hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
日本語意味解析のための意味辞書および機能語用例データベースの開発

数学問題テキストを対象ドメインとし,組合せ範疇文法とよばれる形式文法枠組みに基づく日本語の意味辞書を開発した.辞書は8,000の表層形に対する55,000のエントリを含む.また,この文法に基づく構文・意味解析器やその高精度化のための技術を開発した.さらに,問題全体に対する意味表現を得るため,文間関係解析や照応解析など複数の文の意味から問題テキスト全体の意味を合成するための処理を実現し,問題自動解答を通じた意味表示の精度評価や未知語・未知用法の発見のための基礎を実現した.組合せ範疇文法による日本語文法の記述および内容語・機能語の辞書の拡充を進め,構文解析系の開発を行った.文法記述に関しては,特に,動作とその結果の表現,複数のモノを表す名詞句にまつわる種々の意味現象の分析,項を取る名詞(不飽和名詞)を含むさまざまな構文の分析などを重点的に行った.これらの現象はテキストジャンルを問わず普遍的に現れるものであり,かつ,文の意味内容の論理的把握のためにはその精緻な解析が必須となる.また,文内の論理構造解析のための文法開発に加え,文と文の間の意味関係がなす談話構造の表示に関して,実テキストを基にした分析を行い,比較的少数の文結合オペレータの組合せで多くの構造が表示可能であるとの予測を得た.構文解析系は実際に開発した文法を用いる言語処理システムの基盤であるとともに,文法開発の過程でも文法の整合性テストや未収録の語彙・用法を収集するツールとして必須のソフトウェアである.本年度はこれまで多くの研究がある文節単位の係り受け解析を組合せ範疇文法による解析の前処理として用る2ステップ構文解析の実装および改善を行った.その他,辞書検索・テキストベース検索・構文解析結果の表示など文法開発のための基本的なツール群の開発・整備を進め,効率的な開発を可能とする環境づくりを行った.また,組合せ範疇文法による文解析の結果得られる意味構造を想定した形式的意味表示データを人手により作成し,現実的な時間で意味処理が可能であるか検証する予備的実験を行い,その結果を国際学会2件で発表する予定である.種々の技術的課題はあるが,おおむね順調に解決を進められているため.組合せ範疇文法による日本語文法の記述および内容語・機能語の辞書の拡充をさらに進めるとともに,構文解析系の精度を向上させるための研究を行った.文法記述に関しては,内包的表現の分析とその辞書項目としての実装を重点的に行った.その他さまざまな言語現象に対応する辞書項目を記述した結果,現在の辞書は表層形約8,000に対し550,000エントリを実装している.構文解析器に関しては,冗長な解析結果を排除する処理や係り受け解析レベルでのエラーを自動修正する処理などを実現した結果,解析効率が大幅に向上した.また,文と文の間の意味関係がなす談話構造の分析を行うソフトウェアを開発し,数学問題テキストの解析による評価を行った.これらの結果を国際学会1件で発表する予定である.文法および構文解析器の開発がおおむね順調に進展しているため.組合せ範疇文法(Combinatory categorial grammar)と呼ばれる形式文法の枠組みに基づいて,形式的な推論を可能とするレベルの精緻な意味表示を導出できる日本語文法・辞書の記述を行うとともに,辞書の記述と対応する用例の収集を進めた.また,語彙および語の用法を半自動的に収集するための基礎技術でもある構文解析器の高性能化を行った.特に最終年度は,数学テキストの解析のために,数式を含むテキストに対する構文解析技術の高度化に取り組んだ.具体的には,LaTeXあるいはMathMLの形式で表現されたテキスト中の数式を解析して,その意味構造および統語カテゴリを推定したのち,数式の周囲の語の用法との整合性をとりながら文全体の構文・意味解析を行う技術の高度化を行った.これにより,LaTeXによる数式記述を含む大量の数学テキストを自動的に解析することが可能になった.また,文境界を越え,テキスト全体の整合的な解析を行うためにゼロ照応を含む照応表現の指示対象を同定する処理についての研究を行った.テキスト全体に対する正確な意味表示を得るためには,これまで広く研究が行われてきたモノ(entity)を指す照応表現の解析に加え,これまでの研究の蓄積が少ないコト(命題)を指示する表現の解析が必要になる.この研究では前者に加え,後者についても研究を行い,文書構造(例:「(1)の条件」)や後方参照(例:「以下の条件」)などいくつかのタイプのコトを指す指示表現の解析技術を開発した.以上の成果について,国際学会における口頭発表および招待講演,国内学会におけるチュートリアル講演などを通じ報告した.数学問題テキストを対象ドメインとし,組合せ範疇文法とよばれる形式文法枠組みに基づく日本語の意味辞書を開発した.辞書は8,000の表層形に対する55,000のエントリを含む.また,この文法に基づく構文・意味解析器やその高精度化のための技術を開発した.さらに,問題全体に対する意味表現を得るため,文間関係解析や照応解析など複数の文の意味から問題テキスト全体の意味を合成するための処理を実現し,問題自動解答を通じた意味表示の精度評価や未知語・未知用法の発見のための基礎を実現した.文法開発と実テキストによる検証サイクルを確立し,効率的な開発を進める.構文解析器を利用した用例の収集を行う.自然言語処理当初予定した研究支援員の雇用を次年度以降に繰り下げたため研究支援員として適当な人材が見つからなかったため.研究支援員1名を雇用し,当初予定に次年度使用額を併せた予算で勤務体制を設定する成果報告のために約50万円を使用する.残額はRAを雇用しデータ作成を行うために用いる.
化学ポテンシャルの履歴制御による金属・酸素系人工化合物の創製

高温焼結、ゾル-ゲル法,水溶液からの析出などの一般的な方法とは異なる手法により、従来の平衡状態図上には現れない化合物を作製することを試みた。固体電解質酸素ポンプを用いて酸素分圧を一定に制御した雰囲気の中でCeO_2-ZrO_2(x_<Ce>/x_<Zr>=1)の正方晶t'相を還元してパイロクロア相(Ce_2Zr_2O_7,pyro)を作製した。その後873Kで酸化することにより新規な相であるκ相(CeZrO_4,κ)を作ることに成功した。1373K、O_2ガス中で焼鈍することによりκ相は別の新規な相である正方晶(CeZrO_4,t^*相)に変化した。このt^*相を還元してpyro相にし、さらに酸化してκ相、さらに焼鈍してt^*相を作製する操作を繰り返したとき、得られたκ相およびt^*相の昇温脱酸素ガス実験により評価される化学的安定性は酸素分圧、温度などの履歴により種々に変化した。κ相およびt^*相の各相に種々の化学的性質を有するものが出現するのは、陽イオンおよび陰イオンに微妙なシフトが存在するためであることがレーザーラマン分光分析により明らかになった。t′,t^*,κの各相とパイロクロア相を共存したときの酸素分圧(P_<O2>を測定し、t′,t^*,κ各相の熱化学的安定性を評価した。κ相のP_<O2>は900°Cより高温では時間とともに減少し、κ相は熱力学的にもっとも不安定であったが、事実上900°Cまでは安定に存在できた。κ相の陽イオンはパイロクロアのように規則配列をとるが、対称性はFd3mより低い。t′,t^*の場合のP_<O2>の温度依存性は1000°C近傍で変化し、t′【double arrow】t^*相変態が存在することが分かった。t^*相の陽イオンはt′相と同様に不規則配列であるが、酸素イオンのシフトがt′とは微妙に異なることがX線回折、レーザーラマン分光分析から明らかになった。本研究により、平衡状態図において化合物が存在しない系においても、実際上は高温まで安定な種々の準安定相を化学ポンテシャルの履歴制御により作製できることが明らかになった。高温焼結、ゾル-ゲル法、水溶液からの析出などの一般的な方法とは異なる手法により、従来の平衡状態図上には現れない化合物を作製することを試みた。安定化ジルコニア固体電解質による電気化学的酸素ポンプを用いて酸素分圧を一定に制御した雰囲気の中で、CeO_2-ZrO_2試料を還元してパイロクロア相(Ce_2Zr_2O_7,pyro)を作製した。その後873Kで酸化することにより新規な相である立方晶(CeZrO_4,κ相)が出現した。さらに1373K、O_2ガス中で焼鈍することによりκ相は新規な正方晶(CeZrO_4,t^*相)に変化した。このt^*相を還元してpyro相にし、さらに酸化してκ相、さらに焼鈍してt^*相を作製した。このような操作を繰り返したときに得られるκ相、t^*相の化学的な安定性を、高感度酸素分析装置を用いた昇温脱酸素ガス実験により評価した。本研究で発見された新規な化合物は、x線回折分析によると立方晶のκ相、正方晶のt^*相の二相であった。さらに、昇温脱酸素ガス実験により、κ相は準安定相であること、および、種々の履歴により得られたκ相の熱化学的な安定性は異なることが明らかとなった。t^*相の熱化学的な安定性も履歴により変化することが分かった。すなわち、酸素分圧、温度などの履歴を加えることにより、これらの化合物の中の陽イオンあるいは陰イオンが微妙にシフトして種々の化学的性質を有する化合物が出現したことが示唆された。これらの相の熱化学的性質の違いを明確にするために、各相の熱力学的諸量を決定する実験を現在検討している。κ相およびt^*

相の各相に種々の化学的性質を有するものが出現するのは、陽イオンおよび陰イオンに微妙なシフトが存在するためであることがレーザーラマン分光分析により明らかになった。t′,t^*,κの各相とパイロクロア相を共存したときの酸素分圧(P_<O2>を測定し、t′,t^*,κ各相の熱化学的安定性を評価した。κ相のP_<O2>は900°Cより高温では時間とともに減少し、κ相は熱力学的にもっとも不安定であったが、事実上900°Cまでは安定に存在できた。κ相の陽イオンはパイロクロアのように規則配列をとるが、対称性はFd3mより低い。t′,t^*の場合のP_<O2>の温度依存性は1000°C近傍で変化し、t′【double arrow】t^*相変態が存在することが分かった。t^*相の陽イオンはt′相と同様に不規則配列であるが、酸素イオンのシフトがt′とは微妙に異なることがX線回折、レーザーラマン分光分析から明らかになった。本研究により、平衡状態図において化合物が存在しない系においても、実際上は高温まで安定な種々の準安定相を化学ポンテシャルの履歴制御により作製できることが明らかになった。
並列入出力機構を用いたPCクラスタによる高性能ファイルサーバの研究

本研究では、近年の並列処理システムによる演算性能の増大に対し、相対的なバンド幅不足に陥りつつあるネットワークファイルシステムを対象に、ファイルシステムを高性能PCクラスタにより構成し、さらにファイルシステムへのネットワークチャネルを多重化してバンド幅を補う並列入出力機構に関して基本設計と性能評価を行った。また、同並列入出力機構をファイルサーバだけでなく他の並列システム間結合機構として利用する実験も行った。本研究におけるファイルシステムは、ユーザレベルで実装し、高い性能と過般性を目指した。4ノードからなる実験PCクラスタにおいて、ノード当たり4ポートのFastEthernet及び2ポートのGigabitEthernetを設置し、ネットワークリンクのトランクによるバンド幅向上の特性評価を中心に、この上でのアプリケーションベンチマーキング及び並列ファイルシステムの実装に関する検討を行った。性能評価の結果、近年ハイパフォーマンスコンピューティング向けに用いられる最も典型的なPCクラスタである、IntelPentium Xeondual CPU SMPという構成において、我々が開発した並列入出力機構によってFastEthernet4本を用いた場合、ピーク性能の90%以上、GigabitEthernetを用いた場合、ピーク性能の70%以上が、基本入出力性能としてそれぞれ得られることが確認された。本研究の結論として、バンド幅が最も重要視されるハイパフォーマンスコンピューティング分野において、並列入出力機構は高い並列処理性能に見合うディスク等の入出力性能を提供するための有効手段であることが確認され、PVFS等の並列クラスタ向けディスクシステムへの適用によりシステム各部のバンド幅バランスを最適化するための有効手法であることが確認された。平成14年度の研究においては、クラスタ間接続を行う際の並列入出力機構の構成を見直し、その上でベースとなるネットワークとしてFast Ethernet及びGigabit Ethernetを用いた場合の性能向上について評価した。システムソフトウェア(サーバ及びライブラリの構築)においては、単体ノード上の複数のネットワークインタフェースに対する制御方式として、マルチスレッドを用いる方式とselectシステムコールを用いる方式について、その利害得失を検討し、プロトタイプ実装を通じて評価した。また、並列入出力システムのアプリケーション応用例として、いくづかの典型的な並列数値計算ライブラリをPCクラスタ上でプログラムし、性能評価を行った。実験用システムとしてデュアルプロセッサ構成の4ノードからなるPCクラスタを構築し、ノード間を4つのFast Ethernetインタフェース及び2つのGigabit Ethernetインタフェースで接続した。この上にユーザレベルライブラリとして並列入出力システムのプロトタイプを、ユーザアプリケーションからは透過なsocket APIとして実装した。基本的な通信性能テストの結果、Fast Ethernetのような比較的低速なネットワークを多数用いた場合はselectシステムコールによる実装が有利であるが、Gigabit Ethernetの場合はこのままでは性能を上げるのが難しく、さらなるチューニングが必要であることが確認された。平成15年度の研究では、Gigabit Ethernetに対するより高い性能を実現する実装方法の研究と、最終的なファイルシステム構築を目指す。平成15年度の研究においては、4ノードからなる実験PCクラスタにおいて、ノード当たり4ポートのFast Ethernet及び2ポートのGigabitEthernetを設置し、ネットワークリンクのトランクによるバンド幅向上の特性評価を中心に、この上でのアプリケーションベンチマーキング及び並列ファイルシステムの実装に関する検討を行った。性能評価の結果、近年ハイパフォーマンスコンピューティング向けに用いられる最も典型的なPCクラスタである、IntelPentium Xeondual CPU SMPという構成において、我々が開発した並列入出力機構によってFastEthernet 4本を用いた場合、ピーク性能の90%以上、GigabitEthernetを用いた場合、ピーク性能の70%以上が、基本入出力性能としてそれぞれ得られることが確認された。また、現在の高性能サーバ向けディスクのピークバンド幅が100MB/sを超えている現状と対比し、特にGigabitEthernetのトランク結合による並列入出力方式がPCクラスタを用いたファイルサーバの性能的要件として重要であることを確認した。また、本並列入出力機構が、PCクラスタによるファイルサーバだけでなく、一般的な並列通信システムとしても有効であることを確認した。例として、複数の並列処理システムを並列入出力機構により結合し、単一アプリケーションを短時間で実行可能であることを示した。

本研究の結論として、バンド幅が最も重要視されるハイパフォーマンスコンピューティング分野において、並列入出力機構は高い並列処理性能に見合うディスク等の入出力性能を提供するための有効手段であることが確認され、PVFS等の並列クラスタ向けディスクシステムへの適用によりシステム各部のバンド幅バランスを最適化するための有効手法であることが確認された。
新たな心機能制御因子; Ca^<2+>センサーNCS-1の生理的・病態的役割の解明

心臓の収縮や心肥大・心不全の発症を調節するものとして、細胞内カルシウム(Ca^<2+>)の増減が重要なカギとなっている。幼少期の心臓は、「筋小胞体」と呼ばれる細胞内Ca^<2+>貯蔵装置が成体と較べはるかに未発達であることから、どのようにCa^<2+>による収縮調節を行っているのか不明であった。今回、幼少期の心臓に高発現するが、心臓における役割が不明であったCa^<2+>結合タンパク質NCS-1(Neuronal Ca^<2+> sensor-1)に注目し、その遺伝子欠損(KO)マウスを解析した結果、NCS-1がその未熟さを補う因子であることがわかった。すなわち、NCS-1は細胞内Ca^<2+>シグナルを増加させることにより、幼少期の心筋収縮を増加させることがわかった。さらにNCS-1は心肥大の際にもその発現量が上昇し、ホルモン刺激による心肥大を仲介するという、2つの重要機能を見出した。NCS-1(Neuronal Ca^<2+> sensor-1/Frequenin)は興奮性細胞特異的に発現するCa^<2+>センサータンパク質であり、イオンチャネルの制御などを行なうことにより、神経機能に重要な役割を担っていることが知られている。NCS-1は神経のみならず心臓にも高発現しているが、心臓におけるNCS-1の役割についてはほとんど不明である。以前の研究により、NCS-1の心臓における発現量が胎児期や新生児期といった幼弱期で最も高く、その後、除じょに減少していくことから今回、特に未成熟期の心臓におけるNCS-1の役割について主にNCS-1欠損(KO)マウスを用いて解析した。NCS-1の細胞内局在は形質膜や核膜周辺、筋小胞体(SR)膜など細胞内Ca^<2+>制御部位に集積していた。また野生型およびKOマウスを用いた心エコー測定により、幼弱期のKOマウスでは特に収縮期における心機能および心拍数の低下が認められたが、成体では差は認められなかった。その細胞内メカニズムとして、収縮期の細胞内Ca^<2+>レベルおよびSR内Ca^<2+>量の低下、またSR Ca^<2+>ポンプやそれらを制御する種々のCa^<2+>依存性の制御因子の活性がKOマウスで低下しているためであることがわかった。現在、これらCa^<2+>シグナル減少の原因因子としてCa^<2+>依存性のNCS-1結合タンパク質を同定し、それがNCS-1同様、幼弱期の心臓で高発現していたことから、これらNCS-1複合体がSRが未熟な幼弱期における興奮一収縮相関(EC-coupling)に寄与していることが初めて示唆された。NCS-1は神経のみならず心臓にも発現しているが、心臓におけるNCS-1の生理的・病態的役割についてはほとんど不明であった。以前の研究により、NCS-1が未成熟期の心臓に神経なみに高発現することを見出した。未成熟期の心臓における興奮-収縮相関は、成体のそれとは異なることが報告されているが、その全貌は明らかではない。本研究により、NCS-1が未成熟期の細胞内Ca^<2+>代謝および心筋収縮に重要な役割を担っていることを明らかにした。またそのメカニズムとしてNCS-1によるIP_3受容体の活性化、引き続き生じるCaMKIIの活性化が未成熟期の興奮-収縮相関の増強に寄与していることを明らかにした。現在は、NCS-1の病態的意義、特に心肥大における役割について検討し、肥大心筋においてもNCS-1の発現量が増加すること、またホルモン刺激による心肥大がNCS-1欠損マウスでは軽減されることを見出した。これらの結果は、NCS-1が心肥大形成過程にも寄与するという全く新規の役割を担うことを示している。今後は、これらの反応がどのようなメカニズムを介して引き起こされるのか、詳細に検討する予定である。NCS-1(Neuronal Ca^<2+>sensor-1/Frequenin)は興奮性細胞特異的に発現するCa^<2+>センサータンパク質であり、イオンチャネルの制御などを行なうことにより、神経機能に重要な役割を担っていることが知られている。

NCS-1は神経のみならず、特に未成熟期の心臓にも高発現していることを明らかにしてきたが、心臓におけるNCS-1の役割については不明であった。本研究で、NCS-1欠損(KO)マウスを用いて、NCS-1の心臓における生理的・病態的役割がはじめて明らかとなった。NCS-1の遺伝子欠損(KO)マウスでは、新生児の約3割が死亡した。また生き残ったマウスにおいても幼少時期の心臓の収縮力、および細胞内Ca^<2+>トランジエントが60%まで低下していた。詳しい解析から、NCS-1は、心筋Ca^<2+>貯蔵部位であるSRから細胞内にCa^<2+>を放出するIP_3受容体と結合し活性化し、その局所のCa^<2+>上昇がCa^<2+>/カルモジュリン依存性キナーゼII(CaMKII)を活性化して細胞全体のCa^<2+>シグナルを増強させることにより、SRが未発達な幼少期の心筋収縮に寄与することが明らかとなった。一方、成体マウスの心臓においては、NCS-1は心肥大のような病態時に発現量が高くなり、ホルモン刺激による心肥大がKOマウスで生じにくかったことより、NCS-1が成体心の心肥大形成にも寄与することが示された。これらの知見は、小児科領域における心臓生理の理解のみならず、心肥大発症機構の解明などにも役立つことが期待される。
院内環境に生息するアメーバ共生細菌パラクラミジアはヒトへの感染源になりうるか

院内環境に生息するアメーバ共生細菌パラクラミジア(Pa)(環境クラミジアとも呼ばれている)はヒトへの感染源になりうるかを目的としてまず、院内環境からのPa共生アメーバの株化とPa菌株性状解析をこころみた。院内環境から21クローンのアメーバの株化に成功した。アメーバ3株から共生細菌が見出され、分子系統解析からその一株にはPa近縁種(Protochlamydia)が共生していた(ProW9株)。ProW9株をアメーバ標準株に感染させ、経日的にリアルタイムPCRを用いて評価したところアメーバ内でのクラミジア16SrDNA量が増加した。また、Pa標準株Bn9に比べゆるやかな増加であった。よってProW9株は感染能力を有していることが分かった。その発育スピードがPa標準株Bn9に比ベスローであり、宿主アメーバを殺すことなく長期間アメーバ内に留まることが可能である可能性も暗示していた。また、ProW9株をヒト上皮系細胞株HEp-2細胞とPMA刺激したヒト単球系細胞株THP-1細胞に感染させ、経日的にリアルタイムPCRを用いて評価したところ。アメーバ内の様なクラミジア16SrDNA量の増加は認められず、ヒト株化細胞内では増殖できないことが分かった。次にProW9株で刺激したヒト株化HEp-2細胞とPMA刺激THP-1細胞において炎症性サイトカインIL-8の発現の誘導をみたところどちらの細胞においてもIL-8が菌量依存的に強く誘導されることがわかった。ProW9株は、ヒトへの感染能力はないと考えられる一方で、なんらかの経路で生体内に入り込んだ菌体による細胞刺激が容易に炎症を惹起する可能性を示唆している。これらの結果を総合して考えると、院内から株化されたProW9株はアメーバを介して院内に拡散するとともにその菌体刺激が、炎症性サイトカインの誘導を介して、ヒトにおいて炎症を惹起する可能性が示唆された。今後、院内医療従事者のPaに対する抗体保有率調査を進めていくと伴に他の環境クラミジアとの比較ゲノム解析から炎症性サイトカイン誘導に関わる菌体分子候補の絞り込みを行っていく予定である。
ナノサイズ骨基質と骨特異的遺伝子導入による骨再生

本研究の目的は、生体材料のナノサイズ化技術と高効率に遺伝子導入ができる核酸医薬技術を応用したin vivo gene deliveryによる新規骨再生法を開発することにある。具体的にはリン酸カルシウム(β-TCP)のナノサイズ粒子を組み込んだatelocollagen基質と静電気的に修飾することでナノサイズベクターとなったplasmid DNA(二本鎖環状DNA)を組み合わせた遺伝子活性化基質(Gene activated matrix:GAM)を開発することである。Drug delivery system(DDS)は組織為害性がなく安全かつ高効率に医薬品を生体に取り込ませる技術であるが、申請者らは臨床指向の生体適合型ナノデバイスの研究も進めてきた。この技術は遺伝子・核酸医薬品を静電気的に結合させた生体分解型ナノデバイスである。これによりnaked plasmidとして移植するよりもpDANAが生体内で早期に分解されることを防ぐことが可能になっている。このナノデバイスはpHと表面電荷の調整によりエンドサイトーシスで細胞内に取り込まれやすくなっており、さらに内部の装飾によりエンドソームから脱出し、核内に取り込まれやすくなるように設計されている。この技術を確実にするため、静電気的に結合する際の電荷が重要となってくる。数十通りの電荷を比較した結果、もっとも効率のよい電荷を決定することができた。しかしながら、このナノデバイスを作成する際に使用できるplasmid量には限界があり、多く混和させると凝集してしまうという欠点があることが明らかになった。ここの技術を確実にするため、静電気的に結合する際の電荷が重要となってくる。ナノサイズベクターとなったplasmid DNAを組み合わせた遺伝子活性化基質(Gene activated matrix:GAM)を開発することを目的に遺伝子・核酸医薬品を静電気的に結合させた生体分解型ナノデバイスの開発を行ってきた。そのため、このナノデバイスを溶解する液体や、混和できるplasmid量の検討など、GAMを作成する前段階の検討が必要になっている。まずは、このナノデバイスを溶解する、溶解液について検討が必要である。現在糖液を使用しているがその濃度によりナノデバイスの凝集にどのような変化が起きるのか確認を行う。凝集が起きない十分量のplasmidが使用出来る場合には、計画通り、plasmidを修飾するコーティング剤の検討を行う。

すでに骨に選択的に結合すると考えているコーティング剤を使用し解析を行う。このplasmidにはGFP遺伝子も搭載しているため細胞の遺伝子の取り込みを蛍光顕微鏡にて確認し、評価する。今回の導入では遺伝情報は細胞分裂で継承されないため、ナノサイズデバイスの播種後3、7、10日後の細胞数の計測をWST8-キットで行い、骨芽細胞分化の指標ともなるアルカリフォスファターゼ(ALP)の計測をPNPPで行い評価する。ここで得られた結果を元にナノサイズplasmid、担体、コラーゲンゲルを混和し凍結乾燥してGAMを作成し、ラットに作成した骨欠損に移植する。さらに、ここでは、担体量の比較検討も行う。搭載できるplasmidがあまりにも少なく、単回のGAM移植で骨再生を促すことが困難な場合は、移植方法を変更する。現在は凍結乾燥することでGAMを作成し、それを1回のみラット頭蓋骨上に作成した骨欠損に移植している。しかし、plasmid量が少ない場合は、初回は欠損を作成したラットの頭蓋骨にこの凍結乾燥GAMを移植するが、その後ここに凍結乾燥することなく、ゲル状のままにしたGAMを週に1回2週にわたり注射で局所投与することで骨再生が促進されるか確認を行う。
若材齢コンクリートの拘束引張下における引張クリープ及び引張軟化特性に関する研究

ACサーボを介したボールスクリュージャッキにより載荷する多機能型拘束変形試験機を新規開発した。拘束変形性能の多指標型評価値を得る目的から,試験機1台で多種の拘束変形試験が行えるようシステム化し,拘束率一定制御試験,歪率変動制御試験,応力緩和試験,一定荷重下クリープ試験,変動荷重下クリープ試験,載荷速度制御試験の複数試験をメニュー化した。ついで,繊維長さがミクロとマクロの短繊維を組合せ混合したハイブリッド・ファイバー・コンクリートHFCの流動性及び拘束収縮ひび割れ特性を実験的かつ理論的に検討した。まず,HFCの流動性については,ミクロ繊維はマトリックスの粘性に影響を及ぼし,その混入量が増加するとマトリックス粘性も強くなること,マトリックス粘性が弱い状況でマクロ繊維を多大に混入すると,マクロ繊維の材料分離を誘発し易くなるが,ミクロ繊維を若干混入しマトリックスの粘性を強めることで,マクロ繊維材料分離を解消できること,HFCのフレッシュ性状を体系化したスランプフロー・ダイアグラム評価法を提案し,ミクロ繊維とマクロ繊維の各混入量をパラメータとした余剰マトリックス膜厚とマクロ繊維材料分離抵抗係数によってHFCのフレッシュ性状が数値評価できたことを示した。このHFCの拘束収縮ひび割れ特性については,高引張応力一定クリープ挙動及び完全拘束時ひび割れ発生挙動は,ミクロ繊維の多量混入に伴う補強は,マトリックス内のミクロ繊維分散時の繊維間分散距離が小さくなるため,マトリックス系内の微細ひび割れ発生抑止に対する繊維架橋が有効に働き,その微細ひび割れ発生遅延結果が全体系の巨視ひび割れ抑止に至ることを明らかにした。マクロ繊維補強は,その混入量が少ないことで繊維間分散距離がかなり大きくなり,マトリックス系内の微細ひび割れ発生抑止に対する繊維架橋が行き渡らず無補強と同じ状況になったこと,ひび割れ発生抑止への繊維補強では,繊維混入量や繊維寸法と合わせて,マトリックス内の繊維分散状況が重要であることを明らかにし,繊維補強とひび割れ発生抑止の関係を定量化すべく,繊維補強時のマトリックス系内の拘束や拘束歪進行速度の程度は,余剰マトリックス膜厚の等高線で表現され,余剰マトリックス膜厚が小さくかつマクロ繊維量の多大なハイブリッド・ファイバー補強は,微細と巨視のひび割れ発生抑止に有効となりえることを示した。今年度の研究は,まず新規に開発した拘束ひび割れクリープ試験装置の稼働調整を行った。この拘束ひび割れクリープ試験装置は,試験装置に固定したコンクリート供試体に対して,アンプ付きパルスモーターを介したボールスクリュージャッキにより載荷応力を伝達するものである。装置のパルスモーターを,トリガー荷重あるいはひずみでモニター制御することにより,変動応力負荷または一定応力負荷を自由に与えることができるか検討し,うまく作動することを確認した。また,自由収縮ひずみをモニターすることにより,拘束率0100%の拘束引張実験を行うことができるか検討し,うまく作動することを確認した。さらに,アンプに一定荷重値として近似できるごく狭い振幅範囲のトリガー荷重の信号を送ることにより,一定応力負荷による引張クリープ実験や,超低速の歪み増分をモニター制御することにより,時間依存性を模擬した変位制御型直接引張試験ができるか検討し,うまく作動することを確認した。ついで,拘束ひび割れクリープ試験装置を使って,ひび割れ抵抗性を測定するための自己充填性を有するハイブリッド・ファイバー・コンクリートの開発を行った。極短繊維と短繊維のPVA繊維を組み合わせ使用するとき,ワーカビリティーは重要であり,どのような組み合わせで自己充填性を保持するのかフレッシュ性状を検討した。その結果,ハイブリッド・ファイバー・コンクリートに対するスランプフロー・ダイアグラムによるフレッシュ性状評価手法を開発することができた。現在,ハイブリッド・ファイバー・コンクリートの拘束ひび割れ抵抗性を実測するため,拘束ひび割れクリープ試験装置による実験を実施している状況にある。

マクロ繊維補強は,その混入量が少ないことで繊維間分散距離がかなり大きくなり,マトリックス系内の微細ひび割れ発生抑止に対する繊維架橋が行き渡らず無補強と同じ状況になったこと,ひび割れ発生抑止への繊維補強では,繊維混入量や繊維寸法と合わせて,マトリックス内の繊維分散状況が重要であることを明らかにし,繊維補強とひび割れ発生抑止の関係を定量化すべく,繊維補強時のマトリックス系内の拘束や拘束歪進行速度の程度は,余剰マトリックス膜厚の等高線で表現され,余剰マトリックス膜厚が小さくかつマクロ繊維量の多大なハイブリッド・ファイバー補強は,微細と巨視のひび割れ発生抑止に有効となりえることを示した。
幹細胞システム制御機構におけるリン酸化シグナルの機能解析

リン酸化シグナルPI3K (Phosphoinositide 3 kinase) /Aktシグナルが、毛包幹細胞の休止・活性化や軟骨の最終分化を制御すること、Aktによる癌抑制遺伝子p53の機能抑制が生殖細胞の脱分化を促進すること、GSK3 (glycogen synthase kinase 3)シグナルの阻害はES細胞の樹立効率を上昇させることなどを明らかにした。各幹細胞システムにおけるリン酸化シグナルの機能の特異性・共通性を解明し、応用研究への基盤を整えた。幹細胞は、自分自身をつくりだす「自己複製能」と機能的な分化細胞をつくりだす「分化能」を合わせもつ細胞である。本年度は、以下の3つ幹細胞システムにおいて、リン酸化酵素AktおよびGSK3(glycogen synthase kinase 3)のシグナルが担う機能について解析をおこなった。1、休止期の毛包においてAktシグナルを活性化させると、新たな発毛を誘導した。また、皮膚の肥厚も誘導された。このとき、表皮および毛包において、前駆細胞の増加が認められた。この結果は、Aktシグナルにより、休止状態にある毛包の幹細胞が活性化し、前駆細胞をつくりだし、その結果、発毛が誘導されることが明らかとなった。2、精子をつくりだす生殖幹細胞におけるAkt活性化の影響を調べた。生殖幹細胞の自己複製には、増殖因子GDNFが必要であるが、Aktシグナルを活性化させるとGDNFなしでも自己複製をおこなった。この結果は、GDNFによるAktの活性化が、生殖幹細胞の自己複製に重要であることが明らかとなった。3、着床前の初期胚から胚性幹細胞(ES細胞)を樹立することができる。マウスの初期胚において、Aktシグナルを活性化させたが、ES細胞の樹立効率は変わらなかった。一方、薬剤処理により、GSK3のリン酸化酵素活性を阻害したところ、従来ES細胞の樹立が困難であったマウス系統からも効率よくES細胞を樹立することが可能となった。マウス以外の哺乳類への応用が期待される。幹細胞は、自分自身をつくりだす「自己複製能」と、機能的な分化細胞をつくりだす「分化能」を合わせもつ細胞である。本年度、我々は、以下の3つ幹細胞システムにおいて、リン酸化酵素PI3K(Phosphoinositide-3 kinase)/Aktシグナルが担う機能について解析をおこなった。1、間葉系幹細胞からの分化誘導系において、Aktシグナルを活性化させると、軟骨の最終分化が抑制された。一方、PI3K/Aktシグナルを阻害すると、軟骨最終分化は促進した。さらに、このPI3K/Aktシグナルによる作用は、胎仔骨を用いた初代器官培養系においても観察された。正常の軟骨の最終分化において、PI3K/Aktシグナルが抑制されることから、このシグナルが軟骨の最終分化を制御するシグナルであることが明らかとなった。2、これまでに、PI3K/Aktシグナルの活性化が、マウスや霊長類において胚性幹細胞(ES細胞)の分化多能性を支持することを明らかにしている。本年度は、PI3K/Aktシグナルの活性化が、生殖細胞からES細胞様の幹細胞を生み出す効率を促進することを明らかにした。3、次に、PI3K/Aktシグナルの活性化が、ES細胞がもつ体細胞核の初期化に及ぼす影響を解析した。その結果、PI3K/Aktシグナルの活性化は、ES細胞と細胞融合を行った際の体細胞核の初期化効率を促進することを示し、このシグナルが多能性幹細胞の様々な局面で未分化性を制御できることを明らかにした。
活性酸素消去遺伝子の発現機構解明と環境ストレス耐性植物育種

スーパーオキシドディスムターゼ(SOD)、アスコルビン酸パーオキシダーゼ(APX)が、植物体で酸素ストレスに対し、時期特異的、組織特異的に応答する分子機構を解明すると共に環境ストレス耐性植物を作出する目的で研究を進めた。その結果、以下に示す成果を得た。1.活性酸素消去に関わる重要な酵素のcDNA、核遺伝子構造を明らかにした。それらは、イネ鉄型スーパーオキシドディスムターゼcDNA、アスコルビン酸パーオキシダーゼcDNA、リンゴ酸脱水素酵素cDNA、イネグルタチオン還元酵素遺伝子である。2.植物の細胞質型スーパーオキシドディスムターゼ、グルタレドキシン、チオレドキシン遺伝子のプロモーター領城に酸化・還元状態(Redox)に応答し発現調節するために機能していると考えられる77塩基から成る共通配列があり、この内部にさらに28塩基からなるAT richな領域(CORE II)が有ることが判った。3.CORE IIはシス因子であり、これに特異的に結合する核タンパク質が存在することを確認した。4.植物から単離したSOD(ホウレンソウ)、APX(シロイヌナズナ)をタバコの葉緑体中に過剰発現する形質転換タバコを作製した。これらの形質転換体は非形質転換タバコに比べ、低温、乾燥ストレスに対し強い耐性を示し、環境ストレス耐性植物育種にとってSOD、APXは有用な遺伝子であることが明らかとなった。スーパーオキシドディスムターゼ(SOD)、アスコルビン酸パーオキシダーゼ(APX)が、植物体内で酸素ストレスに対し時期特異的、組織特異的に応答する分子機構を解明する目的で、核遺伝子中の各分子種に対応するプロモーターを含む遺伝子の5'末上流構造の解析(シス因子)と同時に、遺伝子に作用する核内因子(トランス因子)を明確にすることを目的に研究を進めた。また、酸素ストレス関連酵素の遺伝子の単離・解析も進めた。その結果、本年度は以下に示す成果を得た。1)イネ鉄型スーパーオキシドディスムターゼ(Fe-SOD)のcDNAの単離・構造解析とその発現様式を明らかにした。2)植物アスコルビン酸パーオキシダーゼ(APX)の遺伝子発現制御にとって過酸化水素が重要な因子であることが判明した。3)イネのグリオキシゾーマル局在のリンゴ酸脱水素酵素cDNAの単離と構造解析を終了した。4)イネグルタチオン還元酵素(GR)の遺伝子構造解析と発現機構を調査し、単離したGRは細胞質局在型のものであることを明らかとした。スーパーオキシドディスムターゼ(SOD)、アスコルビン酸パーオキシダーゼ(APX)が、植物体内で酸素ストレスに対し時期特異的、組織特異的に対応する分子機構を解明する目的で、核遺伝子中の各分子種に対応するプロモーターを含む遺伝子の5'末上流構造の解析(シス因子)と同時に、遺伝子に作用する核内因子(トランス因子)を明確にすることを目的に研究を進めた。また、今年度はSOD、APXを過剰発現する形質転換タバコを作出し、種々のストレスに対する耐性を調査した。1.植物の細胞質型スーパーオキシドディスムターゼ、グルタレドキシン、チオレドキン遺伝子のプロモーター領域に酸化・還元状態(Redox)に対応し発現調節するために機能していると考えられる77塩基から成る共通配列が存在する事が判った。2.上記の共通配列に特異的に結合する核タンパク質が存在することも確認した。3.植物から単離したSOD(ホウレンソウ)、APX(シロイヌナズナ)をタバコの葉緑体内に過剰発現する形質転換タバコを作製した。この形質転換体は非形質転換タバコに比べ、低温、乾燥ストレスに対し強い耐性を示した。

また、今年度は11年度と同様にSOD、APXを過剰発現する形質転換タバコを作出し、種々のストレスに対する耐性を調査した。その結果、本年度は以下に示す成果を得た。1.植物の細胞質型スーパーオキシドディスムターゼ、グルタレドキシン、チオレドキシ遺伝子のプロモーター領域に酸化・還元状態(Redox)に応答し発現調節するために機能していると考えられる77塩基から成る共通のうち28bpの領域が特に遺伝子発現調節に重要な関与をすることが判った。2.上記の28bpの共通配列に変異を導入すると遺伝子発現の誘導を示さない事を確認した。3.11年度に引き続き植物から単離したSOD(ホウレンソウ)、APX(シロイヌナズナ)をタバコの葉緑体中に過剰発現する形質転換タバコを作製した。これらの形質転換体は非形質転換タバコに比べ、低温、乾燥ストレスに対し強い耐性を示した。
自閉スペクトラム児のコミュニケーションスキルに関する実験語用論的検討

本研究では、児童期自閉スペクトラム児における語用論スキルの発達を、新たな視点と方法に基づいて探ることをねらいとしている。特に、(1)語用論の理論的枠組みにおいて規定された言語現象に準拠し課題を定めること、(2)潜在・顕在レベルの両面で発話解釈の課程を捉えることを目的として定めた。方法としては実験法を用い、発話の含意を生成する言語刺激に対するASD児の理解を記録・分析する。得られた成果から、臨床場面では気づきにくいASD児の発話解釈のプロセスが新たに明らかになることが期待される。
抗PD-L1抗体薬を用いた口腔癌における超選択的動脈内注入化学療法の新開発

抗PD-L1抗体を浅側頭動脈から挿入した逆行性超選択的動注カテーテルより腫瘍部へ直接少量投与することで,高い抗腫瘍効果と,全身投与と比較して重篤な免疫関連有害事象(irAE)の軽減を目指す超選択的動脈注療法の開発である.実現により医療費の大幅な軽減が期待できる.抗PD-1抗体の場合,T細胞に作用するため全身投与が必要であり,irAEが高度に発症するという問題がある.そこで,癌細胞に発現するPD-L1に着目した.マウスモデルを用いて,抗PD-L1抗体薬の低用量局所投与と静脈全身投与の抗腫瘍効果およびPD-L1などの遺伝子発現を比較検討し,発現変化量,irAEに関してT細胞浸潤で評価を行う.抗PD-L1抗体を浅側頭動脈から挿入した逆行性超選択的動注カテーテルより腫瘍部へ直接少量投与することで,高い抗腫瘍効果と,全身投与と比較して重篤な免疫関連有害事象(irAE)の軽減を目指す超選択的動脈注療法の開発である.実現により医療費の大幅な軽減が期待できる.抗PD-1抗体の場合,T細胞に作用するため全身投与が必要であり,irAEが高度に発症するという問題がある.そこで,癌細胞に発現するPD-L1に着目した.マウスモデルを用いて,抗PD-L1抗体薬の低用量局所投与と静脈全身投与の抗腫瘍効果およびPD-L1などの遺伝子発現を比較検討し,発現変化量,irAEに関してT細胞浸潤で評価を行う.
フェノール系抗酸化剤のフリーラジカル捕捉に関する化学量論的研究

フェノール類は抗炎症作用、抗癌作用示す.非ステロイド抗炎症薬(NSAIDs)として使用されているものも多い。これらの生理活性は主に抗酸化作用によると考えられている.本研究はフェノール化合物のラジカル捕捉の作用を明らかにするため、AIBN(azobisisobutyronitrile)-MMA(methyl methacrylate),BPO(benzoyl peroxide)-MMA重合系に各種monophenol, polyphenol類を添加し70°CでDSC(示差走査熱量計)重合し、時間-重合率曲線より、誘導期間、初期重合速度を算出することから各種化合物のラジカル捕捉性を化学量論的に検討した.また、グルタチオンに代表されるチオールは優れた抗酸化剤である。MMAとの溶解性からmercapto-1-methylimidazole(MMI)を用いてphenol類との相乗効果について検討した。BPOシステムにおいて(PhCOO・)、catechinにMMIを添加すると、誘導期間はcatechin単独に比べかえって減少した。これはこのDSC系に存在している酸素が消費されることによると考えられた。一方、AIBNシステム(R・)ではこの現象は全くみとめられなかった。したがって、PhCOO・のペロキシラジカルが関与することが示唆された。EugenolはMMIの添加によりかえって誘導期間の増加をみた。EugenolとMMIのMichel反応による新たな抗酸化剤の生成が示唆された。Resveratrol, curcuminもcatechin同様の結果を示した。フェノール類のラジカル反応系へのMMI添加による酸素要求性は細胞系においてcatechinなどpolyphenolが活性酸素を産生させ、酸素を要求する現象とも関連があると考えられる。ラジカル捕捉力は解離定数と関連があるといわれる。そこで、Phenol-O-II groupのbond-dissociation energyをPM3 semiempirical calculationにより算定した。誘導期間の長さとbond Dissociation energyとの間に相関性がみられた。Polyphenol類はPhCOO・とR・ではラジカル捕捉で差がみられた。更にキノン類のラジカル捕捉を検討した。キノン類は誘導期間が短いもののMMA成長ラジカルを抑制した。フェノール化合物は抗炎症作用、抗癌作用などの生物活性はフリーラジカル捕捉性と密接に関係している。メトキシフェノール類(eugenol, anisole, surcuminなど)、catechin、フラボノイド類のstoichiometric factor (n) (1モルのフェノール分子当たり何個のラジカルを捕捉するか)をMMA-BPO重合系の誘導期間法で算定した。メトキシフェノール類のn値は2個以内であった。Eugenolやcurcuminは最終的にはn=1の値を取り、2量体の形成が示唆された。一方、catechinなどポリフェノール類はepigallocatechin-3-O-gallate(5.5),catechin(3.5),resveratrol(2.4),quercetin(1.9),n-propylgallate(1.5),hesperatin(1.0)であった。半経験的分子軌道法でフェノール水酸基のホモリテック解離エネルギー、フェノール類のHOMO, SOMO, LUMOの分子軌道間の相互作用をエネルギー差を計算し実測値と計算値を比較検討した。フェノール水酸基のホモリテック解離エネルギーはstoichiometric factor値と一致しなかった。しかし各ポリフェノール類のHOMO, SOMO, LUMOエネルギー差により酸化度つまりstoichiometric factor値を計算すると、この値は実測値とほぼ一致した。

化学計算法は有用であることが分かった。BHT代謝産物のk_<inh>はBHTより大きかった。BPOによるMMA成長ラジカルはAIBNに比べより効率的に抑制された。BHTはchain-breaking-antioxidantであることが分かった。半経験的分子軌道法により、フェノール性OH基の解離エネルギーを算出した。この値はラジカル捕捉性と関連しており、ラジカル反応性、radical-radical相互作用に関連する、descriptorとなることが分かった。フェノール類のラジカル捕捉のメカニズムを明らかにするためAIBN-MMA, BPO-MMA系に各種polyphenol類、monophenol類を添加し、70度CでDSC重合し誘導期間、初期重合を求めた。また、thiolの影響も検討した。Thiolとしては、mercapto-1-methylimidazole (MMI)を用いた。Phenolの、抗酸化効力は誘導期間に反映されていた。BPOシステムニオイテ、catechinにMMIを添加すると、誘導期間はcatechinのみ系に比べ減少した。これは本実験系に存在する微量の酸素が消費されることによると考えられた。MMIがチイルラジカルとなり、酸素と反応した為と考えられた。一方AIBNシステム(Rラジカル)ではこの現象がみられなかったので、BPOのROOラジカルが関与することが示唆された。一方eugenolではMMIの添加は反って誘導期間の増大を示したのでMMIと,eugenolの反応が示唆され、新規の抗酸化剤製成されていると考えられた。resveratrol, curcuminでもcatechin様反応がみられた。ラジカル反応系へのMMIの添加による酸素要求性は、細胞系へ上記のpolyphenol添加が活性酸素を産生させる実験結果と関連性がある。細胞系における活性酸素の産生はグルタチオンにより消去された。各種フェノール化合物のphenolic O-H groupのbond dissociation energyがsemiempirical PM3 calculationにより行われた。誘導期間とbond dissociation energyの間に相関性がみられた。Polyphenol類はRラジカルとROOラジカル相互作用が著しく異なっていた。ROOラジカル反応性が大きかった。
二重ベータ崩壊探索に向けた大型で高エネルギー分解能ＣｄＴｅ検出器の開発

素粒子および宇宙の起源を理解する上で重要な意味を持つニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊を探索するために、大型で高エネルギー分解能を持つテルル化カドミウム(CdTe)半導体検出器の開発を行った。信号の波形を用いることで5mm厚と従来より厚い素子でエネルギー分解能を向上させることに成功したが、現状では結晶の個体差が大きいことが判明した。また、2mm厚の薄い素子を積層することで高いエネルギー分解能を維持したまま、ガンマ線のエネルギーを測定することに成功した。ニュートリノを伴わない(0ν)二重ベータ崩壊探索を実現するために、大型で高いエネルギー分解能を持つテルル化カドミウム(CdTe)半導体検出器を開発を行った。CdTeは130Teなど二重ベータ崩壊探索に有望な原子核を含むため、二重ベータ崩壊探索の有力な検出器となり得る。しかし、半導体としてのCdTe結晶は、正孔の移動度が小さく再捕獲が顕著なため、厚くすると検出位置によって収集される電荷量が変わってしまい、エネルギー分解能が悪くなるという欠点を持っている。このような欠点を克服するために、波形情報を用いた新しい方法によるエネルギー高分解能化を進め、前年度には5mm角の素子で662keVで2%(FWHM)の分解能を達成し、15mmx15mmx10mm(厚さ)の素子の製作に成功した。本年度には、これらの素子の性能評価を推し進め5mm角の素子については、1.33MeVで1%(FWHM)のエネルギー分解能を達成したが、15mmx15mmx10mm(厚さ)については、そのエネルギー分解能は3%に留まった。その原因を追究するため、新たに5mm角素子を作成し、バイアス電圧、温度に対する依存性の測定を行うとともに、補正法の改良も行った。その結果、前年度の5mm角の素子と、それ以降の素子ではキャリアの移動度など結晶としての性質に違いがあり、分解能を悪化させていることがわかった。また、エネルギー分解能を向上するための別の切り口として、薄い素子(15mmx15mmx2mm(厚さ))および異なる電極構造(コプラナーグリッド)の素子の試作を行った。ニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊は、ニュートリノがマヨラナ粒子であることを実証するものであり、素粒子物理学および宇宙論において非常に大きな意味を持つ。テルル化カドミウム(CdTe)を用いた半導体検出器は、116Cdなど二重ベータ崩壊探索に有望な原子核を含むため探索の有力な検出器となり得る。しかし、CdTe結晶は、正孔の移動度が小さく再捕獲が顕著なため、厚くするとエネルギー分解能が悪くなるという欠点を持っている。そのような欠点を克服し、CdTeを用いた高いエネルギー分解能を持つ大型の検出器の開発に成功すれば二重ベータ崩壊探索の有望な検出器となる。本年度は、15mmx15mmx10mm(厚さ)にCdTe素子を用いて長期安定性の評価を行った。ガンマ線源を用いてエネルギー分解能を評価した所、数か月に渡る断続的な測定ではエネルギー分解能の劣化は観測されず、安定した測定が可能であった。また、二重ベータ崩壊探索において背景事象となる外部からの環境放射線を除去するための希ガス検出器の開発も進めた。希ガス内でガンマ線やアルファ線がエネルギー損失した際の電離電子を電場で加速して2次シンチレーション光を発生させ、マルチピクセル光検出器で観測することに成功した。これにより、環境放射線を有効に除去できると考えられる。ソフトウエアとしては、二重ベータ崩壊事象や背景事象のシミュレーションコードを開発した。本研究では、信号の波形情報を用いて検出器のエネルギー高分解能化を進めている。これまで、5mm角素子2種類、15mmx15mmx10mm(厚さ)の素子の性能評価を行い、結晶(インゴット)の個体差が大きいことがわかった。本年度は、昨年度試作した薄型の素子である15mmx15mmx2mm(厚さ)の素子についてエネルギー分解能およびキャリアの移動度の温度依存性、バイアス電圧依存性を調べた。

薄型にする場合には、大体積化は難しくなるが、キャリアの再結合は小さいと期待されるということと、二重ベータ崩壊探索時には、ガンマ線背景事象の除去が可能になるという利点がある。測定により、エネルギー分解能については、1.3MeVのガンマ線に対して約2%(FWHM)という結果が得られた。また室温から-10°Cまでの温度依存性の結果等より、分解能は、さらに温度を下げることによって向上が期待されることがわかった。また、電極構造にコプラナーグリッドを採用したCZT素子(CdTeに亜鉛を混ぜた結晶)を昨年度試作しており、これについても性能評価を試みたが、読み出し回路系のノイズの寄与が大きく、ガンマ線のエネルギー測定はできなかった。前年度までに製作、測定をしたCdTe半導体素子、すなわち5mm角素子、15mmx15mmx10mm(厚さ)素子、15mmx15mmx2mm(厚さ)素子およびコプラナーグリッド電極構造のCZT素子について、性能、温度依存性等、考察をまとめた。ニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊探索の際に素子の周辺で発生する背景事象を除去するために、素子を希ガス雰囲気に設置し、希ガスからのシンチレーション光を検出することで背景事象を除去する方法の開発を行った。希ガスからのシンチレーションは真空紫外線であるため、光電子増倍管およびマルチフォトンピクセル(MPPC)光検出器の紫外光に対する感度評価の測定を行った。測定には、キセノンを封入した密閉容器中でトリウムからのアルファ線を用いた。背景事象となりうる環境中の放射線核種の調査を行うとともに、希ガス雰囲気にCdTeを設置したシミュレーションコードを開発し、これらの背景事象の除去効率の評価を行った。26年度が最終年度であるため、記入しない。素粒子物理学実験26年度が最終年度であるため、記入しない。前年度までの5mm角素子での結果より、本年度は15mmx15mmx10mmの素子で目標のエネルギー分解能が達成できると考えていたが、結晶素子の製作時期によって結晶の性質が異なることが判明し、予定通りの分解能を達成することができなかった。CdTe素子については、大型化のためには結晶の改善が必要であることがわかったが、そのためにはインゴットを特別に製作せねばならず、大規模な予算が必要であるため大型化ついては断念した。CdTe結晶の性質がインゴットごとに異なることが判明し、結晶の改善が行えないか検討したが、そのためにはインゴットを特別に製作せねばならず大規模な予算が必要であるため断念した。そのため、別の方策として、薄型素子やコプラナーグリッド電極読み出しを試みている。結晶自体の性質の制御を行えないかを検討する。また、薄い素子で大面積化する、あるいは電極構造を変更して正孔吸収の補正を行うことによって、要求性能を満たす検出器を実現する可能性について検討する。最終年度にあたるため、これまでの測定結果をまとめる。将来の二重ベータ崩壊探索実験を実現するため、シミュレーションコードの開発および環境放射線を除去するための検出器のを進める。引き続き、薄型素子およびコプラナーグリッド電極読み出しによる高エネルギー分解能の達成を試みる。本年度の研究により、薄型素子については冷却で、またコプラナーグリッド電極読み出しについては、バイアス電圧のかけ方、前置増幅器の変更で分解能が向上すると期待されるため、この方向で研究を進める。また、二重ベータ崩壊探索において予想されるCdTe素子の周辺での背景事象を効果的に取り除く方策について検討する。