hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
未知の素粒子とそれに起因するCP非保存をB中間子崩壊で探る新しい方法の開発

B中間子の3体崩壊を用いたCP非保存の新しい測定法の発展をめざし、新しいアイディアを出すことを試みた。申請者が以前に提案した「共鳴増幅法」をより系統的に研究し、すでに論文発表しているB+→φφK+を使った方法の他に有用なモードがないかどうかを調べた。特に、B0→φφKsとB+→φφK+の両方を組み合わせ、更にSU(2)などのフレーバー対称性を用いることにより、標準模型の不定性の少ない探索が出来る可能性を追求した。また、上記のハドロニック崩壊に加え、ラディエーティブなb→s三体崩壊についても検討を行った。その結果、B中間子が擬スカラー粒子、ベクトル粒子と光子に三体崩壊する場合について、従来知られている方法よりハドロン不定性の小さい新しい測定方法を見つけ出しプレプリントを投稿した(hep-ph/0701021)。更に、現存するBファクトリーのデータを用いて、上記の崩壊についての研究をおこなった。更に、これらの測定のための新しい崩壊点検出器の試作機について、ビームテストをおこない、性能を評価した。その結果、APV25という新しいパイプラインチップを用いた読み出し方式が、高い輝度の電子・陽電子衝突型加速器における実験において有用であることを確かめることができた。特に、3つ以上のタイムスライスを続けて読み出して波形情報を得ることを試み、高い時間分解能を得ることが可能であることを確かめた。内定が平成17年10月に通知されたため、平成17年度は、当初予定していた4月からのスタートではなかった。実質的な研究期間が約3ヶ月と短かったため、申請時のもともとの計画とは異なり、重点項目を以下に示すものに絞って研究開発をおこなった。申請者が提案した「共鳴増幅法」をより系統的に研究し、すでに論文発表しているB+→φφK+を使った方法の他に有用なモードがないかどうかを調べた。特に、B0→φφKsという崩壊において、時間に依存するCPの破れと共鳴増幅の両方が存在する場合の現象は未開拓の分野なので、重点的に研究をおこなっている。B0→φφKsとB+→φφK+の両方を組み合わせ、更にSU(2)などのフレーバー対称性を用いることにより、標準模型の不定性の少ない探索が出来る可能性を追求している。又、GEANTに基づいたシミュレーションプログラムの準備として、ストレージシステム(RAIDシステム)つきのワークステーションを購入し、整備をおこなった。更に、未知の素粒子とそれに起因するCP非保存をB中間子で実験的に探る上で必要な新しい崩壊点検出器の試作機について、ビームテストをおこない、性能を評価した。申請者が提案した「共鳴増幅法」をより系統的に研究し、B+→φφK+の他に有用なモードがないかどうかチェックした。特に、B0→φφKsという崩壊において、時間に依存するCPの破れと共鳴増幅の両方が存在する場合の現象は未開拓の分野なので、重点的に研究した。当該研究のこの部分は、理論物理学者との活発な研究打ち合わせが研究発展の生死を握るため、国内外への旅費が重要となった。また、新しい測定法を議論する研究会を主催し、国内外の研究者とアイディアを戦わせ、より強力な方法の開発を目指した。その結果、B0→φφKsに関しては、従来よりハドロン不定性の小さい新しい測定方法を見つけ出した。これについて、現在、昨年度購入した専用のワークステーションを用い、鋭意シミュレーションを行っている。また、この新しいアイディアに基づいて、インドのR.Sinha、N.Sinha両博士との共同研究を開始した。結果は平成19年度中に論文としてまとめる予定である。

また、本年度は、上記のハドロニック崩壊に加え、ラディエーティブなb→s三体崩壊についても検討を行った。その結果、やはり従来知られている方法よりハドロン不定性の小さい新しい測定方法を見つけ出した。この方法に関しては、D.Atwood、T.Gershon、A.Soniと共著でプレプリントを投稿した(hep-ph/0701021)。申請者が提案した「共鳴増幅法」をより系統的に研究し、B+→φφK+の他に有用なモードがないかどうかチェックした。特に、BO→φφKsという崩壊において、時間に依存するCPの破れと共鳴増幅の両方が存在する場合の現象は未開拓の分野なので、重点的に研究した。当該研究のこの部分は、理論物理学者との活発な研究打ち合わせが研究発展の生死を握るため、国内外への旅費が重要となった。また、新しい測定法を議論する研究会を主催し、国内外の研究者とアイディアを戦わせ、より強力な方法の開発を目指した。その結果、BO→φφKsに関しては、従来よりハドロン不定性の小さい新しい測定方法を見つけ出した。この新しいアイディアに基づいて、インドのR.Sinha、N.Sinha両博士との共同研究を進めている。年度当初には気づいていなかった不定性が発見されたために、論文投稿までには至っていないが、共同研究を継続し、平成20年度に論文を投稿する予定である。
子宮体癌におけるCDK4/6阻害薬の有効性の検討

CDK4/6の活性および発現の同時測定法およびKi67の発現を検討した所、術後抗癌剤を使用しない低リスク群の患者における非常に強い予後因子であった。CDK4/6阻害薬は他癌腫と比較し子宮体癌細胞株における効果が弱く、p21を介してCDK4/6を抑制すると同時にアポトーシスに関与するTP53に着目し放射線照射を行った所、TP53変異株において細胞死により多くの線量を必要とした。また放射線照射によりHIFー1αの発現増強を認め、PI3K/mTOR同時阻害薬であるNVP-BEZ235の併用にてその発現は抑制され、VEGFAの発現においても著明な減退を認めた。【1CDK4/6阻害薬の有用性の検討2CDK4/6阻害薬と既存抗癌剤との併用療法の有用性の検討に関して】CDK4/6阻害薬に関し、PD0332991(Pfizer)の提供を申請しているが、時間を要する見込みのためPfizer社公認の供給元であるSelleck社よりPD0332991を購入しMTTアッセイより研究を開始した。今後マウスを用いた実験の際に購入粉末では予算が高騰するため継続して供給交渉を進めていく。また、LEE011(Novartis)は現在PhaseI試験が行われているCDK4/6阻害薬である。PD0332991に加え、こちらの薬剤も現在供給交渉下にある。【3CDK4/6の治療有効性を評価するバイオマーカーの同定に関して】まずバイオマーカー候補探索のために子宮体癌(類内膜腺癌)120検体のTissuemicroarrayを作成した。CDK4/6関連蛋白であるCyclinD1およびBeta-cateninの発現を解析した所、CyclinD1の強発現は7例、Beta-cateninの強発現は5例に認め、統計学的有意な予後との関連は得られなかった。またそれぞれのDNA変異と予後との関連を調べた所、CyclinD1の変異を有する2例は死亡症例であり、Beta-cateninの変異を有する9症例は全例生存症例であった。以上よりCyclinD1およびBeta-cateninの発現に関して予後に相関せず、CDK4/6阻害薬のバイオマーカーとしても有用性は低いと考えられた。2014/4に開催されたAACR annual meeting 2014にて乳癌患者に対するPD0332991のPhase2 trialの最終結果が発表され、CyclinD1の強発現は効果予測因子にはならず、エストロゲン受容体(ER)陽性症例に顕著に有用であるという報告がなされた。子宮体癌の類内膜癌においてはほぼ全例においてER陽性のため、CyclinD1の上流経路かつERのシグナル伝達を受けるとされるPI3K経路やP16、また下流経路にあたるpRb、細胞増殖マーカーとなるKi67なども含め、今後バイオマーカーの探索を広げる予定としている。本研究は子宮体癌におけるCDK4/6阻害剤の意義を明らかにする目的にて施行された。バイオマーカー選定を目的とし、CDK4/6の発現、活性同時測定法のC2P assayにて検討した所、術後抗癌剤を施行しない群にて予後と有意に相関した。C2P assayおよびKi67同群の統合解析ではより強い有意差が得られ、独立予後因子となる事が示された。続いて子宮体癌細胞株8株においてCDK4/6阻害薬のPalbociclibを用いMTT assayを施行した。全ての細胞株でIC50は10uM前後を記録した。子宮体癌はCyclinD1の上流であるRAS/PI3K経路の遺伝子変異が高率に存在するため、CDK4/6阻害薬が効果を示さない機序には、RAS/PI3KーCyclinD1経路とは別の経路が関与している可能性が高いと考えられた。我々は子宮体癌に15%の変異を認める癌抑制遺伝子のTP53に着目した。TP53はp21を介してCDK4/6を抑制する。また修復不能なDNA損傷に対し細胞のアポトーシス誘導を行う。子宮体癌細胞株8株に対して放射線照射でのDNA損傷による細胞死を検討した所、TP53変異株群において有意に多くの線量を必要とし、HIF-1αの発現の増強を認めた。HIF-1αは癌の進展に不可欠な血管造成因子であるVEGFを誘導する因子であるため、その発現を抑制する薬剤を検討した所、PI3K/mTOR阻害薬であるNVP-BEZ235にその効果を認め、VEGFAの発現は放射線照射とNVP-BEZ235の併用により著明に減退した。

以上より、本研究によりCyclinD1の上流にあたるPI3K/mTORの同時阻害剤と放射線療法の併用が子宮体癌の治療戦略として有用であり、TP53は放射線感受性のマーカーとなる可能性が示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。婦人科癌26年度が最終年度であるため、記入しない。企業認可下での薬剤供給が遅れ、結果的に薬剤を使用した研究開始が遅れた。今後は購入した薬剤を使用し研究を遂行する予定。当初の予定に従いMTTアッセイ、Westernblotting、FACSなどを用い、DCK4/6阻害薬の有用性の検討を行う。既存の抗癌剤(特にプラチナ製剤)との相乗効果の有無の評価を行う。また治療効果予測因子となるバイオマーカーの探索を引き続き行う。
政治的立場の相違と類似に関する幾何学モデル分析

認知科学における幾何学モデルを用いて、政治における相違・類似の認知を分析し、人間の認知一般及びそれに基づいた政治行動の理解を深めることができた。また、政治的立場の相違の認知という観点から、政権追求か政策追求のいずれかの動機付けを前提として分析する既存の政党の連合の理論の見直しを行った。政治的立場の相違に関してのデータ分析を、社会科学ではあまり使われていない多次元尺度法を用いて、行ったところ、1990年代初頭以降認知科学においては、殆ど行われなくなっていた、非ユークリッド空間の多次元尺度法モデルによって、政治的立場の相違の認知が、よりよく表現されることが確認された。これは、ユークリッド空間を用いてきた政治空間モデルにおいては、考えてこられなかった可能性を証明したことになる。またこれは、認知科学においては、幾何学モデルにおける非ユークリッド距離関数の重要性の証左となる。この過程において、非常に幸運なことに、東京で7月に行われた国際統計心理学会で、発表の機会を得るとともに、そこで、多次元尺度法モデル及び分析の第一人者であるPatrick Groenenと知り合い、方法及び分析手法について、直接コメントを受けることができた。その結果、手法の選択とともに分析の結果についても、既存研究に新たに貢献できる可能性がわかった。また10月には、イェール大学の認知科学者Marvin Chunに認知科学の幾何学モデルにおける位置づけについてコメントをもらい、その後の、社会科学、認知科学における、本研究の位置づけについての方向性が定まった。政治学においては、政治的立場の相違に関する実証的データの蓄積があり、政治的決定や競争の分析に用いられてきたが、人間の認知の観点からの分析はなされなかった。一方で、認知心理学・認知科学においては、対象の相違や類似の認知の分析は重要なテーマであり、特に意味に関わる類似や相違は、知的活動を前提とする重要な研究テーマであったが、分析に適するデータは存在しなかった。本研究はこの間隙を埋める学際研究を目指していたが、それゆえに研究成果をどのように異なる分野の研究者に伝えるのか、ということは大きな課題であった。本年度は、イェール大学で、同大学の認知科学者及び社会科学者と組織したシンポジウム"Mind, Brain and Society: Neurocognitive Approaches to the Social Sciences"(http://www.yale.edu/tyi-symposium2008/)における発表及びその際の質疑応答が非常に有益であった。ここにおいて、実際の政治的立場のデータを多次元尺度法により分析した結果を、認知科学者・社会科学者の問題関心という観点から二つにわけ、発表する必要があることを理解できた。分析結果の解釈・議論を、認知科学・社会科学の専門論文の関心領域と形式に合致する形でどのように行うかを考察し、年度末までで、実際の論文の執筆を開始することができた。本研究はこの間隙を埋める学際研究を目指し、認知科学における幾何学モデルを用いることで、政治における相違・類似の認知を分析し、人間の認知一般及びそれに基づいた政治行動の理解を深めることを目的としてきた。政治学においては、政治的競争-特に政党間の競争-を分析する際、政党の政策的立場を点で表し、その相違を距離で表すというデータ化が行われてきた。本研究では、その政党の政策的立場を複数国で国際的調査したデータベースから多次元尺度法による分析が可能であるものを抜き出し、マッピングにより実際にどのような空間が形成できるかを分析してきた。本研究者はその日本における調査を担当し、1996年の総選挙から4回の総選挙後に加え、本年度も総選挙後に政党や選挙研究の専門家である政治学者にアンケート調査を行うという形での調査を行った。これらのデータは近日中にhttp://www.katoj.j.u-tokyo.ac.jp/に公表する予定である。政治学では、調査への回答の平均を政治分析のデータとして使ってきたが、本研究では、個々の回答を政党の政策位置の認知のデータとして分析しても、相違を空間において幾何学的に認知しているということを確認した事に意義がある。この成果に基づいて、社会科学者(政治学者)向けの論文と認知科学者向けの論文を、現在、執筆投稿中である。また、同じデータを用いて政党間の競争をその政策位置から分析するという異なる観点からの論文を完成し、研究書の一章として出版した。
オブジェクト抽出に基づく超並列動画像符号化システムの開発

本研究は、従来の符号化標準にある並列処理困難・演算量膨大・圧縮率不足の問題を解消するため、画像の注目オブジェクトの抽出技術を導入し、新しい符号化構造を提案する。この提案は、画像フレームを符号化する際に従来のフレーム単位で符号化していく構造に“オブジェクト抽出による動き検出"処理を加える。この処理により、画像内の注目領域を自動に抽出し、その動きを探索することにより真の動きを検出でき、画面間予測の効率を改善し符号化効率を大幅に向上する。この構造は、符号化効率を高めると同時に、フレームの符号化と並列に行っているため、並列な高速処理を容易に実現できる。また、オブジェクトの大きさと動きを正確に抽出できるため、反復処理が必要とするパラメータ最適化処理を削減でき、大幅な演算量削減を可能にする。更に、オブジェクトのエッジ情報を利用し、画面内予測の方向を予測できるため、画面内符号化の符号化効率向上と演算量削減も可能である。本研究は、概ね予定通りに実施してきました。昨年度は多くのアイディアから採用すべきアルゴリズムの検討を行ないました。今年度は積極的に国際会議に参加し、情報を収集しながら、HEVCの並列処理アルゴリズムについて交流を深めた。この分野の新しい提案を吸収しながら優れたアルゴリズムを提案してきました。特に人工知能技術の発展が著しいため、多くの手法を試しながら新たな研究アプローチを検討してきました。提案手法と他の提案を比べても優れている手法を採用し、他の良い手法も取り入れることを考えている。また、研究成果を研究論文にまとめ、複数発表した。本研究は、注目オブジェクトの抽出により圧縮率向上の目標を実現する。この目標の成否の鍵は、注目オブジェクトを効率的に抽出することと、そのオブジェクトを用いて画面間と画面内の符号化アルゴリズムを提案することになる。H30年度は、計画している提案の部分的な性能を確認しました。各手法の細部に渡る改良と全体実装を行いました。注目オブジェクトの抽出は既に検証によりその有効性を確認しているが、リアルタイム処理可能にするための改良が必要となり、様々な手法をシミュレーションにより確認する予定である。抽出したオブジェクトを用いて、オブジェクトの動きベクトルをHEVC従来の動き探索手法と併用するアルゴリズムを開発する必要がある。また、抽出したオブジェクトのエッジ情報を用いて、画面内符号化の符号化モードを効率的に選択するアルゴリズムを開発する。予定より進んだ成果として、既存オブジェクト抽出アルゴリズムを改良した。機械学習を用いた輪郭まで綺麗に抽出するアルゴリズが発表され、その技術を活用して注目領域を抽出する方法を検討しました。先行研究により、共同研究先と開発した優れた注目オブジェクト抽出アルゴリズムを利用することが可能であるが、演算量とハードウェア実装容易性を考慮し、リアルタイム処理が可能なアルゴリズムを検討する必要がある。オブジェクト抽出アルゴリズムが既に確立しているため、シミュレーションによるパラメータの調整で対応できる。また、抽出したオブジェクトを用いた画面間・画面内符号化アルゴリズムを提案した。抽出したオブジェクト毎の動き探索アルゴリズムを検討し、オブジェクトの大きさにより異なる探索手法を採用し、HEVCのCUサイズに適応する探索アルゴリズムを提案した。H31年度では、画面間と画面内予測用アルゴリズムの検証と改良を行う。昨年度で提案した画面間と画面内予測用アルゴリズムをHEVC参照ソフトウェアに実装し、その性能を検証する。部分的に検証したアルゴリズムをHEVCに実装し、提案アルゴリズムがHEVCのアルゴリズムと並列に実行するためのデータ交換システムを構築し、符号化効率の評価を行う。圧縮性能の評価以外に、並列処理速度の評価も行う。先行研究でも画面内と画面間予測の並列処理を試みたが、ブロック単位の並列処理は実現できたものの、高速性能が予想を下回り、更なる改善が必要となる。その原因を分析した結果、GPUの性能を十分引き出すためにフレームメモリのアクセス手法を改良する必要がある。GPUのメモリアーキテクチャを十分利用し、データのアクセス方法を改良することにより改善する。最後は、提案手法を用いたビットレート制御アルゴリズムの提案と他の手法の比較を行う。前年度に構築した符号化アルゴリズムをベースに、注目オブジェクトと背景に合理的なビット配分を行うビットレート制御アルゴリズムを提案する。目標ビットレートにより、注目オブジェクトに多くのビットを配分し、背景部分に少ないビットを配分する動的ビットレート制御アルゴリズムを提案する。以上の検証を行ってから、本研究の提案手法と他の提案を比較し、その優劣を分析する。HEVC提案手法には、それぞれの特長があるため、画面間と画面内の手法を分けて比較する。また、従来手法と提案手法を併用する場合の検証も行う。最後に、研究アイデアの特許出願と論文作成を行い、国際標準策定の動きを鑑みながら標準化活動にも参加する。また、当時予定してない内容ではあるが、他の研究チームの研究成果を応用した場合、もっと高い性能を達成できると考え、他のアルゴリズムを取り入れ、検証を行う予定である。動画像符号化標準HEVCが、高解像度の応用に圧縮率が不十分であり、構造的に現在のマルチコア演算環境に適していない。更に、HEVCの符号化効率の向上は、演算量の大幅な増加を代償に実現しているため、ソフトウェアとハードウェア実装の両面から見ても、HEVCのリアルタイム実装は大変困難な課題となっている。

この処理により、画像内の注目領域を自動に抽出し、その動きを探索することにより真の動きを検出でき、画面間予測の効率を改善し符号化効率を大幅に向上する。この構造は、符号化効率を高めると同時に、フレームの符号化と並列に行っているため、並列な高速処理を容易に実現できる。また、オブジェクトの大きさと動きを正確に抽出できるため、反復されるパラメータ最適化処理を削減でき、大幅な演算量削減を可能にする。更に、オブジェクトのエッジ情報を利用し、画面内予測の方向を予測できるため、画面内符号化の符号化効率向上と演算量削減も可能である。本研究は、概ね予定通りに実施してきました。研究アイディアは沢山あるが、新しいアルゴリズムの検討を続けながら、まとめて行く予定である。H29年度は積極的に国際会議に参加し、情報を収集しながら、HEVCの並列処理アルゴリズムについて交流を深めた。この分野の新しい提案を吸収しながら優れたアルゴリズムを提案してきました。提案手法と他の提案を比べても優れている手法を採用し、他の良い手法も取り入れることを考えている。また、研究成果を研究論文にまとめ、複数発表した。本研究は、注目オブジェクトの抽出により圧縮率向上の目標を実現する。この目標の成否の鍵は、注目オブジェクトを効率的に抽出することと、そのオブジェクトを用いて画面間と画面内の符号化アルゴリズムを提案することになる。そのため、まず既存の注目オブジェクトを抽出するアルゴリズムをリアルタイム処理可能に改良する。また、抽出したオブジェクトの動き検出とエッジ検出処理を行い、画面間および画面内の符号化効率を向上する。これらの手法に関しては、先行研究の実験結果より大枠を把握しているが、細部にわたるアルゴリズムを提案し、過去に提案されている手法との比較を行う必要がある。現状では、計画している提案の部分的な性能を確認しているが、各手法の細部に渡る改良と全体実装が残されている。注目オブジェクトの抽出は既に検証によりその有効性を確認しているが、リアルタイム処理可能にするための改良が必要となり、様々な手法をシミュレーションにより確認する予定である。H29年度では、注目オブジェクトの抽出アルゴリズムを提案する。まず、既存オブジェクト抽出アルゴリズムの改良する。先行研究により、共同研究先と開発した優れた注目オブジェクト抽出アルゴリズムを利用することが可能であるが、演算量とハードウェア実装容易性を考慮し、リアルタイム処理が可能なアルゴリズムを提案する。オブジェクト抽出アルゴリズムが既に確立しているため、シミュレーションによるパラメータの調整を続けているところである。また、抽出したオブジェクトを用いた画面間・画面内符号化アルゴリズムを提案する。
赤外線サーモグラフィによる歯根破折検出法の確立

これまで歯の根が割れることの早期診断は困難であった。今回,VibroIR法を応用し,歯科用超音波機器からの摩擦熱を赤外線サーモグラフィによって計測することで,歯の根の部分に生じた部分亀裂の検出が可能となった。今後,さらに検討を進める必要があるものの,出力は0.801.18Wの範囲で,直近の亀裂に60°以内とすることのできる根管内3個所(120°毎)に10秒前後超音波を付加する条件が,臨床応用にむけて有望であることが示唆された。19年度は、歯根部分破折モデルの作成および赤外線サーモグラフィによる破折検出手法の検討のため、1.歯根根管壁への微少損傷(破折起始点)の作成、2.歯根部分破折モデルの作成、3.赤外線サーモグラフィによる部分破折(予亀裂)の検出、を計画した。1.、3.については年度内に予定通り実施できたが、2.は亀裂停止治具の予備装置にて、暫定的なモデルを作成するにとどまっていたため、平成20年8月末日までの繰り越し申請を行った。期間内に歯根の把持方法などに改良を重ねた結果、亀裂停止治具と作業台を作成し、歯根の長さ、太さ、湾曲度が平均的でない場合にもほぼ対応できる装置にて予定の部位に亀裂を導入することができた。さらに、本装置にて作成した破折モデルを用いて、歯科用超音波治療器を用い、超音波機器出力(w)を変化させ、根管壁に微小振動を与えて亀裂面に生じた摩擦熱を赤外線カメラで記録後、赤外線サーモグラフィ解析を行った。実験は室温37°Cで行い、超音波スケーラー出力を0.43W1.48Wの範囲で変動させて亀裂検出に要した時間をそれぞれ計測した。その結果、出力0.63W以下では検出に10秒以上を要し、0.43Wではほとんど検出不能であること。また、0.89W以上では、ほぼ10秒以下で亀裂の検出が可能であり、1.18Wまでは出力が上昇するにつれ、亀裂検出時間は短縮する傾向にあったが、出力が1.18Wを越えると検出時間に大きな差はなくなった。以上のように破折モデルの作成が容易になったことから、VibroIR法を用いた摩擦熱を赤外線サーモグラフィによって計測することで、歯根根管壁に生じた部分亀裂の検出が可能であることが確認できた。平成20年度は赤外線サーモグラフィによる破折検出手法の検討のため,1.適用可能な赤外線サーモグラフィの条件,手技の絞り込み,2.各種条件が赤外線サーモグラフィに及ぼす影響と検出精度の検証を行った。その結果,赤外線サーモグラフィを口腔内温度幅想定レンジ10-60°Cにて記録したうえで,超音波による摩擦熱付与の条件に応じて,解析に適した温度レンジに設定・分析する方法が有効であることが明らかになった。また,測定環境温度が37°Cでは,23°Cに比べ50%以下の時間で亀裂サーモグラフィが検出可能であり,摩擦熱付与の限界出力も80%以下の値で可能であった。摩擦熱付与条件では,超音波負荷部位が亀裂から90°の位置になると,亀裂の検出は困難になり,60°以下では角度の違いで検出時間に大きな差はなかった。さらに出力0.63W以下では検出に10秒以上を要し,0.43Wではほとんど検出不能となった。一方,0.89W以上では,ほぼ10秒以下で亀裂の検出が可能であり,1.18Wまでは出力が上昇するにつれ,亀裂検出時間は短縮する傾向にあったが,出力が1.18Wを越えると,検出時間に大きな差はなくなった。以上のことから,VibroIR法を用いた摩擦熱を赤外線サーモグラフィによって計測することで,根管壁に生じた部分亀裂の検出が可能であり,今後,さらに検討を進める必要があるものの,出力は0.801.18Wの範囲で,直近の亀裂に60°以内とすることのできる根管内3個所(120°毎)に10秒前後超音波を付加する条件が,臨床応用にむけて有望であることが示唆された。平成21年度は最終年度であり,赤外線サーモグラフィによる効率のよい破折検出手法の条件および手技を絞り込み,臨床応用への足掛かりとした。歯科用超音波治療器(スプラソンP-MAX,サテレック社製)に4種のチップ(湾曲型チップ(URMペリオハードチップHY-1),直線型チップ(B.R.DチップTK1-1L),スケーラーチップ(スプラソンチップ#10),クラウン撤去用チップ(スプラソンチップ#5)(いずれもサテレック社製))を取り付け,37°Cの環境下,出力(0.43W1.48W)と超音波負荷部位(亀裂からの角度:0°,30°,45°,60°,90°)を変化させ,根管壁に微小振動を与えた(n=5)。

亀裂面に生じた摩擦熱を赤外線カメラ(Advanced Thermo TVS-500EX,日本アビオニクス社製)にて記録し,サーモグラフィ解析を行った。さらに,超音波負荷なしの状態でも同様のサーモグラフィ解析を行い,亀裂面からの赤外線放射が本計測に影響を与える空洞放射効果の有無を検証した。その結果,径が小さく根管内に挿入可能な2種のチップ(湾曲型チップ,直線型チップ)では,VibroIR法による根管壁部分亀裂の検出が可能であった。一方,径が大きく根管内に挿入が困難な2種のチップでは,亀裂の検出は容易ではなかった。直線型チップと湾曲型チップによる検出可能時間では,超音波負荷部位による差はあるものの,直線型の方が短い傾向が認められた。超音波負荷部位が亀裂から90°の位置では,どの条件でも今回の出力範囲では亀裂検出は困難であった。サーモグラフィにて検出できた亀裂はSEMおよびTEM観察により検出位置と同一部位に実亀裂を確認した。また,今回の試験条件の亀裂幅では空洞放射現象は計測に影響を与えないことが確認できた。これらのことから,摩擦熱発生源として歯科用超音波治療器を用いることで,赤外線サーモグラフィによる歯根破折検出が可能であり,臨床手法としても有望であることが示唆された。
次世代パワーデバイス用ダイヤモンド基板の高能率加工プロセスの開発

ダイヤモンドは,硬度,熱伝導率,絶縁特性,耐環境性に優れた特性を有し,高耐圧,低損失,高速動作を可能とする冷却フリーな次世代省エネルギーパワーデバイス用材料として期待されている.しかしながら,ダイヤモンドは,物質中で最高の硬度を有し,熱的・化学的に極めて安定であることから,その加工は困難であり,ダイヤモンドの高能率・高精度加工法の開発が急務となっている.このような背景のもとで,われわれは,乾式環境下で紫外光を援用した研磨法(紫外光援用研磨)を提案している.本研究では,提案手法によるダイヤモンドの加工特性を明らかにするなかで,高能率かつ高精度を同時に実現できる可能性を見出した.ダイヤモンドは,硬度,熱伝導率,絶縁特性,耐環境性に優れた特性を有し,高耐圧,低損失,高速動作を可能とする冷却フリーな次世代省エネルギーパワーデバイス用材料として期待されている.しかしながら,ダイヤモンドは,物質中で最高の硬度を有し,熱的・化学的に極めて安定であることから,その加工は困難であり,ダイヤモンドの高能率・高精度加工法の開発が急務となっている.このような背景のもとで,われわれは,乾式環境下で紫外光を援用した研磨法(紫外光援用研磨)を提案している.本研究では,提案手法によるダイヤモンドの加工特性を明らかにするなかで,高能率かつ高精度を同時に実現できる可能性を見出した.ダイヤモンドは,硬度,高伝導率,絶縁特性,耐環境性に優れた特性を有し,高耐圧,低損失,高速動作を可能とする冷却フリーな次世代省エネルギーパワーデバイス用材料として期待されている.しかしながら,ダイヤモンドは,物質中で最高の硬度を有し,熱的・化学的に極めて安定であることから,その加工は困難であり,ダイヤモンドの高能率・高精度加工法の開発が急務となっている.このような背景のもとで,研究代表者は,高加工能率でありながらも高精度に加工を実現できる紫外光援用研磨法を新たに考案した.この研磨法は,SiO2などの金属酸化物製定盤と被加工物を接触・相対運動作用させながら研磨する際に,金属酸化物定盤表面の上方から紫外光を照射することによって,定盤表面を親水化および清浄化し,その親水化・清浄化された定盤表面と被加工物を化学的に作用させることによって,被加工物表面を高能率かつ高精度に研磨するという手法である.平成25年度は,この考案した研磨法によって,3 mm角サイズの単結晶ダイヤモンド基板の加工を試みた.走査型白色顕微鏡像(測定領域:72.1 μm ×54.1 μm)による計測結果からは,加工前の表面粗さがP-V: 38.373 nm,Rms: 7.429 nm,Ra: 5.935nmであるのに対して,紫外光照射しながら加工した表面の粗さは,P-V: 1.679 nm,Rms: 0.200 nm,Ra: 0.160 nmであることがわかり,加工後の表面粗さが加工前の表面粗さと比べ,大幅に改善されていることを確認した.また,紫外光照射の有無で加工能率が10倍以上異なることも確認でき,加工能率の向上,表面粗さの改善効果を確認することができた.ダイヤモンドは,硬度,熱伝導率,絶縁特性,耐環境性に優れた特性を有し,高耐圧,低損失,高速動作を可能とする冷却フリーな次世代省エネルギーパワーデバイス用材料として期待されている.しかしながら,ダイヤモンドは,物質中で最高の硬度を有し,熱的・化学的に極めて安定であることから,その加工は困難であり,ダイヤモンドの高能率・高精度加工法の開発が急務となっている.このような背景のもとで,研究代表者は,高加工能率でありながらも高精度に加工を実現できる紫外光援用研磨法を新たに考案した.この研磨法は,金属酸化物定盤と被加工物を接触・相対運動させながら研磨する際に,金属酸化物定盤の上方から紫外光を照射することによって,被加工物表面を高能率かつ高精度に研磨するという手法である.平成26年度は,昨年度の成果を踏まえ,提案する紫外光援用研磨法の加工メカニズムの解明を進めるとともに,更なる加工能率向上を実現するための試みや大口径ダイヤモンド基板加工への適用可能性について実験的に検討した.紫外光照射することで,金属酸化物定盤表面が清浄化/親水化されるために,ダイヤモンド表面間のトライボケミカル反応が安定的に進行することがわかった.また,紫外光照射と加熱を援用した研磨によって,良好な表面粗さを維持しつつも加工能率を1.4倍まで向上できることや,1cm四方の大きさを持ったCVDダイヤモンド基板の平坦性・平滑性の両方を大幅に改善できることを実験的に明らかにした.精密加工大気環境下で紫外光照射を援用した研磨法を提案し,その手法によって,ダイヤモンド基板の加工能率の向上と表面粗さの大幅な改善を実験的に確認できた.また,加熱支援することによってさらなる加工能率の向上を実現した.平成26年度は,設計・試作した加工装置を用いて,単結晶ダイヤモンドの各結晶面方位を加工し,結晶面方位と加工能率,最終到達面粗さの関係を実験的に調査するとともに,最適加工条件を探索する予定である.
沿岸域観測用Xバンド海洋観測レーダシステムの実用化

海洋観測レーダは波浪方向スペクトルや海浜流の平面分布をほぼ瞬時に計測できる新しいタイプの観測機器である.さらに従来の海底設置型観測機器に比べて設置・維持管理も容易であるなどの長所も備えている.しかしレーダによる現地観測の実績は少ないのが現状である.そこで本研究では計測機器および解析手法の改良を施し,海洋観測レーダの実用化を試みた.まずレーダ機器を改良しアンテナ回転速度を向上させた.従来のアンテナ回転速度は20rpmであり,ナイキスト周波数の関係から観測できる波浪は周期6秒以上の成分のみであった.有意な強度を有する周期6秒以下の短周期成分は観測できないばかりでなく,エイリアシングとして観測精度低下を招いていた.そこでこのアンテナ回転数を40rpmに向上させ,周期3秒までの波浪成分も観測可能にした.また海洋表層流速分布や波浪方向スペクトルの解析手法に非線形最小自乗法を導入した.レーダ計測データから流速分布や方向スペクトルを推定するには,レーダ画像の三次元スペクトルに波浪の分散関係曲線を回帰させる.この分散関係曲線は非線形であるため,従来の線形最小自乗法による重回帰ではノイズを多く含む波浪低周波数成分が特に偏重される傾向があり,これが流速分布や方向スペクトルの推定における大きな誤差要因の一つであった.そこでここでは修正Marquardt法を用いた非線形最小自乗法を導入した.これにより波浪低周波数成分の偏重傾向を是正でき,妥当な解析結果を得ることができた.上記の改良を施したXバンド海洋観測レーダの有用性を検証するために,2003年12月から2004年2月まで新潟県大潟海岸で現地観測を行なった.その結果,この海洋観測レーダにより妥当な海洋表層流速分布および波浪方向スペクトルを観測・推定できた.このことから今回の改良を行なった海洋観測レーダの有用性を示すことができた.海洋観測レーダは波浪方向スペクトルや海浜流の平面分布をほぼ瞬時に計測できる新しいタイプの観測機器である.さらに従来の海底設置型観測機器に比べて設置・維持管理も容易であるなどの長所も備えている.しかしレーダによる現地観測の実績は少ないのが現状である.そこで本研究では計測機器および解析手法の改良を施し,海洋観測レーダの実用化を試みた.まずレーダ機器を改良しアンテナ回転速度を向上させた.従来のアンテナ回転速度は20rpmであり,ナイキスト周波数の関係から観測できる波浪は周期6秒以上の成分のみであった.有意な強度を有する周期6秒以下の短周期成分は観測できないばかりでなく,エイリアシングとして観測精度低下を招いていた.そこでこのアンテナ回転数を40rpmに向上させ,周期3秒までの波浪成分も観測可能にした.また海洋表層流速分布や波浪方向スペクトルの解析手法に非線形最小自乗法を導入した.レーダ計測データから流速分布や方向スペクトルを推定するには,レーダ画像の三次元スペクトルに波浪の分散関係曲線を回帰させる.この分散関係曲線は非線形であるため,従来の線形最小自乗法による重回帰ではノイズを多く含む波浪低周波数成分が特に偏重される傾向があり,これが流速分布や方向スペクトルの推定における大きな誤差要因の一つであった.そこでここでは修正Marquardt法を用いた非線形最小自乗法を導入した.これにより波浪低周波数成分の偏重傾向を是正でき,妥当な解析結果を得ることができた.上記の改良を施したXバンド海洋観測レーダの有用性を検証するために,2003年12月から2004年2月まで新潟県大潟海岸で現地観測を行なった.その結果,この海洋観測レーダにより妥当な海洋表層流速分布および波浪方向スペクトルを観測・推定できた.このことから今回の改良を行なった海洋観測レーダの有用性を示すことができた.海洋観測レーダは波浪方向スペクトルや海浜流の平面分布をほぼ瞬時に計測できる新しいタイプのである.さらにこのレーダは陸上に設置するため従来の海底設置型観測機器に比べて設置・維持管理も容易であるなどの長所も備えている.しかしレーダによる現地観測の実績は少ないのが現状である.そこで本研究では海洋観測レーダの実用化に向けて試みとして,Xバンドレーダによる冬期日本海の長期海洋観測を実施し,このレーダの現地観測での適用性を検証するとともに,対象領域での波浪や海浜流場の空間分布特性の解明を試みた.観測は2002年11月から2002年3月までの期間,新潟県大潟海岸の京都大学防災研究所大潟波浪観測所の桟橋の先端にXバンドレーダを設置して行った.対象領域はレーダを中心とした半径5kmの領域とし,毎正時に自動計測した.そしてレーダによって得られたシークラッター画像を3次元フーリエ変換し,微小振幅波理論の分散関係式を適用することにより,1時間ごとの計測対象領域内の表層流流速分布と波浪方向スペクトルを推定した.今回解析で得られた海洋表層流の特徴は,面的にほぼ一様で,流向が海上風とほぼ等しく,かつ海上風の風向変化にも追従していることである.このような表層流速分布は従来の観測機器では計測が困難であり,今回のレーダ観測により,このような表層流の特徴を明らかにすることができた.また,海上風低風速時や低波浪時ではレーダ画像上のシークラッターが明瞭に得られず,正確な解析が行えない,という本レーダーシステムの性質も明らかになった.

このように今回の観測を通して海洋レーダの実用化に向けたレーダシステムの詳細な特性を把握することができた.海洋観測レーダは波浪方向スペクトルや海浜流の平面分布をほぼ瞬時に計測できる新しいタイプの観測機器である.さらに従来の海底設置型観測機器に比べて設置・維持管理も容易であるなどの長所も備えている.しかしレーダによる現地観測の実績は少ないのが現状である.そこで本研究では昨年度の成果を踏まえ,計測機器および解析手法の改良を施し,海洋観測レーダの実用化を試みた.まずレーダ機器を改良しアンテナ回転速度を向上させた.従来のアンテナ回転速度は20rpmであり,ナイキスト周波数の関係から観測できる波浪は周期6秒以上の成分のみであった.有意な強度を有する周期6秒以下の短周期成分は観測できないばかりでなく,エイリアシングとして観測精度低下を招いていた.そこでこのアンテナ回転数を40rpmに向上させ,周期3秒までの波浪成分も観測可能にした.また海洋表層流速分布や波浪方向スペクトルの解析手法に非線形最小自乗法を導入した.レーダ計測データから流速分布や方向スペクトルを推定するには,レーダ画像の三次元スペクトルに波浪の分散関係曲線を回帰させる.この分散関係曲線は非線形であるため,従来の線形最小自乗法による重回帰ではノイズを多く含む波浪低周波数成分が特に偏重される傾向があり,これが流速分布や方向スペクトルの推定における大きな誤差要因の一つであった.そこでここでは修正Marquardt法を用いた非線形最小自乗法を導入した.これにより波浪低周波数成分の偏重傾向を是正でき,妥当な解析結果を得ることができた.上記の改良を施したXバンド海洋観測レーダの有用性を検証するために,2003年12月から2004年2月まで新潟県大潟海岸で現地観測を行なった.その結果,この海洋観測レーダにより妥当な海洋表層流速分布および波浪方向スペクトルを観測・推定できた.このことから今回の改良を行なった海洋観測レーダの有用性を示すことができた.
中学校における「Can-Doリスト」作成のための実践的な調査及び研究

本研究は、中学校英語科において検定教科書教材を活用しつつ「Can-Doリスト」作成の具体を明らかにすることを目的としたものである。まず、理論的な研究では、「ヨーロッパ共通言語参照枠」にある能力記述文は、参照する基準であるが、文部科学省が各学校に作成を促している能力記述文、そして、その集合体である「Can-Doリスト」は、到達目標を記述することを求めているものであり、その目的が微妙に異なることが分かった。中学校においては、従前から4つの観点による「観点別学習状況の評価」、すなわち目標に準拠した評価が行われてきたところであるが、その目標設定が分かりにくいところもあり、さらに具体の目標を明示して授業改善に生かすことが求められた。しかし、次に、実践的な調査と研究では、主たる教材である検定教科書を分析するも、それらは、学習指導要領の目標及びその内容に沿って編修されたものであり、教科書を活用して学習した結果が、必ずしも所謂「Can-Doリスト」に在る様な「(何かが)できる」という表現で学習者の学習成果を全て記述することができるとは限らないことが分かった。例えば、「初対面のあいさつ」や「今日の予定」の場面において、その場においては、「初対面の人とあいさつを交わすことができる」とか、「今日の予定について説明できる」とかの様に、学習した英語表現を活用することができる、という記述は可能であったものの、それら能力記述文の内容が、その他の如何なる場面、状況においても可能であるか、といった場合に、必ずしもそれらは可能ではなかった。実際上、ある限定された教科書に設定された場面のみについて記述可能であるのではないか、ということが明らかにされた。さらに、その能力記述文の内容が、「できる」か「できない」かの判断基準をどこに求めるのか、という際に、量的、質的にどの様に処理すべきか、意見が分かれたところで有り、言語使用の特質から、今後さらに検討が必要であるとの結論に至った。
革新的集積技術で実現される超小型完全自律式プログラマブルマターの研究

本年度は、静電回転アクチュエータ及び無線電力伝送の研究に取り組んだ。静電回転アクチュエータについてはフィージビリティスタディとして、Programmable matterの構成要素であるロボット"catom"の模型を、地面側の電極アレイの作る電界により回転させる受動型の実験を行った。最大1cm最小1mmの模型について受動的な回転実験を行い、2mm程度およびそれより小さい模型において回転を観測した。またフォローアップのための静電界シミュレーションを行った。加えて、簡単なモデルを用いて、catomの寸法及びアクチュエータの印加電圧ごとに、回転させることのできる最大の質量を計算することができた。これにより、当初予定していたラッチングアクチュエータから成るアポトーシス型のようなProgrammable matterに加えて、自ら形状を変更することのできる自律駆動型のProgrammable matterに求められる技術的レベルを明らかにすることができた。無線電力伝送については、群ロボットであるProgrammable matterへの給電モデルの解析受信インダクタの設計、及び作製手法の探求を行った。送受信インダクタ間の結合が弱いような、多数の受信器群への給電時の効率や受信電圧と各種パラメータとの関係を考えることで、受電インダクタへの要求を明らかにすることを目指した。結果として、現実的な範囲でシステムを成立させるには高密度な巻線から得られる高インダクタンスを持ちつつも、低い直列抵抗値をもついわゆる小型高密度な共振器が必要であることがわかった。これについて、いわゆるシリコン埋込み型配線を用いたインダクタを高度化することによって実現することを考案し、その手段として超臨界流体成膜による高アスペクト比の埋込み配線の作成に取り組んだ。以上の実績については博士論文としてまとめることができた。ラッチング機構に先駆けて、回転アクチュエータのフィージビリティスタディを行うことで、自律可動型catomが獲得できる機能の範囲を工学的に分析することを目指した。これは、短期的な目標にこだわらず、将来的なProgrammable matterの展開を見据えたものである。受動的な静電回転アクチュエータと、簡単なモデルを用いた計算とによるフィージビリティスタディによって、自律駆動によって回転を行うアクチュエータを実現するための、要求される電圧などの条件を導くことができた。無線電力伝送については、送受信インダクタ間の結合が弱いような、多数の受信器群への給電時について解析を行い、低相互インダクタンスがシステム設計において過剰な送信側電流を要求することを示した。高いインダクタンスをもつ高密度巻線なインダクタがこの問題を解決できることを示唆し、シリコン埋込み型配線を高アスペクト比化することでこのようなインダクタが実現できることを電磁界シミュレーションによって示した。また、この埋込み型配線の実現手段として、高アスペクト比なトレンチへコンフォーマルな成膜が可能な超臨界流体成膜に着目し、これについて実験系の構築と実際の成膜を行った。特に、インダクタの寸法によっては超臨界流体成膜で得られた金属膜は電気めっきの種層となることが期待されるが、その成膜された金属膜がめっきの種層としてふさわしいかを評価するテスト手法を考案し、IEEE ICMTS 2019にて発表を行った。本年度に得られた成果は、博士論文としてまとめることはできているものの、超臨界流体成膜に関する結果を除いて対外発表ができていない。来年度はこれらの成果を積極的に発表していくことを目標とする。静電回転アクチュエータのフィージビリティスタディにより、ラッチングアクチュエータと比べて回転アクチュエータでは数倍十数倍の高電圧が要求されることがわかった。そのため、来年度は既存のテクノロジーで実現可能な、ラッチングアクチュエータのみを用いたProgrammable matterの実現に注力することとした。また、上記のフィージビリティスタディは方針を立てるにあたっては有用であったもののminimum publishable unitには至っておらず、来年度はラッチングアクチュエータと合わせて考察を深める。無線電力伝送の理論的な考察については、catomの受電インダクタ同士の結合などを含めた考察を行うことによって、より精密なモデルを構築し、実際の設計に役立てることを目指す。シリコン埋込み型配線を用いたインダクタについては、実現を目指して超臨界流体成膜のプロセス改善に取り組む一方、各種パラメータが性能に与える影響について電磁界シミュレータなどを用いてより深い知見を得ることを目指す。

結果として、現実的な範囲でシステムを成立させるには高密度な巻線から得られる高インダクタンスを持ちつつも、低い直列抵抗値をもついわゆる小型高密度な共振器が必要であることがわかった。これについて、いわゆるシリコン埋込み型配線を用いたインダクタを高度化することによって実現することを考案し、その手段として超臨界流体成膜による高アスペクト比の埋込み配線の作成に取り組んだ。以上の実績については博士論文としてまとめることができた。ラッチング機構に先駆けて、回転アクチュエータのフィージビリティスタディを行うことで、自律可動型catomが獲得できる機能の範囲を工学的に分析することを目指した。これは、短期的な目標にこだわらず、将来的なProgrammable matterの展開を見据えたものである。受動的な静電回転アクチュエータと、簡単なモデルを用いた計算とによるフィージビリティスタディによって、自律駆動によって回転を行うアクチュエータを実現するための、要求される電圧などの条件を導くことができた。無線電力伝送については、送受信インダクタ間の結合が弱いような、多数の受信器群への給電時について解析を行い、低相互インダクタンスがシステム設計において過剰な送信側電流を要求することを示した。高いインダクタンスをもつ高密度巻線なインダクタがこの問題を解決できることを示唆し、シリコン埋込み型配線を高アスペクト比化することでこのようなインダクタが実現できることを電磁界シミュレーションによって示した。また、この埋込み型配線の実現手段として、高アスペクト比なトレンチへコンフォーマルな成膜が可能な超臨界流体成膜に着目し、これについて実験系の構築と実際の成膜を行った。特に、インダクタの寸法によっては超臨界流体成膜で得られた金属膜は電気めっきの種層となることが期待されるが、その成膜された金属膜がめっきの種層としてふさわしいかを評価するテスト手法を考案し、IEEE ICMTS 2019にて発表を行った。本年度に得られた成果は、博士論文としてまとめることはできているものの、超臨界流体成膜に関する結果を除いて対外発表ができていない。来年度はこれらの成果を積極的に発表していくことを目標とする。静電回転アクチュエータのフィージビリティスタディにより、ラッチングアクチュエータと比べて回転アクチュエータでは数倍十数倍の高電圧が要求されることがわかった。そのため、来年度は既存のテクノロジーで実現可能な、ラッチングアクチュエータのみを用いたProgrammable matterの実現に注力することとした。また、上記のフィージビリティ
放射線抵抗性細菌のDNA損傷応答誘導因子PprIの機能解析

放射線抵抗性細菌のDNA損傷応答誘導因子PprIの機能解析の一環として、デイノコッカス・ラジオデュランスのpprI遺伝子の欠失株を作製した。具体的には、pprI遺伝子プロモーター上流領域(802 bp)、ラジオデュランスのカタラーゼ遺伝子プロモーターによって制御される大腸菌由来のハイグロマイシン耐性遺伝子を連結した遺伝子カセット(1,289 bp)及びpprI遺伝子の下流領域(777 bp)をPCR増幅後に、ライゲーションにより連結したDNA断片を作製した。得られたDNA断片を用いてラジオデュランスの野生株を形質転換し、PprI欠失変異株を作製した。また、プラスミド相補試験に向けて野生型pprI遺伝子発現プラスミドを作製した。具体的には、制限酵素切断部位タグ付きプライマーで野生型pprI遺伝子領域(1,012 bp)及びpprI遺伝子プライマー領域(164 bp)をPCR増幅後に、ライゲーションによりラジオデュランス/大腸菌シャトルベクターpRAD1に連結し、野生型pprI遺伝子発現プラスミドを作製した。得られた発現プラスミドをPprI欠失変異株に導入し、PprI相補株とした。PprI相補株のガンマ線に対する生存率を測定したところ、野生株と同程度に耐性が復帰しており、野生型pprI遺伝子がガンマ線耐性を相補できることを確認した。さらに、紫外線に対しても、ガンマ線と同様に紫外線耐性を相補することを確認できた。ガンマ線及び紫外線に対して、プラスミド相補試験によるPprIの機能解析を行う実験系を構築することができた。当初の計画通り、放射線抵抗性細菌のDNA損傷応答誘導因子PprIの機能解析について、デイノコッカス・ラジオデュランスのPprI欠失変異株及び野生型pprI遺伝子発現プラスミドの作製、ガンマ線に対する生存率を指標としたプラスミド相補試験によるPprIの機能解析を行う実験系を構築しており、おおむね順調に進展しているランダム変異導入による変異型pprI遺伝子ライブラリーを作製すると共に、得られた変異型pprI遺伝子を用いたプラスミド相補試験を実施することで、DNA損傷応答機構においてPprIタンパク質の機能に重要な部位を明らかにし、デイノコッカス・ラジオデュランスのDNA損傷応答機構の全容解明に向けた研究を推進する。(理由)調達方法の工夫により、経費が節約できたため。(使用計画)次年度使用額(556円)及び当該年度以降分請求額(900,000円)については、実験消耗品等の物品費として600,556円、研究成果の発表等の旅費として150,000円、及び研究論文投稿料等などのその他として、150,000円を使用する予定である。
エネルギーダイナミクスからみた超臨界水の特異性の解明

本研究では超臨界水中での溶媒和の特異性を、振動エネルギー緩和ならぴに振動スペクトルの溶媒密度依存性の評価から明らかにすることを目的に、主に光カーゲート法を用いた高温高圧超臨界流体中での超高速時間分解蛍光スペクトル測定システムの開発、及ぴラマン分光法をもちいた振動スペクトルの評価を行った。1.励起光にチタンサファイアレーザーの三倍波を用い、カー媒体に高屈折ガラス、ゲート光に基本波を用いて、高温高圧流体中での時間分解蛍光スペクトルを1.2ps以下の時間分解能で測定するシステムを開発した。このシステムで超臨界メタノール中でのペリレン分子の光励起初期蛍光ダイナミクスの測定を行い、スペクトル形状の初期変化を見出した。希薄気体中で測定した蛍光スペクトル形状の振動余剰エネルギー依存性と比較することで、この変化が振動エネルギー散逸過程に対応することを示した。測定の結果、振動緩和速度は溶媒の臨界密度からその二倍程度の領域にかけてほとんど密度依存性を示さなかった。一方常温常圧での緩和速度は温度の違いを考慮するとかなり速いことが示された。その他、非線形レーザー分光による流体中での振動緩和メカニズムの解明を進めた。2.ラマン分光法により超臨界水、超臨界アルコール中でのp-ニトロスニリンの振動スペクトルの溶媒密度依存性を評価した。また、類似の化合物をさまざまな条件下で測定した。その結果、N0_2伸縮振動数は溶媒の誘電率のようなバルクの特性を反映して変化するのに対し、NH_2伸縮振動数は溶媒の水素結合性に従って変化し、温度による効果が大きく、密度変化が小さいという特徴がみられた。このような水素結合による溶媒特性がペリレンの振動緩和速度の変化とも相関していると考えられる。今後、研究期間内に実現できなかった超臨界水中での振動緩和ダイナミクスの測定をすすめ、振動スペクトルとのより緊密な相関を明らかにしていく予定である。今年度は、高温高圧条件下で高速時間分解蛍光スペクトルを測定するためのシステムとして、光カーゲート法による蛍光スペクトル測定システムの開発を中心に研究を進めた。現有のチタンサファイアアンプ内蔵型フェムト秒レーザーを光源として、その基本波(776nm)の倍波を蛍光励起用の光源とし、発生した蛍光を2枚の放物面鏡でカー媒体に集光した後、スペクトルメータにとりつけたCCDカメラで検出した。ゲート光がカー媒体に入らない状態で、蛍光は米路上におかれた二つのポラライザーをクロスニコルに配置することで原則的に遮断し、ゲート光(レーザーの基本波)がカー媒体を透過するときのみ蛍光が検出されるように、光学系を組んだ。二硫化炭素をカー媒体として、カーゲートによる時間分解蛍光の検出に成功した。現在システムの調整を進めており、今後カー媒体をガラスなどの高速応答の物質に変更してシステムのパフォーマンスの向上をはかる予定である。また、超臨界水と比較対照するシステムとしての超臨界二酸化炭素などの常温の超臨界流体中での分子のエネルギーダイナミクスの測定を過渡回折格子法によってすすめた。アズレン分子を対象にした研究では、溶質溶媒分子間のエネルギー移動のモードが超臨界流体の種類によって大きく変化することを明らかにした。また超臨界水と別の意味で比較されるイオン液体中での溶媒和の状態をラマン分光によって検討し、ジフェニルシクロプロペノンのC=C二重結合とC=二重結合の振動モードの溶媒依存性を調べることにより、種々のイオン液体のアクセプター数を評価することに成功した。昨年度構築した光カーゲートシステムを超臨界水中のシステムに適用するために、時間分解能ならびにS/Nの更なる向上を今年度の前半において積極的に進めた。