hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
^1H-NMRによる植物の細胞水の動態モニタリング法

No.9は高性種Alaskaに比し、高いT_1値を示し、水の構造化が低いことを示した。GA_1処理により矮性種は伸長生長するが、伸長帯のT_1は含水量の低下を伴わずに著しく短縮した。このことは、矮化特性をモニタリングする指標としてT_1は有効であることを示唆する。これらの結果は平成6年、第24回国際園芸学会議(京都)及び第58回日本植物学会(札幌)で報告した(その一部は既に植物の「化学調節」(1993Vol.28)に記載)。更に、チューリップTulipa gesneriana“Oxford"球根を用い、球根植物のT_1を求めることによって、休眠状態ならびに低温遭遇状態を非襲侵的に判定する方法を開発した。プロトンシグナル強度においては、低温遭遇(15°C-3wk→5°C-8wk)球根鱗片では組織内に均一に自由水が分布し、また対照区(20°C-11wk)では自由水の分布は各鱗片の内側に特異的に偏っていることを明らかにした。T_1イメージにおいても低温遭遇球根の鱗片の方で全体的にはT_1値が長く、これらのイメージはTNBT(テトラニトロ・ブルー・テトラゾリウム)による生体染色の像とも一致した。このことは低温遭遇球根の鱗片の水の運動性と細胞の代謝活性とはよく相関することを意味している。即ち、低温遭遇によってチューリップ球根鱗片では花芽を含むシュートへ生長に必要な物質を送るための準備が既に整っていることを示唆している。以上のことから、同法は球根の低温充足を知るための非侵襲的方法として極めて有効であることを示した(園芸学会誌別冊1995印刷中)。物質代謝やイオン輸送などの生体反応は、水を溶媒とした環境内で起きている。そのため,水の物理的性質は、細胞の代謝活性や生理特性を反射しているものと考えられている(Iwaya-Inoue and Kaku 1994)。^1H-NMR(プロトン-核磁気共鳴)は生体系における水の状態変化の研究に有効な方法であり、自由水密度や縦緩和時間(T_1)を測定することによって、インタクトな生体試験における水の分布及び動的状態を無侵襲的に調べた。本年度は矮性エンドウ胚軸、チューリップ球根及びクロマツ葉を用い、温度や生物的ストレス下での水の動態を調べ、その要因及び生理的異議について明らかにした。1)ジベレリン欠損ミュータントである矮性エンドウは野性種との細胞長の違いにもかかわらず、T_1値は等しいことから、水ポテンシャルには違いはないものと思われ、矮性発現には微小管の配向が決定する細胞壁の力学的性質の寄与が示唆された(井上・本岡1995)。また、温度ストレス及び乾燥ストレスに対して耐性をもつ矮性エンドウのT_1は特異的な緩和挙動を示したことから、防御機構を働かせることによって、細胞内の生理代謝を維持しているものと思われた。2)低温処理がチューリップ球根の正常な花茎伸長への機構について、MRIにより水の動態を検討した(井上ほか5名1995)。その結果、鱗葉の表皮周辺に限られていた自由水が低温処理によって鱗葉全体に広がることを明らかにした。処理開始時に表皮周辺にみえていた自由水の局在場所は澱粉粒を含んでいない皮層細胞に対応していたことから、水分子の運動性が押さえられ低いMRIシグナルに寄与していると考える。また、低温処理により呼吸が抑制され、転流率も低いため鱗葉内に糖が蓄積することを明らかにした。
実物体を用いた質感脳過程の研究：多角的脳イメージングによる機能・構造・生化学解析

質感知覚の脳過程を、機能的磁気共鳴画像化法(fMRI)と核磁気共鳴スペクトロスコピー(MRS)を用いた多角的な脳イメージング実験によって調べた。1. fMRI実験前年度行った実物体を用いた3種の実験(視覚:印刷物とファブリック、触覚:ファブリック)の全てで腹側の高次視覚皮質の質感知覚への関与が示唆された。しかしながら、この領域がどの視覚野に相当するかは不明である。従来のレチノトピー測定技術ではこの高次領域の視覚野を決定するのは困難なため、新たな視覚刺激を用いた測定法を考案した。現在、その新手法を用いて、腹側質感知覚関連野の視覚野の同定作業を行なっている。近年、核磁気共鳴スペクトロスコピー(MRS)撮像技術の発展により、ヒト生体脳内で、主要な抑制性神経伝達物質であるGABA濃度の非侵襲的測定が可能となってきた。これによって、低次視覚野のGABA濃度と方位弁別閾値が相関する(1)など、感覚野のGABA濃度が知覚に影響することが明らかになってきた。本研究では、質感知覚の生化学的基盤解明への第一歩として、腹側の質感関連領野と後頭の低次視覚野のGABA濃度をMRSによって測定した。被験者は健常成人男性6名で、測定は閉眼安静時に行った。全被験者の全領域のスペクトルで、GABAに対応する3 ppm付近に明確なピークが見られた。興味深いことに、後頭のGABAスペクトルは被験者間でよく一致していたのに対して、腹側では個人差が大きかった。この腹側のGABA濃度の個人差は、質感知覚の個人差と対応しているのかもしれない。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的である、実物体刺激を用いた質感知覚の多角的な脳イメージング計測を実現すべく、第一段階として、非磁性の特殊な超音波モーターと光ファイバー照明を組み合わせた、日中戸外に匹敵(10,000lux)する高質感で実物体を呈示可能な「fMRI対応実物体刺激呈示装置」の開発を進めた。モーターの制御系やソフトウェアの改良、配線のシールド強化・最適化を実施した結果、SN比の低下をモーター駆動時のみに制限することが可能となった。それ以外では、モーターを導入しない通常スキャン時と同等のSN比を確保することに成功した。第二段階として、実際に実物体表面刺激を呈示し、質感関連脳領野を同定するfMRI実験を3つ行った。1つ目に、印刷物を明るさの異なる照明環境下で呈示した時の脳活動を比較した。照明光が強く、印刷物の色がより鮮やか(高質感)に知覚される時に後頭腹側部前方に強い賦活が見られた。2つ目に、布刺激を用いて質感関連領野を同定するために、質感刺激(3種の異なる質感で黒色の布)・色刺激(同一素材で色のみ異なる3色の布)・基準刺激(同一素材で黒色の布)の3種類の布を観察している時の脳活動を測定した。質感の異なる布刺激を観察している時、紡錘状回付近で強い賦活が見られた。この賦活は異なる色の布を観察している時よりも強かった。3つ目に、質感の異なる4種類の布刺激を両手で触って弁別する時の脳活動についても測定を行ったところ、中心溝前後の領域と紡錘状回付近で強い賦活が見られた。これらの実験結果から、感覚モダリティの如何に関係なく、質感に関係する、情報処理において、後頭腹側部が深く関与している可能性が示唆された。以上の成果の一部について、日本視覚学会2011年夏季大会や第13回日本ヒト脳機能マッピング学会で発表を行った。

この腹側のGABA濃度の個人差は、質感知覚の個人差と対応しているのかもしれない。24年度が最終年度であるため、記入しない。第一段階である実物体刺激呈示装置の開発については、当初の計画通り進展した。これに続く、fMRIによる実物体表面の質感脳情報処理に関与する脳領域の同定実験については、共同研究先のMRスキャナーの更新が急遽行われることになり、十分なマシンタイムが確保できていないため、やや遅れが生じている。また、神経連絡構造と神経伝達物質濃度の測定についても、これらに必要な撮像シーケンスの導入に想定以上の時間を要しているため、準備が遅れている状況である。本研究の遅延の最大要因は実験に必須なMRスキャナーの更新である。更新に伴う研究の遅延は3か月程度(2012年35月)を見越している。この程度の実験延期であれば、装置が新しくなり、撮像時間が短縮されることを考えると、fMRIによる実物体表面の質感脳情報処理に関与する脳領域の同定実験は全て遂行できると考えている。神経連絡構造と神経伝達物質濃度の測定については、これまでの準備状況を鑑みると、双方を計画通り遂行することは困難になるかもしれない。その場合は、どちらか一方に研究資源を集中することで確実に成果を上げたい。
社会的排除と女性の健康：ライフコース・アプローチによる公衆衛生ニーズの体系化

本研究では、日本の女性における社会的排除の健康影響とそのリスク要因を検討した。文献レビューの結果、社会的排除とは「大多数の人々にとって入手またはアクセス可能なサービス(住居、教育、保健医療、社会福祉サービス、就労など)や社会的交流が制限もしくは阻害されていること」であり、女性の場合は結婚や離婚、出産などが社会的排除のリスクを高めるきっかけとなり得ることが示された。日本のデータを用いた実証研究では、非就労が女性の社会的排除(配偶者間暴力時の医療利用の抑制)を誘発する要因となる一方で、高い職業的地位に就くことが、必ずしも女性の健康を高める結果につながっていないことが明らかになった。社会的排除の理論的背景を理解するために、文献レビューを行った。また、社会的排除に関する実証研究をレビューし、社会的排除に関する研究の動向を把握した。その結果、1社会的排除を直接測定している研究が限られていること、2中でも女性に特有の社会的排除と健康の関連を検討した実証研究研究は少ないこと、312について、日本ではまだ研究が行われていないことがわかった。これらのことから、日本における社会的排除と女性の健康について、探索的な研究を行うこととした。以下の研究では、社会的排除の代理指標として広く用いられている職業的地位と精神的健康(抑うつ)の関連について検討した。日本の労働者コホートデータを用いて職業と精神的健康の関連を男女別に分析し、女性に特有のパターンを検討した。その結果、女性ではより高い職業的地位(管理職・専門職)の者で精神的な健康度の低下がみられた。男性では、職業による精神的健康度の違いは見られなかった。職業的地位の高い女性で精神的健康の悪化がみられたのは、管理職や専門職に就いた女性が、仕事の報酬に比して費やす努力が大きすぎると感じているためだと考えられた。本研究の結果から、"好ましい"社会経済的地位にある者であっても健康を維持・増進するための機会や資源から排除されている可能性があること、社会的排除には男女で異なるパターンが存在することが示された。なお、上記の研究は国際学術誌(SSM Population Health)に掲載された。ロンドンでの研究打ち合わせが翌年に延期となったため、本年度中に英国データを用いた実証を実施できなかった。その代わり、日本で収集されたデータを用いて研究を行い、国際学術誌に投稿した。本年度は、社会的排除論の理論的背景や女性の公衆衛生ニーズとの関連について文献レビューを行うとともに、日本の地域住民データを用いた実証研究を出版し、その結果について大学院の公衆衛生看護学のコースで講義した。以下に研究結果を紹介する。女性が社会的排除のハイリスクグループとされる理由に、不安定な雇用や非就労(家庭内労働への従事)、男性への経済的依存と従属的な関係性が挙げられている。昨年度は、職業的地位の女性で精神的健康が悪化するリスクが高まることを明らかにしたが、用いたデータには就労していない女性は含まれていなかった。そこで本年度は、非就労が女性の医療利用に与える影響について、配偶者間暴力を例に検討した。その結果、就労者に比べて、非就労者で配偶者間暴力を経験した際の医療利用が抑制されやすいことが示された。このような非就労の影響に統計的な男女差は見られなかったが、暴力の被害時には、男性よりも女性で非就労の影響が医療利用に与える影響が強い傾向が見られた。これらの結果から、就労は女性にとって生産活動へのアクセスを意味するだけでなく、健康危機に直面した際の社会資源へのアクセスに影響を及ぼす要因であることが明らかになった。また、ロンドンのUniversity College Londonで研究打ち合わせを行い、女性に特徴的な健康アウトカムと社会的排除の関連を検討するために、リプロダクティブヘルス(特に、初潮と閉経)に焦点を当てた研究を行うこととなった。日本において、社会経済的変数と女性のリプロダクティブヘルスの両方を詳細に測定した縦断データは存在しないため、地域住民の代表サンプルを2002年から縦断的に収集している英国のコホートデータ(English Longitudinal Study of Ageing:ELSA)を利用することとした。1.文献レビュー:社会的排除論の理論的背景や女性の公衆衛生ニーズとの関連について、文献レビューを継続する。また、後述する実証研究の仮説に沿った文献レビューも行う。2.実証研究:ロンドンでの研究打ち合わせを行い、女性の健康と社会的排除の関連に関する研究を実施する。3.保健師教育への活用:大学院修士課程での保健師養成コースで、社会的排除と健康の関連に関する講義を実施する。4.報告書の作成:上記1から3の内容について、報告書にまとめる。28年度が最終年度であるため、記入しない。公衆衛生看護学28年度が最終年度であるため、記入しない。
抗Bromouridin 単一クロ-ン抗体を使用した成長解析法による脳腫瘍悪性度の研究

BUdRと抗BUdR単一クロ-ン抗体を用いて、組織内のS期細胞を免疫組織学的に染色し、L.I.(labeling index)を測定、腫瘍の成長解析を行う方法を臨床脳腫瘍および実験腫瘍に応用した。1)gliomaのL.I.の検討では臨床悪性度との相関が明らかとなった。すなわちL.I.が5%以上の症例では再発までの期間が平均9ヶ月、3-5%では14.5ヶ月であり、3%未満ではさらに長期間再発がみられなかった。また病理組織学的分類とL.Iとの関係もあきらかである。各subtypeにおけるL.I.の平均値はglioblastomaで8.5%、anaplastic astrocytomaで4.2%、well-differetiated astrocytomaで1.2%であった。これらの結果は従来のtritium thymidineを用いた報告と一致するが、本測定法ではアイソト-プを使用しないため、臨床でも容易に実施でき実用的である。2)glioma以外の脳腫瘍では転移性腫瘍、細胞腫瘍、脈絡叢乳頭腫などで高いL.I.が認められた。また髄膜腫の症例の一部でL.I.が10%を越えるものがあった。3)病理学的な検討では、腫瘍組織内のS期細胞の分布が不均一であることがわかった。血管周辺や腫瘍塊の周辺部にはS期の腫瘍細胞が高率に存在した。このパタ-ンは転移性腫瘍や悪性リンパ腫で特に著名であった。腫瘍細胞以外に血管内皮細胞、線維芽細胞、リンパ系の細胞にもBUdRの取り込みが認められ、免疫反応や間質系の増殖が平行して起こっていることがわかった。4)rat実験脳腫瘍による検討では、腫瘍の辺縁部で25%、中心部で15%とL.I.の差があきらかとなった。放射線照射がL.I.におよぼす影響を検討した。10Gyは照射後1日で腫瘍の辺縁部、中心部ともにL.I.は10%まで低下するが、その後7日間でもとのレベルまで回復した。DNA合成を行なっている腫瘍細胞を抗BudR抗体を使用した免疫染色で識別することにより,脳腫瘍の臨床例とラット実験脳腫瘍の成長動態を研究した.ラットグリオーマ細胞(RG12)をラット(Fischer)の脳内に注入するとほぼ100%の確率でグリオーマが増殖する.この担脳腫瘍ラットにBudRを静注し, 1時間後脳を冷70%エタノールで灌流固定した. DNAを合成している腫瘍細胞内にとりかこまれているBudRを抗BudR抗体にて免疫染色すると, labeling index(LI)が算定できる.腫瘍の大きが1.52mm程度までの小腫瘍でのLIは約25%で腫瘍の中心部と辺縁部との差は殆どない.しかし,腫瘍が増大して3mm以上になると中心部は15%程度であるのに比して辺縁部は30%を示し,部位によって大きな差異が認められた.また,この差はBudRを使用したLIばかりでなく,フローサイトメトリーによるDNA量の計測でもやはりS期は辺縁部で高く,中心部に低い傾向を示した.この腫瘍に放射線を1000ー3000rad照射するとLIはすぐに下りはじめ,照射後24hr後には照射前のLIの半分の値を示すようになり,その後徐々に回復する傾向を示した.このLIの部位による変化は局所脳血流量や脳代謝率の測定で認められた部位による変化と矛盾しないように思われた.

一方,ヒトの脳腫瘍においてはその組織学的悪性度とLIとの関係をみてみた.原発性脳腫瘍では転移性脳腫瘍ほどにはLIは高くなかったが,グリオーマについてみると悪性なもの程,高くなる傾向が認められた.すなわち多型性神経膠芽腫では510%,良性細胞腫では0ー2%であった.グリオーマの治療を困難にしている原因の1つとして、腫瘍細胞のheterogeneityがあげられる。heterogeneityには腫瘍細胞自身の生物学的差異に基くheterogeneityの他に腫瘍細胞が、その生育する環境により増殖・代謝動態を変えることによって生ずるheterogeneityがある。今回は、放射線治療に対して、腫瘍細胞がどのようなheterogeneityを示すのかを、クローン化されたラット脳腫瘍細胞のラット脳内移植モデルを用いて調べた。〔材料と方法〕体重300gの雄Fischerラットをラット脳定位固定器に固定し、定位的にラットグリオーマRG12細胞1×10^5個を右大脳基底核に注入した。適当な日数の後Linacにより、頭部に10Gyの放射線照射を行なった。照射1、3、5、7日後、尾静脈よりBudR30μg1Kgを注入し、30分後脳を70%エタノールにて灌流固亭した。固定された脳をパラフィンにて包埋し、厚さ5μmの切片を作製し、抗BudR抗体を用いて免疫染色を行なった。BudRをとり込んだ細胞(すなわちS期の細胞)数を全細胞数で除した値をLabeling Index(L.I.)として、各腫瘍毎、各部位毎に算定した。〔結果と考察〕径4mmの腫瘍の周辺部のL.I.は25%であったが、放射線照射により照射後1時間ですでに下りはじめ1日後には10%と低下したが、2日後より徐々に回復に傾向を見せ始め、7日後には照射開始前の値に戻った。また腫瘍の中心部のL.I.は15%であったが、照射後1日でやはり10%と低下した。しかし、L.I.低下の割合は、周辺部のそれと比較するとわずかで、同一クローンの細胞よりなる腫瘍とはいえ、部位により放射線反応性の違うことを示している。また、L.I.の回復は、治療効果をあげるためには、何らかの方法でDNA修復をおさえる必要のあることを示唆している。BUdRと抗BUdR単一クロ-ン抗体を用いて組織内のS期細胞を免疫組織学的に染色し、L.I.(labeling index)を測定し、腫瘍の成長解析を行いない臨床経過との対応を検討した。1)神経腫瘍のL.I.は0ー19%と広い範囲に分布した。臨床悪性度とL.I.の相関が明らかとなった。すなわちL.I.が5%以上の症例では再発までの期間が平均9ケ月、3ー5%では14.5ケ月であり、3%末満ではさらに長期間再発がみられなかった。2)L.I.と神経腫瘍患者の生存期間との相関もあきらかとなった。5%以上のL.I.を示した患者では生存期間の中間値は16.8ケ月であるが、3ー5%の患者では33.5ケ月であった。3)病理組織学的分類とL.I.との関係もあきらかである。各subtypeにおけるL.I.の平均値はglioblastomaで8.5%、anaplastic astrocytomaで4.2%、well-differetiated astrocytomaで1.2%であった。4)glioblastomaにおいて放射線療法のL.I.におよぼす影響を検索した。照射前のL.I.は8.2%であったが、照射後は平均3.8%と低下しており、照射量と負の相関を示した。
ディーゼル機関から排出される微粒子の生成機構

微粒子の生成過程、ならびにその低減法を明らかにするために、熱分解装置を用い、窒素雰囲気中で種々の燃料を加熱し、その分解、縮・重合過程を調べた。その結果、軽油の主成分であるパラフィン系燃料は、一旦低沸点炭化水素に分解し、その後、縮・重合ならびに脱水素反応により多環芳香族炭化水素(PAH)へと多環化が進行して行くのに対し、ベンゼン環を持つアロマチック系燃料は、ほとんど低沸点炭化水素に分解せずに多環化して行くことを明らかにした。次に、真空昇華法とカラム凝縮法を組合わせた方法により、微量サンプルガスによるPAHの分析法について検討を行った結果、昇華温度300°C、真空°C0.05Pa、昇華時間30分、凝縮カラム温度-70°Cとすることで、2環から7環のPAH成分の分析が可能となった。以上の実権結果に基づき、次に、反応流動管を試作して窒素気流中で、パラフィン系燃料の分解成分である低沸点炭化水素の中から、炭素数、あるいは分子構造の異なる種々の燃料を対象として加熱し、微粒子の生成量、微粒子中のPAH成分の分析、ならびに電子顕微鏡によるすす粒子形状の観察を行った。その結果、微粒子の生成開始温度は炭素数、あるいは分子構造によって異なること、C/H比が大きくなると微粒子の生成量が多くなること、微粒子の生成開始温度が低く、生成量が多い燃料ほど、すす粒子の径も大きくなること、さらにすす前駆物質としてのPAHは、3環、4環、あるいは5環の成分が多いこと等を明らかにした。以上のことから低沸点炭化水素からの微粒子の生成過程は、炭素数あるいは分子構造により温度範囲は異なるものの、縮・重合、ならびに脱水素反応により、PAHを経てすす粒子に至るのがその主要経路と言える。ディーゼル機関から排出される微粒子の生成機構を明らかにするために、基礎実験として燃料成分の分解、重縮合過程を調べた。まず燃料成分から微粒子が生成される過程を調べるために、ガスクロマトグラフを用いて燃料の分解成分である低沸点成分からその重縮合成分である多環芳香族炭化水素等の高沸点成分までを1本のカラムで分析するための条件を検討した結果、シリコンOV-101,30mのキャピラリーカラムを用い、低温付属装置を用いてカラム槽温度を5°Cから昇温速度3°C/minで270°Cまで昇温すればよいことが分かった。しかし。この分析条件では低温付属装置を用いても、低沸点成分である【C_1】【C_4】を分離することは出来なかった。そこでこれらの低沸点成分を分離するための分析条件を検討した結果、ユニビーズ2Sを用いることにより【C_1】【C_4】程度までの成分の分析が可能となった。この分析条件を用いて、ガスクロマトグラフに熱分解装置を取り付けディーゼル機関の燃料である軽油ならびに重油を窒素雰囲気中で加熱し熱分解させた場合の加熱温度と分解、重縮合成分との関係を調べた結果、400°C付近から【C_1】【C_2】成分に分解される。また、600°Cからはこれらの成分が重縮合してベンゼン,ジフェニール等の環状成分が生成されており、多環化が進行していることが明らかになった。また、炭素数が同じで分子構造の異なる成分の熱分解過程を比較すると、鎖状のパラフィン系成分が最も分解しやすく、つぎにシクロ系成分であるがアロマチック系のベンゼンは非常に安定でほとんど低沸点成分に分解せずに多環化の傾向が見られる。

また、赤外線ゴールドイメージ炉を用いた流動反応管を用い、窒素雰囲気中ならびに微量の酸素雰囲気中でプロパンならびにアセチレンを用いて850°Cまで過熱した結果、多環芳香族成分が生成されるが固体状のすす粒子は確認されなかった。熱分解装置を用い各種燃料を加熱した際に脱水素反応によって生成される水素を分析した結果,燃料の分解開始とほぼ同時に脱水素反応が始まり,重,縮合反応により多環芳香族成分が生成される温度付近から急激に脱水素反応が活発になることを明らかとした.赤外線ゴールドイメージ炉を利用した反応流動管を試作し,気体燃料のプロパン,エチレン,アセチレンを窒素雰囲気中で加熱した結果,微粒子の生成開始温度はアセチレンが最も低く,かつ生成量も多いことが明らかとなった.また,電子顕微鏡で固体状のすす粒子の観察を行った結果,生成量の多い燃料ほどすす粒子の粒子径も大きくなる傾向が見られることが明らかとなった.排出微粒子中に含まれる多環芳香族炭化水素(PAH)の抽出法について検討を行った結果,真空昇華法と低温凝縮法を組み合わせることによって,二環のジフェニルから七環のコロネンまでの抽出が可能となった.なおこの際の真空昇華条件は,真空度5.0×10-2Pa,昇華温度325°C,昇華時間25分,凝縮部の冷却温度-70°Cで二環のジフェニル以上の成分について抽出を可能とした.反応流動管を用いて気体燃料を加熱した際に生成された微粒子をガラスフィルタで採取し,真空昇華法で多環芳香族成分を抽出して分析した結果,三環,四環,五環の芳香族成分が多くみられ,これらはいずれも温度の上昇と共に増加して行くが,固体状のすす粒子が生成される温度付近からは急激に減少して行くことが明らかとなった.ディーゼル機関の燃焼室内より高速ガスサンプリング装置を用い,各クランク角度毎のガスを採取し分析した結果,燃焼室内の炭化水素成分としては燃料の分解成分である低沸点炭化水素(C_1C_4)が大部分を占めていることが明らかとなった.前年度までに、ディーゼル機関用燃料の主成分であるパラフィン系燃料は、一旦低沸点炭化水素に分解し、その後脱水素、縮・重合反応により多環芳香族炭化水素が生成され、多環化が進行して行くことを明らかとしてきた。また、真空昇華凝縮法により微量サンプルガスによるPAH成分の分析を可能とした。本年度は、前年度までの実験結果に基づき、反応流動管を用いてパラフィン系燃料の熱分解成分である低沸点炭化水素の中から、炭素数、あるいは分子構造の異なる種々の燃料を窒素雰囲気中で加熱し、微粒子の生成量、微粒子中のSOF成分とDry Sootの割合、ならびに微粒子中のPAH成分の分析を行った。また、電子顕微鏡を用いすす粒子の形状の観察、ならびに粒径分布の測定を行った。実験の結果、微粒子の生成開始温度、ならびに生成量は燃料性状によって異なり、炭素数、あるいはC/H比が大きくなるほど生成開始温度は低く、生成量も多くなること、生成開始温度が低く生成量の多いほどすす粒子の径も大きくなること、さらに微粒子生成開始の低温度域においてはSOFの割合が高く、高温になるほどSOFの割合は減少することなどを明らかとした。PAH成分の分析結果、すす前駆物質としてのPAHは、3環、4環、あるいは5環の成分が多く、これらのPAH成分は、実験の範囲内においては燃料性状に係わらず、いずれも微粒子中のSOFの割合が減少し始める温度になると減少して行くことを明らかとした。以上の実験結果から、低沸点炭化水素からの微粒子の生成過程は、縮・重合、ならびに脱水素反応によりPAHを経てすす粒子に至るのがその主要経路と言える。
巨大金属酸化物クラスターのテンプレート合成

ポリ酸形成におけるテンプレート効果を用いた分子形状制御を目指し、暁に、分子スケールを凌駕した巨大なナノ構造体や機能性有機分子をテンプレートとした複合ナノ材料の構築を目指した。巨大リング状Mo154クラスターはモリブデン酸イオン、酸、還元剤らが適切な混合比の元one-pot反応で形成する。混合比を変えた場合、異なるクラスターの形成を構造とともに明らかにした。いずれのクラスターも、反応系中に存在したオキソ酸イオンがテンプレートとなった構造で、反応条件の決定において、テンプレート候補となるアニオンの塩基性の制御が重要である知見を得た。分子性金属酸化物あるポリ酸についてテンプレート合成法の確立を目標に、本提案はクラスター形成におけるテンプレート効果の実証までを目指した。これにより形状や構造の設計を可能にし、暁に、分子スケールを凌駕したナノ構造体や機能性有機分子をテンプレートとした複合ナノ材料の構築が可能になる。様々なヘテロポリ酸形成において、オキソ酸イオンがテンプレートになることがこれまで知られている。その際、テンプレートアニオンがモリブデン酸イオンに求核付加的に起こる反応がモデルとなるため、テンプレートアニオンのルイス塩基性が重要な反応制御因子になりうる。実際、ルイス塩基性が同等であるが、分子形状が大きく異なる亜硫酸イオンとフェニルホスホン酸イオンを共に反応させたところ、両者がクラスター骨格に取り込まれたクラスターを得た。亜硫酸イオンはクラスター中央に位置し、テンプレート的な役割を担い、フェニルホスホン酸イオンはバルキーなフェニル基をクラスター外部にむける形でMoーO骨格に取り込まれていた。今回、ヘテロポリ酸形成過程において、テンプレートのルイス塩基性が重要な反応制御因子であることを明らかにした。また同時に、そのルイス塩基性は結合価に基づく理論に基づき、分子構造を用いて机上で算出できる値である。新規なテンプレート候補に対しても、反応の可否を前もって判断しうる利点があり、非常に有用な知見を得た。これらの知見を踏まえ26年度ではルイス塩基性に着目して機能性有機分子をテンプレートとした反応等を模索する予定である。分子性金属酸化物あるポリ酸についてテンプレート合成法の確立を目標に、本提案はクラスター形成におけるテンプレート効果の実証、までを目指した。従来の結晶化が全ての律速となる合成プロトコルでは達成困難であるが、申請者はこれまで進めてきたゲル電気泳を用いる事で解決可能になる。つまり、ゲル電気泳動によるクロマトグラフィー分析を利用すれば、合成条件の最適化や純度の評価、など、反応生成物の直接評価が可能になる。巨大リング状クラスターMo154はモリブデン酸イオンに酸と還元剤(Na2S2O4)を反応させ得られる。今回、反応pHや還元剤量を変えながら、反応溶液をゲル電気泳動によりクロマトグラフィー評価した。既知のMo154反応の条件では、確かに単一の電気泳動バンドが観察され、Mo154のみが生成物であることを確認した。しかし、他の条件では複数の電気泳動バンドが見られ、Mo154以外にも様々なクラスターが形成していることが明らかになった。テトラアルキルアンモニウムの側鎖長を1から5に順序変えながらカチオン交換を行い、反応混合液中のクラスターを単離、再結晶の後単結晶X線構造解析から構造を決定した。反応pHや還元剤量が増えるにしたがって[(SO3)2Mo18O54](4-)、[(SO3)4Mo6O15](16-)が形成していることを突き止めた。両クラスターとも、還元剤の酸化により生じるSO3(2-)イオンをクラスターの中心に含み、pHや還元剤量の増加によりSO3(2-)がテンプレートとなったためと考えられる。分子性金属酸化物あるポリ酸についてテンプレート合成を用い、分子の形状や構造の設計を可能にするような合成手法を目指した。分子スケールを凌駕したナノ構造体や機能性有機分子をテンプレートとした複合ナノ材料の構築が期待できる。巨大リング状クラスターMo154はモリブデン酸イオン、酸、還元剤(Na2S2O4)を適切な混合比で反応させることにより得られる。同反応において、反応pHや還元剤濃度を変えながら、生成物の構造決定を行った。両クラスターとも、還元剤の酸化により生じるSO3(2-)イオンをクラスターの中心に含み、pHや還元剤量の増加によりSO3(2-)がテンプレートとなったためと考えられた。ヘテロポリ酸形成において、オキソ酸イオンがテンプレートになることがこれまで知られている。その際、テンプレートアニオンがモリブデン酸イオンに求核付加的に起こる反応がモデルとなるため、テンプレートアニオンのルイス塩基性が重要な反応制御因子になると考えた。

実際、分子形状が大きく異なる亜硫酸イオンとフェニルホスホン酸イオンを共に反応させたところ、両者がクラスター骨格に取り込まれたクラスターを得た。亜硫酸イオンはクラスター中央に位置し、テンプレート的な役割を担い、フェニルホスホン酸イオンはバルキーなフェニル基をクラスター外部にむける形でMoーO骨格に取り込まれていた。その際、有機溶媒との混合溶媒、Mo(V)の存在が、テンプレート反応をより効果的にすすめるための合成戦略として重要であることを明らかにした。これは、新規なテンプレート候補に対しても、反応の可否を前もって判断しうる利点があり、今後の発展が大きく期待できる有用な知見を得た。錯体化学今回、ヘテロポリ酸形成過程において、テンプレートのルイス塩基性が重要な反応制御因子であることを明らかにした。また同時に、そのルイス塩基性は結合価に基づく理論に基づき、分子構造を用いて机上で算出できる値である。新規なテンプレート候補に対しても、反応の可否を前もって判断しうる利点があり、非常に有用な知見を得た。Mo154形成反応をモデルとし、反応pHや還元剤量によって生成物がMo154から変わることを明らかにできた。電気泳動を用いない限り、吸収スペクトルが類似な還元体ポリ酸を識別することは困難で、混合溶液か否かですら解りにくい。今回、反応条件を系統的に変え、その際に得られる化合物や副生成物の構造決定まで可能になった。この点は、当初の予定以上であった。電気泳動移動度の差はポリ酸の極性に比例し、このわずかな極性の差(水溶性である点でほとんど極性に差はない)を対カチオンとしてのテトラアルキルアンモニウムの極性の差(アルキル鎖長で制御)により拡大することで、個々の成分を混合溶液から単離することに成功した。具体的には、移動度の低いクラスターほど、極性の高いテトラメチルアンモニウムで沈殿しやすい。移動度の高いクラスターはテトラメチルアンモニウムでは沈殿せず、水溶液のままでになる。この手法は、電気泳動移動度から、分離のための対カチオン選択を可能にし、非常に応用の広い手法になると期待できる。今後、有機ラジカル、蛍光色素を機能性部位に有するテンプレートアニオンをルイス塩基性に留意しながら設計しMo-Oナノクラスター内に包接したような化合物の開拓を行う予定である。今後、他のリン酸などの他のオキソ酸イオンの濃度を変えながらMo154形成過程に反応させ、テンプレート効果を利用して様々なポリ酸をより選択的に形成できる可能性を模索する予定である。特に有機リン酸を用い、蛍光性や不安定な有機ラジカル種をクラスター内で選択的にカプセル化する手法創製へと発展させる薬品などの消耗品に充てる経費が見込みと異なったため。今年度の消耗品(薬品・器具)に充てる薬品に充てる経費が24年度は見込みより少なかった。研究が予想以上に進展したため、25年度は研究に従事する学生の増員を見込んでいる。そのための、試薬代・学会発表旅費に充てるために予定である。
無染色イメージング技術を基盤とする軟骨変性疾患の病態解析と臨床応用展開

変形性関節症は、微細な軟骨損傷が一因であり、加齢に伴い増加し、軟骨が変性・消失し関節症を発症する。現存の治療は対症的であり、損傷軟骨を再生・修復する直接的な治療法は確立されておらず、軟骨損傷に始まる病態変化を極早期に同定する技術はない。光イメージング技術は、生体への安全性が高く、造影剤を必要としないため早期の臨床応用が現実的である。また、医療現場で用いられているMRIやPETなどの画像診断技術と比較して、高い空間分解能を有するため、関節症極初期の微小変化を可視化でき、早期診断に用いることができる。本研究では、変形性関節症をはじめとする軟骨変性疾患の新規診断法の確立と病態解明を目指し、ラマン分光分析や第二高調波発生(SHG)など非線形光学効果を利用し無染色イメージング技術を基盤とする軟骨変性疾患の基礎的解析を行い、臨床応用へと展開することを目的として、変形性関節症モデルマウスの軟骨基質における分子ダイナミクス解析を行った。これまでの研究で、2光子励起顕微鏡を用いて軟骨基質のSHGの信号強度や分布、軟骨細胞の動態を計測することによって、軟骨変性の進行度を評価できることを明らかにし、論文発表している。続いて、無染色で生体分子の組成変化をとらえることができるラマン顕微鏡を用いた変形性関節症モデルマウスにおける軟骨基質の分子動態をex vivoにて行った結果、実験群とコントロール群の大腿骨遠位端の関節軟骨表面において、肉眼所見では変化がみられなかった軟骨変性を鋭敏に捉えることに成功した。極初期の関節症における軟骨基質変化の経時的な相関性を明らかにするためには、ラマン分光法や第二高調波発生イメージングによる軟骨基質表面の観察が必要不可欠であり、変形性関節症モデルマウスのex vivo解析による検証がおおむね完了したので、計画通り順調に研究が進展しているといえる。ラマン分光法によって観察された組織を、病理組織学的にも軟骨基質の変性の程度を評価することで、病理組織学的にカテゴライズされた軟骨変性と光イメージング技術によって観察される変化との相関解析を行う。また、免疫染色およびRT-PCRによる蛋白、mRNAの発現解析を行い、軟骨基質のラマンスペクトル変化から軟骨変性のメカニズムを推測し、予防および治療にも役立てる。実験の進捗状況の都合上、昨年度中に行う実験が今年度に予定された。その試薬の購入に充てる予定である。
圧力駆動型モードによる巨視的構造変化に対する自発的ゾーナルフローの効果

核融合発電のために、できるだけ多くのプラズマを磁場で閉じ込めようとする場合に、その圧力によって不安定になる場合がある。そこで、圧力が上昇していく過程での圧力駆動型不安定性の振舞いを詳細に調べる非線型数値シミュレーション手法を開発した。そして、線型不安定な状態であっても、大きな閉じ込め損失が生じないように、プラズマ自身が圧力分布を変形していく可能性があることを示した。また、圧力駆動型不安定性による自発的流れを精度よく取り扱う指針も確立した。今年度は、磁場閉じ込め核融合プラズマの非線型MHD数値シミュレーションにおける、ベータ値上昇を含む時間発展法の確立を行った。圧力駆動型モードに対する安定性を包括的に議論するためには、プラズマベータ値の上昇に伴う平衡量の変化を非線型解析に取り入れることが必須である。従って、ベータ上昇に伴って、摂動量と平衡量の両方の時間発展を同時に追跡しなければならない。ところが、平衡量が変化する特徴的な時間スケールと摂動量が変化する特徴的な時間スケールとの間には、10の5乗程度の開きがある。そこで、この両者の時間発展を追跡するために、摂動量を一定時間追跡したところで、平衡量のベータ上昇を行うというマルチスケール手法を開発した。このとき、摂動量の非線型時間発展には簡約化MHD方程式に基づいて開発したNORMコードを用い、平衡量の更新には三次元静止平衡計算コードVMECを用いた。また、平衡量の更新の際には、摂動量の非線型発展によって生じた平均圧力分布の変形の効果を取り入れるようにした。さらに、摂動量の連続性を高めるために、平衡量の更新間の時間区間を分割し、それぞれの分割区間において平衡量を線型補間して用いるという改良を加えた。この解析手法を、核融合科学研究所の大型ヘリカル装置のプラズマに適用した。このプラズマは、線型理論では低ベータ領域で圧力駆動型モードである交換型モードに対して不安定と予測されていたにも拘らず、大規模な破壊現象は観測されていない。そこで、この安定化メカニズム解明のために、この手法を用いた解析を行った。その結果、ベータ値上昇とともに滑らかに圧力分布が変形してゆく様子が得られた。このため、圧力駆動型モードの自由エネルギーの蓄積が抑制され、破壊的な現象が妨げられている。このことから、プラズマ自身がベータ上昇に伴って安定な経路を自ら探索するという自己組織化現象が、安定化メカニズムとして働いていると考えられる。今年度はまず、昨年度開発したマルチスケールシミュレーションスキームに改良を加えた。このスキームでは、摂動量と平衡量の両方についてベータ上昇の効果を含めることができる。昨年度の手法では、非線型ダイナミクスによって変形した圧力分布の磁気面平均部分を相似的に上昇させて平衡量の計算に繰り込むことで、摂動による平衡量へのフィードバックを考慮していた。ところが、この手法を大型ヘリカル装置の真空時機軸を内側にシフトさせた磁場配位に対して適用した結果、交換型モードの自己組織化により、実験で得られている圧力分布よりも磁気軸近傍において平坦な圧力分布が得られた。この違いは、ベータ上昇の際に圧力分布を相似的に上昇させたことによる。そこで、今回このスキームの改良を行い、ベータ上昇分の圧力分布として外部から固定した急峻な分布を与えることにした。その結果、磁気軸近傍で圧力勾配の大きな分布が得られることとなった。最終的に得られた圧力分布は、各共鳴面において局所的な平坦構造を持っており、それぞれの共鳴面でのメルシエ量はほぼ同じ値となっていることが得られた。このことから、それぞれの共鳴面においてベータ上昇による圧力勾配の増加と自己組織化による平坦化があるバランスを持って生じていることが示唆される。次に、交換型モードにおける自発的流れに関する研究を行った。交換型モードの非線型飽和状態では、自発的にシアフローが生じる。このフローを精度よく計算するためには、粘性効果を含んだ状態での角運動量保存則が満たされるようにしなければならない。そこで、今年度では、簡単のために円柱配位を採用し、この自発的シアフローの計算を行った。その結果、全角運動量は渦度に対する特別な境界条件を課した場合においてのみ、精度よく計算できることがわかった。今後はトロイダル効果を含めた場合について、モデルを拡張する予定である。本年度では、本研究課題に関連する以下の4点の項目について研究を行った。1.プラズマ圧力上昇時の圧力分布の構造変化に伴う自発的安定性改善昨年度において開発したマルチスケール非線型MHD時間発展手法を用いて、線型交換型モードに対して不安定なヘリオトロンプラズマの、圧力上昇時における圧力分布の構造変化を調べた。この場合、線型不安定領域で圧力分布の局所的平坦化が生じ、そのために、その領域での線型安定性が自発的に改善される。今年度は特に異なる加熱分布に対する安定化の様子に着目した。その結果、圧力分布にかかわらず、ある一定の安定性指標を持つように自己組織化することが得られた。2.圧力駆動型モードであるバルーニングモード及び非共鳴モードの線型解析へリオトロン配位であるLHD装置における実験では、ペレット入射による粒子補給を行う場合、崩壊現象を生じることがある。

この崩壊現象も大規模構造変化であり、そのメカニズムを明らかにするため、今年度では、線型解析を行った。その結果、大規模な崩壊現象が観測される場合には、バルーニングモードと思われるモードが不安定になり、磁気軸近傍でのみ、崩壊する場合には、非共鳴モードが不安定になっていると考えられる。来年度においては、これらのモードを精査し、非線型発展を追跡する予定である。3.圧力駆動型モードによる磁気島構造への構造変化の定式化交換型モードの非線型飽和時には、駆動型磁気再結合のために磁気島構造が形成される。このメカニズムに対して、摂動量に対する適切なオーダリングを導入することにより、解析的にこの磁場構造変化を定式化することができた。4.交換型モードによる自発的ゾウーナルフロー解析のための数値計算コードの改良。ゾーナルフローを物理的に正しく評価するために、粘性を含む簡約化MHD方程式系において、適切な境界条件を数値コードに組み込んだ。さらに、時間発展法の改良も行い、角運動量の誤差を小さく抑えることに成功した。本年度では、本研究課題に関連する以下の研究成果を得た。1.非共鳴圧力駆動型不安定性の非線型数値解析昨年度までに開発した圧力上昇効果を含むマルチスケール非線型解析手法を用いて、核融合科学研究所のLHD装置の実験で得られている結果の解析を行った。LHD実験では、中心付近において非共鳴のモード数を持つ巨視的な揺動が観測されている。そこで、まず線型解析を行い、この非共鳴モードの発現メカニズムを明らかにした。この知見を基に、マルチスケール手法を用いて非線型時間発展を追跡し、圧力上昇時において、この非共鳴モードが鋸歯状振動を起こしうることを示し、実験で得られた揺動がこの非共鳴モードによることを明らかにした。2.圧力輸送方程式を組み込んだ圧力上昇マルチスケール解析手法の開発昨年度までに開発した、圧力上昇効果を含むマルチスケール解析手法を改良して、連続加熱と背景平均圧力の散逸効果を取り入れられるようにした。この結果、圧力発展方程式の各成分のうち、平均圧力に対する方程式は、これらの効果を含む輸送方程式となり、電磁流体力学的な枠組みの中に、輸送現象の効果を取り込むことができるようになった。3.圧力駆動型モードによるゾーナルフロー解析。圧力駆動型モードによる自発的ゾーナルフローの解析には、全角運動量の保存精度が重要である。昨年度、境界条件を改良することによって、数値誤差を小さくしたが、その後、L.Garciaによるコードとのベンチマークを行う機会があり、まだ、誤差が大きいことが判明した。数値計算コードを精密に調べて改良を重ねた結果、上記コードと同程度の誤差に収まるようになった。今後、このコードを用いることによって、ゾーナルフローの解析を進めることが可能となった。
自然災害科学の総合的研究

本研究課題は自然災害に関する研究を強力にかつ計画的に推進させ、得られた成果を社会へ還元することを目的として組織されたものであり、目的達成のためにいくつかの会議と委員会を設けている。まず研究連絡会議を3回開催し、研究促進のための諸方策を審議決定し、その実現に必要な作業を重ねた。61年度は、国内外とも火山災害が多発した年で、海外にカメルーン・ニオス湖災害について突発災害調査団を派遣し、国内でも大島噴火をはじめ3件の調査を行い、多くの成果を収めた。災害情報委員会では、昨年度までの検討結果をふまえ、自然災害事象についてのデータバンクの可能性について検討を行った。欧文論文集編集委員会も2回開き、応募のあった多くの研究論文のうち優れた研究10編を設定して2冊の論文集を刊行した。6つの地区部会はそれぞれ年数回ずつ地区部会を開催し、研究者相互の研究連絡を行うとともに、地区ごとに特色のある自然災害事象につき研究討議を行い、また専門部会と専門分科会においては、専門分野から見た自然災害の研究課題等を検討した。研究者による研究発表と討論の場としての総合シンポジウムを東北大学において約200名の参加の下に開催し、計画研究と突発災害調査の成果の報告討論を行った。昭和60年3月に終了した6件の計画研究の研究成果を各課題ごとに印刷刊行し、全国の各大学や官庁の関係部局に配布したが、これらは災害原因の究明や防災対策に資するものと期待されている。一方、昭和60年度のこの特別研究で行われた研究成果報告と5760年度関係の発表論文集録を印刷し、同様に資料とした。
容量連結型マルチギャップを用いたプラズマ生成とその制御

誘電体バリア放電(DBD)は,簡便に非熱平衡プラズマが得られることから,産業界で幅広く利用されている.本研究では,放電の自己消弧用の誘電体バリアをコンデンサで置き換えることで,新たなプラズマ源の開発を目指す.本方式のDBDに対する利点は,1)消弧用コンデンサの容量で放電への投入エネルギーが容易に制御できる,2)DC駆動が可能,3)体積放電のみで沿面放電が起こらないため,プラズマの空間制御性に優れるなどである.上記の新しいプラズマ源を用いて,広い範囲で投入エネルギーを変えたときのプラズマの諸量(密度や温度)を明らかにすること,またこのプラズマ源に適した応用について提案することが研究の目的になる.実験では小容量のコンデンサを電極と接地部の間に直列に挿入して,バリア放電同様の原理で短時間のうちに放電を消弧する容量連結放電を大気圧プラズマ源として提案し,基礎特性や応用について調べた.実験を通して,以下の知見を得た.小容量のキャパシタを電極に付けることで,放電は短時間の間に消弧された.消弧キャパシタとして9.4pFを用いた場合,放電は約10nsで消弧された.放電1回で移動する電荷量は30nC程度,また消費エネルギーは0.24mJであり,ともに針対平板型のバリア放電と比較して2桁程度大きな値となった.プラズマへの投入電力は印加電圧の増加に対して,線形的には増加せず,階段状に増加した.また印加電圧の周波数や消弧キャパシタの容量を増やすと増加した.これらの結果は,理論式の予測と一致した.また,発生方式の比較としてバリア放電方のマイクロプラズマを生成した.短ギャップでは,ギャップ全体で放電が起こるのではなく,自己組織化といったクーロン力のつりあいで,配置が決定されることなどが明らかになった.気流を利用することで,プラズマは下流域で取り出せることなども明らかになった.そのほかの研究成果として,プラズマから壁にくる熱量を,複屈率を有する結晶でモニターできること,着火のプラグ放電として利用することで,燃焼の着火状態を制御できることなどがある.誘電体バリア放電(DBD)は,簡便に非熱平衡プラズマが得られることから,産業界で幅広く利用されている.本研究では,放電の自己消弧用の誘電体バリアをコンデンサで置き換えることで,新たなプラズマ源の開発を目指す.本方式のDBDに対する利点は,1)消弧用コンデンサの容量で放電への投入エネルギーが容易に制御できる,2)DC駆動が可能,3)体積放電のみで沿面放電が起こらないため,プラズマの空間制御性に優れるなどである.上記の新しいプラズマ源を用いて,広い範囲で投入エネルギーを変えたときのプラズマの諸量(密度や温度)を明らかにすること,またこのプラズマ源に適した応用について提案することが研究の目的になる.実験では小容量のコンデンサを電極と接地部の間に直列に挿入して,バリア放電同様の原理で短時間のうちに放電を消弧する容量連結放電を大気圧プラズマ源として提案し,消弧やプラズマへの投入エネルギーなど基礎特性について,実験的に調べた.実験では,長さ10cmおよび20cmの同軸ケーブルを消弧キャパシタとして用いた.実験を通して,以下の知見を得た.小容量のキャパシタを電極に付けることで,放電は短時間の間に消弧された.消弧キャパシタとして9.4pFを用いた場合,放電は約30nsで消弧された.放電1回で移動する電荷量は30nC程度,また消費エネルギーは0.24mJであり,ともに針対平板型のバリア放電と比較して2桁程度大きな値となった.プラズマへの投入電力は印加電圧の増加に対して,線形的には増加せず,階段状に増加した.また印加電圧の周波数や消弧キャパシタの容量を増やすと増加した.これらの結果は,理論式の予測と一致した.誘電体バリア放電(DBD)は,簡便に非熱平衡プラズマが得られることから,産業界で幅広く利用されている.本研究では,放電の自己消弧用の誘電体バリアをコンデンサで置き換えることで,新たなプラズマ源の開発を目指す.本方式のDBDに対する利点は,1)消弧用コンデンサの容量で放電への投入エネルギーが容易に制御できる,2)DC駆動が可能,3)体積放電のみで沿面放電が起こらないため,プラズマの空間制御性に優れるなどである.上記の新しいプラズマ源を用いて,広い範囲で投入エネルギーを変えたときのプラズマの諸量(密度や温度)を明らかにすること,またこのプラズマ源に適した応用について提案することが研究の目的になる.実験では小容量のコンデンサを電極と接地部の間に直列に挿入して,バリア放電同様の原理で短時間のうちに放電を消弧する容量連結放電を大気圧プラズマ源として提案し,基礎特性や応用について調べた.実験を通して,以下の知見を得た.小容量のキャパシタを電極に付けることで,放電は短時間の間に消弧された.消弧キャパシタとして9.4pFを用いた場合,放電は約10nsで消弧された.放電1回で移動する電荷量は30nC程度,また消費エネルギーは0.24mJであり,ともに針対平板型のバリア放電と比較して2桁程度大きな値となった.プラズマへの投入電力は印加電圧の増加に対して,線形的には増加せず,階段状に増加した.また印加電圧の周波数や消弧キャパシタの容量を増やすと増加した.これらの結果は,理論式の予測と一致した.また,発生方式の比較としてバリア放電方のマイクロプラズマを生成した.短ギャップでは,ギャップ全体で放電が起こるのではなく,自己組織化といったクーロン力のつりあいで,配置が決定されることなどが明らかになった.

気流を利用することで,プラズマは下流域で取り出せることなども明らかになった.そのほかの研究成果として,プラズマから壁にくる熱量を,複屈率を有する結晶でモニターできること,着火のプラグ放電として利用することで,燃焼の着火状態を制御できることなどがある.