hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
X線回折を用いた３次元溶接残留応力分布の非破壊的な評価

部材表面の測定結果から,本手法により部材全域の残留応力分布を推定し,その裏面の推定値と,X線回折により直接測定した値とを比較したところ,比較的良好な推定精度を達成することができた.具体的には,最も推定精度の低い箇所で,およそ3050MPaほどのずれが生じた程度であった.また,接合条件に対して導くパラメータの分布形状を適切に設定することが重要であることを明らかにした.本研究は,中性子回折法を用いることなく,現場で適用可能なX線回折法を用いて,余寿命評価のためのき裂進展予測に必要な,部材全域の3次元残留応力分布を非破壊的に評価することを目的として,溶接接合材料を対象に実証実験を行った.その結果,溶接接合時に熱源を揺動させるような場合には,求めるパラメータが比較的複雑な分布となるが,自動溶接の場合には,本手法により比較的精度よく残留応力分布を推定することができることを示した.また,推定精度を向上させるためのX線回折の計測条件や推定方法を明らかにすることで,本手法の実用性を高めることができた.さらに,本手法を現場で利用していただくためには,残留応力の生じる様々な機械構造物に対して本手法を適用し,その推定精度を示すことが重要であると考えられる.中性子を用いず,現場で利用できるX線回折を用いて,余寿命評価のためのき裂進展予測に必要な部材全域の3次元残留応力分布を非破壊的に定量評価する方法が提案されている.本研究では,本手法の実際の構造物に対する有効性を示すことを目的として,溶接継手を対象として,その推定精度の評価を行った.その結果,溶接接合時に熱源を揺動させる場合には,求める非弾性ひずみが比較的複雑になると考えられることがわかった.他方,自動溶接により接合された継手に対しては,比較的精度よく残留応力分布を推定することができた.本手法により比較的精度よく溶接残留応力分布を評価することのできる測定条件や逆問題解析方法を明らかにすることができた.また,実際の溶接部材に対してもX線回折による残留応力の測定を実施することができた.実際の溶接部材に対する実測値を用いた,本手法による溶接残留応力の推定についてはまだ進行中であり,現在のところ良好な推定精度を得るまでには至っていない.接合時に熱源を振動させる必要がなく,また溶接線方向にも比較的一定に精度よく接合できる方法として,摩擦攪拌接合がある.この接合材は新幹線や船舶など,輸送機器を中心に先進的な接合方法として近年注目されており,世界的な市場を有す.そのため,本研究では熱源を振動させない場合の接合方法として,摩擦攪拌接合の溶接平板を対象に本手法を適用し,その推定精度の評価を行う.これによる推定精度の検証結果を踏まえて,インコネル617合金とフェライト鋼との溶接接合条件を決定し,異材溶接継手に対する本手法の適用を行う.また,本手法の推定精度を評価する方法として,引き続きひずみゲージを用いる方法を行うとともに,できれば熱弾塑性有限要素法に基づく数値シミュレーションによる推定残留応力とも比較したいと考えている.機械材料・材料力学本手法により,実際の溶接部材に対して残留応力分布を推定し,X線回折により直接実測した値とを比較したところ,十分な推定精度が得られていないことがわかった.
光磁気ディスクを用いた総合画像診断の教育システムについての研究

まず光磁気ディスク装置を購入しこれを既存のパーソナルコンピュータ(Macintosh)に接続した。この際、筆者も委員を嘱託されている医療情報IS&C規格の光磁気ディスクを用いた。Macintoshとの画像および文字情報のやりとりのためのソフトウエアにあたっては、東京大学工学部の岩崎英哉氏、東京大学医学部の小野木雄三氏の協力を仰いだ。画像は、CT、MRIのものを入力した。これについては国立大阪病院の森本耕治氏の協力を仰いだ。先に述べたIS&C規格は、画像をはじめ、広く医療情報の保存の標準形式となることを目指し、(財)医療情報システム開発センターを場として開発されているものである。この規格は、文字医療情報の形式も検討しており、臨床検査データの規格の試案にはASTME1238規格(アメリカ医療情報学会が推奨する規格)が検討されている。今回これを用いることによって、画像と関連情報(患者の臨床検査データ)の同時参照が可能となり、総合画像診断の教育システムとして有用なシステムの構築ができた。また、書換可能であるという光磁気ディスクの特性を利用し、利用者個人による画像の追加、編集も可能である。以上の成果を早速、93年12月にシカゴで開催された北米放射線学会において実際に機器を用意し、実働する様をデモンストレーションした。そこでは各国からのディジタル画像関係者、画像規格関係者、さらに医療情報規格関係者に、画像と文字情報との混在による総合画像診断の重要性、書換可能メディアの教育用システムへの適性を示すことができた。さらに、本研究の成果は、Msdical lmaging誌に既に投稿し、アクセプト済みである。今後は本研究の成果物であるソフトウエアを広く画像診断研究者に提供し、教育用画像の交換メディアの基盤とすることを目指す予定である。
EMA計測と統計的メディア変換技術の統合による音声・調音変換技術の確立

本研究では,調音測定技術,音響測定技術,及び,統計的メディア変換技術を統合することで,音声信号のみから調音器官運動の様子を高精度に推定する手法を検討した。また,研究の遂行に必要なコーパス構築も行った。その結果より詳細には,1)EMAを用いて一人の日中バイリンガル話者を対象に,日中各言語の音声・調音パラレルコーパスを構築した。2)音声からの調音運動推定問題に対して,話者正規化技術を応用して精度向上を実現した。3)音声の構造的表象を用い,当該話者が正確に発音できない音素に対しても,想定される調音運動を推定する技術を構築した。成果はトップカンファレンスにて発表し,雑誌論文にまとめることができた。本研究では,調音測定技術,音響測定技術,及び,統計的メディア変換技術を統合することで,音声信号のみから調音器官(主として舌)の運動の様子を高精度に推定する基盤技術を構築し,それを外国語発音教育支援,発声障がい支援などに応用することを目的とする。目的達成のために,EMA(Electro-Magnetic Articulograph)を用いて,複数種類の音声信号・調音運動パラレルコーパスを構築,公開する。ここでは,母国語を多様な発話スタイルで発声させた場合や,バイリンガル話者を用いて,同一話者の複数言語における(各々の)音声・調音パラレルコーパスを構築する。本研究は,研究インフラの構築(コーパス構築と公開),基盤技術の構築,そして,基盤技術の応用という側面を有する。本年度は,統計的声質変換で構築されてきた,パラレルコーパスを用いた変換用の写像関数推定技術を,1)調音運動と音声信号間に適用し,また,2)話者変換技術を話者正規化技術として導入することで,任意の話者の音声に対して,特定の話者の調音運動へと変換することを検討した。国内外の研究発表会にて成果報告をすることができた。また,北陸先端大学で利用できる,EMA測定装置についても利用方法を習熟することができた。本研究では,調音測定技術,音響測定技術,及び,統計的メディア変換技術を統合することで,音声信号のみから調音器官(主として舌)運動の様子を高精度に推定する基盤技術の構築を目的として行われた。なお,このために必要な基盤インフラの構築や,構築した技術の外国語発音教育支援への応用についても検討した。研究成果としては,1)EMA(Electro-Magnetic Articulograph)を用いて,一人の日中バイリンガル話者を対象に,日中各言語の音声信号・調音運動パラレルコーパスを構築した。従来は単一言語のパラレルコーパスのみが公開されており,同一話者・複数言語のコーパスは初めてである。2)EMAによるパラレルコーパスを用いて,音声からの調音推定技術を,音声変換をタスクとして広く使われるようになった統計的(声質)変換技術の応用として検討した。ここでは,2ー1)パラレルコーパス構築用話者とは異なる話者の音声からの調音推定を目的とした,話者正規化・話者適応技術,2ー2)(外国語学習応用を目的とし)当該話者が発声に困難を抱える特定音素の調音運動(その話者が学習の末に可能となるであろう調音運動)の推定技術,を中心に技術開発を行なった。前者では話者正規化と調音推定を縦続的に行なう手法と,統合的に行なう方法を検討し,後者では,音声の構造的表象という比較的新しい音声の表象手法を導入することで技術的実現を図った。いずれの成果も音声工学のトップ・カンファレンスで発表することができ,国内外に本成果をアピールすることができた。今後は,複数言語での調音・音声コーパスを収録すると共に,音声提供者が発声できない音素に対して,その調音運動を推定するなど,より応用場面に則した検討を行う予定である。更には,日本語教育を対象として,学習者の音声から,その調音運動を,教師の調音器官を用いて可視化するなどの検討も進める。音声コミュニケーション少額の研究費(約3万円)が残高として残った。研究を進める上で必要な消耗品(調音計測用消耗品や文房具類)を購入して残高0円とすることも可能でるが,次年度に繰り越せるということなので,繰り越すこととした。次年度に,調音計測用消耗品や文房具類を購入する。
アユ好中球の活性酸素産生及び制御機構の解明

【目的】好中球によって産生される活性酸素は,哺乳類だけでなく魚類の生体防御においても重要な役割を果たしている。本研究では数魚種の活性酸素産生能を比較・検討し,最も高い産生能を持つアユ好中球の特徴を調べた.【材料および方法】外見上健康なアユ,コイ,ニジマス,ワカサギ,ウナギ等の腎臓造血組織(好中球の産生・貯蔵部位)および血液から白血球浮遊液を作製した.また,アユおよびコイの腹腔に大腸菌ホルマリン死菌を接種(40μg/g)した後,腎臓,血液および腹腔からも白血球を回収した.好中球の活性酸素産生能の測定はフローサイトメトリー(FC)とルミノール依存性化学発光(CL)法を用いた.FC法では,活性酸素分子種の1つであるH202とdihydrorhodamineが反応することにより起こる緑色蛍光(FL-1)を活性酸素産生能の指標とした.すなわち,FSC vs.SSCドットプロット上で好中球集団にゲートを設定し,ゲート内の細胞のFL-1平均蛍光強度を求めた.【結果】健康魚から得た腎臓好中球をPMA(phorbol myristate acetate)刺激後,FC法にて測定したところ,平均蛍光強度はアユ,コイ,ニジマス,ワカサギ,ウナギでそれぞれ,805±156,191±61,560±469,199±117,46±16であった.また血中好中球では,アユ,コイ,ニジマスでそれぞれ1039±148,303±43,135±42であり,アユ好中球が他魚種よりも極めて高い活性酸素産生能を持つことがわかった.また,同様の測定をCL法でも行ったが,アユは他魚種に比べ明らかに高かった.次に,菌接種12時間後のアユおよびコイの好中球の活性酸素産生能を調べたところ,コイでは腎臓→血中→腹腔と好中球が移動するに伴い,平均蛍光強度は148±41→303±28→403±59と段階的に増加したが,アユでは腎臓で既に高く,移動に伴い増加することはなかった.また,この傾向は刺激剤としてザイモザン,オプソニン化ザイモザン,ザイモザン処理血清などを用いた場合も同様であった.このようにアユでは,健康個体の腎臓より得た好中球(resting neutrophils;RN)と菌接種部位から得られた好中球(inflammatoryneutrophils;IN)で活性酸素産生能は変化せず,プライミング効果は認められなかった.アユ好中球のプライミングの有無を確認するため,食食・付着能などの他の好中球機能を調べたところ,RNに比べINでは明らかな亢進が認められ,活性酸素産生能以外の機能ではプライミング効果が確認された.【考察および結論】このように,アユ好中球はRNの状態でも,すでに高い活性酸素産生能を持つという他魚種に無いユニークな性質を持ち,「短命なアユ(通常1年)にとって,高い活性酸素産生能を持った好中球を常備し,病原体に即時応答ができるほうが,生体防御の観点から有利ではないか」との仮説が得られた.【目的】好中球によって産生される活性酸素は,哺乳類だけでなく魚類の生体防御においても重要な役割を果たしている。本研究では数魚種の活性酸素産生能を比較・検討し,最も高い産生能を持つアユ好中球の特徴を調べた.【材料および方法】外見上健康なアユ,コイ,ニジマス,ワカサギ,ウナギ等の腎臓造血組織(好中球の産生・貯蔵部位)および血液から白血球浮遊液を作製した.また,アユおよびコイの腹腔に大腸菌ホルマリン死菌を接種(40μg/g)した後,腎臓,血液および腹腔からも白血球を回収した.好中球の活性酸素産生能の測定はフローサイトメトリー(FC)とルミノール依存性化学発光(CL)法を用いた.FC法では,活性酸素分子種の1つであるH202とdihydrorhodamineが反応することにより起こる緑色蛍光(FL-1)を活性酸素産生能の指標とした.すなわち,FSC vs.SSCドットプロット上で好中球集団にゲートを設定し,ゲート内の細胞のFL-1平均蛍光強度を求めた.【結果】健康魚から得た腎臓好中球をPMA(phorbol myristate acetate)刺激後,FC法にて測定したところ,平均蛍光強度はアユ,コイ,ニジマス,ワカサギ,ウナギでそれぞれ,805±156,191±61,560±469,199±117,46±16であった.また血中好中球では,アユ,コイ,ニジマスでそれぞれ1039±148,303±43,135±42であり,アユ好中球が他魚種よりも極めて高い活性酸素産生能を持つことがわかった.また,同様の測定をCL法でも行ったが,アユは他魚種に比べ明らかに高かった.次に,菌接種12時間後のアユおよびコイの好中球の活性酸素産生能を調べたところ,コイでは腎臓→血中→腹腔と好中球が移動するに伴い,平均蛍光強度は148±41→303±28→403±59と段階的に増加したが,アユでは腎臓で既に高く,移動に伴い増加することはなかった.また,この傾向は刺激剤としてザイモザン,オプソニン化ザイモザン,ザイモザン処理血清などを用いた場合も同様であった.

このようにアユでは,健康個体の腎臓より得た好中球(resting neutrophils;RN)と菌接種部位から得られた好中球(inflammatoryneutrophils;IN)で活性酸素産生能は変化せず,プライミング効果は認められなかった.アユ好中球のプライミングの有無を確認するため,食食・付着能などの他の好中球機能を調べたところ,RNに比べINでは明らかな亢進が認められ,活性酸素産生能以外の機能ではプライミング効果が確認された.【考察および結論】このように,アユ好中球はRNの状態でも,すでに高い活性酸素産生能を持つという他魚種に無いユニークな性質を持ち,「短命なアユ(通常1年)にとって,高い活性酸素産生能を持った好中球を常備し,病原体に即時応答ができるほうが,生体防御の観点から有利ではないか」との仮説が得られた.我々は,アユ好中球の特徴を明らかにするため,本年度は主にアユ好中球活性酸素産生能を他魚種と比較することを行ってきた。その結果,健康なアユから得た好中球は他魚種(ニジマス,コイ,ウナギ)のものと比べ極めて高い活性酸素産生能を有し,この高い産生能は生長や性成熟(稚魚期性成熟期)および起源(人工生産,天然海産)に関係なく一様であった(研究業績1)。また,コイやニジマスでは,細菌感染実験において腎臓(好中球の産生・貯蔵部位)→血中→炎症部位(細菌接種部位)と好中球の移動に伴い,段階的に活性化され活性酸素産生量が増加するが,アユでは健康魚の腎臓中で既に活性化されており,腎臓好中球と炎症部位から得られた好中球の活性酸素産生量に違いは認められなかった(投稿準備中)。このように,アユ好中球は「常に活性化(Priming)された状態にあり,健康時でも高い活性酸素産生能を持つ」という他魚種に無い極めてユニークな性質を持ち,「短命なアユ(通常1年)にとって,常に好中球を活性化し,病原体に即時応答ができるほうが,生体防御の観点から有利ではないか」との仮説が考えられた。そこで現在は研究段階をさらに進め,活性酸素の産生・制御機構に関連する、(1)NADPH酸化酵素の遺伝子クローニングと好中球各分化段階における発現の差,(2)NADPH酸化酵素刺激伝達経路の検討,(3)好中球活性化におよぼす炎症性サイトカインの動態など一連の研究を行っており、コイ,ニジマスや遺伝的背景が明らかなフグやゼブラフィッシュとアユを比較することでアユ好中球の特徴を明らかにしようとしている。昨年度,我々は健康なアユ,コイ,ニジマス,ワカサギ,ウナギの好中球活性酸素産生能(RBA)を測定し,他魚種に比ベアユは極めて高いことを明らかにした.本年度研究では,アユまたはコイの腹腔に大腸菌死菌を接種し,菌接種前の腎臓中にストックされている好中球(腎臓好中球)と腹腔に遊走した好中球(腹腔好中球)のRBAを比較することで,炎症に伴うアユの好中球primingをRBAの観点から調べ,さらにコイの好中球primingと比較した。【材料・方法】腎臓・血液・腹腔から白血球浮遊液を作製し,PMAを刺激剤としてフローサイトメトリーおよび化学発光法にて好中球RBAを測定した.【結果】腎臓好中球の多くは菌接種後,血流を介して腹腔に移動し,腹腔好中球数は12時間後にピークになった.この時のRBAを測定したところ,腎臓好中球と比べ明らかに高く,腹腔好中球のRBAが亢進したことがわかった.一方アユでは,腎臓好中球の段階で高く,さらなるRBAの亢進は認められなかった.また,protein kinase C阻害剤存在下でRBAを測定したところ,コイ腎臓好中球に比べ,腹腔好中球のRBAは大きく阻害され,炎症に伴いPKC経路が活性化しIBAが亢進したと考えられた.
計算論的ホモロジーの応用による材料科学の新展開

トポロジー的手法により,材料科学の新規機能材料作成法において重要な自己組織化原理の数理的基盤,とりわけ新たな「非侵襲的数理測定法」の確立を目指すことが本研究の主題である.手法としてはComputational Homologyの有効性をポリマー系において実証することを実施した.具体的には相分離におけるトポロジー量のスケール則を数値的に示した.相分離が進行する過程をベッチ数で計って,それが時間の-1乗に比例する巾則を発見した.またブロックコポリマー系においては,非局所項の影響でミクロ相分離に移行するが,その遷移の様子もベッチ数の巾則の変化から捉えることができた.さらにパラメータを変化させたときの,ポリマー形態の遷移の様子もベッチ数あるいはオイラー数の変化により,どのような遷移状態を経て経過するか明らかとなった.例えばレイヤーからシリンダーに変化するとき,その途中に穴あきレイヤーという形状を経由することが,ベッチ数の計算より判定可能となる.このアプローチはポリマー系のように自由エネルギー最小を達成する定常状態のみならず,より一般の反応拡散系においても有効であり,それにより極めて動的かつ複雑な形態を示すものに対しても今後大きな寄与を果たすと考えられる.例えばインターミッテント的挙動をする時空カオスに対し,経由するいくつかの遷移的パターンについてより詳しいトポロジー情報が得られると期待される.以上の成果はMorphological Characterization of the Diblock Copolymer Problem with Topological Computationという題目でJJIAMに投稿した.トポロジー的手法により、材料科学の新規機能材料作成法において重要な自己組織化原理の数理的基盤の方法論の基盤の確立を目指すのが本研究課題の目的である.本年度の成果は次の2点にまとめられる.1.Computational Homologyをブロック共重合体というポリマー系の挙動を記述するモデル方程式に対し適用し,その有効性を示した.これは材料科学における新たな「非侵襲的数理測定法」を確立する第一歩として重要な成果である.具体的にはまずこのポリマー系の成分比等のパラメータに関する相図を再確認し,ある安定形状の初期値を設定後,別のパラメータ値にクエンチし,その時間発展を見る.同時にそのべッチ数の変化を観察する.これにより最終状態のモルフォロジーのみならず、例えばラメラ形状からヘキサゴン形状への遷移ダイナミクスにおいて穴あきラメラを経由することがベッチ数の変遷から明らかになる.この途中の3次元形状についての幾何情報は他の手法では得られないものである.これにより遷移ダイナミクスに関する相図を作ることが可能となった.2.3次元空間でのGray-Scottモデルの時空カオスダイナミクスのComputational Homologyによる判定を行った.通常のリアプノフ数などの判定法に加え,この位相的量の空間に射影して見ることで,間欠的運動が明確に示されるのみならず,ベッチ数が与える情報により,その幾何的構造についても多くの内容が反映されることが示された.これは反応拡散系における複雑時空パターンの新たな判定法の確立にもつながると考えられる.1.実空間構造の直接観察実験だけでなく,より広く普及した散乱実験で得られる逆空間データから実空間像を再構成するためにリバースモンテカルロ法シミュレーションを行った.ここでは,複数の入射光軸方向の2次元散乱パターンを用いて,複雑な異方性を示すダブルジャイロイドに対する構造推定を行った.リバースモンテカルロ法は,実験観測された散乱関数と仮想粒子配置の散乱関数の差を小さくする空間3次元粒子配置を計算機上に推定する分子シミュレーションであり,制御パラメータや光軸方向の選び方によっては,極小状態の構造に落ちこむことがある.これらの極小構造は最小構造に似ていることも多く,見た目で区別することができない.そこで再構成された粒子配置の方体近似にCHomPソフトウェアを適用してBetti数を評価し,適切なパラメータ条件を探索した.ダブルダイヤモンドなど,他の3次元構造についても,散乱条件にあった入射光を選ぶことで再構成できた.2.マイクロCTで得られた骨微細構造の骨梁連結性を定量評価するための予備的考察を行った.連結性の減少は骨強度に直接影響するとされ,骨梁の断絶が起こると再び回復させることは困難と考えられており,薬の治療効果とその可逆性の関連から注目されている.3次元格子上の連続密度場データについて,閾値処理により二値化したビットマップデータを用いた.3次元ビットマップデータの構成要素(ボクセル単位)を代数として表す計算ホモロジー(Computational Homology)理論に基き,構造の位相的性質であるベッチ数(Betti numbers)を精密に計算した.トポロジー的手法により,材料科学の新規機能材料作成法において重要な自己組織化原理の数理的基盤,とりわけ新たな「非侵襲的数理測定法」の確立を目指すことが本研究の主題である.手法としてはComputational Homologyの有効性をポリマー系において実証することを実施した.具体的には相分離におけるトポロジー量のスケール則を数値的に示した.相分離が進行する過程をベッチ数で計って,それが時間の-1乗に比例する巾則を発見した.またブロックコポリマー系においては,非局所項の影響でミクロ相分離に移行するが,その遷移の様子もベッチ数の巾則の変化から捉えることができた.さらにパラメータを変化させたときの,ポリマー形態の遷移の様子もベッチ数あるいはオイラー数の変化により,どのような遷移状態を経て経過するか明らかとなった.

例えばレイヤーからシリンダーに変化するとき,その途中に穴あきレイヤーという形状を経由することが,ベッチ数の計算より判定可能となる.このアプローチはポリマー系のように自由エネルギー最小を達成する定常状態のみならず,より一般の反応拡散系においても有効であり,それにより極めて動的かつ複雑な形態を示すものに対しても今後大きな寄与を果たすと考えられる.例えばインターミッテント的挙動をする時空カオスに対し,経由するいくつかの遷移的パターンについてより詳しいトポロジー情報が得られると期待される.以上の成果はMorphological Characterization of the Diblock Copolymer Problem with Topological Computationという題目でJJIAMに投稿した.
変形性顎関節症に対する低出力パルス超音波刺激の有用性について

平成22年度から24年度までの研究結果より、in vitroでは、LIPUS照射によりアグリカンなどの基質産生が亢進し、3MHzに周波数が軟骨細胞の基質産生に最も有効であることが明らかとなった。また、炎症状態の顎関節軟骨組織において、LIPUS照射はCOX-2を抑制することで有効に働くことが明らかとなった。さらに、in vivoにおいては、顎関節OAモデルへのLIPUS照射は、OAの組織学的変化には影響を及ぼさないものの、炎症状態の顎関節軟骨組織において、軟骨基質の産生を促進することでOA進行の抑制に有効に働くことが明らかとなった。本年度はブタ顎関節由来培養軟骨細胞を用いたin vitro実験を行い、顎関節軟組織を構成する軟骨組織に対するLIPUS照射の影響を明らかにすることを目的とした。実験動物として、顎関節部の大きいブタを使用する。下顎頭軟骨から軟骨細胞を採取、培養を行い、培養細胞に対して様々な出力のLIPUSを照射し、その影響について検討を行った。(1)健康な軟骨細胞の増殖、基質産生に対する影響について軟骨由来細胞におけるII型コラーゲン、アグリカンなどの軟骨マーカーの遺伝子発現を定量的に比較検討を行ったところ、LIPUS照射により、アグリカン、II型コラーゲン遺伝子発現はいずれも照射12時間後に有意な増加を示した。また、異なる周波数のLIPUSを照射したところ、3MHz照射群ではアグリカン遺伝子発現が有意に増加したのに対し、1MHz照射群では有意な変化を認めなかった。また、LIPUS照射は細胞増殖能に影響を及ぼさないことが明らかとなった。(2)実験的炎症状態下の軟骨細胞におけるLIPUSの影響について培養軟骨細胞に対して、IL-1βを添加し、実験的炎症状態を作製した。IL-1β非添加時において、LIPUS照射はCOX-2遺伝子発現に影響を及ぼさなかったが、IL-1β添加時において、LIPUS照射はCOX-2遺伝子発現の上昇を抑制した。以上のことより、LIPUS照射によりアグリカンなどの基質産生が亢進し、3MHzに周波数が軟骨細胞の基質産生に最も有効であることが明らかとなった。さらに、炎症状態の顎関節軟骨組織において、LIPUS照射はCOX-2を抑制することで有効に働くことが証明された。本年度は、ラットのOAモデルを使用したin vivo実験を行い、LIPUSが顎関節部OAに与える効果を明らかにすることを目的とする。Aoyamaらが作製したOAモデルを使用し、持続的な大開口を1時間/日、20日間継続して毎日行い、顎関節部にOAを発症させた。6または10週齢の異なる週齢のラットを使用して、以下の実験を行った。(1)OAモデルにおける顎関節部の組織学的変化にLIPUS照射が与える効果について対照群に比較して過開口により全体的な細胞数が減少し、表層では細胞が押しつぶされたような形態を示し、深層では空胞変性が確認され、線維層における器質的変化が認められた。また、毎回の過開口直後のLIPUS照射群においても全体的な細胞数が減少し、表層では細胞が押しつぶされたような形態を示し、深層では空胞変性が確認され、線維層における器質的変化が認められた。(2)OAモデルにおける顎関節部の軟骨基質の変化にLIPUS照射が与える効果について対照群と比較して、過開口群では、下顎頭軟骨層におけるトルイジンブルー染色はほとんど認められなかったことから、軟骨基質が減少していることが示された。一方、過開口+LIPUS照射群では、トルイジンブルーの染色が認められたことから、LIPUS照射により軟骨基質の産生が促進される可能性が示唆された。以上の結果より、顎関節OAモデルへのLIPUS照射は、OAの組織学的変化には影響を及ぼさないものの、炎症状態の顎関節軟骨組織において、軟骨基質の産生を促進することでOA進行の抑制に有効に働くことがin vitro同様in vivoにおいても証明された。6週齢ラットを使用して、以下の実験を行った。・OAが進行中にあるモデルラット顎関節部に対するLIPUS照射の検討。6週齢ラットに、クリップを用いた大開口を1時間/日、20日間行い、大開口の直後に一方側の顎関節部に30分間LIPUSを照射し(過開口+ LIPUS照射群)、反対側には照射を行わない(過開口のみの群)。なお、未処置のラットを対照群とした。その後、関節組織を摘出し、顎関節および下顎頭におけるIL-1βの発現分布について免疫組織学的検討を行った。その結果、対照群ではほとんど染色されないのに対し、過開口のみの群では静止層(線維層)と増殖層(軟骨層)の間にIL-1βの発現分布が確認された。

一方、過開口+ LIPUS照射群においては、IL-βの発現は境界部にわずかに認められるのみであった。以上の結果より、顎関節OAモデルへのLIPUS照射は、OAの組織学的変化には影響を及ぼさないものの、線維層と軟骨層の境界領域におけるIL-1β発現を抑制し、軟骨基質の産生を促進することでOA進行の抑制に有効に働くことがin vitro同様in vivoにおいても証明された。LIPUSが下顎頭由来軟骨細胞の代謝活性に及ぼす影響について、また、OAに対する有用性について2年間検討を行った結果、研究分担者との良好な協力関係により、ほぼ当初の研究計画通りに進展している。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、本研究計画の予定通り、OAモデルラット顎関節部におけるIL-1β、TNF-αのサイトカインの発現分布について免疫染色を行い、照射側/非照射側との比較、およびコントロール群との比較検討を行う。
視床下部CRH分泌調節における概日性及び給餌性リズムの入力系

ACTH放出ホルモン(CRH)産生ニューロンの細胞体が存在するラット視床下部室傍核にpush-pullカニューレを慢性的に植え込み、無麻酔無拘束でCRH分泌が高進するいくつかの条件を負荷した際に室傍核細胞外液中に分泌されるニューロペプチドY(NPY)を経時的に測定し、CRH分泌に及ぼすNPYの役割を検討した。1)明暗サイクルに同調するCRH概日性リズム:CRH分泌が高進する1日の明期後半から暗期前半にかけての室傍核細胞外液中NPYは他の時刻と比べて大きな変化はなく、CRH概日リズムの入力系にNPYは関与していないと思われた。2)長期間(10日間)絶食時にみられるCRH分泌高進と再摂食によるCRH分泌の低下:長期間絶食をおこなったラットの室傍核細胞外液中NPYは対照群に比べ有意に増加しており、NPY分泌の高進が示された。また再摂食により細胞外液中NPYは有意に低下し、NPY分泌の停止が示唆された。この室傍核細胞外液中NPYの変化は脳幹から室傍核に投射するノルアドレナリン・NPY共存ニューロンを6-hydroxyd opamine(6-OHDA)で破壊しても存続したことから、長期間絶食によるNPY分泌の増加は弓状核系NPYニューロンが関与している可能性が高い。3)周期的制限給餌下での給餌前CRH分泌:周期的制限給餌下のラットでは給餌直前に室傍核細胞外液中NPYが増加し、給餌後低下した。この変化はCRH分泌と時間的に相関し、室傍核NPYがCRH分泌に刺激的に作用していることを示唆している。またこのNPY変化は脳幹から室傍核に投射するノルアドレナリン・NPY共存ニューロンを6-OHDAで破壊すると消失することから、孤束核系NPYが関与している可能性が高い。
陸域における水循環過程の解明

衛星を用いた観測より陸域における水循環過程を解明することを目的とし,次の研究を行った。1.裸地面からの蒸発を推定できる土壌モデルを開発し,屋外実験で検証した。植生地での熱収支モデルとして,多層及び1,2層モデルを開発した。積雪の変成過程やアルベ-ドをシミュレ-トするモデルを開発した。アメダス等のデ-タを用いて広域熱収支を評価する手法を開発し春季晴天日の中部日本の熱収支を解析した。2.昨年度の実験上の難点を克服するため,回転台土壌試料面の外側に幅1.8mの電波吸収材を配置し,また大きな入射角に対しても距離を短く保ちビ-ムが拡がりすぎないようにするなど,マイクロ波散乱計実験システムに改良が加えられた。滑面に対して後方散乱係数の入射角に伴う水分感度の相違などが明らかにされた。3.レ-ダ-観測によって得られるエコ-強度分布から水蒸気相変化量や3次元風速の3次元分布を推定する手法を開発した。得られた水平風速分布はドップラ-観測によるものに近かった。これによって、将来の衛星塔載レ-ダ-によって全球的に水と熱のフラックスを推定する基礎が築れた。4.(1)マイクロ波放射伝達のモデル化により,MOSー1に塔載されているMSRによる積雪水量算定アルゴリズムを開発した。(2)降雪粒子の物理特性を明かにし,レ-ダによる降雪観測のためのZーR関係を求めた。(3)GMSの雪雲観測その他から降雪分布を調べた。5.暖候期の中国大降の広域地表面過程と水循環を比較解析し,(1)砂漠域での熱的低気圧刑成と水蒸気の侵入,(2)梅雨前線隣接域での地面加熱に伴なう積乱雲群の広域頻出を通した地面蒸発・降水サイクルの可能性などの「熱い大陸」の役割を明らかにした。
アモルファス炭素膜からなる太陽光発電素子の開発

本研究では半導体材料として利用可能なアモルファス炭素の開発を目的として金属ドーピングした薄膜を合成するとともにアニーリング処理を施し,構造分析及び特性評価を行った.合成方法には主にマイクロパルス電源を用いたスパッタ法を用いた.フェルミレベルやバンドギャップを制御するためドーパントとして15族元素のアンチモンと窒素,13族元素のボロンを用いた.さらに合成した薄膜をアルゴン,窒素,水素等の雰囲気下でアニール処理することで,欠陥密度の低減と導電性の向上を試みた.その結果,900°Cで水素プラズマ雰囲気下でアニールすることにより,ESRで1.0×10^16[cm-3]程度の低欠陥密度を示し,10^4[Ω・cm]の抵抗率のアモルファス炭素膜を合成することが出来た.最後に,アモルファス炭素のみからなる発電素子を作製し,変換効率は極めて低いが,Voc=2049.0mV,Isc=0.01uAの発電特性を示すことを明らかにした.本研究では半導体材料として利用可能なアモルファス炭素の開発を目的として金属ドーピングした薄膜を合成するとともにアニーリング処理を施し,構造分析及び特性評価を行った.合成方法には主にマイクロパルス電源を用いたスパッタ法を用いた.フェルミレベルやバンドギャップを制御するためドーパントとして15族元素のアンチモンと窒素,13族元素のボロンを用いた.さらに合成した薄膜をアルゴン,窒素,水素等の雰囲気下でアニール処理することで,欠陥密度の低減と導電性の向上を試みた.その結果,900°Cで水素プラズマ雰囲気下でアニールすることにより,ESRで1.0×10^16[cm-3]程度の低欠陥密度を示し,10^4[Ω・cm]の抵抗率のアモルファス炭素膜を合成することが出来た.最後に,アモルファス炭素のみからなる発電素子を作製し,変換効率は極めて低いが,Voc=2049.0mV,Isc=0.01uAの発電特性を示すことを明らかにした.アモルファス炭素膜は,ダイヤモンドのsp3結合とグラファイトのsp2結合の両者を原子の骨格構造とした硬質膜である.このアモルファス炭素膜は0.83.0eVの光学バンドギャップを有しているが,半導体として応用されている例は,パッシベーション膜を除きほとんど無いといえる.その理由としてフェルミ準位の制御の難しさや,電気伝導性やバンドギャップなどの電気的・光学的特性がシリコン等の他半導体材料に比べて大きく劣ることなどが挙げられる.本研究では金属元素をドーピングすることにより半導体として利用可能な特性を有するアモルファス炭素膜の開発を目的として,まず電気抵抗に着目し,低抵抗の膜の作製を試みた.マイクロパルス電源を用いたスパッタリング装置を開発し,金属ドープアモルファス炭素膜を作製した.ソースガスとしてArガスを,炭素ターゲットへのドーパントとしてSb(アンチモン)を用いた.印加電圧を3kV, 4kV, 5kVと変化させ,アモルファス炭素膜の電気特性を測定した.基板にはp型シリコンを用い、膜の性質をGD-OES分析、表面形状測定、表面抵抗測定により評価した.さらに生成したアモルファス炭素膜を電気炉を用いて100°Cの間隔で300600°Cの範囲でそれぞれ10分間ずつアニールし、表面抵抗をアニール前と比較した.各印加電圧で成膜したアモルファスカーボン膜の表面抵抗率とアニール後の抵抗率を測定した結果,成膜後のノンドープ炭素膜の表面抵抗率が約10^7Ω/sqであったのに対してSbを添加することで10^6Ω/sqに減少させることができることがわかった.さらに,アニールを行うことにより,10^2Ω/sqまで抵抗率を低減できることがわかった.これは膜中の炭素の構造が変化し,水素が脱離してsp2結合に変化したことが原因であると考えられ,今後さらに微細構造の変化を検討してゆく予定である.本研究は,アモルファス炭素膜の生成過程を把握し高変換効率の太陽光発電を実現することを目的とするものであり,本年度は以下の成果が得られた.1.アモルファス炭素膜の欠陥低減の試みイオン照射量と照射イオン種によって,アモルファス炭素中の欠陥密度がどのように低減するかをESRにより分析して検討した.さらに水素イオン雰囲気下でのアニーリングが欠陥密度の低減に有効であることを示し,1立方センチあたり10の18乗程度の欠陥を,10の16乗オーダーまで低減することのできることを明らかにした.2.アモルファス炭素膜の電気的特性・光発電特性の評価n型及びp型の単結晶Si基板上にRa=0.1nm以下の平滑なアモルファス炭素膜の合成を行い,膜の微細構造が光起電力特性にどのような影響を及ぼすかを検討し,太陽光発電特性を太陽光発電シミュレータにより測定することによりsp3/sp2クラスターの構造と電気的特性との関係を検討した.3.アモルファス炭素膜生成の基礎過程の検討高分解能発光分光分析システムをさらに改良し,プラズマ中の化学種の濃度がどのように変化するかを詳細に分析した.その結果,C1からC6までの発光がみられ,アセチレンを原料とした場合にはC2系の発光強度が高いことがわかった.また,アセチレンに水素を1:1で導入しても発光種はあまり変化しないことがわかった.この知見を基に,1.に示したように合成中ではなくアニーリングを試み,欠陥低減に成功した.

4.アンチモン(Sb)ドープアモルファス炭素膜の電気的特性評価Sbドープしたアモルファス炭素膜を作製して光学バンドギャップ等を調べ,さらに300°Cから900°Cのアニーリングによる欠陥密度低減を試みた.その結果,900°C程度でアニーリングすることにより導電性を向上させ,欠陥密度を1立方センチ当たり10の16乗程度に低減できることを示した.本研究は,アモルファス炭素膜の生成過程を把握し高変換効率の太陽光発電を実現することを目的とするものであり,最終年度の本年度は以下の成果が得られた.1.ボロン(B)ドープアモルファス炭素膜の作製と電気的特性の評価:p型のアモルファス炭素膜を合成するために,トリメチルボロン(TMB)をドーピングガス,メタンを原料としたプラズマCVD法により,Bドープアモルファス炭素膜を作製することを試みた.TMBとメタンとの比は,0,0.17,0.29,1.0%に変化させた.V-I特性評価の結果より,Bをドープしたアモルファス炭素膜はp型を示すことが示唆された.また,UV-VIS測定結果より,Bがドープされていないアモルファス炭素膜の吸収端は290nmであったのに対して,Bドープにより吸収端の波長が長波長側にシフトし,1.0%においては360nmまで上昇することを明らかにした.2.PVD法によるSi-C膜の合成と特性評価:次に,n型のアモルファス炭素系薄膜を合成するために,マグネトロンスパッタ装置による合成を行った.合成された膜のC1SおよびSi2PのXPS(X線光電子分光分析)スペクトルを分析することにより,出力300WにおいてはC-SI,C=C,C-Cがそれぞれ40.1%,13.9%,45.9%であることを明らかにした.そして,印加電力を上昇させるにつれてC=C結合比が上昇し,400Wでは23.3%に達することがわかった.3.アモルファス炭素太陽電池の試作:以上の成果と,昨年度までの成果を総合し,アモルファス炭素のみからなる太陽光発電素子を試作し,太陽光発電特性を太陽光発電シミュレータにより測定することにより特性を調べた,その結果, Voc=2049.0 mV,Isc=0.01uAを示すことがわかった.アモルファス炭素膜の生成過程を把握し高変換効率の太陽光発電を実現することを目的として「どのような生成過程でどのような構造の膜が得られるか」を明らかにするなかで,欠陥の低減が最も重要な課題であった.本年の研究では,ESR(電子スピン共鳴)を用いて実際に生成膜の欠陥密度を測定し,1立方センチ当たり10の16乗程度と2桁低減することが出来た.さらに,Sbドープ時にも10の16乗の低欠陥密度の膜が得られたことから,順調に進展していると判断している.24年度が最終年度であるため、記入しない。本年の研究成果により,水素イオンの存在下でのアニーリングにより10の16乗の低欠陥密度のアモルファス炭素膜の得られることがわかった.アニーリング条件が900°C程度と高温のため,より高温安定性の膜の作製法としてカソーディックアーク法も本研究に取り入れて研究を進めることで,さらに本研究を推進する.24年度が最終年度であるため、記入しない。
慢性炎症性脱随性ポリニューロパチー(CIDP)の治療反応性の遺伝子背景の解明

CIDPは副腎皮質ステロイドなどの免疫療法に反応性があり機能予後良好の疾患として認識されているが、ほぼ半数には治療抵抗性の機能予後不良例がみられる。この難治性神経障害では、髄鞘再生の抑制や軸索変性の進展が慢性化・再発化に関与していると想定されている。本研究では、集積されたCIDPにおいて、ヒト免疫グロブリン大量静注療法(IVIg)のresponder/non-responderに関する遺伝子背景を明らかにした。臨床評価および病態解析から明らかになった、IVIg non-responderにおける髄鞘再生阻止・軸索変性に関与する候補遺伝子を中心に遺伝子解析を開始し、相関解析法などを用いて細胞接着因子とレクチン関連遺伝子に有意性を見出した。現在、ハプロタイプ解析および発現解析によって、得られた遺伝子多型とIVIg non-responderの病態との関連を確認しつつある。免疫調整遺伝子では、HLA遺伝子の特定領域での有意差がIVIg responderとnon-responderとの間に認められ、上記関連分子との関係も検討中である。さらに、ヒトDNAマイクロアレイ解析法を用いて病変末梢神経における遺伝子発現プロファイルを作成し、bioinformatics解析システムを用いてIVIg responder/non-responder間ではTNFスーパーファミリーおよびchamel関連遺伝子の発現に大きな差異がみられた。これらの多面的な検討によって、病態・治療関連遺伝子群が明らかになりIVIgnon-responderに関与する分子群およびその形成機構を解明した。
(1、3)‐β‐D‐グルカン感受性プロテアーゼチモ-ゲンの活性化機構

カブトガニ血球細胞よりβ-グルカン感受性プロテアーゼチモ-ゲンであるG因子を精製し、α、β両サブユニットの部分アミノ酸配列をもとに、それぞれのサブユニットをコードするcDNAを単離した。得られたcDNAの塩基配列を決定したところ、βサブユニットはセリンプロテアーゼ前駆体の構造をもつのに対し、αサブユニットは細菌由来のGlucanaseやXylanaseに含まれる繰り返し構造を含む新しいタイプのモザイクタンパク質であることが判明した。さらに、精製タンパク質を用いてG因子の活性化機構を検討したところ、β-グルカンとの接触により、αサブユニットのGlucanase様ドメイン内のArg151-Glu152と、βサブユニット内のセリンプロテアーゼドメインのアミノ末端にあたるArg15-Ile16が切断されることが明らかとなった。いずれも、Arg-Xの配列が水解されるが、トリプシン等のプロテアーゼでは全く活性化が起きなかったことから、β-グルカンとの接触が活性化に必須であることが判明した。β-グルカンによる活性化の特異性を調べたところ、直鎖状のβ-グルカンが最も高いG因子活性化能を示し、(1→4)-β、(1→6)-βなどの分岐構造は活性化能を低下させた。G因子活性化の際のβ-グルカンの濃度依存性について検討したところ、活性化におけるβ-グルカンの濃度には至適値が存在し、高濃度のβ-グルカン存在化ではかえって活性化は阻害された。このβ-グルカンの至適濃度は、G因子の濃度を変えると、それに従って変動し、両者の比が活性化に重要であることが明らかになった。以上の結果より、G因子はαサブユニットにβ-グルカンが結合することによって惹起されるコンフォメーション変化に伴う、G因子間の相互作用により、両サブユニットに切断を生じつつ活性化するものと考えられる。
2台の重イオンビームプローブによるトロイダルプラズマの構造とダイナミクスの研究

Hモードが発見された1982年以来、乱流輸送の分岐によっておこる様々なトロイダルプラズマの構造が観測されている。20年以上に渡る研究の結果、プラズマ中の巨視的電場(流れ)の分岐に伴う電場のシアー構造が微視的乱流を抑制しおよび輸送に影響を与えることで、輸送障壁をもつ分岐構造が起こりうることが示されている。また、最近のシミュレーションや理論によって、プラズマ乱流はレイノルズ応力を通じてメゾスコピックな流れ(ゾーナル流)の構造が生じ、両者の相互作用が乱流の飽和レベルや輸送に根源的な影響をもつことが予想されている。これは、1)乱流と輸送に寄与しないゾーナル流の間に近似的にエネルギーの保存関係が成立すること、2)ゾーナル流がもつ時間的に変化するシアーが輸送を制御することによる。CHS(Compact Helical System)では2台の重イオンビームプローブをもちいて、平成16年度の実験において、トロイダルプラズマ中にゾーナル流が存在する事を本科研費の援助によって世界に先駆けて明らかにした。平成17年度には、乱流とゾーナル流の非線形結合の実在を証明するために実験を行なった。その結果、ゾーナル流の振動数で乱流のパワーがモジュレーションされていることが見つかった他、ゾーナル流の増加により乱流成分が減少することが明らかになった。ゾーナル流と乱流の直接的なエネルギー交換を示す重要な実験結果である。ゾーナル流は自然界に普遍的に見られる現象である。たとえば、木星をはじめとする回転する惑星の縞模様や地球のジェット気流、太陽のタコクラインなどである。本研究成果はゾーナル流の観測は、天体にて起こる様々な乱流現象の解明につながるものであろう。トロイダルプラズマの輸送や構造形成については閉じ込めの改善と関連し、乱流と輸送、電磁場と乱流・輸送の関係、輸送の非局所的相関、構造の分岐など探究すべき多くの課題がある。CHSではこれまで2台の重イオンビームプローブを用いて、I)局所的な揺動や遷移の時間スケールなどの時間的情報、II)界面の詳細構造などの空間的な情報を得てきた。本年度は、トロイダル方向の異なる位置に据え付けたもう一台の重イオンビームプローブにより2台の同時計測を行なった。本科研費の援助により、イオン源の改良により、精度の高い密度および電位揺動の密度および電位揺動のスペクトルの同時計測が可能となっている。本年度の実験としては、主に電子サイクロトロン共鳴(ECR)と中性粒子ビームの同時加熱によって生成されたプラズマの観測が挙げられる。その一つとして、ECRHおよびNBIプラズマ過渡状態での電位の変化に関して、I)ECRH(中心加熱)をNBIに重畳したとき、プラズマの端の電位がプラズマ中心の電位ととモに変化を始めること(10マイクロ秒の分解能)、が観測された。まだ自励振動および高周波の電磁揺動(アルフベン固有モードと推定される)について新たな情報も得られている。電位の自励振動に関しては、II)電位変化(降下)は中心から外側と伝わってゆく事。そして、その伝播は非常に速く、もし拡散係数で評価するとD-100m^2/sとなること。(定常の場合の数倍以上)、III)中心電位とプラズマのエッジ付近の密度に強い相関があり,状態間遷移に非局所的な性質があること。また密度の局所変化も電場と同様の数10マイクロ秒のスケールで起きていること,その他、IV)(中性粒子ビームによって駆動されると思われる)電磁揺動の空間構造が定量的に評価され、電磁揺動に伴うプラズマの変位は数ミリメータであること、が挙げられる。また、近年注目を浴びているゾーナル流の同定を電子サイクロトロン共鳴(ECR)によって生成されたプラズマについて行なった。

磁場閉じ込めプラズマ中の乱流は粒子・運動量・エネルギーの輸送を支配しプラズマの熱力学的構造を決定する。Hモードが発見された1982年以来、乱流輸送の分岐によっておこる様々なトロイダルプラズマの構造が観測されている。20年以上に渡る研究の結果、プラズマ中の内部電場(流れ)の分岐に伴うシアー構造が乱流および輸送に影響を与え、構造の分岐が起こりうることが示された。また、最近のシミュレーションや理論によって、プラズマ乱流はレイノルズ応力を通じてメゾスコピックな流れ(ゾーナル流)の構造が生じ、両者の相互作用が乱流の飽和レベルや輸送に根源的な影響をもつことが予想されている。これは、1)乱流と輸送に寄与しないゾーナル流の間に近似的にエネルギーの保存関係が成立すること、2)ゾーナル流がもつ時間的に変化するシアーが輸送を制御することによる。近年、ゾーナル流の存在を実験的に確認する事は、燃焼プラズマ達成の予測に関わる重要な要件となっている。本科研費の援助によって、CHS(Compact Helical System)では2台の重イオンビームプローブをもちいて、本年度の実験において、トロイダルプラズマ中にゾーナル流が存在する事を世界に先駆けて明らかにした。その成果はPhys.Rev.Lett.誌に発表されている。論文中ではゾーナル流の同定に必要条件である電場揺らぎの長距離相関あるいは対称性を示し、ゾーナル流のダイナミクスおよび径方向の構造が報告されている。ゾーナル流は自然界に普遍的に見られる現象である。たとえば、木星をはじめとする回転する惑星の縞模様や地球のジェット気流、太陽のタコクラインなどである。本研究成果はゾーナル流の観測は、天体にて起こる様々な乱流現象の解明につながるものであろう。20年以上に渡る研究の結果、プラズマ中の巨視的電場(流れ)の分岐に伴う電場のシアー構造が微視的乱流を抑制しおよび輸送に影響を与えることで、プラズマの閉じ込め局所的な局所的に改善される輸送障壁をもつ分岐構造が起こりうることが示されている。これは、1)乱流と輸送に寄与しないゾーナル流の間に近似的にエネルギーの保存関係が成立すること、2)ゾーナル流がもつ時間的に変化するシアーが輸送を制御することによるCHS(Compact Helical System)では2台の重イオンビームプローブをもちいて、平成16年度の実験において、トロイダルプラズマ中にゾーナル流が存在する事を本科研費の援助によって世界に先駆けて明らかにした。平成17年度には、乱流とゾーナル流の非線形結合の実在を証明するために実験を行なった。その結果、ゾーナル流の振動数で乱流のパワーがモジュレーションされていることが見つかった他、ゾーナル流の増加により乱流成分が減少することが明らかになった。ゾーナル流と乱流の直接的なエネルギー交換を示す重要な実験結果である。