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口腔癌におけるセンチネルリンパ節生検の有用性に関する総合的研究

転移リンパ節は腫瘍の発生部位には関係せず、オトガイ下リンパ節群3例、顎下リンパ節群11例(前:11例、後:0例)、上内深頸リンパ節群20例(前:10例、後:5例、不明:5例)、中内深頸リンパ節群8例(前3例、後:3例、不明:2例、下内深頸リンパ節群2例(前:0例、後:2例)であった。すなわち、舌扁平上皮癌のセンチネルリンパ節は上内深頸リンパ節に最も高頻度に認められるが、その部位はオトガイ下リンパ節群から下内深頸リンパ節群まで広範囲に分布しており、確実にセンチネルリンパ節を同定し、転移の有無を診断する本研究の有用性が示唆された。倫理委員会の承認をえ,平成15年3月より99m-Tc-フチン酸をtracerとする本研究を開始した。対象は口腔扁平上皮癌TXN0症例で,再建手術の関係から予防的頸部郭清術を施行した9例で本研究を実施した.対象症例は舌癌3例,下顎歯肉癌3例,口底癌1例,頬粘膜癌2例で,T分類別ではT2 8例,T3 1例であった.手術前日に原発巣周囲粘膜下4か所に99m-Tc-フチン酸40MBq(0.5ml)を分注し,5分後にearly phaseを,20分後にlate phaseのLymphoscintigraphyを撮像してセンチネルリンパ節を同定した.またこの時,planar imageと同時にSPECT像も撮像した.手術当日に,まず経皮的にγ-probeを用いてセンチネルリンパ節を確認,そして頸部郭清のはじめにγ-probeを用いてセンチネルリンパ節を同定,摘出し(In-vivo),手術を完結す.術後,切除標本においてもセンチネルリンパ節の残存の有無を確認(Ex-vivo)し,摘出・確認したセンチネルリンパ節をH-E染色,cytokeratin-19による免疫染色(IHC),cytokeratin-19 RT-PCR(RT-PCR)により癌転移の有無を検索,一方,郭清した非センチネルリンパ節もH-E染色により癌転移の有無を確認した.センチネルリンパ節の同定率は100%であり,症例当たり同定センチネルリンパ節数の平均はlymphoscintigraphyでは2.2個,In-vivoでは3.5個,Ex-vivoでは6.1個であり,他臓器癌で報告されているセンチネルリンパ節数より多かった.H-E染色では転移は4例,6個のリンパ節で確認したが,これらはいずれもセンチネルリンパ節であり,非センチネルリンパ節に転移は認められず,口腔癌においてもセンチネルリンパ節の概念を適応しうることが明らかになりつつある.またICHあるいはPCRのみで転移と診断された微小転移は3例あったが,このうち2例では,H-E染色で迷入唾液腺組織や甲状腺組織と診断され,IHCおよびPCRは転移診断のsensitivityは高いものの,specificityに多少の欠点を有していた.しかしIHCおよびPCRは微小転移を同定する上で必要不可欠な診断法である可能性が示唆された.1.原発巣の臨床病態、病理組織学的所見および再建手術の必要性等の理由から予防的頸部郭清術を予定する症例において、術前日に原発巣周囲4箇所の粘膜下にリンパ節同定のtracerとして^<99m>Tc-フチン酸40MBqを注入し、Lymphoscintigraphyのplanar像及びSPECT像を撮像しhot nodeの部位を確認する。術当日、頸部郭清術中ならびに施行直後の手術標本中からγ-probeを用いてhot node(センチネルリンパ節)を同定した。2.同定したhot nodeへの転移の有無をH-E染色による病理組織学的に、また抗サイトケラチン抗体(AE1/AE3)による免疫組織化学的に検索した。同時にhot nodeの一部を用いて、CK17 RT-PCR法およびCK19 RT-PCR法により微小転移の有無を検索した。また迅速性を考慮して細胞診的評価を加えた。3.一方、頸部郭清標本においてhot node以外のリンパ節への転移の有無を病理組織学的に検索した。4.以上の検索を20例の口腔扁平上皮癌症例において検討し、センチネルリンパ節概念が口腔癌においても成立しうること、すなわちセンチネルリンパ節生検の有用性を実証した。
分子署名に基づいた血中循環腫瘍細胞の細分類化と膵癌集学的治療の精密化への臨床応用

切除を企図した膵癌の集学的治療にリキッドバイオプシーに基づいたプレシジョン医療を導入することが重要である。本研究は、マルチカラー解析と陽性細胞を繰り返しソートする純化技術を用いて血中循環腫瘍細胞(CTC)を高精度に単離することで、これまでの報告にはない、発現マーカーに基づくCTCのサブタイプ分類とそれぞれの変異、発現、パスウェイなどの特徴、いわゆる分子署名を明らかにすることを目的とし、更に分子署名から創出されたバイオマーカーの有用性を微小転移診断、治療効果予測、病勢モニタリングなどの点から明らかにし、将来的なプレシジョン医療の具現化への橋渡しを目指す。
ハフニウム同位体を組み合わせたジルコンU-Pb年代学の新展開

ウラン-鉛法に基づくジルコン年代学の実用化は、世界最古の岩石や鉱物の発見や、岩石試料の多段階にわたる複合的な熱的進化過程の解明に大きく貢献し、従来の地球科学観を一変した。しかし、高精度なウラン-鉛法による高精度年代データを最大限に利用するためにはウラン-鉛年代測定法とは独立した同位体システムの併用が必要不可欠であることも明らかとなってきた。本研究では、以上の学術的要請と、それに続く工学的な基礎研究の発展に基づき、レーザーICP質量分析法による新しい年代測定法の開発を行った。当初の計画では、第一段階としてハフニウム同位体に基づく年代学を展開する予定であったが、当初の予定よりも高いレベルで装置の分析性能の向上が達成できたため、より年代精度が高く、なおかつ世界的にまだ実用化がなされていない新しい年代測定法(ニオブ-ジルコニウム同位体系年代測定法)の開発にも成功した。本研究で行った開発は、以下に述べるような工学的な要素とその応用としての地球化学的要素である。工学的要素質量分析法の改良:本研究では、高い分析空間分解能を得るために10ミクロンにまで絞り込んだレーザーを採用した。その結果、分析には、より高い元素検出感度が必要となった。ここでは、真空ポンプの補強、イオンレンズの改良、シールドプラズマイオン源の開発により、従来の20倍の高感度化に成功し、現時点で世界最高感度を達成することができた。地球科学的応用新しい年代測定法の開発:本研究では、ニオブ-92が放射壊変することを利用した新しい年代測定法(ニオブ-ジルコニウム年代測定法)の開発を行った。10ミクロン以下の微小領域から、0.02%程度の同位体分析精度が得られ、ウラン-鉛年代データを組み合わせることにより、地球形成初期の同位体進化についての議論が可能となった。本年度は、レーザー試料導入装置およびICP質量分析計(いずれも東京工業大学既有)を用い、ハフニウムの高精度同位体分析を行うための装置の開発と分析条件の最適化を行った。レーザー発振装置にアクティブ温度制御システムを適用することにより、レーザー出力の長時間安定性を確保し、10ミクロン程度の微小レーザービームを長時間安定して作り出すことが可能となった。また、分析領域の微小化にともない、ジルコンからサンプリングできるハフニウムの量が少なくなってしまい、その結果、ICP質量分析計の元素検出感度を従来の510倍程度向上させる必要があることがわかった。これに対しては、イオン加速電極の形状に再検討を加えると共に、イオン抽出領域の真空度を1/21/5程度にまで引き下げることにより、質量分析計内でのイオン透過効率を510倍に高めることに成功した。この改造により、分析条件(イオンレンズ電圧、プラズマ状態、分解能、イオンビーム収差など)が従来のものと異なったものとなったが、これについては、本年度購入した超微少量試料導入装置(MCN)を用いることにより最適化することが可能となった。本年度の研究により、ハフニウム濃度の低い一部のジルコンを除けば、太古代のジルコンからハフニウム同位体分析が実行可能なレベルに達した。
ＬＥＤスポーツ照明グレアの実用的指針の提案とグレアメカニズム解明への展開

スポーツ施設にも照明のLED化が加速しているが、視線の動きの激しい競技では照明のまぶしさ(グレア)が懸念される。LEDは微小面積の高輝度部分を持つため、輝度測定が難しくその精度検証を行った。11の体育館で実測・被験者実験を行い、LEDと従来光源で輝度(1%タイル値)およびグレア評価に差はないことを示した。光源を直視するグレアでは、従来の室内照明用グレア評価指標と同じパラメータで予測できることを示した。眼の焦点が視対象にありその後ろに光源がある場合には、視差角をパラメータの1つとできることを示した。さらに視線の動きに伴う順応輝度変化がグレア評価に与える影響について明らかにした。スポーツ照明のグレアの実態把握を目的に、1高輝度測定のための輝度測定システムの精度確認、2競技者がまぶしさを感じる状況の抽出、3体育館の光環境調査、4体育館における被験者評価、5視線の動きがグレア感に与える影響に関する実験準備を行った。1については現在一般に用いられている数種類の輝度画像取得カメラシステムについてMTF特性を明らかにした上で、これらのシステムを用いてLED投光器の輝度分布を測定した。これまで不明瞭だった「輝度測定システムの精度」に踏み込み、スポーツ照明に限らず、輝度測定全般に影響を与える成果を得た。2についてはバドミントン競技者を対象に、メガネ型ビデオカメラを用いた視線移動調査で、競技中に光源が視線上にある頻度を抽出した。またアンケートによりまぶしさを感じるプレー内容を明らかにした。34については、体育館8件(LED照明5件、HID照明3件)において、光環境調査と被験者評価を行った。JIS「スポーツ照明基準」にしたがった照度分布測定の他、光源を中心に仰角別輝度分布測定を行った。いずれの体育館でも仰角が大きくなると高輝度となったが、各体育館の天井高が異なっていたため、LED照明とHID照明に輝度分布の差は見られなかった。輝度分布から空間フィルターを用いてグレア源と背景との輝度比を算出し、グレア推定値の検討を行った。被験者実験の結果では、視線仰角が大きくなるほどグレアを感じやすく、視認性低下への影響も大きくなることが示された。LED照明とHID照明によるグレア感には差がなかった。5については、視線移動がグレア感に及ぼす影響を把握するための実験装置に必要な、高輝度LED光源の調光制御システムを構築し、その調光システムの性能確認を行なうとともに、調光可能LED光源を内蔵した実験装置の作成に取り組んだ。LED投光器の輝度測定では、現在使われているカメラによる輝度分布測定システムの中にはLED照明の微小な高輝度が捉えられないものがあることを示した。また、解像度を上げるとより高輝度値が測定されたが、本研究では「現場で見る場合の投光器からの距離」や「ヒトの目の解像度」などを配慮し、測定システムの精度の向上を深く追求するのは現実的ではないと判断した。そこで、光学レンズの結像性能評価指標として知られているMTF特性を用いて、測定システムの性能を示した上で、測定値を示すという方法をとった。これにより、測定精度の問題で進捗が遅れることを避けることができた。実環境に設置されたLED照明器具のグレアを推定するためには、光源輝度,背景輝度、光源サイズという三つのパラメータを、測定された輝度画像から推定することが必要となる。現在までに、空間フィルタリングを利用したコントラスト・プロファイル法を改良し、グレア・プロファイルを作成するアルゴリズムを開発することができ、計画通りに進行している。実測・被験者実験を行う体育館の現場確保を懸念していたが、体育館8件(LED照明5件、HID照明3件)の協力を得ることができた。これらは天井高や競技場としてのJISクラスが異なっており、光源による違いを比較検討するためにはさらなるデータの収集が必要である。また、輝度分布と被験者評価の対応を解析していく必要がある。競技者がまぶしさを感じる状況の抽出はウェアラブルカメラの画像から解析しているが、データが膨大なので一部未解析のデータが残っている。28年度も解析を続ける予定である。視線の動きがグレア感に与える影響に関する実験室実験は実験室及び装置の作成に時間がとられ、実験は予備データの収集にとどまった。28年度の解決すべき課題も明らかになっており、全体として、順調な進捗状況だと言える。本年度は昨年度に引き続き、1.競技者の視線移動の抽出2.スポーツ照明の現場調査・測定、3.主観評価の実験室実験を行った。1についてはバドミントン競技者を対象に、初心者と経験者別に視線移動と瞳孔径変化を追跡し、照明の直視頻度は115回/分で、初心者が経験者より直視頻度が高くなり、瞳孔径の変動係数は直視頻度と正の相関があることを示した。2については2-1高輝度測定のための輝度測定システム構築、2-2体育館の光環境実態把握と被験者評価、2-3グレア評価推定に分けて行った。1では、現在一般に用いられている数種類の輝度画像取得システムの画素数、画角、画像解像度、MTF特性の関係を明らかにし、ヒトの目の解像度を考慮し、目的(投光器評価と視野評価)に適したシステムの選択を行った。2では昨年の体育館8件に今年度は3件(LED 1件、HID 2件)追加し、光環境実測と被験者実験を行い、投光器からのグレアは仰角が大きい方が高くなり、光源輝度×光源の大きさとの正の相関が高いことを示した。

3では、不快グレアに及ぼす時間履歴の影響を物理的なパラメータとして抽出するため、さまざまなサイズ・輝度・対比条件でのグレアを、提示時間を0.1秒から16秒の範囲で変化させ、グレアの時間履歴の効果を定量化し、時間軸のウェーブレット変換を利用することで、その効果を定量化した。3については、まず視線の焦点位置とグレア源の位置をパラメータとする模型評価実験を行ったが、焦点距離が1m程度の模型実験では有意差は確認されなかった。さらに、背景輝度660cd/m2で、注視点までの距離および光源までの距離を変化させ、背景の2000倍の輝度の光源を0.1、または1.0s点灯した時の、不快グレア評価を行った。注視距離が光源距離に近いほど、光源の点灯時間が長いほど、また、背景輝度が低いほど不快でまぶしいという評価結果を得た。最も障害となったのはLED投光器が非常に小さい高輝度部分を含んでおり、現在使われている画像による輝度分布測定システムでは精度良く測定することが困難だという問題である。これは照明学会でも「『視環境評価のための画像測光に関する学会指針作成』に向けた研究調査委員会」(委員長・岩田利枝)が設置され、議論が続いている。本研究では測定精度の向上を追求するのは現実的ではないと判断し、MTF特性を用いて測定システムの性能を示した上で、測定値を示すことにした。また、投光器と視野全体の輝度測定では必要画角、解像度が異なることから、異なるシステムで測定することにした。そのため視野内輝度分布については画角を広げて再測定を行うなどの影響があったが、大きな遅れとはならなかった。実測・実験を行う体育館の現場確保を懸念していたが、体育館11件(LED 6件、HID 5件)の協力を得ることができた。188名の被験者データが得られ、一部未解析のデータが残っているが、これは予定通りに進捗している。実環境に設置されたLED照明器具のグレア推定には、光源輝度、背景輝度、光源サイズを測定された輝度画像から推定することが必要となるが、空間フィルタリングを利用したコントラスト・プロファイル法を改良し、グレア・プロファイルを作成するアルゴリズムを開発できた。また時間履歴についても、時間軸でのウェーブレット変換を利用することで定量化し、その効果を推定するモデルを開発した。今後は、その整合性をチェックする予定である。実験室及び装置の作製に時間がとられていた視線の動きがグレア感に与える影響に関する実験室実験は、視線の動きの影響はまだ把握できていないが、注視距離と光源距離の差異がグレア感に及ぼす影響は把握することができ、同実験装置を用いることで今後、視線の動きの影響を把握する予定である。全体として順調な進捗状況と言える。高輝度測定システムの構築は、昨年度に引き続き、現在一般に用いられている数種類の輝度画像取得カメラシステムの画素数、画角、MTF特性の関係を検討した。昨年度までに行った光環境調査および主観評価の現場実験は、輝度画像取得カメラシステムによって取得される最大輝度が異なることがわかったため、被験者実験を行った8件の体育館で、カメラシステムを統一して投光器に対する仰角別輝度分布の再測定を行った。投光器の輝度分布評価用に狭角レンズ(解像度重視)、視野内輝度分布評価用に広角レンズ(画角重視)とし、目的によって輝度画像取得カメラシステムを使い分けた。
18世紀英国におけるチョーサー作品の校訂版と英語訳の相互関係に関する研究

14世紀末のイギリスで書かれたジェフリー・チョーサー作の『カンタベリ-物語』は、1700年にジョン・ドライデンによってその一部が初めて近代英語に訳された。それ以降、1736年までに8詩人によって英訳が進められ、おもに当時のロンドンで有力であった書籍業者によって繰り返し出版された。こうして、『カンタベリ-物語』の中の滑稽譚、艶笑譚がチョーサーの作品として広く読者に認識されるようになっていった。この時期、チョーサー作品の近代英語訳に積極的にかかわっていたのが、アレグザンダー・ポウプであった。彼は18世紀前半にトンソンやリントットといった有力な書籍業者から自らの作品を出版しており、出版界に多大な影響を与えた。そのリントットから、1721年にジョン・アリ-校訂の『カンタベリ-物語』が出版されたのである。アリ-はオクスフォードのクライスト・チャーチ・コレッジのディーンであるフランシス・アテベリ-の指示で校訂版を準備したが、友人のポウプの影響があったと推測できる。詩人、書籍業者、大学が連携したために、娯楽として読むためのチョーサー作品と学問的な校訂版の登場が同時機になったといえる。1736年までに発表された『カンタベリ-物語』の近代英語訳を3刊本に編集し、1741年に出版したのがジョージ・オ-グルである。彼は、自らも一部を訳して物語の展開に一貫した流れを持たせているが、その定本はアリ-版である。しかも、この3刊本はドライデンの英訳を刊行したトンソンから発刊されており、大手の書籍業者が『カンタベリ-物語』に注目し、読者を得ようとしたことが読み取れるのである。18世紀前半、『カンタベリ-物語』は書籍業者と詩人の新たな関係を背景にして、チョーサーの代表作としての名声を確実にしていったのである。
体内植込み型医療機器臨床試験における倫理的問題の検討

本研究により、体内植込み型医療機器の臨床試験について特に配慮すべき点として主に以下のことが明らかになった。すなわち、1)試験終了・中断後の手当て、2)機器装着後の生活に関する情報提供である。また、これらに加え、試験期間中の被験者のプライバシー保護や試験の透明性とのバランスでメディア報道のあり方も慎重な対応が求められる。平成25年度は、文献調査やヒアリングを通じて医療機器臨床試験の倫理的課題に関する国内外の議論を俯瞰し、論点整理を行った。特に、循環器領域の体内植込み型医療機器をモデルケースとし、議論の端緒とした。(1)体内植込み型医療機器に関して、診療場面での議論(機器の停止など)は比較的見られたものの、研究場面における倫理的な課題を整理したもの、特に被験者保護の観点で議論されたものは20件程度にとどまった。これらの議論を精査すると、特定の臨床試験に関する議論に偏っていた。1980年代前半と2000年代前半に米国において人工心臓の臨床試験が行われ、これらの臨床試験に関連してインフォームドコンセントのあり方や、被験者・家族への対応などが議論された。(2)医療機器臨床試験は、医薬品臨床試験と異なる特徴を有することが指摘されていた。医療機器臨床試験においては、ランダム化あるいはプラセボを用いた比較試験が難しいことがある。また、特に人工心臓のような劇的な効果をもつものについては、統計的処理に耐えうるだけの被験者数を集めることが難しい(あるいは必要ではない)こともあることがわかった。以上から、現在の研究開発の状況や研究倫理の議論の状況に合わせて課題を再抽出した。体内に植え込むという特性にかんがみ、従来絶対的なものであるとされてきた「同意撤回」の再考、また、同意撤回後の対応という課題を抽出することができた。さらに、生命維持に大きく寄与する医療機器臨床試験においては、被験者への健康上の利益と臨床試験の成功が表裏一体となっており、臨床試験から治療的利益を得ることができると誤解する"therapeutic misconception"を避けることが困難である可能性も考えられた。また、被験者が参加後の生活において何に重きを置くか(QOL、延命など)という価値観も重要であるということが明らかになった。本年度は、前年度に行った医療機器臨床試験の倫理的課題に関する論点整理の結果を精査し、専門家との意見交換の結果もふまえて考察を深めた。その結果、以下の結果を得ることができた。1.人工心臓に関する議論が中心であること:体内植込み型の医療機器には種類があるが、文献上多かったのは人工心臓に関する議論であった。研究開発上、倫理的・法的・社会的課題が生じた際の対応を議論するものが中心であり、予測される課題を抽出してそれへの対応を示すものはほとんど見当たらなかった。2.研究上患者に与えるベネフィットが大きな問題となること:研究上の倫理的課題を検討する中で1)リスク・ベネフィット衡量、2)インフォームドコンセントのあり方、3)診療と研究の区別が論点になったが、いずれにおいても研究参加におけるベネフィットが特定しづらいことが大きな課題となった。特に、人工心臓では生命維持に直結するという特性があるため、試験終了・中断後の対応について事前あるいは試験中に本人および家族との協議が必須であることが示された。3.先端医療研究に特有の課題があること:まず研究コストがかかり、研究成果が製品化された後の普及コストがかかるため、特に公的資金を投入する場合には資源配分という観点からの検討が必要であることが示された。公的資金を集中的に投入することの正当性や、他の医療ニーズとの衡量が必要であることが議論された。4.メディアの役割と被験者のプライバシー保護:メディアを通じて研究に関する情報公開をする必要がある一方で、(特に初期の臨床試験の)被験者のプライバシー保護が課題となった。特に公的資金を投入した場合、資金提供者である国民に情報を公開する義務と被験者のプライバシーとの比較考量が必要であることが議論された。これらの議論は、医療機器のみならず再生医療等これから発展していく医療技術にも共通する点があると考えられた。今年度は、前年度までに行った文献調査及び専門家との意見交換の結果を具体的な事例に当てはめ、また、国内の政策上の制度変更も踏まえて議論を進めた。1)植込み型補助人工心臓治験のケーススタディ体内植込み型医療機器の代表である補助人工心臓に関し、国内で行われた治験をケースとして、前年度までに抽出した論点を検討した。これらに加えて、未承認医療機器へのアクセスという新たな論点も追加した上で、補助人工心臓の治験における課題を検討することができた。すなわち、患者が国内未承認の医療機器にアクセスしようとした場合、臨床試験に参加することになるが、治験の選択基準を満たさない患者でも人道的な理由で治験に参加できるような体制整備がなされつつある。米国では類似制度が先行して導入されており、そこでの議論を見ていく必要があるが、本研究で整理している議論は、国内制度の今後の運用にも資するものであると考える。2)海外事例の検討補助人工心臓の治療場面における同意撤回に関連して、臨床試験の場合と比較しつつ、DT(Destination Therapy)治療を前提としたインフォームドコンセントのあり方を議論した。

同意撤回が検討される場合の、患者及び家族への対応の必要性(特に家族が受けるストレスや葛藤など)を考えると、研究上のインフォームドコンセントで提案されている「継続的なインフォームドコンセント」が有用であることを指摘した。わが国でもDT治療の臨床導入に向けた治験が開始される見込みであり、その運用や途中で生じうる課題の予測と解決に寄与しうると考える。今年度は、研究代表者の異動があったため、研究体制の再整備を行う必要が生じたものの、論文による成果公表を行うこともでき、おおむね順調に進んでいると考える。今年度は、前年度までに行った植込み型補助人工心臓治験のケーススタディおよび海外事例の検討結果をふまえてこれまでの研究成果の取りまとめを中心に行った。1.体内植込み型医療機器臨床試験のインフォームドコンセント(IC)のあり方について日本では補助人工心臓を在宅で使用するDestination Therapy使用の治験が始まり、機器の使用者・使用機会の拡大が期待される中、前年度に検討したDT治療に対する「継続的なインフォームドコンセント(IC)」の有用性を引き続き検討した。関連研究にてICは患者の意思決定に寄与しないという結果が示されたところであり、継続的な情報提供・意思確認の有用性が見込まれた。一方、どのように実務に反映させるかという課題は残された。2.提供すべき情報:植込み型医療機器装着後の患者の生活臨床試験に参加する前には、試験実施者(医師やCRC)から被験候補者に対して当該臨床試験の目的・方法・予想される利益と不利益など様々な詳細情報が説明される。しかし、特に補助人工心臓のような植込み型医療機器の場合は、それを装着してからの生活が重要な情報だと考えられた。上記の課題および検討内容は、補助人工心臓を例として検討したが、同じく体内に植え込まれる再生医療に関する臨床試験についても参照しうると考えられた。今後は、事例の蓄積を待ち、新規技術の研究の進展に合わせて今回得られた知見を発展させていくことが必要である。本研究により、体内植込み型医療機器の臨床試験について特に配慮すべき点として主に以下のことが明らかになった。すなわち、1)試験終了・中断後の手当て、2)機器装着後の生活に関する情報提供である。また、これらに加え、試験期間中の被験者のプライバシー保護や試験の透明性とのバランスでメディア報道のあり方も慎重な対応が求められる。専門家へのヒアリングおよび文献調査による結果の取りまとめ作業に入り、論文化を進めているところである。また、植込み型医療機器の代表である人工心臓臨床試験をめぐる倫理的課題に関する論文を投稿中である。倫理審査委員会資料のレビューに時間はかかっているものの、それに代わる成果を得ることができている。最終年度に向けて、これまでの成果のまとめとさらなる展開を行う。補助人工心臓以外の植込み型医療機器への展開や再生医療等の技術への応用を目指す。また、政策の動向を研究のまとめに取り入れていく。研究倫理平成27年度は倫理審査委員会の資料レビューを継続して行うと同時に、提言のまとめに向けて議論を深めていく予定である。また、海外の情報収集も継続して行っていく。海外の議論の状況について、より具体的なケースに関する情報収集を行うため、専門家へのヒアリングを追加して行った。
異文化理解を育むハラール食対応のための食育プログラムの推進

グローバル化が進むわが国で、宗教上の文化の違いや食の禁忌に対応できるように、異文化理解を育むハラール食対応のための食育プログラムの構築を図り、その効果を検証した。1年次での共通教育(選択科目)において、特別講師によるハラール食事情に関する特別講義を受講して、ハラール食についての認知度が高くなったことはこれまでに示してきたが、調理に際してハラール食に関する理解度の向上は確認できなかった。そのため、2017年度&2018年度では学部教育科目の必修科目に変更して、特別講師によるハラール食事情に関する特別講義を実施した。2018年度に2年次での食育授業の結果から、調理に際してハラール食に関する理解度が高くなったデータが得られた。ハラール食対応の献立作成とそれらの喫食を行うために、3年次の「臨床栄養学実習II」で通常食からハラール対応食への献立展開を学生に行わせ、実際に調理して喫食させた。その中で、ハラール食対応に関する理解度の再チェック、ハラール食についての認知度調査、及び試食による官能評価を行った。献立作成と喫食によって、異文化理解とハラール食対応に関して顕著な効果が認められた。今回の結果から、異文化理解に効果的なハラール食対応のための食育プログラムとして、1年次に異文化理解とハラール食事情に関する特別授業を必修科目において講義形式で行った後、2年次に食育授業を演習形式で組み合わせること、及び3年次に実習形式でそれぞれの献立をハラール対応食として実際に献立展開させ、調理し、喫食を経験させるという2段階で取り組むことが効果的なことが検証された。今年度は、国内での聞き取り調査は、岡山県総社市在住のムスリムを対象としたもののみであった。管理栄養士養成課程におけるハラール食対応のための食育プログラムを推進するために、大学4年間で各学年ごとに、カリキュラムに無理なく組み込めるか工夫しながら、研究分担者と協力しながら食育授業を実施することは実行できている。学生たちが将来、食の専門職である管理栄養士として、ハラール食への関心を持ち、知識を定着させ、病院や給食施設などでムスリムに対処する必要がある際に、適切な対応ができる能力を身に着けることを目標とした食育プログラムへ改良するために、ムスリム個人によって戒律への対応が異なること、食サービスを提供する側が情報提供と情報開示を行うことで信頼関係を築く必要があること、日本人には難しいとか理解できないとかといった既存の固定観念を変えることなどを盛り込むために苦心している。留学生を多く擁する大学等で、数年以上にわたってハラールメニューを提供している大学生協の担当者に聞き取り調査を行ってきているが、2018年度は研究代表者の個人的な事情と研究分担者の1名が産休・育休を取得したことから、これらの聞き取り調査を実施できなかった。食育授業の実施とその教育効果の検証は進んでいるものの、研究成果の公表は学会発表以外ではまだできておらず、研究論文としての取りまとめに手間取っている。大学4年間を通しての本食育プログラムをより効果的にするために、改良を重ねている。これまでに作成した「ハラールフード対応調理ガイド」(日本語版及び英語版)をもとにして、2年次生対象に用いるパワーポイントの改良及び献立内容を用いたワークシートを工夫している。それとともに、学生たちが卒業後にハラール食対応が必要になった際にはいつでも本食育プログラムにアプローチできる体制つくりを考えている。今後、在日ムスリムや長期滞在の訪日ムスリムの実情や居住・滞在場所は多種多様となると考えられることから、在日ムスリムやハラールメニューを提供している大学生協関係者を対象とした聞き取り調査に加えて、管理栄養士として現在活躍する本学卒業生への聞き取り調査も行って、改善すべき課題を模索したい。わが国でグローバル化が進む中で、ハラール食対応のみにとどまらず、異文化を理解し国際理解のもとに職務を遂行できる管理栄養士の育成につながるように、本食育プログラムの教育効果の評価方法について検証したいと考えている。ハラール食に関する食育教材とその中で使用する2種類の献立を用いたワークシートを作成し、栄養学科2年次生(43名)対象の「調理学実習II」においてグループワークによる食育授業(1コマ、90分)を実施した。食育教材の内容理解度調査の結果は、食材よりも調味料に不正解が多かった。食材については正解率が90%以上だったのに対し、醤油・味噌・酢・味醂については84%、ハラール食品を取り扱う際の調理行動については67%であった。ハラール食に対応する際、豚肉やアルコールが禁忌であることは理解したが、調味料については製造過程でアルコールや油脂が使われていることを知らない者が多かった。共通教育科目「食糧を考える」において外部講師による「日本の地方社会のムスリム食事情とハラール食品ビジネスの二極化」と題した特別授業(1コマ、90分)を実施し、栄養学科生20名及び栄養学科以外の学科生48名が受講した。次に、専門科目である「調理学実習II」受講生における「食糧を考える」特別授業を受講したものとしていないものとの比較から、共通教育と専門教育の連携によりハラール食について認知度が高くなることは示されたが、特別授業受講の有無で食育教材の内容理解度に有意差は見られなかった。したがって、共通教育でハラール食品に関する特別授業を一度受けても、専門教育での食育教材の内容理解度の向上には必ずしも結びつかず、継続的な複数回の食育を実施していくことが必要であることが示された。

今後の在日イスラム教徒対応を想定して、インドネシア共和国のハサヌディン大学医学部附属病院等においてハラール食対応に関する調理法及び食品保管等についての聞き取り調査を実施し、食品表示やハラール認証表示などについて調査した。グローバル化が進む中で、わが国においてハラール食対応を含む異文化理解を育む食育プログラムにおける課題を得ることができた。グローバル社会に対応できる異文化理解の進んだ管理栄養士を養成するための教育プログラムを開発し、共通教育科目での異文化理解についての学びと学部教育における専門科目を連携させることによる効果を検証することを目的として、ハラール食に関する食育教材とその中で使用する2種類の献立を用いたワークシートを作成して改良し、栄養学科の学生を対象に「調理学実習II」においてグループワークによる食育授業を実施することができた。さらに、共通教育科目「食糧を考える」において外部講師による「日本の地方社会のムスリム食事情とハラール食品ビジネスの二極化」と題して実施した特別授業(90分)を、栄養学科学生20名及び栄養学科以外の学生48名が受講し、内容理解度を調査しハラール食品への理解をはかることができた。在日イスラム教徒対応への食育教材としての改良を目指して、研究代表者及び研究分担者2名の計3名が、国民の90%がムスリムであるインドネシア共和国のハサヌディン大学へ出張して医学部附属病院の栄養部門・調理部門においてハラール食対応に関する調理法及び食品保管等についての聞き取り調査を実施した。わが国でのハラール食対応に参考となる多くの知見を得ることができた。これまでの取り組みから、1年次に共通教育において異文化理解に関する授業を受け、2年次に「調理学実習II」で献立毎にハラール食対応を自ら考え、次に、3年次でのハラール対応食による喫食経験を経て、異文化や宗教上の違いへの理解を深めて互いの文化を尊重する姿勢を養い、4年間に年次ごとの食育プログラムを実施することで異文化理解において有効な成果が見込まれることが示された。一方、他学部・他学科の学生も共通教育における異文化理解に関する特別授業を履修することによって、ハラール食に対する認知度を高めて、異文化理解を深めることができることが示された。グローバル化が進むわが国で、宗教上の文化の違いや食の禁忌に対応できるように、異文化理解を育むハラール食対応のための食育プログラムの構築を図り、その効果を検証した。1年次での共通教育と2年次での専門教育の連携により、ハラール食についての認知度は高くなることは示されたが、共通教育での特別授業受講の有無で専門教育での食育教材の内容理解度の向上には必ずしも結びつかなかったことから、3年次でのハラール食対応の献立作成とそれらの喫食を経験させることを試みた。3年次の「臨床栄養学実習I」で通常食からハラール対応食へ献立展開を学生に行わせ、実際に調理して喫食させた。さらに、4年次生にハラール対応食である和食を試食してもらい、官能評価を行ったところ、主菜・副菜2点・汁物のいずれにおいてもハラール食が通常食と変わらずおいしく食べられており、高い評価点が得られた。
奥行き知覚・立体視に関わる両眼視の中枢神経機構の解明

共同性(サッケード)および非共同性眼球運動(輻輳)は全く異なる神経機構によると従来考えられてきたが、前者と異なり後者はほとんど未解明である。本研究は輻輳性眼球運動の神経機構を解剖学的および電気生理学的方法により解析した。その結果、これまでサッケードの中枢として知られてきた上丘の頭側部が輻輳に関与しており、おそらく動眼神経の背側部を介して内直筋運動ニューロンに興奮性作用を及ぼすことが明らかとなった。三次元空間で生活している動物にとっては、視覚情報の中でも、とりわけ奥行き感覚と両眼視機能に基づく立体感覚が非常に重要である。立体視の情報処理のためには、視覚対象が網膜の中心窩で捉えられる必要があり、これには両眼の視線が一点で交わるように視線を制御する輻輳性眼球運動(両眼球の内転または外転)が必須となる。しかし、輻輳性眼球運動の出力神経機構に関する研究は極めて少なく、脳幹の下位中枢は未だ同定されておらず、大脳の上位中枢からの経路も、そこからの出力経路も全く解明されていない。本研究は、ネコ・サルにおいて、電気生理学・解剖学的方法を用いて、これまで急速眼球運動(サッケード)の中枢として知られてきた上丘の頭側部に、下位輻輳中枢としての役割があることを証明し、そこから内直筋及び外直筋に至る脳幹出力神経回路を明らかにすることを目的としている。まず、上丘が輻輳運動に関与しているかどうかを調べた。これまでに報告された研究では、サッケード出力系の神経回路が機能している状態で輻輳を誘発しようとしていたため、純粋な輻輳成分のみを調べることが出来ていなかった。すなわち、上丘刺激は対側へのサッケードを引き起こし、対側眼は外転、同側眼は内転する。この効果に輻輳による内転が加わり,その和を観察することになり,正確な計測ができていなかった。そこで本研究では、麻酔下のネコにおいて、上丘の出力路を両側性に切断しサッケード系の機能を除外した標本で、上丘を系統的に微小電流刺激を行い,両眼ないし単眼に内転を起こす低閾値の誘発部位の分布を解析した。その結果、上丘頭側部に両眼の内転が引き起こされる部位があることが明らかとなった。現在、この部位の入出力機構の解析を行っている。上丘内の輻輳関連領域を同定し、輻輳性眼球運動の神経回路の解析を進めるための基盤が確立したため。立体視が可能になるためには、視覚対象が,網膜の中心窩で捉えられる必要があり、これには両眼の視線が一点で交わるように視線を制御する輻輳性眼球運動が必須となる。しかし輻輳性眼球運動の出力神経機構に関する知見は乏しい。本研究は、上丘の頭側部に、下位輻輳中枢としての役割があることを証明し、そこから内直筋および外直筋に至る脳幹出力神経回路を明らかにすることを目的としている。上丘は、急速眼球運動の中枢であることが知られ、我々もこれまで、その神経回路を解析してきた。これまでに報告された研究では,上丘には運動性地図が存在し、頭側部ほど小さいサッケードの生成に関与することが知られている。Guittonらは上丘頭側部に、輻輳性眼球運動を誘発する領域があることを示唆し、大塚らは上丘頭側部が近見反射の中枢でもあることを示唆するデータを報告したが,上丘に輻輳中枢が存在することを直接証明した報告はない。そこで本研究では、麻酔下のネコにおいて、上丘の頭側部を中心に系統的に微小電流刺激を行い,対側眼の内直筋運動細胞に興奮性入力を及ぼす部位を解析した。通常、上丘の電気刺激は、反対側へのサッケードを誘発するので、対側の内直筋には抑制が生じてしまい、内転が生じないことが分かった。すなわち、輻輳成分である内直筋の興奮はこの反応にマスクされており、検出することができないため、これまで研究が進まなかったのである。そこで、この反応を除外するため、中脳と脳幹の外転神経核との間の傍正中を切断して、上丘からのサッケードの出力路を切断した標本を作成した。この標本で、上丘の系統的な電気刺激によるマッピングを行い、更に、内直筋運動細胞から細胞内記録を行い、興奮性シナプス後電位を記録して、いくつのシナプスを経由する経路であるかを解析している。現在、この投射が直接でないことが明らかになり、その中継核の細胞を同定中である。輻輳性眼球運動の神経回路の解析の基盤となる、上丘内における輻輳性眼球運動に関わる機能の局在を同定できたため。水平眼球運動は、両眼が同じ方向に動く共同性眼球運動(サッケード)と、左右の眼が反対方向に動く非共同性眼球運動(輻輳、開散)に大別されるというのが通念である。このような考え方の基本は左右眼には常に協調した運動指令が送られるとするHering説を前提としている。サッケードの神経機構については、上丘がその中枢であることが知られ、我々もこれまでその神経回路を解析してきた。

しかしながら輻輳運動の神経回路については、これまでほとんど同定されていない。Guittonらはサッケードの中枢である上丘頭側部に、輻輳性眼球運動を誘発する領域があることを示唆し、大塚らは上丘頭側部が近見反射の中枢でもあることを示唆するデータを報告したが,上丘に輻輳中枢が存在することを直接証明した報告はない。本研究では、麻酔下のネコにおいて、上丘の頭側部を中心に系統的に微小電流刺激を行い,対側眼の内直筋運動細胞に興奮性入力を及ぼす部位の存在を明らかにした。上丘の電気刺激を行うとサッケード系への強力な出力にマスクされ、輻輳に関する刺激効果を検出することは難しいため、上丘からのサッケード出力を伝える経路を切断した標本を作製し、上丘から内直筋への入力様式とその経路について解析を行った。その結果、上丘頭側部の電気刺激により、内直筋運動細胞に2シナプス性の興奮性入力が認められた。また、これまでの解剖学的解析により、動眼神経核に投射することが明らかとなっている動眼神経核の背側部の微小電流刺激により内直筋運動細胞に単シナプス性の興奮性入力の存在が明らかになった。これにより、上丘から内直筋への輻輳性眼球運動に関する入力の存在が示され、それは動眼神経核の背側部を介するものであることが強く示唆された。共同性(サッケード)および非共同性眼球運動(輻輳)は全く異なる神経機構によると従来考えられてきたが、前者と異なり後者はほとんど未解明である。本研究は輻輳性眼球運動の神経機構を解剖学的および電気生理学的方法により解析した。その結果、これまでサッケードの中枢として知られてきた上丘の頭側部が輻輳に関与しており、おそらく動眼神経の背側部を介して内直筋運動ニューロンに興奮性作用を及ぼすことが明らかとなった。同定された上丘の輻輳関連領域のニューロンについて、その入出力機構を、電気生理学的および解剖学的に解析し、輻輳および開散に関わる神経経路を明らかにしていく。同定された上丘の輻輳関連領域について、その入出力関係を、電気生理学的および解剖学的に解析し、輻輳および開散に関わる神経経路を明らかにしていく。神経生理学平成27年度に顕微鏡写真撮影用のデジタルカメラが故障し、使用不能となった。これは今後の研究継続に必須であるため、当初予定していた予算執行計画を停止し、その分を平成28年度の助成金と合わせて、新規にデジタルカメラを購入することが必要となった。平成27年度に、急遽デジタルカメラが故障し、その経費を捻出するため、余裕を見て平成28年度にくりこしたが、デジタルカメラを購入してもなお余裕があった。新規にデジタルカメラを購入する計画である。次年度は、電気生理学的に同定された経路の解剖学的な裏付けを得るための実験として免疫組織化学的染色などを行うため、消耗品費が多くなる予定である。また、成果発表のための経費も必要になる予定である。
スケール依存性のない分布型流出解析モデルの構築

一般に、降雨分布から河川流量を算出する分布型流出解析では、空間の最小単位、すなわち数値標高地図の解像度を変えると、モデルパラメータを再調整しなければならないという欠点がある。本研究では、流出発生(降雨が地表面を流れたり地中に浸透したりした後に河道に流入するまでの過程)のモデルとしてTOPMODELを選び、その簡単な粗視化法を提案して、このスケール問題を解決した。我々が既に作成済の河道水追跡の粗視化法と組み合わせると、スケール依存性のない分布型流出解析モデルが完成する。現状の分布型流出解析モデルでは、空間解像度(最少領域単位)を変更したときに、同一の解析対象に対してもモデルパラメータを再調整しなければならないという欠点がある。この問題を解決し、スケール依存性のない分布型流出解析モデルを作成するために、本年度は以下のような研究を行った。河道水追跡におけるスケール依存性を解決するために、我々は近年、擬河道網の粗視化に関して最大集水河道追跡法を開発した。この方法を使っていくつかの空間解像度で全球の擬河道網を整備し、全球洪水解析システム(GFAS-Streamflow)プロトタイプの作成や、アジアの主要な大規模流域(74流域)を対象にした長期間(44年間)の流出解析の実施に利用できるようにした。また、擬河道網の粗視化について更に検討を進め、粗視化した擬河道網が高解像度擬河道網の特徴や形状をどの程度よく再現しているのかについて、定量的な指標を与えて擬河道網の類似性を判定する方法を開発した。この方法は、弾性マッチング(基準となる画像パターンに一致するように画像パターンを変形させ、その変形の程度を以って類似性を判定する方法)等とは異なり、河道分岐点を特定の方法で1次元に並べ、その特徴量(位置や上流集水面積等)を擬河道網の間で比較するというもので、計算量も少なく類似性判定にも有効であることを確認した。流出発生過程(降雨が地表面を流れたり地中に浸透したりした後に河道に流入するまでの過程)についても、まず小規模流域に関し分布型TOPMODELを使って検討を開始した。このモデルにおいて流出発生を支配する地形指標の累積分布が、粗視化に伴い一定の規則に従って変化することを見出した。現状の分布型流出解析モデルでは、空間解像度(最小領域単位)を変更したときに、同一の解析対象に対してもモデルパラメータを再調整しなければならないという欠点がある。この問題を解決し、スケール依存性のない分布型流出解析モデルを作成するために、以下のような研究を行った。これまでに我々は、河道水追跡におけるスケール依存性を解決するため、擬河道網の粗視化法として最大集水河道追跡法を提案し、さらに粗視化擬河道網と高解像度擬河道網の類似性を判定する方法を開発した。本年度は、最大集水河道追跡法で整備した小規模流域から大規模流域までの様々な擬河道網において、擬河道網が粗視化の程度にあまり依存しないで高い類似性を持つことを確認し、これを学会発表した(AGU Fall Meeting 2011)。また、流出発生過程(降雨が地表面を流れたり地中に浸透したりした後に河道に流入するまでの過程)については、モデルとして分布型TOPMODELを選び、そのスケール依存性を検討した。TOPMODELで重要な役割をもつ地形指標の累積分布がべき乗則に従うことから、粗視化倍率が大きくないときには飽和透水量係数を一定の規則に従って変化させることで分布型TOPMODELのスケール依存性が除去できることを導き、これを論文として発表した(GIS学会誌)。さらに、大規模流域で粗視化倍率が大きいときにも、地形指標累積分布のべき乗則を利用して、スケール依存性のない分布型TOPMODELの開発を進めている。現在、モデルの定式化の骨子が固まったところで、最終的な完成を目指している。現状の分布型流出解析モデルでは、空間解像度(最小領域単位)を変更したとき、同一の解析対象に対してもモデルパラメータを再調整しなければならないという欠点がある。本研究では、小流域スケールでの降雨-流出モデルであるTOPMODELの簡単な粗視化法を提案し、この解像度依存性の低減を目指した。分布型流出解析モデルの2つの主要部分ー河道水追跡と流出発生過程ーのうち、河道水追跡については、擬河道網の粗視化法として最大集水河道追跡法を提案し、そのスケール依存性問題は既に解決済なので、本年度は、流出解析モデルとして分布型TOPMODELを選び、流出発生過程(降雨が地表面を流れたり地中に浸透したりした後に河道に流入するまでの過程)についてのスケール依存性を検討した。TOPMODELでは地形指標、特にその累積確率分布が重要な役割を果たす。地形指標はDEM解像度に大きく影響を受けるので、粗視化した低解像度DEMから直接求めた地形指標は使うことができない。しかしながら、粗視化した大格子の中で、高解像度DEMの地形指標の累積確率分布はべき乗則を満たすので、それを2つのパラメータを持つ簡単な関数で近似することができる。

したがって、低解像度のときでも、高解像度DEMの地形指標の情報を損なわずに利用することができ、スケール依存性のない流出発生過程モデルを構築できる。これを、高解像度の河道網の特徴を十分な精度で保持する粗視化河道網と、河道水追跡のMuskingum-Cunge法を組み合わせることで、スケール依存性のない分布型流出解析モデルが完成する。本研究で提案したTOPMODEL粗視化法で富士川支流の早川について流出解析を行ったところ、スケール依存性のない結果が得られた。非常に大きな粗視化倍率を選んでも計算流量はほとんど変化しないことから、このモデルの有用性を示すことができた。分布型流出解析モデルの2つの主要部分-河道水追跡と流出発生過程-のうち、河道水追跡に係るスケール依存性の問題は既に解決し、流出発生過程に関してはスケール依存性のないモデルの骨子が固まったところである。今後はこれを完成させ、プログラムの作成及びその実行を残すだけである。24年度が最終年度であるため、記入しない。流出発生過程に関して、スケール依存性のない分布型TOPMODELの最終案を確定し,プログラムのコーディングを行う。特定の小規模流域について観測データ等の収集を行った後、流出解析を行ってモデルパラメータを同定する。小流域での計算結果を参考にして、大規模流域で粗視化倍率が大きいときのモデルの有用性を検討する。
重イオン誘起水中高密度活性種挙動の時間及び空間分解解析

次世代高度先進医療やナノ材料創製など高エネルギー重イオンの利用拡大に資するために、重イオン照射によって誘起される水中活性種反応を時間及び空間分解解析した。加速器からの重イオンの短パルス化技術を開発した。本パルス重イオンを用いて、水中活性種の反応挙動を時間分解分光測定法により観測し、照射イオンの核種やエネルギー、経過時間依存性を明らかにした。さらに、モンテカルロシミュレーションにより、細胞内の微視的な線量分布やDNA損傷分布を明らかにした。本研究では、次世代高度先進医療やナノ材料創製など量子ビームの高度医学・工学利用に資するために、高度粒子線がん治療を行う上で最も切望されている、C(炭素)イオンなどの重イオン照射によって水溶液中に高密度に生成する活性種の挙動を理解することを目的とした。そのために、高品位のパルス重イオン照射するための加速器パラメータの最適化や、活性種挙動を時間分解で直接測定するための分光システムの高度化、さらにトラック構造理論に基づいた理論的解析コードの開発を行っている。まず、高感度な時間分解分光測定を達成するために、高品位のパルスを安定的にサイクロトロン加速器から引き出すためのピーム軌道やチョッパーのパラメータの最適化を行った。また、水中活性種反応を観測するための分光測定システムの観測可能波長域の拡大やノイズ信号の低減をはかり、水中活性種で最も重要なOHラジカルの生成量について、照射セルの上部にエネルギー減弱膜をセットする手法により、イオンのエネルギーが高くLET(線エネルギー付与)がプラトーな領域と比べて、ブラッグピーク領域では数分の1に減少することを明らかにした。また、クマリンを蛍光プローブ試薬として用いた生成物分析法により、ナノ秒の時間領域におけるOHラジカル生成収率の評価に成功した。さらに、これら実験的データを解析するためにモンテカルロ法による計算コードの構築を図った。これまで論文などで報告されている断面積や反応速度定数などを用いて、希薄水溶液に高エネルギー重イオンを入射したときの電離や励起を各分子や活性種ごとに追跡し、DNA鎖に生じる一本鎖や二本鎖切断、あるいは塩基損傷などを評価する計算コードの高度化を行った。以上、高エネルギー重イオン照射によって水溶液試料中に誘起される活性種反応を実験・理論的に解明するためのシステムや計算コードの高度化に成功した。本研究では、量子ビームの高度医学・工学利用に資するために、高エネルギー重イオン照射によって水溶液中に高密度に生成する活性種の挙動を理解することを目的としている。まず、高い時間分解能での化学反応観測を行うための、重イオンパルスのパルス幅の制御技術の開発を行った。サイクロトロン加速器の上流及び下流側に設置されている2台のチョッパー装置とサイクロトロンの加速位相を高度に制御することで、パルス幅をナノ秒からマイクロ秒のオーダーまで自在に制御することに成功した。また、オンライン時間分解光吸収法により、イオン照射直後に水中に生成する短寿命活性種の反応挙動を観測した。照射には20 MeV,H^+イオンを選択し、スパー間距離を制御するために照射エネルギーを減弱させながら分光測定を行った。水分子の分解によって生じる、水酸化(OH)ラジカルのプローブであるNaBrの水溶液へのH+イオン照射によりBr_2の生成が観測された。Br_2の生成収率は、平均スパー間距離が13nmから7nmと短くなるに従い、0.9から0.3molecules/100eVへ減少することを明らかにした。これらは、スパー間距離、すなわちスパーの重なりの程度が、活性種の再結合反応に影響をおよぼすことを明らかにしたものである。さらに、様々な重粒子線のトラック内の動径方向における線量分布と、OHラジカルおよび直接作用によって生じる様々なタイプのDNA損傷の空間分布の関係の解析を行い、微視的線量分布とDNA損傷の関係の定式化の準備に入った。また、これらの空間分布の可視化表示を可能にした。サイクロトロン加速器からの重イオンのシングルパルス化を迅速に行うために、等時性磁場計測手法を高度化し、チョッパー装置の制御信号発生機器を更新するとともに、プラスティックシンチレータとフォトマルチプライヤー、オシロスコープを用いたビームバンチのリアルタイム計測技術の開発を行った。その結果、これまではシングルパルス化が実施されていなかった10MeVプロトンについて、10分程度での迅速なチョッパー調整に成功した。また、核子あたり10-20MeV程度のH,He,C,Neイオンについて、エネルギー、つまりLETを変化させたパルス照射を行った。