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高機能プラズモン特性を有する低コスト金属種から成るナノ構造体の構築

これまでに両金属種から成るナノ構造体の構築に成功し,アルミニウムナノ構造体では,表面プラズモン共鳴特性を実験と理論の両面から調査している最中である.一方,銅では,実験により得られた表面プラズモン共鳴特性を理論的に解釈することが出来た.それ故,一つ目のフェーズについては若干の積み残しはあるものの,ほぼ遂行できている.また,銅ナノ構造体上に修飾された蛍光分子の蛍光が,大きく増強されることを見出している.この結果は,表面プラズモン共鳴に伴う局在電場が,近傍に配置された光機能性分子の分光特性を劇的に変化させるほど強いものであることを,実験的に検証出来たことを意味している.つまりは,銅に関しては二つ目のフェーズを達成しつつある.以上のことから,研究は,概ね順調に進展していると判断した.銅ナノ構造体に関しては,蛍光プローブ分子の分光特性変化から,その局在電場特性について解明できつつある.今後は,銅表面/蛍光分子間の距離を精密に制御することで,銅本来の特性の一つである,蛍光分子の消光現象の誘発を出来る限り抑制し,局在電場の合目的的活用を目指す予定である.また,ラマン活性分子をプローブとしたラマンシグナルの増強特性についても合わせて検討する.この検討に用いるラマン活性分子には,銅表面の酸化を抑制する機能を有する必要があり,そのためにアルカンチオールをはじめとする種々の分子について検討を行い,最適な分子を選定する.これら分子の購入に研究費を使用する予定である.アルミニウムナノ構造体については,現在までに表面プラズモン共鳴の発現は見出されているものの,その特性は理論的解釈との不一致がある.そこで,今後は通常のアルミニウムナノ粒子が紫外領域において表面プラズモン共鳴を発現することを鑑み,まず,紫外領域で表面プラズモン共鳴を発現するナノ構造体を構築し,その特性を明らかにすることを試みる.この検討により,本研究で用いているナノ構造と表面プラズモン共鳴特性の相関関係を明らかにしたうえで,最終目的である可視領域における局在電場の発現に向けて研究を推進していくこととする.局在電場特性の解析は,銅ナノ構造体の際と同様に,蛍光プローブ分子の単分子膜を活用し,これをアルミニウムナノ構造体上に修飾し,その分光特性を解析することで達成する予定である.これを遂行するうえで,ナノ構造体を構築するための試薬,紫外から可視領域の広い波長領域における局在電場特性の解析を行うための,種々の蛍光プローブ分子の購入,およびこれらを単分子層として修飾するために必要となる試薬の購入に研究費を使用する予定である.機器・試薬の購入等を通して次年度使用額は485円となった.この研究費は少額消耗品に利用する予定である.
ウィスカ-の高密度連続生成と低温プラズマによる高効率表面処理システム

ウィスカ-はきわめて高い強度を有するため、FRPなどの複合材料の原料として注目される。しかし、ウィスカ-は回分操作で製造される場合が多く、使途を拡大するためには、エネルギ-効率と装置単位体積当たりの生産効率とが画期的に向上した生産システムを創製しなければならない。本研究では、気相反応法(CVD)によって、連続的にしかも高効率でカ-ボンウィスカ-を生産するとともに、CVD反応により表面修飾を行うプロセスを開発した。1.カ-ボンウィスカ-の製造内径6cm、長さ1mのエロゾル反応器に霧化したフェロセンを吸き込み熱分解して、鉄の微粒子を水素ーチオフェンの混合気流中で生成させて触媒とし、炭素源としてベンゼンを熱分解し、カ-ボンウィスカ-を生成させた。この際、ジェットの広がりを流体力学的に制御して最適化した。カ-ボンウィスカ-は先端に微少な鉄粒子を有し、鉄粒子が触媒となって気相からの析出によって、高速度・高密度で成長した。反応管内の軸方向の位置を変えて、高耐熱マイクログリッド上に生成したウィスカ-を直接サンプリングし、ウィスカ-の成長速度を求めた。その結果、長さ方向の成長速度は150ー750nm・s^<-1>、太さ方向の成長速度はおよそ100nm・s^<-1>であることがわかった。2.鉄粒子をカ-ボン粗粒子上に担持し、ウィスカ-の生成を行なったこの場合には、硫黄源としては硫化水素が適当であった。3.得られたカ-ボンウィスカ-の表面処理を行なった。反応の励起エネルギ-としてはRFプラズマまたは外部加熱を用いた。粗粒子を流動化した層内に混合することによって、ウィスカ-も流動層処理ができることがわかった。
第二次世界大戦後の東欧における宗教文化の変容

本研究は、東欧諸地域における社会・政治体制と宗教勢力との関係の中で、宗教文化(教会、宗教研究、芸術、文学など)がどのように変化し、発展してきたかを分析しつつ、新しい政治体制の下での宗教文化の発展の可能性を探り、東欧文化圏の研究に寄与することを目指するものである。本年度の研究は、初年度の成果を踏まえ、次の点を明らかにした。(1)第二次世界大戦後に東欧諸国に成立した政治・社会体制は、宗教文化に対しては本質的にこれを抑制・批判する立場をとった。これは、無神論・唯物論を原則とするマルクス・レーニン主義が国家の指導的イデオロギーとなったことの必然的結果であった。この過程で民族の枠を越えた政治的・文化的統合を目指し、ロシア化を促進した。(2)しかし、各間において体制と宗教文化との関係は一様ではない。ポーランド教会は、民族的抵抗の指導的役割を担い、1989年に至る政治・社会改革を生みだす中心となった。他方、バルカン諸国では、東方正教会は共産党政権に妥協的な能度をとり、政権の側でも非政治的な分野での教会やイスラーム勢力の活動にある程度寛容な政策をとった。(3)宗教文化は、我々の「内」と「外」を含む有価値的な存在を説明するものである。これを対峠したマルクス・レーニン主義を基盤とする価値観は、これを内包したかのように活動したが、現状は宗教文化を常にアンチテーゼとして背景に持っていた。(4)今日、復古主義の台頭によってキリスト教等のこれまで抑制されてきた宗教が政治的にも文化的にも大きな影響を及ぼしつつある。そのため、各宗教間の対立が激化し、文化的にも混乱が認められる。さらに非宗教的な文化活動に対して拘束的傾向が顕著である。なお、本研究の成果は、東欧文化研究会編『東欧文化研究』として平成5年度に出版される予定である。本研究は、東欧諸地域における社会・政治体制と宗教勢力との関係の中で、宗教文化(教会,宗教研究、宗教芸術、宗教文学など)がどのように変化し、発展してきたかを分析しつつ、新しい政治体制の下での宗教文化の発展の可能性を探り、東欧文化圏の研究に寄与することを目指すものである。本年度は、東欧諸地域が政治・社会体制の変革によって激変しつつある現在、宗教文化も変貌せざるを得ない、との認識にたって、根本資料の収集と研究会での討議、分析を行い、以下のことを明らかにした。(1)第二次世界大戦後に東欧諸国に成立した政治・社会体制は約千年に近い伝統を持つ宗教文化に対しては本質的にこれを抑制・批判する立場をとった。これは、無神論・唯物論を原則とするマルクス・レ-ニン主義が国家の指導的イデオロギ-となったことの必然的結果であった。(2)しかし、それぞれの国において体制と宗教文化との関係は一様ではなかった。ポ-ランドにおいては、カトリック教会は異民族支配の下での民族的低抗の指導的勢力として、国民の間に深い支持を持ち続けた。それは、1989年に至る政治・社会改革を生みだす中心となった。(3)他方、バルカン諸国においては、東方正教会は共産院政権に対してより妥協的な態度をとり、政権の側でも非政治的な分野での教会の活動に対してある程度寛容な政策をとった。また、半世紀に及ぶ時間的経過の中で、両者の関係は様々に変化してきた。(4)宗教文化は、われわれの「内」と「外」の全てを含む有価値的な存在を説明するものであり、近代の思想の基層をなす「個人」を初めとする人間の様々な精神活動の温床でもあった。これと対峠したマルクス・レ-ニン主義を基盤とする価値観は、この動きを内包したかのように活動したが、現状は宗教文化を常にアンチテ-ゼとして背景に持っていた。
超分子構造を惹起するバイオマスハイブリッド材料の開発と新規機能開拓

分子レベルのバイオマスハイブリッド材料を合成した。具体的には、セルロースアセテート-b-ポリ(γ-ベンジル-L-グルタメート)を合成し、世界に先駆けてセルロース系材料のミクロ相分離構造形成を達成した。また、イオン性オリゴアミノ酸、ヘミセルロース成分とメチルセルロースからなるジブロック型コポリマーを合成し、10以上の連続する2,3,6-tri-O-glucopyranose残基および水素結合形成能を有する無保護二糖あるいはアミノ酸二量体を有する化学構造が超分子構造形成のための十分条件であることを見いだした。さらに、ヒドロゲルに医薬品徐放性を担持させることに成功した。研究代表者らはこれまでに合成に成功しているゲル化能を有する両親媒性のジブロック型メチルセルロース水溶液のゲル構造を詳細に調べた結果、ゲル中で分子が自己組織化しナノリボン構造を形成していることを明らかにした。この成果は、セルロースなどのバイオマス材料の高度利用法の開発に向けて極めて意義深い.そこで、そのようなセルロース誘導体の簡便な調製法の確立を目指し、疎水性トリメチルセルロースと親水性セロオリゴ糖がトリアゾール環を介して1→4方向で結合したジブロック型メチルセルロース類縁体を合成した。得られたジブロック型メチルセルロース類縁体の2%水溶液は25°C付近でゲル化した。メチルセルロース類縁体であっても模倣したセルロース誘導体と同様のマクロな物性を示したことは、今後の新規バイオマスハイブリッド材料の開発に向けて重要な一歩である。また、天然のセルロースから、7種の位置特異的メチル化セルロース誘導体のうちこれまでに調製の報告が無かった2-0-メチル-セルロースおよび3,6-ジ-0-メチル-セルロースという2種類を初めて合成することに成功した.天然セルロースから新しい誘導体を調製するために必要な汎用性の高い新たな合成法の確立は、セルロース科学分野において将来大きく貢献することが期待出来る。さらに、カチオン性のアミノ基を有するリジンを導入したメチル化セロビオース誘導体を新規に合成した。次いで、本年度購入したナノスプレードライヤーを用いて疎水性量子ドットと複合化した。乾燥状態の粒子をFE-SEMにより観察し望みのサイズの粒子が調製出来る事、サブミクロンサイズの複合粒子を水中に分散出来る事を確認した。研究計画に従って以下の成果を得た。メチル化グルコマンナン含有非イオン性ジブロックコポリマーの合成法を確立した。イオン性オリゴペプチドを分子末端に有するメチルセルロース誘導体の合成法を確立し、それら誘導体からなる超分子ヒドロゲルの機能を検討した。すなわち、新たなカチオン性セグメントとしてオリゴアルギニンを、アニオン性セグメントとしてオリゴグルタミン酸を導入した化合物を合成し、ヒドロゲルからの薬物徐放性試験を行ったところ、モデル薬物のイオン性と関係した徐放性の向上を確認し、ヒトリンパ腫由来組織球細胞株U937を用いた細胞毒性試験により化合物の毒性は十分に低い事を確認した。メチルセルロースのゲル化機構として、親水部における分子間水素結合の重要性を確認した。すなわち、親水部として水素結合し得ないオリゴエチレングリコール鎖を導入したジブロック型メチルセルロース誘導体を新たに調製したが、その化合物の水溶液は加熱により会合して沈殿するものの、ゲル化しなかったことから、ゲル化には親水部の分子間水素結合が重要な役割を果たしていることが判った。最終年度である本年度は研究計画に従い下記4項目を推進した。1)スプレードライヤーを用いたジブロック型メチルセルロースナノ粒子を調製した。2)グルコマンナン(GM)誘導体含有ジブロックコポリマーを目指した。具体的には、GM構成単糖であるグルコース、マンノースを親水部に有するジ分子末端機能化メチルセルロースを合成した。4)親水部にキシランを有するジブロック型メチルセルロースを合成し、その物性を親水部がセルロースであるジブロック型メチルセルロースと比較して、水素結合がゲル化に与える影響を検討した。5)木材の完全利用を目指し、木質バイオマスの限定的分解-分離-再結合反応を検討し、両親媒製ナノ粒子を調製した。その結果、木質バイオマスを構成する多糖セルロース、グルコマンナン、キシランを分子レベルで複合化した新材料合成を達成し、糖の違いにより物性値に大きな違いが生じることを見いだした。バイオマスハイブリッド材料としてのポテンシャルを引き出す事に成功したと言える。また、一部の成果について特許出願予定である。26年度が最終年度であるため、記入しない。生物材料化学26年度が最終年度であるため、記入しない。本科研費にて購入したナノスプレードライヤーを用いることにより、これまで達成できなかった疎水性化合物とのハイブリッド粒子をサブミクロンサイズで水中に分散させることに成功したことは、初年度の大きな目標であり研究上の大きな進展である。そのほか、ばらつきがあるもののH24年度に予定していた研究目標をおおむね達成できた。

計画通りの結果が得られた課題、計画通り遂行出来なかった課題、予想外の重要な知見が得られた課題が存在するが、全体としてH25年度に予定していた研究目標を概ね達成出来た。26年度が最終年度であるため、記入しない。研究がおおむね順調にしているため次年度以降も当初の計画通り研究を推進する方針である。最終年度であるH26年度は、スプレードライヤーを用いたナノ粒子の調製と機能化を進展させ、無機/有機複合材料の創成も含め超分子構造を惹起するバイオマスハイブリッド材料合成法を深化させる。H24年度に必要装置の導入が完了したため、次年度は主に日々の研究に必要な消耗品の購入費、および研究成果を広く社会にアピールするための学会参加費等に充当する予定である。人件費・謝金を計上していたが、適当な人物が見つからなかったため。新しい研究手法を学ぶために海外出張を考えており、旅費への出費を計画している。
戦後初期における在日朝鮮人の言語とその継承に関する基礎的研究

戦後初期における在日朝鮮人の言語資料、とりわけ朝鮮人学校の教材や副読本について、(1)関係資料の収集と電子データ化、(2)表記・語彙等の言語学的分析、(3)収録作品の出所の調査、(4)民族教育に関わった当事者へのインタビューなどを行った。その結果、歴史的転換の時代にあって、資料における収録作品や表記などは、植民地時代の形跡を残しつつも、言語使用や言語教育において民族を主体とする方向に変化していく様相を具体的に抽出した。研究代表者・研究分担者は、その研究成果を学会等で発表するとともに、最終年度には韓国からの研究者を招聘し、公開研究会ならびに関連事跡見学を実施し、活発な研究交流を行った。本研究は、戦後初期における在日朝鮮人の言語資料、とりわけ朝鮮人学校の教科書や副読本などの教材を中心に、収集・整理・電子データ化を行い、それらに表れた言語的特徴を明らかにするとともに、一世から二世へと朝鮮語を継承するための朝鮮語教育がどのようなものであったか、その実態を探ることを目的としている。初年度である平成26年度には、まず、東京外国語大学朝鮮語研究室・朝鮮大学校在日朝鮮人関係資料室等で関係資料の収集に務めた他、個人が所有する資料の調査にも広くあたり、電子データ化を順次行っていった。次いで、収集した教材の資料について、国語教科書・児童雑誌を中心に、表記・文体・語彙等の言語学的観点からの分析に着手した。また、資料関連の背景事情に詳しい専門家に助言・協力を得て、戦後初期の民族教育に関わった当事者(東京在住者・広島在住者)にインタビューを行うことにより、当時の民族教育のより詳しい背景や在日朝鮮人の民族意識や朝鮮語教育についての知見が得られることとなった。さらに、調査資料の解題を十全に行うために、本国との連続性を詳細に追う必要性が生じたため、教材に掲載された本国作家(朴泰遠・尹石重・尹福鎮等)に関連する資料や本国の新聞・雑誌資料、植民地時代の朝鮮総督府発行の教科書類を調査することとなり、その調査を通じて教材の成り立ちの一端を明らかにすることが可能となった。教材は、植民地時代の形跡を残しつつも、戦後/解放後の本国と同様に、朝鮮語の重要性を強調し、擁護しようとする姿勢が濃厚であることが、その記述内容から窺えるものであった。二年目である平成27年度には、資料調査や収集資料の電子データ化を引き続き行い、表記・文体・語彙等の言語学的観点からの分析を継続して行った。また、資料関連の背景事情に詳しい専門家(日本・韓国在住)に助言・協力を得て、教材に取り入れられた本国作家やその作品について少なからぬ知見が得られた。具体的な分析としては、国語(朝鮮語)教科書の表記について、朝鮮語の形態主義的な表記法に則しながらも、一方で、植民地時代の国語(日本語)教科書における表記法の影響を受けた可能性を探った。次に、調査資料に現れた文学作品について、その作者を明らかにするとともに、作者の経歴や作品を通して、本国との連続性や時代相などについて考察した。その結果、時代は冷戦体制が深化しつつも、本国と同様、左右両派の作家による作品が併存し、とりわけ、日本による植民地支配からの「解放」と朝鮮語の復権が核であったこと、また、その民族意識が、代を継いでの朝鮮語継承に連なっていく礎であることが浮き彫りになった。研究成果の一部は、学会発表のみならずセミナー・公開講演会等で学生や一般市民にも広く公開した。戦後初期における在日朝鮮人の教材資料の収集・データ化は、順調に進んでおり、その分析も着実に進んでいる。また、資料の十全な解題のために専門家の助言を得たり、教材の成り立ちに関わる人的調査・資料調査を行うことができた。言語学的特徴については、今後より包括的な分析が必要であると思われる。最終年度である平成28年度は、さらなる資料収集を行うとともに、電子データ化した教科書資料を基に表記・文体・語彙等の言語学的観点からの分析を引き続き行った。とりわけ、表記についていえば、植民地時代に朝鮮総督府が定めた正書法である「諺文綴字法」の痕跡が戦後初期の教材に特に見られたが、「諺文綴字法」の後に成立した「朝鮮語綴字法統一案」の正書法反映との揺れについても年代を追って検討を行った。また、平成29年3月3日には韓国から研究者を招聘し、日本の研究者も交えて東京外国語大学で「解放期の朝鮮語教育と朴泰遠ー在日と本国ー」という公開研究会を持ち、解放(終戦)後の朝鮮と在日朝鮮人の教育現場で朝鮮語がどのように位置づけられ、教育がなされたか、朝鮮人作家朴泰遠の作品や教材などを軸にしてその連続性の一端を探るとともに、翌日の3月4日に関連事跡見学も行い、日韓で活発な研究交流を行った。

この研究会と関連事跡見学を実施するにあたっては、新たな研究協力者たちの協力が得られ、課題へのより多面的なアプローチが可能となった。その結果、戦後初期における在日朝鮮人の教材や朝鮮語教育について、その時代背景や民族意識の実態、さらには朝鮮本国と日本との関係性を合わせ持つ重層性などがより明らかになった。戦後初期における在日朝鮮人の言語資料、とりわけ朝鮮人学校の教材や副読本について、(1)関係資料の収集と電子データ化、(2)表記・語彙等の言語学的分析、(3)収録作品の出所の調査、(4)民族教育に関わった当事者へのインタビューなどを行った。その結果、歴史的転換の時代にあって、資料における収録作品や表記などは、植民地時代の形跡を残しつつも、言語使用や言語教育において民族を主体とする方向に変化していく様相を具体的に抽出した。研究代表者・研究分担者は、その研究成果を学会等で発表するとともに、最終年度には韓国からの研究者を招聘し、公開研究会ならびに関連事跡見学を実施し、活発な研究交流を行った。研究の目的である、戦後初期における在日朝鮮人の言語資料収集については、各種機関のみならず、個人所有のものについても広く調査することがかなった。また、目的としていた資料の十全な解題のために、専門家の助言をえたり、当時の民族教育に関わった者への聞き取り調査、教材の成り立ちに関わる資料調査を行うこともできた。これまで収集した資料のデータ化や言語的特徴についての分析は着手したものの、本格的な考察は今後の重要課題である。今後も、これまでに引き続き、資料収集や電子データ化を行うとともに、資料に基づく言語学的分析、書誌学的研究を行っていく。また、関係者へのインタビューや専門家による助言を仰ぐことも続けて行う。今年度は、韓国の専門家の招へいをして公開研究会を行う所存である。なお、研究成果については、論文化する予定である。朝鮮語学今後も、初年度に引き続き、資料収集と精密な書誌学的研究を行っていくとともに、電子データ化を行っていく。また、得られた資料データに基づいて言語学的観点や教育学的観点からの分析を続けて行っていく。さらに、戦後初期における在日朝鮮人による朝鮮語教育の実態を解明するため、関係者へのインタビューを随時行っていく。調査資料の解題を十全に行うために、本国との連続性を詳細に追う必要性が生じたため、韓国における関連資料収集・専門家による助言をより多く得ることが課題となっている。そのため、韓国への出張回数を増やしたり、韓国の専門家の招へいやセミナー実施も行っていく所存である。なお、研究成果については今夏の学会や今後のセミナー等で発表予定である。韓国の専門家の招へいを計画していたが、日程が調整できなかったため計画を実行することができなかった。旅費については、打ち合わせ場所を東京としたり、大学業務が集中したため当初予定よりも少ない額となった。また、人件費についてはアルバイト学生の都合により当初予定よりも少ない額となった。韓国の専門家の招へいは、来年度行うこととしている。研究代表者の次年度使用額は旅費として、研究分担者から外れた者の次年度使用額は研究代表者が、セミナー実施のための招へいに係る費用として執行することとする。また、残る研究分担者の次年度使用額は、調査・打ち合わせのための旅費として執行することとする。
オランダモデルの政治学-オランダ社会民主主義における政治理念の転換と政策革新-

本研究は3年間にわたり、オランダにおける社会民主主義政党における政策革新が1990年代後半以降の福祉国家改革などの諸改革の背景となったとの観点から、周辺国との比較を含めつつ研究を行ってきた。研究の二年日である昨年度においては、1980年代以降のオランダ労働党を軸として、論文・書籍などの二次資料はもとより新聞・雑誌などの一次資料も収集して研究を行い、有益な情報収集を行うことができたが、本年度はこれをさらに進め、資料収集と検討を継続するとともに、国際比較を積極的に進めることができた。とりわけ、オランダの福祉国家改革が労使などの中間団体の役割を大幅に削減し、北欧型にやや近い一元的な社会保険制度を導入するなど福祉ガバナンスの変容をもたらしていること、他方で失業率の低下などで知られる「オランダモデル」が所得格差の増大といったさまざまな負の面を伴っていることなどを明らかにしたことで、社会民主主義の「革新」の持つ限界を示すことができた。またオランダと共通の特徴を持つ国としてデンマークやベルギー、ドイツなどがあげられるが、関連二次資料を収集する事で、これらの国において成立してきた職能集団重視の福祉国家においても、オランダと通底する構造的問題が表面化し、改革への方向が模索されていることが示された。上記のガバナンスの変容に関する論文を1点、オランダの福祉における民間団体の役割を歴史的に概観した論文などが具体的な成果として発表された。本年度は研究の初年度に当たるため、研究対象であるオランダ労働党の80年代中葉から90年代後半にかけての展開につき、基礎的な資料収集を行うとともに、同時期のオランダの政治経済的な変容について文献収集と検討を行った。80年代前半まで、福祉国家の拡大・主要産業の国有化と経済統制といった伝統的社会民主主義路'線を歩んできたオランダ労働党は、80年代半ば、党勢の伸び悩みと中道政党との連立合意の困難という事態に直面して、市場原理の容認、従来型福祉国家への見直しなどの政策転換に着手し、90年代初頭までにほぼ完了したが、本研究ではこの時期の労働党の機関紙・定期刊行物、および雑誌・新聞などを収集することによって、労働党の党内ダイナミズムを明らかにすることを試みた。その際明らかになったことは、80年代にEMSなどいっそうの進展を見た欧州統合という現実が、一国主義的な社会民主主義路線を堅持していたオランダの社会民主主義者に対して根本的な発想の転換を迫り、改革を促していったということである。この時期のオランダはEMS参加・財政赤字などによって財政経済政策の余地が極端に狭められ、伝統的な社会民主主義的政策の可能性を極めて困難としていた。以上のような展開を明らかにするため、資料収集は豊富な文献を所蔵する東京の研究機関およびオランダ現地で行った。またオランダと類似した社会民主主義政党の大規模な政策転換が80年代に行われた国としてフランスが知られていることから、フランスの同時期の政治状況に関する資料なども収集し、比較検討を行った。オランダでは1994年に労働党を中心とする「紫連合政権」という非宗派連合政権が成立し、そのもとで従来の「大陸型福祉国家」を栗り越えることを目指す福祉国家改革、サプライサイドに重点を置いた経済改革が開始された。本年度はこの福祉国家改革に関する資料収集と検討を継続するとともに、紫政権下の政策実現のプロセス、そして90年代後半にヨーロッパ各国で政権に到達した中道左派諸政党の政策との比較対照を行った。そのさいオランダ労働党を軸として、論文・書籍などの二次資料はもとより新聞・雑誌などの一次資料も収集して研究を行ったが、とりわけオランダの労働党が福祉改革に際して「給付所得より就労を」を合言葉とするワークフェア改革を進めたことに注目し、その政策内容を詳しく明らかにするとともに、他のヨーロッパ諸国におけるワークフェア改革、とりわけスウェーデンなど北欧における積極的労働市場政策の展開、イギリスにおける「福祉から就労へ」、フランスにおける労働時間短縮と公的雇用の増大、ドイツにおける職業訓練の拡大といった政策との相違についても幅広く検討を行った。その結果、オランダにおけるワークフェア改革は一方で英米型の「懲罰的」ワークフェァの要素を導入しているものの、同時に公的資金による就労支援サービスの提供など北欧型の「サービス型」ワークフェアの性格も併せ持っていることが明らかとなった。「大陸型」福祉国家の欠点を補いつつ、同時に労働者の就労可能性の向上に焦点を当てた政策が導入され、一定の効果をあげていることがみてとれる。以上の研究は2004年2月のオランダにおける資料収集活動によって補強された。

またオランダと共通の特徴を持つ国としてデンマークやベルギー、ドイツなどがあげられるが、関連二次資料を収集する事で、これらの国において成立してきた職能集団重視の福祉国家においても、オランダと通底する構造的問題が表面化し、改革への方向が模索されていることが示された。上記のガバナンスの変容に関する論文を1点、オランダの福祉における民間団体の役割を歴史的に概観した論文などが具体的な成果として発表された。
7素子宇宙線望遠鏡による超高エネルギー宇宙物理学

最高エネルギー宇宙線、高エネルギーガンマ線による高エネルギー宇宙物理の研究を進めるために、米国ユタ州に7素子宇宙線望遠鏡を設置し、この装置による観測を行ってきた。7素子宇宙線望遠鏡では、従来の方法と異なり、宇宙線空気シャワーからのチェレンコフ光、シシチレーション光を光学的な方法により測定する。宇宙線空気シャワーの飛跡を大口径の望遠鏡で撮像し、その3次元的な特徴からより多くの情報を取り出すこと、また高精度のエネルギー測定、到来方向測定が可能となる。平成8年より3年をかけて7素子宇宙線望遠鏡をユタ州ダグウェイのユタ大学フライズアイサイトに設置をおこなった。また同時に設置された装置を使い、約2年間連続観測を行ってきた。研究成果としては、カニ星雲、活動銀河Mrk421、Mrk501、1ES1959からの高エネルギーガンマ線を検出することに成功した。特にMrk501からのガンマ線については、そのエネルギー分布に折れ曲がりが存在すること、また、その強度に24日の周期性があることを発見した。活動銀河1ES1959は我々によりはじめてガンマ線天体であることが同定された。最高エネルギー宇宙線はその頻度が極端に低いので、現段階では、22km遠方から大気中にレーザーを放射し、擬似宇宙線空気シャワーを作り、装置の感度を評価すると同時に、大気の透明度を定量化することに成功した。本研究の目的は、7素子宇宙線望遠鏡アレイをユタ州の砂漠に設置し、最高エネルギー領域宇宙線、およびTeV領域ガンマ線の観測を北天で行ない、宇宙での超高エネルギー現象の研究を行なうことにある。平成8年度に口径3mの望遠鏡3台をユタ大フライズアイサイトに設置した。基礎データの収集をおこない、望遠鏡の性能が当初の計画どうりであることを確認した。カニ星雲、活動銀河Mkn421からのTeV領域ガンマ線観測をおこう。新しいステレオデータ解析の手法を開発した。カニ星雲の観測データからは、500GeV以上のエネルギー領域で非常にきれいにガンマ線の信号を取り出すことに成功した。ひとつには、それぞれの望遠鏡で独立にデータを解析し、10σを越える優位性でTeV領域ガンマ線を見い出した。また、複数台の望遠鏡による同時観測データから、シャワーのステレオ解析(立体的再構成)を試みた。ステレオのデータセットは20hrと短い観測にもかかわらず、やはり10σを越える優位性でTeVガンマ線(【greater than or equal】500GeV)の信号が見い出された。ステレオによる観測は他には例がなく、新しい技術開発といえる。今回の観測結果から、ステレオデータは統計的に不利にはなるが、データの質が高く、陽子、原子核である宇宙線によるバックグランドの排除効率が向上し、少ない統計でも十分に信頼のできる結果を得られることがはっきりした。さらにステレオによる観測、解析方法の改良をおしすすめている。これらの結果を論文として投稿する準備をすすめている。また、活動銀河Mkn421のデータも平成9年度は、新たに4台の望遠鏡を附加し、7素子アレイを完成する。新しいステレオ観測方法により様々な天体を【greater than or equal】500GeVガンマ線領域でサーベイ観測するとともに、ユタ大HiRes装置と連動を行ない、最高エネルギー領域宇宙線の研究を本研究計画では、米国ユタ州に7素子宇宙線望遠鏡を建設している。この装置の製作を通して、次世代の高感度宇宙線望遠鏡の技術開発を行う。また製作された装置により宇宙線観測を通して高エネルギー宇宙物理学の研究を行う。・平成9年度には新たに4台の望遠鏡の設置を行い、7素子宇宙線望遠鏡を完成した。ユタ大学HiResとの連動を目指して装置稼働の準備を進めている。・平成8年度に設置した望遠鏡3台を使い、超新星残骸カニ星雲、活動銀河Mrk421,Mrk501,1ES1959からの高エネルギーガンマ線の観測を行った。特にMrk501は平成9年3月から8月にかけて巨大なフレア-をおこし、非常に興味深い観測結果を得ることに成功した。この詳細な結果は平成8年度8月に開かれた国際会議で発表された。・Mrk501からのガンマ線のエネルギー分布は10TeVまで伸びていることがわかった。この結果は宇宙空間に瀰漫している赤外線放射の密度に上限を与えることになった。・Mrk501からのガンマ線の強度変化に準周期性とおもわれる時間変化が観測された。その起源は不明で、事実であるとすると活動銀河中心核近傍の領域の物理状態に重要な情報を与えることになるであろう。・平成9年12月10日に米国空軍による事故が起こる。平成10年2月に現地サイトの安全性が確認された。3月5日より修復作業を開始し、3月18日に修復完了。3月18日より観測を再開した。

また同時に設置された装置を使い、約2年間連続観測を行ってきた。研究成果としては、カニ星雲、活動銀河Mrk421、Mrk501、1ES1959からの高エネルギーガンマ線を検出することに成功した。特にMrk501からのガンマ線については、そのエネルギー分布に折れ曲がりが存在すること、また、その強度に24日の周期性があることを発見した。活動銀河1ES1959は我々によりはじめてガンマ線天体であることが同定された。最高エネルギー宇宙線はその頻度が極端に低いので、現段階では、22km遠方から大気中にレーザーを放射し、擬似宇宙線空気シャワーを作り、装置の感度を評価すると同時に、大気の透明度を定量化することに成功した。
液晶対流を用いた弱い乱流の輸送現象についての統計力学的研究

電場を印加した液晶に生じる電気対流を実験対象として、対流と分子配向の相互作用によって起こる「弱い乱流」の示す輸送現象について、外力応答、相関関数、ブラウン運動などの統計力学的手法を用いて、その物理的性質を調べた。その結果、複数のモードの非線形相互作用による揺らぎであるため、これまで統計力学が対象としてきた熱的揺動とは異なる特有の性質が示された。また、局所的な秩序と大局的な無秩序が共存することを反映して、観測スケールによって輸送現象が定性的に変化することが明らかとなった。(1)連続回転対称性の自発的破れに伴う液晶配向の南部-ゴールドストーン(NG)モードの存在する液晶ホメオトロピック系では、対流とNGモードの相互作用によって弱い乱流が生じる。NGモードは磁場によって抑えることができるので、磁場印加によって対流パターンは秩序化される。この外力応答について、交流磁場に対する応答を、系全体で平均された対流パターンの秩序度によって観測した。その結果、応答はデバイ型緩和で表されることが明らかとなり、複素感受率の結果から乱流誘起摩擦の緩和時間を得た。(2)ホメオトロピック系において、弱い乱流から中程度の乱流に至る過程で、乱流拡散がどのように変化するかを微粒子の運動の観測(非熱的ブラウン運動)から明らかにした。その結果、弱い乱流に存在する液晶配向の線状構造と類似の構造が、中程度の乱流では高密度で存在し、その構造による跳ね返り効果によって劣拡散(sub-diffusion)が現れることがわかった。(3)連続回転対称性が強制的に破れた液晶プレーナー系の弱い乱流(欠陥乱流)について、非熱的ブラウン運動の観測を行った。その結果、対流ロールの揺らぎである欠陥乱流は、周期ポテンシャルとその揺らぎとみなすことができ、ロールにトラップされた粒子がたまに隣のロールにホップするホッピング拡散を示すことがわかった。ホッピング頻度の制御パラメータ依存性から活性化エネルギーを得た。(4)欠陥乱流の時空構造の揺らぎの性質を明らかにするために、動的画像解析法を用いて構造関数の時間相関関数を得た。その結果、対流と液晶配向が活性化因子-抑制因子系をなすことによるホップ不安定性による振動成分と、対流パターンの位相拡散による単純緩和成分の重ね合わせによって表されることが明らかとなった。研究計画調書や交付申請書に記載した研究計画の5項目のうち、3項目について研究を開始しているかほぼ完了(論文執筆)しているため、順調に進展していると言える。(a)液晶プレーナー配向系では、対流ロールの揺らぎに伴って対流構造のトポロジカル欠陥が現れる「欠陥乱流」が生じる。欠陥乱流は、弱い乱流の一種として長年の研究が行われてきたが、その一つに欠陥乱流を生じさせる不安定性を明らかにする研究が行なわれ、Zig-Zag不安定性とSkewed-Varicose不安定性の関与が示唆されていた。しかしながら、この研究は強制的な摂動に対する応答を見たもので、欠陥乱流の直接観測ではない。そこで、対流ロールの揺らぎを周期関数の位相の時空変化と見なし、位相ダイナミクスによる欠陥乱流の直接観測を行なった。その結果、上記2つの不安定性が確かに生じていることと、それらの不安定性がどのようにして欠陥を生じているかを明らかにした。(b)プレーナー配向系の欠陥乱流による物質拡散では、対流ロールによる閉じ込め効果によって、遅い拡散である「劣拡散(sub-diffusion)」が生じる。一方、長波長の配向揺らぎである「南部-ゴールドストーン(NG)モード」が存在する液晶ホメオトロピック系の弱い乱流(ソフトモード乱流)では、「優拡散(super-diffusion)」と呼ばれる速い拡散が生じることがわかった。さらに、液晶の磁場応答を用いて磁場印加によってNGモードを抑えると、優拡散から劣拡散への転移が観測され、この優拡散にNGモードが寄与していることが明らかとなった。この優拡散は、対流とNGモードの相互作用によって対流ロール自体が拡散するため起こると考えられる。NGモードは「平均流」として通常の流体にも存在している。NGモードが物質拡散に大きな影響を与えることを、今回初めて明らかにした。交付申請書に記載した研究計画の5項目のうち、4項目について研究を開始しているかほぼ完了している。さらに、上記(b)のように当初の計画にはなかった重要な成果も得られている。そのため、順調に進展していると言える。弱い乱流の一種である液晶電気対流のソフトモード乱流に対して、揺らぎと外力応答の関係を明らかにするために、ステップ外力応答を観測した。外力として液晶ディレクタが印加方向にそろう磁場を用いた。磁場下でそろった対流ロールが、磁場除去後に乱流化する過程を、対流ロールの向きがどのくらい揃っているかを定量的に表す秩序度の時間変化の緩和関数として観測した。その結果、対流の向きが不連続に回転する速い応答と、ゆっくりと連続的に回転する遅い応答の2段階に分けられることがわかった。一方、外力のない状態での秩序度の時間相関関数と緩和関数の比較を行なった。その結果、両者が一致しない、すなわち揺動散逸定理が成り立たないことがわかった。これは、複数の要素の非線形相互作用によって生じる弱い乱流に特有の現象であることが明らかとなった。別の種類の弱い乱流である欠陥乱流に対して、混入した孤立微粒子の位置座標の時間変化を測定する非熱的Brown運動によって、欠陥乱流による拡散の性質を明らかにした。

測定した位置座標から、粗視化時間による拡散の性質の変化がわかる時間依存拡散係数を得た。その結果、短い時間スケールでは、対流の推進による弾道的性質を含む優拡散(superdiffusion)が起こり、中間的なスケールではロール内の閉じ込め効果による劣拡散(subdiffusion)が起こり、長い時間スケールではhop拡散による通常拡散(normal diffusion)が起こることがわかった。このように弱い乱流の拡散の性質は、局所的な秩序と大局的な無秩序が共存するという弱い乱流の重要な性質を反映していることがわかった。電場を印加した液晶に生じる電気対流を実験対象として、対流と分子配向の相互作用によって起こる「弱い乱流」の示す輸送現象について、外力応答、相関関数、ブラウン運動などの統計力学的手法を用いて、その物理的性質を調べた。その結果、複数のモードの非線形相互作用による揺らぎであるため、これまで統計力学が対象としてきた熱的揺動とは異なる特有の性質が示された。また、局所的な秩序と大局的な無秩序が共存することを反映して、観測スケールによって輸送現象が定性的に変化することが明らかとなった。ここまで順調に進展しているが、南部-ゴールドストーン・モードと優拡散(super-diffusion)の関係や、欠陥乱流の時空ダイナミクスの位相による記述など、新たな課題も見つかっている。当初の計画でまだ行っていない項目に加えて、これら新しい課題についても取り組む予定である。H28年度に得られた成果を学会や論文で発表し、さらに未着手のテーマに取り掛かる予定である。また、これまでに得られた成果を総括する必要もあると考えている。非線形物理学取り組む課題の順番を当初の計画から変更したことにより、現有の物品による研究が可能であったため、物品費に次年度使用額が生じた。また、とくに進捗が著しいテーマがあったため、学会発表より論文執筆を優先した。そのため旅費にも次年度使用額が生じた。取り組む課題の順番を当初の計画から変更したことにより、現有の物品による研究が可能であったため、物品費に次年度使用額が生じた。H28年度は、新たな物品の購入が必要な課題に取り組む予定である。また、学会発表も積極的に行うことにより、旅費も使用する予定である。H29年度は、新たな物品の購入が必要な課題に取り組む予定である。
高強度化学繊維による高耐久柔軟布の開発とソフトロボット機構への応用

構造体そのものが柔らかいソフトロボットは,従来の硬い素材・リンク系では成し得ない様々な可能性を秘めているが,一方で従来研究の多くが実験室レベルに留まっている.その最大の理由は素材そのものが伸縮することにより大きなひずみを生じ,これにより素材が劣化し,耐久性が低くなるためである.本研究は,素材そのものは伸縮せずに大変形を実現可能な柔軟布を,ソフトロボットの構造材として用いることを提案する.高強度化学繊維を用いることで大きな力に耐えることができ,なおかつ繰り返し曲げに対して十分実用的な耐久性を実現する.これを用いてベルト駆動機構・ソフト把持機構を開発し,提案した構成法の有効性を検証する.構造体そのものが柔らかいソフトロボットは,従来の硬い素材・リンク系では成し得ない様々な可能性を秘めているが,一方で従来研究の多くが実験室レベルに留まっている.その最大の理由は素材そのものが伸縮することにより大きなひずみを生じ,これにより素材が劣化し,耐久性が低くなるためである.本研究は,素材そのものは伸縮せずに大変形を実現可能な柔軟布を,ソフトロボットの構造材として用いることを提案する.高強度化学繊維を用いることで大きな力に耐えることができ,なおかつ繰り返し曲げに対して十分実用的な耐久性を実現する.これを用いてベルト駆動機構・ソフト把持機構を開発し,提案した構成法の有効性を検証する.
遷移金属錯体触媒を用いる不飽和化合物のカルボシアノ化反応の開発とその応用

(1)アルキンおよびジエン類のアルキニルシアノ化反応シアン化アルキニルとアルキンをニッケル/トリフェニルボラン触媒存在下反応させるとシアノ基とアルキニル基が位置および立体選択的に付加して様々な構造を有する共役エンインニトリルが合成できることをすでに見つけている。この反応の反応機構の詳細について調べるためにニッケル錯体、ニトリル、トリフェニルボランの等量反応について検討した。その結果、鍵反応であるニトリルの炭素-シアノ基結合のニッケル錯体への酸化的付加がトリフェニルボランにより促進され酸化的付加体が得られ、それを単離し、X-線結晶構造解析によってその構造を明らかにした。またこの錯体を用いてアルキンとの等量反応を行うことで律速段階や、位置選択性を合理的に説明できた。また、シアン化アルキニルは同様の触媒存在下1,2-ジエンに位置選択的に付加することもすでに見つけているが、他の二重結合としてノルボルナジエンもニッケル触媒存在下に利用できることを見つけた。(2)アルキンのシアノエステル化およびシアノカルバモイル化反応前年度にシアノ蟻酸エステルおよびシアノギ酸アミドがニッケル/ルイス酸触媒を用いるとそれらのシアノ基とアルコキシカルボニル基あるいはカルバモイル基が位置および立体選択的に付加することを見つけ、さまざま変換反応によりその生成物の有用性を示している。これらの反応の位置選択性について説明する際にニトリルがニッケル錯体に酸化的付加したときルイス酸がシアノ基あるいはカルボニル基のいずれに配位しているかが重要である。これを明らかにする目的でルイス酸の配位した酸化的付加体の単離及び構造決定を試みたところシアン化カルバモイルのニッケル錯体への酸化的付加体を単離することができ、そのさまざまなスペクトルデータなどからカルボニル基にルイス酸が配位していることを確かめ、合理的に位置選択性を説明する反応機構を推定することができた。(1)二座配位可能なニトリルを用いたアルキンのカルボシアノ化反応シアン化アリルや、シアン化ベンジルのニッケルへの酸化的付加は、シアン化アリールに比べきわめて容易に進行する。反応が成功した鍵として、シアノ基とアルケニル基を介してニッケルへ二座配位できること、また生じた酸化的付加体がπ-アリルニッケルあるいはπ-ベンジルニッケル構造になって安定化される二つの要因が大きいと考えられる。そこで、アルキンのカルボシアノ化反応に利用できるニトリルの適用範囲拡大をめざし、同様の効果が期待できるα-シアノカルボニル化合物、シアン化プロパルギル、マロンジニトリルを用いるアルキンのカルボシアノ化反応について、ニッケルと様々なリン、窒素、カルベン配位子、およびルイス酸の組み合わせを検討したが、現在のところ目的を達成できていない。今後9,10族遷移金属錯体を中心に他の遷移金属触媒を検討する予定である。(2)アルキンのシアノエステル化およびシアノカルバモイル化反応シアノ蟻酸エステルと1,2-ジエンをニッケル触媒存在下反応させると、シアノ基とアルコキシカルボニル基を位置および立体選択的に付加させて、様々なα-シアノアルキルアクリル酸エステルを簡単に合成できることをすでに見つけているが、この反応条件はアルキンへの付加反応には適用できなかった。ニッケル/ルイス酸触媒を併用することによってアルキンに対しても収率良く反応が進行することを見つけた。このシアノエステル化体の二重結合を還元するとγ-アミノ酸の前駆体であるβ-シアノエステルに変換できる。これを利用して、抗てんかん薬として利用されているGABA誘導体Pregabalinの形式合成に応用することにも成功した。また、同様のニッケル/ルイス酸触媒を適用すると、シアン化カルバモイルのアルキンへの付加反応が収率よく進行することも見つけた。

これを明らかにする目的でルイス酸の配位した酸化的付加体の単離及び構造決定を試みたところシアン化カルバモイルのニッケル錯体への酸化的付加体を単離することができ、そのさまざまなスペクトルデータなどからカルボニル基にルイス酸が配位していることを確かめ、合理的に位置選択性を説明する反応機構を推定することができた。
スポットスキャニング陽子線治療におけるハイブリッド型IGRTの基礎検討

粒子線治療における呼吸性移動を伴う臓器に対しての照射は、体内臓器位置の日々の変化により、飛程の変化の主な要因となる高密度の骨と、腫瘍の位置関係が計画通りでない場合、安全に治療できないと判断することが多い。しかし、腫瘍のみに着目し、危険臓器に考慮しながら計画位置に対して腫瘍位置合わせをすることで、照射が可能となる症例が確認されている。この場合、現状では治療時に即時対応可能で定量的な飛程検証は難しい。そこで、粒子線ラジオグラフィを既存のIGRTと同程度の使用感で利用できる飛程検証技術開発に向けた基礎検討として、既存のIGRT技術を利用して、粒子線治療における飛程を考慮した腫瘍位置合わせの有効性を検証した。肝臓への照射で、骨合わせでは治療不可とされる症例において、腫瘍位置合わせを実施することで、線量分布の改善が可能かを検証した。検証に使用した臨床画像データは、X線透視画像で腫瘍位置を確認するために、腫瘍近傍に留置されたマーカが球状ではなく複雑で、一定の形状をしていないため、これに対応したマーカ自動検出ツールを作成した。加えて、マーカの動きと治療中の照射ログを同期させ、詳細な解析をする手法を確立し自動化ツールを作成した。これらにより実照射された呼吸位相を取得して、実効線量分布のシミュレーションが可能となった。次に腫瘍位置合わせした場合の腫瘍と、骨などを主とした周囲の臓器との位置変化による飛程の変位が予測可能かを検証した。実治療で計画位置からの腫瘍と骨の相対位置が大きく変化した症例について、当該治療時のマーカ位置の解析結果から、照射対象臓器と危険臓器にのみ体動を反映させた仮想的な4DCTを作成し、治療ビームをフォワード計算して、実CTとの線量分布を比較した。以上から、飛程検証に基づく腫瘍位置合わせの有効性を確認した。動きのある臓器に対する放射線治療では、ビーム照射中に透視X線を用いて標的(腫瘍)の位置をモニタリングし、標的が一定の領域に達したときのみビームONするゲーティング法が光子線治療で実績を上げており、粒子線(陽子線・炭素線)治療においても3次元スキャニング照射法へ適用が広がっている。しかしながら、粒子線治療では腫瘍と周辺臓器との位置関係の変化によって粒子線の飛程が変化し、線量分布に大きく影響を及ぼすため、X線画像から得られる解剖学的な位置情報だけでは、標的に対して正しく照射されていることを担保することは難しく、マージンを広めに設定するなど様々な手段が講じられている。本研究では、飛程情報に基づいたより高精度な照射を実現するために透視X線による従来のImage-guided Radiation Therapy (IGRT)と、動画像を取得する粒子線フルオロスコピーを組み合わせたハイブリット型IGRTの開発を目指し、基礎検討を行うことが目的である。平成28年度は、以下2点について検討した。粒子線ラジオグラフィーの検出器を検討するために、汎用モンテカルロ・シミュレーションコードPHITSを用いてシミュレーションを実施した。まずは粒子線のBragg peak近傍における一次・二次粒子の空間分布を詳細に調査し、標的を通過する粒子の位置分解能の向上が可能か検討を行った。併せて、患者の体表面から標的までの密度変化情報を得るために、粒子線ラジオグラフィーとX線透視画像から得られる位置情報で腫瘍周辺の3次元位置を算出するアルゴリズム開発に着手した。実際の体幹部患者2例について、毎治療時の治療ビーム照射直後に取得したin-room CT画像(4DCT)を参照画像とし、照射直前に取得したX線透視画像と患者体表面に設置した外部センサによって取得した呼吸波形データを用いて解析した。当初、陽子線治療を想定し研究計画を立てていたが、年度の半ばより陽子線治療施設から炭素線治療施設へ所属変更となり、研究環境の維持や実験の遂行が困難となった。そこで実験の効率化を考慮し、炭素線ラジオグラフィーを主としてシミュレーションを実施し再検討しているため、当初の計画より遅れが生じている。粒子線治療は、照射するエネルギーにより体内で線量を付与する位置が決定するため、従来のX線治療と比較すると腫瘍への集中性がよい一方、腫瘍と周辺臓器との位置関係が変化すると目的以外の位置へ高線量が照射されるリスクがある。そのため呼吸性移動のある体幹部の臓器は治療計画位置から数mmの領域内に位置する場合に照射することで、照射の精度を担保している。しかし、治療計画時の腫瘍と周辺臓器の位置関係を治療毎に再現することは容易ではなく、さらに治療中に呼吸が変化し照射効率が低下することで治療時間が延長し、臓器位置関係が計画位置から乖離することが起こり得る。従来のX線透視画像で体内マーカーなどの位置を治療中に監視する方法では、エネルギーに依存する線量付与する位置、即ち粒子の飛程情報を得ることができないが、エネルギー減衰情報が得られる粒子線ラジオグラフィーがその一手法としてあげられる。しかし、治療中にこれを用いるには、X線透視画像、位置決め画像、in-room CT画像などを補助情報として3次元情報を再構成する必要があり、このアルゴリズム構築を検討した。また、PHITSコードを用いてモンテカルロシミュレーション計算した標的を通過する粒子線の挙動から、位置情報を得る方法を検討した。30年度、従来検出器でのphantomベースの実験を行うため、本センターの体系に合うようモンテカルロシミュレーション結果のチューニングを行い実験準備を進めた。粒子の飛程情報と複数の画像情報から3次元情報を再構成する手法の構築に時間を要し、当初の実験実施にまで至っていない。

粒子線治療における呼吸性移動を伴う臓器に対しての照射は、体内臓器位置の日々の変化により、飛程の変化の主な要因となる高密度の骨と、腫瘍の位置関係が計画通りでない場合、安全に治療できないと判断することが多い。しかし、腫瘍のみに着目し、危険臓器に考慮しながら計画位置に対して腫瘍位置合わせをすることで、照射が可能となる症例が確認されている。この場合、現状では治療時に即時対応可能で定量的な飛程検証は難しい。そこで、粒子線ラジオグラフィを既存のIGRTと同程度の使用感で利用できる飛程検証技術開発に向けた基礎検討として、既存のIGRT技術を利用して、粒子線治療における飛程を考慮した腫瘍位置合わせの有効性を検証した。肝臓への照射で、骨合わせでは治療不可とされる症例において、腫瘍位置合わせを実施することで、線量分布の改善が可能かを検証した。検証に使用した臨床画像データは、X線透視画像で腫瘍位置を確認するために、腫瘍近傍に留置されたマーカが球状ではなく複雑で、一定の形状をしていないため、これに対応したマーカ自動検出ツールを作成した。加えて、マーカの動きと治療中の照射ログを同期させ、詳細な解析をする手法を確立し自動化ツールを作成した。これらにより実照射された呼吸位相を取得して、実効線量分布のシミュレーションが可能となった。次に腫瘍位置合わせした場合の腫瘍と、骨などを主とした周囲の臓器との位置変化による飛程の変位が予測可能かを検証した。実治療で計画位置からの腫瘍と骨の相対位置が大きく変化した症例について、当該治療時のマーカ位置の解析結果から、照射対象臓器と危険臓器にのみ体動を反映させた仮想的な4DCTを作成し、治療ビームをフォワード計算して、実CTとの線量分布を比較した。以上から、飛程検証に基づく腫瘍位置合わせの有効性を確認した。前年度に引き続き、シミュレーションを実施し、前年度予定しながら実施できなかった従来検出器を用いた基礎実験を行い、飛程検出のためのプロトタイプ機の設計・作成する予定である。線質を変えたことで二次粒子の挙動が陽子線とは異なるため、位置分解能の向上へのアプローチとして検出機構の工夫だけでなく、解析的計算法により位置情報を得る方法を検討する。並行して粒子線ラジオグラフィーとX線透視画像から得られる位置情報で腫瘍周辺の3次元位置を算出するアルゴリズム構築を行う。粒子の飛程情報と複数の画像情報から3次元情報を再構成するアルゴリズム構築を引き続き行い、従来検出器を用いた基礎実験を実施する。また現在解析している呼吸同期患者の照射ログから、呼吸波形の変化の激しい患者でも照射効率を低下させず、臨床的に許容可能な線量分布を得られるマージンを検討しているが、これと同程度のマージンをつけた際、照射効率がどの程度まで向上するかラジオグラフィーを利用する有効性を検証する。旅費を低く抑えることができたため、シミュレーション用ワークステーションのパフォーマンス向上に計上したが、若干の残額が生じた。進捗状況の遅れのため、飛程検出のためのプロトタイプ機の製作に至らず次年度使用額が生じた。今年度中に過不足なく使用する予定である。