hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
施設整備プロセスからみた小中一貫・連携校のあり方に関する研究

本研究は、小・中学校間の接続期の問題等を背景に、近年多くの自治体で整備が進められている小中一貫・連携校について、教育課程編成と施設整備の両面において先進的な取り組みが行われている全国の自治体を対象に、(1)施設整備プロセスの分析に基づく空間計画の課題の抽出を行った上で、(2)小中一貫・連携校における教育運営および空間構成上の特色の整理を行い、これをもとに(3)児童生徒の発達状況に応じた適切な空間構成のあり方を検討することで、今後の小中一貫・連携校の計画指針となる知見を得るとともに義務教育期間における新たな学校施設のあり方を明らかにした本年度は施設整備プロセスの分析に基づく空間計画の課題の抽出を目的に、わが国の小中一貫・連携教育が本格化したH16年以降、市区町村を挙げて小中一貫・連携校の導入を推進する7つの自治体を対象に以下の調査を行った。具体的には品川区、三鷹市、横浜市、大阪市、京都市、福岡市、日向市を対象に、i)施設台帳及び計画・設計プロセス別の各種図面等の資料調査、ii)自治体への小中一貫・連携校の導入背景や整備方針、建設時の利用者や地域からの要望等のヒアリング調査、iii)担当設計事務所等への当該施設の提案、計画変更の要因とその内容に関するヒアリング調査をもとに施設整備プロセスの分析を行い、小中一貫・連携校の空間計画の課題の抽出を行った。当初計画と変更なく進捗しているため。本研究では、小・中学校間の接続期の問題等を背景に、近年多くの自治体で整備が進められている小中一貫・連携校について、教育課程編成と施設整備の両面において先進的な取り組みを行っている全国の自治体を対象に、(1)施設整備プロセスの分析に基づく空間計画の課題の抽出を行った上で、(2)小中一貫・連携校における教育運営および空間構成上の特色の整理を行い、これをもとに(3)児童生徒の発達状況に応じた適切な空間構成のあり方の提案を行うことで、今後の小中一貫・連携校の計画指針となる知見を得るとともに義務教育期間における新たな学校施設のあり方に関する知見を得ることを目的とする。その上で、H28年度行った研究の実績は以下の通りである。H28年度:小中一貫・連携校における教育運営および空間構成上の特色の整理全国調査で対象とした自治体の中から、特に先進的な施設整備を行う3つの自治体について、当該自治体が保有する全小中一貫・連携校を対象に以下の調査を行った。品川区、京都市、福岡市が保有する全小中一貫・連携校を対象に、i)各学校への学年区分、指導方式、運営方式、時程編成、管理体制等の教育運営に関する資料調査およびアンケート調査、ii)アプローチ空間、移動空間の集約化・分散化のあり方、普通教室まわりの学年別の特色、特別教室や管理諸室等の小・中学校間での一体化・分散化の傾向等の空間構成に関する実地・実測調査をもとに、小中一貫・連携校における教育運営および空間構成上の特色の整理を行った。大きな内容変更等なく、当初計画の通り研究を進められているから。本研究は、小・中学校間の接続期の問題等を背景に、近年多くの自治体で整備が進められている小中一貫・連携校について、教育課程編成と施設整備の両面において先進的な取り組みを行っている全国の自治体を対象に、(1)施設整備プロセスの分析に基づく空間計画の課題の抽出を行った上で、(2)小中一貫・連携校における教育運営および空間構成上の特色の整理を行い、これをもとに(3)児童生徒の発達状況に応じた適切な空間構成のあり方の検討を行うことで、今後の小中一貫・連携校の計画指針となる知見を得るとともに義務教育期間における新たな学校施設のあり方に関する知見を得ることを目的とするものである。H29年度は児童生徒の発達状況に応じた適切な空間構成のあり方の検討を行った。具体的には、先進自治体調査で対象とした自治体が保有する小中一貫・連携校の施設整備プロセスの中で、モデルとなる先進校Md校、Sy校を対象に以下の調査を行った。i)全学級・教科担当教師への普通教室まわりの利用実態、小・中学校間での特別教室の共用率、執務空間での教師間の連携に関するアンケート調査、ii)児童生徒、教師の学校内での活動の実態、異学年間の積極的・偶発的な交流活動等を捉えることを目的とした行動観察調査により、児童生徒の発達状況に応じた適切な空間構成のあり方の検討を行った。本研究は、小・中学校間の接続期の問題等を背景に、近年多くの自治体で整備が進められている小中一貫・連携校について、教育課程編成と施設整備の両面において先進的な取り組みが行われている全国の自治体を対象に、(1)施設整備プロセスの分析に基づく空間計画の課題の抽出を行った上で、(2)小中一貫・連携校における教育運営および空間構成上の特色の整理を行い、これをもとに(3)児童生徒の発達状況に応じた適切な空間構成のあり方を検討することで、今後の小中一貫・連携校の計画指針となる知見を得るとともに義務教育期間における新たな学校施設のあり方を明らかにした当初計画通り遂行予定。調査対象の自治体や学校の調査については、先方の都合等もあるため、当初目標通りの協力体制がとれるかどうかは保障できないが、現時点では今年度も当初計画通り遂行する予定である。建築計画学
糖尿病性神経障害を軽減させるコンドロイチン硫酸合成抑制の作用機序解明

糖尿病が進行すると、足先を中心に熱さや痛さを感じにくくなる、いわゆる糖尿病性神経障害(DPN)を生じる。これは重度の熱傷や足の切断にもつながる重篤な疾患であるが、十分な病態の解明や治療法の開発に至っていない。我々は細胞外基質の一つである、コンドロイチン硫酸(CS)に着目した。CSの主要合成酵素であるCSGalNAcT1のノックアウトマウス(T1KOマウス:すなわち、CSの量が減少したマウス)を用いて検討したところ、DPNの進行が抑制されていることが判明した。そのメカニズムについて詳細な検討を行っていく予定である。
農畜産・食品系廃棄物のコンポスト化における材料物性変化と反応状態との照合

生物系廃棄物の代表として、家畜ふん(主に豚ふん)を原料とするコンポスト化を行い、通称1次発酵と言われる最高温度出現までのコンポスト化初期過程における反応、材料物性と微生物活性・繁殖の推移を比較検証した。また、実用規模の施設におけるコンポスト化反応(約3カ月間)のモニタリングを実施した。結果は以下の通りである。1)生物系廃棄物の代表として使用した家畜ふんの物理性状は、その水分や副資材の種類・混合率によって変化し、コンポスト化反応にとって必要な好気環境を作ると共に温度上昇に係わる熱的性質、特に熱伝導率に影響を与える等、主としてマクロ的現象を支配する。2)コンポスト化初期において常温域から高温域にわたるサンプリングと平板培養実験の結果、材料温度が55°C未満の常温域で発現する分解速度極大値付近の主役微生物は一般細菌類であり、その細胞数増加と炭酸ガス発生に基づく有機物分解速度の両特性は一致した。即ち、1次ピーク温度を発現させる1回目の好気的分解は主に常温性細菌類の繁殖に起因するとみて良い。3)高温域で採取した試料を55、66°Cで培養した結果、常温域からの叢遷移や最高温度を導く2回目の好気的分解との関連は明確でなかった。これは、実際のコンポスト化での2回目の分解時には、1回目によって栄養基質が消費されていて、本実験では潤沢な栄養培地条件を与えたためと考えられた。そこで、栄養濃度を薄めて制限した培養を行った結果、高温性の細菌や放線菌が認められ、細胞数増加特性も炭酸ガス発生速度変化と定性的に符合するものであった。4)実用施設でのコンポスト化においては、有機物分解の大部分が1次発酵の30日間に行われ、一方その他の材料物性変化はコンポスト化全期間にわたって緩慢に行われることが分かった。生物系廃棄物の代表として、家畜ふん(豚)を用い、通気を開始してから、通称1次発酵とされる最高温度出現までのコンポスト化初期過程に関する反応と微生物活性・繁殖との関係を、代表者が開発した小容積実験装置での反応解析、微生物のサンプリングと培養によって比較検証した。本年度は、主として初期過程に出現する1次ピーク(4050°C)付近での、微生物数の変化とマクロな温度変化、炭酸ガス放出速度のと相関性に着目した。既報、および代表者により研究結果を参考にし、初期過程、特に1次ピーク付近の担い手微生物が常温性の一般好気細菌と仮定し、カンテン培地を使用した塗沫平板培養法により、37°Cでの培養を行った。その結果、材料の初期生菌数は10^<89>で、コンポスト化反応の進行に伴い、材料温度が30°Cにかけて生菌数の増加が認められ、3035°Cで最高に達し、初期生菌数の310倍へと増加した。これは、初期過程が主に一般細菌の増殖によってコンポスト化分解反応が進行することを示すものと見られた。しかし、分解反応の速度パターンの解析結果(木村ら,1993)の、1次ピーク(温度、分解速度)出現温度40°C付近とは実感のズレが認められた。これは、3035°C付近までは増殖に伴う数の増加による反応速度の上昇であるが、それ以上の温度域では、微生物個体の代謝能力に変化が生じたことによるものと推察される。この傾向は、反復実験においても再現性が高く、信頼性があるものとみなされる。研究2年目に当たる平成6年度においては、生物反応プロセスとしてのコンポスト化反応初期における主体微生物叢の追跡、特に常温性から高温性に至る遷移現象を明確に捕らえると共に、それらの微生物密度を測定し、有機物分解反応のパターンと対比することを試みた。

また、コンポスト化実用施設におけるコンポスト化処理中に生ずる材料物性変化を調査して以下のような結果を得た。1)コンポスト化初期において常温域から高温域にわたるサンプリングによって通常平板培養の培地条件で培養した結果、材料温度が55°C未満の常温域において発現する分解速度極大値(1次ピークと呼称)付近の主役微生物が一般細菌類であり、その細胞数増加特性と炭酸ガス発生速度特性とが一致を見せた。2)高温域で採取した試料を55、60°Cで培養した結果、常温域からの叢遷移や細胞数の明確な変化は認められなかった。これは、培養の栄養条件を定法によっていて栄養がいぜん潤沢であるために独立栄養系の細菌が優占し続けたものとみられたので、実際のコンポスト化を想定して栄養制限条件での培養を試みたところ異種微生物(方線菌とみられる)が優占となり、当初の仮説を指示するものとなっったが、培養による確認法の改善が必要と考えられた。3)実用施設においては、有機物の分解は初期の30日以内で盛んに行われ、一方その他の物理的指標についてはコンポスト化全体にわたってゆっくりと変化することが分かった。
悪性脊椎腫瘍に対する脊桂機能再建と生体材料および脊椎固定具の開発に関する研究

1有限要素法を用いた脊桂モデルの作製:ヒト全腰椎の前方屈曲シミュレ-ションを行うため、平面応力有限要素法をベ-スにした等価二次元解析モデルを作成し、以下の事項を確認した。(1)一定モ-メント負荷時の各椎間線維輪や各靭帯の相当応力分布には椎骨部位による差が見られない。(2)脊桂に後方から前方へせん断力を負荷した横荷重の場合、椎間板線維輪、靭帯の相当応力は下位椎骨ほど高くなる。2不安性脊桂の生体力学的実験:胸腰椎損傷モデルを作成し、それに各種instrumentationで補強した複合体に対し生体力学的不安定性を三次元的に計測した。脊桂創外固定具はあらゆる方向の負荷に対し十分な安定性を示した。内固定具ではKaneda deviceは最も良好な固定性を有していた。3犬腰椎への椎体置換材料(アパタイト、ウォラストナイト含有ガラスセラミック:以下AーWGCと略す)と脊椎固定具を用いた脊椎再建に関する実験的研究:犬腰椎の一椎体切除後、AーWGC人工椎体と試作したanterior instrumentationによる脊桂再建を5頭に施行した。全例で骨とセラミック間の直接結合は得られなかった。骨・AーWガラスセラミック間の直接結合には、初期固定の確保が不可欠であり、さらに強固な固定性の得られるimplantsの開発が必要である。4転移性脊椎腫瘍患者へのAーWGーC人工椎体と脊椎固定具(Kaneda Device)の臨床応用転移性脊椎腫瘍患者6例に対してAーWGC人工椎体とKaneda Deviceによる脊椎再建術を施行した。全例に除痛効果が得られ、神経麻痺のあった4例では全例に改善が見られた。全例早期離床が可能であった。前方部分が腫瘍により破壊された脊桂での前方除圧とAーWGC人工椎体とKaneda Deviceによる脊椎再建術は支持性の獲得・麻痺の改善に有用であった。悪性脊椎腫瘍に対する脊椎機能再建に関する研究の初期段階として、本年度は不安定脊柱モデルの作製と椎体置換材料の作製そして脊椎前方固定具の改良に関する研究をすすめた。1.不安定脊椎モデルの作製:人摘出脊柱(胸腰椎仙椎)および生体の腰椎X線機能撮影像から、購入したデジタイザーにより、腰椎の動態に関するデータを得、パーソナルコンピューターを使用し、有限要素法を用いる数学的脊柱モデルを作製した。そして、このモデルをもとに不安定脊柱モデルを作製した。2.椎体置換材料の設計および作製:アパタイトオーラストナイト含有ガラスセラミックを用いた椎体置換材料の設計と作製を行い、この臨床応用をすすめた。3.脊椎固定具の開発:既存の脊椎前方固定具(Kaneda device)を、不安定性の著しい悪性脊椎腫瘍の脊柱再建に使用しうるよう改良した。次年度からは椎体置換材料の力学的強度に関する実験からその材料特性に関するデータを得、不安定脊柱モデルに応用し、その結果をフィードバックさせ置換材料の改良をはかる予定である。また、改良型脊椎固定具の安定性に関する実験をすすめ、その改良も予定している。また以上の成果は本年度の、側弯症研究会(於:アムステルダム)において発表する予定である。悪性脊椎腫瘍における脊柱機能再建に必要な椎体置換用生体材料および脊椎内固定具の開発をすすめると同時に、脊柱再建の基礎的研究として、不安定脊柱の安定性に関する研究を継続した。また置換材料および内固定具の臨床応用も継続した。

1.不安定脊柱モデルの開発とモデル使用による不安定脊柱の安定性、および脊椎固定の非固定椎への影響に関する研究:モデルは有限要素法による数学的モデルであり、不安定椎間における応力の変化や隣接非固定椎間に生じる動態と応力の変化に関する知見が得られた。2.脊椎固定具の開発:既存の脊椎前方固定具(Kaneda device)の力学的強度を高めるための設計変更を行った。また、動物実験のための犬用脊椎固定具の開発も行った。3.椎体置換用生体材料の開発:前年度作製したアパタイトオ-ラストナイト含有ガラスセラミックを用いた椎体置換材料の設計変更を行い、悪性腫瘍に侵された椎体の広範切除後の脊柱再建に使用しうる力学的強度をもつものにした。また、実験犬用置換材料の開発を行った。4.動物実験:2.3.において述べた犬用脊椎内固定具と置換材料を用い、椎体置換材料の骨とa接合性および、脊椎内固定具の生体内固定性およびその長期持続性に関する実験を開始した。早期安定性はこの実験により実証された。5.臨床応用:新設計の人用脊椎内固定具と生体置換材料の臨床使用を開始した。また、椎体置換用生体材料と同材質の腸骨稜置換材料の長期使用例の臨床的検討を行い、同材料の生体骨との親和性の良好なことが確認できた。1犬腰椎への椎体置換材料(アパタイト、ウォラストナイト含有ガラスセラミック:以下AーWGCと略す)と脊椎固定具を用いた脊椎再建に関する実験的研究:犬腰椎の一椎体切除後、AーWGC人工椎体と試作したanterior instrumentationによる脊柱再建を5頭に施行した。全例で骨とセラミック間の直接結合は得られなかった。骨・AーWガラスセラミック間の直接結合には、初期固定の確保が不可欠であり、さらに強固な固定性の得られるimplantsの開発が必要である。2転移性脊椎腫瘍患者へのAーWGC人工椎体と脊椎固定具(Kaneda Deyice)の臨床応用転移性脊椎腫瘍患者6例に対してAーWGC人工椎体とKaneda Deviceによる脊椎再建術を施行した。全例に除痛効果が得られ、神経麻痺のあった4例では全例に改善が見られた。全例早期離床が可能であった。前方部分が腫瘍により破壊された脊柱での前方除圧とAーWGC人工椎体とKaneda Deviceによる脊椎再建術は支持性の獲得・麻痺の改善に有用であった。3今回我々の開発した脊柱固定具の脊柱側弯症治療への応用:小牛の脊柱を用いて脊柱側弯モデルを作成した。そのモデルに対し我々の開発した脊柱固定具、Zielke instrumentation及びCotrelーDuboussetinstrumentationを設置し、軸圧、回旋力、屈曲力、伸展力を加える生体力学的実験を行った。我々の開発した脊柱固定具は、脊柱側弯モデルにおいても上の四つの方向の荷重に対して最も安定性を示した。前方からの一期的な手術により側弯脊柱に良好な矯正と固定性を与えられる我々の脊柱固定具は側弯症治療においても有用であろう。
酸化ストレス誘導性タンパク質をもちいた頭頚部腫瘍の悪性度評価

前年度までに、われわれは、まず酸化ストレス誘導性タンパクとして、各種ストレスで応答の確認されているヘムオキシゲナーゼ1(HO-1)をマーカーとして選択し、口腔癌におけるストレスタンパクと口腔癌の関連を見いだしたが、今年度はさらにペルオキシレドキシンI(Prx I)をマーカーとし、発現の変化と腫瘍の関連を調べた。甲状腺乳頭癌、腺腫、バセドウ病、コントロールを含む107例について、ウエスタンブロットによりPrx Iの発現を検知しバンドの黒化度により定量化をおこなったところ、腺腫やバセドウ病は正常細胞や乳頭癌より有意に高く発現していることがわかった。一方、Prx Iを口腔の扁平上皮癌53例の生検材料をもちいLsAB法にて免疫染色を施し、口腔癌におけるPrx Iの発現の半定量をおこない、TNM分類、分化度等との関連を分析し統計処理をおこなったところ、Prx I高発現グループには有意に高分化型の組織型の腫瘍を含み、また、Prx I高発現グループは所属リンパ節転移のない原発巣をもつグループを有意に多く含んでいることをみいだした。さらに、ストレス刺激によって活性が上昇することが知られているc-Ablも同様な方法で調べたところ、腫瘍の大きさに関連することが示された。これらにより、酸化ストレスタンパク質は頭頚部腫瘍の臨床病態を示すマーカーになりうることを示した。今回、われわれは、まず酸化ストレス誘導性タンパクとして、各種ストレスで応答の確認されているヘムオキシゲナーゼ1(HO-1)をマーカーのタンパクとして選択し、実験をおこなった。抗HO-1ウサギポリクローナル抗体をもちい免疫染色で口腔癌におけるストレスタンパクと口腔癌の関連をみた。口腔の扁平上皮癌38例(舌癌13例、歯肉癌12例、上顎洞癌5例、ほか頬粘膜、口底、咽頭、口唇)の生検材料をもちいLsAB法にて免疫染色を施し、その発現をGrade0(腫瘍組織中0%染色)Gradel(腫瘍組織中0-25%染色)Grade2(腫瘍組織中25-50%染色)Grade3(腫瘍組織中50%以上染色)の4段階で評価し、口腔癌におけるHO-1半定量をおこなった。HO-1の発現にたいし上記半定量したものをHO-1低発現グループとHO-1高発現グループに分類し、TNM分類、分化度等との関連を分析し、カイ2乗検定で統計処理をおこなったところ、HO-1高発現グループには有意に高分化型の組織型の腫瘍を含み、また、HO-1高発現グループは所属リンパ節転移のない原発巣をもつグループを有意に多く含んでいることをみいだした。これらにより、HO-1は口腔の所属リンパ節と分化度に関連があるマーカーになりうることを示した。いっぽう、他の酸化ストレス誘導性タンパクにおいては、MSP23(Peroxiredoxin I型:Prx I)についても、同様に免疫染色をおこない、腫瘍の大きさ、リンパ節転移などとの関連性の示唆を見いだした。
血液適合性を有する新規気体透過高分子超薄膜による高性能埋込み型人工肺の開発

本研究では、血管内に膜型人工肺を直接埋込む新しい人工肺の設計とその実用化を目指した検討を行なった。この方式はIntravascular Oxygenator(IVOX)として欧米で臨床検討が一部行われているが、未だ開発途中の人工肺であり、ガス交換能が不十分など多くの問題が指摘されている。我々は優れたガス交換能と良好な生体適合性を併せ持つ含フッ素ポリイミドも用い、大静脈内留置型埋込み人工肺への応用を検討した。ガス交換能が高く(有効面積が大きい)装置工学的にも優れるポリイミド中空糸膜を作製した。ガス交換能を飛躍的に向上させるため中空糸の膜構造は薄いスキン層とその支持体となる多孔質層からなる非対称構造の形成を試みた。得られた中空糸膜の外径:約700um、内径:約500umとなり、外表面は気体分離活性を示す薄膜スキン層、内表面はスキン層の支持体となる多孔質層が形成されていることが確認できた。従来より非対称構造を有する中空糸膜の作製は困難とされていたが、乾湿式相転換プロセスを用いることにより超薄膜スキン層を有する含フッ素ポリイミド中空糸膜の作製に成功した。膜型人工肺に用いられているPDMSに比べると酸素で約80倍、二酸化炭素で約25倍増加した。埋込み人工肺は生体内で数週間の連続使用を前提とするため材料の生体適合性、特に血液適合性が極めて重要となる。In Vitro評価より、ポリイミド表面への血漿タンパク質の吸着は極めて少なく、血小板凝集も著しく抑制されることが明かとなった。ポリイミド中空糸膜を家兎の下大静脈内に7日間埋込んだIn Vivo実験においてもポリイミド膜上には血小板の粘着やフィブリンの析出は殆ど見られず、良好な血液適合性が確認できた。また、補体活性の抑制もRadioimmunoassay法より明かにした。以上よりポリイミド中空糸膜の新しい埋込み型人工肺しての可能性が示唆された。長期の呼吸・循環補助を目的とした人工肺としてECMOがあるが、対外循環法式であるためヘパリン投与による手術創・カテーテル挿入部からの出血、感染等多くの問題を含んでいる。もし、大静脈内に人工肺を挿入・留置しガス交換を行うことが可能となれば、血液回路、ポンプは不要となり、ヘパリン投与量も低減し出血、感染の危険性も減少する。申請者らは新しい膜型人工肺材料として含フッ素芳香族ポリイミドに注目し、その気体透過性(酸素交換能と炭酸ガス除去能)と血液適合性を検討してきた。本研究では、芳香族ポリイミド膜を用い大静脈内留置型埋込み人工肺の臨床的評価を行うため、その機能を精度良く確認し、モジュール化、操作性、安全性を検討、臨床応用の可能性を探索する。得られた研究成果は以下の通りである。(1)新しい含フッ素芳香族ポリイミドを合成した。得られたポリイミドは有機溶媒に可溶となり優れた製膜性を示した。(2)ポリイミド膜と血漿蛋白質、血小板等との相互作用をin vitro,in vivoで評価した。in vitroよりポリイミド表面への吸着血漿蛋白質量・粘着血小板量は極めて少なく、優れた血液適合性が示された。成犬に7日間埋め込んだin vivoの結果においても、血栓は全く認められず良好な血液適合性が確認された。

(3)本膜型人工肺の特長の一つである非対称構造(細孔のない表面skin層と支持体である多孔質層)を有する中空糸膜を作製した。今後はその酸素交換能、炭酸ガス除去能を検討する。本年度は大静脈内留置型埋込み入工肺をシステムとして確立するため、ガス交換能が高く(有効面積が大きい)装置工学的にも優れる中空糸膜モジュールの作製を検討した。ガス交換能を飛躍的に向上させるため中空糸の膜構造は薄いスキン層とその支持体となる多孔質層からなる非対称構造の形成を試みた。作製方法は我々が開発した乾湿式相転換法を用いair gap中で中空糸表面に気体分離活性を有するスキン層を形成させた(乾式プロセス)、次にメタノール凝固浴中でスピノ-ダル分解による液体-液体分離を誘起させたあと(湿式プロセス)、中空糸内部にスキン層の支持体となる多孔質層を形成させ、非対称構造を有するポリイミド中空糸膜を作製した。このプロセスを連続的に行なうことにより薄い表面スキン層を有する中空糸膜の作製が可能となった。得られた中空糸膜の外径:約700um、内径:約500umとなり、外表面は気体分離活性を示す薄膜スキン層、内表面はスキン層の支持体となる多孔質層が形成されていることが確認できた。従来より非対称構造を有する中空糸膜の作製は困難とされていたが、乾湿式相転換プロセスを用いることにより超薄膜スキン層を有する含フッ素ポリイミド中空糸膜の作製に成功した。膜型人工肺に用いられているPDMSに比べると酸素で約80倍、二酸化炭素で約25倍増加した。この中空糸膜のIn Vivo実験を末梢静脈内挿入法により行った。ポリイミド中空糸を家兎の下大静脈内にし、7日間後に全身麻酔下でヘパリンを投与、脱血後、試料を挿入した静脈を長軸方向に切開して肉眼的に血栓を調べると共にSEMでも血液付着成分を観察した。その結果、PDMS膜表面にはフィブリン・血栓の形成が碓認されたが、ポリイミド膜上には血小板の粘着やフィブリンの析出は殆ど見られず、良好な血液適合性が確認された。
多変量解析における最大統計量の尾部確率の評価法に関する研究

多変量解析、多次元解析において、T_1,T_2,ー,T_mを既知の相関をもつm個の確率変数とするとき、最大値Tmax=max{T_1,ー,Tm}といった形の統計量が現われるが,その正確な分布の導出は極めて困難である。そこで多くの場合は,Tmaxの分布の近似分布を導出する方向に行くことになる。本研究でもその線に沿い,仮統検定,区間推定等の統計的推測を実行可能にするため,Tmaxの分布における上方%点を実用上十分な精度をもって評価する方法を開発,確立することを目的としたわけである。本研究の具体的な成果としては,まず応用に現われたTmax型の統計量をその背景とともに整理することから始めて,Tmax型およびその修正型の応用としてそれぞれ多次元離囲,Controlとその比較統計量を取り扱うことができるようになったことをあげられる。つぎに,多変量解析の理論面ではよく正規分布の基礎におくことが多いわけであるが,その正規性の検討のために楕円型母集団からの標本論を準備できたことである。また,個々の統計量に上方%点の近似法,近似公式の精度,パラメ-タの有効離囲はMonte Carlo数値実験を通して検討を行い,十分使用に耐え得ることが分った。さらに,研究を進めて行く過程で,(1)一般化線形モデルにおける推定とくに適合度の良さの検定法,random coefficientsの推定法,(2)競合リスクが存在する場合の生存モデルの設定とその推定,(3)逆三項分布,2変量混合対数正規分布の定義,等の成果を得ることができ,標記研究課題と関連させて更に理論の発展を見る下地ができた。今後,新しい研究計画のもとに研究を進めて行く予定である。
中高齢者の高次脳機能に関連する要因と認知機能低下予防に関する縦断的研究

本研究は,地域住民の大規模集団を対象とした縦断的疫学調査により中高齢者の健康問題,特に認知機能や動脈硬化の程度に焦点を当て,その実態と知的活動との関連を明らかにし,予防を主体にした心身の健康問題の支援に関する戦略の構築を目的としている。中高年者の認知機能は加齢とともにどのような側面が衰退,低下していくのか明確になっていない。また,社会・心理的,医学的背景が認知機能低下に及ぼす影響について,老年看護学分野での研究は行われていない。そこで、老化がもたらす動脈硬化と認知機能低下を正確に評価するために、平成24年平成27年度に実施した和歌山県の3市町村の集団検診(動脈硬化検診)のデータをベースラインとして,同一人物の追跡調査を実施する。調査内容は,基本属性および神経心理学的検査として,MMSE,論理記憶検査,注意機能検査,言語流暢性検査である。動脈硬化検査として,頸部エコー,PWV(脈波伝播速度),ABI(足関節/上腕血圧比),AI(動脈硬化指数),運動負荷後血圧,血液検査を実施する。また、老年科うつスケール(GDS-15),レジリエンス(回復力),知的活動状況などのアンケートを実施する。調査で得られたデータを属性と各検査(神経心理学検査・動脈硬化検査・知的アンケートなど)と比較する。また、頸部エコー,PWV,ABI,AI,運動負荷後血圧,血液検査において数値の高低で2群に分け,測定された神経心理学的検査(認知機能・注意・言語・記憶)で群間比較する。その結果,神経心理学的機能が加齢に伴い,どのように変化するのか,知的活動の状況が中高齢者の認知機能の低下の防止にどのように寄与しているのかを検討する。また,動脈硬化の程度が中高齢者の認知機能の低下の防止にどのように寄与しているのかも検討し,老年看護学の観点から中高齢者に早期から発進できる支援を構築する。2018年は、1市町村において動脈健診を実施し、750人が参加した。そのうち約300人の追跡調査が実施できている。動脈硬化検査として,PWV(脈波伝播速度),ABI(足関節/上腕血圧比),AI(動脈硬化指数),血液検査である。また、老年科うつスケール(GDS-15),レジリエンス(回復力),知的活動状況などのアンケートも実施した。2015年2018年の調査にて地域住民の神経心理学、医学データおよび知的活動データを蓄積することができたが、縦断的に分析するためのデータ整理やデータの解析が進んでいない。神経心理学的検査(MMSE,論理記憶検査,注意機能検査,言語流暢性検査)および動脈硬化検査(PWV,ABI,AI,血液検査)、知的活動状況アンケート(老年科うつスケール,レジリエンス)などの蓄積したデータを縦断的に整理し、2011年2012年のデータと比較、解析を行う。その結果を中高年者に対する認知機能低下防止に関する要因を明らかにすることで、地域住民への支援につなげたい。また、解析した内容を学会発表や論文投稿につなげる。中高齢者の認知機能は加齢とともにどのような側面が衰退,低下していくのか明確になっていない。平成24年平成26年の3年間に3市町村において動脈硬化健診を実施し,中高年者の神経心理学,医学データを蓄積した。その結果,動脈硬化と認知機能や生活行動と認知機能の関連が明らかになった。地域住民には,集団および個人に結果説明を行なうとともに,集団による講演,健康教育や個人に健康教育を実施している。しかし,老化がもたらす動脈硬化と認知機能を正確に評価するには,同一人人物,特定集団を追跡していく縦断研究によって,認知機能の低下の過程や原因,認知機能に及ぼす生活習慣の影響度合いを正確に測ることができる。これまでに横断的調査での対象者をベースラインデータとして,市町村の動脈硬化健診を継続し,縦断的データの収集を実施する。調査内容は,全般的な機能(MMSE),論理記憶検査,注意機能検査(D-CAT:数字抹消検査),言語流暢性検査(文字流暢性検査・意味流暢性検査)である。動脈硬化検査は,頸部エコー,PWV(脈波伝播速度),ABI(足関節/上腕血圧比),AI(動脈硬化指数),血液検査である。また、基本属性および知的活動の有無や老年科うつスケール(GDS-15),レジリエンス(回復力)尺度を使用してアンケート調査をおこなう。平成27年度は,2市町村において動脈老化健診を実施し,約800人が参加した。検査内容は,全般的な機能(MMSE),論理記憶検査,注意機能検査(D-CAT:数字抹消検査),言語流暢性検査(文字流暢性検査・意味流暢性検査)である。動脈硬化検査は,頸部エコー,PWV(脈波伝播速度),ABI(足関節/上腕血圧比),AI(動脈硬化指数),血液検査をおこなった。

また,基本属性および知的活動の有無や老年科うつスケール(GDS-15),レジリエンス(回復力)尺度を使用してアンケート調査をおこなった。調査は順調に進んでいるが,ベースラインデータ(平成24年平成26年横断調査)との比較に至っていない。本研究は,地域住民の大規模集団を対象とした縦断的疫学調査により中高齢者の健康問題,特に認知機能や動脈硬化の程度に焦点を当て,その実態と知的活動との関連を明らかにし,予防を主体にした心身の健康問題の支援に関する戦略の構築を目的としている。中高齢者の認知機能は加齢とともにどのような側面が衰退,低下していくのか明確になっていない。また,社会・心理的,医学的背景が認知機能低下に及ぼす影響について,老年看護学分野での研究は行われていない。そこで、老化がもたらす動脈硬化と認知機能低下を正確に評価するために、平成24年平成27年度に実施した和歌山県の3市町村の集団検診(動脈硬化検診)のデータをベースラインとして,同一人物の追跡調査を実施する。調査内容は,基本属性および神経心理学的検査として,MMSE,論理記憶検査,注意機能検査,言語流暢性検査である。動脈硬化検査として,頸部エコー,PWV(脈波伝播速度),ABI(足関節/上腕血圧比),AI(動脈硬化指数),運動負荷後血圧,血液検査を実施する。また、老年科うつスケール(GDS-15),レジリエンス(回復力),知的活動状況などのアンケートを実施する。調査で得られたデータを属性と各検査(神経心理学検査・動脈硬化検査・知的アンケートなど)と比較する。また、頸部エコー,PWV(脈波伝播速度),ABI(足関節/上腕血圧比),AI(動脈硬化指数),運動負荷後血圧,血液検査において数値の高低で2群に分け,測定された神経心理学的検査(認知機能・注意・言語・記憶)で群間比較する。その結果,神経心理学的機能が加齢に伴い,どのように変化するのか,知的活動の状況が中高齢者の認知機能の低下の防止にどのように寄与しているのかを検討する。また,動脈硬化の程度が中高齢者の認知機能の低下の防止にどのように寄与しているのかも検討し,老年看護学の観点から中高齢者に早期から発進できる支援を構築する。平成28年度は、1市町村において動脈硬化検診を実施し、800人が参加した。その内約500人の追跡調査ができた。調査内容は、神経心理学的検査として、全般的な機能(MMSE),論理記憶検査,注意機能検査(D-CAT:数字抹消検査),言語流暢性検査(文字流暢性検査・意味流暢性検査)を行った。また、動脈硬化検査としては、頸部エコー,PWV(脈波伝播速度),ABI(足関節/上腕血圧比),AI(動脈硬化指数),運動負荷後血圧,血液検査を実施した。さらに、知的活動状況、老年科うつスケール(GDSー15),レジリエンス(回復力)などアンケートを実施した。しかし、平成27年、平成28年とデータが収集できたが、データ整理及び解析が不十分であり、学会発表や論文作成に至っていない。本研究は,地域住民の大規模集団を対象とした縦断的疫学調査により中高齢者の健康問題,特に認知機能や動脈硬化の程度に焦点をあて,その実態と知的活動との関連を明らかにし,心身の健康問題の支援に関する戦略の構築を目的としている。
カルモデュリン依存性プロテインキナーゼIVの活性制御機構に関する形態学的解析

Ca^<2+>/カルモデュリン依存性プロテインキナーゼタイプIV(CaM-KIV)は、神経細胞においてCREBなどの転写因子のリン酸化を介したCa^<2+>依存性遺伝子発現調節機構に関与するものと考えられている。近年、本酵素の活性化には、新たな活性化酵素(CaM-KK)によるリン酸化が必須であることが生化学的に明らかになってきた。本研究では、CaM-KK・CaM-KIVカスケードの神経細胞における役割を解明することを目的とし、以下のような研究成果をあげた。(1)CaM-KKの細胞内局在の解析:CaM-KKの2つの分子種(α,β分子)を識別するモノクローナル抗体の作成に成功し、その細胞内の局在をCaM-KIVと比較検討した。その結果、CaM-KIVは神経細胞の核内に豊富に局在するのに対して、CaM-KKは、主に神経細胞体、樹状突起、神経終末に局在し、核内における発現は非常に微弱なものであった。(2)CaM-KIVβ分子の細胞内局在解析:申請者が分子構造を明らかにしたCaM-KIVβ分子に対する特異的抗体の作成に成功し、免疫組織化学的に細胞内局在を解析した(Eur.J.Neurosci.1999)。その結果、CaM-KIVβ分子は小脳顆粒細胞の核内に限局して発現することを明らかにし、β分子の小脳顆粒細胞における特異な核内における機能関与の可能性を提示した。(3)CaM-KIのサブタイプの単離:神経系に豊富に発現するCaM-KIの新たな分子種(β2)をマウスより単離しその神経系における発現解析に成功し報告した以上、申請した実験計画に従い、CaM-Kの分子多様性の神経細胞における生理的意義の解明のために着実に研究を展開している。
足アーチの弾性的特性と足部の筋活動からみた足アーチ構造の機能的意義の再考

本年度は実験2-2および実験3を行った。実験2-2:足部内在筋の加重応答測定:加重負荷時の足内在筋の筋活動をワイヤ筋電図にて取得した。一般成人被験者20名に対して短母趾屈筋、長母趾屈筋、母趾外転筋、後脛骨筋にワイヤ筋電図を挿入し、椅子座位姿勢にて膝上に体重の100%重量までの負荷を荷重した際の各筋の筋活動を定量し、その後、床反力計上に両足および片足にて静止立位姿勢を取った際の筋活動を定量した。足部の弾性的特性が硬い被験者と比べて、弾性的特性の柔らかい被験者では足内在筋の活動が低負荷から生じ、また、体重100%負荷時には有意に大きな筋活動を示した。また、立位では座位における同荷重時よりも大きな筋活動を示し、このことから、加重に加えて重心の動揺を制御するために足内在筋の筋活動が動員されることが示唆された。実験3:足部の弾性的特性と運動パフォーマンスの関係:球技系選手として新たに大学アメリカンフットボール選手20名と大学バスケットボール選手30名を対象に測定を行った。さらに、バスケットボールの未成年選手(小学生・中学生・高校生)も対象として追加測定を行った(小学生39名、中学生45名、高校生43名)。一般的な偏平足の評価として使われている足アーチ高率(舟状骨高÷足長)が0.15以下の基準を満たしていたのは、大学生男子で9.6%、大学生女子で10.1%であり、高校生以下の年代では、足アーチ高率は小学生(0.165±0.023)、中学生(0.182±0.025)、高校生(0.184±0.028)と年齢とともに増加し、偏平足の基準を満たすのは小学生で21.2%、中学生で18.0%、高校生で14.1%と年齢とともに少なくなっていることから、年代が低くなるほど本研究の意義が高まると予想される。一部の測定が滞っているものの、ほぼ当初の計画通り進んでいる。平成29年度、30年度の結果を受けて、足部の弾性的特性と運動パフォーマンスの関係の機能的意義を明らかにするための実験を展開する。実験3-2で、足部の弾性的特性と運動パフォーマンスの関係について、これまでのアスリート、一般成人に加え、肥満者および痩身者、ならびに妊婦を対象に測定を行う。測定項目は弾性的特性については実験1と同様の試行を行い、運動パフォーマンスについてはつま先立ちを頻繁に使用するダンサーや素早い切り返し動作や連続跳躍動作が多くみられる球技系競技選手を対象として、実験3-1で選択された筋力および運動パフォーマンスを測定する。また、肥満者および痩身者、急速な体重増加がみられる妊婦の測定を行い、比較検討することで体重増加の影響をみる。さらに、裸足とシューズ着用時では足趾の重要性が異なると考えられるため、筋力発揮パターンの近い競技で裸足と非裸足のアスリートを対象とする。被験者数はダンサー、一般成人、肥満者、痩身者、スプリント系競技(陸上競技、ライフセーバー)、跳躍系競技(バレーボール、ビーチバレーボール)の各種目よりそれぞれ10名程度募集する。ただし、体重増加による低アーチ者(肥満者・妊婦)の場合、運動パフォーマンスの測定項目は文部科学省の新体力テストを参考にする。本年度は実験1:足部構造の加重応答測定における有限要素解析を行うための下準備として、3次元MRI法を用いて若年男性10名の右足部を測定した。1.5T臨床用MRI装置を用いて、3D Fast Gradient Echo法でスライス間隔1.5mmで0.75mm×0.75mmのピクセル間隔で詳細に撮像を行い、骨・筋肉・靭帯および腱・脂肪の4つの組織に分類した。現在2名分の解析が終了しており、今後は、全9名分のデータを平均化して標準足モデルを構築する予定である。また、実験2:足部内在筋の加重応答測定では、若年男性9名を対象とし、安静時、片足つま先立ちを10分間行った後、片足ホッピングを連続5分間行った後の3条件でMRI-T2値を測定して、内在筋の筋活動量が定量できるかどうかを確認した。さらに、実験3:足部の弾性的特性と運動パフォーマンスの関係では、ダンサーとしてバトントワーリング選手16名、スプリント系競技としてライフセーバー選手9名、跳躍系競技としてバレーボール選手9名を対象として、各種パフォーマンス測定、足趾筋力、超音波による足内在筋の断面積の測定を行い、一般成人男性10名を対象として、MRIによる足部形状の測定、足趾筋力および下肢3関節トルクの測定、各種パフォーマンステスト、および動作中の足部のバイオメカニクス解析を行った。単回の跳躍動作(特に垂直跳び)や走行中における中足趾節関節角度と比べて、すばやい切り返し動作、連続跳躍時の中足趾節関節はより背屈位のままであり、中足趾節関節を背屈にすることで足底腱膜を伸張させ、足部の剛性を高めていることが推察された。実験1と実験2は当初の計画より少し遅れているが、予備実験によって測定方法が確立され、次年度は被験者を募集して測定結果を増やしていくことができる。当初、次年度以降に予定していた実験3の測定が、一部の測定項目を除き先取りで取れたので、その解析を先に進めている。一般成人被験者

20名に対して短母趾屈筋、長母趾屈筋、母趾外転筋、後脛骨筋にワイヤ筋電図を挿入し、椅子座位姿勢にて膝上に体重の100%重量までの負荷を荷重した際の各筋の筋活動を定量し、その後、床反力計上に両足および片足にて静止立位姿勢を取った際の筋活動を定量した。足部の弾性的特性が硬い被験者と比べて、弾性的特性の柔らかい被験者では足内在筋の活動が低負荷から生じ、また、体重100%負荷時には有意に大きな筋活動を示した。また、立位では座位における同荷重時よりも大きな筋活動を示し、このことから、加重に加えて重心の動揺を制御するために足内在筋の筋活動が動員されることが示唆された。実験3:足部の弾性的特性と運動パフォーマンスの関係:球技系選手として新たに大学アメリカンフットボール選手20名と大学バスケットボール選手30名を対象に測定を行った。さらに、バスケットボールの未成年選手(小学生・中学生・高校生)も対象として追加測定を行った(小学生39名、中学生45名、高校生43名)。一般的な偏平足の評価として使われている足アーチ高率(舟状骨高÷足長)が0.15以下の基準を満たしていたのは、大学生男子で9.6%、大学生女子で10.1%であり、高校生以下の年代では、足アーチ高率は小学生(0.165±0.023)、中学生(0.182±0.025)、高校生(0.184±0.028)と年齢とともに増加し、偏平足の基準を満たすのは小学生で21.2%、中学生で18.0%、高校生で14.1%と年齢とともに少なくなっていることから、年代が低くなるほど本研究の意義が高まると予想される。一部の測定が滞っているものの、ほぼ当初の計画通り進んでいる。現在、実験1のMRによる測定では、無負荷条件のみの測定なのでMR装置内部で足底に加重を加える装置を開発中である。装置が完成後、被験者を募り、標準足変形モデルを構築する。同時進行で、足部内在筋の加重応答による筋活動の定量を進めていく。平成29年度、30年度の結果を受けて、足部の弾性的特性と運動パフォーマンスの関係の機能的意義を明らかにするための実験を展開する。実験3-2で、足部の弾性的特性と運動パフォーマンスの関係について、これまでのアスリート、一般成人に加え、肥満者および痩身者、ならびに妊婦を対象に測定を行う。測定項目は弾性的特性については実験1と同様の試行を行い、運動パフォーマンスについてはつま先立ちを頻繁に使用するダンサーや素早い切り返し動作や連続跳躍動作が多くみられる球技系競技選手を対象として、実験3-1で選択された筋力および運動パフォーマンスを測定する。また、肥満者および痩身者、急速な体重増加がみられる妊婦の測定を行い、比較検討することで体重増加の影響をみる。さらに、裸足とシューズ着用時では足趾の重要性が異なると考えられるため、筋力発揮パターンの近い競技で裸足と非裸足のアスリートを対象とする。被験者数はダンサー、一般成人、肥満者、痩身者、スプリント系競技(陸上競技、ライフセーバー)、跳躍系競技(バレーボール、ビーチバレーボール)の各種目よりそれぞれ10名程度募集する。ただし、体重増加による低アーチ者(肥満者・妊婦)の場合、運動パフォーマンスの測定項目は文部科学省の新体力テストを参考にする。実験1と2の準備が遅れ、本実験の開始ができなかったため、使用する予定であった謝金・人件費が未使用となってしまっている。本実験の準備が完了次第、本実験を開始する予定である。前年度に前倒しで実験3の測定を始めたため、本年度に使用する予定であった謝金・人件費が少なめの執行となっている。
固体内酸素イオンの熱拡散を利用するメンブレンリアクターの開発に関する研究

天然ガスは石油に匹敵する埋蔵量があり、エネルギー源としてばかりでなくその主成分であるメタンの化学的な利用法の開発が望まれている。我々は、酸化カップリングによる選択的エチレン合成を目的として種々のメンブレンリアクターを作成しその特性について検討した。これまで検討したメンブレチンには多孔質管に触媒薄膜を形成したもの(タイプA)、多孔質管に触媒成分を含む液膜を形成したもの(タイプB)、触媒酸化物そのもので膜を形成したもの(タイプC)があり、本研究では主にタイプAとタイプCについて検討し、以下の主たる成果を得た。タイプAについては多孔質支持体上に緻密な酸化物を形成させる製造技術の確立が大きな課題となる。酸化鉛薄膜を形成させる支持体について検討を行なった結果、シリカ・アルミナの多孔質管を支持体とした時に緻密な酸化鉛薄膜が形成させることがわかった。これはシリカと酸化鉛が750-800°Cで焼成することによって共融し鉛ガラスに変化する過程で緻密化するものであることがわかった。さらにこのようにして作成した酸化鉛メンブレンの表面修飾を行なうことにより高活性化を試みた。表面の酸化鉛膜に種々の塩基性酸化物を添加したところその塩基性に応じてカップリング速度が向上し、K_2Oコーティングの場合無添加に比べ速度が2倍まで向上した。タイプCについてはとくにペロブスカイト酸化物で高い酸素移動度を示すものが知られておりそれらの本反応に対する触媒作用の検討を行った。その結果、LaCoO_3系酸化物がA、Bタイプメンブレンリアクターの活性点モデルと考えられるPb_<0.02>Mg_<0.98>O酸化物より高いC2生成活性を示した。メタン転化率はLa_<0.9>A_<0.1>CoO_3系が際立って高く、C2の選択率はSrCo_<0.8>B_<0.2>O_3系が優れた結果を示した。SrCoO_3を用いてメンブレン反応器としての特性を検討した結果、B型メンブレンと比較したところ広い温度範囲にわたって表面積あたりのメタン転化活性は2桁程度高いことが示された。天然ガスは石油に匹敵する埋蔵量があり、エネルギ-源としてばかりでなくその主成分であるメタンの化学的な利用法の開発が望まれている。本研究では酸化カップリングによる選択的エチレン合成を目的として種々のメンブレンリアクタ-を作成しその特性について検討する。これまで多孔質管に触媒薄膜を形成したもの(タイプA)、多孔質管に触媒成分を含む液膜を形成したもの(タイプB)、触媒酸化物そのもので管を形成したもの(タイプC)を試作した。本年度は特にタイプAについてさらに検討を行なった。タイプAについては多孔質支持体上に緻密な酸化物を形成させる必要があるため、その製造技術の確立が大きな課題となる。酸化鉛薄膜を形成させる支持体について検討を行なった結果、シリカ・アルミナの多孔質管を支持体としたときに緻密な酸化鉛薄膜が形成されることがわかった。これはシリカと酸化鉛が750-800°Cで焼成することによって共融し鉛ガラスに変化する過程で緻密化するものであることが明かとなった。

さらにこのようにして作成した酸化鉛メンブレンの表面修飾を行なうことにより高活性化を試みた。表面の酸化鉛膜に種々の塩基性酸化物を添加したところその塩基性に応じてカップリング速度が上昇し、K_2O添加の場合無添加に比べ速度が2倍まで向上した。通常の触媒反応においても塩基性の金属酸化物を担体として用いると高い活性、選択性を与えることが知られており、本研究の場合も添加物による酸化鉛修飾が有効であることが見いだされた。天然ガスの化学的な利用法の観点から本研究では酸化カップリングによる選択的エチレン合成を目的として種々のメンブレンリアクターを作成しその特性について検討した。これまで多孔質管に触媒薄膜を形成(タイプA)、多孔質管に触媒成分を含む液膜を形成(タイプB)、触媒酸化物そのもので管を形成(タイプC)、したものを試作した。本年度は特にタイプCについて検討を行なった。タイプCについては外部回路を設けずに反応を継続させるために酸化物イオンと同時に電子が同時に移動する混合導電体を用いた。特にペロブスカイト酸化物で高い酸素移動度を示すものが知られておりそれらの本反応に対する触媒作用の検討を行った。そのLaCoO_3、La_<0.9>A_<0.1>CoO_3系(Aサイトを10%置換)、LaCo_<0.9>B_<0.1>O_3系、SrCoO_3、Sr_<0.8>A_<0.2>CoO_3系、SrCo_<0.8>B_<0.2>O_3系、が、タイプA、B型メンブレンリアクターの活性点モデルと考えられるPb_<0.02>Mg_<0.98>O酸化物より高いC2生成活性を示した。燃焼(COx生成)も含めたメタン転化率はLa_<0.9>A_<0.1>CoO_3系が際立って高く、C2の選択率はSrCo_<0.8>B_<0.2>O_3系が優れた結果を示した。特にSrCo_<0.8>B_<0.2>O_3系でBサイトに塩基性の酸化物を導入した際に高いC2活性、選択性を示した。SrCoO_3を用いてメンブレン反応器としての特性を検討した結果、長時間安定してC2を生成した。このときの全酸素消費量および酸化剤停止時の挙動から膜を通して酸素が供給されていることが示された。同一条件化でB型メンブレンと比較したところ広い温度範囲にわたって、選択性は低いものの表面積あたりのメタン転化活性は2桁程度高いことが示された。
培養モデル系を用いたミトコンドリア機能障害による神経細胞変性・死機構の解明

1.Kohsakaらがラット脳組織の神経細胞の単離、培養に用いた方法を改変し、ミトコンドリア機能障害、高酸化的ストレス状態、老齢期脳機能障害を示すSAMP8系統マウスから神経細胞、グリア細胞を単離し、培養する方法を作製した。胎生17.5日齢マウスの脳組織から神経細胞とグリア細胞を単離、培養することができた。神経細胞の培養では、播種後6日前後で行った培養液の交換後数時間で細胞はアポトーシスにより死滅した。2.高酸化的ストレス状態を示すSAMP11系統マウス、および対照のSAMR1系統マウスの新生仔皮膚由来線維芽細胞の初代培養系を用いて、抗酸化酵素活性ならびにその誘導と、ミトコンドリア膜電位の変化を検討した。SAMP11、SAMR1由来細胞とも培養5日で活性酸素種が約1.6倍増加した。SAMR1由来細胞では培養7日で培養3日の値まで減少したが、SAMP11マウス由来細胞では培養5日以降減少しなかった。現時点ではSAMP11由来細胞の培養5日以降認められる活性酸素種の増加は、ミトコンドリアの機能障害による産生亢進であり、消去系機能の低下によるものではないと考えられた。3.SAMP10系統マウスは、加齢に伴い嗅球大脳前方部が萎縮し、同部の皮質の大型神経細胞が減少する。同系統はまた、加齢に伴い学習記憶障害、意欲障害を示すようになる。今回高齢マウスにおいて、TUNEL染色陽性神経細胞の分布、ユビキチン化封入体を有する神経細胞の分布が、脳萎縮の部位に部分的に重なることを明らかにした。同系統マウスの神経細胞、グリア細胞の単離、培養は、1と同様の方法で行うことができた。抗GFAPおよび抗Neurofilament抗体で染色したところ、神経細胞培養系の純度は99%以上であった。培地交換後の神経細胞のアポトーシスは、交換培地として無血清培地を用いることにより防ぐことができた。本年度は、1.Kohsaka, S. et al.によりラット脳組織の神経細胞の単離、培養に用いられた方法を改変し、高酸化的ストレス状態を示すSAMP8系統マウスと対照のSAMR1系統マウスより神経細胞を単離し、培養する方法の開発に用いた。生後24時間以内の新生仔マウスの脳組織からはグリア細胞を、胎生17日齢マウスの脳組織からは神経細胞を単離、培養することができた。2.同様に高酸化的ストレス状態を示すSAMP11系統マウス、および対照のSAMR1系統マウス新生仔皮膚由来線維芽細胞の初代培養系を用いて、活性酸素の産生に対応した、ミトコンドリア膜電位の変化と、抗酸化酵素活性ならびにその誘導の変化を検討した。SAMP11およびSAMR1由来細胞とも培養5日で活性酸素量が増加するが、SAMR1由来細胞では培養7日以降減少するのに対してSAMP11由来細胞では減少しない。培養7日以降SAMP11由来細胞では低電位ミトコンドリアが増加し、高電位ミトコンドリアの全ミトコンドリアに占める割合は減少した。カタラーゼ活性は両系統細胞間で差が無く、グルタチオンペルオキシダーゼ活性はP11由来細胞で高かった。

カタラーゼ、グルタチオンペルオキシダーゼ-1,3,-4,SOD-1,-2mRNAの発現の経時的変化には両系統細胞間で差が認められず、両系統の培養線維芽細胞間の活性酸素量の経時変化の違いは、抗酸化酵素の発現誘導の差違が原因とは考えられないことを示した。SAMP10系統マウスは、加齢に伴い嗅球大脳前方部が萎縮し、萎縮を示す部位の皮質の大型神経細胞が減少する。同系統はまた、加齢に伴い学習記憶障害、意欲障害を示すようになる。このマウスでは神経細胞の樹状突起の退縮やスパインの減少などの変性が明らかになっているが、今回高齢マウスにおいて、TUNEL染色陽性神経細胞の分布、ユビキチン化封入体を有する神経細胞の分布が、脳萎縮の部位に部分的に重なることを明らかにした。TUNEL染色陽性神経細胞では活性酸素によるDNA傷害、ユビキチン化封入体を有する神経細胞では同じく活性酸素による蛋白質の修飾が予想される。同系統のマウスから神経細胞、グリア細胞の単離、培養は、平成14年度にKohsakaらがラット脳組織の神経細胞の単離、培養に用いた方法を改変し、ミトコンドリア機能障害、高酸化的ストレス状態、老齢期脳機能障害を示すSAMP8系統マウスと対照のSAMR1系統マウスから、神経細胞、グリア細胞を単離し、培養した方法と同様の方法で行うことができた。抗GFAPおよび抗Neurofilament抗体で染色したところ、神経細胞培養系の純度は99%以上であった。さらに平成14年度に問題になった、培地交換後の神経細胞のアポトーシスは、交換培地として無血清培地(Neurobasal medium +B27 supplements)を用いることにより防ぐことができた。