hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高感度活性酸素動態画像化システムの開発と応用

本年度は、前年新たに明らかになった問題点である短期的な主磁石の共鳴周数変化による画像ズレの補正機能開発を行った。撮像アルゴリズムを改良し共鳴周波数の変化を本撮像前に補正することにより、経時的な周波数エンコード方向のピークシフトをほぼ1ピクセル以内に抑えることに成功した。この補正法の開発により実験動物の画像解析を可能とした。OMRI法の特徴でもある造影剤分子情報を取得のため、任意の磁場におけるESR吸収スペクトル励起のOMRI画像取得を可能とした。任意の磁場変更を行うためには励起条件に到達させる永久磁石の磁場強度を変更する必要があるが、磁性材料が持つヒステリシスの影響を低減するため、磁場変更コイルに対してパルス状の電流を相補的に用いることで上記機能を実現した。本機能確認のため、14Nおよび15N同位体標識されたニトロキシルラジカル水溶液を用いて疑似試料を作成し、OMRI画像を取得したところ14Nおよび15N標識されたフリーラジカル水溶液それぞれを封入した領域を明瞭に分離して描出することに成功した。封入に用いたガラス管の厚さは0.15mmであり、これを明瞭に識別可能であることから、この空間分解能を持ちながら複数のフリーラジカル画像化が可能であることに成功した。また、本周回型OMRI法に適した共振器開発を行い、前年度報告時点で開発した共振器を大幅に上回る低電力、測定感度を実現することに成功した。この共振器を用いて、実験モデル動物の胃腔内に投与した造影剤を複数枚撮像し、腸疾患における活性酸素動態の画像解析を可能とした。本年度は、生体のフリーラジカル画像解析に有用であるOMRI装置の画像解像度改善の基礎的検討を行うことを目的とした。OMRI装置は現在市販されていないため、この検討を行うべく装置の自作を行った。市販されている部品を組み合わせOMRI装置の自作を行い、OMRI装置の自作が十分可能である事を示した。自作したOMRI装置は、CW-ESR用の鉄心マグネットを主磁場とし、20mT程度の磁界を発生させて使用した。画像化に用いるNMR送受信周波数は、磁場強度に合わせ850KHzとし、水信号を用いて動作を確認した。オーバーハウザー効果の誘起に用いる高周波照射は、表面型コイルの場合試料挿入ごとにコイルの固定・調整が必要でありまた、均一な励起が難しいことから、サドル型のボリュームコイルを開発した。ボリュームコイルは、565MHzにて共振し、そのB1生成効率は1.21uT/√wであった。また、本装置の撮像条件を最適化し、空間分解能の評価を行った。フリーラジカルを封入したマウスサイズの疑似試料を作製し、スピンエコー法を用いたOMRIシークエンスによりOMRI画像の取得に成功した。作製した疑似試料は、厚さ0.3mmのガラス管を使用しており、それを明瞭に区別できた事から、本装置は0.3mmの空間分解能を持つ事を確認した。またOMRI高感度化の一手法として、多重励起の検討を行った。通常の表面型コイルは単一の共振周波数しか持たないため、二重励起用に新たに二つの共振周波数を持つ表面型コイルを開発した。二つの発信器とRF電力合成器、RF電力増幅器を用いて共振器に給電した。単独励起による信号増強と比較し、二重励起の場合、供給電力に対して増強の飽和が早く、効率が改善されることが示された。この結果はOMRI撮像に要するRF電力を低減できることを示しており、OMRI装置の実用化へ向けて大きく前進した。本年度は、前年度開発したMRIシークエンスを元に、新たにESR励起用の磁気回路を付加し新たにOMRI装置として開発を行った。開発した装置は、複数のESR励起用磁気回路と、1つのMRI検出用磁気回路で構成されている。この2磁気回路間を秒速1メートルで搬送可能な試料搬送装置で接続し一つのOMRI装置として動作するよう設計した。OMRI撮像を行うために、新たな64MHzと600MHzの共振周波数を持つ二重共振器を磁気回路の空隙に合わせ開発した。多重共振器の報告例は多いが、この新しいOMRIシークエンス用のものとしては世界初である。また撮像時に見られていた画質の低下を改善するため、新たに時間分解能を高めた組込用ソフトウェアを開発、パルスシークエンスに改良とともに行った。装置評価のためフリーラジカルとして、3-Carbamoyl-PROXYLを使用した疑似試料を作成しOMRI撮像を行い0.15mmの空間分解能を持つことが確認され、従来型OMRI装置と比べ高い空間分解能を持つことが示された。同装置上で動物の測定を実際に行い、動物撮像が可能であることも示した。撮像を行った結果、従来の低磁場OMRI装置では、ESR励起時しか画像が得られないのに対し、本研究で開発したOMRI装置ではESR励起を行っていない状態においても形態的な画像を得ることができた。この点は、単純なOMRI画像の高解像度のみならず得られたフリーラジカル位置情報を解析する上において非常に有用と考えられる。本研究で、世界で初めてITの磁場強度を超えるOMRI装置の開発に成功した。また鮮明なOMRI画像を得ることができ、その空間分解能は0.15mmに達した。今後、シークエンスの改良により生体内の活性酸素生成のみならず、酸素濃度等の評価も可能な世界唯一の装置として完成する予定である。

本年度は、前年新たに明らかになった問題点である短期的な主磁石の共鳴周数変化による画像ズレの補正機能開発を行った。撮像アルゴリズムを改良し共鳴周波数の変化を本撮像前に補正することにより、経時的な周波数エンコード方向のピークシフトをほぼ1ピクセル以内に抑えることに成功した。この補正法の開発により実験動物の画像解析を可能とした。OMRI法の特徴でもある造影剤分子情報を取得のため、任意の磁場におけるESR吸収スペクトル励起のOMRI画像取得を可能とした。任意の磁場変更を行うためには励起条件に到達させる永久磁石の磁場強度を変更する必要があるが、磁性材料が持つヒステリシスの影響を低減するため、磁場変更コイルに対してパルス状の電流を相補的に用いることで上記機能を実現した。本機能確認のため、14Nおよび15N同位体標識されたニトロキシルラジカル水溶液を用いて疑似試料を作成し、OMRI画像を取得したところ14Nおよび15N標識されたフリーラジカル水溶液それぞれを封入した領域を明瞭に分離して描出することに成功した。封入に用いたガラス管の厚さは0.15mmであり、これを明瞭に識別可能であることから、この空間分解能を持ちながら複数のフリーラジカル画像化が可能であることに成功した。また、本周回型OMRI法に適した共振器開発を行い、前年度報告時点で開発した共振器を大幅に上回る低電力、測定感度を実現することに成功した。この共振器を用いて、実験モデル動物の胃腔内に投与した造影剤を複数枚撮像し、腸疾患における活性酸素動態の画像解析を可能とした。
ナノインプリント製フォトニック結晶ナノ共振器を用いたエピゲノム解析デバイスの開発

本研究の目的は、ナノメートルサイズの構造が周期的に配列した光学素子「フォトニック結晶」へ欠陥部位を導入することで、欠陥部位内へ特定波長の光を閉じ込め・増幅する機能を有するフォトニック結晶ナノ共振器を、1ポリマーを基材として用い、2ナノインプリントリソグラフィーを用いて作製し、3エピゲノム解析への応用を行う、ことにある。本研究では、可視領域の光を閉じ込め・増幅可能なフォトニック結晶ナノ共振器を設計・作製することに成功した。加えて作製したフォトニック結晶ナノ共振器は、DNAハイブリダイゼーションおよびエピゲノムの一つであるDNAメチル化を検出することに成功した。当該年度では、以下の研究項目を実施した。研究項目A:ナノインプリントリソグラフィーを用いたフォトニック結晶ナノ共振機の作製ナノインプリントリソグラフィーを用いてフォトニック結晶ナノ共振器を作製するには、高い精度を有する鋳型を用意する必要がある。本研究項目では、電子線描画装置・反応性イオンエッチング装置を用いて鋳型を作製した。鋳型は、有限差分時間領域法を用いたシミュレーション解析にて得られた欠陥構造内の光閉じ込め・増幅挙動に関する知見を元に設計を行った。加えて鋳型作製には、シリコン基板上へ電子線レジストをスピンコート法にて塗布した後、ナノ共振器と反転した構造を描画し、エッチングを行った。また、ポリマー製フォトニック結晶ナノ共振器は、ナノインプリント装置にて基材としてcyclo-olefin polymerを用いて作製した。作製したフォトニック結晶ナノ共振器は、走査型電子顕微鏡および原子間力顕微鏡を用いて形状観察を行った結果、良好な精度で作製することに成功した。研究項目B:エピゲノム解析用フォトニック結晶ナノ共振器の設計決定本研究項目では、作製したポリマー製フォトニック結晶ナノ共振器の光学特性評価を行い、エピゲノム解析への応用に適したフォトニック結晶ナノ共振器の設計決定を行った。光学特性評価の結果、従来フォトニック結晶ナノ共振器にはシリコンなど高い屈折率を有する無機材料を基材として用い、赤外波長の光源を使用して光閉じ込め・増幅を実現していたのに対し、ポリマーという極めて低い屈折率の基材を用いて可視領域の光(波長: 650 nm)をナノ共振器内へ効率よく閉じ込め・増幅させることに初めて成功した。また、シミュレーション解析の結果、個々のナノ共振器が近接した環境にある場合、共振器内への光閉じ込め・増幅効率が顕著に低下することが明らかとなった。当該年度では、予定していた(1)フォトニック結晶ナノ共振器の設計・作製、(2)エピゲノム解析に適したフォトニック結晶ナノ共振器の設計決定、の研究項目を計画どおり推進し、(1)ポリマーを基材として、高効率に可視光閉じ込め・増幅が可能なフォトニック結晶ナノ共振器作製に成功、(2)高効率に光閉じ込め・増幅可能なナノ共振器の設計を明らかにした、(3)エピゲノム解析に適した設計を明らかにした、という成果が得られている。また前述した研究項目にて得られた成果に加えて、モデル実験として細菌の16s rRNA遺伝子配列におけるDNAハイブリダイゼーションの検出実験も並行して実施し、染色操作の必要なく相補的配列を有するDNAのみを検出・定量することに成功している。以上の理由から現在までの進捗状況は、当初の計画以上に進展していると判定した。当該年度は、以下の研究項目を実施した。研究項目A:ナノインプリントリソグラフィーを用いたフォトニック結晶ナノ共振器の作製:昨年度に引き続き、より高精細のナノインプリントリソグラフィー用鋳型の作製を実施した。本研究項目では、電子線描画装置・反応性イオンエッチング装置を用いて鋳型の作製を行った。作製した鋳型は、種々のポリマー上へフォトニック結晶ナノ共振器作製に用いたところ、良好な精度で作製可能であることを確認した。加えて作製したフォトニック結晶ナノ共振器へ白色光を導入したところ、共振器内への光閉じ込め・増幅を確認することにも成功した。研究項目B:屈折率応答性評価とエピゲノム解析用フォトニック結晶ナノ共振器の設計決定:本研究項目では、(1)フォトニック結晶ナノ共振器内へ特定波長の光閉じ込め・増幅効率の向上、(2)エピゲノム解析に適した構造の決定、をシミュレーション解析にて行った。シミュレーション解析の結果、本研究項目で設計した構造は、ナノ共振器内へ3000倍以上の光閉じ込め・増幅効果が得られることが明らかとなった。研究項目C:フォトニック結晶ナノ共振器表面へのプローブDNA固定化とハイブリダイゼーション検出:本研究項目では、作製したフォトニック結晶ナノ共振器表面へプローブDNAを固定化した後、DNAハイブリダイゼーションの検出・定量を実施した。作製したフォトニック結晶ナノ共振器は、プローブDNA固定化やハイブリダイゼーション等によって誘起される周辺屈折率変化に対して鋭敏に光学特性変化を示し、高感度にハイブリダイゼーションを検出可能であることを明らかにした。また、作製したフォトニック結晶ナノ共振器は、pmol/lオーダーの濃度域において高感度にハイブリダイゼーションの検出が可能であった。当該年度では、計画していた研究項目を推進し、ポリマーという低い屈折率を有する基材を用いていながら、可視領域内の特定波長のみを閉じ込め・増幅させることに成功した。この可視領域の光閉じ込め・増幅効果は、金属酸化物など高屈折率材料を用いた場合においてのみ報告されていたが、ポリマーを用いて実現したものは初めてである。加えて、作製したフォトニック結晶が、高い光閉じ込め・増幅効率を有するということを明らかにしたことも顕著な成果であると言える。

また、作製したフォトニック結晶ナノ共振器を用いてDNAハイブリダイゼーションの検出を行った結果、高感度に検出・定量することにも成功した。以上の理由から、現在までの進捗状況は当初の計画以上に進展していると判定した。当該年度は、これまでの実績を踏まえ、1ポリマー製フォトニック結晶ナノ共振器アレイの設計・作製と特性評価、2ポリマー製フォトニック結晶ナノ共振器表面へのプローブDNA固定化とDNAメチル化の検出を試みた。これまでの実績では、設計したフォトニック結晶ナノ共振器は、特定波長の光を高倍率で閉じ込め・増幅させる機能を有する。加えて、設計したフォトニック結晶ナノ共振器は、ポリマーを基材として用い、ナノ構造を鋳型を介してポリマー上へ転写する技術であるナノインプリントリソグラフィーを用いて作製することから、安価・簡便に作製することも可能である。設計・作製したポリマー製フォトニック結晶ナノ共振器アレイは、微細な領域に複数のナノ共振器を有し、個々のナノ共振器内で特定波長の光閉じ込め・増幅が可能であることが明らかとなった。加えてナノ共振器アレイは、pHや周囲の屈折率を変化させることで光学特性を変化させることにも成功した。これは、本研究目的であるエピゲノム解析への応用だけでなく、イオン等の小分子検出等の種々の応用も可能であることを明らかにすることができた。また、DNAメチル化の検出については、メチル化DNAを検出することに成功した。しかし、高濃度のメチル化DNA溶液においてのみ検出が可能であることから、今後は低濃度のメチル化DNAも検出可能とするべく、フォトニック結晶ナノ共振器の更なる感度向上に向けて検討を行う必要があることが明らかとなった。本研究の目的は、ナノメートルサイズの構造が周期的に配列した光学素子「フォトニック結晶」へ欠陥部位を導入することで、欠陥部位内へ特定波長の光を閉じ込め・増幅する機能を有するフォトニック結晶ナノ共振器を、1ポリマーを基材として用い、2ナノインプリントリソグラフィーを用いて作製し、3エピゲノム解析への応用を行う、ことにある。本研究では、可視領域の光を閉じ込め・増幅可能なフォトニック結晶ナノ共振器を設計・作製することに成功した。加えて作製したフォトニック結晶ナノ共振器は、DNAハイブリダイゼーションおよびエピゲノムの一つであるDNAメチル化を検出することに成功した。本研究では、平成28年度以降以下の研究項目を実施する。(1)DNAメチル化の検出(2)培養細胞中DNAのメチル化検出上記研究項目を実施し、エピゲノム解析でビアスの有用性を明らかにする。加えて、今後の研究推進方策として、DNAメチル化の高感度検出が困難であった場合、メチル化に起因する屈折率変化を検出可能な信号増幅法についても並行して検討を行っていく。今後は、以下の研究項目を推進し、エピゲノム解析への有用性を明らかにする。(1)メチル化DNAの検出・定量(2)培養細胞中DNAのメチル化検出なお推進に当たっては、神経変性疾患に寄与することが報告されているエピゲノム解析を実施し、本研究で開発するデバイスの有用性を明らかにすることとする。
大規模数値シミュレーションを用いた局所銀河群形成過程の解明

本研究は、アンドロメダ銀河(M31)のハロー領域に発見された、衛星銀河の衝突の痕跡の形成過程を詳細に調べることで、局所銀河群の形成・進化に迫ることを目的としている。M31はその近さから、詳細な観測が行われ、理論と観測を密接に組み合わせて銀河の形成・進化を調べることのできる恰好の実験場である。28年度には(a)アンドロメダストリームと(b)M31北西ストリームに着目した。(a)観測された痕跡と衝突した矮小銀河の内部構造との関係を詳細に調査した。前年度の2000モデルを超える大規模なパラメータサーチによって得られた、観測される構造をよく再現するパラメータセットを使用し、先行研究での最大粒子数よりも30倍程度大きな約1700万粒子を用いた銀河衝突シミュレーションを行った。この高分解能計算により、構造内の金属量勾配を説明・新たな貝殻状の星分布を予言・生き残った衛星銀河の中心部コアを位相空間上で確認可能であると示唆した。これらの成果をまとめた論文が査読付き学術論文誌に掲載された。(b)M31北西ストリームは、当年度に新たに形成過程を調査した細長い構造である。そのような細長いストリームは、宇宙の標準的な構造形成モデルにおいて観測との矛盾が指摘されている、ミッシングサテライト問題の検証の道具となることが期待されている。道具として用いるには予め形成過程の理解しておく必要がある。本研究は構造に沿って分布する複数の球状星団の視線速度の観測結果を用いる新たな手法で、progenitorの軌道及び物理量を制限した。観測されたストリームの全光度に対して、M31の重力場により衝突銀河から剥ぎ取られる質量の割合と比較することで、衝突銀河の半径を質量の関数で制限した。制限された軌道と矮小銀河の物理量を用いて、銀河衝突シミュレーションを行い、構造の再現にも成功した。本成果は、査読付き学術雑誌にて発表した。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,アンドロメダ銀河のハロー領域に発見された,衛星銀河との衝突の痕跡(アンドロメダストリーム)を用いた,局所銀河群の形成・進化の解明を目的としている。アンドロメダ銀河は近傍であるがゆえ,詳細な観測が可能であり,理論研究と観測研究を組み合わせることで,銀河の形成・進化を確認・検証可能な格好の実験場である。特に,アンドロメダストリームは,アンドロメダ銀河の円盤の半径の5倍程度伸びた巨大な星の作る構造で,その空間構造や視線速度構造が詳細に観測されている。観測された構造を数値シミュレーションで再現することによって,矮小銀河の衝突の歴史と局所銀河群の形成過程について解き明かす。標準的な宇宙大規模構造の形成モデルであるΛCDMモデルが予言する構造の,銀河スケールでの検証に関わる成果を論文として発表した。この研究では,アンドロメダ銀河に付随するダークマターの質量密度分布に対して,銀河衝突の数値シミュレーション結果と観測される構造との関係について詳細な解析を行った。その結果は,観測される構造を再現するモデルにおいて,ダークマターハローの外側の密度構造に関してCDMモデルとのずれを示しており,アンドロメダ銀河中心からの距離が大きくなるにつれて, ΛCDM理論で予測されるよりも早く密度が小さくなることを示唆している。この成果は,局所銀河群の衛星銀河に関する国際会議,銀河形成・進化に関する国内外の研究会で発表を行った。また,過去にアンドロメダ銀河に衝突した衛星銀河の形態に関する研究を進展させた。この研究では,より複雑なモデルのもと大規模なパラメータサーベイと詳細な解析を行うことで,現実的な回転成分を持つ矮小銀河の衝突を示唆する結果が得られた。この成果については投稿準備中である。本研究では,アンドロメダ銀河のハロー領域に発見された,衛星銀河の衝突の痕跡(アンドロメダストリーム等)等を用いて,局所銀河群の形成・進化に迫ることを目的としている。アンドロメダ銀河は近傍であるがゆえ,詳細に観測が行われてきた。理論研究と観測研究を組み合わせることによって,銀河の形成過程を調べることのできる格好の実験場である。詳細に観測されたアンドロメダストリームには,特徴的な東西非軸対称の内部構造が存在しており,その構造はN体シミュレーションを用いた先行研究では再現されてこなかった。多くの先行研究では簡単のため,衝突した矮小銀河を球状の銀河として仮定していたが,本研究ではその特徴的な内部構造の成因として,矮小銀河の形態に着目し,矮小銀河のモデルとして円盤矮小銀河を想定した。衝突時の矮小銀河の円盤の傾きが衝突後の分布に大きく影響するため,全体で2000衝突モデルを超える大規模なパラメータサーチを必要とした。筑波大学計算科学研究センターに設置されているスーパーコンピュータT2K-Tsukuba, HA-PACS, COMAを用いた大規模シミュレーションの結果として,観測されるアンドロメダストリームの特徴的な非軸対称構造を説明するためには,衝突した矮小銀河の回転が重要であること,また初期の円盤の傾け方に対する制限が得られた。加えて,先行研究での最大粒子数よりも1桁以上大きな約800万粒子で矮小銀河を表現した高精度の銀河衝突シミュレーションにより,アンドロメダストリームの金属量勾配や壊された矮小銀河の中心コアの観測可能性,新たな扇型の星分布といった示唆を与えた。これらの構造に対する今後の観測が期待される。この成果については,局所銀河群や銀河の形成・進化に関する国内外の研究会で発表を行った。

また,成果を論文にまとめ査読付き学術論文誌に投稿した。本研究中で,先行研究での最大粒子数よりも1桁以上大きな約800万粒子で矮小銀河を表現した高精度の銀河衝突シミュレーションを行った。この数値シミュレーションによりアンドロメダストリームの金属量勾配や壊された矮小銀河の中心コアの観測可能性,新たな扇型の星分布といった示唆を与えることができた。特に金属量の分布に関する解析は当初の予定外の複雑な解析であったが,将来の観測に期待される重要な示唆を与えた。本研究成果については国内の研究会のほか, 8月にホノルルで3月にスペインで行われたIAUシンポジウムにおいて発表を行った。また,国際会議期間中には研究に必要な情報収集を行った。とりわけ局所銀河群の形成・進化に係る最新の研究と展望に対する情報を集め,平成28年度の研究にも取り入れていく予定である。また,本研究を行う過程で,銀河の恒星ハローの密度構造・速度構造に関わる新たな知見を深めることができた。さらに詳細な物理を調べるために,追加の大規模数値シミュレーションを行う準備を行い,スーパーコンピュータを用いた大規模計算を始めている。本研究は、アンドロメダ銀河(M31)のハロー領域に発見された、衛星銀河の衝突の痕跡の形成過程を詳細に調べることで、局所銀河群の形成・進化に迫ることを目的としている。M31はその近さから、詳細な観測が行われ、理論と観測を密接に組み合わせて銀河の形成・進化を調べることのできる恰好の実験場である。28年度には(a)アンドロメダストリームと(b)M31北西ストリームに着目した。(a)観測された痕跡と衝突した矮小銀河の内部構造との関係を詳細に調査した。前年度の2000モデルを超える大規模なパラメータサーチによって得られた、観測される構造をよく再現するパラメータセットを使用し、先行研究での最大粒子数よりも30倍程度大きな約1700万粒子を用いた銀河衝突シミュレーションを行った。この高分解能計算により、構造内の金属量勾配を説明・新たな貝殻状の星分布を予言・生き残った衛星銀河の中心部コアを位相空間上で確認可能であると示唆した。これらの成果をまとめた論文が査読付き学術論文誌に掲載された。(b)M31北西ストリームは、当年度に新たに形成過程を調査した細長い構造である。そのような細長いストリームは、宇宙の標準的な構造形成モデルにおいて観測との矛盾が指摘されている、ミッシングサテライト問題の検証の道具となることが期待されている。道具として用いるには予め形成過程の理解しておく必要がある。本研究は構造に沿って分布する複数の球状星団の視線速度の観測結果を用いる新たな手法で、progenitorの軌道及び物理量を制限した。観測されたストリームの全光度に対して、M31の重力場により衝突銀河から剥ぎ取られる質量の割合と比較することで、衝突銀河の半径を質量の関数で制限した。制限された軌道と矮小銀河の物理量を用いて、銀河衝突シミュレーションを行い、構造の再現にも成功した。本成果は、査読付き学術雑誌にて発表した。
一貫した教育の実質化を可能にするユニフィケーションモデルの構築

「ユニフィケーション」とは本来「見た目の異なる2つの項(対象構造)が同一あるいは同等であることを示す。看護におけるユニフィケーションとは「看護サービスと教育ならびに研究の責任を一つの管理組織に所属させること」を意味する。文献検索によって「ユニフィケーションモデル」は幾通りかのタイプに分けられていることがわかった。平岡らが1999年に分類した1看護教員ー看護職併任型、2師長→看護教員兼任型、3看護教員→看護職兼任型、4大学ー地域連携型の4パターンを軸に現在も大別されておりそれぞれ時代に応じた見直しや組織の特徴に合わせたユニフィケーションモデルの構築がなされている。附属病院をもたない看護師養成施設におけるユニフィケーションは、実習病院への研究指導などに極限られた範囲での一時的な人的支援が多く「ユニフィケーション」の概念に照らし合わせると「ユニフィケーション」とは言えない。最終年度も人事交流や臨床看護師の授業への参画を提案したが、勤務の調整等ができず実現することができなかった。経営母体が異なる施設同士では連携の範囲に限りがあり給与の面やなによりも患者に対するケアの質保証と責任の所在をどうするか等、クリアすべき課題が山積していた。本研究は附属病院を持たない看護師養成施設の教員が臨床現場とどのように連携していくべきなのかを主眼とするものであったが、なぜ看護教員に教育実践能力と看護実践能力のどちらも必要であるのかを掘り下げ確固たるエビデンスのもとに提案する必要があった。また看護実践応力を維持・向上していくために人事交流以外の方法は無かったのか、他にどんな方法があったのかを検討する必要があった。今後は単一化・統一組織にこだわらず社会の要請にこたえる看護師を育成するためには教育現場と実践の現場がどのように連携していくべきなのかを模索する必要ある。平成27年度前半は国内外のユニフィケーションモデルについて先行研究を検討した。医中誌WEBにて1900年代から2015年までに至る国内文献の検討をおこなった。海外文献に関してPabMedを使用した。国内のユニフィケーションモデルは、幾通りかのタイプに分けられていた。平岡らが1999年に分類した1看護教員ー看護職併任型、2師長→看護教員兼任型、3看護教員→看護職兼任型、4大学ー地域連携型の4パターンに現在も大別され、それぞれ時代に応じた見直し、組織の特徴に合わせたユニフィケーションモデルの構築がなされていた。また、米国ではUnification Modelではなく、Dedicated Education Unitが学生の看護実践能力の開発のためには、効果的であるとされていた。Dedicatedとは、「専従」「身をささげる」との意味であるが、看護教員が臨地実習の実践の場に身を置きながら、学生の教育を一手に引き受けるシステムであり、上記の看護教員ー看護職併任型であると推察される。我が国においてユニフィケーションモデルを取り入れている大学、病院、自治体(神奈川県)に見学を依頼し担当者に直接話を聞くこと、教員に求められる看護実践能力について臨床現場の看護師が考える「看護実践能力」と教員が考える「看護実践能力」をそれぞれの立場から明らかにするまでには、至っていない。今後は附属病院を持たない看護師養成校が臨地実習施設との連携をどのようにしていくべきなのか、人的アプローチだけでなくシステム(社会制度)側へのアプローチもしていく必要がある。先行論文にてユニフィケーションモデルにはさまざまなタイプがあることがわかった。独自のユニフィケーションモデルを構築し実践している施設は附属病院を持っている養成施設に限られ、附属病院をもたない看護師養成施設は実習病院への研究指導などに極、限られた範囲での連携が多かった。経営母体が異なる施設同士では連携の範囲に限りがあり、ユニフィケーションモデルを提案することは現状では、非常に困難であると言わざるを得ない。本研究は附属病院を持たない看護師養成施設の教員が臨床現場とどのように連携していくべきなのかを主眼とするものであるため、新たなアプローチ方法を模索する必要がある。平成28年度前半はユニフィケーションモデルを採用している大学及び学校についてヒアリング調査をおこなった。概ね「制度としてうまく活用できている」との見解であった。大学の教員が半年、ないしは1年間という長期的なスパンで臨床に出向したり、臨床の看護師が大学で授業や演習を実施することで双方にとって新たな発見とともに育ちあう環境が整備されており、理想的なシステムであった。人事交流の時期や、対象者については大学および臨床間での調整が必須であった。いずれも附属病院または法人が同一のもとでのシステムであり、「附属病院をもたない」看護師養成施設と実習病院間での実現可能なユニフィケーションモデルの提案とした本研究においては、どうしても制度上の規制があり、容易に人的交流はできない現状にあることを痛感した。平成28年度中期後半にかけて実習病院との交流の一環として、大学から臨床における看護研究指導やフォローや実施指導者研修の企画、運営などに携わった。臨床の複雑さ、多様な患者への対応に追われつつもいかに看護の質を高めていくのかについて臨床看護師とディスカッションをする機会を得ることができた。大学側としては附属でもないのに「実習をさせて頂いている」という遠慮があり、臨床側は「就職してほしい」との思いがありなかなか本音をぶつける機会が無いのが現状であり、非常に有意義なディスカッションであった。今後は、高度化、煩雑化する臨床の場に対応できる学生や新人看護師をともに育てる為には大学と実習病院側(臨床)で、何が必要なのかどのようなアプローチが必要なのかを模索していく必要がある。

独自のユニフィケーションモデルを構築し実践している看護師養成施設は附属病院を持っており賃金の面でも身分(役職)の面においても比較的安定した雇用が可能となっていた。本研究は「附属病院をもたない看護師養成施設」というところに新規性があるがそのような施設における連携は実習病院への研究指導などに限局されていた。平成28年度は、夏季休暇中を利用して、大学に勤務する教員を臨床の場で研修させて頂く計画であったが、研修先を確保することが困難となり、断念せざるを得なかったため、進捗が大幅に遅れてしまった。経営母体が異なる施設同士での連携には制限があると言わざるを得ない状況であるが、今後は研究指導や実施指導者研修において、かかわりを持たせせて頂いた看護師や管理者に協力を依頼し、高度化、煩雑化する臨床の場に対応できる学生や新人看護師をともに育てる為には何が必要なのか、どのようなアプローチが必要なのかを模索していく予定である。平成27年度より本課題に取り組んでいたが「院内看護研究指導」や「実施指導者研修」の名のもとに実習施設へ赴くことは実現可能であったが実際に病棟看護師として対象者(患者)に看護を提供することは実現が困難であった。同じ法人ならば、可能であることも、付属病院を持たない看護基礎教育施設の場合身分的な保証ができず、責任の所在があいまいとなることも一因であろう。「ユニフィケーションモデルの構築」までにはいくつかの段階を踏む必要があることがわかった。結論を急ぐのではなく、研究の切り口を少し変え看護教員を経て、臨床看護師として活躍している看護師を対象にインタビューをし、「ユニフィケーションで得た看護実践能力とは何かを明らかにすることについてをまずは取り組んでみたい。関連研究として、「新人看護教員の教育的思考と手段の獲得過程ー事例検討を通してー」について保健医療福祉科学雑誌に投稿した。(研究報告)院内看護研究指導や実施指導者研修にかかわっていた研究施設の教育体制が変更になり、これまで継続してきたことが、実施困難となったため。「ユニフィケーション」とは本来「見た目の異なる2つの項(対象構造)が同一あるいは同等であることを示す。看護におけるユニフィケーションとは「看護サービスと教育ならびに研究の責任を一つの管理組織に所属させること」を意味する。文献検索によって「ユニフィケーションモデル」は幾通りかのタイプに分けられていることがわかった。平岡らが1999年に分類した1看護教員ー看護職併任型、2師長→看護教員兼任型、3看護教員→看護職兼任型、4大学ー地域連携型の4パターンを軸に現在も大別されておりそれぞれ時代に応じた見直しや組織の特徴に合わせたユニフィケーションモデルの構築がなされている。附属病院をもたない看護師養成施設におけるユニフィケーションは、実習病院への研究指導などに極限られた範囲での一時的な人的支援が多く「ユニフィケーション」の概念に照らし合わせると「ユニフィケーション」とは言えない。最終年度も人事交流や臨床看護師の授業への参画を提案したが、勤務の調整等ができず実現することができなかった。
潜在及び顕在学習様式における知覚トレーニングの効果

本研究の目的は、環境に存在する規則性の学習における潜在学習様式と顕在学習様式の効果を比較することであった。まず、平成11年度の研究においては、コンピュータ・ディスプレイ上に呈示されたターゲットの移動に合わせて、ハンドレバーを追従操作する知覚運動課題を用いた。ターゲットの移動パターンに内在する規則性に関する教示を受けた教示群と教示を受けなかった非教示群のどちらにおいても、規則性に関する学習効果が認められた。しかし、習得試行および保持テストにおける教示群のパフォーマンスが非教示群のパフォーマンスに比べて優れていたため、この実験で用いた課題においては、規則性に関する顕在的な知識が学習促進効果を持ったと言える。平成12年度においては、呈示する刺激をより実際の運動行動場面に近づけるため、テニスのサーバーを撮影したビデオ画像を呈示刺激として用い、潜在学習様式と顕在学習様式の学習効果を比較する実験を行った。この実験では、サーバーの動作に内在する特徴を教示した教示群と教示を与えなかった非教示群の被験者に、サービスのコース及び球種を予測させ、ボタン押し反応を行わせた。この実験の結果より、教示を与えられた顕在学習様式は、学習初期における反応の正確性を向上させるが、教示を与えられない潜在学習様式は、比較的多くの習得試行を行うことによって、正確性を教示群と同レベルまで向上させると同時に、反応時間の短縮という優れた学習効果を持つことが明らかとなった。本研究の目的は、環境に存在する規則への適応が求められる知覚運動スキルの学習において、規則に関する教示を学習者に与える顕在学習と、教示を与えない潜在学習の効果を比較することであった。平成11年度の研究においては、まず、実験室における知覚運動課題を用いて、両学習様式の効果を比較した。実験課題は、コンピュータのモニターの上端から下端に向けて移動するターゲット・カーソルを、利き腕によるレバー操作によって移動する被験者カーソルで追跡することであった。レバーの角度を測定する装置及び、そのアナログ信号をデジタル信号に変換し、コンピュータに入力するためのAD変換装置を購入し、実験装置を作成した。ターゲット・カーソルの移動パターンの規則性は、モニター中央部における特定の移動軌跡によってモニター下部における移動軌跡が決定する一定パターンとして設けた。また、モニター中央部における他の移動軌跡に対しては、モニター下部の移動軌跡はランダムなものとした。習得段階の後、保持テストを行った。規則に関する教示は与えなかった潜在学習群に、規則性に気付いた被験者はいなかった。結果は、どちらの群においても、一定パターンがランダムパターンに比べて高いパフォーマンスを示したが、一定パターンに関しては、顕在学習群が潜在学習群に比べて優れたパフォーマンスを示した。これは、規則性に関する教示を与えなくとも、学習が発現するという潜在学習の先行研究の結果と一致するものであったが、教示がパフォーマンスを促進するといえる。今後の課題として、規則の複雑性や、ランダムパターンに対する一定パターンの呈示頻度を変化させた条件において、顕在及び潜在学習様式の効果を検討する必要がある。
分子標的薬を意図した特異的モノクロナル抗体を用いた泡沫細胞崩壊抑制機構

動脈硬化は、変性リポたんぱく質をマクロファージが取り込んで血管壁に脂質が蓄積していく病変であるが、その関与する細胞の多様性、時間経過による組織の形態変化が複雑なため、十分に効果的な治療法は確立されておらず、またその予防についても限られた食事療法しか提唱されていない。動脈硬化の低侵襲的診断への応用を目的に、私はin vivoで動脈硬化巣表層部を認識するモノクロナル抗体を作製し、その抗原物質がPhosphatidylcholine(PC)-cholesterol(FC)複合体であることを明らかにした。また、高脂血症患者血清を用いてマクロファージを泡沫化させて、この抗原を誘導することにも成功した。今回、この抗原を発現した細胞が、FCの増加に伴って崩壊することを明らかにし、その崩壊過程では、CHOP, XBP-1のようなER(小胞体)ストレスのマーカーの関与を明らかにした。すなわち、LDLの形で取り込まれたcholesterolは主としてCE(Cholesteryl ester)であるが、lysosomeで加水分解してFCとなる。この過剰に形成されたFCは、通常はERでCEになるが、私の培養条件では、FCが増加したままになる。これはnCEase(中性エステラーゼ)の活性が亢進しているためと考えられるが、ERの膜上に多量のFCが蓄積することは、細胞にとってストレスになり、ERの機能低下(たんぱく質の合成の異常、miss folding)を起こし、細胞はApoptosisしていると考えられる。私が開発した抗体は、このFC依存のApoptosisを起こすマーカーとなりうる抗原(PC-FC complex)を認識するが、この泡沫細胞の崩壊を抑える新しい動脈硬化進展の抑制剤として応用することができれば、新しい動脈硬化の治療法として展開する可能性を秘めている。次年度は、このERストレスの抑制機構に焦点を絞りたい。
単純ヘルペスウイルスの潜伏感染及び再活性化による顔面神経麻痺モデルの検討-麻痺発症における病態およびその免疫応答に関する検討-

まずwister系ラットを用い,本学微生物学教室より提供を受けたHSV1型(KOS株)を耳介後面、中耳腔に接種して,初回感染麻痺モデルの作成を試みた。過去の他の報告同様、中耳腔接種ラットでは麻痺発症は起こらず耳介後面接種モデルにおいて麻痺発症が認められた。過去の報告において、HSV1が潜伏感染した神経節細胞はその支配部位の皮膚刺激によりHSV1に対する許容性が増し。内部でHSV1の増殖、再活性化が起こるとの説がある。そこで麻痺発症が起こらない程度のHSV1接種ラットに対し、初回接種部位である耳介後部を注射針で擦過し再刺激を試みた。しかし、刺激部位にヘルペス疹は形成し、ラットの全身状態は増悪するものの麻痺発症に残念ながら至らなかった。最近になってマウスのT細胞レセプターに対する抗体を投与し、細胞性免疫を選択的に抑制したあと上述の耳介皮膚刺激を加えることにより、HSV1再活性化による顔面神経麻痺が発症したとの報告が認められる。今後はこのように細胞性免疫を制御するような方法で再活性化麻痺モデルの作成を試みていきたい。
三叉神経損傷動物を用いた三叉神経痛の発症機構の解明

口腔・顔面領域は皮膚領域と、粘膜領域とが入り組み、ラットへのホルマリンの注入刺激は顔面皮膚領域の方が口腔内の粘膜領域より多くの疼痛関連行動を起こす。その行動は脳内抑制性伝達物質であるGABA受容体を通して制御され、その制御効果も顔面の疼痛に対する方が大きい。口腔粘膜領域はC線維が顔面皮膚領域より少なく、そのことが中枢の制御機構にも差を生じさせている。ペプチド性のC線維に含まれるサブスタンスP(SP)の受容体であるニューロキニン1(NK-1)は三叉神経尾側亜核(Vc)のI層とIII層に分布し、侵害受容に関わっている。私たちは細胞質内に入って毒性を発揮するライボソーム非活性化毒素であるサポリンをSPに結合させたSP-サポリン(SP-Sap)を延髄の後角(Vc;三叉神経尾側亜核)に作用させ、I層やIII層に存在するSPの受容体であるニューロキニン1受容体(NK1)を持つニューロンを削除することに成功した。SP-Sapを小脳-延髄槽(大槽)に投与して24週間後のラットでは、VcのI層とIII層のNK-1受容体免疫陽性ニューロンの数が減少した。SP-Sap処置ラットではホルマリン誘導侵害受容反応Vcがコントロールラットに比べ減少した。コントロールラットではホルマリン注射の前にビククリンを全身投与すると侵害受容反応は減少するが、SP-Sap処置ラットでは逆に増加した。すなわちNK-1を持つニューロンが侵害刺激の受容だけでなく、上位脳のGABA_A受容体を介した制御系に関与することを示した。口腔・顔面領域は皮膚領域と、粘膜領域とが入り組み、多くの疼痛を症状とする疾患を起こす。その疼痛発現は脳内抑制性伝達物質であるGABA受容体を通して制御され、その制御効果も顔面の疼痛に対する方が大きいことが明らかになった。口腔領域はC線維が顔面皮膚より少なく、そのことが中枢の制御機構にも差を生じさせている。ライボソーム非活性化毒素であるサポリンをSP(サブスタンスP)に結合させたSP-サポリンを小脳-延髄槽(大槽)に投与したラットでは、VcのI層とIII層のNK-1(ニューロキニン1)受容体免疫陽性ニューロンの数が減少した。三叉神経節を電気刺激した後のVcでのc-Fos発現がコントロールラットに比べ減少した。コントロールラットでは電気刺激前にビククリンを全身投与するとVcでのc-Fos発現は減少するが、SP-サポリン処置ラットでは逆に増加した。すなわちNK-1を持つニューロンが侵害刺激の受容だけでなく、上位脳のGABAAを介した制御系に関与することを示した。臨床において歯科口腔外科では抜髄処置や抜歯を行うことが多く、微小環境での神経切断が必然的に行こり、異常な疼痛が起りやすい(神経因性疼痛)。この異常な疼痛の主因は、神経損傷後に、損傷されたニューロンだけでなく、近傍の無傷のニューロンが異常な活動をすることと考えられている。三叉神経を切断すると支配領域からの入力は遮断されるが、ニューロンの表現型を変化させ、異所性の発火を起こす。ラットの三叉神経切断後に、三叉神経節を電気刺激し、脳内のc-Fos活動を調べると、切断神経からの侵害受容ニューロンの活動は低下し、機械刺激受容ニューロンの活動は増加した。逆に非切断神経からの侵害受容ニューロンの活動が増加することが明らかになった。本研究では神経因性疼痛の動物実験モデルを応用し、神経損傷下での侵害刺激が中枢神経系の細胞活動マーカーとして使用されるc-Fos発現に及ぼす影響を観察した。口腔領域ではC線維が顔面皮膚より少なく、そのことが中枢の制御機構にも差を生じさせている。ライボソーム非活性化

毒素であるサポリンをSP(サブスタンスP)に結合させたSP-サポリンを小脳-延髄槽(大槽)に投与したラットでは、VcのI層とIII層のNK-1(ニューロキニン1)受容体免疫陽性ニューロンの数が減少した。三叉神経節を電気刺激した後のVcでのc-Fos発現がコントロールラットに比べ減少した。コントロールラットでは電気刺激前にビククリンを全身投与するとVcでのc-Fos発現は減少するが、SP-サポリン処置ラットでは逆に増加した。すなわちNK-1を持つニューロンが侵害刺激の受容だけでなく、上位脳のGABAAを介した制御系に関与することを示した。神経非切断ラット(対照ラット)では三叉神経尾側亜核の表層(VcI/II)に多くc-Fos陽性細胞を認めるのに対し、神経切断ラットでは閂の上位の核、三叉神経主感覚核、吻側亜核、中位亜核および尾側亜核の大細胞部(VcIII/IV)では切断神経の投射領域に一致してc-Fos陽性細胞が出現した。対照ラットに比べ切断神経の投射領域のc-Fos陽性細胞はVcI/II層では減少、非投射領域では増加した。末梢神経の損傷は、中枢神傷神経だけではなく非投射領域のニューロンの活動を変化させることが明らかになった。
ロシア極東部におけるカラマツ類黒葉さび病の発生生態に関する調査研究

ロシア極東部においてタイガ植生の主要な樹種のひとつであり,森林資源として重要なカラマツ類にTriphragmiopsis laricinumによる黒葉さび病(仮称)の発生が認められた.発生状況から見て,本病がカラマツ類の生育の障害となり、タイガ植生の保全とカラマツ造林に大きな脅威をもたらすと予想された.我が国では未だ本病の発生が認められていないが,本病の我が国への侵入と定着の危険性は高いと考えられた.いっぽう本病の原因となるさび菌についての生活環,宿主特異性,一次伝染源および分散方法などの発生生態に関しての調査研究はほとんどなされていない.そこで,カラマツ類黒葉さび病菌の発生状況,生活環および伝染方法などを明かにする目的で,ロシア連邦プリモルスキー州のウラジオストック周辺部(ウスリ-自然保護区,リバディスカヤ山,シコテ・アリン自然保護区)およびヤク-ツク自治共和国のヤク-ツク周辺部を調査した.同時にさび病の標本とともに,生活環を明かにするための接種試験に使用する資料を収集した.野外調査の結果,ウラジオストック周辺部,ウスリ-自然保護区,リバディスカヤ山,およびヤク-ツク周辺部では本病の発生が認められなかった.本病はシコテ・アリン自然保護区でのみ発生が認められた.シコテ・アリン自然保護区では,本病の発生が前々年度にも認められ、ここでは恒常的に本病が発生しているようであった.また前・前々年度のマガダン州のマガダン周辺での調査でも,本病の発生は認められなかった.冬季の恒常的な低温(氷点下30-40°C)下で本病菌が越冬できないことも予想されるが,むしろ夏季の極端な乾燥が本病菌の胞子の飛散とそれに引き続く感染を阻害することがヤク-ツクおよびマガダン地域における本病の発生と定着を抑制しているものと考えられる.シコテ・アリン自然保護区での調査によって本病原菌が夏胞子世代をもつことが明らかとなった.無性繁殖体である夏胞子によって本菌が分散し,新たな感染を引き起こすことが予測された.そこでLarix gmeliniに形成された夏胞子を用いた接種試験によってこの予想を確かめた.すなわちLarix gmeliniに形成された夏胞子はL.gmeliniおよびL.Kaempferiに感染し,両者にはじめ夏胞子堆を,やがて冬胞子堆を形成した.これによって従来の,本病原菌が冬胞子世代だけの短世代型の生活環をもち,冬不胞子堆内に稀に認められる夏胞子様の胞子は機能をもたない,との見方が否定された.これまでの野外調査の結果,本病発生地においてイチリンソウ属,カラマツソウ属,オダマキ属,センニンソウ属,メギ属,スグリ属,チダケサシ属,シモツケソウ属,シオン属,コウモリソウ属,ヨモギ属,ニガナ属,ユリ属などの植物にさび菌の精子・さび胞子世代の発生が認められた.本菌が異種寄生性の生活環をもつとすれば,異種寄生の相手となる植物はイチリンソウ属あるいはカラマツソウ属である可能性が高いと考えられたため,これらの植物に形成されたさび胞子をLarix gmeliniに人工接種した.しかしそれらのさび胞子は2種のカラマツに感染しなかった.イチリンソウ属とカラマツソウ属以外の植物上の精子・さび胞子世代も,その胞子の形態的特徴から,生活環が既知の種の精子・さび胞子世代であると判断された.そのため本菌は当初の予測に反して,同種寄生性の生活環をもつもの-すなわち本菌の精子・さび胞子世代もカラマツ類に形成されるものと,考えられる.このこれを確認するための接種試験を現在実施中である.ロシア極東部においてタイガ植生の主要な樹種のひとつであり,森林資源として重要なカラマツ類にTriphragmiopsis laricinumによる黒葉さび病(仮称)の発生が認められた.発生状況から見て,本病がカラマツ類の生育の障害となり、タイガ植生の保全とカラマツ造林に大きな脅威をもたらすと予想された.我が国では未だ本病の発生が認められていないが,本病の我が国への侵入と定着の危険性は高いと考えられた.いっぽう本病の原因となるさび菌についての生活環,宿主特異性,一次伝染源および分散方法などの発生生態に関しての調査研究はほとんどなされていない.そこで,カラマツ類黒葉さび病菌の発生状況,生活環および伝染方法などを明かにする目的で,ロシア連邦プリモルスキー州のウラジオストック周辺部(ウスリ-自然保護区,リバディスカヤ山,シコテ・アリン自然保護区)およびヤク-ツク自治共和国のヤク-ツク周辺部を調査した.同時にさび病の標本とともに,生活環を明かにするための接種試験に使用する資料を収集した.野外調査の結果,ウラジオストック周辺部,ウスリ-自然保護区,リバディスカヤ山,およびヤク-ツク周辺部では本病の発生が認められなかった.本病はシコテ・アリン自然保護区でのみ発生が認められた.シコテ・アリン自然保護区では,本病の発生が前々年度にも認められ、ここでは恒常的に本病が発生しているようであった.また前・前々年度のマガダン州のマガダン周辺での調査でも,本病の発生は認められなかった.冬季の恒常的な低温(氷点下30-40°C)

下で本病菌が越冬できないことも予想されるが,むしろ夏季の極端な乾燥が本病菌の胞子の飛散とそれに引き続く感染を阻害することがヤク-ツクおよびマガダン地域における本病の発生と定着を抑制しているものと考えられる.シコテ・アリン自然保護区での調査によって本病原菌が夏胞子世代をもつことが明らかとなった.無性繁殖体である夏胞子によって本菌が分散し,新たな感染を引き起こすことが予測された.そこでLarix gmeliniに形成された夏胞子を用いた接種試験によってこの予想を確かめた.すなわちLarix gmeliniに形成された夏胞子はL.gmeliniおよびL.Kaempferiに感染し,両者にはじめ夏胞子堆を,やがて冬胞子堆を形成した.これによって従来の,本病原菌が冬胞子世代だけの短世代型の生活環をもち,冬不胞子堆内に稀に認められる夏胞子様の胞子は機能をもたない,との見方が否定された.これまでの野外調査の結果,本病発生地においてイチリンソウ属,カラマツソウ属,オダマキ属,センニンソウ属,メギ属,スグリ属,チダケサシ属,シモツケソウ属,シオン属,コウモリソウ属,ヨモギ属,ニガナ属,ユリ属などの植物にさび菌の精子・さび胞子世代の発生が認められた.本菌が異種寄生性の生活環をもつとすれば,異種寄生の相手となる植物はイチリンソウ属あるいはカラマツソウ属である可能性が高いと考えられたため,これらの植物に形成されたさび胞子をLarix gmeliniに人工接種した.しかしそれらのさび胞子は2種のカラマツに感染しなかった.イチリンソウ属とカラマツソウ属以外の植物上の精子・さび胞子世代も,その胞子の形態的特徴から,生活環が既知の種の精子・さび胞子世代であると判断された.そのため本菌は当初の予測に反して,同種寄生性の生活環をもつもの-すなわち本菌の精子・さび胞子世代もカラマツ類に形成されるものと,考えられる.このこれを確認するための接種試験を現在実施中である.
中国・太湖流域における淡水生態系のモデリングと生物多様性保全策の提案

本研究の目的は、急速に経済発展の進んでいる中国・太湖流域の最大河川である東〓渓川において、生物多様性の保全に向けた具体的な保全・再生手法を提案することである.平成24年度は、主に中流域に注目し、魚類多様性の評価モデルを構築したほか、河川管理者が魚類の多様性を考慮した河川改修を行うための河川工学的検討を行った。1)現地調査:東〓渓川中流域において魚類調査及び物理・化学環境調査を実施した(18地点).魚類調査および水深,流速,底質といった物理的環境要素のほか水質(DO,水温,電気伝導度,Chl-a,栄養塩類等)を測定した。加えて、洪水時の河道特性(無次元掃流力τ*と川幅水深比B_m/H_m等)も取得した。2)魚類多様性評価のモデルの作成:東〓渓中流域において魚類群集と環境要因の関係を一般化線形モデルにより解析した。その結果、中流域の魚類の種数は、水質や植生の繁茂等の環境要因より河道内に存在するハビタットのモザイク性に強く依存することが分かった。3)中流域の魚類多様性を確保する河道条件の検討:上記モデルより当該中流域の魚類多様性の保全に際してはハビタットの多様性が第一に重要ということが明らかとなったため、ハビタットが多様になる条件を河川工学のパラメータから検討した.瀬・淵等のハビタットの出現傾向は、無次元掃流力τ*と川幅水深比B_m/H_mの二次元平面上で概ね捉えることが出来た。早瀬と淵はτ*が0.05以上で,ワンドはB_m/H_mが60以上の地点で出現することが示された.また,ハビタットの多様性、B_m/H_m、および無次元砂州高(砂州の発達度)の間には有意な正の相関が認められ、川幅が広くなると、地形の起伏が大きくなり、その結果としてハビタットが多様になることが示唆された。また、堰等の影響で河床が粗粒化しτ*が小さくなると川幅が拡大してもハビタットは単調となることも明らかとなった.東〓渓中流域において魚類多様性評価モデルが構築されたことに加え、生物多様性に配慮した河川管理に向けた工学的検討まで踏み込むことができ、提案する生物多様性保全策の具体性が非常に高まった。これは当初の計画以上に研究が進展したと考えられる。しかし、当初今年度に計画していた下流域の河岸の保全再生手法の検証については、日中間の政治的混乱(反日デモ)もあり、予定の調査・実証実験を行うことができなかった。このため、下流域の生物多様性保全方策がホットスポットの抽出と生物多様性評価モデルを基にしたものに留まり、中流域と比較すると具体性が若干低くなった。しかしながら、詳細にホットスポットが示されているほか、評価モデルから十分に具体的な内容で保全方策を提案することができるため、(2)の評価とした。2年間の研究を終え、本研究の目的である「中国・太湖流域の生物多様性保全に向けて、優先的に保全すべきホットスポットの抽出と,その具体的な保全・再生手法を提案・検証すること」の大部分は達成された.11.で述べたように下流域における運搬船の航走波特性の把握、保全再生手法の検証については不十分であったが、この方面の研究を進めるためには、より緊密に中国側研究者および現地政府と協力し、現地調査での安全の確保等を検討する必要がある。中国は世界的な生物多様性のホットスポットであり,急速な経済発展による悪影響が懸念されている。人間活動が生物多様性に与える影響について定性的な記述はあるものの科学的な根拠を提示できる知見は少なく,地域レベルで効果的な保全計画を策定できない状況にある。中国・長江デルタに位置する太湖流域は古来「魚米の郷」と呼ばれ,中国有数の豊かさを誇る穀倉地帯・淡水漁業地帯である。同時に,中国で最も経済発展の著しい地域であり,水環境の悪化,生物多様性の低下が危惧されている。本研究の目的は,太湖流域の健全な水域生態系と生物多様性の保全に向けて,水生生物の現状および影響を与える人為的インパクトを科学的に評価し,具体的な生物多様性の保全再生手法を提案することである。研究は太湖に流入する最大河川で,豊かな自然環境が残っている東〓渓川流域を対象とした。研究初年度である平成23年度は以下のことを行った。1)広域現地調査:東〓渓川において魚類,水生植物を中心とした淡水生態系に関する詳細な生物調査及び物理・化学環境調査を実施した(76地点).魚類と水生植物の生息密度調査,および水深,流速,底質といった物理的環境要素のほか水質(DO,水温,電気伝導度,Chl-a,栄養i塩類等)を測定した。2)魚類多様性ホットスポットの抽出:調査で得られた魚類の広域的な分布データから3つの生態学的指標(Richness, Rarity index, Irreplaceability)を計算し,魚類の多様性のホットスポットとして優先的に保全すべき地点を選出した。結果はGISによりマップ化した。3)魚類多様性評価モデルの作成:東〓渓川下流域について,魚類,水生植物と環境要因の関係を一般化線形モデルにより解析した.その結果,下流域においては船舶の航行に伴って発生した濁水が魚類の多様性や密度を大きく低下させていることが明らかとなった。