hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
口頭剖検に基づく死因のベイズ予測分析

本年度の研究では,死因分布の推定のために用いる死者の病歴や症状などの調査データがすべて2値変数であると仮定した場合のベイズ統計手法について改善を行った.新たな統計モデルでは因子の数などを実務家が実証分析を行う際にチューニングする必要があるが,クロスバリデーションと呼ばれる方法を応用することで,最適と考えられる因子数を容易に選択できるようにした.また,条件付き独立性を仮定した既存の統計手法との比較を行い,提案手法の方が死因分布の推定をより高精度で行えることを明らかにした.これらの研究成果を論文としてまとめ,査読付き国際学術雑誌へ投稿を行い,最終的に掲載が認められた.並行して,死者の病歴,症状,人口学的情報などの説明変数が2値以外の尺度を持つことを許すような広い枠組みにおけるベイズ統計モデルを新たに考案した.既存のアプローチでは,年齢などの連続的な値を取る変数を2値に変換することで多くの情報を失うため,この拡張は重要性が高いと考えられる.加えて,新しいモデルを使って死因分布の推定を行うために,マルコフ連鎖モンテカルロ法と呼ばれる統計手法を用いた計算アルゴリズムの開発を行った.現在まで,PHMRC(Population Health Metrics Research Consortium)データなど,口頭剖検のために一般利用可能な実際のデータを用いて従来の手法との比較に取り組んでいる.これまで得た研究成果を統計関連学会連合大会にて発表を行い、様々な研究者からのフィードバックを得た.統計手法を用いて口頭剖検を行う従来のアプローチでは,死因に関連すると思われる症状や病歴などの聞き取り調査データを2値変数へと変換を行うが,この枠組みにおいて説明変数の相関関係を明示的に取り込んだベイズ因子モデルを考案し,PHMRC(Population Health Metrics Research Consortium)データを使って既存の統計手法との比較を行った.そして,この研究成果を論文としてまとめ,査読付き国際学術雑誌へ投稿を行い,最終的に掲載が認められた.加えて,2値変換を行わない,より一般的な枠組みにおいて,周辺分布が複数の観測尺度を表現できるようなベイズ統計モデルを新たに考案した.また,マルコフ連鎖モンテカルロ法を用いたアルゴリズムを開発することで,モデル内のパラメータ推定を可能とした.これらの成果を統計関連学会連合大会にて発表を行い、様々な研究者からのフィードバックを得た.遺族への聞き取り調査データが持つ混合観測尺度を取り込んだベイズ統計モデルの開発・改善に引き続き取り組んでいく.PHMRCデータを用いた複数の現実的なシナリオの下で,考案した統計手法と2値変換を行う既存のアプローチとの比較を行い,どの程度死因分布の推定が向上するのかを明らかにする.さらに,死因や説明変数の数が変化した場合に,死因予測のパフォーマンスがどれくらい安定的であるかも調べる.研究成果は、積極的に研究学会で発表を行い、論文として仕上がり次第、国際的学術雑誌へ投稿することを考えている.本年度の研究では,死因分布の推定のために用いる死者の病歴や症状などの調査データがすべて2値変数であると仮定した場合のベイズ統計手法について改善を行った.新たな統計モデルでは因子の数などを実務家が実証分析を行う際にチューニングする必要があるが,クロスバリデーションと呼ばれる方法を応用することで,最適と考えられる因子数を容易に選択できるようにした.また,条件付き独立性を仮定した既存の統計手法との比較を行い,提案手法の方が死因分布の推定をより高精度で行えることを明らかにした.これらの研究成果を論文としてまとめ,査読付き国際学術雑誌へ投稿を行い,最終的に掲載が認められた.並行して,死者の病歴,症状,人口学的情報などの説明変数が2値以外の尺度を持つことを許すような広い枠組みにおけるベイズ統計モデルを新たに考案した.既存のアプローチでは,年齢などの連続的な値を取る変数を2値に変換することで多くの情報を失うため,この拡張は重要性が高いと考えられる.加えて,新しいモデルを使って死因分布の推定を行うために,マルコフ連鎖モンテカルロ法と呼ばれる統計手法を用いた計算アルゴリズムの開発を行った.現在まで,PHMRC(Population Health Metrics Research Consortium)データなど,口頭剖検のために一般利用可能な実際のデータを用いて従来の手法との比較に取り組んでいる.これまで得た研究成果を統計関連学会連合大会にて発表を行い、様々な研究者からのフィードバックを得た.統計手法を用いて口頭剖検を行う従来のアプローチでは,死因に関連すると思われる症状や病歴などの聞き取り調査データを2値変数へと変換を行うが,この枠組みにおいて説明変数の相関関係を明示的に取り込んだベイズ因子モデルを考案し,PHMRC(Population Health Metrics Research Consortium)データを使って既存の統計手法との比較を行った.そして,この研究成果を論文としてまとめ,査読付き国際学術雑誌へ投稿を行い,最終的に掲載が認められた.加えて,2値変換を行わない,より一般的な枠組みにおいて,周辺分布が複数の観測尺度を表現できるようなベイズ統計モデルを新たに考案した.また,マルコフ連鎖モンテカルロ法を用いたアルゴリズムを開発することで,モデル内のパラメータ推定を可能とした.これらの成果を統計関連学会連合大会にて発表を行い、様々な研究者からのフィードバックを得た.遺族への聞き取り調査データが持つ混合観測尺度を取り込んだベイズ統計モデルの開発・改善に引き続き取り組んでいく.PHMRCデータを用いた複数の現実的なシナリオの下で,考案した統計手法と2値変換を行う既存のアプローチとの比較を行い,どの程度死因分布の推定が向上するのかを明らかにする.

さらに,死因や説明変数の数が変化した場合に,死因予測のパフォーマンスがどれくらい安定的であるかも調べる.研究成果は、積極的に研究学会で発表を行い、論文として仕上がり次第、国際的学術雑誌へ投稿することを考えている.残金が計算機器などの物品を購入するには不十分な額であったため,翌年度に必要となる物品の購入費用や旅費として利用することにした.
宿主変異株を用いたＣ型肝炎ウイルスライフサイクルに関与する宿主因子の研究

C型肝炎ウイルス(HCV)のライフサイクルに関わる宿主分子については、いまだ未知の部分が多い。そこで本研究では、HCV感染に耐性を示す宿主変異株の分離を通じて、HCV感染・産生に重要な宿主因子を検索・同定し、HCVライフサイクルに関わる宿主分子メカニズムを解析することを目的とした。その結果、新たに複数の宿主因子が、HCVライフサイクルに関わることが明らかとなった。様々樹立された宿主変異株の解析から、特に、タイトジャンクションタンパク質のoccludinが、HCVのセルフリー感染および細胞ー細胞間感染に必須であり、有用な創薬標的になりうると考えられた。Claudin 1抗体の樹立と本抗体によるC型肝炎ウイルス感染阻害本研究は、HCV感染に耐性を示す宿主変異株の分離を通じて、HCV感染・産生に必須な宿主因子をゲノムワイドに検索・同定し、依然として未知の点の多いHCVライフサイクルに関わる宿主分子メカニズムを分子細胞生物学的に明らかにすることを目的としている。宿主肝細胞内へのHCVの侵入過程には、タイトジャンクション構成タンパク質Claudin 1が関与することがわかってきている。これまでの我々の研究においても、HCV感染に耐性を示す宿主変異株の分離を試みた結果、Claudin 1の欠損株が複数分離されたこと、この変異株にClaudin 1遺伝子を導入しその発現を戻すと感染が回復することから、Claudin 1がHCV感染において必須の分子であることが示されている。Claudin 1を介したHCV侵入メカニズムを解析するために本年度は以下の取り組みを行った。Claudin 1を介したHCVの宿主細胞への侵入を阻害するプローブの取得を目的に、Claudin 1細胞外ドメインに対する抗体の作製を様々な方法により試みた。その結果、DNA免疫法を用いることで、インタクトの細胞表面Claudin 1を認識できる4種のマウスモノクローナル抗体の樹立に成功した。各種Claudin発現細胞を用いた解析から本抗体はClaudin1特異的に反応することも明らかとなってきている。さらに、培養細胞を用いたHCV感染系において、すべての抗体がHCV感染を容量依存的に阻害することも示された。以上の結果から、Claudin 1細胞外ドメインを認識するプローブが抗HCV薬になり得る可能性が提示できた。今後、本抗体を用いて詳細なHCV侵入メカニズムの解析を行っていく予定である。Claudin 1抗体によるC型肝炎ウイルス感染阻害本研究は、C型肝炎ウイルス(HCV)感染に耐性を示す宿主変異株の分離を通じて、HCV感染・産生に必須な宿主因子をゲノムワイドに検索・同定し、依然として未知の点の多いHCVライフサイクルに関わる宿主分子メカニズムを分子細胞生物学的に明らかにすることを目的としている。これまでに、1)HCV感染に耐性を示す宿主変異株の分離を試みた結果、全くHCVに感染しない細胞としてタイトジャンクション構成タンパク質Claudin 1の欠損株が複数分離され、本変異株にClaudin1遺伝子を導入しその発現を戻すとHCV感染が回復したことから、Claudin 1がHCV感染において必須の分子であること、2)Claudin1細胞外ドメインに対する4種のマウスモノクローナル抗体の樹立に成功し、培養細胞を用いたHCV感染系において、すべての抗体がHCV感染を容量依存的に阻害すること、を示してきた。本年度は、まず、当該抗体の安全性を培養細胞レベルで検討した。抗体処理により、Claudin 1のタイトジャンクション局在が阻害されないこと、タイトジャンクションのインテグリティ・バリア機能は影響を受けないことが示された。また、ヒト肝臓キメラマウスを用いた動物実験レベルでの当該抗体の感染阻害能の検討も行った。検討した2種の抗Claudin1抗体投与により、HCV感染が有意に阻止されることも明らかとなった。以上の結果から、Claudin 1細胞外ドメインを認識する抗体等のプローブが抗HCV薬になり得る可能性を昨年度よりさらに一歩進めて提示することができたと考えている。RNAiライブラリを用いたHCV感染に耐性を有するHuh7.5.1由来細胞株の分離本研究は、HCV感染に耐性を示す宿主変異株の分離を通じて、HCV感染・産生に必須な宿主因子をゲノムワイドに検索・同定し、依然として未知の点の多いHCVライフサイクルに関わる宿主分子メカニズムを分子細胞生物学的に明らかにすることを目的としている。そこで本年度は、shRNA lentivirusライブラリ(55,000 transcripts, 3-5 shRNAs/gene)を導入した細胞ライブラリを用い、HCV感染に耐性を有するHuh7.5.1由来細胞株の分離を試みた。スクリーニング法には、強いHCV感染により宿主細胞傷害(細胞死)が引き起こされることを利用した。まず、本スクリーニング系が機能することを、HCV感染に必須である既知分子(CD81、Claudin1)のノックダウン細胞で確認した。スクリーニングに用いる細胞ライブラリの親細胞としてはCD81及びClaudin1を強制発現したHuh7.5.1由来細胞を用いた(既知因子が分離されるバックグラウンドを極力抑えるため)。細胞数は約10^8個から行い、HCV感染を2回行った後、生き残る細胞を回収し、ゲノムDNAに挿入されたshRNA部分をPCRで増幅・クローニングし、その配列決定を行った。その結果、多数の挿入shRNA配列が同定された。そこで、各shRNAベクターを個々に作成し、各ノックダウン細胞を作成し、HCV感染実験を行った結果、少なくとも3つの細胞株でHCVに強い耐性を示すことがわかり、有効性が確認された。

これらの細胞では、HCV感染も有意に低下していることも明らかとなった。今後詳細な解析を行っていく予定である。本研究は、C型肝炎ウイルス(HCV)感染に対する感受性が異なる宿主変異株の分離等を通じて、HCV感染・産生に関与する宿主因子をゲノムワイドに検索・同定し、依然として未知の点の多いHCVライフサイクルに関わる宿主分子メカニズムを分子細胞生物学的に明らかにすることを目的としている。今年度の主な成果としては、ヒト肝由来Huh7.5.1よりクローニングにより分離され、HCVに対して非常に高い感受性を示すことを見出しているHuh7.5.1-8細胞株についての性状解解析を進めたことである。Huh7.5.1細胞は、HCV感染感受性が非常に高い細胞として知られているが、Huh7.5.1-8細胞株は親株(Huh.7.5.1細胞)に比べ、HCV侵入能が約2倍、複製能が約10倍亢進した細胞であり、よりHCV感染感受性が高くなった細胞である。親株とHuh7.5.1-8細胞の遺伝子発現をRNA-seq法により網羅的に解析した結果、7つの遺伝子の発現がHuh7.5.1-8細胞で上昇していた(逆に低下している遺伝子は見られなかった)。定量PCR解析によっても、7つのうち6つの遺伝子の発現変動が有意差を持って確認された。変動していた遺伝子は、肝細胞特異的な遺伝子が複数含まれており、細胞増殖に関わる遺伝子も複数含まれていた。また、HCVタンパク質導入細胞で大きな発現変動をすることが報告されている遺伝子も含まれていた。以上の結果から、Huh7.5.1-8細胞は、より肝臓に分化した状態を維持でき、かつ細胞増殖も優れた細胞株になっていることで、HCV感受性が非常に高くなっていることが示唆された。今後は、HCVタンパク質と同定遺伝子との機能連関についても明らかにできればと考えている。本研究は、C型肝炎ウイルス(HCV)感染に対する感受性が異なる宿主変異株の分離を通じて、HCV感染・産生に必須な宿主因子をゲノムワイドに検索・同定し、依然として未知の点の多いHCVライフサイクルに関わる宿主分子メカニズムを分子細胞生物学的に明らかにすることを目的としている。今年度の主な成果は、宿主タイトジャンクション分子であるOccludinがHCV感染に必須であることを多角的に詳細に検討したことである。これまでにHuh7.5.1-8細胞よりOccludinノックアウト細胞を樹立しその重要性をHCV-JFH1株等で示してきたが、他の複数の感染性HCV株でも感染に必須であることを示し、広範なHCV株でOccludinが感染に必須であることを明らかとした。また、Occludinノックアウト細胞にOccludinの発現を戻すことで、感染が完全に回復することも確認した。HCV擬似ウイルスを用いた実験系により、さらに複数の遺伝子型のウイルスの侵入にOccludinが必須であることも示した。
明代白話小説における手法の展開

明代の白話長篇小説『金瓶梅』の小説技法を検討することにより、この作品の中国小説史における位置を明らかにし、また作者の創作手法や表現意図を分析しようと試みた。具体的にはまず第三十九回を取り上げ、この回が様々な点において前後半が対偶となるよう構成されていることを明らかにした。次に清・張竹坡による『金瓶梅』の小説手法に関する批評に着目し、その批評の特色を分析した。また『金瓶梅』の小説手法に関する研究史を整理した。これらの成果は雑誌論文や研究会報告、また申請者の博士論文の一部として公表した。本研究では明末に出た『金瓶梅』を中心として、白話長編小説の小説手法の展開を検討することを目的としている。一年日の平成二十一年度においては、『金瓶梅』第三十九回を精読し、同回の小説構成を分析することによって、この作品の創作手法の一端を具体的に明らかにした。本回は前半に男性による道教儀式(〓)、後半に女性による宝巻語りが描かれ、男と女、道教と仏教が明らかに対照されている。さらに前半においては神々を召請する大量の儀礼文書や符が列挙され、そこから神々の社会機構が浮かび上がるのに対し、後半の宝巻においては女性の懐妊から出産までが韻文によって描かれ、同じ宗教的テキストの引用でありながら、社会性と身体性という異なる志向のものが取り合わされている。また『金瓶梅』においては重要な出来事が「九」のつく回に起こることが指摘されているが、第三十「九」回においても、西門慶の二人の子の行く末が前後半でそれぞれ暗示されている。語り手が態度を明示しないまま宗教的テキストを長文にわたり引用する表現構想の同軌も、如上の対偶構成を支えている。また前後半のトーンの落差は、前半の最後に道士が西門慶の家に送り届けた道服に向けられる、女性たちの異なる角度からの視線に象徴的に現れており、そこではこの作者らしい複眼的な表現が対偶構成の中で巧みな効果を上げていて、本回の対偶構成が作者の表現志向にも適した形式であったことが分かる。白話小説創作の背景にある構成意識を具体例に基づいて明らかにしようと試みた研究であり、以上要約したの内容の論文「『金瓶梅』第三十九回の構成」は、査読を経て学会誌『東方学』第119輯に掲載された。平成二十二年度においては、『金瓶梅』にみられる小説手法についての評価史を中心に検討を行った。まず古典的『金瓶梅』論の代表として張竹披(一六七〇九八)の『金瓶梅』批評に着目した。自らも「世情の書」の創作を試みて挫折した経験を語る張竹披は、作者の立場に視点をおき、『金瓶梅』を完全無謬のテキストとして扱って、一見単純な錯誤と思える箇所すらもすべて作者の意図の反映として理解しようとする。全体構成を透視することによってこそ作者に「騙され」ずに済むのであると述べる張竹披の読み方の然らしめるところ、作品を読み進める際に読者が抱く素朴な感興よりも、前後と脈絡づけて或る場面の位置づけや意味を論じることが優先されがちとなる。こうした張竹披の解釈姿勢は同じ箇所に対する崇禎本と張竹披の批評を読み比べることによっても浮き彫りにすることができる。一方で近代以降における『金瓶梅』の小説手法に関するの言説を整理し、(1)作中の社会描写を淫狸描写から切り離して前者のみを高く評価する態度の是非、(2)作中に描かれる世界から作者が批評的距離を取れていないとの批判を誘発する作品の特質を如何に評価すべきか、(3)作中の人物描写が前後で矛盾していて性格の発展が根拠づけられていないという批判の当否、(4)登場人物が歌で感情をあらわす箇所を小説表現としてどう捉えるべきか、(5)作中に多くの先行作品の引用が散りばめられている点をどのように評価するか、などの論点が如何に論じられてきたのかを振り返った。
異種気体による自然循環流のパッシブ流体制御機構の開発

超高温ガス炉の原子炉設計を行う際に想定事象の一つである一次冷却系主配管破断時の空気浸入事象においては,多成分気体の分子拡散と局所的な自然対流及び原子炉内を一巡する混合気体の自然循環流など,密度の異なる気体の複雑な混合現象が生じる.今後の安全設計に関して,これらの現象が重畳する場合の空気浸入過程を明らかにしておくことは,設計上の安全裕度を確定する上でも重要である.日本原子力研究開発機構(JAEA)が設計する第四世代原子力システムの一つである超高温ガス炉,Gas Turbine High Temperature Reactor 300 (GTHTR300)Seriesでは,水平の二重管構造となっている一次冷却系主配管が破断すると対向置換流によって炉内に空気が浸入し,黒鉛製炉心構造物が酸化する可能性がある.そこで本研究では,水平二重管破断時のGTHTR300の炉内流路を模擬した実験装置を用いて,空気浸入過程を調べた.実験装置は外側円筒容器,内側円筒容器,水平二重管で構成され,外側円筒容器は水冷ジャケットにて冷却し,内側円筒容器内はカートリッジヒータで加熱した.実験方法は,まず容器内をヘリウムガスで置換し,ヒータ温度が定常に達したことを確認する.この状態で,水平二重管の内外のバルブを同時に開放して空気を容器内に浸入させることで,配管破断事象を模擬した.水平二重管の外管側を通る気体流速の変化では,水平二重管のバルブ開放後,対向置換流によって空気が容器内に浸入するが,流速は約0.04 m/sまで上昇する.その後,流速は0.02 m/s程度まで低下し,その後,流速は再び増加した.これは容器内の下部に空気,上部にヘリウムガスという安定密度成層が形成され,空気浸入が抑制されたものと考えられる.今年度は高温実験用の実験装置の製作と破断口位置及び炉内構造物による現象の考察を行った.まず,二重円筒容器内に発熱部を有する実験装置を製作した.各所に熱電対を取り付け,濃度計,差圧計,流速計用測定孔を設けた.実験では,壁温度,ガス温度は熱電対で,流速は熱線風速計で測定し,超音波濃度計により混合気体の濃度を測定して,密度変化を求める.一方,現象の考察では,実在する原子炉である高温工学試験研究炉に代表されるような原子炉下部に一次冷却系配管が位置する場合に,この配管が破断すると一般的には破断口上部の炉内には密度の小さい気体が,破断口下部には密度の大きい空気/ヘリウムの混合気体が存在するため,炉内外が均圧後,直ちに混合気体が浸入する可能性は低いとされている.そこで,超高温ガス炉の原子炉測部に一次冷却系配管が位置する場合について,減圧事故時における炉内への空気浸入挙動をこれまでの研究から気体の混合現象と自然循環流の発生時間を考察した.その結果,1.逆U字型の円形流路や鉛直な矩形流路を用いた2成分気体の混合過程は,3次元熱流体数値解析コードにより,定性的には現象を再現できること,2.鉛直矩形流路の場合には,自然循環流の発生時間は鉛直壁の温度差が比較的小さい場合は,局所的な自然対流よりも2成分気体の拡散係数による分子拡散の影響を受けること,3.一方,鉛直壁の温度差が大きくなると,自然循環流の発生時間は局所的な自然対流の影響も受けるようになること,4.この局所的な自然対流は例えば,高温ガス炉の圧力容器と固定反射体との環状流路部に発生する局所的な自然循環流の発生が,空気の自然循環流の発生時間を短くすることを意味すること,5.空気の自然循環流が発生した後でも,ヘリウムガス注入法により空気浸入を防止することが可能である,ことなどが分かった.超高温ガス炉減圧事故時の空気浸入現象を再現する高温実験装置の製作が予定通り終了し,実験が実施できる状況になったことで,ヘリウム/空気の2成分気体混合実験を開始する準備が整った.さらに,実験装置の設計・製作と並行して,加熱,冷却壁に対する種々の温度条件に応じて,起こりうる気体混合過程をこれまでに関連する実験結果と3次元数値解析結果から比較検討を行った.この検討により,今回製作した実験装置のように,比較的実際の炉内構造に近い状況での2成分気体混合過程,及び引き続き発生すると考えられる空気の自然循環流発生条件を確認することができた.この事前検討により,本実験装置に対して,起こりうる現象を予測,並びに非定常実験に必要な実験時間,温度,圧力,流速等の計測点情報,等を把握することができた.これにより,実験結果の考察に必要な実験値の精度,計測点数を調べ,より精度の高い実験が可能となった.

これらは,今後の3次元数値解析の結果と比較する上で重要な点である.また,空気浸入流速の可視化やヘリウム/空気のモル分率の計測についても,検討を進め,来年度以降への実験に対する準備が整った.以上のことから,概ね研究は予定通りに進められており,解析検討も含めた研究の進捗状況に問題はない.今年度は同軸二重円筒容器を用いた実験を行うとともに,配管の破断位置の違いが空気浸入及び自然循環流の発生時刻に及ぼす影響について考察した.実験では,同軸二重円筒容器の下部に水平二重管を接続した装置内に,ヘリウムガスを充填し内側円筒を加熱,外側円筒を冷却し,その後,水平二重管の内外管のバルブを解放して空気を浸入させ,不安定な密度成層条件下で密度の異なる気体の浸入過程及び分子拡散を伴う自然対流による気体混合挙動を調べた.水平二重管の外管側の気体流速変化と装置内の空気のモル分率変化,装置内の気体温度変化から考察すると,バルブ開放と同時に流速が上昇するが,これは対向置換流により水平二重管から空気が装置内に浸入し,ヘリウムガスが装置外に放出されることによる.その後,流速が低下し再び上昇した.流速の低下は対向置換流終了後,拡散により装置外に気体が放出されるためである.最終的には時間の経過に伴い内側円筒内で生じる浮力が環状円筒部の気体を動かすだけの浮力を得たときに装置を一巡する自然循環流が発生し流速が上昇した.装置の上部・中間部では小刻みな温度変動が確認でき,自然対流が発生しているものと予想されるが,装置下部で対流は発生していないと考えられる.過去に行われた実験結果について,高温側流路の加熱壁平均温度を横軸に,配管破断後に流路下部から密度の大きい成分気体の自然循環流が発生する時刻を縦軸にとって配管の破断位置の違いが空気浸入及び自然循環流の発生時刻に及ぼす影響について考察した.加熱流路の高さが約1m以下の場合でも加熱流路側に局所的な自然循環流や自然対流が発生している場合には自然循環流の発生時刻は短くなる.さらに炉心下部の配管長が空気浸入量及び自然循環流発生時刻に大きな影響を及ぼすことを定量的に示した.実験装置の製作も終了し,予定通り実験を開始できた.既に幾つかの条件において実験を行い,その成果は国内外の学会において報告した.また,予備的な実験の結果から自然循環流速の計測を精度良く行うことが容易でないことから,熱線風速計センサーの設置位置を適宜変更してヘリウムガス/空気の混合気体の流速を計測した.また,最初から空気を封入して自然循環流を発生させて,定常流速を計測し,これを基にヘリウムガスを封入した場合の自然循環流速の変化を考察するなどの対策を講じて速度計測を行っている.さらに,3次元熱流体数値解析を行うための解析モデルを構築し,予備解析も行い,予定通り進捗中である.多数の実験データを取得するために行った試験装置の改造については,装置上蓋から温度計測孔,濃度計測孔,圧力計測孔を設けた円筒容器の上蓋を設計し,現在製作中である.これを用いて,自然循環流を発生させた状態で上蓋からヘリウムガスを微少量注入して,自然循環流を制御する実験を開始することができる.以上のことから研究の進捗状況に問題はない.超高温ガス炉の原子炉設計を行う際に想定事象の一つである一次冷却系主配管破断時の空気浸入事象においては,多成分気体の分子拡散と局所的な自然対流及び原子炉内を一巡する混合気体の自然循環流など,密度の異なる気体の複雑な混合現象が生じる.今後の安全設計に関して,これらの現象が重畳する場合の空気浸入過程を明らかにしておくことは,設計上の安全裕度を確定する上でも重要である.日本原子力研究開発機構(JAEA)が設計する第四世代原子力システムの一つである超高温ガス炉,Gas Turbine High Temperature Reactor 300 (GTHTR300)Seriesでは,水平の二重管構造となっている一次冷却系主配管が破断すると対向置換流によって炉内に空気が浸入し,黒鉛製炉心構造物が酸化する可能性がある.そこで本研究では,水平二重管破断時のGTHTR300の炉内流路を模擬した実験装置を用いて,空気浸入過程を調べた.実験装置は外側円筒容器,内側円筒容器,水平二重管で構成され,外側円筒容器は水冷ジャケットにて冷却し,内側円筒容器内はカートリッジヒータで加熱した.実験方法は,まず容器内をヘリウムガスで置換し,ヒータ温度が定常に達したことを確認する.この状態で,水平二重管の内外のバルブを同時に開放して空気を容器内に浸入させることで,配管破断事象を模擬した.
射影後変分法などによる原子核励起モードの研究

1.高スピン状態における角運動量射影の研究を行った。特に、ノルムオーバーラップカーネル関数と呼ばれるオイラー角に関する関数の特異点の幾何学的研究を行った。高スピンになるにつれて特異点の数が増加すること、およびそのトポロジーが複雑になることを数値的に突き止めることに成功した。角運動量射影の精度は、これら得意点からくる補正を加えるか加えないかによって、影響をうけることを示し、その解決法(数値アルゴリズム、および関連する理論的枠組)提案した。この方法に基づいて、中性子過剰な希土類アイソトープの一つである、ディスプロジウム170の高スピン状態を計算し、その結果を解析した。これらの研究の結果は2002年秋の日本物理学界にて発表した。論文は準備中(草稿の一部は完成)で完成次第投稿する予定。2.回転群(0(3))などの連続群における自発的対称性の破れに相当する現象を、離散群(D2)について生成座標法の観点より研究した。具体的には、3軸変形した平均場をもつ原子核の動的回転(揺動運動)の励起モードの研究を、自己無撞着な3次元傾斜軸クランキング計算にもとづいて、行った。まず古典力学の枠内で、3軸変形した剛体の運動の考察をオイラーの微分方程式を数値的に解いて調べ、有限多体系である原子核の揺動運動と比較した。また、Bohr-Mottelson模型から求まる質量パラメータの下に、傾斜角を力学変数とする1次元シュレディンガー方程式を解くことで、平均場近似で得られた状態を量子化し、その励起スペクトルの調和性や非調和性などを考察した。この研究の結果は論文にまとめ、PhysicsLetters B、およびLos Alamos e-print serverに投稿した。
新規ゼノグラフトモデルを用いた前立腺癌治療効果予測マーカーの開発

前立腺癌組織は肉眼的にその局在の判断が困難で、かつ同一標本内でも癌の性質が多様であり、目的の(例えば高悪性度のみ)腫瘍の採取が困難である。patient derived xenograft(PDX)モデルであるKUCaPシリーズは、去勢療法への反応性と遺伝子発現に多様性を有し、臨床における前立腺癌の多様性を再現している。このモデルの使用により目的の腫瘍の採取が可能である。その特徴を用いて、去勢療法に良く反応するモデルと、早期に抵抗性を示すモデルの遺伝子発現の比較を行い、去勢療法反応性予測マーカーの同定する事を目的とする。
肝硬変を引き起こすフィブリノゲン低下症の鑑別法の開発と分子生物学的発症機序解明

フィブリノゲン(Fbg)蓄積病(FSD)を呈するFbg低下症として6例が報告されている。早期診断法・治療薬候補を探索する研究を行った。異常Fbg産生CHO細胞を確立し、蛍光抗体法で形態学的特徴を検討した結果、FSDを引き起こす変異型では、細胞質に繊維状封入体が観察され、特異的であることが証明できた。また、種々の薬剤を用いた封入体形成原因の検索では、封入体は異常Fbgがプロテアソーム系あるいはオートファジー系による分解を免れて形成されることが示唆された。しかし、それぞれの促進薬剤の添加では、封入体の形成を抑えられないことから、FSDの治療薬として使用できる可能性が低いことが明らかになった。平成26年度は、γR375W変異以外の肝小胞体蓄積病(HERSD)を引き起こすγG284R、γT314P、γΔ346-350(GVYYQ)の3種類の遺伝性フィブリノゲン(Fbg)低下症について、変異Fbg産生CHO細胞を確立し、特異な大顆粒状封入体と繊維状封入体(HERSD型封入体)の有無を蛍光抗体法で観察した。その結果、γT314P、γΔ346-350ではγR375W-Fbgと同様の細胞内封入体が観察されたが、いずれの細胞も、その量および出現頻度はγR375Wよりも低いものであった。しかし、γG284R変異においては細胞内封入体が観察されず、正常Fbg産生細胞と同様の染色結果であった。また、γG284γR375の間に報告されているHERSDを引き起こした報告はないが、細胞内の異常Fb濃度が高く、細胞外への分泌が低下している13種類のFbg低下症例について、変異Fbg産生CHO細胞を確立し、HERSD型封入体の有無を観察した。その結果、γC326S細胞においては大顆粒状封入体を有する細胞が散見されたが、γC326A細胞はじめ他の11種類の細胞においては封入体が観察されなかった。次に、Fbgを産生しているヒト肝細胞であるHuH-7細胞に異常なγ鎖を導入する一過性発現実験を行ったが、結果はγG284R変異を含めCHO細胞の結果と同じであった。対照として、CHO細胞を用いる一過性発現実験も行ったが、結果はHuH-7細胞と同じであった。さらに、γR375W変異において観察されたHERSD型封入体が、異常γR375W鎖だけで生じるかどうかを明らかにするために、異常R375W鎖のみ、異常R375W鎖と正常Aα鎖の組み合わせ、異常R375W鎖と正常Bβ鎖の組み合わせ産生CHO細胞を作成した。この結果、HERSD型封入体は異常R375W鎖がFbgに組み立てられて形成されることが明らかになった。以上より、完全ではないがHERSD型を呈する可能性のあるFbg低下症例をCHO細胞を用いて発症前にスクリーニングできる可能性が示唆された。平成27年度に新たに論文発表された、肝小胞体蓄積病を呈する異常フィブリノゲン(Fbg)症、γAsp316Asn例とγGly366Ser例についてCHO細胞での発現実験を新たに追加した。ELISA法によるFbg定量の結果、γAsp316Asn例とγGly366Ser例に基づくCHO細胞はともに、細胞内に異常Fbgが蓄積し、細胞外にわずかしか分泌されないことが明らかになった。また、抗Fbg抗体による蛍光抗体染色の結果、γAsp316Asn CHO細胞では、細胞質全体にわたる長い針状封入体が観察された。これは、今までの3種類のCHO細胞では観察されなかった特異な形態であった。一方、γGly366Ser CHO細胞では、正常Fbg産生CHO細胞と同様な染色像が得られ、昨年度明らかにしたγGly284Arg症例のCHO細胞に近い性質と判断した。肝小胞体蓄積病を呈し繊維状細胞質封入体形成が最も顕著であったγArg375Trp CHO細胞において、アポトーシスの亢進がある可能性を疑い、annexinVとプロピジュームヨウ素を用いた方法と、tunel法を用いたフローサイトメトリーで、それぞれ前期アポトーシスあるいは後期アポトーシスの亢進を解析した。その結果、どちらも正常Fbg産生CHO細胞と変わらない結果であった。このことは、繊維状細胞質封入体を多数形成しているCHO細胞でも特にアポトーシスの亢進は起こらず、正常形態の細胞と同程度であることが証明された。肝小胞体蓄積病を呈し繊維状細胞質封入体形成するγArg375Trp以外のγThr314Proとγ346-350欠損型の異常γ鎖産生プラスミドをAα鎖、Bβ鎖との組み合わせあるいは単独でCHO細胞で発現する実験を行った。その結果、昨年度のγArg375Trpプラスミドの結果と同様に、異常γ鎖産生プラスミドはAα鎖とBβ鎖の3種が同時に産生され組み立てられないと、繊維状細胞質封入体を形成しないことが明らかになった。平成27年度に新たに論文発表された、肝小胞体蓄積病を呈する異常フィブリノゲン症、γAsp316Asn症例とγGly366Ser症例についてCHO細胞での発現実験を行い、蛍光抗体法で染色性を確認する実験を新たに追加することになり、時間を要した。

このため、平成27年度に開始する計画であった、肝小胞体蓄積病を呈するにもかかわらず繊維状細胞質封入体を唯一観察できなかったγGly284Arg症例のCHO細胞に、異常タンパク分解系を抑制する物質を添加することにより、繊維状細胞質封入体形成を誘導できるかどうかの実験が開始できなかった。【背景と目的】フィブリノゲン蓄積病(fibrinogen storage disease:FSD)を呈するFbg低下症は、Fbgγ鎖の遺伝子異常として6例が報告されている。昨年までの研究ではこれら6種類の異常Fbg産生CHO細胞を作製し、繊維状封入体の存在がFSDを引き起こす遺伝子異常型に特異的であることを報告した。本年度は異常蛋白質の細胞内分解機構であるユビキチン・プロテアソーム系とオートファジー分解系の阻害剤・促進剤などの薬剤添加が細胞内封入体に与える影響について検討した。【材料と方法】Fbg産生細胞はFSD型2種(γ375W、γ316N)を用いた。使用薬剤は13種であり、細胞培養開始の翌日、薬剤を添加し3日間培養し、蛍光抗体法を実施した。【結果および結論】各種薬剤の影響は2種類の細胞で大きな違いがみられたが、両細胞で繊維状封入体形成を20%以上減少させたのはapoptosis促進剤のKifnensineとオートファジー阻害剤のBafilomychi A1とLY294002であった。また、γ316Nではプロテアソーム阻害剤であるLactacystinとPepstatin A、オートファジー阻害剤のSP600125において、繊維状封入体形成を50%以上増加させた。以上の結果より、異常蛋白質分解であるプロテアソーム系あるいはオートファジー系の働きを阻害すると、異常Fbg産生細胞においてFSD特異的な繊維状封入体の形成増強することから、繊維状封入体は異常Fbgが何らかの機序でプロテアソーム系あるいはオートファジー系による分解を免れることが示唆される。しかし、オートファジー系促進薬剤の添加では、繊維状封入体の形成を抑えられないことから、今回使用したオートファジー系促進薬剤はFSDの治療薬として使用できる可能性が低いことが明らかになった。フィブリノゲン(Fbg)蓄積病(FSD)を呈するFbg低下症として6例が報告されている。早期診断法・治療薬候補を探索する研究を行った。異常Fbg産生CHO細胞を確立し、蛍光抗体法で形態学的特徴を検討した結果、FSDを引き起こす変異型では、細胞質に繊維状封入体が観察され、特異的であることが証明できた。また、種々の薬剤を用いた封入体形成原因の検索では、封入体は異常Fbgがプロテアソーム系あるいはオートファジー系による分解を免れて形成されることが示唆された。しかし、それぞれの促進薬剤の添加では、封入体の形成を抑えられないことから、FSDの治療薬として使用できる可能性が低いことが明らかになった。また、γG284γR375の間に報告されているHERSDを引き起こした報告はないが、細胞内の異常Fb濃度が高く、細胞外への分泌が低下している13種類のFbg低下症例について、変異Fbg産生CHO細胞を確立し、HERSD型封入体の有無を観察した。さらに、平成27年度に計画していた、Fbgを産生しているヒト肝細胞であるHuH-7細胞に異常なγ鎖を導入する発現実験も実施した。以上より、計画以上に進展していると判断した。平成28年度は、平成27年度に開始する計画であった、肝小胞体蓄積病を呈するにもかかわらず繊維状細胞質封入体を唯一観察できなかったγGly284Arg症例のCHO細胞に、異常タンパク分解系を抑制する物質を添加することにより、繊維状細胞質封入体形成を誘導できるかどうかの実験を開始する。また、肝小胞体蓄積病を呈しないフィブリノゲン分泌低下症例のCHO細胞と比較検討する。
歯科用低カラット貴金属合金の特異強化メカニズムの解明とその応用

高温熱処理(溶体化処理)を施したAg-20Pd-12Au-14. 5Cu合金は特異強化挙動を示す。その特異強化挙動の発現には、析出相(β')の寄与が大きいと考えられている。本研究では、同合金の特異強化挙動に大きく寄与するβ'相の生成メカニズムとその強化機構に関して明らかにした。銅の組成の異なるAg-20Pd-12Au-xCu(x:13, 17, 20)合金においても、溶体化処理による特異強化挙動が見られ、緻密に析出した微細なβ'相により、機械的強度が上昇することがわかった。歯科用Ag-Pd-Au-Cu合金は、機械的性質、耐食性および生体適合性に優れるとともに、健康保険適用材料であることから、我が国においてインレー、クラウンおよびクラスプ等の歯科補綴修復用材料として幅広く使用されている。本合金は時効硬化型の材料であるが、近年、Ag-20Pd-12Au-14.5Cu合金(mass%)において、溶体化処理を施したにもかかわらず機械的強度が急激的に上昇する特異強化現象が認められている。この理由として、溶体化処理による固溶強化説および溶体化処理時の冷却中に析出する準安定L1_0型規則相による析出強化説が提案されている。しかし、この特異強化現象には、未だ不明な点が数多く残されており、そのメカニズムの解明には至っていない。Ag-Pd-Au-Cu系合金において、Cuは相変態に関与する主要な元素の一つである。そこで、本研究では、Cu含有量を6.5、14.5および20mass%と変化させたAg-Pd-Au-Cu合金加工材および同合金の液体急冷凝固材を用いて、溶体化処理がミクロ組織および機械的性質に及ぼす影響を系統的に調査・検討した。Ag-20Pd-12Au-6.5Cu,Ag-20Pd-12Au-14.5CuおよびAg-20Pd-12Au-20Cu合金加工材および同合金の液体急冷凝固材のうち、Ag-20Pd-12Au-14.5Cu合金加工材においてのみ、溶体化処理によりビッカース硬さが大幅に上昇する特異強化挙動を示した。一方、同合金の液体急冷凝固材は、化学組成が同じであるにもかかわらず特異強化挙動を示さなかった。溶体化処理を施したAg-20Pd-12Au-14.5Cu合金加工材では、X線回折により準安定L1_0型規則相の析出が観察された。さらに、反射電子像観察により同準安定相と考えられる相が母相の特定部分にのみ析出することが明らかとなり、同相の析出がAg-20Pd-12Au-14.5Cu合金の特異強化挙動と密接に関係していることが示唆された。日本国内において歯科補綴修復用材料として幅広く使用されている歯科用Ag-Pd-Au-Cu系合金は、溶体化処理を施したにもかかわらず急激的に上昇する特異硬化挙動を示す。このような特異硬化挙動を示す原因として、溶体化処理による固溶強化説および溶体化後の冷却過程に析出する準安定L1_0型規則相(β'相)による析出強化説の二つの説が有力と考えられているが、未だ、明確にはされていない。そこで、本研究では、このAg-Pd-Au-Cu系合金における特異硬化挙動のメカニズムについて検討している。昨年度までに同系合金のAgとCuの含有量の比を変化させたAg-20Pd-12Au-6.5Cu合金、Ag-20Pd-12Au-145Cu合金およびAg-20Pd-12Au-20Cu合金を用いて特異硬化挙動を示す合金組成について検討し、種々の合金組成の中でもAg-20Pd-12Au-14.5Cu合金において特に溶体化処理による硬さの上昇が大きいことを明らかにしている。本年度は、顕著な特異硬化挙動が認められたAg-20Pd-12Au-14、5Cu合金について、溶体化後の冷却速度を炉冷、空冷および水冷と変化させ、そのミクロ組織と硬さに及ぼす影響について検討した。その結果、冷却速度が大きいほど、冷却時に析出するβ'相が細かく、硬さの上昇が大きいことが明らかとなった。歯科用Ag-Pd-Au-Cu合金は、機械的性質、耐食性および生体適合性に優れる歯科補綴修復用材料である。一般的に、Ag-20Pd-12Au-14.5Cu合金は、時効強化を示すが、近年、溶体化処理温度を1073K以上まで上昇させることにより、機械的強度が著しく高くなる特異強化挙動が報告されている。

本現象の理由として、高温溶体化処理後に析出するL1_0型規則相(β')による析出強化説が挙げられている。しかし、市販用Ag-20Pd-12Au-14.5Cu合金はα_1、α_2、およびβ相で構成されるため、特異強化挙動に対するβ'相の寄与は不明な点があり、そのβ'相の生成メカニズムについては、これまで報告が少ない。そこで、本研究では、高温溶体化処理によるAg-20Pd-12Au-14.5Cu合金における特異強化について精査し、さらにAg-20Pd-12Au-xCu合金における特異強化について調査・検討することにより、本合金系における特異強化メカニズムの解明を目的とした。今年度は、析出相(β'、β)/母相界面を観察し、β相のミクロ組織変化および硬さとの関係を調査・検討を行い、下記知見を得た。(1)母相とβ相のa軸方向は整合であるが、c軸方向は半整合であるため、β相の周りに歪みが生じ、転位移動に対して抵抗となり、強度が上昇する。一方、β相の場合、β相/母相の界面は不整合であり、β相の周りでは歪みがごく小さいため、転位移動に対してそれほど抵抗にならない。(2)Ag-20Pd-12Au-14.5Cu合金の計算状態図およびミクロ組織観察により、高温溶体化処理により析出するβ'相の生成メカニズムが明らかになった。また、Ag-20Pd-12Au-xCu(x:13,17,20)合金においても、高温溶体化処理により微細なβ'相が緻密に析出し、特異強化挙動を示す。Ag-20Pd-12Au-6.5Cu合金においては高温溶体化処理により微細なβ'相が析出せず、特異強化挙動を示さない。これらの知見は、実用上の観点からも学術的な観点からも非常に有用であり、今後、容体化処理を本合金の力学的性能の強化法として普及させる際に、裏付けとなる研究成果である。
ドイツにおける分権化と自治体行財政改革

本研究は、ドイツ版NPMとして「新制御モデル」(Neues Steuerungsmodell, NSN)型行財政改革に注目し、モデルの理論的背景、自治体における改革の進展状況、改革上の課題等を検討するものである。本研究期間内では、ドイツの自治体や研究機関等での調査・資料収集をもとに、以下のような研究成果を得た。1.各自治体の改革の動機は主として自治体の財政状態の改善に置かれているものの、このモデル自体は行政の合理化・近代化に重点を置くものであり、改革の実態をみても財政の改善に直接つながるものとはなっていない。むしろ、自治体における地域戦略性の強化、対住民サービスの改善、事務事業の成果の点検とそのフィードバック、機構の分権化、という点に改革の意義があると思われる。2.この改革はしばしぱ、ドイツの法治国家制との矛盾を生じがちである。特に自治体歳出の25%を占める社会扶助事務に見られるように、法律に義務づけられた事務の執行に関して、自治体の裁量権が制約されている下での改革には困難もある。こうした状況に対して各州政府および連邦政府は法律に実験条項を加え、時限的なパイロットプロジェクトを行うことで、将来的な法改正に繋げることを試みている。3.改革モデルの理論的基礎として、新制度学派による概念装置としての取引費用論、プリンシパル・エージェント論等が採用されている。こうした理論に遡って考えると、改革は行政執行面・歳出面のみに限られず、歳入と歳出の牽連性に及んで行かざるを得ないであろう。従って今後の改革課題としては、市町村の税制改革が不可避となっていくものと思われる。本年度は当該研究テーマに関わる内外の研究状況の把握と、現地での調査とを行った。(1)NPM型改革の各国比較やドイツ国内における自治体行財政改革に関する資料・文献収集を行い、研究動向の調査を進めた。この結果各国の行政改革を、アングロサクソン系諸国、北欧諸国、中欧諸国の三類型において把握する見方がほぼ通説となってきていること、ドイツ自治体の改革はオランダの事例を範とする中欧型改革として位置づけられ、急進的な民営化には批判的な立場に立ちつつ、行政内部の機構改革や会計制度改革等に重点が置かれていることなどが明らかになった。また、ドイツ国内でも州によって改革動向に相違があり、とりわけノルトライン・ヴェストファーレン州において、州政府の支援や自治体法改正を背景に、自治体の改革が大きく進展していることから、同州自治体をさしあたりの調査研究対象に絞った。(2)上記の状況把握を踏まえ、2000年9月1630日にノルトライン・ヴェストファーレン州の諸都市を中心に現地調査を行った。この調査を通じて各自治体における改革の枠組みを具体的に把握でき、また同州政府が提唱し7自治体が参加している自治体会計制度改革に関するモデルプロジェクトの存在を知ることができた。同州はその成果を数年後には全自治体に反映させたいとしているため、今後の本研究の中でこの会計制度改革についても今後引き続き調査していく必要があると考える。上記の研究成果の一部は、別記論文の他、日本地方財政学会第8回大会(2000年6月4日、於横浜国立大学)での口頭報告「ドイツ市町村における『新制御モデル』の導入」において公表した。本年度は現地での追加的資料収集を含め、当該研究テーマに関わる資料・文献の収集とその精読、成果のとりまとめに向けての準備等を行った。(1)昨年度調査を補完するための現地での資料収集を、2001年8月219月2日に行った。ここでは主として行政簡素化自治体共同機構(KGSt)の調査報告書、ドイツ各自治体での行政改革の進展状況に関する資料・統計類を収集した。(2)昨年度から本年度にかけて収集した資料・文献の精読を行い、ドイツ自治体における行財政改革の進展状況の把握につとめた。

またこの間、各自治体レベルの動きを受け、連邦政府や州政府において、改革のための制度整備・法改正・調整作業が進展してきている状況がある。これらの動向を整理することにも重点を置いた。(3)本年度は特に、自治体における会計制度改革の動向に重点を置いて研究を進めた。KGStおよびシュパイヤー行政大学院を中心に作成された新会計モデルが多くの自治体で試行に移されている状況に鑑み、これらの会計モデルの検討と、「新制御モデル」改革におけるその役割についての考察を進めた。(4)ドイツ自治体の全般的な改革の進展状況については、ドイツ都市会議によるアンケート調査結果が参考となった。ただしその際、行政改革が必ずしも財政状態の改善に直結していないという結果が出ており、今後中長期的な財政分析が必要になると思われた。(5)上記の研究成果の一部を、別記論文の他、日本財政学会第58回大会(2001年10月、於関西学院大学)での口頭報告「ドイツ自治体の予算・会計制度改革」としても公表した。2000年度、2001年度における現地での調査・資料収集、その後の文献調査・精読をふまえ、本年度においては以下のような諸点に関して補完的な研究を行いつつ、研究成果のとりまとめをおこなった。1.「新制御モデル」に即した行財政改革が、自治体財政構造上にどのような変化をもたらしているかを検討した。とりわけ自治体の事務事業所部門の外部化の進行が財政構造上どのような形で読み取れるかを、ドイツの連邦・州統計局のデータベースなどを用いて研究を行った。2.この改革モデルにおいては、歳出と歳入の牽連性が重要なポイントのひとつとなる。しかし、営業税課税標準の縮小と共通税分与による補填という、1970年以来の税制改革のパターンによって、自治体における依存財源比率が上昇しており、財政調整や分与税配分方法をめぐってのコンフリクトを増加させる結果となっている。今後、自治体の歳入自治の強化、特に共通税分与に対する付加税権導入が争点となろう。3.「新制御モデル」型行財政改革の具体像を、特に社会扶助行政に注目して検討した。社会扶助費は自治体財政のうち、大きな比重をなしており、この行政分野の改革が近年急速に進んでおり、州や連邦政府によるパイロットプロジェクトの状況を踏まえつつ検討を行った。
溶液中におけるナノ粒子の粒子径・粒子形状測定及び形状分離に関する研究

半導体電子材料を始めとした微細化が要求される製品を製造する工程においては、(1)素材となる微粒子の粒子径及び粒子形状を正確に把握すること、(2)素材の性能を均質化するために粒子径及び粒子形状を均-化することが必須となってきている。微粒子の解析手法には(A)乾式法(例:走査型電子顕微鏡(SEM)、透過型電子顕微鏡(TEM))、(B)湿式法(例:動的光散乱法(DLS)、レーザー回折・散乱法)があるが、(A)は溶液中における測定が困難なこと、(B)はレーザー光を用いるため、光透過性のない溶液中及び粒子濃度の高い溶液中の正確な測定が困難なこと、また粒子形状を球形と仮定していることから非球形粒子の正確な測定が困難であることが課題である。また、(2)粒子径・粒子形状を均一化するために、(A)粒子径を揃える分級技術、(B)粒子形状を揃える形状分離技術が研究されているが、(A)は球形粒子を対象としていること、(B)は微粒子の適用例がないことが課題である。研究代表者はこれまで、(1)粒子径測定における(A)、(B)の課題を克服するために、粒子間相互作用力測定装置(lFA)を開発・提案し、溶液中における超微粒子の粒子径測定を実施してきた。測定中は微小な間隔に配置した2枚の電極間に試料粒子を誘電分極によって配列させた後、電極間距離を縮めていく。粒子配列の変化に起因する電極間に働く反発力・吸引力の周期が粒子の配列より飛び出した粒子径に相当すると予想されることから粒子径が測定できる。本年度は、IFAを応用して、溶液中における球形粒子及び非球形粒子の粒子径・粒子形状を測定する際の条件として粒子径・粒子の比誘電率・電界強度等を変化させ、それらが測定結果に与える影響を調査した。非球形粒子に関しては、短軸径が球形粒子の一次粒子径と同等の粒子を用いて、その配列特性に起因する測定結果と電界強度の関係を調査した。
開いたMHDシステムにおける動的構造の研究

本研究においては、特に太陽コロナを念頭に置き、磁気ヘリシティおよび磁気エネルギーをシステムの外から供給されたMHDシステムの非線形応答に関する数値的理論的考察を行った。(1)数値シミュレーション研究:以下のような3次元MHDシミュレーションを実施した。計算領域である直方体をコロナ、ある境界面を両極性の磁束領域が存在する太陽表面と考える。磁束領域では回転運動が計算領域内部に磁気ヘリシティと磁気エネルギーを注入する。計算の結果、真空磁場を初期条件に取った場合、内部の磁束管がゆっくり巻き上げられる準定常的変化の後、多くの磁束管が再結合を受ける大規模エネルギー緩和が発生することが明らかにされた。(2)最小エネルギー解の分岐理論:上のシミュレーション結果を物理的に説明するため、J.B.Taylorの最小エネルギー原理を開いたシステムに拡張する理論を構築した。その結果、最小エネルギー状態はヘリシティの供給量とその結果による磁束構造の幾何学的変化によって2つの解に分岐することが示された。分岐した解の遷移過程がシミュレーションにおける大規模エネルギー緩和に対応する事を明らかにした。分岐によって新しく現れる解は他の解と事なる磁気トポロジーを持つためその遷移過程に磁気再結合を伴う。(3)新しい太陽フレアモデルの提唱:以上の結果から開いたMHDシステムがヘリシティの供給によって間欠的なエネルギー緩和をすることを分岐理論によって明らかにすると共に、太陽フレアの物理機構が分岐した最小エネルギー解の遷移として説明できることを提唱した。