hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒト腸管切除検体を用いた炎症性腸疾患の免疫学的発症機序の解明と新規治療法の開発

前年度までにマウスを用いて行った基盤的研究から、炎症状態、定常状態ともヘルパーT細胞(Th1, Th17細胞)および、Innate lymphoid cell (ILC)は独立した制御機構が存在することが示唆された。IBD患者腸管切除検体において、ILCの細胞数の増減は認められない物の、粘膜修復能に関与するIL-22産生能を炎症部と非炎症部において比較したところ、ILCのIL-22産生能は炎症部と比して非炎症部において有意に高値を示した。また、IL-22産生性のILCはCD127(+)CD56(-)分画(CD127SP)およびCD127(+)CD56(+)分画(DP)において認められた。次にCD127SPおよびDP分画を単離し定量PCRを実施したところ、Flowcytometryの結果と一致してCD127SPおよびDP分画はRORγt陽性であり、これらはそれぞれマウスにおけるNCR- ILC3, NCR+ILC3に一致する分画と考えられる。これらILC3分画からのIL-22産生機構を検討するために、マウスの腸管を用いて、ILC3分画における網羅的遺伝子発現解析(RNA-seq)および、クロマチン構造(ATAC-seq)を検討した。まず初めに、ILC3の各分画を効率よく分離するための細胞調整方法および分離方法を検討した。CCR6+NCR-ILC3はLTiに、CCR6-NCR-ILC3はT-betを発現しNCR+ILC3に近い性質を持っていることを確認しNCR+ILC3とLTiの遺伝子発現をRNA-seqを用いて比較検討した。26年度が最終年度であるため、記入しない。研究者は、ILC(Innate Lymphoid Cell)の腸管内での機能と、Th17細胞分化機構との関連について詳細に検討した。定常状態のTh17細胞分化におけるLTi細胞の役割を検討するために、WTマウスとLTα^<-/->マウスにそれぞれWTマウスおよびLTα^<-/->マウス由来の骨髄移植を行った。すると、レシピエントがLTα^<-/->マウスの群ではWTマウスに比してTh17細胞比率の低下を認めた。この事から、定常状態では、LTi細胞より2次リンパ組織がTh17細胞の分化に重要であることが示された。一方で、腸炎状態におけるLTi細胞や2次リンパ組織のT細胞分化への影響を検討するために、Gutassociated Lymphoid tissue(GALT)がないLTα欠損マウスとRAG-2欠損マウスを掛け合わせたLTα^<-/->XRAG-2^<-/->マウスを作成した。RAG-2^<-/->マウス及びLTα^<-/-> RAG-2-^<-/->マウスにNaive T細胞を移入したところ両群で同等の腸炎が誘導され、大腸粘膜固有層に於いて両群で同等にTh1細胞、Th17細胞が誘導された。この事からGALTがなくとも腸炎が発症することが明らかとなり、IBDの病因となるpathological T細胞を"誘導する場"のひとつはlamina propriaであり、LTi非依存的に分化可能であると考えられる。以上より、定常状態と、腸炎状態でTh17細胞の分化機構が異なっており、炎症状態ではLTi細胞-GALTとは独立したT細胞の分化誘導機構が存在しする事が示唆された。また、ヒト検体を用いた検討をしていくにあたり、十分な基盤研究としてのデータが得られたと評価される。また、炎症状態でのT細胞の分化誘導機構の解明は、炎症性腸疾患の創薬に結びつく可能性もあり、今後の結果次第では実学という面でも評価されると考えられる。前年度までにマウスを用いて行った基礎的研究から、炎症状態、定常状態ともヘルパーT細胞(Th1, Th17細胞)および、Innate lymphoid ce11 (ILC)は独立した制御機構が存在することが示唆された。今年度はヒト腸管内におけるILC、特にILC1/ILC3について、炎症性腸疾患(IBD)患者のヒト腸管切除検体を用いて検討した。まず、クローン病(CD)、潰瘍性大腸炎(UC)患者の腸管切除検体より粘膜固有層単核球を分離し、Lineage marker (-) CD45(+)分画をCD56・CD127の発現の有無によってILCを分類した。CD127(+)CD56(-)細胞の存在比率は、各患者群で有意差を認めなかった。次に、各分画からのIFN-γ産生を検討したところ、予想に反して、ILCからのIFNγ産生細胞の比率は炎症部よりむしろ非炎症部で顕著であった。一方で、粘膜修復能に関与するIL-22産生能を検討したところ、CD127(+)CD56(-)分画(CD127SP)およびCD127(+)CD56(+)分画(DP)においてIL-22の産生細胞が認められ、IL-22産生もCD127SPおよびDP分画において他の分画より高値であった。次にCD127SPおよびDP分画を単離し定量PCRを実施したところ、Flowcytometryの結果と一致してCD127SPおよびDP分画はRORγt陽性であり、これらはILC3, NCR+ILC3に一致する分画と考えられる。さらに、ILCからのIL-22

産生能を炎症部と非炎症部において比較したところ、非炎症部において炎症部より優位に高値を示した。以上の検討からCD患者腸管内ILCはIL-22を好産生し、IL-22の産生能は炎症部で産生が低下していることから、炎症により粘膜修復機構の一つであるIL-22産生が破綻している可能性が示唆された。今後ILCを制御する新規メカニズムを検討する事で、IBD治療において近年最重要視されている「粘膜治癒」の達成に向けて、ILCを標的とした全く新しい治療法の基盤的研究を目指したい。前年度までにマウスを用いて行った基盤的研究から、炎症状態、定常状態ともヘルパーT細胞(Th1, Th17細胞)および、Innate lymphoid cell (ILC)は独立した制御機構が存在することが示唆された。IBD患者腸管切除検体において、ILCの細胞数の増減は認められない物の、粘膜修復能に関与するIL-22産生能を炎症部と非炎症部において比較したところ、ILCのIL-22産生能は炎症部と比して非炎症部において有意に高値を示した。また、IL-22産生性のILCはCD127(+)CD56(-)分画(CD127SP)およびCD127(+)CD56(+)分画(DP)において認められた。次にCD127SPおよびDP分画を単離し定量PCRを実施したところ、Flowcytometryの結果と一致してCD127SPおよびDP分画はRORγt陽性であり、これらはそれぞれマウスにおけるNCR- ILC3, NCR+ILC3に一致する分画と考えられる。これらILC3分画からのIL-22産生機構を検討するために、マウスの腸管を用いて、ILC3分画における網羅的遺伝子発現解析(RNA-seq)および、クロマチン構造(ATAC-seq)を検討した。まず初めに、ILC3の各分画を効率よく分離するための細胞調整方法および分離方法を検討した。CCR6+NCR-ILC3はLTiに、CCR6-NCR-ILC3はT-betを発現しNCR+ILC3に近い性質を持っていることを確認しNCR+ILC3とLTiの遺伝子発現をRNA-seqを用いて比較検討した。26年度が最終年度であるため、記入しない。初年度に行うべきILCのTh17細胞分化への基礎的な検討をLTα^<-/->X RAG-2^<-/->マウスを作成して行えたと考える。CD, UCの患者検体を用いてヒト腸管ILC精力的に検討し、ヒト腸管におけるILCの機能解析を推進した。マウスで得られた知見をもとに、ヒト腸管切除検体を用いて腸管内ILCの機能解析を実施している。Pathogenic T細胞分化への関与について詳細に検討する。今年度得られたIBD罹患部と非罹患部におけるヒト腸管内ILCのサイトカイン産生能の差を生じるメカニズムについて、ヒト腸管切除検体を用いて、引き続き詳細に検討を行っていくことで、ヒト腸管内ILCの制御メカニズムの解明と、ILCの機能修飾薬の候補となる基盤的研究を推進する。
生物炭酸塩中の有機態塩素分布から読み解く海洋の栄養塩長期動態

平成30年度は、青森から茨城にかけての太平洋沿岸で採取したウバガイ殻試料を対象として、放射光による微量元素分析を実施した。塩素・硫黄・ストロンチウムなどの分布に明瞭な成長線構造を観察するとともに、それらの化学状態の分析・考察を行った。これまでに分析した苫小牧産のウバガイと同様、塩素の化学形態は単純な塩化ナトリウム(塩)では無いことが確認されるとともに、硫黄については、他の二枚貝と同様に酸化的な硫黄と還元的な硫黄が混在していることも確認された。塩素については、貝の幼少期に高い濃度でとりこまれ、2から3歳程度を境として含有量が急激に変化していることが確認された。塩素の濃度分布に見られる特徴は、生息地域に依存せず、全て地域で採取した貝に共通して観察された特徴であることから、塩素は貝の成長と強く相関した元素であることが示唆された。ストロンチウムについては、含有量と試料採取地の表層水温に明確な相関が確認された。一方、これらの元素分布は巨視的には成長線といった殻の模様と対応しているものの、微視的には空間的に不均一に分布しており、古環境研究に展開するためには高解像度での観察と分析部位の選定が重要であることが改めて確認された。同位体質量分析については、液体クロマトグラフ装置を質量分析器に組み合わせることで,イオン交換法によって環境試料から複数元素を一括自動分離できる手法を開発した。この手法を用いて、様々な生物炭酸塩殻中のリチウムの同位体測定を行ったところ,代表的な海生単細胞生物では海水と似た同位体組成の石灰化母液をもつのに対して,二枚貝殻では微量元素取り込み時の分別効果が大きいことが明らかとなった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成28年度は、7月から9月の夏期に北海道沿岸地域においてフィールド調査を実施し、エゾイガイ試料の採取ならびに生息地の環境調査を行う予定であった。しかしながら、当該時期は例年にない台風の当たり年となり、予定した回数の調査を実施できなかった。そのため、フィールド調査の一部を平成29年度に持ち越すこととなった。一方、実施したフィールド調査において、ウバガイやエゾヒバリガイなどの二枚貝殻を入手することができた。これらの殻について予備な微量元素分析を行ったところ、ウバガイ殻中には目的としている塩素をはじめとして、様々な微量元素が高濃度で含まれているとともに、明瞭な成長線構造を示すことが明らかとなった。そこで、当初より研究計画を変更し、ウバガイを対象として研究に着手した。平成29年度に繰り越した事業においては、東北地方の太平洋沿岸を中心として、ウバガイ殻の収集ならびに生息地のフィールド調査を実施した。一方、同位体分析については、液体クロマトグラフを組み合わせて高精度で試料を精製する手法の開発を進めた。貝殻に代表されるバイオミネラルは多様な有機・無機化合物が混在しているため複数段階の分離操作を伴う場合が多く、より高度な分離手法の確立が必須であった。そこで迅速・安定・高純度の元素単離技術を実現すべく、2種類の液体クロマトグラフ装置を組み合わせた精製手法の開発に取り組み塩素を含む各種陰イオンならびに陽イオンの自動単離精製システムを構築した。単離試料は多重検出器型誘導結合プラズマ質量分析装置(MC-ICP-MS)と元素分析/同位体質量分析装置(EA/IR-MS)によって各種同位体比を測定し、十分な精度・確度が達成されたことを確認した。一回の分離操作で複数種の元素を自動単離精製できる新しい手法を実現した。当初の研究計画で予定していたイガイ類を対象とした研究は、天候の理由によりフィールド調査が制約されたたため、予定通りに進展することができなかった。一方、並行して進めていた北海道南岸に生息する二枚貝の調査研究において、ウバガイの殻が本研究に適していることを発見した。そのため、ウバガイに研究対象を変更することで、ほぼ当初の研究スケジュールに沿って研究を開始することができた。分析対象種の変更は、研究計画書の策定時に想定した範囲内である。ウバガイ殻を対象とした放射光軟X線による元素分布と化学状態分析、および、液体クロマトグラフと組み合わせた質量分析法による同位体分析法の開発は順調にすすんでいることから、おおむね順調に研究が進展していると判断できる。平成29年度は、北海道南岸の苫小牧でウバガイ殻の収集を行った。採取した試料を対象として放射光による微量元素分析を行い、塩素・硫黄・ストロンチウムなどの分布に明瞭な成長線構造を観察するとともに、それらの化学状態の分析・考察を行った。当初想定した通り、塩素の化学形態は単純な塩化ナトリウムでは無いことが確認されるとともに、硫黄については、他の二枚貝と同様に酸化的な硫黄と還元的な硫黄が混在していることも確認された。また、同海域で採取した複数個のウバガイ殻について同様の分析を適用して再現性を確認したところ、ウバガイ殻は個々の貝に依存した生物的影響が小さく、古環境解析の対象としての適用性が高いことが確認できた。さらに、平成28年度の繰越し事業として進めた宮城・青森でのフィールド調査においてもウバガイ殻を新たに入手し、これらの殻試料の分析準備を順次進めた。同位体分析については、前年度に開発した液体クロマトグラフを組み合わせて高精度で試料を精製する手法について、分析のプロトコルを確立する作業を進めた。

イオンクロマトグラフと液体クロマトグラフのフラクションコレクターを用いる同位体測定の前処理方法を確立し、学術雑誌に結果を投稿した。同時に、放射光分析の結果をもとに塩素の同位体分析を行う試料と部位を決定し、同位体分析に着手した。また、微量元素分析で確認された成長線構造が年変動と正しく対応しているかを検証するため、酸素同位体分析の準備を並行して進めた。当初の研究計画で予定していたイガイ類を対象とした研究は、期待通りに進展することができなかった。一方、並行して進めていた北方域の二枚貝の調査研究において、本研究に適したウバガイを見つけることができたことから、ほぼ当初の研究スケジュールに沿って研究を進めることができている。分析対象種の変更は、研究計画書の策定時に想定した範囲内である。ウバガイ殻を対象とした放射光軟X線による元素分布と化学状態分析、および、液体クロマトグラフと組み合わせた質量分析法による同位体分析法の開発は順調にすすんでいることから、おおむね順調に研究が進展していると判断できる。平成30年度は、青森から茨城にかけての太平洋沿岸で採取したウバガイ殻試料を対象として、放射光による微量元素分析を実施した。塩素・硫黄・ストロンチウムなどの分布に明瞭な成長線構造を観察するとともに、それらの化学状態の分析・考察を行った。これまでに分析した苫小牧産のウバガイと同様、塩素の化学形態は単純な塩化ナトリウム(塩)では無いことが確認されるとともに、硫黄については、他の二枚貝と同様に酸化的な硫黄と還元的な硫黄が混在していることも確認された。塩素については、貝の幼少期に高い濃度でとりこまれ、2から3歳程度を境として含有量が急激に変化していることが確認された。塩素の濃度分布に見られる特徴は、生息地域に依存せず、全て地域で採取した貝に共通して観察された特徴であることから、塩素は貝の成長と強く相関した元素であることが示唆された。ストロンチウムについては、含有量と試料採取地の表層水温に明確な相関が確認された。一方、これらの元素分布は巨視的には成長線といった殻の模様と対応しているものの、微視的には空間的に不均一に分布しており、古環境研究に展開するためには高解像度での観察と分析部位の選定が重要であることが改めて確認された。同位体質量分析については、液体クロマトグラフ装置を質量分析器に組み合わせることで,イオン交換法によって環境試料から複数元素を一括自動分離できる手法を開発した。この手法を用いて、様々な生物炭酸塩殻中のリチウムの同位体測定を行ったところ,代表的な海生単細胞生物では海水と似た同位体組成の石灰化母液をもつのに対して,二枚貝殻では微量元素取り込み時の分別効果が大きいことが明らかとなった。これまでに、北海道・苫小牧で収集したウバガイ殻を対象として、塩素・硫黄・ストロンチウムなどの元素分布の測定を行い、これらの元素分布が成長線と強い相関を持つことを確認している。また、平成29年度に繰り越した事業により、宮城県亘理町、青森県三沢市などの地域においてフィールド調査を完了し、ウバガイ殻を入手している。今後は、これらの殻試料を対象として、放射光を用いた微量元素分布および、化学状態の分析を進める。また、塩素が高濃度で確認された部位を中心として、塩素の同位体分析も並行して進める。
先天性表皮水疱症モデル細胞を用いたヘミデスモソームの形成と解体の分子機構の解明

先天性表皮水疱症の多くは細胞-基質間接着装置ヘミデスモソームの関連分子の遺伝子変異が原因となって起こる。本研究計画では先天性表皮水疱症の表現型の背後に存在する特有の病理の分子メカニズムをヘミデスモソーム機能に注目して明らかにすることを目的としている。2017年度は、表皮水疱症モデル細胞株の作製とモデル細胞を用いたヘミデスモソーム機能の解析をおこなった。1)私たちのこれまでの研究により、XVII型コラーゲン欠失DJM-1細胞において、基底膜タンパク質の沈着パターンに異常が認められることがわかった。XVII型コラーゲンのどのような機能が失われた結果、この異常が生じたのかを明らかにするため、XVII型コラーゲンの様々な部分欠失変異体を作製し、細胞に導入し、基底膜形成を観察した。現在、その結果を解析中である。2)2017年度に作製したプレクチン欠失DJM-1細胞におけるヘミデスモソーム形成能を調べたところ、I型およびII型のいずれのタイプのヘミデスモソームもまったく形成されなかった。また、親細胞と欠失細胞の間でのプレクチン以外のヘミデスモソームタンパク質の発現量に、大きな差は認められなかった。これらの結果は報告されているプレクチン欠失型の遺伝性表皮水疱症で認められるヘミデスモソーム形成不全の表現型とよく一致する。今後はこの欠失細胞を用いて、ヘミデスモソーム形成におけるプレクチンの役割を明らかにする計画である。3)XVII型コラーゲンのリン酸化アミノ酸部位を推定し、推定したアミノ酸の置換変異体を作製した。変異体をXVII型コラーゲン欠失DJM-1細胞に導入し、ヘミデスモソームを形成させたところ、一部の変異体では、ヘミデスモソーム形成の阻害や、逆にヘミデスモソーム解体の抑制が観察されることがわかった2017年度に作製済みとしていたBP230欠失細胞のクローンが凍結保存時の事故のため、失われてしまった。2018年度中に再度、作製とクローニングをおこなった。一方、XVII型コラーゲン欠失細胞を用いたヘミデスモソームの機能解析についてはほぼ予定通りに進めることができている。プレクチンとBP230については、それぞれの欠失細胞の基本的な性質を解析しつつ、これら細胞内アンカータンパク質がヘミデスモソームの膜タンパク質の機能にあたえる影響について注目し、変異体を用いた解析をおこなう。また、プレクチンもしくはBP230の遺伝子を標的としたゲノム編集において、確かにフレームシフト変異がゲノムに生じているにも関わらず、ほぼ全長と等しいサイズのタンパク質が発現しているクローンが得られた。プレクチンとBP230にはN末端のコード領域に複雑なスプライシング産物が存在していることが知られており、このこととの関わりも含め今後の検討課題となった。2019年度にはインテグリンbeta4とラミニンalpha3鎖の欠失細胞を作製も予定している。本研究計画では先天性表皮水疱症の表現型の背後に存在する特有の病理の分子メカニズムが存在することを目的としている。初年度の目標の一つは、先天性表皮水疱症のモデル細胞株を作製することである。1)すでに予備実験において、ヘミデスモソームの膜タンパク質であるXVII型コラーゲンを欠失したDJM-1細胞は作製済みである。H29年度には、新たにプレクチンとBP230の欠失細胞株をDNA編集により作製することに成功した。また、DNA編集をおこなったDJM-1細胞を限界希釈法により単離する際には、3T3細胞をフィーダー細胞として共培養すると単離されるクローン数が大きく増加することもわかり、今後の実験進行に大きく寄与する知見が得られた。2)先天性表皮水疱症の原因となっていると考えられているS265C変異(Wu et al, 2002)またはR1303Q変異(Yuen et al, 2011)を持つXVII型コラーゲンの変異体をXVII型コラーゲン欠失細胞に導入し安定発現株を作製した。次年度以後、これらの変異体発現株が形成するヘミデスモソームや基底膜に異常が認められるかを調べる予定である。3)DJM-1細胞が形成するヘミデスモソームも、これまで他の細胞で報告されているようにPMAやEGFの刺激によって壊れることが確認できた。4)XVII型コラーゲン欠失細胞株をマウス皮下に注入し作らせたがん細胞の基底膜では、ラミニン332の沈着が減少することがわかった。プレクチンとBP230のKO細胞を作製し、かつ単離できたこと、またアミノ酸置換変異体を安定発現する細胞も作製できた。さらにDJM-1細胞のヘミデスモソームが細胞外刺激により解体されることが確認され、ヘミデスモソーム解体のシグナル伝達経路の研究ができることもわかった。以上のことから上記の通りの進捗状況の評価とした。

1)私たちのこれまでの研究により、XVII型コラーゲン欠失DJM-1細胞において、基底膜タンパク質の沈着パターンに異常が認められることがわかった。XVII型コラーゲンのどのような機能が失われた結果、この異常が生じたのかを明らかにするため、XVII型コラーゲンの様々な部分欠失変異体を作製し、細胞に導入し、基底膜形成を観察した。現在、その結果を解析中である。2)2017年度に作製したプレクチン欠失DJM-1細胞におけるヘミデスモソーム形成能を調べたところ、I型およびII型のいずれのタイプのヘミデスモソームもまったく形成されなかった。また、親細胞と欠失細胞の間でのプレクチン以外のヘミデスモソームタンパク質の発現量に、大きな差は認められなかった。これらの結果は報告されているプレクチン欠失型の遺伝性表皮水疱症で認められるヘミデスモソーム形成不全の表現型とよく一致する。今後はこの欠失細胞を用いて、ヘミデスモソーム形成におけるプレクチンの役割を明らかにする計画である。3)XVII型コラーゲンのリン酸化アミノ酸部位を推定し、推定したアミノ酸の置換変異体を作製した。変異体をXVII型コラーゲン欠失DJM-1細胞に導入し、ヘミデスモソームを形成させたところ、一部の変異体では、ヘミデスモソーム形成の阻害や、逆にヘミデスモソーム解体の抑制が観察されることがわかった2017年度に作製済みとしていたBP230欠失細胞のクローンが凍結保存時の事故のため、失われてしまった。2018年度中に再度、作製とクローニングをおこなった。一方、XVII型コラーゲン欠失細胞を用いたヘミデスモソームの機能解析についてはほぼ予定通りに進めることができている。1)プレクチンとBP230のKO細胞のゲノムのどこに変異が入っているかを明らかにするとともに、これらの細胞株における表現型を調べ解析する。2)アミノ酸置換変異体についても、患者で報告されている病変と関係するような現象が観察されるのかを調べていく。3)DJM-1細胞を用いてヘミデスモソームが解体される際におこるリン酸化に注目して研究を進める。4)インテグリンbeta4の欠失細胞株を作製する。プレクチンとBP230については、それぞれの欠失細胞の基本的な性質を解析しつつ、これら細胞内アンカータンパク質がヘミデスモソームの膜タンパク質の機能にあたえる影響について注目し、変異体を用いた解析をおこなう。また、プレクチンもしくはBP230の遺伝子を標的としたゲノム編集において、確かにフレームシフト変異がゲノムに生じているにも関わらず、ほぼ全長と等しいサイズのタンパク質が発現しているクローンが得られた。プレクチンとBP230にはN末端のコード領域に複雑なスプライシング産物が存在していることが知られており、このこととの関わりも含め今後の検討課題となった。2019年度にはインテグリンbeta4とラミニンalpha3鎖の欠失細胞を作製も予定している。当初購入予定だったサーマルサイクラーについて他研究室のものがかなり自由に使用できることになったため、緊急に購入する必要性がなくなった。H30年度での超低温冷凍庫の購入と予定よりも販売価格が上昇しているウシ胎児血清の購入費に充当する予定。欠失細胞作製計画に遅れが生じたため、マウスへの細胞注入による腫瘍形成実験とヘミデスモソーム単離画分の質量分析によるリン酸化アミノ酸同定実験が行えなかった。
DNA合成酵素遺伝子の構造と機能

DNA合成酵素遺伝子の機能的な解析が進展し、以下に示す実績が新たに得られた。(1)DNAポリメラーゼβ遺伝子のサイレンサーに結合する因子にがん遺伝子cーfosの産物が含まれることおよびこの結合領域の塩基配列はcーmyc遺伝子のサイレンサーと相同性をもつ。(2)ショウジョウバエのDNAポリメラーゼα遺伝子をクローニングして、その全配列をほぼ決定した。また、この遺伝子の上流にはPCNA遺伝子と同様のホメオドメインタンパク質の結合配列が存在することを見いだした。(3)DNAポリメラーゼαープライマーゼ複合体を構成するすでにクローン化された中心ポリペプチド以外の4つのポリペプチドの部分アミノ酸配列を決定し、cDNAと遺伝子のクローニングを進めている。(4)ターミナルトランスフェラーゼ遺伝子の発現調節領域にあるパリンドローム配列に特異的に結合する因子を見いだした。(5)ヒト先天性奇形において、PCNA、DNAポリメラーゼαとβ遺伝子に構造異常のある例をさらに見いだし、形態形成におけるDNA合成酵素の機能に示唆を与えた。(6)B型肝炎ウイルス逆転写酵素を支配する3.6kbmRNAのプロモーター結合タンパク質が肝細胞に特異的な因子と他の細胞にもある因子の複合体であることを証明した。(7)野性型およびカンプトテシン耐性のヒトトポイソメラーゼIcDNAの塩基配列を比較し、耐性をもたらしたのが、533番のGlyのAspへの変化であることを証明した。また、トポイソメラーゼIの活性変化によって核内のシグナル伝達系の変調がもたらされることを示唆した。(8)cーMycタンパク質が結合するcーmyc遺伝子上流にある配列とエンハンサーおよびDNA複製開始領域の関係をさらに詳細に解析した。また、cーMycのDNAへの結合にDNAポリメラーゼαも関与していることを見いだした。
死にゆく人の語りとスピリチュアリティに関する臨床社会学的研究

死や死にゆくことの意味を支えてきた伝統的共同体が解体し、大半の死が病院で管理されるにつれ、死にゆく人は死にゆく生の意味喪失の苦しみをかかえたまま、孤独に死をむかえねばならなかった。終末期医療は、死にゆく過程を主に心理的過程として構築することに基づいて、その過程への医療的ケアを加えるものであり、死にゆく人の身体のみならず主観的世界までも医療的管理の下に置こうとするものである。そのために終末期医療は、く語る-聴く>という新たな関係をケアの中核として導入したが、スピリチュアルな苦痛の捉え方がアドホックであるため、頃聴を通じての対処療法的なケアにとどまったり、ケアをする側からする望ましい死に方への誘導になるという限界がある。本研究はこれらを明らかにしたうえでさらに、死にゆく人の語りの分析を通じて、スピリチュアルな苦痛の中核は何か、死にゆくこととスピリチュアリティとの本質的な繋がりは何か、スピリチュアリティは他者との関係においてどのように作動し、死に直面するまで気づかれなかったいかなる意味の次元を照らし出すものなのかを明らかにした。従来のスピリチュアルケアでは、自己実現などの能動的意味の追求を援助することが中心となっており、何かを為すことがもはやできない人の生は無意味なままに放置される。だが、死に直面しスピリチュアリティが作動しまなざしが転換することによって、自己実現的な能動性以前に、自己の存在が既に他者とく共に存在する>ことでしかありえないこと、この根源的受動性に気づかされ、受動的な意味を見出すことが可能になるのであり、いかなる生にもその意味を照らし出す働きとしてスピリチュアリティを捉えることができる。その意味で本研究はスピリチュアルケアを最も深い水準で考えうる研究の基盤を構築するものである。死を看取る伝統的な共同体が解体し、死の病院化が進行することにより、死が日常世界から隔離、隠蔽され、重要な他者の死をリアルなものとして経験する機会が失われた。このことは他者の他者としての自己の死についてリアルに想像することを困難にし、死にゆく自己の生の意味づけをできずに患者は孤独に死をむかえねばならない。他方で自己は自己物語という形でたえず語られねばならない再帰的プロジェクトとなり、死にゆく自己の生の意味づけを自己が再請求する死のアウェアネス運動が起き、それと連動する形でホスピスや緩和ケアをはじめとする終末期医療が成立したのだが、終末期医療において死に対してどのような視線が構築され、死にゆく人の経験や意味が医療の対象としてどのように組み込まれてきたのかを明らかにしなければならない。そこで、自己を物語ることや病の経験を物語ることについて理論的検討を行い、自己物語を通じて自己が再帰的に構築される過程、そこにおける聴き手としての他者の意味、物語を共有する共同体の形成と共同体による意味の型どり、語ることと病の身体との関係について明らかにした。次に、終末期医療において死にゆく過程が心理的過程として構築されることに基づいて、死にゆく心理的過程を医療による管理の対象とすることが可能になったことを明らかにし、死にゆく人の意味喪失へのケアであるスピリチュアルケアを支えている論理と、スピリチュアルケアの限界について明らかにした。そして、闘病記を収集、分析し、スピリチュアルな苦痛がどのように表れているのか、自分らしい死のむかえ方がどのように模索されているのか、他者との関係において死にゆく生の意味がどのように見出されているのか、そこにおいてどのようなまなざしの転換があるのかを明らかにした。終末期医療は、死にゆく過程を主に心理的過程を中核とするものとして対象化することに基づき、その過程への医療的ケアを加えてゆくものと理解することができる。

死にゆく人の語りを手がかりに、終末期のケアが死にゆく人の経験をどのように型どるのか解明することを目的に、特にスピリチュアルケアについて以下のような分析を行った。スピリチュアルケアは、終末期医療のアイデンティティの根幹をなす重要な意義が求められるにもかかわらず、死にゆく人の主観的世界へ介入する際に、死にゆく人のまなざしを自己実現という形で自己の内部へと向かわせる方向性と、逆にまなざしを自己の外部へと向かわせることにより自己への固着を手放し自己超越へと向かわせる方向性とが、ケア従事者に無自覚なまま混在している。これら矛盾する方向性に無自覚なまま、「傾聴」「共感」「受容」というコミュニケーション・スキルとしてスピリチュアルケアが実践されるが、それにより死にゆく人を取り囲む解釈共同体の形成につながり、「良き死」という特定の型の死にゆく過程が規範化されることにつながる。このような型どりに陥ることのないスピリチュアルケアの可能性を模索するために、次の点を明らかにした。死への直面がどのようにして自己を超越した世界とのつながりや、自己と他者とのつながりを先鋭化させるのか、そうしたっながりによって見出される生の意味について、自己実現的な能動的な意味と受動的・受容的な意味とが区別されること、死にゆく人の傍らに止まり続けることがどのようにして自己に固着するまなざしから自己超越的なまなざしへの転換を促すのか、この転換によって見出される受動的・受容的意味は共在価値として理解可能であり、能動的意味の追求が不可能になった状況においても、死にゆく生の不条理からかろうじて死にゆく人を救い出しうるのではないか、これらについて明らかにした。終末期医療の中核をなすものは、死にゆく人の意味喪失へのケアとしてのスピリチュアルケアである。だがこれまでのスピリチュアルケア論やケア実践を見ると、自己実現的な意味の追求ヘのケアが中心であり、身体の衰弱などによって自己実現的意味の追求が不可能になった人の意味追求については、十分に射程に収めることができない。そこで、意味の次元を自己実現的な能動的な意味と、他者との関係の内にのみ存在する自己、換言すれば、他者と存在を共にする自己への自覚という受動的・受容的意味とを区別する重要性を明らかにした。その上で、死にゆく人の語りを分析することを通じて、受動的意味への気づきが促されるプロセスと、そこではたらく要因を検討し、以下の点を明らかにした。死の切迫により言語水準、身体水準で自己への固着を解体させる力がはたらくこと。だが、身体と身体との<あいだ>あ共鳴、それを基盤として成り立つ、他者の苦しみに無関心ではいられない<傷つきやすさ>ゆえに、絶対的に隔絶している自己と他者が、否応なく引き込み合い、この間身体相互作用により、死にゆく人が<今ここ>に繋ぎ止められ、究極的な自己解体を免れうること。そこにおいては、自己と他者の役割存在的意味が脱落し、特定の「だれ」を超えた存在として、死を介して自己と他者が無媒介に接してしまうのであり、自己実現的意味に固着する方向からまなざしが転換し、自己を超えだ世界、自己と他者の生を俯瞰する世界へとまなざしが至り、<存在を共にする>という存在の位相が照らし出され、そこでまなざしは反転し、<今ここ>での出会いに、この存在の位相が写し込まれることになること。
放射光回折コントラストトモグラフィを用いた疲労損傷評価法の開発

結晶マッピング法である回折コントラストトモグラフィ(DCT)を開発し,疲労損傷評価への適用を検討した.DCT測定が可能な試験片に対して,低サイクル疲労および高サイクル疲労試験機をそれぞれ開発し,疲労損傷過程における結晶内部の変化をDCTを用いて観察する手法を構築した.疲労損傷を評価するパラメータとして回折像が現れる角度範囲から結晶粒内のミスオリエンテーションβを算出した.疲労試験中のβを評価したところ,繰返し数とともにβが増加すること,schmid因子が最大の回折面においてβの変化が最大になること,き裂が発生した結晶粒においてβの変化が大きいことなどが明らかとなった.本研究の目的では結晶粒の3Dマッピングが可能な回折コントラストトモグラフィを構築し,疲労損傷評価を行う手法を開発することである.本手法が非破壊的評価法であることから,低サイクル疲労試験中の結晶粒の変化を観察した.本手法では回折スポットの拡がりを回折の拡がり角として着目している.これまでに引張試験中に観察を行った結果,塑性変形が大きくなるにつれて回折角の拡がりは大きくなる傾向が見られた.そこでひずみ制御による引張-圧縮負荷の低サイクル試験を行い,回折の拡がり角を観察した結果,繰返し数の増加とともに回折角の拡がりが大きくなることが分かった.さらに予ひずみを与えた試験片について同様に低サイクル疲労試験を行い,予ひずみがない場合と比較した.予ひずみを与えた場合では,予ひずみ負荷により,回折角の拡がりが大きくなる結晶が大幅に増加した.その後繰返し負荷を与えると回折角の拡がりは小さくなり,さらに繰返し負荷後ではわずかに増加する傾向が見られた.このとき応力は予ひずみにより大きく増加する加工硬化を示した後,繰返し負荷とともに減少する繰返し加工軟化挙動を示した.このことから,回折角の拡がりは,結晶粒内における転位密度の増加や再配列にともなう減少を反映していることが考えられた.疲労損傷の時間変化を評価するために,4D解析手法の構築を行った.4D解析を用いて腐食疲労における腐食ピットの成長およびき裂発生過程の評価を行った.その結果,介在物分布が腐食ピットの成長に大きな影響を与えており,表面に接する介在物から,介在物に沿って腐食が進行し,材料内部から腐食が進む様子が確認された.このことから介在物分布を制御することにより腐食強度を向上させることが可能であることが示唆された.本研究の目的は,結晶粒の3Dマッピングが可能な回折コントラストトモグラフィ(DCT)を構築し,結晶粒単位で疲労損傷評価を行う手法を開発することである.今年度は,データ解析手法の改善,および同手法を用いた高サイクル疲労損傷評価に関する実験的検討を行った.DCTではX線の回折現象を用いて,結晶粒の形状や方位を調べる.サンプルを回転させながら測定を行うと,回折スポットが,ある角度範囲にわたって現れる.これまでは,この回折スポットの出現角度範囲を回折の拡がり角として算出し,疲労損傷評価に用いてきた.回折の拡がり角は,塑性変形や低サイクル疲労の繰返し数とともに増加することが明らかになっているが,サンプルの回転軸に対する回折面の角度の影響を受けることが分かった.そこで,回折の幾何学的条件を用いて回折面における全方位差(Total misorientation: β)を算出することを検討した.回折の拡がり角からβに変換したところ,結晶の幾何学的配置の影響を除去できることが分かった.DCTの疲労損傷評価の実験的検討では,高サイクル疲労試験過程のサンプルに対して,本手法の適用を試みた.疲労試験機は2013年度に開発した微小サンプル用試験機を,アクチュエータを改良して使用した.高サイクル疲労におけるDCT観察の結果,回折面における全方位差βが繰返し数とともに増加していることが分かった.低サイクル疲労と比較するとβの変化量が小さく,βのヒストグラムの分布のばらつきが小さいことが分かった.結晶粒の回折面ごとに分類してβの変化を調べたところ,結晶のすべり系の回折面において最もβの変化が現れていることが分かった.これは,すべり面における転位密度の増加に伴って回折面が湾曲していることを反映していると考えられ,βを用いて転位密度の変化を評価可能であることが分かった.放射光を用いた回折コントラストトモグラフィ(Diffraction Contrast Tomography:DCT)を開発し,本手法を疲労損傷評価に適用することを検討した.DCTでは,個々の結晶粒で生じる回折現象を利用して,結晶粒ごとに形状をイメージングするとともに,結晶粒における回折条件の変化から結晶粒内の状態を評価できる可能性がある.本課題では,低サイクル疲労および高サイクル疲労試験を行いながら,DCTによる測定を行い,非破壊的に疲労試験中の結晶粒の組織観察を行った.本研究ではDCT測定結果から,疲労損傷評価に適用できる新たなパラメータとして,回折条件を満たしたときに現れる回折スポットの出現角度範囲およびその位置から算出される,結晶粒内の総方位差(Total miss-orientation:β)を提案した.このβは塑性変形が生じると増加することから,結晶粒内の転位密度などに対応して変化するものと考えられる.低サイクルおよび高サイクル疲労試験中の各結晶粒のβを評価し,さらに結晶3Dイメージングを用いてき裂が発生した結晶粒を特定した.その結果,き裂が発生した位置の結晶粒ではβの変化が他の結晶粒と比較して非常に大きいことが分かった.地震負荷などの過大荷重が作用した場合の疲労強度評価を目標として,余ひずみを受けた材料に対して,DCT観察を適用した.

その結果,予ひずみ付与による転位密度の増加や転位のさ再配列挙動の評価や,過大負荷による低サイクル疲労寿命の低下をβの大きさから評価できる可能性があることが明らかとなった.き裂のイメージング手法として,平板状のサンプルに対しても適用可能なラミノグラフィの適用を検討した.ラミノグラフィを用いて転動疲労下のき裂進展を観察した結果,複雑なき裂進展挙動の観察に成功した.結晶マッピング法である回折コントラストトモグラフィ(DCT)を開発し,疲労損傷評価への適用を検討した.DCT測定が可能な試験片に対して,低サイクル疲労および高サイクル疲労試験機をそれぞれ開発し,疲労損傷過程における結晶内部の変化をDCTを用いて観察する手法を構築した.疲労損傷を評価するパラメータとして回折像が現れる角度範囲から結晶粒内のミスオリエンテーションβを算出した.疲労試験中のβを評価したところ,繰返し数とともにβが増加すること,schmid因子が最大の回折面においてβの変化が最大になること,き裂が発生した結晶粒においてβの変化が大きいことなどが明らかとなった.データ整理においては,回折面の全方位差βを用いることにより,疲労損傷に伴う結晶粒内の変化を評価できることが明らかとなった.また実験的検討においても,2013年度に開発した,回折コントラストトモグラフィの測定が可能な微小サンプルの疲労試験を改良し,高サイクル疲労が行えるようになった.このように疲労損傷を反映したパラメータが明らかになったこと,および各種疲労試験が可能な試験機が完成したことにより,両者を組み合わせた疲労損傷評価に関する実験的検討が可能となった.以上のように回折コントラストトモグラフィを用いた疲労損傷評価法の開発に必要な準備が整っており順調に進展しているといえる.非破壊検査,材料強度学これまでに,回折コントラストトモグラフィ測定が可能な微小サンプルに対して疲労試験を行うことができる小型試験機を開発した.またデータ解析では,回折面の全方位差βを算出して,回折面の転位密度を評価できることを明らかにした.2015年度では,これらを組み合わせてき裂発生過程における疲労損傷評価について検討を行う.具体的には,比較的緩やかな切欠きを導入したサンプルについて,高サイクル疲労過程における回折コントラストトモグラフィ測定を行う.切欠きを導入することにより,き裂発生箇所を絞込み,き裂が発生する結晶粒を重点的に調査する.特にき裂が将来的に発生する結晶のβの変化に着目し,βとき裂発生の関係について検討を行う.また,3次元マッピング手法と非破壊評価手法の特徴を活かしてき裂が発生する結晶粒とその周囲の結晶との相違点および相互作用について議論する.これらの実験的検討を通して,回折コントラストトモグラフィを用いた疲労損傷評価法の有効性について検討する.断面積が0.3μm×0.3μmの試験片のための低サイクル疲労試験装置を開発し,圧縮-引張負荷の低サイクル試験中の疲労損傷を,回折コントラストトモグラフィを用いて観察することに成功した.この結果,回折角の拡がりは結晶粒内部の転位密度の変化を反映しており,本手法を用いて疲労損傷評価が可能であることが明らかとなった.このように回折コントラスト法を用いて疲労損傷評価を行うための基礎的な検討における成果が得られている.
ネットワークの品質変化に対して動的制御可能なリアルタイム触覚ストリーミングの研究

本年度は触覚メディアのストリーミングに関して(1)触覚を用いたリモートナビゲーションシステムの構築と評価、(2)分散仮想空間における触覚の利用のためのソフトウェア基盤の開発を行った。(1)触覚を用いたリモートナビゲーションシステムを構築し、システムにおいてネットワークQoS(Quahty of Service)の劣化が意思疎通に与える影響を検討した。意思疎通とは文字の教示であり、ネットワークを通じた習字システムを想定している。システムは二つのノードがサーバを介さずに直接接続されており、お互いに触覚デバイスのカーソル情報を送ることで、拘束力を用いたナビゲーションを実現する。拘束力とは二つのカーソルが互いを引っ張り合う力である。本システムでは、ばね力にもとづく場合、生徒と教師それぞれで別のモデルを用いて拘束力を生成する場合について検討した。後者はSpringによる力を与えた場合に発生する不安定性を解消するためである。このシステムにおける評価では、ネットワークQoSの劣化が操作性に与える影響に加え、ユーザ間の意思疎通に与える影響を測定した。その結果、このシステムにおけるネットワークQoSの劣化の影響は、操作性よりも意思疎通のレベルにおいて顕著であった。(2)現在、触覚を用いた仮想空間を構築するソフトウェア基盤が整いつつある。しかしながら、それらをネットワークを介した分散システムに拡張するには独自のソフトウェアを作成する必要がある。そこで、本研究では既存の触覚仮想空間ソフトウェアを分散仮想空間で用いるためのシステムを開発している。本ソフトウェアでは、ネットワークQoSの変動に対しても適応的に動作するシステムの構築を目的としている。触覚メディアのストリーミングに関して、(1)触覚オーディオアプリケーションにおけるネットワーク品質劣化の影響、(2)分散同期制御がユーザに与える影響の研究を行った。(1)仮想空間における音と触覚の相互作用の検討を目的として、遠隔地間の太鼓合奏アプリケーションを構築した。このようなシステムにおいて、端末間を接続するネットワークで遅延が発生したときに、予測によってその影響を低減させる手法を検討した。このアプリケーションにおいては、撥と見立てた触覚デバイスのカーソルが直線運動で近似できるので、一次予測を用いて遅延の影響を低減することが期待される。予測の効果を測定するために、ネットワーク遅延の大きさを変えて主観評価実験を行った。実験におけるタスクは、あらかじめ指定されたリズムで2ユーザが合奏を行うものである。その結果、タスクにおいて設定されたリズム間隔の半分程度までの遅延については、予測が効率的に働くことが判明した。(2)従来、触覚を含む仮想空間システムにおいてオブジェクト位置の分散同期制御を行うことは、End-to-Endの遅延の増大によるユーザの操作性の劣化が大きく、同期を取ることによるアプリケーションの品質改善はみられなかった。しかしながら、この結果はアプリケーションの性質に依存しているところが強く、その点において検討が不十分であった。そこで、より同期が必要とされる状況として、操作においてクライアント間でのバランスが必要となるアプリケーションで分散同期の効果を検討した。その結果においては、同期を行うことによって遅延が増大しつつもアプリケーション全体として評価が向上することがみられた。
自然発生癌宿主における樹状細胞ワクチン低反応性メカニズムの解明

そこで、悪性黒色腫細胞上に発現しているDC-HILの機能をより詳細に検討するために、DC-HILの発現が認められているマウス悪性黒色腫株化細胞B16F10からDC-HIL遺伝子をノックダウンしたマウスの悪性黒色腫株化細胞(#35)を作製し、B16F10と#35に対する免疫反応をin vitroおよびin vivoにおいて比較検討した。これらの悪性黒色腫株化細胞とT細胞を共培養したところ、B16F10と比べ#35と共培養したT細胞がより多くの^3Hの取り込みが認められ、培養上清中のIL-2およびIFN-γの濃度もB16F10と比べ明らかに高かった。さらに、これらの株化細胞ををC57BL6マウスに接種し、腫瘍のサイズおよび生存期間を観察したところ、#35を接種したマウスに形成された腫瘍のサイズはB16F10と比べ明らかに小さく、生存期間も有意に長かった。これらの結果から、腫瘍細胞がこのようなT細胞の活性化抑制を示す分子を発現することにより生体の免疫学的拒絶から逃避していると考えられ、これがDCワクチン低反応性メカニズムの一つであると考えられた。樹状細胞(DC)ワクチン低反応性メカニズムには、腫瘍細胞が発現する抑制因子による免疫寛容状態が大きく関与していると考えた。特に、DCなどの抗原提示細胞に発現しており、T細胞の活性化抑制を示す負の調節因子である共抑制分子が悪性腫瘍にも発現しており、免疫寛容を引き起こす。自然発生癌宿主におけるDCワクチン低反応性メカニズムを解明するために、5種類のイヌ悪性黒色腫株化細胞に対するDCワクチンによる免疫誘導効果を腫瘍細胞に対するDTH反応および細胞傷害活性の点から検討し、さらに、DCで最近同定された抑制因子であり、マウスの悪性黒色腫細胞で発現が認められたDC-associated heparin sulfateproteoglycans-dependent integrinligand(DC-HIL)の発現をこれら5種類のイヌ悪性黒色腫株化細胞についてウエスタンブロッティングにより解析した。その結果、悪性黒色腫株化細胞5株すべてに共抑制分子DC-HILの発現が認められた。特に、DC-HILの発現が最も弱かったイヌ悪性黒色腫株化細胞ChMCでは、他の株化細胞と比べ、DTH反応ならび細胞傷害活性の明らかな増加が認められ、より効果的にDCワクチン投与による免疫誘導が引き起こされていると考えられた。これらの結果から、イヌ悪性黒色腫株化細胞に発現しているDC-HILはDCワクチンによる免疫誘導を阻害していると推測された。
耐照射損傷性を有する高効率半導体ガンマ線電池の開発

ガンマ線をエネルギー源とするシリコン半導体およびテルル化カドミウム半導体を用いた放射線電池を開発し、5%以上のエネルギー変換に成功した。発電効率は、素子の厚さ、照射温度に顕著に依存した。これらの特性は、照射によって生成した電子-正孔のキャリアの寿命、拡散長に起因することが分かった。また、長期照射に伴う発電効率の低下は避けられなかったが、素子の加熱焼鈍によって回復することが分かった。放射線エネルギーの電気エネルギーへの直接変換を目指し、SiやCdTe半導体を使ったγ線電池の研究を行った。特に、1変換効率向上、2高線量照射時の変換効率低下の原因究明、3変換効率低下の抑制と回復法の探求、に注目した。多種の半導体素子(Si、CdTe、GaAs、InP、GaPなど)についてCo-60γ線照射(最大線量率5kGy/h)を行い、太陽電池の性能測定と同様、負荷抵抗を変え電圧と電流値を計測し最大出力を決定した。変換効率は、MCNPシミュレーションコードを用いエネルギー付与値を算出し、最大出力との比較から決定した。また、素子性能低下の原因究明のため、素子の拡散電位をC-V測定により、また、抵抗値を4端子法にて測定した。1)γ線に対する変換効率向上:ショットキータイプSi素子、Si-PIN素子、CdTe素子、について%程度の高い変換効率を得た。さらに、素子の抵抗値、厚さ及び照射時の温度を変え、変換効率を測定した。その結果、高変換効率を得るには、高抵抗素子、低温照射、が望ましく、また、素子の厚さには最適な厚さがあることが分かった。これらは、γ線照射によって生成するキャリアの寿命、拡散長により決定されるものであり、最適条件のSiで、変換効率は10%を超えた。2)高線量照射による変換効率低下の原因究明:C-V測定と抵抗値測定の結果、半導体の抵抗値及び拡散電位は照射線量とともに上昇した。拡散電位の上昇は、キャリアの回収効率の増大につながるが、結局、変換効率低下の原因は、欠陥生成により素子抵抗が上昇しキャリア消失が増大したためであることが分かった。3)変換効率低下抑制と回復法の探求:変換効率の低下抑制には、高原子番号、高結合力の半導体が必要であることが分かった。これは照射による原子のはじき出し現象が起きにくいためである。また、低下した変換効率の回復には素子の加熱焼鈍が有効であった。本研究は、高レベル放射性廃棄物および使用済核燃料から放出されるガンマ線をエネルギー源としこれを電気エネルギーに直接変換するための、高効率の半導体放射線電池開発を主目的としている。加えて、耐照射損傷性を有する電池素子の実現を目指し、素子試作、ガンマ線照射実験、シミュレーションを用いた研究を実施中である。シリコンおよびCdTeを素子基板として準備した表面障壁型放射線電池では、Co-60のガンマ線照射(最大吸収線量率約5000Gy/h)によって発電に成功するとともに、その発電特性の詳細(出力電圧、電流および電力値の測定、基板厚さ、照射温度などの影響)を調べている。また、物質と放射線の層が作用を解析するMCNPコードを利用し、シミュレーションで得られた素子試料中へのガンマ線のエネルギー付与値と測定で得られた電力値との比較をもとに、ガンマ線エネルギーから電気エネルギーへの直接変換効率を算出している。これまで、シリコンで最大3%、CdTeで1%程度の値を得た。これらの研究成果をもとに、素子形状、照射条件の最適化によってさらに大きな変換効率を得る見通しを得ている。一方、これらの素子は、1週間程度の室温長期照射で出力が大きく低下すること、さらには、照射後の加熱焼鈍によって一部回復することも判明した。一方、シリコンおよびCdTeよりも耐照射損傷性に優れると期待されるInP系基板の素子では、現段階で十分に大きなエネルギー変換効率は得られておらず、まずは、研究後半で高変換効率を実現させ、長期照射特性を明らかにしたい。シリコンおよびCdTeについては、表面障壁型放射線電池の試作、照射実験、評価方法をほぼ確立することができた。また、高い変換効率と長期照射の影響を明らかにすることができたことから、試料の試作方法には改善の余地が残されるものの、初年度の目標はほぼ達成できた。これまでに得られた結果をもとに、素子構造を最適化していくことにより、これらの材料でもエネルギー変換効率として10%以上の素子試作の見通しを得ることができたと考えている。シリコンやCdTeについては、さらに照射条件(ガンマ線エネルギー、吸収線量率、照射温度)による損傷の程度の違いを明らかにすること、すなわち、特に対策を取らなくても長期に使用可能な条件の探索も重要であると考えている。一方、シリコンやCdTeを超える耐照射損傷性を有する素子開発および耐照射損傷の対策改善については、まだ十分な成果を得ていない。今後、InPをはじめとする素子開発を継続するとともに、これらの研究を行う予定である。今後、シリコンやCdTeについても照射実験を続け、照射条件(ガンマ線エネルギー、吸収線量率、照射温度)による損傷の程度の違いを明らかにしていく。

InPについては、太陽電池として試作されている素子を入手し、照射試験を行い基本的な発電特性を調べるとともに、自作素子では、これまでの金属電極蒸着による表面障壁型に加え、イオン注入によるp-n接合型の素子試作を進める。また、InP以外にもGaP、HgI2、CIGSなどの他の有望と考えられる半導体素子についても可能な限り入手し、その発電特性を調べるとともに、長時間照射による照射損傷性の試験を行っていく。残る研究期間でこれら素子開発および照射条件による発電特性、および照射損傷対策について調査、研究していく予定である。平成23年度は、交付頂いた研究費をほぼ消化し残額として105円がある。この次年度使用額105円と次年度請求予定額の1,300,000円をあわせて研究費とし、次年度の研究を推進する。研究費の使用予定内容は、以下の通りである。実験研究を行うための照射実験装置、計測装置およびシミュレーション実施などに対する基本的な研究設備は整っているので、設備備品についての購入予定はない。一方、素子試作にはそれぞれの半導体基板材料とともに電極材料、試薬、ガス類などの消耗品が必要であり、これらの購入(400,000円程度)を予定している。また、消耗品購入以外に、素子作製のためのイオン注入外注委託費用(300,000円程度)、ガンマ線照射費用(100,000円程度)さらに、試作試料のキャラクタリゼーションのための九大分析センターの分析装置利用費(100,000円程度)を研究費から支出予定である。得られた研究成果の学会などでの発表、および、情報収集、関係研究者との討議のため旅費の支出(300,000円程度)を、また、最後に、論文、報告書等の印刷費として100,000円程度の研究費使用を見込んでいる。