hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ラージエディセンシングに基づく水素拡散の認識・予測的リスク緩和システムの開発

本研究では部分開放空間の先験的に許容される,空間固有の換気条件に基づき,短時間かつ確実に水素の換気が行え,尚かつ少ないセンサー数で機能する強制ベントアルゴリズムを提案した.またこのアルゴリズムに含まれるパラメータの影響を示した上で,漏洩停止後の水素排出を加速する方法を初めて提案した.さらに,単一センサ水素ガス濃度に応じたファン速度制御を行うシステムを構築し,その自励振動現象を実験的に示した.本研究では部分開放空間の先験的に許容される,空間固有の換気条件に基づき,短時間かつ確実に水素の換気が行え,尚かつ少ないセンサー数で機能する強制ベントアルゴリズムを提案した.またこのアルゴリズムに含まれるパラメータの影響を示した上で,漏洩停止後の水素排出を加速する方法を初めて提案した.さらに,単一センサ水素ガス濃度に応じたファン速度制御を行うシステムを構築し,その自励振動現象を実験的に示した.駐車場やガレージなどにおいて,今後の車両として期待される燃料電池車や水素燃料車などの車両から水素燃料が漏洩した際の漏洩水素ガスの排気の問題は,水素爆発などのリスク回避の観点から非常に重要なものとなる.本研究では,部分的な開口部を有する空間内で水素が漏洩した際,漏洩した水素を天井近くに設置した水素センサにより検知し,その水素センサからの情報に基づいて漏洩流量を予測して,天井に設けたファンの換気流量を制御して適正に水素ガスを排気する強制換気方法について,数値シミュレーションに基づいて検討した.当初,部分的に開口部を有する空間として,片側の壁が全面開放してある直方体形状を考察したが,この空間は,水素換気時に空間の低い位置を水素が通過し,周囲空気と水素が混合しやすいという問題を孕むことが分かった.そこで,漏洩水素を周囲空気となるべく混合させず,速やかに排気するため,下部に部分的な開口部を有する空間を提案した.水素を排気する天井口は,複数排出口の設置に伴うコストを抑え,漏洩位置の変化にも対応するため,天井の中心に設けた.このような空間形状とすることにより,水素排出制御と同時に取り込まれる外部空気は,低位置の周方向から取り込まれ,天井に向かう流れとなるため,漏洩水素噴流は安定化し,天井に一時滞留した後,天井口より排出される水素ガス経路となる.この空間に基づき,天井近傍に滞留する瞬時水素量のトレンド評価を行い,ハンチングを緩和しながらスムーズに水素を排出できる強制換気制御アルゴリズムを構築した.その結果,種々の漏洩位置および漏洩流量に対して,水素ガスの室内での分散がなく適切な換気制御が実施される,有効な強制換気手法を提案できた.将来的な燃料として水素の広範な利用が期待されているが,その普及に当たっては貯蔵,輸送,供給,製造や利用の段階で水素漏洩の可能性が増大すると考えられるため,安全性とその管理手法に関する検討が必須となっている.本年度は15の研究を行った.1部分開放空間における漏洩水素の過渡的拡散・滞留過程を詳細に議論した.またその結果に基づき,換気口位置やその条件,さらには漏洩・拡散が起きる空間外部の条件が拡散・滞留に与える影響を示した上で,リスク緩和条件について先駆的な議論を行った.2部分開放空間における漏洩水素の拡散・滞留に関して,リアルタイムセンシングに基づいた適合的リスク緩和手法を初めて提案した.この中で,空間における適合的リスク緩和可能性を安定性問題として数学的に定式化し,低減可能化条件を導出した.3漏洩水素挙動のリアルタイムセンシングに基づく強制換気によるリスク緩和手法を初めて提案した.漏洩量に関する情報なしに固定流量の換気を実施すると,漏洩量が小さい場合と,大きい場合双方において漏洩水素拡散・滞留の助長が生じることを見出した.高精度な水素拡散解析に基づいて得られる,ある漏洩量に対して部分開放空間の先験的に許容される,空間固有の換気条件に関する情報と,センシングに基づく水素漏洩情報とに基づいて換気制御を実施することで,漏洩水素拡散・滞留の助長なくして,短時間でかつ確実に,水素換気が行えることを示した.4外部環境の影響を受けにくい空間形状を提案した.その後,本空間の先験的に許容される,空間固有の換気条件に基づき,短時間かつ確実に水素の換気が行え,尚かつ少ないセンサー数で機能する強制ベントアルゴリズムを提案した.5このアルゴリズムに含まれるパラメータの影響を示した上で,漏洩停止後の水素排出を加速する方法を初めて提案した.将来的な燃料として水素の広範な利用が期待されているが,その普及に当たっては貯蔵,輸送,供給,製造や利用の段階で水素漏洩の可能性が増大すると考えられるため,安全性とその管理手法に関する検討が必須となっている。特に,本研究は密閉度の高い空間における漏洩水素のリスク緩和手法の開発を目的としている。最終年度である本年度は,空間の下部領域が開口部となっている水素センシングー強制ベント制御機構付きの部分開放空間を製作し,水素漏洩時のシステム動作実験を実施した。部分開放空間の製作に当たっては,漏洩水素プルームによって空間上部へ供給され排出される水素流れの拡散経路安定性に空間下部領域の開口面積が重要となる。数値流体力学シミュレーションにより,水素の排出過程に伴う外部空気の流入量や速度を評価し,プルーム構造が乱されない開口面積を定めた。開発した装置は,漏洩水素を数秒以内で早く検知でき,その漏洩水素量に基づいてベント量を適切に調節できた。これにより,当初の目標であった水素が漏洩・拡散する空間に配置された水素濃度などのセンサー群から拡散・漏洩の概略的状況をリアルタイムセンシングし,その情報に基づいてベント制御を行うインテリジェントかつダイナミックなシステムの基礎的開発に成功したといえる。

今後は,水素センサーの数を増やし,漏洩水素量をより正確に把握できるようにシステムを改良してゆくこと,さらにより確実性の高いベント制御手法の実装が課題である。申請書では,平成23年度の研究計画は,水素ベント制御機構付きのHallwayモデル試験装置を製作後,テスト信号入力によりシステムの動作確認を実施すること,その後Hallwayモデル試験装置を使用して水素拡散実験を行うこととした.しかしながら,制御アルゴリズムの開発に時間をかけたため,当初計画よりやや遅れている.25年度が最終年度であるため、記入しない。当初,平成23年度開始する予定であった漏洩水素のベント制御実験を実施する.25年度が最終年度であるため、記入しない。
超分子ナノチューブの構造制御及び安定化に関する研究

一見複雑そうな生体系の超分子システムが、単純な基本構造単位から成り立っているとの図式を念頭に、本研究は、両親媒性α-ヘリックス分子を構造素子として、これらが自発的に形成する超分子ナノチューブの構造解析とその制御を試み、以下の結果を得た。疎水性のポリ(γ-メチルL-グルタメート)(PMG)に単分子膜反応法を適用することで、α-ヘリックスの片側面に親水性であるL-グルタミン残基の集中した両親媒性ポリペプチド(ama.-66/34-MG/GA)を調製した。得られた両親媒性ポリペプチドは、水溶液中においてα-ヘリックス構造を保持したまま会合体を形成した。超音波による会合体破壊後の円偏光二色性(CD)および螢光偏光解消度の経時変化の測定から会合体形成の動力学を解析したところ、同会合体形成が2つの段階(緩和時間:8.6時間、41.5時間)から構成され、また疎水性相互作用に基づく基本構造(繊維状会合体)の形成は会合の比較的初期において完了していることが示された。一方、透過型電子顕微鏡観察により、水溶液中で形成される高次構造(リボン状会合体)の基本構造である繊維状会合体が孔径約10Å、外径60Åのチューブであることが確認された。さらに、高次のリボン状会合体が安定に存在するのはpH69であるが、pH9の水溶液中ではリボン状会合体から基本構造であるチューブが単離可能であることがCD測定、電子顕微鏡観察から明らかになり、水溶液pHによる構造制御の可能性が示された。
プロトンチャネルの高い温度依存性を決定する要因の探索

急速かつ大量のプロトン(H^+)排出機構として働くと推定されている膜電位依存症H^+チャネルの分子構造や活性化機構などについては未解明な部分が多い。本研究で、私達は骨髄幹細胞由来マスト細胞に存在するH^+チャネル活性の高い温度依存性に着目し、その活性化機構に関わる要因の解明をめざした。細胞内ATP非存在下でのH^+コンダクタンスは32°Cにおいて104±54pS/pF(mean±S.D.,n=10)でATP1mM存在下(216±143pS/pF、n=10)に比べ小さかった(P<0.05)。一方、細胞内ATPを1mMのATPγSで置換しても、コントロールとの間に差はなく、チャネル活性は非加水分解性ATP結合に部分的に依存すると推定された。24-32°CでH^+コンダクタンスのQ_<10>は1mMATP存在下での6.0±2.6(N=9)に対し、ATP非存在下、1mMのATPγSではそれぞれ3.0±0.8(n=7)、3.4±1.3(n=8)で有為に小さかった(P<0.01,0.05)。次にBCECFで細胞内pHを検出すると、H^+チャネル活性を反映すると考えられる細胞内アシドーシスからの急速なpH回復過程が、PKCinhibitorであるstaurosporin(1 nM)で強く抑制された。1μM PMAをピペット溶液に添加するとホールセル形成後100秒以内にH^+コンダクタンスは1.55±0.47(n=9)倍に増大し、細胞外液に100nM PMAを添加すると活性化電位の過分極側への移動と活性化速度の短縮を伴ってコンダクタンスが増大した(n=3)。H^+電流の脱分極による緩除な活性化過程はdouble exponential curveあるいは3次のHodgkin-Huxley型curveでよく近似された。+60mVでの定常電流推定値のQ_<10>は2.3±1.2(n=5)、活性化速度のQ_<10>は3.1±1.9(n=5)で、コンダクタンスのQ_<10>には少なくともこの2つのパラメータの温度依存性が関与することが明らかになった。以上の結果より、H^+チャネル活性は細胞内ATPレベルに部分的に依存し、PKC活性など細胞内メタボリズムの変動に敏感に変化し、温度依存性の一部は細胞内代謝を介する調節機構によると推定された。これらの現象の詳細な解析とH^+チャネルによる細胞内H^+シグナルの調節の機能的意義の解明は今後の課題である。
中国伝統演劇・芸能文化の域内・域外における、成立と伝播・変容に関する総合的研究

福満、1資料集の準備安徽省池州市で収集した儺戯の劇本を活字化して、資料集として出す予定である。現在は、『太和章村、和番記』『邱村柯“劉文龍"、下集』『東山呉劉文龍』『縞渓曹、儺戯“劉文龍"』『章永芳、和番記』『風火劉、劉文龍』『西華姚、劉文龍』の7種について、活字化を進めた。次年度には完成する予定である。2翻訳本の準備中国最古の演劇は「目連戯」と考えられている。「目連戯」も、儺戯の問題を考えるうえで、欠かせない問題である。現存する「目連救母」劇の作者鄭之珍も、池州市の出身である。この目連戯について中国の代表的な研究書である劉禎氏の『中国民間目連文化』の翻訳に取り組んでいる。加藤徹、1紀要論文:京劇・崑曲など中国伝統演劇の日本公演の動態についての研究調査を以下の論文にまとめた。「日本における京劇の動態と課題2018」明治大学大学院教養デザイン研究科紀要『いすみあ』11号,2019年3月31日,pp.143-104 2研究会での発表:2月28日(木)成城大学で行われた中国・首都師範大学一行、成城大学(劉穎教授他)、電気通信大学(范建明教授)、明治大学(加藤徹)その他による日中詩吟文化比較の合同研究会で、加藤は日本に伝わった中国伝来音楽と詩吟について発表した。2019年7月にも再度、同様の合同研究会を東京で開催する予定である。福満池州市で収集した劇本を資料集として出すことは、かなりの研究成果となる。「薛仁貴」については、一昨年に文研研究の成果を出している。「劉文竜」の文献研究の成果については、まだ未定である。加藤徹京劇の日本への伝播や、詩吟(中国語では「吟詩」)の日中比較などを題材に、研究成果をそれぞれの中国側の専門家と共有し、新たな研究へとつなぐ体制ができつつある。福満、「劉文龍」劇の斉言体と楽曲体の比較を進める。また「中国民間目連文化」の翻訳を進めるとともに、敦煌文献をはじめとする唐代の資料を再検討して儺戯に関する研究を深めるつもりである。加藤、福満正博教授が代表をつとめる明治大学東アジア文化研究所と、中国北方崑曲劇院の共催で、実際に明治大学で崑曲「牡丹亭」の舞台上演を行い(2019年5月31日に実施予定)域外伝播の実態を参与観察的に検証する。また京劇の詞章における斉言体と楽曲体を比較し、また日本の詩吟と中国の吟詩における斉言体と楽曲体の比較を行することで、中国の韻文と音声芸術の域外伝播の特徴を再検討する。○提出した論文、福満正博:1中国近世戯曲小説中の異体字研究(8)ー元刊本・大都新編関目公孫汗衫記ー(『明治大学教養論集』508号)、2元刊本雑劇「汗衫記」は、何処に在ったのかー併せて明抄本と元曲選本の性格を論じる(1)ー(『明治大学人文科学研究所紀要』79冊)、3中国伝統演劇の全国地域別の劇種と劇目の総覧(『明治大学教養論集』514号)、4中国戯曲小説中の異体字研究(9ー1)ー『新刊巾箱本蔡伯皆;琵琶記』(『人文科学論集』第62輯)加藤徹:1「日中美意識の比較-方正・円順・自己相似の視点から」、雑誌『アステイオン』83号,公益財団法人サントリー文化財団・アステイオン編集委員会、2「京劇はポストモダンー二・五次元芸術という考え方ー」、三浦雅士編(芳賀徹・高階秀爾・山崎正和著/報告者=河本真理・岡田暁生・片山杜秀・斎藤希史・加藤徹・三浦篤)『ポストモダンを超えて』副題「21世紀の芸術と社会を考える」平凡社○国際学会、口頭発表:加藤徹、2015年獅城国際戯曲学術研討会(主催:新加坡伝統芸術中心)2015年11月7日-11月8日、会場:シンガポール、「从戯曲的舞台空間所見中日美意識的比較--関于方正、円順、自我相似以及対統一感的熱衷--」(中国語)○海外出張:福満正博、2015年10月12月:中国芸術研究院戯曲研究所(中国北京市):学術交流、資料収集福満と加藤は、以上のような研究活動をした。福満は、中国芸術研究院戯曲研究所に出張して、学術交流を行ってきた。またその際、中国有数の演劇関係の資料を有する図書館で、50年代に中国各地で調査された地方戯の資料を収集して「中国伝統演劇の全国地域別の劇種と劇目の総覧」(『明治大学教養論集』514号、2016年3月)を出した。これは中国最高の中国国家図書館でも見ることのできない貴重な資料である。学術的価値は、小さくないと思われる。加藤は、日本と中国の演劇の比較に関する論文を二本出版している。また、シンガポールの国際学会で発表するなど、国際的に学術交流を進めている。提出した論文、福満正博:1「元刊本雑劇「汗衫記」は何処に在ったかー

併せて明抄本と元曲選本の性格を論じる(2)」、『明治大学人文科学研究所紀要』(81)、2「中国安徽省池州市の詩讃系仮面演劇、貴池本『薛仁貴征東伝』について」、『明治大学人文科学研究所紀要』(80)。元刊本の研究に取り組むと共に、「薛仁貴東征」の研究に取り組んだ。成化本「薛仁貴征遼伝」、『永楽大典』本の「薛仁貴征遼事略」等の語り物系統の異本と比較検討して、成果を上げた。加藤徹:1[解説]「京劇」北京商務印書館・小学館共同編集『中日辞典』第3版(小学館、2016年11月)付録、pp.2216-22192「アジアの民衆の心を映す「京劇」の魅力を語る」,月刊誌『潮』平成29年(2017)2月号(第696号)、pp.70-75。3「道教」,週刊『エコノミスト』2017年5/2・9合併号(毎日新聞社)、特集「基本書を読む宗教、神話、資本論」、pp.90-914[解説]「京劇」北京商務印書館・小学館共同編集『中日辞典』第3版(小学館、2016年11月)付録、pp.2216-2219国際学会:日中演劇研究国際交流会を開催。日時:平成28年9月24日、25日。参加者:劉禎(中国中央芸術研究院戯曲研究所研究員)、山崎福之(京都府立大学文学部教授)、小松謙(同)、林香奈(同)味方玄(観世流能楽師)、井口千雪(京都府立大学大学院生)、玉置奈保子(同)、加藤徹(明治大学)、福満正博(同)の9人。中国の代表的な研究者劉禎氏を招へいし、日本の古い能楽と、中国の演劇の研究の現状を報告して、有意義なものであった。国際共同研究:福満正博:中国中央芸術研究院戯曲研究所研究員の劉禎氏と、中国最古の演劇である目連戯の共同研究を進めている。福満正博:南戯については、安徽省池州市で収録された「薛仁貴東征伝」について研究し、その劇の文章をほかの演劇・小説などの文と比較検討したところ、明代中期にその原形が成立したことを明らかにした。また同時に、冨春堂の劇本が従来考えられてきた明末期よりも前の明代中期にまでは遡ることを明らかにした。元雑劇については、最も古いテキストである元刊本の「汗衫記」の研究を継続している。おおむね、元刊本「汗衫記」は、明の宮廷にあって、それを直接もとにして、明抄本が書かれたのではないかという仮説を検証しつつある。加藤徹:明清楽や京劇など中国の芸能文化の日本への伝播と影響、変容についての研究を引き続き進めている。京劇については、日本を含む海外公演の経験や教訓が中国本土の京劇にも、従来漠然と思われてきた以上の影響を与えてきたこと、近年の京劇と歌舞伎、京劇と能楽の合同公演の経験は東アジアの芸能文化の伝播や相互影響の特質を考察するモデルの一つとして有用であること、等を明らかにした。論文、福満正博:1「マックスウェーバーの儒教観初探」、ギリシア演劇の成立の契機として、ニーチェはディオニソス的要素を取り上げた。著名な社会学者マックスウェーバーは『儒教と道教』の中で、中国思想にディオニソス的要素が欠けていることを指摘していることを示した。2「元雑劇「梧桐雨」の校勘」では、「梧桐雨」劇の各版本の校勘を行った。選集としては『盛世新声』が、総集としては『改定元賢伝奇』が重要であることを示した。しかも「梧桐雨」は、口頭で伝承された可能性を明らかにした。国際学会、福満正博:「第6回中国小説戯曲国際学会」で、「関於中国安徽省池州市的詩賛体仮面劇貴池本《薛仁貴征東伝》」を発表した。この発表は、楽曲系の作品は、戯曲や語り物となり、詩賛系の作品は語り物であると考えられてきたことに、補足するものであった。詩賛系の作品にも、演劇があること、また詩賛系の仮面劇があることを示した。論文、加藤徹:1「漢詩賞玩と中国伝来音楽日本人は漢詩をどう歌ってきたか」(『明治大学教養論集』通巻525号、2017年9月30日発行、pp.81-101)、中国の文学と音楽の域外伝播の特徴を、近世・近代日本の漢詩の歌い方を実例をあげて論じた。
電磁波エネルギーの選択的注入による金属・樹脂接合廃棄物の分離・資源化

高周波誘導加熱による金属・樹脂接合面の選択的軟化・溶融により、その分離を容易にする金属・樹脂複合廃棄物の資源化プロセスについて基礎的検討を行った。その結果、比較的単純な積層構造材料であれば、100°C前後の低温度領域でも金属樹脂接合面の分離が容易になることが明らかとなった。一方、構造が複雑な電子回路基板については、樹脂部分が熱分解・炭化する結果となり、加熱方法に関する具体的課題が抽出された。金属メッキ加工樹脂からの高効率かつ低環境負荷型の金属および樹脂の分離回収技術の確立を最終目標として、予め粗粉砕された金属メッキ加工樹脂に対し高周波誘導加熱により金属・樹脂接合面を選択的に軟化・溶融もしくは熱分解し、その状態で流動化させることで金属・樹脂を機械的に分離しかつ密度差を利用した選別を同時に行うプロセスの確立に資する要素技術開発を行う。当該年度においては、高周波誘導加熱実験の前段階として、気泡流動層による金属・樹脂分離試験を行ったところ、流動媒体にパイレックスガラスビーズまたはγアルミナ粒子を用いることで金属小片は流動層底部に、樹脂小片は流動層上部に分離することを確認した。この結果に基づき、各粒子を流動媒体に用いて、電子回路基板破砕物および遮光・酸素透過防止用アルミ被覆樹脂フィルムを対象として、流動層型反応装置による高周波誘導加熱実験を行った。その結果、アルミ被覆樹脂フィルムについては、金属・樹脂接合面が明らかに劣化し容易に剥離出来る状態になることを確認した。一方、電子回路基板については樹脂部分が熱硬化性であること、耐熱性耐火性を高めるための添加剤を付与されていること等により、金属との接合面の接着力があまり低下せず結果として伝導伝熱が維持されるため、樹脂全体の熱分解が進行してしまうことが明らかとなった。これらの結果に基づき、高周波照射方法について詳細な検討を行うと共に、高周波照射試験の前処理としての破砕条件の選定や照射時におけるキャリアーガスの種類、流量、流動層温度などをパラメータとした実験的検討を行う。当該年度においては、特にアルミラミネートフィルムを対象とした高周波誘導加熱特性に重点を置いた実験的検討を行った。アルミラミネートフィルムのみを高周波誘導加熱用コイル内に設置して高周波を印加したところ、ステップ応答的な加熱挙動が確認された誘導加熱は極めて早いことが改めて確認されたが、この実験では金属・樹脂接合面の分離は確認されなかった。また試料形状等をパラメータとした流動層加熱実験を行ったところ、粒径1mm角程度の試料ではほとんど加熱されないことが明らかとなり、対象物の物理形状が加熱挙動に大きな影響を及ぼすことが明らかとなった。これは、当該試料の厚みが20□m程度と非常に薄く渦電流が形成される方向(コイルの巻いてある向きに対して垂直な平面)が試料の向きによって制限される可能性があることによると推察される。高周波誘導加熱時における熱収支について検討した結果、被加熱試料重量に大きく依存するが概ね投入される高周波出力の1割程度が熱に変換していることが明らかとなった。しかし、その大半は流動媒体の加熱に費やされていることが改めて示された。これらの結果に基づき、高周波照射方法について詳細な検討を行うと共に、破砕条件の選定や誘導加熱時における金属・樹脂の機械的分離促進のための手法について開発を進める。
高齢者ケア施設における臨床倫理を基盤としたケアを導く教育方法の開発

高齢者ケアに携わる学生や専門職の倫理的な能力を育成するために、高齢者ケア施設での看護学実習や日常のケアにおいて、実習指導者および教員らが倫理的な側面から教育的支援が必要と考えた15場面について、支援方法を事例ごとに意見交換し、整理した。分析の結果、必要とされる教育的支援は、【支援の前段階としての環境づくりと情報収集】、【学生の判断・行動を促すための働きかけ】、【学生自身の気づきを促す働きかけ】、【学生の考えを深める働きかけ】の4つの視点にまとめられた。本研究は、高齢者ケアにおける倫理的な能力を育成するために、高齢者ケア施設と大学との共同による教育プログラムの作成を試み、看護基礎教育および高齢者ケア施設の職員教育に活用することを目的としている。平成26年度は、以下2つの方法を用い、教育プログラムの基礎資料を作成した。方法1:実習施設における倫理的課題に関する事例検討。先行研究として平成25年度に神戸市看護大学共同研究費(臨床)の助成を受けて取り組んだ、高齢者ケア施設の実習指導者と共同研究者との事例検討会を継続実施した。また、事例検討会での討議内容から倫理的ケアを実践するための要素を抽出した。抽出された要素は、[看護師として求められる態度・能力]、[倫理的ケアの実践方法]、[教育的支援の方法]、[教育的支援を行う基盤づくり]という4つの側面に分類された。方法2:看護倫理学テキストを用いた看護倫理に適った実践力の抽出。基礎教育用の看護倫理学テキストから最新かつ内容が最も充実していると判断したテキスト1冊を対象とし、看護倫理に適った実践に関する記述の原文を意味単位ごとに抽出し、類似性に基づき分類した。その結果、倫理に適った実践に関する項目として、121の記述から、10の大分類に整理された。事例を検討することで、多角的な視点から具体的な要素が挙げられた。このことは、倫理という抽象的な概念を、施設の現状に沿った身近にある観点から捉え、実践に活用できる教育方法を導く上で前提となると考える。また、教育支援体制の強化には、実習を受ける側と依頼する側という立場の違いを明確にすることも重要と考えられた。方法2で抽出した実践能力には、日常的に修得可能な内容と意図的に教育が必要な内容があり、修得レベルに応じた教育内容や方法を吟味する必要性が示唆された。平成27年度は、前年度に抽出した倫理的ケアを実践するための要素を用いて、教育的支援のために必要な学習目標、支援内容、具体的支援方法について検討し、教育プログラムの試案を作成することを目標とした。具体的には、研究協力者である臨地実習指導者や管理者および実習指導を担当する教員が、倫理に関する教育的支援が必要と考えた状況・場面を挙げ、前年度に検討した内容と関連づけながら教育的支援等を具体化することを試みた。支援が必要な状況・場面は15場面挙げられ、年度の中盤までは場面ごとに共同研究者間で意見交換をすすめた。しかし、同時に進めていた前年度までの研究結果についての論文投稿では、研究方法においてデータの抽出方法や判断基準が曖昧であり、客観性に乏しいなどの指摘を受け、年度の中盤以降は、結果を導くプロセスをはじめとする研究全体の見直しを行った。再検討の結果、教育プログラム作成の前段階として、教育的支援を行う上で学習すべき内容やその支援方法を丁寧に分析することが重要と考えられ、最終目標もそれに準じて修正していくこととし、再検討した分析シートを用いて、教育的支援が必要と考えられた状況・場面の再分析を進めた。前年度までの過程をまとめた論文に対する査読結果を受け、研究方法の見直しを行ったため。本研究は、高齢者ケアにおける倫理的な能力を育成するために、高齢者ケア施設の実習指導者および責任者、大学教員が共同し、基礎教育や継続教育に役立つ教育的支援の方法を検討することを目的としている。平成27年度の中盤に研究計画の見直しと一部修正を行い、高齢者ケア施設での看護学実習や日常のケア場面において、研究協力者らが倫理的な側面から教育的支援が必要と考えられる場面について、倫理的な課題となること、その場面から学べること、学びを深めるための教育的支援として必要なこという観点から事例分析を行い、15事例全ての検討を終えている。教育的支援が必要と考えられる場面は、学生が明らかに不適切と思われるケア場面に気づき戸惑っている状況、学生がケア対象者の意向とケアスタッフの意向との間で価値の対立がある場面に出会いジレンマを感じている状況、ケアをしている学生やケアスタッフが倫理的課題に気づいていない状況の大きく3つの状況に分類された。教育的支援としては、単に不適切なケア場面における倫理的課題を取り上げるだけでなく、そのような状況を引き起こしている背景を深く探るために必要な働きかけ、ケアの受け手である高齢者の心理・行動を考えるための働きかけ、支援者自身の無意識を意識化する働きかけなどの必要性が挙げられた。より詳細な支援方法については、現在、事例検討で出された意見をもとに整理している段階である。前年度に研究の方向性について見直しを行ったため、全体の進行は遅れているものの、平成28年度は予定どおり進んでいる。高齢者ケアにおける倫理的な能力を育成するために、看護の基礎教育や継続教育に役立つ教育的支援の方法について、最終年度は、前年度までに検討した15事例で挙げられた教育的支援に関する意見を統合して質的分析を行った。

分析の結果、教育的支援は、【支援の前段階としての環境づくりと情報収集】、【学生の判断・行動を促すための働きかけ】、【学生自身の気づきを促す働きかけ】、【学生の考えを深める働きかけ】の4つの大カテゴリーに分類された。【支援の前段階としての環境づくりと情報収集】は、<学生の考えの表出を促す環境を整える>、<学生の困難感に対する状況把握をする>、<学生の行動を承認し次の行動につながるフィードバックをする>で構成された。【学生の判断・行動を促すための働きかけ】は、<職員の言動の背景や意味の理解を促す>、<学生のみでは把握困難な情報を補う>、<高齢者の心身の特性をふまえたアセスメントを促す>、<高齢者の真のニーズへの気づきを促す>、<状況の受け止め方や関わり方を助言する>で構成された。【学生自身の気づきを促す働きかけ】は、<学生自身の気持ちや価値に気づけるように働きかける>で構成された。【学生の考えを深める働きかけ】は、<学生の考えを深める問いを立てともに考える>、<指導者自身の考えを伝える>で構成された。また、研究成果の外部への発信および英国での先進的な取り組みの紹介を目的に、「高齢者の尊厳を大切にしたケアの実践を考える」をテーマとした研修会を開催した。参加者より、問題点について意見を出し合うことの意義や自ら声を出して提案することの大切さ、リフレクションや事例検討の方法に関する大学との共同プログラム作成への期待などの感想や意見が得られた。今後は、本研究で得られた成果を活用した教育的支援を実践・評価し、より良い支援方法を検討していくことが課題である。高齢者ケアに携わる学生や専門職の倫理的な能力を育成するために、高齢者ケア施設での看護学実習や日常のケアにおいて、実習指導者および教員らが倫理的な側面から教育的支援が必要と考えた15場面について、支援方法を事例ごとに意見交換し、整理した。分析の結果、必要とされる教育的支援は、【支援の前段階としての環境づくりと情報収集】、【学生の判断・行動を促すための働きかけ】、【学生自身の気づきを促す働きかけ】、【学生の考えを深める働きかけ】の4つの視点にまとめられた。平成26年度は、教育プログラムの試案を作成するところまでを目標としていたが、試案の基礎資料を作成するにとどまった。予定通り推進できなかった理由として、学内の事情により、当初予定していなかった講義を受け持つなどの業務が発生し、本研究にかける時間が十分に確保できなかったことが挙げられる。本研究における最終目的を、教育プログラムの開発と評価としているが、プログラムを開発する上で必要とされる学習内容や教育的支援の内容の検討を行い、教育プログラムの開発に向けた提言を行うことを最終目標として研究を進める。1.倫理的な能力を高めるための教育的支援の内容を系統立てて整理し、看護学実習にて試行的に活用し、内容の評価・修正を行う。2.平成29年度の日本看護科学学会学術集会にてこれまでの研究成果を発表し、倫理的な能力を高めるための教育的支援の内容についての意見を伺い、その洗練化をはかる。3.国内でのミニワークショップなどの開催を計画し、教育機関や高齢者ケア施設の教育的立場にある方々などから研究成果に対する意見を得る機会を設ける。4.研究成果を事例集あるいは論文にまとめる。老年看護学
LiborMarketModel下における長期為替オプションの数値的評価方法

本年度は主にLibor Market Model下での長期為替オプションの評価問題を題材として,ファイナンスのおける一般的なモデル下でのデリバティブの価格等の評価に対する漸近展開法の応用を検討した.まず,i)4次以上の高次を含む任意の次数の展開に対する評価法に関しては,既に昨年度導いた結果を利用して,(昨年度は漸近展開の具体的評価の手続きを導いただけであったのに対し)任意の次数の展開において出現する各係数が満たす微分方程式を具体的に与える公式を導出した.またこれらの結果を用いて他の漸近展開的手法との精度比較を行い,その精度や応用の際の容易さ,また適用範囲の広さの観点から優位性を確認した.またii)漸近展開法における分布の展開の中心を従来の正規分布から他のものに変更することに関しても検討した.特に,主に対数正規分布の周りでの展開を考察し,以前までに得られていた結果を拡張した.この際,通常は解析の困難であるジャンプ項や複雑な相関構造を含むような一般的なケースに対しても応用可能であることに留意しておく.さらに,iii)前項までで扱っていた経路に依存しないタイプの派生証券に加えて,経路依存型の派生証券の価格付けも考察し,バリア型及びアメリカン型(早期行使が可能なもの)に関して既存の手法と組み合わせることを検討した.こうした成果により,これまで優れた理論背景を持ちながらも,近年の実務上の最先端課題に対する応用時のパフォーマンスが十分でなかった漸近展開法が,その応用範囲と精度の観点から,真に実務的かつ汎用性を持つ手法として確立されたと言える.なお,これらの結果は,東京大学大学院経済学研究科の高橋明彦教授及び戸田真史君との共同研究である.ファイナンスにおける漸近展開法の利用について,主にLibor Market Model下での長期為替オプションの評価を具体例としつつ,以下の2つの方向での拡張を研究した(以下の研究は指導教官高橋明彦教授(i),ii)とも)及び経済学研究科戸田真史君(i))と共同で行った)i)一般の次数の展開を効率的に計算する方法の整理・構築ii)従来と異なる分布回りでの展開の可能性の研究i)に関して:これまで3次までの漸近展開の具体的評価に必要な公式は与えられていたが,より高次及び一般の次数に対する評価法は陽には与えられてこなかった.一方昨今の金融市場環境を背景に,実務的にはより高い精度の期待できる(3次以上の)高次の計算が強く求められているので,こうした計算の際に重要となるある種のWiener汎関数の条件付期待値を,Wiener-Ito多重積分に対する公式を利用して評価する方法を整理した.また一方でこれと代替的な手段として,評価部分を容易な常微分方程式の体系に落とし込むことで,こうした条件付き期待値の評価を行わずとも評価を行うことができる手法を構築した.こうした手法の有効性を確認する具体例として,実務的に大変重要だが漸近展開法以外では評価の難しい・λ-SABRモデル下でのEuropean/Averageオプションを選び精度検証を行って近似精度の特徴の変化や精度の向上を確認することができた.ii)に関して:既存の正規分布を極限とした展開以外に,対数正規分布やCEVモデル周りでの評価が可能かどうか,先行研究を含め調査し研究を進めている.対数正規分布周りの展開については,実務上有用ないくつかの結果を導いた.本年度は主にLibor Market Model下での長期為替オプションの評価問題を題材として,ファイナンスのおける一般的なモデル下でのデリバティブの価格等の評価に対する漸近展開法の応用を検討した.まず,i)4次以上の高次を含む任意の次数の展開に対する評価法に関しては,既に昨年度導いた結果を利用して,(昨年度は漸近展開の具体的評価の手続きを導いただけであったのに対し)任意の次数の展開において出現する各係数が満たす微分方程式を具体的に与える公式を導出した.またこれらの結果を用いて他の漸近展開的手法との精度比較を行い,その精度や応用の際の容易さ,また適用範囲の広さの観点から優位性を確認した.またii)漸近展開法における分布の展開の中心を従来の正規分布から他のものに変更することに関しても検討した.特に,主に対数正規分布の周りでの展開を考察し,以前までに得られていた結果を拡張した.この際,通常は解析の困難であるジャンプ項や複雑な相関構造を含むような一般的なケースに対しても応用可能であることに留意しておく.さらに,iii)前項までで扱っていた経路に依存しないタイプの派生証券に加えて,経路依存型の派生証券の価格付けも考察し,バリア型及びアメリカン型(早期行使が可能なもの)に関して既存の手法と組み合わせることを検討した.こうした成果により,これまで優れた理論背景を持ちながらも,近年の実務上の最先端課題に対する応用時のパフォーマンスが十分でなかった漸近展開法が,その応用範囲と精度の観点から,真に実務的かつ汎用性を持つ手法として確立されたと言える.なお,これらの結果は,東京大学大学院経済学研究科の高橋明彦教授及び戸田真史君との共同研究である.
虹彩由来網膜幹細胞を用いた網膜神経細胞の再生

研究代表者の山本が特許を取得している固定液を用いてマウス虹彩組織を固定し、in vivoにおける免疫組織染色による詳細な調査を行った。その結果、神経幹/前駆細胞マーカーの1つであるNestinを発現している細胞が存在することを明らかとした。さらに、山本が発見し、特許出願・審査中の新しい網膜幹/前駆細胞マーカーであるp75NTR(CD271)を用いて、同様に虹彩組織の免疫組織染色を行ったところ、Nestin陽性の細胞はp75NTR陽性の細胞であることが判明した。次に従来から神経系幹細胞の培養方法として知られているNeurosphere法で虹彩組織細胞を培養したところ、Sphereを形成した細胞はNestinとp75NTRが陽性の細胞であった。しかし、虹彩由来細胞は、Neurosphere法では継代培養することができなかったため、新しいマウス虹彩組織の培養条件を検討したところ、bFGFを添加することで虹彩組織に含まれる色素顆粒の脱顆粒を誘導し、かつin vitroのシャーレ内でp75NTR発現細胞を培養・増殖できることが分かった。さらに、マウス虹彩組織から培養した細胞(マウス虹彩由来網膜幹/前駆細胞Mouse Iris derived Retinal Stem Cell:M-IRSC)について、p75NTRによる細胞分離を試みた。このM-IRSCから選択分離したp75NTR(+) Cellsとp75NTR(-) Cellsについて、レチノイン酸を含む網膜細胞への分化誘導培地で培養し、比較検討したところp75NTR(+) Cellsから網膜細胞へ分化誘導することで、効率的にRhodopsinとRecoverin陽性の視細胞、Calbindin陽性の水平細胞、およびPKC陽性の双極細胞へ分化誘導できることをリアルタイムPCRによるm-RNAの発現定量実験、および細胞免疫染色で確認できた。研究代表者の山本が特許を取得している固定液を用いてマウス虹彩組織を固定し、in vivoにおける詳細な調査を行った。その結果、神経幹/前駆細胞マーカーの1つであるNestin、および網膜幹細胞マーカーの1つであるPax6を発現している細胞が存在することが明らかとなった。次に、研究代表者の山本が発見し、特許出願・審査中の新しい網膜幹/前駆細胞マーカーであるp75NGFR(CD271)を用いて、同様に虹彩組織の免疫染色を行ったところ、NestinとPax6陽性の細胞は共にp75NGFR陽性の細胞であることが判明した。さらに、マウス虹彩組織の培養条件を検討したところ、bFGFを適宜濃度添加することで虹彩組織に含まれる色素顆粒の脱顆粒を誘導し、かつin vitroのシャーレ内でp75NGFR発現細胞を培養・増殖できることが分かった。そこで、マウス虹彩組織から培養した細胞(マウス虹彩由来網膜幹/前駆細胞:Mouse Iris derivea Retinal Stem Cell:M-IRSC)について、p75NGFRによる細胞分離を試みた。このM-IRSCから選択分離したp75NGFR(+)Cellsとp75NGFR(-)Cellsについて、RAを含む網膜細胞への分化誘導培地で培養し、比較検討したところp75NGFR(+)Cellsから網膜細胞へ分化誘導することで、効率的にRhodopsinとRecoverin陽性の視細胞、Calbindin陽性の水平細胞、およびPKC陽性の双極細胞へ分化誘導できることがリアルタイムPCRを用いたm-RNAの発現定量実験、および細胞免疫染色で判明した。今後、p75NGFR陽性の網膜幹/前駆細胞について、網膜を構成している全ての細胞への分化誘導能、電気生理学的細胞機能の評価、および網膜障害モデルマウスへの移植実験を実施していく予定である。

網膜幹/前駆細胞の作出源として虹彩組織細胞に注目し、虹彩組織の免疫組織染色を行ったところ、神経幹/前駆細胞マーカーの1つであるNestin陽性の細胞が存在し、その細胞は研究代表者の山本が注目しているNerve growthfactor receptor p75(p75NGFR、CD271)を共発現していることを発見した。次に従来から神経系幹細胞の培養方法として知られているNeurosphere法で虹彩組織細胞を培養したところ、Sphereを形成した細胞はNestinとp75NGFRが陽性の細胞であった。しかし、虹彩由来細胞は、Neurosphere法では継代培養することができないことが分かった。そこで、接着培養法で培養した虹彩由来細胞をp75NGFRで分離し、レチノイン酸を用いて分化誘導することで、網膜神経細胞への分化誘導を検討したところ、視細胞、水平細胞、双極細胞などの細胞マーカー陽性の細胞に分化させることができた。しかし、これらの細胞は、分化誘導過程において一部の細胞が死滅してしまうこと、p75NGFRで分離した細胞は、ほとんど増殖させることができないことが分かった。そこで、現在、p75NGFRのパスウェイにおいて、アポトーシス経路ヘシフトすることを防ぐため、阻害剤による細胞死からのレスキューを検討している。今後、この細胞死からレスキューできるようになることで、より効率的な網膜神経細胞への分化誘導が可能になるため、今後も継続的な研究を行う。なお、虹彩由来細胞を網膜障害マウスの網膜組織に移植したところ、移植細胞の一部は神経様細胞の形態に分化し、網膜組織内で生着していた。一方、ヒト虹彩組織の培養とp75NGFRによる網膜幹/前駆細胞の分離に成功しており、一部の網膜神経細胞への分化誘導にも成功している。今後、ヒト虹彩組織を用いた網膜再生研究も平行して実施していく。
画像の生成と理解のための実世界光源のモデリング

本研究では,実世界光源の放射強度分布を計測するための画像ベースの手法を開発した.LEDのような大きさの無視できる光源については,拡散反射板を光源の周囲で動かしながら撮影した画像を手掛かりにして,放射強度の角度分布を効率的に計測する手法を提案した.蛍光灯のような一定の大きさを持つ光源については,液晶パネルと拡散反射板からなる装置において,液晶パネルの透過率を動的に制御することで,4次元ライトフィールドを密にかつ効率的に計測する手法を提案した.また,獲得した実世界光源のモデルを用いて,写実的な画像生成や正確な反射率推定を実現した.写実的画像生成や実世界センシングに対するニーズの高まりから,画像から実物体・実シーンの幾何学的・光学的モデルを獲得するイメージベースドモデリングの研究が活発に行われている.本研究課題では,これまであまり研究されて来なかった画像に基づく光源強度分布のモデリングに取り組む.従来,コンピュータビジョンやコンピュータグラフィックスでは,平行光線(無限遠方光源)や点光源などの理想的な光源を仮定した画像の理解・生成の研究が行われてきた.ところが,実世界光源は,一般に,被写体から有限の距離に存在し,かつ,放射強度に指向性を有するなど,理想的な光源とは異なる性質を持つ.そこで本研究課題では,LEDや蛍光灯などの実世界光源の放射強度分布を獲得する技術を開発するとともに,獲得した放射強度分布に基づく画像の理解・生成などの応用にも取り組む.平成25年度は,主に,LEDのような大きさの無視できる光源と蛍光灯のような一定の大きさを持つ光源の各々について,放射強度分布を獲得する技術を開発した.前者については,前年度に提案した手法をベースに,カメラの光学的校正を自動的に行う技術を開発した.具体的には,拡散反射板・半球面鏡・マーカーからなるサンプリングボードを光源の周囲で動かしながら撮影した画像を手掛かりにして,微小光源の放射強度分布,および,カメラのレスポンス関数と周辺減光関数の3つを同時に推定する手法を提案した.後者については,液晶パネルと拡散反射板からなる装置を用いて,4次元ライトフィールドを計測する技術を開発した.具体的には,液晶パネルの透過率を計算機により動的に制御すること,ならびに,計測時間を一定に保ったままでSN比を向上させることのできる多重化センシングを用いることで,一定の大きさを持つ光源の4次元ライトフィールドを密にかつ効率的に計測する手法を提案した.本研究では,実世界光源の放射強度分布を計測するための画像ベースの手法を開発した.LEDのような大きさの無視できる光源については,拡散反射板を光源の周囲で動かしながら撮影した画像を手掛かりにして,放射強度の角度分布を効率的に計測する手法を提案した.蛍光灯のような一定の大きさを持つ光源については,液晶パネルと拡散反射板からなる装置において,液晶パネルの透過率を動的に制御することで,4次元ライトフィールドを密にかつ効率的に計測する手法を提案した.また,獲得した実世界光源のモデルを用いて,写実的な画像生成や正確な反射率推定を実現した.写実的画像生成や実世界センシングに対するニーズの高まりから,画像から実物体・実シーンの幾何学的・光学的モデルを獲得するイメージベースドモデリングの研究が活発に行われている.本研究課題では,これまであまり研究されて来なかった,画像に基づいて光源のモデルを獲得する技術の研究・開発を行う.従来,コンピュータビジョンやコンピュータグラフィックスでは,平行光線(無限遠方点光源)や点光源などの理想的な光源を仮定した画像の理解・生成の研究が行われてきた.ところが,実世界光源は,一般に,被写体から有限距離に存在し,かつ,放射強度に指向性を有するなど,理想的な光源とは異なる性質を持つ.そこで本研究課題では,白熱電球や蛍光灯などの実世界光源からの放射強度分布を獲得する手法を開発するとともに,獲得した実世界光源のモデルに基づく画像の理解・生成などの応用にも取り組む.平成24年度は,白熱電球やLED照明のような微小サイズ光源からの放射強度の角度分布(指向性)の獲得に取り組んだ.具体的には,拡散反射板・半球面鏡・マーカーからなるサンプリングボードを光源の周囲で動かしながら画像を撮影して,半球面鏡上のハイライトの位置を手掛かりにして光源の位置を,拡散反射板上の明るさを手掛かりにして放射強度の角度分布を推定した.実画像実験により提案手法の有効性を確認するだけでなく,テクスチャ推定への応用を通して,実世界光源の放射強度の角度分布を獲得することの重要性を示した.白熱電球やLED照明のような微小サイズ光源からの放射強度分布を獲得するための手法を確立するという,平成24年度の当初の目的を達成しており,おおむね順調に進展していると言える.当初の予定通り,蛍光灯などの有限サイズ光源からの放射強度分布を獲得するための手法を確立することを目指す.手法自体の目途は立っているので,実装・実験を進めたい.該当なし
表面制御による分離困難な粒子径をもつエアロゾル粒子の半湿式高効率捕集

従来法では捕集効率の低いサブミクロンからナノ領域の粒子径をもつ、幅広い特性(溶解性、親・疎水性、導電性、形状など)の粒子に対し、液体を用いた新規高効率捕集法を実験室レベルで確立することを目的とする。本研究の初年度である本年度は、粒子発生装置、捕集装置、粒子径分布および粒子個数濃度計測装置からなるシステムを構成した。まず、塩化ナトリウムをモデル粒子として発生させ、発生後の粒子に正または負で3kV程度の電圧を印可して粒子を帯電させ、インピンジャーやバブラータイプの捕集液の液性(pHや界面活性を変化させる物質の添加)を変えて捕集特性を調べた。その結果、捕集後の気中のエアロゾルの粒子径分布は、捕集条件により変化し、特に陰イオン界面活性剤入りの水を用い、正に帯電した粒子を捕集した場合、低pHになるほど捕集効率が上昇する傾向が得られた。これは、低pH時では気泡界面が電気的に中性になり、陰イオン界面活性剤の吸着が容易になり、粒子と陰イオン界面活性剤との間の静電引力がより多く働くためと考察された。しかし、100 nm前後の粒子の捕集効率の大幅な向上は得られなかった。これは気泡径がミリメートルオーダーと大きいため、気泡の体積に対する表面積の割合が小さく、粒子の帯電と気泡界面の帯電による静電引力が小さいため推進力が不十分であったものと考えられる。今後、より微細な気泡を発生させるシステムをもつような捕集系の改良を行っていく必要性が示唆された。実施計画では、研究期間3か年にわたって、(1)気中に浮遊するエアロゾルのモデル粒子を選定し、粒子発生装置(発生後粒子の帯電部を含む)、インピンジャー方式の捕集装置、粒子径分布および粒子個数濃度計測装置から構成されるシステムを組み立てる。(2)粒子側のパラメーターとして、粒子サイズならびに粒子の水溶性・不溶性(例えばNaClとポリマー粒子)と親水性・疎水性(例えばシリカとカーボン粒子)を、(3)捕集条件として、気泡のサイズおよび気泡の個数や捕集液の種類(純水や低い表面張力をもつ液体)を変化させる。並行して、(4)捕集装置内の物理モデルに基づく数値シミュレーションを行い、装置構造や運転条件の最適化を行う、ことによって、従来捕集困難とされてきた、サブミクロンからナノ領域の粒子径をもつ気中粒子を高効率で捕集することを達成目標としている。そのうち、(1)の第一次システムの基本構成は組み上がり、(2)の水溶性粒子例のNaClについて、(3)として、捕集液の液性を水への界面活性剤の添加や、アルコール系の捕集液の使用により変化させた。この際、負に帯電した気泡に対して、粒子を正に帯電させることにより、気泡内で気相側から液相側へ粒子を移動しやすくし、捕集装置前後で、全粒子径において粒子捕集効率の向上をはかることが意図され、捕集後の気中のエアロゾルの粒子径分布の変化を調べることができた。そのため、上記区分と判断した。実施計画のうち、(2)粒子側の条件として、疎水性粒子の使用が未達成なので検討する。また、(3)捕集条件として、気泡系が大きいための捕集上の限界が推察されたので、より微小な気泡を発生するシステムの構築を検討する。(4)捕集装置内の物理モデルに基づく数値シミュレーションについては、未着手だったため、シミュレーションソフト(COMSOL)によりモデル化し、液体内の気泡の形成に関する数値計算を行う。(4)で得られた実験結果と数値計算の結果を比較して、装置の設計に反映させ、装置改造を行う。それによって、最終的に高効率捕集を達成する新しい液体捕集装置の開発に一歩近づける。並行して、高い粒子捕集効率を得る条件に関する一般化された知見を見出すように考察を進める。

実施計画では、研究期間3か年にわたって、(1)気中に浮遊するエアロゾルのモデル粒子を選定し、粒子発生装置(発生後粒子の帯電部を含む)、インピンジャー方式の捕集装置、粒子径分布および粒子個数濃度計測装置から構成されるシステムを組み立てる。(2)粒子側のパラメーターとして、粒子サイズならびに粒子の水溶性・不溶性(例えばNaClとポリマー粒子)と親水性・疎水性(例えばシリカとカーボン粒子)を、(3)捕集条件として、気泡のサイズおよび気泡の個数や捕集液の種類(純水や低い表面張力をもつ液体)を変化させる。並行して、(4)捕集装置内の物理モデルに基づく数値シミュレーションを行い、装置構造や運転条件の最適化を行う、ことによって、従来捕集困難とされてきた、サブミクロンからナノ領域の粒子径をもつ気中粒子を高効率で捕集することを達成目標としている。そのうち、(1)の第一次システムの基本構成は組み上がり、(2)の水溶性粒子例のNaClについて、(3)として、捕集液の液性を水への界面活性剤の添加や、アルコール系の捕集液の使用により変化させた。この際、負に帯電した気泡に対して、粒子を正に帯電させることにより、気泡内で気相側から液相側へ粒子を移動しやすくし、捕集装置前後で、全粒子径において粒子捕集効率の向上をはかることが意図され、捕集後の気中のエアロゾルの粒子径分布の変化を調べることができた。そのため、上記区分と判断した。実施計画のうち、(2)粒子側の条件として、疎水性粒子の使用が未達成なので検討する。また、(3)捕集条件として、気泡系が大きいための捕集上の限界が推察されたので、より微小な気泡を発生するシステムの構築を検討する。(4)捕集装置内の物理モデルに基づく数値シミュレーションについては、未着手だったため、シミュレーションソフト(COMSOL)によりモデル化し、液体内の気泡の形成に関する数値計算を行う。(4)で得られた実験結果と数値計算の結果を比較して、装置の設計に反映させ、装置改造を行う。それによって、最終的に高効率捕集を達成する新しい液体捕集装置の開発に一歩近づける。並行して、高い粒子捕集効率を得る条件に関する一般化された知見を見出すように考察を進める。本年度使用した実験システムの構成には、既存の装置、部品等を組み合わせたため、経費がかからなかった。新たな高電圧電源を導入することよりも、微細気泡を発生することが必要となり、システムの設計と構築のために、本年度は経費支出を抑え、次年度に検討後導入する予定である。
家族性てんかんシェルティー犬におけるグルタミン酸の代謝に関する分子病理学的研究

てんかんシェルティー家系犬のてんかん発生メカニズムの解明を目的として、大脳皮質のアストロサイトの細胞質内におけるGLT-1蛋白合成過程について検討した。その結果、GLT-1mRNAの合成、小胞体におけるGLT-1蛋白の合成までは正常であることが確認され、小胞体以降のGLT-1蛋白の合成過程および細胞膜への移送に異常があると考えられた。【背景・目的】本教室では、特発性前頭葉てんかん家系犬を維持しており、大脳皮質における免疫組織化学的検索から、本家系犬の大脳皮質におけるグルタミン酸トランスポーターの陽性像の低下が認められ、グルタミン酸が細胞間隙に集積しやすい状態にある可能性が示唆された。よって、本家系犬の大脳の神経細胞過剰興奮に、GLT-1蛋白の合成低下とそれに伴うGluのシナプス間隙における集積が関連している可能性が示唆された。今回、本家系犬の大脳皮質脳溝深部のアストロサイトにおけるGLT-1蛋白の合成過程に着目し検索を行った。【材料および方法】1.免疫組織化学的検索:家系犬3例および対照犬2例の大脳ホルマリン固定材料および抗GLT-1抗体を用いた。3.免疫電子顕微鏡学的検索:上記ホルマリン固定材料および抗GLT-1抗体(immunogoldで標識)を用いた。【結果】1.免疫組織化学的検索:家系犬の大脳皮質脳溝深部におけるGLT-1陽性像の減弱を確認した。3.免疫電子顕微鏡学的検索:対照犬の大脳皮質脳溝深部のアストロサイトの小胞体膜上および細胞膜上にGLT-1陽性像が確認されたのに対し、家系犬のこの領域のアストロサイトにおいては、小胞体膜上に陽性像は確認されたものの、細胞膜上には陽性像は確認されなかった。【考察】家系犬の大脳皮質脳溝深部のアストロサイトの細胞質内におけるGLT-1蛋白合成過程において、小胞体における蛋白合成までは正常に行われていることが確認された。今後、小胞体以降のGLT-1蛋白の合成過程(ゴルジ装置における糖付加など)および細胞膜への移送に関する検討が必要である。【材料および方法】(1)免疫組織化学的検索:家系犬3例および対照犬2例の大脳ホルマリン固定材料および抗GLT-1抗体を用いた(本年度は画像解析を実施)。(2)In situ hybridization:上記ホルマリン固定材料およびGLT-1mRNAに相補的なプローブ(DIG oligonucletide3-endlabellingkitで標識)を用いた。(3)免疫電子顕微鏡学的検索:上記ホルマリン固定材料および抗GLT-1抗体(immunogoldで標識)を用いた。【結果】(1)免疫組織化学的検索:家系犬の大脳皮質脳溝深部におけるGLT-1陽性像の減弱を確認した。画像解析の結果、GLT-1陽性像の減弱に関して、家系犬と対照犬との間に有意差が認められた。(2)In situ hybridization:連続切片を用いた検索により、GLT-1陽性像低下領域のアストロサイトはGLT-1mRNA陽性であることが確認された。また、対照犬と家系犬に陽性像の差は認められなかった。(3)免疫電子顕微鏡学的検索:対照犬の大脳皮質脳溝深部のアストロサイトの小胞体膜上および細胞膜上にGLT-1陽性像が確認されたのに対し、家系犬のこの領域のアストロサイトにおいては、小胞体膜上に陽性像は確認されたものの、細胞膜上には陽性像は確認されなかった。【考察】家系犬の大脳皮質脳溝深部のアストロサイトの細胞質内におけるGLT-1蛋白合成過程において、GLT-lmRNAの合成、小胞体におけるGLT-1蛋白の合成までは正常であることが確認された。今後、小胞体以降のGLT-1蛋白の合成過程および細胞膜への移送に関する検討が必要である.