hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
中枢神経損傷における神経系と免疫系のクロストーク

頭部外傷や脳虚血により中枢神経が損傷を受けると重篤な認知障害、運動障害を呈することがある。こうした後遺症を防ぐためには損傷範囲の拡大を軽減することが必要である。中枢神経損傷では、物理的な損傷に加えて二次的な炎症による組織傷害が生じる。治療段階においては物理的損傷には干渉できないため、炎症による二次損傷を緩和することが中枢神経損傷の有効な治療標的になると考えられる。炎症には様々な免疫系細胞が関与する。生理条件下では、末梢の免疫系細胞は中枢神経系にはほとんど存在しないが、一度損傷を受けると中枢神経系に浸潤し、炎症性サイトカインの産生などを介して組織傷害を引き起こす。二次傷害の抑制には炎症性サイトカインを始めとした複数の有害事象を抑制する必要があるが、その具体的方法は提唱されていない。そこで我々は炎症、軸索伸長阻害など複数の生理作用をもつRGMaと呼ばれる分子に着目した。これまでの研究からRGMaはT細胞の1つであるTh17細胞がRGMaを高発現していることを見出した。本研究では、Th17細胞が発言するRGMaが中枢神経疾患の有効な治療標的分子となる可能性を検討した。その結果、多発性硬化症のモデルマウスにおいてTh17細胞は、中枢神経に浸潤して神経と接触し、RGMaを介して神経傷害を引き起こしていることが示唆された。この実験結果は、RGMaが多発性硬化症の炎症惹起のみならず神経傷害に寄与するという学術的にも臨床的にも重要な知見であると考える。。27年度が最終年度であるため、記入しない。頭部への強い衝撃や虚血などにより中枢神経が損傷を受けると言語障害や運動障害など様々な障害が起こる。ひとたび損傷を受けた中枢神経が再生することは極めて困難であり、重篤な後遺症が残ることが多い。一方、損傷した神経細胞の周囲ではミクログリアの活性化やリンパ球の浸潤など免疫担当細胞が活性化して炎症を引き起こしていることが知られている。これら免疫担当細胞は死滅した神経細胞を処理する役割を担うが、同時に生じた炎症により正常な神経細胞も攻撃してしまい症状を悪化させている。従ってこれら免疫担当細胞の活性化による炎症を抑制することが症状の軽減につながる可能性が考えられる。しかし、現在のところ有効に炎症を抑制する方法は提唱されておらず、また有望なターゲット分子も見つかっていない。そこで申請者は炎症を抑制させるターゲット分子の候補として軸索伸長阻害因子の1つであるRGMaに着目した。RGMaは神経細胞の軸索伸長を阻害する機能をもつが、一方で、免疫系の機能もつことが報告されている。本研究では、中枢神経損傷におけるRGMaの免疫機能に着目し、炎症による神経傷害を抑制することを目的にしている。遺伝子発現解析の結果、リンパ球の中でもヘルパーT細胞の1つであるTh17細胞が特にRGMaを強く発現していることを見出した。Th17細胞は多発性硬化症などの自己免疫疾患において症状を増悪させている細胞として広く認知されている。我々はこのTh17細胞と神経細胞の共培養実験を行い、RGMaの中和抗体存在下で神経細胞死に対する影響を検討した。その結果、Th17細胞は神経細胞死を強く誘導する一方で、RGMa中和抗体存在下では神経傷害効果が抑制された。本実験結果は、Th17細胞が発現するRGMaが神経細胞死に深く関与していることを示唆している。【研究の目的】頭部への強い衝撃や虚血などにより中枢神経が損傷を受けると言語障害や運動障害など様々な障害が起こる。従ってこれら免疫担当細胞の活性化による炎症を抑制することが症状の緩和につながる可能性が考えられる。そこで申請者は炎症を抑制させるターゲット分子の候補として中枢神経損傷後に発現が上昇するRGMaという分子に着目した。RGMaは軸索の伸長阻害作用を有する一方で、T細胞に作用して免疫応答を調節するなど免疫機能にも関与していることが明らかになっている。これらの背景から申請者は免疫系におけるRGMaの役割を解明し、炎症を伴う中枢神経疾患に対する新規治療法の開発を目的としている。【研究実施計画】昨年度の研究で、in vitroにおいてT細胞の1つであるTh17細胞がRGMaを発現し、神経細胞死を誘導していることを明らかにした。本年度はin vivoにおける機能解析を目的に研究を行った。Th17細胞は中枢性の自己免疫疾患である多発性硬化症との関連が強く示唆されている。Th17細胞をマウスに移植することで多発性硬化症に類似した脳脊髄炎を誘導し、そのモデルマウスに対してRGMa中和抗体を投与すると脳脊髄炎の症状が緩和することがわかった。症状が緩和したマウスでは炎症部の神経傷害が抑制されていた。これらの実験結果からTh17細胞が発現するRGMaはin vivoにおいて脳脊髄炎の神経傷害に寄与していることが明らかになった。

治療段階においては物理的損傷には干渉できないため、炎症による二次損傷を緩和することが中枢神経損傷の有効な治療標的になると考えられる。炎症には様々な免疫系細胞が関与する。生理条件下では、末梢の免疫系細胞は中枢神経系にはほとんど存在しないが、一度損傷を受けると中枢神経系に浸潤し、炎症性サイトカインの産生などを介して組織傷害を引き起こす。二次傷害の抑制には炎症性サイトカインを始めとした複数の有害事象を抑制する必要があるが、その具体的方法は提唱されていない。そこで我々は炎症、軸索伸長阻害など複数の生理作用をもつRGMaと呼ばれる分子に着目した。これまでの研究からRGMaはT細胞の1つであるTh17細胞がRGMaを高発現していることを見出した。本研究では、Th17細胞が発言するRGMaが中枢神経疾患の有効な治療標的分子となる可能性を検討した。その結果、多発性硬化症のモデルマウスにおいてTh17細胞は、中枢神経に浸潤して神経と接触し、RGMaを介して神経傷害を引き起こしていることが示唆された。この実験結果は、RGMaが多発性硬化症の炎症惹起のみならず神経傷害に寄与するという学術的にも臨床的にも重要な知見であると考える。。本研究の当初の目的は中枢神経に常在している免疫細胞であるミクログリアが発現するRGMaをターゲットとしていた。しかしRGMaの詳細な発現解析により、RGMaはミクログリアのみではなく炎症の悪玉細胞であるTh17細胞にも発現していることを突き止めた。更に申請者はTh17細胞が発現しているRGMaが炎症の惹起ではなく、神経傷害に直接寄与しているという全く想定外の実験結果を得ている。これらの事実はRGMaを阻害することで、ミクログリアによる炎症抑制のみでなく、Th17細胞による神経傷害を緩和できる可能性を示唆している。これまでの先行研究では、炎症抑制と神経傷害に同時に関与している分子は全く報告されていない。従ってRGMaの阻害薬は炎症抑制と神経傷害を同時に緩和できる可能性を有しており、既存の薬より優れた治療法となることが期待できる。27年度が最終年度であるため、記入しない。これまでの申請者の研究により、RGMaはT細胞に発現して神経に対して傷害を与えていることが明らかになった。しかし、他の神経疾患や中枢神経損傷においても同様な機能をもっているのかは不明である。中枢神経損傷においては末梢からT細胞が中枢神経に浸潤して炎症を惹起し、中枢神経の二次損傷を与えていることが示唆されている。今後はT細胞に発現しているRGMaが中枢神経損傷の二次損傷に関与している可能性を中心に検討していきたいと考えている。以下、具体的な実験計画を述べる。マウス脳挫傷モデルの損傷側にRGMa中和抗体を投与し、RGMa抗体投与群と非投与群の間で、以下の事項を評価する。1)損傷から2ヶ月に渡り、ladder walk試験、staircase試験を行い、運動機能を評価、比較する。2)損傷を受けたマウスの脳切片を作製し、Nissl染色および免疫組織染色により残存している神経細胞の数を比較する。
ホリスタチン関連蛋白のトランスジェニックマウスの開発とその関節炎における意義解明

ホリスタチン関連蛋白(Follistatin-related protein:FRP)の関節炎における意義を解明するために、FRPトランスジェニックマウス(FRP-Tg)の開発を試みた。関節軟骨でFRPを特異的に高発現させるため、II型コラーゲンプロモーターの下流にマウスFRP(mFRP)cDNAを繋いだトランスジーンCol2a1-mFRPを作製した。さらにN末端にFLAGエピトープタグをもつFLAG-mFRP cDNAを繋いだトランスジーンCol2a1-FLAG-mFRPも作製した。トランスジーンが正しく構築されII型コラーゲンプロモーターが正常に機能することを、II型コラーゲンを発現するマウス奇形細胞種株ATDC5にCol2a1-FLAG-mFRPを導入し、その産物のmRNAレベルでの発現により確認した。FRP-Tgの作製に際してもトランスジーン由来産物が確認しやすいCol2a1-FLAG-mFRPを用いた。関節炎易誘導マウスであるDBA/1(Crj)マウスの前核期卵にトランスジーンを注入し、形態的に正常な胚を仮腹となるICRマウスに移植した。トランスジーンを注入した胚は344個で、そのうち310個を仮腹11匹に移植した。仮腹は2匹のみ出産し4匹の仔(F0)を得た。このF0のゲノムDNAを調製しFLAG-mFRPに特異的なプライマーでPCRを行った結果、雄の1匹がトランスジーン陽性であった。トランスジーン陽性F0は野生型と比較してphenotypeに特に変化は認められなかった。このF0を野生型と交配しF1をつくり系統維持中である。生まれたF1は53匹であり、現在そのトランスジーンを解析している。また平行して野生型マウスでの抗ニワトリII型コラーゲンマウスモノクローナル抗体(IBL社)による誘導関節炎のコントロール実験を行い、全マウスに関節炎が誘導できた。現在F0を1系統得ているが、本研究課題のために安定した実験系を得るには複数の系統の確立が是非必要であり、今後もトランスジーンの注入を続け新たな系統を作製し実験計画を実行する予定である。本年度はホリスタチン関連蛋白(Follistatin-related protein:FRP)トランスジーンの作製を完了し、本研究のコントロール実験ともなる誘導関節炎実験も行った。マウスFRP(TSC36,mFRP)cDNAは完全長のものがクローニングされなかったため、複数のcDNA断片をライゲーションし復元した。作製過程において制限酵素EcoRIのスター活性によりN末端側EcoRI欠失はトランスジーン用制限酵素末端を持つcNDAのPCRによる作製時に、リンカープライマー法と共にオーバーラップ伸長法を利用することにより修復された。この時トランスジェニックマウスにおけるトランスジーン由来産物の確認容易化のため、FLAGエピトープタグをもつmFRP(FLAG-mFRP)のcDNAも作製した。修復された4クローン(mFRP,FLAG-mFRP各々2クローン)のcDNAは全て塩基配列を決定し、欠失のPCRによる塩基のミスインコンポレーションが無いことが確認された。II型コラーゲンプロモーターを持つトランスジーン用ベクターCol

2alはテキサス大学のBenoit de Crombrugghe氏より供与され、これに上記2種類のmFRPcDNAをライゲーションしトランスジーン(Col2al-mFRP,Col2al-FLAG-mFRP)を完成させた。プラスミドpBluescript IIでクローニングしたCol2al-mFRP及びCol2al-FLAG-mFRPは必要量を制限酵素で切り出し直鎖状DNA断片として調整し、現在関節炎易誘導マウスであるDBA/1マウスの卵にインジェクションする段階である。本年度はin vitroでのマウスホリスタチン関連蛋白(mFRP)トランスジーンの発現の確認と、mFRPトランスジェニックマウスの作製を行った。前年度に作製したトランスジーンCol2a1-mFRPおよびCol2a1-FLAG-mFRPはII型コラーゲンプロモーターで発現が制御される構造をもつ。この構造が正しく構築されII型コラーゲンプロモーターが正常に機能するかどうかを、II型コラーゲンを発現するマウス奇形細胞種株ATDC5にトランスジーンを導入し、その産物のmRNAレベルでの発現により確認した。トランスジェニックマウスの作製に際しても、FLAGエピトープタグをもつCol2a1-FLAG-mFRPを用いた。関節炎易誘導マウスであるDBA/1(Crj)マウス雌3.5週令をDBA/1(Crj)雄と交配後、前核期卵を回収しこれにトランスジーンを注入した。注入操作後培養し、形態的に正常な胚のみを仮腹となるICRマウスに1匹あたり約30個、左右の卵管に約15個づつ移植した。トランスジーンを注入した胚は344個で、そのうち310個を仮腹であるICRマウス11匹に移植した。仮腹のうち9匹は不妊で2匹が出産し4匹の仔(F0)を得た。この4匹のF0のゲノムDNAを調製しFLAG-mFRPに特異的なプライマーでPCRを行った結果、雄の1匹がトランスジーン陽性であった。トランスジーン陽性F0は野生型と比較してphenotypeに特に変化は認められなかった。このF0を野生型DBA/1(Crj)と交配しF1をつくり系統維持中である。生まれたF1は53匹であり、現在このF1のトランスジーンを解析している。本研究課題のために安定した実験系を得るには複数の系統の確立が是非必要であり、研究期間を延長して今後もトランスジーンの注入を続け新たな系統を作製し、実験計画を実行する予定である。
急性心筋梗塞診断用マイクロ流路デバイス型DNase I活性測定法開発

DNase I活性の測定は既報では、5-10時間と時間を要することから、微量な試料から迅速(5分程度)に活性を測定する方法の開発が望まれる。そこで本研究では、マイクロ流路技術を用いて、微量な血清試料におけるDNase I活性の迅速測定法の開発を試みた。マイクロ流路用のサイズスタンダードDNA(100bp、800bp:濃度2ng/ml,HITACHI)にDNase I (TaKaRa)を加え、37°Cでインキュベートを行い、マイクロ流路上で電気泳動後、蛍光強度の変化を調べ、時間依存性と活性依存性について解析を行った。マイクロ流路上で泳動後、本来の長さのサイズスタンダードDNAが泳動される位置のDNA量は数分で減少し、この現象はDNase I活性量に比例することから、サイズスタンダードDNA分解に基づく蛍光の減少で、DNase I活性を高感度、迅速かつ簡便に定量化できる可能性が示唆された。マイクロ流路技術により心筋梗塞の早期診断マーカーとして有用なDNase Iの高感度迅速簡便定量が可能であることを確認した。急性心筋梗塞の診断領域に新しい、優秀な生化学的マーカー追加することになり、患者のみならず医師など医療関係者にとって大きな福音になろう。また、この測定法は極めて汎用性があり、他の核酸分解酵素一般、とくにエンドヌクレアーゼの、アイソトープを使用しない簡便・迅速な超高感度活性測定法として利用できる。したがって、多くの生化学研究者にとって極めて有用な方法となろう。さらに、我々は、DNase Iは単なる消化酵素でなく、未知な、新しい生物学的役割を担っていると考えている。いままで測定できなかったような超微量な酵素を正確に定量できるようになることから、上記の仮定を証明するため、この研究で開発された方法は有力な武器になり、DNase I研究に新しい局面の展開を期待できる。生活習慣の欧米化により急性心筋梗塞の発症率が増加している。急性心筋梗塞の早期診断は患者の生命予後を改善することが知られており、早期に心筋障害を検出できる生化学的マーカーが必要である。急性心筋梗塞の診断マーカーとして、トロポニンT(TnT)やCK-MBが知られている。しかし、これらのマーカーは発症から12時間程度経過してから上昇するため、より早期に診断可能なマーカーの開発が望まれていた。最近の研究で、血清におけるDNA分解酵素I(DNase I)活性が、心筋梗塞発症から2時間以内と極めて早期に一過性上昇を示すことが明らかになり、新規な心筋梗塞のマーカーとして注目を集めている。このDNase I活性の測定は5-10時間と時間を要することから、微量な試料から迅速(5分程度)に活性を測定する方法の開発が望まれる。マイクロ流路用のサイズスタンダードDNA(100bp、800bp:濃度2ng/ml,HITACHI)にDNase I(TaKaRa)を加え、37°Cでインキュベートを行い、マイクロ流路上で電気泳動後、蛍光強度の変化を調べ、時間依存性と活性依存性について解析を行った。
補強土壁の耐震性に及ぼす盛土材飽和度の影響評価に関する研究

2004年に起きた新潟県中越地震では,直前に多量の雨が降ったため多くの土構造物被害が確認された.これまで耐震性に優れていると報告されている補強土壁も例外ではなく,裏込め内の水の影響で被害が生じた例が数件報告されている.そこで本研究では補強土壁内の水位が補強土壁の地震時安定性に及ぼす影響を把握するため,遠心振動台実験を行った.実験では不飽和状態と飽和状態の模型補強土壁を用いたが,飽和状態のケースでは水位管理の簡略化のため模型補強土壁を水没させた状態を想定した.実験の結果,土壁内の水位により,地震時に致命的な打撃を受ける可能性があることが分かった.2004年に起きた新潟県中越地震では,直前に多量の雨が降ったため多くの土構造物被害が確認された.これまで耐震性に優れていると報告されている補強土壁も例外ではなく,裏込め内の水の影響で被害が生じた例が数件報告されている.そこで本研究では補強土壁内の水位が補強土壁の地震時安定性に及ぼす影響を把握するため,遠心振動台実験を行った.実験では不飽和状態と飽和状態の模型補強土壁を用いたが,飽和状態のケースでは水位管理の簡略化のため模型補強土壁を水没させた状態を想定した.実験の結果,土壁内の水位により,地震時に致命的な打撃を受ける可能性があることが分かった.国土の80%が山間部である我が国では,道路盛土に補強土工法を適用する際,切り盛りで施工することが多く,自然斜面側の難透水性により必然的に補強土壁の裏込め部は集水する傾向にある。土構造物の飽和度が上昇した場合,自重の増加,サクションの低下,間隙水圧の上昇による有効応力の低下などによって,安定性は格段に低下する。さらに補強土壁の場合,安定性を保つために必要とされる補強材と土との摩擦力も飽和度の増加により低下する恐れがあり,非常に危険な状態となることが予想される。平成19年度は,試料として稲城砂を,模型補強材には網戸を用いて含水比27%で引抜き試験を行い,20年度に行う遠心模型実験の予備検討を行った。また実物換算で壁高7.5mとなる模型を作成し,遠心振動台実験を行った。また画像解析ソフト等を購入し,振動台実験結果の変形性状を精度良く計測できるシステムを構築した。国土の80%が山間部である我が国では,道路盛土に補強土工法を適用する際,切り盛りで施工することが多く,自然斜面側の難透水性により必然的に補強土壁の裏込め部は集水する傾向にある.土構造物の飽和度が上昇した場合,自重の増加,サクションの低下,間隙水圧の上昇による有効応力の低下などによって,安定性は格段に低下する,さらに補強土壁の場合,安定性を保つために必要とされる補強材と土との摩擦力も飽和度の増加により低下する恐れがあり,非常に危険な状態となることが予想される.平成20年度は,試料として稲城砂を用いた遠心振動台実験を行い,不飽和補強土壁の変形挙動を詳細に観察した。特に,補強材長さ,敷設間隔に着目した。その結果,動中補強領域が一体となって変形が生じ、滑動・せん断変形によって盛土の水平変位が決まることが分かった。また敷設長さを長くすることにより滑動およびせん断変形を抑制すること、敷設長さの短い場合、敷設間隔を密にすることにより部分的なせん断変形を抑制することなどの知見が得られた。
咬合ストレスによる海馬スパインの変化

咬合挙上(マウスの上顎臼歯に歯科用レジンをもり持続的に咬む面を高くする)が海馬機能に及ぼす影響を行動学的および形態学的手法により検討した。学習機能に与える影響はMorris水迷路学習テストにより、海馬スパインに与える影響はGolgi-Cox染色を施し、定量的解析を行った。咬合挙上は老齢マウスに対して慢性ストレスとして作用し、Morris水迷路学習テストにおいて空間認知能を低下させた。これに対して、若齢咬合挙上マウスでは空間認知能の低下はみられなかった。また、空間認知能の低下した老齢マウスでは海馬錐体細胞樹状突起におけるスパイン数の減少が認められた。しかし、空間認知能の低下が認められない咬合挙上若齢マウスでは海馬錐体細胞樹状突起におけるスパイン数の減少が確認できなかった。この結果から、空間認知能と海馬錐体細胞樹状突起スパイン数とは密接に関連していることがわかった。また、咬合挙上は老齢マウスの記憶活動における海馬への情報入力量を減少させ、その結果シナプス後器官である海馬樹状突起のスパイン数を減少させるものと思われた。この成果は咬合不全が脳の高次中枢特に海馬機能に及ぼす影響の解明につながるだけではなく、咀噛維持や咬合不調和の改善を始めとする歯科医療の重要性が脳科学的に証明するものである。口腔機能の重要性が社会的に注目されはじめた今日において、「しっかり咬める。」状態にするための歯科医療の重要性が社会にアピールできると考える。咬合不全が誘発するストレスが脳に及ぼす神経学的メカニズムの解明を目的として、本研究では老化促進モデルマウス(SAMP8)を用いて、咬合挙上ストレスが海馬機能に与える影響を行動学的および組織化学的に検討した。具体的には、行動学的検索では咬合挙上ストレスが空間認知能に与える影響をMorris水迷路学習テストにより評価し、それにリンクした海馬神経細胞樹上突起におけるスパインの動態をGolgi-Cox法で組織化学的に検索した。その結果、Morris水迷路学習テストにおける空間認知能が加齢に伴い低下した。また、老齢SAMP8マウスでは咬合挙上ストレスにより、空間認知能が老齢コントロールマウスに比較して有意に低下した。若齢マウスでは咬合挙上ストレスによる空間認知能への有意な影響は認められなかった。一方、海馬錐体細胞のスパイン数は加齢に伴い減少した。また、咬合挙上ストレスにより空間認知脳の低下した老齢SAMP8マウスでは老齢のコントロールマウスに比較してスパイン数の有意な低下が認められた。また、若齢マウスのスパイン数には咬合挙上ストレスによる有意な影響は認められなかった。これらの結果から、咬合挙上ストレスは海馬への情報入力量を低下させその結果、空間認知能が低下することが示唆された。咬合挙上(マウスの上顎臼歯に歯科用レシンをもる)が海馬機能に与える影響を学習機能(Morris水迷路学習テスト)の行動学的解析と海馬の神経細胞樹状突起におけるスパイン数の定量的解析(Golgi-Cox法)を行うことにより検討した。咬合挙上は生体に慢性ストレッサーとして作用し、Morris水迷路学習テストにおいて、老齢老化促進モデルマウスの空間認知能を顕著に低下させた。これに対して、若齢マウスでは空間認知脳の低下は認められなかった。また、空間認知能の低下した老齢マウスでは水迷路学習テストにリンクした海馬錐体細胞樹状突起におけるスパイン数が同齢コントロールマウスに比較して有意に減少していた。しかし、空間認知能の低下がみられない若齢マウスでは咬合挙上群とコントロール群間でスパイン数に有意な差はみられなかった。

この結果は、咬合挙上が特に老齢マウスに強い影響を及ぼし、記憶活動における海馬への情報入力量を顕著に減させ、シナプス後器官であるシナプス形成を障害する結果、空間認知能を低下させることが示唆された。この成果は咬合が脳の高次機能中枢特に海馬機能に及ぼす影響の解明につながるだけではなく、咀嚼機能維持や咬合不調和の改善を始めとする歯科医療の重要性が脳科学的に証明するものである。また、「噛むこと」の重要性が社会に認識されはじめた今日において「しっかりと噛める」状態にするための歯科医療の重要性を社会にアピールできると考える。
日常環境場面の認知・学習における意識と注意の役割及びその神経基盤の解明

本年度では,日常場面において入がどのような情報に基づいて統計的規則性を抽出・学習しているのか,そして学習された規則性の情報が後の認知判断に影響を及ぼすのかという問題について検討した。具体的には,統計的規則性の抽出・学習の神経基盤を明らかにするために,統計学習のパラダイムを用いてfMRI実験を行った。Bertels, Franco, & Destrebecqz (2012)では,学習時にはABC, DEF, GHI, JKLという4つのトリプレットで構成される刺激列が実験参加者に呈示された。その後,学習時に観察していた刺激列を無意識的に想起させる課題として,高速系列視覚呈示課題を用いた。この課題では,各試行でターゲットのオブジェクトが呈示され,実験参加者は記憶した。その後4つのトリプレットを構成する12個のオブジェクトが1つずつ呈示され,課題は直前に覚えたターゲットオブジェクトを検出することであった。本研究では,上記の実験パラダイムを用いた。視覚的統計学習における並列処理モデル(Otsuka, Nishiyama, Nakahara, & Kawaguchi, 2013)を検討するために,本実験では, 24枚の自然情景刺激が学習フェイズで呈示され,半分は規則性を持つトリプレット条件,残りの半分は画像がランダムに呈示されるランダム条件であった。その後,ターゲット画像検出課題を行った。実験の結果,学習時にトリプレット刺激列を観察している際に,側頭葉内側部において有意な活動が認められた。この結果は,規則性の学習に海馬を含む側頭葉内側部が関与しているという先行研究の知見と一致している。さらに,自然情景の検出を行っている際に,外側溝において有意な活動が見られた。これらの結果は,自然情景画像に基づいて時系列順序とまとまりを学習している可能性を示唆している。(抄録なし)日常場面において人がどのような情報に基づいて統計的規則性を抽出・学習しているのかを明らかにするために実験を実施した。本研究では,統計的規則性の抽出・学習について,統計学習のパラダイムを用いて実験を行った。統計学習とは,新奇な環境から時系列・空間的配置などの統計的規則性を,意識を伴わずに抽出・学習することである。実験1では,学習-テスト間で刺激列内のオブジェクトの呈示順序が同じ条件と同様に,異なる場合にも視覚的統計学習が成立するかについて,学習時にオブジェクト刺激,テスト時にオブジェクト刺激と,それらを表す単語刺激を用いて実験を行った。実験の結果,テスト時にオブジェクト刺激が用いられた場合,順序が同じ条件のみで学習効果が見られ,順序が異なる条件では学習効果は認められなかった。一方で,テスト時にオブジェクトを表す単語刺激が用いられた場合,順序が同じ条件と同様に順序が異なる条件でも学習効果が認められた。これらの結果は,人はオブジェクト刺激の特徴情報に基づいて時系列順序を抽出・学習し,さらに意味情報に基づいてオブジェクト刺激をまとまりとして学習している可能性が示された。実験2では,学習-テスト間におけるオブジェクトの形態情報を操作することにより,オブジェクトの形態情報に対する視覚的統計学習の柔軟性について検討した。実験の結果,学習-テスト間の形態情報が同一の場合と同様に,形態情報が変化した場合にも学習効果が示された。これらの結果は,視覚的統計学習が形態情報に対して高い柔軟性を持っていることを示唆している。日常場面において人がどのような情報に基づいて統計的規則性(例えば,時系列順序情報)を抽出・学習しているのか,そして学習された規則性の情報が後の認知判断に影響を及ぼすのかを明らかにするために実験を実施した。視覚的統計学習の実験は,学習フェイズとテストフェイズで構成されており,学習フェイズにおいて実験参加者は1つ1つ呈示される自然情景の刺激列を観察した。見かけ上はランダムな呈示順序になっているが,実際には3つの画像が常に同じ系列順序で呈示されるtripletによって構成されていた(例えば,ABC,GHI).その後のテストフェイズにおいて,学習時に観察していた刺激列を無意識的に想起させる課題として高速系列視覚呈示課題を用いた。この課題では,各試行の開始時にターゲットの自然情景が呈示され,実験参加者は記憶した。その後4つのトリプレットを構成する12枚の自然情景画像が1枚ずつ呈示され,参加者の課題は直前に覚えたターゲット情景画像を検出することであった。さらに,学習時に観察していた刺激列を意識的に想起させる課題として2択による強制選択課題(fanliliarity判断)を実施した。実験の結果,2択の強制選択課題だけではなく,高速系列視覚呈示課題においても統計学習の効果が認められ,意識的な統計学習だけではなく無意識的な統計学習が示された。これらの結果は,人は日常場面から時系列順序という規則性を無意識的に抽出・学習し,後にその情報を用いて様々な認知判断を行っている可能性を示唆している。

Bertels, Franco, & Destrebecqz (2012)では,学習時にはABC, DEF, GHI, JKLという4つのトリプレットで構成される刺激列が実験参加者に呈示された。その後,学習時に観察していた刺激列を無意識的に想起させる課題として,高速系列視覚呈示課題を用いた。この課題では,各試行でターゲットのオブジェクトが呈示され,実験参加者は記憶した。その後4つのトリプレットを構成する12個のオブジェクトが1つずつ呈示され,課題は直前に覚えたターゲットオブジェクトを検出することであった。本研究では,上記の実験パラダイムを用いた。視覚的統計学習における並列処理モデル(Otsuka, Nishiyama, Nakahara, & Kawaguchi, 2013)を検討するために,本実験では, 24枚の自然情景刺激が学習フェイズで呈示され,半分は規則性を持つトリプレット条件,残りの半分は画像がランダムに呈示されるランダム条件であった。その後,ターゲット画像検出課題を行った。実験の結果,学習時にトリプレット刺激列を観察している際に,側頭葉内側部において有意な活動が認められた。この結果は,規則性の学習に海馬を含む側頭葉内側部が関与しているという先行研究の知見と一致している。さらに,自然情景の検出を行っている際に,外側溝において有意な活動が見られた。これらの結果は,自然情景画像に基づいて時系列順序とまとまりを学習している可能性を示唆している。予定どおり1年目に視覚的統計学習に関する行動実験を行ったため,研究は順調に進展していると考えられる。予定どおり2年目には,1年目に行った視覚的統計学習に関する実験について意識に焦点を当てて追加・統制実験を行い,3年目に行うfMRI実験のベースを築いた。したがって,研究は順調に進展していると考えられる。今後は1年目で得られた行動実験の結果を基に,視覚的統計学習の神経基盤を検討していく。今後は1年目,2年目で得られた行動実験の結果を基に,視覚的統計学習の神経基盤を検討していく。(抄録なし)
乳幼児期の障害児を育てる家族のニーズに関する研究

本研究では、以下の4点について成果を得た。(1)米国で開発された家族ニーズ質問紙をもとに日本版「家族ニーズ質問紙」を開発した。(2)日本版「家族ニーズ質問紙」の実施の利点と課題について調査分析した結果、家族と支援者双方が、ニーズの把握に加え相互の信頼関係の構築や共通認識に基づく支援計画の立案に役立つと評価した。(3)米国の個別の家族支援計画の立案プロセスを明らかにするために、ソーシャルワーカーに面接調査をおこなった。(4)障害特性や障害の重症度による家族ニーズの違いを明らかにするために、障害種および重症度別にニーズ調査の結果を分析した。(1)障害児の将来の自立と社会参加を可能にするためには、個別の支援計画を立案し将来を見通した継続的な支援が必要であり、就学前には、障害児への直接支援に加え、彼らの発達に重要な影響を及ぼす家族のニーズを把握し支援計画を立案する必要がある。(2)この研究の目的は、以下の4点である。(1)障害児の家族のニーズを、系統的に把握できる「家族ニーズ質問紙」を、海外の研究動向を参考に開発する。(2)開発した質問紙を日本の家族に実際に適用し、実施による利点および課題や限界を検討する。(3)個別の支援計画立案時の、情報収集法としての活用の仕方を明らかにする。(4)障害特性や年齢などの要因による家族ニーズの違いを明らかにする。1.「Family Needs Survey(家族ニーズ質問紙)」の翻訳(第1版)の再検討を行い、さらに日本の最新の関連文献の収集を行った。同じ質問紙を参考に幼児期を含む多様な年齢の障害児の家族ニーズ調査を行っている国内の他の研究グループを確認し研究協力体制を確立した。このため、逆翻訳に関しては、次年度に検討することとした。先行研究の概観については、質問紙の重要性(簡便性、家族の抵抗の少なさ、気づきの促進)および他質問紙との比較を中心に論文発表を行った。2、米国の研究動向と家族ニーズの把握方法の実際について、米国ハワイ大学MCHLENDの乳幼児期障害児支援の専門家から、個別支援計画に家族ニーズをどのように反映しているかについて訪問し情報を得た。米国においては、3歳までとそれ以降では、サービスの根拠となる法律が異なっており、関連職種のなかで、ソーシャル・ワーカーが、家族ニーズの把握に重要な役割をはたしていることが明らかになった。またハワイ州の個別家族支援計画のフォーマットを入手した。3、調査の対象となる幼児の在籍する機関との協力体制を確立した。この過程で、サービス体系の急激な変化に伴って、一部の機関では、家族も支援者も十分なニーズ把握ができないまま支援が開始されている可能性が明らかになった。したがって、家族のニーズを、簡便に迅速に把握できる質問紙は、日本においても必要とされていると考えられる。この質的調査の結果については、来年度に発表予定である。永井明子・納富恵子・猪狩恵美子(2008)米国における乳幼児期の障害児の家族ニーズ評価障害児治療教育センター年報21巻31-36。日本版家族ニーズ調査質問紙を通園施設職員および障害児を養育している家族からの聞き取り調査をもとに改善した。この改定版を使用し、保護者および管理者や職員の承諾が得られた、就学前通園施設8か所、医療機関1か所に在籍中の乳幼児期の障害児を育てる家族に、ニーズに関する調査を実施した。家族162名、支援者28名から回答を得た。質問紙による調査の結果、児の障害種別により家族の求めるニーズの領域には、統計的に違いがあることが明らかになった。また、療育手帳の重症度では、家族のニーズに違いがみられなかったが、児の機能的自立度の観点からは、「セルフケア」「移動」に関して自立度の高い群と低い群では、家族のニーズの程度に違いがみられた。また、機能的自立度の領域や程度に関係なく、家族が多く求めていたニーズ領域は、高い順から、「情報」「お子さんのケア」「地域の支援」であった。家族・支援者ともに、質問紙やアンケートは、それのみでは、必ずしももっとも適切な手段とはとらえていなかったが、家族は、量が適切であり、必要な支援やサービスに気づいたという有用性を指摘し、支援者は、家族支援の手掛かりとなり、役立つと回答した。本質問紙が、家族支援や支援計画立案の手段として効果や意義があることが示唆された。本研究の目的は、米国で開発されたBaileyのFamily Needs Surveyを参考に日本語版を開発し、その質問紙の社会的妥当性おにび特性を明らかにし、さらに家族のニーズを組み込んだ個別の支援計画立案が可能になるように活用の事例を提示することにある。今年度は、4年間の研究期間の第3年次にあたる。前年度刊行の研究成果

中間報告書に概要を示した日本語版質問紙についての社会的妥当性および障害種別や重症度による差を明らかにした研究成果は、日本特殊教育学会第47回大会で協力者とともに2題発表し、海外の研究者を含む多くの研究者と議論し、一部を論文として刊行した。また、質問紙でとらえたニーズの個別の支援計画への取り入れ方について、米国の個別家族支援計画(IFSP)の先進的な取り組みを行っているマサチューセッツ州ボストン子ども病院および障害乳幼児支援施設でIFSPの実務にあたっているソーシャル・ワーカーに情報提供を求め、州法に基づいた手続きやIFSPの書式を入手し分析中である。開発した質問紙の活用事例については、複数の機関の責任者への依頼は終了したが、結果については次年度に報告予定である。本研究が、日本における乳幼児期の障害児の家族支援につながる重要性について海外の研究者にも承認され、家族ニーズとIFSP立案に関する講義を米国のソーシャル・ワーカーを招聘し、研究成果発表および公開講演会を開催予定である。平成19年度から開始した本研究の最終年度である今年度は、研究の最終まとめとしてとして、米国内で障害のある乳幼児の家族支援について先進地域であるボストンで行ったケースワーカー面接の内容の整理を行った。乳幼児期の障害児の家族のニーズを反映した公的な家族視点計画であるIFSP(個別の家族支援計画)の立案のプロセスを、ケースワーカーの担職務内容、資金、計画立案の手順、実際のニーズ把握の側面から明らかにした。また、前年度までに開発した家族ニーズ質問紙を、日本の障害児の支援施施設に依頼し実際に活用した。協力者である重度の運動障害・重複障害のある1歳児の母親5名、診断を受けで間もなく療育を開始したばかりの2歳児の母親5名、2年以上療育を続げている4歳から5歳の母親の3つのグループで自由討論を行い受容状態および応答結果を確認した。個人差はあったが障害の性質や発見時期、療育の経験により、ニーズ質問紙が役立つかの感触は異なり、3歳未満の障害児の母親のニーズ把握により優れていることが明らかになった。障害児の家族ニーズに関する発表を特殊教育学会で発表した。さらに研究成果の一般外の啓発として、本研究成果の一部の発表とボストン在住の障害児の家族およびきょうだいによる講演会を行った。また、4年間の研究成果をまとめた研究成果最終報告書を3月に刊行した。
シトルリン血症におけるアルギニノコハク酸合成酵素異常の分子病理

シトルリン血症は尿素サイクルの酵素であるアルギニノコハク酸合酵素(ASS)の異常に基づく代謝性疾患であり、新生児小児発症と成人発症の2つに大別される。前者のASS欠損は全身性であるが、後者は肝臓持異的ASS欠損を示す。新生児小児発症における9種類の一塩基置換はすべて翻約領域内のアミノ酸置換であり、その大部分は種を越えて保存されているアミノ酸残基での変異であった。以上の変異が病因となり得るか否かの確認のため、方異cDNAを細胞で発現させた。5種類の変異はすべてASS活性が検出限界以下であり、そのうち3種はASSーCRMが検出された。症例のほとんどは複合ヘテロ接合体であった。そこで1つの変異からなるホモ四量体または2種の変異からなるヘテロ四量体を形成させ、酵素活性や蛋白構造に与える影響をさらに検討している。一方、成人発症では肝ASS蛋白は低下しているが、肝ASSmRNAはほぼ正常レベル存在する。しかもその塩基配列に変異は認められない。肝特異的ASS蛋白の低下はどのような機序で起こるのか。1つの可能性として翻訳段階で調節する因子(アンチセンスRNAやRNA結合蛋白)の存在有無を検討したが、ポジティブな結果は得られなかった。我々はこの10年間で80例の成人発症患者を解析してきたが、その血族結婚率は約20%であり、一般集団の率(13%)と比べるとはるかに高い値を示す。このことは成人型シトルリン血症も常染色体劣性の遺伝病であることを示唆している。血族結婚のある一家系でのRFLP解析の結果、患者のハプロタイプはヘテロ接合体を示した。またASS遺伝子の1つのRFLPを用いて、homozygosity mappingを行ったところ、血族結婚を示す11症例において8例はホモ接合体を、3例はヘテロ接合体を示した。これは成人発症の病因がASS遺伝子上にない可能性を示しており、さらに検討を加えている。尿素サイクル酵素の1つであるアルギニノコハク酸合成酵素:ASSの異常は高アンモニア血症を伴ったシトルリン血症を呈する。新生児小児シトルリン血症はASS異常が全身に見られる先天代謝異常症である。14症例の培養線維芽細胞からmRNA抽出→cDNA合成→PCR増幅→クロ-ニングと塩基配列決定という方法で変異解析を行った。これまでに9種の1塩基置換,4種のエクソン欠失,1種のスプライシング異常を明らかにした。血族結婚の両親を持つ2症例以外はすべてcompound heterozygoteを示した。バクテリアなどの下等細胞のASSとヒトASSのアミノ酸配列を比較したところ,全体のホモロジ-は低いけれども,1塩基置換のみられるアミノ酸は比較的よく保存されていた。それらのアミノ酸残基がASS活性や構造に影響を及ぼす部位である可能性が示唆された。ASSタンパクの構造と機能を知る上で1塩基置換の変異は重要であるが,各々の症例における変異が複合型になっているため,単純なASS発現系を検討している。一方,成人発症型のシトルリン血症(II型)はASS低下が肝臓にのみ見られる臓器特異的異常を示す。このII型の真の病因は依然として明らかでない。II型は現在75例を超え、その血族結婚率は20%強という値であり,15%という一般集団の率から考えるとII型は遺伝性疾患である可能性が高い。しかし,ASSmRNAの塩基配列に異常は認められなかった。血族結婚のある1家系のRFLP

解析の結果からASS遺伝子と関連した異常でないことが示唆された。II型肝ASSmRNAは減少していないので,特にASSmRNAの3'非翻訳領域を中心に翻訳段階で調節するRNA結合蛋白の有無を検索している。標識RNAに結合する蛋白性の因子は認められたが,果してそれがASS合成を翻訳レベルで調節し得るものか否かさらに追求しているところである。シトルリン血症は、尿素サイクル酵素の1つであるアルギニノコハク酵合成酵素(ASS)の異常に基づく代謝性疾患であり、病因を異にする新生児・小児発症型と成人発症型に2つに大別される。本研究の目的は、シトルリン血症におけるASS異常の原因を明らかにし、基礎的・臨床的分野に応用することである。昨年度に引き続き、新生児・小児シトルリン血症の解析に対しては、in vitro発現系の確立とその系を利用した変異の確認をすることである。発現ベクタ-としてpCAGGSを用いたことにより、組み込んだASScDNAをサル腎臓由来のBMTー10細胞で発現させることができた。ASS蛋白の発現有無は、酵素活性の測定、ELISA法によるASSーCRMの定量、Western blottingでのCRMの検出、などにより行った。この発現系を用いて、5種類の変異ASScDNAを検討したところ、そのうち3種類の変異については対照の1%弱であるがASSーCRMが認められた。5種類すべての変異におけるASS活性は検出限界以下を示し、これらの変異がASS欠損症の病因となり得ることが確認できた。一方、肝臓特異的ASS欠損を示す成人発症II型シトルリン血症の真の病因は本研究期間内に明らかにすることができなかった。しかし、血族結婚を示すII症例についてHomozygosity mappingを行ったところ、ASS遺伝子の1つのRFLPマ-カ-に対して8例はホモ接合体を示し、3例はヘテロ接合体である結果を得た。II型の病因がASS遺伝子上の異常でない可能性が示唆されるが、病因に多様性がある可能性を否定できないので、断言はできない。肝ASS蛋白が低下する原因として、翻訳段階で調節する因子(RNA結合蛋白)の存在を検討しているが、まだポジティブな結果は得られていない。9万人に1人の発症頻度と計算されるので、1日も早く真の原因を解明したいと考えている。
第3高調波誘導法を用いた超電導膜の臨界電流密度測定の標準化

大面積超電導薄膜における臨界電流密度測定Jcを非破壊に測定する方法として、第3高調波電圧誘導法があり、市販装置を含む一般的な測定器では励磁周波数固定式となるため最も重要な性能指数となる電界-電流密度特性(E-J特性)まで測定することができなかった。さくに、第3高調波の発生閾値の決定法も明確な定義の指針は示されてきておらず、このため測定されるJc値の信頼度も低く、参考程度の値に留まってきた。本研究プロジェクトでは、産総研と連帯して、この電界E-電流密度J特性やこの累乗特性より求まるn値まで含めた総合的なJc特性の正確かつ標準的計測手法として提案できる基本測定法を、2カ年に渡り検討を進めた。研究代表者は、最終年度の平成19年度において、昨年18年度開発した可変式キャンセル・コイル回路の低ノイズ化・広帯域化や定義閾値決定の厳密化を主に検討し、普及型の測定手法の別法として、産総研が取りまとめて計測標準化の国内委員会(IEC/TC90 WG8"Electronic charasteristic measurements"、2007年1月)に原案を提出した。また、最終的には平成20年6月開催予定の第11回IEC/TC90国際会議にて産総研より最終案を提出する予定となっている。大面積超電導薄膜における臨界電流密度測定Jcを非破壊に測定する方法として、第3高調波電圧誘導法があり、すでに市販化されている。しかしながら市販装置を含む一般的な測定器では、一定の第3高調波誘導電圧V_3基準法を使いコイル閾値電流I_<th>を定義するため、V_3電圧のスケーリング則を考慮するとJc値に大きな系統誤差が発生する。このため、電界E-電流密度J特性やこの累乗特性より求まるn値まで含めた総合的なJc特性に対して標準的な測定法が現在必要とされている。そこで新しい方法として、V_3電圧をコイル電流I_0と周波数fで除したV_3/(f I_0)値をコイル電流閾値I_<th>の定義に適応する標準的な計測法の樹立に向けて、他機関と連帯・協力してプロジェクトに参加した。平成18年度は、標準測定法の実証試験として、独自に開発した可変式キャンセル・コイル回路を用いて、校正用薄膜標準Y-123膜を使用して、標準化を目指した普及型の測定手法を検討した。その結果、誘導法によるJcの偶然誤差は±1.7%以下に見積もられたのに対し、n値の偶然誤差は±12.9%以下と大きくなり、キャンセル回路の不安定性が原因と考えた。そこで、キャンセル回路において抵抗値を安定化し、アンプの歪み率を低減して広帯域化を行った。その結果、誘導法によるJcの偶然誤差は最大でも±0.52%に大きく減少し、これまでに標準的に用いられてきた通電法の約1/4となった。また、材料の異なるDy-123評価薄膜を用いてJcとn値を誘導法により測定し、他機関との系統誤差を評価した。その結果、Jcについては系統誤差は平均で-8.6%と少し高くなったが、n値については+1.4%と高精度な測定結果が得られた。今後は、V_3電圧が発生する閾値付近での計測S/N比を向上して、第3高調波電圧の測定感度の向上を図り、Jcとn値の系統誤差が共に±3%以内となるように、普及型測定技術の提案を最終目標として研究を進める。
多孔質シリコンの可視域発光に関する基礎的研究

1.試料作製技術の改善多孔質シリコンは単結晶シリコンウエハをフッ化水素酸溶中にて陽極電流を流して作製するが(陽極化成),その際にランプの光を照射することにより大幅な発光効率の向上と発光波長の短波長化を実現できることを見いだした。この光照射は陽極化成中に行っても,また陽極化成終了直後に行っても同様な効果をもたらす。さらにその光をガラスフィルターを通して試料に照射し,発光波長を制御する技術を開発した。2.フォトルミネッセンス(PL)特性の測定と解析特に陽極化成直後に光照射を行って作製した試料ついて,発光特性を詳細に調べた。発光スペクトルは光子エネルギーに対してガウス型の曲線を描くこと,励起用の紫外線照射により発光効率が時間とともに減少することなどを明らかにした。作製条件依存性についても綿密な測定を行い,特に光照射が発光特性に大きく影響を及ぼすことを明らかにした。3.エレクトロルミネッセンス(EL)特性の測定と解析昨年度までの研究ではp型基板上に作製した多孔質シリコンを用いていたが,今年度は基板をn型に変えて実験を行った。その結果,p型基板のものより高効率のELを実現することができた。発光特性の作製条件依存性等の測定を詳細に行った。4.発光機構の検討上記の実験結果以外にPLおよび電気抵抗の温度依存性や組成分析・電子構造解析等を行い,総合的に発光機構の検討を行った。多孔質シリコンの発光にはシリコン微粒子の表面酸化が密接に関係しており,これは表面の不活性化とキャリアの効果的な閉じこめの両方に関係していると考えられる。表面化合物による発光というモデルではこれらの実験データのすべてを説明することはできない。
新しい３次元位置有感型放射線検出器の実証

高速中性子は放射線加重係数が大きいため線量管理では特に重要な粒子であるが、実用的な高速中性子カメラはいまだ存在しない。高速中性子をイメージングするためには、大きな有感体積をもつ高速中性子用の3次元位置有感型放射線検出器が必要である。本研究では、高速中性子カメラのセンサの実証モデルとして、透明な立方体をしたアクリル容器に液体シンチレータを封入し光電子増倍管をとりつけた検出器(Monolithic Cubic Detector)を開発し試験を行った。実験結果はMCDはバックグランドとなるガンマ線を排除しつつ、高速中性子のエネルギー付与量と散乱位置の両方を決めることができることを示唆している。平成25年度は、大容量の3次元位置有感型放射線検出器(Monlithic Cubic Scintillator, MCS)の実証用プロトタイプの製作と評価を行なった。MCSは立方体シンチレータの各面に6つ光センサを付け読み出すことで、6つの信号強度比から中性子がシンチレータ内で反応した3次元位置を決めることができる放射線検出器である。MCSが実現すると高速中性子をイメージングするカメラのセンサとすることが将来可能となる。製作した実証用プロトタイプは、立方体で中空のアクリル製の容器の2箇所にチューブを取り付け、中に液体シンチレータを封入できる仕組みをもっている。液体シンチレータとしてはELJEN社のEJ321HとEJ325Aの2種類のシンチレータのそれぞれを試験した。MCSの6つの面のうち対向する2つの面に光電子増倍管をとりつけ、中性子の散乱位置特定の実証のため、放射線医学総合研究所の中性子発生用加速器システム(NASBEE)を用い中性子照射試験をおこなった。中性子は、重水素4MeVをベリリウムターゲットに照射し発生させた。中性子照射試験ではEJ321H, EJ235Aのどちらの場合でも放射線がシンチレータと相互作用を起こした際のシンチレーション光を2つの光電子増倍管で同時に観測することができ、発光強度から散乱位置を特定できることに期待が持てた。ただし中性子場では、通常、中性子・ガンマ線の2つが混在しているため、中性子カメラとして動作させるためには両者を弁別する高い性能が必要であり、平成26年度に取得したデータの詳細な解析を計画している。大容量の3次元位置有感型放射線検出器(Monlithic Cubic Scintillator, MCS)の実証用プロトタイプの設計を行なった。MCSは立方体シンチレータの各面に6つ光センサを付け読み出すことで、6つの信号強度比から放射線がシンチレータ内で反応した3次元位置を決めることができる放射線検出器である。このMCSを用いて中性子を計測するための液体シンチレータをベースとしたMCSの実証用プロトタイプの設計開発を行なうことが平成24年度の目的である。まず、液体シンチレータとして鉱物油ベースのELJEN社のEJ321H、シンチレーション読出しのための光電子増倍管は浜松ホトニクス社製のR2083とし、液体シンチレータの封入するための容器としてアクリル62mm角の立方体型の容器とし内部を中空にしたものを設計した。液体シンチレータは、アクリル容器と反応することを避けるために鉱物油ベースとし、光電子増倍管は液体シンチレータが発する高速のシンチレーションに対応するものとした。これまでの基礎実験・検討から、MCSでは発生したシンチレーション光を光電子増倍管に直達させることが鍵であることがわかっている。今年度開発したプロトタイプでは、液体シンチレータの屈折率は1.48、アクリル製容器が1.49、光学グリスが1.47、光電子増倍管の硼珪酸ガラスが1.49であり、それぞれの材料の屈折率をあわせることでシンチレーション光が各材料の境界面で損失することを最小限に抑える工夫をし、高い性能が期待できる。実証用プロトタイプが平成25年度5月に完成予定である。本研究の目的は、高速中性子のイメージングに向けて新しい3次元位置有感型放射線検出器の基礎開発を行うことである。センサは、立方体の透明な容器に液体シンチレータを封入し各6面に光センサを配置し、それぞれの面に到達したシンチレーション光子量の比から高速中性子が散乱した場所の情報、および全光子量から付与エネルギーの情報を得るという原理に基づいており、Monolithic Cubic Detector (MCD)と呼んでいる。高速中性子計測において、MCDを実現するためにはいくつかの課題があった。MCD内で起こったシンチレーション光をMCD内で反射をさせず直接光センサへ導かないと位置情報が失われてしまうため、液体シンチレータ・容器・光学グリスの屈折率をできるだけ近づける必要があり、さらに容器は液体シンチレータを化学的に安定に封入できる必要がある。また、高速中性子を計測する際には、同時にガンマ線が発生している場合が多いため中性子・ガンマ線弁別をすることが同時に必要になる。研究期間の前半は、上記の条件を満たす試験用のMCDの設計・製作を進めた。