科学

物質・材料研究機構（NIMS、つくば市千現）は5日、新型コロナウイルスの簡易診断の感度を劇的に向上させる材料の開発に成功したと発表した。NIMS機能性材料研究拠点のグループリーダー、荏原充宏さんらとエジプト肝臓病センター（ELRIAH）の共同研究による成果。 いわゆるPCR検査は、遺伝子の特定領域を数百万から数十億倍に増幅させる反応で感染を検出する方法だが、一般に検査用の装置が高価なため、途上国などで簡便に検査を行うことができなかった。 PCR検査以外の検出方法もあるが、感染してからの日数、採取の仕方、用いる検査薬などの違いによるばらつきも大きいため偽陰性が出やすく、感度も60-70％程度と低いのが現状という。簡便で安価な方法である抗原検査（※メモ）を用いたいが、感度の悪さから抗原量の少ない陽性患者を見逃しがちなため、新型コロナの診断には使えなかった。特に抗原濃度が低い鼻腔や咽頭の拭い液を用いる場合は、検出感度の低さが障害となった。 そこで共同研究では、低濃度の抗原を、目視の抗原検査で陽性が判断できるレベルまで濃縮・精製することができる手法を開発した。荏原さんが長年研究してきた「スマートポリマー」と呼ばれる特殊な高分子材料を用いた。温度に応答して水への溶解性が劇的に変化する性質を有している。 スマートポリマーにコロナウイルスの抗体を結合させると複合体（Smart Cov）ができる。この材料は、温めると水に不溶化して沈殿する。これによって誤診断の要因となる余計な物質を取り除くと同時に、抗原を濃縮できるのだそう。 従来は1ミリリットル当たり500ピコグラムの抗原濃度を下回ると陽性・陰性を目視で判断するのが難しかったが、この濃縮技術により、同50ピコグラムという抗原濃度でも陽性ラインを目視できるレベルまで感度が向上した（1ピコは1兆分の1、ナノより1000分の1小さい）。「簡易抗原検査の感度を従来法に比べて約10倍に向上させる」技術といえるという。

21日、夏休みが始まった。この日早くも宿題の仕上げよろしく突貫工事に励んでいたのは物質・材料研究機構（NIMS、つくば市並木）の面々。22日からトナリエクレオ（つくば市吾妻）に特別展示を開始するのを前に、コーナーの飾り付けに汗だくで取り組んだ。 クレオは22日、開業第2弾として家電量販のケーズデンキ、百均のダイソーなどがオープンする。3階の一画にNIMS特別展示も名を連ねる（7月10日）。 25日までの4連休中、「リアル実験ショー」と銘打って、1日に5回の公開実験を行う。通常、浮遊状態で見せる超電導実験を「逆さにしても落ちない」ユニークなスタイルで行ったり、手の熱で氷を切るダイヤモンド切断ショーなどを準備している。各回10～15分程度。NIMS特製「元素バッジ」がもらえるクイズなども行う。 実験イベントは4日間限定だが、展示自体は夏休みいっぱい継続の予定。NIMSが開発した白色LED、ジェット機に使われる超合金などの先端材料を目にすることができる。 クレオを運営する日本エスコン側から「駅前につくばらしい雰囲気を持ってきてほしい」との要請があり、出展を決めた。NIMSがつくばセンター地区に展示施設を置くのは初めてで、秋以降の継続についてもエスコン側と協議する構えでいる。（相澤冬樹）

地球規模の気候変動の中で、わが国の基幹作物である水稲（コメ）生産はどうなるかー。農業・食品産業技術総合研究機構（つくば市観音台）が最新のモデルで予測に取り組んだところ、温暖化でコメの収量は従来予測よりも多くの地域で低下する一方、高い二酸化炭素（CO₂）環境が白未熟米の発生を助長させ、品質面の影響も深刻になるという「未来予想図」を提示した。 農研機構の農業環境研究部門による成果として19日、オンライン発表された。屋外での栽培実験の結果に基づいて、高温と高CO₂の複合的な影響を考慮した水稲の生育収量予測モデルを構築し、気候変動による国内の水稲への影響を予測した。従来は、高温で収量減、高いCO₂環境は増収と見積もられ、そのバランスから将来予測モデルが組み立てられてきた。 CO₂濃度を現在よりも高めに制御した屋外栽培実験「開放系大気CO₂増加実験」を2016年まで、岩手県と茨城県つくばみらい市のほ場で実施した。すると、CO₂濃度の上昇により光合成が活発になる「増収効果」が栽培地の気温が高いほど小さくなること、高CO₂では外観品質が低下するなど新たな知見が得られた。 その上で、従来は別個に考慮していた「高温」と「高CO₂」の影響を複合的に考慮する最新の水稲生育収量予測モデルを構築し、これを使って気候変動による国内の水稲の収量および外観品質への影響を予測した。 温暖化傾向が「中庸」とされる気象予測モデル（RCP8.5）を用いてシミュレーションを行うと、20世紀半ばには西日本を中心に減収地域が出現。従来の予測モデルでは今世紀中頃までは増収傾向とされていたのが、早くに下方修正に転じ、今世紀末には約80％に減収すると予測された。 従来の予測モデル（左）と最新の予測モデルによる水稲の相対収量算定値の分布の比較（農研機構提供）

つくば市は20日から、つくばセンター地区活性化協議会（茂木貴志会長）、つくばまちなかデザイン（内山博文社長）と共に、つくばセンタービル（同市吾妻）で「つくまちアート」を開催する。まちなかの公共空間を活用して、アートやサイエンスを感じてもらうための取り組みで、第1弾として物質・材料研究機構（NIMS）の国際ナノアーキテクトニクス研究拠点（WPI-MANA、つくば市並木)によるマテリアルズナノアートの展示とイベントを行う。 会期は8月19日まで。展示会場はつくばセンタービル1階通路に設けられる。 マテリアルズナノアート（MA-NanoArt、マナノアート）は、電子顕微鏡などでしか見えないナノスケール（髪の毛の太さの10万分の1の大きさ）の物質が織りなす形象をとらえアート作品としたもの。WPI-MANAの研究者が普段見ている世界を切り取った。 電子顕微鏡は構造上、単色でしか観察できない装置だが、画像処理技術を駆使してカラー表示を実現している。そのビジュアルがおもしろく、作品として目にする機会が増えているそうだ。 深田直樹さん（MANA主任研究者）の作品はシリコン基板上に成長したゲルマニウムナノワイヤの走査型電子顕微鏡像で、タイトルは「花ひらく　Efflorescence」。ナノワイヤと呼ばれる構造を基板垂直方向に一面に形成した際、試料を観察していて撮影できたという。 共に研究グループリーダーを務める川上亘作さん、ヒル・ジョナサンさんは、大豆成分からできた粒子の走査型電子顕微鏡像から「ナノ手毬（てまり）」、「ナノ花」を作品化した。

物質・材料研究機構（NIMS、つくば市千現）が製薬企業11社とともに発足させたマテリアルズオープンプラットフォーム（MOP）が25日、医薬品に関する共同研究を開始した。参加企業はアステラス製薬、エーザイ、沢井製薬、塩野義製薬、第一三共、大鵬薬品工業、武田薬品工業、田辺三菱製薬、中外製薬工業、東和薬品、日本新薬。医薬品開発に関わる候補化合物の物性評価と製剤開発に関わる共同研究を企業の壁を越えて進め、研究開発の基盤力強化、開発技術の共有、開発手法の標準化を目指す。 MOPは産官学連携の新しい枠組みで、研究所と企業の個別な関係を各者の水平な連携に広げて構築し、国際競争力強化を図る。各企業が自前主義の発想から脱却し、保有技術を結集して共同で基礎技術力を磨くことが必須と考えられることから、NIMSが中心になってプラットフォームをまとめた。NIMS機能性材料研究拠点医療応用ソフトマターグループの川上亘作グループリーダーがプラットフォーム長を務める。 従来の医薬品は低分子化合物が中心だったが、近年は抗体、核酸、細胞など用いる材料が多様化しており、製薬企業には柔軟な対応力が求められている。新しい材料による医薬品は疾患予防や治療の可能性を大きく広げており、例えば新型コロナワクチンはm（メッセンジャー）RNA 技術によって開発されている。 国内製薬企業は、海外の大手製薬企業と比べると人員規模において大きく劣るのに加え、経営の効率化で研究所の部分分社化なども進み、新しい基礎技術の開発が難しくなっている。一方で、核酸医薬などの比較的歴史の浅い治療法においては評価手法が確定しておらず、その開発と標準化が急務となっていた。 つくば・並木地区にオープンラボ

日本の探査機「はやぶさ2」が採取した小惑星「リュウグウ」のサンプル分析が25日までに、つくば市の高エネルギー加速器研究機構（KEK）の実験施設で始まった。東北大学の中村智樹教授がリーダーを務める「石の物質分析チーム」が同日、記者会見し、実験の模様を生中継した。 はやぶさ2の採取サンプル容器が回収されたのは2020年12月。その後、宇宙航空研究開発機構（JAXA）宇宙研（神奈川県相模原市）で試料の計量や分類などが行われ、6月から1年間は、6チームからなる初期分析チームの研究に委ねられることになった。全国や海外から選抜された専門の異なる鉱物・有機物・化学分野の各2チームからなり、それぞれ独立に水の起源解明や化学分析などを行う。 小惑星リュウグウから採取され、地球に持ち帰ったサンプルの総量は約5.4グラム。このうち直径1ミリ以上の大きさの粒を「石」と呼び、分析に当たる「石の物質分析チーム」が編成された。国内57人、海外を含め総勢108人のチームが物質分析を行う。 集束イオンビーム加工用に準備されたリュウグウ試料（同） KEK物質構造科学研究所の放射光実験施設「フォトンファクトリー（PF）」では、量子ビームが2つの手法で分析に用いられる。ひとつは、小惑星探査機「はやぶさ」が持ち帰った小惑星イトカワの分析でも使われた精密X線回折。もう一つは、軟X線によるX線顕微鏡STXMだ。PFでは比較的エネルギー強度の低いビームを扱えるため、炭素など軽元素の分析に有効という。 表面・内部を分析し、組成や化学状態などをとらえる。特に含水鉱物に着目し、リュウグウの形成過程をモデル化することなどを目的としている。初期段階の分析を「上流」と呼ぶが、上流で量子ビームを用いると微量の試料を非破壊で分析でき、下流の分析に影響を与えないのが利点。希少な試料を有効に活用する方策となっている。

産業技術総合研究所（産総研）つくばセンター西事業所（つくば市小野川）に整備されたゼロエミッション国際共同研究拠点の竣工記念シンポジウムが22日、オンライン開催された。研究センター長の吉野彰さんが記念講演し、2050年カーボンニュートラル実現＝メモ＝に向けた研究の方向性を示す中、ネガディブエミッション技術の導入について力説した。 吉野さんはリチウムイオン二次電池の発明者の一人で、19年のノーベル化学賞を受賞した。産総研が20年に設立したゼロエミッション国際共同研究センター（GZR）の研究センター長に就任した。 ゼロエミッション国際共同研究拠点が整備されたつくば西事業所の建物群（同） 総勢240人で国際共同研究拠点 つくばの研究拠点は、西事業所本館と別棟群の一部を改修し、3月末までに約１万2000平方メートル規模で整備した。つくば地区でカーボンニュートラルに関わる研究者とスタッフを集約する形で、1日現在総勢240人10チームの体制を整えた。

筑波メディカルセンター病院（つくば市天久保）に、新型コロナウイルス感染症患者を病院外で初期診断するエックス線診療車（ICXCU）が導入される。PCR検査で陽性判定された患者と非接触で放射線技師が胸部エックス線撮影を行い、遠隔診療の医師が診断を下す設備を整えている。17日、車両の技術開発に当たった産業技術総合研究所（産総研、つくば市）の研究グループが会見し、車両のお披露目をした。 エックス線診療車は、胸部エックス線撮影装置を搭載した車両に、感染防護のための換気機能、オンライン診療できる医療情報伝送システム、初期診療に必要な医療機器を搭載している。産総研健康医工学研究部門などがシステムを組み上げた。 車内にはオンライン診療を監視するオペレーターと、エックス線撮影を行う診療放射線技師が待機する。患者は体温測定後、後部入り口から搭乗し、血圧測定後、中央部のエックス線撮影室で胸部エックス線撮影を行い、車両後部の診察エリアで診断結果を聞く。 インターネットに接続された医療情報伝送用のオンライン診療システムは、医療関係者間コミュニケーションアプリを介して、病院内の診察室にいる専門医に胸部エックス線画像を転送する。医師はモニターを介し患者に問診し、画像から肺炎の程度を判定するなどして、保健所に伝える仕組み。 患者が車両に乗っている時間は10分程度。この間非接触を保つため、十分な換気を行い、ゾーニングにも工夫した。車内を区画分離し、前方から外気を取り込み、診察エリアへの一方向の気流を発生させ、後部診察室の天井から排気する換気システムを構築した。低濃度オゾン発生器やUV照射による空気の清浄化など、二次感染を防止する仕組みとしている。 車内の胸部エックス線撮影装置の区画。患者と放射線技師は接触しない＝同

梅雨入り間近。台風の到来時期も迫り、お天気キャスターや気象予報士から「線状降水帯」の解説が聞かれるようになるはずだ。防災科学技術研究所（つくば市天王台）をはじめとする研究グループが、線状降水帯を自動的に検出する技術開発に取り組み、11日、研究成果が発表された。気象庁の「顕著な大雨に関する情報」に実装し、17日から運用が開始される。 防災科研のほか、日本気象協会（東京・東池袋）、気象庁気象研究所（つくば市長峰）が、2018年度から内閣府の戦略的イノベーション創造プログラム（SIP）で取り組んできた。研究成果は同日、研究代表者の防災科研、清水慎吾主任研究員がオンライン発表した。 可視化の例。2015年9月関東・東北豪雨でも線状降水帯が検出できた（気象研究所提供） 常総市の鬼怒川が決壊し、全半壊家屋5000棟以上という甚大な被害をもたらした2015年9月の関東・東北豪雨で、一躍その名が知れ渡った線状降水帯。毎年のように大雨で甚大な水害・土砂災害が発生しており、線状降水帯をリアルタイムで把握する技術開発は喫緊の課題となっている。しかし、その形成・維持のメカニズムは解明されておらず、発生の予測は容易ではなかった。 線状降水帯は、次々と発生する発達した雨雲が列をなす「組織化した積乱雲群」によって、数時間にわたってほぼ同じ場所に停滞することで作り出される。線状に伸びる長さ50～300キロ、幅20～50キロ程度の強い降水を伴う雨域と定義される。 非常に激しい雨が同じ場所で降り続いている線状停滞型の強雨域をどう検出するか。降雨強度でなく、より客観的な積算雨量を用いることで「可視化」できることから、解析雨量の3時間積算を用いた線状降水帯自動検出技術が導入された。

タマネギに多く含まれる「ケルセチン」が、認知機能の維持や前向きな気分の維持に役立つことを、農研機構食品研究部門（つくば市観音台）の小堀真珠子食品健康機能研究領域長らの研究グループが明らかにし、5月の学会誌オンライン版で公表した。成果を元に、ケルセチンを関与成分とする、タマネギの機能性表示食品の届出を目指すという。 ケルセチンに着目して研究を進めてきたのは、農研機構と北海道情報大学、岐阜大学の研究グループ。農研機構が試験食品の設計などを行い、岐阜大学が認知機能維持・改善に関わる作用を見出してメカニズムの検討を進め、北海道情報大学では健康な人を対象とした試験を実施した。 ケルセチンは黄色くやや苦みがある物質で、黄タマネギと呼ばれる一般的なタマネギには可食部100グラムあたり約10～50入りグラム含まれる。今回のヒト介入試験は、60～80歳の健康な男女計70人を2群に分け、約5か月間摂取してもらい、一般的な認知機能検査を行った。2群の一方は黄タマネギ粉末を1日1回11グラム（ケルセチン50ミリグラム）、他方はケルセチンを全く含まない白タマネギ粉末を食べてもらった。 その結果、認知機能については、ケルセチンを含むタマネギを食べた人は、一般的な認知機能検査（ミニメンタルステート検査）の点数が、対照群のケルセチンを含まないタマネギを食べた人に比べて、摂取24週間後により大きく増加し、タマネギのケルセチンが認知機能の維持に役立つことが示された。 また、抑うつ状態については、ケルセチン高含有タマネギを食べた人の脳機能評価点数が、対照群に比べて、摂取24週間後により大きく低下した。タマネギのケルセチンが前向きな気分の維持にも役立つことが示された。 ミニメンタルステート検査（MMSE）による認知機能評価の変化量（左）と気分を評価する抑うつ状態に関するスコア点数（高いほど抑鬱状態が高い）の変化量（右）の結果＝農研機構提供

高校「地理総合」必修化、活用を 国土地理院（つくば市北郷）は27日、「イラストで学ぶ過去の災害と地形」をウエブサイトで公開した。全国85カ所について水害と地形の関係を直感的に把握できるよう工夫した図をそろえ、できるだけ専門用語を使わずに解説した。 来年度から高校で必修化する地理総合では、地理情報システム（GIS）やハザードマップ、地形図の読み取り方をはじめ、防災教育を柱にしている。国土地理院の小野康・地理情報処理課長は、教育現場での活用や、地域の防災担当者がリスクを判断する際に役立ててほしいとしている。 常総市周辺の鬼怒川も紹介 全国85カ所の中に、2015年9月に大きな災害をもたらした常総市周辺の鬼怒川が取り上げられている。

茨城県を9月に通過する台風の速度を、過去40年間で比較すると、大幅に遅くなっていることが分かった。気象研究所（つくば市長峰）の山口宗彦主任研究官が、18日開催された日本気象学会2021年度春季大会で発表した。 地球温暖化が台風に与える影響に関する研究は、これまで主に強さや発生数、経路に着目していた。今回の研究は台風の移動速度に着目しただけでなく、その速度変化に温暖化がどれくらい影響しているかを解析することで将来予測につなげた。 研究を行った山口主任研究官＝気象研究所の大型計算機室 温暖化で時速61キロから39キロに 気象庁の台風の観測データから9月に発生した台風を対象に、過去40年について、前半20年（1980ｰ99年）と後半20年（2000ｰ19年）に分けて移動速度を比較した。茨城県では前半が時速61.2キロだったのに対して後半は時速38.9キロと、約36％遅くなっていた。大阪では33%、沖縄では26%遅くなっていた。秋の到来をもたらす偏西風の南下が遅れることで、台風を移動させる風が弱まっていたことが要因の一つと考えられた。