hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多くの機関が協同して利用可能なデジタルトリアージタッグシステムの開発

現在多数傷病者発生時のトリアージは紙ベースのタッグを用いている。混乱した現場においてこそ傷病者情報の効率的収集および消防、医療、警察、自治体による共有化が重要である。しかしながら紙ベースであるため、記入、転写、伝達、配布、とりまとめなどの作業が必要であり、誤記、伝令の遅れ、関連部署間での情報の不統一、タイムラグなどの問題が常に伴う。そこで本研究は傷病者情報管理に小包配送管理の発想;現在採用されているトリアージタッグにデータベースと連携するQRコードを貼付し、QRコードを読み取り可能な市販の携帯電話端末、インターネットに接続したPCなどを用い、災害時に関連する全ての関係機関が同時に容易に導入可能かつ費用負担も大幅に抑える災害時傷病者情報共有システム開発を目的として実施してきた。開発したシステムは2017年度地域消防本部が行った実動訓練において試用された。【訓練概要】22名の傷病者が発生し災害現場より医療機関まで搬送される実動訓練。救助者は、ポスト、応急救護所、救急車および医療機関においてタッグ記入後、市販の携帯端末から情報入力。訓練中発災現場より離れた3医療機関医師に本部画面閲覧を依頼。【評価項目と結果】I.ポストにおける情報入力時間は36.0±7.7(最短26ー最長60)(秒)。II.発災後、ポスト通過者数、応急救護所人数、搬送数および医療機関搬入数について本部画面を閲覧した3医療機関医師に訓練中7回の傷病者発生数を質問した結果、21回答中19回答90.5%が一致。III.発災後の個別の傷病者情報についてII.と同じ方法で3回質問し、9回答中8回答87.8%が一致。これらの成果を日本臨床救急医学会雑誌に報告した(2018)。基盤研究Cの補助の下、本システムを利用し災害現場より離れた機関でも現場傷病者情報を把握できることを報告することができた。研究代表者等は、紙ベースのトリアージタタッグ(以下タッグ)を用いた災害現場患者情報収集における、遅延、情報授受の誤記などの問題を解決する方策としてタッグのデジタル化がを提唱してきた。近年災害現場患者情報収集について多様な方法が提示され、複数の機器が市販化されている。これらのシステムを全てのDMAT・消防組織への装備を図ることを否定するものではないが、専用タッグが必要、傷病者情報入力端末がアンドロイド携帯に限定される、専用のサーバーを要する、システム導入には少なくない経済的負担を強いるなど全国に普及させるためには課題があり実災害でされたという報告は未だ無い。我々は、アクセスには無償で配布するQRコードを用い、これを紙タッグに貼付し利用する、現有する機器で利用可能な簡易的患者情報収集システム(以下QRcodeDTT)を構想し試作してきた。今年度は、研究課題採択にあたり改めて次のように研究の実施を改めて次のように計画した。1現在、災害時の診療記録が集団災害医学会より公表されている。そこで今まで構築したシステムの応急救護所画面運用場面をを本診療録との一定の整合性を保持するよう改修作業を行った。2傷病者情報に各傷病者の評価(データ更新)を経時的に表示するログ機能を付加する。3本部を想定した一覧表画面表示により複数の部署で閲覧および入力を可能とする。4机上訓練を実施する前に各機能が予定通りに作動するのか予備入力、作動確認実験を行った。その結果トリアージポストと現場指揮所における情報収集において時間の短縮、誤記の発生が減少することが確認された。一方現場の機器の機能により動作が異なることも確認された。現在これらの問題の克服を図ると共に、関係各機関に打診し机上災害訓練において試用評価実施を調整している。前述した通り、災害時の診療録が公開された。このため情報管理システム構成の変更を優先して行った。このためデータベース設計を全面的に再構築することが必要となった。この作業に大幅な時間を要した。また一部入力データがデータベース画面に反映されない現象を認めたため、入力条件、機種などを変更し作動を確認している。(現在も継続改定している)そのため1現在構築したシステムを机上災害訓練において試用評価する。においては、他機関に置いて試用を依頼する段階まで至っておらず、遅れが生じており、研究代表者、共同研究者の施設内部で作動確認している段階である。この点についてはシステム作成者に作業計画を確認し、机上訓練実施協力機関と遅滞なく実施できるように連絡調整中である。2傷病者情報に各傷病者の評価(データ更新)を経時的に表示するログ表示機能および画像情報を付加する。計画通りに機能を搭載することができている。研究代表者等は、紙ベースのトリアージタタッグ(以下タッグ)を用いた災害現場患者情報収集における、遅延、情報授受の誤記などの問題を解決する方策としてタッグのデジタル化を提唱してきた。

昨年度は、研究課題採択にあたり、1集団災害医学会より公表されている災害時の診療記録と構築したシステムの応急救護所画面運用場面をを本診療録との整合性を保持するよう改修作業を行った。2傷病者情報に各傷病者の評価(データ更新)を経時的に表示するログ機能を付加。3本部を想定した一覧表画面表示により複数の部署で閲覧および入力を可能とする。4机上訓練を実施する前に各機能が予定通りに作動するのか予備入力、作動確認実験を行った。今年度は、6月より10月システムの改修及び動作確認を行った。10月机上災害訓練においてシステムの機能評価実施開始したが、11月実働訓練意おいてシステムの試用を行うことが決定したため、機材等を準備した。11月実働訓練に参加、データ収集を実施した。平成29年10月、平成30年2月上記の成果を学術集会にて発表した。実働訓練の結果を事例報告として投稿準備中である。前述した通り、昨年度、災害時の診療録が公開に伴い情報管理システム構成の変更した。このためデータベース設計を全面的に再構築した。また一部入力データがデータベース画面に反映されない現象を認めたため、入力条件、機種などを変更し作動を確認している。平成29年9月までに改訂を要した。そのため、構築したシステムを机上災害訓練において試用評価するの開始が10月となった。机上訓練を実施した結果、実験における評価項目の設定に修正が必要であることが判明した。この項目の改訂中に、他機関が実施する災害実働訓練意おいて試用する機会を得ることができた。平成29年11月の実働訓練においては、入力の容易性の評価、災害発生地点より10km以離れた複数雨の医療機関において、傷病者発生数、個別の患者情報についてを把握可能であるかを評価項目として実施した。システムは設計通りに作動することが確認できた。これらの進捗状況につて学術集会において公表した。しかしながら今年度の課題である複数災害発生についてのシステムの対応は、最終年度にこの作業を行う予定である。現在多数傷病者発生時のトリアージは紙ベースのタッグを用いている。混乱した現場においてこそ傷病者情報の効率的収集および消防、医療、警察、自治体による共有化が重要である。しかしながら紙ベースであるため、記入、転写、伝達、配布、とりまとめなどの作業が必要であり、誤記、伝令の遅れ、関連部署間での情報の不統一、タイムラグなどの問題が常に伴う。そこで本研究は傷病者情報管理に小包配送管理の発想;現在採用されているトリアージタッグにデータベースと連携するQRコードを貼付し、QRコードを読み取り可能な市販の携帯電話端末、インターネットに接続したPCなどを用い、災害時に関連する全ての関係機関が同時に容易に導入可能かつ費用負担も大幅に抑える災害時傷病者情報共有システム開発を目的として実施してきた。開発したシステムは2017年度地域消防本部が行った実動訓練において試用された。【訓練概要】22名の傷病者が発生し災害現場より医療機関まで搬送される実動訓練。救助者は、ポスト、応急救護所、救急車および医療機関においてタッグ記入後、市販の携帯端末から情報入力。
マイコプラズマ由来リポプロテインの肺炎病態形成における機能解析と治療戦略

ヒトに発症するマイコプラズマ肺炎はマイコプラズマ・ニューモニアという細菌によってひき起こされます。しかし、どうして肺炎が発症するかはまだ不明です。本研究室ではマイコプラズマから分離したリポプロテインが炎症を誘導することを発見しました。そこで、本研究で私たちはこのリポプロテインが肺炎の発症においてどんな働きをしているかを調べました。その結果、このリポプロテインが動物(マウス)の肺炎発症に重要な働きをする物質であることを明らかにしました。本年度、in vivoにおけるリポプロテインFAMの機能解析を行い、次の成果を得た。(1) FAMを検出するために、FAMのアミノ酸配列から抗体エピトープ1を選択し、当該合成ペプチドの免疫により、ウサギポリクローナル抗体を得た。さらに抗体エピトープ2を選択し、同様にモルモットポリクローナル抗体を得た。これらの抗体はウエスタンブロットで、FAMを検出した。また、サンドイッチELISAをウサギ抗体をCA(吸着)抗体、モルモット抗体をDE(検出)抗体とすることにより構築し、FAM抗原を検出することができた。M. pneumoniae生菌を検出するためには、界面活性剤による処理が必要であった。M. penetrans、M. genitaliumとは反応しなかった。さらに、生菌を標的抗原として感度を検討したところ、200CFU前後まで、検出可能であった。in vivoの急性感染系におけるM.pneumoniae感染マウスの気管支肺胞洗浄液(BALF)中のFAM抗原を検出できた。次に、M. pneumoniae感染細胞系で、ウサギポリクローナル抗体を使った免疫蛍光抗体法でFAMの検出を行った。M. pneumoniae感染細胞、および分離したFAM処理細胞で、シグナルは弱いがFAMを検出した。感染マウス肺組織でも同様に、免疫蛍光抗体法を試みたが、検出できなかった。(2) in vivoにおけるFAMの機能解析を行った。FAM20を経鼻的に投与すると、24時間後に気管支周囲に炎症細胞の著明な浸潤を認めた。一方、FAM20を腹腔内、あるいは静脈内へ投与してもマウスが致死することはなかった。この結果は、生体内では、リポプロテインは血清中の未知物質等により、その炎症誘導活性が中和されている可能性を示した。本年度、抗Mycoplasmapneumoniaeリポプロテイン抗体を作製し、その機能解析を行い、次の成果を得た。(1)抗体の作製:(1)FAM抗体:FAMの180アミノ酸配列から2箇所、抗体エピトープ(aa123-140、aa162-180)を選択してその配列のペプチドを合成して、それぞれウサギ、モルモットへ免疫して、抗血清を得た。抗体価は、抗原ペプチドを固相化した直接ELISA法により数千倍であった。また、血清はウエスタンブロット(WB)で抗原(21kDa)を検出することを確認した。(2)N-ALP1抗体:FAMと同様に、ウサギ抗血清(aa68-84)、モルモット抗血清(aa312-328)を得た。WBで抗原(37kDa)検出を確認した。(3)N-ALP2抗体:同様に、ウサギ抗血清(aa64-80)、モルモット抗血清(aa49-63)を得た。ウサギ抗血清はWBで抗原(35kDa)を検出したが、モルモット抗血清は明確なバンド(35kDa)を検出しなかった。(2)抗体による炎症性サイトカインの抑制:リポプロテインによるサイトカイン産生系に上記の抗体を添加することにより、その抑制作用を認めた。しかし、バックグランド(正常IgG)を認め、特異的な抑制効果について、FcR陰性細胞を使って検証している。(3)ELISAの構築:上記の異種動物抗体の組み合わせで、サンドイッチELISAを構築した。FAM抗体の組合せによるELISAは抗原を特異的に検出できた。しかし、N-ALP1および、N-ALP2を検出するELISAは、抗原を検出できなかった。そこで、N-ALP1について、さらにウサギ抗血清(aa175-191)を作製した。N-ALP2についても、さらにモルモット抗血清(aa243-259)を作製。N-ALP2については、若干の吸光度の上昇を認めたものの、N-ALP1については、全く抗原を検出できなかった。(1) FAMのELISAによる検出前年度、FAMの配列から2箇所、抗体エピトープ(aa123-140、aa162-180)を選択して、ウサギポリクローナル抗体を作成した。本年度、同様なエピトープに対して、マウスモノクローナル(MAb)抗体の製作に成功した。前者エピトープに対しては、13株(IgGアイソタイプ:12株、IgMアイソタイプ:1株)、後者に対しては8株(IgG:5株、IgM:3株)の細胞株を樹立した。これらのMAbは、ウエスタンブロットでFAMを検出することができた。ところが、ウサギポリクローナル抗体と同様にサンドイッチELISAを構築したが、FAM抗原の検出感度は、ウサギポリクローナル抗体のそれより低かった。

マウス由来の腹腔滲出単球のM.p感染細胞では、FAM、N-ALPに対するウサギポリクローナル抗体は、それぞれ、特異的に抗原を検出できた。しかし、マウスのM.p感染肺組織では、明らかなFAM、N-ALP抗原を検出できなかった。また、マウスMAbは、エピトープ(aa123-140)を認識するIgMアイソタイプが感染細胞のFAM抗原を検出した。しかし、他のMAbはFAM抗原を検出できなかった。(3) FAM20(FAMの合成リポペプチド)の機能解析M.p肺炎の症例においては、一過性の肝障害を認めることがあり、マウスモデルで肝障害を認めるか検討した。in vitroで十分な活性を有するFAM20をマウスの尾静脈より投与したが、肝機能障害マーカーの上昇を認めなかった。血清中にFAM20の阻害因子が存在する可能性が示唆された。
高温プラズマ周辺部動的制御と輸送の研究

(1)周辺部制御法の実験として高周波リミター実験,高Zリミター実験,ペレット入射実験,希ガス入射実験を実施し,いくつかの結果を得た。ユ-リッヒ研から日本へ2名のドイツ人が来日し,名古屋大学の装置で1ヶ月予備実験を行った。その結果をもとにドイツのトカマク用リミターを製作し,据え付けている。(2)高Zリミター実験では,炭素とタングステン半々からなる特殊なリミターを製作し,実験を行った。その結果,炭素がスパッタリングによってタングステン側に移動していることが認められた。その反対に,タングステンは炭素側に移動しておらず,予測どおり損耗が小さいことが確認された。その成果は今年5月にアメリカで開催される第13回プラズマ・表面相互作用国際会議の準招待講演として採択され,研究協力者の大後氏が発表することになっている。(3)ペレット入射実験では,入射後の電流分布変化を調べ,ペレットが深く侵入した場合に中心部の電流密陀が周辺部に比べて低くなる(ホロー状分布)を確認した。また,鋸歯状波振動と電流分布変化の関連について情報が得られた。(4)周辺部イオン温度計測を目的とするグリット付きプローブ(イオン温度プローブ)実験を初めて実施した。電子温度に対しイオン温度が高いことが確認され,熱流計測の結果と対応していることが確かめられた。(5)高Z材料に関する調査も引き続き進み,プラズマスプレイ法で黒鉛表面にタングステンを0.5-1.0mmコーティングした材料が25MW/m^2までのパルス的な熱負荷に耐えることを試験によっつて確認した。現在この方法で製作したリミターブロック10個をドイツのトカマク装置に装着し,周辺制御実験の開始を待っている。(6)動的磁気ダイバータ(ダイナミックエルゴダイゼーション)の製作はほぼ決まり,99年にコイル設置完了という計画が決まった。本共同研究を踏まえて装置改造が進んだのは,(1)のRFリミター,(5)のタングステンリミターとともに3件を数え,共同研究の有効さが示された。周辺部制御法の実験として高周波リミター実験,高Zリミター実験,ペレット入射実験,希ガス入射実験を実施し,いくつかの結果を得た。(1)高周波(RF)リミター実験では,装置改良によって入射RFパワーを4kWまで上げ,標的プラズマ条件を制御することによって,周辺部の密度を減少させる条件を見出した.この結果により,大型化の手掛りが得られた.(2)高Zリミター実験では,プラズマ周辺部への不純物侵入距離を詳細に測定し,酸素不純物の侵入距離が他に比べて短く,侵入エネルギーが小さいことなど,いくつかの結果を得た.不純物侵入がプラズマ周辺部に与える影響を評価する基礎データを充実させる結果になった.(3)ペレット入射実験では,入射直後の電流分布に変化を与える結果を得たものの,計測が不十分で定量的な議論をするまでには至らなかった.(4)希ガス(ネオン)入射によって,周辺部温度を1070eVの範囲で制御することに成功した.その他,周辺部イオン温度計測を目的とするグリッド付きプローブ(イオン温度プローブ)実験の打ち合わせ,平成9年度での実験射メドをつけた.高Z

材料に関する調査も進行中であり、これまで実験に使ったタングステン,モリブデン以外にもタンタル等将来性のある材料を見出しつつある.高熱伝導率炭素複合材タイルの装着は行なわれ,高熱負荷条件で異常なく使用できることはわかったが,熱計測,表面損傷観察等は次年度に予定されている.また周辺部磁場にアイランドを形成させ,磁場構造を偏重する方式(ダイナミックエルゴダイゼーション)について計算とコイル設計検討を進め,現実的な設計案をまとめた.高Zリミター実験については,本研究開始以前からの研究の蓄積があり,国際会議での招待講演の依頼を受けるなど,本研究の国際的評価が高まっている.(1)周辺部制御法の実験として高周波リミター実験,高Zリミター実験,ペレット入射実験、希ガス入射実験を実施し,いくつかの結果を得たユ-リッヒ研から日本へ2名のドイツ人が来日し,名古屋大学の装置で1カ月予備実験を行いった。その結果をもとにドイツのトカマク用リミターを製作し,据え付けている。(2)高Zリミター実験では,炭素とタングステン半々からなる特殊なリミターを製作し,実験を行った。その結果,炭素がスパッタリングによってタングステン側に移動していることが認められた。その反対に,タングステンは炭素側に移動しておらず,予測どおり損耗が小さいことが確認された。その成果は今年5月にアメリカで開催される第13回プラズマ・表面相互作用国際会議の準招待講演として採択され,研究協力者の大後氏が発表することになっている。(3)ペレット入射実験では,入射後の電流分布変化を調べ,ペレットが深く侵入した場合に中心部の電流密陀が周辺部に比べて低くなる(ホロー状分布)を確認した。また,鋸歯状振動と電流分布変化の関連について情報が得られた。(4)周辺部イオン温度計測を目的とするグリッド付きプローブ(イオン温度プローブ)実験を始めて実施した。電子温度に対しイオン温度が高い個とが確認され、熱流計測の結果と対応していることが確かめられた。(5)高Z材料に関する調査も引き続き進み,プラズマスプレイ法で黒鉛表面にタングステンを0.5-1.0mmコーティングした材料が25MW/m^2までのパルス的な熱負荷に耐えることを試験によって確認した。現在この方法で製作したリミターブロック10個をドイツのトカマク装置に装着し,周辺制御実験の開始を待っている。(6)動的磁気ダイバータ(ダイナミックエルゴダイゼーション)の製作はほぼ決まり,99年にコイル設置完了という計画が決まった。本共同研究を踏まえて装置改造が進んだのは,(1)のRFリミター,(4)のタングステンリミターとともに3件を数え,共同研究の有効さが示された。
AFMを用いた水溶液中でのステンレス鋼の不動態皮膜のその場超高倍率観察と構造解析

不動態皮膜の成分、構造および均一性は、ステンレス鋼の耐食性を大きく左右する。その不動態皮膜の厚さは僅かに数nmと言われ、ex-situとin-situの両面から種々の方法を用いて調べられてきた。一方、水溶液中で不動態皮膜の性状をその場で調査するには、条件の制約によって使える手段が限られるので、今までに報告された結果がまだ少ない。とくにステンレス鋼はあらゆる表面に皮膜が生成するため、断面から皮膜厚さを調査するには無理がある。本研究では、まず、精密研磨したSUS304ステンレス鋼の局所に約200nm厚さの金ブロックを蒸着し、表面高さの不変基準を作った。次に、硫酸溶液中で鋼表面の不動態皮膜を除去した後、硫酸水溶液を種々pHの水溶液に代えることによって再び不動態皮膜を形成させた。原子間力顕微鏡を利用して不動態皮膜が再生成する前後の表面形態を記録し、表面高さの変化からin-situ不動態皮膜の厚さを求めた。こうしたin-situ皮膜厚さをFE-TEMで得られたそれと比較し、またXPS分析で得られた成分分布と合わせて皮膜の構造を考察した。その結果、金ブロックを高さ基準として、硫酸水溶液でSUS304ステンレス鋼に既存している不動態皮膜を除去した後再生成した不動態皮膜の厚さを液中原子間力顕微鏡によってin-situ的に求めることができた。得られた厚さは、実際の皮膜より過小評価されたもののex-situで得られたそれよりはるかに大きい。これは、in-situの皮膜に多くの結合水が含まれていると考えられる。また、再生用水溶液のpHの増加に伴って鋼表面での不動態皮膜の厚さは増えることが確認された。なお、塩化物イオンの添加および濃度の増加によって、その厚さが減少した。ステンレス鋼表面に不動態皮膜が形成するため、高い耐食性を有している。不働態皮膜の解析は、次世代材料の開発に極めて重要である。これに応えるため不動態皮膜の成分・構造を表面と深さ方向で3次元的にその場で解析していく必要がある。本年度では、X線光電子分光分析装置を用いてSUS304ステンレス鋼表面に自然に形成した不働態皮膜に対して、深さ方向での成分および結合状態の分布を調べた。また、硫酸水溶液にもたらす不働態皮膜の溶解挙動を把握するため、0.05M硫酸水溶液中でSUS304ステンレス鋼の自然電位を測定したのち分極を行い、不働態皮膜の存在状況を推測し、鋼の溶解速度をマンスフェルド法に基づき得た。とくに、原子間力顕微鏡(AFM)および溶液セルを用いた水溶液でのその場観察に適するSUS304ステンレス鋼の数種類の試験片を試作し、純水および硫酸水溶液中で不働態皮膜の表面および断面が高感度に観察できるかどうかについて繰返し挑戦してみた。これによって、水溶液中におけるAFMによるその場観察のテクニックが掴まれ、ナノ領域で鋼の表面および断面に対する観察が順調に進んできた。また、不働態皮膜の断面形態を調べるため、(i)鋼/皮膜/樹脂、(ii)鋼/皮膜/金膜/樹脂および(iii)鋼/皮膜/金膜の3種類試験片を試作してから観察に運んだ。しかし、水溶液中でエポキシ樹脂がナノ領域で不安定であり、不働態皮膜の断面観察に適用できないことがわかった。一方、エポキシ樹脂を使わずやや厚めの金膜を張った鋼/皮膜/金膜試験片に細心を払って操作し、水溶液中のナノ領域で断面観察が成功した。しかし、ナノレベルで鋼の断面に直角が作れず蒸着金膜が不働態皮膜を覆ったため、不働態皮膜の断面形態の観察に至らなかった。これについて、次年度に試験片の作成および観察プロセスに工夫して再挑戦したい。(1)ステンレス鋼の不働態皮膜の断面形態を水溶液中で原子間力顕微鏡(AFM)によって観察するには、特別な試験片を多数作製しなければならない。これに費やした時間が計画より長かった。また、水溶液中でマイクロプローブを使ってナノ領域を観察する際、試験片の設置ステージが狭くまた溶液漏洩対策を講じながら丁寧に行い、失敗が多くかつ多数の観察が要するので、必要な時間が長かった。(2)AFMによる観察では、マイクロプローブが観察対象をなぞることによって3次元形状を得る。一方、ステンレス鋼の不働態皮膜の厚さはわずか数ナノメートルなので、マイクロプローブが皮膜の崖から落ちないように密着の良い隣接部を予め作製する必要がある。この隣接部の安定性を考え、計画通りエポキシ樹脂や金膜を付着させる対策を実施した。しかし、実際の観察では予測外れの樹脂の吸水による界面へのマイグレーション現象がナノ領域で起こり、不働態皮膜の断面形態の観察に至らなかった。その次の対策を検討することになり、進捗状況が計画よりやや遅れた。(3)不働態皮膜の断面観察には、不動態皮膜を含めた鋼の側面に直角が求められる。マクロ分野では簡単に実現できるが、ナノ領域では機械研磨の際どうしても曲がりが生じ、後の蒸着では金が皮膜を覆うようになった。また、硫酸溶液中では金の電位が高く腐食が生じないので、その下に覆われた不働態皮膜が表面に露出できなく、観察が難航になっていった。これについて、次年度に試験片の作成および観察プロセスを工夫して再挑戦したい。

不動態皮膜の成分、構造および均一性は、ステンレス鋼の耐食性を大きく左右する。その不動態皮膜の厚さは僅かに数nmと言われ、ex-situとin-situの両面から種々の方法を用いて調べられてきた。一方、水溶液中で不動態皮膜の性状をその場で調査するには、条件の制約によって使える手段が限られるので、今までに報告された結果がまだ少ない。とくにステンレス鋼はあらゆる表面に皮膜が生成するため、断面から皮膜厚さを調査するには無理がある。本研究では、まず、精密研磨したSUS304ステンレス鋼の局所に約200nm厚さの金ブロックを蒸着し、表面高さの不変基準を作った。次に、硫酸溶液中で鋼表面の不動態皮膜を除去した後、硫酸水溶液を種々pHの水溶液に代えることによって再び不動態皮膜を形成させた。原子間力顕微鏡を利用して不動態皮膜が再生成する前後の表面形態を記録し、表面高さの変化からin-situ不動態皮膜の厚さを求めた。こうしたin-situ皮膜厚さをFE-TEMで得られたそれと比較し、またXPS分析で得られた成分分布と合わせて皮膜の構造を考察した。その結果、金ブロックを高さ基準として、硫酸水溶液でSUS304ステンレス鋼に既存している不動態皮膜を除去した後再生成した不動態皮膜の厚さを液中原子間力顕微鏡によってin-situ的に求めることができた。得られた厚さは、実際の皮膜より過小評価されたもののex-situで得られたそれよりはるかに大きい。これは、in-situの皮膜に多くの結合水が含まれていると考えられる。また、再生用水溶液のpHの増加に伴って鋼表面での不動態皮膜の厚さは増えることが確認された。なお、塩化物イオンの添加および濃度の増加によって、その厚さが減少した。(1)不働態皮膜のXPSによる分析には、皮膜深さの基準が取れていない。今後、標準試料SiO2/Siを用いてキャリブレーションを取る。また、硫酸水溶液中での不働態皮膜およびステンレス鋼母材の腐食挙動を引き続き調査し、AFMによるその場観察の条件設定に有用な情報を提供する。(2)AFMによる液中でのその場観察には、不働態皮膜の断面を露出させるための試験片の作製が難点である。ナノ領域での直角の作製が難しいことは認識しており、これから精密研磨に工夫し皮膜を覆う金を取り除き、不働態皮膜が直角的に露出するように努力する。(3)硫酸水溶液で時間経過に伴った平面での皮膜の変化を観察・解析する。また、断面観察においては前述の試験片を使って、時間変化に伴う皮膜/母材界面での変化を注目し、皮膜の溶解・生成挙動を記録する。また、AFM観察感度をさらに向上するため、先端曲率半径の小さいマイクロプローブの適用を検討する。(4)溶液を自由に取替できるフロー型溶液セルを自作し、溶液の変化(硫酸やCl-濃度の増減)などによる皮膜の生成・溶解・破壊などの様子を観察する。特に溶液中にClーがどのように皮膜の破壊に働くかについて調べる。また、ポテンショスタットを用いて表面を分極した際の皮膜の変化を解明する。なお、皮膜の粒界や析出物近くでの皮膜の変化を観察することによって、皮膜破壊のプロセスを解明したい。「現在までの進捗状況」の欄に記述したように、研究の進捗状況がやや遅れたため、得られた結果を学会で発表することに至らず、計画した旅費が余り、次年度使用額が生じた。次年度では、「今後の研究の推進方策」に記載したように、研究を進め研究の成果を予定の学会に発表する経費として使用する。
インターネットを用いた胃癌術後補助化学療法中の症状報告システムの開発

遠隔転移を有さない進行胃癌に対する本邦での標準治療は、根治的切除と術後1年間の補助化学療法である。しかし、摂食量が低下し、体重が減少した術後の胃癌患者に対する術後補助化学療法は、更なる食欲不振、疲労などの有害事象を引き起こし、治療を完遂できない患者が多い。一方で、術後補助化学療法を完遂することで、生存率が改善する可能性が示唆されている。本研究の目的は、S-1を中心とした胃癌術後補助化学療法を施行する進行胃癌患者を対象に、インターネットを用いて患者自身が症状を評価することで、治療完遂割合に与える影響を検証することである。第一段階として、研究計画書に則り、インターネットによる報告システムの構築と症状に対する対処方法について整備を行っている。まず安全に患者個人情報を扱うため、京都大学医学部附属病院医療情報管理部と研究チームを結成した。次に文献検索を実施し、胃癌術後補助療法の完遂に影響を与え、改善させることで完遂率を上昇できる可能性のある症状を選択した。現在、webアンケートシステムを構築中であり、2019年度に倫理委員会の承認を得た後に、補助化学療法を実施している患者を対象に、臨床研究の実施を予定している。また、これまで医療者は化学療法により生じた症状を、患者が感じる程度より軽症に評価していることが報告されている。本システムを用いて、化学療法中の患者の症状を適切に評価できるかを検証していく予定である。本研究の目的は、S-1を中心とした胃癌術後補助化学療法を施行する進行胃癌患者を対象に、インターネットを用いて患者自身が症状を評価することが、治療完遂割合に与える影響を検証することである。まず、医療情報管理部とともに、安全に患者個人情報をIT環境に乗せる研究チームを結成した。次に、外科サイドで文献検索を実施し、補助療法の完遂に影響を与える可能性がある食欲不振、悪心、嘔吐、疲労、下痢、便秘、口内炎、手足症候群、不眠、不安など15症状を観察項目とすることを決定した。患者がPRO-CTCAE(妥当性が証明された化学療法の有害事象を患者自身が評価する尺度)を入力するため、Lime Surveyというオープンソースwebアンケートシステムを利用し、サーバーを入退室管理されている医療情報管理部内に設置することになった。既にPRO-CTCAEのwebアンケート入力様式は完成し、現在、その結果出力形式について打ち合わせを行っている。また、報告された症状への対処方法として、当初はweb上に表示させることで検討を行ってきたが、無診察診療に該当する可能性があり、対処方法については別紙説明書を作成することとした。現在、文献検索を行い、汎用性ある対処マニュアルを作成中である。2019年度前半に報告システムを完成させ、実患者を対象としたユーザビリティ調査を実施する予定としている。研究プロトコールを作成し、倫理委員会の承認を得た後に、術後補助化学療法中の胃癌患者20人を対象に本システムを使用し、ログイン/回答/提出の可否、回答時間を評価する予定としている。特にインターネット経験が少ないユーザーを中心にユーザビリティについてインタビュー調査を実施する予定である。ユーザビリティ調査が終了次第、報告システムの有用性を検証する多施設共同ランダム化比較試験を実施する予定である。

患者がPRO-CTCAE(妥当性が証明された化学療法の有害事象を患者自身が評価する尺度)を入力するため、Lime Surveyというオープンソースwebアンケートシステムを利用し、サーバーを入退室管理されている医療情報管理部内に設置することになった。既にPRO-CTCAEのwebアンケート入力様式は完成し、現在、その結果出力形式について打ち合わせを行っている。また、報告された症状への対処方法として、当初はweb上に表示させることで検討を行ってきたが、無診察診療に該当する可能性があり、対処方法については別紙説明書を作成することとした。現在、文献検索を行い、汎用性ある対処マニュアルを作成中である。2019年度前半に報告システムを完成させ、実患者を対象としたユーザビリティ調査を実施する予定としている。研究プロトコールを作成し、倫理委員会の承認を得た後に、術後補助化学療法中の胃癌患者20人を対象に本システムを使用し、ログイン/回答/提出の可否、回答時間を評価する予定としている。特にインターネット経験が少ないユーザーを中心にユーザビリティについてインタビュー調査を実施する予定である。ユーザビリティ調査が終了次第、報告システムの有用性を検証する多施設共同ランダム化比較試験を実施する予定である。現在、患者報告情報を安全に収納できるサーバーとその保守について業者と医療情報管理部を交えて交渉しており、そのための費用を持ち越した。次年度請求助成金と合わせて使用する予定である。
振幅変動型水晶発振子を用いる複雑系タンパク質の相互作用の解明

本研究では、水晶発振子の新しい使用法として、発振させる電圧を変化させることにより振幅を変化させ、結合している物質の解離と結合を制御できることを利用して、細胞内の複雑系タンパク質の相互作用の解析と構築と制御を行うことを目的に研究を行ない、以下の成果を得た。1)発振子上にDNAを固定化してDNAポリメラーゼ複合体を結合させた後で、水晶発振子に印加する電圧を変化させたときの振幅の研究から、DNA鎖は一本鎖の時より二本鎖になることによって剛直化することがわかった。2)発振子基板上にユビキチンを固定化し、ユビキチン分解酵素であるE1を添加するとユビキチンに酵素が結合し、蛋白の構造変化に由来する振動数変化が観察された。3)発振子基板上に多糖であるアミロペクチンを固定化し、アミロペクチン分解酵素であるグルコアミラーゼを添加すると、酵素の基質への結合過程による重量増加(振動数の減少)と、酵素が基質を加水分解することによる重量減少(振動数の増加)が連続的に観察できた。これにより酵素反応を発振子上で連続的に追跡できることがわかった。また発振子の振幅を変化させることにより糖鎖の柔らかさや酵素が結合したときの柔らかさの変化が追跡できることもわかった。4)振幅変動型の水晶発振子を用いれば、結合エネルギーを制御できるので複雑に相互作用しているタンパク質を順序よく解離・構築できることがわかり、今後のDNA-タンパク質や酵素間相互作用の研究に応用できることが明らかになり、有用な技術となる。本研究では、発振させる電圧を変化させることにより振幅を変化させ、結合している物質の解離と結合を制御できることを利用して、細胞内の複雑系タンパク質の相互作用の解析と構築と制御を行うことを目的に、以下の成果を得た。1)水晶発振子の表面にDNA鎖とポリメラーゼ複合体を固定化し、振動電圧を3Vから5Vに増加させることにより振幅を大きくし、この時に弱く相互作用しているクランプやクランプローダーがDNA鎖から離れることを振動数変化から確認することができた。振幅を下げると可逆的に再結合することも確かめられた。このことからDNAポリメラーゼ複合体の結合の強さや構築が制御できる鹿瀬意が示された。2)来年度はこれらの成果を受けて、より定量的な解析を行う予定である。
非ヘム鉄錯体によるα-ケト酸依存酸素化酵素型の新規酸素化反応の開発

α-ケト酸依存酸素化酵素は生体内の代謝プロセスの中で重要な役割を果たしており,clavaminate synthaseのようにその種類は多く知られているが活性点近傍構造は全く解明されていない。モデル鉄錯体によるオレフィンのエポキシ化,アルカンの酸素化などモノオキシゲナーゼ型反応で知られている不活性炭化水素や,芳香環の水酸化などを行い,触媒活性の高い反応系を開発した。すなわち,tris(2-pyridylmethyl)amine(TPA)などのキレート配位子とFeCl_2で生成する非ヘム鉄錯体が,Benzoylformic acid存在下,1atmO_2下で、α-ケト酸依存型酸素化機能を発現することを見いだした。反応としては,シクロヘキセン,シクロオクテン,スチレンなどのオレフィンのエポキシ化,シクロヘキサン,アダマンタンなどのアルカンの水酸化を行った。α-ケト酸からの炭酸ガスの生成と,ラジカル禁止剤などの添加効果により,酵素類似型の反応が進行していることを初めて明らかにした。また,α-ケト酸配位錯体の単離と反応性,構造解析についての研究に着手し,鉄(IV)=O活性種の存在を示唆する結果を得た。
市町村単位で介入可能な自殺予防要因の探求

本研究では、市町村単位の地域・社会レベルで、自殺研究で考慮すべき地域特性を明らかにした上で、自殺予防に寄与する介入可能な要因を探索していく。厚生労働省の自殺の統計データと複数のオープンデータを用いて、市町村単位で、多面的に自殺に関連する要因について分析を行う。また、分析結果から多数の介入不能な交絡要因を同時に考慮した上で、自殺予防に有用な介入可能な要因を解明する。地域・社会レベルで自殺予防として介入可能な要因が明らかになれば、コミュニティ・アプローチによる自殺予防策の手がかりや効果評価に資する地域診断書とはどのようなものかという応用上の問いにも答えることが可能となり、その社会的貢献価値は高い。
がんゲノムに基づく新たな卵巣がん薬剤感受性バイオマーカー探索

卵巣高異型度漿液性癌(HGSOC)は,上皮性卵巣癌の中で最も頻度が高くかつ予後不良な疾患である.近年,HGSOCに対する分子標的薬剤であるポリ(ADP-リボース)ポリメラーゼ(PARP)阻害剤が保険適用となり,そのバイオマーカーとして遺伝子修復機構の一つである相同組換え修復の異常(HRD)が注目されている.HRDをスコア化してバイオマーカーを探索する様々な研究が行われているが,確固たるバイオマーカーは確立していない.本研究では多角的な腫瘍ゲノム解析から新たな治療効果を予測するバイオマーカーを探索する.卵巣高異型度漿液性癌(HGSOC)は,上皮性卵巣癌の中で最も頻度が高くかつ予後不良な疾患である.近年,HGSOCに対する分子標的薬剤であるポリ(ADP-リボース)ポリメラーゼ(PARP)阻害剤が保険適用となり,そのバイオマーカーとして遺伝子修復機構の一つである相同組換え修復の異常(HRD)が注目されている.HRDをスコア化してバイオマーカーを探索する様々な研究が行われているが,確固たるバイオマーカーは確立していない.本研究では多角的な腫瘍ゲノム解析から新たな治療効果を予測するバイオマーカーを探索する.
フェーズドアレーアンテナと金属基板マイクロ波デバイスを用いた超低消費電力携帯端末

本研究は超小型集積化フエーズドアレーアンテナによる高指向性送信、金属基板マイクロ波デバイス・バランスドCMOSプッシュプルによる高効率低歪増幅器・高特性インピーダンスパッケージ・ボード技術をそれぞれ開発・融合することにより、電力消費をトータルで1/10以下に抑え、PDA(マルチメディア携帯端末)をいかなる状況で用いても電池寿命が最低1週間以上持続するための元イ礎技術を作り上げることを目的としている。まず、超小型集積化高効率高帯域アンテナを実現するための磁性誘電体アンテナについて、アンテナ構造などの詳細な検討を行い、磁性誘電体の導入により従来の誘電体アンテナに比アンテナ効率を格段に向上できることを見出した。さらに、磁性誘電体によりアンテナ帯域を拡大することができることを見出し、これによって整合回路における電力損失を低減できることを見出した。また、磁性誘電体アンテナの電磁界分布について詳細に調査することで磁性誘電体アンテナにおいて帯域を拡大するメカニズムを明らかにした。磁注誘電体年用いる誘零体材料であるBSTなどの高誘電率薄膜を安価に高速に形成するために、本研究で作成したマイクロ波励起高密度プラズマ装置に2段シャワープレート構造を導入することによって、プロセスガスの過剰解離を抑制することができ300°C以下の極めて低い温度で、高品質のシリコン窒化膜を形成できることが実証され、これにより高誘電体薄膜製造技術の指針を築いた。本研究は超小型集積化フェーズドアレーアンテナによる高指向性送信、金属基板マイクロ波デバイス・バランスドCMOSプッシュプルによる高効率低歪増幅器、高特性インピーダンスパッケージ・ボード技術をそれぞれ開発・融合することにより、電力消費をトータルで1/10以下に抑え、PDA(マルチメディア携帯端末)をいかなる状況で用いても電池寿命が最低1週間以上持続するための基礎技術を作り上げることを目的としている。まず、超小型集積化高効率高帯域アンテナ実現のために必要な誘電体材料の検討を詳細に行った結果、アンテナ共振器を構成するBSTなどの高誘電率誘電体を、磁性を有する磁性誘電体とすることで、さらに小型・高効率のアンテナが構成できることを見出し、携帯電話用小型・高効率・広帯域アンテナの設計指針を確立した。さらに磁性誘電体に用いる誘電体材料であるBSTなどの高誘電率薄膜を安価に高速に形成するために、きわめて高い圧縮比を有し、チャンバ内に不純物が逆拡散することの一切無い不等ピッチ不等傾斜角排気ポンプを搭載したマイクロ波励起高密度プラズマCVD装置を作成した。本装置により導入するプラズマ励起ガス・プロセスガスを選択することでプロセスガスの過剰解離抑制とプラズマイオン照射ダメージ抑制を両立させた高品質CVD成膜が可能となり、携帯端末用低損失アンテナ製造技術の基礎を確立した。さらにシクロオレフィン低誘電率プラスチック基板(比誘電率2.5)の表裏面に無電界めっき法により基板表面を荒らすことなく、密着性の高い極めて平坦な10μm幅以下の銅配線を形性する技術を確立し、高速信号伝播が可能なプリント配線基板の技術を確立した。
滑り運動の分子機構

総括班は、領域研究が所期の目的を達成し充分な効果を上げるために、アイデアの交換、相互批判、技術の改良、改変が円滑にできるようになることを意図して、本年度は次のような活動を行なった。1)研究者名簿の作製研究領域内研究者相互の連絡の便宜を計り、共同研究推進のために、計画班班員、公募研究者、班友に現在の研究テ-マ、特徴ある研究方法等を含む詳細な個人資料の提出を依頼し、それをもとに研究者名簿を作製し、全員に配布した。成果発表会の開催計画班班員および公募研究者による3年間の研究成果発表を行った。多数の班友および関連領域研究者を招待して、単なる研究成果発表にとどまらず、充分な時間をとって、問題点や今後の発展方向についての徹底した議論を行った。参加者総数は計画班班員、公募研究者、班友を中心に76名(平成3年12月4日6日、於大阪ガ-デンパレス)。3)ディスカッションミ-ティングの開催“マクロとミクロの接点"についての討論を次のようなプログラムで行なった。(I)序論、(II)タンパク質のダイナミックス、(III)タンパク質間に働く力、(IV)分子摩擦。出席者総数78名(平成4年2月18日19日、於生理学研究)。4)班会議の開催(1)平成3年12月5日大阪ガ-デンパレス(2)平成4年1月6日東山会館(名古屋)(3)平成3年2月18日生理学研究所総括班は、領域研究が所期の目的を達成し充分な効果を上げるために、アイデアの交換、相互批判、技術の改良、改変が円滑にできるようになることを意図して、本年度は次のような活動を行なった。4)班会議の開催(1)平成3年12月5日大阪ガ-デンパレス(2)平成4年1月6日東山会館(名古屋)(3)平成3年2月18日生理学研究所
凍結保存血管の移植後動脈硬化性病変に対する分子生物学的制御法の開発

(目的)凍結保存した大動脈血管の移植を行い、移植後に発症する動脈硬化性変化の発症機序を分子生物学的に解析し、その知見をもとに硬化性病変の制御法開発の可能性を探ることを目的に本研究を遂行した。ラットの大動脈を採取、凍結保存し、同種移植モデルを作成した。(我々の研究グループで既にモデルの開発は終了している。)なお、平成10年度の研究結果より、移植後の動脈硬化性病変の進展には、アポトーシス誘導分子群の活性化、特に(Fas,FasL分子)の発現量が移植後1ヶ月まで、経時的に移植血管内皮細胞に増加し、同部位のアポトーシスの促進が誘導された。しかし、同時に抑制分子群によるアポトーシス抑制が、Bcl-2分子の発現で認められ、促進と抑制の両者のバランスが保たれながら動脈硬化性病変が進展していくことが明らかとなった。そこで、平成11年度の研究では、FasL分子とBcl-2分子の組み込みアデノウイルスベクター(pFasL/Adv-1,pbcl-2/Adv-1)を作成し、BNラットの大動脈内皮細胞に接触感染させ、その大動脈を用いて同種移植実験を行った。(結果)遺伝子導入効果を確立した至適条件下に、FasLとBcL-2の両遺伝子をBNラットの大血管に導入後、LEWラットの腹部に移植したが、無処置ラットの移植大動脈と比較して、移植後1ヶ月までは、TUNNEL陽性のアポトーシス内皮細胞は減少し、動脈硬化性病変の進展は抑制されたが、3ヶ月を過ぎると大動脈壁全層に浸潤細胞の増加と繊維化を認め、また、目的遺伝子の発現量も減少していた。(以上の結果に対して論文準備中)(結論)このin vivoでの解析によって、血管内皮細胞へのFasLとBcl-2の両遺伝子の適当量の発現が、同種血管移植後の動脈硬化性病変の進展に対して抑制効果を認めることが明らかとなった。今後は、長期間の発現量の維持を目的とする新しい遺伝子導入法の開発を行っていく予定である。大血管移植後の動脈硬化性病変の発症機序の解析を行い、以下の研究実績を得た。1)同種、異種大血管移植モデルの作成;凍結保存血管および新鮮血管を用いて、同系(LEW toLEW),同種(BN to LEW),異種(Guinea pig to LEW)の合計6群の移植ラット(各群n=6)を作成した。すべての群で移植後、血管の完全閉塞は認めなかったが、異種群の硬化性病変の進展は他群よりも非常に早かった。また、凍結と新鮮の両群間で病状進展の差異は認めなかった。2)アポトーシス関連タンパク、および遺伝子群の発現解析:上記の新鮮血管群(3群)に対して以下の経時的(移植後、10日1ヵ月,3ヵ月,6ヵ月,12ヵ月)な発現解析を行った。2-A)HE-染色/TUNEL染色:同系に比べて同種では、移植後3ヵ月までは内膜の著明肥厚と外膜層への細胞浸潤が見られ、中膜、内膜下層でのアポトーシス陽性細胞の著明増加(最大1ヶ月目)が認められた。6ヵ月以降は同部位の繊維化増生が著明となった。異種群については現在検討中である。2-B)アポトーシス関連分子群の免疫染色:アポトーシス誘導分子、Fasの発現は移植後10日目をピークとして同種群の血管内皮細胞に強い発現を認めたが、増生した内、中膜平滑筋細胞には発現しなかった。一方、抑制分子のBcl-2は内、中膜の増生期(3ヶ月目)において平滑筋細胞に強く発現していた。2-C)遺伝子レベルでの発現解析:グラフトより経時的にmRNAを抽出し、アポトーシス関連分子群についてRT-PCRを行い、各分子の発現量を定量した。同種群においては、Fas,FasL,perforin,granzymeBの発現量が移植後1ヵ月まで経時的に増加したが、同系群では変動を認めなかった。以上の解析により、移植後の動脈硬化性病変の進展には、アポトーシス誘導分子群の活性化によるアポトーシス促進と抑制分子群による抑制が重要な役割を果たしており、両者のバランスの上に成り立っていると考えられた。

(結果)遺伝子導入効果を確立した至適条件下に、FasLとBcL-2の両遺伝子をBNラットの大血管に導入後、LEWラットの腹部に移植したが、無処置ラットの移植大動脈と比較して、移植後1ヶ月までは、TUNNEL陽性のアポトーシス内皮細胞は減少し、動脈硬化性病変の進展は抑制されたが、3ヶ月を過ぎると大動脈壁全層に浸潤細胞の増加と繊維化を認め、また、目的遺伝子の発現量も減少していた。(以上の結果に対して論文準備中)(結論)このin vivoでの解析によって、血管内皮細胞へのFasLとBcl-2の両遺伝子の適当量の発現が、同種血管移植後の動脈硬化性病変の進展に対して抑制効果を認めることが明らかとなった。今後は、長期間の発現量の維持を目的とする新しい遺伝子導入法の開発を行っていく予定である。
雑穀の複合環境ストレス耐性機構の解析

雑穀数種を用いて土壌乾燥,高塩濃度,低酸素の複合ストレスに対する成長と収量の反応を解析した.塩(120mM)と低酸素(対照区の20%)の複合ストレス耐性はヒエ>キビ≧サマイ≧コルネの順に強かった.その理由は,通気組織を発達させて高い低酸素ストレス耐性を示したためと考えられた.塩と低酸素ストレスの成長低下はカルシウム10mMの添加によって緩和された.土壌乾燥と高塩濃度の複合ストレス耐性は,キビ>ヒエ>アワ>コルネの順に強かった.キビやヒエの乾燥・塩の複合ストレス耐性がアワやコルネより強かったのは,ナトリウムの蓄積が少なく,植物個体の成長を大きく低下させなかったためであると考えられた.世界の塩害地域では,地下水位の上昇およびソーダ質土壌により同時に冠水害を受けることが多く,近年の灌漑面積の増加によって塩害と冠水害を同時に受ける地域が増加している.このような状況において,食料を増加させる方策の一つに,植物の冠水害と塩害に対する複合ストレス耐性作物の導入がある.そこで本研究では,C3植物より水利用効率の高いC4植物である雑穀4種を用いて塩・冠水複合ストレス耐性機構を調べることとした.材料として,アワ,キビ,ヒエおよびコルネを用いた.800リットルの水槽4基で雑穀4種を栽培し,培養液に通気を行う対照区,通気なしの低酸素区,培養液にNaClを加えて150mMとし,通気を行う塩水区,および培養液にNaClを加えて通気なしの塩水低酸素区の4つを設けて収穫まで栽培した.処理開始時と終了時に,葉面積と器官別乾物重を測定して成長解析を行い,処理後12日目の日中に葉身木部の水ポテンシャルと浸透ポテンシャルを測定した.また,処理終了時には葉身のナトリウム含有率および冠根の通気組織の割合および冠根内のリグニンとスベリンの観察を行った.収穫時における塩水低酸素区の個体成長速度の絶対値から,供試した雑穀4種の複合ストレス耐性はヒエ>キビ≧サマイ≧コルネの順に強いことが明らかになった.葉身木部の水ポテンシャルと葉身の浸透調整には明らかな種間差異は認められなかった.葉身のNa濃度は全ての雑穀において塩水処理により増加し,塩水区より複合ストレス区で著しく増加した.複合ストレス区の通気組織の割合はヒエ>キビ≧サマイ≧コルネの順で大きかった.冠根のスベリンやリグニンの蓄積には明らかな種間差異はみられなかった.以上のことから,最も強い複合ストレス耐性を示したヒエは,通気組織を発達した根が多かったため,低酸素ストレスに強い耐性を示し,複合ストレスによる成長阻害を緩和できたと考えられる.アワ,キビ,ヒエおよびコルネの種子を消毒後,直径7.5cm高さ70cmの容器に砂土を充填し,1か月間栽培した.その後,鉄含有率を2倍に修正したHoagland&Arnonの培養液に容器底部から30cm浸漬する対照区,容器底部から30cmを100mMの塩化ナトリウムを含む培養液に浸漬する塩水区,容器底部から5cmまで培養液に浸漬する乾燥区および容器底部から5cmまで100mMの塩化ナトリウムを含む培養液に浸漬する乾燥塩水区に分けて収穫まで栽培した.なお,出穂時に処理を入れ替えて出穂前と出穂後のいずれが複合ストレスに耐性を示すかを明らかにした.処理開始時,栄養成長期,出穂時,収穫時に植物個体を採取して個体あたりの葉面積と器官別乾物重を測定した.この間,適宜,プレッシャーチェンバーで上位展開第2葉の葉身の水ポテンシャルを測定した.収穫時には,個体ごとに穂数,1穂頴花数,千粒重および登熟歩合などの収量構成要素を測定した.採取した植物体を器官別に分けて,植物体内のNa,KおよびCa含量を原子吸光光度計で測定した.乾燥区のアワとヒエの収量はそれぞれ対照区の99%と85%であったが,コルネとキビでは58%と51%に低下した.塩水区のキビとヒエの収量は対照区の65%と23%に低下し,コルネとアワでは1%と0%に激減した.乾燥塩水区のキビとヒエの収量は対照区の56%と19%に低下し,コルネとアワでは8%と1%に激減した.以上のことから,今回の実験では塩処理が乾燥塩水処理を規定していたと考えられ,コルネとアワはキビとヒエに比べて耐塩性が弱かったために乾燥塩水複合ストレスにも弱かったと考えられた.葉身の水ポテンシャルは全ての雑穀で塩水処理と乾燥塩水処理により低下し,地上部のナトリウム蓄積はキビとヒエよりアワとコルネのほうが大きかった.雑穀数種の乾燥・過湿・塩類の単独または複合ストレスに対する収量反応を解析し,複合ストレス耐性機構の解明を試みている.これまでに,アワは乾燥ストレスに強く,ヒエとサマイは耐湿性が強く,キビは耐塩性が強いことが明らかとなった.収穫時における塩水低酸素区の個体成長速度の絶対値から,供試した雑穀4種の複合ストレス耐性はヒエ>キビ≧サマイ≧コルネの順に強いことが明らかになった.葉身木部の水ポテンシャルと葉身の浸透調整には明らかな種間差異は認められなかった.葉身のNa濃度は全ての雑穀において塩水処理により増加し,塩水区より複合ストレス区で著しく増加した.

複合ストレス区の通気組織の割合はヒエ>キビ≧サマイ≧コルネの順で大きかった.冠根のスベリンやリグニンの蓄積には明らかな種間差異はみられなかった.以上のことから,最も強い複合ストレス耐性を示したヒエは,通気組織を発達した根が多かったため,低酸素ストレスに強い耐性を示し,複合ストレスによる成長阻害を緩和できたと考えられる.また,カルシウムの添加により,複合ストレスによる成長の減少は緩和され,子実へのナトリウムの蓄積も減少した.収穫時における乾燥・塩複合ストレス区の収量の絶対値から,供試した雑穀4種の複合ストレス耐性はキビ>ヒエ=アワ>コルネの順に強いことが明らかになった.複合ストレスによる収量の低下は,キビでは乾燥ストレス,ヒエ,アワ,コルネでは塩ストレスによるものであると推察された.以上のことから,雑穀の複合ストレス耐性は,塩水低酸素複合ストレスでは低酸素耐性が,乾燥塩複合ストレスでは耐塩性の違いが収量を規定すると示唆された.雑穀数種を用いて土壌乾燥,高塩濃度,低酸素の複合ストレスに対する成長と収量の反応を解析した.塩(120mM)と低酸素(対照区の20%)の複合ストレス耐性はヒエ>キビ≧サマイ≧コルネの順に強かった.その理由は,通気組織を発達させて高い低酸素ストレス耐性を示したためと考えられた.塩と低酸素ストレスの成長低下はカルシウム10mMの添加によって緩和された.土壌乾燥と高塩濃度の複合ストレス耐性は,キビ>ヒエ>アワ>コルネの順に強かった.キビやヒエの乾燥・塩の複合ストレス耐性がアワやコルネより強かったのは,ナトリウムの蓄積が少なく,植物個体の成長を大きく低下させなかったためであると考えられた.交付申請書に記載した「研究の目的」では,20132014年度にかけて「複合環境ストレスが雑穀の収量に及ぼす影響」と「出穂前後の複合環境ストレスが雑穀の収量に及ぼす影響」を検討することとなっている.これらについては,塩水・低酸素と乾燥・塩水それぞれの複合ストレスについて計画通りの結果が得られているため,おおむね順調に進展しているといえる.ただし,大粒種子の効果と厳しい乾燥ストレス(乾燥耐性)については,再現性を検討する必要がある.作物学分野初年度と2年目に行った塩水・低酸素複合ストレスについて,塩化カルシウムを0.1または1mMの2段階で施用してストレス軽減効果の有無を明らかにする.この実験では,出穂時に複合ストレス区と対照区の個体を入れ替えて,出穂前後のいずれが複合ストレスに弱いのかを合わせて検討する.また,厳しい乾燥ストレス条件でのシンクとソースの相対的意義についても生育期間の同様なアワ,キビおよびヒエの3種に絞って実験を行い,再現性を確認する.当初の計画では,初年度には,雑穀数種とアワとキビの倍数体系統を用いて,土壌の乾燥,塩,過湿およびそれらを合わせたストレス条件を設定して収穫まで栽培し,雑穀の収量反応とそれを規定する形質および種子の大きさのストレス回避効果を明らかにすることとしていた.塩ストレスと過湿ストレスの複合ストレス耐性については,計画にはなかった冠根内部のスベリンやリグニンの観察を行うことができ,予定以上の結果を得られることができた.乾燥ストレスと塩ストレスについても,おおむねデータを収集できているが,根の成長データにばらつきが大きかったため,次年度に採取個体を増やして再実験する予定である.