hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ライチョウのDNAバーコーディング法を用いた食性解析と採餌環境ポテンシャル評価

北アルプスの太郎山と北ノ俣岳,立山雷鳥沢の3地域にて79月の雛の餌資源を雛の日齢と共に現地観測により把握し,地域の共通性や異質性を明らかにした.また太郎山における8月と9月の糞を用いたDNAバーコーディング法による餌資源の推定も行い,直接観察法の精度を評価した.DNA解析では,通常のDDBJと自生地の植物から構築したrbcLローカルデータベースを併用して推定精度を高めた.さらにGIS解析にて育雛初期の採餌環境のポテンシャル評価を行った.雛の齢査定は,立山室堂における雛の齢査定画像を参考に実施した.直接観察法によれば914日齢の雛では,採食が容易な草本や矮性落葉低木の葉や芽の採食頻度が高く(1193%),矮性常緑低木の葉の採食は極めて少なく,25日齢以降で親とほぼ同等の植物資源を利用していた.DNA解析では合計26種(うち種レベル22種)を同定し,希薄化曲線から餌候補植物の89%を網羅していることを推定した.植物種はガンコウラン(63.6%)が最も多く,次いでシラネニンジン(24.2%),クロウスゴ(21.2%),チシマザサ(21.2%),エゾホソイ(15.2%)であった.糞の採取時期より,これらは成鳥もしくは親と同等の餌資源を利用可能な若鳥の特徴を示していると推定され,直接観察による結果と矛盾しなかった.餌植物リストを比較すると,糞からの出現率が高ければ種レベルで概ね一致していた.GIS解析では,3地域の7月後半の結果からハビタット利用割合を比較した.植物群落名としての地域特異性は認められたが,いずれも高頻度で雪田環境(7292%)を利用していた.この時期の行動は,警戒と抱雛以外は殆どが採食しながらの移動であることから,育雛初期に雪渓や池塘が多く存在する環境が,高い採餌環境ポテンシャルを有すると考えられた.以上は,本種の生育地保全や飼料設計への貢献が期待できる.ニホンライチョウ(以下、ライチョウ)の生育地保全のため、安定的に本種が生息している北アルプス太郎山周辺における潜在的ハビタットの把握を目指す。2016年度はこれまでに情報蓄積のある太郎山ではなく隣の北ノ俣岳での調査を予定していた。しかし春の雪解けが例年よりも極端に速く気候変動の影響を強く受けていたため、2016年度も太郎山で雛の採食情報を採取し、雪解け状況が平年並みの2015年との比較を行った。特に育雛初期の7月に集中的に調査し、採食行動の動画記録と行動位置での植生調査を行い、8・9月にも同様の調査を実施し、糞も回収した。本年7月前半の雛の採食植物(観察法による)は、スノキ属の葉が71%(昨年比+7%)と昨年同様に最も頻度の高い餌資源はスノキ属の葉であった。しかし、チングルマに関しては本年度は6%(葉と花、昨年比-23%)と大きく低下していた。本年はチングルマのフェノロジー進行が特に速く、7月には葉は既に成長して硬化し、多くの個体が開花しており、餌資源の中心となる葉の状態が雛の採食に適合しなかったと考えられた。加えて本年度は草本植物の採食割合が18%(昨年比+13%)と若干高く、植物のフェノロジー進行が春に早期化した場合には、スノキ属と草本植物が雛の餌資源として重要であることが示唆された。GIS利用によるハビタット解析では、TWINSPAN解析による主要4群落の中で、チングルマ・スゲ・チシマザサ群落の利用頻度が7月において他の月よりも高いことが示された。糞のDNA分析による採食資源解析では、次世代シーケンサーを用いた新規手法を導入し、昨年8月採取の糞33個を分析し旧法の結果と比較した。新法では相同性98%以上の種数が増え、24種が植物性餌資源として推定された。出現頻度の高い植物はガンコウラン、クロマメノキ(スノキ属)、シラネニンジン(草本)であることが示された。2016年度は春の雪解けが極めて速く、平年並みのフェノロジー進行ではなかった。これまでの太郎山での過去3年間の観察において、このような例外的な条件は未経験であった。新規調査地での比較情報の採取には、気候条件ができるだけ揃っている必要があるため、2016年度は再度太郎山での調査を行い、平年並みの2015年度とフェノロジー進行の速い本年度との比較を行った。高山に生息するライチョウの環境容量を律速する条件は、56月における営巣環境の質と、雛の餌資源が限定される6月末7月における気候変動によるのフェノロジー進行の大きな変化にあると予測される。当初予定は2016年度に太郎山に隣接する北ノ俣岳での調査を予定していたが、本年度、律速条件となりえる春季条件での雛の調査を実施することができ、極めて重要な知見を得ることができた。このように、高山帯での生態調査は、気候の影響で予期しない条件が発生することが多いが、本年度の結果蓄積により、次年度以降での柔軟な比較が可能となった。一方で、近年の天候不順により、現地調査が実質上不可能になる場面も想定できるが、余裕のある日程で現地に入り、作業可能な時間を確保できるようにスケジュールを調整したい。

さらに、通常でも危険性を伴う高山環境での作業であるので、安全性の確保についてはこれまで以上に留意したい。また、2017年度に予定していたGIS解析を2016年度に前倒しして解析を一部終了した。このように、本研究では航空画像等を活用したGIS解析を取り入れているので、現地調査を最低限としながら、確実な成果を得るように合理的に進めたい。さらに糞のDNA解析については、当初計画していた手法よりも精度の高い新規手法を用いた解析方を2016年度に確立したので、2016年度に回収したサンプルの分析を2017年度中に終え、十分な成果を得ることができると考えている。現地では、北ノ俣岳における雛の行動追跡と採食観察、行動軌跡上の植生調査、前年度に作成した太郎山のGIS植生区分の現地確認と微修正、両山岳での航空画像の撮影を実施した。GIS解析では新たに数値標高モデルを作成し、これら全情報を用いて再解析し精度を高めた。その結果、雛にとって重要な環境は、太郎山の79月には風衝矮低木群落と湿性草原および雪田植物群落であり、風衝矮低木群落の利用頻度が3870%と高かった。北ノ俣岳では9月にはライチョウの確認に至らなかったが、7月と8月はともに雪田植物群落の利用が5584%と高かった。以上より、近隣でも地形や標高などの異なる高山帯では、雛の主要な餌資源が異なることが示された。共通点は、その時期に採食可能な落葉広葉低木の芽・葉・果実、湿性単子葉植物の花・果実、湿性双子葉植物の葉・花、イネ科の種子、常緑矮性低木の芽・葉・果実を、7月には特に柔らかな新葉や新芽を利用する点にあった。糞のDNA解析による採食資源の把握では、ライチョウの動物性餌資源として可能性のある水生昆虫の太郎山における生息種の同定とDNA解析を行い、餌資源推定のためのDNAバーコーディング用ローカルデータベースに追加した。北ノ俣岳における糞採取を試みたが、急勾配で岩礁帯が多く採取が困難であったため断念し、立山における採取とした。解析ではサンプルを追加し、太郎山で2015年と2016年に採取した7月、8月、9月について比較した。その結果、採餌植物の出現クローン数の割合が高い優占種は、7月はクロウスゴを含むスノキ属で47%、8月はガンコウランで29%、9月はミネズオウで30%となっていた。これらの糞中より検出された各植物のクローン数の頻度は、直接観察におけるついばみ頻度と比べ必ずしも一致しなかったが、採食されていた植物は概ね一致していた。およその予定どおり、これまでの太郎山と北ノ俣岳での調査データに基づき、GISを用いたハビタットの山岳別の比較が可能になった。また、糞のDNA解析による餌資源についても、太郎山での7月から9月までの違いを示すことができ、現地での行動観察結果との比較も行える状態になった。北ノ俣岳での糞分析も予定していたが、2017年度のライチョウの利用環境が、急峻な岩礁帯が多く採取ができなかった。また、立山との比較までが当初目標となっているので、立山への展開は、最終年度での課題となる。北アルプスの太郎山と北ノ俣岳,立山雷鳥沢の3地域にて79月の雛の餌資源を雛の日齢と共に現地観測により把握し,地域の共通性や異質性を明らかにした.また太郎山における8月と9月の糞を用いたDNAバーコーディング法による餌資源の推定も行い,直接観察法の精度を評価した.DNA解析では,通常のDDBJと自生地の植物から構築したrbcLローカルデータベースを併用して推定精度を高めた.さらにGIS解析にて育雛初期の採餌環境のポテンシャル評価を行った.
国交正常化過程における民間企業の役割：戦後日本の企業とアジア国際社会

「戦後日本のアジア諸国との国交正常化に際して日本企業はどのような役割を果たしたのか」ということが、本研究で解明すべき学術的「問い」である。そこで、本研究では外交史料等の独自分析により、インドネシアを中心的事例として、上記「問い」の解明を進める。第一に、インドネシア政府の生存戦略と日本企業の関りを解明する。第二に、米国のアジア冷戦政策と日本企業の関りを解明する。第三には、インドネシアを中心的事例としつつも、他のアジア諸国と日本の国交正常化の過程を比較分析する。
高血圧の細胞膜機能とカルシウム代謝動態からみたメタボリックシンドロームの病態生理

メタボリックシンドロームの基盤には内臓脂肪の蓄積があり、高血圧や心血管病変の成因となるがその機序は明らかではない。本研究では高血圧を主体としたメタボリックシンドローム患者の細胞膜流動性(fluidity)を電子スピン共鳴法にて測定し、肥満に関連した血管内分泌因子の膜機能に対する作用や治療による影響を検討した。高血圧患者の赤血球膜fluidityは正常血圧群に比し低下しており、血漿インスリン濃度が高値であるほど減少の程度は大であった。一方、血漿nitric oxide(NO)代謝産物濃度が低く、内因性NO合成阻害物質(asymmetric dimethylarginine:ADMA)濃度が高いほど膜fluidityは低下していた。さらに血漿アディポネクチン濃度が高いほど膜nuidityは上昇し、両者とも血漿NO代謝産物と有意な相関を示した。また、これら膜機能の悪化は有酸素運動療法により有意に改善した。以上より肥満に関連した血管内分泌因子が高血圧の細胞膜機能に重要な影響を及ぼし、それらの調和破綻がメタボリックシンドロームの心血管病の成因に一部関与する可能性が示唆された。本研究においては、細胞膜の物理的性質の検討として、電子スピン共鳴ならびにスピンラベル法を用いて高血圧患者の細胞膜fluidityを測定し、その調節を各種血管内分泌因子との関連から考察を加えた。高血圧患者の赤血球膜fluidityは正常血圧者に比し有意に減少していた。アディポサイトカインのひとつであるleptinはnitric oxide(NO)を介して本態性高血圧患者の赤血球膜fluidityを上昇(microviscosityを改善)させた。一方、血中adiponectin濃度が高値であるほど赤血球膜fluidityは上昇しており、両者とも血中NO代謝産物濃度と有意に相関した。以上より、肥満に関連した種々の内分泌因子が高血圧の細胞膜機能調節に重要な役割を果たし、その調和異常がメタボリックシンドロームの心血管病の成因に一部関与するものと考えられる。以上より、NOが高血圧の細胞膜機能調節に重要な役割を果たし、その調和異常がメタボリックシンドロームの心血管病の成因に一部関与するものと考えられる。
茎のデザインの至近要因および利益とコストの総合評価:競争・通導性・力学的制約

1.群落内の徒長した個体と徒長しない孤立個体の風に対する強さを比較した。風洞(20ms^<-1>)を用いて茎のひずみ量を測定し、また茎の材料力学的性質(破壊係数、つまり耐えられる応力;弾性係数、つまり曲がりにくさ)を調べ、それらのデータをもとに茎にかかる応力を求めた。そしてその応力を茎が耐えられる最大の応力(破壊係数)と比較することで、各風速にける茎の安全率を求めた。その結果、茎にかかる応力はわずかに群落個体で高いものの、茎の強度(破壊係数)も群落個体でわずかに高いため、安全率は群落と孤立でほとんど変わらなかった。このような結果になった主要因は、孤立個体も群落個体も茎の根元の部分のみが風によって大きく曲がり、また葉も変形して、風を逃す体制になったことによった。従来、徒長個体は力学的安定性を犠牲にして光獲得をしていると考えられていたが、少なくとも風に対する強さは徒長してもあまり変わらないことを明らかにした。2.徒長の力学的なコストの評価には、植物個体の力学的モデル化が必要である。その際に必要な抗力係数(大気などの流体の動圧と物体の代表面積を力に変換する係数)は、実測しないと値が分からない。それを取得した。群落個体のほうでわずかに抗力係数が小さく、より風の力を逃すようになっていた。それはおそらく葉が薄い(葉面積/葉重が大きい)ことによった。実を付ける時期になると果実の多い孤立個体で抗力係数が格段に大きくなり、風を逃す能力が低くなった。植物の茎の生態学的役割は、葉を空間的に高く配置して自己被陰や他個体による被陰を避けることである。その一方で、茎は、水・栄養・光合成産物などの輸送や、植物個体の力学的支持などの生理学的・力学的機能も果たさなくてはならない。このような制約があるなかで、茎のデザインはどのように決定されているのだろうか。本年度は、茎が支える重量の大きさがどのように茎の成長に影響するかを明らかにするために、茎に重りをつける操作実験を行った。ポット植えした草本植物オオオナキミを、負荷の有無(重りあり・なし)×競争の有無(孤立・群落)の計4通りの条件で生育し、成長を調べた。さらに、重りをつけた個体を無処理個体に混合した群落を用意し、重量負荷の競争への影響を調べた。重りは各葉の生重量のおよそ5倍(10g)を各葉の葉柄に付けた。その結果、重りを付けた個体の茎の高さ、直径、材料力学的性質(弾性係数、破壊係数)は、対照個体とほとんど変わらないことが明らかとなった。孤立条件では、個体重、種子生産量も対照個体とほぼ同じだったが、群落条件では、生育途中から重りの重さのために茎が座屈して曲がってしまったために、対照個体よりも個体重や種子生産量が少なくなった。無処理個体との混合群落においても、生育途中からの座屈により、重りを付けた個体は少ない生産量となった。これらの結果から、葉など茎に付着している器官の重量は、茎の成長にあまり影響を及ぼさないことが示された。本年度は風洞実験を行い、植物の力学的性質の解析や力学モデル計算に必要な係数値の測定を行った。植物の力学的失敗には、「座屈」と「折れ」の二種類がある。「座屈」は自重を支えきれず茎が変形してしまうことであり、「折れ」は葉が風を受けたときに茎に生じた曲げ応力が茎の強度を超えたときに生じる茎の破壊である。これまでの研究では、材料力学の理論モデルを用いて座屈が生じる重量や折れを生じる風速を推定してきたが、「折れ」については実験的にその推定が正しいか確かめた研究はなかった。そこで本年度は、草本植物オオオナモミを異なる植栽密度で育て、茎の高さや直径が大きく異なる個体を用意し、風洞実験を行い、材料力学モデルの予測と比較した。材料力学モデルでは、高密度で育成した徒長個体は比較的低風速でも「折れ」が生じることが予測された。しかし、実際の風洞実験では、茎の根元の可塑的な大きな変形により「折れ」が生じず、従来の材料力学モデルの予測は必ずしも正しくないことが明らかとなった。風によって茎がどれだけの力を受けるかを計算するためには、葉や茎の変形の影響も含め、空気の乱流による影響を表した抗力係数を明らかにする必要がある。上記のオオオナモミを用い、風洞実験にてそれらの測定を行い、モデル計算の準備を行った。また、風にさらされたとき、植物は実際にどれだけの力を受けるのかを、歪みゲージを茎に貼り付けることで実際に測定した。

このような結果になった主要因は、孤立個体も群落個体も茎の根元の部分のみが風によって大きく曲がり、また葉も変形して、風を逃す体制になったことによった。従来、徒長個体は力学的安定性を犠牲にして光獲得をしていると考えられていたが、少なくとも風に対する強さは徒長してもあまり変わらないことを明らかにした。2.徒長の力学的なコストの評価には、植物個体の力学的モデル化が必要である。その際に必要な抗力係数(大気などの流体の動圧と物体の代表面積を力に変換する係数)は、実測しないと値が分からない。それを取得した。群落個体のほうでわずかに抗力係数が小さく、より風の力を逃すようになっていた。それはおそらく葉が薄い(葉面積/葉重が大きい)ことによった。実を付ける時期になると果実の多い孤立個体で抗力係数が格段に大きくなり、風を逃す能力が低くなった。
グラスプレス・マニピュレーションの研究

本「グラスプレス・マニピュレーションの研究」では;人が物体を操作する時にがっちりと掴み上げるのでなく,押したり,転がしたりして,器用に操りを行なっていることを参考に,ロボットマニピュレーションにおける,テーブルや床面等の周辺環境をうまく支えとして用いることによる,器用かつ効率的な新しいタイプの物体操作手法を提案し,その基礎理論および実験を行なった.研究は大きく分けて,次の3つの部分から成る.1.グラスプレス・マニピュレーションの提案環境との接触を利用したグラスプレス・マニピュレーションの定義を行ない,床面との接触状態から3種に分類されることを示した.これは従来から研究されていた押し操作,転がし操作,および本研究で行なったピボット操作が対応する.この3種類は移動速度や任意位置への操作可能性等性質も様々であり,組み合わせることにより様々な状況,用途での操りを達成できる.2.人間の手法を参考としたグラスプレス・マニピュレーショングラスプレス・マニピュレーションでは,「ハンド-対象物-環境」という閉ループ系が存在する.これに対処するため本研究では,力制御によらず,人間の手法を基に位置制御ベースで操りを行なう手法を2種提案した.1つは指先の剛性を低くした,受動関節を導入する手法.2つには剛性を高め,幾何拘束の可動空間を利用する手法である.視覚を用いたグラスプレス・マニピュレーショングラスプレス・マニピュレーションでは文字通り対象物を把持しないため,ハンド位置がそのまま対象物の位置には対応せず,摩擦力等により予測不可能な運動を行なう.そこでハンドアイシステムを構築し,視覚による対象物の追跡及び運動の分類を行なう.これを用いて1本指で対象物を操る実験を行なった.本「グラスプレス・マニピュレーションの研究」では;人が物体を操作する時にがっちりと掴み上げるのでなく,押したり,転がしたりして,器用に操りを行なっていることを参考に,ロボットマニピュレーションにおける,テーブルや床面等の周辺環境をうまく支えとして用いることによる,器用かつ効率的な新しいタイプの物体操作手法を提案し,その基礎理論および実験を行なった.研究は大きく分けて,次の3つの部分から成る.1.グラスプレス・マニピュレーションの提案環境との接触を利用したグラスプレス・マニピュレーションの定義を行ない,床面との接触状態から3種に分類されることを示した.これは従来から研究されていた押し操作,転がし操作,および本研究で行なったピボット操作が対応する.この3種類は移動速度や任意位置への操作可能性等性質も様々であり,組み合わせることにより様々な状況,用途での操りを達成できる.2.人間の手法を参考としたグラスプレス・マニピュレーショングラスプレス・マニピュレーションでは,「ハンド-対象物-環境」という閉ループ系が存在する.これに対処するため本研究では,力制御によらず,人間の手法を基に位置制御ベースで操りを行なう手法を2種提案した.1つは指先の剛性を低くした,受動関節を導入する手法.2つには剛性を高め,幾何拘束の可動空間を利用する手法である.視覚を用いたグラスプレス・マニピュレーショングラスプレス・マニピュレーションでは文字通り対象物を把持しないため,ハンド位置がそのまま対象物の位置には対応せず,摩擦力等により予測不可能な運動を行なう.そこでハンドアイシステムを構築し,視覚による対象物の追跡及び運動の分類を行なう.これを用いて1本指で対象物を操る実験を行なった.本年度は、計画調書に計画したとおりに順調に研究が進み、国際会議にてその研究の一部を発表するに至るという成果があった。まず、グラスプレス・マニピュレーションの基本操作に関する理論解析において、グラスプレス操作の基本操作のそれぞれについて体系的な整理と分類を行なった。グラスプレス操作の基本操作には、押す、滑らす、引き寄せる、転がす、倒す、支える、制限するという台などの支えとなる物の上での操りがある。これらを整理・分類する方法として、台との接触関係により行なえばきれいに整理できることがわかった。接触関係というのは、操作対象物が台によりどのような制約を受けているかという関係である。この関係をわかりやすく整理する表現は自由度表現である。押す、滑らす、引き寄せるなどは面と面との関係を保ちつつ行なわれ、転がす、倒す、支える、という操作は物体の縁を支軸にしての操作である。これ以外に、頂点を支点にするという操作がある。以上、まとめれば大きく3つに分けることができる。実験システムにおいては、2本のマニピュレータを設計製作し、視覚システムとの接続を行なった。実験では、追跡型の視覚処理によりグラスプレス操作中の対象物の動きを観察させることを行ない、追跡型の視覚処理によりグラスプレス操作のモニタリングが可能であることを示した。特に、頂点を支点にする操作をピボット操作と呼び、それを繰り返し行なうことで重量物を運ぶ時と同じような操作が可能となることを示し学会発表に至った。本年度は、以下の項目の研究を行った。(1)床面上における物体の一般的転がし操作の制御方策の提示:初年度の研究においてモデル化した基本的な要素操作を組み合わせ構造化することによって床面上における物体の一般的転がし操作に対する制御方策をスキルとして整理しアルゴリズム化した。(2)事象駆動型ロボット制御システムの構築:トランスピュータを用いたランタイム制御システムで、事象駆動型の制御が可能なand/or-parallelマクロモデルを実現した。(3)フリージョイントモデルと視覚に基づくピボット操作と総合実験:床面上で物体の一般的転がし操作の実験を行い、柔軟性をモデル化するためのモデルとしてフリージョイントモデルを提案し、実験を行なった。さらに、視覚がなければ困難なグラスプレスマニピュレーションとして、一本の指で物体を操る操作を行なうことで総合実験としてまとめた。
標的化リポソーム新生血管阻害剤の開発：加齢黄斑変性の新規治療を目指して

本研究は標的化リポソームを応用したドラッグデリバリーシステム(DDS)により脈絡膜新生血管(CNV)に対する新しい治療薬の開発を目標とする。点眼・結膜下注射によって脈絡膜に到達可能なリポソームを選定し、Rho-キナーゼ阻害剤(ファスジル)を内封した。ラットCNVモデルにファスジルリポソームを点眼後、HPLCを用いて、眼内組織のファスジル到達量を測定した結果、脈絡膜内にファスジルが検出された。さらに、CNVの形成が抑制されていることを確認した。本研究の結果、ファスジルリポソームは加齢黄斑変性の新しい治療薬となる可能性が示された。前年度選定したリポソームに抗新生血管作用を有すると報告されている薬剤(Fasudil)の内封を行った:APRPG修飾Fasudil内封リポソームの調製まず、クロロホルムに溶解したDPPC、cholesterol、DPPG、およびDSPE-PEG2000-APRPG溶液を調製した。組成比がDPPC/cholesterol/DPPG/APRPG-PEG2000-DSPE = 10/5/1/1(モル比)となるように各脂質溶液をナスフラスコに分取後、エバポレーターで減圧下クロロホルムを留去し、脂質薄膜を形成させた。デシケーター内で1時間以上真空乾燥した後、250 mM硫酸アンモニウム水溶液(pH=3.0)を用いてDPPC濃度が30 mMとなるように水和した。液体窒素を用いて凍結融解を3回行い、65°C、10分間バス型ソニケーターで超音波処理した。その後、エクストルーダーを用いて孔径100 nmのポリカーボネートメンブレンフィルターを5回通過させ、リポソームの粒子径を調整した。リポソームの粒子径とζ電位を用いて測定した。その後、溶媒を置換するため、遠心チューブにリポソーム溶液を移し、453,000 ×gで30分間超遠心した。上清を除去した後に超純水にて再懸濁し、さらに15分間の超遠心を2回繰り返した。計3回の超遠心後に上清を除去し、PBS (-)(pH=7.4)で再懸濁した。そして、PBSに溶解したFasudil溶液を750 μg/mLとなるように加え、65°C、30分間振とうインキュベート(600 rpm)することで、Fasudilをリポソームの内水相に封入した。インキュベート後、内封されなかった遊離のFasudilを除去し、粒子径およびζ電位を測定した。なお、リポソームへのFasudil内封量は吸光度(λ=320 nm)から算出した。ラット実験的CNVに対するリポソームの到達の検討を行った。ラット網膜にレーザー過剰照射を行い、実験的脈絡膜新生血管(CNV)モデルを作成した。リポソームは電荷修飾を行っていないもの、正電荷修飾あるいは負電荷修飾を行った以下の3種を調整した。1.上記脂質をナスフラスコに添加2.Tert-buthanolを適量加え、減圧下クロロホルムを除去3.凍結乾燥(overnight)4.20 mM HEPES 5 mLを加え、ハイドレーション(60度) 5.凍結融解(×3) 6.エクストルージョン(100 nm×5) 7.粒子径とゼータ電位を測定。正電荷修飾にはSAを負電荷修飾にはDPPGを用いた。脂質層内に蛍光色素(DiIC18)を内封し、点眼・結膜下注射後に二重染色を行った後、蛍光顕微鏡を用いて眼内薬物動態を検索し、CNVに到達する最も適したリポソームの検討を行った。全ての群でリポソームは脈絡膜に到達していた。電荷修飾リポソームが電荷修飾(ー)リポソームよりも、CNVに多く到達している傾向が認められた。また到達量は点眼群より結膜下注射群の方が多かった。組織中のFasudilの定量は以下の方法で行った。平底tubeに組織を入れ,組織の重量を測定した(水晶体→角膜→虹彩・毛様体→網膜→強膜→脈絡膜)。組織の重量(g)×5 (mL)の0.9% NaCl/10mM Glutamine水溶液を加え、氷冷しながら完全にホモジナイズ(ジルコニアビーズ、shakeman2)を行った。その後組織ホモジナイズ液,除タンパク抽出液である「5%過塩素酸/30%AcCN/65%MeOH」を1:1の割合で混合し、Vortex後、室温で30分間放置、遠心分離(20000×g, 15min)、上清を回収、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)にて定量を行った。実験的CNVを作成するため、BNラットにレーザー照射を行い、1日4回、2週間点眼した後、眼組織を分離した。レーザー条件は出力;90mW、照射径;100μm、照射時間0.1秒とした。HPLCを用いて薬剤の定量を行った結果、Fasudilは虹彩毛様体、脈絡膜に到達していることが確認できた。新生血管抑制効果が報告されているRhoキナーゼ阻害剤をリポソームに内封し、点眼後に眼内各組織への薬剤の到達、及びCNV抑制効果の検討を行った。粒子径約100 nmのペプチド修飾

リポソームを作製した後、Rhoキナーゼ阻害剤を硫酸アンモニウム法によってその内水相に封入した。実験的CNVを作成するため、BNラットにレーザー照射を行い、1日4回、3日間点眼した後、眼組織を分離した。Rhoキナーゼ阻害剤の組織ごとの分布は、高速液体クロマトグラフィー及び質量分析装置を用いて定量した。CNVを作成したラットに2週間点眼した後、蛍光デキストランを用いて灌流染色を行いCNVの抑制効果をCNVの面積を測定し比較した。点眼後、脈絡膜や他の後眼部にも薬剤が到達していることが確認できた。Rhoキナーゼ阻害剤内封リポソーム点眼群はコントロール群に比べ、有意にCNVの面積が抑制されていた。本研究は標的化リポソームを応用したドラッグデリバリーシステム(DDS)により脈絡膜新生血管(CNV)に対する新しい治療薬の開発を目標とする。点眼・結膜下注射によって脈絡膜に到達可能なリポソームを選定し、Rho-キナーゼ阻害剤(ファスジル)を内封した。ラットCNVモデルにファスジルリポソームを点眼後、HPLCを用いて、眼内組織のファスジル到達量を測定した結果、脈絡膜内にファスジルが検出された。さらに、CNVの形成が抑制されていることを確認した。本研究の結果、ファスジルリポソームは加齢黄斑変性の新しい治療薬となる可能性が示された。点眼後、Fasudilは脈絡膜に分布していることが確認されたが、HPLC定量においてFasudilのピークと組織由来のピークの完全な分離が困難であったため、組織ごとの薬剤の定量には更なる改善が必要と考えられた。眼科1.HPLC条件の改善2.質量分析を用いててFasudilの定量3.点眼後、CNV抑制効果の検討Fasudilのリポソームへの内封を上述のリモートローディング法により行ったところ、約70%の内封率が得られた。本研究を始めた当初は、リポソーム外水相の硫酸アンモニウム水溶液を除去の操作は、15分間の超遠心(453,000 ×g)を一回だけで実施していた。しかし、この方法では、Fasudilの内封率が約20-30%とかなり低かった。Fasudilのリモートローディング法による内封方法の駆動力には、内水相と外水相との間の硫酸アンモニウムの濃度勾配が重要であることがこれまでに報告されている(Gupta, V. et al. J. Control. Release, 2013, Ishida,T. etal. Int. J. Pharm, 2002)。そこで、1回の超遠心では、リポソーム外水相に存在する硫酸アンモニウム水溶液の除去が不十分であったと考え、上記プロトコールにしたがって超遠心、再懸濁の操作を3回繰り返し、硫酸アンモニウム水溶液の除去を徹底した。その結果、Fasudilの内封率が約70%と大幅に改善した(70.4 ±13.6, n=3)。リポソームへのFasudilの内封には、外水相の硫酸アンモニウムの完全な除去が重要であることが判明し、最終的にFasudil内封率が約70%のAPRPG修飾Fasudil内封リポソームの調製に成功した。点眼後・結膜下注射後に脈絡膜(CNV)に到達するリポソームの選定が可能であった。平成26年度に、Fasudil内封リポソームをラットに点眼後、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)を用いて、組織ごとに薬剤分布の定量を行なった。しかし、HPLC定量においてFasudilのピークと組織由来のピークの完全な分離が困難であったため、計画を変更してHPLC測定条件の改良を行うこととしたため、未使用額が生じた。今回調整を行ったAPRPG修飾Fasudil内封リポソームをラット実験的CNVモデルに硝子体内注入、点眼及び結膜下注入を行い、新生血管抑制効果の検討を行う。
学習による精度補償機能をもつ超高速・高精度光学的ポジションセンサの開発

本研究では,光位置センサにおける高速,高精度および高信頼性などの要求に対して,アナログ回路とデジタル回路およびニューラルネットワークを組み合わせた光位置検出原理とその回路構成を提案し,プロトタイプを作成した.実験では,外来光の存在する種々の環境下において,最大線形誤差約1.5%,サンプリング時間約50μsで2つの光源位置を同時に検出可能であることを確認した.本センサの適用分野としては,生産ラインにおける3次元外観検査や,室内監視あるいは部品搬送用の自律移動ロボットの視覚などが有効であると考える.本研究では,光位置センサにおける高速,高精度および高信頼性などの要求に対して,アナログ回路とデジタル回路およびニューラルネットワークを組み合わせた光位置検出原理とその回路構成を提案し,プロトタイプを作成した.実験では,外来光の存在する種々の環境下において,最大線形誤差約1.5%,サンプリング時間約50μsで2つの光源位置を同時に検出可能であることを確認した.本センサの適用分野としては,生産ラインにおける3次元外観検査や,室内監視あるいは部品搬送用の自律移動ロボットの視覚などが有効であると考える.スポット光やスリット光を利用した光応用計測において,信号光位置は測定対象の空間位置情報を与える最も基本的かつ重要な要素である・たとえば,三角測量原理に基づくレーザレンジファインダでは,測定対象に照射したレーザ光の反射ビームを光学的ポジションセンサで捕らえ,その検出位置から測定対象の3次元位置を算出する.したがって,光学的ポジションセンサの位置検出精度と検出時間は光応用計測システムの性能を左右すると言っても過言ではない.このような背景から,光学的ポジションセンサには,(1)複数信号光の同時検出,(2)高速検出,(3)高精度検出,および(4)背景光補償による高信頼性などが要求される.しかし,一般に利用されるPSDやCCDは,原理的な理由から必ずしも上記4つの要求を同時に満たすことができない.そこで本研究では,これらの要求を同時実現する新たなポジションセンサの開発を目的としている.本年度は以下のように,主に2次元アレイ型センサから光入射位置付近の画素データのみを並列探索するアナログ走査回路の設計・製作を行った.[1]申請者らの研究で実績のある1次元アレイ型センサの探索アルゴリズムを2次元に拡張することが可能であるかをシミュレーションにより確認した.その結果,1つの入射スポット光について,入射光強度がピークとなる画素とその近傍画素の計9画素のデータを読み出すことで拡張可能であることを確認した.[2]回路各部の詳細設計と製作を行い,2次元フォトダイオードアレイ(5x5素子)を接続して予備実験を行った.その結果,入射光位置付近の画素データ(アナログ量)を,サンプリング周波数約50kHzで検出することを可能とした.[3]精度補償アルゴリズムに関して,ニューラルネットワーク,遺伝的プログラミング,およぴ,センサ融合による各方法をシミュレーションによって検討した(次年度継続).スポット光やスリット光を利用した光応用計測において,信号光位置は測定対象の空間位置情報を与える最も基本的かつ重要な要素である.たとえば,三角測量原理に基づくレーザレンジファインダでは,測定対象に照射したレーザ光の反射ビームを光学的ポジションセンサで捕らえ,その検出位置から測定対象の3次元位置を算出する.したがって,光学的ポジションセンサの位置検出精度と検出時間は光応用計測システムの性能を左右すると言っても過言ではない.このような背景から,光学的ポジションセンサには,(1)複数信号光の同時検出,(2)高速検出,(3)高精度検出,(4)背景光補償による高信頼性などが要求される.そこで本研究では,これらの要求を同時実現する新たなポジションセンサの開発を目的とし,本年度は以下のように,主に2次元アレイ型センサから光入射位置付近の画素データのみを並列探索するアナログ走査回路の設計・製作を行った.[1]外来光と信号光が混在する光強度パターンと信号光位置の関係を基に,外来光が位置検出に与える影響をニューラルネットワークで学習するアルゴリズムを検討した.その結果,測定環境中の既知の位置から投影される参照用光源を利用して,その光強度パターンと参照用光源の位置データからニューラルネットワークで光位置検出が可能であることを確認した.[2]上記[1]のアルゴリズムをハードウェア化すべく,回路設計を行った.研究期間の制約からマイクロコンピュータを利用したプロトタイプシステムを作成する方針である.(次年度継続)[3]精度補償アルゴリズムに関して,遺伝的プログラミングによる適応的な外来光除去法を考案した.シミュレーション実験によって,なんら学習を必要とせず,スポット的な外乱光,線形的な外乱光および電気的な高周波外乱を除去可能であることを確認した.本研究では, (1)複数信号光の同時検出, (2)高速検出, (3)高精度検出,および(4)背景光補償による高信頼性の4つの要求を同時実現する新たなポジションセンサの開発を目的とした.最終年度にあたる本年度は,主に[1]外来光補償アルゴリズムのハードウェア化, [2]プロトタイプセンサシステムによる位置検出特性の検証を行った.[1]来光補償アルゴリズムのハードウェア化ニューラルネットワークによる測定環境の学習は,測定の前処理としてコンピュータ上でオフラインで行った.その後,学習後の結合加重等のネットワーク構成をFPGAのメモリに格納し,ニューラルネットワークの前向き演算をハードウェア上で行った,これにより実際の計測はすべてハードウェア上で行われ,その処理も比較的単純なため高速処理が可能となった.[2]プロトタイプセンサシステムによる位置検出特性の検証種々の環境条件で,プロトタイプシステムの精度や処理速度などを検証した.

その結果,外来光の存在する種々の環境下で光位置検出の誤差約1.5%を示した,また,サンプリング周波数は約20kHzとなり,現在報告されている高速CMOSに匹敵する処理速度で光位置検出が可能であることを示した.本センサの適用分野としては,生産ラインにおける3次元外観検査や,室内監視あるいは部品搬送用の自律移動ロボットの視覚などが挙げられる.
歯周病細菌の宿主細胞内輸送に注目した全身疾患発症メカニズムの解明

近年、歯周病細菌は非アルコール性脂肪性肝疾患(NAFLD)への関与が指摘されている。しかし同菌の肝細胞内における細胞内動態は明らかとなっていない。本研究ではヒト肝細胞株HepG2細胞を用いて脂肪肝モデルを作製し、歯周病細菌の細胞内動態を解析した。同菌をHepG2細胞に感染させると、同菌は細胞内の脂肪滴に存在しなかった。脂肪滴が存在するHepG2細胞では、感染後初期で細胞内での歯周病細菌の生存数が有意に多いことが明らかとなった。以上より、肝細胞内で脂肪滴が蓄積すると、歯周病細菌のオートファジー-リソソームシステムによる排除を遅延させ、そのことがNAFLDの増悪因子となる可能性が示唆された。【具体的内容】A.RT-PCR、ウエスタンブロッティングによる遺伝子の変化---Rab7, LAMP1,カルネキシン、カルレティキュリン、Rab1、Atg9、カスパーゼ11について、mRNAレベルおよびタンパク質レベルでの変化があるかどうかを検討する。B.遺伝子ノックダウンによる解析---上記の遺伝子に変化が認めれば、siRNAによる遺伝子ノックダウンあるいは遺伝子導入による強制発現実験により、P. gingivalisの細胞内生存・増殖に影響が出るかどうかの検討を行う。C.P. gingivalisが分泌する病原性タンパク質と宿主細胞タンパク質との相互作用---PorSSに関する遺伝子変異株を用いて、野生型株と変異株を感染させたときの宿主細胞でのメンブレントラフィック機構の相違を検討する。また、P.gingivalisにおいて動物感染時に発現が上昇するTapタンパク質についても、この欠損株を感染させたときの細胞の状態を解析する。【意義・重要性】典型的細胞内寄生細菌とP. gingivalisとの動物細胞側の相同点・相違点を明らかする。一般的に細菌は細胞内に取り込まれると、初期エンドソーム内に輸送される。その後、多重膜構造をもつオートファゴソーム様構造物を形成する。メンブレントラフィックを制御する分子としてRab7, LAMP1, RILPなどが報告されている。さらにカルネキシン、カルレティキュリンなどの小胞体タンパク質も関与すると考えられている。これらの知見に基づき、これらの遺伝子がP. g ingivalis感染にも関与するかどうかを明らかにする。歯周病原性細菌Porphyromonas gingivalis(以下P. gingivalis)は口腔内から血管を介して血流性に遠隔臓器に到達し、様々な全身疾患をもたらす。P.gingivalisは、歯肉上皮細胞では直ちに細胞外へ排除されるのに対し、心循環系内皮細胞では長時間細胞内寄生・増殖することが示されている。本研究の目的は、P.gingivalisの細胞内侵入・輸送機構の細胞による差異が、全身疾患発症に影響を及ぼすのか否かを明らかにし、さらに歯周病関連全身疾患の予防・治療に応用することである。具体的には、歯周病との関連性が指摘されている心循環系疾患、非アルコール性脂肪肝、呼吸器系疾患などのP.gingivalisに対する細胞内輸送の差異を、特にメンブレントラフィック機構に注目し、解析を進める。歯周病細菌Porphyromonas gingivalis(以下P. gingivalis)は口腔内から血管を介して全身循環に侵入し、血流性に遠隔臓器に到達して様々な全身疾患をもたらす。P.gingivalisは、歯肉上皮細胞では直ちに細胞外へ排除されるのに対し、心循環系細胞では長時間細胞内寄生することが示されている。本研究の目的は、P.gingivalisの細胞内侵入・輸送機構の細胞種による差異と全身疾患発症の特異性との関連を明らかにし、最終的に歯周病に関連した全身疾患の予防・治療に応用することである。具体的には、歯周病との関連性が指摘されている心循環系疾患、非アルコール性脂肪肝、呼吸器系疾患などの病態現場である細胞でのP.gingivalisに対する細胞内輸送の特徴を、特にメンブレントラフィック機構に注目して解析を進めた。本年度は非アルコール性脂肪肝に焦点を絞り、肝細胞でのメンブレントラフィック解析を中心に行った。具体的にはP. gingivalisをヒト肝細胞由来のHepG2細胞に取り込ませ、細胞内での生存率、細胞内局在の変化を見た。非アルコール性脂肪肝のin vitroモデルとしてオレイン酸を用いてHepG2細胞内に脂肪滴を蓄積させる実験系を構築した。オルガネラマーカーとして、初期エンドソームマーカー:EEA1、後期エンドソームおよびリソソームマーカー:LAMP2、ゴルジ体マーカー:GM130、小胞体マーカー:カルネキシンおよびBip、オートファファゴソームマーカー:LC3を用いて共焦点蛍光顕微鏡を用いて解析した。細胞内局在ではP. gingivalisは脂肪滴内には存在せず、LAMP2陽性LC3陽性のオートリソソーム内に48時間まで存在していた。さらにHepG2細胞に脂肪滴が蓄積しているとP. gingivalisのオートファジー・リソソーム経路での分解が遅延することが分かった。以上の結果より、非アルコール性脂肪肝になると歯周病細菌が細胞内での分解が遅延する可能性が示唆された。

同菌をHepG2細胞に感染させると、同菌は細胞内の脂肪滴に存在しなかった。脂肪滴が存在するHepG2細胞では、感染後初期で細胞内での歯周病細菌の生存数が有意に多いことが明らかとなった。以上より、肝細胞内で脂肪滴が蓄積すると、歯周病細菌のオートファジー-リソソームシステムによる排除を遅延させ、そのことがNAFLDの増悪因子となる可能性が示唆された。本年度は計画予定であった歯周病菌が引き起こす全身疾患として非アルコール性脂肪肝炎(NASH)のモデル実験をヒト肝細胞由来HepG2細胞を用いて解析できた。P. gingivalisを各種細胞に取り込ませ、細胞内での生存率、細胞内局在の変化を見た。またこの変化について初期エンドソームマーカー:EEA1、後期エンドソームおよびリソソームマーカー:LAMP1、ゴルジ体マーカー:GM130、小胞体マーカー:カルネキシンおよびBip、オートファゴソームマーカー:LC3を用いて共焦点蛍光顕微鏡を用いて解析できた。結果の一部は「歯周病細菌によるヒト肝細胞株への細胞侵入と脂肪滴形成への影響」と題して大阪で開催された第19回日本病態プロテアーゼ学会(2014、8月)にて発表を行った。27年度が最終年度であるため、記入しない。歯科薬理学典型的細胞内寄生細菌とP. gingivalisとの動物細胞側の相同点・相違点を明らかする細胞内寄生細菌であるブルセラ菌やレジオネラ菌は、宿主細胞と細菌との相互作用に関する研究が進んでいる。そこで、これらの細菌に関する情報を参考にして解析を進める。ブルセラ菌は人獣共通感染症を引き起こすグラム陰性桿菌である。細胞内に取り込まれると、初期エンドソーム内に輸送される。その後、多重膜構造をもつオートファゴソーム様構造物を形成する。メンブレントラフィックを制御する分子としてRab7, LAMP1, RILPなどが報告されている。さらにカルネキシン、カルレティキュリンなどの小胞体タンパク質も関与すると考えられている。一方、レジオネラ菌も、オートファゴソーム様構造物内で増殖することが知られている。Rab1、Atg9、カスパーゼ11などが関与すると報告されている。これらの知見に基づき、これらの遺伝子がP. g ingivalis感染にも関与するかどうかを明らかにする。(担当:筑波、岡元)A.RT-PCR、ウエスタンブロッティングによる遺伝子の変化:Rab7, LAMP1, RILPカルネキシン、カルレティキュリン、Rab1、Atg9、カスパーゼ11について、mRNAレベルおよびタンパク質レベルでの変化があるかどうかを検討する。B.遺伝子ノックダウンによる解析:上記の遺伝子に変化が認められれば、siRNAによる遺伝子ノックダウンあるいは遺伝子導入による強制発現実験により、P. gingivalisの細胞内生存・増殖に影響が出るかどうかの検討を行う。
ポピュリズムと無産階級

本研究においては、ポピュリズムと無産者階級の関係を、ポピュリズムと小作の関係に絞って考察してきた。この点については、研究代表者は既に1989年西洋史読書会大会において、「ポピュリストと土地問題」と題した発表において、カンザス州マリオン郡に的を絞った小規模なケ-ス・スタディを試み、ポピュリズムに参加した「小作」とは、「土地無し」農民という意味での純粋な小作ではなく、既に自分の土地を所有しているうえにさらに他人(地主)の土地を貸借している自小作農民ないし借地農民の可能性が強いことを示唆した。しかし、その際、考察の対象となったポピュリストとは、タウンシップ・レベルでのポピュリスト指導者にとどまり、さらにその下の一般ポピュリスト党員のレベルにおいて、小作がどのように運動に関わっていたのかは不明なまま残された。この間、科学研究費補助金一般研究(C)を交付され、この点についての究明を続けた結果、少なくとも、アメリカ中西部のグラス・ル-ツの小作農民の間では、タウンシップ・レベルでの動向と同じような傾向がうかがわれるとの感触を得た。しかし、この点での結論を得るには、まず第一に、一般ポピュリト党員の実態と動向についての原史料による解明がなされておらず、現地調査による一次史料の調査・収集が不可欠であり、第二に、そもそもアメリカ中西部における「小作」なるものの実態究明が不可欠の前提であり、これについても、原史料を駆使した分析が必須である。そのため、研究代表者は「アメリカ学会連合」(American Council of Larned Societies)の1991年度「アメリカ研究奨学生」(American Studies Fellowship)を得て、1991年8月末から1992年3月末まで、対象地カンザス州中部での現地調査に赴くことにした。
がん治療用小型陽子加速器実用化の研究

機能の保全という長所のため患者のコリティーオブライフの観点から近年注目を集めている放射線によるがん治療の中でも、陽子線による治療はブラッグピークによる照射線量の患部への局所集中が可能な上に、生物学的効果がX線と等価で従来からの膨大な治療経験の活用が可能なため、重要性を増しつつある。本研究は陽子線によるがん治療の広範な普及のため、がん治療専用の小型陽子加速器の実用化にむけた開発研究を推進してきた。具体的には、患部の体内の深さに応じてエネルギー変更の容易なシンクロトロンに的を絞り、以下の開発研究を進めてきた。1.小型化及び制御の簡素化が可能な機能結合型のラティス及び、チューンを一定に保って、横方向の高周波電場を印加する新方式のビームの取り出しを採用した。後者は患者の呼吸に同期したビームの照射が可能な利点を有する。2.陽子シンクロトロンでは、従来は加速に伴う回転周波数の変化に応じて空胴の共振周波数の同調が必要であり、ビーム軌道や位相のずれを検出して負帰還をかける複雑な制御が要求されてきた。我々は加速パターンの最適化により、必要加速電圧の軽減を図った上で、非同調型加速空胴に給電方法の改良を加え、電力供給の効率を高めることにより、2kWの半導体増幅器で励振可能な、実際のがん治療専用陽子シンクロトロンにおいて使用出来る高周波加速空胴の実機を完成させた。特性測定の結果、発生ギャップ電圧、必要入力電力、装置の温度上昇いずれの点からも充分実用に供し得る事が判明した。3.高周波源として周波数純度の高いデジタルシンセサイザーを採用した高周波制御装置をパーソナルコンピューターのボード上に完成させた。磁場の変化に応じて加速周波数の制御を充分精度良く行えば、ビーム軌道や位相のずれによる負帰還は不要なことが判明しており、今回開発した制御系の使用によりルーチンオペレーションが可能と考えている。がん治療用小型陽子加速器に関して、機能結合型の陽子シンクロトロンを用いることにより、電磁石電源の制御の簡素化をはかり、装置の更なる小型化を進めることを目指してシンクロトロンリングのラティス設計を行った。さらに渦電流の効果による誤差磁場及び真空槽における発熱を考慮した加速パターンの決定を行い、陽子ビームの加速に必要な高周波電場の周波数範囲及び必要電圧の算定を行った。この結果に基づきこの高周波電場を実現するための加速空胴の設計を行った。その際、医療用加速器に要求される制御の簡素化を実現するためにこの加速空洞を非同調型で実現することとし、その励振のための高周波増幅器もメインテナンスの容易さを考慮して半導体増幅器で実現する可能性を追求した。この目的のためには増幅器からの電力を可能な限り効率よく加速空胴に給電してやる必要があり、これに関して、インピーダンスのミスマッチを極力抑えたマルチフィード給電法を考案し、高周波増幅器の必要電力を当初の設計値から半減することに成功した。こうした基礎研究のうえにたって、実際のがん治療用加速器に使用可能な高周波加速空胴の実機の製作を実行し、低電力及び実電力における種々の電気特性の測定を行った。これらの結果に関しては、平成7年春の日本物理学会年回(於神奈川大学、横浜)及び同5月の米国テキサス州ダラスに於けるアメリカ物理学会主催の粒子加速器会議において発表を行う予定である。高周波加速空胴としては、この実機に次年度で予定している制御回路系を追加し、総合運転のシュミレーションを行うことにより、実用化の目途がたてられると考えている。

がん治療用加速器全体としての実用化に向けては、加速器からのビームを医療照射に供するシステムが不可欠であるが、これに関してもビーム照射野拡大方法の提案を行い、システムの小型化を図る工夫を進めつつある。機能の保全という長所のため患者のコリティーオブライフの観点から近年注目を集めている放射線によるがん治療の中でも、陽子線による治療はブラッグピークによる照射線量の患部への局所集中が可能な上に、生物学的効果がX線と等価で従来からの膨大な治療経験の活用が可能なため、重要性を増しつつある。本研究は陽子線によるがん治療の広範な普及のため、がん治療専用の小型陽子加速器の実用化にむけた開発研究を推進してきた。具体的には、患部の体内の深さに応じてエネルギー変更の容易なシンクロトロンに的を絞り、以下の開発研究を進めてきた。1.小型化及び制御の簡素化が可能な機能結合型のラティス及び、チューンを一定に保って、横方向の高周波電場を印加する新方式のビームの取り出しを採用した。後者は患者の呼吸に同期したビームの照射が可能な利点を有する。2.陽子シンクロトロンでは、従来は加速に伴う回転周波数の変化に応じて空胴の共振周波数の同調が必要であり、ビーム軌道や位相のずれを検出して負帰還をかける複雑な制御が要求されてきた。我々は加速パターンの最適化により、必要加速電圧の軽減を図った上で、非同調型加速空胴に給電方法の改良を加え、電力供給の効率を高めることにより、2kWの半導体増幅器で励振可能な、実際のがん治療専用陽子シンクロトロンにおいて使用出来る高周波加速空胴の実機を完成させた。特性測定の結果、発生ギャップ電圧、必要入力電力、装置の温度上昇いずれの点からも充分実用に供し得る事が判明した。3.高周波源として周波数純度の高いデジタルシンセサイザーを採用した高周波制御装置をパーソナルコンピューターのボード上に完成させた。磁場の変化に応じて加速周波数の制御を充分精度良く行えば、ビーム軌道や位相のずれによる負帰還は不要なことが判明しており、今回開発した制御系の使用によりルーチンオペレーションが可能と考えている。