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南極城で頻発する沿岸海氷および棚氷の大規模流出が示す大気・海洋環境変化の影響

南極大陸沿岸で発生する沿岸海氷と棚氷の崩壊・流出現象に着目し,その実態把握と発生機構の解明を主目的とした.研究対象海域であるリュツォ・ホルム湾(南緯69度,東経38度周辺)には,日本の南極観測基地である昭和基地が位置し,種々のデータ,資料が蓄積されている.本研究では衛星画像を中心に活用した他,各種報告等の資料や地上気象観測データを用いて解析した結果,以下の知見を得た.1.定着永の崩壊,流出の開始時期は秋季(34月)に集中している.2.1980年以降では,1990年代前・中期を除いて流出が頻発している.特に1997年に発生した広域流出は顕著であり,その後は2005年まで毎年流出している.3.流出要因として少積雪,高頻度の南風,沖合流氷域の局所的後退の寄与が大きいと考えた.それらの発現時期と流出年との間に良い相関が認められた.4.同湾内奥部から流れ込んでくる白瀬氷河の浮氷舌末端の動態を定着氷の安定/不安定性の指標として,過去50年間の湾内定着氷の流出発生有無を推測した.その結果,950年代から1970年代までの約30年間は安定であったが,1980年代以降現在までは流出が頻発する不安定な状況にあることがわかった.沿岸海氷域の状態,特に海氷流出の有無が沖合流氷の消長と密接に関連していることが明らかとなった.これは近年,南極半島で観測されている棚氷の大規模崩壊と海氷分布との関連から説明される物理過程と類似した解釈が可能である.以上のように海氷流出の変動履歴が明らかとなり,既存のデータ解析から,海氷流出の発生要因を解釈した.流出機構を定量的に解釈し,今後の氷状変化予測に役立てるためには,地上気象要素(積雪深,風など)の年々変化を引き起こす広域の大気場変動を気候学的な観点から考察し,また特異な沖合流氷分布から派生するポリニア出現については海洋物理学的観点から調べる必要がある.南極大陸沿岸で発生する沿岸海氷と棚氷の崩壊・流出現象に着目し,その実態把握と発生機構の解明を主目的とした.研究対象海域であるリュツォ・ホルム湾(南緯69度,東経38度周辺)には,日本の南極観測基地である昭和基地が位置し,種々のデータ,資料が蓄積されている.本研究では衛星画像を中心に活用した他,各種報告等の資料や地上気象観測データを用いて解析した結果,以下の知見を得た.1.定着永の崩壊,流出の開始時期は秋季(34月)に集中している.2.1980年以降では,1990年代前・中期を除いて流出が頻発している.特に1997年に発生した広域流出は顕著であり,その後は2005年まで毎年流出している.3.流出要因として少積雪,高頻度の南風,沖合流氷域の局所的後退の寄与が大きいと考えた.それらの発現時期と流出年との間に良い相関が認められた.4.同湾内奥部から流れ込んでくる白瀬氷河の浮氷舌末端の動態を定着氷の安定/不安定性の指標として,過去50年間の湾内定着氷の流出発生有無を推測した.その結果,950年代から1970年代までの約30年間は安定であったが,1980年代以降現在までは流出が頻発する不安定な状況にあることがわかった.沿岸海氷域の状態,特に海氷流出の有無が沖合流氷の消長と密接に関連していることが明らかとなった.これは近年,南極半島で観測されている棚氷の大規模崩壊と海氷分布との関連から説明される物理過程と類似した解釈が可能である.以上のように海氷流出の変動履歴が明らかとなり,既存のデータ解析から,海氷流出の発生要因を解釈した.流出機構を定量的に解釈し,今後の氷状変化予測に役立てるためには,地上気象要素(積雪深,風など)の年々変化を引き起こす広域の大気場変動を気候学的な観点から考察し,また特異な沖合流氷分布から派生するポリニア出現については海洋物理学的観点から調べる必要がある.南極沿岸域の海氷変動の実態を把握するために、昭和基地が位置する、リュツオ・ホルム湾を対象として1986年から2003年までの間に発生した海氷流出現象を調べた。N0AA衛星画像、航空機観測等を基に整理した結果、時間・空間スケールは流出イベント毎に異なってはいるが、過去24年間では少なくとも計19の年に流出が認められた。また、流出範囲の地理的な位置はほぼ同じで湾内の中央北部から東方に亘ること、流出開始時期は秋季(3月頃)に多いことなどを見出した。特に19971998年のイベントは、流出の持続期間・面積の規模として、昭和基地における観測史上最大級の流出であった。さらに、この大規模流出の発現以降、秋から初冬にかけて流出する現象が、2003年まで毎年継続していることもわかった。このような沿岸海氷の流出機構を考察するために、地上風系や氷上積雪深、前年冬季の気温の特徴を調べた。高頻度の南風、少積雪(少雪年)、暖冬傾向が顕著であったことが、その後の定着氷野の崩壊を促し、割れた氷盤の流出を引き起こした可能性の高いことが示された。同湾の過去の海氷変動を他の観点からも類推するために、船舶の航行記録に着目した。砕氷艦「しらせ」は1983年の就航以来、湾周辺を毎年ほぼ同時期、同一海域を砕氷航行していることから、海氷状態の年々変化の特徴抽出が可能性であると考えた。

船体を海氷盤に乗り上げて破壊して前進するラミング砕氷では、その1回当りの船体進出距離が記録されている。この進出距離の長短を砕氷航行の難易度の指標と見なした。その結果、衛星画像による海氷流出期と、ラミング砕氷時の進出距離との間に良き相関が認められた。海氷流出の頻発期に、進出距離が長くなる傾向が明瞭に捉えられた。同湾周辺の氷床氷縁、他の海域の沿岸海氷や棚氷に関しても、変動の物理過程や地球規模変化との関連解明へと発展させる足掛かりとなった。衛星画像と砕氷航行記録を用いて過去25年間の南極リュツォ・ホルム湾周辺の海氷変動特性を調べた.1997年以降2004年までの近年を含めて,湾内定着氷の大規模な崩壊と流出が頻発している.この沿岸海氷の力学的な安定性への寄与が考えられる,氷厚や氷上積雪深,沖合流氷消長の年々変化を解析した.昭和基地付近の氷上積雪深と海氷流出有無との間に相関が認められたが(少雪期に流出が持続する),この解釈を空間的に拡張するために同湾を毎年航海する観測船「しらせ」の報告書から航路上の積雪深・氷厚・砕氷航行データを抽出し,曇天時の衛星情報の欠損期や衛星情報が不十分な1990年代前・中期の氷状推定を補完した.船上目視による氷厚や積雪深とラミング砕氷の一回当たりの進出距離(日平均値)との間に負の相関が認められ,氷状の年々変化を反映する一つの指標として有効性を見出した.また,海氷流出の前提となる定着氷崩壊の一因として外洋からのうねり進入に着目し,沖合流氷分布の特徴を調べた.秋から冬に北上する流氷縁が,同湾沖ではその周囲より南に窪んだ形状を示すことがある.その窪みの有無を米国立氷センターのデータで調べた結果,海氷流出と氷縁窪みの発現はほぼ同期していることがわかった.以上の結果から,うねりの進入に対して,沖合流氷域が定着氷崩壊を抑制する"防波堤"の役割を果たす可能性が示された.さらに,衛星画像による白瀬氷河浮氷舌の形態特徴から,1950-70年代の約30年間は湾内奥部に至る海氷の広域流出は起こらなかったことが推測されており,定着氷野の安定/不安定モードが数年数十年の周期性を持って変動しているという仮説を支持すると解釈された.陸氷である氷河末端の長期変動と海氷消長との関係の理解は棚氷の不安定性の解釈にも有益であり,同湾周辺の大気場変動との関連と合わせて解析する準備を行なった.海氷流出の履歴を1950年代まで溯り,流出機構の考察を進めた.研究対象としたリュツォ・ホルム湾南部(湾奥)では白瀬氷河が流入している.この氷河の浮氷舌の動態が同湾内の氷状変化,特に流出発生の有無を反映していることに着目して,高分解能衛星画像も解析に加えた.過去50年間の氷状変化について次の知見を得た.1950-70年代の約30年間は氷河浮氷舌が比較的長く伸びていたことから(最長で約75km),湾奥部に達する広域の海氷流出は発生しなかった.一方,1980年から2004年までの最近の25年間では,同湾で頻発する広域流出のために,浮氷舌は伸長せず,最長でも20数kmに止まった.定着氷の安定/不安定状態が数年10数年の周期で生じていることや,最近は不安定な状態が持続していることもわかった.氷河浮氷舌の長期変動と沿岸海氷消長との関係には,棚氷の不安定性と沖合流氷分布との関連に類似する物理機構が内在する可能性があることから,棚氷の急変に関しても有益な結果である.海氷流出の一因である地上風系について,流出発生年と南風の平年偏差との関係を時系列的に調べた.1980年以降の月別風向頻度の年々変化から,高頻度で吹いた年と流出発生年とが符合していることが示された.
ニトロアレーン分析計の試作

(1)大気粉じんから変異原物質を抽出するために使用されている様々な有機溶媒の中から,ニトロアレーン分析法とAmes法の併用に最適な抽出溶媒の検索をおこなった.1,3-, 1,6-, 1,8-ジニトロピレン(DNP),1-ニトロピレン(NP)及び直接変異原性物質の抽出効率はベンゼン-エタノール(3:1),アセトニトリル,エタノール,メタノールの順で高く,毒性を考慮するとこれらの中ではエタノールが最も適していると考えられた.(2)基本ニトロアレーン分析計では試料の前処理として必要な還元操作を,分析システムに亜鉛を充填した還元用カラムを導入することにより省略した.また,分離度を向上させるため,試料を還元後,最も還元成績体の濃度が高い部分をスイッチングバルブでハードカッティングして,分析カラムに導入した.これによって簡単な前処理のみで大気粉じん中の1,3-, 1,6-, 1,8-DNP及び1-NPが定量可能となった.(3)ニトロアレーン分析法の前処理操作では直接変異原性ニトロアレーンと同時に間接変異原性多環芳香族炭化水素(PAH)も定量化に抽出される.この試料をニトロアレーン分析計とPAH分析のための蛍光検出HPLCシステムをスイッチングバルブで併合したシステムに適用することで,両者の同時分析が可能となった.その結果,上記の4種ニトロアレーンに加えて8種PAHも1時間以内に定量可能となった.(4)大気中で2次生成することが知られている2-, 4-NP,2-ニトロフルオランテン,6-ニトロクリセンと1-NPを同時に分析するため,基本ニトロアレーン分析システムに妨害物質を除去するための精製用ODSカラム,還元を自動化する亜鉛充填カラムと分離・検出を改善する濃縮用ODSカラムを導入した.本法によって測定した金沢市市街地大気中の上記化合物濃度は10^<-12>-10^<-16>molm^<-3>の範囲にあった.(1)大気粉じんから変異原物質を抽出するために使用されている様々な有機溶媒の中から,ニトロアレーン分析法とAmes法の併用に最適な抽出溶媒の検索をおこなった.1,3-, 1,6-, 1,8-ジニトロピレン(DNP),1-ニトロピレン(NP)及び直接変異原性物質の抽出効率はベンゼン-エタノール(3:1),アセトニトリル,エタノール,メタノールの順で高く,毒性を考慮するとこれらの中ではエタノールが最も適していると考えられた.(2)基本ニトロアレーン分析計では試料の前処理として必要な還元操作を,分析システムに亜鉛を充填した還元用カラムを導入することにより省略した.また,分離度を向上させるため,試料を還元後,最も還元成績体の濃度が高い部分をスイッチングバルブでハードカッティングして,分析カラムに導入した.これによって簡単な前処理のみで大気粉じん中の1,3-, 1,6-, 1,8-DNP及び1-NPが定量可能となった.(3)ニトロアレーン分析法の前処理操作では直接変異原性ニトロアレーンと同時に間接変異原性多環芳香族炭化水素(PAH)も定量化に抽出される.この試料をニトロアレーン分析計とPAH分析のための蛍光検出HPLCシステムをスイッチングバルブで併合したシステムに適用することで,両者の同時分析が可能となった.その結果,上記の4種ニトロアレーンに加えて8種PAHも1時間以内に定量可能となった.(4)大気中で2次生成することが知られている2-, 4-NP,2-ニトロフルオランテン,6-ニトロクリセンと1-NPを同時に分析するため,基本ニトロアレーン分析システムに妨害物質を除去するための精製用ODSカラム,還元を自動化する亜鉛充填カラムと分離・検出を改善する濃縮用ODSカラムを導入した.本法によって測定した金沢市市街地大気中の上記化合物濃度は10^<-12>-10^<-16>molm^<-3>の範囲にあった.1.先に開発した化学発光検出高速液体クロマトグラフ(HPLC)によるニトロアレーン(ニトロ多環芳香族炭化水素,NPAH)分析システムと蛍光検出HPLCによる多環芳香族炭化水素(PAH)分析システムを接続して,発癌関連4種NPAH(1,3-ジニトロピレン,1,6-ジニトロピレン,1,8-ジニトロピレン,1-ニトロピレン)及び8種PAH(フルオランテン,ピレン,ベンツ[a]アントラセン,クリセン,ベンゾ[b]フルオランテン,ベンゾ[k]フリオランテン,ベンゾ[a]ピレン,コロネン)の同時分析法を開発し,微量大気浮遊粉じん中の上記12化合物を60分以内に定量分析可能とした。更に,分離・検出条件の改良により,新たに発癌関連ニトロアレーンである2-ニトロピレン,4-ニトロピレン,2-ニトロフルオランテン,3-ニトロフルオランテン及び8-ニトロフルオランテンも分析可能になった。2.先に開発したニトロアレーン分析用NPLCシステムに,更に送液ポンプと亜鉛充てんカラムを流路切り替えバルブを介して接続することにより,予め水硫化ナトリウムによる還流還元操作を施さなくともニトロアレーンが超高感度で分析可能になった。亜鉛充てんカラムは調製が容易で寿命も比較的長く,これによりニトロアレーン自動分析計完成の見通しが立った。

3.大気浮遊粉じん中から1,3-ジニトロピレン,1,6-ジニトロピレン,1,8-ジニトロピレン,1-ニトロピレンに加えて,新たに2-ニトロピレン,4-ニトロピレン,2-ニトロフルオランテン,3-ニトロフルオランテン及び8-ニトロフルオランテンが検出された。更に,都心に比較して郊外の大気の方が,2-ニトロピレン,4-ニトロピレン,2-ニトロフルオランテンの割合が大きいことより,これらの大気内二次生成・輸送が示唆された。(1)大気粉じんから変異原物質を抽出するために使用されている様々な有機溶媒の中から,ニトロアレーン分析法とAmes法の併用に最適な抽出溶媒の検索をおこなった.1,3-,1,6-,1,8-ジニトロピレン(DNP),1-ニトロピレン(NP)及び直接変異原性物質の抽出効率はベンゼン-エタノール(3:1),アセトニトリル,エタノール,メタノールの順で高く,毒性を考慮するとこれらの中ではエタノールが最も適していると考えられた.(2)基本ニトロアレーン分析計では試料の前処理として必要な還元操作を,分析システムに亜鉛を充填した還元用カラムを導入することにより省略した.また,分離度を向上させるため,試料を還元後,最も還元成績体の濃度が高い部分をスイッチングバルブでハートカッティングして,分析カラムに導入した.これによって簡単な前処理のみで大気粉じん中の1,3-,1,6-,1,8-DNP及び1-NPが定量可能となった.(3)ニトロアレーン分析法の前処理操作では直接変異原性ニトロアレーンと同時に間接変異原性多環芳香族炭化水素(PAH)も定量的に抽出される.この試料をニトロアレーン分析計とPAH分析のための蛍光検出HPLCシステムをスイッチングバルブで併合したシステムに適用することで,両者の同時分析が可能となったその結果,上記の4種ニトロアレーンに加えて8種PAHも1時間以内に定量可能となった.(4)大気中で2次生成することが知られている2-,4-NP,2-ニトロフルオランテン,6-ニトロクリセンと1-NPを同時に分析するため,基本ニトロアレーン分析システムに妨害物質を除去するための精製用ODSカラム,還元を自動化する亜鉛充填カラムと分離・検出を改善する濃縮用ODSカラムを導入した.本法によって測定した金沢市市街地大気中の上記化合物濃度は10^<-12>-10^<-16> mol m^<-3>の範囲であった.
新規自閉症疾患モデルマウスにおける興奮抑制バランスの解明

自閉症スペクトラム障害に共通して認められる「中間表現型」に着目することで、疾患モデルマウスの作製に挑戦し発症に至る回路機構の解明を目指す。多種多様な症状がみられる自閉症に至るまでの共通の経路として、GABAニューロンの機能不全と転写因子FoxG1「量」の異常が2015年に提示された。多種多様な自閉症患者から調製されたiPS細胞を培養皿上で神経分化させるアッセイにおいて、興奮性細胞には特に変化がみられない一方、GABAニューロンの分化亢進とFoxG1因子「量」の異常が一様に観察された。実際、ヒトではFoxG1「量」による制御が重要であり遺伝子変異による増加(遺伝子座の重複)および減少(点変異)によりひきおこされる神経発達症は「FoxG1症候群」として自閉症スペクトラムに分類され、治療に向けた活動のために「国際FoxG1基金」が2012年に米国で創設されている。そこで、大脳GABAニューロンだけでFoxG1量を「増加および減少」操作する遺伝学的手法を新たに開発し、自閉症スペクトラムに共通の「中間表現型」をモデルしたマウスを作製する。これまでのところ、個体行動実験としてオープンフィールド、高架式十時迷路、3チャンバー社会性アッセイ、8方向迷路作業記憶解析を実施している。またEEGによる脳波活動解析、脳スライスを用いた興奮抑制バランスの解析も実施している。興奮と抑制による回路発症機構を理解し、自閉症モデルマウスの樹立に挑戦する。脳スライスホールセルパッチ法を用いて、第二層のピラミダル細胞におけるmEPSC、mIPSCを解析することにより、生後発達期の興奮抑制バランスが重要であることを示唆するデータを得ている。生後の様々な時期にFoxG1操作したマウスの解析から、病態が現れるための重要な時期を同定しつつある。現在の解析方法で仮説を検証することは可能であると考えている。その一方、記録した個体数およびデータがまだ不足しているので、今後も解析を進めていきたいと考えている。本申請では、自閉症スペクトラム障害に共通して認められる「中間表現型」に着目することで、疾患モデルマウスの作製に挑戦し発症に至る回路機構の解明を目指す。自閉症様行動の解析のために行動バッテリー実験を行い、社会性(3チャンバーソーシャルケージ)、作業記憶(8方向迷路)、空間認知および不安(オープンフィールドと高架式十字迷路)、に焦点を当てた解析を実施してきた。さらには、生後発達期に現れる疾患の兆候を理解するため、母子分離を行い仔マウスの超音波発声(Ultrasonic vocalization)コミュニケーションを解析している。脳活動解析のためには覚醒時マウスの大脳皮質EEGをモニターし、ヒゲ刺激時のEvent-related potential(ERP)を計測することで認知機能を調べる。

またEEGによる脳波活動解析、脳スライスを用いた興奮抑制バランスの解析も実施している。興奮と抑制による回路発症機構を理解し、自閉症モデルマウスの樹立に挑戦する。脳スライスホールセルパッチ法を用いて、第二層のピラミダル細胞におけるmEPSC、mIPSCを解析することにより、生後発達期の興奮抑制バランスが重要であることを示唆するデータを得ている。生後の様々な時期にFoxG1操作したマウスの解析から、病態が現れるための重要な時期を同定しつつある。現在の解析方法で仮説を検証することは可能であると考えており進めている。その一方、記録した個体数およびデータがまだ不足しているので、今後も解析を進めていたいと考えている。現在の解析方法で仮説を検証することは可能であると考えている。その一方、記録した個体数およびデータがまだ不足しているので、今後も解析を進めていきたいと考えている。自閉症疾患モデルマウスの解析が順調に進んでおり、分子メカニズムを理解する目的でシングルセルRNAseqを実施したいと考えた。そのため、初年度の金額をあえて持ち越して、2年目に使用することとした。RNA配列解析法を計画していたが、十分な量のマウスコロニーの準備には時間がかかり、年度をまたぐこととなった。とはいえ概ね順調に研究計画は進捗している。
非小児科医のための小児救急・初期診療プログラムの開発と評価

本邦における一次二次の小児救急・初期診療は、小児科を専門としない医師(全体の57.9%)によっても支えられている。しかしながら、それらの医師を対象とした小児救急・初期診療のトレーニングの場はあまりなく、教育プログラムの開発が期待されている。今回の研究で、平成19年度より行ってきた非小児科医を対象にした小児救急・初期診療プログラムを医学教育学の理論的枠組みを用いてコースの計画・実施・評価・改善の経緯を明らかにすることで、非小児科医に対する卒後生涯教育における小児救急・初期診療の教育プログラム開発の方向性とが明確になった。ファシリテーション能力の養成が今後の大きな課題としてあげられた。平成19年度より実施されてきた約30名の非小児科医を対象にした小児救急・初期診療プログラム(小児Triage and Actionコース、以下小児T&Aコース)に対して医学教育学の理論的枠組みを用いることによって、今までの計画・実施・評価・改善の経緯を明らかにし、今後プログラムが向かうべき方向性を明確化した。方法としては、平成26年1月(10名)と6月(8名)にプログラムに協力した非小児科医および小児科医に対するフォーカスグループインタビュー(FGI)を行い、面接内容の逐語録を作成して質的に分析を行った。結果として、現在のプログラム開発の経緯が8つの軸1対象者2状況設定(環境)3学習内容4学習目標5ファシリテーション6学習戦略7評価8Authorizeで説明することができ、改善すべき点がより明確になった。なかでもファシリテーション能力の養成が大きな課題としてあげられており、平成27年度の研究計画と合わせて引き続き研究を続けていく必要がある。プログラムは平成26年度に16回開催しており、その参加者数は合計で359名であった。いずれのプログラムにおいても予定の定員数を満たしており、小児救急・初期診療に携わる非小児科医にとって極めてニーズが高いことが伺えた。平成27年度のプログラムの計画のため平成26年12月(2回のFGIで合計10名)プログラムに参加した非小児科医に対してFGIを行うことによって、プログラム参加後の行動変容と既存のプログラムに対する評価に関する面接内容の逐語録を作成して質的に分析を行った。この評価は現在も進行中である。また、平成27年2月(3回のFGIで合計20名)にプログラムに協力した小児科医に対するFGIを行い、プログラムの学習内容や学習目標ファシリテーションや学習戦略のあり方に関する面接内容の逐語録を作成して質的に分析を行った。非小児科医を対象にした小児救急・初期診療プログラム(小児Triage and Actionコース、以下小児T&Aコース)に対して平成26年に分析した8つの軸1対象者2状況設定(環境)3学習内容4学習目標5ファシリテーション6学習戦略7評価8Authorizeをもとにして、各軸それぞれに対してプログラムの改善を行った。プログラム改善に際して、プログラムのファシリテーター(小児科医・非小児科医)に対して平成27年2月に3回省察ミーティングを開催した。同時に平成26年と27年のプログラム参加者に対して計7回(平成26年12月に2回、平成27年6月に2回、7月に3回)のフォーカスグループインタビュー(FGI)を行うことによって、プログラム参加後の行動変容と既存のプログラムに対する評価に関するインタビュー内容の逐語録を作成して質的に分析を行った。平成27年10月に外部評価として、医学教育学専門家にプログラム全体を批判的に観察していただき個別インタビューを行い、プログラムに対する評価内容の逐語録を作成して質的に分析を行った。平成26年の課題であったファシリテーション能力の養成を進めるために、平成26年10月にプログラムのインストラクターとして経験の少ない者からベテランまでを含めてFGIを行い、面接内容の逐語録を作成して質的に分析を行うことで、このプログラムのファシリテーターに必要な能力を抽出することができた。研究目的に記した「これまでに実施してきた非小児科医を対象にした小児救急・初期診療プログラムの試行経験を発展させて、1)卒後生涯教育において、非小児科医を対象とした小児救急・初期診療のモデル・シミュレーション教育プログラムを開発し、2)ファシリテーター養成のためのプログラム開発を行うことである」に関して、1)については、プログラムの開発も順調に進んでおり発展段階にある。2)については、ファシリテーションに必要な能力が明確になったので、ファシリテーター養成のプログラムを計画・実行する段階に来ている。本研究では、PTAP(Pediatric Triage and Action Program)という名の初期診療に関わる非小児科医向けのシミュレーションプログラムを作成した。小児のシミュレーションとしてはAHA(American Heart Association)が提供しているPALSやPEARSがよく知られている。これらのプログラムとPTAPの違いとしては、1心肺蘇生やショックなど重症疾患の初期対応・治療の学習に特化せず、一次や二次救急で遭遇する頻度が高い疾患への初期対応を中心に学習していること。2設定が救命センターよりはプライマリケアで行える医療水準を想定していること。3帰宅可能なシナリオではホームケアを伝え、小児科医への紹介が必要なシナリオでは短時間のケースプレゼンテーションを行っている。これらの3点が他のプログラムとの大きな違いである。平成26年度から28年度の間で合計46回のプログラム開催を行った。受講生の内訳としては医師が全体の66%を占めていたが、続いて看護師が31%を占めていた。近年では、薬剤師や救急隊なども増加傾向にあり、本プログラムを通じて多職種連携教育(IPE)の場を提供している。

また、参加者へのインタビューからIPEのひとつの土台となるプログラムとなり得ることがわかった。同時に本プリグラムに関わるファシリテーターに必要な能力についても同定することができ、ファシリテーター養成プログラムの開発への準備も整った。本プログラムのファシリテーター養成プログラムの開発・評価・運営に関しては引き続き今後の課題となっている。本邦における一次二次の小児救急・初期診療は、小児科を専門としない医師(全体の57.9%)によっても支えられている。しかしながら、それらの医師を対象とした小児救急・初期診療のトレーニングの場はあまりなく、教育プログラムの開発が期待されている。今回の研究で、平成19年度より行ってきた非小児科医を対象にした小児救急・初期診療プログラムを医学教育学の理論的枠組みを用いてコースの計画・実施・評価・改善の経緯を明らかにすることで、非小児科医に対する卒後生涯教育における小児救急・初期診療の教育プログラム開発の方向性とが明確になった。ファシリテーション能力の養成が今後の大きな課題としてあげられた。研究目的に記載した「これまでに実施してきた非小児科医を対象にした小児救急・初期診療プログラムの試行経験を発展させて、1)卒後生涯教育において、非小児科医を対象とした小児救急・初期診療のモデル・シミュレーション教育プログラムを開発し、2)ファシリテーター養成のためのプログラム開発を行うことである」に関して、1)については、その研究成果を平成26年7月に開催された第46回医学教育学会と平成27年2月に開催された12th Asia Pacific Medical Education Conference (APMEC:アジア太平洋医学教育学会)で報告している。また、2)については平成26年10月(7名)にプログラムに協力した非小児科医・小児科医に対するFGIを行い、このプログラムに必要なファシリテーション能力に関する面接内容の逐語録を作成して質的に分析を行っており、平成27年9月に開催されるAssociation for Medical Education in Europe (AMEE:ヨーロッパ国際医学教育学会)で報告する予定である。平成28年度は発展させたプログラムを年間7回開催し、さらにプログラムを改善させていく。ファシリテーター養成のためのプログラム開発については、プログラム内容を決定し実施することを目標としている。医学教育平成27年度もプログラムに参加した非小児科医に対してFGIを行うことによって、プログラム参加後の行動変容と既存のプログラムに対する評価に関する面接内容の逐語録を作成して質的に分析していく予定である。また、ファシリテーター養成のためのプログラム開発については、プログラムの計画とその評価表を開発し行い、実施まで遂行でいることを目標としている。
単一分子キラリティーセンシング

本研究では、分子が他の分子の大きさや形などを識別して選択的に反応や結合する「分子認識」と同様に、ナノ成形光により単一分子・分子集合体の形状を識別するセンシングシステムの実現に挑戦し、ナノキラル光の運動量・角運動量の転写によって発生する放射圧の場においてキラル分子・分子集合体を合成・形成することにより、光反応性の差異および放射圧の作用による選択的なナノ構造形成プロセスの実現を目指す。本年度の研究では、昨年度に引き続き、高精度の金ナノ構造の作製を行うため、開発した数値解析手法を用いて金ナノトライマー構造の局在場の解析を進めた。この知見を基に、実際にナノ加工装置を用いて金ナノボウタイ構造を作製し、直径40nmの色素分子凝集体の光捕捉を行い、ギャップ部への選択的なナノ粒子の堆積に成功した。また、試作金ナノ構造の高精度化により、直径100nmのダイヤモンドナノ粒子を金ナノ構造ギャップ部に光捕捉し、円偏光照射の運動量転写による半径50nm程度の起動回転運動に成功した。ナノスケール領域におけるナノ円偏光場の誘起や粒子の光捕捉・固定化などのこれらの成果は、ギャップモードの増強効果を利用した高感度センシングに向けた重要な要素技術の開発に成功したことを示している。生化学的特性が異なる右手型・左手型の立体異性体の識別、すなわち、分子のキラリティー識別は、医薬品・農薬・香料の研究開発や光機能デバイスへの応用研究等、様々な産業分野において重要な研究課題となっている。これまで、立体異性体の分析には左円偏光と右円偏光の吸収差や発光強度差を解析する円二色性測定が広く用いられているが、計測対象は多数のキラル分子の集団平均であり、個々の分子のキラリティーを識別し選別することは不可能である。光が分子の形状を認識する感度が極めて低い原因は、分子の大きさ(ナノメートルサイズ)と光のモード広がり(回折限界としてサブマイクロメートル)の大幅なサイズミスマッチによるものである。本研究では、光の「大きさ」(電場分布拡がり)を分子・分子集合体と同程度のナノメートルサイズまで小さくすると共に、スピン角運動量・軌道角運動量を制御して光の「形」(電場振幅・位相分布)をシングルナノスケールでシェーピングする光ナノ成形技術により、光ナノ形状とマッチングする立体構造の分子・分子集合体(キラル分子、液晶分子等)を単一分子レベルで超高感度に計測する全く新しい原理に基づく光分子認識センシングを実現する。すなわち、分子が他の分子の大きさや形などを識別して選択的に反応や結合する「分子認識」と同様に、ナノ成形光により単一分子・分子集合体の形状を識別するセンシングシステムの実現に挑戦する。また、ナノキラル光の運動量・角運動量の転写によって発生する放射圧の場においてキラル分子・分子集合体を合成・形成することにより、光反応性の差異および放射圧の作用による選択的なナノ構造形成プロセスの実現を目指す。金属2次元ナノギャップ構造に光渦ビームを照射したときの3次元電磁界分布を高速・高精度に数値計算する新しいシミュレーション解析手法を開発した。本手法を用いて、2次元ギャップ構造の形状・対称性・サイズをパラメータとして局在プラズモン場の3次元振幅・位相分布をシミュレーションし、電場分布の局在性・増強度・多重極特性・偏光回転特性など光子の形状を解析して最適な金属ナノ構造体をデザインした。また、光渦ビームの周波数・偏光・方位角モード次数・径方向モード次数・ビーム広がりを設定して局在光の3次元形状を数値解析した。次に、2次元ナノギャップ内にキラルな構造を持つ単一分子・単一ナノ構造体を配置した系について、ナノ局在場分布への影響、プラズモン共鳴スペクトルの変化・共鳴周波数シフト、散乱光の偏向・光渦特性等の解析を行い、分子の大きさや構造のキラリティー依存性について詳細に考察した。これらの結果に基づき、キラリティー形状の計測感度について定量的に解析するとともに、光分子認識センシングとして最適なシステムを設計している。さらに、ナノ光渦のスピン角運動量・軌道角運動量を変化させたときのプラズモン応答特性を解析し、高次のキラル構造を識別する能力を探求している。本研究では、分子が他の分子の大きさや形などを識別して選択的に反応や結合する「分子認識」と同様に、ナノ成形光により単一分子・分子集合体の形状を識別するセンシングシステムの実現に挑戦し、ナノキラル光の運動量・角運動量の転写によって発生する放射圧の場においてキラル分子・分子集合体を合成・形成することにより、光反応性の差異および放射圧の作用による選択的なナノ構造形成プロセスの実現を目指している。本年度の研究では、昨年度に高度化したシミュレーション解析手法を用い、金ナノトライマー構造やテトラマー構造に円偏光を入射した際の局在場特性の解析を進め、ギャップ部に入射円偏光を集光するために最適な金属ナノブロックの形状やサイズ、配置、ナノギャップサイズの設計を行った。この知見を基に、所内の電子線描画装置とリフトオフ技術を用い、シミュレーション解析で設計した形状・サイズを持つ金ナノ構造体(ダイマー、トライマー構造)を作製するための作製条件探索を行った。その結果、水中で波長1064nmに共鳴を持つ金ナノダイマー構造や金ナノトライマー構造の作製に成功した。さらにこの試作した構造に円偏光場を入射させ、粒子サイズ数十nm程度の高分子微粒子の運動操作を試みた結果、円偏光照射によるプラズモントラッピングにより、100nm程度のナノ空間において粒子の回転運動を誘起する事に成功した。

この成果は、金ナノ構造を用いて円偏光場がナノ空間(ギャップ領域)に集光され、光の運動量の転写により粒子の回転運動が誘起されたと理解できる。シミュレーション解析により、水中において波長1064nmに共鳴を持つ金ナノトライマー構造や金テトラマー構造の設計を行い、左右円偏光照射に対する局在場の様子や増強度の解析を進めた。また、この知見を基に電子線描画装置を用いたリソグラフィー技術により、実際に2次元ギャップ構造の作製に成功した。この試作構造を用い、研究室既存技術であるプラズモントラッピング装置を利用し、左右円偏光照射によるナノ粒子の光捕捉を試みたところ、構造を基点としてナノ粒子が回転する様子の確認にも成功した(国内・国際学会発表済み、論文準備中)。本研究では、分子が他の分子の大きさや形などを識別して選択的に反応や結合する「分子認識」と同様に、ナノ成形光により単一分子・分子集合体の形状を識別するセンシングシステムの実現に挑戦し、ナノキラル光の運動量・角運動量の転写によって発生する放射圧の場においてキラル分子・分子集合体を合成・形成することにより、光反応性の差異および放射圧の作用による選択的なナノ構造形成プロセスの実現を目指す。本年度の研究では、昨年度に引き続き、高精度の金ナノ構造の作製を行うため、開発した数値解析手法を用いて金ナノトライマー構造の局在場の解析を進めた。この知見を基に、実際にナノ加工装置を用いて金ナノボウタイ構造を作製し、直径40nmの色素分子凝集体の光捕捉を行い、ギャップ部への選択的なナノ粒子の堆積に成功した。また、試作金ナノ構造の高精度化により、直径100nmのダイヤモンドナノ粒子を金ナノ構造ギャップ部に光捕捉し、円偏光照射の運動量転写による半径50nm程度の起動回転運動に成功した。ナノスケール領域におけるナノ円偏光場の誘起や粒子の光捕捉・固定化などのこれらの成果は、ギャップモードの増強効果を利用した高感度センシングに向けた重要な要素技術の開発に成功したことを示している。電子線描画装置を用いたリソグラフィー技術により、金2次元ナノギャップ構造体を設計に基づいて作製する。コンピュータ制御空間位相変調器を用いて半導体レーザーのガウス光を光渦ビームにモード変換し、波長板で偏光を調整して金ナノ構造体に集光するシステムを構築する。本システムを用いて、キラル構造を持つ分子・分子集合体(エナンチオマー、液晶分子、DNA)の増強円二色性スペクトル測定、プラズモン共鳴スペクトル測定、および光渦の軌道角運動量の変換特性解析を行い、シミュレーション解析と比較・考察して、光分子認識センシングの性能について評価する。また、金属ナノ構造体のデザイン、光渦ビーム照射の条件の最適化を行い、極限の検出感度を達成することにより、単一分子・単一ナノ構造体のキラル認識センシング技術を実現する。光照射で立体構造が変化するフィトクロミック分子を、開発した分子認識センシングシステムで観測し、単一分子のキラル構造が変化する様子をダイナミックに解析するデモンストレーション実験に挑戦する。また、ナノキラル光の場においてキラル分子・分子集合体を合成・形成することにより、光反応性の差異および放射圧の作用による選択的な構造形成プロセスの実現に挑戦する。試作した金ナノ構造に対し、コンピュータ制御空間位相変調器を用いて半導体レーザーのガウス光を光渦ビームにモード変換し、波長板で偏光を調整して金ナノ構造体に集光するシステムを構築する。
好酸球性副鼻腔炎合併喘息の病態解明とAirway Medicine確立への第一歩

好酸球性副鼻腔炎は、喘息を合併する場合、治療抵抗性で易再発性であると言われているが、特に重症喘息を合併するケースにおいて、好酸球性気道炎症を反映する呼気中一酸化窒素の上昇とステロイド感受性の低下を認めた。ステロイドに対する反応性は、炎症局所近傍の気道上皮細胞と免疫反応に関与する末梢血液中単核球細胞の双方において低下していた。ステロイド受容体の機能を調節するタンパク質(ホスファターゼ)の減少が、その原因の一つとして考えられた。平成26年度は、主に好酸球性副鼻腔炎合併喘息の疾患特異的パターンを見出すことを目的にサンプリングおよびサンプル解析を行った。ヒト気道上皮細胞として鼻粘膜擦過細胞から得られた初代培養細胞を用いた。また、サンプリングに同時に回収した鼻粘膜被覆液もサンプリングした。手術症例から鼻ポリープのサンプリングも行った。初代培養細胞に関しては、至適培養条件下にて34週間培養した後、一部は後述のステロイド感受性テストに使用し、残りはRNA抽出、cDNA作成まで行い、後に各種サイトカインやホスファターゼのmRNAを測定する予定である。被覆液に関しては、Bio-Plexシステムを用いてTh1/Th2サイトカインやペリオスチン、IL-33などを測定した。ペリオスチン、IL-33そして好酸球遊走にも関与するケモカインが測定可能であることがわかったが、疾患群による相違は現段階では確認されていない。治療による影響も考えられ、同一症例における経時的な測定が必要である。また、サンプル採取の方法も改善の余地がある。なお、平成27年度に実施予定としていた検討も一部行った。日常診療で応用可能なステロイド感受性予測マーカーとして、鼻粘膜擦過細胞を用いた系で検討した。鼻粘膜擦過細胞の初代培養細胞におけるステロイドの炎症性サイトカイン抑制能を測定した。健常コントロールと比較して、好酸球性副鼻腔炎症例においてステロイド感受性の低下を認め、合併する喘息重症度に応じて、さらに低下していた。これは従来の末梢血単核球を用いた系における結果と相関した。さらに、気道上皮細胞株(BEAS-2B)を用いた系については、RNA干渉による目的遺伝子のノックダウンモデルおよびヒト分離好酸球との共培養モデルを確立することが出来た。炎症局所に近い気道上皮におけるホスファターゼやiNOS、MIP-1betaのmRNA発現レベルを検討した。ホスファターゼは、ステロイド感受性の制御に関与することがわかってきたPP2AとPTP-RRに着目した。また、好酸球性気道炎症を反映する呼気中一酸化窒素の産生を調整するiNOSや好酸球の気道局所への浸潤に関与するMIP-1betaにも着目した。ヒト気道上皮細胞サンプルとして、初年度に集めた鼻粘膜擦過細胞から得られた初代培養細胞(34週培養)を用いた。PP2AとPTP-RRの発現量は、双方とも好酸球性副鼻腔炎では少なく、合併する喘息の重症度に応じてさらに低下していた。興味深いことに、これらのホスファターゼ発現量は正の相関関係を示した。さらに、同じ気道上皮細胞を用いて測定したステロイド感受性が、これらのホスファターゼ発現量とそれぞれ負の相関関係を示した。なお、iNOSとMIP-1betaの発現量は疾患群においても有意な差を認めなかった。すでに投与されていた十分量の局所ステロイド(吸入ステロイド薬の経鼻呼出や点鼻ステロイド薬)によって抑制されていたと推測できる。一方で、気道上皮系培養細胞BEAS-2Bとヒト末梢血分離好酸球の共培養を用いた系で、好酸球の存在がBEAS-2BにおけるiNOS発現量を増加させること、PP2AとPTP-RR発現量を低下させることが確認された。炎症局所と全身性のステロイド感受性が相関すること(初年度の研究成果)をふまえ、末梢血単核球およびヒト単球系培養細胞U937を用いて詳細な検討を行った。PTP-RRがPP2A活性を調整しつつ、PP2Aと共同してステロイド感受性を制御することがわかった。さらに、formoterolなどの長時間作動型気管支拡張剤がPP2AのみならずPTP-RRも活性させ、ステロイド抵抗性の改善に寄与する可能性が示唆された。ヒト気道上皮細胞として、採取時の侵襲度の低い鼻粘膜擦過細胞を用いた系を選択したことが、遅れの原因となる。侵襲度が低いことがメリットであるが、一度に採取可能な細胞数が非常に少なく、34週培養し、増殖した初代培養細胞を用いて解析を行っている。時間がかかるだけでなく、採取時のコンタミネーションなどのトラブルもあり、予定通りにサンプリングできなかった。また、培養後もWestern Blot法に必要な細胞数を得ることが困難であるため、mRNAを中心とした解析にシフトしている。現在は、サンプル回収後にRNA抽出、cDNA作成のステップまで進め、保存している。気道炎症・アレルギー気道上皮細胞の解析は遅れているが、鼻粘膜被覆液の解析はある程度進んでいる。

被覆液中のサイトカイン測定の結果を基にターゲットとなるサイトカインを選定し、mRNAレベルでの解析を進めていく予定である。同時にiNOSやホスファターゼの発現レベルも確認していく。気道上皮細胞株(BEAS-2B)を用いた系は、ある程度実験モデルを確立できているため、鼻粘膜上皮の解析が終わり次第、病態再現モデルを作成して行く予定である。おおよそ予定通り使用してきたが、若干の研究進行の遅れもあり、抗体やELISAキットなどの試薬の購入が遅れた。PCR関連試薬(プライマーやその他の試薬)に使用し、鼻粘膜上皮における解析を進めていく予定である。
解析半群論の高階曲率流への応用

当研究員の研究課題は表面拡散流方程式V=-ΔHとWillmore流方程式V=-ΔH-H(H^2-K)/2で代表される高階曲率流方程式である。ただし、Fは法速度、Δは曲面上のLaplacian(つまり2階微分作用素)、H,Kは曲面の平均曲率とガウス曲率を表す。平均曲率は未知関数の2階微分によって決定される。よってこれらの方程式は4階の方程式である。昨年度は高階曲率流方程式の時間局所解の一意存在についての研究を行った。具体的には、解析半群のMaximalregularityの結果を応用することによりη次元空間内の曲面の場合の滑らかでない初期曲面に対する時間局所存在問題を研究した。この結果は次の論文に集約され、J.Math.Sci.Univ.Tokyoに投稿し、査読審査を受けた。本年度は、一次元の表面拡散流方程式の初期・境界値問題の自己相似解とよばれる特殊解の存在を研究した。この研究は高階曲率流方程式の時間大域解の存在問題・漸近安定性に関わる問題であり、極めて重要な研究テーマである。
点眼による後眼部疾患の治療を目的としたリポソーム製剤の開発に関する研究

これまでに我々は薬物キャリアであるリポソームに着目し、点眼による網膜への薬物送達が可能であることを、脂溶性蛍光物質を封入したリポソームを用いて報告してきた。そこで、水溶性蛍光物質であるカルボキシフルオレセインを用いて、水溶性薬物の適用への可能性を検討した。その結果、水溶性蛍光物質を封入したリポソームを点眼投与した場合においても、網膜において蛍光発光が認められ、リポソーム点眼製剤が水溶性薬物にも適用可能であることを示した。薬理効果の観点から本点眼システムの有用性を評価するため、モデル薬物としてエダラボンを用い、薬物封入リポソームの調製法の確立と処方の設計を試みた。酢酸カルシウム勾配法によりリポソームを調製することでエダラボンを高効率で封入したリポソームが調製可能であることを見出した。次に、エダラボン封入リポソーム点眼投与後の薬理効果を、マウス網膜光障害モデルを用いて評価した。その結果、点眼投与されたエダラボン封入リポソームは、光照射により誘発されるa波及びb波の振幅の低下や視細胞萎縮を抑制した。エダラボン溶液投与群ではこのような網膜保護効果は認められず、リポソーム点眼製剤の有用性が示された。また、点眼後の網膜への送達効率の改善を目指し、粘膜付着性ポリマーであるキトサンでリポソームの表面を修飾し、点眼後の眼内挙動を評価した。その結果、リポソームを表面修飾することで網膜への送達効率は顕著に増大した。点眼後の眼の表面における滞留性の向上が網膜への効率的な送達に関与している可能性が示された。以上、リポソーム点眼製剤により網膜への薬物送達が可能であることを明らかにし、網膜障害モデルを用いてその薬効を確認することに成功した。また、網膜への送達効率をリポソームの表面修飾によりさらに改善可能であることを示した。
超高速反応を目的とした高温超高圧連続式マイクロプラントの開発

本研究は超高温高圧マイクロプラントの開発を目的としている。昨年度行ったマイクロリアクター中でのセルロース改質結果を元に、今年度はマイクロリアクター等を用い、高濃度セルロース混合物の分解挙動に関する検討を行った。最終的に用いるセルロース-スターチ混合物を意図し、急速昇温下におけるセルロース・水、スターチ-水、セルロース-スターチゲル混合系を試料としてその熱的特性を評価した。全ての系において、低水密度領域では高水密度域と異なりセルロース分子内結合由来のIRピークが弱まった。また、低水密度域においてガスやタールなどが生成したのに対し、高水密度域では黄色として生成した後に茶色となる小さな粒子が多数生成した。この粒子に関して、HPLCやEI-Massを用いた詳細な分析を行った結果、有機酸やエリスロースの生成を確認し、芳香族が生成している可能性があることがわかった。最初の黄色は、ヒドロキシメチルフラールの生成によるものと考えている。高濃度溶液では、グルコース生成が顕著となった。また、CaOによる化学的加熱を検討した結果、急速昇温が可能であることが示唆されたが、加熱速度はCaO表面積に大きく依存した。一連のマイクロリアクターでの実験結果は、マイクロリアクターの有用性とマイクロプラントシステムにおけるバイオマス混合物の改質の実現が可能であることを示唆している。スターチゲルはセルロースのマイクロリアクター導入に効果的であり、生成した油状成分が化学原料等として使用できる可能性がある。本システムは閉塞無しでの固体処理をすることができる等の利点があり、これまでの技術的課題である400°C,60MPa程度の高温高圧条件以上での処理を可能とするものである。本年度は、高温高圧条件(500°C、800MPa)において、バイオマスおよびバイオマスゲルの反応時における相挙動を検討した。その結果、急速昇温時には触媒や添加剤を一切用いることなく、全ての密度領域にて300-370°Cにてセルロース粒子が水に完全に溶解した。セルロース溶解温度は、比較的低密度域の500kg/m^3と高密度域の980kg/m^3にて350°Cであり、中間温度域の850kg/m^3にて315°Cであった。このように、最低溶解温度は昇温速度に関係なく、水密度に依存していた。解析の結果、この理由が昇温過程においてセルロース粒子が膨張し、表面積・反応速度が増大したためと考えた。また、9:1の水:スターチ比でスターチゲルを調製し、25-100nLマイクロリアクターで反応時間30-60秒で加熱した。その結果、仕込み密度が高い場合には、ゲルは淡い黄色の液体と強いC-H伸縮振動を有する固体分になった。残渣のFT-IRおよびラマン分光法による分析を行った結果、C=O結合、C=C結合の存在を確認した。最終的に用いるセルロース-スターチ混合物を意図し、急速昇温下におけるセルロース・水、スターチ・水、セルロース・スターチゲル混合系を試料としてその熱的特性を評価した。また、低水密度域においてガスやタールなどが生成したのに対し、高水密度域ては黄色として生成した後に茶色となる小さな粒子が多数生成した。この粒子に関して、HPLCやEI-Massを用いた詳細な分析を行った結果、有機酸やエリスロースの生成を確認し、芳香族が生成している可能性かあることかわかった。

また、CaOによる化学的加熱を検討した結果、急速昇温が可能てあることか示唆されたが、加熱速度はCaO表面積に大きく依存した。一連のマイクロリアクターでの実験結果は、マイクロリアクターの有用性とマイクロプラントシステムにおけるバイオマス混合物の改質の実現が可能であることを示唆している。スターチゲルはセルロースのマイクロリアクター導入に効果的であり、生成した油状成分が化学原料等として使用できる可能性がある。本システムは閉塞無しでの固体処理をすることができる等の利点があり、これまでの技術的課題である400°C、60MPa程度の高温高圧条件以上での処理を可能とするものである。
細胞内抗体導入(スクレイプロ-ディング)法でのハンタウイルス核蛋白の機能の解析

ハンタウイルスは腎症候性出血熱の原因ウイルスで、ブニヤウイルス科に属するRNAウイルスである。この研究ではハンタウイルス核蛋白の誘導する液性抗体の感染防御について明らかにすることを目標として感染防御に有効なエピトープ領域の決定を行なった。1次構造上の抗原領域の決定;大腸菌を使ってハンタウイルスHantaan 76-118株の核蛋白の様々な部分を組換え蛋白として発現させ、単クローン抗体との反応性を調べ、単クローン抗体の認識部位を明らかにした。リニアエピトープを認識する単クローン抗体E5/G6についてはcDNAから予想されるアミノ酸配列を元にペプチドを合成し反応性を確認し、エピトープの特定を行なったところ,アミノ酸166-175の配列,EDVNGIRKPKであることが明らかとなった。またこの実験に付随して,ハンタウイルスの核蛋白のアミノ酸1から103がimunodominant領域であることが分かった.すなわち,人及び動物がハンタウイルスに感染したとき,核蛋白に対する抗体が強く誘導されるが,そのほとんどのリニアエピトープはこの領域に集まっていることが明らかとなり,診断抗原として有用な領域であることが分かった。また、立体構造依存性のエピトープについては,バキュロウイルスでの同様の実験から,この1-103の領域と200-300の領域にもにも存在することが示唆された。スクレープロ-ディング法及びマウスでの感染防御活性を持つ単クローン抗体E5/G6の認識するエピトープは,アミノ酸166-175の感染によってほとんど抗体の誘導されない領域であることが明らかとなった.今後,この領域に対する抗体を効率よく誘導する免疫方法を検討することが必要であると考えられる.ハンタウイルスは腎症候性出血熱の原因ウイルスで、ブニヤウイルス科に属するRNAウイルスである。スクレープロ-ディング法及びマウスでの感染防御活性を持つ単クローン抗体E5/G6の認識するエピトープは,アミノ酸166-175の感染によってほとんど抗体の誘導されない領域であることが明らかとなった.今後,この領域に対する抗体を効率よく誘導する免疫方法を検討することが必要であると考えられる.
環境制御NMR法による高分子の結晶化機構に関する研究

高分子の融液からの結晶化は、材料成形プロセスおよび成形物の構造物性と密接に関係する極めて重要な過程である。従って、結晶化過程をリアルタイムで解析し、また結晶化物を平均値としてではなく、局所的に超微細構造解析し、結晶化機構を解明することは、学問的にも工業的にも重要な課題である。NMR法は結晶化過程、特にダイナミックスについてリアルタイムに観測する有用な方法である。本研究では、パルスNMR法の高感度化を行い、更に様々な応力下で測定を可能にし、溶融結晶化機構をリアルタイムで解明するともに、結晶化過程の結晶の生成、成長、厚化等を詳細に解明し、高分子材料成形の基礎的研究手法を確立することを目的とする。上記の目的のためにまず、プローブの高感度化を行った。これはプローブのフィリングファクターを改善することで達成される。そこで、試料管径を半分の5mmとしてプローブの設計を行った。その結果、プローブの感度が約20倍向上した。このプローブの性能を確認するためにポリプロピレンの重合パウダーの構造解析を行った。ポリプロピレンの重合パウダーは結晶化度が非常に低く、これは重合直後の結晶化により、通常の結晶化とは異なる機構で結晶が生成しているものと考えられる。そこで重合パウダーの熱処理による結晶化挙動を調べることにより、元の重合パウダーの構造を推定した。その結果、重合パウダーでは結晶部のサイズが非常に小さく、周りの中間相や非晶の運動開始により容易に結晶成分の構造が壊れることが明らかになった。また、上記のプローブをMXD6ナイロン、ポリカーボネートの結晶化機構の解析に応用し、結晶化の詳細な解析をすることができた。また、応力下の測定として延伸状態での測定を超高分子量ポリエチレンについて行った。その結果、この手法により絡み合い状態の解析方法を確立することができた。環境制御NMR法による高分子の結晶化機構に関する研究を行うために本年度は下記のような結果を得た。1)高感度プローブの開発従来の10mm径のコイルでは温度分布が大きく、それによる運動や構造の分布が得られる結果に反映されてしまうためにできるだけ細い径での試料管を利用できるようにプローブの開発を行った。コイル径を細くすると試料の絶対量が少なくなるが、フィリングファクターの向上やパルス幅を短くできるために逆に感度を向上する因子もあるため、試料の量の減少分を相殺できるようにプローブの設計を行った。その結果、5mm径のコイルを用いることで、約30mgの試料を高感度で測定することができた。パルス幅は1μsであり、信号の定量1生も十分であった。2)MXD6ナイロンの結晶化MXD6ナイロンの溶融結晶化を160°Cから210°Cの温度範囲で行った。パルスNMR測定と偏光顕微鏡観察の結果結晶化速度は170°Cで最も速いことがわかった。偏光顕微鏡観察の結果では170°Cの結晶化においてマルテーゼクロスの球晶が観察されたが、210°Cでは球晶内が複雑な構造をしたものが観察された。パルスNMRの測定結果から、結晶化機構において170°Cでは球晶成長が1次元的に生じており、210°Cでは2次元的に生じていることがわかった。このことから、170°Cでは観察試料内で平面的に球晶が生成しているが、210°Cでは試料の暑さ方向においても結晶成長が起こり、そのために偏光顕微鏡において高温での球晶が複雑な構造をしていることが明らかになった。結晶化の過程を詳細に検討するために固体高分解能NMR測定を行った。結晶化の進行に伴い、スペクトルの各ピークは線幅が細くなり、構造の分布がなくなることが明らかになった。