hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
肺癌におけるダイレクトリプログラミング現象：その必要条件および新規誘導因子の探索

申請者らはこれまで、単独遺伝子導入により非小細胞癌細胞を小細胞癌細胞に形質転換させることに成功し、その形質転換が細胞運命の直接転換(ダイレクトリプログラミング)現象により惹起されること、ダイレクトリプログラミング現象を惹起可能な肺癌細胞は未分化な肺癌由来の細胞に限定されることを明らかにしてきた。そこで本研究では、肺癌細胞においてダイレクトリプログラミング現象が惹起されうる条件について検討することを目的とした。まず肺腺癌株を用い、CRISPR-Cas9法によるRB1遺伝子のノックアウトを試み、各腺癌株につき複数のクローンの株化に成功した。樹立されたRB1ノックアウト株を用い、上皮間葉転換に関わる分子の発現変化について検索したところ、複数分子において発現亢進が認められた。次にこれらのRB1遺伝子ノックアウト株を用い、POU3F4あるいはPOU4F2遺伝子を強制発現させ、ダイレクトリプログラミング現象が惹起されるか否かについて検討を行った。その結果、リプログラミングに関連する遺伝子の発現亢進は見られず、神経内分泌形質の獲得も確認されなかった。また、腸型肺腺癌の分化形質獲得への関与が想定されるCDX2遺伝子導入についても研究を進めた。肺腺癌細胞および大細胞癌細胞にCDX2遺伝子を導入したところ、cytokeratin 20やMUC2など腸上皮に発現されているタンパクの発現が亢進することが確認された。RB1遺伝子編集を行った複数の肺腺癌細胞株に対してPOU3F4およびPOU4F2遺伝子導入を行うことにより安定発現株を入手でき、ダイレクトリプログラミング現象の有無を確認できたため。また肺腺癌細胞の腸上皮形質獲得にCDX2が関与していることを明らかにできたため。肺癌細胞におけるダイレクトリプログラミング現象は、RB1単独遺伝子編集では惹起されなかったため、TP53遺伝子編集を重複させることにより、ダイレクトリプログラミングを試みていく。リプログラミングを誘導する遺伝子としては、POU3F4、POU4F2、CDX2などを用いていく。そこで本研究では、肺癌細胞においてダイレクトリプログラミング現象が惹起されうる条件について検討することを目的とし、その条件をRB1の不活化を中心に解析を行うため、はじめに種々の組織型に由来する肺癌細胞株におけるRB1の発現状態および機能異常の有無について解析した。その結果、小細胞癌株においてはRB1のタンパクレベルでの発現が殆どないのに対し、非小細胞癌株では検出可能なレベルのRB1発現が認められ、RB1の機能異常についてCCDN1/CDKN2A比により検討すると、小細胞癌株ではRB1が機能していないこと、非小細胞癌株においては発現しているRB1が正常に機能していることが明らかになった。このことからRB1遺伝子が有する機能は、非小細胞癌株においてRB1遺伝子をノックアウトすることにより、正確に検索出来ることが確認された。そこで、肺腺癌3株を用い、CRISPR-Cas9法によるRB1遺伝子のノックアウトを試み、各腺癌株につき複数のクローンの株化に成功した。多種の組織型に由来する多数の肺癌培養株を用い、RB1の発現状態、機能状態について解析が終了し、複数の非小細胞肺癌株に由来するRB1遺伝子ノックアウト株の樹立に成功し、またRB1発現欠如に伴う上皮間葉転換に関わる遺伝子発現亢進現象を明らかにすることにより、今後行われる解析の基盤を整えることができたため。作成された複数のRB

1遺伝子ノックアウト株を用い、RB1発現状態の変化に伴う細胞形態の変化について、SCIDマウス皮下に形成させた腫瘍組織を用いて病理組織学的、免疫組織化学的に解析する。これまでの報告によれば、癌細胞はRB1遺伝子発現消失に伴い未分化となり幼若化するものと思われるため、胎児性抗原やstemnessに関与する分子、上皮間葉転換に伴い発現変動する分子の発現に注目して検討する。また作成された複数のRB1遺伝子ノックアウト株を用い、POU3F4あるいはPOU4F2遺伝子を強制発現させ、ダイレクトリプログラミング現象が惹起されるか否かについて検討を行っていく。肺癌細胞におけるダイレクトリプログラミング現象は、RB1単独遺伝子編集では惹起されなかったため、TP53遺伝子編集を重複させることにより、ダイレクトリプログラミングを試みていく。リプログラミングを誘導する遺伝子としては、POU3F4、POU4F2、CDX2などを用いていく。残額が少額となったため。残額を含め、分子病理学的・免疫組織化学的解析に用いる。
改良型機械的人工換気システムを用いた横隔膜の筋萎縮回復メカニズムの解明（国際共同研究強化）

昨年度に引き続き,血圧調整に関わる硫化物の投与が横隔膜萎縮を軽減する可能性について分析を行った.硫化物または疑似物質投与条件×人工換気の有無により4つの実験群を設定し,横隔膜収縮機能,筋萎縮の程度,ミトコンドリア呼吸機能,および活性酸素種の産生について評価を行ったところ,硫化物の投与による有意な横隔膜の保護効果が認められた.示された保護効果のメカニズムの解明のため,ミトコンドリア機能に着目して分析を行ったが,従来多く行われている分析手法では決め手となる結果が得られなかった.そのため,新たな分析方法を模索した.本年度は,新たにフロリダ大学に着任したRyan博士や他の研究者らの助言を仰ぎ,ミトコンドリア呼吸機能の詳細な分析を行うための技術習得および環境構築を中心に実施した.フロリダ大学で新たな動物実験を行うための資格はビザの期限とともに消失していたため,主に日本国内での実験環境の構築を目指した.その結果,詳細な検討を要する改良点は残っているものの,横隔膜のミトコンドリア呼吸機能を詳細に分析する技術と実験プロトコルの構築をほぼ終えることができた.また,昨年度フロリダ大学で作成した横隔膜サンプルを日本国内へ運び,追加分析を行ったが,硫化物が横隔膜を保護するメカニズムについて明らかにすることはできなかった.今後追加実験を行い,新たに構築した分析手法とともに本課題を明らかにする必要があるものと考えられた.なお,ここまでの研究成果については現在論文を投稿すべく準備中である.内定年度:2015横隔膜は,人工呼吸器の装着などによりその活動を軽減すると急激な萎縮を呈すため,医療現場において人工呼吸器装着後の呼吸機能の維持・回復が課題となっている.近年,横隔膜萎縮のメカニズムは主にミトコンドリア機能不全にあるとの報告が増えていることから,ミトコンドリアを単離しその機能を分析する技術が今後重要となるものと推測される.本国際共同研究は,横隔膜萎縮および機能不全が引き起こされるメカニズムの解明を目指し,ミトコンドリア機能に関する分析手法を発展させることを目的とする.基課題では横隔膜萎縮後の回復期に焦点を当てたが,共同研究先で回復期モデルを使用することが困難であったため,横隔膜の萎縮過程へ対象を切り替え,ミトコンドリア機能に影響を及ぼすことが推測される物質を投与し,人工換気後の横隔膜およびミトコンドリアの機能を調べることとした.はじめに,アンジオテンシン受容体であるAT1レセプターが横隔膜機能不全と関連性を示すことに注目し,AT1レセプターと関連するモノアミンオキシダーゼに着目したが,明確な結果は得られなかった.次に,微量の硫化水素が虚血再環流などから心筋を保護する作用を持つことに注目し,予備調査として人工換気前に硫化水素を投与し横隔膜機能へ及ぼす影響を調べたところ,横隔膜萎縮および機能不全を抑制する効果があることが示された.現在は本実験としてデータ収集を行っているところであり,帰国までに必要サンプル数を確保する予定である.当初の研究目的では横隔膜萎縮からの回復期を対象としていたが,共同研究先での実施が困難であったため,研究対象を横隔膜萎縮過程へ切り替えた.横隔膜からのミトコンドリアの単離および機能評価の手技は既に身につけ,現在は本実験を行っているところである.帰国前には必要サンプル数を確保し,分析に着手する予定である.横隔膜は,下肢の筋と同様に骨格筋に分類されるが,心筋に似た特徴も併せ持つ一風変わった筋である.渡航先の研究室メンバーや循環器を専門とする他の研究者らとのディスカッションから,血圧調整に関わる硫化物の投与が横隔膜萎縮を軽減する可能性があるのではないかとのアイディアを思いつき,予備実験を行ったところ,予想外に大きな効果が現れたため改めて本実験を行った.硫化物または疑似物質投与条件×人工換気の有無により4つの実験群を設定し,横隔膜収縮機能,筋萎縮の程度,ミトコンドリア呼吸機能,および活性酸素種の産生について評価を行ったところ,硫化物の投与による有意な横隔膜の保護効果が認められた.その後,示された保護効果のメカニズムの解明のため,ミトコンドリア機能に着目して分析を行っているが,決め手となる結果が得られないまま現在に至っている.共同研究者とのディスカッションにより,本実験で得られた保護効果のメカニズムを明確にするためには更なる追加実験が必要であると考えているが,まずはこれまでの結果を国際学会および論文にて発表する方向で現在検討中である.本研究の結果は,骨格筋においてこれまでほとんど注目されてこなかった血液循環およびミトコンドリア機能と筋萎縮との関連性を示す新しい知見を提供することができると考えている.これにより,下肢骨格筋よりも萎縮が早く進む横隔膜萎縮予防にむけた新たな方策につながることが期待できる.主たる滞在期間において行った実験では,十分なサンプル数を確保するとともに予想と異なる興味深い結果を得ることができた.しかしながら,得られた結果に至ったメカニズムについては未だ解明の途中であり,分析を続けているところであるが,現在は論文作成を見据えたまとめの段階に入っている.昨年度に引き続き,血圧調整に関わる硫化物の投与が横隔膜萎縮を軽減する可能性について分析を行った.硫化物または疑似物質投与条件×人工換気の有無により4つの実験群を設定し,横隔膜収縮機能,筋萎縮の程度,ミトコンドリア呼吸機能,および活性酸素種の産生について評価を行ったところ,硫化物の投与による有意な横隔膜の保護効果が認められた.

示された保護効果のメカニズムの解明のため,ミトコンドリア機能に着目して分析を行ったが,従来多く行われている分析手法では決め手となる結果が得られなかった.そのため,新たな分析方法を模索した.本年度は,新たにフロリダ大学に着任したRyan博士や他の研究者らの助言を仰ぎ,ミトコンドリア呼吸機能の詳細な分析を行うための技術習得および環境構築を中心に実施した.フロリダ大学で新たな動物実験を行うための資格はビザの期限とともに消失していたため,主に日本国内での実験環境の構築を目指した.その結果,詳細な検討を要する改良点は残っているものの,横隔膜のミトコンドリア呼吸機能を詳細に分析する技術と実験プロトコルの構築をほぼ終えることができた.また,昨年度フロリダ大学で作成した横隔膜サンプルを日本国内へ運び,追加分析を行ったが,硫化物が横隔膜を保護するメカニズムについて明らかにすることはできなかった.今後追加実験を行い,新たに構築した分析手法とともに本課題を明らかにする必要があるものと考えられた.なお,ここまでの研究成果については現在論文を投稿すべく準備中である.現在本実験を行っているところであり,帰国1ヶ月前までに必要サンプル数を確保する予定である.ミトコンドリア機能および横隔膜機能評価は既に行っており,横隔膜萎縮の評価およびメカニズム解明のための各種分析にはサンプルが揃い次第着手する.また,帰国後2週間ほどフロリダ大学に滞在し,引き続き分析を続ける予定であるが,万一分析が終了しない場合は,凍結サンプルを日本に輸送し分析を続ける.現在は分析の最終段階に入っており,学会発表および論文作成を見据えた取り組みを行っている.しかしながら,予期せぬ結果となったこともあり,解明できずに残った疑問点は多く残っている.これらを解決するためには,循環系を専門とする研究者の協力を得ることが必要であると考え,現在協議を行っている.また,新たな研究アイディアも多く得られており,それらに興味を示したフロリダ大学獣医学部の研究者と新たな共同研究を行うことについて検討を行っているところである.これら国際共同研究のほか,日本で行うことができる研究アイディアについては,入手済みサンプルに新たな分析を加え,更なる知見を得る方針で取り組んでいる.
配偶者と死別した中等度から重度の認知症高齢者の喪の過程の解明

自宅または長期ケア施設で生活をする、配偶者と死別したアルツハイマー型認知症高齢者(以下、AD高齢者)の生活のありようとその変化を明らかにし、AD高齢者への支援を検討することを目的とした。データ収集はインタビューガイドを用いた60分間の半構造化面接を専門職と家族に行った。得られたインタビューデータから「AD高齢者の喪の様相」と「周囲の関わり」に関連する箇所を抽出し、意味内容の類似性に従って抽象度を上げながら分類してカテゴリーを生成した。その後、各カテゴリーのAD高齢者への支援について検討を行った。調査1(自宅)より得られたカテゴリーは【葬儀時に配偶者が視野に入っているか否かで異なる振る舞いをする】【故人の象徴と認識した仏壇や墓と対話し家族と共に法事に参加する】【写真を配偶者本人と思い会話をする】などであった。これらの様相に影響していたのは、〔認知症の理解力・判断力の低下や記名・保持力の低下〕であった。こうした状態に対して家族は《本人の様子を見極めて対応》し、《配偶者の逝去について繰り返し説明》していた。調査2(長期ケア施設)では、【配偶者が視界に入る時は気にかけるが、それ以外は無関心になる】【不快感から異食をし、大声を出す】というカテゴリーが得られた。【不快感から異食をし、大声を出す】はという様相は死別前から生じていた行動・心理症状(Behavioral and Psychological Symptoms of Dementia、以下、BPSD)であった。それが死別後も継続し、精神的に落ち着かない場合に確認された。これに対して施設スタッフは《カンファレンスを開催し情報の共有と対策の検討》を行っていた。また、《スタッフと一緒に過ごす》という対応を行っていた。今後、さらなるデータ分析を行い、配偶者を喪失した認知症高齢者への支援方法について検討を行っていく。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。自宅または長期ケア施設で生活をする、認知症高齢者が配偶者を喪失する前後における、生活のありようとその変化を明らかにし、認知症高齢者の喪の過程への支援について検討することを目的にデータ収集を行った。対象者のリクルートはインターネット情報サイト、および研究者のネットワークを活用して行った。日本看護協会ホームページ、日本老年看護学会ホームページ、認知症ケア学会ホームページ、在宅医療ネットワーク・全国在宅療養支援診療所連絡会ホームページを基に全国の長期ケア施設、病院などに所属する専門職に500件の依頼文書を送付した。回答率は42%、その内、インタビュー対象となり、研究協力の承諾を得られた者は3.2%という状況であった。調査対象地域は、首都圏(東京都、神奈川県、千葉県、埼玉県)12事例、首都圏以外の地域4事例であった。対象領域は、施設9件、在宅7件であった。インタビュー対象者は、専門職16名、家族7名合計23名であった。現在まで得られたデータを質的内容分析した結果、専門職と家族の両者から得られたカテゴリーは、【認知症者の反応に合わせた対応】であった。専門職のみのカテゴリーは【家族との協力】【家族の意思を尊重した対応】などが抽出された。家族のみのカテゴリーは、【何度も説明する】【法事や墓参りなどに連れて行く】などのカテゴリーが抽出された。認知症高齢者の反応として、場所の相違による様相の相違、という修士論文で得られた結果と同様の知見が得られた。これは、自宅などの死別した配偶者を想起できる場所にいれば、配偶者のことを想起できるが、それ以外の場所では想起できないという結果であった。リクルートの難渋はあるが、本研究課題は1年目の計画は調査依頼、調査はほぼ終了し、順調に進展している。また、予算やeffort率の遂行も計画通りであり、おおむね順調である。

それが死別後も継続し、精神的に落ち着かない場合に確認された。これに対して施設スタッフは《カンファレンスを開催し情報の共有と対策の検討》を行っていた。また、《スタッフと一緒に過ごす》という対応を行っていた。今後、さらなるデータ分析を行い、配偶者を喪失した認知症高齢者への支援方法について検討を行っていく。今後はインタビュー対象者のさらなる獲得のためのリクルートを継続しながら、得られたデータの分析を行っていく。また、これまで得られたデータの一部に関しては2018年7月15-18日に開催される`2nd Innovations and State of the Art In Dementia Research'という学会において口頭発表を行う。さらには、千葉大学大学院博士後期課程の博士論文として成果をまとめ、1年以内に英文雑誌に投稿予定である(投稿予定雑誌は未定)。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
半導体微細回路パターンのナノインプロセス欠陥計測に関する研究

本研究は,微細回路パターンにレーザビームを照射した際に得られる散乱光分布のオンアクシスフーリエ変換ホログラフィ像を解析することにより,光学的回折限界を超えた微小な外観不良を高速に計測する手法の確立を目的とした基礎研究である.本年度は,提案手法のインプロセス計測への適用性について,理論的・実験的に検証を行い,以下のような研究成果が得られた.1.電磁波散乱シミュレーション解析前年度に構築した,Maxwellの方程式に基づいた電磁波散乱シミュレータを用いて,引き続き,解析を行った.具体的には,微細回路パターン上の欠陥検出を行う上で不可欠な多層膜CMP加工面までを適用範囲とする計算機モデルの作成を行った.そして,実際のプロセスへの適用を考慮に入れ,膜厚むらを想定したスクラッチ状欠陥検出特性について,詳細な調査を行った.その結果,膜厚が0.60.75μm程度の変動においては,欠陥の評価に影響を及ぼさないこと,また,欠陥の幅情報は上方に現れる散乱光強度に,深さ情報は上方および下方に現れる散乱光強度に大きく影響することが分かった.2.微細回路パターン外観不良検出実験本実験ではSEM観察で確認を行った欠陥を有する微細回路パターンにレーザビームを照射し,正常な微細回路パターンから検出されるオンアクシスフーリエ変換像との間にどのような差異が生じるかを実験的に検討した.具体的には,SEM観察による同定手法の確立を行うとともに,照射スポットサイズ,デフォーカス量,偏光度等の光学的パラメータとオンアクシスフーリエ変換像との関係について調査を行った.そして,実際の欠陥パターンに対する検出を試みた結果,正常微細回路パターンからのオンアクシスフーリエ変換像との差分処理を行うことで,0.25μm以下の微細回路パターン上に付着した異物の検出が可能であることを実験的に確認した.本研究は,微細回路パターンにレーザビームを照射した際に得られる散乱光分布のオンアクシスフーリエ変換ホログラフィ像を解析することにより,光学的回折限界を超えた微小な外観不良を高速に計測する手法の確立を目的とした基礎研究である.本年度は基礎的現象の解明と測定原理の確立を目的として,Maxwellの方程式に基づいた電磁波散乱シミュレーションによる基礎解析ならびに微細回路パターン外観不良検出光学系の構築を行い,下記のような研究成果が得られた.(1)電磁波散乱理論に基づいた2次元電磁波散乱シミュレーション解析Maxwellの方程式を積分表現し離散化することで得られる電磁波散乱理論に基づいた2次元電磁波散乱シミュレーションを構築した.当年度は,微細回路間の絶縁層として用いられる酸化膜をモデル化し,欠陥存在時にどのような,散乱解が得られるのかを解析した.その結果,欠陥の深さ,巾の情報が,遠方散乱場の角度分布情報から,推定できることが分かった.(2)微細回路パターン外観不良検出光学系の構築アルゴンイオンレーザ(波長448nm),超高倍率対物レンズ(200x,N.A.0.95),対物レンズ位置決め用PZT(フィードバック制御付)等から構成されるオンアクシスフーリエ変換ホログラフィ光学系の構築を行った.当年度は,微細回路創成前のベアウエハ上の微小付着異物の検出を行うとともに基準微細回路(0.25μmルール)の光学的応答について実験的に検討を行った.その結果,本光学系により,0.1μm以下の付着異物の検出が可能なこと,また,基準微細回路(0.25μmルール)からも,重要な検出パラメータである光散乱パターンの検出が可能であることが分かった.本研究は,微細回路パターンにレーザビームを照射した際に得られる散乱光分布のオンアクシスフーリエ変換ホログラフィ像を解析することにより,光学的回折限界を超えた微小な外観不良を高速に計測する手法の確立を目的とした基礎研究である.本年度は,提案手法のインプロセス計測への適用性について,理論的・実験的に検証を行い,以下のような研究成果が得られた.1.電磁波散乱シミュレーション解析前年度に構築した,Maxwellの方程式に基づいた電磁波散乱シミュレータを用いて,引き続き,解析を行った.具体的には,微細回路パターン上の欠陥検出を行う上で不可欠な多層膜CMP加工面までを適用範囲とする計算機モデルの作成を行った.そして,実際のプロセスへの適用を考慮に入れ,膜厚むらを想定したスクラッチ状欠陥検出特性について,詳細な調査を行った.その結果,膜厚が0.60.75μm程度の変動においては,欠陥の評価に影響を及ぼさないこと,また,欠陥の幅情報は上方に現れる散乱光強度に,深さ情報は上方および下方に現れる散乱光強度に大きく影響することが分かった.2.微細回路パターン外観不良検出実験本実験ではSEM観察で確認を行った欠陥を有する微細回路パターンにレーザビームを照射し,正常な微細回路パターンから検出されるオンアクシスフーリエ変換像との間にどのような差異が生じるかを実験的に検討した.具体的には,SEM観察による同定手法の確立を行うとともに,照射スポットサイズ,デフォーカス量,偏光度等の光学的パラメータとオンアクシスフーリエ変換像との関係について調査を行った.そして,実際の欠陥パターンに対する検出を試みた結果,正常微細回路パターンからのオンアクシスフーリエ変換像との差分処理を行うことで,0.25μm以下の微細回路パターン上に付着した異物の検出が可能であることを実験的に確認した.
一酸化窒素誘発性エピゲノム変化の病態生理的意義の解明と特異的阻害薬の薬効評価

平成30年度は,2つのテーマを推進し,以下に示す結果を得ることに成功した.1.NO依存的誘導遺伝子の特定とそのエピジェネティックな制御の有無を検討した.まず,マウス初代培養神経細胞ならびに株化ヒト胃がん細胞を用いて,NO刺激に伴って発現が誘導される遺伝子をDNAマイクロアレイ解析ならびに次世代シークエンサーを用いたSAGE法で単離した.その結果,これまでに報告のないNO刺激依存的な遺伝子を特定することに成功した.これらについて,ゲノムにおけるCpGサイトの有無を確認すると同時に,私たちが開発したDNMT3ニトロシル化阻害薬であるDBICの効果について解析を進めている.2.DBICの効果ならびにその誘導体の薬理学的特性を明らかにすることを目指した.まず,DNMTの誘導体を9種合成することに成功した.DNMT3のSーニトロシル化抑制能を細胞レベルで検討したところ,DBICよりも数十倍効力が高いものがあった.これらの結果はin silicoシミュレーションのそれと一致しており,さらに活性の高い誘導体の作出を進めることとした.次に,in vivoでの作用を検討するために最適化を計った.DBICは水にほとんど不溶であることから,動物への長期間投与が出来ない.そこで,DBIC塩酸塩の作出を試みたところ,0.8 mg/ml程度まで溶解することが判明した.なお,DBICと同様に大量合成も可能であることを確認した.一方,DBICはその一部が結晶中で代謝されることも,初期的に明らかにしている.将来的には,脳内での効果も期待していることから,プロドラッグ化を進めることにした.DBICの水酸基をサクシニル化した誘導体の合成に着手し,期待通りの化合物の作出に成功した.本化合物も水やbufferに約0.8 mg/ml (2 mM)まで溶解することを確認した.1)NO依存的な遺伝子発現に関しては,候補を選定することを終えており,現在,再現性を確認している.これらについては,DBIC感受性に有無,CpGメチル化・脱メチル化を測定する予定であり,計画通りに進展している.2)DBIC誘導体に関しては,当初計画していた誘導体の合成を順調に進めることができ,その薬理活性を測定も実施し,結果を得るに至っている.3)さらに,将来の動物モデルへの適用を視野に入れ,化合物の水溶性向上を計画した.その中で,DBIC塩酸塩を合成し,飛躍的な溶解度の上昇を確認した.また,脳への移行を踏まえて,化合物のプロドラッグ化を計画し,サクシニル化体の合成を実施した.これも,水溶性であることを確認した.上記のように,当初の計画は順調に進捗しており,それに加えて,新たな薬物設計の元に新規誘導体の作出と大量合成法を確立することが出来た.2019年度以降も計画に沿って研究を推進していく予定である.2018年度に水溶性DBICの合成に成功していることから,この誘導体を使用して動物実験を進める.1)DBIC誘導体の活性と体内動態について.合成に成功した誘導体にはDBICよりもさらに効力の強いものが含まれていた.そこで,この薬理学特性をさらに解析していく.この際に,水溶性の向上には,前年度までの結果を参考に,塩酸塩化あるいはサクシニル化を進める.また,体内動態に関しては,血中や各臓器における移行をLC/MS/MSを用いて明らかにする予定である.これによって,DBICの代謝様式や組織移行の理解が進むと予想している.2)上記の結果を踏まえて,パーキンソン病モデル動物におけるDBICの効果を検討する.代謝や組織移行性に問題がある場合は,脳室内投与で検討する.3)胃がんモデルにおける検証も計画通り実施する.これに関しては,NOによる大腸腺腫細胞から腺癌への転換に対する各種DBIC誘導体の効果を検討し,DNMT3のSーニトロシル化阻害効果との因果関係を明らかにしていく.4)NO依存的に誘導される遺伝子に関しては,引き続き,ゲノムCpGサイトの脱メチル化をバイサルファイトシークエンス法で検討する.NOがDNMT活性を抑制する結果,脱メチル化が促進し,特定遺伝子が誘導されることを証明する.平成30年度は,2つのテーマを推進し,以下に示す結果を得ることに成功した.1.NO依存的誘導遺伝子の特定とそのエピジェネティックな制御の有無を検討した.まず,マウス初代培養神経細胞ならびに株化ヒト胃がん細胞を用いて,NO刺激に伴って発現が誘導される遺伝子をDNAマイクロアレイ解析ならびに次世代シークエンサーを用いたSAGE法で単離した.その結果,これまでに報告のないNO刺激依存的な遺伝子を特定することに成功した.これらについて,ゲノムにおけるCpGサイトの有無を確認すると同時に,私たちが開発したDNMT3ニトロシル化阻害薬であるDBICの効果について解析を進めている.2.DBICの効果ならびにその誘導体の薬理学的特性を明らかにすることを目指した.まず,DNMTの誘導体を9種合成することに成功した.DNMT3のSーニトロシル化抑制能を細胞レベルで検討したところ,DBICよりも数十倍効力が高いものがあった.これらの結果はin silicoシミュレーションのそれと一致しており,さらに活性の高い誘導体の作出を進めることとした.次に,in vivoでの作用を検討するために最適化を計った.DBICは水にほとんど不溶であることから,動物への長期間投与が出来ない.そこで,DBIC塩酸塩の作出を試みたところ,0.8 mg/ml程度まで溶解することが判明した.なお,DBICと同様に大量合成も可能であることを確認した.

一方,DBICはその一部が結晶中で代謝されることも,初期的に明らかにしている.将来的には,脳内での効果も期待していることから,プロドラッグ化を進めることにした.DBICの水酸基をサクシニル化した誘導体の合成に着手し,期待通りの化合物の作出に成功した.本化合物も水やbufferに約0.8 mg/ml (2 mM)まで溶解することを確認した.1)NO依存的な遺伝子発現に関しては,候補を選定することを終えており,現在,再現性を確認している.これらについては,DBIC感受性に有無,CpGメチル化・脱メチル化を測定する予定であり,計画通りに進展している.2)DBIC誘導体に関しては,当初計画していた誘導体の合成を順調に進めることができ,その薬理活性を測定も実施し,結果を得るに至っている.3)さらに,将来の動物モデルへの適用を視野に入れ,化合物の水溶性向上を計画した.その中で,DBIC塩酸塩を合成し,飛躍的な溶解度の上昇を確認した.また,脳への移行を踏まえて,化合物のプロドラッグ化を計画し,サクシニル化体の合成を実施した.これも,水溶性であることを確認した.上記のように,当初の計画は順調に進捗しており,それに加えて,新たな薬物設計の元に新規誘導体の作出と大量合成法を確立することが出来た.2019年度以降も計画に沿って研究を推進していく予定である.2018年度に水溶性DBICの合成に成功していることから,この誘導体を使用して動物実験を進める.1)DBIC誘導体の活性と体内動態について.合成に成功した誘導体にはDBICよりもさらに効力の強いものが含まれていた.そこで,この薬理学特性をさらに解析していく.この際に,水溶性の向上には,前年度までの結果を参考に,塩酸塩化あるいはサクシニル化を進める.また,体内動態に関しては,血中や各臓器における移行をLC/MS/MSを用いて明らかにする予定である.これによって,DBICの代謝様式や組織移行の理解が進むと予想している.2)上記の結果を踏まえて,パーキンソン病モデル動物におけるDBICの効果を検討する.代謝や組織移行性に問題がある場合は,脳室内投与で検討する.3)胃がんモデルにおける検証も計画通り実施する.これに関しては,NOによる大腸腺腫細胞から腺癌への転換に対する各種DBIC誘導体の効果を検討し,DNMT3のSーニトロシル化阻害効果との因果関係を明らかにしていく.4)NO依存的に誘導される遺伝子に関しては,引き続き,ゲノムCpGサイトの脱メチル化をバイサルファイトシークエンス法で検討する.NOがDNMT活性を抑制する結果,脱メチル化が促進し,特定遺伝子が誘導されることを証明する.
行政機関の情報公開と公開情報活用による教育政策評価

平成30年度における本研究課題の研究実績の概要を説明する。本研究の目的は教育において施策の情報開示やその結果の説明といった「アカウンタビリティ」がどのような役割を果たしているか、明らかにすることにある。そのために、二つのことを行い、その成果を研究会の場で発表した。まず、全国学力・学習状況調査の公開情報を利用して都道府県レベルのパネルデータ(縦断データ)を作成し、学力テストの結果を学校がどのように活用しているかと学力の関係を実証的に分析した。分析の結果、学力テストの結果を学校が積極的に保護者や地域住民に開示することには、一部の学年や教科に対してプラスの影響を及ぼすことが明らかになった。また、前年度に引き続き市区町村教育委員会を対象に行ったアンケート調査の分析を行い、全国学力・学習状況調査の結果をどのように開示するかといった選択が市区町村の平均学力に与える影響が、開示方法によって異なることを明らかにした。また、本研究の二つ目の目的として、既存の統計調査のデータを用いた教育政策の評価手法の確立がある。そのために統計法33条に基づく就業構造基本調査の調査票情報を利用した高校における学習指導要領がもたらす長期的な影響に関する研究の成果を国際学会にて報告した。具体的には、これまでの研究成果を拡張させて、高校の学習指導要領の変化が将来の就業状況に与える効果とその効果の経年変化を、1時間当たりの賃金、就業の有無、役職者への登用の有無などいくつかの指標を用いて推定を行っている。前年度において分析用データセットの構築に時間を要していたが、平成30年度においては研究補助者の確保、およびデータ入力業務の外注化を図ることによって、分析を前進させることができた。また、その成果を取りまとめて研究会、国際学会の場などで報告し、有益なコメントを得ることができた。平成30年度において必要なデータ分析を行い、研究成果を報告することができたが、その報告によって分析の課題や改善点も見つかったため、それらの解決に努める予定である。これらの進展した成果を次年度において、論文の形として取りまとめる予定である。本研究課題は行政機関が保有している情報を公開する意義とその活用の在り方を経済学的手法を用いて提示することを目的としている。まず、行政機関が保有している情報を公開する意義を明らかにするために、今年度は教育行政機関が保有する情報、特に学力データの情報や教育委員会の情報などに関するアンケート調査を実施した。この調査の趣旨は、教育経済学的視点から日本の教育におけるアカウンタビリティ(説明責任)を調査し、行政機関による教育情報公開の実態とその意思決定メカニズムおよびその影響を明らかにすることにある。この調査は平成26年度に続き行われた調査であり、この調査を通して新たに分析に用いるサンプルを増やす事が出来た。また、前回までのアンケート調査結果を用いたクロスセクション分析では、自治体の学力テストの平均的な点数が周辺自治体よりも高いことや、アカウンタビリティの程度が高いと認識していることが学力テストの結果を詳細に公開するかどうかの意思決定にどのような影響があるのか回帰分析を行った。さらに、行政機関が保有している情報を公開する意義とその活用の在り方を提示するために、今年度は統計法33条に基づく調査票情報の申請を行った。この申請の趣旨は教育政策評価の視点から行政機関が保有する公的統計の大規模マイクロデータを活用し、教育政策の変化が国民の最終学歴、就業、賃金などにどのような影響を与えているかを明らかにすることにある。今年度はこれらのデータを入手し、分析可能な形までデータを整備することを行った。当初予定の通り、市区町村教育委員会に対する追加の調査の実施および、現在までに得られているアンケートデータを用いた分析を行う事が出来た。さらに、統計法33条に基づく申請によって得たデータを使って、次年度の分析に用いるためのデータの整備を進めた。平成29年度における本研究課題の研究実績の概要を説明する。まず、教育委員会を対象とした当該組織の外部に向けたアカウンタビリティ(説明責任)に関するアンケート調査の解析を行った。このアンケート調査の質問の中には現時点から過去の数年間を振り返る回顧式の質問項目を備えており、その質問項目を用いて疑似的に縦断データを作成し分析に用いた。アカウンタビリティに関する指標と学力の関係について縦断データと横断データを用いて、それらの結果の比較を行い、現時点において、アカウンタビリティが高いことが一部の教科の学力に因果的な意味での影響を与えていることが分かった。また、行政機関が保有している情報を活用した教育政策の評価として平成28年度より引き続いて、統計法33条に基づく調査票情報を利用した。平成29年度は平成28年度までに構築していた新しいデータを用いて分析を行い、教育政策変更が国民の経済状況にどのような影響を与えるか検証した。特に学習指導要領の変更によって大きな変化が生じたと考えられる教育内容の影響が調査対象者の年齢向上に伴いどのように変化していくかの結果を得る事が出来た。さらに、平成29年度の研究課題として、教育政策評価のために公開されているデータを収集したうえで、新たなデータ構築を目標としていたが、平成29年度においては公開されている情報の一部を収集するにとどまった。ただし、データ収集に関しては半自動化のためのプログラミング作業を行っており、このプログラムを活用して、平成30年度の作業の効率化を図る予定である。当初の計画通り、平成29度は平成28年度までに入手したデータの分析を中心に行い、最新のデータに基づく研究結果の更新を行う事が出来た。

ただし、平成29年度に構築予定であった教育政策評価分析のためのデータセットは、必要な情報の収集先がWeb上や書籍上に複数あったため、時間を要している。また、書籍上の情報は分析可能な形とするために、データ入力作業を行っているが、その入力された情報の確認に多大な時間を要しているためデータセットの構築が遅れている。このため、進捗状況を「やや遅れている」と判断した。平成30年度における本研究課題の研究実績の概要を説明する。本研究の目的は教育において施策の情報開示やその結果の説明といった「アカウンタビリティ」がどのような役割を果たしているか、明らかにすることにある。そのために、二つのことを行い、その成果を研究会の場で発表した。まず、全国学力・学習状況調査の公開情報を利用して都道府県レベルのパネルデータ(縦断データ)を作成し、学力テストの結果を学校がどのように活用しているかと学力の関係を実証的に分析した。分析の結果、学力テストの結果を学校が積極的に保護者や地域住民に開示することには、一部の学年や教科に対してプラスの影響を及ぼすことが明らかになった。また、前年度に引き続き市区町村教育委員会を対象に行ったアンケート調査の分析を行い、全国学力・学習状況調査の結果をどのように開示するかといった選択が市区町村の平均学力に与える影響が、開示方法によって異なることを明らかにした。また、本研究の二つ目の目的として、既存の統計調査のデータを用いた教育政策の評価手法の確立がある。そのために統計法33条に基づく就業構造基本調査の調査票情報を利用した高校における学習指導要領がもたらす長期的な影響に関する研究の成果を国際学会にて報告した。具体的には、これまでの研究成果を拡張させて、高校の学習指導要領の変化が将来の就業状況に与える効果とその効果の経年変化を、1時間当たりの賃金、就業の有無、役職者への登用の有無などいくつかの指標を用いて推定を行っている。前年度において分析用データセットの構築に時間を要していたが、平成30年度においては研究補助者の確保、およびデータ入力業務の外注化を図ることによって、分析を前進させることができた。また、その成果を取りまとめて研究会、国際学会の場などで報告し、有益なコメントを得ることができた。平成29年度はこれまでに得たデータを用いた分析作業が中心となる。まず、行政機関が保有している情報を公開する意義を明らかにするために行ったアンケート調査については、2回分の調査結果を合わせて分析を行うために、平成29年度分のデータのクリーニング作業およびデータ統合作業をデータ分析と並行して行う。さらに、統計法33条に基づく調査票データを用いた教育政策評価の分析を実施する予定である。これらの研究成果については分析結果が出た時点で、学会発表や研究会発表を行い、学術論文としてまとめる予定である。平成29年度はデータの収集および確認に時間を要したため、平成30年度においては研究補助者を雇用してデータ収集のスピードアップとデータの質の向上を図る。
統計力学的アプローチによる機械学習の計算限界解明アルゴリズム開発

本研究課題では,統計力学的アプローチに基づき,機械学習の個別問題に対して解の推定精度・限界を明らかにする汎用的なアルゴリズムの開発を行う.このような方法論の構築は,データ数が十分多いという条件下で議論される学習理論の一般的枠組みを拡張し,具体的データ解析の課題において,機械学習の計算限界の解明を促進する.平成26年度では,昨年度から引き続き,ニクラスの線形識別における変数選択問題について研究遂行した.具体的には,変数の組み合わせに関して全探索し,予測性能を元に評価する手法を取り扱った.その際に,レプリカ交換モンテカルロ法により効率的な全探索を行い,さらにマルチヒストグラム法を用いることで,予測誤差に関する状態密度関数を推定する手法を提案した.さらに,重要な変数の組み合わせを求める多重検定を求めるアルゴリズム開発も行った.上記課題に加え,動径基底関数(RBF)ネットワークによる回帰問題についても取り組んだ.RBFネットワークは階層的な構造を持つ確率モデルであり,その学習理論は代数幾何学的アプローチにより進められており,実対数閾値(RLCT)によりデータ数無限の漸近挙動が明らかにされている.本研究では,RLCTを拡張し,ベイズ比熱を定義し,データからベイズ比熱を求めることにより,推定結果と得られたベイズ比熱の値の関係から,推定の成否を判別できることを明らかにした.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題では,統計力学的アプローチに基づき,機械学習の個別問題に対して解の推定精度・限界を明らかにする汎用的なアルゴリズムの開発を行う.このような方法論の構築は,データ数が十分多いという条件下で議論される学習理論の一般的枠組みを拡張し,具体的データ解析の課題において,機械学習の計算限界の解明を促進する.平成25年度では,ニクラスの線形識別におけるスパース変数選択問題について主に取り組んだ.スパース推定の基本的な考え方は,高次元データの背後にある説明変数の数がデータの次元よりも少ないと仮定し,説明変数の個数が少なくなることと,データへの適合を同時に要請することにより,自動的な説明変数の選択を可能にする枠組みである.特に,LASSOやARDなどのアルゴリズムは,線形計画問題の凸最適化に帰着できることから,解が一意に定まることや,多項式オーダーの計算量で計算できることから,広く用いられてきたが,データが少し変化するだけで,求まる解が大きく定まることが問題として知られている.そこで,本研究課題では,この困難を解決する為に,あり得る解の候補を全て探索し,解の空間構造を明らかにすることを目的とした.この解法では,指数オーダーの計算量が必要になりNP困難であることがわかる.そこで,効率的に探索する解法として,レプリカ交換モンテカルロ法を利用した.さらに,マルチヒストグラム法を用いることで,状態密度関数を推定することで,全体としての解の個数を推定することに成功した.また,状態密度関数を利用して,与えられたデータが二値分類するための情報を備えているかどうかを判別することに成功した.本研究課題では,統計力学的アプローチに基づき,機械学習の個別問題に対して解の推定精度・限界を明らかにする汎用的なアルゴリズムの開発を行う.このような方法論の構築は,データ数が十分多いという条件下で議論される学習理論の一般的枠組みを拡張し,具体的データ解析の課題において,機械学習の計算限界の解明を促進する.平成26年度では,昨年度から引き続き,ニクラスの線形識別における変数選択問題について研究遂行した.具体的には,変数の組み合わせに関して全探索し,予測性能を元に評価する手法を取り扱った.その際に,レプリカ交換モンテカルロ法により効率的な全探索を行い,さらにマルチヒストグラム法を用いることで,予測誤差に関する状態密度関数を推定する手法を提案した.さらに,重要な変数の組み合わせを求める多重検定を求めるアルゴリズム開発も行った.上記課題に加え,動径基底関数(RBF)ネットワークによる回帰問題についても取り組んだ.RBFネットワークは階層的な構造を持つ確率モデルであり,その学習理論は代数幾何学的アプローチにより進められており,実対数閾値(RLCT)によりデータ数無限の漸近挙動が明らかにされている.本研究では,RLCTを拡張し,ベイズ比熱を定義し,データからベイズ比熱を求めることにより,推定結果と得られたベイズ比熱の値の関係から,推定の成否を判別できることを明らかにした.26年度が最終年度であるため、記入しない。「与えられたデータが二値分類するための情報を備えているか」を判別することは,一般的に困難な課題であり,ある種の多重検定の枠組みとの関連もあり,機械学習の計算限界を促進したと言える結果である.引き続き,ニクラスの線形識別におけるスパース変数選択の問題に取り組むとともに,新たな課題である動径基底関数ネットワークによるデータ回帰について,代数幾何学的手法を取り込んだアルゴリズムを開発する.
民間非営利セクターの数量的把握と公共政策のあり方に関する理論・実証研究

1.日本のNPOについては、規模、収入構造、産業構造、税制・法制を含む公共政策などについて概観するとともに、寄付・ボランティア、企業との協働、政府との協働に関する検討を行い、文化、教育、スポーツ、福祉、医療、国際、アドボカシー、環境、宗教、政治などのサブセクターについて、最新データに基づく分析を行い、分析結果を取りまとめた。2.寄付・ボランティアについては、寄付・ボランティアに関する全国アンケート調査を実施し、サンプルの詳細なデータを収集するとともに、貴重なマイクロデータを用いて、寄付・ボランティア関数を推定し、規定要因を定量的に明らかにした。また、寄付税制が寄付・ボランティアに与える影響を定量的に分析し、寄付税制拡充の政策的インプリケーションを検討した。3.ソーシャル・キャピタル(信頼、互酬規範、ネットワークに特徴図けられる社会構造)については、その概念を吟味するとともに、日本のソーシャル・キャピタルの蓄積状況、定量化、地域分布の状況、経済社会効果および政策対応について、都道府県および市町村データを用いて分析し、分析結果を取りまとめた。4.海外のNPO・市民社会については、合計19か国のNPO・市民社会について、文献調査および一部現地調査により、現状、歴史的背景、特徴、制度・政策について比較分析を行った。この調査により、これまで日本であまり知られていなかった、アフガニスタン、ベトナム、南アフリカなどの市民社会の現状を明らかにすることができた。また、アメリカの州別データを用いて、NPOの活動密度の違いについて計量分析を行った。5.4年間の研究期間を通じ、研究成果の公表および社会還元につとめ、著書22点、発表学術論文75件、学会報告50件におよぶ成果を挙げた。1.非営利組織関係【文献調査】様々な非営利組織の実態、行動、内部組織、NPOマネジメント、労働市場などに関するこれまでの内外の研究を整理し、文献データベースを作成した。【実態調査】日本における民間非営利セクターの活動規模、収入構造、雇用形態、賃金体系の実態を把握するため、NPO法人および法人格を持たないNPOに関する統計データを、データベース化した。これを用いて、非営利セクターと他のセクターと産業連関関係を解明するとともに、賃金、雇用形態、技能形成などNPO労働市場に関する現状分析を行った。2.寄付・ボランティア関係【文献調査】寄付・ボランティアに関するこれまでの内外の研究を整理し、文献データベースを作成した。【実態調査】NPOに対する投入要素として重要な、フィランソロピー活動(金銭・現物寄付およびボランティア)について、2002年の1年間を対象に、全国約2,000の一般世帯に対して寄付・ボランティア調査を行い、寄付・ボランティアの金額・時間、動機、分野、個人属性などについて実態把握を行うとともに、寄付・ボランティアを規定する要因について、計量分析を行った。3.公共政策関係【文献調査】NPOおよびフィランソロピーに関する様々な公共政策に関するこれまでの内外の研究を整理し、文献データベースを作成した。【実態調査】中央政府および地方自治体によるNPO政策(税制、補助、委託、協働事業など)について、関係省庁、都道府県、市町村を対象としてヒアリング調査を行い、現状を把握した。1.非営利組織関係訪問介護事業者の経営実態調査を実施し、その個票データとDEAなどの手法を利用して、非営利組織の営利組織、政府・公的企業と比較した行動原理を明らかにするとともに、非営利組織、営利組織、公的企業が競争する市場での競争特性を明らかにした。利潤分配が制限されているNPOの行動原理を明らかにし、そのマネジメント特性を営利企業および公的企業との比較において分析した。また、労働市場における賃金プロファイル・入転職行動などの営利企業との比較、ボランティアと有給雇用者の最適な組み合わせ、教育訓練の特徴などについて、理論的・実証的に解明した。国民経済計算のサテライト勘定として、民間非営利セクターに関するサテライト勘定の意義について分析し、実際にサテライト勘定の推計の一部を行った。2.寄付・ボランティア関係【理論分析】寄付・ボランティアの動機、寄付・ボランティアに関するミクロ経済的基礎を解明し、寄付・ボランティア活動が存在する場合の一般均衡モデルを構築した。情報技術(IT)が非営利組織の行動や寄付・ボランティアに与える影響について分析した。

人口高齢化が、ボランティアの需要・供給、世代間の資産移転を通じて寄付に与える影響について分析した。【実証分析】寄付とボランティアに関する全国調査を実施し、そこで得られた個票データを用いて、個人寄付関数、ボランティア関数を推計し、個人の寄付とボランティアが、所得、年齢、性別など、どのような要因によって決まっているか分析した。さらに、対家計データ・対企業データを用いて、寄付・ボランティアのマクロ推計を行った。3.公共政策関係【NPO政策に関する理論・実証分析】NPOに関する税制・法制など、現行の制度・政策をレビューした後、様々な政策がNPOのこれまでの発展にどのように寄与してきたかを評価した。具体的には、民法をはじめとする法人諸制度の問題点、新しいNPO法(特定非営利活動促進法)制定の意義と限界、中央政府や地方自治体のNPO政策の現状分析と評価など。特に、寄付・ボランティア税制および非営利団体に対する税制が個人や企業の寄付・ボランティア行動およびNPOの行動に与える影響を、理論的・実証的に解明した。【分野別政策分析】文化・教育分野、福祉・医療、コミュニテイ開発・環境分野、さらには国際交流・国際協力分野におけるNPO・ボランティア活動を支援するための現行政策を評価するとともに、政策の在り方を検討した。本年度の研究実績は以下の通りである。1.非営利組織関係福祉・医療セクターに関して、NPOの占める地位、産業組織の特徴、政府規制の役割などについて、理論的かつ実証的に検討した。文化・教育分野について、NPOの占める地位、産業組織の特徴、政府規制の評価、市場原理導入の是非などについて、ケース・スタディを実施し、理論的かつ実証的に検討した。コミュニティ開発・環境分野について、都市再開発、ごみ・環境問題などにNPOやボランティアおよび政府がどのように対処していく必要があるかについて、理論的かつ実証的な分析を行った。国際援助・交流分野の非営利活動について、活動規模の把握を行うとともに、軍縮、地球環境など各部門でNGOが果たす役割を解析した。2.寄付・ボランティア関係寄付とボランティアに関するアンケート調査で収集した個票データを用いて、個人寄付関数、ボランティア関数を推計し、個人の寄付とボランティアがどのような要因によって決まっているかの分析を行った。対企業データを用いて、企業寄付関数を推計し、企業寄付がどのような要因によって決まっているかを分析した。対家計データ・対企業データを用いて、寄付・ボランティアのマクロ推計を行った。
パラメトリックX線を用いた時分割X線回折法の確立

本学量子科学研究所電子線利用研究施設における自由電子レーザーを利用したパラメトリックスX線をプローブとし、時分割X線回折光学系などパラメトリックX線の特性を活かした評価方法を開発し、これを用いて物質構造の揺らぎや相転移といった非平衡過程における秩序状態の評価方法を確立することを目的として研究を進めてきた。この結果、以下の成果を得た。(1)パラメトリックX線ビームラインの構築パラメトリックX線取り出し口以降の光学系を作製した。基本的なX線回折装置の機能を整えると供に蛍光X線分析、位相差イメージング等の応用測定も可能にした。(2)光学系の安定化パラメトリックX線の発生源である電子ビームの安定性、光学素子・駆動装置など光学系の構成要素の安定性、室温変化など環境因子の影響について調査し、改善を行った結果、電子ビームの軌道変動は0.05%以下に制御可能となった。ゴニオメータに起因する角度変化は約1秒/時間であり、ゴニオメータの高精度化、重量アップなどにより対策を検討し、アナライザ結晶・結晶ホルダーの改善により熱・歪みへの対応を図った。さらに測定計全体をカバーで覆うことにより、光学系の温度変化を室温変化の1/2以下に抑えられた。検出器ではイメージ・インテンシファイア付き冷却CCDの新規導入によってS/Nの改善を行った。(3)時分割測定機能の付加光源のRF信号をトリガーとしてCCDカメラのゲートシステムに組み込み、光源のマクロパルスに同期させた時分割測定法を確立した。(4)試料作製・測定高分子/液晶の相分離構造、プラスチックファイバーの内部構造などの観察を行った。これらにより、世界でも初めてパラメトリックX線の実用応用に成功した。本学量子科学研究所電子線利用研究施設における自由電子レーザーを利用したパラメトリックスX線をプローブとし、時分割X線回折光学系などパラメトリックX線の特性を活かした評価方法を開発し、これを用いて物質構造の揺らぎや相転移といった非平衡過程における秩序状態の評価方法を確立することを目的として研究を進めている。本年度は主に光学系の作製・調整を行い、以下のような成果を得た。(1)実験光学系の作製パラメトリックX線取り出し口以降の光学系を作製した。まず、ビームライン上に精密ゴニオメータを設置し、0.0001度の角度分解能を実現した。X線検出器としては当初予定していたシンチレーション・カウンタがγ線・中性子線の影響を受けることが判明し、また、2次元測定への拡大を考慮してイメージング・プレート、CCDカメラに変更した。試料ホルダー、スリット等を付加し、光軸合わせなどの調整を行った。これによって基本的なX線回折装置の機能が整った。さらに蛍光X線分析、位相差イメージング等の応用測定も可能にした。(2)光学系の性能回折計としては高精度を要するSi単結晶のロッキング・カーブが測定可能であり、その回折幅は数10秒で自然回折幅に近い。これは光学系による広がりがほとんど無いことを示す。また、2次元画像としては最大100mmφの面積が可能であるが、検出器の受光面積に律速され、8cm×5cmとなっている。(3)時分割測定機能の付加時分割測定の準備として試料印加電場用任意波形発生装置、交流増幅器等の整備を行った。本年度は主に光学系の性能評価、改善を行い、生物試料やソフトマターの応用実験にも着手した。(1)光学系の改善

これまでの研究によって、回折光学系での単結晶からの回折X線を検出することは可能となったが、検出ピーク位置が時間に依存して変動するなどの不安定性が確認された。このため、パラメトリックX線の発生源である電子ビームの安定性、光学素子・駆動装置など光学系の構成要素の安定性、室温変化など環境因子の影響について調査した。この結果に基づき改善を行った結果、電子ビームの軌道変動はビーム・フィードバック機構の導入により0.05%以下に制御可能となった。画像に直接影響するアナライザ結晶の角度変化は約1秒/時間であり、ロッキングカーブの半価幅が5.8秒(Si(111)反射,E=16keV)程度に対し、無視できない値である。ゴニオメータの高精度化、重量アップなどにより対策を検討している他、アナライザ結晶・結晶ホルダーの改善により熱・歪みへの対応を図った。さらに測定計全体をカバーで覆うことにより、光学系の温度変化を室温変化の1/2以下に抑えられた。検出器ではイメージ・インテンシファイア付き冷却CCDの新規導入によってSINの改善を行った。(2)時分割測定機能の付加光源のRF信号をトリガーとしてCCDカメラのゲートシステムに組み込み、光源のマクロバルスに同期させた時分割測定法を開発した。(3)試料作製・測定高分子/液晶の相分離過程、プラスチックファイバーの内部構造などの観察を行った。以上