hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
内耳虚血に対する人工酸素運搬体の効果

人工酸素運搬体の一つであるLiposome-encapsulated hemoglobin(以下、LEH)は、輸血用赤血球の代用品として開発されたものだが、その優れた酸素運搬能・供給能のため、虚血性疾患への応用が検討されている。今回、LEHを内耳虚血前、もしくは虚血1時間後に投与すると、虚血によって生じる難聴や有毛細胞の脱落に対する保護効果を発揮することが判明した。基盤C人工酸素運搬体の一つであるLiposome-encapsulated hemoglobin(以下、LEH)は、輸血用赤血球の代用品として開発されたものだが、その優れた酸素運搬能・供給能のため、虚血性疾患への応用が検討されている。研究の目的:一過性内耳虚血に対する人工酸素運搬体の有用性を検討する突発性難聴は原因不明の感音難聴であり、原因の一つとして内耳虚血が推定されている。今回、一過性内耳虚血に対する人工酸素運搬体の有用性の検討を行っている。この検討により、人工酸素運搬体が突発性難聴の新しい治療法となる可能性がある。実験には後交通動脈が欠損しているスナネズミを用いた。両側の椎骨動脈を絹糸で牽引することにより、後脳虚血を引き起こすことが可能であるが、同時に、前下小脳動脈の分枝である内耳動脈も虚血に陥る。よって、内耳虚血を引き起こすことが可能である。このモデルを用いて、実験を行っている。人工酸素運搬体にはLiposome-encapusulated hemoglobin(LEH)を使用した。LEHはHbをリボソームでカプセル化したもので、Hbが直接血管内皮に作用しないため副作用が少ない利点がある。対象は出生12週から16週の雄のスナネズミを用いた。15分間、両側椎骨動脈を絹糸にて牽引し、一過性内耳虚血を生じさせた。虚血直前に生理食塩水、LEH(高親和性、低親和性の2種類)、同種赤血球をそれぞれ2ml/kg投与し、虚血後の聴力変化をABRを用いて測定した。ABRは8kHz、16kHz、32kHzの3周波数を用いて検討した。現在、研究は進行中であるが、虚血24時間後のABRはLEHを用いた群が閾値変化が減少する傾向にある。今後、実験を進行させ、組織学的な検討も行う予定である。また、虚血後投与でも検討を行う予定である。人工酸素運搬体にはLiposome-encapusulated hemoglobin (LEH)を使用した。LEHはHbをリポソームでカプセル化したもので、Hbが直接血管内皮に作用しないため副作用が少ない利点がある。ABRでの検討では、LEHの投与により有意に聴力の閾値上昇を抑制した。また、高酸素親和性LEHの方が、低酸素親和性LEHと比較して優位に聴力の閾値上昇を抑制していた。組織学的検討でも同様の結果であった。研究の目的:一過性内耳虚血に対する人工酸素運搬体の有用性を検討する。突発性難聴は原因不明の感音難聴であるが、その原因の一つとして内耳虚血が推定されている。今回、突発性難聴の一因と考えられている内耳虚血・再灌流障害に対する人工酸素運搬体の有用性について検討を行った。実験にはスナネズミを用いた。両側の椎骨動脈に絹系をかけ、5gの重りで牽引することにより、後脳虚血を引き起こすことが可能であるが、同時に、前下脳動脈の分枝である内耳動脈も虚血に陥る。このモデルを用いて、実験を行った。

15分間、両側椎骨動脈を絹系にて牽引し、一過性内耳虚血を生じさせた。虚血直前に生理食塩水、LEH(高親和性、低親和性の2種類)、同種赤血球をそれぞれ2ml/kg投与し、虚血後の聴力変化をABRを用いて測定した。ABRは8kHz、16kHz、32kHzの3周波数を用いて検討した。ABRでの検討では、LEHの投与により有意に聴力の閾値上昇を抑制した。また、高酸素親和性LEHの方が、低酸素親和性LEHと比較して優位に聴力閾値上昇を抑制していた。組織学的検討でも同様の結果であった。同様に虚血1時間後にLEHを投与しても、内耳障害に対する保護効果を認めた。今回の結果から、人工酸素運搬体が突発性難聴に対する新にな治療法となり得る可能性が示唆された。基盤C
Rizza構造を許容する正則ベクトル束の微分幾何学とその応用に関する研究

(1)コンパクトな複素多様体M上のRizza構造を許容する正則ベクトル束Eの微分幾何学の研究:複素正則ベクトル束の各ファイバー内の原点を含む強擬凸なbalanced domainから一意的なRizza構造が定まる.正則ベクトル束がnegativeであるための必要十分条件は負曲率のRizza構造を許容すること,すなわち,Rizza-negativeなことである。この条件はGriffith-negativeよりも強い。このことから「Rizza-negative⇒Griffiths-negative⇒negative」がわかる.逆問題の「negative⇒Griffiths-negative」についてはDemailly-Skodaの結果(1980)などが関連すると思われるが,いまだに解決できていない.この逆問題を研究するために,特殊な場合として,Rizza構造が複素Berwaldであって,しかもこれに同伴するHermite構造がGriffiths-negativeならばRizza-negativeであることを証明することができた。特に,Mが複素射影直線の場合には正則ベクトル束は正則直線束の正則直和に分解することから「Rizza-negative⇔Griffiths-negative⇔negative」であることを示した。またコンパクトなリーマン面上のHermiteベクトル束がEinstein条件を満たす場合も同様な結果が得られると予想できる。(2)実Finsler計量の共形的平坦性を特徴付ける曲率テンソルの構成:正則ベクトル束のRizza構造の場合はこの研究課題はすでに終了している。実多様体Mの接束TMのFinsler計量の共形的平坦性を特徴付ける曲率テンソルとして片側射影変換で不変な曲率テンソルを構成し,その消滅が実Finsler計量の共形的平坦性を特徴付けることを証明できた。平成30年度も前年度に引き続き,(1)コンパクトな複素多様体上の,Rizza構造を許容する正則ベクトル束の微分幾何学と,(2)実フィンスラー計量を許容する多様体の共形幾何学を主に研究した。今後も引き続き以下の項目について,研究代表者と研究分担者が共同で研究を遂行する予定である。研究計画【B】フィンスラー幾何学における双対幾何学と共形幾何学に関する研究については,片側射影変換で不変な曲率テンソルが重要な役割を果たすことがわかってきた。この不変な曲率テンソルを介して双対幾何学との関連を,研究分担者(田中恵理子氏)の協力を得て進める予定である。特に、理論物理への応用について共同で研究する。研究計画【C】正則ベクトル束の射影化束をケーラー多様体の族として扱う研究については,この射影化束の全空間をコンパクト複素多様体として捉えて,その構造層を係数とするコホモロジー群を用いて,定空間が射影代数的であるための十分条件を求めた。この条件について、その幾何学的な意味や有用性について研究分担者(小櫃邦夫氏)の協力を得て検証を進める予定である。平成28年度は主に複素フィンスラー計量を持つ正則ベクトル束の研究,特に複素フィンスラー計量が強擬凸な場合,すなわちRizza構造の場合にエルミート幾何学の自然な拡張として,(1)エルミート接続を拡張した複素フィンスラー接続,(2)曲率を用いた正則束の豊富性(ampleness)と負性(negativity)の研究を主に行った。研究の背景にあるものは正則ベクトル束がHartshornの意味で豊富(ample)ならば正曲率のエルミート計量を許容するかという問題である。(逆は正しいことはよく知られている。)この問題については1976年に小林昭七氏が示したように複素フィンスラー幾何学が有用な研究手法と思われる。すなわち,正則束が豊富であるための必要十分条件はその双対束が負曲率の複素フィンスラー計量を許容することであり,この条件は複素フィンスラー接続の曲率を用いて与えられる。正則束の豊富性に関連した研究として,射影代数的な複素多様体の研究がる。例えばコンパクトなケーラータ多様体がどのような条件を満たせば射影代数的かという興味ある問題がある。特に,S.T. Yauは正則断面曲率が負ならばその標準直線束は豊富であり,従ってそのような多様体は射影代数的であるという予想があり,これはD. WuとS.T. Yauにより2015年に肯定的に解決された。D. WuとS.T. Yauによる研究は複素フィンスラー幾何学に自然に拡張される。すなわち,コンパクトな複素多様体が正則断面曲率が負であるようなフィンスラー・ケーラー計量を許容すれば,その多様体は射影代数的であると予想される。この予想については,前回の研究課題で展開した平均化の手法を用いて解決できると考え,今年度はその検証に努めた。今年度は,正則ベクトル束の豊富性の研究のために,Rizza構造を許容すると仮定して研究を行った。特に,(1)特殊な場合として,そのRizza構造がBerwald的である場合に限り研究した。例えば,正則ベクトルが正則直線束との正則直和に分解できればBerwald的なRizza構造を許容することを示し,Rizza構造が負曲率を持てばその正則束の双対束は豊富であることを示した。この結果は第51回フィンスラー幾何学シンポジウムで発表した。この結果を精査し論文にまとめて投稿予定である。

(2)正則束が複素多様体の正則接束の場合,Rizza構造がケーラー性を満たすと仮定し,それから平均化の手法で得られるエルミート計量がケーラー性を満たすかを検証し,その結果,正しいことを証明した。このRizza構造が負の正則断面曲率を持つならば,平均化で得られるケーラー計量の正則断面曲率も負であることを検証できれば,D. WuとS.T. Yauの結果より多様体が射影代数的であることが従う。おおよそ平均化の手法が通用することを確認できている。詳細についての検証は現在進行中である。平成29年度も前年度に引き続き,以下の2項目について研究を遂行した。(1)コンパクトな複素多様体M上のRizza構造を許容する正則ベクトル束Eの微分幾何学の研究:正則ベクトル束がnegativeであるとはその双対束がample(豊富)のときをいい,そのため必要十分条件は小林昭七氏によればそのtautological直線束がnegativeなことである。このことはそのベクトル束がある強い条件をみたすRizza構造を持つことに同値である。またベクトル束が負曲率のHermite構造を許容するときGriffith-negativeとよぶことにすれば,「Griffith-negativeならばnegative」であることがわかる.これらの事実を念頭にベクトル束が負曲率のRizza構造をもつときRizza-negativeであると定義し,「Rizza-negativeならばGriffiths-negative」であることを証明した。逆の問題「negative⇒Griffiths-negative」は難解な問題である。そこで「Griffiths-negative⇒Rizza-negativeか?」を検証することを主な研究課題とした。そのために,Rizza構造が複素Berwaldであって,しかもこれに同伴するHermite構造がGriffiths-negativeならばRizza-negativeであることを証明することができた。(2)実フィンスラー計量の共形的平坦性を特徴付ける曲率テンソルの構成:正則ベクトル束のRizza構造の場合はこの研究課題はすでに終了している。実多様体Mの接束TMのフィンスラー計量の共形的平坦性を特徴付ける曲率テンソルとして片側射影変換で不変な曲率テンソルを構成し,その消滅が実フィンスラー計量の共形的平坦性を特徴付けることを証明できた。平成29年度も前年度に引き続き,(1)Rizza構造を許容するコンパクトな複素多様体上の正則ベクトル束の微分幾何学と,(2)実フィンスラー計量を許容する多様体の共形幾何学を主に研究した。(1)については,計量や接続の平均化の手法を用いて研究を遂行し,ある程度の結果は得られたことから,論文として投稿する準備はほぼ整っている。また(2)の共形幾何学については、ブカレスト工科大学(ルーマニア)で開催された国際会議(DGDS-2017)及び信州大学で開催された国際会議(第15回テンゾル学会)、また第52回フィンスラー幾何学シンポジウム(新潟大学)で発表し意見交換を済ませている。現段階で計算等を最終的にチェックする必要があるとの指摘もあり,その詳細な検証は現在進行中である。(1)コンパクトな複素多様体
新規シグナル伝達抑制分子Spred/SproutyによるMAPキナーゼと骨代謝制御

Spred/Sproutyファミリー分子はRas/Rafに結合して、チロシンキナーゼによるERK/MAP kinase活性化を抑制する調節因子である。Spredは哺乳類では3種類報告されており、我々はSpred1,Spred2それぞれのノックアウト(KO)マウスを作製し、解析を行ってきた。Spred-2欠損マウスは低成長であり、軟骨細胞に異常が認められた。またSpred-1欠損マウスでは頭蓋骨の形成異常が認められた。破骨細胞分化はSpred-1 KOマウスで亢進しており、KOマウスの低成長と関係を現在調べている。Spred1 KOマウスのsplenicosteoclastでTRAP陽性かつ多核の細胞が多くみられた。またマウス胎児繊維芽再棒(MEF)のprimary cultureを行い、各種増殖因子やサイトカイン刺激し運動性、シグナル伝達を検討中である。さらにSprouty4 KOマウスはback crossを進めながら、表現系を解析中である。また我々は同じくチロシンキナーゼ経路を正に制御する分子SH2-Bにも着目して研究を行っている。SH2-B欠損マウスではインスリンのシグナルが減弱しておりインスリン抵抗性を示した。さらに脂肪細胞分化を調べたところPPARγ転写因子の誘導が抑制されており脂肪細胞分化の顕著な抑制が認められた。この作用はSH2-BがAktのシグナルを増強する分子であることによって説明できる。さらにSH2-Bの樹状細胞(DC)における機能を検討した、RT-PCR, ELISAの結果、KODCではWTと比べてLPS刺激ではIL-6,TNFaが高く、CPG,polyIc刺激では差が認められなかった。DCの表面マーカーCD40,CD86,classIIは差がみられなかった。更にannexinV.PI染色によりDCのapoptosisを検討したが、差はみられなかった。更に細胞内のシグナル伝達についてWestern blotにて確認したが、CPG,polyIcでは顕著な差は認められなかったが、LPS刺激でSH2Bのband sift及びAktのリン酸化の減弱が認められた。その他のシグナルには大きな差はみられなかった。今後SH2-BのTLRシグナルにおける意義を明らかにしたい。Spred1はマスト細胞や好酸球などの末梢血液細胞の増殖を、Spred2は胎児期の血球発生を負に制御することを示した。Spredもともと造血組織に多く発現し、Spred-1,Spred-2それぞれの単独KOマウスも好酸球、マスト細胞、赤血球などの産生亢進が認められた。Spred1/Spred-2のDouble-KO(DKO)マウスはリンパ管の過形成によりE1214に死亡する。SpredはVEGF-Cのシグナルをリンパ管内皮細胞内で制御するのか、あるいは血球細胞と血管/リンパ管前駆細胞との相互作用を調節するか、いずれかの作用があるものと考えられる。現在DKOマウスの解析をすすめている。さらに脂肪細胞分化を調べたところPPARγ転写因子の誘導が抑制されており脂肪紬胞分化の顕著な抑制が認められた。さらにSH2-Bの癌化への影響等を調査する予定である。DCの表面マーカーCD

40,CD86,classIIは差がみられなかった。更にannexinV.PI染色によりDCのapoptosisを検討したが、差はみられなかった。更に細胞内のシグナル伝達についてWestern blotにて確認したが、CPG,polyIcでは顕著な差は認められなかったが、LPS刺激でSH2Bのband sift及びAktのリン酸化の減弱が認められた。その他のシグナルには大きな差はみられなかった。今後SH2-BのTLRシグナルにおける意義を明らかにしたい。
地殼応力の三次元計測評価における圧力データの物理的背景に関する破壊力学的研究

水圧破砕による地殼応力計測法は,深部の地殼応力を定量的に計測できるほとんど唯一の方法として,世界各国で実施例が積み重ねられて来たが,この経験を通して,従来の水圧破砕地殼応力計測法には多くの問題点が内在していることが,しだいに明らかになって来た。この基本的な原因は,水圧破砕地殼応力計測法において用いられる基礎観測データすなわち破断水圧,き裂開口圧及びき裂閉口圧の物理的意味が未解明のまま実用に供されて来た点にある。本研究は,岩石破壊力学に基づくアプローチと室内模擬水圧破砕実験とにより,上述の物理的意味を検討するとともに,観測データの客観的決定法を開発したものである。継続2年計画の初年度である平成3年度では,破断水圧及び縦き裂の閉口圧についての検討を行った。破断水圧については,水圧破砕時の坑井壁からのき裂初生に関する局所応力破壊基準なる新しい基準を導入することで,破断水圧に加圧速度依存性及び坑井半径依存性を明解に説明することに成功した。さらに,室内模擬実験による検証を行った。従来,破断水圧は上述の2つの依存性の物理的背景が未解明であったため,データとしては重要視されていなかったが,本研究により,き裂面垂直方向の応力のみでなくこれと直交する2方向の応力の情報も含んだ極めて重要なデータとして使用できることが明らかになった。縦き裂のき裂閉口圧については,まず,破壊力学に基づく数値シミュレーションを実施して,水圧破砕により作成されたき裂の,シャットイン後の閉口挙動を明らかにした。その結果,岩体内への水の透水によるき裂内水圧の減少により引き起こされるシャットイン後のき裂閉口過程は,次の3つの段階に分けることが出来ることがわかった。すなわち,き裂全体が開口している状態から開口変位が漸減しき裂先端が閉じ始めるまでの第1段階,き裂閉口部が坑井表面に向かって広がりき裂全体が閉じるまでの第2段階,これ以後の第3段階である。しかも,最小地殼圧縮応力は第1段階の終端部の水圧に極めて近いことがわかった。さらに,各段階において,水圧減少速度の逆数と水圧との間に線形関係が成立することを示し,このことを利用して,き裂閉口圧を確定的かつ客観的に決定する方法を開発した。次に,日米両者で実施した室内並びにフィールド実験で得られたシャットイン曲線を,水圧減少速度の逆数と水圧との関係で整理し,上述の知見,すなわち,3直線近似が成立することを実証すると供に,高圧側からみて第1,第2直線の交点から最小地殼圧縮力を決定出来ることを検証した。平成4年度においては,破断水圧以降のき裂成長時のボアホール水圧挙動,き裂開口圧及び横き裂閉口圧の検討を行った。まず,き裂初生以降一定流量で加圧を続けた際のボアホール水圧の大きさと,き裂面垂直方向の地殼圧縮応力の大きさとの差は,き裂初生からの経過時間の立方根の逆数の正比例することを明らかにし,き裂面垂直方向の地殼圧縮応力の大きさを評価する方法を開発した。さらに,室内実験によりこの方法の妥当正を検証した。次に再加圧時のき裂開口挙動を数値シュミレーションで再現し室内実験で検証した。その結果,以下のことが明らかになった。すなわち,再加圧によりき裂が開口しても,すぐにはボアホール水圧と時間の関係に顕著な変化は現れず,ボアホール水圧と時間の関係が明らかに非線形になり始めるときのボアホール水圧(いわゆるき裂開口圧)は,き裂が実際に開口し始めるときのボアホール水圧より高くなる。しかも,このき裂開口圧は,き裂面内方向の垂直応力の影響をほとんど受けないとともに,圧入流量が小さくなるに従って,き裂面垂直方向の地殼圧縮応力の大きさに漸近してゆく。したがって,圧入流量を種々変化させてき裂開口圧を測定し圧力流入が小さくなるときの漸近似を求めることにより,その漸近値としてき裂面垂直方向の地殼圧縮応力を評価できることになる。最後に,横き裂の閉口挙動について解析を行った。その結果,閉口過程は,縦き裂の場合と同じく,き裂縁が閉じ始めるまでと,き裂全体が閉じるまで及びそれ以降の3段階に分けられ,第1,3段階では水圧の時間降下率の逆数と水圧の間に線形関係が存在し,き裂閉口圧は,第1段階終末での水圧として与えられることがわかった。

破断水圧については,水圧破砕時の坑井壁からのき裂初生に関する局所応力破壊基準なる新しい基準を導入することで,破断水圧に加圧速度依存性及び坑井半径依存性を明解に説明することに成功した。さらに,室内模擬実験による検証を行った。従来,破断水圧は上述の2つの依存性の物理的背景が未解明であったため,データとしては重要視されていなかったが,本研究により,き裂面垂直方向の応力のみでなくこれと直交する2方向の応力の情報も含んだ極めて重要なデータとして使用できることが明らかになった。縦き裂のき裂閉口圧については,まず,破壊力学に基づく数値シミュレーションを実施して,水圧破砕により作成されたき裂の,シャットイン後の閉口挙動を明らかにした。その結果,岩体内への水の透水によるき裂内水圧の減少により引き起こされるシャットイン後のき裂閉口過程は,次の3つの段階に分けることが出来ることがわかった。すなわち,き裂全体が開口している状態から開口変位が漸減しき裂先端が閉じ始めるまでの第1段階,き裂閉口部が坑井表面に向かって広がりき裂全体が閉じるまでの第2段階,これ以後の第3段階である。しかも,最小地殼圧縮応力は第1段階の終端部の水圧に極めて近いことがわかった。さらに,各段階において,水圧減少速度の逆数と水圧との間に線形関係が成立することを示し,このことを利用して,き裂閉口圧を確定的かつ客観的に決定する方法を開発した。次に,日米両者で実施した室内並びにフィールド実験で得られたシャットイン曲線を,水圧減少速度の逆数と水圧との関係で整理し,上述の知見,すなわち,3直線近似が成立することを実証すると供に,高圧側からみて第1,第2直線の交点から最小地殼圧縮力を決定出来ることを検証した。平成4年度においては,破断水圧以降のき裂成長時のボアホール水圧挙動,き裂開口圧及び横き裂閉口圧の検討を行った。まず,き裂初生以降一定流量で加圧を続けた際のボアホール水圧の大きさと,き裂面垂直方向の地殼圧縮応力の大きさとの差は,き裂初生からの経過時間の立方根の逆数の正比例することを明らかにし,き裂面垂直方向の地殼圧縮応力の大きさを評価する方法を開発した。さらに,室内実験によりこの方法の妥当正を検証した。次に再加圧時のき裂開口挙動を数値シュミレーションで再現し室内実験で検証した。その結果,以下のことが明らかになった。すなわち,再加圧によりき裂が開口しても,すぐにはボアホール水圧と時間の関係に顕著な変化は現れず,ボアホール水圧と時間の関係が明らかに非線形になり始めるときのボアホール水圧(いわゆるき裂開口圧)は,き裂が実際に開口し始めるときのボアホール水圧より高くなる。しかも,このき裂開口圧は,き裂面内方向の垂直応力の影響をほとんど受けないとともに,圧入流量が小さくなるに従って,き裂面垂直方向の地殼圧縮応力の大きさに漸近してゆく。したがって,圧入流量を種々変化させてき裂開口圧を測定し圧力流入が小さくなるときの漸近似を求めることにより,その漸近値としてき裂面垂直方向の地殼圧縮応力を評価できることになる。最後に,横き裂の閉口挙動について解析を行った。その結果,閉口過程は,縦き裂の場合と同じく,き裂縁が閉じ始めるまでと,き裂全体が閉じるまで及びそれ以降の3段階に分けられ,第1,3段階では水圧の時間降下率の逆数と水圧の間に線形関係が存在し,き裂閉口圧は,第1段階終末での水圧として与えられることがわかった。水圧破砕地殻応力計測において用いられる圧力デ-タの内、破断水圧及びき裂閉口圧の物理的背景を解明すると共に、確定的決定法を検討した。破断水圧については、水圧破砕時の坑井壁からのき裂初生に関する局所応力破壊基準なる新しい基準を導入することで、破断水圧の加圧速度依存性及び坑井半径依存性を明解に説明することに成功した。さらに、室内模擬実験による検証を行った。
放射線量の差により細胞外と核内で異なる防御応答を示すシャペロンとその結合タンパク

annexin IIは、シャペロンHSP27と結合し細胞質に局在するが、細胞外や核内にも存在する。しかし、細胞外放出機構や細胞外・核内での機能は十分には解明されていない。申請者は、シャペロンとその結合タンパク質が、「細胞外・表面からの作用」と「核内での損傷DNA修復過程」の2つの機構により、細胞を放射線抵抗化すると考えている。この機構の存在を明らかにするために、1)線量別ストレス曝露後のシャペロンとその結合タンパク質の代謝変動の解析2)細胞外での機能の解析3)核内の損傷DNA修復過程への関与の解析を行うことを目的としている。今年度は、1)では、線量別ストレス曝露前後の細胞外への放出を調べた。ストレス抵抗性の細胞では、低線量X線照射後、シャペロンHSP27とその結合タンパク質であるannexin IIの放出が認められた。この細胞外放出は低線量特異的であり、高線量では認められなかった。他のシャペロンGRP78とGRP94の低線量X線依存的放出は認められなかった。細胞外放出は、X線のほかに、過酸化水素処理によっても促進され、抗酸化剤や酸化シグナル伝達分子の阻害剤により抑制された。2)の機能の解析では、これまでに、細胞外のannexin II添加によるUVC抵抗化の機序は、PI3Kシグナルを介するBCl-xL/Bax比の上昇によるアポトーシス抑制であることを明らかにしていた。さらに、XPA発現抑制実験などによって、この作用にDNA修復機構は関与しないことを明らかにした。また、recombinant annexin IIの培養液への添加により、HeLa細胞などがX線抵抗化することを新たに見出した。細胞内のannexin IIはUVCだけでなくUVBに対する抵抗化にも関わることを見出した。そこで、3)では、annexin IIの発現量を増減させた細胞について、UVCとUVBによる損傷DNA修復能力を調べた。その結果、発現量の増減に応じて損傷修復能力が増減したことから、annexin IIの修復過程への関与が示唆された。申請者は、シャペロンとその結合タンパク質が、「細胞外・表面からの作用」と「核内での損傷DNA修復過程への関与」の異なる機構により、細胞を放射線抵抗化すると考えている。この機構の存在を明らかにするために、本年度は、HSP27とその結合タンパク質annexin IIや他のシャペロン(GRP78,GRP94など)について、1)線量別ストレス曝露後のシャペロンとその結合タンパク質の代謝変動の解析2)細胞外での機能の解析3)核内の損傷DNA修復過程への関与の解析を行った。annexin IIはUVCだけでなくUVBに対する抵抗化にも関わることを見出した。そこで、3)では、annexin IIの発現量を増減させた細胞について、UVCとUVBによる損傷DNAの修復能力を調べた。この成果をBiosci.Biotech.Biochem., 77:307-311,2013に発表した。これまでの本研究で、1)ストレス抵抗性の細胞では、低線量X線(0.2 Gy)照射後、シャペロンHSP27とその結合タンパク質であるannexin IIの放出量が増加することを見出した。機能解析では、2)細胞外のannexin IIが、子宮頸癌由来HeLa細胞や膵臓癌由来細胞における抗癌剤やX線に対する致死抵抗性に関わることを見出した。平成26年度は主に、annexin II細胞外放出機構の検討を行った。放出量の増加は、低線量X線照射後には認められたが、UVC照射後顕著には観察されなかった。また、放出量増加は抗酸化剤N-acetyl cysteine(NAC)処理により抑制された。細胞内の酸化ストレス応答シグナル分子ATM, p38 MAPK, PI3K, Erk1/2の活性化状態を調べた結果、低線量X線照射後p38 MAPKの活性化が亢進していた。さらに、p38 MAPK阻害剤SB203580で前処理すると低線量X線による放出量増加が抑制された。また、過酸化水素(酸化ストレス剤)処理によるannexin II細胞外放出促進もNACおよびSB203580前処理により抑制された。以上から、低線量放射線によるannexin A2放出促進には、p38 MAPKを介する酸化ストレスシグナルが関わると考えられた。一方、種々の細胞間での比較実験では、X線および過酸化水素致死抵抗性細胞では、低線量X線照射によるannexin II細胞外放出促進が認められたが、感受性細胞では顕著な促進は認められなかった。これらの結果からも、annexin IIの細胞外放出に酸化ストレス応答が関わることが示唆された。放射線生物学細胞外培養液中のタンパク質の検出方法を、より少量の培養液で可能となるよう改変し、感度も改善した。

この改善により、これまで細胞外タンパク質解析用にシャーレ10枚分の培養液を要していたが2枚分で解析が可能となり、培養液中に放出される因子の解析がより簡便になった。平成24年度に細胞材料としてすい臓がん細胞を用いることで、2)の細胞外の機能解析について初期の予定以上に研究が進展し、annexin IIが細胞外からPI3KやMEKシグナルを介して抗癌剤によるアポトーシス誘導を抑制することを明らかにし、その成果をPancreas 41: 1247-1254, 2012に発表できた。理由は、すでにrecombinant annexin IIの作製が済んでおり、recombinant annexin IIを添加するというシンプルな実験系にしたことで、他のタンパク性の因子の影響を少なくできたためと考えられる。損傷DNA修復能力の解析では、紫外線感受性の異なる同系派生株細胞を用いたことで、annexin IIの発現量の増減による修復能力の変化を、より顕著に検出できたと考えられる。細胞外培養液中のタンパク質の検出方法を、より少量の培養液で可能となるよう改変し、感度も改善した。この改良により、培養液中に放出される因子の解析がより簡便になった。同時に行った種々の細胞における放出量の比較検討において、膵臓癌細胞では放出量が多いことが明らかになった。膵臓癌細胞を用いることで、annexin IIの細胞外機能を検出しやすくなったと考えられる。その理由として、膵臓癌細胞では、細胞外annexin IIのリガンドが存在するなど、作用を発揮しやすい環境が整っているためではないか推察される。細胞外機能の研究に加え、当初、平成25年度に予定していた機能発揮の機構の解析も進み、annexin IIが、細胞外からのアポトーシス抑制シグナルを活性化しストレス抵抗化を増加するとの示唆を得た。この成果を得ることができた理由は、すでにrecombinant annexin IIの作製が済んでおり、recombinant annexin IIを添加するというシンプルな実験系にしたことで、他のタンパク性の因子の影響を少なくできたためと考えられる。膵臓癌細胞を用いて、平成25年度に予定していた細胞外annexin IIの機能発揮の機構解析を24年度に行い、成果を得た。平成25年度は、新たに細胞外annexin IIがX線抵抗性に関わることも見出した。また、細胞外放出の解析では、ストレス抵抗性の培養ヒト細胞において、低線量放射線照射後シャペロンHSP27とその結合タンパク質annexin IIがともに放出促進されることを見出した。この放出は低線量に特異的であったことから、低線量放射線照射に特異的なメカニズムが存在する可能性が示唆される。そこで、今後は、1)線量別ストレス曝露後のシャペロンとその結合タンパク質の代謝変動の解析を中心に、ストレス依存的な放出促進であることを示し、低線量特異的な放出促進のメカニズムを明らかにする。
リグニン分解性担子菌-高圧熱圧複合処理による木材からの生分解性成形材料の創製に関する研究

環境負荷の大きい石油化学工業から脱却するため、再生可能な植物資源から生分解性のある高機能成形材料をつくることは、地球環境問題を解決する上で必須な課題である。本研究ではリグニン分解性担子菌と高圧・熱圧複合処理による100%植物材料のみからなる成形材料の開発を目的とした。初めに、木粉の熱可塑化に有効な菌をスクリーニングする目的で、上記の腐朽型を代表する代表的な菌株を選び、ウダイカンバ及びスプルースのプレーナー削片に菌処理を行った。菌処理後熱圧締して成型物を製造した結果、白色腐朽菌C.hirsutusにおいてMOR、白色腐朽菌C.subvermipora及び褐色腐朽菌T.palustrisにおいてMOEの顕著な増加を認めた。これらの菌による木材の熱可塑性の変化を動的粘弾性の変化から検討したところ、成型物の強度向上が見られた腐朽菌処理ではリグニン軟化温度の低温側へのシフトが起きていることが明らかとなった。また、従来リグニン分解力が弱いとされていた、褐色腐朽菌T.palustrisにおいてもリグニンの部分的分解により熱軟化温度が大きく低温側ヘシフトしている現象を見出した。これらの結果に基づき、製材工場から廃棄される微粉末木粉の利用を考慮してラジャータパインの木粉から成型物を作成した。その結果、未処理で160°C、30Mpaの熱圧条件で得られるMOR、MOEがC.subvermiporaやC.hirsutusで処理すると130°C、30Mpaの条件で得られることが示された。また、成型物の強度は、外部可塑剤である水の添加によって向上するが、水の影響はそれぞれの菌の腐朽特性に依存することが示された。C.subvermiporaは、これまでに知られている最も優秀なバイオパルビング菌であり、酵素から離れた場所のリグニンをin situラジカル反応で選択的に分解する特異な能力を有する。今回得られた結果は、こうしたそれぞれの菌の腐朽特性が木材の物理特性に大きな影響を及ぼすことを示す。本研究では木材腐朽菌によりリグニンを部分的に切断した後、高圧・熱圧複合処理により化学薬品を使用することなく成形材料を製造することを目的とした。はじめに成形材料作成に適したリグニン分解性担子菌とその培養条件をスクリーニングするため、当研究室保有の木材腐朽菌からリグニン分解能力に優れる白色腐朽菌とセルロースの分解力が高いとされる代表的な褐色腐朽菌を選んで木粉培養を行った。その結果、白色腐朽菌Ceriporiopsls subvermispora、Coriorus hirsutusおよび褐色腐朽菌Tyromyces palustrisに高い熱可塑性向上効果を認めた。培養済み木粉を熱圧成形して得たペレットの力学的性質を調べた結果、これらの菌で前処理した成型物は、未処理の成型物に比べMORとMOEが向上しており、菌処理をすることによってより少ないエネルギーで木粉成型物が得られることが明らかとなった。腐朽材の動的粘弾性を測定したところ、特にT.palustrisにおいて顕著なリグニンの熱可塑性の増大が認められ、セルロースの分解力が高いとされる褐色腐朽菌処理においてもリグニンの構造変化が起こり、リグニンの熱可塑性が付与されることが明らかとなった。腐朽材の化学成分分析と2重染色法による顕微鏡観察も行った。以上のように、本年度の研究から、木材腐朽菌処理が木材の熱可塑性を向上させ、その結果より少ないエネルギーで高強度の木粉成型物が得られることが示された。

C.subvermiporaは、これまでに知られている最も優秀なバイオパルビング菌であり、酵素から離れた場所のリグニンをin situラジカル反応で選択的に分解する特異な能力を有する。今回得られた結果は、こうしたそれぞれの菌の腐朽特性が木材の物理特性に大きな影響を及ぼすことを示す。
ラム波を用いた織物の全方位弾性率評価システムの構築

本研究では、経糸(縦糸)と緯糸(横糸)を織り合わせた直交異方性材料である織物について、ラム波を用いて力学特性を計測する装置を組み立て、力学特性の異方性を評価することを目的としている。ラム波は、構造物の形状に沿って伝搬する弾性波(ガイド波)の一種である。材料の一部を加振すると、界面で境界条件を満たしながら伝搬し、その伝搬速度は、材料の力学物性(引張・せん断弾性率、ポアソン比)や密度に依存する。伝搬速度の周波数依存性を計測し、直交異方性板を伝搬するラム波の伝搬速度と各物性パラメータとの関係式を用いることで力学物性パラメータが得られる。本年度は、計測システムの構築、実験に用いる織物の選定を行った。計測システムの加振源には、音波(スピーカー)を用いた。織物を局所的に加振させるため、スピーカーを金属製のボックス内に配置し、金属製のパイプを通して、織物に照射した。ラム波の伝搬(測定)方向に一定間隔でレーザードップラー振動計による振動速度計測を行うことで、伝搬速度が得られる。ただし、面内異方性の計測では、測定点が大量(数千から数万点)になることから、電動ステージとオートフォーカス付きレーザードップラー振動計を用いて、自動計測が可能なシステムを構築した。織物をいくつか選定した後、実際に振動速度の計測、解析を行い、15°間隔で各方向の引張弾性率を算出した。横糸方向(0°)、縦糸方向(90°)について、動的粘弾性測定から得られた引張弾性率と比較した結果、よく一致した。また、各方向の弾性率は、横糸方向から縦糸方向の弾性率まで連続的に変化し、音波を加振源とした本システムで織物の引張弾性率の異方性の測定が可能となった。初年度の計画では、織物にラム波を伝搬させ、力学特性を得るために必要な装置構成や測定条件、計算手法を検討し、次年度において多点測定、解析の自動化を行うこととしていたが、初年度において、音波を用いた自動計測システムの構築、引張弾性率の計算手法の決定ができており、当初の計画以上に進展している。初年度において、音波を加振源とした自動計測システムの構築、引張弾性率の計算手法の決定ができている。測定周波数をより高周波数域とすることで、引張弾性率以外の力学物性パラメータである、せん断弾性率やポアソン比の算出が期待できるため、本年度は、超音波領域に拡張したシステム改良を行う。また、測定データから引張・せん断弾性率、ポアソン比を算出するプログラムを作製し、解析の自動化を実施する。

初年度に購入予定であった、オートフォーカス付きレーザードップラー振動計が予定よりも安く購入できたこと、また装置構成の検討を行う上で、冶具などの消耗品を購入予定であったが、音波での計測システムを構築したため、音波以外の加振源使用に必要な消耗品の購入を見送ったことにより、残額が生じた。次年度に、超音波を用いた計測を行う際の消耗品購入費に充てる予定である。
Beclin1複合体形成と細菌感染特異的オートファジーにおけるBcl-xLの役割

オートファジーは細胞内オルガネラや異常タンパク質の分解システムであるが、細胞内に侵入した菌の分解排除システム(このオートファジーはゼノファジーと呼ばれる)としても機能している。通常の(ゼノファジー以外の飢餓誘導性)オートファジー誘導時には、Beclin1、Vps34、Atg14、UVRAGといった分子が複合体を形成する。一方でゼノファジー誘導時にもこれらのBeclin 1複合体構成分子がどのように機能しているのかについては不明な点が多い。そこで申請者らは、Beclin 1および複合体構成分子との相互作用パートナーとして細胞内レセプターの一つであるNLRX1に着目し、細菌感染時のオートファジーの制御に分子間の相互作用がどのように影響しているのかを解析した。NLRX1欠損細胞では細菌(A群レンサ球菌)の侵入が早期に起き、その結果、オートファゴソームの形成およびリソソームとの融合も野生型細胞と比べて早期に起きていた。この時、細菌細胞侵入についてはBeclin 1およびUVRAGの2つの分子が関与してたが、オートファゴソームとリソソームの融合経路にはBeclin 1のみが関与しUVRAGは関与していなかった。またVps34やRubicon、Atg14は細菌の細胞侵入やオートファゴソーム-リソソーム融合に関与しておらず、NLRX1-Beclin 1-UVRAG複合体が細胞侵入およびゼノファジー誘導制御のコア分子であることが示唆された。オートファジーは、栄養飢餓時の細胞内オルガネラやタンパク質を分解することで栄養源の供給を行う生理的システムであるが、同時に、細胞内に侵入した菌の分解排除システムとしても機能している。栄養飢餓時のオートファジー誘導にはBeclin1、Vps34、Atg14といった分子が複合体を形成する必要があり、複合体の形成は細胞死制御因子のBcl-2/Bcl-xLによって制御されている。しかし、細菌感染時のオートファジー誘導におけるBcl-2およびBcl-xLの役割はほとんど分かっていない。このことから、本研究では、細菌感染特異的オートファジーの誘導・制御におけるBcl-xLの生理的な役割と重要性を明らかにすることを目的とした。当該年度において、申請者らはBcl-xLがオートファゴソームとリソソームの融合を直接的に抑制することで、A群レンサ球菌感染時のオートファジーの誘導を制御していることを明らかにした。また、Bcl-xLは、結合パートナーとしてすでに知られているBeclin 1だけでなく、UVRAGとも相互作用し、少なくともこれら3分子の相互作用(複合体形成)によって、A群レンサ球菌の宿主上皮細胞への侵入を抑制していることを明らかにした。栄養飢餓時には上記の複合体にさらにAtg14が結合し、オートファジーの誘導に関わることが報告されていたが、Atg14はA群レンサ球菌の感染によって誘導されるオートファジーや、本菌の宿主細胞侵入の制御には関与していないことも明らかにした。また、栄養飢餓時のオートファジーの制御において強く関連性が示唆されていたBcl-2も、A群レンサ球菌感染時のオートファジー誘導の制御には関与していないことを明らかにした。3年間の研究期間のうち、初年度において本研究に関連する論文を発表することができたため。近年、細胞内オルガネラやタンパク質を分解システムであるオートファジーが、細胞内に侵入した菌の分解排除システムとしても機能していることが明らかになってきた。オートファジー誘導時には、Beclin1、Vps34、Atg14、UVRAGといった分子が複合体を形成していることが知られ、また、その形成が細胞死制御因子であるBcl-2/Bcl-xLをはじめとする様々な分子によって制御されていることもわかってきた。前年度までに申請者らは、細胞死制御因子Bcl-xLが、オートファゴソームとリソソームの融合を直接的に抑制することで、A群レンサ球菌感染時のオートファジーの誘導を制御していることを明らかにしている。Bcl-xLによるオートファジーの制御は、Bcl-xLがBeclin 1に複合体と相互作用することで起こることが示唆される。一方で、現在までに知れていない未知の分子で、同様にBeclin 1複合体と相互作用し、かつオートファジーの制御に関与する分子も数多く存在するものと思われる。そこで当該年度においてはBeclin 1と相互作用する分子候補として細胞内レセプターの一つであるNLRX1に着目し、細菌感染時のオートファジーの制御に両分子の相互作用がどのように影響しているのかを解析した。NLRX1欠損細胞では細菌の侵入が早期に起こること、その結果、オートファゴソームの形成およびリソソームとの融合も野生型細胞と比べて早期に起こることが明らかになった。この現象はNLRX1とBeclin 1の相互作用によって制御されており、細菌感染時にNLRX1がBeclin 1-UVRAG複合体から解離することで複合体が活性化し、エンドサイトーシスおよびオートファジープロセスが通常よりも早期に起こっていることが示唆された。今年度中に本研究に関する論文を発表することは叶わなかったが、NLRX1とBeclin 1に関する研究については一定の進捗があり、2018年3月に行われた細菌学会総会において進捗状況を発表することができた。6-7割程度の解析はすでに終了していることから、残りの解析を加え、次年度中(H30年度)には論文を発表できると思われる。

オートファジーは細胞内オルガネラや異常タンパク質の分解システムであるが、細胞内に侵入した菌の分解排除システム(このオートファジーはゼノファジーと呼ばれる)としても機能している。通常の(ゼノファジー以外の飢餓誘導性)オートファジー誘導時には、Beclin1、Vps34、Atg14、UVRAGといった分子が複合体を形成する。一方でゼノファジー誘導時にもこれらのBeclin 1複合体構成分子がどのように機能しているのかについては不明な点が多い。そこで申請者らは、Beclin 1および複合体構成分子との相互作用パートナーとして細胞内レセプターの一つであるNLRX1に着目し、細菌感染時のオートファジーの制御に分子間の相互作用がどのように影響しているのかを解析した。NLRX1欠損細胞では細菌(A群レンサ球菌)の侵入が早期に起き、その結果、オートファゴソームの形成およびリソソームとの融合も野生型細胞と比べて早期に起きていた。この時、細菌細胞侵入についてはBeclin 1およびUVRAGの2つの分子が関与してたが、オートファゴソームとリソソームの融合経路にはBeclin 1のみが関与しUVRAGは関与していなかった。またVps34やRubicon、Atg14は細菌の細胞侵入やオートファゴソーム-リソソーム融合に関与しておらず、NLRX1-Beclin 1-UVRAG複合体が細胞侵入およびゼノファジー誘導制御のコア分子であることが示唆された。Atg14はA群レンサ球菌の感染時のオートファジー誘導には関与していなかったが、予備試験の結果、Bcl-xLとミトコンドリア外膜上で結合し、栄養飢餓時のオートファジーを制御していることが示唆された。このため、今後はBcl-xL-Atg14の相互作用がどのように栄養飢餓時のオートファジーを制御しているのか、その制御機構を明らかにしていく予定である。また、A群レンサ球菌感染時においては、Bcl-xLはBeclin 1-UVRAG複合体の複合体形成とその活性化に重要であり、複合体の形成と活性化によって本菌の細胞内侵入を制御していることを明らかにしたが、Bcl-xLと同様に、NLRX1というNod like receptorの1つが、Beclin 1-UVRAG複合体、さらには下流のVps34-ILK経路に関与することで本菌の細胞内侵入を制御しているという予備知見を得ることができた。このため、今後は感染時のNLRX1-Beclin 1-UVRAG-Vps34-ILKの相互作用、ならびにシグナルカスケードを詳細に解析していく予定としている。NLRX1が解離したBeclin 1-UVRAG複合体がどのようにしてエンドサイトーシス経路およびオートファジー経路を制御するのか、もう一つ先の制御プロセスを解析する。具体的には、class c Vpsと呼ばれる膜輸送に関与する分子群の細菌感染時の機能を、主にBeclin 1-UVRAGの相互作用の観点から解析する予定である。このため、現在class c Vpsの構成分子の欠損細胞作成と発現体構築を進めているところである。
回転するプラズマの流れ構造形成に関する実験的研究

本課題では同心円筒電極を用いて磁化プラズマの回転流れを変化させることで、不均一磁場領域の回転するプラズマの流れ構造形成を能動的に調べた。特に、磁化領域からイオン非磁化領域までの大域的な流れ構造を、様々な回転流で調べることを目的に研究を行った。回転電極へのバイアス条件を変化させることで、回転の向きや回転強度・分布を選択可能であることを示した。プラズマの回転を強くした時、中心領域の主流の反転が生じる反転流が観測された。沿磁力線プラズマ加速や回転の有無によるイオン非磁化領域の電場構造の変化など、回転が流れ場全体に及ぼす影響について実験的データを基にした議論を展開することが出来た。平成25年度は発散磁場領域における回転するプラズマの流れ構造形成を調べるための新しい実験をスタートさせた。プラズマ生成チャンバーと大口径の拡散チャンバーからなるHYPER-II装置を制作し、プラズマパラメータの放電条件スキャンを行い、沿磁力線方向にマッハ数0.7程度の高速プラズマ流を確認した。また、軸方向の電子密度、電子温度、静電ポテンシャル分布計測から、軸方向への密度減少が磁場配位から予想される分布よりも緩やかであることを明らかにし、磁力線からのプラズマデタッチメントが発生していると思われる初期結果を得ることに成功した。本研究では、1kGから10G(従来の研究よりも一桁程度小さな磁場強度)までの広い磁場領域の流れ構造を詳細に調べることで、磁化・非磁化領域の大域的な流れ構造形成を統一的に明らかにすることを目的にしている。高精度な流速分布計測を行うために、絶対イオン流速の評価が可能なレーザー誘起蛍光ドップラー分光法(LIF法)を採用する。従来のLIF法は装置外部(大気側)に設置した受光系で蛍光を観測するが、本研究で使用する大口径の装置の場合には計測点から観測点までの距離が遠くなるため、高いSN比を稼ぐことが困難となる。そこで、本課題では真空導入可能なLIF受光システムを新しく構築して、計測の高精度化を計ることとした。初年度は、直径40mm、長さ60mmの集光部を持つLIF受光系を制作し、実際に真空容器内でアルゴン中性粒子を対象としたLIF計測を行った。得られたLIFスペクトルはガウス型の速度分布関数をよく再現し、外部設置型のLIFと同程度のSN比でLIF計測が行えることを確認することができた。初年度は、研究立ち上げの初期実験にとどまったが、得られた成果は日本物理学会、プラズマ核融合学会、アメリカ物理学会で報告し、国内外の研究者と計測系の改善点や実験に関する指針について議論を行った。本研究は磁場の不均一性の強い領域におけるプラズマの流れ構造形成を明らかにすることを目的としたもので、磁化領域のプラズマ回転を制御することで回転するプラズマの流れ構造を磁化領域とイオン非磁化領域に渡り統一的に調べることに重点をおいた実験研究である。昨年度(H25年度)は回転を制御するための同心円筒電極を新しく開発した。電極へのバイアスによって生じるE×Bドリフト回転によって回転の向きや強度、分布が制御可能であることを確認した(E、Bはそれぞれ電場と磁場)。特に、円筒形状を採用することによってプラズマへの擾乱が少なく効率的なプラズマ中の径方向電場形成が可能となり、回転の効果を調べるための一つの指標であるイオン音波速度をもつ回転に必要な強さの電場を作ることが可能となった。H26年度はこの電極を用いて無回転のプラズマから回転が支配的なプラズマまでを生成し、様々な条件で実験を行うことでプラズマの回転が流れ場の構造形成に与える影響について調べた。沿磁力線方向のプラズマ流速に対して回転速度が上昇するとき、円柱プラズマの中心領域に反転流分布が形成されることが観測された。反転流は回転系における特徴的な流れ構造の一つで、非圧縮の中性流体では比較的よく知られた流れのパターンである。一方、非圧縮性や電磁力を受けるプラズマ中における反転流形成についての実験的な報告は少なく、このような流れ場がプラズマ中でも発生する興味深い結果を得た。また、反転流の性質がイオン非児か領域で解消される傾向にある初期結果も得られた。プラズマ物理学本研究の目的である、プラズマの流れ構造形成に対する回転の効果の評価について、平成25年度は研究の初期段階として1HYPER-II装置におけるターゲットプラズマの評価、2高精度流れ計測のための真空導入型LIF受光系の製作・設置、3角運動量制御を行うための回転駆動電極の製作を具体的な達成目標とした。この内、1と2については概ね予定通りの結果を得ることができた。ターゲットプラズマの評価については放電パラメータを変え、流れに加え電子密度と電子温度を評価することで、イオンと中性粒子の電荷交換衝突の平均自由行程が装置長より長くなる条件で高イオンマッハ数のプラズマが生成されていることを示した。

また、マッハ数0.7程度の軸方向高速プラズマ流が100G程度の発散領域で生成されていることを観測し、磁力線からのデタッチメントが発生する指標として用いられる非断熱パラメータを用いた推定から、定性的ではあるが、この磁場領域でプラズマの直進性を示す初期実験結果を得ることができた。放電パラメータースキャンと平行して、真空導入型のLIF受光系を製作・設置した。受光系をHYPER-II装置に設置し、従来のLIFシステムと同程度の高いSN比で速度分布関数を計測できることを確認した。また、受光系は可動式であり、プラズマ断面の分布が計測可能であることを確認した。プラズマ中の中性粒子を対象としたLIF計測試験を行い、100 m/s程度の流れに対して数10 m/sの精度を得た。これは、マッハ数0.1以下の流れを精度よく評価できる値である。回転駆動電極については単円筒電極を用い、印加電位を変えた場合のプローブ特性を評価することで、有意なバイアスの効果があることを確認した。本研究では、3個の同軸円筒電極を用いた回転流制御を計画しており、現在その設計が進んでいる。回転駆動電極を用いた本実験は平成26年度の課題である。本年度は研究の最終年度として、1回転駆動電極の導入と角運動量制御、2真空導入型LIF受光系を用いた大域的イオン流速計速、3発散磁場領域における流れ構造形成に対する回転の効果の解明を達成目標とする。回転の効果を明らかにするためには、回転強度と分布の2つに対して流れ構造形成を議論する事が重要である。特に、シア流が存在する場合の流れ構造は複雑になることが予想される。本研究では、プラズマ断面の全角運動量フラックスを指標パラメータとし、角運動量保存を満たすようにどのような電磁場が形成されるのか?を明らかにする実験を行う。電極で駆動された回転流を含んだプラズマの流れ場を平成25年度製作の真空導入型LIF受光系と方向性プローブを組み合わせた計測計で可視化する。平成26年度は440nmにチューニングされた波長可変半導体レーザーを用いてイオンのLIF計測を行い、アルゴンイオンの絶対イオン流速計測を行う。また、ゼーマン分裂を用いた磁場計測の可能性が予備実験で得られており、流れと磁場の両方を同時に計測するシステムの構築を試みる予定である。本研究では広い磁場領域でプラズマの流れと電磁場のセットを実験的に明らかにすることが特色である。これらの物理量のセットから、プラズマが担う角運動量と電磁場が担う角運動量を評価し、一般化角運動量の保存を満たすようにどのような構造形成が生じるかを調べる。