hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
音楽的行動の発達基盤に関する研究：身体性認知科学および生態心理学からのアプローチ

最終年度となる本年度の活動を順に報告する。まず楽器を用いた母子遊びの縦断的観察の既得データを用いた研究では、30組の親子による楽器遊びの観察データのデータベースを試験的に運用した結果をまとめ、論文を学術誌へ投稿した(本報告書作成時点で査読中)。また子どもの探索行動の出現とその特徴に関する微視的な分析も進み、複数のケースをさらに長い時系列のなかで比較できるようになった。この分析結果をもとに現在、論文投稿の準備をしている。上記に加え、以下の新規の実験を2種実施した。(1)幼児を対象に、楽器の演奏情報を振動と映像に変換できる機能を実装した創作楽器(ratatap)を用いた実験を行い、楽器の探索活動と多感覚的知覚(特に視覚-聴覚)との関係を検証するデータを取得することができた。現在、楽器の位置情報に関する分析を進めており、本科研費での成果として報告する予定である。(2)マイクロソフト社製の「キネクト」を使用し、幼児、小学生、成人を対象とした太鼓演奏時の運動データ(主要関節の位置、加速度等)を取得する実験を行った。このデータについては今後、年齢、条件ごとに分析を行っていく予定である。また本研究の応用的な成果として,乳幼児期の楽器とのかかわりで見られた探索行動と小学校の授業で行われている器楽活動との関連性について研究を進めることもできた。学会および講座等での発表に関しては、複数の国際学会・招待講演を含む発表および講演等を通して本研究の成果を公表し、かつ実践的な展開を目指す活動を行った。とりわけ、昨年度研究分担者らとともに刊行した訳書をテーマとした複数回のシンポジウムやラウンドテーブルを企画・実施し、本科研費の目的の1つとしていた音楽的発達の基盤に関する「理論的な枠組みを与える」という点に関しても進捗があったといえる。本研究の目的は、高次の認知活動である音楽的行動の発達基盤を明らかにするために、特に乳幼児期の子どもと音の出るモノ(玩具・楽器)との“身体的な関わり"に焦点を当てた調査研究を行い、そこに理論的な枠組みを与えることである。以下の3点を主たる問題とする;(1)音の出るモノをめぐる子どもたちの多様な探索的行動は「音楽的な行動の発達の契機」として捉え直すことは可能かどうかを検討する、(2)子どもを取り囲む社会的環境(例えばその場を共有する養育者)からの働きかけの特徴とそれらが子どもの探索に及ぼす影響を分析する、(3)身体的活動と音楽的発達との関係について、近年の身体性認知科学および生態心理学的な観点から理論的に精査し、本研究の成果を保育および音楽教育といった実践領域に還元する可能性を探る。以上の目的および計画に基づいて、初年度となる今年度は、研究分担者らとともに関連学会のいくつかにおいて「子どもの音楽的行動の発達」に関するシンポジウムやパネルディスカッションを組織し、意見の交換と問題の所在を確認した。次年度以降の「子ども、身体、音、モノ」を主題とする観察調査に用いる創作音具の構想についても検討を行い、音の出るモノをめぐる子どもの探索行動の変化を縦断的データから記述・分析するための計画を確認した。一方、本研究の遂行に協力をいただいている音楽教室において、乳幼児期の子どもを対象にしたプログラムを担当する講師に対するインタビュー調査を実施し、データを「テキストマイニング」の手法を用いて解析した。結果の一部は学会にて公表した。今後も継続的な調査と分析を実施していく予定である。これらの活動と並行して、研究計画に記したとおり、既得データの再分析を継続して進めており、この点に関連する成果を論文にまとめ、研究報告として学会誌に投稿した(報告書作成時点で査読中)。「研究実績の概要」でも記した通り、今年度は研究分担者との打ち合わせの機会を数多く設定することができ、相互に進捗報告やアイディアを頻繁に交換し、プロジェクトの現在位置の把握が可能であった。また学会等において本研究の問題意識と成果の一部の公表を複数回にわたって実施することができ、結果として次年度以降の展開やその方向性を明確にすることができた。また本研究の目的に深く関連する活動として、音楽教室の講師を対象にしたインタビュー調査を実施し、「テキストマイニング」を用いた分析結果を一部公表することができた。さらに「既得データの再分析」についても、この点に関連する成果を報告する論文を学会誌に投稿することができた。一方、子どもの探索行動を観察する調査で使用する予定の「創作音具」の制作に関しては、現在も検討を続けており、この点だけは少々ペースを上げて対応していく必要があるといえるだろう。とはいえ初年度の活動としては、おおむね順調であるということができる。本研究の目的は、高次の認知活動である音楽的行動の発達基盤を明らかにするために、特に乳幼児期の子どもと音の出るモノ(玩具・楽器)との「身体的な関わり」に焦点を当てた調査研究を行い、その成果に対して理論的な枠組みを与えることである。以下の3点を主たる問題として設定している:(1)音の出るモノをめぐる子どもたちの多様な探索的行動は「音楽的な行動の発達の契機」として捉え直すことは可能かどうかを検討する、(2)子どもを取り囲む社会的環境(例えばその場を共有する養育者)からの働きかけの特徴とそれらが子どもの探索に及ぼす影響を分析する、(3)身体的活動と音楽的発達との関係について、近年の身体性認知科学および生態心理学的な観点から理論的に精査し、本研究の成果を保育および音楽教育といった実践領域に還元する可能性を探る。

これらの目的および計画に基づき、本科研2年目となる今年度(平成28年度)は、「音楽性」をめぐる理論的な根拠となり得る書籍の翻訳出版に向けた作業や乳幼児期の音楽表現に関する書籍(保育士・幼稚園教諭向け)の刊行、関連学会での研究発表やランドテーブル等での成果の公表を行った。また音楽教室の講師を対象としたインタビュー調査のテキストマイニングによる分析や既得データの再精査等の作業も継続して実施し、これらの成果の一部も関連学会で発表するとともに学会誌論文としての投稿を準備している段階である。また音楽の熟達者とともに人間の音楽的発達に関するワークショップも実施し、多角的な活動が展開できものと考えている。「研究実績の概要」でも報告した通り、今年度は研究分担者らと共同して本科研プロジェクトにとって重要な書籍の翻訳出版に向けた作業および関連書籍の刊行など、具体的な成果に直結する活動を展開することができた。これらの活動に限っていえば、進捗状況としては順調であるということになる。しかしこれらの活動への比重が当初の予想よりもやや大きくなってしまったこともあり、子どもの探索活動を観察するための新規の調査や実験の実施が後手に回ってしまい、これらに関しては限定的な活動に留まってしまっている。以上を背景として、総合的な見地からみた本プロジェクトの進捗としては「やや遅れている」という評価にした。本研究の目的は、高次の認知活動である音楽的行動の発達基盤を明らかにするために、特に乳幼児期の子どもと音の出るモノ(玩具・楽器)との“身体的な関わり(探索活動)"に焦点を当てた調査研究を行い、そこに理論的な枠組みを与えることである。まず音の出るモノをめぐる子どもたちの多様な探索的行動の観察調査に関しては、既得データの微視的な分析が進展し、個別データではあるものの学術雑誌において一応の報告ができた。この部分に関連する成果は、研究分担者によっても論文として出版できた。既得データの分析は現在も進行中であり、複数の事例を扱った研究論文を準備している段階である。学会発表に関しては国際学会1件、招待講演3件を含む発表および講演に加え、研究分担者によるワークショップ等を通して本研究の成果を公表し、かつ実践的な展開を目指す活動を行った。新規データの収集(事例観察)は継続的に行っており、本研究の目的に関連するデータが蓄積されつつある。ただしその実施形態や分析作業の体系化という点ではまだ十分とはいえない状態である。一方、子どもの身体的活動と音楽的発達との関係について近年の身体性認知科学および生態心理学的な観点から理論的に精査するという目的に関しては、そのアイディアに直接的に関わる書籍の邦訳書2冊(スティーヴン・マロックとコレウィン・トレヴァーセン著『絆の音楽性ーつながりの基盤をもとめて』およびエスター・テーレンとリンダ・スミス著『発達へのダイナミックシステム・アプローチ』)の刊行が完了したことから、一定の成果はあったものといえる。「研究業績の概要」において報告した通り、今年度は既得データの分析および理論的な枠組みの整理という点では進展があり、具体的な成果をいくつか公表することができた。
階段の耐震性能に着目した木造建物の耐震性能再評価に関する研究

2階建て以上の建物が必ず持つ階段が有する耐震性能に着目し、構造実験と数値解析の実施から、その耐震性能を検証した。実験的研究では、軸組構法木造試験体(壁有)、枠組壁工法木造試験体などの実験を行い、荷重変形曲線を確認した。解析的研究では、階段の耐震性能発現機構を表現できる構造力学的モデルとして、階段の側板部分とビスとの接合部分に着目し、側板をブレース、ビスをせん断バネと置換することで構造力学モデルを構築し、実験結果との比較を行った。本研究は、2階建て以上の建物が必ず持つ階段が有する耐震性能を積極的に活用し、構造実験と構造力学モデルの構築による数値解析の実施から、その耐震性能を定量的に把握することを目的とする。階段の耐力発現機構の解明は、新築住宅に対する耐震設計のみでなく既存住宅の耐震補強にも適応でき、既存不適格住宅に対する簡易な耐震補強としても非常に有用である。二酸化炭素排出量の制御に代表される地球環境負荷の軽減対策に伴い、建設分野では新築建物や既存建物の長寿命化に対する構造的技術開発が求められている。新築住宅の耐震化や既存住宅に対する安価かつ簡便な耐震補強手法の開発こそ、今後我が国が目指す循環型社会を構築する上でも大変有意義なことである。平成23年度は、耐震性能を把握するための構造実験を実施した。試験体は、幅2.73m、高さ2.73mの2構面を0.91mの間隔で並列配置した間に直線階段を持つ軸組構法試験体(壁有)、枠組壁工法試験体の2体である。実験はタイロッド式による変位制御の静的交番3回繰返しとし、1/30rad以後は、油圧ジャッキのストロークが縮める側で引ききりとして実験を行った。実験より、軸組構法試験体(壁有)の最大耐力は62.2kN、枠組壁工法試験体は48.8kNであった。最大耐力を記録した変形角は、軸組構法試験体(壁有)0.069rad、枠組壁工法試験体で0.014radである。軸組構法の直線階段では、最大耐力近傍で耐力を維持しながら変形する、大きな変形性能が見られた。直線階段試験体について、壁倍率による評価を実施した。壁倍率は、軸組構法の直線階段試験体では、石膏ボードと階段の加算則が成り立つ事を示し、石膏ボードの壁倍率(1.0など)以上であった。枠組壁工法では、石膏ボードのビスによって耐力が大きく変化しない可能性が高いことが明らかとなった。先ず、耐震性能を把握するための構造実験を実施した。軸組構法木造試験体(壁有)、枠組壁工法木造調験体の実験を行い、荷重変形曲線を確認した。軸組構法の直線階段は、最大耐力近傍で耐力を維持しながら変形する大きな変形性能が見られた。枠組壁工法では、石膏ボードのビスによって耐力が大きく変化することが無かった。次に、階段の耐震1生能発現機構を表現できる構造力学的モデル化と、既存の実大実験に占める階段の耐震性能割合の定量的評価を目標とした解析的研究を行った。解析的研究では、階段の耐震性能発現機構を表現できる構造力学的モデル化として、階段の側板部分とビスに着目し、側板をブレースに、ビスをせん断バネと置換することで構造力学モデルを構築した。解析より、軸組構法では蹴上げ・踏み板は側板の座屈を制御する効果として作用させるとすることで実験結果と良い一致を示したが、枠組壁構法では、解析結果が実験結果より小さくなる傾向が強い結果であった。平成23年度は、当初予定していた目標をほぼ達成することが出来た。階段が有する耐震性能を把握するため、軸組構法・枠組壁工法の試験体各1体の構造実験を実施し、貴重な耐震データを得ることができた。軸組構法試験体では、石膏ボードも併せ持つ試験体としたことで、実際の建物を建設する場合の耐力加算に関する根拠を得ることもできている。枠組壁工法の試験体においても、石膏ボードのビスによって耐力が大きく変化しない可能性が高いことを確認することが出来た。平成24年度は、階段の耐震性能発現機構を表現できる構造力学的モデル化と、既存の実大実験に占める階段の耐震性能割合の定量的評価を目標とした解析的研究を中心とする。

また、海外の事例も含めた文献調査と、積極的な情報交換を行う。解析的研究では、階段の耐震性能発現機構を表現できる構造力学的モデル化として、階段の側板部分とビスに着目し、側板をブレースに、ビスをせん断バネと置換することで構造力学モデルを構築する。蹴上げ・踏み板は側板の座屈を制御する効果として作用させ、ブレースの圧縮・引張による最大耐力の違いが現れないようモデル化する。また、解析モデルは海外で多く用いられている最新のモデル化手法も参考とするため、文献調査や海外研究者との交流を含めた研究活動を行う。平成23年度の研究計画では、実験に関する消耗品費等が当初予定金額より少なく済んだため、約120千円を持ち越とした。平成24年度は、主に文献調査・解析的研究と研究成果の積極的な公表を行う。階段の耐震性能発現機構を表現できる構造力学的モデル化手法構築のための文献調査費用として、100千円。解析的な構造力学的モデルの構築は、コンピューターによる数値解析とし、解析に要する費用として270千円。旅費としては、国内旅費で解析モデル構築に関する研究打合せの交通費等として100千円、外国旅費は研究成果発表および海外の研究者との情報交換として12thWCTE(ニュージーランド・オークランド)、15thWCEE(ポルトガル・リスボン)を450千円を申請する。
不整脈原性にかかわる肺静脈周囲心房筋の免疫組織学的検討

心房細動の起源として肺静脈から発生する異常自動能が関与することが判明し、ヒト肺静脈周囲の心房筋を解剖学的および病理組織学的に検討してきた結果、肺静脈周囲の心房筋の走行が一部で非常に錯綜しており、その心房筋の異方向性が興奮伝導に変化をもたらす可能性が示唆された。また、肺静脈のとくに末梢側で、心筋細胞の膨化、空胞変性、間質の線維化など多彩な組織所見を認めるとともに、強い間質線維化の中に、一般心房筋に比べ明らかに細胞径が小さく洞結節と類似の小細胞を認め、異常自動能を有する細胞が存在する可能性も示唆された。これらの結果をふまえて、心房筋の興奮伝導に関与するgap junctionに関連する蛋白質connexinに対する抗体を用いて、ヒト肺静脈周囲心房筋における分布について観察し、細胞間レベルでの興奮伝導について検討した。剖検時に肺静脈周囲の心房筋が得られるように肺門部で心臓を切り出し、4本の肺静脈の基部から末梢側まで観察できるように凍結切片を作製した。7μ厚で薄切した後、Hematoxylin-Eosin染色、Azan染色などを施行するとともに、connexin40、connexin43、connexin45に対する抗体を用いて免疫染色を施行した。対象を生前に心房細動などの心房性不整脈を有した群と、心房性不整脈の既往のない群に分け検討した。Connexin40は心房性不整脈の既往のない群に比べて心房性不整脈を有した群で不均一に分布し減少していた。Connexin43、45に関しては両群で有意な差は見られなかった。心房細動発生の不整脈原性として、細胞間レベルにおける興奮伝導の減少や不均一性が関与をしている可能性が考えられた。心房細動の起源として肺静脈から発生する異常自動能が関与することが判明し、これまでヒト肺静脈周囲の心房筋を解剖学的および病理組織学的に検討してきた。その結果、肺静脈周囲の心房筋の走行が一部で非常に錯綜しており、その心房筋の異方向性が興奮伝導に変化をもたらす可能性が示唆された。また、肺静脈のとくに抹消側で心筋細胞の膨化、空砲変性、間質の線維化など多彩な組織所見を認めるとともに、強い間質繊維化の中に埋没する形で、一般心房筋に比べ明らかに細胞径が小さく洞結節と類似の小細胞を認め、異常自動能を有する細胞が存在する可能性も示唆された。これらの結果をふまえて、さらに異なった視点から不整脈原性となりうる解剖学的基質を明らかにするために、心房筋の興奮伝導に関与するgap junctionに関連する蛋白質connexinに対する抗体を用いて、ヒト肺静脈周囲心房筋における分布について観察し、細胞間レベルでの興奮伝導について検討した。剖検心から4本の肺静脈を切り出し、凍結切片を作製した。7μ厚で薄切した後、Hematoxylin-Eosin染色、Azan染色などを施行するとともに、connexin 40、connexin 43、connexin 45に対する抗体を用いて免疫染色を施行した。Connexin 40は心房性不整脈の既往のない群に比べて心房性不整脈を有した群で不均一に分布し減少していた。Connexin 43、45に関しては両群で有意な差は見られなかった。今後、症例数を増やすとともに、蛍光抗体法も取り入れてさらに検討する予定である。

心房細動の起源として肺静脈から発生する異常自動能が関与することが判明し、ヒト肺静脈周囲の心房筋を解剖学的および病理組織学的に検討してきた結果、肺静脈周囲の心房筋の走行が一部で非常に錯綜しており、その心房筋の異方向性が興奮伝導に変化をもたらす可能性が示唆された。また、肺静脈のとくに末梢側で、心筋細胞の膨化、空胞変性、間質の線維化など多彩な組織所見を認めるとともに、強い間質線維化の中に、一般心房筋に比べ明らかに細胞径が小さく洞結節と類似の小細胞を認め、異常自動能を有する細胞が存在する可能性も示唆された。これらの結果をふまえて、心房筋の興奮伝導に関与するgap junctionに関連する蛋白質connexinに対する抗体を用いて、ヒト肺静脈周囲心房筋における分布について観察し、細胞間レベルでの興奮伝導について検討した。剖検時に肺静脈周囲の心房筋が得られるように肺門部で心臓を切り出し、4本の肺静脈の基部から末梢側まで観察できるように凍結切片を作製した。7μ厚で薄切した後、Hematoxylin-Eosin染色、Azan染色などを施行するとともに、connexin 40、connexin 43、connexin 45に対する抗体を用いて免疫染色を施行した。対象を生前に心房細動などの心房性不整脈を有した群と、心房性不整脈の既往のない群に分け検討した。Connexin 40は心房性不整脈の既往のない群に比べて心房性不整脈を有した群で不均一に分布し減少していた。Connexin 43、45に関しては両群で有意な差は見られなかった。心房細動発生の不整脈原性として、細胞間レベルにおける興奮伝導の減少や不均一性が関与をしている可能性が考えられた。
金属アレルギーの発生機序に関する臨床的並びに実験的研究

推性モルモットを用いBe0,Be-CUをそれぞれ右脳腔内に投与し生体影響を検討した。[実験成績]LTTの推移についてはBe0投与群では投与後4週において対象群と比較して有意な高値化認めた。即ちBe0の場合、暴露の比的初期段階においては、細胞性免疫毒反応の発現を窺わせる。Be-Cu投与群ではBe投与量、観察期間においてほとんど差異を認めず、このことはBe-CuはBe0に比較して細胞性免疫毒性発現に対する反応性が弱いか、またはこの程度の投与量では生体に対する感作性が弱いと推論できる。次にCH50値については、Be0投与群では投後8週において有意な低値化を認めた。このことはBe暴露による体液性免疫毒性の発現は、現象論的には細胞性免疫毒性の発現と類似しているが、発現時期に差異があると考えられた。Be-Cu投与群では、すべての時期において有意な差は認めなかった。以上の成績よりBe-CuではBe0との比較において、体液性免疫毒性の発現に関しも反応性が弱いことが明らかとなった。2.Be0、BeCl_2投与マウスにおけるLTT値の動態Be0、BeCl_2を用いて、マウスにおけるLTTを指標として、Be化合物の免疫毒性を比較検討した。[実験成績]Be投与マウスのBe-LTT値の変化をみると、Be0投与群及びBeCl_2投与群の両方において対照群と比較し有意な高値化を認めた。このことはBe自体に細胞性免疫毒性作用があるということが想定され、またBeはヒト及びモルモットに対すると同様にマウスに対して感作性を有する金属であるといえる。一方、Be0とBeCl_2の比較ではBeCl_2投与群のBe-LTT値がより高値を示し、また個々のマウスにおいてもBe-LTT値が200%以上を示すものが10匹中3匹いた。このことは、Beによる細胞性免疫毒性の発現力を想定すると、むしろBe化合物の種類や性状が、投与量よりもつよく生体免疫反応に関与することが考えられた。
高親和性抗体産生の分子機序

有効な獲得免疫の鍵の一つであるクラススイッチ組み換え(CSR)と体細胞突然変異(SHM)反応の分子機構を解明する為、両反応に必須の分子であるActivation Induced Deaminase(AID)に焦点を当てて解析を行う。(1)CSR又はSHM特異的に働く優勢抑制型変異体/ペプチドの探索それに付帯してCSRに必要だがSHMには必須でないAIDのC末端領域に結合すると予想される因子の同定。(2)AIDの細胞内局在の解析とそれを規定する機構の解明、ならびにそのCSRSHM活性との関連の探索。(3)SHMにおけるAID発現後の新規のタンパク質合成の必要性の有無の確認。を目指す。(結果および考察)我々は、AIDの細胞内局在の解析とそれを規定する機構の解明、ならびにそのCSR SHM活性との関連の探索のため、野生型並びに変異を持つAIDとGFPの融合タンパク質を多数作成し、細胞内局在を決める領域を決定した。その結果AIDはN末端側に弱い核移行シグナル。C末端側に核排出シグナルを持ち、核と細胞質を行き来する事を明らかにした。核外移行はCRM1依存性である。AIDのC末端側領域はCSRに重要だがSHMには必須ではない。逆にCSR活性は維持されるがSHMのみが失われる変異があるかどうかをランダムに変異を導入したAIDを用いて検討した。その結果、N末端側の部分にSHMに重要だがCSRに必須でない部分がある事を見いだした。CSRとSHMには、それぞれ異なる補因子がN末端C末端に結合する事を示唆すると考えた。Estrogen受容体との融合により活性誘導できるAIDを用い、CSR及びSHM誘導で生ずる特異的DNA切断を、ヒストンH2AXリン酸化を指標に検出できる系を確立した。その系に於いてDNA切断はAID活性化後の蛋白合成を必要とする事が明らかとなった。1.我々は、AIDの細胞内局在の解析とそれを規定する機構の解明、ならびにそのCSR SHM活性との関連の探索のため、野生型並びに変異を持つAIDとGFPの融合タンパク質を多数作成し、細胞内局在を決める領域を決定した。核外移行はLMBで阻害される事から核排出シグナルにトランスポーターCRM1が結合すると考えられた。核外移行シグナルの欠損変異体はSHM活性を野生型以上に有しているが、CSR活性は低い事がわかった。2.AIDの変異体にCSR活性は維持されるがSHMのみが失われるものがあるかどうかをランダムにC末端側に変異を導入したAIDを用いて検討した。その結果、N末端よりの部分にSHMに重要な領域がある事を同定した。以前同定したC末側のCSRに重要な領域の存在と合わせ、CSRとSHMには、それぞれ異なる補因子がN末端C末端に結合する事を示唆すると考えた。3.CSRにおけるUNGの役割が、Uを除去する事によらない事をUNGの不活化型変異体を用いて明らかにした。また、CSR時のDNA鎖切断にはAID発現後にタンパク合成に依存する過程がある事を明らかにした。を目指す。
加速器産生放射性核種を用いたがんの断層画像診断:生理・生化学診断の展開

医学、薬学、工学3分野の研究グループによる臨床研究、新規放射性の開発研究、および診断測定の工学研究が相互に密接な関係をもって行われ、以下の成果が修められた。臨床研究においては従来通り^<11>C-メチオニンおよび^<18>F-フルオロデオキシグルコース(^<18>F-FDG)が放射性薬剤の中心になり、癌の悪性度評価および治療効果判定を主要課題とする乳癌、肺癌、縦隔癌、直腸癌等の各種癌のPET診断研究が行われた。本年度は特に自動合成装置における合成法の改良、技術的進歩に伴う高品質放射性薬剤の定常的使用システムの強化とさらにPET診断測定器の機能向上が図られるところとなり、数多くの研究症例数を対象とする高精度のPET画像化と癌集積動態の定量化に関する詳細な検討がなされ、形態的変化以前の生理、生化学的変化を検出し得るPET核医学診断の特質が発揮された。新規放射性薬剤開発研究して、^<11>C-メチオニンに対応する^<123>I標識アミノ酸に加えて、グルコース代謝を指標とする^<18>F-FDG PET診断の広範化をめざした^<123>I標識グルコースを母体構造とするSPECT診断薬剤の開発研究ならびにグルコース代謝診断機能をもつ^<99m>Tc(V)DMSに関する基礎的研究が行われ、その可能性が示された。同時にがん細胞の増殖シグナルの情報伝達機能診断薬剤としての^<18>F-1,2,ジアシルグリセロール、^<18>F-コリン、癌のホルモン受容体機能診断薬剤としての^<18>F-エストロゲン等の新規機能性PET用診断薬剤の合成基礎研究および臨床評価等が総合的に行われ、それぞれ新しい角度からの新規放射性薬剤開発研究の成果が得られた。工学分野の研究として3次元画像データ収集可能なECAT EXACT47新開発測定器の臨床使用における基礎的資料としての物理的特性が詳しく検討され、PET画像の精度向上につながる成果が導かれた。
密度汎関数法による集積型金属錯体の電子構造と機能発現に関する研究

本研究では、遷移金属クラスターが関係する触媒反応、また、遷移金属を含む系を単位胞とし、それらが1次元、2次元、3次元のネットワーク構造を形成した系について電子構造、幾何構造およびそれらに原因する物性の研究を行った。白金表面でのエチレンの水素化反応機構については、早くから研究されているが精密なエネルギー計算は無い。我々は、_<Pt7>クラスターを用いたDFT計算(BLYP法)により、水素原子などの他の表面種が存在しない場合は、_<di-σ>型のみが安定種で、_π型の安定性は小さいこと。di-σ型からの1段目水素化反応では、始原系の大きな安定化と引き続く大きな活性化エネルギーに特徴づけられること。第2段階の水素化反応は、より小さい活性化エネルギーで進行すること。表面上に隣接した吸着サイトが利用できない場合、_π型吸着種による反応経路が意味を持つが、このときの活性化エネルギーは低く、反応は安定化領域で起こること等の知見を得た。_<di-σ>型および_π型から得られる生成物は表面エチル基で共通であり、第2段階の水素化反応機構は1つである。実際の表面では、_π型からの反応が主に起きていると考えられる。平面波展開DFTプログラムのテストケースとして、1次元[PtCl_4(NH_3)_4]系を計算した。この方法では単位胞の構造だけでなく格子定数も最適化できる。この1次元結晶を、eclipsed型とstaggered型の両方について計算を行い比較した。格子定数はどちらも6.2ÅすなわちPt-Pt距離は3.1Åと計算された。計算されたバンド構造と状態密度において、2つの型の間での差違は非常に小さいことがわかる。
虚弱性と遺伝子変異、薬物相互作用を踏まえた高齢者薬物療法の効果、副作用評価

高齢者は罹患疾患が多く侵襲的医療も限られ、薬剤治療の比重が大きい。高齢者の薬物療法について、老化や抗動脈硬化作用などへの作用について臨床及び基礎的に検討した。薬物療法の検討では、高齢入院患者は、入院時多剤投薬傾向であったが、入院を契機に薬剤数の減少を認めた。降圧薬の検討では、カルシウム拮抗薬は内皮細胞老化制御作用を認めた。テロメアに関しては、後期高齢者のバイオマーカーとしての可能性を検討したが、疾患などとの有意な相関は得られなかった。高齢者には脳血管障害、虚血性心疾患予防目的で抗血小板剤(アスピリン、クロピドグレル)が広く処方されるが、加齢に伴い心房細動が増加し(80歳で約10%)、循環器学会ガイドラインにも推奨される抗凝固剤(ワーファリン)、また新規抗凝固剤(ダビガトラン等)の使用頻度が増加してきている。一方変形性脊椎症は罹患率が約20%に及び、非ステロイド抗炎症薬(NSAID)の使用も多い。高齢者は上記による消化管出血のリスクに加え、食道列孔ヘルニアの頻度も高く、これによる逆流性食道炎の予防目的でプロトンポンプ阻害剤(PPI)もよく用いられる。更に、骨粗鬆症は80歳女性の罹患率は骨粗鬆症学会診断基準では約50%に及び、ビタミンD、ビスフォスフォネートの使用頻度も多い。こういった薬剤の相互作用、副作用及び薬効の再検討を行い、性差医療の有用性、高齢者薬物療法の均てん化の可能性の有無を明らかにしていく。3年計画の中間年度であり、老年内科外来通院者で基本的ADLが自立している高齢者及び施設入所中高齢者(後期高齢者として虚弱高齢者、施設入所中ADL自立高齢者)約200人のデータ解析を行っているところで、秋頃には終了予定である。調査項目として25年度は1:罹患疾患、2:登録時投与薬剤、投薬量、期間、3:登録時血圧、空腹時血液脂質値、血糖値、HbA1C、肝腎機能、血圧等の基礎指標値,各種ホルモン血中濃度、4:登録時点での投薬の副作用、合併症の有無、5:ADL、6:各種薬剤の薬効評価の検討を行っている。即ちワーファリンであれば至適PT-INR時の投与量及びワーファリン量/INR値を薬効指標としての評価である。データ収集の継続及び解析により高齢者臨床に大きく貢献すると考えられる。3年計画の初年度であり、老年内科外来通院者で基本的ADLが自立している高齢者及び施設入所中高齢者約200人のデータ収集を行っているところで、夏頃には終了予定である。24年度より一部解析も開始している。調査項目として24年度は1:罹患疾患、2:登録時投与薬剤、投薬量、期間、3:登録時血圧、空腹時血液脂質値、血糖値、HbA1C、肝腎機能、血圧等の基礎指標値,各種ホルモン血中濃度、4:登録時点での投薬の副作用、合併症の有無、5:ADL、6:各種薬剤の薬効評価の検討を開始した。最終年度であり、データ解析を中心に、高齢者の薬物療法について、老化や抗動脈硬化作用などへの作用について臨床及び基礎的に検討した。高齢入院患者294人(平均年齢:84.5±7.5歳)の検討では、入院時多剤投薬傾向であったが、入院を契機に薬剤数は7.0±4.0個から5.4±3.3個と減少を認めた。高齢者は入院すると自宅に戻れなくなる方も多く、その場合、在院日数も約1か月と約2倍に延長した。

退院後のことを早期に考えて対応していく必要がある。降圧薬の検討では、カルシウム拮抗薬は内皮細胞老化制御作用を認めた。また糖尿病や高血圧などに罹患し、薬物療法を受けている高齢者において、遺伝子関連、ADL等の関連について検討した。遺伝子関連としては、後期高齢者テロメア長測定の意義についても検討した。末梢血単核球のテロメア長短縮は、生命予後と関連する可能性が示唆される一方、虚血性心疾患、脳血管障害、糖尿病等の様々な疾患で認められ、酸化ストレスとの関連が示唆されている。一方これらの多くの成績は非高齢者に行われたもので、高齢者、特に後期高齢者での検討は少なく知見もわずかである。我々は主に後期高齢者(平均年齢85.2±8.2歳)130人に基礎疾患、末梢血単核球テロメア長を含め検討した。テロメア長と寝たきり、高血圧、糖尿病、脂質異常症、脳梗塞、認知症に有意な相関は認めなかった。また欧米で静脈血栓症の危険因子として知られているProthrombin G20210A、FactorVLeidenは検出されなかった。最終的に、疾患との有意な関連性は認められなかった。後期高齢者のバイオマーカーとしての可能性を期待したが、有意な相関は得られなかった。老年医学老年内科外来通院者で基本的ADLが自立している高齢者及び施設入所中高齢者約200人のデータ解析を開始し、秋頃には終了予定であるため。老年内科外来通院者で基本的ADLが自立している高齢者及び施設入所中高齢者約200人のデータ収集は夏頃には終了予定で、24年度より解析も開始しているため。今後は、老年内科外来通院者で基本的ADLが自立高齢者及び特別養護老人ホーム入居中の要介護度3度以上の虚弱高齢者約150名の解析を目標とする。後期高齢者に使用頻度の高い抗血小板剤、抗凝固剤(ワーファリン、ダビガトラン)、ジギタリス製剤、NSAID、PPI、ビタミンD、ビスフォスフォネートを解析対象とする。薬剤の相互作用及び薬効の再検討を行い、性差医療の有用性、高齢者薬物療法の均てん化の可能性の有無を明らかにする。今後の調査対象は、老年内科外来通院者で基本的ADLが自立高齢者及び特別養護老人ホーム入居中の要介護度3度以上の虚弱高齢者約150名の解析を目標とする。次年度調査対象は、老年内科外来通院者で基本的ADLが自立高齢者及び特別養護老人ホーム入居中の要介護度3度以上の虚弱高齢者約150名の解析を目標とする。後期高齢者に使用頻度の高い抗血小板剤、抗凝固剤(ワーファリン、ダビガトラン等)、ジギタリス製剤、NSAID、PPI、ビタミンD、ビスフォスフォネートを解析対象とする。SNPの検討をできる限り進める。また学会発表し、情報の収集も行う。
リーマン幾何学の変換に関する研究

本研究の目的は完備(またはコンパクト)な一定なスカラー曲率をもつリーマン多様体の射影変換と、完備(またはコンパクト)な一定なスカラー曲率をもつケーラー多様体の正則射影変換について考察することである。与えられたリーマン計量(ケーラー計量)から射影変換(正則射影変換)によって導入されるリーマン計量(ケーラー計量)を射影変換(正則射影変換)といい、これらの計量について考えればよい。これらの変換があるテンソルを不変にする場合について次のような結果を得ることが出来た。1.(M,g)を完備な単連結リーマン多様体でスカラー曲率が正定数であるとする。gの自明でない射影変形hが存在し、そのスカラー曲率が定数でhの重力テンソルがgのそれと一致しているならば、(M,g)は球面と等長になる。2.(M,g)は一定な正のスカラー曲率をもつ完備な単連結リーマン多様体とする。gの自明でない射影変形hが存在し、そのスカラー曲率が定数でhの射影曲率テンソルの共変微分がgのそれと一致しているならば、(M,g)は球面と等長になる。3.(M,g)を一定なスカラー曲率を持つコンパクトリーマン多様体とする。gの自明でない射影変形hが存在し、そのスカラー曲率が一定でgのRicciテンソルの共変微分▽Rからhのリッチテンソルの共変微分▽^^R^^を引いたものが対称であるならば、gとhのスカラー曲率はともになければならない。4.ケーラー多様体の正則射影変換についても曲率に関する上記(a)、(b)、(c)と同様の条件の下で上記(a)、(b)、(c)と類似の結果が得られる。5.調和曲率をもつケーラー多様体(M,J,g)が、gの自明でない正則射影変形hを許容すれば、(M,J,g)はアインシュタイン空間となる。(▽ィイD4ィエD4ィイD2xィエD2RィイD4ィエD4)(Y, Z)- (▽ィイD4ィエD4ィイD2yィエD2RィイD4ィエD4)(Y, Z) = (▽ィイD2xィエD2R)(X,Z)- (▽ィイD2yィエD2R)(X,Z)本研究の目的は完備(またはコンパクト)な一定なスカラー曲率をもつリーマン多様体の射影変換と、完備(またはコンパクト)な一定なスカラー曲率をもつケーラー多様体の正則射影変換について考察することである。本研究は(1)一定な正のスカラー曲率をもつコンパクト連結単連結リーマン多様体が自明でない射影変換を許容すれば球面と等長になるか?(2)一定な正のスカラー曲率をもつコンパクト連結単連結ケーラー多様体が自明でない正則射影変換を許容すればFubini-Study計量を持った複素射影空間と正則等長になるか?(3)として(1)と(2)のコンパクト性を完備性に弱められないか?を考察することである.これらの課題について,微分方程式,関数解析などに関することもあり,分担者と協力して,条件付きではあるが,次の結果を得た:(1) (M,g)を一定な正のスカラー曲率をもつ連結単連結,完備なリーマン多様体とし,hをgと自明でない射影的対応にあるリーマン計量とする.hのリッチテンソルの共変微分がgのものと等しく,特性1-形式に対応するg,hに関するベクトル場が特性1-形式の消えないところで一次独立であれば,(M,g)は球面と等長になる.

(2) (M,g)を一定なスカラー曲率Sをもつ連結可符号,コンパクトリーマン多様体とし,hをgと射影的対応にあるリーマン計量とする.hのリッチテンソルの共変微分がgのものと等しいとき,S@120であればhはgと擬似的対応となり,S>0であればhはgと自明でない射影的対応となる.(3)ケーラー多様体(M,g,J)において,(1)あるいは(2)と類似の結果は,リッチテンソルの共変微分に関する条件を調和曲率テンソルを不変にするという条件に置き換えて示すことが出来る.今後,これらの結果における付加条件(さし当り特性1-形式に関する条件)を取り除いていって,当初の課題を示すべく考察していく.本研究は昨年度に引き続き(1)一定な正のスカラー曲率をもつコンパクト連結単連結リーマン多様体が擬似的でない射影変換を許容すれば球面と等長になるか?(2)一定な正のスカラー曲率をもつコンパクト連結単連結ケーラー多様体が擬似的でない正則射影変換を許容すればフビニ・スタディ計量を持った複素射影空間と正則等長になるか?(3)として(1)と(2)のコンパクト性を完備性に弱められないか?を考察することである。これらの課題について、分担者と協力して、条件付きではあるが、次の結果を得た:(1)(M,g)を一定な正のスカラー曲率をもつ連結単連結、完備なリーマン多様体とし、hをgの自明でない射影変形で一定のスカラー曲率を持ち、重力テンソル場(または射影曲率テンソル場の共変微分)を不変にするならば、(M,g)は球面と等長になる。(2)(M,g)を一定なスカラー曲率Sをもつ連結、コンパクトリーマン多様体とし、hをgの自明でない射影変形で一定のスカラー曲率を持ち、重力テンソル場(または射影曲率テンソル場の共変微分)不変にするならば、S>0である。(3)ケーラー多様体(M,g,J)の正則射影変形についても、(1)あるいは(2)の重力テンソル場の場合は成り立ち、射影曲率テンソル場の共変微分の場合は正則射影曲率テンソル場の共変微分に置き換えれば成り立つ。(▽ィイD4ィエD4ィイD2xィエD2RィイD4ィエD4)(Y, Z)- (▽ィイD4ィエD4ィイD2yィエD2RィイD4ィエD4)(Y, Z) = (▽ィイD2xィエD2R)(X,Z)- (▽ィイD2yィエD2R)(X,Z)
溶媒の物性を利用する化学反応の選択性制御の研究

合成反応における選択性を溶媒物性を利用して制御するためには、対象とする反応をその荷電型により分類すること、更に、活性錯合体の電荷分布を決定したうえで、反応基質および活性錯合体と溶媒との間の相互作用を定量的に記述することが必要条件である。このために、中性化合物から電解質を生成する反応であるメンシュトキン反応について一連の研究を行なった。又、反応の前後で荷電型の変化しない反応の代表例であるフインケルシュタイン反応をとり上げ、安息香酸イオンを主対象として種々の測定を行なった。◎メンシュトキン反応の研究結果について、脂肪族アミンとして、1,4-ジアザビシクロ〔2,2,2〕オクタン,トリエチルアミン,キヌクリジンを選び、又、芳香族アミンとして、4-シアノピリジン,ピリジン,4-t-グチルピリジン,4-ジメチルアミノピリジンを選び、ヨウ化メチルとの二分子反応速度定数及び活性化パラメーターをアセトニトリル-メタノール混合溶媒中で測定した。更に、各アミン,ヨウ化メチルおよび反応生成物について、溶解熱を測定し、トランスファーエンタルピーを計算した。この結果を理論的に解析することにより、原系、遷移状態および生成系について、溶質-溶媒相互作用を構成成分(物理的相互作用項と特異的相互作用項)に分割した。これらの結果を使用して経験的エネルギー相関を行なうことにより、脂肪族アミンの反応と芳香族アミンの反応では、反応速度における溶質-溶媒相互作用の寄与が大きく異なること、芳香族アミンでは、アミンの反応性が増加すると活性錯合体の電荷生成が増加すること等が明らかとなった。これらの結果は合成反応の選択性制御を検討する上に非常に有益な知見であるといえる。
皮膚の形態および色調を用いたIADリスクアセスメント指標の開発

Incontinence-Associated Dermatitis(IAD)は失禁を有する高齢者において問題となっている。そこで、IAD発生リスク指標として皮膚浸軟に着目し、皮膚浸軟がIADの発生予測指標として妥当であるか前向きコホート研究を実施した。結果、皮膚浸軟を有していた失禁患者35名中22名(62.9%)は6週間以内にIADを発生した。皮膚浸軟を有していることによりIADを発生する相対危険度は6.9(95%信頼区間:1.05-45.59)であり、感度95.7、特異度43.5、陽性的中率62.9、陰性的中率90.9であった。以上の結果より、皮膚浸軟がIADの発生予測指標として妥当であることが明らかにされた。IADのリスク指標を探索すべく浸軟皮膚に着目し、浸軟皮膚がIADに移行するのか、また浸軟皮膚がIADの発生予測指標として妥当であるのかprospective cohort studyにて検討した。対象は長期療養型医療施設に入院し、尿および便失禁を有している女性とした。臀部にIADを含む皮膚障害を有する者、重篤な身体状況にある者は対象から除外した。調査期間は6週間とし、対象者のおむつ交換時に臀部皮膚の観察を行った。ただし、6週間以内にIAD(発赤、びらん、発疹)が臀部に発生した場合は、その時点で調査を終了することとした。基本属性である年齢、性別、基礎疾患、ADLレベルなどは、診療録より情報収集を行った。なお本研究は、金沢大学医学倫理委員会の承認を得て実施され、厚生労働省疫学研究に関する倫理指針、臨床研究に関する倫理指針を遵守している。研究対象者59名中、研究同意が得られた47名を対象に調査を実施した。その結果、初回調査時において47名中36名に浸軟皮膚が観察され、浸軟皮膚を有していた36名中22名(61%)が6週間以内にIADを発生した。それに対し、初回調査時に浸軟皮膚が観察されなかった11名においては、6週間以内にIADが発生した者は1名(9%)であった。浸軟皮膚を有していることによりIADを発生する相対危険度は6.7(95%信頼区間:1.02ー44.36)であり、感度95.7、特異度41.7、陽性的中率61.1、陰性的中率90.9であった。以上の結果より、浸軟皮膚がIADの発生予測指標として妥当であることが明らかにされた。IADのリスク指標を探索すべく浸軟皮膚に着目した。そこで本研究は、浸軟皮膚がIADに移行するのか、また皮溝、色調がどのような状態にある皮膚がIADの発生予測指標として妥当であるのかを明らかにするために、prospective cohort studyを実施した。調査期間は6週間とし、対象者のおむつ交換時に臀部皮膚の視覚的データおよび生理機能データを計測した。視覚的データは調査開始以降、調査終了時まで週に1度、(1)マイクロスコープ(15倍レンズ使用)画像、(2)皮膚光沢、(3)画像補正チャートを貼付した写真画像が収集された。生理機能的データに関しては、調査開始時及び調査終了時に(1)真皮水分量、(2)角質水分量、(3)経皮水分蒸散量(Transepidermal water loss: TEWL)、(4)セラミド量、(5)TNF-α量を計測した。加えて、IADの原因である尿および便の性状、量および失禁の頻度と、基本属性である年齢、性別、基礎疾患、ADLレベルは、診療録より情報収集を行った。平成24年4月現在、入院患者85名のうち、包含基準を満たす67名に研究の説明を実施し、同意が得られた55名の調査が終了した。平成23年度の計画は、研究対象者への研究説明および同意書の取得、データ収集の開始としており、おおむね計画通りに進行しているため。浸軟を有する皮膚と浸軟を有さない皮膚別にIAD発生率を比較し、IADのリスク指標として浸軟皮膚の妥当性を検証する。また、浸軟とは別に、IADに至る皮膚の特徴を抽出するために、視覚的データおよび生理機能データを用いて解析を実施する。

データ処理および解析を進めるにあたり必要となる、実験道具、文具の購入を行う。加えて、解析に関するスーパーバイズを得るための旅費、学会発表、論文執筆に要する費用にも研究費の使用を予定している。
アルツハイマー病における神経細胞死防御機序の開発

我々は孤発性アルツハイマー病(SAD)患者脳の全例においてプレセニリン2(PS2)のエクソン5を欠く新規スプライシング変種(PS2V)が発現していること、PS2Vの発現は低酸素刺激で発現誘導される事、PS2Vの細胞内発現は細胞死を引き起こすことを明らかとしてきた(J.Neurochem.,1999)。本年度はまずPS2Vの細胞死機序を検討した。その結果我々が明らかとした家族性AD(FAD)における神経細胞死(NAture Cell Biol.,2000)と同様の機序で細胞死を引き起こすことを見いだした。すなわち、SADにおける神経細胞死は小胞体に存在し小胞体内の不良蛋白の処理の司令塔の一つである小胞体ストレスセンサーIre1のリン酸化抑制が原因であることを、小胞体の機能障害を起源とする神経細胞死であることをあきらかとした(J.Biol.Chem.,2001)。これらの成果はPS2premRNAからエクソン5のみを切り出すスブライシング機構を解明できれば、その機構を制御することによりSADにおける神経細胞死を防御しうる創薬に結びつく。そこで我々はゲルシフトアッセイなどにより低酸素刺激を加えたときに特異的に発現しかつPS2premRNAのエクソン5に特異的に結合する因子の取得をめざした。その結果Factor Xと名付けた因子の同定に成功し、現在機能解析を行っている。これらの成果はバイオコンペJAPANに入選し本選考に臨んでいる。一方FADにおける神経細胞死機序の研究ではPS1変異体がIre1以外の小胞体ストレスセンサー、ATF6,PERKの機能障害を引き起こしていることを明らかとした。すなわちFADにおける神経細胞死はPS1変異体が小胞体ストレスセンサー全般の機能を低下させ、その結果小胞体内に折りたたみ不良蛋白が蓄積する事により生ずる小胞体機能障害に帰する事が明らかとされた(投稿中)。現在この神経細胞死にどのようなカスベースが関与しているかを解析しミトコンドリアの機能障害を起源とする細胞死退き所との違いを明確に確立すべく検討中である。
一成分プラズマのレーザー冷却とトロイダル流の駆動

本研究は,(a)トロイダル四重極RFトラップ(主半径40mm,電極間隔9mm)中に閉じこめたCaイオンの回折格子安定化半導体レーザー(397nm光と866nm光)を用いたレーザー冷却を行ない,クーロン結合係数Γ>1の強結合プラズマを実現し,多数個イオンによる一成分強結合プラズマの,特に液体状態における統計力学的特性を明らかにする,(b)トロイダルトラップのトーラス方向ポテンシャルを制御することによって冷却されたイオンのトーラス方向への加速を行ない,トロイダル流を駆動する,の2つを目的として行なった.397nm光は,外部共振器中に非線形結晶(LBO)を設置し,半導体レーザーからの794nm光の2倍高調波として発生させた.397nm光の波長送引は,外部共振器長を変え,外部共振器から半導体レーザーへの戻り光の位相と回折格子の角度で決まるレーザー波長を,それぞれ1f・3fフィードバックによって最適値に自動制御することによって行なった.397nm光のレーザー誘起蛍光(LIF)計測によって閉込めイオン計測を行なった.これまでの片側接地四重極RFトラップでは,トラップのチャージアップに起因すると思われる残留電場の影響で,高周波電圧V_<RF>やイオン生成用電子銃電流I_bの狭い領域でのみイオンが閉じこめられていた。中点接地方式への改良を行ない,バッファガス冷却されたCaイオンからのLIF信号を計測した結果,この残留電場の問題が解消されV_<RF>やI_bの広い領域にわたって閉じこめが可能となり,トラップポテンシャルの非調和項による閉込めの劣化現象である非線形共鳴が観測された.イオン閉込め時間τを計測した結果,レーザー冷却の行なわれるバッファガスのない高真空ではτが短く,冷却のためのレーザー波長送引時にイオンが無くなってしまうことが分った.レーザー冷却には,さらなるトラップの改良が必要である.本研究は,(a)トロイダル四重極RFトラップ(主半径40mm,電極間隔9mm)中に閉じこめたCaイオンの回折格子安定化半導体レーザー(397nm光と866nm光)を用いたレーザー冷却を行ない,クーロン結合係数Γ>1の強結合プラズマを実現し,多数個イオンによる一成分強結合プラズマの,特に液体状態における統計力学的特性を明らかにする,(b)トロイダルトラップのトーラス方向ポテンシャルを制御することによって冷却されたイオンのトーラス方向への加速を行ない,トロイダル流を駆動する,の2つを目的として行なった.397nm光は,外部共振器中に非線形結晶(LBO)を設置し,半導体レーザーからの794nm光の2倍高調波として発生させた.397nm光の波長送引は,外部共振器長を変え,外部共振器から半導体レーザーへの戻り光の位相と回折格子の角度で決まるレーザー波長を,それぞれ1f・3fフィードバックによって最適値に自動制御することによって行なった.397nm光のレーザー誘起蛍光(LIF)計測によって閉込めイオン計測を行なった.これまでの片側接地四重極RFトラップでは,トラップのチャージアップに起因すると思われる残留電場の影響で,高周波電圧V_<RF>やイオン生成用電子銃電流I_bの狭い領域でのみイオンが閉じこめられていた。中点接地方式への改良を行ない,バッファガス冷却されたCaイオンからのLIF信号を計測した結果,この残留電場の問題が解消されV_<RF>やI_bの広い領域にわたって閉じこめが可能となり,トラップポテンシャルの非調和項による閉込めの劣化現象である非線形共鳴が観測された.イオン閉込め時間τを計測した結果,レーザー冷却の行なわれるバッファガスのない高真空ではτが短く,冷却のためのレーザー波長送引時にイオンが無くなってしまうことが分った.レーザー冷却には,さらなるトラップの改良が必要である.本研究は,トーラス型のトロイダル四重極RFトラップ中に閉じこめた多数個イオンのレーザー冷却を行ない,Γ(=プラズマ粒子間のクーロン相互作用エネルギー/熱運動エネルギー)>1の強結合プラズマを実現し,多数個イオンによる一成分強結合プラズマの,特に液体状態における統計力学的特性を明らかにするとともに,トロイダルトラップのトーラス方向のポテンシャルを制御して冷却されたイオンのトーラス方向への加速を行ないトロイダル流を駆動することを日的としている.主半径40mm,電極間隔9mmのトロイダル四重極RFトラップ下部に設置したCaオーブンからCa蒸気を導入し,電子ビームによる衝突電離によって閉じこめ領域内でCaイオンを生成し閉じこめた.Caイオンの冷却に必要な397nm光と866nm光には回折格子安定化半導体レーザーを用いた.397nm光は,外部共振器中に非線形結晶(LBO)を設置し,半導体レーザーからの794nm光の2倍高調波として発生させた.397nm光の波長送引は,外部共振器長を変え,外部共振器から半導体レーザーへの戻り光の位相と回折格子の角度で決まるレーザー波長を,それぞれ1f・3fフィードバックによって最適値に自動制御することによって行なった.計測は397nm光のレーザー誘起蛍光(LIF)計測によって行なっている.今年度は,これまでの片側接地四重極RFトラップから,中点接地方式への改良を行なった.バッファガス冷却されたCaイオンからのLIF信号の電子銃フィラメント電流I_Fに対する依存性を調べた結果,片側接地時にはトラップのチャージアップに起因すると思われる残留電場の影響で,狭いI_F領域でのみイオンが閉じこめられていた.中点接地に改良することによりこの残留電場の問題が解消され,イオン密度の強いI_F依存性がなくなり,I_Fとともにイオン密度が増加するようになった.

今後は,バッファガスのない高真空でイオンを閉じ込めた後,電子ビームとCaオーブンを切り,レーザー波長を送引することによってレーザー冷却をおこなう.本研究は,(a)トロイダル四重極RFトラップ(主半径40mm,電極間隔9mm)中に閉じこめたCaイオンの回折格子安定化半導体レーザー(397nm光と866nm光)を用いたレーザー冷却を行ない,クーロン結合係数Γ>1の強結合プラズマを実現し,多数個イオンによる一成分強結合プラズマの,特に液体状態における統計力学的特性を明らかにする,(b)トロイダルトラップのトーラス方向ポテンシャルを制御することによって冷却されたイオンのトーラス方向への加速を行ない,トロイダル流を駆動する,の2つを目的として行なった.397nm光は,外部共振器中に非線形結晶(LBO)を設置し,半導体レーザーからの794nm光の2倍高調波として発生させた.397nm光の波長送引は,外部共振器長を変え,外部共振器から半導体レーザーへの戻り光の位相と回折格子の角度で決まるレーザー波長を,それぞれ1f・3fフィードバックによって最適値に自動制御することによって行なった.397nm光のレーザー誘起蛍光(LIF)計測によって閉込めイオン計測を行なった.これまでの片側接地四重極RFトラップでは,トラップのチャージアップに起因すると思われる残留電場の影響で,高周波電圧V_<RF>やイオン生成用電子銃電流I_bの狭い領域でのみイオンが閉じこめられていた.中点接地方式への改良を行ない,バッファガス冷却されたCaイオンからのLIF信号を計測した結果,この残留電場の問題が解消されV_<RF>やI_bの広い領域にわたって閉じこめが可能となり,トラップポテンシャルの非調和項による閉込めの劣化現象である非線形共鳴が観測された.イオン閉込め時間τを計測した結果,レーザー冷却の行なわれるバッファガスのない高真空ではτが短く,冷却のためのレーザー波長送引時にイオンが無くなってしまうことが分った。レーザー冷却には,さらなるトラップの改良が必要である.