hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
免疫細胞と放射線増感剤併用における時間放射線生物学モデルの構築

基礎実験では,正常組織あるいは腫瘍細胞に免疫細胞の添加をした際の共培養条件および紫外光による免疫細胞の貪食活性化について検討した.また,時間放射線生物学的モデルによる計算シミュレーションでは,放射線治療装置の物理特性および生物学的応答因子を考慮し,IMRT治療計画における線量分割方法,線量不均一性,細胞不均質性に伴うTCP/NTCPの変化の算出・評価を含めた治療効果予測に関する詳細な考察を行った.免疫細胞との共培養条件の最適化に関する検討と免疫細胞の貪食活性化能評価を行った結果,RWA264.7細胞での紫外光照射および増感剤の影響は見られなかった.これより,腫瘍細胞に対して紫外光照射および増感剤の殺腫瘍効果と免疫細胞による貪食能が相互に働くことが示唆される知見が得られた.一方,計算シミュレーションによる治療効果予測では,多分割照射に比べて寡分割照射では,一部のパラメータ(T1/2,short)を除き,生物学的パラメータの変動が大きいほど腫瘍効果の低下や副作用発生率の上昇に寄与することが明らかとなった.次年度以降,臨床治療計画におけるこれらの生物学的パラメータの影響とともに,紫外光,エックス線に対する増感剤併用時の免疫細胞応答や機序解明を行う予定である.研究計画において目標としていた最適な免疫細胞の共培養条件の導出および酸化チタン(ナノ粒子)を投与した低酸素腫瘍細胞(EMT6/KU)に対する紫外線殺腫瘍効果の一部評価に関して,研究遂行がやや遅れる状況となった.そのため,研究分担者とともに速やかに協議し,次年度内に遅れている実験も含めて実施する予定であるため,当該研究の遂行に支障はないと考える.一方,研究責任者が主とする免疫応答を想定した時間放射線生物学的モデルの検討では,放射線治療装置の物理特性および生物学的応答因子を考慮し,IMRT治療計画における線量分割方法,線量不均一性,細胞不均質性に伴うTCP/NTCPの変化の算出・評価を含めた治療効果予測に関する詳細な考察を行った.これらの結果から,免疫細胞を添加した際の放射線応答を予測可能とする基盤モデルを整備し,臨床応用を目指したシミュレーション環境の構築が可能となり,計画通りに遂行することができた.研究成果に関する初期報告では,過去の実験結果を踏まえた計算シミュレーションで詳細な考察を行ったほか,免疫放射線療法における放射線増感剤の効果予測について言及した.これらの結果については,国際学会発表および論文投稿に向けて,現在準備中である.また,従来のLQモデルの適用性に関する検討についても細胞実験での検証とともに,次年度以降,順次報告する予定である.本研究では,免疫細胞と放射線増感剤併用における細胞放射線感受性および低酸素細胞への放射線増感特性について評価し,臨床応用が可能な免疫放射線増感剤の創出ならびに時間放射線生物学モデルに基づく線量評価と治療計画最適化の構築を進めている.今年度は,前年度に引き続き,1)紫外光による免疫細胞と増感剤(酸化チタンナノ粒子)の殺腫瘍効果と作用機序を解明することを目標とし,A549細胞,EMT6/KU細胞の評価および時間生物学的な特性の評価とともに計算モデルの構築を行った.
光発電素子の高効率化とシステム設計

従来の太陽電池材料は、Si(結晶、アモルファス)、GaAs、CdSに限られていたといえる。本研究では、禁制帯幅がより太陽光に近いZnS-ZnTe、CdSe-ZnTeを初め〔青木昌治(東理大・工)〕、【Zn_3】【P_2】〔栗田正一(慶大・理工)〕の新しい材料を提案し、それぞれの薄膜化に成功し、これらの材料が光発電素子用材料として、従来の材料よりも優れた性質をもっていることを明らかにした。これまでの太陽電池の形成法は熱プロセス(結晶)プラズマプロセス(アモルファス)が用いられていた。この手法では高効率化に限界がある。そこで本研究では、新しく、結晶系に対しては水素プラズマの導入〔針生尚(東北大・工)〕、アモルファスに対しては光励起プロセスの導入〔高橋清(東工大・工)〕を提案し、これらの方法が、高効率化には極めて有効であることを示した。太陽光を有効に吸収するためには、従来の単一材料では不可能である。本研究では、禁制帯幅の異なる複数の材料を用いた、いわゆる波長分割方式を提案し〔佐々木昭夫(京大・工)〕、またアモルファスと結晶とのハイブリッド〔浜川圭弘(阪大・基工)〕も提案され、その有効性を明らかにした。また光励起された電子一正孔を効率よく分離する方法として電圧印加型誘起接合が提案された〔松波弘之(京大・工)〕。またアモルファスSi太陽電池の光強度と収集効率との関係から、アモルファスSiのギャップ状態密度が求められることを明らかにした〔後川昭雄(宇宙研)〕。システム設計の一環として、Solar Redox Systemを提案し、電力貯蔵機能として秀れていることを明らかにすると同時に、運転時における損失を最小限にする設計の基礎的知見を得た〔本間琢也(筑波大)〕。以上が、新材料の開発、新プロセスの開発、新型構造光発電素子、システム設計に関する研究成果の概要である。
線維芽細胞増殖因子融合フィブロインスポンジを用いた移植用ヒト滑膜細胞シートの作製

本研究では、遺伝子組換えカイコより精製した線維芽細胞増殖因子2(Fibroblast growth factor2,以下FGF2)融合フィブロインを利用し、より層の厚い移植用ヒト滑膜細胞シートを作製することを目的としている。平成30年度は前年度と同条件で作製した細胞シートを、培養開始後1週目から200 ng/mlのrhBMP2を添加した軟骨分化誘導培地(DMEM high glucose, 1% ITS mix, 160μg/ml sodium pyruvate, 100 ng/ml dexamethasone, 0.2 mM Asc2-P, 10ng/ml TGF beta-3 )に変更して培養し、軟骨分化についての評価を行った。Wild-typeフィブロイン群、FGF2融合フィブロイン群で比較検討した。組織学的検討としては、HE、トルイジンブルー、サフラニン-Oによる染色と抗S100蛋白抗体および抗II型コラーゲン抗体を用いた免疫染色を行い、軟骨分化を評価した。生化学的検討として、滑膜細胞層をpapainにて酵素処理後、DNA量(ヘキストダイによる定量)、プロテオグリカン含有量(DMMB法)、コラーゲン含有量(HPLCによるハイドロキシプロリン量)を測定した。またRNAを抽出し、real-time RT-PCR法によるI, II型コラーゲン、アグリカン、Sox9の遺伝子発現定量を行った。FGF2融合フィブロイン群ではHE染色にて対照群と比較して厚い細胞層が形成され、サフラニン-O染色、抗S100蛋白抗体および抗II型コラーゲン抗体を用いた免疫染色ではほぼ同等の染色性を示した。組織あたりのDNA量は軽度増加、プロテオグリカン含有量、コラーゲン含有量は同等ないしは軽度低下していた。II型コラーゲン、Sox9の発現量は同等であったが、アグリカン発現量は軽度低下していた。これらの結果は、滑膜細胞を採取した個体により差が認められた。平成30年度は前年度と同様の条件下でWild-typeフィブロイン、FGF2融合フィブロイン上で作製した細胞シートを、培養開始後1週目から軟骨分化誘導培地に変更して培養し、軟骨分化についての評価を行った。FGF2融合フィブロイン群では、HE染色にて対照群と比較して厚い細胞層が形成され、サフラニン-O染色、抗S100蛋白抗体および抗II型コラーゲン抗体を用いた免疫染色では同等の染色性を示した。これらの結果は、やはり前年度と同様に滑膜細胞を採取した個体により細胞シートの厚さには差がみられた。そこで、FGF2融合フィブロイン群が軟骨分化にも有用であるという結果を確証するために、軟骨分化能を有するヒト由来骨髄間葉系幹細胞株(RCB2163)を使用して同様の実験を行うことを試みているが、その結果はまだ完全には得られていない。滑膜細胞の結果からは(採取した個体にもよるが)、FGF2融合フィブロインの使用により細胞シートの厚さを増加させることはできるが、軟骨への分化誘導に関しては抑制される可能性もあることが示唆された。現時点で、研究はほぼ予定通りに進んでいると考えられる。過去2年間の研究により、FGF2融合フィブロイン上で作製したヒト滑膜細胞シートは、対照群と比較して厚くなるが軟骨分化誘導した際の分化がやや抑制される場合がある(個体差有り)と考えられた。そこで、FGF2融合フィブロインを使用することが細胞シートの軟骨分化に及ばす影響に関して、引き続きヒト由来骨髄間葉系幹細胞株(RCB2163)を用いた検証も行っていく予定である。その一方で、当初より予定していたヒト軟骨組織片との共培養を行い軟骨分化促進効果について解析する。手術時に滑膜組織と同時に採取した比較的変性の少ない外側コンパートメントの関節軟骨組織を2mm角の大きさに細切する。Tissueculture insert上に滑膜細胞を播種したWild-typeまたはFGF2融合フィブロインスポンジを置き、プレートには細切軟骨片を置いて共培養を行う。30年度と同様に軟骨分化誘導培地で培養し、滑膜細胞層の軟骨分化につき評価する。組織学的検討としては、HE、トルイジンブルー、サフラニン-Oによる染色と抗S100蛋白抗体および抗II型コラーゲン抗体を用いた免疫染色を行い、軟骨分化を評価する。生化学的検討として、滑膜細胞層をpapainにて酵素処理後、DNA量(ヘキストダイによる定量)、プロテオグリカン含有量(DMMB法)、コラーゲン含有量(HPLCによるハイドロキシプロリン量)を測定する。またRNAを抽出し、real-time RT-PCR法によるI, II型コラーゲン、アグリカン、Sox9の遺伝子発現定量を行う。以上の解析結果は、検体を得た症例の年齢、滑膜病理組織学的所見によっても比較検討する。平成29年度はヒト手術検体より採取した分離した滑膜細胞をFGF2融合フィブロインスポンジ上に播種して細胞シートを作製し、細胞増殖能について通常のフィブロインと比較検討した。

酵素処理により単離したヒト滑膜細胞は、異なる細胞密度(0.5 million /disc, 1 million /disc)でフィブロインスポンジ(disc状、大きさは径8mm,厚さ3mm、孔径50または100μm)上に播種した。12時間静置後に、10 %FBSおよび0.2 mM Asc2-Pを添加したDMEM/F12培地にて2週間培養し、コラゲナーゼ処理を行ってフィブロインスポンジから分離し、トリパンブルーで染色後に細胞数および生存率を計測、一部はWST-1 assayにより細胞増殖能を評価した。また、滑膜細胞層をpapainにて酵素処理後、DNA量(ヘキストダイによる定量)の測定を行った。培養液中にrhFGF2(1ng/ml, 5 ng/ml)を添加した群についても同様の検討を行った。細胞数、WST-1 assay、DNA量ともにFGF2融合フィブロイン群およびrhFGF2添加群で有意に高値を示し、FGF2融合の効果が確認された。その効果の程度には個体差があったが、いずれの細胞でも有意差が認められた。フィブロインスポンジの孔径による比較もおこなったが、孔径平均100μmのフィブロインおいて高い細胞増殖を示したことから、来年度以降の実験にはこの孔径のフィブロインを使用することとした。平成29年度はヒト手術検体より採取した分離した滑膜細胞をFGF2融合フィブロインスポンジ上に播種して細胞シートを作製し、細胞増殖能について検討を行った。またFGF2融合フィブロインスポンジ上でヒト滑膜細胞シートを作製する際のスポンジ孔径と播種細胞数の条件検討を行った。今回設定した条件下では、1 million /disc、孔径約100μmが最も適していると考えられ、FGF2融合フィブロインの使用、および培養上清へのrhFGF2添加により滑膜細胞の増殖が促進されることが確認された。細胞増殖には個体差があったが、いずれの細胞においても細胞増殖効果が得られていた。しかし、予備実験として軟骨分化誘導培地にて計4週間の培養を行ってみたところ、細胞シートの厚さに関しては個体差があり、十分な細胞層が得られないものもいくつか存在した。これらについては、FGF2による差が十分に得られていなかったことから、軟骨分化の詳細な検討に関しては、まず軟骨への分化が確実に得られる細胞を選んで行うことが必要と考えられた。本研究では、遺伝子組換えカイコより精製した線維芽細胞増殖因子2(Fibroblast growth factor2,以下FGF2)融合フィブロインを利用し、より層の厚い移植用ヒト滑膜細胞シートを作製することを目的としている。平成30年度は前年度と同条件で作製した細胞シートを、培養開始後1週目から200 ng/mlのrhBMP2を添加した軟骨分化誘導培地(DMEM high glucose, 1% ITS mix, 160μg/ml sodium pyruvate, 100 ng/ml dexamethasone, 0.2 mM Asc2-P, 10ng/ml TGF beta-3 )に変更して培養し、軟骨分化についての評価を行った。Wild-typeフィブロイン群、FGF2融合フィブロイン群で比較検討した。
超高温ア-クによる新機能性材料の作製に関する基礎的研究

本年度は、超高温ア-クとして高エネルギ-プラズマジェットを用いて、チタンの表面窒化による窒化膜の作製を中心にして研究を進めた。この場合、成膜速度の大きいときに問題となるマイクロクラックの発生を抑制する立場から、種々の実験条件を変化させることによりチタンの界面を制御して窒化膜の作製を試みた。まず、プラズマジェットの電流値を変えるとともに、材料までの距離材料のスキャン速度(熱照射時間)を変えてチタンの界面を制御し、材料の溶融等も考慮して表面窒化のための最適パラメ-タを決定した。次に、作製した試料の断面を光学顕微鏡で観察して組織変化をみた。このとき表面に10μm程度の薄い膜が形成されたが、そのビッカ-ス硬度はHv=1000を越えており、TiNがあることを示した。また、その下にビッカ-ス硬度がHv=400程度の針状組織が内部に向かって成長していたが、この部分はチタンに窒素が固溶したもので、その他TiNも分散しているものと思われる。この組織は、プラズマからのエネルギ-が大きくなるほど深くなる。この試料の表面から薄膜X線回折を行なった結果、基板のTiに加えてTiNの存在が確認された。また、TiO_2のピ-クも同時に検出され、実験中の雰囲気制御の重要性が明らかになった。従来、チタンの表面窒化は6001000°Cの温度で試料全体を加熱し、数時間以上の長時間を必要としていた。これに対して、超高温ア-クによるチタンの表面窒化においては、レ-ザ-など他の高エネルギ-密度熱源と同様非常に短時間の内に処理出来ることになった。これはチタンの表面温度を融点近い1500°Cにすることによって反応速度を上げることができたためである。このような成膜速度が大きいとき生じやすいクラックは見られなかったが、今後、より詳しい断面方向の情報を得る必要がある。
中層トロ-ル網の制御特性に関する研究

網位置や網口広さの制御特性の優れた中層トロ-ルシステムの開発を目的として、水槽実験海上実験及び理論の三つの方向から研究を進めた。まず、中層トロ-ルシステムの制御特性の基礎的知見を得るために、模型網を用いて回流水槽において水槽実験を行った。新しいトロ-ルシステムとして、オッタ-ボ-ドの代わりにキャンバス製拡網板(ウイングパラカイト)を用いた中層トロ-ル網を設計したが、このキャンバス式と、従来よりのオッタ-式との運動特性を模型実験により比較した。キャンバス式はオッタ-式に比ベて網深さの制御特性に優れ、特に低速曳網法に適している。制御特性に影響する主な要素は、ハンドロ-プの長さで、これが短いほど網位置の制御特性が優れていることを明らかにした。次に海上実験は、平成元年と2年の秋の2回にわたって、東京水産大学研究練習船神鷹丸で、日本海の若狭湾沖合で行った。実験には網深さ、網高さ及び袖網間隔の計測にノルウェ-製のスカマ-システムを、またハンドロ-プ張力及び水深の計測に国産の水中張力・深度計を用い、ワ-プ張力、船速等は、船に装備の最新の装置を活用し、1020秒毎の時系列デ-タを得た。神鷹丸の中層トロ-ルシステムの静的及び動的理論解析を行うため、中層トロ-ル網の抵抗式を導出するとともに、12分の1の模型オッタ-ボ-ドにより、ボ-ドの流体特性を明らかにした。これらの結果を用いて、中層トロ-ルシステムの理論的解析を行った結果、理論による網及びオッタ-の水深は、実測値に対する相対誤差が8%以内に納まり、理論と実験とがよい一致を示した。最後に、船速の変動による中層トロ-ルの動的挙動を推定する自己回帰モデルを構築した。実測値から未知パラメ-タを推定し、モデルの妥当性を検定した結果、有意水準10%でモデルは妥当と認められた。さらに、シミュレ-ションの結果、両者の変動はよく類似していることが確められた。網位置の制御特性の勝れた中層トロ-ルシステムの開発を目的として東京水産大学研究練習船神鷹丸において、日本海の若狭湾で中層トロ-ル網の実験を実施し、種々の曳網条件下における網の張力、網成り、網水深等を水中張力水深計及びスキャマ-により計測した。理論的に推定した網抵抗を初期条件として、中層トロ-ルシステムの理論解析をコンピュ-タにより実行した。また、網位置の自動制御を開発する基礎資料を得ることを目的として、神鷹丸において網位置の制御実験を実施し、曳網速度とワ-プ長を変えることによる張力の変化及び綱高さ、綱幅を連続的に計測した。その結果、海上で得られた実測値から求められた抵抗式による推定値の平均誤差は11%以内、また理論解析による網及びオッタ-の水深は、実測値に対する相対誤差がいずれも8%以内に収まるなど、理論と実験とは良い一致を示した。新しいトロ-ルシステムとして、オッタ-ボ-ドの代りにキャンバス製拡網板を用いた中層トロ-ル網を設計したが、このキャンバス式と従来よりのオッタ-式との運動特性を模型実験により比較した。

漁具抵抗に対する相対網口面積は高速てはオッタ-式が、低速ではキャンバス式が高い値を示したことから、キャンバス式が特に低速曳網法に適していることが示唆された。一方、網深さを同じ鉛直距離だけ制御するに要する時間は、オッタ-式よりキャンバス式の方が短く、キャンバス式の網深さの制御特性の勝れていることが示された。キャンバス式の中層トロ-ルシステムに用いる拡網装置として新たに反りのある畝付きのウイングパラカイトを設計し、模型により流体特性を調べた。この中で勝れた特性を示したのは反り比17%畝10個のもので、常用迎角における揚力係数は1.14、揚抗比3.35となり、現在の縦型湾曲オッタ-に匹敵する性能であることが分った。制御特性の優れた中層トロ-ルシステムの開発を目的として、昨年に引続き、東京水産大学研究練習船神鷹丸において、日本海若狭湾で中層トロ-ル網の実験を実施し、曳網速度及びワ-プ長さを変化させて網抵抗、網高さ、袖網間隔、網深さ、オッタ-深さ等の時間的変化を計測した。中層トロ-ルシステムの静的特性を理論解析したところ、網及びオッタ-の水深は実測値とよい一致を示した。シミュレ-ションの結果より、ワ-プ長及び曳網速度が網水深に大きく影響し、オッタ-の揚力及びワ-プ長が袖網間隔に大きく影響することがわかった。動的実験において、設定速度33.5ktにおいて、ワ-プ長を100mずつ変化させたとき、網水深及びオッタ-ボ-ドは812分で安定し、ワ-プの巻き上げ時は、繰出し時より23分早いことが認められた。曳網速度で制御する場合は、ワ-プの長さによらず、加速時よりも減速時の方が網水深,オッタ-水深及び網幅ともに、より安定性がよいことが分かった。船速の変動による中層トロ-ルの動的挙動を推定するために、数学モデルを構築し、システム工学の手法により解析を行った。モデルは、船速の変動によるハンドロ-プ張力の動的挙動を推定するための自己回帰平均移動モデルを考えた。海上実験で計測した船速及びハンドロ-プ張力から、モデルに含まれる未知パラメ-タを推定した。得られたモデルの妥当性について、残差の白色検定を行った結果、有意水準10%でモデルは妥当であることが確かめられた。最後に、得られた自己回帰モデルを用いてモンテカルロシミュレ-ションを実施し、その結果を海上実験より得られた実測値と比較したところ、両者はよく類似していることが認められた。
多分岐高分子保護剤の構造・機能設計による特異的ナノ金属粒子触媒反応場の構築

ハイパーブランチポリスチレンアンモニウム塩を保護剤とする、後周期遷移金属ナノ粒子の合成と特異的な水素化活性を明らかにした。ハイパーブランチポリスチレンアンモニウム塩は、アンモニウム塩上のアルキル基により、疎水性から親水性に至る性質を付与でき、反応速度や選択性の制御因子となりうるカウンターアニオンの変換も可能である。金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム触媒を用いて、アルケン、芳香族化合物、ケトン、ニトロアレンの水素化を行い、いずれも高い活性と共存する官能基への耐性を確認した。多くの反応で、特異的な水溶媒の効果が観察され、提案した反応機構モデルの妥当性が示唆された。ハイパーブランチポリスチレンアンモニウムクロリドの合成法は、対応するクロリド前駆体と3級アミンとの反応で達成でき、3級アミン上のアルキル鎖が短いアンモニウム塩は水に溶解し、アルキル鎖の長いアンモニウム塩は非極性溶媒に溶解する。様々な金属ナノ粒子の固定化を検討した結果、従来までに明らかしていた、金、白金、パラジウムに加えて、13ナノメートルのルテニウム、ロジウム、イリジウム、銀ナノ粒子が高分散したアンモニウム塩の合成に成功した。第1周期遷移金属である、鉄、コバルト、ニッケル、銅ナノ粒子の合成も可能であるが、これらは空気中ですみやかに酸化された。合成した金属ナノ粒子が分散したハイパーブランチポリスチレンアンモニウム塩の触媒活性を、アルケンと芳香環の水素化を用いて系統的に検討した。第2第3周期金属ナノ粒子はアルケンの水素化活性を持ち、とくに、アルケンの水素化には常温、常圧でロジウムナノ粒子が高活性を示した。一方、多様な官能基を含む芳香環の水素化には、ルテニウムナノ粒子がよい結果を与えた。アルケン、芳香環の水素化ともに水と有機溶媒の二相系触媒が可能であり、繰り返し再利用可能で金属リーチングが観察されないアルケンおよび芳香環水素化反応が達成された。また、白金ナノ粒子を用いたケトンの水素化では、水中のみ反応性を示すという特異的な溶媒効果を明らかとなり、申請書で提案した水中での反応モデルの正しさが示唆された。アンモニウム塩の対イオンはクロリドであるが、このクロリドのカルボキシレートやスルホネートへの変換反応が可能であることを見出した。この反応により、フッ素やキノンのような様々な機能性官能基の導入経路が開発され、次年度に予定している触媒反応への展開の基盤を構築した。本研究は,特殊構造高分子であるハイパーブランチポリスチレンアンモニウム塩を保護剤とした金属ナノ粒子触媒を開発し,そのアンモニウム塩,金属表面,水の3つの要素で活性,選択性を制御する「相間移動ナノ粒子触媒反応場」仮説をもとに,高活性,高選択性ナノ粒子触媒の開発を目指している.研究のマイルストーンを,1.反応モデルの確立,2.金属元素の多様化,3.アンモニウム塩修飾コンセプトの確立と実証,とし,平成26年度に1において,水中反応での加速効果,2における金属の拡張(金,白金,パラジウムから,ロジウム,ルテニウム等8族から11族元素全般へ)に成功した.さらに,3にあたる,これらのアンモニウム塩のカウンターアニオンを,カルボキシレートやスルホネートへ拡張する変換反応を発見し,平成27年度にこれらの合成法を確立した.以上を受けて,反応モデルから実用性ある有機合成反応への展開をおこない,平成26年度には,金属ナノ粒子が分散したハイパーブランチポリスチレンアンモニウム塩を用いるアルケンと芳香環の水素化反応の系統的研究をおこない.平成27年度には,とくに,金属として白金を用いて,芳香族ニトロ化合物の水素化反応を集中的に検討した.ニトロベンゼンのアニリンへの水素還元は,ニトロソベンゼン,フェニルヒドロキシアミンを経由する多段階反応であるが,まず,アンモニウム塩上のアルキル基と水素圧を適切に選択することにより,ヒドロキシアミンとアニリンの選択合成,アニリンの副生を伴わないクロロニトロベンゼンの合成,に成功した.26年度に水中でのケトンの水素化を達成したが,ケトンを初めとするカルボニル基を有するニトロ芳香族化合物の水素化では,ニトロ基の選択的還元が起こった.過去の報告よりも高い触媒活性と,液・液二相系触媒での繰り返し再利用実験にも成功し,効率的な水素化プロセスを達成した.3つのマイルストーンは,この2年間で基盤となる成果は得られている.一方,本研究の最も挑戦的な課題である,「相間移動ナノ粒子触媒反応場」仮説に基づき,アルケンや芳香環,ニトロ基の還元で,官能基選択性を含む多くの実験事実が集積し,有機合成反応として有用な触媒プロセスの構築に成功した.本年度,最も成果が出た点は,高効率的,高選択的な芳香族ニトロ化合物の水素化反応である.ハロゲン,カルボニル基等の官能基を有する芳香族ニトロ化合物を,ハイパーブランチポリスチレンアンモニウム塩で保護した白金ナノ粒子で,高い触媒効率と,アニリンとヒドロキシアミンの選択合成や,ニトロ基と他の還元を受けやすい官能基間の高い選択性を達成した.液・液二相系での触媒回収再利用にも成功している.この成果は,26年度にまとめた官能基を持つアルケンや芳香環の水素化反応と比較検討することにより,本研究の最も挑戦的な課題である,「相間移動ナノ粒子触媒反応場」を理解する上でも優れた成果である.

「相間移動ナノ粒子触媒反応場」仮説の要素である,アンモニウム塩の両親媒性,ナノ粒子特有の高活性金属表面,水やアルコールのような水素結合を作りやすい溶媒中での,触媒と基質の相互作用,という点が,これまで開発してきたアルケンや芳香環,ニトロ基の水素化の活性や選択性の鍵となっていることは明らかである.一方で,仮説を端的に実証できる実験として,アンモニウム塩に不斉因子を導入して実施する不斉水素化や,光レドックス部位をもつアンモニウム塩を用いて当該部位が反応の鍵になる,という点を検討した.カウンターイオンに,前者は不斉スルホン酸を導入する,後者はキノンを持つスルホン酸を導入することで,触媒合成には成功した.これらを用いた反応について検討したが,現段階では再現性に問題があり,精密な条件設定が必要であるという結論に至った.本研究は、特殊構造高分子であるハイパーブランチポリスチレンアンモニウム塩を保護剤とした金属ナノ粒子触媒を開発し、そのアンモニウム塩、金属表面、水の3つの要素で活性、選択性を制御する「相間移動ナノ粒子触媒反応場」仮説をもとに高活性、高選択的反応を可能とする、金属ナノ粒子触媒の開発を目的として、研究を実施した。3か年の研究期間を通じて、金属元素の多様化、アンモニウム塩修飾法の確立をおこない、この成果をもとに、ナノ粒子触媒反応場と水による反応加速効果を、ケトンの水素化、アルケンおよび芳香族化合物の水素化、ニトロ化合物の水素化の3つの反応で系統的に検討した。多様な金属ナノ粒子の合成については、ハイパーブランチポリスチレンアンモニウム塩は優れた保護剤であり、金、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウムの貴金属と、鉄、コバルト、ニッケル、銅の非貴金属にも適用できることを明らかにした。また、アンモニウム塩の修飾法を確立し、カウンターアニオンがクロリドであるハイパーブランチポリスチレンアンモニウム塩から、スルホン酸塩、カルボン酸塩へと変換する方法を確立した。これらを用いた触媒的水素化反応を検討した結果、アルケンの水素化が、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム触媒で、芳香族化合物の水素化がルテニウム触媒で温和な条件で進行した。極性化合物であるケトンとニトロ基の還元においては、白金触媒を用いた場合、プロトン性極性溶媒中での加速効果が見られ、とくにケトンでは水の効果が大きいことが明らかとなった。平成27年度から28年度において集中実施したニトロ基の還元反応では、これまでで最高活性の触媒を開発したのみならず、ヒドロキシアミンの選択合成や二相系繰り返し再利用を達成した。キラルなハイパーブランチポリマーアンモニウム塩を用いるケトンの水素化を検討し、低いが不斉誘起が観察された。ハイパーブランチポリスチレンアンモニウム塩を保護剤とする、後周期遷移金属ナノ粒子の合成と特異的な水素化活性を明らかにした。ハイパーブランチポリスチレンアンモニウム塩は、アンモニウム塩上のアルキル基により、疎水性から親水性に至る性質を付与でき、反応速度や選択性の制御因子となりうるカウンターアニオンの変換も可能である。金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム触媒を用いて、アルケン、芳香族化合物、ケトン、ニトロアレンの水素化を行い、いずれも高い活性と共存する官能基への耐性を確認した。多くの反応で、特異的な水溶媒の効果が観察され、提案した反応機構モデルの妥当性が示唆された。本研究においては、申請時に、1.反応モデルの確立、2.金属元素の多様化、3.アンモニウム塩修飾コンセプトの確立と実証、の3つのマイルストーンを置き、1および2を平成26年度の達成目標として設定した。
悪性腫瘍の放射線治療効率を高める新たなPET画像診断法の開発

悪性腫瘍は不均一であり、放射線の感受性が高い部位と低い部位が混在している。放射線治療効率を高めるためには、腫瘍細胞の局在診断や放射線治療効果が期待できる部位を推定することが求められる。本研究ではポジトロン断層撮像法(PET-CT)を用いて、小動物とヒトの頭頸部悪性腫瘍や脳腫瘍において代謝画像を評価し、形態画像や病理組織との比較を行った。これらの基礎実験および臨床研究により、さらなる精度の高いPET-CT診断・治療法の選択に関する画像評価システムの確立を目指す。今年度は大阪大学大学院医学系研究科附属PET分子イメージングセンターに設置のPET-MRI装置の調整や整備を行った。同時に並行して、同センターのサイクロトロン、標識合成装置の整備や調整を行い、FDGやFLTやFMISOの各代謝トレーサの合成試験を行った。並行して小動物移植モデルの作成にあたり、培養細胞を増殖させる環境整備や技術の習得に努めた。また、実際に小動物に増殖させた腫瘍細胞を皮下に移植し、安定した小動物移植モデルが作成できる技術の習得に努めた。合成した各代謝トレーサ(FDGとFMISO)を不安定ながら作成できた移植モデルに投与し、PETーMRI装置並びにPET-CT装置を用いて実際に撮像を行い、小動物への各代謝トレーサやMRI造影剤の最適な投与量、投与後のPET-CT並びにPET-MRI撮像の最適撮像開始時間および撮像時間の決定、撮像のシーケンスの決定に努めた。また、合わせて小動物の実験を行う際の麻酔方法や麻酔の最適投与量の決定、小動物の全身状態を管理するモニターなど実験環境を整備した。小動物の採血手法、腫瘍組織の摘出、病理組織解析などの環境整備に努めた。2013年度の米国核医学学会並びに第53回日本核医学会学術総会に参加し、最新の動物実験の情報入手や実験の手技方法について学んだ。今年度は、扁平上皮癌(Fadu)の細胞を培養し、小動物腫瘍モデルを作成し、これらの技術を習得した。合成した各代謝トレーサを小動物腫瘍モデルに投与し、放射線治療前のPETーMRI並びにPET-CT撮像を行い、小動物への各代謝トレーサの最適な投与量、投与後のPET並びにMRI撮像の最適撮像開始時間および撮像時間の決定、撮像のシーケンスの決定に努めた。放射線治療前の評価はできたが、放射線治療を行う際の照射方法や照射範囲、照射量などの決定に難渋し、研究の進行が遅れている。臨床部門では、中性子捕捉療法を受けた頭頸部癌再発患者の経過をアミノ酸代謝PETイメージング製剤で評価し、データの蓄積並びに解析を行った。ヒトの下咽頭癌細胞株(Fadu)を培養して、小動物の皮下に投与し腫瘍モデルを作成した。腫瘍直径が10mm以上の時点で、PET製剤(糖代謝製剤とアミノ酸代謝製剤)を尾静脈より静注し、大阪大学大学院医学系研究科附属PET分子イメージングセンターに設置されている小動物実験用システムInveon PETシステムを用いてPET撮像とCT撮像を行い、治療前評価を行った。コントロール群と放射線外照射群に分け、照射群に対してGammmacellを用いて放射線外照射を行った。ノギスを用いて皮下腫瘍の長径と短径を計測し、経時的変化を調べた。治療後に治療効果判定のPET-CT撮像を同様に施行し、治療前後の画像評価の比較、また病理組織学的変化との比較を行った。並行して、頭頸部癌患者や脳腫瘍患者のPET製剤(糖代謝とアミノ酸代謝製剤)を用いた画像評価や解析、データ蓄積を行い、従来法のCT/MRIの形態評価との比較を行った。治療後の放射線壊死などの炎症病変において糖代謝が亢進しているため、FDG PET診断能に限界があるが、アミノ酸代謝も軽度ながら亢進しており、診断能に限界があることが判明した。小動物腫瘍モデル作成の技術を習得し、放射線治療前の画像評価は行えるようになった。放射線治療後の画像評価時期の決定、薬剤合成の調整、放射線治療条件(照射線量、範囲、照射時間など)の設定が予想外に困難であり、放射線治療後の安定した画像評価が得られていない。再度これらの条件を検討し、調整を行う必要がある。腫瘍診断学放射線治療の照射線量や照射範囲、照射時間の検討並びにこれら条件の最適化をはかったうえで、放射線治療前後の画像評価と病理組織学的評価を行い、解析並びにまとめを行っていく。小動物移植腫瘍モデルの作成が難しく、かろうじて作成できた小動物モデルの腫瘍の生着もばらつきが多く、安定したモデル作成に難渋している。また、撮像装置の調整や撮像の最適なタイミング、実験時の採血手法の確立など、に最初の計画より時間がかかっており、進行がやや遅れている。小動物腫瘍モデルの放射線治療後の画像評価時期の決定、薬剤合成の調整、放射線治療条件(照射線量、範囲、照射時間など)の設定条件を再度検討し、研究を行う必要が生じたため。今年度は安定した小動物移植腫瘍モデルの作成を目指す。

PET-CT装置並びにPET-MRI装置を用いて、各代謝トレーサを投与し、腫瘍モデルの治療前後の画像を撮像し、各代謝トレーサの腫瘍集積性の変化、腫瘍増殖性と投与後の各代謝変化等を調べていく。また、マクロ並びにミクロの病理標本を対比させて病理学的な解析を行っていく。これらの小動物実験の結果に基づき、臨床部門においても、腫瘍患者の治療前後の各トレーサの腫瘍集積性の変化や代謝の変化を追求する準備をすすめていく。小動物購入費、細胞培養を行う物品費、PET分子イメージングセンター利用料、病理標本作成費、英文構成費などが必要である。今年度は安定した移植腫瘍小動物モデル作成に難渋し、予定していた各種トレーサを用いたPET-MRIやPET-CT装置を用いた実験が計画通りに進められなかったため、最初の計画より進行が遅れている。大阪大学大学院医学系研究科附属PET分子イメージングセンターで動物実験を行う施設利用料、各代謝トレーサの合成や小動物、研究成果の発表に使用する。
ピロリ菌の病原遺伝子多型が与える疾患への影響

ヘリコバクター・ピロリ感染による消化性潰瘍や胃癌発症の高危険群を同定することは非常に重要である。発症の原因として、ピロリ菌の病原因子のなかではcagA遺伝子が最も研究されている。本研究では、ピロリ菌のDNAサンプルを用いてPCRを行い、cagA遺伝子の有無について調べた。cagA遺伝子のシーケンス解析を行ったところ、cagAの遺伝子型がAB、ABC、ABCC、ABCCC、ABD、ABABCCなど種々の遺伝子多型を持つピロリ菌株を得ることができた。これらの野生株、cagA欠損株を胃がん細胞株と共培養し、発現する遺伝子に関して、マイクロアレイを用いた解析を行い、結果を解析中である。(研究の学術的背景)ヘリコバクター・ピロリ(ピロリ菌)感染による消化性潰瘍や胃癌発症の高危険群を同定することは非常に重要である。発症の原因として、宿主や環境の因子に加え、様々な菌側の病原因子が関与していると考えられており、ピロリ菌の病原因子のなかではcagA遺伝子が最も研究されている。疫学的、分子生物学的にはcagAの遺伝子型が病原性と関連することが報告されているが、これらの研究は疫学またはCagA蛋白を全身に人為的に導入した遺伝子改変マウスの実験であり、実際それらのCagA蛋白を発現する菌が胃粘膜で同様の現象を引き起こすかについては不明瞭である。異なるcagA遺伝子型を持つ臨床株を用いて検討することも可能ではあるが、その他の病原因子が異なるので、cagA遺伝子多型を比較することは困難である。そこで本研究では種々のcagA遺伝子多型を持つピロリ菌を作製し、ピロリ菌のcagA以外の遺伝的背景を同じ状態にした上で培養細胞ならびに実験動物への感染実験を行う事で、細胞接着、IV型分泌装置による宿主細胞へのCagA蛋白の注入といった生体内での感染を実際に再現でき、より的確にcagA遺伝子の多型と病原性の関連性について評価することができると考えた。(cagAの遺伝子型と病原性)cagA遺伝子はCagA蛋白をコードし、CagA蛋白は注射針様構造(IV型分泌装置)を介して宿主細胞内に注入され、さまざまな細胞内シグナル伝達系に異常を起こすことが報告されている。cagAの遺伝子型は3'末端側にある繰り返し配列によって識別でき、繰り返し配列に存在するチロシンリン酸化部位を含むアミノ酸配列(EPIYA)モチーフの周辺アミノ酸配列をもとに、AおよびBモチーフ、欧米株に特徴的なCモチーフ、東アジア株に特徴的なDモチーフの組み合わせで、ABCやABCC、ABDなどと表現する。ヘリコバクター・ピロリ(ピロリ菌)感染による消化性潰瘍や胃癌発症の高危険群を同定することは非常に重要である。発症の原因として、様々な菌側の病原因子が関与していると考えられており、ピロリ菌の病原因子のなかではcagA遺伝子が最も研究されている。そこで本研究では種々のcagA遺伝子多型を持つピロリ菌を作製し、ピロリ菌のcagA以外の遺伝的背景を同じ状態にした上で培養細胞ならびに実験動物への感染実験を行う事で、より的確にcagA遺伝子の多型と病原性の関連性について評価することができると考えた。本研究では、昨年度に本講座で保管されているピロリ菌のDNAサンプルを用いてPCRを行い、cagA遺伝子の有無について調べた。このうち、陽性であったサンプルについてcagA遺伝子のシーケンス解析を行ったところ、cagAの遺伝子型がAB、ABC、ABD、ABCC、ABCCC、ABD、ABABCCなど種々の遺伝子多型を持つピロリ菌株を得ることができた。これらの菌を用いて、変異株を得るためにT7Blue vectorにcagAの上流及び下流領域とクロラムフェニコール耐性遺伝子(cat)を挿入したプラスミド(pTHP494/496::cat)を作製し、natural transformation法でTN2 cagA欠損株(TN2⊿cagA)の作製にも成功したが、遺伝子相補株を作成することには、最後まで成功しなかった。そのため、まずは野生株、変異株を用いて、これらの株を胃がん細胞株と共培養し、発現する遺伝子に関して、マイクロアレイを用いた解析を行って、現在結果を解析中である。分子疫学本講座で保管されているピロリ菌のDNAサンプルを用いてPCRを行い、cagA遺伝子の有無について調べた。

このうち、陽性であったサンプルについてcagA遺伝子のシーケンス解析を行ったところ、cagAの遺伝子型がAB、ABC、ABD、ABCC、ABCCC、AABD、ABABCCなど種々の遺伝子多型を持つピロリ菌株を得ることができた。(培養細胞への感染実験)(実験動物への感染実験)本実験で使用するTN2株はスナネズミへの感染により胃炎を惹起することが確立されている。遺伝子組み換えによって作製したピロリ菌株(TN2⊿cagATN2/ cagA***)をスナネズミに経口投与し、感染成立の有無や感染後の炎症反応を組織、生化学的に解析する。本講座既存の試薬類や器具類を利用できたので次年度使用額が生じた。人件費、マイクロプレートリーダーについても他の経費で賄えたので未使用額が生じた。次年度は培養細胞や実験動物への感染実験が予定されており、多量の消耗品が必要となるのでそちらに利用予定である。
生み出せ！自立学習者―多読・多聴活動を豊かにするシステム開発の構築

本研究の目的は、英文を読む楽しさが増すようなデジタル教材を開発し、学習者が多読活動を通して自己努力を続けたり、動機づけをしたりすることである。そのシステム構築の中心となる機能は、学習者が自分の未知語を「My未知語リスト」として保存できることであるが、日本人英語学習者用に作られた学習者語彙リストJACET8000を搭載したことにより、学習者は未知語とJACET8000の語彙リストとの関連が分かり、自己の語彙レベルも認識して語彙学習への意欲を高める可能性にもつながった。本研究の目的は、多読・多聴を通して語彙を増やすためには、どのような工夫をすると効果があるかを調査し、語彙を増やすための有効なシステムを構築して、学習者の動機づけを高め、自立/自律学習者の育成に貢献することである。多読は語彙の偶発的学習を促す活動として有力ではあるものの、学習者がどのように多読を通して語彙を増やしているか、ということはあまり研究されていない。そこで、多読を通して語彙を増やすにはどうしたらよいかを授業中や授業の課題を通して学習者に考えてもらい、学習者の意識を調査した。その結果、CDで音読されたものを聞くというような聴覚からのインプットよりも、映画を見たり、写真やイラストを入れたパワーポイントを見たり作ったりするような視覚的な補助が好まれることがわかった。また、わからない語をそのままにせずに辞書で調べることも好まれていた。次に、リスニングスキルが高いということは「聞こえてくる音声が何について話されているか」を素早く理解できるということなので、リスニング時にスキーマがどのように働くかを判断するキーワードに着目し、音声情報に関する内容理解テストや背景知識を予め与える、など3種のタスクを実施した。その結果、学習者は個々の質問に意識が向いて音声情報全体の流れを把握せず、スキーマを活用するいとまが全くないということがわかった。学生たちの意識とキーワード正答率などに大きな差がある、ということは、内容を理解したつもりになっていても実際には聞き取れていない語のほうが多く、集中力が持続できてないということなので、どのように学習者の集中力を持続させるかの方策を模索することが喫緊の課題である。日本人学習者の大学入学以前の英語教育は、単語や文法の知識を増やすことに重点が置かれ、4技能のバランスが配慮されているとは言えない。そこで、多読・多聴教材を利用して意味中心のインプットを増やし、未知語は読みながら辞書を引くのではなく、読み終えた後調べ、アウトプットや流暢さを伸ばす活動に重点をおいて語彙力を増やし、読む楽しさ、聴く楽しさが増すようなデジタル多読・多聴教材を開発することが本研究の目的である。現在開発中の教材は、The Chronicles of Narnia, The Lion, the Witch and the Wardrobe (1950, 2009)をebookとして読みながら、学習者が自分の未知語をハイライトしていくものである。その際、その未知語が学習者が覚えるべき基本語かどうかが分かれば、学習者の読書意欲も増し、負担も軽くなるであろう。基本語は是非とも覚えるべき語であるし、重要でない語であるならばその場で忘れてもいいのだから。Nation(2001)によると、語彙は高頻度の2000語程度が書き言葉の80%以上、会話の90%に使われているという。2000語という基準が日本人学習者に適切かどうかは検討の余地があるが、中学で定着させたい基礎的単語が定着されないままになっている学習者もいるので、本研究では、ebookを読みながら、未知語をハイライトし、かつ基本語であることもわかるようなシステムにまで進化させたい。平成26年度は「My未知語リスト」を作成できるところまでこぎつけられたので、最終年度である平成27年度の目標は基本語リストと音声ファイルをアップし、システムを完成させることである。本研究の目的は、多読・多聴を通して語彙力を増やし、意味中心のインプットを増やすことで学習者の学習意欲を向上させ、さらにアウトプットや流暢さも促進させて、読む楽しさ、聴く楽しさが増すようなデジタル多読・多聴教材を開発することである。研究開始年の調査で、学習者は、CDを聞くというような聴覚からのインプットよりも、動画やパワーポイントなどを利用した視覚的な教材を好み、意味の分からない語に関してはそのままにして読み進めるよりも、その場ですぐ辞書等で調べることを好むことが分かった。しかし、この読み方では、単語認知から文の意味理解に時間がかかり、読む楽しさを感じることは程遠い。そこで、The Chronicles of Narnia, The Lion, the Witch and the Wardrobe (1950, 2009)をebookとして読みながら、学習者が自分の未知語をハイライトし、あとでまとめてWeblioなどのウェッブ辞書で意味を調べ、「My未知語リスト」として保存できるシステムを作った。また、音読は内容理解を高める効果があることがこれまでの多くの研究で明らかになっているが、同様に英語が苦手という学習者の多くは英単語が読めない、読み方を知らない、ということも分かっている。平成27年度は、このNarniaのebookを使って「Phonicsを明示的に指導することで、読むスピードが上がり、内容理解も高まるのではないか」を研究課題とした。その結果、Phonics指導が必ずしも内容理解度アップにはつながらなかったが、読むスピードは向上したことが分かった。また、学習者からは「発音がわかることでスラスラ読めるようになった」「発音に以前より気を使うようになった」などの好意的なフィードバックを得られた。

・学習者の「My未知語リスト」中の単語が、学習者が覚えるべき高頻度の基本的単語(JACET2000語5000語)かどうかをチェックできるシステムが完成していないため。・ebookシステムの中に音声ファイルもインストールし、多読・多聴作業が同時に行えるようなシステムが完成していないため。日本人学習者が英語学習において、自立/自律性を高めるためには何が必要なのだろうか。本研究の目的である多読(多聴)活動を通して自立/自律的学習者を育てるために必要なことは、学習者が長期間、自己努力続行可能な学習環境を整えたり、動機づけをしたりすることである。この環境づくりの一端を担う、本研究の中心システムである、「ごんた」ー多読教材ebook, "The chronicles of Narnia, The Lion, the Witch and the Wardrobe" (1950, 2009) は、学習者がパソコン上で英文を読みながら「My未知語リスト」を簡単に作れるソフトであるが、平成28年度は、この「ごんた」に、日本人英語学習者用に作られた学習者語彙リストJACET8000を搭載した、「ごんたV1.20」を完成させた。この機能により、学習者は自分の未知語とJACET8000の語彙リストとの関連を見ることができ、自己の語彙レベルを認識したり、英文を読みながら8000語に選ばれている語とそうでない語を確認したりできるのである。学習者の語彙処理の速さは、学習者の言語処理速度に反映していると言えるので、学習者の現在の語彙習得レベルを認識できることで語彙学習への意欲が高まる可能性があることが分かった。また、前年度の研究により、Phonicsの明示的指導が読むスピードの向上につながっていることが分かったので、これまでに使用した練習課題を「Phonics演習」として一冊にまとめ、30部印刷製本して今後の研究に資することとした。しかしながら、今年度の目標であった「ebookに音声ファイルを搭載する」作業が実現できず、次年度以降の研究に持ち越されることになった。本研究の目的は、英文を読む楽しさが増すようなデジタル教材を開発し、学習者が多読活動を通して自己努力を続けたり、動機づけをしたりすることである。そのシステム構築の中心となる機能は、学習者が自分の未知語を「My未知語リスト」として保存できることであるが、日本人英語学習者用に作られた学習者語彙リストJACET8000を搭載したことにより、学習者は未知語とJACET8000の語彙リストとの関連が分かり、自己の語彙レベルも認識して語彙学習への意欲を高める可能性にもつながった。その理由として、・多読教材をebookとしてパソコン上で読め、学習者の未知語リストが検証できるところまできたこと。・実際に学習者に使ってもらい、データ分析によりアウトプットと流暢さを伸ばす教材開発の示唆が期待できること。があげられる。平成28年度は、昨年Phonics指導で使った練習問題を多読・音読指導用の練習冊子にまとめ、さらに、学習者の「My未知語リスト」の単語が、学習者が覚えるべき高頻度の基本的単語(JACET2000語5000語)かどうかをチェックできるようなシステムにまで進化させたい。
地磁気変化測定によるファジィ火山噴火予測システムの開発

本研究では,火山噴火現象による地磁気の変化から噴火直前と地磁気の関係をファジィシステム(ニューラルネットワーク)によりモデリングを行う.モデリングにさいして,入力データの獲得や入力変数の特定を行う必要がある.現在,地磁気の変化は時系列データとして記録されており,噴火直前,直後の特定時刻においての高速フーリエ変換により特定周波数スペクトルの時間的変化として扱うことができる.出力変数としては,火山噴火までの時間や噴火の規模(振動計,地震計)などが考えられる.本研究の目的は,これらの要因から噴火予測のシステム,また,火山噴火のモデリングを行うことにある.平成13年度,平成14年度の2年間で,火山噴火の電磁場変化データのフーリエへ変換を行い,火山噴火活動により変化する特定の周波数帯域を検討してきた.低周波領域において,噴火前と噴火後で変化する周波数帯域が観測される.この低周波領域を主体とした数個の周波数を用い,ニューラルネットワークによる火山噴火に伴う電磁波変化モデルを構築しようと試みたが,火山爆発による電磁波変化のデータにおけるバラツキが多く見られ,モデリングの結果,次のような課題が出てきた.爆発規模の変化により,周波数のFFTのパワースペクトルに大きな違いが出てくる.火山噴火のデータ観測点が1ッ箇所で行っているため,雑音の除去対策をとってはいるが電磁場データに対する信頼性が乏しい.今回の一連の研究では,研究成果を発表できるほどの成果が得られていない.今後の課題としては,爆発規模の違いによる電磁場データのバラツキをどのように規格化していくかが挙げられる.本研究では,火山噴火現象による地磁気の変化から噴火直前と地磁気の関係をファジィシステム(ニューラルネットワーク)によりモデリングを行う.モデリングにさいして,入力データの獲得や入力変数の特定を行う必要がある.現在,地磁気の変化は時系列データとして記録されており,噴火直前,直後の特定時刻においての高速フーリエ変換により特定周波数スペクトルの時間的変化として扱うことができる.出力変数としては,火山噴火までの時間や噴火の規模(振動計,地震計)などが考えられる.本研究の目的は,これらの要因から噴火予測のシステム,また,火山噴火のモデリングを行うことにある.1年目の実績として,火山活動から得られている電磁場変化データを高速フーリエ変換を用いてパワースペクトルの変化に変換した.その結果から,火山活動の前後において,磁場のパワースペクトルには特徴的な変化は見られなかったが,電場のパワースペクトルにはわずかながら変化が現れることが判明した.電場のパワースペクトルでは,0.010.1Hzの帯域で変化が顕著であった.今回の測定では,10^<-9>のオーダーのフラックスゲート型マグネットメータを使用して測定したため,磁場の変化があまり見られなかった.他の研究においては,火山噴火に伴う磁場変化は10^<-12>のオーダーに変化が現れることが報告されている.今後の展開としては,これら測定データより,0.10.01Hzの電場スペクトルを入力データとして用い,ニューラルネットワークやファジィにより,爆発の前後のスペクトル変化のモデリングを行う予定である.本研究では,火山噴火現象による地磁気の変化から噴火直前と地磁気の関係をファジィシステム(ニューラルネットワーク)によりモデリングを行う.モデリングにさいして,入力データの獲得や入力変数の特定を行う必要がある.現在,地磁気の変化は時系列データとして記録されており,噴火直前,直後の特定時刻においての高速フーリエ変換により特定周波数スペクトルの時間的変化として扱うことができる.出力変数としては,火山噴火までの時間や噴火の規模(振動計,地震計)などが考えられる.本研究の目的は,これらの要因から噴火予測のシステム,また,火山噴火のモデリングを行うことにある.平成13年度,平成14年度の2年間で,火山噴火の電磁場変化データのフーリエへ変換を行い,火山噴火活動により変化する特定の周波数帯域を検討してきた.低周波領域において,噴火前と噴火後で変化する周波数帯域が観測される.この低周波領域を主体とした数個の周波数を用い,ニューラルネットワークによる火山噴火に伴う電磁波変化モデルを構築しようと試みたが,火山爆発による電磁波変化のデータにおけるバラツキが多く見られ,モデリングの結果,次のような課題が出てきた.爆発規模の変化により,周波数のFFTのパワースペクトルに大きな違いが出てくる.火山噴火のデータ観測点が1ッ箇所で行っているため,雑音の除去対策をとってはいるが電磁場データに対する信頼性が乏しい.今回の一連の研究では,研究成果を発表できるほどの成果が得られていない.今後の課題としては,爆発規模の違いによる電磁場データのバラツキをどのように規格化していくかが挙げられる.
ニオブ-93mの実測に基く広島原爆速中性子フルエンスの評価

広島原爆の爆心地から288m(爆裂点から648m)の位置で被曝した相生橋の鉄板(直接被曝面を含む1cm厚)の1.6kgを試料として本研究を実施した。鉄板の表面をエッチング洗浄した後、希硝酸に溶解し、鉄濃度100mg/mlの2M硝酸溶液16l(以下鉄板溶解液)とした。鉄板試料中の微量成分であるニオブをまず粗分離・濃集するために開発した石綿捕集・脱離法の最適条件を追究しながら鉄板溶解液からニオブの粗分離・濃集を行った結果、鉄板溶解液1.6lを1バッチとしてそれに収率トレ-サ-・ニオブ-95を添加しておき、硫酸を加えて一旦蒸発乾固すると、鉄濃度4mg/mlの2M硝酸溶液40lから比較的高収率で100gの石綿(溶液に添加して40時間余りかくはん)にニオブが捕集され、石綿に捕集されたニオブは2M塩酸-10%過酸化水素でほぼ完全に脱離できることが分った。このようにして大部分の鉄から粗分離・濃集されたニオブを更に加水分解-タンニンを沈でん法により精製し、結局、1.6kgの鉄板中の約35%のニオブを約1.3gの乾燥マトリックス(以下ニオブ沈でん)中に回収した。ニオブ沈でんの96.91%を用いてニオブ-93m残留放射能の測定(16.6keV-X線を計数)を行った結果、その残留放射能は非常に微弱で、長期間の測定が必要であることが判明した。また、ニオブ沈でんの1.41%および1.68%を用いてニオブ沈でん中のニオブを中性子放射化により定量した結果、その測定にも更に数カ月間を要することが判明した。まだ充分に有意な結果を得るには至っていないが、現在までの測定結果によれば、ニオブ-93mの比放射能は、DS86(1986年線量体系)の計算方式によって推定される値を越えることはなく、従って広島原爆速中性子フルエンスは計算値以上にはならないだろう。