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新規亜鉛応答タンパク質の同定と大腸がん予防における意義の解明

低亜鉛血症は大腸がん発症のリスクとされているが、その分子機序は明らかでない。大腸がんの発症には慢性的な腸管炎症が関与する。申請者が施行した先行研究より、macrophage(Mph)において、細胞内亜鉛濃度の変化に伴い、インターフェロン応答型転写因子であるIRF5の細胞内局在が変化することを見出している。しかし、腸管炎症や大腸発がん過程におけるIRF5の機能に関しては不明であった。申請者は本課題において、Mphが亜鉛欠乏状態に陥ることで、1IRF5の核内移行が促進→2炎症性サイトカインIL23p19の発現亢進→3炎症性リンパ球であるTh17の活性化→4大腸炎の増悪、という現象を明らかにした。申請者は先行研究において、種々の抗酸化酵素や食品による腸管炎症の抑制を報告してきた。一方で申請者は、マクロファージにおいて、細胞内亜鉛濃度の変化に伴い、インターフェロン応答型転写因子であるIRF5の細胞内局在が変化することを見出した。しかし、腸管炎症や大腸発がん過程におけるIRF5の機能に関しては不明である。よって本申請課題は、亜鉛もしくは亜鉛欠乏状態がMphの諸機能(炎症応答や貪食能など)に及ぼす影響について、その効果におけるIRF5の関与を明らかにし、IRF5を炎症制御に根差した大腸がん予防における新規分子標的として定義づけることを目的とする。今年度はマウス骨髄由来マクロファージ(mBMDM)を用いたin vitro試験を中心に行い、下記の2点について解析を行った。1亜鉛欠乏マクロファージの機能解析mBMDMを亜鉛キレーターで処理することにより、IRF5の標的遺伝子であるIL23p19の発現が亢進することを見出した。また、クロマチン免疫沈降法の結果より、IL23p19のプロモーター領域に存在するインターフェロン応答配列にIRF5が結合していることを見出し、さらにこの結合が細胞内亜鉛レベルに依存して生じることを明らかにした。2亜鉛欠乏に伴うIRF5核内移行に伴う分子機序IRF5は細胞質内において、COP9シグナロソームに結合していることが知られている。そこで、亜鉛および亜鉛キレーターの添加が、当該の結合に与える影響に関して、免疫沈降法を用いて評価した。しかしながら、mBMDMを用いた解析では、IRF5とCOP9シグナロソームとの結合を確認することが出来なかった。亜鉛欠乏に伴うIRF5核内移行に伴う分子機序の解析が難渋しているため。申請者は、マクロファージにおいて、細胞内亜鉛濃度の変化に伴い、インターフェロン応答型転写因子であるIRF5の細胞内局在が変化することを見出した。よって本申請課題は、亜鉛もしくは亜鉛欠乏状態がMphの諸機能(炎症応答や貪食能など)に及ぼす影響について、その効果におけるIRF5の関与を明らかにすることを目的とした。平成29年度は亜鉛欠乏ならびにそれに付随したIRF5の機能的変化が腸管炎症に及ぼす影響に関して、マクロファージの機能を中心にマウスを用いたin vivo解析を実施した。項目は下記の2点である。1亜鉛欠乏が腸管炎症に及ぼす影響亜鉛キレート剤を腹腔内に投与することで亜鉛欠乏状態したマウスを用いてトリニトロベンゼンスルホン酸誘発大腸炎モデルを作成した。炎症の程度を比較したところ、亜鉛欠乏に伴い大腸炎が増悪することが判明した。またその背景には、Ly6C陽性の炎症型マクロファージの増加ならびに、炎症性サイトカインであるIL17を放出する17型ヘルパーT細胞が活性化が生じていることを見出した。2亜鉛欠乏マクロファージがリンパ球の分化に及ぼす影響上記1より、「亜鉛欠乏→炎症型マクロファージの増加→17型ヘルパーT細胞の増加→大腸炎増悪」というシナリオが考えられる。そこで、マウス骨髄細胞からの分化誘導により得られたマウス骨髄由来マクロファージ(mBMDM)を用いて、リンパ球との共培養実験を実施した。その結果、亜鉛キレート剤を用いて亜鉛欠乏状態としたmBMDMではIL23の発現が亢進しており、その結果としてリンパ球からのIL17の産生が増加することを見出した。次年度は、亜鉛欠乏が大腸炎および大腸発がんに及ぼす影響について、マウスを用いたin vivo試験を施行する。

大腸炎モデルには、ハプテン誘導性であるトリニトロベンゼン誘発性大腸モデル、ヒト炎症性腸疾患に類似した病態を呈するリンパ球移入大腸炎モデルを用いる。腸管炎症の評価は、肉眼的・組織学的スコアリングや各種サイトカイン発現解析など、複数の指標に基づき行う。大腸がんモデルとしては、腸管における炎症病態を素地とした大腸発がんモデルであるazoxymethane誘発性大腸がんモデルを使用する予定である。さらに平成28年度に引き続いて、亜鉛欠乏に亜鉛欠乏に伴うIRF5核内移行に伴う分子機序の解析についても施行する予定である。具体的には、亜鉛キレーターの有無によるIRF5の翻訳後修飾の変化、およびIRF5の組換えタンパク質を用いたpull-down法を用いたIRF5結合タンパク質の解析を予定している。食品生化学本年度に実施した「亜鉛欠乏マクロファージの機能解析」について、当初の予定よりもスムーズに研究成果が得られたため。同じく本年度に実施した「亜鉛欠乏に伴うIRF5核内移行に伴う分子機序」については、未だ望ましい成果が得られていない。そのため、当該繰越金を充填することで研究成果の進展を計る。
樹木細胞壁の階層構造構築機構の直接生体イメージング解析

再生可能な資源・エネルギーである植物バイオマスの有効利用は、循環型社会を構築し、SDGsの達成のために重要である。植物バイオマスの大部分は、再生可能な樹木が生産する木材など木質バイオマスである。したがって、植物バイオマスの高度有効利用のためには、木材の材質特性を制御する機構、特に細胞壁階層構造の形成機構など樹木の二次木部細胞の分化過程を解明することが不可欠である。そこで本研究課題では、細胞全体に堆積する厚い二次壁と有縁壁孔やらせん肥厚など複雑な修飾構造を有し、仮道管や道管要素などに形態が類似した二次木部様細胞を樹木の培養細胞から直接高頻度で誘導する新規モデル系を確立し、セルロースミクロフィブリルの堆積やリグニンの沈着機構制御などを明らかにすることを目的とした。カルスから管状要素への誘導率を向上させるため、培地の植物ホルモン条件を検討し、針葉樹のトドマツの培養細胞からオーキシンであるNAAとブラシノステロイドの両者を組み合わせることにより、壁孔様構造を有する管状要素を誘導することが出来た。また、広葉樹のトチノキの培養細胞からオーキシンである2,4-Dとブラシノステロイドの両者を組み合わせることにより、厚い二次壁とらせん肥厚を有する管状要素を誘導することが出来た。植物ホルモン条件の違いにより、管状要素への誘導率が異なることから、細胞分化には植物ホルモンが重要な役割を担っているといえる。さらに、道管要素と同様なせん孔を形成する管状要素も認められ、トチノキの培養細胞は二次木部細胞の細胞壁形成機構を解析する上で優れたモデル系であるといえる。一方、GFP融合タンパク質を発現させて、微小管付随タンパク質の挙動を連続的に解析したところ、交雑ポプラの管状要素の分化に伴い、微小管の局在が変化したことから、微小管が複雑な細胞壁階層構造のパターン形成を制御していると考えられる。本研究課題の主目的は、樹木の培養細胞から、厚い二次壁や有縁壁孔など複雑な構造を有する二次木部様細胞を直接誘導する新規モデル系を確立し、セルロースミクロフィブリルの堆積やリグニンの沈着など細胞壁の階層構造を解析することである。さらに、セルロース合成関連遺伝子の発現パターンを解析し、細胞壁形成機構を明らかにする。現在までの研究により、交雑ポプラやトチノキなど広葉樹、トドマツなど針葉樹の培養細胞から、細胞全体における厚い二次壁の堆積と有縁壁孔、らせん肥厚、せん孔など複雑な修飾構造を形成する管状要素を安定的に誘導することに成功している。特に、トチノキにおいては、道管要素と構造が類似したせん孔の形成を誘導することが出来、複雑な構造を有する二次木部細胞の分化機構を解明する上での良い新規モデルになるといえる。また、オーキシンやブラシノステロイドなど植物ホルモンの種類や濃度を検討し、管状要素の形態やせん孔のサイズとの関連性を明らかにした。さらに、共焦点レーザ走査顕微鏡とスペクトル分析を組み合わせた生体イメージング解析法を検討し、管状要素へ分化中の培養細胞内の微小管の配向や局在の動的変化とセルロースミクロフィブリルの配向や局在との関連性に関する知見も得られている。これまでに得られた成果の一部は国内や国際学会で多く発表し、国際誌に論文として公表または投稿中であることから、順調に研究が進んでいると判断した。樹木の培養細胞から、複雑な形態や細胞壁構造を有する二次木部様細胞を高頻度で直接誘導する条件をさらに検討する。特に、トチノキにおける二次木部様細胞の壁孔やせん孔のサイズや細胞壁微細構造を高分解能電子顕微鏡や共焦点レーザ走査顕微鏡を駆使して解析し、細胞形態を制御する要因を特定する。さらに、分子生物学や細胞生物学的な知見が蓄積されている交雑ポプラにおいて、厚い二次壁や有縁壁孔だけでなく、発達したせん孔を形成する条件を確立する。また、培養細胞から分化中の細胞における細胞骨格の立体配置を解析し、セルロースミクロフィブリルの配向や局在の制御機構を明確にする。一方、管状要素に沈着するリグニンの局在は、細胞壁の階層構造やセルロースミクロフィブリルの空間的な配置との関連性を理解する上で重要であるため、各種顕微鏡やプローブを駆使した生体イメージング技術を確立し、リグニンの細胞壁中での立体的な制御機構を明らかにする。また、培養細胞から二次木部様細胞へ誘導過程に特異的に発現するセルロース合成関連遺伝子の解析を進める。以上の研究結果から、樹木細胞壁の階層構造のモデル化を行う。得られる成果は、国内や国際学会等で発表するとともに、論文として広く公表する。

カルスから管状要素への誘導率を向上させるため、培地の植物ホルモン条件を検討し、針葉樹のトドマツの培養細胞からオーキシンであるNAAとブラシノステロイドの両者を組み合わせることにより、壁孔様構造を有する管状要素を誘導することが出来た。また、広葉樹のトチノキの培養細胞からオーキシンである2,4-Dとブラシノステロイドの両者を組み合わせることにより、厚い二次壁とらせん肥厚を有する管状要素を誘導することが出来た。植物ホルモン条件の違いにより、管状要素への誘導率が異なることから、細胞分化には植物ホルモンが重要な役割を担っているといえる。さらに、道管要素と同様なせん孔を形成する管状要素も認められ、トチノキの培養細胞は二次木部細胞の細胞壁形成機構を解析する上で優れたモデル系であるといえる。一方、GFP融合タンパク質を発現させて、微小管付随タンパク質の挙動を連続的に解析したところ、交雑ポプラの管状要素の分化に伴い、微小管の局在が変化したことから、微小管が複雑な細胞壁階層構造のパターン形成を制御していると考えられる。本研究課題の主目的は、樹木の培養細胞から、厚い二次壁や有縁壁孔など複雑な構造を有する二次木部様細胞を直接誘導する新規モデル系を確立し、セルロースミクロフィブリルの堆積やリグニンの沈着など細胞壁の階層構造を解析することである。さらに、セルロース合成関連遺伝子の発現パターンを解析し、細胞壁形成機構を明らかにする。現在までの研究により、交雑ポプラやトチノキなど広葉樹、トドマツなど針葉樹の培養細胞から、細胞全体における厚い二次壁の堆積と有縁壁孔、らせん肥厚、せん孔など複雑な修飾構造を形成する管状要素を安定的に誘導することに成功している。特に、トチノキにおいては、道管要素と構造が類似したせん孔の形成を誘導することが出来、複雑な構造を有する二次木部細胞の分化機構を解明する上での良い新規モデルになるといえる。また、オーキシンやブラシノステロイドなど植物ホルモンの種類や濃度を検討し、管状要素の形態やせん孔のサイズとの関連性を明らかにした。さらに、共焦点レーザ走査顕微鏡とスペクトル分析を組み合わせた生体イメージング解析法を検討し、管状要素へ分化中の培養細胞内の微小管の配向や局在の動的変化とセルロースミクロフィブリルの配向や局在との関連性に関する知見も得られている。これまでに得られた成果の一部は国内や国際学会で多く発表し、国際誌に論文として公表または投稿中であることから、順調に研究が進んでいると判断した。樹木の培養細胞から、複雑な形態や細胞壁構造を有する二次木部様細胞を高頻度で直接誘導する条件をさらに検討する。特に、トチノキにおける二次木部様細胞の壁孔やせん孔のサイズや細胞壁微細構造を高分解能電子顕微鏡や共焦点レーザ走査顕微鏡を駆使して解析し、細胞形態を制御する要因を特定する。さらに、分子生物学や細胞生物学的な知見が蓄積されている交雑ポプラにおいて、厚い二次壁や有縁壁孔だけでなく、発達したせん孔を形成する条件を確立する。また、培養細胞から分化中の細胞における細胞骨格の立体配置を解析し、セルロースミクロフィブリルの配向や局在の制御機構を明確にする。一方、管状要素に沈着するリグニンの局在は、細胞壁の階層構造やセルロースミクロフィブリルの空間的な配置との関連性を理解する上で重要であるため、各種顕微鏡やプローブを駆使した生体イメージング技術を確立し、リグニンの細胞壁中での立体的な制御機構を明らかにする。また、培養細胞から二次木部様細胞へ誘導過程に特異的に発現するセルロース合成関連遺伝子の解析を進める。
環境劣化したアルミニウム基複合材料の特性評価と寿命予測のためのモデル化

軽量・高比強度のウイスカ及び粒子強化アルミニウム基複合材料は,エネルギーの有効利用とコストパフォーマンス向上の観点から,自動車やヘリコプターなどへの応用が期待されている。しかし,実応用に向けて重要な課題である,水分(湿気を含む)や融雪のための塩分を含む環境中さらには繰り返し受ける温度変化環境中,エンジン部品などで受ける摩耗環境中の特性変化の解明は,進んでいない。本研究では,これらの環境中で長期使用した場合の特性を評価し,その結果に基づき,モデリングをおこなって,寿命予測法を開発することを目指している.主な結果は以下のように要約される。(1)エンジン近傍では繰り返し熱負荷を受け,微細組織が変化し,その結果力学特性も低下するが,そのメカニズムは明らかではなかった。そこで,熱サイクルがSiC粒子強化アルミニウム基複合材料の微細組織と強度に及ぼす影響を調べ,GPゾーンの溶解,βおよびβ'中間層の形成,転位の回復およびSiC粒子のクラスターとマトリックスの界面剥離が劣化の原因であることを明らかにした.また強度とヴィカース硬度には直線関係が成り立つことを利用して,熱的環境下で劣化した材料の強度を予測する経験式を導出した.この成果はこの分野に簡便な強度予測法を提供するもので,実用的価値が高い.本結果は国際学術誌Journal of Composite Materials, Vol.36,No.17,2002,pp.2073-2083に掲載された。(2)熱サイクルを受けて劣化した複合材料がさらに繰り返し応力を受ける場合の力学挙動はほとんど調べられていない。そこで,SiC粒子およびウイスカで強化したアルミニウム基複合材料で疲労試験を行い,環境劣化した複合材は,応力制御と歪み制御でほぼ同じ挙動を示すこと,応力制御では,疲労寿命の後期では歪み振幅が低下する傾向があること,疲労特性に及ぼす強化材(ウイスカと粒子)の影響の差をき裂進展パスの違いから説明できることなどの基礎的情報を得た。本結果は第8回国際疲労会議(FATIGUE 2002)で発表した。会議集録の2603-2610頁に掲載済みである。(3)室温と実用上の限界温度と考えられる300°Cの高温での摩耗特性の差を把握することは重要な課題であるにもかかわらず,どのような現象が生じているかよくわかっていない。そこで,室温から300°Cまでの温度でSiC粒子強化アルミニウム基複合材料の摩耗特性を調べた。その結果,摩耗面上の薄い表面層は温度の上昇と共に大きくなること,この層はSiC粒子と摩耗相手材の点接触でクラックが形成されること,粒子剥離が摩耗をコントロールすること,複合材の摩擦係数はマトリックスアルミニウム合金より大きいこと,などの知見を得た。これらの結果は,国際学術誌Advanced Composite Letters, Vbl.11,No.6,2002,PP.299-304に掲載された。
海洋環境における一本鎖DNAウイルス群の新規定量・動態解析

環境未知DNAウイルス群の生態、宿主や環境との相互作用を明らかにするため、本研究では、一本鎖DNAタイプをも標的とする分子生態学的ウイルス群集解析手法による革新的アプローチを導入し、海洋環境に生息する本ウイルスタイプの群集構造や多様性、地理的分布等の生態学的知見の収集を目的としている。本年度は、昨年度に開発した一本鎖DNAウイルス定量法を海水試料に適用するために、昨年時にウイルス粒子の濃縮回収・精製法ならびにゲノム抽出・分画法を含む、各作業工程について最適化を行った。最適化した本技術を用いて、東京湾の表層海水サンプルを調査したところ、一本鎖DNAタイプが全体の9799%を占めており、海洋の水圏環境でも本タイプが優占していることが明らかになった。また、細胞画分についても調べた結果、海水試料1 mLにおける細胞外画分中の量と同程度の一本鎖DNAウイルス核酸量が認められた。こうして、本タイプが現場で感染していることを実証するデータを取得するとともに、環境中の細胞内環境において相当量の新たな遺伝子プールの発見に至った。さらに、細胞画分のウイルスメタゲノムの組成を細胞外画分のそれと比較した結果、一本鎖DNAタイプに属する新規の共存型“ネオウイルス"個体群の集団が宿主細胞内環境下においてのみ生息していることを突き止めた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、一本鎖タイプと二本鎖タイプのDNAウイルス群集を定量するための新たなゲノミクスアプローチを考案し、東北沖(500 m以深)表層堆積物サンプルに対して本アプローチを実践した。サンプルから抽出したトータルウイルスDNAより、一本鎖DNAと二本鎖DNAを別々に回収した後、それぞれメタゲノム解析を行った。その結果、一本鎖DNAウイルスメタゲノムにおいて一本鎖DNAウイルス(Microviridae科ファージやCircoviridae科ウイルスなど)が多くを占める一方、二本鎖DNAウイルスメタゲノムからは二本鎖DNAウイルス(主にCaudovirales目に属する典型ファージ)が多くを占めることを確認した。このように、両者のメタゲノムは異なっており、それぞれのウイルス群集像を個別に明確化することが可能であった。次に、両タイプのウイルス核酸量を定量し、ウイルス1粒子に含まれるDNA量の情報をもとにウイルス量を算出した。二本鎖DNAウイルス量の値は、本タイプを標的とする直接計数の値とほぼ類似しており、妥当な結果が得られた。一本鎖DNAウイルス量については、計数値をはるかに上回る量が認められ、少なくとも200倍多く見積もられた。このことから、本ウイルスタイプが深海堆積物表層環境下で優占していることが強く示唆された。本年度において、新規“一本鎖DNAウイルス定量法"の開発に成功した。本技術の使用により、一本鎖DNAウイルスと二本鎖DNAウイルスの両群集について、ウイルス量と組成に関するデータを収集することが可能になった。さらに、深海堆積物表層部のDNAウイルス群集内には、99%以上もの数を占める一本鎖DNAウイルスが存在することが明らかとなった。また、海洋表層生態系において、一本鎖DNAウイルスの現場感染を示唆する直接的証拠を得るとともに、細胞画分より相当量の新たな遺伝子プールの発見に成功した。こうした知見の取得を踏まえ、当初の計画どおり研究を遂行できたと判断した。研究の遂行により、一本鎖DNAウイルスの現場感染を示唆する直接的証拠を得るとともに、細胞画分より相当量の新たな遺伝子プールの発見に成功した。今後、細胞外の両画分とのメタゲノム比較・検討を行うことにより、環境下において活動的な本群系統タイプに関する遺伝情報を取得・特定し、かつ内在性“ネオウイルス"の探索も試みる。

JAMSTEC機関リポジトリ:海洋研究開発機構で生み出された学術雑誌論文、紀要論文、会議発表用資料、図書等の知的生産物を電子的な形態で保存し、公開するシステム(OAI-PMH準拠).平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
子どもの「問題行動」克服のための表現活動に関する現象学的研究

本研究が着目するのは、学校で生じる多種多様な「問題行動」である。例えば、いじめ、暴力行為、盗難、授業妨害や逸脱行動、発達障害(の可能性をもつ)子どもと周囲の子どもとの人間関係のもつれなどである。こうした問題行動の事例とその後の経過を、文献や観察によって収集し、現象学という哲学の方法を用いて、それら諸現象を現出させる本質を解明することを、本研究は目的としている。また、本研究は、問題行動を克服するために、実践レベルでは、子どもの表現活動を豊かにすることが有効であるという作業仮説を立てている。さらに、本研究では、教育実践を学術的に研究する方法論として、現象学アプローチを検証し開発する。1.小学校現場での子どもの問題行動について、観察や聞き取りにより、事例を収集した。問題行動としては、学級崩壊、盗み、軽いいじめ、靴隠し、さらに、軽度発達障害や虐待による二次障害の子どものいる通常学級などである。また、既に公表されている問題行動の諸事例を収集した。2.1の諸事例を検討する中で、「問題行動」ないしは「悪」とみなされる行動と、子ども個人や子ども集団の発達過程との密接な連関性が浮かび上がってきた。つまり、「問題行動」は、単純に、発達の病理とか失敗なのではなく、萌芽期においては、発達の一環であり、より高次の「善」を潜在的に孕む前段階の表現なのではないかという関連性である。3.また、問題行動の容態は多種多様であるが、共通した発生メカニズムがあるのではないかとの仮説に至っている。4.この発生メカニズムを、現象学や実存哲学を導きとして事例を考察した。このことにより、問題行動の発生メカニズム解明のためには、現象学の影響を受けた実存哲学が有効であることを示した。さらに、臨床心理学、生物学、霊長類研究、ニューロ・サイエンスの科学的知見もまた、この発生メカニズムを考察するために示唆に富んでいることもわかってきた。5.観察や聞き取りを主とした調査方法について、学術的な検討を行った。具体的には、質的研究について検討し、その一つである現象学的・解釈学的アプローチによる質的研究を、その理論背景である哲学としての現象学や解釈学を吟味し、こうした哲学を実践現場に応用する学術的可能性について考察した。本研究の目的は、主に小学校の通常学級において、子どもの多様な「問題行動」を克服するための指導方法を研究し、特に表現活動を介した相互交流の有効性を示すことであった。本研究では、「問題行動」を、学習への不適応や逸脱行動、発達障害による不適応、暴力行為、いじめなどである。事例をもとにした質的研究であり、学術的アプローチとしては現象学を用い、その方法論の検討を行うことも、本研究の目的に含まれていた。この目的を達成するために、主に、1通常学級における問題行動やその克服の事例収集(文献、参与観察、インタビュー)、2関連する先行研究の検討、3実存哲学を含む現象学アプローチの検討、4現象学、実存哲学を導きとした事例の解釈や分析を行った。最終年度には、上記2の作業を通して、当初は予期しなかった知見、本テーマには、脳神経科学のここ510年の研究成果が示唆的であるとの知見、さらに、霊長類研究や生物学研究も有効に関連するとの知見に至った。研究成果としては、問題行動や悪とみられる子どもの行動は、子ども個人のみの要因ではなく、学級集団や家庭や地域など周囲環境からの要因も強いことが判明した。また、問題行動は、特にその萌芽期には、必ずしも「発達上の病理」ではなく、健全な発達の一環、一表現であると考えられた。そして、多種多様な問題行動には、より根源的な共通した発生メカニズムがあるとの仮説に至った。そして、現象学や実存哲学は、その発生メカニズムを、事例に即して解明するために、有効な方法であることを示した。本研究の成果は、学会発表や学術誌への投稿により公表し、また、代表者が所属する大学ならびに専門職大学院での教員養成の授業、教員免許状更新講習、教育委員会の研修などに活用し、現職教員のスキルアップや教員養成にてフィードバックを行った。本年度は、当該研究の研究方法となる現象学的/解釈学的アプローチの特質と意義について、考察を進めた。教育実践現場を研究する有効な方法として、現象学的/解釈学的アプローチを質的研究の一つと位置づけ、他の質的研究法との対比によって、その特徴や強みや意義を導出した。その成果は口頭発表や論文にて公表した。問題行動に関する先行研究や文献を、収集・検討した。問題行動に直面している学校現場の観察については、2011年3月11日の東日本大震災とその後の学校現場の非常事態のため、当初の計画通りには進めることはできなかった。しかし、インタビューと協力者の参与的観察により、幾つかの観察調査の結果、研究上有意義な事例を記録することができた。

これは、前年度までいわゆる「学級崩壊」の状態にあった学級を、新年度新たな担任教師が立て直した事例である。そこには、先行研究では着目されていない教師の繊細で発想豊かな働きかけが多く見られ、極めて示唆的であった。この事例でも、当初の研究計画で想定した通り、子どもの表現活動が変化の鍵となったが、この事例では、表現活動を積極的に取り入れるというよりも、子どもの自発的で問題的な表現活動を教師が、学級の子どもたちにとっては意外な仕方で、そして一般常識からしても意外な仕方で解釈し、応答する点に特徴があった。この事例に関しては、既に論文としてまとめており、平成24年度中に発表を計画している。なお、研究成果は、学会発表や学術論文に加え、当初の計画通り、大学学部教育や教職大学院教育や教員免許状更新講習などを通して、教員を志望する学生と現職教員にフィードバックした。当初の予定以上の達成度としては、次の点がある。1子どもの問題行動やいわゆる「悪」が、病理現象ではなく、発達の一環であり、高次の「善」と不可分であるという知見に達した点。2研究方法の再検討として、これまでの質的研究を概観し、現象学的・解釈学的アプローチのこれまでの不十分さを克服する知見を発表した点。3当該研究の発表が、教育学と哲学の関連する研究者の一定以上の評価を得た点。4ニューロサイエンスを含む諸科学の最新の知見とのクロスオーバーの可能性が出てきた点。おおむね順調な点としては、以下の点である。1参与的観察と聞き取りによる事例収集の数。数量としてはやや少なめではあるが、上質かつ研究目的にふさわしい事例収集ができた。2現象学、実存哲学についての知見の進展。3研究成果の発表回数。やや不十分な点としては、よりいっそう多くの事例、特に中学校の事例を参与的に観察なり聞き取りする必要がある。以上を総合して(2)の評価とした。研究方法に関する理論的考察を前進させることができた。問題行動を克服する実践事例を、しかも極めて示唆的な事例を収集できた。教育現場の観察が当初予定していたほどにはできなかった。先行研究に関する検討も計画通りの進展であった。学会や研究会等を通して、関連する研究者(教育研究者や現象学研究者)との有意義な交流と情報交換ができた。発表に関しても、学会での口頭発表や雑誌論文、学生や現場教師へのフィードバック等、おおむね計画通り実施した。継続して事例収集にあたる。収集する事例は、多様な問題行動であり、それが克服できたりできなかったりするプロセスも含む。またそのプロセスに表現活動がどのように関与しているかも記録する。なお、問題行動そのものを実際に観察することは研究者には難しいため、聞き取り調査を主とする。特に中学校や高等学校の事例の収集に力を注ぐ。現象学や実存哲学を、質的研究の方法論として活用することについての学術的検討については、一定の成果が得られたため、これについては一旦終了する。それに代えて、子どもの問題行動や「悪」の発達的意味やその発生メカニズムを解明するために、現象学や実存哲学を考察し、適用していく計画である。
架空地線が配電線誘導雷電圧に及ぼす影響の検討

1.実験結果による架空地線の接地点の等価回路の作成とその妥当性の検討配電系統における架空地線についての調査を行い、解析対象とする配電線を数100mおきに接地された架空地線と3条の相導体から構成することとした。文献調査の結果、多導体系から構成されるモデル配電線の架空地線の値が10Ω程度並びに80Ω程度の場合については、実測結果の報告例があったため、本実験では接地抵抗が40Ω程度の場合について実験を行った。一方、日本国内での測定点における大地導電率は、架空地線が接地されていない場合の誘導雷の実験を行い、その解析結果から推定した。多導体に生じる誘導雷電圧の実測結果と、水平方向電界を考慮した誘導雷現象解析手法による計算結果との比較から、接地点の等価回路を接地抵抗のみにより模擬した場合にも十分な精度が得られることが判明した。2.配電線誘導雷現象に及ぼす影響水平電界を考慮した配電線誘導雷電圧解析手法により、雷撃点方位、大地導電率、1点接地した架空地線の接地点位置をパラメータとして、標準的な帰還雷撃があった場合に架空地線が誘導雷電厚に及ぼす影響について解析を行った。架空地線を接地することにより、接地がない場合のこの点の誘導雷電圧に強度は比例し、極性は逆の誘導雷電圧が相導体に進行波として重畳する。架空地線が誘導雷現象に及ぼす影響はこの進行波の強度と到来時間遅れに大きく依存する。大地導電率の値が大きい場合には、接地がない場合の架空地線と相導体上の誘導雷電圧の極性が単一となるために、架空地線は相導体の誘導雷電圧を抑制する事となる。一方、大地導電率が小さくなると、雷撃点が線路の延長方向にある場合には、接地がない場合の架空地線および相導体上の誘導雷電圧の極性は単一にはならない。このため、1点接地の場合の架空地線の接地点位置によっては誘導雷電圧が接地前と比べて大きくなることがあることを明らかにした。
全文翻訳と詳細な注釈作成による『水滸伝』の研究

本研究は、『水滸伝』に徹底した本文批判を加えた上で、詳細な注釈を加え、日本語訳を作成しようとするものである。『水滸伝』について、思想書・歴史書・伝統詩文の場合のような、精密な本文批判と考証を経た例はない。本研究においては、『水滸伝』本文を学術的研究の対象として取り上げることにより、その文学的意義を明らかにするとともに、近代的読書の成立、中国語の発展についても考察することを目指す。具体的には、諸版本間の本文異同を踏まえ、注釈でそれら本文異同の持つ意味を示しながら、原文の文体に適合する訳文を作成し、更に文中に見えるさまざまな名称や言語的問題にも考証を加えて、その全体像を明らかにすることを目指す。
コンピュータホログラフィの技術基盤形成

本研究課題では,コンピュータホログラフィによる3D映像の技術基盤を形成することを目的として,高解像度の計算機合成ホログラム(CGH)の研究を実施した.その結果,ダイクロイックミラーを用いたフルカラー再生や,多視点画像からの高解像度CGHの作成,合成開口デジタルホログラフィによって取得した実物体像を拡大・縮小する技術,また専門知識がないデザイナーでもCGH作品の制作ができるソフトウェアツールを開発した.また,ひとつの成果として約250億画素の高解像度CGHを作成し,米国のマサチューセッツ工科大学博物館において約3年に渡ってそれを展示することができた.本課題で掲げる三つの部分課題毎の実績は次のとおりである.(I)【ホログラム再生像のカラー化技術】RGB積層型ホログラムによるカラー化の基礎研究として,一つの白色LEDでRGB用の3枚のホログラムを照射し,フルカラーホログラムを合成する研究を昨年に引き続き行った.昨年度のビームスプリッターとカラーフィルターを組み合わせたシステムでは,部品点数が多く,照明光の利用効率が低いため再生には暗室や暗箱を必要とする問題があった.本年度は,これを45度入射タイプのダイクロイックミラーを2枚用いる方式に変更したため,構造が簡単になり,室内照明下でも再生できるようになった.(II)【3Dシーン入力素材の多様化とレンダリング技術】3Dシーン入力素材の一つはイメージセンサを用いた合成開口デジタルホログラフィ技術によって取得した実在物体の光波である.この実在物光波のデジタル編集では,従来,物体位置の変更程度の処理しか行えなかった.本年度は,数値処理により再生像のサイズを拡大・縮小する手法を開発した.また,複雑な形状を有する実在物体では,従来の単一マスクを用いるシルエット光波遮蔽でオクルージョンエラーが発生する問題があった.これに対して本年度は複数マスクを用いてオクルージョンエラーを軽減する手法を開発した.(III)【ホログラム合成のソフトウェア技術】ホログラフィの非専門家であるデザイナーとホログラフィ研究者の双方が使用できる統合的デザインシステムの最初のバージョンが完成した.このシステムは主として会話型デザインツールと3DシーンやホログラムパラメータをXMLデータとして保存するライブラリからできている.このツールを用いることにより,非専門家のデザイナーがホログラムの光波数値合成を行ったり,研究者がデザインされたシーンを自らの研究用プログラムに取り込んだりできるようになった.本研究課題では,コンピュータホログラフィによる3D映像の技術基盤を形成することを目的として,高解像度の計算機合成ホログラム(CGH)の研究を実施した.その結果,ダイクロイックミラーを用いたフルカラー再生や,多視点画像からの高解像度CGHの作成,合成開口デジタルホログラフィによって取得した実物体像を拡大・縮小する技術,また専門知識がないデザイナーでもCGH作品の制作ができるソフトウェアツールを開発した.また,ひとつの成果として約250億画素の高解像度CGHを作成し,米国のマサチューセッツ工科大学博物館において約3年に渡ってそれを展示することができた.本課題で掲げる三つの部分課題毎の実績は次のとおりである.(I)【ホログラム再生像のカラー化技術】RGB積層型ホログラムによるカラー化の基礎研究として, 3枚のホログラムをRGBのダイクロイックミラーを用いて作成した準単色光で照明し,それらを重ねてフルカラーホログラムを合成する研究を行った.その結果,各色のホログラムの設計波長を,準単色照明光スペクトルの積分値を2等分するような値に設定すると最も色収差が減少することを見出した.また,同様にRGB積層型ホログラムの基礎研究として,ダイクロイックフィルタの薄膜のパターンとして干渉縞を描画する実験に着手した.その結果,再生像を確認することができたが現時点では再生効率が低いことがわかった.(II)【3Dシーン入力素材の多様化とレンダリング技術】本年度は,多視点画像,特に風景写真の水平方向視差画像から3Dシーンの背景としてホログラフィックステレオグラムを数値的に生成し,その前方にポリゴンモデルの仮想物体を合成する実験を行った.その結果,従来は視差のない平面画像であった3Dシーンの背景に視差をもたせることが可能であることを確認した.実在物光波をデジタルホログラフィによって取得する場合は,その物体像を拡大・縮小してシーン内に配置できるようになった.(III)【ホログラム合成のソフトウェア技術】本年度は,本格的なホログラム合成アプリケーションツールのシステム設計と初期バージョンの実装を行った.ここでは,コンピュータホログラフィの種々の技術が未だ研究段階であることを考慮し,非専門家であるデザイナーとコンピュータホログラフィの専門的研究者の両者が共に使いやすいシステムを目指している.そのため,デザインとレンダリングアルゴリズムの分離によりデザインの再利用やレンダリング専用エンジンの開発が可能であるようにシステム設計を行った.コンピュータホログラフィによって作成される計算機合成ホログラム(Computer-Generated Hologram; CGH)は,奥行き知覚に矛盾が生じないことから究極の3D映像技術と呼ばれる.しかしながら,高品質な3D映像を再生するためには巨大なディスプレイ解像度が必要であるため,実際には展示可能なほどの映像が得られていなかった.本研究は,この様な背景の下で,従来研究代表者らが研究を進めていたポリゴン法などの計算技術をベースとし,コンピュータホログラフィによる3D映像技術の基盤を形成することを目的として実施した.本研究課題では,この目的の達成のため主として,(I)CGHのカラー化技術,(II)編集・表現技術の高度化,(III)CGH作品制作環境の構築の三つの項目に分けて研究を実施した.

その結果として250億画素の超高解像度CGHを作成し,ボストンのマサチューセッツ工科大学博物館において約3年に渡ってそれを展示できたことは特筆するべき成果であった.具体的には,(II)では,多視点画像からの高解像度CGHの作成や,合成開口デジタルホログラフィ技術によって取得した実物体光波を拡大・縮小して3Dシーンを形成する技術やそのオクルージョンを処理する技術を開発した.また,どのような複雑な形状のCGモデルからでもポリゴン単位でオクルージョン処理を行ってCGHを計算する「スイッチバック法」を開発した.また(III)では,専門知識がないデザイナーでもCGH作品のデザインと計算ができるソフトウェアツールを開発した.一方,(I)では積層型CGHの作成が難しく,ダイクロイックミラーを用いたフルカラー化に留まった.最終年度は,スイッチバック法のモデル分割数の最適化やフルカラーCGHの設計波長の最適化等,主としてそれまで提案した技術をリファインさせる研究を実施し成果を得た.応用情報光学全体としては順調と評価しているが,個々の課題ごとに多少のばらつきがある.(I)【ホログラム再生像のカラー化技術】やや遅れている.45度入射型のダイクロイックミラーを用いて単一の白色LEDからカラー再生像を発生する研究では一定の成果を得ることができ,室内照明下でも鑑賞可能な明るいカラーホログラムの作製が可能になった.しかし,積層型を作成するための反射膜生成技術とリソグラフィ技術が不十分であり,積層化する目途が立っていない.(II)【3Dシーン入力素材の多様化とレンダリング技術】順調.実在物光波の数値的処理による実在物の拡大縮小編集ができるようになった.また複雑な形状を有する実在物体でも,ブラックシャドウや部分的シースルー等のオクルージョンエラーをほとんど目立たなくすることができるようになった.今後は,これらの処理に要する時間を軽減することが課題となる.(III)【ホログラム合成のソフトウェア技術】概ね順調.非専門家と研究者が使用できる統合的デザインシステムの設計が順調に進み,その最初のバージョンが完成した.一方,レンダリングの高速化については,レンダリングプログラムをメニーコアCPUへ実装することを試みたが,拡張ボードとして提供されるタイプのメニーコアCPUでは内蔵メモリ量が不足するため,高解像度ホログラムに応用することはできなかった.全体としては順調と評価しているが,個々の課題ごとに多少のばらつきがある.(I)【ホログラム再生像のカラー化技術】やや遅れている.イメージ型のバイナリホログラムの再生像で表面輝度の情報が失われる問題については,ホログラム用に最適化した拡散係数を用いた誤差拡散で解決の目途が立った.また,ダイクロイックミラーを用いてカラー再生する研究は一定の成果を得たが,積層型を作成するためのリソグラフィ技術が不十分であり,積層する目途が立っていない.(II)【3Dシーン入力素材の多様化とレンダリング技術】
アナログ信号の冗長性制御に関する研究

従来、情報圧縮はアナログ領域において、また伝送品質を保つための誤り制御はディジタル領域で行われており、両者の間に共通の基盤がなく、これらを統一的に取り扱うことができないという恨みがあった。本研究ではアナログ領域において誤り制御を行い得るアナログ符号に基礎をおき、情報の圧縮と誤り制御、言い換えれば、冗長性の制御を統一的に取り扱う方法を提案をするとともに、その際に生じる問題点の明確化及びその解決法を探ることを目的とし、DCTアナログ符号に関して研究を行い、次のような結果を得た。1.音声信号や画像信号に対して高いデ-タ圧縮能力を有する離散コサイン変換(DCT)をアナログ符号の立場から見直し、信号に含まれる冗長性を自由に制御できるDCTをアナログ符号を提案した。上記の変換符号化は、適当な変形を施すことによりアナログGRS符号の形に帰着できることを明らかにした。従って、復号化には良く知られているバ-レカンプ・マッシィ法やユ-クリッド法を援用できる。3.DCTアナログ符号のインスパルス雑音に対する誤り訂正能力は[L/4]である。更に、受信系列を鏡像対称な形で拡張することにより、上記の誤り訂正能力を[L/2]に改善できることを示した。但し、Lは付加した冗長点の数、[・]はガウス記号である。4.通信路に存在するガウス性定常雑音の影響を軽減するために、共分散法と多数決復号法を比較・検討した。直交ベクトルを用いた多数決復号法は符号長が短い場合にもうまく復号できることが分かった。反面、多数決復号法には符号長が長くなるにつれて直交ベクトルの数が急速に増大するという欠点がある。今後の研究の課題の一つとして、多数決復号法における直交ベクトルの削減を計ることがあげられる。本研究では、アナログ領域において誤り制御を行い得るアナログ符号に基礎をおき、情報の圧縮と誤り制御、言い換えれば、冗長性の制御を統一的に取り扱う方法を提案するとともに、その際に生じる問題点の明確化及びその解決法を探ることを目的とする。このため、本年度は、音声信号や画像信号に対して高いデ-タ圧縮効率を有することが知られている離散コサイン変換(DCT)をアナログ符号の立場から見直すことにより、デ-タ圧縮と誤り訂正を同時に行い得る方法について次のような研究を行った。1.DCTによる高次の成分を除去した後、L個の零を付加し、更に逆DCTを行うことにより、冗長性を自由に制御できるDCTアナログ符号を提案した。この変換符号化は、実数行列として実現できる。2.上記の変換符号化は、適当な変形を施すことによりアナログGRS符号の形に帰着できることを明らかにした。従って、復号化には良く知られているバ-レカンプ・マッシイ法やユ-クリッド法を援用できる。3.伝送路上で生じるインパルス雑音に対する誤り訂正能力は、[L/4]である。但し、[・]はガウス記号4.受信系列を鏡像対称な形で拡張することにより、上記の誤り訂正能力を[L/2]に改善できることを示した。今後の研究の課題の一つとして、ガウス性雑音に対する上記のDCTアナログ符号の頑健さの向上を計ること等があげられる。

本研究では、アナログ領域において誤り制御を行い得るアナログ符号に基礎をおき、情報の圧縮と誤り制御、言い換えれば、冗長性の制御を統一的に取り扱う方法を提案するとともに、その際に生じる問題点の明確化及びその解決法を探ることを目的とする。昨年度は、デ-タ圧縮と誤り訂正を同時に行い得るDCTアナログ符号の原理を提出し、その誤り訂正能力を明らかにした。本年度はこれを基に、ガウス性雑音の存在下におけるDCTアナログ符号の復号に関して研究を行い、次のような結果を得た。1.バ-レカンプ・マッシィのアルゴリズムやユクリッド互除法のアルゴリズムをそのまま適用した場合、ガウス性雑音の影響を受け易く、何らかの雑音軽減法が必要なことが明らかになった。2.ガウス性雑音の影響を軽減するために、共分散法と多数決復号法を比較・検討した。直交ベクトルを用いた多数決復号法は符号長が短い場合にもうまく復号できることが分かった。反面、多数決復号法には符号長が長くなるにつれて直交ベクトルの数が急速に増大するという欠点がある。3.ガウス性雑音の重畳に起因する誤り位置・個数の推定に関する困難さは本質的なものである。誤り個数が不確かなときは、誤り個数を実際より多めに推定したほうが総合的にみて、誤り訂正利得が高くなることが分かった。今後の研究の課題の一つとして、多数決復号法における直交ベクトルの削減を計ることがあげられる。
発がんのイニシエ-ションとその阻害

ヒト発がんの原因が環境因子による突然変異である例が示され、これらの発見にはイニシエーターの変異遊発機構の研究が重要な役割を果している。一方、がん予防の観点からはイニシエーター作用阻害因子を見出し、その機構を明らかにすることが重要である。早津彦哉はクロロフィリンをセファロースに固定したものを調製し、種々の化合物の親和性を調べた結果、多環性変異原物質が強い親和性を持つことを明らかにした。クロロフィリンはこれら多環性変異原の変異原性を抑制することから、親和性と抑制との相関性が明らかにされた。またヒト尿中に出現する焼肉由来の変異原性が。クロロフィリンの同時投与によって抑制されることを示唆する結果を得た。大西克成は、香辛料キャライェイのMNNGに対する抗変異原性の機構を調べ、それがメチル化DNA修復酵素系の活性増強によることを示唆する結果を得た。長尾美奈子を動物実験によってphIpの発がん性とDNA付加体生成量との間に相関は観られず、細胞増殖誘発が発がんに重要な役割を果していることを示唆する結果を得た。根岸和雄は、太陽光照射したDNA中に8-オキソグアニンの生成を認めたが、その量は太陽光のファージに対する変異原性を説明するのに不十分であり、未知の修飾グアニンが生成してG→Cのトランスバージョンをひき起こしいてる可能性を示唆した。池田日出男は変異原によって促進される大腸菌入ファージのDNAの非相同組換えがDNA上の損傷部分とジャイレースの相互作用によって誘起されるという新しい機構を提唱した。菊川清見は変異原性5-ジアゾウラシルが、カーボンセンターラジカルを生成し、これがDNA損傷の原因であることを明らかにした。山添康はIQ,PLIPなどの主代謝産物の一つがサルファメート体であること、この代謝酵素アリルスルホトランスフュラーゼが数種あることを明らかにした。
フードデザート問題防止のための，危険地域の定量的予測に関する研究

本研究では,店舗の閉店に伴い食料品の買い物が困難になる人々が増加するフードデザート(以下,FDs)問題の発生抑制を目的とする.本年度は,主に,1)確率的効用理論に基づく,消費者感覚を反映した買い物環境の定量化,2) FDs発生の高リスク地域の抽出,を課題として取り組んだ.課題1については,地域における食料品店の規模や住民の居住する地区との距離を指標として,任意地点・時点における地域の店舗の充足度を評価するモデルの構築を行った.住民の限界効用の低減性を一定程度反映した評価が可能であること,また,地区の店舗の充足度の評価値各時点における安定度や,各食料品店について地域全体の店舗の充足度向上への寄与の度合い(店舗重要度)を定量指標として同一の枠組みの中で評価できることを示した.また,上記の手法を実地域に適用した分析では,店舗の充足度が低い地域においてはFDs問題の被害者となりやすい高齢者の居住が相対的に多いこと,そのような地域では地域の店舗数も減少傾向にあり,小さな店舗の立地であっても,地域の商業環境に対する重要度が高いことなどを明らかにした.また,上述の複数の指標の組み合わせにより,商業環境が現状特定の1店舗に依存するう地区の特定や,地域において最も立地の重要度の高い店舗が閉店した時に,各地区にもたらす影響の相対的な大小の把握を可能にした.課題2については,現行のFDs問題に対する対策の整理を行うため,地方公共団体買い物弱者支援関連制度一覧(経済産業省,平成2326年版)」のデータを収集し,全国の市区町村における代替手段の有無の整理とその類型化を行った.今後は,前者の直接的に住民にサービス提供を行う施策のうち,その実施範囲等が空間的に表現可能なものに関しては,上記の課題1の結果と重ね合わせから,商業環境の悪化可能性が高く、かつ施策が未実施である地域の抽出を行っていく.翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
高速応答空間分布計測を目的とした高速中性粒子検出器(FNA)の開発

本研究では、プラズマ中の高エネルギーイオンの振る舞いを調べることに主眼を置き、プラズマから荷電交換反応の結果生成する高エネルギー中性粒子の空間及びエネルギー分布を高時間分解能にて同時計測することが可能な検出器の開発を目的とした。`この検出器は、プラズマから飛来した中性水素粒子をカーボンフォイルに透過させ、その際に生成する水素イオンを利用する。粒子のエネルギー弁別には、磁場閉じ込めプラズマ実験装置の周辺に存在する漏れ磁場を使う。カーボンフォイルで生成した水素イオンをこの漏れ磁場によって偏向し、その軌道半径から運動量を求めエネルギーに換算する。粒子の空間弁別は、カーボンフォイルの前にピンホールを置き、ピンホールを通してカーボンフォイルに飛来する中性粒子の向きを弁別することによって行う。実際には、カーボンフォイルの後ろにZnS(Ag)シンチレータの板を配置し、粒子を検出した。その際には、シンチレータ発光2次元分布の鉛直方向に軌道半径の情報を、水平方向に粒子の向きの情報が現れる様な配置を求め、この発光分布から粒子の空間分布及びエネルギー分布を得た。平成12年度においては、核融合科学研究所で稼働する大型ヘリカル装置(LHD)の下部垂直ポートに最適化した検出器の設計をおこなった。この際に、このポート周辺での漏れ磁場から予想されるシンチレータの発光分布を計算した。その結果、当初予想していた計測器の配置では計測が困難であることがわかり、その構造の変更が余儀なくされた。またシンチレータの発光パターンも当初予想していたものとは異なることがわかった。そこで、当初予定していた高速計測型の256画素のsi-PINダイオードアレイの使用をやめ、33万画素のCCDを計測素子として用いることにして、時間分解能よりも空間分解能に主眼を移し、発光パターンを詳細に調べ、軌道計算との相違を確認することに方針を転換した。平成13年度において、前年度の設計を元に検出器の製作を行い、その設置を行った。NBIによる長時間放電において計測を行い、シンチレータの発光パターンを得た。得られた発光パターンは当初予想していたものと概ね一致し、この検出器の原理を実証した。しかしながら、得られたシンチレーション光の光量が予想よりも少ないことが判明し、充分な統計精度を持って高時間分解の計測を行う為には、何らかの方法で信号を増倍する必要があることもわかった。この検出器は、プラズマ閉じ込め装置の漏れ磁場を利用して粒子のエネルギー弁別を行うので、対象となる装置及びその磁場配位に対して固有の設計が必要となる。この為、設計には細心の注意が必要となる。大型ヘリカル装置(LHD)の磁気軸3.6m・磁場強度2.75Tに焦点を当て、LHD下部ポート(5.5Lポート)に取り付けられた検出器に対して検討を行った。まず、5.5Lポート直下に設置されたカーボンフォイルにて中性粒子からH^+イオンに変換された粒子の描く軌道を計算するためのコードの開発を行った。次に、このコードを使用して、予想されるシンチレーション発光パターンに関する解析を行った。この結果、発光パターンは当初期待していた正方形のパターンとは異なり、扇形に近い形になる事が判明した。当初は、計測素子として16x16素子の2次元フォトダイオードアレイを使用し、空間分解能より時間分解能に重点を置く予定でいたが、この解析の結果をふまえて、今回試作する検出器においては、空間分解能を優先した33万画素の冷却ccdを計測素子として採用する事とした。この結果、発光パターンの詳細な解析が行える様になった。また、検出器としての原理実証に重点を置くこととした。今年度は、上述のコードを用いてシンチレータ及びカーボンフォイルの配置に対するシンチレーション発光パターンの変化を調べ、検出器の設計・製作を行った。来年度にて、検出器をLHDに設置し、実際の信号を得る予定でいる。

そこで、当初予定していた高速計測型の256画素のsi-PINダイオードアレイの使用をやめ、33万画素のCCDを計測素子として用いることにして、時間分解能よりも空間分解能に主眼を移し、発光パターンを詳細に調べ、軌道計算との相違を確認することに方針を転換した。平成13年度において、前年度の設計を元に検出器の製作を行い、その設置を行った。NBIによる長時間放電において計測を行い、シンチレータの発光パターンを得た。得られた発光パターンは当初予想していたものと概ね一致し、この検出器の原理を実証した。しかしながら、得られたシンチレーション光の光量が予想よりも少ないことが判明し、充分な統計精度を持って高時間分解の計測を行う為には、何らかの方法で信号を増倍する必要があることもわかった。
ナノサテライト複合体アレイの精密分散集積と機能創発

コアとなる粒子径12nmの単分散性金ナノ粒子を含む溶液に、Sodium Silicateに5%の3-aminopropyl silane(APS)を加えた混合溶液を加えることにより、コア粒子を核とするゾルゲル反応によって、Au@SiO2コアシェルナノ粒子の合成をおこなった。APSを微量混合することにより、この粒子の表面にアミノ基を導入した。アミノ基を起点として,金イオンをAu@SiO2コアシェルナノ粒子表面に吸着させた後,水溶液中でプラズマにって生成した水素ラジカルを照射した。その結果,コアシェル粒子の表面に平均粒径3nm程度の金ナノクラスターが担持された,Au@SiO2@Auナノサテライト複合体の合成に成功した。2.ナノ粒子集積プロセスの最適化溶液中で合成したナノ粒子複合体をデバイス応用するためには固体基板上に集積する必要がある。ナノ粒子合成時に用いた界面活性剤やアルカリイオン金属の残留はデバイス性能の顕著な劣化を招く恐れがある。そのため,ナノ粒子集積後,大気圧ヘリウムプラズマを用いた不純物除去プロセスを考案した。その結果,ナノ粒子の集積構造に影響を与えることなく,不純物を除去することに成功した。3.多元系ナノ粒子超格子膜の作製Hamaker定数の異なるAu(12nm)とAg(7.9nm)、Pd(3.3nm)の各種ナノ粒子を合成した。任意のナノ粒子濃度、混合比、溶媒、温度にて、超格子膜を作製した結果,面心立方格子、稠密六方格子、非稠密六方格子構造を有する超格子構造の形成に成功した。24年度が最終年度であるため、記入しない。既報の手法(Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 40(2001)346-349)に改良を加えた化学還元法により、粒子径12nmの単分散性金ナノ粒子を合成した。このナノ粒子を含む水溶液中において、直径1μmの金ワイヤーを電極、かつバイポーラ型高圧パルス電源を用いたソリューションプラズマスパッタ処理をおこなうことにより、金ナノ粒子表面に平均粒径2-5nmの金ナノクラスターを担持することに成功した。水溶液の温度や水溶液の導電率、液中グロー放電発生に関わる各パラメータそれぞれが、サテライト粒子となるナノクラスターの粒子径に影響を及ぼすことがわかった。特に、液体の温度を冷やすことによるクエンチ効果の促進が効果的であった。コアとなる粒子径12nmの単分散性金ナノ粒子を含む溶液に、Sodium Silicateに5%の3-aminopropylsilane(APS)を加えた混合溶液を加えることにより、コア粒子を核とするゾルゲル反応によって、Au@SiO_2コアシェルナノ粒子の合成をおこなった。APSを微量混合することにより、この粒子の表面にアミノ基を導入することができた。実験条件の最適化により、シェル厚2-3nmまで薄化することができた。今後は、コア粒子を含まずに生成されたシリカ粒子の選択的除去について検討する。2011年4月に、昇格異動にともない研究拠点を大阪大学から名古屋大学に移した。装置類の移設および研究室の立ち上げに時間を取られ、特に真空装置類を用いた成膜プロセスに関する実験において、当初の計画よりも実験に遅れが出た。一方で、ナノサテライトアレイの合成においては、名古屋大学の強みであるプラズマプロセスを転用することにより、当初の計画よりもより優れた性能を有するものが得られた。当初の計画通り研究をおこなう。特に、やや遅れている真空装置の立ち上げを急ぐ。一方で、当初の計画を上回る成果が得られているナノサテライト複合体の合成について、液中グロー放電条件を最適化することにより、ナノサテライト複合体の合成精度の向上を進める。得られた成果については、迅速に権利化を進める。