hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ガス要求量の大きい気液反応のためのマイクロ反応システム設計論

気液反応では接触させるべき気体の体積が液体よりも格段に大きい場合が多い。このような反応を通常のマイクロリアクタで実施すると接触効率が低下したり、極端に長い流路を必要とするなどの問題が生じる。本研究ではマイクロリアクタと撹拌槽から成る反応システムがこのような反応系に有効に適用できることを示したほか、マイクロ流路における気液間物質移動のシミュレーション技術の開発も行った。液に比べてガスは密度が低いため、気液反応において必要となるガスの容積は液に比べて大きくなりがちである。本研究では、気液接触を強化できるマイクロリアクタをガス要求量が大きい気液反応に対して適用するための技術の開発を目的としている。本研究では、ガス要求量が大きい気液反応に対し、マイクロリアクタと撹拌槽を融合した反応装置の活用が有効であると考えた。初年度にあたる平成26年度は、溶媒中の有機物を酸素ガスで酸化する具体的な反応を例にとり、提案法の有効性を検証した。フラスコの中に溶液を仕込み、酸素ガスを吹き込む方式で反応を実施した場合に比べて、提案装置を用いて反応を実施すると反応速度が向上することが示唆された。提案装置内の酸素流量、循環液の流量などを変化させた実験を繰り返し、各操作パラメータが反応速度に与える影響を調査した。気液接触を強化するために設けている循環流路を長くすることにより、反応速度が向上する傾向が見られた。気液反応においては、気相の成分が液相中へ移動するガス吸収挙動が重要となる。本研究では、気液がスラグ流となって流れている場合のガス吸収速度についてデータの蓄積を進めた。気液流量を変化させて多様なスラグ流を発生させ、各条件におけるガス吸収速度を測定した。さらに、そのガス吸収挙動を表現するための流体シミュレーション技術の開発を行った。開発した手法を用いると、各スラグ内の流動状態と気液界面を通じたガス吸収を同時に考慮した計算を行うことができる。有機物溶媒中の有機物を酸素ガスで酸化する具体的な反応を例として取り上げ、撹拌槽とマイクロリアクタを融合した装置でこれを実施し、反応速度データを採取した。循環速度や基質濃度など、多様な実験パラメータを変化させて実験を行い、考察を進めたところ、提案装置が気液反応を強化できることが示唆された。ここで取り上げた反応はいくつかの素反応で構成されている。そこで主要な素反応の反応速度を明かにするための実験を行い、データを蓄積した。これにより提案装置の挙動をより詳細に説明できるようになった。スラグ流におけるガス吸収速度の解析手法の開発を進めた。昨年までにこのような解析を可能とする計算手法を開発しているが、これはいくつかの経験的なパラメータを必要としていた。本年度はこれらを理論的に予測する手法について検討を行った。計算格子に着目して移動現象論的立場から物質移動速度を定量的に表現することで、パラメータを経験によらず拡散係数などの物性値から予測できる可能性が示唆された。スラグ流におけるガス吸収速度を明かにするための実験も進めた。マイクロ流路におけるスラグ流は気液合流部のサイズや形状によって、その長さが大きく変化する。スラグ長さは吸収速度に大きな影響を与える。そこで合流部の形状を変化させて長さの異なるスラグを発生させ、スラグ長さとガス吸収速度の関係を測定した。結果を比界面積やスラグ体積などで整理し、各因子がガス吸収速度の与える影響を明らかにした。例として取り上げている反応について、順調に速度データが蓄積されている。また、それによって提案する反応装置の設計につながるモデルの構築も進んでいる。スラグ流における吸収速度についても、実験データが蓄積され、吸収速度を求めるための相関式を導出できる段階に至った。また、数値解析手法の開発が進み、計算モデル中のパラメータを予測できることが示された。本研究で一貫して着目してきた有機物溶媒中の有機物を酸素ガスで酸化する具体的な反応を、本年度も引き続き例として取り上げ、検討を進めた。提案する反応装置では、循環速度や基質濃度等の他に,ガス供給速度を時間変化させることで反応の進行を制御できる可能性がある。本年度は、ガス供給パターンを含めた多様な実験パラメータを変化させて実験を行い、考察を進めた。その結果、ガス供給パターンによって、中間体や最終生成物が発生する速度を制御できる可能性が示された。物質移動速度の数値解析に関する検討では、マイクロ流路中の屈曲部における物質移動速度に着目した。スラグ流における物質移動速度の解析手法としては本研究にて開発した計算手法を活用した。屈曲部の有無による流路全体の物質移動速度の違いを求めて考察を行うことで、屈曲部による物質移動促進効果を評価することができた。本手法を展開すれば、多様な曲率を持った屈曲部における物質移動速度が明らかとなり、マイクロ流路設計における有用な知見を蓄積できる。スラグ流におけるガス吸収速度の実験的な評価を行った。ガス吸収速度は流速、気液比などの多様な因子によって変化するが、本年度はスラグ長さの影響に着目した。ここでは流量や気液比を変化させること無くスラグ長さだけを変化させる実験を行う必要がある。我々は多様な形状の合流部を採用してスラグ長さを変化させる実験を行い、ガス吸収速度に及ぼすスラグ長さのみの影響を実測した。本研究の成果をもとに、所望の吸収速度を達成させるためのスラグ長さを求め、さらにそのスラグ長さを達成する合流部を選択すれば、合理的にマイクロ流路の設計を行うことができる。

気液反応では接触させるべき気体の体積が液体よりも格段に大きい場合が多い。このような反応を通常のマイクロリアクタで実施すると接触効率が低下したり、極端に長い流路を必要とするなどの問題が生じる。本研究ではマイクロリアクタと撹拌槽から成る反応システムがこのような反応系に有効に適用できることを示したほか、マイクロ流路における気液間物質移動のシミュレーション技術の開発も行った。酸素ガスによる有機物の酸化反応を例にとり、提案する技術の有効性を検討したところ、反応速度の向上が見られた。さらに、気液流における物質移動速度の数値計算技術の開発および実験データの採取が予定通りに進行している。以上のように本研究は計画通りに進行している。引き続き、注目している反応について、ガス吸収速度、および液相内における溶存ガスと基質の反応速度を解析し、装置の挙動を表すモデルの開発を進める。一方で、最終年度であることから、これまでの知見を総合し、反応や吸収の速度が既知の反応に対して、装置設計をおこなうための指針を導出する。スラグ流における吸収速度解析に関しては、実験データに基づいて吸収速度の相関式を提案する。また流れとガス吸収速度の同時計算技術の開発においては、モデル中のパラメータを予測できる技術の確立を目差す。28年度が最終年度であるため、記入しない。反応工学注目している反応について、ガス吸収速度、および液相内における溶存ガスと基質の反応速度を解析し、装置の挙動を表すモデルの開発を進める。スラグ流における物質移動のシミュレーション技術開発については、実験データとの比較を通じて、計算精度の向上を図る。前年度からの繰越額を装置作製費などに活用する予定であったが、研究が開始当初の計画に沿って順調に進行したため、特別に装置を製作したりすることはなかった。このため、前年度からの繰越額を使用するまでに至らず、前年とほぼ同額の繰越額が生じた。当初出席を予定していた欧州での国際会議が中止となり、海外出張を取りやめたことが、次年度使用額が生じた主たる原因である。繰越額は次年度の試薬と装置作製に必要な経費の一部として活用する。また、大学院生による実験補助の人数を増大させ、実験の効率化を図るために活用する。
治療支援のためのMDCT画像を用いた肺疾患の統合的診断支援シス テムの構築

MDCTから得られる高精細な三次元画像データを用いて,外科的・内科的治療支援のための統合的なコンピュータ支援診断(CAD)アルゴリズムの開発をおこなった.疾患の対象としては,特発性間質性肺疾患や塵肺などのびまん性肺疾患や肺癌などの限局性肺疾患を扱った.基礎的なCADアルゴリズムとして,肺の解剖学的構造の抽出・同定をおこなうアルゴリズムの開発をおこない,応用的なアルゴリズムとして,これらを用いたCADアルゴリズムを開発した.MDCTから得られる高精細な三次元画像データを用いて,外科的・内科的治療支援のための統合的なコンピュータ支援診断(CAD)アルゴリズムの開発をおこなった.疾患の対象としては,特発性間質性肺疾患や塵肺などのびまん性肺疾患や肺癌などの限局性肺疾患を扱った.基礎的なCADアルゴリズムとして,肺の解剖学的構造の抽出・同定をおこなうアルゴリズムの開発をおこない,応用的なアルゴリズムとして,これらを用いたCADアルゴリズムを開発した.【目的】外科的・内科的治療支援のために,多列検出器型CT(MDCT)装置から得られる高精細な三次元画像データを用いて肺の腫瘤性疾患だけではなく,びまん性疾患を含めた診断を統合的に支援するコンピュータ支援診断(Computer-aided Diagnosis:CAD)システムを構築することである.【実績】本年度は初年度として以下の研究をおこなった。研究成果の概要は以下のとおりである。I.基礎的CADアルゴリズムの開発MDCT装置より得られるボリュームデータを用いた,胸部臓器の抽出アルゴリズムの開発をおこなった.肺に関しては,新たにびまん性肺疾患を含む肺や肺区域切除術を施行された肺に対する抽出アルゴリズムの開発をおこなった.さらに,抽出された肺を用いた統計アトラス作成の研究もおこないつつある.気管支抽出に関しては,従来のアルゴリズムよりさらに末梢まで抽出可能な気管支抽出アルゴリズムの開発をおこなった.また,術後の抽出気管支を用いた気流シミュレーションをおこなった.肺血管抽出に関しては,動脈と静脈を分離するためのアルゴリズム開発をおこなった.さらに肺葉分割に関しては,術後肺に対する分割処理をおこなった.VATS手術を対象とした肺区域分割処理の開発もおこなった.I.応用的CADアルゴリズムの開発びまん性肺疾患を対象としたアルゴリズムとしては,間質性肺疾患に対する新しい認識アルゴリズムの開発,COPDを対象としたエア・トラッピング領域の抽出アルゴリズムの開発をおこなった.肺結節を対象としたアルゴリズムとしては,LIDCデータベースを用いた淡い肺小結節を対象としたセグメンテーションアルゴリズムの開発をおこなった.当該年度においては,前年度から引き続き多列検出器型CT(MDCT)装置から得られる高精細な三次元画像データを用いた肺疾患の診断を統合的に支援するコンピュータ支援診断アルゴリズムの開発をおこなった.本年度の成果としてはびまん性肺疾患鑑別の診断支援に関するアルゴリズムを開発して6種類の陰影パターンに対して90%以上の識別率を得ることができた.またびまん性肺疾患の鑑別診断支援をおこなうための前処理として,従来手法では困難であったびまん性肺疾患を含む左右肺野領域の抽出および肺葉領域の分割をするためのアルゴリズムの開発をおこなった.肺機能解析に関しては,COPD(慢性閉塞性肺疾患)患者を対象として吸気・呼気の2時相のCT画像の非剛体位置合わせに基づき呼吸による変位ベクトル場を求めエア・トラッピングなどの呼吸機能解析をおこないSPECT画像との比較により有用性を示した.また気管支病変を解析するための気管支壁厚を計測するアルゴリズムの開発をおこない医師の診断に有用となるように可視化した.限局性病変の診断支援として,肺結節のセグメンテーションアルゴリズムの改良をおこない臨床医と比較して精度の検討をおこなった.本研究では画像診断支援だけではなく外科的・内科的治療に対する支援をおこなうことも目的としており,癌の外科手術支援を目的として術後肺の予後評価のためのセグメンテーション手法の開発や肺区域切除術を支援するための肺区域分割のための手法の開発をおこなった.さらに,肺葉を切除した肺の術後機能を評価するために,ボリュームデータから抽出した気管支を用いた肺の気流シミュレーションアルゴリズムの開発と評価もおこなった.当該年度は,びまん性肺疾患や限局性肺疾患などの診断支援や外科手術支援などの広汎なテーマをとりあげた.その成果としては,びまん性肺疾患の診断支援に関しては,陰影パターンの分類に関して,代表的な国際会議であるMICCAIやIFMIAなどでの発表や通信学会英文誌に論文が採録された.また,びまん性肺疾患の診断には陰影のパターンだけではなく,その分布も重要であるため,陰影の分布を定量化するアルゴリズムの開発をおこないIFMIAで発表をおこなった.さらに,代表的なびまん性肺疾患である塵肺に関しては,従来の胸部単純X線写真にかえて高分解能CTを用いた分類法の提案をおこない,その結果を代表的な国際学会であるECBMに報告し,また通信学会英文誌に論文が採択された.肺機能解析に関してはCOPD(慢性閉塞性肺疾患)などを対象として,気管支壁を自動的に計測し可視化するアルゴリズムの開発をおこなったが,このためには気管支の詳細な抽出手法の開発が必要であるが,われわれはこのような気管支抽出手法の開発をおこない,その成果を通信学会論文誌に発表した.肺癌などを対象とした手術支援に関しては,肺の縮小手術を支援するために,従来の肺葉分割のアルゴリズムに加えて肺区域分割を可能とするアルゴリズムの開発をおこなった.また,術後肺の呼吸機能評価のために,従来の術前肺だけでなく術後肺に関しても適応が可能なアルゴリズムの開発をおこなった.

さらに,術後肺の機能を評価するための気管支の気流シミュレーションをおこない,術後肺機能と気管支の変形に相関のあることを示した.われわれの作成した,アルゴリズムは大規模なデータを複雑な計算を要するアルゴリズムであるため複雑な計算となる.そのため,並列処理プログラムの作成支援環境構築の研究をおこない,医用画像工学会での発表をおこない,論文として採録された.本研究の目的である,外科的・内科的治療支援のために,MDCT装置から得られる高精細な三次元画像データを用いて肺の腫瘤性疾患や,びまん性疾患を含めた形態学的診断および吸気・呼気やPET画像などの機能的診断を統合的に支援するCADシステムを構築に関して,それぞれのアルゴリズムの開発はおおむね順調である.24年度が最終年度であるため、記入しない。今後の研究としては,臨床的な評価とさらなるアルゴリズムの改良が重要と考えられる.そのために,びまん性肺疾患や肺機能解析用に新たにデータを入手し実験をおこなうことにしている.その他のアルゴリズムに関しても随時新たなデータを入手して実験をおこなう予定である.24年度が最終年度であるため、記入しない。
要介護高齢者における口腔ケアの臨床免疫学的効果

本研究の目的は,1)要介護高齢者における口腔細菌に対する免疫能,栄養状態,気道感染症との関連性を明らかにし,2)さらに口腔ケアがそれらに影響を及ぼすか否かを明らかにすることである.精神障害(統合失調症)患者は,歯みがきなどのセルフケアの低下による口腔環境の劣悪性が指摘されており,口腔保健の支援が必要とされている.そこで,札幌市内H病院に入院中の統合失調症患者20名について精神症状,免疫能,栄養状態,口腔環境を調査し,口腔ケア介入によりそれらがどのような影響を受けるか検討した.【方法】1)まず,全例において精神症状を陽性・陰性症状評価尺度(PANSS)で,生活障害を精神障害者社会生活評価尺度(LASMI)で評価した.また,口腔清掃状態,口腔乾燥度,口臭などの口腔内評価を行った.さらに,末梢血を用いて,免疫能としてNK活性,栄養状態として血清アルブミン値を測定した.2)ランダムに口腔ケア施行群10名と対照群10名に分け,以下のような介入研究を行った.口腔ケア施行群については,月1回の専門的口腔ケアに加え,毎日患者自身による口腔ケアを行った.対照群については従来行われていたケアのみを行った.3)3ヶ月間の口腔ケア介入後に,1)について再評価した.【結果】精神症状,免疫能(NK活性),栄養状態(血清アルブミン値)については口腔ケア施行群と対照群との間に有意差はみられなかった.口腔環境については,対照群に比べて口腔ケア施行群でハリメーターによる口臭平均値が有意に減少した(p<0.05,Mann-Whitney U test).【考察】統合失調症患者に対する3ヶ月間の口腔ケア介入は精神症状,免疫能,栄養状態にほとんど影響を与えなかったが,口臭の有意な改善が認められた.このことは,統合失調症患者の積極的な社会活動参加に向け,口腔ケアがプラスに作用する可能性があることを示唆している本研究の目的は,1)要介護高齢者における口腔細菌に対する免疫能,栄養状態,気道感染症との関連性を明らかにし,2)さらに口腔ケアがそれらに影響を及ぼすか否かを明らかにすることである.精神障害(統合失調症)患者は,歯みがきなどのセルフケアの低下による口腔環境の劣悪性が指摘されており,口腔保健の支援が必要とされている.そこで,札幌市内H病院に入院中の統合失調症患者20名について精神症状,免疫能,栄養状態,口腔環境を調査し,口腔ケア介入によりそれらがどのような影響を受けるか検討した.【方法】1)まず,全例において精神症状を陽性・陰性症状評価尺度(PANSS)で,生活障害を精神障害者社会生活評価尺度(LASMI)で評価した.また,口腔清掃状態,口腔乾燥度,口臭などの口腔内評価を行った.さらに,末梢血を用いて,免疫能としてNK活性,栄養状態として血清アルブミン値を測定した.2)ランダムに口腔ケア施行群10名と対照群10名に分け,以下のような介入研究を行った.口腔ケア施行群については,月1回の専門的口腔ケアに加え,毎日患者自身による口腔ケアを行った.対照群については従来行われていたケアのみを行った.3)3ヶ月間の口腔ケア介入後に,1)について再評価した.【結果】精神症状,免疫能(NK活性),栄養状態(血清アルブミン値)については口腔ケア施行群と対照群との間に有意差はみられなかった.口腔環境については,対照群に比べて口腔ケア施行群でハリメーターによる口臭平均値が有意に減少した(p<0.05,Mann-Whitney U test).【考察】統合失調症患者に対する3ヶ月間の口腔ケア介入は精神症状,免疫能,栄養状態にほとんど影響を与えなかったが,口臭の有意な改善が認められた.このことは,統合失調症患者の積極的な社会活動参加に向け,口腔ケアがプラスに作用する可能性があることを示唆している本研究の目的は,1)要介護高齢者における口腔細菌に対する免疫能,栄養状態,気道感染症との関連性を明らかにし,2)さらに口腔ケアがそれらに影響を及ぼすか否かを明らかにすることである.精神障害(統合失調症)患者は,歯みがきなどのセルフケアの低下による口腔環境の劣悪性が指摘されており,口腔保健の支援が必要とされている.そこで,札幌市内H病院に入院中の統合失調症患者20名について精神症状,免疫能,栄養状態,口腔環境を調査し,口腔ケア介入によりそれらがどのような影響を受けるか検討した.【方法】1)まず,全例において精神症状を陽性・陰性症状評価尺度(PANSS)で,生活障害を精神障害者社会生活評価尺度(LASMI)で評価した.また,口腔清掃状態,口腔乾燥度,口臭などの口腔内評価を行った.さらに,末梢血を用いて,免疫能としてNK活性,栄養状態として血清アルブミン値を測定した.2)ランダムに口腔ケア施行群10名と対照群10名に分け,以下のような介入研究を行った.口腔ケア施行群については,月1回の専門的口腔ケアに加え,毎日患者自身による口腔ケアを行った.対照群については従来行われていたケアのみを行った.3)3ヶ月間の口腔ケア介入後に,1)について再評価した.

【結果】精神症状,免疫能(NK活性),栄養状態(血清アルブミン値)については口腔ケア施行群と対照群との間に有意差はみられなかった.口腔環境については,対照群に比べて口腔ケア施行群でハリメーターによる口臭平均値が有意に減少した(p<0.05,Mann-Whitney U test).【考察】統合失調症患者に対する3ヶ月間の口腔ケア介入は精神症状,免疫能,栄養状態にほとんど影響を与えなかったが,口臭の有意な改善が認められた.このことは,統合失調症患者の積極的な社会活動参加に向け,口腔ケアがプラスに作用する可能性があることを示唆している.本研究の目的は,1)要介護高齢者における口腔細菌に対する免疫能,栄養状態,気道感染症との関連性を明らかにし,2)さらに口腔ケアがそれらに影響を及ぼすか否かを明らかにすることである.精神障害(統合失調症)患者は,歯みがきなどのセルフケアの低下による口腔環境の劣悪性が指摘されており,口腔保健の支援が必要とされている.そこで,札幌市内H病院に入院中の統合失調症患者10名について精神症状,免疫能,栄養状態,口腔環境,唾液ストレスマーカーを調査し,口腔ケア介入によりそれらがどのような影響を受けるか検討した.【方法】1)まず,全例において精神症状を陽性・陰性症状評価尺度(PANSS)で,生活障害を精神障害者社会生活評価尺度(LASMI),抑うつ症状をベック抑うつ質問表(BDI-II)で評価した.また,口腔清掃状態,口腔乾燥度,口臭などの口腔内評価を行った.さらに,唾液ストレスマーカー(アミラーゼ,コルチゾール,クロモグラニンA, Cu/Zn SOD)を測定した.2)口腔ケア介入:週1回の歯科医師による専門的口腔ケアを行った.3)8週間の口腔ケア介入後に,1)について再評価した.【結果】(1)陽性・陰性症状評価尺度(PANSS)と唾液中のクロモグラニンAとCu/Zn SODとの間に弱い相関関係が認められること,(2)精神障害者社会生活評価尺度(LASMI)とクロモグラニンAとの間には強い相関関係が認められること,(3)べック抑うつ質問表(BDI-II)とアミラーゼとの間にも強い相関関係が認められた.コルチゾールは,いずれの精神症状の評価尺度との間に明確な相関が認められなかった(Spearmanの順位相関係数)【考察】唾液中マーカーが精神症状とも連動するため,ストレスの評価に有用であることを改めて示している.
視覚消失様現象の比較認知神経科学的理解

selective visual attention(選択的視覚的注意)は人と動物の認知と行動において重要な役割を担っているが,それがどのような神経機構によって生成させているか未だ不明な点が多い.本研究では,鳥類の脳から網膜へ遠心性に投射する向網膜系が,網膜において視覚情報に空間的バイアスを与え,標的選択の精度向上に寄与していることを明らかにした.本研究によって明らかとなった知見によって,向網膜系が網膜へ運ぶ向網膜信号が選択的視覚的注意を実現したものであることが強く示唆された.1.向網膜系の視覚探索における役割視覚探索課題を学習させた動物の向網膜神経核にGABA作動薬であるムシモールを微量注入し,向網膜系の機能を可逆的に不活性かさせて,視覚探索への影響を観察した.ムシモールの注入によって,妨害刺激存在下の競合的探索において,正答率の低下が見られた.これは,向網膜核損傷後に見られた現象に類似しており,向網膜ニューロンの不活性化自体が,標的選択の精度を低下させることを明確にした.向網膜神経核損傷による標的選択の精度低下の結果の論文が受理され出版された(Behavioural Brain Research 233 (2012) 359-366).2.向網膜系の網膜内神経回路の解析向網膜系は,網膜の出力細胞である網膜神経節細胞(retinal ganglion cell, RGC)の視覚応答を一過的に増強することがわかっているが,向網膜系の3次ニューロンであるIO標的細胞は,RGCと直接シナプスしない.このようにIO標的細胞によるRGCの遠心性調節は,網膜固有の細胞によって中継されなければならない.24年度の研究でPKC陽性双極細胞が,IO標的細胞の軸索終末とシナプス結合している可能性が免疫組織化学的手法によって示された.このシナプス結合の可能性を電子顕微鏡的観察による検証を開始した.3.両眼視野刺激装置の作成側方に眼を持つ動物のパノラマ的な広い視野に視覚刺激を呈示するための装置を作成した.これによって向網膜系の選択的注意への寄与を視野のより広い範囲で計測できるようになった.脳から網膜への遠心性投射系である向網膜系が,動物の標的への到達運動などの視覚誘導性行動にどのように寄与しているかを多面的に検討し,以下のような結果が得られた.1.前年度までの研究で,向網膜神経核の損傷によって,標的選択の精度低下が生じることが示された.今年度は,向網膜神経核へのGABA作動薬であるムシモールの注入によって,標的選択の精度の低下が確認でき,向網膜ニューロンの活動が標的選択の精度向上に寄与していることが確認された.2.向網膜系は,網膜からのボトムアップ信号と,大脳からのトップダウン信号の双方を受けることが分かっている.大脳視覚皮質相同部位の冷却による不活性化によって,向網膜神経核の損傷や可逆的不活性化による標的選択の精度の低下と同様の精度低下が見られた.このことは,大脳皮質相同部位から向網膜系へのトップダウン投射が,網膜への向網膜信号の生成に大きく寄与している可能性を示すものである.3.向網膜系は網膜機能を調節するシステムであり,網膜出力ニューロンの視覚刺激に対する反応を一過的に増強することが分かっているが,それがどのような神経回路で実現されているか分かっていない.本研究では,ある種の双極細胞が向網膜系の標的細胞である可能性が示された.selective visual attention(選択的視覚的注意)は人と動物の認知と行動において重要な役割を担っているが,それがどのような神経機構によって生成させているか未だ不明な点が多い.本研究では,鳥類の脳から網膜へ遠心性に投射する向網膜系が,網膜において視覚情報に空間的バイアスを与え,標的選択の精度向上に寄与していることを明らかにした.本研究によって明らかとなった知見によって,向網膜系が網膜へ運ぶ向網膜信号が選択的視覚的注意を実現したものであることが強く示唆された.IO標的細胞がどのような神経回路を介して網膜神経節細胞(RGC)に影響するのか全く不明であったが,PKC陽性双極細胞が中継している可能性が明らかとなったことは,極めて重要な知見である.電気生理学的研究と行動学的研究もほぼ順調に進展している.当該年度の研究実施計画の内容については研究実績の概要で記述した通り、一定の成果を挙げ、発表を行っている。これらの成果から視覚消失に類似した障害が、鳥類においては向網膜神経核の損傷によって引き起こされる可能性が高いことを示した。実施計画通りの成果を挙げていることは研究全体としておおむね順調に進展していると判断できる。1.向網膜系の網膜内神経回路の解明最重要項目として研究する.2.電気生理学的研究頭部搭載カメラを用いて,向網膜ニューロンの受容野測定と頭部運動方向検出を行い,向網膜ニューロンの活動と頭部運動との関係を明らかにする.3.行動学的研究両眼視野刺激装置を用いて,向網膜神経核の薬理学的不活性化によって,視野の広範囲に呈示した標的刺激の視覚探索がどのような影響を受けるかをあきらかにする.従来の研究計画通り、1.視覚探索遂行時の複数のIOニューロンの同時記録と2.視覚探索遂行時の両側のIONからの同時記録に着手する。また本年度の研究から大脳視覚皮質相同部位(visualWulst)が向網膜系に大きな影響を及ぼしている可能性を見出したことから、3.大脳視覚皮質相同部位冷却による視覚探索への影響、4.大脳視覚皮質相同部位電気刺激のIOニューロン活動への影響についてそれぞれ研究を行っていく。

発注していた試薬の国内在庫がなく海外発注となったこともあり,1万円以下ではあるが未使用金が生じた.これは25年度の予算に組み入れて執行する.25年度は最終年であり,そのほとんどを研究継続のための消耗品等の購入費である物品費として用いる予定である.両側のIONからの同時記録や複数にIOニューロンの同時記録に必要な両側光刺激提示装置(デュアルディスプレイ)や複数電極システム(テトロード)などに物品費を使用していく。また次年度も学会での研究発表および論文発表を精力的に行っていくので、旅費等も本年度と同程度の割合で使用する予定である。
真核生物におけるD-アミノ酸の機能とその分子機構

D-セリンが、脳内NMDAレセプターのコアゴニストとして働くことが発見されて以来、真核生物におけるD-アミノ酸の機能が注目されている。本研究では、D-アミノ酸,の機能解明の鍵となるその代謝経路を、酵母や細胞性粘菌、カイコなどにおいて検討した。哺乳動物におけるD-アミノ酸合成系としてはこ唯一D-セリン合成を担う動物型セリンラセマーゼが報告されているが、遺伝子ノックアウトなどは行われておらず、同酵素が実際にD-セリン合成を担っているかは未確認である。一方、D-アミノ酸の分解は、D-アミノ酸オキシダーゼが触媒すると考えられている。我々は分裂酵母(Schizosaccharomyces pombe)と細胞性粘菌(Dyctiosterium discoideum)が、ともに動物型セリンラセマーゼとD-アミノ酸オキシダーゼを有することを見いだした。そこでこれらをモデルにD-アミノ酸の生合成系を検討することとし、まず分裂酵母と粘菌のセリンラセマーゼ、および分裂酵母のD-アミノ酸オキシダーゼの酵素学的性質を検討した。その結果、酸性アミノ酸にも作用する分裂酵母D-アミノ酸オキシダーゼのユニークな基質特異性や、細菌型アミノ酸ラセマーゼとは全く異なる分裂酵母セリンラセマーゼの立体構造などを明らかにした。また本研究では、カイコ蛹のセリンラセマーゼの部分精製を行い、同酵素が既報の動物型セリンラセマーゼとは異なり、セリンのデヒドラターゼ活性を持たない真のラセマーゼであることを明らかにした。本研究ではさらに、出芽酵母に新奇D-セリンデヒドラターゼを見いだした他、グルタミン酸ラセマーゼ、アラニンラセマーゼの両遺伝子を欠損させた大腸菌を用いたD-アミノ酸生合成酵素遺伝子のファンクショナルクローニング系の構築なども試みた。これまでのところ、その動態からD-アスパラギン酸がホルモンの分泌制御やテストステロンの合成促進に働くことや、D-アラニンがラット膵臓のランゲルハンス島に局在することなどが報告されているが、これらアミノ酸の分子レベルでの機能は不分明の状況にある。一方、これらD-アミノ酸の機能解明の鍵となるその生合成経路については、唯一D-セリン合成に関わる動物型セリンラセマーゼの存在が報告されたのみである。本研究では、D-アミノ酸の真核生物における生合成経路解明を試みた。本年度の研究では、種々の昆虫培養細胞中にD-セリンの存在を見いだし、その動態を解析した。昆虫培養細胞中のD-セリンの対全セリン量比はエクダイソンの添加では変化しなかったが、グリシン、L-セリンなどの添加により増大し、D-セリンが細胞中でde novo合成されている可能性が示された。また動物型セリンラセマーゼ遺伝子を持たないショウジョウバエの培養細胞において、細胞内セリンの半分以上がD-体であることを明らかとなり、既知のものとは異なるD-セリン生合成系路が存在する可能性が示唆された。また本年度は、細菌アラニンラセマーゼとよく似た立体構造をもつタンパク質(YBL036)のマウスホモログ(PROSC)や大腸菌ホモログについて、その遺伝子をクローニングしタンパク質の発現精製を行った。その結果、これらタンパク質が従来の説とは異なりラセマーゼ活性を持たないこと、大腸菌ホモログはアミノ酸またはイオンのトランスポーターとして機能している可能性が示された。

D-セリン以外のD-アミノ酸の機能としては、D-アスパラギン酸がホルモンの分泌制御やテストステロンの合成促進に働くことなどが報告されているが、これらアミノ酸の分子レベルでの機作用機作は不分明の状況にある。本研究では、種々の真核生物におけるD-アミノ酸の機能解析と、その鍵となる生合成経路の解明を試みている。本年度は、カイコおよびその培養細胞、細胞性粘菌、酵母などに存在するD-アミノ酸について検討した。カイコ幼虫にはD-セリンが存在し、その量は変態時に増大する。一方、カイコの培養細胞にはD-セリンは検出されない。D-セリンのカイコの変態における機能を検討する目的で、カイコ培養細胞にD-セリンを添加し、二次元電気泳動によるプロテオーム解析を試みた。その結果、D-セリン添加に際し、D-セリンが培養細胞へ取り込まれること、またある種のタンパク質が発現することを明らかにした。なお、本研究では、カイコのセリンラセマーゼがセリンのデヒドラターゼ活性を示さないことから、同酵素が従来知られている動物型セリンラセマーゼとは異なる可能性を示した。本研究ではまた、多細胞生物と単細胞生物におけるD-アミノ酸の機能の相違について考察するため、細胞性粘菌でのD-アミノ酸の動態を取り上げた。分析の結果、細胞性粘菌がD-アラニンを含むこと、さらに同菌が哺乳類型のセリンラセマーゼ遺伝子、D-アミノ酸オキシダーゼ遺伝子それぞれのホモログを有することを見いだした。本研究ではさらに出芽酵母、Saccharomyces cerevisiaeのD-アミノ酸N-アセチルトランスフェラーゼが同酵母に対するD-アミノ酸毒性の軽減に働いていることも示した。D-セリンが、脳内NMDAレセプターのコアゴニストとして働くことが発見されて以来、真核生物におけるD-アミノ酸の機能が注目されている。これまでに、D-アスパラギン酸によるホルモンの分泌制御やテストステロンの合成促進などが報告され七いるが、その分子レベルでの機作は不分明の状況にある。一方、D-アミノ酸の機能解明の鍵となる生合成経路については、D-セリン合成に関わる動物型セリンラセマーゼが報告されているのみである。本研究では、真核生物におけるD-アミノ酸生合成経路解明を目的とし、カイコ蛹のセリンラセマーゼ精製、細胞性粘菌の動物型セリンラセマーゼの酵素学的解析、D-アミノ酸生合成酵素遺伝子のファンクショナルクローニング系の構築を試みた。カイコセリンラセマーゼの精製では、D-セリンデヒドラターゼを用いる新しい酵素アッセイ法の開発により約3000倍までの精製を可能とした。また細胞性粘菌に哺乳動物と40%近い相同性を有するセリンラセマーゼの存在を明らかにし、既知の動物型セリンラセマーゼとは異なり金属に依存性を示さない酵素の性質を明ちかにした。一方、アラニンラセマーゼとグルタミン酸ラセマーゼの両遺伝子を破壊し、D-アラニン、D-グルタミン酸依存性としたE.coliに、基質特異性が広いBacillus sp.YM-1のアミノ酸トランスアミナーゼ遺伝子を導入し、菌体内でD-アミノ酸が生成した場合には、トランスアミナーゼ反応により両D-アミノ酸を生合成できるD-アミノ酸生合成酵素遺伝子のファンクショナルクローニング用宿主の構築を試みた。
液添加・軽量大径粒子流動層の基本特性-流動層式介護入浴システムの基礎研究-

本研究は従来一般的な流動層とは異なり、少量の液添加により流動化促進が起こる「液添加・軽量大径粒子流動層」に関する基礎研究である。この流動層は工業化に対して有益な多くの特長を有するが、本研究ではその基本特性を明らかにした上で、その流動化促進メカニズムを特定することを目的としている。本研究で明らかになったことは、(1)流動化促進は特定の粒子・添加液条件下で起こる。適度な大きさの固液凝集体が形成されることにより粒子間の実質気流速度が増速され、それにより流動化が促進される。流動化促進の条件として、添加された液が(1)ガス流に逆らって層内部に浸透し流動層内部に保持され、かつ(2)適度に分散した固液凝集体を形成すること、の二点を挙げた。(1)であるためには、軽い粒子(ポリスチレン)と軽い液体(例えば水)または、重い粒子(砂,ガラスビーズ)と重い液体(リン酸など)の組み合わせが必要であり、(2)であるためには、固液間の結合力を弱めるため、濡れ性を悪くするか、容積当たりの表面積を少なくする大径粒子を使う必要がある、などを示した。そして、共同研究者のJ.Graceらが固気液3相流動層で開発した"Liquid Perturb-ed Gas Model"を改良した"Modified Liquid Perturbed Gas Model"を本特殊流動層へ適用し、実験値との良い一致をみた。以上のことから流動化促進メカニズムをほぼ特定できたと考えている。(2)流動化促進された流動層では、流動化開始速度が乾いた層の場合よりもより低い速度域に移動する。一例として、添加液量が層の嵩容積の10%の場合で約30%速まる。このことから従来よりは低い速度領域で高い熱伝達率が得られることになる。このときの熱伝達率は乾いた層の場合に比べ約5倍ほど増大する。この場合、層での圧力損失の増大は高々10%程度である。粒子の存在しない乾いた空気流中、同じく加湿空気流中、水流中、乾いた空気の流動層中、液添加の流動層中、そして文献値による固液流動層中における熱伝達率の相互比較から、本特殊流動層中の伝熱性能の飛躍的な増大には、(1)固液凝集体への非定常熱伝導Q_Ag、(2)管表面を覆う液体(水)への対流伝熱Q_L(3)管表面の濡れ境界部分における蒸発に因る熱移動(潜熱移動)Q_Vp、(4)空気流中への対流伝熱Q_Gなどが関与していることを明らかにした。そして、伝熱管に見立てた透明パイプ中からの管表面の濡れ状況の観察結果なども踏まえ、メカニズム解明のための第1段階としての伝熱促進機構を提案した。これまでの研究で明らかになったことは、(i)流動化促進は特定の粒子・添加液条件下で起こる。(ii)流動化促進された流動層では、流動化開始速度が乾いた層の場合よりもより低い速度域に移動し、添加液量が層の嵩容積の10%の場合で約30%速まる。また熱伝達率は乾いた層の場合に比べ約6倍ほど増大する。このとき層での圧力損失の増大は10%程度である。熱伝達率の増大は添加された液相への伝熱量が加わるから当然の結果だが、他の類似システムに比べはるかに少ない圧力損失で大きな熱伝達率が得られることが分かった。伝熱量の増大には、伝熱管上の濡れ面境界における蒸発潜熱による移動熱量が寄与していることも分かった。現在は、(i)の実験結果などを利用して、共同研究者のJ.Graceらが固気液3相流動層で開発した"Gas Perturbed Liquid Model"を改良した"Liquid Perturbed Gas Model"を本特殊流動層へ適用し、モデルの妥当性を検討している。途中経過ではあるが、領域分けすることでモデルと実験結果との一致は良く、本モデルの妥当性を示す結果が得られている。今後、現在のモデルヘ固液界面特性の項を組み込むことで、より一般的な流動化促進モデルの構築を試みる予定である。

流動化促進の条件として、添加された液が(1)ガス流に逆らって層内部に浸透し流動層内部に保持され、かつ(2)適度に分散した固液凝集体を形成すること、の二点を挙げた。(1)であるためには、軽い粒子(ポリスチレン)と軽い液体(例えば水)または、重い粒子(砂,ガラスビーズ)と重い液体(リン酸など)の組み合わせが必要であり、(2)であるためには、固液間の結合力を弱めるため、濡れ性を悪くするか、容積当たりの表面積を少なくする大径粒子を使う必要がある、などを示した。そして、共同研究者のJ.Graceらが固気液3相流動層で開発した"Liquid Perturb-ed Gas Model"を改良した"Modified Liquid Perturbed Gas Model"を本特殊流動層へ適用し、実験値との良い一致をみた。以上のことから流動化促進メカニズムをほぼ特定できたと考えている。(2)流動化促進された流動層では、流動化開始速度が乾いた層の場合よりもより低い速度域に移動する。一例として、添加液量が層の嵩容積の10%の場合で約30%速まる。このことから従来よりは低い速度領域で高い熱伝達率が得られることになる。このときの熱伝達率は乾いた層の場合に比べ約5倍ほど増大する。この場合、層での圧力損失の増大は高々10%程度である。粒子の存在しない乾いた空気流中、同じく加湿空気流中、水流中、乾いた空気の流動層中、液添加の流動層中、そして文献値による固液流動層中における熱伝達率の相互比較から、本特殊流動層中の伝熱性能の飛躍的な増大には、(1)固液凝集体への非定常熱伝導Q_Ag、(2)管表面を覆う液体(水)への対流伝熱Q_L(3)管表面の濡れ境界部分における蒸発に因る熱移動(潜熱移動)Q_Vp、(4)空気流中への対流伝熱Q_Gなどが関与していることを明らかにした。そして、伝熱管に見立てた透明パイプ中からの管表面の濡れ状況の観察結果なども踏まえ、メカニズム解明のための第1段階としての伝熱促進機構を提案した。
左心室虚血による非虚血領域右心室でのA_1受容体upregulationの機構

心臓においてアデノシンA_1受容体は心筋虚血に対する保護作用に関与することが示唆されている。これはいわゆるpreconditioningといわれる概念であり、軽度の限局性心筋虚血の既往がある患者は、重度の広範囲な虚血に対して心筋の非可逆的損傷が、心筋虚血に暴露され既往のない患者に比較して、低い程度と狭い範囲に限られるという臨床知見から提出されたものである。そこで、本研究ではpreconditioningにおけるアデノシンA_1受容体の役割を明らかにすることを目的としてラット虚血再灌流心をもちいて研究を行い以下の結果を得た。(1)左冠状動脈下行枝を絹糸で5分間結紮後10分間再灌流をして作成した虚血再灌流心群では右心室領域においてアデノシンA_1受容体mRNA発現量が増加していることが明らかになったが、左心室領域で実際血流が阻害され、右心室領域に血流が維持されていることを示す目的で、虚血時に蛍光色素を灌流して左心室領域での虚血と右心室領域での血流の維持を確認した。、(2)左心室領域の虚血情報がどのような機序で右心室に伝達されるのかを明らかにする目的で、まず神経性の伝達経路遮断する目的で薬理学的な神経遮断を行ったが、やはり左心室領域の虚血により右心室でのA_1受容体mRNA発現量の増加が確認された。(3)摘出心をランゲンドルフ灌流下で、左冠動脈下行枝を結紮して虚血再灌流心を作成したが、40例中37例で再灌流後心室細動が発生し、データを取得することができなかった。心室細動の発生しなかった残りの3例では、in vivoで得られた実験と異なり、再灌流での右心室におけるA_1受容体mRNA発現量の増加を認めなかった。しかしながら、この3例においてもはっきりとした心室性期外収縮が認められており、これが正しい結果であるか否かは明らかではない。アデノシンはあらゆる細胞に偏在する生体化合物であり、種々のアデノシン受容体のサブタイプと結合することによりさまざまな生理学的効果を示すが、心臓においてアデノシンA_1受容体は心筋虚血に対する保護作用に関与することが示唆されている。これはいわゆるpreconditioningといわれる概念であり、軽度の限局性心筋虚血の既往がある患者は、重度の広範囲な虚血に対して心筋の非可逆的損傷が、心筋虚血に暴露された既往のない患者に比較して、低い程度と狭い範囲に限られるという臨床知見から提出されたものである。そこで、本研究ではpreconditioningにおけるアデノシンA_1受容体の役割を明らかにすること目的としてラット虚血再灌流心を用いて研究を行い、以下の結果を得た。(1)左冠状動脈前下行枝を絹糸にて結紮し作成した虚血再灌流心群では、コントロール群に比較しA_1受容体mRNAの発現が増加していることをノーザンブロッティング法にて確認した。(2)インサイツハイブリダイゼーションの結果より、A_1受容体の発現は虚血部位ではなく、右心室壁ならびに左心室後壁に著名であることが示された。(3)定量PCRにて心室筋各部位におけるA_1受容体mRNA発現を検討したところ、右心室領域において、虚血時には何の変化も観察されなかったが、虚血再灌流後5分でA_1受容体mRNA

発現量の増加を認め、10分後にはその発現量が6倍以上に増加した。一方、虚血領域である左心室においては虚血5分でA_1mRNA発現量の優位な増加を認めたものの、再灌流時にコントロールのレベルにまで減少し、その後変化を認めなかった。アデノシンはあらゆる細胞に偏在する生体化合物であり、種々のアデノシン受容体のサブタイプと結合することによりさまざまな生理学的効果を示すが、心臓においてアデノシンA_1受容体は心筋虚血に対する保護作用に関与することが示唆されている。これはいわゆるpreconditioningといわれる概念であり、軽度の限局性心筋虚血の既往がある患者は、重度の広範囲な虚血に対して心筋の非可逆的損傷が、心筋虚血に暴露され既往のない患者に比較して、低い程度と狭い範囲に限られるという臨床知見から提出されたものである。そこで、本研究ではpreconditioningにおけるアデノシンA_1受容体の役割を明らかにすることを目的としてラット虚血再灌流心をもちいて研究を行い、今年度は以下の結果を得た。(1)昨年度は左冠状動脈下行枝を絹糸で結紮して作成した虚血再灌流心群では右心室領域においてアデノシンA_1受容体mRNA発現量が増加していることが明らかになったが、左心室領域で実際血流が阻害され、右心室領域に血流が維持されていることを示す目的で、虚血時に蛍光色素を灌流して左心室領域での虚血と右心室領域での血流の維持を確認した。(2)左心室領域の虚血情報がどのような機序で右心室に伝達されるのかを明らかにする目的で、まず神経性の伝達経路遮断する目的で薬理学的な神経遮断を行ったが、やはり左心室領域の虚血により右心室でのA_1受容体mRNA発現量の増加が確認された。(3)摘出心をランゲンドルフ灌流下で、左冠動脈下行枝を結紮して虚血再灌流心を作成したが、40例中37例で再灌流後心室細動が発生し、データを取得することができなかった。心室細動の発生しなかった残りの3例では、in vivoで得られた実験と異なり、再灌流での右心室におけるA_1受容体mRNA発現量の増加を認めなかった。しかしながら、この3例においてもはっきりとした心室性期外収縮が認められており、これが正しい結果であるか否かは明らかではない。
T2K実験における電子ニュートリノ出現の探索

T2K実験は、大強度陽子加速器J-PARCでニュートリノビームを生成し、ニュートリノ生成標的から28m離れた前置ニュートリノ測定器と295km離れたスーパーカミオカンデでそれぞれニュートリノを検出し、ニュートリノ振動の詳細な研究を行う。平成25年度のBronner氏の研究成果は、Markov Chain Monte Carlo法を用いたニュートリノ振動解析、前置ニュートリノ検出器の運転責任者として安定したデータ収集の実現、時間分解能の向上を目的とした前置検出器アップグレード作業からなる。ニュートリノ振動解析では、電子型ニュートリノ出現事象を世界で初めて発見し、CPの破れを引き起こす複素位相δ_<cp>に対して制限を与えることに貢献した[1]。またMarkov Chain Monte Carlo法を用いて、T2K実験で初となる電子ニュートリノ出現モードとミューオンニュートリノ消失モードの同時解析を行った。同時解析の結果は、現在、論文にまとめている。前置ニュートリノ検出器の運転責任者としては、J-PARC(茨城県東海村)に滞在し、「全測定器の状態の把握」、「運転スケジュールの決定」、「問題への対処」、「データ品質の確認」などを行い、安定かつ高い品質での物理データ収集を実現した。前置検出器アップグレード作業では、時定数の短い光源を内蔵したシンチレータープレーンをフランス、イギリスの研究者と共同で開発した。このシンチレータープレーンは、2014年夏に前置検出器に設置される予定で、この結果、前置検出器からスーパーカミオカンデまでのニュートリノ飛行時間の測定精度が大きく向上する。(抄録なし)Bronner氏は、T2K実験において電子型ニュートリノ出現事象の新しい解析方法を確立した。この解析では、以前の振動解析には使っていない多くの検出器の測定結果をインプットとして用いることにより、実験の系統誤差を大きく減少させることが可能となる。Bronner氏は特に、後置検出器であるスーパーカミオカンデの系統誤差の取り扱いと解析コードの高速化に大きく貢献した。T2K実験は、2012年6月までに測定されたデータに対してこの解析を行い、オフィシャルな結果として発表する予定である。Bronner氏は、前置ニュートリノ検出器のひとつでビーム軸上に設置されているニュートリノビームモニター(INGRID)を用いた研究にも大きく貢献した。まず前置検出器INGRIDと後置検出器スーパーカミオカンデ間のニュートリノ飛行時間(Time of Flight)の測定精度の向上を目的として、INGRIDのニュートリノイベントに対する時間分解能を10n秒まで向上させた。具体的には、シンチレーション光がファイバー内を移動する距離や読み出しエレクトロニクスのケーブルの長さの違いを補正することにより、上記の時間分解能を達成した。このINGRIDの結果を用いて、T2K実験は、ニュートリノ飛行時間から、「ニュートリノの絶対質量」と「ニュートリノ速度」の測定を進めている。Bronner氏のINGRIDへの貢献は、この他にも、東日本大震災後の再測定に向けた準備作業、読み出しソフトウェアーの最適化、光検出器の電源モニターの開発、データ解析ソフトウェアーの開発と多岐に渡る。Bronner氏は、ニュートリノ振動実験T2Kにおいて、研究を進めた。T2K実験は、大強度陽子加速器J-PARCでニュートリノビームを生成し、ニュートリノ生成標的から280m離れた前置ニュートリノ測定器と295km離れたスーパーカミオカンデでそれぞれニュートリノを検出し、ニュートリノ振動の詳細な研究を行う。T2K実験は、2011年3月11日の東日本大震災による加速器施設の停止までの間に取得した全データを解析して、2011年6月にミュー型ニュートリノから電子型ニュートリノへの振動(電子型ニュートリノ出現現象)の徴候を世界で初めて観測[1]した。本研究の目的は、T2K実験において、測定データ量を増やし、各種の系統誤差を削減することにより、[1]で徴候が観測された電子型ニュートリノ出現現象を発見することである。平成24年度のBronner氏の研究成果は、電子型ニュートリノ出現事象測定のためのMrkov Chain Monte Carlo法を使った新しい解析手法の開発、前置ニュートリノ検出器の運転責任者として安定したデータ収集の実現、前置ニュートリノ検出器のひとつであるINGRID検出器の時間分解能の向上を目的とした読出エレクトロニクスのアップグレード作業からなる。電子型ニュートリノ出現事象測定のため新しい解析においては、Markov ChainMonte Monte Carlo法を用いた解析コードを本研究に最適化した形で作成した。その後、この新しい解析コードで既存の測定結果を再現する確認作業を経て、現在実験グループ向けの技術レポートを作成している。前置ニュートリノ検出器の運転責任者としての仕事では、J-PARC(茨城県東海村)に滞在し、「全測定器の状態の把握」、「運転スケジュールの決定」、「問題への対処」、「データ品質の確認」などを行い、安定かつ高い品質での物理データ収集を実現した。INGRID検出器のアップグレード作業では、既存の読出エレクトロニクスに時間測定に特化したコンポーネントを追加することにより、ニュートリノ事象に対する時間分解能を数ナノ秒まで改善することに成功した。この成果、前置検出器からスーパーカミオカンデまでのニュートリノ飛行時間の測定精度を大きく向上することが可能となる。

平成25年度のBronner氏の研究成果は、Markov Chain Monte Carlo法を用いたニュートリノ振動解析、前置ニュートリノ検出器の運転責任者として安定したデータ収集の実現、時間分解能の向上を目的とした前置検出器アップグレード作業からなる。ニュートリノ振動解析では、電子型ニュートリノ出現事象を世界で初めて発見し、CPの破れを引き起こす複素位相δ_<cp>に対して制限を与えることに貢献した[1]。またMarkov Chain Monte Carlo法を用いて、T2K実験で初となる電子ニュートリノ出現モードとミューオンニュートリノ消失モードの同時解析を行った。同時解析の結果は、現在、論文にまとめている。前置ニュートリノ検出器の運転責任者としては、J-PARC(茨城県東海村)に滞在し、「全測定器の状態の把握」、「運転スケジュールの決定」、「問題への対処」、「データ品質の確認」などを行い、安定かつ高い品質での物理データ収集を実現した。前置検出器アップグレード作業では、時定数の短い光源を内蔵したシンチレータープレーンをフランス、イギリスの研究者と共同で開発した。このシンチレータープレーンは、2014年夏に前置検出器に設置される予定で、この結果、前置検出器からスーパーカミオカンデまでのニュートリノ飛行時間の測定精度が大きく向上する。当初の計画はすべて達成した上で、ニュートリノビームモニターの時間分解能の向上をはじめとする計画になかった多くの成果を上げているため。当初計画していた計画に加え、ニュートリノ飛行時間の測定精度向上に成功したため。Bronner氏は、平成23年度に開始した電子型ニュートリノ出現事象の解析を継続する。その後、平成24年度の加速器夏期シャットダウンまでの測定データを用いて電子型ニュートリノ出現事象の解析を行い、結果を学術論文としてまとめる。Bronner氏はまた、平成23年度の開始したニュートリノビームモニターとスーパーカミオカンデを用いたニュートリノ飛行時間の研究を継続し、ニュートリノ絶対質量とニュートリノ速度の測定を行い、結果を学術論文としてまとめる。2013年夏までの測定データを解析し、電子型ニュートリノ出現事象を発見する。そしてその結果を国際会議等で発表し、学術論文にまとめる。Bronner氏は、前置ニュートリノ検出器の運転責任者として、高い品質でのデータ収集を実現する。(抄録なし)