hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脳波を用いたロボット制御の実用化に向けてのシステム開発

脳波測定部位は、国際10/20法を元に8チャネルを選択した。周波数解析は高速フーリエ変換により行った.その結果、1)点滅する色正方形を注視した場合,後頭部(O1,O2,Oz)にて各クラス実験で刺激周波数ピークが観察された.2)2クラスの場合、15Hzの方がより大きなピークが見られた.6Hzのピークは15Hzに比べて小さかったが,倍調波である12、18Hzに顕著な周波数ピークが観察された.その周波数スペクトルパワー値をベクトルデータとして、線形判別分析により判別正解率を計算した.その結果、小さな正方形の場合、2、4クラスで各80%程、60%程の値が得られた.また大正方形の場合、2、4クラスで各95%程、70%程が得られた,以上の事から、SSVEPによりロボット制御が可能であると思われる.しかし、3)刺激注視間常に周波数ピークが現れているわけではない.従って、SSVEPを操作として用いる場合,コマンド発行のアルゴリズムを考える必要がある.今回、5回刺激が選択されたら、ロボットを制御するコマンドを発行するようにした.その結果、動作はうまく行った.しかしfalse positiveなコマンド発行があったので、その点を修正していきたい。脳情報工学研究概要の2つの手法のうち、1つ目としては、データのオーバーラップ法を開発した。これはアンサンブル法による判別手法において、1判別器に判別させるデータを研究概要で前記した2つの手法のうち、より少ない電極を用いた脳波判別手法を開発する1つ目の手法としては、測定脳波データのオーバーラップ法による判別器の学習法を開発した。これは複数の判別器からなる集合判別器法による判別手法における手法である。通常は、用意したデータを判別器分分割し、各データを判別器に学習させる。しかしこの手法だと、データが少ないと判別器が十分に学習出来ない。そこで1判別器に学習させるデータを、オーバーラップさせる事で見かけ上少ない学習データを多くさせる工夫を行った。その結果、今までに無い程少ないデータを用いて、判別器の繰り返し学習15回で判別正解率90%以上に達した。オーバーラップ手法を用いないと正解率は90%に満たなかった。これらの結果は、PLOS One(Onishi A, Natsume K (2014) Overlapped Partitioning for Ensemble Classifiers of P300-Based Brain-Computer Interfaces. PLOS ONE 9(4): e93045. doi:10.1371/journal.pone.0093045)に発表した。もう一つの脳波特徴の視覚的表示法については、判別空間・自己組織化マップ(ds-SOM)を開発した。自己組織化マップを作成する前に、判別器を用いて判別した結果をベクトルデータとして、ds-SOMに入力しマップ作成を行った。その結果、判別結果を反映したマップ作成が可能になり、判別に使用できる脳波特徴のマップ化に成功した。
日本の社会集団への外国人参入に伴う関係調整認識及びコミュニケーションストラテジー

本研究は「関係」と「コミュニケーション」(以下COMと記)を焦点に、JETプログラム国際交流員(CIR)受け入れ地方自治体で働く職員(担当者)が協働に必要な関係調整を行なう上で、COMにおける関係調整の認識、促進/阻害要因への認知的準拠枠を特定し、同時に関係調整促進のCOM方略を探索する目的があった。平成16年度研究の実績と成果は第一に、昨年実施したCIRと担当者が対象の研修プログラムの調査結果をまとめ、学会報告、論文として発表。この研修はこれまでの本研究者の研究より、担当者とCIRの協働に必要なCOMを考え仮説化した4つの仮説的学習目標を達成するための学習ユニットや内容で構成される。仮説的学習目標は「1自己開示が自己や他者への気づきを深化する]、「2メタCOMが自己や他者への気づきを深化する」、「3共同作業が自己と他者を統合する一体感をつくる」、「4体験学習を通して得られた気づきが自己と他者の関係認知を再構成する」で、「COMを通して対人的気づきを深め関係を再構成する」が全体的テーマになる。これらは研修実施時の収集データから検証され支持された。担当者の働く地方自治体の中の一つの課という社会集団に外国人であるCIRが参入するという構図で、相手への新しい気づきが生じ理解が深まると関係の再構成が進み、その関係性から派生する両者の相互作用がより良い協働関係に役立つことが期待され、自己開示、メタCOM、共同作業による一体感等を通じたCOM的相互作用の経験が役立つことがいえる。第二に、一昨年度の半構造化面接によるデータより析出した質問紙調査項目について、上記調査結果から再度質間の構造に調整を加え予備調査を行うことにした。この理由に加え、担当者の4月異動の事情もあったことから、質問紙の本調査時期を平成17年5月末とした。本年度中にこの調査結果をまとめて公表したい。本研究では、「関係」と「コミュニケーション」に焦点をあて、JETプログラム(The Japan Exchange and Teaching Program)の国際交流員(CIR)受け入れ側地方自治体で働く職員(担当者)が、協働に必要な相手との関係調整を行なう上で、コミュニケーションにおける関係調整の認識、促進/阻害要因への認知的準拠枠を特定し、同時に関係調整促進のためのコミュニケーション方略を明らかにしたいという目的がある。以下に平成14年度の本研究の実績と成果を中間報告する。第一に、予備調査として計画した全国的な面接調査を効果的に行うため、その準備として、まず、JETプログラム関連の全国的・地域別の会議や研修の場で聞き取り調査をしたデータと、2県6ヶ所の地方自治体のCIR担当者8人の面接データを合わせて分析を行なった。その結果、1)CIRの実際の職務内容及びそれに対する担当者の認識と関わり方、2)担当者とCIR間の関係及び二者を取り囲む関係の構造、3)担当者から見た、担当者とCIR間の相互交渉及びコミュニケーションとそれに関わる調整、が限られたデータの範囲内ではあるが明らかになった。この分析結果を基に面接調査で使用するための質問項目を作成した。また、この結果を『青森公立大学紀要』第8巻2号に論文としてまとめて発表した。第二に、作成した質問項目を使用し、関東・北陸・中部・山陰・九州地方の15地方自治体18名の担当者を対象に、1件あたり1時間30分2時間の半構造化面接を行なった。次年度も引き続き面接調査を行ないデータを収集する予定である。全体を通しては、本究における問題を分析・解釈・理解していく上で重要な理論や概念を、文献・資料の収集や、関連分野の専門家とのディスカッションを通じて検討した。理論的枠組みを継続的に構築するため引き続きこの作業も行ないたい。以下に平成15年度の本研究の実績と成果を中間報告する。第一に、昨年度の半構造化面接による調査のデータを整理し、分析を行った。今年度は、分析により抽出した項目を質問紙調査のための質問項目として使用し、量的調査を行いたい。第二に、昨年度の調査結果と成果(論文)をもとに、CIRと担当者を対象とした体験学習法による研修プログラムを構成し、それを実施して、教育効果を検証する調査を行った。これは高知県のJETプログラム取りまとめである県庁国際課による主催で行われ、6時間程度の研修をCIRと担当者を対象に1日行った。研修プログラムの各アクティビティごとに直後に自由記述方式によりCIRと担当者に記入してもらいデータを収集した。今年度はデータ分析を行い、結果を成果として発表する予定である。全体を通しては、引き続き本究における問題を分析・解釈・理解していく上で重要な理論や概念を、文献・資料の収集や、関連分野の専門家とのディスカッションを通じて検討した。理論的枠組みを継続的に構築するため今後もこの作業も行ないたい。成果発表については、平成15年度は学会での発表を下記の通り2件行った。1)2003年度異文化コミュニケーション学会全国大会。発表論題「地方自治体職員とJETプログラム国際交流員の関係及びコミュニケーションに関わる認知的研究」。2)2003年度異文化間教育学会全国大会大会シンポジウム統一論題

「異文化間能力の育成を考える:多文化共生社会へ向けて」。発表論題:「異文化間関係に必要な能力とは:JETプログラム国際交流員担当者への調査から」。本研究は「関係」と「コミュニケーション」(以下COMと記)を焦点に、JETプログラム国際交流員(CIR)受け入れ地方自治体で働く職員(担当者)が協働に必要な関係調整を行なう上で、COMにおける関係調整の認識、促進/阻害要因への認知的準拠枠を特定し、同時に関係調整促進のCOM方略を探索する目的があった。平成16年度研究の実績と成果は第一に、昨年実施したCIRと担当者が対象の研修プログラムの調査結果をまとめ、学会報告、論文として発表。この研修はこれまでの本研究者の研究より、担当者とCIRの協働に必要なCOMを考え仮説化した4つの仮説的学習目標を達成するための学習ユニットや内容で構成される。仮説的学習目標は「1自己開示が自己や他者への気づきを深化する]、「2メタCOMが自己や他者への気づきを深化する」、「3共同作業が自己と他者を統合する一体感をつくる」、「4体験学習を通して得られた気づきが自己と他者の関係認知を再構成する」で、「COMを通して対人的気づきを深め関係を再構成する」が全体的テーマになる。これらは研修実施時の収集データから検証され支持された。担当者の働く地方自治体の中の一つの課という社会集団に外国人であるCIRが参入するという構図で、相手への新しい気づきが生じ理解が深まると関係の再構成が進み、その関係性から派生する両者の相互作用がより良い協働関係に役立つことが期待され、自己開示、メタCOM、共同作業による一体感等を通じたCOM的相互作用の経験が役立つことがいえる。第二に、一昨年度の半構造化面接によるデータより析出した質問紙調査項目について、上記調査結果から再度質間の構造に調整を加え予備調査を行うことにした。この理由に加え、担当者の4月異動の事情もあったことから、質問紙の本調査時期を平成17年5月末とした。本年度中にこの調査結果をまとめて公表したい。
喘息のインフルエンザウイルス感染による急性呼吸不全における自然免疫細胞の関与

インフルエンザウイルス感染で、気管支喘息が増悪し重症化する。喘息マウスを用いてインフルエンザウイルス感染による重症化について評価を行ったが、喘息マウスと正常マウスを比較して死亡率、Th1/Th2サイトカイン産生、炎症細胞の集積に差を認めなかった。次にマウスに非致死量のインフルエンザウイルスを感染させ、感染21-35日目には病理学的検討で気道の著名な拡張と気道周囲にコラーゲンの造成を認めた。また、肺内コラーゲンの上昇、TGF-β、α-SMAの上昇も認めた。インフルエンザウイルスによる肺の過剰炎症の後の組織修復過程のメカニズムを評価することが可能な画期的な肺傷害モデルマウスの作成に成功した。2009H1N1や季節性インフルエンザウイルス感染症では、既存の肺疾患(気管支喘息や慢性閉塞性肺疾患)を有する症例で急性呼吸不全を呈し重症化することが知られている。そこで今回喘息モデルマウスにおけるインフルエンザウイルス感染による重症化メカニズムの解明のため、モデルマウスの作成を試みた。具体的にはOVA-alumで感作させたマウスにOVA challenge時にインフルエンザウイルスを同時感染させた。しかし、予想に反してOVA-alumで感作させたマウスの方が臨床経過(死亡率・体重減少)および肺病理組織学的所見においてインフルエンザウイルス単独感染と比較し軽度であった。また、インフルエンザウイルスの接種時期を工夫するも同様の傾向にあった。そこで、インフルエンザウイルス単独感染において肺への組織傷害を検討するために、非致死量のインフルエンザウイルスを投与し継時的に病理組織学的所見を観察すると、感染11日目に体重減少がピークとなり、肺の組織傷害が著名となったが、感染14日目から肺の線維化所見が見られるようになり、感染35日目には気管支拡張所見および気道周囲コラーゲンの沈着を認めるようになった。このように、インフルエンザウイルス単独感染でも気道周囲を中心に不可逆的な線維化を呈することが、ヒトにおいてもインフルエンザウイルス感染の気道傷害性を説明することが可能なモデルマウスを作製することが可能となった。現在、インフルエンザウイルス感染後の肺の部分的な線維化のメカニズムおよび治療探索を行っている。2009H1N1季節性インフルエンザウイルス感染症では、既存の肺疾患(気管支喘息や慢性閉塞性肺疾患)を有する症例で急性呼吸不全を呈し重症化することが知られている。そこで今回喘息モデルマウスにおけるインフルエンザウイルス感染による重症化メカニズムの解明のため、該当するモデルマウスの作成を試みた。具体的にはOVA-alumで感作させたマウスにOVA Challenge時にインフルエンザウイルスを同時感染させた。また、インフルエンザウイルスの接種時期を工夫するも同様の傾向であった。そこで、インフルエンザウイルス単独感染において肺および気道への組織傷害を検討するため、非致死量のインフルエンザウイルスを投与したところ、経時的に肺病理組織学的検討では、投与11日目に肺傷害がピークとなり、それ以降肺の炎症の軽減を認める一方で、気道周囲にコラーゲンの増生を認めた。今回、非致死量のインフルエンザウイルス投与による肺の過剰炎症とその修復過程における肺の線維化に関して、病理組織学的検討・炎症細胞の解析・サイトカイン産生および線維化マーカーの検討を行った。本モデルでは、非致死量のインフルエンザウイルスを投与することで、気道周囲を中心に不可逆的な線維化を呈し、ヒトにおいてもインフルエンザウイルス感染の気道傷害性を説明すること可能なモデルマウスであると考えられた。インフルエンザ感染症で喘息や慢性閉塞性肺疾患など既存の肺疾患を有する症例において、急性呼吸不全を合併し重篤化することが知られている。これまで、インフルエンザウイルス感染症の基礎的な研究で既存の肺疾患を有する例での重症化のメカニズムは十分に解明されていないため、本研究では喘息マウスのインフルエンザウイルス感染による気道炎症増悪モデルマウスの作成とメカニズムについて検討する。OVA誘発喘息モデルマウスにインフルエンザウイルス(PR-8)を感染させ臨床学的検討を行ったところ、OVA投与群において非投与群(コントロール)と比較し、生存率の改善を認めた。さらに、喘息マウスに非致死量のPR-8を感染させDay2に病理組織学的検討、気管支洗浄液中の細胞数及び分画について検討行った。病理組織学的検討でPR-8投与喘息マウスでは、PR-8単独マウスと比較し気管支壁肥厚、PAS陽性細胞の増加および血管内皮への好酸球および好中球の浸潤を著名に認めたが、PR-8非投与喘息マウスとは大きな差を認めなかった。気管支洗浄液細胞数は、PR-8非投与喘息マウスと比較し、PR-8投与喘息マウスでは細胞数が有意に減少し、PR-8単独投与マウスと細胞数は同等であった。

以上の結果より、喘息マウスにインフルエンザウイルスを感染させることで、肺への炎症細胞接着が亢進するが、これらの細胞浸潤が予後および喘息の病態の悪化に影響を及ぼさない可能性が示唆された。本研究は、当初気管支喘息のインフルエンザウイルス感染による喘息の重症化メカニズムを解明すべく、モデルマウスの作製と病態に関与する自然免疫細胞の関与について検討を行う予定であった。しかし、喘息モデルマウスにインフルエンザウイルスを感染させても予想に反して、インフルエンザウイルス単独感染よりも気道障害が軽微であることが判明した。一方で、非致死量のインフルエンザウイルスを感染させることで気道周囲に不可逆的な気道障害を引き起こすことが判明した。その主体が気道周囲を中心とした線維化であることが判明し、現在インフルエンザウイルス単独感染後の肺線維化の病態メカニズムおよび治療法の確立の検討を行っている。喘息モデルマウスにインフルエンザウイルスを感染させることで、気道炎症が増悪するという仮説の元本研究を行った。しかし、当初予測された結果と反して、喘息モデルマウスにインフルエンザウイルスを感染させることで、逆に臨床的経過の改善と肺内の炎症細胞浸潤が減弱することが分かった。当初の目的を完遂するため、インフルエンザウイルスの投与タイミングの検討を異なったタイミングで試みているため、当初より計画が遅れている。現在、インフルエンザウイルス単独感染による肺線維化モデルの作製に成功し、肺および気道における線維化の評価を中心に行っている。また、気道および肺傷害因子の一つである一酸化窒素(NO)に着目し、インフルエンザウイルス感染後に肺内で増えるマクロファージおよび単球からのNO産生と肺線維化に着目し検討を行う予定である。今後、喘息モデルマウスにインフルエンザウイルスを感染させることによる気道炎症増悪マウスの作成を試みると同時に、NKT細胞を中心とする自然免疫細胞の関与についても検討を行う。病理学組織学的検討においてインフルエンザウイルス感染による血管内皮細胞への炎症細胞の接着が亢進することが判明したので、インフルエンザウイルス感染による血管内皮細胞へのinteractionについても検討を加える予定である。次年度以降の使用額は、当初計画していたインフルエンザウイルス感染による喘息増悪モデルマウスの作成が困難であることが判明したため、インフルエンザウイルス単独感染による肺・気道線維化モデルを用いて研究を行っている。次年度以降に実施する線維化の病態解析に必要な経費として、平成25年度請求額と合わせて使用する予定である。次年度使用額は、当初計画していた喘息モデルマウスのインフルエンザウイルス感染による気道炎症増悪マウスによる自然免疫細胞の解析について次年度に延期することによって生じたものであり、延期している研究内容に必要な経費として、平成24年度請求額とあわせて使用する予定である。
小笠原での大気微量成分測定による汚染大気の長距離輸送観測

小笠原父島に一酸化炭素計およびオゾン計を設置し,連続観測を行なった。装置の不具合により欠損データがあるものの,ほぼ同緯度に位置している沖縄での同時期の同様な測定と比較を行なうことができた。汚染大気の大きな発生源地域である大陸沿岸部からの距離に応じて汚染物質の濃度が大きく低下する様子を捉えることを期待していた。予想に反して冬季においてバックグランド大気としての平均的な濃度は沖縄と小笠原で明確な差はみられず,バックグランドとしての大気は比較的同様な濃度レベルにあることが分かった。しかし,イベンド的な汚染大気輸送は沖縄の方が明確に見られ,高濃度で頻度もおおく観測された。同じ汚染大気長距離輸送イベントが沖縄から小笠原に時間をずらして観測されることを期待したが,いつもそのような変動をする結果とはならず,いくつかそのような事例がみられた。揮発性有機化合物の濃度については低気圧通過などの前後で大きな濃度変動が見られたが,清浄な海洋性の大気と汚染物質が輸送されてきている大気との大気の入れ替えがはっきりと測定結果に反映された。全体として見ると沖縄と小笠原で濃度差は予想よりも少なかったが,汚染大気の輸送時では沖縄の方が高濃度になることが多く見られた。また,東京-小笠原間の船舶において測定をした揮発性有機化合物は緯度方向で明確な差が見られ,いずれの物質においても高緯度の方が高濃度となった。北緯32度程度で大気の様子が大きく変わる様子が見られた。人為活動が盛んな都市部などで発生した大気汚染物質は偏西風によって輸送され、東アジア地域全体に影響を及ぼすことが指摘されている。太平洋上の離島などは近傍からの大気汚染物質の影響をうけずに、長距離輸送してくる大気汚染物質の影響をモニターすることができる。小笠原諸島の父島はそのような長距離輸送のモニタリングに適した離島である。父島にある首都大学東京小笠原研究施設に、2006年11月に一酸化炭素計およびオゾン計を設置し、自動で連続測定をおこなうようにした。一酸化炭素は燃焼の良いトレーサーになり、オゾンは輸送中に光化学的に二次生成し、植生などに影響を及ぼすためこれらの物質の測定を行った。2007年3月にも測器のメンテナンスを行なうために父島を訪れた。これらの訪問期間に大気中の揮発性有機化合物(VOC)の測定のために、三日月山において大気を定期的にキャニスターにサンプリングした。実験室に持ち帰ったあと、GC-FIDおよびGC-MSによりさまざまなVOCについて濃度測定を行った。また、帰りの船上において3回サンプリングを行なった。一酸化炭素およびオゾンの連続観測の初期結果をみると、東京から1000kmほど離れた太平洋上の離島であるにも関らず、これら大気汚染物質の濃度変動億比較的大きく、中国や日本などの発生源から長距離輸送されて着ていることが分かる。また、VOCについても人為起源のエタンなどの濃度は前線の通過とともに急激に増加する変動をしており、輸送の影響が強いごとが分かる。一方、クロロフルオロカーボンなどのオゾン層破壊物質については安定した濃度となっていた。船上でのサンプリングは緯度方向の濃度変動を捉えることができ、低緯度で濃度がひくく、中緯度で高濃度とはっきりとした濃度勾配をとらえることが出来た。
侵入微生物に対する非特異的異物識別反応の分子論

一方、リンパ球の各サブセットにおけるDAF及びHRF20の発現を詳細に解析したところ、CD8陽性のTリンパ球にはDAFやHRF20の発現が極めて低いグル-プのあることを発見した(Eur.J.Immunol.21:1843,1991)。このDAF陰性のCD8陽性Tリンパ球はHLAーDRの発現が陽性になっており、Tリンパ球の活性化が起こるとDAFの発現が低下することを示唆すると考えられた。活性化されたTリンパ球が過度の作用を及ぼす前に生体が処理する仕組みとして働いている可能性もあると考えられた。このCD8陽性Tリンパ球でHRF20が低下しているリンパ球はAIDの病原ウイルスであるHIVに感染した患者では顕著に増加していることも、フランスのM.D.Kazatchkine教授らとの共同研究で明らかにした(AIDS,印刷中)。アルツハイマ-疾患患者の脳病巣部には補体の沈着が起こっいてると報告されているが、我々はカナダのP.L.McGeer教授等との共同研究により、アルツハイマ-の脳病変部でHRF20(CD59)の発現増強が顕著に起こっていることを明らかにした(Brain Res.544:315,1991)。我々は、HRF20を完全に欠損している発作性夜間血色素尿症(PNH)の患者を発現し、それが遺伝的なものであることを明らかにしていたが、この患者及び家族のHRF20遺伝子を解析し、遺伝子の塩基に欠落があるためであることを明らかにした(N.Engl.J.Med.投稿中)。又、HRF20のcDNAをCHO細胞(ハムスタ-由来)に導入し、遺伝子を発現させることができた。そのトランスフエクタントの補体に対する抵抗性を解析したところ、ヒト補体に対しては抵抗性であるが、マウスやウサギの補体に対する抵抗性は生せず、種特異性をもってヒト補体のみに抵抗性を表わすことから、ペプチド部分に種特異性に関わる部分があるこが示唆された(Eur.J.Immunol.印刷中)。(1)20kDαhomologous restriction factor(HRF20)の遺伝的欠損患者が発見されたが、その患者においては血球細胞膜のみならず、線維茅細胞でもHRF20が発現されていないことがわかった。その患者の末梢血リンパ球等のHRF20遺伝子について解析を行った結果、HRF20遺伝子に塩基欠落があり、フレ-ムシフトをおこしてHRF20を形成できなくなっていることがわかった。(2)ラットのdecay acceleratingfactor(DAF)に対するモノクロ-ナル抗体を作成できた。これを用い、実験動物モデルにおけるDAFの役割を解析し、腫瘍細胞膜上のDAFは腫瘍細胞の移植生着性に貢献していることを示す知見を得た。又、ワクシニアウイルス感染によってDAFの発現の低下が認められたことから、ウイルス感染細胞の排除にDAFに発現低下が役立っていると考えられた。(3)AIDS患者などのHIV感染者のCD8陽性T細胞上のHRF20の発現量が低下していることを明らかにした(Dr.Katzachkinらとの共同研究)。(4)ヒト胎児の神経組織等に多量のHRF20が現現していることを知った(Dr.Holmesらとの共同研究)。

(5)アルツハイマ-患者の脳組織の病変部にHRF20の異常発現が起こっていることを知った(Dr.McGeerらとの共同研究)。(7)CD8陽性T細胞にはDAF【symmetry】とDAF(〔SY.horizontally divided circle.〔)の二群の細胞がありDAF(〔SY.horizontally divided circle.〔)群にはHLAーDRの発現が認められるがDAF【symmetry】群にはそれがないことを明らかにした。
電位依存性K-チャネルが示す2種類の開口状態と性質の異なった電流成分の解析

シェーカー型電位依存性K^+チャネルの一つであり生体に広く発現・分布しているKv1.2チャネルは遺伝子的に均質なチャネルを形成しているにも拘らず著しく性質の異なった2種類のK^+電流成分(一過性と持続性)を示すことをホールセル電流の解析により見出した.更にパッチクランプ法を用いて1個のKv1.2チャネルのみがパッチ膜に入った状態で単一チャネル電流を解析すると, 3個の閉鎖状態と2個の開口状態が観察された.この2種類の開口状態の平均開口時間はそれぞれ1m秒以下と5m秒以上と性質が著しく異なっていた.多くの電位依存性チャネルの開口状態は1個であり,このように平均開口時間が大きく異なっている例は現在まで報告されておらず, Kv1.2チャネルに特徴的であった.次に,持続的Kv1.2電流成分を選択的に阻害する新規Kチャネル阻害剤PM56D9の2種類の単一チャネル電流に対する影響を調べたところ, PM56D9存在下では平均開口時間5m秒以上の開口状態の割合が減少した例が観測された.この結果は長い開口時間を示す開状態が持続性の電流成分に,短い開口時間の開状態が一過性の電流成分に対応していると示唆している.以上の結果は, 1種類の均質なチャネルが2種類以上の異なった電流成分を持つという現象の説明として, "個々の均質なチャネルが複数個の性質が異なった開口状態を取ると,この単一種チャネルは各開口状態に対応した性質の異なった複数の電流成分を流し得る"という仮説を支持している.シェーカー型電位依存性K^+チャネルの一つであり生体に広く発現しているKv1.2チャネルは均質なチャネルを形成しているにも拘らず著しく性質の異なった2種類のK+電流を示すことを見出した.この様な1種類の均質なチャネルが2種類以上の異なった電流成分を持つというユニークな現象の説明の一つとして,"個々の均質なチャネルが複数個の開口状態を取り,それらの開口状態の性質が異なっていると,この単一種チャネルは各開口状態に対応した性質の異なった複数の電流を流し得る"という仮説が考えられる.この仮説を検証するためにパッチクランプ法を用い,1個のKv1.2チャネルのみがパッチ膜に入った状態で単一チャネル電流を測定した.得られた単一電流記録の開口時間と閉鎖時間の確率分布を解析することで1個のKv1.2チャネルの開口状態と閉鎖状態の数を決めた.ほぼ全てのデータ(12/13)で3個の閉鎖状態と2個の開口状態が観察され,この2種類の開口状態の平均開口時間はそれぞれ1m秒以下と5m秒以上であった.多くの電位依存性チャネルの開口状態は1個であり,このように平均開口時間が大きく異なっている例は現在まで報告されておらず,Kv1.2チャネルの特徴的な性質と考えられる.以上の結果は上述の仮説を支持している.今後,遺伝子改変により1種類の全細胞電流のみを示すようになった改変Kv1.2チャネルをコントロールとして用い,それぞれのチャネルの単一チャネル電流を比較検討することでこの仮説をより確かなものにする予定である.シェーカー型電位依存性K^+チャネルの一つであり生体に広く発現・分布しているKv1.2チャネルは遺伝子的に均質なチャネルを形成しているにも拘らず著しく性質の異なった2種類のK^+電流成分(一過性と持続性)を示すことをホールセル電流の解析により見出した.更にパッチクランプ法を用いて1個のKv1.2チャネルのみがパッチ膜に入った状態で単一チャネル電流を解析すると, 3個の閉鎖状態と2個の開口状態が観察された.この2種類の開口状態の平均開口時間はそれぞれ1m秒以下と5m秒以上と性質が著しく異なっていた.多くの電位依存性チャネルの開口状態は1個であり,このように平均開口時間が大きく異なっている例は現在まで報告されておらず, Kv1.2チャネルに特徴的であった.次に,持続的Kv1.2電流成分を選択的に阻害する新規Kチャネル阻害剤PM56D9の2種類の単一チャネル電流に対する影響を調べたところ, PM56D9存在下では平均開口時間5m秒以上の開口状態の割合が減少した例が観測された.この結果は長い開口時間を示す開状態が持続性の電流成分に,短い開口時間の開状態が一過性の電流成分に対応していると示唆している.以上の結果は, 1種類の均質なチャネルが2種類以上の異なった電流成分を持つという現象の説明として, "個々の均質なチャネルが複数個の性質が異なった開口状態を取ると,この単一種チャネルは各開口状態に対応した性質の異なった複数の電流成分を流し得る"という仮説を支持している.
光触媒の酸化作用制御による新規燃料合成方法の研究開発

本研究は、光触媒材料、照射波長、および酸化ガス濃度により、酸化作用を制御することによって、分解困難な非食料バイオマスを効率的に有用燃料に変換する技術を開発することを目指した。基本的な有機物としてアセトアルデヒドおよびトルエンを用い、光触媒の酸化制御分解を行うと、通常の光触媒酸化分解では生成されないアセトン、蟻酸メチル、酢酸メチル、イソブテン、メチルフランが生成することがわかった。さらに、セルロースを原料として酸化制御分解すると、糖類は生成されなかったが、新たにアルデヒド類およびアセトンが生成できることがわかった。本研究では、光触媒材料、照射波長、および酸化ガス濃度により、光触媒の酸化作用を制御することによって、分解が困難であった非食料バイオマスを効率的に有用燃料に変換する技術を開発することを目的としている。初年度は、1酸化制御を調べるためのガス分析システムを構築すること、および2基本的な有機ガスとしてアセトアルデヒドガスを用い、分解生成物の照射波長依存性を明らかにすることを実施した。初年度前半においては、新たにガスクロマトグラフ(島津製作所製ガスクロマトグラフGC-2014AFSC)を導入し、さらに紫外光と可視光源、光学フィルタおよびガラス製反応容器を準備し、光触媒分解生成ガスの測定システムを構築した。初年度後半においては、紫外光応答型光触媒である酸化チタン(石原産業(株)製ST01アナターゼ型およびテイカ(株)MT150Aルチル型)を用い、紫外光照射下または可視光照射下において空気中におけるアセトアルデヒドガスの分解生成ガスを比較した。その結果、紫外光照射下では酸化チタンの種類によらず炭酸ガスまで完全分解することが確認できた。一方、可視光照射下においては、光触媒の種類により炭酸ガス発生量、およぼ中間生成物の発生量が相違することがわかった。これは酸化チタン光触媒の種類によって可視光に応答する程度が異なること、酸化分解過程における反応の進みやすさに中間生成物依存性があることによる。さらに、雰囲気から酸化ガスである酸素をなくすことで、中間生成物の発生量が大きく異なった。以上より、光触媒の酸化分解過程を光触媒の種類、光の波長及び雰囲気ガスによって制御できる可能性を見出すことができた。今後、芳香族炭化水素系も含め酸化作用を制御した状況下での中間生成物を分析する。さらに、非食料バイオマスの分解について研究を進め、有用燃料の合成を目指す。光触媒分解によって生成するガスのガス分析システム構築は予定通り実施できた。その後、光の波長制御による中間生成物の分析において、当初想定していなかった、光触媒粉末自体に吸着していた不純物ガスの影響があり、それを除去する試料準備の見直しに1カ月ほど要し、若干予定が遅れた。本研究の目的は、光触媒材料、照射波長、および酸化ガス濃度により、光触媒の酸化作用を制御することによって、分解が困難であった非食料バイオマスを効率的に有用燃料に変換する技術を開発することである。初年度において、ガスクロマトグラフ、紫外光・可視光源、光学フィルタおよびガラス製反応容器を組み合わせ、光触媒分解生成ガスの測定システムを構築した。さらに、基本的な有機ガスとしてアセトアルデヒドガスを用い、光の波長及び雰囲気ガスによって光触媒の酸化分解過程を制御できることを見出した。本年度は、最初に波長405nmの光照射下で窒素雰囲気下において酸化チタン系材料を用い、アセトアルデヒドおよびトルエンガスを光触媒分解した。その結果、通常の光触媒分解では検出できない生成ガスとして、アセトアルデヒドからの場合、アセトン、蟻酸メチル、酢酸メチルを検出し、トルエンからの場合、アセトン、イソブテン、メチルフランを検出した。このように、光触媒の酸化作用制御によって、新たな有機化合物を生成できることがわかった。また、波長450nm、乾燥空気雰囲気下で酸化タングステンを用いた条件下で、セルロース粉末を光触媒分解した所、生成物としては炭酸ガスおよび水であったが、その実験系にアセトアルデヒドガスを加えると、蟻酸メチルおよびホルムアルデヒドの生成が確認された。さらに、ベネジクト反応により糖類の生成も確認された。現在、光触媒の酸化制御条件と生成物の関係を詳細に調べている段階である。このように、セルロースから光触媒分解過程を光触媒の種類、光の波長及び雰囲気ガスによって制御できる可能性を見出すことができた。今後、セルロース、リグニンを用い、光触媒の酸化作用制御による研究を進め、有用物質変換をさらに進める予定である。また、アセトアルデヒドおよびトルエンガスにおいても新規有機物質への変換効率の向上等進める。修士学生一人に学部生をふたり増強し、合計4名で、分担して光触媒の酸化制御反応を進めることにより、昨年度の若干の遅れを取り戻すことができた。期待していた酸化制御反応が、基本的な有機化合物であるアセトアルデヒドおよびトルエンにおいても、また、セルロースにおいても可能であることを見出すことができた。2年目には、光触媒の酸化制御によって、通常の光触媒酸化分解では生成できない物質が生成できることを見出した。つまり、アセトアルデヒドからは、新たにアセトン、蟻酸メチル、酢酸メチルが生成でき、トルエンからは、新たにアセトン、イソブテン、メチルフランを生成できた。

このような酸化制御方法は、雰囲気を窒素にすること、光の波長を吸収端付近にすること、光触媒である酸化チタンの比表面積を小さくすることによって可能となり、有機ガスから新たな有機化合物を生成できることがわかった。本年度では、セルロースを原料として用い、光触媒の酸化制御分解を行うと、糖は生成されなかったが、通常の光触媒酸化分解では生成できないグリコールアルデヒドおよびアセトンが生成できることがわかった。そのメカニズムとしては、初期の酸化分解によるセルロース分子の開環反応、それに続く末端基の脱離反応、また、生成酢酸のケトン化反応により新たな有機化合物が生成したと推察された。以上より、酸化制御型光触媒反応によって、非食料バイオマスだけでなく揮発性有機化合物などの有害ガスから、有用なガス物質を生成する方法を提案することができた。これは、新たな有機物の簡易合成方法を可能性を示すものであり、精密制御によって収率の向上も期待できると考えられる。本研究は、光触媒材料、照射波長、および酸化ガス濃度により、酸化作用を制御することによって、分解困難な非食料バイオマスを効率的に有用燃料に変換する技術を開発することを目指した。基本的な有機物としてアセトアルデヒドおよびトルエンを用い、光触媒の酸化制御分解を行うと、通常の光触媒酸化分解では生成されないアセトン、蟻酸メチル、酢酸メチル、イソブテン、メチルフランが生成することがわかった。さらに、セルロースを原料として酸化制御分解すると、糖類は生成されなかったが、新たにアルデヒド類およびアセトンが生成できることがわかった。初年度において得られた光触媒の酸化分解過程を光触媒の種類、光の波長及び雰囲気ガスによって制御できることを、さらに直鎖系炭化水素だけでなく芳香族炭化水素系の分解も含め定量的に中間生成物の分析を進める。さらに、非食料バイオマスであるセルロースおよびリグニンの光触媒分解の酸化作用制御による有用燃料の合成へと進める計画である。二年目である本年度では、光触媒分解における酸化作用制御に対する酸化ガスである酸素ガスおよび水の影響を明らかにするため、雰囲気中の酸素濃度依存、水の抑制効果を調べる。さらに、セルロースおよびリグニンの光触媒分解過程の中間生成物の種類を見極めるため、早期に定性分析を実施する予定である。初年度において光触媒粉末に吸着した不純物の影響によって生じた若干の遅れは、教員、修士学生に加え、卒研生も実験メンバーとして増強し分担して進める。本年度、当初の目的であった非食料バイオマスであるセルロースおよびリグニンの光触媒分解の酸化作用制御による有用燃料の合成へと進める計画である。光触媒の酸化作用制御条件を系統的に変化させ、生成物を調べる予定である。さらに、糖の検出方法を見直し、定量的に評価する。また、基本物質のアセトアルデヒドおよびトルエン分解において、酸化作用制御条件とアセトン等の生成効率との関係を明確化する予定である。
岩材内装コ-ルドボンドペレットの還元モデルの開発

炭材内装コ-ルドペレットの還元に及ぼす要因を調査するため、炭材量(030%C)、ガス種(CO,N_2)、流量(0.52.0Nl/min)等が、1100°Cで、還元速度に及ぼす影響を調べた。また、反応中の温度、圧力変化及び、生成ガス組成変化を測定して還元のメカニズムについて検討した。その結果、以下の知見を得た。1.炭材内装ペレットは非内装ペレットに比べ還元が速く、炭材量が多くなるほど還元は速い。2.CO中ではほぼ100%まで還元されるが、N_2中では途中で還元が停滞する。3.N_2流量が多いほど還元速度は遅くなる。これは通常のガス還元と異なり反応が内部で進むため、流量が多いと内部で発生したCO、CO_2とN_2の置換が起きやすいためと考えられる。4.反応時のペレット内部温度は吸熱反応のためバルク温度より低くなる。その差は最大100°C以上であった。5.反応時のペレット内圧力はガス発生のための上昇し、最大400mmH_2O前後に達した。6.還元の遅れは生成したスラグや鉄層がウスタイトと炭材あるいは生成ガスとの接触を妨げるためで、これを軽減するためには鉱石粒度を下げることが有効である。7.反応開始時の炭材ガス化の原因として、セメントの分解で発生する二酸化炭素と炭材との反応が予想される。以上の結果を踏まえ、数学モデルを開発し解析を行い、炭材内装コ-ルドペレットの還元速度に及ぼす炭材量、流量、ガス種等の影響を調べ、上記の実験による結果と比較し以下の知見を得た。1.ガス化律速のモデルでは実験結果の傾向を表わせない。2.グレインモデルを基礎としたモデルで、雰囲気、ガス流量等の影響について実験結果の傾向を説明できた。設備備品として、クロマトパック、サ-マル定流量装置を購入し、反応装置を作製した。また、試料として、炭材量、セメント量、粒径の異なるペレットを作製した。それらの装置及び試料を用いて実験を行い、主な知見として、以下のことが得られた。1.炭材量が多いほど還元速度は速い。炭材を内装したものの方が非内装のものに比べて、ガス種によらず還元速度が速い。2.窒素雰囲気中では炭材がペレット内に残存していても還元が停滞する。還元後の試料断面観察の結果、未還元ウスタイトがまずスラグにとり囲まれ、その外側を鉄が囲んでいることがわかり、これが還元停滞の原因であることがわかった。スラグを含まない純ヘマタイトを用いた場合には還元停滞の程度は小さくなった。3.窒素雰囲気中ではガス流量が少ない方が還元速度が速く、最終還元率も高い。CO中では反応初期を除けば、流量が多い方が速い。4.セメント量が16%以下であれば還元速度に及ぼす影響は小さい。5.ペレット内のガスを十分に不活性ガスに置換しても反応の立ち上りは急であることがわかり、反応の開始が、炭素とヘマタイトの直接反応である可能性があることがわかった。6.ペレット内の圧力上昇は、水分の蒸発、気体の膨脹、炭材のガス化によることがわかった。圧力の上昇の程度は400mmH_2O程度であり、かなり高いことがわかった。7.反応時におけるペレット内外の温度差を測定した結果、内部が外部より約40°Cほど低く、反応が非等温の状態で起っていることがわかった。このほか、グレインモデルに基づく数学モデルを作製した。数値シミュレ-ションの結果、実験の傾向を良く再現できることがわかった。

昨年度に続き、まず、反応のメカニズムの調査を行った。本年度は昨年度よりもペレット径を小さくし、工業的に使用されるサイズ(14mm)で調査を行った。得られた成果は以下の通りである。1、反応時のペレット内圧力変化は、ペレット径を小さくしても、約700mmH_2Oにもなることがわかった。しかし、これは全圧に比べると小さい。2、反応時のペレット内温度変化は、ペレット径が小さくなると、ペレット内部はほとんど等温とみなせるが、バルク温度よりもかなり低いことがわかった。3、充填層還元では、層下部で発生したガス(CO or CO_2)が反応に寄与する可能性があるため、COガス流量の反応に及ぼす影響を調査したが、炭材を含まない場合と同様に、COガス流量が多い方が反応は速いことがわかった。4、ペレットを構成する粒子径は、小さい方が還元速度は速くなることがわかった。最終還元率も高くなった。5、N_2雰囲気中の反応時の排ガス組成の経時変化を調査し、反応初期はCO_2が多量に発生するが、組成は一定ではなく、ソル-ションロス反応が遅いことは確かだが、それが律速とは言えないこと、反応後期はほとんどCO100%になっており、還元が律速になっていることがわかった。この傾向は、ヘマタイトの反応性によることがわかった。6、上記の結果をもとにモデルを再検討し、従来使用されていたガス化律速モデルは使用できないこと、ガス化反応、還元反応、ペレット内ガス拡散、ガス境膜内物質移動を考慮したモデルが妥当との結論を得た。7、上記の点を考慮したグレインモデルを構築し、シミュレ-ション計算を行った結果、測定値の傾向を良く表わすことがわかった。
CIML NK細胞の各subset毎の機能解析とそれを応用した胃癌新規治療の開発

ナチュラルキラー(NK)細胞は、感染や癌に対する防御に重要な役割を果たす。近年、NK細胞を複数のサイトカインで刺激することにより、強力な細胞毒性効果のあるCIML(Cytokine Induced Memory Like) NK細胞に変化し、白血病細胞に対する有効性が報告されている。しかしながらCIML NK細胞の各subset(CD56bright及びCD56dim)の機能は不明な点が多いため、各subset毎に解析を行い、その機能を解明する。さらにCIMLNK細胞の胃癌に対する抗腫瘍効果は不明であるため、胃癌に対する有効性も検討する。
チベット大蔵経とチベット蔵外文献研究

本研究は、チベット学に於ける古典学の再構築を目指し、チベット大蔵経とチベット蔵外文献の各々について以下の二点より研究を遂行することを目的とする。--1.従来明らかになっている主要文献の整理。(即ち、目録、解題、批判的校訂本、翻訳、データベースの作成)。2.未入手文献の入手。--この目的に沿って平成14年度に得られた成果は以下の如くである。1.従来明らかになっている主要文献の整理。--特に、研究代表者御牧の分野研究としての宗義文献研究は、平成14年度には、最終段階として、後期宗義文献の整理を進展させ、出版に向けての準備を行った。また、従来継続してきた宗義文献研究の集大成として全体の見取り図を完成させた。もう一つの分野研究であるボン教研究については、14世紀のボン教教義文献『ボン門明示』に引用されこれまで同定されていない文献について,平成14年度に購入されたボン教のテンギュル中に調査を行ったが、同定出来ない文献が依然として相当数あることが判明した。これらの未同定の典拠の問題は今後の課題とすることとし、「ボン門明示』の批判的校訂本を出版に向けて整備し、引用文献の解説付索引を完成させた。待望のボン教のテンギュルを購入設置した(前年度約2/3購入済。残りを今年度購入設置)。また、ロンドンの大英博物館(British Museum)に保存され、新たに補遺部も含めて撮影され直した敦煌出土スタイン本チベット語文書のマイクロフィルムを全巻購入設置出来たのも大きな収穫といえる。他に、インドや中国で出版著しい新出チベット文献を多数購入設置出来たのは幸いであり、研究の進展に大いに役立った。本研究は、チベット学における古典学の再構築を目指し、チベット大蔵経とチベット蔵外文献との各々について、以下の二点より研究を遂行することを目的とする。--この目的に沿って平成11年度に得られた成果は以下の如くである。--チベット外蔵文献については、特に研究代表者御牧の分野研究の一つである宗義文献研究について、平成11年度は初期宗義文献(前期仏教伝播期の8、9世紀の敦煌文書を中心とする)を集中的に扱って整理をほぼ終え、中期宗義文献(11世紀のRon zom Chos kyi bzan poのもの他)に着手を開始した。研究代表者御牧のもう一つの分野研究であるボン教研究については、14世紀のボン教教義文献『ボン門明示』(Bon sgo gsal byed)の批判的校訂本と翻訳を作成しつつ、特にボン教の世界観と仏教の世界観を比較してその影響関係を明らかにした。--チベット大蔵経の版本、写本の内先ず従来設置が遅れていたプダク(Phu brag)カンギュル(マイクロフィッシュの形で出版)を購入した。また部分的にではあるが、オーストリア学士院とイタリア学士院の共同事業によって入手されたスピティのタボ寺の写本のコピーを入手した。平成11年度はフランス、パリへ海外出張しCNRSのチベット人Samten G.Karmay教授とボン教文献について共同研究を行うことが出来、有益であった。-1.従来明らかになっている主要文献の整理。-この目的に沿って平成12年度に得られた成果は以下の如くである。-特に、研究代表者御牧の分野研究として宗義文献を初期(仏教前記伝播期:9世紀中頃まで)、中期(1016世紀)、後期(17、8世紀)の三段階に分け、平成12年度には中期宗義文献を集中的に取り扱い、かなりの部分の整理を終え、主要なものについてはデータベースを作成した。研究代表者御牧のもう一つの分野研究であるボン教研究については、14世紀のボン教教義文献『ボン門明示』に引用されこれまで同定されていない文献について,平成12年度に購入されたボン教のカンギュル中に調査を行ったが、特に思わしい成果は得られなかった。平成13年度に到着する予定のボン教のテンギュル中に同じ作業を継続する必要がある。待望のボン教のカンギュルを購入設置した。また、PL480/SFC Collectionsにて出版されたチベット蔵外文献の最新の部分(Set XIV)をマイクロフィッシュで購入設置出来たのは幸いであり、研究の進展に大いに役立った.平成12年度もフランス、パリへ短期海外出張しCNRSのチベット人Samten G.Karmay教授とボン教文献について共同研究を行うことが出来、有益であった。

2.未入手文献の入手。--この目的に沿って平成13年度に得られた成果は以下の如くである。1.従来明らかになっている主要文献の整理。--特に、研究代表者御牧の分野研究として宗義文献を初期(仏教前期伝播期:9世紀中頃まで)、中期(1016世紀)、後期(17、8世紀)の三段階に分け、平成13年度には、以前より継続中であった中期宗義文献の整理を一応終え、次いで後期宗義文献の整理に着手し、かなりの程度進展させることが出来た。研究代表者御牧のもう一つの分野研究であるボン教研究については、14世紀のボン教教義文献『ボン門明示』に引用されこれまで同定されていない文献について,平成13年度に購入されたボン教のテンギュル中に調査を行った。かなりの新しい知見が得られたが、不思議なことにカンギュルにもテンギュル中にも同定出来ない文献が相当数あることが分かった。次年度には見落としを全体的にチェックすると共に成果刊行に備えたい。待望のボン教のテンギュルを購入設置した(約2/3購入済、残りは次年度購入設置予定)。他に、インドや中国で出版著しい新出チベット文献を多数購入設置出来たのは幸いであり、研究の進展に大いに役立った。平成13年度もフランス、パリへ短期海外出張しCNRSのチベット人Samten G.Karmay教授とボン教文献について共同研究を行うことが出来、有益であった。本研究は、チベット学に於ける古典学の再構築を目指し、チベット大蔵経とチベット蔵外文献の各々について以下の二点より研究を遂行することを目的とする。--1.従来明らかになっている主要文献の整理。(即ち、目録、解題、批判的校訂本、翻訳、データベースの作成)。--この目的に沿って平成14年度に得られた成果は以下の如くである。--特に、研究代表者御牧の分野研究としての宗義文献研究は、平成14年度には、最終段階として、後期宗義文献の整理を進展させ、出版に向けての準備を行った。また、従来継続してきた宗義文献研究の集大成として全体の見取り図を完成させた。もう一つの分野研究であるボン教研究については、14世紀のボン教教義文献『ボン門明示』に引用されこれまで同定されていない文献について,平成14年度に購入されたボン教のテンギュル中に調査を行ったが、同定出来ない文献が依然として相当数あることが判明した。これらの未同定の典拠の問題は今後の課題とすることとし、「ボン門明示』の批判的校訂本を出版に向けて整備し、引用文献の解説付索引を完成させた。待望のボン教のテンギュルを購入設置した(前年度約2/3購入済。残りを今年度購入設置)。また、ロンドンの大英博物館(British Museum)に保存され、新たに補遺部も含めて撮影され直した敦煌出土スタイン本チベット語文書のマイクロフィルムを全巻購入設置出来たのも大きな収穫といえる。
二自由度運動浮上を可能にする風洞模型用磁気支持装置の開発

空中を不安定運動する物体(航空機・宇宙機・スポーツの変化球など)のまわりの流れを解明するための風洞模型用磁気支持装置を開発する。永久磁石を内蔵した風洞模型を磁場によって浮上保持しつつ、風洞気流中でピッチ角変化と揚力方向並進運動の2自由度自由運動を可能にすることが目的である。それを実現するための磁気回路と制御システムを設計し、その実装と実証を行う。この磁気支持装置が完成したなら、通常風洞では不可能な気流中での物体の2自由度運動が風洞内で実現される。この風洞で流れの可視化実験を行い、気流中物体の不安定運動と気流との相互作用を調べる。
ブラックホール磁気圏の研究

活動的銀河はコンパクトな中心核領域から莫大なエネルギーを放出している興味深い天体であるが、本研究はそのような活発な現象をブラックホール磁気圏という観点から解明しようと試みたものである。本研究においては、一般相対論的磁気流体力学によるプラズマ粒子の運動と磁力線の形状を明らかにするために、磁気圏を次の3つの領域に分割して考察を進めていった。1.プラズマの降着流領域:磁場エネルギーの優勢なブラックホール表面近くでの磁場とプラズマ粒子間の相互作用を明らかにした。つまり、(1)エネルギーと角運動量の輸送が非常に効率よく行われること、(2)そのため、磁気流体波の発生により、ブラックホールへの粒子の落下運動には大きな擾乱が引き起こされること、(3)その擾乱は磁気圏の回転軸方向に集中するので、ジェット的噴出流の発生の引き金となることを示した。2.プラズマの噴出流が伝播する遠方の領域:超相対論的なエネルギーの噴出流は伝播とともに次第に加速され、その流線はジェット的な形状になる。この形状変化が顕著になるための空間的スケールと赤道面上での境界条件が調べられ、ブラックホール磁気圏とパルサー磁気圏の構造の相違が明らかにされた。3.降着流と噴出流の境界領域:磁気圏内へのプラズマ粒子の定常的な供給機構として、大きな電流密度の領域におけるジュール散逸過程というアイデアを提案した。そして、その電流層内における正エネルギーの噴出流と負エネルギーの降着流の湧出、及び、熱流の発生と輻射への転化が起こることを示した。プラズマのジェット流の噴出やX線輻射の放出に関連して、各領域の研究において得られたこれらの知見を総合し、ブラックホール磁気圏の全体的なモデルを構築することは今後の課題として残されている。活動的銀河はコンパクトな中心部領域から莫大なエネルギーを放出している興味深い天体であるが、本研究はそのような活発な現象をブラックホール磁気圏モデルという観点から説明しようと試みるものである。その磁気圏におけるプラズマ過程は極めて多様であるので、今年度においては、一般相対論的磁気流体力学を用い、回転ブラックホールへの磁気流体の降着過程とプラズマ噴出流の伝播過程を重点項目として研究を遂行した。その結果、ブラックホールの質量損失をもたらす磁場優勢な降着流においては、磁場とプラズマ粒子との間に効率の良いエネルギー・角運動量輸送が起きることが明らかにされた。そして、この磁気流体力学的相互作用のために、磁気音波の励起による磁場の微小な揺らぎがプラズマ粒子の運動に大きな変動をもたらすことが見出された。このような磁気圏における擾乱の発達はブラックホールの重力を起因とする一般相対論効果によるものであり、X線輻射の放出などの天体現象における時間変動を説明する手掛かりとなることが期待される。また、磁気圏内における粒子生成を電気抵抗によるジュール散逸過程と考えることにより、境界層領域からの降着流と噴出流の生成機構を説明することに成功した。そして、降着流によるブラックホールの質量エネルギーの損失部分は、結果的に、噴出流のエネルギーと熱輻射放出に転化することが示された。超相対論的なエネルギーを持った噴出流は伝播と共に次第に加速され、その流線はジェット的な形状になる。この形状変化が顕著になる空間的スケールのエネルギー依存性が調べられ、ブラックホール磁気圏とパルサー磁気圏の大局的構造における相違が明確された。これらの研究成果は国際会議における招待講演として発表されており、また、プラズマ・核融合関係の学会誌の解説としても掲載される予定である。前年度に引き続き、活動的銀河の中心核領域における活発な天体現象に対するブラックホール磁気圏モデルの研究を行った。その際、磁気流体力学によるプラズマ粒子の運動と磁力線の形状を明らかにするために、磁気圏を次の3つの領域に分割して考察を進め、前年度において得られた成果をより発展させていった。1.ブラックホール近くのプラズマの降着流

領域:粒子エネルギーと比較して磁場エネルギーの優勢なブラックホールの表面近くでは、磁気音波の励起はプラズマ粒子の運動に大きな擾乱をもたらす。この擾乱の強度の空間分布と伝播を解析し、磁気圏の回転軸方向への磁気音波の集中という現象を見出した。これは回転軸方向に沿ったジェット状の噴出流を引き起こす機構の1つとして興味深い結果である。2.プラズマの噴出流が占める遠方の領域:超相対論的なエネルギーを持った噴出流の遠方への伝播に伴う磁力線の形状変化の解析を進め、特に、磁気中性面をなす赤道面の付近における磁力線の振舞を明らかにした。そして、噴出流のジェット的な構造に対する赤道面上での境界条件を確立した。3.降着流と噴出流の境界領域:磁気圏内へのプラズマの供給機構として、ジュール散逸過程による降着流と噴出流の湧出というアイデアを提案した。今年度においては、ブラックホール近傍からのX線輻射に関連して、その境界層の構造を詳細に調べ、プラズマ粒子の生成に伴う熱流の発生と輻射への転化を評価した。今年度は本計画の最終年度に当たっており、これらの研究成果はいくつかの論文にまとめられていく予定である(一部は既に学会誌等に発表済み)。ただし、各領域について得られた知見を総合し、ブラックホール磁気圏の全体的・統一的モデルを構築することは今後の課題として残されている。