hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ハイパーベンチレーションは繰り返しハイパワー運動のパフォーマンス向上に有効か？

繰り返しハイパワー運動ではH+の蓄積(代謝性アシドーシス)が筋疲労の主な要因である。本研究はハイパーベンチレーション(HV)を運動セット間のインターバル期に行い、呼吸性アルカローシスを誘発させることで疲労を軽減できるかについて検証した。HVは繰り返し最大ペダリングやレジスタンス運動(ベンチプレス・レッグプレス)で有効であり、セット経過に伴うパフォーマンス低下を軽減した。しかしその有効性は、HVの実施時間・運動様式・アシドーシスレベルによって異なり、使用方法や状況が最適でない場合はパフォーマンス低下を招く結果も得られた。更なる研究を重ね、HVの有効性が最大となる状況を明らかにしていく必要がある。繰り返し最大運動では、乳酸の生成が盛んに行われ体内の[H+]が上昇する。H+は無酸素性エネルギー供給や筋の興奮収縮連関を阻害し筋疲労の主な要因となる。また運動中に重度な疲労感を発生させモチベーションを低下させる(中枢疲労)。本研究ではHyperventilation(HV)を運動セット間のインターバル期に行い、HVによる呼吸性アルカローシスがパフォーマンスの低下を軽減するか否かについて検証した。また意図的な呼吸筋活動は、疲労感を紛らわし中枢疲労を軽減すると予想した(Setchenov phenomenon)。HVが興奮収縮連関の阻害と中枢疲労を抑制すると仮定し、最大運動中に観られる筋放電量の低下を軽減するか否かについても検証した。運動:等速性最大膝伸展運動、片脚⇒60度/秒(12レップス*8セット)、逆脚⇒300度/秒(25レップス*8セット)。セット間インターバル40秒。呼吸条件:CON⇒通常呼吸で回復vs. HV⇒インターバル後半30秒に渡りHV(60呼吸/分、PETCO2 = 20-25mmHg)。被験者:パワー系アスリート15名。測定項目:ピークトルク、EMG振幅(内・外側広筋)、[La-]、血中pH & PCO2。結果:CONと比較し、HVは血中pHを上昇、PCO2を下降させた。また[La-]を高め解糖系エネルギー供給の亢進を示唆した。ピークトルクは60度/秒において、1st & 4thセット開始直後の値がHVによって向上したが、他のタイムポイント及び300度/秒において有意な差は観られなかった。またHVはEMG振幅の低下を軽減しなかった。考察:本実験は単関節コンセントリック運動であった為、血中pHの低下は7.35程度であった。pH低下が軽度であったことやアスリートを対象としたことで、酸緩衝やモチベーションの維持がHVをしなくとも最適に成されたと考えられる。本研究は、ハイパーベンチレーション(HV)による呼吸性アルカローシスが繰り返しハイパワー運動のリカバリーを促進するかについて検証した。我々はこれまで、10秒×10セットの繰り返しペダリング運動(セット間インターバル60秒)のインターバル後半30秒間にHVを行うと、セット経過に伴うパワー出力の低下が軽減できることを報告している。しかしHVはpH上昇や筋興奮の増加等、パフォーマンス向上に有効となる効果を示す一方で、過度に行った場合に脳や筋への血流が低下し、パフォーマンスを低下させる効果がある。その為、同運動におけるHVの実施時間をshort(15秒)とlong(45秒)に変化させ至適なHV実施時間を検証した。その結果、HVshortとlongの効果は個人間で大きくバラつき、両時間共にペダリングパワーが向上する者としない者とに分かれた(responders & non-responders)。HVの実施時間が短い時は、パフォーマンス低下要因を回避できる分、向上効果も少なくなる。一方実施時間が長いとパフォーマンス向上と低下の両効果が誇張されてしまう。また個人によってはHVの実施を苦しく不快に感じる者がいた。これらの相互作用がHVの効果を不安定にさせたと示唆した。更に、HVshort・longに問わず運動中のpH低下が大きかった者がrespondersに、pH低下が小さかった者がnon-respondersになる傾向が観られた。また、80%1RMでベンチプレスとレッグプレスを6セットずつ行い(セット間5分)、30秒間のHVが次セットの最大レップ数を増加させるかについて検証した。その結果、HVはレップ数増加に有効で、疲労によるトレーニング量の低下を軽減する事を示した。研究全体を通じては、HVの有効性は実施時間、運動様式、無酸素性エネルギー代謝の度合い等により異なる事が解明された。運動生理学平成25年度申請書に記載した研究目的は年度内に完了し、海外・国内の学会において報告をした。また、協力研究者と共に論文執筆も進めており投稿直前の状態に仕上がっている。更に、26年度の研究内容の一部も既に遂行しており、15名の被験者が実験を完了している。Hyperventilation(HV)によるパフォーマンス向上効果は、対象とする運動様式や被験者に大きく依存することを想定している。

また呼吸の頻度や深さ、ターゲットPETCO2等、至適な方法の解明といった課題を残している。その為、平成26年度ではHVの長さを変更したり、次なる運動様式を用いた再検証を主たる目的とする。我々の先行研究では、10秒*10セットの最大ペダリング運動(セット間60秒)において、インターバル後半30秒に行うHVが、疲労によるパフォーマンス低下を軽減することを報告した。26年度では同一の運動を対象として、HVの長さを15秒に短縮、もしくは45秒に延長した場合の効果について検証する。尚、この実験内容については既に遂行しており15名の被験者が実験を完了している。傾向としては、HVを15秒もしくは45秒に変更すると、パフォーマンス向上効果の有無が個人間で大きく異なり、全体平均値に有意差が観られない結果となっている。これはHVの至適時間が存在することや、至適時間が個々で異なる事を示している。その理由として、HVを行うに際し深い呼吸でのCO2排出が容易に行える個人と、それが困難で不快感を強く感じる個人が居る為と考える。今後はHVの長さに加え、呼吸頻度や呼吸の深さもHV効果を左右する要因と仮説し研究を発展させる。これを通し、至適なHV法を個々レベルで解明する手掛りを掴む。また、HVの有効となる運動様式の更なる解明においては、フリーウェイトのレジスタンス運動を対象として実験を行う。単関節・コンセントリック動作のみを行った等速性膝伸展運動では、運動後のアシドーシスが軽度であった為、HVの効果が引き出せなかった。フリーウェイト環境に変更することで、実践的な運動で行えると共にHV検証に適したアシドーシスや中枢疲労を引き起こせると期待している。平成26年度では、前年度よりもデータ収集を活発的に行う為、被験者や検者への謝金や消耗品の購入が多く必要となる。また26年度5月に、協力研究者が所属するシドニー大学へ訪問し、26年度研究の遂行や、これまでの研究報告を英語にて論文執筆する為、出張費が必要となる。以上の理由により、25年度に配当された基金を持ち越して使用する。次年度に持ち越す基金については、シドニー大学への訪問費用、及び年度を跨いで現在遂行している実験の謝金・消耗品の未払い分に使用する。平成26年度に新たに配当される経費においては、引き続き被験者や検者への謝金、国内・外での学会発表出張費、消耗品の購入を主とし、申請書に計上した内訳に沿って全額使用する予定である。
真空沿面フラッシオーバ時の電気光学効果素子による帯電・放電測定と進展機構

前年度に引き続き、真空中の絶縁物上帯電分布をリアルタイムに測定するための測定装置の構築を行った。本年度は、真空チャンバ、真空排気装置、試料台を準備し、真空環境の整備を実施した。さらに前年度用意した光学系、レンズ系、画像処理系から成るリアルタイム帯電測定装置と真空チャンバ内の試料・電極系とを合わせて、真空中の帯電・放電測定を行えるよう準備した。また、それと同時にHe-Neレーザ光のBSO素子、透明電極、誘電体ミラー間で発生する多重反射による干渉縞の除去を行った。帯電電荷分布に対応するレーザ光の光強度分布が高速度ビデオカメラにより計測されるので、その光強度分布を帯電電荷密度分布に変換するための画像処理装置を構築し、そのためのソフトウェアーを作成した。上記実験装置の構築により,真空中の沿面放電時の帯電を測定することに成功した。また,比較対照として大気中における沿面放電時の帯電分布も測定した。実験は,BSO素子上に絶縁体フィルムであるPETを配置し,その中心に針電極を接触させ,その電極に商用周波の交流高電圧を印加し,そのときの帯電・放電の様子を測定した。その結果,両者の帯電・放電の様子は当初の予想通り明確に異なっていることがわかった。真空沿面放電時の帯電分布は,負極性の電圧サイクルにおけるフラッシオーバ時に僅かながら正極性の帯電が発生していることが明らかになった。また,放電が治まり,絶縁が回復して電圧が印加された場合には,負極性の帯電が観測された。正極性の電圧サイクルでは,針電極の周辺に正極性の帯電が観測された。一方,大気中の帯電分布は,放電後に電圧の極性と同じ帯電が試料全体に観測された。また,真空沿面放電時の帯電電荷密度は,大気中と異なり非常に小さいことがわかった。これらの結果は,当初の予定通り,2002年7月に開催された「真空中の放電と絶縁に関わる国際シンポジウム(20^<th>ISDEIV)」で公表した。今後の課題としては,未だ反射光に光学的ノイズが重畳しており,反射光のS/N比が悪いので,試料の研磨法や誘電体ミラーの蒸着条件を変えることによって,ノイズを除去することと,光位相変調器を測定系に加えることによって更なる感度の向上が挙げられる。真空中の絶縁物上帯電分布をリアルタイムに測定するための測定装置の構築を行った。本年度は、光学系、レンズ系、画像処理系、電極系から成るリアルタイム帯電測定装置を組み上げ、まず予備実験として大気中における沿面放電の帯電分布を測定した。具体的には、電気光学ポッケルス効果を持つBSO単結晶上に絶縁材料であるPETフィルムを配置し、その絶縁体上に針電極を接触させた電極系を構築した。また、帯電電荷によるBSO素子内部の電界測定のため、He-Neレーザ、ビームエキスパンダ、各種レンズ系、高速度ビデオカメラを用意し、電界測定用の光学系を構築した。帯電電荷分布に対応するレーザ光の光強度分布が高速度ビデオカメラにより計測されるので、その光強度分布を帯電電荷密度分布に変換するための画像処理装置を構築した。以上の実験装置を用いて、大気中における正極性沿面放電による帯電測定の予備実験を行った。その結果、帯電電荷の電界によってBSO単結晶内に誘電率異方性が生じた結果、そこを伝搬したHe-Neレーザ光の偏光状態が変化し、その偏光分の光強度分布が高速度ビデオカメラにより測定された。この光強度分布は、大気中の沿面放電に特徴的な樹枝上で放射状に正電荷が拡がる様子になっていることから、絶縁物上の帯電分布をリアルタイムに測定できたものと考えられる。しかしながら、電圧印加後にダストフィギュア法によりPETフィルム表面上の帯電分布を測定したところ、本システムで測定された帯電分布と明確な一致が確認できなかった。これは、BSO単結晶の表面抵抗の低下の影響が考えられ、今後はBSO素子の改良が必要である。次年度は、光強度分布を帯電電荷量に校正すること、および電圧印加・帯電測定用の真空容器を用意し、真空中での帯電・沿面放電を測定し、真空中の帯電・沿面放電の進展過程を調査することである。

真空沿面放電時の帯電分布は,負極性の電圧サイクルにおけるフラッシオーバ時に僅かながら正極性の帯電が発生していることが明らかになった。また,放電が治まり,絶縁が回復して電圧が印加された場合には,負極性の帯電が観測された。正極性の電圧サイクルでは,針電極の周辺に正極性の帯電が観測された。一方,大気中の帯電分布は,放電後に電圧の極性と同じ帯電が試料全体に観測された。また,真空沿面放電時の帯電電荷密度は,大気中と異なり非常に小さいことがわかった。これらの結果は,当初の予定通り,2002年7月に開催された「真空中の放電と絶縁に関わる国際シンポジウム(20^<th>ISDEIV)」で公表した。今後の課題としては,未だ反射光に光学的ノイズが重畳しており,反射光のS/N比が悪いので,試料の研磨法や誘電体ミラーの蒸着条件を変えることによって,ノイズを除去することと,光位相変調器を測定系に加えることによって更なる感度の向上が挙げられる。
重症アレルギー性結膜炎における巨大乳頭形成のメカニズムの検討

【目的】重症アレルギー性結膜炎では、好酸球、マスト細胞、リンパ球などの炎症細胞が結膜下組織に多数浸潤する。また、結膜実質細胞が増殖、活性化され、炎症細胞の遊走因子、活性化因子を分泌したり、コラーゲンなどの細胞外基質を分泌したりして、結膜乳頭が形成されると考えられる。本研究の目的は、重症アレルギー性結膜炎における結膜巨大乳頭形成のメカニズムを探求することにより、アレルギー性結膜炎の増悪の機序を知ることである。この目的を遂行するための実験の一部として、アレルギー状態で出現する代表的な炎症細胞の一つであるマスト細胞の分泌顆粒に含まれるhistamineとtryptaseと結膜実質細胞の相互の関わりについて検討した。【方法】アレルギー疾患のない患者から採取した結膜実質細胞の増殖能について、WST assayを用いて検討を行った。培養結膜実質細胞をhistamine, tryptaseで刺激し、48時間後の細胞の細胞数を測定し、増殖率を算出した。また、tryptaseのinhibitorであるleupeptin、benzamidineを同時に添加し、増殖抑制に関する検討も行った。【結果】Tryptaseは、結膜fibroblastsの増殖を濃度依存性に有意に増加させた。histamineでは統計的有意差はみられなかった。また、tryptaseのinhibitorであるleupeptin、benzamidineを添加することにより、増殖は70100%抑制された。【結論】マスト細胞の分泌顆粒に含まれるtryptaseによる結膜実質細胞の増殖を亢進作用が明らかとなった。結膜実質細胞はコラーゲンや炎症細胞の走化性因子を分泌するので、tryptaseによる結膜実質細胞の増殖は結膜の炎症と細胞外基質の産生を増加させ結膜アレルギーの重症化に寄与している可能性がある。
J-PARCニュートリノビームラインの放射化水及び放射化空気の研究

J-PARCニュートリノビームラインにおいて、ビームライン機器の冷却水は、ビーム運転を継続するにつれて高濃度の放射能を含むようになる。これはビームにより生じる中性子が冷却水中の酸素原子を破壊することによるものである。また、冷却水配管から冷却水に溶け出した鉄破壊起源の放射能も冷却水中に留まり、冷却水の放射化の一因である。これらの放射能は安全なビーム運転のために効率よく除去する必要がある。2018年度は、2017年度に引き続きビーム強度約480kWでの運転が継続された。ビームラインでの年間総陽子数は5.16E20POTになった。これはビーム時間を1.0E7秒に換算すると249kW相当のビーム強度に匹敵する。2017年度に生じた放射化水の20%程度の処理が2018年度へ持越しとなっており、前年に続いて大量の放射能処理が必要となった。いまだに最初の目標とするビーム強度750kWの半分に満たない。さらには将来計画として見据えている1300kWには程遠い状態である。冷却水中の放射能のうち、当初大きな問題は7Beの除去であった。2018年度はイオン交換樹脂EG-4A-HGとIR120Bを用いて300GBqの7Beを一般排水中に全く測定できないレベルまで減らすことに成功した。除去率は99.97%以上である。この高い除去率を達成できた理由は、前年度の経験からイオン交換樹脂のプレフィルター・ポストフィルターを十分余裕を持って交換したことなどが挙げられる。イオン交換樹脂循環ポンプの故障対策等も含めて、イオン交換樹脂通水システム全体が、トラブルなく常に運転を継続するためのさらなるノウハウの蓄積が必要である。1年間のビーム強度x運転時間は249kWx1.0E7相当であり、目標の750kWx1.0E7相当に達していない。したがって大量の7Beが生じた時の対処方法という本研究の目的に合致したビーム量を得るに至っていない。しかしながら、冷却水中の放射能のうち7Beについては目途が立ったと考えてよい。これに対して、除去が困難であることが明らかになってきたのが3Hである。希釈排水タンクの大きさは1年間で750kWx10E7秒の運転で生じる3Hを処理できるように設計されたが、次第に3Hの生成量が予想よりも大きいことがわかった。すでにニュートリノ施設からの年間の総3H量は750kWx10E7秒の運転で想定されていた120GBqを大きく超えて170GBqに達している。今後はこの3Hの処理が本研究の大きな課題となりつつある。また、放射化水中の鉄破壊起源54Mnの量が実験開始時に比べて徐々に増えている。この除去も次第に大きな問題となりつつある。3Hの処理については、2つの点において新たな局面を迎えている。一つはT2K実験グループとして300m^3を超える大きな排水タンクの設置を考え始めたことである。この計画に関して、3Hの処理についてのさまざまなノウハウの提供することが3H処理の大きな課題となりつつある。また、新たに鉄板で生じた3Hの水への流出という問題の存在がクローズアップされてきた。ターゲット周りには質量にして水の約20倍の鉄が存在する。この鉄の核破壊から3Hが生成され鉄板中に蓄積される。この3Hが時間が経ってから冷却水中に流れ出す現象で、現在1日あたりの流出量は0.2GBq程度である。3Hの半減期は12.3年なので鉄板中の3Hは実験開始以降ビーム量の累計に比例して蓄積されている可能性が高い。このままビーム運転を進めると、10年後ぐらいにはビーム運転によって水の酸素分子から生じる3Hと鉄板から流出する3Hが同量に近くなり実験の大きな障害になる可能性が高い。鉄板における3Hの生成とその水への流出につての知識を得る必要が生じた。当初、大きな研究課題と考えられていた放射化空気の処理であるが、2018年度のビーム運転ではさほど大きな問題とはならなかった。今後は研究の軸足を放射化水の処理に置く予定である。

2018年度はイオン交換樹脂EG-4A-HGとIR120Bを用いて300GBqの7Beを一般排水中に全く測定できないレベルまで減らすことに成功した。除去率は99.97%以上である。この高い除去率を達成できた理由は、前年度の経験からイオン交換樹脂のプレフィルター・ポストフィルターを十分余裕を持って交換したことなどが挙げられる。イオン交換樹脂循環ポンプの故障対策等も含めて、イオン交換樹脂通水システム全体が、トラブルなく常に運転を継続するためのさらなるノウハウの蓄積が必要である。1年間のビーム強度x運転時間は249kWx1.0E7相当であり、目標の750kWx1.0E7相当に達していない。したがって大量の7Beが生じた時の対処方法という本研究の目的に合致したビーム量を得るに至っていない。しかしながら、冷却水中の放射能のうち7Beについては目途が立ったと考えてよい。これに対して、除去が困難であることが明らかになってきたのが3Hである。希釈排水タンクの大きさは1年間で750kWx10E7秒の運転で生じる3Hを処理できるように設計されたが、次第に3Hの生成量が予想よりも大きいことがわかった。すでにニュートリノ施設からの年間の総3H量は750kWx10E7秒の運転で想定されていた120GBqを大きく超えて170GBqに達している。今後はこの3Hの処理が本研究の大きな課題となりつつある。また、放射化水中の鉄破壊起源54Mnの量が実験開始時に比べて徐々に増えている。この除去も次第に大きな問題となりつつある。3Hの処理については、2つの点において新たな局面を迎えている。一つはT2K実験グループとして300m^3を超える大きな排水タンクの設置を考え始めたことである。この計画に関して、3Hの処理についてのさまざまなノウハウの提供することが3H処理の大きな課題となりつつある。また、新たに鉄板で生じた3Hの水への流出という問題の存在がクローズアップされてきた。ターゲット周りには質量にして水の約20倍の鉄が存在する。この鉄の核破壊から3Hが生成され鉄板中に蓄積される。この3Hが時間が経ってから冷却水中に流れ出す現象で、現在1日あたりの流出量は0.2GBq程度である。3Hの半減期は12.3年なので鉄板中の3Hは実験開始以降ビーム量の累計に比例して蓄積されている可能性が高い。このままビーム運転を進めると、10年後ぐらいにはビーム運転によって水の酸素分子から生じる3Hと鉄板から流出する3Hが同量に近くなり実験の大きな障害になる可能性が高い。鉄板における3Hの生成とその水への流出につての知識を得る必要が生じた。当初、大きな研究課題と考えられていた放射化空気の処理であるが、2018年度のビーム運転ではさほど大きな問題とはならなかった。今後は研究の軸足を放射化水の処理に置く予定である。年間のビーム強度x運転時間は249kWx1.0E7相当であり、目標の750kWx1.0E7相当に達していない。これにより、研究費の使用額を想定よりも少額に抑えることができた。前述した通り、研究の軸足が放射化空気から放射化水へ、7Be除去から3H対策に移ってきている。特に排水タンク拡張に対する3Hの性質の研究や鉄板からの3H生成とその水への流出等、新しい問題点が明らかになりつつある。研究費使用計画もこれに合わせて若干の修正を考えている。
高効率ロバストな自励駆動制御系の解析・設計に関する研究

本研究では,体操選手の鉄棒運動を模擬した2つのリンクからなる劣駆動ロボット(Acrobot)に対して,逆上がり倒立,大車輪運動,宙返り着地を実現する特異姿勢(制御不能となる姿勢)の存在しない制御則の開発に成功し,劣駆動アクロバットロボット実機による振り上げ・安定化制御に成功した.本年度の主な研究成果としては,以下のものを挙げる.1.初期角運動量を有する2リンク浮遊ロボットの姿勢制御問題に関する研究初期角運動量を有する2リンク浮遊ロボットを対象とし,与えられた初期姿勢から有限時間後に目標姿勢を通過させる制御問題に対して,従来の制御則には,特異点が存在することや,収束が大域的に保証されないことなどの問題点があった.さらに,ほとんどの制御則は角速度によるものであるため,実際応用に不向きである.そこで,我々は特異点が存在せずかつ大域的に収束が保証される加速度入力による制御則の設計法を提案し,上記の姿勢制御問題を完全に解決した.2.エネルギー制御法によるAcrobotの振り上げ制御則の設計・解析リアプノフ安定性理論に基づき,エネルギー制御法による2リンク劣駆動鉄棒ロボットAcrobotの振り上げ制御則を開発し,エネルギーの収束性とAcrobotの動きに関する解析を理論的に解明すると共に,振り上げ制御を大域的に成功させるための制御パラメータに条件を与え,エネルギー制御法がAcrobotの振り上げ制御に有効であることを理論的に示した.3.劣駆動アクロバットロボットの実機検証Acrobotに対して,シミュレーションによる制御則の検証はあっても,実機を用いた研究は少ないようである.そこで,Acrobotの姿勢制御問題を理論と実機検証から研究することを目的として,Acrobotの実機製作を試み,よく用いられるベルト駆動方式で第2関節のみを駆動する2リンク劣駆動ロボットを製作し,提案したエネルギー制御法による振り上げ制御則で実機実験による逆上がり倒立制御に成功している.本研究では、エネルギー観点から高効率でしかも高いロバスト性を保証する自励駆動制御系の実現を目的とする。本年度は1つ入力しか持たない2自由度系システムに限定する。そのシステムは劣駆動であるため、その姿勢制御は一般に難しく、複雑な挙動をする興味深い制御対象として近年注目されている。本年度の主な研究成果としては、以下のものを挙げる。1.エネルギー制御法による2リンクのアクロバットロボットの振り上げ制御則を開発した。また、リアプノフ安定性理論に基づき、閉ループシステムの安定性を解析し、そのエネルギー制御法によるアクロバットロボットの振動特性を解明した。2.エネルギー制御法による並列型二重倒立振子を対象として、リアプノフ安定性理論に基づき、振り上げ制御システムのエネルギーの収束性を詳細に解析した。また、両振子の動きの安定性を不変集合の安定性の観点から明らかにした。これらによって、並列型二重倒立振子の振り上げ制御システムにおける両振子の動きを理論的に解明した。3.ロバスト制御理論の中核としてのH∞制御理論を実世界の対象に適用するため、不安定な不変零点(虚軸零点等)を持つ制御対象のH∞制御問題に対して、その低次元制御器の解析的な設計法を開発した。さらに、ロボットに代表されるメカトロニクス系の2自由度のサーボ制御への応用を行って、その設計法の有効性を検証した。4.初期角運動量を有する2リンク浮遊ロボットに対して、その加速度入力による姿勢制御の設計法を開発した。制御則における特異点は存在せず、収束は大域的に保証されることがその開発した制御則の特徴である。なお、以上の成果に関する研究発表(発表予定を含む)は国際雑誌論文4編で、国際会議論文7編である。また、投稿中の論文として、雑誌論文と国際会議論文はそれぞれ2編である。本研究では,体操選手の鉄棒運動を模擬した2つのリンクからなる劣駆動ロボット(Acrobot)に対して,逆上がり倒立,大車輪運動,宙返り着地を実現する特異姿勢の存在しない制御則の開発に成功し,日本国内で,劣駆動アクロバットロボット実機による振り上げ・安定化制御に初めて成功した.本年度の主な研究成果としては,以下のものを挙げる.1.リアプノフ安定性理論に基づき,エネルギー制御法によるAcrobotの振り上げ制御則を開発し,エネルギーの収束性とAcrobotの動きに関する解析を行った.その解析により,Acrobotの振り上げ制御が可能となる機械パラメータと制御パラメータに関する条件を与え,Acrobotの動きを理論的に解明するとともに,エネルギー制御法がAcrobotの振り上げ制御に有効であることを理論的に示した.2.Acrobotの浮遊相の姿勢制御問題に対して,その加速度入力による姿勢制御の設計法を開発した.制御則における特異点は存在せず,収束は大域的に保証されることがその開発した制御則の特徴である.3.並列型二重倒立振子を対象として,リアプノフ安定性理論に基づき,エネルギー制御法による振り上げ制御システムのエネルギーの収束性を詳細に解析した.その解析により,並列型二重倒立振子の振り上げ制御が可能となる条件を明らかにした.さらに,両振子の動きの安定性を不変集合の安定性の観点から明らかにした.上述の解析から,並列型二重倒立振子の振り上げ制御にエネルギー制御法が有効であることを理論的に明らかにする.4.ロバスト制御理論の中核としてのH∞制御理論を実世界の対象に適用するため、低次元H∞制御器問題を研究し,H∞制御器次元の統一的な上界を与えた.

また,H∞制御問題が可解であるとき,一般化プラントが不安定な零点を持てば,必ず低次元制御器が存在することを明らかに示すと共に,そのLMIによる設計法を与えた.これらは,挑戦的な低次元H∞制御器問題に新しい視点および成果を与えたものと考えられる.本研究では,体操選手の鉄棒運動を模擬した2つのリンクからなる劣駆動ロボット(Acrobot)に対して,逆上がり倒立,大車輪運動,宙返り着地を実現する特異姿勢(制御不能となる姿勢)の存在しない制御則の開発に成功し,劣駆動アクロバットロボット実機による振り上げ・安定化制御に成功した.本年度の主な研究成果としては,以下のものを挙げる.1.初期角運動量を有する2リンク浮遊ロボットの姿勢制御問題に関する研究初期角運動量を有する2リンク浮遊ロボットを対象とし,与えられた初期姿勢から有限時間後に目標姿勢を通過させる制御問題に対して,従来の制御則には,特異点が存在することや,収束が大域的に保証されないことなどの問題点があった.さらに,ほとんどの制御則は角速度によるものであるため,実際応用に不向きである.そこで,我々は特異点が存在せずかつ大域的に収束が保証される加速度入力による制御則の設計法を提案し,上記の姿勢制御問題を完全に解決した.2.エネルギー制御法によるAcrobotの振り上げ制御則の設計・解析リアプノフ安定性理論に基づき,エネルギー制御法による2リンク劣駆動鉄棒ロボットAcrobotの振り上げ制御則を開発し,エネルギーの収束性とAcrobotの動きに関する解析を理論的に解明すると共に,振り上げ制御を大域的に成功させるための制御パラメータに条件を与え,エネルギー制御法がAcrobotの振り上げ制御に有効であることを理論的に示した.3.劣駆動アクロバットロボットの実機検証Acrobotに対して,シミュレーションによる制御則の検証はあっても,実機を用いた研究は少ないようである.そこで,Acrobotの姿勢制御問題を理論と実機検証から研究することを目的として,Acrobotの実機製作を試み,よく用いられるベルト駆動方式で第2関節のみを駆動する2リンク劣駆動ロボットを製作し,提案したエネルギー制御法による振り上げ制御則で実機実験による逆上がり倒立制御に成功している.
終末期小児がん患児およびその家族とのコミュニケーションに関する支援の開発

小児がん患者との終末期に関する話し合いについて、小児科医を対象に、実施状況や態度に関する調査を行った。その結果、高校生については、話し合いをすべきという意見の一致がみられている一方で、中学生以下については、その是非をめぐり意見が分かれている状況が明らかとなった。また、思春期および若年成人患者を対象に、そうした話し合いを行うことに関する意向を尋ねるインタビュー調査を行った。その結果、話し合いを行いたい患者からは、「治療選択のために必要な情報である」「残された時間の使い方を考えたい」といった意見が、行いたくない患者からは「希望がもてなくなる」「言われなくてもわかる」といった意見が得られた。近年、成人のがん患者に対し、終末期における治療や療養に関わる意思決定を視野にいれ、病状や予後「、治療目標等について、早期から話し合いを行うことの重要性が指摘されている。しかし小児がん患児に対する、終末期を視野に入れた病状説明(End-of-Life discussion;以下EOLd)に関する研究は非常に少ない。そこで研究者はこれまで、小児がん患児の遺族、小児がん診療に携わる医療者、成人がん患者の遺族を対象とし、EOLdに関わる実証的研究を重ねてきた。平成26年度は、前年に実施した小児科医を対象とした質問紙調査の解析および論文の執筆を行った。また、国際サイコオンコロジーに併催された小児がん患児とのコミュニケーションに関するワークショップに参加し、患児とのEOLdの実践について欧米諸国の研究者、臨床家と意見交換を行った。その結果、米国では低年齢であっても患児とのEOLdが普及していること、またEOLdを基盤としたAdvance Care Planningも進んでおり、終末期の療養や治療について出来る限り患児本人の意向を反映するよう取り組まれていることが明らかとなった。一方、国内の小児科医を対象とした質問紙調査では、患児が高校生であってもEOLdを実施している割合は2割に届かず、依然として病名や再発を伝えられていない患児も少なくないことが明らかとなった。以上のことから、我が国ではEOLdに先立ち、まずは病名や病状説明の促進から行うことが求められているのではないかと考えられた。そこで、平成27年度に小児がんのサバイバーを対象に、病名を含む病状説明について本人の意向を明らかにするための面接調査を実施することとし、関係者で実施に向けた会議を重ねた。近年、成人のがん患者に対し、終末期における治療や療養に関わる意思決定を視野に入れ、病状や予後、治療目標等について、早期から話し合いを行うことの重要性が指摘されている。しかし、小児がん感じに対する、終末期を視野に入れた病状説明(End-of-Life discussion;以下EOLd)に関する研究は非常に少ない。平成26年度に実施した小児科医対象のEOLd実施状況の実態調査から、日本国内において、高校生の患児に対してはEOLdの必要性についてある程度の意見の一致がみられている一方、中学生以下についてはその是非をめぐり専門家の間でも議論が分かれている実情が明らかとなった。そこで平成27年度には、思春期および若年成人(Adolescent and Young Adult;以下AYA)世代に焦点をしぼり、EOLdに対する患者の意向を明らかにするための面接調査を行った。対象は15歳から29歳までの間にがんに罹患し、現在20歳以上の患者とした。平成27年度中に6名を対象とし、30分から1時間程度の個別面接調査を実施した。現在も調査継続中である。これまでに行った調査においては、6名全員が根治不能と診断された時点で、そのことについて説明を受けることを希望していた。またその理由としては「予後を正確に理解した上で治療方針を選択したい」、「自分のことは自分で把握していたい」、「自分のからだのことは自分が一番よくわかるので隠されたくない」、「人生の終わらせ方について考えたい」などが抽出された。当初の予定では、平成27年度中に面接調査を終了する予定であった。しかし、倫理委員会での審査に時間を要したため、調査の開始が予定よりも遅くなった。また、研究目的をふまえ、発症時年齢が15歳から19歳、20歳から24歳、25歳から29歳という3つの年齢層から、均等にリクルートを行うことを予定しているが、未成年発症の患者のリクルートが十分に行えていない。そこで、調査期間を延長し、異なるリクルート方法を導入し、平成28年度も調査を継続することとした。近年,成人のがん患者に対し,終末期における治療や療養に関わる意思決定を視野に入れ,病状や予後,治療目標等について,早期から話し合いを行うことの重要性が指摘されている。しかし,小児がん患児に対する,終末期を視野に入れた病状説明(End-of-Life discussion;以下EOLd)に関する研究は少ない。そこで本研究課題では,小児がん領域におけるEOLdに関する実証的研究を重ねてきた。まず平成26年度には小児科医を対象としたEOLdの実施状況について実態調査を行った。その結果,高校生に対してはEOLdの必要性についてある程度「EOLdすべき」という意見の一致がみられている一方で,中学生以下についてはその是非をめぐり専門家の間でも意見が分かれる実情が明らかになった。そこで平成27年度から平成28年度にかけ,思春期および若年成人(Adolescent and Young Adult;以下AYA)世代に焦点を当て, EOLdに対する患者の意向を明らかにするための面接調査を行った。

対象は,15歳から29歳までの間にがんに罹患し,現在20歳以上の患者15名であり,主な調査項目は(1)EOLdに対する意向,(2)その理由,の2点とした。得られたデータについて内容分析を行った。「治らないこと」「有効な治療がないこと」等については多くの対象者が「知りたい」と回答した一方で,「あとどれぐらい生きられるか」といった生命予後については意見が分かれた。EOLdをしたい理由としては「医師との信頼関係に関わる」「自分の置かれている状況を正確に把握したい」「治療選択のために必要な情報である」「残された時間の使い方を考えたい」といった内容が抽出された。一方,EOLdをしたくない理由としては「希望がもてなくなる」「言われなくてもわかる」「言葉にするとその通りになってしまうと思う」といった内容が抽出された。当初の予定では,平成27年度中に面接調査を終了する予定であった。しかし,倫理委員会での審査に時間を要したため,調査の開始が予定よりも遅くなった。また,研究目的をふまえ,発症時年齢が15歳から29歳の患者をリクルートする必要があったが,未成年発症の患者のリクルートが容易ではなく,調査の進行にも予定より長期間を要した。結果として,調査終了が平成28年8月となり,平成29年3月までかけて解析を行った。近年、成人のがん患者に対し、終末期における治療や療養に関わる意思決定を視野に入れ、病状や予後、治療目標等について、早期から話し合いを行うことの重要性が指摘されている。しかし、小児がん患児に対する、終末期を視野に入れた病状説明(End-of-Life discussion;以下EOLd)に関する研究は少ない。そこで本研究課題では、小児がん領域におけるEOLdに関する実証的研究を重ねてきた。まず平成26年度には小児科医を対象としたEOLdの実施状況について実態調査を行った。その結果、高校生に対してはEOLdの必要性についてある程度「EOLdすべき」という意見の一致がみられている一方で、中学生以下についてはその是非をめぐり専門家の間でも意見が分かれる実情が明らかになった。そこで平成27年度から平成28年度にかけ、思春期および若年成人(Adolescent and Young Adult;以下AYA)世代に焦点を当て、EOLdに対する患者の意向を明らかにするための面接調査を行った。対象は、15歳から29歳までの間にがんに罹患し、現在20歳以上の患者15名であった。その結果、EOLdをしたい理由としては「治療選択のために必要な情報である」「残された時間の使い方を考えたい」といった内容が、EOLdをしたくない理由としては「希望がもてなくなる」「言われなくてもわかる」といった内容が抽出された。平成29年度には、インタビューで得られたデータについて、AYA世代のがん治療に従事する医療者を対象として、カテゴリーの生成および妥当性の担保のためのフォーカスグループを実施した。
ペロブスカイト構造高誘電率膜と金属電極の界面制御

本研究は次世代半導体集積回路において重要な素子であるキャパシタを微細化、高性能化することを目的として遂行した。キャパシタ用絶縁膜として実効的誘電率が大きくできるペロブスカイト構造高誘電率膜(Ba, Sr)TiO_3(BST)を用いてキャパシタ成膜技術の研究を行った。BSTはBa, St, Ti, Oの4元素からなる絶縁膜のため、高周波マグネトロンスパッタリングによって成膜した。本研究ではこれにBSTターゲットのイオン化を促進できる誘導結合(ICP)プラズマを印加した。高周波(RF)マグネトロンプラズマ+ICPスパッタにより成膜した(Ba, Sr)TiO_3(BST)薄膜のエネルギーバンド構造を調べた。BST膜の組成比はICPプラズマを印加することで改善された。BST/Si界面のBSTのXPSエネルギー損失スペクトルからBSTとSiO_2のバンドギャップは4.30eVと8.95eVである。BST/SiとSiO_2/SiのXPSスペクトルからSiO_2/SiとBST/Siのバレンスバンドオフセットは4.48eVと3.55eVである。このため、絶縁膜中には正の電荷が存在し、SiO_2中のバンドの曲りに対応する。電極Ruの仕事関数は4.97eVである。これらのデータをもとに、Ru/BST/SiO_2/Siのエネルギーバンド図を作成した。BSTの電子親和力は3.57eVであるから、Ru/BST界面の電子のバリアハイトは1.40eVである。本研究ではさらに、BST膜の電気特性として、キャパシタ特性、リーク電流特性を改善した。特にリーク電流はTa薄膜をBSTとSi基板の界面に堆積することで、約2桁改善できた。平成11年度の研究実績はペロブスカイト構造高誘電率膜として、(Ba_x,Sr_<1-x>)TiO_3膜の堆積技術開発を行った。(1)高周波マグネトロンプラズマ及び高周波ヘリコンプラズマを用いた高真空イオン化成膜装置の設計と製作を行った。(2)高誘電率膜として(Ba,Sr)TiO_3を高周波マグネトロンスパッタリングによりSi基板上に形成する成膜パラメータとして基板温度、圧力、パワー、アニール温度を制御し膜物性への影響を調べた。BST膜物性の成膜温度依存性:成膜温度を上げるとBST膜結晶性が向上する。成膜温度を上げるとBST膜の屈折率が増大し、対応して比誘電率が増大する。500°Cの時ε=26、680°Cの時ε=52となった。成膜圧力依存性:スパッタガス圧力を上げると、(200)(100)ピーク強度が増大し、BST結晶性が改善される。圧力を上げると屈折率が増大し、対応して比誘電率が増大する。また、圧力を上げると成膜レートは下がる。アニール温度依存性:500°CスパッタしたBST膜のアニール温度を変えて表面モホロジーと結晶性を調べると、500°Cではアモルファスであった膜が650°Cアニールで結晶化が始まり、Ba_<0.6>Sr_<0.6>TiO_3の(100)(200)ピークが出現する。そのとき表面モホロジーが変化し結晶粒成長による凹凸が見られる。700°Cアニールでさらに結晶化が進み(200)ピーク強度が大きくなる。結晶粒も小さくなり凹凸も1.6nmであつた。成膜パワー依存性:成膜レートはパワーに依存する。結晶性はパワーに依存せず膜厚に依存している。

以上のように、高誘電率(Ba_x,Sr_<1-x>)TiO_3薄膜を高周波マグネトロンスパッタリングにより形成した。成膜温度680°C、圧力2.0Paの条件で、組成比Ba:Sr;Ti:O=1:1.80:2.96:9.05の(Ba_<0.6>,Sr_<0.4>)TiO_3が得られた比誘電率は52であった。高誘電率膜チタン酸バリウムストロンチウム(Ba.Sr)TiO3膜を誘導結合プラズマを重畳した13.56MHzの高周波マグネトロンプラズマスパッタリングで形成した。ターゲットは(Ba+Sr)/Ti=0.986、Ba/(Ba+Sr)=0.499でほぼ化学量論的組成比であるが、スパッタされた膜はTiが過剰になる方向に組成比がずれている。誘導結合プラズマを100W印加すると、(Ba+Sr)/Ti=0.781、Ba/(Ba+Sr)=0.466で相対的にTi過剰を抑えることができ組成比は化学量論に近づく。さらに結晶性も(Ba.Sr)TiO3の(200)/(110)配向の比は0.672.0まで上昇する。スパッタ中のAr圧力を0.5Paから2.0Paまで上昇させても組成比は(Ba+Sr)/Ti=0.736、Ba/(Ba+Sr)=0.459となり、化学量論に近づく。(Ba.Sr)TiO3膜結晶性は成膜温度あるいは成膜後のアニール温度を上げる程改善される。(Ba.Sr)TiO3膜は高誘電率膜であり、バンドギャップがSiO2の8.95eVに比べて小さいことが知られている。実際に(Ba,Sr)TiO3薄膜をSi上に形成し、バンドギャップを測定したところ、4.3eVであった。SiO2と(Ba,Sr)TiO3膜の価電子帯のバンドオフセットは1.86eVであった。また、Siと(Ba,Sr)TiO3膜の価電子帯のバンドオフセットは3.55eVであり、SiとSiO2の価電子帯オフセットは4.48eVであった。一方、キャパシタ電極のRuの仕事関数は4.934.99eVであった。この結果Ru電極と(Ba.Sr)TiO3膜のバリアハイトは0.58eVと小さいことがわかった。以上のことから、(Ba.Sr)TiO3膜を誘導結合プラズマを重畳した13.56MHzの高周波マグネトロンプラズマスパッタリングで成膜することにより、化学量論的組成比が改善され、結晶配向性が改善される。このようにして、成膜した(Ba.Sr)TiO3膜とRu電極のエネルギーバンド構造を明らかにした。半導体メモリの微細化により、ダイナミックランダムアクセスメモリ(DRAM)の大規模化が実現されてきた。微細化に伴うキャパシタ面積の減少に対して、ギガビット世代では誘電率の大きな容量絶縁膜を用いることが必要となる。本研究は、キャパシタ用高誘電率膜として、(Ba, Sr)TiO3:BSTを用い、その高周波スパッタリングによる成膜技術と金属電極との界面制御性について検討している。BST成膜はBa0.5Sr0.5Ti1.0のターゲットを高周波を印加したカソードに設置し、マグネトロンプラズマで励起したAr+O2ガスでスパッタリングし、680°Cに加熱した対向ホルダーにウェーハを設置して行う。下部電極として、シリコン基板を用いた場合はシリコン基板とBST膜界面に2-3nmのSiO2層が形成する。これは高温スパッタ時の雰囲気により、シリコン基板が成膜中に酸化したものと考えられる。
シリコンウェハ表面の高純度化へのキャビテーションの有効利用

本研究は,シリコンウェハ裏面に加工歪層を付与して半導体デバイスプロセス中に生じる不純物をウェハ表面から除去するゲッタリングが半導体プロセスにおいて必要不可欠であり,かつ従来のSiO_2粒子を用いたサンドブラストでは粒子の汚染が問題となることを踏まえて,キャビテーション噴流まわりのキャビテーション気泡の崩壊衝撃力によるゲッタリング法の確立を目的とし,キャビテーション噴流によるゲッタリング効果の実証のために以下の研究を実施した。1.ゲッタリング効果の定量的評価キャビテーション噴流式試験装置を使用して,ゲッタリングサイトとなる酸化積層欠陥OSFを生成するためにシリコンウェハに加工ひずみ層を与え,そのひずみ量をX線回折式応力測定装置により定量的に評価した。一般に用いられているX線応力測定装置は多結晶材料を計測対象とし,シリコンウェハのような単結晶材料のひずみや応力は計測できない。そこで,加工ひずみ層と未加工部分で計測した回折角のシフト量を,シリコンウェハに応力を負荷して校正する方法を試みた。2.最適ゲッタリング条件の確立初年度はキャビテーション噴流用ノズルおよびシリコンウェハを固定してシリコンウェハに加工ひずみ層を導入していた。本年度は,本ゲッタリング法の実用化を目的として,シリコンウェハの全面を加工できるように,ノズルを走査した場合にゲッタリングサイトとなる酸化積層欠陥を導入するための最適加工速度を明らかにした。本研究は、シリコンウェハ裏面に加工歪層を付与して半導体デバイスプロセス中に生じる不純物をウェハ表面から除去すること,すなわちゲッタリングが半導体プロセスにおいて必要不可欠であり,かつ従来のSiO_2粒子を用いたサンドブラストでは粒子の汚染が問題となることを踏まえて,キャビテーションの崩壊衝撃力によるゲッタリング法の確立を目的とし,キャビテーション噴流によるシリコンウェハへの加工歪層の生成,キャビテーションによるゲッタリング効果の実証のために以下の研究を実施した。1.キャビテーション噴流によるシリコンウェハへの加工歪層の生成キャビテーション噴流式試験装置を使用して,種々の吐出し圧力,スタンドオフ距離(ノズルとウェハ表面間の距離)で,シリコンウェハにキャビテーション噴流を噴射し,種々の形態の損傷が与えられることを明らかにし,シリコンウェハを破壊することなく加工歪層を生成するための条件を明らかにした。なお同条件において,PVDFセンサによるキャビテーション衝撃力の計測を行い,噴流の流体力学的条件と衝撃力との関係を定量的に評価した。2.キャビテーションによるゲッタリング効果の実証加工歪層を熱処理して生成される酸化積層欠陥OSFはゲッタリング効果を有することから,キャビテーション噴流を用いてシリコンウェハに加工歪層を付与したウェハを熱処理し,OSFが生成することを実証し,キャビテーション噴流による加工歪層がゲッタリングサイトとして有効である可能性を示した。またキャビテーションの噴射条件とOSFの発生密度の関係から,OSFの発生密度向上のための指針を得た。
タングステン単結晶モノクロメ-タ-の製作と評価

1.結晶完全性の高いタングステン単結晶を育成する条件を調ベるためにCuKαX線を用いて実験を行なった。(1)二次再結晶法において重要な微量添加物(CaO)のド-プ量を変化させた試料の結晶完全性を二結晶トポグラフィ及びロッキングカ-ヴ測定により評価し,最適ド-プ量に関する知見を得た。(2)薄片化したタングステン単結晶の結晶完全性が再高温焼鈍により向上する事を見いだした。2.高エネルギ-物理学研究所、放射光実験施設に於てSi(220)二結晶モノクロメ-タ-で単色化した放射光を用いてタングステン110及び220反射のトポグラフの撮影及びロッキングカ-ヴ測定を行なった。(1)40,50,60keVの放射光を用いて、ロッキングカ-ヴの半値幅50ー80"、ピ-ク反射率7ー18%を得た。現在のタングステン単結晶の結晶完全性は、高エネルギ-X線領域のモノクロメ-タ-として用いるには必ずしも満足できるものではなくより良い結晶完全性を示すタングステン単結晶の育成が必要なことがわかった。(2)9keVの放射光を用いた場合、110及び220反射のピ-ク反射率はいずれも約30%であり、予想された110反射におけるピ-ク反射率の増大は観測されなかった。(3)これまでの実験では結晶表面近傍の完全性しか評価できなかったが、60keVの放射光と薄片化したタングステン単結晶を用いて透過トポグラフの撮影及びロッキングカ-ヴ測定を行ない、結晶内部の完全性に関する知見を得た。
内分泌かく乱物質による精子形成不全と協調するタンパク質DJ-1

1.体細胞での機能DJ-1結合タンパク質として、アンドロゲン受容体(AR)の転写制御因子であるPIASxα、タンパク質のSUMO-1修飾に関与するUbc9,Daxx,HIPK1、p53結合タンパク質p53BP3、新規タンパク質DJBPを同定した.まず、DJ-1はARの負の制御因子であるPIASxαと結合・吸収することでARを活性化するARの正の制御因子であることが明らかとなった。PIASには複数のファミリータンパク質があり、DJ-1は負の活性を有するPIAS3,PIASyとも結合するが、その相互関係は不明である。更に、PIASxαはHepG2などの細胞では逆にARを活性化するが、DJ-1は活性化されたARには作用しない.また、DJ-1はPIASxαと同様にARの負の制御因子であるDJBPも結合・吸収しARを活性化したことより,DJ-1は抑制化型ARの救助因子として機能した.また、DJ-1の機能にはSUMO-1修飾が必要であった.更に,ARの機能発揮には核内ドット状構造への局在が必須と考えらているが,AR機能低下を引きおこす内分泌かく乱物質投与の種類によってはARのこの局在が変動するものと変動しないものがある.これらのいずれにおいてもDJ-1は局在を核,細胞質と変動することから,ARが機能発揮するためには,DJ-1との核内ドット状構造への共局在が必須であることが明らかとなった.2.精子での機能DJ-1は精子頭部に局在する.in vitroでの人工授精実験で,AR機能低下を引きおこす内分泌かく乱物質投与マウスでは受精能が低下し,坑DJ-1血清は正常マウス受精能を抑制した.更に,X線結晶構造解析の結果,DJ-1はプロテアーゼIとの酷似が認められ,事実DJ-1は弱いながらプロテアーゼ活性が存在した.この事より,DJ-1は卵への結合後,プロテアーゼ活性により卵に侵入に関与すると考えられた.1.体細胞での機能DJ-1結合タンパク質として、アンドロゲン受容体(AR)の転写制御因子であるPIASxα、タンパク質のSUMO-1修飾に関与するUbc9,Daxx,HIPK1、p53結合タンパク質p53BP3、新規タンパク質DJBPを同定した.まず、DJ-1はARの負の制御因子であるPIASxαと結合・吸収することでARを活性化するARの正の制御因子であることが明らかとなった。更に、PIASxαはHepG2などの細胞では逆にARを活性化するが、DJ-1は活性化されたARには作用しない.また、DJ-1はPIASxαと同様にARの負の制御因子であるDJBPも結合・吸収しARを活性化したことより,DJ-1は抑制化型ARの救助因子として機能した.また、DJ-1の機能にはSUMO-1修飾が必要であった.更に,ARの機能発揮には核内ドット状構造への局在が必須と考えらているが,AR機能低下を引きおこす内分泌かく乱物質投与の種類によってはARのこの局在が変動するものと変動しないものがある.これらのいずれにおいてもDJ-1は局在を核,細胞質と変動することから,ARが機能発揮するためには,DJ-1との核内ドット状構造への共局在が必須であることが明らかとなった.2.精子での機能DJ-1は精子頭部に局在する.in vitroでの人工授精実験で,AR機能低下を引きおこす内分泌かく乱物質投与マウスでは受精能が低下し,坑DJ-1血清は正常マウス受精能を抑制した.更に,X線結晶構造解析の結果,DJ-1はプロテアーゼIとの酷似が認められ,事実DJ-1は弱いながらプロテアーゼ活性が存在した.この事より,DJ-1は卵への結合後,プロテアーゼ活性により卵に侵入に関与すると考えられた.
活動銀河核のＧｅＶ－ＴｅＶガンマ線観測による宇宙赤外背景放射と銀河間磁場の研究

銀河間磁場強度の測定は我々の銀河内の磁場の起源を知る上で重要である。銀河間磁場強度にガンマ線観測から制限を与えるため、RX J1136.5+6737 (z=0.134), PKS 1424+240 (z>0.6), 1ES 0229+200 (z=0.140)といったz>1の活動銀河核のガンマ線観測スペクトルを、異なる銀河間磁場強度ごとのシミュレーションで得られるスペクトルと比較した。上記の天体のうち1ES 0229+200はとくにハードなスペクトルをもつExtreme HBL天体であり、>1E-15 Gの銀河間磁場を示唆するという結果を与えた。1ES 0229+200のMAGIC望遠鏡による観測データを解析し、MAGIC,H.E.S.S. (>100GeV),Fermi-LAT (<100 GeV)を合わせた観測スペクトルをシミュレーションで得られるスペクトルと比較すると、10 TeV付近まで伸びるハードなスペクトルの高エネルギー部分を再現するためには、シミュレーションでべき-1.5程度のハードなスペクトルを注入する必要があった。一方、100 GeV以下のスペクトルを再現するには銀河間磁場強度を>1E-15 Gにして二次ガンマ線成分を散乱させる必要があった。将来の感度の高い観測装置であるCTA大口径望遠鏡の建設に向けては、光電子増倍管信号読み出し回路の開発を行った。特に読み出し回路のFPGA firmware開発を行い、プロトタイプとして完成させた。読み出し回路19モジュールによる小規模カメラを組み上げ、動作試験を行い、基本的な読み出し動作が正常に行われることを実証している。CTA大口径望遠鏡1号機の建設、読み出し回路インストールへ向けて大きな進展、貢献ができた。27年度が最終年度であるため、記入しない。活動銀河核のような銀河系外の天体から放射されるTeVガンマ線光子は、宇宙空間を伝播する間に可視・赤外の背景光子と相互作用し電子対を生成し、生成された電子対は銀河間磁場の影響を受け散乱されながらマイクロ波背景光子を逆コンプトン散乱しGeV領域のガンマ線として地球で観測される。こうした相互作用や銀河間磁場による散乱の効果を評価するため、ガンマ線光子の伝播に対するモンテカルロシミュレーションのコードを開発した。また、開発したコードを用いてシミュレーションを行い、観測において期待される銀河間磁場の効果を評価した。銀河間磁場が大きいほど途中で生成される電子対が大きく散乱され、天体のまわりでの広がりの大きいガンマ線ハロー放射が得られた。磁場強度が大きすぎると望遠鏡視野内で一様に広がって散乱されてしまい、検出が難しくなるため、点源のまわりにわずかに広がったハロー放射として実際に有意な検出ができるのは10の-15乗ガウス程度の限られた磁場強度の領域であることがわかった。このシミュレーション結果により、観測結果とシミュレーションを比較し、この磁場強度領域に対して制限を与えることが可能となった。観測から銀河間磁場の強度に対して強い制限を与えることができれば、我々の銀河における磁場の起源を明らかにする上で重要な成果となる。観測データとしてMAGIC望遠鏡のデータを使用することになるが、MAGIC望遠鏡グループでの活動として、望遠鏡のあるカナリア諸島・ラパルマ島に1か月滞在し、望遠鏡観測オペレーションを行った。将来のさらに感度の高い観測のため、CTA大口径望遠鏡のカメラ開発を平行して行った。これまでに開発してきたカメラ読み出し回路を改良し、大口径望遠鏡の1号機へと搭載するモデルとなる読み出し回路基板を設計、製作した。本研究の目標である銀河間磁場に制限を与えるという点に関して、観測結果を評価するために必要なシミュレーションコードを開発したという点で進展があった。