hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新規リゾフォスファチジン酸受容体の機能解析

内因性のLPA受容体を持たないラット神経芽腫B103細胞に、遺伝子導入によりLPA_1受容体またはLPA_4受容体(別名p2y_9/GPR23)を安定発現させた。この細胞を用いて、LPA_4受容体がLPAに応答して細胞内Ca^<2+>濃度を上昇させること、低分子Gタンパク質であるRhoを介して神経突起の退縮や細胞間接着亢進に起因する形態変化を起こすことを明らかにした。同じくB103細胞に安定発現したLPA_1受容体も神経突起退縮を起こすが、その作用はLPA_4受容体ほど強くなかった。細胞間接着に至っては、LPA_1受容体の活性化に伴う亢進は認められなかった。これらの両受容体の機能の違いは、LPA_4受容体がLPA_1受容体とは対照的に百日咳毒素感受性三量体Gタンパク質G_i/oと共役していないことが一つの原因であろうと考えられた。LPA_1受容体はマウスの神経系において、脳の発生や神経因性疼痛など多岐に渡る機能を果たすことが既に明らかになっていることから、今回の研究成果はLPA_4受容体が個体レベルでも神経系の機能に関与する可能性を強く示唆する。ペプチド抗原をもとにしてマウスLPA_4受容体に対するウサギポリクローナル抗体を作製した。これが実際にLPA_4受容体を認識することは、LPA_4受容体mRNAの発現が高い胎生12日齢マウス胎児の脳を使ったウェスタンブロッティング及び上記のLPA_4受容体を安定発現するB103細胞のフローサイトメーター解析で確認した。LPA_4受容体遺伝子を相同組換えで破壊したES細胞を獲得した。このES細胞から作製したキメラマウスから、LPA_4受容体遺伝子ヘテロ欠損マウスが生まれることをサザンブロットにより確認した。データベースよりヒトLPA_4受容体(別名p2y9/GPR23)と相同性が高い(98.1%)マウスオルソログをPCRでクローニングした。このDNAを発現ベクターに組み込み、内在性LPA受容体を持たないRH7777細胞に一過性発現させた。この細胞を破砕後、超遠心により膜画分を調製した。この膜画分をトリチウムラベルした1-オレオイル-LPAと結合させ、今回得られたマウスオルソログがLPAと特異的に結合することを確認した(Kd=31.3nM, Bmax=59.5pmol/mgタンパク質)。マウスLPA_4受容体mRNAの発現分布を解析するために、マウス各種臓器から抽出したポリ(A^+)RNAをノーザンハイブリダイゼーションで解析した。その結果、雄性生殖器の精巣ではほとんど発現が認められなかったのとは対照的に、卵巣、子宮、胎盤など雌性生殖器での発現が高いことが明らかになった。一方、発生期の脳に焦点を絞ってマウスLPA_4受容体mRNAの発現の時期的な変化をE12以降で調べたところ、E12での発現が最も高く、それ以降は日を追う毎に急激に発現レベルが低下しくことが明らかになった。これを用いて組織化学的解析を行う予定である。LPA_4受容体欠損マウスを作製するためのターゲティングベクターを、マウスゲノムDNAのBACライブラリーをもとに作製した。現在、相同組換えを起こしたES細胞をスクリーニング中である。内因性のLPA受容体を持たないラット神経芽腫B103細胞に、遺伝子導入によりLPA_4受容体を安定発現させた。

この細胞を用いて、LPA_4受容体がLPAに応答して細胞内Ca^<2+>濃度を上昇させること、低分子Gタンパク質であるRhoを介して神経突起の退縮や細胞間接着に起因する形態変化を起こすことを明らかにした。同じくB103細胞に安定発現したLPA_4受容体も神経突起退縮を起こすが、その作用はLPA_4受容体ほど強くなかった。これはLPA_4受容体がLPA_4受容体とは対照的に百日咳毒素感受性三量体Gタンパク質G_<i/o>と共役していないことが原因の一つと考えられた。LPA_1受容体はマウスの神経系において、脳の発生、神経因性疼痛、脳溝の形成など多岐に渡る機能を果たすことが既に明らかになっていることから、今回の研究成果はLPA_4受容体が個体レベルでも神経系の機能に関与する可能性を強く示唆する。ペプチド抗原をもとにしてマウスLPA_4受容体に対するウサギポリクローナル抗体を作製した。これが実際にLPA_4受容体を認識することは、LPA_4受容体の発現が高いマウス胎児脳のウェスタンブロッティング及び上記のLPA_4受容体を安定発現するB103細胞のフローサイトメーター解析で確認した。LPA_4受容体遺伝子を相同組換えで破壊したES細胞を獲得した。このES細胞から作製したキメラマウスから、LPA_4受容体遺伝子ヘテロ欠損マウスが生まれることを確認した。
破局的ストレスとコーピングスタイルが内分泌系と記憶・感情機能に作用する機序の解明

本研究では、破局的体験であるがんに関連した苦痛な想起・大うつ病と海馬・扁桃体との関連を心理社会学的評価法及び高次脳機能評価法を用いて明らかにすることを目的とした。研究は施設の倫理委員会で研究実施計画が承認された後、開示文書を用いて研究の目的を十分に説明し、参加者本人から文書による同意を得た後に行われた。対象は、1998年2月より1999年4月までに国立がんセンター東病院にて初発乳がんの手術を受け、術後3年以上経過した55歳以下の女性患者とした。がんに関連した苦痛な体験の想起及び大うつ病はDSM-IVに基づく半構造化診断面接により評価し、心理社会学的要因、脳形態との関連を検討した。心理的要因はProfile of Mood States、Mental Adjustment to Cancer scale及びImpact of Event Scaleにより評価し、社会的要因は診療録および構造化面接にて評価した。脳形態は3D-MRIを用いて脳を撮像後、海馬・扁桃体の体積及び全脳容積、頭蓋内容積を用手的に測定(ソフトウェアAnalyze PC)し評価した。結果、がんの破局的体験後に認められたがんに関連する苦痛な想起が不安の強い心理的適応と関連することが示唆された。また、がんに関連する苦痛な想起と左海馬・扁桃体体積が小さいことが関連し、大うつ病では関連がないことが示唆された。しかし、横断研究であるため、これらの関連の因果関係は不明であり、がんを体験していない健常者対照がないため、がんの影響も不明である。今回認められた関連をさらに詳細に検討するため、健常者対照を設定した縦断研究が必要である。【目的】海馬はストレス対処機構を制御する一方、ストレスに脆弱である。また、ストレスが扁桃体を介して海馬に影響する可能性が示唆されている。本研究では、頭部MRIによる海馬、扁桃体測定手技の開発及び破局的体験であるがん体験後に認められる、がんに関連した苦痛な想起の有無と海馬、扁桃体体積との関連を検討する。【方法】国立がんセンター倫理委員会の承認後、開示文書を用いて研究の目的を説明し、参加者から文書による同意を得て行った。破局的な体験後に認められる、苦痛な想起の有無と海馬、扁桃体の関連を検討する目的で、国立がんセンター東病院にて初発乳がんの手術後1年以内または3年以上経過した女性のうち、55歳以下の者、また、健常対照群として年齢、性をマッチさせた健常ボランティアを募集した。がんに関連する反復的で侵入的で苦痛な想起の有無は構造化面接法を用いて調べた。海馬、扁桃体積測定のために、頭部3D-MRIを施行した。各脳部位体積の評価者内信頼性を級内相関値で評価した。【結果(平成13年度の実施状況)】海馬、扁桃体体積の評価者内信頼性(30例)は0.94-0.99と良好な値を得た。現時点で術後3年群の海馬体積測定対象者67名及び扁桃体体積測定対象者76名、術後1年群127名(目標130例)、健常対照群64名(目標70例)の参加を得た。術後3年群では、海馬体積測定対象者67名中28名(42%)に苦痛な想起を認めた。左海馬体積は想起あり群で2535±249mm^3、なし群で2667±242mm^3で、統計学的に有意な差を認めたが、右海馬体積には有意な差を認めなかった。扁桃体体積測定者76名中35名(46%)に想起を認めた。

左扁桃体体積は想起有り群で1330±150mm^3、なし群で1411±155mm^3であり、統計学的に有意な差を認めたが、右扁桃体には有意な差を認めなかった。【考察】体積測定手技の信頼性は十分であった。また、がんに関連する苦痛な想起と左海馬及び左扁桃体体積との関連が示唆された。これまで、動物を用いた研究から、脳の辺縁系の一つである海馬および扁桃体はストレス対処と関連することが知られている。ヒトにおいても、ストレス関連疾患である大うつ病や外傷後ストレス障害において小さな海馬体積や扁桃体の過活動が観察されている。本研究は、ヒトにおける、海馬および扁桃体体積と破局的体験であるがん体験後に認められるがんに関連した苦痛な想起の関連を検討することを目的として、横断的研究と縦断的研究により行われた。平成13年度までに、MRIを用いた海馬および扁桃体体積の測定方法を開発し、がんに関連する苦痛な想起の有る群は無い群と比較して有意に左海馬体積が小さいことを見出した。平成14年度に、扁桃体体積の検討を行った。対象者は国立がんセンター東病院で乳がんの手術を受けた後、3年以上生存している18-55歳女性とした。除外基準として、がんの再発、神経疾患の既往、早発痴呆の家系、向精神薬服薬中、日常生活に影響する身体状態、認知機能障害、扁桃体体積測定に不十分なMRI画質とした。がんに関連する苦痛な想起は半構造化診断面接により評価した。1.5テスラのMRIを用いて頭部3D-SPGR画像を撮像し、扁桃体体積を求めた。対象者76名のうち35名に苦痛な想起を認めた。苦痛な想起の有る群は無い群と比較して有意に小さな左扁桃体を認めた(P=0.04)が、右扁桃体および大脳体積に有意な差を認めなかった。縦断研究の対象者は術後15ヶ月以内の乳がん生存者とし、他条件は上記と同様である。術後15ヶ月以内の時点と術後3年以上経過した時点の二度調査を行った。平成14年度までに、15ヶ月以内の調査を122名に行い、その内56名は3年後の追跡調査も終了している。また、がんを経験していない健常者についても対照とし81名の調査を終了した。今後、健常者を対照とし、縦断的に観察した海馬および扁桃体体積の変化を苦痛な想起の有無間で比較検討を行う。これまで、動物を用いた研究から、大脳辺縁系の一つである海馬および扁桃体はストレス対処と関連することが知られている。本研究は、ヒトにおける、海馬および扁桃体体積と破局的体験であるがん体験後に認められるがんに関連した苦痛な想起との関連を検討することを目的としている。平成14年度までに、まずMRIを用いた海馬および扁桃体体積の測定方法を開発し、術後3年以上経過した乳がん生存者を対象にした横断研究で、がんに関連する苦痛な想起の有る群は無い群と比較して有意に左海馬及び左扁桃体の体積が小さいことを見出した。しかし、この体積差とがんに関連する苦痛な想起との因果関係が明らかでないため、術後15ヶ月以内及び3年以上経過時の2時点でのMRI及び構造化臨床面接調査を行う縦断的研究を、すでに開始している。平成15年度末までに、術後15ヶ月以内の調査を122名に行い、その内82名は3年後の追跡調査も終了している。また、がんを経験していない81名の健常者対照群でも同様に調査を行っており、うち46名については3年後の追跡調査も終了している。
環境経営情報志向の循環型・低炭素型サプライチェーンの統合と満足化に関する研究

本年度は次のテーマに取り組み、研究成果の発信のためにICPR2018では日独米共同による特別セッションをオーガナイズして2件の成果発表を行ったほか、招待講演を4件行った。テーマ1製品設計とサプライチェーンの結合製品の使用時に一部の構成部品のみを交換、追加することで製品の寿命を拡張させるアップグレード設計が可能な製品ビジネスモデルを展開するために、異なる部門の複数の設計者、企画部門、製造部門で行う協調設計において、経済性、環境性、リードタイム、製品品質の4つの視点から最適モジュール戦略を決定する判断指標を提案した。また、ドイツヴッパタール大学との国際共同研究により、再生率や回収CO2量とコストを満足化するリユース分解部品選択法を提案した。テーマ2静脈(リバース)と動脈(レギュラー)サプライチェーンの結合製造と再製造の価格付けによる影響を考慮するため、カニバリゼーション効果を組み込んだ製造・再製造制御システムを設計した。本システムでは、製品価格に依存した需要モデル、過去の需要量に影響された回収量モデルが同時に考慮され、これに伴って変化する回収量の時間変化モデルが設計され、組み込まれた。また、素材CO2排出量削減のサプライチェーンネットワーク設計法を提案し、新興国と先進国の双方から部品を調達すればCO2量とコストを同時に抑制できることを示した。テーマ3経営情報とエンジニアリング情報の結合企業のサステナビリティ経営に関するフィールド調査を通じて、ボトムアップ型のマネジメントコントロールシステムの運用プロセスについて明らかにした。また質問票調査のデータの分析を通じて、環境マネジメントコントロールシステムとマテリアルフローコスト会計の補完性について明らかにしている。また、実際に経営情報システムを操作することで学習ができるeラーニング教材の授業開発を行い、学習効果を定量的に示した。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、組立企業のサプライチェーン(生産物流の供給連鎖)と製品ライフサイクル・経営情報システムにおけるモノと情報の流れに着目し、組立・分解作業に伴う製品/素材と企業価値・利益の創出とともに、循環型サプライチェーンのリサイクル率向上と低炭素型サプライチェーンの温室効果ガス(CO2)削減を同時に目指す。そのため、環境経営情報を志向して循環型と低炭素型の両サプライチェーンを統合し、経済性と環境負荷についての見える化(Modeling)と満足化(Satisficing)を行う。本年度の主な研究成果は以下である。1製品設計とサプライチェーンの結合製品分解について、製品設計と分解システム設計の結合、およびその多目的満足化のプロトタイプ開発を行った。分解システムでは、3次元CADとリサイクル性評価法にもとづく分解時間とリサイクルコストから、省CO2率を確保しつつもコストの最小化を行う分解部品選択と、そのもとでステーション数を最小化する分解ラインの作業編成を定量的に評価した。2静脈(リバース)と動脈(レギュラー)サプライチェーンの結合中国および日本の産業連関表にもとづきCO2排出量の部品表を構築することで、各部品の生産国による調達コストとCO2排出量を定量的に見える化した。さらに、CO2目標削減率のもとで調達コストを最小化するサプライヤー・調達国選択方法を提案した。その結果、ある4部品のみ調達国を切り替えることで、CO2削減率6%が達成されるケースのあることを実験により示した。また、リユース回収量の時間変化が経済発注量に及ぼす影響や、使用済み小型家電の回収・輸送システムについて分析を行った。3経営情報とエンジニアリング情報の結合環境会計におけるアカウンタビリティや、日本における企業サステナビリィのバロメータについて、事例を通じた分析を行った。本研究では、組立・分解作業に伴う製品/素材と企業価値・利益の本研究では、組立・分解作業に伴う製品/素材と企業価値・利益の創出とともに、循環型サプライチェーンのリサイクル率向上と低炭素型サプライチェーンの温室効果ガス削減を同時に目指す。そのため、環境経営情報を志向して循環型と低炭素型の両サプライチェーンを統合し、経済性と環境負荷についての見える化と満足化を行う。本年度の主な成果は以下である。1製品設計とサプライチェーンの結合リサイクル率と回収CO2量を確保しつつも、利益を最大化する分解部品選択と、その下でステーション数を最小化する分解システム設計について、米国ノースイースタン大学との国際共著論文がJournal of Manufacturing Systems誌(5-Year Impact Factor: 2.078 in 2014)に掲載された。また、組立と分解ラインの合計ステーション数を削減するために、製品・生産設計間における組立および分解について、作業とシステムの比較分析法を提案した。2静脈(リバース)と動脈(レギュラー)サプライチェーンの結合素材生産におけるGHG排出量の削減目標率のもとで、コストを最小化するアジア・グローバルサプライチェーンネットワークの設計法を提案した。この会議論文は、フィリピン開催の国際会議ICPR23においてOutstanding Paper Awardを受賞した。また、リユース・サプライチェーンにおいて、回収量が時間変化するモデルを構築し、回収量の時間変化が経済性に及ぼす影響を明らかにした。3経営情報とエンジニアリング情報の結合環境経営情報の活用有無によって、企業の利益や環境負荷、キャッシュフロー等に与える影響を検証するために、被験者を利用した心理学実験を行った。4編著による低炭素型サプライチェーンの和書執筆や持続可能なモノづくりに関した招待講演によって、これまでの研究成果の普及に努めた。編著による低炭素型サプライチェーンの和書執筆や持続可能なモノづくりに関した招待講演によって、これまでの研究成果の普及に努めたとともに、計画した4テーマそれぞれについて、研究の進捗があったため。各テーマの詳細は以下である。1製品設計とサプライチェーンの結合リサイクルの分解部品選択において、目標計画法による満足化のプロトタイプを開発した。

2静脈(リバース)と動脈(レギュラー)サプライチェーンの結合リサイクル性評価法を用いたリバース・サプライチェーンのモデル化を行った。3経営情報とエンジニアリング情報の結合環境経営情報の活用有無によって企業の利益等に与える影響を検証するために、被験者を利用した心理学実験を行った。4製品ライフサイクル・経営情報システムの結合と新興国・先進国のケース検証VISTAと呼ばれる新興国の1つであるベトナムにおいて、研究成果の国際会議発表を行うとともに、現地の工場見学を実施した。テーマ1製品設計とサプライチェーンの結合循環型社会システムを製品設計段階で実現するためのアプローチとして、陳腐化した製品価値を再上昇させることで製品の買い替えを抑制し、結果として資源の使用量、廃棄量の削減を可能とするアップグレード設計の提案を行った。具体的には、製品ライフサイクルをモデル化し、環境の調和性と経済性を両立する多目的満足化設計手法を提案し、今まで難しいとされた製造企業の収益増加、消費者の購入価格の低下というトレードオフ関係の要求を満足させ、加えて、製品性能、環境負荷、耐用寿命に対する要求を満足させる多目的満足解の導出が可能となった。また、目標計画法を用いたリサイクル率とコストによる分解部品選択法を提案した。テーマ2静脈と動脈サプライチェーン(SC)の結合循環型において、時間に対してものの流れを連続的にトレースすることによって製品ごとに品質や経済性などの評価が可能となるモデルを設計し評価を行った。その結果、製造と再製造を組み合わせることによって時間変動に対し頑健な生産が達成できるが、生産スケジュールが複雑になることから動的な制御が可能な方法を検討していく必要があることがわかった。さらに、CO2排出量を持つレギュラーSCやリサイクル率を持つリバースSCについてもネットワーク設計を行った。テーマ3経営情報とエンジニアリング情報の結合一昨年度にデータ収集を行った実験室実験について、分析を進め論文発表の準備を進めた。またフルコスト会計をベースとした意思決定モデルについて検討した。以上の研究成果の発信のために、第2回グリーンサプライチェーンに関する国際ワークショップ(東京)を開催し、GBC2016ではファシリテーターを務め4件、IJIE2016では特別セッションの日米共同チェアを務め2件、LCE2017では4件の発表をオーガナイズして成果発表したほか、招待講演2件を行った。
溶血性尿毒症症候群の発症、進展における血小板活性化因子と分解酵素遺伝子変異の役割

私どもはベロ毒素産生大腸菌(O157)感染に伴う溶血性尿毒症症候群(HUS)の腎生検組織の病理学的検討から、HUSの基本病態は微小血管障害であり、血小板の活性化、凝集、微小血管への沈着が、微小血管障害の形成に重要な役割をしていることを明らかにしてきた。血小板活性化因子(PAF)は血小板の活性化、凝集をおこす強力なメディエイターであり、PAF分解酵素(PAF acetylhydrolase)の遺伝子変異のある患者では、PAF分解酵素活性低下のため、PAFの蓄積が起こり、より強い炎症がおこり、HUSを発症、重症化しやすいと考えた。【当初の研究計画】(1)PAF acetylhydrolase遺伝子変異の検索。(2)血中PAF acetylhydrolase活性の測定。(3)データ解析:これらのデータを解析し、PAF acetylhydrolase遺伝子変異、PAF acetylhydrolase活性、とHUSの発症、重症度との関係を明らかにする。【研究経過・研究成果】O157病原性大腸菌感染によるHUS患者50例と、健常コントロール100例を対象に研究を実施した。PAF acetylhydrolase遺伝子のホモの遺伝子変異はなく、ヘテロの遺伝子変異頻度はHUS患者と正常コントロールに差はなかった。ヘテロの変異のある患者の血中PAF活性は変異のない患者の50%に低下していた。変異のある患者は変異のない患者に比し、無尿期間が有意に長く、透析を必要とする症例が有意に多かった。変異のない患者は全例腎機能正常化したが、変異のある患者では2例が現在も腎機能低下を示している。このように、PAF分解酵素遺伝子の変異はHUSの腎病変の進行に関与することを明らかにした。【目的】最近、PAF分解酵素(PAF acethylhydrolase)遺伝子の点変異(G994T)が日本人に発見され、変異を持つ人は酵素活性が低下していることが報告された。このような点変異を持つ人では、PAF濃度の上昇が容易に生じ、より強い炎症を引き起こす可能性が考えられる。そこで、O157病原性大腸菌感染による溶血性尿毒症症候群(HUS)の発症進展にPAF分解酵素の遺伝子変異が関与しているかどうかを検討した。【対象と方法】O157病原性大腸菌感染によるHUS50例と、健常コントロール100例を対象に、末梢血白血球からDNAを抽出し、PCR法にてPAF分解酵素遺伝子変異(G994T)の検索を行なった。【結果】ホモの遺伝子変異はなく、ヘテロの遺伝子変異(G994T)はHUS患者、正常コントロールのそれぞれ30%、31%に認め、変異の頻度に差はなかった。HUSにおいて、変異のある患者と変異のない患者の発症年齢、男女比に差は認めなかったが、ヘテロの変異のある患者の血中PAF活性は変異のない患者の50%に低下していた。変異のある患者は変異のない患者に比し、無尿期間が有意に長く(4.2vs10.9日,p=0.01)、透析を必要とする症例が有意に多かった(73vs37%,p=0.03)。【考察】PAFは炎症前駆細胞の活性化や血管透過性亢進作用を有し、腎炎・ネフローゼ症候群の発症進展に関与することが明らかにされてきた。血中PAF濃度はPAF分解酵素により厳密に規定されている。

私達は、ネフローゼ症候群におけるPAF分解酵素遺伝子変異の役割を検討し、遺伝子変異のある人ではPAFが蓄積し、ネフローゼ症候群が再発しやすいことを明らかにした(Kidney Int54:1867,1998)。今回のHUSの患児でも、PAF分解酵素遺伝子の点変異(G994T)を持つ人は酵素活性が低下していた。このような点変異を持つ人では、PAF濃度の上昇が容易に生じ、より強い腎病変を引き起こすと考えられる。これまでに、HUS急性期の患児の尿中PAF排泄は増加していることが報告されてきたが、今回の私達の研究結果はHUSの進行におけるPAFの役割を示唆している。私どもはベロ毒素産生大腸菌(O157)感染に伴う溶血性尿毒症症候群(HUS)の腎生検組織の病理学的検討から、HUSの基本病態は微小血管障害であり、血小板の活性化、凝集、微小血管への沈着が、微小血管障害の形成に重要な役割をしていることを明らかにしてきた。血小板活性化因子(PAF)は血小板の活性化、凝集をおこす強力なメディエイターであり、PAF分解酵素(PAF acetylhydrolase)の遺伝子変異のある患者では、PAF分解酵素活性低下のため、PAFの蓄積が起こり、より強い炎症がおこり、HUSを発症、重症化しやすいと考えた。【当初の研究計画】(1)PAF acetylhydrolase遺伝子変異の検索。(2)血中PAF acetylhydrolase活性の測定。(3)データ解析:これらのデータを解析し、PAF acetylhydrolase遺伝子変異、PAF acetylhydrolase活性、とHUSの発症、重症度との関係を明らかにする。【研究経過・研究成果】O157病原性大腸菌感染によるHUS患者50例と、健常コントロール100例を対象に研究を実施した。PAF acetylhydrolase遺伝子のホモの遺伝子変異はなく、ヘテロの遺伝子変異頻度はHUS患者と正常コントロールに差はなかった。ヘテロの変異のある患者の血中PAF活性は変異のない患者の50%に低下していた。変異のある患者は変異のない患者に比し、無尿期間が有意に長く、透析を必要とする症例が有意に多かった。変異のない患者は全例腎機能正常化したが、変異のある患者では2例が現在も腎機能低下を示している。こののように、PAF分解酵素遺伝子の変異はHUSの腎病変の進行に関与することを明らかにした。
高等学校地理教員のためのGISソフトウエアの利用方法に関する研究

○研究目的...高等学校地理教員のためのGISソフトウエア(ArcGIS)の利用に関する研究を行った。○研究方法...GISソフトウエアによって作成した地理教材は紙媒体に利用するための作成とスクリーン投影に利用するための作成の分類できる。前者は授業場面では提示用と作業学習用に分けられ、授業以外では考査出題用として利用される。そして、これらの教材はGISソフトウエアでいったん作成したものをワープロソフト上に貼り付けてここからPDF化などを経由して紙媒体へとプリントされるように利用される。現状の印刷環境ではモノクロであるので、色が使えないという制約があり地図表現についても工夫を要する。後者は授業内容説明のためと作業学習説明のためと分けられる。いずれも静止画のほか動画(アニメーション)等も可能であり、色についての制約も少ない。そこで、教材としては前者のほうの利用が大多数である。特に紙媒体への教材を中心にして研究を進めた。○研究成果...GISソフトウエアで作成された地理教材のワープロソフト上での貼り付け利用において重要な観点は縮尺設定である。色が使えない制約は逆に彩色ということで地図作業学習教材としての利用価値が生み出される。そして、以下のような学習形態による分類を行う。(1)地図の基礎事項による分類(測地系/投影法/地図レイアウト等)(2)地域スケールによる分類(千葉県北西部/千葉県/首都圏/日本/ヨーロッパ/世界)(3)分野による分類(気候/地形/人文/商業等)(4)データの出典による分類(自作データ/既存データ等)(4)地図学的要素による分類(ドットマップ/コロプレスマップ/アイソプレスマップ等)(5)GISの基礎的考え方による分類(ポイント/ライン/ポリゴン等)以上の分類観点はGISによる教材作成の上で重要点である。教材における投影法の選択、測地系の正しい設定は不可欠である。地域の設定に基づく縮尺・レイアウト設定も紙媒体への印刷においては重要である。また、既存データ利用かデータ自作か、それとも分析機能を利用してのデータ加工かの問題がある。作成した地図はポイント、ライン、ポリゴンから成り立つものであり、ここから地図作業が点を打つ、なぞる、塗るという三つの作業方法に整理ができた。これらの研究成果を基にして、千葉県内の他の地理教員とともに実際に地図作業を行う教材(地図作業学習教材)を作成し、この地図作業学習教材を用いて授業実践を行った。そして、この地図作業学習教材かち評価問題を作成し、定期考査へ利用した。さらに、地図作業学習教材と定期考査との間には明確な因果関係があることがわかった。
渓流沿いと蛇紋岩地の狭葉化は相同か？：異なる環境での類似形質の進化過程の解明

様々な環境に生態型として分化しているキキョウ科植物のツリガネニンジンに関して、狭葉化によって河川沿いに適応した生態型の変化の可塑性を明らかにするために形態学的解析および解剖学的解析に加え栽培実験による解析を行った。栽培実験の結果、渓流沿いの生態型の葉は形態的に変化するものの、細胞の大きさには変化がないことが明らかとなり、この形態の変化は細胞数の増加によるものであることが明らかとなった。また、この結果から、ツリガネニンジンが河川沿いへは、細胞サイズを減少させる遺伝的変化を獲得することにより適応することができることが示唆された。本研究では、渓流沿いや蛇紋岩地といった異なる環境で共通に見られる狭葉化の遺伝的相同性をキキョウ科ツリガネニンジンを対象に明らかにすることを目的として研究を行った。本年度は、昨年度より実験温室にて栽培を行っている高知市産の通常型のツリガネニンジン(以下、通常型)と高知県西部の四万十川に産する渓流沿いに特化した狭葉化の形態を保有するツリガネニンジン(以下、渓流型)を用いた成長解析を形態学的および解剖学的手法を用いて行った。形態学的解析の結果、通常型は野外環境と実験温室環境において葉の形態的変化は見られなかったものの、渓流型の葉に関して、長さは野外環境と比べて実験温室環境下で有意に長くなったものの、葉の幅はほとんど変化することが無く、野外環境と実験温室環境において有意差は見られなかった。またこのような葉の形成の背景を明らかにするために、解剖学的解析を行った結果、通常型は野外環境と実験温室環境における細胞サイズおよび細胞数に有意な違いは認められなかった。しかし渓流型に関しては、細胞サイズは野外環境と実験温室環境において有意差は認められなかったものの、細胞数は有意に変化していることが明らかとなり、実験温室環境における葉の長さの変化は細胞数の増加によることが明らかとなった。これまでの研究から、渓流型の葉は通常型と比較した場合、細胞サイズおよび細胞数を減少させることにより狭葉化を成功させていることが示されており、本研究の結果から、渓流型の葉の細胞サイズは遺伝的に小さい個体が固定していることが明らかとなった。本研究では、渓流沿いや蛇紋岩地といった異なる環境で共通に見られる狭葉化の遺伝的相同性に関して、キキョウ科ツリガネニンジンを対象に明らかにすることを目的として研究を行った。本年度は、一昨年度より実験温室にて栽培を行っている高知市産の通常型ツリガネニンジン(以下、通常型)と、高知県西部の四万十川に産する渓流沿いに生育が特化した狭葉化の形態を保有するツリガネニンジン(以下、渓流型)を用いた成長解析を行った。前年度に引き続き、葉の遺伝的変化に関する解析から、今年度の解析の結果も通常型に比べて渓流型が有意に細く、またこの値が前年および一昨年度とほぼ同じであったために、葉幅の遺伝的固定に関する前年度の結果を支持することができた。また本年度は、前年度の各器官の形態解析に加えて、新たに発芽から花芽形成までの成長解析を行った結果、通常型に対して渓流型は発芽から花芽形成までの時間が有意に短縮されていることが明らかとなった。また各器官の成長解析を行った結果、茎や葉の成長速度が有意に早くなっていることが明らかとなった。この結果から渓流型のツリガネニンジンは、通常型と比べて変化した体サイズ形成を通常型と同じ速度で形成するのではなく、加速化させて形成するために、陸上展開期の急激な短縮を起こしていることが明らかとなった。この背景として、攪乱の度合いが非常に高い渓流沿いでは陸上展開期の短縮が攪乱回避のための適応的な形質として選抜され、その結果、各器官の成長速度が通常型よりも加速化した個体が固定したと考えられる。さらに、同温室条件下における比較の結果のために、このような違いが異なる環境における要因を排除することができるために、両生態型は成長様式の違いに関しても遺伝的に固定している可能性が高く、前年度の渓流型の葉幅や葉細胞の遺伝的固定とともに、成長様式に関しても遺伝的背景が関与していると考えられる。環境ごとに形態を変化させることにより適応していることが明らかとなっているキキョウ科植物のツリガネニンジンに関して、今年度は陸上型、渓流型、蛇紋岩地型として分化しているツリガネニンジンの資源分配様式を明らかにすることを目的として研究を行った。本研究では、サンプルを陸上型に関しては高知県南国市の1集団から31個体、蛇紋岩地型に関しては高知県高知市と南国市の2集団から63個体(32個体+31個体)、渓流型に関しては高知県長岡郡本山町と高岡郡梼原町の2集団から64個体(31個体+33個体)用いて昨年度と同様の植物体の各器官の形態計測に加え、植物体を分解し100度で72時間乾燥させることによりそれぞれの絶乾重量の計測を行った。解析の結果、花、葉、茎、根の4器官への資源分配に関する絶対量の違いはあるものの、資源分配比率に関しては、陸上型、渓流型、蛇紋岩地型間で有意な差が認められなかった。しかし、葉一枚当たりの資源投資量を各環境型間で比較を行った結果、陸上型と比べて渓流型、蛇紋岩地型が多い傾向があることが明らかとなった。この結果は、渓流沿いや蛇紋岩地といった特殊環境に適応するに当たり、渓流沿いの場合は流水ストレスに対し、また蛇紋岩地においては保水性の無い土壌に対する乾燥ストレスに対して強固な葉で適応していることが明らかとなった。

また、本研究の形態解析の結果から陸上型に対して渓流型や蛇紋岩地型が狭葉化しており葉面積が縮小化しているものの、葉へ資源投資量が各環境間で有意差が認められなかったために、渓流型や蛇紋岩地型では節間を短くして葉の枚数を増加させ適応していることが明らかとなった。様々な環境に生態型として分化しているキキョウ科植物のツリガネニンジンに関して、狭葉化によって河川沿いに適応した生態型の変化の可塑性を明らかにするために形態学的解析および解剖学的解析に加え栽培実験による解析を行った。栽培実験の結果、渓流沿いの生態型の葉は形態的に変化するものの、細胞の大きさには変化がないことが明らかとなり、この形態の変化は細胞数の増加によるものであることが明らかとなった。また、この結果から、ツリガネニンジンが河川沿いへは、細胞サイズを減少させる遺伝的変化を獲得することにより適応することができることが示唆された。本年度は、通常環境に対する渓流沿いに生育する狭葉化を示すツリガネニンジンの温室条件下における成長の比較から、成長速度の変化を明らかにすることができたため。生物多様性管理学今後は、この加速的な成長を成功させるための資源分配様式の変化、特に貯蓄機関である根塊を中心とした解析を行うことにより、成長速度の加速化の背景を明らかにする予定である。本年度は、渓流沿いに生育する狭葉化を示すツリガネニンジンの野外環境およに温室環境における比較研究から、ツリガネニンジンの狭葉化には細胞サイズの縮小が遺伝的に固定していることが明らかとなったため。今後は、本年度の成果を基に、異なる河川におけるツリガネニンジンの狭葉化した個体の解析とともに蛇紋岩地における狭葉化した個体の解析を行うことにより、異なる環境における類似形態の遺伝的相同性の検討を行う。
魚類における性決定と生殖腺の性分化の分子メカニズム

本研究は、2種の雌雄異体魚(メダカとティラピア)を実験材料として、脊椎動物における性決定と生殖腺の性分化の分子メカニズムを解明することを目的として行った。その結果、DMYはメダカの雄への分化に必要かつ十分であること、魚類では、DMRT1は精巣の形成に不可欠であること、さらにFoxl2はcyp19a1(卵巣型芳香化酵素)遺伝子の発現促進を介して卵巣形成に重要な役割を果たすことが明らかとなった。本研究の目的は、魚類をモデル生物に用いて性決定と生殖腺の性分化の分子メカニズムを明らかにすることである。初年度の平成16年度は以下の研究を行った。1)性決定メカニズムに関する研究:先にメダカの性決定遺伝子の最有力候補として同定したDMYのノックダウン実験を行った。その結果、DMYノックダウンXY個体では、精巣形成時に認められる生殖細胞の増殖停止は起こらず、XX個体の卵巣形成時に特徴的にみられる遺伝子発現パターン(例えば、SCP3遺伝子の発現)が観察された。このLoss-of-function実験により、DMYはメダカの性決定遺伝子であると結論された。ティラピアに関しては、性決定期と考えられる孵化後3-7日のXX,XY生殖腺から得られたmRNAをもとにEST解析を行っている。すでに、2万を超えるクローンの塩基配列を決定した。2)性分化メカニズムに関する研究:メダカ生殖腺の性分化時におけるDMYとその起源遺伝子であるDMRT1の発現パターンを解析したところ、DMYは性決定期(孵化前2日頃)から成体の精巣の精原細胞を囲むセルトリ細胞に強い発現が認められるが、DMRT1は精巣形成後の孵化後20-30日を経過した精巣のセルトリ細胞で初めて発現が起こり、その後も発現は維持された。これらの結果からメダカでは、性決定と精巣分化はDMYが、精子形成の開始にはDMRT1が重要な役割を担っていることが示唆された。ティラピアではDMRT1が精巣分化、芳香化酵素(エストロゲン)が卵巣分化に重要であることが分かっているが、今年度の研究から、DMRT1は転写因子としてAd4BP/SF-1に結合することにより芳香化酵素遺伝子の発現を抑制する作用があることが初めて明らかになった。この結果、精巣分化と卵巣分化に関わる因子間に相互作用があることが初めて示された。本研究の目的は、魚類、特にメダカとティラピアをモデル生物に用いて性決定と生殖腺の性分化の分子メカニズムを明らかにすることである。2年次の平成17年度は以下の研究を行った。1)性決定メカニズムに関する研究:プロモーター解析により、メダカの性決定遺伝子DMYがメダカの卵巣型芳香化酵素遺伝子の発現を抑制する作用をもつことを示した。ティラピアの性決定期と考えられる孵化後5-7日の生殖腺で発現する遺伝子を独自に構築したマイクロアレイ系で解析することにより、XXとXYの生殖腺でそれぞれ特異的に発現する遺伝子群を単離した。さらに、単離した個々の遺伝子について定量的RT-PCRにより孵化後5-7日の変動を詳しく調べた結果、Y染色体に特異的と考えられる遺伝子がいくつか得られた。2)性分化メカニズムに関する研究:メダカとティラピアの卵巣分化に果たす転写制御因子Foxl2の役割を調べた。メダカとティラピアのいずれにおいてもFoxl2遺伝子の発現は卵巣分化に先立って起こり、芳香化酵素遺伝子の発現より早い。特に、ティラピア生殖腺では孵化後5日ですでにFoxl2 mRNAの発現はXX生殖腺特異的であり、また芳香化酵素遺伝子の発現に先立って起こる。ティラピアのXX受精卵にFoxl2のドミナント/ネガティブ変異体を遺伝子導入すると、XX生殖腺でありながら精巣が形成され、成熟した精子が産生された。また、プロモーター解析により、メダカとティラピアでFoxl2は転写因子Ad4BP/SF-1と協調して卵巣型芳香化酵素遺伝子の発現を促進することが明らかになった。以上の結果より、魚類においてFoxl2はXX生殖腺を卵巣に分化される重要な転写因子であり、そのターゲットは芳香化酵素遺伝子であることが強く示唆された。本研究の目的は、2種の魚類(メダカとティラピア)を主な実験モデル動物として、性決定遺伝子の発現の有無で開始する生殖腺(XX、XY)の性決定/分化の分子メカニズムを明らかにすることである。平成18年度には以下の研究成果が得られた。1)性決定(メダカ)遺伝的雌XXメダカに性決定遺伝子DMYを導入することにより(Gain-of-functionの実験)、XX生殖腺でありながら、性分化期から成熟期までXY生殖腺と同様な形態的特徴を示す生殖腺(精巣)を形成させることに成功した。性決定遺伝子を導入したXX個体の成熟した精巣に妊性をもつ精子を作出することができたのは脊椎動物ではじめて例である。

この結果から、メダカのX染色体とY染色体とは機能的にはDMY遺伝子をのぞいて同一であることが示唆され、脊椎動物の性染色体の進化の上で重要な知見を提供した。2)性分化(ティラピア)Cyp17(17α,-hydroxylase/17, 20 lyase、ステロイド代謝酵素の一種)は、魚類の生殖腺と頭腎には2種類の遺伝子(これまでに見つかっていたCyp17a1と今回新しく見つかったCyp17a2)があることを発見した。またそのうち、Cyp17aは性分化期のXX、XY生殖腺のいずれにも発現がみられたが(XX生殖腺での発現がXY生殖腺より強い)、新規のCyp17a2はXX生殖腺では艀化5日後から発現が認められるのに対し、XY生殖腺では艀化70日後(減数分裂が開始する時期)になりはじめて発現が見られることが明らかになった。このことから、Cyp17a1は減数分裂誘起に重要な役割を果たすことが推察され、生殖腺の性分化にも何らかの役割を果たしていることがはじめて示唆された。本研究の目的は、2種の硬骨魚類(メダカとティラピア)を主な実験材料に用いて性決定/分化の分子メカニズムを明らかにすることであるが、平成19年度には精巣分化に果たすDMRT1の役割を重点的に解析した。遺伝的に雌(XX)であるティラピア受精卵にDMRT1を過剰発現させると、XX個体でありながら、精巣が形成された。少量の卵巣も形成されたが精巣に比べると著しく小さかった。形成された精巣には種々の発達過程にある生殖細胞(精原細胞、精母細胞、精細胞、精子)とともに、著しく活性化された2種の体細胞(ライディッヒ細胞、セルトリ細胞)が認められた。特に、ライディッヒ細胞では3β-HSDなどのステロイド代謝酵素が強い発現(遺伝子、タンパク質レベルとも)を示した。さらに、性転換したXX雄は正常な雄の性行動(体色も雄型)を示すとともに、それらの個体から得られた精子の運動能(運動時間)は正常のXY雄や超雄(YY)の精子よりも著しく高かった(23倍)。一方、メダカではDMRT1遺伝子のDMドメイン配列に変異を起こさせると、遺伝的には雄(XY)でも生殖腺の一部に卵巣が形成されることがわかった。以上のDMRT1のloss-of-functionとgain-of-functionの実験結果と、すでに我々が明らかにしているメダカやティラピアの生殖腺の性分化におけるDMRT1の遺伝子発現パターンの結果を総合すると、DMRT1は魚類の精巣の分化、形成に不可欠であると結論された。本研究の目的は、2種の硬骨魚類(メダカとティラピア)を主な実験材料に用いて性決定/分化の分子メカニズムを明らかにすることであるが、平成20年度には卵黄分化に果たすR-spondinlの役割を重点的に解析した。遺伝的に雌(XX)であるメダカ受精卵でRNAi法によりR-Spindinl遺伝子の機能をノックダウンさせ、孵化後40日まで飼育すると、XX個体でありながら精巣が形成された。形成された精巣には種々の発達過程にある生殖細胞(精原細胞、精母細胞、精細胞、精子)とともに、体細胞(セルトリ細胞)ではgsdf遺伝子の強い発現が認められた。以上のR-spondinlのloss-of-functionとgain-of-functionの実験結果から、R-spondinlはメダカの卵巣分化に不可欠であると結論された。一方、精巣分化に関しては、gsdf(TGF-β系の成長因子)の役割を解析した。
グラフカーネルを用いた分布推定アルゴリズムの展開

本研究課題では,新たな分布推定アルゴリズムの拡張として,グラフ構造を有する個体表現を用いた分布推定アルゴリズムの構築を試みる.提案手法は,グラフカーネルを用い,特徴空間上で情報処理を行うことによりこれらの問題を解決する,具体的な成果としては,アルゴリズムの実装を軽くし,性能評価を厳格にい,サンプリング方法について検討を重ねた.そして,型付きノードへ拡張し,適用クラスを,無向エッジ・単一ノードで構成されるグラフから,ノードに種類がありラベルが振られているようなグラフへ拡張を行った.さらに,応用問題としてOrder/Degree問題に適用し,他の手法との比較を通して提案手法の有用性を評価する.本年度は研究課題の基本アルゴリズムであるグラフカーネルを用いた分布推定アルゴリズムの実装を行い,要素技術の見直しを行った.具体的にはギブスサンプリングを用いたサンプリング法について,カーネル密度関数に関するところの不具合を解消することをおこなった.また,サンプリングの繰り返し回数を増やすと,性能が悪化する件について,特定の個体を中心として,繰り返し回数を固定してサンプリング結果を描写することにより,繰り返し回数が増大するにつれて個体から離れた子個体が生成されることを確認した.これらの結果を論文誌にまとめる準備をおこなっている.また,提案手法におけるメメティックアルゴリズムを構成し,その有用性を調べた.これは,ギブスサンプリングの繰り返しの後半で,貪欲に尤度を高める個体を生成するようにしたアルゴリズムであり,IES2014にて成果発表をおこなった.さらに,提案手法の基本的なアイデアは以前から公表済みであり広く注目されているところであり,インドで行われたIEEE ICCICN2014にKeynote Speakerとして招待された.本年度は,これまでに課題であった,ギブスサンプリング時のサンプリング偏りがないのにも関わらず,探索結果において,Edge-MinとEdge-Maxでは,Edge-Maxの方が結果が良好であるという結果がでていた部分をFIXできた点である.具体的には初期個体生成時に問題があり,そこを修正することで,自然な状態へとアルゴリズムを近づけることができた.これを含めた基本アルゴリズムを進化計算学会に投稿中であり,照会後,現在,論文の修正を行っているところである.グラフ同型問題へ適用を行い,その成果を発表した.さらに,型付ノードを有するグラフへと対象問題を拡張し,その有用性を検証しているところである.具体的な問題への適用を検討しているところである.基本アルゴリズムの不明瞭な点をクリアにし,問題点を除去でき,また,並行してアルゴリズムの型付ノードへの拡張ならびに同型問題への適用など,進展が見られた一年であった.基本となるアルゴリズムについて,進化計算学会論文誌に掲載された.サンプリング方法の見直し,同型問題への適用など,丁寧に積み上げていったものの成果となった.そのため,当初より時間がかかったことは否めないが良い論文に仕上がった.また,並行して,タイプ付きのノードを有するグラフに対するアルゴリズムについて,the Asia Pacific Symposium on Intelligent and Evolutionary Systems 2016で発表した.こちらについても,単純なEdge-Max問題やEdge-Min問題だけに止まらず,グラフ同型問題への適用を行なった.このタイプ付きグラフへの適用は当初の計画通り,ヒストグラムをタイプ毎,または,タイプ間の関係を表現するために分割するアプローチをとった.詳細に分割することにより,つまり,問題から詳細な情報が与えられていることに相当することにより,従来のタイプ無しの問題設定に比べて平易に解けることが判明した.他の問題クラスとして,グラフ関係のベンチマーク問題であるOrder/Degree問題への適用を試みた.これは,同次の制約をもつグラフにおいて,平均パスを最小化する問題である.この問題に特化したアルゴリズムを凌駕するにはいたっていはいないが,汎用アルゴリズムとしては,十分な性能を示すことができた.2016年10月に開催された,FANシンポジウムにその一部について発表を行なった.さらに,現時点でのアルゴリズムの様相もしくは問題点について,日本知能ファジィ学会誌の解説記事(2017年2月)にまとめた.本研究課題では,新たな分布推定アルゴリズムの拡張として,グラフ構造を有する個体表現を用いた分布推定アルゴリズムの構築を試みる.提案手法は,グラフカーネルを用い,特徴空間上で情報処理を行うことによりこれらの問題を解決する,具体的な成果としては,アルゴリズムの実装を軽くし,性能評価を厳格にい,サンプリング方法について検討を重ねた.そして,型付きノードへ拡張し,適用クラスを,無向エッジ・単一ノードで構成されるグラフから,ノードに種類がありラベルが振られているようなグラフへ拡張を行った.さらに,応用問題としてOrder/Degree問題に適用し,他の手法との比較を通して提案手法の有用性を評価する.実績の概要に示したように,基本的なアルゴリズムの見直しを行い,背景原理が明らかになりつつある.また,メメティックアルゴリズムなどを構成し,その有用性の検証が進んでおり,順調に進展していると考える.評価方法について,改善の余地がある.グラフ同型問題で特に露呈したが,そもそも,グラフ同型はNP困難であること.ならびに,ランダムグラフの場合,グラフの近しさを表現する方法が乏しいことによる.また,40ノードの問題を図示しても,人間の目ではグラフの近さを推測するのが非常に困難である.グラフの構造をクラスタ構造など,判別容易な問題にて検討する必要がある.また,グラフ同型問題における比較対象として,UMDAやECGAなどを検討する必要がある.計算知能次年度では,性能評価に関して本年度で購入したメニーコア環境での有用性評価を行いたい.また,アルゴリズムの拡張として,ノードにラベルがついたグラフ,または,エッジに重みがついたグラフについて検討し,実装・評価・成果発表を進めていきたい.

進化計算学会の論文誌に投稿した論文が年度内に採択されなかったことによる.3月に出張を行ったが,年度内会計処理の期日までに出張が終了せず,次年度での執行となったため.次年度使用額が生じた.論文が採択され次第執行されるものと考えている.3月の出張分でほぼ全額使用することになる.
CCDバーテックス検出器の放射線損傷に関する研究

CCDの電子・陽電子線形衝突器(JLC)のバーテックス検出器への応用の一環として、常温近傍での使用を目指し、問題となる次の2点について研究を行った。1)数億個にのぼるピクセルを持つCCD検出器ではノイズヒットを10^<-5>以下に抑える必要がある。暗電流は温度に強く依存するので、常温近傍で十分なS/N比が得られるか。数種類の市販CCDに対し、暗電流の温度、時間依存性を測定した。次に^<55>FeX線、更に加速器ビームによりテストを行い、ノイズを極端に抑制可能なMPPモードでは十分なS/N比が得られることを確認した。2)CCDを衝突点最近傍に設置した時に予想される放射線量に十分耐え得るか。同様にMPPモードで大強度^<60>Coガンマー線(200Ci)を使用し、放射線照射前後での動作特性として、MPPモードへの転換負駆動電圧値の変化とCCDピクセル中での電荷非転送効率(CTI)の変動を測定した。使用CCDサンプルは1)と同様市販の2個をそれぞれ動作状態、非動作状態で2回照射した。動作状態のCCDで27Kradの照射でMPP転換電圧は-6.5Vから-9.8Vへ、CTIは10×10^<-5>から35×10^<-5>へ悪化した。更に18Krad追加照射、即ち合計45Kradでは使用不可能になった。将来の衝突器JLCで予想される放射線被曝量は10年間で約150Kradであるが、本研究で使用したCCDでは約2年の耐性であると結論づけられる。従って、今後放射線耐性の強いCCDの開発が必要である。放射線損傷にはバルク損傷と表面損傷があるが、前者は主として陽子、中性子により引き起こされるが、電子、ガンマー線は後者に対し大きく寄与すると考えられる。前者に対してはノッチ付きCCDにより放射線耐性の改善が証明されている。しかし、後者に対してはそれほど有効ではないと考えられるので、これまでテストしてきた市販のCCDからCCD表面のSiO_2の厚さを変えたCCDを試作し、放射線耐性を検査するような新たな大規模開発研究が強く望まれる。ノイズを極端に軽減し常温近傍でも十分なS/N比が得られるMPPモードでの耐放射線性の研究を目的として大強度^<60>Coガンマー線(200Ci)を照射し、その後のCCDの動作特性の測定を行った。測定量としてはMPPモードへの転換負駆動電圧値の変化とCCDピクセル中での電荷非転送効率(CTI)の変動を対象とした。使用CCDサンプルは浜松ホトニクス社製の2個をそれぞれ動作状態、非動作状態で2回照射した。照射時間、線量、放射前後での転換駆動電圧値および電荷非転送効率を以下のテーブルに示す。MPP転換駆動電圧値、CTI共急激に悪化し、第二回照射後はCTI測定は不可能となった。衝突型電子線形加速器で予想される放射線被曝量は10年間で約150Kradで本実験では短時間で3年分相当照射したことになる。現在照射レートを大幅に減らした実験を進めつつある。

CCDバーテックス検出器はSLACにおけるSLC/SLD実験でその有用性が実証され、将来の線形電子・陽電子衝突器実験での検出器として有力な候補となっているが、SLD実験では放射線損傷を避けるため-90°Cでの運転を余儀なくされた。これまで常温近傍での動作確認、放射線耐性を研究してきた。本研究では特に大強度^<60>Coガンマー線(200Ci)を使用した耐性テストを行って来たが、MPPモードへの転換負駆動電圧値の上昇とCCDピクセル中での電荷非転送効率(CTI)の増加により常温近傍での駆動では衝突実験で2ないし3年相当の放射線耐性しか得られないことが判明した。その解決方法としては、従来通りの-90°Cの低温で駆動するか、新たにCCDの内部構造を変え耐放射線性を高めるための開発研究が必要であると結論づけられる。放射線損傷にはバルク損傷と表面損傷があるが前者は主として陽子、中性子により引き起こされるが、後者は電子、ガンマー線により起こされると考えられる。前者に対してはノッチ付きCCDにより放射線耐性の改善が証明されている。しかし、後者に対してはそれほど有効ではないと考えられるので、これまでテストしてきた市販のCCDからCCD表面のSiO_2の厚さを変え、放射線耐性を検査するような新たな大規模開発研究が待たれる。