hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新しい細胞間シグナリングシステムCD47-SHPS-1系の生理機能

この系を用い、CD47とSHPS-1の相互作用により活性化されるSHPS-1の下流シグナルにつき検討した。SHPS-1を発現する細胞にSHPS-1抗体あるいはCD47-Fcを作用させると、SHPS-1の脱リン酸化とアクチン細胞骨格系再編成の障害が認められ細胞運動の抑制が観察された。従って、CD47-SHPS-1系はSHP-2の制御を介して細胞運動を負に調節していると考えられた。(2)SHPS-1ノックアウトマウスを作成し解析した結果、血小板数の低下と血小板寿命の短縮が認められ、in vitroにおいてはマクロファージの貧食能の亢進が観察された。マクロファージにはSHPS-1が豊富に発現しており、一方、血小板にはCD47が発現している。従って、血小板上のCD47とマクロファージ上のSHPS-1は相互作用し、脾網内系マクロファージによる血小板貧食過程を負に制御している可能性が示唆された。(3)SHPS-1とCD47は共に中枢神経系にも高度に発現している。海馬初代培養神経細胞を用いた検討により、SHPS-1がaxon側に、CD47がdendrite側に極性をもって局在することを明らかにした。従って、CD47-SHPS-1系は神経系においてもシナプス機能などの極性をもった細胞間相互作用を制御する可能性が示唆された。私共は、これまで蛋白質チロシンリン酸化を介する細胞内シグナル伝達系に関する研究を継続してきているが、その過程において、全く新たな細胞間シグナル伝達システムであるCD47-SHPS-1系を見い出している。本研究では、このCD47-SHPS-1系の生理機能と作用機構に関し検討を行った。その成果を以下に列記する。(1)SHPS-1を発現する培養細胞において、SHPS-1が膜貫通領域の直上で切断され細胞外領域が培地中に放出されること(Ectodomain shedding)を見い出している。このSHPS-1のEctodomainsheddingは少なくともRasあるいはProtein kinase Cの活性化により刺激され、SHPS-1の細胞外領域の切断にはある種のメタロプロテアーゼが関与していることを見い出している。さらに、Ectodomain sheddingを受けないタイプの変異型SHPS-1を発現させると、細胞運動の抑制や細胞伸展の異常が観察された。従って、適切なSHPS-1のEctodomainsheddingがSHPS-1による細胞運動制御に重要であることが示唆された。(2)培養神経芽細胞腫N1E-115細胞において、血清存在下でもCD47の強制発現により神経突起伸長が刺激され、この効果にはインテグリンβ3の阻害剤で抑制されること、またRacドミナントネガティブ変異体発現により抑制されることを明らかにした。一方、SHPS-1-FcがCD47の強制発現による神経突起伸長作用を増強することを見い出している。従って、CD47は、SHPS-1結合により神経突起伸長を正に制御する可能性が示された。(3)SHPS-1のファミリー分子であると考えられるSIRPβのマウス遺伝子を単離し、その特異的抗体を作成した。SIRPβはSHPS-1と同様にマクロファージに発現していることを確認した。
サイクロトロンーサブハーモニクス波による粒子加速とプラズマ加熱

この研究の目的は代表者等によって発見されたω=Cn/2>Ω、即ちサイクロトロン・サブハーモニクス波による共鳴加熱の物理的な性質を調べることにある。60年度は実験家からの要請を受けて3/2Ω共鳴加熱に引き続き5/2Ω共鳴加熱のシミュレーションを行った。3/2が5/2になったことによる定性的な違いは見出せず、現象としては本質的に不変であることが確められた。昭和61年度以降は、この現象の加熱機構として異った角度から見て説明しようとする試みが現れたので対応が必要となった。これはMITポーユラブ博士によって提唱された非線形ランダウ減衰という機構で、ポンプ波以外にバーチャル波と呼ぶ2ωの波が生成されるのが特徴である。即ち、ω=(n/2)Ωの波は共鳴的に荷電粒子の粒子軌道の位相面に島(アイランド)を形成し、荷電粒子がその島に捕捉されることにより波による荷電粒子の加速効率が良くなることが本質であると考えた。しかし、島に荷電粒子が捕捉されているだけの現象であれば比較的早い時間に加熱は飽和する筈である。真の意味で加熱現象と考えることができるためには、この加速によって得た運動エネルギーが熱に緩和される必要がある。したがって以下のことが、シミュレーションと理論により明らかにされた。まず波の振巾を変えてシミュレーションを行い、その加熱率が非線形の特質を有していることを確認し多時間尺度法により近似粒子軌道の解折解を得た。又バーチャル波も観測したがその大きさはエネルギーでポンプ波の1割程度であり、したがって加熱への影響も高々その程度であり加熱の大部分はサブハーモニクス加熱の機構で説明できることを明らかにした。加熱の運動エネルギーの熱緩和機構としてはプラズマ中の微小な2体衝突がその役割を担っていることを明らかにした。プラズマの粒子シミュレーションの結果の解析から我々はこの新しい加熱機構が存在する可能性を提唱し注目を浴びた。現象そのものは実験的にも確認されたがその加熱機構に関して異論が現れている。しかし我々は最初に指摘したように周波数ω=(n/2)Ωiのサイクロトロン・サブハーモニクス波はイオンの位相面における粒子軌道に島(アイランド)を形成し、共鳴的にイオンの粒子加速を良くすることがこの加熱の本質であると考えている。この考えに基ずき多時間尺度の方法を導入することにより、以前求めた解の精度を向上させ、又周波数のずれの効果も含む解を得た。しかし、この島にイオンが捕捉されているだけの現象であれば加熱は比較的短時間に飽和する筈である。真の意味で加熱現象と考えることができるためにはこの加速によって得たエネルギーが緩和される必要がある。単純な系、即ち磁場一様、密度一様の系に左端から波動を励起したとき、エネルギー緩和機構が存在するか否かを知るために大、小振幅の2ケースにつきシミュレーションを行った。その結果、長時間ランさせても加熱の飽和の兆候は現れず、この加熱機構自体に何等かのエネルギー緩和機構を持っていることを示唆する結果を得た。又、波の空間減衰の測定に大変面白い現象が観測された。波の減衰率が長い周期で変動する即ち一点で見れば振幅振動が観測されたことになる。これは上述のエネルギー緩和機構に関連する現象の可能性が高い。速度分布関数に高エネルギー・イオン・テールが観測されることは位相空間に形成すする島にイオンが捕捉されようとする傾向を示すが、その最大エネルギーは島の大きさより推定される大きさよりは小さい。以上、新発見された非線型現象の一形態の概観が明らかになってきたが、更に今後の研究を必要とする。
シトクロムオキシダーゼの鉄と銅の役割の遺伝子工学的手法による検討

好熱性バシラスPS-3のシトクロムオキシダーゼは4種のサブユニットからなり、その活性中心にはCu_A(サブユニット)、ヘムFe_A,とヘムFe_<a3>-Cu_B(サブユニット)をミトコンドリアの酵素と同様に持っており、さらにサブユニットにはシトクロムcの遺伝子レベルでの融合が見られるという特徴を持つ。この酵素における鉄と銅の役割を知るべく実験を行ない次の結果を得た。1)シトクロムa_3部位のヘムをヘムAからヘムOに変換し、活性、シアン感受性および共鳴ラマンスペクトルに及ぼす影響を調べた。あまり大きな変化はなかったのでヘムAにおけるホルミル基は重要な役割をもたないと思われる。2)トリプシンによる限定分解を行ない、活性を保持した状態でサブユニットがかなり特異的に切断される。シトクロムcとCu_Aを含む26kDaの可溶性ドメインはなおオキシダーゼ本体に結合しているが、界面活性剤と5Mの尿素中でゲル濾過することにより分離できる。分離した26kDaの可溶性ドメインを残りの膜性部分に添加すれば活性は回復する。また架橋試薬を用いてサブユニット-間の接触を見た。3)分離された可溶性ドメインの分析よりCu_A部位が銅2原子よりなるバイヌクレアーセンターである可能性が示唆された。4)PS-3のサブユニットをコードする遺伝子(caaA)を用いて、可溶性ドメインをふくみ膜貫通部分を含まない27kDaの蛋白質を大腸菌において過剰発現させることに成功した。培養条件によるが一部はヘムCを結合している。5)前項で得た標品を2)項の系をもちいてオキシダーゼ活性を回復することを試みている。
グラニュラー合金構造によるCrの強磁性化

Cr微粒子を作成することにより、表面効果を利用して強磁性化することを試みた。真空表面の作製・保持は困難であるので、Crと非固溶であるCu及びAgを用いてCr-Cu、Cr Agグラニュラー合金を作製し、Cr微粒子を析出させた。Crの原子組成が2080at.%のグラニュラー合金を作製し、室温で磁化測定を行ったが、どの組成においても強磁性磁化の存在は確認できなかった。磁化が小さすぎて、測定感度が不十分であった可能性も考え、ホール効果及び磁気抵抗効果の測定も、室温と低温の両方で行ったが、強磁性の存在の確証は得られなかった。原因としては、Crが微粒子状になってはいるが、多少の合金化を生じ、界面が明確でないこと、Crの微粒子の大きさが不揃いで強磁性が期待できるようなサイズの粒子の存在確率が低く、測定の検出限界以下であったことなどが推測できる。本研究の目的には、X線回折データをコンピュータ解析し、合金構造を詳細に解析することもあったが、実は、その研究はまだ始めていない。X線回折装置があまりに古く、改造するための費用・保守部品の入手の困難を考えて、装置の制御部の改造を取りやめ、パソコン側にデータ収録機能を持たせるように計画を変更したが、そのための輸入部品の納品の遅れ、また、一部部品の動作不良がデータ解析システムの構築の遅れた原因である。構造解析が未だ不十分であるので、現段階では満足のゆく結果になっていない。Cr-Ag系の方が、良好な膜が得られる可能性が高そうなので、引き続き膜の作製を行い、熱処理による微細構造の変化をX線回折により詳細に調べ、強磁性化に挑戦するつもりである。また、最近、C微粒子中(1μm径)の中に3d遷移金属微粒子を作成する方法が報告されている。この場合、半導体中のCr微粒子の磁性にも興味が持たれるので、Cr-Cグラニュラー系についても研究を行う予定でいる。
ナノDDSを用いた抗炎症分子標的薬による歯周炎症の制御

我々は,全身の炎症性疾患において注目されているHMGB1が,歯周炎の遷延化にも関与していることを明らかにした。本研究では,生体への安全性を担保することができるナノDDSを応用して,抗HMGB1中和抗体の新規歯周炎治療薬としての応用を目指した基礎的研究を行った。まず初めに,抗HMGB1中和抗体が歯周炎の進行を抑制し,K1糖鎖(炎症部位指向性)結合リポソームが歯周炎組織へ集積することを確認した。そして,抗HMGB1抗体内包K1糖鎖結合リポソームを作製した。HMGB1中和抗体内包K1糖鎖リポソームが,同濃度のHMGB1中和抗体の単体投与と比較して,より効果的に抗炎症効果を発揮することを明らかにした。当該年度の研究成果は以下の通りである。まずはAbeらの論文を改変した方法(J Imunol Methods, 2013)に従い,歯周炎モデルマウスを作成した。具体的には野生型マウスを用いて,6-0絹糸をマウスの第一大臼歯部に結紮し,3日毎に注射針を用いて,絹糸に歯周病原菌の菌液を染みこませた。モデルマウスの作成から2週間後に,蛍光標識内包K1糖鎖リポソームを尾静脈から投与し,分子イメージングによって蛍光標識を検出することでリポソームの炎症指向性の確認と経時的な薬物動態を把握した。その結果,蛍光標識内包K1糖鎖リポソームは歯周炎罹患部位に特異的に集積することが明らかとなった。その後,住商ファーマインターナショナル株式会社(SPI)に所属する研究者の協力を受け,抗HMGB1抗体内包K1糖鎖結合リポソームを作成した。作成した抗HMGB1抗体内包K1糖鎖結合リポソームを歯周炎モデルマウスの尾静脈から投与し,一方で,炎症反応を分子イメージングするためのK1糖鎖とは異なる標的分子として,貪食細胞のミエロペルオキシダーゼ(MPO)活性によって発光するXenoLight Rediject Inflammation Probeを腹腔投与し,分子イメージングによって発光を検出することで,歯周組織の炎症反応を経時的に検証した。その結果,抗HMGB1抗体内包K1糖鎖結合リポソームは同濃度の抗HMGB1抗体を単体投与した場合と比較して,より強力に歯周組織の炎症を抑制することが明らかとなった。今後は,抗HMGB1抗体内包K1糖鎖結合リポソームが全身状態に及ぼす影響を検討することで,ナノDDSを応用する優位性を証明していく。当該年度では,来年度に行う予定であった抗HMGB1抗体内包K1糖鎖結合リポソームの作製と,その効果の抗炎症効果の検討を行うことができた。そして,仮定通りの良好な研究結果を得ることができた。よって,本研究は当初の計画以上に進展していると考える。我々は前年度までに、抗HMGB1抗体内包K1糖鎖結合リポソームが抗HMGB1抗体の単体投与と比較して、歯周炎組織に対するより強力な抗炎症作用を有していることを分子イメージング解析を用いて示した。その後の当該年度における研究成果は以下の通りである。詳細に抗HMGB1抗体内包K1糖鎖結合リポソームの抗炎症効果を検討するために、病理学的な組織解析を行った。抗HMGB1抗体内包K1糖鎖結合リポソームを投与した歯周炎モデルマウスの歯周組織では、上皮細胞とマクロファージにおけるHMGB1の核内から核外への移行が抑制された。これらは、抗HMGB1抗体単体での投与の際にみられる歯周組織での反応と同様の傾向である。一方で、抗HMGB1抗体内包K1糖鎖結合リポソームと抗HMGB1抗体単体での投与を比較して、歯槽骨吸収に有意な抑制効果はなかった。すなわち、抗HMGB1抗体内包K1糖鎖結合リポソームは抗HMGB1抗体単体での投与と同様の作用機序によって効果を発揮し、より強力に抗炎症作用を発揮する可能性が示唆された。しかし、今回の研究では抗HMGB1抗体内包K1糖鎖結合リポソームが特異的に歯周炎の進行を抑制するには至らなかった。本研究から、抗炎症作用を有する分子標的薬であるHMGB1を、薬物送達キャリアである薬剤内包炎症指向性リポソームを組み合わせることで、より効果的に薬理作用を発揮することが明らかとなった。今後は申請した研究計画の通り,抗HMGB1抗体にナノDDSを応用することで,全身臓器への影響を緩和することが可能かどうかを検討していく予定である。
腎不全病態における間葉系幹細胞の骨芽細胞分化に対する変化を与える因子の解明

末期腎不全患者ではカルシウム、リンを含めたミネラル排泄障害およびそれに伴う二次性副甲状腺機能亢進症によって骨代謝障害、血管石灰化といった病態を生じる。腎不全モデル動物における骨形態変化に関しては皮質骨内の間隙形成や海綿骨形成の低下といった表現型が知られているが、腎機能障害、高リン食での高回転骨モデルにおける間葉系幹細胞の性質変化に関しては未だ報告はない。本研究においては腎不全、高リン食状態におけるMSCの骨芽細胞分化に対する変化のメカニズムを解析し、腎不全における骨ミネラル代謝異常の改善を図ることを目的とする。
「近代」アイヌ民族の文化伝承・伝達形態における地域差と世代格差に関する研究

本年度は,前年度に収集・整理したアイヌ文化の地域特性および差異を示す資料と従来のアイヌ文化に関する先行研究(とりわけ文学・言語学などの領域)を網羅し,今日のアイヌ民族における「伝承」の意義,そしてそこに含まれる「精神性」を今日の人間学・教育学的な視点から再考した.例えば,アイヌ民族は如何にして「口承」によって,(或いは和人(シャモ)の「言語」を積極的・主体的に「援用」することで),民族的連帯を維持し,次代の「心に残る」言葉を発信してきたのか,アイヌ民族にとって「伝わることば」「伝えるべきことば」とは一体何であったのか,その伝承に際する構造と精神的基盤を分析・考察した.特に「近代」アイヌによる文芸,表現,評論活動に関する記事や,上川アイヌの中で「民族の誉れ」を一身に背負って「和人」と対峙した知里幸恵・知里真志保姉弟が著したアイヌ文学・アイヌ語関連の資料やテクストを「臨床文学」的に分析することで,知里幸恵が「近代」アイヌ民族の精神的な支柱となり得たこと,そして,彼女の常に他者を意識した「感性」や「受苦性」が今日の人間形成を語る上で'ある種の普遍'を伴うものであることなど,その人間学的・存在論的な考察を試みた.一方,今日展開されている「生きた」アイヌ文化の現状を整理し,アイヌ文化の地域特性を検証した前年度の研究をさらに深め,北方圏文化に内在する「潜在的な」カリキュラム性を考察.その芸術的側面と身体論的な観点からの「学び」と「経験」の意義の捉え直しを行った.アート教育,エコロジー主体の環境教育のモデルとして北海道独自の文化に含まれる「手仕事」やアイヌ文学のテクスト・精神が子育てや人間形成に反映されている現状を木彫り職人や工芸品を生業としている人々の自己形成史を記録しつつ,如何にその「こころ」と「技」を遺し伝えているのか調査した.アイヌ(およびアイヌ文化)を取り巻く今日の文化状況とアイヌ(文化)研究の動向を俯瞰した上で、本年度は、アイヌ文化が近代以後の日本社会の中でいかなる「価値付け」をされ、学問的にも如何に「対象化」されてきたのか、その変遷(すなわち、「フォーマット化」のプロセス)を整理した。その過程からは以下の様ないくつかの課題が導き出された。(1)「近代」において「フォーマット化」されたアイヌ文化それ自体とその文化「伝承・伝達」には、グローバルな側面とローカルな側面の両面があること。(2)とりわけ、そのローカルなもの(個人的な伝承や「文化」的価値)に関しては、ほとんど目を向けられてこなかったか、"ステレオタイプな"アイヌ文化の中に包括され、その独自性、地域性、個別性といった「差異」に関して不問とされてきたこと、などである。北海道内の研究機関、図書館を巡り、その地域独特の文化を感じさせる資料を収集し、もしくは貴重な資料を保存している北海道在住の人々の協力(聞き取りも含めて)により、これまで一括りに「アイヌ文化」と称されることの多かったアイヌ文化に内在する地域性(旭川、白老、平取・日高・静内、遊楽部など)を分析・把握することができた。かかる地域による「差異」とは、近代におけるアイヌ民族の文化伝承・伝達という営為やアイヌの自己形成の基盤となり、色々な形式で文化を残し伝えようとしている「今日の」アイヌによる伝承を支えるものでもある。そうした今日のアイヌ自らによる伝承・伝達という教育的営為が、学術的な資料の構成として(フォーマット化されたものとして)、或いは個人的な嗜好(準フォーマット化されたもの)・芸術といった水準で展開される「二重の伝承」の姿も整理・把握できた。今後、それを担う古老と若者それぞれの文化的知識に対する「アクセス」の方法の違い、すなわち世代間の「学び」や「伝承」、「文化的営み」としての「教育」概要を把握するための端緒・契機となる構造の分析・研究もなされたと考えている。本年度は,前年度に収集・整理したアイヌ文化の地域特性および差異を示す資料と従来のアイヌ文化に関する先行研究(とりわけ文学・言語学などの領域)を網羅し,今日のアイヌ民族における「伝承」の意義,そしてそこに含まれる「精神性」を今日の人間学・教育学的な視点から再考した.例えば,アイヌ民族は如何にして「口承」によって,(或いは和人(シャモ)の「言語」を積極的・主体的に「援用」することで),民族的連帯を維持し,次代の「心に残る」言葉を発信してきたのか,アイヌ民族にとって「伝わることば」「伝えるべきことば」とは一体何であったのか,その伝承に際する構造と精神的基盤を分析・考察した.特に「近代」アイヌによる文芸,表現,評論活動に関する記事や,上川アイヌの中で「民族の誉れ」を一身に背負って「和人」と対峙した知里幸恵・知里真志保姉弟が著したアイヌ文学・アイヌ語関連の資料やテクストを「臨床文学」的に分析することで,知里幸恵が「近代」アイヌ民族の精神的な支柱となり得たこと,そして,彼女の常に他者を意識した「感性」や「受苦性」が今日の人間形成を語る上で'ある種の普遍'を伴うものであることなど,その人間学的・存在論的な考察を試みた.一方,今日展開されている「生きた」アイヌ文化の現状を整理し,アイヌ文化の地域特性を検証した前年度の研究をさらに深め,北方圏文化に内在する「潜在的な」カリキュラム性を考察.その芸術的側面と身体論的な観点からの「学び」と「経験」の意義の捉え直しを行った.

アート教育,エコロジー主体の環境教育のモデルとして北海道独自の文化に含まれる「手仕事」やアイヌ文学のテクスト・精神が子育てや人間形成に反映されている現状を木彫り職人や工芸品を生業としている人々の自己形成史を記録しつつ,如何にその「こころ」と「技」を遺し伝えているのか調査した.
主鎖に環状エ-テル構造を有する生分解性ポリエステルの機能設計

1.双環ラクトンのカチオン開環重合により、アセタ-ル・エスエル型のポリエステル1a1aおよび2を合成した。また重縮合によりエ-テル・エステル型のポリエステル3を合成した。27°Cのりん酸緩衝溶液(pH7.5)中にこれらのポリエステルを14日間浸漬すると、3は全く分解しないが、1a1eおよび2はいずれも加水分解し、分子量の低下と分子量分布の増大とがみられた。なかでも2や親水性の高い1dは5日間の浸漬でほぼ完全に加水分解された。1aや1bの数%の繰り返し単位の側鎖にカルボキシル基を導入すると、加水分解は著しく加速された。生分解性を調べる目的で1aのフィルムの土中埋没試験を行った。Mn2.3x10^4、厚さ50μmのフィルムは9日後には脆くなり、18日後には原形をとどめないまでに分解した。2.4ーヒドロキシメチルテトラヒドロフランー2ーカルボン酸メチルおよびその5ーメチル誘導体の重縮合により、新しいエ-テル・エステル型のポルエステル4a4cを合成した。前項記載の条件下でこれらの加水分解性を調べた結果、1aや1bに比べれば遅いものの、いずれも徐々に加水分解することが分った。以上の結果からみて、主鎖の構造、側鎖への置換基の導入、さらには共重合によって、分解速度を自由に規制できる、新しいタイプの生分解性材料の開発への見通しが得られた。1.側鎖エステル基を有するポリエステルの合成無置換の双環オキサラクトン1の合成法およびその開環重合による高分子量ポリエステルの合成法に準じて、双環オキサラクトン36から側鎖にエステル基を有する4種のポリエステル710を合成した。モノマ-36はアクロレインとマロン酸ジメチルとを出発原料に用いて調製した。三フッ化ほう素エ-テラ-トを開始剤に用いて、ジクロロメタン中ー60°Cで36を開環重合し、対応する高分子量のポリエステルを得た。また1と6とを共重合させたのち接触水素添加分解によりベンジル基を外し、カルボキシル基を有するコポリエステル12も調製した。ポリエステル710は種々の有機溶媒に可溶である。なかでも8と9は親水性が高く、9はアルコ-ルのみならず水にも膨潤する。2.側鎖エステル基を有するポリエステルの加水分解性りん酸緩衝液(pH7.5)中30°Cで、上記ポリエステルフィルムの加水分解性を調べた。加水分解の進行は、残存試料の重量と分子量を測定することにより追跡した。オキシエチレン側鎖を有する8および9は他のポリエステルよりも速やかに分解した。特に、水中で膨潤する9は5日以内にほぼ完全に分解した。これらの結果からみて、ポリエステルの親水性が不均一系加水分解の速度を支配する重要な因子のひとつであるといえる。1.双環ラクトンのカチオン開環重合により、アセタ-ル・エスエル型のポリエステルは1a1eおよび2を合成した。Mn2.3×10^4、厚さ50μmのフィルムは9日後には脆くなり、18日後には原形をとどめないまでに分解した。2.4ーヒドロキシメチルテトラヒドロフランー2ーカルボン酸メチルおよびその5ーメチル誘導体の重縮合により、新しいエ-テル・エステル型のポリエステル4a4cを合成した。

前項記載の条件下でこれらの加水分解性を調べた結果、1aや1bに比べれば遅いものの、いずれも徐々に加水分解することが分かった。以上の結果からみて、主鎖の構造、側鎖への置換基の導入、さらには共重合によって、分解速度を自由に規制できる、新しいタイプの生分解性材料の開発への見通しが得られた。
ホップ空間の懸垂空間の自己写像

研究実績の概要は次のようである.1.XをHopf空間とする。大嶋は、cellが高々3個のXについて、その自己写像のなす群[X,X]をすべて決定した。2.一方森杉は、上記のXの典型例である、X=SU(3)やX=Sp(2)について、Xのsuspension ΣXの自己写像のなす群[ΣX,ΣX]の構造を決めた。なお、suspension[X,X]→[ΣX,ΣX]は準同型にはならない。3.一般のHopf空間Xの中でのSamelson積と、ΩΣXの中でのSamelson積とsuspension mapの関係公式を一般化されたHopf構成を用いて記述した。上記の2はそれをX=SU(3)やSp(2)の場合に、大嶋の結果を使って、応用したものである。4.一般にHopf空間Xに対して、群[X,X]のnilpotencyが問題になるが、もうひとつ大事なものは、[X,X]の群構造との関係でcomposition structureがどのようになるかである。XがSU(3)やSp(2)の場合に、この構造を決定した。この構造は、ドイツのBaues等が研究している、Square ringと酷似している。XがSp(2)以外の場合でもある程度この方法により[ΣX,ΣX]が決定できると思っているが,まだやっていない。一方で,森杉は,信州大の向井氏との共同研究で,球面のhomotopy群のmod 2 Moore spaceへの持ち上げ問題に取り組んでいる。この問題へのapproachとして,本研究課題の方法が利用できる。この成果は,J.Math.Soc.に投稿中である。一方,逸見は,James Linとの共同研究で,Hopf空間のcohomologyについて,一連の成果をあげている。この結果は,自己写像の導くXのcohomology環の自己準同型の情報を与えるはずである。研究実施計画の役割分担に従って,下記の研究成果を得た。2.X=SU(3)またはSp(2)とするとき、Xの自己写像のなす群〔X,X〕のcomposition structureを決定した。preprint3.逸見豊は、有限H-spaceのmod3 cohomologyにおけるSteenrod cohomology作用素に関して論じるとともに、algebraとしての構造をほぼ決定した。成果はカリフォルニア大学教授のJin Lin氏との共著の2つ論文にまとめ、現在投稿中である。4.大嶋秀明は,高々3個の胞体からなるホップ空間の自己写像のホモトピー類集合は,任意のホップ構造から導かれる演算に関して群となることを示し,さらにすべての場合にその群構造を決定した。成果は3論文にまとめ,Quart.J.Math.などに掲載予定である。
パルスレーザーを用いた光検出パルスEPRの時間領域測光

パルスレーザーとパルスマイクロ波を用いて、EPRと結合した光信号を時間領域で検出できるシステムを設計し、既存の測定法との比較から本測定法の有用性を明らかにすることを目的として研究をおこなった。本研究では、発光および散乱光の磁場効果を時間領域で測定することになる。そこで、以下に示した順にしたがって研究を進めた。1、単結晶系の実験を行うため、現有するパルスEPR装置に適合したゴニオメーターを制作した。2、パルスレーザー励起された試料からの発光と散乱光のみを取り出せるように、マイクロ波共振器に光ファイバーを設置した。光電子増倍管により検出した光を分光し、デジタルオシロスコープにより観測できるように組み立てた。3、ベンジルラジカルの蛍光を検出し、励起二重項(D_1)状態のEPR現象の観測を試みたが、期待された磁場効果は得られなかった。これは、ベンジルラジカルを効率よくD_1状態へ励起できなかったことに由来すると考えられる。今後はこのレーザー光用の窓の設計を吟味してゆく予定である。4、研究開始当初予定していたキノキサリンの励起三重項(T_1)状態の測定は、測光システムの立ち上げに予想以上の時間が必要であったため、助成期間中に行うことができなかったが、今後継続して研究を進めてゆく予定である。
哺乳類概日時計を支配する周期性細胞内シグナリングの解析

哺乳類概日時計のモデル細胞である繊維芽細胞の系を用いて、申請者が発見した日周変動性キナーゼp45^<PFK>およびその標的の時計蛋白質BMAL1/CLOCKなどについて作製した抗体などを用いて時計機構における役割を解析した。その結果、Serum shock処理したNIH3T3 fibroblastにおいて概日周期依存性にBMAL1がリン酸化を受け、それに伴って、細胞質に一旦蓄積してから核に移行して標的遺伝子の発現を活性化し、さらに核内でもリン酸化を受けてから核外に移行し、Bmal1 mRNAの発現から核内で機能するまでの「Time-delay(時計の安定な振動に必須なエレメント)」を産み出すことを見出した。この一連の核細胞質間移行パターンは時計欠損細胞のCRY double K.O.細胞ではみとめられずBMAL1も常にhyperphosphorylation型であることから、Time-delayを生成にとってBMAL1のリン酸化状態と核細胞質間移行が重要と考えられた。中枢時計SCNでも同様の概日周期依存性のBMAL1のリン酸化/核細胞質間移行が起きていることも明らかにした。また。BMAL1の核移行に申請者が発見した周期変動性キナーゼp45^<PFK>によるBMAL1のリン酸化活性が関わっていることを強く示唆する結果も得た。哺乳類概日時計の中枢である視交叉上核SCNから申請者が発見した日周変動性キナーゼp45^<PFK>およびその標的の時計蛋白質BMAL1/CLOCKなどについて作製した抗体などを用いて時計機構における役割を解析した。その結果、マウス/ラットの中枢時計SCNにおいて概日2峰性にBMAL1が核・細胞質間移行することを見い出し、この移行パターンが肝臓や網膜の末梢時計では見られない中枢時計に特異的な現象であることを明らかにした。この核移行に先行して細胞質フラクションにおけるp45^<PFK>によるBMAL1の核移行シグナル近傍に対するリン酸化活性も概日2峰性に上昇することから、p45^<PFK>がBMAL1の核・細胞質間移行に関わっていることが示唆された。さらに、NIH-3T3細胞にp45^<PFK>を発現させると、高濃度血清周期によって誘導されるBMAL1/CLOCKの核移行およびリン酸化のリズムの周期が著しく短縮することからp45^<PFK>が時計蛋白質による時刻発振機構に重要な役割を果たしていることが強く示唆された。また、基本転写因子やグルココルチコイドのシグナリングを調節するhnRNP Uが中枢時計SCNにおいて概日変動し、光同調のときにBMAL1と同様に速やかに減少することを発見した。また。
海棲哺乳類のレセプター解析によるモービリウイルスの宿主特異性の予想

モービリウイルスのレセプターSLAMについて、鯨類、鰭脚類、海牛類の5種の全遺伝子配列の決定と3次元構造のモデリングを行った。ウイルス結合面となるV領域にあり、ウイルス結合性と宿主特異性に関与するアミノ酸セットを推定した。さらに、26種の鯨類のバリエーションを調べた結果、13のアミノ酸の位置において鯨種間で変異が見られ、電荷の変化を伴う68,82,90,130番目のアミノ酸は、ウイルス結合性に影響を与えると考えられた。モービリウイルス感染は、海棲哺乳類の大量死の主要な要因のひとつであり、それらのレセプターであるSignaling Lymphocyte Activation Molecule(SLAM)の解析を行った。材料として鯨類のカマイルカ(Lagenorhynchus obliquidens)、シャチ(Orcinus orca)、鰭脚類のゴマフアザラシ(Phoca largha)、セイウチ(Odobenus rosmarus)、海牛類のアメリカマナティー(Trichechus manatus)、海牛類との近縁性が指摘されているインドゾウ(Elephas maximus bengalensis)の非凝固末梢血を用いた。末梢血から分離した白血球を、Phytohemagglutinin(PHA)により3または24時間刺激した。活性化した白血球から、総RNAを回収し、既知の陸棲哺乳類SLAMの配列を基にデザインした複数のプライマーを用いてRT-PCRを行い、調べた全種のSLAM全遺伝子配列を決定した。海棲哺乳類のSLAMは、337-339個のアミノ酸からなる蛋白質であることが明らかになった。疎水性アミノ酸のクラスターが2ケ所に見られ、N末端のものは細胞膜表面への移動に必要なシグナルペプチドとして、もう一方は細胞膜にとどまるアンカーとして働くと考えられた。システイン残基が保存された位置にあり、陸棲哺乳類同様、細胞外にイムノグロブリンVならびにC2様のドメインを有すると考えられた。また、細胞内にチロシンキナーゼシグナルに関与する分子に保存されているモチーフが見いだされた。ウイルスの結合部位と考えられるV領域には、各動物群に特有のアミノ酸が見いだされ、宿主特異性に関与する可能性が示唆された。モービリウイルス感染は、海棲哺乳類の大量死の主要な要因のひとつであり、その感染を規定する宿主細胞上のレセプターSignaling Lymphocyte Activation Molecule(SLAM)の研究は重要な研究課題である。昨年度の研究で、2種類の鯨類、2種類の鰭脚類、1種類の海牛類、海牛類と近縁のインドゾウのSLAMの全遺伝子配列を決定し、予想されるアミノ酸配列から、細胞外にイムノグロブリンVならびにC2様のドメインを有し、チロシンキナーゼを介してシグナル伝達を行う分子であることを示した。今年度は、モービリウイルスの特徴である宿主特異性を明らかにするため、3次元構造のモデリングを行なった。SLAMファミリーに属し結晶構造が明らかになっているヒトNTB-A分子をモデリングのテンプレートに用いた。その結果、イムノグロブリンV様のドメインがウイルス結合面になると考えられ、この面上にあって側鎖が突出している21個のアミノ酸が、ウイルスに結合する候補であると考えられた。この21個のアミノ酸はこれまでのウイルス学や生化学の実験で示唆されている結合に関与すると考えられるアミノ酸と良く一致した。これらのうち、鯨類、鰭脚類、海牛類の間で異なるアミノ酸が8個存在し、このアミノ酸セットが宿主特異性に関わると予想した。鯨類については、手元にあるサンプルを用いて結合面のバリエーションを解析する研究に着手した。モービリウイルスはパラミクソウイルス科に属するマイナス鎖RNAウイルスで、1980年代以降相次いで報告されている海棲哺乳類の大量死の主要な原因のひとつである。モービリウイルスの主要なレセプターはSLAM(CD150)で、これまでの研究で、私たちは海棲哺乳類では既に鯨類、鰭脚類、海牛類のいくつかの種で全遺伝子配列を決定し、それぞれの3次元構造のモデリングから、Vドメインがウイルスとの結合面となること、その面上に存在するアミノ酸がモービリウイルスの特異性に関与していることを見いだした。今年度は、このSLAMのVドメインのアミノ酸配列について、カワイルカ4科を除く全ての鯨類の科を網羅するヒゲクジラ7種とハクジラ19種由来の組織サンプルを用いて決定し、そのバリエーションについて解析した。その結果、解析した100個のアミノ酸のうち、13個のアミノ酸は鯨種間でバリエーションが見られた。結晶解析に成功したマーモセットSLAM-Vドメインと麻疹ウイルスHタンパク質との複合分子、ならびにSLAMファミリー分子であるヒトNTB-A分子をテンプレートとして様々な鯨種のSLAM-Vドメインの3次元モデルを構築した。このモデルのインターフェース上に存在するアミノ酸の中でバリエーションの見られたアミノ酸は鯨種間におけるウイルスとの親和性の違いに関わる可能性が考えられた。特に、電荷の変化を伴う68,82,90,130番目(SLAM分子全体アミノ酸配列の通し番号)のアミノ酸は、ウイルスとの結合性に影響を与える可能性が示唆された。
早期産児に対する生活リズムの調整が睡眠覚醒リズムの形成と発達に及ぼす影響

本研究は、早期産児に対する生活リズムの調整が、睡眠覚醒リズムの形成と発達に及ぼす影響を明らかにすることを目的としている。退院後に日常生活リズムの調整を受けた月齢4か月頃の子どもにアクティグラフを用いて測定した結果、夜間睡眠時間は比較的短い傾向にあること、概日リズムの指標であるリズム平均は個人差が大きいこと、夜間睡眠中には体動の少ない安定したリズム傾向があること、早朝睡眠は夜間睡眠と比較し質的相違があることを示していた。本研究は、早期産児に対する生活リズムの調整が、睡眠覚醒リズムの形成と成長発達を支えることにつながることを明らかにすることを目的としている。平成25年度は、生活リズムの調整に関わる介入方法と成果指標を検討し、成果測定に用いる調査票を作成した。1)生活リズムの調整方法の検討:子どもの成長発達の発達における生活リズムの調整が果たす役割について文献検討を行い、母親が家庭で子どもの健やかな眠りと発育を支えることについて、一日の生活リズムの中でも明暗のある生活環境、環境音と光の調整、沐浴等の睡眠への影響要因の調整を含む生活リズムの調整方法について立案した。2)調査票の検討:前年度までの研究成果をもとに成果指標である睡眠覚醒リズム、発達、日常生活行動等の測定方法について検討した。平成26年度は、これまでの調査をもとに睡眠覚醒リズムの指標の一つである日内変動、入眠時と起床時における睡眠覚醒リズムの特性、および早朝起床後の覚醒と睡眠について昼寝の状態から検討した。日内変動が大きい場合は夜間の入眠と早朝の起床共に後退している傾向にあり、24時間の生活環境を規則的に調整している場合は、子どもの日内変動幅が少ない傾向にある。入眠後にぐっすり眠る入眠潜時が短いことは、日中活動後の疲労に伴い入眠しやすくなっていると考えられ、活動量と睡眠とに関連がみられることを示唆している。一方、入眠潜時は短いが、就寝時間は遅い傾向にあり、家族の生活様式の影響を受けていると考えられ、子どもの発達に与える影響を考慮する必要があるといえる。加えて早朝起床後には活動と昼寝さらに覚醒が比較的短時間のうちに推移する傾向にあり、発達上、昼寝がどのように推移し、生活リズムを整える必要があるのかを考えていく必要があるといえる。これらの日内変動の個人差、入眠潜時の状態、就寝時間の有り様、起床後に短時間に推移する昼寝の状態等については、個人特性と家庭環境の影響が示唆される。これらの視点は、今後生活リズムの調整を推進するにあたり評価指標に成り得るか、同時に発達が順調に推移していることを判断する視点に成り得るか検討する予定である。平成27年度は、文献検討等を基盤とした生活リズムの調整を考案したうえで、対象者となった母親が子どもの退院後に生活リズムの調整を実施し、修正月齢4か月の早期産児と生後4か月の正期産児に成果指標の測定を行った。しかし、未だ予定数に達していないためデータ収集を継続している。1)正期産児に対する生活リズムの調整は、生後4か月時点のデータを解析中であるが、概要として次のことが分かった。1総睡眠時間の平均は、実測11時間程度と少ない傾向にあるが、抱っこしながらの睡眠を加えると比較的保たれていると考えられる。2概日リズムの指標であるMesor(リズム平均)は、個人差はあるが、個人の中では安定した傾向を示していること、Amplitude(日内変動)は安定しているが、睡眠時間と覚醒時間が移動することにより変動を受ける傾向にあること、Acrophase(頂点位相)は午後12時から17時に位置し安定している傾向にある。3睡眠中の深度は、夜間睡眠中にはある一定のリズム傾向があること、早朝睡眠は夜間睡眠と比較し体動が少なく質的相違を示す傾向にある。これらから、生後4か月(修正月齢含む)の睡眠覚醒リズムは、24時間の周囲環境に合わせられるようになっていることを示唆するといえる。2)早期産児に対する生活リズムの調整についてもデータ収集を継続しているため、データが揃ってからデータ解析を行う。対象が予定数に達していないため、データ収集を継続中である。平成28年度は、早期産児の退院後に母親が日常生活リズムの調整を実施し、修正月齢4か月頃に睡眠覚醒状態と発達について調査した。研究方法は、子どもの睡眠覚醒リズムを測定するため、修正月齢4ヶ月頃に計測器機を約3日間装着し測定した。また、普段の子どもの眠りと機嫌等について母親から口頭で聞き取り、子どもの健やかな発育状態を調べるため発達スクリーニングを行った。日常生活リズムの調整を受けた早期産児の修正月齢4か月のデータを解析し、概要として次のことが分かった。1実測した総睡眠時間は比較的少ない傾向にあるが、抱っこしながらの睡眠を加えると比較的保たれていると考えられる。2概日リズムの指標であるMesor(リズム平均)はやや大きく個人差があること、Amplitude(日内変動)は安定しているが、睡眠時間と覚醒時間の移動に伴い変動があること、Acrophase(頂点位相)は午後12時から16時に位置し安定している傾向にあった。

3睡眠の性質は、夜間睡眠中にはある一定のリズム傾向があること、早朝睡眠は夜間睡眠と比較し体動が少なく質的相違を示す傾向にあった。これらから、早期産児の修正月齢4か月頃の睡眠覚醒リズムは、周囲の環境に合わせられるようになっていることを示唆するといえる。今後、先に得られた正期産児との差異、および季節性等との関連について解析する予定である。本研究は、早期産児に対する生活リズムの調整が、睡眠覚醒リズムの形成と発達に及ぼす影響を明らかにすることを目的としている。退院後に日常生活リズムの調整を受けた月齢4か月頃の子どもにアクティグラフを用いて測定した結果、夜間睡眠時間は比較的短い傾向にあること、概日リズムの指標であるリズム平均は個人差が大きいこと、夜間睡眠中には体動の少ない安定したリズム傾向があること、早朝睡眠は夜間睡眠と比較し質的相違があることを示していた。調査施設は複数施設であり、施設の調整等に時間を要したため、予定より時間がかかっている。平成28年度は、データ収集を継続すること、データ解析をもとに正期産児と早期産児との共通点や相違点等を判別すること、解析結果をもとに日常生活リズムの調整の影響等を検討する予定である。生涯発達看護学、小児看護学平成27年度は、早期産児および正期産児の母親が子どもの退院後に生活リズムの調整を実施し、生後4か月以降の成果指標の測定を行い、次の内容を検討する。なお、日照時間の異なる地域における生活リズムの調整が睡眠覚醒リズムに及ぼす影響についても調査する予定であったが、日照時間の異なる地域を選定する難しさがあるため、地域ではなく季節変動との関連の調査に変更することとした。1)生活リズムの調整を受けた早期産児および正期産児の睡眠覚醒リズムの形成について検討する。2)生活リズムの調整の有無と、睡眠覚醒リズムとの関連を検討する。3)睡眠覚醒リズムと季節変動との関連を検討する。調査施設の開拓に時間がかかり予定より少し時間を要しているが、比較的順調に経過している。対象数が予定数に達していないため、データ収集を継続している。調査施設との調整に時間がかかったため。主に調査費用として使用する。平成26年度は、母親が子どもの退院後に生活リズムの調整を実施し、早期産児群と正期産児群共に生後4か月頃に成果指標の測定を行う。このことを通し、睡眠覚醒リズムは早期産児の修正月齢と正期産児共にほぼ同じ(修正)月齢に形成されることを検証する。その後、日照時間の異なる地域における生活リズムの調整が睡眠覚醒リズムに及ぼす影響について調査し、睡眠覚醒リズムの形成は、日照時間の差よりも生活リズムの調整に影響を受けることを検証する。フィールドにおける研究活動開始が少し遅れたため、予定額を使用できなかったことによる。国内における調査と共に海外研究者との調整を進めて複数拠点での調査を開始するため、研究費は渡航費や測定機器の購入に用いる予定である。
分散アルゴリズムへのブロックチェイン技術の応用に関する調査

平成30年度は、(1)代表的な分散アルゴリズムにおけるビットコイン実現技術による実装可能性の調査を行うとともに、(2)ビットコインの実現技術を分散アルゴリズムの実装を前提に改変を模索した。まず、(1)はブロックチェインにより比較的ストレートに実装できる分散合意アルゴリズムだけでなく、分散相互排除アルゴリズムとリーダ選別アリゴリズムを設計していった。前者は排他的実行を行っているコンピュータの識別子を、ブロックチェインにより複数コンピュータで共有するものとなる。当初予測したとおり、分散相互排除アルゴリズムを実現することはできるが、ブロックチェインは間違った識別子を排除するのに時間がかかることから、ビンザンチン故障などを前提にした特殊状況でないとブロックチェインを利用するメリットが少ない。特に分散相互排除は何らかのミッションクリティカルな処理となり、そうした処理がブロックチェーンに見られるブロックの出戻り的な処理には不向きといえる。またリーダ選別アルゴリズムも現在選別されているリーダとなるコンピュータの識別子をブロックチェインにより複数コンピュータで共有するものとなる。これもブロックチェーンで再現できることはわかったが、実用性があるとはいえないことが証明された。ブロック当初、懸念していたブロックチェーンによる分散アルゴリズム固有の問題となる、停止しない問題であるがビンザンチン故障的な状況において、故障が繰り返される状況では避けられないことがわかった。ビットコインに代表される仮想通貨のコア技術となるブロックチェインの応用に関して研究した。特に分散アルゴリズムの機能要件をブロックチェインで実現できるかを明からにするために、代表的な分散アルゴリズム、例えば1分散相互排除アルゴリズム、2リーダー選出アルゴリズム、3分散同意アルゴリズムなどの実現できるかを、それぞれのアルゴリズム相当をブロックチェインを利用して実現するという構成的な方法で判定した。まず1と2に関しては、クリティカルセクションを保持するコンピュータまたはリーダーとなるコンピュータの識別子を他のコンピュータがブロックチェインで保持できるかと同値となる。ただ、ブロックチェインでは仮に各コンピュータが同じ情報を持つ、つまりビットコインでいうと取引額に関する証明が各コンピュータ上で一致することとなるが、実際にブロックチェインでは複数コンピュータが相違な値を持つ場合、どちらかに集約する速度が遅いために完全に再現出きるわけではないことがわかった。3は分散システムの耐故障性に関する問題として、L.Lamport博士により提唱されたビザンチン将軍問題のひとつの解法になりえているともいえるが、1と2と同様に状態が枝分かれしたときに枝刈りするのに時間がかかることから、ビザンチン問題と前提や内容が違うことも明らかになった。もちろん、枝分かれをしてもブロックチェインでは多数決で解決できるとされるが、スプリットブレイン、つまりコンピュータ郡が二つ以上に大きく分断された場合は保証できないことがわかった。当初予定通りに、既存分散アルゴイズムの実現性を確かめており、順調に進んでいるといえる。H29年度は当初計画のうち(1)分散アルゴリズムにおける機能要件をビットコインの実現技術であるブロックチェイン技術で解決できるかを体系的に判定と(2)代表的な分散アルゴリズムにおけるビットコイン実現技術による実装可能性の調査を中心にすすめたが、研究代表者の職務により一部をH30年度に差記憶することとなった。なお、(1)に関しては分散システムにおける基本特性(通信遅延、通信メッセージのExactly-once性、通信メッセージの紛失・横取り)などにおけるブロックチェインの特性を検証した。(2)分散アルゴリズムにブロックチェイン技術の導入は、既存のアルゴリズムに含まれる機能をブロックチェイン技術で実現するケースと、ブロックチェイン技術により分散アルゴリズムの特性が改善されるケースに分けて基礎的な調査を実施した。その結果、分散相互排除アルゴリズムや分散リーダ選出アルゴリズムは、ブロックチェイン技術による、疑似的な分散合意の実現により、一定の効果、いいかえると合意の確定が先延ばしできる場合に限れば効果があることが確認できた。この他、大域スナップショットアルゴリズムとデッドロック発見アルゴリズムについてはブロックチェイン技術は枝分かれが起きうる場合には実現が難しいことが明らかになった。なお、分散トランザクションについては前述の制限を加えることにより、一定の効果があるが、既存の分散トランザクション手法に比べて優位性がないことなどが確認できた。すでに予算の繰越しを申請したが、H29年度は研究代表者の新たな職務(所属先の副所長)となったために、当初予定に対して遅れが生じた。ただし、基礎的な考察及び評価は実施できることから、最終目標に関しては影響は少ない。

H28年度はブロックチェイン手法の特性を調べるために基本的な分散アルゴリズムをブロックチェインで実現できるかを調べたが、H29年度では、分散アルゴリズムにおいて求められる、同じメッセージなどが高々一回しか送信されないことをExactly-Once性を担保できる。3つめはタイムスタンプである。事象の発生順序を記録し、その改竄させない仕組みをもっている。これは複数メッセージを扱う分散システムにおいて順序を保証する上で重要となることから調べていく。またH28年度はブロックチェインのもつ特性の一つ、改ざん防止性を対象外としたが、H29年度はビットコインの認証機構である。公開暗号を利用することで、不正なトランザクションやなりすましを防ぐとともに、本来、複製が容易な電子情報に原本性を持たしており、これを念頭に評価を行っていく。H29年度は研究代表者の新たな職務(所属先の副所長)となったために、H29に当初予定に対して、研究発表などを中心に遅れが生じた。ただし、H30年度も引き続き副所長であるが、副所長の人数が増えたことにより、相対的に負担が減ることになる。また基礎的な考察及び評価は実施済みであり、H30年度はH29年度に想定していた研究(主に国際会議などにおける研究発表)を行う予定であり、最終目標に関しては影響は少ない。国際会議発表に伴う参加費が外国為替(ユーロから円)レートにより差が生じてしまった研究代表者が所属先における新たな職務(副所長)となったために管理職業務が多忙となり、研究、特に対外発表に関してと当初よりも遅れが生じた。差異は小さく、H29年度の予算使用において吸収できる。
J-PARC神岡間ニュートリノ振動実験のための陽子ビームモニターの開発

本研究により、J-PARC神岡間ニュートリノ振動実験(T2K実験)に使用するための、高強度陽子ビーム用プロファイルモニターの開発を行った。陽子ビームモニターの中でも、特に、ビーム断面の形状を測定するための、プロファイルモニターの開発を行った。ここで、プロファイルモニターの原理として、Dビーム上に測定器を直接設置する方法(破壊型)と、2)ビームの通過により残留ガスが電離され、生成された電子または陽イオンを電場により収集し、セグメント化された読みだし測定器で測定する方法(非破壊型)がある。平成16年度に、非破壊型のプロファイルモニターの試作機を製作し、高エネルギー加速器研究機構の陽子シンクロトロン加速器において、ビーム試験を行った。信号の読み出し方法として、電子を使用する場合、陽イオンを収集する場合の二種類で試験を行ったが、ビームに由来したバックグランドが存在するビームラインでは、電子を使用した方法では、実際の使用が困難であることが明らかになった。また、陽イオンを使用した方法で、プロファイル測定が成功したが、J-PARGのように高い強度のビームで使用するためには、非常に高い磁場が必要であることがわかった。したがって、T2K実験で用いるプロファイルモニターは、破壊型のものを採用することに決定した。平成18年度は、破壊型プロファイルモニター用に行ったビーム試験の測定結果をもとに、シミュレーションを行い、T2Kビームラインでのプロファイル測定精度の推定を行った。この結果をもとに、ビームラインを制御するために必要な、破壊型プロファイルモニターの詳細なデザインを決定した。きらに、プロファイルモニターの低温動作試験・放射線照射試験を行った。これらの結果から、T2K実験用の、プロファイルモニター実機製作にむけての最終確認を行った。本研究により、J-PARC神岡間ニュートリノ振動実験に使用するための、高強度陽子ビーム用プロファイルモニターの開発を行った。ここで、プロファイルモニターの原理として、1)ビーム上に測定器を直接設置する方法(破壊型)と、2)ビームの通過により残留ガスが電離され、生成された電子または陽イオンを電場により収集し、セグメント化された読みだし測定器で測定する方法(非破壊型)がある。本研究では、読み出し装置として、2段のマイクロチャンネルネルプレート(MCP)を用いた、非破壊型のプロファイルモニターの試作機を製作した。さらに、その動作原理を確かめるために、高エネルギー加速器研究機構の陽子シンクロトロン加速器において、ビーム試験を行った。信号の読み出し方法として、電子を使用する場合、陽イオンを収集する場合の二種類で試験を行った。その結果、ビームに由来したバックグランドが存在するビームラインでは、電子を使用した方法では、バックグランドからの影響が非常に多く、実際の使用に適さないことが明らかになった。一方、陽イオンを収集する方法を用いた場合だと、ビームのプロファイルが測定できることがわかった。また、大学において試験装置を作成し、セグメント化されたMCPを較正する方法の開発を行った。ここで、MCPへの粒子源として、タングステンワイヤーからの熱電子を、電場により収集する方法、および、UV光源を利用した方法を用いて、試験を行った。これらの試験結果により、熱電子またはUV光を用いて、系統誤差10%以内で、MCP較正を行うことが可能であることを示した。