hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
上皮成長因子受容体変異体vIII発現細胞の分子標的薬リード創製と作用機序解明

Ertredinは、NIH3T3細胞を用いた足場非依存的細胞増殖阻害物質の探索研究により見出された化合物であり、その活性、物性にはまだ改善の余地があり、作用機序の解明も求められていた。そこで、本研究課題を考案した。活性発現に重要な役割を担っている部位を各官能基に注目して構造活性相関研究を展開することで明らかにした。評価系にヒト肺胞基底上皮腺がん細胞A549を加え、多角的に化合物を評価することによりErtredinより強い活性を示す化合物を見出すことができた。本化合物はミトコンドリア呼吸鎖複合体Iに対し作用し、その下流のSTAT3リン酸化抑制を誘導することで活性発現していると推察される。上皮成長因子受容体変異体vIII発現細胞における足場非依存的増殖を阻害する低分子有機化合物Ertredinに関し、新たながん分子標的薬リード創製と作用機序解明を目指した構造活性相関研究を目的とし本研究に着手した。はじめにErtredinのアミノ基、ブロム基、カルボニル基及び環上の窒素原子等を除去した化合物を合成し、生物活性発現に必須となる各官能基(部分構造)を探った。その結果、活性発現に重要な役割を担っているのは、アミノ基、ブロム基であることを明らかになった。次に、アミノ基およびキノキサリノン環のNH上にアルキル基ならびにアシル基等を導入し、当該箇所を足場とした各種誘導体展開が可能であるか確認を行った。アミノ基はアシル基を導入しても活性を保持しているが、キノキサリン環のNHにアルキル基を導入すると活性が消失することが明らかとなった。このことより、標的タンパク決定のためのプローブ作成の際、アミノ基はリンカー部の導入が可能であることがわかった。構造活性相関研究の拡張図るべく、既存置換基の変換だけでなく、置換基のない個所にも水酸基、メトキシ基、トリフルオロメチル基、ハロゲンの導入を行った。しかし、ベンゼン環上に置換基を導入すると、足場依存的増殖活性阻害も示すようになるばかりか、毒性も高くなる傾向が見られた。以上のことより、ベンゼン環上の置換基は活性の選択性に重要な役割を担っていることがわかった。また、本化合物合成の際に生成する四環性の副生成物は、ほとんど活性を有していないことがわかった。これは、生体内の条件、酸性度や温度によって、Ertredinの構造が四環性化合物に変化した場合、活性が消失してしまう可能性を示している。そこで、Ertredinの酸性度及び温度に対する安定性を調べ、がん細胞中のpHにおいてErtredinはその構造を保っていることがわかった。計画に従い、ファーマコフォアの同定を行った。アミノ基、ブロム基、カルボニル基及び環上の窒素原子等を除去した化合物の合成を行い、生物活性発現に特に必須となる各官能基(部分構造)がアミノ基、ブロム基であることを明らかになった。次に、アミノ基に対しアルキル基ならびにアシル基等を導入し、当該箇所を足場とした各種誘導体展開が可能であるか確認を行ったところ、活性を保持していることがわかり、各種誘導体展開の足掛かりとなりうることがわかった。また、キノキサリノン環のNH上にアルキル基ならびにアシル基等を導入したところ、活性が消失することを明らかにした。本知見は、不活性体合成に役に立つと考えている。更に構造活性相関研究の拡張図るべく、既存置換基の変換だけでなく、置換基のない個所にも水酸基、メトキシ基、トリフルオロメチル基、ハロゲンの導入を行った。しかし、ベンゼン環上に置換基を導入すると、足場非依存的増殖活性阻害能は失われ、ヒト正常細部に対する増殖阻害活性、すなわち毒性が高くなる傾向が見られた。Ertredinの作用機序解明を目的としたプローブ化の検討を開始した。適切なリンカー長を決定するために、様々な長さを介したビオチン化体を合成し活性を評価した。更に、ジアジリンのような光反応性置換基の導入位置を変えた誘導体を合成し、活性を評価した。これにより来年度以降の実用的なプローブの創生に向けた重要な構造活性相関の知見が得られた。なお、生物活性の評価においては共同研究者により常時稼働している、EGFRvIIIを強制発現したNIH3T3細胞の足場依存性増殖阻害を指標としたアッセイ系を利用し、合成した化合物、合成中間体はすべて本アッセイ系にて活性を評価した。前年度の構造活性相関研究の成果をもとに、標的分子の解明を目的としたErtredinプローブの合成、その活性評価、MALDI TOF MSによる特異バンドの解析を行った。はじめに、活性を保持したErtredinプローブの合成を目指した。昨年度の構造活性相関研究の結果から、アミン部をアシル化しても活性が保持されることが判明しており、アミン部を足掛かりにして、プローブ化を行うことにした。活性を保持したプローブを作製するために、ビオチンタグ、光親和性タグの位置を変えるために、アスパラギン酸などのアミノ酸、様々な長さのPEGなどを用いて検討を行った。同時に、東京医科歯科大細谷らにより開発された、ジアジドプローブ法の適用も試みた。更に、特異バンドの判定を確かなものにするため、昨年度の構造活性相関研究から、不活性な誘導体を選び、inactiveプローブを合成した。これら二つのプローブを用いることにより疑似陽性のバンドを排除することができると考えた。検出されたバンドは、所内のMALDI TOF MSにて解析を行った。

これまで、活性評価は、Ertredinを見出す際に用いたマウス由来のNIH3T3細胞を用いて行ってきた。「ヒト」の抗がん剤のリード化合物とすべく、本年度末より、ヒト肺胞基底上皮腺がん細胞A549の評価系も立ち上げ、二つの評価系を用いて化合物の活性を評価した。これまでに得られた構造活性相関研究について、137回日本薬学会年会にて「上皮成長因子受容体変異体vIII発現細胞の足場非依存性増殖阻害活性を有する低分子化合物の構造活性相関研究」というタイトルでにて口頭発表を行った。また、これまで合成した化合物の活性と活性試験結果を系統ごとにまとめた論文を執筆中である。本年度の大きな目的である標的タンパク質の同定に向けて誘導体展開を行った。昨年度の構造活性相関研究の結果から、アミン部をアシル化しても活性が保持されることが判明しており、アミン部を足掛かりにして、プローブ化を行うことにした。活性を保持したプローブ合成の知見を得るために、昨年度はアルキル鎖の長さでビオチンタグの位置を調整していたが、本年度はその知見をもとに、プローブの溶解性向上、並びに結合サイトがタンパク質の奥にある場合も想定してErtredinとビオチンタグの距離をより長くすることを考え、長さが異なるPEGを用いて距離を調製するとともに、光親和性タグの位置を変えるために、アスパラギン酸などのアミノ酸の検討を行った。合成した誘導体はすべて、所内で常時稼働しているNIH3T3細胞を用いた評価系にて、その活性を評価し、活性を保持したプローブの創生を行った。また更に、特異バンドの判定を確かなものにするため、昨年度の構造活性相関研究から、不活性な誘導体を選び、inactiveプローブを合成した。これにより疑似陽性のバンドの排除を行った。検出されたバンドについて、所内のMALDI TOF MSを用いてプロテオーム解析を行った。しかしながら現在のところ、標的タンパクの同定には至らなかった。また、その他のプローブとして東京医科歯科大細谷らにより開発された、ジアジドプローブ法の適用も試みた。ジアジドタグ部分とErtredinをアルキル鎖で結合させたが、プローブ自体の溶解度が下がってしまい、NIH3T3評価系でその活性を測定したところ、活性の大幅な低下がみられ、本誘導体の標的タンパク質同定試験への使用を断念した。本年度末より、ヒト肺胞基底上皮腺がん細胞A549の評価系も立ち上げ、多角的に化合物の活性を評価した。昨年までの構造活性相関研究により判明した修飾可能部位にプローブの導入を行い、標的たんぱく質の同定に力を注ぐとともに、In Vitoroで興味深い活性を示した化合物についてマウスを用いたIn Vivo評価系でその活性を評価した。作用機序解明では、当初、プローブ法を用いて標的たんぱく質を明らかにすべく、様々なプローブを合成し、その中から活性を保持しているプローブをいくつか見出した。しかしながら、それらプローブでは、標的たんぱく質の同定、作用機序解明には至らなかった。そこで、遺伝子発現、蛋白リン酸化の網羅的解析などを行うことにより、本化合物の作用点は、ミトコンドリア呼吸鎖複合体Iであり、その下流のSTAT3リン酸化抑制を誘導することを明らかにした。Ertredinは、マウス由来のNIH3T3細胞に対して強い活性を示すが、ヒト肺胞基底上皮腺
江戸座俳諧から見た酒井抱一の俳諧と絵画

学会発表は2回行った。(1)「江戸座の業俳の活動-酒井雅楽頭家の文化圏-」(日本近世文学会春季大会2003年6月8日於清泉女子大学)(2)「<富士筑波>という型の成立と展開」(第5回国際浮世絵学会大会2003年6月29日於学習院大学)(1)では、酒井抱一の兄忠以が江戸座俳諧のプロ俳人によって添削を受けた句稿を紹介し、当時の俳壇状況を説いた。学際的分野を扱った(2)は、美術史系列の国際学会で発表した。論文は4本執筆した。(3)「江戸座の解体」(4)「江戸座と姫路藩家老」(5)「抱一・其角のかたられ方」(6)「<富士筑波>という型の成立と展開」(『浮世絵芸術』148号に投稿中)(3)は、抱一と同時代の江戸座俳諧の俳壇の考察で、俳壇史記述の基礎となっている資料に疑義を呈した。(4)は、抱一の家来で江戸座俳譜に参加していた姫路藩家老永田成美(俳名は祇国)の子孫を調査で探り当てた成果。祇国がその交流で獲た短冊帖を詳細に紹介した。江戸座俳諧に参加した大名の資料はあるが、伝来が確かな武士の資料は初。未開拓な江戸座俳人の筆跡研究のため、論文巻末に筆跡資料を影印で掲げた。(6)は(2)を論文化したものである。抱一やその周辺(交流のあった谷文晃など)の絵画によく見られる江戸というエリアから富士と筑波とを対にして描く型が、和歌・漢詩・俳諧などの言葉との相関性の中で、いかに形成されてきたかを論じたり論文執筆のため、海外(北米)での絵画の最終的な作品調査を行った。本年度の研究実績は以下の3点に大別される。1近代の俳諧・江戸後期文化研究での酒井抱一の俳譜・絵画、江戸後期文化受容のあり方の考察2江戸座俳諧のプロの俳人と姫路藩主酒井家の交流の把握3狂歌壇の中の酒井抱一(尻焼猿人)の活動、および関連摺物の調査近世の江戸文学・文化研究は町方(町民)文化を中心にして記述されてきた。しかし抱一は譜代大名の次男で、大名文化にも属する。1は、抱一の俳諧の研究史・受容史に注目し、その俳譜が正岡子規たちの俳句に対する価値観といかにずれていたかを示した。また、俳諧をめぐる評価システム自体の変化にも注目した。抱一の発句は同時代にとっては面白みがあったが、近世俳譜をめぐる<文学史>とそれらの形成者たちが文学史を構築するに際し、子規の価値観(<写生>など)によったために、正当な文学史で位置づけられなかった。一方、明治以来の好事家たちによる抱一の俳諧・絵画の評価は<江戸趣味>愛好に立脚し、町方文化・都市文化の中でのみ評価し、位置づけようとする弊があった。このギャップが近代における抱一受容のあり方、それらが現代の研究に還流し、惹起した諸問題を指摘した。現在、この1は論文を執筆中である。2は、従来の俳諧研究では未着手の大名の文芸とプロの俳人の関係を抱一の兄忠以(宗雅)の句稿によって把握した。プロの俳人による添削が備わる大名関係の文芸資料は以外に類例がない。この分析で抱一の10代から30代にかけての文芸環境を解明した。2は2003年春の日本近世文学会で学会発表する予定である。3では、町方文化の代表として文学史で頻繁に記述される狂歌史での抱一を扱った。在外資料の新紹介摺物などによって、主要活動期は天明五年から八年に限られることを解明した。3では狂歌作者抱一の活動を網羅しながら、実際の活動を辿ると文芸面では俳諧が本領であることを確認した。3は論文化して投稿中(早稲田大学国文学会「国文学研究」138)である。論文は4本執筆した。

江戸座俳諧に参加した大名の資料はあるが、伝来が確かな武士の資料は初。未開拓な江戸座俳人の筆跡研究のため、論文巻末に筆跡資料を影印で掲げた。(6)は(2)を論文化したものである。抱一やその周辺(交流のあった谷文晃など)の絵画によく見られる江戸というエリアから富士と筑波とを対にして描く型が、和歌・漢詩・俳諧などの言葉との相関性の中で、いかに形成されてきたかを論じたり論文執筆のため、海外(北米)での絵画の最終的な作品調査を行った。
テクトス分析の研究ー日・独テクストの対照研究を中心に

1.研究会の実施:(イ)第4回TEXT研究会(東京,ゲーテ・インスティテュート, 1987年5月8日.ドイツ語教授法及び日本語テクストの問題;(ロ)第7回夏期言語学ゼミナール(岩手県網張, 10月31日11月3日). DAAD派遣のA.ベッテン教授を客員として迎え,その専門とする会話分析を中心に,各種テクスト分析の結果報告と討論;(ハ)岩手TEXT研究会(盛岡市郊外八幡平ハイツ,1988年1月18日19日). J.クリステヴァのテクスト理論及び中国語散文テクストの分析についての報告と討論.2.成果のとりまとめ:本年度は, 3年間継続の本研究の最終年にあたるので,この3年間の諸研究会での討論をふまえての,各参加者による研究報告を,計18篇の論文に集約し,『テクスト分析の研究』として1988年3月に刊行した.その内容は, 1.「方法の考察」, 2.「実践の試み」, 3.「テクストと文化」, 4.テクスト処理の4部から成っている.1.研究集会:3年間に計11回の研究集会を実施(『テクスト分析の研究』1988年3月,本研究の研究成果報告書・以下単に報告書と略記, 249頁以降).これは,研究分担者とそれ以外の可能な限りの広い範囲の研究協力者との相互協力が,この種の学際的性格の強いプロジェクトには必要不可欠であるとの認識にもとづくものである.また外国からの研究者の参加を積極的に計画した.2.プロジェクト参加者各個人の研究成果は,計53篇の研究論文(うち5篇は外国の専門書・雑誌に掲載)に示されている(「報告書」254頁以降).これらに加えて,報告書『テクスト分析の研究』では,序論の他に計18篇の論文を収録したが,これらは, (1)テクスト分析の為の方法的基盤の確立, (2)その実践, (3)テクスト分析のための文化コンテクストの考察, (4)テクストの機械処理の実践と今後の可能性の考察にまとめられる.3.とりわけ言語を中心とする,本プロジェクトのような研究活動は,印刷物という形による成果のまとめとともに,それに至る各種の研究プロセスの形成とその評価が重要である.この意味で,本研究分担者が,それぞれの地域で行っている個別テーマ毎の研究プロジェクトの今後の展開が期待されるが,目下次の各テーマによる計画が進行中である. :(1)文学システム研究国際会議(1988年9月,於金沢大学),(2)日・独テクストの機械処理(独協大学).いずれも本研究分担者がその企画責任者となっている.4.付記:ドイツ語テクストのコンピューターによる処理は,我国における研究事情・条件の諸理由から,まだ多くの基礎研究が残されている.本研究においては,これらの前提形成にも相当部分の貢献を果しえた.1.研究会の実施:(イ)第4回TEXT研究会(東京,ゲーテ・インスティテュート, 1987年5月8日.ドイツ語教授法及び日本語テクストの問題;(ロ)第7回夏期言語学ゼミナール(岩手県網張, 10月31日11月3日). DAAD派遣のA.ベッテン教授を客員として迎え,その専門とする会話分析を中心に,各種テクスト分析の結果報告と討論;(ハ)岩手TEXT研究会(盛岡市郊外八幡平ハイツ,1988年1月18日19日). J.クリステヴァのテクスト理論及び中国語散文テクストの分析についての報告と討論.2.成果のとりまとめ:本年度は, 3年間継続の本研究の最終年にあたるので,この3年間の諸研究会での討論をふまえての,各参加者による研究報告を,計18篇の論文に集約し,『テクスト分析の研究』として1988年3月に刊行した.その内容は, 1.「方法の考察」, 2.「実践の試み」, 3.「テクストと文化」, 4.テクスト処理の4部から成っている.1.研究活動・61年度では、研究集会として(イ)第6回夏期言語学ゼミナール(能登千里浜,8月24日8月28日)を,D.Krusche教授(ミュンヘン大学)の参加を得て、「テクスト理解と文化史的背景」を枠テーマとして実施(参加者24名),(ロ)第4回TEXT研究会(北海道白老,9月21日24日)では「テクスト分析の諸相」をとり上げた(参加者16名)。前者ではテクスト理解のプロセスを文化的要因との関係及び受容者との関係で考え、後者ではテクスト分析の具体的な実践報告がそれぞれ異なる対象や方法に即して行われた。また(ハ)岩手TEXT研究会では修辞学とテクスト構造とに関して3報告があった(1月18日19日)。これらを通じ、また研究代表と研究協力者との個別的連絡を通じて、明年度中の研究成果報告集の内容構成がほぼ出来上った。つまり、(1)テクスト分析の方法(主として理論形成),(2)テクスト分析の諸相(主として分析の実践),(3)テクスト受容と文化史的諸間題,(4)テクストの機械処理の4部内において集約されるみとおしである。予定されている研究報告は1820篇である。その結果は、ドイツ語テクストについてはかなり包括的な考察が、又日・独テクストの対照の面では、いくつかの重要な問題点が明らかになる筈である。

2.設備備品については、昨年度にほぼ主要な購入を終っているので、今年度は、主として日本語分析の研究、心理学関係の参考文献の購入(計17冊)にとどめた。なお音響カプラー購入の計画は、予定していた台数のみでは、実際的に効用が少ないと判断され取止めた。
M理論・超弦理論の非摂動論的性質および弦双対性に関する研究

本研究課題においては、超弦理論の非摂動論的な性質について弦双対性の視点、特にM理論の立場での解析を通じて新たな知見を得ることを目的としている。今年度においては、以下のような研究成果が得られた。まず、超弦理論の非摂動論的定式化としてもっとも有望なものの一つと考えられるIIB型行列模型について、これを非摂動論的に評価することにより、様々な真空のなかで我々の宇宙で実現されている4次元時空がもっとも安定なものであることが理解された。これは西村-杉野両氏によって確立された平均場近似を用いたものであり、彼らの計算をさらに高い次数まで評価することにより、4次元時空の実現可能性についてさらに強い証拠を得ることができた。さらに、これに続く課題として、局所ゲージ対称性がどのように行列模型からあらわれてくるかについても研究中である。以上は、京都大学の川合、黒木、松尾、篠原氏らとの共同研究である。以上の結果は、2本の論文にまとめられ、Nuclear Physics B誌およびProgress Theoretical Physics誌に掲載された。また、ここで用いた平均場近似を用いて、量子色力学の非摂動論的効果についての解析、とくにクォークの閉じ込めについて研究した。まず、これらの手法の通常の場の理論への適用について考察し、カイラル対称性の破れなどの非摂動論的効果が如何に出てくるかを調べている。この研究は、基礎物理学研究所の松尾氏との共同研究であり、現在も継続中である。
C型肝炎ウイルスに対する感染防御抗体測定系の開発

試験管内培養によりHCVを効率よく増殖させることのできる細胞としてHPB-Ma細胞が適していることを見いだした。さらにHPB-Ma細胞の亜株でHCVの増殖高率が異なることを見いだし、安定してHCVをよく増殖させるクローン10を樹立した。チンパンジー感染価のわかった材料6種類につき試験管内感染価を測定し、両者に相関のあることを見いだした。また、少なくとも6種類のHCV準種の存在する慢性肝炎患者血漿を、チンパンジーに感染実験するとともにHPB-Ma細胞を用いて試験管内増殖実験を行った。その結果、チンパンジー、HPB-Maいずれにおいても6種類中2種類のHCVしか存在しなかった(準種の数は超可変領域の塩基配列により決定した)。従って、我々の試験管内培養系が生体におけるHCV感染性を反映することがさらに確認された。HCVが細胞に吸着する高率を測定する系を確立し、細胞への吸着効率と感染価に相関のあることを見いだした。吸着効率の悪い材料では、HCV粒子が抗体と結合した複合体を形成していることを見いだした。HCVの持続感染においてはウイルスの変異に対して各々後から特異的な中和抗体の産生がおこることを示唆する実験結果を得た。レトロウイルス(マウス白血病ウイルス:MLV)のコアタンパク質を発現するパッケージング細胞にHCVの糖タンパク質遺伝子を持つレトロウイルスベクターを導入すると、感染性ウイルスが出現した。しかし、詳細に検討したところそのウイルスは、パッケージング細胞の内在性ウイルスが活性化されて出てきたMLVのシュードタイプと考えられた。HCVの糖タンパク質を表面に持つシュードタイプウイルスは証明できなかった。HCVとMLVとのキメラ糖タンパク質を培養細胞で発現させたが、キメラ糖タンパク質は粗面小胞体に停留し細胞表面には発現されなかった。(1)試験管内HCV培養系の改良:HCVの試験管内培養に用いた最初の培養細胞株Molt4-Maより効率良くHCVが増える培養細胞を探し、HPB-Ma細胞が良いことを見いだした。また、HPB-Ma細胞の亜株によりHCVの増殖効率が異なることを見いだし、安定してHCVをよく増殖させるクローン10を樹立した。(2)チンパンジー感染価のわかった材料6種類につき試験管内感染価を測定し、両者に相関のあることを見いだした。(3)HCVが細胞に吸着する効率を測定する系を確立し、細胞への吸着効率と感染価に相関のあることを見いだした。(4)吸着効率の悪い材料では、HCV粒子が抗体と結合した複合体を形成していることを見いだした。以上、HCVの細胞への吸着阻止を指標とする感染防御抗体測定系がほぼ確立できたと考えられる。(5)レトロウイルス(マウス白血病ウイルス:MLV)のコアタンパク質を発現するパッケージング細胞にHCVの糖タンパク質遺伝子を持つレトロウイルスベクターを導入すると、感染症ウイルスが出現した。(1)輸血後C型肝炎患者の急性期(H77)と13年後の慢性期血漿(H90)をウイルス標品として用い、同じ患者の経時的な血清(1978年:H78、1979年:H79、1982年:H82、1989年:H89、1990年:H90、1991年:H91)によるウイルス吸着阻止能を測定した。

テスト血清中のHCVは熱処理(56°C、30分)により不活化し、吸着能はRT-PCR法によるHCV・RNAの検出により行った。H77ウイルスのHPB・Ma細胞への吸着は、輸血後5年以内の血清(H78、H79、H82)によって阻止されたが、12年以降の血清(H89、H90、H91)では阻止されなかった。H78、H79、H89の血清中の抗体はH77ウイルスと免疫複合体を作っていることが確かめられた。H90ウイルスの吸着は、H91血清で阻止され、H89血清では阻止されなかった。従って、HCVの持続感染においてはウイルスの変異に対して各々後から特異的な中和抗体の産生が起こることが示唆された。(2)少なくとも6種類のHCV準種の存在する慢性肝炎患者血漿を、チンパンジーに感染実験するとともにHPB-Ma細胞を用いて試験管内増殖実験を行った。その結果、チンパンジー、HPB-Maいずれにおいても6種類中2種類のHCVしか存在しなかった(準種の数は超可変領域の塩基配列により決定した)。従って、我々の試験管内培養系が生体におけるHCVの感染性を反映することがさらに確認された。(3)インターフェロンによるHCVの増殖阻害が試験管内増殖系によっても確認できた。
山村地域のランドスケープとしての森林景観資源機能の計量評価とその応用性について

森林レクリエーション需要の増大や、林道の開設目的が多様化する中にあって、山村地域の景観・景域の一部として林道を目にしたり、域内道路の一部として林道を利用する機会が益々増加しつつあり、そのため、林道と森林景観とのかかわり合いについても、地域的な土地利用・環境保全、景観・景域資源管理的側面からの新たな取り組みが求められてきている。本研究は、林道開設事業と連係した森林地域の景観・景域資源的機能を最大限に発揮させることを目的とし、林道開設地域における地形、植生、日射、水文、流出土砂等の景観環境条件について、航空写真・オルソフォトを用いた簡易型画像処理システムにより解析・評価する手法について考究した。具体的には、(1)林道開設地域における土地被覆属性の自動判別解析、(2)ピクセルカウント法による面積測定、(3)判別関数を導入した判別構造(正・誤判定)の定量解析、(4)数値地形情報とオルソフォト画面像情報とのリンク法、(5)属性データの重ね合わせによる林道周辺域の立地条件の評価、(6)細部地形特性・土壌情報を追加した林道開設予定地域の土木技術的立地条件の評価、(7)航空写真からのデジタルオルソの自動作成、(8)林道開設に伴う流出土砂の時系列動態特性の把握と景域バッファーゾーンの評価、(9)流域単位による流出土砂の河畔域への影響評価等を課題とし、三重県及び滋賀県内に設定したモデル地域を対象として処理システムの基本部分の構築と応用性について検討した。その結果、上記の各研究課題についてはほぼ満足できる結果が得られたが、ソースデータとしてのデジタルオルソの入出力解像度・データ量、デジタル画像とDTM座標系の重ね合せの整合性の問題等、処理装置としてのPCに関するハード面での制限をクリア-することが本システムを一般化する上で今後の課題となることが明らかとなった。山村の林道開設地域におけるランドスケープとしての森林景観資源の定量的評価を行うには、まず構成要素や属性を尺度化して判別分級する必要がある。本研究では、面画像情報としてオルソフォト空中写真を、地図情報として地形図・埴生図・土地利用図・道路図等をデジタル化した数値地図データを導入して検討した。本年度はまず、モデル地域として三重大学演習林457haを設定し、1、地表属性の主体である森林植生のRGB値による自動判別、2、ピクセルカウント法による対象区域の面積測定、3、数値地形図DTMからの地形情報とオルソ面画情報との重ね合わせ、4、航空写真からのデジタルオルソの直接作成法等について解析した。地表属性主体のRGB値による自動判別結果:・人工林と天然生林で判別精度に大差が認められること、・林齢・地形条件(傾斜、斜面部位、方位)に関係なくスギ人工林では良好な判別結果が得られること、・対象区域が小さいほど誤判別は少ないこと、・6属性区分、86標本地を設けて線形判別関数により判別解析した結果は、全的中率73.26%と概ね良好な結果を得た。ピクセルカウント法による面積測定結果:56個の小林班を対象として、従来のデジタイザによる計測法と提案する本手法との精度を比較した。その結果、両手法による面積測定誤差の平均がわずか1.87%(最大7.0%)と極めて良好な結果を与えることが判明した。地形情報とオルソ画像情報との重ね合わせ:主要な地形情報-傾斜・斜面形・水系・日射量は、PC内でオルソ座標系と双方向的に重ね合わせることができるが、出力方式に改良の余地があることが指摘された。航空写真からのデジタルオルソの直接作成:共一次内挿変換法を導入して、密着航空写真からデジタルオルソを直接作成するプログラム化について検討した。・画像ピクセルとDTM単位間隔の整合性、・解析周辺域での歪みとエッジ効果等の課題が残された。

林道開設に伴う地形改変は道路周辺の回廊に限定されるにもかかわらず、経路伸長と共にその影響域は面的に拡散し、最終的には陸水域の接点である河畔域に「負荷」として集結する。一方、林道からの土砂流出は、供用後も周辺域に対し恒常的に「負荷」を与え続ける。そこで本研究では、林道から河畔域への土砂流出の時系列的な動態から景域的な負荷域を推定すること試みた。具体的には、滋賀県北西部の高島町に開設された広域基幹林道「鵜川・村井線」をモデル路線として、新旧航空写真・デジタルオルソの画像解析により、林道周辺域及び河畔域相互の流出土砂の時間的・空間的変化量の予測と緩衝域としての景域バッファーの領域決定について検討した。その結果;(1)流出土砂の拡散規模は林道開設直後が最も大きく、その後漸次減少し遅くとも10年程度で一応安定した状態になる。(2)林道開設直後の流出土砂の拡散規模は、谷側の20mゾーン内に集中し、全体の6割7割程度を占める。(3)最大拡散域として、少なくとも100m前後まで達することが確認された。(4)「環境負荷」の軽減という観点からは、植生・樹林帯によるバッファーの設定は有効であると考えられるが、この場合、拡散規模に応じたゾーン幅と配置方式を決定する必要がある。(1)(3)の結果から、当該地域においては最大流出長に相当する。100m程度のバッファーを目安とすることが考えられるが、累積面積率曲線の増加傾向から、30mや60m毎にゾーン幅や配置を検討する必要があることが示唆された。(5)河畔域での土砂流入による環境負荷を軽減するためには、景域バッファーとして20m30mの領域を考慮する必要があると結論づけられた。
ディジタル・オーディオにおける振幅/時間軸歪の改善

本研究は,ディジタル・データの間隔を変える処理で発生する信号の歪(振幅軸歪)と,その間隔を定義するクロックの不均一さを起因とする信号の歪(時間軸歪)の改善を目指す.前者については,変換方式特有の欠点を改善し特性向上を図る回路を提案した.ソフトウェアでの検討段階だが,小さな回路での実現が予想され,携帯機器への応用が期待できる.後者には,補助回路を導入し,信号歪の原因となるクロックの不均一さを改善した.本研究は,ディジタル・データの間隔を変える処理で発生する信号の歪(振幅軸歪)と,その間隔を定義するクロックの不均一さを起因とする信号の歪(時間軸歪)の改善を目指す.前者については,変換方式特有の欠点を改善し特性向上を図る回路を提案した.ソフトウェアでの検討段階だが,小さな回路での実現が予想され,携帯機器への応用が期待できる.後者には,補助回路を導入し,信号歪の原因となるクロックの不均一さを改善した.テーマ(1):サンプリング・レート変換の際に生じる振幅軸歪の改善提案しているフーリエ補間方式の連続時間信号を生成する際に必要となる正弦波計算において、下記のテーマ(2)で開発したディジタル値-時間値変換技術が必要となる。この変換技術の開発を終えたため、今後は、ソフトウェア上で正弦波計算にこれを適用したシミュレーションを行い、正弦波の再現性能を評価する。また、計算アルゴリズムと上記技術のインタフェースをハードウェア記述言語で記述してFPGAによるLSI実装を行い、生成される正弦波を測定・評価する。PLLジッタ改善のために提案した位相補間法に用いるディジタル値-時間値変換技術を、振幅軸変換を介する方法と直接変換する方法をそれぞれFPGAと市販のLSIを使い、実現し、PLLに適用・ジッタ測定を行った。その結果、どちらの手法でもPLLジッタの改善が見られ、さらに後者の直接変換する方法でよりよい結果が得られた。現在、LSI開発の分野では、電源の低電圧化に伴い、利用できる最大電圧値に精度が大きく依存する振幅軸を使わないデータ表現法である、ディジタル値-時間値の直接変換技術が注目されている。このことからも、今回得られた結果は非常に有意義であるといえる。今後は、このテーマに携わった学生とともに制御工学の観点からこの結果を分析してまとめ、学会発表を行う。また、提案する位相補間法の発想に近い手法が存在するため、この手法との差別化を行う。さらに、PLLジッタのオーディオ信号への影響を、実際に試聴して評価する試みも行い、影響の少ないジッタ・パタンについて検討する。テーマ(1):サンプリング・レート変換の際に生じる振幅軸歪の改善提案するフーリエ補間方式の連続時間信号の生成に用いる,下記テーマ(2)の技術を利用した正弦波計算の実現法を2つ考案している.本年度は,まず,これら2つの手法をソフトウェア・シミュレーションにより正弦波の再現性能を評価した.その際,一方の電卓等の三角関数の計算に用いられるCORDICアルゴリズムによる計算法において若干の歪が生じるものの,必要となる繰り返し演算を簡単化することのできる操作を発見した.この操作により,繰り返し演算数の増加に伴う回路規模の増大を抑制でき,前述の歪も繰り返し数を大きくとることで解決できる.現在,この手法のハードウェア実現に取り組んでおり,高精度かつ小規模の正弦波生成回路の実現が期待できる.また,もう一方の正弦波の計算方法である回転行列を利用した方式についても,様々な実現法を検討している.しかし,行列要素の算出処理が複雑になり,回路規模が大きくなることが予想される.最終的には性能と回路規模の両方で2つの正弦波計算方法を評価する.前者のCORDIC方式については,九州工業大学情報工学部の小林教授と連携し開発を進める.また,9月に開催される電気関係学会九州支部連合大会でこの実績について発表する.本件については,1年目で想定した通りの歪の改善を得ることができたが,制御工学理論に基づいた裏付けが不足していた.そこで,提案手法と従来の手法,そして提案手法の発想に近い手法についても,問題としているジッタ特性だけでなく,制御応答などのデータも集め,学生とともに項目11に記載した学会で発表を行った.現在は,耐ノイズ性能についての理論評価と,上記テーマ(1)に適用できるインタフェース回路の実現を検討している.
水から抽出したDNAを用いて水路に生息する魚類を検出する手法の開発

農業水路の水から抽出したDNA(環境DNA)を利用して,水路にいる魚類の生息状況を評価する手法開発に取り組んだ.ドジョウとタモロコの分析では,環境DNAから両種のDNAが検出され,生息の有無を推定することに成功した.アブラハヤの分析では検出された本種のDNA量と定置網による採捕個体数との比較により,環境DNAが生息分布量の推定手法として利用できる可能性を示した.平成26年度は,回収効率の高い環境DNAの抽出法について検討し,採水,ろ過,環境DNA抽出の各工程において次の実験を行った.採水については,採水量の違いによる環境DNAの抽出量の差を明らかにするため,水1Lと2Lから抽出した環境DNA濃度を比較した.水1Lからの環境DNA濃度は数ng/μLであったが,2Lでは数10ng/μLとなり,2Lの方が1Lよりも10倍程度,回収効率が高いことを確認した.ろ過については,フィルター材質の違いを特定するため,メンブレンとグラス繊維フィルターによる環境DNA濃度の違いを調べた.両フィルターともに環境DNA濃度に大きな差は認められず,コストの低いグラスフィルターの方が使用にあたって経済的であると考えられた.環境DNA抽出については,市販のカラムキット(シリカメンブレン),標準フェノール抽出法,熱変性法による環境DNA濃度の違いを確認した.環境DNA濃度はカラムキットで比較的安定した値が得られ,フェノール法と熱変性法では環境DNAが回収できない状況も生じた.抽出手順の煩雑さ,抽出後の廃液処理等も考慮すると,カラムキットが環境DNAの抽出に適していると判断された.平成27年度は,Polymerase Chain Reaction(以下,PCR)増幅により,環境DNA中に含まれているドジョウとタモロコのDNAを検出する手法の開発に取り組んだ.まず,PCR増幅に必要な両種の種特異的なプライマー(約20塩基の人工DNA)について設計した.ミトコンドリアDNAのシトクロームb遺伝子配列等を対象にDNAデーターベースに登録されている塩基配列及びこれまで蓄積した両種の塩基配列を利用して,約100400塩基を増幅できるようにデザインした.設計したプライマーのPCR反応条件として,PCR後に生成された増幅産物を電気泳動し,泳動画像上のDNAバンドから増幅力の高い反応温度とサイクル数を決定した.次に,両種の生息を確認している現地水路の水を用いてプライマーの検証実験を行った.昨年度(平成26年度)に取り組んだ環境DNAの抽出法を利用して,採水した水1L程度をグラスフィルターでろ過し,そのフィルター上の残渣からカラムキットを用いて環境DNAを抽出した.PCR反応後の結果として,ドジョウとタモロコともに明瞭なDNAバンドが電気泳動画像上に出現し,当プライマーを用いて環境DNAから両種のDNAを検出できることを確認した.平成27年度の当初計画は,PCR増幅により環境DNA中に含まれているドジョウとタモロコのDNAを検出する手法について取り組むことである.研究実績の概要に記したように,その内容は計画がおおむね順調に進展していることを表している.当研究課題では,農業水路の水から抽出したDNA(環境DNA)の中に,ドジョウやタモロコなどの水田水域の代表魚類のものが含まれていないか検出することによって,各魚類の生息状況について推定する手法を開発する.平成28年度は,本手法の有効性を確認するため,調査現地の農業用排水路において採水と魚類個体採捕を実施し,環境DNAから検出された対象魚種のDNA量と採捕個体数との関係について調べた.具体的には,岩手県奥州市のいさわ南部地区において,水路延長約3km区間内に6箇所の調査地点を設置し,採水と当該地域の保全対象種アブラハヤの個体採捕を行った.環境DNA抽出では,水路表層で採水した水1Lをフィルターろ過し,そのフィルター上の残渣から市販のDNA抽出キットを用いて抽出した.アブラハヤ個体の採捕は採水直後に行い,小型定置網を一晩仕掛け,翌日に採捕された個体を計数した.環境DNAに含まれているアブラハヤDNAの検出分析は,本種の種特異的プライマーを設計し,PCR増幅によって生成される産物量(アブラハヤDNAのコピー数)を推定した.ここでは,電気泳動によりDNAバンドの輝度を環境DNAに含まれているアブラハヤDNA量の指標とした.結果として,アブラハヤのDNAは全地点から検出された.各地点のアブラハヤDNA量と採捕個体数を比較すると,DNA量は採捕個体数と正の相関を示す傾向がみられ,DNA量がアブラハヤの生息数を反映している可能性が確認された.今後は推定精度を高めるための採水量,時期,場所等の最適なサンプリング方法について検討し,本手法の実用化に向けた取り組みを行いたいと考えている.農業水路の水から抽出したDNA(環境DNA)を利用して,水路にいる魚類の生息状況を評価する手法開発に取り組んだ.ドジョウとタモロコの分析では,環境DNAから両種のDNAが検出され,生息の有無を推定することに成功した.アブラハヤの分析では検出された本種のDNA量と定置網による採捕個体数との比較により,環境DNAが生息分布量の推定手法として利用できる可能性を示した.平成26年度の当初計画は,回収効率の高い環境DNAの抽出法を検討するため,採水量,ろ過フィルター材質,環境DNA抽出法の違いによる環境DNA抽出量の差を明らかにすることである.研究実績の概要に記したように,その内容は計画がおおむね順調に進展していることを表している.

平成28年度は,本手法の有効性を確認するため,現地の水路系に配慮した環境DNA分析を行う.農村生態工学次年度使用額は,プライマー検証等のPCR実験が順調に進み,研究費を効率的に使用して発生した残額である.次年度に計画している農業水路系における環境DNA分析に必要な試薬購入に使用する予定である.
分離基質小胞の生活歯髄切断への応用(器官培養歯髄面へ移植した基質小胞の動態)

分離した基質小胞を生活歯髄切断時に応用した場合の切断面に植移された基質小胞の動態をとらえるため、以下の基礎実験を行った。第1番目に、基質小胞を任意の時に任意の量収穫する系を確立するための実験を行った。ラットの根尖部歯髄を酵素処理し、歯髄細胞を分離したのち、継代培養の可能となった細胞系を樹立した。この細胞系は、酵素処理ののち分画遠心を行うと、生体内でみられる場合と形態的に同一の基質小胞を得ることができる。さらに、この基質小胞画分を有機リン酸を含む培地で培養すると、培養3日目より基質小胞に接して結晶形成の生じることも明らかとなった。以上の結果から、使用したラット歯髄細胞系は基質小胞を産生し、また、この基質小胞は石灰化能を有していることになる。この細胞系を使えば、希望する量の基質小胞を得ることが可能であるので、今後、基質小胞の移植実験に応用できる。第2番目に、歯髄を器官培養する培合の培養条件を決定するための実験を行った。ラットの切歯から無菌的に歯髄を取り出したのち、長さ約1mmに切断した。この歯髄小片を、レンズペ-パ-をのせた金網上にのせ、DMEM培地(10%血清添加)中で5%CO_2下にて培養した。1、3、5日後、通法により組織標本を作製後、光顕、電顕的に観察した。1日目では、一部正常な細胞はみられたが、大多数の細胞は核の濃縮、細胞質内にミエリン様構造物の出現等、壊死変化を呈していた。3日、5日と培養時間が長くなるに従い壊死変化は強くなった。今後は、器官培養時、添加する血清濃度を上げるなど培地の条件、及びO_2濃度を上げるなど培養器の条件を変え、最低3日目までは、正常な組織像の得られる条件を検討する必要性が判明した。このことによって、器官培養された歯髄組織内における移植基質小胞の動態をとらえることが可能になると思われる。
第四紀後期の山地形成と土石流の発生に関する研究

本研究は、新潟県五頭山地を典型事例、新潟県櫛形山地と、兵庫県六甲山地などを比較事例として、中期更新世以後に急激になった山地のブロック隆起と土石流の発生の関連を追及することにある。2年間の研究成果の概要は以下のようである。1,上記の3山地に加えて、滋賀県鈴鹿山地西麓、富山県北アルプス北縁山地麓の概査をおこなった。その結果、いずれの山地も中期更新世に大量の土石流の発生が確認された。これは、五頭山地や六甲山地で典型的に示されていた、中期更新世から山地の"成長"がより急激になったことが、広範な地域で確認されたことを意味する。2,それぞれの山地の急激な"成長"は中期更新世以後に加速した、ブロック隆起運動によるものである。その典型的事例として五頭山地では、この時期に落差100mをこえる断層崖が形成したことが確認できた。3,興味深い事実として、六甲山地の大量の土石流の発生期は、他の山地とくらべて若く、中期更新世末である。これは、土石流の発生が、一定の山地起伏量の存在を条件とするため、六甲山地は他の山地より遅れて、中期更新世末にその起伏量に達したものと解釈できる。4,五頭山地、櫛形山地、六甲山地においては、中期更新世後も、後期更新世初期に土石流の発生が確認され、さらに、近年も大きな土石流災害をうけている。これらは、現在も活発に続いているそれぞれの山地のブロック隆起を反映したものと解釈できる。5,第四紀後期における土石流の発生が、山地の"成長"すなわち、ブロック隆起と対応することは、侵食域である山地のネオテクトニクスの解明と、土石流災害の地質学的解明に貴重な資料を提供する。本研究は,新潟県五頭山地を典型事例,新潟県櫛形山地と兵庫県六甲山地を比較事例として,中期更新世以後に急激になった断続的な山地のブロック隆起と間欠的な土石流の発生の関連を追及することにある.1.五頭山地では,中期更新世以後に断層活動をともなう3回の活発なブロック隆起が, 3回の大規模な土石流の発生と対応していることが明らかになった.さらに,五頭山地西方の新潟平野の地下では,中・上部更新統に数層準の厚い砂礫層がはさまれる.この砂礫の供給も,平野周辺山地の断続的な隆起と関連した可能性があり,この点を検討する必要が生じてきた.2.櫛形山地では,中期更新世に大量の土石流が発生した.この時代の山地の起伏量は,現在の約1/2であることがわかった.その後,後期更新世の初頭にも大量の土石流の発生が確認された.これらは,櫛形山地の隆起と土石流発生の経過を解明するための貴重な資料である.3.六甲山地では,藤田和夫らによって,中期更新世以降のブロック隆起の経過が明らかにされている.今回,六甲山地周辺の中・上部更新統に大量の土石流堆積物が含まれていることを確認した.その結果,五頭・櫛形山地と同様に,中期更新世に大量の土石流が発生したこと,さらに, 23回の土石流大量発生期を識別できる見通しがついた.4.上記の3つの山地では,いずれも中期更新世から現在までの断続的なブロック隆起が土石流の間欠的な大量発生と対応するという共通性が認められそうである.

これは,山地のネオテクトニクスの解明と同時に,土石流災害の地質学的解明にも貴重な資料を提供するものと考える.表記研究の本年度の成果は以下のようである。1.新潟平野東方の五頭山地南部で、中期更新世の大量の土石流発生が山地のブロック隆起と対応したことを示す具体例を追加できた。つまり、山地西端の花崗岩に、約4050万年前の中期更新世に形成した、高度差100m以上の「古急崖」がみつかり、この急崖は、勾配60°80°で西に傾斜し、花崗岩からなる崖錐堆積がともなっている。この地点は、新潟堆積盆地と東方基盤山地の境界部にあたり、鮮新世以後の重直変位量が3000m以上に達する新発田-小出線が通過している。急崖の形成は断層活動によるもので、崖錐積物の形成時期は、五頭地域最大の土石流堆積物・五頭礫層の形成時期と一致している。2.兵庫県六甲山地の大量の土石流発生期は、この地域の「高位段丘面形成期」で、約20万年前の中期更新世末にあたる。これは、五頭山地、櫛形山地などの4050万年前とくらべてかなり若い。これは土石流堆積物の風化度にも明瞭にあらわれており、五頭山地などにくらべて、六甲山地の土石流堆積物の風化度は弱い。このような土石流大量発生期のズレは、六甲山地の「成長」つまり大量の土石流を生産する山地高度をもった時代が、五頭山地や櫛形山地より遅れたことを意味するものと解釈できる。3.滋賀県鈴鹿山地西麓で、中期更新世にはじまる鈴鹿山地の急激なブロック隆起運動と対応する、五頭山地とほぼ同時代とみられる大量の土石流堆積物が確認できた。4.富山地域の北アルプス北縁山地でも、中期更新世のブロック隆起に対応した。大量の土石流堆積物が中部更新統の東福寺礫層中にみいだされた。
核融合直接発電のためのカスプ型－進行波型統合システムの研究

初年度からの研究計画の遅れの中,昨年度来の複合プラズマ源の動作改善に加えて,課題の最終年度として,本来の内容であるイオンーイオン分離と進行波型変換器の動作問題を優先して進めた.イオンーイオン分離では,提案した分離手法で反射される熱イオンの軌道に注目して,電極構成の指針を得る粒子軌道計算を行った.その結果,小径位置から入射するイオンでは上流電極の穴径の増大に伴って,また大径位置から入射するイオンでは,上下流両電極間隔の増大に伴って,それぞれ異なるエネルギーのイオンの反射方向が揃うように変化することを確認した.この成果はITC27会議で発表した.進行波型変換器では,問題として捉えてきたイオン束の径方向散乱について,改善が見込める成果を得た.散乱自体は集群の元となる変調作用によって発生するが,減速過程で採用している定減速度型減速器の動作原理である,進行波電位谷へのイオン捕捉では,軸方向のみならず径方向にも捕捉効果があることを示す実験結果を得た.これはITC27会議で発表し,その後Plasma and Fusion Research誌へ投稿し,掲載された.関連する他の成果もOS2018会議で発表し,同誌に掲載されている他,定減速度型減速器の動作本質に関わる現象についても,分析を進めている.動作改善を目指す複合プラズマ源については,高速イオン源において,外部磁場の制御でビーム条件を改善しうる手法を見出した.従来,放電管全域に比較的一様に印加していた外部磁場を,イオン引出口付近に傾斜して印加した方がビーム強度が増大することを見出した.実使用に向けては,熱プラズマ源への適用を含めて,より多くの条件依存性を調べて整理する必要があるが,動作の改善が期待できる.事業としての期間は終了したが,課題で設定した問題には引き続き取り組み,成果がまとまった時点で順次発表して行く予定である.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。当初計画に対して遅れも見られるが,概ね目的達成に向けて進行している.複合プラズマ源の製作では,設計時点で問題が発生し,当初計画に比べて遅れが生じたが,設計を完了し(プラズマ・核融合学会で発表),製作を進めている.ほぼ当初想定通りの仕様であるが,イオンビームおよびプラズマの引出し部の真空度がやや低いと予想される.動作実験では,信号の大きさに対する対応が必要になる可能性がある.イオンーイオン分離の課題については,イオンの軌道計算と既設の模擬実験装置での疑似的な実験とによって,次年度の装置改造のための準備を行った(電気関係学会関西連合大会で発表).イオンの軌道計算では,想定していた電極構成で,期待するイオンーイオン分離が実現する.しかし,計算条件に似せた疑似実験では,期待される信号が得られなかった.差の原因として,空間電荷の影響などが予想され,低密度での実験や,動作条件を高いエネルギー領域に移すことを検討している.進行波型変換器については,統合化によって長距離の輸送が必要となるイオンビームの径方向散乱の問題を実験的に調べた(電気関係学会関西連合大会で発表).現在の模擬実験装置では,ビーム収束電界を適切に調整することで,効率的な輸送を実現している.しかし,進行波型変換器の本質の一つであるビームの変調により,局所的に高密度(集群)領域が発生し,イオンの径方向散乱が起こる.この現象を定量的に評価し,空間電荷効果を導入した過去の数値計算と,現象の発生条件が矛盾しないことを確認した.収束電界の再調整により問題の軽減が期待できるが,改造後の装置では,収束電界用電極の位置が遠くなり,調整が困難となる可能性がある.複合プラズマ源の製作に関して,精密設計を進めることにより,事前見積では検討が十分でなかった問題の解決に時間を要した点が遅延の大きな原因である.事前の想定サイズでは真空排気速度が不十分で,特に高速イオンの引き出しに問題が生じると予想された.単純なサイズ拡張は,周辺配管や磁場コイルサイズにも影響し,ひいては研究予算を圧迫する.予算を含めて,全ての機材を合理的に選定・設計することに予想外の時間を要したため,研究計画が遅れることとなった.複合プラズマ源は本計画の要である.この装置自体が本研究の独創性の大きなウエイトを占め,その製作には最大限注力し,慎重に進める必要がある。そのため,今年度の遅れはやむを得ないものと考えられる。本研究計画の要である複合プラズマ源について,高速イオン源・熱プラズマ源でそれぞれ独立したイオン種のプラズマ生成を同時に達成し,生成機能としては完成した.それぞれから,イオンーイオン分離実験に必要な粒子束を引き出すことについて,動作特性を調べた.高速イオン源では,引き出し電圧に対して概ね理論に沿うイオン束が得られたが,熱プラズマ源中を通過する量が十分でない.引き出し口直下の収束電極の改良で改善はされたが,熱プラズマ源の外部磁場が高速イオンの通過に影響しており,この原因が未だ不明である.熱プラズマ源からの粒子束は装置端に設置したファラデーカップで測定するが,粒子束選別用グリッドのバイアス極性に対する粒子束信号の不一致も不明事項として残っている.これらの一部は,第26回土岐コンファレンスで発表した.プラズマ源本体以外の統合実験のための準備実験の一つとして,熱プラズマの引き出しに交流バイアスを適用することを発案し,既設装置で効果を調べた.交流電圧変化に対する粒子束の応答は確認できたものの,粒子束を増大する効果は十分でない.

もう一つの準備実験の進行波型変換器の動作に関しては,新変調方式に対する減速実験結果と,昨年度見出した集群による粒子束の散乱について,PLASMA Conference 2017で発表した.後者の散乱現象については,詳細な情報を得るべく,測定電極を改良した.現時点の測定結果としては試験的なものにとどまっているが,良好な動作を示しており,さらに条件依存性などの測定を行う予定である.統合実験のための拡張真空容器部分は予定通り完成しているが,プラズマ源の動作を完成させてから,装置改造へと進める予定である.計画全体としての遅延は昨年度の実績から生じている.昨年度は複合プラズマ源の設計に関わる点であったが,今年度は同じ複合プラズマ源の動作に関わる点である.実績欄で説明したように,理解し難い動作でその原因が未解明のものがいくつかある.この問題による遅延が,昨年度の遅延に加わることとなった.複合プラズマ源の動作が十分でないと,本計画の実施は困難であるので,放置し難いものである.そもそも複合プラズマ源の開発自体が,新しい着想に基づく装置の構築であり,研究課題の一つである.予想外の動作特性が現れることもやむを得ないと考えている.初年度からの研究計画の遅れの中,昨年度来の複合プラズマ源の動作改善に加えて,課題の最終年度として,本来の内容であるイオンーイオン分離と進行波型変換器の動作問題を優先して進めた.イオンーイオン分離では,提案した分離手法で反射される熱イオンの軌道に注目して,電極構成の指針を得る粒子軌道計算を行った.その結果,小径位置から入射するイオンでは上流電極の穴径の増大に伴って,また大径位置から入射するイオンでは,上下流両電極間隔の増大に伴って,それぞれ異なるエネルギーのイオンの反射方向が揃うように変化することを確認した.この成果はITC27会議で発表した.進行波型変換器では,問題として捉えてきたイオン束の径方向散乱について,改善が見込める成果を得た.散乱自体は集群の元となる変調作用によって発生するが,減速過程で採用している定減速度型減速器の動作原理である,進行波電位谷へのイオン捕捉では,軸方向のみならず径方向にも捕捉効果があることを示す実験結果を得た.これはITC27会議で発表し,その後Plasma and Fusion Research誌へ投稿し,掲載された.関連する他の成果もOS2018会議で発表し,同誌に掲載されている他,定減速度型減速器の動作本質に関わる現象についても,分析を進めている.動作改善を目指す複合プラズマ源については,高速イオン源において,外部磁場の制御でビーム条件を改善しうる手法を見出した.従来,放電管全域に比較的一様に印加していた外部磁場を,イオン引出口付近に傾斜して印加した方がビーム強度が増大することを見出した.実使用に向けては,熱プラズマ源への適用を含めて,より多くの条件依存性を調べて整理する必要があるが,動作の改善が期待できる.事業としての期間は終了したが,課題で設定した問題には引き続き取り組み,成果がまとまった時点で順次発表して行く予定である.昨年度は,複合プラズマ源についての計画は遅延したが,イオンーイオン分離についてのイオンの軌道計算と疑似実験,および進行波型変換器でのイオンビームの径方向散乱を調べた.これらを引き続き行い,それらの知見を反映して統合型装置への改造を実施する.まず,複合プラズマ源の動作を調べる.