hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アルデヒド解毒酵素の心保護作用に関わるパラドックスの解明

心臓ではアルドース還元酵素(aldose reductase: AR)は主要なtoxic aldehydes代謝酵素である一方,glucoseのアルデヒド体をも基質としてsorbitolに還元することから,解糖系の副路・ポリオール経路の構成酵素でもある.ラットやウサギ摘出潅流心ではAR阻害薬の前処置により心筋の全虚血・再灌流障害が軽減することが報告されている.申請者らは今回,野生型マウスおよびヒトARを高発現する遺伝子改変マウスを用いてARの心臓全虚血・再灌流障害における役割を解析した.摘出心をラングンドルフ灌流系にて30分間の全虚血施行後再灌流を行い,左心室収縮期圧,左心室拡張未期圧,左心室収縮期圧最大上昇速度,冠動脈流量を測定するとともに,心筋組織障害の指標として灌流液へのcreatine phosphokinase(CPK)の流出量を測定した.虚血・再灌流直後に左心室拡張未期圧は上昇し,左心室仕事量および左心室収縮期圧最大上昇速度が著明に低下するが,全虚血施行直前に3種類の異なるAR阻害薬(110μM)を10分間灌流液に添加するとこれらの変化が有意に抑制され,CPK流出量も減少した。一方,トランスジェニックマウスの心臓におけるARの活性は同腹対照マウスと比較して約2倍に上昇しており,虚血・再灌流後の心機能が有意に増悪していた.AR阻害薬およびsorbitol脱水素酵素阻害薬はともにトランスジエニックマウスの心機能低下とCPK流出を抑制し,再灌流後の心筋ATPも無処置群に比し有意に高値を示していた.以上の解析より心虚血・再灌流障害にARは増悪因子として作用することが明らかとなった.そのメカニズムとしては嫌気的状況下においてARを介するポリオール経路にてNAD^+が消費されると,同じくNAD(を補酵素とするGAPDHを介する反応が相対的に抑制され,解糖系におけるATP産生が低下するためと考えられた.心臓ではアルドース還元酵素(aldose reductase: AR)は主要なtoxic aldehydes代謝酵素である一方,glucoseのアルデヒド体をも基質としてsorbitolに還元することから,解糖系の副路・ポリオール経路の構成酵素でもある.ラットやウサギ摘出潅流心ではAR阻害薬の前処置により心筋の全虚血・再灌流障害が軽減することが報告されている.申請者らは今回,野生型マウスおよびヒトARを高発現する遺伝子改変マウスを用いてARの心臓全虚血・再灌流障害における役割を解析した.摘出心をラングンドルフ灌流系にて30分間の全虚血施行後再灌流を行い,左心室収縮期圧,左心室拡張未期圧,左心室収縮期圧最大上昇速度,冠動脈流量を測定するとともに,心筋組織障害の指標として灌流液へのcreatine phosphokinase(CPK)の流出量を測定した.虚血・再灌流直後に左心室拡張未期圧は上昇し,左心室仕事量および左心室収縮期圧最大上昇速度が著明に低下するが,全虚血施行直前に3種類の異なるAR阻害薬(110μM)を10分間灌流液に添加するとこれらの変化が有意に抑制され,CPK流出量も減少した。一方,トランスジェニックマウスの心臓におけるARの活性は同腹対照マウスと比較して約2倍に上昇しており,虚血・再灌流後の心機能が有意に増悪していた.AR阻害薬およびsorbitol脱水素酵素阻害薬はともにトランスジエニックマウスの心機能低下とCPK流出を抑制し,再灌流後の心筋ATPも無処置群に比し有意に高値を示していた.以上の解析より心虚血・再灌流障害にARは増悪因子として作用することが明らかとなった.そのメカニズムとしては嫌気的状況下においてARを介するポリオール経路にてNAD^+が消費されると,同じくNAD(を補酵素とするGAPDHを介する反応が相対的に抑制され,解糖系におけるATP産生が低下するためと考えられた.心臓ではアルドース還元酵素(aldose reductase : AR)は主要なtoxic aldehydes代謝酵素である一方,glucoseのアルデヒド体をも基質として糖アルコールsorbitolに還元することから,解糖系の副路・ポリオール経路の構成酵素でもある.ラットやウサギ摘出灌流心ではAR阻害薬の前処置により心筋の全虚血・再灌流障害が軽減することが報告されている.そこで申請者らはまず野生型マウス心臓におけるARの全虚血・再灌流障害における役割を解析した.麻酔下にマウスより心臓を摘出し,ランゲンドルフ灌流系にて30分間の全虚血施行後再灌流を行い,左心室収縮期圧,左心室拡張末期圧,左心室収縮期圧最大上昇速度,冠動脈流量を測定した.また心筋組織障害の指標として灌流液へのcreatine phosphokinase (CPK)の流出量を測定した.虚血・再灌流後左心室拡張末期圧が上昇し,左心室収縮期圧最大上昇速度が著明に低下したが,全虚血施行直前に2種類のAR阻害薬(エパレスタット10μM;ゾポロスタット1μM)を10分間灌流液に添加しておくとこれらの変化が有意に抑制され,CPK流出量も減少した.次にヒトARを高発現する遺伝子改変マウスを用いて同様の解析を行った.このトランスジェニックマウスの心臓におけるARの活性は同腹対照マウスと比較して約2倍に上昇しており,虚血・再灌流後の心機能は有意に増悪していた.

2種のAR阻害薬はともにトランスジェニックマウスの心機能低下を改善したが,CPK流出抑制効果はエパレスタットにおいてのみ有意であった.以上の解析より心虚血・再灌流障害にARは増悪因子として作用することが明らかとなった.心臓ではアルドース還元酵素(aldose reductase : AR)は主要なtoxic aldehydes代謝酵素である一方,glucoseのアルデヒド体をも基質としてsorbitolに還元することから,解糖系の副路・ポリオール経路の構成酵素でもある.ラットやウサギ摘出灌流心ではAR阻害薬の前処置により心筋の全虚血・再灌流障害が軽減することが報告されている.申請者らは今回,野生型マウスおよびヒトARを高発現する遺伝子改変マウスを用いてARの心臓全虚血・再灌流障害における役割を解析した.摘出心をランゲンドルフ灌流系にて30分間の全虚血施行後再灌流を行い,左心室収縮期圧,左心室拡張末期圧,左心室収縮期圧最大上昇速度,冠動脈流量を測定するとともに,心筋組織障害の指標として灌流液へのcreatine phosphokinase (CPK)の流出量を測定した.虚血・再灌流直後に左心室拡張末期圧は上昇し,左心室仕事量および左心室収縮期圧最大上昇速度が著明に低下するが,全虚血施行直前に3種類の異なるAR阻害薬(110μM)を10分間灌流液に添加するとこれらの変化が有意に抑制され,CPK流出量も減少した。一方,トランスジェニックマウスの心臓におけるARの活性は同腹対照マウスと比較して約2倍に上昇しており,虚血・再灌流後の心機能が有意に増悪していた,AR阻害薬およびsorbitol脱水素酵素阻害薬はともにトランスジェニックマウスの心機能低下とCPK流出を抑制し,再灌流後の心筋ATPも無処置群に比し有意に高値を示していた.以上の解析より心虚血・再灌流障害にARは増悪因子として作用することが明らかとなった,そのメカニズムとしては嫌気的状況下においてARを介するポリオール経路にてNAD^+が消費されると,同じくNAD^+を補酵素とするGAPDHを介する反応が相対的に抑制され,解糖系におけるATP産生が低下するためと考えられた.
慢性骨髄増殖性疾患における腫瘍性幹細胞の同定および治療法の樹立

申請者は慢性骨髄増殖性疾患の中でも骨髄異型性症候群(MDS)に着目して研究を遂行した。申請者は、急性骨髄性白血病(AML)において、白血病幹細胞に特異的に高発現する分子TIM-3を同定し、TIM-3を標的としたモノクローナル抗体治療により、in vivoでヒトAML白血病幹細胞の根絶が可能であることを報告している(Kikushige et.al, Cell Stem Cell 7, 2010)。平成24年度の研究結果、MDS症例におけるTIM-3発現に関して病期進行とともに、TIM-3陽性の異常表面形質を有するCD34陽性CD38陰性造血幹細胞が増加することを見出した。このように慢性骨髄増殖性疾患から急性骨髄性白血病への病期進展の過程でTIM-3発現細胞の割合が著明に上昇することから、申請者はTIM-3が腫瘍の進展に関与する機能的分子である可能性を考えた。TIM-3のリガンドとしてこれまでに最も解析が進んでいるgalectin-9に注目し、このTIM-3/ signalingの下流にNF-kBおよびβ-catenin経路が存在することを見いだし、別研究として遂行をしている。特にβ-catenin経路の活性化に関しては慢性骨髄増殖性疾患のなかでも慢性骨髄性白血病(CML)において、病期進行とともに活性化が重要な役割を担う事が知られている。申請者はTIM-3が、このCMLにおける腫瘍性幹細胞の機能制御に寄与する可能性を考え、MDS同様に病期ごとにCD34+CD38-造血幹細胞分画内のTIM-3陽性細胞の割合を評価したところ、MDS同様にchronic phaseからblast crisisへと病期進行にともに上昇する、すなわちTIM-3陽性異常造血幹細胞の増加を認めることから、TIM-3は慢性骨髄増殖性疾患において、腫瘍性幹細胞を識別する有効なマーカーであると考えられた。26年度が最終年度であるため、記入しない。骨髄異形成症候群(Myelodysplastic syndrome:MDS)は、造血幹細胞レベルで獲得された遺伝子異常群に起因する無効造血、および分化障害による血球形態異常を特徴とする。申請者は本年度、慢性骨髄増殖性疾患の中でもこのMDSに着目して研究を遂行した。申請者は、急性骨髄性白血病(AML)において、白血病幹細胞に特異的に高発現する分子TIM-3を同定し、TIM-3を標的としたモノクローナル抗体治療により、in vivoでヒトAML白血病幹細胞の根絶が可能であることを報告している(Kikushige et.al,Cell Stem Cell 7,2010)。申請者は、AML特異的表面抗原TIM-3が、前白血病状態であるMDSにおいても、MDSの異常造血幹細胞を識別する有効なマーカーになる可能性を考えた。そこで、申請者は、多数のMDS症例において、その病期別に、CD34陽性CD38陰性造血幹細胞分画のTIM-3発現を解析した。TIM-3陽性細胞は、芽球の増加していない多血球系異形成を伴う不応性血球減少(Refractory cytopenia with multilineage dysplasia:RCMD)では、CD34陽性CD38陰性分画に一部のみ存在している。芽球の増加、すなわち、MDSの病期進行に伴い、CD34陽性CD38陰性幹細胞分画内でTIM-3陽性異常細胞の割合が増加し、急性骨髄性白血病に移行すると、幹細胞分画はTIM-3陽性の白血病幹細胞で完全に占められていた。以上から、MDSの病期進行に伴って、TIM-3陽性細胞が、造血幹細胞分画に出現することが考えられ、MDSにおける腫瘍性幹細胞がTIM-3を用いることで分rにできる可能性を見出した。申請者は昨年度、慢性骨髄増殖性疾患の中でも骨髄異形成症候群(MDS)に着目して研究を遂行した。申請者は、急性骨髄性白血病(AMDにおいて、白血病幹細胞に特異的に高発現する分子TIM-3を同定しており、平成24年度の研究結果、30症例のMDS症例におけるTIM-3発現に関して臨床サンプルを用いて解析し、病期進行とともに、TIM-3陽性の異常表面形質を有するCD34陽性CD38陰性造血幹細胞が増加することを見山した。そこで、平成25年度はTIM-3のリガンドとしてこれまでに最も解析が進んでいるgalectin-9に注目した。健常者および白血病患者血清中のgalectin-9濃度をELISA法にて測定した。興味深い事にヒトgaleetin-9の血中濃度は、リンパ系腫瘍においては健常人と同程度であるのに対して、AMLにおいて血し中濃度が特異的に上昇していることを見出し、白血病細胞自身がgalectin-9を産生、分泌する仮説をたてた。細胞内染色を行い、AML細胞がgalectin-9タンパクを細胞内に高レベルで発現していることを見出した。次に、AML、細胞がin vivoでgalectin-9を分泌するか否かを検討した。患者由来AML細胞を免疫不全マウスに移植し、AMLをin vivoで再構築し、マウス血清中のヒトgalectin-9濃度を測定した。AMLを再構築したマウス血清からはAML患者同様に高濃度のヒトgalectin-9が検出された。即ち、AML細胞がinvivoにおいてTIM-3のリガンドであるgalectin-9をautocrine様式で分泌していることが明ちかになった。

申請者は慢性骨髄増殖性疾患の中でも骨髄異型性症候群(MDS)に着目して研究を遂行した。申請者は、急性骨髄性白血病(AML)において、白血病幹細胞に特異的に高発現する分子TIM-3を同定し、TIM-3を標的としたモノクローナル抗体治療により、in vivoでヒトAML白血病幹細胞の根絶が可能であることを報告している(Kikushige et.al, Cell Stem Cell 7, 2010)。平成24年度の研究結果、MDS症例におけるTIM-3発現に関して病期進行とともに、TIM-3陽性の異常表面形質を有するCD34陽性CD38陰性造血幹細胞が増加することを見出した。このように慢性骨髄増殖性疾患から急性骨髄性白血病への病期進展の過程でTIM-3発現細胞の割合が著明に上昇することから、申請者はTIM-3が腫瘍の進展に関与する機能的分子である可能性を考えた。TIM-3のリガンドとしてこれまでに最も解析が進んでいるgalectin-9に注目し、このTIM-3/ signalingの下流にNF-kBおよびβ-catenin経路が存在することを見いだし、別研究として遂行をしている。特にβ-catenin経路の活性化に関しては慢性骨髄増殖性疾患のなかでも慢性骨髄性白血病(CML)において、病期進行とともに活性化が重要な役割を担う事が知られている。申請者はTIM-3が、このCMLにおける腫瘍性幹細胞の機能制御に寄与する可能性を考え、MDS同様に病期ごとにCD34+CD38-造血幹細胞分画内のTIM-3陽性細胞の割合を評価したところ、MDS同様にchronic phaseからblast crisisへと病期進行にともに上昇する、すなわちTIM-3陽性異常造血幹細胞の増加を認めることから、TIM-3は慢性骨髄増殖性疾患において、腫瘍性幹細胞を識別する有効なマーカーであると考えられた。26年度が最終年度であるため、記入しない。申請者は、自身の同定したTIM-3をマーカーとして用いることにより、従来、表面抗原による純化困難であった慢性骨髄増殖性疾患における異常な腫瘍性幹細胞候補分画の絞り込みに成功しています。従って、当初の研究計画の予定通りに達成できており、おおむね順調に経過していると考えます。平成25年度は、貴重な臨床サンプルを用いて、腫瘍性幹細胞におけるTIM-3の機能解析を進めた。その結果、白血病細胞自身がautocrine様式によりリガンドであるgalectin-9を分泌し、自身の発現するTIM-3に作用させているという癌幹細胞において非常にユニークな機構を見出した。これまでの経過として、おおむね予定通りに本研究課題が遂行できていると考える。まず、MDS以外の慢性骨髄増殖性疾患における幹細胞分画のTIM-3発現の検討を多くの症例で行う。現時点での我々の検討では、AMLのみならず、多くの骨髄系腫瘍のCD34陽性CD38陰性の白血病幹細胞分画において、TIM-3陽性異常幹細胞の増加を認めている。すなわち、TIM-3はAMLのみならず、多くの骨髄系悪性腫瘍においても有効な治療標的分子となる可能性を示唆している。
スラリ-特性制御により超微妨砕した無機系先端材料の易焼結化

窒化ケイ素等の無機系先端材料用原料粉体特性および静水圧成形条件等の製造プロセスによる成形体の微構造の変化が,焼結特性に及ぼす影響の定量的解析を試みた。窒化ケイ素では、3種類の粉体を用い、粉体特性としては比表面積,粒度分布,ζ電位などに着目して評価し、液中混合段階での粒度分布,ζ電位等の粉体特性の変化から焼結助剤の分散状態を考察した。成形体微構造としては細孔径分布に着目し、原料粉体特性および成形圧力条件による成形体微構造の変化が、特に1700°C以下の比較的低温での焼結特性に及ぼす影響を検討した。焼結性と粉体特性および成形体微構造の関係を求めることにより、成形操作までのプロセスの工学的制御法について考察した。焼結助剤の混合・分散過程では、レ-ザ-回折散乱法等により評価した結果、焼結助剤微粒子の完全な分散には、微粒子ほど長時間の混合が必要とした。1700°C以下の比較的低温の焼結条件では、窒化ケイ素焼結体密度は粉体特性として粒子の活性を示す比表面積、成形までのプロセスの効果として成形体内部の平均細孔径を支配パラメ-タ-として定量的に決定され評価式を提案した。1700°C以下の焼結条件では、窒化ケイ素でも粒子間距離が焼結性に影響することが確認された。原料粉末を微粉化し、粒度分布および成形条件を制御して平均細孔径を微細化することで、窒化ケイ素の焼結性が向上できることが確認された。また成形体密度は焼結体密度と必ずしも一対一に対応しなかった。
環境ボランティアのネットワーキングとそのエンパワーメント機能の環境心理学的研究

研究目的は,環境ボランティアのネットワーキングとボランティアのエンパワーメント機能について解明することである。主な研究成果は以下の2つである。1)名古屋市が導入したごみ減量・資源リサイクル制度に対する住民の評価と協力行動についての社会調査を実施した。調査は4800人のサンプルへの郵送法である調査の目的の1つは、環境ボランティアによる資源リサイクルやごみ減量の活動が、その地域の住民の制度評価や制度への協力行動に及ぼす影響を解明することであった。ボランティアが活動している地域では、活動のない地域に比べて、ごみ減量資源リサイクル制度に対する協力行動の割合が高いことが見いだされ、ボランティアから住民への社会的影響が確認された。また、環境に関心をもつ友人が多い住民ほど、ごみ減量の新制度に対して肯定的な評価を下しており、社会的ネットワークがその中に含まれる個人の環境関連の態度・行動に影響をおよぼすことも確認された。2)環境ボランティアのエンパワーメントとその規定要因としての活動へのコミットメントやネットワークについての社会調査を日進市の環境ボランティアを対象にして実施した。環境ボランティア団体(約40団体)のメンパー約500人への郵送法で行った。調査結果の1つとして、環境ボランティア活動へのコミットメントと友人ネットワークの密度が、活動によるエンパワーメント(自分が高まったという有能感、社会や行政に影響をおよぼしたという効力感・サポートを交換しあう友人との連帯感)に強い関連があることを確認した。さらに、そのエンパワーメント経験がごみ処理基本計画への市民参加に対する評価と参加意図と強い関連が見見られた。エンパワーメント経験は、ごみ処理基本計画への市民参加がもたらす直接的・波及的効果への評価(市民参加の共益的側面の評価)と、計画への参加によるエンパワーメント期待の評価(市民参加の私益的評価)を媒介にして、計画への参加意図を規定していた。研究目的は,環境ボランティアのネットワーキングとボランティアのエンパワーメント機能について機能を解明することであった.主な研究成果は以下のとおりである.1.環境ボランティアのエンパワーメントについての先行研究のレヴューを行った.本研究では,Rappaport(1981)にもとづき,エンパワーメントを,「人々が自分自身の生活をより能動的にコントロールできる可能性を高めるプロセス」と定義し,その3つの側面として,効力感(社会への働きかけによって状況を変えることができるとの自己評価),技能感(社会への働きかけのための能力や技術を十分に獲得できているとの自己評価),連帯感(互いに支え合え協働できる友人・知人を持っているとの自己評価)を仮定して研究を進めることにした.2.環境ボランティア団体への聞き取り調査と予備的アンケート調査を実施した.愛知県日進市で活動する環境ボランティア団体(約40団体)対して,ボランティアのネットワーキングとその活動内容についてに調査した.現在その結果の分析作業中であるが,作業仮説としては,メンバーのボランティア活動への参加度(コミットメント)は,メンバーのネットワークの広がりによって左右されること,コミットメントの強さがそのメンバーのエンパワーメントを規定することである.3.環境ボランティアが活動する地域の住民を対象としたアンケート調査のための聞き取り調査と調査実施準備を行った.資源ゴミや生ゴミを自主的に回収しているボランティア団体が存在している地区を対象として,ボランティア活動が住民の環境配慮の意識・行動に及ぼす影響について解明する調査を実施する計画である.ボランティアへの聞き取り調査の結果にもとづいて,住民への調査項目を確定して,調査票を作成した.調査は来年度(平成13年度)に実施する計画である.研究目的は,環境ボランティアのネットワーキングとボランティアのエンパワーメント機能について解明することである.本年度の主な研究成果は以下の2つである.1)名古屋市が導入したごみ減量・資源リサイクル制度に対する住民の評価と協力行動についての社会調査を実施して、その結果をまとめた。

調査は4800人のサンプルに対して郵送法によって行った。調査の目的の1つは、環境ボランティアによる資源リサイクルやごみ減量の活動が、その地域の住民の制度評価や制度への協力行動に及ぼす影響を解明することであった。ボランティアが活動している地域では、活動のない地域に比べて、ごみ減量資源リサイクル制度に対する協力行動の割合が高いことが見いだされ、ボランティアから住民への社会的影響が確認された。また、環境に関心をもつ友人が多い住民ほど、ごみ減量の新制度に対して肯定的な評価を下しており、社会的ネットワークがその中に含まれる個人の環境関連の態度・行動に影響をおよぼすことも確認された。その調査結果の一部は環境社会心理学研究6号において発表した。2)環境ボランティアのエンパワーメントとその規定要因としての活動へのコミットメントやネットワークについての社会調査を日進市の環境ボランティアを対象にして実施した。前年度に聞き取り調査を行った環境ボランティア団体(約40団体)のメンバー約500人に対して郵送法によって行った。調査結果の1つとして、環境ボランティア活動へのコミットメントと友人ネットワークの密度が、活動によるエンパワーメント(自分が高まったという有能感、社会や行政に影響をおよぼしたという効力感、サポートを交換しあう友人との連帯感)に強い関連があることを確認した。現在その結果を分析作業中である。研究目的は,環境ボランティアのネットワーキングとボランティアのエンパワーメント機能について解明することである.主な研究成果は以下の2つである.1)名古屋市が導入したごみ減量・資源リサイクル制度に対する住民の評価と協力行動についての社会調査を実施した。調査は4800人のサンプルヘの郵送法である。調査の目的の1つは、環境ボランティアによる資源リサイクルやごみ減量の活動が、その地域の住民の制度評価や制度への協力行動に及ぼす影曇を解明することであった。環境ボランティア団体(約40団体)のメンバー約500人への郵送法で行った。
バイオナノリアクターを空間的に固定化した温度応答性高分子ゲルの創製

本研究では、高分子鎖の3次元ネットワーク(高分子ゲル)内にコア安定化酵素内包ポリイオンコンプレックスミセルを存在させることにより、高分子ゲルの架橋密度を制御することによってゲル内での酵素内包ミセルの拡散を抑え、空間的に固定化する。具体的には、ポリエチレングリコールとポリアスパラギン酸からなるブロック共重合体とカチオン性酵素(トリプシン)を混合することによって粒径70nmのポリイオンコンプレックスミセル溶液を調製する。そのミセル溶液に過剰量のグルタルアルデヒド溶液を添加することによって、ミセル内核に架橋構造を導入し、ミセル構造を安定化した。次に、この溶液にN-イソプロピルアクリアミド及び架橋剤を添加しレッドクス重合させることによって、高分子ゲル内にコア安定化酵素内包ポリイオンコンプレックスミセルを固定化する。得られた高分子ゲルへのミセル担持量を定量した結果、架橋密度・ミセルの仕込量に対して一定比率(60-70%)のミセルがゲルに担持されることが確認された。得られたゲルの温度変化に対する相図を作成した結果、ミセルの有無に関係なく、同一温度域(32°C付近)で体積相転移することが確認された。さらに、高分子ゲル表層に温度変化によってスキン相を形成させることによって基質の透過性を制御することによってバイオナノリアクターの機能制御が可能であることも確認された。本研究では、高分子鎖の3次元ネットワーク(高分子ゲル)内に酵素内包ポリイオンコンプレックスミセルを存在させることにより、高分子ゲルの架橋密度を制御することによってゲル内での酵素内包ミセルの拡散を抑え、空間的に固定化する。具体的には、ポリエチレングリコールとポリアミノ酸からなるブロック共重合体と酵素(卵白リゾチームあるいはトリプシン)を混合することによって粒径50nmのポリイオンコンプレックスミセル溶液を調製する。次にこの溶液にN-イソプロピルアクリアミド及び架橋剤を添加しレッドクス重合させることによって、高分子ゲル内に酵素内包ポリイオンコンプレックスミセルを固定化する。酵素を固定化した高分子ゲルも調製し、低分子量の基質を用いて分光学的手法により酵素活性を比較する。さらに、高分子ゲル(ポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)ゲル)表層に温度変化によってスキン相を形成させることによって基質の透過性を制御することによってバイオナノリアクターの機能制御についても検討を行い、3次元高分子ネットワーク中へのナノ微粒子の空間的固定化の概念を確立し、その有用性を実証することを目的とする。本年度は、次年度に検討を行う高分子ゲルのスキン相形成を利用した機能制御を行うためには、温度変化によるバイオナノリアクターとしての酵素内包ポリイオンフンプレックスミセルの特性変化を把握することが重要である。そのために、酵素(卵白リゾチーム・トリプシン)とポリエチレングリコール-ポリアスパラギン酸ブロック共重合体から形成されるポリイオンコンプレックスミセルの物理化学的特性及びバイオナノリアクターとしての機能(酵素活性)への温度の影響を検討し、次年度検討を行うポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)ゲルの相転移温度(32°C)近傍においては顕著な特性の変化が生じないことが確認された。次年度は、このバイオナノリアクターの空間的固定化を検討する予定である。
１９３０～４０年代の薩摩琵琶の音楽実態とその社会的位置づけ：戦争の影響に着目して

本年度は、(1)文献資料調査、(2)音源資料調査を行った。(1)では、1琵琶界内部の視点、2琵琶界外部の視点それぞれを把握する資料調査を進めた。1では、琵琶愛好家向けの雑誌『水声』『琵琶新聞』の調査に取り組み、戦争を題材にした新作琵琶歌の発表や演奏会情報に重点をおいて記事を収集した。とりわけ新作琵琶歌については、薩摩琵琶・筑前琵琶問わず近代琵琶界全体で同時代物のレパートリーの増大を図る動きがみられた。2では、一般新聞記事の調査として、本研究の対象期間である1930年1月1日1949年12月31日の『読売新聞』『朝日新聞』の調査を行った。演奏会広告やラジオで放送される楽曲の詞章を掲載した記事が散見されたほか、連日琵琶界の動向を報道する記事や戦争を題材にした琵琶歌を発表することへの提言もみられ、琵琶界への関心がうかがえた。(2)では、193040年代の近代琵琶(薩摩琵琶・筑前琵琶)のSPレコード発売状況を明らかにするため、国立国会図書館所蔵の各レコード会社の月報・総目録を調査し、近代琵琶のSPレコード発売目録を作成した。発売楽曲は古典曲が中心ではあったが、同時代の戦争を題材にした楽曲も発売されており、また戦争物を多く収録する傾向のある演奏家も見出せた。研究発表としては、(2)の成果について東洋音楽学会第69回大会にて口頭発表を行い、近代琵琶のレコード発売曲数の推移・レコード会社専属の演奏者・時局物レコードの三観点に着目して、当時の近代琵琶楽の受容について考察した。以上のSPレコード発売調査は、本研究で取り組む楽曲分析で対象とする音源資料調査の予備調査として進めたが、発売状況の調査結果から、当時の近代琵琶楽の受容を考察する上で重要な一つの基礎調査であったことが再認識された。他に修士論文の内容について、口頭発表3件、論文発表1件を行った。「研究実績の概要」で述べた通り、近代琵琶のSPレコード発売調査から得られる情報は、当時の琵琶楽の受容を示す重要な基礎資料となると考え、当初の予定を変更して調査を進め、成果発表を行った。また本調査により、次年度以降の楽曲分析への下地を固めることができた。本年度の研究では、対象時期における琵琶界の戦争からの影響に注目したが、実際には周辺諸文化との関連を通して琵琶界が展開した状況があった。これをふまえて、今後は戦争と琵琶との関連にも注視しつつ、広い視野で当時の琵琶界の状況を捉えることを意識して調査を進めたいと考えている。先行研究の精読を行いながら、具体的には以下のように調査を進める。(1)文献資料調査では、未調査分の1『琵琶新聞』、および2一般新聞記事として『毎日新聞』の調査を進める。また2については、さらに調査対象を拡大させて、音楽雑誌記事等の調査にも取り組み、近代琵琶楽の社会的な位置づけを多角的に捉えていく。(2)音源資料調査では、まず本年度作成したSPレコード発売目録を参考に、SPレコードの所蔵状況を確認する。そのうえで、戦争を題材にした新作曲と、同一演奏家が戦前・戦後にまたがる複数音源を残した楽曲という二通りの分析対象楽曲を選定し、採譜作業に取り組み、楽曲分析を進める。

「研究実績の概要」で述べた通り、近代琵琶のSPレコード発売調査から得られる情報は、当時の琵琶楽の受容を示す重要な基礎資料となると考え、当初の予定を変更して調査を進め、成果発表を行った。また本調査により、次年度以降の楽曲分析への下地を固めることができた。本年度の研究では、対象時期における琵琶界の戦争からの影響に注目したが、実際には周辺諸文化との関連を通して琵琶界が展開した状況があった。これをふまえて、今後は戦争と琵琶との関連にも注視しつつ、広い視野で当時の琵琶界の状況を捉えることを意識して調査を進めたいと考えている。先行研究の精読を行いながら、具体的には以下のように調査を進める。(1)文献資料調査では、未調査分の1『琵琶新聞』、および2一般新聞記事として『毎日新聞』の調査を進める。また2については、さらに調査対象を拡大させて、音楽雑誌記事等の調査にも取り組み、近代琵琶楽の社会的な位置づけを多角的に捉えていく。(2)音源資料調査では、まず本年度作成したSPレコード発売目録を参考に、SPレコードの所蔵状況を確認する。そのうえで、戦争を題材にした新作曲と、同一演奏家が戦前・戦後にまたがる複数音源を残した楽曲という二通りの分析対象楽曲を選定し、採譜作業に取り組み、楽曲分析を進める。
自動運転システムの過信抑制インタフェースの設計指針の提案

本研究では,ドライバに対して,道路交通環境に応じて変化すする自動運転システムの安全レベルをドライバにリアルタイム提示し,人間・自動車系としての総合的な安全性を高く維持し,レベル2-3相当の自動運転システム使用時の交通事故の発生を抑制することのできる情報提示システム(インストルメントパネル上部に設定したヘッドアップディスプレイにシステム安全レベルをバー表示)を構築した.また,その有効性について,香川大学で独自に開発したドライビングシミュレータを用いた被験者実験(被験者数;26名)において自動運転時のドライバの運転行動を分析し,事故リスクの低減効果という観点での評価を試みた.具体的には,自動運転のレベル2-3に相当する環境をドライビングシミュレータにおいて構築し,走行中の道路交通環境に応じて変化するシステム安全度に対する,ドライバの注視行動およびステアリングの把持行動とアクセルやブレーキペダルへの脚構え行動を分析した.また,研究代表者の鈴木らが提案した人間・自動車系としての総合的な安全性を定量化することのできる状態遷移確率モデルを用いて,情報提示の効果を,事故の低減確率の観点で定量化した.この結果,システムの安全レベルの変化を提示した場合では,システムのみでは対応できないように急な割り込み車両の発生を想定した場合,衝突事故の発生確率が30%低減できることを確認した.なお,以上を総括した学術会議での口頭発表2件は,いずれも優勝講演論文賞を受賞した.H30年度の運転シミュレータを用いた被験者実験の成果の速報を,2018年度の自動車技術会秋季大会において口頭発表した結果,想定以上の多くの反響があり.自動車関連企業のほか,自動車技術会のアクティブセイフティに関連する分野の委員会において,意見交換することができた.この結果,香川大学において独自に構築した自動運転システムの安全レベルを情報提示するシステムの課題および改善点を具体的に把握することができ,自動車メーカ(トヨタ自動車)との,共同研究を実施するに至った.なお,例えば,前述の2018年度自動車技術会秋季大会(於;名古屋国際会議場)での当該研究成果の口頭発表では,優秀講演論文賞を受賞した.このほか,人間工学会の支部大会においても,優秀講演賞を受賞した.このほか,H30年度の研究を実施するにあたり,当初は予定していなかった,ドライバの運転集中度を,顔向き,手足の構え状態からリアルタイムで推定する手法を提案するためのデータベースを構築することができた.今後,レベル2-3の自動運転の市場での普及が進むにつれて,ドライバの運転状態を監視するドライバモニタシステムの開発や,NCAP(New Car Assessment Program)での性能評価が注目されている.次年度は,H30年度のこれら成果を用いて,ドライバモニタリングシステムの設計指針の提案につながる,ドライバの運転集中度の定量化方法を総括し,日本機械学会や自動車技術会が主催する学術会議において報告する予定である.H30年度の研究実績を踏まえて,さらなる事故低減効果を期待できる,レベル2-3に相当する自動運転システムへの搭載を想定した情報提示システムを提案し,その効果を,H30年度と同様に,ドライビングシミュレータを用いた20名以上の被験者実験により分析し,事故低減効果を定量的に分析する.また,その成果を,国内外の自動車のアクティブセイフティに関連する学術会議において報告する.また,上記の7で記載したように,当該研究では具体的な取り組み内容として想定していなかった,ドライバモニタリングシステムの設計指針に繋がるようなドライバ行動のデータベースを構築できたため,自動車関連メーカと連携しながら,自動運転システムの普及における課題を明確にしていく.本研究では,ドライバに対して,道路交通環境に応じて変化すする自動運転システムの安全レベルをドライバにリアルタイム提示し,人間・自動車系としての総合的な安全性を高く維持し,レベル2-3相当の自動運転システム使用時の交通事故の発生を抑制することのできる情報提示システム(インストルメントパネル上部に設定したヘッドアップディスプレイにシステム安全レベルをバー表示)を構築した.また,その有効性について,香川大学で独自に開発したドライビングシミュレータを用いた被験者実験(被験者数;26名)において自動運転時のドライバの運転行動を分析し,事故リスクの低減効果という観点での評価を試みた.具体的には,自動運転のレベル2-3に相当する環境をドライビングシミュレータにおいて構築し,走行中の道路交通環境に応じて変化するシステム安全度に対する,ドライバの注視行動およびステアリングの把持行動とアクセルやブレーキペダルへの脚構え行動を分析した.また,研究代表者の鈴木らが提案した人間・自動車系としての総合的な安全性を定量化することのできる状態遷移確率モデルを用いて,情報提示の効果を,事故の低減確率の観点で定量化した.この結果,システムの安全レベルの変化を提示した場合では,システムのみでは対応できないように急な割り込み車両の発生を想定した場合,衝突事故の発生確率が30%低減できることを確認した.なお,以上を総括した学術会議での口頭発表2件は,いずれも優勝講演論文賞を受賞した.H30年度の運転シミュレータを用いた被験者実験の成果の速報を,2018年度の自動車技術会秋季大会において口頭発表した結果,想定以上の多くの反響があり.自動車関連企業のほか,自動車技術会のアクティブセイフティに関連する分野の委員会において,意見交換することができた.この結果,香川大学において独自に構築した自動運転システムの安全レベルを情報提示するシステムの課題および改善点を具体的に把握することができ,自動車メーカ(トヨタ自動車)との,共同研究を実施するに至った.なお,例えば,前述の2018年度自動車技術会秋季大会(於;名古屋国際会議場)での当該研究成果の口頭発表では,優秀講演論文賞を受賞した.このほか,人間工学会の支部大会においても,優秀講演賞を受賞した.

このほか,H30年度の研究を実施するにあたり,当初は予定していなかった,ドライバの運転集中度を,顔向き,手足の構え状態からリアルタイムで推定する手法を提案するためのデータベースを構築することができた.今後,レベル2-3の自動運転の市場での普及が進むにつれて,ドライバの運転状態を監視するドライバモニタシステムの開発や,NCAP(New Car Assessment Program)での性能評価が注目されている.次年度は,H30年度のこれら成果を用いて,ドライバモニタリングシステムの設計指針の提案につながる,ドライバの運転集中度の定量化方法を総括し,日本機械学会や自動車技術会が主催する学術会議において報告する予定である.H30年度の研究実績を踏まえて,さらなる事故低減効果を期待できる,レベル2-3に相当する自動運転システムへの搭載を想定した情報提示システムを提案し,その効果を,H30年度と同様に,ドライビングシミュレータを用いた20名以上の被験者実験により分析し,事故低減効果を定量的に分析する.また,その成果を,国内外の自動車のアクティブセイフティに関連する学術会議において報告する.また,上記の7で記載したように,当該研究では具体的な取り組み内容として想定していなかった,ドライバモニタリングシステムの設計指針に繋がるようなドライバ行動のデータベースを構築できたため,自動車関連メーカと連携しながら,自動運転システムの普及における課題を明確にしていく.当初予定していた,運転シミュレータを用いた被験者実験や,ドライビングシミュレータの制御ソフトウェアの改良に関連する費用について,学内での被験者の効率的な確保,研究代表者による制御ソフトウェアの独自開発により,想定よりも減額が可能となった.次年度は,更なる研究の成果を上げるべく,博士研究員を雇用し,ドライビングシミュレータを用いた被験者実験のデータ解析を実施する予定であり,この人件費として充当する
金属担持共有結合性有機構造体から成る光駆動型選択酸化触媒の開発

天然ガスなどの安価な資源を基礎化学品の原料として用いるために、低級アルカンに代表される炭化水素の選択酸化を高効率に進行させる系の構築が強く望まれている。本研究では申請者らが開発してきた金属担持共有結合性トリアジン構造体(CTF)を触媒に用い、これをn型半導体とハイブリッドすることで光駆動の炭化水素部分酸化系を構築することを目指す。本年度はルテニウムを担持したCTF(Ru-CTF)を電極触媒として用いることで、競合する水の酸化反応をほぼ完全に抑制したうえで、各種アルコールを高選択的にカルボン酸にまで電気化学酸化できることを見出した。Ru-CTF内のRu原子はEXAFSおよびTEMなどのキャラクタリゼーションから単核状態でCTFの細孔中に保持されていることが明らかになっている。一方で酸素発生の律速過程であるO-O結合を形成するプロセスを高速で進行させるためには、隣接したRu原子が少なくとも2つ必要であることが知られている。つまり、Ruを完全に単核状態で分散担持したことで、競合する酸素発生が抑制されたと考えられる。さらに重要なこととして、従来の錯体材料と比較して触媒自身の酸化分解も大幅に抑制されていることが明らかになった。これはCTFが強固な共有結合のみで密な架橋構造を形成していることに由来する。つまり、Ru-CTFは水の酸化による酸素発生と触媒自体の酸化分解という、水溶液中での炭化水素の電気化学酸化反応と競合する2つの反応を大幅に抑制できることで、高効率に炭化水素を酸化できる触媒材料である。炭化水素酸化と競合する水の酸化による酸素発生と触媒自体の分解を抑制できる触媒を合成できたことは重要であると考える。より強固なアルカンなどの炭化水素酸化の実現に向けて、Ru以外の金属種の選定を行う。具体的にはIrなどを検討している。また、ガス状アルカンなどを基質として用いるためにガス拡散電極を用いた反応を検討していく。
金属絶縁体転移を示す遷移金属硫化物BaVS_3における2次元金属状態の探策

BaVS3では、スピン1/2のバナジウム原子が一次元鎖を形成し、さらにその一次元鎖が三角格子を組む。構造の単純さに比して物性は複雑だが、その原因は構造の1次元性やスピンのフラストレーションに加えて、軌道縮退や電荷の不安定性など複数の自由度が複雑にからみ合うことにある。BaVS3の物理の解明が遅々として進まない最大の理由は、純良な結晶が得にくいことであったが、数年前にテルルをフラックスとする結晶育成法が開発され、研究が新たな段階に入った。本研究の主要な目的の1つは兵庫県立大学物質理学研究科に新たにBaVS3の結晶育成のための拠点を作ることであり、その目的はここ数年の作業で達成された。BaVS3では異なる特徴を持つ2つのバンド(軌道)が物性に関与し、その両方が金属絶縁体転移に関わるが、本研究では、両バンドの磁場に対する感受性に着目した。すなわち、1次元伝導に関与するdz2的な軌道と鎖問伝導に関与するdxy的な強相関軌道では磁場に対する感受性が異なり、磁場で絶縁体状態を壊す過程で中間的な状態が形成されると予測した。当初、それを「2次元金属状態」と表現し、実験的に検証することを目標の1つとして設定した。本主題は主に東京大学物性研究所の鳴海・金道らとの共同研究である。推論の部分も多いが、その成果を最近論文として公表した。ただし、当初の「2次元金属状態」という表現は適当ではく「伝導性の悪い3次元金属状態」とでも呼ぶべきものであることがわかったので、公表にあたっては、それをpoor conductorと表現した。我々のBaVS3の研究は、低温・ゼロ磁場の絶縁体領域で比較的低い周波数領域に複数のNMR信号を観測したことに始まる。当初、我々は、それらを核四重極共鳴NQR(すなわち内部磁場なし)と解釈したが、その後の(我々のグループの)中性子回折実験等により反強磁性基底状態が確定し、それらの共鳴は特定の内部磁場に対応することが結論された。これに際し、磁性体のNMRにおける新たな問題が浮上した。すなわち、(1)なぜ内部磁場が異常に小さいのか?(2)なぜ複数の内部磁場が観測されるのか?現在我々は、BaVS3の金属絶縁体転移は金属状態とある種の金属クラスタ状態との間の転移であると考える。しかし、これまで、磁性金属クラスタ化合物に対する系統的なNMR研究はない。そこで、磁性金属クラスタ化合物群としてGaMo4S8型の結晶構造を持つ遷移金属硫化物を取り上げ、通常の金属や絶縁体化合物との比較対照研究を系統的に行った。金属絶縁体転移を示す遷移金属硫化物BaVS_3は六方晶の結晶構造を持つが、磁性を担うバナジウム原子がc軸方向に1次元鎖、c面内で三角格子を組むという特徴がある。

構造の低次元性、幾何学的フラストレーションあるいは軌道縮退の存在といった特徴から、長く研究者の注目を集めてきたが、未だ金属絶縁体転移の起源に関する議論は沈静化していない。特に、最近は単結晶を用いた質の高い実験や洗練された理論が報告されるようになり、研究はますます活発になってきている。研究代表者は、前任地の京都大学で、テルルフラックス法を用いた単結晶作製の経験を長く積み重ねると同時に、試料を学外の様々な研究機関に供給し、BaVS_3の研究をプロモートしてきた。本研究の目的は、現在の所属機関である兵庫県立大学にBaVS_3の単結晶を作製する設備を整備し、学外研究機関に試料を供給すると同時に、BaVS_3の物理の新たな展開を模索することが目的である。本年度は試料作製環境の整備の一環として、その補助金のほとんどをX線回折装置の購入に充てた。その結果、純良単結晶の効率的な作製が可能となり、現在、複数の学外研究機関に試料を定常的に供給している。また、他の関連物質の作製や、新たな物質探索が進行中である。学内においては、現在、単結晶を用いた圧力・磁場下の測定を進めているところである。一方、BaVS_3の金属絶縁体転移は「金属からクラスタへ」の転移であるという感触を得ているため、バナジウム硫化物の金属クラスタ化合物の研究、特にNMRを用いた研究、を幅広く行っている。その一例として、GaMo_4S_8型の結晶構造を持つ一連の磁性金属クラスタ化合物の研究を行い、その一部を論文として報告した。関連研究は非常に広範囲に広がっているが、現在、まとめの段階に来ており、来年度にかけて、順次、論文として公表していく予定である。BaVS_3は金属絶縁体転移を示す遷移金属硫化物である。バナジウムはS=1/2のスピンを持ち、さらに結晶構造が比較的単純であるため、当該分野での典型物質と位置づけられる。また、3d軌道に縮退があり、1次元スピン鎖が三角格子を形成するためスピンフラストレーションが存在することも注目に値する。当研究の1つの目的は、BaVS_3の研究を深化させるため、兵庫県立大学物質理学研究科にBaVS_3の単結晶を育成するための環境整備を行うことである。昨年度より、本予算を用いて粉末X線回折装置を導入し、本年度予算も大方その目的のために使用した。その結果、テルルフラックス法を用いて自前で試料が育成できるようになり、従前より多少大きめの結晶を効率よく育成できる環境が整った。また、他研究機関(東北大学・理研等)にも試料の供給を行った。ところで、これまでの研究からBaVS_3の金属絶縁体転移の本質は異方的金属状態から金属クラスタ状態への転移であると考えているが、この仮説に説得力を持たせるため、典型的なバナジウム硫化物クラスタの研究を系統的に行った。特に、結晶内にキュバン型のクラスタを含むGaMo_4S_8型のバナジウム化合物の研究を行い、磁性金属クラスタの特異性、すなわち金属とも絶縁体とも異なる性質を明らかにし、BaVS_3の絶縁体状態との比較を行った。BaVS_3の金属状態が異方的金属であることから、異方性の強い典型的金属磁性体として擬1次元的なスピン相関を持つRMn_4Al_8(R=La,Y,Lu.Sc)の研究も行い、その擬ギャップ的なふるまいを明らかにした。また、フラストレーションを持つ遷移金属硫化物絶縁体の研究として、軌道物理との関連も期待されるスピネル化合物MnSc_2S_4およびFeSc_2S_4の研究も行った。
プラズマ‐中性粒子結合系の高エネルギーイオン流れ場におけるダイナミクス

プラズマは気体が電離した状態として説明されるが、しばしば電離した気体(プラズマ)と通常の気体(中性粒子)は共存している。磁場閉じ込め実験装置のダイバータ領域などでは、その共存状態に更に高エネルギーイオン流れが重畳される。この重畳が気体の電離やプラズマの再結合(プラズマが中性粒子に戻ること)に及ぼす影響の解明を行った。実験手法・計測手法の開発を行い、高エネルギーイオン流に対する中性粒子の応答として荷電交換反応に伴う密度低下が特定の条件で起こることを明らかにした。プラズマ・中性粒子・高エネルギーイオンの共存状態を記述するモデルを構築した。本研究は、パルス状の高エネルギーイオンが生成する流れ場において、荷電交換や再結合によりプラズマと中性粒子が結合した系の時間応答を解明することを目的としている。本年度は、再結合プラズマの安定した生成のための中性粒子密度制御手法を確立し、高エネルギーイオン流れ場の構築を行うとともに、分光学的手法による電子温度・電子密度の空間分布計測に着手した。具体的な実施内容と成果は以下のとおりである。1エンドプレート近傍の中性ガス供給口にガスパフ装置と差動排気装置を整備した。差動排気に有効なオリフィス形状を計算と実験の両面から調査し、設置した。2中性粒子分布に関する基礎データの取得を行い、ガスパフ装置と差動排気装置の使用により再結合プラズマ生成に有望な中性粒子分布の維持が可能なことを実証した。3入力パワー、磁場強度、ガス圧力制御により、電子温度10eV、電子密度10^<12>cm^<-3>程度のプラズマ生成に成功した。特にプラズマ生成部の磁場配位を制御することで、高密度のプラズマが生成可能であるという知見を得た。4分光スペクトル計測システムを整備し、ヘリウム原子の発光強度データを取得した。5磁場中の高エネルギーヘリウムイオンの軌道を計算により追跡し、壁と衝突しない可能性を見出した。6プラズマ中への小型イオン源を用いたヘリウムイオンビーム入射に成功した。特にガスパフ装置使用時には、高エネルギーイオン流れ場の重畳により電子密度・電子温度が変化する現象を見出した。本年度は、分光学的手法による電子温度・電子密度計測の高精度化に着手するとともに、高エネルギーイオン流れ場とプラズマの相互作用に関する実験を開始した。1干渉フィルター型高速受動分光システムを単一波長から多波長(3チャンネル)に拡張し、高速に変化するプラズマの線スペクトル強度を取得した。得られた線スペクトル強度から電子密度を導出し、静電プローブ計測と同程度の精度で計測できることを確認した。2多視線受動分光装置を整備し、発光強度の空間分布を取得した。視線方向に積分された発光強度から逆変換により局所発光強度を導出する解析手法を開発し、高空間分解能で発光強度分布を得た。3プラズマ中へ大電流ビームを入射するために、小型イオン源を用いたビーム入射システムの残留ガス圧力分布を改善した。ビーム軌道・収束性制御を行い、幅広いエネルギー領域(0.5-10keV)でのビーム引き出しに成功した。4イオンビーム入射に対するプラズマの応答を実験により調査し、中性粒子密度が変化する現象を観測した。この現象がビームと中性粒子の荷電交換反応により説明できることを線スペクトル強度の時間変化から示した。5大型装置における高エネルギーイオンの軌道を調査しダイバータプラズマとの相互作用を特に荷電交換反応の観点から検討した。6レーザー誘起蛍光法およびレーザートムソン散乱法を用いたプラズマ計測の適用事例を調査し、プラズマー中性粒子結合系へ適用可能なパラメータ領域とポート概念設計を検討した。高エネルギーイオンが生成する流れ場において、荷電交換や再結合によりプラズマと中性粒子が結合した系の応答を解明することが本研究の目的である。昨年度までに得られた成果をもとに、本年度は現象の総合的理解に向けて研究を実施した。(1)干渉フィルターを用いた発光空間分布計測システムを開発し、線スペクトル強度の二次元空間分布を明らかにした。(2)高エネルギーイオン注入装置の高性能化を行った。電源の整備と運転シーケンスの改良により、パルス運転に成功した。ビーム入射を行い、試験領域までのビーム輸送に成功した。また輸送中のビーム損失機構を明らかにした。(3)方向性プローブを用いた高周波プラズマにおけるイオン流速計測手法を確立し、イオン流れ場の空間分布を計測した。中性粒子密度を変化させると流れ構造が変化することを見出した。(4)再結合プラズマの空間分布を調査する実験を行った。電子エネルギー分布関数の取得に成功するとともに、電子密度・温度分布を分光計測とプローブ計測の両方で取得し比較を行った。(5)大型装置におけるダイバータ部の非接触プラズマ生成

消滅とそのダイナミクスを予測するために、ダイバータプラズマと高エネルギーイオンの相互作用モデルを構築した。応答の時間スケールが再結合周波数程度となること、高エネルギーイオンの影響は再結合の競合過程となり得ることを明らかにした。(6)磁場中の高エネルギーイオンの軌道を調査し、大型装置におけるプラズマ対向壁へ高エネルギーイオンが与える影響を予測した。高エネルギーイオンの衝突位置が不均一かつ広範囲にわたることを明らかにした。本研究は、パルス状の高エネルギーイオンが生成する流れ場において、荷電交換や再結合によりプラズマと中性粒子が結合した系の時間応答を解明することを目的としている。本年度は、分光学的手法による電子温度・電子密度の空間分布計測に着手するとともに、イオン流れ場計測に関する実験を開始した。具体的な実施内容と成果は以下のとおりである。(1)分光計測により定常ヘリウムプラズマにおける再結合スペクトルの観測に成功した。また得られた線スペクトル強度から電子温度、電子密度の空間分布を計測した。(2)イオン流れ場計測のために方向性プローブを設置し、また、静電プローブ計測システムの高周波雑音耐性向上のためのフィルタ回路を設計製作した。これらを用いて方向性イオン飽和電流の径方向分布を取得した。(3)プラズマに入射するビームのエネルギー増強のためにイオン源の高耐圧改造を行い、20keVまでのビーム引き出しに成功した。ファラデーカップによるビーム電流計測を行い、イオン源運転パラメータの調査を行った。(4)再結合テスト領域のプラズマ-中性粒子結合系の応答を調査した。具体的には、供給ガス流量制御により中性粒子密度を変化させ、分光計測システムと静電プローブ計測システムを用いて電子温度と電子密度の応答を計測した。中性粒子密度の増加に対して電子密度と電子温度が共に減少する領域が存在することを見出した。(5)大型装置における高エネルギーイオンの軌道を計算コードを用いて調査した。軌道の旋回運動の初期位相、ピッチ角、およびトロイダル角の分布とプラズマ対向壁における衝突位置の分布の関係を明らかにした。研究実施計画とほぼ同程度の進捗状況で、本研究を構成する開発・調査・実験が実施されている。さらにこれらを実施する過程で、当初の予想以上に高エネルギーイオンがプラズマ・中性粒子結合系に影響を及ぼすことが実験的に明らかになった。より精密な実験を実施することで高度なモデリングが可能になり、磁場閉じ込めプラズマのダイバータ領域熱負荷低減に向けて研究の展開が期待できる。25年度が最終年度であるため、記入しない。さらにこれらを実施する過程で、再結合スペクトルの空間分布が実験的に明らかになりつつある。