hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
垂直性急速眼球運動に関与する上丘からの出力神経機構の解析

(1)垂直性眼球運動細胞に終止する核上性脳幹・中脳注視中枢の解剖学的同定各外眼筋(上直筋,下直筋,上斜筋,下斜筋)の運動細胞を支配する核上性細胞がどこにあるかを明らかにした。ネンブタール麻酔をしたネコにおいて、上方注視または下方注視の垂直性眼球運動に関与するそれぞれの外眼筋の神経に高感度の逆行性神経追跡物質であるwheatgerm agglutinin conjugated to horseradish peroxidase(WGA-HRP)をとりこませた。WGA-HRPは、運動神経細胞にとりこまれ、逆行性に細胞体に運ばれ、さらにその細胞体にシナプス結合する核上性細胞の神経終末から取り込まれ、その核上性細胞の細胞体が標識される(transsynaptic labeling)。その結果,垂直系各外眼筋の運動細胞に投射する最終オーダーの介在ニューロンは,Forel H野,Cajal間質核,前庭神経核などに存在することが明らかとなり,その分布様式が明らかとなった。(2)上・下方向性眼球運動を誘発する上丘出力細胞の脳幹内投射部位の同定(1)で行った方法を用いて上丘を電気刺激し、各ネコで、上方・下方への眼球運動が起こる部位を同定し、そこに順行性に神経細胞を標識するBiocytin(細胞体から取り込まれて、その細胞の投射部位まで運ばれ、神経終末を染色することができる)を微量注入し、上丘からの出力細胞の終止する脳幹の部位を同定した。(3)二重標識法を用いた核上性細胞への上丘からの投射の同定次に同一のネコで、上丘に(3)の方法を用いてBiocytinを注入すると同時に、(2)の方法を用いてWGA-HRPを外眼筋神経に注入し、核上性細胞をWGA-HRPで標識した。それにより、同一の切片で、上丘からの順行性標識した神経終末を受ける動眼神経細胞に投射する核上性細胞を同定した。本研究は、垂直性急速眼球運動を発現させる核上性眼球運動中枢に関わる上丘からの出力神経機構を明らかにすることを目的として実験を行った。クロラロース麻酔をしたネコを用いて、上丘の各部位を微小刺激し、どのような眼球運動が引き起こされるかを観察した。さらに両眼において各6個の外眼筋の支配神経を剖出し、それらの神経活動を記録し、上述の方法で決定した垂直性眼球運動を引き起こす上丘の領域を微小電気刺激することによって、外眼筋神経のうちのいずれが活動するかを明らかにした。さらに第III神経核内の各垂直性眼球運動細胞へ左右上丘からの入力様式の詳細を解析するため,クロラロース麻酔をしたネコを用いて、第III神経核内の各垂直性眼球運動細胞から細胞内記録を行った。運動細胞はそれぞれの外眼筋の神経を剖出し,電気刺激することによって生じる逆行性応答によって同定した。上丘の各部位を微小刺激し、それによってそれぞれの動眼神経細胞にひきおこされる反応と,その潜時を解析することによって,動眼神経細胞までに何個のシナプスを介しているかを明らかにした。さらに,中継核の候補と考えられる部位に,ムシモルを注入し,機能的ブロックを行いながら,上丘からの入力への効果を調べ,中継核を電気生理学的に同定した。(1)垂直性眼球運動細胞に終止する核上性脳幹・中脳注視

中枢の解剖学的同定各外眼筋(上直筋,下直筋,上斜筋,下斜筋)の運動細胞を支配する核上性細胞がどこにあるかを明らかにした。ネンブタール麻酔をしたネコにおいて、上方注視または下方注視の垂直性眼球運動に関与するそれぞれの外眼筋の神経に高感度の逆行性神経追跡物質であるwheatgerm agglutinin conjugated to horseradish peroxidase(WGA-HRP)をとりこませた。WGA-HRPは、運動神経細胞にとりこまれ、逆行性に細胞体に運ばれ、さらにその細胞体にシナプス結合する核上性細胞の神経終末から取り込まれ、その核上性細胞の細胞体が標識される(transsynaptic labeling)。その結果,垂直系各外眼筋の運動細胞に投射する最終オーダーの介在ニューロンは,Forel H野,Cajal間質核,前庭神経核などに存在することが明らかとなり,その分布様式が明らかとなった。(2)上・下方向性眼球運動を誘発する上丘出力細胞の脳幹内投射部位の同定(1)で行った方法を用いて上丘を電気刺激し、各ネコで、上方・下方への眼球運動が起こる部位を同定し、そこに順行性に神経細胞を標識するBiocytin(細胞体から取り込まれて、その細胞の投射部位まで運ばれ、神経終末を染色することができる)を微量注入し、上丘からの出力細胞の終止する脳幹の部位を同定した。(3)二重標識法を用いた核上性細胞への上丘からの投射の同定次に同一のネコで、上丘に(3)の方法を用いてBiocytinを注入すると同時に、(2)の方法を用いてWGA-HRPを外眼筋神経に注入し、核上性細胞をWGA-HRPで標識した。それにより、同一の切片で、上丘からの順行性標識した神経終末を受ける動眼神経細胞に投射する核上性細胞を同定した。
ノシセプチンの疼痛閾値に与える影響と下行性抑制系の関与

クモ膜下nociceptin投与ラットにおいて,熱刺激に対する侵害閾値を観察し,用量反応関係を調べた.また,ホルマリンによる疼痛過敏への影響も調べた.対象と方法:生後5週以降の雄SDラットを用いた.nociceptinは生食で希釈しそれぞれ0.17,1.7,17nmol/10μlとした.実験1)ペントバルビタール麻酔下にラットの環椎後頭膜から尾側へカテーテルを8cm挿入した.2週間後にそのカテーテルをnociceptinの投与経路に使用した.ラットをnociceptin投与量で5匹ずつ生食を含めた4群に分けた.これらのラットの足底に放射熱を加え,足を引っ込めるまでの時間(WL)を測定した.cut-off timeは20秒とし,5分間隔で左右交互に3回ずつ測定した.左右各々の最小値を侵害閾値とした.実験2)ラットを実験1同様に4群に分けた.nociceptin投与10分後に,5%ホルマリン50μlを右後肢足底部に皮下注射し,疼痛反応を観察して用量-反応関係を調べた.また,疼痛行動も評価した.結果:実験1)WLは,各群に差がなく左右差もなかった.実験2)生食群を除いた3群すべてでWLに左右差をみとめた.nociceptin量に対し右足の侵害閾値をプロットして得た用量-反応曲線によると,nociceptinの量依存的に右足でWLが増加した.ホルマリンによる疼痛行動については各群で差がなかった.考察:nociceptinのクモ膜下注入は,量依存的にホルマリンにより生じた温熱過敏のレベルを減少させたが,疼痛行動の評価では差を認めなかった.ホルマリン量を減らすと差が得られるかもしれない.今後の研究の展開としては,ホルマリンを10μlに減らして実験2を行う.また,ホルマリンの代わりに疼痛過敏を生じるメカニズムが異なるカプサイシンを使用し比較検討する.クモ膜下nociceptin投与ラットにおいて,熱刺激に対する侵害閾値を観察し,用量反応関係を調べた.また,ホルマリンによる疼痛過敏への影響も調べた.対象と方法:生後5週以降の雄SDラットを用いた.nociceptinは生食で希釈しそれぞれ0.17,1.7,17nmol/10μlとした.実験1)ペントバルビタール麻酔下にラットの環椎後頭膜から尾側へカテーテルを8cm挿入した.2週間後にそのカテーテルをnociceptinの投与経路に使用した.ラットをnociceptin投与量で5匹ずつ生食を含めた4群に分けた.これらのラットの足底に放射熱を加え,足を引っ込めるまでの時間(WL)を測定した.cut-off timeは20秒とし,5分間隔で左右交互に3回ずつ測定した.左右各々の最小値を侵害閾値とした.実験2)ラットを実験1同様に4群に分けた.nociceptin投与10分後に,5%ホルマリン50μlを右後肢足底部に皮下注射し,疼痛反応を観察して用量-反応関係を調べた.また,疼痛行動も評価した.結果:実験1)WLは,各群に差がなく左右差もなかった.実験2)生食群を除いた3群すべてでWLに左右差をみとめた.nociceptin量に対し右足の侵害閾値をプロットして得た用量-反応曲線によると,nociceptinの量依存的に右足でWLが増加した.ホルマリンによる疼痛行動については各群で差がなかった.考察:nociceptinのクモ膜下注入は,量依存的にホルマリンにより生じた温熱過敏のレベルを減少させたが,疼痛行動の評価では差を認めなかった.ホルマリン量を減らすと差が得られるかもしれない.今後の研究の展開としては,ホルマリンを10μlに減らして実験2を行う.また,ホルマリンの代わりに疼痛過敏を生じるメカニズムが異なるカプサイシンを使用し比較検討する.
特異点論に着目したローレンツ空間の曲面論

5次元ド・ジッター空間内の余次元3の空間的曲面の研究を行った。空間的曲面に光的法方向をとり、対応する第二基本量が退化する接方向を漸近方向と定めた。ジェネリックな条件の下、階数2の集合は曲面上で正則曲線をなし、漸近方向から生成されるリフト曲面は階数2の集合上で特異点を持つことがわかった。また、bi-normal方向を定める方程式が重複度を持てば漸近方向を定める方程式も重複度を持つことを証明した。さらに漸近方向の重複度の情報を与える不変量を得た。ブラジルのサンパウロ大学を訪問し、M.Ruas氏, A. Claudia氏らと研究打ち合わせを行った。ド・ジッター空間内の余次元3の空間的曲面について調べるため、第二基本量に関わる漸近線の局所的分類とその分類条件の計算方法について議論を行った。第二基本量の係数から得られる行列の階数や漸近線の方程式から得られる判別式の計算を行い、さらに漸近線に関するいくつかの例を具体的に作成することができた。漸近線の分類に関する計算が複雑であっため、局所的分類の結論は未だ得られてないながらも、これまでに得られた計算から漸近線の局所的な分類が、特異点を持ついくつかの曲面と関係することが分かってきた。北海道大学を訪問し、泉屋周一氏と研究打ち合わせを行った。ド・ジッター空間における空間的部分多様体を時間発展させた時間的部分多様体について考え、時間的部分多様体の持つ幾何学的性質と特異点論との関係について議論を行った。その結果、時間的部分多様体の持つ幾何学的性質はラグランジュ・ルジャンドル特異点に関する理論を利用すればよいことがわかり、特異点の局所的分類について調べる道筋をつけた。曲面の漸近線の研究については、曲面の漸近線に関する方程式から得られる判別式から、漸近線や階数に関わるいくつかの条件を取り出すことができたが、条件が予想以上に複雑となった。そこで、現在は階数2、階数3について条件を絞って計算を行っているところである。時間的部分多様体の研究については、可微分写像の特異点と時間的多様体の幾何学的な関係を見つけ、特異点の分類を行うための計算の道筋をつけたところである。光的曲面の研究に関しては、不変量に関する計算がまだ手つかずの状態である。以上の結果から研究はやや遅れていると判断した。サンパウロ大学を訪問し、M.A.S.Ruas氏、A.C.Nabarro氏と研究打ち合わせを行った。ド・ジッター空間内の余次元3の空間的曲面上で定義される漸近線について調べるため、漸近線の方程式や特異点論を用いた局所的分類方法について議論を行った。まず第二基本量の係数から得られる行列の階数が2の場合を考え、漸近線に関する方程式について調べた。その結果、得られる方程式が代数的に解析しやすい形になることが分かり、階数が2における方程式の解と実際に現れる漸近線との関係について調べることができた。また、第二基本量の係数から得られる行列の階数が3の場合を含めて考え、漸近線のジェネリックな分岐について議論を行った。空間的曲面の漸近線の分岐についてジェネリックな分類はまだ完全に得られていない。しかし、特異点論を用いて代数的な条件を解析すれば、代表的ないくつかの漸近線について調べられることが分かった。スペインのバレンシア大学を訪問し、M.C.R.Fuster氏、E.S.Codesal氏と研究打ち合わせを行った。3次元ユークリッド空間内の曲面から誘導されるド・ジッター空間内における光的曲面について調べるため、光的曲面から構成される擬正規直交枠やローレンツ不変量について議論を行った。ユークリッド空間内の曲面に関係する光的曲面の新しいローレンツ不変量は現時点で得られなかったものの、光的曲面から構成される別の曲面を用いて不変量を構成する方策を議論することができ、ローレンツ不変量を用いて光的曲面を調べるための道筋をつけることができた。空間的曲面の漸近線の研究については、階数2において、漸近連に関する方程式と実際に現れる漸近線との関係について調べたが、漸近線のジェネリックな分類とその分類のための条件をまとめることができていない。そのため、漸近線の大域的な挙動についてはまだ調べてはいない。光的曲面の研究については、光的曲面から構成される擬正規直行枠について議論し、ユークリッド空間内の曲面の幾何学的な不変量の情報を持つド・ジッター空間内の別の曲面を光的曲面から構成したが、新しい幾何学的性質を説明するためのローレンツ不変量や特異点付きの可微分写像の構成することについてまだ手付かずの状態である。以上の結果から、研究はやや遅れていると判断した。平成27年度から平成29年度まで毎年サンパウロ大学のM.A.S.Ruas氏、A.C.Nabarro氏らとともに、ド・ジッター空間内の余次元3の空間的曲面の漸近線に関する研究を行った。空間的曲面から任意に選びだされる3本の擬正規直交基底によって決まる第二基本量を定め、その漸近方向から定められる漸近線と、その方程式の解の性質を調べた。さらに、方程式の解が表すリフト曲面が特異点を持つ条件を、擬正規直交基底の取り換えや曲面の座標変換によらない不変量を用いて調べた。空間的曲面には、階数2の点が曲線をなすという条件を仮定した上で、まず漸近方向の方程式に偽の解が現れる問題について調べた。

その結果、方程式が偽の解を持つ原因は漸近方向を定義するために必要な従法線方向を定める方程式の虚数解によるものであることが分かり、階数2の点における偽の解が現れる条件を明らかにした。さらに漸近方向の方程式やその判別式を調べる過程でいくつかの不変量が得られ、漸近方向の数や重複度などといった特徴はその不変量の値によって見分けられることを明らかにした。これまでの研究で得られた階数2の点の第二基本量の標準形を用いて、漸近方向の分類とその不変量の値の関係を調べた。漸近方向のリフト曲面は、階数が2の点で特異点を持つことが分かっていたが、その理由を漸近方向の方程式を用いて示すことができた。今後の課題は、漸近方向の方程式から定められるリフト曲面の特異点の分類である。平成28年度には、バレンシア大学のM.C.R.Fuster氏、バレンシア工科大学のE.S.Codesal氏らとともにド・ジッター空間内の光的曲面の研究を行った。5次元ド・ジッター空間内の余次元3の空間的曲面の研究を行った。空間的曲面に光的法方向をとり、対応する第二基本量が退化する接方向を漸近方向と定めた。ジェネリックな条件の下、階数2の集合は曲面上で正則曲線をなし、漸近方向から生成されるリフト曲面は階数2の集合上で特異点を持つことがわかった。また、bi-normal方向を定める方程式が重複度を持てば漸近方向を定める方程式も重複度を持つことを証明した。さらに漸近方向の重複度の情報を与える不変量を得た。空間的曲面の研究については、漸近線の研究で使用されているフレームワークを使用し、漸近線の局所的な分類に関する条件を求め、ジェネリックな分類を完成させる。時間的部分多様体の研究については、ラグランジュ・ルジャンドル特異点に関する理論を用いて特異点の分類を行い、時間的部分多様体の幾何学的性質を明らかにする。光的曲面の研究については、光的曲線の不変量や擬正規直行枠を用いた方法で光的曲面を調べる。空間的曲面の漸近線の研究については、はじめにいくつかの代表的な分岐をする場合の条件を優先的に調べる。次に、ジェネリックに現れる可能性のある漸近線の分岐について特異点論を用いて調べる。光的曲面のローレンツ不変量の研究については、光的曲面から構成される可微分写像からローレンツ不変量を構成し、さらに特異点付きの写像から得られる特異点の幾何学的性質について調べ、元の光的曲面との幾何学的関係を調べる。微分幾何学研究打ち合わせに係る出張等は予定通り行われたが、研究に関する一部の書籍の購入が年度をまたいだこと、論文作成に必要な印刷機の消耗品等の購入費が安く済んだことが主な理由である。研究打ち合わせや学会出席に係る出張は予定通り行われたが、ブラジル・スペインへの2か国の出張を一回の出張にまとめたこと、本年度の物品等の購入費が少なかったことが主な理由である。M.Ruas氏, A. Claudia氏との研究を継続するための渡航費用に使用する。さらにバレンシア大のFuster氏, Sanabria Codesal氏らとも研究打ち合わせを行う。国内研究会・研究打ち合わせにおける旅費、研究に関する書籍の購入費、および論文作成に必要な印刷機の消耗品等の購入費に使う。本年度もRuas氏Nabarro氏との研究打ち合わせを継続するための渡航滞在費用に使用する。
発生・発達に伴う心臓機能の変化に関する生理学的・薬理学的研究

本研究の最も特徴的な点は、(1)成熟マウス心筋において、他の動物種とは事なり、α受容体刺激が陰性変力作用を示すこと、(2)新生児心筋では陽性変力作用を示すが、生後発育に伴って反応の逆転が起こるということである。他の動物種では、すべてα-受容体刺激は陽性変力作用を示すという観点からみて、特に(1)のメカニズムに興味が持たれるので、本年度は特にこの点に研究の重点をおいた。本年度得られた主な実験結果は次のように要約できる。1)α受容体刺激による陰性変力作用は、細胞外Ca^<2+>濃度の上昇により抑制される。2)α受容体刺激による陰性変力作用は、高濃度ウアバインにより抑制される。3)α受容体刺激による陰性変力作用は、細胞外Na^+濃度の減少により抑制される。4)単離細胞を用いた実験により、α受容体刺激はNa,Kポンプ電流には影響しない。5)単離細胞を用いた実験により、α受容体刺激はNa/Ca交換電流を増強する。以上の結果より、成熟マウス心筋におけるα受容体刺激の陰性変力作用のメカニズムとして、Na/Ca交換機構の増強が示唆された。この機構により細胞内Ca^<2+>濃度が減少する結果、陰性変力作用が出現するものと考えられる。1)と3)はこの機構に由来する細胞内Ca^<2+>濃度を増加させる処置と考えられるので、α受容体刺激による陰性変力作用が抑制されるものと考えられ、すべての結果が矛盾なく合致する。
音楽伝承の多様化と統合のダイナミクス:江戸時代の雅楽伝承と楽人の交流

本研究は、江戸時代の雅楽における伝承の多様化と統合の問題を、楽人の家系や上演記録と実際の管楽器の楽譜の分析によって考察するものである。従来、雅楽の楽人は、京都、奈良(南都)、大坂(天王寺)の三方、あるいは家ごとに独自の伝承が保たれてきたと考えられてきた。しかし江戸時代以降、三方の楽人は、演奏機会の共有や養子縁組によって、非常に頻繁で複雑な交流をしており、それに伴って「家の伝承」も必然的に交流している実態が明らかになった。本論は、その「人の交流」と楽譜の分析によって、流派とその具体的な音楽的差異を実証的に明らかにした。本年度は、まず、『地下家伝』『群書類従』『楽家録』『狛氏新録』などの史料と、西山松之助、南谷美保らの先行研究によって、中世末から江戸初期にかけての楽所の再編と、楽家の伝承の断絶・復興について整理した。雅楽の伝承は、京都、奈良、大坂(天王寺)の三つの楽所に分かれ、各地城で龍笛、篳篥、笙、琵琶、箏、左舞、右舞等を専門に伝承する家系が伝承してきた。しかし、応仁の乱後の京都楽所再興時に、京都、奈良、大坂の地域を越えて伝承の継承がはかられた。具体的には、(1)奈良、大阪の楽人を呼び寄せて京都の楽人とともに宮廷儀式で演奏させる、(2)途絶した京都の楽家を、奈良、大阪の楽人を養子として継がせる、(3)京都の特定の楽家だけで保存されてきた伝承を、血統が途絶えた時の保険に、他家にも伝承させる、などの方策がとられた。江戸中期以降は、楽家相互の養子縁組がさらに盛んになり、地域と家を越えた伝承の交流の様態が明らかになった。一方、上記の作業と平行して、楽書の記述と楽譜史料の調査を行った。調査の過程で天王寺系の楽人が著した『龍笛吹艶之事』と『龍笛案譜之記』という二点の楽書が新たに見つかり、その記述から、楽人同士の養子、交流が盛んに行われていたにもかかわらず、音楽伝承の系統について、「天王寺流」「北京」「南都流」など旧来の三方楽所を意識した概念が強いこともわかった。また、同史料からは、龍笛を伝承する際に用いられる「唱歌」の流儀に、「天王寺」と「南都」があり、前者は母音のエ行を含むことが確認できた。また、伏見宮家や菊亭家旧蔵の複数の龍笛譜の分析から、江戸時代には、現在と異なる龍笛の唱歌が少なくとも三系統あり、その中の一つは、エ行を含む天王寺系であることもわかった。本研究は、江戸時代の雅楽の伝承の系統について、楽人の家系と実際の管楽器の楽譜の分析によって、分析、研究することを目的としている。楽譜は、特に「唱歌(しょうが)」と呼ばれる、意味の無い音節から鳴る旋律を覚えるための歌の楽譜を分析の中心としている。昨年度は、楽人の系統の基礎的な調査・整理と、楽譜の調査収集、入手した資料の分析を行った。本年度は、昨年収集した資料のさらに詳細な分析と、未入手資料の調査、分析を行った。分析した資料は、宮内庁書陵部蔵の龍笛譜『龍笛仮名譜(兼頼譜)』『六調子曲譜和琴(貞致譜)』『六調子曲仮名譜(新浄安院譜)』『六調子曲仮名譜(季資譜)』、専修大学蔵の一連の「狛家横笛譜面(近貞譜)」、東北大学狩野文庫蔵の龍笛譜、篳篥譜10本程度である。その結果、唱歌の子音と母音の使い方、音を延ばす音引きの表記の観点から、江戸時代には、数種類の系統があることがわかった。上記と平行して、本年度はさらに、狛氏の『楽所録』(国会図書館蔵)、東儀文均の『楽所日記』(国会図書館蔵)、四天王寺林家旧蔵楽書類(京都大学図書館蔵)などの記録類の記述から、江戸時代の宮中行事、武家の行事における楽人の奏楽実態等について分析を行った。その結果、日常の行事、特別な行事、関西でなく江戸や日光で行われる行事などのいくつかの異なる機会による、参加する楽人の顔ぶれ、系統の差異などが明らかになった。本研究は、楽人の家系や上演記録と実際の管楽器の楽譜の分析によって、江戸時代の雅楽伝承の系統を考察するものである。従来、雅楽の楽人は、京都、奈良(南都)、大坂(天王寺)の三方、あるいは家ごとに独自の伝承が保たれてきた。と考えられてきた。

本論は、その「人の交流」と、楽譜の分析による流派の具体的な音楽的差異を実証的に明らかにした。本研究は、まず、南都狛氏の『狛氏新録』『楽所録』『芝家日記』、天王寺方の東儀文均の『楽所日記』、その他の系図、行事の記録などから、三方の楽人の家系と実際の上演機会(楽壇の状況)について考察した。江戸時代初期以来、奈良と大坂の楽人の一部は京都に住み、京都方楽人と一緒に活動した。たとえば、ある在京天王寺方の楽人は、大坂在地の親戚よりも京都方や在京南都方の楽人との交流の方が密であった。ここでは、三方の出自を越え「京都の楽壇」としての音楽的コンセンサスが形成されたと推察される。また、家、三方を越えた養子が頻繁に行われたことにより、一つの家の中に、天王寺方の篳篥、南都方の笛、南都方の篳篥、というように、異なる地域と技芸の伝承者が同居する状況があることも明らかになった。龍笛と篳篥の楽譜は、江戸時代以降一般的となる唱歌(しょうが)譜を分析した。唱歌は稽古時に旋律を覚えるために歌われるため、家の流儀が強く出る。主な分析資料は宮内庁書陵部蔵の龍笛譜、篳篥譜(東儀兼頼撰、伝・伏見宮貞致親王撰、新浄安院所持譜、安倍季資校閲譜ほか15点程度)、専修大学蔵の一連の「狛家横笛譜面(近貞譜)」、東北大学狩野文庫蔵の龍笛譜、篳篥譜(東儀文均撰、東儀鳳凰撰など10点程度)等である。その結果、唱歌の子音と母音の使用法、音引きの表記の点から、江戸時代には龍笛、篳篥各々数種類の唱歌の系統があり、一部は南都系、天王寺系と同定された。また、天王寺系の内部には異なる複数の唱歌体系が存在することもわかった。今日使用する『明治撰定譜』の龍笛唱歌は南都系、篳篥唱歌は天王寺の一系統を引くことが、江戸時代の唱歌の系統的整理から実証的に証明された。
活性酸素種により誘導されるエピゲノム変化を通じた多段階発癌機序の解明

本年度は、GATA1変異iPS細胞で見られた異常な血液分化の表現型の起点であると考えられる血液前駆細胞分画の同定を行った。血球分化過程で、GATA1変異の有無に関わらず誘導された血液前駆細胞分画を各クローンから単離、形態を確認した結果、いずれの分画においてもGATA1変異の有無による形態の差は認められなかった。単離した前駆細胞分画を各血液系統へ分化誘導及びコロニー形性能の解析を行った結果、CD34+CD41+CD71+分画を、原因分画の一つとして同定した。この分画について遺伝子発現プロファイル解析を実施したところ、GATA1変異細胞由来の細胞では、DNAダメージやSTAT経路の亢進、TGF-βシグナルや活性酸素種還元酵素の低下等が認められた。これらの遺伝子発現パターンは既報の腫瘍細胞で高頻度に見られるプロファイルと類似していた。この結果は、遺伝子発現パターンで得られた結果と一致し、今回同定した分画がTAMの異常な血球分化を引き起こす原因であるだけでなく、癌細胞に類似した特徴をすでに獲得していることを示唆するものであった。次に、TAM特異的iPS細胞の免疫不全マウスへの移植を試みたが、6ヶ月間に渡る経時的な追跡では、ヒト細胞のマウス骨髄への生着は認められなかった。一方で、AMKL由来の細胞株を移植したマウス骨髄では、ヒト白血病細胞の生着が認められた。そこで、in vivoでTAMの解析を行うために、細胞の生着に必要な微小環境を改変することで移植系をTAMに適応出来る系の構築を試みるために、マウスの微小環境を解析する必要があると考え、その解析方法にWhole-mount解析を選択した。この方法の習得のために、米国国立衛生研究所の向山洋介研究室に3ヶ月間滞在し、技術を学んだ。現在この技術を用いて、骨髄内及びTAMの発症の場として一般的に考えられている肝臓を解析している。29年度が最終年度であるため、記入しない。血球分化において重要な活性酸素種を同定し、ダウン症に合併する前白血病(TAM)及び白血病の多段階発癌機序の解明を、1) trisomy 21によるゲノム不安定性、2) GATA1変異の影響及び、3)エピゲノムの変化という視点から検討することを目標に研究を行っている。実験には、Informed consentを文書にて得た、TAMを発症していないダウン症患者及び、TAMを発症したダウン症患者由来のiPS細胞を樹立し、ゲノム編集技術を用いてGATA1遺伝子変異を導入、あるいは修復し、isogenicなiPS細胞を作製し、実験を行う。まずは、作製したTAM患者由来のiPS細胞を血球分化させる過程でエピゲノムの変化、さらにはGATA1遺伝子変異の影響を検討する。また血球分化において、どの種の活性酸素種が、どの段階で影響を及ぼしているかを同定することで、血球分化における活性酸素種の役割を解明し、同定した活性酸素種を調節することにより、TAMでない患者由来のiPS細胞からの血球分化過程でGATA1変異やエピゲノム変化が誘導されるかどうかを検討する。さらに、マウスを用いた系において、GATA1変異を獲得した血液前駆細胞を移植し、活性酸素種を調節することで、病態再現・発症機序の解明を試みる。本研究により小児白血病発症のメカニズムの一端が明らかとなり、生体モデルを含めた新たな疾患解析モデルが確立されれば、将来これらを用いたさらなる解析や、治療へと結びつく研究や新薬の開発へとつながり、真の白血病克服への可能性が開かれる。また、活性酸素種の血球分化や多段階発癌機構への関与が明らかになることで、白血病だけでなく他臓器における癌の制御にも繋がる。今年度は疾患特異的iPS細胞の樹立、ゲノム編集と血球分化解析を行った。TAM患者1名の芽球及び寛解時の末梢血単核球より樹立したiPS細胞、及びTAMを発症していないがトリソミーとダイソミー双方を含むダウン症患者由来B細胞株より樹立したisogenicなトリソミー/ダイソミーiPS細胞を得た。iPS細胞の樹立はエピソーマルベクター6因子を用いて行い、TAM芽球由来iPS細胞で患者細胞と同様のGATA1変異を有することを確認した。さらに、TAM患者の芽球由来iPS細胞において、TALENを用いてGATA1変異の修復を行ったクローンを得た。また、TAMではないダウン症患者由来のトリソミー/ダイソミーiPS細胞パネルについて、CNV解析を行い、適正クローンの選別を実施、クローンを選択後、TALENを用いてGATA1変異を導入したクローンを得た。次に、単層培養でstep-wiseに血球分化を行う方法を用いて、分化実験を行った。まず多能性の血球前駆細胞(CD34+CD43+)への分化能を検討したところ、21番染色体とGATA1のステータスによる優位な差は検出されなかった。さらに各血球系譜へ分化を進めると、21番染色体の数には関わらず、GATA1変異を有する株で、CD71+CD235a+赤芽球系細胞への著しい分化阻害、CD41+CD42b+巨核芽球系細胞への成熟阻害が認められた。一方、CD41-CD43+骨髄球系細胞細胞への分化については、分化効率の増大が認められた。また、赤芽球系への分化阻害が著しかったことから、この表現型を用いて薬剤スクリーニングを行うための血球分化系の最適化を試みた。

最後に健常人末梢血由来の好中球を用いて活性酸素種を検出する系を応用し、iPS細胞において蛍光プローブを用いてフローサイトメトリーでの活性酸素種の検出系の構築を進めている。血球分化において重要な活性酸素種の種類を同定し、ダウン症候群に合併する前白血病病態(TAM)及び、そこから発展する真の白血病の多段階発癌機序の解明を、1) trisomy 21によるゲノム不安定性、2) GATA1変異の影響及び、3)エピゲノムの変化という視点から検討することを目標に研究を行っている。具体的には、Informed conseneを得た、TAMを合併していないダウン症候群患者及び、TAMを発症したダウン症候群患者由来のiPS細胞を樹立し、ゲノム編集技術を用いてGATA1遺伝子変異を導入、あるいは修復し、isogenicなiPS細胞を作製し、実験を行う。まずは作製したTAM患者由来iPS細胞を血球分化させる過程において、GATA1遺伝子変異の影響及び、エピゲノムの変化を解析し、得られた差から病態を形成する起点となる血液前駆体の分画を探索する。次に、どの種の活性酸素種が、どの段階で分化に影響を及ぼしているかを同定することで、血球分化における活性酸素種の役割を解明する。さらに同定した活性酸素種を調節することにより、TAMでない患者由来のiPS細胞からの血球分化過程でGATA1変異やエピゲノム変化が誘導されるかどうか検討を行う。最後に、in vivoの系において、GATA1変異を獲得した血液前駆細胞を移植し、活性酸素種を調節することで、病態再現・発症機序の解明を試みる。本研究により、小児白血病発症のメカニズムの一端が明らかとなり、生体モデルを含めた新たな疾患解析モデルが確立されれば、将来これらを用いたさらなる解析や、治療へと結びつく研究・新薬の開発へと繋がり、真の白血病克服への可能性が開かれる。また、活性酸素種の血球分化や多段階発癌機構への関与が明らかになることで、白血病だけでなく他臓器に置ける癌の制御へと繋がる糸口になると考えられる。平成28年度までに、TAM患者及びTAMを発症していないダウン症患者由来の体細胞からiPS細胞を樹立し、ゲノム編集によってGATA1変異導入あるいは変異修復を行い、染色体コピー数及びGATA1変異以外の遺伝子背景が揃ったisogenicな以下の4種類のクローン[(1) 21番トリソミー(GATA1変異なし)、(2) 21番トリソミー+GATA1変異あり、(3) 21番ダイソミー(GATA1変異なし)、(4) 21番ダイソミー+GATA1変異あり]を得た。これらの細胞のうち2D血球分化系によりin vitroで分化させたところ、TAM芽球由来iPS細胞(21番トリソミー+GATA1変異あり)はそのGATA1修復iPS細胞及びTAM-T細胞(芽球ではない)由来iPS細胞(21番トリソミー(GATA1変異なし))と比較して、in vitroで赤芽球系への分化阻害、巨核球系での成熟阻害、及び骨髄球系への分化促進を呈することが明らかになった。この結果は、未熟な細胞が異常増殖することに定義づけられるTAMの病態を再現していると考えられた。平成28年度は、より詳細な血球分化の段階的な検討により、血球前駆細胞のコミットメントが障害される細胞が由来する分化ステージの同定に着手した。候補となる分画をこれまでの解析から推測、単離し、形態・継続培養・コロニー系性能、及び遺伝子発現のプロファイルを探索している。
超伝導オプティカルフラックスメモリーの開発

パルス幅50フェムト秒の光パルスを用いて、超伝導電流を変調し、磁気エネルギーを超高速制御することにより、超伝導ループ中での、磁束量子の生成・制御・消滅に成功した。このとき、テラヘルツ電磁波放射マッピング法を用いて、磁束及び超伝導電流分布の非破壊・非接触観測装置を開発した。磁束膜厚約100nmのYBa_2Cu_3O_<7-δ>,薄膜を用いて、超伝導ループを形成し、超伝導電流を印可した状態、或いは約1mTの外部磁場印可した状態でその一部に、直径約25μmの光パルスを照射し、磁束を生成した後、外部電流或いは外部磁場を除去した状態で、光照射し、放射されるテラヘルツ電磁波を観測することで、磁束の量子の存在を検出し、その磁束量を見積もった。その結果、フェムト秒レーザー励起により生成・変調される磁束量子を、20個単位の分解能で観測することに成功し、様々な実験結果から、この現象は従来の理論では説明できない新しい現象であることを示した。一方、この現象を基盤として、単一磁束量子の制御が可能となる超伝導光磁束トラップメモリーの設計を行った。設計デバイスは、光により磁束量子を制御する超伝導ループと、捕獲された磁束を検出する超伝導量子干渉デバイス(スクイド)を組み合わせることとし、そんスクイドの配置について検討した。その結果、超伝導ループ中に光誘起された単一磁束量子に発生する磁場が観測可能であることを明らかとし、超伝導ループに、スクイドを直結したデバイスが最も有力な構造であることを示した。フェムト秒光パルスを高温超伝導体に照射することにより、超伝導電流を高速変調し、その変調に伴う超伝導ループでの磁束生成を実現することによる新しいタイプのメモリーを提案し、単純な構造によるメモリーを試作し、基本動作の確認に成功した。酸化物高温超伝導体としてYBa_2Cu_3O_<7-δ>を採用し、レーザーアブレーション法により膜厚約150nmの薄膜を成長し、フォトグラフィー法と湿式エッチングにより、約30μm直径の穴を持つ、幅約100μmのラインによりループを形成した。転移温度以下に冷却したメモリーに、一方向から電流を印可することにより、ラインに対して平行に電流を流し、ループの一部(直径約40μm)にレーザーパルスを照射し、書き込み電流を止めた後に、光励起によるテラヘルツ電磁波放射により、約60cm離れた点から、ループに書き込まれた磁束の検出を行った。その結果、書き込み電流と、レーザーの照射位置により制御された磁束がループに書き込まれていることを確認した。書き込み現象は、超伝導電流の変調で説明され、ループ内でのカイネティックインダクタンスに均衡がとれている場合、あるいは不均衡になっている場合、および雪崩的変調が起こっている場合の3種の動作モードが存在することを発見した。このメモリー動作は、光の強度や書き込み電流に大きく依存することから、時系列フェムト秒光信号を磁束量子の生成により電気的な信号に変換する光インターフェイスや、フェムト秒の2次元的信号を検出する画像メモリーなどへの応用が可能であることを提案した。
有機半導体膜における縦方向移動度の向上とデバイス応用

有機半導体薄膜における縦方向移動度を抜本的に向上させることを目的として、基板上の分子配向制御および三次元的な伝導を示す材料の探索を行っている。昨年度初めて作製に成功した、塗布プロセスから成膜できる還元型酸化グラフェン(rGO)層によるtemplate layerを用いて、さまざまな有機薄膜に対して適用し系統的な検証を行った。一般的にface-on配向しやすいことが知られているCuPcだけでなく、ヘリングボーン構造を取り二次元的な結晶構造を持つpentaceneやDNTTなどを用い、さらに配向評価として本年度はSPring-8での微小角入射X線回折測定も行い、精密に配向膜の構造を調べた。その結果、一般的にface-on配向の対象とはならないpentaceneやDNTTにおいても、部分的にヘリングボーン構造が横倒しになって縦方向に伝導パスができるような配向をとることが観察された。慎重に縦方向移動度を評価した結果、これらのヘリングボーン構造をとる化合物においても縦方向移動度の向上が観察された。さらに、このようにして作製したrGOによるface-on配向膜を、CuPc/C60のヘテロ積層型の有機薄膜太陽電池に適用した。その結果、CuPcのface-on配向化に伴い、エネルギー変換効率は1.5倍程度に向上した。face-on配向の効果としては1縦方向のキャリア輸送の改善、2遷移双極子モーメントが寝ることによる吸収強度の増大、3励起子拡散長の増大、の3つの要因が考えられるが、三つの要因すべてにおいて改善が見られていることが分った。また、縦方向移動度を評価するためのMIS-CELIV法の検討を引き続き行っている。本年度、ホール移動度については正確な移動度を評価するための測定条件を確立することができ、非常に高抵抗の樹脂分散膜まで評価することに成功した。本研究課題では大きく分けて、1縦方向移動度向上のための分子配列制御方法、2縦方向高移動度に適した材料の探索、3縦方向移動度の測定手法、4縦方向高移動度を活かしたデバイス性能向上、の4つの柱を念頭に研究を行っている。1については塗布グラフェンtemplate layer層という強力な手法を編み出しほぼ達成している。3については、MIS-CELIV法が徐々に確立されてきて、ホール移動度に関してはほぼどのような材料でも評価できる目途が立った。4について、これまでは縦型メタルベース有機トランジスタへの適用例があるだけであったが、本年度は初めて有機薄膜太陽電池へと適用し、期待通りにキャリア輸送、吸収、励起子拡散のすべての面において効果があることが確認できた。2については、水素結合の面内ネットワークを使うことで界面との相互作用に関係なくface-on配向を実現する化合物を見つけており、次年度において新規化合物の合成も含めた新しい戦略に基づくface-on配向膜の作製に展開することになった。さらに、全く別の視点として、template layerのために作製したrGO膜が、MIS型の縦型有機トランジスタのソース電極として使えるという、新しいデバイスの可能性も見つけることができ、今後の検討項目が広がっている。以上の状況より、(1)当初の計画以上に進展していると判断した。我々が確立した塗布rGO(還元型酸化グラフェン)膜のtemplate layerを用いて、有機半導体分子の晶系と分子配向と輸送特性、これら3つの間の関係を系統的に明らかにしていきたい。そのために、実験結果をサポートする、電荷カップリング計算や、近年手法の改良が進んでいる分子間力を評価する手法を投入して、分子の凝集構造を形成するドライビングフォースと半導体特性(キャリア輸送特性)との関係を系統的に明らかにしていきたい。さらに、ここまでのアプローチとは異なる、水素結合ネットーワークを用い、基板との相互作用によらないface-on配向の可能性を新たに検討し、それに適した材料の探索を新規化合物の合成も含めて検討する。さらに、本年度その兆候を見つけた、rGOをソース電極とするMIS型縦型有機トランジスタの可能性を検討し、「ソース電極と分子配向を誘起する機能」の両方の機能をrGOが担う、新しいタイプの縦型有機トランジスタへと展開することで、まだまだ研究例の少ない縦型有機トランジスタの性能向上をねらっていく。有機半導体薄膜における縦方向移動度を抜本的に向上させることを目的として、まずは基板上の分子配向制御を試みた。具体的には、平面π共役分子を基板に対してface-on配向させるためのtemplate layerの検討を行った。今年度は新たに、グラフェン層をtemplate layerとして用いることを検討した。既往の研究として、CVDで形成したグラフェン層を基板に転写するなど極めて複雑な工程を経て成膜されたグラフェン膜のtemplate layer効果は知られていたが、今回、溶媒に分散した酸化グラフェンを塗布成膜した後に、還元処理することによって、ほぼ一層程度のグラフェンtemplate layerを作製する手法を新たに開発した。このグラフェン膜上に成膜した銅フタロシアニンは、X線回折で測定する限りほぼ完全なface-on配向を実現した。また、通常は必ずedge-onになることで知られるpentaceneにおいてさえ、face-on配向を主成分となる薄膜を作製することに成功した。また、縦方向移動度を評価するための手法として、注入の影響を強く受けるSCLC法の問題点を解決するために、新しい測定手法であるCELIV法(Charge Extraction by Linearly Increasing Voltage)の検討を行っている。

特に今年度は、絶縁膜にキャリアを蓄積した後に取り出す時の変位電流から移動度を求めるMIS-CELIV法について、縦方向移動度測定の新たなスタンダード手法として確立するための条件検討を行った。その結果、アモルファス有機半導体であるNPDにおいては、極めて理想的な、理論式に従う過渡電流が得られ、電界強度依存性を含めて正確にホール移動度を測定できることが分かった。本研究課題では大きく分けて、1縦方向移動度向上のための分子配列制御方法、2縦方向高移動度に適した材料の探索、3縦方向移動度の測定手法、4縦方向高移動度を活かしたデバイス性能向上、の3本柱からなる。今回、1については塗布グラフェンtemplate layer層という強力な手法を編み出しており、今後の基盤技術として改良が期待される。また3についても、移動度が改善するにつれて縦方向移動度の信頼性のある評価方法が問題になってくることから、MIS-CELIV法という世界的に見てもまだあまり研究されていない新たな手法で縦方向移動度が有効に評価できることを見いだしたことは今後の展開につながる。。さらに、今年度は実績として外部に発表するところまでは到達しなかったが、2の材料探索について、結晶構造データベースの探索により三次元的伝導に有利な結晶構造を持つ分子を見つけており、今後、材料開発の側面からのアプローチも可能になると考えている。以上の状況より、(2)おおむね順調に進展していると判断した。有機半導体薄膜における縦方向移動度を抜本的に向上させることを目的として、基板上の分子配向制御および三次元的な伝導を示す材料の探索を行っている。昨年度初めて作製に成功した、塗布プロセスから成膜できる還元型酸化グラフェン(rGO)層によるtemplate layerを用いて、さまざまな有機薄膜に対して適用し系統的な検証を行った。一般的にface-on配向しやすいことが知られているCuPcだけでなく、ヘリングボーン構造を取り二次元的な結晶構造を持つpentaceneやDNTTなどを用い、さらに配向評価として本年度はSPring-8での微小角入射X線回折測定も行い、精密に配向膜の構造を調べた。その結果、一般的にface-on配向の対象とはならないpentaceneやDNTTにおいても、部分的にヘリングボーン構造が横倒しになって縦方向に伝導パスができるような配向をとることが観察された。慎重に縦方向移動度を評価した結果、これらのヘリングボーン構造をとる化合物においても縦方向移動度の向上が観察された。さらに、このようにして作製したrGOによるface-on配向膜を、CuPc/C60のヘテロ積層型の有機薄膜太陽電池に適用した。その結果、CuPcのface-on配向化に伴い、エネルギー変換効率は1.5倍程度に向上した。face-on配向の効果としては1縦方向のキャリア輸送の改善、2遷移双極子モーメントが寝ることによる吸収強度の増大、3励起子拡散長の増大、の3つの要因が考えられるが、三つの要因すべてにおいて改善が見られていることが分った。また、縦方向移動度を評価するためのMIS-CELIV法の検討を引き続き行っている。
超高速微細ピクセル検出器が拓く構造生物学の新展開

タンパク質のX線構造解析用に、素粒子実験向けに開発された最新のピクセル型検出器DEPFET(DEpleted P-channel Field Effect Transistor)を応用した高精細高速読み出し検出器を制作した。放射光X線を用いた評価実験を行い、DEPFETが既存のX線検出器を上回る位置測定精度でタンパク質結晶や溶液からの回折像を撮影でき、しかも高速なヒット情報の取り出しが可能なことを示した。センサーモジュールを並べてメガピクセル級の大面積検出器を構成することで、高難度タンパク質の微小結晶構造解析や時分割溶液散乱へ適用され、新しい測定・解析技法が切り拓かれることが期待される。DEPFET検出器がX線の回折点観測にも原理的に利用できることを証明するため、KEK放射光施設のタンパク質結晶構造解析用X線ビームライン上に小面積のDEPFET検出器を設置し、タンパク質からのX線回折点イメージを観測してその分解能を評価する実証実験を行った。検出器を位置決めするためのステージには既存のものを組み合わせた簡易なものを用いた。条件を揃えた測定をDEPFET検出器および既存のPilatus検出器で行い比較した結果、DEPFET検出器で測定された回折点がより高い位置分解能を持つことが確認できた。DEPFET検出器には現段階でピクセルサイズや読出しスピードの異なる2つのタイプが利用可能である。十分に強度を落としたダイレクトビームを用いて、それぞれの検出器のビームエネルギー依存性やビーム入射角依存性を調査した。ビームエネルギーを4keVから17keV近傍の範囲で変え、入射角を0度から60度近傍までの範囲で振って測定を行った。また、速い読み出しで得た画像データ情報に対し、読み出し回路内(FPGA)で情報蓄積(フレームヒットデータ情報を加算)にできるよう改良を行うことにより装置アライメントを効率的に行えるようになった。DEPFET検出器から光ファイバー経由で送出された高速デジタル信号をRocketIOという通信規格で受信し、これを内部に一時的にバッファしてPCI-expressによってPCに出力するためのハードウェアと、そこに塔載されたVirtex-6 FPGA用のファームウェアを、ボード開発業者と協力して開発し、次年度以降のDAQ研究のための準備をした。小面積DEPFETセンサーをX-Y二軸上で走査してニワトリコラーゲンからの小角散乱像を測定した。測定はKEK-PFのビームラインBL-10Cで行われた。小面積の像を結合した像(大面積検出器を模擬したもの)からは分子の構造を反映した明瞭な小角散乱パターンが観察された。小面積センサーの感度ムラや欠陥ピクセルを調査する目的で、センサーに空間的に一様なX線(フラットフィールド)ビームを照射し、得られたイメージを解析した。結果として欠陥ピクセルは存在せず、センサー周辺部の数ピクセル幅でノイズが大きい(S/Nが低い)ことが分かった。検出器の位置分解能を決める特性の一つ、ポイントスプレッド関数を実測した。KEK-PFのビームラインBL-5Aにおいて、二点ピンホール(Φ10ミクロン)配置を作り、センサー面にエネルギー12.3keVの小径ビームを照射できるようなセットアップを組んだ。ビームの広がり(10ミクロン強)を仮定すると、ポイントスプレッド関数は1ピクセル(20ミクロン)以下であることが示された。小径ビームをセンサーに斜め入射させたときのポイントスプレッド関数に関しても測定および評価を行った。小面積のDEPFET検出器(256x64ピクセル、20ミクロンピクセルサイズ)を自動ステージで平面上を走査させ、放射光ビームの露光と同期させることで、広い立体角でタンパク質(ニワトリ卵白リゾチーム)結晶からの回折像を撮影した。各位置で得られた小面積の回折像は位置情報をもとに結合(画像処理)され、作製予定の大面積の検出器で広い立体角をカバーした測定を模擬した。合計390枚(=39行x10列)を若干のオーバーラップを含んで結合した回折像は、結晶からの特徴的な回折パターンを明瞭に示していた。また、特定の回折点に着目すると精細なプロファイルを得られていることが判明した。このような精密測定は実効的なピクセルサイズが大きいCCD検出器やPilatus検出器では不可能であり、ピクセルサイズの小さいDEPFETセンサーの特徴を示したものと考えられる。平成25年度までに行ったテスト実験に基づきDEPFETセンサーおよび検出器の基本仕様を決定した。センサーは素粒子原子核実験用検出器BELLE-II PXDとほぼ同仕様(厚さ75ミクロン、ピクセルサイズは50x55ミクロン)のものを用い、低エネルギーX線に特化した23メガピクセルの平面型検出器とした。センサーモジュールの配置は、不感領域を考慮した二通りのレイアウトが可能である。センサー製作はドイツ・マックスプランク研究所の協力によって進められているが、センサーの製作歩留りおよび製品品質の再現性に問題が生じ、26年度中のセンサー製作が困難であることが判明した。そのため研究を一年間延長し、工程パラメータ(温度管理やハンダ付等)の問題解決の後に、平成27年度中に16枚のセンサー(電極設置前段階)を完成させた。センサーのサポート構造体を試作し、ダミーのセンサーを製作・設置して問題ないことを確認した。複数のセンサーモジュールを支えるメインのサポートフレームについても、熱交換器や冷却配管を含め製作が完了している。放射光実験を遂行する上で必要となるデータ量およびデータ転送レートの見積を行った。

データストレージにはSSD(1.6TB以上)を採用することやストレージサーバーおよびネットワークカードの構成等を決定した。これに基づきセンサー電源やデータ読み出し部関連物品(DHH(data handling hybrid)、PCIeカード、ストレージサーバ等)の製作および導入を行った。DHHからPCIeへのデータ伝送試験を進めており、開発環境の立ち上げおよびファームウェア書き込みまでが完了している。ドイツマックスプランク研究所との協力のもと行われるセンサー製作において、製造歩留りおよび製品品質の再現性に問題が発生し、解決のために時間を要したため。シリコンウェハー基板上を幅数ミクロン長さ数センチに及ぶアルミニウム配線を行う技術的に挑戦的な工程であり、予期せぬ問題が発生した。具体的には、工程パラメータの最適化のため試験ランを追加し、温度管理やハンダ付行程の条件を変えた試作品の評価行う必要があった。そのため半年以上製作スケジュールが遅れ、更には納期を要する物品であるため発注すなわち研究遂行はほぼ一年近く遅延した。DEPFETセンサーの生産歩留りの問題を解決するため、仕様の見直しおよび工程パラメータ調整を行い、最適条件のもと16枚のセンサーモジュールの製作を行った。各センサーモジュールに必要な専用の電源ユニットの製作も同時に行った。また、センサーモジュールからのデータ読み出し前段部(DHH: data handlinghybrid)を製作した。センサーモジュールとDHHのインターフェースは、本プロジェクトで必要な機能に限定したシンプルなアダプターボードを設計し、その製作を行った。これらを統合して一個の検出器として使用するためのメカニクス設計も進め、筐体やセンサーサポート、冷却ブロック等を製作した。センサーモジュールが大量生産されるまで、同等のセンサーレイアウト(768 x 250ピクセル)およびデータ読み出し用エレクトロニクスを持つ検証用モジュールを使って、放射光ビームラインで評価実験を行った。位置・エネルギー分解能、検出効率など検出器の基礎特性を評価した。さらに、リゾチーム結晶やコラーゲン試料からの回折像のデータ取得、回折データのイメージ化までのデータ処理を確立し、詳細を学会で報告した。一方で、検出器の動作を制御するスローコントロールの問題点の洗い出しを行った。ビームラインシステムとの統合(例えば、センサーモジュールのオン/オフとゴニオメータ・シャッターとの連動)制御は、今後の課題である。DEPFET検出器を構成する要素はすべて製作したが、DEPFETセンサーモジュールの製作が大幅に遅れたため、16枚のセンサーモジュールをアセンブルした大面積検出器による回折・散乱データ測定は、本プロジェクト期間中に完了できなかった。今後も継続して研究を続けることで、高難度タンパク質結晶高解析や時分割溶液散乱に応用可能なX線検出器として、実現されることが望まれる。