hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
海面処分場における遮水工構造の最適化と、埋立護岸の安全性・性能向上に関する研究

さらに,有害物質の封じ込めに効果的な鋼管矢板を用いた廃棄物埋立護岸の構築には,継手箇所の遮水処理が容易かつ信頼性の高い遮水処理技術が開発されるべきである.
口腔内連鎖球菌の早期定着がミュータンスレンサ球菌の定着に及ぼす影響

生後15日齢のSPEのSD系ラット(雄,各12匹)にエリスロマイシン耐性にしたS.oralis SN1405ER株,S.sanguisSN305ER株あるいはS.gordonii SN403ER株を2日間播種し,感染させた.その翌日から5日間,ストレプトマイシン耐性S.mutans MT8148SR株を播種するとともに,スクロースを56%含む齲蝕誘発性飼料2000を与え,ラットに齲蝕を誘発させた.供試菌株の定着状態は1週間毎に綿棒で歯面をぬぐうことによりプラークを採取して調べた.72日齢でラットを屠殺し,供試菌株の定着状態,プラークスコアおよび齲蝕スコアを求めた.結果と考察:(1)供試菌株の定着:S.oralis SN1405ER株は感染直後から定着が確認された.一方,S.sanguisSN305ER株は,感染1週間後から回収されるようになったが,S.gordonii SN403ER株は,回収されなかった.S.mutans MT8148SR株はいずれの群でも回収され,その回収菌数はS.oralis感染群で最も高かった.当初は優勢であったS.oralisやS.sanguisの回収菌数も,S.mutansの菌数が増加するとともに減少した.(2)齲蝕スコアおよびプラークスコア:S.oralis感染群およびS.sanguis感染群は,コントロール群より有意に高い齲蝕スコアとプラークスコアが示された.以上の結果は,S.oralisやS.sanguisの存在がS.mutansの定着を促進し,同菌の齲蝕誘発能を助長することを示唆している.生後15日齢のSPEのSD系ラット(雄,各12匹)にエリスロマイシン耐性にしたS.oralis SN1405ER株,S.sanguisSN305ER株あるいはS.gordonii SN403ER株を2日間播種し,感染させた.その翌日から5日間,ストレプトマイシン耐性S.mutans MT8148SR株を播種するとともに,スクロースを56%含む齲蝕誘発性飼料2000を与え,ラットに齲蝕を誘発させた.供試菌株の定着状態は1週間毎に綿棒で歯面をぬぐうことによりプラークを採取して調べた.72日齢でラットを屠殺し,供試菌株の定着状態,プラークスコアおよび齲蝕スコアを求めた.結果と考察:(1)供試菌株の定着:S.oralis SN1405ER株は感染直後から定着が確認された.一方,S.sanguisSN305ER株は,感染1週間後から回収されるようになったが,S.gordonii SN403ER株は,回収されなかった.S.mutans MT8148SR株はいずれの群でも回収され,その回収菌数はS.oralis感染群で最も高かった.当初は優勢であったS.oralisやS.sanguisの回収菌数も,S.mutansの菌数が増加するとともに減少した.(2)齲蝕スコアおよびプラークスコア:S.oralis感染群およびS.sanguis感染群は,コントロール群より有意に高い齲蝕スコアとプラークスコアが示された.以上の結果は,S.oralisやS.sanguisの存在がS.mutansの定着を促進し,同菌の齲蝕誘発能を助長することを示唆している.
超小型Ｘ線管用電子源に関する基礎研究

本研究では多結晶タングステン針に絶縁性窒化物薄膜を成膜し高電圧を印加すると、タングステン先端が非常に先鋭化したナノチップ電子源が作成されることを見つけた。ナノチップ電子源の透過型電子顕微鏡(TEM)観察により先端が単結晶化し、また電子線回折により体心立方晶系<110>面であることが分かった。この作成プロセスは高電圧印加されたタングステンが電子移動により絶縁膜を貫通して電界放射を起こし抵抗過熱された結果、タングステンが単結晶成長したものと考えられる。この現象を利用すると高輝度電子源や小型X線管へと適用できる。医療分野ではファイバースコープの様な超小型X線管への応用が考えられる。医療分野では100年来フィラメントを加熱した熱電子によるX線管を使用している。その為、X線管は大きな装置となる。室温で電界放射による電子を用いればX線管を小型化することが可能である。例えば、直径5mm程度のX線管が出来れば、胃カメラの様に体内からX線照射でき、X線被ばくを少なくするばかりではなく、内側からX線照射する放射線治療にも用いることができる。金属表面に高電界を印加すると、室温でもトンネル効果によって電子が放出される。これを電界放射という。電界放射そのものは100年近く前から予言されていたが、実際に電子源として使用されるようになったのは、超高真空技術や尖鋭化技術の発達により最近になってからである。しかし、医療装置としての電界放射電子源は未だ実用化されていない。本研究ではX線管の小型化を実現するため、タングステン針による尖鋭化による電界放射に関する基礎実験を行った。以下に、この1年間で得られた研究実績の概要を示す。(1)通常の電解研磨により尖鋭化したタングステン針に室温で電圧印加し、F-Nプロットが直線になることから、電界放射が起こっていることを確認した。(2)得られたF-Nプロットより電界増強因子、先端曲率半径を求め、電界計算シミュレーションから得られた理論値と定量的な特性比較を行った。(3) BN成膜したタングステン針からの電界放射実験を行い、BN膜が薄いと剥がれる際に先端が曲がったが、500nm厚では先端が尖鋭化されたタングステン針を得ることができた。医療分野では100年来フィラメントを高温加熱した熱電子によるX線管を使用している為、X線管の小型化は困難である。室温において電界放射電子を用いればX線管の小型化が可能となる。本研究では電界放射を用い体内にも挿入できるような超小型医療用X線管実用化のための基礎研究を実施する。本年度は、窒化物製膜したタングステン針の尖鋭化に関する実験を行った。電界放射特性の向上を目指して、窒化物(窒化アルミニウム;AlN、窒化ホウ素;BN)の薄膜をタングステン針の先端に成膜した試料を用いて超高真空下で窒化物成膜タングステン針に高電圧をかけると、窒化物の薄膜をタングステン針が貫通して電界放射が起こることを発見した。また、これにより電界放射特性の向上を確認することができた。AlN製膜したタングステンからは得られなかったが、BNを700nm製膜したタングステンは先端が先鋭化し、かつ単結晶化していることを確認した。以下、この1年間で得られた研究実績の概要を示す。(1)窒化物(AlN, BN)を成膜したタングステン針を超高真空下で電圧印加させると窒化物薄膜をタングステン針が貫通し、針の先端から電子が放出され電界放射が引き起こされることを発見した。(2)膜厚700nmのBN成膜タングステン針から先鋭化したFEM像が得られた。他の膜厚のBN成膜、AlN成膜タングステン針では先鋭化が確認できなかった。(3)膜厚700nmのBN成膜タングステン針の先端をTEM観察すると六回対称のタングステンの原子像が観察でき、さらに電子線回折像からタングステン針先端の単結晶化および、その方位が体心立方晶系<110>面であることが分かった。(4)電界計算との比較により、電界放射実験から得られた電界増強因子βと先端電界Fの値が共に小さいときのみBN成膜タングステン針が単結晶化されていることが分かった。電磁界解析ソフトウェアELFIN((株)エルフ社製)を使って窒化物(窒化ホウ素(BN)、窒化アルミニウム(AlN))成膜したタングステン針先端の電界計算シミュレーションを行った。タングステン針を平面陽極に垂直に配置し、陰極を接地して陽極に高電圧を印加したとき、針先端に電界が集中しており、AlN, BN共に薄膜が厚くなるにつれて先端電界Fが低くなっていることが確認できた。超高真空下で窒化物成膜タングステン針に高電圧をかけると、窒化物の薄膜をタングステン針が貫通して電界放射が起こることを見出した。BNを700nm製膜したタングステンから先鋭化したと思われる電界放射顕微鏡(FEM)像が得られた。AlNの結晶構造が立方晶系であるのに対して、BNは黒鉛のような六方晶系の積層構造で各層が弱いファンデルワールス力で結合されていることによる違いから生じていると思われる。

この尖鋭化された試料を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察した。その結果、タングステンとBN薄膜が明瞭に分離して観察され、BN薄膜を貫通し先鋭化したタングステン針が生成され先鋭化部分のBN薄膜はさらに薄くなっていることが分かった。その先端部を60万倍に拡大したTEM像ではタングステン原子が明瞭に観察され、六回対称のタングステン原子の構造を確認することができた。更に、電子線回折(EBD)パターンを観察することが出来た。それを解析した結果、タングステンの原子構造図(体心立方晶系、格子定数:3.16Å)の<110>面であることが分かった。電界計算との比較により、電界放射実験から得られた電界増強因子βと先端電界Fの値が共に小さいときのみBN成膜タングステン針が単結晶化されていることが分かった。本年度は窒化物(窒化ホウ素化アルミニウム;AlBN、窒化ケイ素;Si3N4)の薄膜をタングステン針の先端に成膜した試料を用いて超高真空下で高電圧を印加すると、窒化物の薄膜をタングステン針が貫通して電界放射が起こることを確認できた。また、同様に電界放射特性の向上をも確認することができた。BN薄膜の場合と同様に、Si3N4を製膜したタングステンから先鋭化した先端からの原子像と思われる電界放射顕微鏡(FEM)像が得られた。一方、AlBN製膜したタングステンからは先鋭化は確認できたが明瞭な原子像は見られなかった。AlBNの結晶構造が立方晶系であるのに対して、Si3N4は三方晶系または六方晶系の積層構造で各層が弱いファンデルワールス力で結合されていることによる違いから生じていると思われる。その結果、BN薄膜の場合とは異なり、Si3N4薄膜とタングステンが明瞭に分離して観察されなかったが、先端の電子線回折(EBD)パターンから先鋭部が単結晶化していることが確認できた。更に、BN薄膜を製膜した場合と同様に、Si3N4を製膜タングステン針の先端部はタングステン原子構造図(体心立方晶系、格子定数:3.16Å)の<110>面であることが分かった。Si3N4の結晶構造はα-Si3N4とβ-Si3N4がある。低温相のα-Si3N4が三方晶系で,高温相のβ-Si3N4が六方晶系である。また、α-Si3N4は、1,300°C以上の高温になるとβ-Si3N4に転移することが知られている。タングステン針先端が先鋭化する際に電界放射により局所的に大電流が流れ抵抗加熱によってタングステン先端が高温になり、α-Si3N4がβ-Si3N4に変化してBN薄膜の場合と同様に六方晶系となり単結晶化が進んだのであろうと予想される。本研究では多結晶タングステン針に絶縁性窒化物薄膜を成膜し高電圧を印加すると、タングステン先端が非常に先鋭化したナノチップ電子源が作成されることを見つけた。ナノチップ電子源の透過型電子顕微鏡(TEM)観察により先端が単結晶化し、また電子線回折により体心立方晶系<110>面であることが分かった。この作成プロセスは高電圧印加されたタングステンが電子移動により絶縁膜を貫通して電界放射を起こし抵抗過熱された結果、タングステンが単結晶成長したものと考えられる。この現象を利用すると高輝度電子源や小型X線管へと適用できる。医療分野ではファイバースコープの様な超小型X線管への応用が考えられる。先ず予備実験として、通常の電解研磨により尖鋭化したタングステン針に室温で電圧印加し、F-Nプロットが直線になることから、電界放射が起こっていることを確認した。
音響振動による大規模構造体中の欠陥の非破壊診断

本研究は、防波堤として用いられているケーソンを対象に、複数のセンサと小型インパルスハンマを用い、打撃により発生した振動が欠陥から反射して返ってきた波を解析し、反射波の到来時刻から欠陥の位置を推定する方法である。ケーソンは複雑な構造をしているため、従来、実験結果を見ただけでは、正しい結果かどうか判断できなかった。そこで、有限要素法の一種であるFDTD法をケーソン解析に適用し、実験結果と照合する方法を確立した。この結果、実測値はFDTD法の結果とほぼ同じになることを示し、正しく欠陥の位置を推定できることが確かめられた。更に、遺伝的アルゴリズムを改良し、計算時間を約1/30に減少することができた。八戸港で実験したケーソンのデータを3種類解析した。内訳は異常ケーソン2個と正常なケーソン1個である。その結果から打撃波形に対するセンサ波形出力は、打撃波形がインパルスであるにもかかわらず指数関数的に減衰することが確かめられた。解析の結果、推定できるパラメータは、振幅、減衰率、周期、位相、時間遅れの5つである。このうち、時間遅れは打撃時刻から反射波がセンサに到来するまでの時間である。合計で6個のセンサを用いた指向性合成により、この時間遅れから反射が生じた場所(ケーソンの境界あるいは欠陥の位置)を求めることができるが、3種類のケーソンの解析の結果、いずれも正しく、欠陥の有無と、欠陥があれば、その位置を推定することができた。解析には遺伝的アルゴリズム(GA)を用いて高速化を図っているが、従来は局所解に陥らないように十分な数(1000以上)の遺伝子数を用いなければならず、結果的に高速化に限界があった。そこで、新たに局所解に陥りにくいようにアルゴリズムを改良した。この結果、遺伝子数が200個程度でも遺伝子を1000用いた場合と同程度の収束性が得られた。そして、この成果を国際会議ACOUSTICS2012で発表した。しかし、上記の改良を用いても依然として解析には時間がかかり、1つのセンサ出力を解析するのに約1週間かかってしまう。そこで、初年度の科研費で購入した、GPUと呼ばれる並列処理マシンに改良したアルゴリズムを移植して解析したが、処理速度はほとんど変わらなかった。また、FDTD法により計算機シミュレーションで理論的にコンクリート構造体中の波形の伝播を計算した。この結果、単純な直方体や直方体が2個直角につながった構造体中の波形の伝播については計算できるようになった。なおシミュレーションで得られた波形と実測の波形は非常に酷似しており、シミュレーションの妥当性が確かめられた。しかし、ケーソンは複雑な構造をしているため、従来、実験結果を見ただけでは、正しい結果かどうか判断できなかった。この際、実験を解析する前処理として適切なフィルタを使用することにより、実験結果はFDTD法の結果とほぼ同じになること、すなわち、提案法で推定された反射波の到着時刻がシミュレーションで設定された時刻と一致することを確かめた。この処理を6個のセンサ全てに対して行った後に指向性合成により、正しく欠陥の位置を推定できることを確かめた。こうして得られた手法を実際に、3個のケーソンに対して適用した。このうち2個は欠陥が実際に存在するケーソンで、1つは欠陥のないケーソンである。欠陥のあるケーソンでは、正しく欠陥のある位置を検出できたが、その他に、施工上存在する上部コンクリートの底面と目地からの多重反射波も確認された。一方、欠陥のないケーソンの場合、上部コンクリートの底面と目地からの多重反射波だけが確認された。これら上部コンクリートの底面と目地からの多重反射波の位置と欠陥の位置が重なると欠陥位置の推定が困難になる可能性がある。これについては、打撃位置を変えることにより解決可能と考えられが、検証のためには追加実験が必要である。本研究では更に、遺伝的アルゴリズムを並列処理できるように改良し、計算時間を約1/30に減少することができた。・東日本大震災のため、レコーダとプローブマイクロホンは購入したものの、実験には行けなかった。・7年前に取得したデータを再解析したところ、遺伝的(GA)アルゴリズムの効果により、より詳細な解析が可能になり、解析精度が向上した。すなわち、従来は計算時間の問題で十分な広さの解析空間を取ることができなかったため、局所解に陥り、実際には欠陥がない位置に欠陥があるという結果が出たり、また逆に欠陥がある位置を欠陥がないと判断することがあった。

しかし、GAの効果により、解析空間を広く取っても十分なスピードで解析ができるので、このような問題が解消された。その結果、欠陥のあるケーソン3函と欠陥の無いケーソン1函を解析した結果、欠陥のあるケーソンでは実測した位置を正しく同定できた。また、欠陥の無いケーソンでは正しく欠陥がないという結果が得られた。・GPUに上記の遺伝的アルゴリズム(GA)を実装した。その結果、最新のパソコンの80倍高速に欠陥の位置を推定できることが確かめられた。・現在は、波の反射を鏡像法で解析しているが、波長と構造体の寸法がほぼ同一になると大きな誤差が生じると言われている。そのため、FDTD法を用いて、このような場合の反射の振る舞いの解析が今後必要になる。そこで、とりあえず直方体の構造物に対し、反射波の振る舞いをシミュレートするプログラムを開発した。その結果、実測と同等の波形が得られることが確かめられた。・次年度は、実験により実際のケーソンのデータを取得するとともに、GPUで解析を行う。また、その成果を学会で発表する。当初の目的の1つである、GPUを用いて高速化を図ることは困難だとわかったが、それ以外の点に関しては、順調に解析が行われており、またFDTD法によるシミュレーションも可能になっている。大震災のため、実験に行けなかったが、7年ほど前に取得したデータを再解析したところ、GAとGPUの効果により、解析精度が向上するとともに、計算速度が80倍に向上することが確かめられた。次年度はさらに解析数を増やし、少なくとも今年度と合わせて合計で10個のケーソンを解析したい。また、シミュレーションも、実際の形状に合わせ、より複雑な構造について調査する予定である。八戸港に行き、ケーソンのデータを多数取得し、解析する。成果を学会で発表する。該当なし実験に行くための旅費、および成果発表のための旅費に使用する。
効率的治療法確立を目的とした糖尿病性神経障害の疼痛機序の生理学的検討

末梢神経障害でしばしば障害の中心部位となる下肢感覚神経において、軸索イオンチャネルの機能を評価することは従来困難であった。本研究の目的は、1神経近傍針電極を用いて下肢感覚神経の軸索機能評価の方法を確立する事と、21を用いて有痛性糖尿病性神経障害患者の下肢感覚神経を評価し病態を解明することであった。現在までに下肢感覚神経である腓腹神経での軸索機能を評価する検査方法を確立した。また糖尿病性神経障害患者においても評価を行い、下肢感覚神経でイオンチャネル機能の変化が起きている事を示した。通常の神経伝導検査よりも鋭敏に糖尿病性神経障害を評価できる可能性が示された。本研究は神経近傍針電極を用いた軸索機能検査法の確立と、有痛性糖尿病性神経障害患者における評価確立である。当初前年度に手技の確立と正常値作成、本年度に疾患群での測定を予定していた。前年度に内果で針電極により腓腹神経の感覚神経電位を測定し、足底で刺激をして軸索機能検査を行うという手法を確立した。しかし高齢者で行った場合に測定不能症例が出現したため、下腿で針電極を用いて腓腹神経の電位を記録、内果で刺激をする方法へ変更した。この方法で手技を確立し、国内学会で発表を行った。現在高齢者を中心にさらに症例を蓄積しており、国際誌への発表を検討している。また今年度は、糖尿病性神経障害患者の軸索興奮性を測定することを行った。神経障害の症状がある患者においても、疼痛の訴えは少なく、検査を支障なく行えた。現在症例を蓄積している。本研究の目的は、神経近傍針電極を用いた軸索機能検査法の正常値作成と、有痛性糖尿病性神経障害患者における評価確立である。平成24年度は主に正常値作成のための手技確立を行った。具体的にはまず内側足底神経および腓腹神経の表面電極および神経近傍針電極を用いた神経伝導検査を行い、正常値の作成を行った。成人のボランティアを対象に10名ほどで施行し、手技を確立した。神経近傍針電極は非常に細い針で疼痛は少ないが、個人によっては心理的な抵抗があった。しかし上肢よりも下肢のほうが痛みが少なく、心理的抵抗も低く、検査手技の支障にはならなかった。また表面電極および神経近傍針電極を用いた軸索イオンチャネル機能検査についても正常者に検査を施行した。腓腹神経よりも内側足底皮神経のほうがより末梢での評価が可能であること、また針を挿入する場所が内果周囲で神経までの距離に個人差が少ないことから、内側足底皮神経での評価を中心に正常者への施行を試みている。糖尿病性神経障害は高齢に多いため、正常値作成のためには高齢の正常対照者を選定する必要がある。このため正常値作成に計画よりも時間がかかっているが、手技は確立しているため本年度には可能な見込みである。研究計画では平成24年度に糖尿病性神経障害患者20例の検査も行う事を目標としていたが、現在正常値の確立のため検査を行っている途中であり疾患群への検査は行っていない。当院での糖尿病性神経障害患者数は多いため、今年度に月5人を目標に検査を随時施行する予定である。また併行して結果解析と論文発表の準備を進めていく予定である。糖尿病性神経障害は最も頻度の高い末梢神経疾患であり、進行期の疼痛は患者のQOLを著しく障害する。糖尿病における神経障害性疼痛の初期病態のひとつに下肢感覚神経線維のNaチャネルが変化する事があげられるが、障害の首座である下肢感覚神経のイオンチャネルを評価することは難しかった。本研究の目的は神経近傍針電極を用いることで、今まで困難だった下肢の軸索機能検査法の手技を確立する事と、それを用いて有痛性糖尿病性神経障害患者の下肢感覚神経を評価することである。前年度までに健常者30名を対象として検査を行った。感覚神経は年齢・性別によって大きく影響を受けることから、性別・年齢を加味して正常値を確立した。さらに昨年度から今年度にかけて糖尿病性神経障害患者の軸索興奮性を下肢腓腹神経で測定した。下肢感覚神経の軸索機能検査は従来施行困難とされていたが、神経近傍針電極を使った本研究の手法を用いれば、下肢感覚神経で軸索機能の評価が可能であることが示せた。しかし通常の表面電極では測定できない重度糖尿病性神経障害患者での検査は不可能であることなど検査の問題点も浮上した。さらに下肢での軸索機能検査法の結果が、上肢での既報告と結果が異なる部分があるという問題が生じた。

その原因が対象人数や罹病期間、手技の問題など研究方法に起因するものではなく、下肢の軸索興奮性の特性によるものであることを検証するため、現在追加の検査を行っている。今後さらなる症例の蓄積と追加実験を行い、下肢感覚神経の軸索興奮性について解明し発表を行いたいと考えている。補助事業期間延長承認:平成26年3月19日神経内科腓腹神経は年齢による振幅低下があるため、年齢別での正常値作成を行っているが、高齢者で腰椎症等の要素がない正常対象を集めるのに時間がかかってしまった。現在正常値作成と併行して糖尿病性神経障害がある疾患対象の検査も開始しているが、当初の予定より遅れている。このため研究期間の延長を申請しており、受理された。平成26年度に疾患群の測定を行い、報告する予定である。研究計画では平成24年度に糖尿病性神経障害患者20例の検査も行う事を目標としていたが、現在正常値の確立のため検査を行っている途中であり疾患群への検査は行えていない状況である。原因として、検査手技の確立および年齢を一致させた正常対照の選定に時間がかかった事があげられる。本年度は正常対照の選定を速やかに行い、正常値確立と平行して疾患対照群への検査を行う予定である。高齢者の正常対象を集め、下肢感覚神経での軸索機能検査の正常値を作成する。また現在開始しているが、糖尿病性神経障害をもつ患者群での検査も引き続き実施する。まず内側足底皮神経および腓腹神経において、神経近傍針電極を用いた軸索イオンチャネル機能検査を糖尿病性神経障害患者へ施行する。これにより神経障害の評価と、神経障害の病態機序にせまる。具体的には、まず有痛性糖尿病性神経障害患者に軸索イオンチャネル機能検査を施行し、従来上肢で示されていた大径感覚線維軸索におけるNa電流増大と疼痛が関連する事が下肢でもおきているかを検討する。また有痛性および無痛性の糖尿病性神経障害患者の2群間で、臨床症状や神経伝導検査、血糖コントロールや病歴などを含めた比較を行い、有痛性末梢神経障害の病態機序を解明する。当初平成25年に軸索イオンチャネル機能検査に用いるソフトウェアのライセンス契約を更新する予定であった。しかしソフトウェアの更新が遅延したため、ライセンス更新の費用が未使用額として発生した。また平成24年度に行う予定であった年齢別の正常値作成と解析が遅延した。このため平成25年度に海外学会での発表および英文校正が終了せず、未使用額が生じた。平成26年度に軸索イオンチャネル機能検査のライセンス契約を更新するので、未使用額を利用したいと考えている。また学会発表および論文発表を行う予定としており、未使用額はその経費に当てることを希望する当初の研究計画よりも正常対照への検査実施数が少なく、現在ある機械を使用した。このため、平成24年度購入予定であった電気刺激装置および回線ノイズ除去装置が未購入であり、未使用額が発生した。しかし現在使用している電気刺激装置は日常診療にも用いているため、検査を行う時間が限られている。そこで本年度は新規の電気刺激装置を購入し、検査可能な時間を長くしてより研究を進めたいと考えている。また正常対照への研究の結果、本研究は感覚神経を対象としているために、従来の運動神経の軸索イオンチャネル機能検査よりも検査室でのアーチファクトを受けやすいことが判明した。このアーチファクトを除去するための回線ノイズ除去装置も本年度は購入し、疾患群の検査時に活用する予定である。
津波観測に利用可能な高耐圧・高感度光集積回路圧力センサの開発

本研究で提案した光集積回路圧力センサは,一般的なダイヤフラム式光集積回路圧力センサの構造をベースにして,ダイヤフラム下部を密閉し,そこに圧力伝搬遅延部(小孔)を作り付けたもので,高耐圧,高感度を同時に実現できる。しかし,通常のセンサと異なり,圧力変化が生じたときにしか出力(光強度変化)が現れない。平成15年度は,センサを試作して,その基本的特性の評価を行った。センサのダイヤフラムサイズは14mm×14mm×0.22mmで,ダイヤフラム下部の半密閉空間の体積は14mm×14mm×1.8mmとした。また,小孔の形状は長方形で,その大きさを93μm×25μmとした。測定では,試作センサを30cm×28cm×30cmの密閉容器の中に設置し,密閉容器内の圧力をステップ状に0.78kPaだけ上昇させた。その結果,圧力変化後1.4秒間,センサ出力の変化が観測され,その後再び定常値に戻った。変化が観測された1.4秒の間,センサ出力は最大で定常値の約20%だけ減少した。平成16年度は,前年度に行った理論解析の不十分な点を改善し,出力持続時間が半密閉空間の体積Vと小孔の断面積Aの比V/Aに比例することを明らかにした。さらに,出力持続時間が瞬時圧力変化量の平方根に比例することも見出した。このような理論的知見を検証するため,半密閉空間の体積を一定とし,小孔の断面積と出力持続時間の関係について実験的考察を行った。小孔の形状は円形とし,その直径を20μm,25μm,40μmの3種類とした。測定の結果,直径20μmの場合,持続時間が1.8秒(理論値:0.34秒)となり,直径25μm,40μmのものについては,それぞれ1.8秒(0.22秒),1.9秒(0.08秒)であった。理論では直径が大きくなるにつれて,持続時間が短くなるが,実験では3種類とも約1.8秒と違いが見られなかった。本研究では,津波観測に利用可能なダイヤフラム式光集積回路圧力センサを開発することを目的としている。本センサは,一般的なダイヤフラム式光集積回路圧力センサの構造をベースにし,ダイヤフラム下部を密閉して,そこに圧力伝搬遅延部(小孔)を作り付けることで,高耐圧・高感度を同時に実現する。つまり,ダイヤフラム下部は,小孔が設けられた半密閉空間となっている。センサを静圧下においた時は,小孔があるためセンサ周囲の圧力と半密閉空間の圧力は等しく,ダイヤフラムに圧力差は生じない。一方,センサ周囲の圧力が急変した場合は,小孔により流体の移動量が制限されるため,半密閉空間の圧力は徐々にしか変化できず,ダイヤフラムに圧力差が生じる。そして,この誘起圧力差は時間とともに0に戻っていく。したがって,このセンサは,通常の圧力センサとは異なり,圧力変化が生じた時にのみ出力が変化するという特性をもつ。平成15年度は,実際にセンサを試作し,その基本的特性の評価を行った。試作したセンサのダイヤフラムサイズは14mm×14mm×0.22mmで,小孔の大きさは93μm×25μmである。

また,ダイヤフラム下部の半密閉空間の体積は14mm×14mm×1.8mmとした。測定では,試作センサを30cm×28cm×30cmのアクリル板で作った密閉容器の中に設置し,密閉容器の圧力をステップ状に0.78kPaだけ上昇させた。その結果,圧力変化後1.4秒間,センサ出力の変化が観測され,その後再び定常値に戻った。変化が観測された1.4秒の間,センサ出力は最大で定常値の約20%減少した。理論によると,圧力変化から1.4秒後の誘起圧力差は,圧力変化直後に生じる最大圧力差の約10%程度と推測され,時間的に実験結果とよく一致している。本研究で提案している光集積回路圧力センサは,津波観測用として海底に設置することを想定しており,高耐圧と高感度を同時に実現できる構成となっている。しかし,通常のセンサと異なり,圧力変化が生じたときにしか出力(光強度変化)が現れない。そのため,圧力のステップ変化に対する出力持続時間(光強度変化が持続する時間)は,重要なセンサ特性の1つと言える。そこで,まず,昨年度行った理論解析の不十分な点を改善し,出力持続時間が半密閉空間の体積Vと小孔の断面積Aの比V/Aに比例することを明らかにした。さらに,出力持続時間が瞬時圧力変化量の平方根に比例することも見出した。このような理論的知見を検証するため,半密閉空間の体積を一定とし,小孔の断面積と出力持続時間の関係について実験的考察を行った。試作したセンサのダイヤフラムサイズは14mm×14mm×0.22mmで,ダイヤフラム下部の半密閉空間の体積は14mm×14mm×1.8mmとした。また,小孔は円形とし,その直径を20μm,25μm,40μmの3種類とした。測定では,試作センサを30cm×28cm×30cmのアクリル板で作った密閉容器の中に設置し,密閉容器の圧力をステップ状に約0.7kPaだけ上昇させた。その結果,直径20μmの場合,持続時間が1.8秒(理論:0.34秒)となり,直径25μm,40μmのものについては,それぞれ1.8秒(0.22秒),1.9秒(0.08秒)であった。理論では直径が大きくなるにつれて,持続時間が短くなっているが,実験では3種類とも約1.8秒と違いが見られなかった。これは,センサを設置した密閉容器の漏れのため,約0.7kPaの圧力変化を2秒程度しか維持できなかったことが原因である。今後は,津波観測を想定して,流体を水あるいは海水にして,センサの動作確認及び実用化に向けた検証を行っていく必要がある。
スリランカ紅茶業におけるこどもの生活環境の比較-多様な経営形態の視点から-

本研究では2016年度までに入手したデータ分析と独自に実施した現地調査データに基づき、経営形態別に生活環境やこどもの教育状況などについて比較検討した。しかしながら、これらはひとびとの生活状況による状況判断や主観的意見や考えの聴取したものであり、生活環境の衛生状態が科学的に必ずしも一致しているとはいえないことから、その補足調査として2017年12月後半に現地を訪れ、飲料水の大腸菌検査を行った。経営形態間の比較を行うため、以前現地調査に協力してくれた農家20世帯、民営農園12世帯、半公営農園16世帯、半公営農園学校1校、デニヤヤ市内1か所の計50か所で4サンプルをとり大腸菌と大腸菌群の状況を調べた。民営農園や半公営農園では、長屋タイプの住居が多いため、各家の裏に源泉から引いた長いチューブに栓をつけ、飲料水を得ていたり、共有のタンクから飲料水を得ていたりする世帯も多いため、世帯数の数が少なくなった。当初は、教育年数が高い農家や、居住内に水道がある家庭の方が大腸菌の数が少ないものと推測していたが、実験結果では必ずしも農家や、住居内水道だからといって大腸菌の数が少ないとは言えなかった。また、飲料水を共有しているから大腸菌が多いとはいえず、同じ源泉であっても、世帯により、大腸菌の数にはかなり違いがみられた。本実験からわかったことは、経営形態によって安全な飲料水へのアクセスが異なるとは言えず、飲料水の共有の有無から不衛生な状態であるとは言えないということである。また、一見衛生的に見えなかった湧き水には大腸菌が少なく、大腸菌の数は水源そのものというよりは飲料水の管理が重要な要因であることが推測できた。なお、農園における実験は農園マネージャの協力を得て行うことができた。大腸菌培養後の培地提供と結果を報告することにより、農園居住のひとびとへの飲料水の煮沸と衛生状態を改善する指導を行うこととするという連絡をいただいた。
考古学と地下探査の協同による近世薩摩焼研究再構築のための基礎的研究

本研究では,近世薩摩焼の考古学的研究の再構築をはかるとともに,近世窯跡の考古学的調査に地下探査を組み込んだ調査方法の確立を目的とした。鹿児島県日置市美山・苗代川窯跡群において事前に地下探査を行い,調査地点を選定した上で発掘調査を実施した結果,地表面からは窯体が視認できない地点において窯体を確認することができた。近世薩摩焼研究に大きな成果をあげるとともに,近世窯跡における地下探査の有効性を実証した。本研究では,近世薩摩焼窯跡の発掘調査を実施することで,薩摩焼研究を再構築することを目的としている。その際には発掘調査とともに事前に窯跡の地下探査を実施することで,窯体の埋没状況を把握し,発掘調査をより効率化・精緻化することも目的としている。本年度は,次年度の発掘調査に向けて,平成22年3月2日から7日にかけて,日置市美山苗代川窯跡群BO2地点の測量調査および地下探査を実施した。同地点は物原が視認されるものの窯体は地表かうはまったく確認できないため,本地点の地形測量を実施するとともに,埋没している窯体の形状・規模を推測するため,レーダ探査・磁気探査・電気探査を実施した。その結果,全長約30mの単室登窯が地中に埋もれている可能性がきわめて高いことが明らかになった。また物原の厚さも約2mという推定値を得た。以上の成果と測量調査による周辺地形のデータを重ね合わせることで,埋没窯体の状況,物原の堆積状況について,より詳細な情報を得ることができる。そして窯跡をなるべく破壊せず,また効果的に情報を得るために適合した発掘調査地点を選定することが可能になった。また今年度の成果により,本窯跡のみのものではなく,近世窯跡の調査に際しての地下探査の有効性を確認することができた。本年度は,研究実施計画に基づき,鹿児島市日置市美山苗代川窯跡群の南京皿山窯跡において,地下探査ならびに発掘調査を実施した(平成22年12月18日平成23年1月10日)。なお同窯跡は日置市の指定文化財であるが,調査地点はその北側,指定地外の平坦地である。発掘調査に先立ち,地下探査(地中レーダー・磁気探査・電気探査)を実施したところ,窯跡と推定される反応が2ヶ所で得られた。その2ヶ所にそれぞれトレンチを設定し,発掘調査を実施した。その結果,1号トレンチからは燃焼室,2号トレンチからは焼成室が検出された。また探査によって推定された窯体の深度についても整合する結果が得られた。今回の調査の成果は以下の2点である。(1)地下探査成果と発掘調査成果との整合性が高く,近世窯跡の調査において,地下探査が有効な調査方法であることが明らかになった。今後,近世窯跡において地下探査の導入が望まれる。(2)市指定地外において窯跡が残存していることが明らかになり,うち1基の連房式登窯の規模(長さ約30m)と形態(燃焼室+67室の焼成室)が推定可能になった。その結果,近世薩摩焼の歴史における南京皿山窯の位置づけについて,有力な情報が多数得られた。以上2点により,本研究の「地下探査と発掘調査との照合」「薩摩焼研究の再構築」という本研究の2つの目的は十分に達せられたと言える。2011年度に正式報告書を刊行する予定である。また研究成果の社会的発信として,発掘調査中の2011年1月9日に遺跡説明会を開催し,一般市民70名以上の参加者を得た。平成23年度は,交付申請書に記載した「研究実施計画」に沿って,昨年度までに実施した鹿児島県日置市美山・苗代川窯跡群における測量調査・物理探査・発掘調査の成果を,研究成果報告書として執筆・刊行した。成果報告書は「はじめに-本研究の目的-」「I薩摩焼について」「II苗代川窯跡群について-20062009年の調査成果-」「III2009年度の調査-BO2地点-」「IV2010年度の調査-南京皿山窯跡-」「V考察」「おわりに」より成る総76ページである。本研究の前に実施し,研究の基礎となった分布調査・測量調査・物理探査成果(第II章)を踏まえ,BO2地点(第III章),南京皿山窯跡(第IV章)の調査成果を報告した。その結果,BO2地点において長さ約30mの単室登窯が埋没している可能性が高いこと,南京皿山窯跡において,日置市史跡指定地外に窯体が残存しており,そのうち1号窯跡が全長約30m,燃焼室+67焼成室の連房式登窯であることが明らかになった。また発掘調査成果は,事前に実施した物理探査成果(所在地点・深さ・構造など)とよく整合し,近世窯跡調査において物理探査がきわめて有効であることを実証した(第IV章)。

以上により,本研究の「地下探査と発掘調査との照合」「薩摩焼研究の再構築」という2つの目的は十分に達せられたと言え,また成果報告書の刊行により,その成果を社会的に還元することができたと考える。
高社会性動物モデルを用いた認知機能障害の社会的修飾機構の解明

本研究では、一夫一婦制を呈するプレリーハタネズミのアルツハイマー病(AD)モデルを作製・解析することで婚姻関係が認知障害に及ぼす影響とその神経機構を明らかにする。まず、健常なプレリーハタネズミの空間学習能についての行動学的性状を取得する。次いで、streptozotocin(STZ)脳室内投与によるADモデルを作製し、その妥当性を検証する。最後に、STZ投与ADモデルの病態に対する婚姻関係の影響を行動学的・組織学的に明らかにする。本研究は、社会関係による認知症予防という新たな視点からの創薬、分子マーカー探索や、臨床研究で標的とすべき脳部位や分子についての基盤的知見を与える。
RNA-ペプチド複合体を介した配列情報の伝達

本研究では、RNA-ペプチド間の形の相補性に基づいた配列情報の伝達が可能ではないかと考え、ペプチド鋳型上での特定のRNA配列の会合・縮合反応を試みた。モデル反応構築の枠組みとして、ヒト免疫不全症ウイルス(HIV)RevタンパクのRNA結合ドメインに相当する短いペプチド(Revペプチド)、および、Revの結合相手であるRev-responsive element(RRE)との複合体を用いた。また、Revペプチドよりも強くRREと結合する人工ペプチド(RSG-1.2)について検討した。まず、RREをいくつかの特定の位置で切断した形のRNA断片を調製し、ゲル・シフト法によりこれらのRNA断片のRevおよびRSG-1.2との複合体形成を調べたところ、RSG-1.2の場合のみその形成が確認できた。そこで、次に、RSG-1.2ペプチド存在下でのRNA断片の縮合反応を化学縮合剤EDACを用いて行った。その結果、特にRREのペプチドとの結合ドメインである内部ループに隣接する位置での縮合反応は、ペプチドが存在しない場合と比較して大きく促進された。また、二つのRNA断片を繋ぎ止めているステム領域の相補性を無くすことにより、ペプチドが存在しない時の反応の効率が著しく低下し、その結果、反応の特異性(ペプチドの有無における反応の効率の割合)が向上した。現在、反応の配列特異性を検討するため、1)HIVRREへのヌクレオチド置換を行い、RNA断片のHIV Revペプチドとの結合能の低下をゲルシフトによりモニターし、カップリング効率への影響を調べている。また、RNA上のどの位置でのカップリングが可能であるか明らかにするため、circular permutation analysisを行ない、ペプチドとの結合に影響しないRNA上の切断位置を解析している。
代謝シグナル応答性ヒストン修飾酵素の同定と機能解析

昨年度までの研究により、肝細胞において、リシンメチル化酵素に特徴的なSETドメインを有する分子SetXの遺伝子発現がグルカゴン-cAMP-PKA- CITED2経路により誘導されること、また本分子のノックダウンによりグルカゴン-cAMP依存的な糖新生系酵素遺伝子の発現が抑制されることを見出した。これらは、SetXが糖新生を制御する絶食応答性のメチル化酵素である可能性を示唆するものであった。平成25年度に行ったマウス肝臓におけるSetXのノックダウンの実験から、SetXはin vivoでも糖新生系酵素の発現調節に関与することが示された。我々の検討からCITED2はPGC-1αやGCN5と相互作用し、糖新生系酵素、脂肪酸酸化などに関連する絶食関連遺伝子の発現を誘導することが示され、SetXはCITED2の標的遺伝子であることから、本年度はSetXが食応答遺伝子の発現を調節する可能性を検証した。網羅的遺伝子発現解析から、SetXは糖新生、脂肪酸酸化などに関与する分子の発現を調節していることが明らかとなった。次にSetXとPGC-1α、GCN5、SIRT1との相互作用を肝細胞における共沈実験により検討した。SetXはGCN5とは共沈しなかったが、PGC-1αとSIRT1とは共沈した。SetXのメチル化酵素活性を測定するin vitroメチル化アッセイにより、これらの分子がSetXのメチル化基質である可能性を検証した。その結果、SIRT1がSetXによってメチル化を受け、その活性が増強することが示唆された。SetXがヒストンのメチル化酵素である可能性を想定し解析を行い、ある種のヒストンをメチル化する知見は得られたものの、メチル化部位や数といった酵素特性を明らかにすることは今後の課題である。25年度が最終年度であるため、記入しない。リシンメチル化酵素に特徴的なSETドメインを有する分子Setxの肝臓の代謝調節における役割および、その発現調節機構について検討した。はじめにin vivoならびにin vitroでの機能獲得ないし機能喪失実験を行うため、野生型SetXないしSetX対するshRNAをコードするアデノウイルスベクターを作製した。非肥満マウスの肝臓におけるSetXのノックダウンにより、空腹時の糖新生系酵素の発現誘導が抑制され、血糖値が低下した。またSetXをノックダウンしたマウスではピルビン酸負荷試験により評価した肝糖新生能が障害されていた。培養肝細胞においてもSetxのノックダウンにより、グルカゴン/cAMPによる糖新生系酵素遺伝子の発現誘導は抑制された。これらの結果から、SetXは絶食時の肝糖新生の誘導に必須の分子であることが明らかとなった。SetXの発現調節に関しては、初代培養肝細胞を用いた検討から、そのmRNAの発現がグルカゴン-cAMP-PKA経路によって活性化されることを明らかにした。報告者らは最近、CITED2、GCN5、PGC-1αの相互作用が糖新生系酵素の発現誘導において中心的な役割を果たすことを明らかにしたが(酒井らNat Med.2012 18:612-7)、肝細胞における各分子のノックダウンによる検討から、SetXの発現調節へは、GCN5、PGC-1αの関与は少ないものの、CITED2が強く関与することを明らかにした。SetXのクロマチン結合領域の決定と標的分子の同定にも着手し、cDNAマイクロアレイと定量的PCR法によりSetXの機能喪失により低下する複数の代謝調節遺伝子群を同定した。SetXのプローモーターへのリクルートを複数の市販の抗体を用いたChIP-Seqにより同定しようと試みたが、免疫沈降ができず、現在研究部にて新たなポリクローナル抗体を作製中である。

平成24年度に計画していた検討の内、SetXの機能喪失実験はin vivo、in vitroいずれも終了した。また、SetXの発現調節の分子機構に関しても、計画通り実施することができた。SetXのクロマチン結合領域の決定と標的分子の同定についてもmRNA発現解析は実施できた。クロマチン結合領域の決定はChIP-Seqを行うための抗体が入手できず、自ら作製を開始した。以上の状況から上記のように自己評価した。25年度が最終年度であるため、記入しない。今後、ChIPが可能なSetX特異的抗体が作製できれば、クロマチン結合領域を網羅的解析により決定し、発現解析結果と合わせてSetXの糖新生系酵素以外の標的遺伝子を同定する。また、Setxの基質ピストン分子種、メチル化を受ける部位と残基を明らかにする。肝細胞からの抗SetX抗体免疫沈降産物中のヒストンメチル基転移酵素活性を調べる。またdb/dbマウスなどの肥満糖尿病モデルを用いてSetXの糖尿病の病態への関与も肝臓特異的な機能喪失実験などにより検証する。
Redox感受性転写因子活性化に及ぼすフェノール関連化合物の調節作用を探る

Redox感受性転写因子はラジカルの酸化的攻撃により活性化され、慢性炎症や悪性新生物の発生に関与することが知られている。自然食品等に含まれるフェノール関連化合物は抗酸化作用を介して多くのredox感受性転写因子の活性化調節作用を持つことが考えられるため、これらの疾患の防御に働くと思われる。本研究は自動酸化し難い抗酸化性フェノール関連化合物の生物学的活性を化学量論的に探査し、効率良くredox感受性転写因子活性化の分子生物学的調節作用を検討し慢性炎症や悪性新生物の治療に役立てようとするものである。
高偏極 RI ビームの生成と核・物質科学研究への応用

本研究ではRIビームに「超低速・高核スピン偏極」という新たな価値を付加した新奇量子ビームを実現すべく、RI原子線共鳴装置の開発を行う。更に当該装置を用い、β線検出型超高感度NMR法(β-NMR法)による新たな物質科学研究を開拓するとともに、宇宙研究用ガンマ線検出器と組み合わせた核物理の展開も目指している。現在、超低速不安定核生成ビーム装置(SLOWRI装置)から得る低エネルギーRIイオンを高効率に中性化させRI原子ビームを得るために鍵となる中性化装置として、線形リニアポールイオントラップを利用した中性化装置に関するの以下の装置設計及び必要機器の導入を進めた。SIMIONコードを使ったシミュレーションにより、イオントラップの大きさやセグメント数、軸方向振動電場の周波数などの最適化を進めている。また、イオンをトラップした時にそのままではRF加熱によりイオンをロスし実験に十分な長いトラップ時間を見込めないので、これを避けるためにレーザー冷却したBeイオンによる協同冷却を利用する。これに必要な冷却用レーザーの開発も進めており、近々の完成を見込んでいる。更に、入射するイオンと冷媒イオンは質量電荷比が近い方がトラップ条件近く簡単になるため、Be以外にもレーザー冷却が比較的可能なCa, Sr, Baイオンに必要なレーザーの用意ないしは開発設計も進めている。また、中性化試験には中性化した時にレーザーを利用した観測が容易なアルカリ原子イオンから着手する計画であり、そのために必要なレーザーの用意および設計も進めている。まずは既存の真空チェンバーを流用して協同冷却・中性化試験を行うために必要な真空排気装置、クライオ冷凍機、信号発生器などを導入し、また、レーザーを長時間安定に駆動するために数MHzもの高精度で波長を測定できかつ安定化フィードバックを行うことができる波長計を導入した。物質科学研究用の酸素RIプローブの開発研究では、磁気モーメント測定の結果がまとまり、当該研究で1名が博士号を取得した他現在投稿論文を準備中である。また関連核構造研究も1報投稿済である。酸素の電気四重極モーメント測定に関しては、関連する偏極・整列RIビーム生成の技術開発実験と共に、現在放医研で実験を実施中であり順調に進展している。また、研究対象とする物質であるCuOについては、4 mm角程度ではあるが、比較的大きな結晶を入手することができた。本研究の中心となるRI原子ビーム共鳴装置の開発では、最難関である中性化装置の開発に着手しているが、主要機器の詳細仕様設計やレーザー光源開発に時間を要しやや遅れ気味である。後者ではBeイオンの冷却レーザー(313 nm)は、939 nmの外部共振器型半導体レーザー(ECDL)を2つに分け、それぞれをテーパーアンプで増幅し、一方を第二次高調波発生器で470 nmに変換し、他方の939 nmとの和周波をとることで313 nmを得る方式とした。まず、種光となるECDLを新たに導入した高精度波長計を使うことで長時間安定に駆動できることを確認した。また、第二次高調波発生器までは最大60%程度にも達する変換効率を示し、目的に十分な性能を確認している。最後の和周波生成のところは最適化を進めている最中である。真空排気装置やクライオ冷凍機(振動が小さく、コンプレッサーに冷却水を必要としないものを選定した)は選定と納期に時間がかかったが、本年度内に納入できたため、開発試験のための装置組み立ての段階に速やかに移ることができる。以上一部遅れがあるが全体的には順調に進んでいる。2019年度は、既存の核反応に基づく偏極RIビームを用い、開発と並行して実施した研究でここまで得られた成果を論文にまとめると同時に、若干の遅れが生じているRI原子線共鳴装置の開発に特に注力する。本研究では、目的達成に向け、酸素プローブ自体の研究を行う「1)核プローブチーム」、原子線共鳴装置の開発を担う「2) RIイオン冷却・中性化装置開発チーム」及び「3) RI原子線共鳴装置本体部開発チーム」、その利用研究を推進する「4)物質科学研究チーム」及び「5) γ線核分光研究チーム」の5チーム体制で研究を推進する。各々研究代表者及び研究分担者がコアとなるが、カバーしきれない専門性を有する田島(理研)、佐藤渉(金沢大)、市川(理研)、西畑(理研)、三宅(KEK)、渡辺(JAXA)、木野(東北大)の8名の研究協力者を加えた研究実施体制により、研究開発を進める。各チームの2019年度の実施計画は下記の通り:1)核プローブチーム:測定に成功しているO-21の磁気モーメントの結果をまとめるのと並行し、RIBFや放医研での関連研究を推進する。2) RIイオン冷却・中性化装置開発チーム: RIビームの高周波イオントラップ及びレーザーと混入Beによる共同冷却装置の開発を進める。3) RI原子線共鳴装置本体部開発チーム:シミュレーションを進め原子スピン選択性を有する原子線共鳴装置本体部の設計を引き続き行う。4)物質科学研究チーム:前年度整備した装置を用い、CuOの単結晶の大型化(cm)を試みる。また、低温下で物質科学β-NMR測定が行えるよう、試料冷却システムの整備を更に進める。5) γ線核分光研究チーム: RIビームと宇宙検出器を組み合わせたγ線核分光実験の測定計画策定に向け基礎データを取得する。

更に当該装置を用い、β線検出型超高感度NMR法(β-NMR法)による新たな物質科学研究を開拓するとともに、宇宙研究用ガンマ線検出器と組み合わせた核物理の展開も目指している。現在、超低速不安定核生成ビーム装置(SLOWRI装置)から得る低エネルギーRIイオンを高効率に中性化させRI原子ビームを得るために鍵となる中性化装置として、線形リニアポールイオントラップを利用した中性化装置に関するの以下の装置設計及び必要機器の導入を進めた。SIMIONコードを使ったシミュレーションにより、イオントラップの大きさやセグメント数、軸方向振動電場の周波数などの最適化を進めている。また、イオンをトラップした時にそのままではRF加熱によりイオンをロスし実験に十分な長いトラップ時間を見込めないので、これを避けるためにレーザー冷却したBeイオンによる協同冷却を利用する。これに必要な冷却用レーザーの開発も進めており、近々の完成を見込んでいる。更に、入射するイオンと冷媒イオンは質量電荷比が近い方がトラップ条件近く簡単になるため、Be以外にもレーザー冷却が比較的可能なCa, Sr, Baイオンに必要なレーザーの用意ないしは開発設計も進めている。また、中性化試験には中性化した時にレーザーを利用した観測が容易なアルカリ原子イオンから着手する計画であり、そのために必要なレーザーの用意および設計も進めている。まずは既存の真空チェンバーを流用して協同冷却・中性化試験を行うために必要な真空排気装置、クライオ冷凍機、信号発生器などを導入し、また、レーザーを長時間安定に駆動するために数MHzもの高精度で波長を測定できかつ安定化フィードバックを行うことができる波長計を導入した。物質科学研究用の酸素RIプローブの開発研究では、磁気モーメント測定の結果がまとまり、当該研究で1名が博士号を取得した他現在投稿論文を準備中である。また関連核構造研究も1報投稿済である。酸素の電気四重極モーメント測定に関しては、関連する偏極・整列RIビーム生成の技術開発実験と共に、現在放医研で実験を実施中であり順調に進展している。また、研究対象とする物質であるCuOについては、4 mm角程度ではあるが、比較的大きな結晶を入手することができた。本研究の中心となるRI原子ビーム共鳴装置の開発では、最難関である中性化装置の開発に着手しているが、主要機器の詳細仕様設計やレーザー光源開発に時間を要しやや遅れ気味である。後者ではBeイオンの冷却レーザー(313 nm)は、939 nmの外部共振器型半導体レーザー(ECDL)を2つに分け、それぞれをテーパーアンプで増幅し、一方を第二次高調波発生器で470 nmに変換し、他方の939 nmとの和周波をとることで313 nmを得る方式とした。まず、種光となるECDLを新たに導入した高精度波長計を使うことで長時間安定に駆動できることを確認した。また、第二次高調波発生器までは最大60%程度にも達する変換効率を示し、目的に十分な性能を確認している。最後の和周波生成のところは最適化を進めている最中である。真空排気装置やクライオ冷凍機(振動が小さく、コンプレッサーに冷却水を必要としないものを選定した)は選定と納期に時間がかかったが、本年度内に納入できたため、開発試験のための装置組み立ての段階に速やかに移ることができる。