hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脳室周囲白質軟化症モデルにおける臨床使用薬剤の効果とエリスロポエチン併用療法

早産児に発症する脳性麻痺の主原因となる脳室周囲白質軟化症(PVL)のモデルラットが、PVL障害後の運動機能の評価から長期PVLモデル動物として適していることが明らかになった。マウスES/iPS細胞からオリゴデンドロサイト系譜への分化誘導がinvitroで可能となり、SSEA-1陽性の未分化細胞の除去法も明らかにした。PVLモデル動物への幹細胞移植を実施し、白質内で移植細胞の生存が良いことを示すとともに、より良く生存を促進させる工夫が今後必要であることも明らかになってきた。未熟児型PVLモデル動物の長期モデルとしての有用性の確認を、組織学的および行動学的な解析から実施した。生後3日齢ラットへの右総頸動脈閉塞と低酸素虚血による未熟児型PVLモデルを作成した後、まずTTC染色(ミトコンドリア活性検出)を実施した。モデル作成56日後まで明らかな組織欠損および中大脳動脈閉塞モデル動物に見られるようなTTC染色性の明らかな低下は認められなかった。また、GFAP染色性はM1領域からparietal cortexに及ぶ増強が長期間認められるのに対し、OX-41染色性は14日後まで強く観察されるものの28日後には明らかな染色性は認められなることが明らかになった。運動機能の評価として、後肢引戻し、棒上歩行、ロタロッド等の各試験を実施し、2月後の成熟動物においても運動機能が減弱していることを明らかにした。認知機能に関する行動実験に関しては十分に実行出来なかったため、平成22年以降に実施する予定である。また、これまでにモデル作成後の18カ月齢の老齢PVLモデルにおいても運動機能(オープンフィールド、シリンダーテスト、棒上歩行)を実施し、現在その解析を行なっている。これらの結果は、今後の追加実験や詳細な解析を必要とするが、運動機能の側面から未熟児型PVLの長期モデル動物として適していることが示された。未熟児型PVLモデル動物における臨床使用薬剤の検討については十分に実施できなかったため、鉄イオンキレータおよびラジカルスカベンジャーの投与をH22年度に実施し有効最適投与量を決定していくことを予定している。本研究の目的は、1)未熟児型の脳質周囲白質軟化症(PVL)モデル動物が、運動機能および認知機能の障害という点からモデル動物として適しているかどうか、2)細胞保護作用を有する臨床使用薬剤が未熟児型PVLモデルに対して効果を有するか否か、3)iPS細胞等のか幹細胞からオリゴデンドロサイト系譜へ細胞分化させた細胞の移植を実施し細胞移植の可能性を検討することである。22年度は、臨床使用薬剤の効果を検討するうえで必要となる基礎準備実験、および幹細胞から分化誘導させた細胞移植の基礎実験を行った。臨床使用薬剤の効果検討のための準備実験として、PVL後の最初期変化を観察するためArgyophil III好銀染色を実施し、またPVL後の成長過程におけるオリゴデンドロサイト(OLs)マーカー(cc-1)および神経マーカー(NeuN)の検出を行った。その結果、PVL作製後の6時間から7日後までの間に好銀性を示す細胞の明らかな出現は認めず、早期の神経障害がほとんどないことが明らかになった。10日後および60日後のNeuN陽性細胞数に変化はないがCC-1陽性細胞数の減少が認められた。このことから、我々の作製したPVLモデルがオリゴデンドロサイト選択的な障害モデルであることが確証できた。幹細胞を用いた細胞移植実験では、マウスES細胞/iPS細胞から7段階のステップで効率よくOLsへの分化誘導が可能となってきた。移植後の腫瘍化を抑制するため、SSEA-1およびA2B5の抗体が結合した磁気ビーズを用いてOLs前駆細胞を選択的回収する方法に取り組み、さらには脳内への移植を実施した。本研究の手技的(移植部位、細胞状況など)および科学的問題点(生存促進、栄養因子の必要性)がいくつか明らかになったため、現在その解決を進めている。本研究の目的は、1、未熟児型の脳質周囲白質軟化症(PVL)モデル動物が、運動機能および認知機能の障害という点からモデル動物として適しているか否か、2、細胞保護作用を有する臨床使用薬剤が未熟児型PVLモデルに対して効果を示すか否か、3、iPS細胞等の幹細胞からオリゴデンドロサイト(OLG)系譜へ細胞分化させた細胞の移植を実施し細胞移植の可能性を検討することである。23年度は、ES/iPS細胞の幹細胞から分化誘導したOLG系譜細胞の移植と解析を主に実施した。幹細胞を用いた細胞移植実験では、マウスiPS細胞から7段階のステップで効率よく(約25%)OLG前駆細胞へとの分化誘導し、抗SSEA-1抗体を用いた選別回収(MACS)によりSSEA-1陽性の未分化細胞の混入が1%以下に減少させることが可能となった。これによりテラトーマを形成する未分化細胞の大部分を除去できるようになった。

移植に向け、Venus遺伝子を導入したiPS細胞を作成しOLGsへの分化誘導を確認した後、P5ラットの脳内へ細胞移植を行ったところ、単離化細胞での移植は脳内での細胞生着が非常に悪いことが確認された。...方、CAG-EGFP陽性のES細胞より分化誘導したneurosphereを大きな細胞塊のままPVLモデルへ移植した場合には、移植2週後にEGFP陽性の神経細胞が移植部周囲に確認され、また脳内の広範囲に神経突起を確認でき、細胞が生存していることが明らかになった。しかし、移植6ヶ月後には、神経系細胞の生存は確認されず、GFP弱陽性のGFAP陽性細胞が確認された。興味深いことに、APC陽性のOLG細胞数は対照側とほぼ同程度にまで回復していることを確認できた。幹細胞由来のnrurosphereの移植による間接的な影響を検出したものだと解釈している。
アマチュアのゲーム制作文化が日本のゲーム開発に果たした役割に関する調査研究

本研究の調査主題は、日本のアマチュアのゲーム制作文化の歴史と現状、規模、この文化が日本のゲーム開発に果たした役割について明らかにすることであった。アマチュアのゲーム制作者約70名、アマチュア作品の販売・流通企業、アマチュア出身のゲーム会社、アマチュア作品の商業化を手がけている企業の関係者約20名への聞き取り調査や参与観察調査などから、独創的なアマチュアのゲーム制作を支援する文化・市場が日本で形成されていること、様々な資本を蓄積したエリート開発者集団が登場していることなどを明らかにした。本研究の調査主題は次の4つである。a)アマチュアのゲーム制作文化の歴史と現状、b)アマチュア制作のゲームの規模、c)アマチュアのゲーム制作文化の「人材育成」機能、d)アマチュアのゲーム制作文化の「表現の多様化」機能。今年度は、アマチュア制作のゲームの中でも「同人ゲーム」に焦点を当てて、開発者・関係者(流通、販売など)へのインタビュー・アンケート調査と資料収集を行い、またその成果を発表した。事前調査と合わせ、約70名の同人・インディーズゲーム制作者、約20名の関係者(販売・流通関係者など)へのインタビューから、その制作の特徴が、(1)志向性、(2)自律性、(3)柔軟性、(4)開発スピード、(5)デバッグ、(6)流通、(7)ユーザーとの距離、(8)売上、という8つの観点から説明できることが示された。また、アマチュア制作のゲームを委託販売するショップの全国展開、通信販売やダウンロード販売する企業の増加(全国流通の整備)、開発サービスを提供する企業の増加などの社会基盤の整備を背景に、1)数千本1万本程度の売り上げる損益分岐点を越えるビジネスユニットとエコシステム(経済的には約30億円程度)が形成されていること、2)このエコシステムの中で、制作者の個性を反映した尖った作品、質の高い作品が持続的に開発され、近年これらの作品をコアとしたメディア展開も増加していること、3)文化資本(ノウハウ・開発設備)、経済資本(開発資金)、社会関係資本(開発者ネットワーク)、象徴資本(人気・知名度)を蓄積した開発者集団が登場していること、などが明らかになった。この結果は、日本における持続的な小規模ゲーム開発の社会的・経済的可能性、ゲーム業界・学校の外部における表現の多様化・人材育成の可能性を示唆している。昨年度は主として、アマチュア開発者たちの価値観・規範・技能・人脈などについて調査を実施したが、今年度は、こうしたアマチュア・コミュニティがゲーム・コンテンツ産業といかに連関しているかについて調査を実施した。具体的には、(1)アマチュアの同人ゲームの流通・販売を行い、生産者と消費者をつなぐ委託販売企業、(2)アマチュア出身の商業ゲーム開発企業、(3)アマチュア製作の音楽やイラスト(User Generated Contents。UGC)を、商業ゲーム開発に活用した企業などの社員約20名に、インタビューとアンケートを行った。分析には、フランスの社会学者、P.ブルデューの文化・経済社会学に関する諸概念(界、資本、賭金、利害、戦略など)を用いた。調査の結果、次のようなことが明らかになった。(1)委託販売企業の業務として、仕入、販売、管理、通販、流通、広報などがあること、また企業の所有資本(文化・金融・商業・社会関係・象徴資本)の総量と構成が、マーケットシェアを獲得するための戦略を方向づけていること。また、アマチュア開発者の価値観を理解し、その信用を得ることが、経済的利益の獲得に必要なこと。(2)アマチュア出身の商業ゲーム開発企業については、アマチュア時代の資産-資金、技能、信頼・信用、人脈-が、商業ゲーム開発の基盤となっていること。(3)アマチュア製作のUGCを活用している企業については、作品やユーザーの文化を(短期的)経済的利益以上に尊重し、新しい作品が生まれる場を提供し、「創作の循環」を行っている企業が、名誉や信用だけでなく(長期的)経済的利益も獲得していること。こうした結果は、アマチュアの創作・UGC文化を尊重し、これを単に活用するだけでなく、その活動を支援すること、また、そのための技能や態度を身につけることが、日本のゲーム・コンテンツ産業の一層の発展のために不可欠であることを示唆している。
アリ-カイガラムシ-オオバギ三者共生系に生じる利害関係の解明

私はこれまで、茎内に共生させたアリに防衛を依存するアリ植物オオバギとその茎内に共生するアリおよびカイガラムシの三者共生系を対象として「生態が未解明であるカイガラムシの本系における役割を明らかにする」と共に、「三者共生系が存続する機構を解明すること」を目的として研究を進めてきた。これまでに、マレーシア、サラワク州、ランビルヒルズ国立公園の栽培施設内において、オオバギ実生株を用い、カイガラムシの有無を操作する実験を行った。具体的には、アリのみが存在するオオバギ実生株を用いて、一部の株にカイガラムシを導入する処理を行い、残りの株をコントロールとしてアリのみが存在する状態を維持して栽培を続けた「2010年度は、それらの実験株を切り倒してデータ採取を行った。その結果、アリ・カイガラムシ・オオバギ三者共生系の存続においてカイガラムシが重要である可能性が示唆された。また、アリ植物オオバギ茎内にカイガラムシがどのようにして共生を開始するのかを明らかにするために、これまでに、オオバギの樹冠部に粘着性シートを設置して微小昆虫を採集してきた。2010年度、それらの微小昆虫のDNAを解析した結果、採集された微小昆虫の一部が共生カイガラムシであることが確認され、カイガラムシの若齢幼虫が風に運ばれて分散していることが確かめられた。次に、アリ植物オオバギ上においてアリがどのようなカイガラムシを受け入れているのかを示すために、共生カイガラムシ、または、まれに葉や茎外部に寄生する非共生性のカイガラムシをオオバギ上に提示し、共生アリの行動観察を行った。その結果、アリは、共生カイガラムシを選択的に巣内に運び入れて共生させていることが判明した。2009年度は、マレーシア、サラワク州、ランビルヒルズ国立公園において、これまでに栽培施設内で栽培してきたオオバギ実生株を用い、カイガラムシの有無を操作する実験を行った。具体的には、アリのみが存在するオオバギ実生株を用いて、一部の株にカイガラムシを導入する処理を行い、残りの株をコントロールとしてアリのみが存在する状態を維持して栽培を続けた。その結果、アリ-カイガラムシ-オオバギ三者共生系の存続においてカイガラムシが重要である可能性が示唆された。この成果は日本生態学会第57回大会において発表し、さらに第54回日本応用動物昆虫学会大会においても発表内容の一部とした。また、これまでに行ってきたアリ-カイガラムシ-オオバギ三者共生系における三者関係の時間的推移の研究について、2009年度にはデータ補強を行った。具体的には、様々な成長段階にあるオオバギを伐倒し、アリ、カイガラムシ、オオバギ各者のバイオマス測定を行った。その結果、三者のバイオマス比はオオバギの成長を通して必ずしも一定ではなく、三者間の力関係の時間的変化は種によって異なっている可能性が示唆された。この成果は第54回日本応用動物昆虫学会大会において発表内容の一部とした。
イオンチャンネルレコーデイング固体素子の開発とペインプロテオーム時空間解析応用

(1)シリコン基板を利用したプレーナー型パッチクランプ素子の低雑音構造設計指針の確立。シリコン基板は既存の高度なナノ加工技術の利用可能性や電子回路との融合性の良さから、センサー基板として魅力のある材料ではあるが、(欧米の研究者を中心に)一般に雑音特性が悪いと考えられていた。本研究グループでは、絶縁特性が良い事で知られているSOI(Si on Insulator)構造のシリコン基板をもちい、これにさらに酸化膜を形成することで、テフロン並の低雑音基板を実現できることを理論的示し、実際に、グラミシジン/DφPCの系でテフロン基板なみの低雑音で単一イオンチャンネル電流の観測に成功した。(2)TRPV1温度センサーチャンネルによるリガンドゲート型イオンチャンネルバイオセンサの製作。世界にも例の無い、体内(脳内)埋め込みやマイクロ流体回路埋め込みを目指した超小型プレーナー型パッチクランプバイオセンサーの製作を目指して、開発を進めた。この場合、安定性、イオンチャンネルの選択の容易性から、脂質二重膜に再構成するタイプより、チャンネルを発現した生きた細胞を利用する方が実現可能性が高いと判断し、共同研究グループである、富永、柴崎らが発現技術や培養技術を開発した、TRPV1発現HEK293細胞をシリコン基板に集積する方針とした。まづ、上記(1)の成果に基づき、厚さ600μmのSOI基板に直径1μm前後の微細貫通孔を形成する技術を開発した。収束イオンビームによる方法とプラヅマエッチングによる方法の二通りを開発したが、今のところ、収束イオンビーム法のほうがシール抵抗で良好な結果が得られている。ついで、この微細貫通孔にHEK293細胞を設置し、ホールセルモードを形成した後、カプサイシン刺激によるチヤンネル電流の観測に成功した。測定された電流の様子は、カプサイシン刺激TRPV1チャンネル電流の特色を良く表し、デセンシタイゼイション特性を示す。細胞外液、内液は通常のピペットパッチクランプと同様のものを用いた。センサー部は直径30mm高さ20mm程度で、プレーナー型センサーとしてはかなり小さく、将来の小型化に展望が得られた。
女性生殖器特異的な新規I型インターフェロンの遺伝子制御機構の解明

近年女性生殖器に特異的に発現するインターフェロン(IFN)としてIFN-εが発見された。性感染症等の観点から局所における免疫応答機構を理解することは極めて重要であるが、詳細不明である。本課題ではIFN-εの発現機構の一部を解明した。この結果は女性生殖器における局所免疫機構の解明の一助となることが期待される。子宮頸がん由来細胞株であるHaLa細胞をTNF-αで刺激後RNAを回収した。次に、5'および3' rapid amplification of cDNA ends (RACE)法を用いて、回収RNA中のIFN-εmRNAの5'および3'非翻訳領域をそれぞれ増幅してmRNA全長のクローニングを行った。その結果、IFN-εの翻訳領域および3'非翻訳領域の同定が完了した。同様な方法で5'非翻訳領域のクローニング後に塩基配列解析を行ったところ、予想される転写開始点よりも短い塩基配列が得られた。そこで、RNAの二次構造を予測するソフトウェアを用いてコンピューター上で解析を行ったところ、IFN-εの5'非翻訳領域にはヘアピン構造をとる配列が存在し、そのために逆転写反応が阻害されていることが予測された。そこで通常より、より詳細な逆転写反応の条件設定が必要となり、さらなる詳細な検討を行った。その結果、予測どおりのIFN-εの5'非翻訳領域を同定することが出来た。この事態のため、当該事業は一部計画の延長を余儀なくされた。しかしながら、このことは、IFN-ε遺伝子が転写後調節を受けていることを強く支持する結果であり、次年度以降さらに詳細に同部位を検討することに意義があることを示した。当初行う予定であった非翻訳領域の機能解析のために、申請者らはIFN-ε3'非翻訳領域をレポーター遺伝子の下流に挿入した人為的融合cDNAを合成し、哺乳類発現ベクターへの組換え作業を完了した。IFN-ε5'非翻訳領域に関しても同様な作業を行い、その大部分を完了した。これにより、次年度への、計画延長による影響はほぼ解消され、次年度以降についても計画どおりの研究の円滑な遂行が期待された。前年度に行った研究から、IFN-εmRNAの3'および5'非翻訳領域の塩基配列が同定された。この塩基配列をgenebankに登録されているIFN-εmRNAと比較したところ、3'非翻訳領域の塩基配列はほぼ一致したが、5'非翻訳領域はgenebank上ものよりも若干短く、約400塩基であった。この違いは、genebank上のIFN-εを含む一部のmRNAの転写開始点はシミュレーションによる予測配列であり、しばしば実際の転写開始点を反映していないことに起因するものと考えられた。IFN-εmRNAの3'ならびに5'非翻訳領域がmRNAの転写・翻訳効率に及ぼす影響を分子・細胞生物学的に検討したところ、IFN-εmRNAの5'非翻訳領域の付加により転写・翻訳効率が有意に低下することが判明した。申請者らが以前に行った研究結果からIFN-εmRNAはサイトカイン刺激により発現上昇するが、その発現亢進は転写後調節によることが明らかとなっている(Matsumiya Tら、J Immunol 2007)。そのため、この転写後調節は5'非翻訳領域を介していることが推測された。次に5'非翻訳領域中で転写後調節に関与している領域を特定することを目的に、レポーター遺伝子の5'側にIFN-εmRNA 5'非翻訳領域の様々な欠失変異配列を融合した発現ベクターを作製、細胞内へ遺伝子導入を行ったところ、5'非翻訳領域上の特定の配列を欠失することでレポーター遺伝子の発現量が亢進した。前年度の解析結果からIFN-εmRNA 5'非翻訳領域上にはヘアピン構造が予測される塩基配列が2か所認められたが、レポーター遺伝子の発現量変動とヘアピン配列の有無には有意な相関が認められた。更に、遺伝子発現量とタンパク質合成ではそれぞれ関連するヘアピン部位が異なることが明らかとなった。現在ヘアピン部位を介したIFN-εの調節因子について、さらに検討中である。前年度までの研究からIFN-εmRNAの5'非翻訳領域中には転写後調節に重要であるヘアピン構造配列が2か所存在し、同部位を介して恒常的にIFN-εmRNAの発現量を抑制していることが明らかとなった。そこで本年度はヘアピン構造を介した遺伝子調節機構をさらに詳細に解明するために、ヘアピン構造に結合する細胞内因子の解明を目標に以下の実験を行った:1)In vitro transcription法によりIFN-εmRNAの5'非翻訳領域のRNAを合成、そのRNAをbeadsに共有結合;2)細胞から細胞質分画と核分画をそれぞれ抽出;3)RNA結合beadsと各細胞抽出液を反応;4)pul-down法によりRNA結合タンパク質を回収;5)SDS-PAGEにより結合タンパク質を分離;6)分離したゲルを染色、特異的なバンドを回収;7)回収タンパク質を質量分析法で解析。その結果、ヘアピン構造に特異的に結合するタンパク質が細胞質、核のそれぞれの分画で認められた。これらのタンパク質はいずれもRNA結合タンパク質として報告されているが、ヘアピン構造との関連は明らかになっていない。

また、他のI型IFNにおいてこのようなヘアピン構造を介した転写後調節機構に関する報告はない。このことはIFN-εの女性生殖器特異的な発現に、ヘアピン構造やヘアピン結合タンパク質が深く関わっている可能性を示唆している。今後は本研究でIFN-εmRNAとの結合が推測されたRNA結合タンパク質を個々に解析し、さらに詳細に組織特異性との関連を検索するとともに、RNA結合タンパク質の活性化経路などを介した女性生殖器における局所免疫応答機構を解明する予定である。
建築物周りの非定常流れ場の数値計算に用いる流入変動風速の生成に関する研究

実際の建築物は市街地のように周辺に種々の障害物を持った場所に立つことが多いので,接近流は周囲の影響を受けた乱流となり,その性状も多様である.本研究では先ずはじめに,条件付確率場の理論を用いた流入風速変動の生成法により,既知波形を含む風速変動を周波数空間における補間により生成した.その際,パラメータの検討,計算手法,モデル化,補間方法等に関する問題点を明らかにし,それらへの対応を検討した.その結果,種々の性状を持った風速変動を人工的に発生させることができ,それらを流入条件として,ラージ・エディ・シミュレーション(LES)によって乱流境界層の乱流場の数値計算を行った.実験結果等との比較によって,計算手法,モデル化,補間方法等に関する問題点を明らかにした.さらに統計的性質の異なる流入風速変動を用いて,それらが,下流の計算領域の気流性状のどのような影響を与えるかを調べ,人工的に発生させた風速変動を流入条件として使う場合には以下のような点に注意しなければならないことを明らかにした.1;LESによる乱流境界層の数値計算で平均風速場に関して妥当な計算結果を得るためには,少なくとも流入境界条件として用いる変動風速場の平均,分散,パワースペクトルを再現する必要がある.2;さらに空間相関も再現することによって,変動場に関してもより妥当な計算結果が得られる.3;今回の計算では,下流の計算領域で流れが物理的に適切な乱れの構造をもつようになるためには,上流の粗度要素の高さの約10倍以上の距離が必要である.さらに,これらの結果を用いて建築物周りの非定常流れ場の計算を行い,流入気流性状の影響,物体表面における圧力変動を解析する際の注意点,計算格子間隔の影響等を明らかにした.実際の建築物は市街地のように周辺に種々の障害物を持った場所に立つことが多いので,接近流は周囲の影響を受けた乱流となり,その性状も多様である.本研究では先ずはじめに,条件付確率場の理論を用いた流入風速変動の生成法により,既知波形を含む風速変動を周波数空間における補間により生成した.その際,パラメータの検討,計算手法,モデル化,補間方法等に関する問題点を明らかにし,それらへの対応を検討した.その結果,種々の性状を持った風速変動を人工的に発生させることができ,それらを流入条件として,ラージ・エディ・シミュレーション(LES)によって乱流境界層の乱流場の数値計算を行った.実験結果等との比較によって,計算手法,モデル化,補間方法等に関する問題点を明らかにした.さらに統計的性質の異なる流入風速変動を用いて,それらが,下流の計算領域の気流性状のどのような影響を与えるかを調べ,人工的に発生させた風速変動を流入条件として使う場合には以下のような点に注意しなければならないことを明らかにした.1;LESによる乱流境界層の数値計算で平均風速場に関して妥当な計算結果を得るためには,少なくとも流入境界条件として用いる変動風速場の平均,分散,パワースペクトルを再現する必要がある.2;さらに空間相関も再現することによって,変動場に関してもより妥当な計算結果が得られる.3;今回の計算では,下流の計算領域で流れが物理的に適切な乱れの構造をもつようになるためには,上流の粗度要素の高さの約10倍以上の距離が必要である.さらに,これらの結果を用いて建築物周りの非定常流れ場の計算を行い,流入気流性状の影響,物体表面における圧力変動を解析する際の注意点,計算格子間隔の影響等を明らかにした.平成9年度の研究実績を以下にまとめる.実際の建築物は市街地のように周辺に種々の障害物を持った場所に立つことが多いので,接近流は周囲の影響を受けた乱流となり,その性状も多様である.本研究では条件付確率場の理論を用いた流入風速変動の生成法により,既知波形を含む風速変動を周波数空間における補間により生成する.その際,計算手法のチェック,プログラムのデバッグ等予備的な作業をワークステーション上で行った.計算量の大きいメインの計算は計算機センターのスーパーコンピュータ上で行い,計算結果はワークステーション上に取り込み,解析,グラフ化等の後処理を行った.これにより,パラメータの検討,計算手法,モデル化,補間方法等に関する問題点を明らかにし,それらへの対応を検討した.その結果,種々の性状を持った風速変動を人工的に発生させることができ,それらを流入条件として,ラージ・エディ・シミュレーション(LES)によって乱流境界層の乱流場の数値計算を行い,実験結果等との比較によって,計算手法,モデル化,補間方法等に関する問題点を明らかにした.次年度では,上述の方法で生成した風速変動を用いて,建物周りの乱流場の数値計算を行い,種々の検討を行う予定である.実際の建築物は市街地のように周辺に種々の障害物を持った場所に立つことが多いので,接近流は周囲の影響を受けた乱流となり,その性状も多様である。本研究では先ずはじめに,条件付確率場の理論を用いた流入風速変動の生成法により,既知波形を含む風速変動を周波数空間における補間により生成した。その際,パラメータの検討,計算手法,モデル化,補間方法等に関する問題点を明らかにし,それらへの対応を検討した。その結果,種々の性状を持った風速変動を人工的に発生させることができ,それらを流入条件として,ラージ・エデイ・シミュレーション(LES)によって乱流境界層の乱流場の数値計算を行った。実験結果等との比較によって,計算手法,モデル化,補間方法等に関する問題点を明らかにした。

さらに統計的性質の異なる流入風速変動を用いて,それらが,下流の計算領域の気流性状のどのような影響を与えるかを調べ,人工的に発生させた風速変動を流入条件として使う場合には以下のような点に注意しなければならないことを明らかにした。1;LESによる乱流境界層の数値計算で平均風速場に関して妥当な計算結果を得るためには,少なくとも流入境界条件として用いる変動風速場の平均,分散,パワースペクトルを再現する必要がある。2;さらに空間相関も再現することによって,変動場に関してもより妥当な計算結果が得られる。3;今回の計算では,下流の計算領域で流れが物理的に適切な乱れの構造をもつようになるためには,上流の粗度要素の高さの約10倍以上の距離が必要である.
渦ゆらぎの制御を用いた快適な空調環境と食品の自然乾燥に関する研究

本研究は、心地良い自然の風に近い風を作り出す渦ゆらぎの発生装置の開発・応用を目的とする。ゆらぎ発生装置はそれぞれ四角柱、角柱及び1/4円柱によりスリットを構成される。結果として、スリット間隔が小さいほうが比較的弱い渦が確認でき、間隔が大きいほうが強い渦が確認できた。スリット間隔が小さいほうが1/fゆらぎが広範囲で確認できた。食品の自然乾燥の研究では,渦発生装置を用いて自然風に近い渦の流れを発生させ、効率的に乾燥することを目的とする。角柱の渦発生装置の場合は初期段階から乾燥速度が速かったことがわかった。より小さい渦の流れの方がゆらぎを発生し、より効率的に乾燥には適していることがわかった。一般にはエアコンと扇風機の快適な使い方として、直接風を受けなく、風は壁などにあて間接風を受ける。風は壁になどにあてることによって、種々スケールの3次元渦流れ(渦のゆらぎ)が生成される。その渦ゆらぎは人間にあてることによって、快適性を付与すると考えられる。本研究は、心地良い自然風の周波数ー空間ー時間のゆらぎ特性を用いて、自然の風に近い快適な渦ゆらぎを作ることを目的とする。ご周知のように、流れの中に置かれる鈍頭物体から生じる大規模乱流組織渦(放出渦)は時間・空間的な変化(ゆらぎ)を伴っている。本研究では、風洞の流れ中に置かれたさまざまな形の鈍頭物体の渦放出過程のゆらぎ現象に着目し、熱線流速計、可視化技術及び粒子画像速度計測法(PIV)等を用いて流れ場を時系列的に計測する。FFTにより、周波数ー空間ー時間においてゆらぎ特性を定量的に明らかにした。これらのゆらぎ特性に及ぼすレイノルズ数、主流乱れ、物体形状・数等の影響について検討した。一方、食品分野では、水産物の干し物に代表されるように、天日乾燥・陰干し・寒干しなど自然の風や太陽光を利用して乾燥させているものが多くあるが、現在では安定生産や衛生面から機械乾燥に置換えるケースが多くなっている。機械乾燥技術の発達により一定品質のものが安定して生産できるようになってきた一方で、乾燥製品において原料の風味を残したい、柔らかく乾燥したいというような他製品との差別化や付加価値向上の要望は尽きておらず、自然界を模擬した乾燥方法や乾燥技術のさらなる向上が望まれている。本研究では、自然風に近い渦の流れを食品乾燥に応用した。方法として、小型低速風洞の中に渦の流れを発生させ食品乾燥試験を行い、得られる試料の性質について検討・評価した。21世紀は『ひと(人)』の時代と言われ、物質的、精神的に豊かで安全かつ楽しい人間社会が求められている。近年の夏には記録的な猛暑や熱帯夜の増加により、居住などに快適な環境の整備は緊急な課題となる。これまで、夏の蒸し暑さへの対応として、扇風機やエアコンを有効に利用してきた。しかし、人間は扇風機や空調機の風よりも窓から入る自然の風のほうを快適に感じる。原因は自然風の気流ゆらぎの中にカオス的な性質があることがよく知られている。この物理現象の本質としては、自然風に含まれている3次元渦はゆらぎ特性が存在すると考えられる。すなわち、自然風は空間的・時間的にゆらぎ特性をもつといえる。本研究は、自然の風に近い快適な渦ゆらぎを発生する渦ゆらぎ発生装置の実用化を目的とする。これまで、さまざまな形の鈍頭物体の渦放出過程のゆらぎ現象を研究し、周波数ー空間ー時間においてゆらぎ特性を定量的に明らかにした。今年度には、流れの中に置かれる柔いフィンが自励起振動により大規模乱流組織渦(放出渦)について、熱線流速計、可視化技術及び粒子画像速度計測法(PIV)等を用いて様々な風速においてソフトフィンが発生した流れ場を計測し、フィン振動周波数との関係を調べた。ウェーブレット変換・FFTにより、周波数ー空間ー時間においてゆらぎ特性を定量的に明らかにした。また、フィンが発生する共振の流れ条件を解明した。さらに、心地良い自然の風の渦ゆらぎのソフトフィン発生装置を作ることを試みた。一方、食品乾燥の研究では、ソフトフィンにより発生した自然風に近い渦の流れを食品乾燥に応用した。方法として、小型低速風洞の中にゆらぎ渦の流れを発生させ食品乾燥試験を行い、得られる試料の性質について検討・評価した。

一昨年の夏のような記録的な猛暑や熱帯夜の増加により、居住などに快適な環境の整備は緊急な課題となる。これまで、夏の蒸し暑さへの対応として、扇風機やエアコンを有効に利用してきた。しかし、人間は扇風機や空調機の風よりも窓から入る自然の風のほうを快適に感じる。原因は自然風の気流ゆらぎの中にカオス的な性質があることがよく知られている。この物理現象の本質としては、自然風に含まれている3次元渦はゆらぎ特性が存在すると考えられる。すなわち、自然風は空間的・時間的にゆらぎ特性をもつといえる。また、快適な空調環境を付与することや省エネルギー化の目的から、自動車の空調環境でも快適な自然環境の風に近いゆらぎ風が望まれている。単調な環境となった人間に不自然さを与え、精神的、生理的なリズムを損ないストレスの原因ともなっている。近年、扇風機、温風ストーブ、空調等を中心とした工業分野において、空調機の送風機や扇風機のモータ回転に1/fゆらぎの制御を加えて、実際の吹出し気流速度を一次元的に変動させる技術が実用化されている。しかし、その風速(モータ回転)制御だけで自然の風に近い風を作ることは難しいである。自動車の空調制御では、アッパーベントとフロントベントの噴出し風量をランダムに制御することによって、気流速度を変動させるゆらぎ技術が既に開発されている。しかし、このシステムは複雑であり、その風量制御だけで自然のそよ風を作ることは難しいといえる。このような背景のもと、本研究は様々な流れの渦構造の研究を行い、各スケール渦や支配的な組織構造などを解明した。さらに、心地良い自然の風の渦ゆらぎの発生装置を作ることを試みた。(1)風洞の流れ中に置かれたさまざまな形の鈍頭物体の渦放出過程のゆらぎ現象に着目し、熱線流速計、可視化技術及び粒子画像速度計測法(PIV)等を用いて流れ場を時系列的に計測する。FFTにより、周波数ー空間ー時間においてゆらぎ特性を定量的に明らかにした。これらのゆらぎ特性に及ぼすレイノルズ数、主流乱れ、物体形状・数等の影響について検討した。(2)小型低速風洞の流れ中に置かれたさまざまな形の鈍頭物体が発生した渦の流れを食品乾燥に応用した。自然風に近い渦の流れを用いて食品乾燥試験を行い、得られる試料の性質について検討・評価した。23年度では、流れの中に置かれるさまざまな鈍頭物体から生じる大規模乱流組織構造は可視化技術・粒子画像速度計測法(PIV)等を用いて瞬時速度・渦度分布を計測した。ウェーブレット変換・FFTにより、周波数ー空間ー時間において流れ速度・渦度のゆらぎの解析を行った。これらのゆらぎ特性に及ぼすレイノルズ数や物体形状などの影響について検討し、快適な渦ゆらぎ発生装置を提案した。25年度では、渦ゆらぎ発生装置の実用化を目的とする。(1)室内空調の応用:渦ゆらぎ発生装置を用いた扇風機の風と人間の快適性との関係を調べる。(2)自動車の空調の応用:実際な乗用車の空調に渦ゆらぎ発生装置を装備し、可視化技術・熱線流速計を用いて車内各席の位置付近の速度分布を計測することによって、人間の快適性との関係を調べる。(3)食品の乾燥機の応用:果物を乾燥試料として、各種も渦ゆらぎによる乾燥させ、食品乾燥の質を評価する。24年度以後では、渦ゆらぎ発生装置の実用化を目的とする。
低成長期の日本における賃金率の産業間格差と構造変化

本研究では,日本経済の産業レベルの分析と先進諸国の国際比較分析を行ったが,分析結果は以下のように取りまとめることができる。1980年代以降に日本経済の様々な領域で生じた制度変化は,1990年代以降の経済停滞と相まって,各種産業の動態にネガティブな影響を与えたたが,その度合いは産業によって異なり,労働生産性や賃金率にかんする産業間格差は拡大することとなった。こうした格差の拡大は,集計レベルで見れば,所得分配の様態を大きく変え,賃金シェアは低下することとなった。このような変化の過程は,他国と比較してきわめて特徴的なものであったと言える。前年度に行った分析に引き続いて,日本におけるマクロレベルの労働分配率の変動を規定する要因について分析を行なった。具体的には,産業レベルのデータを用いたパネルデータ分析を行ない,以下のような結果を得た。第1に,1980年代までは,産業ごとの分配動態がかなり類似しているのに対して,1990年代以降には産業ごとの独自性が強まっていることを確認した。さらに要因別に見ると,90年代以降は輸出の動向が分配に与える影響が強まり,2000年代以降は労働市場の状態(失業)が分配に影響を与える度合いが強まっていることがわかった。第2に,前年度の分析で析出した産業グループごとの分析を行なったところ,いくつかのグループでは動態の一様性が確認できると同時に,グループごとに分配を規定する主要因が異なることが明らかになった。具体的には,賃金の調整が主導するグループと雇用の調整が分配を主導するグループが確認できる。他方で当初計画にもとづいて,労働分配率の規定要因にかんする国際比較分析を行なった。また労働生産性変化率と賃金変化率の関係を比較すると,両者の産業間格差が連動する国と,賃金変化率は産業間で格差がなく生産性変化率の産業間格差が価格変化率の産業間格差に反映される国があることが確認された。所得分配の調整にかんする各国間の多様性は,各国経済を支える制度やその変化に依拠していると考えられる。こうした認識にもとづいて,製品市場における規制の度合いや,労働組合組織率や正規・非正規労働に対する雇用保障といった各種領域の制度が所得分配にどのような影響を与えるのかについて,パネルデータ分析を行なった。1990年代以降の日本経済は,経済成長の停滞,サービス化(脱工業化)に代表される産業構造の変化,生産性や賃金率にかんする産業間(企業間)格差の拡大といった様々な変化に直面している。一方,マクロレベルの労働分配率は,中期的には変動しつつも長期的にみると,他国に比して安定していることが確認できる。こうした産業レベルの動態の多様性や変化と集計レベルの動態の安定性との両立が,どのようなメカニズムによって実現するかを明らかにすべく,産業レベルの統計データにもとづき,多変量解析および計量分析の手法を用いて分析した。具体的には,マクロ労働分配率の変動をdecomposition analysisの手法を用いて,産業レベルの分配率変化と産業構造の変化,2つの要素に分解した上で,生産および所得分配にかんする特徴に応じて産業をグループ化した。こうした分析から明らかになるのは,1990年代以降(とりわけ90年代後半以降)に成長力をもった産業が減少していること,そうした中で雇用あるいは所得分配の動態は年代を下るにつれて多様になり,析出されるグループが細分化されることなどである。こうした研究成果は,平成24年10月にポーランドで開催されたヨーロッパ進化政治経済学会(EAEPE)において報告した。さらにそこで得られたコメントをもとに,各種産業動態の変化について理論的仮説を設定し,それを計量分析によって検証する作業を進めた。また1990年代以降の変化は,産業レベルおよび国民経済レベルで機能する各種制度の変化,例えば各産業における規制改革や,春闘システムの変容,非正規雇用にかんするルールの変更などにも影響を受けていると考えられる。こうした制度変化を数量化して,産業動態の変化をより詳細に検証する作業もおこなった。1990年代以降の日本経済は,経済成長の停滞に加えて,生産性変化率や賃金率にかんする産業間あるいは企業間の格差拡大,またそれを反映した経済構造の変化が確認される。制度面で見ても,金融市場,労働市場,製品市場など各種領域において規制緩和が進んだ。これらの変化を反映する形で,各種マクロ経済指標にも変化が見られる。マクロレベルの労働分配率変化はそうした変化が見られる代表的な指標の1つである。しかし一方で,経済構造の変化,制度変化,そしてマクロ経済変数の変化は,日本以外の国でも確認される。このことに着目して2014年度は,国際比較分析を中心に行った。具体的には,1980年代から2000年代の先進資本主義諸国,約20カ国を対象とした統計分析および計量分析を行った。行った分析の特徴は2つである。第1に,単に複数の国を対象としただけでなく,近年盛んに議論されている「資本主義の多様性」の議論を継承して,対象国をグループ化して,グループ間の違いとグループ内の類似性について検討した。第2に,産業動態よりも各種領域における制度の変化に着目して,それら制度変化とマクロレベルの労働分配率の変化がどのような関係を持つかについて分析を行った。このような分析を行うために,各国のグループ化を行うための他変量解析に加えて,計量経済学的手法の1つであるマルチレベル分析を新たに導入した。この手法を利用して,各種制度変化が労働分配率に与える影響が,各国グループごとにどのように異なるかについて分析を行った。

研究成果の一部は,進化経済学会第19回大会で報告した他,日仏経済学会の学会誌でも発表した。昨年度に引き続き,制度変化とマクロ経済変数の変化の関係について,統計的・計量経済的手法を用いて,国際分析を行った。分析対象とした先進資本主義国を,制度変化のパターンによってグループ分けすると,金融化やグローバル化の影響の度合いと,労働市場制度や社会保障制度の変化の方向性によって4つのグループが析出された。これらのグループごとの変化を分析すべく,マルチレベル分析を行ったところ,制度変化のパターンによって,労働分配率の変化の度合いが異なることが明らかになった。こうした研究成果の一部は,H. Magara (ed.)Policy Change in New Democratic Capitalism, Routledgeで公刊予定である。また日本経済における産業動態にかんするデータについても再度整理し,マルチレベル分析によって,動態のパターンごとにその規定要因がどのように異なるかについて分析を進めている。残念ながら年度内に取りまとめることができなかったが,次年度には英語学術論文の形に投稿の予定である。本研究では,日本経済の産業レベルの分析と先進諸国の国際比較分析を行ったが,分析結果は以下のように取りまとめることができる。1980年代以降に日本経済の様々な領域で生じた制度変化は,1990年代以降の経済停滞と相まって,各種産業の動態にネガティブな影響を与えたたが,その度合いは産業によって異なり,労働生産性や賃金率にかんする産業間格差は拡大することとなった。こうした格差の拡大は,集計レベルで見れば,所得分配の様態を大きく変え,賃金シェアは低下することとなった。このような変化の過程は,他国と比較してきわめて特徴的なものであったと言える。新しい分析手法を修得するのに時間を要したため,実際の分析を行うのが遅れてしまった。また当初予定していなかった学内業務が急激に増えてしまったため,十分な時間を研究に充てることができない期間があった。制度経済学上記研究をもう少し精緻化して完成させた上で,今年度中に海外の学術雑誌に投稿する予定である。また現在は,産業動態のテーマから離れているため,データを集めて類似の手法(マルチレベル分析を用いた国際比較分析)を適用して分析を行う予定である。さらに,当初取り組んでいた日本経済固有の産業分析は,十分な分析成果を挙げることができず中断しているため,同じくマルチレベル分析の手法を利用して再度検討し直す。できれば,この研究についても今年度中に結果を出して学術雑誌に投稿することを目指したい。日本の分配率変動にかんする計量分析については,方向性は出ているものの分析の精度について若干の問題を抱えており,年度内の論文完成は達成できていない。収集データの拡張や検証方法の工夫を通じて,妥当な結果を引き出し,早急に取りまとめるつもりである。国際比較分析については,制度変数を利用して分析を行なっており一定の結果を出したが,いくらかの問題が残っている。その1つは,産業レベルの制度データの欠如である。
炭素イオン線照射した悪性脳腫瘍細胞の走行性における細胞間相互作用の解明

脳正常組織において放射線照射前後で変化する因子について解析する目的で、野生型ICRマウスを用いて、脳に放射線(X線、60 Gy)を照射した。その結果、照射後に活性化ミクログリアの割合、腫瘍壊死因子および核内因子κBが増加すること、また、血管内皮細胞増殖因子の発現量がコントロール群と比べて有意に減少していることを明らかにした(Yoshida et al., Neurochem Int., 2018;119:199-206)。これら因子の変化により、正常脳において脳波に変化が現れるか否かを調べた結果、検出できるレベルにおいて脳波の変化は認められなかった。今年度は出産にともなう産前産後休暇および育児休暇の取得により予定通り実験を遂行することが出来なかった。本研究の最終目標は、放射線による脳腫瘍細胞間および脳正常細胞/組織と脳腫瘍細胞の間のバイスタンダー効果について調べることである。これまで、in vitroの系でこれらの現象を明らかにするための研究を進めてきた。引き続き、in vitroの系においても解析するとともに、得られたin vivoの系での正常脳組織の結果を踏まえて、in vivoの系でも解析を進める予定である。出産により産前産後休暇および育児休暇を取得したことから、当初予定していた研究時間を確保することが出来なかった。計画している研究内容について早急に実施する。また、育児等で研究時間が制限される場合には、大学の男女共同参画に関わる研究活動支援を活用したり、研究補助員を雇用することで、滞りなく研究が出来るような環境作りをする。本研究は放射線とくに炭素イオン線照射による脳腫瘍細胞間および脳正常細胞/組織と脳腫瘍細胞の間のバイスタンダー効果について調べることを目的とした実験である。今年度は放射線照射したグリオーマ細胞が培地を介して非照射のグリオーマ細胞の増殖能・遊走能および正常細胞の細胞死・形態変化に与える影響について解析を行う予定であったが、妊娠・出産により約半年間実験を遂行することが出来なかった。したがって、今年度は情報収集およびX線を用いた照射と非照射のグリオーマ細胞間の培地を介したバイスタンダー効果についての予備実験のみ実施した。妊娠・出産・育児により、予定していた実験を実施することが出来なかったため。当初の計画よりも遅れてはいるが、これまでの予備実験で想定していた結果が得られていることから、予定期間内には期待している成果が得られるものと考えている。本研究は放射線による脳腫瘍細胞間および脳正常細胞/組織と脳腫瘍細胞の間のバイスタンダー効果について調べることを目的とした実験である。今年度は、放射線照射したグリオーマ細胞が培地を介して非照射のグリオーマ細胞または神経細胞の増殖能や細胞死・形態変化に与える影響について解析を行った。正常細胞はマウス海馬から採取して初代培養した成熟期に達した(DIV21)神経細胞を用い、グリオーマ細胞はLN18およびT98Gを用いて実験を行った。まず、神経細胞とグリオーマ細胞を共培養する目的で神経細胞用の培地でグリオーマ細胞を培養した結果、増殖スピードが45倍、減少することが分かった。次に、神経細胞用培地で培養したグリオーマ細胞にX線を10Gy照射して5日間培養した後、この培地を用いて2種のグリオーマ細胞を培養した結果、どちらのグリオーマ細胞においても、置換後3日間は非照射の神経細胞用培地に置換したグリオーマ細胞に比べて、照射した培地で置換した細胞のほうが増殖が亢進する傾向にあることがわかった。このことから照射後の培地には細胞増殖を亢進させるような何らかの因子が含まれている可能性があると考え、現在、詳細な解析を進めている。次に、グリオーマ細胞をX線照射して培地を回収し、その培地を用いて神経細胞を培養した結果、神経細胞に細胞死が誘発された。非照射の培地で置換培養した神経細胞にはこのような現象が認められなかったことから、照射したグリオーマ細胞の培地中には神経細胞死を誘発する何らかの因子が含まれている可能性があると考え、引き続き、詳細な解析を進めている。昨年度、出産したことで、昨年度予定していた実験を今年度実施している。また、育児等で想定していた研究時間が得られていない。当初の計画よりも遅れているが、これまで得られている成果では想定していた結果が得られていることから、予定期間内には期待している成果が得られるものと考えている。本研究は放射線による脳腫瘍細胞間および脳正常細胞/組織と脳腫瘍細胞の間のバイスタンダー効果について調べることを最終目的とした実験である。これまで、マウス海馬から採取して初代培養し、成熟期に達した(DIV21)神経細胞およびグリオーマ細胞(LN18、T98G)を用いて実験を行った結果、グリオーマ細胞をX線照射すると、その培地中には、グリオーマ細胞の増殖を一時的に亢進させ、神経細胞は細胞死が誘発されるような因子が放出されることを明らかにしてきた。今年度は脳正常組織において放射線照射前後で変化する因子について解析する目的で、野生型ICRマウスを用いて、上方から脳局所(Bregmaから後方の小脳は除いた部位)に放射線(X線、60 Gy)を照射した。急性期における変化を経日的に観察するため、照射後0.5、1、3、7日目の脳組織を採取した。

その結果、1)照射後0.5日目で活性化ミクログリアの割合が増加しており、少なくとも7日目まで持続していること、2)照射後3日目および7日目では、血管内皮細胞増殖因子の発現量がコントロール群と比べて有意に減少していること、3)照射後、腫瘍壊死因子および核内因子κBが増加すること、が明らかとなった。前年度までに得られた結果と今回の結果を踏まえて、照射後に脳正常細胞およびグリオーマ細胞から誘発される因子およびその因子が誘発する現象について引き続き詳細な解析を進めている。子の養育およびその他の業務が多忙であったことから、当初想定していた研究時間が確保できていない。当初の計画にたいして遅延が生じているが、これまで得られている成果は想定範囲内であることから、次年度には期待している成果が得られるものと考えている。脳正常組織において放射線照射前後で変化する因子について解析する目的で、野生型ICRマウスを用いて、脳に放射線(X線、60 Gy)を照射した。その結果、照射後に活性化ミクログリアの割合、腫瘍壊死因子および核内因子κBが増加すること、また、血管内皮細胞増殖因子の発現量がコントロール群と比べて有意に減少していることを明らかにした(Yoshida et al., Neurochem Int., 2018;119:199-206)。これら因子の変化により、正常脳において脳波に変化が現れるか否かを調べた結果、検出できるレベルにおいて脳波の変化は認められなかった。今年度は出産にともなう産前産後休暇および育児休暇の取得により予定通り実験を遂行することが出来なかった。本研究の最終目標は、放射線による脳腫瘍細胞間および脳正常細胞/組織と脳腫瘍細胞の間のバイスタンダー効果について調べることである。これまで、in vitroの系でこれらの現象を明らかにするための研究を進めてきた。引き続き、in vitroの系においても解析するとともに、得られたin vivoの系での正常脳組織の結果を踏まえて、in vivoの系でも解析を進める予定である。出産により産前産後休暇および育児休暇を取得したことから、当初予定していた研究時間を確保することが出来なかった。今年度実施できなかった研究内容について早急に実施する。また、育児等で研究時間が制限される場合には、大学の男女共同参画にかかる研究活動支援を活用することで、滞りなく研究ができるような環境作りをする。昨年度および今年度実施できなかった研究内容について早急に実施する。また、育児等で研究時間が制限される場合には、大学の男女共同参画に関わる研究活動支援を活用したり、研究補助員を雇用することで、滞りなく研究が出来るような環境作りをする。計画している研究内容について早急に実施する。妊娠・出産・育児により実験を予定通り遂行することが出来なかった。今年度は予備実験および情報収集を行ったため、今年度経費を使用せずに次年度に持ち越すこととした。育児等により実験を予定通り遂行することが出来なかったため。
原始太陽系星雲における核生成シミュレーション装置の開発

原始太陽系星雲で生じた固体核凝縮の機構とその太陽系物質進化に果たした役割を明らかにするために、単純な分子から高分子クラスターを経て非平衡均質核生成に至る過程を再現する実験装置の開発を進めた。具体的には、核生成と凝縮反応を定量的に研究する目的で、凝縮すべきガス種を温度と流量を予め制御した分子ビームとして高真空容器内に導入し、これらを別の分子ポートからパルス状に射出した環境ガスと交叉させることによって、真空容器内の局所でクラスター生成の条件を達成させる。研究実施計画に従い、つぎの項目において成果があった。(1)清浄な環境でのクラスター生成を可能とする超高真空排気装置の設計・製作において、排気口の振動防止システムを完成させた。(2)高温混合気体を1ミリ秒以下の極小パルスに形成するためのミリパルス・ガス噴出装置の開発において、既存の燃料噴出装置を超高真空・超高温仕様に改良するための材料試験を行い成果を得た。(3)多重衝突によって生成する高分子クラスターをその場観測するための飛行時間型質量分析計の開発を行い、当該の質量分析が可能となった。(4)平成8年度設備備品費にて購入したパルス型エキシマレーザーの発信において、さらに高透過度の集光レンズを用いて局所的に必要なエネルギーフラックスを得た。(5)上記の開発を終えて非平衡均質核凝縮の室内実験を行った。その結果比較的低分子のクラスターを観測することが出来た。しかし高分子クラスター生成は存在度が極く小さいため、レーザー・フラックスをより高める工夫とパルスガス噴出装置から大量の凝縮ガスを供給するための改良が必要である。原始太陽系で生じた固体凝縮の機構とその惑星物質進化に果たした役割を明らかにするために、非平衡均質凝縮を再現できる実験装置の開発を進めた。本年度は、研究実施計画に従い、つぎの項目において進展があった。(1)不純物のない清浄な環境で核生成を促すための超高真空装置の開発を行った。二つの独立した擬縮用分子ビームを、円筒形の特殊なエフュージョンセルにすることで、核生成に必用な時間と原子の濃度を制御できることがわかった。一方、最も困難な部分と考えられる、高温混合気体を1ミリ秒以下の極小パルス状に生成するための環境ガス生成装置は、現在開発中である。(2)核生成で生ずる分子塊=クラスターをその場観測するための飛行時間型質量分析計の設計を行った。この質量分析計に最も適合したイオン源として、特殊な短波長パルスレーザを採用することにより、核生成のプロセスを数マイクロ秒の制度で追跡できることがわかった。また、これらのデータを高速で取り込みマイクロ秒単位で解析するデジタルシステムを考案した。(3)上記設計に伴って要求される、高速コンパイル解析型のパーソナルコンピュータソフトウェアを現在開発中である。具体的には、核生成と凝縮反応を定量的に研究する目的で、凝縮すべきガス種を温度と流量を予め制御した分子ビームとして高真空容器内に導入し、これらを別の分子ポートからパルス状に射出した環境ガスと交又させることによって、真空容器内の局所でクラスター生成の条件を達成させる。(1)クラスター生成に必要な清浄な環境を可能にする、超高真空排気装置を設計・製作した。現在、排気口の振動防止システムを製作中である。(2)高温混合気体を1ミリ秒以下の極小パルスに形成するためのミリパルス・ガス噴出装置の開発を進めた。既存の燃料噴出装置を超高真空・超高温仕様に改良するための材料試験を行っている。(3)多重衝突によって生成する高分子クラスターをその場観測するための、飛行時間型質量分析計の開発を行った。