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人獣共通感染症としての伝達性海綿状脳症に関する調査研究

本研究は、新変異型プリオン(PrPSc:スクレイピー型プリオン)が原因と考えられるヒト海綿状脳症(変異型Creutzfeldt-Jakob Disease : vCJD)および食物連鎖の上でvCJDの原因と考えられる牛海綿状脳症(BSE;より一般的で動物種を越えた名称としては、伝達性海綿状脳症Transmissible Spongiform Encephalopathy : TSEとも呼ばれる)について、諸外国の医療機関・政府機関における、1)感染予防対策、2)発症機序解明、発症予防、診断・検出方法の開発動向、および関連する基礎研究、3)発症者への対策、についての調査研究を目的とした。具体的にはスコットランドを中心に一時2万頭を越えるBSE牛が発見されたイギリス(エジンバラNCJDSU、ロンドン神経研究所)を中心に、vCJDが発見されたフランス(パリBioRad社、サルペトリエール病院)、イタリア(パレルモ大学、ローマ大学)、アイルランド(サーベイランスセンター)を歴訪し、各国での感染対策、汚染組織の処理や食品安全確保対策、診断方法開発の現状、さらにはヒトでの発症例の具体的な症状と、発見からマスコミ発表に至る事実経過などにわたって、詳細な調査を行った。それぞれの調査報告書をまとめ、一部は国内医学雑誌に小特集の形で報告した。また、フランスから専門家2名を招聘して、共同研究者を加えて2002年11月に東京大学において国際シンポジウムを開催した。わが国でも既に数頭のBSE牛が発見され、今後診断技術の普及によってその数が増えることが想定されている。肉骨粉での汚染はアジアでは更に深刻であるとの観測もあり、ヒトへの感染対策、食品安全確保対策の早急な整備が必要であることが痛感された本研究は、新変異型プリオン(PrPSc:スクレイピー型プリオン)が原因と考えられるヒト海綿状脳症について、諸外国の医療機関・政府機関における、1)感染予防対策、2)発症機序解明、発症予防、診断、検出方法の開発動向、及び関連する基礎研究、3)発症者への対策、及び関連する基礎研究、についての調査研究を行うことを目的とする。具体的には、各国における行政上の施策の現状、その根拠とされている研究結果、及び各機関における研究の現状などについて、文献的検討と実地の訪問調査を行うことを目的とした。これに基づき、平成13年度には、フランスについては、牛海綿状脳症(BSD)の検出薬を製造しているBiorad杜で、検出薬の開発状況、ヨーロッパ各国でのBSDの今後の発生見通し、現在の検査態勢の問題点などの聞き取り調査、フランスCJDサーベイランス委員長からフランス国内での新変異型CJDの発生状況とそれへの対応の聞き取り、CJD患者の神経病理を検討しているサルペトリエール病院では、新変異型CJD患者に関する疫学的特徴の聞き取り、イギリスでは、ロンドンのCJD専門病院への訪問、エジンバラの研究施設での発症予防研究の現状についての聞き取り、アメリカでのプリオン研究者との意見交換を行った。フランスでの聞き取り調査の内容については、日本国内の医学雑誌に掲載予定である。肉骨粉での汚染はアジアでは更に深刻であるとの観測もあり、ヒトへの感染対策、食品安全確保対策の早急な整備が必要であることが痛感された本研究は、新変異型プリオン(PrPSc:スクレイピー型プリオン)が原因と考えられるヒト海綿状脳症(変異型Creutzfeldt-Jakob Disease : vCJD)および食物連鎖の上でvCJDの原因と考えられる牛海綿状脳症(BSE;より一般的で動物種を越えた名称としては、伝達性海綿状脳症Transmissible Spongiform Encephalopathy : TSEとも呼ばれる)について、諸外国の医療機関・政府機関における、1)感染予防対策、2)発症機序解明、発症予防、診断・検出方法の開発動向、および関連する基礎研究、3)発症者への対策、についての調査研究を目的とした。

具体的にはスコットランドを中心に一時2万頭を越えるBSE牛が発見されたイギリス(エジンバラNCJDSU、ロンドン神経研究所)を中心に、vCJDが発見されたフランス(パリBioRad社、サルペトリエール病院)、イタリア(パレルモ大学、ローマ大学)、アイルランド(サーベイランスセンター)を歴訪し、各国での感染対策、汚染組織の処理や食品安全確保対策、診断方法開発の現状、さらにはヒトでの発症例の具体的な症状と、発見からマスコミ発表に至る事実経過などにわたって、詳細な調査を行った。それぞれの調査報告書をまとめ、一部は国内医学雑誌に小特集の形で報告した。また、フランスから専門家2名を招聘して、共同研究者を加えて2002年11月に東京大学において国際シンポジウムを開催した。わが国でも既に数頭のBSE牛が発見され、今後診断技術の普及によってその数が増えることが想定されている。肉骨粉での汚染はアジアでは更に深刻であるとの観測もあり、ヒトへの感染対策、食品安全確保対策の早急な整備が必要であることが痛感された
運動トレーニングによるメタボリックシンドローム改善の機序解明

近年、メタボリックシンドロームの病態基盤として脂肪組織における慢性炎症が関与することが知られている。慢性炎症が進展すると糖尿病や非アルコール脂肪性肝炎などを発症する。一方で、組織局所の慢性炎症の進展にはマクロファージやT細胞などの免疫細胞の浸潤が重要な要因とされている,しかしながら、メタボリックシンドロームの改善・予防効果が期待されている運動が肥満マウスの脂肪組織および肝臓の炎症状態に及ぼす影響とその作用機序については解明されていない。そこで、今年度は、高脂肪食餌誘発性肥満モデルマウスに運動トレーニングを負荷することによる病態の改善効果と作用機序について分子生物学的実験手法を用いて検討した。運動トレーニングは肥満マウスの脂肪組織および肝臓の炎症性サイトカインの遺伝子発現を減少させることが明らかになった。また、肥満マウスで観察された脂肪組織および肝臓のcrown-like structureと呼ばれる炎症細胞が実質細胞を取り囲む構造の所見が運動トレーニングにより顕著に改善されることが明らかになった。加えて、脂肪組織における炎症性マクロファージとCD8陽性T細胞の細胞数は運動トレーニングにより減少することが明らかになった。したがって、運動トレーニングは炎症性の免疫細胞の浸潤を抑制することによって、肥満マウスの組織局所における慢性炎症を改善する可能性が示唆された。本研究から運動療法によるメタボリックシンドロームの改善を評価する指標として、免疫細胞の機能動態が有益であることが示された。今年度の研究実施計画に基づいて研究を遂行しており、研究結果に関しても十分な知見が得られた。研究成果に関しては、積極的に学会等で発表を行ってきている。論文に関しては国際誌に投稿し、複数の掲載が決定している。運動による炎症性マクロファージの浸潤抑制のメカニズムについて、好中球やヘルパーT細胞、B細胞との関連を中心に検討する。メタボリックシンドロームの発症においては組織局所の炎症性細胞の浸潤を介した慢性炎症が関与することから、膵臓や骨格筋組織における様々な免疫細胞の浸潤動態と慢性炎症状態についてフローサイトメトリー法および免疫組織化学染色法により詳細な評価を行う予定である。近年、メタボリックシンドロームの新たな病態として非アルコール性脂肪性肝炎が提唱されている。非アルコール性脂肪性肝炎の進展には、肝臓に脂肪が蓄積した段階とサイトカインや活性酸素などの影響により炎症状態が亢進して肝繊維化が進行した段階に分けられる。したがって、非アルコール性脂肪性肝炎の改善・予防には肝臓組織の炎症状態の抑制が重要であると考えられる。しかしながら、非アルコール性脂肪性肝炎の改善・予防効果が期待されている運動トレーニングが肥満マウスの肝臓組織の炎症状態および肝繊維化に及ぼす影響については十分解明されていない。そこで、今年度は、非アルコール性脂肪性肝炎の病態モデルに運動トレーニングを負荷することにより、病態の改善効果と作用機序を検討した。運動トレーニングは非アルコール性脂肪性肝炎の病態マウスにおける肝臓中の炎症性サイトカインを減少し、炎症状態を改善することが明らかとなった。加えて、肝細胞のアポトーシス細胞死や風船化様腫大誘導性の肝障害、肝星細胞活性化由来の肝線維化を改善することが明らかとなった。また、これらの現象には、ケモカインの減少を介したマクロファージの浸潤抑制が関与する可能性が示された。しかしながら、マクロファージの浸潤を制御することが知られている細胞傷害性T細胞においては、運動トレーニングの影響は見られなかった。現在までの研究成果は、2012年3月に開催された第154回日本体力医学会関東地方会等の学会で発表してきた。さらに、論文は国際誌Brain,Behavior,and Immunityに投稿し、現在は査読中である。論文に関しては国際誌に投稿し、現在査読中であり早急の掲載を目標としている。

論文に関しては国際誌に投稿し、複数の掲載が決定している。運動トレーニングにより肝臓での局在変化が認められた炎症性マクロファージが肝線維化に及ぼす影響を検討するために、炎症性マクロファージと肝星細胞の共培養モデルを確立することにより検討する。研究成果に関しては、第67回日本体力医学大会(岐阜)で発表するとともに、論文を執筆して、国際誌に投稿する。運動による炎症性マクロファージの浸潤抑制のメカニズムについて、好中球やヘルパーT細胞、B細胞との関連を中心に検討する。メタボリックシンドロームの発症においては組織局所の炎症性細胞の浸潤を介した慢性炎症が関与することから、膵臓や骨格筋組織における様々な免疫細胞の浸潤動態と慢性炎症状態についてフローサイトメトリー法および免疫組織化学染色法により詳細な評価を行う予定である。
Clpプロテアーゼによるクロロフィル代謝の調節機構

私は高等植物のクロロフィル代謝の調節機構、特にクロロフィル合成の最終産物であるクロロフィルbの蓄積調節機構について研究してきた。以前の私たちの研究で、クロロフィルbを合成する酵素であるクロロフィリドaオキシゲナーゼ(CAO)は葉緑体プロテアーゼの1つであるClpプロテアーゼに分解されることによって調節されている事を、遺伝学的手法を用いて明らかにした(Nakagawara et al. 2007)。しかしCAOタンパク質の具体的にどの場所が分解配列(degron)として働いているのかは、まだ明らかになっていなかった。私はこのようなdegronがCAOの制御ドメインであるAドメイン内に存在すると考え、その正確な位置を同定するために、以下のような実験を行った。AドメインのN末端から10アミノ酸残基ずつ削っていったCAO遺伝子とGFP融合タンパク質をコードするキメラ遺伝子を作成し、それらをシロイヌナズナに形質転換した。共焦点顕微鏡によりGFP融合タンパク質の蓄積の観察を行ったところ、AドメインのN末端から50アミノ酸残基削った形質転換体で融合タンパク質の過剰な蓄積が見られ、これらの結果から、Aドメインの4050残基目の配列がシグナル配列である可能性が高いと考えられた。このことを検証するために、次にこの4050残基目の配列をAドメインを除去したCAO遺伝子に融合したところ、過剰に蓄積するはずのタンパク質の蓄積が消失していることが明らかになり、これらのことからこの10アミノ酸の配列が単独でCAOの蓄積制御に関わることが明らかになった。さらにこの10アミノ酸をGFPに融合したところ、GFPタンパク質の蓄積も制御していることが示され、この配列が一般的に葉緑体内でタンパク質蓄積を制御する配列として働き得ることが明らかになった。以前の私たちの研究で、クロロフィルbを合成する酵素であるクロロフィリドaオキシゲナーゼ(CAO)は葉緑体プロテアーゼの1つであるClpプロテアーゼに分解されることによって調節されている事を、遺伝学的手法を用いて明らかにした。また私は、CAOのN末端ドメイン(Aドメイン)の中の10アミノ酸からなるアミノ酸配列がCAOの蓄積の調節に関わっている事を明らかにし、さらにこの配列はGFPレポータータンパク質に融合すると、その蓄積も制御する事がわかった(この内容について現在論文投稿中)。しかし、このCAOの制御機構には他に複数の因子が関わっている事がこれまでの本研究室の結果から推測されている。そこで私は、CAOの蓄積制御機構に関わる他の因子を解明しこの制御機構の全体像を明らかにするために、CAOのAドメインにGFPを融合した遺伝子を発現させた株の種をエチルメチルスルホン酸(EMS)で処理して突然変異を導入した。この変異株、30000株を共焦点顕微鏡でスクリーニングした。その中から66株のGFP蛍光が顕著に確認できる株を選抜した。それらはGFP融合タンパク質の蓄積パターンによってさらに7つのグループに分ける事ができた。この事から、CAOの蓄積制御機構にはClpプロテアーゼ以外にも多くの因子が関わっていることが明らかになった。私はここまでの成果を本年度、論文にまとめ、Photochemical&Photobiological Sciencesに投稿し、受理された(学会誌への発表(2))。現在これらの変異株の中から、特に有望なものを選抜しポジショナルクローニングによる遺伝子同定を行っている。
遺伝情報継承をつかさどる初期胚発生における遺伝情報場変換機構の解析

生殖細胞核は世代間の遺伝情報継承の場である。その中で受精から初期胚発生過程は特に大きく遺伝情報場が変化する時期であり、一連の現象が適切な場所・タイミングで起きて初めて個体発生に導かれる。一方、体細胞核移植(クローン)では、配偶子の遺伝情報場を丸ごと体細胞のものへと強引に交換する。結果、産仔率は数%と極端に低く、多くは遺伝情報場変換過程に異常を来たし発生不全に陥ると考えられる。つまり、クローン胚における核の異常を理解すれば、正常な発生に必要な遺伝情報場の変換機構を知ることにつながるはずである。本研究では、我々がこれまでに開発してきた「発生にダメージを与えない初期胚ライブセルイメージング技術」に、単一胚遺伝子発現解析や移植技術を組み合わせた新しい初期胚解析プラットフォームを構築する。それら手法を元にマウスの通常受精胚やクローン胚を比較することで、核内の様々な異常とその後の発生への影響を一つ一つ関連付けてゆくことを目的としている。最終的には、これら個々の解析結果を統合し、遺伝情報場継承機構の解明に初期胚発生という点から貢献したい。本年度では、体細胞クローン胚の初期卵割過程を長時間イメージングし、観察された異常と個体発生能との関係について、単一胚ごとに関連付ける試みを行った。その結果、クローン胚で頻発している染色体分配異常が、クローンの低出産率の主原因であることを突き止めた(論文投稿中)。また、初期胚からES細胞が樹立されてくる約10日間の過程について、未分化マーカーであるOct4遺伝子の発現変化を詳細に捉えることに成功した。その結果、樹立過程では栄養外胚葉とともに内部細胞塊由来の細胞が大規模なアポトーシスを起こし、生き残った細胞からES細胞が樹立されてくることを明らかにした。本年度では、発生にダメージを与えない初期胚イメージング技術を用いて、受精後最初の細胞分裂(第1体細胞分裂)における染色体分配異常が、胚の発生停止や初期流産の主原因になっていることを証明した。また、イメージングの際に胚の質を評価するための蛍光プローブとして、共同研究により蛍光モノクローナル抗体を用いたシステムを完成させ、実際にヒストンH3セリン10番目のリン酸化状態を生きたままの胚で観察することに成功した。さらに、以前に作製したDNAメチル化状態を生きた胚で観察するプローブを用いて、受精後に起きるグローバルなDNA脱メチル化機構の解明に貢献した。
歯の移動に伴う感覚神経投射領域でのFos遺伝子発現に対する上位中枢神経の影響

歯科矯正は、近年歯科臨床において重要となってきたが、歯の移動に伴う痛みは重要な問題の一つである。本研究においては、末梢の刺激により中枢神経に発現するFos遺伝子の発現を指標として、中枢神経系である二次ニューロンに認められる歯の移動に伴う変化を、およびその三次ニューロンから影響を免疫組織化学的手法により解明することができた。本実験には、ラットの上顎臼歯歯間にゴム片を挿入し、歯の移動モデルとした。ゴム片挿入から、4時間後に動物を灌流固定し、脳幹を摘出し、凍結切片を作製した。抗Fos血清、さらにHRP標識二次抗体を用い、ABC法により免疫染色し、光学顕微鏡にて観察した。Fos陽性細胞数について検討した。つぎに、片側の二次ニューロンの神経線維を切断することによる影響を、同様の手法にて明かにした。結果は、片側にゴム片を挿入した場合は、同側三叉神経脊髄路核尾側亜核(STNC)の、神経細胞の核に、Fos陽性反応が限局してを認められ、STNC表層のI層と、II層の外層のそれぞれ正中寄り3分の1に限局していた。ゴム片挿入の反射側では、その数は少なく疎な分布を示した。両側の歯を移動させた場合は、両側のSTNCにほぼ同数のFos陽性細胞を認めた。三次ニューロンにFos陽性は認められなかった。片側の二次ニューロンの神経線維を切断し、両側の歯を移動させた際には、切断と反対側の二次ニューロンのFos陽性細胞の数が減少した。以上の結果より、Fos遺伝子は歯の移動に伴う痛みに、深い関係があることが示された。さらに、STNCはより上位の中枢からの影響を受けていることが明らかにされた。また、STNCは反対側上位中枢よりの影響が優位である可能性が示唆された。
光合成器官の形成と葉緑体機能の発現を制御する核遺伝子に関する研究

光合成器官である葉の形成には、葉緑体の正常な分化と発達が必須である。葉緑体の発達と機能の発現を支配する遺伝子の多くは核ゲノムに存在するが、その分子的基盤に関する知見は少ない。本研究では、葉緑体の遺伝情報発現系に関わる蛋白質因子を分離しその機能を調べ、それらの核遺伝子の構造と葉の形成過程における発現様式を明らかにする。今年度、得られた成果は以下の通りである。1.葉緑体RNA結合蛋白質(RNP)は3つのグループに大別され、それぞれの葉緑体内の役割が異なる可能性を明らかにした。2.タバコのRNPの大部分はストローマ画分に存在し、30S以下の沈降係数をもつRNA蛋白質複合体として存在する。その複合体には種々のmRNA分子種やrRNA、イントロンをもつpre-tRNAが含まれていることを明らかにした。RNPは葉緑体RNAの安定性に関与していると考えられる。3.タバコの葉緑体in vitro翻訳系を開発した。光化学系II成分のD1蛋白質をコードするpsbA mRNAがこの系で効率よく翻訳されることを明らかにした。この系を用いれば葉緑体の翻訳過程に関与する制御因子を同定することが可能である。4.タバコ培養細胞BY2の核抽出液からin vitro転写系を開発した。この反応系でRNAポリメラーゼI、II、IIIによる忠実な転写開始が起こることをプライマー伸長法を用いて確認した。葉緑体関連の核遺伝子の転写因子(光制御因子や器官特異的因子)を分離同定する実験系として活用できる。
多次元可変ディジタルフィルタの最適設計とその画像・映像処理への応用

多次元ディジタルフィルタの周波数特性の可変機能について考察し,多次元可変ディジタルフィルタの最適設計法とその周波数可変性能について理論的に考察することを目的とし,以下の成果を得た.1.これまでに知られている1次元の可変ディジタルフィルタ(周波数変換,実数・複素並列形全域通過構造,低次元分解構造)の設計法を整理・比較し,その多次元への拡張可能性を考察した.2.上記の考察をもとに,円対称低域通過形の多次元可変ディジタルフィルタの設計手法を検討した.ここでは,多次元可変ディジタルフィルタとして,並列全域通過構造,伝達関数の周波数変換による構造,状態方程式上の周波数変換による構造によって,多次元可変ディジタルフィルタの可変特性を実現する手法を考案した.3.上で得られた多次元可変ディジタルフィルタの周波数可変特性の能力を理論的および計算機実験によって評価した.このとき,とくに多次元フィルタにおいて問題となる安定性および安定化可能性・安定係数領域について詳細に検討した.4.古いフィルム映像のディジタル修復の一つとして,位相限定相関による位置づれ補正アルゴリズムを開発し,位置づれ検出と補正能力を評価した.また,整数値の位置づれしか検出できない補正アルゴリズムを非整数値の位置づれ検出と補正に拡張し,補正精度を10倍に向上させた.多次元ディジタルフィルタの周波数特性の可変機能について考察し,多次元可変ディジタルフィルタの最適設計法とその周波数可変性能について理論的に考察することを目的とし,以下の成果を得た.1.これまでに知られている1次元の可変ディジタルフィルタ(周波数変換,実数・複素並列形全域通過構造,低次元分解構造)の設計法を整理・比較し,その多次元への拡張可能性を考察した.2.上記の考察をもとに,円対称低域通過形の多次元可変ディジタルフィルタの設計手法を検討した.ここでは,多次元可変ディジタルフィルタとして,並列全域通過構造,伝達関数の周波数変換による構造,状態方程式上の周波数変換による構造によって,多次元可変ディジタルフィルタの可変特性を実現する手法を考案した.3.上で得られた多次元可変ディジタルフィルタの周波数可変特性の能力を理論的および計算機実験によって評価した.このとき,とくに多次元フィルタにおいて問題となる安定性および安定化可能性・安定係数領域について詳細に検討した.4.古いフィルム映像のディジタル修復の一つとして,位相限定相関による位置づれ補正アルゴリズムを開発し,位置づれ検出と補正能力を評価した.また,整数値の位置づれしか検出できない補正アルゴリズムを非整数値の位置づれ検出と補正に拡張し,補正精度を10倍に向上させた.平成15年度は,多次元ディジタルフィルタの周波数特性の可変機能について考察し,多次元可変ディジタルフィルタの最適設計法とその周波数可変性能について理論的に考察することを目的とし,以下のように研究を行った.1.これまでに知られている1次元の可変ディジタルフィルタ(周波数変換,実数・複素並列形全域通過構造,低次元分解構造)の設計法を整理・比較し,その多次元への拡張可能性を考察した.2.上記の考察をもとに,円対称低域通過形の多次元可変ディジタルフィルタの設計手法を検討した.ここでは,多次元可変ディジタルフィルタとして,並列全域通過構造,伝達関数の周波数変換による構造,状態方程式上の周波数変換による構造によって,多次元可変ディジタルフィルタの可変特性を実現する手法を検討した.3.上で得られた多次元可変ディジタルフィルタの周波数可変特性の能力を理論的およぴ計算機実験によって評価した.このとき,とくに多次元フィルタにおいて間題となる安定性および安定化可能性・安定係数領域について詳細に検討した.4.上の2と3と同様の考察を円対称帯域通過特性およびファン通過特性への拡張可能性について検討した.円対称帯域通過形においては,中心周波数と阻止帯域幅の独立的な可変特性を実現し,ファン通過形においては,ファンの中心角と広がり幅の独立的可変特性を実現し,その可変性能を検討した.前年度に設計された多次元可変ディジタルフィルタを画像・映像処理に応用し,その信号処理能力を実験的に評価する.また,多次元ディジタル信号処理を古いフィルム映像のディジタル修復に応用し,その修復能力を評価した.1.前年度に設計された多次元可変ディジタルフィルタによって画像の適応的雑音除去をおこなった.2.遺伝的アルゴリズムによる多次元ディジタルフィルタの最適設計法の基礎的な検討をし,近似精度,計算時間,アルゴリズムの複雑さを評価した.さらに,これを可変フィルタに拡張することを検討した.3.古いフィルム映像のディジタル修復の一つとして,ブロッチ除去のために多次元可変フィルタを応用し,その除去能力を評価した.本アルゴリズムでは,移動物体をあらかじめ検出し,ブロッチ除去性能を大幅に向上させた.4.古いフィルム映像のディジタル修復の一つとして,位相限定相関による位置づれ補正アルゴリズムを開発し,位置づれ検出と補正能力を評価した.また,整数値の位置づれしか検出できない補正アルゴリズムを非整数値の位置づれ検出と補正に拡張し,補正精度を10倍に向上させた.
理工系大卒者における教育から職業への移行の構造と過程に関する時系列的研究

本研究は、理工系大卒者の大学から職業への移行の構造と過程を時系列的に明らかにすることを目的としている。その際、彼らが大学教育からどのような能力を習得し、いかなる方法で就職し、就業後にどのようなキャリアを歩んだかを、相互に関連づけて捉えたところに本研究の特徴がある。この目的を達成するため、首都圏に位置する理工系学部を擁する複数の国立および私立大学において、おもに就職担当教職員を対象に聞き取り調査を進め、資料の収集に努めた。さらに諸条件が整っていた東京都内の国立大学工学部5学科を196594年に卒業した卒業生2,101名を対象に、同窓会名簿を用いて質問紙による郵送調査を平成15年1月に行った。最終的に1,216名から有効な回答が得られた。その結果、1.大学から雇用主への推薦状によって就職した者が約6割、教官の口頭での斡旋による者を含めると約7割の者が、程度の差こそあれ教官が関与するかたちで技術職か研究開発職に就職したこと、2.しかし誰が推薦されるかに関して教官の関与は弱く、とくに能力の高い者が推薦されたとはいえず、大学での専攻と初期の仕事との関連度は自由応募による就職者と変わらないこと、3.この傾向は卒業年次によらず比較的安定していること、4.40歳までに転職した者は転職前よりも高い従業上の地位を獲得しており、非転職者や40歳以降に転職した者とキャリアパターンが異なること、5.40歳以上で管理職になるかどうかは大学生活の諸活動に関連した学卒時の能力によって異なること、などが明らかになった。本研究の目的は、理工系大卒者を対象として、大学教育・大学から職業への移行およびその後の職業キャリアの連関を時系列的に解明することである。本年度はおもに大学から職業への移行に焦点をあて、いずれも首都圏にある国立大学(旧一期校と旧二期校)・地方国立大学・戦前および戦後に設立された私立大学の工学部において、教員・事務職員・学生・同窓会職員などから聞き取り調査を行い、一部では関連する企業や研究機関から資料を収集した。その結果あきらかになったのは、以下の5点に要約される。1.かつては大学からの推薦によってほぼ採用の内定する学生が多かったが、1970年代後半から90年代初頭にかけて次第に自由応募や形式的な推薦応募が主流になってきたこと、2.それに伴って大学から推薦されても必ずしも採用されるとは限らなくなってきたこと、3.その理由としては、個々の学生の希望と適性に応じて教員がきめ細かく推薦することが、学生数の増加とともに困難になってきたこと、4.大学から推薦された成績の比較的よい学生が、かならずしも企業の求める人材と一致しなくなってきたこと、5.制約の多い推薦制を学生が好まなくなってきたこと、である。ただし予想されたとおり、大学および工学部内の学科による差異が大きいことも確認された。こうした点をふまえて、今後は対象学科をあえて限定し、大学教育および職業キャリアとの連関に関する分析をさらに深化させる計画である。本研究のおもな目的は、理工系大卒者と職業とのマッチングにはいかなる構造があり、その構造が過去およそ30年間にどのように変化してきたか、さらにそれらが大学教育とどのように関連しているか、を明らかにすることである。昨年度と本年度前半の聞き取り調査の結果から、マッチングの構造と過程は大学間および学科間での差異が予想以上に大きいこと、それゆえ大学間比較を行う前に一大学の構造とその変動を詳細に把握する必要があること、さらに卒業生調査を行ううえで必須の同窓会名簿が整備されており、なおかつ閲覧の許される大学が限定されること、が判明した。そこで本年度後半は、名簿を今年度に改訂した国立大学1校に焦点をしぼって、1965年94年に当該大学の工学系5学科を卒業した2,101人を対象に郵送法で質問紙調査を行った。

回収率はおよそ60%で、予想を大きく上回った。現在、詳細な分析を行う準備段階にあり、断言は避けなければならないが、指導教官の個人的な口添えによる就職から学校推薦という制度化された就職への変化がうかがわれること、工学系の卒業生にあっても少なくとも就職直後の仕事の内容は大学教育の内容とそれほど関連しないこと、最長で38年前の事象である就職に関して多くの対象者がかなり鮮明に記憶しており、これまで類例のなかったこうした調査方法が時系列的なデータを収集するうえで妥当なこと、任意のオープンアンサーへの記入も相当数あり当該テーマへの関心が高いこと、などが明らかになった。本研究のおもな目的は、理工系大卒者と職業とのマッチングにはいかなる構造があり、その構造が過去およそ30年間にどのように変化してきたか、さらにそれらが大学教育や就業後のキャリアとどのように関連しているか、を開らかにすることである。そのため昨年度末に、卒業生名簿の修正が直前に完了した首都圏に位置する国立大学工学部5学科の卒業生(196594年卒業)2,101名を対象として郵送による質問紙調査を実施し、約58%にあたる1,216名から有効な回答が得られた。有効回答者の約46%は学部卒業後に、約46%は修士修了後に、のこりは博士進学後に就職しており、若年層の回収率が低いものの、所期の目的を達成するにはほぼ十分なデータであることがまず確認された。本年度はこのデータの分析を中心に、学科における推薦や就職支援に関する聞き取り調査をあわせて行った。その結果明らかになったのは、1.卒業または修了直後の就業先の実状について、指導教官はよく知っており、情報源としても信頼できたとするなど、文系と異なって就職に教官がふかく関与していること、2.活動期間が短いながらも約9割が希望する就職先に内定するなど大学推薦を中心にした方法が一定の成果を収めたこと、その一方で、3.大学推薦を受けない者も4割程度おり、就業後の職種が内定段階では6割の者が未定であること、4.転職が役員・経営者への到達に寄与すること、などこれまでほとんど指摘されてこなかった実態もあきらかになった。より詳細な分析結果は成果報告書で詳述する。
人工光型植物工場の環境制御への植物形質計測と環境・植物形質モデルの応用

本研究では、人工光型植物工場(以下、植物工場)における生産目標値(収量、特質(traits)、収穫時期など)を所与の条件(栽培面積、生産コスト上限値、環境制御性能など)下で実現するための制御環境要因の設定値のセットを提示し、その設定値を最小費用で実現する環境制御方法を開発することを最終的な目的としている。まず、実在する植物工場の栽培モジュールを利用して、光合成、蒸散およびミトコンドリア呼吸の速度および電気、水、CO2等の消費速度を連続測定した。それらの計測結果を用いて、申請者が計算方法を開発した資源利用効率を算定した。また、上記の栽培モジュールにおいて栽培中の植物体の葉面積、生体重、植物成分(クロロフィル濃度など)を比較的安価な機器(各種のカメラなど)を用いて非破壊的に一定間隔で計測し、それら計測値を光合成、蒸散およびミトコンドリア呼吸の速度の計測値と関連付けることを試みた。次に、環境要因が植物の特質に及ぼす影響を、生理生態学的決定論的モデル、多変量統計モデル、行動モデル、人工知能(deep learning法等)モデルで予測する方策を検討した。さらに、4種モデルの中の最適なモデルおよび計測データセットを用いて環境設定値セットを定める方法論を検討した。植物形質の特性を連続的に計測する手法が予定通りに進まなかったので、その手法の改良を検討した。上記の研究成果は、学術図書、国際学会講演、学術雑誌、専門商業雑誌などで公表した。現在までの研究進捗状況は以下のとおりである。1設置されている4段の栽培棚を有する栽培モジュールの各種センサーと環境制御機器が正常に動作することを確認した。正常動作が確認された後に、生育時期がほぼそろった複数の苗を栽培棚上の栽培ベッドに定植し、その苗の成長過程に伴なう正味光合成・吸水・蒸散・暗呼吸の各速度の時系列的な計測を試みた。2上記計測データと環境計測データおよび物質・エネルギー収支式を利用して、光合成、呼吸および蒸散に関する数式モデルのパラメータ値を半自動的に求める方法について検討した。3さらに、別途開発された植物特質計測用のphenotypingユニットを用いてのデータ取得と人手計測で得られたデータの比較に基づいて、葉面積、生体重、草丈、クロロフィル濃度などの推定を試みた。4各環境要因の計測値は平均値と分散だけではなく、その空間・時間分布と植物特質の空間・時間分布とに関連するので、それら要因の分布もある程度計測した。5環境計測データを入力として、光合成・呼吸・蒸散および葉面積、生体重、草丈を出力とする、i.エネルギー物質収支モデル、ii.多変量統計モデル、iii.人工知能モデルの長所と短所を検討した。6さらに、「環境制御設定値の逐次決定」に関する準備を開始した。7これらの検討事項の概要の多くは、2018年末にSpringer社から発刊されたSmart Plant Factoryに掲載された。2018年度に引き続き、以下の時系列データの収集を行ない、それらデータを用いた解析を行なう。本研究の申請書に書かれた方法論の手順に基づいて、複数の環境制御設定値の逐次決定を行ない、それらの設定値に基づく環境制御を行ない、植物の諸形質(葉面積、生体重、草丈、クロロフィル濃度、光合成、蒸散およびミトコンドリア呼吸など)を計測する。環境制御設定値の決定に際しては、資源消費量、コストなどを考慮し、また予測される植物成長量と生産価値から栽培モジュールの生産性を各資源に関して算定する。上記の手順を繰り返すことにより、環境制御設定値の決定に関する妥当性と資源生産性・金額換算生産性が次第に向上すると考えられる。各種子の発芽および発芽後の植物個体の成長は、1種子の遺伝的性質、2播種前の種子処理(プライミング、コーティングの有無など)の方法、3播種の方法(手播き、自動播種など)、4播種密度、5培地の微細環境(含水率、温度など)、6隣接植物体との相互干渉(物理的接触、相互被陰など、およびそれらに伴う微細環境変化)に影響される。これら要因が各植物体の植物特性に及ぼす影響の解析方法を検討する。他方、申請者だけでは収集および解析できないデータおよび計測できない要因(植物に含まれる化学成分など)については、データ提供と共同研究を実施する方向で検討する。

植物形質の特性を連続的に計測する手法が予定通りに進まなかったので、その手法の改良を検討した。上記の研究成果は、学術図書、国際学会講演、学術雑誌、専門商業雑誌などで公表した。現在までの研究進捗状況は以下のとおりである。1設置されている4段の栽培棚を有する栽培モジュールの各種センサーと環境制御機器が正常に動作することを確認した。正常動作が確認された後に、生育時期がほぼそろった複数の苗を栽培棚上の栽培ベッドに定植し、その苗の成長過程に伴なう正味光合成・吸水・蒸散・暗呼吸の各速度の時系列的な計測を試みた。2上記計測データと環境計測データおよび物質・エネルギー収支式を利用して、光合成、呼吸および蒸散に関する数式モデルのパラメータ値を半自動的に求める方法について検討した。3さらに、別途開発された植物特質計測用のphenotypingユニットを用いてのデータ取得と人手計測で得られたデータの比較に基づいて、葉面積、生体重、草丈、クロロフィル濃度などの推定を試みた。4各環境要因の計測値は平均値と分散だけではなく、その空間・時間分布と植物特質の空間・時間分布とに関連するので、それら要因の分布もある程度計測した。5環境計測データを入力として、光合成・呼吸・蒸散および葉面積、生体重、草丈を出力とする、i.エネルギー物質収支モデル、ii.多変量統計モデル、iii.人工知能モデルの長所と短所を検討した。6さらに、「環境制御設定値の逐次決定」に関する準備を開始した。7これらの検討事項の概要の多くは、2018年末にSpringer社から発刊されたSmart Plant Factoryに掲載された。2018年度に引き続き、以下の時系列データの収集を行ない、それらデータを用いた解析を行なう。本研究の申請書に書かれた方法論の手順に基づいて、複数の環境制御設定値の逐次決定を行ない、それらの設定値に基づく環境制御を行ない、植物の諸形質(葉面積、生体重、草丈、クロロフィル濃度、光合成、蒸散およびミトコンドリア呼吸など)を計測する。環境制御設定値の決定に際しては、資源消費量、コストなどを考慮し、また予測される植物成長量と生産価値から栽培モジュールの生産性を各資源に関して算定する。上記の手順を繰り返すことにより、環境制御設定値の決定に関する妥当性と資源生産性・金額換算生産性が次第に向上すると考えられる。各種子の発芽および発芽後の植物個体の成長は、1種子の遺伝的性質、2播種前の種子処理(プライミング、コーティングの有無など)の方法、3播種の方法(手播き、自動播種など)、4播種密度、5培地の微細環境(含水率、温度など)、6隣接植物体との相互干渉(物理的接触、相互被陰など、およびそれらに伴う微細環境変化)に影響される。これら要因が各植物体の植物特性に及ぼす影響の解析方法を検討する。他方、申請者だけでは収集および解析できないデータおよび計測できない要因(植物に含まれる化学成分など)については、データ提供と共同研究を実施する方向で検討する。申請時には、2018年度にタイ国・バンコックで開催される国際植物工場シンポジウムに参加するための費用を34万円計上していたが、申請者が基調講演者となり、シンポジウムへ参加するための費用の全額を主催者が負担することになった。これにより、予算計上した旅費34万円が未使用になった。
新しいシグナル制御因子としての核内膜蛋白質の作用機序の解析

本研究では、核膜内膜蛋白Man1を構造蛋白としてではなく、シグナルを制御する機能蛋白として捉える新しい視点に立脚して、Man1のin vivoにおける機能を解析した。平成16年度は、Man1遺伝子が「トラップ」されたES細胞から変異マウスを樹立し、LacZ染色により、発生過程におけるMan1の発現パターンを詳細に調べた。また、ヘテロ変異胚は正常に発達するのに対し、ホモ変異胚は胎生10.5日前後に致死となること、その原因として、原始血管網からリモデリングによって成熟した血管ができる、血管新生過程の異常が考えられることを報告した。平成17年度は、ホモ変異胚において血管新生異常が起こるメカニズムについて詳しい解析を行った。Man1はTGF-β経路の制御因子であるので、Man1欠損胚の血管新生の異常の根底に、TGF-β経路の制御の異常があるかどうかをまず検討した。その結果、Man1欠損胚では、TGFβ1-Smad2/3経路が異常に亢進しているために、その下流のフィブロネクチン(FN)の産生が上昇し、血管周囲を含む胚全体に異所性に沈着ていることを見出した。このFNの沈着により、Man1欠損胚では血管内皮細胞の移動が阻害され、血管のリモデリングの異常が起こったと考えられた。本研究により、「TGFβ1-Smad2/3経路を介する細胞外マトリックスの産生を制御することによって、血管のリモデリングを調節する」という、Man1の新しい作用機序を明らかにすることができた。私たちは現在、Man1は細胞膜上の受容体から核に届いたTGF-βシグナルを、核膜上でさらに微調整する(fine-tune)する装置ではないかと考えている。Man1によるTGF-βシグナル経路の制御のメカニズムの解明は、TGF-βシグナル経路が担う多彩な生理機能を考える上で非常に重要な問題の一つである。我々はアフリカツメガエルの系を用いて、核膜内膜蛋白質の一つMAN1が、骨形成因子(BMP)経路を抑制するシグナル制御因子として働くことを明らかにしてきた。本年度は、MAN1のin vivoでの機能をさらに詳しく認べるために、ジーントラップ法によりMAN1遺伝子が破壊された変異マウスの解析を主に行った。まず、ヘテロ変異マウスでX-gal染色を行ってMAN1の発生過程における発現領域を調べ、中枢神経系、鰓弓、膵臟原基、心球などに強く発現していることを見出した。ヒトではMAN1のハプロ不全によりBuschke-Ollendorff症候群(BOS)が起こるが、ヘテロ変異マウスは正常に発育し、BOSで見られる骨斑紋症、結合織母斑といった異常は見つからなかった.一方、ホモ変異胚は胎生10.5日前後で致死となった。ホモ変異胚は、野生型胚に比べ著しい発育不全を示したものの、全胚in situハイブリダイゼーション法により種々のマーカー遺伝子の発現を検討した結果、体軸の形成、神経組織のパターン形成には顕著な異常は認められなかった。ところが、胎生10.5日のホモ変異胚の卵黄嚢には、原始血管網の形成は見られたが、成熟した血管の形成は認められず、血管新生過程の異常が胎生致死の主たる原因であると考えられた(投稿準備中)。これと平行して、組織特異的MAN1欠損マウスの作製を開始し、ベクターの作製とES細胞のスクリーニングのための条件検討まで終了した。また、MAN1結合蛋白のスクリーニングを行い、複数の結合蛋白の候補を得た。核膜蛋白(核膜孔複合体蛋白を除く)の数は、現在数十種類に上ると考えられているが、これらのうち核膜内膜に存在し、特徴的なドメインを持つ数種類について、その細胞内での機能を解析するために発現プラスミドを作製した。

我々は、核膜内膜蛋白質Man1の機能を「シグナル制御因子」という観点から研究してきた。本研究では、Man1のin vivoでの機能を調べるために、Man1欠損マウスの解析を主に行った。昨年度は、ホモ変異胚は胎生10.5日前後に致死となること、その原因として、原子血管網からリモデリングによって成熟した血管ができる、血管新生過程の異常が考えられることを報告した。本年度は、ホモ異変胚において血管新生異常が起こるメカニズムについて詳しい解析を行った。Man1は血管新生過程においても重要な役割を果たすTGF-β経路の制御因子と考えられることから、Man1欠損胚の血管新生の異常の根底に、TGF-β経路の制御の異常があるかどうかをまず検討した。その結果、Man1欠損マウスでは、TGF-β1-Smad2/3経路が異常に亢進していることを見出した。この経路は、フィブロネクチン(FN)などの細胞外マトリックスの産生を促進して血管内皮細胞の増殖と移動を阻害し、血管新生を抑制する作用があることが知られている。Man1欠損胚におけるFNの発現を調べた結果、FNの発現の上昇が、RT-PCR、ウェスタンブロットで認められたばかりでなく、免疫組織染色においてもFNの異所性の沈着が血管周囲を含む胚全体にわたって認められた。以上の結果から、「TGFβ1-Smad2/3経路を介する細胞外マトリックスの産生を制御することによって、血管のリモデリングを調節する」という、Man1の新しい作用機序が明らかになった。本研究は、核膜蛋白質と血管新生の関連を初めて見出した点で、細胞生物学的・医学的意義が大きいと考える。
エストロゲン標的臓器におけるLKB1-AMPKの機能解析

本研究は細胞内のエネルギーバランスを司るAMPKとその上流でAMPKをリン酸化するLKB1とが卵巣、子宮内膜、乳腺組織などのエストロゲン標的臓器での増殖分化あるいは局所でのステロイド合成をどのように調節しているかを明らかにするものである。また我々はAMPKのリン酸科に関連して相互作用するSIRT3に着目し、その抗酸化作用とステロイド合成に与える影響を調査した。その結果、卵巣顆粒膜細胞ではSIRT3によりプロゲステロン生合成が調整されていることがわかった。本研究は、細胞内のエネルギーバランスをつかさどるAMPKとその上流でAMPKをリン酸化するLKB1とが、卵巣・子宮内膜・乳腺組織の増殖分化あるいは局所での性ステロイド合成をどのように調節しているかを明らかにするものである。初代培養系および細胞株を用いて、エストロゲン標的臓器でのLKB1-AMPK経路による細胞増殖制御および性ステロイド合成系への関与を検討した。またAMPKと相互作用する因子としてSIRT3に着目し、SIRT3による卵巣顆粒膜細胞でのステロイド合成の調節について検討した。1)ヒト卵巣顆粒膜細胞、子宮内膜および乳腺細胞の初代培養系または細胞株を用いて、LKB1/AMPKを強制発現あるいはsiRNA法によるノックダウンした場合、またはAMPKを活性化させた場合の、性ステロイド合成および細胞の増殖分化に対する影響を検証する。3)ヒト顆粒膜細胞を用いて酸化ストレス下でのSIRT3のプロゲステロン合成能に与える影響を検討した。本研究は細胞内のエネルギーバランスをつかさどるAMPKとその上流でAMPKをリン酸化するLKB1とが、卵巣・子宮内膜・乳腺組織などのエストロゲン標的臓器での増殖分化あるいは局所でのステロイド合成をどのように調節してるかを明らかにするものである。また我々はAMPKのリン酸化に関連して相互作用するSIRT3に着目し、SIRT3による卵巣顆粒膜細胞でのステロイド合成の調整について検討し、顆粒膜細胞内での抗酸化作用を示すSIRT3の役割を明らかにした。その結果、酸化ストレスに対してAMPKの経路はプロゲステロン生合成を正に制御し、アポトーシスを抑制することがわかった。エストロゲン受容体のAMPKに対する作用については現在検討中であり、リン酸化AMPKがエストロゲン受容体の転写活性化能に与える影響を今後は研究していく予定である。生殖内分泌AMPKおよびその関連調節因子であるSIRT3とのステロイド合成に与える影響について、ヒト卵巣顆粒膜細胞において一定の知見がえられた。今後さらにその結果を検討し、メカニズムの解明まで到達したい。AMPK/LKB1/SIRT3が性ステロイド合成系をどのような経路で調節しているかをノックダウン法、ルシフェラーゼアッセイなどを用いて検討する。ヒト卵巣顆粒膜細胞の検体あるいは組織検体を用いてアロマターゼの発現とAMPK/LKB1/SIRT3の発現の相関を検討する。
国境を越えた高等教育質保証システム形成に関する研究～欧州の事例からアジア・日本へ

EQARの登録審査の実例をみると、ESGの運用面は「形式的遵守」よりも「本質的遵守」が重視されていることがわかる。そしてESGは、高等教育質保証のデファクト・スタンダードとして定着したとみてよいと考えられる。アジアでは、OECDとユネスコによる提示されたガイドラインをベースにしたものが提示されており、両者の相違の性質の解明が今後の課題であるが、そのときに、両者それぞれにベースとなる関係団体や共同体などのバックグラウンドにも予想以上に相違が多く、今後の課題として検討を続けたい。当該年度における主な研究活動として、前年度の資料調査を踏まえたEQAR、およびEQARの登録審査に合格した団体から、ベルギーのVLIR(フランドル地域大学協議会)とVLHORA(フランドル地域高等教育協議会)の2カ所へ訪問し、EQARへの登録申請や審査の実際について現地調査を行った。特に興味深い成果を以下にあげたい。EQARへの登録要件は、欧州高等教育の質保証に関する規準・ガイドラインとして作成されたESGに対して"compliant"であることが前提となる。高等教育の質保証に関する欧州地域の団体であるENQAへの加入にも、原則的にはESGへの準拠がされている必要があるが、ENQA会員のステータスがそのままENQAへの登録に直結するわけではない。たとえば、オランダのNVAOによる第三者評価を受けたVLIR(ENQA正会員)では、ESGにおける「独立性」の点で問題点が指摘された。VLIR自体は、フランドル地域に拠点を置く大学を対象とする団体であり、質保証はこの内部部局であるQAUが実施している。VLIR本体のマネジメントと、VLIR加盟大学に対する質保証の上での独立性を問われたのである。結果的にVLIRは登録が認められたのであるが、EQAR事務局によれば、あくまでESGに対して"compliant"であるかどうかは、形式的な観点よりも実質的な観点で判断するとのことであり、形式的には利害関係のある大学団体の内部に質保証の機能があったとしても、内部での独立性が明確に担保されていれば問題がないとのことである。このように、EQARにおける登録審査の運用において重視されている要素の一つに「実質性」をあげることができよう。ひきつづき資料調査や情報交換を活動のベースとし、EQARの運用に関するキャッチアップと欧州各国の高等教育制度や質保証制度とその実情を概括的に比較検討する作業をつづけつつ、この視野にアジアも加えた。欧州事情に関しては、EUAを中心に着手されたEQC(European Quality Culture)プロジェクトの第1次報告の公開内容に特に注目し、EUA事務局への訪問調査も実施した。前年度は、質保証団体がESGにどのように対応しているかが焦点となったが、ここでは個別大学のESGに対する対応状況が垣間見える内容となっている。欧州においては質保証システムの導入がはかられて10年に満たないところが多く、一定の普及はみたものの、そこにはまだ課題も多く、個別大学において質保証が有効な形で定着するにはさらなる時間と努力を要することがわかる。それでも、ESGが個別大学のいわば「コンパス」の役割をしており、導入の助力となっている。さらに、質保証システムを自国内に普及定着させるに際して苦労を伴ったとされるスペインの事例にも着目し、訪問調査を実施した。ここでは、たとえば"AUDIT"システムなど、ESGをもとにして自国でのアレンジを加えたシステムの導入が工夫のポイントとして観察できた。つまり、各国質保証制度の中心となる関係団体にとっても、個別の大学にとっても、ESGの存在が一定の有効性をもたらしている。このように、国際的な質保証システムの形成に際して「規準・指針」の存在が予想以上に有効に機能することがわかった。ただし、過年度において病気によりやむを得ず一時的に研究を中断したことが及ぼした時間的な影響が最後まで残り、アジアとの比較検討や日本の実情の調査が当初の目論み通りの十分な完成にまで至れなかった。平成23年度以降、引き続き研究を進める。
硬X線撮像気球実験による活動銀河・銀河団の研究

活動銀河・銀河団を気球で硬X線撮像観測するため、多層膜スーパーミラー硬X線撮像望遠鏡を完成させた。また、昼間の観測時の姿勢を決定する為に、昼間用星カメラを新たに開発し、これらをNASAグループの気球ゴンドラに組み付けた。(1)研究の目的(1)硬X線望遠鏡の開発:InFOCuS気球実験で実証された、多層膜硬X線撮像システムの技術的完成度を高め、高効率、高空間分解能を目指す。これは、将来のX線衛星Astro-HやIXOに応用される可能性を高める。(2)硬X線天文学の開拓:宇宙における加速が注目されている。高エネルギー粒子による硬X線の撮像観測から、加速場所と機構を解明する。活動的銀河の硬X線探査も行う。(2)研究の内容(1)硬X線望遠鏡の開発:高い反射率と広い波長域を持つ多層膜の最適設計を目指す。反射鏡形状誤差を減らし、結像性能を高める。1000枚に及ぶ反射鏡の量産を進める。(2)気球観測の実施:X線望遠鏡と共に、姿勢検出用星カメラを製作する。NASA側と共に全系を組上げ、制御等の総合試験を行う。2011年にオーストラリアで予定される気球飛翔実験を行う。その観測計画の策定も行う。1.2006年のSUMIT硬X線撮像気球実験およびすざく衛星の観測データ解析取得データの中から意味のあるデータフレームを選び、天空にプロットした。2.X線望遠鏡の開発(1)結像性能向上:より表面形状の良い母型を用い、形状精度の高い反射鏡を製作した。その中から、良い反射鏡だけで望遠鏡を製作した。(2)SPring-8における特性測定:上記、改良した望遠鏡の集光特性を硬X線で測定した。その結果約1.5分角の結像性能が得られた。(3)金属母型によるレプリカ鏡の試作:Ni研磨母型に炭素層を成膜したうえでレプリカすることで反射鏡を試作できた。しかし、mmスケールのうねりが残っていることが分かった。カメラの選定とレンズ系の設計を行った。1。すざく衛星の硬X線観測データ解析すざく衛星の観測データ等を解析し、4本の論文を投稿し、掲載された。対象は活動的銀河核2本、銀河団1本、超新星残骸1本である。特に、超新星残骸の観測では、すざくで初めて、超新星爆発による膨張速度を決定したことで、重要である。また、活動的銀河核の観測は、10-100keVの観測も行われ、その論文は投稿中である。これは、気球観測で目指す天体についての、現時点での最良の手がかりを与える。2。X線望遠鏡の開発(1)2010年度に予定されている、オーストラリアでのInFOCμS気球実験に搭載する望遠鏡の開発を行った。反射面に成膜する多層膜の最適化設計と試作を進めた。その反射率の測定をSPring-8で実施した。(2)結像性能の向上のため、形状精度の良い、金属母型を用いたレプリカ鏡の試作を行う。初年度の研究で、剥離は可能になったレプリカ鏡のX線反射測定を行った。金属母型の加工痕の問題も含め、加工担当の共同研究者と検討を進めた。2010年度に飛翔が計画されているオーストラリアでのInFOCμS気球実験では、昼間用星カメラを担当する。このため、実際にカメラを駆動し、画像処理、姿勢制御システムの構築を行った。この開発のため、アメリカ側から、大学院生が4ケ月来日し、その開発に参加した。次年度以降の気球打ち上げのために、搭載用のX線望遠鏡と、昼間用星カメラを、ゴンドラ等主構造、主要機器に接続する機械的、電気的インターフェースの確立が本年度の課題であった。このため、機器の完成を高めることと、米国NASAの研究室で噛み合わせを実施した。X線の望遠鏡は反射鏡の製作は終了し、その硬X線反射特性、集光測定の評価を、SPring-8で実施した。SPring-8のビームラインBL20に、硬X線望遠鏡較正用の機器類を持ち込み、本気球用硬X線望遠鏡を始めASTRO-H用硬X線反射鏡、イタリアのグループが将来の国際X線天文衛星用に開発している望遠鏡などの測定を実施した。この世界標準とも言える測定システムを用い、本気球用望遠鏡の特性測定を実施した。気球観測で姿勢決定に用いられる昼間星カメラも前年度にハードウエアが揃い、その信号読み出し、取得した星像から、カメラの指向方向を決定するソフトウエアを確立した。これは、決定精度数秒角と取得時間1秒以内と言う要請に対応できることが実証された。また、本体機器からのコマンドを受けて、画像の取得をし、その時刻のカメラの指向方向を本体機器に返す動作の確認を行った。これと同時に機械的に星カメラとジャイロの指向軸のアラインメントの確立が課題となるため、それぞれの機器に基準となる小さなミラーを固定した。機器毎にミラーと機軸をまず確定し、次にこれらのミラーの相互方向測定することにした。このためには、既存の光学装置(トランシット2台)を用いた。

これにより、飛翔実験のためのフィールドで打上直前の手順を確立することができた。多層膜スーパーミラーと言う新しい技術により、硬X線反射望遠鏡を世界に先駆け開発し,気球実験で、技術実証と、宇宙物理学的にも、硬X線天文学の先鞭をつけることを目指した。このため、気球による飛翔実験を日米で計画していた。しかし、米国の宇宙予算の支出が停滞し、延期となってしまった。本年度は2012-13年度に計画される飛翔実験のため、日本担当部分の準備を完成させた。(1)硬X線望遠鏡の開発これまでに開発して来た、多層膜反射鏡に加え、追加の反射鏡を今年度も製作した。これら1000枚を越える反射鏡を鏡筒に組込み、気球搭載用望遠鏡として完成させた。(2)硬X線望遠鏡X線反射特性測定シンクロトロン放射光SPring-8へ、完成した気球搭載用望遠鏡を持ち込み、20-60keVの硬X線特性測定を行った。第一に、光軸調整、焦点距離調整を行った。その後、有効面積の入射角、エネルギー依存性を測定した。これにより、ほぼ期待どおりの有効面積と視野を持つことが確認できた。このデータにより、打上げ後の観測データを正しく理解する基礎が確立された。以上の測定実験は、長期課題(Power User指定)のマシンタイムを用い、実施した。(3)昼間星カメラの開発昼間の観測中の望遠鏡の姿勢を精度良く決定するため、近赤外線で星を検出するカメラとこれを収める、予圧容器を完成させた。このカメラの前に、昼間の太陽光の混入を避けるための、長さ1mのバッフルを完成させた。9月に米国に行き、インターフェースの確認を行った。