hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
胃がんX線検診における受診者の検査の実効線量表示システムの開発

本研究は、胃がんX線検診において受診者の1検査の実効線量を検査終了時に瞬時に表示させるためのシステムを構築することである。3施設のDAP (cGycm2)の中央値は1353.98cGycm2,最小値は246.24cGycm2,最大値は9940.4cGycm2であった.実効線量(mSv)の中央値は5.86mSv,最小値は1.18mSv,最大値は38.38mSvであった.DAPと実効線量の回帰式を示す.Y=0.737+0.0003676X Y:実効線量(mSv)X:DAP(mGycm2)結論は胃X線検査の実効線量を検査終了時に瞬時にパソコン画面に表示することが可能となった.胃がんX線検診において、実効線量を明らかにした報告は過去において極めて少ない。また、福島の原子力発電所の事故以来、日本国民は被ばくについての関心が高くなっており、検査後に実効線量(mSv)を質問してくる受診者も少なくない。胃がんX線検査1検査の被ばく線量(実効線量)を正確に把握する必要がある。しかし、実効線量の測定には線量計とファントム(人体模型)を用いて測定する方法とソフトを用いて算出する方法があるが、いずれも、算出するには時間を要するため、受診者の検査の実効線量をリアルタイムに表示させることができない。また、実効線量の数値は、標準人としての被ばく線量であり、受診者個々の実効線量ではなく実用性が低い。本研究の目的は、胃がんX線検診において受診者の1検査の実効線量を簡易的に、かつ検査終了時に表示させる「胃がんX線検診実効線量表示システム」を開発することである。実効線量を検査終了時に表示することは受診者の被ばくの不安を解消することができ、受診率の向上にも寄与すると考える。平成27年度は、被ばく線量の基礎的データを収集した。胃X線TV透視撮影装置で胃ファントムを用いて、Radcal線量計Accu-Goldのチェンバーを用いて入射表面線量ESD(mGy)を、面積線量計でDAP(cGycm2)とESD(mGy)を計測した。NDD法で入射表面線量ESD(mGy)を算出した。当センター以外の2施設のDAP(cGycm2)とESD(mGy)を測定した。Accu-Goldのチェンバーにより面積線量計のDAPとESDの精度を確認した。当センター含む3施設のDAPを基に実効線量を算出する推定式(i)の定数と係数を求めた。Y=a+bX---------推定式(i)Y:従属変数、X:独立変数、a:定数、b:補正係数Y:従属変数(mSv)、X:独立変数(mGycm2)、0.737:定数、0.000367:補正係数進捗状況は計画以上に進んでいる。実効線量の測定、算出するには時間を要するため、受診者の検査の実効線量をリアルタイムに表示させることができない。本研究は、胃がんX線検診において受診者の1検査の実効線量を検査終了時に瞬時に表示させるための実効線量表示システムを構築することである。瞬時に実効線量を表示する方法として、DAPと実効線量の回帰式を求め、DAPから回帰式を使って実効線量を算出しパソコン液晶画面に表示する方法を行う。DAPと実効線量の回帰式は、3施設の胃がん検診受診者の合計499名を用い、PCXMC dose calculation ver2.0.1.3 (STUK-Radiation and Nuclear Safety, Helsinki, Finland)で実効線量(mSv)を算出する。基礎実験として、胃ファントムを用いてRadocal線量計とNDD法による線量測定をおこない、DIAMENTORのDAPとの整合性を確認した。3施設のDAPと実効線量の結果を以下に示す。DAP (cGycm2)の中央値は1353.98cGycm2,最小値は246.24cGycm2,最大値は9940.4cGycm2であった.実効線量(mSv)の中央値は5.86mSv,最小値は1.18mSv,最大値は38.38mSvであった.DAPと実効線量の回帰式を以下に示す.Y=0.737+0.0003676X Y:実効線量(mSv)X:DAP(mGycm2) DAPから実効線量を表示するプログラムを作製した。結論はX線TV透視撮影装置において胃X線検査の実効線量を検査終了時に瞬時にパソコン画面に表示することが可能となった.胃がん検査終了時に実効線量を瞬時に表示させる試みは世界的にも行われておらず独創的な研究であり、受診者にとって被ばくの不安に対する解消となる意義ある研究であると考える。初年度において基礎実験である胃X線TV透視撮影装置で胃ファントムを用いて、Radcal線量計Accu-Goldの半導体マルチセンサーとイオンチェンバーで入射表面線量Entrance Surface Dose(ESD)(mGy)をそれぞれ20回計測、その時の面積線量計DIAMENTOR

M4-KDKでDose Area Product (DAP)(cGycm2)とESD(mGy)をそれぞれ20回計測した。NDD法で入射表面線量ESD(mGy)を算出した。結果は半導体マルチセンサー入射表面線量ESDの平均0.18mGy、イオンチェンバーESDの平均は0.23mGy、面積線量ESDの平均0.18mGy、DAPの平均49.8mGycm2であった。NDD法の入射表面線量ESDは0.2mGyであった。面積線量計のDAPとESDの精度を確認した。DAPと実効線量の回帰式を算出するための、DAPの線量データが当センター含め3施設から499名分のデータがスムーズに収集できた。1検査の曝射数は、当センター基準撮影法I120名は10.08曝射、基準撮影法II120名は17.98曝射、A施設70名は27曝射、B施設189名は24曝射であった。DAPの平均8488.72mGycm2、実効線量の平均3.69mSvであった(r=0.99、P<0.05)。有意に強い相関関係を認めた。DAPから回帰式を使って実効線量をPC画面に瞬時に表示するシステムのプログラムを作製することも速やかに行うことができた。回帰式の定数と係数を簡単に変更できるようにパソコン画面に修整画面を表示するようにプログラムを構築した。本研究は計画以上に進展している状況である。本研究の目的は、胃がんX線検診において受診者の1検査の実効線量を検査終了時に瞬時に表示させるためのシステムを構築することである。結論はX線TV透視撮影装置において胃X線検査の実効線量を検査終了時に瞬時にパソコン画面に表示することができた.本研究は、胃がんX線検診において受診者の1検査の実効線量を検査終了時に瞬時に表示させるためのシステムを構築することである。3施設のDAP (cGycm2)の中央値は1353.98cGycm2,最小値は246.24cGycm2,最大値は9940.4cGycm2であった.実効線量(mSv)の中央値は5.86mSv,最小値は1.18mSv,最大値は38.38mSvであった.DAPと実効線量の回帰式を示す.Y=0.737+0.0003676X Y:実効線量(mSv)X:DAP(mGycm2)結論は胃X線検査の実効線量を検査終了時に瞬時にパソコン画面に表示することが可能となった.今回3施設のDAPのデータを基に回帰式を求めたが、今後も引き続きDAPデータ数を増加して、より精度の高い回帰式での定数と補正係数を求める。そのため、プログラム構築するにあたり、定数と補正係数を随時変更できるように、係数設定画面を設定する予定である。今後の課題として、1現在回帰式構築のための受診者データを3施設から499名を収集したが、精度をさらに高くするため受診者データを増やすことが重要であると考える。2東芝メデイカル社のX線TV透視撮影装置で実効線量表示システムを構築したが、今後、国内X線TV透視撮影装置を製造販売している他2社である島津製作所と日立製作所の装置もこのシステムを納入するため開発し運用したいと考えている。3最終的には、胃がん検診を行っている国内全X線TV透視撮影装置にこの実効線量表示システムを標準装備できるようにしてシステムの運用を確立したい。4実効線量は、パソコンのHDDのデータベースに保存蓄積される。全国の胃がんX線検診のX線TV透視撮影装置のデータを収集しDRLsの策定と被ばく線量の分析に活かしたいと考える。5胃がん検診の対策型検診、任意型検診、精密検査の臨床における被ばく線量の分析を行う。6X線TV透視撮影装置はFPD方式とI.I.DR方式があり、それぞれの基準撮影法別に被ばく線量のデータをもとに分析することが重要であると考えている。以上が今後の推進方策であり研究の方向性である。
サツマイモ栽培による耕作放棄ブドウ園の再利用の検討

(研究目的)島根県のブドウ産地では従事者の老齢化や化石燃料高騰による生産コスト高などの理由で耕作放棄地となった場所が多い.灌水設備も整っているブドウ園跡地は畑地として利用することが望ましいと考えられる.砂丘地でのブドウ栽培には多量の化成肥料と年間10t/10aの堆肥を投入する畑もあるため,放棄地でも多量の肥料養分が残存していると予測される.そのため,耕作放棄ブドウ園では「肥料がいらない作物」と言われるサツマイモであれば無肥料でも十分に生育する可能性がある.そこで,本申請課題では耕作放棄ブドウ園の再利用方法としてサツマイモ栽培の可能性を収量と窒素含量の面から評価する.(研究方法)実験は,島根大学神酉砂丘農場の2009年度に廃園にしたブドウ園跡地と畑地圃場で行った.品種はベニアズマを用いた.ブドウ園跡地において慣行施肥(N:P_2O_5:K_2O=5kg:14kg:14kg/10a),50%施肥,無肥料で栽培を行った.畑地での慣行施肥を対照区とした.2011年10月17日に収量調査を行った.栽培前と栽培後の土壌を採取し,硝酸態窒素,アンモニア態窒素および全窒素含量を測定した.また,C/N計により植物体の窒素含有率を求めた.(研究成果)収量調査の結果,対照区が最も高い値を示し,ブドウ園跡地では施肥量による差はなかった.ブドウ園跡地の収量は対照区の7277%の値となったことから,無肥料によるコスト減を考慮すると放棄ブドウ園は十分にサツマイモ畑として利用可能と考えられる.また,畑地は栽培前後で土壌の窒素含量が減少したのに対し,ブドウ園跡地では対照区と同様あるいはそれ以上の植物体窒素吸収量があるにも関わらず,栽培前後で土壌中の窒素含量はむしろ増加した.放棄後何年目まで無肥料でもサツマイモ栽培が可能かを明らかにするためには収量だけでなく土壌中の窒素動態を今後も継続して調査する必要がある.(研究目的)島根県のブドウ産地では従事者の老齢化や化石燃料高騰による生産コスト高などの理由で耕作放棄地となった場所が多い.灌水設備も整っているブドウ園跡地は畑地として利用することが望ましいと考えられる.砂丘地でのブドウ栽培には多量の化成肥料と年間10t/10aの堆肥を投入する畑もあるため,放棄地でも多量の肥料養分が残存していると予測される.そのため,耕作放棄ブドウ園では「肥料がいらない作物」と言われるサツマイモであれば無肥料でも十分に生育する可能性がある.そこで,本申請課題では耕作放棄ブドウ園の再利用方法としてサツマイモ栽培の可能性を収量と窒素含量の面から評価する.(研究方法)実験は,島根大学神酉砂丘農場の2009年度に廃園にしたブドウ園跡地と畑地圃場で行った.品種はベニアズマを用いた.ブドウ園跡地において慣行施肥(N:P_2O_5:K_2O=5kg:14kg:14kg/10a),50%施肥,無肥料で栽培を行った.畑地での慣行施肥を対照区とした.2011年10月17日に収量調査を行った.栽培前と栽培後の土壌を採取し,硝酸態窒素,アンモニア態窒素および全窒素含量を測定した.また,C/N計により植物体の窒素含有率を求めた.(研究成果)収量調査の結果,対照区が最も高い値を示し,ブドウ園跡地では施肥量による差はなかった.ブドウ園跡地の収量は対照区の7277%の値となったことから,無肥料によるコスト減を考慮すると放棄ブドウ園は十分にサツマイモ畑として利用可能と考えられる.また,畑地は栽培前後で土壌の窒素含量が減少したのに対し,ブドウ園跡地では対照区と同様あるいはそれ以上の植物体窒素吸収量があるにも関わらず,栽培前後で土壌中の窒素含量はむしろ増加した.放棄後何年目まで無肥料でもサツマイモ栽培が可能かを明らかにするためには収量だけでなく土壌中の窒素動態を今後も継続して調査する必要がある.
車体屈曲方式による資源開発用自律移動ロボットの運動学および移動制御に関する研究

目的:本研究では資源開発ロボットの自律移動技術について,理論的および実験的に考察することを目的とする.具体的には,移動機構として車輪式と履帯式の両方式を取り上げ,自律移動のための運動学解析を行うとともに,履帯式車両に関しても車体屈曲方式を提案し,機構の有利性を数値シミュレーションおよび実験により検証することを目的とする.研究成果:1)車輪式の車体屈曲型移動ロボットの運動学解析車輪式の車体屈曲型移動ロボットの運動学について考察し,設定軌道を追従させるために必要な車輪速度,ステアリング角度・角速度などを理論的に算出した.2)履帯式移動ロボットに対する車体屈曲方式の適用履帯式車両に対しても車体屈曲方式を適用し,さらに車体前後の4つの履帯速度を制御することにより履帯の滑り量が軽減することを数値シミュレーションにより検証した.3)車輪式の車体屈曲型移動ロボットの作成および自律走行実験シミュレーション結果を検証するために,車輪式の車体屈曲型車両模型を作成し,さらにこの模型を用いて自律走行実験を行い,経路追従点は車体の前ユニットに置くべきであることを確認するとともに,経路追従のための制御則について検討した.4)車輪式の車体屈曲型移動ロボットの作成および自律走行実験履帯式車両における車体屈曲方式の有利性を検証するために,車体屈曲型履帯式車両模型を作成し,さらにこの模型を用いて自律走行実験を行い,車輪式の場合と同様に経路追従点は車体の前ユニットに置くべきであることを確認するとともに,経路追従のための制御則について検討した.5)積み込み作業の自動化に関する実験作成されたローダの模型を用いて鉱石をダンプのベッセルに自動的に積み込む制御則について検討し,模型実験によりその制御則の有効性を検証した.目的:本研究では資源開発ロボットの自律移動技術について,理論的および実験的に考察することを目的とする.具体的には,移動機構として車輪式と履帯式の両方式を取り上げ,自律移動のための運動学解析を行うとともに,履帯式車両に関しても車体屈曲方式を提案し,機構の有利性を数値シミュレーションおよび実験により検証することを目的とする.研究成果:1)車輪式の車体屈曲型移動ロボットの運動学解析車輪式の車体屈曲型移動ロボットの運動学について考察し,設定軌道を追従させるために必要な車輪速度,ステアリング角度・角速度などを理論的に算出した.2)履帯式移動ロボットに対する車体屈曲方式の適用履帯式車両に対しても車体屈曲方式を適用し,さらに車体前後の4つの履帯速度を制御することにより履帯の滑り量が軽減することを数値シミュレーションにより検証した.3)車輪式の車体屈曲型移動ロボットの作成および自律走行実験シミュレーション結果を検証するために,車輪式の車体屈曲型車両模型を作成し,さらにこの模型を用いて自律走行実験を行い,経路追従点は車体の前ユニットに置くべきであることを確認するとともに,経路追従のための制御則について検討した.4)車輪式の車体屈曲型移動ロボットの作成および自律走行実験履帯式車両における車体屈曲方式の有利性を検証するために,車体屈曲型履帯式車両模型を作成し,さらにこの模型を用いて自律走行実験を行い,車輪式の場合と同様に経路追従点は車体の前ユニットに置くべきであることを確認するとともに,経路追従のための制御則について検討した.5)積み込み作業の自動化に関する実験作成されたローダの模型を用いて鉱石をダンプのベッセルに自動的に積み込む制御則について検討し,模型実験によりその制御則の有効性を検証した.目的:資源開発現場における一連の作業の自動化を実現するためには,1)作業対象物の認識,2)作業対象物までの自律移動,3)作業の実行と言った各タスクの自動化技術を確立する必要がある.本研究では2)のタスクのみを対象とし,資源開発ロボットの自律移動技術について,理論的および実験的に考察することを目的とする.具体的には,移動機構として車輪式と履帯式の両方式を取り上げ,本年度は自律移動のための運動学解析を行うとともに,履帯式車両に関しても車体屈曲方式を提案し,機構の有利性を数値シミュレーションにより検証することを目的とする.結果:1)車輪式の車体屈曲型移動ロボットの運動学解析ホイールローダおよびロードホールダンプなどは,一般に機動性を重視していることから車輪式の移動機構を採用している.そこで,車輪式の車体屈曲型移動ロボットの運動学について考察し,設定軌道を追従させるために必要な車輪速度,ステアリング角度・角速度などを理論的に算出した.2)履帯式移動ロボットに対する車体屈曲方式の適用履帯式の場合,内側の履帯と外側の履帯に速度差を与え,履帯を強制的に滑らせながら旋回を行うことから自律移動制御には不向きであると言われている.この欠点を克服するために,履帯式車両に対しても車体屈曲方式を適用した.さらに車体前後の4つの履帯速度を制御することにより履帯の滑り量が軽減することを数値シミュレーションにより検証した.3)移動制御実験用模型の作成次年度に実施する移動制御実験用の模型を設計・制作した.アクチュエータにはDCサーボモータを用い,さらにステアリング角度(屈曲角度)をセンシングするためのポテンショメータをセンターピンに設置した.

目的:資源開発現場における一連の作業の自動化を実現するためには,1)作業対象物の認識,2)作業対象物までの自律移動,3)作業の実行と言った各タスクの自動化技術を確立する必要がある.本研究では2)のタスクのみを対象とし,資源開発ロボットの自律移動技術について,理論的および実験的に考察することを目的とする.本年度は車体屈曲方式の履帯式車両および車輪式車両を作成し,これらの模型を用いて自律走行実験を行い,車体屈曲機構の有利性を模型実験により検証することを目的とする.研究結果:1)車輪式の車体屈曲型移動ロボツトの作成および自律走行実験ホイールローダおよびロードホールダンプなどは,一般に機動性を重視していることから車輪式の移動機構を採用している.そこで,車輪式の車体屈曲型車両模型を作成し,さらにこの模型を用いて自律走行実験を行い,経路追従点は車体の前ユニットに置くべきであることを確認するとともに,経路追従のための制御則について検討した.2)車輪式の車体屈曲型移動ロボツトの作成および自律走行実験履帯式の場合,内側の履帯と外側の履帯に速度差を与え,履帯を強制的に滑らせながら旋回を行うことから自律移動制御には不向きであると言われている.この欠点を克服するために,履帯式車両に対しても車体屈曲方式を適用した.本年度,履帯式の車体屈曲型車両模型を作成し,さらにこの模型を用いて自律走行実験を行い,車輪式の場合と同様に経路追従点は車体の前ユニットに置くべきであることを確認するとともに,経路追従のための制御則について検討した.3)積み込み作業の自動化に関する実験作成されたローダの模型を用いて鉱石をダンプのベッセルに自動的に積み込む制御則について検討し,模型実験によりその制御則の有効性を検証した.
皮膚免疫疾患におけるＢ細胞抑制性受容体ＣＤ２２／７２の制御機構

本研究では、CD22とCD72を同時に欠損させたマウス(CD22-/-/CD72-/-マウス)を作成し、CD22とCD72の役割について検討した。CD22-/-/CD72-/-マウスでは野生型マウスに比べ末梢血液中における成熟B細胞の数が有意に減少していた。B細胞のturnover、血清免疫グロブリン濃度、T細胞依存あるいは非依存抗原に対する免疫応答は、それぞれの単独欠損マウスでみられる異常を越えるものではなかった。また、CD22-/-/CD72-/-マウスでは野生型マウスに比べ自己免疫疾患を発症しやすいことはなかった。以上より、CD22とCD72は独立してB細胞を制御していると考えられた。CD22とCD72はB細胞に特異的に発現している表面分子であり、B細胞を抑制的に制御する。しかし、両者を同時に欠損させた場合のB細胞の機能に及ぼす影響は明らかではないため、本研究ではCD22とCD72を同時に欠損させたマウス(CD22-/-/72-/-マウス)を作成し、CD22とCD72がB細胞機能を抑制する上でどのように関与しているかを検討している。本年度は、免疫応答について検討した。免疫応答について、まず血中抗体価について検討した。血清IgM値は、CD22-/-マウスでは野生型マウス、CD72-/-マウスに比べ有意に上昇していたが、CD22-/-/72-/-マウスでは上昇していなかった。一方、血清IgG値は野生型マウス, CD22-/-マウス、CD72-/-マウス、CD22-/-/72-/-マウスで有意差はなかった。次にDNP-FicollとDNP-KLHに対する免疫応答について検討した。DNP-Ficollに対するIgMの免疫応答は、野生型マウスに比べCD22-/-マウス、CD72-/-マウス、CD72-/-/CD22-/-マウスでは有意に減弱していた。さらに、CD22-/-マウス、CD72-/-/CD22-/-マウスではCD72-/-マウスより有意に減弱していた。IgGの免疫応答に有意差はなかった。一方、DNP-KLHに対する免疫応答は、IgM、IgGとも各マウス間で有意差はなかった。今年度の検討でも、CD22とCD72の両者が欠損してもそれぞれの単独欠損を越える異常は見られなかった。したがって、CD22とCD72は独立してB細胞の機能を制御している可能性が示唆された。CD22とCD72はともにB細胞に特異的に発現している表面分子であり、B細胞を抑制する機能を有している。しかし、両者を同時に欠損させた場合のB細胞の機能に及ぼす影響は明らかではない。本研究ではCD22とCD72を同時に欠損させたマウス(CD22-/-CD72-/-マウス)を作成し、CD22とCD72がB細胞機能を抑制する上でどのように関与(協調的あるいは独立的など)しているかを検討することを目的とした。本年度は、1CD22-/-CD72-/-マウスの作成、2CD22-/-CD72-/-マウスの表現型の検討、3CD22-/-CD72-/-マウス由来B細胞の機能解析、の3点について検討した。CD22-/-マウスとCD72-/-マウスを交配してCD22+/-CD72+/-マウスを作成し、さらにCD22+/-CD72+/-マウス同士を交配してCD22-/-CD72-/-マウスを作成した。次に、CD22-/-CD72-/-マウスの表現型を検討した。CD22-/-CD72-/-マウスでは骨髄、末梢血液中における成熟B細胞(B220+IgM+)の数が有意に減少していたが、それぞれの単独欠損マウスでみられる異常を越えるものではなかった。脾臓、末梢リンパ節におけるB細胞数は野生型マウスと変わらなかった。CD22-/-CD72-/-マウス由来B細胞のturnoverについて、BrdU取り込み実験により検討した。CD22-/-CD72-/-マウスでは、CD72-/-マウスに比較し骨髄、末梢血、脾臓におけるB細胞のturnoverは有意に亢進していたが、CD22-/-マウスと比べると有意に低下していた。

今年度の検討では、CD22とCD72の両者が欠損してもそれぞれの単独欠損を越える異常は見られず、CD22とCD72は独立してB細胞の機能を制御している可能性が示唆された。CD22とCD72はB細胞に特異的に発現している表面分子であり、B細胞を抑制的に制御する。本研究ではCD22とCD72を同時に欠損させたマウス(CD22-/-/CD72-/-マウス)を作成し、CD22とCD72がB細胞機能を抑制する上でどのように関与しているかを検討している。本年度は、CD22とCD72の両者が欠損するとより自己免疫疾患を発症しやすくなるかについて、血清中の自己抗体価測定、実験的マウスループスモデルを用いて検討した。34ヶ月週齢のマウスでは抗核抗体の出現率はいずれのマウス群間でも差は認めなかったが、1年1年半週齢の高齢マウスでは、野生型マウスに比べCD22-/-マウスでは抗核抗体の出現率は有意に低下していた。一方、CD72-/-マウスでは野生型マウスと同程度であり、CD22-/-/CD72-/-マウスではCD22-/-マウスと同様、抗核抗体の出現率は野生型マウスに比べ有意に低下していた。次にマウスにプリステンを腹腔内投与してループス類似病態を誘導する実験的マウスループスモデルを作成し、抗核抗体の出現率と腎炎の重症度について検討した。CD22-/-マウスでは野生型マウスに比べて抗核抗体の出現率は有意に低下していが、CD72-/-マウスではCD22-/-マウスに比べ抗核抗体の出現率は上昇していた。しかし、CD22-/-/CD72-/-マウスでは抗核抗体の出現率は野生型マウスと同程度だった。これは高齢マウスで見られた現象と類似していた。腎炎の評価のため尿タンパクを測定したところ、いずれのマウス群間でも差を認めなかった。以上より、これまでの検討と同様、CD22とCD72の両者が欠損してもそれぞれの単独欠損を越える異常は見られなかった。したがって、CD22とCD72は独立してB細胞の機能を制御している可能性が考えられた。皮膚科学今年度に計画していた免疫応答についての検討について、血中抗体価の測定と各種の抗原刺激に対する免疫応答について検討できた。前年度に実施できなかった機能解析の1つであるCa2+応答測定については今年度も実施でなかったが、全体としては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考えられる。今年度に計画していた1CD22-/-CD72-/-マウスの作成、2CD22-/-CD72-/-マウスの表現型の検討、3CD22-/-CD72-/-マウス由来B細胞の機能解析のうち、CD22-/-CD72-/-マウスの作成については目標を達成できた。CD22-/-CD72-/-マウスの表現型の検討についても骨髄、末梢血、脾臓、末梢リンパ節、腹腔内におけるB細胞の割合と細胞数について検討できた。機能解析については、当初予定していたCa2+応答測定、細胞増殖実験は施行できなかったが、B細胞のturnoverについて検討した。したがって、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考えられる。平成26年度では、CD22とCD72の両者が欠損するとより自己免疫疾患を発症しやすくなるのかについて、血中の自己抗体価測定、腎炎の評価を行うことにより検討する予定である。また、機能解析としてCa2+応答測定を行い、CD22/72-/-
酸化ストレスによる新たな組織修復機構の解明

酸化ストレスの亢進は様々な疾患の悪化を促進している一方で、組織修復に関与することが示唆されている。しかしながら、作用機序に関して不明な点が多く残されており、これらの点を明らかにすることは生体恒常性維持機構や疾患を理解する上で非常に重要である。本研究では、酸化ストレスによって発現誘導されることを新たに見出したIL-11の発現制御機構と、IL-11によって誘導される組織修復の作用機序を明らかにすることを目標とした。酸化ストレスによるIL-11の発現調節とその制御領域の同定を行うために、活性酸素種と同様にタンパク質修飾を介してシグナル伝達機構を活性させる親電子分子の一つである1,2-ナフトキノン(1,2-NQ)を用いてIL-11の発現制御機構の解析を行った。その結果、1,2-NQはMAPキナーゼ経路の一つであるMEK-ERK経路の活性化を誘導し、転写因子AP-1を介してIL-11の産生を誘導していることを見出した。また、IL-11受容体欠損マウスを用いて1,2-NQに対する影響を調べた結果、IL-11は1,2-NQ投与により生じる毒性に対して抵抗性を示す分子であることを新たに見出した。現在、DNAマイクロアレイ解析も含めてIL-11の下流で組織修復などに関わる分子の同定を行っている。またIL-11の産生をIn vivoで可視化するために、IL-11プロモ-ター下流で蛍光タンパク質EGFPが発現誘導されるよう組換えを行ったIL-11-EGFPマウスを作成した。このマウスにおいては、内在のIL-11 mRNA量とEGFP mRNA量は強く相関していた。また、酸化ストレスの亢進が見られる肝障害モデルにおいてはIL-11の発現上昇にともなって肝臓においてEGFPの発現増大が見られた。これらことから、IL-11の発現をIn vivoでモニタリングできるマウス系統の樹立ができたと考えられる。
近藤半導体の光スペクトル

本研究の目的は固体における電子相関が特に強い強相関電子系物質の中でも低温においてエネルギーギャップを発現するいわゆる「近藤半導体」と呼ばれる物質についてその詳細な電子構造を知ることである。特にこの範疇の物質の特異な物性はフェルミ準位近傍に存在する4f電子準位の不安定性に関連していると見られることから、遠赤外光という極低エネルギー励起による高いエネルギー分解能を有する遠赤外分光法によってその光スペクトルの詳細な温度変化を観測し、ギャップ形成のメカニズムについて知ろうというものである。実験は、高輝度遠赤外光源として知られる分子科学研究所の放射光施設UVSORの赤外ビームラインBL6A1で遠赤外反射実験を行った。試料は単結晶CeRhSbである。この物質の特長はCeNiSnと同じ結晶構造を持つがそれよりも異方性が弱く、且つヘリウム温度でギャップが開くいわゆる「近藤絶縁体」ではないかと見られている点である。電気抵抗の測定でもそれが伺える。この物質は最近の結晶成長技術の進歩でようやく純良単結晶が得られるようになった。測定によれば室温-窒素温度まではほぼ金属的な反射率を示すがヘリウム温度まで冷やすと約3meV(25cm^<-1>)以下のエネルギー領域で5%程度の明瞭な反射率の低下が観測された。これからギャップが低温で開き、その大きさが3meV程度であることが分かった。
真性T'構造銅酸化物における電子状態とノンドープ超伝導機構の解明

ノンドープ超伝導を示すT'-La1.8Eu0.2CuO4の多結晶試料と磁性不純物Niおよび非磁性不純物Znで部分置換した多結晶試料について、ミュオンスピン緩和の実験を行った。その結果、いずれの試料も超伝導相と短距離磁気秩序相に相分離していることが分かった。そして、超伝導相の電子状態は、T構造のホールドープ型銅酸化物La2-xSrxCuO4のオーバードープ領域における電子状態と酷似していることが分かった。T'-La1.8Eu0.2CuO4の多結晶試料について、X線吸収の実験を行った。その結果、プロテクト還元アニールによって超伝導を示す試料では、電子キャリアが大量にドープされていることが分かった。これにより、ノンドープ超伝導を示す試料では、電荷移動ギャップが潰れ、それによって大量の電子とホールが共存している可能性が高いと結論した。超伝導を示すT'-Pr1.3-xLa0.7CexCuO4+δ(x = 0.05, 0.10)について、NMRの実験を行った。その結果、電子ドープ量の増加につれて反強磁性相関が抑制されていくことが明らかになった。また、超伝導の対称性は、電子ドープ量に関わらずd波であると結論した。T'-Pr1.3-xLa0.7CexCuO4+δ(x = 0.05, 0.10)の光学反射率の測定を行った。その結果、プロテクト還元アニールによって超伝導を示す単結晶試料については反射率が大きく、非超伝導の試料に比べて電子キャリアがかなり多いことが分かった。また、超伝導を示す試料では、新たな振動ピークが観測された。このピークは酸素欠損によって生じた可能性が高く、還元アニールによる酸素欠損が電子キャリアを誘起し、超伝導の発現に寄与している可能性があることが分かった。ノンドープ超伝導体T'-La1.8Eu0.2CuO4への電子ドーピングが、T'-La1.8Eu0.2CuO4ーxFxの合成の成功により実現したため、遅れを挽回することができた。ノンドープ超伝導を示すT'-La1.8Eu0.2CuO4を基準として、電子ドープしたT'-La1.8Eu0.2CuO4-xFxおよびホールドープしたT'-La1.8-xEu0.2SrxCuO4の試料を作製し、X線吸収、ホール効果、ゼーベック効果、ミュオンスピン緩和等の実験を進め、この系の物性相図を完成させる。T'-Pr1.3-xLa0.7CexCuO4+δの単結晶試料については、0≦x≦0.2でほぼ100%の超伝導体積分率を持つ試料の作製を目指す。そして、各種の分光測定を進め、電子の電荷相関とスピン相関に関する総合的な知見を得る。これらの実験から、T'構造銅酸化物の電子状態の結論を出す。さらに、超伝導電子対の形成の要因について最終結論を出す。本年度は、「キャリアドープなしで生じる超伝導(ノンドープ超伝導)」へのキャリアドーピングの効果を調べるために、まず、ノンドープ超伝導を示すT'-La1.8Eu0.2CuO4への電子キャリアのドーピングを試みた。

その結果、酸素の一部をフッ素で置換したT'-La1.8Eu0.2CuO4-xFxの多結晶試料の合成に成功した。超伝導転移温度Tcは、xの増加とともに上昇し、最大値を示した後に減少することが分かった。したがって、電子キャリアのドーピングに成功したものと思われる。T'-La1.8Eu0.2CuO4多結晶試料について、Tcの不純物置換効果を調べた。その結果、非磁性不純物も磁性不純物と同程度にTcを下げることが分かった。したがって、ホールドープ型銅酸化物T-La2-xSrxCuO4と同様に、ノンドープ超伝導の対称性はd波であり、スピンゆらぎが超伝導の発現に効いていると結論した。この結論は、大きなスピンゆらぎが観測されたT'-La1.8Eu0.2CuO4多結晶試料のNMRの実験結果からも支持された。プロテクト還元アニールを施したT'-Pr1.3-xLa0.7CexCuO4の単結晶試料について、角度分解光電子分光(ARPES)の実験を行った。その結果、ARPESから見積もった電子ドーピング濃度はプロテクト還元アニールによって増大し、超伝導がかなり広い範囲の電子ドーピング濃度で現れていることが分かった。プロテクト還元アニールを施したT'-Pr1.3-xLa0.7CexCuO4(x=0.10)の単結晶試料について、ミュオンスピン緩和の実験を行った。その結果、還元アニールを強くしていくと、スピンゆらぎが大きくなり、Tcの上昇とよく対応していることが分かった。すなわち、T'-Pr1.3-xLa0.7CexCuO4においてもスピンゆらぎと超伝導の発現に効いていると結論した。ノンドープ超伝導を示すT'-La1.8Eu0.2CuO4の多結晶試料に電子キャリアのドーピングのために、初めはLaの一部をYで置換したT'-La1.8-xYxEu0.2CuO4の多結晶試料の合成を試みていた。しかし、この試みは成功しなかったため、研究計画に7か月の遅れが生じた。ノンドープ超伝導を示すT'-La1.8Eu0.2CuO4を基準として、電子ドープしたT'-La1.8Eu0.2CuO4-xFxおよびホールドープしたT'-La1.8-xEu0.2SrxCuO4の試料を作製し、X線吸収、ホール効果、ゼーベック効果、ミュオンスピン緩和等の実験を進め、この系の物性相図を完成させる。T'-Pr1.3-xLa0.7CexCuO4+δの単結晶試料については、0≦x≦0.2でほぼ100%の超伝導体積分率を持つ試料の作製を目指す。そして、各種の分光測定を進め、電子の電荷相関とスピン相関に関する総合的な知見を得る。これらの実験から、T'構造銅酸化物の電子状態の結論を出す。さらに、超伝導電子対の形成の要因について最終結論を出す。ノンドープ超伝導を示すT'-La1.8Eu0.2CuO4の酸素の一部をフッ素に置換することによって電子ドーピングに成功したが、物性相図を完成させるために、置換されたフッ素の量と電子ドーピング量を正確に求めることが第1の推進課題である。そのために、ICPによる化学分析とX線吸収の実験を行う。ノンドープ超伝導体T'-La1.8Eu0.2CuO4に電子ドープしたT'-La1.8Eu0.2CuO4-xFx、および、ホールドープしたT'-La1.8-xEu0.2SrxCuO4について、ミュオンスピン緩和の実験を行い、磁気状態を関する相図を完成させる。T'-Pr1.3-xLa0.7CexCuO4(0≦x≦0.2)の単結晶試料を作製し、プロテクト還元アニールによってバルクの超伝導を実現させる。超伝導の体積分率がほぼ100%になるように試みる。
肝発癌過程におけるdbpAの役割

我々は、「慢性炎症」から肝発癌過程を結ぶ分子の候補としてdbpAに注目し、その機能に関して、本科学研究費補助金交付期間に以下の点を明らかにした。1.肝癌組織でのdbpAの発現パターンは、非癌部でのdbpA遺伝子のプロモーターメチル化と有意な関連性を持つこと。2.dbpAトランスジェニックマウスの肝組織では、形態的な変化が出る前に、細胞増殖を正に制御する遺伝子の発現が亢進していること。3.dbpAはストレス応答蛋白としての性質を持っていること。4.dbpAを培養細胞で強制発現させると、細胞増殖能が高まること。5.高分化型胃癌組織において、dbpAは腺管構造の底部(正常胃粘膜での腺窩に対応する部)に特異的に発現しており、dbpAが癌組織中の分裂細胞のマーカーとなる可能性が示唆されたこと。DbpAの機能をin vivoで調べるために、同遺伝子を肝臓で発現するトランスジェニックマウスを作製し、同マウス肝における細胞遺伝子の発現の変化を調べた。同マウスは60週令で約10%の個体に肝腫瘍を発生する。肝臓に未だ形態学的な異常を認めない30週令の個体の肝臓からRNAを抽出しアジレント社製のcDNAチップ(約2万のマウス遺伝子を含む)を用いて調べた結果、同マウス肝で発現の亢進している11遺伝子、および発現の低下している9遺伝子を確認した。発現の亢進している11遺伝子のうち、7個までが、細胞の増殖および癌化に関連したものであり(Tobita et al. Int J Oncol.29:673,2006)、dbpAは細胞内の遺伝子発現を制御する機序によっても高癌化状態を促進させている可能性が示された。発現低下を示す9遺伝子には、脂肪酸分解を促進するアシルCoA合成酵素が含まれた。アシルCoA合成酵素は脂肪酸分解経路で働き、発現低下により肝臓で脂肪が蓄積する。既に、肝発癌過程においては、脂肪蓄積が前癌病変の一つと見なされており、また、脂肪酸合成阻害酵素の抗癌作用も報告されている(Lupuand et al. Endocrinology 147,4056,2006)。脂肪代謝の異常は、現時点における肝発癌過程研究の重要なテーマの一つであり、現在我々は、同酵素の発現抑制と肝発癌過程との関連を調べている。我々が発癌過程を促進させる蛋白と考えているdbpAに関して、以下の実験結果を得た。1)dbpAはcold shockdomainを有し、原核細胞のホモログは低温ストレスに反応して発現増強するが、哺乳動物細胞においてはストレス反応蛋白としての性質は明らかにされていない。我々は、マウスの肝切除前に門脈を5分間結紮すると、dbpAの発現状態が有意に亢進することを確認し、dbpAは虚血により発現が高まるストレス反応性タンパクであることを示した。現在、虚血の個々の要素(低酸素、低温、pHの変化)による影響を調べている。2)dbpAを肝癌培養細胞株(Huh7)で一過性強制発現させると、細胞増殖能が亢進することを確認した。dbpAを強制発現させた細胞のcell cycleをFACS解析したところ、S期の分画が増加していることを確認した。3)ヒト胃癌症例におけるdbpAの発現状態を調べた。我々は、既にヒト肝細胞癌におけるdbpAの発現状態を調べ、発現の亢進した症例では予後が不良であることを報告しているが、胃癌においては逆に、分化型癌において発現程度が高く、未分化癌では発現が低い傾向にあることを確認した。また分化型胃癌におけるdbpAの発現パターンには特徴があり、腺管構造の底部において、dbpA強発現細胞が局在していた。この結果は、分化型胃癌においては、正常胃腺管のように、分裂能を有する細胞は腺管構造の底部に存在することを示唆している。
多様な形態の脚歩行と形態間遷移を誘発する柔軟な体幹機構の開発

動物の体幹は四肢の中間に位置し,二脚歩行や四脚歩行において重要な役割を果たすことが予想されるが,そのメカニズムは明らかになっていない.本研究は体幹の持つ関節構造がこれら多様な歩行を促すと仮定し,様々な歩行およびこれら歩行のスムースな遷移を実現する柔軟な体幹の設計指針の構築を目指す.研究では最初に二脚四脚それぞれにおける体幹構造の役割を調査し,次にこれらを統合するような体幹機構の設計を提案する.その後提案した体幹を試作し,単純な脚運びにもかかわらず様々な歩行が発生するかを観察する.また体幹に発生するダイナミクスを解明し,多様な運動を誘発するための体幹機構はどう設計すべきかを示す.動物の体幹は四肢の中間に位置し,二脚歩行や四脚歩行において重要な役割を果たすことが予想されるが,そのメカニズムは明らかになっていない.本研究は体幹の持つ関節構造がこれら多様な歩行を促すと仮定し,様々な歩行およびこれら歩行のスムースな遷移を実現する柔軟な体幹の設計指針の構築を目指す.研究では最初に二脚四脚それぞれにおける体幹構造の役割を調査し,次にこれらを統合するような体幹機構の設計を提案する.その後提案した体幹を試作し,単純な脚運びにもかかわらず様々な歩行が発生するかを観察する.また体幹に発生するダイナミクスを解明し,多様な運動を誘発するための体幹機構はどう設計すべきかを示す.
人工細胞内の代謝を制御する膜輸送系の構築

本課題では、我々が開発してきた膜蛋白質合成技術を利用し、人工的に調製したリポソーム内部に構築した代謝経路に外部からエネルギー分子を輸送することでその代謝経路を駆動・制御するシステムの構築を試みた。具体的にはATP/AMP交換輸送活性を持つ出芽酵母の輸送体タンパク質Ant1pを用い、リポソームに内封したルシフェラーゼへATPを供給するシステムの構築を行った。まず、Ant1pがATPとAMPとの交換輸送活性を有することを確認した。次に、無細胞系でルシフェラーゼを合成し、ルシフェリン酸化活性を有することを確認した。次に、Ant1pを膜上に配置したリポソームに凍結融解と超音波処理によりAMP、ルシフェリン、Mg2+およびルシフェラーゼを内封した。このリポソームの外部にATPを添加すると、ルシフェラーゼのルシフェリン酸化反応による発光が検出された。このとき、Ant1pを持たないリポソームや、Ant1pを配置したリポソームにおいてもAnt1pの阻害剤であるPLPとMersalylを添加した場合は、外部からATPを加えてもルシフェラーゼによる発光は検出されなかった。また、ATPの添加により発光が観察されたAnt1pプロテオポソームにPLPとMersalylを添加すると速やかに発光の消失が観察された。以上の結果より、リポソーム膜上に輸送体蛋白質を配置することにより、リポソーム内部の酵素蛋白質の活性を外部から制御することに成功した。本研究では、膜輸送体タンパク質Ant1pを無細胞系により機能を保持した状態で合成できることを確認した。また、このAnt1pを利用しリポソーム内の酵素活性制御系の構築に成功した。本研究成果は、将来的に人工細胞の作成につながる合成生物学の要素技術として期待される。25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,合成生物学の工学的な基盤技術として,初発基質の取り込み,代謝物の排出,エネルギー分子の再生,還元型補酵素の再酸化など,人工細胞内に構築した反応系を持続的に稼働させるために必要不可欠となる物質輸送系の構築を行う.生体膜が担う重要機能を念頭に,人工的に調製するリン脂質二分子膜で形成されたリポソーム内の反応系に必要なエネルギー分子の交換反応系,NADH再生に必要な補酵素還元当量の輸送系のベシクル内分子構築を目的として研究を開始した.これまでにエネルギー分子の交換輸送体として酵母のミトコンドリアキャリアファミリーに属するATP/ADP交換輸送体、ATP/AMP交換輸送体、GTP/GDP交換輸送体を、またNADH再生系の輸送体としてシロイヌナズナと酵母のリンゴ酸/オキソグルタル酸輸送体をコムギ無細胞系で合成し、それぞれ期待される交換輸送活性を示すことを確認した。この無細胞系による膜タンパク質の合成および活性測定に関する結果については学会で報告した。また、リポソーム内に内封する反応系としてルシフェラーゼによるルシフェリン酸化系の使用を試みることとした。ホタルルシフェラーゼとヒカリコメツキムシルシフェラーゼに関してコムギ無細胞系を利用した合成・精製系を構築し、それぞれの活性を測定した。その結果、ヒカリコメツキムシ由来のルシフェラーゼの方がタンパク質量あたり約4倍の活性を示すことが明らかになり、ルシフェラーゼはヒカリコメツキムシ由来のものを使用することとした。本研究では人工細胞におけるエネルギー分子の輸送系とNADH再生系の構築を目標に研究を行なっている。これまでにエネルギー分子の交換輸送体として使用予定の3種の輸送体、ATP/ADP交換輸送体、ATP/AMP交換輸送体、GTP/GDP交換輸送体について無細胞系での合成および活性検出に成功した。

またリポソーム内に内封するルシフェラーゼに関しても無細胞系を基盤とした調製系を確立した。一方、NADH再生系に関してはリンゴ酸/オキシグルタル酸輸送体とグルタミン酸/アスパラギン酸輸送体を使用予定であるが、リンゴ酸/オキソグルタル酸輸送体に関してはシロイヌナズナと酵母由来の3種のタンパク質について合成および活性検出に成功している。おおむね予定通りに研究が進んでいる。エネルギー分子輸送系の構築に関しては、ATP輸送分子を膜上に配置したプロテオリポソームにルシフェラーゼを内封し、ATPを外部から供給することでリポソーム内のルシフェラーゼ活性を駆動する人工細胞内代謝反応制御系の構築を試みる。また、NADH再生系の構築に関しては、機能的アスパラギン酸/グルタミン酸交換輸送体の合成を確認後、購入済みの精製酵素リンゴ酸脱水素酵素とアスパラギン酸アミノトランスフェラーゼおよび前年度に合成確認を終えたリンゴ酸/オキソグルタル酸交換輸送体を組み合わせて人工細胞内でのNADH再生系の構築を試みる。25年度が最終年度であるため、記入しない。
インドの中等教育における生徒の進路形成の過程と構造-階層とジェンダーの観点から

本年度前半は、インドの初等・中等教育段階における進学制度およびジェンダーやカーストと教育に関する文献収集およびその分析を行った。本年度後半は、生徒の進路規定要因((1)生徒の属性一ジェンダー、カースト、経済的階層、(2)学校タイプ、(3)ジェンダーやカーストにもとづく親の価値志向)と進路展望との関係性を明らかにするため、インド・デリーに展開する4つの異なるタイプの学校(公立男子中学校、公立女子中学校、被補助私立学校、無補助私立学校)を訪問し、経営者・教員・生徒・保護者に対して聞き取り調査や質問紙調査を行った。調査の結果、都市であるデリーでは、結婚以外の進路決定(進学および就職)の場面では、カーストよりも経済的階層が進路規定要因として大きく影響していることが明らかになった。また伝統的な性役割規範の影響や安全面への配慮によって女子の行動が制約を受け、それが女子の進路決定(進学、就職、結婚)にも影響を及ぼしていることが確認された。生徒の学校タイプと進路との関係については、現在収集したデータの分析・解釈を進めているところである。インドの中等教育における生徒の進路形成の過程と構造を、(1)生徒の属性、(2)学校タイプ、および(3)生徒の価値志向の多様性をふまえて検討する本研究は、インドの若者の進路が学校内外の諸要因の影響を受けていかに形成されているのかを明らかにするものであり、今日のインドの多元的社会構造の構築過程を理解する上でも示唆を与えるものと考える。本研究では生徒が現時点で所属する中等学校のタイプと進路展望との関係性を考察することをひとつの課題としているが、本年度は中等教育段階にたどり着くまでの進路形成過程に着目し、生徒の出身校の学校タイプに関する調査を行った。調査を進める過程で、生徒の中には政府からの資金援助や認可を受けていない無認可学校と称される新しいタイプの私立学校出身者が存在することが明らかとなった。無認可学校卒業生は政府から認可されていない学校の生徒であるにも関わらず、認可学校の経営者や政治家らのサポートにより中等教育段階で認可学校への進学を実現させていることも確認された。生徒の出身校と進路展望との関係性を明らかにするため、無認可学校が公立学校や認可されている他の私立学校と異なりいかなる特徴をもつのかを検討する必要があったが、公的な教育報告書には認可学校のみが分析対象とされていた。そのほかの文献をあたってみても、デリーの無認可学校の実態を解明する先行研究はほぼ皆無であった。そこで、デリーの無認可学校9校の協力を得て無認可学校の実態解明のための調査を行った結果、無認可学校は無償教育を提供する公立学校と比べると割高ではあるものの、私立学校よりも低い授業料で公立学校よりも条件のよい教育(英語を教授言語とする教育など)を行っており、公立学校にかわる進学先として低カーストや貧困層などの間で支持されていることが明らかとなった。本研究はインドの中等教育における生徒の進路形成の過程と構造を、インドの教育行政および教育研究の両領域において見過ごされてきた無認可学校の実態をふまえて解明する貴重な研究である。また、本研究の成果となる進路形成モデルは、これまで中等教育への進学が困難であった低カーストや貧困層らの教育ニーズをも捉えたモデルとして、インドの中等教育段階の公正な資源配分を検討する上で示唆を与えるものと考える。
マイクロナノ太陽光／熱ふく射制御デバイスの構造最適化

前年度に構築した近接場熱ふく射エネルギー輸送量を評価する実験装置を改良し、平行平板同士のふく射エネルギー交換量をギャップ1100μmの範囲において従来よりも非常に高い精度でエネルギー交換量を定量評価できた。さらにエミッタ/レシーバとして用いている石英基板上に5μm角の矩形空洞を多数形成した試料を用意し、同様な手法でふく射エネルギー交換量の評価に成功し、微細空洞により近接場ふく射エネルギー交換量が飛躍的に増大することを明らかにした。金矩形空洞同士を持つエミッタ/レシーバ間においてのみ、エネルギー交換量増大現象が見られたことからエミッタ表面に局在している表面プラズモンが、ギャップが極めて小さい時に同じ構造を持つレシーバへ伝播することでエネルギー交換量の増大に寄与していると考えられる。以上の現象を検証するため、前年度に開発した揺動散逸定理に基づく熱ふく射現象解析コードを用いて金周辺部におけるふく射エネルギー分布(電場分布)を計算し、考察を行った。計算結果から、金空洞内部において非常に強い電場が形成されていることが分かった。これは矩形空洞の共振理論で説明できるように、空洞内部では電場の定在波が存在することに対応する。また、凸部においても近空洞内部で形成される電場とほぼ同じ強度の電場が形成されていることがわかった。一方、空洞の凸部表面から5μmより上方では、空洞周辺部とくらべて電場強度が小さいことがわかる。電場強度のZ方向依存性を確認したところ、凸部表面から5μm以下の範囲では、表面に近づくにつれ指数関数的に電場強度が強くなっていることが分かった。以上の数値計算結果より、金空洞を持つエミッタ周辺部では空洞内部および凸部に強い電場が局在し、ギャップが非常に小さい時局在している電場がレシーバ伝播することでふく射エネルギー交換量の増大に寄与していると考えられる。26年度が最終年度であるため、記入しない。生体模倣構造が有している光学/熱ふく射特性の解明および究極の最適化を目指した逆設計手法の確立を目的とし、本年度は以下の項目に基づいて研究を行った。1近接場熱ふく射エネルギー輸送増大現象を実証する実験系の構築計算や理論解析により示されたふく射機能性構造の実証を目的とした実験系の構築を行った。ふく射機能性表面を対向して配置し、その距離をナノメートルオーダーで維持すると近接場熱ふく射エネルギー輸送が増大する可能性が示唆されている。この現象を実証するために超高精度光学ステージや光干渉計を駆使した高精度なナノギャップ計測・制御システムの構築を行った。まずは微細構造の無い平面基板を用いて近接場ふく射エネルギー交換実験を行った。その結果、基板間の距離が10μm以下の場合では従来のプランク則を超える熱交換がなされる事を実験的に確認することができた。遠方場だけではなく近接場によるふく射特性を評価することが可能となり、今後の研究遂行に重要な装置開発を行った。2大規模解析を目指した解析プログラムの拡張/HPC向けチューニング3揺動散逸定理に基づく熱ふく射現象解析コードの開発4進化的アルゴリズムを用いた自動最適化手法のブラッシュアップふく射現象をシミュレートするためにFDTD法を基礎として数値計算コードを作成し、HPC向けにチューニングを行った。その結果ベクトル化率99.8%、並列化効率89.6%を達成し、高速な演算が可能となった。さらに自動最適化アルゴリズムをさらに洗練することで自動最適化に要する時間を最大で42%削減可能であることを示した。これにより計算負荷を軽減し、すみやかに計算可能となり、研究遂行の速度向上に繋がる。さらに高度に進化した生体構造が持っ光学/熱ふく射特性をシミュレートする第一歩となった。

以上の数値計算結果より、金空洞を持つエミッタ周辺部では空洞内部および凸部に強い電場が局在し、ギャップが非常に小さい時局在している電場がレシーバ伝播することでふく射エネルギー交換量の増大に寄与していると考えられる。26年度が最終年度であるため、記入しない。ふく射エネルギー輸送実験装置を開発し、まずは微細構造のない平行平面間での実験を行うことができた。結果として近接場によるふく射エネルギー交換量の増大現象を確認することが可能となった。また、ふく射シミュレーションコードを作成し、任意構造の光学/熱ふく射特性をシミュレートが可能となりつつある。実験ならびに数値計算により生体模倣構造がもつ光学/熱ふく射特性の検証方法が確立しつつある。開発した実験装置を使用し微細構造が持つ近接場/遠方場ふく射特性を実験的に評価する。近接場特性を評価するためには微細構造を平坦面に作成し、その距離をナノ・マイクロメートル程度まで接近させる必要がある。本年度中に実施したが表面起伏の最大凹凸差を10μm以下に抑えることができず,妥当性のある実験を行えなかったので、より平坦な面上に微細構造の作成方法について検討する。ふく射シミュレートコードの妥当性を検証し、自動最適化アルゴリズム組み合わせ、所望なふく射特性が発現する構造を探索し、種々の生体模倣構造がもつ光学/熱ふく射特性の解明およびアプリケーションに応じた最適化を行う。また、開発した実験装置を用いてその特性を実証する。