hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ナノ構造の電子輸送機能デザイン手法の開発・応用

本研究課題では、ナノメータースケールの微小構造体の構造や機能を原子・電子レベルで予測・解明することができる量子力学に基づいた計算手法とそれに基づいたシミュレーションプログラムを開発した。このようなスケールの構造体はマクロな構造体とは全く異なった性質を示すため、量子力学に基づいた解析が必須である。開発したプログラムを用いて原子や分子が一列に並んだ鎖の電気伝導特性や半導体デバイス用絶縁膜の絶縁特性などを解明する研究を行った。本研究の目的は、研究代表者らが独自に開発した第一原理電気伝導計算手法に基づく計算プログラムを用いてマテリアルデザインを行う。具体的には、電極間に構築された原子・分子細線やナノチューブ、フラーレン鎖、生体分子などの電子輸送特性を理論的に予測する。今年度は、これまで大型計算機センターのスーパーコンピュータでしか行えなかったナノ構造の電気伝導特性計算を、研究室で購入したワークステーションでも行えるように計算の簡素化とサブルーチンライブラリの整備を行った。そして、改良したプログラムを用いて、ナトリウム単原子鎖について、半無限結晶電極間に挟まれた原子3つからなるナトリウム単原子鎖を折れ曲がった状態から引き伸ばしていく際に電気伝導特性がどのように変化するかについての計算を行った。この計算により、単原子鎖の伝導に関わるチャネルは常に1つしか存在せず、そのコンダクタンスは破断するまでほぼ1G_0の値をとるという、実験と同じ結果が得られた。また、電流密度の分布は単原子鎖の形状にほとんど影響を受けておらず、このことがナトリウムナノワイヤーの引張り実験においてコンダクタンスが安定した値をとる理由であることを示した。さらに、金やナトリウム原子鎖におけるコンダクタンスの振動現象について詳細な解析を行った。この研究から、電極間に挟まれた有限長の単原子鎖におけるコンダクタンスの振動周期が、無限長の単原子鎖における電子のフェルミ波数によって決まることを明らかにした。また、伝導電子の密度分布にコンダクタンスの振動周期と同じ長さを持つ塊が形成され、この塊の長さと振動周期との関係が無限長の単原子鎖の性質に強く影響されるという新たな知見を示した。具体的には、電極間に構築された原子・分子ワイヤーやナノチューブ、フラーレンワイヤー、生体分子などの電子輸送特性を理論的に予測する。今年度は、これまで原子ワイヤーや分子ワイヤーなど一次元系でしか行われてこなかった電気伝導計算を、薄膜など二次元系のものにも適用できるようにアルゴリズムおよびプログラムの改良を行った。そして、電界効果トランジスタのゲートスタック構造に使われているシリコン基板/シリコン酸化膜界面の電気伝導特性計算と行った。具体的には、界面の原子レベルでの欠陥とリーク電流の相関、特に一般的にデバイス製造プロセスで使われている水素シンターの効果に注目して詳細に調べた。その結果、界面欠陥によるダングリングボンドがある場合、界面欠陥がない場合に比べリーク電流が飛躍的に増大してしまうことが分かった。また、界面欠陥の位置とリーク電流量の相関を調べると、界面欠陥が界面から離れるほど、リーク電流が多くなることが分かった。次に、水素シンター後のモデルとして全てのダングリングボンドを水素原子で終端化した界面の電気伝導特性を調べたところ、リーク電流は欠陥が全くないときと同程度まで減少した。また、終端化されたダングリングボンドの位置は、シンター後の界面のリーク電流量には影響しないことがわかった。以上の研究により、本研究グループで開発している第一原理電気伝導特性計算法が、最先端デバイス設計の一部に使うことができる可能性を示した。また、ナノ構造の電気伝導特性の解析を詳細に解析するには、電場応答特性を調べることも重要である。平成18年度中に、電場応答計算プログラムを作成した。今年度は、電子状態計算レベルでスピン分極していることが分かっているホウ素、窒素、炭素原子からなるGraphitic Sheetの量子輸送特性を調べ、このSheetがスピン分極した電子輸送特性を示すことを発見した。また、並列計算に有利な実空間差分法を用いていることから、今後の計算機の進化の傾向を鑑みぐペタコン世代の計算環境でグローバルスタンダードとなる大規模第一原理計算コードを開発することに着手した。コードの基幹部分の開発は、これまで大阪大学の研究グループが開発してきたコードを改良するということで阪大の研究グループが中心となって行い、一部のサブルーチンは国内および海外の他研究機関と共同でも開発している。開発中のコードは、共有メモリ型並列計算機および分散メモリ型並列計算機の両方で高速な計算が可能なように、MPIおよびOpenMPのハイブリッド並列化を行っている。今年度は、計算の高精度化を図るため、従来のノルム保存型擬ポテンシャルよりも高精度なProjector Augmented Wave擬ポテンシャルの組み込みを行った。

さらに最終年度に計画しているコードの公開に向け、ユーザーが使いやすいように、インプットデータの簡略化やマニュアル整備などを開始した。本研究の目的は、研究代表者らが独自に開発した第一原理電気伝導計算手法に基づく計算プログラムを開発することと、これを用いてマテリアルデザインを行う。具体的には、電極間に構築された原子・分子ワイヤーやナノチューブ、フラーレンワイヤー、生体分子などの電子輸送特性を理論的に予測する。本研究で用いている計算コードは並列計算に有利な実空間差分法を用いていることから、今後の計算機の進化の傾向を鑑み、今年度はペタコン世代の計算環境でグローバルスタンダードとなる大規模第一原理計算コードを開発した。計算コードの基幹部分の開発は、これまで大阪大学の研究グループが開発してきたコードを改良するということで阪大の研究グループが中心となって行い、一部のサブルーチンは国内および海外の他研究機関と共同でも開発した。開発中のコードは、共有メモリ型並列計算機および分散メモリ型並列計算機の両方で高速な計算が可能なように、MPIおよびOpenMPのハイブリッド並列化を行っている。また、計算の高精度化を図るため、従来のノルム保存型擬ポテンシャルよりも高精度なProjector Augmented Wave擬ポテンシャルの組み込みを行った。開発したコードを用いてフラーレンダイマーの電気伝導特性の計算を行い、ピーナッツ型フラーレンダイマーよりも、結合していない単純なフラーレンダイマーの方が、良い電気伝導特性を示すことを発見した。さらにコードの公開に向け、ユーザーが使いやすいように、インプットデータの簡略化やマニュアル整備などを行った。
固相サブトラクション法によるLAK細胞活性化関連遺伝子の検索

LAK細胞を用いた養子免疫療法はRosenbergらが臨床的に応用して以来、数多くの進行癌患者に対して施行された。しかし現在、遺伝子導入療法などを含めた本治療法関連の細胞移入療法を癌患者に対して臨床応用可能なものとするためには、その治療効果を飛躍的に向上させる必要がある。私たちはLAK細胞の細胞表面上に膜型リンフォトキシン(mLT)を見いだした。さらに、mLT発現の消失した特殊なLAK細胞すなわちmLT陰性LAK細胞の作製法を見いだした。このmLT陰活性LAK細胞は、従来LAK細胞の抗腫瘍活性のマーカーとされてきたNK活性およびLAK性をmLT陽性細胞とほぼ同等に保持し、CD3、CD4/8など多くの細胞表面抗原の表出も殆ど変化していない。一方、mLT陰性LAK細胞はmLTの表出を殆ど失っているばかりではなく、HeLa細胞やその他多くの腫瘍細胞株に対する抗腫瘍活性が著しく低下している。そこには何らかの細胞障害活性を有する膜分子や細胞内の細胞障害活性因子の関与が考えられる。このようにLAK細胞にはいまだ同定されていない活性化関連物質が数多く存在しているものと考えられる。これらLAK細胞活性化関連物質を同定する目的で、mLT陽性と陰性の両LAK細胞を用いてcDNAレベルでのサブトラクションを行い、遺伝子フラグメントライブラリーを構築した。まず、そのLAKサブトラクションライブラリーのシーケンスをランダムに行い、ホモロジー検索を行った結果、約30種の新規なLAK細胞に関連すると思われるクローンを同定した。そのうち、LAK-1、LAK-4およびLAK-5と名付けたクローンについては、クローニングを行って、DDBJデーターベースに登録した。さらに、1種のESTクローンを同じくDDBJデーターベースに登録した。本研究では当初、固相サブトラクション法を用いるとしたが、残念ながらこれまでのところ固相法にてサブトラクション・ライブラリーを作製することには成功していない。そのため、PCRサブトラクション法を用いて以下の実験を行っているが、目的の達成には何ら支障なく、現在まで順調に実験をすすめ良好な結果を得ている。先ず、ヒト末梢血からリンパ球を分離しインターロイキン2(IL-2)とともに培養し、膜型リンフォトキシン(mLT)陽性のLAK細胞を得た。作製したLAK細胞をIL-2を含有しない培地にて24時間培養しmLTの消失したmLT陰性LAK細胞を作製した。ついで、両LAK細胞からmRNAを分離精製し、さらにcDNAを作製した。得られたcDNAをSau3A制限酵素にて分解し、この実験の目的のために作製したプライマーを接合させ、PCR法にて増幅した。ついでmLT陽性cDNA断片からmLT陰性cDNA断片をサブトラクションした。この方法を3回繰り返しサブトラクションライブラリーを作製した。そのライブラリーをシーケンス用ベクターにライゲーションさせ、ランダムにシーケンスを行った。これまで約500クローンについてシーケンスを行い、その結果をインターネット上に公開されているデータベースと比較して、未知のシーケンスの検索やESTと呼ばれる詳細不明のDNAシーケンスデータとの異同を検索し、LAKクローンと名づけた一連の未知シーケンスデータ群を作成した。うちLAK-5は、つい先ごろhunc18bという名の神経分泌メカニズムに関与した蛋白であることが報告された。現在、LAK-4およびLAK-7について全シーケンスを解明中である。また、サブトラクション・ライブラリーのランダム・シーケンシングも平行して継続中である。

私たちはLAK細胞の細胞表面上に模型リンフォトキシン(mLT)を見いだした。さらに、mLT発現の消失した特殊なLAK細胞すなわちmLT陰性LAK細胞の作製法を見いだした。このmLT陰性LAK細胞は、従来LAK細胞の抗腫瘍活性のマーカーとされてきたNK活性およびLAK活性をmLT陽性細胞とほぼ同等に保持し、CD3、CD4/8など多くの細胞表面抗原の表出も殆ど変化していない。一方、mLT陰性LAK細胞はmLTの表出を殆ど失っているばかりではなく、HeLa細胞やその他多くの腫瘍細胞株に対する抗腫瘍活性が著しく低下している。そこには何らかの細胞障害活性を有する膜分子や細胞内の細胞障害活性因子の関与が考えられている。このようにLAK細胞にはいまだ同定されていない活性化関連物質が数多く存在しているものと考えられる。これらLAK細胞活性化関連物質を同定する目的で、mLT陽性と陰性の両LAK細胞を用いてcDNAレベルでのサブトラクションを行い、遺伝子フラグメントライブラリーを構築した。まず、そのLAKサブトラクションライブラリーのシーケンスをランダムに行い、ホモロジー検索を行った結果、約30種の新規なLAK細胞に関連する思われるクローンを同定した。そのうち、LAK-1、LAK-4およびLAK-5と名付けたクローンについては、クローニングを行って、DDBJデータベースに登録した。さらに、1種のESTクローンを同じくDDBJデータベースに登録した。
都市樹木における環境適性診断法の確立:アクアポリンによる気孔応答評価の導入

都市樹木は、樹冠による被陰や蒸散による冷却効果、大気汚染物質の捕捉・二酸化炭素吸収などにより都市環境を改善する。樹木活性の維持には光合成と蒸散を調節する気孔開閉特性が鍵となるが、樹種によって大きな差がある。この応答性の変異が生じる生理学的機構を明らかにし、都市樹木の樹冠形成と光合成生産を最適化するために、気孔応答の調節因子の一つである「アクアポリン」について、分子レベルから実際の植栽木レベルまでのスケールの実験的解析を実施する。モデル植物による解析と実際の街路環境との関係性を明らかにするための野外実験を実施して、気孔応答調節の生理学的・遺伝学的メカニズムを解明する。
高温超電導アクチュエータの基礎解析と振動制御への応用

本研究は高温超電導アクチュエータに関するもので,まず高温超電導浮上体の浮上力を解析的に求め,実験との比較を行った.すなわち運動する超電導浮上体に対して,浮上力と時間,速度および初期ギャップの関係を数値的に求めた.その結果,実際に製作されている超電導体には結晶粒界が存在するため,解析値と実験値は大幅に異なる.しかし,臨界電流値を結晶粒界を考慮して決定すると,かなり正しく実験値と一致することがわかった.また高温超電導体には,フラックスクリープ領域とフラックスフローのふたつの領域が存在し,浮上体の速度と履歴により浮上力が大きく変化する強非線形系であることを確認した.ついで,本浮上系をアクチュエータに適用することを考え,永久磁石,電磁石および高温超電導浮上体よりなるアクチュエータ提案した.本系は強度の非線形系であるので,通常の線形制御則は適用できない.そこで本研究では,ニューラルネットによる適応制御を制御法に用いた解析を行い,本系をアクチュエータとして適用できるかどうか検討した.すなわち,正弦波の目標変位に対し,1次3次までのフイードバック制御を考え,そのフィードバック係数をニューラルネットにより自動的に求める方法を提案し,具体的に数値計算を行った.その結果,本アクチュエータには,初期設定位置,移動速度により制御性能が異なるものの,これらを考慮して制御系を設計すれば,アクチュエータとして応用できることがわかった.本研究は高温超電導アクチュエータに関するもので,まず高温超電導浮上体の浮上力を解析的に求め,実験との比較を行った.すなわち運動する超電導浮上体に対して,浮上力と時間,速度および初期ギャップの関係を数値的に求めた.その結果,実際に製作されている超電導体には結晶粒界が存在するため,解析値と実験値は大幅に異なる.しかし,臨界電流値を結晶粒界を考慮して決定すると,かなり正しく実験値と一致することがわかった.また高温超電導体には,フラックスクリープ領域とフラックスフローのふたつの領域が存在し,浮上体の速度と履歴により浮上力が大きく変化する強非線形系であることを確認した.ついで,本浮上系をアクチュエータに適用することを考え,永久磁石,電磁石および高温超電導浮上体よりなるアクチュエータ提案した.本系は強度の非線形系であるので,通常の線形制御則は適用できない.そこで本研究では,ニューラルネットによる適応制御を制御法に用いた解析を行い,本系をアクチュエータとして適用できるかどうか検討した.すなわち,正弦波の目標変位に対し,1次3次までのフイードバック制御を考え,そのフィードバック係数をニューラルネットにより自動的に求める方法を提案し,具体的に数値計算を行った.その結果,本アクチュエータには,初期設定位置,移動速度により制御性能が異なるものの,これらを考慮して制御系を設計すれば,アクチュエータとして応用できることがわかった.
ビタミンD受容体シグナルによる腸管・肝臓免疫調節

1.ビタミンD受容体(VDR)欠損マウスにおけるコンカナバリンA(Con-A)誘導性肝炎の減弱メカニズムをさらに追求した。昨年度までの研究でCon-A誘導性の活性酸素種(ROS)レベルがVDR欠損マウスの血漿及び肝臓で減少していることを見出したが、全肝臓組織及び肝臓単核球におけるROS産生性NADPHオキシダーゼ群の遺伝子発現は低下しておらず、ROS除去酵素SODの発現や還元型グルタチオンの量にも差を認めなかった。これまでの結果から、VDR欠損マウスにおいて、Con-A誘導性肝炎が減弱すること、常在性マクロファージなど免疫細胞における炎症・ROS関連の遺伝子発現以降のROS産生及び貪食能などの機能障害が原因であることを明らかにしたので、研究成果を原著論文にまとめ現在投稿中である。2.リポポリサッカライド(LPS)、CpD-DNA、及びα-ガラクトシルセラミド(α-GalCer)による肝障害について野生型とVDR欠損マウスで比較した。LPS肝障害において、差が認められなかった。CpF-DNA肝障害は、VDR欠損マウスで軽減傾向にあった。α-GalCerによるサイトカイン産生には差がなかった。α-GalCer投与による知見は、VDR欠損マウスにおけるNKT細胞の機能を示すものとして、Con-A誘導性肝炎についての投稿中の論文に含めた。3.デキストラン硫酸ナトリウム(DSS)による大腸炎モデル作成の準備実験を実施した。既報の通り、野生型に比較してVDR欠損マウスではDSS大腸炎が重症化することを確認した。5.VDRリガンドとして作用する活性型ビタミンD3とリトコール酸の腸管部位選択的VDR標的遺伝子誘導作用を原著論文として報告した(Ishizawa et al., IJMS 2018)。1.昨年度までの研究により、VDR欠損マウスは無刺激の状態では肝臓免疫細胞分布に変化を認めないがCon-Aによる肝障害に対し抵抗性を示すこと、ROS産生量の減弱が原因として考えられること、Kupffer細胞または好中球の機能障害が認められることを明らかにした。本年度の研究において、VDRは炎症・ROS関連遺伝子の発現変化ではないメカニズムで、ROS産生に関与することを明らかにした。VDRの常在性Kupffer細胞などの肝免疫細胞での役割を示すことができた。研究成果は、原著論文のreviseを投稿中であり、概ね順調に進展していると判断した。3.ビタミンD誘導体やリトコール酸についての基礎的なデータをまとめることができたので、肝炎や大腸炎のモデルへの影響の解析を進めている。1.野生型及びVDR欠損マウスでのDSS大腸炎モデルにおける腸管・肝臓免疫に対する影響の解析を進める。腸管や肝臓、そして脾臓などの免疫組織における炎症メディエーターの発現解析、免疫細胞の解析を実施する。2.肝炎モデルや大腸炎モデルにおいて、活性型ビタミンD3、ビタミンD誘導体、胆汁酸(リトコール酸やその前駆体のケノデオキシコール酸)の投与の影響を解析する。3.VDR欠損マウスにおけるNKT細胞の分布やサイトカイン産生において、他の研究室の報告と異なる知見を得ているが、腸内細菌叢などの環境の相違が考えられる。抗生物質の投与の肝炎や大腸炎の病態に対する影響を野生型とVDR欠損マウスにおいて比較し、腸内細菌叢と肝臓・腸管免疫との相互作用におけるVDRの役割を解析する。H28年度は先行研究で得られたVDR欠損マウスにおけるコンカナバリンA(Con-A)誘導性急性肝炎の減弱効果のメカニズムを解析した。Con-A肝炎の発症に関連するナチュラルキラーT(NKT)細胞の活性化、インターフェロンγ(IFN-γ)などの炎症性サイトカインの産生、Kupffer細胞による活性酸素種の産生などを解析した。1、野生型またはVDR欠損マウスにCon-Aを尾静脈投与して血漿インターロイキン4(IL-4)濃度を測定したところ、野生型及びVDR欠損マウスにおいて同程度の誘導が認められた。肝臓におけるIL-4産生細胞はNKT細胞であるため、NKT細胞特異的リガンドであるα-ガラクトシルセラミドの効果を検討したところ、野生型及びVDR欠損マウスにおいて同程度のサイトカイン産生を認めた。よって、VDR欠損マウスにおいてNKT細胞は正常に機能していることが示された。2、1で用いた血漿を用いてIFN-γ濃度を測定した。VDR欠損マウスにおけるIFN-γ産生能は野生型と同等であった。Con-A投与6時間後に肝臓免疫細胞を単離し遺伝子発現解析を行ったところ、IFN-γ、TNF-α、iNOS、CCL2などの遺伝子発現増加は、VDR欠損マウスにおいて野生型マウスより顕著であった。3、Con-A投与後の血漿または全肝臓における活性酸素種の測定を行った。VDR欠損マウスにおいて野生型マウスと比較し有意な減少を認めた。Con-A投与後に肝臓免疫細胞を単離し、NADPHオキシダーゼ酵素群の遺伝子発現解析を行った。Con-A投与によりこれらの遺伝子発現は一過性に増加しており、VDR欠損マウスと野生型マウスにおいて差を認めなかった。以上の結果から、VDR欠損マウスのCon-A肝炎において、Kupffer細胞の活性酸素種の産生障害などの機能障害が見出された。H28年度の課題である免疫原性肝炎の免疫細胞に対するVDR欠損の影響について、Con-A投与による自己免疫性肝炎モデルを用いて解析を行い、VDR欠損マウスにおいて肝障害が軽快すること、NKT細胞は正常に機能しておりサイトカイン

産生能は十分に行われていること、一方で肝臓において障害発症に有用な活性酸素種産生が減弱していることを明らかにし、VDR機能の標的がKupffer細胞であることを同定できた。また、NKT細胞においては選択的リガンドに対する反応性が野生型とVDR欠損マウスで変化を認めず、これまで報告されている結果とは異なるものであった。NKT細胞におけるVDRの機能には飼育条件などの他の条件が影響していることを明らかにした。これまで、肝臓免疫細胞におけるVDRの機能は詳細に検証されていなかった。今回の解析結果から、Kupffer細胞の抗菌効果、貪食能、炎症反応においてVDRが重要な役割を担う新しい知見が得られたため、順調に進行していると判断した。前年度にVDR欠損マウスにおいてコンカナバリンA(以下Con-A)誘導性急性肝炎が減弱するメカニズムを検証した結果、VDR欠損においてKupffer細胞が担う活性酸素種産生が減弱する知見が得られたため、本年度はKupffer細胞の機能におけるVDRの影響を以下の解析によって検証した。1、野生型またはVDR欠損マウスの肝非実質細胞に存在する肝Kupffer細胞の分布をフローサイトメトリーを用いて再度検討した結果、VDR欠損マウスは野生型との差異を認めなかった。肝組織の免疫染色においてF4/80の発現を評価したが、野生型と同様の発現分布を示した。肝臓免疫細胞におけるマクロファージマーカー遺伝子群の発現をリアルタイムPCRを用いて評価したが、両マウスで差を認めなかった。以上の結果から、VDR欠損マウスのKupffer細胞は通常飼育下では変化を認めないことが明らかとなった。2、Kupffer細胞の代表的な機能として貪食能をin vivoで検討した。野生型またはVDR欠損マウスに蛍光標識ビーズを投与し、貪食したKupffer細胞の数をフローサイトメトリーを用いて評価した。その結果、VDR欠損においてKupffer細胞および好中球における貪食能は低下した。3、VDR欠損マウスにおいてビーズの貪食能が低下したため、肝臓免疫細胞における貪食関与遺伝子であるMertkやGas6などの発現をリアルタイムPCRを用いて評価した。その結果、野生型とVDR欠損間での差は認めず、VDRは関連遺伝子群の発現ではなく活性レベルで関与することが示唆された。以上の検討によりVDR欠損マウスのKupffer細胞において活性酸素種産生のみならず貪食能が低下していることが示された。今後はVDR欠損Kupffer細胞における機能障害メカニズムについてさらなる検証を行う予定である。今年度は、昨年度の免疫原性肝炎の免疫細胞に対するVDR欠損の影響について検証した結果得られた、VDR欠損マウスの肝臓においてCon-A誘導性肝障害発症に必要な活性酸素種産生が減弱する知見に基づき、活性酸素産生には肝常在Kupffer細胞が関与することからVDR欠損マウスのKupffer細胞に着目して検討を行った。その結果、Kupffer細胞の活性酸素種産生以外の代表的な機能である貪食能についてもVDR欠損マウスにおいて減弱が認められたことから、VDRはKupffer細胞の機能維持に重要な役割を担う可能性が示された。
自己組織化における構造形成原理と外生雑音の機能的役割

ナノシステムにおける自己組織化と外生雑音の役割について基礎学理を提供することを目的とし、VLS法によるナノワイヤ形成とクーロンプロッケード・ネットワークの電流電圧特性について、シミュレーションを援用した理論的研究を行った。前者にっいては核生成論に基づく形成機構を、後者については確率論的観点から物理的機構を明らかにした。また、液晶電気対流を対象とし、散逸構造のマクロ雑音による輸送現象の統計力学的性質を明らかにした。非平衡開放系は階層性と創発性の基本であり、普遍性の高い研究課題である。最近、このような系に見られる自己組織化現象で内部揺らぎや外部雑音が重要な役割を果たすことが見いだされた。生まれる構造と生じる物性・機能は互いに密接に関連し、そのため形成原理や雑音の役割の解明は、期待する新機能をもった分子ナノシステムの設計プログラムと密接に結びつき、重要である。本研究では、物理・生体系における自己組織化階層構造の構築原理を確立し、雑音の機能的役割を明らかにする。あわせて、その発展として分子ナノシステムでの自己組織化現象における雑音の機能性と制御原理、ならびに創発機構の解明を図る。生まれる構造と生じる物性・機能は互いに密接に関連し、そのため形成原理や雑音の役割の解明は、期待する新機能をもった分子ナノシステムの設計プログラムと密接に結びつき重要である。そこで本研究では、非平衡開放系における内部揺らぎと物性の関連を明らかにするために、散逸構造の非線形揺らぎである時空カオスに注目した研究を行った。特に、液晶電気対流系のホメオトロピック配向系において、南部-ゴールドストーン・モードの効果によって生じるソフトモード乱流を取り上げた。今年度は主に、ソフトモード乱流の揺動の統計力学的性質、特に拡張したLangevin方程式の形式で記述することを目指した実験・解析系の構築を行った。ソフトモード乱流の揺らぎをLagrange的観点から観測するために液晶サンプル中に混入した微粒子の運動を追跡する実験については、揺動定理を適用するために微粒子に一定外力を加え、高い空間分解能でその運動を追跡できる実験系を構築した。また、その系の実験により、ソフトモード乱流に揺動定理が適用可能であることを明らかにし、さらに揺らぎの強さを温度によって定量化した。ソフトモード乱流の揺らぎの異常拡散の性質により、温度が時間スケール依存して変化することも明らかにした。また、パターンの揺らぎをEuler的観点から観測するために、空間波数ごとの時間スペクトルを得るための実験・解析システムの構築を行った。VLSプロセスによるナノワイヤー形成メカニズムの解明を行った。Ge, Si,あるいはMgO等の物質の単結晶ナノワイヤーを制御的に形成する技術として、基板上に融解した液滴状の触媒物質(Auなど)を置いた上で気体状態の結晶材料を供給することにより、液滴内部での結晶成長を著しく促進する手法(Vapor-liquid-solid(VLS)過程)は広く実験が行われているものの、いかにして液滴溶媒が結晶成長をし得るのかといった、ミクロスケールでのVLS過程のダイナミクスは未だ解明されていない。そこで本研究では、分子動力学シミュレーションを通して、VLS過程のメカニズムを非平衡熱統計力学的視点から理解することを試みた。先ず最初に結晶成長物質と溶媒物質をそれぞれ相互作用の異なる粒子系により実装することでシミュレーションを行った。ここではVS系およびVLS系における結晶成長を個別に同条件下で観察することにより、溶解・凝固・輸送といった結晶成長に関わる素過程の双方の系での差異を明らかにした。次に、金属酸化物結晶を模した2種の粒子系により結晶成長が起こるモデルを構築し、この系においては実際にナノワイヤー成長の初期過程を再現することに成功した。さらに、実験的に得られている材料供給量-結晶成長率間の非線形特性およびそのVS・VLS系での差異をシミュレーション上でも定性的に再現した。このことにより上記モデルが、より制御的にナノワイヤー形成するための実験条件の提言、あるいはVLS過程において外場やノイズ制御によりさらに高次な自己組織的な構造構築を模索する際の標準的モデルになりうると考えられる。(1)VLSプロセスによるナノ構造形成と(2)クーロンブロッケイド系での電流電圧特性という二つのテーマに関して、メカニズム解明のための理論研究を行った。(1)基板上におかれた金属触媒液滴により結晶成長を促進することで、ナノワイヤー上の単結晶構造を形成するVapor-liquid-solid(VLS)法は実験的に広く用いられているものの、その詳細なメカニズムは未解明といえる。

我々はモデル系についての分子動力学シミュレーションにより、触媒液相を用いないvapor-solid(VS)系とVLS系との比較を行い、液滴による結晶促進効果の本質が液-固界面での界面張力低減による臨界核形成率の著しい増加に起因することを突き止め、かつ実験系におけるVS/VLS両系の供給圧-成長率特性カーブの差異を定性的に再現した。これは、安定的なワイヤー形状を形成するための最適供給圧が存在することを示唆する重要な結果になっている。また、上記計算モデルは材料系に寄らない普遍的メカニズムを良く抽出していることから、実験への応用的なフィードバックも期待される。(2)近年では有機系での微細回路特性が活発に研究されており、微細構造に特有な物性の理解に寄与するだけでなく神経回路などの具体的応用の面でも重要である。そのような微細回路で発現するクーロンブロッケイドについて時間発展型モンテカルロシミュレーションを行い、その電流電圧特性を研究した。まず、大きな電圧での漸近解を解析的に求め、シミュレーションや実験との比較を通じてその解の有用性を明らかにした。また、回路構造が電流電圧特性に反映する実験事実を踏まえ、様々な回路構造についてシミュレーションを行い、物性の回路幅依存性や構造依存性などの知見を得た。これらは外生雑音を活用した自己組織的ボトムアップ型構造作製において、その設計指針となりうるものと考えられる。(1)VLSプロセスによるナノ構造形成と(2)クーロンブロッケイド系での電流電圧特性という二つのテーマに関して、メカニズム解明のための理論研究を行った。(1)基板上におかれた金属触媒液滴により結晶成長を促進することで、ナノワイヤ上の単結晶構造を形成するVapor-liquid-solid(VLS)法は実験的に広く用いられており、これまで主に計算機シミュレーションを用いてその普遍的メカニズムの解明に取り組んできた。これにより液滴による結晶促進効果の本質が液-固界面での界面張力低減による臨界核形成率の著しい増加に起因することを突き止め、正常な形状のナノワイヤ成長を効率化するための材料供給圧の最適値が存在することを明らかにした。本年度はさらに結晶成長材料の種類に対する成長特性の依存性・温度等の制御条件への最適成長条件の変化等についても数値計算に基き系統的理解を試み、さらにそこで得られた設計指針に従って共同研究グループ(阪大)では、複数の新奇酸化物材料を用いたVLSナノワイヤ形成を実現した。(2)有機系微細回路へのバイアス電圧印加によりクーロンブロッケイドが起こりその非線形電流電圧特性に関する研究が進められている。クーロンブロッケイドに伴う閾値電圧分布が非線形電流電圧特性に重要な役割を果たすことから、我々は一次元回路において閾値分布を解析的に導出した。原理的には任意の回路長について厳密解を導出できるが、現実的には計算の煩雑性により長い回路についての導出には困難が伴う。そこで近似的な離散分布に対象を限定して導出を試みた。求めたい離散分布は一列に並んだ異なる高さを持つ物体の隣同士の高さの関係を示す分布と等価であり、時間とともに広がるポテンシャル中の拡散を表すフォッカープランク方程式に従うことを示した。得られた離散分布はシミュレーション結果を完全に再現しており、閾値分布を通した非線形電流電圧特性の解明に向けて大きく前進した。
炎症によって惹起される骨芽細胞のLOX-1依存的RANKL発現機構の解明

本研究は、炎症性骨破壊におけるRANKL発現とレクチン様酸化LDL受容体-1(LOX-1)の関連を明らかにすることを目的とした。その結果、炎症に惹起されたRANKL発現がLOX-1に依存していること、その発現細胞の1つが骨芽細胞であることを見出した。さらに、WT骨芽細胞(OB)とWT破骨細胞前駆細胞(OCpre)の共存培養において大きく促進したOC形成は、LOX-1 KO OBとWT OCpreの共存培養で減少した。これらの結果から、炎症に惹起された骨芽細胞のLOX-1依存性RANKL発現が破骨細胞形成を促進したことが示され、LOX-1が炎症性骨疾患の治療ターゲットになりうることが示唆された。慢性関節リウマチや歯周病などの炎症性骨疾患の発症プロセスは、まだ多くの不明な点が残されている。申請者はこれまでレクチン様酸化LDL受容体(LOX-1)の破骨細胞形成と炎症性骨破壊に対する役割を示してきた。本研究では、未だ明らかにされていない炎症性骨吸収部位におけるRANKL発現機構とLOX-1の関連、特に骨芽細胞のRANKL発現におけるLOX-1の役割を解析するため、野生型マウス(WT)およびLOX-1遺伝子欠損マウス(LOX-1 KO)を用いて行った。LPSまたはIL-1bとPGE2存在下で、WTおよびLOX-1 KOの頭頂骨より分離した骨芽細胞(OB)を用いてRANKL発現およびLOX-1発現を検討した。さらに、in vivoの炎症性骨吸収を模した微細環境を再現し、LOX-1のRANKL発現に対する直接的な役割を評価するため、WT OBおよびLOX-1 KO OBとWT破骨細胞前駆細胞(OC pre)との共存培養をIL-1bとPGE2存在下で行い、破骨細胞(OC)形成を検討した。WT OBとWT OCpreの共存培養においてIL-1bとPGE2処理で大きく促進したOC形成は、LOX-1 KO OBとWT OCpreの共存培養で減少した。これと一致して、OBのIL-1bとPGE2処理またはLPSによるRANKL発現がWTに比べLOX-1 KO OBで低下した。これらは炎症部位でのRANKL発現がLOX-1に依存していることを示すと同時に、LOX-1依存性RANKL発現細胞の1つとして骨芽細胞が考えられた。関節リウマチや歯周病などの炎症性骨疾患の発症プロセスは、まだ多くの不明な点が残されている。本研究では、未だ明らかにされていない炎症性骨破壊部位におけるRANKL発現機構とLOX-1の関連、特にRANKL発現細胞におけるLOX-1の役割を解析するため、野生型マウス(WT)およびLOX-1遺伝子欠損マウス(LOX-1 KO)を用いて行った。前年度において炎症性骨破壊部位におけるRANKL発現がLOX-1に依存していること、さらにLOX-1依存性RANKL発現細胞の1つとして骨芽細胞(OB)が考えられたことから、本年度は、WT OBおよびLOX-1 KO OBを用いて、LPS存在下におけるLOX-1に依存したRANKL発現機構を評価した。WT OBにおいてLPSの濃度依存的にLOX-1の発現が誘導された。これと同時にLPSによって炎症惹起されたWT OBにおけるRANKLおよびIL-1b mRNA発現は、LPSの濃度依存的に大きく増加したが、LOX-1 KO OBでは減少した。一方、LPSによって促進したWT OBのCOX-2発現は、LOX-1 KO OBでは減少しなかった。これらのことから、LPSによって炎症惹起された骨芽細胞はLOX-1を介して、RANKLおよびIL-1bを発現させ、破骨細胞分化を促進し、骨破壊を増悪させていると示唆された。申請した平成26年度の研究実施計画については概ね順調に進んでおり、当初予定していた骨芽細胞のLOX-1に依存したRANKL発現について破骨細胞前駆細胞との共存培養系による検討から明らかにすることができ、その結果の一部は論文として公表した。医歯薬学本年度は骨芽細胞のLPS存在下におけるLOX-1に依存したRANKL発現機構に焦点をあてて研究を遂行する。LOX-1発現ベクターを導入したLOX-1 KO骨芽細胞を破骨細胞前駆細胞との共存培養系に用いて、LOX-1の直接的な役割を評価するとともに、LOX-1依存的なRANKL発現機構の細胞内シグナル伝達経路を明らかにするため、MAPK阻害剤やPKA阻害剤等を骨芽細胞の培養系に添加し、そのシグナルの変化を評価する。

得られた結果を基に学会発表・論文執筆を進める予定である。また、本年度より、当教室に新たに設置された遺伝子導入機器を用いることで、簡便かつ確実な遺伝子導入ができるようになったため、分子生物学的により詳細な解析を行う予定である。申請当初に予定していたよりもマウスおよびサイトカインの購入が少なかったことが影響していたためと考えられる。実験動物(マウス)の購入および試薬等の研究用消耗品の購入に使用する予定である。特にマウスは妊娠マウスを、研究消耗品はサイトカイン、とりわけIL-1bおよびPGE2の購入に使用する予定である。
プリオン病の化学療法剤開発に関する研究

我々が発見しているプリオン病化学療法剤リード化合物群の中でも、新規性と有効性の点から特に注目されるキノリン類について、各種誘導体・修飾体の構造活性相関を展開すると共に、その作用機序について検討した。プリオン持続感染細胞を用いたアッセイ法で、多数のキノリン環含有化合物をスクリーニングし、プリオン産生阻害活性を有するものを20種同定した。これらの化合物は、キノリン環の2位あるいは4位に含窒素側鎖(キニクリジン環やピリジン環のような含窒素複素環式基を持つものや、脂肪族アミノ基あるいは芳香族アミンを持つもの)を有すると云う共通点があり、キノリン環の窒素原子と含窒素側鎖中の窒素原子がある一定の距離を保って配列することが、プリオン産生阻害活性に重要であるとの結果が得られた。その作用機序について表面プラズモン共鳴法や代謝標識法で解析し、プリオン産生阻害効果のきわめて強い化合物はプリオン蛋白の121番アミノ酸残基よりC末側に強く結合するものの、正常型プリオン蛋白の代謝には影響しないことが明かとなった。一方、有効化合物の中には正常型プリオン蛋白との強い結合が見られない化合物もあり、円二色性スペクトルによる解析を行ったところ、そのような化合物でも正常型プリオン蛋白に作用し、ベータシート構造の減少をもたらすような高次構造変化を引き起こしていることが判明した。これらの結果は、有効化合物が正常型プリオン蛋白に作用し、プリオンの増殖・複製過程である正常型から異常型プリオン蛋白への変換を阻害していることを示唆している。一方、これらの有効化合物の構造からはキレート作用が阻害活性に関与していることも示唆されたが、実験的にはそのことを支持する結果は得られなかった。上記の新規に発見した有効化合物についてはプリオン病予防治療薬として特許を出願した。
生活支援サービスにおける有償ボランティア活動の公民連携に関する研究

平成30年度は、前年度に引き続き、訪問事例調査を中心に実施した。NPO法人わかち愛もせうし(北海道妹背牛町)では、住民主体の地域食堂の立ち上げやサロン活動について、秋田県あきた未来創造部での集落の取り組み支援や住民が運営するお互いさまスーパー(羽後町)、山形県酒田市での社会福祉協議会が推進する住民の助け合い活動支援と事例、酒田市内のNPO法人あらたでの訪問調査、滋賀県東近江市のあいとうふくしモールにて障害者の就労(カフェ)、高齢者の生活支援(デイサービス)、地域の主婦の就労(農家レストラン)の場として地域の資源を活用する循環型の取り組みの実践、近江八幡市おやじ連での聞き取り調査、京都府精華町のみんなの元気塾による空き家活用の住民主体の取り組み調査を実施した。都市部での調査は、東京都文京区にあるNPO法人風のやすみばの取り組み、東京ホームタウン大学(於:津田塾大学)での関係団体の実践報告、栃木県宇都宮市での全国宅老所・グループホーム研究交流フォーラムにて、制度によらない取り組み事例の情報収集、岐阜県大垣市、関市、池田町における有償ボランティア活動の総合事業推進における行政課題について聞き取り調査を行った。これらの事例調査を通じ、1地域の課題を解決する非営利団体によるソーシャルビジネスとしての取り組みが登場してきていること、2課題解決においてボランティアの有償化が採用されてきているが、その位置づけは行政として試行錯誤の段階であることが把握された。研究成果については、「NPO法人Tによる宅老所事業の経営分析」(北星学園大学学園大学経済学部北星論集第58巻第1号:2018年9月発刊)と「社会福祉法人による共生社会のまちづくり(1)、(2)」(北海道地域福祉研究第22巻:2019年8月掲載決定)をまとめた。平成30年度の研究計画は、(1)自治体アンケート調査の分析(統計的分析と自由記述に関するカテゴリー分析を行う)(2)事例調査の実施(都市地域)(3)ワークショップの開催(自治体および有償ボランティア団体関係者の参加によるワークショップ方式で課題を抽出する)(4)日本社会福祉学会報告(9月)、北星学園大学学園大学経済学部北星論集投稿(2019年3月)である。進捗状況については、(1)アンケート調査と(3)ワークショップの開催については、平成30年度から介護予防・日常生活支援総合事業に基づく取り組みが全国一律でスタートされ、現地調査において行政の対応がさほど進んでいないこと、および全国的な取り組みの動向が集約された調査結果が2019年3月に公表されたことから、調査内容の重複を避けるため、さらに平成31年度に持ち越すことが適当であると判断した。(2)事例調査と(4)研究成果の報告については、おおむね予定通りに実施することができた。(2)については、行政、社会福祉協議会をはじめ、NPO法人等の地域住民主体の取り組み事例に関する調査を実施することができた。(3)については、訪問調査を通じて協力を依頼しており、最終年度である平成31年度に実施予定として関係者の予定を打診している。(4)については、「宅老所の経営分析」「宅老所の歴史的展開と今」「宅老所と地域共生社会の共生概念の問題」(2018年度北海道地域福祉学会全道研究大会)および福祉社会学会において、「宅老所の展開からみる地域共生社会概念の検討」として報告を行い、「NPO法人Tによる宅老所事業の経営分析」(北星学園大学学園大学経済学部北星論集第58巻第1号:2018年9月発刊)と「社会福祉法人による共生社会のまちづくり(1)、(2)」(北海道地域福祉研究第22巻:2019年8月発刊予定)として論文を投稿(掲載決定)した。今後の研究推進方策としては、(1)住民による地域福祉活動に対する公民連携の方法と内容に関して、住民主体の支え合いの活動スタートにおける市町村の役割について、地域包括支援センターや社会福祉協議会との連携による活動のバックアップ、マネジメント役割に着目し、(2)有償ボランティア団体及び生活支援サービスの類型化とこれらの団体が行う家事援助や居場所づくり・サロン活動などの生活支援サービスの実施体制について、厚生労働省の総合事業に関連する事例等から分類・類型化を試みて、その具体的な課題を考察する。(3)都市型と過疎地域型の公民連携の支え合いモデルの提示をおこなうにあたり、過疎地域では、サービスの空白地帯が多く、互助的活動の担い手も高齢化していることで活動の継続可能性を事例調査の結果を踏まえて具体的な対策を検討する。その上で、地域特性を反映した課題解決を公民連携のモデルに対応させて検討する。平成31年度は、1アンケート調査(平成31年67月に実施予定)により、行政が行う市民活動への支援の内容、生活支援サービスの類型化、2補足的な事例調査(平成31年6月、10月実施予定)を通じて明らかにし、3自治体関係者等が参加するワークショップ(平成31年11月実施予定)により、地域特性と都市農村比較をふまえた実践的な課題を浮き彫りにし、有償ボランティア活動の推進に関わる主体形成と運営方法についての公民連携モデルを構築する。研究成果の公表については、学会報告(日本社会福祉学会、北海道地域福祉学会)と論文投稿(北星学園大学社会福祉学部北星論集および北海道地域福祉研究)を予定しており、原稿作成のための資料整理および現地調査関係者に聞き取り調査内容の確認手続きを進めている。2017年度は主に自治体内の有償ボランティアの運営体制に関する訪問事例調査を中心に実施した。

7月に石川県(Share金沢、西圓寺)では、「CCRC」の先進的な取り組みから高齢者、障害者の就労支援の問題と「ごちゃまぜ福祉」と呼ばれる高齢者、障がい児・者等対象を限定しない福祉サービス運営について、11月には北海道(鷹栖町社会福祉協議会、社会福祉法人鷹栖さつき会、NPO法人ノーマライゼーションサポートセンターこころりんく東川)の訪問調査を実施した。鷹栖町社会福祉協議会では有償ボランティアの取り組みである買い物支援事業、サロン活動の取り組みについて、鷹栖さつき会では社会福祉法人の地域貢献として取り組む地域食堂の運営について、こころりんく東川では共生型サービスについて聞き取り調査を実施した。12月には大分県(竹田市経済活性化協議会、中津市社会福祉協議会、沖代すずめ)では、住民参加型の地域づくりについて、2月には佐賀県(認定NPO法人市民生活センターふくしの家、認定NPO法人たすけあい佐賀)では、1990年代初頭に行政と共同で普及に取り組んだ宅老所の課題について、長崎県(長崎市役所)では、介護予防・日常生活支援総合事業における市民の助け合い活動(訪問型サービスA)について、半構造化インタビューを行った。これらの事例調査を通じ、1地域共生社会の実現に向けた小規模・多機能・多世代の交流、社会参加・雇用創出の機会の確保が着手されていること、2社会福祉法人、NPO法人等による地域づくりは、無償・有償ボランティア、就労支援、労働契約を取り結ぶ雇用に至る選択肢を想定し、地域の人が多様な形で参加できるようにすること、を把握した。研究成果については、「宅老所による利用者支援から地域共生拠点形成への軌跡」(北海道地域福祉研究第21巻:平成30年9月発刊予定)をまとめた。平成29年度の研究計画は、(1)住民の福祉活動に対する公的支援、有償ボランティア団体、生活支援サービスの概念整理(文献・資料整理)、(2)自治体アンケート((自治体による地域福祉活動への公的支援の現状と新総合事業を見据えた今後の課題について、郵送アンケート調査)の調査設計・実施、基礎集計、(3)事例調査の実施(自治体内の有償ボランティアの運営体制について)、(4)ワークショップの開催1(自治体および有償ボランティア団体関係者の参加によるワークショップ方式で課題を抽出)、(5)北海道地域福祉学会報告であった。文献・資料整理と事例調査については、おおむね予定通りに実施することができたが、アンケート調査とワークショップの開催については文献・資料整理と平成29年度の調査のまとめを行った後、自治体の取り組みが遅れていることから、平成30年度に持ち越すこととした。研究実施計画に関わる進捗状況の整理に関してまとめると(1)については、有償ボランティア、宅老所に関する文献、厚生労働省の介護予防・日常生活支援総合事業、地域共生社会、地域包括ケア研究会報告書等の資料収集と整理を行い、平成30年度に論文投稿を予定している。(2)については、アンケート調査の設計、調査対象の絞り込みを行ったが、実施できていない。(3)については、住民参加型の有償ボランティアや共生型サービスに関わる事例調査を実施することができた。(4)については、訪問調査を通じて協力を依頼しており、平成30年度に実施予定である。(5)については、福祉社会学会第16回大会「宅老所の展開からみる地域共生社会概念の検討」(平成30年6月)にて報告予定であり、平成29年度の調査結果を前提とした研究成果の公表準備を進めている。
農村地域の自殺に関係する社会環境要因の解明と地域活動モデルの構築

様々な国において農村の自殺率は都市より高いことが報告されているが、農村に着目してどのような社会環境が自殺率に関係するのか検証した研究は少ない。そこで本研究では、1大規模データの分析によって自殺に関係する社会環境要因を明らかにする:日本老年学的評価研究の調査データおよびスウェーデンの全国民データを用いて分析し、国際比較研究を行う。都市と農村の格差、地域の産業構造、ジェンダー規範等に着目する。2住民のエンパワーメントによる自殺対策の可能性を明らかにする:主に酪農女性に着目し、生き心地の良い地域づくりに向けた住民活動を支援する。住民自らが定義した地域の課題設定を生かし、それをサポートする形で関わる。
大強度ビームライン用高精度大立体角光学システムの研究開発

本研究では、大強度ビームなどの極限放射線場においても動作する、高精度で大立体角を持つ光学システムを開発した。この光学システムを利用することで、医療用、研究用を問わず光を利用するビームモニターであるOTRやODR、放射光やシンチレーション光などの高精度で高効率な観測をメンテナンスの負担を軽減して行うことが可能になる。また研究の際に得られたノイズや特性についてのデータは他のモニター開発にも有用である。本年度においては、まず複数の反射鏡を用いた光学のレイアウトの比較検討を行った。最初は当初の計画通り軸はずしの光学を考案し、一番収差を抑えられるものとして、凹凸凹の3面鏡が候補として挙げられた。これをもとにして、光学計算ソフトZEMAXによって詳細な光学を計算した。この結果、近軸光線においては十分な倍率と優秀な収差を持つことが確認できたものの、ひとつ大きな問題があることが判明した。それは、想定しているプロファイル測定領域が100mmx100mmと大きく、周辺像に対して大きなコマ収差が出ることである。これは反射鏡の円錐定数を調整することである程度解決できるものの、予算が十分でないため、および軸調整が難しいため断念した。そこで原点に立ち戻り、OTRの放出角分布を考えるとむしろ近軸光線は重要でなく、周辺光線を重視した光学を組むべきだとの結論に達した。これにより、グレゴリー式のOn-axis光学をレンズで言うケプラー式ではなく直接入射に変えた光学が十分な倍率を持つことが分かった。これをもとにして再計算を行った結果、周辺光線に対する収差も十分に抑えられ当初の性能を達成できることが判明した。この後に2枚の反射鏡の最適化を行った。最も性能がよいのは、2枚の双曲面鏡を使う場合だったが、高価であることと調整が微妙にずれただけで大きな性能劣化が見られることがネックとなった。よって第一段階としては2枚とも球面として焦点を調整して収差を抑える方針をとることにした。計算では十分小さい収差であることが確認された。これに基づき光学システムを設計、製作した。もし十分な性能が出なかった場合は二枚目の副鏡を双曲面に変更すれば更に性能を向上できることを確認した。本年度においては、前年度に設計製作した光学を暗室内で組み立てた。そして、格子状スクリーンを用いて画像データを取得し、データ解析を行った。また同時に光学試験としてハルトマンテストを行い、試験の妥当性をチェックした。これによりイメージ増幅器(IIT)までの分解能は十分であることが判明したが、IITからカメラまでの集光能力に問題があることが判明した。よって、もう一度光学計算ソフトZEMAXを利用して光学計算を行い、一枚目に凹レンズを入れる光学でより明るい光学が構築できることが判明した。これに基づいて光学素子を購入し、全体の光学に組み込み再度試験を行ったところ、十分な性能が出ていることを確認できた。そこでJ-PARCハドロンビームラインのOTRモニタの内の一台にこの新規光学を組み込んでビームテストを行った。この際、従来モニタの蛍光スクリーンモニタを直前に設置して性能の比較を行った。その結果、無事目的の分解能および効率を達成していることが確認できた。さらにビーム強度を変化させる試験などを行い、広い強度範囲において問題なく動作することを確認した。また更なる光学計算を重ね、主鏡、副鏡の離心率を変更することで今回開発した光学の分解能をさらに7倍向上できることを発見した。以上の成果により強い放射線場においても安定して動作する、大立体角で高精度な光学システムが完成した。これを利用することで、医療用、研究用問わず様々な光を利用する測定(例えばODR、放射光、シンチレーション光など)にも適用が可能であり、さらにビーム利用を離れて例えば宇宙や極限場での産業利用など幅広い活用ができるものと期待されるため、極めて重要な成果であるといえる。