hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
訪問看護・在宅ケアサービスにおける包括的危機管理体制の構築

介護保険制度導入以降、我が国の在宅療養者および要介護高齢者とその家族の生活において、居宅サービスは欠かすことのできない存在となっている。しかしサービス提供機関の多くが小規模事業所であることから、感染症蔓延や大規模災害発生等の緊急事態発生時において、単独事業所によるサービス提供が困難となる事態が予測され、早急な対策づくりが不可欠である。そこで本研究では、利用者の自助の実態と能力を高める支援のあり方を明らかにするとともに、事業所を超えた地域における包括的な支援体制の構築をめざし、これらを実現するために必要な基盤整備について考察した。平成22年4月、我が国は新型インフルエンザの驚異に見舞われた。発生当初、感染症の蔓延を危惧した通所型在宅サービス事業所の営業休止措置や、訪問型の小規模事業所においては、職員の家族(特に小学生)の発病等による濃厚接触者として出勤停止となるなど、通常業務に支障をきたす事態が生じた。このことから、療養者自身がケアを受けられないことや、仕事を有する介護者においては、療養者を残したまま出勤できないなど、在宅ケアサービスの利用によって生活が支えられていた在宅療養者とその家族の安全な日常生活が脅かされる事態が生じた。そこで本研究の目的は、感染症の蔓延や災害等によって、在宅ケアサービス事業所が通常の営業が困難な状況に至った場合において、訪問看護ステーションおよび、訪問看護との関連が強い在宅ケアサービス提供機関を中心に各施設における危機管理体制の現状と課題を明確化し、早期に効果的な危機管理システムの構築モデルの提案を行うことである。今年度は、訪間看護師、ケアマネジャー、市町村保健師、行政危機管理室担当職員等による研究メンバーの構築を行い、新型インフルエンザ発生時の状況確認、調査内容の検討およびプレ調査を実施した。その結果、特に(1)呼吸管理などの高度な医療処置や専門的なケアを要する者、(2)状態が不安定な者、(3)独居や昼間独居などで見守りが必要な者、等について、緊急時にケアサービス機関の枠を超えたサービス提供が行えるよう、地域における包括的なシステムの整備が必要であることが考えられた。同時に、これらシステムの推進にあたり、情報管理などに関する課題が明らかとなった。◆岩手県陸前高田市被災直後の高齢者施設の運営状況7月末から8,月にかけて岩手県陸前高田市へ出向き、ボランティア活動を通して現地の状況把握を行った。被災地の小規模多機能施設施設長および、老人保健施設看護部長から、被災後1か月間の施設の運営状況を聴取することができた。課題として、大規模災害時に求める支援や、利用者の安否情報等を発信する手段の確保、最低限必要な資源の確保、日常的な訓練実施などが挙げられた。研究計画当初は、近隣の訪問および通所施設問での連携を考えていたが、地域の老健や特養などの入所施設との連携が不可欠であることが明らかとなった。併せて、サービス利用者個人の備えの重要性が明らかとなった。◆在宅療養者の備えの状況大阪府下の居宅介護支援事業所4施設について、各施設の利用者全員を対象に、大規模災害を含めた緊急時の備えの状況についてアンケート調査を行った。回収率は80%であった。服薬管理中の者のうち内服薬の備えがある者は約3割(平均2.9(±3.3)日分)、吸引や経管栄養などの処置が必要なものにおいて、処置に必要な物品を備えている者も同様に、約3割(平均2.6(±3.1)日分)であった。また、移動に援助を要する者のうち、避難時の援助者がない者が6割以上を占めていた。これらの結果から、日常的な緊急時にむけた備えの必要性の意識付けと、備えの内容充実の必要性が明らかとなった。以上のことから、在宅ケアサービスにおける危機管理体制構築には、地域ネットワークづくりとあわせ、個人の備えを充実させる働きかけが重要であると考える。本課題の研究期間中の2011年3月11日、東日本大震災が発生した。予測をはるかに上回る大規模災害であり、甚大で痛ましい被害をもたらす一方、今後の備えを考察する上で非常に重要な示唆を含むものであった。そこで今年度は、被災地スタッフの心情に配慮しつつ被災地域の在宅ケア提供機関(居宅介護事業所、訪問看護ステーション、ヘルパー事業所、通所介護事業所、通所リハビリ事業所)計1,000施設を対象に、被災時の状況と運営継続のための工夫、今後必要と考える援助等に関する調査を実施した。有効回収数は296件(回収率29.6%)であり、うち入院・入所施設を併設している事業所は78%、職員数が5名以下の事業所は33%、震災前に緊急時対応マニュアル作成をしてた施設は66.9%であった。

利用者の状況は、営業困難時においても少なくとも週3回以上の利用(訪問・来所)を要する利用者を有する施設は156施設(53%)であり、人工呼吸器装着者、透析患者、疼痛管理、処置や投薬、家族での管理が困難なケア、その他電源設備を要するケース、ケアを要する認知症、昼間独居などがあげられた。被災後の活動継続を困難とさせた事柄は、1スタッフ・利用者の安否確認、2燃料不足による訪問・送迎困難、3交通機関麻痺による物資調達困難、4ライフライン停止による営業困難などがあり、運営を維持するにあたり臨機応変な様々な工夫がなされていた。緊急時に備えた地域の取り組みについては、「すで取り組んでいる」8.4%、「基盤整備があれば可能」57.4%に対し「困難」および「無理」が24.0%あり、施設の枠を超えた支援活動の実現を困難とさせる要因には、1緊急対応事例の選定、2情報管理、3面識のない事例への対応、4トラブル時の責任、5自施設を優先すべきなどがあげられた。ここで得られた結果をもとに災害に強い地域づくり活動について提案してゆきたい。東日本大震災の発生により、急遽予定変更をした点があるが、おおむね順調に進展していると考える。24年度が最終年度であるため、記入しない。◆48月:施設運営困難時の支援事例のアセスメント感染症蔓延時および、3月11日の震災に関連した施設運営困難時期における、ケア優先度の高いケースに対する支援事例を収集し、対応上の工夫についてアセスメントを行う。特に、以下の点について、抽出したいと考える。(1)優先して関わりが必要なケースの抽出と、(2)優先度が高いと判断する理由、(3)具体的な支援の実際◆9月12月:緊急時地域サポートネットワークモデルの提案近畿圏の訪問看護ステーション所長、主任ケアマネ、高齢者ケア施設長らによるグループディスカッションを設け、緊急事態発生により在宅ケアサービス機関が単独で業務を行うことが困難な状況となった場合の対応策について、地域単位でのサポートネットワークの構築のモデルの提案を行う。同時に、普及のために必要な基盤づくり、課題について明らかとし、推進にむけた働きかけについて提案を行う。◆12月3月:研究まとめ・報告:以上の事柄を踏まえ、報告書作成を行う。
培養関節軟骨細胞による新規関節軟骨損傷治療法の開発

1994年Brittbergらが発表した自家軟骨細胞移植法ACIの臨床応用は、全世界で2万例以上に施行されたが、正常部分からの移植用関節軟骨細胞(AC)はdonor site morbidityの問題がある。高齢者のACは、培養に限界があり広範囲治療が困難であった。一方、継代しても高い増殖能が変わらない滑膜細胞(SY)は、間葉系幹細胞の存在と軟骨細胞への分化能が報告されている。今回、我々が考案した新規培養法によって多量の細胞移植体を短期間で準備することが可能となった。本研究の目的は、ACとSYからなる軟骨滑膜混合細胞体を作製し、細胞移植体の性状を観察並びに分析して新規ACI法の細胞移植治療用としての可能性を明らかにすることである。日本白色家兎の膝(n=6)由来のACとSYを培養して蛍光標識した後、高密度浮遊状態で振とう培養し混合細胞スフェロイドを作製した。細胞スフェロイドの性状はRT-PCR(1型と2型コラーゲンの発現)と組織学的な評価(トルイジンブルー、サフラニン0染色並びに免疫染色)を実施した。また、軟骨全層欠損部(n=5)に移植し8週及び16週後の再生修復効果を検討した。細胞スフェロイドは培養24時間から形成され、SYとAC混合比いずれにおいても作製が可能であった。通常培養条件下での異種細胞が混在する構造物を構築することは困難であるが、本研究の作製法では細胞同士の接触の機会が多く、種類の異なる細胞同士でも混合細胞スフェロイドの構築が可能であった。また、1型と2型の発現とトルイジンブルーの異染性とサフラニン0の染色性が乏しかった性状から分化と脱分化の細胞が混在すると推測された。動物移植実験の結果、良好な修復再生像を示した。ACへの分化可能な間葉系幹細胞を含むSYは高い継代増殖率を示し、ACの部分的な代替として低侵襲での組織採取とその効率的な活用法として期待できる。
日本における静脈血栓塞栓症治療に関する疫学調査

日本人の静脈血栓塞栓症(VTE)に対する新規抗凝固薬と従来治療薬の治療効果と安全性を、各種の重症度や様々な状況下でのVTE患者で前向きに観察研究した。4つの観察研究を実施して、それぞれ観察期間中であるが、多くのVTE患者で新規抗凝固薬が使用されていた。また、これまでのわが国におけるVTE治療、特に抗凝固療法の現状を、報告された論文等を収集してまとめた。これまでのVTE治療の問題点や新規抗凝固薬に期待される点が明らかとなった。「日本における静脈血栓塞栓症治療に関する疫学調査」の一環として、まず三重県内における静脈血栓塞栓症の前向き登録調査である「三重静脈血栓塞栓症前向き登録Multicenter RegIstry Evaluating the outcome of Venous thromboembolism Targeted for MiE resident MIE-VTE study」を開始した。本研究は、三重県内の主な総合病院に参加を依頼する、新たに診断された静脈血栓塞栓症を対象とする登録研究である。治療の有無に関わらず、発症4週間以内の症例で、インフォームドコンセントを得られたものを対象とした。これらの症例に特別な介入や検査を行わず、実臨床下での症候性の再発や合併症を、最長5年間追跡する。これにより最近静脈血栓塞栓症でも使用可能となった新規経口抗凝固薬の長期投薬の有用性等が明らかに出来ると考えられる。現在、研究計画書の確定、倫理審査の通過、UMINへの登録が終了し、参加施設の選定中である。一方、既に登録を開始している全国規模の静脈血栓塞栓症の1年間の追跡登録調査も、主任研究者が主宰している。上述のMIE-VTE studyでは三重県内の限られた症例数の登録調査となり得るため、全国登録調査との1年後の予後の併合解析も予定をしている。この併合解析によってより多数例での静脈血栓塞栓症の中期的な再発や出血の評価が可能となる。「日本における静脈血栓塞栓症治療における疫学調査」は、静脈血栓塞栓症(VTE)の治療に関する3つの前向き登録研究を中心に展開されつつある。1つめは三重県内の主要施設で発症したVTEを登録し、数年にわたって追跡調査するものである。三重県は三重大学を中心に古くからVTE診療に精通した施設が多く、より詳細な情報が長期間にわたって収集できる。2つめはVTEを専門的に治療している全国の主要な施設で発生したVTEを登録して、1年間の転帰を追跡するものである。これにより日本のVTE治療の現状を明らかにすることができる。3つめは国際登録試験への参加である。日本のいくつかの施設がまとまって国際共同前向き登録試験に参加し、他国との治療内容の相違や予後の違いを検討することができる。それぞれのコホートは徐々に登録症例を増やしており、現時点での傾向としては治療の中心となる抗凝固療法が従来のワルファリンから新規経口抗凝固薬に明らかにシフトしていることである。順調に登録が進めば登録1年後の中間解析が再来年あたりに行われるものと考えられる。症例登録の進み具合が当初の計画よりも遅れている。その理由のひとつとして、参加施設の倫理委員会の通過に時間がかかり、登録開始が遅れた施設があることである。さらに、登録調査においてもインフォームド・コンセントを得る必要があるが、CRCが常駐しない施設が多く、外来診療を行いながら同意説明を行うことが容易ではなくなっている。このため、対象症例を診察したにもかかわらず登録まですすめない場合が少なくない。また、それがモチベーション低下にもつながっている。詳細なる研究計画書を作成し、倫理委員会を通過した。現在、参加施設のリクルートを行っているが、また十分な参加施設数に達していない。また、患者の初回登録も未だである。本年度初頭に現状施設で患者登録を開始し、また順次参加施設を増加させていく予定である。まずは、予算的には難しいかも知れないが、CRCの派遣を検討する。次に、ミーティング開催やニュースレターを積極的に発行する。また、実際に登録が落ちている施設には、直接電話したりテレビ電話会議を行ったりして、モチベーションの向上に務める。順調に登録が進めば登録1年後の中間解析が再来年あたりに行われるものと考えられる循環器病学三重大学臨床研究開発センターと協力して研究説明会や中間報告会を頻回に開始して、参加施設のリクルートや患者登録の推進を行っていく予定である。

患者登録が若干遅れており、これに必要な経費が支出していないため、減額となっている。患者登録開始が若干遅れているため、これに必要な経費が支出されていないため、減額となっている。患者登録を推進するため、ミーティング開催やニュースレターの発行、さらにはテレビ電話会議を開催する予定であり、本年度の余剰金は来年度に繰り越して使用する。次年度以降、患者登録が開始され、計画した支出が行われるため、本年度の余剰金は来年度い子に繰り越して使用する予定である。
二木不変量がゼロでないファノ多様体における標準的ケーラー計量の研究

ファノ多様体でのケーラーアインシュタイン(KE)計量の存在問題は,複素幾何学における中心的問題の1つであった.二木不変量がゼロでないファノ多様体はKE計量を許容しない.本研究ではそのようなファノ多様体でKE計量のある種の一般化(GKE計量)を扱う.有限/無限次元幾何学的不変式論を用いたGKE計量の存在/非存在性の特徴づけという基本的問題から始め,関連する話題へと研究を広げる.例えば,GKE計量を自己相似解とする幾何学的フローの時間極限に現れる特異空間の解析や, GKE計量許容するファノ多様体のモジュライ空間の局所的/大域的幾何学の研究を想定している.ファノ多様体でのケーラーアインシュタイン(KE)計量の存在問題は,複素幾何学における中心的問題の1つであった.二木不変量がゼロでないファノ多様体はKE計量を許容しない.本研究ではそのようなファノ多様体でKE計量のある種の一般化(GKE計量)を扱う.有限/無限次元幾何学的不変式論を用いたGKE計量の存在/非存在性の特徴づけという基本的問題から始め,関連する話題へと研究を広げる.例えば,GKE計量を自己相似解とする幾何学的フローの時間極限に現れる特異空間の解析や, GKE計量許容するファノ多様体のモジュライ空間の局所的/大域的幾何学の研究を想定している.
インドネシア・ムラピ山における復興型資源利用システムが鳥類相の回復に果たす機能

本研究の目的は、噴火を繰り返すインドネシア・ムラピ山周辺の村落を対象に、住民生活の復興過程における自然へのはたらきかけが、生態系の回復に果たす役割を明らかにすることである。具体的には火山噴火の被害程度が異なる複数集落を対象に、生業活動の再開や変異性が、鳥類相の回復に与える影響を検討する。噴火後一年目の集落で調査を行った結果(1)噴火被害力軽度の集落では、従来の耕作活動が早期に再開されること、(2)噴火被害が重度の集落では耕作可能な七地がないために、住民は生業活動の多様化によって対応していることが明らかになった。耕作活動がみられた集落では最も多くの鳥類種が記録された爪耕作ができない集落では数種が記録されただけであった。しかしながら、噴火被害が重度で耕作ができない集落においても住民による枯死木や石の採集・販売や、自然斜面や起伏地に生え出したイネ科草本の定期的な飼料利用は、植生更新を促し、回復初期にみられる鳥類の生息地を形成していたまた、鳥類の食性や繁殖の特性の違いが、噴火被害後に回復する順番と関係していることがわかった。さらに、集落間で鳥類相の類似度を比較した結果種構成には、村落の標高や村落間の距離といった地理的要因よりも、被害の程度や住民の生業活動の違いが影響していることが示唆された。これらの結果から、住民生業が鳥類相の回復に果たす役割を部分的には把握できたが住民の生業活動が災害地の生態系の回復に果たす役割を検証するためには、中・長期的な継続調査が要される。
自己幹細胞を用いる新しいインプラント用骨再生法

オッセオインテグレーテッドインプラント治療の成功率の高さから,さらに適応症の拡大と治療期間の短縮が強く望まれている。最近の目覚ましい再生医療の発展は自己幹細胞による自己組織再生誘導とバイオ人工臓器の完成も視野に入るようになり,比較的複雑でない形状の骨組織に関しては,再生が可能になりつつある。そこで,我々はこの再生医学のフロンティア技術を顎骨の量的・質的拡大に用いることを発想し,血液から分離精製した多血小板血漿(Platelet Rich Plasma ; PRP)ならびに自己の骨髄から採取した自己幹細胞を骨芽細胞に分化させた細胞塊などによりインプラント埋入周囲の骨欠損に対する再生治療を用いた骨新生について,ビーグル犬を用いて細胞学的ならびに組織学的,組織形態計測学的に,その検討を行い,以下の結果を得た。すなわち,まず,ビーグル犬における自己幹細胞の培養とPRPの精製法に関する手法を確立した後,動物の下顎無歯顎部に形成した実験的骨欠損,もしくはインプラント周囲骨欠損の骨再生において,自己幹細胞とPRPを用いることで,骨再生を促進できる可能性があることが明らかとなった。さらにその際のスキャフォールドとしては,新規多孔性アパタイトが有力な一つである可能性が示された。一方で,新しい自己幹細胞を用いたインプラント周囲の新しい骨再生法を開発するためには,細胞,スキャフォールド,遮断膜,手術手法など,さらに検討が必要であることも示唆された。平成13年度には,自己幹細胞(mesenchymal stem cell : MSC)をインプラント周囲の骨欠損部に投与する際の担体に関して検討を行い,その有力な候補として自己血小板濃縮血漿(PRP)の有用性について検討した。まず,予備実験としてイヌ下顎骨に骨欠損を作製し,同部にPRPのみを投与した。その結果,PRPには著明な骨誘導能は見られなかったが骨再生を促進していると思われる所見を得た。またin vitroにて,PRPにMSCを2X10^5/ml,2X10^6/ml 2X10^7/mlそれぞれの濃度で混ぜてDMEM/10%FCS中で7日間培養した場合,どの条件においても非常に旺盛な細胞増殖が確認された。これらの結果よりPRPはMSCの担体として有用である可能性が示唆された。そこで,イヌ下顎骨に製作した骨欠損に対しPRPを担体としてMSCを前述の濃度で投与し,in vivoにおける初期の骨再生にMSCが与える影響についてMSC非投与群(コントロール)と比較検討した。実験開始から2週間では,X線所見では骨再生の進行が検出できずMSC投与の影響はほとんど確認できなかったが,現在,実験部位を摘出して脱灰切片を作製し,組織形態学的検討などにより初期の骨再生に対するMSC投与の影響の有無を検討中である。我々は平成13年度に自己幹細胞(MSC)の坦体として自己血小板濃縮血漿(PRP)が有用であることをin vitroにおいて確認し,さらに平成14年度において,イヌ顎骨の骨欠損にMSCを応用することにより骨再生を促進させ得ることを実証し,患者への臨床応用に向う基礎データを収集することを目的として,以下の研究を実施した。ビーグル成犬5頭の下顎両側小臼歯を抜歯,同時に腸骨および抜歯窩より骨髄液を採取し,MSCの培養を行った。3カ月後,同部に片側3ヶ所の円柱状(直径3.75mm,深さ7mmの人工的骨欠損を作り,PRPを坦体としてMSCを3種類の細胞密度すなわち,L(2x10^5cell/μl),M(2x10^6cell/μl),H(2x10^7cell/μl)で移植した。また,PRPのみと乏血小板血漿(PPP),および血餅のみで骨欠損を満たしたものをコントロールとした。動物を2週間後に屠殺,脱灰標本を作成し,病理組織学的に再生骨組織を観察した。また,組織形態計測を行い再生骨量を定量的に検討した。

その結果,骨欠損形成後2週間において,3種のMSC移植群では,PRPのみの移植群に比べ,欠損中央部における骨再生が遅延していたが,血餅のみのコントロールと比較して明らかに骨再生は亢進していた。また,骨欠損内部の再生骨面積率は,細胞密度L, M, Hでそれぞれ22.57±9.77%,15.39±5.93%,21.44±7.95%であり,血餅群,PRP群,PPP群でそれぞれ,16.13±7.38%,28.16±8.55%,20.05±5.61%であった。MSC移植群では3種類の細胞密度に有意差はみられなかったが,PRP群は血餅群と比較して有意に高かった。以上の結果から,MSCを骨欠損内部に移植した場合,術後2週間という初期の段階において骨形成にはポジティブな効果を示さないことが明らかになり,今後培養自己幹細胞を骨再生に応用するうえでの有用な知見を集積することができた。
メタン発酵及び好気処理の相補的結合による液肥製造システム

本研究は,食品残さ(厨芥),屎尿,家畜糞尿,汚泥などの水分を多く含む廃棄バイオマスを材料として,嫌気的処理と好気的処理を連結することで,高い効率での生物処理を可能とするモデル構築を目指す。具体的には,メタン発酵からエネルギーを取得し,メタン消化液へ微細化と生物処理を行い,様々な肥効維持期間を有する液体肥料の創出を可能とする。具体的課題として、1湿式メタン発酵高負荷化の検討,2メタン消化液を基質とした液体状好気高温発酵の検討,3社会実装化を前提とした連結条件のシミュレーションを柱とする。また,自治体をモデルケースとして,新技術の社会実装を可能とするためのシミュレーションを実施する。
有機ルテニウム錯体の挿入反応に関する基礎的研究

ルテニウム錯体を触媒とする水素化、異性化、二量化および重合反応において、ルテニウム-ヒドリド結合への基質の挿入反応は重要な素反応である。本研究では、ヒドリドルテニウム錯体への種々のオレフィン化合物の挿入反応に関する基礎的・組織的研究を行った。ヒドリドルニウム(【II】)錯体〔RuCIH(CO)(【(PPh_3)_3】〕(1)はマレイン酸ジメチルと室温で反応し、挿入錯体(2)が単離された。2は1,2-ビス(メトキシカルボニル)エチル基をもつ有機ルテニウム錯体であって、かつ2個のホスフィンがシス構造をもっている。2は120°Cでマレイン酸ジメチルと反応し、2核型1,2-ビス(メトキシカルボニル)エチルルテニウム錯体(3)を与えた。3は初めマレイン酸ジメチルのπ配位を含むと考えられたが、NMRデータの精密な解析によって、π配位はなく、むしろ2核型であることが確められた。錯体1,2,3は、120°Cでマレイン酸ジメチルの異性化反応の触媒となる。この反応の動力学的検討を行った結果、反応速度は基質と触媒濃度の積に比例することが分った。さらに三級ホスフィンの添加で触媒活性が向上すること及び異性化は挿入反応-β-脱離反応のくり返しで起こることが確認された。錯体1はジアリルスルフィドと低温で反応して、単核型挿入生成物を与えた。2個のホスフィンはトランス型であった。錯体1と1,2-ビス(ジフェニルホスフィノ)エタンとを反応させると、置換型ヒドリド錯体(4)が得られた。4の構造も、1と類似であることがNMRから結論された。4を50°Cでマレイン酸ジメチルと反応させると、挿入生成物(5)が生成した。5は6本のメトキシプロトンを示し、3種の異性体の混合物であった。
近世城下町における帯状街区・面的街区の受容に関する調査研究

本研究は、豊臣期大坂城下町に帯状街区と面的街区の2種類の街区構造が存在していることを確認したことが端緒である。近世初期の織豊系城下町の中には、並行する23条の道路を基本軸とし、周辺部に存在する流通拠点となる町場に向かって延長させ、それを取込もうとしている。ここには住民の格差がはとんどなく、一定の奥行きの敷地が道路の左右に展開しているのである。この構造の街区は、織田信長が築いた小牧や岐阜城下町にも見出せ、それ以降の織豊系城下町にも継承されており、帯状街区の初源が織田段階に萌芽していると考えることができ、織豊系の城下町の基本構造であったと推定できた。面的街区は中世の近畿地方に見られる集村や寺内町のような街区構造を取る集落で、階層性を窺える構造となっている。帯状街区と相対する構造の面的街区が近世初頭の城下町に取込まれた際に、どのように変容していったのかを採ることを目的とした。大坂城下町の天満寺内町では両側町を形成しており、城下町特有の街区構造に変化している。天満寺内町はこの後、京都へと移転させられ、さらに整然とした両側町となっている。天満寺内町成立以前の中世段階には平野環濠都市が街区の再編を行っているが、そこに建設された町は面的街区が採用されている。近世においても都市周辺の在郷村においては、面的街区が遺存している。面的街区を基本とする集落が城下町に取込まれるにあたっては、面的街区構造は採用されず、城下町特有の両側町が採用されていることが判明する。近世城下町の中に出現している帯状街区を探るため、その出現期の都市が展開している近畿地方と中部地方の城下町の巡検を行った。岐阜城下町では惣構内の城郭から西に延びる城下町と、惣構から南に延びる2条の道路によって構成される帯状街区を巡検した。その結果、惣構外の南に延びる町屋は道路方向が惣構内の道路と一致せず、建設時期が異なると推定できた。同時期の小牧城下町にも同様の街区構造があると考えられるが、今年度には巡検できなかった。松ヶ島城下町と松阪城下町の巡検では、城下町の成立過程の把握と構造の変化を確認した。松ヶ島城下町は中世の港湾集落である松ヶ崎を取込んで城下町としており、豊臣初期の大坂が渡辺を取込んで城下町としたことと共通する。ここにも帯状街区が存在していた。松阪城下町は城下町の範囲が周辺の地形よりの一段高くなっており、町の建設に当たって盛土等が行われ、その後も造成が繰り返されたことで周辺部より高くなったと考えられる。大坂城下町と同時期の伏見城下町は、1期の指月城期と2期の小幡山城期とで城下町の構造が変化しているようである。1期段階では城郭に向かって竪町構造を持つ2条の街区が存在しているようで、2期段階には城郭と武家屋敷地域の西側に南北2条の横町形態を持っ町屋が建設されている。いずれも帯状街区構造であり、豊臣期の城下町の基本構造と想定できた。石川県金沢城下町に先行する七尾市小丸山城下町でも3条の道路を基本軸とする帯状街区を確認した。帯状街区は織田段階の城下町に萠芽し、その後、織田政権を継承した豊臣政権に城下町の基本形態として導入され、その後の徳川期城下町に定着したのであろうとの予測ができた。今年度は近畿地方の城下町や在郷町の巡検と都市関連の資料収集を行い、収集した資料の整理を行った。巡検した城下町は滋賀県大津城下町・大阪府岸和田城下町・岡山県岡山城下町があり、在郷町では大阪府枚方・大阪市平野区平野環濠などである。大津城下町は東海道沿いに展開する町屋地区を巡検した。

ここは大津城廃城後、城郭部分に町屋地区が広がったようであるが、その構造から、街道沿いの町屋が初期段階の町屋地区と想定できる。岸和田城下町も紀州街道に沿った横町形態の城下町であるが、2条の道路が並行しており、敷地背後の町境はほぼ直線で、それぞれの敷地の奥行きは一定するよう計画されている。岡山城下町は城郭の西に町屋地区が南北に展開しているが、ここは1条の街路に面した城下町であった。枚方は丘陵上に展開した枚方寺内と裾部にある枚方宿を巡検したが、寺内町は起伏のある地形を巧みに利用した町の配置をとっている。宿は豊臣秀吉が築造した文禄堤上に建設された町で、街村形態の町である。平野は中世から存続する環濠集落で、現在も近世の環濠集落の形態をそのまま残している。現在の平野では環濠内の7ケ町が、両側町を構成しているのではなく、一定の広がりをもって面的に広がる町となっている。こうした形態の町は近世城下町にはなく、中世の寺内町や近世の村落に多く見出せる形態である。都市的ではなく農村的な形態と考えるのか、中世の集落形態が遺存していると考えるのか、検討すべき課題である。こうした巡検の成果やこれまでの研究フィールドである大坂城下町に関係する報告をいくつかの研究会で報告した。
糖添加によるマイクロ波乾燥時ならびに保存期間中のタンパク質の熱安定化

1.乾燥時ならびに保存期間中の酵素の活性保持糖はグルコース、スクロース、トレハロース、マルトースを、酵素はアルコールデヒドロゲナーゼ(ADH)、アスコルビン酸オキシダーゼ(AOD)を用いて糖-酵素水溶液を調製し、市販の電子レンジによりマイクロ波乾燥を行った。得られた試料を真空下で試料温度を65°Cに保ち、残存酵素活性の経時変化を調べた。全ての糖で乾燥時の失活が防止でき、さらにグルコース以外の糖では保存期間中の酵素活性を保つことができた。なお、特にADHにマルトースを添加した試料においては、保存期間中に残存酵素活性が向上するという特異な現象が見られた。その主因を調べるため、試料中における糖の結晶化度、ガラス転移温度、ならびに水素結合形成度を調べた。その結果、いずれの糖もアモルファス状態であったが、マルトースは他の糖と比べタンパク質との水素結合形成度が低かった。これよりマルトース添加試料において酵素活性が向上したのは、マルトース添加試料では熱振動によりタンパク質が本来の高次構造を復元しやすいためと考えられる。2.糖-酵素水溶液の分子シミュレーション糖としてグルコース、スクロース、トレハロース、マルトース、ラクトースを、タンパク質としてADHを用いた。ADHの表面の一部を切り出したものと、それを複製して反転させたものを組み合わせてユニットセルの中央に配置した。水分子400個と糖分子1個または4個を配置し、3次元周期境界条件を設定してNPTアンサンブル分子動力学シミュレーションを実行した。タンパク質を構成する原子のみの平均二乗変位(MSD)を解析したところ、糖がある場合の方がMSDが小さくなった。このことは糖添加によってタンパク質が熱安定化されることを示唆するものであり、MSDは熱安定性の評価指標として有効であると考えられる。さらに、水-タンパク質表面間の水素結合と熱安定化との関係について検討を加えた。1.乾燥時ならびに保存期間中の酵素の活性保持糖はグルコース、スクロース、トレハロース、マルトースを、酵素はアルコールデヒドロゲナーゼ(ADH)を用いて糖-酵素水溶液を調製し、市販の電子レンジによりマイクロ波乾燥を行った。なお、特にマルトース添加試料においては、保存期間中に残存酵素活性が向上するという特異な現象が見られた。原因を調べるため、試料中における糖の結晶化度、ガラス転移温度、ならびに水素結合形成度を調べた。2.糖-酵素水溶液のシミュレーション糖としてグルコースとスクロースを、タンパク質としてADHを用いた。水分子400個と糖分子1個を配置し、3次元周期境界条件を設定してNPTアンサンブル分子動力学シミュレーションを実行した。プログラムはCerius^2を使用し、分子力場はDreiding Force Fieldを用い、電荷はCharge Equilibration法で決定した。タンパク質を構成する原子のみの平均二乗変位(MSD)を解析したところ、糖を配置した方がMSDが小さくなった。

このことは糖添加によってタンパク質が熱安定化されることを示唆するものであり、MSDは熱安定性の評価指標として有効であると考えられる。1.乾燥時ならびに保存期間中の酵素の活性保持糖はスクロース、トハロース等を、酵素はアスコルビン酸オキシダーゼ(AOD)を用いて糖-酵素水溶液を調製し、市販の電子レンジによりマイクロ波乾燥を行った。得られた試料を真空下で試料温度を65°Cに保ち、残存酵素活性の経時変化を調べた。全ての糖で乾燥時の失活が防止でき、さらに保存期間中の酵素活性も保つことができた。また、保存温度を45°Cに下げて同様の保存実験を行ったところ、65°Cで保存した場合よりも活性が低下するという興味深い結果が得られた。これは保存期間中において、熱振動により一部のタンパク質が本来の高次構造を復元しており、その割合が65°Cの方が45°Cの場合に比べて多かったためと考えられる。2.糖分子の配列と熱安定化作用に関する検討乾燥試料中のタンパク質に対する糖の熱安定化作用が糖分子の配列によりどのように変化するか検討するため、分子動力学(MD)シミュレーションを行った。モデルタンパク質としてアルコールデヒドロゲナーゼ(ADH)を用いた。ADHの表面の一部を切り出したものに、糖分子約30個を配置して、粒子数と温度一定のMDシミュレーションを実行した。糖分子の配列による熱安定化作用の違いを調べるため、糖分子をアモルファスに配置した場合と結晶状に配置した場合を調べた。タンパク質を構成する原子のみの平均二乗変位(MSD)を解析したところ、糖を配置した方がMSDが小さくなること、アモルファスの方が結晶状の配置より熱安定化作用が強い傾向があること、が分かった。また、熱安定化作用の違いは、糖分子-タンパク質間水素結合の寿命の違いにより生じていることが示唆された。
人の手の機能理解に基づいた多様な把持を可能とするロボットハンドの開発

本研究は,人の手と同様に多様な把持と操作が可能な多指ハンドの実現を将来目標に据え,安易な人の手の外観の模倣ではなく,人の把持動作の詳細な観察や内在筋と外在筋を有する人の手の筋骨格構造の本質的理解に基づき,様々な形状の物体のピッキングが可能な二指ハンド機構を開発した.人のピッキング動作の観察から,重量物等の「つかみ」と小物の「つまみ」加え,薄物の「すくい」が必要であることを見出した.開発したハンドは,この3つの把持様式を可能とする5節・4節複合リンク機構を有する2自由度示指と5節1自由度劣駆動の拇指から構成される二指ハンドである.1.人の手の把持動作の計測と把持戦略の理解様々な物体に対する人の把持戦略を整理・理解するために,Amazon Picking Challengeで対象としている物体と同様のものを25種類用意し,把持戦略を観察するとともにデータグローブで動作を計測した.小さな物体に対する「つまみ動作」,比較的大きな物体に対する「つかみ動作」以外に,本などの薄いものを持ち上げる際に,まず物体の一部を持ち上げ,指を物体の下に差し込んでから持ち上げる複合動作を行っていることが明らかになり,これを「引き上げ把持動作」として考察の対象に加えることとした.2.筋骨格モデルに基づく手の機能の運動学的解析把持戦略としては大きく「つまみ動作」,「つかみ動作」,「引き上げ把持動作」の3つに分類できることが分かったので,これら3つの動作の代表的なものに対し,示指の筋骨格モデルにより,深指屈筋,指伸筋,骨間筋,虫様筋の4つの筋肉の伸縮量を求め,どの筋が支配的に働いているかを解析した.まず「つまみ動作」では骨間筋がほとんど変化しておらず,MCP関節とPIP関節を連動させた動作であることが分かった.次に「つかみ動作」では指が物体に接触するまでは「つまみ動作」と同様に各関節を連動させて指を閉じていき,指が物体に接触した後はDIP関節のみが屈曲するなじみ動作となっていた.最後に「引き上げ把持動作」においては,「つまみ動作」と同様にMCP関節とPIP関節が連動するフェーズがあることに加え,虫様筋が大きく伸展,収縮するこの動作に特徴的なフェーズがあることが分かった.3.筋骨格モデルに基づく手の機能の静力学的解析筋張力と指先力との静力学的な関係から,力学的観点での各筋の役割の解析を試み,虫様筋などの内在筋が指先力の方向の調節に効果的に働くことを見出した.これらより,骨間筋や虫様筋といった内在筋の働きがある程度明らかとなった.4.包み込み把持とピンチングが可能な劣駆動ハンドの製作と把持実験昨年度の研究成果により,当初想定していた「包み込み把持」と「ピンチング」だけでは様々な物体を把持するには不十分であり,さらに「すくい動作」(昨年度の結果報告書では「引き上げ把持動作」と呼んでいた)が必要であることが分かった.さらに,人の手の筋骨格モデルによる解析により,これら三つの把持動作を実現するには,三つの基本動作が必要であることが分かった.加えて,この3つの基本動作を実現するロボットハンドを,当初予定していた腱駆動方式ではなく,摩擦の影響の少ない閉リンク機構により実現可能なことが分かり,基本的な機構設計とシミュレーションによる動作確認を完了した.試作ハンドの把持実験の代わりに,市販の劣駆動型ハンドを用いて様々なアイテムを把持させる実験を行い,ピッキング用ハンドに必要な機能として少なくとも,(i)床とアイテムの間に指先を差し込む機能,(ii)アイテムと指先に発生している力を計測,制御する機能,(iii)アイテムの一部に力が集中することを防ぐ機能,(iv)指先の滑りを防止する機能,(v)大きい把持力を発揮する機能,の5つが挙げられることが分かった.「4.包み込み把持とピンチングが可能な劣駆動ハンドの製作と把持実験」において,本年度中にハンドを試作し,把持実験を行う予定であったが,昨年度において把持動作として「すくい動作」も必要であることが新たに分かり,ハンドの設計を新たに行う必要が生じ,今年度中にハンド製作と把持実験を完了することができなかった.しかし,「包み込み把持」,「ピンチング」,「すくい動作」が実現可能なハンドを,当初予定していた腱駆動ではなく摩擦の影響の少ない閉リンク機構で実現可能なことが分かり,当初想定していたハンドよりも機能的でより汎用性の高いハンドを設計することができた.また既存のロボットハンドによる把持実験により,ピッキング用ハンドに必要な機能を明確化することができたので,この知見を今後製作するハンドの設計に生かすことができる.またヒトの手の親指の筋骨格構造の正確なモデル化にも成功しており,今後人の手の親指の機能解析に生かしていく予定である.このように,ハンドの設計・製作,把持実験は当初の予定より遅れているものの,それを補う新たな知見や想定以上の成果も得られているので,全体としてはおおむね順調に進展していると判断できる.4.包み込み把持とピンチングが可能な劣駆動ハンドの製作と把持実験(続き)昨年度までに,ピッキング作業では従来から良く知られている“つまみ",“つかみ"に加え,新たに“すくい"動作が必要であることを見出し,指の筋骨格モデルに基づき解析したところ,これら“つまみ",“つかみ",“すくい"の3つの把持動作を実現するには, 3種の要素動作が必要であることを見出した.

さらにこれら3つの要素動作における外在筋と内在筋の働きを解析し,その働きを再現する5節・4節複合リンク機構を設計した.本年度は,昨年度に設計したリンク機構を持つロボットハンドを実際に3次元プリンタを用いて試作した.試作したハンドは5節・4節複合リンク機構をもつ2自由度指(示指に相当)と通常の5節劣駆動機構をもつ1自由度指(拇指に相当)から構成される2指ハンドである.1次試作ハンドでは,まず3種の要素動作が実際に実現可能であることを確認し,次いで2次試作では1次試作で問題となった指先形状に改良を加え,各関節をモータ駆動とし,“つまみ",“つかみ",“すくい"の3種の把持が可能であることを実験的に確認した.5.ハンド設計論の確立と多指ハンドへの拡張製作した2指ハンドから,外在筋による大きな把持力の発生機構を基に内在筋による指先姿勢の調節機構を付加する5節・4節複合リンク機構の設計論を確立することができた.この機構は,外在筋に相当する大出力モータ1つでなじみ動作により"つかみ"が可能となる従来の劣駆動ハンドの特徴を生かしつつ,内在筋に相当する小出力のモーターを付加することで"つまみ"や"すくい"に必要な要素動作を実現することができるようになっており,人の指の筋骨格構造の機能理解に基づくハンドの設計論として多指多自由度ハンドにも拡張しうる知見である.6.研究のまとめ本研究3年間の研究の結果をまとめた.本研究は,人の手と同様に多様な把持と操作が可能な多指ハンドの実現を将来目標に据え,安易な人の手の外観の模倣ではなく,人の把持動作の詳細な観察や内在筋と外在筋を有する人の手の筋骨格構造の本質的理解に基づき,様々な形状の物体のピッキングが可能な二指ハンド機構を開発した.人のピッキング動作の観察から,重量物等の「つかみ」と小物の「つまみ」加え,薄物の「すくい」が必要であることを見出した.開発したハンドは,この3つの把持様式を可能とする5節・4節複合リンク機構を有する2自由度示指と5節1自由度劣駆動の拇指から構成される二指ハンドである.「1.人の手の把持動作の計測と把持戦略の理解」では,Amazon Picking Challengeで対象としている物体と同様のものを対象としたことで,本などの薄いものを持ち上げる際に用いる「引き上げ把持動作」が基本動作として必要であることを見出した.「2.筋骨格モデルに基づく手の機能の運動学的解析」では,筋骨格モデルを用いた解析により,新たに見出した「引き上げ把持動作」において,特に虫様筋の活動が顕著な動作フェーズが含まれていることが分かり,今後様々な物体を把持できるハンドの設計において重要な指針を与えることとなった.「3.筋骨格モデルに基づく手の機能の静力学的解析」では,静力学的な観点からも虫様筋や骨間筋などの内在筋の機能を明らかにすることができた.基礎設計とシミュレーションでの動作確認を終えたハンドは,28年度には実際に機構を試作し,動作確認を行っていく予定である.また市販のハンドによる把持実験により明らかとなったピッキング用ハンドに必要な機能に関する知見を製作するハンドの設計に生かしてゆく予定である.ロボット工学当初の計画では,「つまみ動作(ピンチング)」と「つかみ動作(包み込み把持)」が可能なハンドの設計をする予定としていたが,今回新たに「引き上げ把持動作」が必要であることが分かったので,これを含む3つの基本動作が可能なハンドを設計していく予定である.また母指を含む筋骨格モデルを構築し,より詳細な動作解析も行う予定である.
脊柱靱帯骨化症の発生に関与する骨増殖因子の解明と臨床応用のための基礎的研究

脊柱靱帯骨化症の成因を究明するにあたり、従来より我々は培養脊柱靱帯細胞を用い、細胞生物学的に検討を行ってきた。現在までに骨化症由来靱帯細胞(OL細胞)は、TGF-β1、BMP-2など細胞成長因子に対し、非骨化症由来靱帯細胞(NL細胞)とは異なる応答性を有することが明らかとなっているが、さらに各細胞成長因子の相互作用を解析するとともに、病理組織学的にも検討を加えた。1.細胞生物学的検討(1)OL細胞ではBMP-2(500ng/ml)単独添加によりALP活性の上昇がみられたが、IGF-I(500ng/ml)を同時に添加することで相乗的な上昇が認められ、bFGF(10ng/ml)の同時添加においては、その上昇が抑制された。したがって、脊柱靱帯細胞がBMP-2の分化誘導作用を受け骨形成系細胞へ分化する際には、IGF-Iは促進的に、bFGFは抑制的にBMP-2と相互に作用していく可能性が考えられた。(2)NLおよびOL細胞は、IGF-I(11000ng/ml)添加により細胞増殖能、細胞外基質合成能が亢進し、さらにOL細胞ではIGF-IとVit.D3(10^<-9>M)の同時添加でALP活性の上昇が認められた。2.病理組織学的検討手術時に採取したヒト頚椎後縦靱帯組織を用いて、各細胞成長因子およびその受容体の発現を免疫組織学的に検討した。(1)後縦靱帯骨化症例(OPLL例)では、非骨化部の小血管周囲の靱帯細胞においてTGF-β陽性であり、この領域でTGF-βが骨化の発生・進展に重要な役割を果たしていることが推察された。(2)OPLL例の靱帯骨化移行部および非骨化部靱帯組織において、bFGF、bFGF受容体の発現が非骨化症例に比べ強く認められ、骨化過程におけるbFGFの関与が示唆された。以上より、脊柱靱帯の骨化過程においては、種々の因子が相互に関与しているものと考えられた。今後、分子生物学的手法も用いてさらに検討を進める予定である。
開発途上国向けバイオディーゼル燃料製造プロセスの開発

延長した補助期間において,原料油前処理におけるリン脂質の除去,および圧搾残渣の熱処理により活性炭を調整し,これを用いてエステル交換反応工程後に得られるグリセリンの精製の検討を行った。エステル交換反応の効率を低下させる成分である水,遊離脂肪酸,およびリン脂質が元々原料植物油には含まれているため,前処理においてこれら不純物の除去が必要である。このうち遊離脂肪酸の除去(エステル化によるメチルエステルへの変換)は以前に行っており,今回はリン脂質の除去を検討した。従来アルカリを用いた除去は行われてきたが,製品バイオディーゼルの収率を低下させるため,酸(硫酸)を用いた除去を検討した。本方法では脂溶性リン脂質を水溶性リン脂質へと変換させ,次いで行う水洗により十分にリンを除去できることを確認した。またこの際,遊離脂肪酸を減少させることは無かった(遊離脂肪酸を減少は製品の収率の低下をもたらす)。本結果は,化学工学会第50秋季大会において発表し,また投稿論文の準備も進めている。グリセリンの精製においては,まず圧縮残渣を化学賦活(リン酸を使用)により活性炭を調製した。比較的低温の熱処理において得られた活性炭は,比較的高い比表面積でありかつ収率も高かった。この活性炭を用いてグリセリンに含まれる不純物(主としてメタノールおよびモノグリセリド)の除去を検討した。これら不純物に対して吸着平衡を測定し,吸着等温線を得た。得られた吸着平衡関係および簡単な物質収支を用いて,バイオディーゼル燃料製造プロセス内におけるエステル交換反応工程において得られるグリセリンの精製に対して必要な活性炭の量を推算し,得られる圧搾残渣を用いることにより十分な量の活性炭を調整することが可能であった。本結果をJournal of Environmental Chemical Engineeringに投稿し,掲載が決定した。開発途上国向けバイオディーゼル燃料製造プロセスの開発において,原料植物種子の圧搾工程から製品バイオディーゼルの製造および種々副生成物の有効活用に関する研究を行っている。主要製品であるバイオディーゼル製造工程において,従来の反応法では多量のアルコール(主としてメタノール)が必要とされており,これに伴い未反応アルコールの回収・再利用が製造工程に大きな負荷となっており,また副生成物の処理なども重要な課題となっている。これらの課題に対して去年度においてはエステル交換反応の高効率化および未反応アルコールの効率的な回収に関する研究を行った。開発途上国への技術開発を主とした目的としており,特別な装置および原料などを使用すること無く,従来の汎用性のある装置により構成されたプロセスによる生産を検討した。エステル交換反応の基礎研究として,以前の研究において平衡反応定数を測定しており,この結果を用いて多段における反応効率の向上に関する検討を行った。従来方法では1段による反応システムでは,原料のモル比で約6のメタノールが必要とされていたが,本研究において提案した向流接触による2段の反応器を用いることにより必要なメタノール量を約半分へ低減,リサイクル量を約半分以下に低減できた。一方で,反応後に得られる副生成物であるグリセリンの活用に対し,メタノール回収における分離法に使用することを提案し,平衡状態の測定などの基礎情報(メタノール,グリセリドおよびバイオディーゼル系の液液平衡など)に関する測定を行い,副生成物であるグリセリンを抽出溶媒としたメタノールの回収プロセスを検討し,現時点ではプロセス構築および必要なエネルギーの推算を行っている。非食用植物を原料植物とした開発途上国向けバイオディーゼル燃料製造プロセスの開発において,種子の圧搾から製品であるバイオディーゼル燃料を得るまでの一連の製造工程において,前処理工程,エステル交換反応工程,次いで後処理工程に関する研究を行った。前処理工程では遊離脂肪酸の除去として脱酸処理を行うが,製品の収率向上のため酸触媒を用いたエステル化反応による処理を選定した。エステル化反応の反応平衡および反応速度を測定し,平衡定数および反応速度定数を求めた。続けて向流接触による多段反応器によるプロセスの計算を行っており,この結果を学術論文へ投稿する準備も進めている。エステル交換反応工程では,メタノールを用いたトリグリセリドのエステル交換反応に関して平衡定数および反応速度定数を以前に測定しており,これら定数を用いて向流接触による多段反応器によるプロセスの計算を行った。反応器を多段化することにより必要なメタノール量を大きく低減させる事を示すことができ,この結果の一部をAsian Pacific Confederation of Chemical Engineeringにおいて発表し,またこれより進めた結果をまとめ学術論文へ投稿する準備を進めている。後処理工程では,メタノール回収に関する研究を主として進めた。エステル交換反応において得られる副生成物のグリセリンを溶媒として使用し,抽出によるメタノールの回収プロセスを提案した。グリセリン,メタノールおよびバイオディーゼルの系における液液平衡を測定し,活量係数推算モデル(UNIFAC法)を用いて液液平衡の推算を行い,これら結果を元にメタノール回収に関してプロセス計算を行った。本結果を学術論文へ投稿する準備も進めており,研究全体において概ね順調な進捗であると考える。前年度に引き続き開発途上国向けバイオディーゼル燃料製造プロセスの開発において,主反応であるエステル交換反応プロセスのみならず,プロセス内において生成する種々副生成物(原料植物種子の圧搾工程から得られる圧搾残渣,製品バイオディーゼル製造工程から得られるグリセリン)を有効活用するための工程を含めた新規プロセスの開発を行っている。原料粗油に対する前処理の工程の一つである脱酸処理(遊離脂肪酸の除去,メタノールを用いたエステル化反応)に関して検討した。反応平衡を仮定した反応器において,多段化することで必要なメタノール量を十分に減らせることは確認した。また本反応は不均一系であるため,液液分散を考慮した反応速度モデルを構築した。

実験では液液分散の型がW/O型であることを確認し,分散相平均粒子径を測定した。また本モデルを用いて多段向流接触型反応器を用いた反応プロセスの計算を行い,必要な段数,メタノール量,反応器体積などを求めた。エステル交換反応時において副生成物として得られるグリセリンの活用に対して,製品バイオディーゼルの精製およびメタノール回収において,グリセリンを抽出溶媒として使用するプロセスを検討した。本方法により十分にメタノールを回収することが可能であった。また従来法である蒸留のみによる分離プロセスに比較して,本分離プロセスにおける必要な熱量は7割程度であった。原料植物種子の圧搾時において副生成物として得られる圧搾残渣の活用に対して,熱分解による検討を行った。得られる気体,液体および固体生成物に対して,メタノール製造の原料調整,バイオオイルの調製,およびグリセリンの精製における分離剤としての活用を目的とし,実験による圧搾残渣の熱分解の検討の準備を整えた。前年度に引き続き,非食用植物を原料とした開発途上国向けバイオディーゼル燃料製造プロセスの開発において,圧搾残渣の熱処理,粗植物油の前処理工程,エステル交換反応工程,次いで後処理工程に関する研究を行った。圧縮残渣の熱処理においては,前年度使用していた熱処理装置を改良し,再現性のある結果が得られるようになった。引き続き処理温度および雰囲気ガスなどによる生成物質への影響を検討する。固体生成物質に対して,これを活性炭として使用しエステル交換反応において得られる副生成物であるグリセリンの精製を検討した。不純物の除去に対して活性炭を用いた吸着平衡を測定し,吸着モデルによる相関を行った。粗植物油の前処理工程では遊離脂肪酸の除去として脱酸処理を行うが,製品の収率向上のため酸触媒を用いたエステル化反応による処理を選定した。不均一系におけるエステル化反応の反応平衡および反応速度を測定し,平衡定数および反応速度定数を求めた。ついで向流接触による多段反応器を用いたプロセスの計算を行い,多段化した反応器を用いることにより必要なメタノール量を大きく低減させ,また必要な反応器体積を小さくすることが可能であることを示した。本結果に関して学術論文へ投稿する準備を進めている。エステル交換反応後の処理工程では,メタノール回収に関する研究を主として進めた。エステル交換反応において得られる副生成物のグリセリンを溶媒として使用し,抽出によるメタノールの回収プロセスを提案し,従来法である蒸留法との比較を行った。この結果の一部をRegional Symposium on Chemical Engineering 2016において発表し,また学術論文へ投稿する準備を進めている。
睡眠時無呼吸の発現機序とその防止に関する基礎的研究-歯科からのアプローチ-

<平成11年度>麻酔動物において無呼吸を誘発する条件を検索した。麻酔動物において、実験的ブラキシズム様運動を引き起こす脳の部位は大脳皮質顎運動領域A-areaであった。しかしながら、この部位の刺激によるブラキシズム様運動は無呼吸を発現しなかった。無呼吸を発現する脳の部位はparabrachialregio11であった。<平成12年度>脳波パターンを指標にして麻酔動物での睡眠状態を再現した。ハロセン麻酔の濃度の増加(麻酔深度の増加)とともに脳波の振幅は大きくなり、パワースペクトルはδ波成分が優勢となった。δ波成分の割合が睡眠時と同じになるハロセン濃度は1.5と2.0%であった。<平成13年度>顎口腔系の感覚・運動機能に対する脳からの下行性調節機序について検討した。青斑核の活動が三叉神経支配領域の感覚・運動機能を抑制した。このことは、青斑核の活動がブラキシズムを抑制するという可能性を示唆する.吸息神経活動と三叉神経運動ニューロン活動との協調機構について検討した。吸息活動に同期する運動性三叉神経活動を指標として三叉神経運動核を光学的電位測定法を用いて観察すると、神経活動と同期した三叉神経運動ニューロン活動が観察され、下部脳幹における呼吸活動と三叉神経運動ニューロン活動とが深く関係していることが明らかとなった。睡眠時無呼吸が夜間突然死の原因のひとつと考えられており、その発現機序の究明、治療法および予防法の確立が急がれている。睡眠時無呼吸が正常者と比較して顎口腔系機能障害患者に多くみられることから、顎口腔系機能障害との関連が指摘されている。また、睡眠中のブラキシズムにともなって無呼吸が発現することが知られている。本研究は、睡眠時無呼吸の原因をブラキシズムとの関連から究明し、発症機序の解明と治療法および予防法の確立を目指す。今年度は、麻酔動物において無呼吸の誘発条件を確立することを目的とする。【成果】1.麻酔動物において、実験的ブラキシズム様運動を引き起こす脳の部位は、ブレグマから吻側方3.0mm、側方4.0mm、深さ2.0mmの位置であった。2.麻酔動物において、この部位の刺激によるブラキシズム様運動は無呼吸を発現しなかった。3.麻酔動物において、両側咬筋を直接電気刺激してブラキシズム様運動を起こした場合、無呼吸は発現しなかった。平成11年度は、麻酔動物において無呼吸の誘発条件を検索した。睡眠時無呼吸の研究を麻酔動物で行うにあたり、麻酔下での「睡眠時」を規定することが必要となる。平成12年度は、脳波パターンを指標にして条件付ながら麻酔動物での睡眠状態を再現した。今年度(平成13年度)は、顎口腔系の感覚・運動機能に対する脳からの下行性調節機序について検討した。【成果】顎関節の痛みまたは歯痛にともなう咬筋の筋緊張が脳幹に位置する青斑核の刺激によって抑制されることをみいだした。このことは、青斑核からの下行性抑制機序を賦活することで感覚・運動機能をコントロールできることを示唆する。青斑核が顎口腔系機能障害患者のブラキシズムを抑制する可能性がある。