hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マランゴニ対流を利用した気液界面での革新的二酸化炭素吸収分離への挑戦

この二段階の分離は,吸収液であるアミン溶液の種類によって大きく異なることも実験から明らかとなった.これら可視化実験データの効率的処理のために,全ての情報をモニタ上で同時に確認できるソフトウェアの開発に向けても検討を行った.必要とされる情報は画像処理をすることで視覚的に伝わることから,リアルタイム観察に向けて画像処理に要する時間を短縮させるプログラムの検討を行った.これについては次年度進めていくこととした交付申請書に記載した研究計画に照らし合わせて,おおむね計画通りに研究を進められたと判断する.本年度は大きく「同時測定システムの改良」「吸収現象可視化実験」「ソフトウェアの開発」の実施を計画しており,それぞれにおいて当初計画していた内容までほぼ到達できたといえる.同時測定システムの改良においては,当初の改良計画の通り,3つのカメラを可視化干渉システムに取り付け,2つを流動場可視化用に,そして1つを濃度場観測用にし,懸念事項であったそれぞれのカメラの画像取得の同期もほぼ問題なく克服することができ,同時計測系を構築することができた.また,吸収現象可視化実験においては,当初の計画では吸収液を水,アミン系水溶液,さらにイオン液体としていたが,本年度は水とアミン系溶液に限定し,アミン種の違いによる吸収能の違いを定量的に評価した.得られた知見はほぼ予想をしていた範囲であったが,定量的評価の観点から言えば,アミン種の違いによる吸収能の違いは,想定していたよりも顕著に表れた.ソフトウェアの開発にあたっては,画像処理の解析時間短縮化に向けた方法を決定し,後はそのプログラムを組み込むのみとなった.これらの結果に示すように,計画していた装置改良と実験を実施することができ,計画通りの進展度合いとなった.以上の理由により,本年度の進捗状況は「おおむね順調に進展している」と判断できる.本研究では,気液界面近傍における二酸化炭素吸収分離過程の革新的促進化を目的としている.気液界面に生じるマランゴニ対流を利用したこれまでにない高吸収能を有する二酸化炭素吸収分離法の実現のため,二酸化炭素吸収過程を伝熱工学的かつ流体力学的見地から測定し,濃度場情報と流れ場情報の関連性を精緻に捉え評価する.研究二年目は,前年度に構築した高精度計測システムを用いて,三次元流れ場と二酸化炭素吸収による非定常濃度場の同時計測を行った.前年度に引き続き,吸収剤として水および第二級・三級アミン溶液を用い,アミン溶液の種類による違いを定性的に評価した.これらの可視化実験の結果を用いて,吸収開始からの各時刻における二酸化炭素吸収量を定量評価し,二酸化炭素吸収のための吸収剤の選定には,溶液の有する吸収能の他に,溶液の粘度や表面張力等の諸物性値も検討しなければならないことを示した.これは二酸化炭素吸収過程における流動場と濃度場の同時計測を行うことによって,はじめて定量的な評価が可能となったものである.また,吸収過程促進のキーとなる対流による物質輸送過程を定量的に評価するために,吸収界面におけるマランゴニ対流の影響も実験的に明らかにした.これまでは故意にマランゴニ対流を生じさせない条件下での実験を行い,吸収開始後にしばらくして生じ始める濃度差マランゴニ対流も自然対流の一部とみなして評価を行ってきたが,今年度は特殊な装置を用いて気液界面に温度勾配を生じさせ,温度差マランゴニ対流をパラメトリックに変えることで吸収量の評価を行った.その結果,マランゴニ対流は吸収量促進に影響は及ぼすものの,マランゴニ対流の生じる位置や向きによって吸収量が大きく異なることが明らかとなった.
現代都市文化の歴史的層構造からの解析

都市文化の基層を分析する過程で、青山地区、東京旧十五区地域、さらには湘南別荘地域、京都市街地へと、文化的基盤の濃密な地域の研究に領域が拡大していった。こうした濃密な文化的基盤を有する地域にとって、現代文化の基層となるものは明治期の西欧的文化要素の流入であった。その要素の分析を行いながら、それらが現代都市の表層に根跡を止めている部分を収集中である。その一方で、明治期に源泉を持ち、現代都市部分にまで、その影響を与えつづけている要素として、建築の領域におけるジョサイア・コンドル、庭園の領域における小川治兵衛の意味を発表することになった。ジョサイア・コンドルの建築は日本に欧化をもたらすものであるが、コンドル自身は日本の伝統的文化を貧欲なまでに吸収しつづけていた。彼の建築、庭園を東京の地理のなかに還元することによって、文化の密度の等高線というべきものが描けるのではないかとの感触を得た。小川治兵衛の庭園は京都に発して、湘南別荘地域、そして東京旧十五区地域へと移ってきたが、ここにもまた文化の密度の等高線というべきものがイメージできる。こうした論考は一般書においても公表しつつある。すなわち前者は「学士会報」、後者は東京大学出版会「UP」における連続的論考である.これらの分析は今後、文化等高線という概念に向けてさらなる研究を進める予定である。この概念は、建築理論家の原広司によるActivity Contour(活動等高線)の概念の援用でもあるが、これからの都市文化分析に大きな役割を果たすのではないかと期待している。本研究のための基本的データ、地区情報の収集につとめた。その一番の成果は、青山地区に拠点をもつ研究者とのネットワーク形成を果たしたことである。具体的には青山学院大学総合文化政策学部に所属する、多面的な研究領域にまたがる研究者との情報ネットワークの構築である。都市社会学、経済史学、情報文化論、サウンドスケープ、都市数理解析、思想史などの専門研究者との協力体制が、今後の分析にとってきわめて有効なものとなろう。青山地区についての考察は、青山通りを中心とする地区、表参道を中心とする地区、青山墓地に隣接する地区、国学院大学に隣接する地区、金王神社周辺の地区など、さまざまな地区に及ぶこととなった。それぞれの地区がどのような歴史的構造に由来するものなのか、どのような層を形成しているものなのか、それらは将来にたいしても影響力をもつものであるのか、さまざまな分析が今後継続される。つぎに地区の歴史的分析の視点として、この地区に大土地所有者として足跡を残した明治期の薬学者長井長義の存在を知ることができた。彼はわが国薬学の近代化に対する功績の大きな研究者であるが、新しい知識の所有者であるが故に、都市にたいして先見の明をもった投資・開発を行った。こうした例は、彼以外にもこの時期、他にも散見される。歴史学者の久米邦武、林学者の本多静六らも、長井長吉とならぶ都市地主であったが、こうした形での都市開発の共通性を考察することもテーマの一つとなろう。長井の所有地は金王神社周辺であったが、この地区は青山通りとは明らかに異なった性格をもつようである。また、青山通りの北側に関しても、何カ所かの性格をことにする地区が認められた。それぞれの区は過去における所有関係の違いを反映した現状を見せているを考えられる。現代の都市文化の先端的存在である青山地区が、過去の歴史的発展の経緯によって、どのような違いをもつかを、今後分析してゆく。青山から原宿にかけての地域は、東京の中でも多様な建築表現が集積する、世界的にも豊かな建築文化が高密度に見いだされる。この地域の建築のあり方を分析することによって、現代の建築表現の状況とその背後の歴史的コンテクストを分析することが、本研究の主題であった。明治神宮の創立によってこの地域の新たな歴史がはじまるが、表参道の形成がその後の都市の変貌の基盤となった。表参道のデザインは、その周辺が大規模敷地の邸宅によって占められており、地権者からの同意を得やすかったためであるといわれるが、この道路によって建築もまた影響を受けた.同潤会青山アパートの建設は、表参道の道路の存在があってはじめて可能になった開発である。この公共住宅施設がさらに再開発されたことが、現在のこの地区の基本的性格の形成にとって決定的な変化となった。研究では表参道ヒルズ以降の建築群の表現を、それ以前の建築と比較することを行った。研究のベースとして、これまで収集されてきた画像資料のデジタル化を組織的に行った。このことによって、将来の研究のリソースが確保されたといえよう。しかしながらこうした作業のため、具体的結論部分が些か不十分に終わったことは否めない。こうした結果を踏まえて、今後の研究方針を抜本的に再検討することを決定した。

ジョサイア・コンドルの建築は日本に欧化をもたらすものであるが、コンドル自身は日本の伝統的文化を貧欲なまでに吸収しつづけていた。彼の建築、庭園を東京の地理のなかに還元することによって、文化の密度の等高線というべきものが描けるのではないかとの感触を得た。小川治兵衛の庭園は京都に発して、湘南別荘地域、そして東京旧十五区地域へと移ってきたが、ここにもまた文化の密度の等高線というべきものがイメージできる。こうした論考は一般書においても公表しつつある。すなわち前者は「学士会報」、後者は東京大学出版会「UP」における連続的論考である.これらの分析は今後、文化等高線という概念に向けてさらなる研究を進める予定である。この概念は、建築理論家の原広司によるActivity Contour(活動等高線)の概念の援用でもあるが、これからの都市文化分析に大きな役割を果たすのではないかと期待している。
遺伝子工学的手法による新規ムンプスワクチン開発

平成30年度(最終年)は主に、作製した3種類の組換えウイルス(MVAIK/MpF, MpHN, MpNP)、およびキメラウイルス(MVAIK/MpF_HN chimera)の免疫原性評価のため、動物感染実験を行った。感染実験を行うにあたり、コットンラットがムンプスウイルス感染実験を施行可能かの評価を行った。ムンプスワクチン株および野生株を筋注、経鼻接種をし、各ウイルス接種群は、コントロール群と比較して体重増加が抑制されることが明らかとなった。LAMP法、Real time PCRを用いたゲノム解析を行い、ウイルス接種後のコットンラット各臓器(腎、唾液腺、膵臓、精巣・卵巣、全脳、肺)でムンプスゲノムが検出されることを明らかにした。さらに、前年度に選択した各ペプチド刺激条件下での脾臓細胞を用いたCD8+IFNγ陽性細胞を解析し、接種後23週で陽性細胞が上昇することを明らかにした。現在、組換えウイルスおよびキメラウイルスを用いた感染実験を施行中である。また、キメラウイルスのPM junctionにムンプスウイルスNタンパク領域(1650 bp)を挿入した新規キメラウイルス(MVAIK/insert MpNP/MpF, MpHN chimera)の作製に取り掛かった。現在全長プラスミド作製中である。当初の研究計画で、組換えウイルスおよびキメラウイルス作製は予定通り進行し、感染性ウイルスの回収後に蛋白発現系等の性状確認を行い、予想された結果を得られた(平成2829年度)。ワクチン候補としての免疫原性確認に際し、平成29年度に施行した動物実験では得られた抗体価が非常に低値であった。このため再度high titerウイルスの回収を試みたが非常に時間を要し、平成30年度に施行することとなった。このため予定された神経親和性解析は、安全性解析とあわせ今後施行予定である。研究初年度(28年度)は組換えウイルス、キメラウイルスの全長プラスミド作製、感染性ウイルス粒子の回収、各タンパク発現の確認を行った。まず、ムンプスホシノ株F、HN、NP領域遺伝子のクローニング、組換え麻疹ウイルス(MVAIK/MpNP)全長cDNAの構築、キメラウイルス(MVAIK/MpF_HN chimera)全長cDNAの構築を行い、当初の計画通りに組換えウイルス、キメラウイルスの全長cDNAの構築に成功した。また、麻疹AIK-CベクターのF、Hタンパク領域をムンプスF、HN領域に置換したMVAIK/MpF_HN chimera全長プラスミド作製後、F領域のみムンプスFに置換したMVAIK/MpF chimera、H領域のみムンプスHNに置換したMVAIK/MpHN chimeraの全長プラスミドもあわせて作製した。プラスミド作製に引き続き、Reverse genetics法を用い各々の感染ウイルス粒子回収に成功した。回収した組換え、キメラウイルスをVero細胞及びB95細胞に感染させ特異抗体を用いた免疫染色を施行、麻疹ウイルス蛋白とムンプスウイルス蛋白の発現を確認した。さらにモルモット血球を用いた赤血球凝集試験(HA試験)を施行し、ムンプスHNタンパクの発現を確認した。キメラウイルスのin Vitroでの性状を確認するため、各ウイルスを感染させたVero細胞、B95細胞における細胞変性効果部位のarea assayを行った。この結果、いずれのキメラウイルスもムンプスホシノ株と同様の細胞変性効果誘導能を持つことを確認した。次に、33,35,37,39°C環境下での各ウイルスの増殖能を検討し、ムンプス野生株およびホシノ株は39°C環境下でも増殖するのに対し、作製した各キメラウイルスは麻疹AIK-Cと同様に39°Cでは増殖しないことを明らかとした。当初の予定通り、研究初年度中での組換えウイルス及びキメラウイルスの作製、感染性ウイルス粒子の回収に成功した。キメラウイルスcDNA構築の際、MVAIKΔSal/H_HN chimeraを作製する行程(キメラH_HN蛋白遺伝子の作製し麻疹AIK-CのSal I領域を欠失させたMVAIK/ΔSalに挿入)に時間を要したが、Ligation試薬とコンピテント細胞の変更を行い解決した。また、組換えウイルス(MVAIK/MpNP)の感染ウイルス粒子を回収した際、初回回収ウイルスのウイルスタイターが低く、transfection時に用いるヘルパープラスミド(AIK-C N, P, Lタンパク領域プラスミド)を変更し再度Reverse genetics法による回収を行い高タイター粒子が回収された。タンパク発現実験において、ムンプスウイルスタンパクはコマーシャルベースでの優良抗体が存在せず、構造解析の結果を参照しムンプスウイルスF、HN領域認識ポリクローナル抗体を作製し実験に用いた。キメラウイルスのin Vitro解析は順調に進み、作製したキメラウイルスがムンプスホシノ株と同様の細胞親和性と細胞変性誘導能を示し、麻疹AIK-Cと同じ温度感受性を保持する、という有益な結果が判明した。現在、麻疹感受性動物として知られるコットンラット(Sigmodon hispidus)への感染実験を準備中である。組換えウイルスに関して、現状ではムンプスウイルス細胞免疫能を測定する実験系が存在せず、実験系の確立に着手している。コットンラットにおけるRT-PCRを用いたサイトカイン・ケモカイン測定系の確立、ムンプスホシノ株NPタンパク領域をベースとした12アミノ酸程度のペプチドを作製し、有効な抗原刺激となり得る部位の同定を行っている。

平成29年度は、作製した各キメラウイルスの性状確認(fusion assay)、キメラウイルスを用いたコットンラット動物実験、コットンラットへのムンプスウイルス感受性の実験、ムンプス細胞性免疫能測定法の開発・改良を行った。まず、昨年度から引き続き作製したキメラウイルス性状確認のため、キメラウイルス、ムンプスHoshino株、麻疹AIK-C株の各F、HN領域プラスミドを用いたin vitroでの細胞融合試験(fusion assay)を行った。結果、F、HNのみ、および各F-FおよびHN-HNの組み合わせでは細胞融合はおこらず、F-HNの組み合わせのみで細胞融合を示した。キメラF、HNの組み合わせで細胞融合を認めたものの、麻疹F-HおよびムンプスF-HNの組み合わせに比べ、細胞融合は有意に小さかった。次に、作製したキメラウイルスをコットンラットに接種(筋注)し、経時的なムンプス血清抗体価を測定した。麻疹AIK-CベクターのF、Hタンパク領域をムンプスF、HN領域に置換したMVAIK/MpF_HN chimeraが、FもしくはHNのみ置換したキメラウイルスよりも有意に高い抗体価を示した。この際に、コントロールとしてムンプスHoshino株を接種した群では、キメラウイルス接種群に比べさらに高い抗体価を示した。このため、コットンラットにおけるムンプスウイルス感受性を確認するため、各ムンプスウイルス接種後の臓器ゲノム検出、ウイルス抗原の検出等を追加し、現在検討中である。細胞性免疫能検出のため、ムンプスN蛋白領域における12アミノ酸からなるペプチドライブラリー(91ペプチド)を作製し、RT-PCRとフローサイトメーターを用いた実験系を用い検討した。コットンラット脾臓細胞を用いた実験結果から、コットンラットに親和性の高いペプチド候補を選出することに成功した。当初の予定通り、本年度(平成29年度)はキメラウイルスの動物実験を行った。MVAIK/MpF_HN chimeraが最も抗体価が高い結果となったものの、従来のムンプスワクチンと比較して低い結果となった。これは、キメラウイルスのもつ麻疹AIK-C株の温度感受性が関与している可能性が高く、高体温のコットンラット体内では39°Cでも増殖可能な従来のムンプスワクチン株の増殖の方が高い可能性が示唆された。一方、本実験より得られた結果をもとに、これまで存在しなかったムンプスウイルス小型実験動物モデルとしてコットンラットが使用可能な結果が得られた。新規発見として、確認実験を継続する。さらに、これまで測定法が明確ではなかったムンプス細胞性免疫能測定に関して、使用ペプチドと実験系を確立するに至った。ペプチド使用量や測定時期について詳細を継続検討中である。平成30年度(最終年)は主に、作製した3種類の組換えウイルス(MVAIK/MpF, MpHN, MpNP)、およびキメラウイルス(MVAIK/MpF_HN chimera)の免疫原性評価のため、動物感染実験を行った。感染実験を行うにあたり、コットンラットがムンプスウイルス感染実験を施行可能かの評価を行った。ムンプスワクチン株および野生株を筋注、経鼻接種をし、各ウイルス接種群は、コントロール群と比較して体重増加が抑制されることが明らかとなった。
英語授業熟達者の「みえ」を視覚化した授業追体験システムの開発

本研究は、英語教育において、英語授業者の授業力を向上するために、授業熟達者の視点を計測し、カテゴリー化することで、授業熟達者の指導技術を簡易に伝える仕組みを開発し、英語教師の指導力向上のツールとしての活用可能性を探るものである。研究は、以下の方法で行なっている。第1段階では、視線計測ソフト(アイトラッカー)により、英語授業熟達者の視点を計測する。視線を計測し、授業熟達者が授業内で何をどのように見て、何を考えているかを明らかにすることを目的とする。そして、第2段階では、熟達者の視点や授業内での思考状態をカテゴリー化し、視覚化し、授業の視点と結びつけた映像を作成する。作成した映像により、授業内での指導技術を視覚的に理解できるツールとしての利用可能性を探ることを目的として研究を進める。現段階では、研究協力者の業務が多忙になっているなどの理由もあり、第1段階の英語授業熟達者の視線計測やカテゴリー化が進んでいない。すでに学校現場でアイトラッカーを使用し、研究協力者に授業を行なってもらった。しかし、授業熟達者の視点や授業内での思考状態をカテゴリー化を目指すために、さらに授業回数を確保する必要がある。今後は、さらに研究協力者に依頼し、調査をし、第2段階のステップへとつなげる予定である。すでにアイトラッカーを使用し、高等学校現場で研究協力者が授業を行なった。しかし、授業熟達者の視点や授業内での思考状態をカテゴリー化するほどの回数を行えていない。学校現場や研究協力者の諸事情もあり、回数を行えていない状態であった。また、校務などの役職で多忙な状態にあり、本研究の遂行に十分な時間を確保することが難しい状況であった。引き続き研究協力者と協力し、授業内でのアイトラッカーの使用による授業熟達者の視点や思考状態の測定を目指す。そして、次段階において、視点や思考状態をカテゴリー化した映像作成し、英語教師に見てもらい指導技術の向上のツールとしての可能性を探っていく。
ローマ帝国西方属州の都市化と文化変容に関する研究

本研究は、ローマ帝国の支配下に入った今日の西ヨーロッパを対象として、ローマ人の統治がこれらの地域の歴史的発展にいかなる意義を有したのかを、具体的な調査に基づきながら考察しようとしたものであった。研究期間の4年間、私はイギリス、ドイツ、スイス、フランスでローマ時代の遺跡や博物館を調査し、またこれらの国々の研究機関で研究資料調査をおこなった。その際には、これらの国々の数多くの古代史研究者から協力を得たが、とくにイギリスのケンブリッジ大学、ドイツのケルン大学とハイデルベルク大学に所属するローマ史研究者から格別の支援を得ることができたことが、研究の大いなる進展につながった。調査・研究の主たるテーマは2つにしぼられ、第1のそれは、研究課題にある「都市化」と「文化変容」のローマ時代における実態を究明することであった。この検討にはヨーロッパ人研究者の先行研究が参考になるものの、その論じ方にヨーロッパの歴史的特異性が絡んでいることが明らかになっており、この特異性を研究史の検討を通じて明らかにし、真に国際的な研究の視座を獲得することを第2のテーマとした。第1のテーマについては、ブリテン島のローマ時代における「都市化」やローマ的生活様式拡大の限度や性格について、その様相を明らかにすることができ、ドイツについても軍団が多く駐屯する辺境地域の特質を把握することができた。前者に関しては、その成果を単著『海の彼方のローマ帝国』(岩波書店刊)などにまとめ、ローマ時代ブリテン島に関する基本的な研究書の翻訳を出版してもいる。ドイツ地域についても論文を発表して論じるとともに、19世紀のドイツの古代史研究の性格と意義を明らかにして、歴史概念としての「ローマ化」概念の問題性を明確にすることができた。本年度はこの研究の最初の年であるため、対象となるローマ帝国西方属州に関する最新の研究情報を収集することにまず努力した。わが国では公的機関にはまったく所蔵されていない考古学関係の雑誌なども積極的に購入したり、調査の際に閲覧した。また、予定通り夏季にイギリスに調査旅行をおこなった。拠点はケンブリッジ大学の1コレッジであるクレア・ホールに置き、ケンブリッジ大学図書館、古典学部図書館、考古学科図書室を文献調査のために利用しただけでなく、必要に応じてオックスフォード大学ボドリアン図書館、ロンドン大学古典学研究所図書室も利用した。イングランド北部のハドリアヌス長城関係の遺跡を訪れ、とくにウィンドランダ遺跡では、発掘を推進しているロビン・バーリー博士に面会して発掘と研究の現状を聞き、博士の案内で遺跡をすべて観察した。この成果は3月刊行の『西洋古代史研究』第3号で論文として発表した。本年度はこの研究の第2年目であり、まずこれまでの成果を属州ブリタンニア(ブリテン島)中心にまとめ研究書『海のかなたのローマ帝国--古代ローマとブリテン島』を岩波書店より刊行した。ついで、研究の重心をブリテン島から大陸に移し、今日のドイツ、ベルギー、オランダ、北フランス、スイス、そしてオーストリアといった国々に相当する地域に焦点を当てて、本格的な研究を開始した。この研究の手始めとして、夏季にドイツで現地調査を実施したが、調査の拠点をケルン大学に置き、ケルン大学の古代史教授で、ローマ帝政史の権威であるヴァルナー・エック教授の協力を得ることができた。この調査では、「都市化」の問題について、ライン川沿いでかつてのローマ人の拠点都市であったケルン市における遺物調査などをおこない、アウグストゥス帝時代のゲルマニア征服の問題についても、カールクリーゼの「トイトブルクの森の戦い」古戦場跡の調査などで最新の情報を入手することができた。これらの調査成果と、碑文史料の分析や研究文献から得た情報をもとにして、本年度内に数編の論文やエッセイを執筆したが、その内の論文2編を今年度中に公刊することができた。

なお、本研究と関連の深い研究プロジェクトとその国際会議を別途実施した関係上、とくに国際会議で本研究の成果をいかすことができたことも特記しておきたい。これについては、英文の成果報告書Material Culture, Mentality and Historical Identity : Understanding the Celts, Greeks, Romans and the Modern Europeansを本研究代表者自身が編集・発行し、国内外の研究機関に送付した。本年度はこの研究の第3年目であり、本格的にローマ帝国西方属州の「都市化」と「文化変容」の考察に入った。具体的には、本研究の初期に検討の重心を置いていたブリテン島から大陸に視点を移し、現在のドイツ周辺に相当する地域のローマ時代の有り様を探る作業に入った。9月に実施した海外調査では、研究の拠点をドイツではケルン大学に、スイスではバーゼル大学に置いたが、ケルン大学のヴェルナー・エック教授とバーゼル大学のユルゲン・フォン・ウンガーン=シュテルンベルク教授から大いなる支援を得て、順調に調査・研究を進めることができた。とくに、ライン川沿いのいくつかの都市の博物館に収蔵されたローマ時代の遺物、とりわけ陶器や日常生活用品、そして墓碑などの資料を調べ、ローマ風の生活様式の広がりとその性格、そして範囲と限界を考察することができたのは幸いであった。拠点とした両大学の図書室の豊富な研究文献にも助けられた。ただ、都市にある博物館や大学の研究図書館での調査はできたものの、いわゆる辺境部分の軍事的拠点の遺跡を今年度は調べることができず、次年度の課題として残った。また、本年度の初めにイギリスからグレッグ・ウルフ教授とマーティン・ミレット教授を、さらに年度の終わり頃にはケルン大学のエック教授を別の予算で京都大学に招聘することができたので、彼らと共同研究と意見交換をおこなって、研究の重要な情報を数多く手にすることができた。とくにエック教授はごく最近に、本研究テーマに重大に関係を有するローマ時代の都市ケルンに関する900ページ近い大著を著されたばかりであり、今後ともこの共同研究体制は維持してゆきたいと思っている。本研究最終年度の本年度は、4年間の研究活動をとりまとめる1年であったが、まだ充分達成されていない領域の調査をおこなう必要があり、そのために海外調査の目的地をフランスに変更して、短期間であったがパリにおいて調査をおこなった。本研究の実施期間中、ドイツの調査はある程度実施できたが、ローマ帝国下における「都市化」「文化変容」の実態を検討するために必要なガリア北部地方、すなわち現フランスについては、十分実施できていなかったからである。幸い、パリではいわゆる「ケルト学」の権威である高等研究院のP.-I.ランベール教授と意見交換でき、また「ケルト」系文化とローマ帝国との接触に関する考古学的な証拠とされてきた遺物について、パリ近郊の古代博物館などで調査する機会も持ちえた。この調査は、本研究にとりきわめて大きな収穫であった。
目に見える階層的周期対称構造系の自発的破れ解析と折紙スキルの利用

本課題は、ミクロ材料からマクロな自然現象までの臨界現象を「多様な折り構造を分岐点から説明するマルチフォールディング多重分岐理論」を通して、周期対称性を有する構造系の非線形力学現象の解決法と並列化解析の検証を実施したものである。周期階層分枝モデルにおいて、分枝モデルに適した群元を用いると、高度で超並列性の高い固有直交空間に分解できる不変性を確認した。それらの結果を計算力学の論文等にまとめている。本研究課題は、高次対称性を持つ構造(ナノ構造,分子・原子配列構造やハニカム・フォーム)の大規模周期セル微視構造・材料系において、多重特異点を有する,階層的で自己組織化する対称性の自発的破れ現象の群論的分岐解析である。その一方で、最近折り紙スキルを工学に利用し、工業製品に応用する流れがある。この「折り」技術と自発的破れを伴う座屈現象と共通する部分があり、この「折り」を収納・展開構造として利用する価値は要素技術において重要と考える。また、本課題は,ミクロ材料からマクロな自然現象までの臨界現象を「多様な折り構造を分岐点から説明するマルチフォールディング多重分岐理論」を通して、多様な周期対称性を有する構造系の非線形力学現象の解決法と高効率計算法の両立を提案するアイデアを具現化することを主目的としている。本年度の研究実施では、対称変換の不変条件式の組立を構築するために、有限要素法を要素解析法の基礎として,周期階層分枝(セル,ユニット)構造系のいくつかの種類の分岐モデルに対する群論的手法(対称変換)の不変条件を考えてきた。この不変条件式は,特定の構造形態を持つ系および要素に対し,あらかじめ正規化した座標系を組み立てておき,ある周期構造の物理挙動を解析するときの局所対称条件に適応させるためのものであり、周期階層分枝モデルにおいて、分枝モデルに適した群元を用いると、高度で並列性の高い、固有直交空間に分解できることを理論的に確認した。かつ、分枝モデルにもよるが、その分解後の行列成分も同一種の細胞構造が横たわっており、現在、自由度がある分枝モデルの一般化表現とその分解後の成分と類似性について確認中である。今後は計算機環境を整えて、アルゴリズムとプログラムの並列化コーディングを行って、その解析検証を実施していきたいと考えている。本研究課題は、高次対称性を持つ構造(ナノ構造,分子・原子配列構造やハニカム・フォーム)の大規模周期セル微視構造・材料系において、多重特異点を有する,階層的で自己組織化する対称性の自発的破れ現象の群論的分岐解析ある。また、本課題はミクロ材料からマクロな自然現象までの臨界現象を「多様な折り構造を分岐点から説明するマルチフォールディング多重分岐理論」を通して、多様な周期対称性を有する構造系の非線形力学現象の解決法と高効率計算法の両立を提案するアイデアを具現化することを主目的としている。本年度は、繰り越していた並列GPGPU計算機を導入し、そのマシンに適合するLinux仕様のOSをカスタマイズさせながちインストールを行った。並列計算プログラムに長けた商用のプログラミングソフトウェアをインストールし、使用できる計算機環境が整うように慎重にチューニングを実施してきた。また、並列計算アルゴリズムの概念を新規の特許案として大学の知財部門を通して申請した。現在、並列コンパイルやマルチジョブが使用できる状況下にある。今後は、計算概念を実際にモデル化するとともに、並列プログラミングのコーディングを修得しながら、アルゴリズムとプログラム作成のために最適化並びに並列化コーディング記述とチューニングを行って、その解析プログラミングの計算検証を実施していきたいと考えている。この概念は、いくつかの研究成果として一部発表を行っている。本年度は、繰り越していた並列GPGPU計算機を導入し、そのマシンに適合するLinux仕様のOSをカスタマイズさせながら、並列計算プログラムに長けた商用のプログラミングソフトウェアFORTRANを使用できる計算機環境が整え、慎重にチューニングを実施してきた。また、並列計算仕様に基づくプログラミングならびに、ジョブ並列処理と操作によって、並列計算の検証並びに数値結果の確認を実施した。

計算概念を実際に格子モデル化するとともに、並列プログラミングのコーディングを修得しながら、アルゴリズムとプログラム作成のために最適化並びに並列化コーディング記述とチューニングを行って、その解析プログラミングの計算効率の検証を実施していきた。安定した計算結果を出力し、設計ならびに計算アルゴリズムの研究成果を可視化された結果として描画開発できた。導入された計算機環境の細かな仕様や使用方法は実際にはソフトウェアとの相性に大きく依存し、その専門知識とカスタマイズにかなりの時間を要し、さらに、開発用プログラム(ソフトウェア)についても、様々なカスタマイズと新規のコマンド類の解説を理解しなくてはならず、その修得とプログラミングのコーディングのサンプルが少ないので日々苦労しているが研究開発プロセスとしては必須のことであり、内容としては概ね進展している。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、計算概念を実際にモデル化するとともに、並列プログラミングのコーディングを修得しながら、アルゴリズムとプログラム作成のために最適化並びにコーディングの並列化記述とチューニングを行って、その解析プログラミングの計算検証を実施予定である。
太陽コロナ中の活動現象における磁気リコネクションの研究

研究の目的は、太陽コロナ中で起きているさまざまなスケールの活動現象を、磁気リコネクションという共通のエネルギー開放メカニズムを通して理解することにある。この目的を達成するには、すでに打ち上げ以来4年以上観測を続けている科学衛星「ようこう」のデータを解析する必要がある。本研究では、まず大量のデータの取得、解析環境の充実、能率的な解析を目指してきたので、結果を以下に報告する。まず、宇宙科学研究所に保存されている「ようこう」のデータをエクサバイトテープを介して、当研究所に持ち帰り、当研究所にデータベースを構築した。現在も作業中であるが、全データのうち80%程度のデータはすでに揃えることができた。また、宇宙科学研究所を中心に開発されている「ようこう」データの解析システムも当研究所のワークステーションに移植し、解析環境も整ってきた。研究は、太陽コロナ中の活動現象のうち、インパルシヴフレア、長時間フレア、巨大アーケード形成の3つの現象の比較を中心に行った。これらは、空間的な大きさ、継続時間、軟X線強度、硬X線強度など、一見するとまったく異なる現象である。が、それらの軟X線ループ形状や高温プラズマの分布箇所、時間変化の様子は、3つの現象に共通で、いずれもループ上空での磁気リコネクションによるエネルギー解放を示唆している。今後、さらに解析イベント数を増やすことによってこれらの現象の統一的な理解がえられることが期待できる。
生細胞を用いたリアルタイムイメージングによるヘルペスウイルス制御因子の機能解析

ダイナミックな動態を示すウイルス因子の解析には、同一の生細胞をリアルタイムで、連続的に観察するといったウイルス因子の動態解析が極めて重要となってくる。本研究では、最新のイメージング技術を駆使して、生きた感染細胞において、HSV(herpes simplex virus)がコードする様々なウイルス因子の動態を可視化する。そして、従来の研究手法では見いだせずにいた、ウイルス因子の新たな側面を明らかにし、HSV増殖機構の新たなパラダイムを構築することを目的とする。本年度は、HSVのカプシドタンパク質UL35、局在が異なる2つのテグメントタンパク質UL49、エンベロープタンパク質gBをそれぞれVenus、mPFR、ECFPで標識した組み換えウイルスYK608を用いて、感染細胞の詳細な時空間的リアルタイムイメージング解析を行った。その結果、細胞の細胞の基底面にウイルス粒子が成熟する場が複数形成されることを明らかにした。また、その場には宿主細胞のオルガネラであるトランスゴルジネットワークのマーカーが特異的に集積することが明らかになった。つまり、HSVの最終エンベロープ獲得の場がトランスゴルジネットワークであることが明らかになった。本研究では、最新のイメージング技術を駆使して、生きた感染細胞において、HSV(herpes simplex virus)がコードする様々なウイルス因子の動態を訂視化する。本年度は、研究遂行の上で重要な以下の組み換えウイルスの作製を試み以下の結果を得た。(i)HSVのカプシドタンパク質UL35、局在が異なる2つのテグメントタンパク質UL47およびUL49、エンベロープタンパク質gBをそれぞれVenus、mRFP、ECFPで標識した組み換えウイルスを培養細胞内での相同組み換え法を用いて作製を試み、UL35/Venus、UL47/Venus、UL47/mRFP、UL49/Venus、UL49/mRFP、gB/ECFPの6種類の組み換えウイルスの作製に成功した。(ii)(i)で作製された、それぞれの組み換えウイルスを共感染させ、2色の蛍光を発するプラークをスクリーニングすることによって、UL35/Venus-UL47/mRFP、UL35/Venus-UL49/mRFP、UL35/Venus-gB/ECFPの3種類の組み換えウイルスを作製した。(i)HSVのカプシドタンパク質UL35、局在が異なる2つのテグメントタンパク質UL47およびUL49、エンベロープタンパク質gBをそれぞれVenus、mRFP、ECFPで標識した組み換えウイルスを培養細胞内での相同組み換え法を用いて作製を試み、UL35/Venus、UL49/mRFP、gB/ECFPを発現するYK608、UL35/Venus、UL47/mRFP、gB/ECFPを発現するYK609の作製に成功した。YK608およびYK609を利用すると、一連のHSVウイルス粒子成熟過程を観察することが可能になる。(ii)上記、YK608、YK609に関して特許申請を行った。(iii)(i)で作製された、それぞれの組み換えウイルスを培養に感染させ,リアルタイムイメージング系の条件設定を行った。その結果、低倍率では24時間程度めリアルタイムイメージングが可能であった。(iv)ウイルス粒子レベルでのリアルタイムイメージング系を確立した。
金属環状多核配置内に構築された巨大空孔の構造的ダイナミクスと機能性変換

本研究ではメタルテンプレート法を利用したジアミンとジアルデヒドの等モルシッフ塩基反応により、巨大環状金属多核錯体を得る方法論を確立した。環状サイズを制御する可変ファクターとして、1)金属イオン、2)カウンター陰イオンの2つに加え、特に3)長鎖ジアミン上の配位性ヘテロ原子導入、が最も重要であると考え、新規長鎖ジアミン3, 6, 9-trimethyl-3, 6, 9-triazaundecane (N5ジアミン)、1, 14-diamino-3, 6, 9, 12,-trimethyl-3,6, 9, 12-tetraazatetradecane (N6ジアミン)、1, 14-diamino-3, 12,-dimethyl-3, 12-diaaza-6, 9-dioxatetradecane (NOONジアミン)2つを合成し、1)3)の組み合わせを変える事で10種以上の環状金属錯体を合成する事に成功した。巨大金属環状構造を導くには2価の金属酢酸塩(例えばCo(II)、Zn(II)、etc)をメタルテンプレートソースに用いる必要があるが、N5ジアミンを用いた場合はbis (μ-phenoxo)bis (μ-acetato)架橋タイプの環状四核構造を与える傾向が高く、N6ジアミンスペーサーを用いると1:1シッフ塩基環化反応が進行し、(μ-phenoxo) (μ-acetato)架橋タイプの二核錯体を与える事を明らかにした。一連の二核錯体のX線結晶構造解析に成功し、錯体中の2個の金属イオンの配位空きサイトがシス位に隣接している事を突き止め、多くの二核金属酵素の構造及び機能モデルとして有用である事を提案した。本年度は金属環状多核配置を構築する方法論を確立することを目指し、合成実験を中心に研究を展開した。金属鋳型反応をベースとしたシッフ塩基環化反応を利用し、以下の2つの方法により巨大環状構造を達成させることに成功した。1)単環型巨大環状錯体錯体中央の空孔サイズをマクロ環前駆体のジアミンの長さで制御しようと計画し、ドナー原子の組み合わせとスペーサー長の異なる2つの新規長鎖ジアミン1,11-Diamino-3,6,9-trimethyl-3,6,9-triazoundecane (Me_3daud)と1,17-Diamino-3,15-dimethyl-3,15-diazo-6,9,12-trioxaheptadecane (Me_2Ohd)を合成した。これらジアミン誘導体は、2価の金属酢酸塩(例えばMn(II)、Zn(II)、etc)存在下で2,6-ジホルミル-4-メチルフェノール(DFMP)と反応し、結晶性の巨大シッフ塩基環状錯体を与える。今後、こられ錯体群の結晶構造とホスト機能について詳細に調べる予定。2)多環型巨大環状錯体前述のDFMPを双方向に共有結合で連結したテトラアルデヒドを用いれば、小環状サブコアが交互に連結した多環型巨大環状金属錯体が得られると考え、新規テトラアルデヒドとして3,3',5,5'-tetraformyl-4,4'-dihydroxydiphenyl sulfone (TFDS)を合成した。2当量のCu(II)イオン存在下、TFDSとトリメチレンジアミンの等モル反応が、可溶性の多環型巨大シッフ塩基環状錯体を与える事を見い出した。分子模型の考察から、この錯体の構造として二核コアが6ユニット連結した12核構造が提唱された。この錯体の二核サブコアは可逆的な1電子還元(錯体全体としては1段階6電子還元)を受ける事から、金属のレドックスを利用したホスト機能のスイッチングに利用できると考えている。

上述の一連のシッフ塩基環化反応では環状四核構造を与える傾向が強いが、ジアミンスペーサーの中央に位置するヘテロ原子が金属配位に関与すると、環状サイズが巨大化する傾向がある事を突き止め、スペーサー中央に配位性3級窒素を導入した1,11-Diamino-3,6,9-trimethyl-3,6,9-triazoundecane(Me_3N_5-ane)を用いて合成実験を進めた。しかしながら、3級窒素には溶媒中のプロトンが捕捉され金属配位が達成されず、結果として巨大環状化を妨げている事がわかった。塩基添加によるプロトン捕捉によりシップ塩基の開裂・再形成を経て環サイズが変化することを突き止めた。本年度は長鎖ジアミン1,11-Diamino-3,9-dimethyl-3,9-diazo-6-oxaundecane(DAUD)とジアルデヒド体2,6-ジホルミル-4-メチルフェノール(DFMP)の組み合わせから、合成条件の違いによりサイズの異なる環状錯体が得られることを見いだし、その可逆的な環状骨格変換について研究を展開した。1:DAUDとDFMPの等モルシッフ塩基反応は、i)テンプレートコアに用いる金属イオン、ii)カウンターイオンの配位性・非配位性、の違いにより金属核数と環サイズの異なる環状配位子多核錯体を与える事がわかった。Mn (II)イオンをテンプレートコアに用いた場合、Mn(CH_3COO)_2から出発すると[6+6]環化反応が進行し、酢酸イオンが配位に関与した巨大12核環状錯体(錯体A)を与えるが、同じ酢酸塩でもCo (II)、Ni (II)、Zn (II)をメタルソースに用いるとbis (μ-phenoxo)bis(μ-acetato)架橋タイプの環状四核錯体を与える事がわかった。Mn(SCN)_2を用いると[1+1]環化反応が進行し、SCNが配位した小環型の単核錯体(錯体B)を与える。非配位性のカウンターイオンの塩Mn (ClO_4)_2を用いると[2+2]環化反応が進行し、二核錯体(錯体C)を与えることも確認した。これらの錯体構造はESI-mass法とX線結晶構造解析により同定した。マンガン錯体の磁性はいずれも反強磁性的な挙動を示した。2:錯体Aに過剰のDAUDとDFMPを加え、含水アセトニトリル中でリフラックスすると錯体Cに変化し、また錯体Cに過剰のMn (ClO_4)_2を加えてメタノール中でリフラックスすると錯体Aに変化する事をESI-mass法と赤外分光法により追跡し、シッフ塩基環状骨格が可逆的に制御できる事を見出した。
病巣の肺胞構造制御に基づく難治性呼吸器疾患治療DDSの創出

肺がん及び肺線維症といった難治性呼吸器疾患治療を指向したドラッグデリバリーシステム(DDS)を構築した。肺がん治療を指向したDDSとして、肺がんの発症及び進展に関与する因子を抑制するsiRNAを封入した、肺の腫瘍部位への送達効率に優れた肺投与型ナノ粒子製剤によって肺がんモデルマウスの生存期間を有意に延長した。また、肺線維症に対しては、肺内滞留性を高めた肺投与型リポソーム製剤を用いることで、肺胞内の線維化病巣への効率的な薬物送達を達成した。今年度は、転移性肺がんモデルマウス及びブレオマイシン誘発性肺線維症モデルマウスを作成し、様々な薬物を肺投与した場合の肺内及び体内動態について評価した。それぞれのモデル動物に様々な薬物を肺投与し、肺組織、肺胞洗浄液、血清または血漿中薬物濃度を測定するという方法から始め、次に瞬間的な肺中薬物分布を、凍結切片を作成することで評価した。肺がんの腫瘍部位においては薬物排出トランスポーターであるP-糖タンパク質が強く発現しているため、多くの抗がん剤は腫瘍部位への薬物分布に問題を生じる。しかしながらドキソルビシンなどの基質薬物であっても、直接肺投与することで肺内濃度を高濃度に保つことで、腫瘍部位への効率的な送達が達成できることを見いだした。今後はより腫瘍選択性の高い製剤化を目指して検討する予定である。また、肺線維症モデル動物に種々の分子量のモデル化合物を肺投与し、肺内残存量と血中への移行性について評価したところ、分子量250000という巨大分子であっても肺線維症発症時には肺内に薬物が留まらないことが示された。この大きな理由は、肺上皮細胞の断裂によって肺胞構造が大きく変化することであった。さらに、X線CTを用いた検討により、肺胞内に蓄積する繊維の存在によって、疾患が進行するほど病巣への薬物分布に問題があることも示された。すなわち、肺内滞留性を保ちつつ、線維への選択的な分布特性を有した新たな製剤開発の必要性が明らかとなった。今年度の目標であった「呼吸器疾患における肺胞構造の変化が肺内動態に与える影響の解明」については、肺がんと肺線維症と二つの疾患について終えている。今後はこの結果を元に、適切な薬物動態制御能を有する製剤を開発する予定である。呼吸器疾患の進行に伴って起こる肺胞構造の破壊により、肺投与した薬物の肺内滞留性が著しく低下するという昨年度の知見を基に、今年度は肺投与型微粒子製剤の構築研究に着手した。初めに、当研究室で開発した高い肺内滞留性を有する、肺投与型PEG修飾リポソーム(粒子径130 nm)を用いて検討した。ブレオマイシン誘発性肺線維症モデルマウス及びラットにおいて、肺内滞留性は改善されたものの、肺内における分布に著しい偏りが生じている可能性が、蛍光ズーム顕微鏡やin vivo imaging装置を用いたex vivo imagingの結果より示された。そこで、肺胞内の薬物及びDDSの分布をより詳細に評価することを目的として、より微細なレベルでの肺内薬物イメージング法の確立に着手した。その結果、組織透明化技法を応用することで、種々の肺細胞及び線維組織といった解像度レベルでの薬物分布評価が可能となった。この方法を用いて、肺線維症モデルマウスにTexasRed-dextran水溶液を肺投与したところ、線維化過程において肺内に生じた空胞部位などの一部に局在し、肺内全体に均一には分布しないことが示された。以上の結果に基づき、現在は肺投与型DDSに用いる微粒子の至適粒子径などの見直しと、肺内で製剤が一部に局在してしまっても有効な治療を可能とするために、病巣に留まりつつその周辺に抗腫瘍薬や抗線維化薬を徐々に放出する機能を搭載した、放出制御型製剤の構想を行っている。呼吸器疾患発症時における肺投与型DDSの肺内分布の偏りが、当初想定していたものよりも遙かに顕著であり、その評価法と対応策を立案するのに時間を要したため。昨年度の段階では、肺投与型DDSに用いる微粒子の粒子径調整やPEG修飾による受動的ターゲッティングや、病巣の細胞や組織に選択的に結合する抗体や特異的なリガンドを用いた能動的ターゲッティングにより、この問題を解決する予定であったが、これらの対応策だけでは十分な肺内動態改善の達成が困難であると判断したため。最終年度である平成29年度は、肺がん及び肺線維症といった難治性呼吸器疾患の治療薬を封入した肺投与型ナノ粒子製剤を調製し、その肺内動態制御及び治療効果を評価した。過去の研究において、治療薬を直接肺投与することで、病巣への優れた送達と全身性副作用の回避が可能であることが示唆されていた。しかしながら、これらの疾患に対する治療薬の多くは、標的細胞のみならず他の多くの細胞に対して強い殺細胞作用を示すことから、肺投与すると肺の正常細胞に対する毒性発現の危険性が否定できない。そのため、より良い治療を行うためには、病巣細胞に対して選択的に作用する薬物を、病巣へ効率良く送達する必要があると考えられた。そこで、特定遺伝子の発現を抑制することから、従来の治療薬とは異なり、病巣細胞に対して選択的な作用を示すことが期待できるsiRNAの病巣細胞への標的指向能を付与した肺投与型DDSを構築すべく、siRNAを封入したナノ粒子製剤を設計・調製することとした。

ナノ粒子製剤の設計・調製のコンセプトとしては、siRNAを製剤内にパッケージングするために「siRNAを製剤コア内へ充填する」、siRNAの生体内安定性を向上させるために「製剤コアを被覆保護する」、siRNAの細胞膜透過性を向上させるために「製剤表面に正電荷を付与するとともに、病巣細胞に対する特異的リガンドを修飾する」ことの3点を掲げ、静電的相互作用に基づく自己形成プロセスによりsiRNA封入ナノ粒子製剤を調製した。ナノ粒子製剤を肺投与した群では、コントロール群と比較して生存期間などの治療効果指標が有意に増大した。一方、ナノ粒子製剤を静脈内投与しても、有意な変化は認められなかった。これらの結果から、siRNA封入ナノ粒子製剤の肺投与は呼吸器疾患治療に有用な肺投与型DDSであることが示された。肺がん及び肺線維症といった難治性呼吸器疾患治療を指向したドラッグデリバリーシステム(DDS)を構築した。肺がん治療を指向したDDSとして、肺がんの発症及び進展に関与する因子を抑制するsiRNAを封入した、肺の腫瘍部位への送達効率に優れた肺投与型ナノ粒子製剤によって肺がんモデルマウスの生存期間を有意に延長した。また、肺線維症に対しては、肺内滞留性を高めた肺投与型リポソーム製剤を用いることで、肺胞内の線維化病巣への効率的な薬物送達を達成した。平成27年度に得られた各種呼吸器疾患の肺内薬物動態の特徴に関する知見を元に、適切な製剤開発を行っていく予定である。課題申請時の予定通り、まず始めに製剤に付与すべき各種疾患の肺内構造変化に適応できる機能の検討からスタートしていく。肺投与型DDSの受動的、能動的ターゲッティングによる肺内動態の改善を目指す方向性はそのままに、肺内における薬物の放出制御能の付与も必要になったと考えている。そこで平成29年度は、現在完成しているPEG修飾リポソームを用いて、当初の計画通りに各種病態における治療効果の判定を始めていき、それと同時に放出制御能を搭載した新たな微粒子製剤の構築を目指す。製剤学年度末に作成していた学術論文の英文校正費用に充てるつもりであったが、執筆が若干遅れてしまい、年度明けの完成となってしまった。平成28年度の研究成果として、そもそも呼吸器疾患発症時においては、肺投与液の分布が極端に偏ることが示された。この問題を解決するために、肺内薬物分布の詳細な評価法を確立するために時間を要し、製剤構築自体は若干の遅れを生じている。この次年度使用額は、その製剤構築のための材料費の予定であった。上記の理由から、繰越額はそのまま完成した学術論文原稿の英文校正費用として用いる予定である。平成29年度においては、病巣へのターゲッティング能と薬物放出制御能を併せもった製剤を構築するため、最初から相当種類の製剤原料を用いて様々な製剤の試行を行っていく予定である。上記のとおり、次年度使用額は製剤の材料費予定額そのものであるため、この材料費にそのまま充てる予定である。
イオンビーム・プラズマ系における多モード・ソリトンの実験的研究

本研究で我々は、イオンビームを含むプラズマ(イオンビーム・プラズマ系という)内で存在が理論的に予言されている,「速い」イオンビーム・ソリトンと「遅い」イオンビームソリトン,それにイオン音波ソリトンを含めた3種類の非線形波動が,果たして,実際に励起可能なのか,また,可能だとしたらその性質はどうなるのかを実験的に調べてきた。その結果,イオンビーム・プラズマ系が線形的に安定な条件下,すなわち,系内に含まれるイオンビームのエネルギーが10eV以上になる条件下で,「遅い」ビーム・モードに属するソリトン状波動が励起できることが分かった。さらに,そのソリトン状波動の振幅と速度との関係を示す非線形分散関係を測定することもできた。これにより,この波動は振幅が増すと速度が徐々に減少する性質を有することが分かった。言い換えるとこのソリトン状波動は「正」の分散をもつとも言える。この波動はこの点で,「負」の分散をもつイオン音波モードとは異質の波である。本年度は,特に,この異質な性質をもつ「遅い」ビーム・モードのソリトン状波動に着目し,それから期待される波の二次元的な曲りに対する不安定性を調べる実験を試みた。そのため,まず,進行方法に対して垂直の方向の振幅が不均一となるような波を発生させる。現在,そのような不均一波動の励起法は,まだ,十分満足できる段階にないが,僅かに不均一な波動を発生させることはでき,それを使って二次元的曲りの不安定性を調べる実験を行なっているところである。イオンビームを含むプラズマ(イオンビーム・プラズマ系という)中では,イオン音波の外に「速い」ビームモードと「遅い」ビームモードの三種類の波動が,適当な条件下では,存在可能であることが線形理論の範囲ではよく知られている。本研究では,非線形的な範囲にもっていったとき,イオンビーム・プラズマ系内の三種類のモードの中のどのモードの波動の励起が可能か,また,可能だとしたらその性質はどうかを調べることに感心がある。我々は今年度の研究では,イオンビーム・プラズマ系が線形的には安定になる条件(イオンビームのエネルギーWbを10eV以上にする)下で,「遅い」ビームモードに属するソリトン状波動を励起することに成功した。ところで,この波動の振幅は,伝播と共にかなりの距離まで,増大し続けることがわかった。これは,系内のイオンビームによる増幅作用のために起こると考えられる。さらに,その波動の非線形分散関係をも測定した。この結果によると,ソリトン状波動の振幅が増すと速度は徐々に減少する。この測定は,Wb(〕SY.simeq.〔)1020eVのビーム・エネルギーの範囲でビーム速度を幾度も変えて行なっている。また,このようにして得られる速度の異なる二つの「遅い」ビームモード・ソリトン状波動を同時励起し,それらを互いに衝突させ,両者間で非線形的相互作用が起こっていることも観測した。上記の実験の結果は,現在,論文にまとめている最中である。その外,イオンビーム・プラズマ系内で二つの異なるモードの非線形波動を同時励起することも試みているが,なかなか難しく,今後も続行して,成功させたい。本研究で我々は,イオンビームを含むプラズマ(イオンビーム・プラズマ系という)内で存在が理論的に予言されている,「速い」イオンビーム・ソリトンと「遅い」イオンビーム・ソリトン,それにイオン音波ソリトンを含めた3種類の非線形波動が,果して,実際に励起可能なのか,また,可能だとしたらその性質はどうなのかを実験的に調べてきた。

これにより,この波動は振幅が増すと速度が徐々に減少する性質を有することが分かった。言い換えるとこのソリトン状波動は「正」の分散をもつとも言える。この波動はこの点で,「負」の分散をもつイオン音波モードとは異質な波である。本年度は,特に,この異質な性質をもつ「遅い」ビーム・モードのソリトン状波動に着目し,それから期待される波の二次元的な曲りに対する不安定性を調べる実験を試みた。そのため,まず,進行方向に対し垂直な方向に振幅が不均一となるような波を発生させる。現在,そのような不均一波動の励起法は,まだ,十分満足できる段階にないが,僅かに不均一な波動を発生させることはでき,それを使って二次元的曲りの不安定性を調べる予備的実験を行なっているところである。