hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
胎児発育不全の予防を目指したユビキチン転移酵素CNOT4の生理機能の解明研究

ユビキチンリガーゼCNOT4の哺乳類組織における生理機能を明らかにするため、平成30年度は下記の項目について検討した。1) CNOT4変異マウスの胚発生:ユビキチン転移を不活性化したCNOT4RING変異マウス胎児は野生型に比べ胎内での発育遅滞を認めた。これが胎盤形成に起因するものかを検討するため、野生型の正常胚から作製したテトラプロイド胚(4倍体胚)とCNOT4変異マウス由来のディプロイド胚(2倍体胚)との凝集胚を作製し、仮親の子宮に移植し、個体発生させた。この場合、胎盤は野生型テトラプロイド胚に由来するものであるにもかかわらず、CNOT4変異マウスの個体発生率は依然として低く(部分的な胎生致死)、通常発生と同様の発生遅延を認めた。この結果から、CNOT4 RING変異マウスの成長抑制は胎盤形成とは独立した要因であることがわかった。2) CNOT4によるユビキチン化修飾の評価:前年度にCNOT4の相互作用因子としてRNA結合タンパク質X (RBP-X)を同定した。in vitroアッセイでRBP-Xのユビキチン修飾を評価したところ、ユビキチン蛋白のK63残基を介するポリユビキチン鎖が形成されたことから、RBP-Xの蛋白分解よりも構造変換などによるRNA認識やシグナル伝達をCNOT4が制御していることが考えられた。3) CNOT4ノックダウンによる遺伝子発現変化::siRNAによりCNOT4ノックダウンを行ったHEK293TについてRNA-seq解析を行った。有意な発現変動を示した600遺伝子のうち発現減少遺伝子が450個を占め、GO解析の結果、その多くがembryonic organ developmentを含む複数の発生関連のtermに含まれる遺伝子であった。このことから、胎生期におけるCNOT4は、胚発生に寄与するmRNA発現を正に制御している可能性が示唆された。CNOT4変異マウスの解析ならびに培養細胞、試験管内アッセイ系などの各種解析により、CNOT4の生理機能として、CNOT4がRBP-Xをユビキチン化修飾することにより、個体発生、細胞増殖に不可欠な役割を担うことが明らかになりつつある。引き続きCNOT4によるRBP-Xの制御機構を明らかにすることを目的に研究を行う。これまでの解析で、CNOT4によるRBP-Xのポリユビキチン化修飾を明らかにしたが、実際にRBP-X中のどのリジン残基がユビキチン化に寄与しているのかを明らかにできていない。予備的な検討として、報告されているRBP-Xのドメイン構造を欠損するようにRBP-Xのトランケートを数種作製し、ユビキチン化の評価を行っている。その結果、RBP-XのN末端側を欠損させた発現タンパク質においてユビキチン修飾が消失したとことから、少なくともこの領域にCNOT4との結合領域やユビキチン化リジン残基などのユビキチン化に必要な構造があるのではないかと考えている。これについては、リジン残基に変異を導入したRBP-Xのユビキチン化動態を解析することで、ユビキチン化リジン残基の同定を行う。また、この領域には、2つのRNA認識モチーフ(RRM)が存在していることから、同領域へのユビキチン化修飾がRBP-Xのドメイン構造と標的mRNAとの結合性を制御している可能性が考えられる。RBP-Xはその結合により、標的mRNAの安定性、局在、翻訳を制御することが報告されており、今後はCNOT4の発現に連動して、それら標的遺伝子への結合活性や、mRNA発現量に変化があるのかをRNA免疫沈降法やqPCR法により明らかにしていく。また、最近CRISPR/CAS9によるゲノム編集を用いてCNOT4ゲノム領域へのloxP配列の挿入を行い、CNOT4floxマウスを作出した。今後このマウスをCAG-Cre/Esr1や各組織特異的にCreリコンビナーゼを発現するトランスジェニックマウスと交配させ、CNOT4の成体マウス組織での役割や組織特異的な生理機能について解析を行う。

3) CNOT4ノックダウンによる遺伝子発現変化::siRNAによりCNOT4ノックダウンを行ったHEK293TについてRNA-seq解析を行った。有意な発現変動を示した600遺伝子のうち発現減少遺伝子が450個を占め、GO解析の結果、その多くがembryonic organ developmentを含む複数の発生関連のtermに含まれる遺伝子であった。このことから、胎生期におけるCNOT4は、胚発生に寄与するmRNA発現を正に制御している可能性が示唆された。CNOT4変異マウスの解析ならびに培養細胞、試験管内アッセイ系などの各種解析により、CNOT4の生理機能として、CNOT4がRBP-Xをユビキチン化修飾することにより、個体発生、細胞増殖に不可欠な役割を担うことが明らかになりつつある。引き続きCNOT4によるRBP-Xの制御機構を明らかにすることを目的に研究を行う。これまでの解析で、CNOT4によるRBP-Xのポリユビキチン化修飾を明らかにしたが、実際にRBP-X中のどのリジン残基がユビキチン化に寄与しているのかを明らかにできていない。予備的な検討として、報告されているRBP-Xのドメイン構造を欠損するようにRBP-Xのトランケートを数種作製し、ユビキチン化の評価を行っている。その結果、RBP-XのN末端側を欠損させた発現タンパク質においてユビキチン修飾が消失したとことから、少なくともこの領域にCNOT4との結合領域やユビキチン化リジン残基などのユビキチン化に必要な構造があるのではないかと考えている。これについては、リジン残基に変異を導入したRBP-Xのユビキチン化動態を解析することで、ユビキチン化リジン残基の同定を行う。また、この領域には、2つのRNA認識モチーフ(RRM)が存在していることから、同領域へのユビキチン化修飾がRBP-Xのドメイン構造と標的mRNAとの結合性を制御している可能性が考えられる。RBP-Xはその結合により、標的mRNAの安定性、局在、翻訳を制御することが報告されており、今後はCNOT4の発現に連動して、それら標的遺伝子への結合活性や、mRNA発現量に変化があるのかをRNA免疫沈降法やqPCR法により明らかにしていく。また、最近CRISPR/CAS9によるゲノム編集を用いてCNOT4ゲノム領域へのloxP配列の挿入を行い、CNOT4floxマウスを作出した。今後このマウスをCAG-Cre/Esr1や各組織特異的にCreリコンビナーゼを発現するトランスジェニックマウスと交配させ、CNOT4の成体マウス組織での役割や組織特異的な生理機能について解析を行う。
自動定量分水装置を備えた新水利システムの研究

1.自動定量分水装置の改善と精度a.開水路自動定量分水装置の試作を行い,水利工学講座の総合農業水利研究実験場に新設した.開水路を用いて実験し,その水理精度を求め,従来の分水装置と精度を比較し,かつ分水流量制御理論を誘導した. (昭和61年度)b.管水路自動定量分水装置の試作を行い,総合農業水利研究実験場に新設した実験管水路を用いて実験し,特に低落差用自動定量分水装置の制御精度の水理特性を解明した. (昭和62年度)2.関連した研究成果a.2次元水域における流れのパターンを,有限要素法を用いて解析した.特に,水域における風の効果を明らかにした. (昭和61年度)b.水質源開発に伴って生じる水理現象に対して,有限要素法を適用する場合の特殊な工夫について解明した.3.口頭発表a.農業土木学会応用水理研究部会研究発表(昭和61年度, 62年度)b.農業土木学会大会講演会研究発表(昭和62年度)c.国際学会研究発表予定(昭和63年世界水資源学会,オタワ市,カナダ,昭和63年アジア水理学会,京都市,日本)4.現地試験愛知県下木曽川農業水利事業地区愛知用水大府支線水路で,新水利システム実験を準備した.1.自動定量分水装置の改善と精度a.開水路自動定量分水装置の試作を行い,水利工学講座の総合農業水利研究実験場に新設した.開水路を用いて実験し,その水理精度を求め,従来の分水装置と精度を比較し,かつ分水流量制御理論を誘導した. (昭和61年度)b.管水路自動定量分水装置の試作を行い,総合農業水利研究実験場に新設した実験管水路を用いて実験し,特に低落差用自動定量分水装置の制御精度の水理特性を解明した. (昭和62年度)2.関連した研究成果a.2次元水域における流れのパターンを,有限要素法を用いて解析した.特に,水域における風の効果を明らかにした. (昭和61年度)b.水質源開発に伴って生じる水理現象に対して,有限要素法を適用する場合の特殊な工夫について解明した.3.口頭発表a.農業土木学会応用水理研究部会研究発表(昭和61年度, 62年度)b.農業土木学会大会講演会研究発表(昭和62年度)c.国際学会研究発表予定(昭和63年世界水資源学会,オタワ市,カナダ,昭和63年アジア水理学会,京都市,日本)4.現地試験愛知県下木曽川農業水利事業地区愛知用水大府支線水路で,新水利システム実験を準備した.自動定量分水装置及び開水路を製作し、その水理実験を行うと同時に、水利用システムの理論研究を行った。水理実験については、総合農業水利研究実験場(舞鶴市内)に長さ50m,幅0.5m,高さ0.5mのステンレス製の水路を作り、各5個の分水装置を付加し、定量的分水をした場合と、従来の分水装置の場合の分水制御の精度について研究し、定量分水装置の効果を明らかにした。理論研究においては、多数のダムを含む水利用システムをモデル化し、マトリクス微分方程式を導入してシミュレーションを行い、高度な水利システムを提案した。昭和62年度においても、上記研究を発展さすと同時に、野外において実測を含めた研究を行う予定である。
携帯用画像診断装置のための画像処理-階調処理の最適化-

携帯用画像診断装置のために現在考えられる最適の表示装置は、液晶表示装置である。この液晶表示装置(LCD)と従来から使用されているCRT表示装置の比較検討とを行った。読影対象は正面胸部X線画像100画像である。正常な胸部X線画像50画像に、人工的な結節状陰影を重ねて病変のある胸部X線画像を50画像作成した。画像を表示する場合に、階調処理を行い、白黒の階調を知覚上線形となるように変換した。この画像を、明るさを200カンデラに揃えた表示装置で読影を行った。放射線診断を行っている医師10名に読影実験を行い、各々CRT画像とLCD画像で2回読影を行った。読影者は、各々の画像について、結節状の異常陰影の存在診断を行い、記録を行った。読影時間は、1画像30秒と限定し、読影時間のばらつきを押さえた。その結果をROC (Receiver operating characteristic)解析を行い、ROC曲線の面積を比較した。その結果、面積(Az)値は、個人のばらつきがあるが、LCDでは、10名の平均値0.89909で(最大0.9627、最小0.8337)、一方、CRTでは、平均値0.91821で(最大0.9701、最小0.8519)であった。Az値は、ややLCDよりもCRTの方が値が良好であった。しかし、これらの値に、有意差はなかった。この結果から、携帯用の液晶表示装置は、CRT表示装置と比べて臨床上問題がないと考えられた。今後、携帯用の診断装置を開発する場合に、CRT表示装置の代わりにLCD表示装置を使用可能と判断できた。液晶表示装置では、X線フィルムと比べて表示できる白黒の階調が不足している。また、視野角も狭く斜めから見た場合に、階調が反転したり階調が制限される。このような液晶表示装置をX線画像の診断に使用することができるように、画像のダイナミックレンジを減らして表示する画像処理方法を開発し、臨床的に評価することである。対象とする画像は、胸部X線画像、CT画像と核医学画像である。平成12年度は、液晶表示装置(1280x1024画素、1600万色)とCRT表示装置(22インチフラットディスプレイ)を購入し、既存の画像表示装置と接続を行った。処理用の画像として、胸部X線画像、CT画像(腹部肝CT)、核医学画像(骨シンチ)を準備した。予備実験として、adaptive histogram equalization(AHE)とunsharp-masking法によるダイナミックレンジの圧縮による階調処理を行った。現在これらの処理方法について最適なパラメータを検討している。その結果をROC(Receiver operating characteristic)解析を行い、ROC曲線の面積を比較した。

その結果、面積(Az)値は、個人のばらつきがあるが、LCDでは、10名の平均値0.89909で(最大0.9627、最小0.8337)、一方、CRTでは、平均値0.91821で(最大0.9701、最小0.8519)であった。Az値は、ややLCDよりもCRTの方が値が良好であった。しかし、これらの値に、有意差はなかった。この結果から、携帯用の液晶表示装置は、CRT表示装置と比べて臨床上問題がないと考えられた。今後、携帯用の診断装置を開発する場合に、CRT表示装置の代わりにLCD表示装置を使用可能と判断された。
極少数の投影からビーム断面濃度分布を実時間でパターン計測する方法の研究

本研究は,サイクロトロン加速器において,ビーム断面電流強度分布の中心位置や形状を監視調整するために,4方向から計測した投影データを用いて,ビーム断面の電流強度分布を計算機により実時間で再構成する方法を開発しようとするものである.1年目は,再構成される画像の分解能を上げる方法を開発した.ピラミッド階層化を図る方法について,仕組を考案しプログラムを作成し,計算機によりシミュレーション実験を行ったところ,良好な画像再構成が得られた.その概要は,最上層の画像領域において大まかな画像を再構成し,得られた画像から一つ下層の分割された画像領域での投影値を行列掛算により求め,透過線上での比例配分により分割された各画像領域での投影値を推定算出する.この操作を繰返し行って,最下層での画像を求めるというものである.64×64のモデル画像化行列を用いて,4方向投影により実験したところ,128×128の良好な画像が再構成されることを確認した.2年目は,岩手県工業技術センターのX線装置を借用して,実際のX線によって画像が再構成されることを確認した.物体を回転させ各方向の投影データを測定し,計算機へ送り込み,その投影データより物体の断面画像が再構成されることを実験的に確認した.物体としてはLED素子やコンデンサー等の電子部品を用いた.投影方向数は8方向であり,投影間隔は,標本点間隔の0.5倍で,1276本の投影データから64×64の4096個の画素値を計算した.再構成された画像はほぼ良好であり,再構成の計算時間は約0.2秒と高速であった.本研究の手法は,見えない管内部の断面濃度分布パターンを,少数方向の投影から,簡単に,しかも高速に,画像再構成して計測する,新しい「濃度分布パターン計測法」として,実用化できる可能性が充分にあることが明らかになった。本研究は,サイクロトロン加速器において,ビーム断面電流強度分布の中心位置や形状を監視調整するために,4方向から計測した投影データを用いて,ビーム断面の電流強度分布を計算機により実時間で再構成する方法を開発しようとするものである.今年度の目標は,再構成される画像の分解能を上げる方法を開発することである.そこで再構成画像のピラミッド階層化を図る方法について,仕組みを考案して,プログラムを作成して,計算機によりシミュレーション実験を行ったところ,良好な画像再構成が得られたことを報告する.その概要は,サイズの大きな画像領域に対してピラミッド階層状に画像分解を繰返し行いサイズの小さな画像領域にして,特異値分解によるモデル画像化法を適用する,というものである.つまりまず最上層において大まかな画像再構成を行い,次に得られた画像から一つ下層の分割された画像領域での投影値を行列掛算により求めて,透過線上での比例配分により分割された各画像領域での投影値を推定算出する.この操作を繰返し行って,最下層での画像を求める,というものである.64×64のモデル画像化行列を用いて,4方向投影により実験したところ,128×128の良好な画像が再構成されることを確認した.計算機シミュレーション実験により,2次元画像の種々の形状につき再構成を行って,透過線間隔や標本点間隔を変えて,再構成誤差などの各種の画像再構成性能の評価を行った.本研究は,サイクロトロン加速器において,ビーム断面電流強度分布の中心位置や形状を監視調整するために,4方向から計測した投影データを用いて,ビーム断面の電流強度分布を計算機により実時間で再構成する方法を開発しようとするものである.

上記の目的を達成するために,今年度はまず,計算機シミュレーションにより画像再構成の評価実験を行い,次に岩手県工業技術センターのX線装置を借用して実際のX線により画像再構成されることを確認して評価実験を行い,新しい「濃度分布パターン計測法」としての可能性を明らかにした.1)計算機シミュレーションにより,3方向と4方向と8方向の投影データを用いて,透過線間隔や標本点間隔を変えて,特異値分解の打切り特異値や再構成誤差,再構成時間等の再構成性能に関する評価実験を行った.2)次に実際にX線装置を用いて,物体を回転させ各方向からの平行ビームに対する投影データを測定して,それを計算機へ送り込み,その投影データより物体の断面が画像として再構成されることを実験的に確認した.物体としては,LED素子やコンデンサー等の電子部品を用いた.投影方向の数は8方向であり,投影間隔は,標本点間隔の0.5倍で,1276本の投影データから64×64の4096個の画素値を再構成した.再構成された画像は,ほぼ良好であり,再構成の計算時間は約0.2秒と高速であった.本研究の手法は,見えない管内部の断面濃度分布パターンを,少数方向の投影から,簡単に,しかも高速に,画像再構成し計測する方法として,実用化できる可能性が充分にある,ことが明らかになった.
昼間定時制高校における協同学習を軸とした組織的授業改善の実証的研究

協同学習の理念と技法を軸として組織的な授業改善に取り組む昼間定時制高校を対象に,その有効性と可能性と限界を含めた検証をフィールドワークに基づいて行った。その結果,次の5つの研究課題を明らかにした。1協同学習に対する教員間の合意形成に関する課題,2協同学習の技法の導入と教師の授業観ならびに授業方略に関する課題,3「授業」と「授業中の対人関係」に対する積極性/消極性に基づいた生徒特性の4類型の確定,43の生徒特性に対応した授業方略の課題,5他校にも一般化可能な校内研修モデルの提示。(1)授業実践場面に対するフィールドワークとインタビュー調査初年度はK高校の授業実践場面のフィールドワークを行い、日々の授業で教師が取り組んでいる具体的な工夫とその成果並びに課題と限界を析出した。具体的には,教師の学習指導のありようについて,座席配置の指示、単元目標及び本時の目標の提示、学習課題と学習活動の展開計画の明示といった生徒への働きかけに注目し、個々の教師の授業実践の実態を収集・分類・整理し、K高校に特有の授業実践文化を明らかにした。また授業観察と並行して、K高校の教師を対象とするインタビュー調査を行った。授業実践に対する自己評価や、協同学習の理念と技法に対する見解を収集した。その際、個々の教師の経験年数を踏まえ、過去の勤務校での経験、あるいは自らが高校生時代に経験した授業と比較させた。さらにインタビューを通して申請者が被調査者と共有したい課題,すなわち(A)自らの授業に手応えを感じられたケース/感じられなかったケースは何か、(B)手応えを感じた/感じられなかったのは、どのような生徒の反応に依るものであったのか、(C)手応えの有無に係る根拠は何か,といった3点を授業実践上の課題として整理した。(2)年間授業改善計画の構築研究計画初年度の着地点は、次年度に実施する年間授業改善計画を構築することにあった。(1)で得られた知見に基づき、協同学習の理念と技法の導入をめざす年間授業改善計画案を現在検討中である(1)授業実践場面に対するフィールドワークと教師へのインタビュー調査の継続初年度に引き続きK高校の授業実践場面のフィールドワークを行い,日々の授業における教師の具体的な工夫とその成果,課題と限界の析出に努めた。初年度は,協同学習の技法の導入ついて,その形式面(座席配置,単元目標や本時目標の提示,学習課題と学習活動の展開計画の明示といった生徒へのはたらきかけ)の共有を重視したが,本年度はさらに一歩を進め,1学習課題に照らして生徒に自由度を与えること,2学習課題(めあて)の提示後,すぐに自力解決や活動に入るのではなく,課題に対する生徒側の「誤解」の有無等を検証する「課題の吟味」に時間を割くこと,3「ふりかえり」の場面で生徒と教師が学習活動を価値づけることを重視した。これらの取り組みの効果と課題を,K高校のプロジェクトチームと授業者とのケースカンファレンスに基づいて検証した。(2)生徒特性の類型化と授業改善の効果の検証初年度に整理したK高校の生徒特性の4類型に基づいて,具体的にどのような授業改善が必要かを検証する校内研修を年2回(11月と2月)行った。その際,K高校の全教員が個別具体的な課題意識をもち,これを教師の小集団によるグループワークに基づいて検証・解決するための「気づきを共有するシート」をK高校のプロジェクトチームとともに開発・運用した。K高校の従来の校内研修を抜本的に見直し,年間を通した授業改善計画を整理・構造化することで,相互の授業公開・観察に全教員が関与する,参画型かつ課題解決型校内研修の方法論を,K高校の実態に合う形で実現できた。(3)「全国定時制通信制高等学校基本調査」の入手と分析昭和49年平成26年度の「全国定時制通信制高等学校基本調査」を入手し,データ入力を完了した。今後,特に「昼間定時制高校」をめぐる実態を明らかにする分析に着手する。初年度及び2年目に引き続き,K高校の授業実践場面のフィールドワーク,並びにK高校の教員を対象としたインタビュー調査を継続実施した。また,実際の校内研修場面(研究授業発表ならびに授業協議会)に参画し,必要なデータ収集を行った。これらにより,本研究で明らかにしようとしている課題1課題5(研究計画調書に記載)について,平成27年度(3年目)は次のような実績を上げることができた。課題1については,個々の教師の創意工夫を最大限尊重しつつ,協同学習の理念に基づく具体的な授業改善を「単元のまとまり」で構想することを支援し,改善に向けた技法を試行する場面を観察した。課題2については,講師を除く全ての教員に,一人あたり約23回程度のインタビュー・データを蓄積できた。現時点では次のような分析結果を得ている。K高校の特性上,授業に対する生徒たちの忌避感情を前提とせざるを得ず,「学習内容に対するつまずき」以前に授業の進行を妨げている喫緊の要因を対症療法的にどう取り除くかが,教師にとって最大の関心事であり続けており,その結果,本質的な授業改善に辿り着かないまま,日々を送ってしまっている実態が明らかとなった。課題3及び4については,昨年度までの取組によって基本的な枠組を形成できている。課題5については,K高校の校内研修の実態を「自律的な組織改善を支える5つの要素(課題設定,組織体制の構築,時間確保,意欲喚起,成果検証)」に照らして検証した。

校内研究主題に対して,これに迫る具体的な改善テーマを複数設定し,1班あたり34人×5班を編成してこれを追究するという体制が構築された。その結果,班を単位とする教員間の授業公開は「授業改善週間」として習慣化・定着したものの,ともるすと「作った仕組みを運用する」ことが中心となり,本質的な授業改善に届くにはさらに別の工夫が必要になるという知見が得られた。研究代表者のその他の業務の多忙化に伴い,研究遂行に想定以上の時間を要した。具体的には(1)インタビュー・データの整理,及び(2)既に業者委託により入力済の『全国定時制通信制高等学校基本調査』(昭和49年度平成26年度)のエクセルデータを,統計分析に耐えうる形に整理・加工(再カテゴリ化等)することに困難を極めており,昨年度末に1年度の研究計画の延長を申請し,承認されたところである。最終年度は,初年度から3年目までに実施したK高校へのフィールドワークによって得られたデータの分析に取り組み,本研究の課題15について次のような結論を得た。課題1:K高校では,協同学習に基づく授業改善が特定の方略を学校全体の総意として採用するところから始まった。しかしそれら(コの字型の座席配置,5分以上のグループ活動必須等)は形骸化を生み,教師のなかに協同学習への不信を招いていた。このような不具合を組織として共有し,取り除き,改善への有効な手立てをはかる授業改善計画は単年度では難しく23年を要することが明らかとなった。課題2:協同学習に係る特定の方略への不信感と忌避感が,多くの教師のなかに存在した。それゆえに,学校として合意形成しつつも,その教師になじんだ手法が常に優先しがちであった。特定の方略への習熟は生徒からの肯定的なフィードバックに支えられることが明らかとなった。課題3および4:「授業に対する積極性ー消極性」と「人間関係に対する積極性ー消極性」により生徒の4類型を試みたが,生徒の学力とふさわしい授業形態については,さらに細かな整理分類が必要であった。個々の生徒に求める水準と方向性を教師は常に模索し,「その生徒にとってこの課題や教材や方略がどのような意味と価値を持つか」ということを「実践知」として授業中に発揮しようとする教師ほど,個々の生徒のニーズを把握しつつ,しかし,ニーズにおもねらず,教える側の必要と必然をあてがえる傾向があることが明らかとなった。課題5:教員の教科の枠を超えた4人班を単位とする「班別授業研究」がK高校に独自のスタイルとして定着した。具体的には「授業デザインの作成・配布→第1回授業実践→第1回協議→授業デザインの修正→第2回授業実践→第2回協議」の流れで,略案の作成・修正と実践の繰り返しを行い,班ごとに設定したテーマに沿う検証を行うスタイルである。協同学習の理念と技法を軸として組織的な授業改善に取り組む昼間定時制高校を対象に,その有効性と可能性と限界を含めた検証をフィールドワークに基づいて行った。その結果,次の5つの研究課題を明らかにした。1協同学習に対する教員間の合意形成に関する課題,2協同学習の技法の導入と教師の授業観ならびに授業方略に関する課題,3「授業」と「授業中の対人関係」に対する積極性/消極性に基づいた生徒特性の4類型の確定,43の生徒特性に対応した授業方略の課題,5他校にも一般化可能な校内研修モデルの提示。
病的骨破壊をもたらす破骨細胞前駆細胞の解析と治療への応用

本研究は破骨細胞分化誘導を制御する細胞系譜について検討する事を目的とした。骨吸収異常を持つマウスと正常のF1マウスを用いて骨髄外と骨髄では破骨細胞前駆細胞の由来の比率が異なる事、また、腹腔細胞を低張処理にて除去する、或いは、骨髄細胞中に存在するT細胞系譜の細胞を除去すると破骨細胞の分化誘導が減少する事を見出した。以上の結果は、破骨細胞前駆細胞は骨髄外からも由来し、骨髄内外に制御細胞系譜の存在を見出した。新しい骨疾患の治療の標的が示された。本研究は、破骨細胞前駆細胞そのものの機能・性質・起源の違いを比較検討することを目的としている。ともに骨吸収の亢進を伴うヒト関節リウマチと骨粗鬆症の患者の末梢血中の破骨細胞前駆細胞の性格が異なることを報告した(Nose,et al.2009,研究発表・雑誌論文の項参照)。Btk機能異常Btk^<xid>マウスを用いた破骨細胞前駆細胞の検討から、成体において脾臓では正常型とBtk^<xid>型の破骨細胞前駆細胞は1:1で存在するが、骨髄においては、ほとんど正常型細胞からなることを観察した。このことは、破骨細胞前駆細胞が骨髄内で産生されるのではなく、骨髄外から供給されているのではないかという可能性を示唆している。そこで、腹腔に滅菌した水を注入し、低張処理により腹腔細胞を死滅させたところ、時間経過とともに、骨髄細胞を用いた破骨細胞分化誘導が減少した。この減少は現在処理後、100日目まで観察したが、40日目で正常の約30%程度までに減少し、その後、一定化する。よって、骨髄の破骨細胞前駆細胞の大半は、腹腔細胞に関連した細胞のように思われる。現在、腹腔細胞中の破骨細胞前駆細胞を単離し、低張処理により減少した破骨細胞分化誘導が回復できるか検討を始めている。この減少が今後も継続するのであれば、骨粗鬆症の治療に用いる可能性がある。平成21年度は、残された30%の破骨細胞は如何なる細胞から由来するのか検討する。さらに、病的骨破壊を実験的に誘導して、この破骨細胞前駆細胞が腹腔低張処理によって影響を受けるか否かを検討することで、恒常的な生理的状態と病的骨吸収を行う破骨細胞前駆細胞の異同を検討する。順調に研究が進行していると思う。本研究は、破骨細胞前駆細胞そのものの機能・性質・起源の違いを比較検討することと、その分化を制御する機構を明らかにし、病的骨破壊をもたらす疾患の治療を目指している。骨吸収の亢進を伴うヒト関節リウマチと骨粗鬆症の患者の末梢血中の破骨細胞前駆細胞の性格が異なることを報告した(Nose, et al. 2009)。Btk機能異常BtK^<xid>マウスを用いた破骨細胞前駆細胞の検討では、破骨細胞前駆細胞が骨髄内で産生されるのではなく、骨髄外から供給されているのではないかという可能性を示唆した。この可能性を明らかに知るため、X染色体にGfp遺伝子を挿入したトランスジェニックマウスとBtK^<xid>マウスのF1雌マウスを作成し、最終確認を行っている。腹腔に滅菌した水を注入し、低張処理により腹腔細胞を死滅させたところ、骨髄細胞からの破骨細胞分化誘導が約50%減少した。この減少は一回の処理で以降回復することはなく、再生あるいは他臓器からの供給が存在しない特異的な細胞集団の存在を示唆している。この破骨細胞誘導は骨髄中からT細胞系譜を除去した場合にはその作用が見出されないため、T細胞関連の破骨細胞分化機構に関与していると考えられる。病的骨破壊をもたらす疾患の多くはT細胞の関与が報告されており、3年目にしてついにT細胞関連分化制御機構の一端を見出したと思う。平成22年度は、本研究の最終年度でもあり、腹腔中に存在する破骨細胞分化制御細胞を明らかにし、特異的にその細胞系譜をマウスから取り除くことでT細胞によって引き起こされる病的骨破壊との関連を明らかにし、目標としてきた病的骨吸収を恒常的に抑制する治療へ向けた研究へと発展させたいと考えている。本研究は、順調に進展しているので、当初の目標を成就できると思う。破骨細胞による骨吸収は、恒常的な骨再構築と骨破壊を伴う病的なものある。この2つの機構を分離し、生理的骨再構築を阻害することなしに治癒を目指す骨疾患治療法の開発の為の基礎的実験を試みるのが本研究の目的である。腹腔に蒸留水を注入することで腹腔の細胞を低張処理するとそれ以降少なくとも1年間は、骨髄細胞からM-CSFとRANKLによる破骨細胞分化誘導は半分以下に減少する事をこの研究で発見した(投稿準備中)。

この減少は骨髄における破骨細胞の前駆細胞の頻度の減少ではなく、分化制御を司る細胞機構の変化によるものである事も示した。また、わずかに存在するT細胞系譜を除去することでも半減させられることを見出した。T細胞除去による破骨細胞誘導の減少は、腹腔処理したマウスの骨髄では見出されなかったため、この腹腔処理とT細胞による破骨細胞誘導制御の間には関連があることが示唆された。破骨細胞分化には、骨髄外の腹腔に存在する細胞系譜の制御、そして、骨髄内に存在するT細胞系譜による制御により、骨吸収の量的・質的制御がなされている事を本研究が初めて示した、,この結果により、骨髄内・外の2つの機構が理解でき、その制御の標的が明らかになったので、今後、関連する細胞系譜・分子機構を解析する段階に進むことができる。この標的腹腔細胞を同定し、その特異的な除去法を開発することで、閉経期以降の女性に発症する骨粗鬆症予防を現実化できるのではと期待している。当初目標とした新しい破骨細胞制御機構の存在を明らかにすることが出来た。慢性炎症をイメージした実験系で、Notch-Notchリガンドがシグナル分子としてだけではなく、接着分子として炎症の場に細胞を誘導・維持・放出する作用を持っている事(Murata et al.2010)、ES細胞からの破骨細胞・骨芽細胞分化誘導法についても発表した(Tsuneto et al.2011)。
3Dアニメーションを中心としたCG表現指導法の一般化

本研究は,美術教育教材としての3Dアニメーション制作を普通教育課程において一般的に実施可能とするための基礎研究の一部である。その成果として,3DCG教材と3D立体視との図るべき関係の提案,マルチプラットフォーム対応のフリーウエアを中心とした3DCG表現システムおよびマルチスクリーンを用いた協同学習に対応する学習支援システムの開発,およびそれを用いた学級規模に近い学習者数での教育活動からその実効性と課題等を示した。本研究は、3Dアニメーション制作を教材として実施可能とするための基礎研究であり,PBLとピア・サポートを導入した授業実践を一般化するためのシステム構築と,サポータ養成を中心とした指導法の開発を目的とする。本年度は,3DCGの教材としての理解を進める上での緊急の必要性から,その普及が視覚文化の今日的な状況を代表する3D(両眼立体視)映像環境との関係から3DCG表現の成り立ちについて改めて分析し,3D映像環境の普及に伴う3DCG表現指導法の変容の可能性について検討するとともに,システム構築に重点を置きながらPBLとピア・サポートに適した環境の開発を行った。その結果以下の事項を明らかにした。・3DCGによる立体視映像の制作の一般化に伴い,仮想の二眼カメラの設定の自由度画により,表現スキルの新たな局面が顕在化する。・立体視環境を直接利用したモデリングシステムが一般化すれば,その利用により3DCG表現に伴う困難の多くは解消されるが,一方で仮想現実に対するリテラシーの強化が必要になる。・システム構成の一要素としてのアプリケーションソフトウエアは,その機能や利便性に不十分な点があってもフリーウエアを用いることで,学校外でのPBL的共同学習を誘発し,表現の深化につながる極めて高い学習効果が認められた。・表現技術獲得におけるネット上の情報資源をPBL学習の効率的に進める効果が認められた。・グループ学習において,同一大画面上での各作業画面の共有に,ピア・サポートを促進する潜在的な効果が認められた。これらの内容は,途中経過として,美術教育学(美術科教育学会誌)第32号に論文として投稿し掲載された。また,富山大学で開催された第33回美術科教育学会全国大会にて,平成23年3月26に口頭にて発表した。本研究は,3Dアニメーション制作を教材として実施可能とすることを目的とした基礎研究である。当初は,その具体的方法として,PBLとピア・サポートを導入した授業実践を一般化するためのシステム構築を目ざしたが,その研究の過程で,その方法の基本的性格をより効率的に活かし,本研究の目的の達成により近づく方法として「協同学習」の機能を取り入れることとした。本年度は,協同学習の機能を活かすためにシステムの基本設計の見直しを行うとともにこれまでの研究成果を活かしてシステムを再構築し,当該のシステムを用いた小規模(学習者10名)の実験的教育実践活動を行い,下記に示す成果を得た。さらに,これらの成果を元に,平成25年度実施予定の中規模(学習者24名程度)の実験的教育実践活動に向けた基本的システム構築(必要なハードウエアの準備)を行った。・3DCGに限らず,生徒個々がコンピュータを用いる学習活動においては,協同学習に不可欠なグループ内での学習状況の共有が難しい。その問題の解決方法として,マルチモニタの有効な利用法を開発した。・協同学習の学習活動の履歴の記録方法として,天井カメラを用いる方法を開発した。・3DCG表現活動におけるモデリング技術の獲得を狙いとした協同学習活動を促進する指導法を開発した。・上記を総合して,実験的教育実践活動を実施した結果,効率的な指導として,期待以上の効果を得た。これらの内容は,途中経過として,美術教育学(美術科教育学会誌)第33号に論文として投稿し掲載された。また,新潟大学で開催された第34回美術科教育学会全国大会にて,平成24年3月27に口頭にて発表した。当初は, PBLとピア・サポートを導入した授業実践の一般化を目ざしたが,「協同学習」の機能を取り入れることとした。本年度は,昨年度に,開発し,実施して成果を得たシステムを拡張して,以下のデザインにて中規模(学習者24名)の実験的教育実践活動を実施した。1指導者と学習者との対面性重視2スクリーン表示の改良3マルチモニタリングの画面の改良その結果,知見として以下の課題が顕在化した。1コンピュータを用いる表現活動指導にて解決されるべき課題として,学習グループの状況の確実な把握,基本的学習課題における操作ミスへの対応,システム上のトラブルに対処するバックアップシステムの準備等が残された。これらは,情報教育に共通する課題だが,美術教育においても汎用の解決策を図るべきは議論が必要である。2尋ねることについては,それが,個別のアプローチの開始であるとともに明らかに主体的なアクションであり,一方的に注入された技術とは理解の内容や深さ,定着の度合いにおいても全く別個のものの獲得につながると考えられるものの,他者の理解を介することが,本当に本来の個別の技術獲得につながるのかという問題が残された。

3操作経路の複線化等,多様な個性に応じた技術獲得の方向性を確保する表現技術の精選が必要。これらの内容は,美術教育学(美術科教育学会誌)第34号に論文として投稿し掲載された。また,島根大学で開催された第35回美術科教育学会全国大会にて,平成25年3月28に口頭にて発表した。目標達成に向けて,具体的な方法は発展的に若干修正したが,概ね必要な事項は満たしている。24年度が最終年度であるため、記入しない。上欄に示したように本年度は具体的方法を若干修正したが,今後は,この修正した方法を用いて研究を推進する。
光受容色素蛋白中の高機能性テトラピロール発色団の新合成戦略

「赤・遠赤色光可逆的反応」は,植物の発生や生長・分化などの様々な過程に広く関係して、環境の光情報を植物に伝える重要な役割を果たしており,植物が生きて行くために欠くことのできない調節作用の一つである。この環境の光を吸収する光受容色素はフィトクロムと呼ばれる色素蛋白質で、特定波長の光(660nmおよび730nm)で可逆的に相互変換する二つの異性体(P_r型およびP_<fr>型)で存在する。フィトクロムの発色団部分(テトラピロール化合物の一種であるフィトクロモビリン)は、天然から極微量しか得られず,また,精製も極めて困難である。そこで本研究では、発色団の構造変換による機能の変化や,アポ蛋白質と発色団との相対的配置や相互作用などの解明,更に光合成系遺伝子発現.調節機構の解明など,この分野を飛躍的に発展させるために,フィトクロモビリン(PΦB)及びその誘導体の新合成戦略の確立を目指して検討したところ,本年度は下記のような成果を挙げることができた。1.これまでに開発した反応を駆使して,アポ蛋白質と再構成可能な側鎖カルボン酸が遊離の天然型PΦB及び代替物として用いられるフィコシアノビリン(PCB)の全合成を世界に先駆けて達成した。2.PΦBの構成要素の一つであるD環ピロリノンの簡便合成法を開発し,更にこの反応を応用して,18位に光ラベル化部位を導入したPΦB誘導体(構造・機能探索分子)の合成にも成功した。3.多様なPCB誘導体の合成とアポ蛋白質との再構成実験により,アポ蛋白質中の発色団結合サイトの環境に関する重要な知見を得た。4.入手容易なビリルビンを出発物質とする新規で簡便なPΦB誘導体の一般合成法を確立した。5.P_<fr>型に相当すると考えられるCD環部分の立体化学を固定したPCB誘導体の合成に成功した。
トポロジー効果を取り入れた高分子系の粗視化理論

高度に絡み合った高分子系の平衡構造と粘弾性特性を記述する自己無撞着場理論の開発を行った。任意の非平衡のボンド分布に対応した自己無撞着場理論の定式化するために、ボンド配向に対応するベクトル秩序パラメタおよびテンソル秩序パラメタを導入した。テンソル秩序パラメタの効果を摂動として自己無撞着ポテンシャルに繰り込んだ理論体系を構築し、絡み合ったブロック共重合体のメソフェーズの粘弾性特性の再現に成功した。次に、環状高分子の濃厚系に対して絡み目不変量を用いた自己無撞着場理論をシミュレートしたが、スキームの収束性が非常に悪いため、従来にはないベクトル場およびテンソル場の更新のアルゴリズムを提案するに至った。前年度に引き続き、環状高分子の経路積分に絡み目不変量を有効に取り入れる方法について検討した。検討した方法論としては、絡み目不変量を計算する際に必要となるベクトル秩序パラメタを導入した自己無撞着場理論を構成することを試みた。濃厚なポリマー系の粘弾性特性の再現のためには、ポリマー鎖のボンドの配向に相当するベクトル秩序パラメタだけでは不十分で、ボンドの確率分布を表すテンソル秩序パラメタの導入が必須である。これら、ベクトル秩序パラメタとテンソル秩序パラメタとで書かれる系の変形にともなうエネルギー上昇を、スカラーポテンシャル場を通じて取り入れる手法を開発し、シミュレーションを行った。このシミュレーションの結果、歪みを与えられたポリマーメルトにおける歪んだ鎖の配位エントロピーの定量的な評価を行うことに成功したが、ポリマーメルトの粘弾性特性(レプテーション理論との対応)を再現するまでには至っていない。上記の基礎的な定式化の検証と並行して、トポロジーの不変なネットワークの粘弾性特性を理論とシミュレーションで再現するために、絡み目不変量を自己無撞着場理論の中にベクトルおよびテンソル秩序パラメタを用いて取り入れる方法を具体的に検討した。平成25年度は、後者の研究のために研究補助員の雇用を予定していたが、想定する候補者が年度当初に他の予算で雇用されることとなってしまったために予定の研究を行うことができず、平成26年度に繰り越して実施することとなった。本研究は、ガウスの絡み目不変量を取り入れた自己無撞着場理論の一般的定式化を行うことで、トポロジーを不変に保つ拘束条件下での高分子濃厚系の平衡構造と粘弾性特性を計算する手法の開発を目的としている。この手法開発のためには、任意の非平衡のボンド分布に対応した自己無撞着場理論の定式化が必須となるため、まずボンド配向に対応するベクトル秩序パラメタを含んだ自己無撞着場理論を開発した。ボンド配向が非等方的に分布する場合の効果を高分子の経路積分の方程式にポテンシャルの形で取り入れる定式化とボンド分布の拡散の異方性で取り入れる2つの定式化の方法を試してみた結果、ポテンシャルで取り入れる方法が有効であることがわかった。この手法はカイラリティを有するブロックを持ったブロック共重合体のミクロ相分離にも応用が可能であり、ヘリカル構造をもったドメインの予測などに利用された。この手法を粒子-連続場ハイブリッド・シミュレーションに移植することで、計算効率を上げる試みは、粒子描像にもとづくMDシミュレーションやMCシミュレーションの持つ熱揺らぎの効果のために計算精度の問題を生じており、解決策を模索している。また、ボンド配向の分布関数を経路積分計算の発展方程式の空間微分項に含めるかあるいはポテンシャル項に含めるかで2通りの可能性が考えられるのだが、どちらの手法が現実系を的確に記述できるかについてテスト計算を行っている。前年度に雇用する予定であった研究補助員の雇用を行い、この研究補助員と協力して環状高分子の自己無撞着場理論の定式化とプログラムの開発を推進した。具体的には、ます通常の高分子の自己無撞着場理論において独立変数として用いられる濃度場に加えて、個々のボンドベクトルの平均量で定義されるベクトル場およびテンソル場を導入し、環状高分子の自己無撞着場理論の定式化を行うことに成功した。さらに、この自己無撞着場理論を用いて環状高分子多体系における高分子のトポロジーをガウスの絡み合い数を利用して記述する方法も開発した。このような理論的な定式化を元にシミュレーションを実行するために、環状高分子多体系のプログラムを開発した。ベクトル場およびテンソル場の収束性が非常に悪く、収束性向上のための方策を検討し、従来にはないベクトル場およびテンソル場の更新(自己無撞着条件を実現するための繰り返し計算)のアルゴリズムを提案するに至った。研究期間の制限のため、実際のシミュレーションで環状高分子のトポロジカルなゲル構造の粘弾性特性を求めるところまでには至らなかったが、理論的な定式化においては充分な成果が上がったと考えられる。

また、本研究で開発した方法論を用いて、絡み合い高分子のメソフェーズの粘弾性特性をシミュレートする手法も開発し、絡み合い状態にあるブロック共重合体のラメラ相の粘弾性特性の再現にも成功した。高分子の統計物理学平成25年度は、トポロジー不変量を自己無撞着場理論に取り入れたモデルの具体的な計算機シミュレーションを実施し、実験系の結果と比較することを計画していた。この目的のために、自己無撞着場理論の理論的な内容に関する深い知識と、その計算機シミュレーションを行うための充分な知識と経験を有した研究補助員を雇用して、研究の進捗を加速する予定であった。しかし、この研究補助員の候補として予定していた人材が他の予算で雇用されることとなってしまった。必要な人材は、特殊な知識と技能を必要とすることから、研究補助員を新たに補充することができず、平成25年度は研究代表者が理論的なモデルの考察を行うことだけしかできなかった。これらの状況を鑑みて、平成25年度に予定していた研究は、予算を平成26年度に繰り越すことにより実施することとして繰り越し申請を行い、承認された。すでに適任の研究補助員が平成26年4月1日付けで採用されており、具体的な理論の構築とシミュレーションの実施が急速に進んでいる状態である。もともと計画していたトポロジー保存の自己無撞着場理論の開発に関しては、計算精度の問題および非平衡ボンド配向を経路積分に取り入れるための複数の手法の候補からの選定の問題などがあり、計画よりも多少の遅れを生じているが、一方でこの手法から派生した研究テーマであるカイラルブロック共重合体に関しては、興味深い結果が得られた。これらを総合して判断すると、全体としてはおおむね順調に進展していると判断できる。平成26年度は当初の計画通り、研究補助員の補助のもとで、ベクトルおよびテンソル秩序変数をもつ自己無撞着場理論の定式化に基づいた計算機シミュレーションのプログラムを開発し、系統的なシミュレーションを実施する。シミュレーションで得られた結果を実験と比較することで検討し、理論の定式化の不備な点を修正する。研究計画の遅れが生じてはいるが、基本的な研究方針に全く変更はなく、当初の計画に従って着実に進んでいる。H25年度は、前年度から継続している拡張された自己無撞着場理論の問題点の解決を計ることが先決である。この問題解決のためには、粒子-連続場ハイブリッドモデルを用いた粒子シミュレーションと自己無撞着場理論の比較を行うことで、計算精度のチェックを行うことがまず必要である。次に、非平衡ボンド分布の取り入れ方についての2つの手法の比較検討を行う。これらの問題点が解決されれば、開発・検証したプログラムを用いて大規模な系のシミュレーションを行う。具体的には、環状DNAの集合体における凝集構造を、トポロジー不変量を用いた粒子ー連続場ハイブリッド法を用いてシミュレートし、環状DNAの間のトポロジー由来の斥力相互作用の詳細を議論する。この結果は、ボンド・フラクチュエ-ション法を用いたミクロなモンテカルロシミュレーションの結果と比較することで、粒子ー連続場ハイブリッド法の正当性を確認する。
Belle測定器の高抵抗板検出器をスーパーKEKBで使うためのガスの研究

高いバックグラウンド中でも検出効率の低下の少ないガスを探すため,3つの考え方に基づいてテストした.1番目の方法は,高いバックグラウンドで検出効率が低下する理由は,ガラス電極を流れる電流が増加するためであると考え,信号の小さいガスを探した.その結果アルゴン38%,イソブタン16%テトラフルオロエタン40%6フッ化イオウ6%のガスは信号の大きさが200pCでありBelleで標準でつかっているガスの600pCの1/3で2Hz/cm**2のバックグラウンドのレートに対して,Belleで標準につかっているガスより検出効率が5-10%高くなるものが得られた.2番目の方法として,特に信号の小さいということにこだわらず,ともかく高いバックグラウンドで検出効率が高いガスをさがした.試みたのはアルゴン,イソブタン,テトラフルオロエタン,6フッ化イオウ,ヘリウムの5種類のガスをいろいろな混合比で混ぜることであるが,このなかで最も検出効率が高かったのはアルゴン28%,イソブタン16%,テトラフルオロエタン21%,6フッ化イオウ6%,ヘリウム29%の混合の場合で2Hz/cm**2のバックグラウンドのレートに対して検出効率は80.6%であった.このガスの信号の大きさはかける電圧によって大きく変わるので,Belleの標準ガスとの比較は難しい.このガスは比較的低い電圧で動作するが,それでもバックグラウンドのあるときの動作電圧領域は9.5kV程度で高すぎる.電圧が高すぎるとチェンバーを傷める可能性がある.また,スーパーKEKBで使うには10Hz/cm^<**>2程度のバックグラウンドに耐える必要があり,まだ不十分である.3番目の方法は,ガラス電極を傷つけないことを主眼にした.東北大学で始められた方法で,動作電圧をバックグラウンドがゼロの時のプラトーの肩に固定して,バックグラウンドのレートを変えたときに検出効率を測定した.テストしたガスはBelleの標準ガスをベースに6フッ化イオウを0.5%,1.O%,2.0%と増やして行きあくまでチェンバーに負担をかけない方法をとった.このテストでは,バックグラウンドをあげるとプラトーの肩からすぐに落ち,高いバックグラウンドに耐えられるガスは現在のところ見つかっていない.まとめると,スーパーKEKBのレートには難しいが,比較的高いバックグラウンドに耐えられるガスは見つかった.ただし,そのようなガスの動作電圧は高くチェンバー電極の損傷のテストは今後の課題である.現在Belle測定器でμ粒子とK^0_L粒子の検出のために測定器の最外部に高抵抗板検出器(レジスティブ・プレート・チェンバー)が配備されているが,この検出器はバックグラウンドに弱く,将来スーパーKEKBが動き出したときには,特にバックグラウンドの高いエンドキャップ部分(10Hz/cm^2程度と予想)では検出効率の低下が大きく,今のままでは使えない.スーパーKEKBになっても現在の高抵抗板検出器が使えるようにバックグラウンドに強い混合ガスが存在しないかということで,いろいろなガスをテストした.まず^<60>Coのチェッキング線源を6個購入して高いバックグラウンドをテストチェンバーに一様に作れるようにした.このときの宇宙線μ粒子を3層のシンチレーション検出器でトリガーし,このμ粒子の検出効率をいろいろなバックグラウンドのレベルで測定できる装置を作った.Belle測定器で使っているガスはアルゴン30%,ブタン8%,テトラフルオロエタン62%であるが,我々はこの3種類以外にヘリウム,6フッ化硫黄を混ぜて,5種類の混合ガスを試した.高抵抗板検出器がバックグラウンドに弱い理由は,ここの放電に対してその放電が起こった近傍の電場が低下して感度がなくなるためである.この機能自体は連続放電を防ぐために必要であるが,高いレートになってくるとこのことが検出効率を下げる原因になる.そこで,この放電を小さく抑える効果があると思われるヘリウムや6フッ化硫黄を混ぜてみた.特に6フッ化硫黄は放電を強く抑制する効果があるが混合比率に敏感なためマスフローメータを購入して,自動式精密膜流重計でフローメータを補正して使った.アルゴンはあまり多いと放電が大きくなりすぎるが,少ないと動作電圧が上がりチェンバーの寿命を短くする危険がある.ブタンも多すぎると可燃性ガスになり実用上問題となるが,少なすぎると電極にダメージを与えやすいと考えられる.ヘリウムは原子量が小さく放電のもととなるイオンが少ないので信号の大きさを抑制できると考えられる.現在までのテストではスーパーKEKBの条件で使えるガスは見つかっていないが,例えばアルゴン28%,イソブタン16%,テトラフルオロエタン21%,6フッ化硫黄6%,ヘリウム29%の混合ガスは,現在Belleで使用しているガスより同じバックグラウンドで検出効率の低下が半分になる.高いバックグラウンド中でも検出効率の低下の少ないガスを探すため,3つの考え方に基づいてテストした.1番目の方法は,高いバックグラウンドで検出効率が低下する理由は,ガラス電極を流れる電流が増加するためであると考え,信号の小さいガスを探した.その結果アルゴン38%,イソブタン16%テトラフルオロエタン40%6フッ化イオウ6%のガスは信号の大きさが200pCでありBelleで標準でつかっているガスの600pCの1/3で2Hz/cm**2のバックグラウンドのレートに対して,Belleで標準につかっているガスより検出効率が5-10%高くなるものが得られた.2番目の方法として,特に信号の小さいということにこだわらず,ともかく高いバックグラウンドで検出効率が高いガスをさがした.

試みたのはアルゴン,イソブタン,テトラフルオロエタン,6フッ化イオウ,ヘリウムの5種類のガスをいろいろな混合比で混ぜることであるが,このなかで最も検出効率が高かったのはアルゴン28%,イソブタン16%,テトラフルオロエタン21%,6フッ化イオウ6%,ヘリウム29%の混合の場合で2Hz/cm**2のバックグラウンドのレートに対して検出効率は80.6%であった.このガスの信号の大きさはかける電圧によって大きく変わるので,Belleの標準ガスとの比較は難しい.このガスは比較的低い電圧で動作するが,それでもバックグラウンドのあるときの動作電圧領域は9.5kV程度で高すぎる.電圧が高すぎるとチェンバーを傷める可能性がある.また,スーパーKEKBで使うには10Hz/cm^<**>2程度のバックグラウンドに耐える必要があり,まだ不十分である.3番目の方法は,ガラス電極を傷つけないことを主眼にした.東北大学で始められた方法で,動作電圧をバックグラウンドがゼロの時のプラトーの肩に固定して,バックグラウンドのレートを変えたときに検出効率を測定した.テストしたガスはBelleの標準ガスをベースに6フッ化イオウを0.5%,1.O%,2.0%と増やして行きあくまでチェンバーに負担をかけない方法をとった.このテストでは,バックグラウンドをあげるとプラトーの肩からすぐに落ち,高いバックグラウンドに耐えられるガスは現在のところ見つかっていない.まとめると,スーパーKEKBのレートには難しいが,比較的高いバックグラウンドに耐えられるガスは見つかった.ただし,そのようなガスの動作電圧は高くチェンバー電極の損傷のテストは今後の課題である.