hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ニューラル・ネットワークを用いた小口径ボーリングの機械量データ検層に関する研究

今後は、不連続面近傍での切削メカニズムの解明およびニューラル・ネットワークへの入力データの前処理や信号処理方法の検討を新たに加え、当初の計画通り研究を進める予定である。前年度の課題である不連続面近傍での切削メカニズム、およびニューラル・ネットワーク(NN)への入力データについて初めに検討した。その結果、き裂近傍では推力の影響でせん断破壊が先行し、破砕物をさらにビットで粉砕することがわかった。この現象は、比較的大きな変動として機械量データに反映される。また、NNへの入力データに関しては、トルクと推力の比だけでなく、トルクと一回転当たりの削孔速度の比(地質係数と呼ぶ)が地層構造の変化を良く反映する事がわかった。次に、検層データ解析システムの構築、現場計測試験システムの構築、現場適用試験を行ない、開発したシステムの適用限界について検討した。解析システムについては、NNのアルゴリズムである適応共鳴理論(ART2)に加え、逆伝播法(BPN)を新たに導入した。ART2とBPNを階層的に用いることにより、岩壁内の不連続面位置を高速に抽出できた。さらに、抽出位置前後のトルクレベルにより、地層境界とき裂を区別した。こうして得られた複数孔の不連続面分布から、2次元あるいは3次元の地層構造を推定、表示するシステムを構築した。この一連のデータ処理には、昨年度の補助金で購入したEWSを用い、結果の表示等には本年度購入したパーソナルコンピュータを利用した。また現場計測用に、削孔機に各種機械量センサを取付け、削孔中のデータをメモリーカードに記録するシステムを構築した。このシステムを用いて現場適用試験を、炭鉱の坑道で実施した。得られたデータを前述の解析システムで処理し、2次元地層構造ならびにき裂分布を推定した。この結果、本研究で構築した現場試験システムならびにデータ解析システムにより、十分削孔中の機械量データを収録し、削孔箇所あるいは対象とする領域の地層構造を推定、表示できる見通しを得た。
多変数モジュラー形式の合同、p進的性質の研究

素数などの整数論的な情報を多く含むゼータ関数(L関数)への応用を念頭に、Siegelモジュラー形式の合同やp進的性質の研究を行ってきた。以前からの研究により、Serreによって示された重要な性質の一つの多変数化が成り立たない例を発見した。これらの例を「法p特異モジュラー形式」と名付け、詳しく調べてきた。特に法p特異モジュラー形式の重さが満たすべき条件や、「法p特異性」よりも緩い条件である「法pテータ作用素の核」の重さが満たすべき条件などが明らかになった。応用として、Klingen型のEisenstein級数のFourier係数に現われるL関数の特殊値のp因子に関する情報が得られた。本研究では、SerreやSwinnerton-Dyer等が構築した一変数モジュラー形式の「p進理論」や「合同の理論」の、多変数モジュラー形式の場合への拡張、それらのL関数の非可除性への応用、研究代表者等が以前に発見した新しい概念である「mod p特異モジュラー形式」の正体を明らかにすること、などを目指して実行してきた。当該年度においては以下の成果が得られた。(1)多くのKlingen型のEisenstein級数とカスプ形式の間に、素数pを法とした合同関係があることが分かった。これはRamanujanによって発見された一変数の場合の合同式の、n次のSiegelモジュラー形式の場合への拡張としても捉えることが出来る。したがって、以下Ramanujan型の合同式と呼ぶ。この研究では上記Ramanujan型の合同式を得るための素数pに関する規準も得られた。すなわち、あるゼータ関数の特殊値をpが割れば、上記のRamanujan型の合同式が得られることが分かった。(2)様々なタイプのL関数のpによる非可除性への応用を念頭に、Siegelモジュラー形式のFourier係数がどの程度法pで消えていれば、全てのFourier係数が消えるのか、その境界(Sturm型の境界)を具体的に与えることが目標であった。pが5以上の場合は既に解決済みであったが、pが2,3の場合は課題として残されていた。本研究では、この課題に解決を与えた。尚、(1)の結果は竹森翔氏との共同研究によって得られた成果である。本研究では、SerreやSwinnerton-Dyer等が構築した一変数のモジュラー形式の「p進理論」や「合同の理論」の、(i)多変数モジュラー形式の場合への拡張、(ii)それらのL関数の非可除性への応用、(iii)「mod p特異モジュラー形式」の正体の解明、などを目指して実行してきた。(1)様々なタイプのL関数の非可除性への応用を念頭に、奇数重さの2次のSiegelモジュラー形式に対するSturm型の境界を具体的な形で与え、その境界が最良であることを示した。すなわち、最初のいくつかのFourier係数がmod pで消えていたら、全てのFourier係数が消える、その個数を具体的に与えた。(2) Hermiteモジュラー形式の場合において、テータ作用素(ある種の微分作用素)の核の例を、Eisenstein級数やテータ級数からいくつか具体的に構成した。また、mod p特異モジュラー形式の例を、Eisenstein級数から構成した。(3) Siegelモジュラー形式の場合において、mod pにおけるテータ作用素の核の重さと、素数pの間には、ある合同関係が成立することを示した。この結果の応用として、Boecherer-兒玉-長岡によって構成されたテータ作用素の核のファミリーが最良の重さであることを示した。またテータ作用素の核の具体例を任意のモジュラー形式から構成するために、モジュラー形式の群を別のものに移すような作用素(「ツイスト」の一種)を導入した。それらを用いて具体例を数多く構成し、研究代表者等がもつ予想の信憑性を確認した。また、新たな数学的現象をくみ取ることができた。尚、(1)は竹森翔氏、(2)は長岡昇勇氏、(3)はSiegfiried Boecherer氏、竹森翔氏との共同研究における成果である。当該年度の研究計画は、可能と思われる範囲ではほぼ達成できたため。本研究では、SerreやSwinnerton-Dyer等が構築した一変数モジュラー形式の「p進理論」や「合同の理論」の、多変数モジュラー形式の場合への拡張を試みてきた。当該年度においては、その中でも特に、mod p特異モジュラー形式とテータ作用素の関連性を明らかにすることを目指し、実際に以下のような成果が得られた。(i)一般次数のSiegelモジュラー形式の場合において、テータ作用素の核の元の重さが満たすべき性質を明らかにした。この帰結として、Boecherer-兒玉-長岡によって与えられた具体例が重さ最小のものであることが分かった。また、mod p特異モジュラー形式の概念をベクトル値のモジュラー形式の場合に拡張し、その特別な場合に、それらの重さが満たすべき条件を明らかにした。さらに、テータ作用素の核の具体例を、任意のモジュラー形式から構成するために、ある種(ツイストの一種)の作用素を導入し、その保形性を示した。これにより多数の具体例が構成でき、フィルトレーションに関する新たな予想を立てることができた。

(i)次数2のHermiteモジュラー形式の場合において、テータ作用素の核の元をEisenstein級数およびテータ級数を用いて具体的に構成した。また、Eisenstein級数を用いて、mod p特異モジュラー形式を具体的に構成した。尚、(i)はSiegfired Boecherer氏、竹森翔氏との、(ii)は長岡昇勇氏との共同研究による成果である。本研究開始当初の構想にあったことは、ある程度成果として得られたため。Serre等によるモジュラー形式の合同やp進理論の、Siegelモジュラー形式の場合への拡張、多変数特有の事象の発見を目指してきた。最終年度に得られた成果は以下の2点である。1.重さが素数pに比べ十分小さいときに、法pテータ作用素の核の元の重さが満たすべき性質が分かった。Boehcerer、長岡、竹森、兒玉、Schulze-Pillotなどにより既に構成されていた具体例が、最良のものであることが示された。また、多くの数値例を基に、これら重さに関する新たな予想を提唱した。(Boecherer氏、竹森氏との共同研究)2. Hermiteモジュラー形式の場合に、法pテータ作用素の核および法p特異モジュラー形式の具体例を構成した。Eisenstein級数とテータ級数を用いて、2通りの例が得られた。(長岡氏との共同研究)研究期間全体の主要な成果としては以下の成果が挙げられる。3.本研究期間以前の研究より、Serreの結果の拡張が成り立たないSiegelモジュラー形式の例の存在を発見し、「法p特異モジュラー形式」と名付けた。それらの重さは特別な合同式を満たさなければならないことを示し、論文として学術雑誌に投稿していた。本研究期間内に、修正指示が与えられ対応した末に学術雑誌に掲載された。(Boecherer氏との共同研究)4.次数2、重さ35の井草のカスプ形式の、ほとんど全てのFourier係数が23で割り切れることを示した。報告者等の、その後のテータ作用素の核に関する研究を始めるきっかけとなった最初の例となった。(長岡氏、兒玉氏との共同研究)5. Siegelモジュラー形式の場合に、法pカスプ形式が本当のカスプ形式と合同になることを示した。応用として、Klingen Eisenstein級数とカスプ形式が合同になるための素数pに関する規準が得られた。(竹森氏との共同研究)素数などの整数論的な情報を多く含むゼータ関数(L関数)への応用を念頭に、Siegelモジュラー形式の合同やp進的性質の研究を行ってきた。以前からの研究により、Serreによって示された重要な性質の一つの多変数化が成り立たない例を発見した。これらの例を「法p特異モジュラー形式」と名付け、詳しく調べてきた。特に法p特異モジュラー形式の重さが満たすべき条件や、「法p特異性」よりも緩い条件である「法pテータ作用素の核」の重さが満たすべき条件などが明らかになった。応用として、Klingen型のEisenstein級数のFourier係数に現われるL関数の特殊値のp因子に関する情報が得られた。解析的手法や代数的組合せ論的手法に関する新たな知識を修得するのに時間を要したことが大きな理由である。当該年度において、テータ作用素の核の例やmod p特異モジュラー形式の例がいくつか構成され、それぞれの性質が明らかになってきた。
超弦理論におけるモジュライの物理について

本研究の目的は、コンパクト空間上の超弦理論の研究であり、その理論特有のモジュライの素粒子物理学的意味合いの研究である。コンパクト空間やモジュライが関わる物理現象を探求していくことは、コンパクト空間上の超弦理論の間接的な検証へつながる。本年度は、特にトーラスやオービフォルドがもつ幾何学的対称性に注目し、そのようなコンパクト空間上上のD-ブレーン模型のゼロモードが示す対称性を系統的に解析した。そのような対称性は世代間を変換させるような離散的なフレーバー対称性であることを示した。この対称性は、従来のフレーバー対称性と異なり、湯川結合なども変換するような大尉焼成である。さらに、モジュラー群の有限部分群の下で非自明に変換するモジュラー形式の多重項の新たな構成法を見出した。上述のような超弦理論における成果を踏まえて、場の理論のフレーバーに関する模型の構築も行った。従来、クォーク・レプトンの3世代にフレーバー対称性を課し、その対称性を新たに導入したスカラー場の真空期待値で破ることで、クォーク・レプトンの質量や混合角を導出することが、盛んになされてきた。新しい模型構築のアプローチとして、上述のモジュラー対称性の有限部分群を仮定し、3世代のクォーク・レプトンにその表現をアサインし、なおかつ、湯川結合や右巻きニュートリのマヨラナ質量もその有限部分群の非自明表現となるモジュラー形式であると仮定し、クォーク・レプトンのフレーバーの模型構築を行った。このアプローチは、新たに対称性を破るスカラー場の導入が必要なく、その点では、ミニマルなフレーバー模型となっている。また、コンパクト空間の幾何学的対称性とフレーバー対称性が関連付けられ、クォーク・レプトンの質量と混合角が導出されるので、非常に注文を集めている。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、コンパクト空間上の超弦理論特有のモジュライ場と呼ばれるモードの研究である。モジュライは、コンパクト空間の幾何学的変形の自由度に由来するものであるが、単純なコンパクト化において、モジュライ場は質量ゼロの平坦なポテンシャルをもっている。しかし、十分大きな質量をもち、特定の真空期待値をもたないと現実世界と矛盾する結果となる。このような問題をモジュライ固定の問題とよぶ。これまでは、非摂動論的効果を仮定し、モジュライが固定されるとされてきたが、我々はゲージ群や3世代のクォーク・レプトンが現れるコンパクト空間上のDーブレーンインスタントン効果を具体的に計算し、このような現実的な模型において、モジュライが固定されることをしめした。このように、現実的なコンパクト化の枠組みで具体的にモジュライ固定を研究した論文は、希少であり、超弦理論と現実の素粒子の世界を結びつける上で重要な研究成果である。上述のように非摂動論的効果によるモジュライ固定がこれまで主に研究されてきた。しかし、我々は摂動論的に効果を見直し、超対称が破れている場合に、量子効果によりモジュライのポテンシャルが生成され、モジュライが妥当な値に決まることを示した。このポテンシャルの形は、超対称性粒子の質量に依存している。つまり、ゲージ群やクォーク・レプトンの数などによりポテンシャルの形が決定される。したがって、このようなシナリオも超弦理論と現実の素粒子の世界を結びつける上で非常に重要な研究である。一方、上述のように摂動論、非摂動論的効果によりえられたモジュライ、および、その虚部のアクシオンのポテンシャルのインフレーション等への応用やインフレーション後の宇宙の発展の歴史などについて、宇宙論的応用についての研究も行い、興味深い結果を得た。上述のようにモジュライ場の自由度は、コンパクト空間上の超弦理論特有のモードであり、そのモジュライが関連する物理を探ることが、超弦理論の間接的検証につながり、そのことが本研究課題の目的である。モジュライ固定の問題は、ゲージ群やクォーク・レプトンの世代数など現実的な素粒子のモードの研究とは独立に議論できると仮定され、これまでこの2つを切り離してた議論がなされてきた。しかし、この点は自明ではない。我々は実際に現実的なゲージ群と3世代のクォーク・レプトンを導出するコンパクト空間において、具体的に非摂動論的効果を計算し、モジュライ固定が可能であることを示した。この部分は当初の予定通り順調に進んできたと判断する。一方で、モジュライのポテンシャルが確かに、古典レベルでは平坦であるが、ある特定のコンパクト化においては、その真空構造が、超対称性が破れている場合と破れていない場合をつなぐものであることを発見し、摂動論的量子効果を考慮すると、超対称性が破れて、モジュライの固定が可能であることを発見した。このことは、当初予想していなかった発見である。したがって、当初の計画以上に進展していると判断した。実際に、この発見以降、摂動論的効果を見直し、摂動論的効果によるモジュライ固定という新しいシナリオを提案し、その様々点を現在検討中である。

本年度は、特にトーラスやオービフォルドがもつ幾何学的対称性に注目し、そのようなコンパクト空間上上のD-ブレーン模型のゼロモードが示す対称性を系統的に解析した。そのような対称性は世代間を変換させるような離散的なフレーバー対称性であることを示した。この対称性は、従来のフレーバー対称性と異なり、湯川結合なども変換するような大尉焼成である。さらに、モジュラー群の有限部分群の下で非自明に変換するモジュラー形式の多重項の新たな構成法を見出した。上述のような超弦理論における成果を踏まえて、場の理論のフレーバーに関する模型の構築も行った。従来、クォーク・レプトンの3世代にフレーバー対称性を課し、その対称性を新たに導入したスカラー場の真空期待値で破ることで、クォーク・レプトンの質量や混合角を導出することが、盛んになされてきた。新しい模型構築のアプローチとして、上述のモジュラー対称性の有限部分群を仮定し、3世代のクォーク・レプトンにその表現をアサインし、なおかつ、湯川結合や右巻きニュートリのマヨラナ質量もその有限部分群の非自明表現となるモジュラー形式であると仮定し、クォーク・レプトンのフレーバーの模型構築を行った。このアプローチは、新たに対称性を破るスカラー場の導入が必要なく、その点では、ミニマルなフレーバー模型となっている。また、コンパクト空間の幾何学的対称性とフレーバー対称性が関連付けられ、クォーク・レプトンの質量と混合角が導出されるので、非常に注文を集めている。これまで述べてきたように、モジュライという自由度は、コンパクト空間上の超弦理論特有のモードであり、そのモジュライ場が関連する物理を探求することが、コンパクト空間上の超弦理論の間接的検証へつながる。そのことが本研究の課題である。そして、これも上に述べたことであるが、モジュライの固定に関しては、我々は摂動論的効果を考慮した新たなシナリオを提案した。このシナリオにおいては、モジュライのポテンシャルの形は、ゲージ群やクォーク・レプトンの数などに依存し、ポテンシャルの最小値が決定される。このシナリオは、コンパクト空間のモジュライとゲージ群やクォーク・レプトンの世代数等を関連付ける興味深いシナリオである。したがって、具体的現実的な素粒子のモードを出すことが知られているコンパクト空間に我々のシナリオを適応し、具体的にモジュライ固定の問題を解析する計画である。まずは、我々のシナリオがうまく働くかどうかを具体例で確認していく。実際に、現実的な素粒子のモードを導くようなコンパクト空間はかなり多く知られている。比較的単純なコンパクト空間において、我々のシナリオがうまく働くことが確認されれば、様々なコンパクト化に適応を行い、個々のコンパクト空間の間の比較を行う。モジュライの真空期待値の値は、低エネルギー有効理論のゲージ結合や湯川結合の大きさを決定するので、そのような定量的比較も行え、そのことでより現実的なコンパクト空間の取捨選択につながる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
全原子を測定対象とするNMR法の開発研究

磁場掃引型超伝導磁石に超高感度化手法である高温超伝導コイルを組み合わせた次世代型核磁気共鳴(NMR)装置を開発した。従来のNMR装置では、例えば、四極子相互作用に起因するNMRスペクトルの線幅の増長とラーモア周波数や試料中のスピン濃度に起因する低感度の問題のため、測定可能な核種に制限が存在した。本装置は、線幅と感度の問題を同時に解決し、測定核種の制限を撤廃することに成功した。周波数掃引型並びに磁場掃引型NMR装置を用いて、硫黄原子(S8)の硫黄33NMR測定を実施した。最適な実験条件を検出するため、ゼロ磁場NMRを用いて、40Kから300Kの間で緩和時間測定をし、硫黄原子の場合、T1並びにT2を考慮すると260Kが最適であることが判明した。260Kにおいて、6Tから0Tまで磁場を掃引し固体NMRスペクトルを得た。複雑な線形を示したが、シュミレーションプログラムを用いて、核四極子結合定数と非対象因子を得ることができた。前者は40MHz以上の値を示したが、通常のNMR装置では測定できないことを強調したい。また、有機硫黄化合物を測定対象とした固体NMR測定も行った。およそ0.01Tと低い外部磁場を用いた。このことにより、硫黄原子による核四極子相互作用に対して、磁場によるゼーマン相互作用が小さくなり、線幅を狭くすることが可能になった。硫黄原子の測定と同様に、適切な測定温度を求め、300Kが合理的な測定温度であることが判明した。そして、シュミレーションプログラムを用いて、正確な核四極子相互作用のNMRパラメータを算出することが出来た。得られたNMRパラメータと分子構造の相関を調べるため、量子化学計算を行った。X線構造解析から得られたDiphenyl DisulfideのS-S結合の二面各角を回転させ、それぞれの33S NMRパラメータを計算した。計算では、二面角とNMRパラメータに相関が認めら、実験結果とよく一致した。本年度は、主に有機硫黄化合物を対象とした低磁場における周波数掃引型固体NMR測定、ゼロフィールド固体NMR測定、並びに、磁場掃引型固体NMR測定を実施し、高精度な硫黄33安定同位体NMRパラメータを算出することに成功した。試料は、硫黄33安定同位体標識を施した有機硫黄化合物である。また、従来のNMR装置では、これら有機硫黄化合物のNMRスペクトルを観測することはほぼ不可能であることを強調したい。得られたNMRパラメータは主に四極子相互作用からなり、核四極子結合定数と非対象因子である。試料のX線構造解析の結果と、量子化学計算の結果を詳細に比較することで、硫黄NMRパラメータの性質を理解することができた。特に、S-S結合の二面角とNMRパラメータに相関が存在することは、ゴムの架橋構造を理解する上で非常に重要な知見と言える。硫黄NMRは、ゴムの架橋構造や生体分子の分子間相互作用を解析する上で非常に重要な分析手法と期待されているが、現状では、試料に対して硫黄33安定同位体標識を施す必要がある。本研究では、様々な官能基を有する有機硫黄化合物に対して、硫黄33安定同位体標識実験を実施しているが、順調に合成が進んでいる点を強調したい。市販品では観測することが不可能であった四極子核を中心に固体NMR測定を実施した。例えば、臭素原子は79Brと81BrのNMR測定可能な核種を有しているが、どちらも線幅が広がるため、化学の研究分野では重要な原子であるにも拘わらず、NMR測定をすることは困難であった。本研究成果を活用し、SrBrの79Br並びに81Brの固体NMRスペクトルを観測することができた。また、開発したシミュレーションプログラムを用いて、化学シフト値や核四極子結合定数、また、非対象パラメータなどのNMRパラメータを算出した。そして、量子化学計算と比較した結果、それらは正確なNMRパラメータであることを実証した。また、硫黄原子は本研究課題において最も重要なターゲットであるが、硫黄33安定同位体標識を施した様々な官能基を合成し、硫黄NMRに挑戦をしている。得られた硫黄NMRスペクトルを解析し、化学シフト値などのデータベースを構築している最中である。また、X線構造解析の結果と比較検討し、NMRパラメータの物理的意味を見出すことに成功した。従来の市販品装置では観測することが困難であった四極子核を中心にNMR測定に成功をしている。可能な限り、測定並びにスペクトル解析に成功した核種を増やしたい。硫黄原子並びに有機硫黄化合物のNMR測定に世界で初めて成功したから。引き続き、硫黄33安定同位体標識の合成実験と、様々な固体NMR法の測定方法の開発を実施する予定である。特に、ユーザーフレンドリーな解析ソフトの開発にリソースを注ぎたいと思う。現在、硫黄33安定同位体

標識化合物を化学合成しているが、引き続き、様々な硫黄原子の官能基の有機硫黄化合物を合成し、NMR測定に繋げたい。また、金やハフニウムなどの核種を測定対象とする固体NMR測定に挑戦したい。硫黄33安定同位体標識を施した有機硫黄化合物並びに硫黄原子を含む高分子の合成を進め、硫黄NMR測定を引き続き実施していく予定である。有機化合物や高分子の硫黄NMRパラメータの文献は皆無に等しいため、実験で得られたNMRパラメータを分子構造などの物性との関連性を見出すことは非常に重要であると考えている。固体NMR測定に必要な電子部品の調達が遅れたため、次年度に予算が必要となった。硫黄33安定同位体標識化合物の合成は、原料が非常に高価であるため、予備実験の成否を見分けることが非常に重要である。そのため、時間をかけて実験結果を考察する必要がある。昨今の円安で輸入品である硫黄33安定同位体標識物の購入価格が上がったため、予定の数量を確保することが困難となり、今年度の予算を繰り越す処置をとった。次年度の物品費と合算して、非磁性かつ極低温下で使用可能なトリマーコンデンサーやチップコンデンサーを購入する予定である。合成実験のペースを上げて、平成29年度中に全ての実験計画を遂行する予定である。繰り越した予算で(もしくは他の予算との合算も検討して)合成の出発化合物である硫黄33安定同位体標識を購入し、種類の異なる官能基を有する硫黄33安定同位体標識有機硫黄化合物並びに高分子の合成を進める予定である。
欧米諸国における地質技術者の大学教育および技術者資格の実態に関する調査

米国,カナダ,英国,オーストラリアについて,工学技術者資格と地球科学技術に特化した技術者について,資格認定・登録と,そのための大学教育プログラム認定,あるいは資格認定のためのアカデミック資格認定について調査した。工学技術者資格の中でのGeological Engineeringの位置付けをみると,カナダのようにGeological Engineeringを技術者資格として明確に認めている国と,米国や英国のように最終的にはCivilやMiningの中に含めている国とがあった。いずれの国でも工学技術者資格とともに,地球科学技術者に関して,法的基礎を持つ資格認定制度(Professional Geologist, Professional Geoscientist, Chartered Geologistなど)を有していることがわかった.Professional EngineerとProfessional Geologist等の資格で最も大きな違いは,前者は実際のエンジニアリング工事の実施やそれに伴う報告や監督を行うことに対して法的根拠が与えられ,後者では,資源あるいは地下の状況について調べることや地球科学の原理を技術に適用することについて法的根拠が与えられていることである。
レーザーアブレーション放出種の酸化過程の解明：分子発光を利用した新規分析法の確立

福島第一原子力発電所の廃炉現場におけるその場分析技術として、ファイバー伝送レーザー誘起ブレークダウン分光法(LIBS)が注目されている。これまでに、従来よりもパルス幅の長いロングパルスレーザーを導入することで、分子の発光が著しく増大することを見出した。分子の発光は、同位体比の分析や原子発光線の観測が困難な元素の分析に有効であることから、廃炉現場において有用な情報が得られる可能性がある。本研究では、ロングパルスLIBSによる分子発光分光分析の確立を目的として、レーザーアブレーション放出種の酸化過程を調べた。昨年度、プラズマ発光領域の高速イメージングを行い、ロングパルス特有のプラズマの上昇が分子発光の増大に寄与する可能性を示した。本年度は、特定の波長のみを透過するバンドパスフィルターを通して、空気中のアルミニウムターゲット上で生成したプラズマの発光領域を観測し、アルミニウム原子、酸素原子、AlO分子のそれぞれに対して空間分布を調べた。その結果、ノーマルパルス(6 ns)を用いると、水平方向に膨張したアルミニウム原子の周縁部でAlO分子の発光が観測された。ロングパルス(100 ns)の場合、垂直方向に上昇したアルミニウム原子の底部でAlO分子の強い発光が観測された。この結果は、プラズマの上昇に伴い、周囲の気体がプラズマ底部に流入することで、酸化反応が促進されたことを示唆している。新たな展開として、液体の微量分析に関する研究を開始した。本研究では、無電解置換析出により金ナノ粒子を修飾したシリコン基板上に試料溶液を滴下し、蒸発乾固させた後にレーザー光を照射した。その結果、5 μLの試料溶液から1 ppm以下のストロンチウムを検出することに成功した。この手法は、廃炉現場で求められる安全かつ簡便で迅速な汚染水のその場分析技術として応用が期待される。昨年度計画した通り、プラズマ発光領域の高速イメージングにバンドパスフィルターを導入し、異なる発光種の空間分布を取得することに成功した。これにより、ロングパルスレーザーによるアブレーション放出種の酸化過程を視覚的に示すことができた。また、当初予定していた固体試料だけでなく、液体試料の分析にも研究を展開することができた。光ファイバーによるレーザー光の伝送において、先頭値の低いロングパルスでは、ファイバーの損傷が抑制され、従来よりも高いエネルギーを伝送することができる。そのため、さらなる信号強度の増大が期待される。そこで、次年度は、レーザー光の照射エネルギーに対する分子発光スペクトルの変化について検討する。また、本年度から開始した液体の微量分析について、実験条件の最適化やメカニズムの解明を試みる。福島第一原子力発電所の廃炉における原子炉内部のその場分析技術として、ファイバー伝送レーザー誘起ブレークダウン分光法(LIBS)が注目されている。これまで、ロングパルスレーザー(100 ns)を利用すれば分子の発光が著しく増大することを見出している。分子の発光は同位体シフトが大きいため、炉内デブリの同位体分析が実現する可能性がある。空気中のジルコニウムをターゲットとして、発光スペクトルの時間分解測定(レーザー照射後0.55 μs)を行い、ZrO分子のバンドヘッド強度の時間変化を調べた。その結果、従来のノーマルパルス(6 ns)と比べて、ロングパルスでは、レーザー照射直後からZrO分子の強い発光が観測され、その発光が長時間継続することがわかった。また、ノーマルパルスでは、バンドヘッド強度が単調に減少するのに対し、ロングパルスでは、数マイクロ秒後にその強度が最大となることがわかった。次に、プラズマ発光領域の高速イメージングを行い、プラズマの膨張過程を調べた。その結果、ノーマルパルスでは、発光領域がターゲット表面近傍で水平方向に膨張するのに対し、ロングパルスでは、発光領域がターゲット表面から十分に離れており、時間とともに上昇することがわかった。上記の結果に加えて、プラズマの温度、各種化学反応の平衡定数、反応種の密度、衝撃波について検討した。これらの結果から、ロングパルスでは、プラズマの上昇に伴い、周囲の気体が温度の低いプラズマ底部に流入し、アブレーション放出種の酸化反応が促進されることが示唆された。本年度は、プラズマ発光領域の高速イメージングや熱力学的考察により、ロングパルスによる分子発光増大のメカニズムの理解が予想以上に進んだ。一方で、模擬試料の分析に関しては、研究成果をまとめるに至っておらず、引き続き実験を行う必要がある。これらを総合的に踏まえて、おおむね順調に進展していると判断した。

ロングパルス(100 ns)の場合、垂直方向に上昇したアルミニウム原子の底部でAlO分子の強い発光が観測された。この結果は、プラズマの上昇に伴い、周囲の気体がプラズマ底部に流入することで、酸化反応が促進されたことを示唆している。新たな展開として、液体の微量分析に関する研究を開始した。本研究では、無電解置換析出により金ナノ粒子を修飾したシリコン基板上に試料溶液を滴下し、蒸発乾固させた後にレーザー光を照射した。その結果、5 μLの試料溶液から1 ppm以下のストロンチウムを検出することに成功した。この手法は、廃炉現場で求められる安全かつ簡便で迅速な汚染水のその場分析技術として応用が期待される。昨年度計画した通り、プラズマ発光領域の高速イメージングにバンドパスフィルターを導入し、異なる発光種の空間分布を取得することに成功した。これにより、ロングパルスレーザーによるアブレーション放出種の酸化過程を視覚的に示すことができた。また、当初予定していた固体試料だけでなく、液体試料の分析にも研究を展開することができた。本年度実施した高速イメージングでは、波長分解測定を行っておらず、アブレーション放出種や気体由来の元素のイオンや原子、分子などを含む発光領域を観測した。次年度は、特定の波長のみを透過するバンドパスフィルターを通して発光画像の測定を行い、原子と分子それぞれについて空間分布を調べることで、ロングパルスLIBSにおけるプラズマ中の化学反応をより詳細に議論する。また、発光スペクトルのパルスエネルギー依存性や分子発光を利用した模擬試料の分析に取り組み、廃炉現場におけるロングパルスの実用性について検討する。光ファイバーによるレーザー光の伝送において、先頭値の低いロングパルスでは、ファイバーの損傷が抑制され、従来よりも高いエネルギーを伝送することができる。そのため、さらなる信号強度の増大が期待される。そこで、次年度は、レーザー光の照射エネルギーに対する分子発光スペクトルの変化について検討する。また、本年度から開始した液体の微量分析について、実験条件の最適化やメカニズムの解明を試みる。旅費の一部を研究グループの予算で補うことができたため。次年度は、光学部品や試料などを追加で購入し、さまざまな条件で実験を行えるようにする。学会の日程が重なってしまったため、予定していた国際会議に参加できなかった。次年度、液体の微量分析に関する消耗品や成果発表のために使用する。
新規安定ラジカルの両性多段階酸化還元挙動と単一成分有機電導体への展開

本研究では電気化学的両性度の高い新規な安定ラジカルを合成単離し、その単一成分有機電導体としての有効性を検討する事を目的としている。実際の分子設計に於いては、電子供与性(D)及び受容性(A)双方の部分構造を一分子内に含むA-π-D^・型の中性ラジカルを設計した。平成6年度にはD^・骨格となるピリジル基のN上に、長さの異なるアルキル鎖を有するR-1の研究を行なった。得られたラジカルは高い電気化学的両性度を有し、またRの長さによってその酸化還元挙動は変化しない。しかし、その電導性はRの長さにより系統的に変化することが見いだされた。メチルおよびペンチル体のX線構造解析によれば、これらのラジカルはいずれもA^<-・>-π-D^+型の分極構造を有していることが示され、また結晶中に於ける分子の重なりも非常に良く似ている。しかし、Rが長くなるにつれて結晶構造の二次元性が顕著に低下し、これが電導性の変化につながっていることが明らかとなった。
アポトーシスを用いた腫瘍の放射線感受性試験に関する研究

放射線療法は、非侵襲的でかつ機能温存が可能な腫瘍の治療法として優れているが、この療法の適用の是非はヒトにおいても臨床的経験に基づいているにすぎない。放射線による腫瘍細胞死は、アポトーシスを経て生じることが最近明らかにされており、またこのアポトーシスが1日以内に生じることから、放射線照射後の腫瘍組織内におけるアポトーシスの頻度を検出できれば、迅速かつ正確な放射線感受性試験法になると思われる。そこで本研究においては、ヒトの悪性腫瘍の病態に非常によく類似する犬や猫の自然発生腫瘍(悪性黒色腫、肥満細胞腫、乳癌、滑膜肉腫、骨肉腫)の細胞や組織をヌードマウスに移植し担癌動物モデルを作成し、アポトーシス検出用の組織を採材するとともにX線による放射線治療法を試みた。採材した組織は2時間の組織培養後、吸収線量が4Gyあるいは12GyとなるようにX線を照射し、さらに2、4、6および12時間の再培養後に固定しTUNEL法によりアポトーシス細胞を検出した。一方、各腫瘍の担癌動物モデルに対して1回線量4Gy、週3回、総線量48Gyの放射線治療を行い、その効果を調べた。その結果、採材組織を用いた放射線誘発性のアポトーシス細胞出現頻度の判定は、組織吸収線量4Gy、照射後12時間の組織培養で可能であり、さらにこのアポトーシス細胞出現頻度が高い腫瘍ほど、担癌動物モデルにおける放射線治療の効果が大きい傾向にあることが明らかになった。以上のことから、採材した腫瘍組織の放射線誘発性アポトーシス細胞の出現頻度を用いる本方法は、腫瘍の放射線治療効果を迅速に予測できる可能性が高いと思われた。放射線による腫瘍細胞死は、アポトーシスを経て生じることが最近明らかにされており、またこのアポトーシスが1日以内に生じると考えられている。そこで本研究においては、ヒトの悪性腫瘍の病態に非常によく類似する犬や猫の各種自然発生腫瘍の細胞や組織をヌードマウスに移植し複数の担癌動物モデルを作成し、このモデルを用いて放射線誘発性のアポトーシスの頻度と放射線治療効果を比較し、各腫瘍の放射線に対する感受性を迅速かつ正確に予測できないかどうかを検討する。現在のところ、犬の自然発生腫瘍を用いて、悪性黒色腫、肥満細胞腫、滑膜肉腫、骨肉腫の担癌動物モデルを作出することが可能となり、これらのモデルに対して1回線量4Gy、週3回、総線量48G胆放射線治療を実施し経過を観察している。一方、放射線治療前の採材組織から放射線誘発性アポトーシスを検出する実験に関しては、採材した腫瘍組織の吸収線量が4Gyあるいは12Gyとなるようにin vitroでX線を照射し、さらに2、4、6および12時間の再培養後に固定しTUNEL法によりアポトーシス細胞を検出する実験を進めている。平成11年度は、これらの実験を終了させ結果を比較し、本方法の有用性について検討する計画である。
畜産物の加工およびプライベート・ブランド化に関する動態的研究

本研究では、畜産物の(1)プライベート・ブランド化に成功している事例、(2)畜産物の加工まで取り入れ、PB化に成功している事例の経営行動を時系列的に整序し、企業者能力、および新機軸の本質を明らかにした。具体的な経営行動では、明確な目標を持ち、情報収集を周到に行い、独自性を追求した生産を目指していた。そのような経営努力が、消費者に、機能的ベネフィットだけではなく、心理的ベネフィットも提供していた。また、消費者を固定客にして、安定した収益を享受することにつながっていた。今年度は、畜産物加工やプライベート・ブランド化(以下、PB化)に取り組んでいる酪農経営2戸、養豚経営1戸、採卵鶏経営2戸、およびPB化に貢献しているコントラクター経営、中央畜産会のスタッフ、チーズ加工の技術者へのヒアリング調査や資料収集を行った。その結果、以下の知見を得た。加工製品・PB化を通じて、BtoCのような顔の見える取引では、当然のことながら、生産者に製品の品質向上を目指すようなインセンティブが働くことになる。このことは、消費者にとってもメリットになる。そして、加工製品・PB化の開発能力では、技術習得のための情報収集努力が、特に重要な要因であることを明らかにした。その情報収集努力の結果として、的確な技術へのアクセスができている。すなわち、偶然に技術習得ができたわけではないのである。さて、実際の経営計画・実行では、高邁な経営理念の下に、製品差別化ができるようなハード面への投資、ソフト面の充実が計画され、実施されている。また、既存の家畜飼養部門を活かすような計画・実行であり、部門間の調整も図られている。従来の労働制約の下で、加工に特化する場合には、家畜飼養頭羽数を減らすことも、重要な戦略になりうることを明らかにした。マーケティング面では、店舗販売は、販売の予測が難しいところに課題がある。それを補うものとして、注文販売がある。一定の注文販売が確保されれば、加工施設の稼働率を上げることができる。しかし、納品価格が、店舗価格よりもかなり低い価格に設定された場合、安い製品が市中に出回り、店舗販売に悪影響をもたらす可能性もある。また、注文販売にあまりにも依存しすぎると、納品価格の交渉で立場が弱くなったり、納品がストップした場合に、致命的なダメージを被ったりすることになる。従って、店舗販売と注文販売のバランスを考慮することが肝要であることも明らかにした。今年度も、昨年度と同様に畜産物加工やプライベート・ブランド化(以下、PB化)に取り組んでいる酪農経営2戸、養豚経営1戸、採卵鶏経営2戸へのヒアリング調査や資料収集を継続的に行った。1加工製品・PB化において、調査事例では、消費者の機能的ベネフィットと心理的ベネフィットを高める努力をしていることを、明らかにした。機能的ベネフィットは、当該製品を食べた時の美味しさに依存し、心理的ベネフィットは、当該製品の持つストーリーに依存する。消費者が、この二つのベネフィットを金額で評価し、下記の式が成立するとき、消費者は、リピーターになる。{機能的ベネフィット+心理的ベネフィット>製品の価格+機会費用}(1)心理的ベネフィットには、地域資源の有効利用が貢献する。調査事例では、飼料用米の活用、稲WCSの活用をあげることができる。このように、耕畜連携が心理的ベネフィットに貢献することになることを仮説とした。(2)機能的ベネフィットの美味しさは、主観的なものである。しかし、調査事例の中には、大学等に研究を依頼し、自らの製品の成分分析を行ってもらい、美味しさを客観的なデータで証明していた。2他の製品との差別化と同時に、製品をいかに販売するかが、重要である。すなわち、多くの人に製品を認知してもらう必要がある。その際、積極的なマーケティング活動が求められる。例えば、展示会やイベントの機会があれば、できるだけ参加することが、肝要である。このような認知への努力が、消費者の拡大につながっていく。また、当該の努力が、マスコミの耳目に触れ、取り上げられるのである。以上の調査研究の結果、ブランド化への製品の向上努力があって、マーケティング努力が生きてくるということを明らかにした。最終年度も、過去2年間と同様、畜産物加工やプライベート・ブランド化(以下、PB化)に取り組んでいる酪農経営2戸、養豚経営1戸、採卵鶏経営2戸のヒアリング調査や資料収集を行った。その結果、マーケティングの分野で、新たに以下の知見を得た。また、テーマに用いている「加工」、「PB化」だけではなく、消費者へ直売している事例を、「6次産業化」と定義づけた。1消費者や消費者グループ(生協等)に、直接、販売することは、生産者にとって、大きなメリットがある。

第1に、消費者や消費者グループがリピーターになれば、一定の金額で販売できる。第2に、消費者の製品に対する生の声を聞くことができる。後者は、消費者や消費者グループをリピーターにできるかどうかの大切な情報源になる。この情報を、生産部門や加工部門にフィードバックできるような仕組み作りが肝要である。2防疫上の問題でクリアーすべき点はあるが、消費者や消費者グループに、農場を訪問してもらうことも肝要である。生産や加工の現場に触れてもらうことで、前述の心理的ベネフィットを高めることにもなる。3マーケティングで留意すべき点は、製品の直接販売において、欠品をいかに回避するかということである。これに関しては、「製品を100%直接販売とするのではなく、一定の割合を市場販売して、バッファーとしての機能を持たせる」と回答している。欠品は、生産者と消費者の信頼関係に影響するのである。最後に、生産者と消費者が、短期的な取引ではなく、長期的なつながりになることは、生産者にとって、大きなメリットがある。そのためには、生産者サイドでは、消費者の生の声をいかに生産部門や加工部門で活かしていくかが、大切である。すなわち、生産者と消費者の信頼関係の構築が大切であることについて言及した。当初の計画通り、三つの畜種毎の畜産経営5事例について、継続調査が進展している。継続調査によって、加工やプライベート・ブランド化の経営努力の本質が、明らかになりつつある。24年度が最終年度であるため、記入しない。最終年度(平成24年度)は、同様に、三つの畜種毎の畜産経営5事例について、継続調査を進める。ただし、当該事例では、養豚経営が1例事例に留まっているので、黒豚(バークシャー)という品種にこだわった養豚経営の事例を追加して調査を実施する。これらの成果を基に、学会での報告や学会誌への掲載を目指す。
A49T変異H‐フェリチントランスジェニックマウスを用いた発がん機構の解析

われわれは家族内に癌の集積を見た多発癌家系の検討から新規に見出した鉄貯蔵蛋白ferritin H鎖のiron responsive element(IRE)領域における点突然変異(A49T)が、遺伝的な発癌に関わるか否かについて検討した。本研究ではA49T変異H-ferritinを強制発現させたCOS細胞を用いて細胞内鉄代謝に及ぼす影響を検討するとともにA49T ferritin cDNAのノックイントランスジェニックマウスを作製した。A49T H-ferritinを過剰発現させたCOS細胞では、鉄調節蛋白-1(IRP-1)がA49T変異IREに優先的に結合したために野生型IREはvacant formが相対的に増加した。その結果、L-ferritinの合成が増加しferritin分子のH鎖の含有率が低下したH-poor ferritinが優位となった。またH-poor ferritinへの鉄結合率は低下し、細胞質内に2価鉄が増加し活性酸素種の産生が増加した。さらに、核内ではDNA変異源性塩基の一つである8-hydroxy-2'-deoxyguanosine(8-OHdG)が増加した。これらのことから、A49T ferritinの発現は細胞内に酸化ストレス・酸化的DNA傷害をを引き起こすと考えられた。A49T H-ferritinトランスジェニックマウスは、現在、生後3ヵ月まで観察中であるが、今のところ特に目立った変化は認められていない。今後、引き続き観察を続けるとともに、食餌性の鉄摂取量を負荷した群も加えて胃、肝、肺などの臓器変化を観察していく予定である。
褥瘡好発部位の体圧と皮膚血流に関する研究

褥瘡予防の効果的な、かつ効率の良い適切な看護を提供するために、局所の圧迫の程度や、体圧の分布状況を知るのみでなく、褥瘡好発部位における循環(皮膚血流)状態との関連について検証することは重要な課題と考える。本研究では、健常な老人64才79才の男性8名,女性8名を対象として、褥瘡好発部位(仙骨部,大転子部)の体圧と皮膚血流量の関連性を究明するを目的とした。実験方法:すでに報告した「体圧分布測定装置」に、レーザー血流計(アドバンス社製,血流プローブは外径10mm,厚さ3mm円盤形)2個を導入し、圧力センサ,温度センサを組入れて測定した。寝具には、基準ベッド(スプリングマットレス,マトレスパット),噴気型エアマット(SGM-1,三和化研工業製)を用いた。測定体位は仰臥位とし、仙骨部と左側臥位における大転子部の2カ所について測定した。ベッドおよびエアマット上において各々仰臥位,左側臥位,仰臥位の順に体位変換し、体位の保持は各10分間で一人あたりの所用時間は1時間とした。結果:(1)局所にかかる圧力は高ければ高いほど除圧後の皮膚血流量の増加が大きい。(2)体位変換直後の皮膚血流量は一時的に増加した。(3)体圧の男女差は、骨盤と仙骨の形状の差異により、女性の方が高い傾向であった。(4)寝具別では、ベッドはエアマットより加圧中の皮膚血流量が少なく、体位変換後の皮膚血流量の増加は大であった。このことは、除圧後の血流量の増加量が寝具による加圧の高低と関連することを示唆した。(5)痩せ型の方が肥満型より体圧が高い。(6)大転子部の方が仙骨部より体圧は高く、皮膚血流量は少ない。(7)皮膚温と皮膚血流量との間には明確な相関はみられなかった。
化学熱力学に立脚したセメント系材料の水和・硬化・体積変化の体系化

本研究では,個別事象として捉えられてきたセメント系材料の水和,硬化(強度の増進・変化),体積変化(ヤング率,線膨張率,収縮,クリープ)について,これらの現象を熱力学上の平衡論と速度論の立場から解釈し,熱力学的物性値に基づくセメント系材料の硬化・体積変化に関わる物性評価モデルを構築することを目指した。本研究では, XRD/Rietveld解析を中心として,各種ポルトランドセメント,水セメント比,養生温度の異なるセメントの水和反応率と相組成に関するデータを整備した。それと当時に,ヤング率,ポアソン比,圧縮強度,水蒸気吸着等温線と比表面積,熱伝導率のデータを整備し,化学反応と物性値を関連づけるデータを整備した。これらを元に反応速度モデルを開発し,また,相組成,相組成から各種物性を予測するモデルを構築し,セメントの反応をベースとした物性予測モデルを提案した。成果1:セメント硬化体中の含水量変化によって生じる体積変化が,水和生成物(セメントと水が反応することによって生ずる化合物)と水との相互作用力に起因する分離圧であることを実験的に明らかにし,ヒステリシス(脱水と吸着プロセスにおいて,含水量が一緒にならない現象)における体積変化についても合理的に説明できる新しい概念,Hydration pressure theoryを提案した。成果2:上記,概念に基づき,セメント硬化体の体積変化を抑制すると経験工学的に理解されていた収縮低減剤の収縮メカニズムが,水和生成物表面に親水基によって吸着が生じ,疎水基が水の吸着の邪魔をするため,結果として平均的な表面-水間の相互作用力が小さくなる(正確には,減衰が大きくなる)ことによって生じることを理論的に明らかにした。成果3:セメント硬化体の若材齢体積変化について,線膨張係数の経時変化によって生じる温度ひずみという,従来になかった体積変化メカニズムを発見し,特に高炉スラグ微粉末を用いたコンクリートが,これによってひび割れ発生を生じやすくなることを,実験と理論の両面から明らかにした。成果4:このような,線膨張係数の経時変化が生じる理由は,内部の含水率の減少によってもたらされることに着目し,含水軽量骨材を用いて,セメントの水和が進行した場合,水分供給を行って,含水量を保持することで,線膨張係数の経時変化を抑制して,ひび割れ低減を有効に行えることを実験的に検証した。成果1:セメント硬化体の水蒸気吸着に関するBET比表面積とセメントの反応率の関係を明らかにし,任意材齢,状態における比表面積予測を可能とする法則を見いだした。成果2:水蒸気吸着に関するBET比表面積をもとに,統計的吸着厚さを評価したところ,材齢にかかわらず評価できるt-curveの存在を明らかにし,t-curveにもとづくセメント硬化体の吸・脱着曲線の予測モデルを構築した。成果3:超高強度コンクリートに関する温度依存性を考慮した自己収縮予測式を提案した。成果4:セメント硬化体の水和に関するデータを粉末X線回折/リートベルト法にもとづき定量し,各水和の経時変化について系統だったデータを取得し,セメント鉱物の水和反応速度について,できあがる相組成によって反応速度が異なること,ビーライトの反応速度はエーライトの反応量に依存することを明らかにした。成果5:テラヘルツ波を用いて,セメント硬化体の含水率を非破壊で評価する手法について提案した。成果6:異なる温度での乾燥収縮挙動を定量的に評価し,任意環境下での乾燥ひずみ予測方法の原理を提案した。成果7:セメント硬化体の力学的特性が乾燥によって低下することを明らかにし,これらゲルスペース比と密度の関数によって評価できることを明らかにした。成果1:セメントの水和反応過程と各材齢での吸着等温線を測定し,水和反応と吸着等温線に必要な水蒸気吸着比表面積および統計的吸着厚さなどを関連づけ,任意の材齢での吸着等温線を予測可能なモデルを提案した。成果2:セメントペーストからの水分の逸散挙動を実験的に測定し,Boltzmann-Matano法を用いて,水分移動係数を算出した。これらの水分移動係数と吸着等温線実験結果を整理し,異なる空隙量,比表面積を有するセメント硬化体に対して汎用的に利用可能な,化学ポテンシャルによって整理された水分移動係数を提案するとともに,水分移動係数を提案した。成果3:初年度に提案した,セメント硬化体の体積変化メカニズムをセメント系外装材に応用し,面内ひずみ予測モデルを提案した。成果4:初年度からの成果を統合し,セメントの水和,発熱,水分移動について外部環境からの影響を考慮した,コンクリート部材中の強度等の物性予測モデルを提案した。

本手法は,セメントの鉱物組成,粒度分布,調合条件,骨材の物性,外部の温湿度条件,型枠などの部材における境界条件情報をインプットとすると,任意材齢および空間領域におけるコンクリートの物性が予測可能となる。引き続き,骨材とペーストの相互作用など,検討の必要はあるものの,物性予測システムの骨格としては熱力学的な要素については,網羅することができるようになった。本研究は,現在,原子力発電所施設の第一次遮蔽壁およびペデスタルを対象に,放射線の長期的な照射条件におけるコンクリート部材の性能評価に用いられることが検討されている。
肝細胞移植療法の確立を目指したヒトES細胞から肝細胞への分化誘導法の開発

1.遺伝子改変ヒトES細胞株の作製2.ヒトES細胞由来内胚葉系細胞の単離および分化誘導法の検証上記細胞株を細胞外基質および増殖因子の組み合わせによる種々の条件下に分化誘導しEGFP蛍光測定により至適条件を決定した。その結果、マトリゲル上でアクチビンAおよびHGFを加える条件でAFP産生細胞の誘導効率(21%)および収量の改善を認めた。上記のAFP-EGFP陽性細胞をフローサイトメトリーで単離し、RT-PCRで解析した。細胞は内胚葉マーカーを発現していると同時に、中内胚葉マーカーをも微弱に発現していたことから、得られたAFP産生細胞は原始内胚葉だけではなく、definitive endodermをも含むものと考えられた。さらに、ヒトES細胞由来内胚葉細胞を成熟化させるために共培養法を試みた。フローサイトメトリーによる単離細胞は脆弱であり、単独培養が困難であったため、単離細胞とマウス胎仔間葉系細胞とをスフェロイド培養し3次元構造を伴う共培養を行った。マウス胎仔間葉系細胞単独のスフェロイドでは成熟肝細胞マーカーを発現しないが、共培養したスフェロイドに限って成熟肝細胞マーカーの発現を認めた。この結果は,細胞移植に必要な段階にまで分化成熟した肝細胞をヒトES細胞から提供できる可能性を示唆すると考えられる。1.遺伝子改変ヒトES細胞株の作製1)遺伝子改変用プラスミドベクターの作製ヒトES細胞のgenomic DNAからlong-PCR法を利用してalpha-fetoprotein (AFP)のenhancer及びpromoter領域をクローニングし,これらからenhancer/promoterのhybrid promoterを作製した.このhybrid promoterをenhanced greenfluorescent protein (EGFP)遺伝子の上流に組み込み,AFP転写領域下にEGFP遺伝子を発現するプラスミドベクターを作製した.2)ヒトES細胞へと遺伝子導入及び遺伝子改変細胞株の獲得上記プラスミドベクターをlipofection法にて,ヒトES細胞株(KhES1,KhES2,KhES3)に遺伝子導入し,ネオマイシンによる薬剤選別により安定導入株を得ることが出来た.2.ヒトES細胞由来内胚葉系細胞の単離1)ヒトES細胞の分化誘導2)内胚葉系細胞の単離と特性解析セルソーターにてEGFP陽性細胞を単離・培養することが出来た.単離したヒトES細胞由来EGFP陽性細胞は全てAFPを発現していた.1)ヒトES細胞の肝細胞系列への分化誘導:ヒトAFPプロモータ/エンハンサー下にEGFPを発現する遺伝子導入ヒトES細胞を1株得ることができた.これを分化誘導するにあたり,細胞外基質および増殖因子の組み合わせによって分化誘導条件を変え,フローサイトメトリーでEGFP蛍光を測定することにより培養条件を至適化した.その結果,マトリゲル上で,アクチビンAおよびHGFを加える条件においてAFP産生細胞の誘導効率が21%となり,さらには収量も多く得ることができた.2)内胚葉細胞の単離と特性解析:上記で得られたAFP-EGFP陽性細胞をフローサイトメトリーで単離し,得られた細胞をRT-PCRで解析した.細胞は内胚葉マーカーを発現していると同時に,中内胚葉マーカーをも微弱に発現していた.これらのことから,得られたAFP産生細胞は原始内胚葉だけではなく,definitive endodermをも含むものと考えられた.この結果は,他の2つのヒトES細胞にても同様の傾向を持つことによって確認された.3)マウス胎仔間葉系細胞株とヒトES細胞由来内胚葉細胞との共培養:得られたヒトES細胞由来内胚葉細胞を成熟化させるために共培養法を試みた.フローサイトメトリーによる単離細胞は非常に脆弱であり,単独では培養が不可能であった.そこで単離細胞と,マウス胎仔間葉系細胞とをスフェロイド培養し3次元構造をとらせることにより共培養を行った.マウス胎仔間葉系細胞単独のスフェロイドでは成熟肝細胞マーカーを発現しないが,共培養したスフェロイドに限って成熟肝細胞マーカーの発現を認めた.