hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
スコアリングルール法を用いたテストの実用化

主観確率測定で使われてきた「払い戻し関数」(得点関数)を教育テストで利用するための一般化を行なった。従来より知られている「球面利得関数」や「対数利得関数」以外にも、任意のべき関数で得点関数が見出せた。また、確信値に拘束条件(例えば、全ての選択肢に置かれる確信値の和が一定)のある場合についても、得点関数の一般解を求めた。この得点関数の特性を評価するために感度及びポテンシャルという量を導入し、各種の得点関数を評価した。その結果、確信値が大きい場合も小さい場合もほぼ均等の精度で測定されるのは、従来からの「球面利得関数」であることが理論的に示された。また、当該年度においては特に、ある設問に対する被験者の解答パターンからファジィ推論により別の設問の解答を推測する手法を開発している。これによれば比較的小数のデータから被験者の解答能力等を決定する事が可能になる。この得点関数を高等工業専門学校において実際の教育テストで試行した。その結果、このテストの方式は被験者には抵抗なく受入れられることが判った。また、この方式から従来の多肢選択テストと比較して個々の被験者の理解度等の情報を得られることが判った。また、被験者の確信度と得点の間には強い相関が認められた。このことから、「あてずっぽう」の解答を少なくするという目的は達成されていると判断される。このように、スコアリングルール法は実際の学校教育におけるテストに実用化可能であると判断される。現在、スコアリングルール法テストの結果得られる被験者の確信値からテストの設問や被験者の理解度を分析するための手法を開発している。正誤の2値反応に関しては従来から数多くの理論が存在し、実用化されているが、このスコアリングルール法では反応が多値になるため従来の理論はそのままでは適用できない。そこで2値反応で用いられているS-P表分析やファジィグラフ分析を多値反応に拡張する理論を提案している。スコアリングルール法テストの結果得られる被験者の確信値からテストの設問や被験者の理解度を分析するための手法を開発した。そこで2値反応で用いられているS-P表分析やファジイグラフ分析を多値反応に拡張する理論を提案している。これまでの理論的な研究において、「球面得点関数」が被験者のもつ各設問にたいする確信度を最も忠実に反映させる得点関数であることが示されている。一方、従来の多肢選択テストとの関連を強調するのであれば、べき得点関数が適当であり、主観確率測定法との関連からは対数得点関数が適している。これらの得点関数の比較を現実のテストにおける試行実験から行なった。また、学校教育においては最も確信値の高いものだけを選ばせる「簡易型スコアリングルール法」の試行を行った。上記の「簡易型スコアリングルール法」の試行を集計し、1.スコアリングテスト法そのものの理解が充分に達成されているか、を実際のデータをもとに多値S-P表とファジイグラフを用いて分析した。その結果、簡易型スコアリングルール法の理解は数行の説明分で充分であることが示された。

従来より知られている「球面利得関数」や「対数利得関数」以外にも、任意のべき関数で得点関数が見出せた。また、確信値に拘束条件(例えば、全ての選択肢に置かれる確信値の和が一定)のある場合についても、得点関数の一般解を求めた。この得点関数の特性を評価するために感度及びポテンシャルという量を導入し、各種の得点関数を評価した。その結果、確信値が大きい場合も小さい場合もほぼ均等の精度で測定されるのは、従来からの「球面利得関数」であることが理論的に示された。これまでの理論的な研究において、「球面得点関数」が被験者のもつ各設問にたいする確信度を最も忠実に反映させる得点関数であることが示されている。一方、従来の多肢選択テストとの関連を強調するのであればべき得点関数が適当であり、主観確率測定法との関連からは対数得点関数が適している。これらの得点関数の比較を現実のテストにおける試行実験から行なった。テスト結果の集計・分析のための多値S-P表とファジイグラフを検討し、改良を加えた。(ただし「資料1、3」等は省略)また、当該年度においては特に、ある設問に対する被験者の解答パターンからファジィ推論により別の設問の解答を推測する手法を開発している。これによれば比較的小数のデータから被験者の解答能力等を決定する事が可能になる。
逐次情報集約型実験における統計的理論の構築とその応用

医薬学において,薬効実験は極めて重要であるが,臨床試験においては治験者に対して苦痛を与えることも多い.そこで複数の薬の効果を調べる際に,治験者に対して薬の効率的な投与計画を理論的に考察することは重要である.このようなことを踏まえて,本研究では上記の問題をもっと一般に複数処理割り当て実験問題として捉えて考える.ある未知の成功率を持ついくつかの処理があり,その処理に対象を与えて実験を行って成功率を比較する.このとき実験計画としては,初めに対象全体の一部を割り当てて実験を行い,最も高い成功率を持つ処理(最良の処理)を求め,残りの対象をその処理に割り当てるものとする.ここで,対象全体を各処理に均等にすべて割り当てたときが真に最良の処理を選択する確率は最大になるが,これでは最良ではない処理にも数多くの対象を割り当ててしまうので対象の犠牲を考慮した場合にはあまり好ましい割り当て方とは言えない.本研究では対象の犠牲をできるだけ少なくすることに重点をおき,比較実験を行った場合の割り当て方のルールを定める.そして,そのルールの下で,リグレットを定義し,それに関するミニマックス解を求めることによって実際の割り当て方を決める.実際に2項試行による複数処理実験において適当なルールの下で,ある処理を最良と判定する確率について考察し,リグレットのミニマックス解の数値的に評価した.また,正規試行による複数処理実験についても同様な評価を行った.医薬学の分野において,薬効試験は極めて重要であるが,臨床試験においては治験者に対して苦痛を伴うことも多い.そこで,複数の薬の効果を調べる際に,治験者に対する薬の効率的な投与方式を理論的に考察することは重要になる.そのような背景の下に,本研究では上記の問題をもっと一般的に,2処理,3処理割り当て実験問題と捉えて考える.未知のある成功率を持ついくつかの処理があり,その処理に対象を与えて実験を行い成功率を比較する.このとき,実験計画とは,初めに対象全体の一部を割り当てて実験を行い,最も高い成功率を持つ処理(最良の処理)と判定し,残りの対象はその処理に割り当てるものとする.ここで,対象全体を各処理に均等に割り当てたときが真に最良の処理を選択する確率が最大となるのだが,これでは最良ではない処理にも数多くの対象を割り当ててしまうので,対象の犠牲を考慮した場合にはあまり好ましい割り当て方とは言えない.そこで,対象の犠牲をできるだけ少なくすることに重点をおき,比較実験を行った場合の割り当て方のルールを定める.そして,そのルールの下でリグレット(regret)を定義し,そのミニマックス解を求めることによって実際の割り当て方を決める.まず,Bather(1985)に基づいて2項試行による2処理割り当て実験において,適当なルールの下で,処理1または処理2を最良と判定する確率について検討し,そしてリグレットのミニマックスについて数値的評価を含めて考察する.また,その議論を2項試行に基づく3処理割り当て実験の場合に拡張し,さらに正規分布に従う試行に基づく3処理実験についても考察する.医薬学において,薬効実験は極めて重要であるが,臨床試験においては治験者に対して苦痛を与えることも多い.そこで複数の薬の効果を調べる際に,治験者に対して薬の効率的な投与計画を理論的に考察することは重要である.このようなことを踏まえて,本研究では上記の問題をもっと一般に複数処理割り当て実験問題として捉えて考える.ある未知の成功率を持ついくつかの処理があり,その処理に対象を与えて実験を行って成功率を比較する.このとき実験計画としては,初めに対象全体の一部を割り当てて実験を行い,最も高い成功率を持つ処理(最良の処理)を求め,残りの対象をその処理に割り当てるものとする.ここで,対象全体を各処理に均等にすべて割り当てたときが真に最良の処理を選択する確率は最大になるが,これでは最良ではない処理にも数多くの対象を割り当ててしまうので対象の犠牲を考慮した場合にはあまり好ましい割り当て方とは言えない.本研究では対象の犠牲をできるだけ少なくすることに重点をおき,比較実験を行った場合の割り当て方のルールを定める.そして,そのルールの下で,リグレットを定義し,それに関するミニマックス解を求めることによって実際の割り当て方を決める.実際に2項試行による複数処理実験において適当なルールの下で,ある処理を最良と判定する確率について考察し,リグレットのミニマックス解の数値的に評価した.また,正規試行による複数処理実験についても同様な評価を行った.
半導体表面上ナノ構造のフェルミオロジー

本研究では、光電子分光によるフェルミ面マッピングの結果を元に、固体表面の低次元物性及びその電子輸送現象を調べている。本年度は、本プロジェクトで立ち上げた光電子分光装置を使用し、Si表面上Pb超薄膜やAu単原子層など様々な系のバンド及びフェルミ面のマッピングを行った。その中で自由電子的バンドを有するSi(111)/3x/3-Ag表面への一価金属(アルカリ金属、貴金属)吸着系を特に注目した。これら吸着原子は表面バンドに電子をドーピングし、またある吸着量で/21x/21周期で配列する。その結果表面電子のBragg反射により、/3x/3相では電子的だったキャリアの振る舞いが/21x/21相ではホール的になることがフェルミ面測定で分かった。このことは表面状態のホール係数が大きくなることを意味し、それを実証するために新しい磁気抵抗測定装置を立ち上げた。この測定システムは従来のマクロスコピックな表面4端子法を基に構築され、表面サンプルへ最高で6Tの磁場を印加することができる。そして測定により/3x/3から/21x/21への相転移に伴う表面ホール係数の増大を確認した。尚、表面伝導測定で同時に計測される空間電荷層は相転移に伴いホール係数は減少する。このことは本測定において、表面のホール測定を直接測定できたことを意味する。このように明確な表面状態のホール効果の測定が実現したのは、私の知る限り世界で初めてのことである。最後に、本年度をもって本プロジェクトの達成目標の一つであったサンプルの2軸回転自動制御システムが完成したことも報告する。本研究者は上記以外の系にも研究を従事し、別紙論文リストに示すように報告した。本研究では半導体表面上金属吸着で形成されるナノ構造のフェルミ面を、超高分解能光電子分光を用いたフェルミ面マッピング法で決定し、その量子物性や輸送現象を調べる。本年度はまず研究に不可欠な機能、すなわち(1)高エネルギー、角度分解能で電子分光ができる、(2)サンプルの2軸回転を自動制御できる、(3)幅広いサンプル温度領域での測定が行える、を兼ね揃えたその実験装置立ち上げを行った。Gammadata Scienta社製電子分析器SES-100の導入やマニピュレーター改造により現在、本装置は^-2meVのエネルギー分解能、^-0.2°の角度分解能、2軸回転のコンピューター制御、90^-300K測定が可能であり、当初の目的を達成した。一方、本装置はマイクロ4端子電気伝導測定も考慮に入れてデザインしてあるのでその拡張とパルス加熱による室温以上での測定も将来実現させる。本年度は上記の他に、本プロジェクトの主な研究対象であるSi(111)√3×√3-Ag表面についても調べた。表面は金属/半導体界面系のモデルとしてこれまで20年以上も研究されてきたが、その原子構造と電子構造については未だに議論が続いている。そこで放射光実験施設Elletra(イタリア)とPF(日本)そして当研究室での詳細な光電子分光研究の結果、これら基本物性と表面の相転移を決定付ける確固たる証拠を掴んだ。一方この表面に一価原子を吸着させると高い電気伝導を示す√21×√21相が形成されるが、高い電子-格子相互作用を持ち珍しい物性が期待されるNa吸着系に関する報告がない。そこでこの系について電子回折実験を行ったところ√21×√21相を発見し、その原子構造、電子構造そして電気伝導を光電子分光法とマクロ4端子法で調べた。その結果表面は金属的であり、高い電気伝導を示すことが分かった。以上のように本年度は予定通り装置の立ち上げを完了し、研究対象系のこれまでの議論に決着をつけ、さらには興味深い物性が期待される新物質を発見した。本研究プロジェクト代表者は、上記以外のSi表面上金属吸着系の研究にも従事し、別紙論文リストに示すように報告した。本研究では半導体表面上金属ナノ構造の量子物性や輸送現象をそのフェルミ面を元に調べている。本年度はSi表面上Ag吸着で作成されるSi(111)√3x√3-Ag表面の輸送現象を中心に研究を行った。昨年度立ち上げた超高分解能光電子分光装置により、理想的な2次元電子系に対応する円形のフェルミ面(フェルミ円)が観測され、また有効質量、電子格子結合定数なども精密に得られた。フェルミ円は光電子強度としてイメージ化されたがその強度には波数依存性があった。本研究で強束縛近似に基づいた光電子強度分布計算を行ったところ実験結果が再現された。新しい光電子分光解析を導入し、また表面電子系の光電子強度分布計算は世界的に初めてだったのでこれらを2報の論文にまとめ、国際誌に投稿した。次に走査型トンネル分光(STS)装置を立ち上げ、Si(111)√3x√3-Ag表面上の原子ステップ周りの電子定在波を観察し、ステップでの電子の透過率を実験的に求めた。そして2次元ランダウアー式を導出し、透過率と光電子分光より得られた物理量を代入して単原子ステップの抵抗を求めた。一方微斜面ウェハー上同表面のマイクロ4端子測定でもステップ抵抗を求めたところ、STSの結果と一致した。すなわち本研究により世界で初めて固体表面上単原子ステップ抵抗及びその輸送機構が明らかにされた。本成果は世界的に評価され、2003年1月に米国で行われた国際会議PCSI-31において招待講演を行った。

現在本研究論文はScience誌に投稿中である。本研究ではさらにSi(111)√3x√3-Ag表面の電気伝導の温度依存性をマイクロ4端子法により調べた。電気伝導は350200Kでは金属的だったが、200K以下では半導体的であった。これらの結果は現在解析中である。本研究プロジェクト代表者は、上記以外の研究にも従事し、別紙論文リストに示すように報告した。本研究では、光電子分光によるフェルミ面マッピングの結果を元に、固体表面の低次元物性及びその電子輸送現象を調べている。本年度は、本プロジェクトで立ち上げた光電子分光装置を使用し、Si表面上Pb超薄膜やAu単原子層など様々な系のバンド及びフェルミ面のマッピングを行った。その中で自由電子的バンドを有するSi(111)/3x/3-Ag表面への一価金属(アルカリ金属、貴金属)吸着系を特に注目した。これら吸着原子は表面バンドに電子をドーピングし、またある吸着量で/21x/21周期で配列する。その結果表面電子のBragg反射により、/3x/3相では電子的だったキャリアの振る舞いが/21x/21相ではホール的になることがフェルミ面測定で分かった。このことは表面状態のホール係数が大きくなることを意味し、それを実証するために新しい磁気抵抗測定装置を立ち上げた。この測定システムは従来のマクロスコピックな表面4端子法を基に構築され、表面サンプルへ最高で6Tの磁場を印加することができる。そして測定により/3x/3から/21x/21への相転移に伴う表面ホール係数の増大を確認した。尚、表面伝導測定で同時に計測される空間電荷層は相転移に伴いホール係数は減少する。このことは本測定において、表面のホール測定を直接測定できたことを意味する。このように明確な表面状態のホール効果の測定が実現したのは、私の知る限り世界で初めてのことである。最後に、本年度をもって本プロジェクトの達成目標の一つであったサンプルの2軸回転自動制御システムが完成したことも報告する。本研究者は上記以外の系にも研究を従事し、別紙論文リストに示すように報告した。
小角粒界転位を用いたナノ細線構造の制御と機能発現

小角粒界転位を用いたナノ細線構造の制御手法を確立するためには、粒界の方位関係と導入される転位配列構造との関係を明らかにすることが必要である。本研究では、アルミナにおける粒界転位配列構造に関する基礎的知見を得るため、アルミナ{11-20}面(a面)に導入される転位構造を解析することを目的とした。アルミナa面基板2枚を1500°C大気中にて接合することで、{11-20}/〈11-20〉小ねじり角粒界を含むバイクリスタルを作製した。さらに、機械研磨法およびアルゴン研磨法を併用し、a面を表面とする薄膜試料を作製した。粒界の転位構造解析には加速電圧200kVの透過型電子顕微鏡を用いた。粒界には六角形状の転位ネットワークが観察され、それは〈1-100〉、〈1-10-1〉、〈22-01〉方向に転位線を有する転位から構成されていることがわかった。透過型電子顕微鏡法によるg. b解析と結晶学的考察の結果、それぞれの転位のバーガースベクトルは、〈1-100〉、1/3〈1-10-1〉、1/3〈2-201〉と判定され、転位ネットワークは純粋ならせん転位から形成されていると結論付けられた。また、転位ネットワークの転位間隔より、粒界のねじり角は約0.7度と見積もられた。本結果は、{11-20}/〈11-20〉アルミナ小ねじり角粒界の転位補償機構に関する知見を与えるものであり、結晶方位制御による転位配列設計の指針の一つとして重要なものである。また、理想的な〈1-100〉、1/3〈1-10-1〉、1/3〈2-201〉らせん転位を作製できたことから、今後これらの詳細な構造解析研究の進展が期待される。(抄録なし)1.Erを添加したアルミナ(0001)面小角ねじり粒界を作製し、らせん転位ネットワークまわりのEr元素偏析分布をSTEMを用いて解析した。らせん転位まわりのドーパント偏析分布を直接観察した例はこれまでになく、この観察結果は極めて重要なものである。しかし、静水圧場を持たないらせん転位まわりのドーパント偏析機構については明らかになっていない。さらに、転位まわりのひずみ場は広範囲に広がっているため転位を含む巨大なセルのシミュレーションを行うことは困難である。そこで、本研究では120原子からなるアルミナバルクセルを作製し、座標変換によりせん断ひずみを加えることで、らせん転位周辺のひずみ場を再現し、このセルのなかのひとつのAlイオンをErイオンで置換し、エネルギーおよび結合状態変化の議論を行った。その結果、ひずみを大きくするほどErイオンとそれに近接する酸素イオンとの間の結合において共有結合性が増大していることがわかった。2.ルビー/サファイア(0001)面ヘテロ界面を作製し、界面に導入される微細構造をTEM/STEMを用いて解析した。その結果、界面における傾角成分は平行に配列した高さ1/3[0001]のボイドにより補償されることが明らかになった。また、格子定数差に起因するミスフィット成分およびねじり成分は1種類の六方状転位ネットワークを形成することで補償されることがわかった。(0001)面内の最小並進対称ベクトルは1/3<11-20>であり、ねじり成分がなかった場合には<1-100>方向にミスフィット転位ネットワークが導入されるはずである。一方、アルミナ(0001)面小角ねじり粒界には<11-20>方向にらせん転位ネットワークが導入されることがわかっている。今回ヘテロ界面に形成された混合転位ネットワークを構成する転位の転位線方向は<11-20>方向から8.7°だけ<1-100>方向に傾いていることが明らかになった。これは、混合転位ネットワークの傾きと格子定数差から界面のねじり角を決定する手法を確立することに繋がる。

また、転位ネットワークの転位間隔より、粒界のねじり角は約0.7度と見積もられた。本結果は、{11-20}/〈11-20〉アルミナ小ねじり角粒界の転位補償機構に関する知見を与えるものであり、結晶方位制御による転位配列設計の指針の一つとして重要なものである。また、理想的な〈1-100〉、1/3〈1-10-1〉、1/3〈2-201〉らせん転位を作製できたことから、今後これらの詳細な構造解析研究の進展が期待される。本研究は、転位へのドーパント偏析メカニズムを解明することおよびこれを応用した材料設計についての知見を得ることを目的とする。現在までに刃状転位へのドーパント偏析についてはイオンサイズ効果および転位コアとの電気的相互作用が最も重要な因子であること、およびらせん転位へのドーパント偏析についてはドーパントとその周囲のアニオンとの間の結合状態の変化が重要な因子である可能性を見出した。今後、種々の物性を有するナノ細線構造をデザインするうえで上記のような知見は非常に有用であり、研究初年度の達成度としては順調であると言える。静水圧場をもたないらせん転位まわりのドーパント偏析メカニズムをさらに詳しく理解するために、アルミナc面小角粒界に種々のドーパントを添加し、偏析挙動のドーパント種依存性(イオンサイズ効果、電荷効果)を検討する。また、アルミナa面粒界をバイクリスタル法により作製し、この界面に導入される複数種類のらせん転位まわりのドーパント偏析分布を観察することで、偏析挙動のバーガースベクトル依存性を検討する。一方、ルビー/サファイア(0001)面ヘテロ界面に導入される転位は拡張していることが明らかになった。これは微小量のCr元素が転位まわりに偏析することで積層欠陥エネルギーが大幅に低下した可能性を示唆するものである。この現象についてさらに詳しく調査するために、作製した界面におけるCr元素の分布をHAADF-STEM法により詳細に解析するとともに、第一原理計算によるアルミナ(0001)面積層欠陥エネルギーにおける不純物効果について検討する予定である。(抄録なし)
放射線治療計画データベースに基づく高精度治療計画支援システムの開発

今年度は、昨年度開発した手法を改良し、ビーム配置を局所的に最適化する手法を新たに開発した。第一に、昨年度提案した手法を用いて、類似症例を検索し、対象症例の初期ビーム方向を決定した。第二に、リスク臓器と正常組織への線量付与に関するコスト関数を用いて、対象症例のビームアングルを最適化した。最適化された5つのビーム配置を用いて治療計画システム上で5つのプランを作成し、Conformity index、肺の平均線量や、脊髄の最大線量等の11種類の線量評価指標を用いて、最も有用と考えられるプランを自動的に選択した。提案手法を評価するために、10名のテスト症例に本手法を適応した。我々が提案した手法は、過去の類似症例に基づきビーム配置を最適化するため、各施設の治療計画データベースに従って、その施設に適したビーム配置を提案することが可能である。さらに、手動による高精度放射線治療計画は時間のかかる作業であるが、提案システムを用いることで、治療計画者を支援できる可能性がある。研究成果は、Journal of Radiation Research誌に英語論文として掲載された。また、これまでに発表した論文が高く評価され、医用画像情報学会平成23年度内田論文賞と、Radiological Physics and Technology誌2011年度優秀論文土井賞(核医学/MR/Informatics分野)を受賞した。今年度は、放射線治療計画データベースの構築を行い、データベースから類似症例を検索し、検索対象症例のビーム配置を自動的に決定する放射線治療計画支援システムを開発した。本研究では、肺定位放射線治療を行った81症例の放射線治療計画データを用いた。第一に、画像特徴量に基づき、検索対象症例と類似した症例を検索した。画像特徴量には、腫瘍の重心位置、実効直径、球形度を用いた。第二に、検索された類似症例の中から、線量評価指標を用いて、有効であると定義された治療計画を選択した。線量評価指標には、放射線治療領域で一般的に用いられている、Dose-volume-histogramに基づく特徴量と生物学的モデルであるTumor control probability (TCP)、Normal tissuecomplicationprobability (NTCP)を用いた。最後に、選択された類似かつ有効であるとされた症例のビーム配置を、対象症例に合わせてレジストレーションを行うことで変形させ、対象症例のビーム配置を自動的に決定した。放射線腫瘍医が手動で作成したビーム配置と、提案システムに基づき自動的に作成されたビーム配置を用いて作成された線量分布を比較した結果、両者に有意な差はみられなかった。肺定位放射線治療におけるビーム配置の手動決定は、放射線腫瘍医にとって時間のかかる作業であり、経験の浅い計画者には、適切なビーム配置を決定することが困難である。さらに、治療計画者間でビーム配置の決定にばらつきが生じる可能性があり、提案システムを用いて自動的にビーム配置を決定することは臨床上、役に立つと思われる。また、放射線治療計画の時間短縮による、生産性の向上と治療の質の均霑化が期待される。本研究結果は、英語論文として現在執筆中である。さらに、特許出願を予定している。今年度は、昨年度開発した、過去に計画された類似症例に基づき、ビーム方向を自動的に決定する治療計画支援システムを、放射線腫瘍医とのディスカッションに基づき、臨床現場で役に立つシステムにするため改良を行った。類似症例は81症例の肺定位放射線治療計画データベースの中から自動的に検索された。初めに、PTV (planning target volume)、肺、脊髄の位置、大きさ、形状に関する幾何学的特徴量を算出し、対象症例と類似した5症例を検索した。次に、肺領域を介した線形レジストレーション法に基づき、類似症例のビーム方向を変換することで、対象症例のビーム方向を決定した。自動的に決定された5つのビーム方向を用いて治療計画システム上で5つのプランを作成し、Conformity index、肺の平均線量や、脊髄の最大線量等の8種類の線量評価指標を用いて、最も有用と考えられるプランを自動的に選択した。提案手法に基づくプランと放射線腫瘍医がマニュアルで作成したプランの線量評価指標を比較した結果、8種類の線量評価指標において有意な差は無く、同程度のプランを自動作成できる可能性を示した(P>0.05)。肺定位放射線治療では、510門のノンコプラナー方向を含んだビームを用いる場合が多く、治療計画に多くの時間を要する。さらに、経験の浅い治療計画者の場合、適切なビーム方向の決定が困難である。経験豊富な治療計画者のデータベースに基づいた提案手法を用いることで、経験の浅い治療計画者の教育用ツールとして使用することができ、肺定位放射線治療の一般化、質の均霑化が期待される。

提案手法を評価するために、10名のテスト症例に本手法を適応した。我々が提案した手法は、過去の類似症例に基づきビーム配置を最適化するため、各施設の治療計画データベースに従って、その施設に適したビーム配置を提案することが可能である。さらに、手動による高精度放射線治療計画は時間のかかる作業であるが、提案システムを用いることで、治療計画者を支援できる可能性がある。提案システムの更なる機能向上のため、システムの改良を行う。具体的には、類似症例に基づくビーム方向の最適化を行うアルゴリズムを開発する。既存の放射線治療計画装置に提案システムを組み込み、臨床の現場で、開発したシステムの評価を行う。出力結果を放射線腫瘍医に提示し、治療計画にかかる時間的コストがどれだけ削減できるか観察者実験を行う。得られた成果は、特許、英語論文にまとめ、臨床実用化を目指す。
アレルギー疾患に対するフラボノイドによる食事療法の開発

フラボノイドの適切な摂取によるアレルギー疾患に対する食事療法の開発を目指し、以下の事を明らかした。・スギ花粉症患者を対象として、2重盲検プラセボ比較対照試験において、プラセボと比較して酵素処理イソケルシトリン(ケルセチン配糖体)100mg/日摂取群においては、結膜炎症状が軽減することが明らかとなった。・喘息及びアトピー性皮膚炎モデルマウスにおいて、酵素処理イソケルシトリンの経口投与で、それぞれ気道過敏性と皮膚炎症が低下する傾向が観察された。フラボノイドは抗酸化活性とともに抗アレルギー作用(ヒスタミン、Th2サイトカイン、CD40リガンドの発現を抑制)を有することから、適切なフラボノイドの摂取がアレルギ疾患に対する補完代替療法や予防法と成り得る可能性があり、食品衛生法にて認可されている酵素処理イソケルシトリンのアレルギー疾患に対する有効性を検討した。(1)酵素処理イソケルシトリンのスギ花粉症に対する有効性の検証スギ花粉症に対して、二重盲検プラセボ対照比較試験を実施した。酵素処理イソケルシトリン(100mg/日)もしくはプラセボを3月4日から8週間服用し、症状スコアを指標として、フラボノイドの有効性を検討した。酵素処理イソケルシトリン摂取群において、プラセボ群と比較して、眼症状が抑制され、眼症状に対するフラボノイドの治療効果が観察された。平成20年度においては、予防効果に関して検討する予定である。(2)酵素処理イソケルシトリンの喘息動物モデルでの有効性の検証OVA感作喘息モデルマウスにおいて、酵素処理イソケルシトリン(0.1、1、10mg/kg)を経口投与することで、1、10mg/kgの酵素処理イソケルシトリンにおいて、気道過敏性が抑制される傾向が観察された。フラボノイドは配糖化により、水溶性が増し、消化管からの吸収性が向上する。一方、消化管に存在するβ-glucosidaseにより、脱糖化することで体内に吸収される。そこで、吸収性と脱糖化した吸収後のフラボノイドのIL-4産生抑制活性を考慮して、配糖化フィセチンを合成した。配糖化フィセチンは、フィセチンより吸収が良く、酵素処理イソケルシトリンよりin vivoでの抗アレルギー効果が勝るものと予想される。今後、OVA感作喘息モデルマウスにおいて、酵素処理フィセチンの有効性を検討する予定である。抗アレルギー作用、抗酸化作用を有するフラボノイドの適切な摂取によるアレルギー疾患に対する食事療法や予防法の開発を目指して、以下の事を明らかした。(1)スギ花粉症患者さんを対象として、フラボノイドの有効性を、2重盲検プラセボ比較対照試験において検討した。平成19年度には花粉飛散後に試験(治療試験)を開始し、平成20年度においては花粉飛散前より試験(予防試験)を開始した。プラセボと比較して酵素処理イソケルシトリン(ケルセチン配糖体)100mg/日摂取群においては、両試験において、ともに結膜炎症状が軽減することが明らかとなった。しかしながら、鼻炎症状に対する効果は弱く、また血清IL-4、IL-13、IgE値に変動は認めなかった。(2)Ovalbumin感作喘息モデルマウス、アトピー性皮膚炎モデルマウス(NC/Nga)において、酵素処理イソケルシトリンの経口投与で、それぞれ気道過敏性の抑制傾向と皮膚厚みが低下することが明らかとなった。フラボノイド(酵素処理イソケルシトリン)の摂取が、スギ花粉症患者さん、喘息やアトピー性皮膚炎動物モデルにおいて、アレルギー症状の軽減に有効であることが明らかとなった。今後さらに、様々なアレルギー疾患において、フラボノイドの摂取が症状軽減に有効なのか、摂取用量を増量し検討したい。フラボノイドは、抗アレルギー作用、抗酸化作用、最近では、ダイオキシンなどの環境有害物質による芳香族炭化水素受容体活性化を抑制する作用も報告されているが、in vivoにおける効果がどの機序によるのか、今後の解析を要する。
酸素16生成の鍵-炭素12+α閾値近傍状態の構造研究-

相関ガウス関数法を用いて原子核のクラスター状態に代表される強い多体相関記述の一連の研究を進め、宇宙核物理に関する研究成果も多数得た。芯核とのパウリ原理を考慮しつつ、芯核周りの4核子の殻模型状態とクラスター状態を同時に記述し得る方法の定式化を行い、挑戦的な5体計算の計算コードを開発することができた。しかしながら、必要とされる模型空間が非常に大きいため、波動関数の完全な収束を得るためにはさらなる実行時間が必要である。より効率的な計算アルゴリズムの検討も含め、研究期間終了後も引き続き検討を続け、12C+α放射性捕獲反応の信頼のおける評価を行いたい。酸素16原子核は、炭素12の生成に引き続いて炭素核がα粒子を捕獲することにより生成される。この主要な過程はよく知られた放射性捕獲反応とよばれるもので、両原子核が低いエネルギーの連続状態からクーロン障壁を透過して、電気双極子、四重極子のガンマ線を放出しながら酸素核の基底状態へと遷移するものである。この反応率の実験的検証は困難なため、高精度の理論計算が望まれている。この遷移過程の記述には、炭素12とα粒子の連続状態並びに反応に関与する共鳴と閾値近傍の状態の構造を再現することが必要になる。ワークステーションを購入、設置し、計算環境の改善を行った。酸素16の計算コードの拡張を行い、1ー、2+、及び3ー状態、窒素16の2ー状態の構造計算を実行中である。途中結果を含む研究成果は米国シカゴで行われた少数体物理国際会議の口頭発表によってなされた。収容名課題はこれらの状態が炭素核と4核子(2個の中性子と2個の陽子)からなるという一般的模型でどのくらい表現できるかを検討することであった。この模型は4核子がα粒子になるということを前提としていないので、殻模型で期待される状態をも同時に記述できるという利点を持つ。しかしながら、各核子が炭素核内の軌道と同じ軌道を占有できないというパウリ原理のために、まだ4核子が期待したようなエネルギーまで十分に下がらず、単に4核子がα粒子のようにふるまうという結果になっている。このような状況は酸素16核の0+状態の研究でもであったことであり、さらにエネルギーを下げるような基底を見出すよう基底の次元を拡大することが必要となっている。炭素12+αの閾値近傍の酸素16核の1ー、2+の束縛及び共鳴状態を炭素核と4核子という一般的模型で表現するときに、各核子にパウリ原理からくる拘束条件を課しているが、この条件を満たすような基底をまだ十分に探し切れていないためと思われる。α粒子3個のトリプルα反応により炭素12原子核が生成されると、更にα粒子を捕獲して酸素16原子核が生成される。この反応機構はよく知られているがその反応率の詳細は実験的にも測定が困難なために知られていない。この反応率は星内の元素合成の進化を決めるうえで鍵を握るものとなっているので、理論的に妥当な計算が強く望まれている。この反応は放射性捕獲反応と呼ばれるもので、α粒子と炭素12核が数百keVの低エネルギーのJπ=1-,2+の連続状態からクーロン障壁を透過して、電気双極子及び四重極子のガンマ線を放出して酸素16核の基底状態へ遷移するものである。この過程の理論的記述の困難さは関与する酸素16核の状態がクラスター模型や殻模型の成分を含むためそれらを見積もる統一的扱いが必要なこと、更に電気双極子放射にあっては状態の主要成分であるアイソスピンがゼロでは生じなくて僅かな成分を通じて起こるためその僅かな成分の妥当な評価が難しいことにある。今年度の主要な成果は炭素12核の周りの核子の運動を記述する波動関数として殻模型的運動に適したものを拡張して、核表面付近に局在したものを簡潔に表現できるものを開発したことである。現在この波動関数を用いて0+,1-,2+の状態がどの程度よく記述できるのか検討している。それが首尾よく行けばアイソスピンの破れに主要な役割をするクーロン相互作用を考慮した計算に進むことができて反応率の評価ができると考えている。炭素12核の周りを運動する4核子はパウリ排他率の制限を受けるが、その条件を満たしつつ殻模型とクラスター模型を統一的に扱うために便利な1粒子波動関数の発見に時間がかかったことによる。星の中における元素の進化過程において、酸素16原子核は鍵となる原子核で、炭素12の生成後、引き続いてα粒子を捕獲し生成される。この主要な過程は良く知られた放射性捕獲反応と呼ばれるもので、α粒子と炭素原子核が極低エネルギーの連続状態からクーロン障壁を通過し、ガンマ線を放出しつつ酸素16原子核の基底状態へと遷移する。このような反応率は極めて小さく、実験的検証は困難なため、信頼のおける理論計算が望まれている。最終年度の主な成果は局在した原子核クラスター状態を記述する新たな方法の開発とそのテストで、原著論文としてまとめられた。芯核との直交条件付5体系の高精度記述については検討中で、計算コードは完成し、現在確率論的変分法による5体波動関数の最適化を行っている。必要とされる模型空間が非常に大きいため、波動関数の完全な収束を得るためにはさらなる実行時間が必要である。より効率的な計算アルゴリズムの検討も含め、引き続き実行を続ける。その他の業績として、原子核におけるαクラスターの発現について、何故その理論的記述が難しいかを定量的に示し、その成果は共著書の一章としてまとめられた。

また、ニュートリノ反応の専門家とともに、宇宙核反応に関する総説を出版した。研究期間を通じての大きな成果は、芯核とのパウリ原理を考慮しつつ、芯核周りの4粒子の殻模型状態とクラスター状態を同時に記述し得る方法の定式化を行ったことである。また、殻模型状態とクラスター状態の関係を定量化し、従来の方法による計算の問題点を明らかにした。挑戦的な5体計算の計算コードは既に開発済みであり、残るところは実際の数値計算の実行とその評価である。研究期間終了後も引き続き検討を続け、放射性捕獲反応の信頼のおける評価を行いたい。相関ガウス関数法を用いて原子核のクラスター状態に代表される強い多体相関記述の一連の研究を進め、宇宙核物理に関する研究成果も多数得た。芯核とのパウリ原理を考慮しつつ、芯核周りの4核子の殻模型状態とクラスター状態を同時に記述し得る方法の定式化を行い、挑戦的な5体計算の計算コードを開発することができた。しかしながら、必要とされる模型空間が非常に大きいため、波動関数の完全な収束を得るためにはさらなる実行時間が必要である。より効率的な計算アルゴリズムの検討も含め、研究期間終了後も引き続き検討を続け、12C+α放射性捕獲反応の信頼のおける評価を行いたい。さらに基底の次元を拡大して、計算を続行する。同時に電気双極子のγ線遷移に寄与する炭素核のアイソスピン混合を考慮する方策についても検討を進める。上記の目的にかなう簡明で柔軟な1粒子波動関数が得られたので、その適用性を0+,1-,2+の酸素16核の低励起状態に適用する。それが期待通りにいけばアイソスピンの破れを入れた計算により放射性捕獲反応率の評価に進めると考えている。原子核理論ワークステーション一式購入したが、その金額が見積もりの70万円より2万5千円程下回ったため。次年度の経費に繰りこんで使用する。
細菌リポ多糖による植物免疫調節機構の解明

本年度は防御応答の直接的誘導(エリシター活性)およびその潜在能力を高める活性(Priming活性)に必要なリポ多糖(LPS)中の構造要素の明確化およびPriming活性に関する詳細な検討とその分子機構の解析を中心として研究を進めた。構造要素の明確化に関しては、糖鎖構造に変異を持ち構造の明確なLPSを用い、これを構成するLipid Aと糖鎖に加水分解することで、その活性に関わる部位について検討した。その結果LPSの活性は分子中のLipid A部分に由来することを明らかとすることができた。一方、分子機構の解明については、昨年度の段階でPrimingによってジャスモン酸および活性本体であるジャスモン酸イソロイシンの合成が高まることが示されていたことから、まずその詳細な合成パターン解析とジャスモン酸合成変異体を用いた解析を試みた。この結果LPSによるPrimingにはジャスモン酸の合成が直接は関与しないことが示された。さらに同じく昨年度行ったマイクロアレイ解析によってPriming誘導時に顕著な遺伝子発現が誘導されていないことも示されていたことから、LPSによるPrimingは極めて短時間で成立する活性であることが示唆された。そこでLPSとキチンオリゴ糖を同時に処理し、活性を解析したところ前処理と同様の活性が確認され、これまで見られた活性がLPSとキチンオリゴ糖のシナジー効果であることが示された。シナジー効果とか相乗効果のことであり、実際の感染現場において生じている防御応答であると考えられる。しかしこの仕組みはPriming機構以上に明らかとなっていないものであったが、我々の研究はこのシナジー効果の仕組みについて植物ホルモンを介さず、新規の遺伝子発現を必要としない、極短時間の間に生じている現象であることを示すことができた。構造要素の明確化に関しては、糖鎖構造に変異を持ち構造の明確なLPSを用い、これを修飾することによってその影響の解析を試みた。しかし修飾に用いる試薬等の影響が大きく、現在修飾後のLPSの精製を検討中である。一方、分子機構の解明については、まずLPS処理条件とPriming活性について解析を行った。LPSの前処理時間を06時間まで検討したところ、いずれの時間においてもPrimingを誘導することが明らかとなった。さらにPrimingを誘導するLPS濃度とPriming活性の比較を活性酸素生成および遺伝子発現に関して解析した結果、いずれの指標を用いても、LPSが単独での防御応答誘導活性を示さない範囲において濃度が高いほど強いPriming活性を示すことが明らかとなった。さらにマイクロアレイを用いた網羅的な遺伝子発現解析ではPrimingの及ぶ範囲はキチンオリゴ糖によって誘導される防御応答遺伝子の全般に渡ることが明らかとなった。これらのことはLPSによるPrimingの応用面での有効性を示すものである。またLPS処理時における植物ホルモンの一斉分析を行った結果、Priming誘導時に特徴的に誘導されるホルモンは存在しなかったが、一方で防御応答誘導後、短時間でのジャスモン酸の合成が高まったことから、LPSによるPrimingはホルモン合成にも及ぶことが明らかとなった。以上の結果から、LPSによるPrimingはシグナル伝達のかなり上流において作用し、その影響は広範囲に及ぶことが明らかとなった。
デジタルアーカイブ構築による人文書院戦前期資料の多面的文化史研究

日本心霊学会は、1910年前後から20年前後まで活動した、当時最大規模の霊術団体のひとつである。その日本心霊学会の機関誌である「日本心霊」のほぼ揃いが、同学会の後進にあたる京都人文書院で奇跡的に発見された。近代日本の精神史を探るうえでの一級資料である「日本心霊」について、本プロジェクトは全資料の裏打ち処理、脱酸素処理を施してPDF化を進めるとともに、二度にわたるワークショップで近代科学史、仏教史、近代出版文化史、日本近代文学などの多様な観点から分析を進め、それぞれの研究成果については書籍、論文、学会発表の形で公表した。昨年度は戦前期人文書院資料を、明治期から昭和初期にかけて刊行されていた機関紙「日本心霊」(人文書院の前身である霊術団体、日本心霊学会の機関紙)と、それ以外の資料(団体宛の書簡・手紙類、出版事業関連の書簡・手紙類、団体の運営に関わる収支簿関連の資料、会員名簿、機関紙に使用されたと思われる写真など)に分類した。前者については、劣化が甚だしく、そのままの形では判読できない状態だった紙資料を、大入(株)に依頼して、全体の約3分の一の分量を対象に、裏打ち処理、脱酸素処理をおこなった。その結果、資料の状況が著しく改善され、読解と分析に耐えうる状況となった。この段階で、今まではっきりとわかっていなかった霊術団体の組織的な運用と発展のプロセスが、具体的な材料をもとに検討しうるという見通しが明瞭となった。予算の関連で全体を補修することは今年度も難しいが、補修の終了した資料から、随時詳細な検討を加え、分析を進めていく予定である。また後者の資料群については、京都大学人文科学研究所に運び込み、二度にわたって資料の整理とデジタル処理を進めた。この段階で、未発表の人文書院宛太宰治書簡や多数の歌人の書簡など、日本近現代文学研究において大きく貢献することが期待できる、新たな資料が複数発見されている。また、会員名簿や収支関連書類の発見によって、近代日本を代表する霊術団体のひとつだった日本心霊学会の、戦略的な足取りを押さえることが期待できる。昨年度は人文書院戦前資料の全体像を押さえ、個々の資料を整理し、判読不可能な資料については修復を施すことを中心に進めたが、機関紙「日本心霊」については、全体の約三分の一の資料修復が終了し、また書簡や手紙、会員名簿や収支簿については、戦前期のほぼすべての資料のデジタル化が完了した。昨年度において、基礎的な研究を進めるための土台が、ほぼ整ったと考えられるだろう。本年度までに「日本心霊」の裏打ち処理、脱酸素処理を全体の三分の二まで進め、それらの資料体のPDF化を進行した結果、まとまった研究、分析をおこなう土壌が整いはじめた。そこで2016年12月17日、京都大学人文科学研究所において、京都大学人文科学研究所共同研究(201416年度)「日本宗教史像の再構築」との合同企画として、ワークショップ「日本心霊学会から人文書院へ新資料調査の中間報告」を開催した。当日は科研費メンバーによる口頭発表として、吉永「霊肉救済・霊俗融合ー精神療法家、渡辺藤交」、一柳「福来友吉と日本心霊学会」、栗田「日本心霊学会と伝統仏教ー雑誌『日本心霊』の調査から」、菊地「野村瑞城について知ってる2、3の事柄」、石原「編集者清水正光と戦前期人文書院における文学関係出版」をおこない、現段階におけるそれぞれの研究成果を明らかにした。また、「日本心霊」を刊行していた日本心霊学会の後進である人文書院に長く勤務し、その歴史に精通している佐藤良憲氏をお招きし、「人文書院100年のあゆみ」と題した講演をしていただいた。あわせてラウンドテーブル「人文書院調査の来歴と今後」によって、現在時における人文書院の歴史的経緯、および「日本心霊」をめぐる今後の研究の指針について議論した。また、科研費メンバーの個々の研究も着実に進展しており、それぞれが多くの業績をまとめている。例えば一柳は『怪異の時空』全3巻の監修を務めて、広く近代日本における霊術流行の背景を掘り起こした。また吉永は『近代仏教スタディーズ』の共編者として、仏教の文脈から見た近代日本の心霊シーンに注目した。その他の業績の内容に関しては、後にまとめることとする。最大の目標としていた「日本心霊」の資料的な整備が順調に進んでおり、PDF化を図ったことで、格段に作業効率が上がった。残っている資料も裏打ち処理と脱酸化処理、PDF化を進めて、平成29年度中にすべて完了する予定である。また資料分析も、個々のメンバーの関心に合わせて進んでおり、28年度はワークショップにおいて、各々の研究成果を披露することができた。仏教、霊術、心霊学、文学、民俗学、出版文化史など、多様な角度からの考察が披露され、あらためてこの資料体の分析を進める必要性を痛感した。またこの場において、かつて人文書院で初代社長、二代目社長とともに勤務していた方々とお会いすることができ、貴重なお話をうかがうことができた。日本心霊学会から人文書院に移行する状況を考えるうえで、重要な示唆を得たと考えている。あわせて、新資料を用いた研究も個々に進展しており、多くの研究成果を公にすることができた。最終年度を迎え、当初の目標としていた「日本心霊」(明治後期から昭和初期にかけて活動していた日本最大の霊術団体のひとつ、日本心霊学会の機関誌。なお日本心霊学会は、日本にサルトルを招聘したことで知られる京都人文書院の前身にあたる)の、ほぼ全ての裏打ち処理、脱酸素処理が終了し、PDF化への移行が可能になった。

今回の科研費では、この裏打ち、脱酸素処理に関する予算にほとんどが費やされたため、「日本心霊」のPDF化に関しては50%程度にとどまらざるを得なかった。しかし「日本心霊」、および日本心霊学会の全体像を把握する上で、きわめて有意義な情報を得ることができた。これらの情報は、例えば霊術流行の原因にもなった千里眼事件との関連、鈴木大拙をはじめとする近代仏教の動きとの関連、神智学の日本での展開との関係、近現代日本文学における「異界」概念成立のプロセスとの関連など、多様な文脈のなかで個々の研究参加者が単著、論文、研究発表のなかに摂取し、公表している。詳しくは研究業績の項目をご確認いただきたい。また研究代表者である一柳は、平成30年2月23日に千葉大学国際教養センターで開催された、JNASE第2回ワークショップ「雑誌メディアとオカルティズム」に吉永、栗田、石原とともに参加し、「「日本心霊」とその時代」のタイトルで、一連の当科研費における研究のプロセスと研究成果について発表した。また栗田は、国内外の多くの学会で本プロジェクトの研究成果を公にしている。なお当研究は、今年度から獲得した科研「日本新宗教史像の再構築」に引き継がれ、残っている「日本心霊」のPDF化、より詳細な「日本心霊」の分析を行う予定である。日本心霊学会は、1910年前後から20年前後まで活動した、当時最大規模の霊術団体のひとつである。その日本心霊学会の機関誌である「日本心霊」のほぼ揃いが、同学会の後進にあたる京都人文書院で奇跡的に発見された。近代日本の精神史を探るうえでの一級資料である「日本心霊」について、本プロジェクトは全資料の裏打ち処理、脱酸素処理を施してPDF化を進めるとともに、二度にわたるワークショップで近代科学史、仏教史、近代出版文化史、日本近代文学などの多様な観点から分析を進め、それぞれの研究成果については書籍、論文、学会発表の形で公表した。本年度は昨年修復と整理を終えた「日本心霊」、および戦前期書簡等資料について分析を進めていくとともに、引き続き「日本心霊」の修復作業を進め、明治期から昭和初期における日本心霊学会の活動の全体像を把握すべく、多方面からの考察を深めていく予定である。科学研究費助成事業の最終年度を迎えるにあたって、なるべく早い段階で残っている「日本心霊」の裏打ち処理と脱酸化処理、PDF化を進めて、資料体を完成させるとともに、それらの資料体を活用し、個々の関心領域に合わせた研究成果をまとめる。具体的には、昨年度に引き続くワークショップの開催、個々の研究成果にもとづく学会発表、また今後の研究のさらなる進展を図るために、資料体をDVD化し、利用希望者に広く頒布することを考えている。日本文学資料整理については菊地の所属する京都大学人文研究所で、また次年度の打ち合わせに関しては一柳の所属する横浜国立大学で行ったため、菊地、一柳の旅費は使用せずにすんだ。「日本心霊」の裏打ち処理、脱酸素処理をお願いしている業者の都合で、すべての資料の処理が完了しなかったため、次年度にスライドして残りの資料の処理を依頼することとなった。今年度で、すべての資料の処置を終了させる予定である。あわせて、全資料のPDF化も行う予定である。次年度は資料分析のために京都でまとまった会合を行う予定なので、そちらに予算を回すことにした。
プラズマ中の微生物浮遊実験とその応用に関する研究

本研究では低温プラズマ中に微生物を浮遊させ,その挙動を明らかにするとともに,機能性材料・アストロバイオロジー・医療分野等に対する応用の開拓を目的としている.研究初年度である本年度は,実験装置の作成と原理検証実験を行った.13.56MHzの平行平板RFプラズマ装置を作製し,プラズマ中に微生物を導入して浮遊させることを試みた.観察はレーザーの散乱光を計測する事で行った.実験の結果,オートクレーブ処理で失活した大腸菌(E. coli)や肺炎桿菌(Klebsiella pneumonia)がプラズマのシース端に浮遊することが確認された.大腸菌は凝集しやすい傾向があり,サイズや形状に応じて浮遊位置が変化することが確認された.一方で,肺炎桿菌は分散性が良く,一つ一つの菌が独立に浮遊してクーロン結晶のような準秩序構造が自発的に形成された.プラズマパラメータをコントロールすることで浮遊位置が変化する事が確認され,従来の微粒子プラズマの知見と矛盾のない結果が得られた.プラズマ中に一時間程度浮遊させた肺炎桿菌を電子顕微鏡で観察したところ,バルクの形状は保持されつつ,表面に10nmオーダーの微細な構造が生じていることが確認された.この事実は,細菌のプラズマ浮遊技術が殺菌手法へ応用可能性があることを示唆するものである.また,活きた食品菌を用いても同様の実験を試みた結果,フリーズドライされた納豆菌等もプラズマ中に浮遊することが確認された.納豆菌は芽胞を形成する性質があるため,大腸菌の実験同様に様々な高さに浮遊する結果となった.現在までに,当初計画にあった「実験装置の構築」「細菌の浮遊パラメータの探索」「プラズマ中での浮遊が細菌の外部構造に影響を与えるかの調査」が順調に進んでいる.上記に加えて,研究二年目のテーマであった「細菌による自発的な秩序構造形成」の初期結果が得られたのに加え,当初計画に存在しなかった「活きた食品菌の浮遊」に成功した.上記の事柄から,研究計画は当初の計画以上に進展していると判断する.幅広いパラメータを持つさまざまな細菌種に対して実験を続け,「細菌の浮遊パラメータの探索」「プラズマ中での浮遊が細菌の外部構造に影響を与えるかの調査」をより詳細に検討する.特に従来の微粒子プラズマの対象であったポリマーとの違いを調べる.活きた食品菌の浮遊実験に関して,細菌の失活等に与える影響を調べる.細菌と既知のポリマーを同時に浮遊させる実験を行い,その相対位置の情報が細菌種の同定に応用可能か検討する.本研究では低温プラズマ中に微生物を浮遊させ,その挙動を明らかにするとともに,機能性材料・アストロバイオロジー・医療分野等に対する応用の開拓を目的としている.研究初年度である本年度は,実験装置の作成と原理検証実験を行った.13.56MHzの平行平板RFプラズマ装置を作製し,プラズマ中に微生物を導入して浮遊させることを試みた.観察はレーザーの散乱光を計測する事で行った.実験の結果,オートクレーブ処理で失活した大腸菌(E. coli)や肺炎桿菌(Klebsiella pneumonia)がプラズマのシース端に浮遊することが確認された.大腸菌は凝集しやすい傾向があり,サイズや形状に応じて浮遊位置が変化することが確認された.一方で,肺炎桿菌は分散性が良く,一つ一つの菌が独立に浮遊してクーロン結晶のような準秩序構造が自発的に形成された.プラズマパラメータをコントロールすることで浮遊位置が変化する事が確認され,従来の微粒子プラズマの知見と矛盾のない結果が得られた.プラズマ中に一時間程度浮遊させた肺炎桿菌を電子顕微鏡で観察したところ,バルクの形状は保持されつつ,表面に10nmオーダーの微細な構造が生じていることが確認された.この事実は,細菌のプラズマ浮遊技術が殺菌手法へ応用可能性があることを示唆するものである.また,活きた食品菌を用いても同様の実験を試みた結果,フリーズドライされた納豆菌等もプラズマ中に浮遊することが確認された.納豆菌は芽胞を形成する性質があるため,大腸菌の実験同様に様々な高さに浮遊する結果となった.現在までに,当初計画にあった「実験装置の構築」「細菌の浮遊パラメータの探索」「プラズマ中での浮遊が細菌の外部構造に影響を与えるかの調査」が順調に進んでいる.上記に加えて,研究二年目のテーマであった「細菌による自発的な秩序構造形成」の初期結果が得られたのに加え,当初計画に存在しなかった「活きた食品菌の浮遊」に成功した.上記の事柄から,研究計画は当初の計画以上に進展していると判断する.幅広いパラメータを持つさまざまな細菌種に対して実験を続け,「細菌の浮遊パラメータの探索」「プラズマ中での浮遊が細菌の外部構造に影響を与えるかの調査」をより詳細に検討する.特に従来の微粒子プラズマの対象であったポリマーとの違いを調べる.活きた食品菌の浮遊実験に関して,細菌の失活等に与える影響を調べる.細菌と既知のポリマーを同時に浮遊させる実験を行い,その相対位置の情報が細菌種の同定に応用可能か検討する.