hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
暗黒物質探索のための方向感度を持つ高圧キセノンガス検出器の開発

暗黒物質の直接探索において、暗黒物質の到来方向を測定することができれば、探索の感度を大幅に向上することができる。本研究では、暗黒物質により反跳される原子核の方向を高圧キセノンガス検出器で測定する可能性を追求する。具体的には、反跳原子核により生じる電離電子とシンチレーション光の両方を測定し、反跳原子核の検出器にかけられた電場に対する方向によって、電子-イオン対の再結合の割合が変化し、電離電子信号とシンチレーション光信号の比が変化することを検証する。昨年度製作した10気圧(3cm3)の検出領域を持つTime Projection Chamber(TPC)による測定、評価を行った。検出器は、有効ガス領域、電離電子ドリフト電極、電離電子により誘起される信号を測定するアノード電極、シンチレーション光を測定するAvalance PhotoDiode(APD)からなる。241Am線源からのアルファ線を用いて測定を行なった。電離信号とシンチレーション光の電場依存性の測定によりドリフト電場が弱いと電離信号が減り、シンチレーション光が増えるという再結合が起きている事を確認した。また電離信号の持続時間を利用してアルファ線の方向を再構成することで、再結合の方向依存性を評価した。アルファ線の方向に依存して再結合の割合が変化する傾向がみられた。ネオジム磁石を導入することで電場に平行に磁場をかけた場合の測定も行ったが、再結合の方向依存性はむしろ抑制される、という結果が得られた。また、磁場を加えない場合には、光電子増倍管を使用することができるため、APDにかえて高耐圧で紫外光に感度を持つ光電子増倍管を用いた測定を行った。APDに比べて信号サイズが大きいため、ノイズによる影響の少ない測定が可能となった。28年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、再結合の角度依存性測定の原理実証用検出器として10気圧(3cm3)の検出領域を持つTime Projection Chamber(TPC)を製作した。APDに関しては、液体キセノン用に開発された紫外光に感度のあるものを用いて、量子効率やゲイン、ノイズ等の性能評価を行っている。製作した検出器にアルファ線源を設置して、電離電子信号とシンチレーション光を測定することに成功した。電離電子-イオン対の再結合の角度依存測定に向けて、ノイズの低減等を行っている。アルファ線を用いて、電離電子-イオン対の再結合の角度依存を測定する予定であったが、APDのノイズが大きいことと、アルファ線とAPDの距離が近いことによる疑似角度依存性が見えてしまったため、角度依存までは測定できなかった。APDを線源から離した位置に置けるように検出器を改造するとともに、ノイズカット用のチョークコイルを用いるなどしてAPDのノイズをおとす。これらの対策により、アルファ線による電離電子-イオン対の再結合の角度依存を測定する。
パワー・メカトロニクス機器を省エネルギー化する最適な動作法と設計法の研究

電気自動車などパワー・メカトロニクス機器を省エネルギー化するために,電気的・機械的な全散逸エネルギーを最小にする方法を研究して,以下の成果が得られた.電気自動車に無段変速機CVTを導入した場合,散逸エネルギーを最小にする最適変速比関数を求めることができた.これを電気自動車のCVTに指令すれば,自動車の積載量や坂道の傾斜角に適応できるので,省エネルギー運転が可能になることがわかった.また,最適変速比関数が,微分方程式を解くことなく,車速と電流の測定値を係数とする代数方程式を解いて求められ方法を見つけた.電気自動車などパワー・メカトロニクス機器を省エネルギー化するために,電気的・機械的な全散逸エネルギーを最小にする方法を研究して,以下の成果が得られた.電気自動車に無段変速機CVTを導入した場合,散逸エネルギーを最小にする最適変速比関数を求めることができた.これを電気自動車のCVTに指令すれば,自動車の積載量や坂道の傾斜角に適応できるので,省エネルギー運転が可能になることがわかった.また,最適変速比関数が,微分方程式を解くことなく,車速と電流の測定値を係数とする代数方程式を解いて求められ方法を見つけた.重い物体を運ぶロボット・マニピュレータや市内の配達業務などに用いられる電気自動車などパワー・メカトロニクス機器は,電力変換部,モータ,動力伝達部,負荷から構成されている.これらは,大きな慣性負荷を頻繁に始動・停止させるので,省エネルギー技術の導入が不可欠である.この省エネルギー技術は,慣性負荷の運動エネルギーを効率的に電気エネルギーに回生すること以外に,加速・減速時の散逸エネルギーを最小にする最適速度関数の決定と動力伝達部の減速比の最適設計が重要である.パワー・メカトロニクス機器の電気的・機械的損失を様々にモデル化して,散逸エネルギーの式を研究して,それを最小にする方法に取り組んで,以下の研究成果が得られた.1.動力伝達部として歯車列とボールねじ機構を取り上げて,それぞれの散逸エネルギーを最小にする最適変速比が動力伝達効率を用いて表現できる方法を考案した.これらは,従来のイナーシャ・マッチングを包含する一般的な方法である.2.インバータなど電力変換部の損失を新たに考慮した散逸エネルギーに注目して,それを最小にする最適速度関数を求めた.この関数は,電力変換素子の導通電圧降下のパラメータで表現できた.3.電気自動車を省エネルギー運転するために,最適な加速距離など最適な速度関数を求めた.また,減速時には,回生ブレーキと機械ブレーキの組み合わせる方法を検討して,最適な制動時間など最適な速度関数を求めた.市内の配達業務などに用いられる電気自動車などパワー・メカトロニクス機器は,電力変換部,モータ,動力伝達部,負荷から構成されている.これらは,大きな慣性負荷を頻繁に始動・停止させるので,省エネルギー技術の導入が不可欠である.この省エネルギー技術は,慣性負荷の運動エネルギーを効率的に電気エネルギーに回生すること以外に,加速・減速時の散逸エネルギーを最小にする最適速度関数の決定と動力伝達部の減速比の最適設計が重要である.パワー・メカトロニクス機器の電気的・機械的損失をモデル化して,散逸エネルギーの式を研究して,それを最小にする方法に取り組んで,以下の研究成果が得られた.1.電気自動車の全ての電気的・機械的損失を含む散逸エネルギーをモデル化して,散逸エネルギーを最小にする最適速度関数を求めた.これは,省エネルギー運転のベンチマークになる.2.電気自動車がインバータ制御のみで加減速をする場合,すなわち変速機を持たない場合に散逸エネルギーを最小にする最適減速比の決め方を提案した.こらは,従来のイナーシャマッチングを含む一般的な減速比の設計方法である.3.電気自動車を省エネルギー運転するために無段変速機を導入した場合,散逸エネルギーを最小にする最適減速比関数を求めることができた.これによって,自動車の積載量や坂道の傾斜角に適応できるので,省エネルギー運転が可能になることがわかった.市内の配達業務などに用いられる電気自動車などパワー・メカトロニクス機器は,電力変換部,モータ,動力伝達部,負荷から構成されている.これらは,大きな慣性負荷を頻繁に始動・停止させるので,省エネルギー技術の導入が不可欠である.この省エネルギー技術は,慣性負荷の運動エネルギーを効率的に電気エネルギーに回生すること以外に,加速・減速時の散逸エネルギーを最小にする最適速度関数の決定と動力伝達部の減速比の最適設計が重要である。パワー・メカトロニクス機器の電気的・機械的損失をモデル化して,散逸エネルギーの式を研究して,それを最小にする方法に取り組んで,以下の研究成果が得られた.1.電気自動車の全ての電気的・機械的損失を含む散逸エネルギーをモデル化して,散逸エネルギーを最小にする最適速度関数を求めた.これは,省エネルギー運転のベンチマークになる.2.電気自動車を省エネルギー運転するために無段変速機CVTを導入した場合,散逸エネルギーを最小にする最適減速比関数を求めることができた.これを電気自動車のCVTに指令することによって,自動車の積載量や坂道の傾斜角に適応できるので,省エネルギー運転が可能になることがわかった.3.最適減速比関数が,微分方程式を解くことなく,車速と電流の測定値から代数方程式を解いて求められ方法を見つけた.そして,いろいろな条件下で調べた結果,その最適性が満たされることがわかった.
母性領域のウェルネス看護診断の構築に向けて

1.データの整理と分析結果(1)母性領域のウェルネス看護診断の構築に向けて,理論形成に必要となる要素として,4つのカテゴリーが導かれた。1)妊娠や出産に対する期待感:児がお腹の中で発育している実感を得ながら,今後の妊娠経過や出産のイメージを膨らませ,喜びを感じている状態2)希望の実現:自分の希望が叶い達成感を感じている,満足している状態3)助産師への信頼感:分娩時の陣痛に耐えながらも,ケアしてくれた助産師に信頼を覚え,安心感を得ている状態4)夫婦共同感:妊娠・出産が,母親ひとりのイベントではなく,夫婦が力を合わせてイベントを経て喜び合っている状態(2)カテゴリーがもたらすウェルネス看護診断は,対象を全人的にとらえ,周りの人々や場の相互作用をも含む状況診断というイメージを提示した。2.学会発表と結果の妥当性の検討(1)第47回日本母性衛生学会学術集会にて,研究結果を発表した。(2)結果の妥当性を検討するため,第21回日本助産学会学術集会,第13回日本SIDS学会学術集会に参加し,研究結果をまとめる上での情報収集をおこなった。3.論文執筆研究の結果を,論文執筆・投稿準備中である。4.今後の課題分析解釈及び要素となるカテゴリー抽出の精度や洗練度を高めるためにも,さらにデータを積み重ねていくことが課題である。1.文献レビューウェルネスや母性,またそれらに関与すると考えられる「よいお産」についての国内外の文献収集をおこなった。その中の(財)こども未来財団の事業報告書『新たな母子保健サービスの提供に向けての研究-妊娠から産褥期までの継続的助産師ケアの実現に向けて-』をもとに,助産師が考える妊娠や出産時のよいケアについての内容を抽出した。その結果「自然な産む力を発揮できるような環境づくり」「分娩後の振り返り」「妊婦と家族のニーズへの対応」「エモーショナルサポート」等があげられた。2.インタビュー内容の整理と分析結果(データマイニングツール・ソフトを一部使用)(1)出産後の女性へのインタビュー:出産後の女性4名に対し以前おこなったインタビューから,妊娠や出産に関するポジティブな表現とウェルネスに結びつくと考えられる内容を抽出した。その結果「分娩に関する知識の増加」「夫婦共同感」「希望の実現」「安心感」「助産師への信頼感」「自分で産んだという実感」があげられた。(2)助産師へのインタビュー:施設助産師と開業助産師の経験をもつ助産師に,出産場面の相違や対象への関わり方等について伺い,更に妊娠・分娩・産褥期に関するウェルネス的な要素を抽出する上での助言と知識提供を得た。その結果「助産師との信頼関係」「分娩時の環境調整」「対象が納得いく分娩」がウェルネスに結びつく要素に関係するのではないかという見解を得た。3.来年度に向けてインタビュー内容の洗練化を図るための助言開業助産師に上記結果を提示し妥当性等について検討をおこなった結果,「満足のいく分娩」がウェルネス的な要素の基本となるのではないかという概念枠組が考察できた。4.次年度の課題(1)今年度得られた要素を基にインタビュー内容を作成し,実施する。(2)インタビュー内容の分析結果から,ウェルネス看護診断構築に向けて検討・修正をおこなう。1.インタビュー内容の作成昨年度得られたウェルネス的な要素と,文献レビュー,母性領域の学術集会に参加し得た情報を基に,出産女性へのインタビュー内容を検討し作成した。また同時に,助産師へのインタビュー内容についても検討し作成した。(妊娠・出産にあたり経験したこと,嬉しかった・幸せだったこと,出産後の価値観の変化,妊産婦が嬉しい感情や幸せを感じていると思われる場面など)。2.対象の選定とインタビュー研究の趣旨と方法を書面と口頭で説明し同意を得られた女性(施設で出産した女性4名)と助産師(施設助産師3名・開業助産師2名)。なお,助産師については計5名でフォーカス・グループインタビューを実施した。3.インタビュー内容の整理と分析結果(1)出産女性へのインタビュー:妊娠や出産に関するポジティブな表現とウェルネスに結びつくと考えられる内容を抽出した。その結果,「妊娠や出産に対する期待感」「夫が喜んでいる姿」「安心感」などがあげられた。昨年度の調査と同様な結果が得られた。(2)助産師へのフォーカス・グループインタビュー:出産場面の相違や対象への関わり方等について伺い,更に妊娠・分娩・産褥期に関するウェルネス的な要素を抽出する上での助言と知識提供を得た。その結果,妊産婦が幸せだと感じるためには,まず妊娠・出産に対する「安心感」を与えるような援助や「五感を感じさせるような援助方法」をおこなうことが大切なのではないかという見解を得た。また,昨年度の調査結果と同様に「分娩時の環境調整」や「対象が納得いく分娩」がウェルネスに結びつく要素に関係するのではないかという示唆が得られた。4.次年度への課題(1)出産女性と助産師へのインタビューを引き続き実施する。(3)研究結果を学会発表し,関連雑誌へ論文投稿する。1)妊娠や出産に対する期待感:

児がお腹の中で発育している実感を得ながら,今後の妊娠経過や出産のイメージを膨らませ,喜びを感じている状態2)希望の実現:自分の希望が叶い達成感を感じている,満足している状態3)助産師への信頼感:分娩時の陣痛に耐えながらも,ケアしてくれた助産師に信頼を覚え,安心感を得ている状態4)夫婦共同感:妊娠・出産が,母親ひとりのイベントではなく,夫婦が力を合わせてイベントを経て喜び合っている状態(2)カテゴリーがもたらすウェルネス看護診断は,対象を全人的にとらえ,周りの人々や場の相互作用をも含む状況診断というイメージを提示した。2.学会発表と結果の妥当性の検討(1)第47回日本母性衛生学会学術集会にて,研究結果を発表した。(2)結果の妥当性を検討するため,第21回日本助産学会学術集会,第13回日本SIDS学会学術集会に参加し,研究結果をまとめる上での情報収集をおこなった。3.論文執筆研究の結果を,論文執筆・投稿準備中である。4.今後の課題分析解釈及び要素となるカテゴリー抽出の精度や洗練度を高めるためにも,さらにデータを積み重ねていくことが課題である。
凸射影法を用いる高度計測アルゴリズムの基礎的研究

本年度は凸射影法を計算的計測手法に密接に関連付けるための研究に集中して取り組んだ。すなわち凸射影法の目的を、計測者の先見的知識の導入の枠組みとして、および種々の異なる経路で得られた情報の統合の枠組みとしての2面から捉え、理論的構成と応用手法の開発を行なった。今年度に得られた成果を下記に列挙する。1)測定系が測定対象の情報の一部しか伝達しないばかりでなく、その特性の一部も未知である系に対する逆問題解法を、ブラインド超解像法として定式化し、画像再構成問題に適用した(発表済み)。2)3次元環境に複数の音源が含まれる場合に、ある1点での音場の時間空間勾配が音源配置に応じた部分空間を構成することを先見的知識として利用し、音源音の定位と分離を高精度化する方法を開発し、応用を試みた(一部発表済み)。3)運動物体の時間空間勾配が速度に応じた部分空間を構成することを先見的知識として用いて運動物体の境界線の時間空間形状を滑らかに再構成する方法を開発した(一部発表済み)。4)対称なエッジの位置が画像のボケに不変である性質を利用し、多重解像度分解された画像のエッジ情報のみを用いてボケ画像を復元する理論と算法を開発した(本年度発表予定)。
新規家族性パーキンソン病の原因遺伝子探索と機能解析

同一地域出身の二家系の高齢発症の常染色体劣性遺伝性パーキンソン病家系についてゲノムワイド連鎖解析とエクソーム解析を実施した。その結果2家系はそれぞれ別の創始者をもつ可能性が高いことが明らかとなった。エクソーム解析から得られた多型について、連鎖領域にあり、新規のホモ接合体変異という条件で絞り込んだ結果、家系1から6種類、家系2から19種類の候補遺伝子変異を同定した。同一地域出身の2家系の常染色体劣性遺伝性で高齢発症のパーキンソン病家系の解析から、これまで候補原因遺伝子を9種まで絞り込んだ。今年度はこの9種の遺伝子が本疾患の原因となるかを検討した。その結果、9種の遺伝子のうち7種に関しては対象の2家系の患者から変異が同定されず、本疾患の原因ではないことが明らかになった。残りの2種については対象2家系のうち1家系の患者特異的に変異が見つかっている遺伝子であり、現在までに136例の常染色体劣性遺伝性パーキンソン病の疑いの強い日本人患者について変異解析を施行した。その結果2症例から特異的な変異を同定したが、single heterozygous変異のためこの変異が原因となるか否かは結論が出ていない。この2種の遺伝子については来年度も引き続き変異解析を行っていく予定である。ゲノムワイド連鎖解析を再検証するため、これまでの研究結果から得られた家系メンバー全員のゲノムワイドSNPアレイの遺伝子型タイピングデータをSNP HiTLinkプログラムをもちいて連鎖解析用データに変換し、MERLINプログラムをもちいて多点連鎖解析を行った(大阪大学との共同研究)。その結果、これまで検討した遺伝子領域と異なる領域に連鎖が見つかった。MERLINでのパラメトリックロッドスコアは最大で2.45だった。この領域についてマイクロサテライトとSNPsをもちいたハプロタイプ解析を行った結果、患者のみがhomozygousであることが明らかとなり連鎖解析の結果が確認された。現在この領域に存在している遺伝子について変異解析中である。本研究の対象家系である2家系の常染色体劣性遺伝性で高齢発症のパーキンソン病家系のうち1家系は、同胞8人のうち3名がパーキンソン病を発症していた。しかしながら実施期間中に新たに1名がごく初期のパーキンソン病を発症していることが明らかになった。そこで、改めてSNPsチップをもちいたゲノムワイド連鎖解析を行った。さらに2家系のそれぞれ2名の患者(合計4名)について全エクソンシークエンス(エクソーム解析)を実施した。まず、2家系の祖先は共通であると仮定し連鎖解析を2家系合計して行った。その結果、HLOD>1の推定連鎖領域を7カ所見出した。次に2家系が独立した家系であると仮定してそれぞれの家系について連鎖解析を行った。その結果、HLOD>1の推定連鎖領域を家系1から10カ所、家系2から14カ所見出した。連鎖解析の結果とエクソーム解析の結果を統合し、患者特異的遺伝子変異を探索した結果、家系1と家系2が共通祖先であると仮定した場合、患者共通の特異的遺伝子変異は1つも見出せなかった。一方、それぞれ独立した家系であると仮定した場合は、家系1から6種、家系2から19種の患者特異的遺伝子変異を見出すことに成功した。家系1から見出された変異は非翻訳領域に存在するものが4種でミスセンス変異が2種だった。一方、家系2から見出された変異は非翻訳領域に存在するものが17種、ミスセンス変異が1種、フレームシフト変異が1種だった。
Linear Acene Proton Conductors for Molecular Protonics

最大14個の窒素原子を含む一連のアセン化合物「含窒素アセン」を合成し,有機化学的解析手法および単結晶構造解析によりその構造を同定した.合成した含窒素アセンは、報告されている中で最も長い化合物である.この含窒素アセンを還元することで、窒素原子上の水素原子が非局在化することを示した.また,これらの含窒素アセン類は基板表面で自己組織化し超分子ポリマー構造を形成することを明らかにした.本研究で合成した含窒素アセン類は,その電気化学特性から有機薄膜太陽電池への応用可能性を有するとともに,プロトン源または光感受性化合物存在下で有機触媒として応用可能であることを示した.最大14個の窒素原子を含む一連のアセン化合物「含窒素アセン」を合成し,有機化学的解析手法および単結晶構造解析によりその構造を同定した.合成した含窒素アセンは、報告されている中で最も長い化合物である.この含窒素アセンを還元することで、窒素原子上の水素原子が非局在化することを示した.また,これらの含窒素アセン類は基板表面で自己組織化し超分子ポリマー構造を形成することを明らかにした.本研究で合成した含窒素アセン類は,その電気化学特性から有機薄膜太陽電池への応用可能性を有するとともに,プロトン源または光感受性化合物存在下で有機触媒として応用可能であることを示した.化学
学習ログを活用した学術論文推薦システムの研究開発と評価

本研究課題は、大学生・大学院生を対象とした学術論文推薦システムを開発する。デジタル教材配信システム上で、表示中の講義資料に関連がある学術論文を自動的に推薦することで、大学生が最先端の知見・事例に触れる機会を創出する。初年度である2018年度には、デジタル教材配信システムBookRoll上で学術論文・図書推薦システムを開発し、京都大学と九州大学で運用した。デジタル教材配信システムは、講義中および予習時・復習時に、講義資料を閲覧者のPC上で表示する。閲覧ページ、閲覧時間やマーカー箇所といった情報が学習ログとして記録され、学習分析に利用される。推薦システムのコンテンツとして利用するために、日本語のオープンアクセス論文のコーパスの作成を行った。推薦コンテンツへのアクセスと学習ログを分析した結果、デジタル教材配信システムの様々な機能を活用している学生が、より多くの推薦コンテンツにアクセスすることが判明した。機関リポジトリのコンテンツと日本語のオープンアクセス論文のアクセス数を比較すると、より幅広い内容をカバーしている日本語のオープンアクセス論文へのアクセスが多いことが判明した。また、推薦システムの説明インタフェースの比較評価を実施した。説明インタフェースは「なぜそのアイテムが推薦されているか」という情報を示すことにより、ユーザの推薦システムに対する信頼度を向上させ、エンゲージメントを高めることが報告されている。本研究課題において、説明インタフェースは「推薦されている学術論文と講義資料がどのように関連しているか」について示す。30名の大学生または大学院生に対して、被験者実験を実施した。大学生・大学院生でそれぞれの説明インタフェースに与える評価が異なることが観察された。本研究課題の2018年度の研究の進捗状況については、おおむね順調に進展しているといえる。(1)学術論文推薦システムを予定通りに開発することができ、京都大学で運用を開始した。(2)京都大学のみならず、九州大学でも運用している。(3)より広く一般的なオープンアクセス論文のコーパスを作成した。(4) JCDL(Joint Conference on Digital Libraries)をはじめとした査読付き国際会議で発表を行った。2019年度には、デジタル教材配信システムで記録された推薦システムへのアクセスログとその他の学習ログを利用することで、「どのような学術論文が、どのような大学生・大学院生の学習行動に、有益な影響(学習行動の活発化、成績の向上)を与えるか」明らかにしていく。どのような学術論文・図書がどのような学生の学習行動を活発化させたか解析することで、大学生・大学院生の学習意欲の向上を目指す学術論文・図書推薦システムを研究開発する。また、被験者実験を実施した際に、大学生から学術論文は難易度が高いということが観察されたため、推薦を生成する際に論文の難易度を考慮したり、図書などのその他の図書館コンテンツなどの推薦についても検討を行う。また、学術雑誌や国際会議で研究成果の発表を行う。

また、学術雑誌や国際会議で研究成果の発表を行う。【次年度使用額が生じた理由】論文掲載料、国際会議参加費や旅費等の概算と実費の差より未使用額が発生した。また、オープンアクセス論文のデータセットの作成のために学生謝金を計上していたが、作成のために利用できるデータセットが公開されたことにより、研究代表者自身で作成を実施した。【使用計画】国内外の学会参加費、論文掲載料に充当する。
ダイナミックフローモデルによるプラスチックリサイクル技術の解析

プラスチック、特にPETボトルについて日本におけるフローを解析した。リサイクル技術として、溶解して別の製品の原料として用いるカスケード型のマテリアルリサイクル、化学的に分解して再びPET樹脂の原料とするケミカルリサイクル、燃焼してエネルギーとして回収するサーマルリサイクルを含むシステムをモデル化し、物質フローとエネルギーフローから二酸化炭素の排出量を計算するシミュレータを開発した。カスケードリサイクルは同原料、異製品の産業間リンクの例となる。このシミュレータを利用し、各リサイクル技術の効果を二酸化炭素の排出量を指標として比較した。その結果、マテリアルリサイクルもケミカルリサイクルも二酸化炭素の削減に効果のあること、マテリアルリサイクルの方が有効な技術であること。また、サーマルリサイクルのエネルギー変換効率を10%から30%に上げることは、マテリアルリサイクルを25%行うことに匹敵することが明らかとなった。しかしながら、二酸化炭素のような排出物ではなく、エネルギー消費や資源消費に関しては、データや解析方法が明らかではなく、特に、エネルギー消費については、電力の利用や重油の燃焼など異なる利用形態の項目が現れてくるが、これを総合的指標とする手法の開発が必要であることが明らかになった。このため、エネルギー消費の各項目について、二酸化炭素と同様な手法が応用できないかという点についての検討を行い、エネルギー消費のための新たな解析手法を開発し、これをPETボトルについて適用し、有効であることを明らかにした。
河川・湖沼から帯水層へのかん養量の推定に関する研究

感潮河川の塩分を自然のトレーサーと考え,河川近傍の塩水化状況を把握することにより,河川・湖沼から帯水層へのかん養量を推定する手法を検討した。得られた結果を以下にまとめる。(1)河川水および河川近傍のボーリング孔内の塩分濃度の深度方向の変化を長期間自動観測した。その結果,河川水位の変動によって孔内水位も変動するが変動幅は小さい。しかし,河川水位が潮位の影響で上昇すれば塩水化が進行し,低下すれば塩水が淡水に置き返られ塩水化が後退する。この遷移領域は地下水面下約10m程度であることが明らかになった。(2)広域的な塩水化状況を把握する手法として,比抵抗法の適用性について室内実験により考察した。その結果,塩分濃度が500ppm程度の塩水化の測定は比抵抗法により判定できることが明らかになった。(3)河川水から地下水へかん養する場合,河川底の土壌および底泥を通過するため,塩分の土粒子への吸着反応が発生する。この吸着反応を無視すると,かん養量の過小評価につながる。そこで,土壌および底泥の土粒子に対する塩分の吸着量を室内実験により明らかにした。その結果,塩水化の進行と後退に伴う吸着等温線にヒステリシスが存在することが発見できた。(4)感潮河川近傍の地下水位変動データに基づき帯水層から河川への地下水の移動量すなわちかん養量の推定ができた。まず,研究初年度として塩水化状況を把握する手法および塩水化による塩分の土壌に対する吸着現象に関し現場計測および室内実験を中心に行った。【.encircled1.】河川水および河川近傍のボーリング孔内の塩分濃度の深度方向の変化を長期間自動観察した。その結果,夫河川水位の変動によって孔内水位も変動するが変動幅は小さい。しかし河川水位が潮位の影響で上昇すれば塩水化が進行し,低下すれば塩水が淡水に置き返られ塩水化が後退する。【.encircled2.】次に,広域的な塩水化状況を把握する手法として,比抵抗法の適用性について室内実験により考察した。【.encircled3.】また,河川水から地下水へかん養する場合,河川底の土壌および底泥を通過するため,塩分の土粒子への吸着反応が発生する。

(3)河川水から地下水へかん養する場合,河川底の土壌および底泥を通過するため,塩分の土粒子への吸着反応が発生する。この吸着反応を無視すると,かん養量の過小評価につながる。そこで,土壌および底泥の土粒子に対する塩分の吸着量を室内実験により明らかにした。その結果,塩水化の進行と後退に伴う吸着等温線にヒステリシスが存在することが発見できた。(4)感潮河川近傍の地下水位変動データに基づき帯水層から河川への地下水の移動量すなわちかん養量の推定ができた。
古人骨における傷痕の古病理学的研究

弥生時代の復元武器を用いて切創を作成する実験を行った。これまで、傍証的に語られていた弥生時代の古人骨に残る傷痕の原因武器について、より実証的に原因武器を明らかにすることを目的として行っている。実験には、弥生時代の武器の精巧なレプリカ(打製石剣、磨製石剣、銅剣)と弥生時代の鉄剣の代用として現代の鉄斧を使用し、ニホンザルの新鮮骨に切創を作成した。各武器による切創は、表面と断面の形態を実体顕微鏡にて観察し、比較分析を行った。切創の表面形態の特徴として、打製石剣による切創では不定形な数条の条線ができることが大きな特徴であり、他の武器による切創は一本の条線ができただけであった。断面の形態的特徴を切創の幅と深さの関係でみると、石製の武器による切創では、金属製武器による切創より幅に対して浅い形態となっている。一方、金属製武器による切創では鋭いV字状の形態的特徴を示し、幅の割に深い切創になった。また、石製と金属製のそれぞれの武器による切創の幅に対する深さの比率を統計学的に比較分析すると、両者の間には有意な差が認められた。これらのことから、石製武器による切創と金属製武器によるものとは、区別できる可能性が高いことが示唆される。さらに、二種類の金属製武器による切創を比較すると、両者の切創は似た形態になることが明らかとなり、積極的に区別することができない。これら切創の形態分析から、石製と金属製のそれぞれの武器による切創の形態の違いが明確になったことにより、今後、古人骨における受傷痕の原因武器が石製であるのか金属製であるのか推測するために大いに役立つことが期待される。実験には、弥生時代の武器の精巧なレプリカ(打製石剣、磨製石剣、銅剣)と弥生時代の鉄剣の代用として現代の鉄製斧を使用し、ニホンザルの新鮮骨に切創を作成した。傷痕の表面形態の特徴として、打製石剣による傷痕は不定形な数条の条線ができることが大きな特徴であり、他の武器による傷痕は一本の条線ができただけであった。断面の形態的特徴としては、石製の武器による傷痕では、金属製武器による傷痕より幅が広くなり、幅と深さの関係をみると、深さに対してより幅広くなっている。一方、金属製武器による傷痕では鋭いV字状の形態的特徴を示し、幅が狭く深い傷痕になった。また、二種類の金属製武器による傷痕の比較では、鉄製の斧による傷痕でより幅が狭く、深い傷ができる傾向にあった。傷痕の形態分析により、石製と金属製の武器による傷痕の違いが明確になり、今後、古人骨における受傷痕の原因武器の推定に役立つと考える。本研究の成果は、第59回日本人類学会大会で発表した。他に、打製石剣、磨製石剣、銅剣を用いて、軟部組織を残した状態の骨格で切創作成実験を行った。さらに、これら実験研究と並行して、受傷痕の残る骨資料のデータ収集と傷痕の写真撮影ならびに顕微鏡での断面観察を進めた。
顔面の形態形成・硬組織形成における頭部神経堤細胞の特異的機能に関する研究

(1)頭部・体幹部神経堤細胞に特異的に発現する遺伝子の機能解析骨などの硬組織は顔面では神経堤細胞由来であるが、体幹部では中胚葉由来であり、体幹神経堤細胞は硬組織に分化しない。この現象の分子的基盤を探るため、ラット胚頭部・体幹部神経堤細胞で発現の異なる遺伝子を検討し、本研究では特に神経堤細胞の遊走に関与するHNK-1糖鎖の合成酵素GlcAT-P, GlcAT-D遺伝子に注目して機能解析を行った。GlcAT-Pは体幹、GlcAT-Dは頭部神経堤細胞のそれぞれsubpopulationに発現した。全胚培養系でこれら遺伝子を頭部神経堤細胞に導入したところ、GlcAT-Dでは遊走距離が短縮し、GlcAT-Pでは延長する傾向が観察された。このことが頭部神経堤細胞の特異的性質に関連する可能性が示唆された。この知見についてはJournal of Anatomy誌にて報告した。(2)全前脳胞症モデルマウス胚における頭部神経堤細胞異常の解析全前脳胞症は顔面及び中枢神経系の形態異常を起こす先天奇形であり、Sonic hedgehog (Shh)遺伝子の異常がヒト症例およびノックアウトマウスの解析で指摘されている。本研究ではマウス全胚培養系にShh阻害剤cyclopamineを投与して全前脳胞症のモデル胚を作り、分子レベルでの解析を行った。Cyclopamine投与胚ではマイルドな全前脳胞症様の顔面奇形を呈し、Shhカスケード下流のPatched-1,Gli-1遺伝子の発現抑制を認めた。胚顔面において神経堤細胞のマーカーCRABP-IおよびPax7の発現パターンを調べた結果、神経堤細胞の遊走は阻害されていないが、細胞数の減少を認め、増殖の抑制あるいはアポトーシスの亢進の可能性が示唆された。この知見についてはPlastic and Reconstructive Surgery誌に投稿中である。(1)頭部・体幹部神経堤細胞で発現の異なる遺伝子の機能解析骨などの硬組織は顔面では神経堤細胞由来であるが、体幹部では中胚葉由来であり、神経堤細胞は硬組織に分化しない。この知見についてはすでにJournal of Anatomy誌に投稿し、現在修正中である。(2)全前脳胞症モデルマウス胚における頭部神経堤細胞異常の解析全前脳胞症は顔面及び中枢神経系の形態異常を起こす先天奇形であり、Sonic hedgehog(Shh)遺伝子の異常がヒト症例およびノックアウトマウスの解析で指摘されている。またこの病態では頭部神経堤細胞のアポトーシスを生じることがトリ胚での解析で示唆されているが、その詳細は明らかではない。本研究ではマウス全胚培養系にShh阻害剤cyclopamineを投与して全前脳胞症のモデル胚を作り、神経堤細胞死にいたるmolecular cascadeを解析する予定である。現在すでにモデル系は確立しており、Shh下流で制御されることの予想されるいくつかの遺伝子の発現解析を進めている。

(3)その他顔面発生と神経堤細胞に関する日本語総説を執筆した。また頭蓋早期癒合症候群症例も骨芽細胞様細胞を培養し、骨分化能を神経堤細胞由来と中胚葉由来の部位とで比較する実験も進めている。(1)頭部・体幹部神経堤細胞に特異的に発現する遺伝子の機能解析骨などの硬組織は顔面では神経堤細胞由来であるが、体幹部では中胚葉由来であり、体幹神経堤細胞は硬組織に分化しない。この現象の分子的基盤を探るため、ラット胚頭部・体幹部神経堤細胞で発現の異なる遺伝子を検討し、本研究では特に神経堤細胞の遊走に関与するHNK-1糖鎖の合成酵素GlcAT-P, GlcAT-D遺伝子に注目して機能解析を行った。GlcAT-Pは体幹、GlcAT-Dは頭部神経堤細胞のそれぞれsubpopulationに発現した。全胚培養系でこれら遺伝子を頭部神経堤細胞に導入したところ、GlcAT-Dでは遊走距離が短縮し、GlcAT-Pでは延長する傾向が観察された。このことが頭部神経堤細胞の特異的性質に関連する可能性が示唆された。この知見についてはJournal of Anatomy誌にて報告した。(2)全前脳胞症モデルマウス胚における頭部神経堤細胞異常の解析全前脳胞症は顔面及び中枢神経系の形態異常を起こす先天奇形であり、Sonic hedgehog (Shh)遺伝子の異常がヒト症例およびノックアウトマウスの解析で指摘されている。本研究ではマウス全胚培養系にShh阻害剤cyclopamineを投与して全前脳胞症のモデル胚を作り、分子レベルでの解析を行った。Cyclopamine投与胚ではマイルドな全前脳胞症様の顔面奇形を呈し、Shhカスケード下流のPatched-1, Gli-1遺伝子の発現抑制を認めた。胚顔面において神経堤細胞のマーカーCRABP-IおよびPax7の発現パターンを調べた結果、神経堤細胞の遊走は阻害されていないが、細胞数の減少を認め、増殖の抑制あるいはアポトーシスの亢進の可能性が示唆された。この知見についてはPlastic and Reconstructive Surgery誌に投稿中である。
室内各面の取合い部分の対流熱伝達率に関する実験的研究

従来の室内壁面熱伝達率に関する研究は、壁面の局所または平均熱伝達率に限定されており、室内各面の取合い部分に関する熱伝達率は、まだ明らかにされていない。本研究の目的は、放射温度計による壁面の熱伝達率分布の測定法を開発し、その方法を用いて自然大流時における壁面取合い部分の熱伝達特性を明らかにすることにある。この測定法の特徴は表面温度既知のAI製恒温水槽に貼付したネオプレン製模型壁面の表面温度を放射温度計により測定し、その模型壁面の表裏面温度差と熱コンダクタンスより伝達熱流量密度を求めるところにある。本研究では放射温度計を用いた熱伝達率の測定法について考察し、次に等温の面ならびに非等温の面(二壁面、天井面、床面)よりなる取合い(天井高2m)の冷房時における対流熱伝達率に関する実験・考察を行い、下記の結果を得た。1.放射温度計を用いた測定法の開発この測定法は、熱電対による局所的な測定法に比べ、表面温度分布より熱伝達率分布を推測することができ、室内各面取合い部分のように、表面温度分布が変化する面において有効な方法の一つである。2.等温面よりなる取合い部分の熱伝達特性(1)二壁面よりなる壁取合い部分の熱伝達率は、取合いに近付くほど、また上方へ行くほど小さくなる。(2)天井・壁よりなる取合いの壁部分の熱伝達率は、取合いに近付くほど、また天井入隅に近付くほど小さくなる。(3)上記の天井・壁取合いの天井部分の熱伝達率は、天井面中央部より大きい値をとり、その値は入隅に近付くほど大となる。(4)一方、床と二壁面より構成される床入隅および床・壁取合いの壁・床部分の熱伝達率は、取合いからほぼ一定の値を示す。3.非等温壁面より取合い部分の熱伝達率特性(1)各面取合い、入隅部分の熱伝達率は壁面中央部に比べ小さくなる。(2)各面取合い、入隅部分の熱伝達率分布は低温面と高温面の組み合わせにより変化する。従来の室内壁面熱伝達率に関する研究の多くは、壁面中央部分を対象としており、壁取合い部分の熱伝達率を測定した研究は少ない。本研究では、壁取合い(壁と壁、壁二面と天井、壁二面と床の取合い)部分の熱伝達率分布を求めるため、赤外線放射カメラを用いて大型模型壁面における取合い部分のを熱伝達率を測定することを試みた。本年度は下記の項目について実験研究を行なった。1.本研究においては、伝達熱流量密度は恒温水槽に貼付した熱流板となるネオプレン製模型壁面の表面温度を赤外線放射カメラにより断定し、その表裏面温度差と熱コンダクタンスより算出した。その際の熱流量測定の精度と問題点を明らかにするため、恒温水槽の表面温度特性、赤外線放射カメラの測定面とカメラの角度などの測定上の問題点について基礎的な実験を行なった。2.壁取合い部分、壁・天井(または床)取合い部分、ならびに壁二面と・天井(または床)取合い部分の熱伝達率を求め、各面の温度の組合せを変化させた実験を行なった。1995年度は実験を重点的に実施し、その結果次の新たな基礎的資料が得られた。1.恒温水槽に貼付した模型壁面と赤外線放射カメラによる熱流量測定の方法と精度

2.壁取合い部分、壁と天井(または床)取合い部分、ならびに壁二面と天井(または床)取合い部分の熱伝達率分布を求める際の熱流量密度・表面温度ならびに気温に関するデータ。従来の室内壁面熱伝達率に関する研究は、壁面の局所または平均熱伝達率に限定されており、室内各面の取合い部分に関する熱伝達率は、まだ明らかにされていない。本研究の目的は、放射温度計による壁面の熱伝達率分布の測定法を開発し、その方法を用いて自然対流時における壁面取合い部分の熱伝達特性を明らかにすることにある。この測定法の特徴は表面温度既知のAl製恒温水槽に貼付したネオプレン製模型壁面の表面温度を放射温度計により測定し、その模型壁面の表裏面温度差と熱コンダクタンスより伝達熱流量密度を求めるところにある。本研究では放射温度計を用いた熱伝達率の測定法について考察し、次に等温の面ならびに非等温の面(二壁面、天井面、床面)よりなる取合い(天井高2m)の冷房時における対流熱伝達率に関する実験・考察を行い、下記の結果を得た。1.放射温度計を用いた測定法の特徴についてこの熱伝達率測定法は、熱電対による局所的な測定法に比べ、表面温度分布より熱伝達率分布を推測することができ、室内各面取合い部分のように、表面温度分布が変化する面においては有効な方法の一つである。2.等温面よりなる取合い部分の熱伝達特性(1)二壁面よりなる壁取合い部分の熱伝達率は、取合いに近付くほど、また上方へ行くほど小さくなる。(2)天井・壁よりなる取合いの壁部分の熱伝達率は、取合いに近付くほど、また天井入隅に近付くほど小さくなる。(3)上記の天井・壁取合いの天井部分の熱伝達率は、天井面中央部より大きい値をとり、その値は入隅に近付くほど大となる。(4)一方、床と二壁面より構成される床入隅および床・壁取合いの壁・床部分の熱伝達率は、取合いからほぼ一定の値を示す。3.非等温壁面よりなる取合い部分の熱伝達率特性(1)各面取合い、入隅部分の熱伝達率は壁面中央部に比べ小さくなる。(2)各面取合い、入隅部分の熱伝達率分布は低温面と高温面の組み合わせにより変化する。
非相溶性異粘度液液撹拌槽における分散過程・分散状態の複合可視化システムによる解明

水と油のように互いに溶け合わない非相溶性の液ー液系を対象とした撹拌操作は、例えば水中に油相のモノマーを懸濁させて、重合反応を起こし、高分子化合物を製造する懸濁重合反応槽や、液ー液抽出における撹拌型分散・分離装置さらには、難水溶性薬剤を水中に均一に分散させる分散・混合装置等において決定的な役割を担っている。本研究では、研究代表者らがこれまでに、実験的・計測的可視化手法を駆使して、積み上げてきた分散現象の定量的データを基に、解析的・計算的手法を用いて分散過程ならびに分散状態の発現機構を論じ、その分散現象の解明を試みる。これにより液ー液系撹拌操作の高度化・精緻化の実現を目指す。
中高接続におけるGeogebraを用いたICT活用の実践検証

1.高等学校1年の授業において、ICTを活用したグループ活動を実施(20時間程度)。反転学習のための映像コンテンツを作成し、これを活用して4人1グループによる協働学習活動を行った。授業評価アンケートなどの結果から、ICTを活用することで、生徒の学習への取り組みが、より主体的なものになることが実証された。中学と高校の接続としても一定の効果が得られた。また、タブレットPC上におけるGeogebraなどのソフトウェアを活用することで、従来のPCに比べ容易にコンテンツを制作することができた。生徒も従来のPCを活用した授業に比べて参加しやすいものとなった。2.高等学校1年の授業において、Geogebraを用いた探究活動を実施(8時間程度)。教材は数学A「図形の性質」で扱われる代数的作図を柱とし、数学II「図形と方程式」にある軌跡の内容を含めた。各グループでタブレットPCを共有し、動的数学ソフトの特徴を生かした探究活動を実施した。生徒へのアンケート結果から、証明の作成など論理的な力を育む活動上においても、ICTの活用が大きく寄与できることが実証された。3.到達度の客観指標については、模擬試験の成績も活用する。これについては長期的視野に立って教育効果の検証を継続する。4.上記の成果については日本数学教育学会で口頭発表を行った。また、2016年7月に開催されるICME13においてもポスター発表を行う予定である。
離島・都市部・農村部に住む要支援高齢者の健康状態とソーシャル・キャピタル追跡研究

当該年度の研究計画では、離島在住の要支援高齢者(8名程度)へのソーシャル・キャピタルに関連する日常生活活動の聞き取り調査を行う予定であった。調査対象候補者として、前年度に調査したソーシャル・キャピタル(他者との交流頻度など)に関する得点が高い人々ならびに低い人々を数名選定し、その該当者を各地域包括支援センター管理者に伝え、該当者から本調査の了承を得た後に、聞き取り調査を実施した。離島の3市町から調査協力が得られた。また、調査対象者は、離島在住の要支援高齢者12名(男性4名、女性8名)であった。聞き取り調査内容については、日常生活活動を含めた他者との交流に関することについて、1人当たり3060分程度、日常の生活活動のほかに、人付きあいで日ごろから思っていることについての情報を得た。調査結果の概要としては、他者と関わる人数が多かった人々については、人と関わること自体が楽しみであるため、数多くの人々と交流している状況であった。一方、他者と関わる人数が少なかった人々については、農業や自治会活動、家族への支援といった他者と関わらなければならない生活状況や社会的役割があり、その交流する人が自然に限られている特徴があった。今後の課題として、都市部ならびに農村部に住む要支援高齢者についても、本研究課題を明らかにすることが必要と考える。その理由は、各地域の特性を活かした介護予防ケアシステムの構築にも寄与すると考えたためである。離島在住の要支援高齢者への聞き取り調査を行うなかで、都市部ならびに農村部に住む要支援高齢者についても、本研究課題を明らかにすることにより、各地域の特性を活かした介護予防ケアシステムの構築が可能になると考え、現在、都市部および農村部にある各地域包括支援センター管理者との調整を行っている状況である。研究協力地域である都市部・農村部・離島部にある各地域包括支援センターに研究協力を正式に依頼している。今後は、離島の調査データ解析を行い、都市部および農村部では、聞き取り調査を行う予定である。本研究協力者である各地域包括支援センター専門職者は、本研究の結果を介護予防事業にも十分に活用できると期待されているため、聞き取り調査ならびにデータ分析を可能な限り早く行い、各地域における要支援高齢者の健康状態のほか、他者との交流および多世代間交流の特徴などを提示し、地域特性を考慮した介護予防事業の推進につなげていきたいと考えている。当該年度の研究計画では、離島・都市部・農村部在住の要支援高齢者(各地域200名)の健康状態とソーシャル・キャピタル調査を行う予定であった。具体的な調査内容として、要支援高齢者の健康状態(要介護度の改善や悪化状況、認知機能状態、入院の有無、死亡の有無など)のほか、ソーシャル・キャピタル(他者への信頼の程度、他者との交流頻度)測定を予定していた。今年度の研究実績として、都市部・農村部・離島部の要支援高齢者に対して、健康状態ならびに他者との交流頻度と多世代間交流の測定を行うことになった。つまり、当初予定していた他者への信頼から多世代間交流へ一部変更することとなった。その変更理由は、本調査協力者である地域包括支援センター専門職者との協議の中で、他者との交流頻度の具体的な内容を明らかにすることが今後の地域包括ケアシステムにおける介護予防においては重要であるとの方向性が示されたためである。今回の一部変更は、要支援高齢者における他者との交流について、深く探究していくことにもつながると考える。要支援高齢者の他者との交流頻度ならびに多世代間交流の概念定義については、国内外の関連文献をレビューした結果、それらの概念定義に関する信頼性および妥当性が検証されている各種尺度の開発者らに連絡し、各種尺度の利用承諾を得ることができている。また、本研究の協力依頼についても、都市部・農村部・離島部にある各地域包括支援センターに事前の了解を得て、ベースライン調査を行っている状況である。要支援高齢者の健康状態および他者との交流および多世代間交流に関する測定の精度を高めることと、継続研究であるために同一人物に調査が行えるように各種資料や準備などに多くの時間を要した。健康状態については、主に研究代表者個人で行う評価から、虚弱高齢者のケアに携わる専門職者にも測定できる評価であるため、より効果的かつ効率的な調査の実施が可能であることが利点にある。また、本研究の結果については、各地域包括支援センターへ報告する予定である。

今後の課題として、都市部ならびに農村部に住む要支援高齢者についても、本研究課題を明らかにすることが必要と考える。その理由は、各地域の特性を活かした介護予防ケアシステムの構築にも寄与すると考えたためである。離島在住の要支援高齢者への聞き取り調査を行うなかで、都市部ならびに農村部に住む要支援高齢者についても、本研究課題を明らかにすることにより、各地域の特性を活かした介護予防ケアシステムの構築が可能になると考え、現在、都市部および農村部にある各地域包括支援センター管理者との調整を行っている状況である。研究協力地域である都市部・農村部・離島部にある各地域包括支援センターに研究協力を正式に依頼しており、今後は調査データの解析を行う予定である。本研究協力者である各地域包括支援センター専門職者は、本研究の結果を介護予防事業にも十分に活用できると期待されているため、データ分析を可能な限り早く行い、各地域における要支援高齢者の健康状態のほか、他者との交流および多世代間交流の特徴などを提示し、地域特性を考慮した介護予防事業の推進につなげていきたいと考えている。研究協力地域である都市部・農村部・離島部にある各地域包括支援センターに研究協力を正式に依頼している。今後は、離島の調査データ解析を行い、都市部および農村部では、聞き取り調査を行う予定である。本研究協力者である各地域包括支援センター専門職者は、本研究の結果を介護予防事業にも十分に活用できると期待されているため、聞き取り調査ならびにデータ分析を可能な限り早く行い、各地域における要支援高齢者の健康状態のほか、他者との交流および多世代間交流の特徴などを提示し、地域特性を考慮した介護予防事業の推進につなげていきたいと考えている。国際学会での発表予定があるため、今年度の残額はその投稿費用に充当する。昨年度実施できなかった国際学会での発表を今年度も予定しているため、今年度の残額はその投稿および旅費に充当する。
HIV感染者の血清を用いたgp41の融合支持構造を認識する抗体の特性化

経時的に採血をした感染者の血清を用いて、gp41の二つのアルファヘリックス領域由来のペプチドに対する抗体産生を観察すると、N端のDP107に対する抗体が経時的に低下し、その低下は血清中のウイルス量と反比例していた。N+Cペプチドよりなる融合殻構造に対する抗体産生の有無をヒト型モノクロナル抗体を用いて検索した。融合殻構造を構成するgp41を認識する抗体で98-6抗体と50-69抗体はそれぞれC端とN端の立体構造エピトープを認識する。特に98-6抗体はC34に弱く反応するが、N36を加えると更に反応性が増強し、融合核構造が出現した際のエピトープであることが、明らかになった。融合殻構造は理論的にはウイルスと細胞の融合直前に出現する構造であり、感染者由来の抗体がそれらの構造を認識することは、予想外であった。そこで98-6抗原と59-6抗原の発現様式を様々なウイルス蛋白で検討すると、精製ウイルス粒子には3量体、4量体のみに両抗原が存在するが、感染細胞内にはgp160とmonomeric gp41に両抗原が存在する。以上より融合核構造エピトープは感染の際に一時的に出現するものではなく、細胞内のgp120/41の前駆体で発現し、精製ウイルスに成熟した段階で、3量体に特異的なものであることが明らかになった。これらの抗体の中和活性をLuciferaseを用いたsingle round assayで測定すると、98-6抗体には中和活性は認められなかったが、50-69抗体には中和活性が認められた。これらのことは、HIV-1の膜貫通糖蛋白gp41の構造と機能の関連を示す手がかりが得られたことを示唆し、今後は中和活性を誘導できる構造の作製を決定したい。HIVのenvは細胞膜受容体への結合を担うgp120と融合を担う膜貫通糖蛋白(gp41)よりなる。gp41のウイルス外ドメインに存在する二つのアルファヘリックス領域を合成した。以前より融合阻止活性が強いことが知られているDP107とDP178及び近年結晶化された活性化融合殻構造を構成するN36とC34を合成した。これらのペプチド単独とこれらのペプチドの混合物の円偏光二色性質(CD)解析を行った。DP107は208と222nmにピークを有する典型的なα-ヘリックス構造を示した。一方、DP178はランダム構造をしており、この2つのペプチドを生理条件下で混合すると、DP107のα-ヘリックス構造が消失した。次に結晶化に用いられたN36とC34を用いて同様の解析を行ったところ、これら二つのペプチドは単独でランダム構造であったが、複合体は強いα-ヘリックス構造を検出できた。研究者らはN端側に存在するDP107に対する抗体価が感染者の病勢の進行とともに低下することを見い出した。この抗体の低下が活性化融合殻構造(fusion active core)に対する抗体に低下と関連している可能性を検索するために、本構造に対する抗体の特性について検討を加えた。N36とC34を混合することにより、出現するアルファヘリックス構造は98-6ヒト型モノクーロナル抗体に認識された。またこのことは、感染個体にも存在する機能構造であるとを示している。今後これらの蛋白の立体構造変化を阻止できる抗体が感染阻止に有望であることが示された。

融合殻構造を構成するgp41を認識する抗体で98-6抗体と50-69抗体はそれぞれC端とN端の立体構造エピトープを認識する。特に98-6抗体はC34に弱く反応するが、N36を加えると更に反応性が増強し、融合核構造が出現した際のエピトープであることが、明らかになった。融合殻構造は理論的にはウイルスと細胞の融合直前に出現する構造であり、感染者由来の抗体がそれらの構造を認識することは、予想外であった。そこで98-6抗原と59-6抗原の発現様式を様々なウイルス蛋白で検討すると、精製ウイルス粒子には3量体、4量体のみに両抗原が存在するが、感染細胞内にはgp160とmonomeric gp41に両抗原が存在する。以上より融合核構造エピトープは感染の際に一時的に出現するものではなく、細胞内のgp120/41の前躯体で発現し、精製ウイルスに成熟した段階で、3量体に特異的なものであることが明らかになった。これらの抗体の中和活性をLuciferaseを用いたsingle round assayで測定すると、98-6抗体には中和活性は認められなかったが、50-69抗体には中和活性が認められた。これらのことは、HIV-1の膜貫通糖蛋白gp41の構造と機能の関連を示す手がかりが得られたことを示唆し、今後は中和活性を誘導できる構造の作製を決定したい。