hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
動的・機能的構造情報に基づく銅/トパキノン含有アミン酸化酵素の反応解析

本研究は土壌細菌由来の銅/トパキノン含有アミン酸化酵素(AGAO)について,超高分解能X線結晶構造解析,および中性子線結晶構造解析を中心とした解析により,タンパク質のダイナミクスによる酵素触媒反応の進行の詳細を明らかにすることを目的とした.研究期間内において,酸化型酵素(基質フリー状態)およびセミキノン中間体の超高分解能X線および中性子結晶構造解析に成功した.得られた精密な立体構造情報に基づき,AGAOの構造変化や揺らぎを伴う反応機構について新たな知見を得た.銅含有アミン酸化酵素は,生物界に広く分布し種々の生理活性アミン類の酸化的脱アミノ反応を触媒する.本研究は土壌細菌Arthrobacter globiformis由来の銅含有アミン酸化酵素(AGAO)について,超高分解能X線結晶構造解析,および中性子結晶構造解析を中心とした解析により,タンパク質のダイナミクスによる酵素触媒反応の進行の詳細を明らかにすることを目的にする.本年度は広pH領域における反応中間体の高分解能X線結晶構造解析,および中性子結晶構造解析に向けた大型結晶の調製と得られた結晶に対する予備的な回折測定を行った.X線結晶構造解析については,酵素活性に比較的影響を与えず,かつ高分解能データの取得が可能な抗凍結剤のスクリーニングをおこなった結果,抗凍結剤として3Mマロン酸を用いることにより,最も高分解能の回折データ(1.12Å)が得られた.また上記条件を用いて,pH5-10の領域で分解能1.2-1.3 Å程度の反応中間体構造の決定に成功した.中性子構造解析については,結晶化条件の工夫により測定用の大型結晶の作成(最大8-10 mm3程度)に成功した.また平成26年度のJ-PARCでの測定課題に採択され,予備的測定の結果,分解能2.2 Å程度の回折像が得られた.銅含有アミン酸化酵素は,生物界に広く分布し種々の生理活性アミン類の酸化的脱アミノ反応を触媒する.本研究は土壌細菌Arthrobacterglobiformis由来の銅含有アミン酸化酵素(AGAO)について,高分解能X線結晶構造解析,および中性子結晶構造解析を中心とした解析により,タンパク質のダイナミクスによる酵素触媒反応の進行の詳細を明らかにすることを目的とする.本年度は広pH領域における反応中間体の高分解能X線結晶構造解析,および中性子結晶構造解析に向けた大型結晶の調製と得られた結晶に対する回折測定を行った.X線結晶構造解析については,嫌気定温HAG法(HAG法:Humid Air and Glue-coating method)を用いた広pH領域での構造解析を行い,プロトン化状態,すなわち静電的相互作用によって引き起こされるコンフォメーション変化の制御機構を解明することを試みた.現在,測定がほぼ終了し構造精密化を行っているが,pHを変化させることにより平衡が移動し,様々な状態の反応中間体構造が得られた.基本的にこれまでの我々が提案した反応スキームに沿ったものであるが,いくつかの新規の中間体構造も検出できた.中性子構造解析については,結晶化条件の工夫により測定用の大型結晶の作成(最大8-10 mm3程度)に成功した.また平成27年度のJ-PARCでの測定課題に採択され,回折測定を行ったところ分解能1.7 Å程度の回折像が得られ,現在構造精密化をおこなっている.本年度は研究2年目であり,昨年度決定した測定条件に基づき本測定を行った.近年,酵素反応中間体のX線結晶構造解析が多数報告されているが,これらは酵素結晶中に基質をソーキング後,液体窒素あるいはフラッシュクーリングなどにより反応を停止させ,その後回折測定を行う方法がほとんどである.しかし,この場合得られた結晶が一体何度の構造を反映しているのか?という疑問が残る.ほとんどの化学反応(特に平衡状態)は温度の影響を大きく受けるため,例えば結晶凍結操作手順のわずかな違いが大きな実験データのバラツキとなる.本研究では,HAG法を利用することにより定温の中間体結晶を得ることが可能となった.中性子構造解析については,昨年度決定した条件に基づき大型結晶を得ることに成功し,J-PARCのBL03ビームラインにて本測定を行った.現在精密化の途中であるが,水素(正確には重水素)の原子核密度を明確に検出することに成功している.銅含有アミン酸化酵素は,生物界に広く分布し種々の生理活性アミン類の酸化的脱アミノ反応を触媒する.本研究は土壌細菌Arthrobacter globiformis由来の銅含有アミン酸化酵素(AGAO)について,超高分解能X線結晶構造解析,および中性子結晶構造解析を中心とした研究により,タンパク質のダイナミクスによる酵素触媒反応の進行の詳細を明らかにすることを目的にする.本年度は昨年度に中性子回折実験を行った酸化型酵素(基質フリー型)の結晶に対してX線回折測定を行い,また,反応中間体結晶に対し,予備的な中性子結晶構造解析を行った.X線回折測定で良好な反射が得られ,中性子/X線の同時精密化を行った結果,酸化型酵素については分解能:1.72 Å;(中性子)/ 1.14 Å;(X線)の結晶構造を決定した.これまでタンパク質の中性子結晶構造解析は30種類程度行われているが,分子量が1,000-2,000程度の比較的小型のものが大半であり,AGAO(サブユニット分子量72000のホモダイマー)はこれを大幅に上回る.現在構造の精密化を行っているが,予想外の位置に水素(重水素)の核密度が検出され,これまでに提案された反応機構を大幅に書き換えることが見込まれる.

また反応中間体については,予備測定の段階であるが2.5 Å程度の分解能が得られた.分解能をさらに上昇させるべく,現在試料調製方法の検討を行っている.本年度は当初予定していた最終年度であり,酸化型(基質フリー型),反応中間体両方の中性子結晶構造解析が終了する予定であった.しかし昨年度2度にわたりJ-PARCが長期停止してしまい,その影響で,約1年程度研究が遅れたため,本課題は研究期間を1年延長する.それ以外の点では研究はおおむね順調に進行しており,1年延長により当初計画していた研究は基本的に完成できる見込みである.特に酸化型酵素については極めて良好なデータの取得に成功し,論文化に向けて最終の解析を進めている.銅含有アミン酸化酵素は,生物界に広く分布し種々の生理活性アミン類の酸化的脱アミノ反応を触媒する.本研究は土壌細菌Arthrobacter globiformis由来の銅含有アミン酸化酵素(AGAO)について,超高分解能X線結晶構造解析,および中性子結晶構造解析を中心とした研究により,タンパク質のダイナミクスによる酵素触媒反応の進行の詳細を明らかにすることを目的にする.本年度はこれまで中性子・X線回折実験を行った酸化型酵素(基質フリー型)の構造精密化を行った.また,反応中間体結晶に対し中性子回折測定を行い良好なデータセットを取得した.酸化型酵素については同一結晶を用いて分解能:1.72 Å(中性子)/ 1.14 Å(X線)の回折データを取得しており,これらを用いて中性子・X線同時精密化を行った.これまでタンパク質の中性子結晶構造解析は30種類程度行われているが,分子量が1,000-2,000程度の小型のものが大半であり,AGAO(サブユニット分子量72000のホモダイマー)はこれを大幅に上回る.現在構造精密化はほぼ終了し,予想外の位置に水素(重水素)の核密度が検出され,これまでに提案された反応機構を大幅に書き換えることが見込まれる.またセミキノン反応中間体については,基質ソーキングの条件を検討することにより,分解能1.6 Å程度の中性子回折データセットの取得に成功し,現在積分を行っている.また本結晶を用いて2018年五月下旬にPFにおいてX線回折測定を予定している.本研究は土壌細菌由来の銅/トパキノン含有アミン酸化酵素(AGAO)について,超高分解能X線結晶構造解析,および中性子線結晶構造解析を中心とした解析により,タンパク質のダイナミクスによる酵素触媒反応の進行の詳細を明らかにすることを目的とした.研究期間内において,酸化型酵素(基質フリー状態)およびセミキノン中間体の超高分解能X線および中性子結晶構造解析に成功した.得られた精密な立体構造情報に基づき,AGAOの構造変化や揺らぎを伴う反応機構について新たな知見を得た.本年度は研究初年度であり,測定条件を決定することと,得られた条件を用いて予備的測定を行うことが目標であった.X線結晶構造解析において,我々はごく最近,分解能1.08Åの構造決定に成功したが,上記データは酵素活性に大きな阻害効果を与えるPEG200を抗凍結剤として用いたため,活性のあるコンフォマーをとっていない可能性があった.このため,本課題を行う上での最初の課題は,酵素活性に影響を与えずかつ高分解能データが得られる抗凍結剤を見つけることであり,本年度は無事それに成功した.また
投票区レベルの投票行動に関する研究

通常、サーベイデータによって行われる伝統的なPB-C+Dモデルを、投票区レベルの客観的集計データによって実証することに成功している。なお、データベース構築の基本単位である投票区を扱うに当たり、ナッシュ社会的厚生関数に基づく指数の作成を行い、時系列的に、あるいは国際比較によって、一票の不平等の要因分解を行った。更にその分離可能な指数群の整数値最適解から、議員定数配分に関わる結果を生んだ。本研究は、投票区レベルの集計データと、各種社会経済データとの組み合わせによる、投票行動の分析を行う3カ年プロジェクトの1年目である。社会調査、アンケートに基づくサーベイデータのように、過大な投票率を示すといった信頼性の問題はないし、開票区レベルの集計データのような個票数の問題もないデータを、各種社会経済データと組み合わせて、パネルデータを組み上げ、異なるレベルの選挙も視野に入れた投票行動の分析を行うことを目標にしている。初年度は、当初の計画通り、投票区別投票者行動分析のためのデータベースの構築を行った。データベース構築の基本単位である投票区を扱うに当たり、その公平性のチェックを行うべき指標に関して考えがおよび、指数の作成にいたった。本研究の対象である政令市は、区を持つために、その投票区策定作業が、各県(各州)に議員定数を配分し、区割り作業を行うのと数学的にはまったく同じであることに気づき、急遽論文にまとめ、国内外の学会、セミナーで報告を行い、先頃、この分野の世界的な雑誌であるJournal of Theoretical Politicsに採択して頂くことができた。昨年4月に研究分担者として迎えた坂口が、商用データベースを効率よく活用する提案を行ってくれ、当初、人海戦術でやる予定だったデータベースをより信頼性の高いものにするとともに、人件費(謝金等)を節約して、学会報告に関わる費用を捻出してくれたことに感謝したい。本研究は、投票区レベルの集計データと、各種社会経済データとの組み合わせによる、投票行動の分析を行う3カ年プロジェクトの2年目である。2年目も、投票区別投票者行動分析のためのデータベースの構築を行った。昨年、データベース構築の基本単位である投票区の公平性のチェックを行うべき指標に関して考えがおよび、指数の作成にいたったわけだが、国際比較を行った論文がJournal of Theoretical Politicsに掲載され、国内の歴史的変遷を行った論文が『選挙研究』に掲載された。後者に関しては、日本選挙学会より、その年の最も優れた論文に与えられる学会賞をいただけるなど、高い評価をいただくことができた。その後、この指標を一般化する作業から、整数問題(議員定数配分問題)に関わる成果が出たこともあり、急遽論文にまとめ、国内外の学会、セミナーで報告を行った。副産物が高く評価されてしまったことに伴い、時間と想定外の旅費が多くかかってしまったわけだが、一昨年4月に研究分担者として迎えた坂口が、黙々と本来のデータベース構築に取り組み、和田の作業を軽減し、また同時に、予算節約に励み、学会報告に関わる費用を捻出してくれたことに深く感謝したい。本研究は、投票区レベルの集計データと、各種社会経済データとの組み合わせによる、投票行動の分析を行う3カ年プロジェクトの最終年である。3年目は、1月7目の国際研究集会「数理・計量政治学のフロンティア」での発表を目指して、分析を進めた。Princeton,ANU,Yale,MIT,Michiganなどの教員が一同に集結し、熱くコメントを下さったこともあり、最終発表を公共選択学会で行い、その成果をレフリー誌に問う予定である。なお、データベース構築の基本単位である投票区の公平性のチェックを行うべき指標に関して考えがおよび、副産物たる研究が、Journal of Theoretical Politics、『選挙研究』に掲載され学会賞までいただけたわけだが、この指標を一般化する作業から、整数問題(議員定数配分問題)に関わる成果が出たこともあり、急遽論文にまとめ、韓国への招聘発表を含む、国内外の学会、セミナーで報告を行った結果、Methematical political Sciencesへの論文掲載を達成することができた。副産物が高く評価されてしまったことに伴い、時間と想定外の旅費が多くかかってしまったわけだが、研究分担者の坂口が、黙々と分析作業に取り組み、和田の作業を軽減し、また同時に、予算節約に励み、学会報告に関わる費用を捻出してくれたことに深く深く感謝したい。
新規陰性症状評価システムの構築と、陰性症状の生物学的基盤の探索

本年度は、BNSSおよびPANSSの信頼性、妥当性評価のための研究をすすめた。BNSSについては、全翻訳作業を終え、原著者のKirkpatrickよりcertificationを受けた。また10名の統合失調症患者から同意を得て、BNSSとPANSS、また外的妥当性の評価の基準となるSANS、SAPSという4つの評価尺度による評価を行い、その様子をビデオで撮影した。BNSS、PANSSについては、一週間後に再度評価を行い、その様子もビデオで撮影した。その後、当科の10名の医師と1名の研究助手により、ビデオを用いた評価を実施した。10名の患者ビデオのうち、1名を用いてPANSS、BNSSの評価者のトレーニングを行い、評価方法について統一した。その後9名分を患者データを各自がビデオ映像をもとに行なった。現在は各評価者の評価を回収中であるが、回収率は92/99例であり、間も無く終了する。92個の評価データをもとにしたBNSSについての中間解析では、内的一貫性、外的妥当性、評価者間信頼性、再テスト信頼性のいずれにおいても良好な結果が得られている。また因子解析の結果からは、オリジナルと同様に日本語版も2因子構造を持っていることが示された。これらの結果は、2019年4月の第14回日本統合失調症学会で発表予定である。またPANSSについても同様に解析を行い、その結果は2019年6月の第115回日本精神神経学会で発表予定である。上記の通り、BNSS、PANSSの信頼性、妥当性につてはほぼデータ収集を終え、結果についても解析を進めている段階である。一方で、BNSSと同時に行動課題を用いた評価、MRIを用いた評価を実施する研究については、まだ被験者募集の段階である。遅れの主たる理由は、当院の自主臨床研究審査委員会より、BNSSの信頼性、妥当性が証明されたのちに、BNSSを用いた次の研究を行おうように指示されたため、BNSS、行動課題、MRIを用いて重回帰分析を行う研究に進めなかったことである。BNSSの信頼性、妥当性を示すデータが得られたので、今後は行動課題、脳画像検査の評価を実施し、陰性症状の生物学的基盤を評価する研究に移行する。すでに、行動課題は完成しており、MRIについてのプロトコル、撮像体制とも整っているため、半年程度で30名の患者リクルートは十分に可能と判断している。また、その後の評価で用いる重回帰分析、脳画像のVBM解析についても研究者は十分に習熟しているため、予定通りに研究を終えることが可能と考えている。当初計画通りに、評価尺度の作成を終え、被験者をリクルートしインタビューの録画を行った。これらの点からは概ね計画通りの進捗と考えられるが、倫理委員会より、生物学的基盤評価のためのMRI撮像と、陰性症状と関係する行動課題データの取得は、評価尺度の信頼性妥当性が確認されてから実施するよう指示された。このため、これらの検査が延期されており、やや遅れていると評価した。平成30年度には、信頼性、妥当性評価については、当初計画を前倒し、10名分のデータが得られた時点で、15名程度の評価者で評価を行い、中間解析を実施する。この中間解析で、信頼性、妥当性について十分な結果が得られたならば、直ちに論文作成を開始し、並行して生物学的基盤評価のためのMRI撮像と、陰性症状と関係する行動課題データの取得を進める。

BNSSの信頼性、妥当性を示すデータが得られたので、今後は行動課題、脳画像検査の評価を実施し、陰性症状の生物学的基盤を評価する研究に移行する。すでに、行動課題は完成しており、MRIについてのプロトコル、撮像体制とも整っているため、半年程度で30名の患者リクルートは十分に可能と判断している。また、その後の評価で用いる重回帰分析、脳画像のVBM解析についても研究者は十分に習熟しているため、予定通りに研究を終えることが可能と考えている。MRIの撮像が後回しとなったため、MRIの解析に使用予定であったPCおよび関連のソフトウェアなどの購入代金、MRI撮像にともなう経費が平成29年度に発生しなかった。また、行動課題を未実施であるため、行動課題施工時に使用予定であったPCも未購入である。これらの経費については、平成30年度以後、順次発生する予定であり、通算では予定通りの金額を使用する見込みである。次年度の繰越が生じた主たる理由は、当院の自主臨床研究審査委員会より、BNSSの信頼性、妥当性が証明されたのちに、BNSSを用いた次の研究を行うように指示されたため、BNSS、行動課題、MRIを用いて重回帰分析を行う研究に進めず、被験者謝金が発生しなかったことが主たる理由である。
鋳型法により高度に構造制御されたエネルギー貯蔵用炭素ナノ複合材料の開発

本研究の目的は鋳型法を利用し、ナノレベルで炭素の構造を高度に制御することによって高エネルギー貯蔵材料を開発することである。最終年度に当たる当該年度はゼオライト鋳型炭素を電気化学的に酸化させることによって炭素系材料の中では世界最大の電気化学キャパシタ容量を示すことが明らかになったため、当該年度はこのゼオライト鋳型炭素の電気化学的酸化の詳細な研究を行った。ゼオライトを鋳型として合成されるゼオライト鋳型炭素は高表面積と構造規則性、更に導電性を有する炭素材料であるため、電気化学キャパシタの電極材料として用いることで多量の電気エネルギーが蓄えられることが既に明らかになっている。第一年度目では更に多くのエネルギー貯蔵を目的として、単位表面積あたりの容量を増加させるヘテロ原子をゼオライト鋳型炭素にドーピングすることを検討した。しかし当該年度ではゼオライト鋳型炭素を電気化学的に酸化することを検討した結果、ゼオライト鋳型炭素の構造規則性を維持した状態でヘテロ原子である酸素を多量に導入することに成功した。しかもこの手法によりキノンのみが選択的に導入されることが明らかになり、電気化学キャパシタ容量が511F/gという炭素系材料の中では世界最大の容量を示した。これは電気二重層容量に加えてキノンで起こる酸化還元反応に由来する擬似容量が加わるためである。更にゼオライト鋳型炭素は20A/gという急速充放電においても400F/gを超える極めて高い容量を示し、1万サイクルの充放電試験を経ても容量の低下が殆ど確認されず優れた耐久性を示した。これまでの研究報告では含酸素官能基の酸化還元反応は耐久性が低く急速充放電に向かないとの認識が一般的であったが、今回得られた結果はこれまでの報告と相反する結果であり、キノンが耐久性が高く素早い酸化還元反応に優れた官能基であることを明らかにすることができた。本研究は鋳型法を利用することにより、高エネルギー密度を有する電気二重層キャパシタ電極、ヒートポンプ用吸着剤、そしてリチウムイオン電池負極材料向けの炭素複合材料を開発することである。電気二重層キャパシタ用電極の開発にはゼオライトを鋳型として合成したゼオライト鋳型炭素にエネルギー密度を増加させるホウ素原子、そして含酸素官能基としてアミド基やスルホ基の選択的導入に成功した。ホウ素原子の導入量は0.79wt%と多孔質炭素への導入量としては非常に高い値である。さらにホウ素は結合状態がBC_3、BC_2O、BCO_2、BO_3と多様であるが、本研究ではBCO_2のみで導入されることが特徴であり、この試料の電気二重層キャパシタ特性を評価することでBCO_2で導入されたホウ素の影響を詳細に考察することが可能となる。電気化学測定は次年度で行う予定である。含酸素官能基の導入は電気二重層キャパシタ用電極のみならずゼオライト鋳型炭素を親水化するため、ヒートポンプ向け吸着剤にも応用することが可能となる。しかし水蒸気吸脱着測定(25°C)における吸着等温線の立ち上がりが相対圧(P/P0)0.3以下であることが必要であるのに対し、本研究で合成した試料の中で最も親水性の高いスルホ基を導入したゼオライト鋳型炭素は吸着等温線の立ち上がりが相対圧0.30.4であるため、今後更なる含酸素官能基の導入が必要である。リチウムイオン電池負極材料としては鋳型法を用いることでナノサイズのシリコンと炭素を複合化させたナノシリコン/炭素複合体の合成に成功した。シリコンは重量あたりのエネルギー密度が従来用いられている黒鉛の10倍以上であるが、導電性が低く寿命が短いため、ナノサイズのシリコンを導電性が高い炭素で複合化させる研究が活発に行われている。本研究で合成したナノシリコン/炭素複合体の性能評価は次年度にて行う予定である。

これまでの研究報告では含酸素官能基の酸化還元反応は耐久性が低く急速充放電に向かないとの認識が一般的であったが、今回得られた結果はこれまでの報告と相反する結果であり、キノンが耐久性が高く素早い酸化還元反応に優れた官能基であることを明らかにすることができた。
CD4陽性T細胞ワクチンによるウイルス感染防止機構

フレンド白血病ウイルスenv遺伝子産物上に我々が同定したヘルパーT細胞認識エピトープを単独で含む合成ペプチドワクチンは、このウイルスに感受性の高い(BALB/c×C57BL/6)F_1マウスへの一回投与で完全な発症阻止効果を示し、ペプチド投与群ではウイルス接種後早期に感染細胞が排除された。ペプチドワクチンでCD4陽性Tリンパ球を感作した動物で、フレンドウイルス接種後に誘導される感染細胞排除のエフェクター機構を解析するため、免疫マウスにフレンドウイルスを接種後、経時的に脾細胞を採取して細胞傷害試験を行った。その結果、ウイルス感染初期にCD8陽性細胞傷害性Tリンパ球(CTL)が活性化されるほか、ペプチドワクチン投与マウスに限ってウイルス抗原特異的なCD4陽性CTL活性も誘導されること、更に意外なことに、フレンドウイルス接種後79日目に誘導される細胞傷害活性の主体を占めるのは、CD4,CD8が共に陰性の細胞群であることがわかった。このCD4/CD8陰性細胞分画の実体は、マウスNK細胞マーカーDX5を発現する細胞群で、複数のフレンド白血病細胞株及びYAC-1細胞に対し強い傷害活性を示した。更に、ペプチドワクチン免疫マウスより、抗アシアロGM_1抗体投与によってTリンパ球機能に影響を与えずにNK細胞を取り除くと、ワクチンで誘導されたフレンドウイルス感染抵抗性が完全に失われた。一方、ペプチドワクチン投与によるフレンドウイルス感染防御にはCD4陽性及びCD8陽性Tリンパ球の存在も必須であり、特にCD4陽性Tリンパ球の存在は、ウイルス中和抗体産生に欠くことのできないものであった。以上の実験事実から、フレンドウイルス感染の初期にはNK細胞が活性化され、フレンドウイルス感染細胞はNK細胞による傷害に感受性であること、ヘルパーT細胞認識エピトープを単独で含むペプチドワクチンによるフレンドウイルス感染防御には、CD4及びCD8陽性CTLやウイルス中和抗体と共に、NK細胞の機能も必須であることが明らかとなった。フレンド白血病ウイルスenv遺伝子産物上に同定した、感染防御に有効なへルパーT細胞エピトープを単独で含む合成ペプチドで、このウイルスに感受性の高い(BALB/c×C57BL/6)F_1マウスを免疫した。免疫マウスに抗CD4または抗CD8抗体を投与し、T細胞サブセットを除去すると、何れも陰性対照のラットIgGを投与したペプチド免疫マウスに較ベ、白血病発症頻度が著しく上昇した。また、CD8陽性Tリンパ球を欠くβ2-ミクログロブリン遺伝子ノックアウトマウスを同じペプチドで免疫しても、フレンドウイルス接種後の白血病発症を阻止できなかった。これらの結果は、CD4陽性Tリンパ球認識エピトープによるフレンド白血病発症阻止にCD8陽性Tリンパ球がエフェクター細胞として必須であることを示す。一方、ペプチドワクチン免疫後にフレンドウイルスを接種したマウスから、CD8陽性細胞傷害性Tリンパ球(CTL)活性の検出を試みた。その結果、ウイルス接種後9日日から12日目にかけて、有意なフレンドウイルス感染細胞特異的CTL活性を検出出来た。そこで、ウイルス接種7日目のペプチド免疫個体から血清及び脾細胞を分離し、磁気標織抗体セルソータを利用して、CD4陽性及びCD8陽性T細胞を分離・精製し、未免疫のウイルス感染マウスに移入した。その結果、CD4陽性Tリンパ球或いはCD8陽性Tリンパ球を単独で移入した群には、対照群と比較して延命効果を認めなかったが、CD8陽性Tリンパ球と血清を同時に移入した群で、統計的に有意な生存期間の延長を認めた。このことは、CD4陽性Tリンパ球認織エピトープによる免疫後に、ウイルス感染に伴いCD8陽性エフェクターT細胞と抗ウイルス抗体が誘導され、それらが白血病発症阻止に働いていることを示す。

フレンド白血病ウイルスenv遺伝子産物上に我々が同定したヘルパーT細胞認識エピトープを単独で含む合成ペプチドワクチンで、このウイルスに感受性の高い(BALB/c×C57BL/6)F_1マウスを免疫した。免疫マウスに致死量のフレンドウイルスを接種すると、アジュバントのみを投与したマウスは50日以内に全個体が死亡したが、ペプチドを投与したマウスはウイルス接種60日後にも80%以上が生存していた。また、ペプチド投与群ではウイルス接種後早期に感染細胞が排除され、脾腫発症も認められなかった。ペプチドワクチンでCD4陽性Tリンパ球が感作された動物で、フレンドウイルス接種後に誘導される感染細胞排除のエフェクター機構を解析するため、免疫マウスにフレンドウイルスを接種後、経時的に脾細胞を採取し、フレンドウイルス誘発白血病細胞を標的とする細胞傷害試験を行った。その結果、ウイルス感染初期にCD8陽性細胞傷害性Tリンパ球(CTL)が活性化されるほか、ペプチドワクチン投与マウスに限ってウイルス抗原特異的なCD4陽性CTL活性も誘導されることがわかった。更に意外なことに、フレンドウイルス接種後79日目に誘導される細胞傷害活性の主体を占めるのは、CD4,CD8が共に陰性の細胞群であった。フレンドウイルス感染後に誘導され、フレンド白血病細胞傷害活性を示すCD4/CD8陰性細胞分画の実体を解明するため、ペプチド免疫マウスにフレンドウイルスを接種後、脾細胞からマウスNK細胞マーカーDX5を発現する細胞群を分取したところ、複数のフレンド白血病細胞株及びYAC-1細胞に対し強い傷害活性を示した。更に、ペプチドワクチン免疫マウスより、抗アシアロGM_1抗体投与によってTリンパ球機能に影響を与えずにNK細胞のみを取り除くと、ワクチンで誘導されたフレンドウイルス感染抵抗性が完全に失われた。以上の実験事実から、フレンドウイルス感染の初期にはNK細胞が活性化され、フレンドウイルス感染細胞はNK細胞による傷害に感受性であること、ヘルパーT細胞認識エピトープを単独で含むペプチドワクチンによるフレンドウイルス感染防御には、CD4及びCD8陽性CTLと共に、NK細胞の機能が必須であることが明らかとなった。
カルシニューリンとCaMKIIによる脊椎動物卵賦活反応の制御機構

多くの脊椎動物卵は受精すると卵内のCa^<2+>濃度が一過的に上昇し、それを引き金に、停止していた減数分裂の再開、表層粒の崩壊と卵表層の再構築、タンパク質合成やDNA複製の活性化など、賦活反応と呼ばれる様々な現象が引き起こされる。本研究ではツメガエル卵賦活反応の制御機構について、Ca^<2+>/CaM依存的に活性化されるCaMKIIとカルシニューリン(CaN)に着目して解析した。本研究におけるこれまでの解析から、CaNがCaMKIIと同様に、賦活時に一過的に活性化すること、またCaNの活性化が減数分裂の再開と、賦活に伴う卵表層の収縮に必須であることが明らかになっている。そこでCaNの下流で減数分裂が再開するメカニズムを明らかにするため、減数分裂停止に必須の分子であるErplの分解に着目した。CaNの特異的な阻害剤および阻害ペプチドでCaNの活性化を抑制したところ、Erplの分解が大きく阻害された。Erp1はCaNと同時に活性化するCaMKIIにより直接リン酸化され、これを引き金にしてユビキチンリガーゼであるSCF^<βTrCP>依存的に分解されることが判明しているが、CaNの活性化を阻害すると、CaMKII依存的なErp1のリン酸化は引き起こされるものの、その後の分解が抑制されることが分かった。またCaNの活性化を阻害した場合、Erp1の(βTrCPに対する結合量が有意に減少すること、in vitroにおいてはCaNがErplを直接標的とし得ることなどから、CaNの活性化がErplのリン酸化状態を変化させ、Erp1とβTrCPとの結合を促進している可能性が強く示唆される。これらの結果は、卵賦活時にキナーゼ(CaMKII)とホスファターゼ(CaN)が協働して減数分裂の再開を引き起こす、という新しい分子生物学的現象を解明するための糸口になると期待される。多くの脊椎動物卵は受精すると卵内のCa^<2+>濃度が一過的に上昇し、これを引き金に、停止していた減数分裂の再開、表層粒の崩壊と卵表層の再構築、蛋白質合成やDNA複製の活性化など、賦活反応と呼ばれる様々な現象が引き起こされる。本研究ではツメガエル卵賦活反応の制御機構について、Ca^<2+>/CaM依存的に活性化されるCaMKIIとカルシニューリンに着目した。これまでCaMKIIについては卵賦活時に一過的に活性化され、この活性化が減数分裂の再開に必要かつ十分であるとされてきたが、カルシニューリンに関してはほとんど調べられていない。そこで賦活時におけるカルシニューリン活性の変動を調べたところ、カルシニューリンはCaMKIIと同様、賦活時に一過的に活性化し、特異的な阻害剤および阻害ペプチドでカルシニューリンの活性化を抑制すると、減数分裂の再開が起こらなくなった。この結果は前述したCaMKIIの十分性と矛盾するため、カルシニューリン及びCaMKIIの恒常活性型と各々に対する阻害ペプチドを用いて、両酵素による十分性を検討した。その結果、CaMKIIを恒常的に活性化した場合には減数分裂が再開するが、その一過的な活性化では再開しないこと、一方カルシニューリンを同時に活性化させると、一過的なCaMKIIの活性化でも減数分裂が再開することが示された。この結果は、卵の賦活反応においてはカルシニューリンとCaMKIIの協調的な活性化が必要であることを示している。更にカルシニューリンの活性化は、賦活に伴う卵表層の収縮に必要であること、活性化したカルシニューリンが不活性化されないと、受精卵における精子星状体の発達と雌雄前核の接近が阻害されることが判明した。これらの結果はカルシニューリンの活性化および不活性化によって、細胞周期および表層構造から内部細胞質にわたる様々な卵の賦活反応が制御されていることを示している。

またCaNの活性化を阻害した場合、Erp1の(βTrCPに対する結合量が有意に減少すること、in vitroにおいてはCaNがErplを直接標的とし得ることなどから、CaNの活性化がErplのリン酸化状態を変化させ、Erp1とβTrCPとの結合を促進している可能性が強く示唆される。これらの結果は、卵賦活時にキナーゼ(CaMKII)とホスファターゼ(CaN)が協働して減数分裂の再開を引き起こす、という新しい分子生物学的現象を解明するための糸口になると期待される。
風洞試験での柔軟構造・流体連成計測法の開発と超音速パラシュート周りの流体現象解明

本研究の目的は、超音速パラシュートのような流体中の柔軟構造物に対して実験的解析手法を与え、その空力特性を解明することにある。昨年度までに、柔軟構造の風洞試験に適用可能な感温塗料法を確立し、実際に風洞試験に適用した。しかしながら、形状を定量的に計測するには至っておらず、手法のさらなる改良が必要であった。そこで本年度は、ステレオカメラによる感温塗料計測を行い、温度計測を行いながらにして模型の3次元形状を計測できる様に手法を改良した。具体的には、模型表面に塗布した感温塗料法の塗り斑(または補助的に塗布したランダム模様)を利用し、画像解析によりテンプレートマッチングおよび位置情報の3次元復元を行った。これと同時に感温塗料の画像解析・補正を行い、表面温度を求めた。計測精度のさらなる改良は必要であるが、温度・3次元形状の定量的な同時計測を可能にした。この方法論自体は感圧塗料法による圧力計測にも転用可能である。しかしながら、変形を伴う系における非定常圧力変動を計測するには、感圧塗料の応答速度を高める必要があり、これを達成するには別の技術的工夫が必要である。したがって、本研究においては感圧塗料と形状計測を組み合わせた手法の確立には至らなかった。将来的な展望として、非定常感圧塗料を前提とした圧力・形状同時計測、およびこれを応用した、超音速パラシュートなど流体構造連成を伴う風洞試験模型周りの空力特性の実験的手法による解明が期待できる。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は,パラシュートの様に流れ場中で刻一刻とその形状が変化するような系,すなわち流体構造連成問題に対して実験的な解析手法を与え,超音速パラシュート周りの流体現象を解明することにある.この研究のキーポイントは,模型表面の情報(温度・圧力)と模型の変形・運動を同時一体的に取得する点にあり,それは以下の3点に分けることが出来る.すなわち,(1)柔軟構造が流体中で受ける表面温度の計測手法確立(感温塗料法の改良),(2)柔軟構造が流体中で受ける表面圧力の計測手法確立(感圧塗料法の改良),(3)風洞試験への適用と空力による変形の非接触計測,である.本年度は(1)に重点を置き,研究を遂行した.感温塗料法とは,温度によって発光強度の変わる塗料状の温度センサであり,近年風洞実験の分野で一般的となりつつあるセンサである.しかし変形する模型に適用することは従来法では困難であり,本研究では方法論を改良し変形する模型に適用可能な感温塗料法の構築を試みた.その方策として,従来1種であった色素を2種類に拡張し,基準値と測定値を同時に取得可能とした.そのための色素2種の組み合わせを総当り的に試し,最適な組を得た.改良した感温塗料法を実際に衝撃風洞をもちいた柔軟模型周りの空力加熱の評価試験に適用した.この試験では,(3)に挙げた模型変形の非接触計測を含む.結果として,加熱率による模型表面温度分布を計測することが出来た.また温度計測と同時に模型形状の変化を捉えることが出来た.今後の方策として(1)の成果を基に(2)の圧力計測法開発を行い.その後,(3)について3次元形状計測を含む形状・圧力・温度同時計測を行う.本研究課題の最終目的は,パラシュートの様な柔軟な構造を持つ物体が,流体中でどのような流体現象に基づいて運動・変形し,その変化が空気力学的性能にどのようにフィードバックするのかを明らかにすることである.そのアプローチは以下の3点に大別される,すなわち,(1)柔軟構造が流体中で受ける表面温度の計測手法確立(感温塗料法の改良),(2)柔軟構造が流体中で受ける表面圧力の計測手法確立(感圧塗料法の改良),(3)風洞試験への適用と空力による変形の非接触計測,である.本年度はその第一段階として,感温塗料法を応用した模型表面温度計測の確立を行った.具体的には,色素の選定,計測光学系の確立,形態係数の影響の調査,そして実際の風洞試験への適用である.風洞試験の結果,模型の変形と温度計測を同時に行うことが可能であることを示すことが出来た.(2)の圧力塗料への拡張は本年度得た知見を応用することで達成できる見込みである.以上から,全体の進捗としては最終目標の50%であると評価でき,概ね順調に進展していると云える.本研究の目的は、超音速パラシュートのような流体中の柔軟構造物に対して実験的解析手法を与え、その空力特性を解明することにある。

しかしながら、変形を伴う系における非定常圧力変動を計測するには、感圧塗料の応答速度を高める必要があり、これを達成するには別の技術的工夫が必要である。したがって、本研究においては感圧塗料と形状計測を組み合わせた手法の確立には至らなかった。将来的な展望として、非定常感圧塗料を前提とした圧力・形状同時計測、およびこれを応用した、超音速パラシュートなど流体構造連成を伴う風洞試験模型周りの空力特性の実験的手法による解明が期待できる。今年度は柔軟模型の温度計測に重点を置き研究を遂行し,風洞試験に於いて,柔軟模型の表面温度と形状を同時に計測することに成功した.今後の展望として以下が挙げられる.1)今年度培った基礎的な方法論を圧力計測に拡張する⇒感圧塗料による圧力計測は,温度補正が必要なため,温度・圧力・形状の同時計測を目指す.2)形状計測について,現状は2次元(射影)の形状の計測だが,2台のカメラを用い,塗料の塗布斑を利用すれば3次元digital image correlationを利用した3次元形状抽出が可能であり,関係技術を調査中である.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。
貧困家庭の家族コミュニケーション力を促進する学習支援プログラム実践モデルの構築

本研究課題は生活困窮世帯の子どもと家族のコミュニケーションを促進し、子どもの自立を支援する学習支援の実践モデルを構築することを目指すものである。2018年度は、これまでに実施した調査結果を基に、支援者へのインタビューとアンケート調査からの分析を継続して行った。支援者の立場から得た支援評価と関連づけて、支援者グループの特徴と支援内容について検討し成果として青少年教育研究センター紀要に報告した。また、子どもと保護者を対象に学習支援に参加してからどのような変容があったのかについて、家族の生活面と関係性に着目した調査と分析を行い、子どもと保護者のコミュニケーションや子どもの言語活動について日本生活科・総合的学習教育学会で報告した。さらに、家庭科教育の図書として、家族・家庭生活の領域に関連して、地域における子どもと家族への支援のあり様として、この研究の成果の一部を紹介した。今後、生活困窮世帯の子どもに対する学習支援の支援を担う支援者の支援評価と、参加者の子どもと保護者の学習支援による変容プロセスと合わせて、効果的な支援の構成要素を明らかにして、支援モデル化を示すことで、本研究の目的である子どもを中心とするアプローチで、実践現場における支援モデルの実証が可能になると考える。また、支援団体内のチーム支援の評価や学校や関係機関との連携について支援者間で検討する手引きとなることが期待される。本調査の分析は、質的分析と量的分析を組み合わせて実践モデルを構築するために、分析の精査とその後の実践現場で意見を聞く必要がある。そうした時間が研究代表者の身内の介護等の理由から十分に取れなかったため。2019年度は支援者による支援評価の分析と学習支援の参加者である子どもと保護者の変容の分析から、実践モデルの構成要素を明らかにする。さらに学習支援の支援者が実践で活用できる支援モデル化を行い、成果として発表する。今後、支援モデルについて支援者からの意見を聴取し、実践現場での汎用化を目指すことが課題である。本研究課題は、生活困窮世帯の子どもと家族のコミュニケーションを促進し、子どもの自立を支援する学習支援の実践モデルを構築することを目指すものである。この課題を検討するにあたり、3つの枠組みを設定した。1.支援者による子どもと保護者への支援の方法と内容の分析、2.子どもと保護者による学習支援の評価と支援者による支援の評価の分析、3.実践モデルの構築と検証である。なお、本研究で支援者とは、有償と無償の支援者として示している。平成28年度は、学習支援の支援者が子どもと家族の状況をどのように把握し、どのような支援を行っているのかについて、支援者を対象に質問紙調査を実施した。平成29年度に実施予定だった学習支援による子どもと保護者の変化を、支援者の立場からどのように評価したのかについて質問紙調査に含めている(枠組み1と2の一部)。調査票の内容に関連して、支援者の支援の視点や関わり方を質的に分析し、また子どもの学力とコミュニケーション力について統計分析し発表した。これ等の結果は、調査票の作成に際して副次的に用いた。今年度は、学習支援の支援者を対象とする質問紙調査の結果をもとに統計分析を進め、検討を試みた。さらに、この結果をもとに、支援者へのインタビュー調査を進め、質的分析を試みているところである。平成28年度までの生活困窮者自立支援制度人材養成研修では、学習支援の支援者を対象に実施されておらず、本研究において、支援者を対象として、多様な支援者の支援の視点から、支援のあり方を示すことに意義がある。平成28年度は、学習支援の支援者を対象とする調査及び分析に取り組んだ。当初平成28年度に予定した、子どもと保護者に対する学習支援による変化に関する調査と分析は、平成29年度に実施する。平成28年度は、調査を予定した自治体で、子どもの貧困に関する調査を都道府県レベルで実施しており、これらの調査終了後に本研究の調査を行った。この関係で、当初の予定を変更した。また、質問紙調査の回収期間を延長し、回収率を49.4%とした。その他の研究計画については、当初の予定のとおり概ね遂行中のため、区分(2)とした。本研究の目的は、生活困窮世帯の子どもと家族のコミュニケーションを促進し、子どもの自立を支援する学習支援の実践モデルを構築することを目指している。具体的には、学習支援の支援者、参加者である子どもと保護者を対象とする研究の枠組みを設定した。平成28年度平成29年度までに、学習支援の支援者を対象とする質問紙調査を実施、回収後、統計的に分析した。学習支援の方法と内容について、分析結果を基に、調査に協力した支援者に現場での実践を踏まえ、感想や気づきをインタビューで聴き取った。これは、各自治体では、学習支援を地域の活動団体に委託しており、多様な支援者が存在するという現状を踏まえ、支援者が学習支援に参加した子どもの変化を、支援者の立場からどう捉え支援しているのかを、より細かくすくい取るために、支援者へのインタビュー調査を行う必要があると判断したためである。さらに、学習支援の参加者の保護者に、学習支援をどのように活用し、どう評価しているのかを問うインタビューを実施した。また、学習支援の参加者の子ども(小学生)を対象に、参加している様子を観察し記録した。支援者への質問紙調査の結果については、日本家政学会、日本家庭科教育学会他で発表し、学会誌等で報告した。今日の生活困窮者自立支援制度の下、学習支援を担う支援者の視点から支援の在り方を示した。

今後、学習支援の支援者の人材養成の面からも意義があると考え、さらに実践現場での検討が期待される。平成29年度は、本研究の対象とする学習支援の支援者への質問紙調査を実施し、その分析結果を踏まえて、調査協力者(支援者)へのインタビュー調査に時間をかけた。そのために、支援者と学習支援の参加者である保護者へのインタビューの分析途中である。また、参加者の子どもへの調査については、子ども(小学生)の参加している様子を参観し、観察記録を分析することとした。その理由として次の点をあげる。まず、これまで中学生を対象とする学習支援が中心で、既存の研究では中学生や高校生を対象とする研究知見が示されている。しかし、小学生への学習支援が各地で広がっており、小学生を対象とする学習支援の知見の蓄積が必要である。本研究では小学生への調査について、保護者の了解が得られた場合のみ親子同席のインタビューを行った。しかし、拘束時間への配慮が必要であり、学習支援の参加場面の観察による方法が適当と判断した。本研究課題は生活困窮世帯の子どもと家族のコミュニケーションを促進し、子どもの自立を支援する学習支援の実践モデルを構築することを目指すものである。2018年度は、これまでに実施した調査結果を基に、支援者へのインタビューとアンケート調査からの分析を継続して行った。支援者の立場から得た支援評価と関連づけて、支援者グループの特徴と支援内容について検討し成果として青少年教育研究センター紀要に報告した。また、子どもと保護者を対象に学習支援に参加してからどのような変容があったのかについて、家族の生活面と関係性に着目した調査と分析を行い、子どもと保護者のコミュニケーションや子どもの言語活動について日本生活科・総合的学習教育学会で報告した。さらに、家庭科教育の図書として、家族・家庭生活の領域に関連して、地域における子どもと家族への支援のあり様として、この研究の成果の一部を紹介した。今後、生活困窮世帯の子どもに対する学習支援の支援を担う支援者の支援評価と、参加者の子どもと保護者の学習支援による変容プロセスと合わせて、効果的な支援の構成要素を明らかにして、支援モデル化を示すことで、本研究の目的である子どもを中心とするアプローチで、実践現場における支援モデルの実証が可能になると考える。また、支援団体内のチーム支援の評価や学校や関係機関との連携について支援者間で検討する手引きとなることが期待される。本調査の分析は、質的分析と量的分析を組み合わせて実践モデルを構築するために、分析の精査とその後の実践現場で意見を聞く必要がある。そうした時間が研究代表者の身内の介護等の理由から十分に取れなかったため。平成29年度は、平成28年度に実施した調査の結果をもとに、支援者へのインタビュー調査・分析を継続して行い、子どもを中心とするアプローチの視点から支援のあり方について検討し、成果を報告する予定である。また、子どもと保護者を対象に、学習支援でどのような変化があったのかについて、子どもの家族との関係性と生活面に着目した質問紙調査とインタビュー調査及び分析を試み、成果を発表する予定である(枠組み1と2)。
高エネルギーイオン大気取出し窓兼位置敏感型検出器としてのダイヤモンド薄膜の研究

高エネルギーイオンの大気取出し窓兼イオン位置検出器として、単結晶ダイヤモンド薄膜による新奇透過型位置敏感型検出器の開発を行った。試験素子を作成しイオンビーム誘起電荷(IBIC)あるいはその時間応答(QTS)の計測により総合的な特性評価を行った。まずIBIC計測によりイオンの入射位置に依存する出力信号を観察した。加えて信号強度の照射量の増加に伴う劣化特性において実験と計算とを対比し、新たな劣化パラメータを提案した。また、単結晶ダイヤモンドの半導体としての電気的活性について、QTSにより検証した。加えてイオン照射が誘起するアバランシェ効果による生成電荷増幅という現象を新たに確認した。医療、宇宙、原子力分野で求められる生物細胞や半導体素子等への局所的イオン照射効果の研究に用いる核子当りMeVを超える高エネルギーイオンの大気中照射において、大気取出し窓兼イオン位置検出器の材料として、機械的強度が高く、可視光透過性があって高耐放射線性半導体としての特性を有するダイヤモンドに着目し、単結晶ダイヤモンド薄膜によるイオン照射に対する高空間分解能・高感度な透過型位置敏感型検出器の実現を目指している。前年度までに科学技術振興機構(JST)の資金を得てクロアチアRuder Boscokovic Institute (RBI)及びフランスCEAの研究者等と本テーマで国際研究者交流を開始しており、その研究協力者の協力を得て作製した5μmの単結晶ダイヤモンド薄膜が大気取り出し窓としても低LETのMeV陽子でも十分な感度を有する検出器として機能することを確認した。本年度は、これまでの実験の過程で明らかとなったイオンマイクロビームで照射を同じ領域に集中すると現れるポーラリゼーションと呼ばれる一時的な信号劣化現象について結晶中の未知の欠陥準位が原因と考え、これらを系統的に評価するための実験系を原子力機構高崎のイオイン照射施設TIARA及びクロアチア、RBIに整備し、国際研究者交流により主にイオンビーム誘起電荷(Ion Beam Induced Charge: IBIC)あるいはその時間応答(Transient Ion Beam Induced Current: TIBIC)の計測実験を実施した。これらの結果については平成27年度に論文や国際会議において発表の予定である。医療、宇宙、原子力分野で求められる生物細胞や半導体素子等への局所的イオン照射効果の研究に用いる核子当りMeVを超える高エネルギーイオンの大気中照射において、大気取出し窓兼イオン位置検出器の材料として、ワイドバンドギャップ半導体の特性を有するダイヤモンドに着目し、単結晶ダイヤモンド薄膜によるイオン照射に対する高空間分解能・高感度な新奇透過型位置敏感型検出器の実現を目指した。本研究では、実際にCVD法により作成された単結晶ダイヤモンド膜から試験素子を作製し、主にイオンビーム誘起電荷(IBIC)あるいはその時間応答(QTS)の計測により総合的な特性評価を図ったイオンビームの大気取り出し窓を兼ねたダイヤモンド薄膜による単一イオン検出に成功した次の段階としてダイヤモンド膜上部表面にダイヤモンド用炭素(DLC)被覆を施した検出器を作製し、予備的な位置検出素子のIBICイメージングによりイオンの入射位置に依存する出力信号を観察する実験系を構築した。一方、使用した高抵抗単結晶ダイヤモンドの未知の深い準位の電気的活性について調べるため、アルファ粒子や重イオンマイクロビーム装置におけるQTS計測を可能にする装置を整備した。さらにイオンマイクロビーム装置等を用いたダイヤモンド放射線検出器でのイオン検出における損傷による特性劣化の測定や、電荷収集効率の測定実験を計画した。今後は、最終目的である多重の微細電極配置の薄膜検出器を開発しイオンマイクロビーム装置を使用した実験を通じて位置検出精度の向上を図る。高エネルギーイオンの透過位置敏感型ダイヤモンド薄膜検出器を作製するための材料の年度内の入手が困難となり、そのために予算の執行を繰り越すこととなったが、代替の材料となるダイヤモンド薄膜が確保でき、新たなダイヤモンドの納入を待たずに実験に必要な検出器の作製が可能となった。そのほかの予定した実験準備もほぼ順調に進展した。本研究では、実際にCVD法により作成された単結晶ダイヤモンド膜から試験素子を作製し、主にイオンビーム誘起電荷(IBIC)あるいはその時間応答(QTS)の計測により総合的な特性評価を行った。イオンビームの大気取り出し窓を兼ねたダイヤモンド薄膜による単一イオン検出に成功した次の段階としてダイヤモンド膜上部表面にダイヤモンド用炭素(DLC)被覆を作成した検出器を作成し、予備的な位置検出素子のIBICイメージングによりイオンの入射位置に依存する出力信号を観察することに成功した。イオン検出信号強度の照射量の増加に伴う劣化特性において測定結果と理論的な計算とを対比し、新たな劣化パラメータを提案した。一方、使用した高抵抗単結晶ダイヤモンドの深い準位の電気的活性について、QTSによりダイヤモンド結晶におけるホウ素受容体の活性化エネルギーに相当するエネルギー順位が検出された。またこの方法がダイヤモンドの未知の深い準位評価に有効な候補であることが示唆された。さらにダイヤモンド放射線検出器でのイオン検出におけるアバランシェ効果による生成電荷増幅という現象を新たに確認した。この結果はダイヤモンドがワイドバンドギャップである故の電荷生成量の不足を補う可能性をもつものと考えられた。今後は、これらの結果を踏まえて多重の微細電極配置の薄膜検出器を開発しイオンマイクロビーム装置を使用した実験を通じて位置検出精度の向上を図る計画である。

高エネルギーイオンの大気取出し窓兼イオン位置検出器として、単結晶ダイヤモンド薄膜による新奇透過型位置敏感型検出器の開発を行った。試験素子を作成しイオンビーム誘起電荷(IBIC)あるいはその時間応答(QTS)の計測により総合的な特性評価を行った。まずIBIC計測によりイオンの入射位置に依存する出力信号を観察した。加えて信号強度の照射量の増加に伴う劣化特性において実験と計算とを対比し、新たな劣化パラメータを提案した。また、単結晶ダイヤモンドの半導体としての電気的活性について、QTSにより検証した。加えてイオン照射が誘起するアバランシェ効果による生成電荷増幅という現象を新たに確認した。当初の予定では、入射イオンの位置敏感検出の予備的な測定を厚膜の検出器を作製して開始する予定であったが、まだその段階には至っていない。その代りにダイヤモンド結晶中の欠陥評価のための実験系の構築及び測定が進展した。作製したダイヤモンド検出器に関して重イオンマイクロビーム装置におけるIBICイメージングによる位置敏感特性の測定を行い。次の本格的な位置敏感型検出器設計の基礎データとする。また、整備したQTSシステムを使用して半導体としてのダイヤモンドの未知の準位を同定するためお実験を実施する。28年度が最終年度であるため、記入しない。放射線科学平成26年度に構築した実験系を用いてダイヤモンド結晶中の欠陥について得られる知見は、学術的な価値が高く、検出器以外のデバイス材料として用いる場合についても有用なものと考えられるため、さらに系統的な欠陥評価を継続する。併せて、位置敏感型検出器の設計進めていく。