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中島広足全歌集の編纂とその研究

1.長崎県立長崎図書館および国立国会図書館において、昨年度未調査の資料を調査し、広足関係資料を写真撮影によって収集した。また、佐賀県立図書館において、広足著の板本の調査を行った。2.長崎大学図書館において、主として武藤文庫の広足関係資料を調査し、広足自筆の書幅を中心に写真撮影によって収集した。また、広足と親交があった近藤光輔(本居宣長門人)の、従来知られていなかった日記が発見された。広足および周辺の記事があり、広足の伝記を明らかにすることができる貴重な資料である。3.熊本大学附属図書館において、永青文庫の広足関係の資料を調査した。昨年調査時に「中島広足遺書」とする一群の資料があることが判明し、今回はこの全体を、熊本大学附属図書館および永青文庫のご好意によって調査することができた。広足自筆の草稿本・手沢本等が多数あり、大変意義のある調査であった。4.愛知県西尾市(岩瀬文庫)には、広足自筆の詠草・雑録をはじめ、広足著の板本等多くの広足関係資料が所蔵されている。調査日程の都合もあり、詠草を中心に調査・収集した。また、調査の過程で、現在まで知られていなかった、広足晩年の紀行文(日記)を見いだすことができた。これにも多くの詠草が書かれており、大きな成果であった。5.広足門人のご子孫である三田村孝朗氏(長崎市茂木在住)、相賀照忠氏(佐賀県武雄市在住)ご所蔵の、広足歌稿・歌幅を調査・収集した。6.福島県会津若松市立図書館・白虎隊記念館において、広足の学統をひく北原雅長に関する調査を行った。当該研究課題の研究を遂行するために、中島広足関係資料の調査・収集を、次の各地および各所蔵機関で行った。1.長崎県立長崎図書館および国立国会図書館において、平成8年度、9年度に未調査の資料を調査し、広足関係資料を写真撮影によって収集した。また、茨城大学付属図書館(菅政友文庫)において、広足関係資料を調査した。そのうちの『橿のくち葉』『水江物語』は、早い刷りのもので注目できるものであった。2.広足の門人であった武藤陳亮に関する資料調査を柳川古文書館(福岡県柳川市)で行った。武藤家から柳川古文書館に寄贈された資料は、現在整理中のために閲覧できなかったが、渡辺文書を中心に調査を行った。3.松浦史料博物館(長崎県平戸市)において、広足関係資料を調査した。重要点は次の通り。(1)弘化2年時点での『豊宮崎文庫書籍目録』の「歌部」に広足の著書が記載されていることが判明した。(2)長崎諏訪神社大宮司であった青木永章の『後東路記』が所蔵されており、広足による絵数葉が描かれていることが判明した。貴重な資料であると思われる。なお、写真撮影が一部しか認められず、調査期間に限りがあり、書写ができなかった資料がある。今後の補充調査が必要である。4.個人宅での資料調査は、広足の門人であった松藤成保(長崎県南高来郡小浜町)、相賀照忠(佐賀県武雄市)のご子孫宅で、ご所蔵の資料を調査した。相賀家では昨年度調査した際には未発見であった広足の懐紙や、照忠の歌学資料を写真撮影によって収集することができた。なお、資料の調査・収集と平行して、収集資料の翻刻とデータベース化を行っている。
NaHを用いた新規連続的交差アルドール・ティシュチェンコ反応

ケトンとNaHを含むTHF溶液(ケトンとNaHを混合しただけでは水素ガスが発生しない)にアルデヒドを加えると,アルデヒドの滴下と同期して水素ガスを発生しながら反応が進行し,通常0°C室温・数時間でC(2)位に置換基を有する1,3-ジオールが単一ジアステレオマーとして得られることを見い出し,本反応の適応範囲などについて系統的な研究を行った。極めて興味深いことには異種アルデヒド共存下に反応を行うとアルドール過程とティシュチェンコ過程で組み込まれるアルデヒドが,高い化学選択性で区別認識されるという事実を見い出した。塩化トリメチルシランの添加効果を調べたところある反応系では0.8当量の添加では殆ど影響がなく,無添加の結果と同じであった。3連続立体中心が非常に高いジアステレオ選択性で得られること,水素ガスの発生のタイミング,異種アルデヒドが二つの反応段階で高い化学選択性で区別されること,塩化トリメチルシランの添加で反応が影響を受けないこと,等を考慮して反応機構を考察した結果,ケトン,アルデヒド2分子,およびNaHの4化学種を含む非エノラート機構を提唱した。このような驚くべき特性を示したNaHの化学に触発されて,他の一般的な伝統的塩基に目を向けた結果,3級ブトキシカリとアンモニウムヒドロキシドの関与する,それぞれ,単純ケトンとα,β-不飽和エステルとのマイケル・クライゼン連続反応によるシクロヘキサン-1,3-ジオンの合成法及び新しいアセチリド発生法を開発した。さらに,そのアセチリド化学に端を発した新しい発想として,アセチレンの双方向炭素鎖伸長素子としての更なる活用に道を拓く,プロパギル・アリル混成型カチオンの化学に取り組み,有機合成上有用と考えられる幾つかの有機合成反応を見出した。本研究で見出した新規有機合成概念は,これまでにない有効な戦略として高度な有機合成変換に広く活用されるものと期待され,それらを用いる関連研究を引き続き展開する。1.水素化ナトリウムは最も小さい塩基であり,有機溶媒にはほとんど溶けない。しかし,酸性度の高い活性水素を有する基質の脱プロトン化には頻繁に使用されている。一方,単純ケトンと水素化ナトリウムをテトラヒドロフラン中に分散させ室温で放置させても水素ガスの発生はほとんど起こらない。しかし,この混合物にα-水素を持たないアルデヒド(2当量)を滴下すると,それに連動して水素ガスの発生が観測され,1,3-ジオール骨格を含む3連続立体中心を有する単一ジアステレオマーが得られた。この生成物に導入された水酸基の一つは,基質ケトンのカルボニル基に由来するものであり,連続アルドール・ティシュチェンコ反応が進行した結果であると説明出来る。ケトンのエノラートが介在している証拠は得られていないので,本反応は,水素化ナトリウム,ケトン,及びアルデヒドの3成分を含む特異な遷移状態を経ている可能性が高く,その問題に関するディスカッションを含めた論文を作成中である。2.水素化ナトリウムが置換シクロヘキセノンと芳香族アルデヒドとのクライゼン・シュミット反応の塩基として有効で,反応の結果ジアリールメタンを与えることを見いだした。これについても論文を作成中である。3.1,2の結果から,伝統的な塩基の潜在的可能性を引き出すことは重要であると考え研究を進めた結果,t-BuOKが単純ケトンとα,β-不飽和エステルとの連続マイケル・クライゼン反応によるシクロヘキサン-1,3-ジオン骨格合成の効果的な塩基であることを見いだした。シクロヘキサン-1,3-ジオンの一般的な合成法が始めて確立された。この結果については既に論文として発表した。

前年度の研究の結果、t-BuOHが単純ケトンとα,β-不飽和エステルとの連続マイケル・クライゼン反応によるシクロヘキサン-1,3-ジオン骨格合成の効果的な塩基であることを見いだし、シクロヘキサン-1,3-ジオンの一般的な合成法が始めて確立された。この発見に関連して更に興味深いことは、αとα'位が等価でない非対称単純ケトンとα,β-不飽和エステルとのマイケル付加反応においては、ケトンから発生させた熱力学的平衡にあるエノラートの内、より熱力学的に安定なエノラートが求核剤となる事実である。従って、置換シクロヘキサン-1,3-ジオンを望む構造で合成することが可能となった。更に興味深いことには、反応系内にアルデヒドを共存させれば、熱力学的に不安定なエノラート、すなわち速度論的エノラートが求核剤となり、マイケル付加反応において求核剤となる熱力学的に安定なエノラートは、決してアルデヒドを攻撃しない。このように、これまで見過ごされていた興味深い事実が新しい可能性を伴って認識されることとなった。これらの実験事実は一見単純に見えるけれど、極めて大きな炭素6員環合成の新しい可能性を提供する。そのことを例証するために上記のシクロヘキサン-1,3-ジオンの一般的な合成法を機軸とする(±)-メセンブリンの合成を設計し、実際に検討した結果、13行程で全収率38%という驚異的な結果を達成した。この結果を踏まえて、アルツハイマー治療薬の一角として注目されているギャランサミンの合成へと展開することとした。一方、アンモニウムヒドロキシドを塩基とするケトンとアルデヒドの触媒的アルキニル化反応を見い出し報告した。更にプロパジル炭素陽イオンの反応にも目を向けた結果、エノールシリルエーテルとの簡便な炭素・炭素結合生成反応を見い出した。前年度の研究の結果,αとα'位が等価でない非対称単純ケトンとα,β-不飽和エステルとのマイケル付加反応においては,ケトンから発生させた熱力学的平衡(t-BuOK/THF)にあるエノラートの内,多置換エノラートが求核剤となる重要な事実が明らかにされた。更に検討を進めた結果,多置換エノラートがα,β-不飽和エステルとマイケル付加反応を行った後,分子内でクライゼン反応をする前に,もう一度同じα,β-不飽和エステルとマイケル付加反応を行い,その後で分子内でクライゼン反応を行って4,4-ジ置換シクロヘキサン-1,3-ジオン(A)を高収率で与えることを発見した。更に,Aのエノールエーテル化(MeOH/H^+)は,ほぼ完全な位置選択性で6,6-ジ置換-3-メトキシ-2-シクロヘキセノン(B)を高収率で与えることも確認した。Bの潜在的価値は極めて大きく,それを用いたギャランサミン(アルツハイマー治療薬として注目されている)とアスピドスペルミジンの短工程全合成を計画し,標的化合物まで2反応工程を残す段階まで到達している。一方,ジメチルスルホキシド溶媒中のアンモニウムヒドロキシドを塩基とする(条件A)炭素陰イオンの化学を引き続き研究する中で,ジ-3-フェニルプロパジルエーテルを条件A(室温)で反応させると,1-phenyl-2,3-(2-oxatrimethylene)naphthalene(65%)が生成することを見い出した。
改訂版タキソノミーテーブルを用いた授業改善手法：授業デザインとリフレクション

学生の主体的で深い学びの推進が求められている昨今,まず教師が自身の授業デザインや発問の意図を深く内省し,授業改善力を向上させる必要がある。現在,Bloomが開発した『教育目標のタキソノミー』及びその『改訂版』は教育目標の指標として広く参照されているが,認知プロセスの階層性が強調されすぎるなど,本来の意義と異なる活用が目立つ。本研究では,『改訂版』が提案する「本来の」タキソノミーテーブルが教師の自律的な授業改善に有効に機能するか,複数の科目での実践から再検討する。
希土類添加ガラスのパノスコピック配位子場制御による光増幅器材料の設計

広帯域波長多重通信用光ファイバ増幅器材料としてのプラセオジム(Pr)ドープガラスおよび結晶に着目し、光通信用0バンド(波長1.291.33μm)光アンプ材料としての応用可能性について検討した。まず、軽希土類でイオン半径の大きなPrイオンのホストとして、希土類イオンを高濃度で固溶することができ、フォノンエネルギーが低いため、高発光効率が期待できるフッ化物蛍石結晶に着目し、オキシフルオライドナノ結晶析出透明結晶化ガラスの作製を行った。SrF_2-CaF_2固溶体結晶を安定なシリケートガラス中に析出することにより、その配位子場を制御し、光通信用0バンド(波長1.291,33μm)光アンプ材料としての応用可能性について検討した。まずアルカリ土類フッ化物とシリカ、アルミナを含む各種Pr-Yb共ドープオキシフルオライドガラスを溶融反応により作成し、各試料について熱処理を行うことにより、フッ化物ナノ結晶単一相の析出と透明性保持に成功した。得られた各試料の常温における発光スペクトル測定から、結晶析出に伴い、1.3μm帯発光が得られること、その割合はSrF_2含有量が高い組成で高くなることを確認した。さらに低温での1.3μm帯発光スペクトルのStark分裂構造から、Sr/Ca割合に関わらず、いずれもフッ化物固溶体中に固溶したPr^<3+>イオンによるものであることが確認された。Ybの1μm発光の蛍光寿命測定から、Yb→Prエネルギー移動効率とその温度依存性を調べたところ、イオン半径の小さな重希土類Ybは、結晶化後もシリケートガラス相にも多く存在していることがわかった。光通信におけるエルビウム(Er)ドープ光増幅器は、信号光強度を千倍一万倍に増幅することができるため、波長分割多重技術との融合により、今日の通信情報量の大容量化を可能とした、革新的なデバイスである。通常のガラス中のErイオンの増幅波長帯域は、1.531.56μmであり、更なる通信の広帯域化には、伝送用光ファイバの損失がある程度低い波長で動作する増幅器材料の開発が必要である。本年度は、近赤外発光材料としてのErドープガーネット結晶に着目し、光通信用Uバンド(波長1.6251.675μm)光アンプ材料としての応用可能性について検討した。固相反応により作成した各種Erドープガーネット結晶(多結晶体)について常温15Kにおける発光スペクトル測定を行い、その結果、ホスト組成Y_3ScAl_4O_<12>(及びY_3ScGa_4O_<12>)のサンプルにおいてブロードな1.61.7μm帯発光が得られることを示した。Uバンドの様な長波長用Erドープアンプの場合、特に1.6μmより長波長側の領域では、発光始準位(^4I_<13/2>)から第三励起準位(^4I_<9/2>)への信号光励起状態吸収(Signal-ESA)により、発光バンドが存在しても増幅利得が得られないことがある。そこで、精密な光物性評価と遷移確率の定量的見積のために、イメージ炉を用いたフローティングゾーン法によりErドープガーネット単結晶を作成し、その吸収スペクトルについてピーク解析及びJudd-Ofelt解析を行うことで、Signal-ESAの帯域及び強度について評価を行った。その結果、Signal-ESAによる増幅利得の低減は起こりうるが、完全にキャンセルされることはないことを明らかにした。以上、本年度は、次世代大容量光増幅器デバイスのための、新しい固溶体結晶材料の設計を行い、実際に単結晶の作成を行い、その精密な光物性評価を行った。固相反応により作成した各種Erドープガーネット結晶(多結晶体)について常温15Kにおける発光スペクトル測定を行い、その結果、ホスト組成Y3ScAl4O12(及びY3ScGa4O12)のサンプルにおいてブロードな1.61.7μm帯発光が得られることを示した。Uバンドの様な長波長用Erドープアンプの場合、特に1.6μmより長波長側の領域では、発光始準位(4I13/2)から第三励起準位(4I9/2)への信号光励起状態吸収(Signal-ESA)により、発光バンドが存在しても増幅利得が得られないことがある。

以上、本年度は、次世代大容量光増幅器デバイスのための、新しい固溶体結晶材料の設計を行い、実際に単結晶の作成を行い、その精密な光物性評価を行った。大容量光ファイバ通信におけるエルビウム(Er)ドープ光増幅器は、信号光強度を千倍一万倍に増幅することができるため、波長分割多重技術との融合により、今日の通信情報量の高速大容量化を可能とした、革新的なデバイスである。通常のガラス中のErイオンの増幅波長帯域は、1.531.56μmであり、更なる通信の広帯域化には、伝送用光ファイバの損失がある程度低い波長で動作する増幅器材料の開発が必要である。本年度は、1.46μm帯で光増幅可能なTm3+ドープテルライトガラスファイバの作成と光物性評価、1.65μm帯でのEr:YAG析出結晶材料の作成、1.521.61μmの広い波長範囲で光増幅可能なBi-EDFにおけるOH含有量と光増幅特性の関連の調査などを行った。Tmドープテルライトガラスでシングルモードファイバの作成に成功した。作成した光ファイバに合はカプラーを接続し、励起光と信号光を導入し、光増幅特性の評価を行ったが、正の利得を得ることはできなかった。ファイバの損失が十分低減かできなかったこと、プリフォーム作成のためのガラス溶融時に完全に脱OHができていなかったことが原因であると推論された。Er:YAG結晶の発光スペクトルの広帯地域化を図るために、YサイトにCa,AlサイトにSiを置換した固溶体の作成を行った。その結果、Erの発光は不均一拡がりにより線幅が広がることが確認された。またAlの八面体サイトの1/2をScに置換することによっても広帯域化が実現できることを明らかにした。Bi-EDF材料については、ガラス溶融時に工夫を行うことにより、OH含有量を低減化でき、それが増幅利得の大幅な改善につながることを実験的に実証した。以上、本年度は、次世代大容量光増幅器デバイスのための、Tmドープ酸化物材料の作成と光増幅特性評価、Uバンド用Erドープの新しい固溶体結晶材料の設計を行い、その精密な光物性評価を行った。広帯域波長多重通信用光ファイバ増幅器材料としてのプラセオジム(Pr)ドープガラスおよび結晶に着目し、光通信用0バンド(波長1.291.33μm)光アンプ材料としての応用可能性について検討した。まず、軽希土類でイオン半径の大きなPrイオンのホストとして、希土類イオンを高濃度で固溶することができ、フォノンエネルギーが低いため、高発光効率が期待できるフッ化物蛍石結晶に着目し、オキシフルオライドナノ結晶析出透明結晶化ガラスの作製を行った。SrF_2-CaF_2固溶体結晶を安定なシリケートガラス中に析出することにより、その配位子場を制御し、光通信用0バンド(波長1.291,33μm)光アンプ材料としての応用可能性について検討した。まずアルカリ土類フッ化物とシリカ、アルミナを含む各種Pr-Yb共ドープオキシフルオライドガラスを溶融反応により作成し、各試料について熱処理を行うことにより、フッ化物ナノ結晶単一相の析出と透明性保持に成功した。得られた各試料の常温における発光スペクトル測定から、結晶析出に伴い、1.3μm帯発光が得られること、その割合はSrF_2含有量が高い組成で高くなることを確認した。さらに低温での1.3μm帯発光スペクトルのStark分裂構造から、Sr/Ca割合に関わらず、いずれもフッ化物固溶体中に固溶したPr^<3+>イオンによるものであることが確認された。
尿酸腎症におけるインフラマソームの関与と対抗するオートファジー

今回の研究で、尿酸腎症マウスモデルにおいて、近位尿細管特異的オートファジー不全マウスでは、NLRP3インフラマソームがより活性化されていること、マクロファージの浸潤や線維化がより増悪していることが分かった。また、in vitroの研究では、オートファジー欠損尿細管細胞において、高濃度の尿酸下での活性酸素の産生がより増加していること、リソソーム膜の透過性亢進がより起こっていることを示した。これらの結果より、オートファジーが、活性酸素やリソソーム傷害を抑制することによって、尿酸腎症に対抗していると考えられた。オートファジー活性化が尿酸腎症の有望な治療戦略となる可能性がある。1NLRP3ノックアウトマウスと野生型マウスに対して、尿酸および尿酸分解酵素(ウリカーゼ)阻害薬であるオキソニン酸を投与することによって、尿酸腎症を誘発したところ、NLRP3ノックアウトマウスでは、野生型マウスと比べて、尿酸腎症が軽減していることが、組織学的評価(PAS染色)ならびに腎機能検査(尿素窒素・クレアチニン)によって確認できた。よって、高尿酸血症による腎傷害の過程でNLRP3が重要な働きをしていると考えられた。2また、近位尿細管特異的オートファジー不全マウスと野生型マウスを用いた尿酸腎症の研究においては、近位尿細管特異的オートファジー不全マウスでは、野生型マウスと比べて、腎障害が増悪していることが再確認できた。その機序として、real time PCRにより腎組織中のmRNAを評価したところ、近位尿細管特異的オートファジー不全マウスでは、野生型マウスと比べて、NLRP3のmRNAがより増加していることが確認できた。よって、腎障害増悪の機序として、NLRP3が関与しており、オートファジー不全状態では、よりNLRP3が活性化されていると考えられた。おそらくは、オートファジー不全によるリソソーム傷害の増悪、活性酸素の増加などが原因として考えられるが、この点に関しては、in vitroにおいて、詳細な検討をしていきたい。我々は、以前、近位尿細管特異的オートファジー不全マウスにおける尿酸腎症の増悪を報告しているが、今回の研究では、real time PCRによりNLRP3、ASC、Caspase-1のmRNAの増加、ならびに、ウエスタンブロットによりIL-1βの増加を確認し、NLRP3インフラマソームによる炎症の増悪が機序のひとつとして示唆された。また、F4/80の免疫染色により、近位尿細管特異的オートファジー不全マウスでは、対照マウスと比べ、マクロファージの浸潤が有意に増加していることがわかった。すなわち、オートファジー不全状態では、マクロファージの浸潤が増加し、NLRP3インフラマソームを介した炎症が増悪していると考えられた。in vitroにおいては、高尿酸状態(10mg/dl)ならびに尿酸結晶負荷、それぞれの環境に分けて培養実験を施行した。まず、それぞれの環境がオートファジー活性に与える影響について調べたところ、尿酸結晶によりオートファジーが停滞することがわかった。次に、活性酸素(ROS)を検知する薬剤CellRoxを用いて、ROSを評価したところ、高濃度の尿酸に曝露されたオートファジー欠損尿細管細胞(Atg5(-)PTEC)では、対照細胞(Atg5(+)PTEC)と比べて、ROSが有意に増加していることがわかった。また、尿酸結晶負荷の環境では、Atg5(-)PTECにおいてのみ、Cathepsin BがLamp1陽性のリソソームから漏出している所見、すなわちリソソーム膜の破綻が観察された。さらに、それぞれの環境が細胞の生存率に与える影響をMTT assayを用いて評価したところ、尿酸結晶負荷の環境では、Atg5 (-)PTECにおける生存率が対照細胞と比べて、有意に低下していた。これらの結果から、近位尿細管細胞におけるオートファジーは、高濃度の尿酸によるROSの産生、ならびに、尿酸結晶によるリソソーム膜の破綻の両者を抑制することによって、NLRP3インフラマソームによる尿酸腎症を抑制していると考えられた今回の研究で、尿酸腎症マウスモデルにおいて、近位尿細管特異的オートファジー不全マウスでは、NLRP3インフラマソームがより活性化されていること、マクロファージの浸潤や線維化がより増悪していることが分かった。NLRP3ノックアウトマウスの数が限られているなかで、尿酸腎症を誘発するにあたって使用する尿酸ならびにオキソニン酸の至適投与量を決定するのに時間を要した。現段階で、学会発表や論文投稿には至っていないが、本研究の成果に関しては論文を作成中である。腎臓NLRP3ノックアウトマウスで得られた表現型(尿酸腎症の軽減)が、マクロファージのNLRP3欠損によるものか、尿細管細胞のNLRP3欠損によるものかどうかを見極めるため、マクロファージを抑制するクロドロネートを用いた実験で確認予定である。

また、近位尿細管特異的オートファジー不全マウスにおける尿酸腎症の増悪機序において、リソソームの傷害はすでに報告しているが、ミトコンドリアにおける活性酸素も関与していると考えられるため、その可能性について、in vitroにおいてオートファジー欠損尿細管細胞ならびに対照細胞に対して、尿酸結晶を負荷する実験において確認していく予定である。
アクティブセンシング機能を有する高付加価値歩行訓練システムの開発

本研究では,高齢者が自身で歩行訓練を行うことができ,かつ使用環境を限定することのない高付加価値歩行訓練システムの開発を行った.本システムは,歩行動作の補助を行う歩行補助装具,足裏荷重分布を検出する高機能靴,歩行訓練中の安全確保と体の支持を行うアクティブ歩行器から構成されている.製作する歩行補助装具は,アクチュエータにゴム人工筋を使用しており,空気により駆動する空気圧機器であり,外力をゴムの伸縮性で吸収できる等のメリットを持つ.本研究では,屋外での使用など,自立的に訓練するために,エネルギー源としてCO2ガスボンベを使用し,その有効性を実験により明らかにした.1.端末装置に効果的な足裏部・分布圧力提示方法の検討と遠隔操作基礎実験:タブレット端末上に歩行訓練時における足裏部圧力分布のグラフィック及びデータ表示を可能にした.ここで,圧力分布変化が分かりやすい表示方法を工夫した.さらに,タッチパネル操作により無線で高機能靴中敷部要素を加減圧するために,WiPortを用いて遠隔操作でポンプ駆動及び弁の開閉制御実験を行った.2.中敷部剛性変化要素の最適形状の検討及び高機能靴のコンパクト化:中敷部に配置する加減圧要素の形状変形を的確に患者足裏部に伝え,足部圧力の計測が可能な中敷部構成要素形状を検討した.具体的には,圧力計測用要素を形状変形用要素内に埋め込み,全体をシリコンゴムでコーティングする構造とした.さらに,制御回路の小形化を行うために,プリント基板加工機を用いて基板を小型化し,自立可能なシステム構成を試作した.3.歩行装具用人工筋の基礎特性実験:ゴム人工筋による歩行装具を設計するために,ゴニオメータを用いて人間の歩行動作解析を行い,ゴム人工筋の仕様決定を行った.そして,ゴム人工筋の加減圧特性及びヒステリシス特性を明らかにした.さらに,Arduinoを用いた拮抗型ゴム人工筋の角度追従制御実験を行った.その結果,ヒステリシスにより応答波形にオフセットが生じることを明らかにした.4.歩行器の設計と試作:今年度は,既存の歩行器をベースに,2輪電動モータ駆動によるアクティブ歩行器を設計製作した.そして,患者の動きに合わせて歩行器を移動させるために,使用者の歩行速度をモーションキャプチャーから推定した.5.歩行訓練時における心身ストレスの評価準備:歩行訓練時の患者の不安を定量的に評価するために,脳波測定計測器による予備脳波測定を行った.購入した脳波測定装置は,湿式タイプであることから,実験に際し事前調整を十分に行う必要があることが分かった.1.端末装置に効果的な足裏部・分布圧力提示方法の検討と遠隔操作基礎実験に関しては,歩行訓練時における足裏圧力分布変化をHMD及び端末タブレットに表示した.HMDへの表示に関しては,被験者の歩行に影響を及ぼさないことが分かったが,歩行時の見易さとしての表示方法をさらに検討する.2.理学療法士は,タブレット端末を見ながら患者を見守る必要があることから,圧力分布変化が分かりやすい表示方法を工夫した.また,理学療法士がタッチパネル操作により,無線で高機能靴中敷部要素を加減圧するために,ZigBee及びArduinoを用いた遠隔操作による弁の開閉制御実験を行い,動作確認を行った.また,高機能靴のコンパクト化及び安定動作を行うために,計測制御回路の見直しを行い,プリント基板加工機を用いて回路製作を行った.さらに,基板を身体に装着するためには,積層化よりも平板での小型化が有効であることが分かった.中敷き部ゴム要素形状に関しては,効果的な形状を継続して検討する.4.空気圧ゴム人工筋により歩行装具を設計するために,歩行装具用人工筋の基礎特性実験に関しては,拮抗構造の角度制御性能を調べ,ヒステリシスの影響を明らかにした.また,ゴニオメータにより,歩行時における各関節の回転角度を調べ,歩行装具の設計仕様を検討した.5.歩行器に関しては,既存の歩行器をベースに構造(駆動部,機構など)を検討した.そして,被験者の移動速度と歩行器との長さにより,被験者歩行速度に追従する歩行器の試作を行った.また,脳波測定による検証の予備実験として脳波計測方法を習得し,歩行訓練時の患者の不安を定量的に評価するために歩行訓練における脳波測定のタイミングに関して検討を行った.その結果,歩行訓練前後における脳波形の違いを調べることとした.以上の結果は,当初予定した計画に沿っており,予定通り進んでいると判断する.1.歩行訓練に効果的な端末装置用足裏部・分布圧力提示方法の検証と遠隔操作方法の改良:HOSPEX2016展示会に高機能靴システムを展示し,来場された理学療法士にHMD,タブレットなどの端末装置への出力提示方法に関して聞き取り調査を行った.その結果,HMD装着における歩行訓練への妨げについて意見がでたことから,視認方法について改善する必要性があることが分かった.2.高機能靴中敷部剛性変化要素の最適形状の改良及び高機能靴の小型化改善:中敷部に配置するスポンジ・コア・ソフトラバーアクチュエータ(以下,SCSRA)の配置及び最適形状を検討した.その結果,各SCSRA端の剛性が大きくなることから,力の分散を行うために,面取りなどを有する構造設計の必要性を明らかにした.さらに,SCSRAに突起を付加した場合,足裏部に不快感が生じ,滑りが増長されることを確認した.

3.教示用マスター装具及び人工筋を用いた歩行装具の試作とマスター・スレーブ制御:空気圧ゴム人工筋を用いたスレーブ装具及び理学療法士用マスター装具の試作を行った.そして,比例弁を用いた軌道追従制御実験を行った.その結果,目標波形に対し若干の動作遅れが生じることを明らかにした.4.歩行器の設計・製作:患者の歩行速度に追従して移動する電動駆動車輪機構を有する歩行器を製作した.そして,歩行装具各関節角速度を計測し,ヤコビ行列を導出することにより歩行装具先端部(高機能靴部)における速度を計算し,歩行器の移動速度を制御する制御システムを構築した.また,足部と歩行器の同期移動速度を計測し,追従性能を明らかにした.5.歩行訓練時における心身ストレスの評価実験: HMD及び歩行装具を装着し,歩行訓練を行った時の脳波及び筋電位を調べた.その結果,動的状態において,脳波計測が筋電位変化の影響から不安定になることが分かった.1.タブレット端末を用いた高機能靴の遠隔操作方法に関しては,Wi-Portを用いることにより,使用環境に左右されず,任意の場所において歩行訓練システムを使用できるネットアーク回線を構築した.また,同システムを使用することにより,高機能靴中敷部の圧力分布をタブレット端末に表示可能であることを実験により確認した.2.中敷部に配置するSCSRAの配置に関して,土踏まず部の配置も個人により必要であることが分かった.また,SCSRAの製作に関しては,金型製作により効率的に行うことが可能となった.その結果,形状が均一になることから,SCSRAの中敷部配置が容易に行えることが分かった.さらに,高機能靴・計測制御部の小型化に関しては,制御・計測用基板の積層化を行った.さらに,加圧ポンプに関しては,足部(踵部)踏み込み時における圧縮加圧システムを継続して検討することとした.3.空気圧ゴム人工筋を用いたスレーブ装具及び理学療法士用マスター装具の試作に関して,理学療法士の足部運動を無線型ゴニオメータにより計測するシステムを検討した.具体的には,スレーブ側として,人工筋を組み合わせた足部ロボットを設計製作し,比例弁を用いた応答性に関して軌道制御追従実験を行った.4.患者の歩行速度に追従して移動する電動駆動車輪機構を有する歩行器を製作した.そして,歩行装具各関節角速度を計測しヤコビ行列を導出することにより,歩行装具先端部(高機能靴部)における速度推定値から歩行器の移動速度を制御する駆動システムを構築した.また,足部と歩行器の同期移動速度を計測し,追従性能を明らかにした.さらに,歩行訓練時の患者の不安さを定量的に評価するために,筋電位による筋肉の緊張測定と同時に,脳波測定による検証を行った.以上の結果は,当初予定していた計画に沿っており,概ね順調に進展していると判断する.本研究では,人間の筋特性と同様の特性を持つ空気圧ゴム人工筋を用いて,歩行動作を再現し歩行補助を行う装具を実現するために,空気圧ゴム人工筋の基礎特性を明らかにし,歩行動作の補助を行うゴム人工筋を用いた「歩行補助装具」の開発を行った.ゴム人工筋の駆動には,自立型駆動のために空気圧源として,市販されている炭酸ガスカートリッジを用いた.
神経化学モニタリングの臨床応用に関する研究

1.目的重症脳障害で脳指向型集中治療を要する患者の中枢神経モニターにおいて、最終的機能評価とも言うべき従来の電気生理学的検査に加えて、近年開発されたさまざまな治療法の標的となる頭蓋内病態の詳細な評価を神経化学モニタリングとして導入する.2.対象と方法1)対象;低酸素脳症、重症クモ膜下出血、重症頭部外傷の計15例。2)方法(1)脳静脈血分析;蘇生後に低酸素脳症を残した症例群。蘇生直後の相対的な低潅流(脳酸素消費量に比して脳血流が不足した状態)を評価するために、内頚静脈球部血の酸素飽和度およびラクテート濃度を測定。(2)脳脊髄液分析;脳血管攣縮を合併した重症クモ膜下出血の症例群。虚血傷害進展過程でのグルタミン酸異常放出を抑制する目的で軽度低体温療法を実施。脳室ドレナージを施行し術後脳脊髄液を採取しアミノ酸、酸化窒素を測定.(3)微小透析法;頭部外傷重症例で傷害脳局所に微小透析カテーテルを留置し、潅流液中アミノ酸、酸化窒素を測定.アミノ酸濃度は高速液体クロマトグラフィーにて、酸化窒素代謝物であるNO2,NO3はキャピラリー電気泳動法によった。3.結果1)低酸素脳症生存例と死亡例とも内頚静脈血酸素飽和度は正常値に対して高値。ラクテートは、動脈血・静脈血のいづれにおいても死亡例で有意に高いが、脳動静脈血較差では有意差はなかった。2)SAH手術直後の値は髄液Gluは有意に増加、低体温療法によって減少。NO2,NO3はSAH手術直後に増加、低体温療法実施中も減少しなかった。3)外傷例で髄液中や微小透析潅流中Glu濃度と頭蓋内圧変化の間に有意な関連はみられなかった。一方、潅流液中NOx濃度は、低体温療法実施にほぼ一致した3つの頭蓋内圧の大きなピークと同時かこれらに先立って上昇が見られた。4.考察1)頭蓋内環境についての情報を得たい場合、今回臨床応用を試みた微小透析法は、透析膜を通過可能な物質に限定される、回収液中の濃度は潅流による希釈を受けざるを得ないなどの限界はあるが、サンプリング部位としては細胞外液分画に相当し、静脈血や髄液に優れると考えられる。2)軽度低体温療法中の髄液Gluの減少は、興奮性神経毒性の抑制効果を反映したものであろう。酸化窒素の役割は不明であり、本研究でもGluの変化に伴って変化する例と両者の変化が一致しない場合とがあった。3)微小透析法挿入に特に合併症は見られなかった.透析膜の安定生から約24時間という制約はあるものの、急性期の頭蓋内病態のリアルタイム・モニターとして有望であると考えられる.1.目的重症脳障害で脳指向型集中治療を要する患者の中枢神経モニターにおいて、最終的機能評価とも言うべき従来の電気生理学的検査に加えて、近年開発されたさまざまな治療法の標的となる頭蓋内病態の詳細な評価を神経化学モニタリングとして導入する.2.対象と方法1)対象;低酸素脳症、重症クモ膜下出血、重症頭部外傷の計15例。

3)微小透析法挿入に特に合併症は見られなかった.透析膜の安定生から約24時間という制約はあるものの、急性期の頭蓋内病態のリアルタイム・モニターとして有望であると考えられる.脳指向型集中治療を要する患者の中枢神経モニターに、生化学的要素を取り入れるための臨床応用上の問題を明らかにし、そのモニターの臨床的意義を確立することが本研究の目的である。当該年度において、計6例を対象に微小透析法による脳細胞外液採取を実施した。すべて治療目的で穿頭術、ドレナージを必要とする患者であり、同一の穿頭孔よりプローベを挿入し、安全に実施できた。興味ある知見として、最近頭部外傷での有効性が示唆されている軽度低体温療法中(35°C以下、60分間の経過)に透析液中のグルタミン酸濃度が4→1μMに漸減した。次年度において、頭蓋内病態に影響を及ぼす他の条件での知見についても報告したい。従来より行なわれている中枢神経モニターとの関連も、次年度に詳細に検討したいが、現時点で、脳脊髄液中グルタミン酸、アスパラギン酸濃度が蘇生後脳症、重症クモ膜下出血後に増加していると、脳静脈血(内頚静脈球部)ラクテートが蘇生後脳症の転帰にある程度関連することが判った。これらと微小透析法で得られる知見の関連を明らかにしていきたい。集中治療を要する患者の中枢神経モニターに生化学的要素を取り入れるための臨床応用上の問題を明らかにし、そのモニターの臨床的意義を確立することが本研究の目的である。当該年度は従来行われてきた生化学的指標との関連を詳細にみるために、頭部外傷以外にクモ膜下出血、蘇生後脳症(計15例)にも、1)従来の神経モニターとして電気生理学的検査、頭蓋内圧、内頸静脈酸素飽和度、2)血液生化学的項目として:内頸静脈グルコース、ラクテート濃度、3)“脳組織"生化学的項目として:髄液あるいは微小透析法による脳細胞外液中酸化窒素(NOx)、グルタミン酸濃度を測定し検討した。その結果、1)従来臨床応用している内頸静脈酸素飽和度、ラクテート濃度のみでもある程度重症度を反映するが、神経学的転帰を正確には反映しないこと、2)髄液中グルタミン酸濃度で重症クモ膜下出血や頭部外傷におけるの軽度低体温療法によるexcitotoxicity抑制のある程度の評価が可能であること、が判った。しかし、3)微小透析法による脳細胞外液NOx、グルタミン酸濃度が頭蓋内病態の変動を最も迅速に(例:頭蓋内圧上昇のエピソードに先立って)反映した。本法の安全性については問題はないが、現状では、透析膜の使用期間に約24時間という制約がある。急性期の脳障害リアルタイムのモニタリングとしてはきわめて有望である。
高効率二段階励起型水分解系の構築を目的とした新規レドックス対の設計と開発

本申請課題の目的は,高効率二段階励起型可視光水分解系の構築に向けて,様々なバンド構造を有する光触媒系に対して,異なる酸化還元電位を有する新規レドックス対を開発することにある.平成30年度は,ポリオキソメタレート材料が有するレドックス能に着目し,本水分解系に適用可能なポリオキソメタレート材料の開発と展開を最優先課題として位置づけた.Keggin型へテロポリオキソメタレート([XMxOy]n-)に着目し,中心元素(X),骨格元素(M),欠損部位への導入遷移金属(M')を変化させ,その酸化還元挙動および光吸収などの物性と,水分解効率の関係を系統的に検証した.平成30年度の成果として,申請時に挙げた11種類のポリオキソメタレートのうち,計9種のポリオキソメタレートに関して合成に取り組み,これらのうち,骨格の欠損部位にVを導入した3種類のポリオキソメタレート(SiW11V,BW11V,PW11V)が,反応溶液のpHを適切に制御することによって,二段階励起型水分解のレドックス対として安定に機能することを見出した(投稿準備中).これら3種のポリオキソメタレートは,可視光領域の光吸収特性はほぼ同様であることに対して,Vの価数変化に対応する酸化還元電位が異なることを電気化学測定により明らかにしており,本申請課題の主たる目的の一つである,異なる酸化還元電位を有する新規レドックス対の開発および,光触媒のバンド位置と酸化還元電位の検証に結びつく,重要な成果といえる.一方,合成を試みたポリオキソメタレートのうちSiW11FeおよびZnW11Mnは,反応溶液中の安定性などに課題を有し,レドックス対としての適用が困難であることも明らかにした.得られた知見を基に,申請時に挙げたポリオキソメタレート材料の選定を行うこともある程度可能となり,水分解効率の関係の検証を継続的に進める土台を得たと考えている.平成30年度の研究成果によって,二段階励起型水分解のレドックス対として機能するポリオキソメタレート材料の展開を行うに至っている.申請時の目的の1つである,様々なバンド構造の光触媒系に対して,異なる酸化還元電位を有する新規レドックス対を適用するという項目に向けて,進歩があったといえる.平成30年度の成果によって得た新規レドックス対を含めると申請者はこれまでに,5種類のポリオキソメタレートを用いて二段階励起型水分解を実証しており,これらのポリオキソメタレートの酸化還元電位はいずれも異なることから今後,他の固体光触媒系を適用することによって,継続的な進歩が期待できる.ただし,本申請課題の他の主たる目的の1つである,レドックス対として適切なポリオキソメタレートの設計と開発指針の確立に向けては,未だ知見が不足している状況にある.この点に関して申請者は,光触媒材料表面におけるポリオキソメタレートの吸着形態および,光触媒表面における適切な助触媒を検討することによって,光触媒-ポリオキソメタレート間の電荷移動に関する知見を得ることにより,レドックス対として適切なポリオキソメタレートの構造に関してより具体的な指針を得られると考えており,現在邁進している.今後の推進方策として,大きく2つ考えている.1つ目は,レドックス対として適切なポリオキソメタレートの設計・開発指針の確立に関する知見を得ることに焦点をあてる.本水分解系において,効率的な光触媒反応を進行させうる鍵の1つは,ポリオキソメタレートの骨格に導入した遷移金属の価数変化を,酸素生成系あるいは水素生成系において,いかに速やかに起こすか,という点が重要である.光吸収によって生じたキャリアによる還元あるいは酸化は,光触媒表面(あるいは助触媒表面)で起こる反応であることから,光触媒とポリオキソメタレート間のキャリア移動に関する考察が必須であり,ポリオキソメタレートの吸着形態を明らかにすることが,1つの重要な課題になると考えている.また,ポリオキソメタレートの還元あるいは,酸化を促進しうる助触媒を検討することによって,両者の知見を統合することにより,レドックス対として適切なポリオキソメタレートの構造に関して,吸着部位の観点から,より具体的な指針を得られると考えている.推進方策の2つ目は,二室型セルを用いた気体(水素と酸素)の分離生成系の構築である.申請者は,二室型セルを用いた光電気化学測定に関する知見があり,同様のセルを用いて,水素生成系と酸素生成系を分離することによって,これが可能となると考えている.上述した,ポリオキソメタレートの還元(酸素生成系)または酸化(水素生成系)を促進する反応サイト(助触媒)の選定と構築に関する知見を統合し,高効率気体分離生成の実証を目指す.本申請課題の目的は,高効率二段階励起型可視光水分解系の構築に向けて,様々なバンド構造を有する光触媒系に対して,異なる酸化還元電位を有する新規レドックス対を開発することにある.平成30年度は,ポリオキソメタレート材料が有するレドックス能に着目し,本水分解系に適用可能なポリオキソメタレート材料の開発と展開を最優先課題として位置づけた.Keggin型へテロポリオキソメタレート([XMxOy]n-)に着目し,中心元素(X),骨格元素(M),欠損部位への導入遷移金属(M')を変化させ,その酸化還元挙動および光吸収などの物性と,水分解効率の関係を系統的に検証した.平成30年度の成果として,申請時に挙げた11種類のポリオキソメタレートのうち,計9種のポリオキソメタレートに関して合成に取り組み,これらのうち,骨格の欠損部位にVを導入した

3種類のポリオキソメタレート(SiW11V,BW11V,PW11V)が,反応溶液のpHを適切に制御することによって,二段階励起型水分解のレドックス対として安定に機能することを見出した(投稿準備中).これら3種のポリオキソメタレートは,可視光領域の光吸収特性はほぼ同様であることに対して,Vの価数変化に対応する酸化還元電位が異なることを電気化学測定により明らかにしており,本申請課題の主たる目的の一つである,異なる酸化還元電位を有する新規レドックス対の開発および,光触媒のバンド位置と酸化還元電位の検証に結びつく,重要な成果といえる.一方,合成を試みたポリオキソメタレートのうちSiW11FeおよびZnW11Mnは,反応溶液中の安定性などに課題を有し,レドックス対としての適用が困難であることも明らかにした.得られた知見を基に,申請時に挙げたポリオキソメタレート材料の選定を行うこともある程度可能となり,水分解効率の関係の検証を継続的に進める土台を得たと考えている.平成30年度の研究成果によって,二段階励起型水分解のレドックス対として機能するポリオキソメタレート材料の展開を行うに至っている.申請時の目的の1つである,様々なバンド構造の光触媒系に対して,異なる酸化還元電位を有する新規レドックス対を適用するという項目に向けて,進歩があったといえる.平成30年度の成果によって得た新規レドックス対を含めると申請者はこれまでに,5種類のポリオキソメタレートを用いて二段階励起型水分解を実証しており,これらのポリオキソメタレートの酸化還元電位はいずれも異なることから今後,他の固体光触媒系を適用することによって,継続的な進歩が期待できる.ただし,本申請課題の他の主たる目的の1つである,レドックス対として適切なポリオキソメタレートの設計と開発指針の確立に向けては,未だ知見が不足している状況にある.この点に関して申請者は,光触媒材料表面におけるポリオキソメタレートの吸着形態および,光触媒表面における適切な助触媒を検討することによって,光触媒-ポリオキソメタレート間の電荷移動に関する知見を得ることにより,レドックス対として適切なポリオキソメタレートの構造に関してより具体的な指針を得られると考えており,現在邁進している.今後の推進方策として,大きく2つ考えている.1つ目は,レドックス対として適切なポリオキソメタレートの設計・開発指針の確立に関する知見を得ることに焦点をあてる.本水分解系において,効率的な光触媒反応を進行させうる鍵の1つは,ポリオキソメタレートの骨格に導入した遷移金属の価数変化を,酸素生成系あるいは水素生成系において,いかに速やかに起こすか,という点が重要である.光吸収によって生じたキャリアによる還元あるいは酸化は,光触媒表面(あるいは助触媒表面)で起こる反応であることから,光触媒とポリオキソメタレート間のキャリア移動に関する考察が必須であり,ポリオキソメタレートの吸着形態を明らかにすることが,1つの重要な課題になると考えている.
住環境におけるアレルゲン分布動態評価のための免疫学的蛍光計測システム

浮遊アレルギー物質(アレルゲン)のon-site計測を実現するための、気相成分捕集デバイス開発、及び先行研究成果である光ファイバ式免疫化学蛍光計測システムとの組み合わせによる浮遊アレルゲンの定量的測定を実現した。撥水性多孔質膜を隔膜とした気液二相セルを中心に気相成分捕集系を構築し、空間中に噴霧したダニアレルゲンDer f1の捕集と計測システムによる評価を行ったところ、0.125-2.0 mg/m3の範囲で気相中のDer f1の捕集計測が可能であり、今後技術を統合し捕集から測定まで一括したシステムを構築することで、浮遊アレルゲンのon-site計測が可能になるものと期待される。気管支喘息やアレルギー性鼻炎を代表とするアレルギー性疾患は増加傾向にあり、社会的な問題となっている。住環境中のアレルゲンはハウスダストと共に堆積して存在するのみならず、空間中に浮遊・拡散して存在しており、その環境濃度分布を簡便に評価するためには、気相成分の捕集技術と、高感度なアレルゲン検出技術を同時に実現することが求められる。そこで今年度は、居住空間に浮遊しているアレルゲンの新規捕集技術の開発に注力した。本研究課題は、生活環境中のアレルゲンの簡便なリアルタイム計測技術の開発を目指しているが、従来の浮遊成分捕集方法は、強力な吸引力を要し装置が大型であるため、センシングデバイスの感応部に組み込み、浮遊成分のリアルタイム計測をすることは困難であった。そこで、撥水性の多孔質膜を隔膜とした気液二相セルにより、センシング時のノイズの原因となる液相でのバブリングを回避しながら、浮遊成分を液相に取り込む構造を構築することとした。気液二相セルには、市販の透析セルを適用し、隔膜には、フッ素樹脂製のネットを採用した。さらに、隔膜の気相セル側に含水させたセルロース膜と膜のたわみを防止するためのフッ素樹脂製のネットを重ね、シリコーンo-リングとともに挟み込むこととした。気相セル側に、ダニアレルゲンDer f1を含有するハウスダストを封入し、液相へのアレルゲン取り込み実験を行った。液相溶液中のDer f1量を免疫学的測定法(ELISA法)にて評価したところ、有意な出力が確認され、構築した構造体によるアレルゲンの液相への取り込みが可能となった。住環境中のアレルゲンはハウスダストとともに堆積して存在するのみならず、空間中に浮遊・拡散して存在しており、その環境濃度分布を簡便に評価するためには、気相成分の捕集技術と、高感度なアレルゲン検出技術を同時に実現することが求められる。昨年度までに気相成分を溶液中に取り込むための気液二相セルについて基礎的な構造を確立し、多孔質隔膜の選定を行い、気相セルに封入したハウスダストから、液相セルへアレルゲンを受動的に取り込むことに成功した。今年度は、浮遊アレルゲンの捕集実験系を確立するため、浮遊アレルゲン発生部、及び浮遊アレルゲンの気液二相セルへの移送部について検討・構築を行った。まず、浮遊アレルゲンを発生装置には医療用ネブライザを用いることとした。本装置は平均粒子径5μmの液滴を創出することが可能である。これは、住環境中のファインダストと同等の大きさであるため、浮遊アレルゲンモデルとして適していると考えられた。さらに、浮遊アレルゲンが均一に分布した状態を再現するため、浮遊アレルゲン拡散層には、容量1Lの導電性樹脂製の容器を使用することとした。また、アレルゲン拡散槽から気液二相セルへの浮遊アレルゲンの移送には、市販の粉粒体搬送装置を適用した。採用した要素を全て組み合わせ、浮遊アレルゲンの発生から液相への取り込みを一連の操作にて行い、捕集効率の評価を行ったところ、約0.2%であることが確認された。さらに同一の実験系にて浮遊アレルゲンを0.125 mg/m3から2.0 mg/m3の範囲で定量可能であることが確認された。今後、液相セルに抗体検出用の光ファイバプローブを組み込み一体化可能な系を構築し、光ファイバ式蛍光免疫計測実験系と浮遊アレルゲン捕集実験系とを融合し、捕集と同時にアレルゲン検出が可能なシステムの構築を目指す。昨年度までに、浮遊アレルゲンを捕集し、溶液中に取り込むための実験系の基礎的な構築を完了した。浮遊アレルゲンは空間濃度0.125 mg/m3から2.0 mg/m3の範囲で定量可能となったものの、住環境のアレルゲン分布評価に展開するためには、さらなる高感度化が必須である。そこで浮遊アレルゲンの捕集効率を向上させるため、気相成分を溶液中に取り込むための気液二相セル構造や、捕集実験系における各種実験条件の最適化を計画した。気液二相セルについては、現在の構造では気相セルまで移送された浮遊アレルゲンを含む空気はそのほとんどが液相に取り込まれずそのまま排気されているため、排気された空気を再度気相セルに移送する構造について検討した。また、浮遊アレルゲン捕集実験系については、浮遊アレルゲンを再現するためにネブライザからアレルゲン溶液を噴霧して使用しており、アレルゲン液滴が実験系内の壁面に付着する現象が確認されている。

実験系をより実環境に近づけるため、浮遊アレルゲンの再現方法について検討した。平成27年度は他業務の都合により、本研究課題の遂行に遅れが生じており、今後、上記に関する実験を具体的に進めていく予定である。平成27年度は他業務の都合により長期の海外研修を行うこととなった。研修先は本研究課題を遂行するのが困難な環境であり、当初計画に遅れが生じている。なお、本研究課題に対する補助事業期間の延長を申請し承認されているため、平成28年度も引き続き課題遂行に取り組む。アレルギー性疾患は年々増加傾向にあり、今や国民の2人に1人が罹患しているとされている。アレルギー疾患の発症を抑制するためにはアレルゲンへの暴露を回避することが重要であるが、住環境中のアレルゲンはハウスダストとともに堆積して存在するのみならず、空間中に浮遊・拡散して存在しており、またその分布は気温や湿度、気流に影響を受けるため所在を把握することは容易でない。すなわち、アレルギー疾患の効果的な予防・治療支援を行うためには、住環境における浮遊アレルゲンの濃度分布をリアルタイムに評価し把握することが求められている。そこで、気相成分の捕集と高感度なアレルゲン検出を一連の操作にて実現可能な新規なアレルゲン計測システムを着想した。昨年度までに、精製ダニアレルゲン(Der f1)をエアロゾル化して浮遊アレルゲンとし、先行研究成果である光ファイバ式蛍光免疫計測実験系へとサンプルを供給するための、アレルゲン捕集実験系について構築条件の検討を進めてきた。最終年度である今年度では、実際の家屋から採取したハウスダストを構築した捕集実験系に供し、得られた溶液について光ファイバ式蛍光免疫計測実験系にてDer f1濃度の評価を行った。なお、同一のハウスダストは従来法であるELISAでもDer f1測定を行った。構築した実験系を用いて評価を行ったところ、従来法による測定値と矛盾しない結果となり(r=0.998)、実際のハウスダスト試料からのダニアレルゲンの検出と定量評価に成功した。以上、本研究期間において、浮遊アレルゲン捕集実験系を構築し、先行研究成果と組み合わせることで気相中Der f1の捕集計測が可能となった。なお、アレルゲン捕集率は約0.2%と低いことから、捕集実験系や免疫計測実験系について実験条件の最適化を進め、住環境における浮遊アレルゲンの連続計測及び分布評価へ展開を図る予定である。浮遊アレルギー物質(アレルゲン)のon-site計測を実現するための、気相成分捕集デバイス開発、及び先行研究成果である光ファイバ式免疫化学蛍光計測システムとの組み合わせによる浮遊アレルゲンの定量的測定を実現した。撥水性多孔質膜を隔膜とした気液二相セルを中心に気相成分捕集系を構築し、空間中に噴霧したダニアレルゲンDer f1の捕集と計測システムによる評価を行ったところ、0.125-2.0 mg/m3の範囲で気相中のDer f1の捕集計測が可能であり、今後技術を統合し捕集から測定まで一括したシステムを構築することで、浮遊アレルゲンのon-site計測が可能になるものと期待される。当初計画においては、今年度は環境アレルゲンの動態評価を可能とする免疫計測技術の確立を目指し、抗体固定化担体として磁気ビーズを利用した方法について検討する予定であった。しかし、昨年度までに、浮遊アレルゲンの液相セルへの取り込みが可能な気液二相セルが構築されたため、引き続き浮遊アレルゲン捕集実験のための実験系構築条件について検討を行うこととした。その結果、浮遊アレルゲンの分布
学習方略の視覚的フィードバックによる学習行動の改善に関する研究

本研究の目的は,大学生の学習方略尺度を開発し,視覚的フィードバックによる大学生の学習行動を改善し,その効果検証を視覚的フィードバックの情報量と視認性の適切さを高めることで,その有効性をさらに高め,簡便で有効な視覚的フィードバックを提案することを目的としている。学習方略は,大学生における重要な学力の要素とされることから,学習方略尺度の結果をグラフ化し,視覚的にフィードバックすることで,大学生の学習行動を改善し,エビデンスに基づいた形での,大学生に簡便で有効な視覚的フィードバックを提案することを目的とする。