hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
水中で有効に働く固体酸触媒の作用機構解明

触媒化学様々な置換基及び炭化度の固体酸触媒の同様な合成は順調に進展しており、その物性評価、触媒特性評価ともに順調に進展している。具体的には、申請者の研究計画に従って、水中で有効に働く炭素系固体酸触媒の作用機構解明として、スルホ基の密集度と触媒活性、カルボキシル基、ラクトン基、水酸基の役割を検討するために、様々な炭素系固体酸触媒(比表面積、スルホ基の量、スルホ基のついている位置、酸性官能基の量)を合成した。そして触媒特性への影響を検討し、用いた炭素担体に大きく依存することを明らかとし、スルホン化活性炭よりも高活性な触媒を見出した。また、酸強度分布を測定し、違いを見出した。様々な官能基および炭化度の固体酸触媒の合成は順調に進展しており、その物性評価、触媒特性評価ともに順調に進展している。具体的には、申請書の研究計画に従って、様々なスルホ基密度を有する固体酸触媒の調製、それら固体酸触媒のスルホ基およびその他の酸性官能基の定量、粒子観察、各固体酸を触媒に用い、重合度などの異なる水熱可溶性の多糖(オリゴ糖など)に対する加水分解活性比較を行った。特に、様々なスルホ基密度を有する固体酸触媒の調製のために、スルホ基をつける担体材料の調製およびスルホン化方法について検討し、各種の樹脂、それを部分炭化した材料を既に実績のある活性炭と比較した。その結果、既に実績のあるスルホン化活性炭よりも高活性な触媒を見出した。また、オリゴ糖の重合度と加水分解活性の関係は担体材料によって異なることを見出した。さらに、従来のスルホ基含有イオン交換樹脂触媒の場合は水熱中にスルホ基が溶出して問題となるが、スルホ基溶出度も担体材料に依存することを見出し、スルホ基の溶出を抑制し、高活性な触媒を得るための指針を得た。なお、購入予定であったクロマト分析用のオートインジェクターは、クロマト分析装置本体の不調により、クロマト本体を修理し、マニュアルインジェクターでの分析に変更になった。その分は、実験時間を増やすことで対応し、研究推進への影響は出ていない。ここまで、平成24年度、平成25年度は、当初の研究計画にそって順調に進展した。そのため、平成26年度も引き続き、当初の交付申請書の研究実施計画に従って研究を推進する。すなわち、引き続き、触媒の改良および反応条件およびセルロース前処理の検討を行い、より低温でのセルロース高効率糖化の実現する触媒開発をめざす。特に、酸強度分布にも着目して進める。平成24年度は当初の研究計画に沿って順調に進展した。そのため、平成25年度も引き続き、当初の交付申請書の研究実施計画に従って研究を推進する。すなわち、様々な量のスルホ基、フェノール性水酸基、カルボキシル基を有する様々な炭化度の炭素系材料を合成する。また、スルホ基あたりの触媒活性を実験的に求める。それらに加えて、平成24年度の研究結果から、触媒のスルホ基などの酸性官能基などの物性と基質の吸着の関係についても詳細に評価することの重要性が示唆され、キャラクタリゼーションを重点的に行う。そして明らかにした物性と触媒活性の関連性を、官能基や炭化度などの様々な要素において系統的に解析し、優れた触媒活性の発現機構を考察する。2014年1月に発注したIn-situ FTIR分光測定用の石英製セルが、納期が4月以降にずれ込んだため。平成25年度は研究室学生数が減少した。そこで、当初計画に加えて、新たに研究支援員を雇用する。また、平成24年度の結果より、キャラクタリゼーションの重要性が改めて示され、FTIR関連部品の購入を行う。
光操作技術による生体内間葉系幹細胞の集積に関する分子理解と歯槽骨関連疾患への応用

抜歯窩創傷治癒過程に必須な間葉系幹細胞に関する従来の研究は、培養条件下での解析や、外来性移植MSCの効果の検証が主である。しかしこの現状では、生体内MSCの「内在性」の組織修復システムを理解することは難しい。申請者らは、青光照射でDNA組み換え反応をコントロールできる光活性型Cre(Photoactivatable(PA)-Cre)に着目し、このPA-Cre技術と、テトラサイクリン誘導発現系システム(TetON/OFF)のActb locusへのノックイン技術(Aida et al, Genome biology, 2015)を組み合わせることで、平成30年度は、in vivoでのlight/Dox-dependentなDNA組み換え反応を可能とする遺伝子改変マウス(TRE-PA-Creマウス)の開発を目指した。平成29年度までにin vitroにおいて実験系の確認は済んでいたため、actb locusに対するhomology armを両端に有するTRE-PACre donorベクターを利用してノックインマウスの作製を試みた。PCR等によりactb locusへの挿入を確認できた個体を選別し、同マウスにtail veinよりtTA発現プラスミドと、レポーターであるLSL-tdTomatoプラスミドを導入することで、生体外からの光照射による肝臓でのDNA組み換え反応に成功した。つまり開発したTRE-PACreマウスがWORKすることが証明できた。研究遂行に必須な研究ツールの開発が当初の計画通りに進んでいる。開発したTRE-PACreマウスがWORKすることが証明できたため、本年度は、TREPACreマウスとLSL-tdTOmatoマウスと、各種細胞特異的tTAマウスを交配することで、細胞種特異的な光組み換えマウスの開発を目指し、同マウスでの光依存的細胞ラベリング手法の開発を目指す。本研究では、傷害部位へ集積する生体内間葉系幹細胞(MSC)の動員メカニズム(どのような性格を有するMSCが、どこから、どのようにして動員され再生されるのか?)を理解する。この研究課題を達成するためには、MSCの時間・空間的な挙動を生体内で捉えることを可能とするシステムを開発する必要があるが、このための研究ツールとして、青光照射でDNA組み換え反応をコントロールできる光活性型Cre(Photoactivatable(PA)-Cre)に着目した。本年度は、このPA-Cre技術が、マウスでのin vivo解析に適用可能であるかを、まずはin vitroにおいて検証した。PA-Cre発現ベクターと、Cre dependentにtdTomatoが発現するloxP-stop-loxP-tdTomato発現ベクターをHEK293T細胞に導入し、細胞に青光照射をすることでtdTomatoの発現を確認した。その結果、tdTomatoの発現は光応答を示すことは分かったが、光照射をしない条件においても、一定のtdTomatoの漏れ込みが確認された。この問題を解決するために、テトラサイクリン誘導発現系システム(TetON/OFF)を利用することで、この漏れ込み問題の解決を図った。TRE配列の下流にPA-Creが導入されたTRE-PA-Cre発現ベクターと、loxP-stop-loxP-tdTomato発現ベクター、そしてtTA/rtTA発現ベクターをHEK293T細胞に導入することで、in vitroの条件では、漏れ込みのないlight/Dox-dependentなDNA組み換え反応の構築に成功した。研究遂行に必要な研究ツールの開発が当初の計画通りに進んでいる。TRE-PA-Creがノックインされたマウスを開発し、同マウスと、Cre依存的にtdTomatoを発現するROSA26-LSL-tdTomatoマウス、および細胞種特異的promoterにて制御されるtTAマウスとを交配することで、狙った場所における特定の細胞を永続的にtdTomatoにて標識する技術を開発する。また同マウスに特定の遺伝子のfloxマウスを交配することで、標識された細胞の特定遺伝子を欠失されることも可能である。このマウスに骨傷害を人為的に行うことで、生体内MSCの動員メカニズムを解析する。

開発したTRE-PACreマウスがWORKすることが証明できたため、本年度は、TREPACreマウスとLSL-tdTOmatoマウスと、各種細胞特異的tTAマウスを交配することで、細胞種特異的な光組み換えマウスの開発を目指し、同マウスでの光依存的細胞ラベリング手法の開発を目指す。
IVRにおけるリアルタイム式皮膚表面放射線量測定システムの開発

臨床において局所照射線量をリアルタイムに把握するシステムは存在しないため、過剰照射などで発生する医療事故を現状では防ぐのが難しい。一方、人工ルビーはシンチレータとしての特性を持っており、1mm程度の大きさでも十分放射線を検出する能力がある。この人工ルビーに放射線が照射されることによって発する光を光ファイバーで導光し、フォトンカウンティングシステムで検出することで、照射線量をリアルタイムにモニタリング可能なシステムの開発を行った。開発したシステムはX線照射時の視野の邪魔にならず、リアルタイムに照射線量の検出が可能であり、他の線量計と比較しても同等以上の安定性が得られ、非常に有用である結果を得た。現在までにX線透視レベルの低エネルギー、低mAs値のX線に対し、本システムがどれだけの感受性を持っているかの基礎検討を行った。具体的には下記に示す。・本システムの各種X線条件(管電圧・管電流・照射時間)に対する依存性・線量計で測定したX線照射線量と本システムの直線性の評価などである。これらの評価を行った結果、本システムは、X線照射線量との直線性が大変優れており、時間差なども生じず大変リニアな特性が得られた。また、センサーとして使用した人口ルビーに関しても、直径1mmという大変小さなサイズにもかかわらず、センサー(シンチレータ)として非常に優れた特性を示し、さらに他のシンチレータや半導体検出器のように、X線画像上にセンサーが写り込むようなことが無く、その存在すら気がつかないことが把握できた。透視レベルのX線条件でも検査の邪魔にならず、X線感受性が強く、直線性も良いという極めて優れた特性を人工ルビーが持っており、リアルタイムで計測可能な患者被曝線量測定システムとしては理想的である見解が得られた。これらをもとに、本システムはインターベンショナル・ラジオロジー(IVR)時の患者被曝線量のモニタリングには非常に適しているとの見解を得たため、第3回東北放射線技術学会(福島)や第7回リトリート大学院生研究会発表会、第70回日本放射線技術学会総会(予定)にて発表を行った。今後の問題は、一度に多数点の計測を行うためのシステムの構築であり、また、複数の人口ルビーを使用する場合の個々の特性を計測することである。血管カテーテル検査・治療時(IVR)の照射線量をリアルタイムにモニタリングするためのシステムの構築を目的として、各種実験を実施した。平成25年度に得られた基礎特性をもとに、実際の臨床現場における各種の問題点(例えば装置が異なることによるX線の実効エネルギーの相違や装置形状の違いによる散乱線の影響など)を把握しつつ、システムとしての整合性の検討を行った。具体的には、下記に示す。・本システムのX線エネルギーに対する依存性、・本システムを実際に使用する上での方向依存性、・本システムを装置に実装する場合の実際の取り回し、などである。平成25年度に得られた基礎特性、ならびに平成26年度に得られた実際使用する上での各種問題点が得られたことで、臨床現場における必要性を再認識でき、IVR時の患者被曝線量のモニタリングの必要性とともに、本システムの有用性を確証することができた。また、これらの実験結果は関連学会にてすでに報告済みであり、放射線技術学会なども含め関連学会における反響も多大であった。現在、本システムの放射線センサーとして使用している人工ルビーを複数個使用して、個々の特性の把握を行っているところである。以前人工ルビーを購入した日立マクセルが生産を停止したことで、購入先の選択に困っていたが、現在他企業にて手配を行うことが可能となったことで、再度検討を行うことが可能となった。複数のセンサーの特性を把握した結果、概ね10%程度の固有さがあることが把握できた。この値は、個々事前に校正計数として把握しておくことで、個々のバラツキと校正することが可能で有り、複数のセンサーにて同時測定が可能であることが確認できたことは大変有用であった。これらの結果は、本年の日本放射線技術学会にて報告予定である。血管カテーテル検査・治療時(IVR)の患者局所被ばく線量をリアルタイムにモニタリングするためのシステム開発を目的として各種基礎実験を行った。本システムはセンサーに人工ルビーを使用しその出力をフォトンカウンタを用いて核医学の計測方法を使用した点で新しい放射線量測定システムである。基礎研究で行った測定について下記に示す。・開発したシステムのエネルギー依存性、・同線量率特性、・同方向依存性、・複数の異なった人工ルビーを使用した場合の各センサーの特性測定、・臨床における本システムの取り回し方法などである。当初の目的であった測定システムは理想的に完成し、各種の特性は、・エネルギー依存性:他の線量計と同等以上の特性を有す、・線量率特性:線量率に応じ直線的に変化する優れた特性を有す、・方向依存性:他の測定器と比較しても非常に優れている、・複数のセンサー使用時の個々のバラツキ:校正曲線を用いることで容易に校正可能、・本システム設置時の臨床における取り回し:センサーそのものが非常に細い(直径2mm)光ファイバーを使用しているため大変良好である。などの結果を得ることが出来た。また、これらの結果は国内学会にて5回、国際学会にて2回ほど発表を行い、一部のメーカーなどからの問い合わせも現在来ている状況であり、論文も投稿中である。これらを踏まえ、本研究期間内において当初の予定通り理想的な線量計の開発が出来たものと考えている。しかしながら、学会発表のタイミングがちょっと早く、特許の出願が出来なかった点、さらには人工ルビーを同時に複数点設置し多数点同時被ばく

線量測定システムを構築するにあたってはハードウェアの制限から2点の同時測定しか出来なかった事が心残りである。これらに関しては新たなハードウェアを使用する事で対応できると考えており、次期システムの構築に対し再度科研費を請求する予定である。臨床において局所照射線量をリアルタイムに把握するシステムは存在しないため、過剰照射などで発生する医療事故を現状では防ぐのが難しい。一方、人工ルビーはシンチレータとしての特性を持っており、1mm程度の大きさでも十分放射線を検出する能力がある。この人工ルビーに放射線が照射されることによって発する光を光ファイバーで導光し、フォトンカウンティングシステムで検出することで、照射線量をリアルタイムにモニタリング可能なシステムの開発を行った。開発したシステムはX線照射時の視野の邪魔にならず、リアルタイムに照射線量の検出が可能であり、他の線量計と比較しても同等以上の安定性が得られ、非常に有用である結果を得た。平成25年度に得られた基礎特性の結果をもとに、今年度は臨床使用上の問題点を把握するための各種実験ならびに、人工ルビーの固有差を確認するための各種実験を行うことが出来た。特に固有差の把握から得られた結果において、その差を校正計数として事前に把握しておくことで、固有差が十分吸収可能であることが把握できたのは大変有用であった。また、システムとしての設計そのものには臨床での使用上大きな問題点が無いことが把握でき、十分臨床使用に耐え得るシステムであることが解った。放射線技術科学本システムにおいて、複数の人工ルビーセンサーが使用可能であり、またその固有差を校正計数を使用して校正可能であることが解った。当初の目的であった、"臨床使用時に邪魔にならない、リアルタイムに照射線量がモニタリング可能、複数点を同時に計測可能"の3点を目標とした測定システムを構築することが可能であることが解ったが、本システムは一度に測定可能である測定点が1点のみである。これは使用している測定器が一台のみであり、複数のセンサーを使用する場合にはセンサーを付け替えて各種の特性を得ることにしている。現在使用しているフォトンカウンタでは点としての情報しか得られず限界で有る。今後患者被曝線量を面として発展させるためには同時に50点程度の測定が必要となり、複数点を同時測定可能なシステムの構築が求められるが、現在その発展的システムも構築しつつ、論文としてまとめる必要があると考えている。当該目標であった、検出器ならびにシンチレータとして使用した人工ルビーのIVR時の基礎特性の把握は十分に行うことができ、その結果、理想としていた以上の非常に優れた特性を得ることができた。また、複数の学会発表を行っており、現在基礎特性に関する論文の記述を行っているところであり、この辺は十分成果が得られていると考える。しかしながら、当初目標としていた特許申請に関しては、以前の申請と一部かぶるところがあり、断念することになった点は、少々残念ではある。また、基礎データ部分の論文に関しては現在執筆中であり、投稿可能なレベルまで仕上がっている。
都市再生のための地理情報システムの研究

都市計画分野での地理情報システム(GIS)は我が国でも、また欧米先進国でも急速に普及しつつある。しかし、GISによって得られたデータを広く市民参加の手段として用いる経験は我が国では乏しい。この問題意識に立ち、西欧主要先進国の実態を調査した。観光及び商業分野では、当初考えた以上にGISの利用が盛んであった。また、地域差はあるものの都市計画情報、特に建築許認可分野での応用も普及しつつあった。市民参加の面では数多くの実験事業が開始されているものの革新的というほどのものはなかった。しかし、中心市街地活性化に関する商業計画の面では、我が国に応用できるものが複数発見できた。この研究を通じて、情報交流された都市自冶体の市民参加でのGIS利用の実態は以下の通りであった。1.伊独では80年代から、都市計画の公開が進み、公共・民間両セクター情報が公開された。特に、景観面からの中心市街地活性化策に応用されたGISは、事業者との協議に有効な手法として整備され、そのソフトを検討した。2.都市計画制度は伊独の他英仏、蘭白6ヶ国各々であるが、社会・自然条件と規制の違いを考慮しても、土地建物情報の利用方法、計画参加の目的等、GIS化には共通点が多く、Giomedia等のソフトも共通している。さらに;3.我が国でもGISの導入が進み、2000年4月施行の大店立地法関係で京都市の商業立地政策にGiomediaを利用している。本研究では、早速欧州諸国の応用手法を考慮し、京都市中京区の一部でモデルを立ち上げ提案した。具体的にはミラノ市とミュンヘン市の手法に、京都市の商店街調査データを入れた。
CERN-LHCにおける高輝度ビーム実験用解像型カロリメータ検出回路の開発

CERN-LHCにおける最前方粒子測定実験"LHCf"は、LHC委員会からの承認を受けて2008年の前半には、ARM#1とARM#2と呼ぶ2台の測定器をアトラス衝突点(IP1)の両側に設置している。しかしながら、LHCにおける冷却システムの事故により、陽子衝突実験は2009年の夏以降に実施が延期されている。それにともない、本研究で検出器の準備を行う重原子核衝突実験の予定もまだ未定のままである。本研究では、当初の予定通りに、ARM#1の解像型力ロリメータの性能向上により、陽子一原子核、原子核同士の衝突実験のために、高頻度(>10MHz)トリガーで利用可能な測定器の基礎開発を行った。このため、CMSSiliconPre-showerのために開発された、LHCの25nsビームバンチに対応するASlC(PACE3チップ)を用いてマルチアノード光電子増倍管読み出し回路システムの検討を行った。PACE3の特性とその動作仕様を確認するため、光電子増倍管読み出しに必要な改良点の検討をフィレンツェ大学のARM#2の開発担当者と行った。PACE3はシリコン読み出し用として製作されているため、光電子増倍管用の改良のための主要な部分は、入力極性を正から負に変換することである。回路試作を含む検討の結果、レベル設定の変更により負極性の読み出しにおいても十分に利用が可能であることが確認できた。このため、PACE3とテスト用読み出しシステムを入手し、光電子増倍管の出力について動作確認を実施した。そして、PACE3の入力電荷量に最適化した64アノード光電子増倍管の改良型を用いて、性能評価試験を行った後に、前置回路システムの設計仕様を確定し、回路試作を実施している。今後は、フィレンツェ大と共同してCE剛-SPSを用いた試作回路の総合的評価を2009年8月に行う予定である。本年度は、CERNにおいてLHCf実験のためのビームテストを実施するとともに、フィレンツェ大学のAdriani教授らの協力を得て高輝度ビーム用光電子増倍管読み出しシステムの検討を行った。ビームテストには鳥居のほか、大学院生1名が研究協力者として参加した。このシステムの主要部分であるPACE3チップを用いたフロントエンド回路を開発するため、現在シリコン用に開発されたシステムをパソコンと専用読み出しソフト(LabView)を用いて基本動作確認を行った。その結果、シリコンの正極性読みだしのままでも、シグナルレベルのシフトにより負極性読み出しが可能であることが確認された。したがって、負極性シグナルの読み出しそのものについては問題がないことが判明している。これらの基本動作テストを終了したのち、テストシステム-式がフィレンツェ大学グループから供給され、さらに詳しい動作特性のテストを早稲田大学において実施し、システム開発のためのデータを収集している。現在得られているデータでは、仕様書どおりの0.54fC-1.5pCのダイナミックレンジが確謬されており、このレンジに最適化した64アノードPMT(浜松ホトニクスR5900)の試作と極性反転用回路の設計を行っている。以上の開発研究と並行して、将来の高輝度ビーム実験に備えた装置全体の構成や、同じ種類の実験を予定しているCERN他の前方散乱実験チームとの共同実験に関する意見交換を行い、実験実施の可能性について検討している。
老化細胞が分泌する発癌促進因子の解析

細胞老化は細胞の増殖を不可逆的に停止する重要ながん抑制機構である一方で、加齢と伴に体内に蓄積した老化細胞が炎症性蛋白質を分泌するSASP(Senescence associated secretory phenotype)をおこすことで発がんを促す微小環境を作りだしている可能性が示唆されている。申請者は、老化細胞が分泌する発がん促進因子に着目し解析を行い、老化細胞ではエクソソームの分泌量が亢進しており、老化細胞が分泌するエクソソームには正常な細胞にDNA損傷応答を誘導する因子を含んでいることを見出した。ヒト正常線維芽細胞株(TIG-3, Hs68, IMR90)、ヒト正常上皮細胞株(RPE, NHEK, NHEM)、マウス正常線維芽細胞株(MEF)を継代培養するか、もしくは活性化型Rasの過剰発現やDNA損傷ストレス(X線照射)によって細胞老化を誘導し、48時間培養した上清を回収し、超遠心法でエクソソームを分離後にNanoSightを用いて回収したサンプルの粒子径を測定すると同時に、透過型電子顕微鏡(TEM)観察を行いエクソソームが回収されていることを確かめた。この時、細胞老化をおこした細胞では、1細胞あたりのエクソソームの分泌量が増加していることが明らかとなった。さらに単離した分泌膜小胞をCD63抗体を用いた免疫電子顕微鏡法による観察を行い、エクソソームマーカー蛋白を発現していることを確認した。次に、上記の方法で回収したエクソソームサンプルをLC/MS法により解析し、細胞老化の誘導前後でエクソソームに含まれる蛋白成分がどのように変化するのかを明らかにした。また、mirVana miRNA Isolation Kit (Applied Biosystem社)を用いてエクソソームRNAを調整し、qRT-PCR法によって細胞老化特異的に分泌量が増加しているエクソソームRNAを明らかにした。このように、初年度の研究により細胞老化をおこした細胞ではエクソソームの分泌量が増加していること、またエクソソームに含まれる蛋白やRNAのプロファイルが変化していることが明らかとなった。前年度までに、ヒト正常線維芽細胞株(TIG-3, Hs68, IMR90)、ヒト正常上皮細胞株(RPE, NHEK, NHEM)、マウス正常線維芽細胞株(MEF)を継代培養するか、もしくは活性化型Rasの過剰発現やDNA損傷ストレス(X線照射)によって細胞老化を誘導し、48時間培養した上清を回収し、超遠心法でエクソソームを分離後に、NanoSightを用いてサンプルの粒子径を測定すると同時に、透過型電子顕微鏡(TEM)観察を行いエクソソームが回収されていることを確認した。その結果、細胞老化をおこした細胞では、1細胞あたりのエクソソームの分泌量が増加していることが明らかとなった。さらに単離した分泌膜小胞を、CD63抗体を用いた免疫電子顕微鏡法による観察を行い、エクソソームマーカー蛋白を発現していることを確認した。次に、上記の方法で回収したエクソソームサンプルをMS法により解析し、細胞老化の誘導前後でエクソソームに含まれる蛋白質がどのように変化するのかを明らかにした。そして、老化した細胞から分泌されるエクソソームに特異的に増加している蛋白を同定し、その蛋白がエクソソーム含まれてがん細胞に取り込まれることでがん細胞の細胞活性に影響を与えることを明らかにした。shRNAを用いてその蛋白のmRNAをノックダウンした細胞から回収したエクソソームではそのような活性を示さなかったことから、老化細胞が周囲の細胞の形質を変化させる原因因子であることが示唆された。現在は詳細な分子メカニズムについてさらなる解析を行っている。前年度までの研究で、ヒト正常線維芽細胞株(TIG-3, Hs68, IMR90)、ヒト正常上皮細胞株(RPE, NHEK, NHEM)、マウス正常線維芽細胞株(MEF)では細胞老化によってエクソソームの分泌量が亢進することが明らかとなったので、その分子機構を明らかにするためにエクソソームの生合成や分泌に関わる因子のスクリーニングを行った。その結果、セラミド合成経路の阻害に関わる因子の遺伝子発現が細胞老化で低下することを見出した。そこで、セラミド合成経路の阻害剤をマウスに投与したところ、血中のエクソソームの量が減少すること、またマウスに抗がん剤であるDNA障害誘導剤を投与したところ、血中のエクソソーム分泌量が上昇することを見出した。そして、細胞老化の誘導前後のエクソソームを回収し、MS解析や核酸のdeep sequencingを行ってエクソソームに含まれる因子の中から、がんの発生や進展に関与する因子のスクリーニングを行ったところ、正常な細胞にDNA損傷応答を誘導する因子やがん細胞の運動能を亢進させる因子の候補を得た。本年度は老化細胞から分泌されたエクソソームで特異的に発現量が増加している因子に着目し、その機能の解析を行い、成果を得ることができた。27年度が最終年度であるため、記入しない。

腫瘍生物学昨年度までの研究で、細胞老化によってエクソソームの分泌量が亢進することが明らかとなったので、その分子機構を明らかにするためにエクソソームの生合成や分泌に関わる因子のスクリーニングを行う。そして本年度明らかにした老化細胞が分泌する発がん促進因子の作用機序について、詳細な解析を行う。また、若いマウスと老化したマウスの血清を回収し、エクソソームを単離しその含有量や含有因子(蛋白や核酸)の解析を行う。さらに分子メカニズムの解析を行うために、若いマウスと老化したマウスから皮膚上皮細胞を単離培養し、エクソソーム分泌量の変化とその内容物の変化について解析を行う予定である。本年度は当初の目標であった老化細胞が分泌するエクソソームのプロファイルを明らかにすることができた。NanoSightや電子顕微鏡を用いた観察から老化細胞が分泌するエクソソーム量が増加することが明らかとなり、さらにLC/MS法やqPCR法を用いた解析から、老化細胞で特異的に分泌量が増加しているエクソソーム蛋白やエクソソームRNAを明らかにすることができた。27年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、本年度明らかにした老化細胞で特異的に分泌量が増加しているエクソソーム蛋白とエクソソームRNAに着目し、正常細胞にDNA損傷応答を引き起こし、細胞分裂に異常を生じさせる原因因子を明らかにすることを目指す。
細胞内における化学合成ヒストンのダイナミクス解析

平成29年度は、ヒストンタンパク質の化学合成法を基盤にして、細胞内での動態を可視化するための人工ヒストンの作製に取り組んだ。ヒストンH2AならびにH2Bは二量体を形成し、機能することが知られている。一方で、単量体と二量体との平衡状態や他のシャペロンタンパク質との相互作用など、大部分の挙動については明らかになっていない。本研究では翻訳後修飾や蛍光色素などを導入した合成ヒストンを用いてこれらの課題へアプローチしている。第一に、H2Aの57番目チロシンになされるリン酸化修飾(Y57ph)に関する研究を進めた。前年度に引き続き検証を行った結果、Y57phがH2A-H2B二量体ならびにヌクレオソーム構造を不安定化するという新たな知見を得ることができた。Y57phは転写を促進することが先行研究にて知られており、今回の結果を加味すると、ヒストンの活発な動態に関わる修飾であることが示唆された。第二に、H2A-H2B二量体形成を検出可能なヒストンの合成研究に取り組んだ。2種類の色素を導入したH2Bを合成し、色素間のエネルギー移動を蛍光スペクトルから読み取ることで、細かな構造変化を検出できると考えた。前年度に行った実験では、色素を導入する反応およびその後のアッセイに再現性の観点から難があったため、今年度の実験では確実に色素を導入可能な反応に変更した。その結果、純度良く目的のH2Bを合成することができた。そののちに合成H2Bを用いて再構成実験を行い、H2Aと二量体を形成したときのみ蛍光スペクトルが大きく変化し、H3やH4など他のヒストンと共存させても大きくスペクトルが変化しないことを明確に示した。これにより、設計したH2Bが二量体形成のみを検出できることが実証された。29年度が最終年度であるため、記入しない。平成27年度は、固相合成とNative chemical ligationによるヒストンH2Aの化学合成に加え、翻訳後修飾の影響を調べるためのアッセイを行った。内容は、化学合成法によるヒストンタンパクの作製、細胞内に人工合成したヒストンを導入する手法の確立、試験管内でのヌクレオソーム再構成と翻訳後修飾の安定性評価の3点からなる。第一のヒストンの化学合成に関しては、基本的には前年までに確立した合成ルートを用いている。今回は複数修飾(リン酸化セリン、メチル化リシン、アセチル化リシン)を含むヒストンを合成した。第二に、外部から細胞内へのヒストンの導入法について述べる。細胞内でのヒストンの挙動を観察する目的のために、N末端に蛍光色素を標識したヒストンH2Aを化学合成し、その導入を試みた。特別な操作を施さないトランスフェクション実験では標識H2Aがエンドソームから脱出できていない様子が観察された。そのため、ビーズローディングと呼ばれる高分子導入法を用いて実験を行ったところ、標識ヒストンは細胞の核内に移行したことが示された。第三に、試験管内でヌクレオソームの安定性の評価を行った。合成したヒストンH2Aを用いて、翻訳後修飾を含む・含まないヌクレオソームを作製した。SYPRO Orangeと呼ばれる蛍光色素を加えてサーマルシフトアッセイを行うことで、翻訳後修飾がヌクレオソームの安定性にどの程度影響を与えるかを検証した。その結果、今回導入した修飾は安定性には影響しないことが分かったが、評価方法の確立は進めることができた。上で述べた実験を経ることで化学合成したヒストンH2Aが生物由来のヒストンH2Aと同様にアッセイ可能であることが明らかとなり、タンパクの化学合成がエピジェネティクス研究を推進するうえで強力なツールとなることを実証した。また、これまでの研究結果を英国王立化学会のChem. Commun.誌に投稿し、受理されることが決まった。平成27年度の当初の計画では、翻訳後修飾を含むヒストンH2Aを合成することと、蛍光標識したヒストンによる生細胞イメージングが盛り込まれていた。研究実績の概要で述べたとおり、蛍光標識ヒストンH2Aを細胞内に導入する方法を検証し、ビーズローディング法によってそれが可能であることを確かめた。一般に外部からタンパク質を細胞内に導入することは困難であり、本研究の大きな課題であったことから、これを克服したのは確かな進展だと考えている。また、イメージングとは別に、試験管内でヌクレオソームの安定性を評価することが可能となった。以前の研究では、翻訳後修飾がヌクレオソームの安定性に与える影響を調べるためにはFRETを起こす蛍光色素のペアを導入するなどの多段階・煩雑な合成実験が必要であった。今回のSYPRO Orangeを用いる方法では、作製したヌクレオソームに色素を溶かした溶液を加えるのみでよく、非常に簡便である。これらの研究結果を踏まえると、本研究は計画以上に進展しているであろうといえる。平成28年度はヒストンの中でも動態が注目されているH2AとH2Bに焦点を絞り、2つの研究を行った。以下に詳細を記す。H2A-H2B二量体はヌクレオソーム構造を形成する際に重要な複合体であり、細胞内でペアとして機能している。この二量体が翻訳後修飾によって影響を受けるのか探索を行い、その中でもH2Aの57番目チロシンのリン酸化に着目した。

ペプチド固相合成法とNative chemical ligation (NCL)を組み合わせてリン酸化H2Aを化学的に合成し、これを用いてH2A-H2B二量体ならびにヌクレオソームを再構成した。サーマルシフトアッセイにより安定性を評価したところ、リン酸化によってH2A-H2B二量体、ヌクレオソーム共により低い温度で変性することが明らかになった。本年度の結果により、Y57リン酸化がヒストン間相互作用を制御する修飾であることが示唆された。一方で、H2AとH2Bが二量体を形成する様子の可視化を試みた。蛍光色素間のエネルギー移動であるFRETは、距離に依存してその効率が変化するため、構造変化の指標として用いられる。今回はこれをH2A-H2B二量体の形成検出に適用することとした。結晶構造から2種類の蛍光色素を導入する箇所をデザインし、ペプチド固相合成法、NCL、2種類の直交的な反応を組み合わせることでH2Bの合成を完了した。そののちに、H2A-H2B二量体の再構成を行い、FRET効率の検証を行った。H2B単体の場合と比較して二量体の時にFRETが起きることが明らかになり、本実験の系が有効であることが確かめられた。以上の結果により、これまでアプローチの限られていたH2AとH2Bのダイナミクス研究に対して、化学合成を利用した手法が強力なツールであることが示された。翻訳後修飾を自在に導入し、試験管内・細胞内での統合的な解析を行うことが可能となってきている。本課題は化学合成ヒストンタンパク質を用いた試験管内でのアッセイを通して基盤を固め、生細胞内でのヒストンの挙動を明らかにする研究へと発展させていくものである。試験管内・生細胞内いずれのアッセイも手法の確立が大きな問題であったが、27年度と本年度までの研究でそれが大きく克服され、新たな知見を得る段階へと入っている。特に、チロシンのリン酸化がヒストン複合体の構造を制御する因子として見出されたことは、本研究における大きな進展であった。また、イメージングを指向した研究においても、最終年度に向けて様々な実験に適用可能な蛍光色素ヒストンの合成がなされた。1種類の色素による顕微鏡観察と2種類の色素を用いた観察とを組み合わせ、H2AならびにH2Bの動きを詳細に解析していく予定である。本年度末には前述の研究結果を原著論文として投稿する準備がほぼ完了した。申請書の研究計画と比較して、研究の進捗は計画通りか計画を上回るペースであり、今後も本研究を幅広い視点で推進していきたいと考えている。平成29年度は、ヒストンタンパク質の化学合成法を基盤にして、細胞内での動態を可視化するための人工ヒストンの作製に取り組んだ。ヒストンH2AならびにH2Bは二量体を形成し、機能することが知られている。一方で、単量体と二量体との平衡状態や他のシャペロンタンパク質との相互作用など、大部分の挙動については明らかになっていない。本研究では翻訳後修飾や蛍光色素などを導入した合成ヒストンを用いてこれらの課題へアプローチしている。第一に、H2Aの57番目チロシンになされるリン酸化修飾(Y57ph)に関する研究を進めた。前年度に引き続き検証を行った結果、Y57phがH2A-H2B二量体ならびにヌクレオソーム構造を不安定化するという新たな知見を得ることができた。
コア修飾型フタロシアニン化学の創製

フタロシアニン錯体の芳香族配位子内部(コア)の修飾を行うために,リチウムアルコキシドの求核性に着目した新しい合成手法を提案し,コア修飾型フタロシアニン誘導体の合成に成功した.また,これらの物理化学特性の詳細な検討から,有機太陽電池材料などの有機エレクトロニクス素材としての応用が期待される,熱変換型フタロシアニンや,赤外光を吸収して電子励起状態となる多層積層型フタロシアニン誘導体の開発に成功した.フタロシアニン錯体の芳香族配位子内部(コア)の修飾を行うために,リチウムアルコキシドの求核性に着目した新しい合成手法を提案し,コア修飾型フタロシアニン誘導体の合成に成功した.また,これらの物理化学特性の詳細な検討から,有機太陽電池材料などの有機エレクトロニクス素材としての応用が期待される,熱変換型フタロシアニンや,赤外光を吸収して電子励起状態となる多層積層型フタロシアニン誘導体の開発に成功した.本研究はフタロシアニンの骨格中心部(コア)を修飾した「コア修飾型フタロシアニン」を合成し,新しい錯形成能,熱特性,分光特性を見出すことを目的としたものである.平成22年度は大別して,2つのアプローチによるコア修飾を行った1つ目のアプローチは,ピロールの窒素原子を炭素に置き換えた,いわゆる「カルバフタロシアニン」の合成であり,ジイミノイソインドリンとテトラブロモインダンとの反応により目的化合物の合成に成功した.この化合物はフタロシアニン類似の芳香族性,および分光特性を示す一方,フタロシアニンと比べてより高酸化状態の金属イオンを安定化することが明らかとなった.本研究により,はじめて芳香族性を有するコア修飾型のフタロシアニン誘導体の合成に成功したことは重要な成果である.2つ目のアプローチは,フタロシアニンコアに2つのアルコキシ基を付加することで芳香族性を失った誘導体の合成である.これはフタロニトリルをリチウムアルコキシド塩基存在下,穏やかな条件で反応させることにより,簡便,高収率で目的化合物の合成が可能となった.この化合物はフタロシアニンと異なり,有機溶媒に対する高い溶解性を示す.また,加熱により2つのアルコキシ基が脱離し,不溶性のフタロシアニンへと変換される.従って,この化合物を用いることで,有機薄膜太陽電池等への応用が可能な,塗布変換法によるフタロシアニン薄膜作製への簡便なアプローチが可能となったこれらの成果は,コア修飾型フタロシアニンの芳香族錯体としての新規性と,アプリケーションへの潜在的有用性を示しており,本研究初年度の研究計画目標を高いレベルで達成したといえる本研究はフタロシアニンの骨格中心部(コア)を修飾した「コア修飾型フタロシアニン」を合成し,新しい錯形成能,熱特性,分光特性を見出すことを目的としたものである.平成23年度は,22年度の結果を踏まえ,研究成果の一部を論文として報告するとともに,更なる研究分野の発展を目指して,以下の2つのアプローチによる研究を行った.1つめのアプローチは,フタロシアニンコアに2つのアルコキシ基を付与した錯体を用いた可溶性熱変換型フタロシアニン前駆体の開発である.昨年度の研究の結果,マイルドな条件で塩基を利用したフタロシアニン合成を行うと,アルコキシ基により共役が切れたフタロシアニン類縁体が簡便に合成できることが分かった.また,この化合物を加熱することで,アルコキシ基の脱離と芳香化が起こり,フタロシアニンが生成することが示された.そこで,この化合物を用いて,アルコキシ基の長さを種々に変化させることで,フタロシアニン前駆体の溶解度の向上,また熱変換特性の改良を試み,最終的にヘキサンなどの炭化水素系溶媒に対しても溶解度を示す前駆体の合成,並びにその詳細な熱変換特性の解明に成功した.これにより,フタロシアニンの有機薄膜太陽電池等のデバイスへの応用が加速されることが期待できる.2つめのアプローチは,フタロシアニンコア部分に複数の金属イオンを持つ誘導体の合成と電子状態の解明である.この化合物も上と同様の新しい分子設計指針に基づく手法開発の結果,合成が可能となった化合物である.フタロシアニン骨格は一般に強直で直角構造を作りやすいため,本研究で得られた副核錯体は2つの金属イオンが近距離に,かつ高い配位対称性を保ったまま存在している点が重要である.電気化学的,分光学的実験の結果,この錯体中では金属が混合原子価状態をとりやすく,また,その状態が架橋配位子の有無によってコントロールできることが示された.このような,架橋配位子による混合原子価錯体の電子状態制御は例がなく,基礎科学的な視点からも,非常に重要な成果が得られたといえる.本研究はフタロシアニンの骨格中心部(コア)を修飾した「コア修飾型フタロシアニン」を合成し,新しい錯形成能,熱特性,分光特性を見出すことを目的としたものである.最終年度は,これまでの結果を踏まえ,以下の2つのアプローチによる研究を行った.1つめのアプローチとして,これまでに開発した,マイルドな条件で塩基を利用するフタロシアニン合成法(低温リチウム法)を応用し,新しい構造を有するフタロシアニン型錯体合成を試みた.各種金属イオンを用いた合成を検討した結果,カドミウムイオンを用いた場合に6配位3枚羽型のコア修飾型フタロシアニン類縁体を得ることができた.

このような構造は,これまでランタノイドなどのイオン半径の大きな3価の金属のみで知られていたが,本研究により初めて2価金属による合成例を得ることができた.一方,コバルトイオンを用いた場合は四面体配位子場を有する2価コバルトコア修飾型フタロシアニン類縁体を得ることができた.2つめのアプローチとして,得られた新規錯体の物性評価を行った.具体的には,上述した正四面体配位子場コバルト錯体に対して,動的磁気特性の評価を行った.この錯体はコバルトが2価であり,正四面体配位子場であることからハイスピン状態であることが期待される.このような錯体は理論的にはスピン軌道相互作用により磁気容易化軸を持ち,低温での磁気緩和の遅れが現れることが期待される.しかし,この構造要件を満たす錯体の合成例が少なく,磁気物性に関して十分な知見は得られていなかった.本研究で,合成したコア修飾型のコバルトフタロシアニンは,ほぼ理想的な配位構造であり,その交流磁化率の測定により,低温下での磁気緩和の遅れが明確に観測された.また,この現象が交流磁場周波数に依存することから,この錯体が単分子磁石(SMM)特性を示すものであることが明らかとなった.一部データが出揃わない部分があるため,論文化は24年度に持ち越しとなっているものの,当初計画に沿った研究成果が得られていると同時に,そこから派生して新しい研究分野が誕生しており,23年度にはこれに関連した論文も発表することができたため.24年度が最終年度であるため、記入しない。現時点で本研究によって発展させた手法により,銅2核のコア修飾型フタロシアニンが合成できることが示され,またその電子状態が分子構造の違いにより大きく変化することが明らかとなった.そこで,銅以外の金属イオンを用いた場合に,同様のコア修飾が実現できるか,また実現できた場合,どのような電子状態を有しているかを検証することが重要であると考えている.そのため,今後は第一に銅と同様に平面4配位構造をとる金属イオンを用いた合成研究を進め,さらに異なる配位構造を好む金属イオンの場合に得られる錯体あ構造,ならびに電子状態の特徴を明らかにしていく予定である.24年度が最終年度であるため、記入しない。
小児患者の療養環境における熟練看護師の観察眼の解明と医療安全教育への導入

平成30年度は、小児のベッド周辺環境観察時における看護師と看護学生の危険認知に特徴を明らかにする目的で実験計測を行った。【方法】1)対象者は看護学生(4年生)4名と臨床経験5年以上の看護師。2)観察場面は、小児の転倒転落の医療事故につながるリスクを含んだ場面を準備した。「A.輸液ポンプで点滴中の小児がベッド柵半分下がった状況で1人いる環境」「B.輸液ポンプで点滴中の小児がベッド柵の下がった状況で母親といる環境」を2場面(静止画)選定した。3)計測方法:視線計測機器は、tobiiグラスを用いた。計測機器を装着し、PC上の観察場面を提示し、1人1場面10秒間1回の観察をしてもらった。計測後、対象者に危険認知をした理由の聞き取りを行った。測定項目は、注視分布・注視時間・注視回数である。【結果】1)場面1・2の危険箇所全体の平均注視時間は、看護師4.7±2.9秒(mean±SD)、学生8.7±2.7秒と学生が長かった(p<0.05)。場面1・2の危険箇所全体の平均注視回数では、学生が15.4回、看護師が12回と学生の方が多かった。場面1・2とも学生は、「布団」への注視があるが看護師の注視はなかった(p<0.05)。「ベッド柵」は学生が2.5±2.2秒、看護師は1.1±1.4秒と学生が長かった(p<0.05)。2)危険判断の理由は、看護師の方が危険予測を具体的に述べており、計測データで注視していない危険箇所の危険予測をする傾向がみられた(p<0.1)。【考察】学生は、注視時間が長く注視回数も多いことから、危険箇所へ頻回に視線を動かしている可能性が考えられる。看護師は、学生と比較して注視時間も短く、回数も少ないが、注視していない箇所の危険も述べている。以上のことから、学生の危険認知は、注視に頼るものであるが、看護師の危険認知は、注視以外の経験知・周辺視野も関係している可能性がある。平成30年度は、小児のベッド周辺環境観察時における看護師と看護学生の危険認知に特徴を明らかにする目的で実験計測を行ったが、本実験にまで進むことができなかった。昨年から引き続き、教員が欠員(育児休暇による欠員)したため、研究以外の業務が多忙化したためである。令和元年度は、本実験を行い、分析・結果を終わらせられるように進めたい。現在、協力していただける臨床看護師を募るため病院へ依頼を行っている段階である。日本医療機能評価機構の平成28年度の年間報告によると、医療事故発生件数情報の報告件数は3428件あった。事故当事者の職種では、看護師(2409件)、ついで医師(2280件)と看護師の占める数が多い。事故の概要では、「療養上の世話(1430件36.8%)」、ついで「治療・処置(1168件30.1%)」で多かった。発生要因としては、当事者の行動に関わる要因の「確認を怠った(1167件11.3%)」、「患者側(1164件11.2%)」、「観察を怠った(1090件11.2%)」が多かった。小児科では196件の報告が見られ、医療事故の概要では「療養上の世話(93件)」、「ドレーンチューブ(34件)」、「薬剤(19件)」が多かった。小児の医療事故の発生頻度の高い事例として「小児用ベッドからの転落」が選定され、個別検討が行われている。また、再発・類似事例として「小児の輸液の血管外漏出(6件)」「小児への薬剤10倍量間違い(3件)(医師が当事者」」「小児の薬剤調整間違い(3件)(看護師が当事者)」が再発防止のために全国の医療機関へ情報提供されている。看護学生の小児看護学実習におけるヒヤリハット体験の調査では、回答者75名中、48名の約3分の2以上がヒヤリハット体験ありと回答しており(小泉,鈴木,出野,2007)、その概要として「ベッドからの転落の危険性」「その他の転倒転落の危険性」が41.2%と最も多かった(大塚,出野,本間ほか:2003,小泉,鈴木,出野:2007)。看護学生が受け持つ児童の対象年齢は幼児期後期(3歳就学前)が多い傾向にあり、ヒヤリハットの発生要因として安全への確認・観察不足、患児の特性(発達など)の理解、行動に対する予測困難が要因として推測されることが確認された(小泉,鈴木,出野,2007)。日本医療機能評価機構の医療事故防止事業部(2017年8月28日報告)の医療事故情報収集等事業平成28年度年報を中心に医療事故の全体の現状と小児科における医療事故の概要を把握した。また、文献検討により看護学生の小児看護学実習におけるヒヤリハットの概要や発生要因の把握を行った。小児看護における医療事故の現状や看護学生にヒヤリハットの現況を文献検討することで、医療事故やヒヤリハットの発症頻度の高い看護場面や要因が把握できた。眼球運動測定機器による看護師と看護学生の危険認知の違いを比較のために用いる看護場面の設定や詳細な状況設定の検討が可能となった。

平成30年度は、小児のベッド周辺環境観察時における看護師と看護学生の危険認知に特徴を明らかにする目的で実験計測を行った。【方法】1)対象者は看護学生(4年生)4名と臨床経験5年以上の看護師。2)観察場面は、小児の転倒転落の医療事故につながるリスクを含んだ場面を準備した。「A.輸液ポンプで点滴中の小児がベッド柵半分下がった状況で1人いる環境」「B.輸液ポンプで点滴中の小児がベッド柵の下がった状況で母親といる環境」を2場面(静止画)選定した。3)計測方法:視線計測機器は、tobiiグラスを用いた。計測機器を装着し、PC上の観察場面を提示し、1人1場面10秒間1回の観察をしてもらった。計測後、対象者に危険認知をした理由の聞き取りを行った。測定項目は、注視分布・注視時間・注視回数である。【結果】1)場面1・2の危険箇所全体の平均注視時間は、看護師4.7±2.9秒(mean±SD)、学生8.7±2.7秒と学生が長かった(p<0.05)。場面1・2の危険箇所全体の平均注視回数では、学生が15.4回、看護師が12回と学生の方が多かった。場面1・2とも学生は、「布団」への注視があるが看護師の注視はなかった(p<0.05)。「ベッド柵」は学生が2.5±2.2秒、看護師は1.1±1.4秒と学生が長かった(p<0.05)。2)危険判断の理由は、看護師の方が危険予測を具体的に述べており、計測データで注視していない危険箇所の危険予測をする傾向がみられた(p<0.1)。【考察】学生は、注視時間が長く注視回数も多いことから、危険箇所へ頻回に視線を動かしている可能性が考えられる。看護師は、学生と比較して注視時間も短く、回数も少ないが、注視していない箇所の危険も述べている。以上のことから、学生の危険認知は、注視に頼るものであるが、看護師の危険認知は、注視以外の経験知・周辺視野も関係している可能性がある。平成30年度は、小児のベッド周辺環境観察時における看護師と看護学生の危険認知に特徴を明らかにする目的で実験計測を行ったが、本実験にまで進むことができなかった。昨年から引き続き、教員が欠員(育児休暇による欠員)したため、研究以外の業務が多忙化したためである。上記の資料・文献検討から、看護師・看護学生の医療事故やヒヤリハットが療養上の世話、中でも転倒転落に関連する事例が多いことや発生要因として安全への確認・観察不足、発達など児の特性の理解不足による行動予測の困難等が確認された。危険認知を調査する看護場面の選定および設定の参考し、危険認知の実験のプレテストを行っていく方向である。令和元年度は、本実験を行い、分析・結果を終わらせられるように進めたい。現在、協力していただける臨床看護師を募るため病院へ依頼を行っている段階である。プレ実験を進めるに当たり、文献検索が不十分であったため、プレ実験に至らなかった。また、当初予定していた共同研究者の小児看護学の専門家(川端氏)の産休・育児休暇取得により、予定していた実験場面の検討や選定ができず、実験環境の設定やプレ実験が思うように進まなかった。希望していた実験機器の予算と見積額に差異が生じたため、購入が進まなかったこともある。物品費のトビーグラス2は、機器と解析ソフトと解析専用PCのセット価格で購入予定であり、申請時は合計416万であった。間接経費を引いた金額では、すべてを購入することが厳しい状況となった。加えて、ここ12年で解析専用PC価格が当初36万であったのが60万台と急に高騰により購入が厳しくなった。そのため、業者に依頼してPCをセットより外してもらうこととした。それによって、当初、科研費で購入予定であったPC購入ができず、その分、金額が少しだけ安くなった。PC購入は、他の財源(一般研究費など)から捻出することにしている。
多粒子系の非線形性と応答関数のゆらぎ

本研究の目的は、ある「親」状態(仮に集団的状態と呼ぶ)が多数のバックグラウンドとなる状態(背景状態と呼ぶ)に埋め込まれた場合の強度関数のゆらぎの研究である。研究の過程でいくつかの模型を検討し、それらについて種々のゆらぎの指標を調べた。まず一つの状態(集団的状態)が背景状態と結合する模型を構築した。この際両者の結合に対しては簡単な形を仮定し、背景の力学的特質が集団的状態の強度関数に与える効果が明確に見えるようにした。強度関数の特徴を調べるため、モーメント、強度分布関数、フラクタル次元、生き残り確率(フーリエ変換)という、強度関数の異なる様相を強調するような指標を取り上げ、背景状態の変化に伴うふるまいを計算した。得られた結果は、モーメントは強度和則により強く制限されるため、高次のものまで背景状態の特徴にあまり依存しないが、一方強度分布と生き残り確率は背景状態の力学的特質を反映する。また、フラクタル次元は非調和振動子の背景状態を考える限りほとんどパラメタ依存性をもたないが、乱雑行列の背景状態とは明確な差を示す。この点は今後の検討課題として残されている。次に、背景状態に埋め込まれた二状態の模型を考察した。この場合は、背景状態を通して二状態間の間接的結合が生じ、状態の集団性に関するコヒーレンスの検討が可能になる。我々は特に、「親」となる二状態の強度を状態間のエネルギー差の関数として求め、背景状態の力学的特質の役割を検討した。背景状態が可積分的である場合とカオス的である場合では、主要な強度をもつ状態のふるまいが全く異なることが見いだされた。この点を中心に、準位ダイナミックスの観点からの検討を続けている。原子核物理学における励起スペクトルの統計的ゆらぎの性質は、古くは低エネルギー中性子反応による準位間隔分布の研究、近くはより一般的なエネルギースペクトルと殻模型計算との比較などを通してかなり詳しく調べられてきた。しかし波動関数に現れる揺らぎの構造については、伝統的な強度分布以上の詳しい分析は未だなされていない。本研究では外場に対する応答関数の統計的性質を模型的に調べることにより、この方面の研究を発展させることが目的である。本年度はまず準備的研究において進めてきた非線形模型を多自由度系に拡張するための定式化を行なった。具体的には、強度を調べる二準位系とバックグラウンド(BG)となる系を結合させ、固有値および強度関数に関する分散式を導いた。この強度関数の振る舞いは、二準位系の直接の結合とBGを通した間接的結合の競合により決定されるが、これらはランダウ減衰および共鳴状態の分散幅の効果に対応するので、実際の原子核の応答関数の揺らぎの分析にも役立つと期待される。この定式化についで計算プログラムを作成してテストを行っている。本年はさらに一自由度模型で用いた応答関数のゆらぎの指標の多自由度系への拡張を検討した。この過程で、新たな指標として相関関数のフーリエ変換の研究を行なった。とくにこの指標と他の指標(モーメントやフラクタル次元)との関連性について調べるとともに、まず一自由度系での詳細な分析を行った。この部分については現在論文をほぼ完成しており、近く投稿する予定である。またこれと関連して、現実の原子核における相関関数(強度関数)の構造と核反応による測定についても検討を進めた。原子核など多粒子系の励起スペクトルの統計的ゆらぎはビリア-ド系の量子スペクトルと共通の特徴を持つことが知られ、詳しい研究がなされてきた。本研究課題では、波動関数のゆらぎの性質の分析に重点をおき、模型を用いて、統計的指標を検討することを目的としている。本年度は以下のような研究を行なった。1.一準位系とバックグラウンド系との結合による強度関数模型の詳細な検討を論文にまとめ、専門誌に投稿した(出版予定)。