hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
GISを用いた林野火災動態把握と被害予測シミュレーションの高度化に関する研究

延焼パターンのシミュレーションによる火災時被害拡大過程の動態把握に関しては,各種パラメータの設定において実測値に基づいた検討が十分になされていないという問題点が考えられた。そこで本研究では,林野火災被害予測シミュレーションの高度化に向けて,林野火災発生の素因となる植物に関して,樹林を構成する要素である葉の可燃性を,落葉,生葉および腐植について調べるとともに,樹林をマクロに捉えるために,植生分布の配置パターンに関する検討を行った。1.資料・データの収集:直島において2004年の火災による植生の被害や火災前後の植生の空間分布の変化を捉えるためのデータとして,衛星データ(Terra/ASTERおよびALOS/AVNIR-2),空中写真,被害調査データを収集した。2.焼損被害に関する基礎データベースの作成:火災前の植生については,過去の衛星データ及び空中写真と火災後に実施した現地調査のデータをもとに推定した。焼損区域については,衛星データ及び空中写真から推定した火災前後の植生変化から把握・特定した。3.植生の可燃性の調査:代表的な植生の葉および落葉落枝の燃焼エネルギーをカロリーメータで測定した。可燃性による既存のデータは各対象に対して一つの値となっていることが一般的であるが,季節変化に伴い,植物の可燃性も季節変化することも考えられるため,季節ごとに可燃性計測を実施した。対象としたのは,延焼防止効果が見られたクスノキ,焼損を免れた森林(天然林に近い森林),落葉樹のアベマキ,焼損後に萌芽による回復が旺盛なクスノキ,焼損後に拡大が見られるメラノクシロンである。各植生において,葉,落ち葉,腐食層の可燃性を計測した。これまでに8月,9月,10月,12月,3月の計5回サンプリングし,計測を実施した。4.植生回復状況の調査:8月,10月,1月に実施した現地踏査結果とTerra/ASTERおよびALOS/AVNIR-2の時系列解析により,焼損後の植生回復状況を把握し,植生の回復と開催前の植生との関係を考察した。研究の成果について研究初年度の平成19年度に年間通じて計測および収集したデータを解析し,可燃性の季節性などについて検討した。燃焼エネルギーのピーク到達時間はクスノキについては,生葉・落葉で差はなかったが,アベマキについては生葉と落葉ともに,ややばらつきがみられた。ピークエネルギー量はクスノキ成木の生葉は約5060 cal g^<-1>であるのに対して,萌芽枝の生葉は約60110 cal g^<-1>と大きな変動がみられた。クスノキ落葉では成木・萌芽枝ともにほぼ100130 cal g^<-1>であった。アベマキのピークエネルギー量は,生葉が約6080 cal g^<-1>,落葉が約80140 cal g^<-1>で,アベマキの方が生葉・落葉ともにクスノキに比べて大きな変動がみられた。上記のような可燃性のデータをモデルに入力する際,植生がどのような配置パターンを取っているかという点を考慮する必要があった。そこで,フラクタル性を用いて植生分布の配置パターンを定量化する手法の開発にも取り組んだ。植生分布を, ALOS衛星に搭載されたPRISMデータを用いて植生の有無を2値化し,植生が密集しているのか,ばらついて分布しているのか,という配置パターンをLacunarityという指標を用いて定量的に評価する方法を検討した。
量子ネットワーク符号と計算量理論への応用に関する研究

本研究では,ネットワーク符号の概念の量子通信および量子計算への適用可能性が研究され、具体的には以下の課題が取り扱われ,以下の研究成果が得られた.1.古典情報の通信に量子通信路を用いるネットワーク符号の可能性古典情報を送るタスクの1つとして,情報全てを送る代わりに(データベースへのアクセスのように)受信者が必要な情報のみを得ることができることを要求するタスクがある.このようなタスクは,成功率がある程度の割合であることが保証されるという条件の下では,ランダムアクセス符号と呼ばれる符号によって数学的に表現される.ランダムアクセス符号は,古典通信より量子通信を用いる方がより効率的にタスクを実現可能な場合があることが以前に知られていた.本研究では,この量子通信を用いたランダムアクセス符号(量子ランダムアクセス符号)をバタフライネットワークと呼ばれる代表的なネットワーク上で実現する方法を考案した.2.量子情報の通信に量子通信路を用いるネットワーク符号の可能性量子情報の効率的な送信は,量子情報の連続性などの理由により,古典情報の送信に比べて多くの困難があるが,そのことはネットワーク符号においても同様である.本研究では,バタフライネットワーク上での量子情報の送信を,古典のネットワーク符号のように忠実かつ効率的に行うことは不可能であることを明らかにした.その一方で,送信される量子情報に歪みを認めるという近似的な送信なら,ネットワーク符号の理論と量子情報理論を組み合わせることにより,効率的に行えることを明らかにした.さらに本研究では,そのような量子情報のネットワーク上での効率的な送信をより一般的なネットワークに拡張することを試み,ある種の性質をもつネットワークに対しては,効率的な送信が可能であることを証明した.3.課題1の量子計算量理論への応用本研究では,課題1で得られた量子ランダムアクセス符号における数学的知見をさらに探求することにより,量子ランダムアクセス符号の可能性と限界を数学的に完全に特徴付けることに成功した.さらに,その数学的特徴付けの技法を関数の量子通信計算量の研究に応用した.本研究では,ネットワーク符号の概念の量子通信および量子計算への適用可能性が研究され、具体的には以下の課題が取り扱われ,以下の研究成果が得られた.1.古典情報の通信に量子通信路を用いるネットワーク符号の可能性古典情報を送るタスクの1つとして,情報全てを送る代わりに(データベースへのアクセスのように)受信者が必要な情報のみを得ることができることを要求するタスクがある.このようなタスクは,成功率がある程度の割合であることが保証されるという条件の下では,ランダムアクセス符号と呼ばれる符号によって数学的に表現される.ランダムアクセス符号は,古典通信より量子通信を用いる方がより効率的にタスクを実現可能な場合があることが以前に知られていた.本研究では,この量子通信を用いたランダムアクセス符号(量子ランダムアクセス符号)をバタフライネットワークと呼ばれる代表的なネットワーク上で実現する方法を考案した.2.量子情報の通信に量子通信路を用いるネットワーク符号の可能性量子情報の効率的な送信は,量子情報の連続性などの理由により,古典情報の送信に比べて多くの困難があるが,そのことはネットワーク符号においても同様である.本研究では,バタフライネットワーク上での量子情報の送信を,古典のネットワーク符号のように忠実かつ効率的に行うことは不可能であることを明らかにした.その一方で,送信される量子情報に歪みを認めるという近似的な送信なら,ネットワーク符号の理論と量子情報理論を組み合わせることにより,効率的に行えることを明らかにした.さらに本研究では,そのような量子情報のネットワーク上での効率的な送信をより一般的なネットワークに拡張することを試み,ある種の性質をもつネットワークに対しては,効率的な送信が可能であることを証明した.3.課題1の量子計算量理論への応用本研究では,課題1で得られた量子ランダムアクセス符号における数学的知見をさらに探求することにより,量子ランダムアクセス符号の可能性と限界を数学的に完全に特徴付けることに成功した.さらに,その数学的特徴付けの技法を関数の量子通信計算量の研究に応用した.
数学的問題解決における方略的能力に関する研究

本研究の目的は、「数学的問題解決における知識を活用する能力」を「方略的能力」と捉え、方略的能力が問題解決に果たす役割を理論的・実証的に検討することである。本年度は、数学的には定式化が十分でない「現実的な問題」の解決において機能する「広義の方略的能力」について実証的に検討した。今日、数学教育研究において、Verschaffel, L., Greer, B., De Corte, E.らによる文章題解決の研究が注目されている。これらの研究では、「現実的な問題」において、解決者がその要因を無視して問題を解決するという現象に焦点があてられている。Verschaffelらの研究やその追試的研究では、「現実的な問題」の正答率は低く、それらの問題が通常の問題とは異なることを被験者に「注意」しても事態が容易には好転しないことが報告されている。しかしながら、そうした研究では、被験者の学力が「現実的な問題」の解決に与える影響について、あまり考慮されていない。そこで、申請者は、我が国の平均的な小学生よりは数学的な学力が高い国立大学付属小学校第5学年の児童79名を対象に調査を実施し、そうした点を実証的に検討した。主要な結果として、次の点が挙げられる。・「注意」を与えた群(実験群)は、そうでない群(統制群)よりも「現時的な問題」を成功的に解決した。・ある問題については、統制群の正答率は、先行研究のそれよりも高かった。・解決に成功的な児童は、「具象化」,「数量化」,「図形化」,「場合分け」といった「広義の方略的能力」を成功的に機能させていた。本研究の目的は,「数学的問題解決における知識を活用する能力」を「方略的能力」と捉え,方略的能力の構造や方略的能力が問題解決に果たす役割を検討することである。研究代表者はこれまで「数学的に仕上げられた問題の解決」における方略的能力(以下,「狭義の方略的能力」と略記)について検討してきたが,本研究では,問題解決の対象となる問題を拡張し,「広義の方略的能力」について検討することがその特色である。本年度は,「広義の方略的能力」を検討するための先行研究の資料の収集を行い,そうした資料に基づく研究の結果,質の異なる問題解決に応じた「広義の方略的能力」を同定するための視点を導出した。具体的には,問題解決の対象となる問題の質やねらいに依存して,解決に必要な方略的能力が異なることに着目し,そうした問題解決の質などの相違を捉える視点として,(1)解決の対象となる問題や場面の抽象度,(2)問題設定の有無,(3)問題解決のねらいを導出した。こうした視点で対象となる問題解決を分類することで,質やねらいの異なる各々の問題解決において必要な方略的能力を同定することが可能となった。例えば,「現実世界の場面」を対象として(視点(1)),問題を「設定」し(視点(2)),数学の「有用性」の感得をねらいとする(視点(3))場合,問題設定の能力,抽象化,理想化,情意的な能力といった考え方や能力が必要となり,これらが「広義の方略的能力」を構成することとなる。こうした視点を採用することで,抽象化や理想化といった「狭義の方略的能力」では深く関わらなかった数学的な考え方などが「広義の方略的能力」の構成要素として位置づけられることが明らかになった。
戦間期・戦時体制期における法専門職の活動：実態解明から理論化へ

本研究の目的は、日本の戦間期・戦時体制期(1920年代から1945年)における法専門職の活動内容を明らかにし、その理論化を試みることである。具体的には、当該期における1弁護士数の変化とその原因、2隣接法律職の専門職化とその影響、3戦時体制期における法専門職の活動内容(職務内容と生活)等を明らかにする。さらに、4欧米諸国における戦間期・戦時体制期の法専門職の活動内容との比較の軸を策定し、将来的には彼我の異同を研究して、その理論化を目指すものである。本年度は、1の戦時体制期における弁護士数の変化について、これまでの司法統計等のデータ整理を行ない、2隣接法律専門職化について、『日本司法書士史ー明治・大正・昭和』をはじめ、東京、横浜、大阪、埼玉の司法書士会史や山形県、長野県、山口県の司法書士会史など、また、月報司法書士・月報全青司掲載の歴史についての論文等の収集、複写、分析検討を行なった。また予定通り、フランクフルトのマックスプランクヨーロッパ法史研究所へ出向き、研究協力者2名(同研究所のレーナ・フォリャンティ博士とゲーテ大学の河村浩城博士)のご教示を得て、ドイツにおける弁護士数の調査および比較の軸を策定するための研究会を行なった。1920年代から30年代にかけては、『司法資料』、『司法研究』等で行なわれていた諸外国および国内状況についての調査内容を分析する必要があると考え、実施した。さらに、別の調査で入手していた裁判所史料(1920年代から40年代までの調停調書原本)が本研究の分析にも有効であることがわかり、本研究に適する形での史料の整理を始めた。予定通りドイツでの研究会を実施したこと、各地域の(特に戦時期についての記述のある)弁護士会史、司法書士会史等を集め分析したこと、司法資料・司法研究の分析をしたことなどから、概ね当初の研究計画を予定通り遂行できた。計画書に示した当初予定通りに遂行する。次年度はさらに司法資料・司法研究の分析を進めると共に、各地方紙の検討を行なう予定である。次年度に予定している史料収集・入力作業等の国内旅費、人件費をきちんと支出するために、本年度は文献費・複写代などを当該科研費から支出しないようにしたため。
ヒト羊膜中胚葉細胞を用いた心筋再生医療の創成－免疫寛容とアログラフトへの戦略－

重症心不全に対する決定的な治療法は、脳死患者からの生体心移植以外存在しない。しかしながら、世界的に見てもドナー不足は深刻な社会問題で再生医療への期待が強い。我々は、羊膜細胞から間葉系細胞(Amniotic Membrane-derived Mesenchymal Cells= AMC)の分離技術を確立した。我々はAMC他家移植(アログラフト)可能なバイオマテリアルである事を示している。この点が学術的に正しければ再生医療に置ける細胞ソースの供給は格段に改善されるはずである。本研究では最終分化を生じたAMCが免疫学的寛容を成立させるメカニズムおよび、AMCの長期生着について検討した。前年度までの研究を引き続き遂行した。本研究はバイオマテリアルとしての羊膜細胞の利用法、特に再生医療臨床応用へのストラテジーを確立するという全体構想の中で、ヒト羊膜中胚葉細胞を用いた心筋再生医療、特にアログラフトによる利用の可能性と科学的根拠を示すための研究である。心筋誘導効率の最も良い、AMC至適培養条件の模索・異種移植時のAMCの長期生着、心筋分化の科学的実証・AMCが免疫学的寛容を生じるメカニズムの検証を同時に進行した。特に本年度は、生着効率と可溶性HLA-G発現量を対比した。また、免疫寛容の指標となる、regulatory-T cell (CD4+ CD25high+細胞, Transplant Proc 37, 37,2005)と非胸腺由来T細胞(γδT細胞)の関与を、ホスト末梢血リンパ球のFACSを行う事で検証し、さらに移植局所のregulatory-T細胞の指標となる、FOXP3遺伝子発現をFISH法で検討した。この研究によって、羊膜の再生医療に置ける有効性および汎用性が確認でき、再生医療の莫大な細胞リソースの確保が可能となる。再生医療の一つの大きな目標である重症心不全患者の生命を救う事を通じて国民の健康を保全し社会に還元する。心筋誘導効率という観点から羊膜細胞から間葉系細胞(Amniotic Membrane-derived Mesenchymal Cells= AMC)の至適培養法を検討した。最も良好な培養条件を模索した後に、その細胞をラット心筋梗塞モデルに移植し、心機能改善効果・心筋梗塞縮小効果に対する検討を行った。また正常免疫動物への移植時のAMCの長期生着効率及び、生着した細胞の同定を行うとともに、異種移植時にAMC細胞が心筋分化後も免疫学的寛容を維持するメカニズムをin vitroおよびin vivoで検討した。AMC樹立後の培養条件について、各種条件での培養後に心筋誘導効率を比較する事により、どのような培養条件で心筋への分化誘導能力が高くなるかを検討した。羊膜上皮と、間葉を初代培養樹立の段階で分離し培養する方法および、EGF等の培養上清を加え、上皮あるいは間葉の増殖を助長する事によって生物学的な濃縮を起こして、分離培養を行い、培養効率の比較検討を行った。また培養環境を1%程度の低酸素とする事により、AMCの分裂回数の増加効率を検討した。これらの細胞を用いたマウス移植時の長期生着率の検討、免疫寛容メカニズムの検討を行い、アログラフトによるAMC利用の科学的根拠に対するデータの蓄積を図った。また国民の再生医療に対する期待は高く、本研究はこれに応えるものである。現在再生医療の領域で利用されている骨髄に比して、格段に可塑性の高くアログラフトで利用可能なバイオリソースを実証する事で、再生医療の有効性の格段の飛躍をもたらす事になり、国民の再生医療に対する期待に応える事が出来る。また治療効果を上げる事で、国民の健康を保全し社会に還元する事が出来る。本年度は心筋誘導効率の最も良い、羊膜細胞由来間葉系細胞(AMC)の至適培養条件の模索・異種移植時のAMCの長期生着、心筋分化の科学的実証・AMCが免疫学的寛容を生じるメカニズムの検証を同時に進行する。心筋誘導効率の最も良い、AMC至適培養条件の模索を確定する。Wrister Rat心筋梗塞モデルに移植して観察する。

すなわち麻酔開胸下にWrister Rat前壁冠動脈を5-0ナイロン針で結紮後閉胸、心筋梗塞完成まで2週間観察した後、心エコー検査にて左室収縮能評価後、再開胸しAMCを心筋梗塞内に移植し閉胸。さらに2週間後に移植細胞の効果を、細胞非移植群と比較する。さらに、取り出した心臓に対して免疫染色を行い、EGFP陽性細胞の検出と同細胞のCardiac troponin-I陽性、横紋陽性率を定量評価する。本研究遂行のために、細胞を培養するCO2インキュベーター、無菌操作のためのクリーンベンチ、試薬等保存のための冷蔵庫、細胞保存のための液体窒素容器および、-80°Cフリーザーを備えている。また、細胞プロファイリングのためにタンパク質および遺伝子発現を解析するためのフローサイトメーター、PCR装置、DNAシークエンサー等も備えており、遅滞なく研究を進めることが可能であった。また、動物実験に関しても、飼育ブロックも割り当てられており、動物への移植実験についても何ら問題はなく遂行できた。本研究に用いる羊膜細胞は十分なストックと新たなドナーからの定期的な供給がなされており、十分量が確保されている。これらを用いた動物実験は遅滞なく遂行されているため、本研究はおおむね順調に進展している。従来までの研究を踏襲していくが、最終年度であるため、統合的な検証を加え、心筋誘導効率という観点からAMCの至適培養法を検討し、最も良好な培養条件を模索した後に、その細胞をラット心筋梗塞モデルに移植し、心機能改善効果・心筋梗塞縮小効果を確認する。また正常免疫動物への移植時のAMCの長期生着効率及び、生着した細胞の同定を行うとともに、異種移植時にAMC細胞が心筋分化後も免疫学的寛容を維持するメカニズムをin vitroおよびin vivoで包括的な検討を加えてゆく。平成23年度までの研究を継続して行うが、初年度に確定したAMC至適培養条件のもと、引き続き心筋分化の科学的実証・AMCが免疫学的寛容を生じるメカニズムを検証する。免疫学的寛容の詳細なメカニズムの研究は移植免疫分野だけでなく、産科領域の不育症・正常妊娠で研究されており、それらの分野の多様な知識を集約する事によって本研究を遂行する。パイロットスタディでは心臓に移植した動物の血清から可溶性HLA-GがELISA法で4/30の個体頻度で検出ている。さらに症例数を増やし、生着効率と可溶性HLA-G発現量を対比する。さらに免疫寛容の指標となる、regulatory-T cell (CD4+ CD25high+細胞, Transplant Proc 37, 37,2005)と非胸腺由来T細胞(γδT細胞)の関与を、ホスト末梢血リンパ球のFACSを行う事で検証し、さらに移植局所のregulatory-T細胞の指標となる、FOXP3遺伝子発現をFISH法で検討する。細胞の培養を行うのに必要な培地、器具解析のための試薬成果発表のための旅費平成24年3月31日現在で発生していた残額については、既に3月中に支払い予定が確定しているため、24年度中に使用する予定はない。当初の交付申請通りの研究費にて研究資材、研究試薬、実験動物を購入予定である。
アクセシビリティを考慮したQOLの評価に関する研究

本研究は、ある特定地域の生活の質(Quality of life,QOL)を評価する場合には,当該地域のみならず隣接する地域のQOLを構成する指標をも考慮する必要があるとの基本的認識から、近接性を考慮したQOLを評価する方法を提案し,これを愛媛県70市町村に適用し、近接性を考慮した場合と考慮しない場合のQOLを求めた。さらに、70市町村の居住選好順位のデータから居住選好度を求め、2種類のQOLとの対応関係を考察した。その結果、近接性を考慮した場合のQOLのパターンは、考慮しない場合のそれとはかなり異なること、特に松山市などの中心都市周辺地域でのQOLの評価の向上が顕著であることが明らか、となった。さらに、近接性を考慮したQOLは、考慮しない場合と比較して居住選好度との相関が飛躍的に向上することが判明した。この結果は、個人はQOLを評価する場合には当該地域のみならず隣接する地域のQOLを構成する指標をも考慮していることを示唆していると考えられる。それゆえ、現代における自家用車の普及、それに伴う個人の移動性の向上を考えると、QOLを評価する対象地域が相互に隣接している場合には、QOLの評価に近接性を考慮する必要性があることが明らかとなった。本研究の目的は、ある地域の生活の質(QOL)の定量的把握には、当該地域に隣接する地域のQOLも考慮する必要があるとの認識から、アクセシビリティの概念を用いて、隣接地域のQOLも考慮した、新しいQOLを求めるモデルを構築すること、さらにQOLに対する住民の満足度調査を通して、アクセシビリティを非考慮の場合と比較しこのモデルの優位性を確認すること、等であった。これまでの研究経過は以下の通りである。1.愛媛県70市町村を対象にして、アクセシビリティを考慮しない場合のQOLを求めた。2.アクセシビリティを考慮したモデルを構築し、同じく愛媛県70市町村に対してQOLを求めた。3.アクセシビリティ考慮・非考慮の場合のQOLとの相関を見るため、アンケート調査から得られた愛媛県70市町村の居住選好順位データを用いてメンタルマップを作成した。4.各種の指標を用いて、このメンタルマップとアクセシビリティ考慮・非考慮の場合との相関を求め、アクセシビリティ考慮の場合の相関の向上の程度をみた。以上の計算には、購入したパソコンと統計解析ソフトなどを利用した。以上の研究の結果、満足のいく精度を持ったアクセシビリティを考慮したQOLの評価モデルが構築でき、これにより従来のモデルでは不可能であった、近隣市町村ののQOLを適切に評価することが可能となった。提案したモデルが有効なモデルであることは、メンタルマップとアクセシビリティ考慮・非考慮の場合のQOLとの相関係数を比較した結果、考慮の場合に飛躍的に相関が高くなることにより確認された。本研究の目的は、ある地域の生活の質(QOL)を定量的に把握するには、当該地域に隣接する地域のQOLも考慮する必要があるとの認識から、アクセシビリティの概念を用いて、隣接地域のQOLも考慮した、新しいQOLを求めるモデルを構築すること、さらにQOLに対する住民の満足度調査を通じて、アクセシビリティを考慮しない場合と比較して、このモデルの優位性を確認すること、などである。昨年度のモデル構築の成果を生かし、アクセシビリティー考慮と非考慮の場合のQOLのパターンを地図化し、アクセシビリティー考慮・非考慮でQOLの値がほとんど変化しない市町村群と、考慮した際に大幅にQOL値の上昇が見られる市町村群を特定した。この2つのグループのうち、前者として重信町、川内町、後者として野村町、三間町を取り上げ、住民に対するQOLの満足度のアンケート調査を実施とた。その結果、アクセシビリティーを考慮したQOLの評価値は、考慮しない場合と比較して、QOLについての住民の満足度と極めて高い相関を示すことが確認され、本モデルの有効性が認められた。
発生過程における神経回路網形成に関与する機能分子の樹立神経幹細胞株を用いた解析

脳における選択的な神経回路網形成は、発生期における神経細胞の領域特異的な形態的・機能的分化をその基礎とする。最近になってこの過程に関与する分子の候補として、脳の特定の領域に限局した発現パターンを有する領域特異的遺伝子が多数同定されてきた。本研究は、発達過程における神経回路網形成の分子機構を領域特異的遺伝子の解析を通じて明らかにすることを目的とした。未分化神経上皮組織に存在する神経幹細胞における領域特異的遺伝子群の発現制御機構を明らかにするため、試験管内解析系を確立した。その結果、生体脳において見られるこれら遺伝子の特異的発現は、細胞を試験管内で培養した際にも維持されることが明らかになった。また、神経系の背腹軸の決定に必須の機能を果たすシグナル分子であるSonic Hedgehogの存在下に神経幹細胞を培養すると、腹側領域に特異的なIslet-1,Nkx-2.1,Nkx-2.2遺伝子が、個々の細胞ごとに異なるパターンで発現誘導された。以上の結果より、脳の領域特異性を制御する遺伝子群の発現は、分化したニューロン・グリアの出現以前に、その前駆細胞である神経幹細胞のレベルで極めて厳密に制御されており、この制御機構は発生期における脳の複雑な形態形成の遺伝的制御の基盤をなしているものと考えられた。
中枢神経系における化学伝達物質の放出機序に関する研究

キンギョ網膜のON型双極細胞は、中枢神経系の神経細胞としては特異的にシナプス前終末部が大きい。そこで、網膜から単離した双極細胞を用いて、脱分極から伝達物質の放出にいたる過程を調べた。双極細胞にパッチクランプ法とフラ2による細胞内遊離Caイオン濃度測定法を適用すると共に、伝達物質の放出はグルタミン酸に高感受性の神経細胞を用いて電気生理学的にバイオアッセイした。脱分極によって活性化されるCaチャネルは、高閾値型・ジヒドロピリジン感受性型であった。細胞内遊離Caイオン濃度の測定から、このCaチャネルはシナプス前終末部に局在していることが明らかになった。静止状態では、Caチャネルを介する微量のCaイオン流入と形質膜のCaポンプによるCaイオンの排出がつりあうことによって、シナプス前終末部の細胞内遊離Caイオンの基底濃度が決定されていた。脱分極によってCaチャネルを活性化させると、シナプス前終末部内における遊離Caイオン濃度は急速に上昇した。細胞内遊離Caイオン濃度の増加量はCaイオンの流入量の1%以下と極めて僅かであり、このような緩衝作用はCa結合タンパク質のような物質によって担われていることが示唆された。膜電位を再分極させると、Na/Ca交換機構とCaポンプの働きによってCaイオンが細胞外に排出され、緩やかに基底濃度に回復した。細胞内Ca貯蔵部位は、細胞内遊離Caイオン濃度の制御に積極的に関与しているとの証拠は得られなかった。双極細胞を脱分極させると、興奮性アミノ酸(おそらくグルタミン酸)が放出された。この放出はCa依存性であり、ジヒドロピリジン系のCaチャネル阻害剤で阻止されたが、ω-コノトキシン系のCaチャネル阻害剤では阻止されなかった。したがって、双極細胞からの興奮性アミノ酸の放出は、ジヒドロピリジン感受性型Caチャネルを介するCaイオンの流入が引き金になっていると結論した。中枢神経系の神経細胞において、いかなるCa電流がシナプス前終末部からの伝達物質放出に関与しているかを検討した。実験にはキンギョ網膜からタンパク質分解酵素を使って単離したON型双極細胞を用いた。パッチ電極によるホ-ルセルクランプ条件下で膜電位を約-45mVよりも脱分極すると、持続性のCa電流が活性化さた。この電流は、Cdイオンやジヒドロピリジン系の薬物(nifedipine・nicardipine・Bay K 8644)の影響を受けたが、ωーconotoxinには感受性を示さなかった。Caチャネルの分布を推定するために、細胞内Caイオン濃度の空間的・時間的変化を蛍光性Caインジケ-タであるFuraー2を使って画像解析した。ホ-ルセルクランプ条件下で双極細胞に脱分極パルスを与えてCa電流を活性化すると、軸索終末部において急激な細胞内Caイオン濃度の増加が観察され、一方、細胞体では軸索終末部に流入したCaイオンの細胞内拡散による緩やかで僅かな上昇が認められた。nicardipineを投与すると、Ca電流が阻害されると共に細胞内Caイオン濃度の上昇も抑制された。軸索終末部のCa電流が伝達物質(興奮性アミノ酸)の放出に関与するか否かを検討するために、双極細胞の軸索終末部に密着させたアメリカナマズの単離水平細胞を使って興奮性アミノ酸を電気生理学的に検出した。双極細胞を脱分極すると、この細胞からCa電流が活性化され、数ミリ秒遅れて水平細胞から電流応答(伝達物質応答)が記録された。Ca電流と伝達物質応答は、nifedipineによって阻害され、Bay K 8644によって増大したが、ωー

conotoxinによってはなんら影響を受けなかった。以上の結果から、キンギョ網膜のON型双極細胞では、ジヒドロピリジン感受性のCaチャネルが軸索終末部に局在し、その活性化が興奮性アミノ酸の放出を引き起こすことが明らかになった。中枢神経系におけるCa-伝達物質放出連関を調べた。実験材料として、キンギョの網膜から単離したON型双極細胞を用いた。パッチ電極による膜電位固定下でCa電流を記録すると同時に、パッチ電極から導入した蛍光性Caインジケータを使って細胞内遊離Caイオン濃度を測定した。また、単離した双極細胞から放出される興奮性アミノ酸は、ゲルタミン酸に高感受性を示す神経細胞(アメリカナマズ網膜から単離した水平細胞)を使って電気生理学的に実時間でバイオアッセイした。以下の知見が得られた。1.双極細胞のCa電流を活性化させると、細胞内遊離Caイオン濃度は軸索終末部で急速に増加し、細胞体では遅延性に僅かな上昇が認められた。この現象は、軸索終末部と細胞体におけるCa緩衝能力の差異ではなく、Caチャネルの軸索終末部における局在によるものであった。2.双極細胞へ流入したCaイオンの量が少ない場合には、流入量にほぼ比例して細胞内遊離Caイオン濃度の変化量は増加したが、流入量が多くなると遊離Caイオン濃度の変化量は頭打ちとなった。細胞内遊離Caイオン濃度の制御には、Ca結合タンパク質・Caポンプ・Na-Ca交換機構などの関与が示唆された。3.双極細胞における遊離Caイオン濃度の増加はジヒドロピリジン系のCaチャネル阻害剤によって抑制された。一方、細胞内Ca貯蔵部位からCaイオンが放出されるとの証拠は今回得られなかった。したがって、細胞内遊離Caイオン濃度の上昇は、主にCaチャネルを介して流入したCaイオンによると考えられる。4.双極細胞へのCaイオンの流入量が増すと興奮性アミノ酸の放出量は増加したが、流入量が多くなると放出量は飽和した。細胞内遊離Caイオン濃度と興奮性アミノ酸の放出量の関係については、現在検討中である。1.キンギョ網膜から単離したON型双極細胞を用いて、Ca電流と細胞内遊離Caイオン濃度の同時測定を行い、シナプス前終末部における細胞内遊離Caイオン濃度の制御機構を検討した。また、網膜スライス標本を使って、ON型双極細胞へのシナプス入力の性質も調べた。2.脱分極パルスによってCa電流が活性化されると、細胞内遊離Caイオン濃度は一過性に上昇した(Caトランジェント)。Caイオンの流入量とCaトランジェントのピーク値との関係は、上に凸の飽和型単調増加関数となった。Caトランジェントのピーク値は、高い協同性をもつCaバッファによって規定されていることが示唆された。一方、Caトランジェントの回復相では、CaポンプとNa/Ca交換機構によってCaイオンが細胞外に排出されることが明らかになった。Caポンプは、Na/Ca交換機構に比べて低いCaイオン濃度の時に働いており、双極細胞が静止状態にある時の基底濃度を決定する要因でもあった。なお、細胞内Ca貯蔵部位は、Caトランジェントの発生にほとんど関与していなかった。3.脱分極パルスを切ると、Ca電流に引き続き、ゆっくりとした内向きのテイル電流が発生した。
ウイルスの急性中耳炎発症・病態への関与と治療へのアプローチ

急性中耳炎におけるウイルス感染の関与を明らかにするために、急性中耳炎に羅患した未治療の小児より中耳貯留液、上咽頭ぬぐい液を採取し、ウイルス及び細菌検査を行った。これらの患児の臨床経過や気道アレルギー合併についての解析も行った。また卵白アルブミンにて感作して作製した実験的鼻アレルギーモデルモルモットの中耳にrespiratory syncytialvirus(RSウイルス)を用いた感染実験を行った。34例の患児のうち、ウイルスは中耳貯留液中に組織培養法では4例(12%)、核酸増幅法(PCR)では13例(37%)に検出され、検出された症例では上咽頭ぬぐい液中に100%同じウイルスが検出された。一方、細菌は中耳貯留液中に10例(29%)検出されたが、上咽頭ぬぐい液中との一致率は50%であった。最も高頻度に検出された肺炎球菌についてのPCRによる検討では、中耳貯留液中に13例(35%)検出され、上咽頭ぬぐい液との一致率は80%であった。発症後2ヶ月以内の急性中耳炎の反復、滲出性中耳炎への移行といった経過不良例は20%の患児に認められ、気道アレルギーを合併する小児において、有意に高い頻度で認められ、なかでもウイルスが検出された気道アレルギー合併患児において顕著であった。モルモット中耳へのRSウイルスの感染実験では、感作モルモットに特に強い好酸球浸潤が認められた。以上より小児急性中耳炎患児の30%以上の症例にウイルス感染の関与が認められた。特に気道アレルギーを合併する中耳鼓膜では、ウイルス感染に対してより強い炎症反応が引き起こされ、再発や滲出性中耳炎への高い移行が認められた。ウイルス感染の予防、アレルギー炎症の制御が、中耳炎発症、増悪の阻止に重要と考えられた。ウイルスに対する高力価中和抗体局所投与の有効性が動物実験で示された。急性中耳炎の発症とその病態に及ぼすウイルス感染の影響を検討するために、急性中耳炎にて来院した未治療患者50症例より、鼓膜切開にて中耳液を採取して、ライノウイルス、アデノウイルス、パラインフルエンザウイルス、インフルエンザウイルス、RSウイルス、コロナウイルスの検出を、組織培養法ならびに核酸増殖法(RT-PCR)により行なった。組織培養法にては、ライノウイルス、RSウイルスが5症例に検出されたが、RT-PCR法により、30%にウイルス遺伝子の存在が同定され、急性中耳炎の発症へのウイルス感染の関与が示され、現在も検討的症例数を増やしている。一方モルモット、及びマウスの中耳へRSウイルスを接種して感染実験を行なった。ウイルス接種にてマイルドな増殖がみられ、炎症反応は軽微であったが、前もってこれらの動物をアルブミンで感作しておくことで、RSウイルス接種にて有意に強い好酸球浸潤が中耳に認められた感作固体にウイルス感染が引き起こされることで、好酸球浸潤を中心とした強い炎症反応が生じることが示唆された。急性中耳炎にて来院した未治療の小児急性中耳炎患児の上咽頭ぬぐい液ならびに鼓膜切開により得られた中耳液中の、種々の気道感染ウイルス,細菌について,培養法ならびにRT-PCR核酸増殖法により検出を試みた。また、その臨床経過についても、ウイルス検出例・非検出例,細菌検出例・非検出例で比較した。さらに、鼻アレルギー合併の有無についても、中耳炎の臨床経過に及ぼす影響を検討した。

その結果、65検体中29%にウイルスあるいはウイルス遺伝子が中耳液中に検出され、この全例で上咽頭ぬぐい液中にもウイルスが検出された。一方、臨床経過との関連では、ウイルス検出例と非検出例において差はみられなかったが、アレルギー合併の有無からは、アレルギー合併症例でのウイルス検出例において、アレルギー非合併例に比較して、中耳炎反復や滲出性中耳炎への移行といった、経過不良例の出現が有意に高かった。一方、昨年モルモットを用いた検討で、アレルギー感作モルモットへのRSウイルスならびに抗原投与により著しい好酸球浸潤の出現を報告したが、この機序を明らかにするために、アレルギー感作マウスの鼻粘膜を用いて、ウイルス接種による影響を調べた。アレルギー感作マウス鼻粘膜でもRSウイルス接種後の抗原誘発により著しい鼻粘膜過敏性亢進と,好酸球浸潤の増加が認められ、鼻粘膜リンパ球の解析では、IL-5のみならずIFN-γの誘導が生じていた。感作マウスへのIFN-γの鼻内投与は、好酸球浸潤を増加させ、鼻粘膜過敏性改善にはつながらなかった。ニューロキニン拮抗剤投与にて鼻粘膜過敏性亢進の改善が認められ、神経原性炎症も、この炎症反応に関与していることが示唆された。急性中耳炎の発症とその病態に及ぼすウイルス感染、細菌感染の影響について検討を進めた。急性中耳炎に羅患した未治療の小児より鼓膜切開にて中耳貯留液及び上咽頭ぬぐい液を採取し、ウイルス、細菌の検出を行った。34症例中13例(37%)の中耳貯留液中にウイルス遺伝子が検出され、上咽頭ぬぐい液中にも同じウイルス遺伝子が検出された。上咽頭ぬぐい液中にウイルス遺伝子が検出された症例では、2例のみに中耳貯留液中でウイルスは検出されなかった。一方、細菌は培養検査では10例の中耳貯留液中に検出され、上咽頭ぬぐい液での細菌の一致率は50%であった。細菌の中で最も高い頻度で検出された肺炎球菌について核酸増幅法にて検討したところ、13例の中耳貯留液中は肺炎球菌の遺伝子が検出され、上咽頭ぬぐい液との一致率は80%であった。一方、発症後2ヶ月以内の急性中耳炎の反復、滲出性中耳炎への移行は20例(59%)に認められ、気道アレルギーを合併する患児(21例)では、合併しない患児に比較して有意に経過不良群が多く(80%対25%)、さらに気道アレルギー合併群で中耳貯留液中にウイルスが検出されたもので、最も経過不良群への移行が高かった。以上より、小児急性中耳炎の少なくとも37%にウイルス感染が関与していること、急性中耳炎患児の上咽頭ぬぐい液を検討することで、中耳のウイルス感染の有無が高率に判断出来ること、細菌感染の関与が疑われた中耳貯留液の検出は29%程度であり、上咽頭ぬぐい液との一致率も高くはないこと、気道アレルギー合併例で経過不良例が多く、近年みられる小児急性中耳炎の難治化には、気道アレルギー患者の増加やアレルギー発症の低年齢化が関与している可能性があることが示された。最も高頻度に検出されたRSウイルスに対する高力価中和抗体は、局所投与にて上気道のウイルス排除に非常に効果が高いことも示した。
高齢者の暑熱適応

高齢者の暑熱負荷時の体温、発汗機能、循環機能、及び代謝、暑熱順化能、体力、概日リズムなどについて研究分担した。堀は、下肢温浴時、高齢者では発汗発現の口腔温が高く、発汗量が少なく、口腔温の上昇度が大きい傾向を認めた。小川は、最高発汗量の低下傾向を70歳までは認めなかった。白木らは、暑熱下食道温上昇に対する前腕皮膚血流量の増加が高齢者で少ないこと、臥位から立位にtiltしたとき、心臓促進及び前腕血流反応が弱いことから、抹消血流の制御機能の低下により熱放散機能が減退すると推定した。永坂は、手を浸漬した水温の段階的上昇時の手指血管収縮及び交感神経発射増加率が加齢により低下するとの示唆を得た。小川は、局所の反復温浴による汗腺訓練効果が女子は男子より、高齢者では若年者より少ない傾向を認めた。また加齢により夏季の発汗機能の増大が減弱する傾向を認めた。小坂は、熱帯地住民と日本人運動家の発汗反応を比べ、また甲状腺など内分泌機能と発汗能との関係を検討した。佐々木は、基礎代謝が4070歳は緩慢に低下し、80歳代に急落する傾向と、高齢者の摂取熱量が冬より夏に約10%低下することを認めた。森本は、高齢者の運動機能から暑熱適応能の検討を試み、また体力テストを実施し、運動習慣が体力の低下予防に有効であることを示した。佐々木は、高齢者の早朝の体温上昇と夕刻の下降が、特に夏から秋にかけて早期に現れることを認めた。広重は、ヒトの直腸温の長期連続記録により生体時計のフリーラン周期(τ)を求めたが、加齢によるτの減少の証拠はまだ得ていない。中山は、暑熱環境での快適気流に年齢差はなく、高齢者で広い温度範囲で快適と申告し、その際末梢部皮膚温が低下し続ける傾向を観察し、その調節反応の衰えと、生理的反応と主観的反応との不対応を指摘した。また各地でのアンケート調査から、高齢者では自覚的な対暑抵抗力が強く、他方性や生活習慣が関わることを認めた。本年度は班の編成が遅れたことに加え、高齢者では生理機能に個人差が大きく、健康状態も多様なため、生理機能に加齢そのものの影響と疾病による二次的な変化とが混同される恐れがあるので、被検者の選択には慎重を期しており、分担研究の多くは予備実験ないし本実験の端緒に就いた段階であるが、一部では研究がかなり進み、また予備実験ながら示唆的な結果も得られており、去る1月17日に大阪大学における第1回班会議で報告された。白木らは、高齢者の体温調節機能に対し、暑熱下の心血管系の機能低下による影響を調べ、高齢者では暑熱下でのhead-up tiltgingに対する心臓促進、前腕血流反応に乏しく、交感神経反射に変調を来しているが、他の循環適応が発達してこれを補い、暑熱下で直立位を保持できると推定した。森本は、高齢者の運動能力から暑熱適応能を検討することを目的として、高齢者にも容易に適用出来るステップテストを案出してエネルギー消費量を高精度で予測し、さらに心機能予備能力、体力の判定を試みた。

佐々木は、70112歳の高齢者24名(男7.女17)について、基礎代謝などを測定し、施設居住者では、70歳代までは代謝の低下が緩慢であるが、80歳になると急落し、以後その水準を維持するが、家族との同居者の半数では、50歳代に匹敵する高い代謝水準を維持することを認めた。小坂らは、高齢者における暑熱順化の機序の究明のための予備実験として、熱帯地住民と日本人運動家の暑熱負荷時の発汗反応について、サーモグラフィと換気カプセル法による発汗量の連続記録とを比較し、両者の変動の平行性、胸・腹部間の発汗開始・皮膚温変動の解離を観察した。小川らは、高齢者における汗腺の訓練効果を調べ、現在まで男1名、女2名から得られた結果では、汗腺訓練効果はほとんどみられず、男性若年者で著効があるのとは対照的であった。今後例数を増すとともに、性差の検討も予定している。昨年度は分担研究の多くは予備実験ないし本実験の端緒に就いた段階であったが,本年度はかなりの研究の進展を見. 63年1月30日に名古屋における班会議で報告された.発汗機能に関する研究では,堀は,下肢温浴法による発汗機能を,男子高齢者と男子若年者について比較し,前者は後者に比し,発汗発現時の口内温が高く,温浴による発汗量が少なく,口内温の上昇度が大きくなる傾向を認めた.白木は,高齢者の暑熱暴露時の発汗・循環機能を調べ,高齢者で高体温となるのは,発汗機能の低下によるよりも,むしろ循環機能の低下により,産熱臓器から皮膚への熱伝達能が低下することによると結論している.小川らは,反復上肢温浴による汗腺訓練策果を,男女の高齢者,若年者について比較し,女子は男子より訓練効果が著しく現れるものが少ないが,男女とも高齢者ではその効果が減少する傾向にあることを認めた.永坂らは,手を浸漬した温水の温度を段階的に上昇させたときの指皮膚の血流及び皮膚交感神経活動に対する加齢の影響を調べ,加齢による指血管収縮反応と皮膚交感神経発射増加率の低下を示唆する観察を得た.中山らは,女子高齢者及び若年者に,暑熱環境下における快適気流を選択させ,高齢者の方が快適申告をする傾向が高いが,その際末梢皮膚温は低下し続ける傾向を見,皮膚血流調節反応及びそれと主観的反応の解離を示唆した.森本は, 280名の高齢者を対象に,高齢者にも容易に適用できる最大下作業テストとして案出したSelf Paced Step Testを負荷し,この際の心拍応答より運動能力の定量化を試み,その有用性を示唆した.佐々木は, 70歳以上の高齢者52名(男12名,女40名)について,栄養調査を冬季及び夏季に実施し,夏季の摂取熱量は冬季に比し約10%低下し,栄養素別にも同様の傾向を見た.また摂取熱量は調理者の年齢にも左右されることを認めた.食塩摂取量には季節差なく,取り過ぎの傾向を認めた.本年度は最終年で、本来まとめの段階にあるべきであるが、初年度の分担研究の大半が予備実験に費やされたこともあって、なお多くの分担課題で積極的な実験が進められ、昭和63年11月25日に名古屋における班会議で報告された。堀は下肢温浴法による高齢者の発汗機能を夏と冬について調べ、先にえられた若年者のデータと比較し、発汗量、発汗潜時、汗のNa濃度、中枢温上昇度等の季節差が、若年者に劣らないことを認めた。小川らは最高発汗量、汗腺訓練効果、発汗能の季節変化を、男女高齢者及び若年者について比較し、暑熱順化に伴う汗腺活動の適応性変化が、少なくとも男性においては、加齢に伴って低下する傾向にあることを認め、それに中枢性・末梢性変化が関わるとの示唆をえた。白木は常温及び高温において臥位からhead-up tiltしたときの反応を高齢者と若年者で比較し、高齢者では前腕血流反応及び血管コンダクタンスが低下し、高温では末梢への血流の制御機能の低下に基づく熱放散機能減退のため高体温になることを示した。小坂らは甲状腺などの内分泌機能と発汗能との関係を、甲状腺機能異常者及び健康者の運動時について検討した。
廃棄薬品の安全性評価法に関する基礎的研究

危険性を有する可能性のある廃棄薬品の排出、処理および再資源化を安全かつ効果的に行うために、廃棄薬品の安全性評価,分析,処理を統合したシステムを構築することを最終目的とし、そのための基礎的な検討を行った。まず、廃棄薬品の安全性評価に関しては、最近煙火組成物の簡易打撃感度試験法として開発された方法の適用可能性を示し、また、自己発熱性試験としては、従来国連で採用されてきた試験法の問題点を指摘するとともに、SC-DSC(密封セル示差走査熱量測定)による昇温速度変化測定法を提案し、自己発熱性推定の可能性を示した。また、廃棄薬品の分析に関しては、1993年度東京大学工学部において行われた、「不明薬品の調査および処理」における分析システムの問題点を検討し、安全性、信頼性に問題のある分析方法を改めるとともに、指定された有害物質含有の有無を確認するためのフロー、安全性評価に関する検討等を追加し、より実用性の高いシステムとして報告した。さらに、爆発廃棄手法の確立では、爆発10g規模にてモデル物質を用いた予備実験を行った。そして、その実験結果の検討から、爆薬による爆発の特徴を生かした廃棄物処理として、爆発性廃棄物の処理方法を提案し、特に爆発性廃棄薬物を瓶等の容器に納めた状態で爆発分解し、爆発危険性を大幅に低減する方法について検討を行った。更に、爆発による化学物質の分解の適用範囲を調べるために、最小限の爆薬量で、安全に処理可能性を確認する方法として、起爆薬を用いた爆発分解処理実験法を開発した。研究機関において発生する不明試薬の処理システムを検討するために、1993年度東京大学工学部において行われた、「不明薬品の調査および処理」における分析システムの問題点を検討した。その結果、安全性の観点から望ましくないと判断された、臭気による有機物の判別を燃焼法に換える、技術的に問題があると判断された、比重測定による酸性無機物の同定をイオンクロマトグラフ法に換えるなどの改良を加えるとともに、最終的に分析困難と判断された薬品に対しては、指定された有害物質含有の有無を確認するためのフローを追加しより実用性の高いシステムとした。廃棄物の安全性評価に関する試験法の内の、打撃感度試験については、最近煙火組成物の簡易打撃感度試験法として開発された方法が、安全性および簡便性の観点から適切であることを見出した。また、自己発熱性試験としては、従来国連で採用されてきた試験法に、安全性および簡便性の問題があることから、SC-DSC(密封セル示差走査熱量測定)を用いる方法について検討した。その結果、SC-DSCによる等温測定は感度上の問題から自己発熱性予測には適用が難しいが、昇温速度を変えて測定することにより自己発熱性が予測可能であることを見出した。SC-DSC法により自己発熱性を正確に判断するためには、更に多くの試料について国連法の結果との比較を行い、クライテリアを決定する必要があるが、SC-DSCは、小試料量(1-2mg)で測定を行うことができるため、極めて安全性が高く実用性のある試験法となることが期待される。爆発廃棄手法の確立では、爆薬10g規模の実験ができる小型爆発用セルを試作し、ナフタレンをモデル物質とした爆発処理の予備実験を行った。その結果、酸化剤等を使用して、系の酸素バランスを正にすることにより、PETN5gで、1gの試料をほぼ完全に分解できる条件を見出した。従来研究機関等における発生が問題視されていた、不明試薬(長期にわたって研究室等に貯蔵されている薬品類で、ラベルの剥落などにより内容がわからなくなった試薬類)の処理システムを検討するために、1993年度に東京大学工学部において行われた、「不明薬品の調査および処理」における分析システムの問題点を検討してきたが、今回新たに指定された有害物質含有の有無を確認するためのフロー、安全性評価に関する検討等を追加し、より実用性の高いシステムとして完成させた。

また、廃棄物の安全性評価に関する試験法のうち、従来国連で採用されてきた自己発熱試験法に、安全性および簡便性の問題があることから、独自に開発したSC-DSC(密封セル示査走査熱量測定)の利用(昇温速度を変化させた測定)による自己発熱性評価方法に加えて、新たにC80D熱量測定装置を用いた自己発熱性評価の可能性を見出した。さらに、爆発廃棄手法の確立では、爆薬10g規模での予備的なモデル物質の爆発分解実験を行い、その効果を検討した結果、爆発の特徴を生かした廃棄物処理として、新たに爆発性廃棄物の爆発による処理方法を提案し、特に瓶等の容器に納められた状態での爆発性廃棄物をその状態のまま、爆発分解し、爆発危険性を大幅に低減させる方法を示した。更に、爆発による化学物質の分解の適用範囲を調べるために、爆発処理可能性を少量で評価する方法として、起爆薬を用いた試験方法を開発した。
実船舶に適用可能なバイオフィルム付着判定法の開発

船体へのバイオフィルムの付着は,燃費の悪化や越境生物の輸送などの原因となる.そうした事態を防止するため,簡便かつ低コストなバイオフィルム付着の検出手法が求められている.そこで,本研究では実船舶にも適用可能なバイオフィルム付着判定手法を開発した.バイオフィルム中を透過する光を計測し,画像解析により透明状態のバイオフィルムの付着量を可視化する手法である.また,実験用小型開水路を用いてバイオフィルムの成長挙動を観測した.バイオフィルムの成長には周囲流動場が強い影響を与えることを示唆する結果を得た.平成26年度には,「実験用開水路の製作」,「画像撮影用の治具製作」および「バイオフィルム付着量計測法の開発」を実施した.「実験用開水路の製作」では,実験用に透明塩化ビニル樹脂製の水路を構築した.ポンプによりタンク内の水を循環させる装置系である.バイオフィルム付着の試験部が上部開放型となる開水路とした.試験部上流に流量計を設置し,試験部に流れ込む水の速度(バルク流速)を計測できるようにした.また,ポンプと試験部の間に三方弁を設け,弁の開閉により試験部に流入する水量をある程度変化させ,ことなるバルク流速条件での試験ができるようにした.加えて,バイオフィルム付着への周囲流動場の影響を調査するため,試験部底面に設置する障害物を製作した.障害物は半円柱(船舶船底の溶接ビードを模擬)とキャビティ(船底の取水口等を模擬)である.キャビティは試験部底面に2枚の板をある距離だけ離して設置(離す距離がキャビティの間隔となる)することで形成する.「画像撮影用の治具製作」では,バイオフィルム画像を撮影するための撮影系を構築した.小型CMOSカメラのレンズに偏光フィルタを取り付け,偏光状態を変化させて撮影できるようにした.「バイオフィルム付着量計測法の開発」では,構築した実験系・撮影系を用いてバイオフィルム付着量計測法の開発に着手した.基礎的検討として,海上技術安全研究所内の露天水槽から採取した水を使用し時間経過によるバイオフィルム発生状況の観察を行った.また,水路内での撮影系の配置方法等を検討した.平成27年度には,「画像撮影用の治具製作・調整」,「開水路を用いたバイオフィルム付着計測」,「バイオフィルム付着への流動場影響の考察」および「計測機の試設計」を実施した.「画像撮影用の治具製作・調整」では,平成26年度に構築した撮影系(小型CMOSカメラのレンズに偏光フィルタを取り付け,偏光状態を変化させて撮影できるようにした撮影系)で開水路底面に付着したバイオフィルムを観測できるよう,箱メガネ式の撮影治具を設計・製作した.「開水路を用いたバイオフィルム付着計測」では,構築した撮影系を用いて開水路内に付着したバイオフィルムの計測を実施した.まず開水路内の流れの様子を把握するため,粒子画像による流速測定を実施した.水路内の水に微小粒子を混入させてレーザー光源で照射し,流れとともに移動する粒子の運動をビデオカメラで撮影して画像解析により流速を測定するParticle Image Velocimetry(PIV)を行い,水路内の流れを調査した.次いで,開水路内の水を1ヶ月程度循環させ続け,底面に生じるバイオフィルムを観測した.「バイオフィルム付着への流動場影響の考察」では,開水路内底面に設置した障害物(半円柱型など)に付着したバイオフィルムの分布から,バイオフィルムが付着しやすい流れの条件について考察した.例えば,半円柱型障害物では,流れの上流側の半面にはバイオフィルムが付着する一方,下流側の半面にはほとんど付着がなかった.これは,半円柱の上流側は水の流れがよく当たるため,循環している水の中の微生物が障害物に付着しやすくなるためであると考えた(半円柱の下流側では水の流れが流れ去るため,微生物の付着や表面への定着が起こりにくい).「計測機の試設計」では,本研究に使用した機器や治具の仕様を基に実船舶での適用可能性を検討した.船体へのバイオフィルムの付着は,燃費の悪化や越境生物の輸送などの原因となる.そうした事態を防止するため,簡便かつ低コストなバイオフィルム付着の検出手法が求められている.そこで,本研究では実船舶にも適用可能なバイオフィルム付着判定手法を開発した.バイオフィルム中を透過する光を計測し,画像解析により透明状態のバイオフィルムの付着量を可視化する手法である.また,実験用小型開水路を用いてバイオフィルムの成長挙動を観測した.バイオフィルムの成長には周囲流動場が強い影響を与えることを示唆する結果を得た.開水路の設計・製作に当初予定よりも時間を要したため,水路を用いたバイオフィルム計測手法の開発が若干遅れている状況である.船舶保守管理早急にバイオフィルム計測手法の開発を推進し,当初目標が達成できるよう努める.実験に使用する開水路が,入札により当初予定額を下回った価格で製作できたため.加えて,パック旅行の利用により研究調査用の旅費が削減できたため.撮影系の高精度化等,より詳細な情報が取得できるようにするための費用として利用したい.