hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒッグスとフェルミオンの結合定数測定による新現象探索とそのためのトリガーの研究

ヒッグス粒子がゲージボソンを伴って生成し、さらにヒッグスがb-クォーク対にゲージボソンがミューオンを含んだ崩壊をする事象について、LHCが輝度を大きく向上させた状況においてもトリガー効率を高く保ち、新物理に対する感度を改善するための研究を行った。衝突点からのミューオンが存在しないにも関わらずトリガーが発行されてしまう背景事象についての理解を進め、これを大きく削減することに成功した。ヒッグス粒子がタウ粒子に崩壊しさらにミューオンに崩壊する事象に対して、LHCの増強後においてもトリガー効率を高く保つための研究を行った。本年度は特に、エンドキャップ部ミューオントリガー検出器とトロイド磁場の内側に置かれたハドロンカロリメータとのコインシデンスを取り、トリガーのミューオンに対する純度を上げるための研究を行い、これをレベル1トリガーの時点で構築する方法について、詳細に検討した。その結果、検出効率の低下を3%以内に抑えながら、背景事象によるトリガー数を85%以上排除できることが判明した。また、上記ミューオントリガーにおけるハドロンカロリメータの信号を利用して、ヒッグス粒子がb-クォークに崩壊する事象(H->bb)においてB-ハドロンが細分化の早い段階でミューオンを含むセミレプトニック崩壊をした場合に対する、低レベルトリガーでの効率を改善する方法についての研究を行った。またH->bb測定におけるb-ジェットのエネルギー分解能の改善方法についても詳細な研究を行った。ヒッグス粒子がゲージボソンを伴って生成される事象について、ヒッグス粒子がb-クォークに崩壊しゲージボソンがミューオンを含む崩壊をした場合について、LHCが最大エネルギーと衝突頻度を改良した後においてもトリガー効率を高く保つための研究を行った。昨年度までに行った研究において、エンドキャップ部ミューオントリガー検出器と内部のハドロンカロリメータとのコインシデンスを取ることによってミューオントリガーの純度を上げることができることがわかっていたので、本年度はそれを実現するハードウェアのとコントロールソフトウェアの研究開発を行った。開発は成功し、コインデンス信号を作るためのモジュールの生産体制も整った。来年度からはこのモジュールを実機に組み込んで、検証を進めていく。ヒッグス粒子がゲージボソンを伴って生成される事象について、ヒッグスがb-クォークに崩壊しゲージボソンがミューオンを含む崩壊をした場合について、LHCが最大エネルギーを8から13 TeVに向上させた状況で、トリガー効率を高く保つための研究を継続した。ATLAS検出器のエンドキャップ部ミューオントリガーについて、前年度までに完成していた磁場内部のミューオン検出器とコインシデンスを取る新たな論理回路を導入し、実際にトリガーが削減されることを示した。これによってLHCが最大輝度を大きく向上させた状況においても、効率の良いデータ取得が行える状況を作ることに成功した。現在までの進捗状況から、2015年のLHC実験再開時点で新しいトリガーを導入することは可能であると考えられるので。高エネルギー素粒子実験物理学本年度までにトリガー改良のためのハードウェア、ソフトウェアの準備ができたので、来年度はこのモジュールを実機に組み込んで検証を進めていき、夏頃を目途に実際にトリガーの純度を高める機能を作動させる予定である。現在LHCは2015年4月の運転再開を目指した改良中である。現在までの研究の進展から、この期間中に新しいトリガー方法をATLAS検出器に実装することは可能であると思われる。小額であり、使用計画の範囲内である。2014年度中に新しいトリガー方法の実装を完了し、宇宙線を用いた実機でのテストを行う。2015年のLHC再開後すぐに、陽子衝突事象を用いたトリガーの検証を行い、トリガーロジックのさらなる改良を行う。電子ボード製作費に追加して使用する。26年度の研究計画におけるトリガーボード購入費等に加算する。
心筋梗塞後リモデリングにおけるタンパク質分解系の役割

心不全の進展には、心筋細胞死・線維化といった心臓組織のリモデリングが深くかかわっている。骨格筋のサイズを制御する筋特異的ユビキチン連結酵素MAFbxは、心筋において生理的肥大や病的心肥大を制御することが明らかになった。本研究では、より複雑な要因の加わる心筋梗塞後リモデリングにおける役割を検証した。MAFbx遺伝子欠損マウスに心筋梗塞モデルを作成すると、心破裂による死亡が野生型マウスと比較して有意に減少した。MAFbxは心筋梗塞後に生じる心破裂を制御している可能性が示唆された筋特異的ユビキチンE3ライゲースであるMAFbxの心臓リモデリングにおける役割を検討するために、MAFbx遺伝子欠損マウスとその同腹のワイルドタイプマウスに容量負荷モデルを作成した。容量負荷モデルは、マウス左冠動脈の結紮による心筋梗塞モデルとした。当初は、容量負荷に伴う慢性期の心臓リモデリングに与えるMAFbxの影響を検討する予定であったが、昨年度までの検討で、MAFbx遺伝子欠損マウスで、心筋梗塞後の心破裂が多い可能性が示唆された。そこで、MAFbx遺伝子欠損マウス60匹、同腹のワイルドマウス60匹で生存率を検討した。モデル作成後56日までの検討でMAFbx遺伝子欠損マウス群の生存率は63%、ワイルドマウス群では49%であり、MAFbx遺伝子欠損マウス群で有意に心筋梗塞後の死亡が減少していた。心筋梗塞作成後の死亡は、術後3ー7日での心破裂による死亡がワイルドタイプ群より有意に少なかった。心筋梗塞作成後の梗塞サイズは、MAFbx遺伝子欠損マウス群とワイルドタイプ群で差は認められなかった。これらの検討からMAFbx遺伝子欠損が、心筋細胞の虚血耐性には影響は与えないと考えられた。心破裂に心筋細胞のアポトーシスが関連するとの報告がある。心筋梗塞モデル作成3日後の心臓を摘出し、TUNEL染色を行いアポトーシスの評価を行った。ワイルドタイプマウスにおいて、左冠動脈の結紮によりアポトーシス陽性細胞は1%認められた。一方、MAFbx遺伝子欠損マウスではアポトーシス陽性細胞は0.3%で有意に低下を認めた。また、心筋梗塞作成3日後の心筋組織からmRNAを抽出し、cDNA microarrayにて、網羅的遺伝子解析を行った。心筋梗塞を作成したMAFbx遺伝子欠損マウス群と同腹のワイルドタイプマウス群それぞれ3匹の解析で、MAFbx遺伝子の有無でクラスターが形成されることが確認できた。MAFbxは心筋梗塞後に生じる心破裂を制御している可能性が示唆されたMAFbx遺伝子欠損マウスとその同腹のワイルドタイプマウス(12から16週令)に対して容量負荷モデルを作成した。容量負荷モデルとして心筋梗塞をマウスに作成した。マウスを麻酔後(ペントバルビタール40mg・kg腹腔内投与)、人工呼吸器管理下で開胸し、実体顕微鏡下に冠動脈左前下行枝を結紮し、肉眼的および心電図にて心筋梗塞の確認を行い閉胸した。術後、2、7、14、56日間観察後に心臓を摘出した。野生型マウスに心筋梗塞モデルを作成し、1、2、4週間観察後心臓を摘出した。心筋梗塞および心筋梗塞後の心臓リモデリングがMAFbx発現に与える影響をウエスタン法、RT-PCR法にて評価した。mRNAレベルでのMAFbxの発現は、術後3日で低下し、14日以降sham群と同じ発現レベルに戻った。一方タンパクレベルでの発現は術後1日・3日目で有意に増加し、7日目にはsham群と同じレベルに戻った。タンパクレベルでの発現変化が、MAFbxの機能には重要であることから、心筋梗塞刺激によりMAFbxが増加していると考えられる。心筋梗塞に対するタンパクレベルの反応とmRNAレベルの反応が違うという結果からMAFbxの発現自身が、ユビキチンプロテアソーム系で調節されている可能性示唆される。MAFbx遺伝子欠損マウスに心筋梗塞モデルを作成し、ワイルドタイプと比較を行った。MAFbx遺伝子欠損マウスとその同腹のワイルドタイプマウスの各群15匹で心筋梗塞後56日まで観察行った。それぞれの群で7日以内には心破裂、7日以降では心不全死(おそらくは肺うっ血)による死亡が確認されたが、現時点では両群間の生存率に有意差は認められていない。筋特異的ユビキチンE3ライゲースであるMAFbxの心臓リモデリングにおける役割を検討するために、MAFbx遺伝子欠損マウスとその同腹のワイルドタイプマウスに左冠動脈の結紮による心筋梗塞モデルを作成した。心筋梗塞後の死亡がおよび、術後3ー7日での心破裂がMAFbx遺伝子欠損マウス群でワイルドタイプ群より有意に少ないことを昨年度までに明らかにした。心筋梗塞作成3日後の心筋組織からmRNAを抽出し、cDNA microarrayにて、網羅的遺伝子解析を行い、心筋梗塞を作成したMAFbx遺伝子欠損マウス群と同腹のワイルドタイプマウス群の解析で、MAFbx遺伝子の有無でクラスターが形成され、クラスターを形成した遺伝子群の中で、ワイルドタイプ群で上昇し、MAFbx遺伝子欠損群で低下を認めた遺伝子の中に、MMP9が含まれていることを明らかにした。

心破裂には、ゼラチナーゼであるMMP9の活性が重要な役割を持つことが報告されている。そこで、MMP9の活性を評価するため、ザイモグラフィーを、MMP9の発現量評価のためmRNAを抽出しreal-time PCR法を行った。心筋梗塞作成3日後の心筋組織からタンパクを抽出し、ゼラチンザイモグラフィーでMMP9活性を評価したところ、心筋梗塞で誘導されるMMP9の活性上昇が、MAFbx遺伝子欠損マウス群で、ワイルドタイプ群と比較して低下していた。また、心筋梗塞モデル作成1日後の心臓を摘出し、MMP9のmRNAレベルを検討したところ、心筋梗塞で誘導されるMMP9の発現増加が、MAFbx遺伝子欠損マウス群で、ワイルドタイプ群と比較して低下していた。以上の結果から、MAFbx遺伝子欠損マウス群でワイルドタイプ群を比較して、心破裂が少ないのは、心筋梗塞により誘導される、MMP9活性を減少させることによりもたらされている可能性が示唆された。循環器内科学今年度は、MAFbx遺伝子欠損が心筋梗塞に与える影響を明らかにする予定であった。今年度に行った詳細な検討により、MAFbx遺伝子欠損マウス群で心筋梗塞後の心破裂例が有意に少ないことが明らかになった。初期の心筋梗塞サイズは両群で差が認められないことから、虚血に対する耐性がMAFbx遺伝子欠損で獲得されるのではないようである。破裂に至るメカニズムのひとつであるアポトーシスにMAFbx遺伝子欠損が影響を与える可能性を示すことができ、心筋細胞死のメカニズムの解明に近づいていると考える。当初の予定では、予備実験の段階で、心筋梗塞後の肺重量(左心不全の指標う)がMAFbx遺伝子欠損マウスでその同腹のワイルドタイプマウスに比して増加していたので、MAFbx遺伝子欠損マウスとその同腹のワイルドタイプマウスの各群15匹で心筋梗塞を作成し、56日まで観察を行えば生存率に有意差を得ることができると予想していたが現時点では得られていない。また、MAFbxの発現レベルの検討においてmRNAレベルとたんぱくレベルでの発現に差がみられている。そのメカニズムについて詳細には明らかにできていない。マイクロアレイにて、MAFbx遺伝子の有無が、心筋梗塞時に誘導されるmRNA発現パターンに影響を与えることが示されたので、さらに詳細な解析を行い、心破裂に至るような遺伝子の発現が影響を受けていないか解析を行い、有意に変化する遺伝子群に関してはreal time PCR法にて発現を検討する。また、アポトーシスを誘導する転写因子の一つにcJUNがある。MAFbxは筋特異的ユビキチンE3ライゲースであるが、MAFbxが分解する基質タンパクの一つにMPK-1がある。MPK-1の発現が増加するとcJUNの活性を正に制御するJNKのリン酸化が減少することが報告されている。MAFbx遺伝子欠損マウスではMPK-1の発現が上昇している可能性があるので、この経路を用いてMAFbx遺伝子欠損マウスではアポトーシスが減少し、さらに心破裂が減少している可能性が考えられる。
「自然」が文化資源化されるマスツーリズム的状況の観光人類学的研究

本研究では、メキシコのカンクン、リヴィエラマヤ地域における遺跡観光や先住民村落観光などで意図的に「自然」を絡めた展示を行っている事例のほか、「エコツーリズム」、セノーテ観光などに関する現地調査、および資料の分析、文献の読み込みを行っていくことによって、本来保護され維持されていかなければならない自然が、カギ括弧つきの「自然」として観光客を喜ばせるためのアトラクションとして操作され、文化資源展示と絡める形で手軽な見世物になっているという、マスツーリズム状況下でしばしば見られる現象について考察を進める。これにより「自然」の文化資源化のプロセスを明らかにし、マスツーリズムの特質の一端を理解してゆく。
総合的計画管理のための景観－環境系アプローチによる空間計画の課題分析

本研究は、持続可能な市街地への再編再生のための開発マネジメント型計画制度の論点を明らかにすることをめざしたものである。開発や土地利用の変化は景観の変化となって現れることに着目し、地域環境の変化を総合的にとらえる手法として“景観ー環境系アプローチ"を設定した。土地利用基本計画の区分を超えて総合的計画が可能な景観計画の運用実態の検証にもとづき、景観ー環境系アプローチの観点から、地域を統合的に計画するしくみと開発のモニタリングが地域の変化の調整する開発管理の基本となることを確認した。これと合わせてEUにおける空間計画の考え方の検討から、計画制度の論点を検討した。23年度の景観行政団体へのアンケート結果とヒアリング調査の分析にもとづき、景観から総合的な地域環境管理のための計画課題についての検討を進めた。都市部だけでなく、現行の都市計画制度では対象外である田園部や中山間集落においても縦割りの土地利用管理を超える計画の試みが確認できた。合わせて、計画は総合的であっても、敷地や開発単位の基準では、地域環境のコンテクストにおいて評価する設定が困難、他制度と連携させる場合の変更時の調整課題など、制度上の問題認識が見出された。また、適切な地域環境の開発管理のための計画単位(地域環境のまとまり)をどのように設定するかが、計画技術と合わせて検討すべき課題となることも確認できた。日本での景観ー環境系アプローチによる計画技術開発を進めるにあたり、英国のデザイン政策との比較研究を実施する予定であったが、英国の政権交代後、空間計画に関する政策が大きく転換されたことから、当初英国との比較対象として補助的位置づけとしていたEUの空間計画を比較分析対象とすることした。英国およびEUの空間計画に関する文献調査から、EUの計画概念や技術のもとにオランダの計画制度があることが分かってきた。また、計画単位としてリージョンの概念が重要となっている状況が把握できた。そこで、EUの計画制度の研究と実践を担ってきたオランダとドイツの専門家および自治体プランナーへのヒアリング調査を実施した。計画主体である自治体の規模や役割の相違、持続可能な開発にむけての計画管理のしくみの違いを認識したうえでの調査結果の分析が必要であるが、大きな方向として空間計画が物的計画から人の活動を含む計画概念"Territorial Cohesion"へと移行している実態が確認できた。景観ー環境系アプローチでも地域環境の物的構成とその成り立ちの条件とをつなぐ必要があることがわかった。EUの空間計画制度の検討と展開において中心的役割を担ってきたデルフト大のファルディ教授へのヒアリング調査および文献資料の分析にもとづき、EUにおける空間計画の変遷を整理した。また、日本の既成市街地との比較を考慮し、拡散型の土地利用を示すドイツのルール地方を対象とし、リージョナル・プランの考え方とその開発管理における役割について現地調査を行った。この調査から、ランドスケープの概念は、地域の地形風土や植生の特性を分析し、土地利用や開発動向のインパクトをオープンスペースの変動としてとらえ、包括的な空間計画の基本フレームとなる概念であることがわかった。ルール地域は2009年度より計画権限をもつ地域共同体として地域計画の策定を進めており、その中でリージョンレベルでの空間フレームと土地利用の変化に対するガイドラインを提示することによる計画管理が検討されており、ランドスケープは主要な計画課題となっていた。本研究では、持続可能な地域構造となるよう市街地更新をマネジメントするしくみが必要であるという問題意識から、景観ー環境系のアプローチによる計画制度の検討を目標とした。これまでの調査分析より、景観計画は自治体レベルで包括的に空間計画を示すことができる制度であり、地方都市において開発マネジメントにつながる取り組みがあること、他制度との組み合わせにより開発管理を試みている事例があることがわかった。また、英国の計画許可にもとづくデザイン協議よりも、ドイツのリージョンレベルの空間計画におけるランドスケープからの開発管理の考え方のほうが、日本型の開発管理のしくみに関する今後の検討に示唆するところが多い。景観計画の開発マネジメント型運用の可能性を拡大する方向で、ルール地方におけるランドスケープの考え方のようなリージョナルレベルの空間フレームを提示する計画手法が次の計画課題となる。景観は土地利用の変化と連動することから、景観計画を土地利用計画や開発管理と連携して使う取り組みが考えられる。そうした景観計画の使い方の事例を調査するために、2011年4月までに景観計画を策定した296景観行政団体に対してアンケート調査を実施し、都市計画の実態と景観計画の運用実態について情報収集した(回答率83%)。この調査から、北海道・長野県域・九州沖縄地域の自治体で、景観計画と開発管理を連動させる工夫を試みていると考えられる事例が見られた。この結果と合わせて、これまでの調査から確認している先進的に取り組んできた事例(真鶴・各務原)と九州地域の一部について現地調査を行った。アンケート調査の集計整理に手間取ったことから、環境保全型の開発管理への取り組みが見られる北海道と長野県内の事例について現地調査の実施が次年度に残された。

現地調査から、景観ー環境系アプローチの観点からみると、景観計画は、(1)景観計画区域内にある多様な土地利用のまとまりに対し、景観まちづくりにより順次計画づくりを進めるためのしくみを位置づける、(2)計画区域全体で共通する開発管理課題に対応するルールを決める、といった役割担っていることがわかった。これまで想定していなかったまちづくりや地域づくりと連動するしくみによる土地利用のまとまりごとの開発管理の可能性についての論点が得られた。また、京都と東日本大震災の被災地における調査により、景観の持続と土地利用の変化との調整における計画課題を検討する機会を得ることができ、時間軸のなかで開発や土地利用による変化と持続の調整が求められるときに検討すべき計画課題は、景観ー環境系アプローチによる総合的な計画管理においても考えるべき論点となることがわかった。調査による制度運用の事例収集と、調査をとおして今後検討すべき計画課題の論点整理を進めることができた。23年度に国内の取り組み事例をアンケート調査とヒアリング調査により情報収集を実施し、24年度は国内事例の分析により計画課題の具体的検討を行った。景観計画の開発管理に関わる届出対象や基準についての課題、他制度との連携による効果や相互補完機能のあり方、合併により市域が広大になったときの地域や景観のまとまりにもとづく計画単位の考え方や段階的計画策定の進め方など、景観-環境系アプローチによる総合的開発管理にむけての計画制度に関わる論点を事例から把握することができ、研究計画の第1ステップはある程度達成できた。また、24年度は、英国のデザイン政策および計画政策の大きな変更が具体化するなかで当初予定とは異なりEUの空間計画の調査をすることとしたが、国内事例にもとづき地域の概念や計画単位の考え方、開発管理の手法など課題認識が明確になるなかで、適切な変更であったと考えている。実際、現地でのヒアリング調査により、最近の計画概念の展開についても情報収集することができ、空間計画の考え方が進化していることがわかった。EUの空間計画は地域のまとまりのひとつとしてリージョンが設定されているが、そこでの機能ネットワークや開発調整の計画概念は、巨大化した日本の自治体において持続可能な地域構造にむけての市街地の再編、集落や田園も含めた地域環境の再編に有効な知見となると考えている。比較調査対象の変更はあったが、調査結果からは新しい発見があり、概して今後の計画課題の検討に資するものと判断している。こうした状況から、予定とは異なる取り組みとなっている部分もあるが、目的の達成に向けては、おおむね順調の進展していると考えている。アンケート調査の集計整理に手間取ったため、調査結果のもとづく景観計画事例の現地調査のうち一部(北海道・長野県域)が実施できなかった。
走査トンネル顕微鏡を用いたボロンドープダイヤモンドの超伝導電子状態の研究

ボロンドープダイヤモンドの超伝導電子状態を明らかにするために,極低温(T〓0.35 K)で走査トンネル顕微鏡/分光(STM/STS)測定を行った.STM測定の結果, (111)配向ボロンドープダイヤモンド薄膜の表面原子層がC(111)1×1 : H構造を持つことを明らかにした.また, STS測定の結果,超伝導エネルギーギャップとその空間変化を明らかにし,磁場中の測定から渦糸状態の直接観測に成功した.ボロンドープダイヤモンドの超伝導電子状態を明らかにするために,極低温(T〓0.35 K)で走査トンネル顕微鏡/分光(STM/STS)測定を行った.STM測定の結果, (111)配向ボロンドープダイヤモンド薄膜の表面原子層がC(111)1×1 : H構造を持つことを明らかにした.また, STS測定の結果,超伝導エネルギーギャップとその空間変化を明らかにし,磁場中の測定から渦糸状態の直接観測に成功した.平成19年度は,試料の評価,設備備品を用いた装置の改良を行うとともに,現有設備を利用してボロンドープ超伝導ダイヤモンド薄膜のトンネル顕微/分光(STM/STS)測定を行った.1.トンネル顕微/分光装置の改良:STM/STS実験において,試料の清浄表面を準備することは実験準備の中で最も重要な点の1つである.低温へき開法を使用することができないボロンドープダイヤモンド薄膜において,シリコンのSTM実験などで実績のある真空熱処理法を用いて薄膜表面の清浄化を試みた.そのために超高真空加熱装置をSTMに組み込み,熱処理後真空を破らずにSTMヘッドに搬送し低温STM/STS測定が行えるように装置を改良した.上記の項目と並行してSTM/STSによる電子状態の測定を行った.STM/STS測定は^3He冷凍機を用いた低温,超高真空STM装置を用い,最低温度T=0.45Kから臨界温度T_cの間の広い温度範囲で測定を行った.はじめに,T_c5K程度の(111)配向エピタキシャル薄膜を用いて実験を行い,STM測定からボロンドープ超伝導ダイヤモンド薄膜の表面構造と薄膜成長形態を調べた.その結果,世界で初めてボロンドープ超伝導ダイヤモンドの原子配列の観測に成功し,原子位置を指定したSTS測定が可能になった.更に,超伝導スペクトルの測定を行った結果,超伝導エネルギーギャップ△とその空間変化が明らかになった.平成20年度は,下記(1)(3)に示すように,前年度に整備された極低温トンネル分光装置を用いて,ボロンドープ超伝導ダイヤモンド薄膜のSTM/STS測定を行った.(1)ボロンドープダイヤモンド薄膜の作製と評価:前年度に引き続き,ボロンドープ超伝導ダイヤモンド試料は気相成長法で作製し, (100)成長したエピタキシャル薄膜を測定に用いる.この薄膜試料は研究協力者である高野義彦博士(物質材料研究機構)と川原田洋教授(早稲田大学)のグループより提供を受けた.(2)清浄試料表面の作製:ボロンドープダイヤモンド薄膜において,清浄な表面を準備するために,真空熱処理法を用いてボロンドープダイヤモンド薄膜表面の清浄化を行った.前年度に整備した高真空加熱装置熱処理装置を用いて,熱処理後真空を破らずに試料をSTMヘッドに搬送し低温STM/STS測定行った.STM/STS測定は3He冷凍機を用いた低温,超高真空STM装置を用いることで,最低温度T=0.35Kから臨界温度Tcの間の広い温度範囲で測定を行った.平成20年度は, Tc=5K程度の(100)配向エピタキシャル薄膜を中心に実験を行った.STS測定の結果,コヒーレンスピークが鋭い明瞭な超伝導スペクトルを得た。また,磁場中でトンネル分光測定を行うことでポロンドープダイヤモンドにおける渦糸量子の観測に成功した.
能動制御を用いた超高ベータ球状トーラス配位の生成・維持

平成28年度は主に数値シミュレーションにより磁場反転配位(FRC)生成過程である異極性合体プロセスの素過程の解明に取り組んだ。超高ベータ球状トカマク生成の元となるFRCは"異極性スフェロマック合体法"によって生成されるが,その合体の素過程には磁気リコネクションを含み,また合体法では非MHD効果であるHall効果の空間特性長であるイオン慣性長がプラズマ配位のサイズ(プラズマ小半径)に比べ無視できないという特徴がある。本年度の研究では異極性合体におけるHall効果に関してHall-MHDシミュレーションにより検証を行った。平成27年度に開発を行った2次元/3次元Hall-MHDコードを核融合科学研究所のスーパーコンピュータ(プラズマシミュレータ)での実行に適したMPI並列化などを施し,空間的に高解像度でのシミュレーションを行うことで合体プラズマ全体の大域的構造と磁気リコネクションの微細構造を同時に解いた。2次元Hall-MHDシミュレーションでは異極性合体において電場におけるHall項の発生領域がリコネクション上流側ではおよそイオン慣性長のスケールであり,リコネクション下流側ではイオン慣性長より十分に大きいスケールで分布していることが明らかになった。また,Hall効果による配位全体の物理量の分布の形成に関してもHall効果が大域的な寄与をすることがわかった。他,3次元効果に関しても検証を行い,異極性合体中の3次元性の不安定がMHDとHall-MHDで定量的のも定性的にも発現の仕方が異なることを明らかにした。以上の成果を学会発表,論文誌として本年度は発表した。28年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は超高ベータ球状トカマク生成の初期実験及び中性粒子ビーム入射の初期実験を行った。s値(=プラズマサイズ/イオンジャイロ半径)が小さく安定性の高い領域において磁場反転配位(FRC)の合体生成を行い,これに外部トロイダル磁場を急速印加することによりバルーニング不安定性に対し第二安定領域にある可能性のある超高ベータ球状トカマクを生成し,さらに中性粒子ビーム入射を行い,その効果を検証した。また,FRCはプラズマ合体法の一種である異極性スフェロマック合体法によって生成されるが,このような低s領域における異極性スフェロマック合体における二流体効果,運動論効果等については従来明らかにされていなかったが,磁気プローブによる磁場計測,マッハプローブによるフロー計測,Langmuirプローブによる磁気リコネクション中の詳細な温度/密度計測により低s領域(=弱磁化)において二流体効果(Hall効果)が生成後のFRCの大域的な密度構造,フロー構造,磁場構造に強く影響を与えることを明らかにした。本年度後半にはこの現象についてより明快な知見を得るべく核融合科学研究所との共同研究を行い,プラズマ合体に適用可能なHall-MHDシミュレーションコードの開発を進めた。本年度は主に数値シミュレーションにより磁場反転配位(Field-Reversed Configuration:以下FRC)の生成過程における2次元的フロー生成機構に関する研究を行った。昨年度に行った超高ベータ球状トカマク生成実験を踏まえ,超高ベータ球状トカマクに必要な合体生成FRCの生成過程における緩和・自己組織化現象を解明するためHall-MHDシミュレーションを行うことで合体生成FRCの緩和に寄与しうるトロイダルフローの発生やその分布形成を明らかにすることに成功した。本年度前半では主にプラズマ合体現象を解くためのHall-MHDコードの開発および計算負荷削減技術の実装を行った。これより2次元Hall-MHDコードにより異極性スフェロマック合体のシミュレーションを行い,それらの結果を学会等で発表を行った。並行した実験として,本年度は超高ベータ球状トカマク生成の前段階であるFRCの緩和現象を明らかにするための実験を進めた。本年度秋より新規考案した磁性体を用いた磁化同軸プラズマガンの開発を行い,自己組織化現象の見えやすい異極性スフェロマック合体実験装置の立ち上げを行った。超高ベータ球状トカマクに必要な高い楕円度を実現可能な真空容器の両端に開発した磁化同軸プラズマガンを設置し,自己組織化や不安定性を示すトロイダルモード等を計測する磁気プロープの製作,熱圧力を計測する静電プローブ等の整備を進め,提案手法の実証を行った。平成27年初頭に主力実験装置であったTS-4装置が故障し使用不能となったため,これを機に超高ベータ球状トカマク実験に適した代替装置の立ち上げを行った。そのため当初予定していたTS-4実験でのデータが殆ど得られず,代替装置の立ち上げに時間がかかったことから当初の実験計画よりやや遅れている。

2次元Hall-MHDシミュレーションでは異極性合体において電場におけるHall項の発生領域がリコネクション上流側ではおよそイオン慣性長のスケールであり,リコネクション下流側ではイオン慣性長より十分に大きいスケールで分布していることが明らかになった。また,Hall効果による配位全体の物理量の分布の形成に関してもHall効果が大域的な寄与をすることがわかった。他,3次元効果に関しても検証を行い,異極性合体中の3次元性の不安定がMHDとHall-MHDで定量的のも定性的にも発現の仕方が異なることを明らかにした。以上の成果を学会発表,論文誌として本年度は発表した。超高ベータ球状トカマク生成の初期実験に成功し,また中性粒子ビーム入射実験も行ったことから,初年度の進展としては順調であるといえる。磁場反転配位の緩和現象に関して実験と計算機の双方から解明を試みる計画であるが,高s領域での実験は計測装置や実験装置の不具合によりできなかったため,こちらは予想以上の進展とまでは行かなかった。シミュレーションコードの開発は磁気リコネクションを正確に扱うための格子の取り方の工夫に時間がかかったが,年度末までには概ね見通しを得ることができたため,計算機方面では非常に順調であるといえる。実験に見通しが立ったため,平成27年度の方針から引き続き,Hall-MHDシミュレーション,粒子シミュレーションと実験を並行して進める。数値シミュレーションに関してはプラズマ合体において高レイノルズ数条件下では細かい空間メッシュで電流シートを分解する必要があるが,同時にプラズマ合体現象は2つのトーラスプラズマ全体を解かなければならないため計算量が多く,Hall-MHDにおいても3次元で合体を解くのは困難であることが分かった。同様に,合体現象を粒子シミュレーションで直接取り扱うことは計算時間の観点から困難であることから,2次元Hall-MHDでプラズマ合体を扱い,合体完了後単一のプラズマとなった後に3次元Hall-MHDまたは粒子シミュレーションで取り扱う,という手法で対応することを検討している。28年度が最終年度であるため、記入しない。今後の方針としては,磁場反転配位の緩和現象の解明,その緩和の制御手段の開発をまず第一に行う予定である。そのために平成26年度後半から開発を始めたHall-MHDシミュレーションコードをまず完成させ,異極性スフェロマック合体における二流体効果の寄与を理論的に解明する予定である。実験としては磁気プローブ,磁化同軸プラズマガン等の実験機器の整備を行い,低s領域から高s領域まで幅広いパラメータ領域の実験を行える環境を整備し,緩和現象を実験的に解明する。高s領域で安定したFRCの生成に成功した後,高s領域のFRCを用いた超高ベータ球状トカマクの生成を試みる予定である。
凍結手術後早期におけるHigh zone talerauce抑制について

凍結手術の成否は術后のHigh zone tolerauce抑制にかかっている。今回ラットに実験腫瘍MRMT-1を肝に移植し、自然生存日数43.2日のものを用いて肝凍結を行った。凍結は凍結部がcryonecrosisとなる完全凍結cryonecrobiosisの状態の不完全凍結凍結容量などの凍結基本手法から検討した。次いで免疫賦活剤と抗疫剤投与を行い比較検討した。凍結容量については単に生存可能上から云えば〓の50%容量までは可能であったが負疫学的〓点から云えば30%前後か有意の差で有利であり、これ以上は凍結融解組織の排泄トレナージ法を確実にしない限りAdverce effectとなり得る。この結果と臨床面に対比すると5cm以下3cmまでの肝腫瘍の予後が肝切除より予後は良好であり、それ以上の大きな腫瘍は肝表面のドレナージを行い易い症例は予後が良好という事実からも裏付けられる。凍結免疫については術后24時間以内はCO_<3、4>対CD8比は上昇するが、それ以后2週までは下降し、それ以后角で上昇してくる。このことからSuppresser Tcellが主役をなしているように思われた。この制御については完全凍結より不完全凍結の方が有利であり、ここのことは免疫賦活剤を術后7日より投与することにより、一子明確になった。また抗癌剤との併用は術後2週間目より少量の投与が効果的であり、これは抗癌剤との併用は術語2週間より少量の投与が効果的であり、これは抗疫投与の減量化に役立ってものと考えた。以上のことから肝腫瘍の臨床応用について肝切除不能症例に対して集学的治療の1つとして明るい一手段であることを確認し得たものと考える。実験計画の実験群毎にVX-【II】実験腫瘍移殖後の絶対生存日数30日を対象に各群の生存日数の比較検討を、完全凍結と中間凍結(Necrobiosis)の條件に分けて行った。完全凍結(-60-80°C)では【I】群(凍結のみ)43日,【II】群(凍結+非特異的免疫賦活剤)は46日,【III】群(凍結+抗癌剤)は39日,【IV】群(凍結+非特異的免疫賦活剤+抗癌剤)は35日,単純平均日数(N5)では【I】【II】群の生存延長があり【III】【IV】群は短かいが、統計的に優位の差は認められなかった。一方、中間凍結(-40-20°C)では【I】【II】群は60日以上また治癒,【III】【IV】群でも60日,58日で明らかな有意の差を認めた。末梢血のクリニパ球のPHA幼若化能の変化については完全凍結の場合はバラツキが多く、一定方向性を示さなかったが、中間凍結の場合は【I】【II】群においてのみ一定の方向性がみられた即ち、凍結後の幼若化能低下が僅かであり、4週前后より移植前の値に復しそれ以后は更に上昇の傾向がみられている。【III】【IV】群においては未だ一定方向が出ていない。例数を増やして今後更に検討したい。現在のところから、極めて大胆であるが、推論してみるならば、完全凍結により1時的に大量の、腫瘍壊死が生に、その凍結融解過程に作られた。腫瘍抗原が、可溶化抗原となり、腫瘍促進の方向に働いた。一方、中間凍結の場合はこの可溶化抗原量が少し過剰抗原にならなかったばかりでなく、むしろ腫瘍抑制に働いたのではないかと考えている。

この考えは松原等の実験的考察と合致し、Ablui,佐治等の推論している如くHigh zoNE toleranceの原因考察に有力な一助であると考えている。未た例数が各群ともN5であるので更に増加させ、追加検討し、同時に抗癌剤投与の時期についても推論が得られるのではないかと考えている。先に報告したが,家兎においては免疫パラメーターの測定困難を感じ,実験動物をラットに変え,実験腫瘍もVXIIよりMRMTIに代えた.肝移植定着率は現在ほぼ100%である.凍結剤も炭酸ガス使用により実験データにバラツキがなくなり安定した.水上,実験条件の変更により以下の如き研究結果を得ている.肝腫瘍容積が肝全体の1/5における状態において,完全凍結,不完全凍結共に既に術后3時間及び6時間後にNatural KillerCELL(NG)及びherper Tcellに変動〓〓ら,いづれも上昇傾向がみられる.これに反しsuprrer Tcellにはまだ変動はない.従ってOKT4とOKT8の対比はむしろ上昇し,免疫能が上昇している.しかし,凍結組織の融解し始める24時間以后になると, A-Tcellが上昇してくるのでNKおよびh-Tcellは現状のままであってもT4とT8の比率は下り免疫能が相対的に低下してくるものと考えられる.即ち可溶性抗原の考え方に一致した,術前にp.s.k1g/kgで免疫賦活剤投与例の結果においては術前7日, 3日の間に差は殆どみられず,非投与群との間にもNK h-Tcellの差はみられなかった.しかし, OKT8の上昇な有意差はみられないが抑制されている.このことは, T4T8の比率においては,差異を認められた.即ち2.0以上の数値を得ている.しかしこの比率の数値が1以上のものはいづれも凍結施行例にはみられており且つ生存している.凍結前のものは1.41.5の間にあり,凍結直後は1.7前后に上昇し, 2週後にはいづれも凍結前より低下している.その後は3週において再び上昇傾向にある.以上の結果より免疫賦活剤の投与は有効であると判断出来るが,その投与時期は凍結直前のみでよいか,又その量は如何にすべきかについての最後の判定を下すには到っていない.また肝容量1/5の凍結ではS-Tcell上昇の抑制はいづれも不可能であった.従って肝凍結容量の限界を免疫能面からみた判断を最終報告には述べてみたい.前年度の実験において凍結免疫の存在が肝凍結においても〓実証されたが最終年度の本年度においては統計的有意差をもって実証された。殊に不完全凍結で行った場合に顕著であった。また凍結容量についても、30%容量の肝凍結が術后のHigh zonetolerance即ちsupperssor T cellの抑制に効果的であり、それ以上の凍結容量ではAdveree effectktの方が大きく現れた。これは可溶性抗原の考え方からも云えるが、対応策としては凍結融解組織の排泄トナージ法にあると考えられた。しかしラットの実験では今回は困難であった。臨床的には径3cm未満の細小肝癌では予後がよく、5cm以上の肝癌では腹腔トレナージが充分に出来る肝表面の腫瘍では予後が良好であったことからも推測的であるが裏付けられると考えた。次に免疫賦活剤の投与法について、術前と術后について検討したが、術前1週より投与開始のものは有意の差をもってCD_<3,4>対CD_8比の低下を抑制することが出来、8週後には上昇が顕著であった。抗癌剤との併用については術前投与より術后2週より少量の投与が一番効果的と思われた。このことは凍結後2週以内においては凍結周囲組織に特異的に抗癌剤の高組織濃度を得られるという特徴のためと思われる。
新規循環調節ペプチドの系統的探索

我々は1993年にヒト褐色細胞種組織より、アドレノメデュリンを強力な降圧作用を有する新規生理活性ペプチドとして発見した。その後の研究により、アドレノメデュリン血管拡張作用、利尿作用をもつペプチドであり、血中を循環するホルモンあるいは心血管組織における局所調節因子として、血圧や体液量の調節に関与する極めて重要な循環調節因子であることが明らかになった。アドレノメデュリンの発見およびその後の研究の展開に示されるように、新たな循環調節因子を発見し、その物質についての研究を推進することは極めて独創性が高い研究となる。我々はアドレノメデュリンの発見以降も、アドレノメデュリンの研究を推進すると同時に、さらなる新たな循環調節因子の探索を粘り強くすすめている。アドレノメデュリンはラット血小板中のcAMPの増加活性を指標に発見できた。副腎髄質や心房にはcAMP増加活性を示す多数の(未知の)生理活性ペプチドが存在している。我々は副腎髄質由来の培養細胞のcAMP増加を指標にしたアッセイ法を確立し、新規生理活性ペプチドの探索をすすめおり、すでにいくつかのペプチドを精製し、構造解析を決定した。一方生理活性ペプチドの特徴の一つに、C末のアミド構造があげられる。我々は、ペプチドのC末がアミド化されていることを指標に、ペプチドの検索を行い、ブタ心房からamidicinを単離・構造決定した。amidicinは心臓、腎臓等の循環器組織の高濃度存在し、新たな循環調節因子としての可能性が示された。さらに、ヒトの褐色細胞腫にもamidicinが高濃度存在しちることを明らかにし、その精製をと構造解析をおこなった。さらに、ヒトamidicinのラジオイムノアッセイを確立し、血中にも循環していることを明らかにした。心房性ナトリウム利尿ペプチド(ANP)の発見に引き続き、BNPやCNPなどのアイソペプチドが発見されたように多くの生理活性ペプチドにはいくつかのアイソペプチドの存在することが知られている。我々が発見した新しい降圧ペプチドの"アドレノメデュリン(AM)"や"PAMP"もアイソペプチドが存在する可能性が高い。本研究では、AMやPAMPのアイソペプチドの系統的検索を行い、さらなる新規生理活性ペプチドの発見を目指している。AMの降圧活性に必須であるAMのリング構造やC末アミド構造を認識する各種のラジオイムノアッセイ(RIA)およびPAMPの生理活性に必要なC末近傍のRIAを確立し、RIAとHPLCを用いて、ブタ副腎髄質ペプチド分画の、免疫活性の定性を行った。本研究ではAMのリング構造を認識するRIAを利用し、分子型の定性を行い、ウシ副腎髄質よりAM(11-26)を内在性の昇圧ペプチドとして同定した。AM前駆体またはAMより生合成される内在性のペプチドとしてAM(11-26)をウシ副腎髄質より単離・同定した。AM(11-26)は強力な昇圧活性を示し、生体内で循環調節に関与している可能性が示唆された。興味あることに心不全や高血圧症ではAM(11-26)が健常人に比較して増加していた。さらに、ペプチドのC末がアミド化されていることを指標に、ペプチドの検索を行い、ブタ心房からamidicinを単離・構造決定した。さらに、ヒトの褐色細胞腫にもamidicinが高濃度存在し、現在その精製をすすめている。複雑で精巧な循環調節のメカニズムやその異常により引き起こされる循環器疾患の病態解明には、未だ同定されていない循環調節因子の存在を明らかにして構造を決定することが極めて重要である。アドレノメデュリンは心血管系組織を含め、生体内の幅広い組織で生合成され、降圧、ナトリウム利尿、血管平滑筋増殖抑制、アルドステロン分泌抑制等の多彩な作用を有しており、アドレノメデュリンが新しい循環調節ペプチドとして、循環調節に重要な役割を果たしていることが解明されつつある。我々は副腎髄質由来の培養細胞のcAMP増加を指標にしたアッセイ法を確立し、新規生理活性ペプチドの探索をすすめおり、すでにいくつかのペプチドを精製し、構造解析を進めている。近い将来、アドレノメデュリンに続く生理活性ペプチドを発見したい。

アドレノメデュリンの発見およびその後の研究の展開に示されるように、新たな循環調節因子を発見し、その物質についての研究を推進することは極めて独創性が高い研究となる。我々はアドレノメデュリンの発見以降も、アドレノメデュリンの研究を推進すると同時に、さらなる新たな循環調節因子の探索を粘り強くすすめている。アドレノメデュリンはラット血小板中のcAMPの増加活性を指標に発見できた。副腎髄質や心房にはcAMP増加活性を示す多数の(未知の)生理活性ペプチドが存在している。我々は副腎髄質由来の培養細胞のcAMP増加を指標にしたアッセイ法を確立し、新規生理活性ペプチドの探索をすすめおり、すでにいくつかのペプチドを精製し、構造解析を決定した。一方生理活性ペプチドの特徴の一つに、C末のアミド構造があげられる。我々は、ペプチドのC末がアミド化されていることを指標に、ペプチドの検索を行い、ブタ心房からamidicinを単離・構造決定した。amidicinは心臓、腎臓等の循環器組織の高濃度存在し、新たな循環調節因子としての可能性が示された。さらに、ヒトの褐色細胞腫にもamidicinが高濃度存在しちることを明らかにし、その精製をと構造解析をおこなった。さらに、ヒトamidicinのラジオイムノアッセイを確立し、血中にも循環していることを明らかにした。
超伝導高周波加速を用いた小型超高圧電子顕微鏡の原理実証

超伝導高周波空洞を利用してコンパクトな超高圧透過型電子顕微鏡(TEM)を実現するための基礎実験である。1空洞に2モード(TM010とTM020)を同時励振するメリットをシミュレーションで証明し、そのときの2つのモードの振幅と位相の最適条件を求めた。電子銃陰極にはZnSe基盤にGaAs層を付けて裏面照射が可能な高量子効率を有するものを準備した。電子銃部にはビーム診断装置をセットし現在は放射線対策を進めている。加速のためのニオブ空洞を製作し、周波数が正確に2倍の高調波を実現した。その計測を進めながら収納するクライオスタットの設計を進めた。本課題は60kVの入射電子を300kVに加速実証することを目的としているが、この時の電子速度はβ(=v/c)が0.446から0.777へ変化する。このため、2つのモードの合成による加速電場は単純な重ね合わせとはならず、その位相と振幅は加速していく電子に対して最適化する必要がある。初年度はシミュレーションを進めて、位相と振幅の誤差と加速電子のエネルギー分散を調べた。空洞本体の設計については、2つのモードの周波数を正確に2倍にするための周波数チューナーの可動域を評価する目的で、銅モデル空洞を作って周波数誤差とチューナーによる修正域を計測するとともに、両モードを制御するための高周波システムの動作試験をした。電子銃部については、組立と真空排気を行い、放射線シールドを設けるなどして調整運転のための準備を行った。さらに、同じ1.3GHz超伝導空洞を用いたcERL加速器の稼働試験を通じて、超伝導空洞の高電場での連続波運転(CW運転)の安定性を調査した。電子銃部については、動作試験のための準備をほぼ終えた。超伝導空洞部については、シミュレーションを通じて位相と振幅の誤差評価と要求精度を求めた。またモデル空洞を用いて周波数誤差を修正するための周波数チューナーの可動域を求め、実装用ニオブ空洞の設計を終えるとともにその製作素材を入手した。さらに実働しているcERL用超伝導空洞の稼働試験を通じて超伝導空洞のCW運転の安定性を調査した。本課題は超伝導加速空洞を用いて60kVの入射電子を300kVに加速し、透過型電子顕微鏡の電子源とすることにより、コンパクトな超高圧電子顕微鏡の実現可能性を検証するものである。光陰極による短パルスのビームバンチを、同一の超伝導空洞に励起した2つのCWモードを重ねることにより実現するフラットな尖塔電圧で加速することにより、高周波加速の弱点であるエネルギー分散を抑えることを目的としている。しかし電子速度β(=v/c)が0.446から0.777へ変化するため、昨年度に引き続き、電子速度が変化する課程での高周波電場の種々のエラーが分散に与える効果をシミュレートし、中間報告にまとめた。空洞本体についてはモデル空洞の計測結果を反映したニオブ部品を製作し、電子ビーム溶接を用いて半割り形状まで溶接した上で電解研磨による表面処理を実施した。また高周波の制御精度を向上するため、アナログ方式に変わるデジタル方式のLLRFシステムを構築してその精度を計測した。一方、電子銃については活性層であるGaAsとの格子整合度が良く高品質の結晶成長が期待されるZnSe基板を用いた新しい裏面照射型フォトカソードを導入し、GaAsフォトカソードによる電子ビームの生成および高量子効率を確認した。また改造した電子銃部と顕微鏡部との接続のための真空排気系の設計を行い、その部品を調達した。さらに超伝導空洞と加速ビームの影響を見るため、cERLやSuperKEKBの超伝導空洞の動作を調査した。電子銃については、既存電子顕微鏡へのセットするための真空系の準備を始めた。超伝導空洞本体については、部品加工を終え溶接工程へ進んでいるが、電子ビーム溶接機の不調により待機を余儀なくされた。現在はハーフセルの作成まで完了し、最終の赤道部溶接を残すのみとなっている。クライオスタットについては基本構造の設計がほぼ完了しており、今年度は部品の製作と組み立てを順次進めていく。本課題は超伝導加速空洞を用いて60kVの入射電子を300kVに加速して透過型電子顕微鏡の電子源とすることにより、コンパクトな超高圧電子顕微鏡の実現可能性を検証するものである。超伝導空洞は簡単に10MV/m以上の高い加速電場を実現するだけでなく、それを連続波で作ることができるため精度の高い帰還ループが可能になり、高い安定度の加速電圧を得ることができる。他方、高周波電圧では加速ビームのエネルギー分散を0.01%以下に抑えることは不可能である。しかし、光陰極による短パルスのビームバンチをつくり、それを同一の超伝導空洞内に加速モードとその2倍高調波を重ねることによってできる尖塔電圧がフラットな加速電場で加速すれば、高周波加速の弱点であるエネルギー分散を小さく押さえることができることになる。この原理を実証するために、既存の300kV電子顕微鏡の電子銃部を光陰極電子銃と超伝導加速空洞に換装し、その収束系を用いて検証するのが本課題である。最終年度では、最適化された正確に2倍の共振周波数を持つ加速空洞形状について、さらに加速電子の軌道シミュレーションを進めて2つのモードの最適電圧比と位相を求めた。また、デジタルとアナログの高周波系を構築し、周波数の調整方法や駆動性能の検証を終えるとともに、同種の高周波系を実用しているSuperKEKBおよびcERL加速器の制御性能を確認した。電子銃部についてはその構築とその動作試験を行い、ビーム試験のための放射線遮蔽対策まで達成している。

一方、ニオブ空洞本体については、溶接ひずみにより共振周波数のずれが発生したため、その修正法の開発に手間取り、ようやく性能試験ができる段階に到達した。その超伝導空洞を収容するクライオスタットについては、設計に基づき部品の製作を進め、空洞の性能試験を待つ段階になった。超伝導高周波空洞を利用してコンパクトな超高圧透過型電子顕微鏡(TEM)を実現するための基礎実験である。1空洞に2モード(TM010とTM020)を同時励振するメリットをシミュレーションで証明し、そのときの2つのモードの振幅と位相の最適条件を求めた。電子銃陰極にはZnSe基盤にGaAs層を付けて裏面照射が可能な高量子効率を有するものを準備した。電子銃部にはビーム診断装置をセットし現在は放射線対策を進めている。加速のためのニオブ空洞を製作し、周波数が正確に2倍の高調波を実現した。その計測を進めながら収納するクライオスタットの設計を進めた。電子銃については、動作試験と加速ビームの評価をする。空洞については、実装用ニオブ空洞のための加工を行い、電子ビーム溶接を行って空洞を完成させて性能試験を行う。それを収納するための冷却用クライオスタットの設計を進め製作する。これらを試験用電子顕微鏡に装着しビーム加速試験を行う。空洞本体については、最終溶接を終えたら直ちに最終表面処理・低温性能計測を行い、空洞の周波数と電圧を確認する。クライオスタットはベローズなどの部品製作を進め、順次組み立てを始める。さらに全体を載せる架台を製作してそれに電子銃と空洞を組み込む作業を進める。29年度が最終年度であるため、記入しない。総合理工29年度が最終年度であるため、記入しない。
力学モデルをベースとした動作推論手法による人間行動におけるリスク事象予測

本研究では、人間行動におけるリスク事象を予測するため、人間の力学モデルをベースにした動作予測に確率論に基づく動作推論手法を融合したリスク予測手法を提案し、提案手法に基づく人間搭載型センサシステムを用いた転倒予測実験を行うことで、その有効性を実証することを目的とした。対象とする転倒現象を、事故が多数報告されている歩行器使用中の転倒に限定し研究を進め、平成17年度は、(1)人間の胴体、上肢、下肢の運動分析による運動予測法に関する検討、(2)物理的拘束のある状態での転倒リスクの評価法に関する検討を行った。磁気式マルチトラッキングシステムを用いた人間の胴体、上肢、下肢の運動計測を行うシステムを構築し、歩行器使用時の通常安定歩行時と転倒時のそれぞれの場合において重心位置・絶対速度・移動方向の3つのセンサ信号パターンを隠れマルコフモデル(HMM)を使用したデータ処理系に入力し学習を行うことにより、安全な状態と転倒に向かう危険な状態を時々刻々判定できることを確認した。平成18年度は、(3)転倒予測のために必要なセンサ配置の最適化に関する検討、(4)小型軽量かつ無線の人間搭載型センサシステムの開発、(5)歩行器使用時における上記センサシステムを用いた転倒防止技術の実証に関する3つの課題に取り組んだ。人間搭載型センサシステムは、小型の加速度計、レートジャイロ、磁気センサが2cm角でパッケージされた3Dモーションセンサを7個使用し、信号処理用ボードパソコンを搭載した転倒予測システムを構築し、転倒危険性が高いと判断した場合はビープ音にて使用者に警告を発するシステムを開発した。この人間搭載型転倒予測システムを装着した転倒予測実験を行い、信頼性や転倒のバリエーションへの対応については今後の検討課題であるものの、転倒状態に陥る前にその予測が可能であることを確認した(日本機械学会福祉工学シンポジウム2007にて発表予定)。本研究では、人間行動におけるリスク事象を予測するため、人間の力学モデルをベースにした動作予測に確率論に基づく動作推論手法を融合したリスク予測手法を提案し、提案手法に基づく人間搭載型センサシステムを用いた転倒予測実験を行うことで、その有効性を実証することを目的としている。平成17年度は、(1)人間の胴体、上肢、下肢の運動分析による運動予測法に関する検討、(2)物理的拘束のある状態での転倒リスクの評価法に関する検討の2つの課題について取り組んだ。まず、人間の動作解析システムとして磁気式マルチトラッキングシステムを購入し、人間の胴体、上肢、下肢の運動計測を行うシステムを構築した。このセンサシステムは有線で8つのセンサを持ち、それぞれの位置と回転角(x, y, z, pitch, roll, yaw)が検出できるものである。今年度はリスク事象として歩行器使用時における転倒を対象とし、転倒状態を予測するためにキーとなる情報として、歩行器後脚接地点と人間の足の接地点が作る4角形内における重心位置、重心位置の絶対速度、重心位置の移動方向の3つのセンサ信号パターンを取得することとした。具体的には、被験者の両足首部、両膝部、腰部、首部、両手首部の計8箇所に上記センサを取り付け、歩行器使用時における通常安定歩行と転倒時の上記3つのセンサ信号パターンをそれぞれ数種類取得した。その内、通常安定歩行時と転倒時のそれぞれの場合において3つのセンサ信号パターンを隠れマルコフモデル(HMM)を使用したデータ処理系に入力し学習を行うことにより、転倒に向かう危険な状態と安全な状態を時々刻々判定するシステムを構築した。そのシステムに学習に使用していないセンサ信号パターンを入力した結果、転倒状態に陥る充分前にその予測が可能であることや安定歩行状態の確実な判定が行えることを確認した。