hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
トキイロヒラタケの色素タンパク質の構造と光合成機能

これまで、光合成はもっぱら、植物や藻類、それに一部の細菌(光合成細菌と呼ばれる)が担っていると考えられてきた。ところが、トキイロヒラタケという食用キノコが、光合成を行っている可能性を見い出した。我々は、まったく解明が進んでいなかったこのキノコのピンク色の色素がどのような機能を持つのか検討を進め、このピンク色のもととなっている色素タンパク質が、太陽光を利用して二酸化炭素と水から有機化合物と酸素を作っていることを突き止めた。このキノコは(少なくとも一部は)光合成により、育っていると考えられる。従来から知られている光合成を行う生物は、植物、藻類、光合成細菌まですべて、光を吸収する光合成色素はクロロフィルを用いている。ところが、このキノコは、クロロフィルとは異なる、吸収波長が496nmの色素を利用していることがわかった。我々は、トキノロヒラタケのこの色素成分を抽出・精製して構造を決定したところ、この色素は4nπ(n=2)系芳香族の新規化合物3H-インドール-3-オン(インドロン)を色素本体として、金属(Zn、Fe、Cu)とガラクトース鎖を持つ全く新しい色素タンパク質であることを見つけた。分子量は48900で、分子量25200と23700のサブユニット2個からなっていた。冷水で抽出した粗色素タンパク質を水に溶解し、室温でタングステンランプを照射したところ、酸素が発生し、有機酸(シュウ酸およびピルビン酸など)ができた。この光合成機能を持つキノコの色素タンパク質が、キノコの中でどんな役割を担っているのか、実際のところまだわからない点は多い。キノコと光合成、この奇妙なとりあわせがなぜ生まれたかについても検討している。
骨芽細胞におけるXI型コラーゲン発現制御機構の解明

骨折治癒過程や仮骨延長過程で発現が誘導されるXI型コラーゲンについて、組織・細胞特異的発現を示すα2鎖の骨芽細胞における制御機構を分子レベルで明らかにした。すなわち、Saos-2(ヒト骨肉腫由来骨芽細胞様細胞株)および初代培養骨芽細胞では、Sp1ファミリーの転写因子であるSp1、Sp3、Sp7(Osterix)が重要な役割を果たしていた(JBMR 2006)。さらに研究を続行したところ、MG-63(ヒト骨肉腫由来骨芽細胞様細胞株)では培養骨芽細胞やSaos-2と異なり、Sp7が特異的にXI型コラーゲンα2鎖遺伝子を発現誘導していた(投稿準備中)。以下に代表的知見を記す。(1)XI型コラーゲンα2鎖プロモーターに対するSp1ファミリーの結合を評価した。ゲルシフトアッセイ、ChIPアッセイを行ったところ、培養骨芽細胞やSaos-2と同様に、MG-63でもSp1、Sp3とSp7がXI型コラーゲンα2鎖遺伝子のプロモーター領域に結合する可能性が示唆された。(2)Sp1ファミリーの過剰発現(発現ベクターの遺伝子導入)と発現抑制(siRNA処理)を行った。レポーターアッセイやリアルタイムRT-PCR法により、XI型コラーゲンα2鎖のプロモーター活性や遺伝子発現量を調べた。培養骨芽細胞やSaos-2では、Sp1、Sp3とSp7がいずれもXI型コラーゲンα2鎖の発現を正に制御していた。一方、MG63ではSp1、Sp3による発現誘導効果は認められず、XI型コラーゲンα2鎖の発現を正に制御したのはSp7のみであった。(3)Sp1ファミリーに結合するたんぱく質の免疫沈降法による探索を行った。培養骨芽細胞、Saos-2とMG-63のいずれにおいてもSp1、Sp3、Sp7の転写因子複合体には転写コファクターであるCBP、p300、HDAC、mSin3が含まれているものと思われた。Saos-2(ヒト骨肉腫由来骨芽細胞様細胞株)、初代培養骨芽細胞について、RT-PCRによりXI型コラーゲンの遺伝子発現を調べたところ、α1鎖およびα2鎖が検出された。そこで、両者の発現誘導に重要であると思われるSp1結合部位について研究を続行し以下の知見を得た(JBMR2006)。(1)Electrophoreticmobility shift assay(ゲルシフトアッセイ)を行った。細胞の核からたんぱく質を抽出し、3つのSp1結合部位について^<32>Pで標識したDNAオリゴプローブと反応させ、ポリアクリルアミドゲル上で電気泳動を行った。さらにSp1ファミリー(Sp1、Sp3など)に対する抗体を用いてスーパーシフトアッセイを行い、結合する核内たんぱく質を同定した。骨芽細胞においてはSp1、Sp3に加えてSp7(Osterix)が複合体を形成している可能性が示唆された。(2)Chromatinimmunoprecipitatin assay(ChIPアッセイ)を行った。細胞のDNAとクロマチンを架橋してDNAを断片化し、クロマチンを精製してSp1ファミリー(Sp1、Sp3など)に対する抗体と免疫沈降し、PCR法によりXI型コラーゲン遺伝子のプロモーター領域を増幅した。骨芽細胞においてはSp1、Sp3に加えてSp7(Osterix)がin vivoでプロモーター領域に結合している可能性が示唆された。(3)Sp1ファミリー(Sp1、Sp3など)の過剰発現実験を行った。

哺乳類細胞での発現ベクターを作成、骨芽細胞に遺伝子導入してレポーターアッセイやリアルタイムRT-PCR法により、XI型コラーゲン遺伝子のプロモーター活性や遺伝子発現量を調べたところ、骨芽細胞においてはSp1、Sp3に加えてSp7(Osterix)がXI型コラーゲン遺伝子の発現を正に制御していた。(4)Sp1ファミリー(Sp1、Sp3など)結合たんぱく質の免疫沈降法による探索を行った。転写コファクターであるCBP、p300、HDAC、mSin3などが上記の転写因子複合体に含まれている可能性が示唆された。平成18年度の研究成果をもとに、骨芽細胞におけるXI型コラーゲンα2鎖の発現誘導に関与するSp1ファミリーの転写因子としてSp1、Sp3、Sp7(Osterix)に注目した。培養骨芽細胞、Saos-2 (ヒト骨肉腫由来骨芽細胞様細胞株)とMG-63 (ヒト骨肉腫由来骨芽細胞様細胞株)の比較を行い、以下の知見を得た。(1)XI型コラーゲンα2鎖プロモーターに対するSp1ファミリー(Sp1、Sp3、Sp7 (Osterix))の結合を評価した。ゲルシフトアッセイ、ChIPアッセイを行ったところ、培養骨芽細胞やSaos-2と同様に、MG-63でもSp1、Sp3とSp7 (Osterix)がXI型コラーゲンα2鎖遺伝子のプロモーター領域に結合する可能性が示唆された。(2) Sp1ファミリー(Sp1、Sp3、Sp7 (Osterix))の過剰発現(発現ベクターの遺伝子導入)と発現抑制(siRNA処理)を行った。レポーターアッセイやリアルタイムRT-PCR法により、XI型コラーゲンα2鎖のプロモーター活性や遺伝子発現量を調べた。培養骨芽細胞やSaos-2においては、Sp1、Sp3とSp7 (Osterix)がいずれもXI型コラーゲンα2鎖遺伝子の発現を正に制御していた。一方、MG63ではSp1、Sp3による発現誘導効果は認められず、XI型コラーゲンα2偵遺伝子の発現を正に制御したのはSp7 (Osterix)のみであった。(3)Sp1ファミリー(Sp1、Sp3、Sp7 (Osterix))に結合するたんぱく質の免疫沈降法による探索を行った。培養骨芽細胞、Saos-2とMG-63のいずれにおいてもSp1、Sp3、Sp7 (Osterix)の転写因子複合体には転写コファクターであるCBP、p300、HDAC、mSin3が含まれているものと思われた。
日本における個性追求傾向の経時的変化とその心理的帰結の解明

本研究は、日本における個性追求傾向の経時的変化を検証し、その心理的帰結を解明する。先行研究は、日本における集団レベルの個性追求傾向の高まりを示した。しかし、個性追求傾向の個人レベルの変化は不明である。他者や社会が個性を求めていると認知しているが、個人は個性を求めておらず、個人レベルでは個性追求傾向は高まっていないかもしれない。そこで、個人レベルにおける個性追求傾向の経時的変化を明らかにする。また、個性追求が人々に与える影響は不明である。近年の日本では個性追求が推奨されているが、それを実践することの心理的帰結を解明する必要がある。よって、個性追求傾向が対人関係と幸福感に与える影響を明らかにする。
知識表現付き高精度3次元地図を用いた自律協調型自動運転システムに関する研究

高齢社会に備えた安全で快適なモビリティの実現に向けて、高精度3次元地図技術を利用した自律協調型自動運転システムのプラットフォームに関する研究を行った。市街地を含む複雑な環境での自動運転に対して、高精度3次元地図に移動体や交通状況に関する動的な情報を知識表現として追加し、その情報をクラウド上で管理することにより、複数台の自動運転車両からのセンシング情報をもとに潜在的なリスクや安全な走行ルートを各車両にフィードバックする仕組みを構築した。車両のセンサが有効な範囲は自律的な判断を行い、それ以外の範囲に対しては周囲車両から得られる情報と協調した判断を可能とした。また、愛知県を始め全国各地の自治体の協力を得て、市街地公道での実証実験を実施し、本研究の技術検証と社会受容性検証まで実施した。具体的には以下の研究を行った。1.高精度3次元地図に加える知識表現の形式を考案し、その知識表現を利用して潜在的なリスクを回避するメカニズムと安全な走行ルートを算出するメカニズムを構築した。2.知識表現付き高精度3次元地図をクラウド上で管理し、市街地の車両や歩行者からモバイルネットワークを介して収集した位置情報をデータベース化するメカニズムを構築し、インメモリデータベースで処理する環境でミリ秒単位の性能評価を行った。3.マルチコアやGPUによる並列処理機能を有した車載スパコンを構築し、物体検出や経路計画に関する高度なアルゴリズムをミリ秒単位で処理できるメカニズムを構築した。また、単体アルゴリズムの高速化だけでなくシステム全体の信頼性にも着手し、自動運転システム特有の制御フローとデータフローに適したリアルタイム性保証メカニズムも構築した。4.以上のメカニズムをすべて統合したシステムを構築し、愛知県名古屋市の県道15号線を自動運転で走行し、全国の公道で技術検証および社会受容性検証を実施した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。【高精度3次元地図に関する研究】高精度3次元地図とは、3次元LIDAR(レーザースキャナ)とカメラで取得した実世界情報をデータ化し、実世界の形状を点群(ポイントクラウド)で、道路情報を線分(ベクター)で表現した地図データを指す。作成した高精度3次元地図は位置推定や物体検出に活用する。東大チームはNDT(Normal Distributions Transform)を用いた3次元位置推定の自動運転応用で実績があり、オープンソースの自動運転ソフトウェアであるAutowareにも組み込んである。本研究では、Graph SLAMという手法を用いて、NDTを用いた3次元地図生成を考案し、生成のみならず既存地図の更新まで実現した。この地図更新の精度検証を行った結果、23kmの範囲であれば3次元LIDARのみを用いて3次元地図を生成、更新できることがわかった。産総研チームも同様の課題に取り組んだ。3次元LIDARによる地図作成手法では、自車位置推定の積分誤差により、走行距離が長くなるにつれて地図形状の誤差が拡大することが課題であったため、歪みの残る3次元地図に対し、国土地理院発行の基盤地図情報を使用し、ポーズグラフを用いて最適化することで、3次元地図の自動生成を実現した。【GPUを用いた高速データベースに関する研究】現在、多くの自動運転システムでは、地図や移動体データを車載システムに格納している。しかしながら、実際には他車や歩行者と共有することになるため、これらのデータはクラウド上のサーバシステムで管理されるべきである。本研究では、VoltDBというインメモリデータベースを利用し、従来のSQLサーバと比べると100倍以上の高速化が可能なデータベースを実現した。また、車載システム側にも同様のデータベースを導入し、車載システムとサーバーシステムのシームレースなデータ通信にも取り組んだ。申請段階で計画していたH28年度の目標は(1)3次元地図更新技術の構築、(2)3次元地図への知識表現の追加、(3)階層型データベースとGPU応用であった。(1)については想定以上の進展があり、ベンチャー企業との共同サービス提供にまで発展しつつある。(2)については車や歩行者といった主要な移動体の検出と追跡の結果を3次元地図にマッピングするところまで進んでおり、概ね順調といえる。(3)は車載システムとサーバーシステムの双方でGPUを用いたデータベース導入を進めた。車載システムは一部次年度に持ち越しているが、サーバーシステムに関しては優良な研究成果が得られ、2本の国際ジャーナル誌論文としてまとめることができた(1本は投稿中)。これらの研究成果以外にも、本研究チームは研究成果を積極的にオープンソース公開し、第3者の研究者、開発者にも利用可能な完成度に至っている。以上をまとめると、研究は概ね順調に進展していると考えられる。【高精度3次元地図更新のオンライン化】クラウドに集まる複数車両からのセンサ情報を用いた広域の地図更新に関する研究を進めた。クラウドにはMicrosoft Azureを利用した。本研究ではすべてのデータソースは信頼できるものと仮定し、3次元のGraph SLAMを流用したオンラインでの持続的な地図補正に取り組んだ。また、オンライン更新をリアルタイムに行うためにGPGPUを用いた3次元処理の並列化を行い、10倍以上の性能向上を実現した。本研究内容は次年度も継続する予定である。【階層型データベースの分散化】実環境での移動体の数は10100万件に至る車両情報を管理すべく、クラウド上の複数のサーバから構成される分散型の移動体データベースに関する研究を進めた。具体的には、インメモリデータベースであるVoltDBをGPGPU向けに拡張し、従来はメインメモリに展開していたデータテーブルをGPUのデバイスメモリに格納できるようにした。このことにより、一定時間の間に処理できる件数が100倍以上になった。

次年度はこれをさらに複数のサーバ上のGPUにも分散できるシステム技術を研究する。【車載GPUおよびメニーコアによる並列処理のリアルタイム化】自動運転システムでGPUやメニーコアを使用する場合やシステム全体で制御フローおよびデータフローを持つ構造になる場合は、リアルタイム性を保証するために特殊なスケジューリング理論が必要になる。本研究ではリアルタイムスケジューリングにおけるDirect Acyclic Graph(DAG)の適用に着目し、自動運転システムをひとつのDAGとして扱うことのできる基本ソフトウェアの研究を進めた。DAGの特性を活かした時間解析を適用することで、各タスクの遅れ具合からシステム全体の遅れを見積もることができるアルゴリズムを考案し、その正確さを評価した。申請段階で計画していたH29年度の目標は(1)高精度3次元地図更新のオンライン化、(2)階層型データベースの分散化、(3)車載GPUおよびメニーコアによる並列処理のリアルタイム化、であった。(1)については実際の商用クラウド上にサービスとして公開するところまで進展した。また、関連する論文発表も行った。(2)については分散化までには至っていないところが次年度にかかる課題であるが、単一ノード内でCPUとGPUで階層型データベースを構築するところまでは進展している。(3)については理論研究を中心に進め、論文発表も複数行った。一方、理論成果を実際のオープンソースソフトウェアに実装し、第3者の研究者、開発者にも利用可能な状況までもっていった。以上をまとめると、研究は概ね順調に進展していると考えられる。高齢社会に備えた安全で快適なモビリティの実現に向けて、高精度3次元地図技術を利用した自律協調型自動運転システムのプラットフォームに関する研究を行った。市街地を含む複雑な環境での自動運転に対して、高精度3次元地図に移動体や交通状況に関する動的な情報を知識表現として追加し、その情報をクラウド上で管理することにより、複数台の自動運転車両からのセンシング情報をもとに潜在的なリスクや安全な走行ルートを各車両にフィードバックする仕組みを構築した。車両のセンサが有効な範囲は自律的な判断を行い、それ以外の範囲に対しては周囲車両から得られる情報と協調した判断を可能とした。また、愛知県を始め全国各地の自治体の協力を得て、市街地公道での実証実験を実施し、本研究の技術検証と社会受容性検証まで実施した。具体的には以下の研究を行った。1.高精度3次元地図に加える知識表現の形式を考案し、その知識表現を利用して潜在的なリスクを回避するメカニズムと安全な走行ルートを算出するメカニズムを構築した。
エアクッションを用いた次世代超高速艇の研究開発

本研究は、エアクッションと水力との双方を利用した次世代の超高速艇の研究開発を目的としたものである。そのため、平成7年度は申請者が提案している新型式のACC(Air Cushion Catamaran)の実機を用いて、より広範囲の速度域および海象状況下における実海域試験を予定した。しかしながら、今回採用した船尾の空気噴流のみによってエアクッションを形成する方式においては、速力が12ノット程度になると浮上航行が不可能となってしまった。したがって、それ以降の研究は、浮上航行が出来なくなる原因の解明に終始した。その結果、エアクッション内部では、双胴船体から発生した波が互いに干渉し合って2次元の横波となり、速力が12ノット程度になるとその横波が空気ノズル直下まで移動して、エアクッションを生成するための空気を遮断してしまうことがわかった。合わせて、両船体側壁に沿って上昇する水膜が空気ノズルと衝突することによって、エアクッションの特性に影響を及ぼすことも確かめることができた。本研究で得られた上記の現象は、大型艇においてはそれ程大きな問題とはなり得ないが、特に本研究で使用した全長4.6m程度の小型艇においてはそれが艇の存在自体に係わる重大な問題であることが確かめられた訳である。この現象を回避するためには、船型の改良やエアクッションへの空気供給方式の改善等が考えられるが、いずれの場合においても浮揚馬力および推進馬力の増加を極力抑えなければならないことは言うまでもないことである。目下、研究は船型の改良とエアクッションへの空気供給方式の改善について、浮揚馬力および推進馬力に着目して基礎研究を実施している段階である。いずれにしても、平成7年度に実施した研究によって大型艇ではさほど問題とはならないであろう上記の現象が、小型艇ではその存在自体に係わる重要な問題であることを確認することができた。
東西スポーツ文化における身体経験の現象学的研究

本研究の目的は、東西の身体・スポーツ文化にみられる身体観の差異を、身体観が生み出す身体的経験の語りに基づいて現象学的に解釈することであった。その結果、身体存在に対する3つの見方の特性を整理した。第1は、北米におけるボディワーク(イデオキネシス法など)の身体観である。それは、「人体解剖学的な地図」(認識表象)に沿って、主体の内観イメージを自己のからだに描くもの(想像表象)であり、身体の自己認識および姿勢の改善に有用な方法である。これら欧米の技法は、「身体との対話」または「私の動く感じ(キネステーゼ)」を重視するため、東洋的な身体観に近いように見られるが、静的に外から把握された解剖学的な意味での客観的身体像(観)に基づくという点で、東洋伝統の内観(感)的な身体把握の対極に位置している。第2は、北米先住民の神話的身体観である。先住民の伝統的身体・スポーツに関する語りの事例から、神話的・文化的身体観を抽出した。それは存在論的世界を語り出したものであり、神話的身体観を内包する身体経験が「癒し」の身体技法として、文化の原初的な形を提示するものであることが示唆された。第3に、東洋的身体技法から内感的身体観が抽出された。主体が生きて経験する身体の内側のあり方、さらには自然と繋がりを持って営みを行っている「からだ」を自然と共にそのままに感じ取る必要があるとする身体観である。以上、3つの身体観の諸相とそれを内包している身体技法を教材とした身体教育(体育)が、特に大学体育においては有効であることを示すデータ(経験の記述)が抽出された。そこでは東洋的身体技法(気功)による身体感覚の変容と自己認識の深化が顕著に認められた。こうした重層的、多義的な身体観に基づく身体技法の修得が、人間の存在論的な意味での拓きの可能性を示唆していることから、現在の大学体育目標を批判的に検討する必要性が示唆された。本研究の目的はスポーツ文化における身体経験の可能性を、人間の存在論的意味と関わらせながら現象学的解釈のもとに提示することである(平成15-16年度)。本年度(平成15年度)は、理論的枠組みの検討、国内での研究発表、専門的な知見の収集に関わる作業を行った。研究代表者は、人間の身体的経験の可能性を身体の存在論的意味と関わらせながら「身体の解放と自由」のあり様を、1960年代以降における身体論のレビューとして、特に変容する身体への眼差しの観点から検討した。また東西スポーツ文化における身体経験を解釈する理論的枠組みとして、象徴形式としての東洋的動きとセルフ・コントロールの検討を行った。さらに1930年代以降の米国の身体教育界に影響を与えたM.トッドの流れをくむ「イデオキネシス」のボディ・アウェアネスの技法が東洋の内観(感)法と類似していることに注目して、ボディマインドの調和をめざす専門的知見の収集と資料の訳出を試みた。研究分担者は、米国の教育思想家J.デューイが学校教育に採用したアレキサンダー・テクニークの講習会において、その実施方法、形態、指導方法などの調査とともに、体験者へのインタビューを通して、その特性を検討した。さらに、気功における身体経験の現象学的分析を行った。特に身体技法(型)の習得がどのように行われてゆくかについて、内感的身体の観点から分析した。

その結果、型の修得段階は従来から考えられていたように、単純な三段階ではなく、さらに何段階かの階梯の有ることが予測された。暫定的仮説として四段階説を提示した。授業における学生の内感的身体の記述を解釈することで、その四段階を確認した。また身体の見方に内感的なものに加えることによって、これまでの体育の目標にも変更の必要があることが確認された。本研究の目的は、東西の身体・スポーツ文化にみられる身体観の差異を、身体観が生み出す身体的経験の語りに基づいて現象学的に解釈することである。本年度は、身体存在に対する3つの見方の特性を整理した。第1は、北米におけるボディワーク(イデオキネシスやアレキサンダーテクニーク)の身体観である。それは、「解剖学的な身体マップ」に沿って、生きて活動する主体の内観イメージを自己のからだに描くものであり、自己の身体を認識修正する上で有用な方法である。ここでの身体観は、その技法が東洋的な内観法に類似しているため、表面的には東洋的な身体観に近いように見られるが、静的に外から把握された解剖学的な意味での客観的身体像(観)に基づくという点で、東洋伝統の内観(感)的身体の対極に位置している。第2は、北米先住民の神話的身体観である。先住民の伝統的身体・スポーツに関する語りの事例から神話的・文化的身体観を抽出した。それは主体の深層の身体的世界を語り出したものである。この神話的身体観は、「癒し」の身体技法としての身体経験が、東西文化に通底する身体・スポーツ文化の原初的な形を提示するものとなり得る。第3に、東洋的身体技法から内感的身体観が抽出された。主体が生きて経験している身体の内側のあり方、さらには自然と繋がりを持って営みを行っている「からだ」を自然と共にそのままに感じ取る必要があるとする身体観が抽出された。以上、3つの身体観の諸相とそれを内包している身体技法を教材とした体育が、特に大学体育においては有効であることを示すデータ(経験の記述)が抽出された。そこでは東洋的身体技法(気功)による身体感覚の変容と自己認識の深化が、顕著に認められた。こうした身体観に基づく身体技法の修得が、人間の存在論的な意味での拓きの可能性を示唆していることから、現在の大学体育目標を批判的に検討する必要性が示唆された。
宇宙線起源同位体分析による過去1万年間の宇宙線強度・炭素循環変動の解明

宇宙線生成核種である放射性炭素(^<14>C)の大気中の濃度は、宇宙線生成核種で地球大気に飛来する宇宙線強度変化に伴う^<14>C生成率の変化(生成率効果)と、大気中での^<14>C生成後の地球規模炭素循環変化の影響を受け、時代ともに変化することが知られている。一方、同じ宇宙線生成核種であるベリリウム-10(^<10>Be)は生成率の変化の影響を受けるが、地球規模炭素循環変化の影響を受けない。^<14>Cと^<10>Beの経年変化を比較することで、地球規模炭素循環の時代変化を探ることが可能である。本研究では、氷床コア試料以外の試料、例えば湖沼堆積物から^<10>Beの経年変化を推定する方法を確立し、過去の^<14>C濃度の変化を引き起こした要因を明確にし、地球規模炭素循環の時代変化を解明することを最終ゴ一ルとした。研究を進めていくうえで、湖沼堆積物から過去の^<10>Be生成率を推定する上での問題点をが浮き彫りになった。湖沼堆積物は一般的に堆積速度が速く、高い時間分解能で^<10>Be経年変化を記録している可能性がある。しかし、湖沼堆積物に記録された^<10>Be濃度の経年変化を解読し、過去の宇宙線生成核種生成率の経年変化に結び付けていくためには、地球表層での^<10>Be挙動について詳細な検討が必要である。また、堆積物の堆積速度を正しく求め、^<10>Beの沈積量(フラックス)の過去の変化を厳密に求める方法を確立する必要がある。本年度は、(1)堆積物に含まれる^<10>Be濃度を高精度に測定法、(2)発展型^<14>Cウイグルマッチング法による堆積物沈積量の推定法、(3)地球表層での^<10>Be挙動について検討した結果についてとりまとめた。本研究では、過去1万年間の宇宙線強度の経年変化と炭素循環の時代変化を解明する目的で、高精度な炭素14年代測定で正確な年代編年がなされた泥炭堆積物の^<10>Be(宇宙線生成核種)濃度分析を行う。本研究目的を達成するために、(1)三重県・一志群・美杉町の山岳部の2地点で木質泥炭堆積物の採集、(2)高精度炭素14年代測定をもとに堆積速度と年代を求める計算の数学的な検討及びパーソナルコンピュータベースのプログラム作成、(3)加速器質量分析法及びICP-MS法による^<10>Be濃度測定を行うための泥炭堆積物からのベリリウム成分の定量的抽出法の確率及び定量的なベリリウム濃縮方法の検討を行った。三重県・一志郡・美杉町で採集した不撹乱泥炭堆積物は、広域テフラ層の年代と加速器質量分析法による炭素14年代測定をもとに過去8,000年間に堆積したものであることが明らかとなった。この堆積物の詳細な堆積層の肉眼・顕微鏡観察・写真撮影などの一時記載を行うとともに、この堆積物中のベリリウム-10濃度変化を高い時間分解能で調べるために体積一定の試料分割を行った。さらに、本研究で開発したパーソナルコンピュータベースのプログラムを用い泥炭堆積物の形成速度のの時代変化を推定した結果、泥炭堆積物の形成速度は比較的一定(10%以下)で、過去1万年間に関して宇宙線生成核種の生成率変化の詳細を明らかにするために有効な試料であることが明らかになった。本研究で採集した堆積物のベリリウム-

10濃度分析を今後行うことで、中緯度地帯での宇宙線生成核種の生成率について新たな知見が得られる確信が得られた。過去1万年間の宇宙線強度変化と炭素循環の変化を復元する目的で,炭素14年代測定や堆積物に刻まれているラミナの観察から得られる年縞年代法で正確に堆積年代と堆積速度を決定し、その堆積物の^<10>Be(宇宙線生成核種)濃度及び^0Beフラックスの推定を行う。今年度は特に、(1)堆積物の^<10>Be濃度の加速器質量分析法による高精度分析技術の確立、(2)湖底堆積物、泥炭堆積物に炭素14年代にウイグルマッチング法を応用することで求められる暦年代及び堆積速度の誤差を求めることができるパーソナルコンピューターベースのソフトウエアーの開発、(3)加速器質量分析法及びICP-MS法による泥炭堆積物からのベリリウムの定量分析、(4)多数の試料を短時間で処理でき効率的な実験方法の確立を行った。さらに、湖底堆積物から過去の宇宙線強度変化推定するうえでノイズとなる堆積環境要素の補正法の検討を行った。本研究で確立した実験方法を琵琶湖、福井県水月湖で採集された湖底堆積物の^<10>Be分析に応用し、^<10>Beフラックスや^<10>Be/^9Be比の時代変化の推定を開始した。その結果は気候変動等によってもたらされる堆積環境変化の影響を強く受け、宇宙線生成核種の過去の変化を復元するノイズになることが明らかとなった。この影響を他のデータを比較検討することで除き、高い精度で過去の宇宙線生成核種変動を復元する方法を検討した。堆積物構成粒子の粒度分析及び^9Be分析を行うことでノイズを除去することが可能であることが明らかになりつつある。本研究では、過去1万年間の宇宙線強度の経年変化から炭素循環の時代変化を解明する新たな方法の確立を日指し、大気中の二酸化炭素中の炭素14濃度変化とベリルウム10(宇宙線生成核種)の変化について考察を行った。平成13年度及び14年度の研究で、過去1万年間にこれらの宇宙線生成核種の変動、特にベリリウム10の経年変動が地球システム内の物質循環の影響を強く受け、現状の加速器質量分析計の分析精度では、小さいベリリウム10の経年変動をもとに宇宙線強度の経年変化を検討することが困難であることが明らかになった。本年度は、ベリリウム10濃度のより大きな変動が予想される長期変動について検討を行い、過去1万年間の宇宙線強度の経年変化と炭素循環の時代変化についての検討を行うための基礎データを得た。本年度行った琵琶湖湖底堆積物から過去14万年間のベリリウム10の経年変動復元で以下の点が明確になった。(1)堆積物学的なデータ(粒度分布分析、鉱物粒子の存在量)と比較することで、堆積物に含まれるベリリウム10フラックスが、宇宙線強度の影響(生成率効果)も受けるが、中国大陸内部から飛来する風成塵の飛来量の影響を受けること、(2)堆積物のベリリウム10濃度・フラックス変動をもとに過去の宇宙線強度を推定するには、湖沼周辺で沈積したベリリウムの二次的な流入について注意を払う必要があることが明確になった。宇宙線強度の経年変化に着日して過去の炭素循環について検討するためには、堆積物に含まれるベリリウム10フラックスの経年変化について上記の影響を取り除く必要があることが明確となり、今後、地球システム内のベリリウム10の挙動についての知見を深めることが重要である。
パイ中間子生成閾値以下の光中性子反応の研究

1.新ビームライン連続電子線を第一実験室へ導く新ビームラインがメルボルングループの協力のもとに平成5年度に完成し、メルボルン大学研究者と共にテスト実験を行った結果、標識光子によるパラサイト実験が可能なことが立証された。この結果はNUCLEAR INSTRUMENTS AND METHODS IN PHYSICS RESEARCH誌に掲載され公表された。2.新データ処理システム平成5年11月-12月に東北大学より寺沢、今野、武藤(研究協力者)の3名がメルボルン大学に滞在して、メルボルングループと共同で開発にあたった。開発は成功し、平成6年度より、標識光子実験のみならず当施設で行われる殆ど全ての原子核実験のデータ処理に使用されるようになった。3.大型中性子検出器4.^<12>C (γ,p)実験この実験はメルボルン大学と共同で行われたもので、データの公表が待たれていたものである。平成5年度、6年度の寺沢を中心とする東北大学グループのメルボルン大学滞在期間中にメルボルン側と協議の結果出版にこぎつけた。論文はPHYSICAL REVIEW C誌に掲載された。平成5年度に行われた共同実験で、本共同研究のメルボルン側分担者であるG.J.O'keefeがこの研究によりメルボルン大学より博士号を授与された。論文は、現在、投稿準備中である。6.^<12>C (γ,n)実験平成6年7月にメルボルン大学研究者3名の参加のもとに行われた。現在未だデータ解析が終了していない。中性子飛行距離を6Mにとったため統計精度が不足しており解析は非常に困難である。平成5年度に行われた共同実験で、メルボルン大学と共同で解析を進め、このほどデータ解析が終了した。理論計算を米国の専門家に依頼中である。残留核の巨大共鳴が大きな強度で励起されており非常に興味のある結果が得られた。結果の一部は、寺沢により、平成7年5月にイタリアで開催されたICTP国際会議で口頭発表された。8.研究会平成8年1月にM.N.Thompson教授他2名のメルボルン大学研究者を東北大学に招聘してセミナーを開催し、メルボルン大学側の研究の現状について説明を受けると共に、今後の東北大学とメルボルン大学の共同研究の方策について協議した。平成8年3月には、メルボルン大学研究者2名を招いて核理研主催の研究会を開催し、現在建設中の加速器による共同研究の計画について協議する。3.大型中性子検出器この実験はメルボルン大学と共同で行われたもので、データの公表が待たれていたものである。5.^<16>O (γ,n)実験平成5年度に行われた共同実験で、本共同研究のメルボルン側分担者であるG.J.O'keefeがこの研究によりメルボルン大学より博士号を授与された。平成5年4月に,東北大学核理研に於て,前年度より製作中の標識光子専用の新ビームラインが完成した。このため5月にはメルボルン大学より2名の研究者(R.Rassool,D.Sims)が来日し、東北大学研究者と新ビームラインを用いた(γ,p)及び(γ,n)反応のテスト実験を行い、良好な結果を得た。これをふまえ,平成5年9月10月にはメルボルン大学よりM.Thompson教授をリーダーとする4名の研究者が東北大学に滞在し共同実験を行った。

当初計画では,^<16>O(γ,n)反応の測定を最初に行う予定であったが、比較議論すべき^<16>O(γ,p)反応の精度の良いデータが存在しないため、^<16>O(γ,p)反応の測定を行った結果高分解能のデータを得る事ができた。平成5年11月12月には東北大学より寺沢,今野,武藤の3名がメルボルン大学に滞在し,^<16>O(γ,p)反応実験の解析,中性子検出器系の製作,データ処理システムの製作をメルボルン側研究者と共同で行った。^<16>O(γ,p)の結果はD.Simsの博士論文として公表される予定である。又,次年度の共同研究についてオーストラリア側研究者と協議し,^<12>C(γ,n)反応の測定を行う事となった。^<12>C(γ,n)反応の断面積は1988年に本共同研究により測定され公表されたものだが,最近,スウェーデンのルンド大学に於て再測定が成され我々の得た値に較べ1.7倍大きい値が公表された。(γ,n)反応断面積は中間子交換電流の寄与に敏感であり、1.7倍の差は理論との比較に著しい影響を与える。メルボルン大学側との協議の結果,再測定により正しい実験値を提供する事が急務であるとの結論に達し、平成6年度は^<12>C(γ,n)反応の測定を最優先課題とする事となった。1)平成6年7月、M.N.Thompson教授をリーダーとする3名のメルボルン大学研究者が東北大学に滞在し、東北大学の研究者と共同で^<12>C(γ,η)反応の共同実験を行った。中性子飛行距離を6mにとった非常に難しい実験であったが、高分解能のデータを得る事ができた。2)平成6年10月、東北大学より寺沢がメルボルン大学に滞在し、1ヵ月間オーストラリア側研究者と共同で、7月に測定した^<12>C(γ,η)反応実験のデータ解析を行った。本共同研究で制作した新データ処理システムで取り込まれたデータは、メルボルン大学の計算機でも問題なく既遺跡を行なえる事が確認された。多数の中性子測定器を用いた実験であったため、断面積の導出にまでは至らなかったが、中性子とガンマ線の分離が明確に行なわれ、多数の中性子事象を確認した。解析データを東北大学に持ち帰り、東北大学で解析を進めると共に、メルボルカ大学側でも独自に解析を進める事となった。3)平成7年2月、大槻、伊藤(研究協力者)の2名がメルボルン大学に滞在し、^<12>C(γ,η)反応の解析を進めた。4)本共同研究のメルボルン大学研究者、G.J.O'keefeが、前年度に測定された^<16>C(γ,η)反応の研究で、メルボルン大学より博士号を授与された。論文は現在、投稿準備中である。
ピントリッキオと周辺画家による聖母子像の制作と転用についての研究

2015年度に引き続いて『ピントリッキオと周辺画家による聖母子像の制作と転用についての研究』を研究テーマとし、2016年度は1)研究調査と2)研究成果の発表/論文執筆を行なった。1)研究調査:2016年8月9月にローマとシエナに滞在し、論文執筆に必要な資料集めや作品調査を行なった。ローマでは、ヘルツィアーナ図書館やヴァチカン図書館などの研究機関において、文献資料および写真資料を収集した。シエナでは、シエナ絵画館に所蔵されるピントリッキオの円形画の調査と写真撮影を行なったほか、大聖堂ピッコローミニ図書館やサン・ジョヴァンニ・バッティスタ礼拝堂でも関連する作品の調査を行なった。国内では主に、学会発表と論文執筆に向けた文献調査を行なった。これまでに収集した文献や写真資料を精査したほか、各大学図書館や西洋美術館資料室などから新たに必要な資料を収集した。2)研究成果の発表/論文執筆:2016年5月に、第69回美術史学会全国大会(筑波大学)において、「ピントリッキオの円形聖母子画におけるトスカーナ地域伝統の受容」と題した口頭発表を行い、この画家に帰される3枚の板絵とフィレンツェ芸術からの図像の影響について、イタリア美術を専門とする多くの研究者から有益な意見を得た。また、この発表と8月から9月にかけて行なった海外調査の結果を踏まえて、同学会の学会誌『美術史』に「ピントリッキオの円形聖母子画におけるフィレンツェ芸術伝統の受容」と題した論文を投稿し、182冊に掲載されることが決定している(2017年3月刊行予定)。2015年に行なった発表に基づいて、ヒューストンのサラ・ブラッファー・キャンベル財団が所蔵する《授乳の聖母》の図像源泉に関する考察を「ピントリッキオによる授乳の聖母の図像ー中世の祈念画からの図像利用ー」として執筆した。28年度が最終年度であるため、記入しない。2015年度は、ローマを中心としてヨーロッパ各地で調査・研究を行うとともに、国内外の学会で発表を行った。2015年4月1日から10月31日までは、ローマ大学ラ・サピエンツァに研究指導委託し、研究活動を行った。その期間には、主にヘルツィアーナ図書館(Bibliotheca Hertziana, Max-Planck-Institut fur Kunstgeschichte)、ヴァチカン図書館(Biblioteca Apostolica Vaticana)やローマ大学のリオネッロ・ヴェントゥーリ資料室(Archivio Lionello Venturi)などの各研究機関において、文献資料および写真資料を収集・精査した。2015年5月と8月には、フィレンツェのマックス・プランク美術史研究所(Kunsthistorisces Institut in Florenz)にて、必要な文献および写真資料の調査を行った。2015年11月1日から12月25日までは、ローマ・ミラノ・パリ・ベルリンにて調査を行った。ミラノでは、ポルディ・ペッツォーリ美術館(Museo Poldi Pezzoli)において、ピントリッキオ作の円形画《聖母子と洗礼者ヨハネ》の実見調査を行ったほか、アンブロシアーナ美術館(Pinacoteca Ambrosiana)やブレラ美術館(Pinacoteca di Brera)で関連作品の調査を行った。パリでは、ルーブル美術館にて《聖母子と聖グレゴリウス、聖アンデレ》、ルーブル美術館素描室で円形画の素描《聖母子と洗礼者ヨハネ、聖アンデレ、聖ヒエロニムス》、ジャックマール=アンドレ美術館(Musee Jaquemart-Andre)において、関係する画家や図像の作品を精査した。ベルリンでは、ボーデ美術館(Bode-Museum)とベルリン絵画館(Staatliche Museen zu Berlin, Gemaldegalerie)にて、イタリアの同時期の小型聖母子像の調査を行った。特にベルリン絵画館では、収蔵庫および資料室での調査も行った。研究実績の概要で説明した調査・研究成果の一環として、特にヒューストンのサラ・ブラッファー・キャンベル財団の所蔵するピントリッキオ作の《授乳の聖母》とそれから派生する4作品について、図像の典拠とそのヴァリエーションに焦点を当てた研究を進めた。この研究の成果は、以下の国内外の学会で発表を行った。2015年5月には、ドイツのバイエルン州のアイヒシュタット大学(Katholische Universitat Eichstatt-Ingolstadt)にて開催された国際学会「“Sehen" 13. Internationale Fruhjahrsakademie, Eichstatt」に参加し、イタリア語および英語で発表を行った。この学会では北米および欧州の諸大学の教授や研究者と、イタリア・ルネサンスの分野に捉われない幅広い視点からの有益な意見交換を行うことができた。2015年6月には、東洋大学(白山キャンパス)で催された「第7回西洋中世学会」に参加し、ポスター発表を行った。この学会では、中世美術の図像から派生したと考えられる上述の作品について、専門家である中世美術分野の研究者などから助言をもらうことができた。また、ミラノのポルディ・ペッツォーリ美術館で調査した聖母子像を含めた、ピントリッキオが制作した円形画(トンド)形式の祈念画の研究も行った。これに関連して、シエナ絵画館(Pinacoteca Nazionale di Siena)が所蔵する円形画の《聖家族》の実見調査を行うほか、デーヴィス美術館(ウェルズリー大学、U.S.A.)の学芸員から円形画《聖母子と聖ヒエロニムス、聖アンデレ》に関する資料を得るなどの調査を進めた。

この円形画研究の成果は、2016年5月に筑波大学で開催される「第69回美術史学会全国大会」で発表する予定である。2015年度に引き続いて『ピントリッキオと周辺画家による聖母子像の制作と転用についての研究』を研究テーマとし、2016年度は1)研究調査と2)研究成果の発表/論文執筆を行なった。1)研究調査:2016年8月9月にローマとシエナに滞在し、論文執筆に必要な資料集めや作品調査を行なった。ローマでは、ヘルツィアーナ図書館やヴァチカン図書館などの研究機関において、文献資料および写真資料を収集した。シエナでは、シエナ絵画館に所蔵されるピントリッキオの円形画の調査と写真撮影を行なったほか、大聖堂ピッコローミニ図書館やサン・ジョヴァンニ・バッティスタ礼拝堂でも関連する作品の調査を行なった。国内では主に、学会発表と論文執筆に向けた文献調査を行なった。これまでに収集した文献や写真資料を精査したほか、各大学図書館や西洋美術館資料室などから新たに必要な資料を収集した。2)研究成果の発表/論文執筆:2016年5月に、第69回美術史学会全国大会(筑波大学)において、「ピントリッキオの円形聖母子画におけるトスカーナ地域伝統の受容」と題した口頭発表を行い、この画家に帰される3枚の板絵とフィレンツェ芸術からの図像の影響について、イタリア美術を専門とする多くの研究者から有益な意見を得た。また、この発表と8月から9月にかけて行なった海外調査の結果を踏まえて、同学会の学会誌『美術史』に「ピントリッキオの円形聖母子画におけるフィレンツェ芸術伝統の受容」と題した論文を投稿し、182冊に掲載されることが決定している(2017年3月刊行予定)。2015年に行なった発表に基づいて、ヒューストンのサラ・ブラッファー・キャンベル財団が所蔵する《授乳の聖母》の図像源泉に関する考察を「ピントリッキオによる授乳の聖母の図像ー中世の祈念画からの図像利用ー」として執筆した。文献調査、個別作品調査を前年度から引き続き行っていくのに加え、海外の美術館などの作品の所蔵先で調査を行うほか、学会での発表や論文執筆を行う。まず、2015年度に発表を行ったヒューストンのサラ・ブラッファー・キャンベル財団の所蔵する《授乳の聖母》とその周辺作品の図像に関する研究内容、および2016年5月に発表予定である円形画作品に関する研究を、論考としてまとめ、投稿する予定である。夏季と冬季には、ローマのヘルツィアーナ図書館やフィレンツェのマックス・プランク美術史研究所を中心とした文献・写真資料の調査を行う。また、フィラデルフィア美術館(Philadelphia Museum of Art)、ノースカロライナ美術館(Raleigh, North Carolina Museum of Art)、ホノルル美術館(Honolulu Museum of Art )などをはじめとしたアメリカの各地に所蔵される、ピントリッキオに帰属される聖母子像の実見調査および資料収集を行いたい。28年度が最終年度であるため、記入しない。
水素ガス産生用ウエルシュ菌バイオリアクター開発のための基礎研究

ウエルシュ菌(Clostridium perfringens)を用いた水素ガス産生用バイオリアクター開発のための基礎研究として、培養条件とヒドロゲナーゼ関連の遺伝子改変の影響について検討した。C. perfringens NCTC8237株をTYG培地で培養し、水素ガス産生に対する培地のpHの影響を調べた。pHを調整しない場合、増殖とともにpHは低下し、水素ガスは60%であるのに対し、pHを7.4に維持した場合、90%に改善された。ガス成分比では大きく改善されたが、水素ガス量は改善されなかった。pH未調整の場合も、培養の初期においては水素ガスの成分比は高く、培養が進むにしたがって低下した。C. perfringensstrain 13からクローニングしたビドロゲナーゼ遺伝子(hydA)をpJIR418をベクターとして遺伝子投与し、水素ガス産生性を調べた。ガス成分比、水素ガスの産生量において、非投与菌との間に有意な差は見られなかった。hydAの発現量は増加していることから、ヒドロゲナーゼの活性が水素ガス産生の律速ではないことが明らかとなった。本菌の主要な発酵経路である酢酸発酵、酪酸発酵はヒドロゲナーゼへの電子の供給と競合すると考えられるが、上記のpH調製時の場合と同様、遺伝子投与の場合もこれら発酵産物の産生は影響を受けなかった。hydA遺伝子の下流に位置するbutylate kinase(buk)の遺伝子破壊により酪酸発酵への電子の供給を遮断することを試みた。しかし変異菌は得られず、本遺伝子は必須と考えられた。ヒドロゲナーゼに電子を供給するフェレドキシン(Fdx)の菌体内の濃度を高めることにより、水素ガスの産生が増加することを期待し、すでに決定されたゲノムの塩基配列を基に、fdx遺伝子のクローニングを行った。本遺伝子には独特のベント構造と鉄制御に関係する配列を有していることが明らかとなった。本遺伝子の投与と鉄添加により水素ガス産生能の改善の可能性が示唆された。ウエルシュ菌は蛋白、脂質、多糖体を嫌気分解(発酵)して多量のガスを産生し、最も増殖速度の速い菌の一つである。一方、水素ガスは酸化により水のみを生ずるため、近年急速に実用化が進んでいる燃料電池のためのクリーンなエネルギー源として注目されている。この菌が属するクロストリジウムはしばしば汚物の一次処理(嫌気分解)に利用されているが、この過程で生ずる水素ガスを回収するためには、ガス産生量全体を高めること、また水素ガス/炭酸ガスの比率を高めることが必要である。水素ガス産生用のバイオリアクターを開発するために培養条件の検討、遺伝子組換えを用いたウェルシュ菌の改良を試みた。まず、通常の培養では、培養初期には水素ガスの分圧は高いが、培養と共に減少する(約50%)。発酵産物である酸(主要には、酢酸と酪酸)の産生によりpHは培養と共に低下した。理論的には酢酸発酵の方が酪酸発酵よりも水素ガス/炭酸ガスの比率が高く、pH低下の効果大きい。そこでpHを中性に保ち(NaOHの添加で調製)ながら培養を行ったところ、全ガス中の水素ガスの分圧は約90%に増加したが、全ガス量は不変であった。産生される酸の量、比率ともpH未調製の場合と較べ、顕著な差を示さなかった。ガス産生の律速酵素の一つと考えられるpyruvate:ferredoxin oxidoreductaseの遺伝子投与の実験を行った。この遺伝子はすでに、Clostridium pasteurianumでクローニングされており、現在進行中のウェルシュ菌のゲノムシークエンスに対しホモロジー検索を行ったところ、高いホモロジーを持つ遺伝子が見つかった。この遺伝子をPCRで増幅し、シャトルベクターを用いてウェルシュ菌13株に遺伝子投与した。

ヒドロゲナーゼに電子を供給するフェレドキシン(Fdx)の菌体内の濃度を高めることにより、水素ガスの産生が増加することを期待し、すでに決定されたゲノムの塩基配列を基に、fdx遺伝子のクローニングを行った。本遺伝子には独特のベント構造と鉄制御に関係する配列を有していることが明らかとなった。本遺伝子の投与と鉄添加により水素ガス産生能の改善の可能性が示唆された。
SOI技術を用いたイメージセンサの重粒子線への応用

炭素線を用いた重粒子線がん治療は、患者への負担が小さく、より"生活の質"を重視したがん治療として注目を集めている。実際の治療では、ビームライン上の機器や体内の物質との相互作用により発生した様々なエネルギーの放射線が混在した複雑な治療用炭素線場を形成する。本研究では、Silicon-On-Insulator(SOI)技術を用いたイメージセンサ(SOPHIAS)を用いて治療用炭素線場の線質測定を行った。実験は群馬大学重粒子線医学研究センターの垂直コースで行った。水厚可変型の水槽を用いて様々な深さでの炭素線場の測定を行った。放射線によって発生した多量の電子正孔対はセンサー内で拡散し、複数のピクセルにまたがる信号として検出される。そのため、画像解析ソフトウェア(ImageJ)を用いて放射線毎の信号を解析し、モンテカルロシミュレーションとの比較を行った。その結果、1次粒子である炭素線起因の信号と、主に核反応によって生成された2次粒子の信号を区別できることがわかった。また、鉄製の多葉コリメータを用いてペナンブラ領域での線質の測定を行った。照射野内では直進性の高い炭素線の寄与が大きく、照射野外になると角度分布の大きい2次粒子の影響が大きくなる、という空間的な線質の変化が単一セットアップで実験的に確認できた。これらによりピクセルサイズ30ミクロンという非常に高い空間分解能と広い有感領域を有するSOPHIAS検出器の重粒子線がん治療への応用への基礎的な性能評価を行い、その有用性について明らかにすることができた。27年度が最終年度であるため、記入しない。炭素線を用いた重粒子線がん治療は、より患者の生活の質を重視した低侵襲のがん治療法として近年大きな注目を集めている。実際の治療では、最大で光速の70%程度まで加速された炭素イオンを様々な機器を通して散乱させて、線量分布が標的内で均一になるような照射野を形成している。この治療用炭素線場は、核反応等の物理プロセスを経て発生した様々なエネルギーの放射線が混在している。本研究では、治療用炭素線場の線量・線質を同時に測定でき、臨床線量の直接推定が可能な、Silicon-On-Insulator(SOI)技術を用いたイメージセンサー(SOPHIAS)の炭素線に対する応答調査を行った。本研究では、イメージセンサーの放射線損傷や同一ピクセル内に複数の放射線が同時に入射するのを防ぐため、ビーム強度を下げる必要があった。そこで、ビーム強度を下げた状態で、線量モニタやリファレンスで用いる平行平板型電離箱の健全性の確認を行い、治療で用いるビーム強度のおよそ1/40の強度で使用することを決定した。様々な水等価深で測定をするため、検出器の上流に水深可変型の水槽を設置し、モノエネルギーの炭素線を用いて電離箱とSOIイメージセンサーでデータ収集を行った。解析の結果、SOIイメージセンサーでもブラッグピークを観測できることがわかった。一方で、実験中に加速器のトラブルによりデータ収集効率が予想より低かったため、外部トリガーを用いて自動でデータ収集を行えるように改造を行った。その結果、データ収集効率を4倍程度改善でき、高統計でのデータ収集に成功した。検出器内で生成された電子ホール対の再結合や拡散の影響と推測される事象が確認でき、現在デバイスシミュレータ等との比較検討を進めている。がん治療用炭素線場におけるセンサーの基本的なパラメータの決定や実験環境の整備は予定通り遂行できている。一方で、当初予定されていなかった外部トリガーを用いた効率的なデータ収集系の構築、及び動作確認を含む再実験を行ったため、当初計画に対して2、3ヶ月遅れている。しかしながら、平成27年度中の炭素線用イメージセンサの製作、性能評価には影響のない範囲であり、全体としてはおおむね順調に進展していると考える。

平成26年度に行った実験結果の解析、およびモンテカルロシミュレーションやデバイスシミュレータの計算結果をまとめる。この結果を基に計画研究C02班と議論を交わし、炭素線用イメージセンサの設計・製作を行う。C02班と共に、基本的な動作確認を行った後、群馬大学重粒子線医学研究センターにおいて、がん治療用炭素線場での応答調査を様々な条件下で行い、その性能を定量的に評価する。27年度が最終年度であるため、記入しない。