hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
豪雨の主要因となる海上での下層水蒸気の蓄積メカニズム解明

日本付近で発生した豪雨事例等の解析から水蒸気が大気下層に蓄積される複数のメカニズムを解明した。海上での下層水蒸気場のベースは水蒸気浮力に起因する乾燥対流により下層500mほどに作られる対流混合層であり、豪雨をもたらす事例では下層のメソスケール渦やトラフ、地峡などの地形にともなう上昇流で下層1km程度に大量の水蒸気が蓄積されていた。また下層水蒸気の蓄積には黒潮や対馬海流などの海面水温分布も強く影響していた。名瀬と南大東島での強化高層気象観測や複数地点に設置した地上気象の通年観測、船舶によるGNSS観測からも、南西諸島や海上での時空間的に密な観測が下層水蒸気場の把握に重要であることが確認できた。衛星データを用いた研究では、5分間毎のラピッドスキャンデータを用いて、2013年9月2日に越谷市・野田市を襲った竜巻を生んだ積乱雲の急発達過程を調査し、そのデータの利用方法を検討した。高層観測・地上観測データを用いた研究では、NTTドコモ環境センサーネットワークによる湿度観測データを収集し、気象庁以外の観測データの利用可能性について調査を始めた。琉球大学(沖縄本島)とその施設(西表島)に地上気象観測装置を設定し、観測を始めた。1994年以後のGPS可降水量(5分値)データを整備・解析し、近傍の高層ゾンデ観測と比較検証した。その結果、2004年頃に行われたアンテナ機種の変更に伴い、精度変化が生じていることがわかった。客観解析データを用いた研究では、2013年7月九州北部豪雨をもたらした下層水蒸気の蓄積過程を調査し、14日の事例ではメソ渦とそれにともなうメソトラフによって多くの水蒸気が蓄積されていたことがわかった。気象庁長期再解析データJRA-55を用いて、2013年夏期に日本海側で大雨が多かった要因について調べ、500m高度の相当温位が過去56年間で上位3位に入る高い状態であり、上空の気温も考慮するともっとも不安定な状態が持続していたことがわかった。数値シミュレーションを用いた研究では、2010年10月20日の奄美豪雨事例を調査し、南からの水蒸気供給ではなく、北東からの乾燥空気が平年より暖かかった海面上で気団変質して、水蒸気が下層に蓄えられ、奄美大島に流入したのが大雨の主要因であることがわかった。2012年5月6日のつくば竜巻事例における、海上での下層水蒸気の蓄積過程を調査し、3分の1が海面からの供給、残りがメソトラフにともなって周辺から集まったものであることがわかった。また、黒潮の分布も水蒸気蓄積に大きく影響していた。JRA-55から数値シミュレーションを行う環境を整えた。5分毎の高頻度衛星観測データを用いた研究では、積乱雲群の発現に関連した低層雲の広がりや伝播特性及び地形効果による積乱雲の形成、下層暖湿気塊の流入を示唆する低層雲の存在を確認した。高層観測・地上観測データを用いた研究では、6月20日から2週間連続して名瀬と南大東で強化高層気象観測を実施するとともに、沖縄本島と西表島に設置した地上気象観測装置をほぼ1年間連続して運用した。局地循環による水蒸気の変動や台湾の風下にできる収束線による風向の変化など、海上の水蒸気蓄積に関係する現象のデータが取得できた。またNTTドコモ環境センサーネットワークによる湿度観測データの利用時の問題点を検討した。気象庁の海洋気象観測船に搭載したGNSS受信機を用いて可降水量(鉛直積算水蒸気量)の解析実験を行い、高層気象観測と比べて平均二乗誤差3mm程度で一致する結果が得られた。またGNSSによる水蒸気リアルタイム解析手法の開発を行った。客観解析データを用いた研究では、2014年8月20日の広島での大雨について解析を行い、豊後水道から大量の下層水蒸気が流入する一方、豊後水道で流路が狭くなる効果によって、水蒸気流入量が増すだけでなく、大量の水蒸気を含む層の厚みが増えたことが分かった。これらの特徴は1999年6月29日での広島での大雨事例と共通していた。梅雨前線の活動について、6月と7月の経年変動に相違があることを明らかにして経年変動を生む物理メカニズムを解明した。夏季の中緯度SSTの決定に対し、上層海洋での対流・拡散による季節躍層下への熱浸透が夏季SSTの上昇を大きく抑制していることを定量的に評価した。数値シミュレーションを用いた研究では、2013年8月9日に秋田・岩手県で発生した大雨について下層の暖湿気塊の形成・維持過程に着目して数値実験を行い、平年よりも暖かい日本海の海面水温が影響していることが分かった。高頻度衛星観測データを用いた研究では、発達した降水セルの多くに、ある雲頂高度まで比較的ゆっくりと雲域が発達し、その後雲域が急発達する傾向があることが見いだされ、積乱雲の発達には下層だけでなく上空500700hPaの湿度も重要であることがわかった。高層観測・地上観測データを用いた研究では、昨年度に引き続き6月25日から2週間連続して名瀬と南大東島で強化高層観測を実施し、昨年度の観測データも含めて下層水蒸気の変動について解析した。また沖縄本島と西表島における地上気象観測を継続して連続的なデータを取得し、夏季の島の上で発達する対流雲と地形との関係についてデータ解析と数値シミュレーションを行うとともに、寒冷前線の暖気側で発達する線状降水帯の構造を解析した。気象庁や東京大学の観測船、商用フェリーでGNSS観測を実施し、リアルタイム解析においても平均二乗誤差2mmの精度で可降水量解析が可能であることがわかった。

客観解析データを用いた研究では、下層水蒸気に着目した線状降水帯の発生しやすい条件について、地形の影響を強く受ける事例などを考慮して再考察を行った。数値シミュレーションを用いた研究として、平成27年9月関東・東北豪雨を対象に、下層の水蒸気の流入プロセスに着目した解析を行った。下層の水蒸気は台風第17号の近くを起源としており、関東地方に接近するにつれて水蒸気量が増加していたことが明らかになった。また非静力雲解像全球モデル内の梅雨前線活動の気候学的特性を客観解析データと比較し、その時空間的発達の再現性を議論した。黒潮/黒潮続流域のSST偏差よりもむしろ大陸の温度偏差ならびに大陸からの寒気の吹き出しの流軸位置が重要であることが判明した。この研究を今度発展させるための研究集会を昨年12月に西表島の琉球大学の研究施設で実施し、研究成果を関係者に共有した。当初予定していた高層観測・地上気象観測を用いた研究、客観解析データ・数値シミュレーションを用いた研究ともほぼ計画通り行うことができ、海上での下層水蒸気の蓄積過程として、下層風、下層メソ渦・メソトラフ、暖流(黒潮)、地形(豊後水道)の影響についての知見を得ることができた。高層観測データを用いた研究では、昨年度まで2年間で計4週間行った名瀬と南大東島での強化高層観測で得たデータを用いて、下層水蒸気場の変動についての解析を行った。梅雨前線帯より南側に位置していたときは、概ね高度1km以下で湿っており、大雨の目安となる水蒸気混合比18g/kg以上の気塊が存在している高度に対応していた。梅雨前線帯からかなり離れていた南大東島では、高度500mの水蒸気混合比は名瀬よりも大きかったが、18g/kg以上の気塊は高度700mより下層に限定され、下層水蒸気が蓄積されている層が薄かった。このことから、梅雨前線帯に近づくにつれて、徐々に下層水蒸気が蓄積されていることが示唆された。客観解析データを用いた研究では、気象庁局地解析を用いて、2016年6月20-21日の長崎・熊本での大雨の発生要因について調査した。大雨をもたらした下層水蒸気は前日には先島諸島付近に存在し、相対的に低い海面水温域を通過することで、水蒸気量がいったん減少したものの、対馬海流域で再び増大していたことがわかった。数値シミュレーションを用いた研究では、気象庁非静力学モデルを用いて、引き続き平成27年9月関東・東北豪雨を対象に、関東地方に近づくにつれて下層水蒸気が増大したプロセスを調査した。黒潮続流域の高海面水温域での海面からの水蒸気供給が大きく影響していたことがわかった。4月に行われた東アジア域のメソ気象に関する国際会議に参加して、招待講演として平成26年8月の広島豪雨の事例を中心にこれまでの研究成果を発表した。4年間で行った研究成果について取りまとめ、その成果の一部については気象庁から発刊した「図解説中小規模気象学」に記載した。日本付近で発生した豪雨事例等の解析から水蒸気が大気下層に蓄積される複数のメカニズムを解明した。海上での下層水蒸気場のベースは水蒸気浮力に起因する乾燥対流により下層500mほどに作られる対流混合層であり、豪雨をもたらす事例では下層のメソスケール渦やトラフ、地峡などの地形にともなう上昇流で下層1km程度に大量の水蒸気が蓄積されていた。
不法原因給付論の比較法的研究

今年度は、不法原因給付の返還遮断の可否について、PECL等の国際的モデル準則で示された、わが国の民法708条および判例学説のアプローチ(原則遮断アプローチ+要件アプローチ)とは異なるアプローチ(例外遮断アプローチ+裁量アプローチ+構造化された裁量)が、各国法の解釈論にどのような影響を与えているのかを分析することによって、あるべき判断枠組みとそれを支える原理を析出する一環として、アメリカ合衆国における近時の判例学説を分析した。第2次契約法リステイトメント(1981年)の「第8章公共政策を理由とする強制不可」中の「トピック5原状回復」(197199条)を分析した。197条は「不相応な喪失にならない限りで、原状回復請求を認めない」と定め、そのコメントでは、例外を認める考慮要素として、178条3項に挙げる諸要素(非行の重大性、公共政策の強度など)が用いられるとし、原則遮断アプローチ+裁量アプローチ+構造化された裁量に立つ。さらに198条(双方不法)および199条(改悛の機会)が例外を定める(要件アプローチ)。これに対して、第3次原状回復及び不当利得リステイトメント(2011年)第32条は、文言上は例外遮断アプローチ+裁量アプローチが採用しているかにみえるが、コメントでは第2次契約法リステイトメントの帰結を維持し、適用可能な準則に再定式化したにすぎないと述べられている。同条の判断枠組みは、契約を強制不可とする法令から返還請求の許否が明らかでない場合には、当該政策・禁止の強度・原告の有責性の程度・抑止効・司法的判断のコスト・私的正義などの諸要素を評価して決せられるとし、双方不法や改悛の機会の問題を当該政策、原告の有責性の程度の各要素に解消する。以上より、アメリカ合衆国における法状況と国際的モデル準則との相互作用を認めることができる。検討した判例学説から、アメリカ合衆国における法状況と国際的モデル準則との相互作用を見出すことができたが、なお検討できていない裁判例が少なからず存在し、その整理が不十分である。今年度の調査からも、わが国の解釈論においても、各国法と国際的モデル準則との関係を分析することが有用であることが分かったので、残ったアメリカ合衆国における裁判例を早急に分析し、イングランドにおける近時の判例学説の分析に移りたい。今年度は、資料収集とその分析に終始していたこと、および、学会や研究会等で研究に関連するものが開催されなかったことから、旅費を使用しなかったため、次年度使用額が生じた。次年度は、学会や研究会に積極的に参加する予定である。
１階偏微分方程式系のスペクトル解析の新展開：ディラック、マックスウェルを超えて

本研究の目的は、新しいクラスの1階偏微分方程式系に対して、極限吸収原理、スペクトル密度関数のヘルダー連続性、及び平滑化評価式を導くことである。本研究で取り扱う1階偏微分方程式系は、これまでのスペクトル解析学では論じられたことのないクラスであり、上に述べた3つの目的のいずれか一つでも成功すれば、十分な成果になるものと考えている。Dirac方程式、Maxwell方程式の双方の一般化となる一階偏微分方程式系になっている点が本研究のポイントであり、この観点から、本研究の初年度である2018年度は、Dirac方程式、Maxwell方程式の両方の過去のスペクトル解析の研究論文を見直し、本研究の考察対象が妥当な新クラスであることを確認した。その上で、Dirac方程式の解に対して、平滑化評価式の導出を試みた。Dirac作用素に対する極限吸収原理そのものは1970年代に見出されており、いまとなっては新しい成果ではないが、以前の研究では平滑化評価式に繋がらない形であった。そこで、本研究では、スペクトル関数の評価に基づいて極限吸収原理を確立し、そこから、さらにスペクトル測度、スペクトル密度へと研究を進め、平滑化評価式導出への道筋をつけた。本研究の重要性は、物理的背景も数学的な形式においても、まったく異なる2つの1階偏微分方程式系であるDirac方程式、Maxwell方程式の両方の一般化になっている点、および低階項を含んでいる点にある。この2つの重要なポイントを含む統一理論を目指しているところに、本研究の斬新性、独自性がある。実際、平滑化評価式の研究はおよそ4半世紀前からの歴史であり、1970年代には平滑化評価式そのものが存在しなかった。そこで、本年度研究では、極限吸収原理を見直し、さらにスペクトル測度、スペクトル密度へと研究を進め、平滑化評価式導出への道筋をつけた。しかしながら、Dirac方程式に対する従前の極限吸収原理の見直し作業に予想以上の時間がかかってしまい、Maxwell方程式に対する既存のスペクトル散乱理論の見直しに十分な時間を割くことができなかった。結果的に、本研究の申請段階ですでに成功していたDirac作用素に対する極限吸収原理の最終確認(詰めの作業)と、スペクトル密度関数のヘルダー連続性に関する成果の最終確認終えたが、Dirac作用素に対する平滑化評価式の最終確認には至らなかった。当初の予定では、初年度中に、Dirac作用素に関する最終確認は終えて、Maxwell作用素に作業に取り掛かるはずであったが、実際にはMaxwell作用素には取り掛かっていない。この点で、残念ながら「(3)やや遅れている」と判断せざるを得なかった。まずはDirac方程式に対する平滑化評価式を導く議論(証明)が完全なものであることを確認する。これが完了し次第、Maxwell方程式に対する従前の極限吸収原理を見直し、そこで得られた知見をもとに、平滑化評価式の導出に繋がる形で、スペクトル測度、スペクトル密度へと研究を進めたい。この準備作業を終えて、つぎにMaxwell方程式に対する平滑化評価式の導出に取り組む予定である。以上の作業を次年度中(2019年度中)に終えることができれば、2020年度には一般の定数係数強伝播系の1階偏微分方程式系のスペクトル解析に取り組みたい。もちろん、Dirac方程式、Maxwell方程式の両方の一般化となっているような1階偏微分方程式系を研究するが、このような型の1階偏微分方程式系は全く新しいものであり、既存の研究成果がなく、手探りでの研究作業になるものと見込んでいる。空間変数が一般次元の場合には複雑すぎることも予想され、空間次元が2の場合からのスタートになる可能性があると考えている。それが成功すれば、空間3次元、一般の空間次元へと研究を進められることを期待している。あるいは、空間次元を上げることを後回しにして、実質的には空間次元は2のままで、高次元の考察に繋がる形になる定数係数等方的1階偏微分方程式系を論じるのも、悪くない選択であると考えている。

本研究の重要性は、物理的背景も数学的な形式においても、まったく異なる2つの1階偏微分方程式系であるDirac方程式、Maxwell方程式の両方の一般化になっている点、および低階項を含んでいる点にある。この2つの重要なポイントを含む統一理論を目指しているところに、本研究の斬新性、独自性がある。Dirac作用素に対する極限吸収原理そのものは1970年代に見出されており、いまとなっては新しい成果ではないが、以前の研究では平滑化評価式に繋がらない形であった。実際、平滑化評価式の研究はおよそ4半世紀前からの歴史であり、1970年代には平滑化評価式そのものが存在しなかった。そこで、本年度研究では、極限吸収原理を見直し、さらにスペクトル測度、スペクトル密度へと研究を進め、平滑化評価式導出への道筋をつけた。しかしながら、Dirac方程式に対する従前の極限吸収原理の見直し作業に予想以上の時間がかかってしまい、Maxwell方程式に対する既存のスペクトル散乱理論の見直しに十分な時間を割くことができなかった。結果的に、本研究の申請段階ですでに成功していたDirac作用素に対する極限吸収原理の最終確認(詰めの作業)と、スペクトル密度関数のヘルダー連続性に関する成果の最終確認終えたが、Dirac作用素に対する平滑化評価式の最終確認には至らなかった。当初の予定では、初年度中に、Dirac作用素に関する最終確認は終えて、Maxwell作用素に作業に取り掛かるはずであったが、実際にはMaxwell作用素には取り掛かっていない。この点で、残念ながら「(3)やや遅れている」と判断せざるを得なかった。まずはDirac方程式に対する平滑化評価式を導く議論(証明)が完全なものであることを確認する。これが完了し次第、Maxwell方程式に対する従前の極限吸収原理を見直し、そこで得られた知見をもとに、平滑化評価式の導出に繋がる形で、スペクトル測度、スペクトル密度へと研究を進めたい。この準備作業を終えて、つぎにMaxwell方程式に対する平滑化評価式の導出に取り組む予定である。以上の作業を次年度中(2019年度中)に終えることができれば、2020年度には一般の定数係数強伝播系の1階偏微分方程式系のスペクトル解析に取り組みたい。もちろん、Dirac方程式、Maxwell方程式の両方の一般化となっているような1階偏微分方程式系を研究するが、このような型の1階偏微分方程式系は全く新しいものであり、既存の研究成果がなく、手探りでの研究作業になるものと見込んでいる。空間変数が一般次元の場合には複雑すぎることも予想され、空間次元が2の場合からのスタートになる可能性があると考えている。それが成功すれば、空間3次元、一般の空間次元へと研究を進められることを期待している。あるいは、空間次元を上げることを後回しにして、実質的には空間次元は2のままで、高次元の考察に繋がる形になる定数係数等方的1階偏微分方程式系を論じるのも、悪くない選択であると考えている。当該年度は研究代表者(楳田)の定年退職年度の為に極度に多忙であった。そのため、予定していた海外出張の一部、国内出張の一部ができなくなってしまった。
ゼオライトを用いたヨウ素・セシウム高除染性フィルターベントシステムの開発

新規制基準では、国内全ての原発に格納容器フィルタードベントシステム(FCVS)の設置を義務づけた。しかし、FCVS関する公開文献は限られており、ヨーロッパの既存のFCVSは小児甲状腺癌の原因物質である有機ヨウ素の除染係数(DF)が低い。本研究では、有機ヨウ素に対して高い除染係数(DF)を有する銀ゼオライト(AgX)を使用し,より高性能なFCVSの開発を実施した。北大は、FCVSの二相流特性の安定化、スクラビングノズルの最適化を、東北大学では、放射性ヨウ素を使った吸着試験を分担し、放射線検出器のカウント値の高精度な測定可能とし、世界最高性能のDFを有するFCVSの開発に成功した。「研究の目的」福島第一原子力発電所では、内圧上昇や過熱蒸気により格納容器からリークや破損が生じ、やはり放射性物質を飛散させた。フィルターを通して放射性物質を除去してからベントすべきであった。加えて、格納容器を水や空気で冷やす崩壊熱除去系が必要であった。本研究では、世界一安全な発所電を目指し、高性能なフィルタードベントシステムの構築を目指す。特に、放射核種に対するゼオライト粒子の放射性物質吸着性能を向上させ、「ゼオライトを用いたヨウ素・セシウム高除染性フィルターベントシステムの開発」を研究目的とする。「研究の具体的内容」(1)ゼオライトを用いた放射性核種吸着実験(東北大学)ゼオライト吸着剤をいたバッチ試験を行い、水蒸気中の放射性核種の除去・分離特性を調べた。RI使用施設にて取り扱いが可能なRIトレーサーから成る模擬水を用いて放射性核種吸着実験を行った。(2)ゼオライトフィルターカラム試験(北海道大学)実機で想定される温度、圧力の蒸気を用いてゼオライトを円筒状のカラムに充填し、流動様式と圧力損失、水温上昇や流動状況を確認した。蒸気がゼオライト粒子内を均一に上昇するか、突沸などの不安定流動が発生しないか、ゼオライト粒子や水滴が飛散しないかなど、安定な流れが維持できる蒸気流量や水温などのパラメータ範囲を確認した。(3)フィルタードベントシステムの成立性評価(北海道大学)実機フィルタードベントのシステムとしての除染能力が確実に向上されるように、機械学会にフィルターベントシステム検討WGを設置し、システムとして要件整理を行った。研究の目的」福島第一原子力発電所では、内圧上昇や過熱蒸気により格納容器からリークや破損が生じ、やはり放射性物質を飛散させた。2011年(平成23年)3月11日に発生した東北地方太平洋沖地震による津波により、福島第一原子力発電所が炉心溶融を伴う過酷事故を起こし、大量の放射性物質が飛散し周辺環境に甚大な影響を及ぼす事態となった。これを踏まえ、ヨーロッパで導入されている格納容器フィルタードベントシステム(FCVS)の設置を日本原子力学会等で提案し、国内全ての原子力発電所に設置されることになったが、欧州のFCVSは小児甲状腺癌の原因物質である有機ヨウ素に対する除染係数が50程度と低く改善の余地があった。そこで本研究では、更なる除染性能向上のため、可視化模擬実験と二相流解析を実施して、高除染性の高い銀ゼオライト(AgX)を使用することを目的に、フィルターベントの作動メカニズムに立ち返って高性能化を推進した。

まず、可視化試験により、起動から安定状態までの内部挙動の観察しガイセリングや流体振動といった不安定挙動や、気液対向流制限(CCFL)などを確認し、流路分離により安定作動を見いだした。除染係数を高めるために気液二相流の界面積を大きくする必要があり、マイクロフラッシュにより気泡径を測定し、多孔管よりも、ディフレクター付きベンチュリノズルを開発した。更に、ベントガス中のメチルヨウ素を99.99%以上吸着させ銀ゼオライトAgXに注目し、本研究では東北大学の多元研究所の放射性物質が取り扱える施設で、ヨウ素125でラベル化したヨウ化メチルを用いて種々の条件下におけるAgXへの吸着実験を行い、その吸着性能を確認した。また、多段オリフィスを用いて飽和蒸気を過熱蒸気に変えることに成功し、AgXに乾き蒸気を供給して、最終的にベントガス中の放射性メチルヨウ素を99.99%以上吸着させることが可能であるという結果を得た。本研究の成果は、国内の原子力発電所に適用され、有機ヨウ素に関して世界最高の高除染性能を達成した。26年度が最終年度であるため、記入しない。原子炉工学、原子炉安全工学、気液二相流26年度が最終年度であるため、記入しない。セシウムの吸着のみならず、無機ヨウ素や従来吸着ば困難であった有機ヨウ素を吸着可能な高性能な銀ゼオライトが見つかり、この吸着性能により、当初の予定を上回るフィルター性能が得られる見通しが立った。セシウムの吸着のみならず、無機ヨウ素や従来吸着が困難であった有機ヨウ素を吸着可能な高性能な銀ゼオライト(AgX)が、宮城県古川市のラサ工業で商品化に向けたヨウ素吸着試験により、ドイツの認証機関TUVにて認定された。除染係数DFは、有機ヨウ素では世界最高の10000に達した。この吸着性能により、当初の予定を上回るフィルター性能が得られる見通しが立った。この高除染性銀ゼオライトのサンプルの提供を受け、北大に設置した高さ4mの大型試験装置に組み込み、実機相当の高温蒸気をボイラーから供給し、耐久試験も実施した。この結果、蒸気に晒されたAgXの粒子の溶解や細粒化は発生せず、フィルターとしての機能が継続することを確認した。また、超高圧電子顕微鏡を用いて、銀ゼオライトの微細構造の劣化状況の有無を詳細に観察し、性能に影響するような変化が無いことを確認した。海外のフィルターベントのメーカであるアレバ社やスイスのライプシュタットのフィルターベントの調査を行い、国際的な性能標準を把握するとともに、銀ゼオライトの吸着性能が高まるように粒子表面の水膜厚さを薄くするメカニズムを強化することを実験により確認する。平成25年3月19日には、北海道大学において、日本機械学会動力エネルギーシステム部門に設置された「原子力安全規制の最適化研究会」のフィルターベントワーキンググループの会議および装置の見学会を開催した。
リボソーム触手様タンパク質とアミノアシルtRNA合成酵素の相互作用の構造基盤解明

リボソーム表面で柔軟かつ広範囲に運動する“触手様タンパク質"は、翻訳因子と直接相互作用して翻訳因子をリボソームへとリクルートする。一方で最近、触手様タンパク質がアミノアシルtRNA合成酵素とも相互作用し、アミノアシルtRNAを翻訳因子へ効率よく供給する役割も担うことが示された。本研究では、まず触手様タンパク質とアミノアシルtRNA合成酵素の相互作用実験を行った。その結果、触手様タンパク質のC末端ドメインのN末端側部位がアミノアシルtRNA合成酵素との相互作用に重要であることを示唆する結果を得た。また、我々は触手様タンパク質-アミノアシルtRNA合成酵素の微結晶を得ることに成功した。我々はこれまでに、触手様タンパク質と翻訳伸長因子の相互作用の構造基盤を明らかにしてきた。一方で最近、触手様タンパク質が、翻訳因子とは構造も機能も全く異なるアミノアシルtRNA合成酵素とも相互作用し、アミノアシルtRNAを翻訳因子へ効率よく供給する役割も担うという、タンパク質合成の新たな仕組みが明らかになった。そこで本研究では、我々のこれまでの実験基盤を利用し、触手様タンパク質・アミノアシルtRNA合成酵素複合体の構造を明らかにすることを目的とした。しかし、触手様タンパク質はフレキシブルな構造を有しているため、そのままの状態では結晶化が困難である。そのため、本年度は、まず生化学的解析により触手様タンパク質のアミノアシルtRNA合成酵素との相互作用部位を特定し、結晶化に適した構造が安定な触手様タンパク質断片(触手様タンパク質ペプチド)を作製することを目的とした。実験は、好熱性古細菌M. thermautotrophicusの触手様タンパク質およびM. thermautotrophicusのセリルtRNA合成酵素を使用して行った。そして、触手様タンパク質の削除体を数種類作製し、ネイティブアクリルアミドゲルを利用したゲルシフトアッセイにより触手様タンパク質の削除体とセリルtRNA合成酵素の相互作用を調べた。その結果、セリルtRNA合成酵素は触手様タンパク質のC末端から50残基の領域と相互作用していることが明らかになった。触手様タンパク質とアミノアシルtRNA合成酵素の相互作用は弱く、その検出は非常に困難であった。具体的には、プルダウンアッセイでは触手様タンパク質とアミノアシルtRNA合成酵素の相互作用は検出できなかった。また、ゲルシフトアッセイにおいても、通常の条件では触手様タンパク質とアミノアシルtRNA合成酵の相互作用は検出できず、pHやゲル濃度など様々な条件を検討することではじめて、触手様タンパク質・アミノアシルtRNA合成酵素複合体を検出することができた。そのため、当初の計画では初年度に、アミノアシルtRNA合成酵素と相互作用する触手様タンパク質の領域を特定する予定であったが、上記のごとく相互作用部位を特定するための分析系の確立に時間がかかったため、おおよその領域を特定するに留まった。だが、相互作用分析法が確立したので、来年度からは研究を加速させることができると考えている。リボソーム表面で柔軟かつ広範囲に運動する“触手様タンパク質"は、翻訳因子と直接相互作用して翻訳因子をリボソームへとリクルートする役割を担う。触手様タンパク質はフレキシブルな構造を有しているため、そのままの状態では結晶化が困難である。そのため本年度は、まず、結晶化に適した構造が安定な触手様タンパク質断片を作製することを目的とし、触手様タンパク質におけるアミノアシルtRNA合成酵素との相互作用部位の特定を行った。相互作用部位の特定は、触手様タンパク質の削除体を数種作製し、蛍光偏光度測定法により行った。その結果、触手様タンパク質はC末端ドメインのN末端領域でアミノアシルtRNA合成酵素と相互作用していることが明らかになった。この結果は意外な結果であった。なぜなら、我々はこれまでに、触手様タンパク質はC末端ドメインのC末端領域で翻訳因子と相互作用することを突き止めていたからである。次に我々は、アミノアシルtRNA合成酵素との相互作用部位を含む触手様タンパク質ペプチドとアミノアシルtRNA合成酵素の共結晶化に取り組んだ。結晶化のスクリーニングはシッティングドロップ蒸気拡散法により行った。その結果、現在までに針状結晶を得ることに成功している。触手様タンパク質とアミノアシルtRNA合成酵素の相互作用は弱く、その検出は予想以上に困難であったが、上記の如く我々は蛍光偏光度測定法により、触手様タンパク質はC末端ドメインのN末端領域でアミノアシルtRNA合成酵素と相互作用していることを示した。また、我々は、アミノアシルtRNA合成酵素との相互作用部位を含むペプチドとアミノアシルtRNA合成酵素の共結晶化に取り組み、針状結晶を得ることに成功している。よって、研究はおおむね順調に進んでいると判断した。リボソーム表面で柔軟かつ広範囲に運動するリボソームの“触手様タンパク質"は、翻訳因子と直接相互作用して翻訳因子をリボソームへとリクルートする役割を担う。

一方で最近、触手様タンパク質が、翻訳因子とは構造も機能も全く異なるアミノアシルtRNA合成酵素とも相互作用し、アミノアシルtRNAを翻訳因子へ効率よく供給する役割も担うという、タンパク質合成の新たな仕組みが明らかになった。そこで本研究では、我々のこれまでの研究基盤を利用し、触手様タンパク質・アミノアシルtRNA合成酵素複合体の構造を明らかにすることを目的とした。本研究では、まず、結晶化に適した構造が安定な触手様タンパク質断片を作製することを目的とし、触手様タンパク質におけるアミノアシルtRNA合成酵素との相互作用部位の特定を行った。その結果、触手様タンパク質はC末端ドメインのN末端領域でアミノアシルtRNA合成酵素と相互作用していることが明らかになった。一方我々は過去の研究で、触手様タンパク質はC末端ドメインのC末端を介して翻訳因子と相互作用していることを明らかにしている。即ち今回の結果は、アミノアシルtRNA合成酵素と翻訳因子が同時に触手様タンパク質と相互作用し、翻訳効率を上昇させることを示唆するものである。次に我々は、触手様タンパク質とアミノアシルtRNA合成酵素との共結晶化に取り組んだ。その結果、現在までに微結晶を得ることに成功している。なお、本研究の一環で触手様タンパク質に結合する新規因子も探索していた結果、新たな因子を数種同定することができた。また、触手様タンパク質と翻訳因子との相互作用メカニズムについても新たな知見を得ることができた。リボソーム表面で柔軟かつ広範囲に運動する“触手様タンパク質"は、翻訳因子と直接相互作用して翻訳因子をリボソームへとリクルートする。一方で最近、触手様タンパク質がアミノアシルtRNA合成酵素とも相互作用し、アミノアシルtRNAを翻訳因子へ効率よく供給する役割も担うことが示された。本研究では、まず触手様タンパク質とアミノアシルtRNA合成酵素の相互作用実験を行った。その結果、触手様タンパク質のC末端ドメインのN末端側部位がアミノアシルtRNA合成酵素との相互作用に重要であることを示唆する結果を得た。また、我々は触手様タンパク質-アミノアシルtRNA合成酵素の微結晶を得ることに成功した。今年度に確立することができた触手様タンパク質とアミノアシルtRNA合成酵素の相互作用の分析系により、今後はアミノアシルtRNA合成酵素と相互作用する触手様タンパク質の部位をさらに特定する。部位が特定されたら、その部位の発現系を構築し、あるいはペプチドを化学合成して、アミノアシルtRNA合成酵素との共結晶化に取り組む。また、本年度はアミノアシルtRNA合成酵素としてセリルtRNA合成酵素を使用していたが、来年度からは他のアミノアシルtRNA合成酵素についても解析を進めていく。
プラズマ対向材料のその場診断手法の開発と最適化

本研究では,核融合炉におけるプラズマ対向材料の表面近傍の損傷程度と不純物堆積量を炉内でも簡便に評価するその場診断手法を開発し最適化することを目指した.実験室規模での基礎実験から,試料表面の光反射率変化を損傷の程度や不純物堆積層形成量と対応付けて整理した.また,大型のプラズマ閉じ込め装置内で適応性を検証するために,LHDにおいて光反射率スペクトルの実時間測定を行い,実機環境下においても光学測定が有効な診断手法となることを示した.さらに,透明導電膜を用いた光学・電気的特性変化の測定や,高周波電源を用いたインピーダンス測定を相補的に用いることで,より精度の高いその場診断手法になり得ることを示した.本研究では,プラズマと対向材料の相互作用において鍵となる材料表面近傍の損傷程度と不純物堆積量を炉内でも簡便に評価するその場診断手法を開発し提案するとともに,大型のプラズマ閉じ込め装置において本手法の有効性を検証し最適化する事を目的としている.研究初年度に当たる平成25年度は,新たな診断用材料としてGa添加酸化亜鉛(GZO)薄膜に着目し,イオン照射前後の光学特性や電気的特性の測定を行い,照射による影響を定量的に評価した.また,大型プラズマ閉じ込め装置LHDを用いた材料診断手法の検証実験に着手した.主要な結果は以下の通りである.さらに,来年度の実験に向けて,装置改良などを行った.(1)ヘリウムイオン照射したGZO薄膜において,試料内に導入された照射欠陥に起因すると考えらる光透過率や電気抵抗率の有意な変化が確認された.今後,微細組織等との相関を評価する必要があるが,GZOを診断用材料として用いることで,光学特性と電気特性の同時計測が可能となり,診断精度の向上が見込まれる.(2)LHDのグロー放電下において炉内設置した金属ミラー材の光反射スペクトルを実時間測定し,表面変質に起因した有意な光反射率の経時変化が確認された.実機環境下では,照射損傷に加え,不純物堆積が表面特性変化に影響を与えることが問題となるが,光反射率の経時変化を調べることで,膜厚の推定が可能となることが示された.(3)島根大学の既設装置に改良を行い,ヘリウムおよび重水素の2重イオンビーム同時照射下での連続波長レーザーを用いた光反射率分光その場測定が可能な装置系を構築した.本研究では,プラズマと対向材料の相互作用において鍵となる材料表面近傍の損傷程度と不純物堆積量を炉内で簡便に評価するその場診断手法を開発し提案するとともに,大型のプラズマ閉じ込め装置において本手法の有効性を検証し最適化する事を目的としている.研究2年目にあたる平成26年度は,初年度に構築した材料表面特性測定装置を利用して,連続波長レーザーによる光反射率スペクトル,およびLCRメーターによるインピーダンスを,それぞれイオン照射下で実時間測定した.また,新たな診断用材料としていくつかの透明導電膜を作成し,その成膜環境に対する,光学特性(透過率)および電気伝導特性の変化を検討した.主な結果は以下の通りである.(1)鏡面ステンレス試料のヘリウムイオン照射下における光反射スペクトル変化を実時間測定し,それらを照射量および照射量の関数として整理した.この結果,光反射スペクトル測定を用いた高精度な材料診断の可能性を示した.(2)金属試料を用いたイオン照射下インピーダンス測定においては,高周波領域においてのみ有意なインピーダンス変化が検出され,材料のごく表面直下に分布する照射損傷の影響が指摘された.試料の最適化等により,インピーダンス測定による損傷の深さ分布の見積りが可能になると考えられる.(3)大面積基板への成膜が可能であるマグネトロンスパッタリング法を用いて,ガラス基板上にZnO透明導電膜を作成し,スパッタリング時の投入電力の大きさにより,電気伝導性が大きく変化することを見出した.さらに,成膜後の透明導電膜をある条件でアニールすることで高い電気伝導性を示す膜に改質したことから,熱に対して応答する診断材料としての有用性が明らかとなった.本研究では,プラズマと対向材料の相互作用において鍵となる材料表面近傍の損傷程度と不純物堆積量を炉内で簡便に評価するその場診断手法を開発し提案するとともに,大型のプラズマ閉じ込め装置において本手法の有効性を検証し最適化する事を目的としている.平成27年度は研究期間の最終年度にあたり,これまでに得られている実験データの整理,解析および補足データの取得,成果の取り纏めを行った.主な結果は以下の通りである.(1)LHDの実機プラズマに曝した試料における光反射率スペクトルの解析をすすめ,試料表面近傍の損傷,および不純物堆積の程度の見積りの精度を向上させた.特に不純物堆積層の厚さ評価においては,適応条件に制限はあるものの,光学測定が非常に有効な診断手法になることを示した.(2)金属試料のイオン照射下インピーダンス測定においては,透磁率の高く表皮効果が顕著にあらわれるパーマロイを試料に用いることで,表面直下に形成する照射損傷の深さ分布に依存した有意な変化を捉えることができた.(3)これまでに行ってきたイオン照射下における光反射率スペクトル測定の実験条件を拡張し,イオン種(D, He, Ar)やエネルギー,照射量による依存性を整理した.(4)その場診断用の透明導電膜について,成膜後の熱処理条件を詳細に検討することで,さらなる低抵抗化に成功した.

この成果によって,その場診断における応答の幅が拡大すると期待される.本研究では,核融合炉におけるプラズマ対向材料の表面近傍の損傷程度と不純物堆積量を炉内でも簡便に評価するその場診断手法を開発し最適化することを目指した.実験室規模での基礎実験から,試料表面の光反射率変化を損傷の程度や不純物堆積層形成量と対応付けて整理した.また,大型のプラズマ閉じ込め装置内で適応性を検証するために,LHDにおいて光反射率スペクトルの実時間測定を行い,実機環境下においても光学測定が有効な診断手法となることを示した.さらに,透明導電膜を用いた光学・電気的特性変化の測定や,高周波電源を用いたインピーダンス測定を相補的に用いることで,より精度の高いその場診断手法になり得ることを示した.当初予定していた実験計画に従い,データの取得が行われており,着実に成果が上がっている.共同研究者3名が一堂に会する機会はなかったが,各共同研究者間の情報交換は日常的に行われており,特に大きな問題は生じなかった.H27年度には共同研究者3名が中心となった中規模な研究会を実施し,成果の取りまとめを行いたいと考えている.核融合炉材料学研究期間の最終年度に当たり,これまでに得られている実験データの整理,および捕捉データの取得を行う.実験室規模で得られている基礎的なデータと,大型プラズマ閉じ込め装置LHDの実機プラズマ曝露下で得られたデータとの相関から,本手法の実機環境下における有効性を検証する.さらにLHDにおいて測定されている放電中のプラズマパラメータと,本手法により得られた材料表面特性の動的変化との関連を評価し,実時間計測の意義を明確化する.また,得られた研究成果の発信においては,国内外における学会,研究会において積極的に成果報告を行うとともに,広く認められた学術雑誌に論文を寄稿するように努める予定である.当初予定していたLCRメータを用いたイオン照射下インピーダンス測定は,実験精度に問題が生じ,十分なデータ取得には至っていない.現在装置構築に向けた試行錯誤を行っている.一方で大型の実機プラズマ装置(LHD)を用いた検証実験は,次年度の研究計画を前倒しして実施している.さらに,連続波長レーザーを用いた光反射率スペクトルその場測定装置の構築は,当初予定に新たに加えた項目であり,全体としてみれば,概ね順調に研究が進展していると言える.安価な物品の選定や旅費の削減などにより,僅かに次年度使用額が生じた.平成25年度に島根大学に構築した光反射率スペクトルその場測定装置を用いて,照射下表面分析における測定条件,照射パラメータの拡張を行う.並行して,照射試料の断面微細組織を行い,表面変質の深さ分布との相関を調べる予定である.一方,イオン照射下インピーダンス測定については,試料ホルダーや電極接続方法などに工夫を施し,再現性の良い高精度なデータが取得できるように改良を加える予定である.これまでの研究成果は,平成26年度6月に開催予定の「第10回核融合エネルギー連合講演会」において報告する事が決定しており,他の国内外の研究会等の機会を用いて,積極的に成果発表を行う予定である.繰越額を加えた次年度使用可能額も十分とは言えないので,これまで通り,可能な範囲で安価な物品の選定や割安の運賃による旅費の削減に努め,研究に必要な物品購入や旅費等に使用予定である.当初購入予定であった一部の設備備品,消耗品については,研究経費の不足のため購入を見送った.
SPECT(単光子断層撮像法)による心筋血流量定量測定法の確立に関する研究

^<201>TICI、^<99m>Tc-tetrofosminおよび^<99m>Tc-MIBIの心筋血流放射性医薬品の定速静注下の動態SPECT(単光子断層撮像)法、および急速静注下のプレーナー(二次元撮像)法から、局所心筋の経時的放射能増加を捉え、薬物動態モデル解析の手法を用いて、局所心筋血流量を絶対値として定量的に算出する方法を考案し、本法の妥当性を検討した。平成9年度および平成10年度で得られた検討結果は下記の如くである。1.心筋血流放射性医薬品定速静注5分以降で心筋放射能は直線的に増加し、定速静注下の動態SPECTにより心筋放射能変化を経時的に観察することで、心筋血流量を絶対値として定量測定する方法が確立された。2.本法を用いて冠動脈拡張剤であるdipyridamole投与下および運動負荷下の心筋血流量を測定し、^<201>TICI、^<99m>Tc-tetrofosminおよび^<99m>TC-MIBIの三放射性医薬品の比較検討を行ったところ、心筋放射能増加は^<201>TICIで最大の増加が得られ、^<201>TICIが心筋血流放射性医薬品として最も適当なことが判明した。^<99m>Tc-tetrofosminと^<99m>Tc-MIBI間では、心筋放射能増加は^<99m>Tc-MIBIで少なからず増加が見られたものの、^<99m>Tc-tetrofosminでは殆ど増加が見られなかった。3.以上、本法は虚血性心疾患における冠動脈拡張術や冠血行再建術などの治療効果の判定手段のみならず、治療適応の是非の決定手段としても応用しうる可能性が示唆された。各種心疾患における心筋血流シンチグラフィは、日常診療上、不可欠の検査法となっている。しかし、その評価は、相対的な心筋内放射能分布から病変部を検出する定性的診断か半定量的診断に留まり、心筋血流量を数値として定量的に求める絶対的定量測定法は未だ確立されていないのが現状である。特に、多枝病変による虚血性心疾患や心筋炎、心筋症などの心筋血流が全体的に減少する疾患の診断や、冠動脈拡張術や冠血行再建術の治療適応決定や治療効果判定の精度向上には、絶対的心筋血流測定法の確立が必須である。以上の背景のもとに、平成9年度では以下の如き検討を行った。1.健常成人ボランティアを用いて、心筋血流トレーサである^<99m>Tc-tetrofosminの一定速度での静脈内への持続注入下の血液中の放射能変化、並びに動態SPECT(1分間1回転で計30-60分間のデータ収集)から得られた心筋放射能の時間変化を、薬物動態モデルの方法に当てはめて解析した。その結果、簡便な解析法であるマイクロスフェア法や直線積分最小2乗法を用いれば、比較的正確に局所心筋血流量を算出しうることを明らかにした。2.また、冠動脈拡張剤であるdipyridamoleを用いた場合、本法によって得られる心筋血流量値の増加がdipyridamoleにより真に得られるか否か検討したところ、所定の予期した増加が得られた。3.さらに現在、動物実験モデルを用いて本法の妥当性を検討中である。^<201>TICI、^<99m>

Tc-tetrofosminおよび^<99m>Tc一MIBIの心筋血流放射性医薬品の定速静注下の動態SPECT(単元子断層撮像)法、および急速静注下のプレーナー(二次元撮像)法から、局所心筋の経時的放射能増加を捉え、薬物動態モデル解析の手法を用いて、局所心筋血流量を絶対値として定量的に算出することが可能な否か引き続き検討した。平成10年度で得られた結果は、下記の如くである。1. ^<201>TICI、^<99m>Tc-tetrofosminおよび^<99m>Tc-MIBIの三心筋血流放射性医薬品ともに、定速静注下では、静注5分以降において、心筋放射能の直線的な上昇が得られ、局所心筋血流量を絶対値として定量的に算出することが可能であった。2.冠動脈拡張剤であるdipyridamoleを用いて、上記の三心筋血流放射性医薬品のうち、どの医薬品が冠動脈拡張の結果生じる心筋血流量増加を鋭敏に捉えうるか検討したところ、^<201>TICIを用いた場合約2倍の増加がみられ、^<201>TICIが最も心筋血流を反映する放射性医薬品であることが判明した。^<99m>Tc-MIBIと^<99m>Tc-tetrofosminの場合は、^<99m>Tc-MIBIで約1.5倍の増加が見られたものの、^<99m>Tc-tetrofosminではほとんど心筋放射能の増加が見られなかった。3.運動負荷にても検討したが、dipyridamole負荷の場合と同様の結果が得られた。4.以上、本法は冠動脈拡張術や冠血行再建術などの治療効果の判定手段のみならず、治療適応の是非の決定手段としても応用しうる可能性が示唆された。
重症産科疾患における予知診断の新規プロテオーム技術を用いた実証的研究

妊娠高血圧症候群(HDP)は、母児共に生命に関わる重篤な疾患である。HDPの病態を検出する血中分子マーカー(ペプチド)を検索することを目的として、これま新規でにプロテオーム質量分析法,BROTCHIP法を用いて、7種類の候補を発見し構造決定をした。本研究では、単クローン抗体を用いたこれらのペプチドに対する簡易定量法の開発を目指した。HDPの新しい疾患バイオマーカー候補分子として同定した7種のペプチドのうち、2ペプチドに対する特異単クローン抗体の作成を試みたが、抗体の特異性,親和性は確認できず、特異単クローン抗体の作成は困難であり、異なるアプローチの検討が必要と考えられた。妊娠高血圧症候群(PIH)は、母児共に生命に関わる重篤な疾患である。申請者の研究グループは、これまで新規プロテオーム質量分析法を用い、高い感度・特異度でPIHの病態を検出する血中分子マーカー(ペプチド)候補を7種発見し、構造決定した。本研究では、単クローン抗体を用い、これらのペプチドに対する簡易定量法の開発を目指す。更にこの定量法を用いた大規模臨床検体測定値のデータベース化により、重篤なPIHに対する分子マーカーとしての有用性を実証する為のデータの集積を目指す。1.単クローン抗体の作成先行研究によりPIHの新しい疾患バイオマーカー候補分子としてプロテオーム解析技術である、BROTCHIP法を用いて同定した7種のペプチドのうち、感度・特異度ともに優れた2ペプチドに対する特異単クローン抗体の作成を試みている。合成した2ペプチドにKLHを連結したものを成熟雄BALB/cマウスに免疫し、免疫マウス脾細胞とP3U1骨髄腫細胞を融合させ、ハイブリドーマを作製している。ペプチドそれぞれのN/C-末端アミノ酸をアルブミンに結合し、それらを用いて各末端配列に特異的かつ高親和性を持つ抗体産生クローンを選別している。2.PIH患者及び正常妊婦血清の採取順天堂大学医学部附属浦安病院に入院または外来通院中のPIH患者(診断直後・薬物療法開始前)及びコントロールとして健常ボランティア(妊娠中期/後期の正常妊婦)を対象に採血することとしており、施行に先立ち、各医療施設倫理委員会の承認の取得を行い、血清の採取を施行している。PIH患者及びの正常妊婦の血清の採取に関しては、倫理委員会の承認の取得をおこない、施行を始めているが、PIHの発症の患者数は一定しておらず、血清の採取は十分ではない。単クローン抗体の作成も試みてはいるが、作成にはいたっていない。しかし、これらは、もとより1年で完成する予定ではなかったため、予想の範疇である。申請者の研究グループは、これまで新規プロテオーム質量分析法を用い、高い感度・特異度でHDPの病態を検出する血中分子マーカー(ペプチド)候補を7種発見し、構造決定した。本研究では、単クローン抗体を用い、これらのペプチドに対する簡易定量法の開発を目指した。更にこの定量法を用いた検体測定値のデータベース化により、HDPの分子マーカーとしての有用性を実証する為のデータの集積を目指した。1.単クローン抗体の作成HDPの新しい疾患バイオマーカー候補分子としてBROTCHIP法を用いて同定した7種のペプチドのうち、感度・特異度ともに優れた2ペプチドに対する特異単クローン抗体の作成を試みた。ペプチドにKLHを連結したものをマウスに免疫し、脾細胞とP3U1骨髄腫細胞を融合させ、ハイブリドーマを作製した。ペプチドそれぞれのN/C-末端アミノ酸をアルブミンに結合させ、単クローン抗体の作成を試みたが、抗体の特異性,親和性は確認できず、特異単クローン抗体の作成は困難であった。2.HDP患者及び正常妊婦血清の採取順天堂大学医学部附属浦安病院に入院または外来通院中のHDP患者及びコントロールを対象として、倫理委員会の承認の取得を行い、血清の採取を施行した。HDP患者の情報を分析したところ、順天堂大学医学部附属浦安病院では、HDP患者の多くは、妊婦健診の中期以降からの紹介受診や母体搬送が多く、血圧の上昇や尿蛋白の上昇を認めてからの受診が多い。HDP症例の収集に苦慮している。本研究の目的として、症状が出現する前や軽度な状態での病態でのマーカーの確立を目指している。本研究の目的を遂行するには、更なる症例の集積が必要であり、本格的に解析するためには、近隣の産婦人科における妊婦健診を含めた、血液や診療情報の取得が必要であると考えている。引き続き血清の採取を続けると同時に、より親和性・特異性の高い単クローン抗体の樹立を目指し実験を行う。そして、樹立した単クローン抗体を用いたサンドイッチELISA法による血清中の疾患バイオマーカーと考えられるペプチドの定量法の確立を目指していく。作成した抗体を使用したサンドイッチELISA法を用いて妊婦血清及びPIH患者血清中の各ペプチド濃度の経時的計測を行うことにより、正常妊娠及びPIH発症時の各ペプチドの血清中の動態についてのデータベースの構築を図る方針である。産婦人科学2

ペプチドに対する特異単クローン抗体の作成が完了していないため、サンドイッチELISA法による血清中のペプチドの定量法の確立にむけての実験が開始できていないため。PIHの疾患バイオマーカー候補(DBM)である2ペプチドに、親和性・特異性の高い単クローン抗体の作成を引き続き行う。その後、BLOTCHIP法及び多クローン抗体を用いたイムノマス分析法により、血清中のDBMペプチドの濃度が既に判明している標準血清を用いて、樹立した単クローン抗体を用いたサンドイッチELISA法による血清中のDBMペプチドの定量法の確立を試みる。そして、この開発したサンドイッチELISA法を用いて妊婦血清及びPIH患者血清中の各ペプチド濃度を経時的に測定することで、正常妊娠及びPIH発症時の各ペプチドの血清中の動態についてのデータベースの構築を図る。
レーザー光陰極高周波電子源によるマルチバンチ高輝度電子ビーム生成

小型大強度電子加速器の運転・実験・改造に参加して、空間電荷効果を緩和するため短パルスレーザー波形成形の開発を行った。一方、マルチバンチ大強度電子ビームを加速する時に、必ず問題になるビーム負荷を補正する方法を研究した。光高周波電子源は、レーザパルスを光カソードに照射して数mmの拡がりの中に10^<10>個の光電子を生成して、高周波電界(100MV/m以上)で一揆に加速することにより、高輝度電子ビームを生成する装置である。空間電荷効果(クーロン反発力)により電子ビームの塊は拡がろうとするが、加速されると電流磁場の効果により空間電荷効果が緩和される。100 bunch beamを生成して、全体のエネルギー拡がりをビームエネルギー40.5MeVで0.26MeV(peak to peak)にする運転方法をシュミレーションにより検討した。この方法は加速空洞に高周波加速エネルギーが蓄積される途中でマルチバンチ大強度電子ビームを入射して、先頭の電子バンチが受けた加速電場とほぼ等しい加速電場を後続バンチも受けるようにビームの入射タイミングを調整する技術である。ビーム生成加速の実験を行い、今の加速高周波システムで加速可能な最大電荷50nCビームをビームロス無くビームダンプまで輸送することに成功した。また、ビームのエネルギー拡がり等の測定結果はシュミレーションと良い一致を示した。本研究成果はNuclear Instruments & Methodsの科学雑誌に掲載された。研究ノートとして500nCまでの電子ビーム生成に関する研究提案書を提出した。今後は、ビーム品質の向上と測定による技術実証を行う。最終目的であるビーム品質3mmmrad(規格化エミッタンス)、200nC以上のビーム生成に必要な条件を見出すことが次の課題である。今までの研究でモードロックレーザー発信器は十分に安定であるが、レーザー増幅器のYAGロッドの増幅率安定化と光学系の軌道安定化が重要であることが分かってきた。非線形結晶を使って4倍高調波(266nm)の紫外光パルス(200μJ/100pulse,7psec(FWHM) pulse width)レーザーを生成するのであるが、レーザーパルスの性質が時間変動することによりカソード面上でレーザープロファイル等が変化することになり、生成された光電子の空間・時間分布が変化して高周波電場による加速効果が一定にならない。この変動を最小にすることにより、安定な高輝度電子ビーム源を実現する。平成17年度はレーザー強度と軌道の測定を行い、その変動が電子ビーム生成に与える影響を定量的に調べた。その結果、100バンチ/pulse、200nCの電子ビームエミッタンスは20mmmrad程度が限界になっていることが分かった。高輝度かする方法として、レーザー軌道の安定化と同時にレーザー波形形状をガウス型から円形一様型にする光学系を準備することにした。pi-shaper productsをドイツの会社から試験的に購入して、平成18年度に生成電子ビームの輝度を上げる実験を行う。今年度の研究目的は空間電荷効果を軽減できる技術を開発することであったが、電子ビームの性能測定に時間が費やされ、装置のエネルギーUpgradeのプログラムを優先したので、実験成果は今後得られるものと考えている。これに関する実験はまだ完了していない。100bunch beamを生成して、全体のエネルギー拡がりをビームエネルギー40.5MeVで0.26MeV(peak to peak)にする運転方法をシュミレーションにより検討した。本実験の論文投稿を準備している。

この方法は加速空洞に高周波加速エネルギーが蓄積される途中でマルチバンチ大強度電子ビームを入射して、先頭の電子バンチが受けた加速電場とほぼ等しい加速電場を後続バンチも受けるようにビームの入射タイミングを調整する技術である。ビーム生成加速の実験を行い、今の加速高周波システムで加速可能な最大電荷50nCビームをビームロス無くビームダンプまで輸送することに成功した。また、ビームのエネルギー拡がり等の測定結果はシュミレーションと良い一致を示した。本研究成果はNuclear Instruments & Methodsの科学雑誌に掲載された。研究ノートとして500nCまでの電子ビーム生成に関する研究提案書を提出した。今後は、ビーム品質の向上と測定による技術実証を行う。最終目的であるビーム品質3mmmrad(規格化エミッタンス)、200nC以上のビーム生成に必要な条件を見出すことが次の課題である。