hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
両側分離型トレッドミルを用いた歩行解析による転倒予防への基礎研究

転倒予防への基礎研究として以下を調べた(1)立位での外乱に対する反応と年齢による違い、(2)認知課題の歩行への影響と年齢による違い、(3)歩行中外乱に対する杖の影響。成果は以下の通りである(1)外乱へのステップ反応にて高齢者では予測的姿勢調節の有無がバランスに大きく影響している、(2)高齢者では認知課題により左右脚の肢間協調が乱れる、(3)杖はバランスの回復には役に立たず、むしろ転倒の危険を増す。本研究の目的は、両側分離型トレッドミル(Split Belt Treadmill)を用いて、足部への荷重を変化させる、または足部に外乱を加えることで、歩行の外乱に対する、転倒回避の身体ストラテジーを神経生理学的および運動学的に解析することである。平成21年度はその基礎的実験として立位での足部への外乱に対する生体の反応を検討した。具体的には、両側分離型トレッドミル上に静止立位を取り、予期せぬタイミングで片脚のみ、もしくは両脚同時に前または後に急速にベルトを動かす外乱を与え、表面筋電図にて筋活動を記録した。被験筋は両側の前脛骨筋、腓腹筋、大腿四頭筋、大腿二頭筋、中殿筋、腹直筋、傍脊柱筋である。結果、片脚外乱、両脚外乱ともに遠位筋から近位筋の順で活動するパターンが見られた。ベルトを前方に引く外乱では前脛骨筋、大腿四頭筋、腹直筋の順であった。後方へ引く外乱では腓腹筋、大腿二頭筋、傍脊柱筋の順である。これは、従来報告されているいわゆるアンクルストラテジーとして矛盾しない結果であった。一方で片脚外乱時の左右脚の同名筋を比較すると、ほとんどの筋では外乱側の方が早く活動を開始するが、後方に引いた際の大腿二頭筋では非外乱側の方が早く活動することがわかった。これは立位時の重心管理に重要な役割を果たしていると考えられた。この結果は第39回日本臨床神経生理学会学術大会において発表した。来年度は三次元動作解析装置を使用し、重心動揺と筋活動、より強い外乱を与えた際のステップ反応について検討を行う予定である。昨年度はその基礎的実験として立位での足部への外乱に対する生体の反応を筋活動を中心に検討した。本年度は立位での外乱に対して生じるステップ反応について高齢者と若年者との比較を行った。高齢者5名、若年者5名に対しトレッドミル上静止立位中に両脚、または片脚に予期せぬタイミングで外乱を与え、ステップ反応を計測した。床反力計にて足圧中心(COP)を、三次元動作解析装置にて身体重心(COM)を計測した。結果、ステップ脚の足離地前にCOPがステップ脚側に1cm以上移行する予測的姿勢調節(APA)が高齢者の35%、若年者の29%に見られた。高齢者でもAPAがあれば、ステップ中のCOMは若年者と同じレベルに保たれたが、高齢者でAPAがない場合は他に比べてCOMが有意にステップ脚側に移行し、その移行速度も大きく、より側方(ステップ脚側)へ接地した。高齢者ではステップ時の側方安定性にAPAが大きな役割を果たしていることが示された。ステップ時の側方の安定性と転倒との関連は以前より指摘されており、高齢者でAPAをしっかりと行わせるような方策があれば、転倒リスクを減らすことが出来ると考えられた。この結果は第47回日本リハビリテーション医学会学術集会、第40回日本臨床神経生理学会学術大会において発表した。【背景】杖により歩容やバランスが改善すると報告されているが、医療者への相談や訓練無く使用し、適切に使えていないケースも多い。バランスを乱された際には、杖があることでステップ脚が杖と衝突する、側方ステップ長が短くなり基底面の確保が障害される、リーチ&グリップ出来ずに転倒するなど、杖そのものが転倒リスクを高める可能性も指摘されている。これらの外乱の研究は立位外乱によるものであり、杖歩行中に外乱を与えた報告は見られない。そこで、歩行中に杖を使用することが外乱時の反応にどのように影響するのかを検討した。【方法】健常若年男性5名。両側分離型床反力計付トレッドミルを用い、歩行中に踵接地と同時にベルトが停止する模擬スリップ外乱を与えた。素手歩行と右手T字杖歩行で左右それぞれ5回ずつランダムな順序で外乱を与え、三次元動作解析装置にて計測を行い左外乱時の反応を比較した。【結果】今回の外乱では身体が後方へ投げ出されるようにバランスが崩れる。

C7マーカーの比較ではその最大速度が素手では358mm/sであるのに対し杖では413mm/s、加速度は2611mm/s2に対し3158mm/s2と有意に増大した(p<0.05)。一方で杖の把持により右手の速度、加速度は有意に低下した。【考察】重量物である杖を前方に把持しているため有利のようにも思えるが、上肢の挙上が制限され、体幹の後方への速度、加速度は増大した。健常若年者でもこの様な結果であることから、高齢者や障害者では杖を持つことにより後方への転倒リスクが増える可能性があり、適正な評価と処方が重要であると考えられる。
急性肺傷害における細胞傷害および修復メカニズムの検討

敗血症性ARDSと診断され、24時間以内に集中治療室に入室した患者を対象に発症後、1,3,5、7日に気管支ファイバースコピーを施行し、気道内観察、培養検体採取、気道内分泌物除去などの通常治療とともにマイクロサンプリング手法を用いて肺上皮被覆液の微量採取を行った。施行にあたってはSteinbergらの肺胞洗浄に関する適合クライテリアに合致し、かつ家族からの承認が得られた場合に採取を行った。27例のARDS症例(入院後死亡例8例、生存例19例)および健常成人15例からの血漿検体、またARDS全例からはELFをマイクロサンプリング法にて採取した。得られた検体を対象にHMGB1の濃度測定を施行した。ARDS患者においては血漿、ELF中ともにHMGB1濃度は優位に上昇しており本マーカーは急性肺障害における鋭敏な指標となりうると考えられた。得られた検体を対象にHMGB1(High mobility group box 1 protein)の血中および肺胞上皮被覆液中の濃度を経時的に検討を加えた。その結果ARDS患者においてHMGB1は血中およびELF中で上昇していることが判明した。一方、健常人では血中HMGB1は認められなかったが、ELF中濃度はかなり高いことが判明した。基礎実験においてはLPS左気管支内限局投与マウスを用いた。特殊注入針を用いて麻酔下のマウス左主気管支内にLPSを限局投与し、24時間後にHMGB1血中濃度、肺胞洗浄液中濃度を測定したところ、敗血症性ARDSと同様に血中肺胞洗浄液中のHMGB1濃度の上昇を認めた。さらに本モデルに抗HMGB1抗体を前処置したところLPSによる肺傷害の程度は軽減した。以上の結果より急性肺障害においてはHMGB1はその発症機転に深く関与していることが示唆された。また正常時でも気道内に存在していることから生理的な役割も果たしている可能性が強くその一方的な制御には慎重であるべきことも示唆された。来年度はモエシンノックアウトマウスを用いた肺障害基礎実験、特にブレオマイシン肺障害におけるモエシンの関与、およびATPによる肺上皮細胞傷害についての検討を加える予定である。

施行にあたってはSteinbergらの肺胞洗浄に関する適合クライテリアに合致し、かつ家族からの承認が得られた場合に採取を行った。27例のARDS症例(入院後死亡例8例、生存例19例)および健常成人15例からの血漿検体、またARDS全例からはELFをマイクロサンプリング法にて採取した。得られた検体を対象にLN5γ2鎖分解物の濃度測定を施行した。健常人血漿中濃度は60.6±23.1ng/mLで、ARDS患者群においては入院初日血漿中濃度は生存症例で158±89.2ng/mL、死亡症例では250.9±130.9ng/mLと予後不良症例で統計的に有意に高値であった。また、ARDS患者群ではELF中においても血漿濃度を上回るLN5γ2分解物濃度を検出した。以上より本マーカーは肺胞隔壁の基底膜再構成の鋭敏な指標となりうると考えられた。一方基礎実験では遊離ATPにおける肺損傷に関して、マウスを用いた基礎実験を行った。ATP受容体の発見以来、細胞間情報伝達物質としての遊離ATPに注目が集まっている。まず我々は強制換気によって肺胞洗浄液中のATP濃度は増加することを確認した。次にマウス気管内にATPを投与しその影響を検討した。100mMATP投与群ではあきらかに肺の乾湿重量比などが上昇し肺に損傷が生じていることが明らかとなった。それに対してATP受容体アンタゴニストであるPPADSを同時投与した群ではあきらかに損傷は軽減した。以上より細胞外ATPはATP受容体を介して炎症反応を惹起し、急性肺損傷を引き起こすと考えられた。申請者らは従来から急性肺傷害の臨床医学的、基礎医学的検討を進めてきた。この間、急性呼吸窮迫症候群(以下ARDS)に対して様々な治療法が提唱されてきたが、決定打となるような治療法は未だ開発されていない。そのためARDSに関連した死亡率は30から40%と高率なまま推移しており、さらなる検討が必須とされてきた。本研究は申請者らが継続検討してきた急性肺傷害の成立過程をさらに詳細に研究せんとするものである。特に数年前より申請者らが開発したマイクロサンプリング法を使用して、より安全かつ確実にARDS患者からの肺上皮被覆液採取が可能となったため、臨床データと基礎実験データを合わせた、いわゆるtranslational researchの面で様々な実績をあげることができると期待できる。また本申請では細胞障害の成立を検討するとともに、さらに修復メカニズムにも焦点をあて、急性肺傷害の全体像をより明らかにすることを目的とした。急性肺傷害の成因はその病態からも単一でないと予想されているが、敗血症性の急性呼吸窮迫症候群に関しては全身炎症症候群に続発する多臓器不全の一分画症であることは明らかである。本研究においてもまず敗血症性の病態に焦点をあてて急性肺傷害の細胞障害成立機序を明らかにし、さらに修復機転に関与する各種メディエータおよび肺胞構成細胞についても検討をおこなった。具体的には、急性肺傷害の直接傷害因子として現在もっとも注目されているHMGB1(High mobility group box 1 protein)、アポトーシス誘導因子であるFas/FasLの検討を中心に研究を進めこれら物質の急性肺傷害への関与をより明らかにした。
日本列島における冷水性淡水魚類群集の成立過程と保全:生息地予測と系統地理の統合

冷水性淡水魚類を対象に,分布データと気候・地形データから生息適地マップを構築した.また,得られたマップを過去および未来の気候データに投影し,過去,現在,未来の時間断面における生息適地マップを作成した.これらのマップから推定した空間的な個体群構造は,実際の生息地間の遺伝子流動パターンや生息地の遺伝的多様性と良い対応があった.さらに,未来の生息適地予測マップから,気候変動予測における冷水性淡水魚類の分布域の変動の程度,絶滅のおそれがある種内系統,遺伝的多様性の変動などを推定した.冷水性淡水魚類を対象に,分布データと気候・地形データから生息適地マップを構築した.また,得られたマップを過去および未来の気候データに投影し,過去,現在,未来の時間断面における生息適地マップを作成した.これらのマップから推定した空間的な個体群構造は,実際の生息地間の遺伝子流動パターンや生息地の遺伝的多様性と良い対応があった.さらに,未来の生息適地予測マップから,気候変動予測における冷水性淡水魚類の分布域の変動の程度,絶滅のおそれがある種内系統,遺伝的多様性の変動などを推定した.本研究の目的は,系統地理解析と生息地予測モデルを統合し,温帯域に生息する冷水性淡水魚類群集の成立過程を明らかにするとともに,気候変動(温暖化)によって深刻な影響を受ける冷水性種の保全単位ごとの絶滅リスク推定を行うことである.初年度は代表的な冷水性淡水魚類のフクドジョウとハナカジカを対象にして計画に従い以下の2項目について研究を実施した1.冷水性淡水魚類の系統地理解析対象2種について,網羅的に採集できた北海道地域の標本を対象に系統地理学的解析を行った.2種ともに地理的に対応し遺伝的に分化した種内系統によって構成される系統地理パターンを示した.この2種の地域集団は,主に地理的障壁によって隔離が長期間維持されることによって形成されていると考えられた.一方,対象種の系統地理パターンは類似していたが,種内系統の分岐年代は大きく異なっており,その地理的隔離の年代や地理的起源に違いがあるものと考えられた.このことから現在の分布が類似する種間でもその分布域形成の歴史には固有の特徴があることが改めて示された2.冷水性淡水魚類の生息地予測モデルの構築法の確立データベースから気候・植生データを入手するとともに,地形図から河川流量などの地形データを作成した.既知の文献および自分の採集データから対象種の生息情報を集約し,生息地データを作成した.これらの環境データ(計22)と生息地データから,最大エントロピー法により環境データのモデル選択を行い,生息地予測モデルを構築した.この解析では,生息地予測モデルに貢献している環境データが種間で異なっていた(フクドジョウは主に地形要素,ハナカジカは気候要素)ことから,対象種間の生態的な差異を反映した種固有のモデルが構築できたものと考えられた系統地理解析と生息適地予測モデルを統合し,温帯域に生息する冷水性淡水魚類群集の成立過程を明らかにするとともに,気候変動(温暖化)によって深刻な影響を受ける冷水性種の保全単位ごとの絶滅リスク推定を行うことを目的に,本年度は以下の項目について研究を実施した.現在の気候データに基づく生息適地予測モデルをもとに,シミュレーションで復元・予測された過去および未来の気候データを用いて,フクドジョウについて過去および未来の生息適地予測モデルを構築することができた.とくに,現在と未来(温暖化予測)おける生息適地面積の変動を定量化したところ,冷水性淡水魚フクドジョウの未来の生息適地は著しく減少し,さらに減少の度合いには地域的な偏りがあることが予測された.このことから,温暖化予測のもとでは,広域に分布する本種においても生息地域の消失と固有系統の絶滅が危惧されることが示唆された.II.生息適地予測と系統地理を統合する解析手法の確立フクドジョウについて,得られた生息適地予測モデルにおける各グリッドの生息確率を伝導度とみなし,電子回路理論(Circuit theory)に基づいて生息適地間の景観上の結びつきの程度(habitat connectivity)を定量化した.モデルから求めたhabitat connectivityと遺伝データから求めた実際の遺伝子流動量の間には有意な正の相関が見られた.このことから,生息適地予測モデルとそれに基づく集団構造モデルは,実際の魚類の分布および遺伝的集団構造についての良い予測を与えるものと考えられた.系統地理解析と生息地予測モデルを統合し、温帯域に生息する冷水性魚類の歴史的な成り立ちを明らかにするとともに,環境変動(おもに温暖化)が冷水性種に与える影響を推定することを目的とした.冷水性魚類群集を構成する魚類(フクドジョウ、ハナカジカ、カワヤツメ)を対象にした生息地予測マップを構築した。フクドジョウとハナカジカについて、生息地予測マップに基づく個体群構造モデルを遺伝マーカーによる系統地理データで評価したところ、フクドジョウについては、生息地予測マップと系統地理情報による個体群構造は良い対応がみられた。フクドジョウの地域個体群構造(遺伝子流動の有無、強弱および経路)については、これまでよく用いられてきた「距離による隔離」よりも本研究で生息地予測マップから求めた「Landscape resistanceによる隔離」のほうがよい説明を与えることが明らかになった。生息地予測モデルに基づくフクドジョウの河川水系ごとの生息適地面積は、遺伝的多様性との間に正の相関がみられた。連続した分布適地がある(好適分布地の面積が大きい)水系では収容力が大きく、遺伝的多様性が高く保たれていることを反映していると考えられた。

将来の気候変動において、いくつかの河川水系の生息適地面積は大きく減少することが推定され、それに伴う遺伝的多様性の喪失が危惧されることが明らかになった。また、気候変動下での遺伝子流動パターンの予測を行うことで、気候変動により孤立化する個体群や消失する個体群などを推定することができた。生息地予測モデリングと遺伝マーカーによる系統地理学的解析を組み合わせた本研究により、冷水性魚類の分布域形成史や個体群構造を精度高く推定することができた。同時に、本手法は実践的な保全生物学に貢献できるものと考えられた。過去・現在・未来という各時間軸における冷水性淡水魚類の生息適地予測モデルの構築,および生息適地予測モデルから生物の移動分散モデルを推定することが可能になった.系統地理解析もフクドジョウは完成し,他の種も既報をもとに解析できている.幾つかの種では,分布データの集計に困難があり,生息適地予測モデルの構築が未了となっているが,全体としてはおおむね順調に進展している.24年度が最終年度であるため、記入しない。I複数種の生息適地予測モデルの構築と系統地理解析との統合比較可能な複数種について生息適地予測モデルを完成させる.また,habitat connectivityと遺伝子流動の相関だけではなく,それ以外の検証方法を試していく.II温暖化予測のもとでの生息適地予測モデル構築と遺伝的集団構造の変動予測様々なシチリオに基づく未来の気候データをもちいて,未来の生息適地予測モデルを構築する.系統地理解析で見出された種内系統ごとに生息適地面積の変動と,それに伴う遺伝的集団構造の変動を定量化し,各系統の絶滅リスクを求める.III研究の総括研究の成果は,日本魚類学会および日本生態学会にて発表するとともに論文として公表する.24年度が最終年度であるため、記入しない。
多面的な思考を導くための効果的な教育プログラム開発の試み

二分法的思考とは,ものごとを白と黒,善と悪など極端な二項対立として捉える思考態度である。本研究では,この二分法的思考の基本的な性質を明らかにし,変容の可能性を探ることを目的とした。二分法的思考の持ち主は能力を固定的なものととらえ,歪んだ身体イメージや摂食障害傾向に関連し,パーソナリティ障害傾向に関連することが明らかにされた。また,ディベートの授業において二分法的思考の変容の可能性が検討された。二分法的な思考傾向は,「白黒」「善悪」「全か無か」といった判断をしたいと考える傾向,また世界がそのような二者択一的な状況で成り立っていると信じる傾向,そして自分自身が直面する状況下で良し悪しを明確化したいという情報への渇望につながるものである。このような思考傾向は,単純化された認識を促すことから素早い物事の判断につながる一方で,精神病理的な傾向にも関連することが示唆される。本研究の最終的な目的は,二分法的な思考態度への効果的な介入方策を開発することである。そのために,二分法的思考の中でも比較的精神的不健康に結びつきやすい側面を明らかにする必要がある。そこで,152名の大学生を対象として二分法的思考態度とパーソナリティ障害傾向に関する調査を行った。結果より,二分法的思考は多くのパーソナリティ傾向との間で正の有意な相関係数を示した。二分法的思考を下位尺度ごとに見た場合には,「二分法的信念」下位尺度がもっとも多くのパーソナリティ障害傾向に関連しており,「損得思考」はほとんど関連していなかった。このことは,二分法的思考の中には,パーソナリティ障害傾向に関連する側面とそうではない側面が存在することを示唆している。このような視点は,二分法的思考と不健康的側面との関連を考慮し,さらに思考態度に介入することを考える上でも重要であると考えられる。また,大学生303名を対象として,ポジティブな思考や感情をもつことを絶対的な善と考えるポジティブ信奉と二分法的思考との関連も検討した。全体として,二分法的思考は悪いことを思い浮かべると実際に悪い出来事が生じてしまうといったネガティブな因果関係を過信する傾向に関連していた。このような思考が,二分法的思考から精神的不健康への因果関係を媒介している可能性が示唆された。平成23年度は,前年度に引き続き,二分法的思考の特徴を探るとともに,ディスカッション場面やグループ活動の中で予備的に二分法的思考を実施し,得点変化を検討した。これまでに二分法的思考は,ステレオタイプ的な物事の判断に繋がる可能性があることが示されている。その背景には,二分法的思考が人間のもつ特性を生まれつきであると判断する傾向にかかわっているのではないかと考えられた。そこで,大学生217名を対象として,暗黙の知能感との関連を検討した。予想されたように,二分法的思考を行いやすいものは,人間の諸能力を「生まれつき」であると判断する傾向が見られた。また,二分法的思考が,自分自身の現実のボディ・イメージや理想とするボディ・イメージの歪みに関わる可能性が考えられた。さらに,その関連が日本人に特有であるのかどうかも検討した。そこで,日本人女子大学生419名,比較対象としてロシア人女子大学生187名に対して調査を行った。結果から,二分法的思考が理想とするボディ・イメージをより痩せる方向に認識させる傾向が両国ともに見出された。また,ディベートやグループ活動の中での二分法的思考の変化について基礎的なデータ収集を行った。この結果については次年度以降に詳細な分析を行う。ものごとを単純化して捉えようとすることは,人間の思考の本質的な特徴である。その最も極端な思考として二分法的思考に注目し,その特徴と変容の可能性を検討することが本研究の目的であった。二分法的思考の特徴として明らかにされたことは,次のようなものであった。第1に,二分法的思考の強い者は,より複雑ではない単純なリズムやメロディをもつ音楽を好む傾向にあった。第2に,二分法的思考は極端なボディ・イメージを媒介することで,摂食障害傾向に結びつく可能性があること,さらにそのプロセスは,日本人女性とロシア人女性でほぼ同様のものであることが示された。第3に,二分法的思考のもち主は,様々な能力を変化しうるものだと捉えるのではなく生まれつきだと捉える,固定的な能力観をもつ傾向にあることが明らかにされた。

第4に,二分法的思考は,各種のパーソナリティ障害傾向に結びつく可能性があることが明らかにされた。また,二分法的思考の変容の可能性については,ディベートの授業を行う中で検討された。ディベートのトレーニングとディベートを利用した授業に参加した大学生71名を対象に,毎回の授業終了時に二分法的思考と活動の評価,満足度を調査した。二分法的思考の高さについては,授業による得点の変化は認められなかった。また,ディベートの活動がうまく行ったかどうかについても,二分法的思考との関連は見られなかった。その一方で,二分法的思考と満足度との有意な関連が見られた。因果関係の検討を行ったところ,授業の前盤では満足度が二分法的志向を高め,授業中盤から終盤にかけては,二分法的思考が満足度を高める傾向が観察された。これまでに,二分法的思考は自尊感情など肯定的な自己認識にほとんど関連しないことが示されている。本研究の結果は,ディベートという授業場面の中で,満足度と二分法的志向が相互に影響する可能性が示唆された。二分法的思考について,その特徴が他の変数との関連によって徐々に明らかにされており,授業内におけるデータ収集も順調に進展しているためである。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は,これまでに行われた諸研究を概観し,二分法的思考の諸特徴をまとめる。同時に,本研究課題の最終的な目的である,二分法的思考の抑制につながる介入方策を探る。そのために,グループ活動やディベートを用いた授業中でとられたデータの分析を進め,最終的な介入案を明確化する。
表面を媒体とする選択酸化触媒機能の創出と高度反応制御に関する研究

固体表面を媒体として、金属錯体の表面固定化や選択的構造変換等の手法を駆使し、表面に特異的な新しい金属触媒活性構造を創出した。固定化金属錯体の表面合成変換による新型選択酸化触媒の創出と通じて、均一系と不均一系の概念を表面でコンチェルトして、表面を媒体とした協奏触媒機能を複数見出した。また、時間分解XAFS法等の触媒表面のその場構造解析法により、協奏機能触媒作用を生み出す構造ダイナミクスをその場観察し、協奏機能触媒の詳細を解明した。持続可能な人類社会を構築し支えるための必要な物だけを高効率合成する触媒の開拓には、均質な活性表面構造の創出と完全反応制御が必要である。本研究では、均一系と不均一系の概念を表面でインテグレートし、かつコンチェルトして、固定化金属錯体の表面合成変換による新型選択酸化触媒の創出を通して、日本発の表面を利用した協奏機能触媒の実現を図る。また、時間分解XAFS法により、協奏機能触媒作用を生み出す構造ダイナミクスをその場観察することで、反応制御の原理を明らかにし、触媒開発にフィードバックする。金属錯体の表面固定化法と引き続く表面での選択的な構造変換を用いた酸化物表面担持固定化金属錯体触媒の表面設計を行い、表面独自の高い触媒活性を持つ新規表面固定化金属錯体の構築と触媒反応開拓を行った。ReクラスターやRu単核錯体、Ruクラスター、不斉銅錯体をシリカやアルミナの表面の水酸基と選択的に反応させ、固定化・孤立化を図り、表面でのみ形成可能な配位不飽和活性構造を効率良く構築することに成功した。FT-IR,DR-UV/Vis,CD,XPS,ESR,EXAFS,DFT計算などの構造解析手法を組み合わせて、表面上に構築した配位不飽和金属活性構造の詳細を決定し、表面における触媒活性構造を明らかにした。更に、シリカ表面に固定化した不斉銅-BOX錯体の表面化学修飾を行い、アキラル分子を用いた表面の化学修飾が固定化不斉銅錯体上での不斉選択性を著しく増加させることを見出した。設計したシリカ固定化Ru配位不飽和錯体が、酸素分子を酸化剤とした選択酸化反応として、アルケンのエポキシ化反応、アルデヒドの選択酸化反応、アルカン類の選択酸化反応に優れた触媒特性を持つことを見出し、その触媒活性構造、反応特性、酸素分子の活性化機構、反応メカニズムを検討した。また、担持Reクラスターのベンゼンからのフェノール直接合成反応の反応機構を理論計算により明らかにした。また、シリカ表面の表面化学修飾によって調製した固定化不斉銅-BOX錯体の不斉反応特性を調べ、表面修飾基の違いによる不斉選択性の増加度を検討した。酸化物表面に固定化した固定化金属錯体の表面合成変換などの方法により、新型の高活性固体金属触媒を開発し、固体表面での協奏触媒機能を実現した。一方、in-situ時間分解XAFS法の開発・改良に取り組み、協奏機能触媒作用を生み出す表面の触媒活性構造ダイナミクスをリアルタイムかつその場観察することで、協奏機能・触媒反応制御の原理の解明を行った。開発したHZSM-5ゼオライト担持レニウムクラスター触媒の選択酸化触媒活性構造とベンゼンと酸素からのフェノール直接合成反応における選択酸化触媒反応機構をin-situ時間分解DXAFS及び第一原理計算により明らかにし、窒素内包型Re10核クラスターが触媒活性種となり、クラスター上の複数のRe原子が協奏的に作用することを明らかにした。特に、フェノール合成の中間状態において、クラスター上の複数のRe原子が0が挿入しているベンゼンの炭素のパラ位のCに配位することによって、中間体および遷移状態がキノン型として安定化され、ダブルカスケード型の反応機構で効率良くベンゼンからフェノールが生成することがわかった。またin-situ時間分解XAFSにより、触媒活性構造のRe10クラスターのダイナミック構造変化の構造速度論を明らかにし、フェノール生成過程において選択酸化反応の選択性を低下させる準安定構造を経ることなく一時反応で活性クラスターが分解していくことを見出した。アルデヒドと酸素の選択酸化反応において、反応物の構造変換によるエネルギーを駆動力として、シリカ固定化Ruジアミン錯体の配位子を選択的に脱離させる方法を見出し、表面上で配位不飽和触媒活性構造を選択的に得ることの出来る新しい構造変換法を見出した。またアルデヒド及びアルケンの選択酸化反応の触媒反応特性と反応機構を明らかにした。均一系触媒と不均一系触媒の概念を表面で融合し、固体表面を媒体とした新しい協奏機能触媒を創出するために、平成20年度は、シリカ表面に固定化したRu錯体を用いた選択酸化反応触媒とその表面モレキュラーインプリンティング触媒の設計を行った。シリカ表面にジアミン配位子を側鎖に持つRu錯体を固定化し、紫外光を照射すると固定化Ru錯体のp-cymene配位子を選択的に脱離できることを見出した。

表面で特異的に形成される配位不飽和Ru錯体は、酸素分子を用いたシクロアルカン類の光選択酸化反応に優れた触媒特性を示した。FT-IR, XRF, XPS,UV/Vis, Ru K端XAFSによる構造解析および密度汎関数法を用いた理論計算により、紫外光照射によたて形成される固定化Ru錯体の構造を決定した。表面水酸基との反応によたて形成されるヒドリド錯体の配向の違いにより、触媒活性種と不活性種が紫外光照射によたて表面で可逆的に構造変化することを明らかにした。更に、この固定化Ru錯体に目的触媒反応の中間体構造を模倣した構造を有する配位子を鋳型分子として配位させ、ケトン類の不斉水素化反応、ニトリル類の選択水素化反応、エポキシ化反応の形状・位置選択的触媒反応制御を意図したモレキュラーインプリンティング触媒も設計した。それぞれの触媒反応において、鋳型分子の形状に応じた形状選択性、位置選択性、不斉選択性が得られ、表面で骨的分子に応じた立体選択能を設計できることを明らかにした。更に、本代表者らが開発してきたin-situ時間分解DXAFS法を駆使し、設計した固定化金属錯体の触媒反応過程における触媒自身の構造変化をリアルタイム追跡し、表面を媒体とした協奏触媒反応機構を解明した。平成21年度は、高活性・高選択性を同時に実現する固体表面を媒体とした新しい協奏機能触媒の設計と表面での協奏触媒機能の解明を目指して、(1)固定化Ru錯体の配位子を鋳型分子とした表面モレキュラーインプリンティング触媒の設計とリモネンの位置選択的エポキシ化触媒反応制御、(2)固定化Ru錯体の不斉配位子を鋳型分子とした表面モレキュラーインプリンティング触媒の設計とケトンの不斉水素化触媒反応制御、(3)in-situ時間分解XAFS法による金属活性構造の構造速度論解明と協奏触媒機能解明を行った。シリカ表面にジアミン配位子を有したRu単核錯体を固定化し、アルデヒドの選択酸化やアルケンのエポキシ化反応の触媒特性を明らかにし、表面で特異的に起こる触媒反応のスイッチング現象を見出し、in-situ構造解析や理論計算により、表面を媒体とした新たな協奏機能触媒を見出した。更にこの固定化Ru錯体にリモネンの末端C=C結合の位置選択的エポキシ化のためのインプリント空間を作成し、分子内位置選択的エポキシ化に有効な表面モレキュラーインプリンティングRu触媒の創製に成功した。不斉水素化反応のモレキュラーインプリンティング触媒の開発にも成功し、表面モレキュラーインプリンティングRu触媒の構造を明らかにするとともに、その触媒活性・形状選択性を解明した。更に、in-situ時間分解XAFS法を用い、選択酸化反応に高い活性を示す酸化物触媒の選択酸化反応機構と触媒構造の速度論を解明し、表面を媒体とした協奏触媒機能を見出した。
結晶化促進バインダー抗体の効率的取得に向けた膜受容体抗原粒子の創出

本研究はGタンパク質共役型受容体(GPCR)の結晶化を促進するバインダー抗体、あるいはGPCRの機能を制御する機能性抗体を効率的に取得するための、抗原の開発を目的とする。まず高親和性型ヒスタミン受容体の改変体について、出芽酵母を用いた大量調製系を改良した。調製した受容体タンパク質を、C末端のHis-tagを介してビーズに固定化し、脂質とアジュバントによる脂質二重膜で表面を覆った“抗原粒子"を作製した。抗原粒子とプロテオリポソームをマウスに免疫し、血清の受容体結合性をELISAで比較したところ、抗原粒子において受容体の細胞外領域を認識する抗体の割合が高いことを示唆する結果が得られた。本年度はまず、新規ヒスタミン受容体について細胞内領域を認識する抗体を取得するための抗原分子の作製を試みた。大量調製系が確立したコンストラクトでは、高発現および受容体の安定化のための変異導入に加えて、細胞内第3ループにチトクロムb562タンパク質(BRIL)を融合している。しかしBRILの抗原性が高くこれに対する抗体が作られやすいため、まず本コンストラクトからBRILを除いたものを作製した。しかしBRILを除くことで発現量が大幅に低下することがわかった。より安定化するための変異導入を試みるも、抗体作製に十分な量のタンパク質を得ることができなかった。当初は受容体を活性型のコンホメーションに固定する抗体の取得を目標としていたが、上記の結果を受けて、本研究では「細胞外領域」を認識する抗体の取得に方針を転換した。本研究は結晶化が困難なGPCRの結晶化を促進するバインダー抗体の取得を目的としており、細胞外の立体構造を認識する抗体も十分に結晶化を促進する抗体となりうる(実際にすでに例がある)。抗原となる受容体分子は細胞内第3ループにBRILを融合し、C末端にGFPを融合したものを用いた。また抗原粒子の作製においては、ストレプトアビジンではなくGFPに特異的に結合するGFP-trap(R)を固定したビーズを利用することにした。抗原となる受容体の大量調製において、ゲル濾過で単量体と二量体を分離できないのが問題であった。もし逆平行の二量体を形成していると抗原の向きを揃えることができない。そのため単量体を分離するのが望ましい。今回は界面活性剤を工夫することでゲル濾過における単量体の分離を改善することができた。また単量体は濃縮しても二量体にならないことを確認した。さらにGFP-trapビーズへのGFPを介した結合によりリガンド結合活性を保持したまま固定化できることを確認した。予定では本年度中に抗原粒子の作製と評価を行う予定であったが、抗原となる受容体タンパク質のコンストラクトの作製に手間を要してしまい、本年度末にようやく抗原粒子の作製を行ったところである。しかし取得する抗体を受容体の「細胞外領域」を認識するものに方向転換し、抗原の調製(単量体の分離)もうまくいったため、今後は順調に計画を推進していくことができると考えている。本年度は、ヒスタミン受容体について、細胞内第3ループにチトクロムb562タンパク質(BRIL)を融合した蛋白質“HR-BRIL"の大量調製において、出芽酵母の培養条件の検討を行い、収率を約1.5倍向上させることができた。また、HR-BRIL分子は二量体を形成しやすい傾向があるが、溶液条件を検討することで単量体の割合を向上させた。精製したHR-BRIL分子について、等温滴定型カロリメーターでリガンドとの結合を測定したところ、界面活性剤中では文献値と比較して20分の1程度親和性が低下していたが、放射性同位体標識リガンドを用いた脂質膜中での相互作用解析では、ほぼ文献値と同様の親和性が観察された。また今年度はG蛋白質共役型受容体の一つであるプリン受容体P2YRについて、抗体作製を目指した抗原の作製を行った。P2YRの細胞外領域を特異的に認識するモノクローナル抗体の効率的な作製を目指し、出芽酵母を用いた大量調製系の確立を行った。すでにP2YRタンパク質の安定性を向上させるため、2014年に報告された結晶構造を基に、計算科学を用いた安定化残基の予測を行い、発現量を向上させる2つの改変体(hY12_102,113)を見出していた。今年度はこれらの改変受容体について、出芽酵母による大量培養の条件検討を行い、発現量を1.7倍向上させる培養条件を決定した。それら2つの改変体について放射性同位体ラベルリガンドを用いた結合試験を行い、リガンド結合活性を有することを確認した。さらに、可溶化、精製のための界面活性剤の検討を行った。酵母培養液1リットルあたり1.0mgの精製P2YRタンパク質が得られる系を確立した。平成28年度は薬学部動物実験施設が一時閉鎖となったこと、研究協力者の体調不良により実験のペースが大幅に遅れたことで、計画からの進捗は遅れることになった。動物実験施設が一時閉鎖となっている間は、ヒスタミン受容体以外のGPCRとしてP2Y受容体の抗原調製を行った。前年度までの研究において、ヒスタミン受容体の細胞内第3ループにチトクロムb562タンパク質(BRIL)を融合した蛋白質“HR-BRIL"について、出芽酵母を用いた発現から1回の精製で23 mgの精製タンパク質を得ることができる系を確立した。

今年度はヒスタミン受容体を埋め込んだプロテオリポソームを抗原として抗体の作製を試みた。精製したHR-BRIL、脂質として卵黄由来フォスファチジルコリン、およびアジュバントとしてサルモネラ菌由来Lipid-Aを用いて抗原となるリポソームを作製した。リガンド結合試験により埋め込んだリポソームの約3040%が活性を有することを確認した。作製したリポソームを自己免疫疾患モデルマウスに免疫したところ、有意な抗体価の上昇が見られたため、当該マウスの脾臓よりハイブリドーマを作製したところ、立体構造を認識しかつ受容体の細胞外領域を認識する可能性の高い抗体クローンを数個得ることができた(モノクローナル抗体作製の工程は京都大学医学研究科分子細胞情報学分野にて行われた)。またヒスタミン受容体を金属キレートアフィニティービーズに固定化し、その上で受容体を脂質に埋め込んだ“安定化抗原粒子"の作製を行った。また安定化抗原粒子をマウスに免疫して、マウス血清中の抗体の評価を行った。比較対象として、通常のリポソーム作製法で調製したヒスタミン受容体のプロテオリポソームを用いた。加熱後の残存リガンド結合活性を調べることで、安定化抗原粒子とプロテオリポソームの熱安定性を比較したところ、どちらも同等の熱安定性であった。免疫後のマウス血清を比較したところ、安定化抗原粒子のほうが全体の抗体価はやや低かったが、細胞外領域を認識する抗体の割合が高いことを示唆する結果が得られた。受容体をビーズに固定したうえで免疫を行うことの有効性が示された。本研究はGタンパク質共役型受容体(GPCR)の結晶化を促進するバインダー抗体、あるいはGPCRの機能を制御する機能性抗体を効率的に取得するための、抗原の開発を目的とする。まず高親和性型ヒスタミン受容体の改変体について、出芽酵母を用いた大量調製系を改良した。調製した受容体タンパク質を、C末端のHis-tagを介してビーズに固定化し、脂質とアジュバントによる脂質二重膜で表面を覆った“抗原粒子"を作製した。抗原粒子とプロテオリポソームをマウスに免疫し、血清の受容体結合性をELISAで比較したところ、抗原粒子において受容体の細胞外領域を認識する抗体の割合が高いことを示唆する結果が得られた。今後は主に新規ヒスタミン受容体の「細胞外領域」を認識する抗体の作製にフォーカスして研究を進める。抗原粒子を作製次第、マウスを用いた免疫を行い、抗原粒子と通常のリポソームに埋め込んだ抗原とで、抗体の作られ方を調べる。また活性化状態(アゴニスト結合状態)を安定に保持する抗体は、受容体の活性化状態を知るために欠かせないため、今後も継続して「細胞内領域」を認識する抗体の取得に向けて方策を立てていく。細胞内領域を認識する抗体を作製するためには、細胞内に何も融合しない受容体タンパク質の大量調製が必要であるが、酵母を用いた系では困難が予想されるため、昆虫細胞発現系などの発現系を用いて試みる。1年間の延長申請を行い、平成29年度も引き続き本研究を継続する。ヒスタミン受容体とP2Y受容体の「細胞外領域」を認識する抗体の作製を目標として研究を進める。抗原粒子を作製し、リガンド結合や安定性試験を行い評価する。そして抗原粒子を用いてマウスを用いた免疫を行い、抗原粒子と通常のリポソームに埋め込んだ抗原とで、どのような抗体が作られるのか比較検討する。タンパク質工学抗原となる受容体タンパク質の作製に時間を要してしまい、初年度に抗原粒子を大量に調製する段階まで至らなかったことが理由として挙げられる。
ラジカル環化反応によるカルベノイド種の発生と有機合成反応への応用

ラジカル反応を利用し、以下に述べる二つの新規な炭素-炭素結合生成反応を見いだした。(1)ピロリジン誘導体の合成:ジブロモエタンとヒドラゾンとの混合物に1,2-ジヨードエタンと金属サマリウムとから調製した二ヨウ化サマリウムを作用させるとピロリジン誘導体が得られるという、含チッ素化合物合成の新規な方法を見いだした。この反応では1,2-ジヨードエタンとSm金属より二ヨウ化サマリウムを調製する際に生じるエテンが途中で取り込まれて生成物を与えている。なお生成物はトランス体が選択的に得られている。例えば、1,1-ジブロモエタンと3-フェニルプロパナ-ルのジメチルヒドラゾンとの混合物に対し先に述べたエテンを含む二ヨウ化サマリウムを作用させると、trans-N-ジメチルアミノ-2-(2-フェニルエチル)-5-メチルピロリジンが24%の収率で得られた。(2)ヘテロ原子置換アルケンに対するラジカル付加:5-ヘテロ原子置換ペンチル基を有するヨードメタンもしくはジヨードメタンに対し二ヨウ化サマリウムを作用させるとラジカル環化により五員環を形成しながら新たにα-ヘテロ原子置換有機サマリウム種を形成し、炭素-炭素結合生成反応を行うことができる。この際、多数のstereogenic centerが一挙に形成されるが、これらを、同時に制御することが可能になった。例えば、1-ブロモ-6,6-ジヨード-1-ヘキセンに対し二ヨウ化サマリウムとヘキサナ-ルを作用させると、1-ヨード-1-(2-ヨードシクロペンチル)-2-ヘプタノールがジアステレオ選択性良く得られた。
腎臓の発生に必須なSall1蛋白のポドサイト障害からの回復期・再生期における役割

分化したポドサイトにおける傷害時のSall 1の役割を明らかにすることを目的として、分化後にsall1が欠損するモデル(Sall1 KO p/p)マウスと培養分化ポドサイト(Sall1KD)を作成した。Sall1 KO p/pマウスは蛋白尿をきたすことはないが、アドリアマイシン傷害モデル(ADRTx)において有意に蛋白尿の増加を認め、糸球体硬化も多く認められ、ポドサイトがアポトーシスに陥っていた。Sall1KD細胞でもSall1KO p/pマウスと同様の結果が得られた。ポドサイト特異的蛋白質シナプトポディンがSall1によって分解が抑制され、GRP78の発現も抑制していることが判明した。平成25年度までの研究により、Sall 1蛋白がポドサイトの分化やポドサイト障害からの回復期・再生期に重要な役割を果たすことが明らかとなっていた。本年度はSall 1蛋白のポドサイトにおける役割を、より詳細に明らかにするために、Sall 1ノックダウンポドサイトを作成し検討を行った。Sall 1蛋白は分化ポドサイトでは発現が少なく、未分化の状態や細胞障害が加わった際に発現が亢進する。そこで、野生型の未分化培養ポドサイトにpSUPER systemを使用し、siRNAによりSall1の発現をノックダウンし、Sall 1ノックダウンポドサイトのstable cell lineを作成した。このSall 1ノックダウンの分化ポドサイトは、細胞の大きさが野生型に比し小さかった。さらにSall 1ノックダウンポドサイトでは、ポドサイトの形態形成に重要なアクチン関連蛋白であるsynaptopodinの発現が低下していた。つまり、Sall 1をノックダウンすることで、細胞骨格を支える太いアクチン線維束の形成が抑制されることが明らかとなった。アクチン骨格は細胞移動を担っており、細胞移動の障害がポドサイト障害の進展・増悪と深く関連している。そこで、Sall 1ノックダウンポドサイトで、Wound healing assay、cell migration assayを行い、細胞の遊走能の変化を確認した。この結果、両assayで野生型と比し、有意に遊走能が抑制されていることが分かった。我々が作成したポドサイト特異的Sall 1ノックアウトマウスは、加齢により足突起消失を認め、糸球体硬化を引き起こすアドリアマイシン投与により、蛋白尿と糸球体硬化が野生型と比し有意に増悪するが、この原因としてSall 1欠損によるポドサイトの細胞形態・細胞骨格障害と細胞移動低下が関連していると考えられた。昨年度までの研究により、Sall 1タンパクはポドサイトの分化やポドサイト障害からの回復期・再生期に重要な役割を果たすこと、具体的にはSall 1の欠損はポドサイト障害時にERストレスの増加と細胞形態・細胞骨格障害、細胞移動低下をもたらすことが明らかとなった。ポドサイト特異的Sall 1ノックアウトマウスに糸球体硬化を引き起こすアドリアマイシンを投与すると、アドリアマイシンを投与した野生型マウスと比較し、ポドサイト数が有意に低下し、硬化糸球体数は有意に多かった。また、重要なスリット膜タンパクであるネフリンの細胞膜から細胞質への局在変化が顕著であり、Sall 1欠損による濾過障壁崩壊が示されたが、これはERストレスの増加によるものと考察された。我々は培養ポドサイトにおいてアドリアマイシン投与により細胞骨格が変化しアポトーシスに至ることを報告している(Am J Nephrol. 2011;33(6):537-49)。本年度、pSUPER systemを用いて作成したSall 1ノックダウンポドサイトでアネキシンVを用いてアポトーシスの評価を行った。この結果、アドリアマイシンを投与したSall 1ノックダウンポドサイトは野生型の培養ポドサイトと比較し、早期のアポトーシス細胞、後期のアポトーシス細胞共に有意に多いことも示された。これらの研究により、Sall 1の欠損はポドサイト障害時にERストレスの増加と細胞骨格障害からアポトーシスに至り、濾過障壁から脱落することで野生型に比し重篤な糸球体硬化をもたらすことが明らかとなった。本年度の研究によりSall 1欠損ポドサイトが、腎障害時に野生型に比し有意に多くアポトーシスに至ることが明らかとなった。本年度までの研究により、ポドドサイト特異的Sall 1ノックアウトマウスのアドリアマイシン腎症モデルが野生型に比し、より重篤な糸球体硬化を発症するメカニズムを詳細に示すことができたと考えている。Sall1の完全欠失マウスは、腎臓形成不可能で胎生期で死亡する。腎臓の発生に重要な役割を担っていることはわかっているが、腎臓分化後にSall1がどのような役割を担っているかということについては不明であった。我々はCre-Lox-Pシステムを使用してpodocinをプロモーターとしてSall1をコンディショナルに欠失させたマウス(Sall1KO)を完成させた。これらのマウスは生存可能で表現系としては野生型(WT)と差がなかった。2年間の追跡でも、蛋白尿の出現は認めなかった。そこで、我々は糸球体上皮細胞障害モデルとして、アドリアマイシン(ADR)腎症を利用して、Sall1の腎臓分化後の役割について検証したところ、Sall1KOはWTに比べて有意に蛋白尿が出現し、糸球体上皮細胞(ポドサイト)の数が減少した。硬化糸球体もSall1KOの方が多かった。Sall1KOマウスはWTよりもたくさんのcleaved-caspase3が発現していることも判明した。これらの原因としてはERストレスの増加によるものと考察した。

我々は以前に培養ポドサイトを使用して、ADRを使用した傷害モデルで細胞骨格が変化してアポトーシスに至ることを報告した(Am J Nephrol. 2011;33(6):537-49)。我々はpSUPERシステムを利用してSall1ノックダウンポドサイト(Sall1KD)の培養系を確立させた。そこで、野生型ポドサイトとSall1KDとをADRで傷害させ、反応を確認した。するとSall1KD細胞は野生型と比較してアポトーシスが有意に発生することが判明した。以上の見解を論文にまとめ、Laboratory Investigationに現在投稿している。3回目のリバイスを行なっているところである。分化したポドサイトにおける傷害時のSall 1の役割を明らかにすることを目的として、分化後にsall1が欠損するモデル(Sall1 KO p/p)マウスと培養分化ポドサイト(Sall1KD)を作成した。Sall1 KO p/pマウスは蛋白尿をきたすことはないが、アドリアマイシン傷害モデル(ADRTx)において有意に蛋白尿の増加を認め、糸球体硬化も多く認められ、ポドサイトがアポトーシスに陥っていた。Sall1KD細胞でもSall1KO p/pマウスと同様の結果が得られた。ポドサイト特異的蛋白質シナプトポディンがSall1によって分解が抑制され、GRP78の発現も抑制していることが判明した。本年度の研究によりSall 1ノックダウンポドサイトの作成と評価を行うことができた。この結果、Sall 1蛋白が細胞形態・細胞骨格の形成に重要であることが明らかとなった。細胞骨格の障害をもたらす原因を明らかにしていくこと、さらには細胞骨格の障害からポドサイト障害に至るメカニズムを明らかにしていくことの意義は非常に大きいと考える。本年度はin vitroの評価が中心であったため、来年度はin vivoと併せて検討していきたい。来年度はこれまでの研究成果をまとめ、英文誌への投稿、学会発表などを行い、研究結果を世界に発信していきたいと考えている。糸球体腎炎平成24年度までの研究でポドサイト特異的Sall 1ノックアウトマウスはERストレスの増強による濾過障壁の崩壊がポドサイト障害をもたらしていることが分かっていたが、来年度は、細胞形態や細胞骨格の障害についてin vitroで得られたデータをin vivoでも評価したいと考えている。さらにこれらの障害が糸球体硬化をもたらすメカニズムについて細胞死の関連蛋白の変化も併せて観察し明らかにしていく予定である。本年度は主にSall 1欠損ポドサイトが濾過障壁から脱落するメカニズムの解析として細胞死の評価を行った。このため既存のサンプルやこれまで購入した試薬で多くの研究を行うことができた。次年度使用額については、投稿した論文のリバイス実験に必要な試薬・抗体の購入、論文執筆、投稿に関わる費用に充てたいと考えている。本年度はin vitroでの研究が主であり、これまでに購入した試薬などで多くの研究を行うことができた。
中性子捕捉療法のための即発ガンマ線によるリアルタイム3次元線量評価システムの開発

ホウ素中性子捕捉療法において照射中のホウ素濃度を測定することが望まれている。そこで我々は熱中性子とホウ素との反応によって発生する478keVの即発ガンマ線イメージング検出器を開発した。エネルギー分解能の高いLaBr3(Ce)シンチレータと64チャンネル読み出し可能なシステムを構築し、バックグランドとなる511keVのガンマ線を弁別して測定することが可能なシステムを開発に成功した。これまでにSPECTを用いて478keVの即発ガンマ線を画像化する手法は研究されてきたが、BNCTの照射場のガンマ線のバックグランドが高いため、実現に至っていない。本研究における解決すべき課題は(a)消滅ガンマ線である511keVガンマ線を除去すること、(b)水素の即発ガンマ線2222keV及び構造体からのガンマ線のコンプトン散乱によるバックグランドガンマ線を除去すること、(c)中性子による損傷のため半導体検出器を使用できないこと、(d)光電子増倍管はシンチレータに密着することが出来ないことである。本年度は上記課題のうち、(b)、(c)、(d)を克服することが可能なシステムを構築した。(b)2222keV及び構造体からのガンマ線の除去にはLaBr3無機シンチレータの周りにシンチレータを設置したホスウィッチ型の構造とした。(c)高エネルギー分解能、信号の減衰時間が短いLaBr3をシンチレータとして採用した。(d)石英光ファイバーを用いてシンチレータで発生したシンチレーション光を光電子増倍管へ導く構造とした。光電子増倍管は照射室の外もしくは照射口より遠い位置に設置する事ができる。また光電子増倍管が高強度のガンマ線によって照射されるのを防ぐことができる。光ファイバーの入射面を8x8の二次元に整列し、LaBr3シンチレータに設置した。それぞれの光ファイバーの逆側はマルチチャンネルの光電子増倍管の光電面に設置した。入射ガンマ線のエネルギーの情報は光電子増倍管のイベントをアンプに入力しエネルギースペクトルを取得することができる。LaBr3の周りにホスウィッチ用としてプラスチックシンチレータを配置し、周りから入射してくるガンマ線のイベントを取得できる構造とした。構築したシステムの特性試験を実施した。またホスウィッチ検出器のバックグランド除去能力の評価を実施した。解決すべき課題は(a)消滅ガンマ線である511keVガンマ線を除去すること、(b)水素の即発ガンマ線2222keV及び構造体からのガンマ線のコンプトン散乱によるバックグランドガンマ線を除去すること、(c)中性子による損傷のため半導体検出器を使用できないこと、(d)光電子増倍管はシンチレータに密着することが出来ないことである。上記課題のうち、(b)、(c)、(d)を克服することが可能なシステムを平成25年度に構築した。本年度はさらにシステムを高度化した。また(a)の課題を克服可能なシステムを構築した。(b)2222keV及び構造体からのガンマ線の除去にはLaBr3及びGAGG無機シンチレータシンチレータの周りにシンチレータを設置したホスウィッチ型の構造とした。(c)高エネルギー分解能、信号の減衰時間が短いLaBr3及びGAGGをシンチレータとして採用した。GAGGシンチレータの発光波長が520nmと長く効率良く光電子増倍管まで光を導くことが可能であることを確認した。光ファイバーの入射面を8x8の二次元に整列し、LaBr3及びGAGGシンチレータに設置した。(a)消滅ガンマ線である511keVのガンマ線を除去するために、システムの系統を追加し、サンプルに対して180度方向に設置し、アンチコインシデンスによって除去するシステムを構築した。システムの特性試験を実施し、511keVガンマ線を効果的に除去できることを確認することができた。平成25年度に(b)、(c)、(d)を克服することが可能なシステムを構築し、平成26年度は(a)の課題を克服可能なシステムを構築した。