hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
供給責任の地域分散化に基づく分散電源群のマネージメント技術の開発

4.需要家コンサルティングの検討:需要家の信頼度,瞬低などの電力品質維持やコスト削減のニーズを考慮したよりきめ細かいコンサルティングサービスにより,分散電源や貯蔵装置(UPSも含む)の導入に関して,適切にマネージメントできる可能性が示された.本研究では,コミュティレベルの地域内分散電源群を統括的に管理する電気事業体を考え,その事業体に地域内需要への電力供給の責任を分担させる枠組みについて検討することを目的としている.今年度は,以下の項目について新たな知見を得ることができた。1.複数のエネルギーマネージメントセンター(EMC)間の電力融通制御系に関する検討昨年度実施したEMC間の情報交換によるEMC全体の行動のマネージメントに関する検討に引き続き,今年度は実際に相互融通される「電力」に着目して,複数のEMC間での電力融通を可能とするための具体的な制御系を構築した.また,特定の地域が基幹系統から切り離された場合に,各EMCが自立運用を行うと共に相互に電力融通を行うことで地域全体の供給を継続する必要があるが,そのための具体的な制御系についても検討を行い,インバータ制御方式の切り替えにより安定な自立運用が可能であることを明らかにした.2.地域におけるマネージメント技術の開発昨年度は需給面からみて各EMCや地域がどのように行動することが望ましいかについて検討を行ったが,今年度は地域間の電力融通および地域と上位系統との電力融通が市場を通した契約により自律的に行われることを前提に,市場において「どのようなルールが必要であり,どのように設計すればよいか」について検討を行い,市場シミュレーションモデルを開発した.また,電力自由化にともない予備力の確保が重要な課題となると考えられるが,予備力市場を設ける場合と委託供給に基づく場合について経済的な比較を行い,利害得失を明らかにした.3.地域及びEMCのマネージメントの整合性に関する検討各地域の運用者(AISO)の行動と,地域内部の各EMCの行動との整合性の観点から,AISOの行動を各EMCにいかに反映させるか,逆に各EMCの行動がAISOの意思決定にどのような影響を与えるかを明らかにした.本研究では、コミュティレベルの地域内分散電源群を統括的に管理する電気事業体を考え、その事業体に地域内需要への電力供給の責任を分担させる枠組みについて検討することを目的としている。今年度新たに得られた知見は以下のとおりである。1.分散電源群の管理を行うエネルギーマネジメントセンター(EMC)が需要家の分散電源と配電系統との間に導入された電力供給ネットワークにおいて、EMCが個別に顧客に対する供給責任を持って電力供給を行うモデルと複数のEMC群を統括する地域の系統運用者(ISO)に地域内の供給責任を担わせるモデルとを比較し、需給制御の観点から総合的な評価を行った。その結果、EMCが個別に供給責任を有するモデルが、制御の仕上がりや上位系統の負担の軽減という点で優れていることが明らかになった。
成形接合メカニズム解明のための状態制御金型による樹脂特性コントロール

表面に微細な構造を有する金属に対して,射出成形によって溶融樹脂を流し込むことで,射出成形金型内で金属と樹脂を直接接合させることができる.本研究では,射出成形中の樹脂状態が接合特性に与える影響を明らかにすることを目的とする.まず,射出成形中の樹脂状態を変化させることを可能にするため,型内状態を制御可能な金型の開発を行う.制御する型内状態としては,流動形状や温度分布の時間変化などを検討する.そして,この状態制御可能な金型を用いて,樹脂状態が接合特性とどのような関係にあるかを調査する.表面に微細な構造を有する金属に対して,射出成形によって溶融樹脂を流し込むことで,射出成形金型内で金属と樹脂を直接接合させることができる.本研究では,射出成形中の樹脂状態が接合特性に与える影響を明らかにすることを目的とする.まず,射出成形中の樹脂状態を変化させることを可能にするため,型内状態を制御可能な金型の開発を行う.制御する型内状態としては,流動形状や温度分布の時間変化などを検討する.そして,この状態制御可能な金型を用いて,樹脂状態が接合特性とどのような関係にあるかを調査する.
多官能基性分子の直截的合成法および単一試薬・溶媒による連続反応の開発

生物活性を有する多官能基性分子の直截的な合成法,および単一試薬・溶媒による連続反応の創出を目的として研究を実施した。臭化銅によるワンポット多官能基化反応を鍵工程として,ヤマブシタケに含まれるゲラニル-レゾルシノール類の網羅的全合成に成功した。また,立体特異的環縮小反応による双環性エーテル化合物の直截的合成法を開発し,紅藻由来含臭素アセトゲニン類の合成に展開した。一方,単一溶媒による連続反応として,シクロペンチルメチルエーテル(CPME)のラジカル反応溶媒としての適性を評価し,ラジカル付加-クロスカップリング-有機金属付加反応からなる単一溶媒ワンポット反応に成功した。今年度は,多官能基性分子の収束的かつ直截的合成法の創出ならびに応用展開として、1.ヤマブシタケに含まれる機能性成分の全合成と構造決定、2.立体特異的転位反応を利用した紅藻由来含臭素アセトゲニン類の合成、3.CPMEを反応溶媒とする実用合成プロセスを検討した。1.に関して、ワンポット多官能基化反応で合成したフタリドコアを起点として、ヤマブシタケの機能性成分であるヘリセノン類の合成を検討した。特に、側鎖のゲラニル基に酸素官能基を持つ同族体の合成を進め、ヘリセノンBおよびI、エリナセリンAおよびB、ヘリセノールADの全合成を達成した。ヘリセノンBにはコラーゲン誘発血小板凝集に対する抑制効果があると報告されているが、本研究で天然物の報告構造に誤りがあることを確認し、全合成によって正しい構造を確定した。また、ヘリセノールCおよびDが、ヘリセノールBの分解によって生成することを明らかにし、これらの化合物が精製過程で生じたアーチファクトである可能性を見出した。この他にも、ヘリセノンAからIへの変換やヘリセノンAからエリナセリンBへの変換などにも成功し、一連の天然物が自然界で系統的に合成されていることを実験的に証明した。一方、2.に関しては、最近我々が開発したoxy-Favorskii転位を利用する双環性エーテル化合物の立体制御合成法を、紅藻由来含臭素アセトゲニン類の合成に応用した。検討の結果、ローレネニンやローレニディフィシンなどのビシクロ化合物の骨格構築に、本手法が適用できることを見出した。3.に関しては、CPME単独溶媒による生物活性分子の合成を検討した。プロスタグランジン誘導体を標的として、各合成段階におけるCPMEの適用性を検証した結果、ヨウ素化、Reformatsky反応、水酸基のシリル化反応などにも適用できることが明らかとなった。多官能基性構造をもつ生体関連物質の収束的かつ直截的分子構築法の創出を目的として、1.ヤマブシタケ活性成分であるヘリセノン類の全合成、2.Cu(II)/Cu(I)の相互変換を利用した新規ラジカルカスケード反応、3.CPMEを反応溶媒とするワンポット多段階プロセスを検討した。1.に関して、花粉管生長阻害活性が観測されているヘリセリンの全合成に成功し、天然物の報告構造の誤りを訂正した。また、ヘリセノン共通中間体の短段階合成に関して、共役エノンをMichael受容体とする新しいルートを見出し、ヘリセンACやヘリセノンAの全合成にも成功した。また、2.に関しては、テロラロンから誘導したエナミドを基質とする環化を検討したが、臭化銅によるエナミドα位のブロモ化が問題となり、連続反応系の開発には至らなかった。3.に関しては、CPMEのラジカル反応への適用性と分解機構を明らかにし、ラジカル付加/パラジウム触媒カップリング反応/有機金属反応のワンポット化とCPMEの回収再利用性を実証した。さらに、有用物質合成への適用例として、プロスタグランジン骨格の合成を検討した。原料合成においてもCPMEの適用性を検証し、反応の制約に関する様々な知見を得た。1,4-還元を含む3工程ワンポット反応までは達成できなかったが、ラジカル付加/カップリング反応からなる2工程ワンポット反応に成功し、プロスタグランジン骨格合成の足掛かりを得た。多官能基性分子の直截的合成法の応用展開として、ヤマブシタケの活性成分であるゲラニル-レゾルシノール類および紅藻由来含臭素アセトゲニン類の合成を検討した。ゲラニル-レゾルシノールの合成に関しては,短段階かつカラム不要の新規なレゾルシノールコア部の効率合成法を開発し,これまで達成できなかったヘリセノンC-Hの実用合成に向けたルートを創出した。まだ収率は最適化されていないが,ヘリセノンCの初の全合成に成功した。また,ヘリセノンCからFへのバイオミメティックな変換にも成功した。合成したサンプルに関して,Neuro 2a細胞を用いて小胞体ストレスに対する細胞保護効果を検討した結果,ヘリセンBやヘリセノンCにタプシガルギン誘発小胞体ストレスに対して弱い保護作用があることを見出した。

さらに,エステルの位置を変えた誘導体は,天然物とは異なる活性を示すという新たな興味深い知見も得た。一方、紅藻由来含臭素アセトゲニン類の合成に関しては、双環性ラクトンに対するブロモ化-oxyFavorskii転位のワンポット化に成功し,環縮小化合物の直截合成を達成したが,収率の点では段階的な方法を上回ることはできなかった。天然物合成への応用については,立体化学が不明なローレニディフィシンの可能な異性体の合成に初めて成功し,天然物の立体配置に関して重要な知見を得た。また,単一溶媒による連続反応として,CPME溶媒のGrignard反応への適用性を見出し,市販鎮痛剤のCPME溶媒によるグリーン合成を達成した。天然物合成化学本研究は、多官能基性分子の直截合成に資する効率的な分子変換反応(ワンポット多官能基化反応や単一試薬・溶媒による連続反応など)の創出を目的としており、最終的に、見出した反応を天然物や生物活性分子の全合成に応用することを到達目標の一つとしている。はじめに見出した臭化銅によるワンポット多官能基化を起点として、ヘリセノン類、ヘリセノール類、ヘリセン類、エリナセリン類、ヘリセリンなどのヤマブシタケ子実体に含まれる低分子成分を体系的に合成することに成功した。さらに、合成過程において、天然物の構造訂正や同族分子間の変換過程も明らかにした。以上の成果は、合成方法論のみならず、生合成や構造活性相関を議論する上でも重要である。また、本年度は新たに立体特異的転位反応(oxy-Favorskii反応)を用いて、紅藻由来含臭素アセトゲニン成分の骨格構築にも成功した。紅藻からは様々なアセトゲニン成分が単離されているが、多くの化合物の活性は未解明であり、本研究を起点して、一般合成法の確立ならびに構造活性相関の解明が期待できる。一方、単一溶媒による多段階反応に関しては、シクロペンチルメチルエーテル(CPME)の有用性が広がった。前年度は主にラジカル反応への適用性を検討したが、ヨウ素化や有機亜鉛反応(Reformatsky反応)などにも問題なく使用できることがわかった。その一方で、3級アルコールの酸化転位反応など、収率や再現性が低いプロセスもある。この点は今後改善すべきであり、引き続いてCPMEの反応溶媒としての適用性を精査することが必要である。本研究は、多官能基性分子の直截合成を視野に入れた、効率的なワンポット多段階反応や単一試薬・溶媒による連続反応の創出を目的としており、最終的に天然物や生物活性分子の全合成に結びつけることを一つの到達目標としている。今までの研究で、臭化銅を用いるワンポット多段階反応で合成したフタリド化合物を共通中間体として、ヘリセリン、ヘリセノンA、ヘリセンACの合成が完了しており、構造活性相関研究に必要なヘリセノン関連化合物の合成ライブラリーが着々と合成されつつある。また、単一溶媒による連続反応に関しては、新規疎水性エーテル系溶剤であるCPMEがラジカル付加、ラジカル環化、ラジカル脱酸素化、ラジカル還元等に利用できることを見出し、これらのラジカル反応を含んだ連続反応系の開発が進行中である。その一例として、ラジカル付加/パラジウムカップリング/有機金属付加のワンポット化が達成されており、多様な生物活性を持つプロスタグランジン誘導体の合成にも応用展開中である。
海洋生物由来新規生理活性物質の探索とヒトiPS細胞を用いた創薬応用への基礎的研究

現行の抗癌剤の中には自然界の生理活性物質由来の薬剤も少なくない.地球上の大半を占める海洋をすみかとする海洋生物は,地上の生物とは異なった代謝システムや生理機能を有しているため,新規の生理活性物質を産生している可能性が高い.我々は日本近海に生息する海洋生物より生理活性物質を精製・同定し,新規医薬品開発を目指した基礎的研究を行っている.日本近海やインドネシア近海で採取した海洋生物由来生理活性物質を,無血清培養系での扁平上皮癌細胞の増殖抑制活性を指標に精製を進めた.ヒトiPS細胞を無血清培養下で重要臓器細胞に分化させ,新規生理活性物質の薬剤としての毒性を検討することを予定した.日本近海で採取した海洋生物から抽出した生理活性物質の,扁平上皮癌細胞対する細胞毒性を指標に,活性の高い物質を選択した.すなわち海洋生物の抽出物をメタノール/エタノール抽出溶媒によりヘキサン画分,酢酸エチル画分,水画分に分配し,抽出された化学物質を精製した(名古屋大学小鹿研究室担当).当教室で確立した無血清培養法を用いて,この物質の細胞増殖に及ぼす影響を検討した.サンプルはH1H14,M1M14の計28種類でまずは最終濃度10μg/ml,1μg/ml,0.1μg/mlでスクリーニングアッセイを3回行った.M12に高い活性が確認されたため,さらに濃度を細かく設定しIC50を測定した.IC50は0.028μg/mlであった.続いてサンプルKS-I-90-2942の14検体について最終濃度10μg/ml,1μg/ml,0.1μg/mlでアッセイを行った.KS-I-90-37,90-40,90-42に高い活性が認められたため,さらに最終濃度を0.1,0.25,0.5, 0.75,1μg/mlに細かく設定し再検討した.その結果,スクリーニングアッセイと同様に3種類とも強い活性を示し,それぞれのIC50は0.027,0.024,0.032μg/mlであった.今後,質量解析装置を用いてこれらの活性の高い物質の構造解析を行い,未知の物質であるかどうかの同定を予定する(名古屋大学小鹿研究室担当).未知の物質であれば,誘導体の生成を行うだけでなく大量合成を行い動物実験にて抗腫瘍効果を検証する予定である.インドネシア近海で採取した海洋生物で,紅藻ソゾ属の一種Laurencia intricataをエタノール・メタノール溶液にて抽出し,水画分,酢酸エチル画分,ヘキサン画分に分配しそれぞれの画分を再度,逆相カラム(ODSカラム)で抽出を行い,28種類の粗造なサンプルを得た.これら抽出物(H1H14,M1M14)の扁平上皮癌細胞に対する細胞毒性試験を当教室で確立した無血清培養法を用いて行った.DMSOに溶解したサンプルを最終濃度が10,1,0.1μg/mlとなるように培地に添加し,アッセイを行った.その結果,H4,本研究は未知の生理活性物質を同定し得るがどうかが研究の進捗を左右する.海洋生物からはオカダ酸などの強力な毒性物質やシタラビン(Ara-C)等の抗腫瘍薬が開発されているが臨床の現場に応用されている物質は多くはない.すなわち,地球上の7割を占める海洋をすみかとする海洋生物は新規薬剤となりうる生理活性物質の無尽蔵の宝庫ではあるものの,未知の物質を同定することは非常に困難であるといえる.インドネシア近海で採取した海洋生物で紅藻ソゾ属の一種Laurencia Intricataをエタノール・メタノール溶液にて抽出し,水画分,酢酸エチル画分,ヘキサン画分に分配しそれぞれの画分を再度,逆相カラムで抽出し,28種類の粗雑なサンプルを得た.これら抽出物(H1H14,M1M14)の扁平上皮癌細胞に対する細胞毒性試験を当教室で確立した無血清培養法を用いて行った.DMSOに溶解したサンプルを最終濃度が10,1,0.1μg/mlとなるように培地に添加しアッセイした.その結果,H4,H12,H14,M12の活性が高く,特にM12は低濃度で殺細胞効果が高く,そのIC50は0.03μg/mlであった.この抽出物をさらに精製しKS-I-185-2,KS-I-194-2,KS-I-194-4,KS-II-3-7,KS-II-3-11,KS-II-8-6を得た.LC/MSにてその構造解析を行った結果,Aplystatin,PalisadinnA,Palisol,5-beta-HydrooxypalisadinBが同定されたが,すべて既知の化合物であった.これらは比較的良く知られたbrominated sesquiterpens(臭化セスキテルペン群)であり扁平上皮癌細胞に対する細胞毒性試験の結果,そのIC50は0.15,1.42,0.59,0.45μg/mlであった.同様に分離したKS-III-26-5はIC50が0.8ng/mlと今までの抽出物の中で最も強力な細胞毒性を示した.構造解析を行った結果,crambescidin 657という既知化合物であったが,精製を進め純粋化合物を得た(KS-III-73-5).KS-III-73-5の扁平上皮癌細胞に対する抗腫瘍効果の検討を行った結果,そのIC50は0.001μMであった.

この濃度で処理を行い,Bio-Plexにてシグナル解析を行ったところ,処理120分でERK1/2およびp38MAPKのシグナル伝達が関与する事がわかった.ウェスタンブロットにてタンパク解析を行ったところ処理120分でERK1/2のリン酸化が亢進してしていることがわかった.現在この化合物の扁平上皮癌細胞に対する抗腫瘍効果のメカニズムを引き続き検討している.現行の抗癌剤の中には自然界の生理活性物質由来の薬剤も少なくない.地球上の大半を占める海洋をすみかとする海洋生物は,地上の生物とは異なった代謝システムや生理機能を有しているため,新規の生理活性物質を産生している可能性が高い.我々は日本近海に生息する海洋生物より生理活性物質を精製・同定し,新規医薬品開発を目指した基礎的研究を行っている.日本近海やインドネシア近海で採取した海洋生物由来生理活性物質を,無血清培養系での扁平上皮癌細胞の増殖抑制活性を指標に精製を進めた.ヒトiPS細胞を無血清培養下で重要臓器細胞に分化させ,新規生理活性物質の薬剤としての毒性を検討することを予定した.本研究は未知の生理活性物質を同定しえるかどうかが研究の進捗を左右する.海洋生物からはOkada酸やAra-Cなどすでに抗腫瘍薬として臨床現場に頻用されている物質は少なくない.無尽蔵の可能性を秘めてはいるものの,未知の生理活性物質を同定するのは容易ではない.海洋生物由来の抽出物を扁平上皮癌の増殖抑制効果を指標に精製を進めて,新規の天然の生理活性物質を同定する基礎研究は非常に困難な場合が多く,活性の高い物質の構造解析を行うと既知の物質であったということが多い.しかし,たとえ既知の物質であったとしても新規の生理活性メカニズムである可能性も高い(知られていない生理活性作用を有する可能性があるということ).今後はこの点に着目し,研究の方針を変更する予定である.今までに同定された生理活性物質をBio-rad社のBio-Plexというキットを用いて,生理活性物質の口腔扁平上皮癌に対する増殖抑制効果の新しいシグナル経路を探求してゆく.また,当教室で樹立しているマウスES細胞やiPS細胞を用いて,アッセイの結果同定された既知の生理活性物質の機能を解析することとする.口腔外科学未知の生理活性物質が同定されれば,その構造解析から,誘導体の生成,大量合成は可能である.本研究は,iPS細胞を用いて,新規生理活性物質の創薬への応用を目的としており,現在ヒトiPS細胞の無血清培養を行っている.本研究は継続して,海洋生物由来生理活性物質の探索を継続する必要がある.したがって,新規の生理活性物質を探索する研究費は継続して必要である.また前述した様に,これまでに同定した既知の生理活性物質に関しても,その新規の生理作用を解析していく予定であるため,継続して前年度同様の研究費を必要とするため約70万円程度を必要とする.・ヒトiPS細胞の培養に必要な消耗品がかなり不足したため.・フローサイトメーターによる幹細胞のsortに必要な抗体が高価であり,研究の進行上,今年度中に行う必要がある実験であるため,次年度使用予定額951,384円が必要となった.未使用額691,833円を以下の様に使用予定である.これまで通り,海洋生物由来新規生理活性物質の探求を継続する.最も予算を必要とする.海洋生物の収集,精製に40万程度,細胞毒性試験に10万円程度を分配する予定である.既に同定した,既知の生理活性物質の,口腔扁平上皮癌に対する増殖抑制効果の新しいメカニズムを解明して行く.このためには,当教室で樹立したマウスES細胞やヒトiPS細胞を継代培養してゆく研究費等(残約20万程度をあてる)が必要である.(1)海洋生物由来生理活性物質の口腔扁平上皮癌細胞に対する細胞毒性を指標に新規生理活性物質の同定を目指す.
ミルク由来ラクトフェリンによる疼痛管理を介した動物のQOL向上

高齢化に伴って動物の腫瘍疾患や神経系疾患が増加傾向にある。これら疾患は完全に治癒することが困難な場合が多く、慢性的な疼痛を伴うことから、動物のQOLは著しく損なわれている。本研究では、食品由来で安全性の高いラクトフェリンが特に慢性痛の神経伝達を抑制すること、関節痛などの慢性的な炎症と痛みを顕著に和らげること、そしてストレスに伴う交感神経の緊張を和らげることを明らかにし、総合的に動物のQOLを改善するという知見を得た。初年度は、ラクトフェリンの腸管吸収および脳への移行動態、さらには鎮痛作用発現機序のうち、特に神経線維の種類別閾値変動に対するラクトフェリンの効果について解析し、以下の結果が得られた。健常ビーグル犬5頭を用い、胃カテーテルによる胃内投与(1g/kg)時の血漿中bLF濃度を投与後4時間後まで経時的に解析した。その結果、ビーグル犬の血漿中bLF濃度は投与後2時間で約100ng/mlまで上昇し、その後は緩やかに減少した。また、血漿サンプルの希釈倍率が20倍以下の場合には測定値が低くシフト傾向があり、抗原抗体反応を阻害する因子が血漿中に存在することが示唆された。2.成熟ラットにおけるbLFの脳内移行動態の解析成熟ラットの静脈内に投与したbLFは血液-脳脊髄液関門を通過することを免疫組織化学的に解析した。bLFは、投与後10分で大脳白質の毛細血管内皮細胞の小胞膜上に検出され、抗-bLF抗体陽性反応を示す多数の小胞が脈絡叢上皮細胞にも認められた。さらに、脳脊髄液中のbLF濃度は、bLF(10or30mg/kg)の静脈内投与後12時間で有意に上昇した。3.成熟ラットにおけるbLFの鎮痛効果発現機序の解析アイソレーテッド刺激装置を用い、ラットの大腿神経中のAβ、AδおよびC線維を特異的に電気刺激し、疼痛反応の発現閾値を解析した。その結果、bLF(100mg/kg)を腹腔内投与すると、Aδ線維の閾値は450μAから760μAへ上昇傾向を示し、C線維は880μAから1,940μAへと有意に上昇した。一方、Aβ線維に対しては全く影響しなかった。以上のことから、bLFは痛みを伝達する神経線維に対してのみ特異的に作用することが示唆された。20年度は、ストレス負荷状態での脳へのLF透過性の変化、神経線維特異的なラクトフェリンの鎮痛作用発現ならびに一部の腫瘍症例に対する鎮痛効果について解析した。1.ラットのストレス負荷状態におけるbLFの血液・脳脊髄液関門透過性変化の解析成熟フットの尾静脈からbLF(10mg/kg)を投与し、拘束ストレス負荷群と無処置対照群について、2時間後に脳脊髄液(CSF)を採取してbLF濃度の変化を解析した。その結果、ストレス負荷群ではCSF中のbLF濃度は上昇傾向にあり、bLFのストレス軽減効果あるいは鎮痛効果に関連した生体反応であると考えられた。2.成熟ラットにおけるbLFの鎮痛効果発現機序の解析ラットの大腿神経中のAβ、AδおよびC線維が特異的に興奮する周波数を用いてそれぞれ電気刺激し、疼痛反応の発現閾値に対するbLFの効果を解析した。その結果、bLF(100mg/kg)を腹腔内投与すると、Aβ線維の閾値が有意に上昇する場合と、C線維の閾値が有意に上昇するケースがみられた。従って、bLFは痛みを伝達するC線維のみならず、感覚情報を伝達するC線維のみならず、感覚情報を伝達する神経線維に対しても作用することが示唆された。3.消化器型リンパ腫症例における内臓痛軽減効果の解析腫瘍組織の拡大に伴って内臓痛ならびに排便困難を呈する症例に対し、bLF(200mg/日)を3週間経口投与したところ、既存の鎮痛剤に比べて腹痛の軽減と排便の正常化ならびに一般状態の改善を認めた。今後は、他種の腫瘍症例についても例数を重ねて検討する。21年度は、牛ラクトフェリン(bLF)の作用について、神経線維特異的な鎮痛作用発現、腎臓の酸化障害軽減効果ならびに激しい疼痛を伴う臨床例に対する鎮痛効果について解析した。1.成熟ラットにおけるbLFの神経線維特異的鎮痛効果発現の解析ラットの大腿神経に存在するAβ、AδおよびC線維を個別に電気刺激し、疼痛反応の発現閾値に対するbLFの効果を解析した。その結果、bLF(100mg/kg)を腹腔内投与すると、C-線維の閾値が有意に上昇した。一方、陽性対照のモルヒネ5mg/kg投与ではC-線維のほかにAδ線維に対しても閾値の上昇が確認された。したがって、bLFは痛みを伝達するC-線維を経由する痛みに対して特異的に作用することが示唆された。

2.抗癌剤シスプラチン投与による腎臓の酸化障害に対するbLFの軽減効果の解析ラットにシスプラチンを腹腔内投与し慢性腎不全となった5日目に解析を行ったところ、シスプラチン投与前日から5日目までbLF(300mg/kg)を経口投与することによって、有意に腎障害を軽減できることが明らかとなった。さらに、bLFはそれ自体が抗酸化作用を有するとともに、尿量を増加させて尿細管壊死を軽減することが示唆された。したがって、bLFはシスプラチンの副作用を軽減し、動物のQOLを向上させたと考えられた。3.臨床例に対するbLFの疼痛軽減効果の解析椎間板ヘルニアの犬および進行性多発性関節炎の猫に対し、bLF(30mg/kg, bid)を経口投与したところ、既存の鎮痛剤では効果が見られなかった症例においても、bLFには明らかな鎮痛効果が認められた。特に、多発性関節炎症例は安静状態であっても激痛を伴うことから、bLFによってQOLが劇的に向上したと判断できる。さらに、食品由来のサプリメントとbLFとの併用によって、老化に伴う脳機能低下防止やストレス軽減効果が期待できることが明らかとなった。
酸化物高温超伝導体ＢＳＣＣＯ単結晶を用いたｄドットの作製と論理回路の構築

dドットは、d波超伝導体がs波超伝導体に囲まれた超伝導複合構造である。本研究ではd波超伝導体として銅酸化物高温超伝導体BSCCO単結晶、s波超伝導体として鉛を用い、フォトリソグラフィーおよびイオンミリング加工等の微細加工技術によりdドットを作製した。走査型SQUID顕微鏡を用いて磁束分布観測を行い、d波およびs波超伝導体おける超伝導秩序パラメータ間の位相干渉により、dドットのコーナーに自発的に発生する半磁束量子を検証した。これにより、銅酸化物高温超伝導体BSCCOの超伝導波動関数対称性がd波であることに関して決定的な証明を与えることができた。本研究では、超伝導複合素子dドット、すなわち従来型金属s波超伝導体に囲まれたd波超伝導体である酸化物高温超伝導体を作製し、超伝導波動関数の位相干渉により、dドットのコーナーに自発的に発生する半磁束量子を検証する。さらに複数個のdドットを配列することにより、論理回路を構築する。まず単一dドットの作製条件を確立する必要がある。d波超伝導体としてFZ法により作製したビスマス系酸化物高温超伝導体BSCCO単結晶を用い、従来型超伝導体として鉛Pbを用いて、以下手順により作成を行った。Si基板にポリイミドを用いて接着した単結晶を剥離劈開により厚さ2 μm以下にし、レジストを用いてフォトリソグラフィした後、イオンミリング装置を用いて40 μm角、基板表面からの高さ2.0 μm以下に加工した。再度レジストを用いてフォトリソグラフィした後、Pbを蒸着しリフトオフした。作製したdドットについて、SQUID磁束計に接続する直径10 μmのピックアップ・コイルを1 μm以下の精度で走査することができる走査型SQUID顕微鏡を用いて、磁束分布の直接観測を行った。s波d波両方の超伝導体が超伝導状態となる試料温度4.0 K以下、およびd波超伝導体のみが超伝導状態でありs波超伝導体が常伝導状態となる温度12 Kで測定を行った。その結果、4.0 K以下の温度では自発的磁束が観測され、温度12 Kでは観測されなかった。したがって、観測された磁束はd波とs波の超伝導波動関数干渉効果によるもであると言える。以上により、自発的半磁束量子発生を検証することができた。単一dドットの作製条件を確立する目的で、単一dドットにおける自発的磁束発生の再現性を確認した。単一dドットの作製方法は以下のとおりである。d波超伝導体としてFZ法により作製したビスマス系酸化物高温超伝導体BSCCO単結晶を用い、従来型超伝導体として鉛Pbを用いて作成を行った。Si基板にポリイミドを用いて接着した単結晶を剥離劈開により厚さ2 μm以下にし、レジストを用いてフォトリソグラフィーした後、イオンミリング装置を用いて40 μm角、基板表面からの高さ2.0 μm以下に加工した。再度レジストを用いてフォトリソグラフィーした後、Pbを蒸着しリフトオフした。作製したdドットについて、SQUID磁束計に接続する直径7 μmのピックアップ・コイルを1 μm以下の精度で走査することができる走査型SQUID顕微鏡を用いて、磁束分布の直接観測を行った。したがって、観測された磁束はd波とs波の超伝導波動関数干渉効果によるものであると言える。以上により、自発的半磁束量子発生を再現検証することができた。d波超伝導体としてFZ法により作製したビスマス系酸化物高温超伝導体

BSCCO単結晶を用い、従来型超伝導体として鉛Pbを用いて、以下手順により作成を行った。Si基板にポリイミドを用いて接着した単結晶を剥離劈開により厚さ2 μm以下にし、レジストを用いてフォトリソグラフィした後、イオンミリング装置を用いて40 μm角、基板表面からの高さ2.0 μm以下に加工した。再度レジストを用いてフォトリソグラフィした後、Pbを蒸着しリフトオフした。作製したdドットについて、SQUID磁束計に接続する直径10 μmのピックアップ・コイルを1 μm以下の精度で走査することができる走査型SQUID顕微鏡を用いて、磁束分布の直接観測を行った。s波d波両方の超伝導体が超伝導状態となる試料温度4.0 K、およびd波超伝導体のみが超伝導状態でありs波超伝導体が常伝導状態となる温度12 Kで測定を行った。その結果、温度4.0 Kにおいて自発的磁束が観測され、温度12 Kでは観測されなかった。したがって、観測された磁束はd波とs波の超伝導波動関数干渉効果によるもであると言える。しかしながら、自発的磁束は、本来dドットの4つのコーナーに発生するはずであるが、今回は2つのコーナーにのみ観測された。本研究では、超伝導複合素子dドット、すなわち従来型金属s波超伝導体に囲まれたd波超伝導体である酸化物高温超伝導体の複合構造を作製し、s波およびd波超伝導体間における超伝導電子対波動関数の位相干渉により、dドットのコーナーに自発的に発生する半磁束量子を検証した。これにより、銅酸化物高温超伝導体BSCCOの超伝導波動関数対称性がd波であることに関して、決定的な証明を与えることができた。dドットの作製方法を以下に示す。d波超伝導体としてビスマス系銅酸化物高温超伝導体BSCCO単結晶を用い、従来型超伝導体として鉛を用いた。シリコン基板に接着したBSCCO単結晶を剥離劈開により厚さ2 μm以下にし、フォトリソグラフィーした後、イオンミリング装置を用いて40 μm角、基板表面からの高さ2.0 μm以下に加工した。再度フォトリソグラフィーした後、鉛を蒸着しリフトオフした。最終年度では、イオンミリング加工後に集束イオンビームを用いた成型工程を加えることにより、dドット加工精度を大きく向上させた。加速電圧40 kVの集束イオンビーム加工によりダメージを受けた結晶表面部位は、加速電圧100 Vの弱いビームを用いて再度イオンミリングすることにより取り除いた。作製したdドットについて、SQUID磁束計に接続するピックアップ・コイルを1 μm以下の精度で走査することができる走査型SQUID顕微鏡を用いて、磁束分布の直接観測を行った。s波d波両方の超伝導体が超伝導状態となる試料温度4 K以下、およびs波超伝導体が常伝導状態となる温度12 Kで測定を行った。その結果、4 K以下の温度では自発的磁束が観測され、温度12 Kでは観測されなかった。したがって観測された磁束は、d波とs波の超伝導波動関数間の干渉効果による自発的半磁束量子発生を検証するものである。物性物理学(超伝導・磁性に関する実験)平成24年度において、単一のdドットについて磁束状態のスイッチングができるようにする予定であったが、まだスイッチング動作検証用素子の作成条件を確立できていない。dドットにおいてs波超伝導体とd波超伝導体の位相干渉による自発的半量子磁束を観測・検証することはできた。
小児尿路通過障害に関する基礎的・臨床的研究

A.上部尿路通過障害の評価に関する研究実績:1.胎児診断された小児水腎症のfollow up手術適応決定までのalgorithmを確立した。方法・判定基準等については原著(Int'I J.Urol.,1(2):121128,1994)に詳述したので割愛するがこのalgorithmに従えば1才以下幼少児水腎症の7割以上が保存的・待機的治療で2年のfollow期間中腎の成長・機能に障害を来たさず、残り3割以下の症例が腎盂潅流圧の高値(P>22cmH_2O)、排泄遅延(T1/2>25分)、分腎機能の低下(SPF<20%)の何れかの理由で手術適応となった。2.神経因性膀胱に代表される機能的下部尿路通過障害での水尿管の発生機序を検討した結果、膀胱尿管接合部の通過性は膀胱伸展刺激、副交感刺激剤投与等で低下する事が判明した。(Morita,H.et al.SIU 1994,Sydney)B.下部尿路通過障害の研究実績:1.幼少児の神経因性の機能的排尿障害(neurogenic voiding dysfunction,NVD)の診断上全身麻酔下尿路水力学的検査(UDS)の意義について検討し、排尿障害のリスクファクターとなる利尿筋・括約筋協調不全(DSD)の導出が可能であった事から患者の協力が得難い幼少児では本法が有用であると報告した。(Ameda,K.et al.SIU 1994 Sydney)A.上部尿路通過障害の評価に関する研究実績:1.胎児診断された小児水腎症のfollow up手術適応決定までのalgorithmを確立した。(Ameda,K.et al.SIU 1994 Sydney)
音声、音楽刺激に誘発される感性の能動的特性に関する生理学と音響学の融合研究

人間の感性メカニズムを解明する研究の一環として、音楽や音声を聴くだけではなく音楽に合わせて手を叩く、百人一首かるた競技時に読手の発声を聞いてかるたを取るなど、能動的動作が伴うときの脳の情報処理に関するいくつかの新しい知見を脳血流や脳波計測、聴取実験などの方法により取得した。更に、感性に関する応用研究の一環として、感情の強さまで自由自在に表現できる日本語感情音声合成方式を初めて実現した。研究の目的脳波計や近赤外分光法イメージング装置(fNIRS)などを用いて、感性のメカニズムをさまざまな視点から解明することを目的とする。具体的課題として、(1)音楽と脳の反応、(2)音声と脳の反応、について感性的側面から基礎検討を行っていく。なお、ヒューマン・インタフェースの利用を想定した場合、動作を伴う場合が多く、これらの視聴覚刺激に対して能動的な反応をする場合についての下記のような知見を得る。1.ビートトラッキング(音楽に合わせて手を叩く)時、音楽の演奏・聴取時の脳の情報処理過程の推定・モデル化2.感情音声の認知過程の推定、感情生成モデルと高品質感情音声合成方式の提案3.かるた競技時の脳の情報処理過程のモデル化本年度(平成22年3月31日)の研究実施計画1.感情音声の認知・合成感情音声の音響的特徴を解析し、合成方式について検討する。2.かるた競技時の脳の情報処理(1)これまでに測定したfNIRSデータを整理する。(2)かるた選手が百人一首音声のどの部分を手がかりに取り札を認識しているか調べるための聴取実験を行う。本年度の実績の概要1.感情音声の声質の特徴として、スペクトル傾斜の特徴が明らかになり、声質変換方式を提案した。また、感情表現時の声質に近づくような音源生成方式を提案した。そして、これらの技術を用いた合成方式を提案した。これにより、高品質な感情音声合成実現の見通しがついた。またより高い信頼性のデータを得るために、声優発声による感情音声を収録した。関連発表11件。2.かるた競技時の脳の情報処理について、fNIRSデータを解析し、かるたを取る瞬間に前頭前野で高度な情報処理をしていることを示唆する結果が得られた。これにより、かるた競技時の選手の脳の情報処理過程の一部が明らかになった。取り札認識の聴取実験は、準備の都合上実施は来年度に延期した。関連発表4件。研究の目的脳波計や近赤外分光法イメージング装置(fNIRS)を用いて、感性のメカニズムをさまざまな視点から解明することを目的とする。1.ビートトラッキング(音楽に合わせて手を叩く)時、音楽の演奏・聴取時の脳の情報処理過程の推定・モデル化2.感情音声の認知過程の推定、感情生成モデルと高品質感情音声合成方式の提案3.かるた競技時の脳の情報処理過程のモデル化本年度(平成23年3月31日)の研究実施計画1.演奏など音楽行為を行うとき、特に動きが伴うときの感動のメカニズムを模索する研究の一環として、ビートトラッキング時、リズム動作時あるいはそのイメージング時の感情を測定する。2.感情音声の認知・合成感情音声聴取時の諸生体情報を解析する。3.かるた競技時の脳の情報処理本年度の実績の概要1.ビートトラッキングの関連研究として、頭の中で曲をイメージングしたときの反応を脳波計で計測した。その結果、ビートトラッキング時と同様視覚野が活性化されるのはイメージングと同時に音楽を傾聴した場合が多いことを確認した。関連発表3件。また、音楽リズムにおける引込同調の特徴について、言語リズムとの共通性に着目し、音楽と音声言語の境界領域について検討した。引き続き検討を行う。関連発表1件。2.感情音声の認知・合成韻律と声質を制御して感情音声を合成する方法を提案し、実際に合成を行った。関連発表7件。3.かるた競技時の脳の情報処理取り札認知の予備実験と本実験を行い、実測結果を解析し基本データを得た。その他の研究を合わせて合計19件発表した。1.ビートトラッキング(音楽に合わせて手を叩く)時、音楽の演奏・聴取時の脳の情報処理過程の推定・モデル化

2.感情音声の認知過程の推定、感情生成モデルと高品質感情音声合成方式の提案3.かるた競技時の脳の情報処理過程のモデル化本年度の実績の概要l.音楽行為:(a)ビートトラッキングに関連して、音楽聴取時、その音楽を聴かずに頭の中でイメージしたとき、聴取+イメージングの3場合について脳波計測を行い、聴取+イメージング時に視覚野が最も活性化する、未知曲と既知曲では、既知曲の方が脳全体が活性化するなどの知見を得た。関連発表6件。(b)周期的に繰り返す同調に対応する音楽・音声におけるリズム的要素について、音響的な測定を中心として、基礎検討を行った。関連発表2件。2.感情音声の認知・合成:(a)これまで解析した韻律的特徴と声質の特徴の一つであるスペクトル傾斜を制御することにより、さまざまな度合いの「怒り」と「沈んだ悲しみ」を合成する方式を提案した。関連発表11件。(b)多くの言語障害者、健常者を対象に感情音声受容時の反応を収集した。関連発表1件。3.かるた競技時の脳の情報処理:(a)昨年行った取り札認識聴取実験結果の解析の第1段階として、取り札認識力が競技かるた経験年数によって差があるか調べた。その結果有意差は認められなかった。更に、決まり字前後の音韻の種類により認識時間に大きな差があることが明らかになった。関連発表4件。(b)競技時の脳計測に関しては、簡易型光脳機能イメージング装置を使用した予備実験を行った。その他の研究を合わせて合計32件発表した。1.音楽行為(a)クラシック曲と嗜好曲聴取時,その音楽を聴かずに頭の中でイメージ形成したとき,の2場合について脳波計測を行った結果,嗜好曲聴取時の方でα波パワーが大きくなる傾向が見られた。また,動く視覚刺激に対する反応については,等速運動より加減速運動する視覚刺激の方が音楽と調和しているという結果が示され,緊張と弛緩のあるリズミカルな動きが音楽情動に重要であることを示唆する結果が得られた。この結果はビートトラッキング時に視覚野が活性化するということと関連あると考えられる。(b)音楽・音声において周期的に繰り返す同調現象の要因として韻律の概念である「フット」の考え方を導入,フットの観測可能性について,一定の方向性が示された。関連発表15件。2.感情音声の認知・合成(a)さまざまな度合いの「怒り」と「沈んだ悲しみ」を合成する方式を提案し,実際に合成できることを実証した。(b)認知症者等障害者と健常者を対象に感情音声受容時の反応を収集し解析を行った結果,健常者に比較して認知症者は怒りの音声判断が良好で,喜びと悲しみの判断が不良であることがわかり,表情を伴わない音声のみのコミュニケーション時には認知症者は十分感情を理解できていない可能性が示唆された。(c)感情音声発声時の脳の反応をfNIRS装置により測定し解析を行った結果,「怒り」と「悲しみ」音声聴取時に特定の部位で強い反応が確認された。
医療における選択肢が多岐にわたり複雑化すると共に、その医療費はこれまでとは比較にならないほど莫大となっており、超高齢社会に突入している本邦としては、真に実用可能な医療人工知能(AI)の開発が急務となっている。一方で、現代AIの特徴であるディープラーニングには「ブラックボックス」が存在する。例えば、医用画像解析にて使用されることが多い、畳み込みニューラルネットワーク(CNN)では、特徴量をフィルターという形で機械が自動設定するため、患者および医療従事者にとって理解不可能なものとなる。つまり、人工知能が明らかに誤りと思える判定をした場合にも、その原因の解明が困難になることを意味している。これは医療分野への応用を考える上で大きな問題点となる。また医療AIの説明可能性は使用者の不安を取り除くためにも非常に重要である。本研究の目的は、AIの真の医療応用を目指すために、現代AIの特徴であるディープラーニングが有する「説明不可能性のブラックボックス」を克服することである。初年度は研究を開始するにあたり、研究分担者との細部にわたるディスカッションおよび各種手続きを行った。またサンプル症例を含む解析対象症例に対する検討を行い、必要なデータベースを作成した。データベースは引き続き次年度も作成を続ける予定である。また機械学習アルゴリズムについて、既存のシステムの改良を行い、次年度に向けての解析準備を整えることができた。研究分担者との細部にわたるディスカッションを行うことができたと共に、研究開始に関わる各種手続きを行うことができた。また機械学習アルゴリズムについての改良が順調に進んだ。研究分担者と密な連携を取りながら研究を進める。特に検体画像のデジタル化を迅速に進め、サンプル検体の解析を行う。その結果の評価を踏まえ、アルゴリズム調整を進めることで、精度の高い解析を行う。
提携に制限のある協力ゲームの特性とその解に関する研究

本研究では、提携に制限のある協力ゲームについて、その特性を論じ、ゲームの解すなわち合理的な利得分配の方法について考察した。提携における制限は実現可能の集合である実現可能提携システムとして捉えられる。これはプレイヤー集合Nに対し{0,1}^Nの要素である各提携Sに対し1(実現可能)、0(実現不可能)の2値をとる関数f:{0,1}^N→{0,1}を考えることと同じである。本研究では、このfの2通りの拡張について考えた。1つ目の拡張は値域を{0,1}から[0,1]の連続区間にするものである。すなわち関数f:{0,1}^N→[0,1]を考え、これをグレード付き実現可能提携システムと呼んだ。この拡張により、各提携が単に実現可能か否かを考えるだけでなく、その実現可能性の程度を扱うことが可能になった。グレード付き実現可能提携システムに基づく、提携の実現度を考慮に入れた新しいゲーム(制限ゲーム)の定義とその性質を論じた。制限ゲームを通じてこの状況でのゲームの解を考えることが可能となった。2つ目の拡張はfの定義域を{0,1}^Nから[0,1]^Nに拡張するものである。すなわち関数f:[0,1]^N→{0,1}を考え、これを実現可能ファジィ提携システム(FFCS)と呼んだ。これは各プレイヤーの提携への参加度を考慮に入れたものであり、提携が実現できるか否かが各プレイヤーの他のプレイヤーとの協力の意志の程度に依存して定まるような状況を扱うことが可能となった。ファジィ協力ゲームとFFCSの組からのファジィ制限ゲームの定義とその性質、ファジィ制限ゲームを用いた解の提案とその特徴づけ、さらにはファジィ制限ゲームを通じない直接的解の提案とその性質について研究成果が得られた。今後はさらなる理論的発展と、最適化問題から派生する具体的協力ゲームへの成果の適用を考えていく予定である。提携形の協力ゲームに対し、プレイヤー集合の部分集合である各提携の実現可能性の程度を[0,1]区間の数値で表現したグレード付実現可能提携システムの概念を導入し、新たな提携ゲーム(制限ゲームと呼ぶ)を形成した。この際、制限ゲームが優加法性や凸性といった性質をもつには、最初の提携ゲームの性質とグレード付実現可能提携システムがどのような性質を持てばよいかを理論的に明らかにした。また、各プレイヤーの提携参加度を考慮に入れたファジィ協力ゲームに対し、そのファジィ提携の実現可能性に制限を与えるための実現可能ファジィ提携システムの概念を導入し、これに基づく制限ゲームを定義した。この制限ゲームが優加法性、凸性などの性質をもつための条件を考察した。この際、特別なしかし実際的意味を持つ実現可能提携ファジィシステムのクラスを定義し、上の考察において重要な役割を果たすことを明らかにしている。また、制限ゲームを通じてプレイヤー間での利得分配ルールであるゲームの解を与えるため、一般的なファジィ協力ゲームに対する誘導シャープレイ値の概念を導入し、その公理的特徴づけを与えた。さらに、通常の協力ゲームを拡張して得られるファジィ協力ゲームに対し、その統一的な扱いを提案し、得られたゲームが持つ諸性質についても考察した。この考察においては、協力ゲーム空間の基底をなす満場一致ゲームに関連したディヴィデンドの概念が重要であることを示した。

以上のことから、提携の実現への制限とプレイヤーの提携への部分参加を扱う方法が幾つか提案され、より実際的な状況での提携形ゲームの解析が前進した。提携の実現可能性に制限のある協力ゲームについて、その性質と解概念を中心に研究を実施した。得られた成果を要約すると以下のようになる。1.譲渡可能効用をもつ協力ゲーム(提携形ゲーム)において、提携への制限に基づいて新たなゲーム(制限ゲームと呼ぶ)を導出した場合、この制限ゲームが元のゲームの重要な性質である凸性およびそれに関連した性質を継続して保持するかどうかについて考察し、幾つかの十分条件を得た。さらに、提携の実現の可能性の程度を考慮した場合へと考察を拡張し、同様な性質の考察を行った。2.提携の制限がある状況の利得配分法(ゲームの解)を定めるには、主に2つのアプローチがある。ひとつは上の1でも述べた制限ゲームを介する方法であり、他は従来の解概念を制限のある場合へ拡張する方法である。いずれの場合もゲーム全体からなるベクトル空間の基底をなす満場一致ゲームの係数であるディヴィデンドが重要な役割を果たすことに着目し、2つのアプローチでのその比較を行い適当な条件のもとでは本質的に一致することを示した。その結果をもとに、ウェーバー集合、セレクトープ、コア、シャープレイ値など両方のアプローチで得られる解の比較を行った。3.提携への参加度を考慮したファジィ協力ゲームについては、通常のゲームから適当な条件を課して拡張的に得られるゲームが重要なクラスをなすことを昨年度示した。今年度は、このクラスのゲームにおいて提携の実現に制限が加えられた場合の取り扱いについて基礎的考察を行い、ファジィ拡張と制限の付与の2つの手順の交換可能性を保証する十分条件について成果を得た。平成18年度において得られた成果を要約すると以下のようになる。1.譲渡可能効用をもつ協力ゲーム(提携形ゲーム)から拡張されるファジィ協力ゲームは、提携への参加度を考慮したファジィ協力ゲームのうちでも重要なクラスをなすことは既に示した。18年度はこのクラスのゲームにおいて提携の実現に制限が加えられた場合の取り扱いについて基礎的考察を行い、ファジィ拡張と提携への制限の付与の2つの手順の交換可能性を保証する十分条件について成果を得た。2.より一般のファジィ協力ゲームに対し、実現可能なファジィ提携集合に特別な構造(条件)を付与した場合に、そのことを積極的に利用したゲームの解(値)を提唱し、その解がゲームに関する線形性、全体合理性、ナルプレイヤー性などの重要な性質を満たすことを明らかにした。また通常の協力ゲームから拡張されたファジィゲームに対しては、提案した解が従来の協力ゲームのシャープレイ値などの解と関連することも示した。3.通常の協力ゲームにおいて、各提携の実現可能性が[0,1]区間の数値を用いて表現されるグレード付き実現可能提携システムの概念を導入し、このシステムによる制限ゲームを定義した。得られた制限ゲームにおいて優加法性、凸性などの基本的で重要な性質が元のゲームから伝播して成立するために、グレード付き実現可能提携システムがどのような構造を持てばよいか考察し成果を得た。
蛍光グルコースを用いる1分間マイクロバイオアッセイ法の開発

我々は、食中毒予防等の食品衛生管理の重要性から、生きた微生物の検出について、検出原理・装置の開発研究を行ってきた。その中で検出対象が「生きた状態」であることからその栄養代謝経路に注目をし、もっとも一般的な栄養源であるグルコースを基質として蛍光剤2-[N-(7-nitrobenz-2-oxa-1,3-diazol-4-yl)amino]-2-deoxy-D-glucose (2NBDG)を開発した。本研究では、生きた細胞を1分間という迅速に、かつ1個体の細胞を検出出来る手法の開発を目指している。(1)各種微生物への2NBDG法の応用(2)試料調整、捕捉法の改良サンプル吸引アダプタの開発と、オートステージ移動プログラムを作成した。顕微鏡視野内に収まる径を複数作成した本アダプタを用いることで、全サンプルの確実なフィルター捕捉を可能にした。また、オートステージプログラム使用により観察の自動化が進み、観察時間が短縮された。(3)飲料水試料中の生菌の1分間アッセイ飲料水(ウーロン茶、アセロラドリンク)に大腸菌を添加し、2NBDG法による検出を行った。その結果、ウーロン茶での試験では、35個以内の細胞でも検出することが可能であり、従来法であるコロニーカウント法との高い相関性を得ることが出来た。(4)標準プロトコールの完成昨年度作成したドラフトを基に、上記の結果を加えたプロトコールを作成した。私達は,生きた微生物細胞を検出する様々の原理,装置の開発に関する一連の研究を行ってきたが,その豊富な経験から「生きている」ことの指標としてグルコースのような基本的基質を取り込む活性が有望であるとの考えで,蛍光グルコース2-[N-(7-nitrobenz-2-oxa-1, 3-diazol-4-yl)amino]-2-deoxy-D-glucose(2NBDG)を開発し,その細胞内での動態を解析してきた。本研究は,この基礎研究に基づくものであり,生きている細胞のみをわずか1分以内で,しかも10個以内の細胞数でも,迅速高精度に検出できる,マイクロバイオアッセイ法を開発することを目的としている。本年度得られた成果を以下に示す。(1)2NBDGの合成・生成プロセスの効率化:2NBDGの合成法,精製法の基本的条件は既に確定しているが,精製効率の向上が望まれていた。今年度は,精製の最終段階で使用するカラム担体の再利用が難しくコストが高かったので,これの洗浄,再生条件を検討し,最適条件を決定することができた。(2)飲料用試料中の微生物検出:上水や乳飲料に既知の個数(10100個の範囲)の微生物細胞(大腸菌や酵母)を添加し,試験用液体試料を調製しこれの中の生菌数を2NBDG法で実測した。この測定結果と従来法(コロニー形成法)による測定結果と比較したところ,高い相関を得ることができた。(3)標準プロトコールのドラフト作成:上記実験の結果に基づき,試料の容量,ろ過方法,2NBDG取りこみ条件,蛍光細胞のカウント法など,細部に至る手順を規定し,誰が実施しても再現性の良い結果が得られるようなプロトコール(試験手順書)のドラフトを作成した。