hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
CAEシミュレーションを基盤とするインシリコ製剤設計技術の確立

分割強度シミュレーションでは、錠剤下面の一部を割線に平行に固定し、上面両側から垂直方向に加圧してひずみ分布を推定した。破壊強度シミュレーションでは、錠剤を剛体壁面で片側から圧縮しひずみ分布を推定した。なお錠剤を弾性連続体と仮定してシミュレーションを行った。荷重負荷により生じるひずみは、割線部直下とその近傍で極大化することが確認された。また割線角度の影響はわずかであったが、割線深度の影響を強く受けることが示された。さらに割線が浅い場合には、割線部位以外にもひずみが生じ、その結果、分割均一性が低下した。分割強度は割線角度より割線深度に強く影響を受け、深度が大きくなるほど分割し易くなることが示された。分割強度シミュレーションでは、割線が浅いと割線以外の部位にもひずみが生じ、分割均一性に影響することが示唆された。破壊強度シミュレーションでは、圧縮軸に対する割線の向きにより、ひずみ分布が割線に沿って変化することが明らかになった。FEMシミュレーションと実験結果は良好に一致し、割線錠を設計する上で有用な基盤情報を得ることができた。CAEシミュレーションによる錠剤内残留応力分布の推定とその代表値を用いた重要品質特性の予測を主たる目的として研究を実施した。研究はおおむね順調に進展し当初の計画を達成することができている。錠剤の製造工程で汎用される湿式顆粒圧縮法についても併行して解析を進め、粉体圧縮よりも顆粒圧縮の方が応力残留の程度が軽減することを見い出した。また錠剤の上下面が凸状に膨らんだR錠についてもCAEシミュレーションを実施し、実験的検証を行った。その結果、曲率が強くなるほど応力が残留しやすくなり、このことが重要品質特性に大きく影響することを明らかにした。錠剤は服薬しやすさを改良するために、様々な形状のものが考案され臨床応用されている。通常の円形錠については粉体の圧密に伴う残留応力分布の変化についてCAEシミュレーションが適用され、打錠障害や品質に対する理論的理解が進んでいる。一方で割線錠やオーバル錠等の異形錠については、構造の複雑さのためにCAEシミュレーションはほとんど行われていない。今後は異形錠の圧縮に対する強度や衝撃に対する摩損に焦点を当て形状の理論的最適化を目指した研究を行う。CAEシミュレーションと製剤の重要品質特性間の因果関係を明らかにする研究も重要である。本研究では線形回帰分析により両者の因果関係の解明を行ってきたが、今後は非線形多変量解析手法を導入し、より詳細な因果関係の解明を目指す。また錠剤内残留応力や割線強度、衝撃に対する摩損等を実験的に検証することも重要な課題である。X線マイクロトモグラフやテラヘルツイメージング等の先端的分析装置を駆使し、CAEシミュレーションの実験的検証を進める予定である。製剤学残留応力分布のシミュレーション結果と重要品質特性間の因果関係を詳細に解明するために、新たな多変量解析の手法を導入して検討を加える。例えば、アンサンブルニューラルネットワーク、コホネン自己組織化マップ、ベイジアンネットワーク、多次元薄板スプライン補間、ブートストラップリサンプリング等、データの線形性やパラメトリック性の制約を受けない先端的な統計手法を導入し、重要品質特性の高精度予測と因果関係の解明を試みる。
非母語話者日本語教師の教授不安に着目した指導モデルの構築

非母語話者日本語教師の不安の実態を明らかにし、不安と失敗に着目した指導方法を開発した。まず、外国人日本語教師不安尺度を作成し、外国人日本語教師の不安の構造を明らかにした。因子分析の結果、「学生との関係」「自分の日本語・日本文化理解」「授業実践力」の3つの要素が得られた。次に、失敗から学ぶことの大切さを強調するフィードバックを返す実験を行った結果、教師の不安を軽減し、日本語を教える意欲を高める結果が得られた。最後に、失敗から学ぶ方略を学ばせる目的でワークショップを行った。その結果、教師は失敗を意識化し生かす視点、失敗を怖がらない視点、及び、失敗の共有の視点を得た。平成24年度は2つの研究を行った。まず第一に非母語話者日本語教師の不安尺度を作成し、次にそれを用いて、ベトナムと中国で調査を行い、非母語話者日本語教師と外国で教える日本語教師を比較分析した。(1)非母語話者日本語教師不安尺度の作成:非母語話者日本語教師が有する不安について、先行研究とPAC分析を援用したインタビュー調査を基に不安尺度を作成し、それを用いて調査を行い、非母語話者日本語教師の不安の構造を明らかにした。因子分析の結果、「学生関係」、「自分の日本語・日本文化理解」、「授業実践力」の3つの要素が得られた。日本語教師教育では、「授業実践力」を高めることが重視されることが多いと予想されるが、「学生関係」についての指導及び、教師自身の日本語・日本文化の力を高める指導も重要であることが示唆された。(2)ベトナム・中国の教師不安の比較:非母語話者日本語教師と外国で教えている日本人教師の不安を比較したところ、不安平均には有意差がみられないが、「学生関係」のみ日本人教師の不安が有意に高かった。中国人教師とベトナム人教師との比較では、不安の平均値と「学生関係」因子は、中国人教師の不安が高く、そのほかにも,中国人教師の不安が高い項目が多いことが明らかになった。平成25年度は非母語話者の日本語教育実習において,不安と失敗に着目したフィードバックが効果的であることを明らかにすることであった.その結果,自己評価の可視化と失敗から学ぶことの大切さを強調するフィードバックを返すことで,実習生が自らの日本語能力だけに焦点をあてることなく,学生との関係及び授業実践力についての配慮を促すことが可能であることが示唆された.事前不安が最も高かった実習生Aは最も大きく不安が軽減した.最終レポートでは「内省が効かないため,自分の言ったことがすべて正しいと言える自信がない」と日本語力についての不安をとりあげているが,導入と例文を作る時,なるべく学生の身近な話題を取り上げるなど,学生に親近感を感じさせることの大切さを学んだと述べている.これは,フィードバックの際に,常に学生の置かれている状況を考慮するように指導した効果が大きいと思われる.実習生Aの「日本語っておもしろいね」と思わせることの大切さを学んだという記述は,成長の一つの証と捉えることができるだろう.非母語話者日本語教師の不安の実態を明らかにし、不安と失敗に着目した指導方法を開発した。2011年9月、フィリピンのマニラでフィリピン人日本語教師を対象に調査を行った結果、自分自身の日本語能力及び日本語教育能力に不安を抱いていることが明らかになった。教師たちが感じる不安は、主に自分自身の日本語能力であり、経験が長くなれば日本語指導力についての不安は軽減してくる部分もある一方で、日本語能力については経験が長い教師のほうが新人教師よりも不安が高いことが分かった。2011年10月から2012年1月にかけて、非母語話者日本語教師志望者の不安が、教育実習の前後でどのように変化するかについて調査を行った。その結果、日本語力不安、教授能力不安ともに実習経験後に低下していることが明らかになった。特に、教授能力については有意に低下した。また自由記述の分析から、以下の4点が明らかになった。(1)非母語話者日本語教師は学習者としての経験を授業に生かせると認識していたが、実習後にその点について触れた記述はなかった。(2)準備に時間をかけ、教案を練り上げる重要性とともに、教案にとらわれない臨機応変の対応の重要性を認識した。(3)学習者とのコミュニケーションの成否が、いい授業につながるという認識をもつようになった。(4)何を教えたいかではなく、学習者は何を学びたいかという視点が実習前にはほとんどなかったのが、実習を通じて学習者視点が芽生えた。この結果から、自分自身の日本語能力の不安より、日本語教授能力に関する不安のほうが軽減しやすい。日本語能力に関する不安は解釈を変えて日本語学習の原動力につなげることが可能ではないか、教授能力については、知識よりも学習者とのコミュニケーションを中心に指導することで不安を軽減することが可能ではないかという仮説をたてた。

非母語話者日本語教師の不安の実態を明らかにし、不安と失敗に着目した指導方法を開発した。まず、外国人の日本語教師が有する不安について、先行研究とPAC分析を援用したインタビュー調査を基に不安尺度を作成した。作成した調査項目は、20項目である。因子分析の結果、「学生関係」、「自分の日本語・日本文化理解」、「授業実践力」の3つの要素が得られた。「学生との関係」は、学生が日本語に関して持っている不安を取り除けるかどうか自信がない、授業でとりあげる例文が学生にとってわかりやすいか不安だ、学生との距離をどうやって縮めるかわからず不安だなど、「自分の日本語・日本文化理解」は、自分が日本文化を正しく理解しているか不安だ、学生に自分の日本語を信頼してもらえるか心配だ、自分が文法を正しく使えているか不安だ、日本語だけでなく日本文化をうまく伝えられるか不安だ、今後日本語がうまくならないのではないかと不安だなど、「授業実践力」は、学生の質問にきちんと答えられるか不安だ、学生の間違いをきちんと直せるか不安だ、自分でわかっていることを授業でわかりやすく説明できるか不安だ、母語をどのぐらいの割合で使用すればよいかわからずに不安だ、母語との違いをどこまで説明したらいいかわからず不安だ、などである。次に、失敗から学ぶことの大切さを強調するフィードバックを返す実験を行った結果、教師の不安を軽減し、日本語を教える意欲を高める結果が得られた。最後に、失敗から学ぶ方略を学ばせる目的でワークショップを行った。その結果、教師は失敗を意識化し生かす視点、失敗を怖がらない視点、及び、失敗の共有の視点を得た。教育工学、日本語教育研究計画では、非母語話者日本語教師不安を測定するための不安尺度を開発すると記載したが、開発が完成した。さらに、開発した尺度を用いて調査を行った。この調査結果を現在分析し、平成25年度の実験計画を策定し、準備を進めている。全体的に見て、おおむね順調に進展していると考えられる。非母語話者日本語教師の不安の実態は平成24年度までにほぼ明らかになり、平成25年度はその不安をどのように教師教育に活用するかを実験的に検証した。研究計画では、不安及び不安の解釈の調査項目確定のための先行研究調査及び予備調査を行うと記載した。日本人ベテラン教師・新人教師・教師志望者及び非母語話者ベテラン教師・新人教師・教師志望者を対象に、対面及びメール調査を行い、日本語教育を行ううえで(特に教室場面)、どんなことを不安に感じている、または感じていたか、それをどのように克服したか、また克服できないか等を中心に調査するということであった。非母語話者ベテラン教師、新人教師・教師志望者に対する調査は行ったが、日本人に関しては2012年度に調査を実施する予定である。開発した不安尺度では、測定しきれなかった可能性を踏まえて、尺度を再検討し、教師教育に活用していきたい。また、筆者は、外国人の日本語学習者の不安についての研究において、失敗の効用を認識させる指導が有効であることを証明してきた。転ばぬ先の杖を用意するだけでなく、不安を効果的に利用することも必要である。外国人日本語教師教育において、失敗の効用を認識させる指導方法を開発し、その効果を検証していきたい。
腸管上皮恒常性維持におけるSLCO2A1遺伝子変異とPGE2分泌能変化の影響

非特異性多発性小腸潰瘍症の疾患遺伝子として、プロスタグランジン輸送蛋白であるSLCO2A1の変異が報告され、その発現・機能の低下が病因であると推定されている。しかし、SLCO2A1機能低下による腸炎発症メカニズムは未だ明らかとなっておらず有効な治療法も確立されていない。Slco2a1の全身性ノックアウトマウスと腸管上皮特異的ノックアウトマウスを作出し、腸管における表現型およびDSS誘発性腸炎モデルを解析した。SLCO2A1ノックアウトマウスでは自然発生腸炎は認めなかったが、DSS腸炎モデルでは、野生型マウスと比較し炎症が軽度であった。一方、全身性SLCO2A1ノックアウトマウスにおいては、自然発生腸炎は認めなかったが、DSS腸炎モデルでは体重減少率が大きく、腸管でのインターロイキン(IL)-1β、TNF-α、IL-6のmRNA発現が高値となり、腸炎が増悪した。これらの結果から、潰瘍症の発症には二次的因子が関与することが示唆され、Slco2a1は腸管恒常性維持に重要な因子であることが明らかとなった。また、DSS誘発腸炎において、免疫細胞などの非上皮におけるSLCO2A1が腸管恒常性維持に重要な因子であることが示唆された。今回の検討により、SLCO2A1における潰瘍発症機序の一端が判明した。また、近年になりマクロファージがPGE2の濃度上昇によりIL-1βを産生する(Zbigniew Zastona, J Immunol 2017)という報告がありマクロファージとPGE2の関連性が指摘されている。そのため全身性SLCO2A1ノックアウトマウスで腸炎が悪化した原因としてマクロファージが関連していると仮説をたて、今後、SLCO2A1における潰瘍発症機序の解明を進めていく予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。CRISPR/Cas9システムを用いたSLCO2A1欠損腸管上皮細胞株については、HT29でのCas9発現plasmidのトランスフェクションが困難であり、樹立できなかった。ノックダウン実験に変更したが、siRNAもトランスフェクション効率が悪く、細胞からマウスでの評価へと切り替えることとした。C57BL/6マウスのSlco2a1の遺伝子をloxP配列で挟んだSlco2a1flox/floxマウスと、腸上皮細胞特異的にCreリコンビナーゼを発現するVillin-Creマウスを交配し、腸管上皮特異的Slco2a1ノックアウトマウス(Slco2a1flox/flox;Villin-creTg/-)を作成した。小腸・大腸・脾臓・肝臓の組織を用いて、real-time PCRおよびWestern blot法を行い、Slco2a1の腸管上皮特異性・欠損効率を確認した。ノックアウトマウスにおいて対照マウス(Slco2a1flox/flox;Villin-cre-/-)と比較し、体重の変化や血便は認めず、8週齢、12週齢のマウスにおいて、腸管のHE染色や、real time RT-PCRにて炎症関連因子の発現を評価したところ、自然発生腸炎は認めなかった。セカンドヒットとして薬剤・腸内細菌叢の変化・胆汁酸刺激などが腸炎形成に関与している可能性があり、まずDSS腸炎モデルを作成した。ノックアウトマウスにておいて、対照マウスと比較し、体重減少が軽度であり、腸管のHE染色でも炎症が軽度であった。腸管上皮特異的Slco2a1ノックアウトマウスでの自然発生腸炎の有無に関しての結果は得られた。また、ノックアウトマウスと対照マウスでのDSS腸炎モデルでは炎症の程度に差を認め、ある程度の結果は得られている。

そのため全身性SLCO2A1ノックアウトマウスで腸炎が悪化した原因としてマクロファージが関連していると仮説をたて、今後、SLCO2A1における潰瘍発症機序の解明を進めていく予定である。組織内PGE2と、explant cultureによる細胞外のPGE2の濃度を測定し、SLCO2A1のノックアウトによる影響から、SLCO2A1のトランスポーターの働きや作用を明らかにする。さらにPGE2が上昇しているようであれば、新規治療薬探索としてEPレセプターのアンタゴニストなどの投与を行っていく予定としている。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
Pulmonary artery infusionは転移性肺腫瘍に対して有効か-Open lung injection法による単発性肺腫瘍の転移性肺腫瘍モデルとしての有用性およびcisplatinを用いたpulmonary arteryinfusionの抗腫瘍効果に関する実験的検討-

【目的】転移性肺腫瘍に対する予後改善を目的として教室ではcisplatinを用いたpulmonary artery infusion(PAI)による局所化学療法の薬物動態につき検討を行い、その有用性を示唆してきた。平成11年度の検討ではopen lung injection法により作製した単発性ラット結腸癌肺腫瘍モデルの血流支配を確認し、転移性肺腫瘍モデルとして用いることの妥当性を示した。そこで今回は本腫瘍モデルを用いてPAIの抗腫瘍効果に関し検討した。【対象・方法】実験には150200g、雄性F344ラットを用いた。open lung injectionによりラット結腸癌肺腫瘍モデルを作製し接種3日目にcisplatin 0.1mgを用いたPAIを施行し接種10日目に左肺を摘出した。これをPAI群とし、NIH imaging 1.61を用いて腫瘍最大割面における腫瘍断面積を測定した。一方PAI群と同様の手技にて接種3日目に生理食塩水のみを注入した群をsham群、またラット結腸癌細胞接種10日目に左肺を摘出した群を対照群とし、各群の腫瘍断面積を比較することにより抗腫瘍効果の検討を行った。【結果】PAI、sham、および対照群の腫瘍最大割面における断面積は各々0.5±0.6mm^2,3.3±2.6mm^2,and 2.7±1.5mm^2であり、PAI群とsham群(p=0.0027)、PAI群と対照群(p=0.0019)の間で有意差を認めたが、sham群と対照群の間には有意差を認めなかった(p=0.4690)。【まとめ】cisplatinを用いたPAIによる局所化学療法により有意な腫瘍縮小効果がみられ、本治療法の転移性肺腫瘍に対する有効性が示唆された。【目的】転移性肺腫瘍に対する予後改善を目的として教室ではcisplatinを用いたpulmonary aretry infusion(PAI)による局所化学療法の薬物動態につき検討を行い、その有用性を示唆してきた。しかし転移性肺腫瘍モデルとして使用し得る細胞株は少なく、抗腫瘍効果に関する検討は限られた組織型のみを対象として行われている。一方open lung injection法は単発性肺腫瘍を作製する手技として種々の細胞株に応用可能とされている。そこで今回はopen lung injection法により作製した単発性ラット結腸癌肺腫瘍モデルの血流支配を確認することにより転移性肺腫瘍モデルとしての有用性を検討する。【対象・方法】実験には150g200g、雄性F344ラットを用い、open lung injection法によりラット結腸癌肺転移モデルを作製した。全身麻酔下左第7肋間に約1.5cmの小開胸を加えた上で、ラット結腸癌細胞株であるRCN-9細胞1.5×10^6個を含む細胞浮遊液50μlを左肺に直視下に接種し閉胸、麻酔覚醒後気管チューブを抜去した。接種後10日目に再度全身麻酔下に左第4肋間開胸を加え、肺門部を剥離した上でレーザー組織血流計を用いて肺動静脈遮断前後の腫瘍組織血流を測定した。【結果】肺動静脈遮断前の腫瘍組織血流が32.3±12.5であったのに対し肺動静脈遮断後は23.7±11.8であり、両群間で有意差を認めた(p=0.003)。【まとめ】腫瘍組織血流は肺動脈遮断後有意に低下しており、本腫瘍が肺動脈からの血流の供給を受けていることが示唆された。即ちopen lung injection法により作製した単発性ラット結腸癌肺腫瘍モデルは転移性肺腫瘍モデルとして有用であると考えられ、この結果をもとに平成12年度は本腫瘍モデルを用いてPAIの抗腫瘍効果の関する検討を進める予定である。【まとめ】cisplatinを用いたPAIによる局所

化学療法により有意な腫瘍縮小効果がみられ、本治療法の転移性肺腫瘍に対する有効性が示唆された。
科学技術の体制転換問題に関する研究

本研究の目的は、現在進行中の国際政治経済体制の転換が、世界及び日本の科学技術活動のありかたに及ぼす影響について、体系的見取図を描くことである。そのためには、次の2つの作業が必要である。第1は現在進行中の世界史的は「体制転換」過程についての歴史的枠組の構築であり、第2は代表的諸問題の具体的分析である。なおこの体系的見取図を作る目的は、21世紀の望ましい科学技術体制のあり方についての「長期ビジョン」作成の基礎を固めることである。歴史的枠組について、われわれは現在進行中の国際政治経済体制の転換を、2つのライフサイクル過程(戦後体制および科学文明)の、同時進行過程であると理解するようになった。そして1970年頃が、2つのライフサイクル過程に共通する「分水嶺」であったと、考えるようになった。まず戦後体制のライフサイクルに関連する代表的問題として、次の5つを取り上げた。(1)ロシアの科学技術体制の再編・再建の方途と、そこにおける中央政府と民営化政策の役割。(2)政府主導・軍事志向のアメリカン・モデルの再編の方途(3)アメリカン・モデルに代わる、新たな科学技術体制ビジョンのあり方。(4)国際核不拡散体制の不安定化の現状と、安定化のための方途。(5)核エネルギー事業の民営化のあり方。次に科学文明のライフサイクルに関連する代表的問題として、次の3つを取り上げた。(1)進化論的な企業科学構造モデルの構築。(2)科学技術活動のセンター移動に関する批判的分析、及びその前提としてのセンター概念の再吟味、さらにセンター移動論と関連付けての、国際マンパワーの移動の分析。(3)「脱工業化社会」における優れたマンパワーの「科学技術離れ」の分析(子供と大人の「科学技術離れ」の比較分析。本研究は、【.encircled1.】現在進行中のグローバルな研究開発体制の転換過程の主要トレンドの実態調査を行い、【.encircled2.】実態調査に方向づけを与えるための、歴史的フレームワークや理論的モデルを構築し、【.encircled3.】以上の2つの作業に基づいてグローバルな研究開発体制転換の体系的・長期的ビジョンを描くことを目的とする。本年度は2年計画の1年目に当たる。まず実態調査においては、アジアNIESにおける自立的な研究開発体制の整備過程の文献調査とヒアリング調査を、台湾を対象として行った。その結果、ブレーン・リバース政策と、サイエンスシティを拠点とする産学協同促進政策の両者の有機的結合が、一定の成果を挙げていることが、確認された。また、冷戦体制の終焉に伴う研究開発体制のコンバージョン過程について、核エネルギー関連および宇宙関連のプロジェクト並びに研究開発機関を対象に文献調査を行った。その結果、これらの分野の肥大化を動機づけてきた価値体系が破壊し、そのインパクトが基礎科学分野にも深く及んでいることが、確認された。次に、歴史的・理論的研究においては、【.encircled1.】科学技術のプライバタイゼーション概念の精緻化と、それに基づくプライバタイゼーション信仰の体系的批判を行った。また、【.encircled2.】「研究開発管理論」的アプローチを乗り越える企業科学構造モデルの構築を試みた。さらに、【.encircled3.】科学技術文明とくにその主たる駆動力であるテクノキャピタリズムの発展限界問題に関して、理論的フレームワークの構築のための作業を前進させた。平成6年度には、上記の課題に関する知見を一層深めるとともに、新たに韓国の研究開発体制の整備過程のケーススタディー、医療科学技術運用体制の転換問題の分析、核不拡散体制の転換問題の分析、グローバルな開発ビジョンの論理的解剖などを実施したい。そして最後に、魅力的な体制転換のビジョンを描いてみたい。
表面化学処理による骨伝導制御法の開発

本研究は、生体内で水酸アパタイトなどの骨伝導性材料(生体内で繊維性組織の介在なしに生体骨と結合する材料)の表面に骨が形成される際、まずその表面にカルシウムイオンが結合することに着目し、生体不活性材料(骨伝導性を示さない材料)であるアルミナ、ジルコニア、シリカなどのセラミックス材料やポリマー材料の表面にカルシウムを予め結合させることで骨伝導性を付与し、材料の骨伝導性制御法を確立することを目的とする。研究代表者らは、昨年度までに、アルミナ、ジルコニア、シリカのセラミックス材料を塩化カルシウム水溶液中で水熱処理すれば、材料表面にカルシウムが結合することを示し、さらに、擬似体液(ヒトの血漿の無機イオン濃度とほぼ等しいイオン濃度をもつ水溶液)を用いた骨伝導性のスクリーニングテストにより、これらの材料が骨伝導性を示すこと可能性が高いことを明らかにした。今年度おいては、骨芽細胞を用いた細胞実験を実施し、Ca修飾材料は、未処理の材料に比べて、細胞接着、増殖能が著しく高いことが分かった。また、骨芽細胞分化能については、骨芽細胞の初期、中期、後期の分化マーカーである、タイプIコラーゲン、アルカリフォスファターゼ活性、オステオカルシンの発現量も未処理の材料に比べて高く、Bonenodule形成量も優位に高いことが分かった。すなわち、Ca修飾アルミナ、ジルコニア、シリカは、生体内で骨伝導性を示す可能性が極めて高いことが示唆された。本研究は、生体内で水酸アパタイトなどの骨伝導性材料(生体内で繊維性組織の介在なしに生体骨と結合する材料)の表面に骨が形成される際、まずその表面にカルシウムイオンが結合することに着目し、生体不活性材料(骨伝導性を示さない材料)であるアルミナ、ジルコニア、シリカなどのセラミックス材料やポリマー材料の表面にカルシウムを予め結合させることで骨伝導性を付与し、材料の骨伝導性の制御法を確立することを目的とする。研究代表者らは、既に生体不活性材料であるチタンを塩化カルシウム水溶液中で水熱処理すれば、その表面にカルシウムが結合すること、このCa修飾チタンは骨伝導性を示すことを見出している。そこで本年度は、アルミナ、ジルコニア、シリカのセラミックス材料を塩化カルシウム水溶液中での水熱処理し、処理条件を検討した。水熱処理後の試料表面をX線光電子分光分析により分析した。その結果、アルミナ、ジルコニア、シリカのいずれの表面にもカルシウムが結合していることがわかった。これらのCa修飾アルミナ、ジルコニア、シリカ基板を擬似体液(ヒトの血漿の無機イオン濃度とほぼ等しいイオン濃度をもつ水溶液)に37°Cで浸漬すると、その表面に骨様アパタイトが析出した。すなわち、Ca修飾アルミナ、ジルコニア、シリカは、生体内で骨伝導性を示す可能性が高いことが示唆された。
各国における内部統制、ならびに、その監査上の評価および報告の実態についての研究

本研究は、近年の内部統制の重要性の高まり、とくに内部統制報告の制度化の方向性が示される中で、監査人の内部統制評定の実態を把握すべく、各国における内部統制の整備状況、ならびに、外部監査における内部統制評定及びその報告の状況を把握することを課題としている。とくに本年度は、日本と英国の監査人を被験者とした実験研究を実施した。その結果、内部統制評定は、日英の監査人の間で、大きな差異があり、それが監査報酬額の差異の大きな要因であると解されることが明らかとなった。その結果は、後掲の『會計』掲載の論文として公表している。同論文においては、かかる内部統制評定の差異は、監査実務の充実を図るに当たっても、また内部統制報告の制度化の議論に当たっても、十分考慮されなければならない問題であるとの観点から、とくに内部統制報告に関しては、日本の監査及び監査人の判断における内部統制評定の位置づけが、必ずしも海外と同じとは考えられないことから、導入に当たっては、日本の実情を十分考慮する必要性が認められる、と結論付けている。なお、今後は、本研究の結果を踏まえて、日本においても公表資料が整う監査報酬額の実態に基づく国際比較研究、アメリカ等において実際に内部統制報告が実施された後の内部統制評定に係る監査人の判断との比較研究、あるいは、近年導入されているリスク評価手法に基づく、より一層精緻なモデルのもとでの研究が必要と考えられる。本研究は,日本及び世界各国における上場企業及び外部監査人を対象として、面接調査とその結果をもとにしたアンケート調査を実施し、各国における(1)内部統制の実態、および(2)外部監査における内部統制評定とその報告の実態を把握しようとするものである。本年度は,そのための準備として,内部統制及びその評定に関連する資料をもとに,日本及び世界各国の制度及び実務の状況を調査・検討した。その過程で明らかになったことは,アメリカにおいて新たに提案されているリスク・マネジメントのフレームワークに見られるように,内部統制のフレームワークの内容が,近年,ビジネス・リスクを始めとするリスク対応に焦点を当てたものへと大きく変化してきていることである。(その点については,アメリカの動向を中心として,後述の雑誌論文にまとめられている。)また,海外の調査に先立って,日本の上場企業及び監査人を対象とした郵送方式のアンケート調査を実施した。現在,その結果の分析中である。アンケート調査と同時に,内部統制の評定に焦点を絞った国際比較研究のための質問事項を策定し、日本の監査人を対象としたパイロットテストを実施し,質問事項の内容の調整を図ってきた。質問事項及び質問に当たっての資料の作成は終了し,日本においては,2004年3月期決算にかかる監査業務の繁忙期終了後の7月に,海外については,2004年9月に調査を実施する予定である。
楕円型偏微分方程式の解の研究

楕円型偏微分方程式の解の研究において、ソボレフ関数は非常に有用な道具となる。本研究において、主に楕円型偏微分方程式の解の性質を調べることを目的としている。楕円型偏微分方程式の最も基本的な解は調和関数であり、この関数の性質を深く調べることは重要である。本年度の研究は次のように行った。楕円型偏微分方程式であるラプラス方程式に関連して、近年、電気流動学や弾性学において、p-ラプラス方程式の指数であるpを変化させて考えると効果的であることがわかり、変動指数をもつ偏微分方程式の考察とそのためのオーリッツノルムをもつ関数空間の理論の重要性がわかってきた。そこで、一般的な変動指数の条件のもとで、極大関数の有界性に関する一般的な結果を導くことを目指した。極大関数は、解析学において古くからよく知られているソボレフの定理に応用されるなど重要な関数である。応用として、ソボレフの不等式について新しい知見を得ることができ、ソボレフの定理を発展させることができた。上記の結果は、研究代表者により、国内の研究集会はもとより、ヘルシンキ大での専門家向きのセミナーで発表された。また、2005年7月にイタリア・カターニアでの国際研究集会においても成果を発表したばかりでなく、研究集会等を通じて、新しい研究の方向を知ることができた。特に、ポテンシャル論研究が盛んなフィンランドの数学者達との研究交流を積極的に行い深めることができた。また、一般の距離空間上でのソボレフ関数の研究が、微分幾何学、フラクタルやグラフ上の解析学などへの応用をにらんで、フィンランドなどヨーロッパを中心とした研究者によって精力的に進められている。(1)楕円型偏微分方程式であるラプラス方程式に関連して、半空間におけるL^P関数の分数巾ポアソン核による積分の境界極限値の存在について調べたFatou型定理を見直した。この見直しにより、半空間におけるL^P関数を一般化したOrlicz関数の分数巾ポアソン核による積分の境界極限値の存在について調べ、Fatou型定理について新しい知見を得ることができた。(2)近年、微分構造を仮定せず、一般の距離空間上でポテンシャル論を確立するために、ソボレフの定理が成り立つような条件を求める試みが盛んになされている。このような枠組みにおけるソボレフ空間の基礎を打ち立てることは、たとえばフラクタルそのものの上のポテンシャル論の展開を可能にし、それによってフラクタル境界を持つ領域における境界値問題の解の境界挙動についての知見も得られると期待される。距離空間上においてソボレフ型定理を発展させることができた。
電気生理学的指標を用いた抗精神病薬の作用機序の解明

1、海馬キンドンリングモデルを用いた研究の概要(1)てんかん発作発現の神経機序を探る上でラット海馬歯状回を2HZの電気刺激で刺激し同時に刺激部位にモノシナプティックな連絡を有する貫通路を刺激し電場電位で表される反回性抑制の変化を力動的に観察した。その結果反回性抑制崩壊は後発射の出現の後に発生した。(2)発作誘発閾値、発作持続時間を指標として抗てんかん作用スペクトルに関する薬理学的研究をKチャンネル作動薬、GABA作動薬、興奮性アミノ酸作動薬を用いて遂行した。発作誘発閾値上昇作用により強いスペクトルを有するものとしてGABA-Bアンタゴニスト、NMDAアンタゴニストがあり発作持続時間短縮作用により強いスペクトルを示すものとしてKオープナ-、AMPAアンタゴニストがあり後者の抗てんかん薬としての役割が期待された。2、ドーパミン起始細胞の細胞外単一記録を用いた研究の概要(1)セロトニン作動薬による研究ではセロトニン再とりこみ阻害作用を有するフルオキセチンがA10発火ドーパミン数を増加、発火をバースト化させた。逆にセロトニン枯渇剤であるPCPAは細胞数を減少、バースト発火率を減少させた。(2)タキキニンリセプターアンタゴニスト、ニューロテンシンリセプターアンタゴニストが発火ドーパミン細胞数を減少させた。さらにD3リセプターアンタゴニストはA10により強い効果を示した。(3)LewisラットはFisherラットに比べA9、A10における発火ドーパミン細胞数が少ない、バースト発火率が高い、ドーパミンリセプターの感受性が亢進しているなどの結果が得られた。1.抗精神病薬の作成機序の解明については細胞外単一記録法を用いて検討を進めている。New York州立大学の協力を得ている。本年度はセロトニン作動薬、ドーパミン3作動薬、覚醍剤、抗うつ剤などのドーパミン系への作用を検討した。セロトニン格渇剤であるPCPAがドーパミン細胞数を増加、セロトニンの再とりこみ折制剤であるフルオキセチンが急性単回投与でドーパミン細胞数を増加、慢性投与で逆に減少させること、ドーパミン3アゴニストの7-OH-DPATがAIDドーパミン系により強力に作用すること、覚醍剤である4-MAXやMDMAがドーパミン機能を修飾すること、サブスタンスPアンタゴニストであるCP-96345が急性、慢性投与においてドーパミン系を抑制することなどを明らかにした。これらの結果は精神症状発現の機序、新しい治療薬の開発に寄与する結果と考える。いずれの結果も現在投稿準備中である。2.低頻度キンドリング法を用いてキンドリンク現象に2種の神経可塑性があり海馬焦点興奮性に関与する短期ー早期可塑性がlong-term potentiationに類似した生理学的、薬理学的特徴を有することを明らかにした。これはてんかんの難治化のメカニズムの解明および抗てんかん薬の開発において寄与する所見と考える。以上の結果は本年度に国際英文誌に2つの論文に発表、発表予定である。1、ドーパミン起始細胞の細胞外記録を用いた研究では本年度以下の結果がでた。(1)セロトニン作動薬による研究では、セロトニン再とりこみ阻害作用を有するフルオキセチンがA10発火ドーパミン細胞数を増加させ、さらに発火をバースト化させた。逆にセロトニン枯渇剤であるPCPAは細胞数を減少させバースト率を減少させた。この結果は脳におけるドーパミンとセロトニンの相互作用を探る上で興味深い。さらにタキキニンリセプターのドーパミン機能修飾作用について検討した。(2)依存性薬物(コカインetc)に対して高感受性を有する近交系ラット(Lewis)、低感受性を有する近交系ラット(Fisher)を用いドーパミン機能の種差を調べた。

LewisはFisherに比べA9、A10における発火ドーパミン細胞数が少ない、バースト発火率が高い、A10におけるD_3リセプター感受性が亢進しているなどの結果が得られた。これらの結果は薬物依存の成因を探る上で興味深い。海馬キンドリングモデルを用いた研究では本年度以下の結果が出た。(1)てんかん発作発現の神経機序を探る上で海馬歯状回を2HZの電気刺激で刺激し同時に刺激部位にモノシナプティックな連絡を有する貫通路を刺激し電場電位で表される反回性抑制の変化を力動的に観察した。その結果、反回性抑制の崩壊は後発射出現の後に発生しNMDAリセプター、GABA-Aリセプターの阻害が発作閾値を上昇させた。平成6年度はさらに現在の研究を発展させ抗精神病薬、抗てんかん薬の作用機序の解明に迫りたい。1、ドーパミン起始細胞の細胞外記録を用いた研究では本年度以下の結果がでた。1)依存性薬物(コカインetc)に対して高感受性を有する近交系ラット(Lewis)、低感受性を有する近交系ラット(Fisher)を用いたドーパミン機能の差異の研究を続けた。LewisはFisherに比べA9、A10における発火ドーパミン細胞数が少ない、バースト発火率が高い、D3リセプター感受性が亢進しているなどの結果の他にハロペリドール投与による発火細胞数増加率がLewisが大であることが示された。2)セロトニンとドーパミンの相互作用については前年度のPCPA,フロオキセチンのドーパミン機能に与える効果の差異をふまえ、今後は各セロトニンサブタイプ作動薬およびセロトニンに対する神経毒性を有する薬物(MDMA,PCAetc)のドーパミン機能に与える効果の研究の準備を進めた。3)タキキニンアンタゴニスト(CP96345,SR48968)、ニューロテンシンアンタゴニスト(SR48692)がドーパミン機能を抑制した。2、海馬キンドリングモデルを用いた研究では本年度以下の結果がでた。各種GABA,イオンチャンネル、および興奮性アミノ酸作動薬のてんかん指標(発作閾値、発作持続時間)に与える効果スペクトラムについて検討した。その結果AMPA型リセプター作動薬の抗てんかん薬としての可能性を示唆した。今後はさらにてんかん、てんかん性精神障害の治療に関する基礎研究を続けたい。
顎関節滑膜細胞と破骨細胞における活性化の細胞学的類似性

滑膜性関節における炎症性骨破壊には,骨吸収の主体となる破骨細胞とこれを分化誘導するとされる滑膜細胞の高い反応性と分化増殖活性が重要な因子であることが言われている.しかしながら両者が共に活性化される機構については未だ不明な点が多い.本研究では顎関節滑膜細胞と下顎頭の吸収に関与する破骨細胞におけるイオンチャネルや受容体の発現について免疫組織科学的および微細構造学的に検討した.8週齢ラット顎関節部を試料とし,凍結切片またはパラフィン切片および樹脂包埋切片を作成し,神経を介した制御に関与する神経栄養因子受容体や電位依存性カルシウムチャネルに着目して特異抗体を用いて免疫組織化学的な検索を行った.骨梁の吸収窩に存在する破骨細胞では、吸収窩に接する細胞膜にN-typeチャネルCav2.2とT-typeチャネルCav3.2陽性反応が認められた.波状縁に相当する細胞膜には筋特異型caveola構成タンパクであるcaveolin-3も発現しており,細胞内外のカルシウム輸送に関与することが示唆される.また,細胞膜局在型のグルタミン酸輸送体GLT-1が骨軟骨移行部の骨吸収が活発な破骨細胞に発現している事,神経栄養因子受容体の一つであるTrkBが破骨細胞と一部の滑膜表層細胞に認められたことから,破骨細胞の骨吸収の制御には,神経伝達物質や細胞周囲のカルシウムイオンの濃度変化の関与が示唆される.滑膜性関節における炎症性骨破壊には,骨吸収の主体となる破骨細胞とこれを分化誘導するとされる滑膜細胞の高い反応性と分化増殖活性が重要な因子であることが言われている.しかしながら両者が共に活性化される機構については未だ不明な点が多い.本研究では顎関節滑膜細胞と下顎頭の吸収に関与する破骨細胞におけるイオンチャネルや受容体の発現について免疫組織科学的および微細構造学的に検討した.8週齢ラット顎関節部を試料とし,凍結切片またはパラフィン切片および樹脂包埋切片を作成し,神経を介した制御に関与する神経栄養因子受容体や電位依存性カルシウムチャネルに着目して特異抗体を用いて免疫組織化学的な検索を行った.骨梁の吸収窩に存在する破骨細胞では、吸収窩に接する細胞膜にN-typeチャネルCav2.2とT-typeチャネルCav3.2陽性反応が認められた.波状縁に相当する細胞膜には筋特異型caveola構成タンパクであるcaveolin-3も発現しており,細胞内外のカルシウム輸送に関与することが示唆される.また,細胞膜局在型のグルタミン酸輸送体GLT-1が骨軟骨移行部の骨吸収が活発な破骨細胞に発現している事,神経栄養因子受容体の一つであるTrkBが破骨細胞と一部の滑膜表層細胞に認められたことから,破骨細胞の骨吸収の制御には,神経伝達物質や細胞周囲のカルシウムイオンの濃度変化の関与が示唆される.
立体化学的反応経路の軌道理論と計算

有機反応において面選択を制御することは重要な課題である。本研究では、ジアゾメタンのアレン誘導体への1,3-双極子環化付加反応のπ面選択性を支配する因子を、遷移状態における結合間の相互作用を数値的に解析することによって明らかにし、面選択的反応の理論設計をした。主な成果は以下のとおりである。(1)シン面攻撃を受けることが実験的に明らかにされているフルオロアレンの場合、シン攻撃を有利にする遷移状態での結合間相互作用は、(a)ジアゾメタンの炭素上の孤立電子対から、アレンへのπ^*軌道への電子非局在化、(b)ジアゾメタンの攻撃の方向とは反対側に位置するアレンのσ結合(シン攻撃ではC-H結合)から、アレンのπ^*軌道への分子内電子非局在化、(c)攻撃を受けるアレンのπ結合の分極である。(2)以上3種の相互作用は、軌道レベルで見ると環式相互作用をしている。(3)上記環式軌道相互作用は、軌道位相の連続条件を満している。(4)環式軌道相互作用は、攻撃方向とは反対側のアレンのσ結合が電子供与性になればなるほど強くなる。(5)実際、アレンのFを,Cl,Br,Iに替えていくとC-X結合はC-H結合より電子供与性が強くなり、塩素では殆んど面選択性は消失し、シュウ素、ヨウ素ではアンチ選択性になることが、ab initio分子軌道計算によって確認された。
英語の接尾辞と強勢付与:心理実験に基づく理論研究

本研究の今年度の成果をまとめると、次の通りである:1.英語の接尾辞ごとの強勢パターンをある程度包括的に捉え、分類した。2.その結果をもとに、従来の理論的レキシコン研究における問題点を指摘した。3.上記2点の研究を傍証に、英語の接尾辞付加の際に観察される硬口蓋音化現象・摩擦音化現象を理論的に考察した。1,2の結果により、接尾辞ごとに様々な態勢パターンがあること、さらには強勢付与のための韻脚構成の仕組みがそれぞれ微妙に異なることが明らかになり、それらを合理的に説明するためには、従来過度に一般化されてきた単純な二分法的「クラス分け」という分析方法では不十分であることを指摘した。この成果は研究発表欄の最初に記載されている論文において発表された。3は1,2から派生した研究で、強勢パターンを正しく予測するためには、硬口蓋音化・摩擦音化を引き起こす一部の接尾辞の最初のiが心理的に存在していなければならないことがわかり、このことに着目すれば、当該現象が素性階層理論の中で合理的に分析されうることを指摘した。この成果は研究発表欄の二つ目に記載されている論文、及びトゥールーズ大学で行われた音韻論会議にて発表された。1,2についてはさらに、この研究結果の母語話者における心理的実在性をさぐるため、関係分野の専門書(心理学・脳科学等)を多数あたることにより考察を深めた。また、同じ目的のため、母語話者に対する心理実験の適切な実験方法を現在考察中である。
リソソーム分布制御に基づく新規オートファジー誘導機構の解明

パーキンソン病(PD)は異常タンパク質蓄積を伴う神経細胞死を特徴とする神経変性疾患であり、現時点でも治療は内服・深部脳刺激などの対症療法に留まる。発症予防・進行抑制による根本治療が切望されており、その治療標的としてタンパク質分解系の一つであるオートファジーが注目されている。オートファジーにおけるリソソーム機能の重要性は自明だが、近年リソソームの細胞内分布もオートファジーを制御することが明らかとなった。しかしその機構の全貌は解明されていない。我々はPD患者血清中代謝産物を網羅的に解析し、ポリアミン代謝変動を見出した。ポリアミンは近年、マウス、ハエ、線虫においてオートファジーを誘導することで長寿に貢献する分子として注目されている。我々はポリアミンのオートファジー誘導メカニズムとしてリソソームを核近傍に移動させることを見出し、本年度はその分子メカニズムを解析した。まず、様々な細胞でポリアミンによるリソソーム分布変化/オートファジー誘導能を評価した結果、神経系の細胞でのみ活性を有することがわかった。そこで、ポリアミンが活性を示す細胞と示さない細胞を用いて、抗体アレイによりポリアミンの感受性規定因子を同定を行った。その結果、あるタンパク質の発現がその感受性に大きく影響を与えていることが明らかとなった。さらにそのタンパク質やその下流シグナルの阻害剤がポリアミンによるリソソーム分布変化/オートファジー誘導能の活性を抑制していることを見出した。抗体アレイを用いた解析で、リソソーム分布変化に関わる新規シグナル伝達経路を同定しているため。今後はシグナル伝達経路の詳細な解析を行う。現在までに同定したタンパク質の下流シグナルによりタンパク質リン酸化が誘導されリソソーム分布変化が誘導されると想定されている。このため、質量分析によるリン酸化部位の同定、リン酸化部位の変異体を用いてその妥当性の検証を行う予定である。研究を進めていく上で必要に応じて執行したため当初の研究費の見込み額と執行額は異なったが、研究計画に変更はなく、前年度の研究費も含め、当初予定通りの計画を進めていく予定である。
オーキシン反応、輸送機構への温度ストレスの影響

本申請では低温処理によって引き起こされるシロイヌナズナ根で生長や重力応答への阻害機構の詳細を解明するために研究を展開した。現在までの実験で、低温処理によって根の先端の重力に逆らったオーキシン輸送が抑制されていることを示唆される結果を得た。その結果を確かめるために、低温処理したシロイヌナズナの根に^3H-IAAを与えて直接オーキシンの輸送を調べる実験を行った。低温未処理と比較した結果、低温処理によって重力に逆らったオーキシンの輸送が減少するという結果を得ることができた。PINタンパク質群の一つであるPIN2は細胞内を輸送されており、この現象がオーキシンの輸送、重力反応に必要であることが明らかにされている。申請者はBFAとPIN2-GFP融合タンパク質を発現させた形質転換体を用いて実験を行い、低温ストレスによってPIN2タンパク質の細胞内小胞輸送が阻害されることを明らかにした。23°Cで生育させた後にBFA処理を行うと細胞中に凝集体の確認できるが、12時間の4°C処理を行うと凝集体が確認できない。次に低温ストレスによる影響はPIN2タンパク質特異的に起こる現象なのかを確かめるために、初期の小胞輸送マーカータンパク質であるARA7、ゴルジ体からERへの輸送マーカータンパク質であるNAGとGFPの融合たんぱく質を発現させた形質転換体を用いて同様の低温処理を行った。その結果、両タンパク質の細胞内移動も抑制されており、低温による影響はPIN2タンパク質特異的影響ではないことを明らかにした。
核壊変に伴う特性X線の精密測定による放射性核種の簡易分析

本研究は、放射性核種が核壊変するときに放出されるX線スペクトルを計測し、その放出機構を明らかにした上で、X線測定により、放射性核種を簡便、迅速に分析・定量する手法を確立することを目的とした。平成30年度は、X線計測装置の組み立て・調整を行うとともに、標準試料のCs-137及びSr-90密封線源から放出されるX線の測定を行い、以下の結果を得た。シリコンドリフト検出器を用い、検出器の直上に試料をセットできるX線計測装置を組み立て、所定の性能を有することを確認した。これを用い、Cs-137標準線源から放出されるX線スペクトルを測定した結果、Ba Kα線、Ba Kβ線が観測された。これらのX線は、Cs-137がベータ壊変してBaに変化する際に自動イオン化によって放出されたと考えられる。一方、低エネルギー部には、Ba Lα線、Ba Lβ線のほかに、Cr Kα線、Fe Kα線、Ni Kα線などが観測された。このうち、Cr、Fe、NiのX線は、Cs-137のベータ線が電着基板のステンレスに照射されて放出される蛍光X線と考えられる。一方、Ba Lα線、Ba Lβ線は、Ba Kα線、Ba Kβ線が放出された後、Ba2p軌道電子の空孔を埋めるために放出されたものと考えられる。次に、Sr-90標準線源からは、15 keV付近にY Kα線、Zr Kα線が放出されることを見出した。これらはSrがY, Zrへと壊変する際に自動イオン化によって放出されたものと考えられる。Sr-90はガンマ線を放出しないので検出が困難であるが、自動イオン化によって放出される特性X線を測定することにより、Sr-90を検出、同定、定量できることを示唆する結果が得られた。当初計画では、初年度の平成30年度において下記の2点を実施する計画であった。1) X線計測装置の組み立て・調整、2) Cs-137及びSr-90標準線源のX線測定1)に関しては、当初、宇宙線などのバックグラウンドを低減するため、鉛ブロックまたはステンレス容器で遮蔽した検出系の製作を計画していた。しかし実際にバックグラウンドを測定したところ、X線領域はガンマ線領域によりもはるかにバックグラウンドが低く、低レベルの放射線測定に有効であることが分かった。そこで特別な遮蔽を必要としないシンプルな構造としたことから、装置の立ち上げは当初計画より早く達成することができた。2)に関して、Cs-137標準線源の測定では、X線の放出確率が大きいこと、線源の強度が10 kBqと大きいことなどから、短時間で十分な統計を有するスペクトルを得ることができた。一方、Sr-90標準線源の測定では、X線の放出確率が小さいと思われること、Sr-90がSr→Y→Zrと2段階で崩壊し放射平衡となっていること、線源の強度が2.5 kBqと小さいことなどから、測定に時間を要した。しかしながら、長時間測定により十分な統計をもつスペクトルが得られ、結果的に、Y Kα線、Zr Kα線を検出することができた。以上、1)、2)の進展状況を勘案し、本研究は当初計画どおり、順調に進展していると判断した。平成31年度は、当初計画に沿って以下の研究を進める。1)核壊変に伴う特性X線放出機構の検討:Cs-137、Sr-90などのベータ線放出核種の核壊変に伴うX線の放出の最初の過程としては、ベータ線と内殻軌道電子との触接衝突によるイオン化(直接過程)と、原子番号が突然変化したことにより軌道電子が再配列する際のイオン化(自動イオン化過程)の2つが考えられる。前者は非放射性試料に外部からベータ線を照射したときの蛍光X線放出と本質的に同じ現象であるが、後者は核壊変特有の現象であるため、Kβ/Kα比、Lα/Kα比などが両者で異なると予想される。そこで、前年度に得られた標準線源から放出されるX線スペクトルと、娘核種の元素から成る非放射性試料の蛍光X線スペクトルの比較を行う。具体的には、非放射性のバリウム化合物(BaCl2)、イットリウム化合物(Y2O3)、ジルコニウム化合物(ZrO2)の蛍光X線スペクトルを測定し、Cs-137、Sr-90標準線源から放出されるX線スペクトルと、Kβ/Kα比、Lα/Kαなどの比較を行う。これにより、ベータ壊変に伴う特性X線放出機構を明らかにする。2)福島汚染土壌から放出されるX線の測定:福島県において採取した汚染土壌を対象に、自発的に放出されるX線の測定を行い、Cs-137、Sr-90の検出が可能かどうか、また検出下限はどのくらいかを検討する。比較のため、同様の試料について、既存の検出器(NaIシンチレーション検出器、ゲルマニウム半導体検出器)によるガンマ線の測定を行い、双方の分析法の比較検討を行う。以上の研究により、複雑な分離操作を伴わない、迅速簡便なベータ線放出核種分析法の確立につなげたい。

平成30年度は、X線計測装置の組み立て・調整を行うとともに、標準試料のCs-137及びSr-90密封線源から放出されるX線の測定を行い、以下の結果を得た。シリコンドリフト検出器を用い、検出器の直上に試料をセットできるX線計測装置を組み立て、所定の性能を有することを確認した。これを用い、Cs-137標準線源から放出されるX線スペクトルを測定した結果、Ba Kα線、Ba Kβ線が観測された。これらのX線は、Cs-137がベータ壊変してBaに変化する際に自動イオン化によって放出されたと考えられる。一方、低エネルギー部には、Ba Lα線、Ba Lβ線のほかに、Cr Kα線、Fe Kα線、Ni Kα線などが観測された。このうち、Cr、Fe、NiのX線は、Cs-137のベータ線が電着基板のステンレスに照射されて放出される蛍光X線と考えられる。一方、Ba Lα線、Ba Lβ線は、Ba Kα線、Ba Kβ線が放出された後、Ba2p軌道電子の空孔を埋めるために放出されたものと考えられる。次に、Sr-90標準線源からは、15 keV付近にY Kα線、Zr Kα線が放出されることを見出した。これらはSrがY, Zrへと壊変する際に自動イオン化によって放出されたものと考えられる。Sr-90はガンマ線を放出しないので検出が困難であるが、自動イオン化によって放出される特性X線を測定することにより、Sr-90を検出、同定、定量できることを示唆する結果が得られた。当初計画では、初年度の平成30年度において下記の2点を実施する計画であった。1) X線計測装置の組み立て・調整、2) Cs-137及びSr-90標準線源のX線測定1)に関しては、当初、宇宙線などのバックグラウンドを低減するため、鉛ブロックまたはステンレス容器で遮蔽した検出系の製作を計画していた。しかし実際にバックグラウンドを測定したところ、X線領域はガンマ線領域によりもはるかにバックグラウンドが低く、低レベルの放射線測定に有効であることが分かった。そこで特別な遮蔽を必要としないシンプルな構造としたことから、装置の立ち上げは当初計画より早く達成することができた。2)に関して、Cs-137標準線源の測定では、X線の放出確率が大きいこと、線源の強度が10 kBqと大きいことなどから、短時間で十分な統計を有するスペクトルを得ることができた。一方、Sr-90標準線源の測定では、X線の放出確率が小さいと思われること、Sr-90がSr→Y→Zrと2段階で崩壊し放射平衡となっていること、線源の強度が2.5 kBqと小さいことなどから、測定に時間を要した。しかしながら、長時間測定により十分な統計をもつスペクトルが得られ、結果的に、Y Kα線、Zr Kα線を検出することができた。以上、1)、2)の進展状況を勘案し、本研究は当初計画どおり、順調に進展していると判断した。平成31年度は、当初計画に沿って以下の研究を進める。1)核壊変に伴う特性X線放出機構の検討:Cs-137、Sr-90などのベータ線放出核種の核壊変に伴うX線の放出の最初の過程としては、ベータ線と内殻軌道電子との触接衝突によるイオン化(直接過程)と、原子番号が突然変化したことにより軌道電子が再配列する際のイオン化(自動イオン化過程)の2つが考えられる。前者は非放射性試料に外部からベータ線を照射したときの蛍光X線放出と本質的に同じ現象であるが、後者は核壊変特有の現象であるため、Kβ/Kα比、Lα/Kα比などが両者で異なると予想される。そこで、前年度に得られた標準線源から放出されるX線スペクトルと、娘核種の元素から成る非放射性試料の蛍光X線スペクトルの比較を行う。