hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
SiGe基板単結晶の低欠陥化と歪みを制御した機能性ヘテロ構造の創製

本研究では、SiGeバルク単結晶の低欠陥化を行って機能性ヘテロ構造を創製し、高性能デバイスを実現できる基本物性を得ることを目的として研究を遂行している。我々は、これまでに、結晶引き下げ速度のフィードバック制御機構を備えた結晶成長システムを独自に開発し、このシステムを利用して、組成均一性の極めて優れたSiGeバルク結晶の成長に、成功していた。しかしながら、多結晶化を抑制し、単結晶を得るための手法の確立が課題となっていた。この課題に対して、結晶の優先成長方位を簡便に探索する手法を考案し、種結晶方位を優先成長方位に設定することが、多結晶化の抑制に極めて有効であることを見出した。本手法は、SiGeだけでなく、他の多元系結晶の成長に対しても有効であることを、多元系化合物半導体の結晶成長により確認した。また、新たに導入した半導体レーザを主加熱源とする高性能フローティングゾーン装置の基本データとして、補助加熱用抵抗加熱ヒータの線材の最適化、設定温度と温度分布の関係など基本データを取得した。原料用のSiGe結晶の作製手法として、SiとGeの粉体を加圧成型、焼結する条件を確立し、レーザの照射により均質に融解可能であることを確認した。実際に、SiGeの結晶成長を行ったところ、フォトルミネッセンス法によってバンド端に相当する発光が確認でき、また深い準位からの発光も観測されなかったことから、非発光中心・欠陥密度の少ない良質な結晶が作製できたことを確認した。本研究では、高い組成均一性と結晶性を備えたSiGeバルク結晶を実現し、機能性ヘテロ構造を創製するためのSiGe基板として利用し、高性能デバイスを実現できる基本物性を得ることを目的として研究を遂行している。我々は、これまでに、組成均一化のための界面温度制御技術と、多結晶化抑制のための優先成長面選定技術の開発を行ってきた。本年度は、優先成長面の決定因子を明らかにするため、よりシンプルな系であるGe融液成長を対象とした実験と考察を行った。その結果、優先成長面は、成長条件に強く依存し、低い温度勾配・引き下げ速度の下では{111}が、高い温度勾配・引き下げ速度の下では{100}が、それぞれ優先成長面となることがわかった。これは、結晶成長の駆動力(過冷却度)が小さい場合には、表面エネルギーが成長を支配し、表面エネルギーの小さい{111}面が優先成長面となり、駆動力が大きい場合は、バルクの化学ポテンシャルが成長を支配し、成長速度の速いラフ面である{100}面が優先成長面となることとして理解できる。また、温度勾配を極端に小さくし、融液内における過冷却領域を広げた場合には、優先成長方位は、{110}-{211}となり、SiGeと同様の結果が得られた。併行して、SiGeの優先成長面である{110}Ge種結晶を用いてGe-rich組成のSiGeバルク結晶(Ge組成0.80-0.90)の成長を行い、SiGe基板を作製した。また、SiGe結晶を原料としたフローティングゾーン成長について、長尺の均一組成SiGeを得るために要請される成長速度・原料結晶組成の設計について検討を行い、予備的な実験によりその有用性を確認した。高電子移動度を有するチャネルとして期待されている歪みSi薄膜結晶は、通常、Si基板上に成長したSiGe歪み緩和膜を擬似基板として作製される。
有用キラルシントン、光学活性3-ヒドロキシグルタル酸誘導体の触媒的不斉合成

HMG-Co-Aリダクターゼ阻害作用を有する化合物は、3-ヒドロキシグルタル酸骨格を有しており、その不斉合成法の確立が合成上重要である。申請者らの計画した不斉合成法は、Ni錯体への酸無水物の酸化的付加-トランスメタル化を経由する方法論であるが、最初のステップの酸化的付加が文献上知られているのみである。そこで先ず、無水テトラヒドロフタル酸1を基質とした検討を行なった。基質に対し、120mol%のNi(cod)_2、120mol%のdppeを用い、スタニルアセチレン3とTHF中還流条件下反応させたところ、4が低収率ながら8%得られた。興味深いことに、得られた生成物は当初予想したcis-4ではなく、trans-4であったことからニッケラサイクルcis-2とtrans-2間での平衡の存在が示唆された。すなわち、基質1が酸化的付加した後、脱カルボニル化反応を経て1の立体化学を反映したcis-2が生成すると考えられるが、cis-2からβ-脱離、生じたオレフィンの再挿入反応を経てtrans-2へと異性化し、trans-4が生成したと考えられた。同様の条件下、配位子の検討を行ったところPh_2PMeを用いるとcis-4が10%、dppfを配位子として用いた反応においてはtrans-4が10%、cis-4が17%と、トランスメタル化成績体が併せて27%得られ、cis-2とtrans-2間の平衡が配位子の影響を強く受けることが明らかとなった。更に、ニッケラサイクル中間体においてβ-脱離を起こし得ない無水フタル酸5を基質として用い同様の条件下反応を行ったところ、トランスメタル化生成物8、9、10が併せて59%の収率で得られた。本結果は、酸化的付加-脱カルボニル化反応を経由し生成したニッケラサイクルに対するトランスメタル化が進行した初めての例であり、現在本反応の触媒反応化及び不斉合成への展開を検討中である。
計算力学的手法による健全な締結部設計と包括的なリスクアナリシス手法の確立

ねじ部品が疲労破壊に至るメカニズムをねじ山のらせん形状を忠実に再現したモデルを用いて定量的に明らかにした.異材界面における接触熱抵抗の式を導き,締結部が熱負荷を受けた時の熱および力学挙動を明らかにした.また,接触面剛性を考慮した固有振動解析の一解析手法を提案した.多数ボルト締結体については,締め付け時の軸力のばらつきと外力を受けた時のせん断荷重分担率等の力学挙動を定量的に明らかにした.ねじ部品が疲労破壊に至るメカニズムをねじ山のらせん形状を忠実に再現したモデルを用いて定量的に明らかにした.異材界面における接触熱抵抗の式を導き,締結部が熱負荷を受けた時の熱および力学挙動を明らかにした.また,接触面剛性を考慮した固有振動解析の一解析手法を提案した.多数ボルト締結体については,締め付け時の軸力のばらつきと外力を受けた時のせん断荷重分担率等の力学挙動を定量的に明らかにした.(1)ねじ山らせんモデルによる疲労強度の評価1)らせんに沿ったねじ谷底応力振幅の評価2枚の中空円筒を1本のボルトで締結した簡単な構造物を対象として,ねじ部のらせん形状を完全に再現した有限要素モデルを作成し,軸方向外力を受けたときのねじ谷底に沿った応力振幅を求めた.その結果,最大応力振幅の発生位置は外力の大きさによって変化するが,被締結体界面が完全分離の状態に近づくと,ボルト第1ねじ谷底で最大応力振幅が発生することを明らかにした.2)ねじ谷底応力基準の疲労強度評価ボルトねじ谷底に発生する最大応力振幅とボルトの軸力変化から求めた平均応力振幅の比を求め,疲労強度が問題となるような大きな繰り返し外力を受ける場合,両者の比は外力の増加に伴って一定値に近づくことを明らかにした(2)ねじ部の塑性変形を考慮した疲労強度評価1)ねじ谷底の局所降伏を考慮した応力振幅の評価ねじ山のらせん形状の影響を考慮することを目的として,各節点の自由度が3であるボルト締結体の軸対称FEMモデルを対象として,トルクで締め付けた時の弾塑性挙動を解析できるプログラムを作成し,締め付けトルクと塑性域の進展の関係を明らかにした.その状態に対して軸方向外力を負荷することにより,ねじ部の応力振幅を体系的に評価した.2)ねじ谷底の局部降伏を考慮した疲労強度評価ねじ部の形状を考慮した有限要素モデルを用いて,高いトルクで締め付けたボルトが外力を受けた場合の挙動を解析した結果,ねじ谷底の応力振幅が塑性変形によって低下することを明らかにした.(3)接触熱抵抗を考慮した締結部の熱及び力学挙動の評価1)熱・力学挙動の高精度・高効率な解析手法すでに確立している一般的な工業材料から構成される同種材界面における接触熱伝達率,およびわずかなすきまが存在する場合の見かけの接触熱伝達率の評価式を汎用解析コードに組み込むことにより,管フランジ,ディスクブレーキのような強い対称性を有する構造物の特徴的な熱及び力学挙動を明らかにした.2)異材界面における接触熱抵抗の評価式炭素鋼,ステンレス鋼,アルミニウム合金を対象として異材界面を構成し,体験的な実験を実施することにより,異材界面における接触熱伝達率に方向性があることを定量的に明らかにした.さらに,界面における接触熱伝達率を同種材料の場合と類似の式で表した.(4)接触面剛性を考慮したボルト締結体の固有振動解析特性の評価1)一次元非線形ばねによる接触面剛性の評価接触面の近寄り量と面圧の関係を表したOstrovskiiの式,及びせん断方向剛性に関するBackの式を応用することにより,表面あらさに起因する法線方向とせん折方向の接触面剛性を一次元非線形ばねで表す手法を確立した.2)接触面剛性を考慮した計算効串の高い固有振動解析上記の一次元非線形ばねを自作の有限要素プログラムに組み込み,重ね板はりの固有振動解析を実施することによりその有効性を確認した.さらに汎用解析コードに対して,接触面剛性を表す非線形ばねモデルを界面の法線方向とせん断方向に組み込む手去を確立し,重ね板はりの固有振動解析を実施することによりその有効性を確認した.(5)多数ボルト締結体の効率的で安全な締め付け手順の検討1)ボルト軸力のばらつきの高効率な解析手法の提案管フランジを対象として,ボルトを運次締め付けた時に弾性相互作用により発生するボルト軸力のばらつきを求め,従来の解析結果,実験結果と比較することにより有効性を確認した.またこの手法を矩形フランジに応用して,ボルトを逐次締め付けた時に発生する軸力を求めた結果,ばらつきは目標値の数%以内であることを明らかにした2)数値解析による最適なボルト締め付け手順の解析同じく管フランジを対象として,ボルトを逐次締め付ける場合を対象として,最終的なボルト軸力が一様となるような初期ボルト軸力を求め,従来の結果と比較することにより有効性を確認した.以上の結果,多数ボルト締結体におけるボルト軸力のばらつき,最適な締め付け手順を汎用構造解析コードで求めることができる手法を完成した(6)締結部の包括的なリスクアナリシス手法の確立

上記の「多数ボルト締結体の効率的で安全な締め付け手順の検討」に加えて,平成20年度,21年度に実施した「ねじ山らせんモデルによる疲労強度の評価」,「ねじ部の塑性変形を考慮した疲労強度評価」,「接触熱抵抗を考慮した締結部の熱及び力学挙動の評価」,「接触面剛性を考慮したボルト締結体の固有振動特性の評価」の成果を合わせることにより,ねじ谷底の応力振幅と局部降伏,接触面の熱抵抗と剛性,締結部の固有振動,多数ボルト締結体の弾性相互作用を考慮した,ねじ締結部の破損・破壊に対する包括的は一リスクアナリシス手法を確立することができたといえる
電離放射線の誘導する次世代マウスのゲノム不安定性についての解析

1.目的これまでの放射線による突然変異誘発機構の理解は、放射線によるDNA損傷が、一定の確率で修復間違いや複製間違いを引き起こし、これが突然変異として固定されるというものであった。しかしながら、従来考えられていた放射線影響のみでは説明できない現象も存在する。我々はマウスを使った実験で、放射線が直接的に突然変異を誘発する意外にゲノム不安定性を誘導し、これが2次的に突然変異を誘発する可能性をメラニン合成系に関与するpink-eyeddilution(P)遺伝子を指標に検証した。これまでに我々は、照射を受けた雄マウスから生まれた次世代マウスでは父親由来の遺伝子座のみならず、照射を受けていない雌由来の遺伝子座においても突然変異頻度上昇を報告している。本年度では精子照射の時期を分けることで、遺伝的不安定性が誘導される条件を検討した。さらに、次次世代でのマウスにおける突然変異を観察することで遺伝的不安定性の世代間の伝搬についての検討も行った。2.研究経過および成果照射された雄マウスを精子形成の各段階、すなわち精子期、精細胞期、精原細胞期の各段階で交配させた。そこから生じた子マウスについてPun遺伝子を指標とした復帰突然変異頻度を調べると精子期照射では有為に上昇していたが、それ以外の精細胞、精原細胞期では上昇していなかった。また、精子期照射により得られた、雄マウスをさらに交配させることで得られた孫世代のマウスでも復帰突然変異頻度上昇は観察されなかった。以上の結果から、照射精子の誘導する子世代のマウスに見られる遺伝的不安定性は精子期照射でのみ観察される特殊な現象であることが示唆された。研究はマウスを使った実験で、放射線が直接的に突然変異を誘発する意外にゲノム不安定性を誘導し、これが2次的に突然変異を誘発する可能性を検証した。突然変異の指標にはメラニン合成系に関与するpink-eyeddilution (P)遺伝子を用いた。メラニン合成系に関わるP遺伝子の変異はマウス個体の体毛および網膜上皮色素細胞を淡色化させるが、pink-eyedunstable (pun)変異はP遺伝子の部分的重複によって生じるため、発生過程での相同組み換えにより野生型に復帰する。この復帰突然変異の生じた個体では体毛や網膜上皮色素細胞の一部が黒色化するため、突然変異が容易に判定できる。一方、同じP遺伝子の変異であるpink-eyed Jackson (pJ)変異は遺伝子欠損による変異のため野生型に復帰できない。実験ではpJ変異を持つ雄マウスにX線を照射し、pun変異を持つ雌マウスと交配する。生まれたF1マウスの網膜上皮色素細胞での黒色化した細胞数を求めることで、直接照射を受けていないpun遺伝子座の組み替え頻度を求めることができる。実験の結果、照射を受けた雄マウスから生まれた次世代マウスでは父親由来の遺伝子座のみならず、照射を受けていない雌由来の遺伝子座においても突然変異頻度上昇が観察された。さらに、DNA損傷は精子に由来するものであるのに、その変異は体細胞中で生じていることも示された。これらの知見から、照射精子が卵子にDNA損傷を持ち込むことで、受精卵内でゲノム不安定性を誘発し、これが雌由来の非照射ゲノムに作用して次世代での非標的突然変異を引き起こすことが明らかにされた。
高延性と高強度の両立を目指した窒素添加生体用コバルトクロムモリブデン合金の開発

Ni含有しないCo-Cr-Mo合金の室温での引張り伸びは10%以下と低く、加工性に乏しいことが問題となっている。この問題を解決するため、Niに代わるFCC安定化元素を添加した、加工性のある生体用Co-Cr-Mo合金の開発について研究を行った。その結果、CoCrMo合金に対して、Cr2Nを添加してアーク溶解を行い、CoCrMoN合金を溶製したところ、Nを0-0.25mass%含有するCo-Cr-Mo合金を作製することが可能であった。これらの窒素添加合金から薄板を切り出し、冷間圧延に供したところ、圧下率40%程度の圧延が可能であった。これ以上の圧延を施すと圧延面上に圧延方向に対して垂直なひび割れが発生した。冷間加工後のそれぞれの試料に対してX線回折を行ったところ、全ての試料においてほぼε相単相となっていた。このことは、窒素添加材においても変形モードはひずみ誘起マルテンサイト変態(TRIP)に保たれていることを示唆している。冷間圧延材に対して、700°C、800°C、900°C、保持時間1時間の条件にて窒素添加Co-29Cr-6Mo合金の熱処理を行ったところ、700°Cでは加工組織が残存しているが、800°C以上で等軸な結晶粒が確認された。しかしその結晶粒径はミクロンオーダーであった。目標のナノサイズまで粒径を微細化するためには昇温速度の増加と熱処理保持時間の短縮が必要であろう。硬さ試験により時効処理した圧延材の硬さを調査した結果、最も優れた時効材において560Hv程度の値となった。CoCrMo合金鍛造材の硬さは420Hv程度であることから、無添加材に比較して高い硬さを示した。この硬さの値から降伏強度も上昇することが推測される。Cr_2Nの添加量と、Co-29Cr-6Mo合金内に含有する窒素量の関係を調査した結果、窒素含有量はCr_2N添加量が増加するにつれて増加する傾向があるが、添加量が1wt%付近において含有量が約0.16wt%付近となり、それ以上添加しても窒素含有量は飽和する傾向がある。このことから、本実験条件下でのCo-29Cr-6Mo合金の溶解において、溶湯内に固溶できる窒素量は0.16wt%程度であると判断される。X線回折法により窒素を含有するCo-29Cr-6Mo合金の相構成を調査した結果、窒素を添加しない合金では室温ではε相(HCP)単相であるが、窒素量が増加するに従ってε相が減少し、代わってγ相(FCC)が増加した。窒素含有量が0.16wt%以上でγ相単相となる。このことは、窒素はマルチンサイト変態温度を低下させる効果があることを示している。透過型電子顕微鏡を用いてそれぞれの合金の組織を観察したところ、窒素無添加Co-29Cr-6Mo合金においては、多量のマルテンサイトと積層欠陥がγ相の(111)面に沿って存在している。これに対して窒素含有量が0.16wt%の場合には、マルテンサイトおよび積層欠陥は観察されないが、湾曲した転位が存在しており、その転位は拡張しているもののその拡張幅は狭く、無添加材に確認される積層欠陥の幅とは大きく異なる。以上のことからCo-29Cr-6Mo合金に対する窒素の添加はγ相の積層欠陥エネルギーを増加させる効果があることを示した。引張試験により窒素添加Co-29Cr-6Mo合金の機械的特性を調査した結果、降伏強度は窒素含有量が0.08%までは減少するが、それ以上では増加した。降伏強度が減少した理由は、合金内部に存在するマルテンサイト量が減少したことに対応し、それ以降の増加は、窒素の固溶強化に起因するものと考える。CoCrMo

合金鍛造材の硬さは420Hv程度であることから、無添加材に比較して高い硬さを示した。この硬さの値から降伏強度も上昇することが推測される。
論理推論・機械学習・物理計算の融合によって「行間を読む」談話解析モデル

Wikipediaの記述を主な知識源とする知識ベース構築とそれを用いた意味談話解析に関するこれまでの研究を統合することによって、意味談話解析の中核的な部分問題である述語項構造解析および談話構造解析においてともに世界最高水準の性能を持つ技術を創出した。まず、述語項構造解析については、複数の省略の間に存在する、「一方の省略の先行詞がAであれば他方の省略の先行詞もAの可能性高い」といった潜在的な依存関係を訓練事例と知識の組合せによって捉える深層学習ベースの新しいアーキテクチャを構築し、標準的な日本語ベンチマークデータに対して世界最高精度を更新した。得られた成果はオープンソースの述語項構造解析器showcaseとして利用可能になっている。また、談話構造解析についても、文や節からなる談話単位の意味や役割を表現するための新しい分散表現方法を開発し、そこに対象ドメインの世界知識を組み込むことによって、標準的な論述構造解析ベンチマークデータに対して世界最高精度を達成した。とくに、従来の解析方法では困難であった、「BからAを帰結できることはCから導ける」のような論述の入れ子構造の解析において我々の手法は大きな精度改善を示しており、文脈情報とドメイン知識を統合的に表現してうまく解析に利用することの有効性を示すことができた。さらに、ドメイン知識による推論を意味の深い解析に繋げる研究でも、例えば「秘密保護法」と「情報漏洩」の抑制関係のようなドメイン知識を分散表現空間に埋め込み、ある種の「行間」を推論しながら意見表明テキストの意味解析を行う機構を構築し、知識注入による精度改善を確認する成果を得た。これらの成果により、大規模文書集合からの世界知識獲得とそうして得られた知識を用いた推論を意味談話解析と統合することによって、テキストの中で暗黙に語られている情報を復元する技術の足がかりが得られたと考えている。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。下記の3つの課題についてそれぞれ研究を進めた。課題(1)仮説推論器の改良一階述語論理上の最良仮説探索を整数線形計画問題に変換する過程で、最良の仮説に含まれる見込みが薄い要素仮説(リテラル)を近似探索し枝刈りする方法を検討した。機能的な言語表現に対応するリテラルの扱いで深刻な非効率を生じている問題に着目し、解決策を提案、実装した(山本他, 2016)。課題(2)談話解析モデルの構築と評価談話解析のベースとなる文内述語項構造解析および事実性解析について、詳細な誤り分析をおこない、課題の抽出および改善手法の提案につなげた(松林他, 2015;成田他, 2015)。また、意味解析・知識獲得のための意味表現学習について研究を進め、エンティティ間の関係を表す言語表現の分散表現をうまく学習することによって意味解析や関係抽出の精度が向上することを示した(Takase et al., 2015, 2016; Komatsu et al., 2015; Dumont et al., 2016; Shimaoka et al., 2016)。さらに、こうした知見を文章に対する質問応答タスクに適用し、談話の各断片から得られる情報のある種の接合を分散表現で扱える可能性があることがわかった(Kobayashi et al.,2016)課題(3)物理計算との融合と運転シーン理解への応用運転シーン中のオブジェクトの検出については、近年急速に進歩してきた画像認識技術の今後の発展を前提とし、それ以外の技術に注力して研究を進めている。2015年度は、実際の運転シーンからオブジェクトの状態を人手で書き起こした論理式および物理シミュレーションのパラメタを入力として、仮説推論器と物理シミュレーションの相互作用によって次に起こるイベントを予測するシステムを試作した(Inoue et al., 2015)。3つの課題についてそれぞれ概ね当初計画に沿った成果を出せており、対外発表も順調である。課題(1)仮説推論器の改良前年度までとは異なる道具立てで仮説推論の高速化を実現する新しい枠組みとして、仮説推論をWeighted Max-SAT問題として解く手法についても検討し、実際に命題論理上のEtcetera Abductionの規模耐性を大幅に改善できることを示した(Inoue et al. 2017)。課題(2)談話解析モデルの構築と評価談話解析のベースとなる文内述語項構造解析について、2015年度に行った詳細な誤り分析に基づき、現解析モデルの素性の見直しやニューラルネットによる非線形化を行った結果、NAISTテキストコーパスに対して最高精度を達成した(松林NLP2017)。また、仮説推論のベースとなる因果関係知識・スクリプト的知識の獲得を、述語の選択選好の文脈依存性をモデル化する新しい問題として捉えなおし、これを分散表現上に実現するニューラルネットベースの手法を提案した(Inoue et al. 2016)。さらに、こうした知見を文章に対する質問応答タスクに適用し、談話の各断片から得られる情報のある種の接合を分散表現で扱える可能性があることがわかった(Kobayashi et al. 2016)。課題(3)物理計算との融合と運転シーン理解への応用実際の運転シーンからオブジェクトの状態を人手で書き起こした論理式および物理シミュレーションのパラメタを入力として、仮説推論器と物理シミュレーションの相互作用によって次に起こるイベントを予測するシステムを試作し、実際のヒヤリハットシーンを大規模に収集した動画データを用いて大規模な評価実験を行った(Takahashi et al. 2016)。

また、画像データ中の物体間の関係を言語表現に結びつける研究にも着手した(Muraoka et al. 2016)。3つの課題についてそれぞれ概ね当初計画に沿った成果を出せており、対外発表も順調である。下記の3つの課題についてそれぞれ研究を進めた。課題(1)仮説推論と分散表現の融合仮説推論をWeighted Max-SAT問題として解く手法を検討し、実際に命題論理上のEtcetera Abductionの規模耐性を大幅に改善できることを示した(Inoue et al. 2017)。また、論理を構成する離散的な記号の意味を連続量の分散表現(ベクトル)で表現する枠組みの検討に着手し、因果関係のような知識を連続空間に埋め込み論理的な推論を実現する枠組みの研究を進めた(Sasaki et al. 2017, Takahashi et al. 2018)。課題(3)非言語モーダル情報処理との融合言語と実世界の対応付け(グラウンディング)問題の一つの例題として、与えられた画像中の特定の物体を指示する言語表現を解析し、どの物体が指示されているかを特定する対画像参照表現解析課題に着手し、基本的な予備実験を行った。Wikipediaの記述を主な知識源とする知識ベース構築とそれを用いた意味談話解析に関するこれまでの研究を統合することによって、意味談話解析の中核的な部分問題である述語項構造解析および談話構造解析においてともに世界最高水準の性能を持つ技術を創出した。まず、述語項構造解析については、複数の省略の間に存在する、「一方の省略の先行詞がAであれば他方の省略の先行詞もAの可能性高い」といった潜在的な依存関係を訓練事例と知識の組合せによって捉える深層学習ベースの新しいアーキテクチャを構築し、標準的な日本語ベンチマークデータに対して世界最高精度を更新した。得られた成果はオープンソースの述語項構造解析器showcaseとして利用可能になっている。また、談話構造解析についても、文や節からなる談話単位の意味や役割を表現するための新しい分散表現方法を開発し、そこに対象ドメインの世界知識を組み込むことによって、標準的な論述構造解析ベンチマークデータに対して世界最高精度を達成した。とくに、従来の解析方法では困難であった、「BからAを帰結できることはCから導ける」のような論述の入れ子構造の解析において我々の手法は大きな精度改善を示しており、文脈情報とドメイン知識を統合的に表現してうまく解析に利用することの有効性を示すことができた。さらに、ドメイン知識による推論を意味の深い解析に繋げる研究でも、例えば「秘密保護法」と「情報漏洩」の抑制関係のようなドメイン知識を分散表現空間に埋め込み、ある種の「行間」を推論しながら意見表明テキストの意味解析を行う機構を構築し、知識注入による精度改善を確認する成果を得た。
Contestにおける危険回避度についての比較静学:慎重さは企業家の必須条件か

R&D競争を典型とするような、生産目的とは別に競争に勝つための投資を伴うContestの結果は、どの程度Contestに勝つ確率を伸ばせるかに依存する。Contestに敗れた際の所得は一定であるという仮定の下では、Contestに資源を投下する行為はContestというギャンブルに対する部分的保険料を支払う行為に匹敵することから、より危険回避的な企業家がより攻撃的に資源投下することとなる。これを踏まえて本研究においては、Contest以外の安全な選択肢があるとき、危険回避度の異なる企業家の間で、どのタイプの企業家がContestに参加する傾向にあるかを、2人2段階ゲームの枠組みで分析した。その結果、(1)均衡の存在条件を明らかにした。(2)潜在的な危険回避度の分布が連続であるとき、一方のみがContestに参加する場合が存在する。(3)危険回避的でない方が支配戦略として不参加のとき、必ずより回避的である方も不参加である。(4)逆に、より回避的な方が不参加を決めても、それが回避的でない方の参加を必ずしも意味しない。(5)有利にContestを展開するのを見込んで、より回避的な方のみが参加を決める場合が存在し、それは複数均衡解の一つとしてのみ出現し、そのときの両者の回避度の差は大きくない。以上、Contest不参加の意思決定には危険回避度の少ない方の影響力が強いが、競争に参加してからはより回避的な企業家の方が勝つ確率が高いことから、Contest参加についての意思決定はより複雑である。危険回避度が連続に分布する場合の枠組みにおいては、上記の場合分けに対応する回避度の境界区域が設定できる。またシュミレーションにより、そのような結果をもたらすContest参加者の具体的な効用関数も特定できた。今後は参加者が非連続な3人以上の場合、Contestが数期にわたる動学的分析枠組みへの応用、Contestを脅威として所得分配を交渉する場合等への拡張、及び実験による検証を計画している。
尿路上皮癌および腎細胞癌におけるマイクロRNA関連遺伝子多型とその機能解析

尿路上皮癌と腎細胞癌を対象として、マイクロRNA関連遺伝子多型の検討を行った。マイクロRNA合成経路に関連する遺伝子上の多型は、腎細胞がんの発症と、治療後の予後との有意な関連を認め、悪性度の高い表現型をもつ癌においてその進展を修飾している可能性があり、予後予測マーカーとしての有用性が示唆された。また、マイクロRNA遺伝子上の多型に対する検討も行ったが、癌の発症と進展との有意な関連は認めず、多型解析の対象としての意義は少ないと思われた。本研究は膀胱癌、腎癌の発癌におけるマイクロRNA(以下miRNA)の関与、特にmiRNA合成経路に着目し分子疫学的手法からmiRNAの合成に影響をおよぼす遺伝子を明らかにすることが目的である。平成21年度は、microRNA関連-塩基置換型遺伝子多型(Single nucleotide polymorphism : SNP)の選定とその解析に着手している。そのうち、SET8遺伝子3'UTRに位置するmiR502のbinding siteに位置するSNP,さらにはmir146,mir149,mir196a2,mir499上のSNPのgenotypingを腎細胞癌、尿路上皮癌および正常対照に対して行い、SNPがそれぞれの癌発症リスクに及ぼす影響・治療後の予後に関する影響を解析中である。今回解析中の多型はすでに文献にて肺癌、乳癌との有意な関連が指摘されているもので、尿路上皮癌および腎細胞癌など泌尿器科癌における関連を見出すことができれば、さらに機能解析に進む予定である。さらに、手術で得られた組織サンプルからmicroRNAを抽出し、arrayによる解析準備を行っている。平成21年度から今年度にかけて、microRNA関連一塩基置換型遺伝子多型(Single nucleotide polymorphism:SNP)の選定とその解析に着手している。そのうち、SET8遺伝子3'UTRに位置するmiR502のbinding siteに位置するSNP,さらにはmir146,mir149,mir196a2,mir499上のSNPのgenotypingを腎細胞癌、尿路上皮癌および正常対照に対して行い、SNPがそれぞれの癌発症リスクに及ぼす影響・治療後の予後に関する影響を解析している。今回解析中の多型はすでに文献にて肺癌、乳癌との有意な関連が指摘されているもので、尿路上皮癌および腎細胞癌など泌尿器科癌における関連を見出すことができれば、さらに機能解析を試みている。また、腎細胞がんにおいてmiRNA関連遺伝子多型が、癌の治療アウトカムに影響を与えることが見出された。
国連安保理に対する法的コントロールの実証研究：国際組織における立憲主義の模索

本研究は,国連安保理に対する法的コントロールの可能性を探ることを試みた。ここで法的コントロールとは,組織の決定がより高位の規範(例えば国際人権規範など)と合致しているかどうかを検証し,合致するよう保護する多層的なプロセスを意味する。このような観点から,狙い撃ち制裁,国際刑事裁判,保護する責任,国際立法の様々な実行を検討した場合,国際司法裁判所だけでなく様々なアクターによる法的コントロールの萌芽すなわち国際立憲主義の可能性を見出すことができるということが明らかになった。(1)平成25年度は、これまでの研究をもとに世界法学会研究大会において「国連安全保障理事会と国際法の「立憲化」ー法的コントロールの問題を中心に」と題する報告を行った。狙い撃ち制裁、国際刑事裁判および保護する責任に関する実行の分析をもとに、国際司法裁判所だけでなくその他の国際司法機関や、総会や人権機関などの政治的機関や事務総長や国連人権高等弁務官など様々なアクターが法的コントロールを行う契機があることを示唆した。その後同名の論文を世界法年報に掲載することができた。(2)上の作業を行うなかで、本研究でいう法的コントロールは決議1373や決議1540に基づく実行(いわゆる「国際立法」の事例)においてもありうるのではないか、またそうした法的コントロールの実態が「国際立法」の議論に与える影響もあるのではないか、との疑問を抱くにいたった。そこで、そうした仮説を検証するための作業も開始した。26年度中に論文として公表したいと思っている。(3)また、『国際法基本判例50[第2版]』のカディ事件部分を執筆した。同カディ事件については、その後再び提訴され欧州司法裁判所によりカディに対する措置を改めて無効にする判決が出されたが(いわゆるKadiII)、執筆にあたってはそうした最新の判決も分析した。欧州司法裁判所は、制裁委員会がカディをリスト化するさいの根拠の中身に踏み込んで、根拠の不十分さを理由にカディの請求を認めた。法的コントロールの観点から大変興味深い判決のように思われる。平成24年度は,当初予測していた通り欧州人権裁判所が狙い撃ち制裁に関する重要な判決(Nada対スイス大法廷2012年9月12日判決)を下したため,その分析を行い判例評釈として公表した。狙い撃ち制裁に関連してこれまで人権侵害を認定したもしくは当該措置を無効・取消としたいくつかの国際・国内判例が出されていたが,締約国の義務違反認定を行った欧州人権裁判所の判決は,その延長線上に位置づけられる。また,6月にアジア国際法学会日本協会第3回研究大会において,「国際法の立憲化とアジア」とのテーマで討論者としていくつかのコメントを行った。とりわけ,いわゆる「保護する責任」論に対して国際法の立憲化論ないし国際立憲主義の観点から検討する必要性があるとの問題提起を行った。さらに,国際テロリズムに関連して,レバノン特別法廷が安保理による設置の合法性に関する決定(上訴裁判部2012年10月24日決定)を下したので,その判例分析も行った。決定それ自体は安保理に対するコントロールの観点から不十分であると評価されるが,個別意見の検討により,国際刑事裁判の分野においても,安保理による平和および安全の維持目的と(強行規範としての)被告人の公正な裁判を受ける権利との均衡性をはかる必要性があるということが明らかになった。これらの研究成果の一部は,次年度に世界法学会(「国連安全保障理事会と国際法の「立憲化」ー法的コントロールの問題を中心にー」とのテーマ)で報告する予定である。最終年度である平成26年度は、国際テロリズムに関する決議1373や大量破壊兵器の非国家主体への不拡散にかかわる決議1540などに代表される安保理による「国際立法」とされる実行を検討対象とした。こうした実行においても、法的コントロールが必要でありまた実態としても法的コントロールの萌芽がみられることが明かとなった。こうした実行の検討にあたっては、まず「事後の実行」概念を国際組織法の観点から再検討し、加盟国の合意に還元されない「機関の実行」、さらにはより広い射程をもつ「組織全体の実行」という視座が重要であることを確認した。そうした視座により、安保理による国際立法行為だけでなくその実施に関わる実行を総合的に評価するという分析枠組みが可能になる。決議1373および決議1540の実施に関わる実行を全体的に概観した場合、加盟国の広い支持が獲得されていることと同時に、組織の実行として確立していく過程にあると評価できる。他方で、法的コントロールとしては、国際立法の実施過程における国際人権規範を中心とした国際法との合致を追求する動きがみてとれた。さらに、そうした動きにおいて重要な影響力を及ぼす様々なアクターも確認できた(CTCや1540委員会とその下に設置されているCTEDや専門家グループ、さらには国連人権高等弁務官、国連人権理事会が任命した特別報告者など)。但し、こうした国際人権規範を中心とする法的コントロールを理論的に概念化する作業については、国際・国内判例や学説がまだ萌芽的なために今後の課題となる。

法的コントロールの実践と理論における不十分さを埋めるために、アカウンタビリティや民主的正当性という観点からのアプローチが必要であることも明かとなった。参加の確保、透明性、対話などを重視する考え方として、これらを国際立憲主義の中に位置づける作業が今後の課題となるであろう。国際法学上記の世界法年報に掲載した論文等において、国連総会や事務総長、人権機関など様々なアクターによる法的コントロール・メカニズムの構造を詳細に検討することは出来ていないが、今後検討していくうえでの出発点を明確にすることはできた。また、研究の副産物として、カディII事件の分析を行う機会をもつことができたし、いわゆる「国際立法」に関する実行を分析するための新しい視点も見出すことができた。当初の研究計画通りに進展したとは必ずしも言えないが,本研究テーマとの関連でアジア国際法学会日本協会において問題提起をすることができた。また当初想定していた通り,欧州人権裁判所が本研究テーマに関わる重要な判決を下したため,その判例分析を行った。また,個人の刑事訴追に関する事例として,レバノン法廷の設置合法性に関する決定の分析も行った。上記の概要からもうかがえる通り,数年単位で動く状況への対処という意味もあり,また取り組んだ作業が多角的でもあり,やや散漫しているきらいもあるが,本研究を進めるうえでアプローチすべき諸問題について着実にかつ効率的に進めることができたと考える。当初平成24年度に行う予定であった安保理と総会の関係に関する考察は実質的に次年度に行うこととする。平成26年度は本研究の最終年度のため、積み残された課題(様々なアクターによる法的コントロールが安保理の行動に及ぼしている影響の実態の解明や法的コントロールの視点がいわゆる「国際立法」に関する議論にいかなる影響を及ぼしうるかなど)に取り組みつつ、これまでの成果を見直して、理論的なまとめの考察を行う。最終的には単著として出版する目処をつけたい。平成25年度は,前年度に行った分析・考察を世界法学会での報告に反映させて,それを論文としてまとめる作業に集中する。その際に,安保理と総会の関係や国連事務総長・人権関係機関(国連人権高等弁務官,人権理事会)などの国連内部におけるアクターの役割の分析・考察も同時並行的に行いつつ適宜同論文に反映させる。また,従来から継続している,国際刑事裁判所(ICC)と安保理の関係についても,法的コントロールないし国際立憲主義の観点から論点を整理したうえで論文執筆を行う。さらに,前年度予定していた海外インタビュー調査(於・米国ニューヨーク)を実務上の背景や海外の研究動向を探るために実施したい。学内業務との兼ね合いで、予定していた海外インタビュー調査・資料収集を実施できなかったことによる。現在の研究進展度合いに鑑みて、平成26年度はいったん研究をまとめることに注力した方が良いと考えている。そのため、最新の文献購入費と資料収集・国内研究者との意見交換に要する国内旅費に充てる予定である。平成25年度の研究は,1世界法学会における報告とその論
非可換代数系の微分加群の基礎研究とその応用

非可換環における高次導分(high order derivation)全体の構造を決定する高次微分加群を構成し、それに関連する理論について研究を行なった。可換多元環の高次導分と高次微分加群の概念は非可換多元環にまで拡張されていたが、本研究では、更に非可換環の環拡大にまで拡張することに成功した。高次微分加群の両側加群構造に着目することによって、従来から扱われてきた高次片側導分に加えて、導分の特殊なものである高次中心導分をも表現することを見抜いた。このことを用いて多くの結果を得た。一つは高次微分加群の冪等元による分解である。多元環の場合であっても、冪等元で分解すると環拡大の高次微分加群が現われる。従って、環拡大の高次微分加群は極めて基本的な概念であることがわかる。一つは高次微分加群から得られる完全系列の構成である。可換多元環の場合にも考えられていなかった系列を導いた。さらに、分離拡大、純非分離多元環に関連する結果を得た。上記の高次片側導分の理論に留まらず、通常の導分を高次化する手法を提案した。これは特殊な場合として高次片側導分を含む。そしてそれに対応する高次微分加群を構成した。この新しい高次微分加群についても基本的な完全系列を得た。新しい意味での(1,1)次の微分作用素は、一般導分という概念とも一致しており、これについての研究を行なった。一つは、零とは異なる値がすべて可逆であるような一般導分をもつ環をほぼ完全に決定した。同時に、導分についての同様の既知の結果を精密化することに成功した。単位元の存在を仮定しない環に対しても一般導分は定義されている。それについては、行列環の一般導分の決定や、素環の一般導分についての成果を得た。1.非可換環拡大の高次微分加群高次微分加群は可換多元環を特徴付けるものとして古くから研究されてきた。高次微分加群の概念は非可換多元環にまで拡張されていたが、本研究においてさらに非可換環の環拡大にまで拡張することに成功した。従来のM. E. Sweedlerの方法(1980年)では、片側加群としての構造のみが研究されていたが、服部昭の先駆的な視点(1970年)に従い、自然な両側加群構造を生かすことによって、高次の片側微分演算子のみならず、非可換環の通常の微分演算子との自然な関係を見出した。この発見が本研究の大きな基盤となっている。例えば、可換多元環の場合のように、高次微分加群の間の自然な完全系列を構成することができる。また、環拡大にまで考察範囲を広げたことで、高次微分加群の冪等元による分解を得た。これは多元環の範疇では決して得られない結果である。さらに、高次微分加群による分離拡大および純非分離拡大の特徴付けを行った。2.素環の一般化された微分演算子一般化された微分演算子は1で述べた理論をさらに拡張する際に自然に出現する概念であり、一般論については現在研究中である。一方、素環においては微分演算子の理論が古くから独自に発達しており、近年それらが一般化された微分演算子にまで拡張されている。その中でも本研究ではB. Hvalaの結果を拡張することに成功した。残念ながら、論文投稿後に同じような結果を含む論文が発表されたため、我々の論文は発表できないこととなった。

しかし、我々の結果の方が強い部分もあるので、今後さらに改良を行う。1.非可換環拡大の高次微分加群高次微分加群は可換多元環を特徴付けるものとして古くから研究されてきた。高次微分加群の概念は先駆者によって非可換多元環にまで拡張されていたが、昨年度の本研究においてさらに非可換環の環拡大にまで拡張することに成功した。しかし、その手法は可換環の理論を単純に引き継いだものであり、片側加群についての情報が主となり、両側加群については、ある意味で特殊な情報しか得られなかった。本年度の研究では、両側加群に値をとる通常のderivationを高次化して得られる微分作用素を新たに定義した。この定義は従来の微分作用素をも包含する極めて自然なものである。さらに、(新)高次微分作用素を表現する微分加群を構成することに成功し、それらの間の基本的な完全系列を得た。また、分離拡大の特徴付けも得た。2.可逆一般微分1で述べた新しい意味での1次の微分作用素は、一般微分という概念とも一致する。高次化の基礎として、一般微分について研究を行った。特に、零とは異なる値がすべて可逆であるような一般微分(可逆一般微分と呼ぶ)をもつ環を決定した。標数2の斜体上の2次の全行列環の場合を除き、環構造および可逆一般微分の形を完全に決定することに成功した。これは、微分に関するJ.Bergen・I.N.Herstein・C.Lanskiの結果を真に包含するものであり、彼らが得られなかった行列環の可逆微分の形をも提供するものである。3.一般微分の一般論作用素論においては、しばしば単位元の存在しない環が扱われる。そのような世界では、一般微分の定義でさえ何通りかが提案されている。その中で最も汎用性が高いG.F.Leger・E.M.Luksによる「三組」を用いた定義に基づいて一般微分の一般論を研究した。特に、全行列環の「三組」を決定することに成功した。また、単位元を有する環に対しては、「三組」を極めて簡明な形で記述することに成功した。
日本におけるHIV/AIDSの空間的拡散モデリング

HIV/AIDSの多地域流行モデルを開発し、わが国のHIV/AIDSサーベイランス・データを用いて流行の空間的解析・予測を行った。研究は次に示すように5つの段階からなる。第1に、HIV/AIDSの簡便な流行モデルを、理論疫学モデルで典型的なSIR型モデルの形式をとる階差モデルとして定式化した。第2に、これまでの疫学調査等から、モデルに含まれる疫学パラメターの中で特定可能なものを識別・推計した。結果として、接触感染率のパラメターのみを経験的に推計する必要性が残された。第3に、HIV/AIDSサーベイランスのデータから都道府県別のHIV感染者数時系列データを復元した。ここでは1999年以降の感染症新法の関係で、感染者の住所が、居住地から報告機関所在地へ移動している点を、別資料を援用しながら補正した。第4に、この補正されたHIV感染者数時系列データを用いて、定式化した多地域流行モデルをキャリブレーションし、パラメターの推計値ならびに都道府県間での流行の関連性を確認した。ただし、都道府県によっては報告患者数が少なく、推計されるパラメター値の信頼性が乏しくなるため、カーネルスムージングの技法を援用した地理的加重回帰法(地理的加重ポアソン回帰モデル)によって接触感染率の地域別パラメターを推計した。第5に、人口予測資料を用いて2015年までの地域別流行推移を予測した。その結果、東京大都市圏が引き続き日本におけるHIV/AIDSの流行中心であり続けるが、同時に京阪神大都市圏が西日本各地の流行を推し進める新たなHIV/AIDS流行の中心となることが予測された。さらに、これら大都市圏の感染者と地方に居住する感受性者間での感染は、全国的なHIV/AIDS流行に大きく貢献しており、大都市圏の流行の抑制は、日本全体でのHIV/AIDS流行抑制と密接に関連することが示唆された。1.わが国のHIV/AIDS流行の状況を、感染症サーベイランスによるデータに基づき整理した。その拡大の空間的様相は、階層的拡散(都市規模体系に基づいた拡散)および近接的拡散(逐域的な空間的拡散)によって整理できる。すなわち、1990年代初頭には東京およびその周辺に集積していたHIV/AIDSの患者報告は、大阪、福岡等の広域中心都市へと波及し、さらにその周辺地域でも患者数の拡大がみられる。結果として、HIV/AIDSの流行は全国へと及んでいる。HIV/AIDSの患者報告数の推移を、年齢階層別人口、海外渡航者数などの統計資料とともに、都道府県別の時系列データとして整理した。さらに、カルトグラム(人口規模に応じて地区単位を描き分ける地図学的技法)によるアニメーションによって視覚的な整理も実施した。2.HIV/AIDS流行の空間的モデル化のための文献レビューを実施した。過去の研究の多くは、感受性者S、感染者I、除去者(発病者)R間での推移をモデル化するSIR型の理論疫学モデルであるが、実際の利用にあたっては、1)感受性者および感染者規模の推定、2)空間的な感染規模の推定、3)感染様式別の流行推移の把握に困難がある。欧米での経験的なパラメター推計値を援用する方法論を検討したが、欧米での推計に利用された潜伏期間などの仮定が、日本における過去の知見と必ずしも対応しない問題が認められた。英国でかつて実施されたMicrosimulationによる方法論は、詳細な感染様式別の流行推移の把握に有望だが、感染様式別の潜在的な感受性者の地理的分布など、不確定なパラメターの設定が多くなる問題がある。これに対して、統計的なパラメター推計を一部援用する可能性を、事前にもつ「もっともらしさ」の情報を利用できるベイズ統計学的な方法論を中心に検討した。

さらに、これら大都市圏の感染者と地方に居住する感受性者間での感染は、全国的なHIV/AIDS流行に大きく貢献しており、大都市圏の流行の抑制は、日本全体でのHIV/AIDS流行抑制と密接に関連することが示唆された。
超高線量率Ｘ線照射の生体反応と医学利用に関する基礎的検討

本研究は高輝度放射光装置(Spring-8)での指向性の高いX線ビームを用いて超・高線量率X線照射の生体反応を検証することであるが、スリットビーム(ビーム幅25 um,ビーム間隔200um)とブロードビームの比較ではマウスの脳照射の半致死線量(LD50)が90日間の観察においてブロードビームが約70 Gyに対し、スリットビームでは約500 Gyと約7倍以上高いことが証明できた。スリットビームでは広範な神経脱落は認められず、行動異常はなく脳の正常機能は保持されていた。また、スリットビーム間隔を可変させることによりLD50は変化していた。脊髄へのスリットビーム照射では有意な差を認めなかった。本研究は、超・高線量率X線照射の生体反応と医学利用に関する基礎的検討を目的とする。超・高線量率に関しては照射法を工夫しなければ生体内(In vivo)の反応を検討することは難しい。そこで、高輝度放射光設備(SPring-8)から供給される指向性の高いX線ビームを用いて、超・高線量率(11,000cGy/sec)X線照射のする生体反応の検討を実施した。これまでの検討の中ではMicroslit beamの効果を正確に判断するためには定位的固定を実現した照射が必要であるので対象とする臓器は脳を対象とし、同じ超・高線量率ではスリットビームの間隔が大きく生存率の際に寄与することを発見してきた。更にビーム間隔を変えつつ、マウスの一側の半脳のみを照射する方法にて死亡率に対する病理機序解明に取り組んできた。生存率に関しては半脳照射と全脳照射との比較では、スリット間隔の変化ほどの大きな影響は確認できなかった。免疫組織学的な検討をも行ってきたが、超・高線量率照射においては、小動物の突然の死亡が多く、現時点では最適な方法を見つけられておらず、解析に適した実験プロトコールの検討に取り組んでいる。また、超・高線量率X線照射のラット脊髄照射における行動試験による機能評価を実施しており、機能障害の程度と超・高線量率スリットビームの間隔が大きく関与することを見出してきた。昨年度はSPring-8のビームタイムの割り当てがH25年度には予想外に少なくなり、腫瘍モデルを用いたスリットビーム、格子状ビームの有効性評価やスリットビーム照射の脊髄機能保持に関する検討は不十分になってしまったため、H26年度には新たにビームタイムを申請して研究計画、研究目標を達成し、格子状照射に最適なビーム間隔の決定や耐用線量の検証などに関しても順次実施していく予定である。近年、次世代の高精度放射線治療として、VMAT,Rapid Arcなど線量率を可変させながら照射し、総線量を積算する治療法が開発されつつあるが、積算線量のみで生物学的効果を判断してよいか否かは慎重に検証すべき課題である。低線量率の生体反応に関してはこれまで諸家の報告が多々あるが、超・高線量率に関しては照射法を工夫しなければ生体内(In vivo)の反応を検討することは難しい。そこで、高輝度放射光設備(SPring-8)から供給される指向性の高いX線ビームを用いて、超・高線量率(11,000cGy/sec)X線照射のする生体反応(腫瘍と正常細胞)と、その医学利用への課題の抽出を目的とする。マウス、ラットなどの小動物定位固定した後、全脳もしくは半脳に対して120-960 Gy照射し、スリット幅、スリット間隔を可変させて体重の変化、生存率等を検討してきた。その研究成果をPreliminaryな報告とした上で、米国放射線腫瘍学会(ASTRO)にて発表したが、これまで実験手法に関しては報告があるが、その中・長期的な観察の報告はなく、多くの注目を集めた。(Mukumoto, etal.,Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2011; 81:S271)。特にブロードビームと超高線量率スリットビームという比較の中で、その生物学的意義を検討したが、ブロードビームの生存中央値の約8-10倍の線量を照射してもマウスが正常に生育することを発見したが、さらにスリット幅が同じであっても、スリット感覚を広げることで、より長い生存期間を得られることを実証した。本研究は、高輝度放射光設備(SPring-8)から供給される指向性の高いX線ビームを用いて、超・高線量率(11,000cGy/sec)X線照射のする生体反応の検討を実施した。

ブロードビーム照射、マイクロスリットビームX線照射における正常脳の耐容線量の評価では、経過観察期間(90日間)でブロードビーム照射とスリットビーム照射(ビーム幅:25μm/ビーム間隔:300μm)で明らかな生存率の差を認めたので、ビーム間隔と生存率の関係を半致死線量(LD50)で検討した結果、90日間の経過観察におけるLD50は、ブロードビーム照射で約80Gy、100μm間隔のスリット照射では約180Gy、200μm間隔では約500Gy、300μm間隔では約700Gyでありビーム間隔、ビーム幅に依存してLD50が変化していた。照射はすべて一回照射で、スリット照射のビーム幅は25μmである。次にブロード照射の組織学的評価では、120Gyを照射し、照射後13日目の個体で脳内に微細な出血と神経細胞の脱落、HE染色ではスリットビームに一致した組織の脱落が確認された。スリット状照射おいては出血や神経細胞の広範な脱落等は見られず、ビーム透過部位に一致した細胞脱落が見られた。マウスに異常行動等は見られず脳の正常機能は保持されたものと考える。また、照射直後に採取した組織像においてはDNAの二重鎖切断部位がビーム透過部位に一致して見られた。スリット照射における最適なビーム間隔の検討ではビーム間隔を広げるにつれてLD50が高線量側にシフトし、より高線量が照射可能であることが示された。脊髄に対してスリット照射では、ビーム幅50μm、ビーム間隔400μm、ピーク線量110Gy/secのマイクロビームを創出し、同一線量の比較では有意な差はみられなかったが、スリット照射では脱毛や皮膚炎の急性期有害事象の軽減が示された。放射線腫瘍学SPring-8のビームタイムの割り当てが少なく、限られた条件の中での検討であったが、その中でも、超・高線量率スリットビームに関して、いくつかの新たな知見を得ている。我々はこれまでのSpring-8のビームラインを用いて120 Gy/secという超・高線量X線の放射線照射をスリットビームという手法を用いて、生物学的効果を検証してきた(臨床に用いるX線装置の線量率は0.1-0.15Gy/secであり、約1000倍の超高線量率である)。マウス、ラットなどの小動物定位固定した後、全脳もしくは半脳に対して120-960 Gy照射し、スリット幅、スリット間隔を可変させて体重の変化、生存率等を検討してきた。その研究成果をPreliminaryな報告とした上で、米国放射線腫瘍学会(ASTRO)にて発表したが、これまで実験手法に関しては報告があるが、その中・長期的な観察の報告はなく、多くの注目を集めた。(Mukumoto, etal.,Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2011; 81:S271)。特にブロードビームと超高線量率スリットビームという比較の中で、その生物学的意義を検討したが、ブロードビームの生存中央値の約8-10倍の線量を照射してもマウスが正常に生育することを発見したが、さらにスリット幅が同じであっても、スリット感覚を広げることで、より長い生存期間を得られることを実証した。H26年度には新たにビームタイムを申請して研究計画、研究目標を達成し、格子状照射に最適なビーム間隔の決定や耐用線量の検証などに関しても順次実施していく予定である脳・脊髄への照射を行ったマウスを用いて、行動試験評価を行う。脳への照射後の行動試験には迷路試験を用い、脊髄への照射後のマウスにはLadder climb試験(左図)を用いる。(※迷路試験=迷路内にマウスを歩かせ、飼料を置いてあるゴール地点までたどり着く時間を測定する。空間認知能力・記憶能力の指標として用いられる。