hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
自己通電によってヘドロ内有機物を分解する技術の開発

SMFCの分極特性実験からにより、交換電流密度と過電圧、電気抵抗率と限界電流密度に一意的な関係を見出した。この結果により電極の形状評価と分極特性をパラメータとして、SMFCに適した材料と環境条件を推定した。本研究成果として(1)効率的に電子の流れを作る技術、(2)硫化水素などの有害物質の溶出を電気的に抑える技術、(3)生物が利用できない有機物を利用できる有機物に分解・変換する技術、(4)発生する電力をLED点灯などに利用するための基本技術が開発された。本年度は「発電装置の運転に伴う局所的な有機物の分解機構の把握とSMFCによる有機物質の溶出抑制の効果について実証する。」ことを重点にして実施した。ヘドロ燃料電池(ヘドロを燃料として発電する微生物燃料電池)を技術移転するための、1劣悪な環境下でのヘドロから実用的な電力量を回収できること、および2発電された1.7V(20mA)の電力を家庭電圧にまで上昇させることを目標に研究を行なった。1の課題のため、1-1水没、干水を繰り返す厳しい環境下にある河岸のヘドロ堆積場において実用的な電力を継続的に回収できること、1-2小型化された発電装置単独で携帯電話等の電源となる装置の開発、2の課題のため、2-1物理的に不可能と考えられるヘドロのみから高い電圧を回収できるメカニズムを明らかにすること、2-2ヘドロ燃料電池により回収された電力を家庭電力(100V)まで上昇させる基本技術の開発を行うことを実施した。上記の開発を理論的に行なうための電圧モデルを構築し過電圧に対する3つの電圧損失の寄与度を明らかにすることで実験の必要数を多幅に削減することができることを明らかにした。SMFCの分極特性は過電圧と限界電流密度を実験値から求めることができ、交換電流密度と過電圧、電気抵抗率と限界電流密度には一意的な関係がある。このことは形状評価が必要である分極特性を2つのパラメータで評価できることを示している。これらの特性からSMFCに適した材料と環境条件を少ない実験から推定することで過電圧の低下、SMFCのシステム化が容易になる。社会的に大きな問題を抱える未処理で放出される下水汚泥を起源にもつ堆積有機泥(ヘドロ)の浄化技術を開発のため、局所的な有機物の分解機構の把握とSMFCによるヘドロの浄化の効果についての実証」および「SMFCの現地への適用、SMFCの取得電圧とヘドロ浄化効果の向上技術の開発」を実施した。ヘドロ燃料電池(堆積有機泥を燃料として発電する微生物燃料電池;SMFC)を技術移転するための、技術目標として、1ヘドロから実用的な電力量を回収できること、および2発電された1.7V(20mA)の電力を実用電圧にまで上昇させることを目標に研究を行なった。1の課題のため、1-1水没、干出を繰り返す河岸ヘドロ堆積場において電力を継続的に回収できる技術の確立、1-2小型化された発電装置単独で機能する装置の開発、2の課題のため、2-1物理的に不可能と考えられるヘドロのみから高い電圧を回収できるメカニズムを明らかにすること、2-2ヘドロ燃料電池により回収された電力を実用電力まで上昇させる基本技術の開発を行った。上記の開発を理論的に行なうための電圧モデルを構築し過電圧に対する3つの電圧損失の寄与度を明らかにする手法を確立して、成果の評価法を行った。これによりSMFCの分極特性は過電圧と限界電流密度を実験値から求めることができ、交換電流密度と過電圧、電気抵抗率と限界電流密度には一意的な関係が見出された。本研究成果として(1)効率的に電子の流れを作る技術、(2)硫化水素などの有害物質の溶出を電気的に抑える技術、(3)生物が利用できない有機物を利用できる有機物に分解・変換する技術、(4)発生する電力を海底でのLED点灯などに利用するための基本技術が開発された。様々な自然現象が起こるヘドロ堆積場においてヘドロ内で発生する電子およびプロトンを利用して微生物環境を活性させる通電機構を実現し、効率よくヘドロを無害化する通電浄化システムを構築している。ヘドロから電子を効率的に回収することによりヘドロを無害化できる。無害化された栄養分を底生生物に利用させることで、生物自信の力で豊かな生態系を長期的に取り戻させることが可能となる。有機物がヘドロ化することによって滞おっている有機物の流れを正常化し、生物活動が活性化する循環型の社会を構築することを目的として研究を進めている。この目的を達成するため河岸に堆積するヘドロの浄化を効率的に可能にする技術開発を行ってきた。この成果を活用することによりヘドロの浄化速度を向上させながら、実用的なレベルで電力を回収できる技術を開発した。

これまでのヘドロ浄化研究ではヘドロの持つエネルギーを効率的に回収することによりヘドロの浄化が捉進される機構を明らかにしている。これらの成果(発電・浄化機構)を用いて、ヘドロから電子を効率的に回収し、ヘドロを浄化するとともにエネルギー回収する方法を実用化することができた。現在、本装置を現地(海域)に適用し、ヘドロ浄化の効果を評価している。本年度は室内において発電装置のヘドロ浄化実験から有機物の分解メカニズムに関する知見を得た。その内の1つの成果である室内でのヘドロ燃料電池(SMFCS)開発(LEDの点灯)に成功したことを受け、海域で半年間のLEDの発光(浄化能力向上)実験継続中であり、半年間のLED発光を維持している。24年度完成予定であったSMFCSによるLEDの点灯は23年度に完成したため、計画は半年程度前倒しとなった。第一段階の室内実験(平成23年度計画)は完了し、24年度に計画予定の海域でのLEDの発光に成功した。浄化能力の現地実験の準備は整い、全体的には計画よりも順調に進んでいる。ヘドロ燃料発電システムの技術移転(実用化)を可能にする具体的な目標として、河岸に堆積するヘドロから電気をとり出して街路灯を点灯すること、緊急時の備えとしてヘドロ燃料電池により携帯電話の充電が行え、かつ、通電しながら携帯電話の使用ができることを目指す。さらに、ここで開発されるペンシルタイプの燃料電池は単体で浄化装置として使用することも目標に加え,ヘドロ燃料電池によるヘドロ浄化範囲の拡大法を確立する。24年度完成予定であったSMFCSによるLEDの点灯は23年度に完成したため、計画は半年程度前倒しになった。海域でのLEDの点灯に成功したことにより、本年度は「発電装置の運転に伴う局所的な有機物の分解機構の把握とSMFCSによる有害物質の溶出抑制の効果について実証する。」ことを重点にして実施する。具体的にはヘドロ燃料電池(ヘドロのみを燃料として発電する微生物燃料電池)を技術移転するためには、(1)劣悪な環境下でヘドロから実用的な電力量を回収できること、および(2)発電された1.7V(0.2W)の電力を家庭電圧にまで上昇させることが課題である。(1)の課題のため、(1)-1水没、干水を繰り返す厳しい環境下にある河岸のヘドロ堆積場において実用的な電力を継続的に回収できること、(1)-2小型化された発電装置単独で携帯電話等の電源となる装置の開発、(2)の課題のため、(2)-1物理的に不可能と考えられるヘドロのみから高い電圧を回収できるメカニズムを明らかにすること、(2)-2ヘドロ燃料電池により回収された電力を家庭電力(100V)まで上昇させる基本技術の開発を行うことを研究開発期間で達成する。ヘドロ燃料発電システムの技術移転(実用化)を可能にする具体的な目標として、河岸に堆積するヘドロから電気をとり出し街路灯を点灯すること、緊急時の備えとしてヘドロ燃料電池により携帯電話の充電が行え、かつ、通電しながら携帯電話の使用ができることを目指す。なお、ここで開発されるペンシルタイプの燃料電池は単体で浄化装置としても使用できる。消耗品費(20万)は主に室内実験用機材(実験水槽、データロガー、抵抗器、ダイオード、イオン交換膜、カーボンクロス(電極))が使用目的である。実験水槽はさらに20個増設を予定しており、実験水槽の作製を消耗品として計上している。有機泥の浄化量を見積もるための有機物分析(外注20万)を予定している。
確率測度の空間の幾何学とその応用

距離空間上の確率測度のなす空間に自然な距離を入れたものであるWasserstein空間の幾何学について研究した.成果の1つとして,高い特異性を持ち得る空間(アレクサンドロフ空間)上のWasserstein空間の幾何構造を調べ,そこでの勾配流の理論を構築した.また,Wasserstein空間上のある種のエントロピーの凸性は空間の曲がり方と密接に関係することが知られていたが,この関係をより一般の空間(フィンスラー多様体)に拡張した.距離空間上の確率測度のなす空間に自然な距離を入れたものであるWasserstein空間の幾何学について研究した.成果の1つとして,高い特異性を持ち得る空間(アレクサンドロフ空間)上のWasserstein空間の幾何構造を調べ,そこでの勾配流の理論を構築した.また,Wasserstein空間上のある種のエントロピーの凸性は空間の曲がり方と密接に関係することが知られていたが,この関係をより一般の空間(フィンスラー多様体)に拡張した.今年度の研究では,フィンスラー多様体上の熱流の挙動とWasserstein空間のフィンスラー構造について,主にボン大学のKarl-Theodor Sturm氏との共同研究により,以下の成果を得た.フィンスラー多様体は各接空間に(ミンコフスキ)ノルムを伴った多様体である.その研究はノルムが内積で与えられる特別な状況であるリーマン多様体に比べて困難であり,あまり進んでいない部分も多い.例えば,フィンスラー多様体で自然に定まるラプラシアンは(リーマン多様体でない限り)非線形作用素であり、対応する熱方程式は非線形な発展方程式である.その解,すなわち熱流は,ソボレフ空間上のディリクレエネルギーの勾配流として実現できるが,それは高い滑らかさを持ち得ず,連続的2階微分可能ですらない.我々はその連続的1階微分可能性と、更にその微分がヘルダー連続であることを示した.また, Otto流のWasserstein空間のフィンスラー構造と, Benamou-Brenier流のWasserstein距離の表示を用いることにより,熱流はWasserstein空間上の相対エントロピーの勾配流とも見なせる.以上の議論の流れと使われる技法は,基本的にはリーマン多様体の場合と共通のものであるが,要所で筆者によって導入されたフィンスラー多様体の重みつきリッチ曲率と,その下からの評価と曲率次元条件、(Wasserstein空間内のエントロピーの凸性)の同値性を用いている.関連する結果として,リッチ曲率を下から押さえたときの距離関数のラプラシアンの比較定理も得た.今年度の研究で得られた成果のうち,ふたつについて述べる.ひとつは,フィンスラー多様体の重みつきリッチ曲率に関する研究である.これはフィンスラー多様体とその上の任意の測度の組に対して筆者によって導入された概念であり,任意の測度からはじめる理由は,一般のフィンスラー多様体には良い参照測度を構成的に作ることが出来ないため,としていた.今年度の研究では,これを裏付ける結果として,良い参照測度を許容しないフィンスラー多様体が実際に存在することを示した.具体的には,Randers空間というフィンスラー多様体の族について良い参照測度が存在するための必要十分条件を求め,それを満たさない例を挙げた.ふたつ目は,アレクサンドロフ空間上の確率測度のなす空間(Wasserstein空間)内の勾配流についての,ボン大学のNicola Gigliとの共同研究である.このような空間上の凸関数の勾配流の性質は,筆者によって以前調べられたが,その結果の幾つかは底空間を非負曲率空間に限っていた.Gigliとの共同研究では,これらを曲率が負定数以上の空間に拡張し,理論を完成させた.具体的には,アレクサンドロフ空間上のWasserstein空間内の勾配流の収縮性と一意性,リーマン多様体上のWasserstein空間内の相対エントロピーの勾配流と熱流の一致などを示した.前者は,曲率次元条件(相対エントロピーの凸性)と組み合わせることで,アレクサンドロフ空間の熱流の研究への応用が期待できる.今年度の研究で得られた3つの成果について順に述べる.1つ目は,申請書で触れていた,情報幾何に現れるエントロピーの,確率測度のなす空間(Wasserstein空間)での凸性に関する研究である(高津飛鳥氏(名古屋大学)との共同研究).通常の相対エントロピーの凸性がリッチ曲率の非負性と同値であるのと異なり,このエントロピーの凸性はリッチ曲率の非負性だけではなく,重み関数の凸性との組み合わせで特徴づけられる.また,このエントロピーの勾配流は(重みつき)多孔質媒質流と一致する.次に,同じく申請書で触れていたバナッハ空間上の勾配流の研究について,Karl-Theodor Sturm氏(Bonn大学)との共同研究により,ユークリッド空間ではないバナッハ空間上の熱流は非拡張でないことを示した.熱流は相対エントロピーの勾配流であり,また,ユークリッド空間やバナッハ空間では相対エントロピーは凸である.ユークリッド空間ではこれらの性質より熱流が非拡張であることが導かれるが,バナッハ空間で同様のことが云えるかは未解決であった.我々の否定的な解決により,非拡張性には「リーマン構造」が本質的に必要であることが明らかになった.最後に,Nicola Gigli氏(Nice大学),桑田和正氏(お茶の水女子大学)とのアレクサンドロフ空間上の熱流の研究について述べる.この研究では,ディリクレエネルギーのL^2空間での勾配流として構成されていた熱流が,相対エントロピーのWasserstein空間での勾配流と一致することを示した.証明では従来の方法とは逆に,熱流が相対エントロピーの勾配流になることを示した.

この手法は空間の微分構造への依存度が低く,リーマン多様体などでのこれまで知られていた証明よりも簡略化されている.また,Wasserstein幾何とディリクレ形式の理論を組み合わせることで,Bakry-Emery型の勾配評価や熱核のリプシッツ連続性などの応用が得られた.
大学の入学試験制度の改善に関する総合的研究-私立大学における入学試験の改革動向を中心に-

1.立教大学文学部教員(29名)、中部・東海地区の高校の進学指導担当者(42名)、新潟市内の平均的進学校である私立高校の13年生(242名)を対象に、大学入試に関する質問紙調査を実施し、それぞれの調査結果を比較分析した。2.同志社大学、関西学院大学、立命舘大学、龍谷大学の4大学を訪問し、アドミッションズオフィス方式による入学者選抜(同志社・立命舘)、基礎テスト(関西学院)、基礎学力テスト(立命舘)、前年度入試問題についての解答例(問題の講評を含む)の発表(龍谷)など、特色ある事例についての聞き取り調査を行なった。3. 5回にわたって、立教大学文学部教員による研究会を開催し、「文学部B入試(小論文と英語)」「大学入試と高校教育」「アメリカ合衆国の大学入試制度」等に関する研究協議を行なった。4.立教大学大学院文学研究科教育学専攻博士課程後期課程院生布村志保、大島宏二氏の協力を得て「立教大学入学試験小史」についての資料調査と執筆作業を進めた.同「小史」においては、とりわけ1979年度における法学部社会人入試と1980年度における文学部B入試の導入に注目している.5. 1998年3月、『研究会の記録(中間資料)』と題する中間報告書を作成するとともに、1999年3月、2年間にわたる研究の成果を集約することによって研究成果報告書を作成した.同報告書の主な内容は次のとおり.I「大学の入試制度の改善に関する総合的研究」質同紙調査報告書大野久II事例調査の報告加藤睦IV立教大学入学試験小史藤田昌士・布村志保・大島宏1.立教大学文学部教員(29名)、中部・東海地区の高校の進学指導担当者(42名)、新潟市内の平均的進学校である私立高校の13年生(242名)を対象に、大学入試に関する質問紙調査を実施し、それぞれの調査結果を比較分析した。4.立教大学大学院文学研究科教育学専攻博士課程後期課程院生布村志保、大島宏二氏の協力を得て「立教大学入学試験小史」についての資料調査と執筆作業を進めた.同「小史」においては、とりわけ1979年度における法学部社会人入試と1980年度における文学部B入試の導入に注目している.5. 1998年3月、『研究会の記録(中間資料)』と題する中間報告書を作成するとともに、1999年3月、2年間にわたる研究の成果を集約することによって研究成果報告書を作成した.同報告書の主な内容は次のとおり.I「大学の入試制度の改善に関する総合的研究」質同紙調査報告書大野久II事例調査の報告加藤睦IV立教大学入学試験小史藤田昌士・布村志保・大島宏1公開研究会の開催研究分担者以外の文学部教員にも呼びかけ、3回にわたる公開研究会を開催した。第1回は1997年7月、本研究の全般的な課題把握と実施計画の検討を内容として行われた。第2回は10月、立教大学内外における小論文入試の現状と今後の課題の検討を内容として行われた。第3回は12月、大学入試と高校教育との関連の検討を内容として行われた。カリキュラム対応型の入試と非対応型の入試という区別をはじめ、そこで得られた貴重な知見や共通理解を今後にいかすために「研究会の記録」と題する研究資料を作成した。2質問紙調査の実施上記第1回研究会での検討を起点に、1997年11月、立教大学文学部教員を対象に「入試に関する意識調査」を実施した。文学部教員が入学者に期待する学生像、本学における各種入試方法の妥当性についての意見調査を主な内容としている。ついで1998年3月、愛知県下の高校の進学指導担当教員を対象に「大学入試、進路指導に関する意識調査」を実施した。進学指導の現状と問題点、大学入試についての意見・要望の調査等を内容としている。来年度に予定される高校生調査の結果とあわせて、それらの結果を分析し公表する。3事例調査1997年12月、本学と類似した性格をもつ関西地区の大学として同志社大学、関西学院大学の2校を訪問し、入試担当者から入試改革の経過・現状と展望についての説明をうけた。2校ともに、実質志願者倍率低下傾向のもとで、高校生を対象とした懇切丁寧な入試ガイドの作成と配布、AO(アドミッション・オフィス)試験の導入、センター試験への参入など、積極的な取り組みを展開している。貴重な情報と示唆を与えられた。1. 1998年10月、新潟市内の平均的進学校である私立高校の13年生242名を対象に、大学進学に関する意識、入学試験で評価してほしいと4える能力、入試制度に関する意見などを内容とする質問紙調査を実施した。2. 1998年11月1、立命舘大学ならびに龍谷大学を訪問し、入試担当者から入試改革の経過と現状についての説明を受けた。立命舘大学における入学政策委員会の活動、龍谷大学における前年度入試についての解答例の作成配布等、注目すべき取り組みについての情報を得ることができた。

3. 1998年12月、公開研究会において、アメリカ合衆国の大学入試制度について、John T.Dorsey教授の報告をうけた。4. 1998年8月以降、立教大学大学院文学研究科教育学専攻後期課程院生布村志保、大島宏二氏の協力を得て「立教大学入学試験小史」についての資料調査と執筆作業を進めた。同「小史」においては、とりわけ1979年度における法学部社会人入試の発足、翌1980年度における文学部B入試(小論文入試)の導入に注目している。5. 1999年3月、文学部教員研究会において、前年度以来の質問紙調査と事例調査に関する報告を行なうとともに、研究成果報告書を作成した。同報告書の主な内容は次のとおり。I「大学の入試制度の改善に関する総合的研究」質問紙調査報告書(大野久)II事例調査の報告(加藤睦)IV立教大学入学試験小史(藤田昌士・布村志保・大島宏)
核骨格酸性アクチンの研究

1.酸性アクチンの由来を明らかにするため、抗アクチン抗体を三種用い、各種アクチンとの反応性を調べた。抗消化管型平滑筋アクチン抗体(ポリクローナル)は、γ細胞質、消化管型及び大動脈型平滑筋アクチンとのみ反応し、抗骨格筋アクチン抗血清は骨格筋、心筋及び大動脈型平滑筋アクチンとのみ反応した。モノクローナル抗体はすべてのアクチンと反応した。これらの知見をもとに異常アクチンの由来を調べてみると、マウスサルコーマ180細胞、マウスメラノーマB16細胞、ヒトサイトカラシン抵抗性KB細胞の異常酸性アクチンはすべてβ細胞質アクチン由来であることが示唆された。2.酸性アクチンがアミノ酸一次配列の変化により生じたものか、翻訳後修飾により生じたものかを区別するため、ポリARNAのin vitro翻訳産物を二次元電気泳動により解析したところ、サルコーマ180細胞の酸性アクチンは固有のmRNAを持つこと、マウスリンパ腫細胞L5178Yの酸性アクチンはおそらく翻訳後修飾産物であることが判った。3.β、γ及び酸性アクチンの、SDSを用いない分離法として、ハイドロキシアパタイト、クロマトフォーカシング、イオン交換HPLCなどを試みたが成功せず、タンパク面からのアミノ酸配列の変異は検討出来なかった。4.マウスサルコーマ180細胞のcDNAライブラリーを作成し、完全長のβ、γアクチンcDNAクローンを含む63個のアクチンcDNAクローンを得たが、未だ酸性アクチンcDNAクローンの同定には到っていない。5.in vitroRNA輸送系をL5178Y細胞核で確立し、ファロイジンの添加効果をみてみたが、無影響であった。6.サイトカラシンのDNA合成に対する効果を調べると、悪性腫瘍では合成の遷延はあるものの殆ど無影響であり、良性腫瘍、正常細胞では処理前の20%程度にまで合成能が低下した。マウスリンパ腫細胞L5178Yの核骨格(核マトリックス)には、細胞質にはないアクチンが存在し、それは通常のα,β,γアクチンよりもさらに酸性側に等電点をもち、特殊な機能をもっているのではないかと推測される。また、これとよく似たポリペプチドが、マウスサルコーマ180細胞、マウスメラノーマB16細胞に存在するが、これらのポリペプチドの異同が問題となる。まず、L5178Y細胞からポリ【A^+】RNAを単離し、in vitroタンパク合成を行わせ、二次元電気泳動で分折したが、酸性アクチンのスポットは検出されなかった。ヒトBアクチン遺伝子にハイブリダイズするポリ【A^+】RNAを選択・濃縮し、これを用いてin vitroタンパク合成を行わせても同じ結果であった。従って、L5178Y細胞に存在する酸性アクチンには固有のmRNAはなく、例えばアセチル化やメチル化によるアミノ基のブロック等の翻訳後修飾である可能性が高いと思われる。一方、サルコーマ180細胞のポリペプチドについては、これが抗アクチン抗体と反応すること、DNaseIと親和性があること、限定分解物のHPLCパターンがβ,γアクチンのそれと似ていることなどから、アクチンの一種であることを確認した。次いで、ポリ【A^+】RNAのin vitroタンパク合成による分折から、固有のmRNAの存在を明らかにした。従って、サルコーマ180細胞の酸性アクチンは、L5178Y細胞のそれとは異なることが示唆された。

現在、両酸性アクチンの、二次元ゲルからの切り出しによる精製を行っており、アミノ酸一次配列の決定を計画している。また、サルコーマ180細胞に関しては、酸性アクチンmRNAの構造を決定すべく、cDNAライブラリー調製の準備を行っている。メラノーマB16細胞については、その酸性アクチンが固有のmRNAをもつことをすでに谷口らが確認しているので、その構造を決定するためやはりcDNAライブラリーの調製を準備中である。通常のアクチンよりも等電点が酸性側にある異常アクチンの一次構造を知るため, HPLCによるペプチドマップの完成, cDNAの単離によるアミノ酸配列の予測を行うのが本年度の計画であった.ペプチドマップに関しては,マウスサルコーマ180細胞を用い, SDSゲルよりβ, γ,酸性アクチンスポットを切り出して抽出し,トリプシン切断によるHPLCパターンを得た.しかし, SDSの残存によって本来のパターンと異なることが判明したので, SDS(ゲル)を使用せずに3種を分離する方法の検討を行った.ハイドロキシアパタイトは, γとそれ以外のアクチンとを分離し得るのみで,酸性アクチンとβアクチンとは分離し得ないことが判った.その他の方法として,クロマトフォーカシング,イオン交換HPLCなども検討したが, 3種のアクチンは分離できなかった.トリプシンだけではHPLCのピークの数が多すぎるので,現在, 3種の混じった状態のアクチン標品につき,臭化シアンによる切断,続いてそれぞれのトリプシンによる切断物の逆相HPLCを行っている.一方, cDNAの単離に関しては,正常βアクチンに対応するクローンのみしか得られていない.さらにN末対応部分まで含むクローンがとれれば,アミノ酸置換の部位が明らかになると思われる.また,各種抗アクチン抗体の組合せにより,ウェスタンブロット上で, 6種のアクチンを区別し得ることを見出した.それによって, 180細胞,マウスメラノーマBi6細胞,ヒトサイトカラシン抵抗性KB細胞の異常酸性アクチンは,すべてβアクチンと関連したものであることが示唆された. Bi6細胞に関しては谷口らが,実際にβアクチン由来(28番目のアルギニンの置換)であることを明らかにしている.同じ方法により,ウシリンパ球核マトリックスの酸性アクチンは, α平滑筋アクチンであることが示唆された.マウスサルコーマ180細胞より細胞質RNAを抽出し、次いでオリゴαTセルロースカラムによりポリARNAを精製した。グブラーとホフマンの方法によりこれを二本鎖DNAとし、EcoRIリンカーをつけλgtllベクターに挿入した。1.3×10^6PFu/mlのcDNAライブラリーが作成でき、その70%以上がインサートを含んでいることを確認した。ヒトβアクチン偽遺伝子DNAをプローブとしてスクリーニングし、79個のポジティブシグナルを得た。二次スクリーニングにより63個とし、それらの中でインサートの長いものと、上記偽遺伝子のアミノ末端対応部分(150塩基対)とハイブリダイズするもの14個を選択した。12個はβアクチンのcDNAであり、2個はγアクチンのそれであり、酸性アクチンに対応すると考えられるものはなかった。以前の研究から、180細胞の酸性アクチンはβアクチン由来か、アミノ末端がGluーGluーGluではない新種のアクチンであるかのどちらかであることが分かっていたので、14個の中に特別のものが含まれていなかったことは前者の可能性が大であることを示唆した。
個人適応に基づく領域適応型データマイニングシステムの開発

本研究ではデータマイニングプロセスにおけるデータ前処理(データ選択,欠損値処理,形式変換)に対象を絞り,ユーザ(対象領域の専門家)がもつ対象領域に関する経験的知識をシステムの利用過程から自動的,かつ漸進的に獲得・洗練化し再利用するメカニズムを実現することを目的とした.そのために,ユーザの行動パターン解析に基づきシステムの操作性を向上させる個人適応技術を利用することを想定し,本年度では前年度にプロトタイプシステムとして開発を進めたユーザの操作履歴から特徴的な行動パターンを抽出するシステムについてその洗練化・評価を行った.具体的には,ユーザ支援モジュール,および対話型インタフェースの機能改善のため,Waikato大学の研究チームが公開しているデータマイニングシステムWekaにプロトタイプシステムの各モジュールを組み込み,Wekaのもつグラフィカルユーザインタフェースを有効活用することでその操作性の向上を図った.また,インターネット上に公開されている機械学習用データセットを用いた評価実験を通して,提案システムによりユーザのもつ経験的な判断基準をパラメータ設定の基準として獲得可能であることを確認した.ただし,データによっては適切な判断基準が獲得されない場合も確認されたことから,今後,知識獲得モジュールとして利用したグラフマイニング手法の改良等によるシステムの一層の洗練化が必要と考えられる.加えて,ユーザがこれまで解析したことのないデータから一定基準以上の分類精度をもつ分類モデルを構築する際に,提案システムが獲得した他のユーザの経験的な判断基準を再利用することで,全体の解析時間が短縮されることも確認した.本研究ではデータマイニングプロセスにおけるデータ前処理(データ選択,欠損値処理,形式変換)に対象を絞り,ユーザ(対象領域の専門家)がもつ対象領域に関する経験的知識をシステムの利用過程から自動的,かつ漸進的に獲得・洗練化し再利用するメカニズムを実現することを目的としている.そのために,ユーザの行動パターン解析に基づきシステムの操作性を向上させる個人適応技術を利用することを想定しており,本年度ではそのプロトタイプシステムとしてユーザの操作履歴から特徴的な行動パターンを抽出するシステムについて開発・検討を行った.具体的には,当初計画に基づき,操作履歴獲得モジュール,知識獲得・洗練化モジュール,ユーザ支援モジュール,対話型インタフェースについて検討した.知識獲得モジュールとしては,各操作をノードとし,その系列をグラフで表現することでグラフ構造から特徴的なパターンを抽出するグラフマイニング手法を利用した.また,データの既知の属性を組合わせ,より予測精度の高い規則を生成し得る新属性を自動的に合成する手法を提案した.これらにより,ユーザのもつ経験的知識を反映すると想定される行動パターン・規則性の抽出が可能となる.一方,ユーザ支援モジュール,および対話型インタフェースに関しては基本的な機能は備えつつも,現状では効果的に機能しているとはいえず,残りの次年度でシステムの評価とともにさらに改善していく必要がある.本研究ではデータマイニングプロセスにおけるデータ前処理(データ選択,欠損値処理,形式変換)に対象を絞り,ユーザ(対象領域の専門家)がもつ対象領域に関する経験的知識をシステムの利用過程から自動的,かつ漸進的に獲得・洗練化し再利用するメカニズムを実現することを目的とした.そのために,ユーザの行動パターン解析に基づきシステムの操作性を向上させる個人適応技術を利用することを想定し,本年度では前年度にプロトタイプシステムとして開発を進めたユーザの操作履歴から特徴的な行動パターンを抽出するシステムについてその洗練化・評価を行った.具体的には,ユーザ支援モジュール,および対話型インタフェースの機能改善のため,Waikato大学の研究チームが公開しているデータマイニングシステムWekaにプロトタイプシステムの各モジュールを組み込み,Wekaのもつグラフィカルユーザインタフェースを有効活用することでその操作性の向上を図った.また,インターネット上に公開されている機械学習用データセットを用いた評価実験を通して,提案システムによりユーザのもつ経験的な判断基準をパラメータ設定の基準として獲得可能であることを確認した.ただし,データによっては適切な判断基準が獲得されない場合も確認されたことから,今後,知識獲得モジュールとして利用したグラフマイニング手法の改良等によるシステムの一層の洗練化が必要と考えられる.加えて,ユーザがこれまで解析したことのないデータから一定基準以上の分類精度をもつ分類モデルを構築する際に,提案システムが獲得した他のユーザの経験的な判断基準を再利用することで,全体の解析時間が短縮されることも確認した.
高分子歪み錯体系による動的解析と応用

我々は,世界に先駆けてDioxo〔16〕aneN_5のニッケル(II)錯体が,分子状酸素O_2と相互作用を持つこと,及び,その分子状酸素を活性化して,ベンゼンをフェノールに直接変換することを発見した.しかし,その錯体は, O_2活性化過程においてリガンドの自動酸化を受けること,その酸化分解物はO_2活性化能を持たないこと,したがって,このシステムを用いたベンゼンのフェノールへの酸化的変換には,抗酸化能を持ったリガンドの開発が必要なことが分った.そこで,我々は,配位子の自動酸化を防ぐため, Dioxo〔16〕aneN_5のマロン酸メチレン部の水素を2つともメチル基で保護した新しい配位子を新たに合成した.そのニッケル(II/III)錯体の酸化還元電位は, +0.17Vvs.SCEで,無置換体(+0.24V)よりもさらに低くくなった.ジメチル体を用いたベンゼンのフェノールへの酸化反応を行ったところ,低収率ではあったものの,フェノールの生成を確認した.したがって,メチレン水素の引き抜き反応(自動酸化過程)は, O_2の活性化には必須ではないことがわかった.今後は,置換基としてアルキル側鎖の長いものを合成し高分子ミセル中でのO_2活性化能について詳しく検討していく予定である.導電性ポリピロールやポリチオフェンは,生体内電子伝達系に見られるようなスムースで連続的な電子輸送機能を持つことが知られている.従って,大環状ポリアミン金属錯体をそのドメイン中に固定化して相互作用を持たせると,新らしい酵素類似機能の開発が期待される.そこで,我々は,酸化的高分子化可能な置換基として,フェノールやチオフェンをペンダントとして有する新しい大環状テトラアミンを合成した.今後これら配位子の高分子化やモノマーとしての錯体の性質について詳しく検討する予定である.我々は,世界に先駆けてDioxo〔16〕aneN_5のニッケル(II)錯体が,分子状酸素O_2と相互作用を持つこと,及び,その分子状酸素を活性化して,ベンゼンをフェノールに直接変換することを発見した.しかし,その錯体は, O_2活性化過程においてリガンドの自動酸化を受けること,その酸化分解物はO_2活性化能を持たないこと,したがって,このシステムを用いたベンゼンのフェノールへの酸化的変換には,抗酸化能を持ったリガンドの開発が必要なことが分った.そこで,我々は,配位子の自動酸化を防ぐため, Dioxo〔16〕aneN_5のマロン酸メチレン部の水素を2つともメチル基で保護した新しい配位子を新たに合成した.そのニッケル(II/III)錯体の酸化還元電位は, +0.17Vvs.SCEで,無置換体(+0.24V)よりもさらに低くくなった.ジメチル体を用いたベンゼンのフェノールへの酸化反応を行ったところ,低収率ではあったものの,フェノールの生成を確認した.したがって,メチレン水素の引き抜き反応(自動酸化過程)は, O_2の活性化には必須ではないことがわかった.今後は,置換基としてアルキル側鎖の長いものを合成し高分子ミセル中でのO_2活性化能について詳しく検討していく予定である.導電性ポリピロールやポリチオフェンは,生体内電子伝達系に見られるようなスムースで連続的な電子輸送機能を持つことが知られている.従って,大環状ポリアミン金属錯体をそのドメイン中に固定化して相互作用を持たせると,新らしい酵素類似機能の開発が期待される.そこで,我々は,酸化的高分子化可能な置換基として,フェノールやチオフェンをペンダントとして有する新しい大環状テトラアミンを合成した.今後これら配位子の高分子化やモノマーとしての錯体の性質について詳しく検討する予定である.
造波風洞水路による高度な越波実験のための風速設定法の確立

海岸堤防や護岸等の越波(波が構造物を越えて背後に流入すること)に対する防止性能を検討する場合,造波風洞水路よる縮尺模型実験が有用な手段となるが,越波の実験において風速に関する適切な相似則が存在しないため,風の影響まで含めて定量的に評価することは難しい.本研究では,まず,過去の越波の現地観測結果を検討し,ついで,現地観測の条件を参考に水理模型実験を行い,それらの結果の比較から,越波の模型実験における現地風速と模型風速との対応関係を求めた.海岸堤防や護岸等の越波(波が構造物を越えて背後に流入すること)に対する防止性能を検討する場合,造波風洞水路よる縮尺模型実験が有用な手段となるが,越波の実験において風速に関する適切な相似則が存在しないため,風の影響まで含めて定量的に評価することは難しい.本研究では,まず,過去の越波の現地観測結果を検討し,ついで,現地観測の条件を参考に水理模型実験を行い,それらの結果の比較から,越波の模型実験における現地風速と模型風速との対応関係を求めた.防波堤や護岸等の海岸構造物は,越波(波が護岸を越えて陸域に流入する災害)する海水量を許容値以下に抑えるように設計され,重要な構造物であるほどその越波防止性能を水理模型実験によって確認することが要求される.しかし,越波を縮尺模型による水理模型実験で検討する際に,風の影響が考慮されることはほとんどない.これは越波の模型実験において,風速に関する適切な相似則がなく,風の影響を定量的に評価できないためである.本研究では,越波の現地観測結果を,波と風を作用させた水理模型実験で再現することで,模型の縮尺比に応じた風速の縮尺率を明らかにし,越波の水理模型実験における風速の設定基準を確立することを目的とする.平成25年度(初年度)は,まず,国内外においてこれまでに行われた越波の現地観測事例について調査した.これらの事例のうち,水理模型での再現実験で必要となる,海底断面,護岸断面,入射波,潮位,風向風速等の情報が十分に整理されている資料を収集した.次に収集した資料を基に,本年度は消波ブロック被覆護岸を対象に実験ケースを決定し,縮尺模型を作成して断面2次元造波風洞水路により模型縮尺1/45で再現実験を実施した.再現実験において作用風速を増加させると,護岸背後の越波流量の空間分布の勾配が緩やかになる.この越波流量の空間分布を定量的に再現するための風速を調べて,現地風速と実験風速の対応を検討した.その結果,現地での越波流量が大きく風速が比較的小さい場合には,模型実験で風を考慮する必要はなく,逆に,越波流量が比較的少なく風が強い場合には,模型実験で作用させるべき風速も大きくなるというように,現地の越波流量や風速に依存して,模型実験で設定すべき風速が変化することが明らかとなった.護岸で波が大きく打ち上がり,風に押されて護岸背後の陸域に落下するタイプの越波の場合,護岸背後での単位面積当たりの越波量(越波流量でも同様)は空間的に分布を有する.この越波流量の空間分布特性を検討するには,造波風洞水路を用いた縮尺模型実験が有用な検討手段といえるが,越波流量の空間分布に強く影響する風速について,適切な相似則が存在しないため,定量的な検討が難しいという問題がある.そこで,本研究では,越波流量の空間分布の特性を把握すること,および,越波に対する風の影響について現地と模型での対応を明らかにすることを目的に,既往の現地観測結果を検討し,さらに水理模型実験を実施した.平成26年度(最終年度)には,まず,既往の観測結果から越波流量の空間分布を越波流量の規模と風速で表す定式化を行った.越波流量の空間分布は基本的に指数関数形で近似され,その係数について越波流量と風速を説明変数として重回帰分析を行った.ついで,越波流量の空間分布に関する水理模型実験を行い,実験スケールでの空間分布について同様に定式化を行った.最後に,現地と模型実験における空間分布の式を比較することにより,越波に対する風速の影響について現地と模型との差異について検討した.以上の検討の結果,護岸背後の越波流量の空間分布は,越波流量の規模と風速で決まることが示された.また,空間分布を表す指数関数において,切片となる係数には越波流量そのものの寄与が大きく,風速は減少させるように作用する.一方,分布の勾配を表す係数には風速の影響が強い.さらに,現地と実験で得られた式を比較すると,現地と模型実験とで越波流量の空間分布に対する風速の影響の違いが明確に示され,これを考慮することで,縮尺模型を用いた水理模型実験において,越波を検討する際に設定すべき風速が得られることがわかった.海岸工学当初の研究実施計画において,平成25年度(初年度)は次の内容を計画していた.1現地観測データの収集,2実験ケースの選定,3模型製作および予備実験,4現地観測事例の再現実験.平成25年度には,消波ブロック被覆護岸を対象に,断面2次元造波風洞水路を用いて波と風を同時に作用させた越波流量の再現実験を行い,現地風速と実験風速の対応について新たな知見を得た.以上のことから,本研究の達成度について,「おおむね順調に進展している」と判断した.

越波の水理模型実験において,模型の縮尺比に応じた風速の縮尺率を明らかにし,風速の設定基準を確立するためには,縮尺比が異なる模型を用いた再現実験を行って,現地風速と模型風速の対応を調べる必要がある.平成26年度は異なる模型縮尺比(1/70程度)での模型実験を主体にした検討を行う.護岸の構造形式の違いが風速の対応に影響すると考えられるため,平成26年度は異なる構造形式を対象とした検討を行う.我が国では,消波ブロック被覆護岸,直立護岸,緩傾斜護岸等が多用されていることから,平成26年度は直立護岸について,越波実験における風速の対応を明らかにする.次年度使用額が生じた主な理由は,様々な学会やシンポジウム等の場で研究分担者と協議を行える機会があり,研究分担者との打合せ等のために当初計上していた旅費を低く抑えられたためである.これに加え,実験に使用する波高計や実験材料の購入費を抑えることができたことも理由である.次年度使用額については,平成26年度の研究計画における再現実験のための実験模型の制作材料費として活用する.
分離肝細胞を用いた体外循環型ハイブリッド人工肝臓の開発

遊離肝細胞を用いるハイブリッド型人工肝臓の開発を目的として、機能発現に優れているコラーゲンゲル包埋肝細胞を用いたホローファイバー型人工肝モジュールを作製し、その機能を検討した。一方、ハイブリッド型人工肝モジュール保存法の開発を目的として、コラーゲンゲル包埋肝細胞を用いて4°Cでの低温保存について検討し、以下の知見を得た。ラットの体外循環実験に対しては4×10^7個の肝細胞を組み込んだ人工肝モジュールを使用した。ラット急性虚血性肝不全モデルでは、アンモニア代謝能、糖新生能を認めた。ガラクトサミンによるラット薬剤性肝不全モデルに対して総胆汁酸、GOTの改善を認め、人工肝を用いた体外循環が宿主肝の機能回復に効果的であることが示唆された。ウサギの体外循環に対しては3.5×10^8個の肝細胞を組み込んだ人工肝モジュールを使用した。灌流実験において、アルブミン合成能・尿素合成能・アンモニア処理能は灌流0日目に最も優れていた。また、灌流液中にウサギ血漿と同じ分子量の蛋白の発現を認めた。ウサギ全肝摘出(無肝)モデルでは循環動態の改善、生存時間の有意な延長、血中アンモニアの上昇抑制に効果を認めた。人工肝モジュール2本直列に用いた体外循環では、プロトロンビン時間の改善、フィシャー比の改善等、より強力な肝機能補助効果を認めた。以上より、本システムが解毒能・合成能・代謝能を有する新たな肝機能補助システムとして有効であることが示唆された。また、University of Wisconsin液を用いて4°Cでの肝細胞の保存について検討した。14日間低温保存したコラーゲンゲル包埋肝細胞は形態学的(位相差顕微鏡、走査電子顕微鏡)には球状形態を示し、機能学的には尿素合成能、糖新生能、リドカイン代謝能(P-450機能)、アンモニア代謝能が良好に維持されていた。我々は、遊離肝細胞を用いた体外循環型ハイブリッド人工肝臓の開発を目的として、以下に示すようにin vitroにおける人工肝モジュールの評価並びに実験動物を用いた体外循環による評価をおこなった。結果、以下のような新知見を得た。我々が、開発したコラーゲンゲル内肝細胞高密度潅流培養法を応用し、作製した体外循環型ハイブリッド人工肝モジュール(ウサギ用)を、ウサギ無肝モデルに対して体外循環を行い機能評価を行った。ラット無肝モデルを用いて既に確認されたアンモニア上昇の抑制に加えて、凝固機能の維持においても有効であることが確認された。これに関して、生存時間の検討を含めて詳細を追加検討中である。ハイブリッド型人工肝の保存法の開発を目的として、コラーゲンゲル内培養肝細胞を用いて4°Cでの保存について検討した。肝細胞の機能を保持した状態で2週間以上の保存の可能性が、示唆された。これをもとに、モジュールを用いた保存について更に検討を加える予定である。我々は、遊離肝細胞を用いた体外循環型ハイブリッド人工肝臓の開発を目的として、実験動物(無肝ウサギ、急性薬剤性肝不全ラット)のEx Vivoにおける人工肝モジュールの評価、肝細胞の低温保存法および大動物(ブタ)からの肝細胞分離の検討を行った。我々が開発したコラーゲンゲル包埋肝細胞高密度灌流培養法を応用して体外循環型ハイブリッド人工肝モジュールを作成し、以下の新知見を得た。ウサギ無肝モデルに対してウサギ用人工肝モジュール(約46%の肝細胞充填)を用いて体外循環を行い機能評価した。体外循環中、無肝ウサギの循環動態は安定し、最高24時間の生存を認めるなど生存時間の延長、血中アンモニアの上昇やアシドーシスの進行の抑制、凝固機能の維持において有効であることが確認された。これに関して、発現蛋白などを追加検討中である。

また、ラット無肝モデルにおいてすでに確認された有効性に加えて、ガラクトサミンを用いた急性薬剤性肝不全モデルにおいても、ラット用人工肝モジュール(約4%の肝細胞充填)を用いた3時間の体外循環で、プロトロンビン時間、総胆汁酸、血中アンモニアの改善を認めた。体外循環時間を延長させ、生存時間の検討を含めて追加検討を行う予定です。ハイブリッド型人工肝モジュールの保存法の開発を目的として、コラーゲンゲル包埋肝細胞の低温保存を行った。4°C・University of Wisconsin液で14日間保存したコラーゲンゲル包埋肝細胞は、形態学的(位相差顕微鏡、走査電子顕微鏡)には球状形態を示し、機能学的には尿素合成能、リドカイン代謝能、糖新生能、アンモニア負荷による尿素合成能において保存されていない肝細胞と同等の機能を維持していた。これを基に現在人工肝モジュールの低温灌流保存法の検討中である。臨床応用可能なハイブリッド型人工肝モジュールの実用化に向けて、大動物(ブタ)からの肝細胞分離を現在試行している。大量の肝細胞の安定採取に関して検討中である。
920MHz帯パッシブRFIDタグによる医療現場ヒト・モノ認証の一元化の研究

920MHz帯パッシブRFIDタグは、個体認証に有効な情報メディアである。このタグは、大きな認証域を安全に確保できる。このため、医療環境内の個体認証の一元化に適している。本研究では、患者認証用リストバンドタグと手術用鋼製小物向けの認証システムを実現した。リストバンドタグは、0.2Wのハンディリーダとの組み合わせで465mmの認証域が得られた。鋼製小物認証システムでは、100個の一括認証が実現できた。これらのシステムは、患者安全の確保に有効と考えられる。平成26年度には、次の研究を実施した。1.患者追跡用リストバンドタグ:これまでの研究結果を元に、920MHz帯パッシブRFIDタグを上腕表面から分離するポリエチレン製スペーサを開発した。このスペーサにより、患者にリストバンドタグを着用させても高周波損失が生じにくく、院内追跡が実現できる。またスペーサとタグを一体化して提供するため、通常型リストバンドに後付けでき、コストも縮小できる。その有用性に着目した一部の医療施設で試用される目処が立った。2.手術用鋼製小物認証タグ:超小型920MHz帯パッシブRFIDタグによる、手術用鋼製小物の同時一括多数個認証の可能性を検証した。実験では100個の多数種鋼製小物にタグを装着して、認証状況を検証した。ただしタグの寸法に起因する認証域の小ささを補完するため、高利得アンテナで電界を集中させる専用認証BOXを開発した。このBOXでは、導電性メッシュ材で静電シールドを施して外部への電界の漏洩を遮断した。この環境下で、100個の手術用鋼製小物の同時一括認証に成功した。認証に要した時間長は30秒未満であった。すなわち100個程度の鋼製小物を使用する軽度の手術であれば、それらすべての術後認証が15秒ないし30秒以内で完了できる。数千個の鋼製小物を使用する大規模手術でも、それらの術後認証は10分程度と、これまでに提案されたいかなる方法と比しても短時間で完了できる。3.電磁的安全性の評価:1および2の実施に伴い、各種条件下で920MHz帯パッシブRFID関連機器の電磁的安全性を評価した。全般的には、これらのRFID関連機器は、各省から提示されているガイドラインほどに危険ではないことが解った。また電子レンジなど、家庭だけでなく病棟にも置かれる電磁機器の安全性評価も実施している。平成27年度には、次の研究を実施した。1.手術用鋼製小物認証システム:超小型UHF帯パッシブRFIDタグによる手術用鋼製小物認証システムの実用性を評価し、臨床応用を前提とした改良を施した。前年度にすでに、100個の同時一括認証を実現している。ただし高出力アンテナの応用で、認証BOXが大型化した。平成27年度には、認証BOXの容積を1/4としながら50個の同時一括認証を実現した。認証時間長は2秒であった。さらには、新素材を用いた電波吸収材による新たな電界封止方法の開発にも着手し、高性能で安全な認証システム実現の目処が立った。2. RFIDタグにかかる医療環境の電磁的安全性評価:平成27年度に実施した調査から、実際の手術室で実施された実験で、13.56MHz帯・920MHz帯の1WRFIDリーダのアンテナから、それぞれ31.9V/m・28.4V/mといった強電界が観測された。これらは共に、JISで定められた生命維持装置が耐えうる電界強度10V/mを大きく上回る。その背景としては、手術室の狭小さや各機器による反射の影響が考えられる。病棟廊下などの開放空間ではそのような可能性は小さいものの、手術室やC・ICUなどでは何らかの対策が必要となろう。これを受けて平成27年度には、低出力UHF帯RFIDシステムや新たな電界封止方法などの研究も実施した。3.患者追跡用リストバンドタグ:前年度に試作したUHF帯パッシブRFIDタグによる新型リストバンドに対して、ベッドサイドでの運用を前提とした改良を加えた。ベッド上の患者が使用するリストバンドタグは、患者の身体に密着することが多い。このため生理食塩水による人体ファントムを用いて、認証特性が低下しないUHF帯(920Mhz帯)パッシブRFIDタグと人体との推奨分離距離を実験的に求めた。超小型UHF帯パッシブRFIDタグによる手術用鋼製小物の一括認証は、前年をさらに超える結果が得られた。50個同時認証が2秒で完了したことから、多数の計数であっても極めて短時間で完了できることが明らかになった。また新たな電界封止素材も試作し、電磁的な安全性も確保できた。患者用リストバンドタグについても、人体ファントムによる実験により性能改善を実現した。これらはすべて、予定した範囲を大きく超える成果であった。平成28年度には、以下の研究を実施した。1.手術用鋼製小物認証システム:これまでUHF帯パッシブRFIDでは、水分との相性が問題視されてきた。一般論としては、高周波電界は水分で減衰しやすい。とくに手術室内には血液などの体液や薬液が多く有ることから、そのような場でのUHF帯パッシブRFIDの応用には否定的な見解が多かった。ところがそれを検証した例はなく、言わば風評状況にあった。

本研究では実際に手術室内で見られる程度の湿潤状態を再現し、そこにUHF帯パッシブRFIDタグ設置した鋼製小物を置き、通信状態の変化を検証した。その結果、清浄水を相当量噴霧しても認証状況に影響は生じず、生理食塩水を相当量噴霧した際に10%程度の誤認証が生じたに過ぎなかった。もちろん水分中に浸せば通信は途絶するが、手術室看護師の一拭きで改善できる程度の水量ならば全く問題は生じなかった。本研究の成果からこれまでの根拠不明な見解を一掃できた。2.患者追跡用リストバンドタグ:リストバンドタグでは、近接する前腕部が多くの水分を有することから、相当程度の分離が必要であった。本研究ではその最適値を12mmと求めた。ただし12mmのスペーサは、リストバンドとしての快適性を阻害するため、これを10mmとして再設計した。このタグでは、充分な認証域が確保され患者の院内追跡に好適と考えられる。3.電磁的安全性の評価:平成28年度には低出力リーダ(As Reader)を購入し、弱電界暴露時の安全性評価を行った。その結果、250mW程度のUHF帯リーダが発する電界は充分に安全な範囲に収まることが分かった。920MHz帯パッシブRFIDタグは、個体認証に有効な情報メディアである。このタグは、大きな認証域を安全に確保できる。このため、医療環境内の個体認証の一元化に適している。本研究では、患者認証用リストバンドタグと手術用鋼製小物向けの認証システムを実現した。リストバンドタグは、0.2Wのハンディリーダとの組み合わせで465mmの認証域が得られた。鋼製小物認証システムでは、100個の一括認証が実現できた。これらのシステムは、患者安全の確保に有効と考えられる。当初予定したポリエチレン製スペーサは開発がほぼ完了し、一部の医療施設で試用される目処が立った。また、超小型920MHz帯パッシブRFIDタグによる手術用鋼製小物の一括認証は、当初の予定をはるかに上回る100個同時認証を実現した。これにより軽度の手術ならば、すべての鋼製小物の認証が30秒程度で完了する。これは、予定した範囲を超える成果である。平成28年度には、次の研究を重点的に実施する予定である。1.手術用鋼製小物認証システム:UHF帯パッシブRFIDタグはかねてより、水分との相性が問題視されてきた。しかしこれまでの研究の範囲では、その影響は小さい。実際の手術室内に置かれる程度の使用済み鋼製小物の状況ならば、ほとんど問題は生じないと考えられる。平成28年度にはこの点について実験的に検証を重ね、実用性についての評価をまとめたい。2.患者追跡用リストバンドタグ:これまでに得られた多くの知見を基に、UHF帯パッシブRFIDによるリストバンドの、応用現場を想定した実用性について評価をまとめたい。3.電磁的安全性の評価:これまでは、RFID全般に対して、「高出力」「大認証域」が議論の中心にあった。しかし、システムを最適化すれば、小出力でも効率の良い認証が可能と思慮される。平成28年度にあっては、「安全性」を最優先として、確実な認証が実現できるシステムの調査・研究を進めたい。医歯薬学