hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
植物細胞における生体膜共役輸送系の分子基盤と進化を探る

それらの発現がどのように調節されているかを明らかにする予定である。また、この遺伝子構造が本来の機能とどのように関連するかの解明を進めている。さらに、単離遺伝子を酵母に組み込むことで、活性測定のための新しい系を確立することを予定している。ゼニゴケは陸上植物の最基部植物とされ、これまでにも多くの遺伝子解析が進められている。そこで、ゼニゴケのリン酸輸送機構について、生理活性解析と遺伝子発現解析を同時進行させ、この植物の持つ共役リン酸輸送能が、どのように規定されているかを明らかにする。本年度に進めた遺伝子解析において、より広範囲の材料へと進める予定であったが、実験とそれに伴う支出が年度内では終わらなかったので、次年度へと使用額の繰越しを行った。シャジクモの遺伝子解析、さらにコケ植物や接合藻類の遺伝子解析に使用する予定である。また、遺伝子の機能解析のための形質転換酵母の作成や、機能ー構造相関の解析にも使用を予定している。
質感と力学特性に着目した傾斜機能プラスチックの開発

本研究課題では,現状のプラスチック製品の多くが単一の色相やテクスチャ,力学特性によって構成されている点に着目し,色相やテクスチャ,やわらかさをはじめとする力学特性が連続的に変化するような質感・機能傾斜プラスチックを開発することを試みる.そのために,まず樹脂とフィラーを連続的に特性が変化するよう混ぜ合わせるための具体的な方法を検討する.そして最終的には,質感や機能が連続的に変化するプラスチックの成形方法を確立する.本研究課題では,現状のプラスチック製品の多くが単一の色相やテクスチャ,力学特性によって構成されている点に着目し,色相やテクスチャ,やわらかさをはじめとする力学特性が連続的に変化するような質感・機能傾斜プラスチックを開発することを試みる.そのために,まず樹脂とフィラーを連続的に特性が変化するよう混ぜ合わせるための具体的な方法を検討する.そして最終的には,質感や機能が連続的に変化するプラスチックの成形方法を確立する.
3次元の運動制御機能を持つ「咀嚼ロボット」による食品のテクスチャー評価方法の開発

3次元運動によって行われている咀嚼運動に伴って知覚される食物テクスチャーを、機器的測定によって明らかにすることを目的に、6自由度の運動制御が可能である咀嚼ロボットの開発およびそれを用いてのテクスチャー評価方法の検討を行った。本研究によって、6自由度パラレルリンク機構を用いて咀嚼運動の再現が可能な機器の開発ができた。さらに本機器は6軸力センサーを用いることにより、3次元方向の力と回転を測定することができた。これによって、食品破壊時の応力を多面的に評価することが可能となった。本咀嚼ロボットを用いて、本年は圧縮破壊に伴うテクスチャー測定に、従来の1次元の圧縮に側方運動を加えての破断応力の変化を検討した。従来のテクスチャー測定機器は上下の定速度運動であるために咀嚼運動の充分なシュミレートは出来なかった。食品を圧縮するプランジャーについては、今後歯型等の検討が必要であるが、本年は最もスタンダードである3mm直径の円柱型を用い、圧縮率90%でプランジャーの移動速度は5,10,15mm/secとした。側方移動距離は、0から6mmまで1mm刻みで変化させた。試料は物性特性の異なるかまぼことようかんを用い、試料厚みは5mmとした。その結果、ようかんは側方移動距離が大きくなるのに従って破断応力が低下したが、側方向の力が縦方向の力より大きくなった。一方弾力性の大きいかまぼこは、側方運動の増加に伴って応力も増大したが、側方向の力の増大は小さく、食品の物性特性による差が認められた。今後、プランジャーの形態、移動運動様式、速度を検討することで、咀嚼運動により近い圧縮のシュミレートを実現させる予定である。食物咀嚼時に認知されるテクスチャーの機器的解析をするために,3次元の咀嚼様運動が可能である咀嚼ロボットを応用してのテクスチャー測定機器を開発することを目的として研究を実施した。本年は,測定機器の形態,動きの様式,歪みセンサーの様式を決定することができた。圧力センサーは,従来のテクスチャー測定機器同様,一ヶ所に取り付けるものとしたが,それぞれの歯にかかる圧力など,今後の研究の幅広い展開の可能性を持たせるため,測定機器は上下の顎と歯の形態を持つものとした。さらにそれらは6自由度の運動制御により,実際の咀嚼時の歯の動きを再現することが可能となる。しかし,圧縮による食物の破壊に不定形の歯の形をそのまま用いるかの検討は,今後の課題となった。現在用いられているテクスチャー測定機器は1次元の定速運動であるため,義歯装着による咀嚼困難時に観察される,側方向運動(ずり運動)距離の減少に伴うテクスチャー感覚の変化を検討することができない。本機器は,動きの速度,上下・前後・左右の3方向の動きの可動範囲が制御できるため,顎運動の変化に伴うテクスチャー感覚の変化を客観的に測定することが可能になると予想される。これらのテクスチャー感覚は,現在は主観的な官能検査によってしか測定し得ないが,本機器によって客観化できれば,今後さらに需要が高まる高齢者食品の開発にも食物テクスチャーの観点から,基礎資料を提供できるものと期待される。
光学応用に資する可視光応答二分割スプリットリングの大面積および集積構造の作製

本研究課題は、線幅約50nmの金細線からなる二分割スプリットリング(SRR)構造を作製し、これを大面積化・集積化することによって、可視光領域で応答するメタマテリアルへの展開を目指した。本年度は、大面積化に対応するため、光ナノインプリントリソグラフィによるSRR構造作製を基本とし、モールド(鋳型)から金薄膜への正確な構造転写を実現する要素技術開発を行った。昨年度に、ドライエッチングに対する耐性に優れるレジスト材料として選定した、芳香環を含有するジメタクリレートモノマーを主成分とする光硬化性組成物を主材料として用いた。金薄膜の加工プロセスとして、リバース型光ナノインプリントリソグラフィを検討した。Arイオンミリングによるエッチング速度の速いジアクリレートモノマーを主成分とする光硬化性組成物を金薄膜基板上に成膜し、光ナノインプリントによりSRR型凹パターンを形成し、上記の芳香環含有光硬化性組成物を塗布・硬化させた後に、Arイオンミリングを行うことで、レジストパターンの凹凸を反転させることができた。これをマスクとして引き続きArイオンミリングを行い、金SRRを形成させた。このプロセスによって、モールドの形状を忠実に反映した金SRR配列体を作製できることを見出し、大面積化が十分に可能であることを示した。また、金SRR配列体の積層化についての原理検証、および、光学特性に関わる理論的考察と実験的観測結果との相補的な検討に基づき、集積化・可視光応答メタマテリアル実現への基礎を築く科学的知見を得た。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題では、可視光領域で応答するメタマテリアルとして期待される、数十nmの金細線からなる二分割スプリットリング(SRR)構造を、光学特性評価・機能発現に資する面積にわたって作製する要素技術の確立を目指した。本年度は、線幅約50nmの二分割SRR構造を有するモールドからナノインプリントリソグラフィによって構造転写する要素として、樹脂レプリカモールドの作製、レジスト樹脂材料の設計、サブ100nm膜厚の塗膜形成に要する界面制御、金微細加工を行うためのエッチングプロセスについて検討した。レプリカモールドとしては、ラジカル重合型(メタ)アクリレートモノマーを主成分とした種々の光硬化樹脂を探索し、適切な樹脂の選定に至った。レジスト樹脂に関する検討としては、フェニル基を含有する化学構造を有する樹脂がエッチング耐性に優れることを見出した。また、基板表面を反応性単分子膜で修飾することで、レジスト樹脂の極薄膜を安定に塗膜できることを示した。これらの検討に基づき、芳香族炭化水素系の熱可塑性樹脂であるポリスチレン薄膜をレジストとして用い、熱ナノインプリントにより成形し、イオンミリングによってエッチングを行うことで、5mm角全面にわたって線幅約50nmからなるSRR構造体配列を作製することに成功した。また、芳香環含有ジメタクリレートモノマーを主成分としたレジスト材料を用いた光ナノインプリントリソグラフィによっても、同様の構造が形成できることを示した。作製した金SRR配列体について偏光透過スペクトル測定により光学特性の評価を行った。光の磁場成分がリングを貫くように測定光を入射させた場合に、磁場との相互作用によって電子振動が誘起されたことに由来する共鳴吸収を可視光領域で観測した。有効透磁率の変化につながる現象を可視光領域で実験的に実証した。可視光領域でメタマテリアルとして機能すると予測される、線幅約50nmの二分割金スプリットリング共振器配列体の5mm角全面にわたる構造形成を達成した。これは、ナノインプリントリソグラフィの要素技術を詳細に検討した結果である。5mm角の面積は、実験的に光学特性を明らかにするための分光測定用の試料として十分な大きさである。光学特性の検討に資する大面積パターン形成という目標を達成したと言うことができる。

さらに、作製した試料について実際に光学測定を行い、入射光の磁場成分に応答した光学特性を可視光波長で観測することに成功した。これは、可視光応答メタマテリアルを実現する基礎として重要な結果であり、本年度の計画目標を概ね達成した。本年度は熱ナノインプリントリソグラフィにより、可視光応答メタマテリアルへつながる重要な基礎を得た。今後は、大面積化が容易であると期待できる光ナノインプリントリソグラフィによる金スプリットリング共振器構造の作製へ向け、さらに要素技術検討を進展させる。これにより、構造の積層化、光学素子展開を見据えた機能化に向けた研究を推進する。光学特性の詳細な検討については、領域内の研究室との提携を進め、シミュレーションと実験結果を密接に関連づけながら相補的に検討し、最も効果的にメタマテリアルとしての特性を示す構造設計・作製を行う。研究グループ間の綿密な議論による相乗効果に基づき、可視光応答メタマテリアル実現へ研究を推進する。
言葉による自己の説明が困難な認知症高齢者のための『生活再構築アプローチ』の開発

本研究は,作業科学の視座と研究方法を用い,言葉を使って自己の状況を十分に説明できない中等度から重度の「認知症高齢者」に対して,彼らが日常を過ごす居住環境での作業の発現と変容過程を明らかにし,『生活再構築アプローチ』の開発に向けた基礎資料の提供を行った.その結果,認知症高齢者には,居住環境との関わりの中で行為の発現が認められたが,それらが意味のある活動としてまとまりを得る過程においてはその意味や文脈を媒介する職員や人々の存在が重要であることが示唆された.平成25年度は,これまでの調査で得た知見を検証することと,『生活再構築アプローチ』(以下,アプローチ)の開発に向けて,認知症対応型共同介護(以下,グループホーム)での継続調査,調査施設職員への基礎資料の提供とアプローチに向けた試行,国内外の学会並びに研究会での中間報告,文献調査を実施した.1)グループホームでの継続調査とアプローチに向けた試行研究代表者と研究分担者は前年度に調査を行ったグループホームで引き続き調査を実施した.調査は,フィールドワークによる情報の蓄積に伴い,これまでの「記述的観察」から調査対象をより絞った「焦点化観察」に手法を変更して実施した.その結果,調査施設職員にはアプローチの開発に向けた基礎資料の提供に至り,その資料をもとに研究代表者,研究分担者,調査施設職員で入居者の理解と援助について討議した.基礎資料の提供後は,アプローチに向けた試行として日常介護の場面における調査施設職員の関わり方の変化と入居者の作業の変化を調査対象に加えて追跡調査した.2)国内外の学会並びに研究会での中間報告と文献調査研究代表者は,欧米の作業科学研究者が参加する学術大会で研究成果を報告するとともに,作業療法士の国際学会に演題抄録を提出し受理された.さらに,海外の認知症高齢者の施設でナラティブの研究を実施している研究者が出席する2つの研究会で研究成果を報告し,成果を討議するとともに,アプローチの方法論に関わる重要な意見交換を行った.また,研究代表者と研究分担者は国内の作業科学の学術大会に参加し,「作業」概念の省察を深めるために参加者らと情報交換を行った.他方,文献調査については,これまで行った認知症高齢者の理解,作業科学的研究の動向に関する先行研究レビューに加え,海外研究者との研究討議によって得た示唆に基づきアプローチの方法論を再考するための先行研究のレビューを実施した.本研究は,作業科学の視座と研究方法を用い,言葉を使って自己の状況を十分に説明できない中等度から重度の「認知症高齢者」に対して,彼らが日常を過ごす居住環境での作業の発現と変容過程を明らかにし,『生活再構築アプローチ』の開発に向けた基礎資料の提供を行った.その結果,認知症高齢者には,居住環境との関わりの中で行為の発現が認められたが,それらが意味のある活動としてまとまりを得る過程においてはその意味や文脈を媒介する職員や人々の存在が重要であることが示唆された.平成24年度は,言葉を用いて自己の状況を十分に説明できない中等度から重度の「認知症高齢者」に対する『生活再構築アプローチ』を開発するための基礎資料の提供に向けて,認知症対応型共同介護(以下,グループホーム)での調査と文献調査を実施した.1)グループホームでの調査調査への同意が得られたグループホーム2施設内の各1ユニットで研究代表者と研究分担者がそれぞれ定期的にフィールドワークを実施し,認知症高齢者の活動の発現と変容を明らかにするためのデータ収集を行った.収集したデータは,そこに入居する認知症高齢者,施設職員,調査中に施設を訪れた家族の日常生活場面の参与観察データ,施設職員への聞き取りデータ,介護記録であった.さらに,研究代表者,研究分担者,施設職員とでカンファレンスを定期的に開催し,収集したデータとそこから得られた知見についての意見交換を行った.以上のデータ収集と意見交換は,認知症高齢者が日常を過ごす居住環境の中でどのような活動を行い,その活動が居住環境との関わりの中で自分らしい生活を支える活動へとどのように変容していくかの過程に示唆を与えるものであり,さらにその人が積み上げてきたその人らしさと誇りある生活の構築を目指す『生活再構築アプローチ』の開発のための基礎資料として重要であった.さらに,研究代表者は,静岡県浜松市で行われた質的研究者と作業科学者が集まる研究会に出席し,本調査から得られた知見についての討議を行い,データ分析結果を深めるうえで重要な示唆を得た.2)文献調査これまでの認知症高齢者に対する支援方法をまとめ,生活再構築アプローチの方法論的示唆を得るために,認知症と作業に関する文献を収集した.これらの文献から得られる知見を分析している.認知症高齢者を対象とした『生活再構築アプローチ』(以下,生活アプローチ)の開発に向けて,平成25年度は認知症対応型共同生活介護(以下,グループホーム)の現地調査並びに文献調査で収集したデータの分析と「生活アプローチ」の方法論の再考,研究成果のまとめと成果報告,海外研究者を招聘した報告会の開催を行った.1)調査結果の分析と「生活アプローチ」の方法論の再考:研究代表者と研究分担者は,グループホームの現地調査で前年度までに収集したデータを詳細に分析した.さらに,研究代表者は,平成25年度からの文献調査を継続して行った.これら2つの調査結果と,これまでに実施した調査施設職員並びに国内外の研究者との意見交換の結果を照合し,「生活アプローチ」の方法論を再考した.その結果,認知症高齢者が日常の活動を自分らしく行うために必要な環境の要素が明らかとなり,「生活アプローチ」の開発に向けた理論的基盤と基本方針を得た.

2)研究成果のまとめと報告,海外研究者を招聘した報告会の開催:研究代表者と研究分担者は,平成26年度に開催された国内外の学会(2箇所)と講演会(3箇所)で研究成果を報告した.この他,平成27年度に開催される学会で成果を報告する(発表確定).また,研究代表者は,文献調査で得た知見に基づき,「生活アプローチ」に理論的基盤を提供する論文を作成した(掲載確定).さらに,研究成果の最終報告として,研究代表者と研究分担者は,スウェーデンで認知症高齢者の日常生活とナラティブに関する研究を行っているカロリンスカ大学の浅羽エリック氏を招聘し,認知症高齢者のケアやリハビリテーションに携わる保健医療福祉従事者並びに研究者を対象とした公開報告会『認知症高齢者の作業とホーム』を開催した.この報告会で,研究代表者と研究分担者は,作業科学と医療人類学の視座からそれぞれ研究成果の報告を行った.作業科学,作業療法学1)グループホームでの継続調査とアプローチに向けた試行アプローチの開発に向けて,前年度の調査施設でより焦点化した調査を行った.すなわち,研究代表者は言語能力と重症度レベルを含めた症候学的特徴の違い,研究分担者は文化に基づく行動様式に主要な視座をおき,より詳細な情報の収集と分析を行った.さらに,調査施設職員に対する基礎資料の提供とその資料に基づいた具体的な討議を行った.その結果は調査施設職員の日常介護に反映され,それを含めた調査を行うことで当該年度の目標であったアプローチの開発に向けた重要な示唆を得た.なお,当初の研究計画では,施設環境の違いを比較するために介護老人保健施設での調査を予定していたが,調査施設にて居住環境と入居者個人の状況に著明な変化があったため,その変容過程を追うことがアプローチの開発にはより有効と考え,グループホームのみで調査した.2)国内外の学会並びに研究会での中間報告研究代表者は,「第47回日本作業療法学会(2013年6月)」並びに欧米の作業科学研究者が参加する「Society for the Study of Occupation:USA(2013年10月)」の研究大会で研究成果を報告し,研究成果に関する討議を行った.また,研究成果の中間報告のため「世界作業療法連盟世界大会(2014年6月,横浜)」に演題抄録を提出し受理された.この他,静岡県(2013年12月)と東京都(2013年10月:オンライン参加)で開催された研究会で成果を報告し,認知症高齢者を対象としたナラティブ研究を行ったいる海外研究者との研究討議を行い,人・環境・行為をつなぐアプローチの方法を全体論から検討するための重要な情報を得た.3)文献調査認知症高齢者の理解と作業科学的研究の動向に関する先行研究レビューを行い,報告にむけて結果をまとめている.1)グループホームでの調査平成24年度は,データ収集として,グループホーム2施設に入居する認知症高齢者(18名),施設職員(18名),調査中に施設を訪れた家族(のべ6名)を対象に,日常生活場面の参与観察データ,施設職員への聞き取りデータ,介護記録を収集した.研究代表者はそのうち,特に日常生活場面でなんらかの自発的な発言や行為が認められた4名について,a)認知症高齢者に対する職員の関わり方や物理的環境設定の違いによる活動の違い,
日本紅斑熱非流行地での紅斑熱群リケッチアの分離と同定

昨年までは専ら北海道江別市の野幌原始林において野鼠を採取し、血清疫学的な調査を行った。その結果、抗体保有率は最も重要な日本紅斑熱の病原巣と考えられるアカネズミで高かったがエゾヤチネズミでも抗体を保有することが明らかとなった。しかし、ヒメネズミでは抗体保有は認められなかった。これらの成績についてはJpn.J.Med Sci.Biol.,49,63-68,1996.に報告した。しかし、リケッチアの分離は不成功であったことから本年度には青森県十和田市付近特に奥入瀬川付近で野鼠の捕獲を行い、主としてアカネズミの材料を採取した。この結果、この地域ではアカネズミにおいて野幌より高い抗体保有率と抗体価が検出され、少なくとも北日本に紅斑熱群リケッチアないし抗原性の類似したものが広く分布することが確かめられた。現在この採集材料よりのリケッチアの分離を試みているが成功していない。継代によりある程度の抗原性の維持が認められるが紅斑熱群リケッチアの遺伝子の検出は成功せず、この問題がより複雑なものであることが確かめられた。昨年のタイにおける日本紅斑熱群リケッチアについての調査はMicrobiol.Immunol.,40,895-898,1996.に発表した。続いて未だ紅斑熱群リケッチアの存在が報告されていない南部アフリカ,ザンビア国で1991年に3カ所の地域より採集したヒト血清を入手し、発疹熱とともに抗体検査を行ったところ牧畜の盛んな2カ所で抗体保有率が有意に高いことが認められた。現在質問票に基づき生活との関連を解析している。日本紅斑熱の非流行地でしばしば野鼠に紅斑熱に反応する抗体が認められることが知られている。本研究はこの非流行地で認められる抗体の由来を明らかにすることを目的としており、併せて日本紅斑熱リケッチアの分布も明らかとすることを目的としている。今年度はこの非流行地である北海道江別市の3000町歩あまりの原始林及びその周辺においてアカネズミ、ヒメネズミ、エゾヤチネズミなどを採集し、抗体保有、リケッチアの分離を図った。抗体保有率は最も重要な日本紅斑熱の病原巣と考えられるアカネズミで高かったがエゾヤチネズミデモ抗体を保有することが明らかとなった。これはヒメネズミがアカネズミより樹上生活に適応している結果と考えられた。これらの材料を採集場所ごとに検討すると地点ごとに差が認められた。予備的に行ったダニの採集調査でのダニの分布の濃淡と良く一致し、これらの地点で採集されたダニは主としてシュルツエマダニとヤマトマダニであった。これらのデータはダニを感染源とする紅斑熱群のリケッチアの存在を支持するものであった。しかし、陽性が認められたネズミの脾臓を免疫抑制したマウスに投与し、継代を繰りかいしたが接種マウスにおける抗体陽性の出現は不定であり、かつ抗体価も低かった。またこれら継代したマウスの脾臓には遺伝子増幅法を用いても紅斑熱群に共通する遺伝子の存在は証明されなかった。現在、抗体の特異性の検討を含めて再検討している。(第120回日本獣医学会)。タイ国で1970年代に採集されたRattus属のネズミの血清について検査し、日本紅斑熱リケッチアよりむしろタイ固有のリケッチアが分布していることが確かめられた。

それらの成績についてはJpn.J.Med Sci.Biol.,49,63-68,1996.に報告した。しかし、リケッチアの分離は不成功であったことから本年度には青森県十和田市付近特に奥入瀬川付近で野鼠の捕獲を行い、主としてアカネズミの材料を採取した。この結果、この地域ではアカネズミにおいて野幌より高い抗体保有率と抗体価が検出され、少なくとも北日本は紅斑熱群リケッチアないし抗原性の類似したものが広く分布することが確かめられた。現在この採集材料よりのリケッチア分離を試みているが成功していない。継代によりある程度の抗原性の維持が認められるが紅斑熱群リケッチアの遺伝子の検出は成功せず、この問題がより複雑なものであることが確かめられた。昨年のタイにおける日本紅斑熱群リケッチアについての調査はMicrobiol.Immunol.,40,895-898,1996.に発表した。続いて未だ紅斑熱群リケッチアの存在が報告されていない南部アフリカ、ザンビア国で1991年に3カ所の地域より採集したヒト血清を入手し、発疹熱とともに抗体検査を行ったところ牧畜の盛んな2カ所で抗体保有率が有意に高いことが認められた。現在質問票に基づき生活との関連を解析している。
日赤看護婦留学第1号田淵まさ代の人物と生涯

田淵まさ代は日本の近代看護の黎明期にあって、大正10(1920)年英国ロンドンで開催された第2回国際公衆衛生看護講習会に参加した。大正9年赤十字社連盟第一回総会で、各国赤十字社の事業の1つに公衆衛生看護婦養成が決議され、各国から講習生を派遣し第1回は既に前年に開かれている。第1回は期日の切迫の為派遣は見送られたが、第2回講習会には女学校時代から英語の学習研鑚を積み英語力に堪能なまさ代が選ばれた。帰国後まさ代は講習会での学習とヨーロッパ各地の施設で見聞した看護事情を報告書にまとめ、いくつかの提言をしている。なかでも英語教育の必要性に関する提言は内地留学制度導入の契機となり、その制度で何人もの国際的に活躍した看護婦が生まれた。まさ代はまた救護看護婦や社会看護婦の養成に従事した。パリで事故に遭われた北白川宮妃殿下の看護に選ばれて派遣された。またシベリア派遣救護班の婦長としても活躍し、こうした功績に対して昭和12(1937)年ナイチンゲール記章が授与された。田淵まさ代の、特筆すべき事項として1,(1),大正10年11年(19251926)に英国ロンドン大学ベットフォード女学部で開催の第2回国際的公衆看護講習会へ留学、このことは日赤本社看護婦養成科目に社会衛生看護の1課を加えることとなった。(2),帰国後、語学の必要性を感じ、日赤看護婦に看護婦外国語学生規則の制定を進言実現するに至った。(3),大正12年(1927)北白川宮紀殿下の看護でパリ-へ出張を命じられた。(4),昭和12年(1937)フローレンス・ナイチンゲ-ル記章を受賞した。などがあげられる。本年度の研究実施計画では、史料収集には聞き書きとして後継者田淵恒男氏、日赤本社資料室吉川龍子氏、津山洋学資料館学芸員下山純正氏、津山科学教育博物館館長森本謙三氏、渡辺千代子氏、福田哲子氏、成木みさお氏、小林聆子氏に語ってもらった。文献では後継者宅、日赤本社資料室、日赤看護大学図書室、国会図書室、岡山県立図書館、岡山中央図書館、津山洋学資料館、津山科学教育博物館で検索を行った。2,本年度明確になったことは、(1),日赤本社看護婦養成所入学前の市立津山女学校校長竹内文の英語教育が強く影響していた。現在する明治45年のまさ代の日記には東京へ移り住んだ恩師竹内文の住所の記載があった。そして日記を通覧すると外人による英語の学習をうけるため定期的に広尾へ通っている。留学が決定してから後は勤務の融通を願い英・米人女性から英会話の練習を受けていた。(2),晩年の生活については、60歳で日赤本社病院を退職し郷里岡山で養子に迎えた末弟夫婦、孫夫婦らとともに過ごし、残っている日記を見ると、長年規律ある職を勤めた人らしく規則正しい生活であったと伺えた。田淵まさ代の特筆すべき業績として1.1)大正10年11年(192122)に英国ロンドン大学ベットフォード女学部で開催の第2回国際的公衆衛生看護講習会へ留学、このことは日赤本社看護婦養成科目に社会衛生看護の1課を加えることになった。2)帰国後、語学の必要性を感じ、日赤看護婦に看護婦外国語学生規則の制定を進言し、内地留学制度が実現した。3)大正12年(1923)選ばれて北白川宮妃殿下の看護でペリ-へ出張を命じられた。4)昭和12年(1937)フローレンス・ナイチンゲ-ル記章を受賞したなどをあげることができる。2.本年度明確になった事項、まさ代が大正10年に留学生に選ばれたのは、英語が堪能であったことによるが、英語は看護婦養成所入学以前である津山女学校時代から学習を重ねていた。とりわけ津山女学校校長竹内文の進歩的な考えや教育に対する強い情熱に影響を受けたといえる。本年度は主として文についての一次史料の収集ができた。文は神戸女学院を卒業し夫馬場種太郎と北海道へ渡るがこの時の同窓会誌『めぐみ』7号(明治26年)によると『益軒十訓』より益を得たからと『益軒十訓』を抜粋して寄稿していた。

また同書を書籍館の一書とするように薦めている。その後、京都に住み夫は京都看病婦学校で伝道師として教鞭をとっていたが死亡した。夫亡き後故郷で津山女学校を開設し子女の教育に専念する。この時まさ代は津山女学校で教育を受け、日赤本社病院看護婦養成所へ入学上京を契機に文も上京してお互いに親交を深めている。『めぐみ』37号(明治36年)によると文は東京都支部書記を勤め支部会を開き会の様子を支部通信に載せている。大正10年12月、日赤本社病院にて54歳で永眠した。次男延原謙はコナン・ドイルの翻訳家である。
Peuz Jeghers症候群の原因遺伝子LKB1/STK11の機能解析

消化管の過誤腫性ポリポーシスと口唇、口囲、口腔内、指趾の特有な色素斑を合併する遺伝性の好発癌性疾患Peutz-Jeghers症候群の原因遺伝子LKB1/STK11の産物が、どのようなシグナル伝達経路で機能しているのかを明らかにすることを目的として研究を進め以下の結果を得た。1)yeast two-hybrid法およびアフィニティー精製-MS法によりLKB1/STK11結合蛋白質を検索し、LMO familyの転写共役因子がLKB1/STK11蛋白質と結合することを見出した。2)LMO familyは転写因子GATAと相互作用し、GATAによる転写を活性化するが、LKB1/STK11はGATAによる転写を活性化する。3)LKB1/STK11がCDKインヒビターp21の転写をp53と協調して活性化する。この系にはLMO family、LMOを相互作用することの知られているアダプター蛋白質Ldb1、GATA6が関与している。4)HeLa、G361細胞にLKB1/STK11を過剰発現するとG1 arrestが誘導される。この時、p21の転写が活性化する。5)さらに、LKB1/STK11によりリン酸化を受ける基質蛋白質の同定を試みたが有力な基質候補はまだ見出されていない。1. LKB1/STK11蛋白質を認識する抗体を作製し、LKB1/STK11蛋白質が細胞質と核に局在することを明らかにした。2 .LKB1/STK11蛋白質と結合する蛋白質をコードする遺伝子をyeast two-hybridsystemを用いてヒト脳cDNAライブラリーより検索し、転写共役因子と考えられる蛋白質LKBAPをコードする遺伝子断片を取得した。3. in vitroおよびin vivoでのpull-down assayにより実際にLKB1/STK11がLKBAPと複合体を形成していることを確認した。4. p21遺伝子プロモーターを用いたluciferase assayを行うことにより、LKB1/STK11蛋白質はp21プロモーターを活性化する働きをもつことが明らかとなった。5. LKB1/STK11蛋白質のもつセリン・スレオニンキナーゼ活性の基質蛋白質を検索した。LKBAPをはじめこれまでに検討した蛋白質は良い基質とはならなかった。今後、LKB1/STK11蛋白質とLKB!APの複合体形成の意義、転写活性化の機構、キナーゼ活性の基質の探索を継続し、ポリポーシス形成、消化管形成の機構解明を目指したい。
乱流拡散燃焼の人工制御

乱流拡散燃焼においては、燃料と酸化剤の混合の割合は乱流中の渦の運動によって支配され、従って燃焼効率も渦の運動に支配される。当研究では、燃料と酸化剤の二つの流れの境界領域(拡散燃焼領域)に作られる乱流混合層の上流部に振動板を導入し、種々の周波数で振動させることにより、混合層内の渦の運動がどの様に変化するかをス-パ-コンピュ-タを用いて数値的に調べ、乱流拡散燃焼を制御する方法を研究した。まず乱流中の渦の運動を記述することに優れている渦法を用いて、周波数の異なる正弦波を重ね合わせた形の振動を流れに加えた場合の渦の運動を精度良くとらえられる計算コ-ドを開発した。次にこの計算コ-ドを用いて、基本周波数Fとそのサブハ-モニックスF/n(n=2、3、4)を重ね合わせた形の振動を流れに加えた場合の渦の運動を調べた。その結果、この形の振動を加えることにより、乱流混合層上流部で渦がn個ずつ規則正しく融合する領域ができ、従って燃料と酸化剤の混合を促進できることが判った。また逆に、基本周波数Fととハイハ-モニックス2Fを重ね合わせて振動させることにより、混合層上流部に渦の融合が抑制される領域が作られ、従って燃料と酸化剤の混合を抑制することもできる、ということが判った。次に重ね合わせる正弦波の周波数の組み合わせをFとF/nに固定した状態で位相差および振幅比を変化させ、渦の運動に及ぼす影響を調べた。その結果、同じn個ずつの渦が融合する場合でも、渦の融合の仕方や融合の始まる位置は位相差および振幅比に大きく依存し、従って燃料と酸化剤の混合が促進される割合や促進の始まる位置もこれらの値に大きく依存することが判った。これらの計算結果はグラフィックス・ワ-クステ-ションを用いてビデオ化され、既に国内の学会等において発表されているほか、1991年9月にドイツで開催予定の「第8回乱流せん断流に関する国際シンポジウム」で発表予定である。また論文としてもまとめられ近日中に投稿予定である。
ホランダイト型遷移金属酸化物の特異な電子状態に関する微視理論の展開

ホランダイト型結晶構造を持つ遷移金属酸化物に関して、第一原理計算法による電子状態計算や、強相関電子模型に対する変分クラスター近似や密度行列繰り込み群による理論計算により、その特異な電子物性の発現機構を解明した。特に、ルテニウム酸化物における擬一次元電子構造の発現機構の解明、クロミウム酸化物における完全強磁性と強磁性を保ったままの金属絶縁体転移の機構解明、モリブデン酸化物における超原子結晶の形成機構の解明等の成果を得た。ホランダイト型結晶構造を持つ遷移金属酸化物A_2M_8O_<16>(A=アルカリ元素等、M=遷移元素)は、その金属絶縁体転移や磁性・電荷軌道秩序化など特異な量子物性で、近年大きな注目を集めている。本研究では、ホランダイト型遷移金属酸化物の特異な電子状態を、第一原理電子状態計算と、自己エネルギー汎関数理論に基づく変分クラスター近似を用いて解明する。特に、(1)第一原理的手法による電子状態計算と有効強相関電子模型の導出、(2)自己エネルギー汎関数理論に基づいた変分クラスター近似の開発と適用、(3)各物質で観測される種々の異常物性の発現機構解明である。これら一連の研究を通して、ホランダイト型遷移金属酸化物の物性物理学に関し総合的な理論研究を展開する。平成22年度は、特に、クロム系ホランダイト型酸化物における金属絶縁体転移の機構について計算を進め、それがハーフメタル強磁性体におけるパイエルス転移であるという新しい提案を行った。この計算結果をもとに、系の低エネルギー電子状態を記述する理論模型の構築を行った。また、ハーフメタル強磁性体のギャップ内電子状態の理論を展開した。さらに、ルテニウム系ホランダイト型酸化物の低エネルギー電子状態が、朝永・ラッティンジャー流体として記述できる擬1次元電気伝導体であることを明らかにした。また、バナジウム系ホランダイト型酸化物の金属絶縁体転移の機構解明目指して計算を進め、軌道状態の特殊性や電子相関効果の重要性を明らかにした。ホランダイト型結晶構造を持つ遷移金属酸化物A_2M_8O_16(A=アルカリ元素等、M=遷移元素)は、その金属絶縁体転移や磁性・電荷軌道秩序化など特異な量子物性で、近年大きな注目を集めている。MO_6八面体が作る2重鎖が4本でトンネル構造を作り、その中にAイオンが入る、擬1次元的結晶構造を持つ。構成元素に依存して種々の物性を示し、いわば多彩な電子物性の宝庫となっている。現在、この系に対する実験的研究が、多方面から急速に進展しつつある。この系の理論的研究では、千葉大太田グループが世界を先導している。平成23年度は、特に次の成果を得、学術論文あるいは学会等で発表した。(1)ルテニウム系酸化物が擬1次元電子構造を持つ物質であることを明らかにし、朝永・ラッティンジャー流体系物質の候補であることを示した。(2)クロム系酸化物の金属絶縁体転移の起源に関する研究を進め、これが完全スピン分極した電子系のパイエルス転移であることを明らかにした。また、二重交換相互作用模型への格子の二量化の影響に関する理論計算を進めた。(3)二重交換相互作用模型の準粒子バンド構造に関する理論的研究を展開した。(4)モリブデン系酸化物の電子状態の特異性を、モリブデン原子が4個集まったクラスターをひとまとまりとする超原子結晶の観点から説明できる可能性を提案した。(5)バナジウム系酸化物の電子状態計算を進め、この系では電子間相互作用の効果が著しく第一原理的手法では実験事実が説明できないことを明らかにした。また多体効果を取り入れる研究の方向性を確認し、今後の研究の展開を具体的に計画した。ホランダイト型結晶構造を持つ遷移金属酸化物A2M8O16(A=アルカリ元素等、M=遷移元素)は、その金属絶縁体転移や磁性・電荷軌道秩序化など特異な量子物性で、近年大きな注目を集めている。MO6八面体が作る2重鎖が4本でトンネル構造を作り、その中にAイオンが入る、擬1次元的結晶構造を持つ。平成24年度は、特に次の成果を得、学術論文あるいは学会等で発表した。(1)クロム系ホランダイト酸化物の金属絶縁体転移の起源が完全スピン分極した電子系のパイエルス転移であることを明らかにしたことを背景に、二重交換相互作用模型への格子の二量化の影響に関する理論計算を完成させた。(2)二重交換相互作用模型の準粒子バンド構造に関する理論的研究を完成させた。

(3)モリブデン系ホランダイト酸化物の電子状態の特異性を、モリブデン原子が4個集まったクラスターをひとまとまりとする超原子結晶の観点から説明する研究を完成させた。(4)クロム系ホランダイト酸化物の関連物質としてのカルシウムフェライト構造を持つクロム酸化物NaCr2O4の基本的電子構造を明らかにした。この物質はホランダイトと同様のトンネル構造を有し反強磁性体であるにもかかわらず巨大磁気抵抗効果を示す興味深い物質であり、今後の発展的な研究計画を立案した。以上の研究により、ホランダイト構造を持つ遷移金属酸化物およびその関連物質に関し大きな研究成果を得ることができた。ホランダイト型遷移金属酸化物のうち、ルテニウム系、クロム系、モリブデン系については、第一原理電子状態計算の実行とその結果の解析から、各物性の本質的な起源を明らかにできた。バナジウム系については電子間相互作用の効果が著しく、その効果を取り入れる手法の開発を進めており、おおむね当初の計画に沿って進展している。24年度が最終年度であるため、記入しない。ホランダイト型遷移金属酸化物のうち、バナジウム系酸化物については電子間相互作用の効果が著しく、第一原理的電子状態計算の枠だけではその本質的効果が解明できないことが明らかとなった。またマンガン系酸化物については実験研究が進行しているものの、その本質に関する深い洞察には到達していない。今後の研究推進の方策としては、これらに関して電子相関効果を正確に取り入れる計算方法を確立し、それを応用することである。自己エネルギー汎関数理論に基づいた変分クラスター近似は、二軌道ハバード模型等に適用し成果をおさめその有用性を確認している。また動的平均場理論を第一原理電子状態計算と組み合わせて使う方向を検討している。
受容体の化学

本研究では研究の射程内にある受容体を主たる対象とし、これを合成化学、生物化学及び医学の各専門分野から化学受容の本質を理解する上での重要な問題を提起し、それぞれの立場からの多面研究を推進してきた。本年度の研究実態の概要は以下の通りである。1.電気ウナギNa^+チャンネルのイオン透過孔を寒ぐトキシン結合部位を同定するため、その化学修飾に使用する特異的リガンドμ-コノトキシンを合成した。これを用いて結合部位を決定すべく検討を進めている(金岡)チャンネル蛋白の糖結合部位の解明と糖鎖構造の解析を行う上で不可欠な、蛋白の完全精製を目指した新しい精製法を検討した。(崎山)。2.生体情報伝達の最も基本的過程である分子識別の機作解明を目指し、新しい機能性シクロファンとしてカチオン性芳香族化合物を識別するものを開発した(古賀)。またチャンネル、レセプター機能をもつモデル物質の開発をめざし、完全電子チャンネル分子を作成した(小夫家)。3.受容体機能の制御として重要な、受容体及び関連蛋白質の異化代謝をカルパインとカルパスタチン相互作用の観点から追求し、カルパスタチンの全構造を解明することに成功した(村地)。4.細胞膜に関する研究では、カブトガニの体液凝固を引き起こすリポ多糖の作用点がC因子であり、この作用を抑制する新しい成分をも発見して構造決定をした(岩永)。ミトコンドリア蛋白前駆体の膜透過に要求される膜ポテンシャルを検討し、H^+流入ての共役の知見を得た(田川)。5.受容体分子の研究では、オピオイド受容体研究に有効なオピオイドペプチドに対する抗イディオタイプ抗体の作製が可能であることを示した(藤岡)。また痙れん性トキシンフミトレモルジンAの作用点がグルタミン酸受容体のサブタイプであるNMDA受容体であることを示した。(山崎)。(崎山)。(山崎)。
神経内分泌によるヒト消化器局所免疫機構の制御に関する研究-その異常と免疫性腸疾患

本研究は、免疫組織細胞化学的ならびに分子生物学的手法を駆使し、いまだ十分に解明されていない神経内分泌系による消化器免疫の制御機構を解明すると共に、その制御異常すなわち消化管免疫(粘膜免疫)異常を背景に有する代表的な免疫性腸疾患であり、従来心身症ともいわれている潰瘍性大腸炎を初めとした炎症性腸疾患の病因や病態との直接的な関連を証明し、新たな免疫学的治療法の確立をめざした。1.新生児と成人間では、内分泌細胞および脳腸ペプチド含有神経の分布は差がなかった。VIPは主として腸管粘膜の神経叢の神経線維に局在が観察され、一部の上皮間の内分泌細胞およびに上皮間と粘膜固有層のリンパ球の一部にVIPのmRNAの発現を観察した。2.VIPレセプターは、生後二ヶ月以後の乳児ならびに成人の消化管粘膜固有層のマクロファージや、パイエル板リンパ細胞の濾胞性樹状細胞(FDC)に発現していた。出生直後の新生児のFDCにはVIPレセプターの発現は認められず、粘膜免疫機構が成熟し、粘膜固有層にIgA形質細胞出現と共に観察された。3.潰瘍性大腸炎では、脳腸ペプチド含有神経は炎症巣において、細胞接着分子を強く発現した血管系の増生とともに不規則に増加し、炎症が進展して陰窩膿瘍が出現し、組織の破壊とともに激減消失していた。このように共通の情報伝達物質と受容体機構により、消化管の神経内分泌系と免疫系の対話が行なわれ、神経内分泌-免疫系連関のシステムが消化管諸機能の恒常性の維持にあたっていることが示唆された。そしてこのシステムの未成熟や破綻が消化管病変を惹起させ、また神経内分泌系への過剰刺激-ストレスが重大な影響を及ぼすメカニズムの一端が本研究から明らかになってきた。また、今後こうした視点にたった治療法の確立が可能となった。本研究は、研究代表者による「消化管におけるmucosal immunesystemとその制御機構に関する研究」の一環として、神経内分泌系による制御機構の解明と、その異常に起因するといわれている潰瘍性大腸炎を中心とした免疫学的機序による炎症性腸疾患の病因との関連を明らかにすることを目的に遂行されている。本年度までに1)ヒト大腸粘膜固有層に分布する血管系内皮細胞の形態とそれに発現している細胞接着分子群が、潰瘍大腸炎では著しく変化し、immunoglobulin gene superfamilyおよびselectin familyに属するそれらの発現と増強、および間質や血管内腔への分泌像を観察し報告した。この現象は粘膜における炎症の維持と進展に主要な役割を果たしいてるものと考察した。2)ヒト消化管における神経ペプチド含有神経の分布と、炎症性腸疾患における異常を免疫組織化学的に明らかにした。潰瘍性大腸炎粘膜では1)で観察した血管増生を伴う部分ではニューロペプチド含有神経が著増し、陰窩膿瘍を伴う場合には著減と消失が観察され、本疾患の病変の遷延化との関連を示唆した。3)ニューロペプチドのうちVIPは形質細胞からのIgA分泌を抑制し、substancePで増強されることを確認し、またsubstancePは1)で観察された血管系(high endothelial venule)からの好中球やリンパ球のmigrationを促進している。4)血管作動性ペプチドであり、近年その免疫制御能が示唆されているエンドセリン-1が腸管粘膜上皮細胞間の内分泌細胞マクロファージおよびVIP神経に共存し、胃ではガストリン産生細胞にも存在することを初めて観察、報告した。以上のように腸管粘膜におけるmucosal immunesystemは血管、神経内分泌系と密接な関連の許で機能していることがより鮮明となった。

本研究は、免疫組織細胞化学的ならびに分子生物学的手法を駆使し、いまだ十分に解明されていない神経内分泌系による消化器免疫の制御機構を解明すると共に、その制御異常すなわち消化管免疫(粘膜免疫)異常を背景に有する代表的な免疫性腸疾患であり、従来心身症ともいわれている潰瘍性大腸炎を初めとした炎症性腸疾患の病因との直接的な関連を証明し、新たな免疫学的治療法を提唱した。消化管の免疫機能制御におけるVIPを初めとした脳腸ペプチドの関与を中心に検索した。健常の新生児と成人間では、内分泌細胞および脳腸ペプチド含有神経の分布は差がなかった。VIPは主として腸管粘膜の神経叢の神経線維に局在が観察され、一部の上皮間の内分泌細胞およびに上皮間と粘膜固有層のリンパ球の一部にVIPのmRNAの発現を観察した。VIP神経網は炎症巣では血管系の増生と共に不規則に増加し、炎症が進展し、組織の破壊に伴って激減消失していた。VIPレセプターは、生後二ヶ月以後の乳児ならびに成人の消化管粘膜固有層のマクロファージや、パイエル板リンパ細胞の濾胞性樹状細胞(FDC)に発現していた。出生直後の新生児のFDCにはVIPレセプターの発現は認められず、粘膜免疫機構が成熟し、粘膜固有層にIgA形質細胞出現と共に観察された。このように共通の情報伝達物質と受容体機構により、消化管の神経内分泌系と免疫系の対話が行なわれ、神経内分泌-免疫系連関のシステムが消化管諸機能の恒常性の維持にあたっていることが示唆された。そしてこのシステムの未成熟や破綻が消化管病変を惹起され、また神経内分泌系への過剰刺激-ストレスが重大な影響を及ぼすメカニズムの一端が本研究から明らかになってきた。また、今後こうした視点にたった治療法の確立が可能となった。
高輝度ハドロン加速器実験に用いる初段飛跡トリガーの開発

現在運転中および将来建設される高エネルギーハドロン加速器実験は、素粒子物理学実験の発展に非常に重要である。加速器実験の高輝度化に伴い、内部飛跡検出器の改良および大容量のデータを処理するためのエレクトロニクスの開発が必要不可欠である。本研究課題では、大容量のデータ処理に必要な高速エレクトロニクスシステムの開発を目的として、検出器のビーム試験および磁場中での宇宙線テストに用いるエレクトロニクスを開発し、将来の加速器の飛跡トリガーシステム構築の基礎となる研究を行った。本研究は高輝度ハドロン衝突型加速器実験における初段トラックトリガーの開発を目的としている。1-2年目のの目標は、現存する後段トラックトリガー(FTK)システムのシミュレーションプログラムの改良および評価ボードを用いたFPGAプログラムの開発環境整備であった。現状はこの目標を十分達成しているといえる。具体的な成果としては、ATLAS実験アップグレード計画の一環として行った以下の二点である。1)初段トリガーシステムのシミュレーションの開発。2)ピクセル検出器の読み出しエレクトロニクスの開発とFPGA評価ボードを用いた模擬トリガーシステムの実装。1)に関して、ATLAS実験で用いられているシミュレーションにアップグレード後のピクセル検出器およびストリップ検出器のジオメトリを構築し、シミュレーションを行った。予想されていたことではあるが、6マイクロ秒以内のトリガー信号の発行は厳しく、パターンマッチング法の最適化を行っている。2)に関して、読み出しエレクトロニクスには、高エネ研測定器開発室で開発されたSEABASと呼ばれるボードでの読み出し開発を始めている。ボード上に実装されているFPGAのファームウェアの開発を中心に行っていたが、現在は評価ボードからの信号を模擬トリガー信号として用いたトリガーシステムの開発を進めている。また、もう一つの研究目標であるASICの開発に関しては、現在の所マスク作成のための基礎的なソフトウェアの習得を行っている。が、今後同様の研究をFPGA評価ボードで行うことができるため、当面開発は評価ボードを用いて行う予定である。研究成果の発表および国際会議での情報収集も順調に進展している。ATLAS実験内部会合での報告はもちろん国際会議PIXEL2014での報告、さらに将来の円形加速器計画(FCC)の年次会合において多くの情報収集を行うことができた。高輝度ハドロンコライダーに用いる飛跡検出器読み出しおよび飛跡トリガーの開発に関して以下のような研究を行い成果を得た。1)高速読み出しASICに対応するDAQシステムの開発: ATLAS実験では2026年より開始する高輝度LHC実験に向けてシリコン飛跡検出器のアップグレードの開発を行っている。高輝度運転かでの飛跡占有率の要求から現在使用されている読み出しASICは使用できず、新しく65nmプロセスのチップの開発を行っている。これらの信号を読み出し、飛跡トリガーに送るDAQボードの開発を始めている。読み出し速度は5Gbpsとはやく、通信および信号処理には高度な技術を要するため、KEK測定器開発室の助言をもらいながら進めている。具体的には汎用のFPGAボードを用いた10Gbpsまでの信号の通信が可能であることを確認、信号処理のアルゴリズムのFirmwareを現在開発中である。2)ピクセル検出器を用いた磁場テスト:前述したATLAS実験のアップグレード用に開発している検出器を用いた性能試験の一環で宇宙線を用いたトリガーシステムの開発および磁場中での性能検査を行った。また、磁場中での半導体検出器は生成した電子正孔ペアが移動する方向が電場方向からずれる現象(この角度をローレンツ角とよぶ)が知られていて、飛跡に随伴する信号を読み出したピクセル数の入射角度依存性から、ローレンツ角を測定することが可能である。実測に成功し、実測値がシミュレーションと一致していることまで考察できた。また、より複雑なトリガーシステムを実装するため、ピクセル検出器の2層目、3層目の間にタングステン製の板を挿入し、低運動量宇宙線(ミュー粒子)をとめることで、ミュー粒子の寿命を測定することもできた。この実験に関しては2016年度にも追実験を計画している。順調に進展しているといえる。ハードウェア開発に関しては、トリガーシステムやDAQの開発が順調に進展していてFPGAプログラミングの知見も順調に蓄積してきた。ATLAS検出器でのトリガーシステムを実装する際のシミュレーションを行うことに関しては若干遅れ気味ではあるが、ハードウェアの開発からのインプットが必要であるため、そちらの開発を優先して進めてきた。高輝度ハドロンコライダーに用いる飛跡検出器読み出しおよび飛跡トリガーの開発に関して以下の3点に関して研究実績をあげた。1)高速読み出しASICに対応するDAQシステムの開発:ATLAS実験では2026年より開始される高輝度LHCに向けて半導体ピクセル検出器の開発を行っている。高輝度運転下での飛跡占有率の増加や多チャンネル化によって高速読み出しASICの採用が必要不可欠である。新型ASICは65nm CMOSプロセスを用いた最大5Gbpsの読み出し速度(もしくは1.28Gbps線を4本)が可能であり、対応する読み出し基板、DAQシステムの開発が必要であった。27年度から引き続き、汎用のFPGAボードを用いて高周波信号の伝送試験を実施した。また、フレキシブル基板を用いた読み出し回路の設計も行った。インピーダンス整合の取れた基板の設計を進めた。コネクター部等の影響で5Gbpsの伝送は難しかったが、1.28Gbps線の伝送は低エラーレートでの実装が可能となった。2)開発したトリガーシステムを用いたビーム試験:1)で開発中であったトリガーシステムおよびフレキシブル基板を米国フェルミ国立加速器研究所の120GeV陽子ビームを用いてビーム試験を行った。

ビーム頻度は数kHz程度であったが、トリガーロジックの確認、ノイズの評価、検出器効率、位置分解能の測定まで基礎的な性能試験を行うことができた。3)将来のハドロン加速器実験へ向けた物理ケースの考察:本課題の研究目的の一つに高輝度LHCやその後計画されている高エネルギーLHC計画や将来円形加速器計画(FCC)へ向けた物理ケースの研究があった。最も重要であると考えるヒッグス粒子の自己結合に関する研究を素粒子理論の研究者とともに遂行し、異常自己結合が観測された際の新物理探索に関する論文を投稿し掲載された。現在運転中および将来建設される高エネルギーハドロン加速器実験は、素粒子物理学実験の発展に非常に重要である。加速器実験の高輝度化に伴い、内部飛跡検出器の改良および大容量のデータを処理するためのエレクトロニクスの開発が必要不可欠である。本研究課題では、大容量のデータ処理に必要な高速エレクトロニクスシステムの開発を目的として、検出器のビーム試験および磁場中での宇宙線テストに用いるエレクトロニクスを開発し、将来の加速器の飛跡トリガーシステム構築の基礎となる研究を行った。研究実績にも書いたが、一年目、二年目に予定していた研究計画がほぼ順調に進展している。その理由の一つは、本研究の中間目標に相当する研究を一部国内外の研究者と共有できたことがあげられる。特に、初段トリガーのシミュレーション、読み出しエレクトロニクスの開発はこの研究協力により予定より早く進展することができた。研究実績の概要で書いた1)に関してはこれから本格的に進めていく予定である。2)に関しては追試を行うが新しい開発は必要なく、必要量のデータの取得を目的とする。これに加えて若干遅れ気味であるATLAS検出器でのトリガーシステムのシミュレーションに関しても今後進展させていく予定である。素粒子実験今後の推進方策に関して、申請書に記載した通り引き続きトリガーファームウェアの開発を行う予定である。現在までに作成・購入した読み出し用プリント基板付のASIC、FPGAを用いた読み出し用エレクトロニクス、トリガー模擬用の評価ボードを用いて初段トラックトリガーの要求されるレートの処理を達成できるよう開発、最適化を行う。また、今年度は6月、9月にCERN研究所においてビーム試験を計画している。さらに、7月には東北大学CYRICに置いて陽子線照射試験を計画している。これらの試験は現行のATLASアップグレード用ピクセル検出器開発を行っている研究との共同研究で行う予定である。またビーム試験の際に用いる高速読み出しエレクトロニクスのハードウェアの購入、ファームウェア・ソフトウェアの開発も必要である。昨年度進んでいた研究計画が実験準備状況等の影響で遅れたため、繰上げ支給をお願いした分の約半分を2016年度にまわした。