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特別養護老人ホームにおける看護師が実践する感染症リスクマネジメント指標の開発

本研究の目的は、特別養護老人ホームの看護師が実践する感染症リスクマネジメント指標の開発である。全国から抽出した1000施設に対して実施した調査の結果から、感染管理の実態を把握した。次に、特別養護老人ホームの看護師を対象にした個別面接調査の結果から、感染管理に対する看護職の役割と実践している内容を分類・整理し、それをもとに「看護師が実践する感染管理指標」を作成し、全国から抽出した1000施設を対象に調査した結果から、指標の修正を行った。特別養護老人ホームにおいて施設内で集団発生し、罹患することで高齢者が重篤に陥りやすいインフルエンザや感染性胃腸炎等の感染症に対して、看護職が施設の中でどのような役割を果たし、感染管理を実践しているのかを明らかにすることを目的とした調査を行った。研究方法として、雑誌に感染症の記事を掲載または高齢者施設のケアの研究会に参加するなど感染管理を積極的に推進していると思われる施設の感染管理のリーダー的地位にある看護職6名を対象に半構造化面接を実施した。調査内容は感染対策委員会等のシステム、その中での看護職の役割と実践している感染予防、感染症発生時の対応、感染管理に対する教育についてであった。インタビュー内容は許可を得て録音し、それをもとに逐語録を作成し、その内容から感染管理の看護職の役割と実践している内容を抽出し、比較検討しながら、分類を行っていった。その結果、看護職の感染管理には、看護職が中心となって感染管理を進めていく役割と高齢者の日々のケアを提供している介護士を中心に感染管理ができるように看護師が支えるという2つの役割があった。また、感染対策についてはスタンダードプリコーションの実施・環境整備、面会人の制限といった感染予防に力を入れた対策と感染症が発生した際にそれ以上拡大しないように対策を強化する2つの対応法があった。感染管理の教育として、重要視しているのは、日々の感染管理に対する意識づけであり、職員自身がトイレや廊下などの清掃を行うなど環境整備を習慣化することで意識づけを行い、継続するように働きかけていた。また、感染管理のチェックリストを作成し、職員同士がチェックするなど主体的に実施できるように働きかけていた。さらに、年に3・4回の感染管理の勉強会だけでなく、必要時に看護師から職員に情報や知識のを提供をするなその都度の教育の実践がみられた。特別養護老人ホームにおいて施設内で集団発生し、罹患することで高齢者が重篤に陥りやすいインフルエンザや感染性胃腸炎等の感染症に対して、感染対策委員会の組織や感染管理活動の実態を明らかにすることを目的に実態調査を行った。全国の施設から無作為抽出した従来型の特別養護老人ホーム1000施設の感染管理の責任を担う看護師を対象に、文献検討から独自に作成した質問紙用紙を送付し、252件の有効回答を得た。その結果、感染管理委員会の組織として、ほとんどの施設が感染対策委員会を独立または他の委員会と一体的に設置しており、そのメンバーとして看護職、介護職はほぼ全施設、事務職員は半数で、医師は3割に満たしていなかった。委員会の責任者として、6割の施設で看護職が担っていた。また、委員会は1か月から3か月に1回というように定期的に開催されていたが、感染対策のための定期的なラウンドはあまりされていないことが明らかになった。感染管理活動として、施設内感染対策の立案や感染対策マニュアルの作成・改訂は7割が委員会が実施していたが、入居者や職員の健康状態把握、新入居者の感染症既往把握については、感染対策委員会よりも看護職のみが担っている施設の方が多いことがわかった。感染管理の課題として、ハード面として感染対策委員会は設置されているが、十分に機能していないことや感染者の隔離が十分できる個室がないこと、経済的な問題などがあり、他に職員への感染対策の周知徹底がなされていないこと、認知症高齢者への対応などが明らかになった。今回の調査は全国的に行われ、感染対策委員会の活動の実態を詳細に明らかにしたことは、基礎的資料として意義が高いと考えられる。本研究の目的は特別養護老人ホーム(以下、特養)の看護師が施設でシステム的に感染管理できるよう感染症リスクマネジメント指標を開発することであり、3段階の調査で構成され、実施した。第1段階の調査では、全国の特養の看護職1,000名を対象に、独自に作成した質問調査票を送付し、252件の有効回答を得た。その結果、ほとんどの施設が感染対策委員会を設置しており、委員会の責任者として6割の施設で看護職が担っていた。また、委員会の開催は1か月から3か月に1回実施されていたが、感染対策のための定期的なラウンドはあまりされていなかった。施設内感染対策の立案や感染対策マニュアルの作成・改訂について、7割が感染対策委員会によって実施されていた。第2段階の調査では、感染管理を積極的に推進している特養で感染管理のリーダー的地位にあたる看護職9名を対象に、半構造化面接を実施した。

その結果、7つのカテゴリーと21のサブカテゴリーに分類した。≪感染予防のための実践≫には<感染を起こさないよう環境を整える>など6つ、≪発症者からの感染拡大を防止する≫には<感染症に罹患した高齢者による拡大を防ぐための対応をする>など3つ、≪早期対応を図る≫には<対応の判断をする>の2つ、≪職員・外来者からの感染を防ぐ≫には<感染源を持ち込まないよう家族・外来者に働きかける>の2つ、≪他職種との連携を図る≫には医師や介護士との連携といったサブカテゴリーが4つ、≪報告・連絡を行う≫には2つ、≪研修を行う≫には看護職中心と介護職中心の研修のの2つのサブカテゴリーがあった。第3段階の調査では、第2段階の調査結果をもとに、9カテゴリー82項目の「看護師が実践する感染管理指標」を作成し、全国の特養1000か所の感染管理の責任を担う看護職を対象に、各項目の評価を問う調査を実施した。老年看護今年度は特別養護老人ホームにおける感染管理の看護師の役割と実践内容の半構造化面接調査を実施、分析をするまでの計画をしていた。当初の予定では調査対象の施設を10施設としていたが、面接調査の協力を得ることが難しかっために6施設の調査にとどまった。また、分析に関しても面接調査の結果を踏まえて、施設の体制によって役割や実践内容が異なっており、計画していた面接内容だけでは十分でないと判断し、調査内容を調整しながら面接調査を実施したために、予定よりも遅れてしまった。今年度の計画は特別養護老人ホームにおける感染症リスクマネジメントの実態と課題の把握をあげ、質問紙調査を行うものであった。文献検討をもとに質問紙調査用紙を作成し、老年看護、感染看護の専門家から意見を聞き、プレテストを行い質問紙の修正を行った。その質問紙を用いて、特別養護老人ホームにおける感染症のリスクマネジメントの実態調査を行った。その結果をまとめ、老年看護学会で発表する予定であり、計画通りに実施できていると評価できる。25年度実施の面接調査の残りを実施し、感染管理の役割と実践内容の分析を進めていく。<感染症リスクマネジメント指標の作成>面接調査で得た役割と実践内容のカテゴリーをもとに、感染症リスクマネジメント指標案を作成する。指標案の実践内容の表現等を老年看護・感染症看護の専門家に意見を聞き、指標案の修正を行う。修正した感染症リスクマネジメントの指標に関する質問調査票を全国から無作為抽出した特養1000施設の感染管理の責任を担う看護師を対象に郵送し、指標の内容の必要性等について回答してもらう。その結果はSPSSを用いて、量的に分析する。<第2段階:特別養護老人ホームの看護師が実践する感染症リスクマネジメントの実践内容の明確化>文献検討と実態調査の結果をもとに作成した感染症リスクマネジメントの枠組みを用いて、個別面接調査を行い、感染対策委員会における役割、看護師が実践している感染管理の実践を明らかにする。それをもとに、感染症リスクマネジメントの体系化し、指標案を作成する。1.感染症リスクマネジメントに対する半構成質問紙を用いた個別面接調査を実施する。対象者は特別養護老人ホームで感染対策委員会のメンバーであり、責任を担っている看護師である。面接内容は感染対策委員会における看護師の役割と実践についてである。面接調査結果を逐語録にし、質的に分析を行い、研究分担者と協議を行いながら整理していく。
大企業国際移転の中での国内立地中小企業の戦略

大田区に立地する中小製造業企業と長野県諏訪市および岡谷市に立地する中小製造業企業に聞き取り調査を行った。大田区の中小製造業企業に関しては、最先端の設備投資で顧客を引き付け続けている企業もあれば、ニッチ分野で生き残っている企業も存在した。また、既存研究で指摘されているように分業のコーディネーションで顧客の要望を満たしている企業も存在した。大田区の中小企業の企業数は減少し続けているが、聞き取り調査を行った企業に関する範囲では、経営をめぐる環境が従来と比べて厳しくなっているという声は聞こえなかった。ただ、大田区内の中小企業数が減少する中で、取引先を大田区域外の地方に求める動きは複数の企業で聞かれた。そして、その際の地方の企業との関係性の構築の重要性が確認できた。長野県諏訪市および岡谷市に立地する中小製造業企業に関しては、直近の10年、既存の顧客からの受注減に直面した経験を持つ企業も複数存在したが、従来の加工技術を上手く活用し、転用しながら、自動車関連を中心として新規顧客を開拓していた。人件費が高騰する中、付加価値の低い業務を取りやめ、従来の業務により注力すると同時に、外部とコラボレーションしながら全く新しいビジネスに乗り出した企業もあった。いずれの地域の企業も、大企業の海外進出による悪影響を受けたといえる企業は見当たらなかった。もちろん、仕事の中で、国内で組み立てられるものの割合は減少している企業が多かった。しかし、海外で組み立てられる部品もそれらの企業に発注されていたため、結果として売上は維持、あるいは向上していた企業が多かった。本研究の目的は、「発注元である大企業の一部機能の国際移転が進む中で、国内のみに製造拠点を持つ中小企業がどのような戦略で維持・発展しているのかを明らかにしていく」ことにある。この研究目的を達成するために、2014年度は、著書や論文などの先行研究を精査して、これまでの議論の論点を整理し、既存の研究の中での本研究の位置付けを確認するとともに、今後の実態調査の方向性について検討した。具体的には、1.グローバルなサプライチェーン、そして国際分業に関する研究、2.空間経済学に関する研究、3.産業集積・産業クラスターに関する研究、4.比較優位に関する研究、5.日本の中小企業に関する研究、についてそれぞれ複数の論文・著書を検討した。先行研究から明らかになったものの中で、特に注目する論点は以下の3つである。1.グローバル化するサプライチェーン間の連携、および発注元となる大企業の市場への近接の重要性を考えた場合の海外進出の必要性、2.国際分業における国内の産業集積、および歴史的経路依存性から生じる日本国内立地の重要性とその意義、3.国内中小企業の現状とその環境。つまり、日本の中小企業にとっての海外進出の必要性は先行研究でも指摘されている。その一方で、日本国内に立地する重要性も、経営資源の観点、企業間ネットワークの観点、国際分業の観点などから、示唆されている。上記の2点をふまえて考えれば、国内拠点を残しながらの海外進出が一つの解決策として浮かび上がってくる。しかしながら、国内中小企業の現状を考えると、全ての中小企業に、国内拠点を残しながら海外進出できる資源があるわけではない。上記の先行研究での論点をふまえ、今後の実態調査においては、海外進出への必要性が指摘されるなかで何故あえて進出しないのか、また国内に留まる積極的意義は具体的には何かという点に特に留意して進めていく。2015年度は、前年度と同様に文献の精査と企業調査の準備を行った。この研究目的を達成するために、前年度に引き続き、著書や論文などの先行研究を精査して、これまでの議論の論点を整理し、既存の研究の中での本研究の位置付けを確認するとともに、今後の実態調査の方向性について検討した。先行研究からは、国内市場が収縮する市場環境からの海外進出の必要性と同時に経営資源や企業間ネットワークの観点からの国内拠点の重要性が示唆されていた。本年度は、まず先行研究に関するレビュー論文を執筆する。その後、先行研究から明らかになった点をふまえて、企業に対する聞き取り調査を進めていく。特に、国内立地のメリット、そして海外進出を行っている企業に対してはそのメリット・デメリットについて中心的に聞き取りを進めていく。聞き取り調査の結果については論文の形で取りまとめる。その後、次年度に実施する質問票調査に向けて質問票の設計を行う。学部の役職者としての業務が予想以上であり、本研究のための調査等の時間の十分な確保が難しかったこと、さらに体調を崩してしまったことが遅れの理由である。まず、先行研究のレビューを行った。この成果は近くレビュー論文として学術雑誌に投稿予定である。そして、先行研究のレビューをふまえて調査計画をブラッシュアップした。調査計画時点では考慮に入れてなかったが、先行研究のレビューから本調査における重要な要素として浮かび上がってきたポイントが2つある。一つは、大企業の国際分業の在り方が国内中小企業に与える影響である。調査計画時点でも、中小企業に需要をもたらすものとしての注目はしていたが、国内生産の海外移転といった大きな括りでしか考えていなかった。

しかし、実際には大企業は、製品別・工程の機能別レベルで、それぞれの国・地域の特性を考慮しながら、国境を越えた拠点の配置・調整を行っていることが先行研究から明らかになった。これを受けて調査計画を変更した。なお、具体的な変更点については、【今後の研究の推進方策】の欄で記述する。もう一つの浮かび上がってきた重要な要素は、上記の点と重なる部分もあるが、産業特性、中でも製品特性が国際分業に与える大きな影響である。調査計画時点では、この点についてそれほど深い注意は払っていなかった。しかし、中小企業に発注を行う大企業の国際分業に対してこの産業特性、製品特性が大きな影響を与えていることが先行研究から明らかになった。この点をふまえて調査計画を変更した。この変更についても、具体的には【今後の研究の推進方策】の欄で述べることとする。現在までの進捗は遅れているといわざるをえない。聞き取り調査、質問調査、および調査結果のとりまとめをこの一年で行うことになる。しかし、この遅れをリカバリーすることは可能であると考えている。まず、研究の遅れの原因の一つであった学務負担が今年度は軽減される。内臓の疾病を原因とした体調不良も回復している。また、もともと調査計画において最後の一年はとりまとめの年であった。調査をそのとりまとめを同時並行して行うことで、遅れの大部分は取り返せると考えている。ただし、本年度中の書籍執筆については断念せざえるをえない可能性がある。その分もしっかり学術雑誌への投稿論文で本調査の結果を世の中に公表していきたいと考えている。改めて先行研究を精査したうえで論点を整理し、作業仮説をブラッシュアップした。その後、企業に対する聞き取り調査を実施した。先行研究の整理にするにあたって、まずは日本の中小製造業企業の海外展開の実態とメリット・デメリットについて精査した。先行研究から、増加傾向は確認できるものの、中小製造業企業の海外展開がなかなか進展していない現状を把握できた。また、中小製造業企業にとって、経営資源の蓄積や新たなネットワーク構築などの副次的なものも含めて、様々なメリットの存在を確認できた。一方、海外展開を行う中小製造業企業には、経営資源の不足をはじめとする様々な障壁やリスクも存在することがわかった。これらの検討をふまえたうえで、海外展開を行わない中小企業製造業企業が国内拠点のみで生き残るための方向性を主に国際分業の観点をふまえて考察した。上記の整理の成果は、論文として執筆し発表した。その後、国内のみに拠点を持つ中小企業に対して聞き取り調査を行った。まずは、郊外型の産業集積である柏工業団地に立地する企業にアクセスした。調査を行った中小企業は、金属加工、部品開発・製造、生産設備の開発・販売など様々であったが、いずれも自社のコア・コンピタンスとダイナミック・ケイパビリティを発展させながら環境変化に上手く対応していた。また、柏市の小売・卸売の中小企業に対しても調査を行った。
線虫C.elegansの大型化変異体の分離と解析による個体の大きさ決定機構の解明

大型化変異の原因遺伝子であるegl-4はcGMP依存型タンパク質リン酸化酵素をコードしており、大きさの表現型に関するエピスタシス解析の結果からDBL-1 TGF-β信号伝達系との関連が示されている。そのリガンドであるDBL-1のアミノ酸配列上にcGMP依存型タンパク質リン酸化酵素によってリン酸化を受けると予想される配列が存在することから、EGL-4との直接の相互作用が考えられる。そこで、この予想リン酸化サイトに変異を入れた組み替え遺伝子を作ってdbl-1のNULL変異株に導入しその体積を測定した。しかし、野生型に比べて特に大きくなっているということはなかった。とはいえ、野生型のdbl-1遺伝子を導入した場合もコピー数が多くなる条件だと孵化しない胚が多くなることから、特にdbl-1活性の弱い虫が選択されている可能性がある。TGF-βのリガンドは切断されることで活性を持つことが知られている。egl-4変異体において、もしDBL-1の活性が高くなっているなら、この活性型DBL-1の割合が増えているはずである。DBL-1::FLAG融合蛋白を発現する遺伝子導入を行ったラインを複数得ており、現在抗FLAG抗体による検出を試みている。機能を持ったEGL-4::GFP融合蛋白の細胞内局在を観察した結果、L4幼虫期の下皮において系時的な核への遷移がみられた。このことはEGL-4が核へと移行することで機能することを示唆する。
吸着ヘリウム3薄膜の2次元核磁性

NMR実験Grafoil上に物理吸着した^3He薄膜の磁化を75μKまで測定した。2層目が液相の状態での結果から、1層目はマイクロケルビン領域までCurieの法則に従うことを見い出した。また、強磁性領域において、絶対零度に外挿した磁化の振る舞い、面密度にあまり依存しない周波数シフト、そして高温域のfittingから得られる反強磁性に寄与しているスピンの個数、これらは強磁性的な面密度領域における2相共存モデルを強く支持する。また波数k=0のスピン波が低温域での磁化に重要な役割を果たしていることも確認した。一方、反強磁性領域においてはElserのモデルを支持する結果を得た。いずれの面密度においても75μKにいたる低温まで相転移を示唆する磁化の異常は見られなかった。比熱測定Grafoil上吸着^3He薄膜の比熱を、吸着第2層に生ずる固相が反強磁性的な磁性を示す面密度において、0.3mKから60mKの温度範囲で測定した。測定結果はGreywallによる測定[4]とは定性的に異なり、2mKに緩やかなピークをもち、高温域はT^<-2>に比例する振る舞いを示した。これらの振る舞いは三角格子上、或いはカゴメ格子上のHeisenberg系に対する理論計算と半定量的に一致する。T|J|における比熱のピークより低温については温度に比例した振る舞いが得られており、0.3mKに至るまで比熱異常は観測されない。Greywallが提起した"missing entropy"の問題に関しては、現状では高温域のデータに誤差が大きく結論は引き出せず、高温域の精度の高い測定が必要である。1.筑波大学における実験装置の製作と予備実験(1)超低温・高磁場中でグラフォイル基盤上の吸着ヘリウム3薄膜の比熱とNMRを同時に測定できる高純度銀製サンプルセルを製作した。また、白金NMR温度計とヘリウム3融解圧温度計を製作し、希釈冷凍機に塔載して5mKまでの超低温度での予備実験を行った結果、いずれも満足できる性能をもつことを確認した。また、吸着ヘリウム3薄膜の状態相図や膜厚を正確に決めるための歪み容量型圧力計を製作したが、これを用いて希釈冷凍機温度でヘリウム3不飽和膜の蒸気圧測定を行い、数10nbarという高い圧力感度をもつことを確認した。(2)ヘリウム3ガス中の不純物除去とガス量を高精度で計量するためのガスハンドリングシステムを製作した。これによってサンプルセル内でのヘリウム3吸着量を4桁以上の精度でコントロールすることができるようになった。(3)吸着基盤であるグラフォイルの表面構造を走査型トンネル顕微鏡を用いて微視的および局所的に観測した。その結果、グラフォイル表面は100A程度のグラファイト単結晶子の集合体であること、それぞれの単結晶子の表面は原子スケールで平坦であることなどを初めて直接的に示した。(4)筑波大学にある核断熱消磁冷凍機を100μK以下の超低温度が得られるよう大幅に改造中である(これまでの最低到達温度は0.7mK)。平成6年5月からの冷却実験開始に向けて現在最後の調整を行っている。2.スタンフォード大学との共同研究(1)グラフォイル上の吸着ヘリウム3薄膜の第2層が極狭い吸着量範囲(0.077-0.082atoms/A^2)で非強磁性相から強磁性相へ二相共存状態を経て移り変わることを見出した。(2)強磁性相の磁化の温度変化が有限スピン系の2次元ハイゼンベルグモデルでよく説明できることを示した。これは、この系が2次元量子スピン系の理想的なモデル物質であるだけでなく、グラフォイルの単結晶子の大きさを変えることにより量子サイズ効果の研究の場としても興味深いことを示している。

本研究の目的は、グラファイト上に物理吸着した数原子層以下のヘリウム3薄膜を核スピン間の交換相互作用(|J|2mK)に比べ充分低温まで冷却し、その2次元核磁性、特に基底状態近傍の性質を実験的に明かにすることである。今年度はこの実験を行うための核断熱消磁冷凍機を完成させ、すでに製作を終えている比熱・NMR同時測定用の試料セルを搭載して超低温度でのテスト冷却を行い、以下のことを明らかにした。(A)熱スイッチを介して試料セルの温度240μKまで冷却できる。(B)空の試料セルの熱容量はヘリウム3薄膜試料の期待される熱容量に比べて1/(10)程度と小さい。(C)試料セルへの熱流入量は0.1nW以下と小さく、1mK以下で比較的熱緩和時間の長くなる白金NMR温度計を用いても充分な精度の比熱測定ができる。(D)T=77Kにおいて窒素ガスの等温吸着曲線測定を行い、グラファイト基盤に対する整合固相が形成されるときの吸着量から試料セル内の表面積を正確に決定した。上記の予備実験の結果は、我々が製作した実験装置が少なくとも240μKの温度までヘリウム3薄膜の比熱と、NMRを高い精度で測定できることを示しており、これは本研究の目的に照らして充分な性能である。装置開発に予定以上の時間を費やしたが、現在この装置を用いて、特異な反強磁性を示すと考えられているヘリウム3薄膜の吸着第2層について比熱とNMR測定を行っているところである。一方、吸着基盤であるグラフォイル(剥離性グラファイトフィルム)の表面構造を昨年度に引き続いて走査型トンネル顕微鏡を用いて観測し、グラファイト単結晶子の大きさ(60Å)と基底面の角度(10deg)の分布を詳細に測定した。また、将来的にヘリウム3薄膜の表面構造を観測するための超低温走査型トンネル顕微鏡の開発に着手し、層状物質(NbSe_2)をテスト試料とした液体ヘリウム温度での予備実験を行い、安定した原子画像を得ている。
iPS細胞の品質管理機構

胚性幹細胞は精子と卵子の融合でできた受精卵から樹立した細胞であり、体のあらゆる組織を作り出す万能性を持つ。また、早い速度で分裂を続けて、半永久的に自分と同じ細胞を作る自己複製能を持つ。胚性幹細胞は個体全体の細胞に分化するので個体の健康に直接関わる。従って、ゲノム完全性を保つことが重要であり、実際胚性幹細胞と分化した細胞を比較してみると、DNA損傷修復タンパク質の一部が、分化した細胞より胚性幹細胞で高発現していることが報告されている。なお、放射線による損傷後の損傷信号の一つであるγH2AXの減少が体細胞より胚性幹細胞で直ちに行われていることが見いだされた。DNA損傷の修復にはDNA損傷チェックポイントでの損傷センシング、修復経路の誘導、活性化が必要であり、修復が終了するまで細胞周期を停止する。しかし、早い速度で分裂を繰り返す胚性幹細胞において、細胞周期の停止は分化を引き起こす原因にもなり得るので、このような性質を持つ胚性幹細胞が体細胞と比べて、ゲノム完全性を高く保つメカニズムを調べることは、胚性幹細胞を臨床応用に用いるために非常に重要であり、ひいては、質の良い胚性幹細胞を選択できるクライテリアになり得ると期待される。ヒトまたはマウスの繊維芽細胞と胚性幹細胞にDNA二本鎖切断を引き起こす薬剤を添加し、両細胞でのDNA損傷修復反応の差を調べる。一方で、ゲノム上の既知の領域でDNA二本鎖切断を誘導できる系を作製する。詳しくは、ヒトまたはマウスのゲノムには存在しない制限酵素のターゲット配列を入れた細胞から人工多能性幹細胞(induced pluripotent stem cell)を樹立し、両細胞でDNA二本鎖切断を誘導した時の反応を調べる。既知の制限酵素ターゲット配列の挿入されたゲノム領域を用いるので、多岐に渡るDNA損傷修復に関わる因子を直接検討することが可能である。(抄録なし)哺乳類正常分化体細胞が各種DNA損傷に対してどのように反応するか(DNAdamageresponse、以下DDR)に関しては、これまでに多くの研究があり理解が進んでいる一方、生殖細胞や初期胚などの全能性未分化細胞や組織特異的多能性未分化細胞に関しては研究が少なく、その理解が不十分である。しかし、初期胚、ES細胞、iPS細胞などの全能性未分化細胞のDDRは、それらの細胞を用いた再生医療を実施する際に重要であり、組織特異的多分化能細胞のDDRは、加齢にともなう組織の機能低下を説明し、抗老化治療方法開発の基礎となる。そこで、本研究では、分化細胞と比較して未分化細胞のDDRにどのような特徴があるのかを明らかにし、その分子機構を解明することを目的としている。本研究では、分化細胞としてヒト正常線維芽細胞WI38にテロメレース触媒蛋白質遺伝子hTERTを発現させて不死化させたWI38hTERTとマウス胎児由来線維芽細胞(mouse embryonic fibroblast, MEF)を用い、それぞれと比較する未分化細胞として、これらをiPS化させたiPS(WI38hTERT)とiPS(ME)を用いた。異なる細胞種の間で、一定のDNA損傷を与えることができるように、ゲノム中に18塩基対DNAを認識してDNA切断をおこす制限酵素I-Sce1の認識配列を1カ所だけ挿入した。また、同じ細胞に1-Scel酵素を誘導発現する遺伝子カセットを導入した。特に、MEFとして、遺伝子が構成的に発現される座位として有名なRosa26座位にLox配列をもつマウス由来のMEFを用い、creリコンビネースを用いて同部位に誘導性I-Sce1遺伝子を遺伝子導入した。マウスあるいはヒトゲノムには、18塩基対I-Sce1認識配列が存在していないため、これらの細胞では、I-Sce1の発現誘導によりゲノムに一カ所だけDNA切断を導入することが可能である。このようにして、iPS技術の応用によって、遺伝子背景が全く同じ分化および未分化細胞の組について、ゲノムDNA切断を同じ部位に一カ所だけ誘導できる実験系を確立しつつある。今後、この実験系を用いて未分化細胞と分化細胞におけるDDRの量的・質的相違を検討する予定である。

詳しくは、ヒトまたはマウスのゲノムには存在しない制限酵素のターゲット配列を入れた細胞から人工多能性幹細胞(induced pluripotent stem cell)を樹立し、両細胞でDNA二本鎖切断を誘導した時の反応を調べる。既知の制限酵素ターゲット配列の挿入されたゲノム領域を用いるので、多岐に渡るDNA損傷修復に関わる因子を直接検討することが可能である。正常細胞は単細胞由来クローンの取得が困難であると懸念されたが、これまでに期待通りの各種遺伝子導入クローンを得ている。DNA損傷応答は細胞周期ごとに違うことと、分化細胞と未分化細胞は細胞周期が多く異なることが知られている。一方、今までのDNA損傷応答に関する研究では、このような細胞周期に関する差を考慮しないで、比較していることが現状である。本研究では、このような点から、細胞周期を同調し、同じ周期において、DNA二本鎖切断を簡単に誘導することで、違う性質の差をなるべく除外することが期待される。(抄録なし)
低分子有機半導体を用いたスピンバルブ素子の作製

強磁性金属/有機半導体/強磁性金属のサンドイッチ構造を作製し、磁場中での電気抵抗変化を計測した。磁気抵抗効果の符号が、有機材料のp型、n型の伝導特性および膜厚によって変化すること、界面の構造によって磁気抵抗効果特性が大きく変化することを見いだした。現在のコンピューターは,電源を切るとそれまでの「記憶」が失われる。そのため,情報を磁気記録メモリー(ハードディスク)に記録し,電源を入れた際に,その情報を読み込むことが必要となり,起動に時間を要する。この問題を回避するため,不揮発性のメモリーや演算素子の開発が急務となっており,スピントロニクス分野の研究に大きな期待が寄せられている。材料面では,磁性金属に加え,強磁性を示す酸化物や半導体が設計・開発され,演算素子への展開が期待されている。一方,有機材料のスピントロニクスへの応用も注目を集めている。長距離のスピン輸送能が期待されることに加え,簡便な方法で回路の描画ができることも期待を膨らませている。本年度は、ハーフメタルのLa0.67SO.33rMn03エピタキシャル膜を作製し、電子ビームリソグラフィーによってギャップ間隔200nm程度の電極に加工した。ペンタセンやBTQBT (bis (1,2,5-thiadiazolo)-p-quinobis (1,3-dithiole))を蒸着して、極低温下で、電気抵抗の磁場依存性を計測し、スピンバルブ特性を確認した。磁気抵抗比は、5Kで約30%であり、温度およびバイアス電圧の上昇ともに小さくなった。磁気抵抗比は、薄膜の結晶性、バイアス電圧、測定雰囲気の影響を受けることが判った。低分子系の有機材料で横型のスピンバルブ特性を確認したのは本研究が最初であり、分子設計により特性を制御できることを示した点で意義が大きいと思われる。現在のコンピューターは.電源を切るとそれまでの「記憶」が失われる。そのため.情報を磁気記録メモリー(ハードディスク)に記録し.電源を入れた際に.その情報を読み込むことが必要となり.起動に時間を要する。この問題を回避するため.不揮発性のメモリーや演算素子の開発が急務となっており.スピントロニクス分野の研究に大きな期待が寄せられている。材料面では.磁性金属に加え.強磁性を示す酸化物や半導体が設計・開発され.演算素子への展開が期待されている。一方.有機材料のスピントロニクスへの応用も注目を集めている。長距離のスピン輸送能が期待されることに加え.簡便な方法で回路の描画ができることも期待を膨らませている。今年度は、強磁性電極/有機半導体/強磁性電極の積層型構造を作製し、磁場中での電気抵抗を調べた。その結果、磁気抵抗の符号が、有機半導体の種類および膜厚によって変化することを見出した。すなわち、N型有機半導体(C60やアルミニウムキノリウム錯体)を挟んだ場合は、膜厚が薄くても厚くても、負の磁気抵抗(両強磁性電極の磁化の向きが反平行時に抵抗が小さくなる)を示すが、P型の有機半導体(ペンタセン、フタロシアニンなど)を挟んだ場合、薄い場合は、負の磁気抵抗を示すのに対し、厚い場合は、正の磁気抵抗(両強磁性電極の磁化の向きが反平行時に抵抗が小さくなる)を示した。このことは、膜厚が十分大きい場合は、最高占有軌道(HOMO)(P型半導体の場合)および最低非占有軌道(LUMO)(N型半導体の場合)が、スピンの輸送に関与していることを示唆しており、有機スピントロニクスにおける分子設計指針に重要な知見を与えた。本年度は、以下の課題に関し成果を得た。1.非局所測定法による有機材料へのスピン注入の確認これまでの実験では、強磁性電極/有機材料/強磁性電極のサンドイッチ構造を用いた磁気抵抗変化の計測が中心であったが、この方法では、界面の効果を排除することができず、有機材料内をスピンが輸送されていることの証明が難しかった。今年度は、微細加工技術を駆使し、4つの電極からなる素子を構成し、分子性導体単結晶を試料として、スピンの注入を確認した。2.Co微粒子を用いたスピンバルブの作製これまでは、酸化物ハーフメタルを電極としてスピンバルブ素子を作製しているが、より広範な応用を目的とし、アルミニウムを基板電極とし、その上に、コバルトと有機材料を共蒸着した層を作製することにより、スピンバルブ特性を発現することを見いだした。この結果は、フレキシブルな磁気抵抗効果素子の作製への糸口になると期待される。
超高速域におけるマイクロバブルによる摩擦抵抗低減に関する研究

水流中を進む固体壁面上に発達する乱流境界層中に微細な気泡を注入すると、摩擦抵抗を最大80%も低減させることが知られており、特に船舶にとって有望な抵抗低減デバイスと考えられており、速度7m/sまでの低速では実船実験など実用化レベルまで研究が進んでいるが、高速域については研究が殆ど無いため、本研究を実施した。本研究では、小型チャンネル乱流場を用いた摩擦抵抗低減メカニズムの解明実験、大型平板を用いた摩擦抵抗低減効果の速度依存性実験、そして曲率影響実験の3つの実験的研究に取り組んだ。メカニズム解明に関する研究では、小型チャンネル乱流場に大きさの異なるバブルを注入した状態で気泡形状変化計測、PTVによる乱流場計測、壁面せん断力計による摩擦低減計測を同時に行い、レイノルズ数の増加に伴い摩擦低減効果が増加する傾向について、大気泡の場合には気泡の形状変化と運動が壁面摩擦とレイノルズ応力に影響を与えていることと、バブル径が小さくなるとレイノルズ応力が減少し摩擦低減効果の増加につながることを明らかにした。大型平板を用いた研究としては、長さ400mの曳航水槽において長さ22mの平板を最高速度10m/sまで曳航した状態で、船首端から3mの位置において気泡を船底に注入し、気泡による局所摩擦の低減効果と全抵抗の低減効果を計測した。このような大スケールでの実験データとしてはSandersら(2007)が3mx3m断面をもつキャビテーション水槽で長さ13mの平板を用いて最大速度18m/sで気泡による局所摩擦の低減効果を測定した結果があるのみであり、本実験結果とSandersらの実験結果は、速度域とスケールで補完の関係にあり、高速且つ大スケールでの気泡による摩擦低減効果の貴重な検証データとなる。固体表面の曲率や圧力勾配の影響を調べる研究としては、キャビテーション水槽中に長さ1.8mの平板を置いた状態と、平板上に長さ1.3mの半翼型を設置した状態において、最高速度12m/sまでの気泡実験を行い、局所摩擦低減呂及び局所ボイド率分布を計測した。その結果、翼型表面上では摩擦低減効果の顕著な増加が見られ、曲率/圧力勾配影響が大きいことが明らかになった。マイクロバブル(微小気泡)法による摩擦抵抗低減は、液相に気相(気泡)を注入するという簡便な手法であるため、抵抗低減の有効な手段と考えられているが、そのメカニズムは未だ十分解明されていない。特に、高速域(10m/s以上)では、実験データが少なく、研究が遅れている。本年度は、最大10.5m/sまでの速度域における抵抗低減効果の計測と、メカニズムを解明するために壁近傍の微視的な流れの構造を計測した。抵抗低減効果の計測方法としては、小型回流水槽を用いて、流速5m/sから10.5m/sまでの範囲で、気泡吹き出し位置から0.5m,1.0m,1.5m位置での摩擦抵抗低減効果を計測した。流速が上がるにつれて低減効果は減少したが、その減少量は20%程度であり、高速域以上の速度でも抵抗低減効果が期待できることが分かった。抵抗低減メカニズムを解明するためには、気液混相流場を計測する必要がある。このときPIV法を用いると、気泡により光路が遮断され流場計測ができないという難点がある。

そこで光路を壁の近傍に制限するようにプリズムを設置し計測を行った。気相(気泡)の画像計測はLED光を光源とするShadowImage法を用いた。液相の画像計測には、YLFレーザ光を光源とするLIF法を用いた。このとき用いた高速度カメラと、これらのLED・YLF光源の照射時刻を同期させ、気液同時計測を実現させた。計測範囲は1034μm x 778μmで、この範囲を512 x 384ピクセルの分解能で撮影した。撮影には10kHzの高速度カメラを用いて、時間分解能を確保した。計測の結果、壁面から250μm以内では単相流とほぼ同じ流速であったが、250μmから500μmまでの範囲では単相流に比べて流速が遅くなる傾向を持つことが分かった。マイクロバブル(微小気泡)法による摩擦抵抗低減は、液相に気相(気泡)を注入するという簡便な手法であるため、抵抗低減の有効な手段と考えられているが、メカニズムの解明や、船舶において摩擦抵抗が重要となる高速域(10m/s超)での利用可能性については、実験データが少なく、研究が遅れている。本年度は、海技研が所有する400m試験水槽及び大型キャビテーション水槽を用いて、高速域において、平板に沿って気泡が流れる場合の摩擦抵抗低減効果について研究を実施した。高速域における局所摩擦を計測するセンサとして、従来の計測データとの一貫性を重視し、従来から用いている市販のセンサを、高速まで計測するため大容量化したものを製作し、実験に用いた。400m試験水槽では、幅1m長さ22mの平板を6m/s10m/sまでの速度範囲で曳引し、平板上の開口部から気泡を水中に注入した状態としない状態について、平板の抵抗、局所摩擦分布を計測した。平板には、平行部全体にわたり両側面に高さ5cmの端板を取り付け、船側からの気泡の流出を防いだ。その結果、端板を取り付けない従来の場合は、高速で気泡による抵抗低減効果が大幅に低減していたのに対して、今回は、速度10m/sにおいて、吹き出し空気量を多くすると、抵抗低減効果が非線形に増加し6m/sの状態と変わらなくなるという新しい知見が得られた。キャビテーション水槽では、昨年度に製作した長さ2mの平板を用いてバブル実験を、当初は20m/sの流速まで実施する予定であったが、キャビテーションの発生などを考慮して、6m/sから最高13.5m/sまで実施し、局所摩擦を計測した。その結果、バブルによる局所摩擦の低減効果は、流速が大きくなるに従って低減した。また、来年度に実施する実験の準備として局面板を製作した。数値シミュレーション手法の研究においては、2相流モデルと混相流用に改良されたK-εモデルを導入した3次元高レイノルズ数気泡流シミュレータを開発し、並列化を行った。水流中を進む固体壁面上に発達する乱流境界層中に微細な気泡を注入すると、摩擦抵抗を最大80%も低減させることが知られており、マイクロバブルと呼ばれ、特に船舶にとって有望な抵抗低減デバイスと考えられており、速度7m/sまでの低速では実船実験など実用化レベルまで研究が進んでいるが、高速域については研究が殆ど無いため、本研究を実施した。本研究では、小型チャンネル乱流場を用いた気泡と乱流との相互干渉の速度依存性の詳細計測、大型平板を用いた大スケールでの気泡による摩擦抵抗低減効果の速度依存性実験、そして平板と曲面板の結果を比較することによる曲率影響実験の3つの実験的研究に取り組んだ。マイクロバブルによる摩擦抵抗低減効果の詳細メカニズム解明に関する
ＲＯＳ産生からみたＣＤ１３３陽性腫瘍細胞の癌幹細胞性と大腸がん治療への基盤研究

癌幹細胞マーカーCD133の癌幹細胞性維持における機能を検討した。CD133のチロシンリン酸化は、ヒト大腸がん細胞の異種移植腫瘍ならびにスフェアの形成を亢進した。さらに、CD133との結合分子として受容体型蛋白質チロシン脱リン酸化酵素PTPRKを新たに同定し、チロシン脱リン酸化によるCD133の機能抑制を見出した。また、PTPRKは大腸がん患者の予後因子である可能性が示された。以上から、新規大腸がん治療としてCD133のチロシンリン酸化の抑制の応用が示唆された。近年、がんの難治性を説明しうる「癌幹細胞仮説」が提唱され、当該細胞を標的とした新規治療開発を目指した基盤研究を行っている。平成24年度は、大腸がん培養細胞株およびヒト大腸がん臨床検体を用いて、CD133とPI3キナーゼ経路との機能的連携の有無を検討した。C-末端部チロシン残基をフェニルアラニンに置換した変異型CD133蛋白質あるいは野生型CD133遺伝子をヒト大腸がんSW480細胞株に導入したところ、CD133のチロシンリン酸化は当該細胞のPI3キナーゼ活性化を誘導する可能性が示唆された。そこで、大腸がん臨床検体からCD133陽性あるいは陰性がん細胞を分離してAKTのリン酸化レベルを検討したところ、CD133陽性細胞でAKTリン酸化が上昇していた。つづいて、CD133のC末端部と会合し、PI3キナーゼの活性化を制御するアダプター分子を酵母Two-hybridシステムを用いて探索したところ、複数の候補蛋白質が同定された。それらの中から細胞膜への局在性を根拠として蛋白質チロシン脱リン酸化酵素PTPRKに着目して、大腸がんにおけるその機能を解析した。PTPRKは、CD133と細胞膜上で共局在し、その細胞内のフォスファターゼドメインを介してCD133のC末端部と直接会合し、CD133を直接脱リン酸化することを見出した。また、PTPRKによるCD133の脱リン酸化はCD133の機能を抑制的に制御することを見出した。ヒト大腸がん組織におけるPTPRKの発現はDukes分類による病期の進展と逆相関する傾向が見られ、PTPRK低発現の患者は予後不良であったことから、PTPRKは大腸がんのがん抑制遺伝子である可能性が示唆された。近年、がんの難治性を説明しうる「癌性幹細胞仮説」が提唱され、当該細胞を標的とした新規治療開発を目指した基盤研究を行っている。昨年度に引き続いて平成25年度は、ヒト大腸がん培養細胞株およびヒト大腸がん臨床検体を用いて、CD133とPI3キナーゼ経路との機能的連携の有無を検討した。まず、ヒト大腸がん初代培養細胞にCD133を過剰発現させた場合、培養細胞株と同様に下流のAKTリン酸化は亢進した。次に、CD133のカルボキシル末端にある二つのチロシン残基のリン酸化レベルはEGFからのシグナルによって上昇した。またこのリン酸化は、下流のAKTリン酸化を活性化するだけでなく、ヌードマウス皮下腫瘍モデルでの腫瘍形成速度、ならびにスフェア形成速度をも上昇させた。これらの結果から、CD133のチロシンリン酸化の持つ生物学的意義が初めて見出された。つづいて、CD133のカルボキシル末端に結合する分子として昨年度に同定した受容体型蛋白質チロシン脱リン酸化酵素PTPRKの機能を生化学的に検討した。その結果、CD133でリン酸化されている二つのチロシン残基は、それぞれがPTPRKの標的となり、脱リン酸化された。さらに、この脱リン酸化反応は、下流のAKTリン酸化を減弱した。つづいて、オンラインで利用可能な大腸がんコホートの臨床情報を用いた無再発生存期間(RFS)の解析から、CD133の高発現およびPTPRKの低発現が患者のRFSの短縮につながることが示された。さらに、CD133高発現群の患者においてもPTPRKの低発現はRFSを短縮した。これらの結果をまとめると、PTPRKは脱リン酸化を介して、CD133の持つ腫瘍形成を増強する機能を抑制している可能性が示唆された。なお、この成果は、学術雑誌Oncogeneへ投稿され、2014年4月に受理されている。近年、がんの難治性を説明しうる「癌幹細胞仮説」が提唱され、当該細胞を標的とした新規治療開発を目指している。平成23年度は、大腸がん培養細胞株およびヒトヒト大腸がん臨床検体を用いて、CD133発現とROS産生レベルについて検討した。RNA干渉法によってCD133発現レベルを人為的に低下させたヒト大腸がん細胞株を用いて、DCFDAの蛍光強度を指標にしてROS産生レベルを検討した。

その結果、CD133発現低下細胞は、コントロール細胞と比較して平常時のROS産生レベルに大きな差が見られなかったが、過酸化水素による酸化ストレス条件下でのROS産生レベルが上昇していた。このことから、CD133は大腸がん細胞における酸化ストレス耐性に機能していることが示唆された。ヒト大腸がん組織におけるCD133発現とROS産生との関連性をフローサイトメトリー法で検討した。ヒト大腸がん組織におけるCD133発現細胞は、多くの腫瘍でがん幹細胞マーカーとして報告されているEpCAMとCD44を同時に発現することが、明らかになった。また、CD133陽性細胞のCD44発現はCD133陰性細胞のそれと比較して高かった。CD44は胃がん細胞において酸化ストレスの回避機構に関与することが報告されている。したがって、ヒト大腸がん組織においても、CD133発現はCD44を介して酸化ストレス耐性を発揮させる可能性が示唆された。本研究はヒト大腸がん組織を用いて実施することを主眼としている。したがって、臨床材料の蓄積が重要であり、これには一定の期間を要する。また、がん組織を提供していただいてからの期間が短いために臨床情報の顕著な変化はほとんど出ていない。現在までの臨床検体の収集状況は概ね順調であると考え、検体数を増やしながら、当該患者のフォローアップを確実にすることで、一定の成果が得られると想定している。本年度に予定していた大腸がん細胞株を用いたin vitro解析については、CD133からPI3キナーゼへのシグナル経路を見出し、癌幹細胞におけるその機能を明らかにすることができた。また、CD133シグナルを調節する分子を新規に発見することにつながった。したがって、現在の達成度は概ね順調であると判断する。また、、がん組織を提供していただいてからの期間が短いために臨床情報の顕著な変化はほとんど出ていない。現在までの臨床検体の収集状況は概ね順調であると考え、得られた検体数を増やしていき、当該患者のフォローアップを確実にすることで、一定の成果が得られると想定している。また、培養細胞を用いた解析も年度当初に申請した計画内容を実施することができ、ヒト大腸がんの酸化ストレス耐性におけるCD133の機能が明らかになりつつある。1.ヒト大腸がん細胞のin vitro解析:CD133からPI3キナーゼ経路へのアダプター分子の同定(担当:早田)CD133のチロシンリン酸化はその機能を活性化するために重要であることが解明されたが、これを触媒する酵素は依然として明らかになっていない。そこで、この反応を触媒する酵素の探索から、その分子機序の解明に進めていきたい。また、前年度で得られたCD133と会合する候補蛋白質について、前年度と同様の手法により、大腸がんにおける機能を検討する。さらに、これらの分子機序を阻害する機能性小分子を探索する。2.ヒト大腸がん細胞のin vivo解析(担当:下里)これまでに得られた知見に基づいて、幹細胞マーカー(EpCAM、CD44、CD133)発現レベルとROS産生レベルを指標に、各分画のヒト大腸がん初代細胞をセルソーターで精製する。当該細胞を免疫不全マウス(NOD-SCIDマウスなど)の皮下あるいは盲腸壁に、細胞数を変化させて移植したときの生着率を検討する。
新しい半導体検出器を用いた大視野汎用型SPECTの開発に向けた基礎研究

近年、日本では核医学の単光子放射コンピュータ断層撮影(Single photon emission computed tomography;SPECT)に、空間分解能やエネルギー分解能の良い半導体を用いた装置が登場した。しかしこの装置に使用されている半導体は現時点ではテルル化亜鉛カドミウム(Cadmium Zinc Telluride;CdZnTe)の一種類しかなく、検出器も小面積で非常に高価なものとなっている。そのため、装置自体も高額なものとなり心臓専用の機種にとどまっている。本研究ではこのCdZnTe検出器に変わる新しい半導体検出器として、安価で高感度・高分解能な検出器を製作することが可能な臭化タリウム(TlBr)を用いて、心臓以外の部位の検査にも応用できる大視野汎用型SPECT装置の検出器の開発を目指している。平成30年度は大面積ピクセル型検出器の製作を行った。育成したTlBr結晶の切り出し、表面研磨を行い、14 mm x 14 mm x 3 mmの大面積TlBr結晶ウエハを得た。陰極と陽極をウエハの14 mm x 14 mmの対向する二面に真空蒸着法により形成した。陰極には12 mm x 12 mmの平板型電極を形成した。陽極には2 mm x 2 mmのピクセル電極を16個形成し、その周囲にガード電極を形成した。製作した検出器を室温において密封線源を用いて評価した。検出器から137Csからのガンマ線に対するパルス信号を得ることができた。平成28年度の研究計画では、高純度(高性能)結晶の精製と検出器の製作に重点を置いて研究を進めてきた。この課題を解決するために結晶をの精製し、また分解能を向上させるために陽極電極のスモールピクセル化を試みた。今回製作した検出器の陽極には1平方ミリメートルの画素電極を3×3で9ピクセル、マトリックス状に配列した。この検出器について、高純度・高性能の目安となるエネルギー分解能について評価・検討した結果、9つのピクセル電極のなかで最高のエネルギー分解能は6.38%(半値幅)、9つの陽極の平均エネルギー分解能では8.18%(半値幅)という結果を得た。この成果は最終的な本研究の目標である検出器面積10平方ミリメートル以上で1電極サイズ2平方ミリメートル以下を実現させるための過程として十分な結果を得ることができた。当初の研究計画通り、順調に進んでいる。平成29年度の研究では、本研究の最終的な到達目標である「検出器の受光部面積が1cm×1cmの検出器の製作」が実現可能な大型結晶の育成方法について検討を重ねた。検討の結果、電気炉を水平方向に走査し結晶を純化していく帯域精製法から、さらに垂直方向に走査することにより結晶を育成するブリッジマン法を追加することにより大型結晶の製作を行った。この大型結晶から製作した検出器のエネルギー分解能を、核医学で使用されているガンマ線のエネルギーに近い57Co(122 keV)標準線源を用いて評価した結果、良好なエネルギー分解能を得ることができ、受光部面積1cm×1cmの大型検出器の開発に好結果を得ることができた。当初の計画通り順調に進んでいる。

平成30年度は大面積ピクセル型検出器の製作を行った。育成したTlBr結晶の切り出し、表面研磨を行い、14 mm x 14 mm x 3 mmの大面積TlBr結晶ウエハを得た。陰極と陽極をウエハの14 mm x 14 mmの対向する二面に真空蒸着法により形成した。陰極には12 mm x 12 mmの平板型電極を形成した。陽極には2 mm x 2 mmのピクセル電極を16個形成し、その周囲にガード電極を形成した。製作した検出器を室温において密封線源を用いて評価した。検出器から137Csからのガンマ線に対するパルス信号を得ることができた。1年目で得られた知見を基に検出器面積を10平方ミリメートルまで拡大した検出器を製作し、検出器の分解能を向上させるために検出器から増幅器までの回路設計等も考慮し検出信号中に含まれるノイズを減らす工夫など、検出器の構造とは別の角度から検討する。次に、本研究の成果を試すために複数の密封標準線源からの信号計測実験を実施する。最終的には実際に臨床で使用されている核種のエネルギーに近いコバルト57(57Co:122keV)について、エネルギー分解能5%以下の実現を目指す予定である。またこの実験と平行して、検出器を一次元方向に動かして複数の密封標準線源からの同時計測実験を実施し、検出器に対するコリメータ形状や散乱線の影響、画像再構成方法についても検討していく予定である。1年目、2年目で得られた知見を基に検出器面積を100平方ミリメートルまで拡大したピクセル型検出器を製作する。密封標準線源を用いて製作した検出器の評価を行う。実際に臨床で使用されている核種のエネルギーに近いコバルト57(57Co:122keV)線源を用いる。5%以下のエネルギー分解能の実現を目指す予定である。また、コバルト57線源の撮像実験を行い、検出器の特性評価をしていく予定である。次年度の使用額は、今年度の研究を効率的に推進したことにより発生した未使用額である。平成29年度の請求額と合わせて、平成29年度の研究推進に使用する予定である。
ヒルベルト函数による可換環論

研究代表者の研究成果の一部を紹介する。1.m-準素イデアルの第1ヒルベルト係数の挙動研究ネーター局所環(A, m)内に於けるm-準素イデアルの第1ヒルベルト係数には,イデアルのヒルベルト函数の挙動,随伴次数環の構造といった主要な情報が内包されている。本研究では, J. EliasとG. Vallaによって与えられた第1ヒルベルト係数に関連する等式を用いて,非コーエンマコーレイ環内に於けるm-準素イデアルの特徴付けを行った。FLCを持つ環内に於いてElias-Vallaの等式を満たすm-準素イデアルのヒルベルト函数の挙動や随伴次数環の局所コホモロジ-加群の構造を決定し,その上で,基礎環がブックスバウム環であれば, Elias-Vallaの等式を満たすm-準素イデアルの随伴次数環もブックスバウム環をなすことを示している。2.巴系イデアルのヒルベルト函数の挙動研究巴系イデアルのヒルベルト係数の挙動には,それを含む局所環の環構造がかなり含まれていると考えられる。本研究では,局所環がFLCを持つことと局所環内の任意の巴系イデアルのヒルベルト係数の値が有限であることが同値であることを示した。さらに, FLCを持つ環内に於いて,巴系イデアルの各ヒルベルト係数の無駄のない境界値の解明にも取り組み,第2ヒルベルト係数について無駄のない上限値とその上限値をとる巴系イデアルの特徴付けを与えている。可換なNoether局所環(A,m)内のm-準素イデアルIについて,そのヒルベルト函数にはイデアルIのみならず,基礎環Aの構造も多く含まれていると考えられている。本研究の目的は,ヒルベルト函数の挙動を指標に,与えられた局所環内にm-準素イデアルが如何に多様に含まれているかを解析しながら,局所環の可換環論を展開するものである。平成22年度は,主に2つの課題『(課題1)Noether局所環内に於ける巴系イデアルのヒルベルト函数の挙動解析』,『(課題2)non-Cohen-Macaulay局所環内に於けるSally加群の構造解析』を掲げながら研究活動に従事し,成果を挙げた。(課題1)では,Noether局所環内の巴系イデアルを対象に,「第1ヒルベルト係数を用いた基礎環の構造の分類」,「ヒルベルト係数の挙動の有限性」,「ホモロジカル次数との関係解明」に取り組んだ。得られた成果については,平成22年9.月に開催された,日本数学会秋季総合分科会や第43回環論及び表現論シンポジウム,12月に開催されたThe 32^<nd>Symposium and The 6^<th>Japan-Vietnam Joint Seminar on Commutative Algebraにて口頭発表を行った。平成22年5月から約三ヶ月間,ジェノバ大学(イタリア)を訪問し,M.E.Rossi教授との情報交換を行いながら(課題2)に取り組んだ。その中で,non-Cohen-Macaulay局所環内に於けるSally加群の構造論を用いて,Elias-Vallaの等式と随伴次数環のBuchsbaum性に関する新たな特徴づけを得ることに成功した。この(課題2)での研究成果については,平成23年3月の日本数学会2011年度年会にて口頭発表を行った。その他の口頭発表及び発表論文等は,別ページの通りである。ネーター局所環(A,m)内のm-準素イデアルのヒルベルト函数の挙動には,イデアル自身のみならずそれを含む環Aの構造も強く反映していると考えられる。本研究の目的は,ヒルベルト函数の挙動を用いて,m-準素イデアル及び,それらを含むネーター局所環の構造の分類を行うものである。