hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
振動と空力弾性性能改善のためにハイブリッド駆動される多機能構造に関する研究

(1)ハイブリッド駆動される構造物における振動制御・圧電ファイバを、電極を配した樹脂フィルムでパックした圧電ファイバコンポジット(FC)において、剪断モードで変形する新しい形態(SAFC)を提案した。圧電ファイバ、樹脂、電極などを考慮した解析モデルを有限要素法により作成し、ファイバの厚さ、体積分率、配向角による、SAFCの電気-機械的特性の変化を数値解析により調べ、最適設計点を見つけた。この成果は、論文誌に掲載が決定した。・SAFCを複合材料に積層した板の動的特性を調べた。計算モデルは、従来の伸縮モードで変形するFCを接着した梁の変形に関して、実験結果と比較しその妥当性を確認した。SAFCの積層板と従来のFCの積層板を比較した結果、形状制御、振動制御などの使用状況に応じて両者を使い分けるのが効果的であることが分かった。この成果は論文誌に投稿し、査読中である。・圧電材料の接着が一部剥がれた構造物の変形性能に関し、座屈後の変形が調べられるよう大たわみ理論に基づく非線形解析を行った。座屈が生じなければ、接着の剥がれは静的な変形性能に影響しないが、座屈が生ずると性能が著しく低下する可能性があることを示した。また、昨年度行った線形解析で用いた座屈後の仮定が妥当であることを示した。この成果は平成20年度に投稿する予定である。・形状記憶合金のモデルの導入について検討した。複合材料への応用は、帰国後に引き続き行う。(2)ハイブリッド駆動される翼構造物におけるフラッタ制御・提案したSAFCのフラッタ制御への有効性を検討した。受入研究者の研究室で提案された空気力モデルの有限要素モデルへの導入などは、帰国後も引き続き研究を行う。ここで提案したSAFCやその解析ツールの構築は、環境・エネルギ問題を考慮した将来の飛行機、自動車などの構造設計に有望と考える。(1)SMAと圧電材料によりハイブリッド駆動される構造物の有限要素モデルの構築・剪断モードで変形する圧電材料の製作法の提案と静的な弾性および圧電特性の数値解析を行っている。ここでは、圧電材料の脆さを補うため、圧電材料をファイバ状にし、樹脂などで固めた、圧電ファイバコンポジットの形態で使用することを考えている。圧電ファイバ、樹脂、電極などを考慮した解析モデルを有限要素法により作成し、その静的な弾性および圧電特性を調べている。ファイバの量や方向により弾性的、圧電的な性質が変化するので、使用環境により最適な圧電ファイバコンポジットを製作可能であることを示す予定。平成19年度に、国際的な学会論文誌に投稿予定。・剪断変形する圧電材料を設計、製作した。今後、その静的、動的特性を調べる予定。数値解析モデルも作成中。・圧電アクチュエータの接着が部分的に剥がれた時の変形性能の劣化を数値解析により調べた。ここでは、圧電アクチュエータを接着した梁要素を対象とした。圧電アクチュエータの中央部分が剥離した場合には、性能の劣化は見られないが、端から剥離した場合には、剥離した割合だけ性能が劣化し、中央部分が剥離した場合でも、アクチュエータに座屈が生じるような場合には、座屈以降は性能が劣化することを示した。平成19年度に開催される国内会議で発表予定。(2-1)ハイブリッド駆動される構造物における振動制御(準備)・SMAとPZTを接着または埋め込んだ複合材板製作方法、PZTと材料間のはく離の作成方法などを検討している。
スロー地震および通常の地震と滑り摩擦、地震モデルとの関係の理論的数値的研究

I.速度状態依存摩擦則の微視的研究地震の理論的・数値的研究において速度状態依存摩擦則は大きな役割を果たしている。摩擦は真実接触点の凝着、破壊により生じる。速度状態依存摩擦則は微視的には真実接触点の破壊や変形に対する熱活性化過程によりを導くことができる。真実接触点の破壊に対する熱活性化過程は直接過程と呼ばれる摩擦が速度とともに増大する効果をもたらす。真実接触点の変形とそれによる真実接触面積の増大は間接過程と呼ばれる摩擦が接触時間とともに増大する効果をもたらす。定常状態では接触時間は滑り速度に反比例するため、間接過程は速度の増大による摩擦の減少を引き起こす。通常、速度状態依存摩擦則は速度、状態変数による摩擦係数の変化を議論するが、我々は摩擦係数の絶対値を求めた。直接項が支配的な場合には摩擦力は滑り速度の減少とともに減少し、速度0の極限では消える。最大静摩擦力は0となる。一方、通常の速度領域で間接項が支配的な場合でも、滑り速度が0の極限では直接項が支配的になる。このとき摩擦力は速度の増加とともに0から増大し極大をとりその後減少する。II.水分を含んだ粉体のレオロジー特性、摩擦特性の研究濡れた砂の摩擦特性の実験的研究を行い、濡らし方によって摩擦特性が変わること、乾いた砂より摩擦力が下がる場合があることを示し、その機構を明らかにした。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。I.固体間の滑り摩擦に関しては、"摩擦力は荷重に比例する、摩擦力は見かけの接触面積に依存しない"というアモントン則が広い範囲で成り立つ事が知られている。これに関した研究を、摩擦系の階層性を考慮して進め、以下の研究により摩擦則はスケールに依存することを示した。i)現実の巨視的な表面では、どのように滑らかに見えても、高精度でみれば凸凹しており、界面を校正する二つの表面の凸(アスペリティと呼ばれる)同士が凝着することにより摩擦が発生すると考えられている。数百万個の原子からなる系の分子動力学法シミュレーションにより、一つのアスペリティからなる系での最大静摩擦力のサイズ依存性を明らかにし、これより一般にはアモントン則は成り立たないことを示した。ii)しかし現実的な、高さに分布のある多くのアスペリティを有する一様な系では、アモントン則が成り立ち、さらに表面が自己相似的な場合に静摩擦係数の表式を解析的に得た。これはrandomly rough surfaceの理論を用いたことによる成果であり、現実の多くの表面が示す自己相似性がなり立つ場合にも当てはまる。iii)しかし、巨視的な系では自発的に発生する系内部の不均一性のため、最大静摩擦力以下の外力下でも前駆滑りが起こり、これにより再びアモントン則は破れる。II.アスペリティ間の凝着の熱活性化過程の詳細な研究から、滑り速度が0となる極限で摩擦力が0となる場合があることを示した。これらの成果をスロー地震と通常の地震の発生機構の違いの解明に繋げるべく、研究を進めている。当初、予定の計画のうち、研究実績概要に記述したものは上記の様な成果を上げている。他のものについても、成果を上げるべく順調に準備を進めている。粉体の実験については、装置の改良、および得られたデータの安定性を得るために時間を要しており、やや進展が遅れ気味である。I.上記IIの成果をアスペリティのサイズ分布を考慮した場合に広げ、実際の断層面で有効な摩擦則の導出を行う。II.上の摩擦則を取り入れた粘弾性体モデルとスプリングーブロックモデルの特徴を明らかにし、それをもとに、特にパラメーターを外から制御すること無しに自発的にスロー地震と通常の地震を起こすようなモデルを開拓する。III.水分を含んだ粉体のレオロジー特性、摩擦特性を明らかにする。
マレーシアにおける森林資源を中心とした総合的な開発と保全についての研究

2001年において国連は,21世紀の国際社会の共通開発目標として「ミレニアム開発目標(MDGs : Millennium Development Goals)」を設定した。具体的な数値目標として2015年までに達成する8テーマ,18ターゲット,48指標を掲げている。また,2002年ヨハネスブルグサミットの,地球共同体の持続可能な開発の「基本構成3要素:経済開発・社会開発・環境保全」を相互依存・相互補給して進める。本研究の期間は,2004年度から2006年度であり,本研究の目的であるマレーシア・カリマンタンを現地調査とし,流域周辺の森林・川辺林の破壊状況の調査を進めた。1.パームオイルプランテーション建設による森林環境・水環境へ与える影響調査。2.森林伐採とパームオイルプランテーション建設の時系列分析。3.環境アセスメントの施行状況。4.サバ州のリモートセンシングによる環境消失の分析。フィールドワーク・サイエンスへの応用可能性。5.持続可能なサプライチェーンの分析。次に本成果報告の概要である。1)マレーシア・サバ州におけるパームオイルプランテーションによる森林資源の破壊状況。2)サバ州における持続可能なフードサプライチェーンの成立条件についての究明と環境保全についての研究。3)水資源の不足による地域への影響の研究。平成16年度の本研究の現地調査は,マレーシア半島部ジョホール州SELATTEBRA,ボルネオ島サバ州を対象として実施した。現在,国家森林プロジェクトを基礎とする持続可能な森林経営の実際に機能する社会的・政治的枠組みを構築するために現地調査・資料収集を実施した。海外共同研究者James M.Alinは,今年度の研究目的である国家森林プロジェクトの基礎的データ作成のために,ジョホール州の各政府関係機関から主に,森林,土地利用についての資料収集をした。また,2000年度サバ州キナルート・エコパークでマングローブ林の植林を実施している。今年度継続してモニタリング調査を実施した。下渡・ロイは,サバ州コタキナバル,ジョホール州の農村開発の状態について現地調査を行った。また,今年度の研究からこのサバ州の豊かな生物多様性を維持しているこの熱帯林は,近年のプランテーションや他の土地利用への転換により減少している。マレーシア全体での残存森林率が63%であるのに対して,東マレーシアのサバ州は51%とマレーシア連邦を構成する主要な3地域(半島部、サラワク州、サバ州)の中で最も低い数値を示している。加えて,州面積に対するサバ州の保護区面積率(国立公園と野生生物保護区)は5.2%とマレーシア半島部(5.6%)と比較して低くなっている。今年度調査から,環境関係機関同士の連絡や調整が欠落しているため,効率が低く経験・知識,研究成果が分散している。そのためマレーシアの生物多様性を含めた環境保全という目標に向かって複数機関の活動を統合する必要性が求められる。国連により2001年には,21世紀の国際社会の共通開発目標として「ミレニアム開発目標(MDGs : Millennium Development Goals)」を設定した。今年度は,本研究と関連ある「目標7:環境の持続可能性を確保する」「目標8:開発のためのグローバル・パートナーシップを構築する」の2目標に従い本研究を進める。今年度本研究の目的であるマレーシア・カリマンタンを現地調査とし,流域周辺の森林・川辺林の破壊状況の調査を進めた。1998年サバ州では,"Water Resources Enactment 1998"が施行されている。しかし,この法令を実施しているが,現状と乖離している部分が多く発生している。特に,同時に汽水域周辺の環境悪化(水環境・森林環境・土壌環境)が進んでいることが現地調査から判明した。他方,近年下記の表により「パームオイル」のプランテーション化が急速に進み,その分の森林伐採が行われている。「パームヤシの開発と森林伐採」がトレードオフの関係が成立している。

カリマンタン島全体のパームオイル耕作地は,サバ州160,507h(1984)-1,135,100h(2003),サラワク州26,237h(1984)-464,774h(2003)のデータが示す通り増加となっている。2003年州全体の面積に占めるパームヤシの耕作面積は,サバ州34.73%,サラワク州87.08%に達している(WWW提供資料による)。このトレードオフの関係が地球全体のCO_2の増加と大きく関連するため,次年度の研究目的に加える。国連により2001年には,21世紀の国際社会の共通開発目標として「ミレニアム開発目標(MDGs : Millennium Development Goals)」を設定した。具体的な数値目標として2015年までに達成する8テーマ,18ターゲット,48指標を掲げている。今年度は,本研究と関連ある「目標7:環境の持続可能性を確保する」「目標8:開発のためのグローバル・パートナーシップを構築する」の2目標に従い本研究を進める。また,2002年ヨハネスブルグサミットの,地球共同体の持続可能な開発の「基本構成3要素:経済開発・社会開発・環境保全」を相互依存・相互補給して進める。今年度本研究の目的であるマレーシア・カリマンタンを現地調査とし,流域周辺の森林・川辺林の破壊状況の調査を進めた。1998年サバ州では,"Water Resources Enactment 1998"が施行されているが,この法令と現状とが乖離している部分が多く発生している。特に汽水域周辺の環境悪化(水環境・森林環境・土壌環境)が進んでいることが現地調査から判明した。また、パームオイルプランテーションによる森林伐採の状況をLahad Datuの現地調査を実施した。2005年12月,サバ政府が全額出資をするPOIC Sabah Sdn Bhdは,バイオディーゼルエ場建設のための合弁契約をSuria AmaとEco Solutions Co.Ltd.と締結した。サバ州のLahad Datu専用工業団地では,年間30万tの生産能力を保有するバイオディーゼル工業が建設される。2008年この工場稼働時において,世界最大規模のバイオディーゼル工場となる。このLahad Datuにおいて,POICの現地調査と衛星画像を比較して分析をした。このPOIC地域はPhase1,Phase 2区域と順に造成を進めていった。ただしPhase 2の環境アセスメント終了予定は,2006年12月4日であり,最終調印は2007年1月8日と発表されている。しかしすでに2006年7月の時点で大部分の造成が進んでいる状況である。通常EIAへ終了後調査報告が公開され,プランテーション造成が開始となる。この衛星画像より環境影響評価の最終評価報告書以前に,森林伐採が進められていることが明確になった。この状況について現地調査を進めた。
メタボリック症候群に関する遺伝子多型の疾病リスクと予防医学的評価

本研究では、日本の一般人の大規模コホートを用いて、メタボリック症候群並びに関連する高血圧、糖尿病、肥満、高脂血症等の発症のリスクに関連する遺伝子を明らかにすることを目的とした。結果として、レジスチン遺伝子の-420C/G、アディポネクチン遺伝子の45T>G、ペルオキシソーム増殖剤活性化受容体γの161C>T多型がメタボリック症候群関連疾患の発症に関連することが明らかになった。脂肪細胞から分泌されるアディポカインが肥満に伴うインスリン抵抗性に関連することが解明されつつあり、メタボリック症候群から、脳心血管疾患への進展に大きな役割を果たしていることが示唆されている。一方、メタボリック症候群は、複数の遺伝子が相互作用しつつ、あるいは環境因子や宿主側の要因(生活習慣等)から影響を受けつつ発症すると考えられ、大規模な一般人の集団に対し複数の遺伝子の影響とその組合せによる効果の検討、および遺伝子と宿主側の要因(生活習慣等)との組合せによる効果の検討を、縦断的な追跡調査により行う必要がある。アディポカイン関連の遺伝子多型として、レジスチン、アディポネクチン、アディポネクチン受容体、ペルオキシソーム増殖剤活性化受容体は、メタボリック症候群に関連する遺伝子として注目されており、本研究では、目本の一般人でこれらの遺伝子が、メタボリック症候群の発症に影響を与えているのか、そしてその影響が、生活習慣など、既知の危険因子と比較して、どの程度であるか明らかにし、また遺伝子同士の組み合わせによる相互作用を予防医学的に評価することを目的としている。本年度の実績としては、レジスチン遺伝子(-420C/G)の測定を終了したことがあげられる。結果として男性ではGG型125人(8.6%)、CG型612人(41.9%)、CC型722人で、女性ではGG型93人(7。8%)CG型537人(45.1%)、CC型562人(47.1%)であった。現在生活習慣との交互作用を含めて、メタボリック症候群および関連する高血圧、糖尿病などについて関連性を検討しているところである。また、現在ペルオキシソーム増殖剤活性化受容体γの161C/T多型についての分析に着手しており、今後、その他のメタボリック症候群関連の遺伝子多型について、順次、検索、解析を進める予定である脂肪細胞から分泌されるアディポカインが、肥満に伴うインスリン抵抗性に関連することが解明されつつあり、メタボリック症候群から、脳心血管疾患等への進展に強く関連していることが示唆されている。一方、メタボリック症候群は、複数の遺伝子、環境因子や生活習慣等から影響を受けつつ発症すると考えられ、大規模な一般人の集団に対し、これらの影響とその組合せによる効果の検討を、縦断的な追跡調査により行う必要がある。本研究では、日本の一般人で、関連する遺伝子多型が、メタボリック症候群の発症に影響を与えているのか、生活習慣など、既知の危険因子を考慮しつつ、予防医学的に評価することを員的としている。本年度は、アディポネクチン遺伝子(45T>G、276G>T)、ペルオキシソーム増殖剤活性化受容体γ遺伝子(161C>T)の測定が終了した。結果として45T>Gは、男性TT型625人(52.4%)、TG型487人(40.9%)、GG型80人(6.7%)、女性TT型782人(53.6%)、GT型569人(39.0%)、GG型108人(7.4%)、276G>Tは、男性GG型609人(51.1%)、GT型477人(40.0%)、TT型106人(8.9%)、女性GG型700人(48.0%)、GT型628人(43.1%)、TT型129人(8.9%)、161C>Tについては、男性CC型820人(68.8%)、CT型344人(28.9%)、TT型28人(2.3%)、女性CC型1,000人(68.6%)、CT型421人(28.9%)、TT型37人(2.5%)であった。現在生活習慣との交互作用を含めて、メタボリック症候群および関連する高血圧などについて横断的に関連性を検討しているところであるが、男性においてPPAR遺伝子のCT型は、CC型に対し、軽度肥満に関するオッズ比が1.39と有意であり、さらに検討を加える予定である。メタボリック症候群は、複数の遺伝子、環境因子や生活習慣等から影響を受けつつ発症すると考えられる。本研究では、日本の大規模な一般人の集団に対し、遺伝子多型が、メタボリック症候群等の発症に影響を与えているのか、生活習慣等を考慮しつつ、評価することを目的としている。本年度は、アディポネクチン受容体遺伝子(650+20G>A)の測定が終了した。

結果として、男性では、GG型9人(0.6%)、GA型180人(12.4%)、AA型1264人(87.0%)、女性では、GG型4人(0.3%)、GA型138人(11.6%)、AA型1050人(88.1%)、であった。また、96検体の、部分的シーケンスにおいて、870C>Aは、男女ともすべてCC型で、963C>Tは男性でCC型63人(91.3%)、CT型6人(8.7%)、女性では、CC型24人(88.9%)、CT型3人(11.1%)、+999C>Tは男性でCC型66人(95.7%)、CT型3人(4.3%)、女性ではC型27人(100.0%)、1249C>Aは、男性でCC型68人(98.6%)、CT型1人(1.4%)、女性はCC型27人(100.0%)、1032+310G>Aは、男性でGG型63人(91.3%)、GA型6人(8.7%)、女性ではGG型24人(88.9%)、GA型3人(11.1%)、1032+411C>Aは男性でCC型14人(20.3%)、CA型40人(58.0%)、AA型15人(21.7%)、女性ではCC型4人(14.8%)、CA型16人(59.3%)、AA型7人(25.9%)、であった。今後もシーケンスを継続する予定である。また、これまで測定した遺伝子と、疾患発症についての縦断的な検討では、女性で高脂血症とアディポネクチン遺伝子、肥満とレジスチン遺伝子の関連が認められた。今後遺伝子の組合せなどについてさらに検討を加える予定である。
アルツハイマー病の脳における神経細胞死

1)海馬、大脳皮質における長期増強が、NMDAグルタミン酸受容体およびカルシウムを介して生じること、さらに、海馬ではプレシナプスが大脳皮質ではポストシナプスが重要な役割をしていることを、独自の方法で明らかにした。2)アルツハイマー脳、海馬における神経細胞の死の原因追求のために、一過性脳虚血法、海馬の移植法、サイトカイン抗体、タウ抗体などを用いて調べた。これらの方法が、神経細胞の死およびアルツハイマー病の研究に優れていること、また特定細胞(線状体の大型細胞)が特に死に易いことを明かにした。老年知呆脳ではミクログリアの増殖により、サイトカイン陽性細胞が多くみられる。海馬CA1錐体細胞障害部位以外の所にも、神経伝達機能の変調が見られる。3)老化神経細胞の突起の維持再生に、SRC遺伝子産物、低分子GTP結合蛋白質、含有シアル化合物、軸索内輸送蛋白質や突起伸展因子受容体が重要な働きをしていることを明らかにした。神経突起伸展因子の受容体が加齢により減少・消失することにより、神経細胞が再生しなくなることを明らかにした。4)老化脳にあり、アルツハイマー脳にない生存抑制因子を精製し、性質を明らかにした。これは、約5kDaの蛋白質である。また、グリアが産生する神経発育因子の精製を行い、これが神経突起の伸展を引き起こす。薬物による脳の神経成長因子(NGF)の合成誘導を試み、カテコール化合物(4ーmethyl catecholと1,2ーdiacetyl 4ーpropyl catechol)が有効であることを見いだした。
視床下部走行ニューロン由来の走行運動の発現に関与する神経機構の解析

ラットにおいて、視床下部の腹内側核に存在する「走行ニューロン」によりもたらされる走行運動と,大脳皮質,大脳基底核との関連を明らかにするために以下の実験を行った.大脳皮質,大脳基底核と視床下部腹内側核を含む下位脳との神経回路の分断を行うために,エーテル麻酔下のラットにおいて大脳皮質,大脳基底核の吸引除去を行い,視床下部腹内側核の走行ニューロンをカイニン酸により刺激し,麻酔回復後の運動量の変化を検討した.大脳皮質,大脳基底核を除去されたラットは自重を支えることが出来ないので,ハンモックによりラットを回転かごの上に支えて運動量の測定を行った.まず大脳皮質を除去されたラットの視床下部腹内側核をカイニン酸により刺激すると,運動量の増加が観察された.さらにこの効果は大脳皮質,大脳基底核ともに除去されたラットにおいても観察された.上記の効果はカイニン酸に対して濃度依存性に増加し,またカイニン酸とカイニン酸型グルタミン酸受容体拮抗薬の同時投与により抑制された.以上の結果より視床下部腹内側核に存在する走行ニューロン由来の走行運動は大脳皮質,大脳基底核の関与が無くとも発現しうることが示唆された.ラットにおいて、視床下部の腹内側核に存在する「走行ニューロン」によりもたらされる走行運動と,大脳皮質,大脳基底核との関連を明らかにするために以下の実験を行った.大脳皮質,大脳基底核と視床下部腹内側核を含む下位脳との神経回路の分断を行うために,エーテル麻酔下のラットにおいて大脳皮質,大脳基底核の吸引除去を行い,視床下部腹内側核の走行ニューロンをカイニン酸により刺激し,麻酔回復後の運動量の変化を検討した.大脳皮質,大脳基底核を除去されたラットは自重を支えることが出来ないので,ハンモックによりラットを回転かごの上に支えて運動量の測定を行った.まず大脳皮質を除去されたラットの視床下部腹内側核をカイニン酸により刺激すると,運動量の増加が観察された.さらにこの効果は大脳皮質,大脳基底核ともに除去されたラットにおいても観察された.上記の効果はカイニン酸に対して濃度依存性に増加し,またカイニン酸とカイニン酸型グルタミン酸受容体拮抗薬の同時投与により抑制された.以上の結果より視床下部腹内側核に存在する走行ニューロン由来の走行運動は大脳皮質,大脳基底核の関与が無くとも発現しうることが示唆された.
腹腔内冷却低体温法を利用した移植のための複数臓器同時摘出及び移植の研究

腹腔を冷却の容器としてブタで腹腔内冷却低体温を各研究共通に導入し移植グラフトの検討をおこなった。即ち開腹後に腹腔内にice slushをみたして全身低体温を得た。本法は、(1)移植臓器をin situで解剖学的関係を維持したまま低温にし得る。(2)腹膜は血流豊富で低体温を得る効率に優れている。という利点をもつ。食道温32°Cを導入するのに約10分を要し、胸腔内臓器の低温も同時に同様に得られた。研究を3つに分け、研究1では脳死ブタの低体温管理が、特にAmrinoneの投与で円滑に行われることを明らかにした。肺血管抵抗は低下し、右心系は良好な心機能を維持した。脳死管理6時間後に同所性心移植をして心機能を観察した。Emaxは低温管理群で優れた値を示した。研究2では低体温管理4時間での組織血流量(肝、膵、小腸)、ATP値(心、肝、膵、小腸)を測定し、その後心は同所性に移植した。低温導入で心拍出量は低下したが、末梢血管抵抗値は常温、低温間に差はなく、肝と膵の血流量は低下したが、小腸血流量は低下しなかった。肝、膵、小腸の組織ATPは良好に保たれた。同所性心移植後の冠動脈乳酸値較差は低体温群が短時間で消失した。研究3では腹腔臓器の再灌流後の臓器活性をブタで検討した。対象臓器は肝、膵、小腸、(空腸、回腸と分けて)である。腹腔内臓器を一塊とし移植し、冷却-保存後灌流-移植と常温保存後灌流-移植の群で組織血流量、ATP値を比較し、両群間に差はなかった。考察と結論:腹腔内冷却体温法は優れた全身体温法で脳死下にも用い得た。低体温管理下の臓器がわずかに良好な成績を収めた。脳死後の不測の事態の対応も考えると本法の使用は有利と考えた。という利点をもつ。実験の目的は横隔膜を境として胸腔および腹腔に位置する複数の臓器を、同時に、阻血時間を最短として摘出し良好な移植グラフトを得ることにある。複数臓器に許される共通項としての阻血時間は心臓を基準として短い方に収斂するべきである。それを可及的に長時間しかも安全に設定して臓器の摘出をする手段として腹腔内冷却法による全身低体温を用いた。また臨床を想定して脳死をきたしたブタの管理をおこなったが、脳死の作成からその確認、臓器摘出までの一連の操作は簡単なものではなく脳死管理には特に留意すべきことが判明した。脳死は20-25kg(平均23.5kg)のブタで脳への血行を遮断して作成した。脳死完成には約2時間を要した。脳死に伴う血行動態の変化は顕著で、血圧は一旦上昇し次いで急激に下降して脳死が完成される。実験に供し得る脳死の完成率は95%であった。自律神経調節を失った脳死中の管理にはvasopressinを0.1u/kg/h投与した。更にT_3 0.2mug/hを用いた。脳死管理は6時間行い全身低体温30°C下に臓器摘出を行った。摘出の順位は肝・腸を含めた腹腔内臓器に次いで胸腔内の心肺を摘出した。

現在のところprostaglandinを脳死に併用しての肺に関する移植実験には至っいない。心はCollins'M液を心停止液として使用しその後3時間同液中に浸漬し体外循環下に同所性に移植した。脳死の管理はvasopressin、T_3投与で安定した。同所性移植後体外循環を離脱し移植心が機能を発揮し得たのは80%(4/5頭)で体外循環離脱後の左室拡張終期圧は10±5mmHgと低く良好に保たれていた。別に肝のviabilityもよく、同所性移植にたえている。今後腹腔内冷却低体温を基盤とした代謝抑制法で多臓器共通項としての管理法を見出して研究を重ねる。低体温が急激に発生する循環危機への対応に有利であることは周知だが逆に管理面での不利益もある。両者を勘案した妥協点として32°Cの低体温を選び従来よりわれわれが用いて来た腹腔内冷却法を採用し、胸腔及び腹腔内蔵器を同一の温度環境においた。対照は常温で実験には豚を用い心移植及び肝、腎、脾、胃から直腸までの消化管を一塊とした腹腔内多臓器同時移植を試みた。冷却群(n=5)、常温群(n=6)について心では保存を4時間とし、腹部多臓器では特に保存時間を設けずに同所性に移植した。心は低温、常温、共に4°CStanford solutionで冠wash outをおこない、腹部多臓器では2000mlのEuro-Collins液でwash outをおこなった。心では心筋ATP、心機能、冠静脈血乳酸値等を体外循環離脱2時間まで測定した。両者の測定値に有意差はみられなかったが冷却群の方が酸化的代謝の回復がやや早い成績が得られた。腹腔内多臓器移植ではレーザードップラー法で各臓器血流量を移植後に測定したがいずれもドナー腹腔内に存在した時と有意差はなく空腸でやや高い値を示したにとどまった。ATPも変化を見なかった。以上の成績から32°Cの冷却を先行させることの利点は主として循環系の急激な危機への対処が最も大きな意味を有し、特に阻血時間に若干の許容を有する腹腔内多臓器移植では心移植と幾分異なる。今後移植臓器のいずれを主に考えるか、またドナーのおかれる状況がどの様な環境かによっても考慮を別にすべきものと云えよう。次年度はこの様な観点に立って実験を進める予定である。腹腔を形成する腹膜の総面積は体表面積に相当する。しかも腹膜は(1)血流豊富で、低体温導入時の熱交換能は体表面冷却を大きく上廻る。(2)腹腔内へのice slush撒布による低体温導入は臓器を摘出する事なく行えるので、臓器への機械的損傷が妨げる。(3)冷却された血液は右心房、右室、肺の順路で進む冷却法で安全である。本法の利点を考慮して胸・腹部の移植臓器を同時に得る為の方策として検討を従来重ねてきた。結果は経年的に報告して来たが(1)低温による各臓器への障害はない。(2)全身的な不利もない。(3)低体温下での摘出で各臓器に阻血時間がない。(4)臓器機能は移植時も保たれている。(5)低温における脳死体管理での薬物管理も確立し得た。と要約しうる。これを踏まえて今年度、肝・膵・小腸に関しては各臓器の組織血流量、過剰乳酸値、ATPを操作の途中と移植再灌流後に比較した。同法で循環の安全域と考えられた30-32°C近辺での保存では常温との間に有意差はなかった。一方、心臓は腹腔内冷却で32°Cとし4時間後に4°CStanford液による灌流を行って摘出、その後同液に3時間浸漬保存して同所性移植を行った。心拍出量、左室圧、LVdp/dt、心筋ATPを移植再灌流後、2時間後に評価したが、常温下の同様な管理で同所性移植をした群と比較し循環動態、心筋ATPに差はなかった。腹腔内冷却の本法は循環の危機を迎えている状態では酸素需要が減少していて有利といえる。すなわち脳死の判定後に腹腔内
地震波解析によるリソスフェア－アセノスフェア境界の高精度マッピングの研究

マルチモード表面波から得られる高精度な3次元S波速度モデルを用いて,リソスフェアーアセノスフェア境界の空間分布を推定すると共に,S波鉛直異方性の高精度な復元法について検証した.最新の豪州大陸や太平洋地域の3次元モデルには,リソスフェア直下のアセノスフェア内に顕著なSH>SVとなる鉛直異方性がみられ,高速移動するプレート直下に強いせん断力が影響していることが示された.さらに,レシーバ関数から推定される大陸リソスフェア内部の不連続面(深さ70-90km)の深さが,S波鉛直異方性プロファイルの変曲点と一致することや,内部不連続面と微細不均質性・鉛直異方性との関連性など,新たな知見が得られた.本研究では,地震学的なリソスフェアーアセノスフェア間の遷移境界(Lithosphere-Asthenosphere Transition = LAT)の空間分布の高精度復元を目的としている.プレート下面に相当するLATは,マントル内部のダイナミクスを反映する地震波速度の異方性とも密接に関係する.本年度はまず,表面波から推定されるS波鉛直異方性(S波振動成分による速度の違い)の空間分布とLATとの関係について,合成テストや大陸域の観測記録を用いて検討した.ラブ波・レイリー波の同時逆解析からS波鉛直異方性を求めるには一般に,(1)鉛直異方性パラメータ(SH波・SV波速度の比)を直接求める,(2)SH波及びSV波の速度を独立に求める,の二通りがある.本研究により,この独立変数の取り方の違いは,LAT分布の推定には影響しない一方,異方性分布の推定には大きく影響することが分かり,(2)の手法が望ましいことが示された.この手法を豪州大陸に応用し,3次元S波速度とLATの空間分布を推定する手法をまとめた論文を国際学術誌に発表した(Yoshizawa, 2014, PEPI).さらにこのモデルから,未だ成因が明らかとなっていない大陸リソスフェア内部(深さ80-100km)の境界層(Mid-Lithospheric Discontinuity = MLD)が,S波鉛直異方性の深さ変化と良い相関を示すという,新たな知見も得られた.表面波とS波レシーバ関数解析の結果と比較しつつ,大陸域のLAT/MLDと異方性分布との関連性を考察した論文を,国際学術誌に投稿中である.一連の成果は,国際学会においても招待講演を行った.さらに,表面波波形の新しい解析法の開発と北米大陸への応用も行い,取り扱いの難しい表面波の振幅データの速度モデル復元への有効性を示し,国際学術誌に投稿中である.本研究は,プレート下面に相当するリソスフェアーアセノスフェア遷移境界(Lithosphere-Asthenosphere Transition: LAT)の空間分布を地震学的情報を用いて推定することを目的としている.本年度は,表面波トモグラフィーから得られたLAT分布を元に,レシーバ関数で推定されるリソスフェア内部境界(Mid-Lithosphere Discontinuity:MLD)と鉛直異方性との関係や,高周波のP波反射率の空間変化とMLD/LATとの関係など,様々な観測情報を採り入れつつ,上部マントル内の境界層に関する研究を進めた.これにより,微細なスケールの不均質性と,長波長の地震波解析でみられる境界層や異方性の鉛直変化との関係を示唆する新たな知見が得られた.成果の一部は,米国地球物理学連合秋季大会の招待講演で発表した.また,表面波モデルとS波レシーバ関数の情報を用い,大陸域のLAT/MLDと異方性の空間分布との関連を考察した論文を,国際誌に発表した(Yoshizawa & Kennett, 2015, GRL).さらに,高密度観測網を活用した新しい表面波解析法を用い,表面波の位相および振幅データから北米大陸の速度構造モデルの高精度復元を行った成果を国際誌に発表した(Hamada & Yoshizawa, 2015, GJI).また大陸域に加え,日本海や西太平洋等の海洋域での3次元速度モデル構築とLAT分布推定の研究も進め,太平洋プレートの海山列直下のアセノスフェア内に顕著な鉛直異方性(SH>SV)が確認されるなど興味深い成果が得られている.大陸域や海洋域を含め,様々な地域でのプレート下面の空間分布復元に関する研究は順調に進んでおり,さらに,リソスフェア内の不連続面と鉛直異方性や微細不均質性の関係など,当初の計画を超えた新たな知見も得られている.本研究では,プレート下面に相当するリソスフェアーアセノスフェア遷移境界(Lithosphere-Asthenosphere Transition:LAT)の地震学的構造の高精度な推定を目指している.前年度までの研究を通じ,表面波トモグラフィーによる高精度な3次元異方性モデルとLAT分布の推定法を開発し,さらに,レシーバ関数から推定されるリソスフェア内部境界(Mid-Lithosphere Discontinuity:MLD)と鉛直異方性との関係も明らかになってきた.本年度はさらに,上部マントル内部の微細不均質性とMLDやLATとの関連性を調べるため,リソスフェアーアセノスフェア内に存在し得る微細ランダム不均質性が,長周期表面波の伝播速度に与え得る影響について定量的な評価を行った.まず1次元速度プロファイルにランダム不均質を加えた大量の合成モデルを作成し,それらから推定される理論分散曲線を用いて,微細不均質性が作り出すみかけの鉛直異方性について定量的に考察した.

その結果,ランダム不均質性によるS波速度の揺らぎが,ラブ波位相速度を高速側に,レイリー波位相速度を低速側にシフトさせ,みかけのS波鉛直異方性を生じさせることが明らかとなった.このみかけの異方性の強さは,大陸域で観測される鉛直異方性(約2-3%程度)の35割程度の大きさにも達する.微細ランダム不均質性が,高周波地震波だけでなく,長周期表面波にも影響を及ぼし,大規模スケールのS波異方性を考慮する際に無視できない要素であることを示唆している.さらに,世界各地のリソスフェアーアセノスフェア構造の高精度復元に向けて,表面波の位相・振幅情報を用いた北米大陸の新しい3次元上部マントル速度モデルの構築や,複数のアレイのデータを用いた東アジア地域の新しい3次元S波速度モデルの構築も行った.マルチモード表面波から得られる高精度な3次元S波速度モデルを用いて,リソスフェアーアセノスフェア境界の空間分布を推定すると共に,S波鉛直異方性の高精度な復元法について検証した.最新の豪州大陸や太平洋地域の3次元モデルには,リソスフェア直下のアセノスフェア内に顕著なSH>SVとなる鉛直異方性がみられ,高速移動するプレート直下に強いせん断力が影響していることが示された.さらに,レシーバ関数から推定される大陸リソスフェア内部の不連続面(深さ70-90km)の深さが,S波鉛直異方性プロファイルの変曲点と一致することや,内部不連続面と微細不均質性・鉛直異方性との関連性など,新たな知見が得られた.マルチモード表面波を用いた新しい3次元構造モデルの構築とLATの推定手法を確立し,さらに鉛直異方性分布の復元時の独立パラメータへの依存性など,新たな知見も得られた.また,その成因がいまだ明らかとなっていない大陸リソスフェア内部の境界(MLD)が,地震波速度の鉛直異方性の変化と関係している可能性を示唆する新しい結果も得られ,今後さらなる検討を進める予定である.これまで主に利用していた震源ー観測点間の情報に基づく表面波トモグラフィーモデルに加え,高密度観測網から得られる観測点間の位相や振幅情報まで用いた新しいマッピング法を活用することで,表面波トモグラフィーモデルのさらなる高精度化を測ると同時に,非線形インバージョン法を用いて表面波や実体波の変換波等,各種地震学的情報を採り入れた3次元S波異方性構造モデルの構築と境界層のマッピング法の高度化を進める.また同時に,現在進めている海域と陸域におけるLAB/MLDの推定と地域毎の構造や成因の違いについても更なる検証を行っていく.地震学従来の震源ー観測点間の波線から得られるマルチモード表面波の位相速度情報を用いたマッピングに加え,高密度アレイの情報をフルに活用した新しいマルチモード解析法の開発や,観測点毎のローカルな情報の活用,さらに,実体波の変換波など,各種地震学的情報を採り入れた,新しい上部マントル境界層のマッピング法について検討を進める.同時に,海域及び陸域でのLAB/MLDの推定と地震波速度の異方性について,更なる検証を行う.物品類(特にファイルサーバ/ハードディスク等)について,経費節減と効率的な使用により,残額が生じた.当初予定していた初年度後半の海外出張(国際学会発表)を取りやめ,次年度開催の主要国際学会での発表に変更したため.次年度の国際会議参加費や,解析データ保存用のハードディスク等の購入に利用する予定である.繰り越した額は,2年目(平成27年6月)に開催される国際学会での研究成果発表のための外国出張旅費として使用する予定である.
ポリアミン取り込み阻害を利用したバイオフィルム形成阻害剤の開発

大腸菌のバイオフィルム(BF)形成にスペルミジンが必須であることを示した。スペルミジンは菌体外から取り込んでも、菌体内で生合成しても、あるいは菌体外から取り込んだプトレッシン(Put)から合成してもいいことを示した。5つあるPutトランスポーターの遺伝子を1つずつ潰した菌株を作成し、Putを含む培地でBF形成を調べた結果、PlaPを欠損させた場合にBF形成が顕著に低下した。ところが、どのトランスポーターが欠損している株でも、菌体内のスペルミジン濃度に大差がないことから、PlaPはトランスポーターとして機能するのでなく、PlaPにPutが結合することがBF形成シグナルになると考えられた。大腸菌の場合、バイオフィルム形成にはスペルミジンが必須であることを明らかにした。その場合、スペルミジンは菌体外から取り込んでも、菌体内で生合成されても、あるいは菌体外から取り込んだプトレッシンからスペルミジンを合成してもいいことを明らかにした。大腸菌はプトレッシンをアルギニンあるいはオルニチンから生合成する。プトレッシンの生合成経路が欠損で、スペルミジンを菌体外から取り込むトランスポーターであるPotABCDが欠損となった菌株では、菌体外からプトレッシンを取り込み、そのプトレッシンからスペルミジンを合成した場合にもバイオフィルムが生成されることが分かった。このプトレッシン取り込みにどのプトレッシントランスポーターが働いているのかを調べた。大腸菌にはプトレッシンを取り込むことができるトランスポーターが現在までに6つ知られている。プトレッシンの生合成経路が欠損となり、さらにスペルミジンを菌体外から取り込むトランスポーターであるPotABCDが欠損となった菌株を基に、これら6つのトランスポーター遺伝子を1つずつ潰した菌株を作成し、プトレッシンを含む培地においてバイオフィルムを形成するか否かを調べた。その結果、PlaPというプトレッシントランスポーターを欠損させた場合に、バイオフィルムの形成が著しく低下することが分かった。少なくとも申請者の用いている培養条件においては、バイオフィルム形成にPlaPが働いていることが明らかとなった。なお、この菌株は、他のプトレッシントランスポーター遺伝子は欠損していない。従って、PlaPによるプトレッシンの取り込みを阻害すると菌体外にスペルミジンがない限り、バイオフィルムの形成を阻害できるため、目的とする薬剤はPlaPによるプトレッシンの取り込みを阻害する薬剤である。PlaPのホモログは人には見出されておらず、特異性の高い薬剤となることが期待される。前年度までに、プトレッシンを生合成できないが、菌体外から取り込んだプトレッシンをスペルミジンに変換できる大腸菌株をプトレッシンを添加した培地で培養すると菌体内にスペルミジンが蓄積し、バイオフィルムを形成することを明らかにした。このとき、PlaPが重要であることを見出した。本年度は、大腸菌のプトレッシントランスポーターのうち、PlaP以外の4つのトランスポーターは正常で、PlaPだけが+/ーのものを用いて、バイオフィルム形成に及ぼすPlaPの影響を調べたところ、PlaP-の株のバイオフィルム形成量が顕著に少なかった。一方、どのトランスポーターが欠損している株でも、菌体内のポリアミン量を比較すると大差がないことが分かった。PlaPのプトレッシン取り込み活性のKm値が他のトランスポーターと比べて異常に大きいことと合わせて、バイオフィルム形成におけるPlaPの役割はプトレッシンを菌体内に取り込むことではなく、プトレッシンと結合した際にシグナル伝達することにあるのではないかと予想したが、RIラベルしたプトレッシンを用いた実験においても、外膜やペリプラズムにRIが蓄積することはなく、PlaPのメカニズムは不明なままである。一方、細胞外のプトレッシン量を増大させる変異株を見つけ、変異株とその親株大腸菌の全ゲノムのDNA配列を行い、変異点を特定した。その変異を野生型の大腸菌MG1655に移すと細胞外のプトレッシン量が増大することを確認した。大腸菌はポリアミンとしてプトレッシン、スペルミジンとカダベリンを生合成でき、また菌体外から取り込むこともできる。スペルミジンは、プトレッシンを経て生合成される。まず、全てのポリアミンの合成酵素遺伝子を欠損させたKS13株(ΔspeAB ΔspeC ΔspeD ΔspeF ΔcadA)とプトレッシンとカダベリンは生合成できないが、プトレッシンからスペルミジンを生合成できるKS11株(ΔspeAB ΔspeC ΔspeF ΔcadA)を作成した。プトレスシン、カダベリン、スペルミジンをそれぞれ添加したM9 galactose培地にKS13株を植菌し、バイオフィルム形成量をクリスタルバイオレット法で比較したところ、スペルミジンを添加した場合にのみバイオフィルム形成量が著しく上昇した。このことから、スペルミジンがバイオフィルム形成を促進していると考えられた。

プトレッシンを加えた培地と加えていない培地にKS13株とKS11株を植菌し、バイオフィルム形成量を比較したところ、プトレッシンを加えた培地にKS11株を植えたときにのみ、バイオフィルム形成量が上昇していた。この条件下における菌体内ポリアミン濃度を測定したところ、スペルミジンが蓄積していたことから、細胞外から取り込んだ場合だけでなく、細胞内で合成されたスペルミジンも、バイオフィルム形成を促進すると考えられた。但し、いったん生合成されたスペルミジンが菌体外に排出され、その後再びスペルミジンが菌体内に取り込まれたときにバイオフィルムが形成されることも考えられる。これまでにプトレッシンとスペルミジンをde novo合成できず、かつバイオフィルム形成に関与するプトレッシンあるいはスペルミジントランスポーターの1つを残し他のポリアミントランスポーターを欠損した株をすでに作成した。農学化合物ライブラリーをスクリーニングする前の段階にある。これは、スクリーニング法の評価がまだ不十分であるからである。スクリーニング法自体は準備できたが、例えば、同じ条件で、同じ菌株を培養した場合にタイターディシュ上の位置によってどれくらいデータがばらつくか、統計的に有意な結果を出せるかなどの評価が不十分であり、その評価が終わり次第、スクリーニングを始める予定である。菌株の育種に手間取ったため、どのトランスポーターがバイオフィルム形成に直接関与しているかの同定ができていない。これまでにプトレッシンとスペルミジンをde novo合成できず、かつバイオフィルム形成に関与するプトレッシンあるいはスペルミジントランスポーターの1つを残し他のポリアミントランスポーターを欠損した株の作成は完了している。早急にトランスポーターを同定する計画であるが、菌体外からスペルミジンを取り込んでも、プトレッシンを取り込んだのちスペルミジンに変換しても、バイオフィルムは形成されるので、トランスポーターは複数関与することも十分考えられる。培地に添加することにより、菌体量あたりのバイオフィルム形成量が著しく減少する化合物のスクリーニングを行うわけ訳であるが、同一条件にしたときにどれくらいばらつきが出るかをまず評価する。スクリーニングにより得られた化合物を使い、PlaPによるプトレッシンの取り込み阻害が実際に起こることをラジオアイソトープラベルしたプトレッシンを基質として確認する。プトレッシンとスペルミジンをde novo合成できず、かつバイオフィルム形成に関与するプトレッシンあるいはスペルミジントランスポーターの1つを残し他のポリアミントランスポーターを欠損した株を用いて、どのトランスポーターがバイオフィルム形成に直接関与しているかを同定する。バイオフィルムはマイクロプレートの中で作成させ、クリスタルバイオレット染色により定量する。被験化合物として化合物ライブラリーを購入する。マイクロプレートで菌株を培養する際の培地に被験化合物を加えて培養する。バイオフィルム形成量が明らかに少ないウエルに入れた化合物から、一般的な特異性の低いトランスポーター阻害剤(ATPase阻害剤や脱共役剤)を除外する。
高感度・高分解能・高速度の頭部用次世代PET装置を実現する集約的研究

GSO : Ce結晶製造において、φ105mm×290mmの大型単結晶の育成に成功した。この大型単結晶は蛍光出力の均一性が良好で、そのバラツキはφ90結晶と同様に標準偏差で14%であった。エネルギー分解能は結晶全体にわたって10%以下であり、その値、均一性ともに良好であった。大面積光電子増倍管(52mm角256チャンネル)に光学結合する16×16×4結晶素子すべてを光学的に接続して1つの検出器ブロックとした新たな工夫の結果、結晶の判別能力が2倍以上向上していることを実証した。また、すべてに表面状態が鏡面の結晶を用いることにより、結晶素子全体においてより均一なエネルギー分布も得られるようになった。さらに、各結晶素子の感度校正をする新たな方法を提案した。MOSFETによる高速低雑音前置増幅器の出力波形情報を直接ディジタル化し、CMOSプロセスを使用したディジタル信号処理において、高速のAD変換器を組み合わせてフロントエンド信号処理を行うチップを開発した。このチップは、従来調整の必要だった波形弁別などの処理回路についてもディジタル回路として容易に実現することができる点に特徴がある。最初の試作チップでは、8チャンネルの入力回路に対応しており、個々の入力チャンネルにAPDを直接接続し、その信号を詳細に分析することを可能とした。AD変換部は、50MHzのクロックで動作し、積分非直線性は1.4LSB(Least Significant Bit)、微分非直線性は0.7LSBであった。2.9mm×2.9mm×7.5mmのBGO結晶素子を用いて、12×12の2次元配列を4層にした結晶ブロックを作成した。この結晶ブロックを256ch FP-PMTの中央に光学結合して性能評価実験を行った結果、良好な結晶判別性能を確認した。4層BGO-DOI検出器め開発により、検出器リシグ径が小さく体軸方向に長いシステムデザインが可能となるため、安価な全身用PET装置の実現が期待できる。8層DOI検出器が実現可能であることを、GSOを用いた3次元結晶配列ブロックと256chFP-PMTを用いて試作し実験室の段階で実証した。120個の4層GSO-DOI検出器を用いて5検出器リングを構成し、ファントム実験およびボランティア測定を試行した。その結果、同時計数回路の高計数率性能が10Mcps以上であることを確認し、感度110kcps/MBqが得られた。さらに全視野で解像度が3mm以下であることを実証したGSO : Ce結晶製造において、φ105mm×290mmの大型単結晶の育成に成功した。さらに全視野で解像度が3mm以下であることを実証した本研究においては、次世代PETに関する各要素技術の基礎研究を推進することが第一の目的である。本年度の主な研究成果を以下に示す。(1)GSO:Ce結晶製造において、φ105mm×290mmの大型単結晶の育成に成功し量産を開始できる見通しを得た。

エネルギー分解能は結晶全体にわたって10%以下であり、その値、均一性ともに良好であった。また、DOI検出器を構成する反射材等、結晶ブロックの光学条件に関する研究を行い、シミュレーション結果と良い一致を得た。(2)大面積光電子増倍管(52mm角256チャンネル)の量産化に成功したのみでなく、これに光学結合する16×16×4結晶素子すべてを光学的に接続して1つの検出器ブロックとした新たな工夫の結果、結晶の判別能力が2倍以上向上していることが実証された。また、すべてに表面状態が鏡面の結晶を用いることにより、結晶素子全体においてより均一なエネルギー分布も得られるようになった。さらに、各結晶素子の感度校正をする新たな方法を提案した。(3)MOSFETによる高速低雑音前置増幅器の出力波形情報を直接ディジタル化し、CMOSプロセスを使用したディジタル信号処理において、高速のAD変換器を組み合わせてフロントエンド信号処理を行うチップを開発する計画である。このチップは、従来調整の必要だった波形弁別などの処理回路についてもディジタル回路として容易に実現することができる点に特徴がある。最初の試作チップでは、8チャンネルの入力回路に対応しており、個々の入力チャンネルにAPDを直接接続し、その信号を詳細に分析することを可能とした。チップの特性を評価したところ、AD変換部は、50MHzのクロックで動作し、積分非直線性は1.4LSB(Least Significant Bit)、微分非直線性は0.7LSBであった。(4)リストモード・データを臨床に活用するため、動体補正に関する新しい提案を行った。次世代PETに関する各要素技術の基礎研究を推進することが目的である。本年度は、BGOは検出効率が高く安価で全身用PET装置によく用いられるが、発光量が小さく屈折率が大きいためDOI検出器の上層に用いると光量がさらに落ちると考えられている。光量が少ないと同一エネルギーのγ線の吸収により得られる光子数の揺らぎが大きくなり、検出器の結晶判別能が低くなる。そのため、EGOのみで構成されるDOI検出器開発の試みは少なく、アメリカのMcGill大学のグループが2層のBGO-DOI検出器を開発しているのみである。今回2.9mm×2.9mm×7.5mmのBGO結晶素子を用いて、12×12の2次元配列を4層にした結晶ブロックを作成した。この結晶ブロックを256ch FP-PMTの中央に光学結合して性能評価実験を行った結果、良好な結晶判別性能を確認した。4層BGO-DOI検出器の開発により、検出器リング径が小さく体軸方向に長いシステムデザインが可能となるため、安価な全身用PET装置の実現が期待できる(出願番号FP03-0389-OOUS-HP(米国特許庁))。本研究の目的は、次世代PETに関する各要素技術の基礎研究を推進することである。本年度は、まずDOI検出器をPET装置用として実用化する際に、受光素子間の隙間を検出素子で埋めて、感度とサンプリングの低下を防ぐ方法を検討した(出願番号特願2005-282866)。この問題の最も一般的な解決策として、受光素子と検出素子の間にライトガイドを結合させる手法がある。しかし光量が損なわれるため、検出素子である結晶の3次元配列と光学特性の異なる反射フィルムを用いた独自の手法により結晶識別を実現した。