hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
環境同位体を利用した地下水涵養と地下水汚染機構の解明に関する研究

本研究の主課題は、地下水汚染物質の一つである硝酸性窒素に焦点を当て、地下水から検出される窒素の起源を環境同位体を調べることによって明らかにすることである。それには硝酸汚染の顕在化した地域地下水での現地観測が不可欠であり、いくつかの自治体研究機関との共同研究を実施した。山形県試験地では、深度別の地下水質を調べるため7本の観測井を建設した。この観測井から深度別地下水試料を採取・分析した結果、深くなるほど硝酸性窒素や硫酸イオン濃度が減少し、これとは逆に窒素安定同位体比δ^<15>N値は増加するなど、農地の浅層地下水は施肥の影響を受けていることが明らかになった。硝酸汚染地域の一つとして、福岡県内の茶畑でも地下水の一般水質項目に加えてδ^<15>N値も分析している。この地域では窒素肥料として堆肥等の有機肥料を多量に施用していることから、硝酸性窒素濃度とδ^<15>N値には正の相関のあることが分かった。また沖縄県宮古島試験地では、土地利用別に地下水質を整理したところ、市街地でのδ^<15>N値は農地のそれよりかなり高まっており、地下水中で検出される硝酸性窒素のδ^<15>N値を分析すれば、窒素の起源を推定できる可能性のあることも判明した。さらに岐阜県各務原台地では、硝酸性窒素対策として肥料の減量化と取り組んでいる。この効果を確認するため、全域的な地下水質調査を実施した。1994年調査と1990年調査結果を比較すると、硝酸性窒素濃度20mg/l以上の地点は、前回の7地点から2地点、10mg/l以上の地点は21地点から20地点となり、畑作地帯を中心に高濃度地点で対策の効果の現れていることが実証された。その第1段階として、最大の負荷源である農地施肥について、施肥量と地下水への浸透量を整理した。その結果、年間施肥量が200kg/haまでは降雨負荷量と大差ないが、これを超えると急激に増加し、施肥量の約半量が地下浸透することが判明した。さらに窒素安定同位体分析に必要な濃縮過程などの前処理法を確立し、各務原地下水の窒素安定同位体比δ^<15>Nを計測した。その解析手法として、まず一般水質項目を用いたクラスター分析を実施し、地下水質を3グループに分類した。また、このグループ毎に窒素安定同位体比を整理したところ、硝酸性窒素濃度が10mg/lを超える畑地グループではδ^<15>N値は4.67.3‰の範囲に分布し、硝酸性窒素濃度が10mg/l以下に分類された水田グループでは、δ^<15>N値は硝酸性窒素濃度の増加とともに明瞭な減少を示すなど、無機化学肥料の影響が強く現れていた。さらにδ^<15>Nは硝酸イオン濃度と強い負の相関を持ち、この結果からも無機化学肥料として施用された硫安の地下浸透の影響を明らかにすることができた。山形県東根市や沖縄県宮古島でも地下水調査を継続している。東根試験地では農地や市街地を含む流域を対象としているが、農地にはいると硝酸性窒素濃度は着実に上昇傾向を示した。宮古島では地下水や湧水を33地点で採取し、一般水質項目や窒素安定同位体分析の準備を始めている。一般水質項目の内、電気伝導度、溶存酸素や重炭酸イオン濃度を整理した結果から、いくつかの流域で降雨から地下水に至る水の移動経路を捉えることができた。

本研究の主課題は、地下水汚染物質の一つである硝酸性窒素に焦点を当て、地下水から検出される窒素の起源を環境同位体を調べることによって明らかにすることである。それには硝酸汚染の顕在化した地域地下水での現地観測が不可欠であり、いくつかの自治体研究機関との共同研究を実施した。山形県試験地では、深度別の地下水質を調べるため7本の観測井を建設した。この観測井から深度別地下水試料を採取・分析した結果、深くなるほど硝酸性窒素や硫酸イオン濃度が減少し、これとは逆に窒素安定同位体比δ^<15>N値は増加するなど、農地の浅層地下水は施肥の影響を受けていることが明らかになった。硝酸汚染地域の一つとして、福岡県内の茶畑でも地下水の一般水質項目に加えてδ^<15>N値も分析している。この地域では窒素肥料として堆肥等の有機肥料を多量に施用していることから、硝酸性窒素濃度とδ^<15>N値には正の相関のあることが分かった。また沖縄県宮古島試験地では、土地利用別に地下水質を整理したところ、市街地でのδ^<15>N値は農地のそれよりかなり高まっており、地下水中で検出される硝酸性窒素のδ^<15>N値を分析すれば、窒素の起源を推定できる可能性のあることも判明した。さらに岐阜県各務原台地では、硝酸性窒素対策として肥料の減量化と取り組んでいる。この効果を確認するため、全域的な地下水質調査を実施した。1994年調査と1990年調査結果を比較すると、硝酸性窒素濃度20mg/l以上の地点は、前回の7地点から2地点、10mg/l以上の地点は21地点から20地点となり、畑作地帯を中心に高濃度地点で対策の効果の現れていることが実証された。
現代日本の消費者政治-規制緩和の政治過程-

この研究の目的は、消費者政治の視点による政治過程分析の事例研究として、日本における規制緩和の政治過程を分析することであった。しかしその過程で、この目的を達成する上で前提とすべき課題が生じたため、あるいは申請者の関心が拡散したため、研究の範囲も多岐にわたらざるをえなかった。第一に、日本における消費者政治の範囲を、アメリカにおけるそれと比較するために、両国において消費者団体が議会や行政組織の公式機関に登場した回数を集計した。しかし結果として、日本における回数はアメリカにおけるそれと比較すると圧倒的に少なく、比較研究に値する有意なデータは得られなかった。そのためアメリカについてのみ、連邦議会の公聴会に登場した消費者団体が種類や政策領域の変化を分析し、「アメリカの消費者団体と連邦議会」(『国民生活研究』39巻2号)として発表した。第二に、社会的規制の直接規制から間接規制への移行に際して、消費者団体がどの程度まで重要性を持ったかを明らかにするために、製造物責任法と消費者契約法の制定過程を分析した。その結果として、そこにおける消費者利益の実現が、消費者団体よりも他の政治主体の活動に大きく依存することを明らかにした。この点については、いずれ「消費者利益の表出主体の多元性とその限界」として発表を準備している(発表先未定)。第三に、消費者団体がコメ輸入解禁に消極的であった要因を明らかにするために、その過程における消費者団体の活動を分析した。そしてその結果として、消費者団体が既得権連合の一端を担わざるをえなかった要因が、地方におけるそれらと他集団との指導者層の共有にあったことを明らかにした。この点については、「地方における消費者団体指導者の重複集団加入」(『茨城大学人文学部紀要』34号)として発表を準備している。この研究の目的は、消費者政治の視点による政治過程分析の事例研究として、日本における規制緩和の政治過程を検討することである。本年度は、この目的を達成するために、以下のような研究を実施した。まず第一は、現代政治分析における消費者政治の視点を理論的に確立するために、アメリカ政治学におけるネオ・プルーラリズムおよび消費者団体研究の動向を概観し、消費者政治の範囲と分析枠組に関する暫定的な見解をまとめた。具体的には、ネオ・プルーラリズムが多元主義の内在的批判に対する反批判として公共利益団体研究を中心としつつ登場したこと、ネオ・プルーラリズムにおいて消費者団体の影響力が他の公共利益団体のそれほど高くは評価されていないこと、そしてネオ・プルーラリズムによる消費者団体の研究がより広範な消費者政治の研究へと展開しつつあることを、別掲の論文において指摘した。第二は、消費者政治の研究に社会学的なネットワーク分析が適合的であるという認識に基づいて、両者を組み合わせるための理論的な検討をした。その結果として、社会学的なネットワーク分析は、政治学・行政学における政策ネットワーク分析よりもはるかに精緻ではあるが、ネットワークの形成と崩壊を説明できないため、新制度論と融合することによって有効性を高めることに気付いた。もっともこの消費者政治の分析枠組については、事例研究との整合性を図る必要があるので、今後も見直しを続けていきたいと考えている。第三は、事例研究、すなわち1985年7月の市場開放行動計画の決定、および1980年代後半以降のその実施の過程の研究の予備作業として、関連する資料の収集を部分的に実施した。ただしこの点については、依然として十分な資料が収集できているとは言い難い状態である。
線虫の行動解析と神経回路モデル

(1)線虫(C.elegans)の寒天培地上の自由行動,及び寒天培地に予め誘因物質などの化学物質を与えておいた場合の走化性などの特徴パラメータを求める目的で,寒天培地上の線虫の顕微鏡画像を,VTRに記録するシステムを制作した。VTR再生画像をコンピューターに入力して,線虫を含む小領域画像を追跡するソフトウエアを作成した。(2)寒天上にバクテリアを貼付した条件下,またはバクテリア貼付しない条件下で,野性種(N2)の前進・後退・停滞の各状態にいる滞在時間、及び運動方向変化の間の時間間隔を測定した。滞在時間,時間間隔のヒストグラムは数個の指数関数の和で表現できることが判明した。行動異常変異体に関するヒストグラムも同様い解析して,野性種との違いを明らかにした。(3)化学物質存在下で餌のバクテリアを食べる際の咽喉部筋肉の周期的動きを,2次元パワースペクトルを求めることにより解析した。咽喉部筋肉の周期的動きに着目して、アルコールの麻酔作用からの回復を,数理モデルを作って解析した。(4)GABA受容体サブユニット内の1つを欠損する変異種を作成する目的で,リバースジェベティクス法を用いる実験を準備した(未完)。線虫ゲノムプロジェクトで公表されたDNA配列からGABA受容体と考えられる物を選び出し,高等生物のGABA受容体DNA配列との違いを明らかにした。また,線虫のGABA受容体の状態と比較するための対照実験として,ラットのGABA受容体をアフリカツメガエル卵母細胞に発現させて薬理学的機能を調べた。(5)運動・行動の特徴量を基に線虫に似たヒモ状モデルが粘性物質の表面を移動運動するモデルを,計算機内に作成して解析した。線虫の神経間結合のデータベースをWhite等の論文等を基に作成した。神経細胞-神経細胞及び神経細胞-筋肉細胞の機能的結合を,汎用神経回路モデルソフトウェアを用いて計算機上に作り,シミュレーションを実行した。(1)寒天培地に予め神経伝達物質、誘因物質などの化学物質を与えておいた場合の、走化性の特徴パラメータを求める目的で、寒天培地上の線虫の顕微鏡画像を、コンピュータ制御できるVTRに記録した。その再生画像をコンピュータに入力して、運動・行動の特徴量を抽出した。前進・後退・停滞の各状態を半自動的に識別するプログラムを作成した(研究発表の項)。また、化学物質存在下で餌のバクテリアを食べる際の口腔の周りの筋肉の動き、首振り運動を、2次元パワースペクトルを求めることにより解析した(研究発表の項)。(2)顕微鏡下でレーザーメスにより特定の神経細胞を焼きった線虫の行動を画像処理し、特徴量を求めて処理前と比較し、その神経細胞の行動への役割を調べる目的で、神経の同定を行った。しかし、岩手大学地域共同センターレーザメスの稼働が遅れたので、行動特徴量の変化を測定するまでには至っていない。(3)GABA受容体サブユニット内の1つを欠損する変異種を作成する目的で、ベクターの作成を行った。また、これは線虫のGABA受容体の機能と比較するための対照実験として、高等生物のGABA受容体の薬理学的機能を調べた(研究発表の項)。(4)運動・行動の特徴量を基に線虫に似たヒモ状ロボットの計算機内モデルを作成して解析しつつある(未発表)。Rallモデルを基本として神経細胞-神経細胞及び神経細胞-筋肉細胞の結合のモデルを計算機上に作成し、解析しつつある(未発表)。

(1)線虫(C.elegans)の寒天培地上の自由行動,及び寒天培地に予め誘因物質などの化学物質を与えておいた場合の走化性などの特徴パラメータを求める目的で,寒天培地上の線虫の顕微鏡画像を,コンピューター制御できるVTRに記録した。その再生画像をコンピューターに入力して,運動・行動の特徴量を抽出した。前進・後退・停滞の各状態を解析するプログラムを作成した。(2)寒天上にバクテリアを貼付した条件下,またはバクテリア貼付しない条件下で,野性種(N2)の前進・後退・停滞の各状態に停滞する状態及び運動方向変化の間の時間間隔を測定し,ヒストグラムを作成した。それぞれのヒストグラムは1個または2個の指数関数の和で表現できることが判明した。(3)化学物質存在下で餌のバクテリアを食べる際の咽喉部筋肉の周期的動き,首振り運動を,2次元パワースペクトルでを求めることにより解析した。咽喉部筋肉の周期的動きに着目して、アンコールの麻酔作用からの回復を、数理モデルを作って解析した。(4)GABA受容体サブユニット内の1つを欠損する変異種を作成する目的で,リバースジェベティクス法を用いた実験を準備した(未完)。また,線虫のGABA受容体の状態と比較するための対照実験として,高等生物のGABA受容体をアフリカツメガエル卵母細胞に発現させて薬理学的機能を調べた。(5)運動・行動の特徴量を基に線虫に似たヒモ状モデルを計算機内に作成して解析した。線虫の神経間結合のデータベースを作成した。Rallモデルを基本として神経細胞-神経細胞及び神経細胞-筋肉細胞の結合モデル汎用神経回路モデルソフトウェアを用いて計算機上に作成した。
誘導加速方式によるデジタル加速器の実現

旧KEK 500MeVBoosterリングを改装し、誘導加速方式を導入したKEKデジタル加速器(入射器を使用しない高い繰り返し誘導加速シンクロトロン)を実現した。100・AのHe1+イオンビームを入射エネルギー200 keVから12 MeVまでの加速に成功した。自主開発した永久磁石ECRイオン源に新たにEinzel lenschopperと呼ばれる世界で初めて実現した低エネルギー動作の縦方向Chopperを設け、1ターン入射に敵切な長さに切りだしたイオンビームをデジタル加速器に入射し、閉じ込め専用の誘導加速セルに発生させるバリアーパルス電圧でビームを進行軸方向に捕捉し、加速専用の誘導加速セルに発生させるパルス電圧で加速した。磁場のランプをクロックとしてFPGAを用いた完全予測制御による加速方式を実現した。課題1デジタル加速器のイオンビーム加速地震災害の後、漸く復旧した6月より、イオンビームのデジタル加速器への入射、閉じ込め、加速が開始された。入射器を使用しない誘導加速シンクロトロンとして世界に唯一の加速器で、100マイクロアンペアーのHe1+イオンをバリアー電圧で閉じ込め、別の誘導パルス電圧で誘導加速することに成功した。デジタル加速器に入射するビーム敵切な長さに切り出す必要があるが、この目的のため新たにEinzel lens chopperを製作していたが、このchopperがエンジニアリングレベルで稼働することを実証した。課題2誘導加速セルを駆動するスイチング電源用のSiC-JFETスイッチング素子の自主開発次世代のデジタル加速器誘導加速システムを駆動するスイッチング電源用パワー半導体素子として耐圧1.2kV、出力20Aの素子の開発に成功した。これで、大幅に能力をアップしたフルブリッジ回路電源への見通しが立った。●2011,8/12-13KEKにおいて開催されたデジタル加速器の応用に関するワークショップにおいて、デジタル加速器が供給する各種イオンビームの利用向けた加速器のアップグレードとレーザーイオン源の開発の現状が紹介された。又、そのユーザーフォーラムから関係者が参加し、利用計画の研究内容の紹介があった。●パワー半導体の関連の国際会議にて開発に成功したスイッチング素子(SiC-JFET)のパッケージについて報告した。企業以外からの最終ユーザによる実用パッケージの報告は初めてであった。
呼吸リズム形成に関与するグルタメイト作動性神経伝達機構の研究

呼吸運動は、呼吸中枢で形成される自動的かつ周期的な神経活動によって制御されている。呼吸中枢は機能的に異なる幾つかのサブシステムから構成されているが、その中核を成すのはリズム形成機構である。一呼吸周期は吸息・呼息1相・呼息2相の3相から成り、呼吸リズム形成機序の最重要ステップは各呼吸位相の切り替え、とりわけ吸息から呼息への切り替え過程であり、この過程に関わる神経機序を吸息オフ・スイッチ(inspiratory off switch;IOS)機構と言う。近年、仏側共同研究者らは、このIOSとグルタメイト受容体サブタイプNMDA受容体との関係を示す重要な実験事実を初めて報告した。本研究は、IOSとNMDA受容体との関係に焦点を絞り、自発性IOSと末梢神経求心性刺激による誘発性IOSの伝達様式と関与するグルタメイト伝達機構及びその受容体サブタイプの機能解明を目的に、仏側の研究実績に日本側独自の実験技術を応用した共同研究を行い、以下の成果を得た。1.迷走神経性入力を遮断した成熟ネコに、NMDAアンタゴニストdizocilpineを静脈内注射すると、横隔神経の呼吸性放電活動は特異な持続性吸息(apneusis)パターンに変化した。この呼吸型は、IOSが特異的に抑制されて吸息から呼息への切り替えが遅延したことに起因するもので、吸息相活動の著名な延長と振幅減少並びに定状振幅化(plateau化)及び呼息1相活動の短縮と振幅減少を特徴とし、横隔神経放電が完全休止する呼息2相は変化しなかった。2.延髄呼吸中枢領域より記録した吸息性(I)ニューロンにおいては、吸息相(apneusis相)では漸増型であった脱分極電位の振幅が減少してplateau状に変化し、自発放電はほぼ全例で停止した。また、呼息1相の過分極電位の振幅及び持続時間も著明に減少した。また、apneusis相では入力抵抗が182%に増加した。一方、呼息1相性(PI)ニューロンにおいては、呼息1相の脱分極電位の振幅減少と持続時間短縮並びに入力抵抗の増加(190%)が認められ、自発放電は停止した。Apneusis相では過分極電位の振幅減少及び入力抵抗の増加(175%)が認められた。両タイプのニューロンともに、呼息2相の膜電位及び入力抵抗の変化は軽度(15-19%)であった。すなわち、dizocilpineの静脈内投与によって、IOSに関与する2タイプの呼吸性ニューロンにおいて、その活動相(脱分極相)においては脱促進(disfacilitation)が、非活動相(過分極相)においては脱抑制(disinhibition)が起こり、これがIOSを遅延させapneusisを惹起させる原因であると結論された。3.迷走神経あるいは上喉頭神経の求心性電気刺激により、横隔神経の吸息性活動には一過性の抑制(可逆性IOS)あるいは完全な呼息への切り替え(非可逆性IOS)を誘発することが出来る。これら誘発性IOSに伴ってI及びPIニューロンには、それぞれ一定の潜時とパターンでEPSPsとIPSPsの混合したシナプス後電位が誘発される。細胞内記録電極と多連薬物電極を組み合わせた同軸型多連電極を用いて記録したニューロンに対して興奮性および抑制性伝達物質のアンタゴニストを投与した結果、誘発性EPSPsはグルタメイト受容体サブタイプAMPA作動性であり、誘発性IPSPsはGABA-A作動性であることを示す成績が得られた。4.末梢神経刺激による可逆性及び非可逆性IOSは、dizocilpine静注により引き起こされたapneusisにおいても容易に誘発することが出来た。Dizocilpine静注後、ニューロンにおいては誘発性EPSPsの振幅は増加し、IPSPsの振幅は軽度に減少した。しかし、PIニューロンに誘発されたEPSPs及びIPSPsの振幅には、有為な変化が認められなかった。この事実は、IOSに関与するNMDA作動性機構は、Iニューロンに対して抑制的に作用しているプレシナプス回路においてより選択的に働いており、PIニューロンに対する直接的な影響は弱いことを示している。5.現在、機能的に同定した呼吸性ニューロンの細胞内色素注入法及びNMDA受容体標識プローブを用いた蛍光染色法を応用して、IOSに関与するNMDA作動機構の局在部位と構造について、機能形態学的研究を進めている。

1.迷走神経性入力を遮断した成熟ネコに、NMDAアンタゴニストdizocilpineを静脈内注射すると、横隔神経の呼吸性放電活動は特異な持続性吸息(apneusis)パターンに変化した。この呼吸型は、IOSが特異的に抑制されて吸息から呼息への切り替えが遅延したことに起因するもので、吸息相活動の著名な延長と振幅減少並びに定状振幅化(plateau化)及び呼息1相活動の短縮と振幅減少を特徴とし、横隔神経放電が完全休止する呼息2相は変化しなかった。2.延髄呼吸中枢領域より記録した吸息性(I)ニューロンにおいては、吸息相(apneusis相)では漸増型であった脱分極電位の振幅が減少してplateau状に変化し、自発放電はほぼ全例で停止した。また、呼息1相の過分極電位の振幅及び持続時間も著明に減少した。また、apneusis相では入力抵抗が182%に増加した。一方、呼息1相性(PI)ニューロンにおいては、呼息1相の脱分極電位の振幅減少と持続時間短縮並びに入力抵抗の増加(190%)が認められ、自発放電は停止した。Apneusis相では過分極電位の振幅減少及び入力抵抗の増加(175%)が認められた。両タイプのニューロンともに、呼息2相の膜電位及び入力抵抗の変化は軽度(15-19%)であった。すなわち、dizocilpineの静脈内投与によって、IOSに関与する2タイプの呼吸性ニューロンにおいて、その活動相(脱分極相)においては脱促進(disfacilitation)が、非活動相(過分極相)においては脱抑制(disinhibition)が起こり、これがIOSを遅延させapneusisを惹起させる原因であると結論された。3.迷走神経あるいは上喉頭神経の求心性電気刺激により、横隔神経の吸息性活動には一過性の抑制(可逆性IOS)あるいは完全な呼息への切り替え(非可逆性IOS)を誘発することが出来る。これら誘発性IOSに伴ってI及びPIニューロンには、それぞれ一定の潜時とパターンでEPSPsとIPSPsの混合したシナプス後電位が誘発される。細胞内記録電極と多連薬物電極を組み合わせた同軸型多連電極を用いて記録したニューロンに対して興奮性および抑制性伝達物質のアンタゴニストを投与した結果、誘発性EPSPsはグルタメイト受容体サブタイプAMPA作動性であり、誘発性IPSPsはGABA-A作動性であることを示す成績が得られた。4.末梢神経刺激による可逆性及び非可逆性IOSは、dizocilpine静注により引き起こされたapneusisにおいても容易に誘発することが出来た。Dizocilpine静注後、ニューロンにおいては誘発性EPSPsの振幅は増加し、IPSPsの振幅は軽度に減少した。しかし、PIニューロンに誘発されたEPSPs及びIPSPsの振幅には、有為な変化が認められなかった。この事実は、IOSに関与するNMDA作動性機構は、Iニューロンに対して抑制的に作用しているプレシナプス回路においてより選択的に働いており、PIニューロンに対する直接的な影響は弱いことを示している。5.現在、機能的に同定した呼吸性ニューロンの細胞内色素注入法及びNMDA受容体標識プローブを用いた蛍光染色法を応用して、IOSに関与するNMDA作動機構の局在部位と構造について、機能形態学的研究を進めている。
正倉院聖語蔵経巻の文献的研究――隋・唐経を中心に

正倉院聖語蔵の多数の仏教写本は、もともと東大寺尊勝院に伝えられてきたものが、明治26年に皇室に献納されたもので、多数の奈良朝写経や中国からの伝来写本を含むきわめて重要なコレクションである。従来未公開であったが、最近ようやくCD-Rによって刊行が始まり、外部者にもその研究が可能となってきた。現在のところ、第3期まで刊行され、中国から請来された隋・唐経、並びにいわゆる五月一日経と呼ばれる奈良朝写経のかなりの部分が刊行されている。最終的には、約10年かけて、その全体を刊行する予定である。このような古代の貴重資料の研究に当たっては、一分野からの研究だけでは非常に偏った面しか見ることができないため、本研究では研究分担者はじめ、他の分野の専門家にも意見を徴し、できるだけ学際的な視点から研究を進めた。研究代表者は仏教学の立場から、分担者のうち、月本は国語学、杉本は日本史学の立場から研究を進めた。その研究は、ふたつの方向から進められた。ひとつは聖語蔵経巻そのものの研究であり、もうひとつは他の写本、刊本などとの比較研究である。今回、刊行された部分について対照を試みたところ、聖語蔵本は敦煌本などとの類似が著しく、他方、後の刊行された大蔵経とはかなり差があることがわかった。また、聖語蔵本は『大正新脩大蔵経』の校訂にも用いられているが、必ずしもその校訂がそのまま信じられるわけではないこともわかった。このように、かなり興味深い研究の進展があったが、中心となる五月一日経の刊行が途中であることもあり、なお今後に委ねられたところが大きい。本年度は、主としてCD-Rによって聖語蔵隋・唐経そのものの研究を行なった。本年は第1期として平成12年に刊行された隋・唐経38点243巻と平成14年1月に第2期として刊行された5月1日経の一部を中心に研究を進めた。研究に当たっては、研究代表者の末木が仏教学的見地から、研究分担者の月本が国語学的見地から、杉本が歴史学的見地から研究を進めた。末木は、聖語蔵経典を大正新脩大蔵経はじめ、さまざまな大蔵経と比較して、その特徴を解明しようとした。その結果、聖語蔵本は大正蔵の校勘に使用されているが、今回対照させてみると、大正蔵の校勘が必ずしも正確でないことが分った。また、さまざまなテキストと比較して見ると、敦煌本との類似が多く、経典が初期の写本で伝えられた時代の共通性を保持していることが知られた。即ち、写本時代の大蔵経と後に刊本となった時代とは大きな断層があると考えられる。月本は、聖語蔵本の訓点について研究を進めた。聖語蔵本に白・墨・朱などで加点されたものは、古い時代の国語資料としてきわめて貴重である。その中にはすでに指摘されたものもあるが、今回の調査ではじめて解明されたものも少なくない。特に白点は薄くなっていて見落としやすいので、慎重に調査を進める必要があることが分かった。杉本は、聖語蔵本の整理を直接担当しながら、研究を進めた。その中でも、特に経巻の巻立てが必ずしも現行本と一致しないところから、巻立てを確認することの重要性が分かった。例えば、『四分律』は2種類あるが、その巻立てがずれており、異なる性質のものが混じっていることが分かった。
高エントロピーの大質量星中心核の重力崩壊とガンマ線バースト

大質量星中心核の重力崩壊の結果形成される、ブラックホールと降着円盤からなる系はその起源が未解明である宇宙最大規模の爆発現象、ガンマ線バーストの中心動力源の候補として有力視されている。最新の観測と恒星進化理論に基づき、高エントロピー中心核の重力崩壊がガンマ線バーストを起こすという独自の仮説を立て、そのもとで、重力崩壊によってブラックホールが形成される過程を数値相対論シミュレーションによって理論的に精査した。その結果、この仮説に基づけばガンマ線バーストを起こすことが可能であることを示した。平成24年度の研究では、平成23年度に引き続き、高いエントロピーを持ち高速回転する恒星中心核の重力崩壊の2次元軸対称の数値相対論シミュレーションを行い、重力崩壊の結果、ブラックホールと降着円盤が形成される過程の詳細について明らかにした。前年度の研究では、初期条件として恒星中心核の近似モデルを採用していたが、本年度の研究では、恒星進化理論に基づく現実的な中心核モデルとして、梅田(東京大学)らによる金属欠亡星中心核、及び大久保らによる初代星中心核を採用した点が大きな違いである。梅田らのモデルの場合、中心核質量がそれほど大きくないため、はじめに大質量中性子星が形成され、中性子星表面で衝撃波が生成され伝播する。高速回転のために衝撃波はトーラス状に歪み、外層から降着する流体は、いわゆる斜め衝撃波を経て中性子星の極付近に集約され、そこで激しい衝撃波が発生する。その結果、衝撃波加熱により過熱状態となり、最終的にアウトフローが形成されるというこれまでに知られていなかった現象が明らかになった。最終的に中性子星はブラックホールへと重力崩壊し、ブラックホールの周りにトーラスが形成される。トーラスでは対流やケルビンヘルムホルツ不安定などの流体不安定が駆動され、システムは極めて動的なものであることが明らかとなった。このように、ブラックホールの形成過程は、従来考えられていたよりも激しい時間変動を伴う動的なものであることを、現実的な問題設定の下で初めて明らかにした。衝撃波における効率的な運動エネルギー散逸はガンマ線バーストの示す高いエネルギーを、また、流体不安定に伴って質量降着率及びニュートリノ光度が示す激しい時間変動は、ガンマ線バーストの示す時間変動をそれぞれ説明し得るものである。平成25年度の研究では、平成24年度に作成したニュートリノ輻射輸送と一般相対論的流体を結合して解くための数値相対論コードのプロトタイプをもとに、大型計算機で実行可能を視野に入れた最適化を施したコードを完成させた。また、効率的に計算を遂行できるように、物理的状況に応じて輻射輸送の取扱いを変えたコードも作成した。これにより、効率的な研究遂行が可能となった。完成させたコードを用いたシミュレーションが現在進行中であり、近い将来に結果をまとめて論文として発表する予定である。さらに、大質量星の重力崩壊だけではなく、連星中性子星の合体シミュレーションにも適用可能なコードへの拡張にも成功した。本コードは、ショートガンマ線バーストの起源を探る研究において極めて重要となる。これら一般相対論的輻射流体コードの作成とは別に、平成24年度までの研究が順調に遂行できたこともあり、本年度はショートガンマ線バーストの動力源候補である連星中性子星合体に関する研究を行った。主要な成果として、重元素の起源に関する新説の提唱があげられる。鉄族より重い重元素の起源は未解明であるが、その一つの候補が連星中性子星の合体である。従来の研究では、一般相対論、ニュートリノ、核物質状態方程式の取扱いが不十分であったため、連星合体では重元素の起源を説明することが難しいとされていた。しかし、これらの物理を包括的に組み入れた本研究は従来とは異なるシナリオを提唱する。すなわち、比較的柔らかい状態方程式の場合には、連星の合体時に衝撃波加熱によって温度が上昇するため、陽電子が生成され、陽電子を捕獲するニュートリノ生成反応によって、電子モル分率が上昇するため、太陽組成と符合する重元素パターンが得られることが明らかとなった。本研究は論文にまとめて現在投稿中である。平成23年度の研究では、高いエントロピーを有する大質量星中心核の重力崩壊がガンマ線バーストを起こすという仮説の下、当初の計画のとおり、エントロピーが一様な近似的な中心核モデルを採用し、重力崩壊で重要となる微視的物理過程を組み入れた一般相対論的数値流体シミュレーションを行い、重力崩壊のダイナミクス、崩壊の結果形成されるブラックホール及びブラックホール周りの降着円盤の構造を理論的に調べた。採用した中心核の質量が十分重いため、中心核は直ちにブラックホールへと重力崩壊し、ブラックホールの周囲に降着円盤が形成されるが、その形成過程は中心核の初期角運動量に強く依存することが明かとなった。さらに、ブラックホール形成後の時空の長時間発展をに世界で初めて成功し、降着円盤は従来考えられていたような静的なものではなく、衝撃波の発生、対流などの流体不安定を伴う極めて動的なものであることを初めて明かにした。

衝撃波における効率的な運動エネルギー散逸はガンマ線バーストの示す高いエネルギーを、また、流体不安定に伴って質量降着率及びニュートリノ光度が示す激しい時間変動は、ガンマ線バーストの示す時間変動をそれぞれ説明し得るものである。ガンマ線バーストを起こす動力源として、ニュートリノ対生成及びブランドフォード・ズニャック過程が有力視されているが、従来の研究結果が後者を支持するのに対し、本研究結果は前者でも十分なエネルギーが生成可能であることを示唆する。これは中心核のエントロピーが高いことに起因するものである。さらに、当初の研究計画を越えて、平成24年度の研究計画である、理論的な恒星進化計算基づく大質量星中心核を用いた重力崩壊計算、平成25年度の研究計画である一般相対論的輻射輸送コードの作成にも着手し、大きな成果をあげている。平成24年度の研究では、ブラックホール形成過程を想定していた以上の長時間にわたって追跡することができた。これはブラックホール内部に発生する、数値的に取り扱いの難しい特異点の取り扱いについて、前年度以上の改善が達成されたためである。その結果、従来は想定されていなかった様々な動的現象がブラックホール形成に付随することを明らかにすることができた。また、金属欠乏星の中心核に加えて、初代星中心核を採用してシミュレーションを行うこともできた。さらに、平成25年度の課題である、一般相対論的輻射輸送コードを完成させることができた。これは数値相対論の研究分野において極めて大きなブレイクスルーであり、平成25年度はこのコードを用いて効率的に研究を進めることが可能である。平成23年度の研究では、当初の計画を完遂するのにとどまらず、下記に示すように、複数の発展的研究を行うことができたため。(1)長時間ブラックホール時空を安定に発展可能な方法の確立により、降着円盤の長期進化についても明かにすることができた。(2)各共同利用研究機関の大型計算機を積極的に利用することにより、平成24年度の計画である、理論的な恒星進化計算基づく大質量星中心核を用いた重力崩壊計算を一部行うことができた。(3)汎用計算機の予想以上の高速化に伴い、平成25年度の研究計画で作成予定であった一般相対論的輻射輸送コードも部分的に完成することができた。平成23年度、平成24年度の研究結果で明かとなったのは、ブラックホールと降着円盤からなる系の形成過程、及びその進化が、中心核に初期に加える角運動量に極めて強く依存するということである。中心核における角運動量については全くわかっていないため、理想的には、様々な角運動量分布に対して多数のシミュレーションを遂行する必要があるが、一般相対論的輻射輸送までを考慮したシミュレーションの実行には長時間を要する。上記の問題を解決するために、平成24年度の研究では、シミュレーションの実行とともに、作成した数値コードの更なる高速化を推し進めてきたが、様々な角運動量分布に対して多数のシミュレーションを可能とするまでにはいたっていない。
多軸応力下クリ-プ疲労挙動の有効応力による評価

多軸応力下におけるクリ-プ疲労相互作用に基く、材料の破損と変形挙動に関する知見を集積し、その寿命評価法を確立することを目的として、304ステンレス鋼中空円筒試験片に、650°C大気中で、軸歪と剪断歪の重畳する、歪制御二軸比例負荷のクリ-プ疲労試験を実施した。併せ、比較の基準を得る目的で、同一材料の単軸引張圧縮歪制御のクリ-プ疲労試験を650°Cの大気中及び高真空中で実施した。得られた応力歪応答を解析し、有効応力と内部応力を決定し、それらと、応力歪応答挙動並びにクリ-プ疲労寿命との関連を検討し、以下の知見を得た。有効応力と内部応力には異方性が発生する。Von Misesの相当応力により整理した場合、その歪速度依存性は軸応力と剪断応力の比により変動する。結局、有効応力の剪断成分は時間非依存の、垂直成分は時間依存の変形挙動を支配する。さらに、応力緩和は二成分からなり、有効応力の緩和と円部応力の緩和の双方が発生するが、前者は緩和速度が高くかつ、早期に収束し、後者は緩和速度が遅く、かつ、収束も遅い。これら、有効応力、円部応力の挙動とクリ-プ疲労寿命の間には強い相関があり、有効応力の最大分解剪断成分の非弾性歪積分は、時間非依存損傷のうち、環境非依存成分を、有効応力の最大垂直成分は、時間非依存損傷の環境依存成分を、それぞれ、支配する。時間依存損傷は、環境効果に支配されず、最大主有効応力の時間積分によって良く記述される。以上の知見に基き、環境効果とも考慮に入れた、一般の多軸負荷に対して適用可能な、クリ-プ疲労寿命予測式を作成した。304ステンレス鋼中空円筒試験庁を用い、650°C大気中において、軸歪と剪断歪の重畳する二軸比例負荷歪制御のクリープ疲労試験を実施した。剪断と軸の歪成分の比は0∞の間で5段階とし、歪波形は対称三角波、非対称三角波、歪保持波とした。また、歪速度、保持時間は広範囲に変化させた。なお、歪範囲は相当全歪範囲で1%を中心に選定した。試験値である応力、歪の瞬時値は、所定のフォーマットに従い、パーソナルコンピュータにより自動サンプリングを行った後、ミニコンピュータシステムに移設してデータベースを構築し、以後のデータ解析を容易にするよう努めた。併せ、別途実施した。同一材料による基準単軸引張圧縮試験データも、このデータベースに登録し、解析の一括化を計った。本研究の昭和63年度における成果は以下のとおりである。クリープ疲労強度においては、対称三角波と非対称三角波のうちFiS波は、同一材料、同一歪速度下での大気中単軸試験結果と同じ寿命をふしたが、これ以下の歪波形である非対称SF三角波と歪保持波では、多軸の方が単軸の場合より低寿命となる傾向を認め、かつ、その傾向は軸歪成分の多い場合に顕著となる傾向にあった。有効応力を解析した結果、相当応力で表示すると、多軸と単軸でほぼ同程度の値が得られたが、その時間依存挙動は、剪断成分の少ない程顕著となる傾向を示し、これより非弾性変形のうち、時間依存成分は有効応力の垂直成分によって、時間非依存成分は剪断成分によって、主として支配され、かつ、この傾向はクリープ疲労強度にも認められることが示された。第2年度においては、さらに試験データの充足をはかるとともに、有効応力成分で時間依存の変形および強度のついての合理的な予測モデル開発に努める。304ステンレス鋼の中空円筒試験片を用い、試験温度650°Cの大気中において、軸歪と剪断歪の重畳する二軸歪制御比例負荷試験を前年度に引続いて継続実施し、知見の充足に努めた。相当全歪範囲は1%とし、相当全歪速度

0.0010.1%/sの対称及び非対称三角波、600sの保持時間を有する歪保持波を用いた。さらに、長時間保持における有効応力、内部応力の挙動を知るために、歪範囲1%の対称波を100サイクル負荷した後23Hrの長時間歪保持試験を歪比λ=1で実施した。この多軸クリ-プ疲労挙動を評価する基準を得るために、同一の供試材を用い単軸引張圧縮の歪制御クリ-プ疲労試験も引続き実施した。試験温度は650°C、試験環境は大気中および高真空中とした。以上の試験結果は、全て小型計算機に登録されてデ-タベ-スを構築し、これを解析して以下の知見を得た。比例負荷の下で相当ピ-ク応力はVon Misesの相当応力によってよく取纏められるが、内部応力は異方性を示し、内部応力の垂直成分は剪断成分より大となる。又、応力緩和は二成分からなり、早期に緩和の収束する有効応力の緩和と、長時間を要する内部応力の緩和からなる。クリ-プ疲労損傷のうち、時間非依存の成分は、有効応力の最大分解剪断成分に支配される項と、その面の分解垂直応力に支配される項よりなり、前者は環境非依存、後者は環境依存性を示す。一方、時間依存損傷成分は、最大主有効応力に支配され、つか、環境に依存しないことが明らかとなった。以上の知見に基き、環境効果も考慮に入れた、一般の多軸負荷に対し適用可能な寿命予測式を得、かつ、良好な予測精度を有することを確認した。
コレラ菌プロテアーゼのコレラ感染及び組織内侵入機構に果たす役割に関する研究

通常、コレラは下痢を主訴とする腸管内に限局した感染症であるが、易感染宿主においては腸管から他臓器に進展し、最終的に敗血症、多臓器不全に至る症例が最近多く報告されれいる。このコレラ菌の組織内侵入機構に関して、血管透過性亢進作用、マトリックス蛋白消化酵素活性化作用などを有し、病態の増悪因子として機能するメタロプロテアーゼが関与している可能性が考えらる。この点を明らかにするために、コレラ菌によるマウス敗血症モデルの開発を試み、メタロプロテアーゼの組織内侵入への関与について検討し、以下の結果が得られた。(1)コレラ菌プロテアーゼの精製法の改良。(2)コレラ菌産生のメタロプロテアーゼのECLを用いた測定系の作成。(3)コレラ菌プロテアーゼのコレラ毒素の切断部位に関する検討(5)上記モデルにおいてメタロプロテアーゼ阻害剤で敗血症発症率が抑制されることからプロテアーゼの敗血症発症への関与が示唆された。(6)敗血症発症の際、誘導型NO合成酵素の関与について誘導型NO合成酵素遺伝子が欠損したC57/BL6マウスを用いて解析した結果、誘導型NOが、少なくとも発症に関しては防御的に働いている可能性が示唆された。コレラ菌が産生するコレラプロテアーゼはそれ自体腸管毒性は示すことはないが、コレラにおいては病態の増悪因子として機能していることが想定されている。コレラ感染に本プロテアーゼがどのように関与するのかについて研究を行っている。コレラ菌のプロテアーゼ産生性と臨床症状との関連について分析を行うために、コレラ下痢便中のプロテアーゼの測定あるいはコレラ患者の血中プロテアーゼ抗体の測定は必須な条件である。また組織破壊をひきおこす溶血素はプロテアーゼとともに組織内侵入に関与することが想定されるが、これらの諸因子の組織内侵入に関する実験には比較的大量のプロテアーゼが必要となる。このため高純度かつ大量のコレラプロテアーゼの精製を目標として精製法の改良を行ってきた。その結果、従来から報告してきたA5M gel,TSK gelを用いた精製法に培養時間延長あるいはDEAE Sephacl,Sephadex G75SFによる精製プロセス等の改良を加えることで約3倍程度の収量が増加することがわかった。さらに本プロテアーゼの性状でまだ明らかでない基質特異性についても、毒素原性大腸菌が産生する易熱性毒素の変異毒素あるいは易熱性毒素とコレラ毒素とのキメラ毒素を用いた実験を行い、酵素学的な分析を行ってきた。これらの結果については現在論文投稿中である。コレラプロテアーゼの測定法は、多抗原合成ペプチドからえられた抗体を用いて特異性の高いELISAの系の開発を試みたが、まだ完成に至っていない。コレラ患者の下痢便のコレラプロテアーゼの定量と同時に患者血清中の抗プロテアーゼIgM抗体の測定をを行ない、プロテアーゼ産生量と臨床症状との関連、特にキニンと腹痛との関連について分析する予定である。さらにコレラの敗血症モデルおよびコレラプロテアーゼおよび溶血素遺伝子を欠失させたコレラ菌の相同組換体を作製を行い、コレラ感染時の菌の組織内侵入におけるコレラプロテアーゼの役割に関する研究を行っていく予定である。通常コレラは下痢を主訴とする、腸管内に限局した感染症であるが、易感染宿主においては腸管から他臓器に進展し、最終的に敗血症に至る症例が最近多く報告されるようになった。このコレラ菌の組織内侵入機構に関して、血管透過性亢進作用、マトリックス蛋白消化酵素活性化作用などをもち、病態の増悪因子として機能するコレラ菌のメタロプロテア一ゼが関与している可能性が考えられている。この点を明らかにするために、まずコレラ菌によるマウス敗血症モデルの開発を試みた。方法は免疫抑制剤で処理したマウスにコレラ菌を経口投与し、腸管の蠕動を抑制した後、腹水、末梢血、門脈血、肝臓、脾臓などの組織を無菌的に採取し、菌の培養を行い、コレラ菌による感染の進展程度を検討した。

その結果、ICR系マウスでは成功しなかったが、DDYマウスにおいて進展程度のばらつきはあるものの、ほぼ100%の敗血症をおこすことのできる実験条件が設定できた。さらにC57/BL6マウスでも同様の敗血症が再現できることが判明した。このモデルを利用することによってコレラプロテアーゼが菌の組織内侵入にどのように関与するのか検討することが可能になったことと共に、誘導型NO合成酵素の遺伝子が欠損したC57/BL6マウスを用いることで、コレラ菌が組織内に侵入する際、誘導型NO合成酵素がどのように関与するのかということを解析することが可能になった。現在、この実験モデルの再現性とこのモデルにおける炎症性サイトカインの動態と組織学的な検討とコレラプロテアーゼおよび溶血素の欠失コレラ菌の作成を行っているところである。通常、コレラは下痢を主訴とする腸管内に限局した感染症であるが、易感染宿主においては腸管から他臓器に進展し、最終的に敗血症、多臓器不全に至る症例が最近多く報告されるようになった。このコレラ菌の組織内侵入機構に関して、血管透過性亢進作用、マトリックス蛋白消化酵素活性化作用などを有する病態の増悪因子として機能するコレラ菌のメタロプロテアーゼが関与している可能性が考えられている。この点を明らかにするために、コレラ菌によるマウス敗血症モデルの開発を試みてきた。今回このモデルの組織学的変化について検索するとともにメタロプロテアーゼの組織内侵入への関与について検討した。方法は免疫抑制剤で処理したddyマウスにコレラ菌を経口投与し、敗血症を発症させた後、腹水、末梢血、肝臓などの組織を採取し、菌の培養および組織学的検討を行い、コレラ菌による敗血症の病態について検討すると共にプロテアーゼ阻害剤を用いて敗血症発症抑制試験を行った。その結果、心臓における抗酸性変化など直接的な変化かどうか不明な所見を除けば、各臓器において特徴的にみられた所見は脾臓におけるうっ血、濾胞萎縮、肝臓におけるうっ血、変成壊死、小腸における絨毛変性であり、敗血症によるものと考えられた。プロテアーゼ阻害剤を用いた敗血症発症抑制試験ではo-phenanthrolinは抑制効果は見られなかったが、Zincov inhibitor投与群で敗血症発症抑制が観察され、コレラ菌が産生するプロテアーゼがその敗血症発症に関与することが判明した。
細胞死からみた外科侵襲の新たな定量化法の開発

我々は平成7年度から肝切除周術期における外科侵襲を炎症という観点から解析する試みを続けており、IL-6、IL-8、TNF-α等の血中炎症性サイトカイン及びICAM-1及びE-selectin等の接着分子が合併肝障害の程度を反映し、手術侵襲の程度と、更に術後臓器不全の発症及び予後と極めて密接に関連していることを報告してきた。更に、肝切除中の肝組織及び末梢血単核球のこれらの炎症性サイトカインのmRNAをRT-PCR法にて測定及び定量した結果、IL-6関しては、末梢血単核球において術後約2時間から発現が認められ、出血量、合併肝障害の程度に応じて発現が増加し、術中採取した肝組織においても、肝切除操作によって末梢単核球に比しかなり強いmRNAの発現が認められた。TNF-αに関しも、肝切除によって肝組織中のmRNA発現が増加することが示された。一方、ICAM-1mRNAに関しては、肝組織中よりも末梢単核球における発現が高い傾向が認められ、血中可溶性接着分子の由来の主座は末梢単核球であろうという従来の報告と一致した。これらの結果より、肝切除中には、血中、肝組織、末梢単核球にける炎症性サイトカイン及び接着分子が、手術侵襲並びに合併肝障害に応じて変化することが解明され、現在この結果に基づいて、肝切除術中における肝組織、及び末梢血単核球におけるapoptosis誘導を検索中である。TNF-αmRNAが肝組織中において強く発現していることから恐らくKupffer細胞からTNF-αが分泌され、肝実質細胞においてapoptosisが誘導される可能性が示唆され、現在apoptosisの程度と手術侵襲の程度を比較検討中であり、apoptosisという現象自体が手術侵襲の新しい評価法となり得ることが示唆された。更に、最近NOとapoptosis誘導との関連が注目されているが、肝切除中にiNOSmRNAが発現することを確認している。
統合観測システムで解き明かす乱流プラズマの構造形成原理と機能発現機構

本研究ではプラズマ乱流統合観測装置PLATOを製作し世界初のプラズマ乱流場の大域精密計測を通して乱流プラズマの学理体系化を目指す。本課題は主体となるPLATO実験のほか、直線プラズマ装置PANTAでの乱流実験と理論シミュレーション研究からなる。平成29年度はPLATOの製作に向けプラズマの平衡計算を実施し、真空容器、コイル(TF、PFD、PFQ、PFH、OH、F1、F2からなる)、コイル電源(TF、PFD、PFQ、PFH、OH用)の精密設計を行った。現時点(平成30年度末)までに(平成29年度予算によって)真空容器、TFを除くコイル電源が納入されている。(平成30年度予算にて)電源(TF)も製作され現在納入されている。今後、コイルは平成30年度(繰越)予算により平成31年度10月に納入、当初より格段に信頼性の高いシステムの完成が期待される。平成29年度は直線プラズマ実験では乱流トモグラフィーのプロトタイプ開発が進展し空間分解能の高い2台目のシステムが完成し磁場方向2断面(現在3断面)での乱流観測に成功している。また乱流場の解析法の開発が進み3編の論文も出版されている。その他、Streamerと呼ばれる乱流が生成する構造がソリトンとしての性質を示すこと、またその輸送の弾道性を報告した成果が2編受理されている。前者はPhysics of Plasmasから出版されfeatured articleとして高い評価も受けている。理論シミュレーションの支援研究も直線プラズマおよびトロイダルプラズマに関連した成果が上がっている。特にケルビンヘルムホルツ型不安定性が引起こす構造形成に関する予測など直線装置実験で追求するべき課題、またトロイダルプラズマではGAMと呼ばれる帯状流と微視的乱流の相互作用に関して成果など10編ほどの論文も出版され今後PLATOにて追求すべき課題を提示している。PLATO製作の進捗状況について述べる。PLATOはオリジナルな装置であり全ての構成要素は独自の設計を要する特注品である。そのため製作を開始する前に、再度プラズマの平衡計算を実施し、真空容器、コイル電源、コイルの設計と検討を行った。真空容器に関しては、プラズマ配位には多様な形状を有すものがある。その中に当初の真空容器形状では成立しないものがあり真空容器の大型化を決定した。コイル電源に関しては、計画書作成時点で想定されていたフライホイール発電機(東工大現有)を製作したメーカが撤退したため根本的な見直しが必要となったほか、コイル電源全般に渡る強化が余儀なくされた。その結果、一部の電源(TF)に自励式フライホイール発電機を用い、そのほかの電源(PFD、PFQ、PFH、OH)についてはコンデンサーを用いることが平成30年度に決定された。コイルについても形状精度や強度のより高いものが必要となり、信頼性の高い業者を選定した。その結果、すべてのコイル納入が完了するのは平成31年10月中旬となった。一方、支援研究である直線プラズマ実験ではPLATOで観測の主力となる乱流トモグラフィーのプロトタイプの開発は順調に進捗しており、直線プラズマ3断面での乱流観測システムが完成しているほか、学術的な成果が順調に上がっている。また理論シミュレーションの支援研究も上記のように成果が上がっている。PLATO製作は、原案では平成31年末3月までに完了する予定であったが、現在では平成31年10月より組上げを開始し同年度12月に完成させる予定である。そのため、PLATO装置の製作には遅延が生じているが、当初の予定よりもシステム全体としては格段に信頼性が高く、精度の高い実験自体はより早期にできることも期待される。そのため全体としては「おおむね順調に進展している」とした。上述のように、PLATO装置の製作自体は遅れているが、早期に精度の高い実験を行うことで実質的遅れを最小限に抑えるように努力する。平成31年10月中旬に真空容器、コイル電源、コイルが揃ったところで組立を開始し約2か月で完成する計画である。それまでの期間には、PLATO装置(真空、電源、ガス、データ収集)を制御する基幹ソフトウェアシステムを完成させ、組立とほぼ同時にプラズマを生成しデータを収集できるように綿密な準備を進めてゆく。また、PLATO本体部分の費用が当初予定より高額になったが、PLATOの主力計測トモグラフィーシステムについては、アンプとディジタイザー部分が一体となった低コストのシステムを開発中である。このシステムが完成すれば、科研費全体としては収支を合わせることが可能となり、計画調書通りに2断面多波長トモグラフィー(総計1500チャンネル)を実現することができると期待される。一方、当初PLATOの建設期(平成30年度まで)には、直線プラズマ装置PANTAにおいて乱流場の観測に集中することが想定されていた。この方針に則りPLATO装置の完成までの平成31年度(令和2年)1月までの期間は、直線プラズマ装置PANTAにおける実験を集中的に実施する。現在PANTAでは乱流トモグラフィーによる磁場方向に異なる3断面の同時観測(世界に類を見ない準空間三次元計測)が可能となっている。このトモグラフィーシステムをフルに稼働させることで、非対称性が乱流プラズマに及ぼす基礎過程を研究する。理論シミュレーション研究は、現在、一般的なプラズマ乱流の研究を行なっている。平成31年度以降はPLATO実験に特化した形、例えばPLATOで実現されるプラズマ配位でどのような乱流場が実現されるかなどの予測など、その実験に指針を与える研究を行なってゆく。本研究ではプラズマ乱流統合観測装置

PLATOを製作し世界初のプラズマ乱流場の大域精密計測を通して乱流プラズマの学理体系化を目指す。本課題は主体となるPLATO実験のほか、直線プラズマ装置PANTAでの乱流実験と理論シミュレーション研究からなる。平成29年度はPLATOの製作に向けプラズマの平衡計算を実施し、真空容器、コイル(TF、PFD、PFQ、PFH、OH、F1、F2からなる)、コイル電源(TF、PFD、PFQ、PFH、OH用)の精密設計を行った。現時点(平成30年度末)までに(平成29年度予算によって)真空容器、TFを除くコイル電源が納入されている。(平成30年度予算にて)電源(TF)も製作され現在納入されている。今後、コイルは平成30年度(繰越)予算により平成31年度10月に納入、当初より格段に信頼性の高いシステムの完成が期待される。平成29年度は直線プラズマ実験では乱流トモグラフィーのプロトタイプ開発が進展し空間分解能の高い2台目のシステムが完成し磁場方向2断面(現在3断面)での乱流観測に成功している。また乱流場の解析法の開発が進み3編の論文も出版されている。その他、Streamerと呼ばれる乱流が生成する構造がソリトンとしての性質を示すこと、またその輸送の弾道性を報告した成果が2編受理されている。前者はPhysics of Plasmasから出版されfeatured articleとして高い評価も受けている。理論シミュレーションの支援研究も直線プラズマおよびトロイダルプラズマに関連した成果が上がっている。特にケルビンヘルムホルツ型不安定性が引起こす構造形成に関する予測など直線装置実験で追求するべき課題、またトロイダルプラズマではGAMと呼ばれる帯状流と微視的乱流の相互作用に関して成果など10編ほどの論文も出版され今後PLATOにて追求すべき課題を提示している。PLATO製作の進捗状況について述べる。PLATOはオリジナルな装置であり全ての構成要素は独自の設計を要する特注品である。そのため製作を開始する前に、再度プラズマの平衡計算を実施し、真空容器、コイル電源、コイルの設計と検討を行った。真空容器に関しては、プラズマ配位には多様な形状を有すものがある。その中に当初の真空容器形状では成立しないものがあり真空容器の大型化を決定した。コイル電源に関しては、計画書作成時点で想定されていたフライホイール発電機(東工大現有)を製作したメーカが撤退したため根本的な見直しが必要となったほか、コイル電源全般に渡る強化が余儀なくされた。その結果、一部の電源(TF)に自励式フライホイール発電機を用い、そのほかの電源(PFD、PFQ、PFH、OH)についてはコンデンサーを用いることが平成30年度に決定された。コイルについても形状精度や強度のより高いものが必要となり、信頼性の高い業者を選定した。その結果、すべてのコイル納入が完了するのは平成31年10月中旬となった。