hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
宇宙における光電離プラズマの非平衡過程の研究

前年度の途中より米国Rice大学のE.Liang教授のもと、強い磁場による粒子加速により得られる高エネルギー粒子と輻射場との相互作用の研究を開始した。これはガンマ線バーストの輻射場を想定したものである。非常にコンパクトな領域に数MeV程度の電子・陽電子プラズマとそれと同程度のエネルギーの磁場が閉じこめられている場合、初期パラメーターにもよるが、最終的にはγ200程度まで粒子が加速されることが数値計算によりわかった。この高エネルギー粒子と外部輻射場と相互作用を起こし、コンプトン散乱を起こす。その散乱スペクトルは角度に強くに依存し、また非熱的なパワーローのスペクトルを見せることがシミュレーションによりわかった。さらには散乱スペクトルが激しい時間変化を起こすことも判明し、このような輻射場の元、高エネルギー粒子の中に微量の鉄などの高Z原子が存在する場合に輝線がどのように変化するかについてが次の研究課題である。この激しく変化する輻射場において、原子、イオンの各レベルの存在確率(ポピュレーション)を時間依存で解く非定常レート方程式の数値計算を行う予定である。この計算コードは任意の準位間遷移確率を計算出来る原子過程コードを含み、自動的に重要な準位を摘出する。当初の目的であるコンパクト星周りの非平衡光電離プラズマをシミュレーション、非平衡光電離プラズマの輻射とダイナミクスの解明まではあと少しである。留学中には欧米の研究者と様々な議論を交え、世界最新の研究成果にふれることが出来た。今年度の補助金は主に上記の研究を遂行するため、米国滞在のための旅費に当てられた。今年度は、半古典近似波動関数をうまく生かした原子過程計算によって任意の原子データを得られる計算コードを元に、原子、イオンの各レベルの存在確率(ポピュレーション)を時間依存で解く非定常レート方程式の数値計算コード開発を行った。また、この計算コードの応用として、ガンマ線バースト(GRB)周りの光電離した非定常プラズマから放射されるライン基線、再結合線のスペクトルが、時間によりどの様に変化するかについて数値計算により研究を行い、その成果を学会、国際会議等で発表した。今年度の補助金は主に上記の研究を遂行するためのパソコン、ソフトウエア類の購入費と研究会のための旅費に当てられた。1.当初の目的であった時間ステップごとに原子データを計算するというのは効率が悪いという結論にいたった。というのも現在は輻射の輸送を解いていない。この場合、時間ステップは短くなり、原子データの計算時間がネックとなる。また、一部の原子データの精度問題や禁制遷移をどう計算するか?などの問題をもあり、今後の課題ではある。しかしながら、原子データの同時計算は、非平衡スペクトルを扱うには必要不可欠であり、リーズナブルな近似法が求められる。現時点では、あらかじめ詳細に計算された原子データを利用し、研究を進めている。2.ガンマ線バーストの残光の中には輝線が観測されているものがあり、GRB周りの環境を探る重要な手がかりである。この輝線は出てくるプラズマよりも短いタイムスケールを持っており、電離非平衡状態になっていると考えられる。そこで、開発した非定常レート方程式計算コードを使いモデル計算を行った。その結果発光スペクトルは時間とともに劇的に変化し、ライン輝線よりも再結合線が強く効いてくることが結論づけられた。情報の収集と成果を研究会等で発表するため補助金を活用した。今年度は、前年度開発した原子、イオンの各レベルの存在確率(ポピュレーション)を時間依存で解く非定常レート方程式の数値計算コードに対し、任意の準位間遷移確率を計算出来る原子過程コードを利用し、自動的に重要な準位を摘出するように改良を行った。前年度問題点であった、原子過程コードによるデータの精度問題は計算における複素数平面の取り方により解決したが、禁制遷移については、データベースに頼ることとした。ただ、これだけでは、手で与えられた輻射場の元でしか計算することが出来ず、実際にコンパクト天体、ガンマ線バースト(GRB)周りの輻射場がどのように変化しているかについて言及することは難しい。そこで、今年度の途中より米国Rice大学のE.Liang教授のもとで指導を仰ぎ、強い磁場による粒子加速により得られる高エネルギー粒子と輻射場との相互作用の研究を開始した。これはガンマ線バーストの輻射場を想定したものであり、非常にコンパクトな領域に数MeV程度の電子・陽電子プラズマとそれと同程度のエネルギーの磁場が閉じこめられている場合、最終的にはγ200程度まで粒子が加速されることが数値計算によりわかった。この高エネルギー粒子が周りに存在する輻射場とどのように相互作用を起こし、どのような時間変化で輻射場が変化するかについて調べることが次の仮題であり、その非平衡な輻射場と、高エネルギー粒子の中に微量の鉄などの高Z原子が存在する場合に輝線がどのように変化するかについても非常におもしろい研究課題である。また、この計算にはPIC (Particle in Cell)と呼ばれる一種の粒子法の数値計算法が使われており、計算機の資源(CPUパワー、メモリ)を大量に必要とする。今年度の補助金は主に上記の研究を遂行するためのパソコン、ソフトウエア類の購入費と米国滞在のための旅費に当てられた。

非常にコンパクトな領域に数MeV程度の電子・陽電子プラズマとそれと同程度のエネルギーの磁場が閉じこめられている場合、初期パラメーターにもよるが、最終的にはγ200程度まで粒子が加速されることが数値計算によりわかった。この高エネルギー粒子と外部輻射場と相互作用を起こし、コンプトン散乱を起こす。その散乱スペクトルは角度に強くに依存し、また非熱的なパワーローのスペクトルを見せることがシミュレーションによりわかった。さらには散乱スペクトルが激しい時間変化を起こすことも判明し、このような輻射場の元、高エネルギー粒子の中に微量の鉄などの高Z原子が存在する場合に輝線がどのように変化するかについてが次の研究課題である。この激しく変化する輻射場において、原子、イオンの各レベルの存在確率(ポピュレーション)を時間依存で解く非定常レート方程式の数値計算を行う予定である。この計算コードは任意の準位間遷移確率を計算出来る原子過程コードを含み、自動的に重要な準位を摘出する。当初の目的であるコンパクト星周りの非平衡光電離プラズマをシミュレーション、非平衡光電離プラズマの輻射とダイナミクスの解明まではあと少しである。留学中には欧米の研究者と様々な議論を交え、世界最新の研究成果にふれることが出来た。今年度の補助金は主に上記の研究を遂行するため、米国滞在のための旅費に当てられた。
成人期障害者におけるQOLの規定要因―親の高齢期から「親亡き後」への移行プロセス

本研究は親の高齢期から「親亡き後」にかけて家族によるケア役割が縮小化するのに伴う障害当事者のQOLの変化とその規定要因を明らかにする。また、親から社会へのケアの移行に際して、双方にどのような課題があるのかを検討する。これらを通じて、本人のQOLを低下させずに、親から社会へのスムーズなケアの移行についての方策を検討。そこで本研究では、日本におけるケアの移行に関する実態を量的に把握するためのアンケート調査と、より詳細な情報を得るためのインタビュー調査を予定している。その後、社会的要因との関連を明らかにするために、ケアする家族への支援が法的に整備されているイギリスとの比較研究を行う予定である。
荷重下インプラント周囲骨の適応変化がもたらすインプラントデザインの最適化

本研究の目的は,インプラントのスレッドデザインがインプラント周囲骨組織の形成と微細構造にどのような影響を与えるのか検索することにある.過去の報告とシミュレーションからネック部デザインを決定し,家兎脛骨に埋入して規則的な繰り返し荷重を与えた.その結果,上向き60度のマイクロスレッド構造を有するインプラントでは,骨細胞ネットワーク,ならびにコラーゲン線維と生体アパタイト結晶の優先配向が荷重応答性に適応変化することが明らかとなった.さらにビーグル犬に同様のインプラントを埋入して咬合力を付与した結果,上向き溝を有するインプラントの方が有意にオッセオインテグレーションと骨質の向上が認められた.本研究の目的は、インプラントのスレッドデザイン(=ネジ形態)がインプラント周囲骨組織の形成と微細構造にどのような影響を与えるのか検索することにある。咀嚼荷重がインプラントを介して骨組織に伝達されることを鑑みると、インプラントのスレッドデザインは応力分散に大きく関わり、ひいては周囲骨組織の構造変化の鍵を握ると考えられる。申請者らがこれまで行ってきた繰り返し荷重モデルを用い、多方面から骨微細構造解析を行って、最適なスレッドデザインを検討する。本年度は研究協力者の助言を得て、力学的にインプラント周囲骨組織を安定化させると考えらえれる、インプラントネック部にグルーブを付与した2種類のインプラントを開発した。ひとつはインプラントの長軸に対して時計回りに60度の溝が付与された+60度グルーブインプラント、そしもうひとつはインプラントの長軸に対して反時計回りに60度の溝が付与されたー60度グルーブインプラントを開発した。次いで申請者は、上記インプラントを家兎に使用して予備実験を行った。その結果、規則的な繰り返し荷重は、+60度グルーブインプラントで、有意な骨インプラント接触率の増加と骨量の増加を認めた。さらに骨質を検索すると、+60度グルーブインプラントで有意な骨細胞皺の増大を認め、さらには生体アパタイト結晶とコラーゲン線維の配向性が有意にグルーブの方向に沿っていることが明らかとなった。すでに予備実験が終了し、成果も十分に挙げられたことから、おおむね順調に進展しているといえる本研究の目的は、インプラントのスレッドデザイン(=ネジ形態)がインプラント周囲骨組織の形成と微細構造にどのような影響を与えるのか検索することにある。申請者らがこれまで行ってきた繰り返し荷重モデルを用い、多方面から骨微細構造解析を行って、最適なスレッドデザインを検討した。申請者と研究協力者らは家兎とビーグル犬を用い、前年度の予備実験にて選別された骨質を変化させるネジ形態を付与したインプラントと、ネジ形態の全く付与されていないインプラントを抜歯後に埋入し、1)ビーグル犬には上部構造を作製して咬合力を付与し、2)家兎には規則的な繰り返し荷重を付与して屠殺後、解析を行った。その結果、ビーグル犬では、咬合力に反応性を示したインプラントネジ構造はのこ刃ネジ様であり、オッセオインテグレーションの有意な増大と、骨質に関連するコラーゲン線維の優先配向を認めた。さらにネジ形態を付与したインプラント周囲骨の高さは有意に高位に存在したことから、咬合力によって骨質が適応変化していることが考えられた。一方、ネジ構造が全くないインプラントでは、咬合力による骨質の適応変化は全く起こらず、インプラントはただ骨と結合しているだけに過ぎなかった。一方、家兎においては、特定の角度を有するのこ刃ネジ周囲の骨組織において有意な骨細胞ネットワークの発達と、コラーゲン線維/生体アパタイト結晶の優先配向を認めた。以上の家兎とビーグル犬のインプラント研究から、骨質を制御できるインプラントのネジ形態を詳細に明らかにすることができた。本研究の目的は,インプラントのスレッドデザインがインプラント周囲骨組織の形成と微細構造にどのような影響を与えるのか検索することにある.過去の報告とシミュレーションからネック部デザインを決定し,家兎脛骨に埋入して規則的な繰り返し荷重を与えた.その結果,上向き60度のマイクロスレッド構造を有するインプラントでは,骨細胞ネットワーク,ならびにコラーゲン線維と生体アパタイト結晶の優先配向が荷重応答性に適応変化することが明らかとなった.さらにビーグル犬に同様のインプラントを埋入して咬合力を付与した結果,上向き溝を有するインプラントの方が有意にオッセオインテグレーションと骨質の向上が認められた.家兎による予備実験が終了したことから、今後は+60度グルーブインプラントとー60度グルーブインプラントをビーグル犬に埋入し、咀嚼荷重を加えることで、生体により近い条件でインプラント周囲骨組織の荷重応答性を検索する計画である。インプラント埋入4週後もしくは12週後にインプラントに咀嚼荷重およびデバイスを用いた規則的繰返し荷重を与え、荷重がインプラント周囲骨組織の骨結合、骨量、骨密度、ならびに骨細胞や生体アパタイト結晶/コラーゲン線維の配向性で示される骨質に与える影響を検索する。インプラント歯学物品費とその他を購入した端数のため。次年度の予算と合わせ、遅滞なく予算を執行し研究を進める予定である。
後退翼の前縁境界層における乱れの受容メカニズムの解明

本研究は後退翼の前縁部における乱れの受容のメカニズムを解明することを目的としている。乱れの受容とは主流中のわずかな速度変動が境界層内に侵入し,乱流遷移の種(初期乱れ)へと変換される現象のことを指し,この現象が境界層遷移の位置を左右する。しかし,その変換メカニズムや侵入する程度は明らかになっておらず,遷移位置の高精度な予測は未だ難しい。そこで本研究では,主流中の乱れ強さや取り込まれる位置,積分スケール,異方性という乱れの特徴に対して,境界層への乱れの侵入の程度を調査した上で,主流中の渦構造と境界層内に生じる渦構造との関係を調査し,乱れの受容のメカニズムを明らかにすることを目指す。
ドイツ大都市圏内の問題地区再生と都市ガバナンスに関する社会地理学的研究

ドイツの大都市では、グローバリゼーションの進展に伴って社会的空間的分極化が激化したといわれている。本研究では、その実態があるか否かをベルリン、ルール地域のドルトムントとデュースブルク、そしてミュンヘンを事例にして再検討するとともに、問題街区の再生政策とそのためのガバナンス構造を分析した。その結果、ミュンヘンでの分極化は顕著と言えないが、これを含めていずれの都市にも社会的排除が顕著な問題街区があること、その再生政策がEU、連邦政府、州政府の資金などの補助を得て推進され、一定の成果を挙げていることが判明した。しかし、実施された施策の中には効果を挙げていないものもあるし、社会的排除の問題がすべて解消される方向に向かっているとは言えない。1.ドイツの伝統的な都市政策は、市民に良好な物理的インフラと住宅施設を提供することにあった。しかし、それだけでは1990年代を通じて激化してきた都市内の社会的空間的な分極化に対処できない。そこで、「社会的都市プログラム」が、1999年以降、推進されてきている。2.新しい都市政策を1990年代初めに開始した州がある。これが発展して、連邦と諸州の協力に基づくプログラムが発進した。16の州の建設・都市計画担当の閣僚たちのワークショップは、中央・地方政府内部の部局間の協力、さまざまな資金を組み合わせての活用、公・民の協力、街区住民のエンパワメントと自発的参加等々の、新しい都市ガバナンスの特徴をいくつか含む指針を出した。3.問題街区の再生のだあに重要なのは街区マネジメントである。街区マネージャーは問題街区の潜在的アクターたちの自発的行動を呼び起こすべく活動し、街区のアクターたちと都市自治体当局との間も仲介する。街区マネージャーの活動は部分的に、問題街区に社会的資本があるか否かによって影響を受ける。それがない場合には、新たな社会的資本が創造されなければならない。その実践上のモデルがひとつしかないわけではない。実際、街区マネジメントの様式は、都市間でも、同じ都市内でも多様である。4.新しい都市ガバナンスは新自由主義に典型的な特徴も有する。しかし、新自由主義的なグローバリゼーションが都市空間内の社会的空間的分極化の原因ともなっている。新自由主義の負の側面を和らげるために、互酬や再分配の力を利用すべきだろう。人間の諸関係や交流の3つの様式を如何にして結合するかは、未解決の問題である。3つの様式とは、ポランニーに従えば、市場交換、再分配、互酬であり、ハーシュマンの言葉を用いれば、声、退出、ロイヤルティである。新しい都市ガバナンスは、理論的にはこの観点から再検討されるべきだろう。ドイツの諸都市に存在している問題地区を再生するための事業である「社会的都市プログラム」の思想的背景と実施にいたるプロセスとを論文にまとめ、学会誌に投稿し掲載された。「社会的都市プログラム」の成否の鍵を握っているのは街区マネジメントであるという認識がドイツの学識者と都市政策担当者との間で共有されている。そこで本年度の現地調査では、調査対象地区として設定した問題街区のうち、ベルリンで3箇所、ドルトムントで2箇所の街区マネジメント事務所を訪問し、住民のエンパワメントや街区再生事業への参加に最も貢献した事業と、ガバナンスをめぐる都市自治体との関係などについてインタビューを行うとともに、調査対象地区の既存の社会的資本の実態を把握するための文献探索を、関係する文書館で行った。その結果、街区再生のための住民運動はベルリンでもドルトムントでも1970年代あるいは1980年代からの長い歴史を有しており、したがってアクターが既に存在しており、その経験が現在における各街区での住民の街区再生事業への参加を促している側面があるという仮説を得るにいたっている。他方、昨年度の調査で入手した資料などをもとにして、そもそも都市内の地区間格差がグローバリゼーションの進展とともに拡大したのか、社会的空間的なセグリゲーションが激化したのかをドルトムント市に即して検証した。その結果、伝統的測定手法に従えば移民とドイツ人との間の社会的空間的セグリゲーションが進展したとは言い難いが、特定街区の人口に占める移民と社会的弱者の比率が高まってきたことは事実であり、この意味において社会的空間的セグリゲーションが拡大したという認識が生まれたものと考えられる。グローバリゼーションの進展とともに社会的経済的・空間的な都市内二極分解が激化している、とドイツの各レベルの政府は認識している。困難な状況にある街区は産業化時代に都市化した都心周縁部か、または郊外的の大規模住宅団地のいずれかである。この問題を克服するためにEU、ドイツ連邦共和国、これを構成する州、そして都市自治体というさまざまなレベルの政府が協力して政策を実施している。

本年度は、その典型例としてのドルトムントとデュースブルク、ならびに1970年代の都心周縁部が類似の問題を抱えていたミュンヘンでなぜ問題が深刻化しなかったのか、この3つの事例に関する現地調査を行うとともに、その成果を学会発表し、かつドルトムントについては3本の論文にまとめた。ミュンヘンでは、再開発アクターとしてのミュンヘン都市再生有限会社による慎重な再開発が功を奏したといえる。その手法は、ベルリンのクロイツベルクでの再開発計画に伴う著しいコンフリクト・失敗から学んだ結果でもある。ただしミュンヘンにも社会的排除の顕著な街区が郊外にある。195060年代にかけて成立した街区イメージと、1990年代に進行した移民の流入とが相乗的に作用してスパイラル的劣化という印象を強化した。しかし、ここでもプロテスタント系の社会福祉団体の活動によって、社会的排除はやわらげられている。ドルトムントでは都心周縁部での貧困が1990年代から21世紀にかけて激化したとは必ずしも言えないが、例えば移民人口の増加によってそのイメージが強化された。この地区の再生政策は、ローカル経済の再建、建造環境の改善、住民のエンパワメントの3つの柱からなる。このうち、第2と第3の事業は顕著な成果を収めた。特に街区マネジメントというコーディネータの活動が成果を挙げた。しかし、ドルトムントと同じような性格の街区を持つデュースブルクでは、成功の度合いが弱い。
精神障害者の症状マネジメントに関する研究

本研究は、精神障害者の「妄想」と「抑うつ状態」に対する症状マネジメントについて、質的研究により、明らかにし、それを臨床の新人看護師の教育に活用することを目的として取り組んでいる。そのうち、平成16年度は、精神障害者の症状マネジメントについてインタビューを行い、「妄想」と「抑うつ状態」に対する当事者自身による症状マネジメントを明らかにすることを目的として、以下のことに取り組んだ。1.インタビューガイドを作成し、地域で精神障害者と関わっているエキスパートの看護師などから助言を得ながら、インタビューガイドの洗練化を行った。2.当事者に精神症状について詳細にインタビューすることについて倫理的配慮を十分行いながら、かつ豊かなデータを得るために、データ収集の方法について、質的研究の経験の深い研究者から助言を得ながら、データ収集方法について慎重に検討した。3.資料を整えて、本学の看護研究倫理審査委員会に提出し、一部修正のうえ承認を得ることが出来た。現在は施設を通じて対象者を紹介していただき、インタビューを開始したところである。今年度はデータ収集の準備を丁寧に行ったことや、倫理審査委員会への提出とその後の修正などに、当初予定していた以上に時間を費やした。さらに、症状について語ってくださる対象者を得ることに難航しているために、データ収集は平成17年度も続けて行う必要がある。しかし、対象者に気持ちよく語っていただくためにも、この期間は必要なものであると考えている。今後も、紹介を依頼している施設に何度か様子を伺ったり、依頼する施設をひろげながら、1例でも多くの豊かなデータが得られるよう努力したい。
デジタルデザインを応用したiPS細胞の新たな垂直的歯槽骨造成術の開発

間葉系幹細胞の骨形成促進作用を有する化合物として検出されたPKC阻害薬(isoH-7)は,iPS細胞の骨芽細胞への分化を促進することが明らかとなった。また,CAD/CAMを用いたドーム型チタンメンブレンのモールドデザインを検討し,造成モールドを作製した。さらに,PKC阻害薬を加えて分化誘導を行ったiPS細胞凝集体をマウス背皮下に移植した結果,腫瘍形成を確認したものの,通常誘導と比較して腫瘍の大きさは小さくなった。プロトコールの改良を行うことで,作製した垂直的骨造成モールドと併せた自己由来細胞であるiPS細胞を用いた新たな骨造成方法となる可能性が示唆された。補綴・インプラント治療において,広範囲かつ垂直的な骨欠損部位に対して,安全かつ確実に欠損骨を再生する「垂直的骨造成技術」が求められている。本研究の目的は,ケミカルバイオロジーおよびデジタルデザインによる立体的なスキャフォールドの設計によって,iPS細胞とインプラント体間におけるオッセオインテグレーションの獲得を可能とする垂直的骨造成技術を開発することである。これまで行ってきたケミカルバイオロジーのアプローチによる,独自に構築した小分子化合物ライブラリースクリーニングの結果から,間葉系幹細胞の骨形成促進作用を有する化合物としてPKC阻害薬が検出された。このPKC阻害薬は,骨芽細胞分化誘導実験の結果,iPS細胞の骨芽細胞への分化を促進することが明らかとなった。さらに,垂直的骨造成モデルを確立するため,デジタルデンティストリーのアプローチから,CAD/CAMを用いて,移植および骨造成に適したドーム型チタンメンブレンのモールドデザインを検討した。今後は,iPS細胞ならびに,骨芽細胞促進小分子化合物,骨造成モールドを用いて,動物実験に移行し,さらには造成骨にインプラントを埋入し,オッセオインテグレーションの獲得に関して,評価を行っていく予定である。これらの結果は,自己由来細胞であるiPS細胞を用いて,骨欠損部にあわせた新たな垂直的骨造成モデルとなる可能性を示しており,今後の研究の発展が期待される。iPS細胞の骨芽細胞分化に促進的に作用する小分子化合物を同定でき,さらに垂直的骨造成モデルに必要なモールドデザインを作製できているため。補綴・インプラント治療において,広範囲かつ垂直的な骨欠損部位に対して,安全かつ確実に欠損骨を再生する「垂直的骨造成技術」が求められている.本研究の目的は,ケミカルバイオロジーおよびデジタルデザインによる立体的なスキャフォールドの設計によって,iPS細胞とインプラント体間におけるオッセオインテグレーションの獲得を可能とする垂直的骨造成技術を開発することである.平成27年度は,これまで行ってきたケミカルバイオロジーのアプローチによる,独自に構築した小分子化合物ライブラリースクリーニングの結果から,間葉系幹細胞の骨形成促進作用を有する化合物としてPKC阻害薬が検出された.このPKC阻害薬は,iPS細胞の骨芽細胞への分化を促進することが明らかとなった.さらに,垂直的骨造成モデルを確立するため,デジタルデンティストリーのアプローチから,CAD/CAMを用いて,移植および骨造成に適したドーム型チタンモールドを作成した.平成28年度は,これらの結果をふまえて動物実験に移行し,これまでに確立しているiPS細胞の骨芽細胞分化誘導方法に,PKC阻害薬を加えて分化誘導を行ったiPS細胞凝集体をマウス皮下に移植した結果,腫瘍形成を確認した.しかし,通常誘導と比較して,腫瘍の大きさは小さくなったことから,プロトコールの改良を行うことで,自己由来細胞であるiPS細胞を用いた新たな骨造成方法となる可能性が示唆された.いっぽう,作製した垂直的骨造成モールドは,既存の骨補填材の経時的評価方法の確立としても応用できる可能性があり,今後の研究の発展が期待される.間葉系幹細胞の骨形成促進作用を有する化合物として検出されたPKC阻害薬(isoH-7)は,iPS細胞の骨芽細胞への分化を促進することが明らかとなった。今後は,同定したPKC阻害薬が,iPS細胞の骨芽細胞分化に与える影響を検討し,iPS細胞の分化誘導に関する三次元培養の至適条件を検討する。さらに,骨欠損にあわせた垂直的骨造成モデルに用いるために作製したモールドデザインを,CAD/CAMを用いて作製し,動物実験を行う。歯科補綴学・再生医学当初予定していた計画より研究の進行が順調に進み、次年度に使用した方が効率的であるため。細胞の三次元培養に向けた化合物の詳細な至適濃度の検討を行う。
ベンガル語ベンガル文学の総合的研究

本科研の1年目の研究業績として、30年度は以下の作業を行った。1)ベンガル語関連の課題としては、辞書作成に向けての基礎作業を進めた。具体的にはすでに作成済みのCEFR基準におけるA1,A2レベルのベンガル語ー日本語語彙集を辞書のかたちに改める作業を進めたが、まずは辞書としての記述のしかたを統一するために、ほかのインド系言語の辞書(作成中のものを含む)における記述様式や問題点を精査した。その上でとりあえずのかたちで辞書作成を進めつつある。2)ベンガル語教育を合理的、発展的に行うためのワークショップをインド(コルカタ)で開催、非ベンガル語話者に対するベンガル語教育について協議を行った。ワークショップでは英語を母語とするもの、日本語を母語とするもの、さらにインドの他言語を母語とするものに対してベンガル語教育を行った経験を持つ教員、研究者が一同に会し、共通の問題などについて話し合った。ベンガル語の場合、辞書とテキストが充実していないことはどのケースにおいても問題となった。3)ベンガル文学関連の課題としては、文学史記述に関して、研究協力者と協議を行った。その際、現在の東西ベンガル(バングラデシュおよびインド、西ベンガル州)で共通となる部分、特に中世におけるベンガル文学をどのように捉えるかがひとつの鍵になるとの指摘がなされ、当面中世に焦点を当てつつ総合的にベンガル文学を考えていくという方向性が示された。4)3)の協議を受け、中世ベンガル文学を中心としたアンソロジーを作成する準備作業を始めた。すでにタゴールの読本を作成していることから、今回はベンガル文学の始まりであるチョルジャポドからタゴール以前の近代初期の作品までを含めることとし、必要とされる作品の選定を始めた。本研究はベンガル語学とベンガル文学の総合的研究であるが、具体的な作業は語学系、文学系の二本立てとなっている。うち、文学系の作業は比較的順調で、文学史に関する協議その他を終え、中世を中心としたタゴール以前の主だった作品を集約したアンソロジーを作成するべく作業、研究を進めるに至った。中世の作品はテキストの問題、またベンガル語の語法など多くの問題も含んでおり、慎重に進めなければならないが、研究協力者の助力により、テキストの選定も一定程度すでに行われている。語学系の作業は当初予想していたよりも膨大で、着々と進めてはいるものの最終的な目標(CEFRのB2レベルまでの辞書作成)に到達できるかは微妙なところである。現状としては辞書の記述の方式を決定するにあたり、見出し語の設定のしかた、綴りの不統一などにどのように対処するか等、ほかのインド系言語の対訳辞書を参考にしつつ方針を定めつつある。一部では実際の辞書記述作業に入っているものの、作業が膨大で当初計画した人手ではなかなか予定通りに進まないのが現状である。その他、語学系ではベンガル語教育に関するワークショップを通して問題点が整理されるなどの成果があった。すでに述べたとおり、語学系の作業は膨大で、当初の予定通りのところまで進められるかどうか現状では不透明だが、できる範囲で粛々と進め、多少規模を縮小しても、今後二年間である程度まとまった成果をもたらすつもりである。具体的には当初B2レベルまでを目標としていた辞書作成をA2レベルまでとすることも考えられる。当初の予定通りB2レベルまで完成したとしてもまだ辞書として発行するには不足があるので、いずれにしてもこの部分は印刷出版は考えていない。ただし段階的に電子媒体で公開するつもりであり、また学生向けには簡易的に印刷したものを配布することも検討している。文学系の課題については、今年度主だった中世ベンガル文学のテキストを読み込み、ノートを作成してアンソロジー(読本)出版への目処をつけるつもりである。必要に応じて来年度も引き続きノート作成を行い、来年度の終わりまでには印刷製本する予定となっている。またタゴール後のベンガル文学の状況については、今年度、もしくは来年度に東西ベンガルから研究者、もしくは文学者を招いてワークショップを行い、現状についてもある程度まとめ、なんらかのかたちで成果物を出したいと考えている。

すでにタゴールの読本を作成していることから、今回はベンガル文学の始まりであるチョルジャポドからタゴール以前の近代初期の作品までを含めることとし、必要とされる作品の選定を始めた。本研究はベンガル語学とベンガル文学の総合的研究であるが、具体的な作業は語学系、文学系の二本立てとなっている。うち、文学系の作業は比較的順調で、文学史に関する協議その他を終え、中世を中心としたタゴール以前の主だった作品を集約したアンソロジーを作成するべく作業、研究を進めるに至った。中世の作品はテキストの問題、またベンガル語の語法など多くの問題も含んでおり、慎重に進めなければならないが、研究協力者の助力により、テキストの選定も一定程度すでに行われている。語学系の作業は当初予想していたよりも膨大で、着々と進めてはいるものの最終的な目標(CEFRのB2レベルまでの辞書作成)に到達できるかは微妙なところである。現状としては辞書の記述の方式を決定するにあたり、見出し語の設定のしかた、綴りの不統一などにどのように対処するか等、ほかのインド系言語の対訳辞書を参考にしつつ方針を定めつつある。一部では実際の辞書記述作業に入っているものの、作業が膨大で当初計画した人手ではなかなか予定通りに進まないのが現状である。その他、語学系ではベンガル語教育に関するワークショップを通して問題点が整理されるなどの成果があった。すでに述べたとおり、語学系の作業は膨大で、当初の予定通りのところまで進められるかどうか現状では不透明だが、できる範囲で粛々と進め、多少規模を縮小しても、今後二年間である程度まとまった成果をもたらすつもりである。具体的には当初B2レベルまでを目標としていた辞書作成をA2レベルまでとすることも考えられる。当初の予定通りB2レベルまで完成したとしてもまだ辞書として発行するには不足があるので、いずれにしてもこの部分は印刷出版は考えていない。ただし段階的に電子媒体で公開するつもりであり、また学生向けには簡易的に印刷したものを配布することも検討している。文学系の課題については、今年度主だった中世ベンガル文学のテキストを読み込み、ノートを作成してアンソロジー(読本)出版への目処をつけるつもりである。必要に応じて来年度も引き続きノート作成を行い、来年度の終わりまでには印刷製本する予定となっている。またタゴール後のベンガル文学の状況については、今年度、もしくは来年度に東西ベンガルから研究者、もしくは文学者を招いてワークショップを行い、現状についてもある程度まとめ、なんらかのかたちで成果物を出したいと考えている。
ヒトにおける磁気感覚の検討

ヒト網膜上に発現しているhCRYという磁気センサーに注目し、ヒトが主観的に磁気刺激を知覚できるかどうかについて、音と磁気の同期に対する順応という認知心理学的な手法を応用して、複数の種類の実験により検証した。その結果、いずれの実験においても磁気知覚能力を支持する有力な結果は得られず、少なくとも本研究で用いた磁気呈示手法の刺激については、ヒトは主観的に知覚で出来ていないという結論に至った。前例のない研究計画であったため、2014年度はまず機関内倫理委員会の承認を得たのち、磁気刺激呈示デバイスの作成及び予備実験を行った。この中で、当初の長期順応実験に先立ち、短期順応の予備実験を行うように一部計画を変更した。これは磁気知覚の有無を確かめるとともに、継続磁気刺激呈示の安全性確認のためである。磁気刺激装置では、当初予定していたモバイル型装置の作成に先立ち、PCからUSB接続したArduinoを経由して外部電源AC100VをDC12Vに減圧・整流して電磁石をON/OFFするという手法を採用した。上半期のうちに、メガネフレームに電磁石を取り付け、眼球網膜から近距離で磁気刺激を発生させる刺激呈示を行える装置の作成が完了し、倫理委員会の承認を得た。以上の実験装置を用いて順応による予備実験を行った。予備実験では1日30分程度の磁気刺激順応(磁気刺激のON/OFFを0.5Hzから2Hzで繰り返し、受動的に刺激を受けるという順応)を行い、その前後に磁気刺激検出実験を行った。ヒト網膜のタンパクにおける磁気刺激の検出を示唆するデータは今のところ得られていない。予備実験の結果を受けて実験計画について再検討し、予定通り(1)モバイル型デバイスを作成して移動中など常に磁気刺激を呈示できるようにして順応時間を長期化する、また(2)順応時に報酬を得られるような能動的課題を実施する(例えば磁気刺激が伴って呈示された刺激を選択した場合には報酬が得られるなど)、という二通りの実験準備を進めた。前年度に作成した磁気及び音実験刺激提示装置を利用して、磁気知覚の存在を示唆する証拠を得るための実験を複数行った。第一に、前年度に引き続き1日30分程度の磁気刺激順応として、磁気刺激の提示・非提示と音刺激の提示・非提示を同期させた0.5Hzから2Hzの刺激提示を経験し、定期的に磁気刺激のみの提示有無の弁別が可能かどうか検査するというものである。この実験は少数の被験者に対して実施した。第二に、そもそもの磁気知覚有無の個人差が考えられたため、比較的多数の被験者に対して1分程度、磁気刺激と音刺激を同時に提示して、音の提示中に磁気から発せられる信号を検出できるかどうか検査した。いずれの結果からも磁気知覚の存在を支持する結果は今のところ得られていない。また、ヒト磁気知覚を研究する工学系研究者と知り合ったため、お互いの研究進捗状況を報告して把握し、可能性のある研究手法を議論した。その結果として、脳波測定の実施を計画し、磁気刺激中に脳波を測定する実験プロトコルを準備した。また眼球運動に関する国際会議に参加して、磁気刺激関連の研究について現状把握を行った。当初2年間の研究計画であったが、申請段階で磁気知覚の発見に成功する可能性を5%程度と見積もっており、発見していない現状は予想外の状況ではない。しかし、発見に成功した時の意義の大きさを考慮し、1年間研究期間を延長して、磁気知覚の発見に向けた更なる工夫により研究をすすめることとした。延長期間では当初計画通り行動をとおした磁気知覚の発見とともに、脳波計測を利用して磁気刺激に対して脳神経系がどのように反応しているかを探ることとする。磁気知覚の存在を支持する証拠を発見できないため。但しこの状況は当初の予想を外れるものではない。当初2年間の研究計画であったが、1年間研究期間を延長して、磁気知覚の発見に向けた更なる工夫により研究をすすめることとした。前年度までに作成した磁気及び音実験刺激提示装置を利用して、磁気知覚の存在を示唆する証拠を得るための実験を複数行った。前年度までの結果から、少人数への長時間順のよりも大規模サンプルに対する磁気知覚能力者の発見を第一の目的とした。大規模サンプル用の磁気知覚実験として、短時間順応の前後に4度の磁気知覚テストを含むプロトコルを開発し、75名程度の実験参加者に対して実験を実施した。実験においては、2肢強制選択法により、バイアスを取り除き、磁気を検出できるかどうかを客観的に定量化する指標を用いた。実験を行ったところ8000試行以上のテストに対して正答率が50%から統計的に有意に逸脱しないという、(少なくとも本研究で用いたプロトコルにおける)磁気知覚の顕在化の不可能性を強く示す結果が得られた。申請段階で磁気知覚の発見に成功する可能性を5%程度と見積もっており、発見していない現状は予想外の状況ではない。本研究の結果は、これまで度々検証されてきた磁気知覚の可能性について、少なくとも単純な磁気刺激では不可能である、ということを示唆するものであり、Null Resultとして研究報告を行う予定である。本科研費補助事業に関連して、心理学的な磁気知覚研究の紹介として、「ヒト磁気知覚の可能性と現状.」というタイトルで第40回日本磁気学会学術講演会にて研究発表を行った。

その結果、いずれの実験においても磁気知覚能力を支持する有力な結果は得られず、少なくとも本研究で用いた磁気呈示手法の刺激については、ヒトは主観的に知覚で出来ていないという結論に至った。長期順応実験の前に短期順応の予備実験を行うなど、当初計画より一部変更はあったものの、磁気刺激提示装置の作成、順応実験による安全性の確認、実験課題の作成、磁気検出テストの実施など、予定していた内容は概ね順調に進捗している。ヒトにおける磁気知覚を示唆する結果を得ることに注力できる状況を整えることが出来た。脳波測定など新たな手法を取り入れる。認知心理学2014年度の予備実験の結果を踏まえ、ヒトにおける磁気知覚の痕跡を見出すために、(1)モバイル型デバイスを作成して移動中など常に磁気刺激を呈示できるようにして順応時間を長期化する、また(2)順応時に報酬を得られるような能動的課題を実施する(例えば磁気刺激が伴って呈示された刺激を選択した場合には報酬が得られるなど)、といった工夫を加えて引き続き実験を継続する。磁気知覚の存在を支持する結果を得ていないため、成果発表を実施していないことによる。2014年度は主に予備実験がメインとなったこと、実験装置を外注ではなく自作したことによる。成果発表ではなく脳波計測などの新しい手法を試す。最終的には、仮に成功しなかったとしても、試した手法と結果をまとめて公表する。被験者の個人差を考慮し、複数の被験者に対して順応実験を行うための被験者謝金等、またモバイル刺激呈示装置の作成等。
発話事象概念の認知的言語類型論研究

本実績報告書の当該年度は、「発話事象概念」(話者が会話をする際に想起している、自らが参与する発話の場面の概念化)の言語により異なる構造と、多くの言語に共通する構造とを明らかにし、発話事象概念の類型を整理することによって、認知的言語類型論に寄与するという本研究の目的を達成するための第一歩として、主に五つの研究に従事した。(1)英語、日本語、韓国語の未来の出来事を指示する表現(現在時制、証拠性、法などの表現形式)、(2)ごく最近の経験を聞き手に報告し、話題として共有しようとする際に用いられやすい表現形式、(3)一身上の経験を打ち明ける際に用いられやすい表現形式、(4)アイヌ語の文末で用いられる語用標識、(5)英語、日本語、スペイン語、ドイツ語の語用標識、それぞれの意味並びに機能の分析がそれら五つの研究に該当し、いずれも、コーパス・データ(インターネット検索によって収集されたものを含む)や母語話者への聞き取りを通して収集した言語資料を中心に用いた。これら一連の分析から、本研究課題の核となる発話事象概念に働く要素として、視点(語用論的機能に根付く概念的視点)、保持様態(自己経験保持の概念化)、整序(概念内容提示の順序立て)、相互作用(話者の聞き手とのやり取りの概念化)の問題を掘り下げることが出来た。これらのうち、(2)と(3)に関しては、その成果の一部を国際学会で発表すると共に、現段階で把握しうる知見をまとめて、国内外の学術雑誌掲載論文とするための準備を進めている。本研究の前半の2年は、英語、ドイツ語、フランス語と日本語(琉球語を含む)、韓国語、アイヌ語を中心に、広い意味での直示的表現の分析を援用しながら、語用標識・不変化詞を代表とする発話時志向の表現形式の意味・機能の記述と分析を進め、それらの言語に共通する発話事象概念の構造と個々の言語に見られる多様性を明らかにすることを目標に掲げ、二つのグループに分かれて「英語・ドイツ語・フランス語と日本語の当該表現」並びに「日本語・韓国語・アイヌ語の当該表現」の記述・分析を行うことを計画した。本実績報告書が関わる本研究の1年目は、これらの言語のうち、日本語、韓国語、英語、ドイツ語、アイヌ語にスペイン語を加えた六言語の語用標識、不変化詞、時制、指示詞、往来動詞などの直示的表現のデータ収集に着手し、それらの意味と機能についてある程度の記述と分析を実施することが出来た。以上の経過から、本研究課題はおおむね順調に進展していると判断される。今後は、対象となる文法現象並びに扱う言語を更に広げて、引き続き広義の直示的表現、語用標識・不変化詞等の意味・機能を記述し、そこに見出される概念化の分析を進める。それら意味・機能に見出される異同をつぶさに拾い出し、整理することによって、発話事象概念に言語間の差異を超えて共通して見られる諸側面と、個々の言語で異なった現れが確認される諸側面の双方を一つ一つ洗い出す。これらの作業を通して、発話事象概念の構造的理解を深め、認知的言語類型論という立場からの一般化が可能となるよう知見の整理を重ねる。

本実績報告書が関わる本研究の1年目は、これらの言語のうち、日本語、韓国語、英語、ドイツ語、アイヌ語にスペイン語を加えた六言語の語用標識、不変化詞、時制、指示詞、往来動詞などの直示的表現のデータ収集に着手し、それらの意味と機能についてある程度の記述と分析を実施することが出来た。以上の経過から、本研究課題はおおむね順調に進展していると判断される。今後は、対象となる文法現象並びに扱う言語を更に広げて、引き続き広義の直示的表現、語用標識・不変化詞等の意味・機能を記述し、そこに見出される概念化の分析を進める。それら意味・機能に見出される異同をつぶさに拾い出し、整理することによって、発話事象概念に言語間の差異を超えて共通して見られる諸側面と、個々の言語で異なった現れが確認される諸側面の双方を一つ一つ洗い出す。これらの作業を通して、発話事象概念の構造的理解を深め、認知的言語類型論という立場からの一般化が可能となるよう知見の整理を重ねる。初年度に研究分担者の一人と国内学会で発表することを計画していた研究を、その内容の意義と当該研究分野への貢献度を考慮して、次年度の国際学会で発表することとしたことが主な理由である。この新たな計画に従い、翌年分として請求した助成金と合わせて、次年度の国際学会で当該研究を発表する予定である。
光応答性デンドリマ-の合成と機能

デンドリマ-は天然高分子の様に複雑ではないものの、シンプルな高分子として低分子合成的手法を用い自由に分子設計し構造制御が可能な分子である。デンドリマ-化合物は並外れた対称性・高度な枝分かれ・単一な分子量・高い末端官能基密度を持ち、世代が大きくなるにしたがい数nm数十nmの球状高分子となり、タンパク質類似のナノスケール組織体として最近注目されている。我々はデンドリマ-の最大の特徴である単一の分子サイズを刺激により可逆的に変化させ、その特性をコントロールすることを目的に研究を開始した。デンドリマ-の末端に塩基性官能基を持ち、繰り返し単位となる枝骨格にアゾベンゼンを導入した光応答性デンドリマ-は紫外・可視光照射により分子サイズを制御可能なことを明かにした。また、DNA分子との相互作用において分子サイズの影響を強く受けることを支持する結果が得られた。それらの知見をもとに人工ベクターとしての評価を行っている。現在遺伝子治療に用いられているベクターはウイルスやリポソームである。しかしウイルスでは安全性の問題や導入可能な遺伝子の大きさに限界があり、リポソームでは発現が一時的であり、導入効率が低いなどの問題点が指摘されている。今後、光応答性デンドリマ-に核内へ積極的に移行するためのシグナルペプチドを修飾するなどしてこれらの問題点を克服出来るのではないかと考えている。デンドリマ-化合物は分子設計を自由に行い、構造制御が可能な巨大分子である。同様に巨大分子である生体高分子をターゲットとした機能性化合物の素材として今後ますます注目を集めることが期待される。
淡蒼球外節ニューロンの聴覚応答と基底核回路に与える影響の解析

大脳基底核の活動に聴覚情報がどのように関わっているかを解析する為に、淡蒼球外節ニューロンのサブタイプや細胞位置(皮質線条体投射のトポグラフィーとの関係)に着目してそれぞれがどのような音応答を示すかの調査を行った。ウレタン麻酔したLong-Evansラットの淡蒼球外節ニューロンから細胞外ユニット活動を記録し、同時に大脳皮質運動野と聴覚野から局所電位を記録した。脳波パターンからラットの覚醒状態を徐波睡眠期とレム睡眠期に区分し、それぞれの状態で淡蒼球外節ニューロンの自発活動、音応答、皮質局所電位との関係を調査した。ユニット記録終了後、傍細胞染色により記録細胞を標識し、実験終了後に脳を固定、薄切切片を作成して組織化学的手法によるニューロンサブタイプの同定と樹状突起・軸索の可視化を行った。淡蒼球外節における音応答は、大脳皮質聴覚野からの皮質下投射線維が通過する尾側領域においてのみみられ、吻側領域では神経活動パターンに明確な変化は見られなかった。淡蒼球外節ニューロンの音応答は興奮性であった。これは一般的に考えられている大脳皮質投射細胞(興奮性)ー線条体投射細胞(抑制性)ー淡蒼球外節の経路から考えられる応答とは異なっており、近年いくつか報告が見られる大脳皮質から淡蒼球外節への直接入力と思われた。視床や下丘など、その他の聴覚関連皮質下領域からの興奮性入力の可能性もあるため、今後は淡蒼球外節の音応答領域の入出力ターゲットを解剖学的手法も用いて明らかにしていく。今年度は研究代表者が健康上の理由により半年程実験を行うことが出来ず、更に復帰後にも実験装置の不具合や機器の納入遅れが生じ、予定していたin vivo実験記録のデータ収集が大幅に遅れてしまった。実験装置の不具合は音刺激関係であったので、聴覚応答の調査を除いた一連の実験プロセスを主に運動関連領域の淡蒼球外節ニューロンで実施し、解析用プログラムの整備を行いながら、得られた記録からこれまでに報告されている淡蒼球外節ニューロンの性質が実際に見出せることの確認を行うなどした。また、次に実施予定だった神経トレーサー/AAVウイルスを用いた解剖学的な調査の準備を行い、電気活動記録と並行して実験を開始した。現時点で問題は解決しており、電気生理記録のデータ数の蓄積を進めている。本研究計画で得られる主たる知見である『淡蒼球外節ニューロンの音応答』の記録細胞数を早急に拡充する。当初計画では、電気活動記録後に記録細胞のサブタイプを免疫組織化学法により同定し、続いて樹状突起や軸索を可視化させた明視野標本を作製し、それぞれの細胞の形態と軸索投射領域の解析も行う予定だった。しかしながら、ユニット活動記録後の傍細胞染色では遠距離の投射軸索まで鮮明に可視化するのは難しく、解析に耐えうる標本を十分数揃えるのは非常に多くの時間を要する。そこで、組織処理は免疫組織化学法によるニューロンサブタイプ同定までを想定し、細胞体が可視化できる程度の傍細胞染色を、1匹の動物からなるべく多く行う方針に変更する。軸索の投射先の解析はAAVウイルス注入により数個の細胞を可視化することによって、細胞集団として解析する。傍細胞染色によるサブタイプ同定した細胞単位での軸索追跡が行えなくなるので、Cre-loxPシステムを利用して、特定のサブタイプのみに蛍光遺伝子を発現させる手法をとる。淡蒼球外節ニューロンの一部サブタイプにCreを発現している遺伝子改変したLong-Evansラットを研究室で飼育中であるので、軸索追跡実験にはこちらも利用していく。ウイルスを用いた実験は当初計画で最後に予定していた光遺伝学による神経活動操作に必要な手法でもあるので、その準備も兼ねることで、実験計画の遅れを取り戻せるようにする。

今年度は研究代表者が健康上の理由により半年程実験を行うことが出来ず、更に復帰後にも実験装置の不具合や機器の納入遅れが生じ、予定していたin vivo実験記録のデータ収集が大幅に遅れてしまった。実験装置の不具合は音刺激関係であったので、聴覚応答の調査を除いた一連の実験プロセスを主に運動関連領域の淡蒼球外節ニューロンで実施し、解析用プログラムの整備を行いながら、得られた記録からこれまでに報告されている淡蒼球外節ニューロンの性質が実際に見出せることの確認を行うなどした。また、次に実施予定だった神経トレーサー/AAVウイルスを用いた解剖学的な調査の準備を行い、電気活動記録と並行して実験を開始した。現時点で問題は解決しており、電気生理記録のデータ数の蓄積を進めている。本研究計画で得られる主たる知見である『淡蒼球外節ニューロンの音応答』の記録細胞数を早急に拡充する。当初計画では、電気活動記録後に記録細胞のサブタイプを免疫組織化学法により同定し、続いて樹状突起や軸索を可視化させた明視野標本を作製し、それぞれの細胞の形態と軸索投射領域の解析も行う予定だった。しかしながら、ユニット活動記録後の傍細胞染色では遠距離の投射軸索まで鮮明に可視化するのは難しく、解析に耐えうる標本を十分数揃えるのは非常に多くの時間を要する。そこで、組織処理は免疫組織化学法によるニューロンサブタイプ同定までを想定し、細胞体が可視化できる程度の傍細胞染色を、1匹の動物からなるべく多く行う方針に変更する。軸索の投射先の解析はAAVウイルス注入により数個の細胞を可視化することによって、細胞集団として解析する。傍細胞染色によるサブタイプ同定した細胞単位での軸索追跡が行えなくなるので、Cre-loxPシステムを利用して、特定のサブタイプのみに蛍光遺伝子を発現させる手法をとる。淡蒼球外節ニューロンの一部サブタイプにCreを発現している遺伝子改変したLong-Evansラットを研究室で飼育中であるので、軸索追跡実験にはこちらも利用していく。ウイルスを用いた実験は当初計画で最後に予定していた光遺伝学による神経活動操作に必要な手法でもあるので、その準備も兼ねることで、実験計画の遅れを取り戻せるようにする。健康上の理由により半年以上の期間、研究活動が停滞した為に使用額が大幅に計画を下回った。元来の計画で、次年度は試薬・消耗品や実験動物などの分の予算しか計上していなかったが、実験の遅れに伴い今後行う解剖学的調査に必要となる実験器具等を次年度に購入する必要が生じたため、今年度発生した次年度使用額を以て充足する。
急速合体加熱と定常中性粒子ビーム加熱を駆使した球状トーラスの限界ベータ検証実験

合体・リコネクションの加熱が磁場の2乗に比例する巨大加熱であることを実証し,一部磁場反転配位を経由して,合体加熱によって40%を超える超高ベータ球状トカマクの生成に成功した。不安定成長より短時間で生成した配位に後から現れる高ベータ不安定の抑制を試み,危険な不安定はトロイダルモード数20-100の圧力駆動型バルーニングキンク不安定で,成長はプラズマ排出につながること,電流・圧力分布がホローに保ち,深い磁気井戸を有する絶対極小磁場に近い分布ほど同不安定は成長せず,さらに中性粒子ビームでトロイダルシア流を駆動すれば同不安定を人為的に抑制でき,導体壁も不安定のロックを避ければ有用とわかった。初年度は、限界ベータ検証のための設備・計測拡充とリコネクション加熱実験に期待以上の進展があった。特に中性粒子ビーム入射設備NBIは(A)産業技術総合研究所から移設のNBI 0.75MW(25kV)に加え、(B)自主開発NBI(15kV)は0.3MWから0.5MWへ出力引き上げに成功し、(C)(D)大阪大学からNBI(15kV)0.3MWを2台、(E)0.4MWを1台移設し、計画を1.2MW上回る出力確保に成功した。産総研から約2MJの電源移設と合わせて、UTST装置はセンターコイルと平衡磁場コイルの容量・機械強度を増加させ、最終的に従来のプラズマ電流は120kAを300kAに引き上げることに成功した。過去8年間開発してきた2つの2次元計測を拡充し、(a)視線積分されたライン光スペクトルを逆変換するドップラートモグラフィー計測開発では、105チャンネルの2次元イオン温度計測を完成した。(b)レーザの往復反射と飛行時間差を利用した2次元トムソン散乱開発では、3×3点のシステムを完成させ、高精細化も進展した。磁場・電場の2次元計測も2次元磁気プローブ・静電プローブ列によって実現された。これらのシステムを用いて、合体によるリコネクション加熱機構の2次元検証を行なった結果、再結合した磁力線にリコネクションのアウトフローが衝突してファーストショックを形成してイオンが急速加熱されること、電子はシート内のX点でオーム加熱されることが明らかとなった。これらの成果はPhysical ReviewLettersをはじめとした論文として公表した他、実験・理論・観測の研究者が一体となったMR2010国際会議(2010年12月6-9日)を主催し、90名を超す国内外出席者とともに磁気リコネクションの物理解明から宇宙観測、球状トカマク加熱応用までの最新成果をレビューすることができた。本年度は、UTSTのトーラス・ソレノイドコイルの容量・機械強度をアップし、EFコイルも大容量化を完了し、2台のNBIと運用を開始し、TS-4でも超高ベータ球状トカマク実験用に短パルスワッシャーガン型NBIの高出力・短パルス化を進め、0.7MW,15kV,100μsecの高出力を実現し、NBI実験を本格化させた。際だった効果は、低エネルギー・大出力NBIのTS-4で大きく現れ、合体加熱後の高ベータ球状トカマクSTおよび磁場反転配位FRCで10%-30%の磁気・熱エネルギー増加と配位維持効果が認められた。NBIの有無のデータを比較すると磁気・熱エネルギー上昇はNBIのビームパワーを大きく上回っており、加熱だけでなく、NBI由来の高エネルギーイオンが高ベータ平衡の安定性を向上させることがわかってきた。合体・リコネクション加熱の最適化により、STを容易に絶対極小磁場配に変換できるようになったことも大きな進展である。この配位はバルーニングモードに対する安定解析を行うと第2安定状態にあることがわかってきた。以上の高ベータSTの合体加熱と絶対極小磁場配位の形成、FRCのNBI実験の成果はそれぞれFusionEnergyConference2012の日本側論文に選ばれている。また、目玉であるイオン温度、電子温度、磁場の2次元計測も開発を終了して運用を始め、STの合体・リコネクション加熱を画像計測した結果、リコネクション下流でアウトフローがファーストショックを形成してイオンを加熱し、電流シートのオーム加熱が電子を加熱することが明らかになった。この成果はPhysicalReviewLetters誌に掲載された他、超高ベータSTの合体生成の成果と共にEuropeanPhysicalSociety2012年会の基調講演に選ばれている。大きな進展は, 10メガワットを越えるリコネクション加熱を駆使したA) STの同極性合体,B)異極性合体生成FRCへのトロイダル磁場印加の2手法によって,それぞれ適度,極端にHollowな電流密度・熱圧力分布を形成し,超高ベータSTに危険な圧力駆動型・電流駆動型不安定の検証したこと,さらに一定範囲で能動制御に成功したことである。