小堀 深 (コホリ フカシ)

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所属

理工学術院 先進理工学部

職名

講師(専任)

兼担 【 表示 / 非表示

  • 理工学術院   大学院先進理工学研究科

学内研究所等 【 表示 / 非表示

  • 2020年
    -
    2022年

    理工学術院総合研究所   兼任研究員

学歴 【 表示 / 非表示

  •  
    -
    2000年

    早稲田大学   理工学研究科   応用化学  

  •  
    -
    2000年

    早稲田大学   理工学研究科   応用化学  

  •  
    -
    1996年

    早稲田大学   理工学部   応用化学  

学位 【 表示 / 非表示

  • Waseda university   Ph. D.

  • 早稲田大学   博士(工学)

経歴 【 表示 / 非表示

  • 2000年
    -
    2001年

    :早稲田大学理工学部 助手

  • 2001年
    -
     

    :早稲田大学理工学部 専任講師

所属学協会 【 表示 / 非表示

  •  
     
     

    高分子学会

  •  
     
     

    日本膜学会

  •  
     
     

    化学工学会

  •  
     
     

    ヨーロッパ腎臓・透析・移植学会

 

研究分野 【 表示 / 非表示

  • 移動現象、単位操作

研究キーワード 【 表示 / 非表示

  • 医用化学工学、膜分離、結晶

論文 【 表示 / 非表示

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

    Chihiro Ozono, Izumi Hirasawa, Fukashi Kohori

    CHEMICAL ENGINEERING & TECHNOLOGY   40 ( 7 ) 1231 - 1234  2017年07月  [査読有り]

     概要を見る

    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.

    DOI

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

    Masamichi Nakayama, Teruo Okano, Takanari Miyazaki, Fukashi Kohori, Kiyotaka Sakai, Masayuki Yokoyama

    JOURNAL OF CONTROLLED RELEASE   115 ( 1 ) 46 - 56  2006年09月  [査読有り]

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    We designed thenno-responsive and biodegradable polymeric micelles for an ideal drug delivery system whose target sites are where external stimuli selectively release drugs from the polymeric micelles. The thermo-responsive micelles formed from block copolymers that were composed both of a hydrophobic block and a thermo-responsive block. Poly(N-isopropylacrylamide-co-N,N-dimethylacrylamide) showing a lower critical solution temperature (LCST) around 40 degrees C was synthesized for the thermo-responsive block, while biodegradable poly(D,L-lactide), poly(epsilon-caprolactone), or poly(D,L-lactide-co-epsilon-caprolactone) was used for the hydrophobic block. By changing both the block lengths of the poly(D,L-lactide)-containing block copolymers, physical parameters such as micelle diameter and critical micelle concentration were varied. On the other hand, the choice of the hydrophobic block was revealed to be critical in relation to both on the thermo-responsive release of the incorporated anticancer drug, doxorubicin, and the temperature-dependent change of the hydrophobicity of the micelles' inner core. One polymeric micelle composition successfully exhibited rapid and thermo-responsive drug release while possessing a biodegradable character. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

    DOI

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

    F Kohori, K Sakai

    INTERNATIONAL JOURNAL OF ARTIFICIAL ORGANS   29 ( 5 ) 529 - 529  2006年05月  [査読有り]

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

    K Yamamoto, M Matsuda, M Hayama, J Asutagawa, S Tanaka, F Kohori, K Sakai

    JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE   272 ( 1-2 ) 211 - 216  2006年03月  [査読有り]

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    dialysis patients are at risk of amyloidosis attributed to Et. This suggests that Et may affect the blood even if it does not mix with the blood. The objective of the present study is to evaluate the activity of Et trapped by membranes. We made mini modules out of hollow fibers using three different types of membranes and filtered Et solution. The lumen of the hollow fibers was then filled with limulus amebocyte lysate (LAL) for 15 min at 310 K. Et activity was then determined by measuring absorbance of the LAL reagent. The surfaces of test membranes were studied using an atomic force microscope. With polyester polyrner alloy (PEPA), no Et leakage or Et activity was detected in the hollow fibers under any conditions. With polysulfone (PS) and polyether sulfone (PES), no Et leakage was detected under clinical conditions, but Et activity was detected in the hollow fibers. These results show that Et trapped by the inner skin may affect the blood, even if Et does not mix with the blood. Therefore, Et should be trapped by an outer skin or the part somewhat far from the blood which does not contact with the blood directly. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

    DOI

  • 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 ) 335 - 338  2005年11月

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書籍等出版物 【 表示 / 非表示

  • 21世紀の化学シリーズ14 化学工学

    小堀深

    朝倉書店  2005年09月 ISBN: 4254146647

受賞 【 表示 / 非表示

  • 化学工学会関東支部長賞

    1999年  

  • 薬物送達薬物科学研究会 大学院生/ポスドク賞

    1998年  

共同研究・競争的資金等の研究課題 【 表示 / 非表示

  • 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および抑制機構の解明

    研究期間:

    2016年04月
    -
    2019年03月
     

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    近年、日本では食生活の欧米化によるタンパク質摂取量の増加が原因で、尿路結石症患者数は年々増加している。尿路結石は体内に生じる結晶によって引き起こされる疾患の一つであり、その結晶の主成分はシュウ酸カルシウム(CaC2O4)であることは既に明らかになっているが、CaC2O4結晶そのものについての知見は極めて少ない。尿に含まれるシュウ酸とカルシウムの濃度が高くなることでCaC2O4結晶が析出しやすくなり、疾患へとつながる。そこで、水のみを透過させる膜を用いて膜濃縮を行い、腎臓の作用を簡易的に再現することで、CaC2O4結晶析出挙動の解明を目的とした。また、CaC2O4結晶が析出しない条件を検討するために、医学分野においてCaC2O4結晶の析出を抑制し、尿中の成分であり、生体適合性に問題がないクエン酸とマグネシウムを用いて実験を行った。その結果、膜濃縮によりCaC2O4結晶の核化・成長が確認できた。また、添加剤を変化させることで析出するCaC2O4結晶が変わり、添加した系では不安定な二水和物、三水和物が析出し、原尿組成に最も近い添加系では析出した結晶の大きさが大きくなることが確認された。これらの知見は、尿路結石の予防および再発に寄与できるものと考える

  • 有限要素法を用いたコンピュータシミュレーションによる人工肺の至適設計

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    1.緒言これまでの外部灌流膜型人工肺のシミュレーションでは、解析に必要な透過率比を人工肺ごとに実験して得なければならず、実験を必要としない完全なシミュレーション解析ではなかった。そこで今回は、透過率比を理論的に求め、その数値解を用いて人工肺のモジュール形状や膜充填を検討し、人工肺の至適設計を行える完全なものを確立することを目的とした。2.方法透過率比は、膜充填部の微小部分をモデル化して、汎用の流体解析ソフト(ANSYS, CYBERNET)を用いて算出した。二次元円筒座標上で、解析領域を三角形二次要素に有限要素法で要素分割し、圧力の数値解を得た。血液への酸素移動は、反応係数および移動単位数による式を用いた。さらに、これらのシミュレーション解析をウシ血液によるin vitro実験と比較して、本法の妥当性を検討した。3.結果および考察微小領域での血液流速分布の結果より、透過率比は0.680となった。この透過率比を用いて、圧力損失および酸素移動速度の解析を行ったところ、ともに解析結果と実験値はほぼ一致した。次に、人工肺モジュール長さLと内径Dの比L/Dを変化させたときの解析を行ったところ、血液の偏流を防ぎ、圧力損失と酸素移動速度の実用上の条件から、モジュール形状比L/Dを1.7〜2.8にすることが適切であることがわかった。さらに、膜の充填率を変化させたときのシミュレーション解析を行うと、芯側の空間率を既存のものより大きくすることで圧力損失を減少させ、酸素移動速度を増加させることができることが分かった。4.結言透過率比の理論的算出により、実験を必要としないシミュレーションが完成した。人工肺モジュールの形状比L/Dを1.7〜2.8、芯側の膜充填を疎、外壁側の膜充填を密にすることにより、さらに性能の良い人工肺ができることが示唆された

  • 光刺激応答性人工えらシステムの開発

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    ガスキャリア液循環型人工鯛において、酸素移動速度はガスキャリア液の性質に依存する。ガスキャリア液の酸素親和力を制御することによって大きな酸素移動速度を得ることができる。本研究では、室温の暗所で酸素を配位し、可視光照射によって酸素を解離するoxo-molybdenum(IV)5,10,15,20-tetramesitylporphyrin(Mo^<IV>O(tmp))をガスキャリア液として用いた光刺激応答性人工鯛システムの開発を目的とした。まず、Mo^<IV>O(tmp)を合成し、その酸素配位・解離能を確認した。その結果、Mo^<IV>O(tmp)は遮光条件で酸素を配位してMo^<VI>O(tmp)(O2)に、光照射条件で酸素を解離してMo^<IV>O(tmp)に可逆的に変化することが確認された。また、遮光条件では全てのMo^<IV>O(tmp)が溶液中の酸素を配位し、Xeランプによる可視光照射下では配位した全ての酸素を完全に解離することが分かった。次に、Mo^<IV>O(tmp)を数種類の溶媒に溶解して酸素配位・解離速度およびMo^<IV>O(tmp)溶解度を測定した。その結果、o-xyleneがガスキャリア液の溶媒として最も適していることが分かった。よって、o-xyleneを溶媒としてガスキャリア液を調製した。このガスキャリア液中のMo^<IV>O(tmp)濃度を変化させ、光刺激による酸素分圧変化を測定した。その結果、低濃度側では全てのMo^<IV>O(tmp)が酸素を解離したが、高濃度側では溶存する一部のMo^<IV>O(tmp)のみ酸素を解離した。このことより、光照射方法の検討が必要であることが示唆された。また、Mo^<IV>O(tmp)濃度の異なるガスキャリア液について、酸素吸収および酸素解離におけるガスキャリア液側境膜物質移動係数を測定し、促進係数Eを算出した。これにより、人工鰐装置のスケールアップを試みた。その結果、ヘモグロビン系に比べて必要膜面積が若干大きくなる。また、Mo^<IV>O(tmp)への酸素配位速度が遅いため、リザーバータンク容量が大きいという欠点がある。しかし、Mo^<IV>O(tmp)をガスキャリア液として用いるシステムは、酸素解離に熱エネルギーを必要としないため、省エネルギーであるという利点がある。また、酸素分圧に依存せずに完全に酸素を配位・解離するため、高濃度のMo^<IV>O(tmp)溶液をガスキャリア液として用いれば、溶存酸素量の少ない水からも効率よく酸素を汲み上げることができる。よって、海底生活空間など、装置の大型化が問題とならないシステムにおいて、非常に有用であることが示唆された

  • 電気振動現象を用いた受容体機能の模倣

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    【緒言】水-油-水3相液膜系の片側水相に界面活性剤を加えると、液膜間電位が振動する。しかし、電位振動の原理や添加物質が振動機構に与える具体的な影響については完全に解明されていない。そこで本研究では、代表的な3相液膜系であるオクタノール液膜系における電位振動現象をモデル化し、電位振動波形を再現した。さらにこのモデルを用いて、添加物質としてNaClが振動機構に与える影響について検討した。【方法】左側水相にドデシル硫酸ナトリウムとエタノールを含む水溶液、右側水相に蒸留水、油相にテトラブチルアンモニウムクロリドを含む1-オクタノール溶液を用いて、水-オクタノール-水液膜間電位を測定した。また、右側水相にNaCl水溶液を用いた場合も同様に測定した。現象のモデル化では、吸着過程に実測した電位を代入し、脱着過程にFick拡散方程式とLangmuir-Hinshelwood式を用いた。モデルにより算出された計算値と実験による電位振動波形をフィッティングさせて、電位振動波形を再現した。【結果および考察】蒸留水系もNaCl水溶液系も、数十分間の誘導時間のあとに電位振動が起こった。また、両者は誘導電位、電位振動の振幅および振動数が異なった。電気振動モデルを実験による電位振動波形にフィッティングしたところ、蒸留水系もNaCl水溶液系も供に良く一致した。フィッティングパラメータの検討により、油相中の界面活性剤イオンは非常にゆっくりと界面に吸着することがわかった。また、NaClの存在で、右側界面に吸着した界面活性剤イオンの水相側への脱着速度定数が著しく低下した。これは、Na+の遮蔽作用により右側界面に吸着した界面活性剤イオン同士の反発力が軽減するのが要因だと考えられる。【結言】本モデルを用いると電位振動波形を再現することができた。また、本モデルからNaClが振動機構に与える影響を解析できた

  • 光応答性ガスキャリア液循環型酸素濃縮器の開発

     概要を見る

    慢性閉塞性肺疾患に対する酸素療法のために,ガスキャリア液循環型酸素濃縮器の開発を行った。このシステムは,空気中に存在する酸素を高濃度化するもので,小音化かつ小型化を可能とし,将来的にはポータブル酸素濃縮器の開発を目指すものである。酸素運搬体の開発では,コバルト錯体を合成しその有用性を確認した。また,酸素濃縮器のシステム設計においては,コンピュータシミュレーションを用いて,必要な仕様を算出し,装置の最適化を行った

講演・口頭発表等 【 表示 / 非表示

  • 貧溶媒添加法によるキチン由来ビーズおよび平膜の作製

    化学工学会第50回秋季大会  

    発表年月: 2018年09月

  • 層状ケイ酸塩添加ハンギングドロップ法におけるリゾチーム結晶へのpHの影響

    化学工学会第50回秋季大会  

    発表年月: 2018年09月

  • 加圧膜晶析におけるリゾチーム濃縮プロセスの解析

    化学工学会第50回秋季大会  

    発表年月: 2018年09月

  • Crystallization Phenomena of Sparingly Soluble Calcium and Sodium Compounds in the Model System of Human Body

    ACTS2018  

    発表年月: 2018年06月

  • 生体内における晶析現象と析出結晶の性状

    化学工学会第83年会  

    発表年月: 2018年03月

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特定課題研究 【 表示 / 非表示

  • 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および抑制機構の解明

    2020年  

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     本研究では尿路結石形成プロセスを膜晶析装置で再現し,添加剤としてのクエン酸とマグネシウムの影響を観察した。はじめにSEMによる結晶観察では,クエン酸を添加したときに結晶が大きくなったことから,クエン酸が核発生を抑制したと考えた。マグネシウムを添加した場合では結晶の大きさが非常に小さく,結晶個数も減少した。また,母液のシュウ酸イオン量の変化より,クエン酸はキレート効果によって溶液中のカルシウムを錯体として保持することが確認された。一方,マグネシウムを添加した際,シュウ酸カルシウムよりも溶解度が高いシュウ酸マグネシウムが形成されていることがわかった。クエン酸とマグネシウムを両方添加した系では,お互いが競合してしまい,抑制効果が薄れることがわかった。

  • イオン液体による界面を結晶場とする電場駆動アミノ酸晶析法の開発

    2020年  

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     イオン液体とアミノ酸飽和溶液の二相界面での晶析を試みた。電圧を0.3 Vまたは0.9 V印加した効果を観察した。イオン液体とL-グルタミン酸飽和水溶液からなる二層の液体試料に直流電圧を1 時間印加しながら25℃で静置した。光学顕微鏡観察で,それぞれ結晶が確認された。0.3V 印加したときには粒径にバラつきがあり,比較的大きな結晶がいくつか観察された。0.9 V 印加したときには,比較的小さな結晶がおおくみられた。電圧の印加を強くすると,陰イオンがイオン液体側に一気に引き寄せられて核化が促進されたために,結晶自体の大きさは小さく,数が多くなったと考えられる。これらの結果より,イオン液体と水溶液の界面を結晶場とす電場駆動アミノ酸晶析の可能性を見出すことができた。

  • 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および抑制機構の解明

    2019年  

     概要を見る

     本研究は,尿路結石発生のメカニズムを結晶学的アプローチにより探求することを目的とした。まず,腎臓での晶析現象をモデル化するために,膜濃縮晶析装置を応用した。シュウ酸水溶液を膜濃縮したところ,膜面上に結晶を得た。析出した結晶のXRDスペクトルから,シュウ酸カルシウム一水和物と三水和物が析出していることが分かり,一水和物が安定形だと考えられた。次に,マグネシウムイオンのみを添加した系では,一水和物結晶と二水和物結晶が析出した。マグネシウムイオンとクエン酸添加系では,二水和物結晶が優先的に析出した。以上より,シュウ酸カルシウム結晶の生体内での形成を再現できるとともに,共存物質は不安定系の二水和物を優先的に作ることが分かった。これらの知見を基に,尿路結石の核生成機序の解明にもつがることが期待される。

  • イオン液体による界面を結晶場とする電場駆動アミノ酸晶析法の開発

    2019年  

     概要を見る

     本研究ではアミノ酸に対する新規晶析手法として,電場を駆動力とした水とイオン液体の液-液界面での晶析を目指した。イオン液体は,疎水性の1-ブチルー3-ドデシルイミダゾリウム=ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドを用いた。また,対象物質には酸性アミノ酸のL-グルタミン酸を選定した。 界面をもつ二相の液体試料を作成し,電圧を1 時間印加しながら25℃で静置した。その結果,0.9 Vを印加した方が,0.3Vを印加した方より結晶数が多くみられた。0.9 V 印加したときの平均粒径は11 μm であり,0.3 V 印加したときの平均粒径は17 μmであった。これらの結果より,液ー液界面でのアミノ酸晶析を電圧駆動で起こせることを証明した。

  • 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年  

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    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。

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現在担当している科目 【 表示 / 非表示

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