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強磁場新機能の研究成果の取りまとめ

2004年12月1-3日には新磁気科学研究会との共催で「磁気科学合同シンポジウム」を開催し,200名を越える参加者,100件を越える発表があった.特に,わが国の関連する研究者はほとんど参加したといってよい.これと同時「第2回公開シンポジウム」を「高磁気力の世界」というテーマで開催した.研究集会はすべて無料で一般公開したものである.総括班として海外の研究者との交流を推進した.フランスからアルマニー教授,アメリカからダグラス博士を招き東京都立大および横浜国立大学で共同実験を実施した.領域代表者がオランダナイメーヘン強磁場研究施設を訪問し情報交換を行った.さらに,本年の実績で特筆すべきことは,この分野ではじめての英文テキスト"Magneto-Science"を出版すべく原稿を集め,科研費研究成果公開費補助金に申請したことである.出版されれば世界で始めての意義ある本になるであろう.本年度はニュースレターを3報出版した.また,本特定領域研究を円滑に実施するために総括班実施委員会ないし拡大実施委員会(実施委員と課題研究代表者の会合)を都合5回開催した.研究会1回、国際シンポジウム1回、全体会議1回を開催した.第3回研究会(2005年7月1日)では「デバイスと磁場」というテーマで集中討論を行った.これは機能材料や機能素子に対する磁場の影響や磁場効果を利用した新規な素子の開発などを中心に討論する画期的な研究集会であり、65名の参加があった。2005年11月14-17日には国際シンポジウム「International Symposium on Magneto-Science」を主催し,200名を越える参加者,約120件の発表があった.特に,わが国の関連する研究者はほとんど参加したといってよい.この国際会議では、総括班として海外の研究者4名を招聘し、交流を推進した.2006年3月3日に「第2回領域全体会議」を開催し、3年間の研究成果をまとめた.これらの研究集会はすべて無料で一般公開したものである.本特定領域研究を円滑に実施するために総括班実施委員会を2回開催した.班員がこれらの会議へ参加する旅費を補助することによって、計画班相互の情報交換および研究協力を補助した。さらにアメリカおよびフランスで行われた国際会議へ班員を派遣することによって、本領域のアクティビティと先進性を海外へアピールするとともに、国際協力の足がかりを築いた。本年度はニュースレターをNo.811まで4報出版した.No.8では平成16年度の研究成果をまとめ、No.9は第4回研究会の予稿を収録した。No.10は国際シンポジウムの予稿を収録し、No.11は第二回領域全体会議の資料を収録した。さらに,国際シンポジウムの発表論文をCDに収録し、広く配布した。さらに,この分野ではじめての英文テキスト"Magneto-Science"出版すべく原稿を集め,編集を行った。特定領域研究「強磁場新機能の展開」のねらいは強磁場新機能を広範囲の物質・材料に適用できるように学理を体系化することであった。
脳腸ペプチドによる脳腸相関の制御機構の解明

脳腸相関の詳細と過敏性腸症候群の病態を解明することは、心身医学的に重要であるだけでなく、社会的利益が大きい。本研究では、炎症回復後の過敏性腸症候群の動物モデルに対する副腎皮質刺激ホルモン放出ホルモン(CRH)拮抗薬の投与が、動物の内臓知覚過敏と消化管伸展刺激による粘膜炎症の再燃の病態をともに改善させた。また、ヒトへのペプチド性CRH拮抗薬の投与が脳腸相関を介した過敏性腸症候群の中枢機能を改善させた。過敏性腸症候群(irritable bowel syndrome ; IBS)は慢性で繰り返し生じる腹痛と便通異常を主体とする症候群であり、脳腸相関の異常を呈する代表疾患である。IBSは高頻度で罹患者のQOLを障害し、医療経済に悪影響を及ぼし、多くの疾患形成のモデルになる。脳腸相関の詳細とIBSの病態を解明することは、心身医学的に重要であるだけでなく、社会的利益が大きい。IBSはストレスによる症状の発症・増悪、不安・抑鬱・覚醒レベル上昇、内臓知覚過敏という3つの特徴的病態を持つ。われわれは、脳の特定の部位でcorticotropin-releasing hormone(CRH)を中心とする神経伝達物質が放出され、中枢神経機能を変化させることがIBSの病態の本質にあると仮説づけている。この仮説を動物実験とヒトで検証することを目的とする。虐待など幼若期に受けた心的外傷は、成長後の心身に悪影響を及ぼすと考えられている。ラットを対象にした母子分離ストレス(maternal separation;MS)は、成熟後の過敏性腸症候群(IBS)様病態の発症危険因子となる。本年度の研究目的は、消化管刺激により脳腸の特定部位で神経伝達物質が放出され、中枢機能ならびに消化管機能を変化させるという仮説を検証し、脳腸相関の物質的基盤を解明することである。本年度は、ストレスの鍵物質であるcorticotropinreleasing hormone(CRH)-adrenocorticotropic hormone(ACTH)-corticosteroneと連なるhypothalamo-pituitary-adrenocortical(HPA)軸とserotonin神経系の関連を検討した。Wistar系雄性ラットを対象とした。母子分離は生後2-14日目まで毎日18(分行った。5-HT2A受容体アゴニストの(±)-1-(2,5-dimethoxy-4-Iodophenyl)-2-aminopropane(DOI)を0.5mg/kg、分離の15分前に皮下注射した。Saline群、DOI群、MS群、MS+DOI群の4群に分け、成熟後7週日に高架式十字迷路試験(elevated-plumaze;EPM)で不安を測定した。8週目に、ネンブタール麻酔下で外側腹斜筋に電極装着する手術を施行3日後、バロスタットによる段階的大腸伸展刺激3周期を負荷し、翌日持続的大腸伸展刺激15分を負荷し、腹壁の収縮を筋電図で測定しか。結果は、不安行動において、EPMの閉鎖腕滞在時間(%)がSaline群(43.4±5.3)に比べ、MS群(60.6±6.1)で有意に長く、これは5-HT2A受容体アゴニストDOIで有意に抑制された(DOI+MS群,40.9±2.7,p<0.05)。大腸運動を評価する脱糞数は、Saline(1.0±0.6)群に比べ、MS群(3.3±0.8)で有意に増加し、これがDOI投与で有意に抑制された(1.2±0.5,p<0.05)。内臓知覚は、Saline群に比べ、MS群で有意に過敏化し(p<0.001)、この差はDOI投与により消失した。HPA軸の反応性はDOIによっては変化しなかった。母子分離は、成長後にIBS様の不安、大腸運動亢進、内臓知覚過敏を引き起こすことから、幼若期のストレスが情動回路に長期的な影響を与えることが示唆された。また、5-HT2A受容体が幼若期における母子関係による情動回路の形成に関与することが示唆された。本年度の研究目的は、前年度にひき続き、消化管刺激により脳腸の特定部位で神経伝達物質、特にストレスの鍵物質であるcorticotropin-releasing hormone(CRH)が放出され、中枢機能ならびに消化管機能を変化させるという仮説を検証し、脳腸相関の物質的基盤を解明することである。過敏性腸症候群(irritable bowel syndrome : IBS)では中枢神経と消化管のストレス反応性が亢進している。IBS患者は不安・覚醒水準が高く、corticotropin-releasing hormonc(CRH)の外因性投与により、adrenocorticotropic hormone(ACTH)放出と大腸運動亢進が生ずる(Gut 42 : 845-849, 1998)。この現象は脳内CRHの機能亢進によって説明できる。そこで、CRH拮抗薬の投与が炎症回復後のIBSの動物モデルである病態を改善するという仮説を検証した。対象はWistar系雄性ラットである。

CRH-R1受容体拮抗薬CP-154526を主に用いた。まず、trinitrobenezepe sulfonic acid(TNBS)を直腸内に投与して炎症を惹起させ、これを回復させた。次いで、腹壁に筋電図電極を装着し、安定させた。その後、ポリエチレン製のバロスッタトバッグをラット直腸に挿入し、80mmHgの圧力を負荷し、大腸伸展刺激を加えた。この時の筋電図をvisceromotor response(VMR)として計測した。TNBSの投与は、大腸伸展刺激に対するVMRを有意に増加させた。これに対して、CRH-R1受容体拮抗薬CP-154526の投与はTNBSによる大腸伸展刺激に対するVMR反応亢進を有意に抑制した。CRH-R1受容体拮抗薬CP-154526の投与は、主に大腸伸展刺激によると考えられる大腸粘膜の炎症の再燃も抑制した。CRH拮抗薬の投与が炎症回復後IBSの動物モデルの病態を改善するという仮説が支持された。内臓知覚過敏の形成にCRH-R1受容体が関与していることを明らかにし得た。本年度の研究目的は、前年度にひき続き、消化管刺激により脳腸の特定部位で神経伝達物質、特にストレスの鍵物質であるcorticotropin-releasing hormone(CRH)が放出され、中枢機能ならびに消化管機能を変化させるという仮説を検証し、脳腸相関の物質的基盤を解明することである。過敏性腸症候群(irritable bowel syndrome : IBS)では中枢神経と消化管のストレス反応性が亢進している。IBS患者は不安・覚醒水準が高く、corticotropin-releasing hormone(CRH)の外因性投与により、adrenocorticotropic hormone(ACTH)放出と大腸運動亢進が生ずる(Gut 42:845-849,1998)。この現象は脳内CRHの機能亢進によって説明できる。そこで、CRH拮抗薬の投与がIBSの動物モデルの知覚そのものの病態を改善するという仮説を検証した。対象はWistar系雄性ラットである。まず、腹壁に筋電図電極を装着し、安定させた。その後、ポリエチレン製のバロスッタトバッグをラット直腸に挿入し、20mmHgから80mmHgの圧力を負荷し、大腸伸展刺激を加えた。大腸伸展刺激はVMRを有意に刺激強度依存的に増加させた。これに対して、CRH-R1受容体拮抗薬CP-154526の投与は大腸伸展刺激に対するVMR反応亢進を60mmHgと80mmHgにおいて、有意に抑制した。CRH-R1受容体拮抗薬CP-154526の投与は、tonicな大腸伸展刺激によるVMR反応も抑制した。CP-154526の投与は、高架式十字迷路の開放腕侵入回数を有意に延長させた。CRH拮抗薬の投与がIBSの動物モデルの知覚そのものの病態を改善するという仮説が支持された。内臓知覚にCRH-R1受容体が関与していることが明らかになった。
超臨界二酸化炭素を用いたポリマー染着プロセスにおける物性値の解明

超臨界二酸化炭素に対する染料の溶解現象のメカニズム,二酸化炭素雰囲気下でのポリマーの物性値変化およびポリマーへの物質移動現象について,以下のことを明らかにした。(1)アントラキノンを骨格とし,発色団を有する分散染料の溶解度の温度・圧力依存性(2)IGC法による高圧下でのポリマーガラス転移温度の測定装置を製作し,各平均分子量を有するポリアクリル酸のガラス転移温度を測定し,圧力依存性および分子量依存性本研究では,超臨界二酸化炭素を用いたポリマー染着プロセス技術の開発に必要となる,超臨界二酸化炭素に対する染料,抗菌性,難燃性,電磁遮蔽性を有する機能性物質の溶解現象のメカニズム,超臨界二酸化炭素雰囲気下でのポリマーの物性値変化および機能性物質のポリマーフィルムへの物質移動現象の解明を明らかにするため,以下の項目について成果を得た.(1)平成23年度に引き続き、アントラキノンを骨格とし,発色団(OHおよびNH2基を付加)を有する分散染料の超臨界二酸化炭素中での溶解度を測定し,溶解度の温度・圧力依存性を明らかにした。(2)IGC法(Inverse Gas Chromatography)による高圧下でのポリマーのガラス転移温度の測定装置を製作・改良し,ポリアクリル酸(分子量=25000)のガラス転移温度を測定し,圧力依存性および分子量依存性について明らかにした.その結果,ポリアクリル酸のガラス転移温度は圧力増加とともに減少した.また,分子量=5000,25000のポリアクリル酸ガラス転移温度を比較すると,分子量の増加とともにガラス転移温度の変化は小さくなること分かった.以上から,超臨界二酸化炭素ー機能性物質分散染料(分散染料)間の溶解性,超臨界二酸化炭素中でのポリマー(ポリアクリル酸)構造変化を明らかにした.超臨界二酸化炭素を用いたポリマー染着プロセス技術の開発に必要となる,超臨界二酸化炭素に対する染料,抗菌性,難燃性,電磁遮蔽性を有する機能性物質の溶解現象のメカニズム,超臨界二酸化炭素雰囲気下でのポリマーの物性値変化および機能性物質のポリマーフィルムへの物質移動現象について明らかにした。以下の項目について研究成果を得ることができた。(1)超臨界二酸化炭素中での分散染料の溶解度を種々の条件下で測定可能とするために、流通式の装置を改良した。機能性物質にはアントラキノンを骨格とし、これに発色団(OH,CH3,NH2,Clグループ)を有する、三原色分散染料の単独成分および混合染料の溶解度測定を系統的に行った。その結果、温度範囲(80ー110°C)、圧力範囲(10-25MPa)において、その溶解度の温度および圧力依存性を明らかにした。また、圧力により融点降下が生じ、固ー気平衡から液ー気平衡に変化する現象を見つけた。さらに、状態式を用いた熱力学的手法で、実験データを定量的に表現できることに成功しており、超臨界染色プロセス設計のための基礎物性データを得ることができた。(2)超臨界二酸化炭素下でのポリマーの可塑化効果を明らかにするため、IGC法(Inverse Gas Chromatography)に基づくポリマーのガラス転移温度の測定装置を製作した。圧力15MPaまでのポリアクリル酸のガラス転移温度を測定し、圧力によるポリアクリル酸のガラス転移温度降下について明らかにした。また、平均分子量の異なるポリアクリル酸のガラス転移温度降下を調べ、分子量の小さいほど、ガラス転移温度降下が著しいことを明らかにした。さらに、SーL状態式に、ポリマーの分子量分布を考慮したモデルにより、ガラス転移温度降下を定量的に表すことに成功しており、ポリマー成形加工における新たな知見を与えるものと考えられる。(1)アントラキノンを骨格とし,発色団を有する分散染料の溶解度の温度・圧力依存性(2)IGC法による高圧下でのポリマーガラス転移温度の測定装置を製作し,各平均分子量を有するポリアクリル酸のガラス転移温度を測定し,圧力依存性および分子量依存性超臨界二酸化炭素を用いたポリマー染着プロセス技術の開発に必要となる,超臨界二酸化炭素に対する染料,抗菌性,難燃性,電磁遮蔽性を有する機能性物質の溶解現象および超臨界二酸化炭素雰囲気下でのポリマーの物性値変化のメカニズムを解明するため,超臨界二酸化炭素中での機能性物質の溶解度,ポリマーのガラス転移温度を調べた.平成23年度には超臨界二酸化炭素中での分散染料の溶解度を,種々の条件で高精度の測定できるように流通式の装置を改良した.機能性物質にはアントラキノンを骨格とし,これに発色団として様々なグループ(OH,NH2,Cl,CH3)が付加した三原色分散染料のC.I.Disperse Blue, Red, Yellowを用いて,単独成分および混合染料の測定を系統的に行った.その結果,温度範囲(80-110°C)、圧力範囲(10-25MPa)において,混合染料の溶解度の温度・圧力依存性を明らかにした.さらに,状態方程式を用いた熱力学的手法により,実験条件範囲内で溶解度データを定量的に表わすことに成功しており,超臨界染色プロセス設計のための基礎物性データを得ることができたと判断できる.

さらに,超臨界二酸化炭素雰囲気下におけるポリマーの可塑化効果を明らかにするため,高圧下でのポリマーのガラス転移温度を測定可能なIGC法(Inverse Gas Chromatography)に基づく測定装置を製作し,圧力(0.1MPa,8-15MPa)の変化に対するポリアクリル酸(分子量5000)のガラス転移温度を測定した.そして,15MPa下におけるポリアクリル酸のガラス転移温度は,0.1MPaにおける値に比べて,約80%降下することを明らかにした.このことは圧力を加えることにより,より低温下でポリマーが可塑化可能であることを示しており、ポリマー成形加工における新たな工学的知見を与えるものである.計画に従って,順調に実施項目を終了しており,研究成果を得ている.当初平成24年度に計画していた超臨界二酸化炭素中でのポリマーのガラス転移温度測定のための実験装置を製作し,ポリアクリル酸のガラス転移温度を測定できた.さらに,圧力(8-15MPa)の変化に対する超臨界二酸化炭素中でのポリアクリル酸(分子量5000)のガラス転移温度を明らかにできたことから、当初の計画より早めに進展していると判断した.今後も引き続き実施計画の基づき,超臨界二酸化炭素を用いたポリマー染着プロセス技術開発に必要となる,超臨界二酸化炭素中での機能性物質の溶解性およびポリマーの物性変化のメカニズムを明らかにする.そのため,引き続き,超臨界二酸化炭素中での機能性物質の溶解度およびポリマーのガラス転移温度を測定し,データを蓄積するとともに,ポリマー中への拡散メカニズムについて検討していく予定にしている.そして,超臨界二酸化炭素と機能性物質間の相互作用や超臨界二酸化炭素ー機能性物質ーポリマー間の物質移動現象をミクロ物性からバルク特性まで明らかにしたい.今後も実施計画に基づき,超臨界二酸化炭素を用いたポリマー染着プロセス技術の開発に必要となる,超臨界二酸化炭素に対する機能性物質の溶解現象および超臨界二酸化炭素雰囲気下でのポリマーの物性値変化のメカニズムを明らかにするため,超臨界二酸化炭素中での機能性物質の溶解度,ポリマーへの機能性物質の拡散およびポリマーのガラス転移温度などのデータを測定する.そして,超臨界二酸化炭素と機能性物質間の相互作用や超臨界二酸化炭素ー機能性物質ーポリマー間の物質移動現象をミクロ物性からバルク特性まで明らかにすることで,超臨界染着プロセスの最適化手法の開発に貢献する.引き続き研究計画に基づき,超臨界二酸化炭素に対する機能性物質の溶解減少および超臨界二酸化炭素雰囲気下でのポリマーの物性変化のメカニズムを明らかにするため,超臨界二酸化炭素中での機能性物質の溶解度,ポリマーへの機能性物質の拡散およびポリマーのガラス転移温度などの測定データを得るために必要な物品の購入を行う.また,得られた成果の公表のため,学会等の発表の旅費などに使用する予定である.引き続き実施計画に基づき,超臨界二酸化炭素に対する機能性物質の溶解現象および超臨界二酸化炭素雰囲気下でのポリマーの物性値変化のメカニズムを明らかにする上で,超臨界二酸化炭素中での機能性物質の溶解度,ポリマーへの機能性物質の拡散およびポリマーのガラス転移温度などのデータを測定するために必要な物品の購入を行う.そして,得られた成果を公表するために、学会等で発表するための旅費等に使用する計画である.
2次元マッピングによる超微量糖蛋白の糖鎖構造の解析

2次元マッピングによる糖鎖構造解析は次の方法で行うことができる。糖蛋白質をヒドラジン分解し、遊離したアミノ基をNーアセチル化する。得られた糖鎖をピリジアルアミノ化し、過剰の反応試薬をゲル3過カラムにより除く。得られたPAー糖鎖は次の様にして、データー処理装置付HPLCにより分析する。1)荷電量により分離するため、DEAEカラムによるHPLCを行う。これによりシアル酸の結合数を決定する。ヌシアリダーゼ消化後再度DEAEーHPLCを行うことにより、シアル酸が結合していることが確認出来る。2)PAー中性糖鎖(シアリダーゼ消化物)に対し、サイズフラクショネーションHPLCを行う。これによりPAー糖鎖はその分子サイズにより分離される。3)PAー糖鎖を逆相HPLCを用いて分析することにより、その分子サイズよりも化学構造(配糖体結合、結合位置、構成糖)の差により分離することが出来る。実際にサイズフラクショネーションHPLCと逆相HPLCを用いることにより数多くのPAー糖鎖を分離することが出来た。4)サイズフラクショネーションHPLCにおいても逆相HPLCにおいても、PAー糖鎖の構造と溶出時間の間に一定の規則性が成立することが分かった。この規則性オリゴマンノース型、Nーアセチルラクトサミン型、シアル酸の結合したPAー糖鎖にも当てはまった。この規則性を用いることによりPAー糖鎖の構造決定をより精度よく行うことが出来る。5)PAー糖鎖のエキソグリコシダーゼ消化物についても2)、3)、4)を行うことによりさらに精度よく構造推定することが出来る。上記3法を用いて天然型インターフェロンーγ0.016mgの糖鎖構造の推定を行うことが出来た。今後さらに高感度化することが望まれる。種々の糖蛋白質からヒドラジン分解で糖鎖を外し,アミノ基をN-アセチル化し,得られた糖鎖の還元末端糖残基にマーアミノピリジンを結合させた.得られた画分をゲルロ過することにより,加剰加えた試薬を除いた.得られたピリジルアミノ化(PA-)糖鎖画分はまずA)アミン結合カラムを用いたHPLCにより分子サイズにより分離し,分取した.次にB)これら糖鎖を逆相カラムを用いたHPLCにより主に糖鎖構造の相違により分離した. A)での溶出位置を縦軸に, B)での溶出位置を横軸により2次元のマップを作成した.これら2つの分離の原理が全く異なる方法でのHPLCで分離することにより,手持ちの45種類のPA-糖鎖を分離することが出来,上記方法がPA-糖鎖の分離に有効であることが分かった.さらに多くの構造既知のPA-糖鎖の2次元マップ上での位置を決めることにより溶出位置と化学構造の対応をより正確に行うことが出来ると思われる.又種々のエキソグリコシダーゼ消化を行い,反応生成分を上記方法により2次元マップ上の構造既知のPA-糖鎖と対応させ,消化物を同定することが出来た.又本研究を行っている途中に逆相クロマトグラフィーの溶出位置とPA-糖鎖の化学構造との間に,ある一定の条件下ではあるが,法則性が成立することを見い出した.この法則は手持ちの45種類のPA-糖鎖すべてについて成立した.又その誤差は2例(7%)を除き2-3%以下であった.この法則により, PA糖鎖の化学構造が分かっていれば,分子サイズクロマトグラフィーと逆相クロマトグラフィーでの溶出位置を推定することが可能となった.このことより2次元マップの有用性が一層大きくなった.これからの課題として,より微量化を試みる予定である.2次元マッピングによる糖鎖構造解析は次の方法で行うことができる。

上記3法を用いて天然型インターフェロンーγ0.016mgの糖鎖構造の推定を行うことが出来た。今後さらに高感度化することが望まれる。前年度では、糖蛋白質の糖鎖をピリジルアミノ化し、ゲルろ過にて精製したピリジルアミノ(PAー)糖鎖を、逆相HPLCとサイズフラクショネーションHPLCの原理の異る2種類のHPLCで分離し、その溶出時間を構造既知のPA糖鎖と比較することにより、その構造を推定することが出来た。スアシアロ型PAー糖鎖については、HPLCの溶出時間と構造の間に規則性が存在することが分かった。今年度はこの2次元マッピングを用いて微量しか得られなく、通常のろ法にてその糖鎖構造決定が出来ない天然型インターフェロンーγの糖鎖構造解析を行った。インターフェロンーγ(0.016mg)をヒドラジン分解して糖鎖を切り出し、遊理のアミノ基をアセチル化し、還元末端をピリジルアミノ化した。過剰の試薬はゲルロ過のカラムで取り除きPAー糖鎖画分を調製した、得られたPAー糖鎖を1)DEAEーHPLCを用い、シアル酸の結合数により分けた所、シアル酸12モル結合していることが分かった。2)PAー糖鎖を脱シアロ化した所すべてPAー中性糖鎖画分になった。又この画分を上記2次元マッピングにより調べた所、バイアンテナ型とフコシルバイアンテ型が主成分であることが明らかなった。3)これらのPAー糖鎖にシアル酸1又は2モル結合して考えられる16種類のPAー糖鎖の内12種類のPAー糖鎖を天然物より調製し、又残りの4種類の手持ちの無いPAー糖鎖については、上記規則性を利用してそれらの溶出位置を推定した。4)インターフェロンーγより得られたPAー糖鎖を逆相HPLCで精製し、5種のPAー糖鎖を分取した。これらとこれらの部分脱シアロ物について、上記16種類のPAー糖鎖と溶出時間を比較し、インターフェロンーγの糖鎖構造を推定することが出来た。
セミパラメトリック統計理論と臨床研究・臨床試験の効率化のための統計的推測手法

本年度は、Clinical Trial Data Sharing (CTDS)システムを利用した、臨床試験の個人レベルデータ(individual participant data; IPD)に基づくメタアナリシスの方法論の研究開発を重点的に行った。特に、CTDSシステムでは、複数の異なる製薬企業が公開する臨床試験データを、異なるプラットフォーム上でしか解析することができないという制約があるため、単純な1段階式の解析方法による有効な統計解析手法を適用することができない。特に、このIPDに基づくメタアナリシスでは、従来の個別の臨床試験の解析において困難とされてきた、治療と効果修飾因子の交互作用の検出において、検出力を大幅に向上することができることが期待されていたため、その効率の損失の問題は、応用上、極めて重要な問題となる。本年度は、この異なるプラットフォーム上で、個別に解析した臨床試験の結果を、2段階方式で統合解析し、1段階法によって得られる大標本分散(Cramer-Raoの限界に対応)と同等の精度を有する推定量と最強力検定を与える方法についての研究を行った。特に、近年の臨床試験の実践で広く普及している、プライマリアウトカムが繰り返し測定される試験において、欠測が生じても、妥当な統計的評価が可能となる混合効果モデルをもとに、部分的にモデルのパラメトリックな制約を取り除き、セミパラメトリックな定式化のもとで、最良の精度・検出力を有する方法を開発した。これらの手法を、ファイザー、グラクソスミスクライン、塩野義製薬などと契約の上、IPDを提供していただいた新世代抗うつ薬の臨床試験のデータ解析に適用し、3000人規模の大規模な臨床試験統合解析から、多くの抗うつ薬の効果修飾因子の候補を有意に検出することに成功した。本年度は、セミパラメトリック推定方程式の理論に基づくモデル誤特定のもとでの推測手法についての研究を行い、臨床研究・疫学研究の実践で広く用いられている方法について、いくつかの応用上有益な知見を得た。その中でも、特に、分割表の層別解析で用いられるMantel-Haenszel推定量についての漸近的な挙動についての厳密な評価とそのロバストな漸近分散の推定量についてまとめた研究論文が、国際学術ジャーナルに採択された。また、医学研究のComparative Effectiveness Researchにおいて重要なエビデンス統合方法として、近年、大きな注目を受けているネットワークメタアナリシスの不一致性(inconsistency)の評価において、複合尤度法(composite likelihood methods)を用いた有効な推測手法を開発し、いくつかの国際会議において研究成果の報告を行った。現在、その研究成果については、学術論文としてまとめ、国際学術ジャーナルへ投稿を行っている。27年度は、セミパラメトリック理論に基づく、臨床研究・疫学研究の実践で広く用いられている方法について、いくつかの応用上有益な知見を得ることができ、一部の成果は研究論文として、国際学術ジャーナルへ投稿、掲載確定となっている。また、複数の国際会議において、招待講演の依頼を受け、本研究課題によって得られた成果を発表した。4年間の研究期間の中で、初年度が終了した段階ではあるが、順調に研究プロジェクトは進展しているものと考える。本年度は、臨床疫学・医療技術評価の分野で、近年、大きな関心を集めている、Comparative Effectiveness Researchのためのエビデンス統合方法であるネットワークメタアナリシスの不一致性(inconsistency)の評価において、複合尤度法(composite likelihood methods)を用いた有効な推測手法を開発し、生物統計学の一流ジャーナルであるStatistics in Medicine誌に、その成果を公表した。本研究は、京都大学、Oxford大学などとの国際共同研究として行われ、開発された手法を、Lancet誌に発表された12種類の新世代抗うつ薬を比較したネットワークメタアナリシスであるMANGAstudyに適用することにより、原著論文では明らかにされなかった、Industry Sponsorship Biasが疑われるエビデンスを同定し、また、その潜在的なバイアスが、最終的な解析結果にどの程度、影響を与えうるかを評価することができた。28年度は、上記の課題における複数の研究成果を、国際学術誌に公表することができ、順調に研究プロジェクトは進展しているものと考える。本年度は、過去に行われた臨床研究・臨床試験のエビデンスの系統的な統合解析を行い、医薬品・医療技術の有効性・安全性についての総合的な評価を行うネットワークメタアナリシスの方法論の研究開発を重点的に行った。特に、従来からの尤度ベースの推測手法の枠組みでの方法論を多変量メタアナリシスのマルチレベルモデルのもとで整理し、漸近理論に基づく最強力検定と有効な信頼区間の構成手法のためのアルゴリズムを与えた。また、これらの手法はあくまでも中心極限定理による大標本近似に基づくものであり、サンプルサイズが大きくない場合には、現実的な条件下での妥当性が失われることが知られているが(例えば、信頼区間の真値の被覆確率が名目水準を大幅に下回る)、ネットワークメタアナリシスでは統合解析を行う試験数が十分に大きくないという条件下での解析を行うことも多い。本研究では、このような現実的な条件下で、正確な統計的推測を可能とする高次漸近理論による手法の開発を行い、Bartlett補正とBootstrap検定に基づく推測手法を開発した。モンテカルロシミュレーションによる数値実験やいくつかの臨床試験の統合解析による評価によって、従来の標準的な方法が妥当性を失ってしまうような条件下でも、新手法からは正確な推測結果が得られることが示された。また、大規模臨床試験の個人レベルデータの統合解析による精密医療(precision medicine)のための有効な解析手法の開発にも取り組み、個々人の特性に応じた治療効果の予測のために有用な手法を開発した。

加えて、不完全データを伴う臨床試験の経時データ解析のための高次漸近理論による推測手法および正確な推測手法についての研究にも取り組み、いくつかの有効な解析手法の開発に成功した。当該領域の国際一流ジャーナルへの研究論文の公表にも成功しており、十分な成果を上げられていると評価している。本年度は、Clinical Trial Data Sharing (CTDS)システムを利用した、臨床試験の個人レベルデータ(individual participant data; IPD)に基づくメタアナリシスの方法論の研究開発を重点的に行った。特に、CTDSシステムでは、複数の異なる製薬企業が公開する臨床試験データを、異なるプラットフォーム上でしか解析することができないという制約があるため、単純な1段階式の解析方法による有効な統計解析手法を適用することができない。特に、このIPDに基づくメタアナリシスでは、従来の個別の臨床試験の解析において困難とされてきた、治療と効果修飾因子の交互作用の検出において、検出力を大幅に向上することができることが期待されていたため、その効率の損失の問題は、応用上、極めて重要な問題となる。本年度は、この異なるプラットフォーム上で、個別に解析した臨床試験の結果を、2段階方式で統合解析し、1段階法によって得られる大標本分散(Cramer-Raoの限界に対応)と同等の精度を有する推定量と最強力検定を与える方法についての研究を行った。特に、近年の臨床試験の実践で広く普及している、プライマリアウトカムが繰り返し測定される試験において、欠測が生じても、妥当な統計的評価が可能となる混合効果モデルをもとに、部分的にモデルのパラメトリックな制約を取り除き、セミパラメトリックな定式化のもとで、最良の精度・検出力を有する方法を開発した。これらの手法を、ファイザー、グラクソスミスクライン、塩野義製薬などと契約の上、IPDを提供していただいた新世代抗うつ薬の臨床試験のデータ解析に適用し、3000人規模の大規模な臨床試験統合解析から、多くの抗うつ薬の効果修飾因子の候補を有意に検出することに成功した。27年度に得られた成果をさらに発展させ、理論的な検討を進めるとともに、当該研究領域における、近年の重要な研究課題への応用を検討していきたい。特に、28年度は、不完全データの統計解析におけるセミパラメトリック推測の方法や推定方程式に基づく理論への応用についての研究を進め、臨床研究、特に、臨床試験の実践において、有用な方法論的成果につながる研究を行いたいと考えている。併せて、近年の分子疫学で大きな関心を持たれている、稀な疾患関連変異の検出の問題へこれらの方法を応用し、頻度論的なセミパラメトリック有効な推測手法とともに、ベイズ流のアプローチから、効率的な推測方法の開発を行う予定である。
遠隔教育支援システムの構築とその運用管理に関する研究

1.遠隔機器制御プロトコルの開発赤外線受発光装置をパーソナルコンピュータに接続し、学習機能付き赤外線リモコンとして動作させるためのソフトウェア、およびWebブラウザを使用するユーザインタフェースの開発を行った。RACP(Remote Appliance Control Protocol)の仮想デバイス機能を用いることにより、同種異メーカの機器の操作(例えばテレビを1チャンネルに合わせる)を同一のコマンドで制御することが可能である。研究成果は情報通信研究機構情報家電のIPv6化委託研究開発事業のプロジェクトで採用され、IPv6ネットワークで接続された遠隔地のロボットやカメラの制御を行った。2.暗号化および認証を用いた安全な動画像伝送技術の開発民生用HDTVビデオカメラを利用することにより、フルHDTV晶質の動画像伝送(MPEG2TSレートで約30Mbps)を行うシステムを開発した。研究成果は情報通信研究機構が運用を行うJGN2およびその上で研究開発を行う各種プロジェクトにおける主要アプリケーションとして採用され、各種イベントの中継に利用された。また、本アプリケーションからカプセル化技術を分離したアプリケーションゲートウェイ装置を開発し、暗号化・冗長化等のアプリケーションレベルのサービスがアプリケーションと独立に提供できる仕組みを開発した。3.利用者認証を行う情報コンセントシステムの構築と評価昨年度に引き続き、複数の無線LAN基地局(アンテナ)および有線情報コンセントを設置し、利用者認証付き情報コンセントシステムの運用実験を行った。利用者認証・記録機能により、インシデント発生時の利用者の追跡が可能となった。研究成果は広島大学のキャンパス・ユビキタス・プロジェクトで採用され、大学公式の情報コンセントシステムとして運用を行っている。また移動透過性の実現に関しては、MAT (Mobile IP with Address Translation)アーキテクチャを提案し、アクセスポイント間のローミング時の高速認証機構、異なる無線技術間でのローミングについての検討を行った。4.遠隔教育支援システムの構築と評価遠隔機器制御プロトコルおよび高品質動画像伝送を組み合わせ、多地点間における共同作業(ロボット相撲など)や情報家電(照明やブラインドなど)の遠隔制御の実証実験およびデモを行った。1.遠隔機器制御プロトコルの開発赤外線受発光装置をパーソナルコンピュータに接続し、学習機能付き赤外線リモコンとして動作させるためのソフトウェアの開発を行った。現在、各種機器のコマンドを学習し、蓄積すること可能である。2.利用者認証を行う情報コンセントシステムの構築と評価複数の無線LAN基地局(アンテナ)および有線情報コンセントを設置し、単一サブネットによる利用者認証付き情報コンセントシステムの運用実験を行った。しかし、単一サブネットであってもVLANにより物理的に広範囲に展開することが可能となっているため、利用者だけでなく、利用場所の特定を可能とする機能が必要である。3.暗号化および認証を用いた安全な動画像伝送技術の開発民生用HDTVビデオカメラを利用することにより、HDTV品質の動画像伝送(MPEG2TSレートで約20Mbps)を行うシステムを開発した。またSuperSINET、JGN、FTTHなど様々な環境および国内外の複数の拠点間において同システムによる伝送実験を行い、同システムの特徴のひとつであるFECによるエラー回復機能が効果的であることを検証した。一方、暗号化および認証による安全な動画像伝送についての調査を行い、暗号化および認証機能を動画像伝送機能とは別に持たせることによりHDTV品質の動画像伝送が実現可能であることがわかった。
角膜をとりまく生体環境におけるFas-Fas L systemの発現

眼内炎症におけるFas-Fas L systemの発現を明らかにするため、ぶどう膜炎患者の前房水および硝子体を採取し、遠心した後の上清についてsandwich ELISA法を用いてsoluble Fas L濃度を測定した。前部ぶどう膜炎(前房水採取)の内訳は、サルコイドーシス5眼、桐沢型ぶどう膜炎3眼、HTLV1眼、原田病1眼、原因不明7眼の計17眼であり、対照には、白内障患者の手術時に得られた前房水12眼を用いた。後部ぶどう膜炎の内訳は、サルコイドーシス7眼、水晶体起因性ぶどう膜炎4眼、桐沢型ぶどう膜炎3眼、細菌性ぶどう膜炎3眼、HTLVl眼、トキソプラズマ1眼、原因不明3眼の計22眼であり、対照には黄斑円孔7眼の手術時硝子体液を用いた。前房水におけるsoluble Fas L濃度は、ぶどう膜炎では367.0±154.7pg/ml(mean±SEM)であったのに対して、対照群では、いずれも検出限界(40pg/ml)以下であった(P<0.05)。また、ぶどう膜炎患者の硝子体液におけるsoluble Fas L濃度は1132.2±281.7pg/ml(mean±SEM)であったのに対して、対照群の硝子体液においてはいずれも検出限界(40pg/ml)以下であった。これらのの結果より、ぶどう膜炎患者の前房水および硝子体中において高濃度のsoluble Fas Lが発現することが明らかとなった。informed consentのもとに、ぶどう膜炎患者の前房水および硝子体を採取し、遠心した後の上清についてsandwich ELISA法を用いてsoluble Fas L濃度を測定した。前部ぶどう膜炎(前房水採取)の内訳は、サルコイドーシス2眼、HTLV1眼、桐沢型ぶどう膜炎1眼、原因不明6眼の計10眼であり、対照には、白内障患者の手術時に得られた前房水7眼を用いた。後部ぶどう膜炎の内訳は、水晶体起因性ぶどう膜炎4眼、サルコイドーシス4眼、HTLV2眼、トキソプラズマ1眼、桐沢型ぶどう膜炎1眼、原因不明3眼の計15眼であり、対照には黄斑円孔3眼の手術時硝子体液を用いた。前房水におけるsoluble Fas L濃度は、ぶどう膜炎では549.4±247.4pg/ml(mean±SEM)であったのに対して、対照群では、いずれも検出限界(40pg/ml)以下であった(P<0.05)。また、ぶどう膜炎患者の硝子体液におけるsoluble Fas L濃度は1172.7±342.2pg/ml(mean±SEM)であったのに対して、対照群の硝子体液においてはいずれも検出限界(40pg/ml)以下であった。興味あることには、水晶体起因性ぶどう膜炎の硝子体液におけるsoluble Fas L濃度は141.2±89.5pg/mlであり、他のぶどう膜炎(1547.8±412.1pg/ml)よりも低い傾向にあった。以上の結果より、ぶどう膜炎患者の前房水および硝子体中において高濃度のsoluble Fas Lが発現することが明らかとなった。このことより、ぶどう膜炎の組織障害や炎症にFas-Fas Lsystemを介したアポトーシスが関与する可能性が示唆された。
表面の異方性を活用した配位アシンメトリーの構築

固体表面を媒体として固定化や配位によって表面に配位アシンメトリーを構築することを目的としている。平成30年度は、これまで進めてきたらせん型Co3核錯体のシリカ表面でのヘリシティー形成について、拡散反射CDスペクトルの解析を進め、表面で特異的に形成されるアシンメトリー構造についての考察を行った。また、この研究に関する原著論文の執筆を進めている。更に、アミンやアルコールなどのキラル配位子を側鎖にもつシランカップリング剤を新しく合成し、シリカ表面に固定化できるキラル配位子の合成を行った。合成したキラルシランカップリング剤と固定化キラル種は、NMR、IR、UV/vis、MSなどの手法によって構造解析を行った。アミノトリフェニレート配位子を有するバナジウム錯体と合成したキラル剤との錯形成反応を検討したところ、キラルアミン配位子では錯形成定数が小さく、固体表面での錯形成では十分な固定化量が得られないことが分かった。一方、キラルアルコールを配位子として用いた場合は、アミノトリフェニレート配位子を有するバナジウム錯体との錯形成が効率よく進行し、R体、S体に相当する配位錯体が得られた。UV/visスペクトル及び円二色性スペクトルから、キラルバナジウム錯体の形成が確認された。これらの結果を受けて、シリカ表面に固定化したキラルアルコール分子に対して、アミノトリフェニレート配位子を有するバナジウム錯体を固定化するための反応条件と担持量を上げるための反応条件を継続して検討している。固定化に用いるキラル配位子が国内で入手することができず、それらの合成に時間を要しているが、平成30年度に新たな配位子の合成も行うことができ、研究を進めるに至っている。これまでに得られた成果の論文執筆を進めながら、表面を利用した新しい配位アシンメトリーの系について研究を進めており、残りの期間で効率的な推進を行いたい。固体表面を異方性を有する巨大配位子とみなし、固体表面・界面の固定化を介して、金属中心に非対称性を導入することを目指し、表面を介した新しい固定化キラル金属錯体の調製を行った。A01班の金沢大学秋根研究室との共同研究により、秋根研究室で合成されたらせん型コバルト(III)メタロクリプタンド(Co3錯体)をシリカ表面に固定化することを検討した。シリカ表面をエチレンジアミン側鎖を有するシランカップリング剤で修飾し、このエチレンジアミン配位子へのCo3錯体の固定化を行った。室温での含浸によって、Co3錯体をエチレンジアミン配位子で修飾したシリカ表面に固定化できることを見出し、元素分析、XRF測定、拡散反射UV/visスペクトルの測定から、溶液でのCo3核錯体の骨格構造を保ったまま、この錯体をシリカ表面に固定化できることを見出した。ここに、Co3錯体のヘリシティーを誘起できるキラルアミンとして、キラルなフェニルエチルアミンを一定量添加すると、Co錯体のヘリシティーが発現し、明瞭な拡散反射CDスペクトルの変化が観察された。キラルアミンの添加量に応じて、CDスペクトルの形状が顕著に変化することが明らかになった。Co3錯体に対するキラルアミンの添加当量が比較的小さい場合は、溶液で形成されるキラル錯体とは異なるCDスペクトルが得られることを見出し、表面で特異的に形成される新しいキラル錯体の可能性が示唆された。また、担持Ru触媒の表面を有機化学種で機能化修飾することで、担持金属種の反応性をチューニングし触媒特性の向上を実現した。更に、キラルな配位子を鋳型とした表面モレキュラーインプリンティング触媒の調製を行い、固定化Ru錯体の近傍にキラル鋳型分子相当の反応空間を構築し、ステロイド類の位置選択的なエポキシ化による反応制御を実現した。新学術領域研究の開始後、班内での共同研究がスタートし、錯体合成や溶液におけるヘリシティー形成の知見をタイムリーにフィードバックしながら、共同研究を進めることができている。本研究では、これまでの研究で既に、固体表面への固定化によって、表面でのみ形成される新しい化学種の存在が示唆される成果が得られ、当初の計画通り、おおむね順調に進展しているといえる。本年度の研究では、固体表面を媒体とした新しい金属配位アシンメトリーの構築を目的として、領域内の共同研究を複数推進し、Co, Fe, Ru, Ptなどの金属錯体についてシリカ表面への固定化と表面特有の配位アシンメトリーの創出の有無を検討した。A01班計画班金沢大学秋根研究室との共同研究により、らせん型Co3核錯体をエチレンジアミンを修飾したシリカ表面に固定化し、この固定化Co3核錯体にキラルアミンを配位させると、キラルアミンの絶対配置の違いによってCo3核錯体のヘリシティーが偏り、溶液中の前駆体錯体とは異なるCDスペクトルが得られることを見出した。シリカ表面のエチレンジアミンの修飾の有無による固定化の違いや、様々な固定化条件におけるCo3核錯体のヘリシティー形成について実験的に検討し、固定化にはエチレンジアミンが必須であることを見出した。また、A01班分子科学研究所の江原研究室と共同で、得られたCDスペクトルを与えうるCo錯体について、配位構造のモデリングとCDスペクトルの理論的な検証を重ね、アミン配位子の種類や配位方向の違いがCDスペクトルに与える影響を評価した。固定化に観測されるCDスペクトルの高長波長シフトの要因として、固体表面からの電子的な効果があることがわかり、表面での多点配位の可能性を新たに見出した。

また、A01班塩谷研究室との共同研究により、テトラオキシムを配位子とするFe錯体、Co錯体を合成し、シリカ表面への固定化を検討した。軸方向の配位子置換による固定化が可能であることを見出したが、アシンメトリーの創出は難しいことが分かった。更に、Ru錯体の固定化とキラル分子を用いたインプリント触媒の調製により、固体表面でのアシンメトリーな環境を有する反応場を構築し、選択酸化反応特性を検討した。新学術領域内の共同研究を活用することで、錯体合成、固体表面構築・解析、理論計算による複数の研究チームにまたがった共同研究を推進している。異なる研究分野の研究者が集まったチームにより、固体表面に特有なアシンメトリーが見出されており、成果が得られている。固体表面を媒体として固定化や配位によって表面に配位アシンメトリーを構築することを目的としている。平成30年度は、これまで進めてきたらせん型Co3核錯体のシリカ表面でのヘリシティー形成について、拡散反射CDスペクトルの解析を進め、表面で特異的に形成されるアシンメトリー構造についての考察を行った。また、この研究に関する原著論文の執筆を進めている。更に、アミンやアルコールなどのキラル配位子を側鎖にもつシランカップリング剤を新しく合成し、シリカ表面に固定化できるキラル配位子の合成を行った。合成したキラルシランカップリング剤と固定化キラル種は、NMR、IR、UV/vis、MSなどの手法によって構造解析を行った。アミノトリフェニレート配位子を有するバナジウム錯体と合成したキラル剤との錯形成反応を検討したところ、キラルアミン配位子では錯形成定数が小さく、固体表面での錯形成では十分な固定化量が得られないことが分かった。一方、キラルアルコールを配位子として用いた場合は、アミノトリフェニレート配位子を有するバナジウム錯体との錯形成が効率よく進行し、R体、S体に相当する配位錯体が得られた。UV/visスペクトル及び円二色性スペクトルから、キラルバナジウム錯体の形成が確認された。これらの結果を受けて、シリカ表面に固定化したキラルアルコール分子に対して、アミノトリフェニレート配位子を有するバナジウム錯体を固定化するための反応条件と担持量を上げるための反応条件を継続して検討している。固定化に用いるキラル配位子が国内で入手することができず、それらの合成に時間を要しているが、平成30年度に新たな配位子の合成も行うことができ、研究を進めるに至っている。新学術領域研究の特徴である領域内での共同研究を積極的に活用し、錯体合成や錯体の反応性、アシンメトリー構造などの研究と本研究者が中心となって進めている表面の化学を融合させ、研究を推進する予定である。新たな共同研究もスタートしており、領域の特徴を生かした研究を進めていく予定である。これまでに得られた成果に対する理論計算による検証を完了させ、固体表面に特有なアシンメトリーについて、論文として成果をまとめる予定である。また、新たにスタートさせるV錯体の固定化により、残りの計画も推進し、固体表面を媒体としたアシンメトリーの新たな系を見出す。これまでに得られた成果の論文執筆を進めながら、表面を利用した新しい配位アシンメトリーの系について研究を進めており、残りの期間で効率的な推進を行いたい。
星間雲におけるC-H系分子誕生と複雑有機分子への進化

理化学研究所の極低温型イオン蓄積リングRIKEN Cryogenic Electrostaticring (RICE)を用いて,星間雲におけるC-H系分子誕生と複雑有機分子への進化過程に関する実験的研究を行うことを目的とし,合流ビーム実験セットアップの開発を遂行した。29年度に立教大学へ移設した中性原子ビームラインにおいて,イオン源運転およびビーム輸送系のパラメータ調整によって炭素負イオンビームの強度を数倍向上することに成功した。また,負イオンビームの光電子脱離効率向上のために設計したマルチパス光学系(光増幅キャビティ)について,冷却機構等の詳細設計を完了し,プロトタイプ機を製作した。キャビティ用内部に仕様するミラーとして,合成石英に反射率99%以上の誘電体多層膜コートを施した平面ミラーを製作し,高温用アピエゾングリスを用いて水冷プレートに接着した。また,大強度半導体レーザー(波長808 nm,出力5 kW)を効率よく光増幅キャビティに入射するために複数枚のシリンドリカルレンズを組み合わせた光学系を設計し,レーザープロファイラを用いて実際のスポット形状を観測しながら幾何配置を決定した。以上のように設置した光増幅キャビティを用いて,中性ビーム生成実験を行ったところ,従来のワンパス光学系を用いた場合に比べて,中性化効率がおよそ10倍向上した。これはシミュレーションと概ね一致する結果であり,光増幅により必要な中性ビーム強度が得られることが実証された。研究代表者の所属変更にともなって実験拠点を変更したために実験装置セットアップがやや遅れている。しかし目的とした強度での中性原子ビーム生成は達成されており,当初計画していた研究目的については予定通り実施可能である。研究実績の概要でも記載したように光増幅キャビティの導入により,本研究で必要となる中性ビーム強度が得られることが実証された。しかしながら,キャビティ近辺の温度上昇にともなうシリンドリカルレンズの破損,真空度の悪化が問題点となっている。シリンドリカルレンズについては現在使用しているBK7ガラスに比べて熱膨張率の小さい人工石英製のものに変更することで解決を図る。また真空度に関しては,水冷効率の向上とともにターボ分子ポンプの排気量アップによって対策する方針である。平成29年7月に中性ビーム生成のための負イオン源および大強度ダイオードレーザーを含むビームラインを立教大学へ移設し,オフラインでの開発をスタートした。レーザーによる負イオンビームの光電子脱離効率を大幅に向上させるためのマルチパス光学系を設計し,レイトレーシングソフトウェアZEMAXを用いたシミュレーションを行った。光学系について基本設計は完了し,プロトタイプ製作のためにミラー材質や表面精度,冷却機構等の詳細設計を継続して実施中である。移設後のセシウムスパッタイオン源の立上げを行い,6 -14 keVの範囲で炭素負イオンビームの引き出しと輸送の試験を行った。セクター電磁石による質量分析において炭素負イオンC-および炭素クラスター負イオンCn- (n=2-9)が観測され,クラスターサイズnの偶奇に異存したイオン強度の変化が見られた。一方で現在のイオン源運転条件下では,炭化水素負イオンは観測されていない。また,エネルギー8 keVの炭素負イオンビームを用いて光電子脱離による中性化のテスト測定を行った。ワンパス光学系にて数kWのレーザー照射を行い,nA相当の中性炭素ビームの生成を確認した。代表者の異動にともなって研究拠点を変更した関係で,実験装置の運搬や研究環境のインフラ整備に一定の時間を費やす必要があったため,研究課題の進捗状況は当初計画よりやや遅れている。既に研究環境の整備は完了したので,次年度以降は計画通りに研究を遂行可能な見込みである。

昨年度に遅れのでている箇所について,研究分担者を追加して重点的に進める。これと同時に,当初計画に沿った研究については卒研生,大学院生とともに着実に遂行していく。研究実績の概要でも記載したように光増幅キャビティの導入により,本研究で必要となる中性ビーム強度が得られることが実証された。しかしながら,キャビティ近辺の温度上昇にともなうシリンドリカルレンズの破損,真空度の悪化が問題点となっている。シリンドリカルレンズについては現在使用しているBK7ガラスに比べて熱膨張率の小さい人工石英製のものに変更することで解決を図る。また真空度に関しては,水冷効率の向上とともにターボ分子ポンプの排気量アップによって対策する方針である。