hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
局所パレート性を考慮した多目的最適化アルゴリズムの開発と逆問題への応用

多目的最適化において局所最適性を保証し隙間ない解分布を実現する局所探索法のメカニズムを実装し,代表的なテスト問題を用いた数値実験において期待通りの結果が得られることを示した.また,逆問題の1つである少数投影CTに対する進化型多目的最適化の応用についての検討も行い,位相回復の分野で広く用いられているGSアルゴリズムを最適化ツールとして組み込み周波数特性を考慮した遺伝的操作を実装したアプローチを開発した.数値実験を通して既存の手法と比較した本アプローチの優位性を確認することができた.局所最適性を考慮した探索手法は,昨年度までの成果を基にアルゴリズムとしての妥当性を高めるとともにテスト関数を用いた数値実験での有効性を示し,手法として形にすることができた.また,逆問題ではないものの幾つかの実問題に対する応用についても検証を始めており,良好な結果が得られている.この研究内容は既に進化計算学会論文誌に投稿,掲載されている.小数投影CTに対する応用ではEMOにおける交叉や突然変異に関して強度分布特性を考慮した独自の手法を開発し,従来までに比べ大幅に探索性能を向上させることに成功した.この改良手法は,観測データにノイズが載っている場合,対象物画像が非常に細かい画像の場合などにおいて既存手法の中でも特に優れた手法として認知されている空間適応フィルタ反復適用再構成(Recursive Spatially Adaptive Filtering, RSAF)アプローチよりも優位な結果を示すことを確認できた.さらに,「位相回復問題」に対しても上記の小数投影CTに適用した交叉,突然変異の実装を進めており,25年度においてEMOに基づく位相回復アプローチの確立を目指す予定である.25年度の主な研究成果は,昨年度に開発した「局所最適性を考慮した探索手法」に対して計算コスト削減のための新たなメカニズムを実装したこと,進化型多目的最適化(Evolutionary Multicriterion Optimization,EMO)の小数投影CTへの応用について進展させたことである.また,本研究テーマの取り組みを通じて新たに派生した研究テーマである得られた非劣解集合に対する分析手法およびユーザとシステムが協調探索を行うユーザシステム協調型進化計算に関する研究においても大きな成果を挙げることができた.開発した探索手法は,高精度かつ隙間の無い非劣解フロントの導出に成功しているものの計算コストの面で問題点があり,目的関数および設計変数の数が大きな問題に対して適用が困難であった.そのため,計算コスト削減を目的とした新たな2つのメカニズムを実装し,より広範囲の問題クラスに対して開発手法の適用を可能とした.具体的には,応答局面法を用いた近似関数の導入および初期解から改善を行う個体を選別するフィルタリング機能の実装を行った.この研究成果については,現在,英文雑誌へ投稿すべく準備を進めている段階である.一方,逆問題に対するEMOの応用研究として小数投影CTに関する研究が大きく進展し,対象物画像が非常に細かい画像の場合などにおいて既存手法に対して明らかな優位性を示す結果が得られている.現在,観測される既知情報として用いるデータ生成方法に関して,より現実的な方法への変更を行っている最中であり,この変更が終わり次第,改めて再実験を行い論文にまとめたいと考えている.また,上記以外のテーマとして取り組んでいた非劣解集合に対する分析手法およびユーザシステム協調型進化計算に関する研究についてもそれぞれ人工知能学会誌,情報処理学会MPS研究会論文誌に掲載されるなど成果を挙げることができた.多目的最適化において局所最適性を保証し隙間ない解分布を実現する局所探索法のメカニズムを実装し,代表的なテスト問題を用いた数値実験において期待通りの結果が得られることを示した.また,逆問題の1つである少数投影CTに対する進化型多目的最適化の応用についての検討も行い,位相回復の分野で広く用いられているGSアルゴリズムを最適化ツールとして組み込み周波数特性を考慮した遺伝的操作を実装したアプローチを開発した.数値実験を通して既存の手法と比較した本アプローチの優位性を確認することができた.23年度の主な研究成果は,「多数目的に対応した局所的パレート最適性を考慮した局所探索手法の開発」と「進化型多目的最適化(Evolutionary Multicriterion Optimization,EMO)の小数投影CTに対する応用」の2点である.局所最適性を考慮した探索手法の開発では,3目的以上の多数目的の場合においても一定の均一性を保持した解候補を生成するための補完メカニズムを考案し,幾つかの代表的なテスト関数に対する数値実験を通してその有効性を検証しているところである.本成果は,EMOにおける欠点の1つである解の信頼性について大幅に改善することができ,より幅広い応用分野に対するEMO適用の促進剤になると期待している.なお,この研究内容については,24年度中に論文投稿をする予定である.また,小数投影CTに対する応用ではEMOに基づく新たなアプローチを考案し,フィルター逆投影法(Filtered Back Projection, FBP)等の代表的な手法と比較した優位性について検証を行った.本成果により,物理系逆問題に対する多点,多評価を特徴とするEMOの親和性の高さについて一定の結果を示すことができ,位相回復といった他の物理系逆問題への適用につながる成果であると考えている.この研究成果については,論文投稿を行ったものの残念ながら採録には至らなかったため,本申請研究期間中にアプローチの改良,理論的裏付けの強化を行い論文としてまとめたいと考えている.23年度のこれらの成果は,概ね当初の実施計画に沿ったものであり,24年度以降に予定している開発

EMOアルゴリズムの逆問題への適用へ直結している.24年度の主な研究成果である「多数目的に対応した局所的パレート最適性を考慮した局所探索手法の開発」と進化型多目的最適化(Evolutionary Multicriterion Optimization,EMO)を逆問題である少数投影CT,位相回復に対しての応用研究については,計画当初の予定通りに近い成果が得られている.特に,少数投影CTでは問題特性を考慮した遺伝的操作を新たに考案,実装することで高い探索性能が得られるなど効果的な解法メカニズムの実現へ向けて大きく前進することができたと考えている.また,25年度に開始を予定した大規模クラウドシステムでの大規模な計算機実験に関して24年度中から予備実験を開始したかったもののそれには至らなかった.以上のことから,自己点検による評価を「(2)おおむね順調に進展している」とした.23年度の主な研究成果である「多数目的に対応した局所的パレート最適性を考慮した局所探索手法の開発」と「進化型多目的最適化(Evolutionary Multicriterion Optimization,EMO)の小数投影CTに対する応用」は,計画当初の予定とほぼ一致しており,予定通りに研究が進んでいると考えている.申請書に記載した「研究目的」のうち,「局所パレート領域を高効率で探索する新たなEMOアルゴリズムの開発」に関しては大きく進めることができ,24年度からの逆問題への効果的な解法メカニズムの検討に予定通り着手する予定である.以上のことから,自己点検による評価を「(2)おおむね順調に進展している」とした.開発を進めていた局所的パレート最適性を考慮した局所探索手法がある程度定まったため,進化型多目的最適化(Evolutionary Multicriterion Optimization,EMO)手法による位相回復,小数方向投影CTの2種類の逆問題に対する応用に注力し,論文としての成果になるよう研究を進める予定である.さらに,局所探索手法についても逆問題の対象を含めた実問題への応用を進め,IFの高い国際論文誌への投稿を行う予定である.また,大規模な逆問題へ適用を目的とした大規模クラウドシステムでの実装を始める予定である.なお,クラウド環境としては,「北海道大学アカデミッククラウド」のような外部クラウドサービスを利用した環境での実装を考えている.現在実装を進めている局所的パレート最適性を考慮した局所探索手法に関する数値実験を重ね,24年度のできるだけ早い段階で論文としてまとめる予定である.また,進化型多目的最適化(Evolutionary Multicriterion Optimization,EMO)手法による位相回復,小数方向投影CTの2種類の逆問題に対する応用も継続し進め,データ欠損の大きな不確実性の高い問題に対する精度の高い推定の実現について検討を進めたいと考えている.また,開発を進める局所探索手法をより大規模な逆問題へ適用するために,当初計画には考慮していなかった大規模クラウドシステムでの実装を進めていきたいと考えている.24年度は翌年度に本格的な大規模実験を精力的に行うための準備期間として位置付け,最終年度において大規模逆問題への数値実験を開始することを想定している.
糖尿病の成因となるエピゲノム修飾の網羅的解析-栄養応答システムとの関連性の解明-

糖尿病の成因となるエピゲノム修飾や、それらが栄養状態とどのように関係しているかは明らかでない。そこで、栄養状態に応じて、変化する栄養応答因子を探索した。さらに、明らかとなった栄養応答因子により、膵β細胞株でどのようなエピゲノム修飾の変化が起こるのか検討した。その結果、栄養応答因子である代謝産物によりエピゲノム修飾が変化することがわかった。さらに、この代謝産物を合成する酵素の発現異常が糖尿病モデルマウスで見られたことから、糖尿病や栄養状態の変化に応答する代謝経路およびエピゲノム修飾が明らかになった。糖尿病の成立・進展には、遺伝因子と環境因子が複雑に影響し合っている。近年では、特に栄養状態を含めた環境の総体として、個体レベルで後年まで表現型を維持・決定するエピゲノム修飾が注目されている。エピゲノム修飾は、糖尿病をはじめとする生活習慣病の発症リスクを規定すると考えられる。そこで本研究では、「糖尿病の成因としてのエピゲノム変化」に着目し、生体を取り巻く栄養環境の変化が、エピゲノム修飾に与える影響(NutriEpigenomics)を検討することを目的とし研究をおこなった。細胞モデル解析を用いた糖尿病エピゲノム解析で得られた結果マウス、ラットの初代培養肝細胞モデル解析を用いた環境因子のエピゲノム修飾に及ぼす影響を解析した結果、栄養代謝産物の一つ(A)が初代培養肝細胞のエピゲノム修飾を変化させることがわかった。この代謝産物は膵beta細胞株であるINS-1細胞においても同様にエピゲノム修飾に影響を及ぼすことが分かった。膵beta細胞は血糖値をコントロールする上で欠かすことのできないインスリンを分泌することのできる唯一の細胞である。今後、代謝産物Aで生じるエピゲノム修飾の変化が肝細胞だけでなく膵beta細胞機能にどのように影響するかを明らかにすることができれば、糖尿病の予防・治療法の開発につながることが期待できる。さらに、興味深いことに、糖尿病モデル動物の膵beta細胞では、代謝産物Aを代謝する酵素Bの発現が変動していた。さらに、解析を進め、膵beta細胞株で代謝酵素Bが細胞死に関与していることが明らかとなった。今後、代謝産物Aだけでなく代謝酵素Bで生じるエピゲノム修飾の変化が膵beta細胞機能にどのように影響するかを明らかにすることができれば、糖尿病の予防・治療法の開発につながることが期待できる。
不死化ヒト肝細胞を用いたハイブリッド型人工肝臓の作製

【目的】初代培養肝細胞を用いたハイブリッド型人工肝臓の研究開発が進んできている。しかし初代培養肝細胞は、通常の培養条件では数週間程度しか維持させることができず、次々と死滅していく。また初代培養肝細胞は安定供給も難しく、これらのことが初代培養肝細胞を用いたハイブリッド型人工肝臓作製にあたっての大きな制限となっている。片山時孝(東海大学・医学部)は、アデノウイルスベクターを用いるとラットおよびサル初代培養肝細胞にSV40初期遺伝子導入、形質転換させうること、長期培養、不死化さらに大量培養が行えることを見いだした。今回(片山時孝が出向により研究代表者交代によるため)同様の方法によりヒト肝細胞の不死化(平成12年度)およびこれを用いたハイブリッド型人工肝臓の作製を試みた。【方法および結果】ヒトアデノウイルス5型のE1A, E1B遺伝子を複製能欠損SV40初期遺伝子と組み替えたアデノウイルスベクターをMOI(multiplicity of infection)100でヒト初代培養肝細胞に感染させ長期継代培養を行なったところ18ヶ月以上にわたり増殖しており不死化した。不死化ヒト肝細胞は大量培養が可能で安定供給できるようになった。単層培養による継代培養を継続していくと尿素合成能およびチロシンアミノトランスフェラーゼ(TAT)活性が低下することが認められた。3次元培養することでこれら機能がよりよく温存されることが示唆されたためpoly-N-vinylbenzyl-β-D-lactonamide(PVLA)シャーレ上で3次元培養を行いスフェロサイトを形成させ高密度3次元培養を行なっているが至適培養環境を検討中である。不死化ヒト肝細胞をSCID(severe combined immuno deficiency)mouseに移植し癌化しないことを継続確認中である。現在まで移植した不死化ヒト肝細胞の癌化傾向は認められない。【結語】不死化ヒト肝細胞の大量培養が可能となりヒト肝細胞の安定供給を確立した。高密度3次元培養の至適培養環境については現在検討中である。【方法および結果】1.組み替えウイルスベクター感染後のSV40T抗原一過性発現率:ヒトアデノウイルス5型のE1A,E1B遺伝子を複製能欠損SV40初期遺伝子と組み替えたアデノウイルスベクターを種々のMOI(multiplicity of infection)でヒト初代培養肝細胞に添加し37°Cで2時間培養、さらに48時間培養後エタノール固定し抗SV40T抗原抗体を用い免疫染色を行った。T抗原陽性率はMOI 100では約20%、MOI 10では約4%、MOI 1では0.5%以下でありMOIに依存性であった。2.組み替えウイルスベクター感染後の形質転換コロニー形成率:MOI 100で組み替えベクターをヒト

肝細胞に感染させ1×10^6/flask(25cm^3)となるようにplatingした。この状態で3-4週間培養を続けると10^6個に対して約100個の形質転換コロニーが出現した。3.長期継代培養と不死化:SV40初期遺伝子導入ヒト肝細胞をbulk状態で長期継代培養したところ8ヶ月以上にわたって良好に増殖を示しており不死化したと考えられる。このようにして継代培養した肝細胞にSV40T抗原の免疫染色を施行したところ、ほとんどの細胞でSV40T抗原が陽性であった。またアルブミンの免疫染色では細胞質に局在が観察された。【結語】組み替えウイルスベクターを用いると効率よくヒト肝細胞へのSV40初期遺伝子導入、形質転換が可能であり不死化および大量培養が行えた。【目的】初代培養肝細胞を用いたハイブリッド型人工肝臓の研究開発が進んできている。しかし初代培養肝細胞は、通常の培養条件では数週間程度しか維持させることができず、次々と死滅していく。また初代培養肝細胞は安定供給も難しく、これらのことが初代培養肝細胞を用いたハイブリッド型人工肝臓作製にあたっての大きな制限となっている。東海大学・医学部の片山時孝(今回出向により研究代表者交代となった)は、アデノウイルスベクターを用いるとラットおよびサル初代培養肝細胞にSV40初期遺伝子を導入、形質転換させ得ること、長期培養、不死化さらに大量培養が行えることを見いだした。今回同様の方法によりヒト肝細胞の不死化およびこれを用いたハイブリッド型人工肝臓の作製を試みた。【方法および結果】ヒトアデノウイルス5型のE1A、E1B遺伝子を複製能欠損SV40初期遺伝子と組み替えたアデノウイルスベクターをMOI(multipli city of infection)100でヒト肝細胞に感染させ長期継代培養を行なったところ12ケ月以上にわたり良好に増殖しており不死化したと考えられた。不死化した肝細胞にSV40T抗原の免疫染色を施行したところ、ほとんどの細胞でSV40T抗原が陽性であった。不死化ヒト肝細胞は大量培養が可能で安定供給できるようになった。1.Urea合成能、チロシンアミノトランスフェラーゼ(TAT)活性:単層培養による継代培養を継続していくと、Urea合成能およびTAT活性は経時的に低下することが認められた。不死化肝細胞を3次元培養することでこれら機能がより良く温存されることが示唆された。2.不死化ヒト肝細胞をSCID(severe combined immuno deficiency)mouseに移植し、癌化しないことを確認継続中である。3.不死化ヒト肝細胞をpoly-N-vinylbenzyl-β-D-lactonamide(PVLA)シャーレ上で3次元培養:PVLA
位相幾何学の総合的研究

本研究の性格上、研究成果は多岐にわたるが、ここではその全般的特徴を述べ、特記すべき事項を挙げる。全般的には、低次元多様体に関連する分野で特に活発な研究が行なわれたことが目立つ。研究計画で述べた数理物理学と低次元多様体論の関連はその後も深く追求された。個別的な事項を掲げる、C^*環の研究の中で発見された結び目の新しい多項式(Jones多項式等)の位相幾何的統制力は河内の「イミテ-ション理論」によりかなり明らかになった。ゲ-ジ理論と4次元多様体論の共通の基盤であるインスタントンのモジュライ空間は、計量構造(松本堯生を中心とする広大グル-プ)と位相構造(東大グル-プ)が共に深く研究された。最新の成果として、2次元共形場理論に由来する新しい3次元多様体の不変量の発見(河野)が著しい。この不変量は、曲面の写像類群と本質的に関係するが、写像類群のコホモロジ-は、森田茂之の研究によって、その構造がかなり明らかになった。とくに、写像類群の特殊な部分群(Torelli群)とCasson不変量の関係の解明は深い成果と言える。ゲ-ジ理論の3次元版と言うべきFloerホモロジ-群の計算が吉田朋好によって精力的に遂行され、シンプレクティック幾何のマスロフ指数との関連が発見された。3次元双曲幾何の分野では、小島、宮本による測地境界を持つ3次元双曲多様体の最小体積の決定は特筆に値する。低次元多様体論以外の分野では、幾何構造の入った葉層構造(稲葉・松元)、Godvillon-Vey類(坪井)、同変sコボルディズム論(川久保)、複素空間への代数的群作用に関する上林予想(枡田等)、完全交差特異点(岡睦雄)、Approximate Shape理論(渡辺)がある。昭和63年平成元年に20余の研究集会と2つの合同シンポジウム(静岡大学・福島大学)を開催した。結論として、本研究は当初の目標を十分に達成し、更に新たな研究課題を見出したと言える。まず今年度中に当科学研究費により開催された研究集会について報告する。7月18日より20日までの3日間、静岡大学においてトポロジーシンポジウムを開催した。計8つの講演が行なわれ、熱心な議論が展開した。全国から多数の研究者が集まり盛会であった。この他に、当科学研究費の援助のもとに計12の研究集会が催された。各集会の課題と世話人の名前を記す。ホモトピー論国際会議(西田吾郎)、位相空間論シンポジウム(渡辺正)、力学系の研究(池上宜弘)、3次元多様体の諸構造(金戸武司)、クライン群と変形空間(神島芳宜)、葉層構造論(西森敏之)、変換群の最近の話題(枡田幹也)、結び目の構造の多様性とその応用(小林毅、村上斉、中西康剛)、シンプレクティク多様体のトポロジー(今西英器、大和健二)、特異点論とその応用(泉屋周一、石川剛郎)、構成的な見方による3次元多様体の研究(津久井康之)、低次元多様体の諸相(森田茂之、松本幸夫)、以上12の研究集会である。これらの集会とは別に、研究交流のため、多数の研究者の講演や研究連絡のための旅費を提供した。上述の集会や研究交流の中で数多くの成果が得られた。

主要なものを列挙する。森田茂之による曲面束の特性類の研究、これは曲面の写像類群とキャッソン不変量の関係を明らかにするという興味深い結果を生んだ。河内明夫によるイミテーション理論の展開。これは、与えられた3次元多様体に対して、それとは既存の不変量では区別できない3次元多様体を無限に生成する理論的道具であって、代数的不変量と幾何学的現象の間のギャップを衡く、いままでにないタイプの新理論である。この他、渡辺正による'アプクシメイト・シエイプ'の理論やその他数多くの成果があるが、裏面の文献表は、それらの一部を示すものである。平成元年度の研究の全般的特徴を述べ、特記すべき事項を揚げる、全般的には、低次元多様体論における活発な研究が目立った。とくに、数理物理学と関連する分野で著しい進展がなされた。これは研究計画においても、すでに指摘した所である。個別的な事項を列記すれば、C環の研究中に発見されたJones多項式がどの程度結び目の型を決めるかという問題は、河内のグル-プで今年度も追求された、とくに河内の「イミテ-ション理論」による研究が興味深い。2次元共形場理論に由来する新しい3次元多様体の不変量が今年度中に河野俊文により発見されたことは特筆に値する、この不変量の研究は今後の重要な課題となろう、この不変量は、曲面の写像類群と深く関連するが、写像類群のコホモロジ-が森田により深く追求された。とくに、今年度中の成果として、Torelli群とCusson不変量の関係が明らかにされたことは興味深い成果である。また、吉田明好によるFloerホモロジ-の計算が大いに進展した、彼の計算結果は、シンプレクティック幾何学のマスロフ指数との深い関連を示唆している。3次元双局幾何の分野では、小島、宮本による測地境界をもつ3次元多様体の最小体積の決定は目ざましい成果である。低次元多様体以外の分野でも、葉層構造論(松本・坪井)、群作用(川久保・桝田)特異点(岡)、一般トポロジ-(渡辺)でも、それぞれ興味深い進展が見られた。平成元年中に十のシンポジウムを開催し、また福島大学において、合同シンポジウムを開催した。
低質量星周りの系外惑星探査による短周期惑星の質量損失の解明

本研究は見つかっている系外惑星の分布の特徴とその起源を理解するため,これまであまり探査の進んでいない特に低質量・低温度な恒星まわりの惑星探査を実施する。具体的には,(1)近赤外視線速度法の開拓,(2)低質量星周りのトランジット惑星の発見確認,(3)若い低質量星周りの惑星の質量測定,という3つのサブテーマに分けて研究を遂行し,系外惑星の観測(発見・特徴付け)を通じて環境の違いが与える惑星の形成進化への影響を評価する。
脊髄損傷患者の社会生活支援プログラム開発に関する研究

本研究は,脊髄損傷者の社会生活支援のための移動動作のプログラムを作成する目的で移動動作の現状を調べた.質問紙調査では,社団法人全国脊髄損傷者連合会の近畿・東海ブロック会員734人を対象者とし,回収数は295名であった.その結果,脊髄損傷者は,居宅と戸外の状況とQOLと関係があり,外出では駐車場の確保,トイレの整備,排泄行動などの移動上の困難があった.一方,質的調査では15名を対象に面接し, 5つのコアカテゴリーが抽出された.本研究は,脊髄損傷者の社会生活支援のための移動動作のプログラムを作成する目的で移動動作の現状を調べた.質問紙調査では,社団法人全国脊髄損傷者連合会の近畿・東海ブロック会員734人を対象者とし,回収数は295名であった.その結果,脊髄損傷者は,居宅と戸外の状況とQOLと関係があり,外出では駐車場の確保,トイレの整備,排泄行動などの移動上の困難があった.一方,質的調査では15名を対象に面接し, 5つのコアカテゴリーが抽出された.本研究における質問紙調査に先立ち、脊髄損傷患者の社会生活の現状を知るための面接調査を行った。全国脊髄損傷者連合会滋賀県支部と京都府支部の会員15名を対象とした。対象者の性別は男性11名、女性4名、年齢は最大70歳、最小35歳、障害の状況では頚髄6名、胸髄8名、腰髄1名、受傷後年数は最大30年、最小1.25年であった。また、ADLのBI値では最大85,最小35、QOLの状況としてGWBSでは良好5名、やや良好3名、平均5名、あまり良好ではない1名、良好とはいえない1名であった。対象者のADLやQOLの状況は、脊髄の損傷レベルが高いほど低く影響を受けていた。次に、社団法人全国脊髄損傷者連合会の近畿・東海ブロック会員800人を対象に質問紙を配布した。移動動作の現状を明らかにするため、受傷後の経過年数、障害レベル、受傷原因、入院期間、家族構成、就労の有無、車の運転の有無を尋ね、さらにADLとQOLの評価尺度や移動動作について調査した。4月現在の回収数は236名であった。性別は男性83.4%、女性16.6%、年齢は平均47.9±22.4歳、受傷後経過年数の平均は18.7年で、障害レベルは頚髄27.1%、胸髄49.2%、腰髄19.9%、受傷原因は交通事故34.7%、転落28.0%、家族構成は家族同居86.9%、独り暮らし9.7%、就労の有無は仕事がある34.3%、無職53.0%であった。また、同会の全国の会員の現状を知るために、ホームページを活用した調査を実施中である(4月6月)。他に、国内において脊髄損傷者の社会復帰のためのリハビリテーションを率先して行っている、国立身体障害者リハビリテーションセンター、星ヶ丘厚生年金病院、関西労災病院、兵庫県立総合リハビリテーションセンター病院などを見学し、脊髄損傷患者の退院後の生活についての各施設の取り組みなどを調べた。さらに、退院後社会復帰が比較的スムーズにできた脊髄損傷の男性2名を被験者とし、どのようにベッドから車椅子への移動を行っているのかをビデオに撮影し、健康な男性との比較を動作解析等で分析している。本研究における社団法人全国脊髄損傷者連合会の近畿・東海ブロック会員730人を対象に質問紙を配布した。地域で生活する脊髄損傷患者の、受傷後の経過年数、障害レベル、受傷原因、入院期間、家族構成、就労の有無、車の運転の有無、ADLとQOLの評価尺度や移動動作について調査した。その結果、回収数は236名であった。また、全国の会員を対象にホームページを活用して調査を実施した(5月6月)。回収数は115名で、性別は男性86%、女性14%、年齢は平均52.9±10.6歳、受傷後経過年数の平均は20.3年で、障害レベルは頚髄38.3%、胸髄53.3%、腰髄8.4%、受傷原因や家族構成は郵送調査と同様の傾向であった。ADLとQOLの平均得点の相関では有意な相関がみられた。ADLとQOL得点の高値の項目は、有職者、経済状態良好、体調良好、脊髄損傷レベルの低位、車の運転、患者会などであった。一方、脊髄損傷患者を対象に社会生活における困難点について面接したことを質的に分析し生活上の困難を抱えていた。国内において脊髄損傷患者の社会復帰のためのリハビリテーションを率先して行っている、総合せき損センターを見学し、脊髄損傷患者の退院後の生活、褥瘡を作らないための看護の工夫について施設の取り組みなどを調べた。

さらに、退院後社会復帰が比較的スムーズにできた脊髄損傷患者の男性3名を被験者とし、移動式車椅子用トイレを作成し、車椅子からトイレの移動をビデオに撮影し、筋肉の動きも調べ、健康な男性との比較を動作解析等で分析した。筋肉の動きでは積分筋電図と%MVCを求め健常者と比較すると上肢の筋群において高い値であった。動作解析では脊髄損傷患者に重心の軌跡に時間の延長がみられた。本研究は脊髄損傷者の社会生活での移送動作のプログラムを作成する目的で移動動作の現状を調べた.質問紙による調査では,社団法人全国脊髄損傷者連合会の近畿・東海ブロック会員734人を対象に実施した.地域で生活する脊髄損傷患者の受傷後経過年数,損傷レベル,外出時の心配点,身体症状,住居の状況などを調査した.その結果,回収数は295名であった.性別は男性84.0%,女性16.0%,年齢は平均56.2±13.1歳,受傷後経過年数平均は21.6±12.5年で,損傷レベルは頸髄28.0%,胸髄56.7%,腰髄14.9%,仙髄0.3%であった.脊髄損傷者は,外出に際して排泄行動,褥瘡,段差などから生じる移動上の困難を心配し,駐車場の確保やトイレの整備だけでなく入院中および退院後の指導のニーズを持っていることが明らかとなった.身体症状は多様であり,加齢による変化,肩の痛みや筋力の低下などであった.特に高齢になると加齢による身体の衰えを危惧する傾向が明らかとなった.これらから高齢者に合わせた支援が必要であり,移動動作を妨げる身体症状の課題が示唆された.居宅の状況において,男性は自分で工夫し改造していたが,女性は男性に比べて改造していない傾向が見られ,住環境の整備における支援の必要性が確認できた.一方,質的調査では男性脊髄損傷者を対象に社会生活における困難点について面接した.胸腰髄損傷者の概要は,平均年齢は54.0±13.2歳,受傷後の平均経過年数は14.8±11.5年でADLの平均得点は76.0点,GWBSの平均値は75.2であった.体験している困難として,『家庭生活を送る上での移動動作』『社会生活を送る上での移動動作』『障害との向き合い方』『人間関係の重要性』『排泄管理の重要性』の5つのコアカテゴリーが抽出された.また,男性頸髄損傷者の概要は,平均年齢は40.3±6.8歳,受傷後の平均経過年数は17.2±7.0年で,ADLの平均得点は60.8点,GWBSの平均値は81.8であった.困難は,胸腰髄損傷者と同じで,頸髄損傷者のみに6つめのコアカテゴリーである『障害に伴う更なる身体上の問題』が抽出できた.
村落における入浴の共同化の地域社会への影響に関する社会地理学的研究

1入浴行為の共同化と地域社会の関係について、事例の集積により次のことが明らかになった。(1)共同風呂には維持運営に共通性があるが、経済的・社会的状況などが関わって、(1)複数家族による家機能の一部の共同化、(2)隣保集団によるもの、(3)ムラ規模のものの三類型が認められる。(3)は地域の社会的機能に組み入れられるが、運営面でその他機能と区別される。(2)村落の共同風呂には、成立、設備、運営などに北九州地方を中核とする一種の周圏構造が見出せる。それは、目常的な入浴行為であり、貰い風呂から個人風呂への中間形態と考えられる。2温泉の共同利用の場合は、上記の(2)または(3)の範囲で共同浴場が維持され、組合を組織して地域外からの入浴を排除するものが多い。しかも、一般の共同風呂の多くが消滅したのに対し、むしろ新たに共同化を発足させる場合もあり、地域社会を結集させる要因の一つとなっている。3新たに地域づくりを目的として設置された入浴施設の顧客圏は、当該町村の周辺に及ぶが、それぞれの町村においては、福祉行政との連携などを通してコミュニティ形成に寄与している。個別化する生活のなかで、行政域に地域社会としての核となる場を提供したといえる。4韓国でも、セマウル運動の生活改善の一環として農村部に共同風呂が設置され、形態と維持方法に日本との類似性があって生活文化の伝播を伺わせる。しかし、運営が組織化されることはなく、地域社会のあり方に影響を与えることはなかった。5入浴は個人的行為であるが、地域社会のなかでの共同化により集団的結集の契機となる。その背景には温泉指向などの国民性があるとはいえ、あまりにも日常的な故に看過されがちな入浴行為が、村落の主要な社会的機能となっていることを認めねばならない。本年度は、入浴の共同化の一つである共同風呂について、市町村別全国悉皆調査のうち未回答市町村への再調査依頼とその回答の整理、前回調査の個票の再検討、愛媛県西部などにおける実地調査の3点の研究活動を行った。その結果、次の成果を得た。1村落にみられる共同風呂は全国的な分布を示す生活事象であるが、その密度の高低による地域差が著しく、分布における核心地域が存在する。特に北九州地方、なかでも福岡県では、分布密度が高く成立時期が早いこと、進んだ設備や構造、地域社会との関係の深さなどが認められ、その要因の追及が今後の課題となろう。2分布状況から、高密度地域、中密度地域、疎密度地域に大別できる。高密度地域は大半の町村に存在するとともに男女別浴槽など設備が充実しており、地区など自治組織が運営に関わる比率が高い。中密度地域は、そのなかの限られた町村などに集中して隣接町村に存在しない場合も多く、五衛門風呂などによる混浴で、地区とは区別された風呂仲間によって運営されるようである。疎密度地域は、飛び地状に散在する場合で、形態や運営が中密度地域に類似するものと要検討のものとがある。3疎密度地域の共同風呂のなかには、鉱泉、温泉の利用であったり共同住宅の共同浴場などのこともあり、また新設の浴場も含まれる。住民による自主的運営という共同風呂としては別種と考えるなど、検討が必要かもしれない。4愛媛県などの事例では、入浴の共同化はあくまで「風呂に入る」という生活行為が複数家族によって行われるもので、地域社会に関わるとの意識が希薄であった。しかし一方で、擬似的家族による人間関係が地域社会の基層部分を形成し、近隣住民の結束強化に寄与したともいわれる。

1共同風呂の市町村悉皆アンケート個票の整理によって、共同風呂・相互利用風呂(もらい風呂)・銭湯の全国分布図を作成した。その結果、もらい風呂が広域に分布するなかで、共同風呂は北九州を核心地域に主として西中部日本に見られる事象であるが、分布に粗密があるなど地域差が著しいことが明らかになった。共同風呂地域の形成が今後の課題となる。本地図は、入浴様式による民俗地図として評価されると考えるが、現段階では未発表である。2入浴の共同化に関する事例の集積については、次の3カ所で実施または実施継続中である。(1)秋田県琴丘町・山内町ほか。冷泉利用等による共同風呂は、地域社会で維持されるなどコミニティ形成に寄与したが、非日常的な行為でかつ局地的な分布にとどまる。もっとも、北九州の共同風呂と類似する例も飛地状に見られ、生活文化の共通性を推測させる。(2)愛媛県宇和町。集落別の聞き取り調査の整理から、町内全域で隣保規模を単位に共同風呂が見られ、地域社会のサブグループとしてその集団が機能したことが明らかになった。また、他の集落から共同化の利点が伝えられ、それが共同風呂成立の契機となったことを知り得た。(3)福岡県山川町。共同風呂の核心地域の事例として調査を継続中である。この地域ではその成立が明治期と早く、また施設が充実しており、地域杜会でも中核的機能を果たした。3入浴の共同化の比較研究のため、韓国全羅北道全州市郊外の農村で調査を実施した。ここにはセマウル運動に伴う共同風呂の小屋が残存している。その形態は日本のそれに類似し、また建設にあたっては地域社会の協同体制がとられた。しかし、維持にあたっては地域社会が機能せず、その利用も非日常的で短期間で共同化が衰退した。1入浴行為の共同化と地域社会の関係について、愛媛県西予市、同八幡浜市、長崎県佐世保市、同川棚町、同新上五島町などにおいて共同風呂の実態調査を実施した。(1)共同風呂には維持方法が共通し、相互扶助の一環として位置付けられるが、生業をはじめ経済的・社会的状況などが関わって、(1)近隣の複数家族のもの、(2)隣保集団によるもの、(3)ムラ規模のものという三類型が認められる。(1)は家機能の一部の共同化であり、(2)と(3)は地域の社会的機能に組み入れられるが、(3)では組織化が進み、運営面でその他機能と区別される。(2)共同風呂の分布密度、発生年次、設備状況などには、北九州地方を中核とする同心円状の地域分布がみられ一種の周圏構造の状況が見出せる。村落の共同風呂は、貰い風呂と並ぶ日常的かつ一般的入浴行為であり、貰い風呂から個人風呂に至る中間形態であったとも思える。2地域住民による温泉利用の共同浴場に関して、鳥取県三朝町、青森県黒石市などで調査を行った。ここでは、上記の(2)または(3)に類似した範囲で維持されるが、組合を組織して地或外からの入浴を排除する場合が多く、地域社会を結集させる要因の一つとなっている。しかも、一般の共同風呂の多くが消滅したのに対し、むしろ新たに共同化を発足させる場合もある。3新たに地域活性化を目的として設置された入浴施設について、鳥取県の3施設を事例に顧客圏等を調査した。顧客圏は当該町村の周辺に及ぶが、それぞれの町村においては、福祉行政との連携や地域住民の優遇措置などを通してコミユニティ形成に寄与している。
自然突然変異抑制に働く8-oxo-dGTPaseの加水分解機構の解明

生体内の酵素反応の中で加水分解反応は非常に多く、古くからその反応機構の解明が行われているが、今もって正確に理解されているものはほとんどない。本研究では、動的蛋白質結晶学の手法を用いて、Mg^<2+>(Mn^<2+>)存在下8-oxo-dGTPを8-oxo-dGMPに分解することによって通常の生命活動で細胞内に生じる活性酸素の酸化でもっとも重大なDNA損傷の一つ8-オキングアニンのDNAへの取り込みを防御している大腸菌MutT(分子量15000:8-oxo-dGTPase)の結晶中での加水分解反応の各段階を可視化することを目的とした。昨年までの低温トラップ法と2波長X線データ収集を組み合わせることに初めて明らかになった結晶内での初期反応過程が溶液中でも見られるか、EPR実験によって調べたところ、溶液中においても結晶内と同様のMn^<2+>クラスターの存在が示唆され、結晶内と同様の反応が溶液中でも起こっていると思われる。次に結晶内での反応の同期性を高めるために、フローセル法を用いた動的蛋白質結晶学により、触媒反応の中期、後期機構の可視化を目指した。放射光実験施設で数10秒の照射で1セットのデータを連続的に収集し、反応を追跡したが、現在のところ、触媒反応の中期、後期過程を示すデータを見出せていない。MutTのヒト関連酵素について、hMTH1-基質複合体のX線結晶構造解析に続き、NUDT5-基質(アナログ)複合体のX線結晶構造解析を行った。さらに両酵素とその変異酵素の速度論的実験を行い、明らかになった結晶構造と比較することによって、3種の8-oxo-dGT(D)Paseの加水分解反応機構の類似性や相違性が明らかになった。生体内の酵素反応の中で加水分解反応は非常に多く、古くからその反応機構の解明が行われているが、今もって正確に理解されているものは皆無に近い。本研究では、Mg^<2+>(Mn^<2+>)存在下8-oxo-dGTPを8-oxo-dGMPに分解することによって通常の生命活動で細胞内に生じる活性酸素の酸化でもっとも重大なDNA塩基損傷の一つ8-オキソグアニンのDNAへの取り込みを防御している大腸菌MutT(8-oxo-dGTPase)の加水分解反応の各段階のスナップショットを、低温トラップX線結晶構造解析法を中心とした動的蛋白質結晶学を用いて明らかにすることを目的としている。昨年までに反応が起こるまでの構造変化がある程度分かったので、本年度は反応開始の遷移状態の構造とその後、生成物であるピロリン酸の解離に進む構造変化を捉えることを課題とした。はじめにMn^<2+>の位置と占有度をMn原子の異常分散効果を利用して決める上で、最も有効なX線の波長を実験的に1.5Åと決定した。次に、この波長と通常の1Åの2波長データを1つの結晶で測定することによって、占有度を加味して周りの構造を精度良く精密化でき、より正確な反応中間体の構造を決定した。反応の同期性を高める浸漬条件の候補として、今年度10mM以上の高濃度のMn^<2+>溶液、数分から数10分を加えた。大腸菌MutTに加え、ヒトMutTホモログhMTH1(大腸菌MutTと比較して基質特異性が異なる)とヒトNUDT5(8-oxo-dGDPを8-oxo-dGMPに分解する酵素)の反応機構解明についても対象を広げた。現在得ているhMTH1-基質複合体結晶では反応進行で結晶が壊れるので、別の結晶系の結晶作成を試みている。NUDT5については8-oxo-dGDPとの複合体の結晶化を行い、結晶を得た。放射光研究施設でのデータ測定を予定している。

さらに両酵素とその変異酵素の速度論的実験を行い、明らかになった結晶構造と比較することによって、3種の8-oxo-dGT(D)Paseの加水分解反応機構の類似性や相違性が明らかになった。
ドライマウス患者に対する認知行動療法による治療システムの構築

本研究では,口腔乾燥の原因が明らかでない心因と診断されるドライマウス患者の中で認知行動療法によって改善が期待できる患者をスクリーニングする方法とともに,その介入方法の確立を目指した。研究の結果,ストレッサーに対する認知的評価である影響性およびコミットメントを用いたスクリーニングで,認知行動療法による介入が必要な患者を鑑別することが可能であることが明らかにされた。また,心理的介入法として,QOLの重要性を強調し重大な疾患の可能性を検討するための心理教育,リラクセーション,機能障害に関連する回避行動の改善を目指した影響性およびコミットメントへの認知的再体制化から構成されるプログラムが開発された。本研究は,口腔乾燥の明確な原因がみられない心因と診断されるドライマウス患者の中で認知行動療法によって改善が期待できる患者をスクリーニングする方法の確立を目指すとともに,当該患者に対する介入方法の確立を目指すものである。本年度は,ドライマウス患者の中で否定的認知スタイルを有する患者を効率的にスクリーニングするツールの開発を目指し,調査研究を行った。過去の研究で申請者が報告した否定的認知スタイル群および口腔乾燥感高群と肯定的認知スタイル群で差が見られる心理的要因に関する項目をスクリーニングツールの項目候補とするため,調査研究を行った。調査材料は,Cognitive Appraisal Rating Scale(CARS:鈴木・坂野,1998),Japanese version of Profile of Mood State-Brief(POMS-B:横山, 2005),Tri-axial Coping Scale(TAC-24:神村他,1995)であった。分析の結果,肯定的認知スタイル群と他の2群の間で差があったのは,CARSの脅威性の評価,影響性の評価,コミットメントの評価の3つであり,これら3項目をスクリーニングツールの項目候補とした。次年度は候補となった項目を用いて,カットオフポイントの設定基準について検討を行うとともに,ドライマウス患者の認知的評価を改善させる治療プログラムの開発を行い,マニュアルおよび教材の作成を行う。本年度は前年度にスクリーニングツールの候補としたCognitive Appraisal Rating Scale(CARS:鈴木・坂野,1998)の3下位尺度(脅威性,影響性,コミットメント)をもとにスクリーニングツールの作成およびカットオフポイントの設定を行うためにドライマウス患者を対象に調査研究を行った。CARSの3下位尺度に口腔乾燥感を加えた項目を対象にROC曲線とAUCを用いた分析を行った結果,コミットメントおよび影響性の2下位尺度がスクリーニングツールとして抽出され,どちらかの項目で4点以上をカットオフポイントに設定した場合には感度にすぐれ(感度:0.98,特異度:0.81),どちらかの項目で5点以上だった場合には特異度が優れていること(感度:0.89,特異度:0.98)が示された。これらの下位尺度を用いてスクリーニングを行うことで,認知行動療法による介入が必要な患者であるかの識別を効果的に行うことができると考えられる。また,認知行動療法の治療プログラムに必要な要素を明らかにするために,口腔乾燥感に影響する要因を検討する調査研究を行った。その結果,口腔乾燥感には,健康不安が関連することが明らかになり,健康不安への対処をプログラムに取り入れることによって効果的な治療プログラムの作成が可能になると考えられた。次年度は,ドライマウス患者の認知的評価を改善させる治療プログラムの開発を行い,マニュアルおよび教材の作成を行う。スクリーニングツールの作成がほぼ完成し,プログラムの作成に必要な要素が検討できたため概ね順調に進んでいると考えられる。本年度は,ドライマウス患者の口腔関連QOLとの関連が示されている脅威性,影響性,コミットメントに焦点を当てた治療法の開発を行った。これまでの研究から想定される症状のメカニズムとしては,脅威性・影響性については,ドライマウスに関連する状況を生活を脅かし影響が大きいと解釈し,関連する活動を避けることによってQOLの低下につながっていると考えられる。また,コミットメントが高いという状態は,口腔の乾燥を解決するということに固執するあまり,口腔乾燥を低減するという手段以外で自分の状況を改善する選択肢を取れなくなっており,結果的にQOLが低下していると考えられる。こうしたメカニズムに基づき,認知行動療法プログラムの開発を行った。プログラムは,QOLの重要性を強調し重大な疾患の可能性を検討するための心理教育,リラクセーション,機能障害に関連する回避行動の改善を目指した脅威性および影響性への認知的再体制化から構成されていた。このプログラムの有効性について,事例検討によって検討した結果,患者には当初,社会的場面へ関わる行動に対するネガティブな認知的評価が認められたが,介入によってこうした評価が肯定的に変化し,社会的場面への関わりも増加するという結果が得られ,プログラムの有効性が示唆された。

また,心理的介入法として,QOLの重要性を強調し重大な疾患の可能性を検討するための心理教育,リラクセーション,機能障害に関連する回避行動の改善を目指した影響性およびコミットメントへの認知的再体制化から構成されるプログラムが開発された。平成26年度の研究予定は,スクリーニングツールの開発であり,スクリーニングツールとして用いる項目の候補は選定できたため,概ね順調であると考えられる。ドライマウス患者の認知的評価を改善させる治療プログラムの開発を行い,マニュアルおよび教材の作成を行う。臨床心理学スクリーニングの基準が明確になるように,候補となった項目を用いてカットオフポイントの設定を検討する。ドライマウス患者の症状をより効果的に緩和するための治療プログラム作成のために,今年度にどのような治療要素が必要であるかを検討し,認知行動療法による治療プログラムおよびマニュアルの作成を次年度に実施することにしたため。翌年分請求額と合わせて,認知行動療法による治療プログラムおよびマニュアルの作成費用,研究協力者謝金および成果発表費として使用する。
動脈硬化進展における酸化及び抗酸化systemの関係

酸化LDLは脳動脈硬化の進展や脳梗塞を増悪させるが、生体にはMnSODやCu-ZnSODなどの内在的な抗酸化物質が存在し、酸化と抗酸化のバランスをとっている。今回頸動脈狭窄症患者で、血中やプラーク中でこの酸化・抗酸化のバランスがどのようになっているかを検討し、頸動脈のプラークの不安定性と酸化・抗酸化のバランスの関連性について検討した。35名の頸動脈内膜剥離術(CEA)を施行した患者を対象とした。CEAで摘出された頸動脈プラークをマクロファージの含有率でstable plaque(n=19)とvulnerable plaque(n=16)に分類した。酸化の指標として血中とプラーク中の酸化LDLを測定し、抗酸化の指標として血中およびプラーク中のSOD activity,プラーク中のMnSOD, Cu-ZnSOD濃度を測定した。また摘出したプラークを酸化LDL抗体とanti-nitrotyrosinで染色し、酸化の状態を検討した。Vulnerable plaqueではstable plaqueと比較してプラーク中の酸化LDL濃度は有意に高く(p<0.01)、SOD activityは有意に低かった(p<0.05)。Vulnerable plaqueを有する症例ではプラーク中と血中の酸化LDL濃度はプラーク中のSOD activityと負の相関を認めた(p<0.01)。またプラーク中のCu-ZnSODのactivityが保てないのはプラーク中のuric acid濃度が低いためと考えられた。プラークの免疫染色でVulnerable plaqueはstable plaqueと比較して酸化LDLとanti-nitrotyrosinで強く染色された。以上の結果から、不安定な頸動脈プラークを有する症例では酸化と抗酸化のバランスが崩れ、この結果として血中の酸化LDLの上昇を来しているのではないかと考えられた。また血中の酸化・抗酸化物質を測定することで、プラークの性状が推察できる可能性を示した。本年度は頸動脈狭窄症例において、酸化ストレスと抗酸化システムのバランスとそれが頸動脈プラークの不安定性との関連性について検討した。対象はCEAを施行した35例で、男性32例、女性3例であった。このうちの23例は症候性であった。CEAで摘出したplaqueは免疫組織学的にMφの含有率により分類し、不安定プラーク症例(n=16)と安定プラーク症例(n=19)とに分類した。Plasma中およびplaque中の酸化LDLはDLH3抗体を用いたELISA法により測定し、抗酸化の指標としてMnSOD, Cu-ZuSODおよびtotal SOD activityの測定を行った。不安定プラーク症例の酸化LDL値は22.4±3.6(ng/μg apoB)で安定プラーク症例の4.85±0.90に比べて有意に高く(p<0.001)、plasma中でも0.247±0.017と安定プラーク症例の0.173±0.026に比べて有意に高かった(p=0.01)。プラーク中のtotal SOD activityは不安定プラーク症例ではコントロールおよび安定プラーク症例のそれより有意に低かった。プラーク中のtotal SOD activityとプラーク中の酸化LDL濃度は有意の逆相関を認めた(p<0.01)。免疫組織学的検討でも不安定プラークでは抗nitrotyrosine抗体と抗酸化LDL抗体陽性細胞が多く認められたが、安定性プラークでは陽性細胞はほとんど認められなかった。この研究から不安定性頸動脈プラークの進展に関係する酸化LDLの上昇は生体の酸化機構の活性化に抗酸化機能が対応不可能になり、そのバランスに不均衡が生じることが一因と考えられた。
輝尽発光を利用したシングルイオンヒットのリアルタイム照射位置検出システムの開発

数μmの空間精度を有するシングルイオンヒットをリアルタイム検出する技術は、生物細胞の照射実験では必須である。本研究では、調製したAl2O3:Eu試料と発光検出装置を組み合わせることにより、シングルイオンヒットのリアルタイム検出システムを構築した。Al2O3:Euは単結晶Al2O3に賦活剤として注入するEuの調製により強いイオンルミネッセンスを有し、発光検出装置は共焦点顕微鏡と電子増倍型CCDカメラにより1μmの空間分解能を有する。調製したAl2O3:Euに260 MeV-Neを1秒間に200個以上のフルエンス率でスポット照射した際に、イオンルミネッセンスを捕えることができた。単結晶サファイアに炭素を添加したAl2O3:Cの極めて高感度な輝尽発光(Photostimulated luminescence; PSL)特性に着目し、1個のイオンの入射に対して充分な発光強度を有する試料の開発と、発光検出装置を組み合わせたリアルタイム照射位置検出システムの開発を3年間の目的とした。初年度には、冷却CCDカメラ、超長作動ズームマイクロスコープ等より発光検出装置を構築するとともに、試料調整方法を確立するために、高強度のイオンルミネッセンス(Ion Luminescence;IL)及びPSLが期待されるAl2O3:Euを、イオン注入量や注入深さを変えて調整した。これに15MeV酸素イオンを照射した発光検出実験では、最も感度の良い試料からは、200cps以上照射した際にILを捕えることができた。シングルイオンヒット実験ではビーム電流量が数cps程度と低いため、装置と試料の感度を高める改善が必要であることが分かった。2年目は、初年度に引き続き試料の調製と発光検出実験を行うとともに、研究を効率よく進めるために、オフラインで実験可能であり、ILと同様に電子励起過程を伴い発光するフォトルミネッセンス(Photoluminescence; PL)測定を実施した。その結果、試料の表面から30 nm 70 nmの範囲に、1立方ナノメートル当たり7.5個を注入して、600°Cで30分間熱処理したものから、最も強いPL及びILが得られた。この2年間の結果から、調整した試料の注入条件等に対するIL及びPLには相関があることがわかった。しかしながら、未だPSLを検出できていないことから、研究最終年度には、引き続き試料の調製と装置の改良を進める。単結晶サファイアに炭素を添加した試料の極めて高感度な輝尽発光(Photostimulated luminescence; PSL)特性に着目し、1個のイオンの入射に対して充分な発光強度を有する単結晶試料の開発と、発光検出装置を組み合わせたリアルタイム照射位置検出システムの開発を目的とした。まず、高感度CCDカメラ、ズームマイクロスコープなどで構築した発光検出装置の動作試験を行うために、ビームモニタに利用される直径数ミクロンのZnS粒子を焼結させたシンチレータに、15 MeV酸素イオンを照射量を変えて照射した。その結果、1秒間に数個のイオンの照射によって誘起されたイオンルミネッセンス(Ion Luminescence;IL)を検出できる性能を確認した。PSLの強度は、ILやフォトルミネッセンス(Photoluminescence; PL)などの電子励起を利用した発光と相関がある。このことから研究を効率良く進めるために、PSLが期待される単結晶サファイアにEuを注入した試料(Al2O3:Eu)の評価には、オフラインで実験可能なPL測定を利用した。最も強いPL強度は、試料の表面から30 nm 70 nmの範囲に、1立方ナノメートル当たり7.5個を注入して、600°Cで30分間熱処理した試料から得られた。またIL検出実験では、最も強いPLが得られた試料に15 MeV酸素イオンを1秒間に200個の照射した際に、ILを約20個捕えることができた。本研究では、イオン注入によって製作した単結晶試料からの輝尽発光の検出には至らなかった。しかし、IL検出については熱処理などの調整により10倍以上の強度の向上は必要であるが、シングルイオンヒットをリアルタイムで検出する高感度な位置検出システムの実現に目途が付いた。単結晶サファイアに炭素を添加したAl2O3:Cの極めて高感度な輝尽発光(Photostimulated luminescence; PSL)特性に着目し、1個のイオンに対して充分な発光強度を有する素子開発と、発光検出装置を組み合わせたリアルタイム照射位置検出システム開発を3年間の目的とした。蛍光素子に関しては、Al2O3:Cと同様にPSL蛍光中心を形成するAl2O3:Euを、注入量や層の厚さを変えて製作した。注入量については、1平方センチメートル当たり1316乗の範囲とした。