hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ステルシーSSH辞書攻撃のフローベース検出手法に関する研究

SSH総当たり攻撃による被害は深刻さを増していることから、管理者にとってその攻撃への対策は急務である。従来手法としてアクセスログやトラヒックから得られる情報を元にSSH総当たり攻撃の発生を検出してきた。本研究ではSSHフローの特徴に基づくSSH総当たり攻撃手法を提案する。本学におけるトラヒック計測及びハニーポットを用いたデータ解析により、我々の提案手法を用いることにより、通常の通信と総当たり攻撃の分別に加え、攻撃による被害の有無を高精度で識別できるようになった。平成25年度では、SSHセッションにおけるフローの抽出に関する研究を行った。SSHフローにおけるセッションの開始から終了までのパケット順序と転送バイト数について、SSHプロトコルの仕様に基づいて、パケット順序の解析を行った。また、通信開始から暗号化アルゴリズムの交換、鍵交換を行うまでは、パケット内のペイロードを解析することにより内容を把握することできた。しかし、暗号化が実行されるとホスト内の秘密鍵を持っていないと内容を複合することはできない。そこで平成25年度では、暗号化が実施された後のSSHフローにおいて、攻撃者が接続に成功したのか、失敗したのか、を識別するための手法について提案した。提案した手法を評価するために、本学のインターネット接続の出入り口において、SSH通信のフローを抽出するためのモニタリング環境の構築した。また、外部からの攻撃を誘導するハニーポットを設置し、実際の攻撃トラヒックが、どの様なパターンで攻撃を実施しているのかの把握を行った。ハニーポットからのデータを解析する事で、実際の攻撃者のSSH通信の特徴を得る事が出来た。具体的には、SSHサブプロトコルにおいて、攻撃が成功した場合と失敗した場合において、サブプロトコルの有無を判定することで攻撃の成否を識別する事が出来た。サブプロトコルの有無を判定するために、機会学習アルゴリズムを用い、98%の精度で判定する事ができた。SSH辞書攻撃は一般的なセキュリティの脅威となっている。SSH通信にはリモートログイン、ファイル転送、TCP/IP転送といった様々な種類の通信が存在し、それらを識別することは暗号化されているため困難である。そこで我々は新たなアプローチとしてSSH通信のユーザ認証に基づいた通信の識別方法を提案した。この提案方法は2つの手法に基づいている。(1)認証のキーストロークに基づいたSSH辞書攻撃の判別。(2)キーストロークでない場合は文字列に依存した処理を行う。SSH通信では、そのプロトコルの柔軟性から鍵認証やアプリケーショントンネリングなどが可能であり、これらを判別するためにフローの挙動およびフローにおけ参照ポイントを発見した。SSH通信は、3つのサブプロトコルが存在し、それらの遷移点の識別が必要となる。まず初めに機械学習アルゴリズムに対して学習用データを与えて、識別の指標となるデータを取得した。また、キーストロークでない通信の識別のために、ユーザ認証サブプロトコルの起点となるパケットに対して、それ以降のパケットのオフセットを変更することで、ユーザ認証サブプロトコルとコネクションサブプロトコルの遷移点を発見することが可能となった。これにより、キーストロークでないSSH通信における通信の識別が可能となり、SSH辞書攻撃の識別精度を向上させることが可能となった。実際の評価では、password, chal-resp, publick-key, host-basedの4種類のSSH通信の識別において、キーストロークでないSSH通信の識別率は98%となり、高確率で識別できることが明らかとなった。インターネットでは多くのサーバで動作しているSSHサービスは安全な通信を実現するための重要な基盤技術の一つである。従来の異常検知・侵入検知システムにおいて、slow-motion辞書攻撃や分散辞書攻撃を検出するシステムは存在しない。そこで本研究ではSSH辞書攻撃に対してトラヒックモニタリングを用いて実現するために、(1)SSHセッションにおけるフローの抽出、(2)SSH通信におけるサブプロトコルの解析、(3)ユーザ認証パケットにおけるinter-arrival timeの解析の3つのサブテーマに関して取り組んできた。平成27年度では、これまでの結果を踏まえ、手法の改良を行うとともに、さらに実用性の高い方式を目指し、SSHサブプロコトルの詳細な解析や、鍵認証時の振る舞いなどの識別に取り組んだ。平成27年度では、通常のSSH通信とSSH辞書攻撃を含んだトラヒックデータを解析した。通常のSSH通信とSSH攻撃パケットにおけるユーザ認証パケットのinter-arrival timeの累積分布を調べると、通常のSSH通信では2秒以上の時間間隔が存在することが分かるが、攻撃パケットの場合は、ほぼ1秒以内となっていた。これらによりinter-arrival timeの差を計測することで攻撃であるのか、通常のSSH通信であるのかの判断が可能となった。平成25年度から継続して研究を進めているが、これまでの成果をまとめた論文が電子情報通信学会英文論文誌特集号に掲載される事が決定した。ネットワークセキュリティユーザ認証サブプロトコルにおける、inter-arrival timeの解析について取り組む。また、平成25年度に構築したトラヒックモニタリング環境から、実トラヒックを用いたデータ解析を行う。本研究の成果として、国外会議2編を投稿し、発表する事が出来た。引き続きSSHトラヒック解析を行う事で、精度の高いSSH総当り攻撃の検出手法について研究を進めて行く予定である。
系外資源流入と生態系エンジニアが引き起こすメタ群集のレジームシフト

生態系エンジニアがメタ群集のレジームシフトを引き起こすかを調べるために、2012年度は以下の2つを行った。まず、生態系エンジニアがギルド内被食者として、ギルド内捕食者と同所的に存在する場合を考えた。具体的には、ギルド内捕食者・ギルド内被食者・両者が共有する餌(共有餌)・ギルド内被食者のみが利用できる系外資源(代替餌)からなる数理モデルを構築し、ギルド内捕食者の消失が共有餌に与える影響が、代替餌によってどう変化するかを解析した。その結果、(1)代替餌の存在によって、ギルド内捕食者の消失が共有餌を増加させる状況が生じること、(2)代替餌の利用可能量が大きいと、ギルド内捕食者の消失によって共有餌が著しく減少することが示された。このモデル結果は野外観察されている様々なパターンを合理的に説明できる。次に、生態系エンジニアと餌資源のシンプルな数理モデルを構築し、生態系エンジニアの個体群動態が環境改変と資源消費によってどう影響されるかを解析した。その結果、(1)中程度の生産性で代替安定状態が生じること、(2)餌が系内資源の場合、エンジニアの個体群動態は振動しやすいが、物理環境の反応速度が遅いと振動が抑えられること、(3)餌が系外資源の場合、」エンジニアの個体群動態は安定しやすく、また大きく増加するパターンを示すことが明らかになった。この理論予測は生態系エンジニアの動態やインパクトを理解するためには、時空間的要素が重要となることを示している。以上の2つのテーマから、生態系エンジニアは系外資源に支えられることで局所レベルだけでなくメタ群集レベルでもレジームシフトを引き起こしうるが、ギルド内捕食者の存在はその可能性を弱めることが理論的に示唆された。また、野外データの解析は本研究課題の期間中には行えなかったが、ため池において水草の量や種構成が時間的に大きな変化が生じているかを今後調べる予定である。外来生態系エンジニアが群集レジームシフトを引き起こす仕組みを示すために、まず野外実験を行った。実験では、生態系エンジニアであるアメリカザリガニとトンボ幼虫、人工水草を用いて、水草の密度がザリガニ-トンボの捕食・被食関係に与える影響を調べた。その結果、水草密度はトンボの生存率だけでなく、ザリガニの成長率にも影響することがわかった。次に、この実験結果とこれまでの研究を基にした数理モデルを構築し、(1)ザリガニの生態系エンジニアリングが代替安定状態をもたらすこと、(2)ザリガニを支える系外餌資源のリター流入が群集レジームシフトを起こす外的条件となりうること、(3)レジームシフトの起こりやすさは水草の性質に依存すること、を明らかにした。この一連の成果は、外来生態系エンジニアの甚大な影響を引き起こす新たな仕組みを提示するものであり、外来種やレジームシフトの管理に貢献することが期待される。また、複数の外来種が同時に生息する場合、1種のみを対象とした外来種駆除が在来種に悪影響を及ぼす場合がある。その典型例が、外来の上位捕食者の除去が餌である外来の中間捕食者の増加を招くことで、トップダウン栄養カスケードを引き起こす現象である。しかし、2種の外来種が捕食・被食関係をとっている場合でも、この現象が生じるとは限らない。そこでまず、数理モデルを用いて、上位捕食者の除去の影響を変化させる要因を導出した。その結果、上位捕食者の除去が栄養カスケードを引き起こすかは、(1)上位捕食者の捕食率、(2)中間捕食者の捕食率、(3)中間捕食者へのボトムアップ効果、の3要因で決まることがわかった。次に、これまでの実証研究において上位捕食者の除去の影響による状況依存性が生じた要因を探ったところ、モデル予測と合致し、これらの3要因が重要であることが示唆された。この成果は、複数の外来種が定着した生態系の復元に貢献することが期待される。本研究も目的は「外来の生態系エンジニアが、系外資源流入からのボトムアップ効果により,メタ群集のレジームシフトを引き起こすことを,理論モデルと実証データから明らかにする」ことである.この目的に基づいて,昨年度はまず野外実験によって,(1)水草の密度が増加するとアメリカザリガニから餌動物,(トンボ幼虫とアカムシ)への捕食率が低下することと,(2)水草の密度が増加すると,採餌効率が低下することでザリガニの成長が遅くなることを示した,これにより,外来の生態系エンジニアであるアメリカザリガニが水草を減少させることで自身の成長を促進させるという正のフィードバックを生むことが実証的に示された.ため池に水草を導入し,定着させることができれば,餌動物の生存率が上昇するだけでなく,ザリガニの成長率を低下させることができると期待される.次に,生態系エンジニアと餌資源の動態を記述した数理モデルを構築し,(1)生態系エンジニアが系内資源に依存している場合は,生態系エンジニアの個体群動態が振動することや、アリー効果を示すことがあるが,(2)生態系エンジニアが系外資源に依存している場合は,このような動態は生じずに時間とともに増加し続けるというパターンを示すことが明らかになった.この結果は,系外資源に依存している生態系エンジニアが高密度化し,生態系の動態や構造に大きな影響を与えることを説明する.また,この研究は生態系エンジニアと餌資源の動態を扱った初めての一般的な数理モデルという点で新規性が高い.最後に,系外資源が上位捕食者の減少の影響をどう変化させるかを明らかにするために,これまでの数理モデルを改良し,解析を行った.

その結果,系外資源の流入率の変化によって,これまで野外で報告されてきた結果のばらつきを説明できることが分かった.この結果は,上位捕食者の減少の影響を理解し予測するためには,これまでにあまり着目されてこなかった系外資源を考慮する必要があることを示している。生態系エンジニアがメタ群集のレジームシフトを引き起こすかを調べるために、2012年度は以下の2つを行った。まず、生態系エンジニアがギルド内被食者として、ギルド内捕食者と同所的に存在する場合を考えた。具体的には、ギルド内捕食者・ギルド内被食者・両者が共有する餌(共有餌)・ギルド内被食者のみが利用できる系外資源(代替餌)からなる数理モデルを構築し、ギルド内捕食者の消失が共有餌に与える影響が、代替餌によってどう変化するかを解析した。その結果、(1)代替餌の存在によって、ギルド内捕食者の消失が共有餌を増加させる状況が生じること、(2)代替餌の利用可能量が大きいと、ギルド内捕食者の消失によって共有餌が著しく減少することが示された。このモデル結果は野外観察されている様々なパターンを合理的に説明できる。次に、生態系エンジニアと餌資源のシンプルな数理モデルを構築し、生態系エンジニアの個体群動態が環境改変と資源消費によってどう影響されるかを解析した。その結果、(1)中程度の生産性で代替安定状態が生じること、(2)餌が系内資源の場合、エンジニアの個体群動態は振動しやすいが、物理環境の反応速度が遅いと振動が抑えられること、(3)餌が系外資源の場合、」エンジニアの個体群動態は安定しやすく、また大きく増加するパターンを示すことが明らかになった。この理論予測は生態系エンジニアの動態やインパクトを理解するためには、時空間的要素が重要となることを示している。以上の2つのテーマから、生態系エンジニアは系外資源に支えられることで局所レベルだけでなくメタ群集レベルでもレジームシフトを引き起こしうるが、ギルド内捕食者の存在はその可能性を弱めることが理論的に示唆された。また、野外データの解析は本研究課題の期間中には行えなかったが、ため池において水草の量や種構成が時間的に大きな変化が生じているかを今後調べる予定である。計画通り野外実験を行うことができ,また生態系エンジニアと系外資源に関する新たな数理モデルを開発することに成功した.しかし野外データを用いて,メタ群集のレジームシフトが引き起こされているという仮説を検証することはできなかった.また,これまでの研究成果を投稿し,受理させることができなかった.今後は,昨年度までの成果を論文化させると同時に野外のため池データの解析を始める.ため池のメタ群集の入れ子性やβ多様性,さらにはそれらの時間変動に着目する.
プラズマ・液体相互作用現象解明のための計測技術への挑戦

プラズマ・液体相互作用の基礎研究に資する計測技術について研究した。2次元レーザー誘起蛍光法による大気圧プラズマ中のラジカル密度計測が固体や液体の界面付近まで感度を保つことを確認した。プラズマから輸送された短寿命活性種が液相で高密度で存在する領域を,フェノールのレーザー誘起燐光および硫酸チタンの呈色反応を用いて確認することはできなかった。一方,アルカリ溶液にルミノールを添加すると,プラズマが照射された気液界面直下の極めて薄い領域から青色のケミルミネッセンスが観測され,この方法が液相における短寿命活性種の検出法として有用であることを示した。本研究は、プラズマ・液体相互作用における気相、液相、および気液界面を観察する方法を開発するものであり、第1年度は実験装置の準備が整った液相側における研究を行った。フェノール水溶液とその液面上4mmに設置した直径0.7mmのステンレスノズルから放出したヘリウムガスの間で直流グロー放電を行い、プラズマが液層に接する水面直下の様子をシャドウグラフ法で観察した。Nd:YAGレーザーの4倍高調波(266nm)を観察点の背後を通過させて生じるフェノールのレーザー誘起蛍光をシャドウグラフの光源として用いた。撮像系には迷光除去の532nmおよび266nmのノッチフィルター、15μm以下の解像度となる拡大光学系とICCDカメラを用いた。プラズマを生成しない状態では、水面下には吹き付けられたヘリウムガスによる水面の窪みが影として観察された。直流グロー放電によるプラズマを生成した場合には影の領域が拡大し水の屈折率分布が生じていることから、プラズマ照射点を中心に高温領域が形成されていることが観察された。また、液相側を陽極とした直流グロー放電では、シャドウグラフ像の影の領域は時間的に変動せず静的な温度場が形成されるのに対し、液相側を陰極とした放電においてはシャドウグラフ像が激しく時間変化しており、液面における沸騰あるいはイオン電流として輸送されたヘリウムによるバブル形成が示唆された。さらに、液相の導電率を上げると高温領域が縮小することからプラズマと接する点の近傍の液相におけるジュール加熱が液相中の温度場形成に寄与していることが分かった。本研究では、プラズマ・液体相互作用について、気相、液相、気液界面それぞれの領域における観察および計測技術の開発がねらいである。第1年度では、液相中の様態について興味深い現象を観察することができた。定量的な計測については第2年度以降に取り組む準備を進めている。また、気相側の計測法についても準備を進めており、気液界面の計測を第3年度に行うことでおおむね計画に沿って研究を進められると考えている。本研究は、プラズマ・液体相互作用における気相、液相、および気液界面を観察する方法を開発するものであり、第2年度ではレーザー誘起蛍光法(LIF)の界面近傍における感度分布の検証をおこなった。研究計画では気液界面の気相側において液相と反応性の無い気体分子のLIF計測をおこなう予定であったが、より実験の容易な方法として、メタン、アルゴン、酸素および水蒸気の混合ガスに内径7mmの石英ノズル中で誘電体バリア放電を生じさせ、ノズルから放出されたアフターグローガス中におけるOHラジカルおよび酸素原子の空間分布の計測をおこなった。OHラジカルに対しては焦点距離250mmの凸レンズで収束した261.68nmのパルスレーザー光で励起し307.1nmの蛍光を干渉フィルターを付けたICCDカメラで観測した。酸素原子に対しては225.59nmのパルスレーザー光で二光子吸収過程によって励起し、840.91nmの蛍光を観測した。OHラジカル密度および酸素原子密度のどちらもノズル出口からの距離に対して指数関数的に減少する空間分布が得られた。これは、OHラジカルや酸素原子が消滅反応により時間的に指数関数的に減少している状態が放電部からガス流によって輸送された結果として定常的に形成された空間分布を観測しているものであり、ノズルのごく近傍(0.5mm)まで指数関数に従った空間分布が得られたことから、レーザー誘起蛍光法においては界面近傍で感度の減少が生じていないことが分かった。第1年度と第2年度において、プラズマに接する液相側の様態の観察および気相側におけるレーザー誘起蛍光法の感度検証をおこなった。第3年度では液相側のごく表層における計測をエバネッセント波分光で行う予定であり、順調に進めば気液界面そのものの観察が可能な和周波発生分光を現有のレーザー装置で実現可能か予備的な実験をおこなうことで、おおむね計画に沿った研究が実施できるものと考えている。本計画の最終年度にあたる平成29年度には,プラズマと相互作用する液相の界面直近領域を観察する方法として,研究計画調書に記載したエバネッセント波吸収分光法に代わり,研究協力者が着想したルミノールの化学ルミネッセンスを利用する方法を用いて実験を行った。ルミノールを溶かしたアルカリ溶液にプラズマを照射すると,プラズマ照射部直下の液相側界面近傍領域において,青色の発光が観察されることを見いだした。ルミノールは鉄イオンなどの触媒存在下で過酸化水素と反応して青色の発光を示すことが広く知られているが,分析化学やソノケミストリー分野の文献を調査したところ,スーパーオキシドラジカルとは無触媒の条件で反応し発光すること,および,OHラジカルとの反応でも同様に発光する可能性があることがわかった。

実際の実験でも,発光領域はプラズマ直下の極めて薄い領域において見られ,放電のON/OFFに対応して瞬時に発光/消光したことから,この方法によりプラズマから液相に輸送される短寿命活性種をモニターできる可能性が示された。次に,プラズマと相互作用する液相における過酸化水素の存在領域を調べるため,硫酸チタンを溶かした溶液を用いた実験を行った。硫酸チタン溶液は過酸化水素と反応して黄色に呈色することが知られている。黄色に呈色した領域がプラズマとの相互作用領域を起点として広がる様子から,プラズマによって誘起される特異な流動現象を観察することができた。一方,黄色に呈色した領域とルミノールの青色発光領域とを比較することにより,短寿命ラジカルが過酸化水素に転換される様子を観察しようと試みたが,明確な結果を得ることはできなかった。短寿命ラジカルの存在領域は極めて狭く,より顕微な光学装置を用いてパルス化されたプラズマが照射された直後の状態を観察する必要があるものと考えられた。プラズマ・液体相互作用の基礎研究に資する計測技術について研究した。2次元レーザー誘起蛍光法による大気圧プラズマ中のラジカル密度計測が固体や液体の界面付近まで感度を保つことを確認した。プラズマから輸送された短寿命活性種が液相で高密度で存在する領域を,フェノールのレーザー誘起燐光および硫酸チタンの呈色反応を用いて確認することはできなかった。一方,アルカリ溶液にルミノールを添加すると,プラズマが照射された気液界面直下の極めて薄い領域から青色のケミルミネッセンスが観測され,この方法が液相における短寿命活性種の検出法として有用であることを示した。第2年度では、初年度のシャドウグラフ像と比較することで液相側の物理的な現象の理解に資するため、液相側の温度分布の定量的評価を行えるレーザー光による光学的な方法を開発する。干渉計を用いた方法は二次元の温度分布が得られるが、本研究で対象とるすような液相で温度変化(屈折率変化)の大きい系では波面の歪みが大き過ぎて適さない。細く絞ったレーザービームを水面下に入射して屈折後の出射方向を記録し、入射位置を走査することで空間的な温度分布の取得を目指す。また、気相側の計測として予定していた、NOガスを使ったレーザー誘起蛍光法の空間的な感度一様性の検証および気相中でのOHラジカル密度計測を行う。順調に進んだ場合には、気液界面の状態を観察可能な和周波発生分光法の実験装置の構築と予備実験を行う。第3年度では、、OHラジカルなど反応性の高い短寿命活性種のプラズマ(気相)から液相へ移行を液相側の表層における活性種密度として検出が可能なエバネッセント波分光をおこなう。OHラジカルの液相への浸入深さは1μm未満であることが計算機シミュレーションの結果として知られているので、高屈折率媒体表面にごく薄い液相を生成してプラズマと接触させ、媒体側から全反射させたプローブ光の減衰量で活性種密度を評価する。吸収量に対する感度の不足が予想されるので、キャビティリングダウン吸収分光法と組合せることで検出感度の増大を図る。ごく薄い液膜を維持するために蒸気圧の低いイオン性液体を液層に用いることも検討する。
覚醒・意識レベルと疼痛の中枢連関機構の解明

意識と痛みの双方の調節に重要な役割を果たす青斑核に着目し、意識・覚醒レベルの脳機能と痛みの調節機構との中枢性の連関を明らかにする基盤研究を遂行することを研究目的とした。ウィルスベクターを用い、光遺伝学的(オプトジェネティック)に青斑核を選択的に賦活化し、in vivoパッチクランプ法などを用いて意識・覚醒や鎮痛の中枢機構を解析した。行動解析や組織化学的解析を併せて遂行し、関与する受容体や神経回路を同定する統合的研究を行った。生体は過度の緊張状態など特殊な状況下で闘争や逃避を可能とすべく意識や覚醒レベルを高め、一方で痛みを中枢性に抑制する。その高次機構の詳細を明らかにするために、今年度は以下の研究を行った。1青斑核ニューロンの賦活化が意識・覚醒レベルや痛覚抑制に与える影響の行動解析ノルアドレナリンの合成酵素のプロモーター下にチャネルロドプシンや蛍光タンパク質を組み込んだウィルスベクターを作製し、青斑核ニューロンにチャネルロドプシンを発現させた。光ファイバーを留置して青斑核を光刺激すると、青斑核ニューロンはスライスおよびin vivoどちらの標本においても光依存性にその活動が高まった。その光による賦活化は光刺激の間中持続した。さらに、吸入麻酔を加えると青斑核の活動が完全に抑制され鎮静作用がみられたが、その状態でも光刺激は青斑核ニューロンを賦活化した。次いで行動を観察すると、青斑核の賦活化により覚醒が高まった。また一方で、逃避行動の解析から鎮痛効果が現れた。2青斑核賦活化機構の解明チャネルロドプシンが青斑核ニューロンに選択的に発現できたか確認した。ノルアドレナリン合成酵素であるチロシンヒドロキシラーゼやドパミンβ水酸化酵素と共染色を行うと、チャネルロドプシン(蛍光タンパク質)を発現する細胞は青斑核ニューロンとよく一致した。また、その投射は下行性に脊髄後角表層に投射することを観察するなど、鎮痛を担う青斑核ニューロンの神経網の同定を行った。生体は緊急時などに闘争や逃避を可能とすべく意識レベルを高め、一方で痛みは完全に抑制される。この生体のもつ防衛システムの詳細、特に意識レベルと痛覚伝達の調節機構の詳細を明らかにするため、青斑核ニューロンに着目し、その活動を制御して覚醒と鎮痛のメカニズムの詳細に解析を進めた。平成27年度は平成26年度に引き続き青斑核ニューロンの賦活化機能の解明を進めるとともに、以下の点を進展させた。1.意識・覚醒と痛みの関連の中枢機構の解明光遺伝学的あるいは電気刺激によって青斑核ニューロンを賦活化させると、下行性の脊髄における抑制作用とは対照的に、大脳皮質などでは神経活動が亢進した。これらの神経は電気生理学的解析から錐体細胞と推定され、青斑核の活動後長時間にわたり活動の亢進することが明らかになるなど、大脳皮質の活動との関連が明らかになった。2.痛覚抑制の基盤となる神経回路の同定これまでの研究から脊髄痛覚抑制にはGABAニューロンが関与することを明らかにしてきた。免疫染色やin situハイブリダイゼーションからこれらのGABAニューロンにはα1受容体が発現し、また、遺伝子操作動物を用いた電気生理学的解析から脊髄GABAニューロンはその活動がノルアドレナリンにより亢進することが確認できるなど、痛覚抑制の基盤となる神経回路の同定を進めた。大脳皮質における解析に着手してその活動の解析を遂行でき、また、痛覚抑制の基盤となる神経回路の同定が進んだことから、順調に研究が進展した。生体は生命が脅かされるなど特殊な状況において、闘争や逃避を可能とすべく意識や覚醒レベルを高め、同時に痛みを中枢性に完全に遮断する。このヒトや動物に普遍的にみられる生体の重要な防御システムを明らかにするために、下行性痛覚抑制系の1つであり、且つ、意識の調節にも重要な役割を果たすノルアドレナリン神経に着目した。光遺伝学的手法とin vivoパッチクランプ法などを組み合わせ、その抑制機構の詳細を明らかにする研究を遂行してきたが、今年度は慢性疼痛を発症するモデル動物を用いた解析を主に行い、以下のことが明らかとなった。触刺激や温度刺激により逃避行動を呈する神経障害性モデル動物を作製した。これらのモデルでは触刺激や温度刺激など非侵害性の刺激に対する逃避行動の閾値が正常に比べて低下する異痛症が観察された。このモデルに対するノルアドレナリン神経を介した効果に可塑的変化が見られ、特に痛みの抑制作用に変化が生じた。モデル動物では脊髄における非侵害性の刺激に対する活動電位の発火が異常に持続した。この持続性の応答に対し、ノルアドレナリンは抑制作用を示し、その鎮痛効果はα1やα2受容体を介し、β受容体は介さなかった。一方、正常ではα2受容体を介した抑制効果が高かった。行動薬理学的解析においてもモデル動物で同様にα1やα2受容体を介した抑制作用が観察された。これらの結果は、異痛症など非侵害性刺激に対する下行性抑制系に可塑的変化が生じることを示した。特にα1受容体を介した作用は青斑核ニューロンの賦活化に伴って脊髄GABAニューロンが賦活化されることから、異痛症などの慢性疼痛の鎮痛には下行性抑制系をα1受容体を介して増強することが重要であると示唆された。

意識と痛みの双方の調節に重要な役割を果たす青斑核に着目し、意識・覚醒レベルの脳機能と痛みの調節機構との中枢性の連関を明らかにする基盤研究を遂行することを研究目的とした。ウィルスベクターを用い、光遺伝学的(オプトジェネティック)に青斑核を選択的に賦活化し、in vivoパッチクランプ法などを用いて意識・覚醒や鎮痛の中枢機構を解析した。行動解析や組織化学的解析を併せて遂行し、関与する受容体や神経回路を同定する統合的研究を行った。一部研究計画を次年度に繰り越したものの、本研究遂行のための解析法・神経系の制御法を開発できたため、研究は概ね計画通りに遂行できた。研究計画が進展しているため、当初の目的・計画の通り研究を遂行する。28年度が最終年度であるため、記入しない。生理学研究計画が進展しているため、当初の目的・計画の通り研究を遂行する。大脳皮質の解析や神経回路の同定など平成27年度の研究計画の一部を次年度に行って更に研究を進展させるため、使用額を次年度に繰り越す必要がある。青斑核ニューロンの複雑な上行性投射の解析や更なる行動解析など当初予定していた当該年度の実験の一部を次年度に行うため、そのための使用額を次年度へ繰り越す必要がある。次年度行う研究に必要な謝金や物品の購入などに使用する。次年度行う実験に必要な謝金や物品の購入に使用する。
免疫細胞を標的とした細胞内代謝制御による１型糖尿病に対する新規予防的治療法の開発

1型糖尿病(T1D)は細胞性免疫異常を主体とした臓器特異的自己免疫疾患で、T細胞が主体となって膵β細胞傷害を引き起こしインスリン欠乏を来たし糖尿病発症に至る。その結果、T1D患者は一生インスリン治療を必要とするため発症予防は非常に重要であるが、発症予防の試みは基礎研究で得られた知見に基づき、自己抗原を用いたワクチン療法などが試みられてきたが成功には至っていない。本研究は、T1D発症に関わる免疫細胞の代謝状態に焦点をあて、免疫細胞の代謝状態とT1D発症との関連を検討し、免疫細胞の細胞内代謝を制御することで免疫細胞機能を制御し、T1Dに対する予防的治療法「免疫代謝療法」の開発を目指すものである。
転写因子TFIIFの伸長因子としての機能解析

1。TFIIF機能の解析(1)TFIIFサブユニットRAP30.74のバキュロウイルス発現系を用いて、昆虫細胞で同時に感染させることにより両サブユニットが等モル比で会合したIIFを作製した。一方、他の基本因子(ヒトTBP,IIB,IIE)のリコンビナント型、ラットIIH.ヒトRNAポリメラーゼIIを精製し、これらによるin vitro転写活性を再構成した。次に、アデノウイルス主要後期遺伝子の最小プロモーターDNAを用いて、"開始型"IIFモデルを作製した。同時にIIF単独"遊離型IIF"、IIF/PolII/DNA複合体"伸長型IIF"を含めてトリプシン消化によるIIF構造の解析を行った。RAP74は、N-末約20K,C-末15Kほどの球状ドメイン、その間のチャージに富む中央ドメインは高いトリプシン感受性を持つランダム構造をとり、3極(Tripartite)構造をもつことがわかった。RAP30は、74分解後に約14Kの断片に切断されIIF分子内に74に覆われた格好で配位することがわかった。開始型、伸長型RAP74の分解パターンは遊離型のものと大きな変化を認めず、特異的分解産物の出現も認めなかった。しかしながら、RAP30の分解は著明に阻害され、開始/伸長複合体ではRAP30はDNAと結合しトリプシンがさらに作用しにくい状態へ変化するものと考えられた。以上、RAP74の中央ランダム構造はIIF分子の外側に配位しているがこの領域の活性は不明である。ただ、ヒト、ハエ、Xenopus RAP74の間で保存されており何らかの機能を持つことが示唆される。また、今回同定できたC-末の球状構造ドメインの機能も不明なままである。(2)核抽出蛋白から、伸長型PolIIの単離を試みた。結果はまだ不十分であるが継続する。1。
アメリシウムの酸化と安定化の系統的研究と3価キュリウム等との相互分離への応用

水溶液中で3価が安定なアメリシウムイオンを酸化する事により原子価を変化させ、化学的性質の類似している3価キュリウムイオンや3価ランタノイドイオンと高選択的に分離する新しい分離法の開発を目指し、基礎データとなるアメリシウムの酸化還元反応の詳細を調べた。また、電解に用いた炭素電極が、電解処理を施すことにより特定の酸化状態のイオンに対して吸着能力を持つことを明らかにし、その吸着特性を調べた。本研究では溶液中で3価が安定なアメリシウムイオンを電解酸化する事により酸化状態を変化させ、3価キュリウムイオンや3価ランタノイドイオンと高選択的に分離する方法を開発するため、種々の溶液条件下でのアメリシウムイオンの酸化還元データを取得する。本年度はこの研究目的のために必要な電解-分光分析装置を次のとおり開発した。まず、高濃度のアメリシウムイオンを安全に取扱うために、既設のアクチノイド取扱い用グローブボックス内に、カラム電解セルを新たに設置した。同セルは、カラム内に充填した炭素繊維の電極の間隙に試料溶液を流しながら電解できるため迅速な全量電解が可能である。グローブボックス外にポテンショスタットなどの電気化学測定装置を設置し、電解システムを整えた。次に、電解調製した試料溶液内の目的イオンの酸化状態を調べるために、本補助金で新たに購入した分光用フローセルをカラム電極出口部分に接続した。分光測定のための光源部および分光器部をグローブボックス外に置き、光ファイバーを用いて試料溶液測定部とそれぞれ接続し、アメリシウム電解用カラム電極フロー電解・分光システムとした。不安定な電解生成物を迅速に分析するため、カラム電極の電極部の長さ、流液速度、分光用フローセルの光路長などを変化させ、全量電解や生成物の定量に必要な最低限のカラム長さと流量の相関を調べてカラム電極に改良を加え、より迅速な電解を可能とした。なお、本実験は、被ばく線量を低減するために、模擬試料としてネプツニウムを用いて行った。溶液中で3価が安定なアメリシウムイオンを電解酸化する事により酸化状態を変化させ、3価キュリウムイオンや3価ランタノイドイオンと高選択的に分離する方法を開発するため、種々の溶液条件下でのアメリシウムイオンの酸化還元データを取得するとともに、不安定な酸化状態を保ちながらイオンを分離する手法を開発した。1、過塩素酸あるいは硝酸溶液中の3価アメリシウムの電解酸化挙動をフロー電解-分光分析装置を用いて調べた。高酸濃度溶液中では3価アメリシウムは電極反応ではほとんど酸化されない、あるいは酸化されたイオンは非常に不安定なため、酸化されたイオンと安定な錯体を生成する配位子を共存させる必要がある。2、フロー電解に用いているグラッシーカーボン繊維を前処理することにより、アクチノイドイオンに対して吸着能を持たせることを可能とした。アクチノイドイオンの酸化状態ごとの吸着特性を明らかにし、3価アクチノイドイオンと6価イオンを分離できる条件を見出した。同法により、アメリシウムを電解酸化しながら電極への吸着作用を利用して3価アクチノイドおよびランタノイドと分離できる見通しを得た。また、同法を利用することにより、これまで分離回収が困難であった5価ネプツニウムイオンを3価に電解還元しながら電極に吸着させ高効率に分離できることを明らかにした。電極に吸着させたネプツニウムイオンは酸溶液中に簡単に回収可能である。この分離法は、特別な試薬を必要とせず廃棄物の発生量を低減できる、迅速な処理が可能など放射性廃液処理の新しい技術として利点が多い。水溶液中で3価が安定なアメリシウムイオンを酸化する事により原子価を変化させ、化学的性質の類似している3価キュリウムイオンや3価ランタノイドイオンと高選択的に分離する方法を開発することを目的に、種々の溶液条件下でのアメリシウムイオンの酸化還元データの取得を行った。電解酸化は、迅速かつ全電解が可能なカラム電極を用いて流液系で行い、電解直後の酸化状態を分光測定して確認した。炭酸系溶液のpHを変化させた溶液中でのAm(III)を電解したところ、Am(III)→(IV)の酸化波を観測した。この酸化反応の半波電位は+0.73V vsSSEであり、水溶液のpH(8.710.8)によらずほぼ一定であった。pH8.7の溶液で、充分な正電位を印加して電解すると、流出液中にはAm(III)は観測されず、同電位領域は電位窓外ではあるものの、ほぼ完全にAm(IV)を酸化調製できた。しかし、電解酸化して調製したAm(IV)は不安定であり、およそ1時間の静置によりAm(III)に完全に再還元された。この再還元速度は、pHが大きいほどより大きいことなどを明らかにした。一方、Am(IV)から(III)への還元挙動を調べるため、カラム電極を二段にして用いた。第一段カラム電極で電解酸化して調製したAm(IV)を、第二段カラム電極で電解還元したところ、+0.72VにAm(III)への還元波を観測した。

Am(III)/(IV)の酸化還元は電気化学的に可逆であった。水溶液中で4価と安定な錯体を形成するエチレンジアミン四酢酸,テトラメチルジグリコールアミドなどの種々の水溶性配位子を共存させて、Am(III)の電解酸化を試みたが、いずれも4価への酸化は観測されなかった。
多波長観測による銀河の進化と星形成の歴史の研究

今年度の研究は基本的に、代表的なスターバースト銀河であるM82のX線による観測的研究を、総まとめする形で進められた。得られた新しい知見は、以下のようにまとめられる。XMM-Newton衛星RGS装置を用いた高分散スペクトルにより、マグネシウムおよびシリコンのイオンが荷電交換する際のライン放射を発見した。モンテカルロ法を用いた改良F検定により、どちらのラインも、99.9%以上の統計的有意性をもつことが証明できた。M82のX線スペクトルに、異なる視線速度をもつ異なるプラズマ放射成分を確認した。波長6-18Aの範囲の輝線群に限って言えば、単一の視線速度をもつ、多温度成分で再現できるが、より長波長の輝線はそうではない。たとえば19AにあるOVIII輝線は2成分に分裂しており、一方は6-18Aに見られる輝線群と同様な視線速度をもち、他方は青方変位を示す。21-22AにあるOVIIの三重項は、6-18Aの輝線群と同じ視線速度を持つものの、強度比は、荷電交換の寄与を考えないと説明できない。M82銀河の中心部において、X線の吸収体の空間分布を、一酸化炭素ラインを放射する低温ガスの分布と詳しく比較したところ、ほとんど相関がないことを発見した。よって両者は、異なる空間部位での現象に対応しているようである。京都大学の鶴助教授らと協力し、「すざく」衛星のデータを用い、M82銀河の研究をさらに推進した。結果は、2006年12月に京都で開催された、「すざく」国際会議で発表した。星が生まれ、進化し、超新星として最期を迎えるというライフサイクルは、個々の銀河の性質や進化を決める要因であるとともに、宇宙で元素合成が進んできた歴史の鍵を握る、ひじょうに重要な現象でもある。なかでもスターバースト銀河と呼ばれる一群の銀河では、爆発的な星形成が起きるとともに、それに続いて超新星爆発が頻発しており、元素合成の現場として重要な役割をもつと考えられている。P.Ranalli博士は本国イタリアでの研究経験をもとに、代表的なスターバースト銀河であるM82のX線観測データを用い、銀河から吹き出す高温ガスの元素組成を詳しく解析した。その結果、酸素、ネオン、マグネシウムなど、重力崩壊型超新星で合成される元素が豊富に含まれることを示し、超新星爆発の連鎖の結果として、大量の高温ガスが作られ、銀河から吹き出していることを明らかにした。これらの結果は数回の国際研究集会において、同博士により口頭発表されている。さらに同博士は、可視光や紫外線の画像を用いた多波長観測により、M82銀河の内部におけるガスやダストの分布を定量化して、M82自身のガスによるX線の吸収を補正することに成功した。いっぽう我が国では2005年7月、宇宙X線の観測を目的とした科学衛星「すざく」が打ち上げられ、M82を含むスターバースト銀河のX線観測が進んでいる。Ranalli博士はその衛星チームに固有メンバーとして参加し、理研・宇宙放射線研究室において他のメンバーと協力し、「すざく」のデータ解析の準備を整えつつある。
発展途上地域における困難な状況にある子どもの教育に関する国際比較フィールド研究

本研究では、アフリカ・中近東・アジアの発展途上国における、困難な状況にある子どもの教育について、それを支援する学校、教師の実践事例を個別に調べ、多面的に検討した。とくに困難な状況にある子どもの教育のリアリティを当事者である生徒、教師、保護者の視点から捉えなおした。その結果は、脆弱というよりは、外部からの支援に依存するのではなく、主体的に行動する人々の存在が明らかになった。研究成果は、(1)難民の子どもの教育、(2)障害のある子どもの教育、(3)危険にさらされる子どもの教育、(4)貧困家庭の子どもの教育に分類し提示した。本研究の対象である「困難な状況にある子ども(vulnerable children)」とは、障害児や労働をしている子ども、ストリートチルドレン、遊牧民の子ども、難民の子ども、孤児、言語的・民族的あるいは文化的マイノリティの子ども、ならびにその他の不利な状況にある子どもを想定している。この背景には、国連「ミレニアム開発目標」などにおいて、2015年を初等教育完全普及の目標達成年として、このような子どもの就学支援が大きな課題になっていることがある。本研究の目的は、アフリカ4か国、中近東2か国、アジア3か国を対象とし、このような子どもを支援する学校(教師)の実践事例を個別に調べ、そのような子どもが生まれ、就学が阻害される要因について、その社会的背景や構造と共に明らかにすることである。不就学の原因を探求するのではなく、学校が果たしている子どもを保護する機能に注目することに特徴がある。そして最後に、このような子どもへの就学を通した生活改善モデルを探索する。今年度(初年度)は準備段階にあたり、まず困難な状況にある子どもと教育に関する学術研究および援助機関が行う調査研究の双方の文献をレビューした。次に、比較教育学会(6月)において主要研究分担者および連携研究者・研究協力者の参加を得て、分析の要素となる情報を共有し、相互に議論を深めた。その後、現地調査を研究環境が比較的整っている6か国(ケニア、マラウイ、シリア/トルコ、アフガニスタン/イラン、ラオス、モンゴル)で実施し、研究の基本枠組み作りの基礎となるデータの収集、整理を行った。総括として、国際開発学会(11月)において本研究テーマに特化した企画セッションを組織し、他の研究者との交流、意見交換を行った。本研究の対象は、障害児や労働をしている子ども、ストリートチルドレン、遊牧民の子ども、難民の子ども、孤児、言語的・民族的あるいは文化的マイノリティの子ども、ならびにその他の不利な状況にある子どもである。この背景には、国連「ミレニアム開発目標(2000年)」を引き継ぐ「持続可能な開発目標(2015年)」において、2030年を目標年として初等教育・中等教育の完全普及を達成するため、このような子どもの就学が大きな課題になっていることがある。本研究の目的は、アフリカ4か国、中近東2か国、アジア3か国を対象とし、このような子どもを支援する学校(教員)の実践事例を個別に調べ、そのような子どもが生まれ、就学が阻害される要因について、その社会的背景や構造と共に明らかにすることである。今年度(第2年次)は、前年度の調査結果とその分析をもとに継続調査を行うと共に、9カ国で行う比較研究の枠組みの構築を試みた。継続的に8か国でフィールド調査を行い、海外研究協力者も含め議論を深めるとともに、日本比較教育学会(6月)および国際開発学会(11月)では企画セッションおよびラウンドテーブルをそれぞれ組み、他の研究者とも率直な意見交換を行った。困難な状況にある人々であるが、自ら学校を設立し、運営するケースがどの国においても見られ、次のような特徴が明らかになった。1個人の意思からはじまる学校の設立、2最貧困層に配慮した学校運営、3学校を結節点とした貧困層にある人々の支えあい、4教員の勤労意欲を高める子どもの教育に対する使命感、5就学する子どものコミュニティを変革する意識の高さ。このような結果は、困難な状況にある人々が能動的に学校を設立、自立的に運営し、子どもたちを自ら保護、育成していること示している。本格的なフィールド調査をほぼ計画通りに実施し、それと並行して研究成果の発表を行い、次年度の調査に対してもフィードバックを行うことができた。本研究の目的は、アフリカ、中近東、アジアの約10か国を対象として、困難な状況にある子どもの教育の実態、およびこのような子どもを支援する学校や教師、その他の組織による実践事例を個別に調べ、そのような子どもが生まれ、就学が阻害、あるいは質の低い教育を受けざるを得ない要因について、その社会的背景や構造と共に明らかにすることである。「困難な状況にある子ども」として本研究で注目するのは、障害児、難民の子ども、遺児、少数民族、ならびにその他の不利な状況にある子どもである。不就学の要因を探求するだけではなく、学校が果たしている知識やスキルを習得する役割に加え、子どもを保護する機能に着目することに特徴がある。現地調査の成果および個別の研究発表を踏まえ、国際開発学会大会(2016年11月)の企画セッションにおいて「最も脆弱な子どもの教育」をテーマとして、ケニア(難民としてキャンプで生活する子ども、低所得地域に暮らす障害のある子ども)およびインド(人身売買に陥る茶園労働者の子ども)の3つの事例を取り上げた。また、このような独立性の高い研究を比較することができるのか、比較する価値があるのか、比較することで何が明らかになるのか、そのような事象についてもあらためて検討した。

なかでもケニア北西部のカクマ難民キャンプで行った調査では、キャンプ全体の就学の実態を把握し、初等・中等学校で事例を調査し、難民としての生活の中で就学することの意味を多様な視点から探索した。本研究で明らかにできたことは、教育への関心が難民を生み出す一因であること、大規模クラスや教材の不足など厳しい学習環境の中でも学業成績は比較的良いこと、男女格差など教育の課題は母国の文化的慣習と切り離せないことなどである。このような結果は、これまでのUNHCRやNGOによる調査とは、かなりニュアンスの異なるものである。当初計画の対象国においてフィールド調査を実施すると共に、研究成果の発表(本研究課題に特化した企画セッションを含む)を国内外で行い、次年度(最終年度)の調査、論文執筆に向けた体制強化をすることができた。本研究の対象である「困難な状況にある子ども」とは、障害児や労働をしている子ども、難民の子ども、遺児、言語的・民族的なマイノリティの子ども、ならびにその他の不利な状況にある子どもである。この背景には、国連「ミレニアム開発目標(MDGs)」などにおいて、2015年を初等教育普遍化の目標達成年として、このような子どもの就学が大きな課題になっていたことがある。本研究の目的は、アフリカ4か国、中近東2か国、アジア3か国を主な対象として、このような子どもを支援する学校、教師の実践事例を個別に調べ、そのような子どもが生まれ、就学が阻害される要因について、その社会的背景や構造と共に明らかにすることである。単に不就学の原因を探求するのではなく、学校が果たしている子どもを保護する機能に注目することに特徴がある。本年度は、最終年度にあたり、これまで3年間にわたる調査の成果を踏まえ、あらたな研究視点として有望な対象国であるウガンダ(難民)およびマダガスカル(農民)での調査を行った。そして、当初の目標である「国際比較フィールド研究」の有効性を検討し、成果となるデータを整理した。これらの作業と並行し、国内外の学会で成果の発表を個別あるいはグループで行った。なお、全体の研究成果は『発展途上国の困難な状況にある子どもの教育』(澤村信英編、明石書店)として近刊の予定である。16章4部構成で、第1部「難民の子どもの教育」、第2部「障害のある子どもの教育」、第3部「危険にさらされている子どもの教育」、第4部「貧困家庭の子どもの教育」、そして終章「困難な状況にある子どもの教育ー事例研究の比較から見えるもの」になる見込みである。本研究では、アフリカ・中近東・アジアの発展途上国における、困難な状況にある子どもの教育について、それを支援する学校、教師の実践事例を個別に調べ、多面的に検討した。とくに困難な状況にある子どもの教育のリアリティを当事者である生徒、教師、保護者の視点から捉えなおした。その結果は、脆弱というよりは、外部からの支援に依存するのではなく、主体的に行動する人々の存在が明らかになった。研究成果は、(1)難民の子どもの教育、(2)障害のある子どもの教育、(3)危険にさらされる子どもの教育、(4)貧困家庭の子どもの教育に分類し提示した。フィールド調査及び初期的な研究成果発表をほぼ計画どおり行うことができた。
低温フォトニックアシスト常伝導空洞による高電界・高Qを兼ね備えた新領域電子加速管

本研究の加速管構造としては、誘電体と真空部が周期的に並ぶ2次元フォトニック構造で高周波電力の大部分を内部に閉じ込め、最外殻部に位置する常伝導壁での電界強度を下げ、高周波損失を低減化させるフォトニックアシスト型とする。加速管内部が誘電体のみで構成されているため、加速管の放電限界は、誘電体の耐電圧で決まる。一般的に、誘電体の耐電圧は、金属の約数十倍高いため、原理的には加速電界が100MV/mを超える超高電界加速が可能であると考えられる。既に様々な高純度セラミックスの材料測定を行い、100万以上のQ値が得られている。また単層のフォトニックアシスト型空洞の低電力試験で既に常伝導では到達不可能な室温で10万程度のQ値が得られている。従って、本研究期間内に明らかにする課題は、これらの空洞の高電界試験を行い、超高電界の加速空洞を実現する。昨年度は、高電界試験の結果からセラミックの放電箇所や改善点が判明し、2次電子放出を抑制するためのコーティングを行った空洞の高電界試験を行い、従来より高い電界が得られる事が確認できた。さらに誘電体構造に関しても量産型の新たな構造の最適化のための設計・製作を行い、冷却効率や真空のコンダクタンスを遥かに改善できる新しい構造が決定した。また2次電子放出係数の測定等を行い、熱処理やコーティングにより2次電子放出係数の違いを評価した。また冷凍機を用いて誘電体空洞を冷却するためのコンポーネントの製作等を行った。5セルでの高電界試験を行っており、放電箇所などの特定から、コーティングを行い従来より高い電界が得られるようになった。また構造に関しても冷却や真空排気、量産性等を考慮した新しい空洞の設計が完了した。これらから計画通りに研究は進展している。今年度はコーティングや熱処理方法等の試験を行い。目標の電界を得るための実証実験を進める。また誘電体材料の2次電子放出の評価を行うと共に、誘電体の放電特性を測定するための専用の空洞を製作し、これを用いて放電特性の評価を行う。さらに新たに設計した冷却性能や真空排気、量産性を考慮した誘電体構造に関しても製作を行う。以上に加えて、引き続きセラミック自体の高純度化・高品質化の研究も行う。セラミックでの誘電損失は、セラミック焼結時に添加する焼結補助剤などの不純物やセラミック内の気孔、微小な欠陥などの場所で起こるものが支配的である。そのため、セラミック自体の高純度化・高品質化により室温でさらに高いシャントインピーダンスの加速空洞が実現できると期待される。本研究の目的は、現在の常伝導・超伝導のどちらの加速器技術でも到達困難なエネルギーフロンティアの高エネルギー加速器の小型化を目指して、1超伝導加速空洞と代替可能な非常に高いQ値(>10^6)と2常伝導加速空洞を越える超高電界(100MV/m)の双方を自手源する、今までにない、常温または液体窒素温度で動作可能な誘電体フォトニック構造を用いた加速空洞の原理実証を目的としている。本研究の加速管構造としては、誘電体と真空部が周期的に並ぶ2次元フォトニック構造数層で高周波電力の大部分を内部に閉じ込め、最外殻部に位置する常伝導壁での電界強度を下げ、高周波損失を低減化させるフォトニックアシスト型とする。研究実績として、5セルの誘電体フォトニックアシスト空洞の高電界試験を行っているが、現在高電界試験を行っている真空チャンバーは真空度が十分でない事による、放電による電界の到達限界があった。昨年度この真空チャンバーにイオンポンプを増設し、ベーキングを行って真空度を良くした状態で高電界試験を行っている。さらにこの真空チャンバーではOリングを用いておりベーキング温度が上げられないため、オールメタルガスケットの真空チャンバーを製造した。以上のような加速空洞のR&Dとあわせてセラミック自体の高純度化・高品質化の研究も行ってきている。一般的に、セラミックでの誘電損失は、セラミック焼結時に添加する焼結補助剤などの不純物やセラミック内部の気孔、微小な欠陥などの場所で起こるものが支配的である。そのため、セラミック自体の高純度化・高品質化の結果によっては室温でさらに高いシャントインピーダンスの加速空洞が実現できる可能性もある。このようなセラミックの高純度化・高品質化に向けた、焼結試験を行った。本研究の目的は、現在の常伝導・超伝導のどちらの加速器技術でも到達困難なエネルギーフロンティアの高エネルギー加速器の小型化を目指して、1超伝導加速空洞と代替可能な非常に高いQ値(>10^6)や高いシャントインピーダンス(>1GΩ/m)と2常伝導加速空洞を越える超高電界(100MV/m)の双方を自手源する、今までにない、常温または液体窒素温度で動作可能な誘電体フォトニック構造を用いた加速空洞の原理実証を目的としている。高いQ値やシャントインピーダンスを得るのに必要なのは最適な誘電体材料の開発であり、誘電体材料の材料評価を行ってきている。さらに高電界到達に必要な、真空チャンバーへのイオンポンプの増設等が完了し、またオールメタルの真空チャンバーの製造も完了した。