hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マトリックス感応性高分子を用いるオンチップ試料前処理

自律的な分離・分析を可能にするマイクロ分析のための流路システムの構築をめざして、試料中に含まれる成分や外部からの簡単な刺激によって流れの駆動が誘引されたり、分離が制御される仕組みの可能性ついて検討した。簡便な流れ制御の方式として、温度感応性高分子であるポリ(パーイソプロピルアクリルアミド)薄膜をシランカップリング処理と水系高分子重合によってガラス上に被覆した流路の濡れを温度によって制御することによる溶液マニピュレーションを試みた。その結果、温度勾配に起因する濡れ性の勾配によって水溶液を移動させることができたのみならず、サンドブラスト加工によって作製された微細な凹凸を持つ流路においては温度による親永性⇔擾水性制御が可能となり、流路における溶液の分配が可能となった。従来、マイクロ分析システムにおいては、送液にはポンプや電気浸透流を、溶液分配には精密加工による弁や電気浸透流などによる送液をコンピューター制御によって複雑に制御しており、これによってマイクロ分析システムが膨大な支援システムを必要としていた。これに対して本方式では、流路の一部分にペルチェ素子やヒーター線を配置し、数ワットの直流電流の極性や強度を調節することによって高分子水溶液の相転移温度である32°Cを境に加温・冷却するだけで溶液を流路の任意の場所に送ることが可能となった。次に、化学物質による制御方法として、温度感応性高分子合成時にカルボン酸やアミンを含むモノマーと共重合させることによって、塩及ぴ界面活性物質の添加によって親水⇔疎水性変化を起こすことができる物質感応性高分子を調製できた。これにより、マトリックス成分の有無により、微量成分の保持挙動を制御する可能性が開けたが、温度による親水・疎水変化に比べて物質濃度による応答性を大きくすることが難しく、実用化には更なる検討が必要である。試料成分によって自律的な分離・分析を可能にするマイクロ分析のための流路システムの前提として、流路自体が持つ制御機能を外部からの簡単な刺激によって駆動する方式の実現について検討した。その方策として、温度感応性高分子であるポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)薄膜をシランカップリング処理と水系高分子重合によってガラス上に被覆した流路の濡れを温度によって制御することによる溶液マニピュレーションを試みた。その結果、温度勾配に起因する濡れ性の勾配によって水溶液を移動させることができたのみならず、サンドブラスト加工によって作製された微細な凹凸を持つ流路においては温度による親水性⇔撥水性制御が可能となり、流路における溶液の分配が可能となった。これに対して本方式では、流路の一部分にベルチェ素子やヒーター線を配置し、数ワットの直流電流の極性や強度を調節することによって高分子水溶液の相転移温度である下部臨界温度32°Cをまたいで加温・冷却するだけで溶液を流路の任意の場所に送ることが可能となった。次に、化学物質による制御方法として、温度感応性高分子合成時にカルボン酸やアミンを含むモノマーと共重合させることによって、塩及び界面活性物質の添加によって親水⇔疎水性変化を起こすことができる物質感応性高分子を調製することができた。さらに、棟や多価アルコールに対して親和性を持つホウ酸基やカルシウムなどの金属イオンと結合するキレート性官能基を導入することによってこれらの物質がマトリックス成分である試料に対して感応しうる分離材料への可能性が拓けた。簡便な流れ制御の方式として、温度感応性高分子であるポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)薄膜をシランカップリング処理と水系高分子重合によってガラス上に被覆した流路の濡れを温度によって制御することによる溶液マニピュレーションを試みた。次に、化学物質による制御方法として、温度感応性高分子合成時にカルボン酸やアミンを含むモノマーと共重合させることによって、塩及び界面活性物質の添加によって親水⇔疎水性変化を起こすことができる物質感応性高分子を調製できた。これにより、マトリックス成分の有無により、微量成分の保持挙動を制御する可能性が開けた。簡便な流れ制御の方式として、温度感応性高分子であるポリ(パーイソプロピルアクリルアミド)

薄膜をシランカップリング処理と水系高分子重合によってガラス上に被覆した流路の濡れを温度によって制御することによる溶液マニピュレーションを試みた。その結果、温度勾配に起因する濡れ性の勾配によって水溶液を移動させることができたのみならず、サンドブラスト加工によって作製された微細な凹凸を持つ流路においては温度による親永性⇔擾水性制御が可能となり、流路における溶液の分配が可能となった。従来、マイクロ分析システムにおいては、送液にはポンプや電気浸透流を、溶液分配には精密加工による弁や電気浸透流などによる送液をコンピューター制御によって複雑に制御しており、これによってマイクロ分析システムが膨大な支援システムを必要としていた。これに対して本方式では、流路の一部分にペルチェ素子やヒーター線を配置し、数ワットの直流電流の極性や強度を調節することによって高分子水溶液の相転移温度である32°Cを境に加温・冷却するだけで溶液を流路の任意の場所に送ることが可能となった。次に、化学物質による制御方法として、温度感応性高分子合成時にカルボン酸やアミンを含むモノマーと共重合させることによって、塩及ぴ界面活性物質の添加によって親水⇔疎水性変化を起こすことができる物質感応性高分子を調製できた。これにより、マトリックス成分の有無により、微量成分の保持挙動を制御する可能性が開けたが、温度による親水・疎水変化に比べて物質濃度による応答性を大きくすることが難しく、実用化には更なる検討が必要である。
耳石安定同位体比分析と海洋データ同化モデルによるマイワシの環境履歴推定手法の開発

日本の水産重要魚種マイワシの資源変動要因の解明に向けて、マイワシの回遊履歴を推定する手法を開発した。まず、水温を制御した水槽で飼育したマイワシ稚魚の耳石中の酸素安定同位体比(δ18O)を超微量炭酸塩分析システムMICAL3cで分析し、マイワシ耳石δ18Oと経験水温との関係式を世界で初めて提示した。次に、マイワシの生息海域における海水中のδ18Oと塩分との関係式を決定した。以上の関係式を海洋データ同化モデルFRA-ROMS上でランダムに遊泳する個体ベースモデルに導入することで、加入に重要な発生後半年間のマイワシの回遊履歴を実測データを基盤として10日の時間解像度で推定する手法を開発した。本研究課題は、マイワシの発生後約1年間の輸送・回遊履歴を10日単位で推定し、その経路上の水温や動物プランクトン現存量等の環境因子のうち、各成長段階で成長速度に影響を与える環境因子を特定することを目的とする。そのため、期間中に、1マイワシの耳石に含まれる酸素安定同位体比の分析によりマイワシの経験水温履歴を1°C/10日の解像度で推定するスキームの開発、2推定した経験水温履歴と高精度海洋データ同化モデルからマイワシの輸送・回遊経路を10日単位で推定するスキームの開発、3上記のスキームを過去に遡って適用して、各種観測データ及び高解像度海洋生態系モデルの出力を利用して、マイワシの成長速度に影響を与える環境因子の特定、を行う。平成27年度は、まず、三つの水温帯で飼育したマイワシ稚魚の耳石および飼育海水の酸素安定同位体比を分析し、マイワシの経験水温と耳石中の酸素安定同位体比との間の回帰式を世界で初めて得ることができた。この式はOda et al. (2016)で提示されている、野外採集個体の耳石縁辺の酸素安定同位体比と採集時の水温の関係を説明できるものであったため、野外個体にも適用可能であると判断できる。次に、マイワシが分布する黒潮域、黒潮親潮移行域、親潮域における海水中の酸素安定同位体比を分析して、この値が塩分との間に強い相関関係があり、塩分から海水の酸素安定同位体比を精度良く推定できることを見出した。以上により、超微量炭酸塩分析システムMICAL3cでは1015日、自動分析システムDELTA V Plusでは1040日という高い時間解像度で、マイワシの耳石中の酸素安定同位体比から経験水温履歴を推定することが可能となり、上記1の目的をほぼ達成した。当初の計画では、平成27年度は、1マイワシ耳石試料の採集及び成長速度による個体群の分類、2マイワシ各個体群の耳石中の酸素安定同位体比の分析、3海洋データ同化モデルによるマイワシ分布域の推定、を行う予定であった。1については、従来の調査から継続して、黒潮域、黒潮続流域、黒潮・親潮移行域、北海道東方亜寒帯域においてマイワシ仔稚魚、幼魚の現場採集を行うとともに、既往の耳石試料を輪紋解析して、成長速度による個体群の分類を行い、所期の計画通りに進行した。2については、現場採集した試料だけでなく、新たに水温制御された環境で飼育実験を行い、耳石中の酸素安定同位体比と経験水温との関係を日本のマイワシについては初めて定量的に示し、回帰式を提示した点は、当初の計画で想定された以上の成果である。また、現場採集した試料についても過去3年分のデータを解析しており、各年の個体群の特徴も抽出できた点も当初の計画では次年度実施する内容であったため、想定された以上に進展しているものと判断される。3については、現時点では単年度分のみであるが、マイワシ耳石中の酸素安定同位体比について、化学分析した値と高精度海洋同化モデルFRA-ROMSの海面水温・塩分再解析値をもとに上記の回帰式から推定した値とを比較対照することにより、10日程度の時間解像度でマイワシの回遊分布域を再現する手法の基盤を構築した。この点は、所期の計画通りに進行した。以上を総合すると、当初の計画以上に進展していると判断できる。平成28年度は、まず、27年度に提示した飼育稚魚の酸素安定同位体比と経験水温との関係式の普遍性を確認するために、2015年と2016年に黒潮続流域で採集した変態開始前の仔魚の耳石酸素安定同位体比を超微量炭酸塩分析システムMICAL3cで分析した。その結果、仔魚の酸素安定同位体比は、昨年度提示した関係式から外れており、むしろ、無機炭酸塩の同位体平衡の関係式(Kim et al. 2007)に近かった。

これは変態以降働き始める何らかの生理的な効果が、マイワシ耳石の酸素安定同位体比に影響を与えていることを示唆するものであり、28年度に得られた特に顕著な成果である。続いて、上記の関係式と海洋データ同化モデルとを組み合わせたマイワシの回遊分布域を再現する手法について、平成27年度に構築した基盤モデルをもとに、回遊分布域を絞り込む手法を開発した。当初の計画では、平成28年度は、1マイワシ耳石の酸素安定同位体比によるマイワシの輸送・回遊履歴を推定するスキームの高度化、2海洋データ同化モデルによるマイワシ分布域の推定、を行う予定であった。1については、27年度に開発したスキームが、発生後50日120日の輸送・回遊履歴に焦点を当てていたのに対して、28年度は、生残に重要とされる発生後50日以前の変態前の仔魚期の輸送・回遊履歴の推定手法の確立を目指した。そこで、27年度に提示した飼育稚魚の酸素安定同位体比と経験水温との関係式の妥当性を確認するために、2015年と2016年に中央水産研究所が黒潮続流域で採集した変態開始前の仔魚の耳石酸素安定同位体比を超微量炭酸塩分析システムMICAL3cで分析した。この時、仔魚の耳石がごく微量のため、耳石全体をまとめて分析にかけ、得られた酸素安定同位体比と仔魚採集場所での水温との関係を整理した。その結果、仔魚の酸素安定同位体比は、27年度に提示した関係式から外れており、仔魚期と稚魚期では関係式が明瞭に異なっており、輸送・回遊履歴の推定には、成長段階に応じた関係式の適用が必要なことが明らかになった。2については、平成27年度に構築した基盤的手法の改良を行った。27年度の手法は、マイワシ耳石中の酸素安定同位体比について、化学分析した値と中央水産研究所の高精度海洋同化モデルFRA-ROMSの海面水温・塩分再解析値をもとに上記の回帰式から推定した値とを比較対照するだけであった。28年度は、仔魚期は完全受動輸送、稚魚期は任意の方向へ体長の3倍(既往研究で確認されている最大遊泳速度)で泳がせることにより、日ごとの最大分布範囲を推定し、輸送・回遊分布範囲の絞り込みを行った。この手法を、2010年以降について適用した。以上を総合すると、当初の計画通りにおおむね順調に進展していると判断できる。本研究課題は、マイワシの回遊経路を10日単位で推定し、その経路上において各成長段階で成長速度に影響を与える環境因子を推定することを目的とする。平成29年度は、前年度までに解明したマイワシ耳石の酸素安定同位体比と経験水温との関係式、並びに海水中の酸素安定同位体比と塩分との関係式に海洋データ同化モデルFRA-ROMSを組み合わせたマイワシの回遊経路推定モデルの高度化を実施した。前年度までの回遊経路推定モデルでは、回遊推定分布域について経度方向の絞り込みが十分できなかったが、マイワシの最大遊泳速度として、既往研究にもとづいて体長×3 (m/s)の制限を新たに設定したところ、経度方向に5度10度の範囲に回遊推定分布域を絞り込むことができた。このモデルを、耳石酸素安定同位体の分析を実施した2010年以降に適用したところ、各年度とも秋季北海道東方沖の幼魚の採集場所に応じて経路が有意に異なることが分かった。この手法は、個体群ごとのマイワシの回遊経路を現実の経験水温をベースとして実証的に初めて推定するものであり、発生後約半年間の回遊経路を10日の時間解像度で推定することができる。現在、推定された各経路上の水温や動物プランクトン現存量等の環境因子のうち、各成長段階で成長速度に影響を与える可能性の高い環境因子の推定解析を実施しており、マイワシ加入量変動の要因特定に不可欠な生残過程の解明にブレークスルーをもたらすことが期待される。
第一次世界大戦初期ハプスブルク帝国の疎外化過程

第一次世界大戦初期のハプスブルク帝国では、一方で総力戦体制に向けて諸政策が取られたが、他方で難民、敵性自国民、捕虜兵など総力戦体制から排除された人々を抱え込むことになった。2008年9月に予定通りオーストリア・ウィーン市にある国家文書館で第一次世界大戦時兵庫県青野原に設置された捕虜収容所展示会を行った。捕虜が製作した作品や日本およびオーストリアで保存されている関係資料を展示し、神戸大学交響楽団捕虜の演奏会を再現した。展示会はオーストリアの新聞でも報道され、展示会の開会式にはオーストリアの歴更関係者を中心に100名以上の参加を見て、関心の高さが窺がえた。開会式の基調講演では青野原に収用され捕虜を通じて見える日本、ハプスブルク帝国、国際関係について述べ、捕虜研究を関係する国の研究者が共同して行うことの意義を明らかにした。ドイツ語のカタログも作成し、見学者の用に供した。オーストリアに収容されたロシア、セルビア、イタリアの捕虜兵に関する史料、ロシアで子虜になって後に解放されたオーストリア兵に関する史料、第一次世界大戦の残留捕虜兵にする史料の収集もオーストリア国家文書館で行い、研究の基礎的作業がきく進展した。2008年10に岡山大学で行われた独文学会の第一次世界大戦時日本に置かれた捕虜収容所に関するシンポジウムで青野原取容所の特性について報告し、日本の捕虜収容所の総合的研究に寄与した。予定通り、2009年11月7日に東京・青山のドイツ文化会館で青野原俘虜収容所に関する講演会・演奏会を開催し、11月12日から21日まで東京・麻布のオーストリア大使館で展示会を開催した。習志野の市民グループの協力も得て、日本の第一次世界大戦における捕虜収容所体系における青野原収容所の位置づけを一つのテーマとして企画した。日本経済新聞の文化蘭でとりあげられるなど、社会的にも注目されるという大きな成果があった。グラーツ大学で青野原収容所のオーストリア捕虜兵を初めとして第一次世界大戦の捕虜問題を研究しているヘルムート・ヘードル氏をお招きして、グラーツを州都とするシュタイヤーマルク州における第一次世界大戦期難民収容所に関する情報の交換を行った。青野原収容所のハプスブルク帝国捕虜兵は、帝国の在外捕虜兵のほぼ1万分の一にすぎない。しかもハプスブルク帝国は自国民の捕虜兵とほぼ同数の外国人捕虜兵を自国内に抱えていた。さらに戦場になった地域からは大量の難民が出、国内各地で長期にわたって収容をれた。また「敵性」自国民も収容されており、こうした総力戦から除外された人びとの目から見た第一次世界大戦「非総力戦論」を構築している。2010年78月には、ウィーンのオーストリア国家文書館を訪れ、第一次世界大戦初期の自国民収容に関する史料調査を行った。そのうち特にガリツィア難民を当初収容し、イタリア系難民を収容したシュタイアーマルク州ワグナ市の収容所跡を視察し、聞き取り調査を行った。またシュタイアーマルク州文書館で関連する史料の調査を行った。その間、ハンガリー軍事史博物館を訪ね、シベリア及び日本で第一次世界大戦期捕虜だったハンガリー兵、またハンガリーで捕虜収容所に収容されていた協商諸国兵に関する史料の調査を行った。またチェコ共和国の軍事史文書館も訪問し、第一次世界大戦時、オーストリア・ボヘミア地方に置かれた捕虜収容所、およびシベリアでチェコ軍団管轄化に置かれた捕虜収容所に関する史料調査を行った。これらの調査研究を成果を踏まえ、2010年12月に京大人文研で行われたシンポジウム「第一次世界大戦研究の焦点をどこに定めるのか」において「非総力戦としての第一次世界大戦-収容所から見た「総力戦」-」と題して報告を行い、パネラーを務めた。この報告に基づき、人文書院より『ユーラシア収容所群島-総力戦から排除された人びとの第一次世界大戦-』を出版し、本科研の成果を社会に発信する予定である。
京都府行政文書を中心とした近代行政文書についての史料学的研究

今年度は、主として3つの柱で研究を行った。第1に、京都府行政文書の紙質と劣化状態に関する調査のまとめである。概要調査と詳細調査について、それぞれの結果をまとめ、両者をクロスさせて検討を行った。年代ごとの簿冊数と劣化状態の調査を行い、簿冊の残存度を推計し、あわせて劣化の緊急度の年代的特徴を割り出した。第2に、行政文書の史料学的研究について、府県行政文書の多様性に留意しつつその構造と秩序について議論を行った。中央国家機関の行政文書と府県行政文書の共通点・相違点を明らかにし、府県行政文書の特質と行政文書全体に占める位置について一定の共通理解に達した。国家行政と末端町村の間に介在する府県行政がもたらす文書の多様性と史料的重要性が再確認された。今後の課題として、郡役所や出張所発出文書などの位置づけと保存をどうするかが浮かび上がった。第3に、文化財としての行政文書の保存と修復の問題について、研究会を重ねて議論し、劣化状態のレベルに応じた修復方法の基準を提示した(報告書)。以上の研究成果を研究者・文書館関係者に公開すべく、2007年8月26日にシンポジウム「未来への遺産-重要文化財「京都府行政文書」の保存と活用-」(於:キャンパスプラザ京都)を開催した。国立公文書館高山正也理事の基調報告「公文書の保存と活用の意義-過去は未来を語る」ののち、「近代行政文書研究の諸課題」、「近代史研究と行政文書」、「文化財としての京都府行政文書」、「近代行政文書のための保存科学」、「近代行政文書の保存と修復」の5本のパネル報告を行った。全国各地から約150名の参加をえて、活発な意見交換を行った。当日の議論については全史料協『記録と史料』第18号(2008年3月)に、特集として紹介されている。今年度は3つの柱で研究を行った。第1に、京都府行政文書の紙質と劣化状態に関する調査基準の決定である。七月下旬に研究分担者・協力者の全体会議を行い、調査項目と調査票について議論した。国立公文書館の紙質調査の先例を検討しながら、暫定的な調査票を作成した。調査票については、調査の過程で発生した問題を解決しながら漸次改良を加えた。全体会議の際、紙質の判定方法について専門家の協力を得る必要があることを確認し、10月に元興寺文化財研究所の金山正子氏と東京文化財研究所の加藤雅人氏に紙質調査方法について助言と提言をいただいた。12月下旬には、第2回の全体会議を行い、これまでの調査の成果と改良された調査票および今後の調査方針について議論した。第2に、京都府行政文書の紙質と劣化状態に関する実際の調査である。調査にあたっては、補助員を毎月平均5名程度雇用した。約500点の調査サンプルを抽出し、05年8月から06年2月まで調書をとって劣化状態を把握することに努めた。単眼鏡によって紙質を判定し劣化状態を記録し、また典型的な劣化状態をランク付けするためにデジタル画像を集積していった。現在のところ35%程度の調査を終えたところである。第3に、他府県の行政文書の調査である。9月に山口県公文書館と宮崎県文書センター、12月に滋賀県県民情報室、06年2月に沖縄県公文書館・沖縄県立図書館を訪問し、行政文書の保存と劣化状態についての調査を行った。いずれにおいても書庫内見学と調査の後、行政文書の保存方法と修復について意見交換を行った。

これとは別に、06年1月に埼玉県立文書館、2月に東京都公文書館の行政文書について、史料群としての残存状況と劣化状態について調査を行った。今年度も3つの柱で研究を行った。第1に、京都府行政文書の紙質と劣化状態に関する調査である。作業は、概要調査と詳細調査に分かれて行った。前者は、前簿冊の劣化状態の概要を見積もる作業である。後者については、昨年度決定した紙質の基準や劣化状態の項目評価項目に基づいてサンプル調査を行った。調査結果をデータベースとして記録し、活用するためにプログラムを構築し試行した。また、紙質のph測定を試行し、今後の酸性紙化調査の方針を定めた。データの活用方法と調査目的にあわせた利便性の追求が来年度の課題として浮かび上がった。第2に、行政文書の史料学的研究を進めた。丹後震災関係の簿冊に焦点を絞り、残存史料群の構成、保存の歴史的条件、史料価値などについて検証を行った。被災地の行政文書も調査し、府と町村文書の関連性、それを媒介する出張所発出文書の位置などが明らかになった。その成果について代表者が記者発表を行い、概要は京都新聞ほか、各社新聞の京都欄に掲載された。第3に、他府県の行政文書の調査である。滋賀県庁文書を重点的に調査し、残存状況について京都府行政文書との比較を行った。滋賀県庁文書は内容的には京都府文書より網羅的に残存していることが判明した。山口県文書の保存・劣化状態については、研究協力者の山崎氏から12月の全体研究会で報告を得ることができた。今後の保存・修復のあり方について討論し、問題点を整理した。劣化状態のランク分けとそれに応じた具体的な修復作業のあり方を提示するという課題を見いだした。今年度は、主として3つの柱で研究を行った。第1に、京都府行政文書の紙質と劣化状態に関する調査のまとめである。概要調査と詳細調査について、それぞれの結果をまとめ、両者をクロスさせて検討を行った。年代ごとの簿冊数と劣化状態の調査を行い、簿冊の残存度を推計し、あわせて劣化の緊急度の年代的特徴を割り出した。第2に、行政文書の史料学的研究について、府県行政文書の多様性に留意しつつその構造と秩序について議論を行った。中央国家機関の行政文書と府県行政文書の共通点・相違点を明らかにし、府県行政文書の特質と行政文書全体に占める位置について一定の共通理解に達した。国家行政と末端町村の間に介在する府県行政がもたらす文書の多様性と史料的重要性が再確認された。今後の課題として、郡役所や出張所発出文書などの位置づけと保存をどうするかが浮かび上がった。第3に、文化財としての行政文書の保存と修復の問題について、研究会を重ねて議論し、劣化状態のレベルに応じた修復方法の基準を提示した(報告書)。以上の研究成果を研究者・文書館関係者に公開すべく、2007年8月26日にシンポジウム「未来への遺産-重要文化財「京都府行政文書」の保存と活用-」(於:キャンパスプラザ京都)を開催した。国立公文書館高山正也理事の基調報告「公文書の保存と活用の意義-過去は未来を語る」ののち、「近代行政文書研究の諸課題」、「近代史研究と行政文書」、「文化財としての京都府行政文書」、「近代行政文書のための保存科学」、「近代行政文書の保存と修復」の5本のパネル報告を行った。全国各地から約150名の参加をえて、活発な意見交換を行った。当日の議論については全史料協『記録と史料』第18号(2008年3月)に、特集として紹介されている。
夜間の高速走行を伴う路線トラック運転労働の循環機能及び自律神経機能に及ぼす影響

中年路線トラック運転手の循環器系への影響を作業・労働負担の要因との関連で検討した。対象者としては、正常血圧と高血圧(境界域を含め)(高血圧群)の50才前後の運転手を選び、1運行3日間の調査を行なった。夜間の高速道路の運転により、深夜から早朝にかけての血圧値は、運転前半の24時以前の血圧に較べて下がりきれず、場合によっては上昇する例も認められた。これは走行による血圧上昇によると考えられた。一運行の血圧変動の特徴は復路における収縮期血圧、拡張期血圧とも往路における血圧変動のパタ-ンとは異なっている点、復路での到着直後の血圧は往路での到着時に較べても上昇が認められた点であった。これらの特徴は正常血圧群に較べて高血圧群に大きく表れ、しかも復路の到着時の収縮期血圧値の分散は往路のそれに較べ有意に大きい値が得られた。また仮眠時間の長短において血圧値の差異も認められた。フリッカ-検査や各種のパフォ-マンス検査では経時的に機能低下への方向を示し、又疲労自覚症状や身体局所の訴え項目数も走行時間の経過と共に大きな値を示していた。自覚症状の訴え数では正常血圧群の方が高血圧群より大きい傾向が認められた。調査では通常通りの走行速度・休憩(自由走行)と約80km/hでの定時走行を同一運転手におこなわせ、走行速度の違いによる循環器系への影響差も検討した。血圧値では走行速度による差異は認められなかった。これは中型バスでの走行実験において測定・検討した、一心拍毎の血圧値と走行速度との関係と同様な結果であった。
子供達に安全な麻酔を目指して～発達期マーモセットにおける全身麻酔薬の影響

脳の発達期にある小児が全身麻酔を受けると学習障害のリスクが高まることが報告された。マーモセットの新生児期に全身麻酔薬を投与し脳内での神経細胞死が増加するかどうかを目的に調べた。結果としてアポトーシスした細胞は大脳皮質の他に大脳白質にも存在していた。以上より神経細胞死のみならず神経細胞以外の細胞死の増加についても検討が必要であることが分かった。平成25年度は平成24年度に引き続きマーモセットの新生児に全身麻酔薬の投与を行った。全身麻酔中の採血については尾動脈の採血と心腔内採血を組み合わせて行った。マーモセットの新生児にセボフルレンを5時間投与した。全身麻酔中は経皮的酸素飽和度、心電図、非観血的血圧測定をモニターした。全身麻酔投与中止後速やかにマーモセットは覚醒した。全身麻酔投与後インキュベーターにて3時間の経過観察を行った。3時間の経過観察後、高容量のペントバルビタールを腹腔内投与し脳の潅流固定を行った。採取した脳より凍結式滑走型スライサーを用いて脳スライスを作成した。Cleaved caspase-3の免疫染色とKluver-Barrera染色を行い、組織学的検索を行った。当初は大脳皮質のアポトーシスの増加を予測した。Cleaved caspase-3陽性のアポトーシスした細胞は脳の皮質のみならず白質でも見られた。神経細胞は脳の皮質に存在し、白質には神経細胞の線維の他にオリゴデンドロサイトも存在する。2013年にアカゲザルの新生児に全身麻酔薬(イソフルレン、プロポフォール)を投与すると脳白質でのオリゴデンドロサイトのアポトーシスが増加することが報告された。当初の予測とは異なる結果が得られたため計画を変更し、オリゴデンドロサイトの成熟を考慮しオリゴデンドロサイトと神経細胞のアポトーシスについて組織学的検討を行っている。霊長類であるマーモセットに全身麻酔薬を投与し、発達期の神経細胞への全身麻酔薬の影響を調べることが本研究の目的である。本年度は免疫学的手法を用いて全身麻酔薬の影響を調べることとした。マーモセットとの結果の比較を念頭にラットでも実験を行った。これまでの報告と同様に生後7日齢のラットに6時間の麻酔薬投与を行った。麻酔薬投与後脳の潅流固定を行い、切片を作製した。免疫染色を行い麻酔薬非投与群(コントロール群)と麻酔薬投与群を比較した。麻酔薬投与群はコントロール群に比べ、少なくとも大脳皮質の第2層から3層に神経細胞死(アポトーシス)の増加が認められ、これまでの報告と一致した結果が得られた。ラットでの麻酔薬投与実験を基に生後3日齢のマーモセットにセボフルレン3%、5時間の投与を行った。麻酔薬投与中は酸素飽和度、心電図、血液ガス分析、直腸温による体温測定を行った。酸素飽和度、心電図、体温のモニターは可能であった。温水マットの使用により体温は保持された。採血は麻酔薬投与2時間では可能であったが、その後は困難であった。麻酔薬投与終了後、速やかにマーモセットは覚醒した。その後経口にて人工乳を投与し、3時間経過を観察した。経過観察後高容量のペントバルビタールを投与し脳の潅流固定を行った。潅流固定された脳から切片を作製した。免疫染色を行いアポトーシスが生じているか解析中である。麻酔中の採血方法と効率の良い切片の作製法についても検討中である。以上の2点について改善し、引き続き実験を続けていく。従来から行われている免疫学的手法では神経細胞死(アポトーシス)が指標とされている。本研究では生後間もないマーモセットに麻酔薬を投与し神経細胞のアポトーシスが増加すれば、次に電気生理学的手法を用いて神経細胞の機能への影響を調べる計画である。まず免疫学的手法を用いたマーモセットの実験系を作成することとした。マーモセットとの結果を比較することを念頭に、並行してラットでも実験を行ってみた。ラットについては麻酔薬投与、脳の潅流固定、脳の切片作製、免疫染色まで一連の実験系がおおまかに作成できた。マーモセットでは現在実験系を作成している段階である。麻酔薬投与中の採血法と効率の良い切片作製法について検討中である。この二つが改善されれば実験系としてほぼ完成と考えられる。実験系の確立のために、麻酔中の採血方法と効率の良い切片作製法について検討中である。採血法としては静脈へのカテーテル挿入から毛細管採血を含めて検討を行う。

この二つが改善されれば神経細胞のアポトーシスの増加について麻酔薬非投与群(コントロール)と麻酔薬投与群の比較に進む。この結果を基に次年度の実験計画を引き続き行うことが可能と考える。マーモセットの麻酔管理に必要な麻酔回路、採血キット、血液ガス分析カートリッジ、セボフルレン、免疫組織学的に評価するために必要な薬物、薬理学的試験に必要な薬物、論文添削別刷代、学会参加費に使用する計画である。
多チャネル音響再生のための拡散音のレンダリングに関する研究

マルチチャネル音響の臨場感には、直接音がもたらすオブジェクト臨場感と、拡散音がもたらすフィールド臨場感があり、高臨場感音響再生では、どちらの臨場感も欠かすことができない。マルチチャネル音響コンテンツを、本来とは異なるチャネル数や異なるスピーカ配置で再生するために、音響レンダリングの手法が用いられる。従来のレンダリング法は、チャネルの方向に基づいて行うものであったため、オブジェクト臨場感はうまく再現できたが、フィールド臨場感を損なうという問題があった。本研究では、フィールド臨場感を最大限維持するため、拡散音に適したレンダリング法の研究開発を行い、主観評価実験により、その性能を評価する。
糖尿病の発症機序に関する研究:特にインスリン分泌の異常動態の分析

1.糖尿病患者の両親の解析:30歳以前に発病した糖尿病患者44名(【I】型16名,【II】型28名)の両親に100g糖負荷試験を行った。【II】型糖尿病の両親では39%が糖尿病,12%がIGT,【I】型糖尿病の両親では9%が糖尿病,9%がIGTで、【II】型の方が高率であった。インスリン分泌低下者の比率は【I】型の親では43%,【II】型の親では66%であり、耐糖能正常者のみについてみると各33%,35%であった。【II】型糖尿病では両親がともに低反応者である場合が多く(58%)、【I】型では片親のみが低反応の場合が多かった(67%)。両病型ともインスリン分泌低下には遺伝的背景がうかがわれるが両病型で遺伝様式は異ると考えられる。2.異常インスリン患者家系の分析:異常インスリン症の発端者の膵からえたインスリンでは正常インスリン:異常インスリンの比はほぼ等モルであるが、異常インスリンの方が代謝速度が遅く血中に蓄積する結果,高インスリン血症を来すことがわかった。アミノ酸分析の結果,インスリン分子の異常部位はA鎖3位で、バリンがロイシンに置換されていることが明らかとなった。また異常インスリンの尿への排せつは著しく低下していることがわかった。3.ヒトプロインスリンのラジオイムノアッセイの開発とプロインスリン分泌動態:ヒトプロインスリンでモルモットを免疫し、6匹中1匹でインスリン,C-ペプチドと交差反応しないヒトプロインスリン特異抗体がえられ、これを用いて高感度のラジオイムノアッセイ系を開発した。未治療糖尿病患者ではプロインスリン値は上昇しインスリンに対する比率も上昇した。糖負荷後のプロインスリン上昇反応は軽症中等症の糖尿病患者では増加し、これは膵B細胞が過大な刺激を受けている状態を表しているものと考えられた。
超伝導熱線流速計の開発

本研究では,将来,超高レイノルズ数(10^7以上)流れに適用可能となる様な超小型・高速応答性を特徴とする超伝導薄膜型熱線流速計の開発を目指した基礎研究と,そこで試作された超伝導薄膜型熱線流速計を応用した超流動ヘリウム相からの蒸発現象の計測が行われた.本誌作品は,超流動ヘリウム相からの蒸発現象の計測の目的で本研究者等により自家開発されている高感度・高応答性の薄膜型超伝導温度センサを基にして超伝導熱線流速計を作成し,蒸発ガス相の流速を計測する事を試みた.以下その成果を記述するa)超伝導熱線流速計の試作:超小型,高速応答性,超高感度といった性能上の特徴を有するに加え,フランスで開発されたものとは,超伝導材料をニオブ薄膜からSn+Au薄膜に変えることにより,より低温側へ広がった適用温度範囲(1.5K2.5K)をもつ点で異なっている.b)試作された超伝導熱線流速計の校正方法の開発:ヘリウム蒸気流を用いた校正装置(風洞)を開発し,これを用いた校正方法を開発した.つまり,実際の応用では,温度変動のある場での速度測定となるので,温度計測を併用することにより,ソフト的に温度効果を除去し純粋に流速計測を実現した.c)超流動ヘリウム自由界面からの蒸発に際しての蒸気流速測定(蒸発相の気体論的振る舞いとHe II自由界面近傍における超流動流体力学的振る舞いの両方に関する研究):d)試作品の評価:センシングエレメントの経年変化(酸化と結晶構造変化)の低減法=酸化防止コーティングとアニーリング,についても考察する.本研究では,将来,超高レイノルズ数(10^7以上)流れに適用可能となる様な超小型・高速応答性を特徴とする超伝導薄膜型熱線流速計の開発を目指した基礎研究と,そこで試作された超伝導薄膜型熱線流速計を応用した超流動ヘリウム相からの蒸発現象の計測が行われた.本誌作品は,超流動ヘリウム相からの蒸発現象の計測の目的で本研究者等により自家開発されている高感度・高応答性の薄膜型超伝導温度センサを基にして超伝導熱線流速計を作成し,蒸発ガス相の流速を計測する事を試みた.以下その成果を記述するa)超伝導熱線流速計の試作:超小型,高速応答性,超高感度といった性能上の特徴を有するに加え,フランスで開発されたものとは,超伝導材料をニオブ薄膜からSn+Au薄膜に変えることにより,より低温側へ広がった適用温度範囲(1.5K2.5K)をもつ点で異なっている.b)試作された超伝導熱線流速計の校正方法の開発:ヘリウム蒸気流を用いた校正装置(風洞)を開発し,これを用いた校正方法を開発した.つまり,実際の応用では,温度変動のある場での速度測定となるので,温度計測を併用することにより,ソフト的に温度効果を除去し純粋に流速計測を実現した.c)超流動ヘリウム自由界面からの蒸発に際しての蒸気流速測定(蒸発相の気体論的振る舞いとHe II自由界面近傍における超流動流体力学的振る舞いの両方に関する研究):d)試作品の評価:センシングエレメントの経年変化(酸化と結晶構造変化)の低減法=酸化防止コーティングとアニーリング,についても考察する.本研究は,超伝導薄膜型熱線流速計の開発と,それの超流動ヘリウム相からの蒸発現象の計測への応用を目的としており,今年は次の項目に関する研究を行った.a)校正および基礎実験用ヘリウム蒸気風洞の基礎開発を行った.これは,加熱によるHe IIの蒸発蒸気を作動流体として用いるもので,作動原理上,温度と圧力の安定性に優れ,温度2K5Kのヘリウム蒸気流が得られることが分かり,この方式で校正用風洞が校正できることが確かめられた.b)超伝導熱線流速計プローブ部(センシングエレメント)試作の第1段階として,クォ-ツ細線芯材を用い,その表面の一部に薄膜成膜を行ないエレメント化する技術の開発を超伝導温度計を例として成功裡に行った.その成果として,経年劣化の原因が確かめられ,その対策法が理解された.また,第2段階では薄膜積層タイプの開発へと進むが,それへ向けた基礎データの蓄積のため,ミクロな薄膜構造の観測,成分分析,臨界電流値などの詳しい測定が行われた.c)試作された超伝導熱線流速計を応用すべき,超流動ヘリウム自由界面からの蒸発現象についても,基礎研究の立場から実験がなされた.これは,第2音波熱パルス(熱衝撃波)を超流動ヘリウム自由界面に入射し,これを熱入力として起こる自由界面からの蒸発現象を調べるものである.レーザーホログラフィー干渉計や圧力計測によるデータ,数値計算結果等を総合することにより,蒸発現象の気体力学的側面と蒸発波面伝播における衝撃波伝播現象としての側面,さらに第2音波熱パルスの超流動ヘリウム自由界面での反射特性といった超流動流体力学の側面から調べられ,いくつかの学会発表及び論文発表を行った.本研究では,将来,超高レイノルズ数(10^7以上)流れに適用可能となる様な超小型・高速応答性を特徴とする超伝導薄膜型熱線流速計の開発を目指した基礎研究と,そこで試作された超伝導薄膜型熱線流速計を応用した超流動ヘリウム相からの蒸発現象の計測が行われた.

本誌作品は,超流動ヘリウム相からの蒸発現象の計測の目的で本研究者等により自家開発されている高感度・高応答性の薄膜型超伝導温度センサを基にして超伝導熱線流速計を作成し,蒸発ガス相の流速を計測する事を試みた.以下その成果を記述するa)超伝導熱線流速計の試作:超小型,高速応答性,超高感度といった性能上の特徴を有するに加え,フランスで開発されたものとは,超伝導材料をニオブ薄膜からSn+Au薄膜に変えることにより,より低温側へ広がった適用温度範囲(1.5K2.5K)をもつ点で異なっている.b)試作された超伝導熱線流速計の校正方法の開発:ヘリウム蒸気流を用いた校正装置(風洞)を開発し,これを用いた校正方法を開発した.つまり,実際の応用では,温度変動のある場での速度測定となるので,温度計測を併用することにより,ソフト的に温度効果を除去し純粋に流速計測を実現した.c)超流動ヘリウム自由界面からの蒸発に際しての蒸気流速測定(蒸発相の気体論的振る舞いとHeII自由界面近傍における超流動流体力学的振る舞いの両方に関する研究):d)試作品の評価:センシングエレメントの経年変化(酸化と結晶構造変化)の低減法=酸化防止コーティングとアニーリング,についても考察する.
Tensions and borders of national and regional identity in the Mekong: A comparative study of politics and ideology in school curricula

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
血管内皮細胞における機械受容チャネルの研究

本研究によって下記の結果を得た。1・低浸透圧による機械刺激低浸透圧処理による機械刺激を期待する場合、細胞膜伸展の度合いを評価しなければならない。接着細胞において体積増加による細胞膜の伸展の度合いを定量するために膜に蛍光色素を取り込ませ標識しリアルタイム共焦点レーザー顕微鏡を用いて縦断層面の経時的変化(z-t)の観察をした。その結果、低浸透圧刺激による膜伸展の時間経過を定量的に測定することができた。また従来、浮遊細胞系で報告されている調節性体積減少を確認することができた。2・シリコン膜による機械刺激従来の方式では伸展刺激時に焦点面がずれ、振動が大きい等のデメリットがあり、顕微鏡観察・電気生理学的手法は困難であった。本研究では従来法に改良を加え伸展時に焦点面がずれたり振動が少ない装置を開発した。現在、1・2の方法を駆使して定量的に機械刺激を与え機械受容チャネルを活性化し、生じる電気生理学的現象をパッチクランプ法にて記録している。
感性駆動型ヒューマン・マシン・インタフェースシステムの開発

本研究では,人と機械とのインタラクティブコミュニケーションをより人にやさしく実現するために,機械が人の表情を認識し,その表情に対して音声で応答する,人の感性を考慮したヒューマン・マシン・インタフェースシステムの構築と評価を目的とした.今年度は,前年度までに構築したヒューマン・マシン・インタフェースシステムに対する評価を行った.本システムでは,表情認識における誤認識を考慮し,顔表情から分析されたユーザの感情に応じて,コンピュータからユーザに対して音声で働きかける.その際に,出力される音声データが,ユーザの表情に対して適当かを実験により評価した.評価実験では,ユーザの表情に対しての「適切さ」,出力された音声データの「分かりやすさ」,ユーザの「癒され度合い」の3点から,ユーザとコンピュータとの円滑なコミュニケーションにおける本システムの有用性を検討した.さらに,「人にやさしい」インタフェースシステムの構築において,顔表情における感性特性の利用の有効性を検証した.その結果として,本システムが人と機械とのインタラクティブコミュニケーションの実現に貢献できることを示した.なお,得られた研究成果については,国際会議にて発表し,さらには学術論文誌へ掲載した.顔表情の感性特性を利用した表情認識手法の開発を目的に以下の研究を行った.1.顔や顔器官の形状を自動抽出する手法を提案し,各形状の特徴点を自動的に求めて,特徴点に基づいた顔表情や顔器官の特徴を利用した表情分析を試みた.(1)佐藤美恵,渡辺光司,羽島一夫,大須賀美恵子,春日正男:自動似顔絵生成のためのマハラノビス距離を利用した形状抽出、映像情報メディア学会誌,第57巻11号,2003,pp.1534-1542(2)鈴井智史,渡辺光司,佐藤美恵,春日正男,羽島一夫:顔器官における感情別特徴を利用した表情自動認識手法,映像情報メディア学会年次大会,13-6,20032.端的に顔や表情の特徴を表現できる似顔絵に着目して,顔や表情の認識とコミュニケーションに関する感性情報の分析を試みた.(1)佐藤美恵,大園恵美,春日正男,羽島一夫,白松直樹:似顔絵の描き手の画風に基づいた表情生成手法,感性工学研究論文集,第3巻2号,2003,pp.37-40(3)谷藤誠,佐藤美恵,羽島一夫,春日正男:顔特徴点を利用した似顔絵自動生成の検討,第5回日本感性工学会,2003,p.713.感性情報を考慮して,顔表情や顔器官の特徴と人間の基本感情に関する感性データベースを利用した,表情認識のための感性情報処理に基づく簡易な推論手法を提案した.(1)尚〓軼,鈴井智史,佐藤美恵,春日正男:表情自動抽出を利用するインタラクティブコミュニケーションの検討,映像情報メディア学会HCS・メディア工学研究会,2003,pp.13-18.本研究は,人と機械とのインタラクティブコミュニケーションをより人にやさしく実現するために,機械が人の表情を認識し,その表情を考慮して人に音声で応答する,人の感性を考慮したヒューマン・マシン・インタフェースシステムの構築を目的に以下を行った.1.ヒューマン・マシシ・インタフェースシステムへの実装を考慮して,入力顔の角度や,顔特徴の抽出精度にロバストな表情認識手法を提案した.そして,表情認識の結果に基づき,ユーザの感情状態を推定し,ユーザの表情を"喜び","怒り","悲しみ","驚き"の4表情に分類した.2.人の基本感情に対応する音声データベースの構築を目的に,端的に顔や表情の特徴を表現できる似顔絵に着目して,"喜び","怒り","悲しみ","驚き"の表情顔の似顔絵を利用し,表情分析とコミュニケーションに関する感性情報の取得を試みた.3.表情認識の際に生じる誤認識を考慮した,人の基本感情に応答する言葉を音声で保存した音声データベースを構築した.そして,音声データベースからユーザの表情に対応する適当な音声データの出力を検討した.最後に,ユーザの表情に対しての「適切さ」,出力された音声データの「分かりやすさ」,ユーザの「癒され度合い」の3点から構築した音声データベースについて検証実験を行った.さらに,ヒューマン・マシン・インターフェースシステムとして有用性を評価し,本システムが人と機械とのインタラクティブコミュニケーションの実現に貢献できることを示した.本研究では,人と機械とのインタラクティブコミュニケーションをより人にやさしく実現するために,機械が人の表情を認識し,その表情に対して音声で応答する,人の感性を考慮したヒューマン・マシン・インタフェースシステムの構築と評価を目的とした.今年度は,前年度までに構築したヒューマン・マシン・インタフェースシステムに対する評価を行った.本システムでは,表情認識における誤認識を考慮し,顔表情から分析されたユーザの感情に応じて,コンピュータからユーザに対して音声で働きかける.その際に,出力される音声データが,ユーザの表情に対して適当かを実験により評価した.評価実験では,ユーザの表情に対しての「適切さ」,出力された音声データの「分かりやすさ」,ユーザの「癒され度合い」の3点から,ユーザとコンピュータとの円滑なコミュニケーションにおける本システムの有用性を検討した.さらに,「人にやさしい」インタフェースシステムの構築において,顔表情における感性特性の利用の有効性を検証した.その結果として,本システムが人と機械とのインタラクティブコミュニケーションの実現に貢献できることを示した.なお,得られた研究成果については,国際会議にて発表し,さらには学術論文誌へ掲載した.
負イオン磁化プラズマ中フローシアー不安定性の体系的解明

磁化プラズマ中に自己励起する電子反磁性ドリフト波不安定性が,正イオンの沿磁力線フロー速度シアー(平行シアー)及び負イオン種の導入から受ける影響を実験的に観測した.具体的な成果を以下に記す.1.熱電子源を前年度の六硼化ランタン(LaB_6)塗布型からタングステン(W)直熱型熱陰極に改良し,前年度よりも高い負イオン交換率n_-/n_+を有するプラズマ中でのドリフト波実験を可能にした.2.負イオン交換率が10%を超える領域においては,さらなる負イオンの導入が平行シアー変調ドリフト波の成長率を減少させることを初めて実験的に観測した.さらに,負イオン交換率が50%を超えると,波動は完全に抑制され,プラズマが安定化することを観測した.3.負イオン交換率に依存せず,平行シアーにより波動は抑制されることを観測した.4.ドリフト波の軸方向波数は極めて小さく,プラズマ物理研究の初期段階よりその測定の困難さが問題となってきたが,今回Y型プローブによる新たな波数評価法を提案し,その手法により実際の軸方向波数k_<ll>/2πが0.51m^<1>であることを検出した.5.米国West Virginia大学で開発されたΓ型プローブを導入し,ドリフト波の周方向モードを観測した.その結果,周方向モードは平行シアー及び負イオン交換率に依存せずに常にm=3であることが明らかとなった.6.実験的に観測した軸方向波数及び周方向モードの値を用いて,波動の成長率及び周波数の理論値を計算した結果,実験において観測されたドリフト波の平行シアー・負イオン交換率依存性は,運動論的線形不安定性の理論でほぼ説明されることが明らかとなった.7.上述の実験とは逆の平行シアー強度を与えた場合,D'Angeloモードなる流体不安定性が励起されることが1960年代より予測されているが,そのモードが本実験系では励起されないことを発見した.1.現有の完全電離カリウム(K)プラズマ源を用い,六フッ化硫黄(SF_6)ガスを使用した負イオンプラズマの生成を行った.沿磁力線正イオンフロー速度シアーのみを選択的に生成・制御するためには,分割型Kイオン源に加え非分割型の電子源が必要である.電子源として酸化物熱陰極を使用したところ,SF_6ガスの導入により熱陰極からの熱電子放出が抑制されることを観測した.2.新たに作成した六硼化ランタン熱陰極を用いた結果,SF_6ガスの導入による熱電子放出の抑制が起こらず,安定した負イオンプラズマの生成及び負イオン-正イオン密度比の制御が可能となった.また,プラズマ中の空間電位の半径方向一様化による,負イオン-正イオン密度比の空間一様性を達成した.すなわち,負イオン濃度の空間分布といった複雑な要素を有さない,基礎実験のための理想的な実験系の構築に成功した.3.分割型ホットプレート異バイアス印加法により,沿磁力線正イオンフロー速度シアーの発生及び高精度の制御を負イオンプラズマ中において達成した.これは,イオンエネルギーアナライザーを用いたイオンフローの観測により実証した.4.この負イオンプラズマ中において,沿磁力線正イオンフロー速度シアーにより特徴的に励起される低周波揺動の観測を行った.揺動は主に2種類の周波数の成分(波動1:1kHz,波動2:5kHz)が検出された.波動1はプラズマ半径方向の広い範囲で観測されたが,波動2は主に密度勾配が大きなプラズマ周辺領域において顕著に観測された.負イオン-正イオン密度比の上昇に伴い,波動1はフロー速度シアー強度に依らず安定化する傾向を見せたが,波動2はシアー強度の小さい領域において不安定化する傾向を見せた.5.磁化プラズマ中のフロー速度シアー駆動不安定波動の運動論的解析を行い,波動1はケルビン-ヘルムホルツ不安定性,波動2はドリフト波不安定性である可能性を示した.前年度に構築した理想的な負イオンプラズマ実験系を用い,沿磁力線正イオンフロー速度シアーにより駆動されるドリフト波不安定性の特性が負イオンから受ける影響の詳細を調査した.1.負イオン交換率(プラズマ中の電子と負イオンの置換率)の上昇に伴い,不安定性の揺動レベルが上昇することが確認された.さらにこのとき,ドリフト波不安定性が励起される平行シアー強度範囲が正・負両方向に拡張する現象が観測された.これらの結果から,プラズマ中の負イオン導入が,シアー駆動支配下のプラズマの不安定化を促進させることが明らかとなった.2.負イオンプラズマ中の電流駆動型ドリフト波不安定性の理論解析を線形領域で行い,実験結果との比較・検討を行った.この理論によると,平行シアー強度の増加も負イオン交換率の増加も共に,ドリフト波位相速度の沿磁力線方向成分を増加させる効果があることが示された.結果として,不安定性を励起するシアー強度の変化について実験と線形理論で定性的な相違があることが明らかとなった.3.ドリフト波不安定性の周波数スペクトルを観測した結果,ある平行シアー強度範囲において鋭利なスペクトルから広帯域なスペクトルへと遷移し,さらなるシアー強度の上昇により再び鋭利なスペクトルへと遷移する様子を観測した.この現象は,負イオン及び平行シアーが共存するときにのみ観測され,一般的に揺動レベルの強い場合に発生した.

従って,このスペクトルのブロード化は「負イオン」及び「平行シアー」の2つの事象に起因する非線形効果の発現により,元は正弦波的であった線形領域の波動が,乱流様のスペクトル特性を呈するようになったと考えることができる.従って,「実績2.」に示された線形理論と実験結果との差異についても,非線形効果が顕著化した結果であると説明できる.今回得られた結果により,当該の研究が非線形波動・乱流の研究に貢献する可能性が示された.磁化プラズマ中に自己励起する電子反磁性ドリフト波不安定性が,正イオンの沿磁力線フロー速度シアー(平行シアー)及び負イオン種の導入から受ける影響を実験的に観測した.具体的な成果を以下に記す.1.熱電子源を前年度の六硼化ランタン(LaB_6)塗布型からタングステン(W)直熱型熱陰極に改良し,前年度よりも高い負イオン交換率n_-/n_+を有するプラズマ中でのドリフト波実験を可能にした.2.負イオン交換率が10%を超える領域においては,さらなる負イオンの導入が平行シアー変調ドリフト波の成長率を減少させることを初めて実験的に観測した.さらに,負イオン交換率が50%を超えると,波動は完全に抑制され,プラズマが安定化することを観測した.3.負イオン交換率に依存せず,平行シアーにより波動は抑制されることを観測した.4.ドリフト波の軸方向波数は極めて小さく,プラズマ物理研究の初期段階よりその測定の困難さが問題となってきたが,今回Y型プローブによる新たな波数評価法を提案し,その手法により実際の軸方向波数k_<ll>/2πが0.51m^<1>であることを検出した.5.米国West Virginia大学で開発されたΓ型プローブを導入し,ドリフト波の周方向モードを観測した.その結果,周方向モードは平行シアー及び負イオン交換率に依存せずに常にm=3であることが明らかとなった.6.実験的に観測した軸方向波数及び周方向モードの値を用いて,波動の成長率及び周波数の理論値を計算した結果,実験において観測されたドリフト波の平行シアー・負イオン交換率依存性は,運動論的線形不安定性の理論でほぼ説明されることが明らかとなった.7.上述の実験とは逆の平行シアー強度を与えた場合,D'Angeloモードなる流体不安定性が励起されることが1960年代より予測されているが,そのモードが本実験系では励起されないことを発見した.