hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
痛みの情報伝達とシナプス可塑性:ラット脊髄後角細胞のin vivoパッチクランプ記録と行動解析

ラット海馬スライス標本を用いた実験で、吸入麻酔薬セボフルランと下降性抑制系の神経伝達を担うノルアドレナリンの、GABA受容体抑制シナプス伝達への相互作用を詳しく検討した。セボフルラン(1.8%,20min)は、シナプス前性に作用して自発GABAシナプス電流の頻度を有意に増加させた。さらに、シナプス電流の下降相を著明に延長させ、GABA受容体の開口時間を延長させることが示唆された。振幅は麻酔薬によって僅かに減少したが、全体としてGABAシナプス電流を著明に増強し、抑制系シナプスの増強が観察された。一方、ノルアドレナリン(10μM)も、GABAシナプス電流の頻度を著明に増加させた。この作用はテトロドトキシンの存在下、あるいはアルファ受容体遮断薬の存在下では消失することから、α受容体を介した介在神経細胞の興奮が関与することが示唆された。しかし、GABA受容体電流カイネチクスへの影響はなかった(Nishikawa K et al.,Brain Research,2005;1039:153-61.)。したがって、これらの二つの薬剤は別な作用機序を介して抑制系の神経伝達を増強した。当初の計画どおり、神経因性疼痛モデルラットを使った電気生理実験のためのセットアップは初年度に完了した。実験装置の土台となる防振台を科研費から購入して、この上に実体顕微鏡と電気生理の装置をセットした。全身麻酔下のラットに気管切開カニューレを挿入し、二酸化炭素濃度や麻酔ガス濃度をモニタリングしながら人工呼吸を行い、脊髄後角単一神経細胞の細胞外電位記録を行って、ニューロンの自発性発火頻度を調べ始めている。すでにラット後肢への各種の侵害刺激においてこの頻度に変化が起こるが、これは臨床使用濃度の吸入麻酔薬イソフルランの存在下でこの頻度が変化することが確認され、安定した記録が可能である。これと平行して、単一ニューロンからの細胞外記録と、脳・脊髄スライスでのブラインド・パッチクランプ法に準じて、脊髄後角ニューロンから全細胞記録にも挑戦しているが、技術的に困難であるため難航している。可能になると、パッチクランプ法は小型の細胞にも適応できるため、これまで記録が困難であった脊髄後角I・II層細胞からの記録も可能になる。膜電位固定下に興奮性シナプス後電流、膜電流固定下に自発性・刺激誘発性の電圧測定をして脊髄後角ニューロンの膜の電気生理学的性質を計測後、各種侵害刺激に対する電圧応答を記録する予定である。また、疼痛モデル動物作成も開始し、不完全神経損傷モデルとしてChungのモデルを作成している。坐骨神経を糸で結さつして、持続的な神経損傷を引き起こすものである。次年度にこれらの動物での電気生理実験を開始する予定である。本研究は、新しい実験手法である脊髄後角細胞からのin vivoホールセルパッチクランプ記録を中心としたシナプス伝達の電気生理学的研究と、個体レベルでの行動学的実験とを組み合わせ、疼痛情報伝達に重要な抑制系受容体チャネルの役割を、動物の行動変化とともにシナプスおよび分子レベルで解析することを目的としている。H14年度予算で購入した防振台の設置により、実体顕微鏡下でも安定したシナプス電流記録が可能となる。H15年度には、吸入麻酔薬セボフルランと下降性抑制系の神経伝達を担うノルアドレナリンの、GABA受容体を介した抑制シナプス伝達への相互作用を検討した。セボフルラン(1.8%,20min)はシナプス前生・後性の両方に作用してGABAシナプス電流を著明に増強した。一方、ノルアドレナリンは、アルファ受容体を介して介在神経細胞を興奮させ、GABAシナプス電流の頻度を著明に増加させた。しかし、シナプス後性、GABA受容体への作用は観察されなかった。また2剤併用下では、それぞれ独立してGABA電流増強作用を有することが判明した。これらの結果から、両薬剤の存在下ではGABAシナプス伝達のみならず、セボフルラン使用時の麻酔深度にも影響があることが示唆された。最終年度は、各種ニューロパシックペインモデル動物の脊髄神経細胞における興奮性および抑制性シナプス電流に焦点を当てて、疼痛治療薬として可能性の高い薬剤のシナプス伝達への影響について検討予定である。

本研究の目的は、麻酔作用・疹痛情報伝達に重要な抑制系受容体チャネルの役割を、動物の行動、シナプスおよび分子レベルで解析することである。H16年度には、吸入麻酔薬セボフルランと下降性抑制系の神経伝達を担うノルアドレナリンの、GABA受容体を介した海馬標本抑制シナプス伝達への相互作用を詳しく検討した。セボフルラン(1.8%,20min)は、シナプス前性に作用して自発GABAシナプス電流の頻度を有意に増加させた。さらに、シナプス電流の下降相を著明に延長させ、GABA受容体の開口時間を延長させることが示唆された。振幅は麻酔薬によって僅かに減少したが、全体としてGABAシナプス電流を著明に増強し、抑制系シナプスの増強が観察された。一方、ノルアドレナリン(10mM)も、GABAシナプス電流の頻度を著明に増加させた。この作用はテトロドトキシンの存在下、あるいはアルファ受容体遮断薬の存在下では消失することから、a受容体を介した介在神経細胞の興奮が関与することが示唆された。しかし、GABA受容体電流カイネチクスへの影響はなかった(Nishikawa K et al., Brain Research,2005 in press)。したがって、これらの二つの薬剤は別な作用機序を介して抑制系の神経伝達を増強した。次に、ラットの脊髄神経細胞における興奮性および抑制性シナプス電流をin vivoパッチクランプ法を用いて調べ、プロポフォールの全身投与による影響を調べた。プロポフォール(5mg/kg)は、自発性GABA電流の頻度を減少させ、さらにGABA電流のdecayphaseを延長させたが、全体としてはGABA電流charge transferへの影響は少なかった(Takazawa et al., The Seventh International Conference on Basic and Mechanisms of Anesthesia at Nara,2005)。
非線形偏微分方程式の適切性と解の分類理論の解明

非線形偏微分方程式は,自然科学のみならず,工学,医学,経済学,情報学の様々な場面で基礎となる.それゆえ,方程式のモデル化の正当性や解の性質を研究することは,上記学問領域の発展に必要不可欠である.与えられたデータから,解の性質を決定することは,微分方程式研究の目標であり,これが達成されると現象の予測が可能となる.しかし,非常に単純な場合のみ,これが達成されている.本研究では,様々な解析学を踏襲して,方程式のモデル化の正当性や解の振る舞いに関する重要未解決問題に挑戦する.非線形偏微分方程式は,自然科学のみならず,工学,医学,経済学,情報学の様々な場面で基礎となる.それゆえ,方程式のモデル化の正当性や解の性質を研究することは,上記学問領域の発展に必要不可欠である.与えられたデータから,解の性質を決定することは,微分方程式研究の目標であり,これが達成されると現象の予測が可能となる.しかし,非常に単純な場合のみ,これが達成されている.本研究では,様々な解析学を踏襲して,方程式のモデル化の正当性や解の振る舞いに関する重要未解決問題に挑戦する.
中年期の無配偶女性が抱える高齢期に向けた貧困リスク

現代の日本社会において中高年期を無配偶で過ごす女性が増加し、その貧困率の高さが各種の統計調査によって明らかにされている。だが、この問題に対する研究関心は低く、無配偶女性の貧困が、なぜ、どのように生じるのかについての研究は進展していない。そこで本研究は、中年期の無配偶女性を対象として(1)就労、家庭生活、家族関係の実態を把握し、(2)これらの経済面・時間面・社会関係面の困難との関係を明らかにし、彼女らが潜在的に抱える高齢期の経済的な貧困リスクを追究することを目的とする。研究対象の中年無配偶女性は、生涯未婚者(50歳時点で一度も法的な結婚経験がない人)、離別者(子ども有り・無し)、非婚のシングルマザーである。研究期間は4年間を想定し、2018年度はまずインタビュー調査によって、生活の実情を、仕事と家庭内役割、定位家族との関係から詳細に把握した。2018年度に実施したインタビュー調査は、4060歳代のシングル女性を対象に、これまでのキャリア、現在の就業状況と収入の水準、居住形態、親やきょうだいとの関係性、家族・親族以外のネットワークの保有状況、今後の生活設計について半構造化面接を実施した。調査対象者は12名、首都圏在住であり、インタビュー時間は一人当たり約2時間であった。現在はインタビューの逐語録の作成を終了し、分析を開始している段階である。分析開始段階ではあるが、調査対象者において、シングルに至るまでの婚姻やパートナー関係は生涯未婚者・離別者・死別者・事実婚と多様で、そのような経歴の違いにより、現在保有している資源や親との関係性、今後の生活設計は異なる様子が確認でき、将来の生活リスクの内容・程度も異なる様子が確認できた。本研究は4年間を計画しており、初年度2018年度は、2019年度に予定している量的調査の実施のための準備として、インタビュー調査を実施する予定であった。研究業績の概要に示したように、2018年度は経歴の異なるシングル女性のインタビューを実施することができ、それらのインタビューを分析することで2019年度の量的調査の実施に向けた準備となるため、本研究はおおむね順調に進展していると評価できる。2019年度は質問紙調査の準備と実施期間として、サンプリング案、調査票の作成とWeb調査を実施する。実査後は、調査データのクリーニング後に、記述統計分析、クロス集計を実施する。具体的な予定は以下の通りである。1サンンプリング、質問項目の策定:4月-9月-質問票については、申請者の大学院時代の研究室におけるポスドクのネットワークや専門家ネットワークを利用して適宜助言をもらい、良質な調査ができるような準備を行う。2Web調査の実施:10月ーWebモニターを有する調査会社に依頼し、国勢調査や就業構造基本調査の結果を踏まえてサンプルを割り付けし、調査対象者の代表性を確保できるような工夫を行う。ー調査地域:無配偶単独世帯が多い首都圏・関西圏など大都市を中心とするーサンプル・サイズ:1500名、3データのクリーニング:11-12月、4記述統計分析とクロス集計:1-3月、5インタビュー調査の研究成果の発信として、『日本家政学会誌』『家族関係学』などへの投稿を計画している。

実査後は、調査データのクリーニング後に、記述統計分析、クロス集計を実施する。具体的な予定は以下の通りである。1サンンプリング、質問項目の策定:4月-9月-質問票については、申請者の大学院時代の研究室におけるポスドクのネットワークや専門家ネットワークを利用して適宜助言をもらい、良質な調査ができるような準備を行う。2Web調査の実施:10月ーWebモニターを有する調査会社に依頼し、国勢調査や就業構造基本調査の結果を踏まえてサンプルを割り付けし、調査対象者の代表性を確保できるような工夫を行う。ー調査地域:無配偶単独世帯が多い首都圏・関西圏など大都市を中心とするーサンプル・サイズ:1500名、3データのクリーニング:11-12月、4記述統計分析とクロス集計:1-3月、5インタビュー調査の研究成果の発信として、『日本家政学会誌』『家族関係学』などへの投稿を計画している。
磁気多極子秩序相及びスピ液体相の理論的特徴付けと実験検出方法の提案

研究課題の目標は「多極子秩序のような複数演算子の積で定義される秩序やスピン液体などの検出しにくい多体状態をいかに特徴付けするか」「このような検出しにくい新しい状態がどのような系で実現するか」という問いに解答を与えることであった。研究代表者は、磁性体と冷却原子系を対象として、この問いについて理論研究を遂行した。特に磁気フラストレーションをもつJ1-J2スピン1/2鎖模型についての成果が中心的結果である。この模型に現れるベクトルカイラル秩序、ダイマー秩序などの多様な相構造を明らかにし、また磁場中で実現する磁気多極子液体相を特徴づける現実的実験手段として、核磁気共鳴の緩和率の温度磁場依存性と中性子散乱スペクトルのピーク位置の磁場依存性の測定が有効であることを明らかにした。本研究課題の大きな目標は「磁気多極子、カイラル、ダイマー秩序のような特徴付けしにくい状態を検出する有効な実験方法を提示する」「それらの状態がどのような系で生じ得るかを明らかにする」である。これに関連した本年度の研究成果として以下の4つが挙げられる。(1)マルチフェロイクスLiCu_2O_2の電磁波応答の理論、(2)有機系モット絶縁体の光学伝導度の精密評価、(3)強磁性zigzagスピン鎖の基底状態相図の決定、(4)2成分ボース・フェルミガスの強結合領域強磁性相の理論。これらの中で(1)(2)について以下で説明する。(1)近年、電気分極と磁性が強く結合し、磁気転移と同時に分極が現れる強誘電磁性体(マルチフェロイクス)が次々と発見され精力的に研究されている。磁性と誘電性の静的な関係は微視的に説明されているが、光学応答で検出される磁気励起の理論は開発途上にある。そこで我々は最も単純なマルチフェロイクスとしてスピン1/2のLiCu_2O_2に焦点を当て、その光学応答を解析した。得られた電磁波とNMRスペクトルは実験結果と整合しており、スペクトルピークが磁気励起由来であることを強く示唆している。(2)マルチフェロイクスの研究をきっかけとして、モット絶縁体における光学応答が注目を集めている。光学応答で観測される磁気励起は多くの場合スピン1をもつマグノンであるが、1次元量子磁性体のスピン液体状態では励起がスピン1/2のスピノンで支配されている。そこで我々はパイエルス不安定性をもつ1次元有機系モット絶縁体TTF-BAに着目し、その光学伝導度を共形場理論とForm factorの方法を用いて精密に評価した。その結果、パイエルス転移温度以上ではギャップレスのスピノン対の連続スペクトルが現れ、転移温度以下ではギャップを持つシングレット励起のピークが現れること明らかにした。1.近年最近接相互作用J_1と次近接相互作用J_2をもつJ_1-J_2スピン1/2鎖で記述できると考えられる擬1次元銅酸化物磁性体が、マルチフェロイクスまたはフラストレート磁性体として活発に研究されている。特に最近の理論解析によりJ_1-J_2スピン鎖に磁場を加えると磁気多極子液体状態が現れることが示された。この多極子相の秩序変数を直接観測するのは大変難しい。そこで我々は直接観測の代わりに核磁気共鳴緩和率1/T_1の磁場温度依存性に多極子相としての特徴が現れることを予言した。実際に場の理論と数値解析に基づく精密な1/T_1の計算の結果、予言の正当性を定量的に明らかにした。この1/T_1による方法は上記銅酸化物の多極子相を検出する際非常に有効であると期待できる。2.単純なフラストレート磁性体の1つである3本鎖スピンチューブの磁化過程に注目し、特に1/3磁化プラトー状態の解析を行った。その結果、鎖間結合に歪みを加えて2等辺三角形型の結合に変えるとプラトー状態(つまりスピンギャップ)を保ちながら鎖方向にスタッガードな磁化をもつ相へ量子相転移が生じることを明らかにした。3.ダイマー化したスピン1/2鎖の励起ギャップを数値対角化法で評価し、それを有効理論である可積分のsine-Gordon模型と比較することで、ダイマー化していない一様なスピン1/2鎖の有効理論のボソン化公式の振幅を決定する方法論を構築した。この結果や方法は様々な1次元系(スピン系、電子系、冷却原子系など)に応用可能である。本研究課題の目標として「スピン演算子の積などで定義される検出困難な秩序状態を効果的に特徴付ける方法の提案」「そのような多スピン秩序が実現する現実的な系の提案」が挙げられる。

今年度、この目標と関連し1,空間異方的磁性体における磁場誘起ネマティック相、2,量子スピン鎖のラマン散乱、3,スピンチューブ模型の磁化プラトー領域における新しい相、の3つの研究において成果を得ている。以下1,2についてまとめる。1,近年、一連の擬1次元銅酸化物フラストレート磁性体(LiCuVO4など)が、マルチフェロイクスとして、または新しい多極子秩序相を示す舞台として、注目を集めている。これらは全て最近接強磁性結合J1と次近接反強磁性結合J2を持つJ1-J2スピン鎖構造を有しており、J1-J2鎖はこれら磁性体を記述するミニマル模型と考えられている。我々は、磁場中のJ1-J2スピン鎖に対する有効理論に基づいた場の理論と数値計算の戦略を融合し、弱い3次元結合を加えたJ1-J2鎖結合系の温度磁場相図を完成させた。鎖間結合の種類に依存しながら低磁場領域でスピン密度波相が、高磁場側でネマティック(4極子)相が現れることを定量的に明らかにした。2,ラマン散乱は、磁性体のダイナミクスを調べる強力な方法の1つである。磁気秩序状態におけるラマン散乱の理論は20世紀に確立しており、2マグノン励起が観測されることが知られている。一方1次元磁性体では,秩序相の代わりにスピン液体がしばしば現れ、そこではマグノンの代りにスピノンやその束縛状態が低エネルギー励起を支配する。このような量子状態に対するラマン散乱の理論は発展途上にあったが、我々は場の理論、厳密解、数値解析の方法を組み合わせることで1次元磁性体のラマン散乱スペクトルを定量的に評価し、磁性体の空間構造や相互作用の種類とスペクトルの関係を明らかにした。
C.elegansの後期発生における制御機構

線虫C.elegansの後期発生における制御機構を解明するために、1)フッ素イオン耐性変異、2)clr-1様変異、3)hch-1変異について研究した。1)フッ素イオン耐性で孵化後の成長が遅い変異をもつ遺伝子は、3つある。このうち、flr-3遺伝子の全長cDNAを分離し、塩基配列を決定した。この遺伝子がコードする蛋白質は、タンパク質キナーゼと広範囲にホモロジーがあるが、典型的なATP結合部位の配列がないので、新しいキナーゼかキナーゼ様蛋白質らしい。ノザン解析では、上述の全長cDNAに対応するmRNA1本のみが検出され、以前に2種類のcDNAが得られていたのは、クローニングのア-ティファクトであることがわかった。また、抗体とlacZ融合遺伝子を作り、表現部位決定実験の準備をした。2) clr-1様表現型の変異(腸と体壁の間に隙間ができる幼虫致死変異、シグナル伝達関連の変異に多い)の1つ、let(ut102)の全長のcDNAクローンを得た。これにコードされるタンパク質は疎水性で、膜タンパク質と思われるが、既知のタンパク質との類似性はなかった。3)卵殻のタンパク質部分が分解されず、孵化後の神経芽細胞の移動方向が変わる変異hch-1の遺伝子とcDNAをクローニングした。現在、塩基配列を決定中であるが、金属プロテアーゼのモチーフが既に見つかっている。遺伝子産物はプロテアーゼで、卵殻とおそらく細胞外マトリックスの両方に働いていると思われる。
ミオシン1Eは細胞形態の制御に関与する分子である

ミオシン1EはTail Homology(TH)2領域を介してホスファチジルイノシトール(4,5)二リン酸[PI(4,5)P2]、あるいはPI(3,4,5)P3と結合し、モータードメインを介してアクチンフィラメント上を移動することで、細胞運動先端部位における細胞形態を調節することを見出した。また、ミオシン1EのTH2領域に結合する新規タンパク質としてSH3P2を見出し、それがミオシン1Eの機能調節因子である可能性を提示した。1.ミオシン1E結合分子の同定抗ミオシン1E抗体を用いた免疫共沈法、およびGST pulldown法によってミオシン1Eと特異的に結合する分子の同定を進めた結果、分子量約100、70、および60kDaのタンパク質が結合する可能性を見出した。現在、各タンパク質についてMALDI-TOFを用いて分子同定を進めているところである。一方、ミオシン1Eが各種リン脂質と結合する可能性について検討した結果、それはフォスファチジルイノシトール(PI)(4,5)二リン酸[PI(4,5)P_2]、およびPI(3,4,5)P_3と直接結合するが、PI(4,5)P_2の方により高い親和性を持つこと、また、その結合にはミオシン1EのTail Homology(TH)2ドメインが必要であることを見出した。2.ミオシン1Eの細胞内動態と細胞形態についてMKN1細胞にGFP融合ミオシン1E、あるいはその各種欠失変異体を発現させた後に、細胞を血清で刺激して、それらの細胞内動態、および細胞形態が如何に変化するかを比較検討した。その結果、ミオシン1Eは血清刺激のない状態では核周辺部位にドット状に局在するが、それにはTH2ドメインが必要であること、一方、ミオシン1Eは血清刺激に応答して細胞周辺部位の細胞膜ラッフリング領域に速やかに局在するが、それにはモータードメインからTH1ドメインの領域が必要であることを明らかにした。なお、モータードメインを欠失した変異体はドット状の局在を示すもののラッフリング領域への局在は認められないが、それを発現させた細胞では、血清刺激に応答した細胞の形態変化が有意に阻害されることを見出した。1.ミオシン1E結合分子の同定:免疫共沈法、あるいはGST pulldown法を用いてミオシン1Eと特異的に結合する分子の同定を進めた結果、SH3ドメインを有する分子量約26kDaのタンパク質SH3P2を見出した。また、SH3P2はミオシン1EのTail Homology(TH)2ドメインに結合すること、それによってミオシン1Eとホスホイノシタイドとの結合を抑制する可能性を見出した。2.ミオシン1Eの細胞内動態について:前年度の解析より、MKNI細胞においてミオシン1Eは血清等の細胞外刺激に応答して細胞周辺部位の細胞膜ラッフリング領域に速やかに局在することを見出している。そこで、ミオシン1Eの細胞内動態に及ぼすSH3P2の影響を検討した。その結果、SH3P2を発現させた際には、細胞外刺激に伴うミオシン1Eの細胞膜ラッフリング領域への移行が阻害されることが明らかとなった。3.ミオシン1Eによる細胞形態制御の分子機構: GFP融合ミオシン1E、あるいはその各種欠失変異体を発現させた際に細胞形態が如何に変化するかを比較検討したところ、MKNI細胞ではミオシン1Eの過剰発現によって葉状仮足形成の亢進に伴い細胞面積が増大すること、また、それにはミオシン1EのTH2領域が必要であることを見出した。なお、SH3P2を発現させた場合には細胞の伸展が抑制された。本研究により、ミオシン1EはTH2領域を介してホスファチジルイノシトール(4, 5)ニリン酸[PI(4, 5)P_2]、あるいはPI(3, 4, 5)P_3と結合することで細胞膜ラッフリング領域における細胞形態の変化を制御すること、また、SH3P2はミオシンIEの「Negative regulator」として機能する可能性を見出した。
アクティブソフトウェアの開発環境の構成に関する研究

新しい情報システムには、機能が高度で大規模になる一方で、開発期間の短縮化が要求されている。本研究では、この問題に対して、アクティブソフトウェア(Active Software)の考えに基づいて、大規模で安全なシステムの新しい設計法を確立すること、その開発環境を構成することを目指している。三年間の研究の結果、次のように、安全で柔軟な構成をもつソフトウェアの新しい設計方法と、それに適したプログラミング環境およびコンピュータアーキテクチャの総合的な基盤のひとつを実現した。(1)環境の変化に対応して常に安全に稼動するソフトウェアに適したアルゴリズムの開発と設計法仕様に添って安全に実行することを保証する事前条件・事後条件に加えて、予想していない状況に対応する事前チェック・事後チェックによる記述を導入し、それに合わせたアルゴリズムの設計法を研究した。いずれも、起動条件を備えた「能動関数」によって表現し構成している。(2)アクティブソフトウェアの設計解析法とその記述の言語処理系の開発目的とするソフトウェアの動作を解析した結果を状態遷移図あるいはπ計算式で表現する。それを能動関数によるプログラムの枠組みに変換するツールと、そこから、CおよびC++に変換する言語プロセッサを連結して、ソフトウェアの実装の支援をする流れを実現した。これは、イベント駆動型の形式になっている。これにより、ソフトウェアの仕様の変更に伴って、プログラムの構成を変更することを行い易くする基盤を与えている。また、関数の呼び出し関係のリストを出すこと、実行時の呼び出し状況を追跡できるようにすることで、プログラムの構成と実行をわかり易くしている。(3)アクティブソフトウェアを実行する可変構造ハードウェア環境アクティブソフトウェアでは、能動関数の起動条件となるイベントの検出方法が実行の効率に大きく影響する。そのため、プログラムに応じて、イベントの検出や例外条件の検出を常に監視する再構成可能なイベント駆動型の新しいコンピュータアーキテクチャの構成や、配線を柔軟に変更できるプロセッサ配列の構成について検討を進め、設計した回路の評価を行った。三年間の、これらの成果を踏まえて、更なる研究を進め、柔軟で安全に走行するソフトウェアの構成、新しいプログラミング環境とそれに適したコンピュータアーキテクチャの統合的な開発を目指す。新しい情報システムには機能の高度化、大規模化、開発期間の短縮化が要求されている。本研究では、この問題に対して、アクティブソフトウェア(Active Software)の考えに基づいて、新しい大規模なシステムの設計法を確立することを目指している。本年度はこれまでの検討を基にして、次の点の研究を進めた。(1)アクティブソフトウェアに適したアルゴリズムの開発と設計法具体的な問題を対象として、アクティブソフトウェアの構成法を検討し、能動関数および能動関数の配列による記述を導入した。とくに、ソフトウェアが常に安全に稼働することを基本の目標に置いた。(2)アクティブソフトウェアの記述法と言語処理の方式能動関数を含んだプログラムを、CおよびC_<++>に変換する言語プロセッサを実現した。これにより、逐次実行、並列実行のプログラムを柔軟に構成できるようになった。また、分散実行に対応するように、移動するプログラムの環境の検討を進めた。(3)アクティブソフトウェアを実行するハードウェア環境アクティブソフトウェアでは、能動関数の起動条件の検出方法が実行の効率に大きく影響する。そのため、起動条件の検出をハードウェアで実現する新しいコンピュータアーキテクチャの構成について検討を進めて、判定する条件を文脈毎に書き換え可能なハードウェアで実現するアーキテクチャを提案した。(4)その他、関連する問題として、アクティブデータベースの機能と実現方式について研究した。データベースシステムが、真にアクティブにデータを収集して、必要なところに配布するための問題点を検討した。これらの成果を踏まえて、更なる研究を進め、新しいプログラミング環境とコンピュータアーキテクチャの統合的な開発を目指す。

新しい情報システムには、機能が高度で大規模になる一方で、開発期間の短縮化が要求されている。本研究では、この問題に対して、アクティブソフトウェア(Active Software)の考えに基づいて、大規模で安全なシステムの新しい設計法を確立することを目指している。平成16年度は、2年目として、昨年までの研究を基にして、次の点の研究と実験を進めた。1アクティブで安全なソフトウェアに適したアルゴリズムの開発と設計法ソフトウェアが常に安全に稼働することを基本目標に置いて、実行中の事前条件・事後条件に加えて、事前チェック・事後チェックによる記述を導入し、それに合わせたアルゴリズムの設計法を研究した。2アクティブソフトウェアの記述法と言語処理の方式能動関数を含んだプログラムを、CおよびC++に変換する言語プロセッサを実現した。言語プロセッサによる変換の結果、関数の呼び出し関係のリストを出すこと、実行時の呼び出し状況を追跡することができる。これにより、アクティブソフトウェアの構成と実行のわかり易さが向上した。3アクティブソフトウェアを実行する可変構造ハードウェア環境アクティブソフトウェアでは、能動関数の起動条件の検出方法が実行の効率に大きく影響する。そのため、プログラムに応じて、起動条件の検出や例外条件の検出を再構成可能なハードウェアで実現する新しいコンピュータアーキテクチャの構成について検討を進め、設計した回路の評価を行った。4ソフトウェアの実行の安全性と実行の確実性を保証するハードウェア環境ソフトウェアが外部からの侵入に犯されていないこと、確実に実行したことを保証するには、ソフトウェアの機能だけでは充分に実現できない。そのような機能を備えた新しいコンピュータアーキテクチャの方式を検討して、回路の設計を進めた。性能評価と実現について問題が残っている。これらの成果を踏まえて、更なる研究を進め、ソフトウェアの新しい設計方法とそれに適したプログラミング環境およびコンピュータアーキテクチャの統合的な開発を目指す。
人工生命と社会構造生成のシミュレーション

Eric Silvermanの採用が11月の21日までであったので、この実施報告書は2009年の4月から11月に関するものである。彼は、2年間にロボット実験に参加する一方で、その背後の人工生命の構成論的なアプローチに関する哲学的な論考も行なってきた。この短い期間には2年間のポスドクの総まとめとして、人工と自然のシステムがもつ頑強性(ロバストネス)に関して論をすすめ、それをEricがここに来る以前に展開していた生態系のモデル研究におけるアプローチと対比しながら論文としてまとめあげた。それを国際会議でも発表、好評を得ている。この新しいロバストネスの考えは、単なる線形安定性や構造安定性とは異なり、システムがメカニズムとして環境と相互作用しながら獲得するものである。これを具体的な実験結果(自分で動き回る油滴の化学実験や、音や光をターゲットとして探索するロボット)をベースに理論化しようとこころみた。油滴の実験では、無水オレイン酸が高アルカリ水溶液と相互作用することで生まれる油滴が、内部に渦構造をつくり出すことで化学反応を安定に長く保たれることが発見された。音と光のセンサーを持たせたロボットが音源/光源を探索する実験では、わずかな音センサーへのノイズが2つのセンサーの協調をうながし、かえってロバストになることを示した。これらの2つは、ロバストネスを少数自由度の力学系的な性質ではなく、むしろオープンなシステムの性質として提示したという意義がある。この油滴やロボットの実験の成果は、mobiligenceという国際会議で発表している。また全体の議論を2009年の任期終了間際に、complex'09という会議で、より一般的なロバストネスの議論を発表し、その後優秀な論文として国際誌に受理されている。私が来日したのは2007年の11月末である。わずか4ケ月ではあるが、それなりに仕事をすすめることができた。まず日本の研究集団との交流を目的として、3月に広島大学の西森拓教授、大阪大学サイバーセンターの時田恵一郎准教授、京都大学の下原教授のところでのセミナーを行った。またそのあとで九州大学の厳佐教授のところでセミナーを行った。こうした各地の大学を訪問し、背セミナーをして交流を持つということは推進して行くつもりである。つぎに研究課題である社会科学におけるシミュレーションの役割、については研究をすすめ、ひとつを今度8月に行われる人工生命の国際会議に投稿した。特に社会ネットワークにおける情報の流れについて目下研究中である。これに加えて池上准教授といくつかの新しい研究を始めている。まずロボットのプロジェクトを開始し、人工生命の概念に基づいた新しい自律的なロボットについて研究を発展させている。このロボットはZMPのミューロにつづいて、LegoマインドストームのNXTを使った、ちなみにこのNXTは非常に柔軟な形状をロボットにもたせることができるので知られているが、新しい研究に着手している。特に美大の学生と一緒にロボットの環境の新しいデザインを手がけ、これによって生物の自律性、身体性、社会的相互作用に関し新しい知見が得られるものと考えている。最後に、科学を一般に広く普及する科学者のリーチング活動に強く興味を持っている。池上准教授のこの方面での功績をもとに、人工生命と複雑系の考えをより広い聴衆に伝えることができると考えている。この活動の一端として、われわれの仕事を広く一般の聴衆へと伝え、いろいろなパブリックトークや議論、フォーラムなどを他の分野の人たちと取り交わせることを期待している。本年度は2つのことで非常に進展があった。1)人工と自然のシステムにおけるロバストネス(頑強性)について論をすすめ、国際会議で発表することができた。特に生物システムのロバストネスは、数学的な安定性とは異なり、メカニズムを持って獲得しているものである。たとえば、ホメオスタシスを使った安定性は、微小なノイズに対する応答とは異なるものである。また以下の2)とも関係するが、オープンな環境で自己の境界をつくることで、個体を支える仕組みについても議論した。このロバストネスについて、自律運動する油滴の実験や、ロボットの実験の例を用いて議論し、論文にまとめた。2)オープンな環境での行動の組織化。これまでのロボット研究は閉じた簡単な空間での、迷路をとく問題であった。ここでは一般の部屋の中をロボットを動き回らせて、それを学習することで運動のパターンをつくりあげる。このロボットは、多重センサーのネットワークにHebbian学習を導入し、Legoロボットにプログラムして行なっている。この実験を現在進めているところである。これら以外にも、サイエンスとアートの関係あるいは化学者のアウトリーチング活動としての科学的知識の広報について学会報告をした(また今年度の夏にも国際会議で報告予定である)。また生態系システムの研究を例に、モデルアプローチの優位性と限界について議論し論文にしている。

これを具体的な実験結果(自分で動き回る油滴の化学実験や、音や光をターゲットとして探索するロボット)をベースに理論化しようとこころみた。油滴の実験では、無水オレイン酸が高アルカリ水溶液と相互作用することで生まれる油滴が、内部に渦構造をつくり出すことで化学反応を安定に長く保たれることが発見された。音と光のセンサーを持たせたロボットが音源/光源を探索する実験では、わずかな音センサーへのノイズが2つのセンサーの協調をうながし、かえってロバストになることを示した。これらの2つは、ロバストネスを少数自由度の力学系的な性質ではなく、むしろオープンなシステムの性質として提示したという意義がある。この油滴やロボットの実験の成果は、mobiligenceという国際会議で発表している。また全体の議論を2009年の任期終了間際に、complex'09という会議で、より一般的なロバストネスの議論を発表し、その後優秀な論文として国際誌に受理されている。
作物の土壌病菌阻止物質に関する研究

1.Pseudomonasaeruginosa北海道のアズキ畑土壌から採集した菌のS-7株について、アズキ立枯病菌Fusarium oxysporum FA-3に対する成育抑制作用を検出した。菌のメタノール抽出物をTLC上に展開し、立枯病菌をシードしたプレート上にそのTLCを伏せて培養することで抑制物質がどの位のRf値をもつか調べる方法により3個の活性物質を単離した。これらはスペクトル等から既知物質であるヘミピオシアニン、クロラフィン、フェナジン-1$カルボン酸と同定された。これらはF.oxysporumの発育をそれぞれ100、200、200μg/mlの濃度で阻止した。実際の農業に於いて、これらを使用するアズキ立枯病の抑制研究はその後北海道農業試験場で行われている。2.Pseudomonas cepaciaアズキ畑土壌より単離したP.cepacia B-17株についてF.oxysporumに対する成育抑制作用を認めた。前項と同様の方法で単離した活性物質は3.13μg/mlの最小阻止濃度を示した。スペクトル等により活性物質はピロルニトリンと同定された。また別の土壌から採取したRB425株からはRhizoctonia solani、Verticillium darlialに対して強い抗菌性を示すものが得られたが、活性物質はピロールニトリンとプシューダンの一つの2-heptenyl-3-methyl-4-quinoliolとわかった。また別の株からは2-nonenyl基のついた別のプシューダンが得られた。これらはAgrobacterium tumefaciens、Corynebacterium michigenese、Erwiniacarotovora、Dseudomonassolan acearum、Xanthomonas oryzaeに対し成育阻害活性を示したが、殊にnonenyl-pseudaneが全般に活性を示した。1.Pseudomonas cepaciaアズキ畑土壌より採取したRBー425株からピロカテコールと共に得られた抗菌活性物質は塩化鉄により紫褐色を呈しNMRとIRから分子内水素結合をしたフェノール性水酸基;アルデヒド基及び4個の連続した芳香族水素の存在が予想された。MSスペクトルよりはイオウの存在が示唆され、分子式C_<10>H_7NO_2Sをもつものと考えられた。イオウの性格についてはNMRからチオール,チオエステルが否定されチオフエン,チアゾール、イソチアゾールの可能性が残された。スペクトルを総合的に判断することで結局2ー(0ーヒドロキシフェニル)ー4ーホルミルチアゾールと推定した。文献検索による本化合物はすでに同種の菌から得られていることがわかり、スペクトルデータは完全に一致した。2.Pseudomonasaeruginosa畑の土壌から採集した菌のSー7株について、アズキ立枯病菌Fusarium oxysporum FAー3に対する生育抑制作用を検出した。これらはスペクトル等から既知物質であるヘミピオシアニン、クロラフィン、フェナジンー1ーカルボン酸と同定された。
自殖性普通ソバを利用したゲノム育種研究基盤整備

本研究では、ソバにおいてゲノム情報を利用した高付加価値品種育種の短期育成体系の確立を目指した。まず実験モデル系統として極矮性自殖性フツウソバ(k-chibi)を単離し、その変異原因をブラシノステロイドホルモン生合成系の触媒酵素あることを明らかにした。またk-chibiと適度に多型を示す自殖性系統(No.420)間に由来するF2集団よりRILs(組換え自殖系統)を育成した。さらにF2 92個体を供試し、k-chibiおよびNo.420ともに8連鎖群に収束されるDNA連鎖地図を作成した。本申請研究では、ソバにおけるゲノム情報を利用した付加価値の高い品種の短期育成体系の確立を目指す。これまでに申請者は、カナダ・ケイド研究所と共同で本来他殖であるソバに自殖性を導入した多数の系統を保持している。また、ゲノム研究に必須なBACライブラリーや発現遺伝子ライブラリーの整備も進めている。申請研究ではこれらの資源と豊富なソバ植物遺伝資源を活用すべく、有用育種形質の生理的あるいは遺伝的評価を実施するための標準実験モデル系統と遺伝解析集団の開発を行う。具体的には、ソバ自殖系統に見出された極矮性系統を実験モデル系統として用いるべく矮性化原因を分子レベルで特定する。さらに、本系統と適度な遺伝距離を示す自殖系統とのF2育成も進めており、本世代においてDNA連鎖地図を作成する。DNAマーカーには、京都大学より譲渡して頂いたSSRマーカーとAFLPマーカーを用い基本連鎖地図を作成し、新たに発現遺伝子に由来するSNPマーカーを開発する。作成した連鎖地図をソバ染色体への関連付けを行う。最終的には、F2各個体から自殖種子を採取することで染色体のほぼ全体がホモ化した組換自殖系統の作成し遺伝解析のための研究基盤構築を目指す。本申請研究では、ソバにおいてゲノム情報を利用した高付加価値品種の短期育成体系の確立を目指す。目的達成のため、申請者はソバ属植物遺伝資源より極矮性を示す自殖性普通ソバを単離した。本系統は小スペースで育成可能等、実験モデル系統としての特性を有している。そこで当該年度は、大きく1:極矮性化の原因遺伝子の特定、2:標準遺伝解析集団の育成とDNA連鎖地図作成の研究を実施した。それぞれの成果を以下に記す。1:極矮性化の原因遺伝子特定本研究で供試する極矮性系統は、植物体全長が7cm程度と非常に強い矮性を示す。その形態的特徴から、矮性化の原因が植物ホルモンの生合成あるいは受容に関わる変異であることが推測されたため、ブラシノライドとジベレリンに対する反応性を調査した。その結果、本変異体はブラシノステロイドの合成に関わる変異体であると推定され、デオキソカスタステロンからカスタステロン、カスタステロンからブラシノライドを触媒するBRox2(CYP85A)(酵素遺伝子)に変異を有すことを明らかとした。本成果は、ソバ属植物の実験モデル系統作出に寄与するばかりでなく、植物ブラシノステロイド生合成系の解釈にも新たな知見を与えるものである。なお本成果は、論文としても投稿準備中である。2:標準遺伝解析集団の育成とDNA連鎖地図作成極矮性系統と適度に多型を示す自殖性系統(420)間に由来するF2集団よりRILsを育成中である。現在までに、自殖4世代目が150系統育成されている。また、DNA連鎖地図もAFLPマーカーを中心にSSRおよび発現遺伝子をベースとしたSNPsマーカーにより作成中である。また、遺伝情報によらない表現型変異の原因であるゲノムのエピジェネティックな変異に関わる遺伝子座の同定にも成功しており、当該遺伝子座のマッピングもあわせて行っている。これらのマーカーを配置したDNA連鎖地図は、ソバのゲノム育種を展開する上で重要農業形質の迅速マッピングに大きく寄与する。これまでに申請者は、実験モデル系統としてソバ属植物遺伝資源より極矮性を示す自殖性普通ソバを単離した。さらに本系統を片親とした標準遺伝解析集団を育成した。当該年度は、大きく1 :極矮性化の原因の特定、2 :標準遺伝解析集団によるDNA連鎖地図作成の研究を実施した。1 :極矮性化原因の特定本研究で供試する極矮性系統は、ブラシノステロイドの合成に関わる変異体であると推定され、デオキソカスタステロンからカスタステロン、カスタステロンからブラシノライドを触媒するBRox2(CYP85A)(酵素遺伝子)に変異を有すことを明らかとした。当該遺伝子が座上するゲノム領域を調査し、変異原因が第一イントロンに挿入された556bpの余剰配列に起因することを明らかとした。

本成果は、ソバ属植物の実験モデル系統作出に寄与するばかりでなく、植物ブラシノステロイド生合成系の解釈にも新たな知見を与えるものである。なお本成果は、論文としても投稿準備中である。2 :標準遺伝解析集団によるDNA連鎖地図作成極矮性系統と適度に多型を示す自殖性系統(420)間に由来するF2集団よりRILsを育成中である。現在までに、自殖6世代目が150系統育成されている。また、DNA連鎖地図もAFLPマーカーを中心にSSRおよび発現遺伝子をベースとしたSNPsマーカーにより作成中である。また、遺伝情報によらない表現型変異の原因であるゲノムのエピジェネティックな変異に関わる遺伝子座の同定にも成功しており、当該遺伝子座のマッピングもあわせて行っている。これらのマーカーを配置したDNA連鎖地図は、ソバのゲノム育種を展開する上で重要農業形質の迅速マッピングに大きく寄与する。本申請研究では、ソバにおいてゲノム情報を利用した高付加価値品種育種の短期育成体系の確立を目指し、1.実験モデル系統の作出、2.標準遺伝解析集団作出とそれを利用したソバDNA連鎖地図の作製を行なった。本年度における成果を以下に記す。1.実験モデル系統の作出実験モデル系統として単離した極矮性自殖性フツウソバは、ブラシノステロイド生合成変異体であることを明らかにした。その責任遺伝子は、デオキソカスタステロンからカスタステロン、カスタステロンからブラシノライドを触媒するBRox2(CYP85A)(酵素遺伝子)であることを明らかとした。節間細胞を観察したところ、極矮性自殖性フツウソバは、野生型と比較して細胞の大きさならびに数が減少していることが明らかとなった。したがって、極矮性自殖性フツウソバの倭性化は、活性化型ブラシノステロイド生産に支障を期すことにより、細胞サイズならびに細胞数が減少することに起因すると考えられる。本成果は、論文としても投稿準備中である。2.標準遺伝解析集団作出とそれを利用したソバDNA連鎖地図の作製極矮性系統と適度に多型を示す自殖性系統(No.420)間に由来するF2集団よりRILsを育成中である。現在までに、自殖7世代目が120系統育成されている。F292個体を供試し、DNA連鎖地図を作製した。構築された連鎖地図は、極矮性系統およびNo.420ともに8連鎖群に収束されており、それぞれ106と98のAFLPマーカーから成る。8連鎖群の全長は、ilo5由来が923cM、No.420由来が1059.8cMであり、それぞれのマーカー間の平均距離は9.4cMと11.4cMであった。さらに、自殖性ならびに矮性等の重要農業形質に関わる遺伝子のマッピングも行なった。本研究で作製したマーカー連鎖地図を利用することで、ソバにおいてゲノム情報を利用した高付加価値品種育種の短期育成体系確立に向けた基盤ができたと考える。本申請研究における成果を以下に記す。1.実験モデル系統の作出実験モデル系統候補として、極矮性自殖性フツウソバを単離した。
再発腫瘍治療成績改善のための実験再発腫瘍モデルによる腫瘍の生化学的特性の解析

本研究は、照射野内に再出現した腫瘍の性状を検討し、初回治療時の腫瘍との差異を明らかにし、再出現する腫瘍の出現抑制と治療法の改善を試み、最終的治療成績を向上させることを目的とした。放射線や化学療法剤に対して、腫瘍が十分に反応するか否かは、臨床生検材料のpredicitive assayにより、治療開始前に鑑別が可能になりつつある。したがって、放射線療法や化学療法が有効と判定された腫瘍では、再増殖腫瘍の細胞に明らかな変化がなければ、再度同一の治療を強力に行うことにより、制御できる可能性がある。マウスに,放射線照射に感受性の高いSANH腫瘍と、中等度の感受性を持つFSA腫瘍を移植し、腫瘍が8mmに増殖したところでTCD90に相当する45Gyおよび55Gyをそれぞれ照射した。照射後12週間の経過観察後、腫瘍が完治しているマウスのみを用い、SANH、FSA腫瘍を移植した部位に再度同一のSANH腫瘍、あるいは異種のFSA、NFSA腫瘍を移植した。腫瘍が8mmに増殖したところで放射線治療を行い、治療効果を腫瘍の増殖曲線とTCD50により検討した。SANH腫瘍治癒部位に再移植されたSANH、FSA腫瘍は、初回移植された腫瘍に比べて、同一照射線量でも発育遅延が認められたが、両腫瘍で明らかな差異はなく、再増殖腫瘍は腫瘍発育環境が影響している可能性が示唆された。NFSA腫瘍は、初回治療と再移植腫瘍の治療で発育遅延に差異かなく、腫瘍発育環境の影響を受けていなかった。初回移植と再移植腫瘍のTCD50の比較では、SANHおよびFSA腫瘍は約20%線量の増加を認めた。一方、NFSA腫瘍は両者に差異なく、TCD50でも腫瘍発育環境の影響を受けていなかった。腫瘍内macrophageの含有率は、NFSAが80%、SANH60%、FSA25%であったが、再移植腫瘍でも変化を認めなかった。今後も研究を継続して行くが、現在までの所、腫瘍発育環境は再増殖腫瘍に明らかな影響を与えず、再発腫瘍でも初回治療が効果を示した場合、再治療を行うことが有効と考えられた。
宇宙用ホール推進機の高効率化研究

ホール推進機の高効率化を達成するために,ホール推進機内で生成したプラズマと加速チャンネル壁面との相互作用に着目し,壁面がホール推進機作動に与える影響について実験及び数値解析研究を行った。評価は異なる推進剤,異なる半径方向オリフィス位置を持つ陽極について行われた。開発した粒子コードによる数値解析の結果,推進剤としては電離エネルギーの小さいキセノンの場合に放電電流振動振幅が大きく,推進効率が高くなった。また,壁面近傍に設置したオリフィスの場合,放電電流振幅が抑制されるという結果が得られた。この結果は実験によって確かめられた。壁面に近いオリフィスの場合の方が上流部では壁面へのプラズマ損失が大きくなることから,運用時には中央にオリフィスを配置するだけでなく,数値解析によって,放電電流振動及び効率評価を同時に進め,オリフィス位置の決定が重要であることが示された。本研究では、ホールスラスタの最適設計指針の導出を目的とした実験・数値解析研究を行いチャンネル壁の影響を評価するものである。本年度では,実験では高精度測定に向けた環境設定,数値解析ではシミュレーションコードの開発・評価を進めた。解析モデルとして,実験機と同様な形状を扱い,計算時間短縮化のため軸対称模型を導入した。ここで,実際に3次元形状をしているオリフィスに対して断面積を等しくとった円環状オリフィスを仮定することにより,軸対称解析を可能にしている。また,磁場分布についても実験機と同様に軸方向にほぼ一様の分布を設定している。イオン運動は粒子的に扱い,電位ポテンシャル分布の導出にはボルツマンの式を用いた。チャンネル壁評価では,その重要な要素としてプラズマモデルがあるが,同様に重要なものとしてチャンネル流入モデルが挙げられる。本年度の研究では,特にこの推進剤流入モデルの影響に着目し,従来用いられている音速流入条件と実際に貯気室・オリフィス形状を考慮して得られた条件について,チャンネル内物理量へ与える影響,また壁面損失等を通じて推進性能へ与える影響について評価・検討を行った。その結果,流入部近傍の中性粒子分布における明確な違いが捉えられ,またその違いから放電電流や推進性能へ影響を及ぼしている様子が明らかになった。この結果は,最適設計指針導出に向けて行う重要な定量的評価において実際的な流人条件設定の必要性を明確に表している。本年度では、昨年度に引き続き、高精度測定に向けた環境設定[実験研究]、実験機と同様な形状を扱いた計算精度向上化のためのコード改良を行った[数値シミュレーション解析]。ここで、数値シミュレーション研究においては、平成20年度の研究では、計算時間短縮化のためホールスラスタの放電室内の上流境界である、陽極において円環状のオリフィスを仮定した軸対称解析を進めてきたが、コンピュータ高性能化を踏まえ、本年度は解析モデルを更に進め、実際に実験で採用している複数の円形オリフィスの形状効果、すなわち3次元的な現象を取り扱うことが可能になるように、計算コードへの3次元の粒子模型の導入を進めた。また、更に詳細な解析を目的として電子についても粒子として扱えるように、流入条件等の対応,[重粒子/電子質量]比についての影響について検討を行った。その結果、性能評価解析においては必ずしも電子の質量を実際の質量と等しく与える必要がないことが示された。また、計算時間の短縮化を実現し、かつ、性能評価制度が確保できるような質量比の指針が得られた。流入条件については、Maxwell分布を仮定した場合の検討、特に電子密度のBoltzmannの式による分布との比較検討等を通じて、各粒子の流入条件の最適化等の評価を進めた。本年度は、昨年度に引き続き、加速チャンネル効果(チャンネル壁表面条件、チャンネル損失)に着目し、ホール推進機の作動特性について数値解析研究を行った。また、数値解析研究に加え、数値解析から得られる加速チャンネル効果の実際の検証を目的に実験研究による同様な評価を実施した。具体的な実施効果としては、(1)数値解析コードの改良へ向けた検討及び解析:これまでに開発を進めてきた粒子シミュレーションコードについて、プレナム室における境界条件等についての検討を行った。検討後のコードを用いて、陽極オリフィスを異なる位置に設定した解析を行い、位置の違いが生成プラズマの加速チャンネル壁への損失の違いを通じ作動特性に及ぼす影響について評価した。その結果、位置によるチャンネル壁への損失分布の違いが確認でき、オリフィス位置をチャンネル壁に近い位置に設定した場合には、チャネル内外壁間中央に設置した場合に比べ電離領域における面への電子エネルギー損失が大きくなることで、放電電流振動振幅が小さくなる、という結果が得られた。

(2)実験による評価:実験により(1)と同様の形状下で実験を行い、加速チャンネル壁への損失の違いによる作動特性の違いについて(1)の結果と同様な傾向が確認できた。また、作動後の加速チャンネル表面に広くコンタミネーションが認められる状態についても測定を行い、加速チャンネル表面の状態が作動特性へ与える影響について理解が得られた。本研究で得られた成果はメルボルンで開催された国際ワークショップにて発表を行った。