hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Ｆｃａ／ｍＲによる濾胞樹状細胞の活性化調節機構

従来FDCはその抗原を細胞表面に長期間保持することによってB細胞へ抗原を提示し、胚中心形成を促すと考えられてきた。我々はFDC特異的マーカーであるFDC-M2を用いてマウスのリンパ組織からFDCを単離する方法を確立したが、単離FDCを用いた解析からFDCが抗原を保持するのみならず、Fca/mRを介して抗原を細胞内に取り込むことを見いだした。一方、抗原の細胞内取り込みに伴ってFDC細胞表面上においては抗原量の減少が認められた。よってFca/mRはFDCによる抗原の細胞内取り込みを介してFDC細胞表面上の抗原量を調節し、B細胞の活性化、ひいては胚中心形成を制御していることが示唆された。濾胞樹状細胞(Follicular dendritic cells, FDC)はリンパ節の濾胞内に存在し、胚中心の形成に必須の細胞である。しかしながらFDCは単離が非常に困難であることからその解析はもっぱら免疫組織染色法によって行われてきたため、その活性化調節機構の詳細は未だ不明である。申請者らはIgA/IgMに対する受容体であるFca/mR(CD351)を同定し、特異的抗体を用いた組織染色解析によってFca/mRがFDCに高発現し、胚中心形成を抑制していることを明らかにしてきた。本研究はFDCの単離法を確立し、FDCの活性化調節機構を明らかにすることを目的として行った。本年度、申請者はFDC特異的マーカーであるFDC-M2を用いて、細分化したナイーブマウスのリンパ組織からCD45陰性FDC-M2陽性細胞を分画化する手法を確立し、この細胞が発現分子のみならず形態学的、機能的にもFDCであることを確認した。定量的RT-PCR解析によってFca/mRが単離したFDCに高発現していることが確認されたが、その発現はlipopolysaccharides(LPS)による刺激に伴って亢進した。また、単離、培養したFDCを用いて共焦点顕微鏡による局在解析を行ったところ、Fca/mRの大部分は粗面小胞体からゴルジ体に局在しており、LPSによる刺激に伴って細胞表面上の発現が亢進することが明らかとなった。よってFca/mRはFDCの活性化マーカーとして有用であることが示唆された。しかしながらFDCは単離が非常に困難であり、その活性化調節機構の詳細は未だ不明である。申請者らはIgA/IgMに対する受容体であるFca/mR(CD351)を同定し、Fca/mRが活性化FDCに高発現し、胚中心形成を抑制していることを明らかにしてきた。申請者はFDC特異的マーカーであるFDC-M2を用いてマウスのリンパ組織からFDCを単離する方法を確立したが、単離FDCを用いた解析から、FDCが抗原を保持するのみならず、Fca/mRを介して抗原を細胞内に取り込むことを見いだした。さらに、FDCはその表面にPS受容体を高発現しており、抗原のみならずアポトーシス細胞を貪食することを見いだした。

申請者はFDC特異的マーカーであるFDC-M2を用いてマウスのリンパ組織からFDCを単離する方法を確立したが、単離FDCを用いた解析から、FDCが抗原を保持するのみならず、Fca/mRを介して抗原を細胞内に取り込むことを見いだした。一方、抗原の細胞内取り込みに伴ってFDC細胞表面上においては抗原量の減少が認められた。よってFca/mRはFDCによる抗原の細胞内取り込みを介してFDC細胞表面上の抗原量を調節し、B細胞の活性化、ひいては胚中心形成を制御していることが示唆された。FDCの単離法を確立し、Flowcytometry法や定量的RT-PCR法などを用いた詳細で定量的な解析への基盤を得ることに成功した。FDCの単離法については論文発表を行った。25年度が最終年度であるため、記入しない。FDCが抗原を保持するのみならず、細胞内に取り込むという、これまで未知であった機能を有することを明らかにした。単離したFDCを用いて、胚中心形成におけるFDCの活性化調節機構の詳細を明らかにしていく。この際、IgAおよびIgMとFca/mRとの会合がFDCとB細胞の相互作用に与える影響についても検討を進める予定である。FDCの抗原取り込み機構の胚中心形成における意義を明らかにする予定である。
メンブレントラフィックにおけるタイトジャンクション膜タンパク質の選別機構

タイトジャンクション(TJ)は、物理的に隣り合う細胞間隙の物質透過を制限し、細胞膜を頂端側と側基底側に分離すると共に、細胞膜上の膜ドメインとしてシグナル伝達分子を集積することによって、細胞極性を形成・維持している。TJを構成する膜タンパク質であるクローディンやオクルーディンは、細胞膜まで小胞輸送されてTJを形成すると考えられる。細胞内小胞輸送の代表的な制御系であるRabファミリー低分子量Gタンパク質(Rab)には60以上のメンバーが同定されており、個々のメンバーが特定の細胞内膜系に局在して小胞輸送および膜ドメインの形成を制御している。これまでに、TJ膜タンパク質と頂端側および側基底側膜タンパク質との選別機構を明らかにする目的で、TJに局在するRab13が、クローディンのゴルジ体から細胞膜への輸送およびオクルーディンのエンドソームから細胞膜へのリサイクリングを特異的に制御することを明らかにしてきた。そこで、本年度の研究では、Rab13の作用機構を明らかにする目的で、Rab13の標的タンパク質の同定を試み、以下の結果を得た。1)酵母Two-hybrid法を用いて、GTP結合型Rab13に特異的に結合する分子としてJRABを同定した。2)JRABは脳、肝臓、腎臓、肺に発現し、マウス乳腺上皮(MTD-1A)細胞のTJに局在した。3)JRABのRab13結合領域欠失変異体(JRAB-N)は、オクルーディンの細胞膜へのリサイクリングを特異的に抑制した。4)JRAB-Nは、カルシウムスイッチしたMTD-1A細胞における機能的TJの形成を抑制した。これらの結果から、Rab13は、標的タンパク質JRABを用いて、TJ膜タンパク質と頂端側および側基底側膜タンパク質との選別を制御していることが示唆された。このように、本年度の研究は予想以上に進展し、当初の目的はほぼ達成できた。タイトジャンクション(TJ)は、細胞膜を頂端側と側基底側に分離することによって、細胞極性を形成・維持しており、哺乳動物の発生・分化においては、ダイナミックに再編成されている。TJを構成する膜タンパク質であるクローディンやオクルーディンは、細胞膜まで小胞輸送されてTJへターゲティングしていると考えられるが、TJ膜タンパク質が頂端側および側基底側膜タンパク質と選別される分子機構は未だ明らかにされていない。細胞内小胞輸送の制御系であるRabファミリー低分子量Gタンパク質(Rab)には60以上のメンバーが同定されており、個々のメンバーが特定の細胞内部位に局在して特定の小胞輸送経路を制御している。そこで、本年度の本研究では、TJ膜タンパク質と頂端側および側基底側膜タンパク質との選別機構を明らかにする目的で、TJ膜タンパク質の小胞輸送経路を明らかにすることを試み、以下の結果を得た。1)TJに局在するRab13は、新たに合成されたTJ膜タンパク質クローディンのゴルジ体細胞膜間輸送を特異的に制御することを明らかにした。2)TJ膜タンパク質として同定されているクローディン、オクルーディンおよびJAMのなかで、オクルーディンは定常的に細胞膜からエンドサイトーシスされ、再び細胞膜へリサイクリングされることを明らかにした。3)Rab13は、オクルーディンのエンドサイトーシスには作用せず、リサイクリングを特異的に制御することを明らかにした。4)Rab13は、側基底側細胞膜へリサイクリングしているトランスフェリン受容体には作用せず、オクルーディンを含む輸送小胞のリサイクリングを特異的に制御することを明らかにした。5)Rab13はその標的タンパク質を介してオクルーディンのリサイクリングに作用すると考えられるが、その標的タンパク質を同定することに成功した。これらの結果から、Rab13はTJ膜タンパク質の細胞膜への小胞輸送を特異的に制御していることが示唆された。このように、本年度の研究は予想以上に進展し、当初の目的ははば達成できた。

4)JRAB-Nは、カルシウムスイッチしたMTD-1A細胞における機能的TJの形成を抑制した。これらの結果から、Rab13は、標的タンパク質JRABを用いて、TJ膜タンパク質と頂端側および側基底側膜タンパク質との選別を制御していることが示唆された。このように、本年度の研究は予想以上に進展し、当初の目的はほぼ達成できた。
POPs、BFRs、水酸化代謝物によるアジア途上国の人体汚染とリスク評価

本年度は昨年度に引き続き、ベトナムの電子電気機器廃棄物(e-waste)リサイクル地域住民血清中の、ポリ塩素化ビフェニル(PCBs),ポリ臭化ジフェニルエーテル(PBDEs)および、それらの代謝物の分析を完了させ、甲状腺ホルモンとの関係を解析することでヒトへのリスクを推察した。結果の一部を国内会議、第21回環境化学討論会で口頭発表し、優秀学生賞が授与された。e-waste処理作業従事者から検出された血清中PCBs濃度(pg g^<-1>wetwt)の中央値は600pg g^<-1>(♂:650pg g^<-1>、♀:500pg g^<-1>)、対照地域住民の中央値は260pg g^<-1>(♂:500pg g^<-1>、♀:210pg g^<-1>)であり、e-waste処理作業従事者における女性血清中のPCBs濃度は、対照地域の女性よりも有意に高値を示した(ρ<0.05)(Fig.1)。また、対照地域の男女間で有意な濃度差が認められたことから(ρ<0.05)、母子間移行によるPCBs濃度が低下が示唆された。一方、血清中水酸化PCBs(OH-PCBs)濃度はe-waste処理作業従事者(中央値160pg g^<-1>、♂:170pg g^<-1>、♀:140pg g^<-1>)で対照地住民(中央値75pg g^<-1>、♂:88pg g^<-1>、♀:71pg g^<-1>)よりも有意に高値を示した(ρ<0.05)。本研究で得られたこれらの値は、先進国住民に比べ低濃度であった。しかし甲状腺ホルモン濃度とPCBs,OH-PCBs濃度の関係を一般化線形モデルにより解析したところ、女性においてPCBs,OH-PCBs濃度と総T4濃度、TSH濃度との間に相関関係が認められた(ρ<0.05)。曝露実験などを試みたこれまでの報告の多くは、PCBsおよびOH-PCBsとTH濃度の間に負の相関関係を認めている。本研究で検出されたPCBsおよびOH-PCBs濃度は、これらの曝露実験や負の相関が観察された研究事例に比べて低濃度を示した。したがって、本研究の対象者は、PCBsやOH-PCBsの低濃度曝露によるTHの抑制よりも、生体側のポジティブフィードバックが強く観察されたと考えられる。一方でPCBsやOH-PCBs曝露に伴って、THレベルのアップレギュレートを誘引する未知の因子の存在が示唆されることから、今後さらに調査・解析を進める必要がある。この研究結果は今年度中に国際誌への投稿を予定している。研究計画にあげていた化学分析およびバイオマーカー測定をすべて年度内に終えることができた。これらの解析についても順調に進んでおり、PCB代謝物が甲状腺ホルモン恒常性をかく乱する可能性を示唆できた。学術誌への投稿と学会発表も順当に行えたことから、初年度の目的はほぼ達成できたと自己評価している。現在までの研究成果により、アジア途上国住民の汚染実態および甲状腺ホルモン恒常性のかく乱が示唆されているが、その因果関係やかく乱のメカニズムは未解明である。申請者は今年度から国立環境研究所においてJSPS特別研究員PDとして研究をつづけ、同一検体から採取した尿サンプルのメタボローム解析を行うことで、重金属・残留性有機汚染物質およびそれら代謝物が引き起こす毒性発現のメカニズム解明・リスク評価を試みる予定である。本年度は目的化学物質の一部であるBFRsの分析法に関する研究を行い、その成果を論文として発表した。ガスクロマトグラフ質量分析計による臭素難燃剤の分析法に関する論文はInternational Journal of Environmental AnalyticalChemistryに掲載された。この論文の内容はこれまで電子衝突法での分析が困難であった高臭素化PBDEsの分析法を最適化した成果である。本研究によりこれまで高価な高分解能ガスクロマトグラフ質量分析計や確度の低い化学イオン化法でのみ分析可能であった高臭素化PBDEsが、安価かつ高精度で分析できるようになったことは意義深い。さらに、POPs、BFRs、水酸化代謝物に対する新規分析法を開発した。具体的には試料の前処理過程を改良することで、これまで困難であった低塩素化体の水酸化ポリ塩化ビフェニルの分析が可能となった。本研究結果はこれまで他の研究機関では分析できなかった汚染物質を高精度で分析可能にした先導的な成果であるインドの電気電子機器リサイクル工場の作業労働者と沿岸域の一般住民から血清サンプルを採取し、汚染実態の解明を試みた。その研究成果を第19回環境化学討論会、第16回バイオアッセイ研究会・日本毒性学会合同研究会、および30th International Symposium on Halogenated Persistent Organic Pollutantsで口頭発表した。また、Society of Environmental Toxicology and Chemistry North America 31st Annual Meetingでポスター発表した。さらに、これらの結果を国際学会プロシーディングであるOrganohalogen Compoundsおよび、Interdisciplinary Studies on Environmental Chemistryに発表した。これらの発表では、インド沿岸域住民と電気電子機器リサイクル作業従事者における汚染の実態を報告した。いずれのグループも化学物質の汚染レベルは低値であったが、その異性体組成はグループ個有であることが明らかになった。

中でもPCB、OH-PBDEの組成は特徴的で、電気電子機器リサイクル作業労働者の血中では低塩素化PCBおよび高臭素化OH-PBDEが高割合で検出された。本研究の結果、ベトナム電子電気機器廃棄物(e-waste)処理作業従事者血清中から、対照地域住民に比べて有意に高いポリ塩化ビフェニル(PCBs),およびその代謝物である水酸化PCBs(OH-PCBs)濃度が認められ、e-wasteに由来するPCBs暴露影響が示唆された。また、e-waste処理作業および喫煙習慣により薬物代謝酵素が誘導され、PCBsの代謝が進んでいることが推察された。しかしながら本研究ではダイオキシン類・多環芳香族などは未測定であるため、今後はダイオキシン類や多環芳香族類等の暴露による薬物代謝酵素の誘導とPCBsの代謝動態に関する更なる研究が必要である。本研究で対象としたベトナム人のPCBs,OH-PCBs濃度は、既報の日本や欧米諸国の調査結果と比べると低値だった。このことはこれらの国々に比べ、ベトナムにおけるPCBsの使用量が相対的に少なかったことを反映すると考えられる。検出された異性体組成のパターンは、E-waste処理地域・対照地域ともにPCBsではCB99, CB105, CB118, CB138, CB153, CB187、OH-PCBsでは4OH-CB107/4'OH-CB108, 4OH-CB146,4OH-CB187, 4'OH-CB101/120が高い割合を占め、既報の調査結果と一致していた。高濃度で検出された異性体はいずれもmeta-位に水酸基が置換した、甲状腺ホルモン類似の構造を示しており、T4類似構造のOH-PCBsが高い割合で残留していることが示された。また、PCBs, OH-PCBsいずれにおいても、e-waste処理地域ではPenta-CBが、対照地域ではOcta-CBが相対的に高割合を占めた。先行研究においても低塩素化PCBsがe-waste処理に伴い蓄積されることが報告されている。したがって、本研究で対象とした対照地域住民とe-waste処理従事者の間でPCBsの異性体組成が異なった要因として、後者におけるe-waste由来の低塩素化PCB曝露が示唆された。本年度は昨年度に引き続き、ベトナムの電子電気機器廃棄物(e-waste)リサイクル地域住民血清中の、ポリ塩素化ビフェニル(PCBs),ポリ臭化ジフェニルエーテル(PBDEs)および、それらの代謝物の分析を完了させ、甲状腺ホルモンとの関係を解析することでヒトへのリスクを推察した。結果の一部を国内会議、第21回環境化学討論会で口頭発表し、優秀学生賞が授与された。e-waste処理作業従事者から検出された血清中PCBs濃度(pg g^<-1>wetwt)の
新しい正の自然選択圧検出法の開発と応用

ワクチンの有効性の高い狂犬病ウイルスの外被糖蛋白質遺伝子を解析し、中和抗原領域に正の自然選択が働いておらず、おもに負の自然選択が働いていることを明らかにしてきており、このことがワクチンの有効性が高い理由と考えられる。蛋白質の特定のアミノ酸座位において、アミノ酸の性質を変える置換(非保存的置換)と、アミノ酸の性質を変えない置換(保存的置換)に働いている自然選択圧を区別して検出できる方法として、多くの相同な配列について系統樹を作成し、特定のコドン座位において、系統樹全体で起こった非保存的置換数と保存的置換数を推定し、それらの速度を同義置換速度と比較する方法を開発してきている。コンピューター・シミュレーションにより、この方法では非保存的置換と保存的置換に働いている自然選択圧を独立に検出できること、解析に用いられる系統樹の樹形は相当間違えていても信頼性の高い結果が得られること、さらに、コドン配列の解析においては終止コドン座位を考慮するべきであることなどが明らかになってきた。また、この方法を用いてヒト白血球抗原遺伝子を解析したところ、非保存的置換にも保存的置換にも正の自然選択が働いていること、あるコドン座位において非保存的置換速度が保存的置換速度よりも大きい場合には、必ずしも非保存的置換に正の自然選択が働いているとは限らず、保存的置換に負の自然選択が働いている場合があることなどが明らかになってきた。ダニ媒介性脳炎ウイルスの塩基配列を国際塩基配列データベースより抽出し、系統解析を行うことによって、このウイルスは日本とロシアの間で最低3回伝播が起こったことが明らかになった。また、伝播の年代は約数百年前と推定され、渡り鳥がウイルスを伝播した可能性が示唆された。任意の蛋白質においてそれぞれのアミノ酸座位に働いている自然選択を系統樹を用いて検出する方法である鈴木-五條堀法について、1.誤った樹形が用いられた場合の自然選択検出の結果に及ぼされる効果の解明、2.適用不可なコドン座位を少なくするための改良、3.それぞれのコドン座位について塩基の多重置換の補正を行いつつ独立に中立性の検定を行うことができる方法の開発、を行うことを目的として研究を行った。1.系統樹を同義置換数を最小にするように近隣結合法で作成した場合には、正しい系統樹を用いた場合と比較して、樹形の誤りの程度が大きくなるにつれて非同義置換数と正の自然選択を受けている座位数を過大推定することが分かった。系統樹を同義置換数と非同義置換数の両方を考慮した進化的距離であるp-distanceを用いて作成したところ、樹形の誤りの程度と非同義置換数ならびに正の自然選択を受けている座位数の過大推定との間の相関を減少させることができた。2.鈴木-五條堀法が適用できないコドン座位が存在する理由は、系統樹の内部結節における祖先コドンの推定を、塩基を単位として、最大節約法を用いて行っていたためである。そこで、コドンを単位として、ベイズ法を用いて単一の祖先コドンを推定し自然選択を検出したところ、感度と特異度をあまり変えることなく適用不可の座位数を劇的に減少させることができ、結果として全体的な感度を上昇させることができた。3.それぞれのコドン座位において、塩基置換における多重置換の補正を行いつつ、独立に中立性の検定を行うことができる方法として、コドン置換行列を仮定し、最尤法に基づいた単一座位における自然選択検出法を開発した。この方法を実際にC型肝炎ウイルスの外被糖蛋白質に適用したところ、鈴木-五條堀法と比較して感度が高いことが示され、また生物学的に信頼できそうな結果が得られることが分かった。蛋白質のアミノ酸配列レベルに働く自然選択圧を検出するにあたって、比較される塩基配列数が少なく、それぞれのコドン座位に十分な数の塩基置換が起こっていない場合には、個々のアミノ酸座位に働く自然選択圧を検出することは困難と考えられるが、そのような場合にも効率良く自然選択圧を検出できるようにするため、立体構造情報を取り入れてアミノ酸をグループ化し、グループ全体に働く自然選択圧を検出する方法を開発した。すなわち、立体構造情報が利用可能な任意の蛋白質について、立体構造においてN末端のアミノ酸のCa炭素原子の座標を中心に、ある半径の球で表される三次元ウインドウを開き、ウインドウ内にCa炭素原子が入るアミノ酸座位をグループ化して、非同義置換速度と同義置換速度を比較する。そして、前者が後者よりも大きければ正の自然選択圧、前者が後者よりも小さければ負の自然選択圧が働いていると推定する。中心となるアミノ酸をN末端からC末端へ一アミノ酸ずつ移動させることにより、ウインドウを立体構造内でスライディングさせ、正または負の自然選択圧が働いている立体構造上の領域を検出する。また、ウインドウに含まれるアミノ酸を、蛋白質の表面に存在しているか内部に埋もれているかによって分類し、表面に存在しているアミノ酸だけをグループ化して自然選択圧を検出する方法も開発した。これらの方法をインフルエンザA型ウイルスのヘマグルチニン蛋白質に適用したところ、中和抗原領域に働く正の自然選択圧を従来の方法より感度良く検出することができた。また、表面に存在しているアミノ酸だけをグループ化することにより、より感度良く正の自然選択圧を検出できることが明らかになった。また、インフルエンザA型ウイルスのゲノムがコードする全蛋白質の全アミノ酸座位のそれぞれについて、そこに働く自然選択圧を検出した。

ワクチンの有効性の高い狂犬病ウイルスの外被糖蛋白質遺伝子を解析し、中和抗原領域に正の自然選択が働いておらず、おもに負の自然選択が働いていることを明らかにしてきており、このことがワクチンの有効性が高い理由と考えられる。蛋白質の特定のアミノ酸座位において、アミノ酸の性質を変える置換(非保存的置換)と、アミノ酸の性質を変えない置換(保存的置換)に働いている自然選択圧を区別して検出できる方法として、多くの相同な配列について系統樹を作成し、特定のコドン座位において、系統樹全体で起こった非保存的置換数と保存的置換数を推定し、それらの速度を同義置換速度と比較する方法を開発してきている。コンピューター・シミュレーションにより、この方法では非保存的置換と保存的置換に働いている自然選択圧を独立に検出できること、解析に用いられる系統樹の樹形は相当間違えていても信頼性の高い結果が得られること、さらに、コドン配列の解析においては終止コドン座位を考慮するべきであることなどが明らかになってきた。また、この方法を用いてヒト白血球抗原遺伝子を解析したところ、非保存的置換にも保存的置換にも正の自然選択が働いていること、あるコドン座位において非保存的置換速度が保存的置換速度よりも大きい場合には、必ずしも非保存的置換に正の自然選択が働いているとは限らず、保存的置換に負の自然選択が働いている場合があることなどが明らかになってきた。ダニ媒介性脳炎ウイルスの塩基配列を国際塩基配列データベースより抽出し、系統解析を行うことによって、このウイルスは日本とロシアの間で最低3回伝播が起こったことが明らかになった。また、伝播の年代は約数百年前と推定され、渡り鳥がウイルスを伝播した可能性が示唆された。
高齢社会の住宅政策・住環境整備システムに関する研究―NPO促進策と住民参加型へ―

従来の国家、地方自治体、行政の直接方式による住宅政策・福祉政策から市民参加、住民の自主管理を優先させた間接方式への転換が国際的な潮流であることを確認した。(A)高齢者向けの住宅を専門に計画、建設、維持管理までを担当する専門家集団。または所有権者。(B)日常の入居者生活支援サービス、介護サービスなど運営責任者(C)住み慣れた地域で老後の自立生活を支援してくれるコミュニティーに所属すること。(D)あらゆる場面で介護職員からの虐待行為、尊厳を傷つける行為から高齢者を保護する救済策、告発手段・機会の設置。第3者機関の監視。高齢者の住宅政策としてはNPOへの間接的施策としてA, B, C, Dを分離させて、別法人のNPO(非営利団体)に分離発注、競争入札ないし、補助金支給の競争化を通じて、有効な費用対効果、つまりサービスの質向上、入居者の満足度を確保する事、QOLの確保をめざしている事が確認できた。この調査で得られた最大の市民参加策として全米各地域で15年以上の実績があるNPO『Rebuilding Together』、『Meal on Wheel』がある。前者は低所得者の高齢者、身体障害者、母子家庭の住宅を無料で修繕、改修、改造工事を提供する。後者は連邦政府、企業などからの補助金、寄付、市民ボランティアの協力の協力を得て、高齢者世帯に栄養食を宅配するサービスである。スウェーデン、アメリカなど各国で最も重視する市民参加は痴呆性高齢者の在宅介護支援、地域内自立支援であり、栄養管理と住宅環境の整備が不可欠であると考えている。さらに、同居する家族、介護にあたる配偶者(妻・娘・夫)のレスパイトケアに対する理解とNPOによる救済プログラムが不可欠であることも確認した。または所有権者。第3者機関の監視。今年度の研究課題は、スウェーデン、デンマーク、オランダにおける高齢社会の住宅政策の動向、及び最先端技術の開発、高齢者福祉に果たす非営利団体の役割を調査するところに重点をおいた。別紙調査対象、機関に示したとおり住宅団地、エコロジー住宅、在宅高齢者、福祉施設を精力的に視察すると共に、その基礎にある科学技術的環境保護の取り組みを調査した。自然と人間の共存は唱えるだけではなくアジェンダ2000に対する各国独自の取り組みが為されており、著しい日本との較差が目立った。また、福祉政策の方向転換については、北欧福祉の一部民営化が話題にされているが、正確には政府、自治体財政合理化策としての「民間企業への委託」であり、職員数の節約はしてもこれまでの余剰人員をスリム化したとゆう段階である。これは従来福祉国家の柱のひとつとしてあつった「完全雇用」政策による要員のだぶつきを適正化したと見ることができる。その代わり高齢者委員会のまわりにPROや高齢者問題全国連盟など高齢者団体の監視、高齢者オンブズマン制度があらたに設置されるなどセーフネットが張り巡らされている。近年の新たな動きとしては、ボランテイアの活用がある。ただし、身体介護は専門職員のみが担い、話し相手になる、慰め、とゆう軽い役割のみに限定されているが、介助サービスの一端を担う人手に変わりはない。福祉の流れは施設から在宅へ、地域拠点施設から各住宅へホームヘルパー派遣へとかわりつつあり、近隣住区での人と人との触れ合いが求められている。この点でデンマークのKAB,DABが管理する共住型団地スタイルには工夫が見られる。また、オランダの高齢者施設では周辺地域から1800人を雇用しており、NPOの雇用創出機能を実証している。2001年9月11日アメリカで起きた同時多発テロ事件により本年の調査は移動の安全性を最優先せざるを得ないことになり当初に計画していた訪問先、航空機による移動経路を大幅に変更することにした。1.カナダ、オタワでのCMHC(Canadian Mortage Housing Center)

本社、文献資料室、及び研究所を直接訪問したことで各方面の専門家との面識、共同研究、情報交換などの約束が成立した。このことから次年次以降の調査研究の計画が立てやすくなり発展させていく事が可能になり予想以上の成果が得られました。2.カナダでの痴呆症高齢者の最新住宅環境の開発事例をオッタワ、トロントで視察したがスウェーデン、ヨーロッパ、とは異なる概念で実現し運営していることが確認できた。所長など関係責任者との人的なネットワークができたことでさらに次年次以降の調査内容を深く分析する事が可能になりました。3.アメリカではNY市を中心にイサベラホーム、ハーストン・ホテルなど貧富の差による明快な差異が理解できる視察調査が実現した。特にニューヨークでは痴呆症の第一人者であるDr.Jhon.Zesel氏と面識、協力関係を確立できたことで本人の著作、作品への理解を含めて今後の研究交流を進めていくことが可能になりました。4.ボストンではNGOアダプティブエンバイロンメントの全面的な協力を得てユニバーサルデザインの最先端を理解する機会と痴呆症患者の住宅、地域内介護環境を民間企業、公立、NPO、最新の複合経営など代表的な開発事例の現地視察調査ができた。平成12年度から着手して以来、進行中である本研究課題の「痴呆性高齢者、パーキンソン疾患者」の住居介護サービス付き施設住宅の調査、視察は、アドヴォカシー、プライバシー保護、人権問題との関係で協力、受入れ支援が得られにくく本年度計画していた研究対象地域の実施が困難になった。そうしたなかで平成15年度予定していた対象機関であり当該研究課題で優れた地域福祉モデルを有するハワイ大学等との協力、支援が得られたため本年度の調査地として選定し以下の成果が得られた。2)ハワイ州政府Executive Office on Aging、長期介護施設担当オンブズマン部局、コミュニティーセンター、地域サービス担当部局など州政府、行政、市、地域福祉担当責任者との面接、インタビュー調査、情報提供などの活動。3)ホノルル市内、マウイ島内、各地に散在する痴呆症高齢者、痴呆症高齢者の通所デイケアセンター、長期老人介護施設、高級有料高齢者住宅、終末医療、ホスピス介護の医療施設などを訪問し、実情を視察調査する活動。5)設計デザイン、コンサルティング、建築会社等の実務者とのネットワークが出来た事に分類できる。ボストン市内,及び郊外で1984年から慈善事業家として非営利組織で最も信頼されているNPO団体であるROGERSON Communities理事長の招待,調査協力を得て,平成15年度の海外調査を実施した。代表的な事業は1)ボストン市から公共建築物<学校など>の払い下げ,及び独自の融資,改修工事,運営,各種介護サービスを提供して資源の再利用、社会的再活用、地域福祉への貢献である。2)個人,篤志家,ユーザー家族から土地,家屋など資産の寄付を受けて地域高齢者の福祉のために更に発展させていること。
表在性腫瘍の超早期診断技術の開発とその臨床応用

我々はハイパースペクトル(HS)・イメージング技術を用いた診断システムの開発研究を行っている。本システムによる計測の同意が得られた被験者を計測した。スペクトルをベクトルとみなし、基準ベクトルとのなす角を計算した。得られた角度分布マップのフラクタル次元を鑑別指標と定義し、この指標の有用性を統計的手法を用い確認した。感度は84%、特異度は90%であった。本鑑別指標は悪性腫瘍の特徴を反映した高性能な指標になり得ると考えられる。本研究課題は,各種皮膚腫瘍の二次元分光法による非侵襲病態診断装置を開発し,臨床経験を通して装置ならびに病態把握に必要な定量的数値の抽出法改良を経て,平成19-20年度の間に順次実用化を進めることを目標としている。本研究課題で開発する装置は,二次元位置情報と各点の可視一近赤外波長領域スペクトル情報を迅速に測定,それらから酸化/還元ヘモグロビンなどの化学物質の量を新しく開発する手法により定量化し,病態部位を画像化するものである。当該分野は現在HyperspectralImagingと呼ばれている。国内外の多くの研究者が当該領域に携わっているが,当該研究はその中でも対象領域を高速に計測できる点と近赤外領域をターゲットとしている点が特色である。昨年度までに計測可能な患部や機能が異なる,臨床での検査が可能な試作機を3台完成。倫理審査委員会の審査を経て,本年度より臨床での検査を開始している。本年度は引き続き装置の拡大率の変更並びに偏光計測機能等の追加や,皮膚腫瘍や皮膚毛細血管のみを抽出することが可能な波長域の選別を推進する。特に高齢者の患者様を対象に計測する場合,一定時間以上体動を抑えることは非常に困難であるため,計測結果に体動に起因する画像のズレが生じてしまうことがこれまでの計測によって判明した。昨年度までに直前のフレームとの相関を計算することで画像のスキャン方向に対する体動をある程度補正することが可能となるアルゴリズムを開発。本年度はこれまでに開発してきたパイパースペクトルカメラに対し,患部ターゲット用モニタカメラの画像を制御用PCに取り込む機能を追加し,全方向の体動を補正することが可能となるアルゴリズムの開発を目指す。またメラノーマをはじめとした皮膚腫瘍の臨床データの蓄積を一層推進し,その良性・悪性の判断や,悪性度の判断などを,反射スペクトルから推定する手法の確立を目指す。臨床試験用機器の性能評価と改善とスペクトル診断法の確立とその有効性の確認を今年度の目標として掲げた。平成19年度に開発したスペクトル診断装置による臨床研究が、平成20年3月に静岡がんセンター倫理委員会から承認された。4月から臨床研究をスタートさせ、7月末までに患者患部のデータを取得しつつ装置の初期不良箇所の改善を一通り終了させた。その後、メラノーマと脂漏性角化症に絞って原発巣データの取得を行った。平成21年3月には健常者のホクロ計測を可能とする修正プロトコルを当該倫理委員会に申請、承認された。取得データの解析を行い、以下の成果を得た。メラニンまたはヘモグロビン強調画像のアルゴリズムを開発した。それは、メラノーマの本質である不均斉さ、特に患部辺縁部のそれを際立たせることに成功し、画像的にメラノーマ他から区別できるようになった。これらの画像は、説明の道具としてはわかりやすいものではあるが、不均斉さを客観的ものさしで表現したものではない。そこで、メラノーマの本質である不均斉さを表現できるメラノーマ鑑別指標の探索を行った。その結果、未だ症例数、画像数とも少ないが、顕微仕様の装置において、単一鑑別指標のみで、感度80%かつ特異度90%を達成することができた。我々の知る限り、単一鑑別指標では他の追随を許さない性能である。今年度は平成19年度に開発した2台の装置による臨床研究を共同研究者である臨床医とともに実施した。取得したスペクトルデータを解析することにより、スペクトルに基づく新規メラノーマ診断法を提案し、それが従来診断法に対して優位性を持っていることを実証してきた。しかし、症例数が未だ少ない。したがって、本手法が統計学的にも他手法に対する優位性を主張できるよう、症例数の更なる確保が今後の課題であると考えている。
木質細胞壁を人工的に合成する新規基盤技術の創出

赤外線吸収スペクトルから相対リグニン量を見積もるため、検量モデルの構築を試みた。針葉樹木粉を様々な化学処理を施し、得られた試料についてクラーソンリグニン量を分析した。分析データと赤外吸収スペクトルの相関を図った。すべての試料で観察された赤外吸収バンドについて検討した結果、リグニンに含まれるベンゼン環の骨格振動に相当する赤外吸収バンドとCHの伸縮振動に帰属されるバンドの高さの比を求めたところ、化学分析から見積もったリグニン量と高い相関が得られた。したがって、赤外分光分析からリグニン量のハイスループット解析が可能となった。本成果については国際論文に掲載された。29年度の成果に基づき、スギカルスから調製した多糖ネットワーク構造に抗キシログルカン抗体を反応させた。次に、ペルオキシダーゼが結合した二次抗体を反応させたところ、金コロイド標識の際と同様の局在がTEM観察から認められた。これにモノリグノール水溶液ならびに過酸化水素を滴下して、人工リグニンであるDHP(Dehydrogenation polymer)合成を開始した。その結果、合成開始30分後には多糖ネットワーク間隙に不定形物質の堆積がTEM観察によって認められた。さらに反応時間を続けたところ、多糖ネットワークの形態が不明瞭になるほど不定形物質の堆積が確認された。このTEMグリッドを顕微IR分光分析にそのままセットし、スペクトルを取得した。その結果、1600と1508 cm-1というベンゼン環の骨格振動に帰属されるバンドに加え、1276 cm-1というリグニンのCH変角振動に帰属される赤外吸収バンドも観察された。したがって、TEM観察による形態評価ならびに顕微赤外分析による成分評価の結果、多糖ネットワーク上に担持したペルオキダーゼの活性による人工リグニンの重合に成功し、木質細胞壁を人工的に合成する新規基盤技術を構築できた。木質バイオマスから構成成分の効率的な分離やエタノールを代表とする液体燃料の生産を目的とした高分子の可溶化を促進するためには、バイオマスの実体である細胞壁の形態形成ならびに構造的な理解が必要不可欠である。木質細胞壁は、まずセルロースが合成され、そこにヘミセルロースと呼ばれる非セルロース多糖が堆積し、それらを足場としてリグニンが重合して完成する。樹木はこれら3成分からなる細胞壁を容易く大量に生産できるが、その生合成メカニズムは未解明な点が多いため、我々は天然合成された産物を資源として利用しているのが現状である。そこで木質細胞壁を構造的に理解し、将来的には用途に応じたデザイニング手法を確立する取り掛かりとして、新規且つ独創的なアプローチで木質細胞壁を人工的に合成する基盤技術の創出を目指した。29年度は非セルロース多糖を纏ったミクロフィブリル分散液の調製に取り組んだ。試料はスギから誘導したカルスを用いた。木化壁を形成しない樹木由来のカルスを用いればヘミセルロースやペクチンが有するカルボキシル基を利用して、ミクロフィブリルの凝集が解消され分散液を調製できると考えたからである。赤外分光分析の顕微システムによって成分挙動をモニタリングしながら、化学処理条件を最適化した。得られた試料をヒスコトロンで物理解繊することによって、多糖ネットワークの調製法を確立した。次に、ミクロフィブリルに堆積したヘミセルロース上でリグニンを重合させるため、ペルオキシダーゼをヘミセルロースに担持させる必要がある。そこで多糖ネットワーク上のヘミセルロースならびにペクチンの局在について調べた。様々な一次抗体を試験したところ、キシログルカンを認識する抗体が最適の分布を示した。以上の成果からペルオキシダーゼが標識された二次抗体を用いてリグニンを重合する基盤が構築できた。29年度は非セルロース多糖を纏ったセルロースミクロフィブリル分散液の調製法を確立するため、1樹木由来カルスから多糖ネットワークの単離と2抗原抗体反応による非セルロース成分の局在評価について取り組んだ。1に関してはスギからから誘導したカルスを試料として用いた。植え継ぎ後,約1ヶ月以内のスギカルスを収集し,化学処理によって多糖成分の精製を行った。赤外分光分析の顕微システムを駆使して構成成分をモニタリングしながらアルカリ処理とブリーチング処理の組み合わせならびに薬剤濃度や反応時間を検討した。その結果、室温での5%KOH処理に続きWise処理3時間後、5%KOH水溶液煮沸処理が最適であった。得られた試料をヒスコトロンで物理解繊することによって、多糖ネットワークが形成されていることを透過型電子顕微鏡観察によって確認した。2については免疫染色法を用いて1で調製した多糖ネットワーク上のヘミセルロースならびにペクチンの局在について調べた。一次壁に堆積するキシログルカン、針葉樹二次壁に特徴的なグルコマンナンならびにキシラン、そしてペクチンに対するモノクローナル抗体を作用させた。二次抗体には金コロイド標識したものを用いた。この際、バッファーの種類や抗体の濃度、反応時間ならびに反応温度に関する最適条件を決定した。その結果、キシログルカン抗体がミクロフィブリルに沿って効率よく認識していた。カルスは分化せずに分裂を繰り返すため、一次壁成分であるキシログルカンが他の非セルロース成分よりも堆積していたのは合理的な結果であった。非常に興味深いことにペクチンも一定の割合で局在していることが明らかとなった。部分的に堆積したペクチンが有するカルボニルイオンが分散性に寄与した可能性が示唆された。

以上の結果から、次年度に取り組む多糖ネットワーク上にリグニンを重合させて合成する人工細胞壁の基盤が構築できた。赤外線吸収スペクトルから相対リグニン量を見積もるため、検量モデルの構築を試みた。針葉樹木粉を様々な化学処理を施し、得られた試料についてクラーソンリグニン量を分析した。分析データと赤外吸収スペクトルの相関を図った。すべての試料で観察された赤外吸収バンドについて検討した結果、リグニンに含まれるベンゼン環の骨格振動に相当する赤外吸収バンドとCHの伸縮振動に帰属されるバンドの高さの比を求めたところ、化学分析から見積もったリグニン量と高い相関が得られた。したがって、赤外分光分析からリグニン量のハイスループット解析が可能となった。本成果については国際論文に掲載された。29年度の成果に基づき、スギカルスから調製した多糖ネットワーク構造に抗キシログルカン抗体を反応させた。次に、ペルオキシダーゼが結合した二次抗体を反応させたところ、金コロイド標識の際と同様の局在がTEM観察から認められた。これにモノリグノール水溶液ならびに過酸化水素を滴下して、人工リグニンであるDHP(Dehydrogenation polymer)合成を開始した。その結果、合成開始30分後には多糖ネットワーク間隙に不定形物質の堆積がTEM観察によって認められた。さらに反応時間を続けたところ、多糖ネットワークの形態が不明瞭になるほど不定形物質の堆積が確認された。このTEMグリッドを顕微IR分光分析にそのままセットし、スペクトルを取得した。その結果、1600と1508 cm-1というベンゼン環の骨格振動に帰属されるバンドに加え、1276 cm-1というリグニンのCH変角振動に帰属される赤外吸収バンドも観察された。したがって、TEM観察による形態評価ならびに顕微赤外分析による成分評価の結果、多糖ネットワーク上に担持したペルオキダーゼの活性による人工リグニンの重合に成功し、木質細胞壁を人工的に合成する新規基盤技術を構築できた。29年度の成果を基盤として、ミクロフィブリル上でリグニンを位置選択的に重合させて人工細胞壁の創製を目指す。そのために以下の2課題に取り組む。1赤外分光法を用いたリグニンの含有量に関する検量モデルの構築と2位置選択的なリグニン重合による人工細胞壁の創製とその構造評価である。1に関しては、赤外線吸収スペクトルから人工リグニンを評価する基盤を構築するため、多糖に対するリグニン含有量が既知の試料を用意し、それぞれの赤外線吸収スペクトルを取得する。スペクトルデータならびに化学分析データを相関させることで検量モデルの構築に取り組む。必要があれば多変量解析を行い、ベースライン補正、規格化、二次微分処理といったスペクトル前処理を検討し、信頼度の高いモデルの構築を目指す。また、コニフェリルアルコールから成る二量体といった標品からも赤外線スペクトルを収集し、人工合成した細胞壁中リグニンの化学構造評価も行う。2に関しては、29年度に完成させたスギカルス由来の多糖ネットワーク上において位置選択的なリグニンの重合反応を開始させ、人工細胞壁を創製する。
量子構造によるシリコン熱電変換特性の超高効率化と測定技術の開

ナノ構造の導入によりシリコン系熱電変換材料の性能を向上するとともに,ナノスケール材料を評価するための新しい測定法の確立を目指した.極薄シリコン膜のゼーベック係数(温度差1°Cに対する熱起電力)を不純物濃度にて制御すると,高濃度領域で不純物バンドの影響が顕著になった.そのため,外部電圧によるゼーベック係数制御の可能性を示した.また,表面電位顕微鏡によるゼーベック係数測定技術をほぼ確立した.ナノ構造の導入によりシリコン系熱電変換材料の性能を向上するとともに,ナノスケール材料を評価するための新しい測定法の確立を目指した.極薄シリコン膜のゼーベック係数(温度差1°Cに対する熱起電力)を不純物濃度にて制御すると,高濃度領域で不純物バンドの影響が顕著になった.そのため,外部電圧によるゼーベック係数制御の可能性を示した.また,表面電位顕微鏡によるゼーベック係数測定技術をほぼ確立した.本研究は,ナノ構造の導入によりシリコン系熱電変換材料の性能指数を向上するとともに,ナノスケール材料を評価するための新しい手法の確立を目指している.本年度得られた主な成果を以下に示す.(1)KFMによる熱起電力の測定KFM(表面電位顕微鏡)によりバルクシリコンのゼーベック係数を評価したところ,従来の手法とほぼ同じ値が得られている.さらに,測定精度の向上に向けて,試料ホルダの改良を行った.現在,標準試料を用いて,KFM測定における測定値の精度・再現性・解析手法の確認を行っている.(2)極薄シリコン層の熱電特性評価10^<19>cm^<-3>以上のリン原子をドープした極薄SOI基板のゼーベック係数を測定したところ,5×10^<19>cm^<-3>付近にピークを持つことを見出した.不純物ドーピングに伴う不純物バンドの形成,イオン化エネルギーの低下,伝導帯のバンドテイリングを考慮してバルクシリコンの状態密度を計算したところ,フェルミエネルギー近傍での状態密度の傾きが,高濃度領域でピークを持つことがわかった.この結果は,高濃度ドーピングによりシリコンが金属的になり,ゼーベック係数が状態密度分布に強く支配されることを示す.本研究は,ナノ構造の導入によりシリコン系熱電変換材料の性能指数を向上するとともに,ナノスケール材料を評価するための新しい手法の確立を目指している.本年度得られた主な成果を以下に示す.(1)極薄シリコン層の熱電特性評価リン原子を10^<19>cm^<-3>以上に高濃度ドーピングした極薄シリコン層に現れたゼーベック係数の増加の原因を明らかにするために,ゼーベック係数の理論的な評価を行った.この計算に用いたモデルでは,不純物バンドの形成,イオン化エネルギーの低下および伝導帯のバンドテイリングを不純物ドーピングの効果として取り入れた.その結果,ゼーベック係数の増大を再現できた.この結果から,不純物バンドの影響なしにフェルミレベルを制御する必要があると考え,現在は,外部電圧によりフェルミレベルを制御しながらゼーベック係数の測定を行っている.(2) KFMによる熱起電力の測定測定精度を向上するために,新しいプローブ顕微鏡制御装置(SII社製プローブステーションNanoNavi II)を導入した.温度制御もパソコンにより自動化することにより,再現性の向上にも努めた.現在,標準試料としてシリコンウェハに対する測定を行っており,従来の手法で得られたゼーベック係数に近い値が得られている.本研究は,ナノ構造の導入によりシリコン系熱電変換材料の性能指数を向上するとともに,ナノスケール材料を評価するための新しい手法の確立を目指している.本年度得られた主な成果を以下に示す.(1)極薄SOI層におけるゼーベック係数のフェルミレベル依存性不純物バンドの影響なしにフェルミレベルを制御するために,極薄SOI層表面に電極を形成して,外部電圧によりフェルミレベルを制御できる試料を作製した.外部電圧を印加した状態にてゼーベック係数を測定した結果,外部電圧の増加に伴ってシリコンのゼーベック係数が増加した.外部電圧印加時のシリコン中のキャリア分布をシミュレーションにより調べた結果,外部電圧に伴うゼーベック係数の増加の原因は,単純なキャリア濃度の変化だけでは説明できないことが明らかとなった.電子およびフォノンのバンド構造など,物性的要因が影響しているものと考え,現在も解析を進めている.(2)KFM(表面電位顕微鏡)によるゼーベック係数測定ナノ構造のための新しい評価技術を確立するために,温度差を与えたSOI基板の表面電位をKFMにより測定し,ゼーベック係数を評価した.測定条件の最適化により,以前より測定精度を15倍向上させ,測定時間を1/20に短縮させることに成功した.ただし,得られたゼーベック係数の値は,従来の手法の値に比べて2倍ほど大きかった.現在,この結果の原因究明を含めて,測定値の確からしさ・再現性の確認を行っている.
高速点火核融合実験における高速電子計測による加熱効率の評価

高速点火方式の慣性閉じ込めレーザー核融合では、予め圧縮した燃料球に加熱レーザーを照射し、レーザープラズマ相互作用によって加速した相対論的エネルギーを有する電子(以下、高速電子)で高密度燃料を加熱する。高速電子の飛程と燃料の面密度が等しいとき加熱効率は最大となる。そのため適切なレーザー集光強度を決定するために高速電子の平均エネルギーとレーザー集光強度の依存性が研究され、Ponderomotiveスケーリング則等が導出された。近年の大規模計算の結果、上記のスケーリング則では考慮されていない加熱レーザーのパルス幅に対する高速電子の平均エネルギーの依存性が示された。電子の平均エネルギーとパルス幅の依存性は、高速点火レーザー核融合に適する加熱レーザーのパラメーターの決定に影響する。研究の最終年度にはこれまでの研究開発を用いてこの電子の平均エネルギーのパルス幅の依存性を実験的に初めて調べた。プラズマミラーによる高コントラスト光とX線分光による電子エネルギー分析法を用いることで、1-4 psの範囲で、加熱レーザーのパルス幅が電子加速に与える影響を実験的に観測することに成功し、実験結果を2次元Particle-in-cellシミュレーションにより解析した。長パルス化による電子の平均エネルギー上昇は、主パルス自身が生成する長スケールのプラズマのみならず、プラズマ中で自己生成する準静的電場・磁場が強く寄与することを明らかにした。準静的電場が存在すると電子はレーザー電場による加速をより長時間受け、磁場は一度加速された電子をもう一度加速場に戻す作用がある。レーザーパルス幅と準静的電場と磁場の成長の時間スケールの関係について考察を行い、高速点火レーザー核融合に最適なレーザーパラメーターを決定するための指針を得た。28年度が最終年度であるため、記入しない。大阪大学レーザーエネルギー学研究センターでは、レーザー核融合の方式の一つである「高速点火方式」の研究に注力している。高速点火方式では重水素置換したプラスチックの燃料球にコーンを取り付けたターゲットを用いる。初めに燃料球を圧縮レーザーで初期密度の300倍程度まで圧縮し、最大圧縮時に超高強度レーザーによりコーンから発生させた相対論的電子(高速電子)を用いて燃料を追加熱し、核融合点火・燃焼を起こす。特に1-3MeVのエネルギー域に属する高速電子は燃料を加熱するのに最適な飛程(燃料にエネルギーを与えるのに費やす距離)を持ち、このエネルギー域の高速電子の発生量を把握し制御することが重要である。本研究では高速電子が燃料にエネルギーを輸送する際に放射する硬X線から高速電子を計測する手法を導入し、そのための新たな硬X線分光器を開発した。本分野での計測環境というのは数keVから数10MeVのエネルギー領域に及ぶ硬X線がわずかpsの間に発生するといった計測が極めて難しい環境である。このような環境は世界的にも珍しく、従来の手法は使用できない。計測方法として数MeVのX線の相互作用として支配的なコンプトン散乱に注目した新型分光器を開発した。コンプトン散乱は散乱の前後で光子と電子のエネルギーは保存則を満たすように分配されるため、反跳電子のエネルギーと反跳角を計測することで入射光子のエネルギーを一意に特定出来る。本年度は開発した分光器の性能評価を大阪大学にある線形加速器、放射線照射施設や企業が所有している線形加速器などを用いて評価した。その成果はReview of Scientific Instruments誌に掲載された。高速点火核融合のシナリオでは、まずnsの圧縮レーザーにより燃料球を圧縮し、最大圧縮時に加熱レーザーを照射し、発生させた高速電子により燃料を加熱する。一つ目のステップである燃料の圧縮はレーザーによって作られる衝撃波により達成される。燃料の中心の圧力は100 Mbar(1億気圧)にも達する。燃料の中心に達した衝撃波はやがて反射し外向きへ伝播し、コーン先端を破壊する。一度コーンが破壊されると燃料の周囲を囲むプラズマがコーン内に流入し、高速電子の高エネルギー化を引きこす。このように起きる衝撃波によるコーン破壊を遅らせるのに、コーンの壁厚を増やすのは有効な手段である。しかしながら、厚いコーンは発生させた高速電子を吸収するため、本来の加熱のシナリオを阻害する。そのため最適なコーン壁厚を知る必要がある。本研究では衝撃波によりコーン内面が破壊される時刻を計測するためにVISAR(velocity interferometer system for any reflector)と呼ばれる手法を用いた。VISARとは干渉光学系の一部として計測対象からの反射を使うこと計測対象の速度変化を縞のシフトとして捉えることが出来る光学系を示す。図1(左)に実験で得られたVISARの観測結果を示す。データは横軸が空間、縦軸は時間を示している。計測から7μm厚のコーンを使用した場合、コーン先端は圧縮レーザーの波形がピークに達する時刻から周囲より徐々に破壊され始め、全体が破壊さるまでにおよそ660psかかることがわかった。当年度においては昨年度までに整備が完了した硬X線分光を介した高速電子の評価手法を用いて高速点火核融合における燃料加熱に適した1-3MeVの高速電子の効率的な発生手法について研究した。これまでの研究では高速電子が高いエネルギーを持つために、燃料を加熱しないという問題があった。当該研究では、この高速電子の高エネルギー化がコーン内面のプラズマ化によるものと考えて、プラズマ生成を抑える方法が研究されてきた。プラズマ生成の要因として燃料圧縮時にコーンが破壊される可能性と加熱レーザーが持つ非圧縮パルスがメインパルス到着以前にプラズマを生成する可能性に着目した。