hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
配列情報に潜む規則性の発見

(1)RNAスプライシングでいかにして長大なイントロンが正確に認識されるのかを説明するIntrasplicingという仮説を提唱し、これを計算機実験によって検証を試みた。Intrasplicingとは、短いイントロンの切除を複数回繰り返すことによって、結果的に長大なイントロンを切断するという仮説である。(2)原核生物転写制御領域を近縁種間で網羅的に比較することにより、種々の生物について、保存領域を抽出し、さらにそれらが微生物界でどこまで存在するかを現在網羅的に探素中であり、遠くない将来にデータベース化して公開する準備を進めている。また、異なる遺伝子間に同時に存在する保存領域を探索することにより、共制御遣伝子群(レギュロン)を配列から予測する試みも行っている。(3)菅野研究室(東大医科研)との共同研究で、ヒトをはじめとする種々の生物種において、各遺伝子の転写開始点を詳細に解析した。その結果、転写開始点は非常にきっちり決められているもの、かなりゆらぎのあるもの、エキソン構造まで変わる選択的プロモーターに依存するものの3種がだいたい同じ程度の量比で存在することがわかった(投稿準備中)。(4)その他、共通モチーフ抽出支援ツールMelinaの改良、ゲノムデータに基づく仮説モデル間の類似度に基づく構造的関係性の解析、文字列と数値のペアからなるデータを与えられた時に、「文字列中にパターンがある/ない」と「数値」との間の相関が最も高いパターンを求める、という問題の効率的なアルゴリズムの開発などを行った。1.蛋白質のN末端領域に存在する代表的な局在化シグナルとして、シグナルペプチド、ミトコンドリア移行シグナル、葉緑体移行シグナルの3つが知られている。それらの予測問題では、論文値によれば、ニューラルネット法に基づくTargetPというプログラムが最高の能力をもつ(植物で85%、非植物で90%)。しかし、一般にニューラルネット法は、高いパターン認識能力を示すものの、ネットワークが認識している特徴の解釈が難しいという問題がある。そこで、我々は、十分高い識別能力を持ちながらも、なるべく直感的に理解しやすい局在化シグナルの配列上の特徴を発見することを目指して、シグナルの識別能力を指標に判別ルールの形で質のよい特徴量を探索した。その結果、シグナルペプチドでは最先端部を除いた20残基ほどの領域の平均疎水性値が高いことが重要で、ミトコンドリア・葉緑体移行シグナルでは共に酸性のアミノ酸が少ないことが重要であり、中でもミトコンドリア移行シグナルが、より塩基性の残基を多く含む傾向があることがわかった。さらに、ミトコンドリア・葉緑体移行シグナルは共にアルギニン残基が大体両親媒性αヘリックスを形成するようなパターンをもち、ミトコンドリア移行シグナルでは、リジンも含めた塩基性残基の両親媒性も重要であった。これらの特徴に基づく簡単なルールによって、高い識別能力(植物で84%、非植物で88%)が得られた。2.既知の内在型膜タンパク質の貫通部位は、疎水性のアミノ酸が多く存在するために、通常容易に検出できるが、複数の膜貫通部位をもつ場合には、しばしば平均疎水性の低い貫通部位が存在し、その一方でループ領域の中にはかなり平均疎水性の高い領域が存在するので、両者を正確に識別できれば、膜タンパク質構造の予測精度向上が期待できる。そこで複数貫通型膜タンパク質の膜貫通部位はそれぞれ固有のトポロジー形成能力をもっているという、最近実験により提唱されている考え方を、膜タンパク質データベースの配列情報解析によって検証することを試みた結果、この説をより一般化された立場から支持する結果を得た。1当初の研究計画ではDNA塩基配列データからのモチーフ抽出プログラムの性能評価に重点を置く計画であった。すなわち、共通の転写因子結合部位を含むことが期待される一群の塩基配列を与えられたときにそのモチーフを発見することが、どの程度プログラムで可能なのか、またパラメータ値を変化させることで結果が殿程度変わるのかを確かめることで、現状のアルゴリズムの問題の把握と新たな改良の糸口をつかむことを考えていた。そこで、まずいろいろなモチーフ抽出プログラムの結果や、一つのプログラムに対していくつか異なるパラメータ指定をしたときの結果の違いをグラフィカルに表示するプログラムMelinaを開発し、公開した。現在、ランダムに発生させた人工配列を用いて、より詳細な解析を行っている。2情報科学の立場からDNAモチーフ配列の共起性に着目し、共起シグナル配列をとらえるモデルの定式化を行った。さらに、これらを探索するビット演算に基づくアルゴリズムの設計と計算機実験によるモデルの有効性の検証を行った。3前年度に開発したタンパク質のN末端局在化シグナル認識プログラムiPSORTをOCamlという言語で実装し、コマンドラインで実行できるようにした。プログラムは非営利の利用にはフリーで配付している。4菅野純夫氏(東大医科研)のグループとの共同研究で、彼らが決定したヒト遺伝子転写物5'末端配列をゲノム上にマップしたデータベースDBTSSを構築した。このデータベースを現在種々の角度から解析しており、すでにいくつか興味深い観察を行っている。5以前に構築した枯草菌の転写因子とその結合部位に関するデータベースDBTBS(http://elmo.ims.u-tokyo.ac.jp/dbtss/)に、比較ゲノム研究に基づく予測レギュロンの表を追加した。(2)原核

生物転写制御領域を近縁種間で網羅的に比較することにより、種々の生物について、保存領域を抽出し、さらにそれらが微生物界でどこまで存在するかを現在網羅的に探素中であり、遠くない将来にデータベース化して公開する準備を進めている。また、異なる遺伝子間に同時に存在する保存領域を探索することにより、共制御遣伝子群(レギュロン)を配列から予測する試みも行っている。(3)菅野研究室(東大医科研)との共同研究で、ヒトをはじめとする種々の生物種において、各遺伝子の転写開始点を詳細に解析した。その結果、転写開始点は非常にきっちり決められているもの、かなりゆらぎのあるもの、エキソン構造まで変わる選択的プロモーターに依存するものの3種がだいたい同じ程度の量比で存在することがわかった(投稿準備中)。(4)その他、共通モチーフ抽出支援ツールMelinaの改良、ゲノムデータに基づく仮説モデル間の類似度に基づく構造的関係性の解析、文字列と数値のペアからなるデータを与えられた時に、「文字列中にパターンがある/ない」と「数値」との間の相関が最も高いパターンを求める、という問題の効率的なアルゴリズムの開発などを行った。
房総半島スロースリップイベントを鍵としたプレート間すべり特性の研究

房総半島東方沖で、スロースリップイベント(SSE)と呼ばれる現象が数年に1度の頻度で発生している。SSEは沈み込みプレート境界型地震と同じ断層すべり現象であり、プレート境界面の特性を知るための鍵となる。SSEは世界各地で検出されているが、房総半島沖SSEは群発地震活動を伴うという顕著な特徴を示す。この両者の関係を考察するため、GNSS・傾斜データに基づいてSSEのすべりの時空間変化を推定し、その結果と群発地震の活動の時間空間的推移と比較した。その結果、両者の間に時空間的な相関があることが明らかになった。この結果は、SSEのすべりが群発地震発生の直接の引き金になっていることを示唆する。本年度は、スロースリップイベント(SSE)等のデータ解析に用いるための計算サーバ(ワークステーション)を導入し、研究実施環境を整えた。それとともに、既存のSSEすべりの時間発展インバージョンプログラムを拡張し、傾斜データに加えてGNSS(変位)データも扱えるようにし、それを用いて、傾斜観測記録が利用できる最近2回(2007, 2011)の房総半島SSEについて、GNSSおよび傾斜データの同時インバージョンによって、それらのすべり過程を推定した。その結果、従来よりも空間的により詳細なSSEのすべり過程が推定でき、そのすべりの進展と、SSEに伴って発生している群発地震活動の震源位置の時間変化との間に、非常に良い対応関係があることが分かった。この成果を論文として投稿した。また、傾斜データが利用できない、さらに過去のイベントに遡り、1996, 2002を加えた4つのイベントについて、GNSSデータに基づいた同様の解析も行ない、他の研究グループの解析結果と一部異なるすべり過程の解析結果を得た。また4つのイベントを比較することで、個々のイベントの相違点も明らかになってきた。これに関する予備的な結果を、国際研究集会で発表した。昨年度までに、傾斜およびGNSS(変位)の地殻変動データに基づくスロースリップイベント(SSE)のすべりの時間発展逆解析プログラムを開発したが、その手法を2007年と2011年の2回の房総半島SSEに適用した成果を投稿した論文が印刷された。また同手法を、2014年に新たに発生した房総SSEにも適用して、SSEに併発する地震活動との時間空間的対比を行い、2007年・2011年SSEの結果と比較した。ここでも、SSEのすべり過程の進展と地震活動の時間推移との間に良い相関がみられた。これに関する結果を、2回の国際学会で発表した。さらに、SSEと地震活動との定量的な関連性を考察するための予備的な検討として、SSEにより生じる応力変化の空間的な分布と、地震活動との対比を開始した。地殻変動データから推定されるSSEのすべり分布の空間分解能を考慮し、地殻変動データを従来のすべり分布モデルと同程度に満たしつつ、地震が発生している場所での応力が増加するような空間パターンを示すすべりモデルが存在しうるか検討した。研究期間を通じて、房総半島スロースリップイベント(SSE)とそれに連動する群発地震活動との関係性を、地殻変動データ及び地震活動データに基づいて検討した。GNSSによる変位および傾斜計による傾斜変化の双方を逆解析することで、プレート境界面上でのすべり(SSE)の時間発展を求め、それを、地殻変動とは独立した観測量である、群発地震の発震時刻・震源位置と比較した。その結果、SSEのすべりと群発地震とが時間空間的に良い対応をしていることが分かった。2014年はじめに再来した房総SSEの解析も実施し、上記の対応関係を確認するとともに、この2014SSEが前回の半分程度の規模であることを示した。これは前回からの再来間隔がそれ以前の半分程度に短縮した事実とあわせて考えると、この間にほぼ一定のプレート相対運動によってSSE発生域のひずみが蓄積されていったと解釈される。最終年度である27年度には、前年度の後半から引き続き、上記の対応の因果関係を探る第一歩として、SSEのすべりが周囲の媒質中に作り出す応力変化と地震が発生している位置との関係を検討した。具体的には、せん断応力と法線応力の変化の線形和で定義される「クーロン破壊関数(CFF)」が正に変化すると、その場所での地震発生が促進されるという考え方に基づき、群発地震が発生している場所で正のCFF変化となり、かつ、地殻変動の観測データを満足するようなすべり分布が存在することを示した。さらにその枠組みをインバージョンとして定式化しつつある。この考え方を発展させ、次期の3か年計画として提案し、実施する予定である。当初計画のとおり、SSEのすべりによる応力変化から地震活動度を評価する手法の開発を開始した。

その検討を進める中で、地殻変動データの逆解析によるすべりモデルだけでなく、地震活動データも、応力変化を媒介してすべりモデルの推定に寄与しうるという考え方に思い至り、それにもとづいたすべりモデルの検討を進めたため。地震学上記のとおり、当初計画とは少し異なるものの、地震活動データを直接、SSEすべり過程の逆解析に利用するという興味深い方向性が見えてきたため、その方向での検討を重点的に進める。平成25年度の当初計画どおり、計算サーバの導入、SSEによる地殻変動データのインバージョン解析ともにほぼ予定通り実施することができたため。ほぼ予定通り支出したが、海外旅費に要した金額が、見込んでいたものより若干少なく済んだことなどにより、差額が生じた。平成25年度の研究計画はほぼ予定どおり実施できたので、今後についても当初計画どおり、得られたすべり過程に基づくプレート境界面付近での応力変化の評価と、群発地震活動との関連について研究を進めていく予定である。データ保存に必要なストレージなどコンピュータ関連消耗品を購入する。年度内に本研究計画の成果の一部を含む論文投稿を行ったが、残念ながら年度内に出版まで至らず、その経費等を繰り越した。また支出予定であった国外学会参加のための旅費は、発表内容を本計画とやや異なるものとしたため、本年度は支出を見送り、次年度に繰り越した。12月に米国サンフランシスコで開催されるAGU Fall meetingに参加し成果発表を行うための経費および、論文投稿にかかる諸費用を支出する予定である。またデータ保存に必要なストレージなどコンピュータ関連消耗品を購入する。
マトロイダル最適化理論の抜本的拡張

本年度は双向グラフの強連結分解を達成するべく,ラディアルの構造解明に取り組み,その構成的特徴付けを与えた.双向グラフとは有向グラフと符号グラフの共通の一般化である離散構造である.有向グラフの強連結構造については古くから簡潔明快な構造が明らかにされており,その理論は完成しているといえる.これに対し,符号グラフや双向グラフの強連結構造について明らかになっていることは非常に少なかった.一方で,マッチング理論における無向グラフのカテドラル標準分解は,特殊な符号グラフの強連結分解と解釈しうる.したがって,本研究では有向グラフの強連結分解とマッチングのカテドラル標準分解の共通の一般化によって双向グラフの強連結分解を与えることに取り組んだ.カテドラル標準分解では因子臨界グラフとよばれるグラフクラスとLovasz (1972)によるその構成的(帰納的)特徴付けが重要な役割を果たす.そこでまず因子臨界グラフの双向グラフへの一般化として,ラディアルの概念を導入し,この構成的特徴づけを与えた.これはLovasz (1972)の定理の一般化に相当する.この成果はマッチングの一般化である次数制約因子の理論への貢献を含む.また,マッチング特有のものとして知られていた構造を,マッチング理論の外へ拡張したことによって,マッチングが持つ計算量的性質の本質を抽出する取り組みに貢献するものである.この成果について,2018年度応用数学合同研究集会,および2018年度冬のLAシンポジウムにて口頭発表した.また,以前より投稿中であったDulmage-Mendlesohn分解の一般化に関する論文が査読付き国際会議COCOON 2018に採択され,これについて口頭発表を行った.当初の研究計画どおりの課題に取り組みまとまった成果を得た.まず,前年度に得たラディアルに関する成果を用いて,双向グラフの強連結分解の確立に取り組む.この過程において,マッチングの一般化として知られるb-マッチングのための標準分解理論を副産物として与える.そして,ここで明らかになった双向グラフの構造を観察することにより良い計算量的性質の中核にある特徴を考察する.また,一方でマッチング多面体の構造を知るために必要な,グラフの構造の解明にさらに取り組む.マッチング多面体の性質は,因子被覆グラフと呼ばれる特殊なクラスのグラフに関する性質へと帰着されることが知られている.因子被覆グラフの構造定理としては,Kotzig-Lovasz分解,耳分解,およびタイトカット分解が有用であることが知られているが,これらよりさらに詳しい構造を知るためには,これらの既約クラスに対する非自明な構造定理が必要である.本研究では,これまでの成果を用いてこういった新しい構造定理を得ることに取り組む.本年度は双向グラフの強連結分解を達成するべく,ラディアルの構造解明に取り組み,その構成的特徴付けを与えた.双向グラフとは有向グラフと符号グラフの共通の一般化である離散構造である.有向グラフの強連結構造については古くから簡潔明快な構造が明らかにされており,その理論は完成しているといえる.これに対し,符号グラフや双向グラフの強連結構造について明らかになっていることは非常に少なかった.一方で,マッチング理論における無向グラフのカテドラル標準分解は,特殊な符号グラフの強連結分解と解釈しうる.したがって,本研究では有向グラフの強連結分解とマッチングのカテドラル標準分解の共通の一般化によって双向グラフの強連結分解を与えることに取り組んだ.カテドラル標準分解では因子臨界グラフとよばれるグラフクラスとLovasz (1972)によるその構成的(帰納的)特徴付けが重要な役割を果たす.そこでまず因子臨界グラフの双向グラフへの一般化として,ラディアルの概念を導入し,この構成的特徴づけを与えた.これはLovasz (1972)の定理の一般化に相当する.この成果はマッチングの一般化である次数制約因子の理論への貢献を含む.また,マッチング特有のものとして知られていた構造を,マッチング理論の外へ拡張したことによって,マッチングが持つ計算量的性質の本質を抽出する取り組みに貢献するものである.この成果について,2018年度応用数学合同研究集会,および2018年度冬のLAシンポジウムにて口頭発表した.また,以前より投稿中であったDulmage-Mendlesohn分解の一般化に関する論文が査読付き国際会議COCOON 2018に採択され,これについて口頭発表を行った.当初の研究計画どおりの課題に取り組みまとまった成果を得た.まず,前年度に得たラディアルに関する成果を用いて,双向グラフの強連結分解の確立に取り組む.この過程において,マッチングの一般化として知られるb-マッチングのための標準分解理論を副産物として与える.そして,ここで明らかになった双向グラフの構造を観察することにより良い計算量的性質の中核にある特徴を考察する.また,一方でマッチング多面体の構造を知るために必要な,グラフの構造の解明にさらに取り組む.マッチング多面体の性質は,因子被覆グラフと呼ばれる特殊なクラスのグラフに関する性質へと帰着されることが知られている.因子被覆グラフの構造定理としては,Kotzig-Lovasz分解,耳分解,およびタイトカット分解が有用であることが知られているが,これらよりさらに詳しい構造を知るためには,これらの既約クラスに対する非自明な構造定理が必要である.本研究では,これまでの成果を用いてこういった新しい構造定理を得ることに取り組む.購入予定であったパソコンの発注・納品が年度をまたぐ見込みであったので購入を次年度に見送った.今後予定通り当該のパソコンを購入する.
サイトカインネットワークを利用した魚病診断法の確立

19種類のサイトカイン遺伝子をターゲットとしたマルチプレックスシステムを構築し、病原体成分または病原細菌接種時のトラフグにおけるサイトカイン遺伝子の発現動態を解析した。その結果、全ての試験において炎症性サイトカインの発現増加が認められた。さらに、ウイルス疑似核酸物質による刺激においてのみ、I-IFNの顕著な増加が認められた。続いて、病原細菌または寄生虫感染時の腎臓におけるIL-10、IL-17/AF1、IFN-y、IL-4/13の発現動態を解析した。細菌感染時は全てのサイトカインについて産生の増加が認められた。また、寄生虫感染時も同様の傾向を示したが、特にIL-4/13の産生が顕著に増加することが確認された。続いて細胞内サイトカインの検出を試み、IFN-y産生細胞の検出技術の構築に成功した。当該技術によって、末梢血白血球中のIFN-y産生Th細胞は病原体構成成分での刺激によって増加することが確認された。平成24年度は、タンパク質および細胞レベルでのサイトカインの産生動態を指標とした魚病診断法の確立を試みた。まず初めにタンパク質レベルでサイトカインを検出するためのEnzyme-Linked ImmunoSorbent Assay (ELISA)法を確立した。IL-4/13A, IL-4/13B, IL-6, IL-10, IL-17A/F3, TNF-α, IFN-γ1, IFN-γ2に対するペプチド抗体を作製し特異性を確認した。これらの抗体を用いてELISA法を確立した。続いて、Th細胞におけるサイトカイン産生を検討したが、細胞内サイトカインの抽出が上手く行えず測定には至らなかった。このためLPSを接種したフグの血中炎症性サイトカイン(IL-6およびTNF-α濃度の測定を試みた。その結果、TNF-αおよびIL-6ともに、接種後3時間目より血中濃度が上昇し、6時間目で最も高い産生量となることが確認された。さらに、寄生虫感染時の産生動態を検討した結果、IL-10, IL-17A/F3, IFN-γ1, IFN-γ2の発現変動が認められた。同時に、抗寄生虫免疫を誘導するTh2サイトカインであるIL-4/13A, IL-4/13Bの高い産生が認められた。続いて、フローサイトメーターを用いた細胞内サイトカイン染色技術による、細胞レベルでの魚病診断法の確立を試みた。まず初めに、T細胞のマイトジェンであるホルボール-12-ミリスタート-13-アセタートおよびイオノマイシンでTh細胞を刺激し、刺激後の産生サイトカインの検出を試みた。その結果、IFN-γ産生細胞の検出に成功した。当該技術を用いLPSで刺激したTh細胞を対象にIFN-γ産生細胞の検出を行った結果、刺激によってIFN-γ産生細胞の数が有意に増加することが確認された。平成23年度は、マルチプレックス遺伝子発現定量解析システムを利用し、サイトカイン遺伝子の発現動態を指標とした魚病診断法の確立を試みた。マルチプレックスシステムに組み込んだサイトカイン遺伝子は以下に示す通りである。炎症性サイトカイン、抗炎症性サイトカイン、T細胞の分化/増殖誘導性サイトカイン、B細胞の活性化/分化誘導性サイトカイン、抗ウイルス活性誘導性サイトカイン、単球細胞の分化/増殖誘導性サイトカイン。続いて、構築したマルチプレックスシステムを用いて、病原体構成成分(LPS or polyI:C)で刺激した頭腎細胞におけるサイトカイン遺伝子の発現動態を解析した。その結果、LPSまたはpolyI:C刺激時共に、炎症性サイトカイン遺伝子の有意な発現量の増加が認められ、またpolyI:C刺激時においてのみ、I-IFN-1 and IFN-g遺伝子の発現量の増加が認められた。さらに、病原体Vibrio harveyiを接種したフグにおけるサイトカイン遺伝子の発現動態は、細菌構成成分のLPSで刺激した時の発現パターンに酷似していた。以上の結果より、マルチプレックスシステムによって解析される発現パターンは、病原体感染時のそれと類似することが示唆された。当該システムについては、H23年度9月に国内特許の出願を行った。続いて、タンパク質レベルおよび細胞レベルでの診断技術の構築を試みた。タンパク質レベルでは、血中の炎症性サイトカイン(TNF-a, IL-6)の測定法をELISA法によって確立した。

細胞レベルについては、CD4陽性細胞が産生するサイトカイン(IFN-g, IL-4,IL-17 etc.)についてペプチド抗体を作製し、作製した組み換えタンパク質への反応性の確認を行った。その結果、作製した全ての抗体が良好な反応性を有することが確認された。遺伝子レベル・タンパク質レベル・細胞レベル全ての研究において、計画通りの成果が得られている。さらに、遺伝子レベルの研究成果については特許出願も行われていることから高く評価できる。H23年度の研究の進展は順調であるため、次年度以降も引き続き当初計画に従って研究を進める予定である。主に研究を行うための試薬や消耗品費として使用する予定である。また、成果の公開(学術論文の投稿)に必要な、英文校閲等にも使用する予定である。
糖鎖による生命分子制御

硫酸化多糖・オリゴ糖の作用機構の解明が、NMRを使って行われた。エイズウイルスのエンベロープタンパク質gp120中にある正電荷集中部位のペプチドシーケンスのダイマーと、高い抗エイズウイルス作用を持つカードラン硫酸は、相互作用してゲル状コンプレックスを与えること、また、NMRスペクトルでその割合や挙動が検出できることが見出された。さらに、リンパ組織への、医薬運搬性が期待されるアジドチミジン担持カードラン硫酸が合成された(瓜生分担)。デキストラン誘導体に白金錯体型制癌剤シスプラチンを結合させた、認識能とドラックデリバリー能を有する新規高分子コンジュゲート医薬が合成された(大内分担)。Ce(IV)/糖複合体によってプラスミドDNAおよびDNAオリゴマーの効率的な加水分解が起り、DNAが切断された。DNA40量体に対して、Ce(IV)/デキストラン複合体は高活性のCe(IV)ヒドロゲルより3倍以上の速度で切断した(小宮山分担)。キチン、キトサンの6位ヒドロキシメチル基をカルボキシ基に変えたグリコサミノグルカン類似機能を持つ水溶性キチン、キトサン誘導体を合成し、好中球の活性酸素生産能に及ぼす影響を調べたところ、これまで調べてきたカルボキシメチル化キチンやアセチル化キトサンとは逆に、本研究で合成された酸化キチンは活性酸素を抑制する効果を示した(重政分担)。リン酸キチンのカルシウム吸着性を利用するため、アルギン酸とリン酸キチンの混合紡糸によって生体親和性の高い繊維を作成した。リン酸キチンを添加した糸は、湿潤状態での結節強度を増加させる効果を持つことが分った(戸倉分担)。高分子溶液学的手法を用いて、サクシノグリカンはNaCl水溶液中で2本の分子鎖からなる二重らせん構造をとっている可能性が高いことを見出した(則末分担)。抗エイズウイルス活性を有するカードラン硫酸は、エイズウイルスのエンベロープ糖タンパクgp120と相互作用することを実証するため、タンパク質のモデル化合物としてポリリジンを選び、カードラン硫酸とポリリジンの相互作用をNMRで検出した(瓜生分担)。^<14>C-標識カルボキシメチル(CM)キチンを使って、CM-キチンのマウス体内における挙動を調べたところ、骨髄への顕著な蓄積が見られ、他の臓器への蓄積は低かった。FITC-標識CM-キチンで調べると、食細胞のマクロファージり顕粒球へ取り込まれることが分かった(戸倉分担)。ポリエチレングリコール(PEG)-キトサンハイブリッドや、糖鎖-キトサンハイブリッドを合成し、好中球など白血球細胞との相互作用を調べた。キトサン誘導体による好中球の活性化は、オプソニン効果による貧食促進ではなく、プライミング効果による好中球細胞の膜刺激の増強におることが分かった(重政分担)。デキストランをキャリヤ-とする白金錯体シスプラチンの高分子プロドラッグを分子設計した。ジカルボキシメチル(DCM)化デキストランとシスプラチン(CDDP)のコンジュゲートは、長い血中寿命を持っており、またフリーCDDPよりも有意な腫瘍増殖抑制効果を示した(大内分担)。Ce(IV)イオンと糖類の錯体形成について調べた。リボース、リキソースおよびキシロースなどのアルドペントースはCe(IV)の均一化に極めて有効であった。Ce(IV)・糖錯体はDNA遺伝子の切断に強い活性を持っていた。中でもPr(III)を加えたCe(IV)/Pr(III)/デキストラン系はより高い活性を示した(小宮山分担)。霊芝(マンネンタケ)からリン酸緩衝液、続いてカセイソーダで抽出した多糖は、従来の常識に反して、1,3-α-グルカンが主成分であった。また、分子量の異なるヒアルロン酸の溶液挙動を調べたところ、理論式が導かれた(則末分担)。抗エイズウイルス活性を有するカードラン硫酸は、エイズウイルスのエンベロープ糖タンパク質gp120の塩基性アミノ酸の集中部位とイオン相互作用を行うことによって、その活性を発現するという仮説を立証しようとした。gp120の506-518番目のアミノ酸シーケンスを作り、それとカードラン硫酸を混合することによって生成するゲルのNMRは、2つの高分子が互いに相互作用していることを示した(瓜生分担)。キチンを燐酸化して作った燐酸化キチンとアルギン酸の混合物を紡糸し、組成の異なる燐酸キチン混合糸を得た。医用材料への応用に際して重要な因子である結節強度は比較的高かった。また、燐酸化キチンは血液凝固性とカルシウムイオン吸着性を有していた(戸倉分担)。ホルミル化ポリエチレングリコール(PEG)を先ず作り、これをキトサンと反応させて、PEGの分子量と導入率の異なるPEG-キトサンハイブリッドを合成した。置換度0.2以上の水溶性ハイブリッドは、zymozan存在下では全血中で化学発光応答を増幅させた(重政分担)。14Cラベル化アセチルガラクトサミン(NAPGA)は肝がん細胞組織に高い集積性を有することを見出し、NAPGAは肝がんをターゲットとするドラッグ・キャリアとして有用であることが分った。制がん剤のドキソルビシン(DXR)を担持したNAPGA/DXRは、肝がん細胞移植マウスに対してDXRそのものよりも高い延命効果を示した(大内分担)。DNAの加水分解能を持つCe(IV)

イオンを糖分子と複合化させたCe(IV)/糖複合体のうち、Ce(IV)/グルカミン複合体は、DNAをかなり大きな速度で加水分解した。次に、糖-DNAハイブリッドとランタニド金属イオンを用いてRNAおよびDNAオリゴマーの切断を行ったところ、ターゲットRNAをDNAと2本鎖形成させることにより、RNAの1本鎖部分のみを位置特異的に切断することに成功した(小宮山分担)。霊芝から抽出したα-1,3-グルカン、ヒアルロン酸、およびサクシノグカンの構造決定を行った。このα-1,3-グルカンはβ-1,3-グルカンよりも低い抗腫瘍活性を示したのは、ヘリックス構造を誘起しないα構造を取るためと推定される(則末分担)硫酸化多糖・オリゴ糖の作用機構の解明が、NMRを使って行われた。エイズウイルスのエンベロープタンパク質gp120中にある正電荷集中部位のペプチドシーケンスのダイマーと、高い抗エイズウイルス作用を持つカードラン硫酸は、相互作用してゲル状コンプレックスを与えること、また、NMRスペクトルでその割合や挙動が検出できることが見出された。さらに、リンパ組織への、医薬運搬性が期待されるアジドチミジン担持カードラン硫酸が合成された(瓜生分担)。デキストラン誘導体に白金錯体型制癌剤シスプラチンを結合させた、認識能とドラックデリバリー能を有する新規高分子コンジュゲート医薬が合成された(大内分担)。Ce(IV)/糖複合体によってプラスミドDNAおよびDNAオリゴマーの効率的な加水分解が起り、DNAが切断された。DNA40量体に対して、Ce(IV)/デキストラン複合体は高活性のCe(IV)ヒドロゲルより3倍以上の速度で切断した(小宮山分担)。キチン、キトサンの6位ヒドロキシメチル基をカルボキシ基に変えたグリコサミノグルカン類似機能を持つ水溶性キチン、キトサン誘導体を合成し、好中球の活性酸素生産能に及ぼす影響を調べたところ、これまで調べてきたカルボキシメチル化キチンやアセチル化キトサンとは逆に、本研究で合成された酸化キチンは活性酸素を抑制する効果を示した(重政分担)。リン酸キチンのカルシウム吸着性を利用するため、アルギン酸とリン酸キチンの混合紡糸によって生体親和性の高い繊維を作成した。リン酸キチンを添加した糸は、湿潤状態での結節強度を増加させる効果を持つことが分った(戸倉分担)。高分子溶液学的手法を用いて、サクシノグリカンはNaCl水溶液中で2本の分子鎖からなる二重らせん構造をとっている可能性が高いことを見出した(則末分担)。
植物群落における下向き水移動機構の解明と定量的評価

本年度研究計画では,ポット植樹木および立木の茎流量,蒸発散量,水ポテンシャルの測定から,下向き茎流通水経路の解析を行う予定であった。しかし研究代表者の異動により,予定していた電子台秤および超音波風速計による蒸発散量測定が不可能になった。このため,現在は立木における茎流量,葉の水ポテンシャル,土壌水分ポテンシャルの測定のみを継続している。また,過年度に測定をおこなった樹木および作物における双方向茎内流の測定結果の解析をおこなったので,これを報告する。樹木として樹高10mのアオダモ,作物としてトウモロコシ各1個体の茎内流を茎熱収支法によって測定した。同時に雨量を測定した。測定データに,昨年度に開発した非対称補正およびゼロ近傍補正を施した。アオダモでは降雨開始36時間後に下向き茎流が発生した。降雨時の下向き茎流量の平均値は-0.36gs^<-1>(日中が-0.44gs^<-1>,夜間が-0.29gs^<-1>)で,最大蒸散流量の30%であった。トウモロコシでは下向き茎流量測定値の中に,茎と葉の間隙を流下する量が含まれたため,降雨強度と茎流量の回帰分析によって葉からの雨水吸収量を求めた。雨水吸収によるトウモロコシの下向き茎流量の平均値は,-9×10^<-3>gs^<-1>(最大蒸散流量の50%)と推定された。アオダモ樹の結果から下向き水移動のメカニズムを考察すると,植物体内の水分貯留器官(リザーバ)の機能によって説明できる。降雨開始前,リザーバの水ポテンシャルは土壌の水ポテンシャルよりも低い負圧であり,蒸散をおこなっている場合にはさらに低い状態にある。降雨が開始すると,気孔内への水の侵入によって葉の水ポテンシャルは正となり,葉と末梢近くのリザーバの間に重力ポテンシャルよりも大きな局所的ポテンシャル勾配が生じる。このポテンシャル勾配によって,最大蒸散の30%もの大きな雨水吸収が生じると考えられる。本年度研究計画では、ポット植樹木における茎流量と水ポテンシャルの測定から、双方向茎流量測定法の確立と通水抵抗および水容量の算定を行う予定であった。しかし交付決定が遅く事業開始が12月になったため、植物の生長期間に間に合わず、当初の計画は達成されていない。本年度は、次年度の測定の準備作業として、茎流ゲージ測定のための温度コントロールおよび計測プログラムの作成と、茎流ゲージによる双方向測定誤差の数値シュミレーションをおこなった。このうち、茎流ゲージによる双方向測定誤差の数値シュミレーションについて、いかに概要をのべる。既存の茎流ゲージ(Dyna Gage SGB19)による双方向茎流測定誤差原因と補正法を、数値シュミレーションによって明らかにした。ゲージ構造の非対称性に起因して、ゲージ上下の温度差の誤差が無視できないことがわかった。これを補正するため、ゲージの2対の熱電対の電位差の加重平均が有効である。また従来の計算法では茎流量がゼロ付近において、茎流量計算値が発散してしまう。このため、茎流量が小さいとき、上下温度差を使用せずに茎流による損失熱量と茎流量の間の関数関係から茎流量を推定する方法を考案した。過去のアオダモ樹に使用したデータにこの補正法を適用した結果、その効果が認められた。
微生物機能を利用した廃水からの金属回収とそれを用いた金属ナノ粒子の合成

亜セレン酸とカドミウムイオンからセレン化カドミウム(CdSe)を合成する微生物Pseudomonasaeuginosa RB-Rの特徴を明らかとした。透過型電子顕微鏡により、RB-R株の菌体内もしくはその表面に10-20nmのセレン化カドミウム粒子が形成された。生成粒子は粒径が約200 nmであり、粒子が凝集していることが示唆された。極性の高い官能基を持つ有機分子で修飾すれば、CdSeをナノ粒子にできると考えられる。微生物機能を用いて廃水中のセレンやテルルを回収し、さらに半導体ナノ粒子CdSe,CdTeの合成方法を開発することを研究目的としている。本研究グループは、好気性・嫌気性セレン還元菌、テルル還元菌を保有している。これらの中から、本年度は好気性セレン還元菌Pseudomonasstutzeri NT-I株を亜セレン酸と塩化カドミウムを含む培地で培養し、CdSeの合成実験を試みた。しかし、0.1mMほどのCdの存在によってNT-I株の増殖が阻害されてしまい、CdSeの合成には至らなかった。そこで、新規の有用微生物を獲得することを目指し、土壌中の混合微生物群を亜セレン酸およびカドミウムをそれぞれ1mM含有する培地に植種したところ、15回(140日)以上の継代培養において、液相のセレンとカドミウムの濃度が50-70%ほど同時に減少し、培養液がCdSe粒子と類似した特有の赤茶色に呈色した。培養液の固形分を回収し、細胞を破砕した後、タンパク質を変質させ、フィルターを通過する微粒子を回収した。エネルギー分散型蛍光X線分析によると、微粒子にはセレンとカドミウムが含有されていることが確認された。培養液から微生物を純粋分離したところ、セレンとカドミウムを含む平板培地上で、やはりCdSeと類似した赤茶色のコロニーが形成された。今後、微粒子中でのセレンとカドミウムの存在形態、細胞中の微粒子の分布状況を明らかとすることで、微生物がCdSeナノ粒子を合成することを検証する。現在のセレン化カドミウム半導体微粒子の合成方法は有害な薬品や溶媒、また300°Cという高温条件が必要なため、高コストであり、より低コストかつ環境調和型の合成方法が求められている。そこで生物が無機鉱物を作り出す作用を応用し、微生物の代謝機能を利用したセレン化カドミウムの合成法を提案した。これは微生物により、水溶性のセレンオキソアニオンをカドミウム存在下で-II価のセレン化物にまで還元させ、カドミウムと反応させるという発想である。生物反応を利用するために低コスト、低エネルギーかつ環境調和型の新しい合成方法となりうる。昨年度は、亜セレン酸およびカドミウムをそれぞれ1mM含有する培地で両者が50-70%ほど同時に減少し、培養液がCdSe粒子と類似した特有の赤茶色に呈色する集積培養系を得た。本年度は、微粒子中でのセレンとカドミウムの存在形態、細胞中の微粒子の分布状況を明らかとすることで、微生物がCdSeナノ粒子を合成することを検証することを目的とした。培養液から抽出した固形分を表面元素分析に供したところ、セレンとカドミウムの主要なピークが確認された。また、透過型電子顕微鏡観察により、細胞の内部または表面に10-20nmの微粒子が蓄積していることが観察された。抽出した微粒子の元素分析ではSe/Cd比が1.22と良好な値を示したことから、集積系Aはセレン化カドミウムを合成できる微生物集積系であることが示唆された。本年度は、主に微生物の反応に着目した検討を行ったが、高品質な材料として高効率に回収するためには、生化学、生物反応側からのアプローチに加え、物質評価側からのアプローチが必須であると考えられる。昨年度は、亜セレン酸およびカドミウムをそれぞれ1mM含有する培地で両者が50-70%ほど同時に減少し、培養液がCdSe粒子と類似した特有の赤茶色に呈色する微生物集積培養系を構築した。本年度は、この集積系からセレン化カドミウムを合成する微生物の単離を試みたところ、Pseudomonas aeuginosaRB-R株を取得することに成功した。カドミウムを添加したB-R株の亜セレン酸の還元試験では、生成されたセレン化物の液相中の濃度の減少に伴って水溶性カドミウムが除去された。培養96時間後には、初期添加量の約5割が固相セレンとして検出された。

亜セレン酸とカドミウムの添加濃度を変化させたところ、液相からの除去量で計算した固形物中のSe/Cd比は、1.01.33であり、元素態セレンは少なく、純度の高いセレン化カドミウムが合成されていることが確認された。また、透過型電子顕微鏡により、RB-R株の菌体内もしくはその表面にセレン化カドミウム粒子が存在していることが観察された。エネルギー分散型X線分析の結果、微生物細胞全体のSe/Cd比は1.17であり、微粒子のSe/Cd比は1.24であったことから、セレン化カドミウムに加えて、少量の元素態セレンが混在していることが示唆された。また、溶菌処理を施した生成粒子の粒度分布を動的光散乱分析によって測定した結果、粒径が約200nmであり、粒子が凝集していることが示唆された。透過型電子顕微鏡によると、結晶構造に特有の縞模様が観察された。アミノ基やカルボキシル基など極性の高い官能基を持つ有機分子でナノ粒子を修飾すれば、合成されたセレン化カドミウム粒子を高輝度の材料として利用できると考えられる。
子どもの医療的ケアの自律的日常生活行動への導入に関する看護支援プログラムの作成

本研究は、医療的ケアを必要としている幼児が、幼児期の基本的な生活行動に療養に必要な行動を組み込んでできるように家族を支援する看護支援プログラムを作成することにあった。種々の調査から、子どもの発達過程と家族の準備性に合った看護支援プログラムの必要性が明らかになった。作成した看護支援プログラムは、気管切開を必要とする幼児の家族が、子どものできることを再認識し、可能な療養行動を無理なく組み込んでいける目安となるようにした。またプログラムを運用していく上での配慮点を家族、看護師向けに記載した。本年は、医療的ケアを行う幼児期の子どもを支援する人材について導入への認識を調査し具体的なプログラム作成への準備をすることにあった。本年は次の4点について実施した。1.日本の文献検討による、幼児期の子どもの医療的ケア導入の認識の現状幼児期の子どもの医療的ケア導入は明確な指標があまり示されていない。「意欲や発達に従う」、なんらかの「意志表示」、「医療的ケアへの一部の参加」、および危険の回避に関する「制御行動」が中心となっていた。家族が子どもに行う指導内容やプログラムは明確には示されてはいなかった。2.本研究者の先行研究の再分析医療的ケア・療養行動を必要とする子どもの指導内容に関する本研究者の先行研究について導入のレベルを再分析した。<子ども自身の実施>、<医療的ケアの準備や親との協力による一部参加>、<協力的行動や積極的準備体制づくり>、<医療的ケア以外の生活上の自律的行動>、<医療的ケア・療養行動参加への意識付け>のレベルを子どもの状況に応じて計画していくことが示唆された。この結果は日本看護科学学会で発表した。3.質問紙調査の実施医療的ケアに関する行動め開始時期や条件に関する認識を広く調査するため、小児専門病院および旧国立療養所系病院、および各都道府県からランダムに選択して252箇所の病院で各5名の看護師を対象に調査票を発送した。研究倫理委員会を通過して発送が年度末になってしまったので、現在は回収と入力中であり来年度の初期に分析を行う予定である。4.医療的ケアを必要とする子どもの地域支援プログラムを展開する:専門家へのヒアリング家族とともに子どもに支援していく実際の展開の仕方と、子どもの「自律的導入」に関する考え方を検討するため、人工呼吸器を装着した子どもと家族への地域支援プログラムを展開している専門家に講義の機会をもうけていただいた。本年度の目的は、医療的ケアを行う幼児期の子どもの自律的日常生活導入のプログラム作成上、現実的に導入可能な指標について、昨年度実施した質問紙調査の分析から明確化すること、プログラム(モデル)試案が専門外来や専門指導部門に適合しているかについて専門家からの評価を得ることにあった。1.質問紙調査結果の分析:看護師への質問紙225件によると、幼児期の療養行動支援については、作成した62の指導項目中17項目は幼児期に60%以上実施されていた。55項目は46歳までに指導可能と考えられており、子どもの発達レベル判断と、開始時期の指標を含み、モデルを示すことで現在より指導を促進することが可能であることを示唆していた。幼児に家族から療養行動を促すように支援する経験は、喘息・腎臓病・服薬指導は約半数、それ以外はほとんど実施されていなかった。調査の結果を踏まえると、プログラム中には、「簡便な指標」「日常生活行動レベルによる発達指標」「指導条件チェック表」「親への子どもへの関わりパンフレット」などを含むこととがわかり、発達レベル表と修正した指標づくりを今までの案に加えて開始した。調査結果は学会に発表した。2,専門家よりの意見聴取:子どもの排泄ケアの病棟・外来・在宅相談業務を専門としている専門家からプログラムへの意見を聴取した。特に日常生活動作と医療的ケア動作レベルの関連の判断、子どもの認知発達が指導プロセスに適合するかについての確認が重要であることがわかり、研究者のプログラムの指標を修正している。また家族の理解や子どもの意欲促進への具体的な関わり方への示唆を得たので、プログラム中に組み込むこととしている。現在プログラム原案への修正を行っている。なお本年予定した家族への直接の調査は、臨床施設の倫理審査等を解決したのち実施することとした。本研究の目的は医療的ケアの必要な子どもに、医療的ケアに関連する行動を幼児期から基本的生活習慣行動獲得のプロセスに組み入れながら実施できるように、家族および本人を支援する看護プログラムを作成することである。最終年の本年は、過去の調査から段階的に作成したプログラム試案について、具体的な医療的ケアが必要な子どもへの導入を検討し、支援モデルの修正を行うことにあった。そこで、気管切開を行なって生活している子どもと、その家族を対象とする本プログラムの適用性を検討することとした。関東圏の小児専門病院で気管切開外来に通院する子どもと家族へのプログラム導入を想定した。

研究代表者所属機関の研究倫理審査および当該病院の倫理委員会での承認を得て、7組10名の外来受診中の子どもや家族の受信中の参加観察と、半構成的質問紙による面接調査を実施した。また、気管切開外来担当の医師3名と在宅支援部門の看護師3名に半構成的面接を実施し、気管切開を必要とする子どもと家族への本看護支援プログラムへの適用と配慮点について評価を得た。気管切開を実施している子どもは1歳半2歳にはなんらかの気管切開に関る療養行動を自らとり始め、3歳時点ではカニューレ交換の参加、吸引のサイン、吸引操作の参加、入浴時の配慮など、種々の気管切開に関る療養行動を取れるようになっていた。家族は試行錯誤で子どもに働きかけており、その目安を要望していた。医療者からは、幼児期からの自律的療養行動獲得支援には価値がある、一方で発達と自律行動の関連、安全性の確保の明確化、家族の精神的負荷の回避など、プログラム実施上の意見を得た。これらの調査と評価を踏まえて、「気管切開をしているお子さんの成長にあわせた日常生活のヒント」を含めた看護支援プログラムを作成した。今後は事例によるさらなる評価と、多種の慢性疾患の幼児に適用できるようにプログラムを広げていきたい。
シロアリの社会組織化に関わる遺伝子の同定と機能解析

本研究では、どのような遺伝子がシロアリの社会組織化に重要な役割を果たしているのか明らかにすることを目的とし、オオシロアリの社会組織化に重要な遺伝子の同定を行った。まず、オオシロアリの兵隊アリ、王・女王アリ、副王・副女王アリの発現遺伝子の配列を次世代シークエンサーで解読し、全遺伝子の発現量を推定をした。その結果、492遺伝子において兵隊アリ有意な発現量の上昇がみられた。次に、種間比較によりシロアリの祖先系統での自然選択圧の検出を行ったところ、4遺伝子で正の自然選択圧が検出された。兵隊アリで高発現する遺伝子と正の自然選択を受けた遺伝子は、シロアリの社会組織化に重要であると考えられる。本年度では、まず実験に用いるオオシロアリを採集し、働きアリ(Pseudergate)、兵隊アリ(soldier)、王・女王アリ(primary reproductives)の消化管を除く全身からRNAを抽出した。次に、抽出したRNAから次世代DNAシークエンサーで塩基配列決定を行うためのサンプル作成をし、次世代DNAシークエンサーHiseq2000を用いて各カーストのトランスクリプトームデータを得ることができた。働きアリ、兵隊アリ、王・女王アリの間で発現量に差のある遺伝子(カースト特異的遺伝子)を特定するため、大型計算機をもちいてde novoトランスクリプトームアセンブリング、発現量解析をおこなった。その結果、2705個のカースト特異的遺伝子を特定することができた。また、オオシロアリのトランスクリプトームデータに加えて、ワモンゴキブリ、キゴキブリ、ヤマトシロアリ、ネバダオオシロアリ、ナタールオオキノコシロアリのデータを加えて、シロアリ類がキゴキブリとの共通祖先から進化する過程で、正の自然選択、あるいは純化選択圧の緩和が生じた遺伝子の特定を行った。その結果、4遺伝子で正の自然選択圧が検出され、11遺伝子で純化選択圧の緩和が検出された。正の自然選択圧が検出された遺伝子のうち2つは、カースト特異的遺伝子であった。アミノ酸配列の相同性検索の結果はこれらの2つの遺伝子は細胞分裂に関わる遺伝子であった。今後、この2つの遺伝子やそのほかのカースト特異的遺伝子、自然選択圧の変化があった遺伝子の機能をより詳細に解析する。本年度では、昨年度に得られたオオシロアリのトランスクリプトームデータを利用して、タンパク質コード遺伝子のDNAメチル化レベルの推定と遺伝子発現量との関係を調べた。まず、メチル化レベルの指標となるCpG O/Eをトランスクリプトームデータから抽出したすべてのコーディングシークエンス(165969個)について計算した。その結果、158228個(95.3%)のコーディングシークエンスにおいてCpG O/Eが1未満であった。このことは、ほとんどの遺伝子においてDNAメチル化が生じていることを示唆する。また、オオシロアリのCpG O/Eの頻度分布は二峰性を示した。これは、メチル化レベルが比較的高い遺伝子と低い遺伝子(それぞれ、高メチル化遺伝子、低メチル化遺伝子とする)が存在することを示唆している。次に、すべての遺伝子(コーディングシークエンス)を高メチル化遺伝子と低メチル化遺伝子に分類して、また昨年度に同定したカースト特異的発現遺伝子と非特異的遺伝子の情報を利用して、高メチル化遺伝子と低メチル化遺伝子のカースト特異的発現との関係を調べた。その結果、カースト特異性とメチル化レベルには有意な相関がみられ、高メチル化遺伝子はカースト非特異的に発現し、低メチル化遺伝子はカースト特異的に発現するものが多いことが明らかになった。これらのことから、DNAメチル化による発現量説がシロアリの社会構築の基盤となっている可能性を示唆される。今後はDNAメチル化とカースト分化についてさらに研究を進めることで、シロアリの社会性進化の遺伝的基盤の一端が明らかになる。交付申請書に記載した「研究実施計画」の全ての項目(オオシロアリの採集・RNA抽出、次世代DNAシークエンサーによるトランスクリプトームデータの取得、カースト特異的遺伝子の同定、進化速度の計算、社会組織化に重要な遺伝子の特定)を実行することができた。27年度が最終年度であるため、記入しない。昆虫遺伝学本年度は計画通りに研究を遂行することができたため、次年度も当初の計画通りに研究を進める。
多層型マンガンバスによる中性子源放出率の絶対測定法の開発

252Cfおよび241Am-Beといった放射性同位元素中性子源は、さまざま産業や研究の分野で利用されている。本研究では、中性子放出率を測定するために放射性溶液を生成しない新しいマンガンバス検出器を提案し、開発する。検出器は、約70 %マンガンが含有するマンガン合金板とポリエチレン減速材を多層状に重ね合わせた構造である。測定では、検出器中心に線源をセットし、線源から放出された中性子はポリエチレンで減速され、55Mn(n,γ)56Mn反応によって56Mnを生成する。56Mnから放出されるガンマ線を測定することによって、最終的に中性子放出率を決定する。検出器の評価及び課題について検証を行った。非破壊検査など工業用のさまざまな目的で、CfやAm-Beといった放射性同位元素の中性子源が利用されている。近年では、放射線源の管理はより厳密化され、人や環境に対する放射線影響が問題になる中、中性子線源強度のもととなる物理量でありる中性子放出率(/s)の絶対値が必要とされている。しかしながら、従来中性子放出率絶対測定に用いられてきた硫酸マンガン水溶液を用いたマンガンバスは、取り扱いが容易ではなく、装置自体も大きなものである。そこで、本研究ではポリエチレン板とマンガンを約70%含有する合金板を多層状に重ね合わせた構造の多層型マンガンバス検出器を開発している。平成25年は、組み立てた多層型マンガンバスに使われているマンガンの絶対量を知るために、マンガン合金中のマンガン含有率を産総研熱中性子場における放射化法を用いて、純マンガン粉末との比較測定を行った。放射化測定では、純マンガン粉末を内部が20mm直径×1mm厚のアルミニウムケースに入れた状態で行われた。合金も20mm直径×1mm厚のペレット状に加工し、同様のアルミニウムケースに入れた。放射化後は、相対検出効率60%の高純度Ge検出器によって測定が行われた。また、合金のロッド間による差異がないことを確かめるために、熱中性子による放射化法に加えて、京大炉の熱中性子ビームを用いてマンガン全断面積の中性子共鳴を用いた透過測定による検証も行った。その結果、合金中のマンガン含有率が導出でき、合金のロッド間のマンガン含有率には測定に影響を与える差異がないことも示すことができた。最終的に、中性子源を用いて中性子放出率測定をするための準備が整った。工業用のさまざまな場面で利用されているる252Cf等の中性子線源について、放射線源の管理が厳密化され、人や環境に対する放射線影響が問題になる中、線源強度のもとになる物理量である中性子放出率(/s)の絶対値がたびたび必要になる。しかしながら、中性子線源からの中性子放出率測定は、一般的に大きな装置を必要とし、容易ではない。そこで、本研究では多層型マンガンバス検出器という新しい発想に基づいた中性子放出率測定器を提案している。本年度は、本研究課題の初年度であり、提案した多層型マンガンバス検出器の設計及び作製を行った。検出器は、水素を含有するポリエチレン板材とマンガンを約70%含有するスターサイレント鋼材(大同特殊鋼製)を多層に配置した構造となっている。当初高純度マンガン粉末の利用が考慮されたが、粉末内への水の吸収が測定に与える影響が大きいことから鋼材を用いる構造にした。検出器中心に線源を挿入する。線源から放出される中性子は、水素との弾性散乱によって減速し、スターサイレント鋼材内のマンガンによって捕獲される。Mn-55(n,g)によって生成されるMn-56は半減期2.6時間で847keVガンマ線を放出する。中性子線源と入れ替えに検出器中心に2インチ×2インチNaI(Tl)検出器を挿入し、Mn-56から放出されるガンマ線が測定される。また、同時に高純度Ge検出器を用いた測定も行うことにより、最終的にMn-55の放射化量を求め、中性子放出率が導出される。全体の大きさは30cm×30cm×30cmである。当初は、球形の検出器を想定していたが、加工の難易度を考慮し立方体とした。検出器の検出効率は、MCNP4Cコードを利用して評価された。ポリエチレン厚さや鋼材の厚さを変動させることにより、検出効率が良くなるような体系を決定した。工場の現場や放射線管理等で利用される放射性同位元素の中性子線源からの中性子放出率は、品質管理や安全管理のために必要とされている情報である。本研究では、測定に放射性水溶液を用いない多層型マンガンバス検出器の開発を行った。