hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
エレクトロ・アコースティック限外濾過によるナノ粒子充填層の湿式構造制御

ナノ粒子の充填によって構成される多孔質材料の製造を目的として、簡便かつ大量に充填層を形成させることが可能な膜分離法に着目し、ナノ粒子懸濁液を膜分離することによって多孔質成形体の原形となるナノ粒子充填層を膜面上に形成させる手法について検討した。この場合、膜のみのプロセッシングによって充填構造を自由自在に制御するのは不可能なため、エレクトロ・アコースティック効果、すなわち超音波の照射による粒子の分散状態の制御と電場の印加による粒子の配向性の制御との複合効果を膜分離プロセスに新たに導入し、充填構造の自由な制御を試みた。本年度は、昨年度確立したエレクトロ・アコースティック膜濾過の操作指針に基づき、ナノ粒子懸濁液に超音波照射と電場の印加を施しつつ限外濾過を行い、また、限外濾過によって形成させたナノ粒子ケーク層に超音波照射と電場の印加を施し、ナノ粒子充填層を目的の構造に自在に制御する操作条件や操作手順、装置構造などを確立した。また、目的の充填状態にあるナノ粒子ケーク層を形成させるための限外濾過の操作指針、すなわち、濾過圧力や濾過速度の適切な制御法、膜の選定指針などを明らかにした。さらに、エレクトロ・アコースティック限外濾過によって形成されたナノ粒子充填層の内部構造を解析し、電場強度や超音波強度と充填層構造との定量的な関係を記述するモデルを構築した。本法により、高い強度をもつ均質な多孔質材料の製造が容易になり、また一方では、傾斜機能材料の製造への展開も可能であり、材料開発分野の発展に大きな貢献が期待できるものと考える。本年度は、電場印加と超音波照射による充填構造制御の可能性を検証し、基礎的な操作指針を得ることを目的として、サブミクロン微粒子スラリーのエレクトロ・アコースティック精密濾過を行った。pHやイオン強度を調節することにより種々の凝集状態にある微粒子懸濁液を作製し、これに超音波を照射して微粒子の凝集状態の変化を測定した。この結果に基づき、スラリーの溶液環境および超音波照射条件を決定した。また、微粒子スラリーに電場を印加し、粒子の界面動電現象を観察することにより適切な電場印加条件を決定した。超音波を照射しつつ膜濾過を行ったところ、超音波を照射しない場合と比較して、均質な充填構造をもつケーク層が形成された。一方、電場を印加して膜濾過を行ったところ、粒子が膜面に引きつけられる方向に電場を与えた場合には密なケークが、反対方向に電場を与えた場合には疎なケークが形成された。さらに、これらを組み合わせたエレクトロ・アコースティック膜濾過を行うことにより、濾過ケークの充填構造の効果的な制御が可能となり、本法の有効性が示された。
血管柄付遊離筋膜移植による気道再建の基礎的研究

雑種成犬51頭を用いて気管欠損部を補填する方法で気管再建を検討した。補填する内腔組織はvasc uralizedflap fasicaを用いれば、移植した気管内腔に繊毛上皮が再生する事がわかった。気管欠損部を気管前壁1/2周切除とし、再建する気管の外枠が半円周状では、いかなる支持体を用いても、残存気管との固定が困難で離解が生じていた。そこで、気管外枠を全周性にして検討した。しかし、気管外枠としての自家耳軟骨は柔らかく強度が保てなかった。自家肋軟骨及び肋骨の骨化部分をエアードリルで除去し、骨膜のみにし、Ring状としての骨再生を4ケ月待ったが硬さは得られなかった。他に適当な硬さを持った気管外枠としての自家物はみあたらない。ハイドロキシアパタイト(以下、アパタイト)は組織親和性が高いとして骨や歯の代用に用いられつつある。そこで、気管外枠としてのアパタイトを用うる事が可能か否か検討した。アパタイトは、科学技術庁無機材質研究所、及びセントラルガラスより入手した。アパタイトをラット36匹の腹部筋肉内に移植し、漸次4,6,8,11週と犠牲屠殺し、光顕的にも電顕的にもアパタイトの組織親和性を観察した。その結果、non-porous及び2030umporous sizeのアパタイトは異物反応は少ないものの、アパタイトは被膜にとりかこまれ、外力により逸脱しそうであった。300um及び450um porous sizeのアパタイトも異物反応は無く、pore内に線維組織に埋入し、周囲組織とほぼ一体化した感をうけた。ここにporousなアパタイトほど良いという事がわかった。しかし、pore sizeを増すほど強度は劣化する。今後は、100um,200umのporous sizeのアパタイトの検討を加え、組織親和性と強度とが最も適当と思われるアパタイトを用いて、気管外枠を完成させる予定である。気管外枠が出来れば、気管再建は可能となる。
マダガスカルおよびケニア産薬用植物分布調査および医薬資源開発

(1)近年豚インフルエンザ、鳥インフルエンザ、SARS,AIDSなどのウイルス感染症やアフリカ、南アメリカ各国のマラリアなどの原虫感染症、最近増加の一途をたどっている結核さらに高齢化に伴う痴呆症の増加などは国際的社会問題であり、これらウイルスやマラリア、アルツハイマー病に対する治療薬の開発は緊急課題である。本研究はこのような背景の下、マダガスカルおよびケニアの伝承薬薬用植物や未利用薬用植物に注目し、それらの市場調査および採集を行い、これらから生物活性物質を単離、構造決定し、薬理活性試験を実施し、天然物から人体にやさしい医薬原料の供給および医薬品を創成することを目的とする。(2)マダガスカルにおいて抗菌、抗黴、抗マラリア、抗ウイルス薬用植物として使用されているCannelaceae科Cinnamosma属C. fragrans, C. madagascariensis, C. macrocarpaなどの首都での市場調査とモラマンガ、ペリネ、マジャンガ地方にてそれらを採集する。また同時に他の薬用植物、ウリ科、Cussonia属、Combretum属, Helichrysum属、Phyllarthron属、Gomphocarpus属各種および各種苦味および辛味を有するマダガスカル固有の蘚苔類の採集を行う。(2)ケニア,キナコンブ周辺で抗菌、抗黴活性および抗ウイルスや抗マラリア、リシューマ症に用いられているCanneliacae科Warburgia属植物の市場調査と採集、ショウガ属、タデ属、カヤツリグサ属各種の市場調査および採集、未利用蘚苔類各種の探索を行う。(3)得られる各種薬用植物および蘚苔類は日本に輸入あるいは現地にて粉砕、溶媒抽出、水蒸気蒸留を行い、抽出物をえる。各種活性指標を用いた単離操作により、生理活性物質を単離、構造決定および抗インフルエンザ、抗マラリア、抗がん、抗菌、抗黴、抗アルツハイマー活性試験を行う。マダガスカルおよびケニアの伝承薬用植物、未利用隠花薬用植物分布調査を行い、人体に優しい医薬原料の供給および医薬品を創生することを目的とし、本年度からをした。マダガスカルのCannelaceae科Cinnamosma fragransおよびC.macrocarpaより強烈な辛味を有するdrimane型セスキテルペン類を単離、構造決定した。これらの化合物は強いα-glucosidase阻害活性およびmurine leukemiacells、T-lymphocyte cellsに対して強い細胞毒性を示した。さらにマダガスカル産ウリ科植物の抗糖尿病活性成分と比較する上でインド産のニガウリから実際に抗糖尿活性cucurbitasin系トリテルペンを単離、構造決定した。マダガスカル産苔類成分と比較のため同じ球に位置するニュージーランドPlagiochila circinalis、Jamesoniellakirkii, Balantiopsis roseaからはシクロアルタン型トリテルペンの高級脂肪酸エステル類、カウレンおよびピマラン型ジテルペン、プレニルビベンジル類がそれぞれ得られた。苔類から大量に得られるジテルペンから血圧降下剤、folscolinの全合成に成功した。非食菌類はステロイドホルモンなどを大量に含むものもあり、当研究室でえたこれまでの活性成分についても総説した。これらのデーターは今年度から始めるケニア国のこれらの成分研究に大いに役立つものである。多量に得られるマダガスカル産植物二次代謝物の微生物変換を検討する上で、甘松香のセスキテルペノイドについてクロレラなどを用いる代謝実験を行い、抗メラノーマ活性成分を得ることができた。一方、神経突起進展作用を有するリグナン系化合物(-)-Talaumidinの全合成を達成した。センダン科植物福Melia azedarach.から新奇Oxetane Limonoidsを単離、構造決定した。マダガスカル産センダン科植物成分と比較する上で成果は重要である。口腔扁平上皮癌を誘発する噛みタバコ用シソ科Betelは多量の既知セスキテルペン炭化水素類を含有することがわかり、現在それらの活性物質を探索している。ケニア産Cannelaceae植物、Warburgiaugandensis殆は葉に強烈な辛味を有し、現地ではトニック、カレーライスの調味料、抗菌剤などに使用されている。本辛味はマダガスカル産Cinnamosma fragransやC.macrocarpaに含有されるdrimane型セスキテルペンアルデヒドであり、根と幹にはほとんど本成分を含まないことが判った。現在辛味の抗インフルエンザ、ハマダラカの幼生にたいする忌避作用などの活性について探索している。本研究成果は昨年スイス、フランスなど7カ国で基調講演、招待講演を行い、発表内容は別紙に示すとおり論文として掲載された。本研究はマダガスカルおよびケニアの伝承薬用植物,未利用薬用隠花植物分布調査と人体に優しい医薬原料の供給および医薬品を創製することを目的とし,本年度はマダガスカルにて採取、購入したCannelaceae科Cinnamosma madagascariensisと数種の苔類の薬理活性成分の単離,構造決定,薬理活性試験を実施した。C.madagascariensisはC.fragrans,C.macrocarpaと同様,強烈な辛味を有する。本辛味はセスキテルペンジアルデヒドのシンナモジアールおよびポリゴヂアールに起因すること,さらに2種の新規ドリマン型セスキテルペン,シンナマジン,シンナマージアール11α,12β-ジメチルアセタール単離,構造決定した。また多量のマニトール,δ-トコフェロールを含有することを見出した。ゼニゴケ類から大量に得られるマルカンチン類およびサワラゴケから得たセスキテルペン二量体マスチゴフォレンCは,強力なNO産生抑制活性を示した。

またマルカンチンAは肝内胆汁うっ帯症治療剤として有用なFXR(ファルネソイドXレセプター)転写活性調整剤として有用であることも見出した。ケビラゴケからえられる2-ゲラニル-3,5-ジヒドロキシビベンジル,ムチゴケの一種Bazzania nitidaからのミルタイラン型セスキテルペンカフェー酸エステル,Thysananthus spathulisからのクレロダン型ジテルペンエポキシド,キリシマゴケから得られるヘルベルタン型セスキテルペノイドもNO産生抑制活性を示した。また2種のハネゴケPlagiochila bartri,P.terebransよりトリファラン型セスキテルペン,ハリマン型ジテルペンおよびマルカンチンCおよびHを単離した。これら結果は6報の論文として掲載され,内外で9回の口頭発表を行った。本年度はケニアの各地で暴動が起き,情勢不安で現地入りすることはできなかったが,研究代表者と当研究室の元博士研究員Liva Harinantenaina氏(現広島大学薬学部助教)がマダガスカル首都にて生薬,精油の市場調査を行った。特にCannelaceae科Cinnamosmafragrans,C.maorocarpa,C.madagascariensis樹皮と葉,ジンチョウ科の一種の樹皮,セリ科のCeitella asiaticaが大量に市販されていた。また精油は主にバニラ,ジンジャーが多く見られた。これらすべてを購入,空輸後,エーテルおよび水、メタノールで抽出し,平成20年度の研究にそなえている。本研究はマダガスカルおよびケニアの薬用植物分布調査と人体にやさしい医薬原料の供給および医薬品を創製することを目的とする。本年度はマダガスカルで入手したCussonia属C. vantsilana, Combretum属C. obscurum, C. corccineum,ムギワラギク属(Helichrysum)H. gymnocephalum, Phyllarthron属P. madagascariensおよびフウセントウワタ属(Gomphocarpus)G. fruticosusおよびハネゴケ属など各種苔類の生理活性物質の単離構造決定、生物試験を行った。C. vantsilanaよりlupeol, ent-3β,19-dihydroxy-16-kaurene, C. corcineumおよびC. obscurumより数種のステロール類、H. gymnocephalumよりpinocembrin, 5, 7-dihydroxy-
恐竜化石を活かした自然史リテラシーの涵養と環境教育への展開

本研究は、恐竜化石を活用して自然史リテラシー涵養のための手法開発を行い、自然史の学びを環境教育へ展開させることを目的とする。本研究では、自然史に無関心な市民層への動機づけとなる学習プログラムの開発と教材製作に取り組み、プログラムを実践した。また、小学校理科の単元「大地のつくり」において、児童の知的好奇心を喚起する素材として恐竜化石を活用する授業を企画・実践した。その授業実践の結果を日本環境教育学会や日本地学教育学会で発表し、兵庫県立人と自然の博物館の研究紀要に報告した。本研究は、兵庫県立人と自然の博物館(以下、「博物館」)が実施してきた恐竜化石の発掘調査を基軸とした生涯学習プログラムと地域づくり支援について、その効果を検証し、兵庫発の自然史の知見を持続可能な地域づくりをめざす環境教育へと発展させることを目的とする。本年度は、平成24年度に開催した国際シンポジウム「白亜紀前期の恐竜研究最前線」(2013/3/16)、フォーラム「恐竜化石を活かした地域づくりフォーラム」およびサイエンス・カフェ「篠山層群の化石から白亜紀の生き物を復元する」(2013/3/17)の成果をまとめ、博物館紀要に報告した。この報告内容と平成24年度の検証委員会報告(http://hitohaku.jp/top/pdf/kensyouiinkai_report.pdf)を踏まえ、恐竜の「発掘」から「復元」へとテーマを移行させ、自然史に無関心な市民層への動機づけとなるエデュテインメント(楽しみながら学習できる)プログラムの開発に取り組んだ。その一つとして、「アンモナイト化石の石けんレプリカづくり」のワークショップを各種のイベントにおいて試行した。また、恐竜の骨化石レプリカや歯化石のシリコン型を製作するなど、具体的な教材製作も進めた。さらに、兵庫県加東市の小学校の協力を得て、6年生理科の単元「大地のつくり」において恐竜の復元画や歯化石の拡大レプリカを教材に用いた授業を企画・実践した。本企画では、大地の営みがもたらす「恩恵」と「災い」の二面性を伝えることを重視し、「恩恵」の側面において子どもたちの知的好奇心を喚起する素材として恐竜化石を活用した。授業においてアンケート調査を実施し、児童からの評価を得た。その結果、「恐竜」は「大地のつくり」の学習において教育効果を高める素材として有効であることが示された。本研究は、兵庫県立人と自然の博物館(以下、「博物館」)が実施する恐竜化石の発掘調査を基軸とした生涯学習プログラムと地域づくり支援について、その効果を検証し、兵庫発の自然史の知見を持続可能な地域づくりをめざす環境教育へと発展させることを目的とする。2006年8月の恐竜化石発見以降、博物館が実施してきた篠山層群における恐竜化石等の発掘調査と、それを活用した教育普及の取り組みを検証するために、平成24年度において外部委員からなる評価委員会を2回にわたって(2012/6/23、第1回;8/27、第2回)開催した。その内容は報告書にまとめ、博物館のホームページで公表した(http://hitohaku.jp/top/pdf/kensyouiinkai_report.pdf)。また、篠山層群産出の恐竜化石等に関連した研究成果の紹介と、その活用について市民とともに考えることを目的に、国際シンポジウム「白亜紀前期の恐竜研究最前線」(2013/3/16)とフォーラム「恐竜化石を活かした地域づくりフォーラム」およびサイエンス・カフェ「篠山層群の化石から白亜紀の生き物を復元する」(2013/3/17)を開催した。一方、自然史リテラシー涵養のための新しい学習手法の開発に向けて、アメリカ・フィールドミュージアムや神奈川県立生命の星・地球博物館などにおいて、学習プログラムや展示手法に関する事例調査を行った。また、今後の学習プログラム開発で活用する恐竜の歯化石の3Dスキャンニングを行い、拡大レプリカ製作の準備を行った。本研究は、兵庫県立人と自然の博物館(以下、「博物館」)が実施してきた恐竜化石の発掘調査を基軸とした生涯学習プログラムと地域づくり支援について、その効果を検証し、自然史の知見を持続可能な地域づくりをめざす環境教育へと展開させることを目的とする。古生物学上の研究成果を自然史リテラシーの涵養と環境教育に活かすために、自然史に無関心な市民層への動機づけとなるエデュテインメント(楽しみながら学べる)プログラムの実践に取り組んだ。上記の学術研究成果の臨時展示を開催し、それに合わせて研究員による展示解説、恐竜化石やアンモナイト化石を用いたワークショップを博物館のオープンセミナーとして実施した。恐竜の骨化石レプリカや歯化石の拡大レプリカなどの教材を用いて、昨年度に小学校6年生理科の単元「大地のつくり」における授業を企画・実践した。授業では、大地の営みがもたらす「恩恵」と「災い」の二面性を伝えることを主眼に、「恩恵」の側面において子どもたちの知的好奇心を喚起する素材として恐竜化石を活用した。授業においてアンケート調査を行い、児童より評価を得た。

今年度はその実践内容と調査結果を日本環境教育学会、日本地学教育学会および兵庫県立大学環境人間学フォーラムで発表するとともに、博物館の研究紀要に公表した。自然史科学本研究では、「恐竜」という親しみやすい素材を動機づけとした、新たな自然史リテラシー涵養のための手法開発を行い、持続可能な地域づくりをめざす環境教育への展開を試みる。このことから、平成25年度は(1)恐竜復元をテーマに自然史に無関心な市民層への動機づけとなる手法の開発、および(2)自然史教育および環境教育の先進事例調査の2項目について重点的に取り組むことにした。(1)では、これまで「発掘」を基軸としてきた展示や学習プログラムを、恐竜「復元」を基軸とした内容へと展開させた。篠山層群の恐竜発掘調査では、これまでに多くの恐竜の歯化石が発見されている。丹波竜(竜脚類)、鳥脚類、曲竜類といった植物食恐竜、および原始的なティラノサウルス類を含む肉食恐竜の歯化石が産出している。これらの歯化石を素材にして、拡大レプリカ製作など具体的な教材開発を進めた。恐竜の歯化石の拡大レプリカや復元画を教材に用い、小学校理科「大地のつくり」の授業実践に取り組んだ。児童による授業評価アンケート調査を実施したところ、「恐竜」が「大地のつくり」の学習に非常に有効であることが示された。このほか、恐竜と同時代の示準化石アンモナイトを利用して、自然史に無関心な市民層への動機づけをめざした自然史学習プログラム「アンモナイト化石の石けんレプリカづくり」を開発し、ワークショップにおいて試行した。(2)については、全国の地域再生に関わってきた地域再生アドバイザーから先進事例をヒアリングした。そのアドバイスをもとに、高校生を対象とした「自然史入門合宿」のモデル事業を実施した。平成24年度において、恐竜化石発掘に関する学術面での成果の検証と、博物館でこれまでに実施された恐竜化石を活用した学習プログラムの集約と評価、および無関心層への動機づけとなる手法開発に取り組んだ。学術面の成果の検証については、外部委員による検証委員会と国際シンポジウムを開催することにより、その目的を達成した。一方、博物館では、これまでに恐竜化石の発掘調査を基軸とした展示や学習プログラムが実施されてきた。恐竜化石が産出している国内外の地域においてもさまざまな学習プログラムが実施されているため、アメリカ・フィールドミュージアム等の事例を調査した。また、サイエンス・カフェ「篠山層群の化石から白亜紀の生き物を復元する」を開催し、これまで発掘を基軸としてきた展示や学習プログラムを、恐竜復元を基軸とした内容へと展開させる道筋をつけることができた。さらに、「地域づくりフォーラム」を開催し、市民、環境プランナーや恐竜復元に携わる造形作家などから、恐竜化石や自然史を地域づくりに活かす方策について議論した。サイエンス・カフェやフォーラムでの意見を参考に、次年度は恐竜等の復元画を活用し、自然史への関心を高める学習プログラム開発と試行に取り組む。その試行のために、タブレット型のPCを購入した。
猿陰茎深動脈周囲ファータ-パチーニ小体の神経経路、神経活性物質の免疫電顕的研究

雄日本猿の、陰茎動脈より分枝した直後の陰茎深動脈周囲にはファータ-パチーニ小体の多数の集簇が認められ、免疫組織科学的にその外棍に神経ペプチドであるVIP、CGRPの共存を認め、SPは陰性であった。ファータ-パチーニ小体は圧覚ヤ振動覚、特に100c/sのhigh frequency vibrationの受容に関係があるとされる。同小体の集簇が陰茎深動脈周囲に存在し、その外棍に神経ペプチドであるVIP、CGRPが陽性を示した事は、同部のファータ-パチーニ小体が血流、すなわち勃起の調節因子として大きく関与していることが示唆された。さらに局所神経支配様式を詳しく解明するため、勃起を喚起するといわれるアセチルコリンとVIPとが、このファータ-パチーニ小体にいかなる形で存在するかを免疫電顕学的に追究するとともに、平滑筋を収縮させ勃起を終息させるとされるアドレナリンならびに神経ペプチドであるNPYとの関連を免疫組織化学的および免疫電顕的に追究をすすめる。麻酔下に雄日本猿ファータ-パチーニ小体存在部位にHRPを注入し48時間の生存期間をおいた検体より抽出した脊髄を、TMB法で組織科学的処理を行い観察すると、L_7S_1レベルに陽性所見が得られた。さらに今回の研究より雄日本猿の骨盤神経節内には、VIP、CGRP、SP陽性を示す神経細胞が確かめられている。今後HRP注入による同小体の下腹神経ならびに陰部神経より脊髄、さらに中枢神経へ到までの神経経路の解明を進めるとともに、陰茎局所における神経支配様式の解明の一助として今回免疫組織化学として用いたPAP法よりさらに高感度であるIGCC法をあわせ用い検索をすすめている。
腸球菌のバンコマイシン耐性、付着因子、及び接合伝達性プラスミドの研究

(1)バンコマイシン耐性腸球菌の研究日本人のVRE保菌状態を調べる目的で、大学病院の入院患者1,699名の糞便の腸球菌のバンコマイシン耐性を調べた。その結果、10名から高度バンコマイシン耐性菌(VRE)が分離された。これら10株のVREは全てVanA型VREであった。これらのVanA遺伝子は全てE. faeciumの接合伝達性プラスミドのpMG1(65kbp)と類似のプラスミドであった。これらのプラスミドの制限酵素地図を作製し、遺伝学的解析を行い、接合伝達性に必要なプラスミド上の領域を決定した。(2)付着因子の研究臨床分離E. faecalisの中に膀胱組織へ高頻度に定着する株があることを発見した。菌の定着に必要な細胞マトリックスをin vitroで調べる方法を開発した。それを用いることによりこれらの菌には、組織細胞表面のfibronactinとcollagenにそれぞれ特異的に定着するadhesinが存在することが解った。(3)接合伝達性プラスミドの研究E. faeciumのゲンタマイシン耐性プラスミドpMG1(65kbp)は、日本で初めて発見された、液体培地で高頻度に接合伝達するプラスミドである。臨床分離E. faeciumにpMG1類似プラスミドが一般的に存在するかを調べた。米国の臨床分離VRE 640株のゲンタマイシン耐性の接合伝達性を調べた結果、547株のゲンタマイシン耐性株のうち261株(48%)がpMG1と類似のゲンタマイシン耐性接合伝達性プラスミドを保持していた。これらのプラスミドの遺伝学的解析を行うため、制限酵素地図を作製した。(1)E.Faeciumのバンコマイシン耐性プラスミドの接合伝達機構の研究目的で米国で分離された約700株のVREの各種薬剤耐性検査を行った。現在これらの株を用いて液体培地中、及び固形培地上での高頻度接合伝達性プラスミドの分離実験をバンコマイシン、ゲンタマイシン、カナマイシン、エリスロマイシン、の接合伝達性を調べることにより行っている。(2)すでに分離され研究が進んでいるE.faeciumのゲンタマイシン耐性高頻度接合伝達性プラスミド(pMG1,60kb)の接合伝達機構の分子遺伝学的研究を行っている。現在までに供与菌と受容菌の接合の情報により発現する遺伝子がプラスミド上に存在することが解った。また、その遺伝子が接合伝達における接合体形式に重要な役割を果たしていることが解った。(3)腸球菌の病原性としての人組織への付着機能はほとんど解っていない。臨床分離腸球菌の人由来培養細胞及び費と膀胱上皮細胞への付着実験を行い高頻度にこれらの細胞に付着する腸球菌を発見した。これらの細胞への付着には複数の人細胞表面物質(fibronectin,laminin,collagen)へそれぞれ特異的に付着する細菌表面の付着蛋白(adhesin)が必要であることが解った。。腸球菌の人細胞表面物質への付着実験はmicrotiter wellを用いる方法を新たに開発し、可能にした。(4)日本で分離されたVREのバンコマイシン耐性遺伝子を解析した結果、高度バンコマイシン・テイコプライン耐性を示すVanA型耐性発現にバンコマイシン耐性遺伝子(オペロン)の中のグリコペプチドセンサー蛋白の遺伝子が必要であることを解明した。以上の研究実績はそれぞれ論文作成中であり、研究(2)(3)は1st InternationalASM Conference on Enterococci,Feb.27 to March 2,2000,Banff,Canadaにおいて招待講演で発表。(1)バンコマイシン耐性腸球菌の研究

日本において1996年12月VREが人から最初に分離されて以来、数施設、10数人の患者から分離された。VanA型VRE及びタイ産輸入鶏肉由来VanA型VRE15株のVanA型遺伝子解析を行った。その結果患者由来VRE3株(2施設)とタイ産鶏肉由来VREのVan遺伝子の特定(VanS遺伝子の3箇所)の部位に、野生型と異なる変異があることが解った。この結果、輸入食品(鶏肉)を介してVREが伝播することが強く示唆された。(2)付着因子の研究臨床分離腸球菌の中に高頻度に膀胱組織に付着する腸球菌(E.faecalis)が存在することが解った。この組織への特徴的な付着因子をin vitroで解析する方法を新たに開発し日和見感染菌であるE.faecalis付着因子の解析を可能にした。この方法はマイクロプレートに人の細胞マトリックスを固定したものへの腸球菌の付着を顕微鏡で定景することによるものである。この方法を用いて、E.faecalisの組織への定着にはE.faecalis菌体表面の複数の付着因子が必要であることが解明した。(3)接合伝達性プラスミドの研究グラム陽性菌のE.faeciumから世界で初めて、液体培地中で高頻度に接合伝達するプラスミドを分離した。このプラスミドの分子遺伝学的解析を行っている。現在までに菌と菌の接合からプラスミドの伝達にいたる過程に必要な遺伝子の中で接合に必要な遺伝子が同定された。(1)、(2)、(3)それぞれの研究成果について現在、国際誌への論文作成中である。(2)(3)の成果について、2000年にカナダのバンフで開催された国際腸球菌会議の招請シンポジウムで発表した。(1)バンコマイシン耐性腸球菌の研究日本人のVRE保菌状態を調べる目的で、大学病院の入院患者1,699名の糞便の腸球菌のバンコマイシン耐性を調べた。その結果、10名から高度バンコマイシン耐性菌(VRE)が分離された。これら10株のVREは全てVanA型VREであった。これらのVanA遺伝子は全てE.faeciumの接合伝達性プラスミドのpMG1(65kbp)と類似のプラスミドであった。これらのプラスミドの制限酵素地図を作製し、遺伝学的解析を行い、接合伝達性に必要なプラスミド上の領域を決定した。(2)付着因子の研究臨床分離E.faecalisの中に膀胱組織へ高頻度に定着する株があることを発見した。菌の定着に必要な細胞マトリックスをin vitroで調べる方法を開発した。それを用いることによりこれらの菌には、組織細胞表面のfibronacrionとcollagenにそれぞれ特異的に定着するadhesinが存在することが解った。(3)接合伝達性プラスミドの研究E.faeciumのゲンタマイシン耐性プラスミドpMG1(65kbp)は、日本で初めて発見された、液体培地で高頻度に接合伝達するプラスミドである。臨床分離E.faeciumにpMG1類似プラスミドが一般的に存在するかを調べた。米国の臨床分離VRE 640株のゲンタマイシン耐性の接合伝達性を調べた結果、547株のゲンタマイシン耐性株のうち261株(48%)がpMG1tじょ類似のゲンタマイシン耐性接合伝達性プラスミドを保持していた。これらのプラスミドの遺伝学的解析を行うため、制限酵素地図を作製した。
曝露開始から死亡までが超長期の場合の医学統計

喫煙開始から死亡までが非常に長く、出生コホート間の喫煙習慣の複雑な違いのため,喫煙が後年の死亡に与える影響は分かりにくい。そこで,日本と英国における喫煙開始年齢と喫煙率の長期推移を出生コホートに着目して推定し,肺癌死亡率の長期推移と対比した。また、曝露開始から死亡までが超長期の場合の医学統計の問題点と方法論を検討した。日本人男性では喫煙率が高かったが、肺癌死亡率が比較的低く、これらの出生コホートでは若年期喫煙開始割合が低かった。しかし、男女とも若年期の喫煙開始が長年増えており、遠い将来の危険を過小評価してはならない。喫煙の害にも関わらず、世界ではなお13億人が喫煙し、各国における女性喫煙の拡大や喫煙開始の低年齢化は深刻な問題である。長期喫煙や若年期喫煙の害は以前より指摘され、喫煙開始年齢は重要な指標だが、各国の長期推移の報告は少ない。本年度は日本の喫煙開始年齢と喫煙率、肺癌死亡率の長期推移を出生コホートに着目して示した論文がWHOのBulletinに掲載された。また、英国で最初に多くが喫煙した女性コホートは1940年頃の生まれではなく1920年代中頃の生まれであり、肺癌死亡率も高いことを指摘したレターがLancetに掲載された。これは昨年度BMJ Openに掲載された英国の喫煙開始年齢と肺癌死亡率の長期推移に関する論文に基づいており、英国女性では、若年期喫煙開始割合が上昇したのち、一時下降し、再び上昇したためである。喫煙習慣は単調に広がったのち縮小すると暗に仮定されることが多いが、実際には、上昇、減少、上昇といった単純ではない変化がみられ、データを見る際に注意を要する。10代の喫煙から80代の死亡までが観測されている出生コホートは限られ、欠測の多いアンバランスなデータであることにも注意を要する。また、日本人男性にみられるように、若年期喫煙割合が上昇する一方、非喫煙者割合が上昇し、禁煙開始が若年化するような複数の指標が異なる変化を示し、高齢での死亡は未観測で十分検討できない場合がある。また、出生コホートを考慮せずに成人喫煙割合と年齢調整肺癌死亡率のような要約指標の暦歴による変化を示し、解釈を試みることがあるが、誤った印象を与えており注意を要する。このように、曝露開始から死亡までが半世紀以上と長期である際の統計的な問題点について国内学会、国際学会で発表した。喫煙は世界的問題であり、実際の長期データに基づいて国際誌、国際学会で報告することは重要である。喫煙の害にも関わらず、なお13億人が喫煙している。喫煙開始から死亡までが非常に長いこと、出生コホート間の喫煙習慣の複雑な違いがその影響の大きさを分かりにくくしている。喫煙開始年齢は喫煙期間も表す重要な指標だが、各国の長期推移の報告は少ない。本年度は日本の喫煙開始年齢と喫煙率、肺癌死亡率、英国の喫煙開始年齢と肺癌死亡率の長期推移を出生コホートに着目し、それぞれBull World Health OrganとBMJ Openに発表した。喫煙は世界的問題であり、国際誌への掲載は重要である。他国に比べ日本人男性は喫煙率が高いが、肺癌死亡率が比較的低く、これらの出生コホートでは若年期喫煙開始割合が低い(例:1900-45年出生コホートの喫煙率は78%以上、1/1000人以上死亡する年齢は60-64歳以上、19歳までの喫煙開始は<30%)。日本人女性では長年成人喫煙率はほぼ一定のまま肺癌死亡率が上昇した。この現象は喫煙率が出生年に従って大きなU字の形状であることで説明できる。英国男性では1900-25年コホートで若年期喫煙開始割合が高く(15、17、29歳で>32%、>50%、>80%)、対応して肺癌死亡率が高い(50-54歳で1/1000人以上が死亡)。英国女性では1898年から1925年コホートの間で若年期喫煙開始割合が明らかに上昇し(15、17、29歳で2→12%、4→24%、13→54%)、対応して肺癌死亡率が上昇した(1/1000人以上死亡する年齢が75-79→60-64歳)。若年期の喫煙開始は日本人男女、英国女性で長年増えているが、後年の肺癌死亡率は未観測であり、若年期喫煙の遠い将来における危険性を過少評価してはならない。長期データのある国の経験を生かすこと、出生コホートに着目した長期モニタリングが重要である。この他、経時データ解析の理論面に関し発表した。喫煙の害にも関わらず、世界ではなお13億人が喫煙している。各国における女性喫煙の拡大や喫煙開始の低年齢化、今まで喫煙者の少なかった国における喫煙人口の増加は深刻な問題である。

本研究では、関連する長期データを有する国でのデータを実証的に示し、曝露開始から死亡までが半世紀以上と長期である際に起こる統計的な問題点とその対応方法について報告した。実証的な研究成果として、日本および英国の年齢別の累積喫煙開始割合と喫煙率の長期推移を推定し、出生コホートに着目して年齢別の肺癌死亡率の推移と対比し、WHOのBulletin等国際誌に公表した。英国人男性は日本人男性よりも喫煙開始年齢が早く、対応して肺癌死亡率もより若い年齢で上昇していた。日本では男女とも若年期喫煙者割合が長期的に増加しており、注意が必要である。また、Lancet(レター)に英国で最初に多くが喫煙した女性コホートは1940年代ではなく1920年代中頃生まれで、肺癌死亡率も高いことを報告した。英国女性の喫煙指標は、短期間の間に世代(出生コホート)間で非単調な変化が生じた例である。喫煙習慣は単調に広がったのち縮小すると暗に仮定されることが多いが、実際には、上昇、減少、再上昇という複雑な変化がみられる。例えば、日本人女性の喫煙率は出生年に対し大きなU字を示しており、肺癌死亡率が一旦下がっているが再び上昇する可能性があり、注意が必要である。この他、データの欠測の問題、喫煙指標が複数あり異なる推移を示すことの問題、成人喫煙率と年齢調整死亡率などの要約指標の時代推移の解釈の問題などを報告した。本年度は日本と英国以外の国も含めた国際比較を行い、学会発表を行った。また、喫煙と肺癌および肥満に関する日本語によるわかりやすい解説論文を公表した。今後、図書による解説を公表予定である。疫学・生物統計平成25年度は、(1)過去の調査データの収集、(2)文献調査、(3)実際のデータの解析、(4)統計学的な方法論確立と問題点の検討、(5)研究成果の公表を予定しており、おおむね達成した。詳しくは、以下のとおりである。(1)日本および英国以外の国も含め喫煙に関する過去の調査データの収集を行っている。(2)喫煙および方法論に関する文献調査を行っている。(3)国際比較に関して着手している。(4)統計学的な方法論および問題点の検討に関して着手している。(5)昨年度は英国(Great Britain)における喫煙開始年齢と肺癌死亡率、日本における喫煙開始年齢と喫煙率、肺癌死亡率の長期推移を出生コホートに着目しそれぞれBMJ OpenとBull World Health Organに発表した。これらのデータに基づいて統計的問題点を整理し、日本計量生物学会年会及びInternational Society for Clinical Biostatisticsで発表を行った。日本の喫煙と肺がんの長期推移について日本疫学会で発表を行った。Bull World Health Organに掲載された日本の論文は日本禁煙医師連盟通信やAPACT(The 10th Asia Pacific Conference on Tobacco or Health)のブースで紹介された。国立国際医療センターのセミナー、呼吸器フォーラム、ソウル大学公衆衛生学部に招待された際、関連した内容をわかりやすく講演した。平成24年度は、(1)過去の調査データの収集、(2)文献調査、(3)実際のデータの解析、(4)統計学的な方法論確立と問題点の検討、(5)研究成果の公表を予定しており、順調に進展した。(1)日本および英国の喫煙に関する過去の調査データの収集を行った。(2)喫煙に関する文献調査を行った。
下水高度処理水貯槽内におけるユスリカ類の防除方法確立のための基礎実験

下水高度処理水貯槽内において、大量発生するユスリカ類の防除法確立のために、様々な条件で超音波刺激をユスリカ類(幼虫、蛹、卵塊)に与え、その死亡率を検討した。その結果、28KHzと45KHzでは、15秒で50%以上が死亡し、45秒、90秒で90%以上が死亡した。100KHzでは、どの刺激時間においても、3-9%の死亡率であり、有意な差が認められなかった。最も効果的な組み合わせは、周波数が28KHzで刺激時間が30秒以上であった。また、同じ条件で超音波刺激を与えた場合、ユスリカの蛹が最も死亡率が高く、次いで4齢幼虫であった。最も死亡率が低かったものは卵塊であり、数%であった。卵塊については、孵化させた後、プランクトニックな若齢幼虫となっていれば、魚類による捕食が効率よく行われ、生物的な防除が有効であることが示唆された。高度下水処理水貯水槽内において大量発生するユスリカ類の防除法確立のために、本研究では、人為的に管理された環境下にある比較的清澄な水環境において、これまで報告のない「超音波」を利用した局所的な物理防除が可能であるかどうかを検証し、電気刺激との比較検討を行い、その防除効果について明らかにすることを目的とした。【実験方法】実験条件として(1)超音波45KHz、30秒、(2)交流190Hz、260V、0.54A、30秒、(3)直流180V、0.32A、30秒の3シリーズで検討した。試水はユスリカ幼虫を採集した下水処理排水(EC;約70mS/m)を用いた。幼虫の生死判定は、刺激を与えた直後にガラスビーズ(粒径0.4mm)を入れた減菌シャーレに移して行った。このシャーレをコントロールと共に暗条件で静置し、24時間後に幼虫の造巣行動により判定した。【結果・考察】超音波では85.1%(67匹中57匹)、電気では交流で65.3%(26匹中17匹)、直流で62.5%(32匹中20匹)の幼虫が死亡し、超音波も電気刺激同様にユスリカ幼虫の物理的防除対策の一つに応用可能であることが示唆された。「超音波」を利用した物理的防除に関する研究は、我が国はもとより、国際的にも全く報告例がない。超音波はガラス器具などの洗浄用として水中で汎用されているが(根岸,1984)、防除法の一手段としての発想は皆無である。次年度は、超音波の周波数を変えるなど、様々な実験条件を設定し詳細なデータを集めていきたい。高度下水処理水貯水槽内において大量発生するユスリカ類の防除法確立のために、各種「電気刺激」、3波長の「超音波」を利用したユスリカ類の卵塊への影響を検討した。まず卵塊中に含まれる卵数を測定し、卵塊を複数の塊に分割して実験に供した。卵塊のステージをそろえることは安定した結果を得るために大変重要であった。行った実験結果は以下の通り、(1)超音波の強度と卵塊からの幼虫の孵化率に注目:「超音波刺激」でも「電気刺激」でも、「波長の違い」や「与える刺激時間の長さの違い」のどの組み合わせにおいても、卵塊からの幼虫孵化率は90%を超え、防除効果がほとんど認められなかった。このことより、卵塊の場合、時間をおいて孵化させてから若齢幼虫を防除対策とするか、卵塊そのものを魚類に捕食させるのか、の何れかの方法が有効ではないかと推測された。(2)応用のための予備実験として、中規模水槽を作成した。循環式の水槽の作成には、大変苦労をした。水槽内のユスリカ類幼虫の生息分布を確認したところ、ランダム、分散型の分布ではなく、集中分布であることが明らかとなった。水中において各種物理刺激を与えた場合に、効果的に防除を行うには、幼虫の分布のパターンを知っておくことが重要である。(3)魚類を利用した生物防除技術の確立:魚種としてはグッピー、カダヤシの両種を採用し、捕食効果を比較検討した。両種とも、個体数を長期間維持するためには定期的に一定量の個体の供給が必要であり、処理水槽内での自己繁殖はあまり期待できない。

幼虫、蛹に対する捕食効果は大きく、特に蛹についての捕食効果は期待できると推測された。次年度は、この点について、さらなる観察とデータの蓄積が必要である。また、流水環境下での各種物理刺激の効果についても、これまでの結果の再現性の検証が必要である。高度下水処理水貯槽内において大量発生するユスリカ類の防除法確立のために、最終年度にあたる本年度は、H19年度、20年度の成果をふまえ、中規模の実験槽に実験規模を拡大し、実用化に向けての様々な知見を集約することを目的として実験を行った。具体的には、(1)中規模実験水槽内におけるユスリカ類に対する超音波、電気刺激の強さとその効果、(2)中規模水槽における魚類による補食効果の再検討、(3)中規模実験槽内における水の動きと超音波刺激の効果(止水環境で得られた成果の再現性の確認)、などについて調査を行った。(1)の成果として、幼虫類の分布は環境条件により左右され、暗黒条件下では、ほぼ均一分布、明条件下では集中分布となり、負の走行性を示した。光条件により分布が左右されることが示唆され、光のあたらないシェルターを利用すると、そこへ集中的に集まることも明らかとなった。(2)の成果として「卵塊の状態から時間をおいて孵化させた後、若齢幼虫(1-2例幼虫:プランクトン生活)をターゲットとして魚類に補食させる」方法、ならびに、「卵塊そのものを魚類に補食させる」方法のいずれも魚類を用いて実験したところ、若齢幼虫の方がほぼ100%補食されるのに対して、卵塊では食べ残しが出てくることが明らかとなり、防除効果からすると若齢幼虫ステージの方が効果的であることが示唆された。(3)の成果として、ユスリカ類が正常に生息する程度の流水条件下であれば、止水条件とほぼ同じ効果が得られることが確認された。最終年度にあたり、国内外の学会において、本研究の成果を積極的に発表するとともに、論文化できるようにこれまでの研究成果で不十分な部分の補足データをあつめ、中規模水槽を用いてその再現性の確認を行った。研究成果は下記に示すように論文1件(有審査)、学会発表4件(内1件は国際シンポジュウム)、図書1件と成果が上がった。
陽子線治療における部位別正常組織有害事象発生確率パラメータの決定

本研究では体内の位置によって変化する陽子線の生物学的効果を考慮した線量評価を行い、線量情報と臨床データから正常組織別の有害事象発生確率モデルのパラメータを決定する。平成30年度は解析したRBEと精度検証した吸収線量計算システムを組み合わせた生物線量計算システムの構築及び検証、臨床例のレトロスペクティブ解析を予定していた。そのため、生物線量計算システムの開発、さらに生物線量のレトロスペクティブ解析に先立ち、吸収線量アルゴリズム間の違いを把握するため過去症例におけるモンテカルロ法(MCA)吸収線量のレトロスペクティブ解析を実施した。生物線量計算システムの開発に関して、システムのハードウェア及びソフトウェアの改修が必要であることが判明し、当初の想定より時間を要している。現在、生物線量が計算可能になるようにシステムのアップデート及び新規機能開発を実施している。また、MCA吸収線量のレトロスペクティブ解析に関して、今回解析を予定している過去症例に用いられていた吸収線量計算はすべてペンシルビームアルゴリズム(PBA)にて実施されているが、MCAで計算することでより精度の高い計算が可能になり従来とは異なる吸収線量が得られる。そのため、今回開発する生物線量計算システムを用いたレトロスペクティブ解析に先立ち、線量計算アルゴリズム間の吸収線量の違いと有害事象に相関が見られるか把握しておくことも重要となる。そこで、5部位(前立腺、肝臓、鼻腔、肺、食道)、各10症例の計50症例にてPBAとMCA線量の比較を行った結果、肺症例の腫瘍内平均線量は過大評価されており、また鼻腔症例における脳幹、肺、食道症例における脊髄の最大線量は±10%程度の違いが見られた。空気、骨、軟部組織など様々な物質が混在する不均質領域が支配的な肺、鼻腔、食道において、大きな線量変化が生じることが示唆された。平成30年度は、解析したRBEと精度検証した吸収線量計算システムを組み合わせた生物線量計算システム構築を予定していたが、システムのハードウェア及びソフトウェアの改修が必要であることが判明し、当初の想定より時間を要している。生物線量計算を行うためにRBEモデルの実装を行うが、モデルの関数として線エネルギー付与(LET)を計算する必要があり、計算可能なソフトウェアの改修を行っている。また、生物線量計算結果の表示機能、さらに本研究で予定しているレトロスペクティブ解析のために複数患者のDVH情報を自動解析し出力する機能を追加機能としてソフトウェアに組み込む。それに併せて、吸収線量、LET、粒子数等を並列で計算する必要があるため、計算に耐え得るハードウェアの更新も実施している。31年度初旬の開発完了を目指している。今後の研究の方針としては、追加機能を含むソフトウェアのアップデートを行い生物線量計算システムを構築する。さらにシステムの精度検証を実施し、その後、過去患者の有害事象情報及び治療計画情報を用いたレトロスペクティブ解析を実施する予定である。平成29年度は、体内の位置によって変化する陽子線の生物学的効果を考慮した線量評価を行うための生物線量計算システムの構築を予定していた。そのため、食道癌細胞を用いた生物学的効果比(RBE)の解析と、モンテカルロアルゴリズムを搭載した線量計算システムの吸収線量計算精度検証を実施した。RBE測定に関して、食道癌細胞株に対してX線、陽子線照射を行い、コロニー法を用いて細胞生存率曲線を作成し、RBEを求めた。400-3600個の細胞をフラスコに播種し、24時間培養後にX線(True-beam)及び陽子線(Cー235)の照射を行った(N=3)。陽子線照射は挿入したポリエチレン製ファントム厚を変えることで細胞に照射される飛程の位置を調整する。線量結果からRBE=(基準となるX線である生物効果を得るために要する吸収線量)/(陽子線で同等の効果を得るために要する吸収線量)を求めた。次段階として解析したRBEと吸収線量計算アルゴリズムを組み合わせることで、RBEの変化を考慮した生物線量計算を行う予定だが、まずその前段階として今回使用するモンテカルロアルゴリズムを搭載した線量計算システムの吸収線量計算精度検証を行った。照射室ごとに水等価物質内、不均質物質内(水+空気+骨)における単純条件(矩形、非矩形照射野)擬似患者条件(前立腺、鼻腔、肺照射野)で照射を行い、検出器を用いた測定値と計算システムの計算値を比較した。測定深を変えて比較した結果、一致度を示す指標であるγインデックス評価(3mm/3%)にて90%以上と、臨床で用いている施設許容値を満たす結果であり十分な計算精度で吸収線量が計算可能であることが示唆された。現在、食道癌細胞を用いた生物学的効果比(RBE)の解析と、モンテカルロアルゴリズムを搭載した線量計算システムの吸収線量計算精度検証の実施は完了しており、次段階として解析したRBEと精度検証した吸収線量計算システムを組み合わせた生物線量計算システムを構築するが、概ね順調に進展している。

平成30年度は解析したRBEと精度検証した吸収線量計算システムを組み合わせた生物線量計算システムの構築及び検証、臨床例のレトロスペクティブ解析を予定していた。そのため、生物線量計算システムの開発、さらに生物線量のレトロスペクティブ解析に先立ち、吸収線量アルゴリズム間の違いを把握するため過去症例におけるモンテカルロ法(MCA)吸収線量のレトロスペクティブ解析を実施した。生物線量計算システムの開発に関して、システムのハードウェア及びソフトウェアの改修が必要であることが判明し、当初の想定より時間を要している。現在、生物線量が計算可能になるようにシステムのアップデート及び新規機能開発を実施している。また、MCA吸収線量のレトロスペクティブ解析に関して、今回解析を予定している過去症例に用いられていた吸収線量計算はすべてペンシルビームアルゴリズム(PBA)にて実施されているが、MCAで計算することでより精度の高い計算が可能になり従来とは異なる吸収線量が得られる。そのため、今回開発する生物線量計算システムを用いたレトロスペクティブ解析に先立ち、線量計算アルゴリズム間の吸収線量の違いと有害事象に相関が見られるか把握しておくことも重要となる。そこで、5部位(前立腺、肝臓、鼻腔、肺、食道)、各10症例の計50症例にてPBAとMCA線量の比較を行った結果、肺症例の腫瘍内平均線量は過大評価されており、また鼻腔症例における脳幹、肺、食道症例における脊髄の最大線量は±10%程度の違いが見られた。空気、骨、軟部組織など様々な物質が混在する不均質領域が支配的な肺、鼻腔、食道において、大きな線量変化が生じることが示唆された。平成30年度は、解析したRBEと精度検証した吸収線量計算システムを組み合わせた生物線量計算システム構築を予定していたが、システムのハードウェア及びソフトウェアの改修が必要であることが判明し、当初の想定より時間を要している。生物線量計算を行うためにRBEモデルの実装を行うが、モデルの関数として線エネルギー付与(LET)を計算する必要があり、計算可能なソフトウェアの改修を行っている。また、生物線量計算結果の表示機能、さらに本研究で予定しているレトロスペクティブ解析のために複数患者のDVH情報を自動解析し出力する機能を追加機能としてソフトウェアに組み込む。それに併せて、吸収線量、LET、粒子数等を並列で計算する必要があるため、計算に耐え得るハードウェアの更新も実施している。31年度初旬の開発完了を目指している。今後の研究の方針としては、解析したRBEと精度検証した吸収線量計算システムを組み合わせた生物線量計算システムを構築し、細胞を用いた生物線量検証の実施を目指している。また、検証後のレトロスペクティブ解析に向け陽子線治療を施行した患者の線量分布及び有害事象発生情報の収集を行う予定である。今後の研究の方針としては、追加機能を含むソフトウェアのアップデートを行い生物線量計算システムを構築する。さらにシステムの精度検証を実施し、その後、過去患者の有害事象情報及び治療計画情報を用いたレトロスペクティブ解析を実施する予定である。生物線量計算システム構築にあたり、RBE測定のための細胞実験、吸収線量アルゴリズムの線量検証、国際学会での情報収集を実施した。
スギ材の新たな機能開発－空気浄化機能発現メカニズムの解明とその居住空間への応用－

本研究は、スギ材の空気質浄化機能の解明とこれを活かす加工利用技術・建材の開発並びに健康・快適な木質環境の創成を目指したものである。まず、スギ材の汚染物質(二酸化窒素、オゾン、ホルムアルデヒド)除去機能に対する木材木口組織と抽出成分の影響を明らかにした。次いで、スギ木口スリット材(スギ板の繊維直行方向に多数の溝を等間隔に掘って木口を露出させた板材)を開発し、実大室内空間における調湿効果を検証した。さらに、スギ材室での作業時のヒトの生理・心理応答を調べ、スギ材室では作業後にアミラーゼ活性が低下、交感神経系活動増大が抑制されるとともに、居心地や、快適性が向上することを明らかにした。本研究は、スギ材に着目し、スギ材の空気浄化機能発現のメカニズム解明とこの機能を最大限に活かす加工利用技術、すなわちスギ材木口面が多く現れるスギスリット材の開発ならびにその建築内装材への適用に向けた検討を行い、最終的には技術の実用化を目指すものである。本年は、1)形状・粒度および乾燥処理方法の異なるスギ材試料を用いて二酸化窒素(NO2)通気実験を行うことで、スギ材のNO2収着における組織構造と抽出成分の影響を検討した。その結果、前者についてはスギ材木口面における寄与が高く、収着量はガスと接触可能な木口表面積に依存し、仮道管繊維方向気体透過速度の影響が大きいことが示唆された。また、後者に関して、天然乾燥ならびに人工乾燥(低温、中温、高温乾燥)処理条件で乾燥されたスギ材試料からそれぞれ脱抽出処理を行い、その前後の試料のNO2収着量の関係から、NO2収着量は抽出成分量に依存することが明らかになった。さらに、2)保管倉庫壁面にスギスリット材を一定気積の割合で貼り付け、庫内空気質の改善効果について検証した。この結果、スギスリット材使用量の増加とともに調湿能は高くなる傾向を示し、気積率と調湿能は高い直線的な相関を示した。以上の結果、スギスリット材の優れた調湿機能を実大保存空間において確認すると共に、合わせて実大室内空間への最適化に向けた設計指針を得た。金属保存状態は保管庫間で大差が認められなかったことから、今後継続して観察を続ける予定である。なお、これらの研究成果を取りまとめ、第62回日本木材学会に2報発表した。本研究の目的は、スギ材の空気質浄化機能を解明し、この機能を最大限に活かす加工利用技術の開発ならびにその建築内装材への適用に向けた検討を行い、技術の実用化を目指すものである。本研究を通じて、スギ材の汚染物質除去機能に対する木材木口組織と抽出成分の影響について明らかにした。また、乾燥及びスリット加工技術の検討を行い、次いでスギ木口スリット材(スギ板の繊維直行方向に多数の溝を等間隔に掘って木口を露出させた板材)を用いて実大室内空間における空気質の改善効果を検証すると共に、健康・快適な木質環境の創成に向けた設計データを集積した。本年度は、スギ材のスリット加工について深さや表面積などの加工条件が及ぼす吸放湿性能への影響について詳細を明らかにした。スギ木口スリット材を施工した保管庫内での揮発性有機化合物(VOC)分析を行った結果、スギ材由来のセスキテルペン類のうち主成分はδ-カジネンであり、総VOC量の約7080%をスギ材由来のセスキテルペン類が占めること、施工から1ヶ月目のセスキテルペン類の放散量はもっとも多く、経時的にその量は減少することを確認した。昨年度に引き続き、スギ木口スリット材を設置した居住空間の空気質への影響解析、ヒトの視覚、嗅覚、睡眠と生理・心理的な効果に関する統合的な実験と解析を進めた。その結果、スギ材室では作業後にアミラーゼ活性が低下、交感神経系の活動の増大を抑制するとともに、居心地が良く、快適性が向上する結果が得られた。一方、一桁足し算の連続作業量に差異は認められなかった。スギ材の乾燥条件(すなわち、天然乾燥、低温、中温及び高温乾燥)と抽出成分残留量との関係を調べ、材内に残留する抽出成分量が乾燥温度の上昇と共に減少することを明らかにした。さらに、この抽出成分量がスギ材のNO2の除去能力と比例関係にあることを示した。さらに木口材の機能を実用に活かすために、スギ材板目面に繊維直交方向に多数の溝を等間隔に切削加工して木口を露出させた内装パネル(スギ木口スリットパネル)を開発し、板目材を比較対象に用いて、使用量の異なる実大保管庫内の温湿度と空気質を経時的に測定した。その結果、スリット材使用量の増加とともに調湿能は高くなる傾向を示し、その空気中に主にセスキテルペン類が多く含まれることを明らかにした。