hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新しい活断層データに基づく主要活断層の活動性の評価研究

従来その存在が確かとされている活動度の大きい活断層でも,地下資料の充実と空中写真の精密な判読調査の結果,その存在がさらに詳細に判読されたもの,重要な活断層が見落とされていたもの(会津盆地・山形盆地周辺)など,再判読調査によって,活断層の線分データの修正作業がすすんだ.また,活断層の活動性を評価するための属性データの整備のために,主要な活断層について,調査を行った.平均変位速度を検討するための基礎資料として,庄内平野東縁断層帯に対してボーリング調査を行い,そのスリップレートを明らかにした.従来よく調べられている千屋断層では,さらに陸羽地震以前の活動,地下構造などが明らかになった.また,横ずれ断層については,活断層の分岐現象と断層変位の分配について検討をおこなった.結果はいずれも学会などで公表予定である.一方,これらのデータに基づいて,地表の土地利用のデータと重ね合わせてみると,断層上に学校などの公共施設が数多く建設されていることがわかった.こうした新しい活断層線分データをベクトル化し,新規に得られた諸元データと合わせ新たなGISブラウザーで見る検討を行い,他の地学的データとの重ねあわせについて検討を開始した.以上については,すでに学会などで公表してきた.本年度の研究では,「活断層詳細デジタルマップ」(東大出版会,2002)の活断層線分データ見直しの一貫として,中部地方,中国地方,近畿地方および東北地方の活断層の再判読調査を行った.その結果,従来その存在が確かとされている活動度の大きい活断層の周辺地域での活断層の分布が複雑な形状を示すことが明らかになった.周辺地域の活断層の分布については,それらが,主要活断層帯活動とどのように関連するのか,すなわち,主要活活断層帯の境界としての役割なのか,単独で小規模な地震活動を引き起こす可能性があるのかどうかの見極めが必要になってきた.このような新たな課題を検討するために,断層沿いの変位量・変位速度の分布をより詳細に調査した.さらに,主断層のレースの地下構造を明らかにするために,浅層反射法地震探査を行い,地表トレースと地下構造化のつながりを明らかにした.また,活断層の活動性を評価するための属性データ(活動履歴・活動間隔・変位量など)の整備を進め,東北地方の活断層を例に,完新世の活動について検討した.その結果,主要主要はすべて完新世に活動したことがわかった.また,その活動時期は,隣接する活断層と連動して活動する場合と,活動間隔が互いにずれて(補完するように)活動する場合があることがわかった.前者は,主として,山麓沿いに連続する活断層帯で見られる.例えば,長町利府断層から福西縁断層帯に至る区間の活動に代表される.一方,後者は山地の両縁を比較した場合で,横手盆地東縁断層と北上低地西縁断層の活動が明瞭である.このような地域間の比較は,活動性の評価にとって重要であると考えられる.
インフルエンザウイルス亜型間交差反応性抗体の抗原認識機構の計算科学的解析と応用

インフルエンザウイルスのHA蛋白質は16種類(H1-H16)の亜型に分類される。我々はこれまで、H1、H2、H3、H13およびH16亜型のウイルスに対して中和活性を示すモノクローナル抗体S139/1の作出に成功した。本研究では、計算科学的手法により、S139/1の分子認識機構を詳細に解析した。その結果、S139/1が中和活性を示す株において、S139/1と強く結合するHA上10箇所の残基位置を同定した。また、水素結合解析から、156、158、193番目の残基位置が特に重要であることが明らかになった。実際、これらの位置はS139/1のエスケープ変異実験で観測される変異位置と一致していた。本研究では、インフルエンザウイルスHAと亜型間交差反応性抗体の立体構造を基に、計算科学的手法を用いて、HAと抗体との分子間相互作用を解析する。さらに本研究では、既知のHA-抗体複合体構造を鋳型に遺伝子を改変して、抗体の親和性と特異性を操作し、多くのHAを認識する抗体の設計を試みる。本年度は、当研究室で作出された亜型間交差反応性抗体S139/1とH1, H2, H3, H6およびH13亜型のHAとの分子間相互作用を分子動力学シミュレーションにより解析し、亜型間共通エピトープおよびパラトープの構造的特徴を調べた。シミュレーションの初期構造であるHA-抗体複合体の構築には、構造重ね合わせ、ホモロジーモデリング、ドッキングシミュレーション等の分子モデリング手法を組み合わせ、検討した。その結果、ホモロジーモデリングのみで構築した構造を初期構造としたシミュレーションから得られた結合自由エネルギーが、実験値と定性的によく一致した。また、コンピュータ上で行った変異導入シミュレーションの結果も、定性的に実験値と一致した。以上の結果から、本研究におけるシミュレーション方法の妥当性を確認することが出来た。つづいて、残基S139/1に中和されるHA亜型(H2,H3,H16)の相互作用残基を同定し、亜型間共通のエピトープを決定した。また、同様に亜型間交差反応に重要なS139/1上のアミノ酸を同定した。本年度の成果に基づき、来年度以降、「より多くのHAに結合し得る抗体の設計」および「交差反応性抗体からエスケープする際に見られるHA上のアミノ酸置換の特徴の解明」を試みる。さらに本研究では、既知のHA-抗体複合体構造を鋳型に遺伝子を改変して、抗体の親和性と特異性を操作し、多くのHAを認識する抗体の設計を目指している。本年度は、昨年度実施したH1、H2、H3、H6、H13亜型のHAと亜型間交差反応性抗体S139/1との分子間相互作用解析に加え、H5およびH9亜型のHAについても分子動力学シミュレーションにより相互作用解析を行い、亜型間に共通するエピトープおよびパラトープの構造的特徴をさらに詳細に調べた。分子動力学シミュレーションの初期構造は、昨年度の検証により実験値の再現性が高かったホモロジーモデリング法を用いて構築した。また、S139/1からのエスケープ変異により生じる分子間相互作用の変化を解析した。その結果、エスケープ変異をある程度予測できる可能性が示唆された。現在、数理モデル解析により、交差反応性抗体からエスケープする際に見られるHA上のアミノ酸置換の特徴について検討中である。さらに、現在ヒトの間流行しているH1およびH3亜型のHAの立体構造および配列データを詳細に解析し、共通エピトープとなりそうな領域の探索を行った。本年度は、より多くのHAに結合し得る抗体およびエスケープ変異後のHAに再結合する抗体の分子設計を行い、in vitroの実験で評価を行う予定である。本研究では、インフルエンザウイルスHAと亜型間交差反応性抗体S139/1の立体構造を基に、計算科学的手法を用いて、HAと抗体との分子間相互作用を解析し、様々なHA亜型に結合するS139/1の分子認識機構を明らかにすることを目的としている。さらに本研究では、既知のHA-抗体複合体構造を鋳型に、抗体の親和性と特異性を操作し、多くのHAを認識する新規抗体の設計を目指している。平成27年度は、これまで行ってきた結合自由エネルギー計算を、他のHA亜型や変異体に対しても拡張して行い、結果をさらに詳細に解析した。結果全体で見ると、中和される株のHAはS139/1と強く結合し、中和されない株ではS139/1との結合が弱かった。すなわち、本研究で考案した分子モデリング、結合自由エネルギー計算のプロトコルを用いることによって、実験結果を定性的によく再現できることが分かった。さらに、結合自由エネルギーのエンタルピー項をアミノ酸残基ごとに分解し、分子間相互作用におけるHAおよび抗体上の各残基のエネルギー寄与を解析した。その結果、98、136、153、156、158、159、193、194、196、226番目(H3 numbering)の残基が、中和される株に共通して強く結合していた。さらに分子間力を詳しく解析した結果、中和される株のHAでは、156、158、193番目のアミノ酸残基がS139/1と水素結合または塩橋を形成し、結合に非常に重要であることが分かった。

実際、S139/1のエスケープ変異株では、これらの位置に変異が起こることが実験で確認されている。これらの結果は、中和される株としない株および抗体からのエスケープ変異を計算機シミュレーションで予測できる可能性を示唆している。本研究の遂行に最も重要な分子シミュレーションの計算に、想定以上の時間を要してしまったため。本研究では、インフルエンザウイルスのHA蛋白質とモノクローナル抗体S139/1との複合体結晶構造を手がかりに、異なる複数のHA亜型のウイルスに対して中和活性を有するS139/1の分子認識機構を計算科学的手法により明らかにすることを目的としている。さらに本研究では、既知の抗原-抗体複合体を鋳型に、抗体の親和性と特異性を計算機上で操作することによって、新たな抗原構造を認識する新規抗体の分子設計への展開を目指している。前年度まで得られた成果に基づき、平成28年度は分子動力学計算から得られる結合自由エネルギーを指標に、S139/1の抗原認識能を改変し、S139/1からエスケープ変異したウイルス株を中和するモノクローナル抗体の分子設計を試みた。我々はすでにS139/1が存在する環境下で、A/Aichi/2/68(H3N2)ウイルスを培養すると、HA上156番、158番、193番目のアミノ酸に変異を持ったウイルスが選択されてくることを報告している。本年度は手始めに、158番目のアミノ酸置換によりエスケープ変異したウイルス株を中和するモノクローナル抗体の分子設計を試みた。はじめにHAとS139/1の分子動力学計算の結果から、HAとS139/1の結合に大きく寄与している抗体CDR上の残基位置を同定した。続いて変異HAとS139/1の分子動力学計算の結果から、158番目のアミノ酸置換によって結合に歪みが生じる抗体CDR上の残基位置を同定した。これら歪みの生じた残基位置に、計算機上でアミノ酸置換を網羅的に導入し、分子動力学計算により結合自由エネルギー計算を行った。このうちいくつかはエスケープ変異前のHAとS139/1の結合エネルギーと同程度まで回復した。今後、設計した抗体をS139/1の組み換え抗体として作出、中和活性試験等の実験で評価するとともに、抗体の新たな分子設計手法の確立を目指す。インフルエンザウイルスのHA蛋白質は16種類(H1-H16)の亜型に分類される。我々はこれまで、H1、H2、H3、H13およびH16亜型のウイルスに対して中和活性を示すモノクローナル抗体S139/1の作出に成功した。本研究では、計算科学的手法により、S139/1の分子認識機構を詳細に解析した。その結果、S139/1が中和活性を示す株において、S139/1と強く結合するHA上10箇所の残基位置を同定した。また、水素結合解析から、156、158、193番目の残基位置が特に重要であることが明らかになった。実際、これらの位置はS139/1のエスケープ変異実験で観測される変異位置と一致していた。当初の計画通り、おおむね順調に進展している。今後も申請書を基に計画を進めて行く予定である。具体的には、既知のHA-S139/1複合体構造を基に、中和されないHAを中和するようにS139/1を分子設計し、実験で検証を行う予定である。計算構造生物学今後も交付申請書を基に計画を進めて行く予定である。ただし、抗体の分子設計には、バーチャルファージディスプレイ法も新たに含めて検証を行う。
雑草のもつ活性酸素抵抗性とその発現誘導の分子機構の解明

本研究は植物の中でも特に優れた環境適応能力を有する雑草を種たる材料として、環境ストレスの最たるものである光酸化傷害への耐性機構と、その発現に至る情報伝達の分子機構の解明を目指したものである。マメ科雑草のSesbania rostrataは強い耐塩性を有するが、本種は積極的に根から塩を吸収して地上部に移行させており、茎葉細胞におけるストレス回避機構が注目される。高塩は活性酸素の発生増加を引きおこすが、Srostrataの茎葉細胞では各種の抗酸化酵素活性が大きく、かつ、塩濃度上昇に伴う活性誘導も大きかった。また、植物の成育に必須の無機利用元素であるMgの欠乏ストレス下では、抗酸化酵素のうち細胞質型アスコルビン酸ペルオキシダーゼの応答が顕著に見られるため、抗酸化酵素遺伝子の発現誘導に至る過程の検討を行った。光が作用を強化させ、細胞の過酸化傷害を起こす化合物について、作用機序および耐性植物の機能を解析した。水稲用除草剤キンクロラックの作用発現における活性酸素の関与について検討するため、まず植物体内で発生するH_2O_2の定量法の確立を試みた。活性酸素は非常に高い反応性を有するため、実際に植物体内で生じる活性酸素分子種を同定・定量することは難しいとされるが、検討の結果、特定の植物種においては、化学発光法によってH_2O_2の定量が可能となった。また、本研究で導入したESRによる植物組織共存下での活性酸素発生測定法を確立した。マメ科植物のムクナが多量に生産するアレロパシー物質のL-DOPAは他の植物種の細胞に過酸化傷害をもたらすが、この作用はメラニン合成系が活性化されることにより発生が増加する活性酸素による傷害であることを明らかにした。また、L-DOPAの作用は植物種に選択的であり、これにはポリフェノールオキシダーゼによるL-DOPAの代謝促進が関与していることも示した。雑草は植物の中でも特に優れた環境適応能力を有している。本研究では雑草を含む多種の植物を対象として、環境ストレスに共通する光酸化ストレスへの耐性機構と、ストレス情報伝達の分子機構の解明を目指している。光酸化ストレスの本質が活性酸素の発生増加であることから、植物における生体防御機構としての抗酸化応答について、酵素および遺伝子レベルで解析を行っている。マメ科雑草Sesbaniarostrataは強い耐塩性を有していが、本種は積極的に根から塩を吸収して地上部に移行させており、茎葉細胞におけるストレス回避機構が注目される。高塩環境は活性酸素の発生増加を引きおこすが、S.rostrataの茎葉細胞では各種の抗酸化酵素活性が大きく、かつ、塩濃度上昇に伴う活性誘導も大きいことを明らかにした。また、抗酸化酵素のうち細胞質型アスコルビン酸ペルオキシダーゼの応答が顕著なケースが見出され、短時間で抗酸化酵素遺伝子の発現誘導に至る過程の検討を行っている。光が作用を強化させ、細胞の過酸化傷害を起こす化合物について、作用機序および耐性植物の機能を解析した、水稲用除草剤キンクロラックの作用は光照射下において増強されることから、光や活性酸素が作用に関与している可能性がある。本剤に対して耐性を示すイネは先天的に高い抗酸化酵素活性を有しており、感受性のイヌビエ、ヒメタイヌビエ、タイヌビエでは活性が非常に低かった。これらのことから本剤のイネ科植物間における選択作用性への活性酸素消去系の関与を明らかにした。マメ科植物のムクナが生産するアレロパシー物質L-DOPAは他の植物種の細胞に過酸化傷害をもたらすが、この作用はメラニンの合成系が活性化されることにより発生が増加する活性酸素傷害であることを明らかにした。

一連の研究で活性酸素の直接測定を行うため、導入したフリーラジカルモニターによる植物組織共存下での測定法について検討し、一部の分子種の測定を可能とした。本研究は植物の中でも特に優れた環境適応能力を有する雑草を種たる材料として、環境ストレスの最たるものである光酸化傷害への耐性機構と、その発現に至る情報伝達の分子機構の解明を目指したものである。マメ科草のSesbaniarostrataは強い耐塩性を有するが、本種は積極的に根から塩を吸収して地上部に移行させており、茎葉細胞におけるストレス回避機構が注目される。高塩は活性酸素の発生増加を引きおこすが、S.rostrataの茎葉細胞では各種の抗酸化酵素活性が大きく、かつ、塩濃度上昇に伴う活性誘導も大きかった。また、植物の成育に必須の無機利用元素であるMgの欠乏ストレス下では、抗酸化酵素のうち細胞質型アスコルビン酸ペルオキシダーゼの応答が顕著に見られるため、抗酸化酵素遺伝子の発現誘導に至る過程の検討を行った。光が作用を強化させ、細胞の過酸化傷害を起こす化合物について、作用機序および耐性植物の機能を解析した。水稲用除草剤キンクロラックの作用発現における活性酸素の関与について検討するため、まず植物体内で発生するH_2O_2の定量法の確立を試みた。活性酸素は非常に高い反応性を有するため、実際に植物体内で生じる活性酸素分子種を同定・定量することは難しいとされるが、検討の結果、特定の植物種においては、化学発光法によってH_2O_2の定量が可能となった。また、本研究で導入したESRによる植物組織共存下での活性酸素発生測定法を確立した。マメ科植物のムクナが多量に生産するアレロパシー物質のL-DOPAは他の植物種の細胞に過酸化傷害をもたらすが、この作用はメラニン合成系が活性化されることにより発生が増加する活性酸素による傷害であることを明らかにした。また、L-DOPAの作用は植物種に選択的であり、これにはポリフェノールオキシダーゼによるL-DOPAの代謝促進が関与していることも示した。
遺伝子操作系によるロタウイルス・ワクチン開発プラットフォームの確立

Komotoら(J. Virol., 2017)が以前報告した、哺乳類由来ロタウイルスA(RVA)のSA-11株の遺伝子操作系に準じて、鳥類由来RVAであるPO-13株の本系の確立を試みた。すなわち、以前に確立していたPO-13株の各ゲノム分節を発現する計11種類のプラスミドをBHK/T7-9細胞に導入した後、同細胞をCV-1細胞と共培養した。その後、共培養した細胞の凍結融解液をMA104細胞に接種し、細胞変性効果(CPE)を指標に感染性ウイルスの回収の成否を判断した。その結果、凍結溶解液の接種の翌日からMA104細胞上にCPEが確認された。また、感染MA104細胞から得られたウイルスのRNA電気泳動パターンは、PO-13株のものと極めて類似していた。以上より、プラスミドからのPO-13株の回収、すなわち、本株の遺伝子操作系の確立に成功したと考えられた。ただし、この後の2回の繰り返し実験のうちの1回では、感染性ウイルスの回収に至らなかった。今後、種々の条件検討を行い、ウイルス回収効率を高める必要がある。検討すべき課題が残されているものの、当初の計画どおり、PO-13株の遺伝子操作系を確立することに成功した。すなわち、本系をロタウイルスワクチン開発に応用する技術的基盤がほぼ確立された。したがって、本研究は概ね順調に進捗していると判断できる。本年度に確立されたP0-13株の遺伝子操作系について、感染性ウイルス回収効率を高めるための条件検討を実施する。同時に、より直接的に本系の樹立を証明するため、いずれかのウイルス遺伝子に同義置換(遺伝子マーカー)を持つ感染性ウイルスの回収を試みる。さらに、その生物性状(増殖性・病原性など)を本来のPO-13株と比較する。これらの検討が終わり次第、実際のワクチン候補株の作出を行っていく予定である。
非正則な場合の統計的逐次推定方式の構築

台が有界な確率分布族について,極値に基づいた,確率分布の端点の逐次区間推定方式と逐次点推定方式を構築した.これらの逐次推定方式での標本数は,確率分布の台の幅が既知のときの最小の標本数と(区間推定の幅,もしくは標本抽出当たりの費用が0に近づくとき)漸近的に等しくなる(漸近有効性).また,区間推定の場合には信頼係数に漸近的に一致し,点推定のときには確率分布の台の幅が既知のときに最小の危険関数の値に漸近的に一致する.台が有界な確率分布族について,極値に基づいた,確率分布の端点の逐次区間推定方式と逐次点推定方式を構築した.これらの逐次推定方式での標本数は,確率分布の台の幅が既知のときの最小の標本数と(区間推定の幅,もしくは標本抽出当たりの費用が0に近づくとき)漸近的に等しくなる(漸近有効性).また,区間推定の場合には信頼係数に漸近的に一致し,点推定のときには確率分布の台の幅が既知のときに最小の危険関数の値に漸近的に一致する.通常,統計的な推測をする場合には,正規分布のような非有界な確率分布を用いて現実の事象を近似して推測を行うことが良く行われる.しかしながら,例えば年齢などの分布を考えると分かるように,非有界な確率分布は実際的でない事も多い.また,網を用いて魚を捕獲する場合において,網目の大きさに応じて捕獲される魚の大きさが決まるので,魚の大きさは有界な確率分布に従うと考えるのが自然である(これを網目選択性という).従来の推定理論における情報不等式は,正則条件を課して考察され,推定方式の有効性を測る手段として用いられてきた.しかし,例えば分布の台が未知母数に依存しうるような非正則な場合には,これまで良く知られたフィッシャー情報量やカルバック・ライブラー情報量を用いることはできず,伝統的な手法が使えなくなる.本年度は,台が有界であり,かつその端点が未知であるような確率分布に対して,その端点の逐次点推定方式および逐次区間推定方式を与えた.また,点推定において標本抽出に対する費用が非常に小さくなるような場合に漸近(一次)有効となることを示した.さらに,区間推定においては区間幅が非常に小さくなる場合に,漸近一致かつ漸近(一次)有効であることを示した.有界な台を持つ非正則な確率分布に対するこれまでの研究では,一様分布のように分布形を特定して推測を考える場合がほとんどであった.本研究で与えた逐次推測形式は,分布系を特定する必要が無く,適用範囲は非常に広いものとなっている.通常,統計的な推測をする場合には,正規分布のような非有界な確率分布を用いて現実の事象を近似して推測を行うことが良く行われる.しかしながら,例えば年齢などの分布を考えると分かるように,非有界な確率分布は実際的でない事も多い.また,網を用いて魚を捕獲する場合において,網目の大きさに応じて捕獲される魚の大きさが決まるので,魚の大きさは有界な確率分布に従うと考えるのが自然である(これを網目選択性という).従来の推定理論における情報不等式は,正則条件を課して考察され,推定方式の有効性を測る手段として用いられてきた.しかし,例えば分布の台が未知母数に依存しうるような非正則な場合には,これまで良く知られたフィッシャー情報量やカルバック・ライブラー情報量を用いることはできず,伝統的な手法が使えなくなる.本年度は,台が有界であり,かつその端点が未知であるような確率分布に対して,その端点の逐次点推定方式および逐次区間推定方式を与えた.また,点推定において標本抽出に対する費用が非常に小さくなるような場合に漸近(一次)有効となることを示した.さらに,区間推定においては区間幅が非常に小さくなる場合に,漸近一致かつ漸近(一次)有効であることを示した.有界な台を持つ非正則な確率分布に対するこれまでの研究では,一様分布のように分布形を特定して推測を考える場合がほとんどであった.本研究で与えた逐次推測形式は,分布系を特定する必要が無く,適用範囲は非常に広いものとなっている.通常,統計的な推測をする場合には,正規分布のような非有界な確率分布を用いて現実の事象を近似して推測を行うことが良く行われる.しかしながら,例えば年齢などの分布を考えると分かるように,非有界な確率分布は実際的でない事も多い.また,網を用いて魚を捕獲する場合において,網目の大きさに応じて捕獲される魚の大きさが決まるので,魚の大きさは有界な確率分布に従うと考えるのが自然である(これを網目選択性という).従来の推定理論における情報不等式は,正則条件を課して考察され,推定方式の有効性を測る手段として用いられてきた.しかし,例えば分布の台が未知母数に依存しうるような非正則な場合には,これまで良く知られたフィッシャー情報量やカルバック・ライブラー情報量を用いることはできず,伝統的な手法が使えなくなる.本年度は,台が有界であり,かつその端点が未知であるような確率分布に対して,その台の幅の逐次区間推定方式を与えた.特に,密度関数の端点での値が同一である場合と異なる場合の両方について,逐次区間推定方式を与えた.区間幅を0に近づけた場合に,与えられた逐次推定方式が漸近一致性や漸近有効性などの好ましい性質を持つことも示した.

また,計算機を用いたシミュレーションによって,区間幅を0にしないときの,逐次区間推定方式に対する被覆確率や平均標本数などの数値実験を行った.この数値実験の結果から,実用的な区間幅の値で与えられた逐次区間推定方式が好ましい性質を持つことが分かる.通常,統計的な推測をする場合には,正規分布のような非有界な確率分布を用いて現実の事象を近似して推測を行うことが良く行われる.しかしながら,例えば年齢などの分布を考えると分かるように,非有界な確率分布は実際的でない事も多い.また,網を用いて魚を捕獲する場合において,網目の大きさに応じて捕獲される魚の大きさが決まるので,魚の大きさは有界な確率分布に従うと考えるのが自然である(これを網目選択性という).従来の推定理論における情報不等式は,正則条件を課して考察され,推定方式の有効性を測る手段として用いられてきた.しかし,例えば分布の台が未知母数に依存しうるような非正則な場合には,これまで良く知られたフィッシャー情報量やカルバック・ライブラー情報量を用いることはできず,伝統的な手法が使えなくなる.本年度は,台が有界であり,かつその端点が未知であるような確率分布に対して,その台の幅の逐次区間推定方式を与えた.特に,密度関数の端点での値が同一である場合と異なる場合の両方について,逐次区間推定方式を与えた.区間幅を0に近づけた場合に,与えられた逐次推定方式が漸近一致性や漸近有効性などの好ましい性質を持つことも示した.また,計算機を用いたシミュレーションによって,区間幅を0にしないときの,逐次区間推定方式に対する被覆確率や平均標本数などの数値実験を行った.この数値実験の結果から,実用的な区間幅の値で与えられた逐次区間推定方式が好ましい性質を持つことが分かる.また,ベイズ推定量の良さを測る尺度として,積分型のバッタチャリャ型情報不等式を得た.この不等式による下界は,積分型クラメール・ラオ型情報不等式であるBrown and Gajek (1997)の下界の改良となっている.台が有界であり,かつその端点が未知であるような確率分布に対して,その台の幅の逐次区間推定方式を与えることができたため.24年度が最終年度であるため、記入しない。台が有界であり,かつその端点が未知であるような確率分布に対して,その台の幅の逐次点推定方式を与えることを目標とする.また,与えられた逐次点推定方式が,漸近有効性などの好ましい性質をもつことを示す.また,他の逐次点推定方式との比較を行いたい.24年度が最終年度であるため、記入しない。
ニッケル―アルミニウム存在下炭素―炭素形成反応の不斉制御化

非プロトン性溶媒中,塩化ニッケル-1,3-ジフェニルホスフィノプロパン[(dppp)NiC12]との錯体の触媒存在下に,(1)ジイソブチルアルミニウムヒドリドによるアリルエーテル結合の特異的開裂および(2)アリルエーテルとトリメチルアルミニウムとの間の炭素-炭素結合形成反応を見出した.両反応は特異的に無置換アリルエーテル結合で起こった.この現象について開裂反応に関しては置換アリルエーテル結合への拡張,炭素-炭素結合形成反応に関してはエナンチオ特異性の発現,をそれぞれ追求したが,いずれも当初の目的を達成するに到らなかった.すなわち,アセタール型アリルエーテルについても開裂を伴う炭素-炭素結合形成反応が起こることが観察されたことから,光学的に純粋なペントースならびにヘキソース型アリルアセタールを基質として反応を行い,エナンチオ特異的な炭素-炭素結合形成反応の可能性を探究した.しかしながら期待した炭素-炭素結合の形成は認められたもののフラノース型ならびにピラノース型のいずれのアリルエテルから生成した非糖鎖部分へのキラリティーの導入は実用的レベルに達するものではなかった.さらにアリル部二重結合上に置換基を持つ基質についても上記の2種の反応の可能性を追求したが期待した結果はもたらされなかった.アルキルアルミニウムの種類ならびにニッケル-ホスフィン錯体の種類と組合せについてさらに広範な検討が必要と考えている.偶然の事からニッケル-アルミニウムの関わる炭素-酸素結合開裂ならびに炭素-炭素結合形成反応を見い出した.本研究はこれらの反応の一般性とその活用を目指した.まず反応は非プロトン性溶媒中,塩化ニッケル-1,3-ジフェニルホスフィノプロパン[(dppp)NiCl_2]の触媒量の存在下にトリエチルアルミニウムを反応させたときに起こる.反応はまたプロトン性溶媒中(dppp)NiCl_2とナトリウムボロヒドリドによっても起こることを見い出した.反応は基質に特異的であり,置換基のないアリル基のみに起こった.特異性は高く,ベンジル基,置換アリル基,アルキル基,アリール基が共存しても無置換アリル基のみに起こる.またN-アリル基に起こることも見い出した.さらにトリエチルアルミニウムに換え,トリメチルアルミニウムを用いるとアリル基の2量化と共にメチル基の付加が起こり,ホモアリル位にメチル基を持つ成績体が得られる.この間,キラル基質を用いるエナンチオ選択的な反応を期待したが,成功しなかった.反応によりラセミシトロネロールを合成した.非プロトン性溶媒中,塩化ニッケル-1,3-ジフェニルホスフィノプロパン[(dppp)NiC12]との錯体の触媒存在下に,(1)ジイソブチルアルミニウムヒドリドによるアリルエーテル結合の特異的開裂および(2)アリルエーテルとトリメチルアルミニウムとの間の炭素-炭素結合形成反応を見出した.両反応は特異的に無置換アリルエーテル結合で起こった.この現象について開裂反応に関しては置換アリルエーテル結合への拡張,炭素-炭素結合形成反応に関してはエナンチオ特異性の発現,をそれぞれ追求したが,いずれも当初の目的を達成するに到らなかった.すなわち,アセタール型アリルエーテルについても開裂を伴う炭素-炭素結合形成反応が起こることが観察されたことから,光学的に純粋なペントースならびにヘキソース型アリルアセタールを基質として反応を行い,エナンチオ特異的な炭素-炭素結合形成反応の可能性を探究した.しかしながら期待した炭素-炭素結合の形成は認められたもののフラノース型ならびにピラノース型のいずれのアリルエテルから生成した非糖鎖部分へのキラリティーの導入は実用的レベルに達するものではなかった.さらにアリル部二重結合上に置換基を持つ基質についても上記の2種の反応の可能性を追求したが期待した結果はもたらされなかった.アルキルアルミニウムの種類ならびにニッケル-ホスフィン錯体の種類と組合せについてさらに広範な検討が必要と考えている.
原子吸光合光法と熱重量測定法との組合せによる金属塩の熱分解と原子化の機構の研究

1.分光器の本体を購入し分光シグナルと温度・熱重量シグナルを同時に測定できる専用の装置を組立た。分光器の光源部と検出部はそのまゝ使用し、その中間に熱天秤の電気炉を取外し可能なように設置した。この光学ベンチは補助金額を考慮して自作した。2.電気炉は内径22mmと30mmで、厚さ2mmの硬質セラミックの円筒で、炉の側面のちょうど熱天秤の試料皿の上部位置に相当する高さに直径約3mmの穴を開けたものを2種類試作した。またその周囲を保温筒で包み、これにも同様に光路穴を開けた。白金線使用で約1400°C迄は直線的に昇温可能で、熱損失の少ない装置を作ることができた。反応管は透明石英製が使用し易いが、長時間の高温での使用でやゝ失透してくることがわかり、アルミナに光路穴を開けたものも作り検討をしている。3.試作装置を用いて無機水銀化合物の熱分解と原子化の機構の検討を行った。【Hg_2】【Cl_2】,Hg【Cl_2】共200°Cで一段階種量が零になる熱重量曲線が得られたが、同時測光した原子吸光曲線は【Hg_2】【Cl_2】のみに認められ、Hg【Cl_2】は分子状のまゝ揮発して行くことが確認された。他のハロゲン化物(Br,I)も同様であった。HgOの熱分解は加熱により約450°Cで次式で表される一段階反応によって分解することが知られている。HgO(s)→Hg(g)+1/2【O_2】(g)、従って、原子吸光曲線もこれに対応する一段の曲線になることが期待できる。しかしながら本装置による結果では450°C以外に約200°C付近にも原子化が認められ、二段階の原子化過程を経るという新しい知見が得られた。この様な報告はなく、本方法のこの方面での研究の有用さを証明したものと考えている。この原子化は様々な検討から、HgO自体が最初HgxO(x>1)で存在し、約200°Cで本来知られているHgOになるという可能性が高く、固体結晶での酸化水銀(【II】)の化学種の問題としても大変興味ある現象であると考えられ、現在引続き研究を続行中である。
水硬性を有しない副産粉体を大量利用したコンクリートの強度向上理論

本研究課題は,フライアッシュ(石炭灰),砕石粉,各種非反応性スラグ,あるいは焼却灰など,世界各地で発生量が増大している種々の副産粉体を,コンクリートの強度を向上させながら大量に有効利用するための強度理論を確立することを目的とする。平成30年度は,フライアッシュや石灰石粉などの粉体を用いた種々の調合のコンクリートに関して,細孔構造と圧縮ならびに引張強度や剛性との関係について既往の結果も考慮しながら検討を行った。検討の結果,結合材であるセメントの量を一定とした条件で粉体量を増大させてもコンクリート硬化体内部の空隙の総量は変化しないが,粉体量の増加とともに粗大な空隙が減少して圧縮強度が向上すること,一方で引張強度やヤング係数は変化しないことを確認した。一般に強度は内在する欠陥に起因してポテンシャルの値よりもかなり小さくなっているが,欠陥(コンクリートの場合硬化体中の空隙)の量が少なくなると強度は増大すること,その場合ある一定以下のサイズの空隙は強度に悪影響を及ぼさないこと,一方,通常の状態でポテンシャルの性能を発揮しているヤング係数は粗大な空隙が減少してもそれ以上向上しないこと,また,セメントと異なり水和反応を生じない非反応性の粉体粒子どうしの付着は粉体量が増えても向上しないため引張強度は増大しないものと考察した。なお,セメント量を一定として粉体量を大きくしていった場合,粉体量がある量を超えると強度が急激に増大することを確認した。平成30年度は,フライアッシュや石灰石粉などの粉体を用いた種々の調合のコンクリートに関して,細孔構造と圧縮ならびに引張強度や剛性との関係について既往の結果も考慮しながら検討を行った結果,結合材の量を一定として粉体量を増大させてもコンクリート内の総空隙量は変化しないが,粗大な空隙が減少して圧縮強度が向上すること,引張強度やヤング係数は変化しないことを確認し,この原因を示した。一方,粉体量がある量を超えると強度が急激に増大するメカニズム,および一定サイズ以下の空隙が強度に影響しない理由に関してはさらに検討を要する。前年度に引き続きは下記の役割分担で、空隙構造に及ぼす粉体のメカニズム(硬化後の空隙サイズ、形状、およびそれを作り出す混練時の粉体条件など)に関する検討を行う。・副産粉体を用いて種々の粒度構成(粒度分布,平均径,微小粒子や粗大粒子の割合など,およびこれらの結果生じる粉体としての空げき率や凝集性状)、および種々の調合(副産粉体とセメントの割合,粉体水比,粉体流体比など)のコンクリート試験体を作成し、その空隙構造と強度の関係について下記の検討による成果を取り入れながら分析する。・試験体の作成と強度試験、空隙構造の計測(水銀圧入式ポロシメータによる細孔径分布、電子顕微鏡X線CT法による画像解析)を行う。分析に際し,強度に及ぼす空隙プロパティ(サイズおよびその分布,形状,独立性/連続性など)の検討を行う。・上記空隙構成を変化させて最適な状況を実現するための粉体条件のシミュレーションを行うためのプログラミングを継続して行う。・副産粉体を混合したコンクリートの空隙構造形成過程について,副産粉体がほとんど水硬性を示さない場合について,セメントの水和反応進行に伴う空隙構造形成過程の分析を行う。

前年度に引き続きは下記の役割分担で、空隙構造に及ぼす粉体のメカニズム(硬化後の空隙サイズ、形状、およびそれを作り出す混練時の粉体条件など)に関する検討を行う。・副産粉体を用いて種々の粒度構成(粒度分布,平均径,微小粒子や粗大粒子の割合など,およびこれらの結果生じる粉体としての空げき率や凝集性状)、および種々の調合(副産粉体とセメントの割合,粉体水比,粉体流体比など)のコンクリート試験体を作成し、その空隙構造と強度の関係について下記の検討による成果を取り入れながら分析する。・試験体の作成と強度試験、空隙構造の計測(水銀圧入式ポロシメータによる細孔径分布、電子顕微鏡X線CT法による画像解析)を行う。分析に際し,強度に及ぼす空隙プロパティ(サイズおよびその分布,形状,独立性/連続性など)の検討を行う。・上記空隙構成を変化させて最適な状況を実現するための粉体条件のシミュレーションを行うためのプログラミングを継続して行う。・副産粉体を混合したコンクリートの空隙構造形成過程について,副産粉体がほとんど水硬性を示さない場合について,セメントの水和反応進行に伴う空隙構造形成過程の分析を行う。
世紀末および世紀転換期のイタリアにおける労働運動と社会主義

本研究の目的は、世紀転換期のイタリアにおける社会主義運動・労働運動の特徴を明らかにすることである。とくに、その特色とされる「改良主義」を、当時の第二インターナショナルやその指導的立場にあったドイツの影響としてではなく、イタリア独自の思想的・社会的文脈のなかで育まれたものとして理解し、考察する。本年は、社会主義者オズヴァルド・ニョッキ=ヴィアーニの思想と活動を研究した。ニョッキ=ヴィアーニは、「社会主義」とは、労働者の権利、意識および生活の向上を労働者自身の主導する組織的運動によって追求することであるとし、イタリア社会党の母体となる「イタリア労働者党」の結成に大きな影響を与えた人物である。資料としては、前年度に集めたものののほか、ミラノ市立図書館、ミラノにある私立の財団による新たにニョッキ=ヴィアーニ自身の著作のコピーをとりよせた。ニョッキ=ヴィアーニについて、私はすでに前年度に短い論文(伊語)を発表したが、今度はより詳細な日本語の論文を執筆する予定である。日本では、彼自身についてはもとより、当時のイタリアにおける社会主義運動・労働運動に関する文献自体がきわめて限られているので、そうした周辺領域も含めて紹介したい。本研究の目的は、「改良主義」とよばれる世紀転換期のイタリアにおける社会主義の思想・運動の特徴を明らかにすることである。とくに今年度は、「改良主義」の源流の一端を形作る人物として、オズヴァルド・ニョッキ=ヴィアーニ(1837-1917)とエンリコ・チェルヌスキ(1821-1896)に注目した。日本では、これまで両者に関するまとまった論考はなく、拙稿がほぼ初めての紹介である。ニョッキ=ヴィアーニは、学生時代よりマッツィーニの影響下にイタリアの統一・独立および民主化運動に傾倒し、その後は民主派ジャーナリストとして活動した。が、印刷工労働組合結成への関与を機に、マッツィーニの国家統一(政治問題)優先主義を離れ、イタリア社会の実質的民主化、すなわち国民の権利、意識および生活の向上(社会問題)を重視するようになる。しかもニョッキ=ヴィアーニは、そうした社会問題解決の手段を、当時(1870年代)イタリアを席巻したアナーキズムのように非合法の蜂起に求めるのでなく、労働者の組織的運動と、労働者自身のイニシアティヴによる選挙・議会活動を通じてこれを実現しようとした。彼の考え方は、北部の労働者に多大な影響を与え、やがてイタリア社会党の母体となる「イタリア労働者党」により具体化される。一方、チェルヌスキは、オーストリアからの独立を求めた1848年のミラノ革命で活躍し、後にフランスに亡命して大銀行家・経済学者へと転身しつつ、終生「共和主義」を貫いた。その変わらぬ「共和主義」は、当時のヨーロッパの政治・経済状況の変化とともに当初の革新性を失うが、彼の人生は、イタリア統一の思想的原動力としての「共和主義」が、後の社会主義の発展といかなる係わりをもったかを考察する手掛かりといえる。
アクティブマイニングによる化学物質群からのリスク分子発見

研究最終年度の本年は,これまでに開発したマイニングシステムを使用して,創薬研究の立場から見て実際に意味のある知識の抽出,およびリスクレポートの作成について研究を完成させた.また,タンパク質3次元モチーフ辞書の構築と公開を行うとともに,今後の名義変数に対する主成分分析法の開発を行った.以下に,本年度遂行した研究の内容を項目に分けて示す.1.化合物構造からの線形フラグメントの生成システム,および相関による属性群の選択システムで,良いパラメータ値を広範に探索し,さらに化学者による解釈を容易とするためには若干の冗長な属性を追加する必要のあることを確認した.これらを用いて,ドーパミン受容体(D1-D4,Dauto)に対して活性を有する化合物群を対象に,カスケードモデルによる解析を行い,その出力ルールを化学者の協力を得て解析した.その結果,これら活性の大部分を説明することのできる,各活性に複数の合理的な部分構造仮説を示すことができた.2.化合物群の構造から生成したトポロジカルフラグメントスペクトルとサポートベクトルマシンによる分類予測法を,ドーパミン関連のすべての活性に対して適用し,交差検定による予測値が最低の活性クラスでも80%以上と高い性能を持つことを確認した.さらに10倍のノイズ化合物を加えた場合でも,最低の活性クラスの予測値が70%と高い値であることを確認した.この方法で誤分類される化合物を詳細に検討した所,これがデータベースの誤りに起因する可能性が高いことが判明し,リスクレポートとしての能力を持つことを確認した.3.タンパク質3次元モチーフ辞書を完成させるとともに,さらに利用者インターフェースも整備して,その成果をWWW上で広く一般に公開した.4.名義変数を対象とする共分散を定義し,さらにKL・plotを可能とする主成分分析の理論を完成させるとともに,MATLABを用いたシステムを作成した.本研究では,薬品類とその活性のデータベースから,各種の生理活性に対して特徴的な部分構造や物理化学的性質を見出し,新規の化学物質群から未知の生理活性を予測して,危険を回避することを目的としている.今年度は,マイニングおよび予測のための技法としてAGM法,カスケードモデル,グラフ類似性推論の3種を利用し以下の結果を得た.1.芳香族ニトロ化合物の変異原性問題を対象に,最初の2種の方法を用いてその有効性を検討した結果,「芳香族ニトロ化合物でortho位置換基の有無が重要な因子となる」のように,実際に有効な新知見が得られた.2.発ガン性の問題に対してカスケードモデルを適用して,有効な知識が得られるかどうかを検討した.その結果,「有機塩素化合物の発ガン活性と水素結合受容体の有無および分子の柔軟性との間の高い相関」等の知見を見出すことができた.なお,発ガン性の解析と予測結果は,Predictive Toxicology Challenge 2001で発表したが,モデルの理解容易性において第1位の評価を受け,またfemale ratに対する予測精度においても本研究結果が素晴らしいとの評価を受けた.3.分子グラフ類似性推論においては,トポロジカルフラグメントスペクトルによってグラフ構造をスペクトル空間に写像し,分子構造間の距離を定義できた.この方法をドーパミン活性に適用し,構造間類似性が生理活性レベルの類似性にも適用できることを明らかにした.専門家からのアクティブなフィードバックを期待するためは,理解容易なルール群表現が必要である.そこで主要ルールと関連ルール群に組織化すること,またルール内部の構造を表現すること,によりデータスケープの探索を容易にするシステムを開発した.また,visual miningを進めるため,星座グラフを含めた視覚化法を検討した.研究初年度の要素ソフトウェア開発と機能確認を受けて,2年目の本年度は解析対象として設定したMDDRデータベースから,ドーパミンのアンタゴニスト活性を対象として解析を行うとともに,解析の全過程を効率的に遂行するための環境構築に重点をおいて研究を進めた.以下に,主要な研究内容を項目に分けて述べる.1.MDDRデータベース中のドーパミンアンタゴニスト活性を有する化合物1364種から,Dl-D4の4種のレセプターに対するアンタゴニスト活性に特徴的な化学構造の認識と,これに関連するリスク要因の発見を課題として設定した.2.塩および同一化合物の除去、物理化学的特性値の算出(HOMO, LUMO, dipole, ClogP)およびフラグメントの生成を行った.なお、この前処理過程を効率的に遂行するためのソフトウェア環境を別途構築した.3.データスケープ探索機能を備えたカスケードモデルによる解析で、各レセプターに特徴的な部分構造を認識することができた.この結果は創薬の専門家から、未知の結果を多く含むとして高い評価を受けた.4.TFS(topological fragment spectra)を属性とし,ニューラルネットワークを用いて4種の受容体ごとに活性の有無を識別するモデルを作成したところ,テスト群においても80%を越えるこれまでにない高い精度を得ることができた.この結果はTFS記述子群の高い記述能力を示している.5.ドーパミン活性化合物以外に1万種の雑多な活性を持つ化合物群を加え,D4活性化合物の1番目の化合物エントリーを対象として類似性検索を行ったところ,上位10分子の検索結果中で9種はドーパミン活性を持つ化合物であったが,最後の一つは高血圧治療薬であった.

この薬品が,副作用としてドーパミン拮抗作用を持つ危険性,また反対にこれを統合失調症の治療薬として発展させられる可能性を指摘できた.研究第3年度の本年度は,知織表現の洗練を行うためのマイニングシステムの開発を行い,分類精度の向上に成功し,また対象データ範囲を拡張して,目標とするリスク警告システムを稼働させる見通しを得た.以下に,本年度遂行した研究の内容を項目に分けて示す.1.MDDRデータベースからドーパミンアゴニスト活性を有する化合物群392種(D1,D2,Dauto)について各種前処理を行い,解析用データセットを整備して,本特定領域研究の各研究班に提供した.2.化学構造からの線形フラグメント生成法を改良し,水素結合記述の導入,芳香環原子の織別表記,フラグメント構造中間表記の省略,カルボニルの統合原子記述等の機能を導入した.3.カスケードモデルによるマイニングで支持度の低いフラグメントを含めた多属性を利用可能とするため,属性間の相関に基づく属性選択機能を導入し,全体で2000種程度の属性から,500-600種程度の属性を選択してマイニングを実行できるようにした.4.上記2,3の機能を検証するため,ドーパミン受容体タンパク質に対して活性を有する化合物群の解析を行い,各活性に対して特徴的な部分構造を抽出することができた.5.ドーパミンアンタゴニスト活性を有する化合物群の分類で,サポートベクトルマシンを利用することにより,分類精度を90%程度に向上させることができた.6.類似の括性を持つ一群の化合物に対し,共通して現れる三次元部分構造(フラグメント)を網羅的に探索するシステムを開発し,ドーパミンアゴニスト活性を有する化合物群の特徴フラグメントを抽出することができた.研究最終年度の本年は,これまでに開発したマイニングシステムを使用して,創薬研究の立場から見て実際に意味のある知識の抽出,およびリスクレポートの作成について研究を完成させた.また,タンパク質3次元モチーフ辞書の構築と公開を行うとともに,今後の名義変数に対する主成分分析法の開発を行った.以下に,本年度遂行した研究の内容を項目に分けて示す.1.化合物構造からの線形フラグメントの生成システム,および相関による属性群の選択システムで,良いパラメータ値を広範に探索し,さらに化学者による解釈を容易とするためには若干の冗長な属性を追加する必要のあることを確認した.これらを用いて,ドーパミン受容体(D1-D4,Dauto)に対して活性を有する化合物群を対象に,カスケードモデルによる解析を行い,その出力ルールを化学者の協力を得て解析した.その結果,これら活性の大部分を説明することのできる,各活性に複数の合理的な部分構造仮説を示すことができた.2.化合物群の構造から生成したトポロジカルフラグメントスペクトルとサポートベクトルマシンによる分類予測法を,ドーパミン関連のすべての活性に対して適用し,交差検定による予測値が最低の活性クラスでも80%以上と高い性能を持つことを確認した.さらに10倍のノイズ化合物を加えた場合でも,最低の活性クラスの予測値が70%と高い値であることを確認した.この方法で誤分類される化合物を詳細に検討した所,これがデータベースの誤りに起因する可能性が高いことが判明し,リスクレポートとしての能力を持つことを確認した.3.タンパク質
大出力電気推進の革新に向けた中和器の不安定性制御と損耗低減

電気推進ロケットエンジンは、その燃費(比推力)や効率の良さから小型のものは既に実用化し、深宇宙探査機の推進系や静止衛星の南北軌道制御に使われてきたが、大型衛星の主推進を担うための更なる大出力化が期待されている。ホールスラスタ等の大出力電気推進の最大の課題は、大電流動作が求められる中和器(電子放出装置)の損耗であり、出力増に従って急激に増加する中和器損耗が大出力電気推進の実現を阻んでいた。本研究では、大型人工衛星の主推進として期待される500mNクラスホールスラスタ用のための中和器を新規に開発し、放電電流30Aまでの高電流領域における安定動作を実現した。2018年度は特に中和器の長時間動作を実施し、その際に発生する中和器各部の損耗と電流電圧等の放電特性との相関を得ると共に、全ての電流レンジで低損耗率となる中和器形状の適正化を行った。その一方、放電電流5A以下の低電流域では、中和器の動作が不安定化し、損耗率も大きくなる傾向になる。安定性不安定性の境界は、安定(スポット)モードと不安定(プルーム)モードとをそれぞれ電流電圧等の変動特性から判断しているが、これら評価に加えて中和器から放出されるプラズマ構造を探針法による直接診断により明らかにし、ポテンシャル勾配を低減することで振動現象を緩和して中和器損耗を低減できることがわかった。更に、レーザーによる非接触プラズマ診断について、レーザー誘起蛍光法によるプラズマからの発光分析に成功するなど初期診断を実施した。大型人工衛星の主推進として期待される500mNクラスホールスラスタ用のための中和器の低損耗・長寿命化に目処をつけると共に、動作特性の適正化やプラズマ診断の結果と合わせて解明するなど、順調に成果が得られているため。大電流中和器(ホローカソード)における乱流現象ならびに損耗メカニズムの解明と、低損耗大電流作動中和器の実験実証の、二つの研究成果をまとめ、高出力ホールスラスタによる宇宙輸送と宇宙探査のためのシステム設計とミッション提案までを実施する。ホローカソード中の高エネルギイオン分布の特性との相関(スケーリング)は、ホールスラスタへの適用条件へと拡張し、同スラスタにおける中和器プラズマの不安定性抑制と、低損耗化技術の確立を目指す。電気推進ロケットエンジンは、その燃費(比推力)や効率の良さから小型のものは既に実用化し、深宇宙探査機の推進系や静止衛星の南北軌道制御に広く使われているが、衛星主推進を担うための大出力化が期待されている。その一方、放電電流5A以下の低電流域では、中和器の動作が不安定性化し、中和器電流が1MHzといった比較的高周波領域で揺動して高い放電電圧ならびにキーパー電圧を示した。安定性不安定性の境界は、安定(スポット)モードと不安定(プルーム)モードとそれぞれ判断しているが、不安定動作状態におけるモデル解析からは、中和器から放出されるプラズマ流中のイオン音波不安定性が励起されていると予測されている。今後は、中和器動作の不安定性の程度と損耗寿命特性との相関を明らかにし、広い動作領域にて低損耗な設計を目指す。この他、中和器から放出されるプラズマの探針法による直接診断と、レーザーによる非接触プラズマ診断とをそれぞれシステムとして構築し、探針法による診断については主要な動作条件による密度・温度・電位等のプラズマ諸特性とその時間変動状況を明らかにした。大型人工衛星の主推進として期待される500mNクラスホールスラスタ用のための中和器を新規に開発し、動作特性の実験による取得や解析、そしてプラズマ診断の準備等が順調に進んでいるため。

大型人工衛星の主推進として期待される500mNクラスホールスラスタ用のための中和器の低損耗・長寿命化に目処をつけると共に、動作特性の適正化やプラズマ診断の結果と合わせて解明するなど、順調に成果が得られているため。1)大電流中和器(ホローカソード)の乱流現象ならびに損耗メカニズムの解明と、2)低損耗大電流作動中和器の実験実証の、二つの研究を進める。平成30年度は、プラズマシミュレーション、ならびに、プラズマ計測を含む実験室実験との比較を広範囲に実施して、乱流ならびに損耗特性と高エネルギイオン分布の特性との相関(スケーリング)を確立する。このスケーリングに沿って設計製作されたホローカソード実験により、中和器プラズマの不安定性抑制と、低損耗化実験に挑む。大電流中和器(ホローカソード)における乱流現象ならびに損耗メカニズムの解明と、低損耗大電流作動中和器の実験実証の、二つの研究成果をまとめ、高出力ホールスラスタによる宇宙輸送と宇宙探査のためのシステム設計とミッション提案までを実施する。ホローカソード中の高エネルギイオン分布の特性との相関(スケーリング)は、ホールスラスタへの適用条件へと拡張し、同スラスタにおける中和器プラズマの不安定性抑制と、低損耗化技術の確立を目指す。
科学技術分野のキャリア発達を支援するサポーター情報システムの開発

我が国では、キャリア成熟への発達支援を目標にした本格的な教育実践は行われていない。特に科学技術分野へのキャリア志向が急激に衰えている。本研究では高校の早い時期からキャリア発達を支援する環境を提供し、科学技術の蔓白さを体験させながら生徒の科学技術リテラシーを高めることを意図し、次の2点を実施した。1.キャリア発達を支援するサポーター情報システムの構築兵庫高校同窓会、クラブOB、在校生保護者等に働きかけて、在校生のキャリアガイダンスを引き受けてくれるサポーター(ボランティア)を募集した。応募者には「サポーター情報システム」という形でキャリアガイダンスに必要な個人情報を電子情報として入力することをあらかじめ了承してもらった。平成14年2月現在の応募者数は52名である。現在さらに保護者に登録を働きかけている。このシステムの概要については平成13年8月に開催された日本産業技術教育学会第44回全国大会に発表した。2.オープンキャンパスの実施1)高校進路指導部と連携し、平成12年11月21日に1年生320人を対象に神戸大学4学部(発達科学部、国際文化学部、理学部、工学部)で3時限、4時限目を使ってオープンキャンパス「キャンパストライやる」を実施した。講義は高校生向けの特別な講義を用意するのではなく、普段行われている授業をそのまま受講させ、特に科学技術分野のキャリア発達を促進させこの分野の学習意欲を引き出すことを意図した。2)講義受講前後に授業体験が自己の進路形成にどのような影響を与えるかをアンケート調査により分析した。その結果を、平成13年に開催された日本教育心理学会に発表した。3)さらに、2年生に進学した時期に、「サポーター情報システム」や「キャンパストライやる」体験が自分自身の進路決定にどのような影響を与えたかを追跡調査し、その結果を報告書としてまとめた。本年度、次の2点を実施した。平成13年2月現在の応募者数は約30名である。さらに保護者に登録を働きかけていく予定である。2.オープンキャンパスの実施1)高校進路指導部と連携し、平成12年11月21日に1年生320人を対象に神戸大学4学部(発達科学部、国際文化学部、理学部、工学部)で3時限、4時限目を使ってオープンキャンパスを実施した。発達科学部では12授業科目が実施され168名が受講した。2)講義受講前後に授業体験が自己の進路選択にどのような影響を与えるかをアンケート調査により分析した。その結果は、平成13年に開催される日本教育心理学会に発表予定である。3)2年生に進学した時期に、「サポーター情報システム」や「キャンパストライやる」体験が自分自身の進路決定にどのような影響を与えたかを追跡調査する予定である。なお、以上の研究事項は次年度以降も継続していく。