hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
モモの矮性台木の矮化機構

これらは共台で多く,またその台木部で多かった.一方ユスラウメ台の台木部には存在しなかった.以上の結果,モモはポリフェノールを比較的多量に含むユスラウメではごく少なく,このためユスラウメ台モモでは穂木(モモ)と台木(ユスラウメ)の接木部においてモモからユスラウメにポリフェノールが移行し,このポリフェノールのユスラウメの細胞に害作用を及ぼし接木部の癒合を不完全にしていると考えられた.モモの矮性台木の矮化機構を明らかにする目的で、共台とユスラウメ台(矮性台)の勘助白桃の接木1、3、7カ月後の芽接ぎ苗を供試し、JB-4樹脂包埋法で24μmの切片を作成して光顕で接木部組織の観察を行った。壊死組織層を伴ったカルス形成から維管束の連絡が行われる過程で、共台では6カ月を経過すると壊死組織はほとんどが吸収され、僅かに台木の新生木部および穂木のカルスと木部組織のみに認められたが、矮性台では残存壊死組織の量が多かった。管状要素は矮性台、共台とも接木部の新生木部中に縦横に走行し、その大きさ、数には両台間で顕著な差異は認められなかった。ついで、接木接合部のフェノール蓄積に焦点を当てDimethylaminocinnamaldehyde(DMCA)染色による組織化学的観察を行った。DMCA法はフェノールの組織内分布を青色、赤色で組織化学的に検出できた。接木1カ月後、矮性台ではカルス部分およびその周辺に青色に染色された柔細胞が多数存在し、多量なフェノール物質の蓄積を示唆した。矮性台では接木3カ月後も染色細胞は観察され、接合部のカルスは青色や赤色の染色細胞で包囲されていた。さらに、穂木台木間の皮層および篩部で亀裂が生じているのが顕著であった。このような部分の維管束形成層は壊死組織のために湾曲して発達し、新生木部を形成するが穂木台木間の連絡は完全ではなかった。共台でも青染色細胞に存在するが僅かであり、穂木台木間にカルスはなく、維管束形成層は完全に連絡して新生木部を旺盛に分化していた。以上の観察結果から、接木3カ月後も矮性台、共台ともに皮層部に青染色細胞が認められるが、矮性台では顕著な壊死組織が皮層部、篩部にあるため穂木台木の接合がうまくいかず、新生木部を分化する形成層活性を阻害しているものと考えられた。矮性台(ユスラウメ台)モモの矮化機構を解明するため、共台のモモと比較しつつ接木部のポリフェノール含量を組織化学的および化学的分析により調べた。接木部の切片をflavan-3-olとproanthocyanidinの選択的染色剤であるDMACA(p-dimethylaminocinnamaldehyde)で染色し、光学顕微鏡で観察した。共台ではカルス細胞は染色されず、後に吸収され維管束系が分化した。癒傷形成層は完全につながり、接木は完成した。その時、樹皮部に多くの青色細胞が認められ、これはモモにもともと種々のポリフェノール物質が多いためと思われた。一方、ユスラウメ台では接木部のカルス細胞を青色に染色された細胞がとりまき、その部位では壊死細胞も認められ、これらが接ぎ木部の完全な接着を妨げているようであった。3年生の共台とユスラウメ台モモ樹の接ぎ木部、穂木部、台木部のアセトン抽出物をHPLC(検出は280mmでのUV吸収)で測定し、RT15分以上の4個の未同定ポリフェノールのピークを得た。篩部ではピーク1が最も多く、ついでピーク2で、ともに共台の、穂木より台木部で多かった。木部ではピーク1と4が主要なピークで、特に共台で多かった。ユスラウメ台の台木部には篩部、木部ともにピークは全く認められなかった。抽出物をDMACAで染色しHPLCによりカテキンを同定、測定した。カテキンは、共台とユスラウメ台に存在した。篩部では共台で多く、木部ではユスラウム台で僅かに多かった。
生体吸収性セラミックスβ-TCPの新規ワクチン・アジュバントへの応用開発

β-リン酸三カルシウム(β-TCP)は、生体適合性の高い骨補填剤として臨床での実績をもつ。本研究計画では、β-TCPの免疫系賦活作用に着目、新規ワクチン・アジュバントとしての開発研究を行い以下の知見を得た。(1) β-TCPはマクロファージ(MΦ)と樹状細胞(DC)の活性化と成熟を誘導する。(2) Toll様受容体(TLR)リガンド存在下にβ-TCPはMΦとDCにおけるインフラマソームを活性化する。(3)マウス腫瘍モデルにおいて、β-TCPはTLRリガンドと相乗的に作用し、がんワクチンの抗腫瘍効果を著しく増強する。以上より、β-TCPが有望なワクチン・アジュバントであることが示された。平成26年度には、実験計画としてマウスのマクロファージ(Mφ)と樹状細胞(DC)に対するβ-TCPの影響を調べるin vitroの実験と、マウス腫瘍モデルにおけるがんワクチンの抗腫瘍効果に対するβ-TCPの増強作用を調べるin vivoの実験を行った。In vitroの実験においては、β-TCPはMφとDCの成熟化促進作用を有することが認められ、成熟に伴い発現の増加する特異的表面抗原(Mφ: F4/80とCD11b、DC: CD11cとMHC classII)の発現が増加した。また、T細胞やNK細胞の活性化に重要な共刺激分子の発現は、MφではCD86の、DCではCD80とCD86の発現が有意に亢進した。MφとDCの培養系にβ-TCPを添加し、培養上清中に分泌されるサイトカインやケモカインを調べたところ、MφとDCに共通してMCP-1、MIP-1、MIP-2の各ケモカイン及びサイトカインIL-1raの産生が有意に亢進していた。β-TCPによるインフラマソーム活性化に関する研究では、インフラマソーム活性化を証明するための主な実験を実施し、ポジティブなデータが得られている。報告者らは、マウス腫瘍モデルにおけるがんワクチンの抗腫瘍効果に対し、β-TCPは増強作用をもつことを既に示している。本研究においてはこの抗腫瘍効果をさらに増強するため、Toll-like receptor (TLR)リガンドのひとつ、TLR3アゴニストのPoly(I:C)との併用試験を行った。試験によって多少のばらつきはあるものの、併用投与群の50%以上の動物において腫瘍の増殖が認められず、抗腫瘍効果が大幅に増強された。抗腫瘍試験と同様な薬剤投与を行って免疫細胞の状態を調べたところ、併用投与群において本実験系のがんワクチンとして用いたOVA蛋白に特異的な細胞障害性T細胞が増加している傾向が認められた。平成27年度には、マウスのマクロファージ(Mφ)と樹状細胞(DC)を対象にβ-TCPのインフラマソームへの影響を調べるin vitroの実験と、インフラマソームの中心蛋白のNLRP3ノックアウト(KO)マウスへβ-TCPを投与し影響を調べるin vivoの実験を行った。In vitroの実験においては、β-TCPは低濃度のリポポリサッカライド存在下でインフラマソーム活性化の指標の一つであるIL-1βの産生を亢進した。IL-1β産生亢進は、MφとDC両者において観察され、caspase活性阻害剤z-VAD-fmkによって阻止された。ウエスタンブロット解析の結果、z-VAD-fmkは細胞内の活性型caspase-1と培養上清に分泌される成熟型IL-1βを著しく減少させることが示された。また、インフラマソーム研究に標準的に用いられるヒト単球細胞株THP-1を用いて詳細に検討したところ、(1)細胞内カリウムの流出、(2)アクチン重合、(3)活性酸素(ROS)の産生、を各々阻害するとβ-TCPによるIL-1βの産生亢進が阻止された。以上の成績より、β-TCPはインフラマソーム活性化に必要な要件を備えることが示された。In vivoの実験では、NLRP3-KOマウス皮下にβ-TCPの顆粒を投与し、1、7、14日後に投与周辺組織を採取、病理検索を行った。β-TCPは動物の皮下等に投与した場合、炎症様の免疫反応を誘起し、β-TCP周囲に多数の免疫細胞が集積することが分かっている(Tai et al, Int Immunopharmacol, 2014)。野生型動物に比べ、KOマウスでは集積する免疫細胞の数が少なく、誘起された免疫応答の弱いことが示唆された。以上のin vitroとin vivoの成績より、β-TCPはインフラマソーム複合体を活性化することが示唆された。本研究計画のうち、「マウスMφとDCの初代培養系を用いる検討」では、(1) MφとDCの成熟に対する影響、(2)抗原提示細胞によるサイトカイン及びケモカイン等の産生に対する影響、(3)インフラマソームに対する影響の三つの項目を立て、研究を進めてきた。(1)と(2)に関しては既に実験を終了し、論文を投稿し審査の結果待ちの状態である。平成27年度は、(3)に関して実験を進め、上述のようにβ-TCPがインフラマソーム複合体を活性化することをほぼ証明することができた。「マウス腫瘍モデルを用いる抗腫瘍試験」においては、平成2627年度にかけて実験を行い、β-TCPとTLRリガンドのPoly(I:C)を併用すると、がんワクチンの抗腫瘍効果が著明に増強されることが示され、TLRを介する免疫応答とインフラマソームを介する免疫応答を融合することでさらに強力な腫瘍免疫応答が誘導できることが示唆された。

また、平成27年度にはNLRP3-KOマウスを用いて同様な抗腫瘍試験を行い、β-TCPが増強する抗腫瘍効果においてインフラマソーム活性化がどの程度寄与しているか、検討を開始した。しかし、これまで用いてきたC57BL/6(B6)マウス由来の腫瘍細胞は、野生型B6マウスに移植した時と比べてNLRP3-KOマウスにおいては増殖が劣ることが判明した。これは、NLRP3-KOマウスとB6マウスの遺伝的背景が微妙に異なることに起因する。このため、平成27年度中頃より戻し交配を開始し、NLRP3-KOマウスの遺伝的背景をB6マウスに近付ける操作を行ってきた。平成28年度には、このマウスを用いて実験を行う予定である。以上のように、NLRP3-KOマウスを用いる抗腫瘍試験において若干の予定逸脱はあったものの、それ以外は当初に予定されていた研究計画はほぼ予定通りに進捗したものと判断される。β-リン酸三カルシウム(β-TCP)は、生体適合性の高い骨補填剤として臨床での実績をもつ。本研究計画では、β-TCPの免疫系賦活作用に着目、新規ワクチン・アジュバントとしての開発研究を行い以下の知見を得た。(1) β-TCPはマクロファージ(MΦ)と樹状細胞(DC)の活性化と成熟を誘導する。(2) Toll様受容体(TLR)リガンド存在下にβ-TCPはMΦとDCにおけるインフラマソームを活性化する。(3)マウス腫瘍モデルにおいて、β-TCPはTLRリガンドと相乗的に作用し、がんワクチンの抗腫瘍効果を著しく増強する。以上より、β-TCPが有望なワクチン・アジュバントであることが示された。平成26年度の実験計画のうち、「マウスMφとDCの初代培養系を用いる検討」では、(1) MφとDCの成熟に対する影響、(2)抗原提示細胞によるサイトカイン及びケモカイン等の産生に対する影響、(3)インフラマソームに対する影響の三つの項目を立て、研究を進めてきた。その結果、(1)と(2)に関しては、実験が終了しており、β-TCPはMφとDCの成熟化促進作用を有すること、及びMφとDCの両者に対して複数種のサイトカイン及びケモカインの産生を促進することが明らかになり、現在論文の投稿準備中である。(3)に関しては、β-TCPがインフラマソーム複合体を活性化する作用をもつことが既に示唆されており(報告者による実験成績)、本研究においてはこの事象を証明するための実験実施が予定されている。現在、in vitroの実験で得られた試料についてウエスタンブロッティングやELISAによる蛋白の分析を行っている。これまでに得られているデータから、β-TCPがインフラマソーム複合体を活性化することはほぼ間違いない。また、平成26年度のもうひとつの実験計画、「マウス腫瘍モデルを用いる抗腫瘍試験」においては、がんワクチンの抗腫瘍効果に対するβ-TCPの増強効果をさらに強めることを目的に、TLRリガンドであるPoly(I:C)との併用試験を行い、極めて強い抗腫瘍効果を得ることができた。この併用投与群においては、がん抗原特異的細胞障害性T細胞が増加する傾向が示されており、抗原特異的IgG抗体の有意な増加が確認されている。以上の結果より予定されていた研究計画はほぼ予定通りに進捗したものと判断された。(今後の推進方策)
蛍光Ｘ線分析法を用いた河口・沿岸部での土砂移動追跡手法の開発

蛍光X線分析により土砂中の化学元素種および含有量を調査することにより,河口部および沿岸部での土砂動態の把握を試みた.太平洋に面した遠州灘海岸の西部域では,約50kmにおよぶ表浜海岸における海浜の堆積・侵食状況調査と化学元素含有量の空間分布から,土砂動態調査における蛍光X線分析法の利用可能性を確認した.三河湾奥部の豊川河口干潟では,着色砂による土砂移動追跡調査を蛍光X線分析による土砂中の化学元素含有量調査を同時期に行い,特定のトレーサー元素による土砂移動追跡の実施可能性を示した.本研究では,蛍光X線分析法を用いて,土砂移動の把握を試みることを目的とした.前年度までに,約50kmに及ぶ表浜海岸における海浜の堆積・侵食状況調査結果と化学元素含有量の空間変化の分析,豊川河口干潟上での土砂移動追跡結果と化学元素含有量の時間・空間変化の分析から,蛍光X線分析による沿岸域における土砂環境の調査・把握の可能性を確認した.本年度は,土砂動態と元素含有量変化の関係を明らかにするために,海浜砂の特性(粒度,磁性,鉱物組成,色)と海浜砂から検出される化学元素情報(種,含有量)の関係を分析した結果,表浜海岸の海浜砂においては,粒径が細かい成分ほどFe(鉄)などの金属元素の含有量が多く,その結果とて磁性が強いこと,粒径が大きくなるほどK(カリウム)の含有量が多くなることなどが明らかとなった.また,2次元造波水路において現地海浜砂を用いた移動床実験を行い,土砂移動に伴う地形変化過程とそれに伴う化学元素情報の変化の関係を調べた.土砂の移動形態(掃流,浮遊)によって輸送される元素(=海浜砂に含まれる鉱物種)が異なり,短期的な地形変化調査には,移動形態に留意した調査が必要であることが明らかとなった.本実験では,局所的な底面形状(特に地形勾配の変化)によって含有量が大きく変化していることが示されたが,対象範囲が大きい現地調査へ適用するためには,XRF分析の大域的な特徴の把握が必要であることが今後の課題である.蛍光X線分析により土砂中の化学元素種および含有量を調査することにより,河口部および沿岸部での土砂動態の把握を試みた.太平洋に面した遠州灘海岸の西部域では,約50kmにおよぶ表浜海岸における海浜の堆積・侵食状況調査と化学元素含有量の空間分布から,土砂動態調査における蛍光X線分析法の利用可能性を確認した.三河湾奥部の豊川河口干潟では,着色砂による土砂移動追跡調査を蛍光X線分析による土砂中の化学元素含有量調査を同時期に行い,特定のトレーサー元素による土砂移動追跡の実施可能性を示した.・XRFのための土壌サンプルの計測前処理の検討これまでの研究により,現地の海浜砂をふるい分けや粉砕等の前処理を施さずそのまま使用した場合,同一サンプル内においても分析試料の不均一性によると思われる計測誤差が生じることが問題となっていた.そこで今年度は,分析サンプル(サンプルカップ,直径3.0cm/高さ2.5cm)内での均一性,採取試料内での均一性および採取試料の粒度特性の影響について検討を行った.標準試料(国立環境研究所,NISE CRM No.121)を用いて検討を行った結果,十分に細かく粉砕された試料においてはサンプルカップ内および採取試料内での不均一性はほぼ無視できた.また,粒度の影響については,現地採取試料の代表(中央)粒径,粒度分布,分析サンプルとしての取得効率を検討した結果,本研究で対象とした表浜海岸においてはふるい分析によって0.3mm以下の砂を取得し,それを用いて分析を行うことが計測結果の安定性,作業効率の両面から適当であると判断できた.・河川・沿岸域における土砂の化学組成空間分布特性の把握三河湾奥の豊川河口域に位置する干潟(六条潟)において,時間・空間的な底質採取を行い,その試料の分析を行うことで,干潟における化学元素の時間・空間分布特性を検討した.同時に実施したカラーサンドによる土砂追跡調査の結果と比較した結果,約2か月間にわたる土砂の移動傾向とFe,Cr,Mn,Tiの含有量(PPM)の増加傾向に対応が見られ,蛍光X線分析による土砂移動追跡の可能性が確認できた.蛍光X線分析を用いた土砂移動追跡手法を開発する目的に対して,今年度,豊川河口の六条潟において蛍光X線分析の適用性を検討している.現地調査と分析結果から,その適用可能性を示すことができ,新たな調査手法としての開発に向けて順調に研究が進められていると判断した.六条潟におけるカラーサンドを用いた土砂移動追跡調査が年度末まで継続され,大量の試料を取得することができた.カラーサンドによる土砂移動と蛍光X線分析による化学元素含有量の変化を詳細に分析することにより,蛍光X線分析による土砂移動追跡の実用性を検証できるものと考えている.また,現地での気象・海象特性の把握・分析も並行して行うことで,移動プロセスと元素含有量変化の関係を明らかにし,調査手法としての信頼性を高めることを目指す.地元自治体と協力体制を構築することができたため,現地調査において協力が得られた.それにより,調査における必要経費の削減が可能となった.この経費を有効活用し,次年度は調査方法の有効性の実証に必要な追加調査や,新たなデータ解析法の開発を行う予定である.
六君子の投与による食欲不振改善および食欲改善に影響する因子に関する検討

【研究目的】漢方薬である六君子湯は、摂食促進作用があるグレリンとの関連が報告されており、低下した食欲を改善させるという報告がある。六君子湯による食事摂取量の調査や、効果に影響する因子に関して系統的に検討された報告はほとんどない。そこで、六君子湯が摂取カロリーに与える影響について調査し、六君子湯の食欲改善効果に影響する因子について検討を行った。【研究方法】調査期間は2009年10月2013年3月とし、以下の条件を満たす患者を対象とした。長崎大学病院に入院後に六君子湯が開始され1週間以上継続。六書子湯投与前3日前から経口摂取可能。六君子湯投与前の食事摂取量が低い患者。20歳以上。六君子湯投与1週間前から投与後7日までにがん化学療法・放射線療法・強オピオイドの使用がない。患者背景・臨床所見などは電子カルテから抽出した。さらに、六君子湯投与前の食事摂取量と比べて六君湯投与後の食事摂取量が顕箸に上昇した改善群と、顕著には改善しなかった対照群に分けて、各調査項目について両群間で比較した。本研究は長崎大学病院の臨床研究倫理委員会で承認されている。【研究成果】六君子湯投与後、平均摂取エネルギーは89%の患者で増加していた。投与後の1日摂取エネルギー量が1000kcalを超えた患者は47%であり、六君子湯投与により摂取カロリーの増加が認められた。しかし、その増加率にはバラツキが認められた。改善群と対照群間では、患者背景に有意な差は認められなかった。対照群と比較すると、改善群では、CONUT scoreが良好である傾向が認められた。本研究の結果から栄養状態が悪化する前に積極的に六君子湯を投与開始することで速やかに食欲改善効果が発現する可能性も示唆されるが、CONUT scoreが確認できた患者数は少なく、正確な結果であるとは言い難い。今後はさらに症例数を増やして検討していく必要がある。20歳以上。
数学的モデル化過程における協同学習時のメタ認知の役割とその指導について

本研究の目的は,協同学習,及び数学的モデル化におけるメタ認知の指導法を構築することであり,平成30年度は,数学的モデル化過程におけるメタ認知の役割について明らかにすることを主目的とした。平成29年度の成果として,練り上げという学習過程の詳細を明らかにし,練り上げにおけるメタ認知の役割を明らかにしたが,その際に参照した先行研究から,練り上げが初等教育段階において多く行われ,中等教育段階においてはあまり行われていないことも明らかとなった。一方,平成30年度に取り組む数学的モデル化については,中等教育段階において行われている実践が多い。このことから,数学的モデル化過程における協同学習の必要性を述べるために,まず,中等教育段階において何故練り上げがあまり行われていないのかを研究課題とし,全国数学教育学会第48回研究発表会において,その成果を発表した。次に,数学的モデル化過程におけるメタ認知の役割について,先行研究を元に,広義の問題解決におけるメタ認知研究の概要,数学的モデル化過程におけるメタ認知の成長についての検討,数学的モデル化過程におけるメタ認知の指導方法についての考察を同時並行的に進めた。そして,その内容を日本科学教育学会全国大会において発表した。今年度は,理論研究を中心に行う予定であったが,高等学校における数学的モデル化を取り入れた授業を観察することができたため,その実践を分析し,活動時のメタ認知的活動を推測することで,次年度の成果に反映させていく予定である。平成30年度は,数学的モデル化過程におけるメタ認知の役割について明らかにすることが主目的であり,その成果は,研究発表という形で表すことができた。数学的モデル化過程におけるメタ認知の育成における困難点として,メタ認知の育成に欠かせない反省的思考を促すための判断基準を自ら認識しにくいことが挙げられた。このことから,他者との意見交換や自分を取り巻く環境の整備が,指導において重要であることを明らかにした。これは,次年度の指導方法構築に向けて,重要な意味を持つ成果である。一方,中等教育段階における練り上げの困難性について理論考察を行ったが,現状としてどの程度中学校や高等学校の数学科授業において練り上げが行われているかは,明らかになっておらず,次年度に実態調査を行う必要があると結論づけた。平成31年度は,本研究の目的である数学的モデル化過程におけるメタ認知の指導法の構築に向けて研究を進めていく。指導法の基本的なプランは平成30年度の成果を元に行い,授業実践を通して,その効果を検証していく予定である。また,進捗状況において述べた中等教育段階における練り上げの実施状況の調査も同時に行っていく。そのために,数学的モデル化の授業実践とは別に,協力者を見つけ,最低でも1単元分の実践データを取り,分析を行う予定である。本研究の目的は,協同学習,及び数学的モデル化におけるメタ認知の指導法を構築することであり,平成29年度は,算数科授業における協同学習(練り上げ)におけるメタ認知の役割について明らかにすることを主目的とした。協同学習におけるメタ認知の育成はIMPROVEモデルが有名であるが,日本独自の協同学習の形である「練り上げ」に対応したモデルになっているかは,不明な点が多い。練り上げについてまとめると,算数科授業,特に問題解決型授業における活動場面の一つであり,自力解決の後に行われるものである。また練り上げの中にもいくつかの過程があり,妥当性の検討,関連性の検討,有効性の検討,自己選択という流れが一般的である。児童は,こうした過程の中で様々なコミュニケーションを行うが,その際にはたらくメタ認知として,マクロなモニタリング(例:今は何を議論する時間か)とミクロなモニタリング(例:自分の考え方は妥当性があるのか)の両方が必要となると結論づけた。ミクロなモニタリングは,コミュニケーションの内容に対するものであり,マクロなモニタリングはコミュニケーションの状況や環境に対するものである。つまり,その状況に応じたミクロなモニタリングを行うために,その状況を理解するマクロなモニタリングが必要になるということである。IMPROVEモデルは1時間の授業を想定したモデルになっているが,練り上げは授業の1場面であり,その過程はさらに細分化されるものである。故に,練り上げに焦点化した指導モデルとしては適切とは言えないため,新たな指導モデルが必要となることは明白である。平成29年度は,算数科授業における協同学習(練り上げ)におけるメタ認知の役割について明らかにすることが主目的であり,そのために練り上げに関する先行研究から,練り上げの特徴を捉え,その考察結果を元にメタ認知の役割について明らかにしている。なお,本研究の目的である協同学習(練り上げ)におけるメタ認知育成のための指導モデルについては,最終年度での完成を予定しているが,IMPROVEモデルの援用が難しいため,来年度も継続して練り上げの指導法について考察を行い,目的の達成を目指していく。

次に,数学的モデル化過程におけるメタ認知の役割について,先行研究を元に,広義の問題解決におけるメタ認知研究の概要,数学的モデル化過程におけるメタ認知の成長についての検討,数学的モデル化過程におけるメタ認知の指導方法についての考察を同時並行的に進めた。そして,その内容を日本科学教育学会全国大会において発表した。今年度は,理論研究を中心に行う予定であったが,高等学校における数学的モデル化を取り入れた授業を観察することができたため,その実践を分析し,活動時のメタ認知的活動を推測することで,次年度の成果に反映させていく予定である。平成30年度は,数学的モデル化過程におけるメタ認知の役割について明らかにすることが主目的であり,その成果は,研究発表という形で表すことができた。数学的モデル化過程におけるメタ認知の育成における困難点として,メタ認知の育成に欠かせない反省的思考を促すための判断基準を自ら認識しにくいことが挙げられた。このことから,他者との意見交換や自分を取り巻く環境の整備が,指導において重要であることを明らかにした。これは,次年度の指導方法構築に向けて,重要な意味を持つ成果である。一方,中等教育段階における練り上げの困難性について理論考察を行ったが,現状としてどの程度中学校や高等学校の数学科授業において練り上げが行われているかは,明らかになっておらず,次年度に実態調査を行う必要があると結論づけた。平成30年度は,本研究のもう一つの目的である数学的モデル化におけるメタ認知の役割を明らかにすることを主目的とする。そのために数学的モデル化に関する先行研究を考察していくが,教材開発,指導法,数学的モデル化のモデル,数学的モデル化能力など関連する研究は多岐に渡るため,まずはメタ認知と関連が深いと考えられる数学的モデル化能力についての研究に焦点化していく予定である。また,練り上げと数学的モデル化の関連性については,「数学教育における練り上げについての一考察」というタイトルで平成29年12月に雑誌論文(査読無)に投稿しており,平成31年度の最終目的を達成するために今後も考察を続けていく。平成31年度は,本研究の目的である数学的モデル化過程におけるメタ認知の指導法の構築に向けて研究を進めていく。指導法の基本的なプランは平成30年度の成果を元に行い,授業実践を通して,その効果を検証していく予定である。また,進捗状況において述べた中等教育段階における練り上げの実施状況の調査も同時に行っていく。そのために,数学的モデル化の授業実践とは別に,協力者を見つけ,最低でも1単元分の実践データを取り,分析を行う予定である。情報収集に当初予定していた学会の一つが,所属する大学において開催されたことが理由である。次年度の使用計画としては,メタ認知研究のための研究会への出張を予定している。
複ノズル積層造形法による3次元サンドイッチ材の一体成形

FSD法の特徴である凝固、再溶解の繰り返しによる積層と異種合金間の融点差を利用することで、接合処理を要しない異材接合材の一体成形が期待される。本研究ではFSD法の応用として、複ノズル方式を用いて異種合金の内外筒を同時に積層させることにより異材間の接合処理を要しない中空2重管の一体成形条件を検討した。外筒に低融点のAl-4wt%Cu合金を、内筒に高融点のCu-20wt%Sn合金を用いた。Al-4wt%Cu合金外筒の積層開始から種々の積層開始時間間隔でAl-4wt%Cu合金円筒内部にCu-20wt%Sn合金を積層させた。積層開始時間間隔Δt=0秒の同時積層条件ではCu-Sn合金内筒は良好な円筒形状で作製することができたが、Al-Cu合金外筒は積層の進行とともに円筒形状を維持することができず溶断した。Δt=362秒の試料においては、Al-Cu合金外筒とCu-Sn合金内筒は溶着していなかった。それらの中間の時間間隔Δt=196秒で作製した試料の内外筒界面は完全に溶着しており、外筒側(界面I)と内筒側(界面II)に2つの界面が観察された。SEM、EDX-SEMによる溶質分布の測定結果から、界面I近傍にはα相、βSn相、θ相の3つの相の存在が確認された。また、界面Iと界面IIの間の領域においてSn元素の存在が確認でき、θ相がAl-4wt%Cu合金の組織よりも多く確認されたことから、この領域は内筒からの入熱により再溶解された領域であることが知られた。界面II近傍にはε相、δ相、γ_1相、θ相、α相の5つの異なる相の存在が確認され、界面遷移層はAl-Cu-Sn3元系の傾斜組織となっていることが知られた。これより、Cu-Sn合金内筒が積層・凝固した後、Al-Cu合金外筒の再溶解が起こったものと考えられる。以上の結果より、複ノズル積層造形法において、適当な内、外層の積層開始時間間隔を設けることにより異材間の接合処理を要しない中空2重管の一体成形が可能であることが知られた。本年度は以下の3項目について研究を行った.1) A1基及びCu基合金円筒試料ならびに矩形試料の作製条件:異材2重管の一体成形における界面溶着を達成するためには,内外筒の熱バランスが重要であり,内外筒の肉厚の制御が必要になる.ノズル径による肉厚制御は可能であるが,高精度のノズル径の作製は困難であることから,基板降下速度の変化により肉厚の制御を行った。それより適当な基板降下速度を選択することにより、肉厚を3mmから9mmで制御できることが知られた。2) 3次元積層材の基本動作の制御条件:ピラミッド、逆ピラミッド及び1辺の長さが4010mmの三角ハニカム積層試料の作製条件を検討した。ピラミッド試料は積層上部で内側へ落ち込む傾向がみられたが、逆ピラミッド試料は表面が滑らかで45°傾斜においても積層状態は良好であった。ハニカム積層試料は1辺の長さが短くなるほどノズル径を小さくするとともに基板駆動速度を増大させる必要があることが知られた。

また溶湯過剰の条件では中実の棒状試料が作製できることが知られた。積層ハニカム三角形の角の接合部では新たな溶湯との接触までの時間が長くなるほど溶着状態が悪くなることから,各辺の駆動順序を改良した。3) Al/Cu合金異材2重管の一体成形条件:基板降下速度の制御により作製した49mmの肉厚の異なるAl合金外筒試料の内部に9501000°CのCu合金溶湯を充填し,内外筒の界面溶着状態を調べた.それより薄肉外筒では内部充填溶湯の人熱過剰で外筒の溶断が生じやすく,厚肉では人熱不足で溶着不良が生じることから,界面溶着を達成させるためには,肉厚に応じた最適の溶湯温度があることが知られた。また、界面溶着不良部の組織観察において,一部に内外筒の熱膨張差によると推察されるクラックが認められたことから,厚肉2重管の作製においては,溶着不良の一因として熱応力対策が必要であることが知られた。FSD法の特徴である凝固、再溶解の繰り返しによる積層と異種合金間の融点差を利用することで、接合処理を要しない異材接合材の一体成形が期待される。本研究ではFSD法の応用として、複ノズル方式を用いて異種合金の内外筒を同時に積層させることにより異材間の接合処理を要しない中空2重管の一体成形条件を検討した。外筒に低融点のAl-4wt%Cu合金を、内筒に高融点のCu-20wt%Sn合金を用いた。Al-4wt%Cu合金外筒の積層開始から種々の積層開始時間間隔でAl-4wt%Cu合金円筒内部にCu-20wt%Sn合金を積層させた。積層開始時間間隔Δt=0秒の同時積層条件ではCu-Sn合金内筒は良好な円筒形状で作製することができたが、A1-Cu合金外筒は積層の進行とともに円筒形状を維持することができず溶断した。Δt=362秒の試料においては、Al-Cu合金外筒とCu-Sn合金内筒は溶着していなかった。それらの中間の時間間隔Δt=196秒で作製した試料の内外筒界面は完全に溶着しており、外筒側(界面I)と内筒側(界面II)に2つの界面が観察された。SEM、EDX-SEMによる溶質分布の測定結果から、界面I近傍にはα相、βSn相、θ相の3つの相の存在が確認された。また、界面Iと界面Hの間の領域においてSn元素の存在が確認でき、θ相がAl-4wt%Cu合金の組織よりも多く確認されたことから、この領域は内筒からの入熱により再溶解された領域であることが知られた。界面II近傍にはε相、δ相、γ_1相、θ相、α相の5つの異なる相の存在が確認され、界面遷移層はAl-Cu-Sn3元系の傾斜組織となっていることが知られた。これより、Cu-Sn合金内筒が積層・凝固した後、Al-Cu合金外筒の再溶解が起こったものと考えられる。以上の結果より、複ノズル積層造形法において、適当な内、外層の積層開始時間間隔を設けることにより異材間の接合処理を要しない中空2重管の一体成形が可能であることが知られた。
先端ソフト技術の発展と国際産業体制

2年度にわたる本研究プロジェクトの成果は,『情報化時代の産業体制』と題する報告書に取りまとめられ,東京大学出版会より近く刊行される.われわれは1970年代から80年代を通じて日本産業の発展を世界経済の動向の中で観察し,今後の日本の産業・経済の発展を考えるうえで解明を必要とする重要な問題として,情報技術の発展が産業のシステムに及ぼす影響,および先端技術の研究開発と知的所有権をめぐる国際的産業組織の変化という2つの問題に焦点をしぼって実証的分析を行なった.以下において,前記報告書の目次を示してその概要説明に代える.『情報化時代の産業体制』序高度情報化と国際化第1部高度情報化と産業システムI流通情報ネットワークと企業間関係II高度情報化と中小企業III金融機関における機械化・オンライン化第2部高度技術と国際産業組織V先端技術のイノベーションと知的所有権保護VI研究開発体制の国際化VII特許活動と国際競争VIII先端技術分野の特許と国際産業組織(以上)2年度にわたる本研究プロジェクトの成果は,『情報化時代の産業体制』と題する報告書に取りまとめられ,東京大学出版会より近く刊行される.われわれは1970年代から80年代を通じて日本産業の発展を世界経済の動向の中で観察し,今後の日本の産業・経済の発展を考えるうえで解明を必要とする重要な問題として,情報技術の発展が産業のシステムに及ぼす影響,および先端技術の研究開発と知的所有権をめぐる国際的産業組織の変化という2つの問題に焦点をしぼって実証的分析を行なった.以下において,前記報告書の目次を示してその概要説明に代える.『情報化時代の産業体制』序高度情報化と国際化第1部高度情報化と産業システムI流通情報ネットワークと企業間関係II高度情報化と中小企業III金融機関における機械化・オンライン化第2部高度技術と国際産業組織V先端技術のイノベーションと知的所有権保護VI研究開発体制の国際化VII特許活動と国際競争VIII先端技術分野の特許と国際産業組織(以上)研究会には関西大学、桃山学院大学、滋賀大学、京都大学、近畿大学、神戸学院大学、野村総合研究所などから参加者を得て研究交流を推進することができた。各々の研究分担者は企業でのヒヤリング調査や施設見学を行ないデータの収集に努めた。また、収集した図書・資料は外部からの検索も可能な形でデータベース化する予定であり、大阪市大経済研究所として必要な予算措置の準備を進めている。(63年度中の実施をめざしいる。)。本年度研究の主要な知見はつぎの通りである。(1)先端技術分野の産業発展を研究するうえでは、ソフトウェアとハードウェアの両面を関連させて把握するという視点が大切である。(2)急激な円高に伴い「産業空洞化」の問題の本格的な経済学的分析が必要となっており、わが国の場合には技術発展の基盤と雇用の再開発がポイントになるであろう。(3)日本の技術発展の可能性および国際的産業体制の展開を考えるうえで、「知的所有権問題」およびそれと結びついた「サービス化」の研究が重要である。(4)知的所有権の全般的な「制度」の研究ならびに権利の獲得、それによる支配および権利の流通という3つの側面の総合的研究、そしてケーススタディが必要である。(5)代表的な2つの先端的新素材の比較研究により、特許・ノウハウの経済的効果が技術の性質や環境条件によって異ることが明らかとなった。(6)流通情報ネットワークの研究では、その排他性と開放性の関係、定量的情報の高次利用(戦略的市場創造)の可能性と限界が明らかになった。(7)中小企業分野では大企業との関係における受発注管理を超えて独自の情報管理システムの発展が必要であることが解明された。(8)労働・雇用の分野では、日本企業の対外進出にともなって技術者管理の重要性とその困難の解明が進められている。研究の最終成果は62年度末に大阪市大経済研究所の『所報』として取纒め東大出版会を通じて公刊する。1.研究推進の方法について各研究分担者は,前年度に引続いて企業,団体,官庁におけるヒヤリング調査,施設見学,資料収集などを実施した.プロジェクトの最終年度に当るので,各分担者の研究成果を研究会において討議し,最終報告書の作成準備を進めた.研究会には関西大学・広田俊郎教授,関西学院大学・池田勝彦教授,滋賀大学・明石芳彦助教授,愛媛大学・西田博教授,桃山学院大学・岡崎守男教授,日本証券経済研究所・松井和夫主任研究員その他外部の研究機関からも多くの参加者を得て,研究交流の実績を挙げることができた.なお,本研究を通じて収集された資料・文献については大阪市立大学経済研究所においてパソコンを通じて検索可能なデータベースとして構築する予定であり, 62年度末に必要な機器の整備がなされている.2.本年度研究の主要な知見本研究の最終報告書として「情報化時代の産業体制」(東京大学出版会より近刊予定)を取れまとめた.報告書はその第I部において高度情報システの発展がそのユーザー側の産業体制に与える影響を分析している.具体的には,流通情報ネットワーク,中小企業VAN,金融オンライン・ネットワーク,および労働問題が取扱われている.第II部においては,研究開発,特許,知的所有権をめぐる新しい動向と国際的産業組織の一体化の関係が分析され,今後の問題点が解明されている.
熱分析によるパルプ製紙特性評価法の開発

本研究では湿潤状態のパルプを熱分析し、これにより得られる特性値を用いてパルプの製紙特性を評価することを試みた。まず、再現性のあるDSC測定手順を確立した。次いで、叩解および薬品処理パルプを含む各種パルプから含水率の異なる一連の湿潤シ-トを調製し、温度範囲-50゚Cから室温におけるパルプ中の水の融解挙動を検討した。その結果、次のことが明らかになった。1.湿潤パルプのDSC吸熱曲線は、水単独の場合に比べ、明らかに低温側で広がりを持ち、融解熱一定の条件で比較すれば、吸熱曲線の低温側の形状からパルプの特性化が可能になると考えられる。2.含水率の減少に伴って、比較的親水性の小さいパルプでは低温側の吸熱量が増加する一方、親水性の大きいパルプではそれが減少する傾向のあることを認めた。3.湿潤パルプにおける含水率と融解熱量の関係は、水単独の場合と異なり、2本の直線で近似できる。高含水率側の直線の傾きは自由水のそれと同じであるが、低含水率側の直線の傾きは自由水のそれより小さい。4.不凍水量は叩解の進行に伴って増大するが、その程度はわずかであり、叩解程度の評価には本研究で比較検討した電気伝導度を利用する方法が有望であると考えられる。5.湿潤パルプにおける吸熱曲線の低温側への広がり、および含水率と融解熱量の関係が2本の直線で近似できることは、湿潤パルプ中の凍結する水のなかに毛管水のような、自由水とは異なる状態の水が存在することを示す。熱分析によるパルプ製紙特性評価法の開発を目的に、本年度は試料として軽度に叩解した針葉樹さらしクラフトパルプを選び、熱流束型示差走査熱量計(DSC)による熱的性質の測定手順(温度範囲:-50120°C)および測定結果の解析法について検討を加えた。1.DSC法による測定手順の確立(山内、蓮池、土屋)再現性のある降・昇温DSC曲線を得るためには、試料チャンバーの温度コントロールおよび試料装填の方法が特に重要と考えて検討を進めた。その結果、温度コントロールについては装置附属の冷却槽の外周部に断熱材を加えて二重構造とし、冷媒としてドライアイスーエタノールを使用する必要のあること、試料装填方法については、風乾あるいはそれに近い状態の試料の場合、常法であるクリンプ、すなわち試料をアルミカップに圧搾、封入する方法、また試料の含水率が高く、圧搾過程で繊維内の水分の移動、再分離が生ずる場合には、クリンプすることなく、アルミカップの上部を曲げて軽くふたをするのが適切であることが判明した。2.DSC曲線の解析(山内、村上)DSC曲線は試料の含水率に依存して変化する。含水率150%以上の試料の融解曲線のピーク温度は水のそれ(4°C)にほぼ等しいが、含水率の低下に伴って、ピークは低温側にシフトしてブロードになり、最終的にはピークが消失する(不凍水のみ)。融解熱量を含水率に対してプロットした結果、直線関係が得られ、この関係から試料の不凍水量を正確に求め得ることが判明した(供試試料の不凍水量:22%)。なお、不凍水量は湿潤状態における試料の特性値の一つとなるものである。以上、DSCによる測定法とその解析法について予定の成果を得たので、現在、熱分析結果と紙の物性との関係について検討を進めている。昨年度の研究結果に基づいて、本年度は湿潤パルプ熱特性の含水率による変化、および各種パルプでの熱分析と湿潤状態の評価を行った。1.湿潤パルプ熱特性の含水率に伴う変化(山内)

含水率の減少に伴い、湿潤パルプの融解熱量、融解ピ-ク温度および同終了温度は低下するが、融解開始温度はほとんど変化しない。このような傾向は水単独の場合と同じであり、DSC曲線形状の変化は主としてパルプ中の水分量の減少によるものと考えられる。しかし、湿潤パルプでは、水単独の場合に比べ、明らかに吸熱曲線が低温側へ広がっており、さらに融解熱量のほぼ等しい試料を用いれば、吸熱曲線における低温側の形状の差異からパルプの特性化が可能と考えられる(今後の検討課題)。他方、含水率と融解熱量の関係はほぼ2本の直線で近似でき、高含水率側の直線の傾きは自由水のそれと同じであるが、低含水率側の直線の傾きは自由水のそれより小さい。このような差異および吸熱曲線における低温側の広がりは、湿潤パルプ中の凍結する水のなかに、自由水以外の水、例えば毛管水のような水が存在することを示す。2.各種パルプでの熱分析と湿潤状態の評価(山内、塚本、村上)パルプの種類について検討した結果、含水率の減少に伴い、低温側の吸熱量が増加するパルプと、逆にそれが減少するパルプがあり、SWPやTMPなど比較的親水性の小さいものは前者、また叩解した化学パルプや未乾燥ホロパルプなど親水性の大きいパルプは後者に属することが明らかになった。他方、不凍水量は叩解の進行に伴って増大するが、その増大の程度はわずかであり、これを製紙特性の評価に利用することはむつかしいと考えられる。むしろ本研究で比較のため検討した電気伝導度を利用する方法が叩解の程度、とくに内部フィブリル化の新しい評価法として有望であると思われる。
脳のニューロンとグリア細胞の細胞膜受容体応答系への機能探索分子の作用と設計

一酸化窒素(NO)は低分子量の拡散性ガス分子でありフリーラジカル構造を有する化学反応性に富んだ気体である.脳においてNOは,海馬における長期増強や小脳の長期抑圧を起こす一方,一過性脳虚血におけるニューロン死などに関与することも報告されている.しかしながら,NOによる細胞死実行過程については不明な点が多い.私たちはFasやTNF-αなどによって活性化されるアポトーシス実行因子の一つであるcaspaseについて着目し,その経路の関与について調べた.NOドナーであるNOC18はヒト神経芽細胞腫SH-SY5Yにおいて細胞死を惹起した.この細胞死はアポトーシス様でありNOC18から放出されるNOによるものであることを確認した.さらに,NOC18によるSH-SY5Y細胞アポトーシスは,caspaseファミリーの非選択的阻害薬であるZ-Asp-CH_2-DCBによって抑制された.また,NOC18によりcaspaseの基質であるPARPの切断が認められた.NOによるcaspaseの活性化機構とそのサブタイプを特定するために,まず,NOC18処理した細胞質画分におけるDEVDとYVADの切断活性を検討したところ,DEVDのみ切断された.また,ウェスタンブロット解析からpro-caspase-2のタンパク質レベルでの減少も認められた.さらには,NOC18はミトコンドリアから細胞質画分へのチトクロームCの漏出をも引き起こした.以上のことから,SH-SY5Y細胞においてNOはアポトーシスを誘導するが,その経路の一部にミトコンドリアからのチトクロームCの放出,caspase系(caspase-2,-3)の活性化が関与している可能性が示唆された.一酸化窒素(NO)は低分子量の拡散性ガス分子でありフリーラジカル構造を有する化学反応性に富んだ気体である.脳においてNOは,海馬における長期増強や小脳の長期抑圧を起こす一方,一過性脳虚血におけるニューロン死などに関与することも報告されている.しかしながら,NOによる細胞死実行過程については不明な点が多い.私たちはFasやTNF-αなどによって活性化されるアポトーシス実行因子の一つであるcaspaseについて着目し,その経路の関与について調べた.NOドナーであるNOC18はヒト神経芽細胞腫SH-SY5Yにおいて細胞死を惹起した.この細胞死はアポトーシス様でありNOC18から放出されるNOによるものであることを確認した.さらに,NOC18によるSH-SY5Y細胞アポトーシスは,caspaseファミリーの非選択的阻害薬であるZ-Asp-CH_2-DCBによって抑制された.また,NOC18によりcaspaseの基質であるPARPの切断が認められた.NOによるcaspaseの活性化機構とそのサブタイプを特定するために,まず,NOC18処理した細胞質画分におけるDEVDとYVADの切断活性を検討したところ,DEVDのみ切断された.また,ウェスタンブロット解析からpro-caspase-2のタンパク質レベルでの減少も認められた.さらには,NOC18はミトコンドリアから細胞質画分へのチトクロームCの漏出をも引き起こした.以上のことから,SH-SY5Y細胞においてNOはアポトーシスを誘導するが,その経路の一部にミトコンドリアからのチトクロームCの放出,caspase系(caspase-2,-3)の活性化が関与している可能性が示唆された.
計算機による発見機構の研究

本研究では計算機による発見機構の実現を目標とし、平面幾何の領域を対象とした発見システムPLANET、EXPEDITION、DIGESTを構築し、実験を行なった。1.平面幾何における発見システムPLANETは、与えられた図形における相似や合同などの図形的関係を基に、メネラウスの定理やチェバの定理、三角関数の加法定理などの定理の再発見に成功している。2.実験によるデータ獲得に基づく発見システムEXPEDITIONは、円に線分を付加して生成した図形を観察し、長さや角度についての数値データを基に方べきの定理やタ-レスの定理などの良く知られた定理の再発見だけでなく、公式集においても見受けられない多くの有用な定理の発見にも成功している。3.幾何構造に基づく発見システムDIGESTは図形を構成する三角形の隣接・包含関係に注目し、三角形の面積の関係を表す式を基に、三角形の重心に関する式など有用で一般性のある定理を発見している。これらの実験結果により、提案した発見手法の有効性を示すことができた。発見システムについての研究の多くは物理学や化学などの領域を対象としているが、平面幾何のような抽象的な対象を扱う領域においては、図形を生成し観察することで発見の基になるデータをシステムが自らつくり出すことができる。本研究で構築した上記の発見システムはその特性を生かし、わずかな初期知識を基に図形についての豊富なデータを獲得して発見に用いている。これらの発見システムの手法は、人間が図形を観察して推論を行なう過程を明らかにする上でも有用であると考えられる。
高輝度X線発生のための逆コンプトン散乱プロセスの高度化に関する研究

成果の概要電子・レーザー間での逆コンプトン散乱を現実のものとするために、電子ビームの徹底した高品質化を目ざし、超低エミッタンス電子ビームを発生できる、レーザーフォトカソードRFガンシステムによる電子ビーム発生を行い、ピコ秒単パルス電子ビーム発生に成功した。また衝突用のレーザーシステムの安定化を実施し、基準信号に対する時間ジッターを0.26ピコ秒以下と、逆コンプトン過程を高度化するために必要な基礎開発に成功した。さらに、得られた電子ビームのエネルギー、エミッタンス等の重要な物理データを取得し、従来の電子ビーム装置より格段に高品質なビーム(具体的には、規格化エミッタンスで数mm・mradという、従来の熱電子銃で得られる値より一桁以上良好な値。)が得られることを確認した。また電子ビームのパルス長計測についても、ビームスペクトラム法という非破壊方式で、しかもオンタイムに計測が可能なシステムの開発も行った。その結果、5ピコ秒以上の電子ビームに対しては、高精度にパルス長を計測できるシステム開発に成功した。さらに、逆コンプトン散乱過程のシミュレーションを実施し、逆コンプトン過程による、X線発生の最適化を行った。これらデータを用いて、時間及び空間の同期を高精度に行うことのできる新しい発想の衝突用チェンバー(真空容器)を設計・製作し、実際のビームラインに設置した。また、この後、衝突用のレーザーのパワー増幅を含めた、全体システムの高度化を実施した。その結果、平成15年1月に真空中での軟X線(エネルギー300eV(エネルギー可変)、パルスあたりの高指数6000個、エネルギー幅1%)発生に生成に成功した。ここで得られた軟X線は将来、生体観測用の軟X線顕微鏡への応用が可能であり、波及効果は極めて大きい。本研究では、数MeVのエネルギーを持つ高品質電子ビームとハイパワーレーザーとの逆コンプトン散乱プロセスを高精度に制御し、高度化することを目的にしている。また、逆コンプトン散乱により発生したX線のエネルギー・角度分布、パルス長、輝度を高精度に測定し、理論計算等と比較することにより散乱過程の高度化をはかるのに必要なパラメータやX線発生装置に必要な安定度や性能などを明確にする。平成12年度は早稲田大学理工学総合研究センター喜久井町キャンパスにおいて、X線発生実験に必要な装置の構築を行った。高品質電子ビームを発生するための光陰極RF電子銃は、製作及び高エネルギー加速器研究機構(KEK)での試験加速実験を終え、昨年11月に本研究室に設置を完了した。KEKでの試験実験では、電子ビームを約2.8MeVまで加速し、エミッタンス・エネルギー幅などの診断を行った。この診断結果より、逆コンプトン散乱によるX線生成に必要な高品質の電子ビームが光陰極RF電子銃により発生可能であることが確認できた。一方で、RF電子銃用と衝突用に用いるNd:YLFレーザーのSeed光の時間揺らぎ・振幅揺らぎを時間領域復調法を用いて測定した。この測定より、基準RF信号に対するレーザー光の時間揺らぎは1ピコ秒以下であり、衝突実験に必要な同期精度を十分満足するものであった。また、振幅揺らぎについては放射線あるいは電磁ノイズにより、数パーセントの揺らぎがある事が分かった。今後、揺らぎの原因を明確にし適切なシールドをレーザー本体に施す予定である。平成13年度には、電子ビームとレーザー光の衝突実験を実際に行うと共に、パルスX線の測定システムの構築を行っていく。さらに、平成14年度には電子ビームの高品質化およびシステム全体の安定化を行い、実験全体の高精度化および信頼性を高める。

本研究では、相対論的エネルギーまで加速された高品質電子ビームとハイパワーレーザーパルスとの逆コンプトン散乱プロセスを高精度に制御し、高度化することを目的としている。近年、高輝度の短パルスX線生成方法として逆コンプトン散乱は注目されており、世界中の研究所や企業などで研究が進められている。そうした中で、本研究では生態観測などに応用可能な軟X線を生成し、将来的には逆コンプトン散乱を用いた軟X線源をX線顕微鏡へ応用する事を検討している。平成13年度は、理工総研喜久井町キャンパス内実験室において、昨年中に製作を完了したフォトカソード高周波電子銃による高品質電子ビーム生成を行った。生成された電子ビームのパラメータは、エネルギー:約4.2[MeV]、エミッタンス:9x10^<-6>[radm]であった。このエミッタンス値は従来の熱電子銃により生成される電子ビームよりも2桁良い値であり、逆コンプトン散乱において非常に小さな電子ビームスポットを作り出せると期待できる(衝突のルミノシティーを上げる事が可能)。また、衝突チェンバーを製作しビームラインにインストールを行った。これまでに、電子ビームとレーザー光の衝突タイミングの調整などを行った。今後、電子ビーム及びレーザー光を衝突点で100ミクロン程度まで集束させ、両者の衝突軌道を高精度に調整し高輝度のX線発生を目指す。生成X線は電子管を用いて観測する予定である。実験の衝突システムを構築と平行して、シミュレーションなどを用いた理論的考察も行ってきた。電子ビームのエネルギーが45MeVとそれほど高くないため生成X線の散乱角が大きいことが分かった。これを利用し、ある散乱角のX線のみを検出することにより極めて単色なX線を抜き出すことが可能である。実際の測定では、直径14mmの検出面積有する電子管を、衝突点より60cmの位置に設置する。このとき検出器で検出されるX線のエネルギー幅は約1%と単色性に優れている。本研究では、数MeVの相対論的エネルギーを持つ高品質電子ビームと赤外(IR)レーザーパルスとの逆コンプトン散乱プロセスを高精度に制御し、高度化することを目的にしている。我々が構築してきた逆コンプトン散乱X線源のシステムでは、半値全幅で約10ピコ秒の電子ビームとレーザーパルスを衝突させるため、数ピコ秒で両者の時間を制御する必要がある。そして生成X線の高輝度化のために電子ビームとレーザーパルスをできる限り小さなサイズまで絞込み精度良く衝突させ、更に電子ビームとレーザーパルスの強度の増強が必要である。今年度、衝突レーザーパルスのエネルギー増強のためフラッシュランプ励起のアンプを構築した。これにより、パルスあたりのエネルギーを昨年度までの約10倍まで増幅する事に成功した。電子ビームとレーザーパルスの位置合わせには、100ミクロンの厚さまで研磨した蛍光スクリーンを用いることで、スクリーン上での電子ビームとレーザーパルスのにじみを抑え高精度な位置合わせを実現した。これまで問題となっていたピコ秒精度での電子ビームとレーザーパルスの時間調整について、ビームラインにピンホールの空いた合成石英の片面にアルミコーティングしたものを挿入し、電子ビームが合成石英を通過する時に出すチェレンコフ光とピンホールを抜けてくるIRレーザーパルスをストリークカメラで測定する事により、高精度な時間調整システムを確立した。