hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
同種造血幹細胞移植を受けた患者の退院後の生活上の問題-追跡調査を実施して-

【目的】同種造血幹細胞移植を受けた患者の退院後の生活上の問題を明らかにする。【方法】対象:平成14年15年に、質問紙及び面接調査を実施した25名(当時A大学附属病院で同種造血幹細胞移植を行い、退院後外来受診をしていた人)のうち、現在生存しており住所追跡が可能で医療機関に入院していない21名。調査期間:平成18年11月平成19年2月。調査方法:郵送にて(1)質問紙および面接調査、または(2)質問のみの研究参加を依頼。(1)が可能なら外来受診時に、(2)なら同封した質問紙の返信を依頼した。質問紙の内容:追跡調査用を自作。項目は、身体面13項目、日常生活動作面9項目、精神面9項目、家族・社会生活面5項目、全体の満足1項目の計37項目とし、5段階尺度を用いた。分析方法:質問紙は統計的に分析(SPSS12.0J)。録音した面接内容は逐語録に起こし、生活上の問題をカテゴリー化し分析。倫理的配慮:本学倫理委員会承認を得て実施した。【結果および考察】参加は17名(回収率81.0%)で、(1)質問紙および面接実施9名(2)質問紙のみ8名。属性は男性11、女性6。年齢は平均41.5±8.6歳。疾患はAML4、ALL2、CML6、MDS3、その他2。移植の種類はBMT15、PBSCT2。血縁11、非血縁6。移植後年数は5年未満2、510年未満12、10年以上3。質問紙の結果より、生活全体の満足(「1」非常に不満「5」非常に満足)は中央値4であり、前回の満足より優位に高かった(p<0.01)。中央値の低い項目は、病気・再発への不安、性生活の問題であった。面接にて抽出されたカテゴリーは、「慢性GVHDによる症状」「プレドニンによる症状」「唾液分泌低下」「手足の痺れ」「ボディイメージの変化」「再発・死への不安」「仕事上のハンディ」「性欲の減退」等があり、年数が経過しても継続した関わりが必要である。研究目的:現在、造血幹細胞移植後早期に医療施設を離れ、地域で生活している人が増えてきている。しかし、造血幹細胞移植は非常に侵襲の大きい治療法であるため、退院してからも身体的、精神的、社会的側面において、長期にわたり様々な問題を抱え生活している人も少なくない。そこで、本研究の目的は、同種造血幹細胞移植を受けた患者に対して効果的な看護支援を行うために、患者の退院後に抱える生活上の問題を明らかにすることである。本年度の研究成果:本研究は、平成14年平成15年度にかけて、本学倫理委員会の承認のもと、同種造血幹細胞移植後6ヶ月が経過し外来通院中の患者で本研究の同意が得られた25名に対して、退院後に抱えている生活上の問題についての質問紙及び面接調査を実施した。本年度は、その質問紙及び面接で得たデータを量的、質的に、身体面・日常生活動作面・精神面・社会面の視点から分析し、患者が抱えている生活上の問題の再抽出を行った。それらの結果および先行研究をふまえて、引き続き継続した調査が実施できるための質問紙、面接調査用紙の作成し、25名の患者のデータベース化を行った。来年度に向けて:来年度は、本学の倫理委員会の承認を得、同25名の同種造血幹細胞移植後の患者に対して作成した質問紙調査を行い、それを元に面接調査を実施し、現在の生活上の問題および、以前に抽出された問題がどのように変化していくのかを調査していく予定である。血縁11、非血縁6。

質問紙の結果より、生活全体の満足(「1」非常に不満「5」非常に満足)は中央値4であり、前回の満足より優位に高かった(p<0.01)。中央値の低い項目は、病気・再発への不安、性生活の問題であった。面接にて抽出されたカテゴリーは、「慢性GVHDによる症状」「プレドニンによる症状」「唾液分泌低下」「手足の痺れ」「ボディイメージの変化」「再発・死への不安」「仕事上のハンディ」「性欲の減退」等があり、年数が経過しても継続した関わりが必要である。
急冷凝固およびMGによるMg_2Ni系合金の非晶質化とプロチウム吸蔵特性

本研究ではMg_2Ni水素化物を不安定化させることにより吸・脱蔵温度を低下させることを目的として、第三元素による置換を試みた。まず、Mg_2Ni合金の水素化物生成エンタルピーの絶対値を減少させると予想される第三元素(Mn,Fe,Co,Cu,Al,ZnおよびAg)を選択し、合金溶製した。得られた合金のMg_2Ni相への第三元素の固溶量の増加と組織の均質化を図るため、Ar雰囲気中にて急冷凝固およびメカニカルグラインディン(MG)を行った。得られた試料のミクロ組織観察を行い、プロチウム吸蔵特性を測定した。プロチウム吸蔵特性としては、水素雰囲気中での室温からの300°Cまでの昇温中に吸蔵されるプロチウム量、250°Cにおける圧力-組成等温曲線(P-C-T曲線)および吸蔵速度曲線を求めた。得られた結果を要約すると以下のようになる。1.急冷凝固およびMGにより比較的均質で微細な組織が得られ、16hのMGにより粒径約1μmの微粉末となる。しかし、いずれの合金でもMg固溶体あるいはMgNi_2相等が観察され必ずしもMg_2Ni単相とはならない。2.活性化前の状態ではMg_2Ni_<0.9>Fe_<0.1>合金MG材のプロチウム吸蔵開始温度が最も低いが、活性化後には新規表面の生成およびそれに伴う反応面積の増大により各試料とも室温付近から吸蔵し始める。3. P-C-T曲線の測定結果から、各試料のMg_2Ni相のプラトー圧力は、吸蔵時,放出時ともにほぼ一定値を示す。最大プロチウム吸蔵量はMg_2Ni_<0.9>Fe_<0.1>合金急冷凝固材が最も多い。鋳造材,急冷凝固材およびMG材それぞれについてNi-rich Mg_2Ni合金と比較すると、Mg_2Ni_<0.9>Fe_<0.1>合金の方が吸蔵量が多い。4. Mg_2Ni_<0.9>Fe_<0.1>合金急冷凝固材は急冷凝固による組織の微細化によりプロチウム吸蔵速度が最も速くなる。以上の結果から、急冷凝固あるいはMGとMg2Ni合金のFeの置換は、プロチウム吸蔵特性の改善に有効であると考えられる。
生体必須微量金属の動態を利用した新規脳腫瘍画像診断薬剤の開発

脳腫瘍の核医学的画像診断は非侵襲的な診断法としてきわめて重要であり、腫瘍の代謝活動を反映する放射性画像診断薬剤の開発が強く望まれている。生体必須微量金属の生理機能は十分には明らかにされていないために、これまで微量金属の動態を画像診断へ応用することは注目されなかったが、近年微量金属ががんの発症や進行と関係することが明らかになってきた。本研究では、脳における生体必須微量金属の遅い代謝回転を利用して脳腫瘍を画像化する。次に、生体必須微量金属の放射性同位体による脳腫瘍画像から得られる情報を明確にする。C6 gliomaをラット海馬に移植した脳腫瘍モデルを用いて、必須微量金属の放射性同位体による脳腫瘍の画像化を検討した。細胞増殖に不可欠な亜鉛の放射性同位体(Zn-65)により、脳腫瘍を鮮明に画像化することができた。また、細胞への亜鉛の取込がDNA合成と密接に関係していることを明らかにした。すなわち、NIH3T3細胞への[C-14]チミジンの取込が約50%に減少した時に、Zn-65の取込も同程度減少することが判明した。短半減期放射性亜鉛(Zn-69m:半減期、13.76時間)は脳腫瘍画像診薬剤として有望であり、これによる脳腫瘍の早期診断ならびに治療効果判定が期待される。また、理研リングサイクロトロンを利用したマルチトレーサー法によって、ルビジウム(Rb-83)、マンガン(Mn-54)が脳腫瘍(C6 glioma)に選択的に取り込まれたことから、これらの短半減期放射性同位体による脳腫瘍画像化が今後期待される。
医療・社会福祉連携による早期退院・地域移行促進と不必要な入院・入所回避策研究

地域ケアシステム整備に関する研究を3つの柱に沿って行った。(1)イギリス(イングランド)における不必要な入院回避などの研究では、シェフィールド市などにおける調査、文献研究をもとに、中間ケアは不必要な入院回避、早期退院に効果的であるが、成功例には、person-centred services、シングル・アクセス・ポイントなどの共通点があることなどを明らかにした。(2)急性期病院慢性期病院在宅を切れ目なくつなぐ島根県松江版中間ケア評価研究では、成果として、高い自宅退院率、在宅継続率、多くの利用者・家族の身体的・精神的・社会的状態の改善・維持、急性期病院慢性期病院転院までの待機日数の短縮、などがあることを明らかにした。(3)広島県尾三(尾道市・三原市)二次医療圏における精神障害者地域移行支援研究では、事業の達成状況、利用者の不安反応、自立支援員の機能と当事者参加など、地域移行支援事業を多面的に評価するための着眼点を提示した上で、事業の評価結果を明らかにした。長期ケアを必要とする人が、できる限り住み慣れた場で社会生活を維持できるようにするための地域ケアシステムの整備に関する研究を、以下の3つの柱に沿って行った。1.イギリスにおける中間ケア(Intermediate Care)をはじめとした不必要な入院・入所回避策研究不必要な入院・入所回避策をすすめる基盤となる医療・社会サービスを統合した個人単位予算、介護者支援、ホスピスなどに関する最新の政策動向を把握した。また、2008年度に予定している前記サービスの先進地であるイギリス・シェフィールド調査に向けて、現地情報収集と調査枠組みの検討を行った。2.島根県松江市における急性期病院慢性期病院在宅を切れ間なくつなぐ日本版中間ケア評価研究標記の利用者22名を対象に、急性期病院慢性期病院自宅退院6ヶ月後までを追跡調査し、それをもとにアウトカム評価を行った。その結果、一般的な退院支援システムと比較して、在院日数短縮、医療・介護費用の節減などが可能であることが判明した。これにより、このシステムは、おおむね良好に機能しており、今後の医療・社会福祉連携システムのモデルになりうることが示唆された。3.広島県尾三圏域における精神障害者退院促進支援事業研究標記のこれまでの経緯と取組を聞き取り調査した。その結果を広島県内で2007年度あらたに事業を開始した3圏域と比較し、尾三圏域の取り組みの特徴を明らかにした。また、自立支援員の役割・機能について、現に従事している自立支援員に聞き取り調査した。全国レベルで先進地域である大阪府、岩手県の取組、民間レベルで巣立ち会(東京)の情報を収集した。地域ケアシステムの整備に関する研究を、次の3つの柱に沿って行った。1.イギリスにおける早期退院・地域移行と不必要な入院・入所回避研究2008年9月に、シェフィールド市を中心に現地調査を実施した。調査では、(1)中間ケア全体の動向、(2)病院における退院促進の取り組み、(3)精神保健福祉分野の取り組み、(4)ユーザーの声を反映させる仕組みや当事者中心の事業展開、(5)財政状況、(6)ソーシャルクオリティなどについて聴き取りした。年度毎の事業評価をもとに、各事業をより効果的に展開すべく取り組んでいる様子が把握できた。2.広島における精神障害者地域移行研究三原・尾道二次医療圏域の精神障害者地域移行支援事業をフィールドに、研究に取り組んだ。今年度の事業利用者は、病院の所在地とは異なる地域に退院するなど、従来とは異なる経過をたどっており、個別の状況に応じた支援について検討した。また、従来の自立支援員の役割が地域移行推進員と地域移行コーディネーターに分離されたり、都道府県事業としての圏域への予算措置が終了するなど、事業の仕組みの変化についても検討した。3.島根における病院間連携による早期退院支援研究松江市における急性期病院慢性期病院在宅への早期の移行を支援する島根版中間ケアシステムやその基盤と言える地域連携に関する紹介や効果分析、事例分析などを行い、その成果を1冊の本にまとめる作業を行った。成果物は、2009年夏頃に光生館より出版される予定である。地域ケアシステムの整備に関する研究を、以下の3つの柱に即して行った。1.イギリスにおける不必要な入院・入所回避、地域移行政策・サービス研究2009年5月・9月にイギリス・ロンドン、シェフィールドにおいて介護者支援、緩和ケアに関する調査を行った。

これらも含めた3年間の調査・研究のまとめを行い、次のことを明らかにした。(1)不必要(または不適切)な入院とは、医学的にみて入院が妥当ではなく、入院の代替サービスもない場合を言う。(2)中間ケアは不必要な入院回避、早期退院に効果的であるが、成功例には、person-centred services、シングル・アクセス・ポイントなどの共通点がある。(3) 2006年以後、介護者支援政策は、インフォーマルケアラーサポートサービスの方向に急速に変化している。2.島根県松江市における病院と地域包括支援センター、居宅介護支援事業所をつなぐ地域包括ケアシステム構築研究2009年から開始した地域包括ケアシステム構築に参加し、情報収集と特徴の整理を行った。社会福祉協議会、地域包括支援センターが、医療領域の地域連携に積極的に参加する事例は稀である。それゆえに、患者・利用者のコミュニティへの(再)参加を重視した地域ケアシステム構築の可能性がある。3.広島県尾三(尾道市・三原市)二次医療圏における精神障害者地域移行支援事業評価研究事業の達成状況、利用者の不安反応、自立支援員の機能と当事者参加など、地域移行支援事業を多面的に評価するための着眼点を提示した上で、事業の評価結果を明らかにした。地域移行支援事業の成果は、単に退院者数のみ注目するのではなく多側面から評価すべきであり、本研究では多面的な評価を試みた。
転写因子ネットワーク内のHUB分子が細胞分化能力へ与える影響の分子論的解明

血液細胞の増殖分化に必須な転写因子c-Mybタンパク質をモニターできるc-mybレポーターマウスを作成し樹立した(世界初)。このマウスにより各種前駆細胞および血液幹細胞のc-Myb発現が確認でき現在までに報告のない新しい細胞画分を同定した。さらに血液幹細胞において、多くの細胞(90%)はc-Myb陽性であったが、c-Myb陰性画分とは異なった性格を示した。血液細胞の分化増殖への関与が報告されている転写因子c-mybの細胞の運命決定に於ける量的な関与を明らかとするために内因性c-Mybタンパク質のモニター可能なES細胞の作成を試みた。レポーター遺伝子としてEGFPを用いた。従来からの方法では、レポーター遺伝子の発現は観察されるが、その発現はc-Mybの発現量を反映していない。そこで、別の方法論を用いたところ、この有用性が確認された。そこで、このKI-ES細胞をB細胞に分化させ、c-mybmRNAの高発現が報告されている細胞分画でのEGFPの発現が観察された。以上の結果より、このES細胞は、内在性のc-Mybタンパク質の発現をモニターしていると考えている。そこで、このES細胞を用いて、c-Myb発現による血液細胞の運命決定について研究を始めている。特に注目しているのは、B細胞分化に於ける運命決定機構と造血幹細胞の発生におけるc-Mybタンパク質の発現である。血管内皮細胞力、らB細胞の発生する過程おいてc-mybが抑制的に働くことを見いだしているので、VE-Cadherin陽性細胞からのB細胞の発生においてCD45やCD41におけるc-Mybタンパク質陽性、陰性の細胞分画におけるB細胞産生能力の差異を比較している。また、同細胞画分においてT細胞の発生能力を比較することで、B細胞とT細胞の起源細胞が、異なっている可能性を検討している。また、リンパ球だけでなく、骨髄球の再生能力も検討している。予備的な検討では、骨髄球産生能力は、T細胞およびB細胞とは分離できない結果を得ている。この点も今後詳細に検討していく。血液細胞の分化増殖への関与が報告されている転写因子c-mybの細胞の運命決定に於ける量的な関与を明らかとするために内因性c-Mybタンパク質のモニター可能なES細胞の作成を試み、昨年度成功した。本年度は、そのターゲティングベクターを用いて、c-mybレポーターマウス作成を行った。ターゲティングベクターは、薬剤選択マーカーとしてneomycin cDNAを有しLoxPで挟んでおり、CRE recombinaseにより除くことはできる。しかし、遺伝子改変マウスは、neomycin cDNAを除く前の段階で、幾種類かの血液細胞にはEGFPの発現が観察された。以下、EGFP発現が観察された細胞集団である。血液幹細胞の存在するc-kit^<high>。B細胞では、CD19^+B220^+CD43^-のpre-proB。T細胞では、Double-Negativeの集団。このような発現は、従来までにqRT-PCR等で高発現が報告された部位と一致する。しかし、EGFPの発現は、すべての血液細胞に見られている訳ではなく、Gr1^+Mac1^+の集団では発現が見られていない。このような点から、EGFPの発現は内因性のc-Myb発現をモニターしていると思われる。さらに、現在までにc-mybの発現が報告されていない分画もある。今後このような集団でのc-Mybの発現により細胞運命がどのように変化するかを検討する。現在、マウスのコロニーを増やしている段階で有り、詳細な検討は今後である。また、c-myb遺伝子の特徴を利用し、前年度に作成したc-mybレポーターES細胞を用い、血液幹細胞作成を目標とする研究に用いている。血液細胞の分化増殖への関与が報告されている転写因子c-mybの細胞の運命決定に於ける量的な関与を明らかとするために内因性c-Mybタンパク質のモニター可能なc-mybレポーターマウス作成を行い、樹立に成功したことを昨年度報告した。本年度は、このマウスからホモ接合体c_mybレポーターマウスが安定的に維持できる事を確認した。この点は、レポーター遺伝子による負の作用が生じていないことを示しており、レポーター遺伝子が正確に内因性c-Mybをモニターしていることを示している。そこで、このc-mybレポーターマウスを用いて、以下の研究を行った。血液幹細胞からリンパ球系譜に分化する際に、最も幼弱な細胞画分には、c-Myb陽性と陰性の細胞画分があることを見出した。また、その他にも様々な前駆細胞にc-Myb陽性と陰性の画分が存在し、これらの点はこのマウスの樹立により初めて明らかとなったことである。また、殆どの血液幹細胞は、c-mybを発現していた。そこで、これらを陰性弱陽性および強陽性に分画し、細胞移植により機能的差異の検討を行った。レシピエントマウスにおける末梢血キメリズムで、有意な差が見られた。

さらに、ドナー由来細胞の細胞系譜は、両者で異なっていることが、明かとなった。現在、血液幹細胞移植を効率的に行うためにc-mybレポーターマウス(CD45.2)をCD45.1に置き換えることを行っている。
ウェブを介した投票行動とゆずりあいに基づく効率的な超大規模資源割当手法の開発

本研究は,対象とする市場メカニズムをこれまでに研究を進めてきた組合せオークションメカニズムに絞り,超高速組合せオークションメカニズム起動エンジンの超大規模化とさらなる動作の高速化を実現した.特に,本研究開始時点で開発済みの高速勝者決定近似アルゴリズムを,より一般的な問題形式である複数ユニットオークション(1つの種類の商品が複数個存在する場合)に対応させたプロトタイプアルゴリズムの開発と,クラウドコンピューティングインフラ上での活用が期待される資源割当機構と超高速処理技術を組み合わせることで,商業利用可能な水準に向けた性能と利便性の向上を行った.本研究は,対象とする市場メカニズムをこれまでに研究を進めてきた組合せオークションメカニズムに絞り,超高速組合せオークションメカニズム起動エンジンの超大規模化とさらなる動作の高速化を実現した.特に,本研究開始時点で開発済みの高速勝者決定近似アルゴリズムを,より一般的な問題形式である複数ユニットオークション(1つの種類の商品が複数個存在する場合)に対応させたプロトタイプアルゴリズムの開発と,クラウドコンピューティングインフラ上での活用が期待される資源割当機構と超高速処理技術を組み合わせることで,商業利用可能な水準に向けた性能と利便性の向上を行った.本研究は,当初の予定通り,対象とする市場メカニズムをこれまでに研究を進めてきた組合せオークションメカニズムに絞り,超高速組合せオークションメカニズム起動エンジンの超大規模化とさらなる動作の高速化に特化して遂行した.これまでにすでに,高速勝者決定近似アルゴリズムを,より一般的な問題形式である複数ユニットオークション(1つの種類の商品が複数個存在する場合)に対応させたプロトタイプアルゴリズムおよびその組み込みプラットフォームの試作と性能評価等を行ってきている.これらの成果は,すでにその一部および派生的な成果を国内学会および国際的な論文誌上にて報告しており,詳細な報告を次年度中に国際学会で行うべく準備を進めている.複数ユニットオークション問題では,電力や環境物質排出権取引問題がモデル化できることが知られており,今後の世界レベルでの活用が期待されるところである.本年度の研究実施では,すでに試作したプロトタイプアルゴリズムを土台に,その大規模化のための改良を中心に実験的検証を行うための準備を進めた.同時に,クラウドコンピューティングインフラ上での活用が期待される高度分散型データベース管理システム技術や汎用グラフィックスプロセッサ(GPGPU)コンピューティング技術などの超高速処理技術を組み合わせることを考慮し,関連技術についての調査および準備的な実装を進めた.本年度は,昨年度までに実装を進めた複数ユニットオークションに対応したプロトタイプアルゴリズムおよびその実装をベースに,電力や環境物質排出権取引問題等のモデルへの適用を進め,大規模シミュレータへの適用や,そのために必要となる大規模コンピューティングインフラ(クラウドや汎用グラフィックプロセッサ)の活用方法の検討を進めることを,大きな目標とした.また,それらの必要に応じて,アルゴリズムやメカニズムの改良および性能評価を随時行うこととした.これまでに,複数ユニットオークションに対応したプロトタイプアルゴリズムについては,価格付け機構を含めて,比較的順調にその開発が進んでいると考えられたことから,その理論・実装性能の解析結果を中心に,可能な範囲で国内あるいは海外の学会にて,随時成果の公表を行い,関連する研究者からのフィードバックを得られるようにした.また,本研究と並行して,短時間で市場メカニズムを用いたアプリケーションを試作するためのインフラ技術として,ウェブ上の種々の技術を連携させることを可能とする基盤技術の改良と調整を行ってきた.本技術を,昨年度までに開発したプロトタイプアルゴリズムや高度大規模コンピューティングインフラ上で活用できるようにしていくとともに,当該年度直前の3月に発生した震災など,現在進行中の課題に対しての適用可能性を検討した.具体的な適用対象については,当初は電力取引問題への適用を初期検討課題とし,その後社会の要請とその時間的変化を十分に考慮して,柔軟に適切な選択をしていくようにした.その一例として,災害に頑健な都市計画や道路網設計などに対して(エージェント)シミュレーション等に基づく多くの既存のアプローチをうまく活用しながら,それらと本手法とを有機的に結合できるようにすることについて準備的な検討を行った.本年度は,昨年度までに実装および解析を進めた複数ユニットオークションに対応したプロトタイプアルゴリズムおよびその電力割当モデルへの適用手法をベースにして,そのメカニズムの大規模シミュレータへの適用や,そのために必要となる大規模コンピューティングインフラ(クラウドや汎用グラフィックプロセッサ)の活用方法についての検討結果をまとめ,研究全体の総括を行うことを大きな目標とした.また,それらの必要に応じて,アルゴリズムやメカニズムの改良および性能評価を可能な限り行い,対外的に積極的に公表していくことを,大きな目標とした.これまでに,複数ユニットオークションに対応したプロトタイプアルゴリズムの応用事例についての検討に基づいてその応用事例の基礎的適用事例に対する実装性能の解析結果を中心に,ある程度の研究報告を行ってきている.本年度中では,さらに国内あるいは海外の学会にて適切に成果の公表を行い,その成果の応用の機会を少しでも広げるよう努めた.また,本研究と並行して,短時間で市場メカニズムを用いたアプリケーションを試作するためのインフラ技術として,ウェブ上の種々の技術を連携させることを可能とする基盤技術の改良と調整を行ってきた.

本技術を,昨年度までに開発したプロトタイプアルゴリズムや高度大規模コンピューティングインフラ上で活用できるように実装を調整・洗練した内容を成果として部分的に公表した内容の1つにおいて,学生共著発表が第76回情報処理学会全国大会にて学生奨励賞を受賞した.また,2011年3月に発生した震災後に大きな課題となっている電力供給問題など,現在進行中の課題に対しての適用可能性を検討した成果を発表し,同分野国内最大規模となる4学会による合同研究会である2013年合同エージェントワークショップ&シンポジウムにて優秀ポスター賞を単著発表にて受賞した.本年度は,昨年度までに実装を進めた複数ユニットオークションに対応したプロトタイプアルゴリズムおよびその電力割当モデルへの適用手法をベースにして,そのメカニズムの大規模シミュレータへの適用や,そのために必要となる大規模コンピューティングインフラ(クラウドや汎用グラフィックプロセッサ)の活用方法に一定の目処をつけることを,大きな目標とした.また,それらの必要に応じて,アルゴリズムやメカニズムの改良および性能評価を随時行うこととした.これまでに,複数ユニットオークションに対応したプロトタイプアルゴリズムの応用事例についての検討を進めてきているが,その応用事例の基礎的適用事例に対する実装性能の解析結果を中心に,可能な範囲で国内および海外の学会にて適切に成果の公表を行い,関連する研究者らからのフィードバックを得るとともに,その成果の応用の機会を少しでも広げられるように努めた.また,本研究と並行して,短時間で市場メカニズムを用いたアプリケーションを試作するためのインフラ技術として,ウェブ上の種々の技術を連携させることを可能とする基盤技術の改良と調整を行ってきた.本技術を,昨年度までに開発したプロトタイプアルゴリズムや高度大規模コンピューティングインフラ上で活用できるようにしていくとともに,2011年3月に発生した震災を経て未だ大きな課題となっている電力供給問題など,現在進行中の課題に対しての適用可能性を当該年度は前年より一歩踏み込んで検証した.具体的な適用対象については,その後の社会の要請とその時間的変化を十分に考慮して,柔軟に適切な選択をしていくようにとした.その一例として,エージェント間交渉技術など多くの既存のアプローチをうまく活用しながら,それらと本手法とを有機的に結合できるようにすることを引き続き検討し,その成果のとりまとめを行った.研究室としての運営形態の変更に伴い,一定程度の計画の遅滞が予想されたが,当初の予定に対しては,ほぼ期待した程度の成果を得ることができ,研究の遂行上も特に深刻な問題には陥らなかったことから,おおむね計画通り順調に進展しているとした.25年度が最終年度であるため、記入しない。前年度に生じた研究室としての運営形態の変更も当該年度には一定程度落ち着き,当初の予定に対しても,ほぼ期待した程度かそれ以上の成果を得ることができ,研究の遂行上も特に深刻な問題には陥らなかったことから,おおむね計画通り順調に進展しているとした.研究計画自体に大きな変更の予定はなく,そのような要因となるような問題点についても現時点では特に確認できていないが,震災後に味わった自らの無力感は忘れがたいものであり,大切な公金による研究であることを今まで以上に強く意識して,全力を挙げて研究に取り組む。
メルケル細胞のカルシウム依存性カリウムチャネル電流

ラット足底部皮膚より単離したメルケル細胞にパッチクランプ法を適用して、同細胞膜のCa依存性Kチャネル電流の性質を調べた。全細胞電圧保持法適用下で、-100+100mVのランプ状電位変化(50mV/秒)は、N形の電流-電圧(I-V)関係を作った。最大電流活性は、38.0±10.6mV(N=14)で生じた。無Ca細胞外液又は2mMEGTA含有外液の投与はN形のI-V関係を消失した。一方、細胞内CaプールからCaイオンを放出するカフェイン(10mM)の細胞外投与は、-30mVの保持電位でコンダクタンス増大を伴う一過性の外向き電流(Icaf)を惹起した。その逆転電位はKイオンの平衡電位に近かった。IcafとN形I-V関係の最大電流値はどちらもKチャネル阻害剤であるTEA(1mM)の細胞外投与で40%以下に減少された。inside-outパッチでは、150mMKCl内外液中で280pSのコンダクタンスをもつチャネル電流が見い出され、そのチャネル電流の向きは0mVで逆転した。さらに細胞外Kイオン濃度を5mMに減少すると、逆転電位はKイオン選択チャネルとして期待されるように移動した。チャネルの開状態確率は細胞内Caイオン濃度の増大に伴って上昇し、脱分極で増加した。これらのデータは、メルケル細胞膜に大コンダクタンスのCa依存性Kチャネルの存在すること、そして、脱分極刺激やカフェイン投与によるチャネル開口で細胞に過分極をもたらすことを示す。これまでの報告では、メルケル細胞は機械刺激を受容すると細胞内Ca濃度を増すことや、同細胞へのL型Caチャネルの存在が明らかになっている。今回見出されたCa依存性Kチャネルの活性は、これら細胞内Ca濃度増加時に細胞の興奮性を抑制するように働くものと思われる。ラットの洞毛嚢または足底部皮膚より単離したメルケル細胞にパッチクランプ法を適用して、同細胞膜のCa依存性Kチャネル電流の性質を調べた。全細胞電圧保持法適用下で、-100+100mVのランプ電位変化(50mV/sec)は、N形の重流一電圧(I-V)関係を作った。最大電流活性は、38.0±10.6mV(n:14)で生じた。細胞外液のCaイオンのMgイオンによる置き換えや2mMEGTAの添加はI-V関係のN形部を消失した。細胞内CaプールからCaイオンを放出することが知られているカフェイン(10mM)の細胞外投与は、-30mVの保持電位でコンダクタンス増大を什うー過性の外向き電流(Icaf)を惹起した。IcafとN形I-V関係の極大電流値は1mMTEAの細胞外投与で40%以下に減少されたが、1mM4-APでは影響されなかった。150mMKC1内外液中でのinside-outパッチでは、チャネルは280pSのスロープコンダクタンスをもち、チャネル電流の向きは0mV付近で逆転した。外液Kイオン濃度を5mMに減少すると、逆転電位はKイオン選択チャネルとして期待されるように移動した。チャネルの開状態確率(Po)は細胞内Caイオン濃度の増大に伴って上昇した。また、Poは脱分極で増加した。これらのデータは、メルケル細胞膜に大コンダクタンスのCa依存性Kチャネルの存在することを示す。

ラット足底部皮膚より単離したメルケル細胞にパッチクランプ法を適用して、同細胞膜のCa依存性Kチャネル電流の性質を調べた。全細胞電圧保持法適用下で、-100+100mVのランプ状電位変化(50mV/秒)は、N形の電流-電圧(I-V)関係を作った。最大電流活性は、38.0±10.6mV(N=14)で生じた。無Ca細胞外液叉は2mMEGTA含有外液の投与はN形のI-V関係を消失した。一方、細胞内CaプールからCaイオンを放出するカフェイン(10mM)の細胞外投与は、-30mVの保持電位でコンダクタンス増大を伴う一過性の外向き電流(Icaf)を惹起した。その逆転電位はKイオンの平衡電位に近かった。IcafとN形I-V関係の最大電流値はどちらもKチャネル阻害剤であるTEA(1mM)の細胞外投与で40%以下に減少された。inside-outパッチでは、150mM KCl内外液中で280pSのコンダクタンスをもつチャネル電流が見い出され、そのチャネル電流の向きは0mVで逆転した。さらに細胞外Kイオン濃度を5mVに減少すると、逆転電位はKイオン選択チャネルとして期待されるように移動した。チャネルの開状態確率は細胞内Caイオン濃度の増大に伴って上昇し、脱分極で増加した。これらのデータは、メルケル細胞膜に大コンダクタンスのCa依存性Kチャネルの存在すること、そして、脱分極刺激やカフェイン投与によるチャネル開口で細胞に過分極をもたらすことを示す。これまでの報告では、メルケル細胞は機械刺激を受容すると細胞内Ca濃度を増やすことや、同細胞へのL型Caチャネルの存在が明らかになっている。今回見出されたCa依存性Kチャネルの活性は、これら細胞内Ca濃度増加時に細胞の興奮性を抑制するように働くものと思われる。
市街地の密集度評価における高空間分解能衛星データの応用アルゴリズムの開発

本研究では,市街地の密集度評価を対象として,高空間分解能衛星データの応用アルゴリズムの開発を試みた.具体的には次の2点のアプローチで実施した.1.高空間分解能衛星データを適用した植生分布の分析市街地の密集度を分析する上で,非建ぺい地に該当するオープンスペースに着目し,特に防災面,住環境面,生態環境面で重要な役割を成す植生の分布状態について分析した.(1)空間的連続性を考慮した植生分布の分析高空間分解能衛星データから計算されたNDVI(正規化植生指標)をその地点での植生被覆量を代替する値として採用した.さらに,前年度までに開発した空間的自己相関分析に基づく空間解析方法にNDVIを適用し,植生分布の連続性を空間スケールで表した.本年度はこの2つの成果を融合させることにより,植生分布の連続性からみた市街地内での緑化推進箇所や緑地保全箇所を明らかにする方法を開発している.(2)高空間分解能衛星データとDSMを併用した植生分布の抽出高空間分解能衛星データから得たNDVIと,航空写真データのステレオ処理より得られたDSMとを併用し,高さのある植生分布の抽出を試みた.検証エリアに現地調査した上で,抽出精度を求めている.結果として,NDVIとDSMの併用から抽出された箇所と現地調査で確認された箇所との適合率は80%程度になることを確認した.2.街区単位での分析これまでに開発してきた街区単位での分析に対して,新たに広域的な建物高さ情報の導入を試みた.具体的には,街区の内側の指標として容積率の考え方に基づいた「街区高さ」を,外側として天空率の考え方に基づいた「街区開空度」を新たに定義し,従来までのグロス建ぺい率と街区間平均距離との関連性を分析するとともに,密集市街地の類型化に適用した.その結果,建物高さは密集市街地の特性を強く説明づけていることが明らかになった.本研究では、市街地の密集度評価を対象として、高空間分解能衛星データの応用アルゴリズムの開発を試みた。具体的には次の2点のアプローチを実施した。1.高空間分解能衛星データを適用した緑被地分布分析への応用可能性市街地の密集度を分析するには、従来から検討してきた建物そのものの密集状態や街路パターンなどに加えて、植物の分布状態も考慮していく必要がある。そこで本研究では、高空間分解能衛星データに観測されている植生情報を適用したアルゴリズム開発を実施した。(1)高空間分解能衛星データによる緑被率推定高空間分解能衛星データに大気補正などを実施した上で植生指標(NDVI)を計算し、土地利用項目ごとのサンプリングデータから緑被率を推定するシステムを開発した。(2)ディシジョンツリーに基づいた緑化計画支援アルゴリズムの開発得られた緑被率を計画策定への支援情報として利用していくアルゴリズムを開発した。具体的には、現状の土地利用状態と緑被状態とを点レベル、局所領域レベルといった2つの視点から比較し、緑化の推進が容易な箇所を誘導する分析方法を取りまとめている。2.広域的な緑被地分布への適用可能性(1)広域的な緑被率の推定精度の検証市街地の密集度を評価していくには、広い範囲から注目する領域の位置づけを明確することも大切である。そこで、Landsat ETM+データを開発したシステムに適用した上で、広域的に緑被率を計算した。対象領域とした大阪府の精密調査データと計算した緑被率とを比較したところ、妥当な推定値の得られていることが確認された。(2)空間的自己相関を適用した緑被地の連続性に関する分析得られた広域的な緑被率を「緑の存在指数」として定義した上で、空間的自己相関を適用し、緑の広がり・空間的な連続性などを分析する新たなアルゴリズムを開発した。本研究では、市街地の密集度評価を対象として、高空間分解能衛星データの応用アルゴリズムの開発を試みた。1.高空間分解能衛星データを適用した植生分布の分析方法の検討市街地の密集度を分析するには、建物そのものの密集状態や街路パターンなどに加えてオープンスペースを考慮する必要があり、特に防災面・住環境面・自然環境面などでの重要性から植物の分布状態を分析していくことが望まれている。そこで本研究では、高空間分解能衛星データから得られた植生指標(NDVI)を植生被覆量を代表するデータとして位置づけ、市街地内での植生分布の連続性を分析する方法を開発した。(1)空間的自己相関分析の適用可能性NDVIを対象として空間的自己相関分析を適用し、その効果を検証した。その結果、相関分析を実施する範囲を変動させることによって、植生分布の連続性がさまざまな空間スケールで分析・可能であることを確認した。(2)空間的自己相関分析の応用空間的自己相関分析を応用した植生分布の連続性に関する空間スケールの分析方法を開発した。開発手法の適用によって、従来は見落とされていた市町村界付近での連続した植生分布を見出すことが可能となった。2.街区に着目した密集市街地の分析方法の検討詳細な密集市街地の分析方法として、街区に着目した分析方法を開発した。具体的には、街区の内側と外側の情報に区分した上で、内側については街区面積を敷地面積としたグロス建ぺい率を、外側については街区間の平均距離を算出した街区間平均距離をそれぞれ定義し、ともに採用することによって市街地の密集度を広域的に分析する手法を提案している。

本研究では,市街地の密集度評価を対象として,高空間分解能衛星データの応用アルゴリズムの開発を試みた.具体的には次の2点のアプローチで実施した.1.高空間分解能衛星データを適用した植生分布の分析市街地の密集度を分析する上で,非建ぺい地に該当するオープンスペースに着目し,特に防災面,住環境面,生態環境面で重要な役割を成す植生の分布状態について分析した.(1)空間的連続性を考慮した植生分布の分析高空間分解能衛星データから計算されたNDVI(正規化植生指標)をその地点での植生被覆量を代替する値として採用した.さらに,前年度までに開発した空間的自己相関分析に基づく空間解析方法にNDVIを適用し,植生分布の連続性を空間スケールで表した.本年度はこの2つの成果を融合させることにより,植生分布の連続性からみた市街地内での緑化推進箇所や緑地保全箇所を明らかにする方法を開発している.(2)高空間分解能衛星データとDSMを併用した植生分布の抽出高空間分解能衛星データから得たNDVIと,航空写真データのステレオ処理より得られたDSMとを併用し,高さのある植生分布の抽出を試みた.検証エリアに現地調査した上で,抽出精度を求めている.結果として,NDVIとDSMの併用から抽出された箇所と現地調査で確認された箇所との適合率は80%程度になることを確認した.2.街区単位での分析これまでに開発してきた街区単位での分析に対して,新たに広域的な建物高さ情報の導入を試みた.具体的には,街区の内側の指標として容積率の考え方に基づいた「街区高さ」を,外側として天空率の考え方に基づいた「街区開空度」を新たに定義し,従来までのグロス建ぺい率と街区間平均距離との関連性を分析するとともに,密集市街地の類型化に適用した.その結果,建物高さは密集市街地の特性を強く説明づけていることが明らかになった.
ファイバーアレイを利用した無欠陥コロイド結晶の作製とそのフォトニック特性

基板引上げ法によるコロイド結晶作製法は低エネルギーかつ低コストという利点があるが、数十μm間隔でクラックが発生する問題がある。本研究は、基板に柔軟なガラスファイバーを用いてクラックの発生を抑制することを目的とした。様々な条件で評価した結果、ファイバー間にサポートファイバーを配置することにより大面積の無欠陥コロイド結晶が得られることに加え、結晶形成の位置を制御できることが明らかとなった。さらに、無欠陥領域の拡大にはアガロースなどの高分子を加えることが有効であることを見出した。光通信デバイスへの応用が期待されている新規材料にフォトニック結晶がある。フォトニック結晶は光の波長程度の周期構造を有し、特定の波長領域の光に対する禁制帯を持つため、結晶内に制御された欠陥を導入すると、光を曲げたり、特定波長の光のみを取り出すことができ、光導波路としての応用が可能である。現在、低コスト・低エネルギーな作製方法である単分散性コロイド粒子の自己組織化法が注目されているが、得られる結晶には望まない欠陥が多数存在する。フォトニック結晶の光導波路への応用を考えた場合に、結晶内での不必要な欠陥は光の伝搬の妨げとなる。そこで本年度は、比較的大面積で質の高い結晶が得られるとされる基板引き上げ法を用いて、無欠陥な3次元の粒子膜の作製を試みた。ポリスチレンのコロイド粒子膜の最適化を行った結果、数百ミクロンサイズまで結晶領域を拡大できたが、それ以上は大きくならなかった。ポリスチレン粒子のような有機高分子系の粒子では、水分散系においてわずかではあるが膨潤し、その乾燥過程でクラックが多く発生すると考えられる。そこで、粒子自体の密度が高く、膨潤しない無機系粒子のシリカ(SiO_2)粒子を用いて粒子膜の作製を行った。その結果、横方向のクラックの解消に成功し、ドメインサイズで表すと、Agarose添加系では5mm×0.5mmの領域が得ることができた。クラックが生じる原因を調べるため、粒子膜の形成過程を光学顕微鏡で観測した。その結果、まず初めに縦方向のクラックが一斉に形成され、続いて縦のクラックにほぼ垂直な横方向のクラックが生じドメインが形成され、その後溶媒が蒸発して粒子の結晶化が起こることが明らかとなった。粒子膜のクラックを抑制するには、最初に発生する縦方向のクラックを制御する必要がある。そこで、次年度は縦方向のクラック間隔に合わせてキャピラリーを配置し、それを基板とした粒子膜の作製について検討する。自己組織化法によるコロイド結晶の作製法は低エネルギーかつ低コストという利点があるが、数十μm間隔でクラックが発生する問題点がある。これまでに、基板引上げ法で作製したコロイド結晶には、引上げ方向に大きなクラックが発生することやその抑制法としては柔軟性を有するガラスファイバーの利用が有効であることを明らかとしてきた。しかしながら、ガラスファイバーを基板に用いた場合、コロイド結晶の形成位置を制御できない問題点があった。そこで本年度は、ファイバー問にサポートファイバーを配置し、コロイド結晶のクラック抑制効果に加え、形成位置の制御について検討した。PS粒子分散濃度2.14wt%、引き上げ速度80nm/s、室温で2本のファイバー間にサポートガラスファイバーを配置して、コロイド結晶の作製を試みた。その結果、サポートファイバーを用いることにより、コロイド結晶の形成位置を制御させることに成功した。また、ファイバー問距離を1.2mmまで大きくしても、クラックの極めて少ないコロイド結晶が得られることがわかった。これは柔軟なファイバーを基板とすることでコロイド粒子問の収縮によるクラックが抑えられ、基板と比べ溶媒が前後左右に蒸発することで粒子配列の欠陥が抑えられたと考えられる。さらに、分散溶液にAgaroseを加えたところファイバー間距離を2.1mmまで拡張でき、欠陥の無い領域(2.1mm×2.1mm)では高い反射率のコロイド粒子膜が得られた。これは、コロイド結晶中でAgaroseの水素結合による網目構造が形成され、コロイド粒子間の結合が強くなったためと推測される。
ボディフィード濾過助剤としてのケイソウ土の有効利用法に関する研究

前年度は,酵母懸濁液を処理対象として濾過助剤のケイソウ土をボディフィードした濾過を行い,得られた混合ケークからケイソウ土を再生利用する手法を確立するとともに,濾過速度の測定結果から,ケイソウ土の添加量には最適値が存在し過剰な添加は濾過速度の低下を引き起こすことに繋がることを明らかにした。以上の研究成果に基づき,本年度はボディフィード濾過助剤を有効に利用するための最適ボディフィード量の推定法について検討した。最適ボディフィード量の推定法を構築するためには,ボディフィード濾過における濾過速度を支配する混合ケークの構造を定量的に明らかにする必要がある。そこで前年度に引き続き,圧縮性ケークを生成する酵母とほぼ非圧縮性として取り扱うことのできるケイソウ土を試料に用い,これらを混合した懸濁液の定圧精密濾過を種々の条件下で行い,その実験結果とケーク濾過モデルに基づき,濾過ケークの内部構造を決定づける空隙率ならびに濾過比抵抗の2つの重要な特性値を算出した。この基礎データに立脚し,非圧縮性ケークに対して従来提出された混合充填モデルを発展させ,圧縮性ケークにも適用できる混合充填モデルを新たに構築した。このモデルを用いた解析により,ボディフィード濾過における種々のケイソウ土分率,操作圧力での濾過速度が,ケークの圧縮性を考慮することにより良好に計算できることを示した。さらに,ボディフィード濾過における濾過助剤の最適添加量が決定できることも明らかにし,前年度に求めた実測データとほぼ一致する計算結果が得られた。混合充填モデル中には2成分の混合作用を表すパラメータが含まれており,圧縮性スラリーの濾過における濾過助剤の選択や濾過操作条件の選定には,これが一つの指標になるものと推察される。本研究の手法や得られた結果は,単にボディフィード濾過だけでなく,工業的に重要な2成分の微粒子からなる懸濁液の濾過全般の操作において,有益な指針を与えるものと考えられる。濾過対象となる難濾過性スラリーとして酵母懸濁液を用い、これにケイソウ土を種々の量で添加してボディフィード型定圧濾過を行い、混合ケークの平均空隙率および平均濾過比抵抗を求めた。ケイソウ土はケーク圧縮性が低いが、酵母は極めて高圧縮性であるため、混合ケークの構造は濾過圧力によって種々に変化した。非圧縮性ケークを生成する2成分系微粒子懸濁液の濾過に関しては、既にケーク構造と2成分の混合割合との関係を表すモデル式が提出されているが、実用上重要な圧縮性ケークについてはこれまで明らかにされていないため、本研究ではその既報のモデル式を圧縮性ケークにも適用できるモデル式へと発展させることを試みた。そのためにはケークの内部構造を理解する必要があるため、ケーク濾過モデルに立脚し、平均空隙率と平均濾過比抵抗の測定データからケーク内の圧縮圧力分布、空隙分布、比抵抗分布の推定データを得た。非圧縮性ケークに関する既報の混合ケークモデルを圧縮性ケークの局所的な構造を記述するモデルと据え、これに圧縮性ケークにおける内部構造の推定データを融合させることにより、圧縮性ケークの構造とケイソウ土添加量との関係を定量的に記述することができる。この新たな混合ケークモデルと実験結果とを比較・検討した結果、モデルの妥当性が実証された。このモデルを利用すると、任意のボディフィード量ならびに任意の濾過圧力における濾過速度の推定が可能となり、さらには最適ボディフィード量の決定にも応用することができる。以上のように、本研究の実用的重要性は言うに及ばず、2成分系微粒子懸濁液の濾過機構の解明という点で、学問的な価値も極めて高い。

本研究の手法や得られた結果は,単にボディフィード濾過だけでなく,工業的に重要な2成分の微粒子からなる懸濁液の濾過全般の操作において,有益な指針を与えるものと考えられる。
周辺水蒸気を原料とした促進酸化反応によるバイオフィルム除去システム

食品や医薬品工場また医療現場では,菌の集合体であるバイオフィルムによる壁・床・装置などの表面汚染が課題であり,安全で強力な殺菌方法が求められている。本研究ではプラズマを使ってヒドロキシラジカルを作り,その強力な酸化力で殺菌することを目的とした。大気圧プラズマに加湿空気を供給することでオゾンと過酸化水素を生成し,さらに両者の反応よりヒドロキシラジカルを生成した。さらにこの方式により緑膿菌バイオフィルムの菌数を1000分の一以下に低下させることに成功した。本研究は,食品加工場,医薬品工場,医療や介護現場等の床面・壁面等に固着する菌の集合体であるバイオフィルムを対象に,その内部に存在する耐性菌類を完全滅菌して除去することを目標としている。バイオフィルムは生物膜あるいは菌膜とも言われ,固体表面に付着した微生物,または微生物が作る菌体外多糖などの生産物の集合体であり,成長の後期では強固となって容易には除去できない。このために,オゾンと過酸化水素から生成するヒドロキシラジカルを用いる2段階殺菌処理を新たに提案し,また周囲環境の湿潤空気や水膜を利用する自走型とすることで,無人環境でのバイオフィルム除去システムの完成を目的としている。上記目的を達成するための研究内容は,プラズマ生成パラメータを最適制御してバイオフィルム内部の耐性菌を2段階の促進酸化処理で殺菌すること(A),およびこの手法を自走型システムに搭載すること(B)である。初年度は(A)について研究を開始した。水蒸気,水滴等の発生装置を複数試験して,プラズマ生成空間の湿度を制御する方法を研究した。この結果霧状の水滴をバリア放電空間に通過させることで,気相で生成したオゾンガスを水滴と反応させ,オゾン水の生成に成功した。同様に気相で生成したヒドロキシラジカル同士を反応させて過酸化水素を作り,過酸化水素水として利用可能なことを実証した。さらに両者を組み合わせることでバイオフィルムが存在する湿潤面でヒドロキシラジカルを生成させる基本装置構成を確定した。また大腸菌,緑膿菌等を用いて,菌の培養条件とバイオフィルム生成条件を検討した。このために,オゾンと過酸化水素から生成するヒドロキシラジカルを用いる2段階殺菌処理を新たに提案し,新たなバイオフィルム除去システムの完成を目的とした。プラズマ促進酸化の前段階として,培養した緑膿菌バイオフィルムに対して,過酸化水素試薬およびオゾン水によりそれぞれ殺菌効果を定量した後,両者を併用した促進酸化処理を行い,殺菌効果が1桁向上することを確認した。本研究の最終目標であるプラズマシステムでは,大気圧空気中の水分量を調節してバリア放電プラズマにより生成される過酸化水素量とオゾン量比率を変化させ,プラズマによる促進酸化を実現する。このため印加電圧(6 kV10 kV)と周波数(1 kHz,1.5 kHz)を変化させて,過酸化水素とオゾン濃度を計測した。投入電力の増加に従い過酸化水素生成量は増加するが,オゾン生成量はガス温度上昇によって低下し,また過酸化水素生成量はオゾン生成量に比較して小さいことが分かった。促進酸化の手順として,オゾンの次に過酸化水素をバイオフィルムに作用させる方法とその逆を行い,過酸化水素,オゾンの順に作用させる場合に高い殺菌効果が得られることが分かった。最も高い殺菌効果は両者を同時に作用させた場合,すなわち加湿空気をバリア放電プラズマに供給した場合に得られ,10分処理でバイオフィルム菌数の3桁減少が得られた。最後にプラズマ促進酸化デバイスを自走型機器へ組み入れて作動させた。プラズマ工学2段階促進酸化ではプラズマによってオゾンと過酸化水素を別個に作り,両者を反応させてヒドロキシラジカルを作る。これを実際の使用環境で実現する条件として,大気圧空気プラズマにより2段階促進酸化を実現する手法を研究した。ガラス誘電体で囲まれた空間に微小水滴を含む空気を流し,バリア放電プラズマによってオゾンを生成すると同時に水滴に浸透させて,オゾン水として回収できることがわかった。またこのとき硝酸が微量含まれることを検出したが,水質基準以下であること,菌種によっては殺菌効果が期待できることを確認し,システム変更時には常に定量計測することとした。また微小水滴を含むバリア放電によって過酸化水素が生成されることを確認したため,2段階促進酸化に必要なプラズマ装置の基本構造を決定できた。バイオフィルム形成条件については,大腸菌,緑膿菌,ブドウ球菌について培養条件を決定するとともに,バイオフィルムとして形成させる条件を検討した。この結果,温湿度条件や菌種による違いなど,菌の培養条件とバイオフィルムの形成条件には不明な点が残ること,またバイオフィルムの厚さ,表面状態と内部菌種の関係,固体表面への固着状態等の評価条件を確定するには,さらに検討が必要であることが判明した。

このため,緑膿菌を主な培養対象として,溶液中に浮遊した状態で2段階促進酸化を適用する研究から,実施することにした。前年度までに確立した微小水滴を含む大気圧バリア放電プラズマにより,オゾン水および過酸化水素水を生成する方式により,浮遊菌の殺菌実験から開始する。浮遊菌は大腸菌,緑膿菌とブドウ球菌とする。また,プラズマ由来の活性種の効果と硝酸の影響を把握するため,浮遊菌に過酸化水素水およびオゾン水を滴下して殺菌特性を明らかにした上で,プラズマ式2段階促進酸化実験を行い,比較検討する。このとき促進酸化によるD値(初期菌数を1/10にする時間)と殺菌に必要な消費エネルギーの定量評価を実施する。また,自走式システムに2段階促進酸化装置を組み入れ,浮遊菌を対象に殺菌実証試験を行う。バイオフィルムの評価方法として薬液による染色を実施し,容易に識別する手法を確立する。さらにバイオフィルム内部の菌濃度についても評価方法を確立する。バイオフィルムを更に成長させ固体表面に固着した状態で,プラズマ条件,殺菌条件,またバイオフィルム表面の亀裂状況をパラメータとして最適な内部殺菌条件を見出し,2段階促進酸化方式によるバイオフィルム内部の殺菌を実現する。最後に自走式システムによる検証を経て目的を達成させる。
T細胞機能の加齢変化と常在菌外毒素(スーパー抗原)投与による致死性について

加齢に伴い免疫応答能は低下する。この機能低下は新たに侵襲する細菌等外来抗原のみならず、免疫記憶が充分に成立していると考えられる常在菌に対してさえも認められる。本研究では、老齢マウスでみられる常在菌外毒素(SEB)に対する低応答性と致死性(ショック死)の増大の原因をSEB反応性T細胞(Vβ8T細胞受容体(TCR)陽性)の動態を調べる事によって明らかにするとともに、正常生理状態で辿るT細胞の運命についてin vitro混合培養などにより検討した。SEBに反応するT細胞から生ずる腫瘍壊死因子(TNF)が致死性の原因であるという報告をも踏まえて以下の結論を得た。1.齢に拘らず、SEB投与によって多くのVβ8^+T細胞はアポトーシスにより消失するものの、若齢個体ではショック死に至らない。そこに残存するVβ8^+T細胞は細胞内複雑性が増し、増殖反応を示す。一方、老齢個体ではその様な細胞はみられない。2.老齢個体のVβ8陽性T細胞は、細胞数は多いものの、TCR濃度は低い(MAD,1995,in press)。TCR濃度自体は、SEB刺激により増大するものの細胞増殖には至らず、逆にアポトーシスにより死滅する。3.この様な細胞死は若齢T細胞との共存などによる環境要因の改善などにより回避できたが、機能発現(マウスのショック死)は阻止できなかった。4.長期に亘る抗原刺激によりT細胞はTNF産生など機能が専門分化し、細胞死(アポトーシス)の機構を存続させたまま増殖能を失う終末細胞へと定向的変化を辿ると考えられる。--投稿準備中。--投稿準備中。