Name

KOHORI, Fukashi

Official Title

Assistant Professor Assistant Professor

Affiliation

(School of Advanced Science and Engineering)

Contact Information

Address・Phone Number・Fax Number

Address
3-4-1 Okubo, Shinjuku-ku, Tokyo 169-8555 Japan
Phone Number
+81-3-5286-3242
Fax Number
+81-3-5286-3242

URL

Grant-in-aids for Scientific Researcher Number
70329093

Sub-affiliation

Sub-affiliation

Faculty of Science and Engineering(Graduate School of Advanced Science and Engineering)

Affiliated Institutes

リンアトラス研究所

研究所員 2015-

理工学術院総合研究所(理工学研究所)

兼任研究員 2018-

Educational background・Degree

Educational background

-1996 Waseda university School of Science and Engineering Department of applied chemistry
-2000 Waseda university Graduate School, Division of Science and Engineering Major in applied chemistry

Degree

Ph. D. Coursework Waseda university Biomedical engineering/Biomaterial science and engineering

Career

2000-2001Research Associate
2001-Assistant Professor

Academic Society Joined

ERA-EDTA (European Renal Association - European Dialysis and Transprant Association)

The Society of Chemical Engineers, Japan

The Membrane Society of Japan

The Society of Polymer Science, Japan

Award

Conference on Challenges for Drug Delivery and Pharmaceutical Technology, Graduate Student / Postdoc Award

1998

Research Field

Keywords

Biomedical Engineering

Grants-in-Aid for Scientific Research classification

Engineering / Process/Chemical engineering / Properties in chemical engineering process/Transfer operation/Unit operation

Technology Seeds

Research interests Career

2000-2011Numerical fluid analysis for artificial organs

Current Research Theme Keywords:Numerical analysis,Finite element Method,Artificial organs

Individual research allowance

Paper

Shape Change and Growth Behavior of Monosodium Urate Monohydrate in a Gout Model

Ozono, Chihiro; Hirasawa, Izumi; Kohori, Fukashi

Chemical Engineering and Technology 40(7) p.1231 - 12342017/07-2017/07

DOIScopus

Detail

ISSN:09307516

Outline:© 2017 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim Deposition of needle-shaped monosodium urate monohydrate (MSU) crystals in synovial fluid provokes the acute inflammatory response of gout. The mechanism of MSU crystallization was investigated in batch operation under the same pH and Na + concentration of synovial fluid. It was found that stirring enhanced the aggregation of needle-shaped MSU, and the deposition of MSU was faster and larger in amount. MSU crystals in supersaturated urate solution were detected by dynamic light scattering and UV absorption, suggesting that the urate concentration affected not the crystal growth but nucleation. Since the increase of the number of MSU crystals is assumed to cause a high risk of gout, this result supports the importance of the control of serum urate level as a treatment of gout.

Molecular design of biodegradable polymeric micelles for temperature-responsive drug release

Journal of Controlled Release 115(1) p.46 - 562006-

Evaluation of the activity of endotoxin trapped by a hollow-fiber dialysis membrane

Journal of Membrane Science 272p.211 - 2162006-

Three-dimension numerical evaluations of blood flow and dialysate flow in a hollow fiber dialyzer

International Journal of Artificial Organs 29(5) p.529 - 5292006-

Optimization of convection and diffusion on hemodiafiltration by computational analysis

Nephrology Dialysis Transplantation 20p.118 - 1182005-

Hollow-fiber blood-dialysis membranes: superoxide generation, permeation, and dismutation measured by chemiluminescence

Journal of Artificial Organs 8(4) p.257 - 2622005-

Membrane fouling and dialysate flow pattern in an internal filtration-enhancing dialyzer

Journal of Artificial Organs 8(3) p.198 - 2052005-

Rearrangement of hollow fibers for enhancing oxygen transfer in an artificial gill using oxygen carrier solution

Journal of Membrane Science 254p.207 - 2172005/06-

The photoresponse of a molybdenum porphyrin makes an artificial gill feasible

Journal of Membrane Science 249p.235 - 2432005/03-

Oxygen transfer performance of a membrane oxygenator composed of crossed and parallel hollow fibers

Biochemical Engineering Journal 24(2) p.105 - 1132005/06-

Efficiency of biological and artificial gills

Bio-mechanisms of Swimming and Flying p.188 - 1992004-

Effect of electrostatic interactions on gate effect in molecularly imprinted polymers

Electrochemistry 72(7) p.508 - 5102004/07-

How polysulfone dialysis membranes containing polyvinylpyrrolidone achieve excellent biocompatibility?

Journal of Membrane Science 234p.41 - 492004/05-

Gate effect of theophylline-imprinted polymers grafted to the cellulose by living radical polymerization

Journal of Membrane Science 233p.169 - 1732004/04-

Nanoscopic behavior of polyvinylpyrrolidone particles on polysulfone/polyvinylpyrrolidone film

Biomaterials 25(6) p.1019 - 10282004/03-

Development of a compact artificial gill using concentrated hemoglobin solution as the oxygen carrier

Journal of Membrane Science 215p.281 - 2922003/04-

Optimum dialysis membrane for endotoxin blocking

Journal of Membrane Science 219p.15 - 252003/07-

Designing an artificial gill using oxygen carrier solution for effective supply of oxygen to underwater closed spaces

Journal of Research in Science and Engineering 1p.31 - 362003-

Visualization of distribution of endotoxin trapped in an endotoxin-blocking filtration membrane

Journal of Membrane Science 210(1) p.45 - 532002/12-

Technical evaluation of dialysate flow in a hollow-fiber dialyzer

Journal of Artificial Organs 5(4) p.251 - 2562002/12-

AFM observation of small surface pores of hollow-fiber dialysis membrane using highly sharpened probe

Journal of Membrane Science 197p.243 - 2492002/03-

Process design for efficient and controlled drug incorporation into polymeric micelle carrier systems

Journal of Controlled Release 78p.155 - 1632002/01-

Computer-aided design of hollow-fiber dialyzers

Journal of Artificial Organs 4(4) p.326 - 3302001/12-

Control of adriamycin cytotoxic activity using thermally responsive polymeric micelles composed of poly(N-isopropylacrylamide-co-N,N-dimethylacrylamide)-b-poly(D,L-lactide)

Colloids and Surfaces B Biointerfaces 16p.195 - 2051999/11-

Preparation and characterization of thermally responsive block copolymer micelles comprising poly(N-isopropylacrylamide-b-DL-lactide)

Journal of Controlled Release 55(1) p.87 - 981998/10-

人工肺モジュールのコンピュータによる至適設計

膜 (MEMBRANE) 30(6) p.335 - 3382005/11-

シミュレーションによる高性能人工肺の設計指針

膜型肺 27p.31 - 362004-

手術に即したシミュレートが可能な吸入麻酔コンピュータプログラムの開発

医科器械学 72(10) p.505 - 5062002/10-

抗原・抗体モニタリング装置の開発

医工学治療 14(3) p.169 - 1712002/09-

生体計測用スーパーオキサイドセンサ

医工学治療 14(3) p.158 - 1612002/09-

吸入麻酔のシミュレーションプログラム

医科器械学 71(10) p.510 - 5112001/10-

人工鰓の技術的展望

日本バイオレオロジー学会誌(B&R) 15(3) p.68 - 742001/09-

新規な薬物キャリヤーとしての温度応答性高分子ミセル

医工学治療 11(2) p.430 - 4321999/07-

Books And Publication

21世紀の化学シリーズ14 化学工学

小堀深 他7名

朝倉書店2005/09-

Detali

ISBN:4-254-14664-7

Lecture And Oral

Computational Simulation of Respiratory Flow in Human Lung

American Society of Artificial Organs2007/06

Detail

Oral presentation(general)

Optimization of Convection and Diffusion on Hemodiafiltration by Computational Analysis

European Renal Association, European Dialysis and Transplant Association2005/06

Detail

Oral presentation(general)

Effects of Hollow Fiber Bias Arrangement on Pressure Drop of Extracapillary Membrane Oxygenator

American Society of Artificial Organs2005/06

Detail

Oral presentation(general)

Three-dimension numerical evaluations of blood flow and dialysate flow in a hollow fiber dialyzer

European Society of Artificial Organs2005/06

Detail

Oral presentation(general)

X-ray and Computational Analysis of Membrane Oxygenator

Asian-Pacific Conference on Medical and Biological Engineering2005/04

Detail

Oral presentation(general)

A Novel Oxygen Concentrator using a Photoresponsive Oxygen Carrier

Asian-Pacific Conference on Medical and Biological Engineering2005/04

Detail

Oral presentation(general)

Numerical Analysis of Blood and Dialysate Flow Pattern in Dialyzers

European Society of Artificial Organs2004/09

Detail

Oral presentation(general)

Analysis of Blood Flow in Artificial Lung by X-ray Computed Tomography

European Society of Artificial Organs2004/09

Detail

Oral presentation(general)

Three-dimensional Simulation of Fluid Flow Pattern and Mass Transfer in The Dialyzer

European Renal Association, European Dialysis and Transplant Association2004/05

Detail

Oral presentation(general)

Oxygen Uptake Efficiency of Artificial Gill Device and Biologic Gill

International Symposium On Aqua Bio-Mechanisms2003/09

Detail

Oral presentation(general)

Visualize Blood and Dialysate Flow in Dialyzers by Computational Analysis

European Renal Association, European Dialysis and Transplant Association2002/07

Detail

Oral presentation(general)

Computational Evaluation of Pressure Drop and Fluid Velocity for Optimal Design of Dialyzers

European Renal Association, European Dialysis and Transplant Association2001/06

Detail

Oral presentation(general)

Research Grants & Projects

Grant-in-aids for Scientific Research Adoption Situation

Research Classification:

Development of a new type oxygen concentrator using photoresponsive gas carrier solution

Allocation Class:¥4420000

Research Classification:

Development of A Light-responsive Artificial Gill

Allocation Class:¥3100000

On-campus Research System

Special Research Project

シミュレーション解析と内部電極測定を組み合わせた高性能人工肺の開発

2006

Research Results Outline:【緒言】外部灌流膜型人工肺のガス交換は血液側境膜律速であり、境膜形成には血液側流動が大きく関与する。そこで本研究では、電極と導電性流体を用いたステップ【緒言】外部灌流膜型人工肺のガス交換は血液側境膜律速であり、境膜形成には血液側流動が大きく関与する。そこで本研究では、電極と導電性流体を用いたステップ応答法により測定した電極電圧の変化からモジュール内の流体到達時間分布図を作製し、血液側流動を可視化...【緒言】外部灌流膜型人工肺のガス交換は血液側境膜律速であり、境膜形成には血液側流動が大きく関与する。そこで本研究では、電極と導電性流体を用いたステップ応答法により測定した電極電圧の変化からモジュール内の流体到達時間分布図を作製し、血液側流動を可視化した。モジュールの血液出口に着目して電極位置を設定することで、血液出口形状が人工肺内の血液側流動に及ぼす影響を検討した。【方法】市販の外部灌流膜型人工肺(以下、非対称形状モジュール)と、この人工肺に血液出口を追加した対称形状モジュールの2種類の試験人工肺を評価対象とした。血液出口方向を基準として、モジュール半径方向に90°間隔で電極設置面(a)、(b)、(c)、(d)を設定し、面内に30個(6×5)ずつの電極を設置した。低流量(1 L/min)と高流量(5 L/min)で、血液と同粘度(20℃、3.7 Pa・s)に調製した低導電性流体(グリセリン水溶液)から高導電性流体(グリセリン+3%NaCl水溶液)に切り替えて灌流したときに生じる電極電圧の変化を測定した。測定電圧値を規格化電圧値に変換し、規格化電圧値が0.5となったときを電極への流体到達時間として、流体到達時間分布図を作成し、血液側流動を可視化した。ANSIS-FLOTRAN(サイバネットシステム)により、両試験用モジュールの血液側流動のシミュレーション解析結果と比較した。【結果および考察】各電極への流体到達時間分布において、全ての電極設置面内のモジュール上部および下部で、最外周への流体到達が遅れていた。これらの部位では、淀みが生じる可能性が考えられる。非対称形状モジュールでは、血液出口から最も遠い電極設置面(c)における流体到達が他の設置面と比較して顕著に遅れていた。互いに血液出口から等距離である電極設置面 (b)と(d)の比較では、電極設置面(b)の流体到達が早かった。各面において異なる流体到達分布が示されたことから、非対称形状モジュール内の血液側流は不均一であると考える。対称形状モジュールでは、各面において互いに似た分布が示されことから、モジュール全体の血液側流動は均一であると考える。よって、半径方向に対称なモジュール形状は、血液側流動の均一化に有効であると考える。非対称形状モジュールは低流量において、より顕著に不均一な分布を示したのに対し、対称形状モジュールは、低流量でも均一な分布を示した。そのため、低流量での使用には、対称形状モジュールの使用が有効であると考える。以上の傾向はシミュレーション解析結果とも一致した。【結言】電極と導電性流体を用いたステップ応答法は血液側流動の評価法として有用である。人工肺モジュールの血液側流動はモジュール形状の影響を受けるため、半径方向に対称なモジュール形状にすることで、血液側流動の均一化が可能である。

光応答性ガスキャリア液循環型酸素濃縮器の開発

2006

Research Results Outline:【緒言】酸素療法とは、呼吸器系疾患の患者に高濃度酸素を吸入させる治療法である。この治療法に用いられる酸素供給源として、空気中の酸素を濃縮する膜型や吸着【緒言】酸素療法とは、呼吸器系疾患の患者に高濃度酸素を吸入させる治療法である。この治療法に用いられる酸素供給源として、空気中の酸素を濃縮する膜型や吸着型の酸素濃縮器が広く用いられている。しかしこれらは、高濃度の酸素を高流量で供給することができない。...【緒言】酸素療法とは、呼吸器系疾患の患者に高濃度酸素を吸入させる治療法である。この治療法に用いられる酸素供給源として、空気中の酸素を濃縮する膜型や吸着型の酸素濃縮器が広く用いられている。しかしこれらは、高濃度の酸素を高流量で供給することができない。そこで本研究では、遮光時に酸素と結合し、光照射により酸素を解離する光応答性酸素運搬体であるピケットフェンス型コバルトポルフィリン(α,α,α,α-Co (TpivPP))を用いて、光に応答して酸素を濃縮する新規酸素濃縮器の開発を行った。【方法】α,α,α,α-Co (TpivPP)を合成するため、まずCollmanの方法に従い、H2TpivPPを作製した。その後G.D. Doroughの方法に従い、中心金属のコバルトを導入することでα,α,α,α-Co(TpivPP)を合成した。その合成物を紫外可視吸収(UV-vis)スペクトルおよびマトリックス支援レーザー脱離イオン化質量分析(MALDI-TOFMS)により同定した。また、これまで人工鰓システムの溶媒として用いられてきた毒性の高いo-xyleneに代わるものとして、シリコーンオイル(SIGMA, St. Louis, MO)、エタノール(Wako, 東京)を検討した。これらの酸素移動性能を評価するため総括物質移動係数および錯体溶解度を測定した。また、膜には酸素透過性の大きな膜として人工肺モジュールなどで使用されている多孔質ポリプロピレン膜(pp膜)を用い、酸素透過性を評価するため、Wilson Plot法により膜抵抗を測定した。Co (TpivPP)を溶解させて作製したガスキャリア液を空気存在下で5時間以上撹拌し、大気飽和させた後に光を照射し、解離酸素による溶存酸素分圧の変化を測定した。【結果および考察】α,α,α,α-H2TpivPPの合成をUV-visスペクトルのポルフィリン環特有の吸収波長により確認した。またMALDI-TOFMS測定結果より得られた分子量も一致した。続く中心金属のコバルト導入は、UV-visスペクトルにおけるポルフィリン環特有の吸収波長が消滅していることにより確認できた。各溶媒の総括物質移動係数を算出した結果、値はシリコーンオイル>エタノール>純水の順になった。また錯体溶解度は、エタノール>シリコーンオイル>純水の順となった。またWilson Plot法による膜抵抗の算出結果から、シリコーンオイルを接触させた場合においても切片の値がほぼ0となり、シリコーンオイルを用いた場合にもpp膜が高い性能を示すことが分かった。次に、光照射によるガスキャリア液の酸素分圧経時変化を測定した。Co(TpivPP) (O2) に光照射することにより、大気中の酸素分圧より40 mmHg高い酸素濃度の空気を供給できることがわかった。従って、光刺激応答性ガスキャリア液に光照射することで、大気中の酸素を約190 mmHgまで濃縮可能であった。【結言】CoTpivPPをシリコーンオイルに溶解させたガスキャリア液を酸素飽和させ、その後、光を照射したところ、約40 mmHgの酸素分圧変化が得られた。このガスキャリア液は酸素濃縮器への応用が可能である。

電気振動現象を利用した味覚センサの開発

2007

Research Results Outline:【緒言】 我々が生まれながらもつ五感のうち、味覚に着目した。味覚は基本味である甘味、酸味、塩味、苦味、うま味を区別できるが、この生体の感覚器の模倣とし【緒言】 我々が生まれながらもつ五感のうち、味覚に着目した。味覚は基本味である甘味、酸味、塩味、苦味、うま味を区別できるが、この生体の感覚器の模倣として、油相に1-オクタノールを用いたオクタノール三相液膜の電位振動に関する研究を行った。この液膜系は...【緒言】 我々が生まれながらもつ五感のうち、味覚に着目した。味覚は基本味である甘味、酸味、塩味、苦味、うま味を区別できるが、この生体の感覚器の模倣として、油相に1-オクタノールを用いたオクタノール三相液膜の電位振動に関する研究を行った。この液膜系は電位振動波形から化学物質を識別できることから、複数種の化学物質を定性できる味覚センサとして期待される。【実験方法】 電位振動モデルを構築して、電位回復過程を再現した。本モデルでは、液膜間電位を左側界面電位と右側界面電位の差によって表した。さらに左側界面電位を一定として、右側界面電位をモデルから算出した。電位振動波形を再現するために、右側界面におけるドデシル硫酸イオンの吸着過程には実測した電位を代入し、脱着過程には既往モデルに用いたFickの拡散方程式とLangmuir-Hinshelwood式に対流式を加えた。Marangoni効果による対流は時間と共に減衰するため、対流速度は時間の経過に従って減少する関数とした。そして、再現した電位振動波形を、対流速度を0としたときのモデルにおいて再現した電位振動波形と比較することにより、対流が電位振動のモデルに及ぼす影響について検討した。【結果および考察】 対流速度を0としたときのモデルにおいて計算された電位振動波形は、実測の電位振動波形を再現できなかった。よってモデル構築には、界面活性剤の吸脱着・拡散以外の要因を考慮する必要がある。モデルの波形と実測した波形を脱着過程において比較すると、モデルの波形では電位回復が全体的に緩やかであるのに対し、実測した波形では電位回復が脱着開始時に急で、ある程度時間が経過すると緩やかになるという違いがある。よって、実際の現象を考慮した電位振動のモデル構築には、脱着開始時において脱着を促進かつ時間経過に従い脱着を抑制する因子が存在すると考えられる。このような因子としては、右側界面にドデシル硫酸イオンが吸着したときに起こる静電気的反発がある。これを考慮すれば、実際の現象を考慮した電位振動のモデルを構築できると考えられる。【結言】 電位振動のモデル構築には、界面活性剤の吸脱着・拡散以外の要因を考慮する必要がある。対流が電位振動モデルに及ぼす影響は小さい。

新規晶析装置を用いた尿路結石の工学的検討

2014

Research Results Outline:尿路結石の主成分はシュウ酸カルシウムであり、クエン酸が結石を抑制することが分かっている。しかし、その詳細は不明であることから、本研究では膜濃縮装置で腎尿路結石の主成分はシュウ酸カルシウムであり、クエン酸が結石を抑制することが分かっている。しかし、その詳細は不明であることから、本研究では膜濃縮装置で腎臓を模倣し、実験室の机上で病態を再現することで、その機構を詳細に検討することを目的とした。原尿を模...尿路結石の主成分はシュウ酸カルシウムであり、クエン酸が結石を抑制することが分かっている。しかし、その詳細は不明であることから、本研究では膜濃縮装置で腎臓を模倣し、実験室の机上で病態を再現することで、その機構を詳細に検討することを目的とした。原尿を模した試料溶液を、腎臓を模した限外濾過装置で濃縮した。生体膜に見立てた分離膜には、逆浸透膜を使用した。実験の結果、クエン酸の添加により、結晶が楔形から小粒径の卵円形結晶と大粒径の正八面体結晶に変化した。また、クエン酸濃度が高い場合、八面体の結晶のみが析出するが、クエン酸濃度が低い場合、微細なシュウ酸カルシウム結晶が多量に析出することが分かった。

層状ケイ酸塩を用いた蒸気拡散法によるタンパク質結晶化制御とそのメカニズムの解明

2017

Research Results Outline: 本研究は、層状ケイ酸塩を添加した蒸気拡散法により、タンパク質の高品質結晶を得ることを目的とした。対象タンパク質の鶏卵白リゾチーム(以下LZM)をpH 本研究は、層状ケイ酸塩を添加した蒸気拡散法により、タンパク質の高品質結晶を得ることを目的とした。対象タンパク質の鶏卵白リゾチーム(以下LZM)をpH4.5で一定とし、20 ℃で一定時間静置し、任意の時間ごとに光学顕微鏡で観察した。 はじめに、層状... 本研究は、層状ケイ酸塩を添加した蒸気拡散法により、タンパク質の高品質結晶を得ることを目的とした。対象タンパク質の鶏卵白リゾチーム(以下LZM)をpH4.5で一定とし、20 ℃で一定時間静置し、任意の時間ごとに光学顕微鏡で観察した。 はじめに、層状ケイ酸塩の添加の有無による影響を比較した。無添加系では、結晶数は一定でなく粒径も不揃いであった。一方、層状ケイ酸を添加した場合では、得られる結晶数は1つに減少、安定化した。また、その結果粒径は増大した。 さらに配向性への影響を考察すると、層状ケイ酸塩の添加によって六角形型の結晶析出がほとんどを占めることがわかった。これは、層状ケイ酸塩がタンパク質を収着し{110}{101}面方向の成長と結晶の析出を制御していると考えられる。

膜晶析装置を用いた尿路結石の工学的解析

2015

Research Results Outline: 近年、尿路結石症が問題視されている。尿路結石とは、尿路で生成し下腹部付近に激痛を生じさせる。さらに罹患率、再発率が非常に高いため、予防法や新たな治療 近年、尿路結石症が問題視されている。尿路結石とは、尿路で生成し下腹部付近に激痛を生じさせる。さらに罹患率、再発率が非常に高いため、予防法や新たな治療方法を模索する必要がある。今までに、尿路結石の主成分はシュウ酸カルシウム(CaC2O4)であり、ク... 近年、尿路結石症が問題視されている。尿路結石とは、尿路で生成し下腹部付近に激痛を生じさせる。さらに罹患率、再発率が非常に高いため、予防法や新たな治療方法を模索する必要がある。今までに、尿路結石の主成分はシュウ酸カルシウム(CaC2O4)であり、クエン酸に結晶化抑制作用があることが分かっている。そこで本研究では、RO膜を用いた膜分離装置を腎臓に見立てて疑似体液の濃縮を行い、CaC2O4結晶化に与えるクエン酸添加の影響を観察した。その結果、クエン酸添加により結晶形状が変化すること、および、粒径分布にも影響を与えることが分かった。

腎臓を模倣した膜晶析装置を用いた尿路結石の発生機構の分析

2016

Research Results Outline: 尿路結石症は、尿路に生体内分泌物の成分が固まった無機硬質結石が生じる疾患である。既往研究により、主成分がシュウ酸カルシウムであること、結石形成の抑制 尿路結石症は、尿路に生体内分泌物の成分が固まった無機硬質結石が生じる疾患である。既往研究により、主成分がシュウ酸カルシウムであること、結石形成の抑制物質がクエン酸イオンであること等が知られている。本研究では、工学的な視点から定量的な評価を行うため... 尿路結石症は、尿路に生体内分泌物の成分が固まった無機硬質結石が生じる疾患である。既往研究により、主成分がシュウ酸カルシウムであること、結石形成の抑制物質がクエン酸イオンであること等が知られている。本研究では、工学的な視点から定量的な評価を行うため、腎臓での尿濃縮を膜濃縮晶析法により再現し、クエン酸イオン添加量および濃縮度を変化させ、クエン酸イオンが結石形成に及ぼす影響を検討した。クエン酸イオン濃度をイオンクロマトグラフィーで定量することにより、結晶生成時の母液濃度と結晶形状および個数や粒径分布の関係を詳細に検討した。その際、カルシウムイオンの濃度にも結晶形成が強く影響を受けていることが示唆された。

痛風における尿酸ナトリウム―水和物結晶の析出挙動の解明

2018

Research Results Outline:痛風は、高尿酸血症を長期的に疾患する事で尿酸ナトリウム一水和物(MSU)結晶が析出し、関節や軟組織に沈着することにより引き起こされる結晶誘導性関節炎で痛風は、高尿酸血症を長期的に疾患する事で尿酸ナトリウム一水和物(MSU)結晶が析出し、関節や軟組織に沈着することにより引き起こされる結晶誘導性関節炎である。本研究はリン酸緩衝液を用いて関節液をモデル化し、MSU結晶の析出挙動を解明することを目的とし...痛風は、高尿酸血症を長期的に疾患する事で尿酸ナトリウム一水和物(MSU)結晶が析出し、関節や軟組織に沈着することにより引き起こされる結晶誘導性関節炎である。本研究はリン酸緩衝液を用いて関節液をモデル化し、MSU結晶の析出挙動を解明することを目的とした。はじめに、尿酸の初期濃度を0.6 mMから2.4 mMまで4点変えて実験を開始し、濃度の影響をSEMで観察した。いずれの濃度においても初期には粒状結晶が観察され、次第に針状結晶へ変化する挙動が観察された。2.4 mM の場合、2週間静置と1か月静置のSEM画像を比較すると、針状結晶の長径と短径がいずれも大きくなっており、MSU結晶の個数も増えていることが分かる。よって、MSU結晶は一度析出すると成長と核化が同時に起きると考えられる。HPLCを用いて継時的な溶液の尿酸濃度の変化を測定した結果、どの濃度においても時間経過による尿酸濃度の減少を検出できた。高濃度の2.4 mMでは、濃度の相対的な減少量が大きく、MSU結晶の析出が二次核化を誘発することが考えられた。

温度応答性高分子ミセルを用いたドラッグデリバリーシステムの開発

2000

Research Results Outline: 薬物は生体に投与された後、その物理化学的および生物学的性質により体の中を移動し、標的部位に到達した薬物分子が組織や細胞と相互作用することによって、治 薬物は生体に投与された後、その物理化学的および生物学的性質により体の中を移動し、標的部位に到達した薬物分子が組織や細胞と相互作用することによって、治療効果が生み出される。しかし、投与された薬物のほとんどが標的部位以外へ移行し、副作用の原因となるこ... 薬物は生体に投与された後、その物理化学的および生物学的性質により体の中を移動し、標的部位に到達した薬物分子が組織や細胞と相互作用することによって、治療効果が生み出される。しかし、投与された薬物のほとんどが標的部位以外へ移行し、副作用の原因となることがある。薬物を治療したい部位のみに選択的に集積させることができれば、単に薬物による副作用を軽減するのみならず、今まで外科的な治療法しかなかった疾患に対して新たに薬物療法を適用できるなど、従来にない革新的な薬物療法が期待できる。本研究では、薬物のみでは実現不可能な生体内での動きを制御する機能を、薬物キャリアーに付加する方法に注目した。生体内での動きを精密にコントロールできる薬物キャリアーは、薬物を標的部位に選択的に送り込み、結果として最高の治療効果を得ることができる。本研究では、この薬物キャリアーを化学の立場から分子設計し、高分子合成の手法を用いて作製した。 はじめに、生分解性を持つポリラクチドを内核、温度応答性高分子であるポリN-イソプロピルアクリルアミド(PIPAAm)がそれを覆うような外殻を形成する高分子ミセル型に薬物キャリアーの分子設計を行った。このPIPAAmはある特定の相転移温度を境に、温度に応じて親・疎水性を変化させる高分子である。この分子設計は、第1に薬物を高分子ミセル内に内包し、薬物と正常細胞を隔離することで安定に血管内を循環させ、第2に体外から標的部位のみ加温することによって、高分子ミセルの温度応答性外殻の表面物性を変化させることにより、標的部位との相互作用を増大させ局所的に薬物を集積させることができる。このとき、体外からの加温には腫瘍の温熱療法などに用いられ、数mm角の精度で局所加温できるハイパーサーミアが応用できる。本研究において、詳細な分子設計に基づいて、粒径が数十nmの単分散な球形の温度応答性高分子ミセルの作製に成功した。この温度応答性高分子ミセルは、低温では球形を保ったまま長期に水溶液中で安定であることが確認され、高温ではミセル外殻が相転移を起こし表面が疎水性になることによる凝集が観察された。これは、この新規な薬物キャリアーが、体外からの温度刺激により表面物性を変化させ、生体内での動きをリモートコントロールできることを示唆している。さらにこの温度応答挙動を原子間力顕微鏡(AFM)を用いて直接観察することに成功した。また、これらのミセルに抗ガン剤を効率よく内包させる手法を考案し、このミセルの有用性をさらに高めることができた。2000年度は特にこの薬物内包に関する成果を論文にまとめた。

吸入麻酔薬の体内動態シミュレーションの開発

2003

Research Results Outline: 現在、手術現場では患者の脳内麻酔薬濃度を直接測定できるセンサーがないため、麻酔深度は麻酔医の勘と経験に頼っている。そこで、コンピュータ上で脳内麻酔薬 現在、手術現場では患者の脳内麻酔薬濃度を直接測定できるセンサーがないため、麻酔深度は麻酔医の勘と経験に頼っている。そこで、コンピュータ上で脳内麻酔薬濃度や各臓器内麻酔薬濃度をシミュレーションすることができれば、麻酔医への大きな情報提供や体内動態の... 現在、手術現場では患者の脳内麻酔薬濃度を直接測定できるセンサーがないため、麻酔深度は麻酔医の勘と経験に頼っている。そこで、コンピュータ上で脳内麻酔薬濃度や各臓器内麻酔薬濃度をシミュレーションすることができれば、麻酔医への大きな情報提供や体内動態の理論的理解に寄与できると考えた。 はじめに、麻酔薬の体内動態を計算するために、コンパートメントモデルを作成した。本研究でのモデルのポイントとしては、体内での血流を正確に再現し、肺をガス交換に関与する部分と関与しない部分に分け、麻酔器において開鎖、半閉鎖、閉鎖を再現することができる点である。また、各コンパートメントに物質収支式を適用した。一方、臨床データとして吸気ガス流量、呼気ガス流量、吸気ガス濃度、呼気ガス濃度(end-tidal)を採取し、シミュレータでは吸気ガス流量、吸気ガス濃度より呼気ガス濃度(simulation)を算出した。さらにシミュレータで算出した呼気麻酔薬濃度(simulation)と臨床データの呼気麻酔薬濃度(end-tidal)を比較することでコンパートメントモデルと物質収支式の妥当性について検討を行った。 現在までに、臨床データとして50症例を解析した。これらの解析結果より臨床値とシミュレータ値はほぼ全てにおいて一致した。このことから、今回作製したシミュレータに用いたコンパートメントモデルと物質収支式の妥当性を示すことができた。よって、このシミュレータで算出された脳内の麻酔薬濃度も正確な値であると考えられる。これによって吸気ガス流量と吸気ガス濃度のみから脳内麻酔薬濃度をリアルタイムに表示することが示せた。 本研究で作成したシミュレータは様々な手術においてシミュレータ値と臨床値の誤差が小さいことからコンパートメントモデルと物質収支式は妥当であることがわかった。よってこのシミュレータによって算出される脳内麻酔薬濃度が術中パラメータとして麻酔医に有用な情報を提供できるといえる。

数値流体解析と光造形法を組み合わせた高性能人工肺の開発

2004

Research Results Outline:【目的】外部灌流膜型人工肺は、形状や中空糸配糸方法によってガス交換能が変化する。この人工肺の性能を実験によって定量的に評価することや、人工肺を試行錯誤【目的】外部灌流膜型人工肺は、形状や中空糸配糸方法によってガス交換能が変化する。この人工肺の性能を実験によって定量的に評価することや、人工肺を試行錯誤によって設計することは多くの時間とコストを要する。そこで本研究では、人工肺の性能を精度良く評価でき...【目的】外部灌流膜型人工肺は、形状や中空糸配糸方法によってガス交換能が変化する。この人工肺の性能を実験によって定量的に評価することや、人工肺を試行錯誤によって設計することは多くの時間とコストを要する。そこで本研究では、人工肺の性能を精度良く評価できる数値解析手法を確立し、その手法を用いて人工肺を至適設計することを目的とした。 【方法】数値解析による人工肺の性能評価は、市販人工肺HPO-20H(泉工医科工業、東京)を解析対象とした。この人工肺の圧力損失と酸素移動速度を解析するために、汎用有限要素法解析ソフトと自作プログラムを使用した。また、数値解析による人工肺の至適設計は、HPO-20Hを基準とした。はじめに、中空糸配糸方法が性能に与える影響と、形状が性能に与える影響をそれぞれ評価した。次に、その評価によって得られた最適中空糸配糸方法と最適形状を用いて既存人工肺を改良した。最後に、改良した人工肺を小型化することにより、人工肺を至適設計した。【結果および考察】人工肺の性能評価において、圧力損失および酸素移動速度は、実測値と解析値が良好に一致した。至適設計において、中空糸配糸方法だけを変化させる場合には、中空糸外径を285 μm、空間率を0.361にすることが最適であった。形状だけを変化させる場合には、モジュール半径を38.6 mm、モジュール高さを108.0 mmにすることが最適であった。また、最適中空糸配糸方法と最適形状をした人工肺は、既存人工肺と比較して膜面積が同じでありながら圧力損失を約56 %減少させることができた。さらに、この人工肺を小型化したところ、既存人工肺と比較してプライミングボリュームを45.5 %、人工肺体積を34.0 %、膜面積を46.2 %減少させることができた。性能の点からは、既存人工肺と比較して血液流量6 L/minで圧力損失を44.8 %減少させながら、酸素移動速度は5.97 %の減少にとどめることができた。【結論】以上より、本研究は市販人工肺を解析対象として、その性能を精度よく評価できる数値解析手法を確立し、人工肺の至適設計を可能とした。

Lecture Course

Course TitleSchoolYearTerm
Basic Experiments in Science and Engineering 2B OukaSchool of Advanced Science and Engineering2019fall semester
Mathematics for Chemistry BSchool of Advanced Science and Engineering2019fall semester
Mathematics for Chemistry B [S Grade]School of Advanced Science and Engineering2019fall semester
Basic Chemical Engineering LaboratorySchool of Advanced Science and Engineering2019spring semester
Basic Chemical Engineering Laboratory [S Grade]School of Advanced Science and Engineering2019spring semester
Chemical Engineering BSchool of Advanced Science and Engineering2019fall semester
Chemical Engineering BSchool of Advanced Science and Engineering2019fall semester
Chemical Engineering B [S Grade]School of Advanced Science and Engineering2019fall semester
Applied Chemistry: Exercises DSchool of Advanced Science and Engineering2019fall semester
Applied Chemistry: Exercises D [S Grade]School of Advanced Science and Engineering2019fall semester
Applied Chemistry: GeneralSchool of Advanced Science and Engineering2019spring semester
Applied Chemistry: General [S Grade]School of Advanced Science and Engineering2019spring semester
Applied Chemistry Laboratory IISchool of Advanced Science and Engineering2019spring semester
Applied Chemistry Laboratory II [S Grade]School of Advanced Science and Engineering2019spring semester
Applied Chemistry:Course ExercisesSchool of Advanced Science and Engineering2019fall semester
Applied Chemistry:Course Exercises [S Grade]School of Advanced Science and Engineering2019fall semester
Chemical Engineering Laboratory ISchool of Advanced Science and Engineering2019fall semester
Chemical Engineering Laboratory I [S Grade]School of Advanced Science and Engineering2019fall semester
Diploma Work (Graduation Thesis)School of Advanced Science and Engineering2019full year
Diploma Work (Graduation Thesis) [S Grade]School of Advanced Science and Engineering2019full year
Chemical Engineering Laboratory IISchool of Advanced Science and Engineering2019spring semester
Chemical Engineering Laboratory II [S Grade]School of Advanced Science and Engineering2019spring semester
Green Process EngineeringSchool of Advanced Science and Engineering2019spring semester
Introduction to Chemical IndustrySchool of Creative Science and Engineering2019spring semester
Advanced Chemical Engineering BSchool of Advanced Science and Engineering2019spring semester
Industrial ChemistrySchool of Advanced Science and Engineering2019spring semester
Graduation Thesis ASchool of Advanced Science and Engineering2019fall semester
Graduation Thesis BSchool of Advanced Science and Engineering2019spring semester
Master's Thesis (Department of Applied Chemistry)Graduate School of Advanced Science and Engineering2019full year
Research on Chemical EngineeringGraduate School of Advanced Science and Engineering2019full year
Research on Chemical EngineeringGraduate School of Advanced Science and Engineering2019full year
Advanced Chemical Engineering BGraduate School of Advanced Science and Engineering2019spring semester
Advanced Chemical Engineering BGraduate School of Advanced Science and Engineering2019spring semester
Seminar on Laboratory Course for Applied ChemistryGraduate School of Advanced Science and Engineering2019full year
Seminar on Special Topics and Experimental ResultsGraduate School of Advanced Science and Engineering2019full year
Research Ethics in Applied ChemistryGraduate School of Advanced Science and Engineering2019an intensive course(spring)
Research Ethics in Applied ChemistryGraduate School of Advanced Science and Engineering2019an intensive course(spring)
Seminar on Separation Engineering AGraduate School of Advanced Science and Engineering2019spring semester
Separation Engineering A: SeminarGraduate School of Advanced Science and Engineering2019spring semester
Seminar on Separation Engineering BGraduate School of Advanced Science and Engineering2019fall semester
Separation Engineering B: SeminarGraduate School of Advanced Science and Engineering2019fall semester
Master's Thesis (Department of Applied Chemistry)Graduate School of Advanced Science and Engineering2019full year