hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地方における橋梁維持管理のための簡易点検診断法の提案と三次元解析モデルの構築

本研究においては、まず、過去に長崎県が行った橋梁長寿命化修繕計画データを分析し、調査項目と健全度の相関評価を行った。また、長崎県の中核都市における同様のデータ分析も行い、地方公共団体でも点検が可能な簡易点検診断法を検討した。次に、耐候性鋼橋梁のさび外観評価を簡易かつ定量的に行うため、画像解析による定量評価を行った。さらに、写真計測により橋梁全体を忠実に三次元解析モデル化することを試みた。あらゆる方向から写真を撮ることにより、橋梁全体の三次元座標を取得し、橋梁の三次元解析モデルを構築した。本研究においては,地方公共団体でも点検が可能な簡易点検診断法を検討する。また,画像解析を用いて耐候性鋼橋梁の簡易な外観評価法を検討する。さらに,光学的計測手法を用いて,橋梁全体の三次元座標を取得し,三次元解析モデルを構築する。これにより,既存の三次元解析モデルと合わせ,より詳細な三次元解析モデルを構築することができる。これらをデータベース化することにより,橋梁の維持管理が効率的かつ持続的に行われる環境を創出するのが本研究の目的である。本年度は,次の3つの準備的な研究を並行して進めた。(1)橋梁点検項目の相関評価:既に実施している長崎県管理の橋長15m以上の橋梁641橋の検査データから,橋梁全体の健全度とそれに最も影響を与えている部材や工種の健全度の相関評価を実施した。また,小規模な地方公共団体においても簡易に点検できるよう,小都市でのデータにおいても同様の分析を行った。さらに,いくつかの橋梁においては概略点検を行い,分析結果の妥当性を検討した。(2)画像解析による耐候性鋼橋梁の外観評価:簡易点検診断法を提案するにあたり,耐候性鋼橋梁においては画像解析による外観評価法を提案する。現在の方法は,採取したセロファンテープ試験により,粒径等の外観からさびを5段階で評価するものであるが,必ずしも十分定量的な基準が与えられているわけではないため,専門家でも判断に迷うことがあるのが実状である。今年度は,画像解析により粒径を測り,定量的で簡易な評価方法を検討した。(3)写真計測による三次元座標取得の検討:錆を発生させた試験片を対象として,市販の一眼レフデジタルカメラにより複数の方向から撮影した画像を用いて,SfM(Structure from Motion)技術により錆の3Dモデルを構築した。研究実績の概要にあるように,3つの準備的な研究である,橋梁点検項目の相関評価,画像解析による耐候性鋼橋梁の外観評価,写真計測による三次元座標取得の検討は,おおむね平成27年度の目標を達成した。したがって,「(2)おおむね順調に進展している。」と判断した。これらをデータベース化することにより,橋梁の維持管理が効率的・持続的に行われる環境を創出するのが本研究の目的である。本年度は,次の2つの研究を並行して進めた。(1)橋梁の簡易点検診断法の検討:前年度検討した相関評価をもとに,地方公共団体でも点検が可能な,簡易点検診断法を検討した。また,宮崎県における健全度評価方法を調査し,他地域における健全度の相関評価との比較を行った。さらに,耐候性鋼橋梁に関しては,画像解析による簡易外観評価法を他地域においても適用し,提案する評価法は適用可能であることを確かめた。(2)写真計測による三次元解析モデルの検討:前年度取得方法を検討した多視点画像計測を橋梁全体に拡張した。まず,材質の違いによる精度を確認するため,コンクリートおよび鋼材での供試体のモデル化を確認した。次に,計測方法の違いによる精度を確認するため,実橋梁を用いて,カメラ,撮影距離,必要枚数などの違いによるモデル化の再現性を確認した。さらに,実橋梁において写真計測を行い,橋梁全体を三次元モデル化するための問題点を明らかにした。研究実績の概要にあるように,橋梁の簡易点検診断法の検討,写真計測による三次元解析モデルの検討は,おおむね平成28年度の目標を達成した。」と判断した。これにより,既存の三次元解析モデルと合わせ,より詳細な三次元解析モデルを構築することができ,橋梁の維持管理が効率的・持続的に行われる環境を創出するのが本研究の目的である。最終年度である本年度は,昨年度までの結果を踏まえ,次の2つの研究を並行して進め,最終結果をまとめた。(1)橋梁維持管理のための簡易点検診断法の検討:昨年度までの結果を基に,宮崎県内の中核都市を対象として橋梁維持管理のための簡易点検診断法を検討した。さらに,パターン認識を用いた耐候性鋼橋梁の健全度評価を行い,ほぼ正確な健全度評価が可能なことを明らかにした。(2)写真計測による三次元解析モデルの構築:昨年度再現性が悪かった鋼材を対象にSfM(Structure from Motion)

技術による構造物のモデル再現性の精度検証を行った。必要枚数、明るさなどの条件を明確にし、また、スプレーなどの効果も明らかにした。さらに,宮崎市が管理するコンクリート床版橋と鋼桁橋を対象に三次元モデルを再現し,数値解析のための有限要素解析モデルへのデータ変換を行った。以上により,地方における橋梁維持管理のための簡易点検診断法を検討し,三次元解析モデルを構築することにより,橋梁の維持管理が効率的・持続的に行われる環境を創出した。本研究においては、まず、過去に長崎県が行った橋梁長寿命化修繕計画データを分析し、調査項目と健全度の相関評価を行った。また、長崎県の中核都市における同様のデータ分析も行い、地方公共団体でも点検が可能な簡易点検診断法を検討した。次に、耐候性鋼橋梁のさび外観評価を簡易かつ定量的に行うため、画像解析による定量評価を行った。さらに、写真計測により橋梁全体を忠実に三次元解析モデル化することを試みた。あらゆる方向から写真を撮ることにより、橋梁全体の三次元座標を取得し、橋梁の三次元解析モデルを構築した。今後の研究の推進方策については,平成27年度に得られた3つの準備的な研究をもとに,簡易点検診断法の提案とそれを用いた再点検および維持管理データベースの構築を行い,地方における橋梁の維持管理が効率的かつ持続的に行われる環境を創出する。具体的には,以下のように進めていく。(1)橋梁の簡易点検診断法の検討:平成27年度に検討した相関評価をもとに,地方公共団体でも点検が可能な,簡易点検診断法を検討する。また,耐候性鋼橋梁に関しては,画像解析による簡易外観評価法を提案する。提案する簡易点検診断法を用いて,特に市町管理の小規模橋梁を中心に点検を行い,改善を図る。(2)橋梁維持管理データベースの構築:平成27年度に取得方法を検討した多視点画像計測を橋梁全体に拡張する。コンクリート橋,鋼橋など橋種別での計測の問題点を明らかにし,多視点画像計測システムを確立する。最終的には,これらの三次元データと点検データをデータベース化し,橋梁維持管理データベースを構築する。以上の結果をもとに,橋梁の維持管理が効率的かつ持続的に行われる環境を創出する。今後の研究の推進方策については,前年度に得られた2つの研究結果をもとに,提案する簡易点検診断法による再点検と維持管理データベースの構築を行い,地方における橋梁の維持管理が効率的・持続的に行われる環境を創出する。(1)橋梁の簡易点検診断法の検討:前年度作成した簡易点検診断法を用いて,特に市町管理の小規模橋梁を中心に点検を行い,簡易点検診断法の改善を図る。改善するにあたり,道路管理者を交え検討を行う。(2)橋梁維持管理データベースの構築:多視点画像計測により取得した橋梁全体の三次元データと,既存の三次元解析モデルとを合わせ,より詳細な三次元解析モデルを構築する。これらのデータと簡易点検診断法を用いた点検データをデータベース化し,橋梁維持管理データベースを構築する。以上の結果をもとに,地方における橋梁の維持管理が効率的・効果的に行われる環境を創出し,得られた結果を取りまとめ,成果の発表を行う。
量子ホール電子系の空間・時間分解計測によるスピンダイナミクスの解明

希釈冷凍機温度で動作する高感度Kerrイメージング測定系を作製し0.5 K以下での電子スピン偏極および量子ホール・ブレークダウン電流が引き起こす動的核スピン偏極とその緩和現象のダイナミクスについて、時間分解計測・空間分解計測で調べ、量子ホール・ブレークダウン電流の分布に関する知見を得た。また、GaAs量子井戸2次元電子系の他に、GaAs/AlGaAs単一ヘテロ接合HEMT試料での電子スピン偏極の計測をSagnac干渉計を用いて行い、ランダウ占有数3付近でのフェルミ準位の状態を光学的計測により鋭敏に検出可能であることを示した。さらに、エッジ状態に対する光渦照射による伝導度変化について調べた。低温・強磁場下での2次元電子系は、電子との様々な相互作用や多体効果が顕在化されるエキゾチックな舞台であり、量子ホール強磁性相やスカーミオン励起、核スピンとの相互作用がおりなすダイナミックな現象等が顕著に現れる。本研究では、光磁気Kerr効果の時間分解計測とイメージング手法を組み合わせて量子ホール電子系のスピン偏極が示すダイナミクスとその空間分布を詳しく調べ、電子スピン緩和の起源である様々な相互作用や集団スピン励起の詳細を研究するとともに、量子ホール電流、スピンの拡散やスピン流の空間分布、さらに分数量子ホール状態でのスピン・ドメイン構造とその安定性等について実験的に調べる。本年度は、極低温下での分数量子ホール効果のKerrイメージングを行うため、希釈冷凍機とKerr顕微鏡を組み合わせて、高感度かつ高安定なKerrイメージング測定装置を製作した。これを用いて、(1)弱励起光による量子ホール状態のスピン偏極の計測、(2)光学ヘッド部分の最適化による位置分解能の向上、(3)再現性の向上、について重点的に取り組み、主に装置製作を行った。平成26年度では、科研費で超伝導電磁石を購入し、12T程度の強磁場下で行える環境を整備して研究を推進する。また、Kerr効果の信号強度に影響を与える様々な要素について調べ、Kerr効果のイメージングから得られる情報に定量性をもたせるべく検討を行った。通常は、2次元電子系の局所的な(a)電子濃度のゆらぎ、(b)量子井戸の厚みの揺らぎ、が複合して影響を与えるが、Kerr効果の波長依存性(量子井戸の共鳴による円2色性吸収)および磁場依存性(ランダウ準位の占有率)の情報を合わせることで、両者の影響を分離して計測できることを見出した。低温・強磁場下での量子ホール2次元電子系は、様々な相互作用や多体効果が顕在化するエキゾチックな舞台であり、量子ホール強磁性相、スカーミオン励起、核スピンとの相互作用などがおりなすダイナミックな現象の舞台である。本研究では、磁気光Kerr効果のイメージングとその時間分解計測により量子ホール電子系のスピン偏極が示すダイナミクスとその空間分布を詳しく調べ、電子スピン緩和の起源である様々な相互作用や集団スピン励起の詳細を研究するとともに、スピンの拡散や量子ホール電流、スピン流の空間分分布、さらに分数量子ホール状態でのスピン・ドメイン構造などを実験的に調べている。平成26年度では、希釈冷凍機温度で動作する高感度Kerrイメージング測定系を製作した。これにより1K以下での電子スピン偏極および量子ホールブレークダウン電流が引き起こす動的核スピン偏極とその緩和について、時間分解計測を行った。また、本科研費で超伝導電磁石を購入し、光照射下で1K以下、12Tまでの低温強磁場での実験が行えるように計測系を整備した。上記に加えて、様々な電子濃度・移動度の試料が比較的容易に入手でき、これまで電気伝導の研究で広く用いられてきた、GaAs/AlGaAs単一ヘテロ接合(HEMT)試料での電子スピンの研究がKerr回転計測で行えるかどうか調べた。高感度なKerr回転検出系であるSagnac干渉計を用いることで、奇数占有数でのスピン偏極による信号の検出に成功した。極低温・強磁場で量子ホール状態にある2次元電子系では、多体効果や様々な相互作用が顕在化し、量子ホール強磁性相、スカーミオンの励起、超微細相互作用を通じた核スピンとの相互作用など、ダイナミックで多彩な物理現象が発現する。本研究では、伝導度計測や磁気光学Kerr効果のイメージングとその時間分解計測等を主な手法として用い、量子ホール電子系のスピン偏極が示すダイナミクスとその空間分布を詳しく調べ、電子スピン緩和と電気伝導の詳細を研究するとともに、量子ホール電流の空間分布を実験的に調べてきた。平成27年度は、昨年度までに整備した希釈冷凍機温度で動作する高感度Kerrイメージング測定系を用いて1K以下での電子スピン偏極および量子ホール・ブレークダウン電流が引き起こす動的核スピン偏極とその緩和現象について、時間分解計測、空間分解計測を行ってブレークダウン電流の分布に関する知見を得た。また、光学的計測に向いている量子井戸2次元電子系の他に、一般的なGaAs/AlGaAs単一ヘテロ接合HEMT試料での電子スピンの研究をSagnac干渉計を用いて詳細に行い、ランダウ占有数3付近でのフェルミ準位の状態を光学的計測により鋭敏に検出可能であることを示した。さらに、分担者、研究協力者らとともに新しい現象の探索を目指して、量子ホール状態の電子系に光渦を照射したときの伝導度変化に関する研究、および、THz光照射によるスピンドメインの変化と伝導度変化に関する研究を行った。これらを、本年度に行われた2次元電子系の物理国際会議で発表した。希釈冷凍機温度で動作する高感度Kerr

イメージング測定系を作製し0.5 K以下での電子スピン偏極および量子ホール・ブレークダウン電流が引き起こす動的核スピン偏極とその緩和現象のダイナミクスについて、時間分解計測・空間分解計測で調べ、量子ホール・ブレークダウン電流の分布に関する知見を得た。また、GaAs量子井戸2次元電子系の他に、GaAs/AlGaAs単一ヘテロ接合HEMT試料での電子スピン偏極の計測をSagnac干渉計を用いて行い、ランダウ占有数3付近でのフェルミ準位の状態を光学的計測により鋭敏に検出可能であることを示した。さらに、エッジ状態に対する光渦照射による伝導度変化について調べた。本年度で、希釈冷凍機と本科研費で購入した12T超伝導電磁石を組み合わせて1K以下での高感度Kerr回転計測を12Tで実験できるシステムを完成させた。また、さらに微小なKerr回転を微弱光励起のもとで検出するためのSagnac干渉検出系も準備し、これでHEMT構造試料での量子ホール電子系のスピン偏極の検出に成功した。これらにより、最終年度のH27年度に様々な条件での実験を展開することが可能となり、さらに研究が進展できる状態である。27年度が最終年度であるため、記入しない。物性実験最終年度であるH27年度は、これまでに開発した極低温・強磁場下での高感度Kerr回転検出系を用いて特に下記の点について調べ、成果を2次元電子系の物理国際会議(EP2DS)をはじめとする国際会議や学会で報告し、論文にまとめる。(1)量子ホール効果のブレークダウン電流に沿って動的核スピン偏極が生じ、それにより有効ゼーマンエネルギーが変化して電子スピン偏極度が影響を受けることを検証し、ブレークダウン電流や核スピン偏極の分布とその緩和を電子スピン偏極のKerr回転による観測で調べる。また、ブレークダウン電流の空間分布について様々な試料構造で調べ、電子濃度ゆらぎの大きさや空間分布との相関を検討して、ブレークダウン臨界電流付近で知られている電流ー電圧特性の時間的な不安定性と、スピン偏極のドメイン構造の時間的変動との相関を調べ、整数・分数量子ホール効果のブレークダウンの機構について調べる。(2)狭線幅・波長可変半導体レーザーを用いてエネルギー選択した円偏光や光渦により励起されたスピン偏極電子の作るスカーミオン、アンチスカーミオンについて拡散や緩和過程を時間分解Kerr回転で調べると共に、コヒーレントTHzパルス光を用いたスピン選択励起や2次元電子系の動的伝導度計測などにより、光生成したスピン励起が量子ホール系の電気伝導に及ぼす影響を調べる。(音、研究分担者の中嶋)(3)これまでの実験結果を基に、本手法をGaAs/AlGaAs量子井戸2次元電子系以外の試料のスピン計測にも適用を試みる。InGaAsやInGaSb系の量子井戸で強磁場中の量子ホール電子系でのスピン軌道相互作用や強い電子相関によるスピン歳差運動への影響などを調べる。逆にスピン軌道相互作用の極めて小さいグラフェン2次元電子系の強磁場中の電子スピン偏極や分数量子ホール状態など実験が困難な試料にも挑戦する。
シャペロニンの機能発現の分子メカニズム

本研究は、大腸菌のシャペロニン/ESの機能発現の分子メカニズムを明らかとすることを目的とした。そのため、αラクトアルブミン(αLA)、スタフィロコッカル・ヌクレアーゼ(SNase)、グリーン蛍光タンパク質(GFP)などの物理的性質の大きく異なる球状タンパク質の中間体とシャペロニンとの相互作用を研究するとともに、シャペロニンの機能発現にとって不可欠なヌクレオチド、ATP,ADP,ATP類似物(ATPγS,AMP-PNP)とGroELとの相互作用を物理化学的立場から研究した。以下の成果が得られた。(1)野生型SNaseに比べると巻き戻り速度過程が著しく単純化したSNase変異体と巻き戻り速度過程が単一緩和で本来単純であるアポ型αLAの両者を用いて、これらの巻き戻り速度家庭に及ぼすシャペロニンの影響をストップトフロー蛍光スペクトル法により調べた。特にアポ型αLAについては、計算機シミュレーションにより反応曲線を定量的に解析することに成功した。GroES非共存下でGroELとヌクレオチドを加えた場合、ATPのみがGroELの標的に対する親和性を低下させるが、GroESが共存するとATPのみならず、ADP,ATP類似物も標的に対する親和性低下に有効に働くことがわかった。(2)野生型GFPと変異体Cycle3の大腸菌による大量発現の系を作成し、in vitroでの巻き戻り反応を蛍光スペクトルを用いて調べた。GFPをシャペロニンのモデル標的タンパク質として用いるための準備が完了した。(3)GroELとADP,ATP類似物との相互作用を滴定型熱量計、ニレン化GroELの蛍光スペクトルにより調べた。これらのヌクレオチドのGroELへの結合は非協同的であり、かつ、結合強度の異なる2種類の結合部位の存在することがわかった。ATPが存在するときのみ協同的な蛍光スペクトルの変化が観測されたので、ATPの加水分解が協同的な変化にとって必要と考えられる。上の(1)の結果と照らし合わせ、GroEL単独の場合は、ATPの加水分解とそれに伴う構造変化が標的のリリースにとって重要であると期待される。本研究は、大腸菌のシャペロニンGroEL/ESの機能発現の分子メカニズムを明らかとすることを目的とする。そのため、ラクトアノレブミン(αLA)、スタフィロコッカル・ヌクレアーゼ(SNase)、グリーン蛍光タンパク質(GFP)などの物理的性質の大きく異なる球状タンパク質の中間体とシャペロニンとの相互作用をストップトフロー蛍光スペクトル法を用いて調べる。αLAについては既に昨年度までの研究でいくつかの成果を上げているが、本年はさらに、SNaseとGFPについての研究を進めた。申請者の研究室では、SNaseのすべてのプロリン残基を他のアミノ酸に置換し、プロリン異性化の影響のないSNase(-pro)がすでに作られていた。SNase(-pro)にAla69ThrまたはAla90Serの変異を導入した二種の変異タンパク質を作成した。当初、これらの変異体は単一exponentialで巻き戻ると期待されたが、現実には2相的となった。しかし、野生型のSNaseに比べると巻き戻り速度過程が著しく単純化されており、シャぺロニンGroELの作用機構を調べる上でよいモデル標的タンパク質となることがわかった。これらの変異SNaseの巻き戻りの速度過程に及ぼすシャぺロニンGroELの影響をストップトフロー蛍光スペクトルを用いて調べた。その結果、SNaseに対するGroELのモル比が10%程度のところで、今まで知られていた速度過程よりも速い過程が観測された。タンパク質濃度依存の測定から、この過程は1分子過程であることもわかった。

GFPについては、CLONTECH社より購入したプラスミドpGFPよりGFP遺伝子を切り出し、T7プロモータを持った大腸菌プラスミドpSCREEN1-(b+)に接続し大量発現プラスミドを作成した。野生型GFPの塩酸グアニジンによるアンフォールディングを調べたところ、転移領域では反応はほとんど不可逆であった。可逆に巻き戻るGFPを作成するため、現在、いくつかの変異体を作成中である。本研究は、大腸菌のシャペロニンGroEL/ESの機能発現の分子メカニズムを明らかとすることを目的とする。そのため、αラクトアルブミン(αLA)、スタフィロコッカル・ヌクレアーゼ(SNase)、グリーン蛍光タンパク質(GFP)などの物理的性質の大きく異なる球状タンパク質の中間体とシャペロニンとの相互作用をストップトフロー蛍光スペクトル法を用いて調べる。また、シャペロニンの機能発現にとって不可欠なヌクレオチド、ATP,ADP,ATP類似物(ATPγS,AMP-PNP)とGroELとの相互作用を物理学的立場から明らかにする。以下の成果が得られた。(1)アポ体αLAの巻き戻り速度過程に及ぼすシャペロニンの影響をストップトフロー蛍光法により調べた。計算機シミュレーションにより反応曲線を定量的に解析することに成功した。GroES非共存下でGroELとヌクレオチドを加えた場合、ATPのみがGroELの標的に対する親和性を低下させるが、GroESが共存するとATPのみならず、ADP,ATP類似物も標的に対する親和性低下に有効に働くことがわかった。(2) GroELとADP,ATP類似物との相互作用を滴定型熱量計、ピレン化GroELの蛍光スペクトルにより調べた。その結果、これらのヌクレオチドのGroELへの結合は非協同的であり、かつ、結合強度の異なる2種類の結合部位の存在することがわかった。従来、これらのヌクレオチドの結合はGroELリング内で協同的に起こるとするアロステリックモデルが定説となっていたが、今回の結果はこの定説を覆すものである。ATPが存在するときのみ協同的な蛍光スペクトルの変化が観測されたので、ATPの加水分解または結合が協同的な変化にとって必要と考えられる。(3) In vivoで野生型よりも効率よく構造形成することが知られているGEP変異体(Cycle3)を作成し、そのin vitroでの巻き戻り反応を蛍光スペクトルを用いて調べた。巻き戻り挙動は野生型と同じであったが、巻き戻り中間体の会合体形成の程度が野生型よりも少なくなっており、これがin vivoでの挙動の違いに反映されていることがわかった。
HBV感染細胞の脂質クオリティ解析から展開する肝疾患治療の研究

昨年から検討していたデータ解析ソフトProgenesis QI (nonlinear)を用いた解析が難しいことがわかり、先にUNIFI (waters)を軸に解析を行う方向で検討を進めた。いずれにせよVionのデータがオートピッキングにしか対応しないため、液体クロマトグラフィー(LC)のピーク形状を、使用するカラムなどの工夫によりテーリングの強いごく一部の脂質を除きオートピッキング可能なレベルに改良する事が出来た。また、溶媒の工夫により親水性の高めな脂質から疎水性の高い脂質まで網羅的に溶出可能なLC系の構築に成功した。次にUNIFIで解析を行うために成分リストの構築を行った。成分リスト登録に必要なイオンモビリティの値である衝突断面積(CCS)のデータベースを作成する中、それらのデータを用い位置異性体の多い脂質においてその分離が出来る可能性について検討した。その結果、CCSは位置異性体により数Å程度の差が出るものの、その差はLCのピーク分離があった上で算出されるCCS値であり、LCの分離そのものが不十分な場合CCSの値での位置異性体の分離によるレスキューは困難であった。これはイオンモビリティのピークはLCよりはるかにブロードであることに起因すると考察した。一方この過程で、イオンモビリティの新たな法則性を見出すことが出来、現在投稿準備中である。ノンターゲット法については分析および解析方法の確立が伴い想像より時間を要しているが、予定より1年早く開始したことからスケジュールとしては計画通りの段階にある。他の肝疾患の解析など一部遅れている部分もあるが、全体としてはおおむね順調に進展している。ノンターゲット法による新規分子の探索やTAG分子種の法則性などの研究を進めるとともに、今後は本研究過程で得られた知見を、7月の学会発表をはじめとし、論文など公表していく方針である。申請者はB型肝炎ウイルス(HBV)複製抑制効果のあるドコサヘキサエン酸(DHA)がHBV感染細胞のDHA含有トリアシルグリセロール(TAG)分子種を増加することを見出した。本研究では、その法則性、メカニズム解明のためのDHA代謝物やTAG合成酵素など責任分子の探索、他の肝疾患における脂肪酸選択的TAG分子種の変動の法則性について検討を行っている。この研究を通じDHAがHBV感染や肝細胞がんの治療薬になりうる可能性の検討とそのメカニズムの解明を目的としている。メカニズム解明の一環としてHBV感染細胞において上清に分泌された脂肪酸測定を行った。その結果、未感染細胞培養5日後に測定対象である脂肪酸(全8種)の増加が見られたが、HBV感染細胞上清ではその増加が見られなかった。HBV感染によるリポタンパク質の分泌抑制が報告されており、HBV感染によって脂肪酸分泌が増加しないことは、分泌が抑制されたリポタンパク中に含まれる脂肪酸量を反映している可能性が考えられた。しかし本現象は脂肪酸選択性が見られない、すなわちDHAやオメガ3系脂肪酸に特有な現象ではないことから、HBV感染細胞におけるDHA含有TAG分子種増加への寄与は低いものと考えられた。他の細胞における法則性、阻害剤、脂肪酸代謝物についても検討を開始しており、現在解析中である。また、ノンターゲット法による新奇脂質の探索については、申請者の所属変更に伴いVION IMS QTof (waters)とそのデータ解析ソフトとしてUNIFI (waters)とProgenesis QI (nonlinear)へ変更した。ノンターゲット分析に適した測定系の構築について、すでに検討を開始している。実験計画通りに細胞レベルの法則性の検討、代謝物の探索を進めている。一部遅れているところもある一方で、平成30年度開始予定のノンターゲット法については、平成29年度からすでに分析手法の検討に着手していることから、全体としてはおおむね順調に進展している。

平成29年度の研究打ち合わせが結果的に申請者所在地で行うことが多かったこと、また学会発表などの成果発表が出来なかったことから、旅費などが抑えられたため。価格交渉により試薬の価格が抑えられたことや、2018年度末の研究打ち合わせの予定が2019年度春に申請者所在地に変更になり旅費が抑えられたため。次年度使用額については、標品や消耗品、学会発表や論文投稿に関わる費用などに使用予定である。
臨床的有意性を考慮した教育臨床心理尺度の開発と適用

教師が子どものポジティブな変化をどのように捉えているかについて調査を行うとともに,実際に教師が捉えている観察結果と学校適応に関する指標の関連について分析した。また,上記の捉えに基づいて行われる教師の介入が子どもの状態にどのような影響を与えるかについて分析を行った。これらの成果は,日本メンタルヘルス学会第22回大会,The 40th annual Conference of the International School Psychology Association等で発表された。教師の見立てに基づく介入によって,短期的にはポジティブな変化が確認されたが,子どもの長期的な状況をどの程度予測できるかについては引き続き調査,検討が必要である。本内容ならびに関連領域に関する2018年の発表実績としては以下がある。・飯島有哉・桂川泰典,児童生徒への称賛行動が教師自身のメンタルヘルスに与える効果,日本メンタルヘルス学会第22回大会(東京),2018これまでに教師が子どもの観察評定を行う際にどのような側面に着目しているかについて調査を行い,指標化を行ってきた。また,実際に教師が捉えている観察結果と学校適応に関する指標の関連,および教師が児童生徒に対して学校適応を促す介入(例:称賛行動)を行った際の短期的な効果についての分析を行った。しかし,現時点ではシングルケースデザインとなっており,結果の一般性は担保できていない。また,指標の妥当性についても十分には担保されていない。1)教師が子どもの観察評定を行う際に着目している側面について,簡易的にとらえる観察評定の指標(学校教育版CGI)の妥当化手続きを進める。中・高の学校現場の教師たち(各60名、計120名)に質問紙調査を行う。質問紙は「精神的充足・社会的適応力」評価尺度および今回開発した「学校教育版CGI」を用い,その相関関係を分析することで臨床像と測度の反応性を明らかとする。2)中学校3校(40クラス:約1200名)に調査を依頼し,4月および12月の2時点での縦断調査を行う。「精神的充足・社会的適応力」評価尺度および「学校教育版CGI」を用いる。「学校教育版CGI」得点の「不変群」と「微変化群」の2群を独立変数,「精神的充足・社会的適応力」評価尺度の各因子を従属変数としてt検定を行い,CGIの微妙な変化が「精神的充足・社会的適応力」評価尺度にどのように反映されるかについて明らかにすることで解釈可能性の検討につなげる。また,5名の教師に半構造化インタビューを実施し,CGIの微妙な変化と「精神的充足・社会的適応力」評価尺度の因子得点変化が認められた事例について,その因果関係を日常の様子から後方視的に考察してもらう。国内外の文献研究を行い,教育分野における測度の臨床的有意性の検討およびその関連領域の研究を外観した。その後,教師が子どもの観察評定を行う際にどのような側面に着目しているかを分析した。特に教師文化や指導の特性を考慮して,教師が子どものポジティブな変化をどのように捉えているかを中心に調査を行った。また,学校現場で行う教育的介入について実際に教師がどのような介入を行い,どのような効果が実証されているのかについて調査を行った。これらの成果は,日本メンタルヘルス学会第21回大会,日本教育心理学会第59回総会で発表され,その後提起された構成概念について教職経験者を交えた討議が行われた。本内容ならびに関連領域に関する2017年の発表実績としては以下がある。・企画・司会:綿井雅康(十文字学園女子大学),企画・話題提供:桂川泰典(早稲田大学),話題提供:原口和博(「心の基礎」教育を学ぶ会),話題提供:小関俊祐(桜美林大学),話題提供:藤井靖(明星大学),指定討論:加藤陽子(十文字学園女子大学),学校教育を通して育む社会情動的スキル,日本教育心理学会第59回総会シンポジウム(名古屋),2017,58-59・飯島有哉・山田達人・桂川泰典,教師が行う「ほめ」の構成要素に関する検討,日本メンタルヘルス学会第21回大会(札幌),2017・中齋美咲・大月友・桂川泰典,臨床心理学領域における行動変動性研究の応用,早稲田大学臨床心理学研究,2017,17(1),107-113これまでに国内外の文献研究を行い,教育分野における測度の臨床的有意性の検討およびその関連領域の研究を外観した。また,教師が子どもの観察評定を行う際にどのような側面に着目しているかを分析した。特に教師文化や指導の特性を考慮して,教師が子どものポジティブな変化をどのように捉えているかを中心に調査を行い,学会発表を行っている。また,実際に教師がどのような意図的な指導介入を行い,どのような効果が実証されているのかについても国内外で文献調査を行った。特に,児童生徒のスキル獲得のうち,社会情動的スキルと呼ばれる,構成概念が十分に整理されていない領域について,特に海外文献を中心とした調査,分析を行った。上記の調査を通して整理された,観察ポイント,介入ポイントについて,教職経験者を交えた討議が行いその妥当性の検討が終わっている。

教師の見立てに基づく介入によって,短期的にはポジティブな変化が確認されたが,子どもの長期的な状況をどの程度予測できるかについては引き続き調査,検討が必要である。本内容ならびに関連領域に関する2018年の発表実績としては以下がある。・飯島有哉・桂川泰典,児童生徒への称賛行動が教師自身のメンタルヘルスに与える効果,日本メンタルヘルス学会第22回大会(東京),2018これまでに教師が子どもの観察評定を行う際にどのような側面に着目しているかについて調査を行い,指標化を行ってきた。また,実際に教師が捉えている観察結果と学校適応に関する指標の関連,および教師が児童生徒に対して学校適応を促す介入(例:称賛行動)を行った際の短期的な効果についての分析を行った。しかし,現時点ではシングルケースデザインとなっており,結果の一般性は担保できていない。また,指標の妥当性についても十分には担保されていない。教育場面における子どもの状態像をとらえる観察評定の指標については概ね整理が終わっている。1)今後はこれらを統合し子どもの状態像を簡易かつ包括的にとらえる観察評定の指標(学校教育版CGI)を作成する。小・中・高の学校現場の教師たち(各60名[1校種につき3校以上]、計180名)に質問紙調査を行う。質問紙は「精神的充足・社会的適応力」評価尺度および今回開発した「学校教育版CGI」を用い,その相関関係を分析することで臨床像と測度の反応性を明らかとする。2)中学校3校(40クラス:約1200名)に調査を依頼し,4月および12月の2時点での縦断調査を行う。「精神的充足・社会的適応力」評価尺度および「学校教育版CGI」を用いる。「学校教育版CGI」得点の「不変群」と「微変化群」の2群を独立変数,「精神的充足・社会的適応力」評価尺度の各因子を従属変数としてt検定を行い,CGIの微妙な変化が「精神的充足・社会的適応力」評価尺度にどのように反映されるかについて明らかにすることで解釈可能性の検討につなげる。また,5名の教師に半構造化インタビューを実施し,CGIの微妙な変化と「精神的充足・社会的適応力」評価尺度の因子得点変化が認められた事例について,その因果関係を日常の様子から後方視的に考察してもらう。3)「学校教育版CGI」得点の変化に影響を与えている「精神的充足・社会的適応力」評価尺度の各因子について介入を行い,CGI得点の変化有無を分析する。3)とは異なる中学校2校(計4クラス)に依頼を行い,4月(pre),12月(post)の調査およびその間の介入を実施する。介入は「『精神的充足・社会的適応力』評価尺度を用いた中学校指導案」(菅野ら,2012)および「学校教育を通して育む社会情動的スキル」(日本教育心理学会第59回総会シンポジウム)を参考に担任と協議により決定する1)教師が子どもの観察評定を行う際に着目している側面について,簡易的にとらえる観察評定の指標(学校教育版CGI)の妥当化手続きを進める。中・高の学校現場の教師たち(各60名、計120名)に質問紙調査を行う。
印欧諸語の強勢代名詞及び接語代名詞のパラダイムの通言語的研究

本研究の目的は、印欧諸語の代名詞の曲用パラダイムの変異及びロマンス諸語の複他動詞文の非主語項を指示する接語代名詞群のパラダイムの変異を少数の制約のランキングから導くことである。本年度は,前年度に提案した制約群に基づいた代名詞のパラダイムの変異の記述をロマンス諸語の複他動詞構文内の接語代名詞群の形態音韻形式(パラダイム)の記述に適用することであったが、予定していた中南米のスペイン語話者からのデータが確保できず、人称/性/数/格の有標性制約と忠実性制約、及び有標性制約の下位階層(マクロロール階層と人称階層/性階層の調和的制約配列、意味役割階層と人称階層の調和的制約配列)から生じる有標性制約群とその局所結合を提案するに留まった。データ(中南米スペイン語の母語話者からのデータ)の収集が予定していたようにできなかった。今後は、予定より遅れている中南米で話されているスペイン語の複他動詞文の接語代名詞群の変異のデータの収集を進めると共に、人称代名詞のパラダイムの変異を動機づけていると思われる有標性以外の要因を同定することにより、収集したパラダイムの分析を進める。本研究の目的は印欧諸語の代名詞の曲用パラダイムの変異及びロマンス諸語の複他動詞文の非主語項を指示する接語代名詞群のパラダイムの変異を少数の制約のランキングから導くことである。本年度は、まず、人称、格、数、ジェンダーの有標性階層及びこれらの有標性階層と双方向的意味役割階層の調和的制約配列から有標性制約と対抗する忠実性制約を踏まえて、収集した印欧語の代名詞のパラダイムの変異を制約の並べ替えから導くことを試みた。これは、2年前に公刊した論文で提案した、現代ドイツ語の人称代名詞のパラダイムの分析の拡大を目論んだものである。この結果、これまで説明されていなかったタイプ(1人称・2人称:主格対格/与格(=目的格)、3人称:主格/対格与格)が説明可能であることが判明した。ドイツ語では、独自の対格形式を持つ系列、(主格と異なる)対格/与格(目的格)形式を区別する系列、主格/対格形式が与格形式と区別される系列という3つの系列が人称及び単数・複数の区別に基づいて区別されていた。一方、格融合を伴う「主格対格/与格」のパターンと対立する「主格対格与格」のパターンが3人称単数男性代名詞にのみ現れる場合(例:中期オランダ語)、3人称代名詞全般に現れる場合(例:オック語)、3人称代名詞全般・2人称単数代名詞に出現する場合(例:ガリシア語)は現代ドイツ語の人称代名詞のパラダイムの分析の延長線上では分析できないことが判明した。印欧語の人称代名詞のパラダイムの変異の研究はデータの収集には目途がついたものの、これまでに用いてきた分析方法(制約ランキングによる統語的素性複合から形態的素性複合への写像の後に音韻形式を挿入する)に新たな動機づけを取り入れる必要があることが判明し、その動機づけの定式化とこれまで用いてきた方法論への取り込みを考察中である。また、この人称代名詞のパラダイムの研究に時間を多く取られたため、複他動詞文の非主語項の接語代名詞群の変異のデータの集積及びその分析にも遅れが生じた。今後は、予定より遅れているロマンス諸語の複他動詞文の接語代名詞群の変異のデータの収集を進めると共に、人称代名詞のパラダイムの変異を動機づけていると思われる有標性以外の要因を同定することにより、収集したパラダイムの分析を一層進める。
有機半導体薄膜の導電性基板界面の構造調整による電子物性制御

有機半導体エレクトロニクスの一層の発展のため個々のデバイスに囚われぬ共通性の高い基本的問題の解明を念頭に置き、有機半導体の薄膜と導電性基板との界面に関する構造・電子構造の特徴を、超高真空中で基板上に薄膜を調製しつつその電導性・光伝導性を「その場」観測する独自の手法を軸に精査した。その結果、有機半導体薄膜素子の電子物性制御には、電極対薄膜の物理パラメーターの検討だけでは足りず、界面の状態と薄膜中の電荷トラップの把握と制御が不可欠であると判った。また、未解決であった有機半導体の光伝導の内因性/外因性については、薄膜・電極界面の電子構造制御により選択可能なことも明らかにした。有機エレクトロニクス素子構築に不可欠な有機半導体薄膜の導電性基板との界面について、個々の素子に依らない基本的な重要問題に取り組むため、1)導電性基板の選択に伴う構造的・電子構造的要因の解明、2)基板上に形成する有機半導体薄膜の成長過程の把握、3)基板界面や成長に伴う薄膜の構造挙動と電荷担体の発生・消滅の相関解明、4)電荷担体輸送の膜構造依存性の精査、5)外場印加や光照射などによる界面環境と電荷挙動の追跡を系統的に行い、得られる結果を総括して、導電性基板との界面をもつ有機半導体薄膜の電子物性を制御する根本要因を明らかにすることが本研究の目的である。初年度は、有機素子の金属電極がその仕事関数だけで選択されている現状への疑問から、異なる金属と有機半導体薄膜の系を対象に、有機半導体薄膜の成長過程で電気的測定の「その場」観測可能な超高真空実験装置を駆使して、上記の1,3,5)に注力した。また、多様な素子構造への対応も考えて機能を拡張した実験装置の設計・製作も始め、既存装置の改良にも資するその一部は試用も図った。特にチタンを電極とする鉛フタロシアニン薄膜の二端子素子について、十分に構造制御した薄膜への高いバイアス電圧印加が整流特性を誘起し、印加方向によるその活性化エネルギーの平衡値からのシフトを観測した。この結果は、素子電流が電荷の注入制限を受けたためと考えられる。ブロッキング電極の界面で薄膜中のトラップ準位が金属電極のフェルミ準位との熱平衡から効果的にピン止めされ、トラップされた空間電荷の量が電荷注入障壁の大きさを決めるためと考えられる。従って、導電性基板との界面をもつ有機半導体薄膜の電子物性を制御するには、単に個々の素子成分の物理パラメーターに基づく考えでは不十分で、主に構造に起因する界面の状態、特に薄膜中のトラップ状態についての考察と制御が不可欠であることが判った。有機エレクトロニクス素子構築に不可欠な有機半導体薄膜の導電性基板との界面について、個々の素子に依らない基本的な重要問題に取り組むため、1)導電性基板の選択に伴う構造的・電子構造的要因の解明、2)基板上に形成する有機半導体薄膜の成長過程の把握、3)基板界面や成長に伴う薄膜の構造挙動と電荷担体の発生・消滅の相関解明、4)電荷担体輸送の膜構造依存性の精査、5)外場印加や光照射などによる界面環境と電荷挙動の追跡、を系統的に行い、得られる結果を総括して、導電性基板との界面をもつ有機半導体薄膜の電子物性を制御する根本要因を明らかにすることが本研究の目的である。有機半導体薄膜の電気伝導性が成長過程で「その場」測定できる超高真空装置により鉛フタロシアニン薄膜の二端子素子について初年度の上記1,3,5)を中心に行った研究で、高いバイアス電圧印加による整流作用を見出し、それがブロッキング電極の界面で素子電流が受ける電荷注入制限によること、そうした素子の電子物性制御には薄膜中のトラップ状態の把握と制御が不可欠であることが判ったため、これを受けて二年目は装置・実験方法を改良・最適化しつつ、電荷注入に対するエネルギー障壁、すなわち電極のフェルミ準位と有機半導体の移動度端とのエネルギー差を捉えつつ素子挙動の詳細な解明を行った。併せて、当初の計画どおり薄膜形成に伴う構造挙動が関わる2,4)に沿った知見の獲得についても、膜構造制御を念頭に置き導電性基板の表面修飾やα-セキシチオフェン薄膜の適用などにより系統的な実験を進めた。その一つの成果として、有機半導体の5)に係る懸案事項である光電荷担体発生の機構解明に関して、内因性光伝導と外因性光伝導との間の識別について本質的な意味を与えうる実験事実を得た。有機エレクトロニクスの発展に資するため、有機半導体薄膜の導電性電極基板との界面に係る基本的な未解決問題について、電荷担体の発生や輸送過程の精確な把握を通じた解明を念頭に置き、超高真空中で導電性基板上に有機半導体薄膜を調製しつつその電導性や光伝導性を「その場」観測する実験手法を駆使して5点の要素研究ー1)導電性基板の選択に伴う構造的・電子構造的要因の解明、2)基板上に形成する有機半導体薄膜の成長過程の把握、3)基板界面や成長に伴う薄膜の構造挙動と電荷担体の発生・消滅の相関解明、4)電荷担体輸送の膜構造依存性の精査、5)外場印加や光照射などによる界面環境と電荷挙動の追跡ーを系統的に進め、得られた結果を総括して有機半導体薄膜系の電子物性の発現・制御要因を押さえるべく本研究を遂行した。

最終年度は、前二年間に有機半導体薄膜素子の特に電極界面に注目して得た主に1)4)に係る知見を踏まえ、有機/有機の界面も視野に入れた5)の研究として、ドナー性のペンタセンとアクセプター性のフラーレンの二層薄膜について、光誘起電荷発生の量子収率と原子間力顕微鏡、赤外多角入射分解分光やX線回折の測定に基づく薄膜構造の精査から、量子収率が積層配列に強く依存することを見出し、それが薄膜中の分子配向ではなく粒子サイズや結晶性の違いによることを確認した。また、前年度からの研究を進めて、光誘起電荷担体の発生過程が異なる有機半導体の内因性光伝導と外因性光伝導とを、有機半導体薄膜と金属電極との界面電子構造の制御により選択できることも明らかにした。個々のデバイスに依らないトラップ状態や電荷注入障壁なども含む基本的な重要問題の解決を目指した三年間の研究は、以上のように十分に目的を果たしたと考えられ、その成果は今後、それぞれ特定の有機半導体薄膜素子の動作・機能の制御や向上に寄与するものと思われる。有機半導体エレクトロニクスの一層の発展のため個々のデバイスに囚われぬ共通性の高い基本的問題の解明を念頭に置き、有機半導体の薄膜と導電性基板との界面に関する構造・電子構造の特徴を、超高真空中で基板上に薄膜を調製しつつその電導性・光伝導性を「その場」観測する独自の手法を軸に精査した。その結果、有機半導体薄膜素子の電子物性制御には、電極対薄膜の物理パラメーターの検討だけでは足りず、界面の状態と薄膜中の電荷トラップの把握と制御が不可欠であると判った。また、未解決であった有機半導体の光伝導の内因性/外因性については、薄膜・電極界面の電子構造制御により選択可能なことも明らかにした。本研究では、有機半導体薄膜の導電性基板との界面に関する基本的な重要問題に取り組むため、「研究実績の概要」にも記した五つの観点・サブテーマ設定に基づく研究展開を図っている。二年目は、幅広い応用を念頭に置いた場合に最も基本的であり多角的視点からの精査が必要不可欠なことから当初より注目している有機半導体薄膜二端子素子について、初年度の研究実施状況と得られた成果、特にそこで見出した特徴的な電気伝導挙動に焦点を合わせ、電荷注入に対するエネルギー障壁すなわち電極のフェルミ準位と有機半導体の移動度端とのエネルギー差を捉えつつ素子挙動の詳細な解明に注力し、電極界面近傍の有機半導体薄膜中のトラップ状態が果たす役割の重要性について理解を深めた。併せて、当初の計画に沿った薄膜形成時の構造挙動が関わる2,4)に係る研究についても、「概要」に記載のように有機半導体の懸案事項である光電荷担体発生の機構解明にとって十分に有用な成果を得た。また、初年度に着手した既存装置の改良を踏まえた実験装置の機能拡張も進めることができたため、導電性基板材料と有機半導体分子の選択・最適化を通じた膜構造制御のダイナミックレンジ拡張が可能になりつつあり、それが上記の懸案事項への対処にも寄与した次第である。以上により、本研究の目的を達成するための実施状況として、これまでに得られた成果は最終年度の研究遂行にとって十分な環境を整えたと考えられるため、現在までの達成度としては少なくとも上記のような判断が妥当と考える。有機物性化学、物理化学有機エレクトロニクスの将来に及ぶ発展に資するため、有機半導体薄膜の導電性電極基板との界面に係る基本的な未解決問題について、電荷担体(キャリヤ)に注視してその生成や輸送の様態の精確な把握を通じた解明を念頭に置いて、本研究では、超高真空中で導電性基板上に有機半導体薄膜を調製しつつその電導性や光伝導性を「その場」観測する実験方法を駆使して臨んでいる。
ペタワットレーザーによる高エネルギー密度プラズマの研究

ペタワット級の超高強度レーザー技術の進歩によって発生可能となった高エネルギー密度相対論プラズマの物理を学術として体系化し、レーザー加速やレーザー核融合等多様な関連する応用分野を発展させるための基礎を確立することを目標に、相対論プラズマの実験と理論・シミュレーション研究を有機的に結合して、超高強度レーザープラズマ物理の解明を進めた。超高強度レーザー照射により発生する相対論的プラズマ中の超高強度場により、今まで大型加速器によってのみ発生可能であったMeVからGeVの高エネルギー粒子やガンマー線を生成し、その生成の物理と特性を明らかにした。このような超高強度場や高エネルギー粒子の発生にかかわる研究は、高速点火レーザー核融合、レーザー加速器の開発研究や宇宙線の発生機構の解明につながる天体プラズマ物理研究に寄与している。具体的には、理論シミュレーション研究では、マルチスケール統合シミュレーションコードを開発し、国際的研究協力により超短パルスレーザー生成プラズマの実験研究を先導し、高速点火核融合プロジェクトの実験計画立案に貢献している。また、実験研究では、超高強度短パルスレーザーとターゲットの相互作用で発生する高電流密度の相対論電子ビーム、イオンビーム、超短パルスX線放射等を発生させ、その機構を解明するとともに、それを利用する高速プラズマ加熱等の核融合の基礎研究、高エネルギー粒子や超短パルスX線の応用実験を実施した。5年計画の初年度として、研究組織を立ち上げ、高精度の超高強度レーザー実験を進めるための激光MIIレーザーの改修、および統合シミュレーションコード開発と関連する相対論レーザープラズマの理論シミュレーション研究を開始した。具体的には以下のような研究活動を実施した。(1)新しい超短パルスレーザー技術(OPCPA)を大阪大学レーザー核融合研究センターの激光MIIレーザーに導入し、プレパリスのより小さい(コントラスト比10^<-8>以下)超高強度レーザーパルスを発生し、クリーンなターゲット照射実験を可能にした。短パルス化(0.3ピコ秒以下)も実施し、平成16年に0.1PWレベルでのプラズマ実験を開始する準備を行った。また、16年度以降の0.3ペタワット化に向けて、組み合わせ回折格子の開発に着手した。京都大学や大阪大学のTi-Sapphireレーザーによるプラズマ実験を準備した。(2)1次元の範囲で輻射流体、PIC、Fokke□Planckおよびハイブリットコードによるシミュレーションをネットワークで結合し、大規模レーザープラズマにおける電子輸送の物理の研究を行った。ネバタ大学のシミュレーショングループとの共同研究で、コーンターゲット中の電子の輸送とイオンの加速・発生および高速衝撃波の発生に関し新しい物理機構を発見した。(3)コーンや平板多層ターゲットを用いた実験で高エネルギー電子の発生と輸送に関してX線や粒子による計測をおこない理論シミュレーションの解析を開始した。(4)超高強度レーザーと、コーンやキャピラリーターゲットを利用し、高エネルギー電子やイオンを発生させ、100MeV弱の電子やイオンの発生を確認し、10^<21>W/cm^2の実現の予備研究を開始した。(5)ネバダ大学のY.Sentoku, H.Ruhlおよびサンディア研究所のR.Campbellを招聘し、大規模シミュレーションの共同研究とともに、原研関西研等のグループと連携し研究ワークショップを開催して、超高強度レーザープラズマ研究の動向と展望、ならびに本研究計画の推進方策を議論した。5カ年計画の2年目であり、実験理論研究とも軌道に乗ってきた。実験では(1)高精度化した激光MIIレーザーを用いて固体ターゲット実験を実施し、シャープな固体面と超高強度レーザー光が相互作用っすことを確認した。また、誘電体回折格子を準備し10^<21>w/cm^2以上の照射実験の準備を開始した。電子の最大エネルギーを観測し、PICやハイブリッドシミュレーションとの比較を行い、高エネルギー電子の放射損失効果を明らかにするため、高エネルギーγ線計測や高エネルギー電子スペクトル計測装置を整備した。(2)既設のペタワットレーザーによるプラズマ実験で、ガスターゲットやコーンターゲットで発生する高エネルギー電子と固体ターゲットの相互作用実験をおこなった。電子線、γ線のエネルギースペクトルを計測するとともに、高エネルギーイオンを観測することで、電子のエネルギー分布の決定のためのデータを得た。英国ラザフォード研究所で国際共同実験を実施し、その実験データを国際協力により解析しつつ有る。

理論シミュレーションでは、(3)ハイブリッドコード及び集合粒子型PICシミュレーションを用いて、高密度プラズマ中の高電流密度電子流の電磁流体力学の研究を引き続き行い異常熱緩和を発見した。また、PICコード、フォッカープランクコードと流体コードを結合し、電子ビームの長距離伝播に伴うプラズマ加熱や自己組織化等の過程過程の統合シミュレーションと、実験結果と比較し遅延加熱の物理を明らかにした。関連して、高エネルギー密度プラズマの計算機シミュレーションモデリングに関する国際ワークショップを実施した。超高強度レーザーにより発生する相対論的電子を含む高エネルギー密度プラズマの研究、過去2年間(平成15年16年)の成果の中間まとめをおこなった。その結果を受けて、統合シミュレーションコードFI^3の物理モデルの高精度化と統合シミュレーションコードによる超高強度レーザープラズマ実験の解析を進めた。具体的には、高電流の相対論電子の輸送に関し固体ターゲット表面にそった閉じ込めと伝播の機構を明らかにした。また、ハイブリッドシミュレーションにより高密度プラズマ中におけるワイベル不安定性の非線形発展に関する理論モデルを構築した。実験的研究では、激光MII号レーザーの高精度化を完了し、高エネルギー電子の発生伝播や高速イオンの発生機構の研究に着手した。ペタワットレーザーを用いた電子加速実験では100MeV超の電子の発生を確認した。X線スペクトルスコピーによる電子輸送実験においては、シフトKによるプラズマ加熱を明らかにするとともに、偏光分光によってターゲット表面での電子の局存性を発見した。平成17年度より新しく超短パルスレーザーとクラスターなど固体ターゲットとの相互作用に伴うテラヘルツ波の発生研究を開始した。シミュレーションなど実験を実施し、強いテラヘルツ波の発生可能性を明らかにした。ペタワットレーザーを用いてレーザー航跡場電子加速させる実験を実施した。プラズマチューブによって長尺プラズマを発生させることに十分な加速長を確保することができた。これによって、600MeVから1GeVに加速された電子の観測に成功した。激光MII号レーザーのリアエンドの調整が進み高コントラスト比を有する0.1ペタワット級のレーザーが完成した。高エネルギー電子の発生伝播や高速イオンの発生機構の研究に着手した。基礎プラズマ研究に関するシミュレーションでは、相対論的強度領域にあるレーザーを固体に70度程度の角度で照射した際、照射面にギガガウスにも及ぶ静磁場が生成され、この電磁場にガイドされる形で高エネルギー電子が固体表面を伝播することが明らかになった。この表面場ポテンシャルに捕捉されることによる電子振動と、レーザー電場による強制振動が共鳴した場合、レーザーからエネルギーを受け取り電子加速が起こることを明らかにした。