hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
次世代偏光光干渉断層計による高機能光三次元バイオプシーの臨床実用化に関する研究

臨床の場での利用が可能な前眼部三次元偏光光干渉断層計(optical coherence tomography, OCT)装置を開発し,動物眼にて基礎データを採取すると共に,眼科外来に設置して種々の臨床データ集積を行った.動物眼においては強膜の複屈折と組織の弾性の関連を検討した.ヒト眼では各種眼疾患および術後眼において複屈折を測定,とくに円錐角膜において従来の角膜形状異常因子に加え,角膜複屈折の対称性,distribution,信号強度などをパラメータに含めた極早期検出プロトコールを作成した.臨床の場での利用が可能な前眼部三次元偏光光干渉断層計(optical coherence tomography, OCT)装置を開発し,動物眼にて基礎データを採取すると共に,眼科外来に設置して種々の臨床データ集積を行った.動物眼においては強膜の複屈折と組織の弾性の関連を検討した.ヒト眼では各種眼疾患および術後眼において複屈折を測定,とくに円錐角膜において従来の角膜形状異常因子に加え,角膜複屈折の対称性,distribution,信号強度などをパラメータに含めた極早期検出プロトコールを作成した.臨床の場での利用が可能な偏光ドップラー・前眼部三次元光干渉断層計(optical coherence tomography,OCT)装置の開発を行った.本装置はこれまでに研究してきた複屈折トモグラフィーおよびドップラートモグラフィーの原理を用いた小型・安定化トモグラフィー装置である.従来の偏光OCT装置はバルク光学系を必要とする光学装置であり,臨床の場に設置することは不可能であった.そこで以下のようなアプローチにより小型化を行った.(1)使用しているデバイスの見直しにより全体の省電力化,および,その結果としての小型化を行った.(2)OCT装置そのものの計測プロトコルを見直すことにより計測原理を簡略化し,不要なデバイスを削除することで装置の低価格化・小型化を行った.この装置を研究室で測定精度向上,深達度向上,ノイズ低減,解像度上昇,速度向上などを図った後,engineering model(EM機)を作製した.これを用いてin vitro実験および動物眼にて,組織とイメージの対応を確認したのち,正常人眼において測定の最適化を行った.さらに,角膜疾患,角膜移植後眼,円錐角膜眼,壊死性強膜炎眼,緑内障眼,濾過胞手術後眼などの各疾患眼において,角膜および強膜における複屈折(birefringence)変化を検討した.装置の深さ方向の解像度は8.3μm,スキャン速度は30,000/sである.その結果,濾過胞の水隙の上方に強い複屈折を認め,組織の線維化が生じている部位があることが示された.角膜移植後眼では,複屈折が増強している部分が炎症あるいはコラーゲンの異常なクロスリンキングが生じている部位に相当していた.強膜炎眼では,強膜の菲薄化と組織の脆弱化部分が示された.本プロジェクトで開発した偏光ドップラー・前眼部三次元光干渉断層計を眼科外来に設置し,種々のデータ集積を行った.この装置はこれまでに研究してきた複屈折トモグラフィーおよびドップラートモグラフィーの原理を用いた小型・安定化トモグラフィー装置である.これを用いてin vitro実験および動物眼にて,組織とイメージの対応を確認したのち,正常人眼において測定の最適化を行った.病的眼における検討では,円錐角膜7眼において偏光OCTによる撮影を行い,15眼中5眼において角膜に強い位相遅延(phase retardation)を認めた.全例において,位相遅延の位置は角膜形状異常の位置と直接関連していなかった.円錐角膜眼における複屈折の増強は角膜のラメラ構造変化によって生じているものと考えられた.緑内障に対する線維柱帯切除術を受けた眼では,濾過胞中の水隙上方に強い複屈折を示す部分を認め,とくにbleb failureによって高眼圧になっている眼で強い複屈折がみられた.これは,組織修復過程におけるコラーゲンのfibrosis形成を反映しているものと考えられた.角膜移植後眼では,複屈折が増強している部分が炎症あるいはコラーゲンの異常なクロスリンキングが生じている部位に相当していた.強膜炎眼では,強膜の菲薄化と組織の脆弱化部分が示された動物眼において強膜の複屈折と組織の弾性の関連を検討した.豚眼の強膜の複屈折を偏光OCTで測定した後,輪部に平行に短冊状に切り出して,1.8mm/秒で伸展させつつ,組織の変形とその際の応力を測定した.その結果から種々の弾性係数を計算した.その結果,測定された複屈折と組織の弾性係数の間に統計的に有意な相関を認めた.とくに,視神経乳頭周囲の強膜でその相関が強くみられた。1)極早期円錐角膜の検出プロトコール:従来の角膜形状異常因子(角膜前面形状,後面形状,角膜厚分布,波面収差解析)に加え,偏光ドップラー・前眼部三次元光干渉断層計計測による角膜の複屈折の対称性,distribution,信号強度などをパラメターに含めて,ニューラルネットワークおよびマハラノビス距離計算による円錐角膜極早期検出プロトコールを作成した.偏光ドップラー・前眼部三次元光干渉断層計とPlacido topographysystem (Scheimpflug camera with topography)による測定結果を基にした.2)眼球組織の強度測定:動物眼において強膜の複屈折と組織の弾性の関連を検討した.

これまでにも豚眼の強膜の複屈折を偏光OCTで測定し,輪部に平行に短冊状に切り出した強膜組織片の変形と応力との関連を検討してきた.今後さらに,強膜および角膜における種々の弾性係数を計算し,種々の変化を検討した.3)ヒト眼前眼部疾患の偏光特性測定:ヒト眼に対する波長走査型および偏光感受型光干渉断層計計測を行い,線維化の程度と臨床所見の相関性を検討した.角膜においては,我々は既に角膜変性症の混濁部位のみを抽出し描画する方法を確立している.これをさらに発展させ,偏光感受型光干渉計で観察される異常な複屈折領域と散乱の増加している角膜実質混濁部位,さらには強膜炎などの炎症性疾患とその瘢痕期の関連性を検討した.線維柱帯切除術後の濾過胞については,すでに三次元的な内部構造の詳細な観察を行っている.これをさらに進め,偏光情報を加味した解析を行った.24年度が最終年度であるため、記入しない。順調に研究は進行しており,とくに研究計画の変更は必要ない.今後,臨床データを積み重ね,組織の位相遅延,複屈折の生理学的及び病理学的意義を確立していく予定である.24年度が最終年度であるため、記入しない。
硬質レジン前装冠へのTi-Zr合金の応用

(平成11年度)生体親和性:ヒト皮膚繊維芽細胞をコラーゲンゲル内に3次元的に組み込んだ組織モデル(TOYOBO,MATREX^<TM>)を用い,Ti-Zrを直接接触させ,暴露時間を,1時間,12時間,24時間,48時間に設定し,呼吸酵素活性を求めるMTT法により,細胞毒性を検討した.なお,細胞生存率は,金属を作用させなかった場合を100%とし,比によって算出し,Tiおよび金銀パラジウム合金(以下Au-Ag-Pd)と比較した.その結果,細胞生存率はすべての金属で時間の経過とともに減少し,48時間では,Ti-Zrが,66.5%,Tiが,59,6%,Au-Ag-Pdが,45.4%であった.今回の結果からは,Ti-Zrの細胞生存率は,Tiと比較して高いものであり,TiとZrを合金化することによって,より優れた生体親和性が得られると考えられる.硬質レジンとの接着性および接着耐久性:アクシス(G.C,以下AX),セシードII(KURARAY,以下CE),ソリデックス(SHOFU,以下SO)の3種類の硬質レジンを,それぞれのプライマーシステムによってTi-ZrおよびTiに接着させ,サーマルサイクルを与えなかった試料,サーマルサイクル5000回および10000回与えた試料について,圧縮剪断接着試験を行った.その結果,硬質レジンに対するTi-ZrおよびTiの接着強さは,すべての条件で有意差が認められず,同程度であった.また,今回使用した硬質レジンの中では,CEと組み合わせた場合がAX,SOと比較して,有意に高い接着強さを示し,Ti-ZrおよびTiへの接着には,リン酸エステル系プライマーを用いるCEが最も有効であると推察される.以上のことより,Ti-ZrはTiと比較して,生体親和性が優れており,同程度の接着性,接着耐久性を有していること,また以前の報告,平成10年度報告での,優れた機械的性質,耐食性も有していることからも,Ti-Zrの硬質レジン前装冠への応用の可能性が示唆された.純チタニウム(以下、Ti)は生体親和性や耐蝕性に優れるなど、生体修復用材料として有望な金属であるが、純金属のままでは軟らかく、機械的性質の面からは十分であるとはいえず、歯科臨床においてその応用範囲が限られてくる。そこで、Tiと同族で類似した性質を有するジルコニウム(以下、Zr)を、Tiに添加し、生体親和性や耐蝕性を劣化することなく、機械的性質にも満足できる合金を開発し、広く臨床応用することを目的にしている。特に本研究においては、前装クラウンへの応用を目的として、Ti-Zr合金(以下、Ti-Zr)の耐蝕性、硬質レジンとの接着性および接着性耐久性について検討するものである。10年度は、耐蝕性について、1%NaCl、0.05%HCl、およびl%乳酸のそれぞれの溶液に、サンドプラスト処理後鏡面研磨を施した板状の鋳造体を12か月間浸漬し、ICP発光分光分析装置(JW170、理学電気社)を用いて、TiおよびZrイオンの定量分析を行った。その結果、Ti-ZrからのZrイオンの溶出は、ほとんどみられなかった。Tiイオンの溶出量も、Ti単体からの溶出量と比較して非常に少なく、Tiとzrを合金化することによって、Ti単体よりも良好な耐蝕性を示した。11年度は、Ti-Zrに各種前装用硬質レジンを接着性プライマーを介して接着させ、剪断試験を行うことによって、Tiと硬質レジンとの接着強さと比較検討する予定である。(平成11年度)生体親和性:ヒト皮膚繊維芽細胞をコラーゲンゲル内に3次元的に組み込んだ組織モデル(TOYOBO,MATREX^<TM>)を用い,Ti-Zrを直接接触させ,暴露時間を,1時間,12時間,24時間,48時間に設定し,呼吸酵素活性を求めるMTT法により,細胞毒性を検討した.なお,細胞生存率は,金属を作用させなかった場合を100%とし,比によって算出し,Tiおよび金銀パラジウム合金(以下Au-Ag-Pd)と比較した.その結果,細胞生存率はすべての金属で時間の経過とともに減少し,48時間では,Ti-Zrが,66.5%,Tiが,59,6%,Au-Ag-Pdが,45.4%であった.今回の結果からは,Ti-Zrの細胞生存率は,Tiと比較して高いものであり,TiとZrを合金化することによって,より優れた生体親和性が得られると考えられる.硬質レジンとの接着性および接着耐久性:アクシス(G.C,以下AX),セシードII(KURARAY,以下CE),ソリデックス(SHOFU,以下SO)の3種類の硬質レジンを,それぞれのプライマーシステムによってTi-ZrおよびTiに接着させ,サーマルサイクルを与えなかった試料,サーマルサイクル5000回および10000回与えた試料について,圧縮剪断接着試験を行った.

その結果,硬質レジンに対するTi-ZrおよびTiの接着強さは,すべての条件で有意差が認められず,同程度であった.また,今回使用した硬質レジンの中では,CEと組み合わせた場合がAX,SOと比較して,有意に高い接着強さを示し,Ti-ZrおよびTiへの接着には,リン酸エステル系プライマーを用いるCEが最も有効であると推察される.以上のことより,Ti-ZrはTiと比較して,生体親和性が優れており,同程度の接着性,接着耐久性を有していること,また以前の報告,平成10年度報告での,優れた機械的性質,耐食性も有していることからも,Ti-Zrの硬質レジン前装冠への応用の可能性が示唆された.
大型底生有孔虫の古環境プロキシの開発

(1)大型底生有孔虫の飼育実験による、海水のMg/Caが殻のMg/Caに及ぼす影響の評価海水のMg/Caは海水温と同様に有孔虫の炭酸カルシウム殻のMg/Caに大きな影響を及ぼすことが知られており、海水と有孔虫殻のMg/Caとの関係を知ることで、古水温の間接指標である有孔虫の殻のMg/Caからより精度よく古水温を復元することが期待されている。本年度は、Mg/Caを段階的に調整した人工海水で11群の無性生殖個体を飼育(水温25°C)し、海水のMg/Caが殻のMg/Caに及ぼす影響を評価する、予察的な飼育実験を行った。(2)セディメントトラップ試料中の浮遊性有孔虫による水温・塩分の鉛直分布の復元2018年7月にハンブルク大学を訪問し、1989年から1997年までにベンガル湾西部で採取された、セディメントトラップ試料(計78試料)を入手した。同海域の水温・塩分を導出するため、浮遊性有孔虫殻の安定同位体比を測定する前に、各試料の浮遊性有孔虫の群集構成を把握する必要がある。2018年8月から現在までに、78試料のうち65試料の浮遊性有孔虫の拾い出しが完了し、そのうち浮遊性有孔虫の同定は26試料、加えて個体数のカウントは26試料中14試料完了している。浮遊性有孔虫群集の内訳が確定した14試料は1990年春季から夏季、および1996年夏季から1997年春季に採取された試料である。浮遊性有孔虫は夏季あるいは冬季モンスーンの時期に個体数が増加し、個体数および群集内の種構成はモンスーンに連動した季節変動を示している。ベンガル湾セディメントトラップ試料の個数が予想以上に膨大だったため、本年度に予定していた、野外採取した、大型底生有孔虫個体の化学分析は2019年度に行うこととした。代替として、並行して進められる、大型底生有孔虫の飼育実験による、海水のMg/Caが殻のMg/Caに及ぼす影響の評価の予察的な研究を行うことができた。大型底生有孔虫の野外採取個体の殻の化学組成2019年4月に沖縄県国頭郡本部町備瀬海岸で、計9種の大型底生有孔虫を各複数個体採取した。飼育個体の殻の化学組成に関する知見は、先行研究によって既に得られている。採取した試料を用い、大型底生有孔虫の野外採取個体の殻の微量元素濃度の測定を、産業技術総合研究所にて進めている。また、ベンガル湾セディメントトラップ試料に関して、2019年7月までに基本情報となる浮遊性有孔虫の群集解析が完了する予定である。その後、複数の主要な種を用いて、化学分析を行う予定である。

また、ベンガル湾セディメントトラップ試料に関して、2019年7月までに基本情報となる浮遊性有孔虫の群集解析が完了する予定である。その後、複数の主要な種を用いて、化学分析を行う予定である。
省電力無線センサネットワークに向けたウェイクアップ型無線通信技術に関する研究

本年度は主にウェイクアップモジュールフロントエンドに関する研究と,ウェイクアップ無線通信におけるソフトウェア無線技術の応用に関する研究を中心に行った.ウェイクアップモジュールフロントエンドに関する研究として,サブサンプリング技術をウェイクアップ無線通信に応用する手法を検討した.サブサンプリング技術を用いたウェイクアップモジュールフロントエンドでは,低消費電力性と誤検出の抑止を両立するためにサンプリング周波数を適切に決定することが重要となる.低消費電力性はサンプリング周波数を低くすることで得られる.一方で,誤検出の主な原因となる雑音はサンプリング周波数を高くすることで低減できる.このため,検出したい信号の帯域幅と,受信信号のSNRから折り返し数の限界を決定し,最低のサンプリング周波数を決定する.実際の通信では, 1.観測信号のSNRの最悪値を想定してシステムの受信感度を定め,サンプリング周波数を決定する, 2.誤ウェイクアップ率を観測しながら動的にサンプリング周波数を調整する,という2つの手法のいずれかを用いることで対応できる.ウェイクアップ無線通信におけるソフトウェア無線技術の応用に関して検討を行った.ソフトウェア無線技術を用いてウェイクアップ無線を実現するためには,省リソースでソフトウェア無線を実現することが重要となる.これに向け,組み込み機器向けマイコンを用いた超小型ソフトウェア無線プラットフォームのハードウェア設計を行った.その上で,ウェイクアップ無線において最も重要となる信号検出を実現するため,マイコンに搭戟された分解能の低いADCをデルタシグマ変調方式を応用して高精度化する手法を検討した.ウェイクアップ通信では専用ハードウェアを用いることが想定されてきたが,汎用ハードウェアを使用しても実現可能であることを示した点で意義があると言える.研究の目的は,ウェイクアップ型無線通信を無線センサネットワークに適用するためのネットワーク基盤技術を開発し,これを用いて実現される「ウェイクアップ型無線センサネットワーク」の性能を明らかにすることである。本年度はウェイクアップモジュールフロントエンドに関する検討と,ソフトウェア無線技術を用いてウェイクアップ無線を実現する手法について検討を行った.当初の計画とはやや異なるが,これは議論の結果としてハードウェアの汎用化が重要であると判断したための変更であり,概ね順調に進展していると言える。(抄録なし)本年度は主にウェイクアップ無線ネットワーク基盤技術に関する研究を中心に行った.ウェイクアップ無線ネットワーク基盤技術の検討として,ワイヤレスハーネスにおけるウェイクアップ無線通信を想定し,エラー環境下でのウェイクアップ無線通信に関する検討を行った.ワイヤレスハーネスへのウェイクアップ方式の適用に向けては,低遅延・高信頼なウェイクアップの実現が求められる.また,機器内に存在する既存の小型センサノードを置き換える必要があるため,小規模な回路で低消費電力にエラー対策を行うことが重要となる.高信頼なウェイクアップ通信の実現に向け,まず,ウェイクアップ型無線通信におけるエラー対策に関して調査した.この結果,これまでの研究は既存エラー対策の使用を暗黙的に想定していることを確認した.次に,ウェイクアップ無線通信への既存エラー対策の適用として,再送とエラー訂正について検討した.再送はウェイクアップ型ワイヤレスハーネスにおいては機器の動作遅延に直結する,このため,再送回数をできる限り削減することが求められる.エラー訂正は訂正回路の複雑性から回路規模の拡大と消費電力の増加が問題となる.本研究では,ウェイクアップ無線通信におけるエラー対策においてエラーを訂正する必要がないことに着目し,エラー耐性を有するIDマッチング手法を示した.計算機シミュレーションと回路設計を行い,受信待機電力,遅延を削減しつつ,エラー訂正符号であるBCH符号と同等のエラー耐性を小規模な回路によって実現できることを確認した.これまで注目されてこなかったウェイクアップ無線通信におけるエラー対策が,省電力化の観点からも重要であることが示されたと言える.ウェイクアップ無線通信の今後の研究の方向性の1つとなり得る.本年度は主にウェイクアップモジュールフロントエンドに関する研究と,ウェイクアップ無線通信におけるソフトウェア無線技術の応用に関する研究を中心に行った.ウェイクアップモジュールフロントエンドに関する研究として,サブサンプリング技術をウェイクアップ無線通信に応用する手法を検討した.サブサンプリング技術を用いたウェイクアップモジュールフロントエンドでは,低消費電力性と誤検出の抑止を両立するためにサンプリング周波数を適切に決定することが重要となる.低消費電力性はサンプリング周波数を低くすることで得られる.一方で,誤検出の主な原因となる雑音はサンプリング周波数を高くすることで低減できる.このため,検出したい信号の帯域幅と,受信信号のSNRから折り返し数の限界を決定し,最低のサンプリング周波数を決定する.実際の通信では, 1.観測信号のSNRの最悪値を想定してシステムの受信感度を定め,サンプリング周波数を決定する, 2.誤ウェイクアップ率を観測しながら動的にサンプリング周波数を調整する,という2つの手法のいずれかを用いることで対応できる.ウェイクアップ無線通信におけるソフトウェア無線技術の応用に関して検討を行った.ソフトウェア無線技術を用いてウェイクアップ無線を実現するためには,省リソースでソフトウェア無線を実現することが重要となる.これに向け,組み込み機器向けマイコンを用いた超小型ソフトウェア無線プラットフォームのハードウェア設計を行った.その上で,ウェイクアップ無線において最も重要となる信号検出を実現するため,マイコンに搭戟された分解能の低いADCをデルタシグマ変調方式を応用して高精度化する手法を検討した.ウェイクアップ通信では専用ハードウェアを用いることが想定されてきたが,汎用ハードウェアを使用しても実現可能であることを示した点で意義があると言える.本研究の目的は,ウェイクアップ型無線通信を無線センサネットワークに適用するためのネットワーク基盤技術を開発し,これを用いて実現される「ウェイクアップ型無線センサネットワーク」の性能を明らかにすることである.

本年度は機器内ワイヤレスハーネスにおけるセンサ・コントロールユニット間の通信へのウェイクアップ型無線適用に向けて,エラー耐性を有するIDマッチングの検討を行い,国内研究会・国際会議・雑誌論文への投稿を行った.当初の計画通りに研究が進んでいると言える.研究の目的は,ウェイクアップ型無線通信を無線センサネットワークに適用するためのネットワーク基盤技術を開発し,これを用いて実現される「ウェイクアップ型無線センサネットワーク」の性能を明らかにすることである。本年度はウェイクアップモジュールフロントエンドに関する検討と,ソフトウェア無線技術を用いてウェイクアップ無線を実現する手法について検討を行った.当初の計画とはやや異なるが,これは議論の結果としてハードウェアの汎用化が重要であると判断したための変更であり,概ね順調に進展していると言える。ウェイクアップ機構を実現するために必須となるウェイクアップモジュールのハードウェアを設計し,これを用いてウェイクアップセンサノードの実現を進める.特に,鍵となるウェイクアップモジュールアナログフロントエンド回路について検討を行う.ウェイクアップモジュールアナログフロントエンド回路では省電力化が極めて重要となるため,省電力化に向けて有望とサブサンプリングなどの技術の導入を積極的に検討し,可能であればこのような技術を取り入れたアナログフロントエンド回路の開発を目指す.ウェイクアップモジュールアナログフロントエンド回路の開発は困難が予想されるため,これを実現できなかった場合には,ネットワークシミュレータや既存のセンサノードを用いた疑似ウェイクアップセンサノードを用いなどしてウェイクアップ型無線センサネットワークの評価を行うなどして対応する.(抄録なし)
MDSの血球減少の機序に関与するT細胞の解析

本研究は骨髄異形性症候群(MDS)の病体にクローナルなT細胞が関与している可能性について明らかにすることを目的とした。MDS(RA)患者(および正常人)の末梢血・骨髄からリンパ球分画を採取する。このリンパ球からRNAを抽出し、RT-PCR・SSCP法にてT細胞レセプター(TCR)b鎖のCDR3領域のレパトア解析を行う。これにより、ある特定のVb遺伝子を発現しているT細胞の中にクローナルな増殖が強く示唆された場合、そのVb陽性T細胞のCDR3領域の塩基配列、アミノ酸配列を確認し、クローナルなT細胞の存在を確定するとともに、それらのクローナルなT細胞がそのVb陽性T細胞の中のどの位の割合をしめているかを検討した。これにより解析した13例のMDS(RA)患者の末梢血、骨髄にクローナルなT細胞が存在することが明らかにした。同時期に採取した末梢血と骨髄のTCR Vbのレパトアを解析すると、このうちの4症例に骨髄に特異的なT細胞クローンの存在が認められた。このことは、MDSにおいて骨髄をメインの場所とした免疫学的機序の存在を示唆していると考えられた。また、シクロスポリンが有効であった1例においては、投与後に一部のVb subfamilyでクローナルなT細胞の存在を示すバンドの消失が認められた。このことは、本疾患に見られる血球減少に疾患特異的なクローナルなT細胞が関与している可能性を示唆していると考えられた。現在これらのT細胞クローンを単離するとともに、対応抗原の検索を進めている。近年、再生不良性貧血に効果が認められるシクロスポリンや抗胸腺細胞グロブリン(ATG)といった免疫抑制剤が、MDS(特に不応性貧血)の血球減少に対しても有効性を示し、注目されている。このことはMDSについてもその病態に免疫学的な機序が関与していることを示唆しているものと考えられる。我々はMDSの病態にクローナルなT細胞が関与している可能性について明らかにすることを目的として実験を行っている。【方法】MDS(RA)患者の末梢血、骨髄液のリンパ球細胞からRNAを抽出し、RT-PCR・SSCP法にてCDR3領域のレバトアの解析を行う。特定のVβ遺伝子を発現しているT細胞のクローナルな増殖が示唆された場合、そのVβ陽性T細胞のCDR3領域の塩基配列、アミノ酸配列を確認し、クローナルなT細胞の存在を確定する。【患者】骨髄異形成症候群の不応性貧血(RA)で、他の疾患の合併がなく、血液・骨髄採取時に明らかな感染が認められない11症例を解析対象とした。11症例のうち、10例は末梢血・骨髄の両者を、1例は末梢血のみを解析した。【結果】全例の末梢血、骨髄においてオリゴクローナルなT細胞の存在を示すバンドが認められた。同時に採取した末梢血・骨髄の両者を解析した10例のうち、3例は骨髄においてより著明なバンドが認められたが、その逆に末梢血においてより著明なバンドが認められる症例はなかった。このことは、MDSにおいて骨髄を主な場所とした免疫学的機序の存在を示唆していると思われる。また、シクロスポリンが有効であった1例において、投与後に一部のVβsubfamilyでクローナルなT細胞の存在示唆するバンドの消失が認められた。このことは本疾患に見られる血球減少に疾患特異的なクローナルなT細胞が関与している可能性を示唆しているものと考えられる。今後さらなる解析を進める予定。
東京湾における海草メタ個体群の長期空間動態および維持機構の解明

海草の1種アマモは種子を保持した花枝が海面を漂流することによって広範囲に種子分散をすると言われている。そこで今年度は、東京湾内でメタ個体群を形成している複数の局所アマモ場からの種子分散過程の解明を重点的に行った。そのため昨年度、予備的に行った漂流はがき実験および海水流動モデル上での数値シミュレーションの2つの方法を改良し、大規模かつ詳細に行った。漂流ハガキ実験は、浮力を調節した返信ハガキを散布し、それがどこに漂着したか拾得者に書いて郵送してもらうという方法で実施した。アマモの花枝の流出が最も多いと考えられる5、6月の大潮に、東京湾内でアマモ場が見られる5ヶ所および湾奥1ヶ所の計6ヶ所でハガキを合計9000枚散布した。その結果、回収されたほとんどのハガキは東京湾内に漂着しており、その移動方向および距離には、風向と風速が強く影響することが判明した。また一部は東京湾外へも流出し、強い北風が卓越していた場合最も遠くは駿河湾からも回収されたが、相模湾沿岸に多くのハガキが漂着したことから、東京湾のアマモ個体群と相模湾の個体群との間にある程度頻繁な遺伝子の交流があることが示唆された。海水流動モデルでは、2006年および2007年における実際の気象データをもとに、海流による種子の分散過程をシミュレーションすることで、湾内5ヶ所のアマモ場から流出した種子が東京湾内のどこへ分散しているか推測した。その結果、アマモの種子は風の影響を強く受ける吹送流によって運ばれ、ある程度時間が経過すると東京湾全体に広がること、特に東京湾最大の富津干潟のアマモ場から他のアマモ場へ多くの種子が供給されている可能性が示された。東京湾内でメタ個体群を形成する複数のアマモ場の時空間動態とその変動要因を解明し、さらにアマモ場からの種子分散過程を明らかにすることを目的に次の課題に取り組んだ。1.19892005年の湾内10ヶ所のアマモ場の時空間動態を、航空写真を用いたリモートセンシング/GISにより解明した。その結果、面積の変動傾向は各アマモ場で異なっており、地理的距離が近いアマモ場間であっても変動に同調性は見られなかった。次にGISにより地形および風を考慮した波あたりをアマモ場ごとに算出し、水質とともにアマモ場の面積変動との関係を調べた。その結果複数のアマモ場において、近くの港湾工事の影響で波あたりが弱くなると、アマモ場が急激に拡大していることがわかった。また東京湾最大のアマモ場がある富津干潟では、波あたりの強さとアマモ場の面積との間に負の相関がみられた。これらのことから、東京湾のアマモ場に対しては広域の環境要因よりも波あたりいう局所的な要因が強く作用していることが示唆された。2.アマモの種子は、花株に付いたまま海面を移動分散することから、(1)東京湾の海水流動モデルをもとにしたシミュレーションモデル、(2)花株を模した漂流ハガキを用いた野外実験をおこない、その分散過程の解明を試みた。その結果、アマモの分散にはその時の天候状況、なかでも風の影響を強く受けていることが示唆され、またその分散範囲は遠く相模湾まで達している可能性があることがわかった。現在、モデルおよび実験の改良をすすめているところである。
時系列モデリングに基づく多段型マッドパルス伝送の高速化

本研究の目的は、情報科学・統計数理的な方法論を用いてマッドパルスから情報を最大限に読み取る新手法を提案することである。この目的のため、平成30年度は以下の研究を実施した。(1)前年度に取得したデータを用いて、マッドパルス伝送路のシステム同定を行った。伝送路モデルとして線形システムを仮定し、パラメトリック法とスペクトル推定に基づくノンパラメトリック法を用いたシステム同定を行い両者のパフォーマンスを比較した。入力信号の帯域幅が大幅に制約されていることから、パラメトリック法の方が好ましい結果を得た。(2)圧力波試験装置を用いた実機試験を実施して追加データを取得し、同定した伝送路モデルの評価を行った。(3)同定した伝送路に基づいて、任意の入力に対して圧力波を出力するシミュレーションモデルを実装した。実データを用いて圧力波試験装置の伝送路を同定した。また、この結果に基づいてシミュレーションモデルを実装した。このモデルを用いて伝送路の特性(情報量など)の解析および信号の符号化の設計が次のステップである。今後の研究の流れは、シミュレーションモデルを用いて伝送路の特性の解析および信号符号化の設計、そして実機試験での検証である。ただし、ここまでの研究で新たに浮上した問題に対処する必要がある。その問題とは、圧力波試験装置が生成するノイズ特性が実際の掘削時のそれと大きな違いがあることである。この問題に対しては、掘削時に発生するノイズをシミュレーションで模擬的に生成してデータに付加することを検討する。この目的のため、平成29年度はマッドパルス伝播の統計モデリングの研究を中心に行った。具体的には、マッドパルスがドリルパイプ中の泥水を伝播する過程をモデル化するための統計的方法およびデータからモデルパラメータを推定して伝送路特性を同定する方法の枠組みについて調査し、実データに適用するための準備を整えた。同時に圧力波試験装置のメンテナンスを行い、データ取得の準備を整えた。最後に試験装置を稼働させ、テスト用のデータを取得した。本研究の要である圧力試験装置の稼働準備が順調に整ったことでデータ取得が可能となった。これにより具体的な実験計画が立てられるようになった。必要なデータ解析方法の枠組みはほぼ検討がついているので、実際のデータを用いて具体的な統計的方法を構築していくことが次のステップである。前年度の最後に取得したテスト用データを用いて、モデリングおよびシステム同定の方法の詳細を詰める。具体的には以下にしたがって研究を進める。(1)目的のためにどのようなデータが必要かを割り出し、実験計画を立てる。(2)実験計画にしたがって圧力試験装置を稼働させ、必要なデータを取得する。(3)取得したデータを用いて圧力波伝播の統計モデリングおよびシステム同定を行う。(4)同定したモデルに基づき伝送路としての特性を求める。
ユリにおける生態関連形質と分子マーカーの遺伝・連鎖分析,および遺伝連鎖地図の構築

本研究は,近縁種でありながら生態的に顕著な違いを示す,テッポウユリとタカサゴユリの生態関連形質の進化・遺伝的背景を解明することを目的として行われた.アロザイム変異に基づく集団遺伝学的解析は,タカサゴユリが,琉球列島と台湾をつなぐ列島弧の形成がほぼ完了した,更新世後期頃に,テッポウユリの南方周縁集団から派生した比較的新しい種であることを示していた.また,は種後1年以内に開花に至るという,タカサゴユリに特異的な「早咲き」性は,テッポウユリに比べ,植物体の地下部における年間の物質純生産がさほど変わらなくとも,地上部における年間の物質純生産が,有意に大きくなることに反映されているようだった.タカサゴユリとテッポウユリの種間雑種第一代の個体は,すべて年内に開花し,タカサゴユリに特異的な「早咲き」性を示した.また,タカサゴユリの自家和合性および開花期は,概ね雑種第一代で優勢的に発現した.したがって,こうした一連の生態形質に関わる遺伝子の優性突然変異が,比較的短期間のうちに祖先集団内に蓄積されたことにより,タカサゴユリが成立したと考えられた.雑種第二代においては,「早咲き」性を示す個体と示さない個体が見られた.「早咲き」性の発現は,量的形質である,年間の純生産量(個体サイズ)と相関があり,純生産量が大きい個体ほど,「早咲き」性を示した.このことから,純生産量を制御するいくつかの遺伝子が,「早咲き」性の発現に関与していると推察された.雑種第二代集団を用いてRAPDマーカーの遺伝分析を行ったが,発現が安定しているマーカーを十分に得ることが困難で,遺伝連鎖地図の構築が困難であった.AFLPのような発現安定性が高いマーカーを用いて遺伝連鎖地図を構築し,各生態関連形質のQTL解析を進めていく必要があると思われた.本研究は,近縁種でありながら生態的に顕著な違いを示す,テッポウユリとタカサゴユリの生態関連形質の進化・遺伝的背景を解明することを目的として行われた.アロザイム変異に基づく集団遺伝学的解析は,タカサゴユリが,琉球列島と台湾をつなぐ列島弧の形成がほぼ完了した,更新世後期頃に,テッポウユリの南方周縁集団から派生した比較的新しい種であることを示していた.また,は種後1年以内に開花に至るという,タカサゴユリに特異的な「早咲き」性は,テッポウユリに比べ,植物体の地下部における年間の物質純生産がさほど変わらなくとも,地上部における年間の物質純生産が,有意に大きくなることに反映されているようだった.タカサゴユリとテッポウユリの種間雑種第一代の個体は,すべて年内に開花し,タカサゴユリに特異的な「早咲き」性を示した.また,タカサゴユリの自家和合性および開花期は,概ね雑種第一代で優勢的に発現した.したがって,こうした一連の生態形質に関わる遺伝子の優性突然変異が,比較的短期間のうちに祖先集団内に蓄積されたことにより,タカサゴユリが成立したと考えられた.雑種第二代においては,「早咲き」性を示す個体と示さない個体が見られた.「早咲き」性の発現は,量的形質である,年間の純生産量(個体サイズ)と相関があり,純生産量が大きい個体ほど,「早咲き」性を示した.このことから,純生産量を制御するいくつかの遺伝子が,「早咲き」性の発現に関与していると推察された.雑種第二代集団を用いてRAPDマーカーの遺伝分析を行ったが,発現が安定しているマーカーを十分に得ることが困難で,遺伝連鎖地図の構築が困難であった.AFLPのような発現安定性が高いマーカーを用いて遺伝連鎖地図を構築し,各生態関連形質のQTL解析を進めていく必要があると思われた.本研究は,ユリ属植物において比較的近縁で,かつ生態的に分化している2種,テッポウユリとタカサゴユリの生態形質の遺伝様式をアロザイムおよびRAPD連鎖マーカーを援用して解明することを目的としている。本年度は,生態形質の種内・および種間文化を明かにするための実験を行い,前年度までの分子マーカーを用いた実験では解明できなかった,以下の点が明かとなった。1)タカサゴユリは,概してテッポウユリよりも実生年目の物質生産が有意に大きく,抽苔・開花する個体が多かった。この差異は,テッポウユリにある一定の期間に生育がほとんどみられなくなる,明瞭な休眠が存在するのに対し,タカサゴユリでは全くそのような傾向がみられなかったことに起因するものと考えられた。したがって,タカサゴユリの「早咲き」の性質は,実生1年目の物質総生産の種特異性に影響すると考えられる休眠の強さと密接に関連していると考えられた。2)しかしながら,物質生産の差異は種間のみならず種内においても観察された。すなわち,テッポウユリでは,分布域の北部に位置する集団においては1年目での抽苔・開花が全くみられず,列島弧を南下し,タカサゴユリの分布域である台湾に近付くに連れて集団内で抽苔・開花する個体の割り合いが増えた。また,タカサゴユリでは,高山帯に分布する集団は,外見的な休眠現象はみられなかったが,より標高の低い集団よりも有意に生長が劣り,抽苔・開花がほとんど見られなかった。

また,それらの集団では地下部への物質生産配分が大きくなった。以上のような事実は,テッポウユリは緯度に沿て,タカサゴユリが標高に沿って種内で生態分化が生じていることを意味している。以上の成果を踏まえ,次年度以降の生態遺伝分析を実施するのに適切な交配親を選定し,雑種第一代を育成した。本研究は,ユリ属植物において比較的近縁で,かつ生態的に顕著な分化を示す,テッポウユリとタカサゴユリの生態関連形質の進化・遺伝的背景をアロザイムおよびRAPD連鎖マーカーを援用して解明することを目的としている。本年度は,種間雑種第一代を育成し次の点を明らかにした。1)タカサゴユリと最も遺伝的に遠い喜界島産テッポウユリを花粉親に用いて作出した種間雑種第一代の個体はすべて年内に開花し,タカサゴユリに特異的に発現する「早咲き」性を示した。このことから,タカサゴユリの「早咲き」性は優勢的に遺伝することが示唆された。2)自家和合性のタカサゴユリと自家不和合性のテッポウユリの交雑によって得られた種間雑種第一代の自家受粉を行ったところ,交配系統によって稔実する場合と稔実しない場合がみられ,自家和合・不和合性にいくつかの遺伝様式があることが推察された。以上の成果を踏まえ,「早咲き」性,自家和合・不和合性,および開花時期の遺伝性の調査,およびこれら生態関連形質の遺伝連鎖地図構築を行うための,種間雑種第二代と戻し交雑第一代を現在育成している。本研究は、近縁種でありながら生態的に顕著な違いを示す,テッポウユリとタカサゴユリの生態関連形質の進化・遺伝的背景を解明することを目的として行われた。タカサゴユリと最も遺伝的に遠く、「早咲き」性を示さない喜界島産テッポウユリを花粉親に用いて作出した種間雑種第一代の個体は、すべて年内に開花し、タカサゴユリに特異的な「早咲き」性を示した。このことから、タカサゴユリの「早咲き」性は優勢遺伝することが示唆された。また、タカサゴユリの自家和合性および開花期は、概ね雑種第一代で優勢的に発現した。これらの結果は、タカサゴユリがこうした生態形質に関わる遺伝子の優性突然変異で分化したことを示唆している。雑種第二代においては、「早咲き」性を示す個体と示さない個体が見られた。「早咲き」性の発現は、年間の純生産量(個体サイズ)に依存しており、純生産量を制御するいくつかの遺伝子が、「早咲き」性の発現に関与していると推察された。雑種第二代集団におけるRAPDマーカーの遺伝分析を行ったが、発現が安定しているマーカーを十分に得ることが困難で、遺伝連鎖地図の構築が困難であった。AFLPのような発現安定性が高いマーカーを用いて遺伝連鎖地図を構築し、各生態関連形質のQTL解析を進めていく必要があると思われた。
唾液腺side population細胞における幹細胞活性の検討

マウスの唾液腺組織におけるSP細胞が、唾液腺組織を再構築する能力を有する幹細胞である可能性を検討した結果、これらの細胞には、幹細胞の特徴的な性格(細胞周期の静止期に位置する性格や腺組織の再構築能を保持するなど)が認められない事が明らかとなった。また、その表面マーカーを詳細に解析した結果、当初、上皮系細胞と考えられていた唾液腺由来のSP細胞の殆どは、間葉系由来の細胞集団であることが明らかとなった。幹細胞は長期にわたり分裂しない静止期の細胞であると考えられており、bromodeoxyuridine (BrdU)投与後に、その長期保持細胞(LRC)として検出が可能である。このことを応用して、幹細胞の濃縮した分画としてマウス顎下腺から採取したSP細胞が、実際に唾液腺幹細胞を多数含んでいるか否かを明らかにするため、SP細胞中のLRCの割合を明らかにした。すなわち、生後3日齢のC57BL/6マウスの皮下に3日間連続、1日朝、晩2回50μg/gのBrdUを投与する。投与10週後に採取した顎下腺組織をcollagenase (Type I,750units/ml)とhyarulonidase (Type IV,500units/ml)で37°C,40分間消化後100mmのメッシュを通した後、0.05%のTrypsinにより消化、分散後、37°C,1.5時間ヘキストにて染色した。Flow cytometryによりヘキスト陰性分画として採取されたSP細胞の割合は約0.5%で、同分画はBcrplのinhibitorであるreserpineにより消失することが確認された。次に、採取したSP細胞のサイトスピン標本を作製し、メタノール固定後、2NHC1処理によりDNAを変性させ、抗BrdU抗体により免疫組織化学的にBrdU陽性細胞を検出した。標本をヘマトキシリンにて核染後、1000細胞中のBrdU陽性細胞の割合を算出した結果、SP細胞で約5%、non-SP細胞で約3%と殆ど差は認められなかった。従って、SP細胞分画に存在するLRCは少数で、組織幹細胞が濃縮されている可能性は低いと考えられた。当該年度は、唾液腺の治療実験に不可欠な、当該腺組織特異的な損傷モデルを確立する目的で、parotid secretory protein(Lama)のプロモーターの存在下でhelpes simplex virusのthymidine kinase(HSV-tk)を発現するトランスジェニックマウスを作出するため、Lamaプロモーターの組織特異性の検証と、発現コンストラクトを作製した。まず、Lamaプロモーターの特異性を検証する目的で、慶応大学との共同研究により作出した、Lamaプロモーター下流でCre recombinaseを発現するKnock-inマウスとCre recombinaseの存在下でLacZを発現するCAG-CAT-lacZマウス(大阪大学宮崎純一博士より御供与)を交配し、LacZ染色により、その特異性を検討した。その結果、LacZ陽性細胞は唾液腺導管組織に局在していることが明らかとなり、Lamaプロモーターの特異性が検証された。次に、HSV-tk発現ベクター(pCM-TK、札幌医大濱田洋文博士より御供与)から、5 primeにSalIの制限酵素配列を付加したプライマーを用いて、HSV-tk配列全長を増幅した。さらに、Lamaプロモター下流のSalI部位に増幅したHSV-tK配列を挿入した。次年度は、作製した配列を制限酵素により直鎖化した後、前核期受精卵に注入し、偽妊娠マウスに移植する。出産した仔マウスの尾より抽出したDNAよりPCRを用いてTGマウスをscreeningする。Side population(SP)細胞がstem cellを多数含む分画として骨髄で採取されて以来、様々な臓器においてその解析が行われており、我々も同様の目的でマウスの涙腺・唾液腺組織からSP細胞を採取し、その機能の解析を行った。その結果、当該腺組織から採取されたSP細胞にはstem cellの特徴である腺組織再構築能は認められないものの、クラステリンなどの液性因子を介して分泌障害の回復に関与している可能性が示唆された。また、最近の報告として、マウス肺から採取されたSP細胞が、上皮由来の細胞ではなくmesnchymal stem/stromal cell(MSC)様の細胞であるという報告がなされ、これに加えて、MSCが様々な液性因子を介して組織の修復に関与していることが明らかとなってきたので、唾液腺におけるSP細胞がMSC様の間葉系由来の細胞である可能性が想定された。このことを明らかにする目的で、唾液腺由来のSP細胞におけるヒトMSC特異的な表面マーカー(CD73, CD90およびCD105)の発現とマウスMSCの表面マーカー(Sca-1/PDGFRa)の発現を検討した。その結果、唾液腺由来のSP細胞はCD73陰性(<5%)、CD90一部陽性、CD105陽性(>80%)を示し、また、Sca-1/PDGFRa double positiveの細胞は殆ど認められなかった。
中学生の相互学習過程に関する実証的研究

カテゴリーを用いた手法により,生徒間のコミュニケーション過程及び学習行動を分析し,学習行動の遷移過程と解明行動とを関連づけて解析した。1.実験場面の録画及びプロトコールの作成:上記モデル設定のために,附属中学校,秋田市立太平中学校,東京学芸大学附属小金井中学校において,実験場面の収録を行った。その授業記録に基づき,言語及び非言語行動のプロトコールを作成した。2.授業における教師と生徒ズレ:収録した映像記録とプロトコールから,生徒と教師との間に意図や認識のズレがあることを見いだした。さらに,教師がこうした不適応に気づいていない実態を明らかにした。3.分析カテゴリーの開発とカテゴリー・データ解析処理システムの作成:目的や仮説を含む実験の課題意識,及びその下位概念として実験の操作や実験の内容に関する問答などの学習行動を思考の結果として考察できるように,分析カテゴリーを再構築した。また,グループでの実験や学習を機能させる要因についても検討を加えた。さらに,パーソナルコンピュータを利用したカテゴリー・データ解析処理システムを開発した。4.相互学習場面としての実験場面でのグループディスカッションのモデルの設定:上記カテゴリーの分類に基づき,学習行動の骨格を検討し,学習行動と学習者相互の反応・応答関係から学習者,とりわけグループのリーダーを中心とした意思決定のプロセスを検討した。また,表記法について,時系列的に表現できるように改善した。カテゴリーを用いた手法により,生徒間のコミュニケーション過程及び学習行動を分析し,学習行動の遷移過程と解明行動とを関連づけて解析してきた。そのために,本研究の第一年次である平成6年度は,次のような経過で研究を進めた。(1)分析カテゴリーの設定:学習活動を学習者のみの相互作用としてととらえるカテゴリーを設定し,その検討をした。理科の学習を対象とすることから,目的や仮説を含む実験の課題意識及びその下位概念として実験の操作や実験の内容に関する問答などの学習行動を思考の結果として取り扱うという,分析カテゴリーの試案を作成した。(2)相互学習場面としての実験場面でのグループディスカッションのモデルの設定:上記カテゴリーの分類に基づき,学習行動の骨格を検討し,学習行動と学習者相互の反応・応答関係から学習者,とりわけグループのリーダーを中心とした意思決定の構造モデルの枠組みを作成した。(3)実験場面の録画及びプロトコールの作成:上記モデル設定のために,附属中学校において理科の実験場面を収録を行った。(4)平成7年度の新たな課題:平成6年度は4人で行う観察・実験を中心に扱ったが,2人や3人による観察・実験では,4人のときと異なる行動が見られた。そこで,同一教材を用いて、グループの構成の違いによる比較も検討する必要がある。本研究の第二年次である平成7年度は,次のような過程で研究を進めた。1.分析カテゴリーの再検討とカテゴリー・データ解析処理システムの作成:前年度に設定した分析カテゴリーを再検討し、改訂した。とりわけ,目的や仮説を含む実験の課題意識,及びその下位概念として実験の操作や実験の内容に関する問答などの学習行動を思考の結果として考察できるように,分析カテゴリーを改訂した。また,グループでの実験や実習を機能させる要因についても検討を加えた。2.相互学習場面としての実験場面でのグループディスカッションのモデルの設定:上記カテゴリーの分類に基づき,学習行動の骨格を検討し,学習行動と学習者相互の反応・応答関係から学習者,とりわけグループのリーダーを中心とした意思決定のプロセスを検討した。3.実験場面の録画及びプロトコールの作成:上記モデル設定のために,附属中学校,秋田市立太平中学校,東京学芸大学附属小金井中学校において,実験場面の収録を行った。
ＦＦＡＧ加速質量分析法の確立と12Ｃ＋α天体核反応研究への応用

FFAG加速器を用いた高純度不安定核ビームの生成法を新たに提案した。その有用性を実証するため、九州大学FFAG加速器を用いた実証試験に向けた準備を進めた。FFAG加速器の広いアクセプタンスを保証するため、磁場補正用ポールサーフェスコイルの設計を行い、プロトタイプの製作・試験を行った。12セルの電磁石全ての磁場補正コイル実機が完成し次第、タンデム加速器を入射器とし、d(15N,16N)p反応により生成した16Nビームの加速試験を実施する。本研究の成果をもとに高純度16Nビーム加速を実証し、12C+α天体核反応率の導出に必要な信頼性の高いベータ遅延アルファスペクトルの実験的導出に結びつけたい。本研究は、九州大学FFAG加速器を用いたインビームFFAG加速による核反応生成核種の質量分離法を開発し、特定粒子を高効率・高純度で分析収集する新たな技術を確立することを目標とする。本手法の有用性の確認および天体核反応12C(α,γ)16OのE1遷移強度の最終決定のため、本手法を16Nのベータ遅延アルファ連続スペクトル測定に適用する予定である。このインビームFFAG加速は加速器としては桁外れに大きな角度アクセプタンス、エネルギーアクセプタンスを有するFFAG加速器をもってはじめて可能となる技術である。本研究実施の初年度である平成26年度においては、当初の計画通り九州大学加速器・ビーム応用科学センターにおいて、入射サイクロトロンビームを用いた2次ビーム生成系の整備およびFFAGシンクロトロンによる16Nビーム加速への対応を進め、16NビームのFFAG加速テストを実施できるよう準備を整えた。具体的には、16Nビームを15N(d,p)16N反応により生成するために15N標的を設置する標的箱を設計、製作し、FFAGシンクロトロンへの入射ラインに設置した。設置位置については、FFAG加速器本来の機能である陽子加速と両立し、かつ16NのFFAGシンクロトロンへの入射に適するよう、イオン光学計算によりその最適位置を決定した。またFFAGシンクロトロンでの16Nビーム加速のため、RF広帯域化に向けた検討、準備を進めた。広帯域化に問題が生じた場合に備え、高調波加速の検討も進めた。本研究は、九州大学FFAG加速器を用いたインビームFFAG加速による核反応生成核種のインビーム質量分離法を開発し、特定粒子を高効率・高純度で分析収集する新たな技術を確立することを目標とする。本研究2年目にあたる平成27年度においては、核反応生成不安定核のインフライトFFAG加速において大きな障壁になる共鳴現象を避け、高効率での不安定核加速が実現できるよう、ベータトロンチューンの制御手法を確立することを主目的に研究を進めた。大きな広がりを持った不安定核の加速においては弱い高次共鳴でも深刻なビーム損失を引き起こす可能性がある。本研究において、電磁石に追加磁極を設置・最適化することにより垂直方向のチューンを制御し、FFAG加速器本来の特徴である零色収差を実現できることを見出し、追加磁極の設計、製作、実装を行なった。また水平方向のチューン制御についても、追加コイルの設置で制御できる見通しを得、追加コイルの基礎設計を実施した。本研究において大きな障害となる可能性が高い共鳴現象を避けるため、FFAG加速器のチューン制御について研究を進め、共鳴を横切らずほぼ一定のチューンで加速する手法を計算により見出した。その結果に基づき、FFAG加速器電磁石の磁場を補正する追加磁極の設計・製作・実装まで実施しており、平成27年度当初に全体の研究計画に則って立てた具体的計画通りの進捗状況である。本手法は加速器としては桁外れに大きなアクセプタンスを有するFFAG加速器をもって初めて可能となる技術である。またFFAG加速器は理想的には零色収差を実現しており、これも広がった核反応生成核のインビーム高効率収集加速を可能としている大きな要素である。しかし現実の加速器は理想的磁場からずれた磁場分布を有するため、共鳴現象により加速途中でビームが損失する恐れが強い。共鳴の影響は大エミッタンスである不安定核ビームにおいて特に深刻な問題となるので、これに対処することが本研究の最大の課題であった。本研究では、磁場補正用の追加磁極を設計・製作し12台の電磁石セルすべてに取り付け、目論見通りの垂直方向のチューン制御をビーム実験により確認した。さらに水平方向のチューン制御に向け、磁場補正コイルのプロトタイプの設計・製作を行い、所期の性能を有していることを確認した。これにより、電磁石全12セル分の磁場補正コイルを作成・実装することにより、広いアクセプタンスでの不安定核ビーム高効率加速が実現できる見通しを得た。