hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
東南アジアにおけるイネオレンジ葉ファイトプラズマ病の発生拡大メカニズム

ファイトプラズマは農業上重要な絶対寄生病原菌のグループであり、人工的に培養できないため病原/伝播性機構について分子レベルで解明された例は殆どない。地球温暖化と気候変動による寒冷感受性昆虫の活動地域が広がるにつれて、ファイトプラズマに関連する病害が今後拡大すると考えられる。本研究では、イネオレンジ葉ファイトプラズマ(ROLP)の発生状況を把握するために、東南アジア諸国の広域に渡って調査を実施する。合わせて分子系統学的解析を行ない、ROLPの起源を初めて明らかにする。初年度は、研究拠点と据えているカンボジアにおいて、ROLPの発生調査を進め、定期的に発病イネサンプルを採取し、飼育いした昆虫による病原伝搬試験を実施した。その結果、既報の媒介昆虫種に加えて、新規媒介昆虫種の同定に成功した。また、タイの協力研究者とROLPの発生調査を行ったが、確認されず、再度調査旅行を計画している。また、全ファイトプラズマを検出可能なLAMP法を適用したところ、ROLPの検出が可能であった。カンボジア、フィリピン産ROLPの全ゲノム解析と、既報の中国株のゲノム情報を合わせて、ROLP特異的なLAMP検出法を開発し、今後、東南アジア諸国において圃場でのオンサイト発生調査に利用する予定である。急速に感染拡大するROLPの伝搬能力について、その一端を明らかにするため、感染イネ組織におけるROLPの挙動を顕鏡的に調査した。DAPIによる蛍光染色法で師部組織特異的にROLPゲノムと思われる蛍光の集積を観察し、同組織をSEM・TEMにより詳細に調査する準備をしている。ROLPの全ゲノム解析、およびROLP感染植物の転写変動プロファイルの解析については、遅れているが、カンボジアにおけるROLP発生調査や保毒昆虫種の特定、伝搬試験実験系の確立と実施においては期待通りに進められている。また、ファイトプラズマのユニバーサルLAMPキットによるROLPの検出も確認でき、特異的LAMPプライマーの設計により、現地圃場における携行型LAMP装置を用いた発生調査も行えると考えており、周辺国での発生調査も今年度後期には開始できる。既に、カンボジア、フィリピン、ベトナムにおけるPCRによるROLPの発生調査により、複数の遺伝子断片を取得しており、これらの配列解析によって分離株の遺伝的多様性を明らかにすることができる。媒介昆虫による伝搬試験の結果と合わせて、論文化が見込める状況にある。植物体内におけるROLPの集積組織は、予想通り師部であることがDAPIによる蛍光染色法で示唆された。カンボジア拠点に配備した蛍光顕微鏡を用いて、植物全体の組織で同法によるROLPの集積とそのタイミングについて調査を進められる。さらに、電子顕微鏡での観察を加えて、詳細に植物体内でのROLPの挙動が明らかにされると期待できる。以上から、研究全体の進捗としては、概ね順調だと判断される。まず、フィリピン、カンボジアのROLP全ゲノムを決定し、中国株との比較に基づいてROLPに特異的なLAMPプライマーを設計する。整備した携行型LAMP装置とこのプライマーを用いて、周辺東南アジア諸国でROLPの発生状況の実地調査を慣行する。本年度は、カンボジアでの予備試験を経てタイおよび台湾での発生調査を検討する。また、研究拠点と定めているカンボジアにおいて、伝搬試験を繰り返し実施することで媒介生物がROLPを獲得するのに必要な時間を割り出す。次に、確実にROLPを獲得したと思われる媒介生物を用いて、SEM、TEMによる顕鏡的解析とddPCRにより、昆虫内のROLP挙動を明らかにする。既に、一部のROLP感染イネでは他の植物ウイルスが共感染していることが報告されており、我々も同様にウイルスの共感染を検出した。これを詳細に解析するため、RNAseqによる共感染ウイルスの網羅的検出を行なう。また、共感染による病原性の強化あるいは干渉について調査する。さらに、同方法で非感染・感染植物の転写プロファイルを解析し、ROLP感染によって植物がどのように応答しているか調査する。情報を整理し、来年度には特定の遺伝子発現変動について、名大フィリピンキャンパスに導入したqPCR装置で定量的に解析し、確認実験を進める予定とする。以上を通して、本年度の研究実施により、基本的情報を蓄積・整理し、纏まったものから論文発表していく。

DAPIによる蛍光染色法で師部組織特異的にROLPゲノムと思われる蛍光の集積を観察し、同組織をSEM・TEMにより詳細に調査する準備をしている。ROLPの全ゲノム解析、およびROLP感染植物の転写変動プロファイルの解析については、遅れているが、カンボジアにおけるROLP発生調査や保毒昆虫種の特定、伝搬試験実験系の確立と実施においては期待通りに進められている。また、ファイトプラズマのユニバーサルLAMPキットによるROLPの検出も確認でき、特異的LAMPプライマーの設計により、現地圃場における携行型LAMP装置を用いた発生調査も行えると考えており、周辺国での発生調査も今年度後期には開始できる。既に、カンボジア、フィリピン、ベトナムにおけるPCRによるROLPの発生調査により、複数の遺伝子断片を取得しており、これらの配列解析によって分離株の遺伝的多様性を明らかにすることができる。媒介昆虫による伝搬試験の結果と合わせて、論文化が見込める状況にある。植物体内におけるROLPの集積組織は、予想通り師部であることがDAPIによる蛍光染色法で示唆された。カンボジア拠点に配備した蛍光顕微鏡を用いて、植物全体の組織で同法によるROLPの集積とそのタイミングについて調査を進められる。さらに、電子顕微鏡での観察を加えて、詳細に植物体内でのROLPの挙動が明らかにされると期待できる。以上から、研究全体の進捗としては、概ね順調だと判断される。まず、フィリピン、カンボジアのROLP全ゲノムを決定し、中国株との比較に基づいてROLPに特異的なLAMPプライマーを設計する。整備した携行型LAMP装置とこのプライマーを用いて、周辺東南アジア諸国でROLPの発生状況の実地調査を慣行する。本年度は、カンボジアでの予備試験を経てタイおよび台湾での発生調査を検討する。また、研究拠点と定めているカンボジアにおいて、伝搬試験を繰り返し実施することで媒介生物がROLPを獲得するのに必要な時間を割り出す。次に、確実にROLPを獲得したと思われる媒介生物を用いて、SEM、TEMによる顕鏡的解析とddPCRにより、昆虫内のROLP挙動を明らかにする。既に、一部のROLP感染イネでは他の植物ウイルスが共感染していることが報告されており、我々も同様にウイルスの共感染を検出した。これを詳細に解析するため、RNAseqによる共感染ウイルスの網羅的検出を行なう。また、共感染による病原性の強化あるいは干渉について調査する。さらに、同方法で非感染・感染植物の転写プロファイルを解析し、ROLP感染によって植物がどのように応答しているか調査する。情報を整理し、来年度には特定の遺伝子発現変動について、名大フィリピンキャンパスに導入したqPCR装置で定量的に解析し、確認実験を進める予定とする。以上を通して、本年度の研究実施により、基本的情報を蓄積・整理し、纏まったものから論文発表していく。
強い光電場による有効相互作用の変調と創出および電子状態コヒーレント制御の理論

二量化構造をもつ擬2次元有機導体κ-(BEDT-TTF)2Xにおいて、強い光電場を印加した後に観測される誘導放出が、ブリージングモードに対応する同期した非線形電荷振動によることを理論的にすでに解明していた。二量体内外でトランスファー積分が異なる状況で、電荷振動が同期する状況は、離散的時間結晶と類似している。後者は連続的に周期駆動場がある状況のもので、熱化を避けるために多体局在を必要とする。しかし、前者はパルス光印加後の現象で、ほとんど熱化が起きないため、局在を必要としない。ただし、過渡現象であるため、このブリージングモードの寿命は有限である。実験ではこの非線形電荷振動の振幅が、臨界点や超伝導転移温度の近傍で大きくなることが観測されている。つまり超伝導転移温度以下では振幅が小さくなる。そこで、平均場近似を使い、この非線形電荷振動と超伝導秩序が協力するか競合するかを調べた。どの向きに光電場を印加しても電荷振動が同期しやすい、人工的な二量化構造をもつ2次元模型を考え、オンサイトの引力相互作用のほか、二量体内の電荷密度同士あるいはスピン密度同士の相互作用、電子対ホッピングの相互作用などを考慮した。電子のブリージングモードによる電荷振動は常に超伝導秩序と競合し、実験結果と矛盾ない結果を得た。オンサイト引力を強くすると、これまでとは異なる電荷振動が、強い光電場を印加した後に現れることがわかった。引力がとても強いときは、電子対が強く束縛したままブリージングによる電荷振動を起こす。その振動数は、電子のブリージングモードに対する解析的な表式において、電子のトランスファー積分を電子対に対する有効トランスファー積分に置き換えて与えられることを、平均場近似だけでなく厳密対角化も利用して確認した。引力が中間的な強さのときには、こららのブリージングモードとは異なるモードが現れた。強い光電場を印加した後の誘導放出に対して、非線形電荷振動の性質がより詳細に明らかになってきた。そこでは電荷振動が同期することが本質的であり、類似の現象はユニットセルに2個のサイトをもち、二量化構造をもたない系でも示唆されている。二量化構造をもつと、異なる大きさをもつトランスファー積分が共存するので、同期現象をより明確に示すことができた。さらに電子のブリージングモード以外にも、同様の性質をもつ非線形電荷振動が存在することを見出した。誘導放出を伴う非線形電荷振動が、強い光電場を印加した後に現れることはわかったが、この同期性、非線形性がほかの物性にどう波及するかを今後調べる予定である。現在、様々な固体における高調波発生が実験と理論から調べられている。これは基本的に光照射中の現象であるが、光照射後の現象としての非線形電荷振動とかかわりをもつかどうか、プログラムを新たに作成して、電荷振動のほかに電流振動の計算を行う。速く振動する光電場を連続的に照射すると、ある条件の下で電子の遍歴性が抑制され、動的局在が起きることが知られている。これに似た光誘起電子運動凍結が、擬2次元有機導体α-(BEDT-TTF)2I3の高温金属相でパルス電場照射後に起き、その動的局在との関連性が指摘されていた。しかし、どの物質でも起きることでなく、当該物質のトランスファー積分ネットワークや電子間相互作用の異方性がどう関与するか、謎だった。さらに当該物質の低温電荷秩序相では電子型強誘電性が発現し、それとの関係も示唆されていた。そこで、当該物質の金属相が有する空間反転対称な結晶構造と、これとは別に鏡映対称性をもつ仮想的な結晶構造に対し、光誘起多電子ダイナミクスを厳密対角化に基づき計算した。電荷秩序に伴う長距離秩序は有限系で計算できないため、二重占有率や隣接サイト間密度相関を求め、その時間平均を有効相互作用と有効バンド幅の比として整理した。これらの結晶構造には、最大のトランスファー積分で繋がった三量体が配置されている。空間反転対称性をもつ構造は線形の三量体を、鏡映対称性をもつ構造は曲がった三量体を有する。前者が上記の有機導体に対応し、どちらも三量体の端点が結晶学的に等価である。数値計算から分かったのは、結晶学的な等価なサイトの間のクーロン反発の重要性である。この等価性が金属相を保持しており、わずかな外場により対称性が破れると、隣接サイト間相互作用の異方性が有効的に増大し、電荷秩序を発現しやすくなる。金属相における当該現象では光電場が、絶縁相における電子型強誘電性には格子歪みが、対称性を破る外場として働く。さらに、当該現象は隣接サイト間相互作用が競合するときにのみ発現し、三量体を形成するトランスファー積分も含めた三つ巴の競合が必要であること、それは鏡映対称性をもつ結晶構造でも起きることがわかった。実験で観測されたα-(BEDT-TTF)2I3の金属相の構造に限らず、結晶学的対称性に基づくゆるやかな条件で、光誘起電子運動凍結が起きることを理論的に示すことができた。密度相関を直接的に実験で観測することはできないが、その励起光偏光依存性を、反射率変化における励起光偏光依存性と比較することができる。実験で観測された偏光依存性は、理論による予測と整合しており、機構解明に向けて大きく前進した。擬2次元有機導体

α-(BEDT-TTF)2I3の高温金属相において観測された光誘起電子運動凍結と短距離電荷秩序の発現機構を、時間依存シュレディンガー方程式の数値解により前年度にすでに説明し、実験との良い一致を得ていた。実験ではパルス光照射後にこの現象が観測されるが、フロケ理論は連続波照射中に適用される。後者は解析的に計算できるので、後者が前者をどこまで再現できるか検討した。フロケ理論の高周波数展開の高次の過程で様々な有効相互作用が得られるが、これらを用いても、短距離電荷秩序の発現に必要である隣接サイト間相互作用と三量体を形成するトランスファー積分の三つ巴の競合が記述できないことが分かった。二量化構造をもち低温で超伝導を示す擬2次元有機導体κ-(BEDT-TTF)2Xにおいて、強い光電場を印加した後に特徴的な反射率ピークと誘導放出が実験で観測されたので、その機構を理論的に考察した。この電荷振動は、異なる次元とフィリングの様々な二量化系で発現することを示した。一分子上の電荷密度の光照射後の時間変化に対してフーリエスペクトルをとると、光電場が弱いときは光学伝導度に対応するが、光電場が強いときはその高エネルギー側に一つのピークが形成される。これは、電荷密度の異なる分子をつなぐ二量体内と二量体間のすべてのボンドを通しての電荷移動が同期し、電荷密度の低い分子から高い分子へ一斉に電荷移動が起きるブリージングモードに対応する。この振動が現れるとき、その振動数は光電場によらず、アニオンに依存したトランスファー積分によって変化する様子は実験結果と整合する。このような電荷移動が同期するためには相互作用が本質的なこと、そのために電荷移動が単なる有効トランスファー積分で記述できないこと、つまり長時間挙動を説明する動的局在やフロケ理論の高周波数展開が破たんしていることが分かった。実験で初めて観測された、κ-(BEDT-TTF)2Xの光学伝導度スペクトルの高エネルギー側の反射率増加を理論計算で再現することができた。対応する非線形電荷振動が、絶縁体・金属・超伝導の各相でどのような挙動を示すかは今後の課題であるが、非線形電荷振動の起源を明らかにできたのは大きい前進である。光照射後の多電子協調効果が特徴的なダイナミクスにつながることは、異なる系でも最近議論されてきており、その重要な一例を確立することができた。二量化構造をもつ擬2次元有機導体κ-(BEDT-TTF)2Xにおいて、強い光電場を印加した後に観測される誘導放出が、ブリージングモードに対応する同期した非線形電荷振動によることを理論的にすでに解明していた。二量体内外でトランスファー積分が異なる状況で、電荷振動が同期する状況は、離散的時間結晶と類似している。後者は連続的に周期駆動場がある状況のもので、熱化を避けるために多体局在を必要とする。しかし、前者はパルス光印加後の現象で、ほとんど熱化が起きないため、局在を必要としない。ただし、過渡現象であるため、このブリージングモードの寿命は有限である。実験ではこの非線形電荷振動の振幅が、臨界点や超伝導転移温度の近傍で大きくなることが観測されている。つまり超伝導転移温度以下では振幅が小さくなる。そこで、平均場近似を使い、この非線形電荷振動と超伝導秩序が協力するか競合するかを調べた。
異なる放射線照射条件と多能性幹細胞を用いた次世代DNA損傷ストレス影響研究

さまざまな組織由来のヒト培養細胞株と正常あるいはがん抑制遺伝子p53に変異導入を行ったiPS細胞について、異なる放射線照射方法によって誘導される細胞応答、分子応答を解析することにより、DNA損傷ストレスによる生物影響の発現メカニズムの解明を試みた。解析の結果、iPS細胞には他の細胞株とは異なる特有のDNA損傷応答機構が存在することが明らかとなった。また、iPS細胞のゲノム安定性の維持には、p53依存的、非依存的なアポトーシス機構の両方が重要な役割を果たしている可能性が示唆された。これらの結果は、多能性幹細胞を含む幹細胞のゲノム安定性維持機構の解明やその品質管理につながるものと考えられる。iPS細胞の電離放射線によるDNA損傷ストレス感受性、応答性、応答機構の解析を詳細に行った。ヒトiPS細胞に異なる線量のγ線を急照射した後の生存率の解析からiPS細胞特有の放射線感受性が存在することが明らかとなった。細胞周期制御機構、アポトーシス誘導機構の解析から、iPS細胞の放射線感受性には、分化したどの細胞とも異なる独自の細胞周期制御機構とアポトーシス制御機構が重要である可能性が示唆された。放射線照射に対するiPS細胞内の分子応答について、p53とその関連経路について解析を行った。線量と照射後の時間との関係性及び放射線に対する細胞応答と分子応答の感受性を定量的に明らかにするために、全自動蛍光画像撮影解析装置INCell Analyzer、蛍光タイムラプス撮影装置を用いた定量解析実験系の確立を試みた。また、異なる線量率のγ線を緩照射した環境でiPS細胞を培養し急照射と同様の解析を行った結果、iPS細胞は緩照射環境下に比較的高い感受性を持つ可能性が示唆されたものの、その細胞応答は分化した細胞とは異なることが明らかとなった。ゲノム編集技術を用いてp53欠損遺伝子改変iPS細胞の樹立及び解析を行った。p53欠損iPS細胞は、正常p53を持つiPSとほぼ同様の表現型を示したが、放射線照射などのDNA損傷に対する応答性については、著しく変化していることが明らかとなった。こうした結果は、iPS細胞が持つ放射線に対する感受性と応答性が特有であるということを示しており、詳細に解析を続けることによってiPS細胞の品質管理や多能性幹細胞や組織幹細胞のゲノム安定性維持機構を解明することにつながるものと考えられる。正常ヒトiPS細胞及びp53変異ヒトiPS細胞の電離放射線及び紫外線照射によるDNA損傷ストレス応答性について解析を行った。また、p53経路に関連する遺伝子に対する人工ヌクレアーゼを作製し、iPS細胞及びその他のヒト培養細胞株の遺伝子改変細胞株の樹立を試みた。前年度までの本研究課題の結果から、ヒトiPS細胞では放射線に対する細胞応答性はがん細胞や正常組織由来のヒト培養細胞株とは異なることが明らかとなっていた。また、細胞応答性の解析にあたり、異なる線量率のγ線照射環境を用いることは、急照射では細胞に確率的に観察される生物学的影響が、より確定的に発現する傾向があることが明らかとなった。正常ヒトiPS細胞は放射線照射環境においてはアポトーシス様の細胞死が細胞周期依存的に誘導されるが、p53変異ヒトiPS細胞では細胞周期に依存したアポトーシス様細胞死が生じず、中心体数と細胞分裂像に高い頻度で異常が観察された。また、放射線照射と比較して紫外線照射に対してiPS細胞は、より高い感受性を示すことが明らかとなった。この紫外線照射に対する感受性はp53変異細胞でも観察されたことから、iPS細胞は放射線照射によって生じるDNA損傷に対して特異的にp53に依存した細胞死誘導機構とゲノム安定性維持機構を有する可能性が示唆された。また、p53によって制御される遺伝子群の発現パターンも、その他のヒト細胞株とは異なることが明らかとなったことから、通常の酸素分圧化での試験管内培養条件で誘導される酸化的DNA損傷が生じる環境においてもiPS細胞のゲノム安定性維持にp53が重要な役割を果たしていることを示唆するものと考えられる。正常ヒトiPS細胞とこれまでに作製したp53遺伝子変異iPS細胞、DNA損傷応答因子発現抑制細胞を用いて、異なる線量率の電離放射線照射と紫外線照射によって誘導される細胞応答機構と分子応答機構を解析し、DNA損傷ストレス応答影響発現メカニズムの解明を試みた。昨年度までの研究結果から、DNA損傷が生じたヒトiPS細胞は、その他の種類の培養細胞株とは異なる特有のDNA損傷ストレス応答機構を誘導し、様々なDNA損傷に対して高い感受性を示すことが明らかとなっていた。そこで、iPS細胞のDNA損傷修復能について全自動画像撮影解析装置を用いて解析を行ったところ、DNA損傷は効率的に修復されていることが確認された。また、iPS細胞の細胞応答機構についても詳細な解析を行ったところ、iPS細胞では電離放射線で生じるDNA損傷に対しては細胞周期進行停止機構が誘導されないまま、正常p53の発現に依存してCaspase経路が活性化されるアポトーシスが誘導されていることが明らかとなった。また、興味深いことに、DNA損傷の種類によっては、特定の細胞周期においてp53依存的、非依存的にCaspaseを活性化するアポトーシス誘導経路が存在することも明らかとなった。こうした研究の結果は、iPS細胞のゲノム安定性の維持には、p53依存的、非依存的な複数の細胞周期チェックポイント機構と細胞死誘導機構が重要な役割を果たしている可能性を示唆している。本研究課題の結果は、iPS細胞の品質管理や多能性幹細胞や組織幹細胞のゲノム安定性維持機構を解明につながるものと考えられる。さまざまな組織由来のヒト

培養細胞株と正常あるいはがん抑制遺伝子p53に変異導入を行ったiPS細胞について、異なる放射線照射方法によって誘導される細胞応答、分子応答を解析することにより、DNA損傷ストレスによる生物影響の発現メカニズムの解明を試みた。解析の結果、iPS細胞には他の細胞株とは異なる特有のDNA損傷応答機構が存在することが明らかとなった。また、iPS細胞のゲノム安定性の維持には、p53依存的、非依存的なアポトーシス機構の両方が重要な役割を果たしている可能性が示唆された。これらの結果は、多能性幹細胞を含む幹細胞のゲノム安定性維持機構の解明やその品質管理につながるものと考えられる。研究目的の達成までには概ね順調に進展しているものと考える。新しいゲノム編集技術の導入を行い、iPS細胞を含めた異なる細胞株での遺伝子改変を試みたことで、変異導入効率の改善が見込まれていた。しかし、ゲノム編集を行う人工ヌクレアーゼ作製は非常に簡便化されたものの、変異導入効率に関しては、まだ検討の余地がある。その為、p53を含む様々な遺伝子改変細胞株の作製は次年度にも引き続き行う予定である。放射線生物影響今後も予定通り実験を進める。iPS細胞以外の細胞でもp53欠損株の作製を行い、放射線の長期被被曝における細胞応答性を異なる視点から明らかにし、目的の達成に向けて研究を遂行する。初年度に予定していたiPS細胞の放射線応答性の解析は順調に進んだ。ゲノム編集技術に関して新しい技術が公開されていることから、その導入に時間がかかっているものの、より簡易的に実験が進めることが可能であることが予想され、次年度以降も順調に進むものと考えられる。今後も、予定通り実験を進める。また、ゲノム編集技術と細胞表現型解析技術について、新しい技術革新があったことから、本研究計画にそれらの導入を行い、目的の達成に向けて研究を遂行する。
飛び移り座屈を利用したMR駆動型カプセル内視鏡システムの開発と評価

本研究では,カプセル内視鏡の駆動メカニズムおよびコンソールソフトウェアの開発をおこなった.駆動メカニズムとして,小型化を想定した簡単な構造で機能的な繰り返し運動を生成するループ型アームを用いた弾性機構を開発し,特許申請をおこなった.そして,本メカニズムのアプリケーションとして,1.7 Fr. (外径0.58mm)のアクティブマイクロカテーテル,屈曲角度を任意に変更可能な操舵型の針などを試作した.体内での受動的な運動を把握するために,カプセル内視鏡を想定した塞栓物質の運動を観察した.コンソールソフトウェアとして,内視鏡画像と撮像画像をダイナミックに取得可能なナビゲーションシステムを開発した.これまでに申請者が提案してきた弾性体を用いた独創的なメカニズムの系譜をたどり,カプセル内視鏡の駆動メカニズムに利用可能な,簡単な構造で機能的な運動を生成するユニークな弾性機械要素を開発した.具体的には,帯状の弾性体をループ形状にした可撓片を,筒状のガイド部に挿入する極めて簡単なメカニズムである.可撓片を引張ることでガイド部が屈曲・伸展する機構を開発した.この機構は,固定接続部を持たないために,駆動部が破損しても簡単に修正が可能である.帯状の弾性体を用いているため,外部圧力に対して姿勢保持力が強いという特徴がある.また,構造が簡単であるためスケーラビリティがあり,内視鏡から外圧を受けるロボット肢,能動ガイドワイヤから遊泳ロボットの駆動部まで幅広い応用が可能である.提案メカニズムの特性について基礎実験をおこなった.更に試作機を開発した.その設計論を確立するために,有限要素法を用いた動力学解析により,可撓片の厚さ等の幾何学的パラメータに対する形状変化や外部圧力に対する形状変化の関係を求めた.成果発表として,国際会議発表1件(IROS2014),国内会議3件(RSJ2014,第23回日本コンピュータ外科学会,第52回日本人工臓器学会大会),特許申請1件(特願2014-66450:屈曲・伸展装置及び屈曲・伸展方法)をおこなった.生体内では受動的な移動の活用も重要な要素となることに着目し,Interventional Radiologyでの塞栓物質を用いた血管塞栓術を模した動物実験により,血管内での粒子の移動を観察した.これに関する成果は,国内会議発表2件(第43回日本IVR学会総会2件)である.また,インタフェースのためのソフトウェア開発をおこなった.その成果は3D Slicer(http://slicer.org)のモジュールとして世界中で利用可能となっている.前年に提案した簡単な弾性構造を利用して繰り返しの屈曲運動が可能な提案機構を,カプセル内視鏡や医療用細径カテーテルに利用できるサイズにまで小型化した試作機を開発した.これは,駆動部分が直径約0.41mmのループ構造であり,復元力を伴う柔軟性と加工性を考慮してβチタンにて制作した.開発した小型弾性機構の有用な応用先として先端を自在に屈曲可能なマイクロカテーテルを提案し,試作機および人工血管を用いたファントム実験,ウサギを用いた動物実験をおこない,駆動性能を確認した.成果発表として国内会議4件(第33回日本ロボット学会学術講演会,第24回日本コンピュータ外科学会大会,第75回日本医学放射線学会総会,イノベーションジャパン2015)をおこなった.日本ロボット学会学術講演会での発表は高く評価され,論文特集号への推薦を受けた.日本コンピュータ外科学会大会での発表は推薦演題に選ばれた.また,本研究課題を含む招待講演を1件(文部科学省がんプロフェッショナル養成基盤推進プラン採択事業がんプロ国際シンポジウム)をおこなった.さらに,大学内センター通信への寄稿,第32回滋賀医科大学シンポジウムでの発表をおこなった.シンポジウムでは審査員特別賞を受賞した.論文は2本投稿し(日本ロボット学会誌,日本コンピュータ外科学会誌),ともに条件付き採録判定を受けている.提案機構の有用性は高く,申請特許をもとにした医療機器開発に関して,現在国内2社,国外1社と事業化を協議中である.昨年度申請した特許をベースに,もう一つの特許申請の準備を進めている.本研究では,カプセル内視鏡の駆動メカニズムおよびコンソールソフトウェアの開発をおこなった.駆動メカニズムとして,小型化を想定した簡単な構造で機能的な繰り返し運動を生成するループ型アームを用いた弾性機構を開発し,特許申請をおこなった.そして,本メカニズムのアプリケーションとして,1.7 Fr. (外径0.58mm)のアクティブマイクロカテーテル,屈曲角度を任意に変更可能な操舵型の針などを試作した.体内での受動的な運動を把握するために,カプセル内視鏡を想定した塞栓物質の運動を観察した.コンソールソフトウェアとして,内視鏡画像と撮像画像をダイナミックに取得可能なナビゲーションシステムを開発した.数値シミュレーション,試作の両面より研究を進め,基礎的なメカニズムの提案・開発をおこなった.提案手法には独自性が発揮されていたため,特許申請をおこなった.ほぼ予定どおりに研究を進めると同時に,医療機器に利用することに重点を置き,開発メカニズムを自由に形状を変えることができる医療用針,能動ガイドワイヤや能動カテーテル機器の駆動メカニズムと位置づけ,研究を発展させることができた.それと同時に,本来の課題であったカプセル型内視鏡の遊泳メカニズムとしてもブラッシュアップを進めることができた.更に,平成27年度の研究計画を実施するための準備として,我々が保有するSIEMENS社製3テスラ高磁場MRIのシーケンスプログラミング講習を受講・終了し認定証を取得した.コミュニティをつくりシーケンスプログラミングに関して開発体制を整えた.

インタフェース開発として,3D Slicer用のソフトウェアモジュールを開発・公開するとともに,ハーバード大学医学部Brigham and Women's Hospitalのグループと,ソフトウェア開発の協力体制を整えた.工学提案した駆動メカニズムをカプセル内視鏡で利用できるようにカスタマイズする.メカニズムをMRI駆動とするために,駆動用のMRIのスキャンシーケンスを作成する.その開発ソフトウェアを利用するために,SIEMENS社と契約をおこなう.並行して,制御システムおよびインタフェースの開発をおこなう.昨年度ソフトウェア開発をおこなった際に構築した協力体制を積極的に利用して,現在鋭意開発中である機能ソフトウェアのモジュール化,公開をおこなう.それらを組み合わせた術者用コンソールを開発する.新しい3T MRIに関して動物実験認可を学内で取得中である.動物実験に関しては,本学外科学講座との協力体制で実現する予定である.試作機の製作予定が後方にずれたため.試作機の作成にあてる予定.
サッカー戦術の分析と定量化に関する研究-コンピュータによる評価システムに着目-

本研究の目的は,これまで,現場の指導者を通して言葉で表されてきた複数の選手の動きや,チーム全体の動きを定量化して,分析することでサッカー戦術を客観的に解明していくことであった。この目的を達成するためにDLT法を用いて選手の位置を時系列に沿って座標化し,選手の動きを客観化し,分析を行った。そして本研究の成果については,以下に示すとおりである。1.「攻撃は広く,守備は狭い」という原則と,「一試合を通してチームの状態をコンパクトに保つ」という2つの異なったチーム戦術の原則について分析を行なった結果,本研究の成果では,試合を優位に進めているチームでは,「一試合を通してチームの状態をコンパクトに保つ」という分析結果は得られなかった。「一試合を通してチームの状態をコンパクトに保つ」は,いくつかの先行研究でも試合を優位に進めているチームの現代サッカーの特徴と報告されてきたが,「攻撃は広く,守備は狭く」の原則の方が,よいチームの状態として機能しているという結果が,本研究から得られた。2.各々の選手の時系列に対するスピードの変化の平均を算出し,これをチームのスピードの変化として表すと,対戦チーム間において,スピードの変化には明らかに連動性があった。3.日本代表が採用している守備戦術である"フラットスリー"の分析において,この"フラットスリー"のフィールド上の頻度とスピードの変化を分析することで,フラットスリーの守備戦術が,ゲームにおいて機能しているかどうかという評価を加えられる可能性を示した。4.1で述べた「攻撃は広く,守備は狭い」という原則が優先される時,この原則は相対的なチーム関係において有効であり,攻守の切り替え時に相手チームよりも効率よく広がり,効率よく狭くなる方法が,今後の現代サッカーの新しい理論として構築される基礎研究となるであろう。これまでサッカーの戦術は現場のコーチなどにより、様々な提言がなされ進歩してきた。これらの提言は、サッカー競技で起こる現象を彼らの経験から複数の選手の動きやチーム全体の動きを言葉で表してきた。これに対して、従来のサッカー戦術の研究では、一人の選手や競技場面の一部分を対象とし、定量化した研究が主であり、複数の選手の動きの関係(動きの意味)を研究するには至っていなかった。そこで本研究では、三次元画像解析法(Direct Linear Transformation Method:DLT法)を用いてフィールドにおける選手の位置を時系列に沿って座標化し、選手の動きをベクトル化(スピード、距離、角度を算出)する事により、これまでモダンサッカー戦術の基礎として言葉で表現されてきたチームのバランス(ポジショニング)論を定量化することを目的として以下の2点について研究を行った。1.これまで提言されてきたサッカー戦術の有効性を定量化された客観的指標によってその原理を説明できるかどうかを検証した。2.チームのバランスについて、フィールド内の複数の選手により構成されるエリアを定量化し、その面積を客観的指標として用いて分析を行った結果、エリア面積は、攻撃時には大きく(エリアが広がり)、守備時には小さく(エリアが狭く)なることが示された。このことは、これまで経験的に指導されてきたチーム戦術として「攻撃は広く、守備は狭く」という原理を定量的かつ客観的に説明することができた。1.

「攻撃は広く,守備は狭い」という原則と,「一試合を通してチームの状態をコンパクトに保つ」という2つの異なったチーム戦術の原則について分析を行なった結果,本研究の成果では,試合を優位に進めているチームでは,「一試合を通してチームの状態をコンパクトに保つ」という分析結果は得られなかった。「一試合を通してチームの状態をコンパクトに保つ」は,いくつかの先行研究でも試合を優位に進めているチームの現代サッカーの特徴と報告されてきたが,「攻撃は広く,守備は狭く」の原則の方が,よいチームの状態として機能しているという結果が,本研究から得られた。2.各々の選手の時系列に対するスピードの変化の平均を算出し,これをチームのスピードの変化として表すと,対戦チーム間において,スピードの変化には明らかに連動性があった。3.日本代表が採用している守備戦術であるフラットスリーの分析において,このフラットスリーのフィールド上の頻度とスピードの変化を分析することで,フラットスリーの守備戦術が,ゲームにおいて機能しているかどうかという評価を加えられる可能性を示した。
東アジアにおける日本型小売技術の国際移転と戦略に関する研究

平成30年度では、東アジアの中でも、特に韓国・中国・台湾を対象とする日本型小売技術の国際移転と戦略に関する研究資料調査と理論研究が目的であった。平成30年度の研究実績は、以下の2点である。1金亨洙「日本型SM(スーパーマーケット)技法の韓国・台湾の移転と戦略のインプリケーションに関する研究」『久留米大学商学研究』第24巻第2号、37-56頁。本研究では、日本型小売技術の中でも、2次的文献(川端、2003)を用いて、特に日本型SM技法の韓国・台湾の移転経緯と実態について分析しながら、筆者のモデル(4つのプロセス)基づき、日本型SM技法の韓国・台湾の移転と戦略のインプリケーションについてもを検討している。具体的には、日本型SM技法の韓国・台湾の移転と戦略は、移転対象となる諸技法のマニュアル化・プログラム化(標準化)の可能性の度合いを横軸とし、それらを規定する文化構造や経済過程などの制度的環境条件の類似度を縦軸にとると、両国において、「適応(修正)化」、「部分的適応(修正)化」ないしは「適用(標準)化」、「部分的適用(標準)化」という4つの戦略から展開していることが明らかになった。2学会報告(1回):共同発表(金亨洙、KIM LEENA)(2018年5月)「日本型コンビニエンスストア技法の台湾移転と戦略に関する研究」「第37回国際学術大会(韓国日本近代学会)』(於:韓国・韓南大学)。本報告では、日本型小売技術の中でも、特に日本型コンビニエンスストアに関する先行研究を通して日本型コンビニエンスストア技法の特徴を検討すると同時に、筆者ら(2017)のモデルに基づき、台湾におけるコンビニエンスストアの実態や競争構造を分析しつつも、二次的調査研究資料(鍾、2015)を用いて日本型コンビニエンスストア技法の台湾移転と戦略を明らかにした。本年度(平成30年)の研究目的は、中国・台湾・韓国において、日本型小売技術の国際移転に関する研究資料調査と理論研究であった。それゆえ、中国では、平成31年3月05日から10日にかけて、研究協力者とともに、上海のセブンイレブンやローソンを訪問し、社史や便利店の動向を把握することができ、上海図書館や中国連鎖経営協会等を訪問し、中国の連鎖経営年鑑等の統計資料集を入手することができたからである。中国では現地調査の受入れが厳しく制限されている状況の中でも、研究協力者の協力を得て粘り強く交渉した結果、研究がおおむね順調に進展している。また、韓国では、同年3月12日から19日にかけて、ミニストップとCU(旧ファミリーマート)を訪問し、韓国便利店の現状等を把握し、国会図書館や日本商工会議所や便利店産業協会やチェーンストア協会等を訪問し、便利店産業動向や流通業態年鑑等の統計資料集を入手することができたからである。しかし、台湾においては、現地企業等との調整が出来ず、実施することができなかったがゆえに、来年度(令和元年)に実施する予定である。台湾での研究資料等の現地調査においても、研究協力者(本学大学院生)の協力を得て実施する予定である。来年度(令和元年)では、今年度(平成30年度)に実施できなかった台湾での研究資料調査を行うと同時に、韓国と中国で入手した研究資料などの分析・統合と、その成果の発表にも重点をおいて研究を進める。i)現地調査:令和元年8・9月をめどに台湾での研究資料調査と現地調査を実施する(1回)。また、同年11月をめどに、韓国ないし中国への現地調査を実施する。台湾・中国での現地調査の翻訳・通訳は留学生に依頼する。ii)学会・研究会:令和元年5・10月をめどに、研究成果の国際学術学会の報告と論文としてまとめる。

本報告では、日本型小売技術の中でも、特に日本型コンビニエンスストアに関する先行研究を通して日本型コンビニエンスストア技法の特徴を検討すると同時に、筆者ら(2017)のモデルに基づき、台湾におけるコンビニエンスストアの実態や競争構造を分析しつつも、二次的調査研究資料(鍾、2015)を用いて日本型コンビニエンスストア技法の台湾移転と戦略を明らかにした。本年度(平成30年)の研究目的は、中国・台湾・韓国において、日本型小売技術の国際移転に関する研究資料調査と理論研究であった。それゆえ、中国では、平成31年3月05日から10日にかけて、研究協力者とともに、上海のセブンイレブンやローソンを訪問し、社史や便利店の動向を把握することができ、上海図書館や中国連鎖経営協会等を訪問し、中国の連鎖経営年鑑等の統計資料集を入手することができたからである。中国では現地調査の受入れが厳しく制限されている状況の中でも、研究協力者の協力を得て粘り強く交渉した結果、研究がおおむね順調に進展している。また、韓国では、同年3月12日から19日にかけて、ミニストップとCU(旧ファミリーマート)を訪問し、韓国便利店の現状等を把握し、国会図書館や日本商工会議所や便利店産業協会やチェーンストア協会等を訪問し、便利店産業動向や流通業態年鑑等の統計資料集を入手することができたからである。しかし、台湾においては、現地企業等との調整が出来ず、実施することができなかったがゆえに、来年度(令和元年)に実施する予定である。台湾での研究資料等の現地調査においても、研究協力者(本学大学院生)の協力を得て実施する予定である。来年度(令和元年)では、今年度(平成30年度)に実施できなかった台湾での研究資料調査を行うと同時に、韓国と中国で入手した研究資料などの分析・統合と、その成果の発表にも重点をおいて研究を進める。i)現地調査:令和元年8・9月をめどに台湾での研究資料調査と現地調査を実施する(1回)。また、同年11月をめどに、韓国ないし中国への現地調査を実施する。台湾・中国での現地調査の翻訳・通訳は留学生に依頼する。ii)学会・研究会:令和元年5・10月をめどに、研究成果の国際学術学会の報告と論文としてまとめる。次年度使用額が生じた理由は、中国での研究資料収集等を平成31年3月5日10日に実施し、韓国での研究資料集等を平成31年3月12日19日に実施することができた。しかしながら、台湾での研究資料収集については現地企業との調整ができず、実施することができなかったからである。それゆえ、来年度(令和元年)には台湾での研究資料収集を行うと同時に、韓国ないし中国での研究資料収集と現地調査を行う予定である。そのための費用として、計上している。
野球肘検診:離断性骨軟骨炎早期診断の試み

MRIの検査を肘離断性骨軟骨炎の早期診断に応用した報告は少なく、本疾患の早期のMR像の特徴的な所見は不明である。このMRIを用いて野球少年を検診することによって、離断性骨軟骨炎の早期病変を検出することができるかどうか、また、これによって発症予防が可能であるかについて検討した。札幌市少年野球連盟に加入している少年野球選手を対象とした検診に参加した全選手に問診(症状の有無、ポジション、練習内容、練習時間など)を行い、さらに診察およびMRI検査を行った。MRIでは、T1撮影をルーチンに行い、T1撮影で何等かの所見が認められた場合には、健側のMRIも行い、左右差を比較した。MRIにて異常の認められた選手には両親およびチームの監督を含め結果を連絡し、原則的に投球動作の休止を指導した。以後は定期的にX線検診にて経過を観察した。少年野球選手94名を対象にして、全選手に問診を行い、さらに診察およびMRI検査(T1強調撮影)を行った。その結果、T強調像にて20肘に上腕骨小頭内に信号の変化を認めた。これら20例のX線検査では明らかな肘離断性骨軟骨炎と診断可能であったものは2例のみであった。MRIにて明らかな低信号を認めたものは7例であった。これらはほぼ全例に程度の差こそあれ、X線検査にて肘離断性骨軟骨炎と考えられた。投球動作を中止したところ、2例についてはほぼ正常に回復した。現在経過観察中の症例が5例である。MRIや超音波などの検査を肘離断性骨軟骨炎の早期診断に応用した報告はなく、本疾患の早期のMR像や超音波像は不明である。これら超音波とMRIを用いて野球少年を検診することによって、離断性骨軟骨炎の早期病変を検出することができるかどうかについて検討した。札幌市少年野球連盟に加入している少年野球選手を対象とした検診に参加した全選手に問診(症状の有無、ポジション、練習内容、練習時間など)を行い、さらに診察と超音波検査およびMRIを行った。超音波やMRIにて異常の認められた選手には両親およびチームの監督を含め結果を連絡し、選手の活動を制限するかどうかを話し合い決定した。以後は定期的にX線検診や超音波検査にて経過を観察した。札幌市少年軟式野球連盟に加入している少年野球選手44名を対象にして、全選手に問診(症状の有無、ポジション、練習内容、練習時間など)を行い、更に診察と超音波検査およびMRI検査T1、T2^*強調像を行った。その結果、T1強調像にて9肘に上腕骨小頭内に信号の変化を認めた。T2^*強調像では明らかな異常を認めていない。T1強調像で均一明瞭な低信号を示した3例では、いずれも投球時に肘関節痛を認めた。X線撮影では明かな変化を認めた症例はこれら3例中1例のみであった。今後の経過観察を要すると思われる。

少年野球選手94名を対象にして、全選手に問診を行い、さらに診察およびMRI検査(T1強調撮影)を行った。その結果、T強調像にて20肘に上腕骨小頭内に信号の変化を認めた。これら20例のX線検査では明らかな肘離断性骨軟骨炎と診断可能であったものは2例のみであった。MRIにて明らかな低信号を認めたものは7例であった。これらはほぼ全例に程度の差こそあれ、X線検査にて肘離断性骨軟骨炎と考えられた。投球動作を中止したところ、2例についてはほぼ正常に回復した。現在経過観察中の症例が5例である。
ホウ素結合標的アデノウイルスベクターを用いた中性子捕捉療法の開発

悪性グリオーマに対するホウ素中性子捕捉療法(BNCT)の治療効果向上の為の基礎研究として、我々はアデノウイルスベクター表面にホウ素化合物を結合させて、新たなドラッグデリバリーシステムの構築を目指した。まず、ウイルスの表面構造にある遊離のチオール基に着目し、マレイミド基を有する金コロイドを用いて結合させる予備実験を行ったところ、電子顕微鏡でウイルス自体への金コロイド付着を確認し、細胞への感染実験でも、金コロイドが付着したウイルスが細胞内に侵入している像も得られた。しかし、既存のホウ素化合物での結合実験では十分量の細胞内導入は困難であり、新たなホウ素化合物の合成を進めている。悪性グリオーマは手術、放射線、化学療法などの集学的治療にも抵抗性で、予後不良である。血管脳関門の為に抗がん剤は腫瘍細胞まで到達しづらい。また、一般的な放射線照射では、正常細胞への放射線障害が問題である。これらを克服する為に、我々は、悪性グリオーマに対するホウ素中性子捕捉療法の開発実験を継続して行った。平成23年度はアデノウイルス表面に抗原ー抗体反応を利用して結合させる実験を行ったが、上手くいかなかった。そこで、今回は、ウイルスの表面にある遊離のーNH2(アミノ基)、ーCO2H(カルボキシル)基、チオール基などに着目し、これらをホウ素クラスターで化学修飾してホウ素キャリヤーとする手法なども試みた。酸性条件の方が結合しやすい為、アデノウイルスが耐えられるpH条件を求め(おおむねpH5程度までは活性があることを確認)、ホウ素化合物との結合を試み、その後、ICP-AESにてアデノウイルス、ならびに感染細胞内のホウ素濃度を測定した。現時点では有効な細胞内ホウ素濃度が得られていない為、反応条件の調整を行うと共に、ICP-MASによって、微量なホウ素濃度の測定も進め、ホウ素濃度が上手く測定できない原因の検索と、ホウ素の有効な導入方法の検討を行っている。同時に、細胞内に感染したアデノウイルスベクターの動向を検討するため、細胞に感染したアデノウイルスベクターを直接、電子顕微鏡で観測する為の条件設定を行った。条件設定を繰り返し、アデノウイルスベクターにも標識を行って、何とか細胞内に感染したアデノウイルスベクターを同定することができた。中性子捕捉療法にはガンマ線の影響も考えなければならない。その為、ガンマ線照射による生物学的な影響についても、様々な角度から検討を続けている。悪性グリオーマに対する選択的放射線治療法であるホウ素中性子捕捉療法の基礎的検討を続けている。本研究課題で、我々はアデノウイルスベクターの表面にホウ素化合物を結合させた状態で、培養細胞に感染させることを目指している。まず、金コロイド粒子をアデノウイルスベクターに結合させ、その状態で悪性グリオーマ培養細胞に感染させ、銀増感して電子顕微鏡で培養細胞を観察したところ、培養細胞内にアデノウイルスベクターと考えられる陰影を認めた。次に、ホウ素化合物をアデノウイルスベクターに結合させた後に培養細胞に感染させる実験を行うが、細胞内に十分量のホウ素を確認することは出来なかった。今、入手できるホウ素化合物では、十分量のホウ素をアデノウイルスベクターに結合させることが出来ないものと考えられた。現在、細胞内にあると思われるアデノウイルスベクターに、目的とする化合物が結合していることを、定量する手法を検討中である。中性子照射はγ線の影響も考慮する必要があり、細胞周期と細胞死、核分裂機構(中心体複製機構)等の関連性も分子生物学的に解析している。以前、Suvivinで確認された中心体過剰複製は、細胞周期のG1/S期でも認められることが分かり、新たな分裂細胞死の機序を明らかに出来る可能性もあり、現在、詳細に検討を進めると共に、論文作成も進めているところである。これらを克服する為に、近年、ホウ素中性子捕捉療法(BNCT)が選択的放射線治療として注目されている。腫瘍細胞にホウ素(10B)を導入して中性子を照射し、正常細胞に影響を与えずに、腫瘍細胞を殺傷する方法である。十分量のホウ素化合物を腫瘍細胞に選択的に取り込ませることが、大きな課題である。そこで、アデノウイルスベクターをホウ素の担体として用いることに着目した。平成23年度は抗原抗体反応を利用して、アデノウイルスベクター表面に化合物を結合させることを試みた。まず、アデノウイルス表面上にあるヘキソンに対する抗体(抗ヘキソン抗体)をLacZ発現アデノウイルスベクターに反応させ、それを悪性グリオーマ培養細胞に感染させてみた。

すると、感染細胞はLacZが発現していることを確認したが、二次抗体を反応させても、感染細胞内に十分量のヘキソン抗体の存在が確認できなかった。そこで、抗体の種類や反応条件を変更させて、至適な条件を探している段階である。悪性グリオーマに対する選択的放射線治療法であるホウ素中性子捕捉療法の基礎的検討を続けている。本研究課題で、我々はアデノウイルスベクターの表面にホウ素化合物を結合させた状態で、培養細胞に感染させ、その後、感染細胞内にホウ素化合物の結合したアデノウイルスベクターが存在するかどうか、の検討を進めている。今まで、金コロイド粒子をアデノウイルスベクター表面に結合させ、銀増感で細胞内に金コロイド粒子が取り込まれていることは明らかにできている。しかし、現在あるホウ素化合物をアデノウイルスベクター表面に結合させる手法で、培養細胞内にホウ素化合物結合アデノウイルスベクターが取り込まれていることは証明できていない。その為、本年度は電子顕微鏡下にて原子レベルで細胞内にホウ素化合物が取り込まれている手法の確立を目指した。本年度は電子顕微鏡による測定が可能かどうか、についての条件設定を行った。その結果、金コロイドは得られるスペクトルが複雑になって、局所的な同定が困難となる可能性が示唆された反面、ホウ素化合物については、ホウ素を示す単一のスペクトルが得られ、細胞内に導入されたホウ素化合物付アデノウイルスベクターの同定に有用である可能性が示唆された。現在、新たなホウ素化合物の調整に手間取っているが、合成ができつつあり、今後は研究を加速させて行う予定としている。一方、中性子照射時にはγ線の影響も多いため、その影響も考慮する必要がある。その為、ガンマ線が悪性グリオーマ培養細胞に及ぼす影響についても検討している。その結果、Survivinで確認された中心体過剰複製は、p16遺伝子が発現して引き起こされる細胞周期のG1/S期停止の際でも認められることが判明し、G1/S1期とG2/M期が強く関連して分裂細胞死が引き起こされるという現象を、Survivinとp16遺伝子を使って、初めて明らかにできた。この内容は学術論文として発表した。脳神経外科学アデノウイルスベクターにホウ素化合物を結合させる実験を進めているが、結合させたホウ素化合物の量が、想定よりも少ない結果が得られている為、その原因の検索を進めている。しかし、電子顕微鏡による細胞内のアデノウイルスベクターの観察条件の設定やアデノウイルスベクターの至適反応条件は少しずつ明らかとなっていることから、実験は少しずつ進んでいる状況であり、(3)やや遅れている、の状況とした。通常のホウ素化合物をアデノウイルスベクターに単純に結合させ、感染させる実験系では、十分量のホウ素を、アデノウイルスベクターのみで細胞内に導入することは出来ないものと考えられた。また、定量評価を行う為に、ICP-MSを用いているが、これでも細胞内への導入量が十分に計測出来なかった。電子顕微鏡で認めたアデノウイルスベクターと考えられる陰影に含まれる元素の量等を直接、測定して、十分量のホウ素化合物を導入できなかった原因を検索していく必要があるものと考えられた。
低周波誘導熱プラズマ炉の試作と巨大クラスター生成への応用

平成10年度では、周波数450kHzにおいて、低周波コイル形状を大口径150mm直径、長さを150mmとし、従来にはない広い領域のプラズマを発生させることに成功した。最小所要のプラズマ電力は、周波数450kHzで約30kWであることを確認した。また、これを用いた巨大クラスタ一C60等の生成実験を、フラーレン合成に適しているといわれるHeおよびCO2ガス雰囲気中でのプラズマで行った。1)プラズマ高温場の分光計測平成8年度で設備備品として購入した450KHz低周波電源を用いて大口径のAr、He、CO2等種々の誘導プラズマを形成させ、電力30kWにおいていずれのプラズマも発生可能であることがわかった。特に、CO2混入プラズマはAr/He希ガスプラズマと比べプラズマ温度が高くなることが判明した。2)大口径プラズマへの微粒子負荷の導入これら誘導プラズマ中に負荷としての原材料炭素粉末を注入し、高速分光測定によりプラズマ温度場の安定性を測定した結果、いずれのプラズマも中心温度の低下が認められるものの、全体としての高反応場は安定に維持することができた。3)クラスター生成実験この低周波誘導熱プラズマ炉を用いて実際にクラスター生成実験を進めた。原料に炭素粉末を用い、炭素系フラーレンの連続生成実験を行った。プロセスパラメータは、プラズマへの入力電力、原料注入速度、Ar、He、CO2ガスの構成比とする。特徴的なことは、CO2プラズマではC60フラーレンの生成がほとんどみられなかったが、Ar、Heを主体とする希ガス中プラズマにおいて大量のC60生成が可能であることが判明した。これは、希ガスによる炭素原子の急速冷却効果が極めて重要であることを示している。本研究は,従来までの数MHz域から、50050kHzの低周波強磁界を有効に用いて、低周波電力をプラズマ陽光柱内深くに注入し,その高温領域を拡大化し、安定、定常に大口径、大容量誘導熱プラズマを発生させようとするものである。そのための誘導プラズマ炉を設計製作し、連続運転のための電気的、熱的問題を基本的視点から解決する。さらに、試作したプラズマを用いて具体的に巨大クラスターすなわちフラーレンの生成を試み、このプロセシングの高速性、均一性を検証することを第2の目的とする。本平成8年度で得られた主要な結果を以下に要約する。1)低周波プラズマ炉の設計この種の無電極,磁気結合方式の高周波プラズマ炉は,電源,マッチング回路,誘導コイルを含む電力システムである。周波数500および50kHzにおいて、このシステムにおけるパワーの流れを計算機解析した。低周波コイル形状を大口径100mmとした場合、所要のプラズマ電力は、周波数500kHzで約30kWおよび周波数50kHzで約150kWが必要であることが明らかとなった。2)He、CO2誘導プラズマの発生実験上記と平行して、Arを用いて大口径誘導熱プラズマの発生基礎実験も行い、50kHzおよび1MHzの両低周波域でプラズマの安定発生を確認できた。これらプラズマの到達温度はいずれも1万度を越す超高温となっていることが分光測定からわかり、高速反応性を確認した。また、最終目的である巨大クラスター生成の予備的実験として、特にフラーレン合成に適しているといわれるHeおよびCO2ガス雰囲気中での誘導プラズマの安定発生を試み、初めてこの種の誘導プラズマの発生に成功した。これにより、巨大クラスター生成のための反応プラズマ源の問題が基本的に解決され、次年度に向け有効な基礎固めができたと考えている。本研究は、プラズマ発生用電磁界の周波数を、従来までの数MHz領域から、500から50kHz程度に低下させ、浸透深さの大きい低周波電力をプラズマ陽光柱内に深くに注入し、その高温領域を拡大化し、安定、定常に大口径誘導熱プラズマを発生させようとするものである。