hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
JET-ITER Like Wallタイルのトリチウム分布測定

国際核融合実験炉ITERでは第一壁やリミタ材料としてBeを、ダイバータ材料としてWを用いる。その準備のため、欧州の核融合プラズマ装置JETでBeとWを壁材とするITER-Like Wall実験が実施されているが、トリチウム(T)蓄積量は調べられていなかった。そこで我が国で開発されたT計測法を用い、同実験で使用されたW被覆ダイーバータタイルおよびBeタイル表面のT分布を測定した。Tの蓄積機構としてBe等との共堆積ならびに材料バルク中への打ち込みがあった。堆積層中のT濃度は以前の炭素時代と比べ低く、タイル側面への堆積層形成も低減されていた。これらの効果による真空容器中のT蓄積量の減少が期待された。国際核融合実験炉ITERでは炉内トリチウム滞留量を低減するため、従来の炭素材に替えて、第一壁やリミタ材料としてBeを、ダイバータ材料としてWを用いる。その準備のため、大型核融合プラズマ装置初の試みとして欧州のJoint European Torus (JET)においてBeとWを壁材として用いる重水素放電実験、いわゆるITER-Like Wall実験が実施されているが、壁材料表面のトリチウム分布は調べられていなかった。そこで本研究では、我が国で開発されたイメージングプレート(IP、放射線に感光する一種の蛍光版)を用いて、ITER-Like Wall実験で使用されたW被覆炭素材ダーバータタイル(以下、ダイバータWタイル)およびBeタイル表面のトリチウム分布を測定した。今回の測定で検出されたトリチウムは僅かな確率で生じる重水素同士の核融合反応で形成されたものか、以前実施された重水素ートリチウム放電実験の際に導入され真空容器中に残留しているものである。従って、トリチウムはマイナーな水素同位体として存在することとなる。ダイバータWタイル上では、プラズマによりスパッタされたBeが不均一に堆積していたが、厚いBe堆積層が形成されている領域、および堆積層は薄いが大量の不純物酸素を含む領域にトリチウムが高濃度に検出された。以上のことから、ダイバータ領域ではトリチウムは主にBeおよび酸素と共堆積していると考えた。また、Beタイルにおいては、真空容器上部にあるタイルではトリチウム濃度が低く、赤道部近くにあるリミタタイルにおいて高濃度のトリチウムが検出された。リミタタイルでは、同一タイル上でもトロイダル方向(大半径方向)にトリチウム濃度の勾配が見られた。このメカニズムについては現在検討中である。国際熱核融合実験炉ITERでは炉内トリチウム(T)滞留量を低減するため、従来の炭素材に替えて、第一壁やリミタ材料としてBeを、ダイバータ材料としてWを用いることが検討されている。その準備のため、大型核融合プラズマ実験装置初の試みとして、欧州のJoint European Torus (JET)においてBeとW被覆炭素材を用いた重水素(D)放電実験、いわゆるITER-Like Wall(ILW)実験が実施されている。D放電においても、DD核融合反応で生じるTの挙動を調べることで、ITERでの壁材料中のT蓄積を予測するのに必要な情報を得ることができる。そこで我々は昨年度までに、イメージングプレート(IP、放射線に感光する一種の蛍光版)を用いてILW第一サイクル実験で使用されたW被覆ダーバータタイル(以下、Wタイル)表面のTの2次元分布を測定した。今年度は20132014年度のILW第二サイクル実験で使用されたWタイルのIP測定を行った。また、Tの深さ方向分布を調べるため、半導体検出器を用いてTからのβ線で誘起されるX線のエネルギースペクトルを測定した。測定はWタイルが保管されているフィンランドのVTT研究所で行った。第二サイクル実験後では、第一サイクル後にT濃度が低かった垂直方向のタイルや、プラズマに直接面していないタイル側面においてもTが比較的高濃度に検出された。これは磁場配位の差異による堆積層形成パターンの変化と、プラズマパラメータの向上に伴うT生成量の増大に起因すると考えられる。また、β線誘起X線の計測では、X線エネルギースペクトルの形状より、DD反応で発生したのち高エネルギーのままW被覆層に打ち込まれたTと、プラズマ中で一旦熱化されたのちBeと共にWタイル表面に堆積したTを識別できることがわかった。当初に予定した通り、第二サイクル実験で使用されたWタイルのIP測定を実施することができた。また、β線誘起X線の測定にも着手し、DD核融合反応で発生したのち高エネルギーのままW被覆層に打ち込まれたTと、プラズマ中で一旦熱化されたのちBeと共にWタイル表面に堆積したTを識別できることを確認した。前者の分布は磁場中でのMeVオーダー高エネルギー粒子の閉じ込めに関する情報を、後者の分布はITERで形成される共堆積層中のT挙動に関する情報を与える。以上のように、今年度は当初予定した測定を全て遂行することができており、おおむね順調に進展していると判断した。国際熱核融合実験炉ITERでは炉内トリチウム(T)滞留量を低減するため、従来の炭素材に替えて、第一壁やリミタ材料としてBeを、ダイバータ材料としてWを用いる。その準備のため、大型核融合プラズマ装置初の試みとして、欧州のJoint European Torus (JET)においてBeとW被覆炭素材を用いた重水素(D)放電実験、いわゆるITER-Like Wall(ILW)実験が実施されている。D放電においても、DD核融合反応(D + D→1.01 MeV T + 3.03 MeV p)で生じるTの挙動を調べることで、壁材料中のT蓄積に関する情報が得られる。

昨年度までに、イメージングプレート(IP、放射線に感光する一種の蛍光版)を用いてTから放出されるβ線を検出することで、ILW第1サイクル実験(20112012年)および第2サイクル実験(20132014年)で使用されたダイバータタイル表面近傍のT分布を測定した。また、非破壊でTの深さ方向分布を知ることができるβ線誘起X線計測(BIXS)法による予備的測定も実施した。今年度は第1サイクルおよび第2サイクル実験で使用されたダイバータタイル2セットについて、それぞれポロイダル方向にほぼ全周のBIXS測定を完了した。その結果、内側ダイバータの最上部には第一壁から輸送されたBeをはじめとする金属不純物が堆積しており、この堆積層中にTが高濃度に蓄積していること、それ以外の領域ではW層中にTが打ち込まれていることがわかった。また、W層中のTの打ち込み深さは位置によって大きく異なり、主プラズマからの距離が大きいダイバータ下部ではTが表面からの深さ500 nm以下の領域に局在しているのに対し、ダイバータ上部では1.01 MeV TのW中の飛程にほぼ等しい34ミクロンの深さまで打ち込まれていることが明らかとなった。JET-ILW実験第1サイクルおよび第2サイクルで使用されたダイバータタイル2セットについて、それぞれポロイダル方向にほぼ全周のIPおよびBIXS測定を完了しており、解析も進んでいることから、おおむね順調に進展していると判断した。今年度はILW第3サイクル実験(20152016年)で使用されたW被覆ダイバータタイル中のT分布をイメージングプレート(IP)法およびβ線誘起X線計測(BIXS)法で測定し、昨年度までに得た第1サイクル(20112012年)および第2サイクル実験(20132014年)後の分布と比較した。その結果、内側ダイバータ部のT濃度が外側と比べ高いという傾向に変わりはないものの、第3サイクル実験後は第1および第2サイクル実験後と比べTの分布がより均一になっていることがわかった。すなわち、同じ壁材料を用いた場合でも、運転条件によりT蓄積挙動が顕著に変化することを見出した。また、第1サイクル実験後に真空容器から採取されたダストについて、個々のダスト粒子中のT蓄積量をIP法によって測定するとともに、電子線プローブマイクロアナライザーを用いてダスト粒子を構成する元素を同定した。その結果、ダストは炭素を主成分とするものと、WやBe等の金属を主成分とするものに大別され、金属ダスト中のT蓄積量は炭素ダストの1/101/100程度であることを明らかにした。これまでにも核融合装置中で発生したダスト中のT蓄積量の測定例はあるが、多くのダスト粒子についての平均値のみであり、個々の粒子中のT蓄積量を評価したのは本研究が初めてである。国際核融合実験炉ITERでは第一壁やリミタ材料としてBeを、ダイバータ材料としてWを用いる。その準備のため、欧州の核融合プラズマ装置JETでBeとWを壁材とするITER-Like Wall実験が実施されているが、トリチウム(T)蓄積量は調べられていなかった。
角膜感染症に対する光線力学的療法

光線力学的抗微生物化学療法(photodynamic antimicrobial chemotherapy: PACT)は黄色ブドウ球菌、MRSAに対し殺菌効果を示した。また、グラム陰性菌である緑膿菌,大腸菌,セラチア菌に対しては、EDTAを添加することで殺菌効果を示した。一方,PACTは正常なヒト培養角膜実質細胞に対し細胞障害性を認めなかった。現時点で検討された病原体に対しては,その種類によらずPACTの有効性が確認され、in vivoにおけるPACTの有効性を検討する実験に重要な情報をもたらした。病原微生物を標的としたPDTを、光線力学的抗微生物化学療法(photodynamic antimicrobial chemotherapy:PACT)とよび、in vitroにおけるPACTの効果をPACT施行後に培養法にて検討した。また,正常角膜細胞に対する細胞障害性を検討するために、乳酸脱水素酵素(LDH)活性を細胞傷害性の指標とし、下記項目を施行した。1)PACTによる角膜感染症起炎菌に対する殺菌効果のin vitroでの検討。(方法)黄色ブドウ球菌ならびにメチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)を1x107 colony forming unitに調整し、各濃度のTONS504の暴露下でLED10J/cm2照射する。その後、菌液を寒天培地に播種し、コロニーを数える。続いてLEDの照射条件を変えて同様に行った。(結果)黄色ブドウ球菌では,0.5μg/mlのTONS504を作用させたのちLED20 J/cm2を照射すると、またMRSAでは、1.0μg/mlのTONS504を作用させたのちLED20J/cm2を照射すると殺菌効果が得られた。2)培養ヒト角膜実質細胞に対するPACTの影響のin vitroでの検討。(方法)培養ヒト角膜実質細胞の培養液中に各濃度のTONS504を添加し、培養上清中のLDH活性を測定した。次に、各濃度のTONS504を添加し、LED20 J/cm2を照射し同様に行った。(結果)TONS504の各濃度間でLDH活性に差はなく、またTONS504各濃度曝露下でLED20 J/cm2照射してもLDH活性に差はなかった。今回の結果はin vivoにおけるPACTの有効性を検討する実験に重要な情報をもたらした。また、薬剤耐性病原微生物による角膜感染症の早期治療、更には薬剤耐性病原微生物出現の抑制につながる新規治療法開発への展開が可能であると考える。(最終年度に実施した研究の成果)PACTによるグラム陰性角膜感染症起炎菌に対する殺菌効果のin vitroでの検討(方法)緑膿菌、大腸菌、セラチア菌を1x10^7 colony forming unitに調整し、各濃度のTONS504の暴露下でLED10J/cm^2照射する。その後、菌液を寒天培地に播種し、コロニーを数え殺菌効果を確認する。続いて、LEDの照射条件を変えて同様に行った。(結果)緑膿菌,大腸菌,セラチア菌に対し,0.150μg/mLのTONS504を作用させたのち1030JのLEDを照射しても殺菌効果が全く得られなかった。しかし,0.05M EDTAを添加すると、1.0μg/mLのTONS504を作用させたのち20JのLEDを照射させることで殺菌効果が得られた。LED照射に関しては20Jと30Jの間に差はなかった。0.05M EDTAを添加することではじめて殺菌効果が確認された。(研究期間全体を通じて実施した研究の成果の概要)PACTは、黄色ブドウ球菌、MRSAに対し殺菌効果を示した。研究実施計画で平成23年度に予定していたin vitro実験は、PACTによる殺菌効果に関しては、黄色ブドウ球菌とMRSAでは殺菌効果の確認ならびに条件検討が行えたが、グラム陰性菌、真菌、アメーバ、ウイルスでは殺菌効果の有無の確認ならびに条件検討は行えていない。また角膜構成細胞に対するPACTの影響の検討では、角膜実質細胞では検討が行えたが、角膜上皮細胞ならびに角膜内皮細胞では行えていない。まず,引き続きin vitroの実験として、1)グラム陰性菌、真菌、アカントアメーバに対するPACTの有効性の検討、2)角膜上皮細胞ならびに角膜内皮細胞に対するPACTの影響の検討を、平成23年度に用いた実験系で行う。次にin vitroで得られた条件を参考に、家兎角膜感染眼モデルを作成し、PACTをTONS504点眼液の濃度、点眼回数、点眼からLED照射までの時間、LED照射量を変化させて行い、殺菌効果と潰瘍治癒状況を調べる。

この際、角膜実質内に侵入した病原微生物に対する効果(薬剤の浸透性)を検討する。また、PACTによる角膜構成細胞への影響を調べ、PACTが病原微生物に選択性があることを検討する。具体的には、下記項目の1)4)を行う。ただし、実験条件等は変更される可能性がある。1)家兎角膜感染眼モデルは、家兎角膜中央部実質内に、26ゲージ針を用いて各種病原微生物溶液(1000CFU)を接種し作製する。2)角膜潰瘍治癒状況の評価は、PACTを行い0、12、24、36、72時間後に、1%フルオレセイン点眼液にて角膜潰瘍部を染色する。その後、細隙灯顕微鏡を用いて前眼部を撮影し、潰瘍面積をImage J画像解析ソフトを用いて測定する。また潰瘍部を含む角膜切片を作製し、光学顕微鏡および共焦点レーザー顕微鏡を用いて組織学的観察を行う。3)PACTによる殺菌効果の評価は、眼球を角膜輪部で切除し、得られた角膜片をPBS(pH 7.2)で攪拌し、培地に植菌する。37°C48時間インキュベートし、角膜片あたりのコロニーを数える。4)角膜に対するPACTの影響は、白色家兎角膜に5mm径の上皮欠損を作製した後、PACTを行い角膜構成細胞への影響をCell biability/cytotoxicity assayを用いて行う。I)平成24年度に予定している下記の項目1)3)に必要な、細胞培養関連(ディッシュ、培養液など)、動物(白色家兎)、免疫染色関連試薬、細胞実験関連試薬の購入1)平成23年に行えなかった黄色ブドウ球菌ならびにMRSA以外の角膜感染症起炎菌(グラム陰性菌、真菌、アカントアメーバ)に対するPACTの有効性の検討、ならびに角膜実質細胞以外の角膜構成細胞(角膜上皮細胞および角膜内皮細胞)に対するPACTの影響の検討2)家兎角膜感染眼モデルの作製3)家兎角膜感染眼モデルにPACTを行い、角膜潰瘍の治癒状況の評価、起炎菌への殺菌効果の評価、家兎健常角膜構成細胞に対する影響の評価の検討II)研究成果の国内および海外での学会発表、ならびに研究成果の論文投稿
誘電泳動法による土壌微生物の分離回収技術の開発

土壌などの環境試料において、細菌を顕微鏡観察するには夾雑物の除去を行う必要がある。既往の分離原理では菌体と同程度の大きさを持つ粒子の分離は不可能であった。そこで、誘電泳動による捕捉技術を用い、細菌菌体と土壌粒子の誘電率の違いを利用した分離を試みた。2種類の細菌株について菌体捕捉の最適条件を決定したのち、土壌に菌株を加えた試料において、菌体を分離回収することができた。今後は回収率を向上させることで、菌体分離技術として適用できる可能性が示された土壌などの環境試料において、細菌を顕微鏡観察するには夾雑物の除去を行う必要がある。今後は回収率を向上させることで、菌体分離技術として適用できる可能性が示されたまずはじめに、誘電泳動装置を現有の顕微鏡に設置するために必要な検討から行った。装置の開発業者と打合せながら、現有の顕微鏡に合った対物レンズを選定し、システムをセットアップした。続いて、大腸菌を用いて装置の運転と改良を行った。誘電泳動装置の電極部分以外の容積を最小限にするよう、送液ラインの調整を行った。また、ペリスタルティックポンプを用いて試験したところ、脈流により捕捉された菌体が剥離する現象が認められた。そこで、一定流速で送液できるシリンジポンプに変更することで、菌体が剥離しないようにすることができた。大腸菌を引き続き用い、誘電泳動による細菌細胞の捕捉条件の検討を行った。誘電泳動条件として、流速、電圧幅、周波数を変動させた。供試試料、および通液条件ごとに採取した試料の菌数をフローサイトメーターで測定し、細菌数の収支を定量的に評価することで、細菌細胞の捕捉率、および回収率が高いものを選定した。その結果、流速は遅ければ遅いほどよいということ、電圧幅20Vppがよいことが分かった。また、周波数については、100kHz1MHzまではあまり回収量に差が出ないこと、それ以上では回収量が減少すること、などがわかった。もっとも捕捉率の高い条件でも、通液した菌数の数%以下しか捕捉されていなかった。供試大腸菌濃度を下げることにより捕捉率を上げることは可能と考えられるものの、100%に近づけることは困難である可能性が示された。したがって、本研究の目的を考えれば、捕捉率で評価するよりも、回収量で評価したほうがよいことが分かった。昨年度までの検討において、試験中に分離対象とする試料(大腸菌懸濁液)と回収液(0.1Mマンニトール溶液)の送液を切り替える際に、送液の流速が安定しないことにより電極中の菌が剥離する問題がしばしば観察された.そのため、連続送液を行いながら溶液の切り替えができるよう3方コックによる流路切り替え装置を作成した。作成した装置を用いたところ、送液切り替え時の菌の剥離を大幅に軽減することができた。次に、土壌懸濁液試料における菌体の分離試験を行った。試料には、土壌粒子を多く含んでいる嫌気ベンゼン分解集積培養系を用いた。試料に大腸菌を添加し、土壌粒子と大腸菌の分離を試みた。重力沈降により分離できる粒子を取り除いたのちに懸濁している部分を採取し、昨年度までの検討において、大腸菌の捕捉に適した条件の範囲を設定して試験を行った。土壌粒子と菌体を明確に見分けることができる蛍光染色の方法も検討し、SYBR Green Iが優れていたため、以後SYBR Green Iを用いた。大腸菌のみを流下した場合に明確な菌体の捕捉が見られた条件においても、土壌と混合した場合には保持された大腸菌は少なかった。したがって、土壌粒子懸濁液中の大腸菌は、大腸菌培養液中とは異なる誘電泳動特性を持つことが明らかとなった。このことから、土壌粒子懸濁液における誘電泳動条件を再度検討した。印加する電圧を10Vppから20Vppに上昇させたところ、より多くの粒子を捕捉することが可能となった。このことは、Alcaligenes faecalisを用いた場合にも同様の結果が得られ、他の種の菌でも確認された。A.faecalisを用いた場合、土壌スラリーからの回収率は9%であった。環境微生物工学誘電泳動装置の導入が遅れたことから、誘電泳動試験自体の検討開始が遅れ、当初交付申請書に記載した内容からはやや遅れている。ただし、実際に誘電泳動により菌体が捕捉できることは確認できたことから、来年度以降の研究に向けての準備は十分にできたといえる。今年度は引き続き細菌細胞を強く捕捉し、回収するための条件を検討するとともに、土壌粒子と細菌細胞との分離について実施してゆく予定である。このために短期間技術補佐員を雇用し、研究進捗を促進させる。本年度実施予定であった実験内容の一部が未完に終わっているため、その分の所要額が翌年度に繰り越されることとなっている。本年度実施予定であった実験内容を実施するために使用する。さらに、遅れを取り戻すために、技術補佐員を雇用することで使用する。
分子およびクラスターにおける構造転移のメカニズムと非線形力学

我々は、Ar_7クラスターのような、同種7原子からなる、保存系としての分子の構造転移反応に見られる、非周期的(間欠的)かつ非予測的なダイナミクスの非線形力学的メカニズムとその速度過程を研究している。低エネルギーでは、この構造転移反応(異性化反応)は起きず、固相にある。一方、高エネルギーでは、非常に頻繁に構造転移を起こし、液相にあるといわれる。固相から液相に融解する過程でのエネルギー領域は、共存領域(相)と呼ばれ、相転移の原初の形態を持つ。我々は、共存相での古典力学的ダイナミクスと統計量を詳しく比較検討し、次の諸点を明らかにした。(1)共存領域での構造転移ダイナミクスは、非定常過程にあり、実際、間欠的な時系列を持つこと。(2)この過程が非エルゴード性を持つことを、直接確認するために、30次元位相空間の体積を計算し、分子の局所構造に対応するようにそれらを分割した。その結果、(ア)液相領域は、非常にエルゴード的であるが、共存領域では、実際、かなり強い非エルゴード性を持つ。(イ)共存領域のエネルギー幅は、従来リンデマン指数を基に考えられていたものよりも、かなり広いこと。(ウ)従って、我々は、共存領域はリンデマン指数などで検出できる相(長距離融解相)と、それでは検出できない相(短距離融解相)の二つの副相からなると結論した。(3)上で計算した定エネルギーの位相空間分布から、「マイクロカノニカル温度」を定義した。これを使って、構造転移の立ち上がりエネルギーが非常に高い理由、および高エネルギー領域での転移反応速度がこの「温度」の関数で記述できること等を説明した。
新しい画像理解による胸部X線,自動診断機構の開発

前年度までは医師の作成したデーター・ベースにより、主として胸部各部の形状を基としたアルゴリズムを開発し、横隔膜形状,心影異常,背柱弯曲に対して充分な確度で、スクリーニングが可能であることを確認した。このうち、肋骨横隔膜角(costophrenic Aigle CTA角)については、撮影技術及び撮影条件により明確に撮影されないことがある。本年度においてCTA角の明確化に関する研究を行った。CTA角が明瞭に撮影されている画像については前年度までに開発されたアルゴリズムで充分にスクリーニングすることが可能である。このため、CTA角、明確化アルゴリズムを数多く行った結果、CTA部をフーリエ変換し、空間周波数面において特徴抽出を行うことにより、約80%以上の画像について明確化を行うことが可能になり、高い確度でCTA部のスクリーニングを行うことが出来ることが知られた。本年度においては、主として購入したカラーデイスプレイ表示部と、既に購入されたカラーデイスプレイ・コントローラーを結合しコンピューターに接続して、本機構のハードウエアー部の整備ならびに、その支援システムのソフトウエアーの作成を行った。この結果解析過程の画像表示ならびにマン・マシン判読に有効な手段として利用することが可能となった。また本機構の解析手段の基礎となる肺領域の抽出アルゴリズムを改良し処理時間の短縮を計りほぼ前年度以上の良好な計算時間の短縮が得られた。個々の解析項目のアルゴリズムについても詳細な検討を医師と画像技術者の間で行い改良を加えると共に、新たに100枚を越える試験胸部X線画像を加えて、画像処理を行った。なお対象とする試験項目は次のとおりである。【◯!1】横隔膜の左右対称性、ならびに横隔膜ドームの形状【◯!2】背柱の形状とその直線性【◯!3】心陰影突出部及びその弯曲部の形状この結果、正常と異常の分別がこのような多数の画像に対して前年度と同様に、95%以上の確度で得られることが確認された。また、本年度から患者の吸気及び呼気による撮影時の状態変化による上記項目のアルゴリズムの適応性について基礎的な実験を行い呼気状態における胸部の縮小は、吸気によるものより自動判読結果が低下することが知られた。この結果、吸気画像に対して多少のアルゴリズムの改定を行う必要性が認められた。
充填スクッテルダイト構造に創出する新しい量子多電子状態の展開の総括

1.平成19年3月までの研究成果、及び一部繰越した事業についてまとめた報告書を作成した。(これまで、本領域に関する情報は、事務局である神戸大学で行われてきたため、報告書の作成の実務は、分担者、神戸大学・播磨尚朝教授が行った。)2.本特定領域の研究成果を、領域全体の構成員が一堂に会し議論をしてまとめるための全体研究会を平成20年7月11日(金)13日(日)の期間、物性研にて開催した。・この研究会では、全ての計画班及び公募班に、各々の研究成果をまとめる報告を依頼する。・各々の報告に対する質疑応答を行う。・それに引き続き、総括班会議を開き、領域全体としてのまとめを行う。・更に、評価委員の方々から評価を受ける。3.以上に基づいて、最終的なまとめと事後評価に関わる資料作成を行ない、事後評価ヒヤリングにあたった。1.第1回研究会「充填スクッテルダイト構造に創出する新しい量子多電子状態の展開」を、東京都立大学・国際交流会館において開催した(H15年11月27日-29日)。評価委員を含む100名を超える出席者(評価委員のフルケ教授はじめ国外からの参加者4名を含む)による活発な質疑応答が行われた。口頭50件、ポスター38件の発表に加え、最終日には終了後、特別参加の糟谷忠雄氏による評価・講評もなされた。口頭の約4割、ポスターの約半数が計画班以外からの発表であり、試料育成の新提案、理論モデルの提案など、今後の発展に繋がる発表があった。主なテーマは、試料育成の現状と次なる展開、測定ではPr系スクッテルダイト、特に重い電子超伝導体PrOs_4Sb_<12>の超伝導状態と磁場誘起秩序相に集中したが、Ce-、Sm-系スクッテルダイトの示す新しい振る舞いの報告もなされた。また、充填スクッテルダイトの特異性の元となる構造の類似性を持つ他の物質系の報告もなされた。2.本研究領域で遅れていた理論研究の早急な活性化を計るため、計画班A03代表の播磨を中心として、「スクッテルダイト理論勉強会」を関西セミナーハウスで開催した(平成15年12月21-23日)。総括班より、播磨、佐藤と斯波評価委員、実験家の立場からの3名を加え、若手を中心として計38名が参加して活発な議論が行われた。主要なテーマは、電子構造、結晶場、多重極秩序、f^2の重い電子状態、四重極近藤効果、非フェルミ液体、ラトリング、熱電能、超伝導となっている。3.計画班・領域内のみならず、更にこの研究領域への研究者の参加を促進することを目指し、情報提供促進のためHP (http://skut.phys.metro-u.ac.jp/)の充実を進めている。ニュースレター第1号(H15年12月発行)、関連論文、育成試料ごとの物性、等の最新情報を掲載している。1.第2回研究会を東京大学物性研究所において(2004年6月28日-30日)、第3回を神戸大学(2005年1月6日-8日)において開催した。第2回は参加者90名、口頭発表39件、ポスター発表32件、に加え1時間のパネルディスカッションを加え、盛んな質疑応答が行なわれた。第3回は152名とこれまで最多の参加者があり、この領域研究者の着実な広がりが確認された。これは、発表数(口頭48件、ポスター55件)の増加にも現れている。内容的には、重い電子超伝導体PrOs_4Sb_<12>の超伝導状態と磁場誘起秩序相に関するものがなお多いものの、PrFe_4P_<12>の磁場//[111]方向近傍で見出されていた非フェルミ液体的な振る舞いが、極めて異方的な新しい磁場誘起秩序相の存在によること、充填スクッテルダイトの特異物性へのプニクトゲンのかごの中の希土類のラトリング効果の重要性を示唆する結果、など新しい展開が報告された。新物質としては、特にSm系で新結晶育成の成功、それに伴う興味深い物性の発見など新しい展開の報告がなされた。また、第3回の特徴として、これまで出遅れていた理論研究の報告が質・量共に急速に成長したことが上げられる。2.計画班間、公募研究者や協力研究者間の情報交換・研究進展の促進を図るため、特に格子物性に的を絞り、計画班A04とA06を中心として、「格子物性からみた希土類充填スクッテルダイト」を広島大学にて開催した(平成16年12月2-4日)。3.第3回研究会に行なわれた総括班会議において、評価委員より評価・意見をいただくと共に、2005年度に予定されている国際WS(2005年11月21-23日、於:東京)の大筋を決定した。4.研究領域の研究者への情報提供に加え、より広範な情報発信を目差しHPの充実を進めるため、神戸大学での情報管理体制の整備を行なっている。2.以下の2つの課題研究会を開催した1)「希土類充填スクッテルダイトの特異な物性と電子状態」平成17年6月16-18日、神戸セミナーハウス(神戸市北区道場町生野)、A02-A03班責任担当、発表件数27件、参加者約50名。

2)「充填スクッテルダイト化合物の試料育成の現状と展望」平成17年5月13-15日、室蘭工業大学、A01-A04班責任担当、発表件数28件、参加者31名。4.以下の3回の総括班会議、計画班長会議を持ち、評価委員より評価・意見をいただき、中間評価の結果に基づき、後半の研究方針の検討を行い、計画の確認を行なった。また、2007年度に予定されている国際ワークショップ(2007年9月、於:神戸)の大筋を決定した。・計画班長会議(2005/8/12物性研究所)、・総括班会議(2005/11/22首都大学東京)、・臨時総括班会議(2006/2/4首都大学東京)1.以下の2回の全体研究会を開催した。●第4回全体研究会日程:2006年6月1日(木)-3日(土)、場所:東北大学青葉山キャンパス(青葉記念会館)、参加者108名。●第5回全体研究会日程:2007年1.月8日(祝)-10日(水)、場所:東京大学物性研究所(柏)6階大会議室、参加者114名。2.若手研究者の育成を目的に計画された夏の学校を、以下のように開催した。日程:2006年8月7日(月)-10日(木)、場所:飛騨高山オハヨーサンホテル、参加者81名。3.以下の2つの課題研究会を開催した●格子系第2回研究会、AO5-AO6班責任担当、日程:2006年11.月8-10、場所:岩手県八幡平ハイツ、参加者44名。●理論系第1回研究会、AO7班責任担当、日程:2007年3月1日(木)-3日(土)、場所:宮城県・松島、参加者34名。5.以下の4回の総括班会議を開催し、まとめの段階にある現状について、評価委員よりご意見をいただき、領域全体としての計画の検討・変更の確認を行なった。特に、2007年9月に神戸大学で開催する国際会議の正式会議名の決定(International Confernce on "New Quantum Phenomena in Skutterudite and Related Systems")を行い、主要テーマの絞込みを行い、主な招待講演者を議論・決定した。また、A05班分担者が応募した特別推進研究が採択されたことに伴い、組織の変更について議論を行った。・総括班会議(2006/6/2、東北大学)、(2006/9/25、千葉大学)、(2007/1/9、鹿児島大学)、(2007/3/18、鹿児島大学)以下の2つの、繰り越された業務を遂行した。1.領域の総括ともなる、平成19年9.269.30日に神戸大学で開催された国際会議、International Conference on "New Quantum Phenomena in Skutterudite and Related Systems"の会議録の出版を速やか行った。遅れの原因は、招待口演者の原稿の提出が、その所属研究所での不可避の事故により遅れたことであった。編集作業など可能な作業は、昨年度内に可能な限り進めていたこと、また、その後大きな障害も発生いなかったため、会議録の出版はほぼ計画通り遂行できた。会議録のCD版は、参加者を始めとする関係者への発送も、終了した。2.当初より予定されていた、充填スクッテルダイトの総合情報を掲載する、ニュースレターの最終版の発行を、上記会議録の情報を含むものとして行った。これまで、領域内の情報交換と外部への広報のため、既知の物性、論文リストをホームページに掲載してきた。最終版は、充填スクッテルダイトについて、領域の成果を含めた最新情報を全て整理掲載して配布することにより、領域外の研究者・新物質開発担当者にも有効に使われることを目的とした特別版である。そのため、ホームページの情報について、誤りの訂正、欠けた情報のチェックと追加を可能な限り徹底して行った。
ナノチューブの機能破壊を誘引する非線形局在振動

均一なカーボンナノチューブ(CNT)に引張りひずみを負荷すると、局所に五員環と七員環から成るStone-Wales(SW)欠陥が導入される。この構造変化は、CNTの電気的機能喪失をもたらすものであるが、その欠陥発生箇所の予測は不可能とされてきた。一方、非線形局在振動(ILM : Intrinsic Localized Mode)は、局所で振幅の大きい振動が継続する非線形離散システムに特有の現象であり、近年、我々は原子構造体中でILMが存在し得ることを初めて示した。ILMは、構造不均一(例えば、き裂)がない場合にも局所的な運動エネルギーの集中を引き起こす力学現象であり、局所からの欠陥生成等の構造的不安定を誘発すると考えられる。本研究では、分子動力学法によるCNTのひずみ負荷シミュレーションを行い、非線形局在振動(ILM)の特性を解明するとともに、SW欠陥の生成メカニズムとの関連性を明らかにする。本年度は、前年度の成果に基づいて選定したILM励起可能性の高い複数の条件を対象に引張り分子動力学計算を実施した。低ひずみ域ではILMの励起に対しCNT構造は変化しないが、ある一定の負荷以上ではILM励起箇所からSW欠陥が生成・拡大することを示した。さらに詳細な振動特性解析を実施したところ、(1)局所でILMが励起し、非線形原子間相互作用により振動数ならびに振幅が増大する、(2)増幅されたILMにより振動方向の炭素原子間の共有結合が切断される、(3)切断された炭素原子はILMにより多大な運動量を有し、これが周囲の結合の組換えを促すことでSW欠陥が生成される、ことを明らかにした。本成果は学術誌Physical Review Bに掲載されるなど国際的に高い評価を受けており、我々が示したILMによる構造不安定の誘発は、ナノレベルの新しい破壊機構の一つとして今後さらなる研究・発展が期待される。均一な直管カーボンナノチューブ(CNT)に大きな引張りひずみを負荷すると、局所に五員環と七員環から成るStone-Wales(SW)欠陥が導入される。一方、非線形局在振動(ILM: Intrinsic Localized Mode)は、局所で振幅の大きい振動が継続する非線形離散システムに特有の現象であり、近年、我々は原子構造体中でILMが存在し得ることを初めて示した。本研究では、分子動力学法によるCNTのひずみ負荷シミュレーションを行い、非線形局在振動(ILM)の特性を解明するとともに、Stone Wales(SW)欠陥の生成メカニズムとの関連性を明らかにすることを目的とする。初年度である本年は、まず分子動力学計算プログラムを改良すると同時に、導入した計算機システムの最適化を実施し、計算実行速度の向上を行った。この計算環境を用いて、CNT中のILMの基礎的な振動特性とその励起メカニズムを解明することを目的とし、カイラリティの異なる複数のCNTについて分子動力学解析を実施した。その結果、特定のカイラリティのCNTではILMが励起し得るが、他ではILMが生じないこと、すなわち、構造依存性があることが明らかになった。この原因を特定するため、各CNT中の原子間相互作用の非線形性を評価したところ、非線形性が高いCNTほど単位長さあたりに励起するILMの数が多く、高い振動数を有することが明らかになった。一方、ILMの励起しないCNTではこの非線形性が小さい。すなわち、CNT中でのILMの励起は、炭素原子間の非線形相互作用によって支配されることを示した。なお、本成果は非線形現象を扱う国際学術誌Physica Dに掲載済みである。また、上で得られた結果を元に、次年度行うILMからのSW欠陥生成現象の解析モデルを選定・作成し、次年度へ向けての準備を行った。さらに詳細な振動特性解析を実施したところ、(1)局所でILMが励起し、非線形原子間相互作用により振動数ならびに振幅が増大する、(2)増幅されたILMにより振動方向の炭素原子間の共有結合が切断される、

(3)切断された炭素原子はILMにより多大な運動量を有し、これが周囲の結合の組換えを促すことでSW欠陥が生成される、ことを明らかにした。本成果は学術誌Physical Review Bに掲載されるなど国際的に高い評価を受けており、我々が示したILMによる構造不安定の誘発は、ナノレベルの新しい破壊機構の一つとして今後さらなる研究・発展が期待される。
身体動作に含まれるユーザの感情の推定に関する研究

本研究では、人間と機械とのより良いコミュニケーションの実現を目指し、機械に人間の感情を推定させることを考えている。従来から取り組まれているような、顔の表情または声の調子から感情を推定する研究とは異なるアプローチとして、人間の身体動作から感情を推定することを目的としている。本研究の成果により、従来のように人間の側から機械に働きかけるだけでなく、機械の方でも人間の状態を察知し、それに即した対応ができるような、相互適応型のインタフェースを構築が可能となる。さらに、人間の内的状態を表現する情報要素が明らかになれば、機械から人間へこれらの情報を伝達することも可能となる。以下に研究期間に得られた成果を記す。(1)感情動作画像データベースの構築モーションキャプチャー装置を用いて、感情が表現される動画像データベースを構築した。役者に感情を付加した歩行動作を行ってもらい、主要な関節にセンサを取り付けて記録した。(2)移動物体追跡システムの構築映像から主要な骨格や関節のみを抽出するシステムを構築した。画像処理用計算機を用いて、指定した関節を自動追跡することができた。(3)心理実験による確認視覚心理実験用計算機を用いて、(1)で作成した画像を人間の被験者に提示し、感情を表現している運動パターンを選別、カテゴリ分類させた。上記のデータに感情情報が含まれていることを確認した。(4)動画像解析による感情推定画像データベースを対象として、人体の主要関節部分に対し多次元時系列データ解析を行い、感情を表現している情報要素を明らかにする。ここでは、数値計算用計算機を用いる。これらの結果と心理実験による結果と照合する。従来から取り組まれているような、顔の表情から感情を推定する研究とは異なるアプローチとして、人間の身体動作から感情を推定することを目的としている。本年度に行った研究を述べる。
実務経験者を対象とした認知症高齢者看護の学習・教育方法論の構築

本研究の目的は、実務経験をもつ看護師が認知症高齢者看護を学ぶ際の学習方法ならびに教育方法を理論として構築することであり、3つの研究を並行して進めた。結論として、実務経験者を対象として認知症高齢者看護を教育する場合の主要な課題として、「アセスメントについてどのように教授していくか」があげられた。この「アセスメント」の学習(教育)内容に広がりと深さがあることを示した。さらに、「認知症看護観」「認知症看護教育観」という哲学的、倫理的側面をもつ教育基盤の上に、さまざまな「知識」と「科学的・分析的な思考」を支柱とし、「認知症看護の実践方法」を積み上げるという教育の構造を示した。実務経験者を対象とした認知症高齢者看護の学習方法ならびに教育方法を理論化することを目的とし、3つの研究を柱として探求している。平成26年度は、研究1:6名の実務経験者を対象とした認知症高齢者看護教育の経験をもつ者を対象としたインタビュー、研究2:4名の実務経験をもって認知症高齢者看護を専門的に学んだ学習者を対象としたインタビューを行った。逐語録化し、現在代表例(1名、教育経験者)を分析した。結果として、特に効果的な教育手法として、これまでの経験を事例としてまとめ、グループ学習する方法があげられた。実習では、アセスメントに課題があることが示された。これについてはほかの対象者からもあげられていた。また、実習指導では臨地の実習指導者の影響も大きいが、教員のフォローも重要であり、認知症高齢者とその看護の現状について、ありのままを言語化し他者(スタッフ等)に示すこと、さらに看護実践につなげていくまでをフォローすることがあげられた。さらに、修了までの期間は半年(認定看護師)あるいは2年(専門看護師)であり、認知症看護を学ぶには不十分とし、資格試験に向けて修了後に行った実践事例を振り返りまとめる過程までを含めた教育が行われていることが明らかになった。今後、対象者数を増やし、順次分析を進める。研究3:実務経験者の教育・学習に適用できる教育理論、学習理論の探索を行い、研究者会議を開催して検討した。インタビューを行った教育経験者から学習者のアセスメントが課題としてあげられたこと、文献で実践における課題として倫理的観点での意思と行動のギャップがあげられていることから、論理的思考、意思決定に関する思考についての理論が活用可能とされた。さらに文献の探索を進め、研究1、2との統合を図る予定である。実務経験者を対象とした認知症高齢者看護の学習方法ならびに教育方法を理論化することを目的とし、3つの研究を柱として探求し、平成27年度は3年計画のうち2年目となる。研究1では、実務経験者を対象とした認知症高齢者看護教育の経験をもつ者を対象としたインタビューを1名追加し、計7名の逐語録を整理した。研究2では、実務経験をもって認知症高齢者看護を専門的に学んだ学習者1名を対象としたインタビューを追加し、計5名について逐語録を整理した。研究2のインタビュー対象者の研究協力依頼にあたり、強制力が働かないよう配慮したため、対象者数を確保できず、また得られたデータをみたところ語られる内容に限界があり、研究1の教育経験者から問題としてあげられたこととのギャップがあった。そこで、認知症看護認定看護師567名を対象とした質問紙調査を加えた。結果、306名からの調査票返送があった(回収率54.0%)。結果を概観したところ、学習過程において実習での困難感は全体的に強かった。特に、実習でのアセスメントに困難があったと答えている者が多かった。また、実習場での直接的な支援を求めている者が多かった。よって、看護の実務経験をもち、専門分野の学習を積んだ者であっても、実習については教育的支援が必要であると考えられた。研究3では、実務経験者の教育・学習に適用できる教育理論、学習理論の探索を行い、研究者会議を開催し、成人学習理論の活用について検討した。また、知識を得た後、学習者自身がそれを実践で活用するという視点での思考過程が導入できないか検討し、“まなびほぐし(unlearn)"の概念を調べることになった。今後、さらに文献検討を加え、研究1、2との統合を図り、理論として提示する予定である。研究2について、インタビュー調査の対象者数が倫理的配慮によって予定よりも少なくなってしまった。また、得られたデータも肯定的な内容が多く、研究1から予測された否定的な内容の話題が限られており現状が把握できなかった。そこで質問紙調査を加えた。その結果、質問紙作成から倫理審査、調査実施、分析のため予定以上に時間がかかり、分析と理論素案の作成が遅れている。実務経験者を対象とした認知症高齢者看護の学習方法ならびに教育方法を理論化することを目的とし、3つの研究を柱として探求してきた。研究2では、質問紙調査の結果、学習者の立場から「アセスメント」に困難を感じるという者が多かったこと等を明らかにし、学術集会で発表した。認知症高齢者看護を学ぶ上で「アセスメント」が難しいことは、平成28年度から多く実施されている看護職員を対象とした認知症対応力向上のためのいくつかの研修においてもみられたことが研究会議で述べられた。研究1では、教育担当者へのインタビューデータを分析した結果、以下を明らかにした。すなわち、看護の実務経験者は、職場での経験ゆえに認知症看護で重要となる【看護の基本に関わる能力の不足】

【“看護過程"でのつまずき】が生じやすい。また、クリティカルシンキングなど思考力を含む【記録を書くための能力不足】が学習を阻害する。これらを乗り越えるためには、実務経験を重ねる中で培ってきた効率的な思考方法や行動原則からの脱却、すなわち【自己の変容】という課題が求められる。これらのことは、看護の実務経験者が認知症をもつ高齢患者の「アセスメント」を難しいと感じる原因と考えられた。研究3では、実務経験者の教育・学習に適用できる教育理論、学習理論の探索を行い、研究者会議を開催し、活用できる学習理論を検討した。(1)M.Sノールズによる「自己主導型学習ガイド」は新しい方法論ではないが、アクティブラーニングでの学習にあたって教師・学習者双方が確認すべき事柄がまとめてあるため、活用できると考えられた。(2)クリスティーン・タナーによる「臨床判断モデル」はエキスパート特有の判断プロセスを示しているため活用の可能性があると考えられた。研究1のインタビューデータを分析した結果の一部について、平成29年4月に開催される第32回国際アルツハイマー病協会国際会議での発表に採択されたことにより研究期間を延長し、分析結果の発表後に報告書を作成、配付することにしたためである。実務経験をもつ看護師が認知症高齢者看護を学ぶ際の学習方法ならびに教育方法を理論として構築することを本研究の目的とし、実務経験者を対象としたインタビュー調査(研究1)、実務経験をもって認知症高齢者看護を専門的に学んだ学習者を対象としたインタビュー調査および質問紙調査(研究2)、活用できる教育理論、学習理論に関する文献探索(研究3)を行った。平成29年4月に行われる国際学会での発表が決定したため研究期間を1年延長し、この発表を行った。また、3つの研究を統合した成果をまとめ、報告書作成を行った。研究1、2、3の調査結果をふまえて、「認知症看護観」「認知症看護教育観」という哲学的、倫理的側面をもつ教育基盤の上に、さまざまな「知識」と「科学的・分析的な思考」を支柱とし、「認知症看護の実践方法」を積み上げるという教育の構造を図示した。また、認知症高齢者看護のアセスメントの観点が多面的で、解釈の深さにより異なるという複雑さをもつことを図示した。実務経験をもつ看護師に対して認知症高齢者看護教育を担う者への提言として、実務経験があるからこそ困難感を抱きやすい学習者であることに留意し、教育の構造をふまえたカリキュラムを構成することをあげた。特に困難であるという意見が多かった「アセスメント」については、教育する者が認知症高齢者看護のアセスメントの観点の構造を理解し、単純化する教育方法を用いることを提案した。また、実務経験者がその教育を受ける間に初学者よりも経験しづらい「感動の瞬間」を経験する機会をつくることなど、学習者の特性や状況に配慮した教育方法を用いる必要性を示した。実務経験をもつ学習者に対して教育者が行っているさまざま配慮は、学習者が学習に対する意欲を持ち続けるために必須であることを提示した。本研究の目的は、実務経験をもつ看護師が認知症高齢者看護を学ぶ際の学習方法ならびに教育方法を理論として構築することであり、3つの研究を並行して進めた。
ウェルシュ菌敗血症における致死的血管内溶血機構の解明

ヒトに対して食中毒やガス壊疽の原因菌として知られるウェルシュ菌には、頻度は少ないものの重篤な敗血症を生ずることがあり、特に著しい血管内溶血を生じた症例での電撃的な経過についての知見は、未だない状態である。昨年度から行なっている増殖実験で、臨床分離株がJCM株に比べて増殖速度が早い傾向にあり、臨床分離株の中で増殖速度が目立って遅い株は、非溶血群のものであった。今年度はDNAを抽出して、溶血群と非溶血群での既知の病原性関連遺伝子(θ毒素、κ毒素、ヒアルロニダーゼ遺伝子等)や病原性関連調節遺伝子(二成分制御系virR/virS遺伝子やVRRNA)の遺伝子レパートリーの解析を行なった。菌株によってそれぞれに発現の違いを認めたが、溶血群と非溶血群の群間で検討したところでは、有意な差は認められなかった。個々の菌株の検討で明らかな差異が認められないため、菌株より宿主要因の影響の方が大きい可能性を否定できず、宿主要因の検討が必要と考えた。しかしそれぞれの菌株の宿主である患者検体が残っていないため、ウェルシュ菌菌血症患者10年分についてカルテベースでの検討を加えた。溶血群と非溶血群の患者群間で、既往歴や基礎疾患での違いはなかったが、溶血群患者において発症年齢に若い傾向が認められた。これは溶血群と非溶血群の菌群間に、毒素や病原因子の違いが存在し、それによる宿主の反応が存在する傍証と考えられたため、再度ウェルシュ菌側の病原因子について検討を進めていく予定である。検討対象である血管内溶血を引き起こす劇症型敗血症からの分離株でも、臨床分離株であるためそれぞれの性状の違いがあり、その割には菌株数が限定されていることから、溶血群での共通点と、非溶血群との差異について、傾向はあっても有意差を明らかにするのが困難である。また劇症型の血管内溶血には、菌株の性状だけではなく、生体側の反応も加わっていると考えられたが、稀な疾患である、宿主が短時間で死亡していることなどから、宿主側の検体や情報が得難く、それも解析が困難な理由の一つと考えられる。今年度の検討で、溶血群と非溶血群の菌群間では既知の病原性関連遺伝子(θ毒素、κ毒素、ヒアルロニダーゼ遺伝子等)や病原性関連調節遺伝子(二成分制御系virR/virS遺伝子やVRRNA)の遺伝子レパートリーには明らかな差異が認められず、患者因子の検討で、溶血群と非溶血群に年齢以外の差はでなかった。今後再度ウェルシュ菌側の毒素・病原因子の検討を行う予定であるが、細菌培養上清中に含まれるα-toxin量について、条件によっては溶血群と非溶血群で違いが出る傾向があるため、遺伝子以外のELISAやWestern Blotting等のアプローチ法で検討を進める予定である。ウェルシュ菌は、ヒトの腸管内や土壌など広く自然界に分布し、ヒトに対しては食中毒やガス壊疽の原因菌として知られている。また頻度は低いが、この菌による敗血症のうちに、著しい血管内溶血を生じ電撃的な経過で数時間のうちに死亡する症例が存在するが、この血管内溶血の原因については、今まで検討がなされていない。本研究ではヒト血管内溶血毒素の同定を目的に、血管内溶血を生じて死亡した敗血症症例からの臨床分離株と、臨床的には血管内溶血を生じなかった血液培養からの臨床分離株の比較検討を行った。いずれの株も産生主要毒素は、α(+)、β(-)、ε(-)、ι(-)で全てA型菌であった。α毒素活性に対して、カナマイシン含有卵黄寒天培地での検討を行ったが、臨床分離株はJCM株に比べα毒素活性が低い傾向にあったが、溶血群と非溶血群に有意差は認められなかった。増殖実験については、37°Cで臨床分離株はJCM株に比べ増殖が早い傾向にあったが、溶血群と非溶血群に有意差は認められず、25°C、42°Cでの増殖でも株間での差異はあったが、群間での差異は認められなかった。溶血に関しても、ヒツジ、ヒト、ウマ血液寒天培地上での溶血環と赤血球浮遊液での溶血状況も群間での有意差は認められなかった。現在DNAを抽出し、既知の病原性関連遺伝子(θ毒素、κ毒素、ヒアルロニダーゼ遺伝子等)や病原性関連調節遺伝子(二成分制御系virR/virS遺伝子やVR-RNA)の遺伝子レパートリーを解析中である。本研究ではヒト血管内溶血毒素の同定を目的に、血管内溶血を生ずる溶血群と非溶血群の臨床分離株の比較検討を行ったが、いずれの株も全てA型菌で、α毒素活性や増殖速度、血液寒天上での溶血環については、溶血群と非溶血群に有意差は認められなかった。検討目的である菌株が、発生頻度の低い血管内溶血を生じる劇症型敗血症患者からの臨床分離株に限定されるため、元々菌株数が少ない。その割に増殖速度など溶血群内でも菌株間の性状に違いが出ているため、非溶血群との群間比較を行う条件の検索に時間がかかっていることが、進捗状況の遅れになっている。

昨年度から行なっている増殖実験で、臨床分離株がJCM株に比べて増殖速度が早い傾向にあり、臨床分離株の中で増殖速度が目立って遅い株は、非溶血群のものであった。今年度はDNAを抽出して、溶血群と非溶血群での既知の病原性関連遺伝子(θ毒素、κ毒素、ヒアルロニダーゼ遺伝子等)や病原性関連調節遺伝子(二成分制御系virR/virS遺伝子やVRRNA)の遺伝子レパートリーの解析を行なった。菌株によってそれぞれに発現の違いを認めたが、溶血群と非溶血群の群間で検討したところでは、有意な差は認められなかった。個々の菌株の検討で明らかな差異が認められないため、菌株より宿主要因の影響の方が大きい可能性を否定できず、宿主要因の検討が必要と考えた。しかしそれぞれの菌株の宿主である患者検体が残っていないため、ウェルシュ菌菌血症患者10年分についてカルテベースでの検討を加えた。溶血群と非溶血群の患者群間で、既往歴や基礎疾患での違いはなかったが、溶血群患者において発症年齢に若い傾向が認められた。これは溶血群と非溶血群の菌群間に、毒素や病原因子の違いが存在し、それによる宿主の反応が存在する傍証と考えられたため、再度ウェルシュ菌側の病原因子について検討を進めていく予定である。検討対象である血管内溶血を引き起こす劇症型敗血症からの分離株でも、臨床分離株であるためそれぞれの性状の違いがあり、その割には菌株数が限定されていることから、溶血群での共通点と、非溶血群との差異について、傾向はあっても有意差を明らかにするのが困難である。また劇症型の血管内溶血には、菌株の性状だけではなく、生体側の反応も加わっていると考えられたが、稀な疾患である、宿主が短時間で死亡していることなどから、宿主側の検体や情報が得難く、それも解析が困難な理由の一つと考えられる。現在行っている病原性関連遺伝子や病原性関連調節遺伝子の遺伝子レパートリーを解析し、溶血群と非溶血群での差異を明らかにする。病原性関連遺伝子や病原性関連調節遺伝子の遺伝子レパートリーの発現に群間で差異が認められた場合、その遺伝子の発現の差異がヒト赤血球の溶血に影響しているかどうかを検討するために、発現の明らかに異なるウェルシュ菌株を用いて、溶血実験を行う。またウェルシュ菌による広範な血管内溶血に、血管内皮や単核球の関与があるかどうかも合わせて検討するため、ヒト血管内皮細胞株やヒト末梢単核球を用いて、該当菌株の刺激で産生されるサイトカインを比較し、病原性の発現の違いを解析する。今年度の検討で、溶血群と非溶血群の菌群間では既知の病原性関連遺伝子(θ毒素、κ毒素、ヒアルロニダーゼ遺伝子等)や病原性関連調節遺伝子(二成分制御系virR/virS遺伝子やVRRNA)の遺伝子レパートリーには明らかな差異が認められず、患者因子の検討で、溶血群と非溶血群に年齢以外の差はでなかった。今後再度ウェルシュ菌側の毒素・病原因子の検討を行う予定であるが、細菌培養上清中に含まれるα-toxin量について、条件によっては溶血群と非溶血群で違いが出る傾向があるため、遺伝子以外のELISAやWestern Blotting等のアプローチ法で検討を進める予定である。研究の遅延によりヒト血管内皮細胞株、ヒト末梢単核球を使用する実験に進めず次年度使用額が生じたが、今年度はヒト血管内皮細胞株、ヒト末梢単核からウェルシュ菌培養上清で誘導されると考えられるサイトカイン産生実験に必要な、細胞株、細胞培養用培地、サイトカイン測定ELISAキットを購入し、前年度行う予定であった実験も施行する。溶血群と非溶血群間での宿主要因の違いを調査するため、カルテベースでの検討を加えた。それにより当初予定していた、ヒト培養細胞からウェルシュ菌培養上清で誘導されるサイトカイン産生実験に必要な、細胞株、細胞培養用培地、サイトカイン測定ELISAキットの購入が次年度に変更になった。