hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
実験で再現する太古代のアルカリ性熱水

太古代の深海高温熱水組成を復元するために、二酸化炭素濃度が高い条件で玄武岩と海水の高温高圧反応実験を行った。その結果、高温高圧状態での熱水のpHは7以上(高温高圧下での中性は5.5)となり、アルカリ性になることが明らかになった。またシリカを主成分とし、金属元素濃度は著しく低くなることが明らかになった。このことから太古代の深海高温熱水は、現在の酸性で金属に富むブラックスモーカーではなくクリアスモーカーであったと考えられる。これまで地球科学の分野では「深海底の高温熱水は、地球史を通じて酸性のブラックスモーカーである」という考えが常識であった。しかし近年、研究代表者らによって「海水中のCO_2濃度が高かった太古代では、熱水は金属に乏しいアルカリ性のクリアスモーカーだった」とする仮説が提唱された。この仮説は、地質学において長年の謎だった太古代の無機的チャートと縞状鉄鉱層の成因を同時に、且つ非常にうまく説明することができる。本課題ではこの仮説を実験的に検証することを目的としており、今年度は、高濃度のCO_2を含む実験での溶液サンプリング・分析法を確立すること、玄武岩・熱水反応における熱水のpHの温度依存性を明らかにすることを目的とした。まず、高濃度のCO_2を含む溶液はサンプリングにより相分離してしまうので、分離した気相と液相をすべて回収できるようサンプリング法を改良した。また予備実験を行いサンプリングの最適条件を割り出した。これにより高濃度のCO_2を含む系での実験を行うために溶液のサンプリング方法、及び分析方法が確立した。次に熱水のpHの温度依存性を明らかにするために250°C及び350°C(いずれも初期CO_2濃度400mmol/kg、500bar)においてそれぞれ約3ヶ月間の実験を行った。実験中、サンプリングした溶液の化学分析を行った結果、3ヵ月後の熱水のpH_<in-situ>は250°Cの実験では7.1、350°Cでは7.3となった。250350°CでのニュートラルpH_<in-situ>は5.5であるので、この実験結果により、CO_2濃度が高い条件で熱水のpHがアルカリ性になることを実験的に証明することができた。現在の高温熱水のpH_<in-situ>が46であることを考えると、今回の実験結果は太古代の高温熱水がアルカリ性であったことを示唆している。本課題ではこの仮説を実験的に検証することを目的としている。今年度は、新たに実験を1回行い(玄武岩+CO_2海水)、溶液の化学分析を行った。その結果、SiO_2濃度については現世の高温熱水とほぼ同じ2030mmol/kgであった。一方、現在の熱水に富む金属元素の濃度は著しく低いことが明らかになった。特に現在の高温熱水ブラックスモーカーを特徴付けるFe濃度については数μmol/kg以下であり、これは現在の1001000分の1程度である。以上のことから、CO_2に富む条件で玄武岩と海水が反応すると、主要成分がシリカで金属元素に乏しい熱水が生成されることが明らかになった。これにより、研究代表者らによって提唱された「海水中のCO_2濃度が高かった太古代では、熱水は金属に乏しいアルカリ性のクリアスモーカーだった」とする仮説を実験的に証明することができた。また、前年度に明らかになった実験装置の問題点(サンプリングチューブとチタンヘッド接合部の著しい消耗)の改良をおこなった。チューブとチタンヘッドの接合部に挟むガスケットを製作するために、設計、材質の検討、テスト実験を行った。これにより、リーク、装置の破損を防ぎ、部品の消耗を抑えることができるようになった。
両生類・魚類の再生原理に基づいた、新規脊髄損傷治療法の開発

平成24年度では、上衣細胞の長期的遺伝子発現による損傷脊髄における細胞系譜追跡と、神経細胞新生に着目した研究を行った。平成23年度に開発したアデノウィルスにTol2トランスポゾンを組み込んだシステムを用いて脊髄上衣細胞にパルミトイル酸修飾残基を付加したpalEGFPを発現させた1週間後に脊髄損傷を作成し、標識上衣細胞の細胞動態を追跡した。標識上衣細胞は損傷後1,3日後においてその一部が上衣細胞の層より離脱した部位にて認められ、それらはnestin及びvimentin陽性かつGFAP陰性細胞として観察された。しかし、1週間、2週間、1ヶ月後においてその細胞体における標識は消失し、突起構造のみが観察された。こうしたpalEGFP標識突起構造は、nestin、vimentin、GFAP、NG2、Tuj-1、MAP2等の細胞系譜マーカーのいずれもが陰性であり、その細胞系譜を同定する事は不可能であった。神経細胞新生については、神経細胞新生・グリア細胞新生調節に関わる遺伝子に対するmicroRNAベクターを作成し、レポーターとしてルシフェラーゼ直下にmicroRNAに相補的な遺伝子配列を配したベクターと、対照としてレニラルシフェラーゼを発現するベクターを作成し、293細胞を用いてmicroRNAによるルシフェラーゼ発現ノックダウン効果を確認した。作成した3種のベクターのいずれもノックダウン効果を示した。次にターゲット遺伝子を発現するラットグリオーマ細胞であるC9細胞にmicroRNA発現ベクターを導入した。RT-PCR及び免疫組織化学により、mRNA及び蛋白質レベルでの遺伝子ノックダウン効果が確認された。更にmicroRNA発現ベクターを構築し、脊髄上衣細胞への遺伝子導入を行った。これにより、特定遺伝子のノックダウンが確認され、GFP標識細胞の神経細胞への分化が確認された。24年度が最終年度であるため、記入しない。成体脊髄上衣細胞の幹細胞性維持に着目した研究を行った。上衣細胞特異的発現を可能とする為humanFoxJ1プロモーター(hFoxJ1、全長(4.6kb)及び一部欠失(1.0kb))を用い、レポーター遺伝子としてEGFPを組み込んだアデノウィルスを構築し、ラット脳室内へ投与した。全長を用いた方が脊髄上衣細胞の標識効率が高かった。次にこのアデノウィルスにトランスポゾンシステムを組込み上衣細胞における長期遺伝子発現を試みた。hFoxJ1プロモーター下にTransposaseを、CAGプロモーター下にパルミトイル酸修飾残基を付加したpalEGFPを2つのTol2領域に囲んだ遺伝子領域を、それぞれ別々のアデノウィルスに組込み、ラット側脳室及び第四脳室に投与した。アデノウィルスによる遺伝子発現は一過性であり通常1週間程度が検出限界であるが、本システムを用いる事により少なくとも2週間後においても、palEGFPの発現が確認された。また、脊髄上衣細胞における遺伝子発現効率は第四脳室投与の方が良好であった。脊髄上衣細胞の自己複製を可能とする因子として神経幹細胞に関連した2遺伝子に着目し、アデノウィルスを用いた脊髄上衣細胞における強制発現を試みた。ある1因子の遺伝子導入では、細胞増殖と共にグリア細胞への細胞分化が確認された。また別な1因子の遺伝子導入では、細胞分化を伴わない自己複製が確認された。平成23年度の研究目標は、アデノウィルスを用いてラット脊髄上衣細胞特異的な遺伝子発現が可能か、長期的遺伝子発現が可能か、脊髄上衣細胞における自己複製を調節する事が可能か、それぞれ検証を行う事にあった。ラット脊髄上衣細胞特異的な遺伝子発現については、human FoxJ1プロモーターを用いる事で可能となった。

マウスにおいては1.0kbでも機能するとされていたが、ラットにおいては4.6kbを用いる方が望ましい事が判明した。ラット脊髄上衣細胞における長期的遺伝子発現については、アデノウィルスにトランスポゾンを組込んだシステムを構築した。これまでの結果から、上衣細胞におけるアデノウィルスによる遺伝子強制発現系では、特定の処理を行わない限り、その発現の確認は1週間を超えて行う事は困難であったが、本システムを用いる事により少なくとも2週間後においても遺伝子発現を確認する事が可能となった。最後に脊髄上衣細胞における自己複製を調節する事が可能かどうかについては、神経幹細胞に発現する1因子により細胞分化を伴わない細胞分裂(自己複製)が可能となった事が確認された。これらの事から、当初の目的はおおむね果たされたと考えられた。24年度が最終年度であるため、記入しない。魚類及び両生類における損傷脊髄で観察される脊髄上衣細胞の機能として、細胞増殖・上皮間葉移行・細胞移動・再生軸索伸長支持・神経細胞新生が挙げられるが、本研究では細胞増殖(自己複製)と神経細胞新生に着目し研究をすすめる事となっている。平成23年度では特定1因子の導入により、脊髄上衣細胞の細胞分化を伴わない細胞増殖(自己複製)が確認されたが、また別の特定1因子の導入では細胞分化を伴う細胞増殖が観察された。後者につき、この遺伝子の活性ドメインに着目し、各活性ドメインのみの遺伝子導入により細胞分化を伴わない自己複製が可能となるかについて、検討を加える。また、神経細胞新生については、神経細胞新生・グリア細胞新生を調節する遺伝子のノックダウンを行う事で、脊髄上衣細胞からの神経細胞新生を可能とする実験計画であり、これを目的としたmicroRNAを構築し(構築中)、アデノウィルスを用いた脊髄上衣細胞への導入により脊髄上衣細胞からの神経細胞新生が可能となるかどうかについて、検討を行う。microRNAの効果については、まず培養系において、レポーターとしてルシフェラーゼを、その直下にmicroRNAと相補的な遺伝子配列を配したベクターを構築し、対照としてレニラルシフェラーゼ発現ベクターを構築、そして3種のmicroRNA発現ベクターを構築し、これら3種類のプラスミドを293細胞へ遺伝子導入し、microRNA発現による遺伝子ノックダウン効果を確認する。その上でmicroRNA発現アデノウィルスを構築し、脊髄上衣細胞における特定遺伝子のノックダウンと、それによる神経細胞新生効果を確認する。
虚血性脳障害による精神病理学的後遺症の神経基盤

一過性虚血は学習の維持と再学習を障害する。さらに虚血慢性期、本研究の実験条件下に置いては虚血後75日前後の活動性の低下をもたらした。この現象は抗血小板剤シロスタゾールによって回避できる。この時期のうつ傾向計測を行ったところ、慢性期の反応性の低下はうつ傾向よりも認知機能低下の亢進である可能性が示唆された。シロスタゾールによる予防は脳損傷部位の縮小あるいは進行の予防によるものではないかと考えられる。虚血動物モデルを用いた,心停止による虚血性脳障害後の認知・学習機能障害について,メカニズムの解明とそれを基礎とした治療法の発見が本研究の目的である。平成18年度は本研究で用いられる実験手技の確立と調整を主に行ってきた。本年度の研究計画では1.慢性期の反応性低下は本当に鬱病を反映したものなのか、2.脳のどのような障害(状態)がこのような現象をもたらすのか、の2点についての研究を計画した。1.行動研究:強制水泳課題によるうつ傾向の計測スーパーメックス強制水泳試験4chシステムを導入し、虚血前の動物を用いて強制水泳課題の基礎データを取り、抗鬱剤投与効果の行動への反映を確認した。また虚血慢性期の活性低下予防効果がみられた抗血小板シロスタゾールを使い、現在非虚血群への投与効果を実験中である。これらの結果は日本動物心理学会第67回大会にて発表される。また海馬依存学習課題のひとつである八方迷路を設置し、予備実験を開始した。2.組織化学研究:損傷部位計測虚血動物モデルを用いた,心停止による虚血性脳障害後の認知・学習機能障害について,メカニズムの解明とそれを基礎とした治療法の発見が本研究の目的である。平成19年度は平成18年度に行った基礎実験データを元に虚血後慢性期のうつ様行動について検証した。本年度の研究計画では1.慢性期の反応性低下は本当に鬱病を反映したものなのか、2.脳のどのような障害(状態)がこのような現象をもたらすのか、の2点についての研究を実施した。1.行動研究:強制水泳課題によるうつ傾向の計測虚血慢性期の活性低下予防効果がみられた抗血小板シロスタゾールを使い、非虚血群への投与効果を検討し、シロスタゾールそのものにうつ傾向を予防する効果が無いことを確かめた。これらの結果は日本動物心理学会第67回大会にて発表された。さらに虚血・非虚血群を使った虚血後慢性期のうつ傾向計測を行ったところ、虚血群では前日の強制水泳の効果が翌日の行動に反映されないという結果を得た。このことから慢性期の反応性の低下はうつ傾向よりも認知機能低下の亢進である可能性が示唆される。シロスタゾールによる反応性低下の予防は脳損傷部位の縮小あるいは進行の予防によるものではないかと考えている。これらの結果は第31回日本神経科学大会で発表される。2.組織化学研究:損傷部位計測1.で検討した虚血・非虚血群の脳を摘出しTTC染色による損傷部位の測定をおこなった。現在解析中である。海馬歯状回におけるニューロン新生の検討のためBrdU投与時期と投与量の予備実験を行った。さらに虚血慢性期、本研究の実験条件下に置いては虚血後75日前後、において活動性の低下をもたらし、この低下は抗血小板剤シロスタゾールによって予防された。また80日後の組織的検討では海馬の損傷が確認された。行動変容の検討のために、虚血慢性期の活性低下予防効果がみられた抗血小板シロスタゾールを使い、非虚血群への投与効果を検討した。10週齢においては非投与群に比べシロスタゾール投与群のうつ傾向が強く、実験群の慢性期に対応する30週齢の被験体においては差が見られなかった。このことからシロスタゾールそのものにうつ傾向を予防または活動性を上昇する効果が熱、と結論できる。さらに虚血・非虚血群を使った虚血後慢性期のうつ傾向計測を行ったところ、非虚血群では1日目の強制水泳の結果2日目では無動時間が増加したが、虚血群では前日の強制水泳の効果が翌日の行動に反映されないという結果を得た。シロスタゾールによる反応性低下の予防は脳損傷部位の縮小あるいは進行の予防によるものではないかと考えられる。うつ傾向に関連する行動と脳損傷の明確な関連性は見られなかった。これらの結果は第31回日本神経科学大会で発表された。
糖尿病性腎症進展における糸球体内皮上皮連関機序の解明

糖尿病性腎臓病に対する基礎研究から糸球体上皮細胞障害が腎不全に至る糸球体硬化病変の形成に重要であることが判明している。また糸球体上皮細胞におけるミトコンドリアストレス蓄積が糸球体硬化が関与する。このため糸球体内皮細胞から上皮細胞へ何らかの関与が想定されるが、糸球体上皮細胞におけるミトコンドリアストレス蓄積の機序に及び内皮細胞の関与に関しては不明である。その一つの機序としてInflammasomeに着目した。自然免疫システムの一つであるInflammsomeが腎障害進展に関与することが種々の動物モデルで解明されている。順調に進行しているがASC floxマウスの搬入が遅れて2019年4月に搬入となったため現在交配中である。糸球体上皮細胞特異的なASC欠損マウスを使用し検討を予定している。搬入済みであり今年度中に結果を公表したい。ASC floxマウスの搬入が遅れたため搬入費用などが2019年度になったため。
進化分子工学によるエストロゲン様物質センサータンパク質の創出

本年度は,エストロゲンレセプターの分子結合部位を含むドメインをアルカリホスファターゼに挿入した融合タンパク質の機能・構造解析を行った.それらの遺伝子にランダム変異を導入し,エストロゲン様物質に対するセンサータンパク質のスクリーニングを行った.(1)挿入型融合タンパク質の発現・精製および機能・構造解析前年度に構築した10種類の挿入型融合タンパク質,すなわち,アルカリホスファターゼの立体構造上表面に位置する5つの部位(アミノ酸残基番号:189,250,315,360,408)に,2ないし11アミノ酸残基の2通りのリンカーを介して,エストロゲンレセプターを挿入したタンパク質を,それぞれ大腸菌内で発現したところ,すべて不溶性画分に存在した.それらを変性条件下で精製し巻き戻したタンパク質について,エストラジオール存在下および非存在下でホスファターゼ活性を測定したところ,すべて活性は検出できなかった.それらの円二色性測定を行ったところ,二次構造含量がかなり低下していたことから,タンパク質の巻き戻しが不十分であることが示唆された.(2)センサータンパク質のスクリーニングそこで,上記10種類の融合タンパク質にランダム変異を導入して,前年度に用意した,PVDF膜を用いたスクリーニング系を用いて,エストラジオール存在下でホスファターゼ活性を示すコロニーのスクリーニングを試みた.ランダム点変異の導入は,Error-prone PCR法で行った.このPCR産物を制限酵素で消化してベクターに連結し,挿入型融合タンパク質の変異体遺伝子ライブラリーを作製した.このライブラリーを大腸菌に導入したコロニーをPVDF膜に転写し,ホスファターゼ活性を示すコロニーをスクリーニングした.しかし,選択されたコロニーの活性は宿主由来のものばかりで,目的の変異体を得ることはできなかった.現在,スクリーニング系の改良を行っている.エストロゲンレセプターの分子結合部位を含むドメインを,活性測定法が確立した酵素であるアルカリホスファターゼに挿入し,さらに変異と選択を繰り返して,エストロゲン様物質に対するセンサータンパク質を創出するために,本年度は,以下の2つの準備的な研究を並行して進めた.(1)挿入型融合タンパク質の構築エストロゲンレセプターをアルカリホスファターゼに挿入する際,挿入位置が不適切であると,アルカリホスファターゼの構造が不安定になり酵素活性が失われてしまう.そこで,まず挿入可能部位を検索するために,アルカリホスファターゼの立体構造上表面に位置する5つの部位(アミノ酸残基番号:189,250,315,360,408)に,制限酵素部位を含む6アミノ酸をコードする配列を挿入した変異体遺伝子を構築した.変異体タンパク質を大腸菌内で発現し,パラニトロフェニルリン酸の吸光度の変化を指標としてホスファターゼ活性を測定したところ,特に,408部位挿入変異体が野生型の約50%という高い活性を維持しており,他の4つの変異体もすべて数%の活性を維持していた.そこで,5つの部位全てにエストロゲンレセプターを挿入することとし,レセプターの両端に2ないし11アミノ酸残基の2通りのリンカーをもつ,合計10種類の挿入型融合タンパク質遺伝子を構築することができた.(2)進化分子工学のスクリーニング系の構築アルカリホスファターゼ活性を指標としたタンパク質のスクリーニング系として,PVDF膜を用いた活性染色スクリーニング法の構築を試みた.具体的には,寒天プレートからPVDF膜に転写した大腸菌コロニーを溶菌させ,タンパク質をPVDF膜に吸着させた.そのPVDF膜を,アルカリホスファターゼの加水分解により青色を呈する基質である5-ブロモ-4-クロロ-3-インドリルリン酸を含む染色槽に浸すことによって,コロニーに対応するスポットを活性染色することができた.本年度は,エストロゲンレセプターの分子結合部位を含むドメインをアルカリホスファターゼに挿入した融合タンパク質の機能・構造解析を行った.それらの遺伝子にランダム変異を導入し,エストロゲン様物質に対するセンサータンパク質のスクリーニングを行った.(1)挿入型融合タンパク質の発現・精製および機能・構造解析前年度に構築した10種類の挿入型融合タンパク質,すなわち,アルカリホスファターゼの立体構造上表面に位置する5つの部位(アミノ酸残基番号:189,250,315,360,408)に,2ないし11アミノ酸残基の2通りのリンカーを介して,エストロゲンレセプターを挿入したタンパク質を,それぞれ大腸菌内で発現したところ,すべて不溶性画分に存在した.それらを変性条件下で精製し巻き戻したタンパク質について,エストラジオール存在下および非存在下でホスファターゼ活性を測定したところ,すべて活性は検出できなかった.それらの円二色性測定を行ったところ,二次構造含量がかなり低下していたことから,タンパク質の巻き戻しが不十分であることが示唆された.(2)センサータンパク質のスクリーニングそこで,上記10種類の融合タンパク質にランダム変異を導入して,前年度に用意した,PVDF膜を用いたスクリーニング系を用いて,エストラジオール存在下でホスファターゼ活性を示すコロニーのスクリーニングを試みた.ランダム点変異の導入は,Error-prone PCR法で行った.このPCR産物を制限酵素で消化してベクターに連結し,挿入型融合タンパク質の変異体遺伝子ライブラリーを作製した.このライブラリーを大腸菌に導入したコロニーをPVDF膜に転写し,ホスファターゼ活性を示すコロニーをスクリーニングした.しかし,選択されたコロニーの活性は宿主由来のものばかりで,目的の変異体を得ることはできなかった.現在,スクリーニング系の改良を行っている.
リン酸塩系カーボン複合電極材料における高速電極反応の解明と高性能化

高出力密度を有する新規リチウムイオン二次電池の作製に向け、安全性・安定性に優れるリン酸鉄リチウム正極材料に高速充放電特性を与える要因を明らかにし、さらなる高速充放電化を目指した。本研究ではモデル材料として、グラファイト結晶子/非結晶性LFP/結晶性LFPの三層コアシェル構造を有するLFP/カーボン複合体を作製し、LFPの結晶化度が高速充放電特性に与える影響等について検討した。in-situ XAFS・XRD解析、電流休止法を用いた解析から、非結晶性LFPのリチウムイオン拡散係数が結晶性LFPに比べて大幅に向上していることが確認され、これが高速充放電反応の一因であることが明らかとなった。本研究では高出力密度を有する新規リチウムイオン二次電池の創製に向け、安全性・安定性に優れるリン酸鉄リチウム正極材料の高速充放電時における反応メカニズム機構を明らかにし、高速充放電化することを目的としている。具体的な研究項目は、1「粒径制御」、「炭素材料との複合化」などの一般的な手法に加えて、「bc面の歪み因子」、「結晶相と非結晶相」、「導電材との接合」が充放電速度に与える影響の解明、2上記項目を最適化したリン酸鉄リチウム炭素複合体構造の提案及び作製、3他電極材料及びポストリチウムイオン二次電池への展開、である。昨年度は、10nm程度のリン酸鉄リチウムを中空炭素内に内包担持させたリン酸鉄リチウム炭素複合体を作製し、キャパシタ級の高速充放電を達成すると共に、本複合体をモデル電極材料として、「結晶相と非結晶相」、「導電材との接合」と充放電速度との関係の解明を行った。作製された複合体中のリン酸鉄リチウムは中心に結晶相、その外側に非結晶相を有するコアシェル構造を有しており、炭素導電材との直接的な接合を有していることが確認された。結晶相は従来報告されたリン酸鉄リチウムと同様の挙動を示す一方で、非結晶相は結晶相より低い反応電位を有しており、かつ非常に早い充放電が可能であることを明らかにした。また、導電材とリン酸鉄リチウムの直接的な接合を有している本複合体とその接合を焼成によって失わせた材料を比較する事で、接合が電子伝導性を大幅に向上させ、充放電速度を飛躍的に向上させることを明らかにした。現在は、「bc面の歪み因子」と充放電速度との関係性を明らかにすると共に、昨年度明らかとなった知見及び手法を元に、他電極材料及びポストリチウムイオン二次電池への展開を目指している。研究実施概要に示した通り、今年度は、「結晶相と非結晶相」、「導電材との接合」とリン酸鉄リチウムの充放電速度とが密接な関係にある事を明らかにすると共に、リン酸鉄リチウム炭素複合電極によってキャパシタ級の高速充放電の達成した。したがって、高出力デバイスを創出する上で、一定の指針示すことができたと考えられる。次年度は「bc面の歪み因子」と充放電速度の関係性を明らかすると共に、得られた知見から最適な電極構造を提案し、他材料への展開に取り組むことが可能である。本研究は当初計画のお通り、おおむね順調に進展しているものと言える。本研究では高出力密度を有する新規リチウムイオン二次電池構築に向け、安全性・安定性に優れるリン酸鉄リチウム正極材料の速度論的な反応メカニズム機構を明らかにし、高速充放電化させることを目的とした。本研究代表者は、三層のコアシェル構造(最外殻層:グラファイト結晶子、中間層:非結晶性LFP、中心核:結晶性LFP)を有する新規複合体を作製し、キャパシタ級の高速充放電化を達成すると共に、本複合体をモデル電極材料として、「導電材との接合」および「結晶相と非結晶相」と充放電速度との関係の解明を行った。導電材とリン酸鉄リチウムの直接的な接合を有する本複合体とその接合を焼成によって失わせた材料を比較する事で、接合が電子伝導性を大幅に向上させ、充放電速度を飛躍的に向上させることを明らかにした。また、非結晶性LFPのリチウムイオン拡散係数が結晶性LFPに比べて100倍以上向上していることが確認され、これが高速充放電反応の一因であることが明らかとなった。反応挙動の詳細な解明のために、微小空間内の材料のみの電気化学評価が可能なCME: Cavity Microelectrodeを用いたサイクリックボルタンメトリーを行うことで、非結晶性LFPがキャパシタ材料と同様の電気化学応答を有することを明らかにした。これは結晶性LFPがリチウムを一次元的にしか拡散することができないことに対し、非結晶化することでLFPの拡散速度を飛躍的向上させていることを意味していると考えられる。以上のことから、本研究では「導電材との接合」および「LFPの非結晶化」がリン酸鉄リチウムの高速充放電化において有効な手段であることを明らかにしており、リチウムイオン二次電池の高出力化において貢献しうる重要な知見と成果が得られたと考えられる。

in-situ XAFS・XRD解析、電流休止法を用いた解析から、非結晶性LFPのリチウムイオン拡散係数が結晶性LFPに比べて大幅に向上していることが確認され、これが高速充放電反応の一因であることが明らかとなった。次年度の研究計画は、今年度明らかにしたリン酸鉄リチウム炭素複合体の高速充放電反応メカニズムを元に、リチウムイオン二次電池の更なる高出力密度向上及び高エネルギー密度向上に向けた、新規複合電極材料の作製を行う。以下に具体的な研究計画予定を示す。(1)リン酸鉄リチウム炭素複合体の最適化:「bc面の歪み因子」と高速充放電化との関係性を明らかにした上で、効果的で最適な構造体をデザインする。加えて、最適と考えられるリン酸鉄リチウム炭素複合体構造の合成方法においては、ゾルゲル合成法や水熱合成法、固相合成法などの中から最も効果的な手法を検討し、目的複合体を作製する。また、この際に使用する炭素材料としては、中空構造を持つケッチェンブラック以外のカーボンナノチューブやカーボンナノホーンなどの炭素材料も検討項目とする。(2)リン酸塩系正極材料全体への適用及び高速充放電化への展開:エネルギー密度を飛躍的に向上させるには、蓄電デバイスに用いる正極・負極電極材料の反応電位の差すわなち電圧を高くする事が効果的である。本研究で主に取り扱っているリン酸鉄リチウム(LiFePO4)と同じオリビン系構造を持ち、反応電位が高いLiMnPO4やLiCoPO4、LiNiPO4及びそれらの固溶体に対して、本研究で最適化した複合体構造を適用することで、蓄電デバイスのエネルギー密度向上を図る。加えて、他の結晶性電極材料(LiCoO2, LiMn2O4, Li3VO4, Li4Ti5O12)や他の蓄電デバイス(ナトリウムイオン二次電池、マグネシウムイオン二次電池)などに対して上記の構造制御を適用させ、研究を展開する。28年度が最終年度であるため、記入しない。化学、電気化学28年度が最終年度であるため、記入しない。
伝統集落における緑化デザインの環境調節効果と景観特性

地域の気候特性を考慮した建築・都市デザインへの伝統的緑化デザインの応用に向け、その環境調節効果と景観特性の把握を目的として実測調査等を行い、以下のような成果を得た。連続的に配置された屋敷林が集落気候形成に及ぼす影響を把握するため、茨城県つくば市洞下集落を対象とした気候観測調査を行った。その結果、寒冷な季節風である筑波おろしが吹く時、連続した屋敷林による防風効果が明確に現れ、集落内部の風速は集落外部の約45%に低減されることを明らかにした。また、冬季において、連続した屋敷林を分断する道路が風の道として働き、集落内部へと季節風が進入することにより低温域が形成される。そして、風速の弱い夜間及び早朝には、集落にヒートアイランドが形成されることを示した。1960年代以降における屋敷林景観の変遷を明らかにするため、茨城県つくば市洞下集落及び上菅間集落を対象とし、空中写真を用いて屋敷林面積の変遷を調査した。その結果、両集落での屋敷林の面積は40年間で約35%減少したことが明らかとなった。また、屋敷林の減少には集落内における地域差が顕著にみられ、季節風に対して風下となる地域では屋敷林の減少率が高いことを示した。茨城県南地域において「イキグネ」「イグネ」等と呼ばれる伝統的な生垣景観について、樹種、形態、配置等の実測調査を行った。その結果、気候、地形等の地理的条件や、防風、防火等の生垣に求められる役割に応じて、生垣景観の特性が現れることを示した。また、茨城県石岡市大増集落におけるイキグネを対象とした温熱環境実測を行い、イキグネによる日射遮蔽効果とそれに伴う気温、壁面温度等への影響を把握し、伝統的な生垣による暑熱環境を緩和する効果が期待できることを明らかにした。地域の気候特性を考慮した建築・都市パッシブデザインへの屋敷林の応用という観点から、屋敷林の中でも刈り込みによって整形された生垣に着目し、茨城県南地域において「イキグネ」「イグネ」等と呼ばれている伝統的な生垣の実態調査を行った。刈り込み整形された伝統的な生垣景観の形成されている4地区(押付新田地区:利根町、西丸山・下長沼地区:つくばみらい市、金田西坪地区:つくば市、八郷地区:石岡市)を調査対象として選定し、刈り込み整形された生垣について樹種を確認し、その形態寸法を測定するとともに、生垣と建築物の配置を調査した。また、生垣に関する住民へのヒアリング調査を行った。住民に対するヒアリング調査の結果、多くの生垣は住民自らによって刈り込み整形されていることが確認された。生垣に求める役割としては、押付新田地区及び西丸山・下長招地区では防風、金田西坪地区では防風及び防火、八郷地区では防火いう回答を多く得た。形態、配置等に関する実態調査の結果、生垣の樹種としては、押付新田地区ではイヌマキ、西丸山・下長招地区ではシラカシ、金田西坪地区及び八郷地区ではモチノキが主に用いられていた。刈り込み整形された生垣の形態についてみると、生垣の高さについて地域的な特性が認められた。また、生垣の配置についてみると生垣と住居との距離にっいて地域的な特性が認められた。具体的には、筑波山麓に位置する八郷地区では、他の地区に比べて生垣を高く育成する傾向にあることが示された。そして、金田西坪地区及び八郷地区では防火性能の向上を重要視しているため、生垣を住居に近接して配置する傾向にあることが明らかとなった。単植垣のサンプルを比較的多く得たシラカシとモチノキの生垣について形態及び配置を比較すると、配置について有意差が認められ、モチノキはシラカシよりも建築物に近接して配置される傾向のあることが示された。

また、茨城県石岡市大増集落におけるイキグネを対象とした温熱環境実測を行い、イキグネによる日射遮蔽効果とそれに伴う気温、壁面温度等への影響を把握し、伝統的な生垣による暑熱環境を緩和する効果が期待できることを明らかにした。
日本型デザインビルド方式の特性・競争優位性・持続可能性に関する理論的・実証的研究

「日本型建築ものづくりの中核をなす設計施工一貫方式は20世紀後半を通じた継続的成長の合理的産物である」という仮説を、リスクとレントにより証明し、不完全市場における不完備契約、設計の不確定性、GCによる建築設計者の雇用といった特性も整合的に説明した。日本型デザインビルド方式が必然的に持つ擦り合わせ型アーキテクチャは、パートナリングや生産設計等の競争優位性の源泉であるが、成長の終焉は一転して過去の強みを弱みに変じさせた。また、今日世界で趨勢となっているハイブリッド型デザインビルドは日本型デザインビルドの今後の進化の方向に適合しないことも明らかにされた。本研究で掲げた三つの課題のうちの第一番目、日本・欧米の関連標準契約約款の比較分析に関しては、AIAの標準約款と日本の四会連合標準契約約款およびBCSの設計施工一貫方式標準契約約款の比較分析を完了し、AIAのDB方式はリスクの少ない比較的簡単なプロジェクトに適用されるという点で日本型DB方式とは異なるものであること、また、日本型DB方式の適用対象はむしろAIAにおけるCM as Constructor方式に近いものであることなどを明らかにした。第二の課題、日本型DB(設計・施工一貫方式)方式の適用条件と対象に関しては、ものづくり経営学で用いられている指標(総合品質・生産性・リードタイム)に着目し、実プロジェクトのデータにもとづき、日本型DB方式がどのようなビルディングタイプや発注条件に対してもっとも適合するかを定量的に把握することを試みた。平成24年度においては、英国のDQI、KPI等を参考に、プロジェクトデータを精密に測定評価することを試行したが、実プロジェクト担当者からの整合的回答が必ずしも得られないことが判明した。今後は、これをより簡単な調査票に改善し、改めて実施データの取得、分析を行う予定である。第三の課題、日本型DB方式の持続可能性については、英国では近年DB方式が増加し、その多くが以前より大規模・高リスクのプロジェクトに適用されていること、およびDB方式の大半はNovationと呼ばれる方式(基本設計をおこなった設計者がその後のDBチームに移行して設計者となる)によって遂行されていることを明らかにした。また、米国においても、公共プロジェクトを中心に大規模・高リスクのプロジェクトに対してDB方式が盛んに用いられるようになり、しかもその多くがBridgingと呼ばれる二段階のDB方式によって遂行されていることを明らかにした。1.日本・欧米の関連標準契約約款の分析:日本型DB方式の標準契約約款とみなしうるBCSの標準契約約款は、リスク・責任の布置に関する限り、日本における設計施工分離方式の標準約款である四会連合標準契約約款と大差なく、欧米のDB方式のそれとは大きく異なることをすでに明らかにしている。続いて、米国における新しいDB方式であるBridgingについてその標準契約約款の分析に着手したところである。2.日本型DB方式(設計施工一貫方式)の適用条件・対象に関する分析実プロジェクトのデータにもとづき、ものづくり経営学で用いられている指標(総合品質・生産性・リードタイム)により、日本型DB方式を最も有効に適用できる条件・対象を明らかにしようと試みたが、望ましい水準の詳細データをそろえることが困難であることが判明した。現在は、より簡便な調査フォーマットを検討中である。3.市場縮小化における日本型DB方式の持続可能性に関する検討市場縮小化の欧米においては、発注者の権能が相対的に拡大し、Bridging、Novationなどの手法により、DB方式の採用が増大している。これらについて文献調査、ヒアリング調査を行った結果、次が明らかになった。すなわち、欧米におけるDB方式はその適用対象が高リスク・ハイエンドの建築プロジェクトに移行しており、その意味で日本型DB方式と同様の分野の手法となったといえる。しかし、設計に関する受注者の裁量を制限したままリスクの大半を受注者に転嫁するこれらの方式は発注者の利益確保に資するとはいえ、受注者の能力拡大にはつながらない。よって、日本型DB方式の持続可能性を考える上では、レント獲得機会を保持した独自の進化経路を探索する必要があることが明らかとなった。なお、これに関連して日本型DB方式にふさわしいインテグラル型BIMの必要性、およびその条件を明らかにした。日本・欧米のDB関連標準契約約款の分析を引き続き行い、縮小市場下における日本型DBの持続可能性に関する最終的な検討を行った。これまでの検討においては、日本型DBの顕著な特性とその機序を成長期における発注者リスクの受注者による引き取りとそれによるレントの獲得として説明できることを確認してきたが、最終年度の成果としては、リスクの大小、レントの大小を決定する要因としての経済条件(市場の成長・縮小)とプロジェクト特性(大規模・複雑・ハイエンド⇔小規模・単純)を一元的に取り扱い、発注方式との適合性を説明できるリスク・レントのより大きな説明フレームを作り上げたことがあげられる。

その結果、1発注方式の適否は経済条件によって変わること、2欧米のハイブリッド型DB方式は、グローバルな市場縮小期に発注者リスクが減少した結果、従来のDBに代わるDBとDBBの中間的な方式として定着したこと、3現在日本でも急激に一般化しつつある設計施工一括方式は、従来の設計施工一貫方式とは全く異なる経済条件下で適用されており、発注者・受注者双方にメリットあるものとして説明できないばかりか、日本型DB方式(設計施工一貫方式)の進化とは逆の退化の方向に向かっていることなどが説明された。以上の成果は会議論文、雑誌論文にまとめて公表された。また、これまでの3年間の研究成果の一部を取りまとめ、経済学・経営学分野の研究者と協働して「建築ものづくり論」と題する書物を上梓し、平成27年初夏に刊行することとした。26年度が最終年度であるため、記入しない。建築生産26年度が最終年度であるため、記入しない。課題1に関しては、予定された分析を完了し、期待された結論を得た。課題2に関しては、計画を多少変更する必要が生じた。課題3については、市場縮小期のDBのグローバルな状況が明らかになったことが、予定外の収穫であった。本研究の目的は、日本型DB方式は高リスク・ハイエンドな建築プロジェクトに適用されることによって、建築産業・企業の能力構築と技術革新の源泉となっているとの仮説から出発している。このことを理論的に証明するために、本研究ではリスクと関係レントという概念を用い、継続的成長とコンテクストの下ではレント獲得と引き換えにリスクの引き取りが可能であることを明らかにした。成長の終焉は日本型DB方式の持続可能性を明らかに脅かすものであり、そのため、現在の状況下でも日本型DB方式の適用がなお有効である分野・適用対象があることを実証する必要があるが、これに関しては詳細データの取得にやや困難が生じている状況である。今後、より簡便な方法を検討するが、これまでのヒアリング等から実質的な検証は実現できていると考える。一方、市場縮小化、欧米で顕著なDB方式への傾斜(Bridging、Novation等)は、発注者の利益保護を極大化する方式であり、産業・企業の能力構築や技術革新の促進には資することがないことを明らかにしている。以上の成果は建築生産論、産業論に包括的、かつ斬新な視点を用意したものであり、今後の方向性を見出すうえで十分な説得力を持つ。現在、経済学者と連携してこれらの成果をまとめ、今年度前半に「建築ものづくり」と題する単行本を刊行する予定である。これにより、学術的な成果を公表するばかりではなく、広く社会に還元する機会が得られるものと期待している。課題1に関しては、研究成果の公表につとめる。課題2に関しては、調査票を簡便化して所期の目的にかなうデータを収集分析する。課題3に関しては、英米のDBの実態を調査し、分析を行う。3カ年の研究期間の最終年度にあたる本年度当初は、6月刊行予定の「建築ものづくり」の刊行(有斐閣)に全力を注ぐ予定である。そのうえで、残る期間に次のことを行い、これまでの成果とまとめて報告する予定である。
宇宙空間及び高真空用ロボットのための球面超音波モータの開発

1関節で多自由度駆動できる球面モータを実現するために、2自由度の球面超音波モータを製作しその特性を測定した。出力軸先端の軌跡制御を行い測定装置の分解能の精度(約0.3mm)で軌跡を描くことができた。しかしロータリエンコーダを用いた位置検出機構では機械的なガタが生じ、また小型化が難しいといった問題がある。このため、非接触で小型化が可能な位置センサが必要となる。そこでホール素子と永久磁石を用いた非接触位置検出機構を製作しその特性を測定した。また、まだ実現できていない3自由度駆動方式を検討した。以下にその結果を示す。(1)ホール素子による位置検出機構ホール素子による超音波モータの姿勢検出の概念図を図1に示す。出力軸先端に取り付けた磁石が発生する磁界を、ロータ周りに取り付けたホール素子により検出することで超音波モータの姿勢を測定することができる。ホール素子の特性を調べるため1自由度の実験装置を用いた。ホール素子の出力は出力軸の傾きに対して非線形性を伴い、空間磁界による理論解析から得られる出力軸の姿勢と比較を行うと、傾きが大きくなるにつれて誤差が大きくなる。そこで、ニューラルネットワークを用いた学習制御を行うことで約0.8度の誤差で測定可能なことが分かり、ホール素子による位置検出機構の可能性を示すことができた。(2)3自由度球面超音波モータ2自由度球面超音波モータは、ロータ球を2対のステ-タで挟み込む構造であった。この対になたステ-タに角度を持たせることで、ロータ周りの自転運動を可能にすることができる。ステ-タの配置を図2に示す。対になったロータを傾けたときに発生する駆動トルクと摩擦トルクを理論計算を行なったところ、水平の位置より約30°傾けることで駆動トルクが摩擦トルクを上回り、自転運動が可能なことが分かった。
「老い」の環境決定と福祉都市の規範に関する社会倫理学的研究

本研究の目的は、「(A):「老い」が生物学的な絶対的プロセスではなく、身体を取り巻く環境との機能的関係性によって社会的に構成されるものであることを解明すること」、と「(B):解明された見地から今日われわれが依拠している社会規範をもう一度問い直し、高齢化社会においてあるべき福祉都市の規範を基礎づけること」、の二点にある。本年度もこの二つの目的に即して研究を行った。(A)に関しては、昨年度の研究成果を用いて「老い」の社会的構成を理論的に基礎づける際に検討すべき論点を洗い出した。具体的には、まず「老齢」の社会的構成に関わる社会学の先行研究を調査し、高齢者の置かれる社会状況に関する社会的構成の理論は論じられても、「老い」そのものの社会的構成の問題が社会学領域においてほとんど検討されていないことを確認した。また老年学とりわけ日本ではほとんど論じられていないいわゆる「環境老年学」に関わる既往研究も調査し、そこにおける研究の蓄積が「老い」の社会的構成の理論にどのように寄与しうるかを検討した。(B)に関しては、本年度は障害学の議論と高齢者福祉・ケアの議論を比較し、両者に共通する社会状況および規範的理念の検討を行った。具体的には「障害の社会モデル」と高齢者福祉、とりわけいわゆる「地域包括ケアシステム」をめぐる諸論説を比較することで「老い」の社会的構成という理解に立った規範モデルの可能性を明らかにした。またさらに同時にこの規範モデルを、今後の日本社会の方向性を示すと思われるコンパクトシティの理念に埋め込まれている「都市の論理」と突き合わせることにより、あるべき福祉都市の規範の可能性を探った。研究計画に基づき理論の分析と規範モデルの検討を適宜実施した。計画Aに関する理論的研究は、学会報告として一定の形に実現された。計画Bに関する規範モデルの研究も雑誌論文として一定の形に整えられた。これらの成果は、本年度において遂行された研究の一定の進捗を示すものとして評価されうると考える。今後の研究としては、まず本年度の研究によって明らかになった「老い」の社会的構成に関する理論的蓄積の不足部分を独自の研究を通じて補う必要があるが、その際の重要な論点は空間老年学から取り入れられることになる。ただし、そのためには環境老年学において論じられている環境要因のうち生物・医学的側面と社会的側面の切り分けを行う必要があり、これ自体は社会学の観点から行う必要がある。次に、規範的側面から、障害の社会モデルと福祉の生活モデルを統合した視点を構築することが必要になる。これは本年度の研究によってある程度達成されてはいるが、社会機能の不全状態に対する社会的構成の視点、つまり上記の「老い」の社会的構成の観点から再点検し、より実践に方向付けられた形に精緻化される必要がある。次年度においては、以上を踏まえて、環境にまつわる理論的視点と福祉に関する規範的視点の二つの統合に向けて、具体的な作業が始められることになる。本年度はこの目的のもとで、実施計画に基づき目的(A)と(B)の両方に関して基礎付け的研究を行った。(A)に関しては、モダニズム建築(建築物および都市計画)の意義と効果を「標準化」との関わりから研究した。とくにアダム・スミスに代表される分業に関する経済思想史上の理解、およびテイラー・システムの構築にまでそのあとを追うことができる産業領域における労務管理方法の発展との比較から、その延長線上にモダニズム建築が位置付けられうることを確認した。(B)に関しては、やはりモダニズム建築と上記諸要因の間の規範的連関について研究した。モダニズム建築と分業あるいはいわゆる「科学的」労務管理との間に見られる規範の連続性は、「効率性」のうちに認められる。本年度は、分業、標準化、労務管理などのうちに効率性の産業規範がどのように実現されているかを分析し、そのうえで同様のものがモダニズム建築のうちにどれほど見出されうるかを検討した。あわせて「福祉都市の規範」との関わりから、倫理規範としての「多様性」の今日的意義を上記産業規範との比較から確認した。研究計画に基づき「「老い」を構成する社会環境の分析」を適宜実施した。計画A・Bともに一定の研究の進展と成果をあげており、順調に進展していると考えられる。ただ研究の途上で「効率性」の産業規範の多義性が明らかになり、今後の研究の道筋が複雑化する見通しも出てきたが、これは課題に対する多角的視点が研究により明らかになったことを意味しており、研究の進捗として評価すべきものと考える。

具体的には、まず「老齢」の社会的構成に関わる社会学の先行研究を調査し、高齢者の置かれる社会状況に関する社会的構成の理論は論じられても、「老い」そのものの社会的構成の問題が社会学領域においてほとんど検討されていないことを確認した。また老年学とりわけ日本ではほとんど論じられていないいわゆる「環境老年学」に関わる既往研究も調査し、そこにおける研究の蓄積が「老い」の社会的構成の理論にどのように寄与しうるかを検討した。(B)に関しては、本年度は障害学の議論と高齢者福祉・ケアの議論を比較し、両者に共通する社会状況および規範的理念の検討を行った。具体的には「障害の社会モデル」と高齢者福祉、とりわけいわゆる「地域包括ケアシステム」をめぐる諸論説を比較することで「老い」の社会的構成という理解に立った規範モデルの可能性を明らかにした。またさらに同時にこの規範モデルを、今後の日本社会の方向性を示すと思われるコンパクトシティの理念に埋め込まれている「都市の論理」と突き合わせることにより、あるべき福祉都市の規範の可能性を探った。研究計画に基づき理論の分析と規範モデルの検討を適宜実施した。計画Aに関する理論的研究は、学会報告として一定の形に実現された。計画Bに関する規範モデルの研究も雑誌論文として一定の形に整えられた。これらの成果は、本年度において遂行された研究の一定の進捗を示すものとして評価されうると考える。今後の研究としては、本年度の研究により明らかになった今日の物理ー機能上の社会環境の特性と「老い」との関係を本格的に研究し、「「老い」の環境決定」の理論的基礎づけを行う必要がある。このためには「高齢化」に関する社会学、福祉論その他の先行研究を調査したうえで、それらの理論上の限界を明らかにし、「老い」の社会的構成の理論的基礎づけを独自の研究から行うことになる。またあわせて最終年度の福祉都市の規範の解明に向けて、倫理規範と産業規範との関係(共存関係および相反関係)の研究のための下準備を進める必要がある。これに関しては、今後の研究として「効率性」の産業規範の多義性とくにその空間的実現における複数の可能性を「集積」に関する経済学的研究の成果などに依拠しつつ検討することが主な作業となる。今後の研究としては、まず本年度の研究によって明らかになった「老い」の社会的構成に関する理論的蓄積の不足部分を独自の研究を通じて補う必要があるが、その際の重要な論点は空間老年学から取り入れられることになる。ただし、そのためには環境老年学において論じられている環境要因のうち生物・医学的側面と社会的側面の切り分けを行う必要があり、これ自体は社会学の観点から行う必要がある。次に、規範的側面から、障害の社会モデルと福祉の生活モデルを統合した視点を構築することが必要になる。これは本年度の研究によってある程度達成されてはいるが、社会機能の不全状態に対する社会的構成の視点、つまり上記の「老い」の社会的構成の観点から再点検し、より実践に方向付けられた形に精緻化される必要がある。次年度においては、以上を踏まえて、環境にまつわる理論的視点と福祉に関する規範的視点の二つの統合に向けて、具体的な作業が始められることになる。
メソポタミア初期農耕社会の再編期における物質文化の基礎的研究

人類初の新石器化から都市化への移行には初期農耕社会の再編が大きな役割を果たしたと思われるが、これを実証するには、新石器化の舞台と都市化の舞台とにまたがる、イラク各地の考古資料が欠かせない。近年、同国のクルディスタン自治区で遺跡調査が再開され、研究の好機が訪れているが、他地域ではいまだ混乱が続いている。そこで、195666年にイラク各地で収集された東京大学所蔵資料を調査し、既存資料の情報を今日的水準に更新すると共に、クルディスタン自治区の新規収集資料を調査する。双方の成果に基づいて物質文化の時空間的枠組みを見直し、社会再編と都市化への移行との関係を実証的に研究する基盤を整える。
非一様磁場中における非中性プラズマの実験的研究

本研究は,非中性プラズマ研究の分野で通常使用される直線型の一様磁場配位に代わり,非一様なdipole磁場中で非中性プラズマ閉じ込めを行い,その特性を実験的に明らかにする事を目的としたものである.Dipole磁場に代表される磁気面を有するトロイダル系において非中性プラズマの安定な閉じ込め配位を確立する事により,従来広く研究が進められてきた単一粒子プラズマにとどまらず,電子陽電子や陽電子反陽子等の多様な非中性プラズマを閉じ込めて実験研究を実施する事が可能となる.本年度の研究では,磁気圏型装置RT-1において,純電子を用いた閉じ込め原理検証実験を行った.超高真空環境の使用とコイルの超電導磁気浮上によりプラズマに与える擾乱を抑制する事で,トロイダル非中性(純電子)プラズマの安定な閉じ込めを実現した.生成した純電子プラズマに対して,静電的な測定法(Langmuir probe及び多点wall probe)により,主に電子入射中の空間電位分布と静電揺動の計測実験を行った.本年度の研究を通して得られた主な成果は以下の通りである.・定常的な電子入射により,最大-2kV程度の空間電位を形成し,トロイダル電子プラズマを安定に生成した.・外部からの電子供給を絶った状態で,電子プラズマの500秒以上の閉じ込めを実現した.・空間電位と揺動の同時計測により,揺動周波数から閉じ込め電荷を推定する半経験式を得た.・多点計測により,揺動がトロイダル方向にE×B速度で伝搬するdiocotronmodeである事を確認した.・イオン蓄積のtime scale程度の後に発生する不安定性の急成長までは,揺動は安定に推移する.本研究を通して,磁気圏型配位における非中性プラズマの基本的性質について理解が得られ,磁気圏型配位が各種の荷電粒子から構成される非中性プラズマ閉じ込めの必要条件を満たす事が示されたものと考えられる.本年度の研究では,RT1装置において非中性プラズマ実験を行う上で必要となる電子銃及び測定装置の導入を進めると共に,理化学研究所及びCERNASACUSAの荷電粒子閉じ込め実験グループに参加し,非一様磁場中のプラズマに関する基礎実験を行った.補助金の用途は,主に電子銃製作及び本体装置に導入するための超高真空用部品,カソードや制御回路用電子部品等の物品費として,またCERNにおける低速反陽子ビーム実験参加や研究成果発表(アメリカ物理学会プラズマ分科会,日本物理学会秋季大会及び春季大会)のための旅費として使用した.磁気圏型プラズマ閉じ込め装置RT1では,超伝導コイルの制御磁気浮上及び超高真空環境を実現する事により,プラズマに与える擾乱を極めて抑制したトロイダル非中性プラズマ実験が可能である.本研究では,真空中への電子ビーム入射による純電子プラズマ実験,及び中性プラズマ中への電子注入による非中性化を行う事を計画しているが,これまでに基本的な装置及び周辺機器の設計製作を完了した.平成18年度中に,大電流ビームが得られるLab_6カソードを使用した電子銃のRT1装置への導入,超高真空部品を使用した差動排気系の設計や可動式導入器,カソード電源やビーム入射用高電圧源の整備を行った.その上で,RT1装置において真空磁場中で電子入射実験を行い,良好な電子ビームが得られる事を確認した.RT1装置では,従来非中性プラズマ実験を行ってきたProto-RTと比較して高磁場環境であるため,引き出し電流の値が現状では300G程度の磁場中で20mAに止まっているが,今後は入射角度等の最適化により改善を行うと共に,来年度はこれを使用したプラズマ実験を行う予定である.本研究は,非中性プラズマ研究の分野で通常使用される直線型の一様磁場配位に代わり,非一様なdipole磁場中で非中性プラズマ閉じ込めを行い,その特性を実験的に明らかにする事を目的としたものである.Dipole磁場に代表される磁気面を有するトロイダル系において非中性プラズマの安定な閉じ込め配位を確立する事により,従来広く研究が進められてきた単一粒子プラズマにとどまらず,電子陽電子や陽電子反陽子等の多様な非中性プラズマを閉じ込めて実験研究を実施する事が可能となる.本年度の研究では,磁気圏型装置RT-1において,純電子を用いた閉じ込め原理検証実験を行った.超高真空環境の使用とコイルの超電導磁気浮上によりプラズマに与える擾乱を抑制する事で,トロイダル非中性(純電子)プラズマの安定な閉じ込めを実現した.生成した純電子プラズマに対して,静電的な測定法(Langmuir probe及び多点wall probe)により,主に電子入射中の空間電位分布と静電揺動の計測実験を行った.本年度の研究を通して得られた主な成果は以下の通りである.・定常的な電子入射により,最大-2kV程度の空間電位を形成し,トロイダル電子プラズマを安定に生成した.・外部からの電子供給を絶った状態で,電子プラズマの500秒以上の閉じ込めを実現した.・空間電位と揺動の同時計測により,揺動周波数から閉じ込め電荷を推定する半経験式を得た.・多点計測により,揺動がトロイダル方向にE×B速度で伝搬するdiocotronmodeである事を確認した.・イオン蓄積のtime scale程度の後に発生する不安定性の急成長までは,揺動は安定に推移する.本研究を通して,磁気圏型配位における非中性プラズマの基本的性質について理解が得られ,磁気圏型配位が各種の荷電粒子から構成される非中性プラズマ閉じ込めの必要条件を満たす事が示されたものと考えられる.