次元を含めたさまざまなパラメータを光学的手法で制御した下での量子気体の非定常・非平衡ダイナミクスの直接的な観測を行うことを最終目的としている。1年目である2012年度の研究計画としては、・アンチドット型光格子生成のためのマイケルソン型光干渉計およびエレクトロニクスの制作・原子波干渉パターンを観測することによる相対位相の決定・原子波散乱の観測といったアンチドット型光格子中にある量子気体系に関する基礎的物性の探索を挙げており、この実現に向けて研究を行った。本年度の研究の経過は以下の通りである。本研究を行うにあたり、現在の受け入れ研究室では本研究での実験の基盤となるボーズ・アインシュタイン凝縮生成装置の立ち上げを行っており、まずBECの生成を第一目標とした。本研究の開始直前である2011年末に、Rb原子気体のボーズ・アインシュタイン凝縮の生成に成功した。その後、装置の最適化及び光格子光学系、エレクトロニクスを製作し、2012年4月よりアンチドット型光格子生成の予備的実験を行った。その結果、相対位相によって光格子の幾何学的構造が変化している様子を確認し、アンチドット型光格子におけるBECの原子波干渉パターンの観測に世界で初めて成功した。予備的実験の詳細と結果については、2012年度日本物理学会秋季大会にて「アンチドット型光格子中での原子のコヒーレンス」の題目で講演を行った。BEC生成実験の実際については、間もなく論文にて発表予定であり、現在執筆および議論を行っている最中である。また、上記の実験と並行して量子性を持った非凝縮の熱的原子気体を用いた原子波散乱の観測実験を並行して進めており、その結果、BECの原子波干渉パターンに類似したアンチドット型光格子特有の2次元原子波ラマン-ナース散乱現象の観測に成功した。1.2次元青方離

調光格子中におけるボース気体の相図の確定2次元青方離調光格子の相対位相やポテンシャル障壁の高さを系統的に変えて巨視的コヒーレンスの確認を行い、アンチドット型格子では広い範囲のポテンシャル高さで原子がコヒーレンスを維持することを確認するとともに、ドットが極めて高い場合、非自明な原子の局在化が発生することを初めて明らかにした。2.アンチドット型光格子を振動させることによる散逸過程の観測アンチドット型光格子全体を高速で振動させ、ある臨界速度以上で散逸過程への移行が起こることを明らかにした。さらに臨界速度のドットの高依存性を調べることで、量子渦に起因するアンチドット特有の散逸過程を初めて観測した。これらの成果によりこの新たな系の基礎的な性質が明らかとなるとともに、アンチドット型光格子を用いて量子非平衡現象が生成可能なことを実証することができた。また、これらの成果はアンチドット型光格子が当初想定していた監子非平衡現象の生成に留まらず、多彩な量子現象の舞台となる可能性を示しており、今後の研究の広がりが期待できる。また、本研究の基盤である全光学的BEC生成装置に関しても技術開発を並行して行い、圧縮可能な二重光トラップと呼ばれる新たな手法によるBEC生成に成功した。この二重光トラップを用いると、僅か4,1秒の蒸発冷却で1×106個という、極めて多くの原子を含むBECを生成可能である。これは全光学的手法を用いた^<87>Rb BECでは世界最大であり、単位時間当たりの生成レートでは磁気トラップをも含めた全手法において最速である。本年度では研究の目的に挙げた「アンチドット型光格子中におけるボーズ原子気体の非平衡・非定常ダイナミクスの解明」において重要な、アンチドット形光格子の製作およびアンチドット型光格子における原子波干渉パターンの実験的観測に成功した。これは世界的にも初の観測であり、本研究の最終目的である量子渦や乱流生成に向けた大きな一歩となったため、今年度において本研究は概ね順調に進展したと言える。本年度の研究により、当初から目的としてきたアンチドット型光格子を用いた量子非平衡現象の発現、およびその観測に成功した。一方、極めてポテンシャル障壁の高い場合ではアンチドット型光格子でも原子の局在化が見られるなど、アンチドット型光格子中における量子気体の物理にはまだまだ未解明な点が多く、本研究は今後のさらなる研究の基礎となることが期待される。さらに、本研究を行う上で開発した二重光トラップによる全光学的BECは、本研究だけに留まらず量子縮退気体を用いた実験全般に応用可能である。課題終了までには間に合わなかったものの、BECの生成法も含め、上記の研究成果はすべて論文として投稿予定である。以上のことから、当初の計画以上に研究が進展していると考える。2年目である2013年度は、1年目に行った実験をさらに発展させた、2次元青色離調光格子における相対位相とポテンシャル深さを独立に変化させた場合の原子気体の相図を確定させる実験をまず行う。これによってこの全く新しい系の静的な性質を詳細に明らかにする。
レーザードップラ血流計を用いた末梢循環の定量評価と運動療法への応用

心肺運動負荷試験(CPX)は運動耐用能(全身持久力)を評価する検査であり,心疾患の予後や運動療法の指標に用いられる.一方で,心疾患患者では末梢動脈が収縮していることが多く,末梢組織の循環不良が生じている可能性がある.しかし,CPXの指標はいずれも全身の総合評価であり,末梢組織の局所循環については知ることができない.本研究では心疾患を対象にCPX中に耳朶における微小循環(CBF)測定を行い,末梢組織の局所循環の定量化および可視化を行う.さらにその結果と運動療法の効果や予後を調査し,1CBFと運動療法の効果の関連や既存のCPX指標とは異なる新しい予後や運動療法の指標となる可能性を明らかにする.心肺運動負荷試験(CPX)は運動耐用能(全身持久力)を評価する検査であり,心疾患の予後や運動療法の指標に用いられる.一方で,心疾患患者では末梢動脈が収縮していることが多く,末梢組織の循環不良が生じている可能性がある.しかし,CPXの指標はいずれも全身の総合評価であり,末梢組織の局所循環については知ることができない.本研究では心疾患を対象にCPX中に耳朶における微小循環(CBF)測定を行い,末梢組織の局所循環の定量化および可視化を行う.さらにその結果と運動療法の効果や予後を調査し,1CBFと運動療法の効果の関連や既存のCPX指標とは異なる新しい予後や運動療法の指標となる可能性を明らかにする.
生活習慣病に対する和漢薬の効果に関する基礎的研究

2種類の食事誘発性糖尿病モデルラット(高脂肪食負荷ラット、フルクトース負荷ラット)を用い、過剰エネルギーに起因するインスリン抵抗性の発現に対する和漢薬(八味地黄丸、防已黄耆湯)の効果を検討し、生活習慣病に対する和漢薬効果に関するデータを蓄積することを目的とした。以上の成績より、高脂肪食負荷ラットにおいて八味地黄丸は脂肪組織の遺伝子発現に変動を与え、インスリン抵抗性を改善させる可能性が示唆された。過剰エネルギー摂取に起因するインスリン抵抗性に対する和漢薬(八味地黄丸、防己黄耆湯)の効果を検討するため、2種類のモデル動物(高脂肪食負荷ラット、フルクトース負荷ラット)を用いた。高脂肪食負荷群では、普通食群に比べ体重、精巣上体脂肪組織重量の増加、血糖値上昇、糖耐性の発現が認められた。インスリン値、血中脂質は有意な変化を認めなかった。これに対し、八味地黄丸投与群では血糖値上昇、糖耐性の発現、精巣上体脂肪組織重量の増加の有意な抑制、血中遊離脂肪酸の減少が認められた。防己黄耆湯投与群ではこのような血中パラメーターに対し、有意な変化を示さなかった。また、血中のアディポサイトカインについては、防己黄耆湯投与群でレプチン値の有意な上昇が認められたが、アディポネクチン、TNF-α、PAI-1は、いずれの投与群においても変化しなかった。フルクトース負荷群では、糖耐性の発現が認められたが、体重、精巣上体脂肪組織重量、血糖値、インスリン値には有意な変化は認められなかった。血中脂質では、HDLコレステロールが増加していたが、総コレステロール、LDLコレステロール値は有意な変化を示さなかった。これに対し、八味地黄丸、防己黄耆湯いずれの投与群においてもインスリン値とLDLコレステロール値の上昇が認められた。また、アディポネクチン、レプチン、TNF-α、PAI-1についてはいずれの投与群においても変化は認められなかった。以上の成績より、八味地黄丸に高脂肪食負荷によるインスリン抵抗性の発現に対し、好影響を与える可能性が示唆された。昨年度に続き、過剰エネルギー摂取に起因するインスリン抵抗性に対する和漢薬(八味地黄丸、防己黄耆湯)の効果を検討する目的を推進した。近年の研究より脂肪組織は種々のアディポサイトカインを分泌する重要な内分泌臓器であり、その分泌異常がインスリン抵抗性の発現に関与していることが明らかにされている。このような背景から、本年度はリアルタイムPCR法を用いて、インスリン抵抗性の発現に関連する脂肪組織中の遺伝子解析を中心に検討した。高脂肪食負荷ラットに和漢薬(八味地黄丸、防己黄耆湯)を3週間投与後、脂肪組織を採取し、アディポサイトカインについて遺伝子発現を検討した結果、八味地黄丸投与によりIL-6の発現が半分以下に減少し、アディポネクチンは1.3倍の発現上昇が認められた。また、脂質代謝・エネルギー代謝に関連する遺伝子(UCP-2,ACOX-1)並びに脂肪細胞分化に関連する遺伝子(C/EBPα,PPARγ)について検討した結果、八味地黄丸投与により増加傾向が見られた。防己黄耆湯投与群では、これらの遺伝子発現に対する変動は見られなかった。これらの結果から八味地黄丸投与によりアディポサイトカインの遺伝子発現に変動が認められ、これらの変動が高脂肪食負荷によるインスリン抵抗性の発現に好影響を与え、抗糖尿病作用を発揮する可能性が示唆された。一方、防己黄耆湯は本モデルにおいては、有益な作用は認められなかった。また、これらの成果は過剰エネルギー摂取に起因する生活習慣病の予防を目標とした和漢薬の作用機序を解明するための科学的データの蓄積に貢献するものであると考えられる。
霊長類における視覚情報の時間的統合過程に関する比較認知発達的検討

先行研究より、ヒトでは物体認識において局所的な特徴よりも全体的な特徴についての情報を優先的に処理する傾向が見られるのに対し、ヒト以外の霊長類や鳥類、ヒトの乳児では必ずしも全体的な処理を優先的に処理する傾向は見られないことが示されてきた。本研究では、チンパンジーと3ヶ月から12ヶ月のヒトの乳児を対象に、部分的な形の情報を時間的に統合して全体的な形の情報を知覚する能力を調べるため、スリットの隙間から水平方向に動く線画を認識する課題をおこなった。その結果、形態情報の統合能力は、チンパンジーよりもヒトの方が優れていること、ヒトでは生後5,6ヶ月頃から発達することが明らかになった。ヒトの乳児を対象とした知覚発達研究から、全体的な運動を知覚する能力の発達は全体的な形を知覚する能力の発達よりも遅く、生後3ヶ月頃から幼児期にかけてゆっくりと発達することが知られている。一方で、局所的な形と運動の情報を統合し、全体的な形を知覚する能力の発達過程に関しては十分に理解されていなかった。そこで1つ目の実験では、スリット視条件下で動的な線画の知覚を調べることにより、ヒトの乳児の形態と運動の統合能力を馴化-脱馴化法を用いて検討した。まず、物体の線画がスリットの後ろで水平方向に反復運動する動画に馴化させた後、テストでは馴化試行と同じ線画と新奇な線画の静止画を左右に呈示した。テストにおける新奇な線画への注視時間の増加、すなわち脱馴化を指標とした。その結果、少なくとも生後7ヶ月の乳児では、スリット視条件で線画を知覚している可能性が認められた。しかしながら、単に乳児が線画の局所的形態特徴から線画を区別していた可能性もある。続く2つ目の実験では、線画をスリット幅に10分割し、それらの分割画像をランダムな順序で提示することにより、線画の局所的形態特徴を保持したまま、それらの時間的統合が困難になるような刺激を作成し、5-8ヶ月児の線画知覚を再検討した。その結果、乳児が分割画像からもとの線画の大域的形態を知覚したという証拠は得られなかった。これらの結果から、生後5,6ヶ月以降の乳児では、スリット視条件下で提示画像の大域的形態を知覚可能であることが示された。また、先行研究との比較から、全体的な運動、全体的な形の知覚の発達に続いて、局所的な形と運動の情報の統合が可能になることが示唆された。これまで申請者は、生後3ヶ月から12ヶ月のヒトの乳児を対象に、スリットの隙間の後ろを通過する線画の認識を調べることにより、断片的な形の情報を時空間的に統合する能力の発達について検討してきた。その結果、生後5ヶ月頃から、部分的な形の情報を統合して全体的な形を知覚することが明らかになった。そこで、本年度は以上の成果を論文にまとめ、投稿するとともに、形と運動に関する視覚情報の統合能力の発達を調べるため、動いている物体の運動軌跡の形の知覚について検討した。生後3ヶ月から8ヶ月のヒトの乳児(実験1: 26名、実験2: 38名)を対象に、馴化-脱馴化法を用いた実験をおこなった。まず、実験1では、馴化試行において黒色の小円が円または三角形の軌跡上を等速運動する動画を呈示した後、テスト試行において円と三角形の静止画像を左右に対にして呈示した。乳児が馴化試行で運動軌跡の形を知覚しているならば、テスト試行では新奇な形の方をより長く注視すること(脱馴化)が予測される。実験の結果、全ての月齢の乳児が、三角形の軌跡に馴化した条件でのみ脱馴化を示した。三角形の軌跡に馴化した条件のみで脱馴化した原因として、三角形の軌跡の方が円の軌跡よりも頂点の数などの局所的な手がかりが用い易かった可能性が考えられる。そこで実験2では、三角形または逆三角形の運動軌跡に馴化させた後、テスト試行において三角形と逆三角形の静止画を対にして呈示することで頂点の数のような手がかりからはテスト試行の2つの図形を区別できないようにした。そのような条件でも、全ての月齢の乳児が、新奇な図形への脱馴化を示した。したがって、少なくとも生後3,4ヶ月の乳児は、動いている物体の運動軌跡の形の違いを区別する可能性が示唆された。日常生活で対象を認識しようとする際に、その一部が何かに隠れて見えないというような状況は頻繁に起こっているが、我々はふだんそれを意識することはない。たとえば、ドアの隙間の向こうに何かが横切ったときのように一度に全体像を見ることができないような場面でも、部分的な視覚情報から物体の全体像を認識することができる。このような能力がヒトで特に発達していることが、ヒト以外の動物との比較により明らかになってきた。

そこで本年度は、「時間的な」統合過程に着目し、部分的な視覚情報の統合能力をヒトと近縁なチンパンジーとヒトで比較し、その進化的基盤について検討した。さらに、こうした能力の初期発達過程にも着目し、ヒトやニホンザルの乳児を対象とした検討もおこなった。京都大学霊長類研究所では、チンパンジーとヒトの成体を対象に、スリット視条件で物体認識課題をおこなった。課題は、スリットの後ろで線画が水平方向に動く動画をコンピュータモニタ上に提示した後、提示される3つの線画の中から同じものに触れるというものである。スリットの幅及び呈示速度を系統的に操作することによって難易度の異なる条件を設け、各条件における正答率を種間で比較した。その結果、チンパンジーではヒトに比べ、スリット幅の狭い条件や速度の速い条件で著しく正答率の低下が見られた。したがって、部分的な視覚情報の時間的統合の能力についても、ヒトでは特に優れている可能性が示唆された。さらに、時間的統合能力の発達過程を明らかにするため、ヒトやニホンザルの乳児を対象に、スリット視条件で物体認識課題をおこなっている。手続きは、馴化-脱馴化法を用いた。スリットの後ろに提示された線画に馴化させた後、テストで提示される刺激との違いを区別できるかどうかを、注視時間を指標に調べている。ヒトの乳児の実験については、新潟大学人文学部の白井述との共同研究として実施した。乳児を対象とした研究のため、データの収集に時間がかかると予想していたが、実際には順調に研究に協力してくれる乳児が集まり、当初の計画以上に早く研究を進めることができた。そこで、申請した研究計画に加え、形と運動を統合する課題において、乳児が局所的な手がかりのみから形態を区別してないことを確かめる追加実験をおこなった。その結果、成人と同様、乳児においても、同じ局所的な手がかりが無意味な順番で提示された場合には、規則的な順番で提示された場合よりも形と運動の統合が困難になることから、単に局所的な情報のみから形態を区別しているわけでないことが示された。現在は、これらの成果を投稿論文にまとめている。交付申請書の「研究実施計画」では、平成23年度におもにチンパンジーの成体を対象に、平成24年度におもにヒト、ニホンザルの乳児を対象に、部分的な視覚情報の統合能力について検討するよう記載していた。ところが、実際には、本年度中にチンパンジーの成体を対象とした実験を終えるだけでなく、ヒトの乳児やニホンザルの乳児の実験データの収集も開始することができた。したがって、当初の計画以上に進展しているといえる。まず、チンパンジーを対象に、スリット視のパラダイムを用いて視覚情報の時空間的統合を調べた実験では、チンパンジーに比べ、ヒトの方が優れた統合能力を示す可能性が示唆され、仮説を支持する結果が得られた。また、スリット視が、時空間的統合の能力を調べるために妥当なパラダイムであることが示された。以上の成果を年度の前半に確認できたことから、ヒトやニホンザルの乳児でも、スリット視条件下での物体認識を調べる実験を予定よりも早く、開始した。ヒトの乳児を対象とした実験は、新潟大学人文学部の白井述氏との共同研究としておこなっているが、当初の予想よりも多くの参加者に恵まれ、順調にデータ収集をおこなうことができている。これらの要因が重なり、当初の計画以上に研究を進展させることができた。これまでの研究から、ヒトでは生後5ヶ月頃から形と運動の情報を時空間的に統合する能力が発達するのに対し、チンパンジーの成体では、ヒトに比べて統合の能力が弱いことが示されてきた。
家畜感染症制御を目指すファージセラピーの実践的試み

牛乳房炎起因S. aureusを49種スクリーニングし、それらを用い特異的ファージをスクリーニングした。各ファージの感染宿主域を調べたところФSA012およびФSA039と命名したファージは感染宿主域が広く、S. aureusに対し高い溶菌活性を示した。In vitroの系で、各ファージ単独、または混合状態でS. aureusの増殖を抑制した。本研究により、S. aureus起因牛乳房炎をファージにより抑制するファージセラピーの道筋が示された。酪農学園大学から提供された乳房炎罹患牛乳汁45検体から約50のS.aureusをスクリーニングし、PCR法により分類したところ、15種に分類できた。分類したS.aureusを用いて都市下水流入水から15種のファージをスクリーニングした。スクリーニングしたS.aureusとファージを用い、各ファージのホストレンジを解析した.ファージの溶菌活性により、透明なプラーク、懸濁したプラーク、より懸濁したプラーク、プラーク形成能を持たないものに分類した。スクリーニングされた15種のファージの中で、φSA012およびφSA039と命名したファージは他のファージよりも感染宿主域が広く、非常に透明なプラークを形成したことから以後の実験に用いた。φSA012およびφSA039をCsC1を用いた超遠心法により精製し、透過型電子顕微鏡(TEM)により観察した。両ファージともにT-偶数系ファージと類似な頭殻とテールファイバー、伸縮性のシースを持つことからMyoviridae属に分類できることが判明した。SA003のファージによる溶菌特性を解析した。ファージを添加した直後は溶菌に伴うS.aureusの断片化により、A_<600>の値は急減した。しかし、培養を継続するとファージに対する耐性能を獲得したS.aureusの出現により再びA_<600>の上昇が認められた。A_<600>が再上昇はφSA012の方がφSA039を加えた時より長時間を要した。一方、両ファージの混合液を加えた系では実験時間内に耐性菌の出現に伴うA_<600>の上昇は認められなかった。宿主の耐性化機構が異なる複数のファージ混液(ファージカクテル)を用いることで、耐性菌出現を抑制できると考えられた。酪農学園大学から乳房炎罹患牛から分離した黄色ブドウ球菌60種の提供を受け、染色体DNAの分離、16SrRNAをコードするDNA領域のシーケンスを行ったところ、59種がS.aureusであり、一種がS.sp.と同定された。さらに、Protein-Aをコードする遺伝子領域のシーケンスを行い、細胞結合ドメインX(spaX)の繰り返し配列数からS.aureusを6種に分類した。昨年度に単離した黄色ブドウ球菌特異的ファージ2種(φSA012,φSA039)を用いて、59種のS.aureusに対する被感染性をプラークアッセイ法により確認したところ、すべての菌体に対し2種のファージは感染性を示した。本研究によりスクリーニングされた2種のファージを用いることにより、これらS.aureusのすべてを制御可能であることが示された。乳房炎は黄色ブドウ球菌以外の菌体感染によっても起因される。別途提供されたコアグラーゼ陰性のブドウ球菌CNS(Coagulase negative Staphylococcus)16種を用いて同様の実験を行ったところ、2種のファージに対して被感染性を示した菌体と、示さなかった菌体が存在した。抗生物質やファージにより黄色ブドウ球菌を制御する際、凝集体内の拡散が律速となり、懸濁状態の菌体よりその制御が難しくなる。そこで、黄色ブドウ球菌の凝集機構を定量的に評価すると共に、その凝集機構を解明した。凝集体形成能は沈降速度をモニタリングすることで定量化できた。黄色ブドウ球菌は源乳中では凝集するがLBに代表される通常培地では凝集体を形成しない。源乳を分画し、各成分の凝集促進効果を定量したところ、脂肪滴、カゼインには凝集作用が認められなかった。ホエーに含まれるタンパク質が凝集性を示すことが特定された。これらの知見は牛乳房炎のファージセラピーを実践するうえで貴重な知見となる。黄色ブドウ球菌を対象としたファージセラピーに向け、牛乳房炎起因黄色ブドウ球菌のスクリーニングを行った。牛乳汁には多くの細菌が存在する。マンニット食塩寒天培地を用い黄色ブドウ球菌を分離し、さらに、コアグラーゼ(血漿凝固作用を有する菌体外毒素)陽性、ヘモライシン(溶血毒素)陽性の株を15種選び16SrRNAをコードするDNA-シーケンスにより、黄色ブドウ球菌であることを確認した。スクリーニングした黄色ブドウ球菌を用いて、黄色ブドウ球菌に感染するファージのスクリーニングを行った。

都市下水流入水を対象にスクリーニングを行ったところ50数種の溶菌性ファージを得ることができた。都市下水にはヒトの糞尿が流入する。スクリーニングされた黄色ブドウ球菌感染性ファージの多くはヒト由来であると思われる。スクリーニングされたファージと黄色ブドウ球菌を用いて、各ファージの感染宿主域を調べた。スクリーニングされたファージの中でφSA012およびφSA039と命名したファージは比較的感染宿主域が広く、黄色ブドウ球菌に対し高い溶菌活性を示した。さらに両者を混ぜたカクテルは、耐性菌の出現を遅らせるか完全に押さえることができた。S.aureusは原乳中で凝集体を形成した。凝集メカニズムを解析したところ、負に帯電したS.aureusが、正に帯電した原乳中の成分、例えば乳清に含まれるタンパク質に引き寄せられ、核として凝集体をつくり、静電的な相互作用で結合することを明らかにした。また、原乳培地にある濃度の塩を添加すると中和されて、相互作用が弱まり、そのため凝集が抑制されることを観察した。現在、酪農学園大学と共同で牛乳房炎の治療に向けたin vivoの実験を進めている.