hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
未踏炭素同素体ポリインの有機金属化学的手法による重合法の開発とその物性評価

ポリインは多数のアセチレン単位がつながった直線状高分子であり、炭素の同素体として興味深いが、その化学合成は達成されていない。本研究ではクロスカップリング重合によりポリインを与えるモノマーとしてハロゲン化金属アセチリドや、その等価体であるシクロプロペノンケタール誘導体、シクロプロペノンジチアケタール誘導体、N-ヘテロ環状カルベンとアセチレンの付加体などを合成し、その反応性について検討した。本年は、まずクロロリチオアセチレンのクロスカップリング重合を検討した。モノマーとなるクロロリチオアセチレンを合成するため、トリクロロエチレンとブチルリチウムの反応を行った。溶媒や反応剤の濃度、温度や反応時間などの最適化を行い、ジエチルエーテル中、-78°Cの反応条件で求めるクロロリチオアセチレンがほぼ定量的に生成することを明らかにした。得られたクロロリチオアセチレンは空気に触れると爆発する場合があり注意が必要であるが、室温のジエチルエーテル溶液中では安定である。この溶液に各種の遷移金属触媒を加えたところ、黒色の不溶物が得られた。この生成物には標的物質であるポリインが含まれていると期待されるため、現在詳しく検討している。また、シクロプロペノンケタールを新規な「マスクしたアセチレン」モノマーとして検討した。文献記載の方法で合成したシクロプロペノンケタールのビニル水素をブチルリチウムによりリチオ化し、クロロシランおよびクロロスタンナンとの反応により、シリル基およびスタンニル基の導入を行った。また、シクロプロペノンケタールとヨウ素や臭素の反応によりハロゲン化を試みたが、これは不首尾に終わった。この原因はシクロプロペン環自体やケタール保護基がハロゲン分子や反応で発生するハロゲン化水素と反応し、開環してしまうためであると推定された。そこで、より安定な保護基であるジチオケタールを保護基とする新規なオリゴマーの合成を試み、その単離に成功した。(1)昨年度に引き続き、クロロリチオアセチレンのクロスカップリング重合を行った。トリクロロエチレンとブチルリチウムの反応により合成したモノマー、クロロリチオアセチレンのテトラヒドロフラン溶液に各種の遷移金属触媒(パラジウム錯体、ニッケル錯体、白金錯体、鉄錯体など)を加えたところ、白金錯体を用いた場合に、黒色の不溶物が得られた。赤外吸収スペクトル解析や元素分析などを行ったところ、この不溶物中にポリインが含まれていることが示唆された。また、クロロリチオアセチレンを原料とし、シリル基、ボリル基、有機亜鉛基、スタンニル基など、種々の置換基を有するクロロアセチレン誘導体の合成にも成功した。これらの新規化合物はクロスカップリング重合のモノマーとして期待される。(2)昨年度に合成したシクロプロペノンケタールのシリルおよびスタンニル誘導体の合成収率の改善に成功した。本年度は、これらに加えてボリル基や有機亜鉛基を有するシクロプロペノンケタールを新規な「マスクしたアセチレン」モノマーとして合成した。(3)昨年度、合成単離に成功したジチオケタールを保護基とする新規なオリゴマー、2,3-(ビストリメチルシリル)シクロプロペンチオンの反応性についても検討した。この化合物の重合体は得られなかったが、開環をともなうシリル基の転位反応が起こり、新規な集積型二重結合を有する化合物、3,3-ビストリメチルシリル)プロパ-1,2-ジエン-1-チオン誘導体が定量的に得られた。本研究ではシクロプロペノンをアセチレンの等価体とし、その重合により炭素の同素体であるポリインを合成することを目的に実験を行った。シクロプロペノン自身も不安定であるため、保護されたシクロプロペノンとして前年度までにシクロプロペノンケタールおよびシクロプロペノンジチオケタールの合成を行ってきたが、今年度はそれらの重合を行うべく、シリル置換体など種々の誘導体の合成を試みた。その結果、シクロプロペノンケタールは目的とする変換反応条件下では不安定であり、分解することが分かった。シクロプロペノンジチオケタールのシリル置換体の合成には成功したが、この物質はプロパジエノンのジチオケタールに室温下で転位することが分かった。そこでシクロプロペノンの新たな等価体としてN-ヘテロ環状カルベン(NHC)とアセチレンのシクロプロペン型付加体を合成し、その安定性を検討することにした。アセチレンとの付加反応性をしめすNHCとして最近報告されたアミド型のカルベンとトリメチルシリル(クロロ)アセチレンとを反応させたところ、1:1付加体が得られた。しかしながら、この場合もアレン型の化合物への転位がおこり、目的とするシクロプロペン誘導体は得られなかった。しかし、このアレン型誘導体は末端にシリル基とクロロ基を有しており、一種のカルベノイドであったため、そのカルベンへの変換を行った。この化合物にフッ化物イオンを作用させたところ脱クロロシリル化反応がおこり、アレニリデンカルベンの生成が確認された。

このアレニリデンカルベンは拡張型N-ヘテロ環状カルベンと見なすことが可能であるが、カルベン部位はsp混成をとっており、通常のNHCがsp2混成であるのと対照的である。この拡張型NHCは新規な金属配位子として応用が可能であり、さらに研究を続けている。オリゴマーの合成に成功しており、この点においては順調である。しかし、モノマー合成の収率が低いため、重合についての条件検討が不十分であり、ポリマーの合成には至っていない。24年度が最終年度であるため、記入しない。安定に単離することが可能なモノマーの大量合成を行い、重合反応について検討を行う。不安定な誘導体については、置換基を嵩高くすることにより速度論的安定化を図る。
多施設における短期型透析用カテーテル関連感染予防のためのシステム構築に関する研究

本研究の目的は、多施設における短期型血液透析用カテーテル関連感染の感染要因、伝播経路を明かにすることで、この領域での感染予防のためのシステムを構築することである。対象施設は、3施設(A/B/C)である。対象は、1短期型血液透析用カテーテルを留置した患者とそのカテーテルを挿入した医師、2短期型血液用カテーテルを留置した患者に貼付していたドレッシング材(研究用試料)である。本年度は、研究対象施設である3施設から調査を行った。A施設は2016年6月2019年3月(34ヶ月)、B施設は2016年5月2019年3月(35ヶ月)、C施設は2017年9月2019年3月(18ヶ月)の調査から以下の結果が得られた。1研究対象者患者は104名からの同意を得た。そのうち1名の感染事例があった。補助事業期間の最終年度であったが、研究代表者の職位変更及び教育に関する人員不足により業務加重となり多忙となった。調査は2019年3月で終了したが、データの分析が約50%残っている状態である。そのため、本年度はデータ分析を進め、当初の計画予定であった成果のまとめ、各施設への結果をフィードバック及び論文投稿を予定している。データ分析は、具体的には1対象者104名から得られた検査データやカテーテル挿入時の感染予防策状況の集計と分析を行う。2研究用試料の菌種同定と薬剤感受性試験を進める。12で得られた成果を学会発表および論文投稿する。また、各施設へ結果のフィードバックを行う予定である。本研究は、平成24年度採択(基盤(C)24593255)「皮膚細菌侵入による透析用カテーテル関連血流感染予防のための管理方法の開発」の継続研究である。我々はこれまでの研究成果として、短期型透析用カテーテル関連血流感染率は4.2(per 1,000 catheter day)と高率であり、血流感染症を発症するとカテーテル抜去1年後の生命予後に有意差があること(p< 0.05)、留置期間(5日未満)ではCRBSI発症リスクが2.6であることを明らかにした。更に、CRBSI発症の伝播経路推察の結果、検出菌種は表皮ブドウ球菌などの皮膚常在菌であった。同一菌種が検出された2名をpulsed field gel electrophoresis:PFGE解析した結果、1組は同一株(類似性100%)、もう一組は不一致株(類似性42.9%)であった。以上の結果から、これを予防するためには、カテーテル留置時の医療従事者のMBP遵守や患者の皮膚ケアの徹底が重要と示唆された。そこで本研究では、多施設における短期型血液透析用カテーテル関連感染の感染要因、伝播経路を明らかにすることで、生命予後にまで影響を及ぼすこの短期型血液透析用カテーテル関連感染予防のためにシステムを構築していくことを目的とした。本年度は、これまでの研究成果の発表と多施設での短期型血液透析用カテーテル関連感染予防のためにシステムを構築のための準備を行った。研究実施にあたり、所属部署の倫理審査委員会への申請、承認を得た。この間、研究対象施設の選定を行い、3施設(A・B・C)のフィールド調整を開始し、全施設の倫理審査委員会への申請を行った。そのうち、A施設の承認(3月)を得た。B施設は条件付き承認、C施設は再審査のため書類を作成し、申請準備を進めている。所属部署の倫理審査の承認までに7か月を要した。その後、対象施設への倫理審査申請となった。3施設中2施設は年度明けから順次調査開始を予定しているため、進展している。本研究の目的は,多施設における短期型血液透析用カテーテル関連感染の感染要因,伝播経路を明らかにすることで,生命予後にまで影響を及ぼすこの短期型血液透析用カテーテル関連感染予防のためにシステムを構築していくことである。対象施設は、3施設(A・B・C)である。対象は、1短期型透析用カテーテルを留置した患者とそのカテーテルを挿入した医師、2短期型透析用カテーテルを留置した患者に貼付しているドレッシング材(研究用試料)である。本年度は、研究対象である3施設の調査開始を予定していた。A施設は6月、B施設は5月から調査が開始された。3月までの調査で以下の成果と今後の課題・方向性を得た。1対象者数は医師と患者それぞれ49名の参加を得た。そのうち1名がカテーテル関連血流感染症を発症した。2研究用試料74検体を収集した。このうち41検体が培養陽性(77株)であった。70株について、菌種同定・薬剤感受性試験を行った。その結果、20菌種に分類された。最も多く検出したのは、皮膚常在菌である表皮ブドウ球菌で31株(44.3%)であった。検出された約45%は薬剤耐性菌であるメチシリン耐性表皮ブドウ球菌(methicillin- resistant Staphylococcus epidermidis (MRSE))であった。対象施設Cについては、倫理審査の承認(2月)を得たため、次年度6月の調査開始に向けてフィールド調整を行っている。本年度3施設で調査実施予定であったが、1施設実施できなかった。

しかし、2施設は当初の予定より多い協力者・研究用試料を得ているため、概ね順調とした。本研究の目的は、多施設における短期型血液透析用カテーテル関連感染の感染要因、伝播経路を明かにすることで、この領域での感染予防のためのシステムを構築することである。対象施設は、3施設(A/B/C)である。対象は、1短期型血液透析用カテーテルを留置した患者とそのカテーテルを挿入した医師、2短期型血液用カテーテルを留置した患者に貼付していたドレッシング材(研究用試料)である。本年度は、研究対象施設である3施設から調査を行った。A施設は昨年6月(22ヶ月)、B施設は昨年5月(23ヶ月)、C施設は本年9月(6ヶ月)の調査から以下の結果が得られた。1研究対象者医師患者は90名からの同意を得た。そのうち1名の感染事例があった。2試料は130検体を収集した。培養が陽性だった菌株のうち85株について、菌種同定・薬剤感受性試験を行った。検出菌は、表皮ブドウ球菌あ等の皮膚常在菌が多数を占め、メチシリン耐性表皮ブドウ球菌であった。C施設からの協力者が予定より少ない。3施設からの感染事例がない。経過を観察しながら継続していく。A施設は2016年6月2019年3月(34ヶ月)、B施設は2016年5月2019年3月(35ヶ月)、C施設は2017年9月2019年3月(18ヶ月)の調査から以下の結果が得られた。1研究対象者患者は104名からの同意を得た。補助事業期間の最終年度であったが、研究代表者の職位変更及び教育に関する人員不足により業務加重となり多忙となった。調査は2019年3月で終了したが、データの分析が約50%残っている状態である。そのため、本年度はデータ分析を進め、当初の計画予定であった成果のまとめ、各施設への結果をフィードバック及び論文投稿を予定している。A施設については、4月から研究調査を開始する。B施設は、倫理審査の申請(4月)を行い、承認後から研究調査開始(6月ごろ)に向けて進めている。C施設についても倫理審査の申請を行い、次年度中の開始に向けて進めている。1対象者49名の要因(検査データやカテーテル挿入時の感染予防策)の集計と分析を行う。感染事例については、詳細な事例検討を行う。2培養陽性株の菌種同定・薬剤感受性試験と感染事例の伝播経路の解析を行う。12で得られた成果を今年度、学会発表を計画している。対象者90名から得られた検査データやカテーテル挿入時の感染予防策状況の集計と分析を行う。2研究用試料の菌種同定と薬剤感受性試験を進める。12で得られた成果を学会等で発表する。データ分析は、具体的には1対象者104名から得られた検査データやカテーテル挿入時の感染予防策状況の集計と分析を行う。12で得られた成果を学会発表および論文投稿する。また、各施設へ結果のフィードバックを行う予定である。
茎頂メリステムにおけるフロリゲン輸送と内部環境変動の分子的理解

植物は、多様な環境情報を用いて成長や繁殖を行なっている。花を咲かせるホルモン・フロリゲンは、花を咲かせる環境下の葉で作られる。その後、フロリゲンは葉から茎頂メリステムへと運ばれ、機能的パートナーであるFDと転写複合体を形成することによって、花芽形成を開始する。本研究課題では、「フロリゲン」とフロリゲン輸送の場である「茎頂メリステムの環境」の双方に注目し、メリステムにおけるフロリゲンの細胞間輸送の仕組みを可視化技術を用いて解き明かす。
HAMの発症病理:培養神経組織を使用したウイルス学的並びに免疫学的研究

(1)HTLVーIのヒト中枢神経系に対する感染性の検討:ヒト神経系腫瘍の初代培養細胞及び各種神経系腫瘍培養細胞株に対するHTLVーIの感染性を,X線照射したHTLVーI産生MTー2細胞との混合培養法によって検索した。方法)検索細胞は正常小脳細胞,脳腫瘍細胞(星膠腫,髄芽腫,髄膜腫,血管芽腫,神経鞘腫),各種培養細胞株(星膠種,上衣腫,稀突起膠腫,髄芽腫,神経芽腫)であり,HTLVーI p19,p24,pX産物に対する単クロ-ン抗体で免疫組織学的にHTLVーIの感染の有無を確かめた。また一部の細胞ではin situ hybridization法,reverse transcriptase assay,PCR法を併用した。(2)ラット小脳培養におけるHTLVーIの感染性及び脱髄効果の検討:定常的な髄鞘形成に成功せず計画年度中には成果が得られなかった。
就学時眼科検診および視覚障害児の就学状況の調査

見え方に不安がある子どもの就学は、本人および保護者と市町村の教育委員会との相談の上、適正な就学が決定される。しかし、就学後に見え方の問題を指摘され眼科を受診する子どもも少なくない。本研究は新潟県内の就学時眼科健診の現状を調査し健診の役割についての検討を目的とした。新潟大学ロービジョン外来(以下、LV外来)を受診した視覚障害児の視機能と就学状況についてまとめ、通常学校に就学後に学習、学校生活の相談を目的に受診した学童の問題点について考察した。就学時健康診断の実施状況について新潟県内の30市町村の教育委員会および486校の養護教諭にアンケートを実施した。就学後にLV外来を受診した学童の中には見え難さに対して必要な配慮がされず通常学級で対応されていたケースがあった。眼科健診では、日本眼科医会より視力検査実施についての要望が提出されており、新潟県では平成22年度より全小学校で視力検査が実施されている。しかし、アンケートでは、視力不良として専門医に受診勧告する基準および対応が、市町村により異なっていた。不慣れな環境での検査のため視力が悪いのかどうかの判断が難しい。ランドルと環での視力検査は難しい。学習でつまずく子どもの多くは近見視力が悪く、遠見視力だけでは不十分である。学校職員による検査は負担が大きいなど、改善を求める意見が多かった。眼の疾患については、眼科医が診ている学校は僅かであった。眼疾患や見え方の悪さは外からみてわからないことがあり、正確な視力検査と眼科医の診察は不可欠であるという指摘があった。現行の健診は眼科的に適正な就学を決定する判断基準と保健指導が明確でない。本研究により就学時健診の問題点が明らかとなった。視力検査法の疑問に関して、ランドルト環模型と字ひとつ視力検査法の解説書を作成した。研究の成果は平成23年度の日本弱視斜視学会および日本弱視斜視学会誌にて発表予定である。
ニューラルネットワークによる同定と制御の光磁気ディスクピックアップ装置への実用化

非線形性を有する光磁気ディスクピックアップ装置を模擬した,疑似モデル実験装置を作成した.この疑似モデル装置は,サーボアクチュエータによりボールねじを回転させ,このボールねじにより1軸方向に駆動される柔軟構造物が取り付けてある.この柔軟構造物がボールねじに駆動されることにより,振動が発生し,この振動の制御を行う.この実験装置は,ボールねじ部の摩擦による非線形性を無視することができない.任意の指令信号に対してこの実験装置を動作させ,このときのアクチュエータの角度,角速度,および柔軟構造物の変位,速度の時刻歴応答をそれぞれエンコーダとギャップセンサーにより検出する.以上のようなデータを数種類計測した.実験装置の動特性を同定するためにニューラルネットワークを用いた.計測された実験データをこの実験装置の動特性として,ニューラルネットワークに学習するプログラムを,エンジニアリングワークステーション上において開発し,計測された実験データをニューラルネットワークに学習させることができた.また,従来用いられていた同定学習法より学習速度を向上させるために,同定法を改良した.これにより,非線形性を有する制御対象に対してモデル化を行うことなく,実験データから制御対象の動特性を表現することが可能であることが確認できた.次に,この実験装置の動特性を学習したニューラルネットワークに対して,ニューラルネットワークにより構成された制御系を設計するためのプログラムの開発を行った.さらに,シミュレーションにより,その有効性の確認を行い良好な制御結果を得ることができた.これにより,ニューラルネットワークによる同定と制御が光磁気ピックアップへの適用が可能であることが確認できた.非線形性を有する光磁気ディスクピックアップ装置を模擬した,疑似モデル実験装置を作成した.この疑似モデル装置は,サーボアクチュエータによりボールねじを回転させ,このボールねじにより1軸方向に駆動される柔軟構造物が取り付けてある.この柔軟構造物がボールねじに駆動されることにより,振動が発生し,この振動の制御を行う.この実験装置は,ボールねじ部の摩擦による非線形性を無視することができない.任意の指令信号に対してこの実験装置を動作させ,このときのアクチュエータの角度,角速度,および柔軟構造物の変位,速度の時刻歴応答をそれぞれエンコーダとギャップセンサーにより検出する.以上のようなデータを数種類計測した.実験装置の動特性を同定するためにニューラルネットワークを用いた.計測された実験データをこの実験装置の動特性として,ニューラルネットワークに学習するプログラムを,エンジニアリングワークステーション上において開発し,計測された実験データをニューラルネットワークに学習させることができた.また,従来用いられていた同定学習法より学習速度を向上させるために,同定法を改良した.これにより,非線形性を有する制御対象に対してモデル化を行うことなく,実験データから制御対象の動特性を表現することが可能であることが確認できた.次に,この実験装置の動特性を学習したニューラルネットワークに対して,ニューラルネットワークにより構成された制御系を設計するためのプログラムの開発を行った.さらに,シミュレーションにより,その有効性の確認を行い良好な制御結果を得ることができた.これにより,ニューラルネットワークによる同定と制御が光磁気ピックアップへの適用が可能であることが確認できた.
20世紀における美術の制度変化の歴史社会学：市民社会と国家に着目した日英米の比較

本年度は、次年度以降の制度変化の比較研究をおこなう足がかりとして、次の三つの作業を行った。1アートの制度変化に関する社会学文献をレビューし、理論的な枠組みについて検討した。2アートの制度変化を実証的に研究するために、ネットワーク分析の手法を検討した。3ネットワーク分析での研究可能性を探るために、1940年から1970年までのニューヨーク市におけるアート業界の変化について事例研究を行った。2のネットワーク分析の手法については、Nick Crossleyを中心にThe University of Manchesterの研究者を中心として行われているアート業界に関するネットワーク分析のレビューを行うとともに、UCINET、R、Pajeckといった分析ソフトの操作方法を学び、本研究への活用の可能性について検討した。3の具体的な研究では、ニューヨーク市における1940年から1970年までのアート業界の制度変化を検討した。具体的には、ニューヨーク市で活躍した主要アーティスト40名程度の経歴データを使用したネットワーク分析の研究を行った。本研究の鍵は、いかにして実証的にアートの制度変化を明らかにしうるか、また、実証的な研究のためにいかなるデータを用いることが可能か、の二点にあった。本年度の研究で、前者の研究手法についてはネットワーク分析を活用することで、後者に関してはアーティストの経歴データを利用することで、ある程度の研究が進められることが明らかになった。さらに、今後、アメリカだけではなく日本、イギリスと国際比較を進めていくにあたって、それぞれの国においても、ある程度類似のデータが入手できる目処が立っている。したがって、今年度目標としてた研究の基礎的地盤をかためるという構想はおおむね達成できたため、計画通りの進捗と判断した。今後は日本とイギリスのアートの制度変化に関して、ネットワーク分析の手法を活用した実証的な研究を進めていく予定である。そのためには、ネットワーク分析の最新の手法を取得しつつ、それぞれの国で研究に使用可能なアーティストのデータを収集していく計画である。その際、イギリスの場合はロンドン、日本の場合は東京、それぞれの都市における主要図書館やアート関連のアーカイブを訪れ、資料収集をおこないより多様な資料を発掘できるように努める。
肝炎発症ラットにおける肝炎特異酵素群のモノクロナル抗体による解析

肝炎発症ラットの肝炎発症原因を研究するため,肝の代謝酵素の一つであるグルタチオンS転移酵素(GST)について検討した.これは肝炎とGSTとの関連の強いことが知られているからである.しかしGSTは10種類ほどの分子種からなるアイソザイムであり,肝炎時にどのような分子種が発現するかを知ることは肝炎の発生機構を考える上で重要である.1.生化学的解析:正常ラット肝及び肝炎ラット肝よりGSTを精製分離した.これら分子種に対するモノクロナル抗体,ポリクロナル抗体を作成した.この過程で以下の特徴を観察した.(1)クロマトフォーカシングでのGST分離パターンから,肝炎ラットにおけるGST2-2の異常な発現の増大とGST1-1の減少が認められた.正常ラットにおいてはGST2-2はごく小量しか存在しておらず,またGST1-1は十分量存在している.即ちこのふたつの遺伝子の発現様式が肝炎ラットにおいて完全に逆転していた.(2)Western blotによる解析で,肝炎ラットのクルードな肝上清においてもGST2-2が増大していることが確認された.さらにGST4-4の顕著な増大が判明した.2.免疫組織化学的解析(1)GST2-2は小増殖巣と肝周囲全体に分布していた.(2)GST4-4は小増殖巣には認められず,肝細胞全体に分布していた.以上のことから肝炎ラットの肝GSTの発現異常は明らかである.しかしこれらの現象が肝炎発症とどう関連しているのか,それとも遺伝的要因によるものなのかは今後の問題として残された.現在その遺伝解析を進行中である.肝炎発症ラットの肝炎発症原因を研究するため,肝の代謝酵素の一つであるグルタチオンS転移酵素(GST)について検討した.これは肝炎とGSTとの関連の強いことが知られているからである.しかしGSTは10種類ほどの分子種からなるアイソザイムであり,肝炎時にどのような分子種が発現するかを知ることは肝炎の発生機構を考える上で重要である.1.生化学的解析:正常ラット肝及び肝炎ラット肝よりGSTを精製分離した.これら分子種に対するモノクロナル抗体,ポリクロナル抗体を作成した.この過程で以下の特徴を観察した.(1)クロマトフォーカシングでのGST分離パターンから,肝炎ラットにおけるGST2-2の異常な発現の増大とGST1-1の減少が認められた.正常ラットにおいてはGST2-2はごく小量しか存在しておらず,またGST1-1は十分量存在している.即ちこのふたつの遺伝子の発現様式が肝炎ラットにおいて完全に逆転していた.(2)Western blotによる解析で,肝炎ラットのクルードな肝上清においてもGST2-2が増大していることが確認された.さらにGST4-4の顕著な増大が判明した.2.免疫組織化学的解析(1)GST2-2は小増殖巣と肝周囲全体に分布していた.(2)GST4-4は小増殖巣には認められず,肝細胞全体に分布していた.以上のことから肝炎ラットの肝GSTの発現異常は明らかである.しかしこれらの現象が肝炎発症とどう関連しているのか,それとも遺伝的要因によるものなのかは今後の問題として残された.現在その遺伝解析を進行中である.組織化学的方法により肝炎発症ラット(LEC)は肝炎発症(3-6月)後も慢性的な肝炎状態を継続し、かつ、このラット肝細胞の再生は正常ラットよりはやいことを観察した。このことは、LECラット肝で肝細胞の再生,壊死が繰り返し生じていることを示している。このことが肝癌発症の温床になっていると考えられる。このため現在、前肝癌状態の最良のマーカーであるグルタチオンS-転移酵素の遺伝子発現異常を利用して、肝炎ラットにおけるグルタチオンS-転移酵素(GST)の動態を抗GSTモノクロナル抗体を用いて調べた。肝グルタチオンS-転移酵素に対するモノクロナル抗体、BE91a1(抗Ya抗体)(Cancer Res.1984),とBE6Yc1(抗Yc抗体)(Cancer Res.1986)とをもちいLECラット(6-12月齢)肝および化学発癌による肝癌前駆状態の肝を免疫組織化学的に染色し比較した。LEC動物の繁殖が大変悪いため例数は少ないのであるが、このラットに顕微鏡レベルでの小さなfoci状のものが観察された。BE91a1モノクロナル抗体はこれらのfociとは反応しなかった。一方、抗Yc抗体であるBE6Yc1は肝中心静脈とこれらfociと反応していることが判明した。一方、化学発癌剤による肝fociにたいしては抗Ya抗体であるBE91a1モノクロナル抗体がfoci特異的に反応した。このことは慢性肝炎状態でのfociと前肝癌状態のfociとでは明らかにグルタチオンS-転移酵素の遺伝子発現が異なっていることを示している。慢性肝炎状態で観察されたfociでのGST分子種が肝癌発症時期頃でどう変化するかは大変興味あるところであるが、まだLECラットの癌化した肝組織を得ていない。この点に関しては現在このラットを長期飼育観察中である。
臓器特異的遺伝子改変マウスを用いたビタミンＫの加齢性疾患に対する作用の解析

本研究においては、神経細胞および骨芽細胞特異的γ-グルタミルカルボキシラーゼ(GGCX)欠損マウス、骨芽細胞および破骨細胞特異的pregnane X receptor(PXR)欠損マウスの作製を行い、これまで未解明であった肝臓外におけるビタミンK作用に関する示唆に富む結果を得た。また、神経細胞株におけるGGCXの新規基質候補蛋白、骨芽細胞株におけるsteroid and xenobiotic receptor(ヒトにおけるPXR相同遺伝子)応答性long non-coding RNAを同定し得た。以前に骨芽細胞特異的GGCX欠損マウスを解析した際に、GGCX欠損マウスにおいて骨密度および骨強度の上昇を認め、ビタミンKの骨保護作用とは合致しない結果を得た。より加齢に伴う骨粗鬆症に近い状態で解析するため、今回は骨芽細胞特異的GGCX欠損マウスに卵巣摘出を施し、低エストロゲン状態での評価を行った。しかし、コントロール群と比べ骨密度に差が生じず、骨芽細胞におけるGGCXを介するビタミンKの作用は、ビタミンKの骨保護効果に寄与していないことが推測された。ビタミンKはGGCXだけではなく、核内受容体SXRを介する作用も知られおり、全身においてヒトSXRのマウスにおける相同遺伝子であるPXRを欠損するマウスは骨粗鬆症を呈することを我々は以前に示している。今回、骨芽細胞由来の細胞株MG63にSXRを過剰発現させ、SXRのリガンドで刺激することにより、骨芽細胞におけるSXR応答性の転写産物を次世代シークエンサーを用いて網羅的に解析した。この結果、SXR応答性の新規long non-coding RNAを2種類同定することができ、骨組織におけるビタミンKの作用がこれらのlong non-coding RNAに担われている可能性が示唆された。昨年度、ヒト神経芽細胞腫由来のSH-SY5Y細胞を用いて、神経細胞におけるGGCX結合蛋白の精製を試みていたが、質量分析の結果、5種類の蛋白を同定することができ、それらの蛋白がGGCXによる修飾を受けるアミノ酸を有することも示唆された。これらの蛋白の生理的意義についての解析は今後の課題である。平成24年度には、Nestin-Creを用いたGGCXの中枢神経特異的欠損マウスの作成、神経細胞におけるGla化蛋白の同定を行った。同時に、中枢神経における新規Gla化蛋白の同定も試みており、ヒト神経芽細胞腫由来のSH-SY5Y細胞にFlag tagを付加したGGCXを過剰発現させ、Flag抗体にて免疫沈降を行うことにより中枢神経におけるGGCX結合蛋白の精製を試みた。銀染色では、GGCX結合蛋白のバンドを複数認めており、現在質量分析にて解析中である。マウスの交配および目的の遺伝子を欠損するマウスの作成が順調に進行している。臓器特異的GGCX欠損マウスの研究に関しては、中枢神経の標本を用いた組織学的解析を予定している。また、ビタミンKの発生・成長段階に応じた作用の違いについても解析を行う。さらに、PXRを介するビタミンKの作用を解析するために、中枢神経などでPXRを臓器特異的に欠損するマウスの作成も進める。該当なし
急性腎障害後に持続するサルコペニアの成因および治療法の解明

本研究目的である「急性腎障害後に持続するサルコペニアの成因および治療法の解明」のため、平成30年度はマウスに2週類のAKIモデルを作成した。モデルとしては、1)両腎とも存在する状態で左腎のみに35分間の虚血を加えた2-kidney 1-clipモデル、2) 1週間前に右腎摘したのち、左腎に虚血性AKI(15分間虚血+再灌流)を加えた1-kidney 1-clipモデルを用いた、AKI後14日目までの下腿骨格筋の重量を連続的に測定するとともに、骨格筋に特異的に発言するユビキチンリガーゼのMuRF-1およびAtrogin-1、骨格筋合成の内因性阻害蛋白であるミオスタチンの遺伝子発現を検討した。尚、骨格筋量減少には食事摂取量が大きく影響するため、虚血性AKIマウスと偽手術マウスで餌の投与量を同一するpair feedingを行った。2-kidney、1-clipモデルでは、虚血後も血清クレアチニンの上昇は無く、pair-feedingしても骨格筋量に差を認めなかった。骨格筋内のMuRF-1およびAtrogen-1発現も虚血1日後に一過性に上昇したのみであり、7日後には偽手術群と差が無かった。一方、1-kidney, 1-clipモデルでは虚血2日後に血清クレアチニンがピークとなるAKIが発症した。このモデルでは、食事摂取量が一貫してAKI群で少ないため、より慎重にpair-feedingを行い、食事摂取量と体重減少をsham群とAKI群で同一にすることができた。本モデルでは、虚血7日目に前脛骨筋群量が有意に減少し、骨格筋内のMurF-1、Atrogen-1およびミオスタチン発現が有意に増加した。平成30年度は、虚血性AKI後に下腿の骨格筋減少がみられること、その機序として筋蛋白合成の阻害蛋白であるミオスタチンおよび蛋白分解を促進するユビキチンリガーゼが骨格筋内で増加することから、AKI後のサルコペニアを確認できた。2019年度はAKI後に持続するサルコペニアに対する治療介入法として、トレッドミルによる定期的な運動と分岐鎖アミノ酸の投与を行う。
励起状態芳香族性反転を示す拡張ポルフィリノイド類の構築とその光物理化学過程の解明

本研究「励起状態芳香族性反転を示す拡張ポルフィリノイド類の構築とその光物理化学過程の解明」では、環拡張ポルフィノイド分子が特に光励起状態において、芳香族性の反転を引き起こすことを検証の対象とし、励起状態電子構造・電子移動過程・電荷分離状態における電荷輸送・定常ー励起状態ー伝電荷輸送状態の直接観察、の順に研究を進める。芳香族性反転が過渡的な電子状態だけでなく、これをもとにした巨視的電子物性に与える影響について、共役分子の構造変調と電荷輸送特性の直接観測により、すべて実験的に明らかとし、超高速応答が可能な有機固体電子素子へと展開するための基礎的な知見集約が本研究の将来像である。
脂肪由来幹細胞の分化を制御する運動療法の新しい分子機構：細胞内アミノ酸代謝の役割

肥満を基盤とするメタボリックシンドロームは,脂肪組織の炎症に伴う成熟脂肪細胞の脱分化と形質転換による「脂肪組織リモデリング」が原因とされている(脂肪細胞中心仮説)。しかし,分化能に異常をきたした脂肪由来幹細胞が脂肪組織にプールされると,正常な機能をもたない脂肪細胞が新生されるため,脂肪組織を構成する細胞の質や状態(cellularity)が破綻し,こうした脂肪組織のリモデリングは,脂肪細胞中心仮説で説明することが出来ない。本研究は,脂肪由来幹細胞の細胞内アミノ酸代謝に着目し,脂肪細胞中心仮説のみでは説明できない脂肪組織リモデリング機構,ならびに運動療法の分子基盤を解明するものである。
時間とエネルギーに対する量子測定モデルの確立

時間とエネルギーに対する量子測定モデルとして決定的なモデルを確立することが出来た。それは、トイモデルである離散時間量子ウォークの中でという限定つきではあるが、これらの考え方を模倣することにより、より理解が深まっていくと考えられる。実際に示したことは、離散時間量子ウォークからデコヒーレンスと時間的に変化する量子コインを用いて、連続時間量子ウォークおよび離散時間および連続時間ランダムウォークとの対応を調べた。その際、スケーリングの規則の対応関係を示した。また、昨年度精力的に研究を進めてきた弱値に関する研究については、量子力学との整合性が確認され、これから一層の量子情報科学および量子基礎論での理論の展開が行える段階となった。今年度は量子プロセストモグラフィーに焦点をあて、弱測定の見方を捉え直すことにより、対応関係が明確化することが出来た。そして、実際に、そのような実験を行う際の手順までを与え、用いた近似における妥当性や今後の問題点について列挙してある。更に、タイムパラドックスと呼ばれるモデルの中でも弱値の有用性は証明されている。これらは場の量子論を用いた計算規則との対応関係をポストセレクション型タイムトラベルモデルで示したことで、場の量子論における弱値の役割や時空との関係を述べることができる段階になった。そして、この度、新しく研究をスタートさせたのが、情報科学的視点から見た熱力学の研究である。これは、当初ブリリアンによって提唱されていたアイディアを現代の視点から捉え直し、正当化したともいえる研究である。この物理を情報科学的に、すなわち、操作的観点から捉え直すという一連の仕事は今後、重要視されていくとともに、化学や生物といった別の自然科学への波及効果も十二分に大きいと考えている。Yakir Aharonovらによって提唱されたWeak Valueという概念の基本的な数学構造を調べた。まず、Density Operatorの枠組みと同じ枠組みで捕らえなおすために、受け入れ研究者の細谷暁夫と共にWoperatorという概念を導入しその性質を調べ、Decoherenceのある系でのWeak Valueを定義することに成功した。量子力学における確率の意味づけに関する問題に出くわし、その数学的性質からStrange Weak Valueに関する知見を見出した。また、その関連で量子力学における確率過程を定義するためにQuantum Walkに対する研究を行った。まず、Quantum WalkとWeak Valueにおける確率の見方との対応関係を調べた。次に、横浜国立大学生産工学科の今野グループと共にEnvironmentのあるようなQuantum Walkについての数学的性質を調べ、それらを量子論の基礎問題への応用を考えた。また、UCSBのPDである桂博士と共にIncommensurate environmentの系におけるQuantum Walkについても調べ、その双対性について性質を調べた。そして、時間作用素に対する理論を深める意味で、岡山大学数学科の廣川グループと共に半直線系での量子位相に関する研究も行った。トンネル効果による量子位相がAharonov-Bohm位相を制御することにより、実験的に観測可能になるということを示した。また、7月末からマサチューセッツ工科大学機械工学科量子情報グループにて研究を始め、時間に対する量子力学に関して、いくつかの共同研究を進めている最中である。一つは、PreselectionとPostselectionを使うというTwo State Vector Formalismに似たSpin Network表示上でClosed Timelike Curve上での量子力学を議論し、実験的に実現できるということを示した。マサチューセッツ工科大学での一連の共同研究では、時間とエネルギーに関するトレードオフ関係を理解する上で重要な仕事となることが予想される。本年度の成果は、大きく2つ存在する。一つ目は古典系と量子系との間の時間に対する対応を調べた離散時間量子ウォークの研究である。これは、デコヒーレンスのメカニズムを調べた研究を筆頭に、離散時間量子ウォークとアンダーソン局在に関連した局在化に関する議論を深めた研究やロスがあるリング上での多体系での生存確率を古典系と量子系で数値的にも解析的に比較した研究を行った。これにより、古典系での時間発展と量子系での時間発展には違いがあるということが分かり、これを実際の実験で実現させることによって、古典系と量子系の間に存在する時間に関するパラメータを議論するための素地となる研究が行えたと思われる。二つ目は、量子力学の中での系での時間のパラメータを議論するために、ハーディーが1992年に提唱した電子と陽電子を使った干渉計でのパラドキシカルな現象を元に、Weak Valueを用いて実験的にこのパラドキシカルな現象が近年説明されたのだが、その理論的根拠を与えることに成功し、干渉計での1電子のパスというものに対して反事実的に解釈することとそれを定量的に扱うことに成功した。この研究とは独立で始まった研究ではあるが、最終的には関連する研究として、訪問していたマサチューセッツ工科大学の同僚および実験に関してはトロント大学のグループと共同で量子力学系の中で時間的閉曲線をどのような形で実現させればよいかという問題を取り扱い、その成果として実際には時間的閉曲線をうむような状況ではないだが、時間的閉曲線があったと解釈できるセッティングをポストセレクションというテクニックを駆使して実現した。これにより、更に量子力学系の中での時間に関して、測定をするという行為とポストセレクションをしてから遡って時間の流れを解釈をするという研究に貢献したと考えられる。

また、昨年度精力的に研究を進めてきた弱値に関する研究については、量子力学との整合性が確認され、これから一層の量子情報科学および量子基礎論での理論の展開が行える段階となった。今年度は量子プロセストモグラフィーに焦点をあて、弱測定の見方を捉え直すことにより、対応関係が明確化することが出来た。そして、実際に、そのような実験を行う際の手順までを与え、用いた近似における妥当性や今後の問題点について列挙してある。更に、タイムパラドックスと呼ばれるモデルの中でも弱値の有用性は証明されている。これらは場の量子論を用いた計算規則との対応関係をポストセレクション型タイムトラベルモデルで示したことで、場の量子論における弱値の役割や時空との関係を述べることができる段階になった。そして、この度、新しく研究をスタートさせたのが、情報科学的視点から見た熱力学の研究である。これは、当初ブリリアンによって提唱されていたアイディアを現代の視点から捉え直し、正当化したともいえる研究である。この物理を情報科学的に、すなわち、操作的観点から捉え直すという一連の仕事は今後、重要視されていくとともに、化学や生物といった別の自然科学への波及効果も十二分に大きいと考えている。
椎間板酵素注入療法後の錐体固定に関する生力学ならびに生化学的研究

酵素注入後の椎間板の特性を生体力学的に把握する目的で、キモパパインとコラゲナーゼを注入した15kg前後の犬椎間板の経時的標本を作製し、万能引っ張り試験機を使用した準静的圧迫による負荷と変位、時間と変位の関係また高性能の半導体トランスシューサーを使用しての負荷と椎間板内圧の各々の関係と、変則ギア付モーターとクランクシャフトなとよりなる振動試験機を使用しての動的圧迫による負荷と変位の関係を調べ、コンピューターを使用しての3要素モデルによるシミュレーションを行った。これに加え、H-E染色、サフラニンO染色、マガンマロリー染色による病理組織学的検索を行い、合わせて正常椎間板と比較検討した。その結果、準静的圧迫で、酵素注入後短期群の負荷変位曲線と時間変位曲線はともに正常群に比し、"軟かい"反応を示し、負荷に対する内圧上昇度は正常群に比し約半分に減少した。長期群ではキモパハインは、ある程度の回復傾向を認めたが、コラゲナーゼでは幾分データがばらついた。また動的圧迫で得られたテータによる定性的ならびに定量的モデル解析では、キモパハイン注入短期群では正常群に比し弾性、粘性ともに低下し、長期群では弾性は回復したが、粘性の回復は認められなかった。また、病理組織学的検索では、両酵素とも注入短期群でプロテオグリカンの消化が確認された。また注入長期群では再びプロテオグリカンが再生されるが、髄核は幾分線維性をあびたものとなり、正常群のそれとは異ってものであった。この幾分の線維化は、注入長期群の粘性の回復の乏しいことを形態的に裏付けるものと考えられる。以上より酵素注入により椎間板は"軟らかく"なり、衝撃吸収力も低下し、長期間経ても弾性は回復するが、衝撃吸収力は回復しないと考えられた。またコラゲナーゼ注入後ハイドロキシアパタイト挿入による椎間板同定が起こるか否か観察したが、骨誘導は確認し得なかった。高濃度のキモパパインにより犬椎間板の消化後ハクドロキシアパタイトを椎間板内に挿入し経過観察したが,骨誘導を確認し得ず,新たにキモパパイン注入椎間板の動的粘弾性の測定を行なった.これで61年度に行なった静的粘弾性の研究と合わせ,酵素注入椎間板の特性がより明らかとなった.〈材料及び方法〉15kg前後の雑種成犬25頭を使用し,キモパパイン(トラベノール社製)0.04nkat/kgを犬椎間板に観血的に注入し,経時的に屠殺し歯科用レジンを用いて椎間板を挟んだユニットを作製した.また未処理椎間板のそれをコントロール群とした.標本に強制振動に加えるべく,モーターの回転運動をカム,クランク機構により駆動シャフトの直線運動に変え標本に正弦的圧縮変位を加えられるように振動試験機を作製した.振幅は0.5mm,周波数は1.7Hz-10Hzとし,各々の応答を調べた.変位,応力の信号はADコンバーターを介しNEC9801に入力し,カノープス電子DSS98タイプIVソフトで処理した.また椎間板の3要素モデルによるシミュレーションを行った.〈結果及び考按〉応力の波形はひずみの波形同様正常コントロール群,酵素注入短期群,長期群とも正弦波に近い波形を示した.その波形,位相の遅れ振幅などより正常コントロール群に比し酵素注入短期群では弾性,粘性ともに低下していることが示唆された.

また3要素モデルによるシミュレーションでも酵素注入短期群では弾性,粘性ともに低下し,長期群では弾性のみ回復し,粘性は回復しないことがわかった.即ち酵素注入短期後椎間板は軟らかくなり衝撃吸収力も落ちる.長期経過後も椎間板は硬さの回復を見せるが衝撃吸収力の回復傾向は乏しいままと言えた.〈今後の計画〉外科的に犬椎間板軟骨終板を損傷させ,ハイドロキシアパタイトにて骨形成を確認せんとする.前年度行った動的粘弾性の実験において、正常群と、酵素注入短、長期群における弾性、粘性成分を、コンピューターを使用して定量的に抽出して比較検討した。この結果、酵素注入により椎間板は変性椎間板と近似した圧迫に対する挙動を示すことが確認された。また定量的データから、椎間板は膝の半月板の機構などより大きな衝撃吸収力をもつことがわかった。ここで、酵素注入椎間板の不安定性から来る腰痛に対処する意図で、コラゲナーゼ注入後、ハイドロキシアパタイトの挿入により椎間に骨誘導が起こりうるのか否かを検討した。15kg前後の犬椎間板に、Sigina社製の粗性コラゲナーゼを用手注入した。コラゲナーゼの濃度は、61年度に行った実験の濃度(10IU/kg)より、100IU/kgまで濃縮したものを使用し、まず注入により椎間板終板が溶解するか否かを調べた。しかし乍ら椎間終板は溶解し得ず、また損傷の度合も、コラゲナーゼの濃度には依存しないことがわかった。そこで椎間板内にコラゲナーゼを注入すると同時に、注入針による終板付近の損傷を加えた。この2週間後反対側より椎間板にハイドロキシアパタイトを挿入した。この手段は煩雑で、充満させることは極めて困難であった。ハイドロキシアパタイトは気孔率7080%、焼成温度1300°C、気孔径200300μのものを使用した。この後、34週間で屍殺し、ホルマリン固定、半脱灰後のヘマトキシリンーエオシン染色で観察した。しかし乍ら骨誘導はみられず、この方法で椎体固定を完成させることは困難であると判断した。この時点で、61年度よりの生体力学的研究の総括に入った。
Inv遺伝子トランスジェニックマウスを用いた胆道閉鎖症モデルマウスの確立

本研究ではinv遺伝子のtransgenic mouse(inv mouse)が内臓逆位と高度の閉塞性黄疸を示すことに着目し、黄疸の原因となる肝胆道系の異常を追究することにより、inv mouseがヒトの胆道閉鎖症の疾患モデルとなり得るか、またその発生原因と病態を胎生学的に解明することを目的とした。つづいてホルマリン固定した肝組織をパラフィン包埋ブロックから薄切切片を作成し、妊娠9日目から13日目と追って肝内を観察した。ところが、胎児期は肝細胞同士の接着が粗であるため、薄切の際に肝細胞が剥がれやすく、観察に困難を極めている。現在HE染色とCytokeratinに対する免疫組織化学染色を行っている。出生後のマウス胎仔においては肝切片にて、肝内胆管、門脈、動脈を同定でき、また肝内胆管における抗Cytokeratin抗体を用いた免疫組織化学染色の染色性は良好であった。invマウスにおいては肝内胆管は肝内門脈周囲にリング状に配列し、発生異常としてのductal plate malformationがあるものと考えられた。抗cytokeratin抗体を用いた胎児期の肝細胞の染色性については未だ手技が安定せずにいる。以上のことはinv遺伝子の有無の核型の違いでの差は認めなかった目的:胆道閉鎖症は乳児早期に閉塞性黄疸を主訴とする疾患であるが、長年にわたり難病指定を受けながら、未だその病態解明には至っていない。invトランスジェニックマウスはinversin geneの欠失によりホモ接合体(invマウス)は内蔵逆位と重症黄疸を示す。臨床においても内蔵逆位等の合併奇形を伴う胆道閉鎖症を時に経験する。今回の研究の目的はinvマウスが合併奇形を伴う胆道閉鎖症のモデルマウスとなりうるかを検討することにある。方法:invトランスジェニックマウスのヘテロ接合体雌雄を交配させ、ホモ接合体(n=12)と野生型(n=12)を得た。血液検体から血清ビリルビン値、肝逸脱酵素を測定し、また、胸腔、腹腔内臓器の解剖学的構造異常と肝胆道系の組織形態学的異常を、野生型と比較検討した。結果:invマウスでは総ビリルビン10.8±3.8mg/dl,直接ビリルビン6.2±2.1mg/dl、野生型では各々0.1±0.1mg/dl,0mg/dlであった。invマウスの92%に内蔵逆位、25%に腸回転異常、42%に十二指腸前門脈を認めた。肝組織像では肝内門脈周囲に増生胆管を認め、ductal plate malformation(DPM)を示唆する像であった。考察:invマウスは肝外胆管閉塞を認めず、胆道閉鎖症のモデルとは言いがたいが、肝内胆管の構造はDPMを伴い閉塞性黄疸を示す肝胆道疾患のモデルマウスとなり得ると考えられた。目的:胆道閉鎖症は乳児早期に閉塞性黄疸を主訴とする疾患である。invトランスジェニックマウスはinversin geneの欠失によりホモ接合体(invマウス)は内蔵逆位と新生児重症閉塞性黄疸を示す。考察:invマウスは肝外胆管閉塞を認めないが、肝内胆管の構造はDPMを認め、閉塞性黄疸の原因と考えられた。この肝内胆管の構造異常は臨床における胆道閉鎖症例でも時に経験し、胆道閉鎖症の病因の一つと考えられている。現在、この肝内胆管構造異常と閉塞性黄疸の関連、黄疸の発生機序について追究しているところである。

出生後のマウス胎仔においては肝切片にて、肝内胆管、門脈、動脈を同定でき、また肝内胆管における抗Cytokeratin抗体を用いた免疫組織化学染色の染色性は良好であった。invマウスにおいては肝内胆管は肝内門脈周囲にリング状に配列し、発生異常としてのductal plate malformationがあるものと考えられた。抗cytokeratin抗体を用いた胎児期の肝細胞の染色性については未だ手技が安定せずにいる。以上のことはinv遺伝子の有無の核型の違いでの差は認めなかった
人と環境にやさしい在宅用消毒液生成装置の作製と利用に関する研究

在宅用の殺菌消毒液として水から簡単に作成できる電解水を生製する2種類の装置の開発を行った。本装置はいずれも水を原料として強酸性から中性の電解水までを任意に作成できる画期的な装置で、本装置により一般家庭や長期療養施設などでの殺菌・消毒における在宅ケアを行ううえで、大きな支援となるものと期待できる。本年度は、強酸性電解水と強アルカリ性電解水を生成できる従来の装置に、電磁弁をマルチレンジタイマーで制御した混合装置を試作し取り付け、ワンタッチで強酸性電解水と強アルカリ性電解水を自動混合できる仕様とした。強酸性電解水と強アルカリ性電解水の混合を時間的に制御することで混合量を変え、弱酸性領域,中性領域の電解水を得ることができる。まず、タイマー別に自動混合して得た電解水の性状を調べるため、pH、酸化還元電位(ORP)、有効塩素濃度(AC)を測定したところ、強酸性電解水、弱酸性電解水,中性電解水の生成を確認した。次に、本装置を在宅で使用することを想定し、電源部を除いた装置全体の形状を構想し試作した。容量1Lとし、電極間距離2cm、隔膜は容易に取り替えができる安価なグラシン紙を用いた。このグラシン紙の電気分解用の隔膜としての性能、耐久性についてはすでに基礎実験を行い、耐久性は市販の合成膜に比し劣るものの、性能では問題ないことを確認した。次に、本試作装置で作成した弱酸性電解水,中性電解水の殺菌効果について、様々なレベル2の細菌を用いて観察した。一般細菌のなかでも芽胞を有するセレウス菌などに対しても短時間で強い殺菌効果のあることが明らかとなり、在宅用での消毒剤として利用できるものと期待できる。強酸性電解水は殺菌作用は強いものの、強酸性という非生理的pHを有する。一方、弱酸性,中性電解水は強酸生電解水と同様、強い殺菌作用を有し、より在宅利用に適していると考えられる。今年度は電源部を除き、概ね在宅用の各種電解水自動作成装置の試作ができたものと思われる。本年度は、昨年度に試作した在宅用電解水自動生成装置を用いて、強酸性電解水、弱酸性電解水、中性電解水の各種消毒液を作成し(特徴は、電磁弁とマルチレンジタイマーによる自動制御でワンタッチで各種電解水を生成できる)、それぞれの殺菌効果を平板菌数測定および遺伝子レベルで確認した。遺伝子レベルでの評価はポリメラーゼ連鎖反応(PCR)法を用いた。本試作装置により作成した各種電解水の殺菌効果はいずれも強く、菌数は全く見られなかった。またPCRの結果から、その殺菌効果は細菌の細胞核内にまで影響を及ぼすことが示唆された。このことから、本試作装置により作成した電解水は在宅用消毒殺菌剤としての利用が十分に可能であると思われる。一方、電解水の利用に関しては、強酸性電解水では殺菌力は強力だが持続性がないこと、中性電解水には即効性には劣るものの持続性のあることを確認した。そこで在宅での新たな利用法として、それぞれの電解水を氷りとして利用が可能かどうかを検討した。各電解水を氷りにし24時間後に解凍したところ、強酸性電解水では殺菌作用の主成分である有効塩素(AC)濃度が半減したが、強い殺菌力がみられた。また、中性電解水では解凍後のAC濃度は氷りにする前の値を維持し、強い殺菌作用があった。これらのことは、電解水を氷りとして使用することの可能性を示唆するものであり、在宅にて生鮮食品等の保存利用に有効となるものと期待できる。今年度は、昨年度に試作した電解水自動生成装置で作成した各種電解水の殺菌効果の遺伝子レベルでの検証と新たな利用法として氷りとしての利用が可能であることを明らかにできたものと思われる。すでに在宅利用に向けた在宅用自動消毒液生成装置Ver.2-1を試作し、在宅でも簡単に強酸性電解水、弱酸性電解水、中性電解水を消毒液として利用できることが可能である。この装置は従来の二層式電解槽から作成される強酸性電解水と強アルカリ性電解水を電磁弁制御によりワンタッチで自動混合できる装置を作成し、各極側採水部に接続し自動混合するものであるが(Ver.3)、電解槽と電磁弁制御装置の組み合わせでは一体型装置の小型化は困難であることが分かった。そこで、二層式電解槽から新たに三槽式電解槽へと計画を変更し、試作を試みた。三槽式電解槽の原理は、両端槽は従来どおりの強酸性と強アルカリ性電解水が生成されるが、中央槽では強アルカリ性電解水と強酸性電解水が混合し中性電解水が生成されることになる。これは電解水の作成中(電気分解中)に作成できるので、装置の小型化が可能となる。結果、装置の両端は強酸性電解水、強アルカリ性電解水が生成し、中央槽では中性電解水の生成が確認できた。また、本三槽式装置で作成した中性電解水の殺菌効果をPCR法による遺伝子レベルで確認したところ、細菌のDNA複製が抑制され、殺菌効果が細菌の核内まで及ぶ強い殺菌効果が確認された。

この3年間での研究成果は、従来の二槽式電解槽装置に自動混合装置を取り付けた多種類電解水自動生成装置Ver.3を作成することはできたが、在宅利用に向けた小型化は困難であった。一方、小型化という面では三槽式電解槽を試作し、多種類電解水の生成とその殺菌効果を遺伝子レベルで確認できた。