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ディラック電子をもつカルシウム3dバンド伝導体の熱電変換応用

固体中でディラック電子を実現する候補であるCa 3dバンド伝導体が、現在実用に供されている実用材料を超える高い熱電変換性能を実現する次世代の実用熱電変換材料として有望であるとの着想に基づき、ディラック電子系のCa化合物を中心として熱電変換材料の新材料探索を行った。それにより、ディラック電子系の逆ペロフスカイト酸化物Ca3SnOと、一次元ディラック電子系Ta4SiTe4とNb4SiTe4が高い熱電変換性能を示すことを明らかにした。また、CaAgPとCaAgAsがラインノードディラック半金属を実現するための理想的な候補物質であることを実験的に明らかにした。熱電変換は伝導電子の熱・エントロピー輸送を用いる冷却・発電であり、無冷媒の冷凍技術や廃熱発電として幅広い用途での応用が期待されている。本課題の目的は、ディラック電子をもつCa化合物において集中的に新材料開拓を行うことにより、高性能な熱電変換材料を発見することにある。H28年度において、(a)逆ペロフスカイト型酸化物Ca3AO (A = Pb, Sn)が高い熱電変換性能を示すことを明らかにした。(b)新しいタイプのディラック電子系であるラインノードディラック半金属CaAgAsおよびCaAgPの多結晶試料の合成に成功し、ラインノード系の輸送特性を初めて明らかにした。(a) Ca3AOは立方晶逆ペロフスカイト型の結晶構造をとり、ディラック電子をもつことが理論計算により指摘された物質である。この結果を熱電変換材料の視点から眺めると、スピン軌道相互作用により小さなギャップが開いたディラック点がマルチバレー構造を形成することから、大きな熱起電力を実現できる可能性がある。本課題では、これまでほとんど行われていなかったCa3AO多結晶試料の合成に成功し、Ca3SnOが、金属的な電気伝導を示しながら100 μV K-1の大きな熱起電力を示すことを明らかにした。この結果は、Ca3AOが熱電変換材料として高いポテンシャルを有していることを示す。(b) CaAgX (X = As, P)は、Cd3As2やNa3Biに代表される通常のディラック半金属と異なり、価電子帯と伝導帯の交差点が波数空間の線上に現れるラインノードディラック半金属であることが研究代表者・分担者らにより見出された物質である。本課題では、CaAgAsおよびCaAgP多結晶試料の合成に初めて成功した。得られた多結晶試料を用いたホール抵抗測定の結果、両試料がディラック点の存在を反映して低いキャリア濃度をもつことが明らかになった。H28年度において、ディラック電子系として知られる逆ペロフスカイト型酸化物Ca3AOが高い熱電変換特性を示すことを明らかにすることができた。Ca3AOは、第一ブリルアンゾーン内に6つ存在するディラック点において、Sn 5pまたはPb 6p軌道に起因する強いスピン軌道相互作用により小さなスピン軌道ギャップが開いたマルチバレー構造をもつ物質である。H28年度に得られた実験結果は、ディラック電子系が高性能な熱電変換材料の候補物質であることを示す。新しいタイプのディラック電子系であるラインノードディラック半金属のCaAgXの多結晶試料の合成に成功した。価電子帯と伝導帯が波数空間の線上で交差したラインノードディラック半金属では、通常のディラック電子系とは全く異なる物性が現れると理論的に予想されている。CaAgXは、他のラインノードディラック半金属候補物質と異なり、フェルミエネルギーにおいてラインノードディラック点以外の通常のバンドの寄与が存在しないため、ラインノードを反映した輸送特性を研究するうえで理想的な舞台といえる。本成果により、ラインノード半金属の物性解明が顕著に進むことが期待される。高性能な熱電変換材料を、ディラック電子系のCa化合物を中心とする新材料探索により開発することを目的とした。その結果、以下の(1)-(3)の成果を得た。(1)逆ペロフスカイト酸化物Ca3MO Ca3PbOとCa3SnOは小さいギャップが開いたディラック点をもつ物質の一つとして知られている。代表者らは焼結体試料を合成し、熱電特性を測定することで、Ca3SnOにおいて金属的な電気抵抗率の温度依存性を示しながら、室温で100 μVK-1に達する大きな熱起電力が現れることを見出した。(2)線ノードディラック半金属CaAgX CaAgX (X = As, P)が、波数空間の線上で繋がったディラック点をもつ線ノードディラック半金属(ノーダルライン半金属)であることを見出した。スピン軌道結合が弱く実質的に線ノードが保たれるCaAgPは線ノード半金属の理想的な候補物質であり、線ノード上で小さなスピン軌道ギャップが開くCaAgAsはトポロジカル絶縁体となる。CaAgAs単結晶を用いた各種物性測定により、線ノードに起因するトーラス状のフェルミ面の直接観測に初めて成功した。(3) 1次元テルル化物Ta4SiTe4 Ta4SiTe4の針状結晶が、100-200 Kにおいて2 mΩcm程度の低い電気抵抗率と、-400 μVK-1を超える大きな負の熱起電力を示すことを明らかにした。元素置換により、出力因子は最大170 μWcm-1K-2 (250 K)に達し、現在室温付近で実用される材料の水準を大きく上回る。Ta4SiTe4の高い熱電特性には、小さいスピン軌道ギャップが開いたディラック点が、一次元性の強いバンド上に開いた特徴的な電子構造が重要な役割を果たしていると考えられる。

このような「小さいギャップが開いた一次元ディラック半金属」は、熱電変換材料開拓の新指針となりうる。固体中でディラック電子を実現する候補であるCa 3dバンド伝導体が、現在実用に供されている実用材料を超える高い熱電変換性能を実現する次世代の実用熱電変換材料として有望であるとの着想に基づき、ディラック電子系のCa化合物を中心として熱電変換材料の新材料探索を行った。それにより、ディラック電子系の逆ペロフスカイト酸化物Ca3SnOと、一次元ディラック電子系Ta4SiTe4とNb4SiTe4が高い熱電変換性能を示すことを明らかにした。また、CaAgPとCaAgAsがラインノードディラック半金属を実現するための理想的な候補物質であることを実験的に明らかにした。逆ペロフスカイト酸化物Ca3AOの熱電変換性能を、元素置換により最適化する。Ca3SnOとCa3PbOのSn・Pbサイトに対して、SbやBi置換により電子ドープが、In置換によりホールドープができる。これらの元素置換を系統的に行った多結晶試料を合成し、熱電変換性能を評価する。現在、Ca3PbOのPbサイトの最大20%を、Bi置換することに成功している。ラインノードディラック電子系CaAgXの熱電変換性能を解明する。H28年度に合成した多結晶試料に加え、H29年度にCaAgX単結晶試料を合成し、両試料を用いて熱電変換性能の評価を行う。現在、熱電変換物性を測定可能な数mmの大きさのCaAgAs単結晶試料の合成に成功している。得られた実験結果と、ラインノード系の熱電応答の理論計算の結果を組み合わせることで、ラインノード系においてより高い熱電性能を得るための方針を確立する。並行して、元素置換によりCaAgX多結晶試料のキャリア数制御を行い、熱電変換性能を最適化する。固体化学本課題で使用する消耗品・低額備品は、研究代表者が代表者を務める基盤研究(B) 16H03848や、各種財団の研究助成に関する研究テーマと共通に使用するものが多く、当該科研費や研究助成金を利用して購入したため、本萌芽研究の消耗品の購入費が少なくなった。また、旅費については当初予定していた研究会への参加を取りやめたことにより、当初の見込みよりも実支出額が小さくなった。次年度使用額を利用して、グローブボックスの露点計や小型電気炉など本課題を今後推進するために必要な少額備品を購入する。次年度は課題に共通点を含む各種財団の研究助成期間の終了後となるため、消耗品費は当科研費で支払う。また、次年度は研究期間の最終年度であるため、積極的に研究会等に参加し、成果発表を行う。
車椅子型ロボットにおけるジェスチャーによるＨＭＩの開発と評価

平成26年度は,計画通り,つくばロボット特区内の実験環境において,複数人の被験者実験を行い,開発したモーション情報を利用した推定アルゴリズムの評価を行い,手法の有効性を確認した.日本を含めた先進国では,高齢社会を迎えるに当たり,高齢者のQuority of Life(QoL)の向上が求めらている.QoLの向上には,自由で快適な移動が欠かせないが,その解決策の一つとして,移動を支援するためロボット技術が注目されている.本研究は,搭乗型ロボットにおけるヒューマンマシンインタフェース(HMI)において,搭乗者によるモーション情報を利用した意図推定を利用したHMIの開発を目的とし,リアルワールドでの被験者実験という最も現実に近い環境下でもロバストなHMIの構築を目的としている.提案する手法では,まず初めに特徴を抽出・記憶するための手法を構築し,その特徴量に照らし合わせることで,現在の状態推定を行うことを可能としている.本研究では,より複雑な環境下である屋外の一般環境下でロボットの実験が可能であるつくばロボット特区を活用し,リアルワールド環境下での被験者実験を行い,提案手法の有効性評価を行った.被験者実験では,提案する手法をもちいることで,約95%の状態推定の正解率を達成することができた.これらの関連成果を国際学会で2件発表し,更なる実験結果等を追加したものを国際誌に投稿することができた.また,提案する学習・推定手法を用いて,別のセンサ機器での利用可能に向けた検討も行うことができた.この検討結果をもとに,次年度実験・発表等を行っていく予定である.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は,自律移動可能な車いす型ロボットにおけるヒューマンマシンインタフェース(HMI)において,搭乗者によるジェスチャーモーションを利用したHMIの開発を目的としており,平成25年度においては,ジェスチャーモーション推定手法の開発を行った.詳細については,下記に説明する.ジェスチャーモーション推定を行うための,手や動きは人によって多少異なるため,様々なデータを学習する必要がある.まず初めに,実際の自律移動可能機能が付加された車いす型ロボットに改造を施し,ジェスチャーモーションを推定するためのセンサ及び計算機の取り付け,それらに関連する配線の取り回しを行った.先に述べた学習においては,搭乗者の実際の利用シーンにおける実データ取得が重要であり,本改造により,後の実験においても,利用者は実環境で使用する体制での学習及び検証を行うことが可能となる.本研究では,動作の基本動作として前進・後進・左旋回・右旋回・停止・後退の5つのジェスチャーを車いす上の手の動きとして学習し,実際の利用め際には,学習結果と比較して,パターンを認識する方法を利用した,学習・認識方法については, Blck-Sparse Sparse Representation based Classification (BS-SRC)という手法を用いた.単純なSRCの手法を用いるのに比べて,計算時間が早く,移動手段においては,システムの迅速な反応が求められるため,この方法を採用した.本手法において,室内での実験を行い,被験者3名による150回の施行による評価を行ったところ,認識率99%という非常に高い有効性を示すことができた.上記の結果を国内学会において口頭発表を行った.また,実験による評価を通じて更なる改良を行うとともに,それらの実験結果をもとに,国際学会への査読付き論文へ投稿した.平成26年度は,計画通り,つくばロボット特区内の実験環境において,複数人の被験者実験を行い,開発したモーション情報を利用した推定アルゴリズムの評価を行い,手法の有効性を確認した.日本を含めた先進国では,高齢社会を迎えるに当たり,高齢者のQuority of Life(QoL)の向上が求めらている.QoLの向上には,自由で快適な移動が欠かせないが,その解決策の一つとして,移動を支援するためロボット技術が注目されている.本研究は,搭乗型ロボットにおけるヒューマンマシンインタフェース(HMI)において,搭乗者によるモーション情報を利用した意図推定を利用したHMIの開発を目的とし,リアルワールドでの被験者実験という最も現実に近い環境下でもロバストなHMIの構築を目的としている.提案する手法では,まず初めに特徴を抽出・記憶するための手法を構築し,その特徴量に照らし合わせることで,現在の状態推定を行うことを可能としている.本研究では,より複雑な環境下である屋外の一般環境下でロボットの実験が可能であるつくばロボット特区を活用し,リアルワールド環境下での被験者実験を行い,提案手法の有効性評価を行った.被験者実験では,提案する手法をもちいることで,約95%の状態推定の正解率を達成することができた.これらの関連成果を国際学会で2件発表し,更なる実験結果等を追加したものを国際誌に投稿することができた.また,提案する学習・推定手法を用いて,別のセンサ機器での利用可能に向けた検討も行うことができた.この検討結果をもとに,次年度実験・発表等を行っていく予定である.26年度が最終年度であるため、記入しない。平成25年度の実施計画において,当初計画した計画は完遂しており,計画通り順調に研究を行っていると考えている.今後は,実施計画通り,つくばモビリティロボット特区において,屋外実環境下においての評価実験を行い,不手法の有効性を確認するとともに,積極的な研究発表も行っていきたいと考えている.
改正農協法下での広域ＪＡのガバナンスの課題に関する研究

本年度は、1第28回JA全国大会議案の調査分析および、2福島県、福岡県、山口県、島根県の事例調査を実施した。改正農協法施行に即して、理事者の要件が変更されたが、それ自体は大きな影響が見られない。改正農協法は、理事の要件として、認定農業者が過半を占めるとするが、概ね要件を満たしているJAが多く、大きな影響は見られなかった。むしろ、メインとなるガバナンスルートに変化はないことがわかった。対して、JAでは准組合員のガバナンス参加の新しい道が検討されつつあることがわかった。それは農協改革における准組合員の事業利用規制に対応したものであり、先行する事例の横展開が見られる。具体的には、モニター制度や利用者懇談会といったユーザーシップ型の意志反映機会の設置である。ただし、あくまでユーザーシップ型の域を出ず、JAのガバナンスシステムとして、いかに活用されているのか、さらなる調査が必要である。また、広域合併は進みつつあるが、そこでのJAのガバナンスにかかる課題は、1理事者の定員の著しい増加(経過措置を含む)、2地区本部制におけるJA全体のガバナンスの在り方、3依然として、集落に依拠する土着型ガバナンス、などが挙げられる。特に3に関しては、理事者の選出規約においては、ブロック化、支店単位化など選出範囲が広域化しているものの、依然として集落を単位とする基礎組織に依拠していることもわかった。ただし、その基礎組織自体が弱体化しており、かつ、そこへの対応がとられていないことから、実態としてガバナンスルート自体の形骸化も見られた。事例調査は予定より進捗している。ただし、アンケート調査については、対象との調整が遅れている。事例調査は、スケジュールに従って、継続実施を行う。アンケート調査は、対象との調整を進め、今年度実施する。調査対象のスケジュール変更により、調査が先送りされた。このため、予定より支出が下回った。2019年度は、2018年度予定の調査先を含めて、調査を実施する。
株主間契約の研究(ヴェンチャー企業を中心に)

本研究の目的は,交付申請書に記載した「研究目的」にあるように,これまで検討が十分になされてこなかった株主間契約について,比較法的・機能的研究を通じて,その法規整のあり方を探ることにある。本年度は,平成13年度に引き続いて研究を進めるとともに,その成果の公表を進めた。まず,比較法研究については,ドイツおよびフランスにおける株主間契約の法規整のあり方についての研究を完成させ,「株主間契約(2)(3)(4)」として,『法学協会雑誌』に公表した。また,機能的考察(法と経済学)についても,研究を進めた。上記の比較法的研究で得られた視点を出発点に,わが国における株主間契約の法規整の具体的なあり方について検討した。特に,わが国の会社法は,平成13年・14年に大きな改正を経ており,この改正を取り込んだ上でいかなる法規整が望ましいかを探求した。この研究成果は既に脱稿しており,『法学協会雑誌』編集部から,平成15年度中に公表される予定であるとの連絡を受けている。さらに,以上の研究から,副次的な成果も得られた。株主間契約をめぐる抵触法上の問題についての研究がそれである。株主間契約は,しばしば国際的なジョイント・ヴェンチャー等でも活用され,抵触法上の問題が必ず生ずる。しかるに,この点についての研究はこれまでほとんどなされてこなかった。そこで,ドイツ・アメリカを通じた比較法的研究を行い,『法学』に前半部分の成果を公表した。後半部分も脱稿しており,『法学』67巻6号に掲載予定である。そこでは,株主間契約の抵触法上の処理だけでなく,国際会社法上見落とされてきたいくつかの論点についても新たな知見を得た。まず,比較法的研究については,ドイツおよぴフランスにおける株主間契約の法規整のあり方について,戦前からの変遷をたどった。そして次のような知見を得た。(1)株主間契約の規整は株主間契約の利用をめ.ぐ,る社会的・経済的背畏に強く影響されており,ドグマティツシュな命題は株主間契約の重要性の認識の普及につれ後退している,(2)株主間契約の有効性・効力などの論点は相互に関連している,(3)株主間契約の法規整のあり方は株主間契約の利用動機にも影響されている,(4)株主間契約の利用主体には「プロ」と一般人とがあり,両者で法規整を違えることには一定の合理性があり得る,(5)ドイツ・フランスにおいて主張されていた株主間契約の公開という議論はいずれも普遍性を持つとは言いがたい。他方,法と経済学の面(機能的考察)については,株主間契約の当事者を,その知識・資源・能力に応じて,複数のクラスに分類し,それぞれについてどのような行動が期待できるかを検討する,という方向で検討を進めた。この研究手法については,当該手法の盛んな米国における研究を参照するとともに,わが国の経済学研究者との交流を通じてその習得を図った。そして,以上のような中間的成果について,2001年10月の私法学会において報告し,他の研究者からのさまざまな示唆を得ることができた。その報告内容は,後掲した『私法』64号に掲載される予定である。
プラズモン増強効果を示す量子ドット分散微小球のゾル－ゲル法を駆使した作製と評価

金ナノ粒子を各種の厚みのガラス層でコートし、さらにその表面に量子ドットを付着させた球形試料(直径数十ナノメートル)の分散液を作製した。元の発光効率を保ち、安定に分散させるために工夫が必要であった。この試料のスペクトル測定、三次元像を含む電顕観察、数値解析、FDTD (Finite-Difference Time-Domain、時間領域差分)法によるプラズモンによる電場増強度計算を進めた。相互作用を説明するためのエネルギー状態図(ヤブロンスキーダイアグラム)で、金ナノ粒子がないときの量子ドットのパラメータ(電場強度、吸収断面積、輻射遷移速度、無輻射遷移速度)および金ナノ粒子が加わったときのこれらパラメータの増分(合計8個)を用いて実験結果を解析した。蛍光の発光効率、吸光度、蛍光寿命、金ナノ粒子への量子ドットの付着数、ガラス層の厚みなどが、これらパラメータを決める実験データとなる。蛍光増強が最大になる条件を得るためには、金ナノ粒子の粒径、励起波長などの実験の条件を用いてさらにFDTD計算を行って電場強度の増分をガラス層の厚みの関数として求める必要がある。しかし、今回用いた金ナノ粒子直径(20 nm程度)では光吸収のみとなって電場強度の増分がないことになった。一方で文献調査から、今回のような球形ではなく平面状試料(金ナノ粒子と量子ドットを一定間隔をおいて敷き詰めた構造)で、今回の実験と類似の条件(金ナノ粒子サイズ、励起波長等)において同等の間隔(10nm強)で最高の蛍光増強(2倍程度)が確認されている。このため、計算方法についてさらに検討を進めた。また、結果を学会で発表し、類似構造の粒子の増強実験を行っている研究者と議論した。これまで蓄積した高発光効率量子ドット分散ガラス微粒子作製技術を生かして、金属ナノ粒子を一定の厚みのガラス層で覆い、その周りに量子ドットを配置することで、プラズモン共鳴により蛍光増強効果を得ようとしている。合成では、作り易さと安定性からクエン酸をリガンドとする金ナノ粒子を選択し、四官能のアルコキシド(Si(OEt)4、TEOS)でコートした(試料A)。この時、TEOSの量を変えることでガラス層の厚みを制御した。遊離したクエン酸を定量し、金ナノ粒子がアルコキシド分子で直接にコートされていることを確かめた。再現性の良いガラスコートのためには、合成した金ナノ粒子水溶液中の不純物を数百倍程度に少なくする必要があった。一方で、数万倍を超えて精製すると、却ってガラスコートされないことがわかった。オレイン酸をリガンドとする量子ドット(CdSe系、発光波長620nm程度)を合成し、表面分子の一部をアミノ基を持ったアルコキシド(NH2-C3H6-Si(OMe)3, APS)で置換した。(試料B)その後、加水分解を防ぐために溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を選択して試料Aと混ぜることで、目的物を得た。試料Bを精製してフリーのAPSを除去することで、凝集・散乱を防ぐことができた。試料評価では、3次元像を含むTEM観察で、形態を確認した。また、ガラス層が薄くなるに従って、蛍光寿命が系統的に短くなることがわかった。蛍光強度を比較するためには、目的物中の量子ドットの量を正確に知る必要があることがわかり、元素分析を行った。その結果、シェル厚10 nm強の領域で蛍光増強が得られることがわかった。吸光係数や速度定数を用いた解析を進めている。今までの高発光効率量子ドット分散ガラス微粒子作製技術を生かして、金属ナノ粒子を一定の厚みのガラス層で覆い、その周りに量子ドットを配置することで、プラズモン共鳴により大きな蛍光増強効果を得ようとしている。作り易さ及び安定性から、まずは金ナノ粒子を選択し、その周りを均一なガラス層で覆うことを目指した。文献から、シランカップリング剤を使い逆ミセル法を適用するなどの方法があることがわかっている。しかし、これまで量子ドットの表面コートで自分たちが行ってきたより簡便な方法を試すこととした。これは、水分散性の金ナノ粒子を多量のエタノール中に分散させ、さらにアルコキシド(テトラエトキシシラン、ゾル-ゲル反応の原料)およびアンモニアを添加、撹拌して反応させる方法である。この方法では、金ナノ粒子表面のクエン酸を、加水分解したアルコキシドで直接に置換する。類似の方法は金および銀のナノ粒子のガラスコートで報告されていたが、粒径が50nm程度と比較的大きなものに限られていた。より強い増強効果が期待できる小さい粒径(10nm程度)で、系統的に実験条件を確かめた文献は見当たらなかった。試行錯誤の後、コーティングには、金ナノ粒子作製時にできる副生成物濃度が大きくかかわっていることがわかった。精製により副生成物の濃度を数百分の1程度に減らしたときに、金ナノ粒子の凝集が防がれ均一なガラス層で覆われることがわかった。精製しすぎるとガラス層が形成されにくく、また再現性が低下した。量子ドット作製では、各種のCdSe系(Teの量などを変えたもの)を作製した。また、プラズモン共鳴による蛍光増強の理論の論文を調査し、特定のモデルに基づく計算をMathematicaを用いて自分達でも行い、最適条件を得るための考察を進めた。球対称の形状を作製するため、数値計算よりも解析的な方法で行う方が好ましいと判断している。

金ナノ粒子を各種の厚みのガラス層でコートし、さらにその表面に独自に合成した量子ドットを付着させた球形試料(直径数十ナノメートル)の分散液の作製を終えた。今年度は、この試料のスペクトル測定、三次元像を含む電顕観察、数値解析、FDTD (Finite-Difference Time-Domain、時間領域差分)法によるプラズモンによる電場増強度計算および文献調査を進めた。相互作用を説明するためのエネルギー状態図(ヤブロンスキーダイアグラム)で、金ナノ粒子がないときの量子ドットのパラメータ(電場強度、吸収断面積、輻射遷移速度、無輻射遷移速度)および金ナノ粒子が加わったときのこれらパラメータの増分(合計8個)を用いて実験結果を解析した。蛍光の発光効率、吸光度、蛍光寿命、金ナノ粒子への量子ドットの付着数、ガラス層の厚みなどが、これらパラメータを決める実験データとなる。蛍光増強が最大になる条件を得るためには、金ナノ粒子の粒径、励起波長などの実験の条件を用いてさらにFDTD計算を行って電場強度の増分をガラス層の厚みの関数として求める必要がある。しかし、今回用いた金ナノ粒子直径(20 nm程度)では光吸収のみとなって電場強度の増分がないことになった。一方で文献調査から、今回のような球形ではなく平面状試料(金ナノ粒子と量子ドットを一定間隔をおいて敷き詰めた構造)で、今回の実験と類似の条件(金ナノ粒子サイズ、励起波長等)において同等の間隔(10nm強)で最高の蛍光増強(2倍程度)が確認されている。このため、計算方法についてさらに検討を進めている。金ナノ粒子を各種の厚みのガラス層でコートし、さらにその表面に量子ドットを付着させた球形試料(直径数十ナノメートル)の分散液を作製した。元の発光効率を保ち、安定に分散させるために工夫が必要であった。この試料のスペクトル測定、三次元像を含む電顕観察、数値解析、FDTD (Finite-Difference Time-Domain、時間領域差分)法によるプラズモンによる電場増強度計算を進めた。このため、計算方法についてさらに検討を進めた。また、結果を学会で発表し、類似構造の粒子の増強実験を行っている研究者と議論した。
パイロクロア型およびシーライト型構造を有する希土類複合酸化物の磁気的性質

本研究では、希土類元素を含むパイロクロア型またシーライト型複合酸化物に注目して、それらを精密に合成し、その磁気的相互作用を結晶化学的に制御することにより、希土類元素のf電子と遷移金属元素のd電子との相関がおりなす新たな挙動の発見、その系統的理解を得ることを目的としている。パイロクロア構造のAサイトを占める3価の希土類元素に、同じく3価の希土類元素であるランタンを置換固溶させたルテニウムパイロクロア型固溶体の新規合成を行った。特にイットリウムをランタンで置換した固溶体Y_<2-x>La_xRu_2O_7は、0【less than or equal】x【less than or equal】0.6の範囲で合成することが出来、全ての試料が半導体的電気伝導性を示すことを明らかにした。磁気測定を行ったところ、全ての試料が低温で"スピングラス"的な磁気転移を示し、その磁気転移温度はランタンイオンの含有量が増えるにつれて単調に減少することを見出した。エルビウムを含むルテニウムパイロクロア型酸化物Er_2Ru_2O_7の磁気的性質を詳しく調べるために、磁気測定、比熱測定、粉末中性子回折測定を行った。磁化率・比熱の温度依存性を調べたところ、90K,10Kで磁気異常を示し、それぞれの異常はルテニウムイオンとエルビウムイオンの独立した二段階の磁気転移によるものであることを見出した。さらに、その磁気構造を調べるために粉末中性子回折測定を行い、Er_2Ru_2O_7の磁気転移温度以下での磁気構造を決定することが出来た。その磁気構造は、エルビウムのもつf電子とルテニウムのもつd電子との相互作用を強く反映した磁気構造であることを明らかにした。
血液腫瘍におけるPARP阻害剤作用機序の解明とその有用性の検討

様々なバックグランドを持つ血液腫瘍細胞株をもちいてPARP阻害剤に対する感受性を検討した。その結果、リンパ系腫瘍細胞株が骨髄系腫瘍細胞株に対して比較的高感受性を示すことが明らかとなった。中でもE2A-PBX1、E2A-HLFを発現する細胞株はPARP阻害剤に対して高感受性を示した。そのメカニズムとしてE2A-PBX1、E2A-HLFが発現することによりHRの活性が低下し、PARP阻害剤に対して高感受性を示すと考えられた。E2A-HLF陽性白血病は治療抵抗性を示す代表的な急性リンパ性白血病であり、PARP阻害剤がその新しい治療法選択肢の一つとなりうる可能性が示唆された。PARP阻害剤は乳癌を中心に現在臨床試験が行われている。血液腫瘍におけるPARP阻害剤の効果を検討し、またPARP阻害剤に高感受性を示した一群を同定し、その分子生物学的基盤を明らかにすることを目的とした。中でもE2A-PBX1、E2A-HLFを発現する細胞株はPARP阻害剤に対して高い感受性を示した。E2A-PBX1、E2A-HLFを導入すると、PARP阻害剤に非感受性の細胞も高感受性を占めした。PARP阻害剤は相同組み換え修復能が低い細胞に合成致死効果により効率的に細胞死を誘導する。E2A-PBX1、E2A-HLFが発現することにより相同組み換え修復能の活性が低下することが明らかとなり、その結果細胞にDNA損傷を与えると相同組み換え修復能依存ぞDNA修復が遅延し、PARP阻害剤に対して高感受性を示すと考えられた。E2A-PBX1、E2A-HLFが発現することにより相同組み換え修復能の活性が低下する原因を明らかにするためにDNA発現アレイ解析を行った。その結果、E2A-PBX1、E2A-HLFが発現することにより相同組み換え修復にかかわる分子の発現量が低下することが明らかとなった。難治性白血病に対するPARP阻害剤の有用性が示唆された。ポリ-(ADPリボース)-ポリメラーゼ(PARP)はDNA修復機構、特に塩基除去修復(Base excision repair; BER)においては重要な役割を担い、阻害剤によるPARP機能の抑制はDNA二重鎖切断(DSB)を誘導する。通常、このようなDSBは相同組み換え(Homologous recombination; HRR)によって修復される。そこで、HRRが障害されているBRCA1や2変異のある乳がんにおいては細胞死が誘導される(合成致死)。DNA修復経路は腫瘍化における変異発生の標的となりうると考えられ、HRRが障害されている悪性腫瘍が乳がん以外にも存在すると考えられるが、乳がん以外の悪性腫瘍においてはPARP阻害剤の有用性はほとんど検討されていない。そこで本研究では血液腫瘍におけるPARP阻害剤の効果を検討した。そのメカニズムとしてE2A-PBX1、E2A-HLFが発現することによりHRRの活性が低下し、PARP阻害剤に対して高感受性を示すと考えられた。このHRR低下のメカニズムとしてE2A-HLF依存的にBRCA1の発現量の制御を行うMCPH1が低下することが明らかとなった。またin vivoにおいてもアルキル化剤であるテモゾロミドとPARP阻害剤オラパリブでE2A-HLF陽性白血病を移植したマウスの生存期間を延ばすことが明らかとなった血液腫瘍学計画に基づき初年度、細胞生物学を中心とした研究を行えた。次年度はマウスを用いたin vivoデーターを集積する。またE2A-PBX1、E2A-HLFがどのように相同組み換え修復を阻害するか、分子細胞学的な知見が集積してきたので、確定的な結論が導けるよう実験を継続する。
ポスト55年体制における政治変動と社会運動の変容に関する実証的研究

本研究課題では、社会運動や市民活動の変容過程を数量的に捉えることによって、変動期における政治社会と市民社会の接点と、それを媒介する市民社会組織の機能について探究した。社会運動のイベント分析では、200208年の7年間で、イベント数に明確なトレンドを確認することができなかった。また、一連の分析から、社会運動や市民活動への制度的な参入回路が開かれつつある一方で、政治体外に訴えかけるアウトサイド戦術も行われていることが明らかとなった。本年度は、研究課題初年度として、分析枠組みおよび仮説の構築など理論的検討を行った。さらに社会運動イベントのデータ・ベース作成に向けた準備作業を行い、実際のデータ収集に着手した。まず、社会運動論、政治社会学、市民社会論、ガバナンス論、政治過程論などの先行研究を収集、整理した。その結果、社会運動や市民活動ばかりでなく、市民社会における様々な団体・結社の活動を総合的に捉え、団体間の比較を行うこととした。これにより、利益誘導型政治の崩壊や市民参加型ガバナンスの出現といった55年体制後の政治変動をより的確に捉えられる。また、これまでもっぱら社会運動を対象としてのみ行われてきたイベント分析の適用範囲を拡大することができる。さらに、対象とする地域についても、宮城県、茨城県、長野県に加え、これまで相対的に革新勢力が強かった北海道を対象に加えることで、従来からの変化をより明瞭に把握できると考えた。データの元となる新聞記事については、北海道新聞の新聞記事データ・ベースを用いてオンライン上から収集することとした。これにより、電子ファイルとしてデータを保存することが可能となり、資料の管理やデータ作成作業のコストが低減できる。現在は、収集作業の途中であるが、それと並行させて文書データのコーディング作業を行う準備を進めている。さらに、コーディングにあたっては、非定形データの処理方法の応用可能性についても合わせて検討している。本年度は、昨年度に引き続き、社会運動イベントのデータ・ベース作成作業を行った。データの元となる新聞記事の収集については、新たに東京都と愛知県を加え、中日新聞社の新聞記事データ・ベースを用いてオンライン上からの情報収集を行った。これらの大都市を含む都県を含むことで、これまでのデータに加え都市部の実態を把握できるととともに、都市空間の利用状況という都市社会学的課題にも取り組むことができるようになった。現在、コーディングと入力作業を行っており、間もなくデータ・セットが完成する予定である。また、上記のデータ・ベース作成作業と並行して、様々な社会集団の既存データを用いた分析も行い、日本の市民社会の実態と変化を捉えることを試みた。例えば、利益団体のロビイングと影響力について2時点(10年間)の比較分析を行い、55年体制下にみられた二環構造とよばれる政治構造はいまだに継続しているものの、変容の兆しを見せていることを明らかにした。このほか、新興の市民団体やNPOや既存の地域組織である自治会・町内会についても分析を行い、それぞれの団体の政治参加の現状を確認した。さらに、社会運動に対する人々の評価という点についても分析し、現在の社会運動をとりまく社会状況の解明に取り組んだ。次年度は最終年度であるが、社会運動イベントのデータ・セットを用いた分析がメインとなる。これに上記の社会集団や運動に対する市民評価についての分析から知見を加味することで、政治変動期における社会運動や市民活動の変容過程を総合的に明らかにする。本年度は、社会運動イベントのデータ・ベースの作成を継続した。新聞記事をもとに、宮城県、東京都、愛知県における社会運動イベント・データを作成することで、都市部における社会運動の動態および空間利用を把握することができる準備が整った。一部に、データ作成が完了していない部分があるが、それについては今後も継続し、完成を急ぐ。データからは、200208年の7年間の間で、社会運動イベント数には大きな変動はみられないことが示された。運動の争点となるイッシューについては、まちづくりや公共施設の建設をめぐってのものが最も多い。このほか、政治、平和・戦争反対、教育に関するイッシューについても多くみられる。なお、何らかの問題に対して防衛を行うタイプの運動の方が、新たな権利の獲得を目指す運動よりも多くみられる。行為形態では、申し入れ・要望・陳情が最も多く、次いで集会、記者会見・意見広告が多い。政治体に対して直接働きかけるインサイド戦術を基本としつつも、世論やマスメディアに訴えかけるアウトサイド戦術も併用されていることがわかる。市民団体がアウトサイド戦術によるロビイングを増加させていることは、社会集団や市民団体に対する調査の既存データを用いた分析からも示されており、注目すべきトレンドだといえる。今後、運動や市民活動とマスメディアとの関係や、世論による運動や政治参加手段の評価といった点について、より一層の検討が必要だと考えられる。以上のような分析を継続することで、今後も政治変動期における社会運動や市民活動の変容過程を総合的に明らかにすることを目指していく。
n-3系多価不飽和脂肪酸は新たな過活動膀胱治療薬となりうるか？

本研究では、過活動膀胱をはじめとする下部尿路疾患などの平滑筋の異常収縮により引き起こされる疾患に対する魚油に多く含有されるn-3系多価不飽和脂肪酸の効果を検討することを目的として、各種プロスタノイド受容体刺激による膀胱平滑筋の機能変動に対するドコサヘキサエン酸(DHA)、エイコサペンタエン酸(EPA)などの魚油に含有されるn-3系多価不飽和脂肪酸の影響を検討するとともに、その効果を植物油に含有されるn-6系多価不飽和脂肪酸であるリノール酸(LA)の効果と比較した。その結果、DHAは、一部のプロスタノイド類の基礎張力上昇作用、自発活動増加作用、副交感神経電気刺激による収縮反応増強作用を抑制する可能性を見出した。また、DHAと同様にn-3系多価不飽和脂肪酸であるEPAは、膀胱平滑筋に対してDHAとは異なる作用を示す可能性を見出した。ただし、n-6系多価不飽和脂肪酸であるLAは、今のところ、膀胱平滑筋の機能変動に対する影響は認められていない。今後はこれらの現象の再現性を検討するとともに、より詳細な機序を各種受容体拮抗薬、各種代謝酵素阻害薬、Kチャネル阻害薬等を用いて検討していく予定である。また、n-3系多価不飽和脂肪酸の効果が他の平滑筋においても普遍的に存在する可能性を検討するため、胃底平滑筋、回腸平滑筋、結腸平滑筋等の消化管組織を用いて、各種刺激薬による収縮反応に対するn-3系多価不飽和脂肪酸、n-6系多価不飽和脂肪酸の効果を現在検討しているところである。プロスタノイド類の基礎張力上昇作用、自発活動増加作用、副交感神経電気刺激による収縮反応増強作用を指標として、各種n-3系多価不飽和脂肪酸の膀胱平滑筋に対する効果の検討を行い、DHAが過活動膀胱治療薬となり得る可能性を見出している。当初はEPAも同様の作用を有すると想定していたが、EPAはDHAとは異なる作用を認めたため、この理由も検討していく予定である。引き続き、プロスタノイド類の基礎張力上昇作用、自発活動増加作用、副交感神経電気刺激による収縮反応増強作用に対するn-3系多価不飽和脂肪酸、n-6系多価不飽和脂肪酸の影響を検討していくとともに、膀胱平滑筋の自発活動や神経性収縮反応に対するn-3系多価不飽和脂肪酸、n-6系多価不飽和脂肪酸自身の影響を検討していく予定である。特に、DHAとEPAで膀胱平滑筋に対する作用が異なった結果に着目し、その理由を各種受容体拮抗薬、各種代謝酵素(シトクロムP450等)阻害薬やKチャネル阻害薬などを用いて、詳細に検討していく予定である。また、膀胱平滑筋だけでなく、他の平滑筋を用いた検討も精力的に行っていく予定である。

一部の平滑筋収縮測定機器が故障し、実験の中断・変更があったため。新規測定機器を購入済みであり、昨年度の残金は主として昨年度実施するはずだった研究の試薬の購入に充て、今年度の予算は予定通り、今年度の計画に必要な実験動物の購入と研究試薬の購入に充てる予定である。
唾液腺上皮組織の発生および再生におけるWntシグナルの役割の解明

本研究では、Wntシグナルが顎下腺上皮組織(導管および腺房)の形態形成(成長および分岐形成)に与える影響とその機構について明らかにした。In vitro実験系としてのマウス胎児顎下腺由来上皮単独培養系において、Wnt分泌阻害剤存在下では、形態形成が抑制された。また、Wnt/β-カテニン経路を活性化すると、導管において、前駆細胞数の増殖能(Ki67陽性細胞数の増加)が促進した。薬剤誘導性安定型β-カテニン発現マウス(Ctnnb1(Ex3)Δ/Δ)由来の唾液腺上皮組織では内腔を伴う腺房数が減少し、AQP5およびPSP発現の減少、そして細胞内シグナル伝達AKTのリン酸化が抑制された。Wntシグナル経路は高等真核生物において種を超えて保存されたシグナル経路であり、細胞の増殖や分化、細胞運動や極性など多彩な細胞機能を制御している。Wntシグナルは個体の発生過程および成体の組織幹細胞の増殖や分化過程において重要な役割を担っているが、唾液腺上皮組織の発生および再生におけるその生理的意義は明らかでない。そこで、Wntシグナルが唾液腺上皮組織の発生を制御する機構を解明することを目的としている。マウス胎児唾液腺原基を胎生13日目に摘出し、間質組織をディスパーゼにより除去後、基底膜基質ゲル(マトリゲル)内に上皮原基を埋入して培養する上皮単独培養系をin vitroで唾液腺上皮の形態形成を再現する培養系として用いた。この培養系において、Wnt分泌阻害剤存在下では形態形成(伸長と分岐)が抑制されたことから、唾液腺上皮から分泌されるWntリガンドが形態形成に重要な役割を果たすと考えられた。Wntシグナルにはβ-カテニン経路とβ-カテニン非依存性経路が存在する。そこで、唾液腺上皮に対して、β-カテニン経路を活性化するためにWnt3aまたはGSK-3阻害剤、および、β-カテニン非依存性経路を活性化するためにWnt5aで刺激し培養したところ、β-カテニン経路を活性化すると形態形成が促進した。唾液腺上皮は腺房と導管から構成されており、導管においてβ-カテニン経路の標的遺伝子の発現が高かったことから、導管においてβ-カテニン経路が活性化されていると考えられる。β-カテニン経路を活性化すると導管において、唾液腺上皮組織前駆細胞のマーカーであるサイトケラチン5陽性細胞数の増殖能が促進していた。これらの結果から、Wnt/β-カテニン経路が前駆細胞の増殖を介して、形態形成を制御すると考えられる。Wntシグナル経路は高等真核生物において種を超えて保存されたシグナル経路であり、細胞の増殖や分化、細胞運動や極性など多彩な細胞機能を制御しているが、唾液腺上皮組織の発生および再生におけるその生理的意義は明らかでない。本研究ではWntシグナルが唾液腺上皮組織の発生を制御する機構を解明することを目的としている。そこで、唾液腺上皮に対して、β-カテニン経路を活性化すると導管において、唾液腺上皮組織前駆細胞のマーカーであるサイトケラチン5陽性細胞数の増殖能が促進していた。β-カテニン非依存性経路のリガンドの1つであるWnt5aのノックアウトマウスから胎生13日目の唾液腺を摘出し、コントロール群と比較したが、形態にほとんど影響がなかった。薬剤誘導性安定型β-カテニン発現マウス胎生12日目に薬剤刺激した胎生17日目の唾液腺では形態的な腺房分化の抑制に伴い、腺房の極性化および分化マーカーの低下が認められた。また、唾液腺における細胞内シグナル伝達(AKTの活性化)が低下していた。これらの結果、Wnt/β-カテニン経路がin vitroおよびin vivoにおいて唾液腺上皮組織の形態形成に関与することが明らかとなった。これまでにWntシグナルが唾液腺上皮組織の発生を制御する機構について検討した先行研究では外因性に阻害剤を用いた影響について検討するという研究のみであり、生理的な意義について検討されていなかった。Wntシグナルにはβ-カテニン経路とβ-カテニン非依存性経路という2つのシグナル伝達経路が報告されている。

平成26年度内に、内因性のWntシグナルが唾液腺上皮組織の発生に果たす役割を見いだし、β-カテニン経路が前駆細胞の増殖を介して形態形成を制御するという、Wntシグナルが唾液腺上皮組織の発生を制御する新たな機構の一端を明らかにした。生化学今後は、in vitroの実験系で行った結果をin vivoでも検証することを計画している。すなわち、β-カテニン非依存性経路のリガンドの一つであるWnt5aのノックアウトマウスでは胎生期の唾液腺、舌、および顎骨に顕著な低形成が認められるため、Wnt5aノックアウトマウスから唾液腺上皮を胎生13日目に摘出し、コントロール群と比較する。薬剤誘導性安定型β-カテニン発現マウス由来の唾液腺上皮単独培養を行い、上皮組織形態形成の違いについて対照マウスと比較する。これらの遺伝子改変マウスは申請者の所属する研究室において既に作成済みであり、検証を開始している。これまでの研究結果から、β-カテニン経路を活性化すると形態形成(伸長と分岐)が促進することが明らかとなったが、平成26年度内は主に唾液腺上皮導管における影響について検討したため、平成27年度は腺房細胞の運動・増殖・分化に与える影響についてKi67の免疫染色や各種の腺房分化マーカーの遺伝子発現やタンパク質について検討する。さらに、β-カテニン経路が他のシグナル伝達経路と協調または拮抗することにより形態形成を制御するのか、細胞内シグナル伝達の影響について生化学的手法を用いて詳細に検討する計画である。また、β-カテニン経路を活性化すると発現の変化する下流の遺伝子群をDNAマイクロアレイを用いた網羅的な遺伝子発現解析により明らかにする。本研究計画では唾液腺上皮の"発生制御因子"を同定することを目的としている。平成26年度内に唾液腺上皮の発生を制御するシグナル伝達経路として、Wnt/β-カテニン経路に注目した。平成27年度に唾液腺上皮の発生を制御すると発現の変化する下流の遺伝子群をDNAマイクロアレイを用いた網羅的な遺伝子発現解析により明らかにし、その遺伝子群の中から発生制御因子を同定することを計画している。再現性の高い結果を得る為に詳細な条件検討を行っていた。このためDNAマイクロアレイを平成26年度内に行えず、次年度使用額が生じた。唾液腺上皮においてWnt/β-カテニン経路を活性化し、形態学的な分化の確認がとれた唾液腺上皮および既知の分化マーカーの遺伝子発現が上昇した唾液腺上皮からmRNAを精製し、発生誘導前後のmRNAを用いてDNAマイクロアレイを行う。それらの中から唾液腺上皮においてsiRNAまたはshRNAを用いて発現抑制を行い、発生を抑制する遺伝子を"発生制御因子"として同定する。
粒子線薬剤増感による低侵襲粒子線がん治療法の研究

各種サンプルを攪拌させながら上方から照射した後,照射サンプルの光励起による蛍光測定を行い,PDT用薬剤の有無によって活性酸素種の発生が促進されていることが確認できた。肺がん上皮細胞(A-549)とビスダインを用いて,X線照射(5 Gy)を行ったところ,ビスダインを添加していないコントロール群に比べ,細胞の生存率が低下し,放射線照射と光増感剤との併用により,殺細胞効果が向上することが見出せた。平成25年度については,研究を遂行できなかったため,平成26年度へ期間延長とした.そのため,今後の研究の展開に関する計画を記載する.粒子線の線量及びPDT用薬剤濃度を変化させ,薬剤濃度及び照射線量と活性酸素種の発生量の相関関係を明らかにし,腫瘍組織に有効である活性酸素種が最も効率良く発生する条件を探索する。照射線量及び薬剤濃度は実際の治療時よりも低線量・低濃度で実験を行い,活性酸素種の発生量を系統的に評価する。PDT用薬剤の放射線分解生成物の分析実験は,治療線量相当の各種放射線をそれぞれ照射後,高速液体クロマトグラフィーを用いて行い,分解生成物の同定及び毒性試験を行う。また,腫瘍細胞への粒子線照射実験は,PDTが有効とされている扁平上皮がんを用いて行う。肺の扁平上皮がん細胞を培養し,細胞数,PDT用薬剤濃度,照射線量,線質を変化させ,粒子線照射後にコロニーアッセイ法などの致死効果判定を行い,より致死効果の大きい条件の探索を行う。肺の扁平上皮がんの細胞実験の結果に基づき,他の腫瘍細胞による同様な実験を行い,本方法が適した腫瘍の探索を行う。粒子線治療及び光線力学的療法よりもさらに低侵襲性な治療システムが構築可能であるかどうか検討を行う。最後に,粒子線照射線量とPDT用薬剤濃度に対する活性酸素種の発生量,また,腫瘍培養細胞の致死効果判定の結果に基づき,実際の治療にどれだけ有効であるかを検討し,動物実験及び臨床試験の指針とする。初年度は本研究に関する調査,活性酸素種を同定するための基礎的なデータの収集を行った。まず,PDT用薬剤の粒子線励起による放射線化学的及び放射線力学的性質の基礎的なデータを取得し,本治療システムで腫瘍組織を死滅させる役割を果たす活性酸素種の発生を定性的に評価した。基礎的なデータの取得のため,サンプルは濃度分布が均一な水溶液中において粒子線を照射した。PDT用薬剤には加齢黄斑変性症に使用されているビスダイン(ベルテポルフィン)を採用し,蛍光プローブは一重項酸素用としてSinglet-Oxygen Sensor Green,活性酸素(主にOHラジカル)用としてHydroxyphenyl Fluorescein,ラジカル捕捉剤として,アジ化ナトリウム,一重項酸素の長寿命化用として重水をそれぞれ採用した。PDT用薬剤の濃度は薬剤の標準投与量15 mg,循環血漿量基準値48 mL/kg,仮想体重60 kgとした時の最高血中濃度5.2 x 10-3 mg/mL(ビスダイン: 7.2 x 10-6 M)を用いて照射実験を行った。その後,照射サンプルの光励起による蛍光測定を行い,PDT用薬剤の有無によって活性酸素種の発生が促進されていることが確認できた。続いて,これらの知見をもとに,肺がん上皮細胞(A-549)とビスダインを用いて,X線照射(5 Gy)を行ったところ,ビスダインを添加していないコントロール群に比べ,細胞の生存率が低下し,放射線照射と光増感剤との併用により,殺細胞効果が向上することが見出せた。本年度は本研究に関する調査,活性酸素種を同定するための基礎的なデータの収集を行った。PDT用薬剤には加齢黄斑変性症に使用されているビスダイン(ベルテポルフィン)を採用し,蛍光プローブは一重項酸素用としてSinglet-Oxygen Sensor Green,活性酸素(主にOHラジカル)用としてHydroxyphenyl Fluorescein及びAminophenyl Fluorescein,ラジカル捕捉剤として,アジ化ナトリウム,ジメチルスルホキシド,マンニトール,一重項酸素の長寿命化用として重水をそれぞれ採用した。照射後,照射サンプルの光励起による蛍光測定を行い,PDT用薬剤の有無によって活性酸素種の発生が促進されていることが確認できた。医学物理平成25年度は,臨床業務(重粒子線治療業務(維持,管理,開発))のエフォートが予定外に著しく高くなり,研究課題を遂行するための時間を確保することが困難であった.したがって,本研究課題のエフォートを下げざるを得なかった.

平成24年度は,予定通りの回数の重粒子線(炭素イオン線)ビーム照射実験を行うことができなかった.添加する薬剤についても,それぞれ1種類ずつしか確認することができなかった.その理由として,1)業務の一つである群馬大学重粒子線医学センター治療業務が想定以上であったため,2)それに伴いマシンタイムの十分な確保ができなかっため,再現実験や他の薬剤を使用した照射実験を行うことができなかった.また,群馬大学重粒子線医学センターは,基本的には治療施設であるため,初年度における実験環境を早期に立ちあげられなかったことも,遅延の理由としてあげられる.特に,照射後の測定を行うまでに照射施設から測定装置の設置場所まで時間的,距離的に離れてしまったため,想定していた結果を取得するまでに期間を要してしまったことが考えられる.平成25年度に実施予定であった計画を,本年度に実施する予定である.具体的には,粒子線の線量及びPDT用薬剤濃度を変化させ,薬剤濃度及び照射線量と活性酸素種の発生量の相関関係を明らかにし,腫瘍組織に有効である活性酸素種が最も効率良く発生する条件を探索する。照射線量及び薬剤濃度は実際の治療時よりも低線量・低濃度で実験を行い,活性酸素種の発生量を系統的に評価する。PDT用薬剤の放射線分解生成物の分析実験は,治療線量相当の各種放射線をそれぞれ照射後,高速液体クロマトグラフィーを用いて行い,分解生成物の同定及び毒性試験を行う。また,腫瘍細胞への粒子線照射実験は,PDTが有効とされている扁平上皮がんを用いて行う。肺の扁平上皮がん細胞を培養し,細胞数,PDT用薬剤濃度,照射線量,線質を変化させ,粒子線照射後にコロニーアッセイ法などの致死効果判定を行い,より致死効果の大きい条件の探索を行う。肺の扁平上皮がんの細胞実験の結果に基づき,他の腫瘍細胞による同様な実験を行い,本方法が適した腫瘍の探索を行う。粒子線治療及び光線力学的療法よりもさらに低侵襲性な治療システムが構築可能であるかどうか検討を行う。最後に,粒子線照射線量とPDT用薬剤濃度に対する活性酸素種の発生量,また,腫瘍培養細胞の致死効果判定の結果に基づき,実際の治療にどれだけ有効であるかを検討し,動物実験及び臨床試験の指針とする。平成25年度は,まず平成24年度に取得予定であったうちの,実施・取得できなかったデータの取得を行う.次に,粒子線の線量及びPDT用薬剤濃度を変化させ,薬剤濃度及び照射線量と活性酸素種の発生量の相関関係を明らかにし,腫瘍組織に有効である活性酸素種が最も効率良く発生する条件を探索する。照射線量及び薬剤濃度は実際の治療時よりも低線量・低濃度で実験を行い,活性酸素種の発生量を系統的に評価する.PDT用薬剤の放射線分解生成物の分析実験は,治療線量相当の各種放射線をそれぞれ照射後,高速液体クロマトグラフィーを用いて行い,分解生成物の同定及び毒性試験を行う.また,腫瘍細胞への粒子線照射実験は,PDTが有効とされている扁平上皮がんを用いて行う。肺の扁平上皮がん細胞を培養し,細胞数,PDT用薬剤濃度,照射線量,線質を変化させ,粒子線照射後にコロニーアッセイ法などの致死効果判定を行い,より致死効果の大きい条件の探索を行う.