hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生物学的栄養塩類除去プロセスにおける同位体解析を導入した微生物ループの解明

液状廃棄物処理を効率的かつ安定的に行う上では、処理性能を左右する重要な微生物の挙動および微生物ループの機構解明が不十分であることが指摘されている。本研究では、微生物ループの解明における課題である微生物個体群と物質フローの同時解析を可能とするため、同位体によるトレーサー試験と遺伝子解析を組み合わせたSIP法(SI活用)とMAR-FISH法(RI活用)を導入し、微生物ループの機構解明のための基盤の確立を図った。MAR-FISH法によりリン蓄積細菌(PAOs)の可視化と炭素フローの同時解析を行った結果、リン除去性能が良好な活性汚泥においても活性の個体差が大きく異なる場合があることや、PAOsと共生・競争等の密接な関わりのある4分子状のクラスターを形成し、形態学的に異なる2種の細菌の存在を明らかにすることができた。さらに、リン除去能回復試験においては、一部のPAOsが基質を資化しておらず、阻害微生物が高い活性を示すことが確認された。またSIP法を導入した基質資化特性に基づく細菌群集構造解析手法を確立し、複雑な微生物ループにおいて、メタノールおよび酢酸を利用する脱窒細菌群集を明らかにした。メタンを唯一の炭素源とした微生物ループにおいては、メタンの一次消費者としてのメタン酸化細菌群、メタン酸化細菌由来の代謝産物であるメタノール等のC1化合物を利用する脱窒細菌群、C1化合物以外の代謝産物を利用する微生物群が見いだされ、炭素のクロスフィーディングを確認することができた。さらに、硝酸塩の存在が及ぼすメタン酸化細菌群集への影響を解析した結果、一部のメタン酸化細菌の増殖が促進されること等が明かとなった。これらの成果より、微生物の遺伝子解析と同位体解析の導入により、微生物個体群と物質フローの同時解析が可能となり、高度処理プロセスにおける処理機能を担う有用微生物群の機能強化の図れることがわかった。水処理システムを効率的かつ安定的に運転・管理する上では,微生物ループの機構解明が不十分であることが指摘されている。本研究では,処理機能を担う有用微生物群の機能強化を目指した微生物ループのメカニズムの解明を図ることを目的として検討を行った。初年度は,食物連鎖系としての微生物ループの機構解明を図る上での重大な課題である微生物個体群動態と物質フローの同時解析技術の確立において,遺伝子解析と同位体解析(RI, SI)を組み合わせた解析技術を確立し,脱窒細菌,ポリリン酸蓄積細菌(PAOs)等の窒素・リン除去プロセスを担う有用微生物の基質資化特性とその環境条件,運転操作条件等との関係解析を行った。MAR-FISH法による解析の結果,リン除去性能が良好な場合においてもPAOsの個々の細菌によって活性が大きく異なる場合があること,PAOsと共生・競争等において密接に関わる4分子状のクラスターを形成する微生物が存在し,その中でも機能・活性が異なることなどが示唆された。また,この4分子状の形態をもつG-bacteriaと称される微生物は,嫌気条件下においてPAOsと基質競合関係にあることが示唆されたことから,16SrRNA遺伝子断片の塩基配列を決定し,新規のFISHプローブを設計し,形態学的に異なる2種のG-bacteriaの存在を確認することができた。今後微生物ループにおけるG-bacteriaの役割を解明することによりプロセスの処理性能をより高度化することが可能となると考えられた。また,脱窒細菌についてもSIP法を導入した細菌群集構造解析により,脱窒炭素源の違いによる活性汚泥内の細菌群集の影響を効率的に評価・解析できることが示され,活性汚泥という複雑な微生物生態系からメタノールと酢酸を利用する窒素除去プロセスに密接に関わる細菌群集が明らかにされた。液状廃棄物の高度・適正処理システムを効率的かつ安定的に運転・管理する上では、微生物ループの機構解明が不十分であることが指摘されている。本研究では、処理機能を担う有用微生物群の機能強化を目指した微生物ループのメカニズムの解明を図ることを目的として検討を行った。本年度は、窒素・リン除去プロセスを担う微生物群について、炭素フローを基盤とした基質資化特性とその環境条件、運転操作条件等との関係解析を行った。リン除去プロセスを担うリン蓄積細菌群(PAOs)およびリン除去阻害微生物群としてのG-bacteriaに対してRIを用いた炭素フロー解析・可視化による活性評価を行った結果、処理性能が良好な状況ではすべてのPAOs菌体が高い基質資化活性を示したが、処理性能が低下した状況からのリン除去能回復過程においては、一部のPAOsが基質を資化しておらず、阻害微生物であるG-bacteriaが高い活性を示すことが確認できた。すなわち、MAR-FISH法により微生物ループにおける基質資化活性を詳細に評価することが可能であることがわかった。また、メタンを唯一の炭素源とした脱窒反応場における微生物ループの起点としての微生物生態系の解析としてSIP法を導入して構築した16S rRNA遺伝子のクローンライブラリーの解析結果より、メタンの一次消費者(脱窒反応への電子供与体の提供者)としてのメタン酸化細菌群、メタン酸化細菌由来の代謝産物であるメタノール等のC1化合物を利用する脱窒細菌群、C1化合物以外の代謝産物を利用するベータプロテオバクテリア群等が見いだされ、炭素のCross-feedingを確認することができた。さらに、硝酸塩の存在が及ぼすメタン酸化細菌群集への影響を解析した結果、Type XおよびType Iのメタン酸化細菌の増殖が促進されることが明かとなった。

本研究では、微生物ループの解明における課題である微生物個体群と物質フローの同時解析を可能とするため、同位体によるトレーサー試験と遺伝子解析を組み合わせたSIP法(SI活用)とMAR-FISH法(RI活用)を導入し、微生物ループの機構解明のための基盤の確立を図った。MAR-FISH法によりリン蓄積細菌(PAOs)の可視化と炭素フローの同時解析を行った結果、リン除去性能が良好な活性汚泥においても活性の個体差が大きく異なる場合があることや、PAOsと共生・競争等の密接な関わりのある4分子状のクラスターを形成し、形態学的に異なる2種の細菌の存在を明らかにすることができた。さらに、リン除去能回復試験においては、一部のPAOsが基質を資化しておらず、阻害微生物が高い活性を示すことが確認された。またSIP法を導入した基質資化特性に基づく細菌群集構造解析手法を確立し、複雑な微生物ループにおいて、メタノールおよび酢酸を利用する脱窒細菌群集を明らかにした。メタンを唯一の炭素源とした微生物ループにおいては、メタンの一次消費者としてのメタン酸化細菌群、メタン酸化細菌由来の代謝産物であるメタノール等のC1化合物を利用する脱窒細菌群、C1化合物以外の代謝産物を利用する微生物群が見いだされ、炭素のクロスフィーディングを確認することができた。さらに、硝酸塩の存在が及ぼすメタン酸化細菌群集への影響を解析した結果、一部のメタン酸化細菌の増殖が促進されること等が明かとなった。これらの成果より、微生物の遺伝子解析と同位体解析の導入により、微生物個体群と物質フローの同時解析が可能となり、高度処理プロセスにおける処理機能を担う有用微生物群の機能強化の図れることがわかった。
蛹化のスイッチとして機能する小さなｎｏｎ－ｃｏｄｉｎｇ　ＲＮＡの作用機構の解明

本研究では、研究代表者が立案したmiRNAを介した蛹化誘導モデルを証明することを目的とした。カイコガ脂肪体では変態期においてオートファジーが誘導されることが報告されており、またオートファジーの誘導には活性酸素種(ROS)が必要であることが知られている。研究代表者は昨年度、蛹化前のカイコガ幼虫脂肪体細胞内では、給餌期と比較してROSレベルが上昇し、対して、ROSの処理を担う抗酸化タンパク質であるBmSOD1およびBmSOD2(BmSODs)の発現は低下することを見出した。更に昨年度では、BmSODの発現低下にmiRNAが関与していることを示唆する結果を得た。本年度では、蛹化前に見られるBmSODsの発現低下がカイコガ幼虫の蛹化に必須のプロセスであるかを検討した。カイコガでは、RNAi実験を行うことができないことから、SOD様活性を有する低分子化合物に着目し、これを蛹化前のカイコガ幼虫に投与した。その結果、SOD様活性を有していない化合物を投与した個体では正常に蛹化したのに対して、SOD様活性を有する化合物を投与した個体では蛹化が阻害された。これらの結果から、蛹化前のBmSODsの発現低下はカイコガ幼虫の蛹化に必須のプロセスであることが示された。更に、変態を誘導する昆虫ホルモンであるエクダイソンを終齢給餌期の幼虫に投与し、脂肪体において、オートファジー活性、ROSレベル、BmSODsの発現量を測定したところ、オートファジー活性とROSレベルは上昇し、対して、BmSODsの発現は低下した。昨年度および本年度の結果から、変態イベントに伴って発現誘導されたmiRNAによって脂肪体細胞内においてBmSODsの発現が低下し、これによってROSレベルが上昇することで、最終的にオートファジーが誘導される可能性が考えられた。これらの結果は、現在学術雑誌に投稿中である。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究目的は、昆虫の脱皮・変態において重要な役割をもつオートファジーの誘導メカニズムを解明することである。カイコガ脂肪体では脱皮ホルモンの存在により4齢脱皮期および前蛹期においてオートファジーが誘導されることが報告されているが、その詳細な誘導メカニズムは明らかではない。しかし、オートファジーの誘導には活性酸素種(ROS)の存在が重要であることが知られている。そこで初年度ではまず、4齢脱皮期・前蛹期のカイコガ幼虫脂肪体において、ROSレベルを定量した。その結果、4齢脱皮期・前蛹期の脂肪体細胞では給餌期よりも顕著にROSが発生していることが明らかとなった。また、その過程では抗酸化タンパク質であるBmSOD1およびBmSOD2の発現低下を伴い、この発現低下は脱皮ホルモンの存在により起こることが明らかとなった。したがって、脱皮ホルモンの存在により、抗酸化タンパク質であるBmSOD1およびBmSOD2の発現が低下しROSが発生することで、オートファジーが誘導している可能性が考えられた。これらの結果は、国内外の学会で発表し、また現在学術雑誌へ投稿するため準備中である。更に、2つのBmSODが発現低下するメカニズムを解明する目的でmiRNAに着目し、カイコガの発育過程に伴って発現変動するmiRNAを公共のデータセットから探索した。その結果、51個のmiRNAを同定し、更にその中からBmSOD1およびBmSOD2の発現を低下させるmiRNAを予測ツールを用いて探索したところ、BmSOD1の発現を抑制することが予測されるmiRNAを2つ得た。現在、得られた2つのmiRNAがBmSOD1の発現を抑制しオートファジーを誘導するか検証するため、実験を計画中である。初年度では、4齢脱皮期および前蛹期のカイコガ幼虫脂肪体細胞内においてROSが蓄積していることが明らかとなった。また、同時に抗酸化タンパク質であるBmSOD1およびBmSOD2が発現低下していることも明らかとなった。また、2つのBmSODが発現低下するメカニズムを解明する目的でmiRNAに着目し、前蛹期においてBmSOD1の発現を抑制することが予測されるmiRNAを同定することに成功した。したがって、当初計画した到達目標は達成されたと判断できる。

これらの結果から、蛹化前のBmSODsの発現低下はカイコガ幼虫の蛹化に必須のプロセスであることが示された。更に、変態を誘導する昆虫ホルモンであるエクダイソンを終齢給餌期の幼虫に投与し、脂肪体において、オートファジー活性、ROSレベル、BmSODsの発現量を測定したところ、オートファジー活性とROSレベルは上昇し、対して、BmSODsの発現は低下した。昨年度および本年度の結果から、変態イベントに伴って発現誘導されたmiRNAによって脂肪体細胞内においてBmSODsの発現が低下し、これによってROSレベルが上昇することで、最終的にオートファジーが誘導される可能性が考えられた。これらの結果は、現在学術雑誌に投稿中である。今後は、BmSOD1の発現を抑制することが予測された2つのmiRNAが本当にBmSOD1の発現を抑制し、またその結果オートファジーが誘導されるのか検証する。そのため、まず2つのmiRNAの脱皮・蛹期のカイコガ幼虫脂肪体および脱皮ホルモンを投与した幼虫個体の脂肪体における発現を解析する。続いて、上記の検証で発現上昇したmiRNAのBmSOD1 mRNAへの結合能を検証する。結合が認められたmiRNAを培養細胞株へ導入し、BmSOD1の発現抑制、ROSの発生、オートファジーの誘導を検証する。一方、BmSOD2の発現を抑制するmiRNAは、公共のデータベースに登録されている他生物種のデータセットを再解析して探索する。その後は、BmSOD1と同様の手順でオートファジー誘導との関連を検証する。29年度が最終年度であるため、記入しない。
火山性津波の波源モデル構築と災害予測に関する研究

本研究の目的は,火山噴火に伴い発生する津波(以下火山性津波)について,波源となる多様な火山現象をパラメータ化し,これを初期条件として,火山学的,流体力学的に意味のある火山性津波のシミュレーション手順を確立することである.火山性津波の場合,波源としては山体崩壊物質や火砕流の水域への流入,爆発や急激なカルデラ崩壊などが考えられ,単純な海面変位では表現できない.ここでは,流入や海面変位が残海で急激に発生する際の波源モデルを構築,流入モデルについては体積,方向,速度,範囲を初記パラメータとして津波数値計算を実施した.1640年の北海道駒ケ岳噴火に伴う津波の計算結果から,津波は室蘭周辺までは約20分で,また内浦湾沿岸には約40分で到達することが確認された.また,波高については,それぞれの入力パラメータの寄与が調べられ,特に流入体積や流入速度の波高に対するが寄与が大きいことが示された.すなわち,実際に波高分布のデータが得られれば,それを基に波源のパラメータをインバージョンにより求めることが可能であろう.そこで,実際にこの歴史津波に関する波高データを得る目的で,内浦湾沿岸の地層を調べ,津波により海岸の砂が打ち上げられて堆積している層(津波堆積物)を探した.その結果,少なくとも4地点において津波堆積物と思われる層を確認し,津波波高を推測することができた.津波波高は有珠善光寺近くでは古文書の記載と矛盾せず,また波高分布のパターンもシミュレーション結果と調和的といえる.なお,1993年7月12日に発生した北海道南西沖地震の直後に,津波によって運ばれた堆積物の現地調査を実施,(1)実際に海岸の砂を主成分とした津波堆積物が陸上に残りうること,(2)堆積物分布から波高分布を推測可能であること,(3)他の堆積物(砂丘起源等)との区別が可能であること,を確認した.本研究の目的は,火山噴火に伴い発生する津波(以下火山性津波)について,波源となる多様な火山現象をパラメータ化し,これを初期条件として,火山学的,流体力学的に意味のある火山性津波のシミュレーション手順を確立することである.火山性津波の場合,波源としては山体崩壊物質や火砕流の水域への流入,爆発や急激なカルデラ崩壊などが考えられ,単純な海面変位では表現できない.ここでは,流入や海面変位が残海で急激に発生する際の波源モデルを構築,流入モデルについては体積,方向,速度,範囲を初記パラメータとして津波数値計算を実施した.1640年の北海道駒ケ岳噴火に伴う津波の計算結果から,津波は室蘭周辺までは約20分で,また内浦湾沿岸には約40分で到達することが確認された.また,波高については,それぞれの入力パラメータの寄与が調べられ,特に流入体積や流入速度の波高に対するが寄与が大きいことが示された.すなわち,実際に波高分布のデータが得られれば,それを基に波源のパラメータをインバージョンにより求めることが可能であろう.そこで,実際にこの歴史津波に関する波高データを得る目的で,内浦湾沿岸の地層を調べ,津波により海岸の砂が打ち上げられて堆積している層(津波堆積物)を探した.その結果,少なくとも4地点において津波堆積物と思われる層を確認し,津波波高を推測することができた.津波波高は有珠善光寺近くでは古文書の記載と矛盾せず,また波高分布のパターンもシミュレーション結果と調和的といえる.なお,1993年7月12日に発生した北海道南西沖地震の直後に,津波によって運ばれた堆積物の現地調査を実施,(1)実際に海岸の砂を主成分とした津波堆積物が陸上に残りうること,(2)堆積物分布から波高分布を推測可能であること,(3)他の堆積物(砂丘起源等)との区別が可能であること,を確認した.
光活性化PEG脂質を用いた血球解析・単離技術の医療応用

現在、次世代の基礎研究や創薬、そして医療の発展のために、1細胞単位で細胞を詳細に解析・単離する技術の開発が必要とされている。しかし、現状では迅速・簡便かつ安価な1細胞解析・回収手法が無く、1細胞技術を使用できる研究者・医療従事者は限られている。そこで、申請者らは、1細胞単位で生細胞を容易に操作可能な光応答性の接着剤(光活性化Polyethylene glycol(PEG)脂質)を開発した。本研究では、光活性化PEG脂質を用いた1細胞アレイ技術と1細胞回収技術を社会実装が可能な機器レベルまで発展させ、1細胞操作技術が必要とされている2種類の医療への応用研究を行う。
Casson不変量の特異点論的解釈

本年度は,当初の計画通りChern-Simons摂動論の2ーloop項(Casson不変量)の補正項に対し,特異点論的解釈を探求した.具体的には,昨年度および今年度「挑戦的萌芽研究(15K13437)『Chern-Simons摂動論の完成』」においてすすめていた「補正項の特異点論的解釈」が成り立つ状況をより精密に調べた.補正項が3次元ユークリッド空間への安定写像の特異点の情報を経由して,ある種の絡み目数に還元できる状況とそれが成り立たない状況の両方を特定した.また,この研究の際に副次的に得た特異点集合に関するいくつかの等式を論文としてまとめた.本研究はCasson不変量の特異点論的解釈を目指すものであり,Casson不変量と等価であるChern-Simons摂動論の2ーloop項を特異点論的に言い換えることでそれを実現する予定である.本年度は概ね予定通り,2ーloop項を成す一部の項(補正項)について特異点論的解釈が進んだ.当初の計画通り研究を進める.特に2019年度は特異点論に関する情報を収集する.本年度は,当初の計画通りChern-Simons摂動論の2ーloop項(Casson不変量)の補正項に対し,特異点論的解釈を探求した.具体的には,昨年度および今年度「挑戦的萌芽研究(15K13437)『Chern-Simons摂動論の完成』」においてすすめていた「補正項の特異点論的解釈」が成り立つ状況をより精密に調べた.補正項が3次元ユークリッド空間への安定写像の特異点の情報を経由して,ある種の絡み目数に還元できる状況とそれが成り立たない状況の両方を特定した.また,この研究の際に副次的に得た特異点集合に関するいくつかの等式を論文としてまとめた.本研究はCasson不変量の特異点論的解釈を目指すものであり,Casson不変量と等価であるChern-Simons摂動論の2ーloop項を特異点論的に言い換えることでそれを実現する予定である.本年度は概ね予定通り,2ーloop項を成す一部の項(補正項)について特異点論的解釈が進んだ.当初の計画通り研究を進める.特に2019年度は特異点論に関する情報を収集する.当初計画では2018年度に予定していた情報収集のための出張を2019年度に変更したため.これは研究の進展状況に合わせ,より効率的な情報収集(およびその旅費の運用)をするためである.
VLBI位置計測のための天体メーザー源及び基準電波源の探査

本研究により、計画中のVERA(VLBI Exploration of Radio Astrometry:天文広域精測望遠鏡)を用いた銀河系内高精度天体位置計測の有効性を明らかに示す以下のような成果を得た。1.基準電波源の探査既存の電波源カタログに基づく統計と実際の観測をもとに、ほぼすべての天体メーザー源の周辺2度以内に、充分な明るさを持つコンパクトな基準電波源候補が平均1個以上見つかることを示した。2.天体メーザー源の物理国内VLBI観測網により、晩期型星周辺の水メーザー源の中に、千km級の長基線でも分解されず、寿命も半年以上ある、VLBI位置計測に適した成分があることを明らかにした。また、メーザー源の視線速度の時間変化(加速)をはじめてとらえた。オリオンKL星生成領域の水メーザー源の中に、高速ジェットに付随するものと思われる、双極分子流の対称軸に沿って直線状に並ぶ成分を発見した。3.天体メーザー源位置計測の試行国内VLBI観測網を用いて行ったスイッチング方式による22GHz帯相対VLBI観測で、クェーサー同士の相関位相差の検出に成功した。4.大気位相揺ぎの補償法野辺山ミリ波干渉計を用いた実験及びモデルシミュレーションにより、相対VLBIによる位相補償並びに高精度天体位置計測が可能であることを示した。また、高速スイッチング法による相対VLBIの、22ないし43GHz帯での有効性とより高い周波数帯での限界を示した。5.相対VLBIによる天体位置計測の精度推定年周視差の決定精度に関するシミュレーションを行い、点状電波源で、比較的大気の条件が良い場合には、10マイクロ秒角を切る精度が得られることを明らかにした。本計画の実施に必要な22/43GHz帯受信システムを設計製作して水沢10mアンテナに設置し、試験観測に成功した。また、スペクトル観測に用いる音響光学型分光計(AOS)もほぼ立ち上げている。天体メーザー源近傍の基準クェーサー電波源の探査については、電波源カタログより銀河面付近にあるコンパクトな電波源を選び、10月に鹿島34mアンテナと水沢10mアンテナによるVLBI観測を実施し、複数のメーザー源及びパルサーの1度以内に基準電波源が存在することを確かめた。天体メーザー源位置計測の試行では、4月に、野辺山45m、鹿児島34m、水沢10mの各アンテナを用いて、高速切換による電波源交互観測方式の相対VLBI観測を行った。野辺山-水沢基線では、22GHzという高い周波数帯ではじめてクェーサー同士の相関位相差検出に成功し、水メーザー源と連続電波源間の解析を行っている。天体メーザー源の時間変化については、今年度に行った星生成領域及び晩期型星周辺水メーザー源の国内VLBI網観測を通じて、代表的なメーザー源におけるメーザースポットの時間変化を追跡した。これまでの観測で、晩期型星のメーザーには水沢-鹿児島に1300km基線でも分解されないコンパクトな成分があること、寿命は少なくとも6カ月間以上あること、などの新しい知見を得ている。このほか、VLBI観測に及ぼす大気揺らぎの影響について、理論と実験観測の両面から研究し、相対VLBI法によって、大気揺らぎの大部分を消去できることを明らかにした。1.基準電波源の探査8GHz帯VLBI電波源カタログ、5GHz帯単一鏡電波源カタログをもとに、基準電波源の候補となる、0.1Jyより明るく、コンパクトで、スペクトルがフラットな電波源が北天に約5000個、南天にも同程度存在することを明らかにした。また、約1000個の水メーザー源カタログと比較して、ほぼ全ての水メーザー源の周辺2度以内に基準電波源候補が平均1個以上見つかることを確かめた(Sasao et al.,1997)。

2.天体メーザー源のサイズ、寿命、運動国内VLBI観測網による水メーザー源観測によって、晩期型星周辺のメーザー源の中には、1000kmを超える長基線でも分解されず、半年以上の寿命を持ち、従ってVLBI位置計測に適した成分があることを明らかにした。同時に、多くの成分が部分的に分解され、また数ヶ月で見えたり見えなかったりすることもわかり、一定のイメージング能力と高頻度の観測の必要性が示された(Imai et al.,1997a)。さらに、晩期型星RT Vir周辺の水メーザーの中に、視線速度の系統的な変化(加速)を示す成分があることを発見した。これは、本研究が実現を目指してるVERA計画の目的のひとつであるメーザー源をプローブとする星周辺空間研究の重要性を示すものである(Imai et al.,1997b)。3.大気位相揺らぎの補償法の研究野辺山ミリ波干渉計を用いた実験及びモデルシュミレーションにより、相対VLBIによる位相補償並びにそれを利用した高精度天体位置計測が可能であることを示した(Asaki et al.,1996)。以上のほか、水沢10mアンテナを用いた天体メーザー源の時間変化のモニタ及び天体メーザー源位置計測の試行の観測及び解析を進めている。昨年に引き続き以下の3点について主に研究を進めた。1.水メーザー源の物理国内VLBI網によるオリオンKL星生成領域の水メーザー源の観測及び解析を行い、水メーザー源が、アウトフロー軸に添ったジェットに付随するものと、周辺物質と拡がったアウトフローとの衝突領域に付随するものの二つの類型に分かれる事を見いだした。これは、ジェット・ドリブン・アウトフローなどの星生成の物理過程研究にとって重要な発見であるだけでなく、メーザー位置天文学にとってもメーザー源固有の運動のモデル化を可能にするという意味でも重要な発見である。(投稿中)2.大気位相揺らぎの補償法相対VLBI法を実現する手法のひとつとして、高速スイッチング法(近接する2天体の間を短い周期でアンテナを高速にスイッチングさせて、交互に片側の星のデータを取得する方法)の検討をモデルと実観測の解析の両面から進めた。その結果、水メーザーや一酸化珪素メーザーの相対VLBI法による観測を行う22GHzや43GHz程度の周波数帯であれば、周期10秒から20秒程度のスイッチングをすれば、効果的な大気位相補償が可能であることを示した。また、より高い周波数帯では、アンテナを振っている間のコヒーレンス低下が無視できなくなり、大気位相補償が有効でなくなることも示した。(笹尾:1997)3.相対VLBI精度推定相対VLBI法による年周視差の決定精度に関するシミュレーションを行い、点状電波源の仮定のもとでは、比較的大気の条件が良い場合には10マイクロ秒角を切る精度が得られることを示した。さらに、時間変化する多数のメーザーズポットの分布を考慮した考察を進めている。
師範学校から新制大学再編における音楽教育実践に関する研究

本研究は師範学校から新制大学への再編における音楽教育実践に関する制度・内容・実態を明らかにすることが目的である。暫定教科書の文部省『師範音楽本科用』の奥付には1946(昭和21)年6月22日印刷、26日発行と記され、連合国軍総司令部の許可を得ている。『師範音楽本科用』では歌曲しか掲載されていない。さらに下記の5ケースに分類し、再編の違いに伴う教員養成における音楽教育実践の特色を明らかにした。i師範学校→単科の学芸大学、ii師範学校+専門学校→総合大学の学芸学部、iii師範学校+高等学校→総合大学の教育学部、iv師範学校+高等師範学校→総合大学の教育学部、v師範学校+帝国大学→総合大学の教育学部本研究は師範学校から新制大学への再編における音楽教育実践に関する制度・内容・実態を明らかにすることが目的である。暫定教科書の文部省『師範音楽本科用』の奥付には、1946(昭和21)年6月22日印刷、26日発行、27日文部省検査済と記され、連合国軍総司令部の許可を得ている。『師範音楽本科用』では、戦前の『師範音楽本科用巻一』において含まれていた「儀式唱歌」「基礎練習」「音楽理論」「日本音楽史」「附録」が削除され、「歌曲」しか掲載されていない。『師範音楽本科用巻一』においては、22曲の歌曲が掲載されていたのに対し、『師範音楽本科用』では、10曲に削減され、その内の2曲は歌詞の修正が行われた。i師範学校→単科の学芸大学事例:東京学芸大学、ii師範学校+専門学校→総合大学の学芸学部事例:鳥取大学、iii師範学校+高等学校→総合大学の教育学部事例:新潟大学、iv師範学校+高等師範学校→総合大学の教育学部事例:広島大学、v師範学校+帝国大学→総合大学の教育学部事例:東北大学中でもiiiに分類される新潟大学は、新潟第二師範学校から新潟大学教育学部高田分校へと再編され、全国唯一の「芸能学科」が設置された。高等学校の音楽教員養成を目的とし、「声楽、鍵盤楽器、弦・管楽器、作曲、音楽学」の専攻に分かれての専門的な指導が展開された。「教育実習」は7週間と長期間課せられ、高等学校においても実施されていた。また、新潟第二師範学校の音楽教員が中心となり、「オリオンコール」と呼ばれる市民合唱団が組織され、音楽活動が盛んであった。新潟大学昇格後においても「メサイア演奏会」「定期演奏会」「卒業演奏会」「弦楽演奏会」等が定期的に開催され、地域の音楽文化への啓蒙が図られていた。平成24年度は、先行研究の検討、資料・情報収集等のために、日本声楽発声学会、関西楽理研究会、日本文化政策学会に参加した。研究実施計画に基づき、「師範学校から新制大学における音楽のカリキュラム」について研究を行っている。具体的には、師範学校と帝国大学等が再編された唯一の事例である東北大学を取り上げ、3月に宮城教育大学附属幼稚園、宮城教育大学附属図書館、東北大学附属図書館において資料収集を行った。その成果の一部については、鳥取大学地域学部紀要に論文発表を行い、以下の点を指摘した。宮城師範学校を母体とした北分校(教育教養部)は、教育学部の前期課程のみならず、後期課程の教員養成に関する教育を行っていた。カリキュラムに関しては、教育職員免許法に準じ、独自性はほとんどみられなかった。しかし、教育実習の指導に目を向けると、実習日誌や指導案の作成が課せられ、実習の内容も段階を踏んで展開されていた。また、レポートの作成が課せられ、教育科学的な視点で実践を捉える手立ても施されていた。さらに、今日声高に叫ばれている、附属学校との連携が図られ、研究会が実施されていた。このようなことから、東北大学における小学校教員養成は、決して軽視された内容ではなく、むしろ、帝国大学の研究手法と師範学校の教員養成を融合させた画期的な取り組みも見られた。11月に白梅学園短期大学から鳥取大学地域学部へ異動したため、そのための準備に時間を要した時期があったものの、2月以降、研究調査にも出かけることもでき、おおむね順調に進展している。成果の一部については、鳥取大学地域学部紀要に論文発表を行った。師範学校と高等学校等が再編された事例として、当初の研究実施計画では、岡山大学を計画していたが、音楽教育実践として特徴のある教員養成を行っていた、新潟大学教育学部高田分校芸能科へ変更し、調査を進める。同時に、平成24年度の研究成果の発表を積極的に行い、日本保育学会、日本音楽表現学会、日本音楽教育学会等で口頭発表する計画である。

さらに、学会誌への論文投稿も積極的に行っていきたい。調査旅費として、鳥取ー新潟を計画している。研究成果発表の旅費として、鳥取ー福岡(日本保育学会)、鳥取ー盛岡(日本音楽表現学会)、鳥取ー青森(日本音楽教育学会)等を計画している。なお、所属が東京から鳥取へ異動したため、当初の計画より国内旅費の金額が高くなることが予想される。
前処置としての疼痛刺激が脊椎麻痺中の疼痛閾値に及ぼす影響

250g-300gのラットを用い、第1-2頸椎間より尾側に10cmクモ膜下チュービングを行い、脊椎麻酔を施行した。前処置としての疼痛刺激はPAINTHERMOMETERを用いた熱刺激とした。ラット後肢に直径5mmのプローベを用い80°C、0.1秒間の熱刺激を与えた時に90%のラットにおいて後肢の逃避反応が得られた。次いでクモ膜下カテーテルより5%リドカイン0.1mlをマクイロシリンジを用いて注入し脊椎麻酔を行ったが5%リドカインでは運動神経まで遮断されてしまい疼痛閾値の判定が得られなかった。3%リドカイン注入群において80°C、0.1秒間の熱刺激に対する逃避反応が100%抑制された。1%リドカイン注入群では60%のラットで逃避反応が認められた。前処置群として10匹のラットに80°C、0.1秒の熱刺激を5分間与え続けた後3%リドカイン0.1mlを10秒間かけてくも膜下に注入しその5分後に再度80°C、0.1秒の熱刺激を与えたが逃避反応と思われる様な行動は認められなかった。現在までの結果では前処置によって疼痛閾値が変化するとは言えない。しかし、前処置の時間、温度、局麻酔の濃度、量を調整する事により、異なった知見が得られるのでは無いかと考えられる。
分析哲学の方法論の再検討に基づく新たなメタ形而上学の追究

本研究によって、概念分析を概念合成として捉え直すことで、分析哲学の主要な方法論とされる概念分析と、分析哲学の主流の立場とされる自然主義との間の緊張関係を解消する見通しが得られた。また、この見通しに基づく新たなメタ形而上学からの帰結として、様相実在論・時間論・Truthmaker理論のそれぞれについて概念合成を利用した新しい議論を展開することができた。さらに、学際研究を実施するための基盤として概念合成が有効であることを示すことができた。今年度は、昨年度の成果を元に、概念分析を概念合成として捉え直すことによって生じる違いについて検討した。今年度の補助金は、海外(アメリカ・コーネル大学)での研究打ち合わせのための外国旅費、および複数の国内学会(応用哲学会、日本哲学会、日本科学哲学会)に参加して成果発表と情報収集するための旅費として使用した。上記の検討により判明したことのひとつは、新たなメタ存在論を提案することにより従来の形而上学を別の側面から再検討できるようになることである。特に、時間論上の存在論的対立について、メレオロジーに基づく新たなメタ存在論を採用することで、従来の対立をより適切に捉えられる可能性があることがわかった。この成果は、日本科学哲学会第46回大会にて「時間論上の存在論的対立に適したメタ存在論」として発表し、また、国際会議「A Frontier of Philosophy of Time」でも“A Mereological Metaontology for Temporal Ontology"として発表した。現在、発表時に得られたコメントを元に構成を練り直し、国際誌に投稿するよう準備を進めている。また、昨年度に得られた成果のうち、Conference on Contemporary Philosophy in East Asiaにて発表したものは、論文として投稿する準備を進めており、まもなく投稿予定である。今年度は、メタ形而上学と分析哲学における概念分析の役割に関するサーベイを中心的に実施した。今年度の補助金は、それを実施するための書籍の購入と成果発表を行なった国際会議に参加するための旅費、および研究打ち合わせのための旅費として使用した。また、三田哲学会主催シンポジウム「真理の形而上学ーTruthmaker概念を中心としてー」においても今年度の研究成果の一部を含んだ発表を行なった。今年度は昨年度の成果を元に、概念分析を概念合成として捉え直すことによってメタ形而上学上の立場にどのような影響がもたらされるかについて検討した。今年度の補助金は主に、複数の国内学会に参加して情報収集するための旅費、および研究協力者との研究打ち合わせのための招へい旅費として使用した。本年度は昨年度に得られたTruthmaker理論に関する研究成果をまとめて、「Can the Domains of Quantification Serve As Trutmakers?」というタイトルでシドニー(オーストラシア)にて開催された国際会議「Australasian Association of Philosophy Conference 2015」にて発表した。Truthmaker理論は、実在論的な直観を擁護するためのひとつの有力的なアプローチだと考えられているが、否定的真理について問題を抱えていることで知られている。しかし、概念合成の観点から否定的真理の問題を見直すことにより、Truthmaker理論のメタ形而上学的意義に疑念を投げかけることが可能である。この成果に基づき、否定的真理のTruthmakerとして量化のドメインを提案した。本発表は、論文の形にまとめて、来年度以降に国際氏への投稿を予定している。また、研究協力者と最終打ち合わせを行い、本研究課題の成果をまとめた書籍作成について方針を固めることができた。分析哲学全体をメタ形而上学的観点から捉え直すことをテーマとし、本研究課題で実施したサーベイを含むものになる予定である。出版時期は再来年度中を予定している。このほか、首都大学東京にて開催された日本科学哲学会第48回大会における発表にも本研究課題の成果が一部含まれている。その内容は、分析哲学における様々な時間論上の立場をメタ的な視点から整理したものである。予定していた国際会議発表をとりやめ、追加の文献調査を行ったことにより、補助事業期間の延長が必要となったが、新たな成果が得られた。この成果についてを来年度に国内学会および国際会議にて発表する予定である。分析哲学、形而上学本年度の計画変更により、予定していた国際会議発表1件を来年度に持ち越すこととなったが、既に多くの国際会議にて成果発表をしており、研究は最終段階に入っている。論文投稿も延期した国際会議での発表後すぐに実施予定である。また、本研究の成果を反映させた著書の執筆も開始する。Sider教授との研究打ち合わせがスケジュール調整に時間がかかったため平成25年4月までずれこんでいるが、研究計画そのものは順調であり、すでに成果の一部を国際会議(The First Conference on Contemporary Philosophy in East Asia)等で発表している。平成26年に参加した国際会議において得られた情報から追加の文献調査を検討する必要性が生じ、研究協力者と検討した結果、当該調査によって大きな進展が見込まれることが判明したため、計画を変更し、当初予定していた国際会議参加をとりやめて当該調査を実施した結果、差額分の未使用額が生じた。

これまでの計画は順調に進んでいるため、最終年度である今年度は成果発表を重視する予定である。既に関連する国際会議発表を2件予定しており、さらにもう1件の発表を検討しているところである。国際誌への論文投稿も2件予定しており、可能であれば著書の執筆も開始する。Sider教授との4月の研究打ち合わせで、来年度の国際会議発表に向けたスケジュールを決めるとともに、具体的な調査文献など研究計画を確認し、その後は、それに基づいて研究を実施する。また、今年度内(あるいは来年度早々)にもう一度Sider教授と研究打ち合わせを行ない、進捗状況を確認して来年度の国際会議発表の内容を固める。必要であれば、研究計画の修正も行なう。平成27年度に開催される国際会議にて研究成果発表を行なう。必要であればさらなる文献調査も実施する。平成24年度に予定していた海外出張がスケジュール調整に時間がかかったために平成25年度にずれこみ、その影響で、平成25年度に予定していた海外出張が平成26年度にずれこんだため。今年度は予定していた研究計画に加え、当初計画では昨年度に予定されていた研究打ち合わせを秋に実施する。平成24年度の未使用額はSider教授との研究打ち合わせがスケジュール調整のため平成25年4月にずれこんだことによるものである。今年度は予定していた研究計画に加え、4月に当該研究打ち合わせを実施する。
ショウジョウバエの味覚受容に関わる新規情報伝達分子の分子遺伝学的解析

ワサビの主成分はallylisothio-cyanate(AITC)であり、哺乳類でDTRPチャネルファミリーに属するTRPA1がその受容に関わっていると考えられている。ショウジョウバエにおいてもTRPA1のホモログが報告されており、そのホモログの1つであるpainlessがワサビの受容に関わると報告されている。painlessはPエレメントの挿入系統から幼虫の痛覚異常として発見された遺伝子で、感覚神経で発現している(Tracey et al., 2003)。また、painlessを発見したグループによって成虫のワサビに対する行動学的実験が行われ、野生型はワサビを忌避するが変異体では忌避がみられないと報告された(Al-Anzi et al., 2006)。しかし、行動学的実験だけではショウジョウバエがワサビに応答するかは不明であったので本研究では電気生理学的解析を行いワサビに対する神経応答を唇弁の感覚子から記録した。ワサビを受容する味細胞を同定した結果、カフェインなどの苦味物質を受容するL2細胞であることがわかった。次にワサビの受容体を同定するためにpainless変異体の電気生理学的解析、摂食行動的解析を行ったが、painlessがワサビの受容に関わるということを証明できる結果は得られなかった。他のtrp遺伝子についても検討したがAITC受容への関与は確認されなかった。したがって、ショウジョウバエにおけるAITCは未知の受容体によっていると考えられるワサビの主成分はally lisothiocyanate(AITC)であり、哺乳類ではTRPチャネルファミリーに属するTRPA1がその受容に関わっていると考えられている。ショウジョウバエにおいてもTRPA1のホモログが報告されており、その1つであるpainlessがワサビの受容に関わると報告されている。painlessはPエレメントの挿入系統から幼虫の痛覚異常として発見された遺伝子で、感覚神経で発現している(Tracey et al.2003)。また、painlessを発見したグループによって成虫のワサビに対する行動学的実験が行われ、野生型はワサビを忌避するが変異体では忌避がみられないと報告された(Al-Anzi et al.2006)。しかし、行動学的実験だけではショウジョウバエがワサビに応答するか不明なので、電気生理学的解析を行い、ワサビに対する神経応答を唇弁の感覚子から記録した。次にワサビの受容体を同定するためにpainless変異体の電気生理学的解析、分子遺伝学的解析を行ったが、painlessがワサビの受容に関わるということを証明できる結果は得られていない。最近の研究によってショウジョウバエのゲノムにあるtrp関連遺伝子は、視覚以外に振動、湿度、熱などにかかわることが報告されている。味覚受容に関与しているpainless以外のtrp関連遺伝子の関与の検討も今度行って行く計画である。したがって、ショウジョウバエにおけるAITCは未知の受容体によっていると考えられる
VGCFを用いた超高熱伝導性C/Cコンポジットの調製と熱電機能の評価

本研究は、多層カーボンナノチューブである気相成長炭素繊維(VGCF)の特長である汎用材料中最高の熱伝導率κ(10002000W/m・K、at 300K)を有している点に着目し、VGCFを中心素材とし、直径がナノメートルのVGNF(気相成長ナノファイバー)や各種カーボンナノチューブを用いて炭素/炭素複合材料を調製し、高熱伝導性C/Cコンポジットの熱伝機能の評価と解析、その他の機能性の評価と応用法の検討を目的としている。ことにナノレベルでの微視的な構造解析と熱伝導特性や他の機能性発現との相関、構造との相関性解析にも注目している。プレカーサ調製、C/C複合材炭化焼成過程における熱的膨張、フィラーの伸縮などで大きな困難が伴ったが、最終的には目的のサンプルが完成できた。現在、各種C/C複合材料の系統的調製を進めており、一部完成し期待できる成果が得られた。総合的、最終的な熱伝特性を評価中であるが、所期の目的のように高熱伝導性カーボンナノチューブ/C複合材が様々な困難を克服して形成可能であることが示され、研究の所期の目的を達成できた。これによって今後のさらなる研究推進が望まれる所である。このC/Cコンポジットは新たな機能を持った複合材として新規な用途が拓かれつつあり一部は市場に登場したが、本研究の基礎科学的貢献が大きく寄与した。ことにプレカーサの組織、チューブの配向制御がCNT/C複合材にはことに重要であることが知られた。さらに高熱伝導性金属複合材料としての展開にも大きな可能性が開拓でき、将来の研究展開が期待されている。以上により本研究は所期の目的通りCNT/Carbon複合材料が形成でき熱伝導性も系統的に評価できるようになった。この間、研究チームのメンバーとは材料調整から解析に関わる広範かつ有為な連携ができ、実験研究がより広い興味を開拓しつつ進めることができた。今後さらに研究を継続しつつ次なるステージに発展させるべき重要なテーマであると判断された。本研究は、気相成長炭素繊維(VGCF)の一つの特長である汎用材料中最高の熱伝導率κ(10002000W/m・K)を有している点に着目し、VGCFを中心に直径がナノメートルのVGNF(気相成長ナノファイバー)、PCNT(熱分解法カーボンナノチューブ、CN)を用いて炭素/炭素複合材料を調製し、VGCF系の高熱伝導性を反映せしめた超高熱伝導性C/Cコンポジットの熱伝機能の評価と解析、熱伝メカニズムの解析を目的としている。ことにナノレベルでの微視的な構造解析と熱伝等機能の相関性にも注目している。本年度は、まず高結晶性VGCFおよび直径100nmの気相成長炭素ナノファイバー(VGCN)を調製し、それを20003000°Cで熱処理して、κ=10002000W/m・KのVGCFの調製を目指した。また、炭素マトリクスとしてメソフェーズピッチをベースに複合し、その際VGNFの含有量を変化させてC/Cコンポジット(バルク、薄片状)の生成を試みた。C/C複合材の熱処理温度は10003000°Cとしている。このプロセスでメソフェーズピッチマトリクスが炭化・黒鉛化されて、C/C複合材が得られるが、炭化処理中にパッフイング現象が顕著であり、その防止策として前処理炭化を検討している。

また、グリーンコンポジットを生成する際に各種の条件を変えて調整した。これらの諸条件を調製して生成された薄片状サンプルについて室温で熱伝導率を測定した。なお、グリーンコンポジットから熱処理炭化後の熱伝導率の変化状態を解析するため、プラスチック/VGCF、VGNF複合材について鋭意、解析を進めている。つまり、生ペレット中でのフィラーの分散状態がC/Cコンポジットに大きな影響を及ぼすためであり、炭化過程の構造変化を追跡している。C/C複合材としては現在のところ、8001000W/m・Kが得られ、予定通り進捗している。また、かかる複合体の熱伝導のモデルを合わせて検討しつつあり、コンピュータ解析と並行して実験、研究を進める事がナノレベルの評価と解析には特に意義がある為である。C/Cコンポジットを用いて高性能エネルギーデバイスの応用を図るため、電気二重層キャパシタ材料の中で最も高い容量示しているPVDC炭にVGCFを混合し電極を作成した。その結果、VGCFの高い電気伝導性により、セル抵抗値(Equivalent Series Resistance, ESR)が改善される結果を得た。実際に商品化する段階でより重要となる高い放電電流密度での容量も比較的に伸び、高性能キャパシタへの応用に適していると考えられる。その他に、自動車のように積載可能な場所が限られている場合は、重量あたりの容量より体積当たりの容量がより重要であることに着目し高密度活性炭を開発した。また、VGCF(1wt%)を板状アルミ金属の間に挟みこみ、数層積み重ねた後に板状に圧延して層状バルク体を作成した。得られた試料を円盤状に切り出して熱伝導率をレーザーフラッシュ装置にて測定したところ、一般に非常に熱伝導性に優れると言われている銅よりも高い熱伝導率を得ることができた。これは気相成長ナノファイバーの高い熱伝導性とアルミニウムの軽量・経済性を活かした放熱用部材として非常に有効である。さらにC/Cコンポジット材のバインダとして使用することのできるメソフェーズピッチについて、汎用的に用いられている石油系ピッチ(Ashland 240)と特殊な石炭系ピッチを比較することにより初期炭素化過程を、透過電子顕微鏡、走査電子顕微鏡、偏光顕微鏡、X線回折、元素分析等により追跡した。石油系ピッチに比して石炭系ピッチは50°Cまでは重量変化を伴わない閉じた系で微細組織が生成されることが明らかとなり、炭素化過程における新たな知見が得られ、高熱伝導を有する高配向バインダとして有用であると考えられた。また、電子顕微鏡微画像をもとにファジィ位相の概念から作り出したファジィテンプレートを応用した画像処理を加えることにより、これまで顕微鏡による材料の微細構造の観察は定性的な域に留っていたものが、これによって定量的な域にまで発展させることができた。そしてC/Cコンポジット材における炭素化過程について微細構造の変化を定量的に捉えることができた。本研究は、多層カーボンナノチューブである気相成長炭素繊維(VGCF)の特長である汎用材料中最高の熱伝導率K(10002000W/m・K)を有している点に着目し、VGCFを中心に直径がナノメートルのVGNF(気相成長ナノファイバー)や各種カーボンナノチューブを用いて炭素/炭素複合材料を調製し、高熱伝導性C/Cコンポジットの熱伝機能の評価と解析、その他の機能性の評価と応用法の検討を目的としている。ことにナノレベルでの微視的な構造解析と熱伝や他の機能の発現、構造との相関性解析にも注目している。
プラズマ加熱と粒子加速が銀河・銀河団形成に与える影響

本年度は銀河団中に存在する天体が、銀河団に充満するプラズマ(銀河団ガス)に与える影響を中心に調べた。多くの銀河団の中心には、太陽の10億倍もの質量をもつ巨大ブラックホールが存在するが、まずこのブラックホールの活動で発生した衝撃波が、銀河団ガス中を伝播するときに何が起こるか理論的に考察をした。その結果、衝撃波面で一部のプラズマ粒子が加速され、さらに加速された粒子からは、シンクロトロン電波放射やガンマ線が観測されるはずであることを示した。この予言は2008年度に打ち上げられるGLAST衛星によって検証されるであろう。また衝撃波が銀河団中の銀河を通過するときに、銀河のガスを剥ぎ取ることでその銀河の星形成活動を停止させることも示した。また巨大ブラックホールの活動で、銀河団ガス中に発生したMHD波が、銀河団ガスを加熱することをMHD数値シミュレーションで示した。さらに観測の立場からは、米国のChandra衛星を使い、銀河団中の巨大ブラックホールが銀河団ガスに残した過去の活動の痕跡(バブル)を観測した。その結果、バブルの位置はブラックホールの活動が終了してからかなり移動していることを明らかにした。以上の研究は、銀河団中の巨大ブラックホールの活動が銀河団ガスに多種多様な影響を与えていることを示したことで重要である。本年度は銀河団プラズマ中の基礎過程である、加熱と冷却、乱流、磁場の発生について研究を行った。銀河団のコアからは放射冷却に伴い10^<44>erg/sもの強いX線が放射されているが、そのX線のエネルギー源はわかっていない。エネルギー源については諸説あるが、その中でここ数年注目されているのが、銀河団の中心にある巨大ブラックホールの活動に伴いコア中に発生した音波が散逸されて、エネルギーを供給するというものである。我々は同様に音波による加熱が行われているかもしれない、太陽コロナの加熱モデルを銀河団に適用して、銀河団コアが音波で安定に加熱できるかどうか調べた。その結果音波が発生してもすぐに散逸してしまうので、ブラックホールの近傍のみしか加熱できず、コア全体を安定に加熱するのは不可能であることを示した。したがってコアの加熱に関しては別のメカニズムを考える必要がある。その中のひとつが、我々が2004年に発表した乱流加熱モデルであり、このモデルが正しければコア中に乱流があることが予想される。私はその乱流を観測的に検出する手法を開発した。銀河団コア中ではブラックホールの活動で生成された高温ガスが、泡となって漂っていることが多い。この手法は、もし銀河団コア中に乱流があれば、この泡は乱流に乗って移動するので、泡ができた場所と、それが現在観測されている場所が大きく違うはずなので、それを観測するというものである。一方銀河団ガス中にはマイクロガウス程度の磁場があり、粒子加速において、粒子の散乱体になるなど重要な役割を果たしていると考えられているが、その起源は不明である。我々はプラズマ不安定性で磁場が自発的に形成されるモデルを検証し、観測されている磁場の強度を十分説明できることを示した。本年度は銀河団における基礎物理過程に重点を置いて研究を行った。銀河団はより小さい天体の合体により形成、成長してきたと考えられる。まず、その成長過程を明らかにするために、米国のX線天文衛星「チャンドラ」を用いて、合体中の銀河団A2670とA2107の銀河団ガス(高温プラズマ)の観測を行った。その結果、銀河団の合体中には銀河団の中心コアが異常に小さくなる場合があること、母銀河団に突入してきた小銀河団が、母銀河団との相互作用で破壊されながら母銀河団に吸収されることを明らかにした。次に銀河団を構成する主要成分である銀河団ガスの基本的な性質を明らかにするために、プラズマ粒子シミュレーションを行った。このシミュレーションは、温度勾配におけるプラズマ不安定の一種、「ワイベル不安定」の成長を明らかにするように特別にデザインされたものである。シミュレーションの結果、温度勾配では磁場が自発的に成長することが明らかになった。この磁場は、銀河団内に存在することが観測的に知られている磁場の起源になりうるものである。さらに銀河団ガスに次ぐ銀河団の構成成分である、銀河の形成と進化についても調べた。銀河団内の銀河は、銀河団外の銀河と違い、銀河団の銀河団ガスの影響を受ける。銀河は銀河団中を秒速数千キロで運動するので、流体とみなせる銀河団ガスからは、揚力、抵抗力といった、空気力学的な力を受ける。それぞれの力を評価したところ、揚力の効果は無視できるが、抵抗力の効果は無視できず、一部の銀河は長時間経つと銀河団の中心に向かって、落下を始める可能性があることを指摘した。

また巨大ブラックホールの活動で、銀河団ガス中に発生したMHD波が、銀河団ガスを加熱することをMHD数値シミュレーションで示した。さらに観測の立場からは、米国のChandra衛星を使い、銀河団中の巨大ブラックホールが銀河団ガスに残した過去の活動の痕跡(バブル)を観測した。その結果、バブルの位置はブラックホールの活動が終了してからかなり移動していることを明らかにした。以上の研究は、銀河団中の巨大ブラックホールの活動が銀河団ガスに多種多様な影響を与えていることを示したことで重要である。