hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
腎臓リハビリテーションの基礎的検証:心血管系合併症抑制効果の機序解明

慢性腎不全モデルラットにおいて、長期的運動はインスリン感受性を改善した。長期的運動、アンジオテンシンII受容体拮抗薬、分枝鎖アミノ酸の併用は、血圧コントロール、腎保護、毛細血管新生、骨格筋組成を改善した。長期的運動とN+ L型カルシムチャネル阻害薬cilnidipineの併用は、降圧、腎保護、インスリン感受性改善効果を示した。また、そのメカニズムに長期的運動およびcilnidipineによる交感神経活性抑制作用の関与が示唆された。WKYラットを手術し、5/6腎摘慢性腎不全モデルを作成した。全てのラットは代謝ケージで飼育した。ラットを以下の3群に分け、12週間の治療を行った。(1)偽手術群、(2)非運動群、(3)長期的運動群。長期的運動群にはラット用トレッドミル装置を用いて、速度20m/分の走行運動を1日1回60分間、1週間に5日間、計12週間行った。長期的運動療法開始前および開始後12週間にわたって定期的に体重、収縮期血圧、摂食量、尿量、24時間尿蛋白排泄量、運動負荷試験による酸素摂取量および運動耐容能の指標として総走行距離を測定した。最終週に、グルコースクランプ法およびパワースペクトル法を用いてインスリン感受性および交感神経活性を測定した。その後に断頭採血を行い、腎機能の指標、血球数、脂質、電解質、糖、総蛋白を測定した。残存腎およびヒラメ筋、長趾伸筋、ヒ腹筋を摘出し、病理組織学的検討を開始した。その結果、偽手術群に比較して非運動群には明らかな腎機能障害、腎組織傷害、蛋白尿、高血圧、運動耐容能低下、インスリン感受性低下を認めた。一方、長期的運動療法により収縮期血圧は降下し、インスリン感受性の指標は改善した。以上より、まだ解析は半ばであるが、長期的運動療法によるインスリン感受性の改善効果を確認し、心血管系合併症抑制効果のメカニズムを明らかにする有力な手がかりが得られた。長期的運動療法が、運動耐容能の向上のみならず、腎保護効果やインスリン抵抗性改善効果を有する可能性が示唆されているが、そのメカニズムや至適条件についてはまだ十分に明らかになっていない。平成21年度は、慢性腎不全モデルにおける長期的運動と分子鎖アミノ酸(BCAA)補充療法の、また、これらとアンジオテンシンII受容体拮抗薬との併用療法の効果を検討した。ラットを以下の7群に分け、12週間治療した。1)非治療(C)群、2)BCAA(0,375g/日,B)群、3)valsartan(10mg/kg/日,V)群、4)運動(走行速度20m/分×60分/日×5日/週、E)群、5)V+E群、6)V+E+B群、7)偽手術(S)群。2週毎に、収縮期血圧(SBP)、体重、尿蛋白(UP)を測定し、最終日に血清クレアチニン(Scr)、血液尿素窒素(BUN)を測定した。残存腎の糸球体硬化指数(IGS)と間質容積比(RIV)、ヒラメ筋の毛細血管新生(CD)と筋線維組成を解析した。C群に比較して、V群のSBP、UP、BUNとIGS、E群のSBP、IGS、RIVとCD、V+E群のSBP、UP、IGS、RIVとCDは有意に改善した。加えて、V+E+B群では、Scr、ヒラメ筋タイプI筋線維比が有意に改善した。以上の結果から、慢性腎不全モデルラットにおいて、長期的運動、valsartan、BCAAの併用は、血圧コントロール、腎保護、毛細血管新生、骨格筋組成改善効果を有けることが示唆された。平成22年度は、慢性腎不全モデルにおける長期的運動とN型及びL型カルシムチャネル阻害薬cilnidipineの単独及び併用療法の効果を検討した。ラットを以下の5群に分け、12週間治療した。1)非治療(Con)群、2)cilnidipine(3mg/kg/日,Cil)群、3)運動(走行速度20m/分×60分/日×5日/週,Ex)群、4)Cil+Ex群、5)偽手術(Sham)群。2週毎に、収縮期血圧(SBP)、尿蛋白(UP)を測定し、最終日に血清クレアチニン(Scr)、血液尿素窒素(BUN)を測定した。Ex或いはCilの単独治療は、SBP、UP、Scr、BUNを低下させ、インスリン感受性(IS)の増加とともに残存腎の糸球体硬化指数(IGS)、交感神経活性を改善させた。その効果はExとCilの併用により増強した。以上の結果より5/6腎摘慢性腎不全ラットにおいて、ExとCilは降圧、腎保護、インスリン抵抗性改善効果を有することが示された。
地域で暮らす高齢者のための専門職と地域住民による認知症予防の実践モデルの構築

地域で暮らす高齢者のための認知症予防において専門職として重要なことは、認知症の啓発を通して予防を担う人材を発掘し、予防を必要な人達が予防教室へ参加しやすい地域づくりに取り組むことであった。地域住民は、予防教室の中で参加者への理解を深め、参加者が楽しめるよう心がけて接し、相互作用の中で成長する姿が認められた。モデル事業後の自主グループ活動では、参加者が主体的に活動出来るように参加者の力を引き出す関わりが重要であった。本研究では、地域住民の力を活かした地域における認知症予防活動推進のための専門職と地域住民による認知症予防協働モデルの構築をめざしている。そのため、本年度は地域住民ボランティア(5名)が中心となって老人福祉センター利用者(希望者約20名)に対して実施した認知症予防活動(月に2回の頻度で5ヶ月10回を1クールとした)に関して次のことを行った。(1)活動内容の基礎資料作成: 1回毎の実践内容(テーマ設定・準備物品・会場設営・実施時間・実施メンバー・実施内容の詳細)を各回のビデオ録画及びフィールドノートから抽出し整理(2)反省会内容の分析:各回終了後の反省会の録音から逐語録を作成し、地域住民ボランティアが実施内容をどのように評価しているのか、利用者の変化をどのように捉えているか、という視点で実施結果、地域住民ボランティアは利用者に楽しんでいただくことが重要だと考えており、利用者が楽しむために実施内容の工夫と利用者間交流に関して気を配っていた。特に実施内容に関しては、行った内容の難易度の検討やよりよい実施方法を模索していた。会場設営に関しては、テーマによって異なることはあるものの基本的には変えず、既に築かれている利用者間の人間関係を考慮することや難聴者の把握に努めていた。このような具体的分析内容は、作成中である「住民組織のための実践の手引き」に整理し「専門職のための援助指針」にも反映させていくことができる。今後は老人福祉センターでの実践に基づくデータに加え、新たな地域での実践活動での結果と比較し、援助指針や実践の手引きの妥当性を高めていく必要がある。本研究は、地域で暮らす高齢者のための専門職と地域住民による認知症予防実践モデル」(以下、認知症予防協働モデル)の試案を作成し、認知症予防事業を展開のうえで、活用可能性を評価する。その認知症予防協働モデル試案作成にあたり、地域住民を中心にした認知症に関するボランティア活動(以下、活動)の意義と、活動を行っていく際のニーズを捉えるアンケート調査を実施した。調査対象は都市部で認知症の普及啓発・予防・支えの活動を展開するA地区B団体の会員(117人)で、62人から回答があった(回収率53%)。基本属性では男性が8名(12.9%)、年代では60歳代が24人(38.7%)50歳代と70歳代が各13人(21%)であった。活動をはじめた理由で最も多かったのは、「認知症の人に優しい地域づくりに参加したかったから」38人(61.3%)であった。活動は、あなた自身にとって役立ったと思いますか?の問いには、38人(61,3%)が肯定的回答であった。自分にとって役だったと思う理由は「認知症の知識の増加」と「対応する力がついた」の記載が多く、「家族の気持ちの理解」「地域連帯感」「仲間ができた」「人間的成長」等もあった。活動を行っていく際の行政職へのニーズとしては、「住民との協力姿勢」に関する内容が多く、具体的には、連絡を密にする、相談にのってもらう、職員の移動による継続困難の解消などであった。その他、「認知症関連施策・しくみづくり」や「活動への経済的サポート」のニーズも挙げられた。よって、認知症予防協働モデルには、地域づくりの視点を強化する。また、専門職者は、認知症や認知症の人への関わりについて伝えることを基本としつつも、知識提供の役割のみならず住民の活動に対する協力姿勢が伝わるよう接していくことが重要であり、援助指針の一部に位置づける必要がある。地域で暮らす高齢者のための専門職と地域住民による認知症予防教室(全10回)を行ったA自治体において専門職・住民ボランティア・参加者それぞれにインタビューを行い、教室実施後の振り返りから今後このモデルを実施していく上でそれぞれの立場で重要となる事柄に関して抽出し要旨をまとめた。専門職は、保健師と社会福祉士の各1名である。多くの住民に認知症の正しい知識を啓発し、地域で予防活動をやりたい思いがある人達の自主的な活動の芽が出るタイミングを逃さないことが重要であった。その上で、教室の必要性、各回の目的と流れのポイントを話し、なるべく自分達で取り組んでもらえるよう、ボランティアが介入しすぎないように働きかけていた。また、事故防止に務めつつ教室がうまくいくような意見を取り入れ、お互い交流が深まる工夫、自主化につなげる話合いの場を持つ工夫をしていた。

ボランティアは、予防教室中心に関わった2名から、開始時のポイントとして、専門職と目的や将来的な方向性を共有する、携わるボランティアにボランティア心得講座をすることが挙げられた。開催中は、参加者の顔と名前を覚え、声かけ気配りなどを心がけ参加者が楽しいと思えるように努力していた。ボランティア同士の連絡を密に取り、専門職に聞く姿勢をもって一緒に作る意識をもつことが協働の鍵となっていた。また、経験を積むことで上手くできる自信がついていた。教室後の自主グループに関わっている2名は、自主化後は会員との信頼関係が第一であり、声かけ気配りなどを心がけプライドを傷つけない対応をし、楽しく継続することの重要性が述べられた。また、会員の力の発揮を促すために何をどこまで頼むかを考えていた。専門職には、専門家としての講話で間に刺激してほしいという要望をもっていた。参加者10名(5名ずつ2回)からは、自主化後は和気あいあいとした交流の場になっており、発展させていくには、ボランティアに感謝しつつ、もっと自ら積極的に発言していくことが重要だと語られた。
配位結合を利用した脂質膜上での動的秩序形成と機能発現

本年度は、アルキル長鎖有する[Mn(N)(CN)4][dabco-C16H33]2 (1)を用いて、リン脂質DMPCとの複合リポソームの合成と物性解析、更には、巨大リポソーム調整による脂質膜上での配位高分子合成と熱挙動の解明を行った。まず、凍結融解法によりDMPC/1(x) (x = 0.25, 0.5)を合成し、cryo-TEM測定を行ったところ、DMPC/1(0.25)は球状ベシクルであったのに対し、DMPC/1(0.5)は筒状ミセルであった。この形態の違いは、脂質分子の臨界充填パラメータ(CPP)により説明した。構造解析により得られた錯体の分子構造とDMPCを比較すると、頭部サイズの違いからCPP1<CPPDMPCであると考えられ、錯体の割合を増やすことで膜の曲率が大きくなる。そのため、DMPC/1(0.5)においては脂質二重膜が不安定化し、曲率の大きい筒状ミセルへと形態変化したと考えられる。次に、相転移挙動について検討すると、錯体脂質の割合が増えるほど転移温度の上昇が観測された。これは、過去の文献から、膜表面での強い電荷的相互作用によるものであり、すなわち膜表面が"硬い"ことを示唆している。また、疎水部に取り込まれたスチルベンの光反応解析により、疎水部位の粘性について評価したところ、1の割合が大きいほど粘性は低下することが分かった。以上の結果より、錯体脂質を用いた複合リポソームの、膜表面は硬く膜内部は柔らかいという特殊な性質を持つことが明らかとなった。また、交流電場により巨大リポソームを調整し、脂質膜上での配位高分子を行った。共焦点蛍光顕微鏡観察により配位高分子ドメインは角張った構造をもち、熱に対して分散、集積する性質が明らかとなった。29年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、[PPh4]2[Mn(N)(CN)4].2H2Oを出発原料とし、多段階にイオン交換することで金属錯体脂質[MnV(N)(CN)4][dabco-CnH2n+1]2 (n = 1518)を合成した。水溶媒により再結晶することで、すべての錯体において単結晶を得ることに成功した(以下では、それぞれを1, 2,3, 4と表記する)。単結晶構造解析より、すべての化合物において金属錯体と水分子で親水部、アルキル長鎖が鎖間の疎水性相互作用によってパッキングした疎水部を形成していることが分かった。1と3は、アルキル鎖同士が平行にパッキングし、結晶水は全く同じ配列構造を有していた。一方、2はアルキル鎖が交差しており、配列構造も前者とは異なっていた。また、4に関してはアルキル鎖が平行にパッキングしているが、非対称単位に2種類の金属錯体分子が含まれていた。ここで[MnV(N)(CN)4]2-のシアノ基間の配位結合角度に着目すると、パッキング構造の変化に対応してMn錯体の対角線上のシアノ基間の結合角度が異なっていることが明らかとなった。固体の電気化学測定から、それぞれの錯体の五価六価に関する酸化還元挙動について検討した。分子構造と酸化還元電位について詳細に検討したところ、angle α、βの角度が小さくなるにつれて電位が上昇するという相関関係を導くことに成功した。この相関は、前駆体5にも適応でき、五価六価間の構造相転移のエネルギーの違いを反映していることがDFT計算から明らかとなった。現在、今回合成した錯体脂質を用いて、生体脂質との複合化リポソームの形態制御と物性解析を進めている。金属錯体脂質のシリーズ化および電気化学特性の解明に成功した。得られた錯体脂質は、生体脂質との複合化により複合化リポソームへと展開でき、アルキル長鎖の長さによる形態制御、物性制御が可能となる。また、電気化学特性は、複合化リポソームの機能解析の際に基礎となる重要な知見である。以上より、おおむね順調であると判断した。

これは、過去の文献から、膜表面での強い電荷的相互作用によるものであり、すなわち膜表面が"硬い"ことを示唆している。また、疎水部に取り込まれたスチルベンの光反応解析により、疎水部位の粘性について評価したところ、1の割合が大きいほど粘性は低下することが分かった。以上の結果より、錯体脂質を用いた複合リポソームの、膜表面は硬く膜内部は柔らかいという特殊な性質を持つことが明らかとなった。また、交流電場により巨大リポソームを調整し、脂質膜上での配位高分子を行った。共焦点蛍光顕微鏡観察により配位高分子ドメインは角張った構造をもち、熱に対して分散、集積する性質が明らかとなった。金属錯体脂質、生体脂質を任意の割合で混合することで複合化リポソームを合成し、その形態、物性について検討する。特に、錯体脂質の割合変化による粘性の違いに関する知見を得る。また、GUVを合成し、脂質膜上での配位高分子化について検討し、GUV上での配位結合ネットワークの形成過程について明らかにする。29年度が最終年度であるため、記入しない。
中枢神経伝導道路の再構築

哺乳動物の中枢神経伝導路の再構築の可能性を明らかにするために、新生ラットの脊髄髄節を胎児ラットの相同部位で置換する実験を行った。エーテル麻酔下に宿主の下部胸髄を1.52.0mm(平均1.87mm)の距離で2カ所切断し、吸引によりその部分(1.52髄節に相当)を完全に取り除いた。一方,ペントバルビタール深麻酔下の妊娠ラットから胎児を取りだし、その脊髄を摘出し、切除された宿主の髄節と等長かつ相同部位を含むような部分を切り出した。そして宿主脊髄の吻側と尾側の断端がそれぞれ移植片の吻側と尾側の断端と密着するように移植した。対照実験としては髄節を切除した空所を組織で埋めることなく放置し、あるいは空所に成熱ラットから摘出した座骨神経の移植を行った。移植髄節の生着が成功した例では、移植片によって脊髄は完全につながっており、切片標本によっても宿主の脊髄と移植片の間に境界を認めることはできなかった。WGA・HRPや蛍光色素の順行性・逆行性標識法で検索してみると移植片を架橋として上位脳と腰膨大の間には錐体路や赤核脊髄路を含む強力な神経結合のできていることが確認された。移植片は白質と灰白質という脊髄特有の組織構造を示し、灰白質には多数の神経細胞が存在し、その中の相当数が腰膨大に注入した蛍光色素により標識された。前角にはこの注入で標識されない細胞で特徴的な形態から運動神経細胞と判定できるものが数多く存在した。また移植片には前根と後根の出入も認められた。腰膨大への蛍光色素注入により、対照例のうち板植を行わなかった例では上位脳に標識細胞は認れられなかった。しかし,座骨神経移植例では、従来の報告に一致して、上位脳には少数の標識細胞が認められた。移植髄節が生着した例では、対照群と異なり、いずれも正常ラットにおけるような前肢と後肢の協調した歩行が観察され、排尿排便の障害も認められなかった。
強光子場分子ダイナミクスとその制御の電子・核波束動力学理論

1.強レーザー場中の分子ダイナミクス(1)エタノール分子ダイナミクス開発してきた時間依存断熱状態法を強レーザー場中のエタノール分子に適用し,選択解離に及ぼすC-O-H変角振動とC-O結合伸縮振動間の結合の効果を調べた。強レーザー場によって振動モード間の結合の様子が大きく変わりうることがわかった。強い光によってモード結合を変化させることが分子ダイナミクスを制御する上で重要な要素となっている。(2)非解離性C_<60>多価カチオン生成の機構解明C_<60>が近赤外高強度超短パルス(70fs)と相互作用すると,+12価までの安定なC_<60>多価親カチオンだけが生成すことがP.Corkumらによって報告された。まず,密度汎関数法による電子状態計算によって,+14価までの多価カチオン親分子が安定な分子構造を持つことを明らかにし,イオン化に伴ってカチオンが得る余剰分子振動エネルギーが極めて小さく,+12価まで解離が起こり難いことを示した。また,レーザー場から得るエネルギーは解離に使われていないことを示した。2.反応制御理論の開発とその応用(1)円錐交差系の量子最適制御レチナールのシス・トランス光異性化は200fs程度の短時間で起こり,円錐交差を通した内部転換モデルによって半定量的に記述される。これに最適制御シミュレーションを適用し,超短高強度レーザーパルスを使うことで高効率に生成物異性体を得られることを示した。(2)光制御分子モーターフェムト秒領域で回転できる光駆動モーターモデルを理論的に構築した。アルデヒド基を回転部位に持つキラル分子はそのキラル性から由来する非対称内部回転ポテンシャルを持つ。平面偏光UV光励起レーザーのポンプーダンプ型の照射による分子内回転の方向は電子励起状態でつくられた波束の運動方向によって決まる。本年は、アップチャープパルスに引き続いてダウンチャープパルスを照射すれば,平面偏光パルス入射によっても左右自在に回転させることが可能であることを示した。回転方向を左右に変えるためには2つのパルス間隔を制御すればよい。(3)整形フェムト秒パルスを使った分子量子演算実験のための理論提案H_2などの小さな分子の電子・核波束ダイナミクスより,電子の動きはレーザー電場の変化に追従する時間依存断熱電子状態(レーザー場との相互作用も含めた瞬間的な電子ハミルトニアンの固有関数)とそれらの間の場で誘起された非断熱遷移の考えによって説明できることがわかった.このような時間依存断熱状態を用いて,強レーザー場誘起の核ダイナミクスを追跡することができる.分子軌道法を用いれば,大きな分子の断熱電子状態も求めることができる.800nmの光と相互作用するCO_2場合は,CO_2^<2+>生成後,2つのC-O結合の距離が1.2から1.6Åあたりまで対称的に同時に伸び,それに伴い,非断熱遷移により,さらに高い断熱状態に移り,大振幅変角振動が誘起される.このダイナミクスはクーロン爆発するカチオンの構造変化の実験結果と一致する.また,同様の時間依存断熱状態法を強レーザー場中でのエタノールの選択的解離反応に応用した.山内らの実験では,C-C結合の方がC-O結合より切れやすい.計算結果によれば,1価カチオンの段階で(CH_3)^+-(CH_2OH)^+の電子配置を持つ最低断熱状態のポテンシャルと(CH_3)-(CH_2OH)の断熱ポテンシャルが,短いC-C結合距離で交差し,解離が促進される機構が見出された.強レーザー場による選択的結合解離を起こすほかの分子を探索中である.また,分子軌道法的アプローチによる4電子,6電子ダイナミクスを参照しながら,時間依存の電子相関ポテンシャルの構築も行っている。量子制御におけるパルス設計方程式に対する一般解法も開発した.この方法論を気相中だけではなく、凝縮相中の分子ダイナミクスに適用した.応用として扱ったのは,金属・誘電体表面での脱離過程,生体系における光異性化,2原子分子の前期解離である.また,ヘリカルキラリティをもつ分子変換の量子制御シミュレーションを行い,最適レーザーパルスを設計することができた.さらに、ラセミ混合物から高光学純度を得るための新しい量子制御法を提案した.これは,電場ベクトルの偏光を利用したもので,磁場成分に依らない方法であり,右手分子が左手分子に直接変換される.赤外領域の直線偏光パルスでキラリティーを持つ分子の分子内回転子を一方向に回すことが可能であることも示した.これは光駆動型分子モーターのプロトタイプとみなせる.強レーザー場中の分子の電子や核の動きは,レーザー電場の変化に追従する時間依存断熱電子状態とそれらの間の電場誘起非断熱遷移の確率を使って説明できることを明らかにしてきた.本年度は,分子軌道法によって得られた時間依存断熱状態の各原子の電荷よりイオン化確率を推定する簡便な式を提案し,多電子系の増強イオン化の新たな機構を提案した.イオン化や反応を支配している強レーザー場誘起分子内電子移動を電子相関の観点から定量化するため,新しい多配置時間依存ハートレー・フォック法も開発した.現在,S-行列法と融合させ,イオン化確率を計算する汎用プログラムを作成中である.時間依存断熱法を強レーザー場と相互作用するCO_2に適用し,A01班山内らによって報告されているクーロン爆発直前のカチオンの構造を説明することができた.

また,C-C結合の方がC-O結合より切れやすいという実験結果が報告されているが,1価カチオンの段階で最低断熱状態と解離性断熱ポテンシャルが短いC-C結合距離で交差し,2つの状態間の非断熱遷移により解離が促進されることが本方法により明らかとなった.本年度より,凝縮相での分子配向の動的機構を明らかにするため,古典分子動力学計算を用いて,光と相互作用する凝縮系のダイナミクスの研究を開始した.常温の凝縮相でも,電子的に非共鳴なレーザーで,溶質分子の分極率の異方性が大きい色素分子が配列しうることが判った.特定の反応収率を最大にするパルスデザインのための新たな最適制御理論を構築し,これらの方法論を気相中だけではなく,凝縮相中の分子ダイナミクスに適用した.また,ラセミ混合物から高光学純度を得るための新しい量子制御法を提案した.電場ベクトルの偏光を利用したもので,磁場成分に依らない方法である.直線偏光パルスでキラリティーを持つ分子の分子内回転子を一方向に回すことが可能であることも示した.1.強レーザー場中の分子のイオン化確率の計算束縛電子ダイナミクスを扱える電子波束計算法と強光子場多体S行列理論を融合させた。まず,本手法をH^+_2に適用し,電子波束厳密grid計算法で得られた強い光による増強イオン化(核間距離R=2Åから5Åの間でイオン化確率が増大)を再現することを確認し,励起状態を取り入れる必要性を明らかにした。この新たに開発した手法をすでに水素分子の光電子スペクトルの計算に適用している。2.非解離性C_<60>多価カチオン生成の機構解明C_<60>が近赤外高強度超短パルス(70fs)と相互作用すると,+12価までの安定なC_<60>多価親カチオンだけが生成すことがP.Corkumらによって報告された。まず,密度汎関数法による電子状態計算によって,+14価までの多価カチオン親分子が安定な分子構造を持つことを明らかにした。また,イオン化に伴ってカチオンが得る余剰分子振動エネルギーが極めて小さく解離が起こり難いことを明らかにした。3.反応制御理論の展開とその応用(1)散逸環境下での量子最適制御問題の解法アルゴリズムの開発と波束制御機構の解明溶液反応レーザー制御を目的に,水中のヨウ素イオン解離に対し最適パルスを設計し,第一水和圏内では有効に光解離波束を制御できることを明らかにした。系の時間発展の記述には混合量子・古典分子動力学計算を用いた。(2)分子量子コンピュータの最適制御シミュレーション(3)光制御分子モーターフェムト秒領域で回転できる光駆動モーターモデルを理論的に構築した。アルデヒド基を回転部位に持つキラル分子はそのキラル性から由来する非対称内部回転ポテンシャルを持つ。平面偏光UV光励起レーザーのポンプーダンプ型の照射による分子内回転の方向は電子励起状態でつくられた波束の運動方向によって決まる。実験的観測方法として時間分解イオン化スペクトルを利用する方法を提案した。1.強レーザー場中の分子ダイナミクス(1)エタノール分子ダイナミクス開発してきた時間依存断熱状態法を強レーザー場中のエタノール分子に適用し,選択解離に及ぼすC-O-H変角振動とC-O結合伸縮振動間の結合の効果を調べた。強レーザー場によって振動モード間の結合の様子が大きく変わりうることがわかった。
正常ヒト初期胎児の顕微標本とそれに対応する肉眼立体的永久標本の作製

研究目的:ヒト初期胎児標本を用いて、学生実習及び研究者への供覧を目的とした発生段階に沿う系統的な組織標本、肉眼立体永久標本を作製する。研究方法:ヒト初期胎児標本を用いた本研究の実施は、島根大学医学部・医の倫理委員会で承認されている。組織標本は、ヒト初期胎児の連続切片組織標本を作製した。脱水・パラフィン包埋後、薄切切片(矢状断・水平断組織標本、形態計測用連続切片)を作製し、基本的にヘマトキシリン・エオジン染色を施した。肉眼立体永久標本作製は、ヒト初期胎児標本を、これまでにほぼ確立できたヒト胚子を用いた作製法を用い、微調整や改善を行い作製した。ホルマリン固定標本を常温にて水洗、冷蔵庫内で前処理し、-25°Cの冷凍庫内で、アセトン脱水・脱脂を経て、シリコンゴム液を入れたポリ袋に移し含浸させ、室温で真空ポンプ減圧操作を経て、室温下放置にて硬化させ、標本を作製した。研究成果:ヒト初期胎児組織標本を作製し、学生が成人の組織標本と比較し、発生の仕組み、構造と機能の形成・発現過程を理解することが容易になり、また研究用材料としても使用された。肉眼立体永久標本は、ヒト初期胎児という小さな標本作製に、従来からの標本作製法に前処理や、脱水・脱脂方法、シリコンゴムの浸透時間や方法等、種々検討改変し、標本の収縮が比較的少なく、細部の観察も可能な標本作製に成功した。これらの標本は、ホルマリン固定標本と比べ、観察をする際の安全性が高まり、取り扱いも容易になった。非常に貴重なヒト胚子標本を用いて、取り扱い易く半永久的に保存可能な標本の作製手技を確立し、系統的な標本を作製した事は、学生実習のみならず発生学研究上も非常に有益であった。
公転を利用した自転円板上の境界層遷移の制御に関する研究

本研究では公転を伴う自公転円板上に形成される境界層流れを明らかにし,その自公転円板上の境界層流れのパターンを体系化し,境界層遷移を制御することを目的としている。自公転円板上の境界層流れの油膜法による可視化,スモークワイヤ法による動的可視化および熱線流速計による速度場計測により,円板全体が層流域となる低レイノルズ数の流れ場から円板外周部まで乱流域となる高レイノルズ数における流れ場まで,円板直径,公転半径,公転速度および公転運動の方向などの影響を明らかにした。本研究では,次世代型大口径ウェハ(直径450mm)の回転塗布装置の新たな要素技術として,自公転式の塗布方法が遷移渦抑制に有効であるかを調査することも背景に,まず,直径200mm(=2R)の円板を用いて公転半径の異なる自公転円板上の境界層流れについて調査を行った.熱線流速計(以下HWA)による速度場計測では,自・公転円板上の気流に与える公転速度や公転半径の影響を調査し,自転のみの場合に対して,公転半径,および公転速度が大きいほど,周方向平均速度等に及ぼす影響が大きくなることを明らかにした.また,油膜法による可視化結果においては,公転半径が大きいほど公転速度がより小さい速度で遷移渦による油膜への筋の転写が消失した.スモークワイヤ法による気流の境界層の煙可視化において,回転運動のある条件下では,公転により,遷移渦の間隔が公転半径位置によって異なるため,円板の回転とともに遷移渦の間隔が伸縮していることを明らかにした.さらに,HWAによる気流の速度変動の周波数解析と可視化実験により,進行波かく乱が発生する条件やその進行波の挙動の詳細(進行速度や進行波の間隔,進行波の断面構造など)を明らかにした.したがって,自転のみの場合に発生する遷移渦による筋の転写が公転を加えることより消失する要因として,公転によって遷移渦の間隔が伸縮すること,および低周波かく乱によって,遷移渦が崩壊することなど考えられる.本研究では公転を伴う自公転円板上に形成される境界層流れを明らかにし,その自公転円板上の境界層流れのパターンを体系化し,境界層遷移を制御することを目的としている。自転円板上の流れ場は,3次元ねじれ境界層の代表的な流れ場であり,これまで様々な研究が広く行われてきたが,公転を伴う自転円板上の流れ場は未だにほとんど明らかとなっていないため,本研究では公転を伴う自転円板上に形成される境界層流れを明らかし,その自公転円板上の境界層流れのパターンを体系化し,境界層遷移を制御することを目的としている。本年度は200mmの円板を用い,公転半径を円板半径と同一距離とした場合に形成される自公転円板上の境界層流れについて,境界層の可視化および熱線流速計による速度場計測を実施し,自転のみの回転円板上の境界層流れでは観察されない境界層流れの現象を明らかにした。自転のみの場合,ある回転速度以上になると,外縁部に約30本の遷移渦が生じ,その渦は円板上に定在するため,円板に塗布した膜にはそれらの渦による約30本の筋が転写される。しかしながら,自転速度に対して2.5%の公転速度の運動を加えた場合,その自公転円板上の境界層内の遷移渦は,自公転の方向が同方向か逆方向化によらず,気流が加速される側に回ってくれば遷移渦の間隔が密になり,減速される側に回ってくれば遷移渦の間隔が粗となっていることを明らかにした。つまり,遷移渦は±数度の範囲内ではあるが,公転位置によって遷移渦の間隔を変えながら移動していることになる。さらに,公転速度の割合を5%まで増やすと,遷移渦の間隔が広がっている減速される側では高周波の乱れが間欠的に現われるようになり,遷移渦は定在せず,塗布膜への筋の転写は抑制されることを明らかにした。また,速度変動結果には遷移渦による速度変動と高周波の変動とは別に,低周波の変動が明瞭に観察されたが,この低周波変動による渦については今後さらなる調査を継続していく予定である。また,公転速度の割合が7.5%以上になると,乱流化が促進される結果が得られた。

平成26年度は直径300mmの円板を用い,公転半径を円板直径の3分の1(=50mm)の場合の自公転円板上の境界層流れについて,境界層の可視化および熱線流速計による速度場計測および流れ場の可視化を実施し,平成2425年度に調査してきた直径200mm円板での公転半径100mm,50mmの場合および自転のみの回転円板上の境界層流れと比較検討し,円板直径の影響,公転速度の影響,円板全体が層流域となる低レイノルズ数の流れ場から円板外周部で乱流域まで発達した高レイノルズ数における流れ場まで公転運動が境界層流れに与える影響について明らかにした。自転のみの場合,ある回転速度以上になると,外縁部に約30本の遷移渦が生じ,その渦は円板上に定在するため,円板に塗布した膜にはそれらの渦による約30本の筋が転写される。しかしながら,自転速度に対して2.5%の公転速度の運動を加えた場合,その自公転円板上の境界層内の遷移渦は,自公転の方向が同方向か逆方向化によらず,遷移渦の間隔を変えながら移動していることを明らかにした。さらに,公転速度の割合を5%まで増やすと,遷移渦は定在せず,塗布膜への筋の転写は抑制されることを明らかにした。また,遷移渦による速度変動と高周波の変動とは別に,新たに進行する低周波かく乱の存在を明らかにした。また,公転速度の割合が7.5%以上になると,乱流化が促進される結果が得られ,高レイノルズ数における乱流域の速度変動場への影響を明らかにした。流体工学実験については予定通りに大学院生・学部生の協力を得ることができ,公転半径の変更や円板直径の変更に伴う装置改良においては設計・製作において時間を要するが,部局の技術部の協力を得るなどして,組み立てから試運転に至るまで概ね順調に進展した.熱線流速計での境界層流れの速度場計測において,興味深い現象が得られ,当初予定していなかった実験やデータ解析が必要になったため,自転速度が低速回転の場合の調査が途中である。しかしながら,次年度予定の装置改良についての設計案は完成しているため,最終的には研究目的を達成できると考えている。円板直径,公転半径,自公転速度の組合せにおける円板上の境界層構造を明らかにするための実験をさらに行い,これまでの結果を系統づけて,境界層遷移にかかる相似則の指針を検討する.また,数値解析等の試みも並行して進め,公転付加によって生じた境界層の自空間的な構造変化をより明らかにしていく.すでに前年度に25年度に予定していた装置設計図案は完成しているため,前年度の積み残しの公転半径が円板半径と同一である場合の自転速度が低速回転の場合の調査終了後に,すぐにその図案の公転半径の異なる装置の製作に取り掛かれる予定であるため,計画通りに研究は遂行できる予定である。予定していた学会発表の旅費を別の予算で支払うこととなったため。消耗品である熱線流速計のプローブを購入する予定である。主に公転半径変更のために必要な装置部品の材料加工費,速度場計測のための熱線,境界層流れの可視化に必要な消耗品などで使用する予定である。また,成果発表のために旅費として使用する予定である。
酵素活性の可視化による細胞内情報伝達系の機能の解明

本研究は、最終的にGタンパク関連細胞内シグナル伝達系がニューロンの興奮性をどのように調節しているかを明らかにするために、酵素活性の部位差や時間経過、ニューロン活動との時間的・空間的関係を解析しようとするものである。当該研究期間は、活性化により局在を変化させる性質を持つタンパク質リン酸化酵素C(PKC)に着目し、脳スライス標本上の単一ニューロンでPKCのイメージングとCa^<2+>濃度変化及び電位変化の記録を経時的に行うことができる実験システムの構築を目指した。所属する研究施設の既存の設備やこれまでの経験を考慮し、PKC結合性蛍光色素を用いた方法の確立を目指した基礎実験を行った。(1)PKCの薬理学的活性化によるトランスロケーションの可視化PKC結合性蛍光色素fim-1を記録電極の内液に加えることにより海馬スライス標本上の単一錐体細胞内に充填し、PKCの活性化剤であるphorbol 12-myristate 13-acetate(100nM)を細胞外に投与して、蛍光を観察すると同時に電気生理学的記録を行った。その結果、薬物の投与後15分ほどで細胞体の膜付近にfim-1由来の蛍光の集積がみられ、PKCのトランスロケーションと考えられた。この間、シナプス電流の応答特性が変化し、PKC活性化の結果と言われている薬理効果が確認された。(2)PKCのトランスロケーションと細胞内Ca^<2+>濃度変化の同時検出同様の方法でCa^<2+>感受性蛍光色素であるbis-fura-2をfim-1と共に細胞内に充填し、両色素を特定の波長で逐次励起して蛍光を観察することにより、PKCの動態とCa^<2+>濃度変化の検出を試みた。トランスロケーションはCa^<2+>濃度上昇とほぼ同時に始まったが、Ca^<2+>濃度が元のレベルに戻った後も持続した。細胞内Ca^<2+>濃度上昇はPKC活性化のためのスイッチとして働き得ることが示唆された。交付申請書に記した通り、本年度は主に実験系の確立を行った。(1)実験標本の検討脳スライス標本上の単一ニューロンに適用することを目指しているが、より光学的記録のしやすい標本として脳スライス培養標本が考えられる。そこで、スライス培養標本を作成するための設備・機器を導入し、幼弱マウスの海馬を用いて約1ヶ月間のスライス培養を行った。標本は、電気生理学的・光学的記録に適するものであることが確認された。(2)酵素活性を可視化するための色素の選定と蛍光検出システムの確立タンパク質リン酸化酵素C(PKC)のATP結合部位に競合的に結合するといわれる蛍光色素、fim-1を購入し、蛍光を検出するのに最適なように、フィルター、レンズ、光源ランプの選定など、顕微鏡システムの調整・改良を行った。また、fura-2等のCa^<2+>感受性色素との混合による蛍光波長のズレの有無や、蛍光の強さへの影響について調べ、両者の蛍光を独立して検出できるようにシステムを調整した。(3)予備実験PKCを含む数種のタンパク質リン酸化酵素の濃度とfim-1の蛍光強度との関係を試験管内で調べた。その結果、fim-1は、1)タンパク質リン酸化酵素の中ではPKC存在下で比較的特異的に蛍光強度が増すが、濃度依存性は少ないこと、2)fura-2の蛍光との干渉は無視できることが分かった。

従って、fim-1の濃度を充分低くして適用すれば、細胞内でのPKCの存在部位が検出できるものと考えられた。しかしながら、3)PKCサブタイプの中ではβ2型存在下で最も蛍光が強くなるが選択性は低い、などの問題も明らかになり、サブタイプによるtranslocationの方向の違い等を調べるには適当でないと考えられる。このため、今後は目的に応じて遺伝子操作を適用することにより、特定のPKCサブタイプに蛍光色素が共発現した標本の使用も考慮する必要があると思われた。マウス海馬スライス標本およびスライス培養標本上のニューロンを用いて、以下の実験を行った。(1)タンパク質リン酸化酵素C(PKC)の薬理学的活性化によるトランスロケーションの可視化PKCに結合する蛍光色素fim-1を記録電極の内液に加えることにより単一錐体細胞内に充填し、PKCの活性化剤であるphorbol 12-myristate 13-acetate(100nM)を細胞外に投与して、蛍光色素の動きを観察すると同時に電気生理学的記録を行った。その結果、薬物の投与後15分ほどで細胞体の膜付近にfim-1蛍光の集積がみられ、PKCが膜分画ヘトランスロケーションしたことが検出された。この間、徐々にシナプス電流の応答特性が変化し、15分後にはPKC活性化の結果と考えられる薬理効果が確認された。(2)PKCのトランスロケーションと細胞内カルシウム濃度変化の同時検出上記と同様の方法でCa^<2+>感受性蛍光色素であるfura-2をfim-1と共に細胞内に充填し、両色素を異なった波長の光で逐次励起して蛍光を観察することにより、PKCの移動とCa^<2+>濃度変化との同時検出を試みた。薬物投与によるPKCのトランスロケーションは、細胞内カルシウム濃度に変化がなくとも誘発されたが、Ca^<2+>濃度が大きく上昇すると、より速やかに起こる傾向が見られた。トランスロケーションは、Ca^<2+>濃度の上昇とほぼ同時かやや遅れて始まり、Ca^<2+>濃度が元のレベルに戻った後も持続した。これらの結果から、細胞内Ca^<2+>濃度上昇はPKC活性化のためのスイッチとして働いていることが分かった。(3)シナプス入力によって誘発されるPKCトランスロケーションの検出海馬CA1野の錐体細胞では、シナプス伝達の長期増強の発現にPKCの活性化が必須と言われている。そこで、長期増強の誘発に用いられるような電気刺激を加えてPKCのトランスロケーションが検出されるかどうか試みた。入力線維に高頻度刺激を加えることにより、記録している錐体細胞のほぼ全ての領域で大きなCa^<2+>濃度増加が見られ、電気生理学的記録の上ではシナプス応答の長期増強が誘発された。しかしながら、少なくとも細胞体領域ではトランスロケーションが確認できず、トランスロケーションを引き起こすには、高頻度刺激を5-6回繰り返す必要があった。シナプス入力によるPKCの活性化は、主に樹状突起領域で起こっていることが示唆された。マウス海馬スライス標本およびスライス培養標本上のニューロンを用いて、以下の実験逢行った。(1)PKCの薬理学的活性化によるトランスロケーションの部位についてPKCに結合する蛍光色素fim-1を記録
ヒューマノイドロボット搭載型神経温度制御高次視覚統合認識集積システム開発

顔認識の神経モデルElastic Graph Matchingの2つの問題点:「特徴量表現の複雑性」と「ガボールフィルタ処理にかかる高負担」を解消した物体検出アルゴリズムを提案し,既存の顔検出器との性能比較を試みた.この物体検出の初期アルゴリズムをFPGA実装した.神経温度が関わる神経同期活動の数理解析では,定常電流上昇でsaddle-node分岐を示すClass I型のMorris-Lecar神経発火モデルの,温度低下による発火周波数増加の特殊な力学特性を見出した.顔認識の神経モデルElastic Graph Matchingの2つの問題点:「特徴量表現の複雑性」と「ガボールフィルタ処理にかかる高負担」を解消した物体検出アルゴリズムを提案し,既存の顔検出器との性能比較を試みた.この物体検出の初期アルゴリズムをFPGA実装した.神経温度が関わる神経同期活動の数理解析では,定常電流上昇でsaddle-node分岐を示すClass I型のMorris-Lecar神経発火モデルの,温度低下による発火周波数増加の特殊な力学特性を見出した.この研究課題に基づき,ソフトウェア開発では,神経モデル基盤とする画像認識技術に関して,FIASのChristophvon der Malsburgと議論し,物体位置検出「Gabor Pyramid」アルゴリズムと物体の大きさ・傾きの角度検出「Marginalized Feature Vector」アルゴリズムを開発した.特に,「Gabor Pyramid」アルゴリズムについては,物体認識への応用にも成功した.ハードウェア開発では,九州工業大学の森江隆からFPGA設計環境面でのサポートを受けて,「Gabor Pyramid」物体検出アーキテクチャのFPGA実装をし,リアルタイム物体検出処理システムを開発した.更には,FIASとの国際研究交流を発展させるため,フランクフルト大学教授を招聘した.温度環境に依存した神経情報処理活動に関する研究では,神経振動子モデルを利用した数値計算実験により,神経発火活動の同期・非同期の存在を明らかにした.特に,温度が低下することで,同期発火しやすくなる傾向にあること見出した.また,神経振動子モデル内の2つのパラメータ(温度と定常電流値)から,神経発火活動の発火率を系統的に解析し,神経発火活動が2種類に分類される可能性を示した.本研究課題の成果は,大きく3つに分けられる:「(1)温度に関わる神経同期活動の数理解析」「(2)ガボールピラミッド技術を利用した物体検出アルゴリズム開発とそのFPGA実装」「(3)日本-ドイツ間共同研究・研究交流活動」(1)温度に関わる神経同期活動の数理解析:定常電流の上昇でsaddle-node分岐を示すClass I型のMorris-Lecar(ML)モデルを用い,内在する神経温度に関するパラメータμを小さくすると,スパイクのパルス幅が長くなる.この知見から,発火周波数も単調に小さくなるように思われた.しかし,詳細な解析により,Class I型MLモデルは,μの減少で発火周波数が増加するという特殊な力学特性を持つことを見出し,この特殊な力学特性の機構には,カルシウムチャネル電流が深く関与することを示唆した.また,相互にシナプス結合した一対のMLモデル系の挙動の同期状態・非同期状態は,μを制御することで複雑に変化することをシミュレーションで示した.(2)ガボールピラミッド技術を利用した物体検出アルゴリズム開発とそのFPGA実装では,ガボールピラミッド技術を使い,顔認識の神経モデルElastic Graph Matchingの2つの問題点:「特徴量表現の複雑性」と「ガボールフィルタ処理にかかる高負担」を解消した物体検出アルゴリズムを提案した.この物体検出の初期アルゴリズムのFPGA実装をした.また,SIFT特徴量とのアルゴリズム上の相違性を比較検証し,Viola & Jones物体検出との性能比較を試みた.(3)日本-ドイツ間共同研究・研究交流活動では,15.備考で参照されるように,(2)に関連した九工大-FIAS共同研究契約をH22年度に引き続き更新.(2)の研究内容を国際共同研究の成果として国際会議論文で発表した.また,フランクフルトのFrankfurt Institute for Advanced Studies (FIAS)から,研究者2名を招聘し,Brain System Technologyに関する合同ワークショップをとりまとめ,九工大・脳情報専攻とFIAS間の学術研究交流の活性化を図った.
ras癌遺伝子p21の発現と構造異常からみた口腔粘膜癌での高転移症例の早期診断

1.口腔粘膜癌の原発腫瘍組織の生検のパラフィン包埋ブロックより作製した組織切片について、抗rasp21抗体を用いてABC法によりp21の発現様式を解析した。その結果、検索した86例においてp21の発現を認めたのは37例(43%)であった。この内、口腔底原発の6例総てにp21の発現がみられたが、歯肉原発の20例でp21の発現を認めたのは6例(30%)であった。更に上顎洞原発症例38例と口腔粘膜癌症例とを比較すると、上顎洞原発の24例(63%)にp21の発現が認められ、有意水準0.05以下で口腔粘膜癌との間に有意差が認められた。2.上記症例中、当教室で治療し所属リンパ節転移が疑われ、頚部郭清術が行なわれた口腔粘膜癌36例について、原発腫瘍組織と転移腫瘍組織でのp21の発現様式を検討した。この内、所属リンパ節に転移が認められたのは12例(32%)であった。原発腫瘍にp21の発現が認められた19例中で転移症例は9例(47%)でこの内6例に転移巣にp21の発現が認められた。原発腫瘍にp21の発現が認められない17例中転移症例は3例であった。以上より原発腫瘍にp21発現症例は、p21発現陰性症例より有意に(P<0.06)転移しやすいことが示された。また原発腫瘍にp21発現陰性で転移腫瘍にP21発現陽性症例が1例認められた。3.P21陽性腫瘍組織よりp21を抽出し、このp21標品についてSDS-PAGEを行なった後、泳動ゲル上の蛋白をニトロセルロ-ス膜に転写し、p21単クロ-ン抗体を用いたイムノブロッティングを行った。このスポットを光電濃度計により測定した結果、NRK-49F細胞を1とすると原発腫瘍組織では0.690.92の範囲にあり、転移腫瘍組織では0.190.65の範囲であり、組織切片でのP21陽性細胞率と近似していた。4.電気泳動により荷電と分子量を検討した結果、検索した3症例においては、有意な差を認めなかったが、ras p21の発現と転移との関連が示された。
廃炉設置小型ライナック中性子源による核データ分析研究

東大弥生炉廃炉後に小型Xバンド電子ライナック中性子源を設置し、γ線ノイズ弁別型中性子検出器を活用した核データ測定・利用研究を推進するシステムを検討した。Xバンド(11.424GHz)30MeV電子ライナック中性子源を設計し6.6nsの短パルス、高い中性子強度1.3E+11 n/sとなった。可搬型Xバンド(9.3GHz) 3.95MeVおよび6MeV電子ライナック中性子源の設計ではパルス幅4us、強度1.8E+10および4.15E+10 n/sとなった。また中性子シンチレータCe:LiCAFと波長シフタによるγ線ノイズ弁別型検出器を開発し、京大中性子源で全断面積測定を行い高感度測定を実証した。東大原子力専攻所有のXバンド30MeV電子ライナックの入射系として、20 keV熱電子銃と定電界型バンチャーを組み合わせたシステムを検討した。最大ビームエネルギー35 MeV、パルス幅1 μs、繰り返し50 ppsとした場合、300 W弱の出力が期待される。中性子発生用ターゲットの製作に向けたシミュレーションを、PHITSコードを用いて行い、W+U製のハイブリッド;中性子発生ターゲットの設計を行った。中性子検出用Ce:LiCAFシンチレータが中性子照射を受けた際に発するシンチレーション光は、それを電気信号に変えるための光電子増倍管の感度ピークより短い波長をもっているため、出力信号が小さく抑えられガンマ線ノイズと中性子信号の弁別が悪化する要因となっていた。そこで中性子信号はシンチレータ内でLiの中性子吸収によるα線による発光信号として、γ線のそれより大強度のもので識別・計測できるようにする。その原理実証実験に密閉Cf中性子線源、密閉Csγ線源で成功した。京大では中性子検出用Ce:LiCAFシンチレータの原理実証実験の検討を行った。北大では、将来の可搬型大強度3.95MeVXバンド電子ライナック中性子源のためのBe, BeD2ターゲットの検討を行った。東工大では中性子のよる核医学用RI製造の展開の情勢調査を行った。東大原子力専攻所有のXバンド30MeV電子ライナックの入射系として、20 keV熱電子銃と定電界型バンチャーを組み合わせたシステムと100 keV熱電子銃を直接加速管に入射するシステムを検討した。100 keV電子銃を用いた場、5%ほどビーム通過率が優れていることが明らかになった。電子銃でのピーク電流値を500 mAとした場合、加速管直後において最大ビームエネルギー35 MeV、ビーム電流160 mA(最大エネルギーの80%以上)が計算で得られた。パルス幅1 μs、繰り返し50 ppsとした場合、300 W程度の出力が期待される。中性子発生用ターゲットの製作に向けたシミュレーションをPHITSコードを用いて行い、ターゲットの材質としてはWがTaやPbよりも中性子強度においては20%ほど優れていることが分かった。ターゲット・減速材システム設計を最適化した。小型加速器中性子源の強度の限界を補うべく、高収率大面積固定Ce:LiCAFシンチレータ検出システムの開発を行った。波長シフターPPO及びPOPOPにより発生する光の波長を長くすることで出力信号を大きくする実験を試みた。発生する光の波長を約300 nmから約400 nm程度にまで長くすることで、出力信号を約2.5倍程度に向上させ、γ線との弁別能を改善できることが分かった。また、改良したCe:LiCAFの性能実験を目的に、京大炉ライナックにおいてNp-237の全断面積測定実験を行った。改良したCe:LiCAFはγ線ノイズは中性子信号の3桁ほど小さい結果となり、数eV以下の領域でNp-237の共鳴エネルギーを精度よく測定することができた。東工大では中性子のよる核医学用RI製造の展開・keV領域の核物質の核データ測定の情勢調査を継続して行った。東大・東海キャンパスの弥生炉廃止措置完了後に小型Xバンド電子ライナック中性子源を設置し、γ線ノイズ弁別型中性子シンチレータを活用した核データ測定・利用の研究を推進できるシステムを検討した。中性子源は、まずXバンド(11.424GHz)30MeV電子ライナック中性子源を設計し、電子ビーム出力0.375kW、中性子パルス幅6.6ns、中性子強度1.3×10^11n/sと評価された。また炉内への設置を目指し加速管やターゲットの小型に成功した。しかしクライストロン(50MW)等が大型に留まった。そこでXバンド(9.3GHz)3.95/6MeV電子ライナック中性子源の設計も行った。ターゲットにBeを用いて中性子発生を実証した。3.95/6MeV電子ライナックではそれぞれ0.4/0.6 kW、パルス幅4us、中性子強度1.8×10^10n/s, 4.15×10^10n/sであった。パルス幅を500nsとすると強度は1/10となるが、核データ・核物質測定には十分供せる。これらは可搬型で、特に3.95MeVは橋梁検査に関して放射線障害防止法にて屋外で使用可能で検査実績もある。また、核データ測定のために中性子シンチレータCe:LiCAFと波長シフタを用いてγ線ノイズ弁別型中性子検出器を開発した。

本検出器を用いて京大中性子源で核データ測定を行った。実験条件が最適でなく現状の核データ以上の精度には達しなかったものの、Npや天然ウランについて高感度測定を実証した。以上、本研究課題では3種類のXバンド電子ライナック中性子源を設計・試験し、また検出器も開発し核データ測定を行った。中性子源については性能や実用性を総合的に判断し、3.95MeVが最適と判断したため、今後は東大東海キャンパスで3.95MeV電子ライナック中性子源を整備し、核データ研究、福島溶融燃料デブリ分析、核物質検出の基礎研究を展開する。東大弥生炉廃炉後に小型Xバンド電子ライナック中性子源を設置し、γ線ノイズ弁別型中性子検出器を活用した核データ測定・利用研究を推進するシステムを検討した。Xバンド(11.424GHz)30MeV電子ライナック中性子源を設計し6.6nsの短パルス、高い中性子強度1.3E+11 n/sとなった。可搬型Xバンド(9.3GHz) 3.95MeVおよび6MeV電子ライナック中性子源の設計ではパルス幅4us、強度1.8E+10および4.15E+10 n/sとなった。また中性子シンチレータCe:LiCAFと波長シフタによるγ線ノイズ弁別型検出器を開発し、京大中性子源で全断面積測定を行い高感度測定を実証した。30MeVXバンドライナック中性子源の入射系の改良につき、設計がほぼ完了した(達成度90%)。中性子発生ターゲットと減速材は設計検討の方向性がみえた(達成度90%)。γ線識別中性子検出システムはCe:LiCAFシンチレータシステムの製作・実証に成功した(達成度100%)。30MeVXバンドライナック中性子源の改良につき、設計がほぼ完了して、電子銃と電源の製作の目処が立った(達成度80%)。中性子発生ターゲットと減速材は設計がほぼ完了して、これから製作である(達成度70%)。γ線識別中性子検出システムはCe:LiCAFシンチレータシステムの製作・改良・実証に成功した(達成度100%)。27年度が最終年度であるため、記入しない。量子ビーム工学30MeVXバンドライナック中性子源の、電子銃と電源の設計の最適化と製作を開始する。中性子発生ターゲットと減速材は設計と最適化を進める。γ線識別中性子検出Ce:LiCAFシンチレータシステムについて、京大ライナックTOFシステムを使った核データ実験を行う。30MeVXバンドライナック中性子源へ、電子銃と電源の製作と組み込みと電子加速を実証する。中性子発生ターゲットと減速材は中性子の強度とエネルギースペクトルを実測し、達成度を評価する。γ線識別中性子検出Ce:LiCAFシンチレータシステムは京大ライナックTOFシステム、ベルギーGELINAライナックTOFシステム、東大新システムを使った核物質のkeV中性子領域の核データを取得する。