hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
MHDダイナモによる双極子磁場の道転

回転球殻中の磁気流体(MHD流体)の熱対流運動によるMHDダイナモを計算機シミュレーションにより研究した。MHDダイナモ過程により生成された双極子磁場が突然逆転する現象の再現とその機構の解明が本研究課題の目標であった。シミュレーションモデルは以下の通りである。半径の異なる二つの球面に挟まれた球殻状の容器を考え、その中にMHD流体が閉じ込められているものとする。内側の球面は高温、外側の球面は低温にそれぞれ一定の温度に保たれており、球の中心方向に向かう重力が存在する。球殻全体は一定の角速度で回転している。この様な回転球殻容器内部のMHD流体の熱対流運動の時間発展を解くと、あるパラメータのもとでは、MHDダイナモ作用により、双極子磁場が自発的に生成されることがこれまでの我々の研究で明らかになっていた。本年度はこのシミュレーションモデルの元でさらに広範なパラメータランを行い、生成された双極子磁場が突然逆転するパラメータを発見した。逆転時の磁場エネルギーの変化を調べたところ、双極子磁場が逆転する時に磁場のエネルギーレベルが突然変化することが判明した。さらに時間発展を進めると、磁場のエネルギーには高い状態と低い状態の二つがあり、その二つのレベルを予想出来ないタイミングで突然遷移することが分かった。興味深いことに双極子の逆転が起きていない時のエネルギーレベルの遷移では八重極成分の逆転が起きていることが観測された。磁場のエネルギーレベルが二つあるという事実と、その間を遷移する瞬間に双極子成分か、八重極成分が逆転するという現象を見つけたのが今年度、本研究により明らかにされた最も重要な点である。電気伝導性の流体、即ち磁気流体(MHD流体)が流れることににより自分自身で磁場を作り出す現象をMHDダイナモと呼ぶ。MHDダイナモは地球などの惑星や、太陽の磁場の起源と考えられている。特に興味深いのは地球の双極子磁場である。地質学的データからその双極子モーメントの南北の極性が平均して数十万年に一度逆転していることが判明しているからである。本研究の目的は、この双極子磁場逆転の物理機構を計算シミュレーションの手法で明らかにすることである。用いる数値モデルは次の通りである。回転する二つの球面に挟まれた球殻状容器を考え、この中にMHD流体が閉じ込められているものとする。内側の球面は高温、外側の球面は低温にそれぞれ保たれている。球の中心方向には重力が働いているため、このMHD流体は熱対流運動をおこす。この系の時間発展を、数値シミュレーションで追跡する。その結果、MHDダイナモの効果により、強い双極子磁場が自発的に生成、維持されることが分かった。そして、予想通り、あるパラメータの元で、この双極子磁場が突然逆転する現象を観測した。そのふるまいは地球磁場で観測されているものと同様に、長い時間、双極子モーメントが安定に連続した後、突然そのモーメントが逆転するというものである。このシミュレーションデータを詳細に解析したところ、逆転時には北半球と南半球にそれぞれ一つづつある磁場のフラックスがお互いに近づき合い、赤道面で融合することが分かった。そしてこれらのフラックスがお互いにキャンセルした後、新しいフラックス対が現れる。これらのフラックスの磁場は始めにあったもの逆の向きを持つため、双極子モーメントが逆転することになる。このように磁場フラックス対の融合で双極子磁場の逆転が理解できることが分かったことが、本年度の研究の最大の成果である。
顔と身体表現の文化フィールドワーク研究

本研究班は、人類学的フィールドワークを含むフィールドサイエンスの研究手法を駆使し、顔と身体表現について、現場の文脈に即した調査研究を行う。顔や関係する身体表現に関して、イスラーム圏を含む東南アジア域内における異なる文化・社会的文脈に応じた比較研究を遂行することを目的としている。平成30年度では、前年度に引き続き、顔を含む各種の身体的表現、衣服、装飾、仮面、ヴェール・スカーフなど顔と身体表現に関わる項目に関し、東南アジア各地の文化ごとの差異と共通性を析出するための基礎的な実地調査に基づく研究を実施した。具体的には、床呂郁哉は東南アジア島嶼部における顔と装飾文化の関わりや顔の表出に関してキリスト教徒とムスリムの両文化圏での比較調査を実施した。吉田ゆか子は、インドネシアのバリ島を中心とする仮面芸能についての現地調査から、バリの身体表現における顔の役割やその文化的文脈に関して研究を実施した。塩谷ももは、インドネシアのジャワ島など東南アジアのイスラーム圏における女性イスラーム教徒のヴェールやスカーフ等の着用をめぐる顔や身体の表出と隠蔽に関しフィールドワーク研究を行った。また西井も担当地域であるタイにおける政治的暴力の現場における顔・身体表象に関する研究を行った。またこのようなメンバーによる個別の調査研究に加え、班全体での成果共有と本領域の他班との連携も兼ねて国内でのシンポジウムと領域会議を実施した。特に平成30年にAA研で実施したシンポジウムでは領域全体のテーマでもあるトランスカルチャー状況をめぐって特別セッションが組まれ基づき集中的な討議を実施するなど、本領域の他の計画班との有機的な連携活動にも取り組んだ。おおむね順調に推移している。本研究班は、人類学的フィールドワークを含むフィールドサイエンスの研究手法を駆使し、顔や関係する身体表現に関して、イスラーム圏を含む東南アジア域内における異なる文化・社会的文脈に応じた比較研究を遂行することを目的としている。この目的のため分担者各自がそれぞれの対象国・地域等で分担役割に沿った調査研究を既に実施していることに加えて、その研究成果の班内、そして他班や海外研究者との共有や比較検討などに関しても国内でのシンポジウム、領域会議等を通じて実施することができている。とくに計画班A01-P02とは各種の研究会合、ワークショップ等に互いに人員を参加させて研究交流と成果の共有を図ることができた。また本計画班では平成30年11月に東京外国語大学で実施したシンポジウムにおいて、とくに「トランスカルチャー状況」の定義を含む文化の概念などを中心テーマとする特別セッションを設けるなどの方策を通じて領域全体の研究枠組みにも寄与することができた。3年目に当たる平成31年度には、前年までと同様に分担者・連携研究者による対象各国における臨地調査を継続することに加えて、調査成果の中間取り纏めのために、本研究の主題に関係する外国人研究者を招聘した国際シンポジウムを実施し、成果論集のための準備作業に着手する。臨地調査に関しては、床呂はフィリピンなどにおけるムスリム・コミュニティにおける顔身体の表象と意味づけ等に関して、域内におけるキリスト教徒との比較調査を実施する。塩谷はインドネシア・ジャカルタ特別州において調査を実施する。インドネシア国立図書館において、歴史的な文脈を調べるため、服飾に関する文献調査を行なう。同時に、デザイナーなど、作り手と販売者に焦点をあてた調査も実施する。また、ムスリム・ファッションの販売促進フェア、ファッションショーなどもあわせて調査する。西井は前年に続きタイの北部のイスラーム復興運動がさかんな地域において、前年度と同じく夏期休暇中に調査を行う。吉田はバリ島における仮面芸能に関する参与観察調査を実施し、仮面装着によって顔が隠れ、また新たな顔を獲得する演者の経験の特徴について明らかにする。また、バリ・ヒンドゥ教の教義における顔の位置づけを明らかにするため、演者や観客仮面職人などに加えて、僧侶や現地研究者のもとも訪れることを検討している。初年度にあたる平成29年度では、顔を含む各種の身体的表現、衣服、装飾、仮面、ヴェール・スカーフなど顔と身体表現に関わる項目に関し、東南アジア各地の文化ごとの差異と共通性を析出するための基礎的な実地調査に基づく研究を実施した。具体的には、床呂郁哉はフィリピンにおける顔と装飾文化の関わりや顔の表出に関してキリスト教徒とムスリムの両文化圏での比較調査を実施した。西井凉子はタイにおいて、ムスリムと仏教徒の両コミュニティにおける顔や髪の毛の隠蔽と顕示をめぐる民族誌的な実証研究を実施した。またメンバーによる個別の調査研究に加え、班全体での成果共有と本領域の他班との連携も兼ねて国内でのシンポジウムと領域会議を実施したほか、海外でもインドネシア人研究者も交えた国際ワークショップを平成30年3月にバリ島にて実施した。研究実績の概要でも述べた通り、本研究班は、人類学的フィールドワークを含むフィールドサイエンスの研究手法を駆使し、顔と身体表現について、現場の文脈に即した調査研究を行う。

顔や関係する身体表現に関して、イスラーム圏を含む東南アジア域内における異なる文化・社会的文脈に応じた比較研究を遂行することを目的としているが、その目的のため分担者各自がそれぞれの対象国・地域等で分担役割に沿った調査研究を既に実施していることに加えて、その研究成果の班内、そして他班や海外研究者との共有や比較検討などに関しても国際ワークショップ(インドネシア・バリ島)や国内でのシンポジウム、領域会議等を通じて実施することができたため。本研究班は、人類学的フィールドワークを含むフィールドサイエンスの研究手法を駆使し、顔と身体表現について、現場の文脈に即した調査研究を行う。顔や関係する身体表現に関して、イスラーム圏を含む東南アジア域内における異なる文化・社会的文脈に応じた比較研究を遂行することを目的としている。平成30年度では、前年度に引き続き、顔を含む各種の身体的表現、衣服、装飾、仮面、ヴェール・スカーフなど顔と身体表現に関わる項目に関し、東南アジア各地の文化ごとの差異と共通性を析出するための基礎的な実地調査に基づく研究を実施した。具体的には、床呂郁哉は東南アジア島嶼部における顔と装飾文化の関わりや顔の表出に関してキリスト教徒とムスリムの両文化圏での比較調査を実施した。吉田ゆか子は、インドネシアのバリ島を中心とする仮面芸能についての現地調査から、バリの身体表現における顔の役割やその文化的文脈に関して研究を実施した。塩谷ももは、インドネシアのジャワ島など東南アジアのイスラーム圏における女性イスラーム教徒のヴェールやスカーフ等の着用をめぐる顔や身体の表出と隠蔽に関しフィールドワーク研究を行った。また西井も担当地域であるタイにおける政治的暴力の現場における顔・身体表象に関する研究を行った。またこのようなメンバーによる個別の調査研究に加え、班全体での成果共有と本領域の他班との連携も兼ねて国内でのシンポジウムと領域会議を実施した。特に平成30年にAA研で実施したシンポジウムでは領域全体のテーマでもあるトランスカルチャー状況をめぐって特別セッションが組まれ基づき集中的な討議を実施するなど、本領域の他の計画班との有機的な連携活動にも取り組んだ。おおむね順調に推移している。本研究班は、人類学的フィールドワークを含むフィールドサイエンスの研究手法を駆使し、顔や関係する身体表現に関して、イスラーム圏を含む東南アジア域内における異なる文化・社会的文脈に応じた比較研究を遂行することを目的としている。この目的のため分担者各自がそれぞれの対象国・地域等で分担役割に沿った調査研究を既に実施していることに加えて、その研究成果の班内、そして他班や海外研究者との共有や比較検討などに関しても国内でのシンポジウム、領域会議等を通じて実施することができている。とくに計画班A01-P02とは各種の研究会合、ワークショップ等に互いに人員を参加させて研究交流と成果の共有を図ることができた。
港湾エリアにおける海洋ユビキタスセンサネットワーク

本研究は港湾エリアとして沿岸浅海域海上において、高精度位置情報をベースに、水中海底のセンサノードを含む海洋センサネットワークに関する課題研究である。先行技術・研究など調査の結果、研究2年目より当初対象とした陸上港湾エリアを含むユビキタス環境から研究実績の少ない海上分野へ研究対象をシフトした。主な成果は以下の通りである。特に海洋において実現可能な高精度GPSを使用したセンサネットワーク研究に重点が置かれている。1.広域ユビキタス無線ネットワークノード密度が疎であるがノード間距離が要求される海上で、微弱無線によるネットワークの長距離化を研究しGPS同期方式や高性能クリスタルフィルタ狭帯域SS方式により300m程度の通信を可能にした。2.市販の小形1周波GPS/アンテナによる高精度測位海面近くにおいて市販の1周波形GPSによるRTK GPS(リアルタイムcmレベルの搬送波測位方式)の可能性を実験評価した。1秒シングルエポック・キネマティックGPS方式で3040%の測位成功率を得た。3.浅海における超音波通信の実用化研究水中における超音波を用いたセンサネットワークを構成するためにブイを設計製作し、水深2m程度の浅海域で送受波実験を行った。フェージングの影響を排除するためにFSK方式を採用している。浅海域での通信は環境の変化が大きいために、適応等価器として判定帰還等価器(DFE)を用いた。4.海底センサ位置特定浅海におけるセンサ・カプセルカプセル沈下時のMEMSによる自律航法を検討した(未完了)。初年度は,全体のアーキテクチャを設計する上で重要な要求要件の調査を行うとともに,これまで各研究分担者が行ってきた要素技術の研究開発を進めた.要求要件の調査においては,大手海運会社,漁業関係者,あるいはセキュリティ関連会社等を招いて小規模なワークショップを開催し,各業界のニーズ調査および各研究分担者が持つシーズに関する情報提供を行った.海運会社からのインタビューでは,コンテナヤードにおける電子タグの長距離化,コンテナ位置の特定,密入国者の検知などが具体的な要求として明らかとなった.また,港に停泊中の客船への乗船管理などでもIT技術の導入が強く要求されていることが分かった.漁業関係者からのインタビューでは,従事者の高齢化に起因する安全・安心への対策,センサネットワークによる養殖の支援,あるいは船舶からの廃油による沿岸の汚染検出や騒音検出などが具体的なアプリケーションとして要求されていることが分かった.また,沿岸漁業者の船陸間無線回線については,現在は殆どの場合で携帯電話を利用していることも明らかとなり,携帯電話技術と現在の漁業無線VHF,センサネットワーク等との連携も新たなアプリケーションを切り開くテーマの候補として挙げられた.一方,個々の技術開発においては,本テーマに広く応用できると考えているスペクトル拡散技術を用いた微弱無線の長距離化,分散型ローカライゼーション技術,あるいはセンサノードのバッテリレス化などについて重点的に進めた.次年度は,これらの研究成果を基に,アーキテクチャ設計を引き続き進めるとともに,アプリケーションのターゲットを明確化しつつ,GPS/GNSSの統合化,タグを利用したシームレス位置特定技術,省電力形微弱無線の長距離化,高性能短距離水中通信・センサネットワーク,タグ長距離化,密漁・密入国検知センサ,水中環境計測小形センサなどの技術について順次検討を行っていきたいと考えている.初年度行った利用者および関係者による市場・技術の要求要件の調査では、現在の陸上における先端的ユビキタスセンサネットワークよりはむしろ現実的な要求が大勢を占めた。特にICタグ関連の要求が多く聞かれた。ICタグあるいはRFIDについては総務省、国土交通省などの関連研究機関やメーカなどがすでに大規模な検証実験などを進めている。またこれらの技術が本研究分野にも多く利用できることが明らかになった。研究2年目に当たる18年度は、以上の状況を踏まえ、港湾域においても特に海上域のセンサネットワークの調査・研究を中心に進めた。未だ本格的な検証実験には至っていないが、ネットワークコアシステムの要素技術として、水中音波通信技術を中心に海上の測位と海底のセンシングを検討し、海面下センサや海上構造物(ブイ)などの調査研究を進めた。

また、これに関連する複合センシング技術として、地域環境保護のための海岸域の海底温度・酸素量モニタリングおよび海岸域のセキュリティ用途などに、高精度位置情報をもとにGPS利用の音波通信性能向上の研究を進めている。環境適応型無線ネットワークとしてはアドホック形無線ネットワークが検討されたが、本文冒頭に述べた要求からはネットワーク回線の長距離化が優先されると判断し、平成18年度は長距離形ZigBeeの基本的調査や微弱無線長距離化の研究などを実施した(継続中)今後は無線LAN、無線PANなどを使用した実用的なネットワークの提案が課題となっている。加えて、実用上本研究に関係する技術であり電波法改正により利用が可能となった433MHz帯アクティブICタグシステムについても調査を開始した。浅海におけるセンサネットワークアーキテクチャの検討を行い、海上の無線ノードおよび海底のセンサノードの高精度位置取得方式およびこの高精度位置を前提とした海中超音波通信方式を研究した。具体的には以下の要素技術に関する研究を実施した。(1)沿岸域海上におけるGNSS位置情報を有するノードの実装高精度位置情報を有するセンサノード実現の鍵となる小形・低価格1周波GPS受信機によるキネマティック(RTK)測位のために、市販の小型アンテナの性能検証と市販の1周波形GPSを用いた搬送波初期位相アンビギュイティ解決性能検証および改良を行った。初期位相決定率は3040%に達し、市販低価格GPS受信機によるセンチメートルレベルの測位実現の見通しを得た。(2)海底センサ位置推定超音波による海底物位置特定に代わり、海面のRTK GPSとMEMS方位・加速度センサなどを使用し、センサ投下時の短時間慣性航法による浅海センサ位置決定方式を検討した。(3)海上ノード間無線回線の長距離化高性能化ノード間の無線回線用に微弱無線の長距離化を検討した。まずスペクトラム拡散方式を採用し干渉に対する評価実験を実施した。次にGPS時刻同期信号に同期した搬送波を用いた高性能通信方式を検討し回路設計を行った。(4)浅海における超音波通信の実用化研究水中における超音波を用いたセンサネットワークを構成するためにブイを設計製作し、水深2m程度の浅海域で送受波実験を行った。フェージングの影響を排除するためにFSK方式を採用している。浅海域での通信は環境の変化が大きいために、適応等価器として判定帰還等価器を用いたが、サンプル値では期待した改善性能を得ることが出来なかった。また、海底にセンサが固定されているアプリケーションを想定し、海底のCMOSカメラデータを海上のノードに送出する超音波通信の検討も行った。
新規なマウス瀘胞樹状細胞株を用いる胚中心B細胞選択機構の解明

胚中心において,B細胞は免疫複合体を保持している濾胞樹状細胞とIL-21を産生する濾胞ヘルパーT細胞(Tfh)によるクローン選択を受ける。細胞レベルでこの選択機構を解析するため,我々は濾胞樹状細胞株,FL-YBを利用し,in vitroにおいて胚中心B細胞を解析することが出来る培養系を構築した。FL-YBは,BAFF依存的にマウスB細胞の生存を促進する。興味深いことに,我々は,主にTfhから産生され,単独ではB細胞に対し生存促進効果を示すIL-21が,FL-YBとの共培養時には,逆に急速なB細胞死を誘導することを見いだした。このIL-21依存的なB細胞死は,FL-YBから産生される低分子の可溶性因子に依存しており,この可溶性因子がプロスタグランジンE2(PGE2)であること同定した。さらに,IL-21/ PGE2によりB細胞を刺激すると,転写因子Foxo1とその下流に存在する,アポトーシス促進因子の一つとして知られているBimの発現が上昇することを発見した。また,IL-21/ PGE2によるB細胞死には,PGE2受容体のなかでも,EP4が重要であった。これは,PGE2がB細胞に対し,IL-21の作用を反転させる内因性のケミカルメディエーターであることを示す。さらに,IL-21/ PGE2によるB細胞死は,抗CD40抗体の刺激により救済された。また,IL-21受容体欠損マウスにおいて,免疫後,胚中心内のcaspase3陽性B細胞の頻度は優位に減少しており,これと一致して,抗体の親和性成熟も抑制されていた。以上の結果は,IL-21/ PGE2誘導性のB細胞死が,胚中心内のB細胞選択において重要な役割をもつことを示す。本研究では,濾胞樹状細胞により分泌されるプロスタグランジンE2(PGE2)とIL-21による胚中心B細胞の新規な負の選択機構について明らかとしてきた。本年度は,PGE2/IL-21による胚中心B細胞分化段階出による感受性の違いを明らかとする事を目的とした。1.まず,活性化B細胞と胚中心B細胞のIL-21/PGE2に対する感受性を評価した結果,胚中心B細胞において,IL-21/PGE2によるアポトーシス細胞の割合が増加していた。これは,胚中心におけるB細胞アポトーシスへのIL-21/PGE2の関与を示唆する。しかし,胚中心B細胞は分画後すぐにアポトーシスが誘導される事から,詳細な解析が困難であったため,次に,胚中心B細胞株を用いた。2.セントロブラスト様細胞株とセントロサイト様細胞株を用い,IL-21/PGE2に対する感受性を比較した。その結果,胚中心において実際にクローン選択が起るセントロサイト様細胞株において,IL-21/PGE2に対する増殖抑制及び,アポトーシス誘導が認められた。一方で,セントロブラスト様細胞株においては,IL-21/PGE2による影響は見られなかった。以上の結果は,胚中心におけるクローン選択において,IL-21/PGE2の刺激が重要な役割を持つ事を示唆する。さらに,濾胞樹状細胞の生理的役割を解析する過程で,濾胞樹状細胞が,脾臓に存在するリンパ球系以外の細胞集団から,新規なミエロイド系細胞を誘導する事を見出した。現在までに,濾胞樹状細胞がミエロイド系細胞の分化に及ぼす影響に関する報告はない。また,この新規なミエロイド系細胞のB細胞に与える影響について解析した結果,胚中心B細胞の増殖を強く促進していた。これは,胚中心反応に,濾胞樹状細胞のみならず,ミエロイド系細胞が関与する可能性を示唆する。

以上の結果は,IL-21/ PGE2誘導性のB細胞死が,胚中心内のB細胞選択において重要な役割をもつことを示す。本研究課題では、申請者らが独自に樹立した濾胞樹状細胞(FDC)株を利用する新規in vitro胚中心反応解析系を利用し、抗体の親和性成熟機構、特に多様化したB細胞の抗原に対する親和性に基づく選択機構の解明を目的とした。FDC株を利用したin vitro共培養系により、FDCより産生されるプロスタグランジンE2(PGE2)が、IL-21と共に作用する事で、B細胞にアポトーシスを誘導する事を発見した。これは、胚中心内で低親和性のため効率よく補助刺激を受け取る事ができないB細胞の積極的な排除機構(negative selection)の存在を示唆する。そこで、IL-21/PGE2によるアポトーシス誘導メカニズムの解明と実際に抗体の親和性成熟への関与について検討した。その結果、免疫したマウスのリンパ節細胞をIL-21/PGE2で刺激した結果、アポトーシス促進因子Bimと転写因子Foxo1 mRNAの発現増加が見られた。更に、IL-21/PGE2誘導性のB細胞アポトーシスはBimノックアウトマウスでは見られなかった事から、IL-21/PGE2誘導性のアポトーシスには、Foxo1-Bim経路が関与することが示唆された。次に、生体内でのIL-21/PGE2誘導性のB細胞死を調べるため、IL-21受容体欠損マウスおよびPGE2合成阻害剤であるインドメタシンとPGE2受容体のアンタゴニストを用いた。その結果、免疫したIL-21受容体欠損マウスにおいて、胚中心B細胞中のアポトーシス細胞の割合の減少が認められた。また、インドメタシンとPGE2受容体アンタゴニストを投与したマウスにおいても同様の傾向が認められた。これらの結果より、胚中心内においてIL-21とPGE2の関与するB細胞選択機構の存在を示唆される。本年度は、当初の計画に挙げた通り、IL-21/PGE2によるアポトーシス誘導メカニズムの解析および生体内の胚中心内におけるIL-21/PGE2依存的なB細胞アポトーシスが実証できたことより、おおむね順調に進展していると考えられる。本年度は、薬剤投与によりFDCの産生するPGE2の役割の解析を行ってきた。次年度は、申請者らの樹立したFDC株の遺伝子ノックダウン系を構築し、FDCの産生するPGE2の役割を直接的に検討する。実際には、PGE2合成酵素をノックダウンしたFDC株を樹立する。さらに、FDC欠損マウスへのFDC株の再構築系を確立し、生体内でFDCの胚中心反応への関与を直接的に検討可能な系を構築する。最終的に、PGE2合成阻害したFDC株をFDC欠損マウスに導入し、B細胞の選択機構への関与を検討する。次年度は、主にFDC株の細胞培養用試薬および遺伝子改変系構築のための遺伝子組み換え試薬に研究費を充てる。更に、FDC欠損マウスの血中抗体価の測定および免疫したマウスのリンパ節等の免疫組織学的解析用の試薬に研究費を使用する。
ライソゾーム病に対する再生医療技術を応用した「埋め込み型酵素補充療法」の開発

ノグリカンが蓄積し、ガーゴイル様顔貌、骨変形、肝脾腫、関節拘縮、呼吸障害、心臓弁膜症、角膜混濁、難聴、精神運動発達遅滞などの多彩な症状を呈する先天代謝異常症である。2005年に本邦初のムコ多糖症I型酵素製剤ラロニダーゼが承認、販売され、酵素補充療法が国内で保険診療を展開するようになった。その後、2007年にII型酵素製剤イデュルスルファーゼ、2008年にVI型酵素製剤ガルスルファーゼが承認され、多くのムコ多糖症患者が酵素補充療法を受けている。その中で、酵素補充療法によって改善を認める症状もあるが、改善に至らないもしくは進行する症状もあり、加えて毎週の点滴投与に対する本人、家族の負担はかなり大きいため、更なる有効性が高く、かつ長期持続効果を有する治療法の開発が急務である。本研究においては、ムコ多糖症に対する再生医療技術を応用した「埋め込み型酵素補充療法」を考案した。骨髄より間葉系細胞を分離、培養し、レトロウイルス、レンチウイルスベクターにより遺伝子導入した後、MPS7型モデルマウスに移植し、治療効果の判定を行った。特に間葉系細胞をマウスの筋肉内に移植し、酵素を供給することで全身の蓄積しているムコ多糖を代謝する実験系を確立することに成功した。ムコ多糖症患者に対して、酵素補充療法により大幅な症状の改善を認めるが、改善に至らないもしくは進行する症状もある。加えて毎週の点滴投与に対する本人、家族の負担はかなり大きいため、有効性が高く、かつ長期持続効果を有する治療法を研究する。具体的には、遺伝子導入されたヒト間葉系細胞をムコ多糖モデルマウスへ埋め込み、永続的な酵素補充の方法を開発、前臨床実験を行う。本年度は、それらの実験を行う前提段階として、臨床的にムコ多糖症患者の臨床症状に対して、酵素補充療法により改善された症状と改善されない症状とを患者ごとに比較検討した。また、その治療期間中に認めた患者本人および家族への負担などについても検討した。対象はムコ多糖症II型患者15例(軽症型小児7例、軽症型成人3例、重症型5例)。年齢は4歳32歳。酵素投与期間は1年6ヶ月2年6ヶ月。改善した点として尿中ウロン酸排泄量の減少、肝脾腫大の縮小、睡眠時無呼吸悪化の抑制、関節可動域の拡大などがあった。これらは欧米での報告とほぼ同様であった。また、精神運動発達遅滞、心臓弁膜症、骨変形などは改善が認められなかった。ムコ多糖症が単一症状としてよりも、各症状が複雑に絡み合って全体の臨床像を作り上げていることが医療者のみならず、患者、家族にも理解されるようになった。それにより、単一の症状のいくつかが改善されることで、全身状態の改善につながることが理解され、酵素補充療法が従来言われている効果よりも多くの症状を改善させていることが判明した。しかしながら、中枢神経系への影響、心臓弁、骨には酵素は有効に到達しないため、われわれの埋め込み療法を開発していく上で、高分子蛋白である酵素が到達できない場所、あるいは血流に乏しく酵素が到達しにくい場所に関して、新たな酵素製剤の開発、通過させ得る運搬体の開発、投与方法の検討なども加えて研究していく必要があることが判明した。移植に用いる細胞は骨髄、子宮内膜細胞由来の間葉系細胞を選択した。これらは他の細胞に比し高いGUSB活性(66.2、168.0U/mg protein/h)を認めたが、それらの細胞によるMPS VII欠損細胞へのGUSB取り込み率は低率(14.3%、16.5%)であった。

今後、これらの細胞をMPS VIIマウスに移植し、その分化、生着を評価する。また、それらの細胞にGUSB遺伝子を導入、強発現させ、移植後のマウスへの有効性を評価する。ムコ多糖症患者に対して、臨床研究が行われた報告を詳細に検討した。10例のMPS II型患者に対する酵素補充療法の長期治療効果と安全性評価である。12カ月間の投与により、尿中GAG濃度の減少、肝・脾容積の縮小、努力肺活量の増加、6分間歩行検査の改善、左室心筋重量係数の減少、関節可動域の拡大が認められ、欧米の臨床試験と同様の成績であった。また、10例中6例に抗イデュルスルファーゼ抗体が陽性となり、4例に投与関連反応が認められたが、その後の投与継続に支障はなかった。これも欧米の臨床試験と同様の成績であった。中枢神経系への影響、心臓弁、骨には酵素は有効に到達しないため、われわれの埋め込み療法を開発していく上で、高分子蛋白である酵素が到達できない場所、あるいは血流に乏しく酵素が到達しにくい場所に関して、新たな酵素製剤の開発、通過させ得る運搬体の開発、投与方法の検討なども加えて研究していく必要があることが判明した。ムコ多糖症は、ムコ多糖を分解するライソゾーム酵素の先天的欠損により、全身にグリコサミノグリカンが蓄積し、ガーゴイル様顔貌、骨変形、肝脾腫、関節拘縮、呼吸障害、心臓弁膜症、角膜混濁、難聴、精神運動発達遅滞などの多彩な症状を呈する先天代謝異常症である。治療法として、酵素補充療法によって改善を認める症状もあるが、改善に至らないもしくは進行する症状もあり、加えて毎週の点滴投与に対する本人、家族の負担はかなり大きい。本疾患の治療のためには有効性が高く、かつ長期持続効果を有する治療法の開発が急務である。本研究では1)として、ヒト間葉系細胞をムコ多糖症VII型モデルマウス筋肉内に移植し、筋肉への分化、生着を評価、確認する。具体的には骨髄由来ヒト間葉系細胞および子宮内膜由来ヒト間葉系細胞を分離、培養し、約2.5_107ほどマウスの右大腿筋に移植した。移植後1週間、4週間、長期間で、投与部位である大腿筋において、移植細胞の筋肉への分化、生着をビメンチン染色、ジストロフィン染色で評価した。また同様に、投与部位である大腿筋において、βグルクロニダーゼ活性染色を行い、移植細胞のβグルクロニダーゼ活性を評価した。2)として、脳、心、肺、肝、脾、腎、血清における病理組織の改善とβグルクロニダーゼ活性定量および活性染色で有効性を評価した。移植後マウスの脳、心、肺、肝、脾、腎、血清のβグルクロニダーゼ活性を定量し、βグルクロニダーゼの全身への効果を評価した。同時に、それらのパラフィン切片、凍結切片を作製して各臓器のβグルクロニダーゼ活性定量と活性染色を行い病理組織の改善を評価した。2005年に本邦初のムコ多糖症I型酵素製剤ラロニダーゼが承認され、多くのムコ多糖症患者が酵素補充療法を受けている。酵素補充療法によって改善を認める症状もあるが、改善に至らないもしくは進行する症状もあり、加えて毎週の点滴投与に対する本人、家族の負担はかなり大きいため、更に有効性が高く、かつ長期持続効果を有する治療法の開発が急務である。本研究では、ヒト間葉系細胞をムコ多糖症VII型モデルマウス筋肉内に移植し、筋肉への分化、生着を評価、確認した。
シリコンに変わる新素材を用いた固体飛跡検出器の開発

これまでの研究にから、アルミニウム電極とダイヤモンド間でショットキーが形成されダイヤモンドをシリコンなどの半導体用いた検出器と同じように扱えること、製作した検出器の電流電圧特性によりダイヤモンドに金電極側では、オーミックな電気伝導が得られないこと、がわかっていた。これにより本年度はアルミニウム電極の反対側の面に対してオーミックな電極を形成することを中心にして研究を進め、以下のようなオーミックな接合を得るため次のような方法を試した。1.ダイヤモンドの上にチタン、白金の順番で2層の層構造電極を形成する。2.ダイヤモンドの表面を水素イオンによって終端処理した上に、金電極を形成する。3.ホウ素を不純物を含んだCVDダイヤモンドを堆積させてから電極を形成する。この結果、電流特性の順方向の立ち上がり電圧が1.>2.>3.の順で小さくなり、これまで数KVの必要とした立ち上がり電圧が特に(3)の場合には15V程度までになり、ダイヤモンドと電極間のオーミック接触が改善された。また、ポーラリゼーション効果についても、信号低下までの時間が長くなることが分かりオーミック接触の改善により検出器の性能が向上したと言える。放医研で重粒子線を検出器に入射した実験により、ダイヤモンドのバルクほぼ全体が検出器として動作していることが確認された。この実験ではポーラリゼーション効果は観測されなかった。α線を入射したときにいまだに信号低下が見られ、重粒子線の入射では見られないことから、このポーラリゼーション効果はオーミック接触面近傍でのでのエネルギーバンド歪みが原因ではないかと考えられる。CP非保存の解明のためにBファクトリー実験が進められている。この実験ではB中間子の崩壊点を80μm以下の分解能で測定する必要があり、そのために高い位置分解能をもつ検出器が必要とされ、現在はシリコン・ストリップ検出器を用いることで実現しようとしている。ここで検出器の素材としてシリコンをダイヤモンドに変更すると、(1)物質量を約半分になるので多重散乱による影響が小さくなる。(2)比誘電率が小さいので検出器容量を小さくすることができる。(3)キャリア密度が小さいので検出器の漏れ電流が非常に小さくなる。(4)キャリアの移動度が大きいので高速な検出器となる。(5)原子間の共有結合が強いので放射線耐性が強くなる。以上の点からダイヤモンド検出器は、より高い位置分解能の検出器として期待ができBファクトリー実験においても非常に有効であると考え研究に着手した。本年度は位置検出器の製作を行う前のダイヤモンド検出器自身の基礎研究を行い、以下のような結果を得た。・アルミニウムとダイヤモンド間でショットキーが形成され、ダイヤモンドをシリコンなどの半導体用いた検出器と同じように扱える。・製作した検出器の電流電圧特性によりダイヤモンドに金を烝着したものは、オーミックな電気伝導が得られない。現在これを改善してオーミック接触を得るために、金との接触面のダイヤモンド表面を水素化する方法、および金の代わりにチタンを使う方法で研究を継続中である。
CTLA-4遺伝子多型と1型糖尿病および自己免疫性甲状腺疾患との関連機序

我々はすでに、日本人1型糖尿病についてHLAクラスII遺伝子(IDDM1)、インスリン遺伝子上流繰返し配列(IDDM2)、CTLA-4遺伝子多型(IDDM12)の解析を行い発表してきた。本研究でも、日本人1型糖尿病の遺伝子解析を引き続いて行い、以下の成果が得られた。1.我々はすでに、CTLA-4のG49A多型のG alleleが1型糖尿病の典型例で有意に増加していることを報告した。今回、ケトアシドーシスで発症した症例およびIA-2抗体陽性の症例でG alleleが有意に増加していることを認めた。2.さらに、GAD抗体は陽性であるが2型糖尿病の臨床像を呈しているものは、通常の1型糖尿病症例あるいはGAD抗体陽性の1型糖尿病症例に比較して、G alleleが有意に少ないことを認め、CTLA-4遺伝子多型が1型糖尿病の発症様式、進展に密接に関わっていることを明らかにした。3.膵β細胞に発現する転写因子の一つであるBETA2/NEUROD1の多型が1型糖尿病と関連するとの報告があったが、我々が検討したところ、関連は認められなかった。4.Wolfram症候群は、インスリン依存型糖尿病(IDDM)、尿崩症、視神経萎縮、難聴を併発する疾患であるが、その原因遺伝子WFS1が最近同定され、膵β細胞の生存に重要であると考えられている。WFS1と1型糖尿病との関連を検討したところ、アミノ酸多型が日本人1型糖尿病と関連していることを見出した。1型糖尿病の非自己免疫的な遺伝基盤であると思われる。1型糖尿病(IDDM)の疾患感受性遺伝子として、HLAクラスII(DQ,DR)遺伝子(IDDM1)、インスリン遺伝子上流繰り返し配列(IDDM2)に次いで明らかとなったCTLA-4遺伝子多型(IDDM12)について、IDDMおよび免疫性甲状腺疾患(AITD;Graves病あるいは橋本病)との関連機序を検討するため、遺伝学的解析と機能的解析を行い、以下の成績が得られた。1.CTLA-4遺伝子に隣接するCD28遺伝子多型とIDDM、AITD(Graves病、橋本病)との関連は認めなかった。2.CTLA-4遺伝子には3つの多型(-308C-T多型、+49A-G多型、3'非翻訳領域(AT)n多型)が存在し、C-G-M、C-A-S、T-A-Lの3つが主要なハプロタイプであることが判明した。3.これらのうち、C-G-MハプロタイプのみがAITDおよび急激発症かつインスリン枯渇の典型的IDDMと有意に関連した。4.+49A-G多型がA/Gヘテロである7名についての全血培養後のRT-PCRによる解析では、すべての例でG allele由来のCTLA-4遺伝子転写産物はAallele由来転写産物より減少しており、かつ減少の程度はPHA非刺激時で著しかった。結論として、3'非翻訳領域のAT-rich配列はmRNAの安定性に影響することが報告されており、以上の結果は3'非翻訳領域(AT)n繰り返し配列が実際にCTLA-4遺伝子転写産物の安定性に影響する可能性を支持する。感受性のC-G-Mハプロタイプでは、Tリンパ球の活性化を抑制すると考えられているCTLA-4の転写産物が減少することが、IDDM、AITDとの関連の理由であることを意味しているものと思われる。

今回、ケトアシドーシスで発症した症例およびIA-2抗体陽性の症例でG alleleが有意に増加していることを認めた。2.さらに、GAD抗体は陽性であるが2型糖尿病の臨床像を呈しているものは、通常の1型糖尿病症例あるいはGAD抗体陽性の1型糖尿病症例に比較して、G alleleが有意に少ないことを認め、CTLA-4遺伝子多型が1型糖尿病の発症様式、進展に密接に関わっていることを明らかにした。3.膵β細胞に発現する転写因子の一つであるBETA2/NEUROD1の多型が1型糖尿病と関連するとの報告があったが、我々が検討したところ、関連は認められなかった。4.Wolfram症候群は、インスリン依存型糖尿病(IDDM)、尿崩症、視神経萎縮、難聴を併発する疾患であるが、その原因遺伝子WFS1が最近同定され、膵β細胞の生存に重要であると考えられている。WFS1と1型糖尿病との関連を検討したところ、アミノ酸多型が日本人1型糖尿病と関連していることを見出した。1型糖尿病の非自己免疫的な遺伝基盤であると思われる。
金融商品取引法上の民事責任と法の適用関係

国際的な証券取引に関して民事責任が問題となった場合、適用される法はいかなる方法によって定まるのか?例えば、日本の投資家が、外国(A国)の発行者の発行した証券をB国の法人を通じて購入した場合、発行者の開示情報に不実の記載があったとすれば、金商法を根拠に投資家は発行者に対して損害賠償請求することが可能なのか?本研究は、欧州連合や米国との比較により、国際的な証券取引に関する民事責任について、日本の金融商品取引法が適用されるのはいかなる場合かについて検討するものである。(1)欧州の法制に関する文献による調査:Rome IIに関する文献・立法資料等を収集・分析し、証券取引規制上の民事責任に関する議論の状況を整理し、「国際私法の問題」と考える見解、「適用範囲の問題」と考える見解のそれぞれの論拠を明らかにしようと努めた。また、「国際私法の問題」か「適用範囲の問題」かの判断をするためには、問題となる規定の趣旨・目的等が重要である。そのため、具体的に適用関係が問題となるであろう透明性指令(Transparency Directive)7条および目論見書指令(Prospectus Directive)6条等の民事責任の実質法上の規定についても調査を行った。事前調査によれば、英国からの意見が、Rome IIにおいての当該民事責任に関する議論に大きな影響を与えていたことがわかった。そこで、以上の調査は、英国を中心に行った。(2)研究会参加による情報収集・意見交換:欧州国際私法研究会、関西国際私法研究会、国際私法フォーラム等、本研究と関連の深い研究会へ参加し、情報収集および意見交換を行った。広く意見交換をすることで、文献等から得た知識を補完し、より一層の理解を深めることができた。(3)米国法に関する資料のアップデート:米国法の文献については、一定程度の収集はしているがアップデートの必要があった。本格的な検討は、欧州の分析と検討を終えてからのこととなるが、海外から文献を取り寄せるためにはかなりの時間を要する場合もあるため、文献のアップデートは欧州の研究と並行して行い、早い時期に発注を行った。本研究の目的は、グローバル化した証券市場における取引当事者の予測可能性・取引の安全性の向上のため、金融商品取引法上の民事責任について、規制上の制度であることの特殊性を考慮し、米国の法制およびRome II(契約外債務の準拠法に関する規則)を中心とした欧州の法制との比較により、渉外的な事案においていかなる法適用がなされるべきか、明らかにすることにあった。平成27年度は、このため、1、関連する研究会へ参加し、意見交換・調査研究、2、欧州に関する資料のアップデートを行い、3、米国法に関する文献・立法資料等を収集・分析し、米国法において、証券取引法上の民事責任の問題が「適用範囲の問題」として扱われる理由、およびその「適用範囲」を明らかにし、4、平成26年度の研究対象であった欧州と「3」の米国との比較を行い、(1)金商法上の民事責任は、「適用範囲の問題」と扱うべきか「国際私法の問題」と扱うべきか?、(2)「適用範囲の問題」であるとすればその適用範囲はいかなるものか、「国際私法の問題」であるとすればいずれの国の法が適用されるのか?を考察した。これについは、5、国際取引法フォーラムで報告を行い、研究会で得られた指摘により問題点をより明確にし、6、日本国内にはない資料の補充、専門家からの意見を聴取するため、イギリス・スイスに調査に行った。そして、7、本研究の成果をまとめ、「証券取引に関する法とその適用関係」という標題で論文を書き、当該論文は、2016年5月中に発行予定となっている。当初の計画では、文献・立法資料等から発見された問題点・疑問点の解消と資料の補充のため、休業期間を利用して英国でのインタビューまたは学会・シンポジウム等への参加による情報収集および資料収集を行うことまで考えていた。しかし、スケジュール等の問題でこれが果たせなかった。平成26年度の旅費が余っているのはこのためであり、平成27年度に補完することを予定している。国際私法(1)平成26年度からの継続事項:第1に、より本格的に、米国法に関する資料を収集し、分析する。第2に、関連する研究会へ参加し、意見交換・調査研究を行う。第3に、欧州に関する資料のアップデートをする。(2)米国法に関する文献による調査:米国法に関する文献・立法資料等を収集・分析し、米国法において、証券取引法上の民事責任の問題が「適用範囲の問題」として扱われる理由、およびその「適用範囲」を明らかにする。後者の「適用範囲」に関し、Morrison判決までの米国の判例については、拙稿「米国証券取引法と域外適用ーMorrison判決を中心に」において、一定程度の調査を進めている。従って、Morrison判決以降、米国の下級審が具体的な事案にMorrison判決をどのように適用しているかという点を中心に研究を進める。

(3)英国・米国等での情報収集:文献・資料等から発見された問題点・疑問点の解消と資料の補充のため、英国・米国等でのインタビューまたはシンポジウム・学会等への参加による情報収集および資料収集とを行う。(4)比較法的考察:上述の欧州および米国に関する調査をまとめ、欧州・米国の状況と比較しながら、1金商法上の民事責任は、「適用範囲の問題」と扱うべきか「国際私法の問題」と扱うべきか?、2「適用範囲の問題」であるとすればその適用範囲はいかなるものか、「国際私法の問題」であるとすればいずれの国の法が適用されるのか?を明らかにする。(5)研究会報告・論文執筆以上により得られた成果をまとめ、関連する研究会で報告を行う。研究会で得られるであろう指摘により、問題点をより明確にすることを目的とする。研究会でのコメントを受けて、論文を完成させる。完成した論文は、専門誌・応募者の所属する研究機関紀要等に公表する。平成26年度には、文献・立法資料等から発見された問題点・疑問点の解消と資料の補充のため、休業期間を利用して英国でのインタビューまたは学会・シンポジウム等への参加による情報収集および資料収集を行うことを予定していた。しかしながら、スケジュールの問題等でこれが果たせなかった。次年度使用額が生じたのはこのためである。平成27年度において、平成26年度に果たせなかった英国等でのインタビューまたは学会・シンポジウム等への参加を行うことで、平成26年度分から生じた分を使用する予定である。
磁性粒子のブラウン運動誘起を可能にする格子ボルツマン法の構築と粒子分散系への応用

微粒子スペンションにおける粒子のブラウン運動の誘起法の構築とその誘起法に基づく格子ボルツマン・シミュレーション法の開発を行った.本シミュレーション法を磁性粒子分散系の非一様磁場中の流れの問題に適用し,磁性粒子間の流体力学的相互作用を考慮した粒子の運動とまわりの流れ場の解析を同時に解析できるシミュレーション法を構築した.本シミュレーション法を用いて,非一様磁場中における磁性粒子の凝集現象を詳細に解明することに成功した.微粒子スペンションにおける粒子のブラウン運動の誘起法の構築とその誘起法に基づく格子ボルツマン・シミュレーション法の開発を行った.本シミュレーション法を磁性粒子分散系の非一様磁場中の流れの問題に適用し,磁性粒子間の流体力学的相互作用を考慮した粒子の運動とまわりの流れ場の解析を同時に解析できるシミュレーション法を構築した.本シミュレーション法を用いて,非一様磁場中における磁性粒子の凝集現象を詳細に解明することに成功した.多粒子分散系への適用を主眼として,2次元円形粒子(円柱)まわりの流れを取り上げ,格子ボルツマン法に関する種々の検討を行った.多粒子分散系への適用で重要な点は,懸濁粒子に対してより大きな格子を用いることができれば,多くの微粒子を懸濁した分散系を取り扱うことができる.従って,本研究では,多粒子分散系に有用な境界条件や格子粗さなどの影響を主に検討した.多粒子分散系に対して有用と思われる少ない格子点で処理が可能な平衡線形YMLS法を提案し,その有効性を主に検討した.粒子直径を5分割するような非常に粗い格子を用いても,第1近似としてのシミュレーションが可能であることが明らかとなった.従って,格子ポルツマン法は粒子の多体流体力学的な相互作用を考慮したシミュレーション法として,非常に可能性のあるシミュレーション法であるとの結論が得らた.次に,粒子の多体流体力学的相互作用を考慮したシミュレーション法としての格子ボルツマン法の可能性を,2次元系の磁性粒子からなるサスペンション系の凝集現象に着目して検討した.得られた結果を要約すると以下のようになる.比較的粗い格子を用いた場合,通常の格子ボルツマン法でも,粒子の並進および回転のブラウン運動が物理的に妥当な形で誘起される.一方,緻密な格子を用いた場合,粒子のブラウン運動が誘起されず,聞違った凝集構造を与えてしまう.従って,緻密な格子を用いる場合,従来の格子ボルツマン法の基礎方程式にランダムカを発生させる新たな項を包含させる必要があることを明らかにした.格子ボルツマン法の粒子分散系への適用に際して重要な点は、懸濁粒子のブラウン運動の誘起法の構築である。この方法として有望な方法は、Landau-Lifshitzの揺動流体力学の理論である。さらには、ブラウン動力学法で用いられるランダム力を直接懸濁粒子に付加する方法も考えられる。本年度では、懸濁粒子間に磁気力が作用し界面活性剤層が存在する磁性粒子分散系に対して、揺動流体力学の理論の妥当性、ならびに、ランダム力を懸濁粒子の基礎方程式に組み込んだブラウン動力学法と格子ボルツマン法のハイブリッド型のシミュレーション法の理論的背景ならびにその有効性を主に検討した。シミュレーションの結果の妥当性はモンテカルロ法の結果と比較することで行った。速度スケーリング法を両方法に組み込んだ場合、揺動流体力学型は、厳密解に近いと考えられるモンテカルロ法の結果とほぼ一致する結果を与えることがわかった。一方、ハイブリット型は、ブラウン動力学法的なランダムカを付加するだけでは、物理的に妥当な磁性粒子の凝集構造を高精度で再現するには困難であるということが明らかとなった。本研究より、従来の揺動流体力学に基づいたランダム変位の発生法では精度が不十分で、揺動流体力学の理論と速度スケーリング法を併用した格子ボルツマン・シミュレーション法が、磁性粒子分散系の場合非常に有効であることが明らかとなった。ゆえに、本シミュレーション法を用いれば、磁性粒子の多体流体力学的な相互作用を考慮したシミュレーションが可能になるという大きな成果が得られることになる。本年度では、環境工学への応用を念頭に置いた、重力場および磁場勾配中の熱力学非平衡状態の流れ場に適用できる格子ボルツマン法の構築を行った。前年度で開発した速度スケーリング法を参考にし、粘度を修正することでランダムカを最適化する粘度修正法の構築を行った。この方法を揺動流体力学法に基づく格子ボルツマン法に組み込むことで、熱力学的非平衡状態の粒子分散系の流れ場と粒子の運動を同時に解析することを可能にした。本方法を磁場勾配下の磁性粒子分散系の2次元ポアズイユ流に適用し、磁性粒子間の多体流体力学的な相互作用を考慮したシミュレーションを行うことにより、粒子の挙動に及ぼす磁場勾配、粒子間磁気力、ポアズイユ流の流速などの影響を詳細に解明した。具体的には、時間とともに磁性粒子が磁極まわりにどのように凝集もしくは下流に流れていくかをスナップショットおよび各種分布関数に着目した解析を行うことで、粒子の運動に及ぼす諸因子の影響を詳細に解明した。さらに並行して、レーザー光に基づいた可視化実験装置システムの構築を行い予備実験を通してその有効性を明らかにした。本年度では本システムを用いた今後の実験的研究を精力的に推進する上で基礎となるデータ取得を目的に、濁度計による実験的な研究を主に遂行した。環境工学的な観点から、汚濁粒子を捕獲しながら重力場中で沈降する捕獲粒子の挙動を、粒子径・粒子径分布・粒子の体積分率などの影響を詳細に解明した。

以上より、粘度修正法に基づく格子ボルツマン法はサスペンション物理工学の学問的体系化に大きく寄与するものであり、また重力場中での微粒子の沈降現象の実験的研究は今後のサスペンション物理工学の環境工学への展開を可能にする先駆的な研究と位置づけられる。
重粒子線癌治療の原子分子レベルでの制御のためのデータベース化

高精度・高効率のがん治療計画の基礎となるデータベース作成のため、重粒子イオンを生体分子と衝突させた場合の、電荷移行、イオン化とその結果としての分子解離、及び直接分子解離過程など多様な非弾性散乱に起因する現象を理論的に研究した。さらに、重粒子衝突過程での取り扱い方法にもとづいた理論の拡張形を、イオンとクラスターの反応過程にも適用し、イオンとの相互作用を原子分子レベルで詳細に調べ発表した。(1)重粒子イオンを生体分子と衝突させると、電荷移行、イオン化とその結果としての分子解離、及び直接分子解離過程など多様な非弾性散乱に起因する現象が観測され、これら1つずつの過程の詳細な知見と反応確率の知識が高精度・高効率のがん治療計画の基礎となっている。今までに数種類の生体関連分子を取り扱ってきたが、系の多くの電子状態が相互に強く結合する複雑さのために、当初多くの電子準位を考慮した計算を行うことが出来なかった。しかし、得られた計算結果を調べることで、さらに上の準位や見過ごされてきたが強く結合している準位を取り入れた大掛りな計算を実行しさらに詳細な知見を得る必要が判明した。本研究はCOなど特に重要な生体関連分子にさらに詳細に計算を拡張し総合的反応確率データを集積していくことを目的とする。(2)さらに、炭化水素などは核融合炉内に不純物ガスとして多量に存在することが最近わかってきており、これら分子とプラズマ粒子(H^+,C^<q+>,...)との衝突過程も核融合炉モデリングに重要となりこれらの反応確率も早急に必要とされている。また、様々なエネルギーを持ったイオンを固体表面と衝突相互作用させ、固体・薄膜の物性を制御したり改質したりする技術が、近年様々な応用分野で重要となってきている。最近の研究で、重粒子衝突過程で成功を収めた我々の取り扱い方法にもとづいた理論の拡張形が、イオンとクラスターや凝縮系の反応過程にも適用できることが示され、イオンとの相互作用を原子分子レベルで詳細に調べる可能性も出てきた。そこで表面系のポテンシャルを量子力学的に計算し、それを基にして、表面に入射するイオンとの衝突過程を詳細に研究することを目的とする。(H+CO)^+系の断熱ポテンシャルおよびカップリングを分子の配向を変化させた場合について量子化学計算で精密に決定し、このデータを使い散乱過程の研究を行った。陽子衝突による標的分子からの電荷移行について散乱断面積を量子力学的緊密波法により計算し、分子の配向を変化させ、振動状態を含む電荷移行断面積などについての考察も行った。量子力学的緊密波法による計算は(H+CH_4)^+、(H+C_2H_2)^+、(H+C_2H_4)^+および(H+C_2H_6)^+について既に行っており、(H+CO)^+においても、これらの研究を発展させて行った。この系はCOとCO^+の振動状態があり、電荷移行の方向角度依存性など色々な応用分野で重要であり、今までの簡単なイオン-原子や2原子分子に比較して多大の計算量が必要となった。また(C^<4+>+He)系の断熱ポテンシャルおよびカップリングを量子化学計算で精密に決定し、このデータを使い散乱過程の研究を行い、20年度に計画している(C^<5+>+H)、(C^<4+>+H_2)系の準備とした。実験値の一部存在する過程やエネルギー領域については補間する作業を実施し、理論値との詳細な比較検討を行っている。この実験理論合同の比較検討作業から最も信頼できると思われるそれぞれの過程についての反応確率の値を決定し、総合的反応確率データを集積している。さらに、これらデータのデータベース化とそのライブラリー化を構築中である。同様の作業を医療関連分野のみでなく、出来るだけ汎用性の高いデータベースにするために材料関連や環境問題へ拡張すべきデータベースを構築する準備を行っている。(C^<5+>+H_2)、(C^<4+>+H_2)系断熱ポテンシャルを分子の配向を変化させた場合について量子化学計算で精密に決定し、カップリングについてはRZ近似により計算し、重イオン衝突による標的分子からの電荷移行について散乱断面積を量子力学的緊密波法により計算しているところである。量子力学的緊密波法による計算は(H+CH_4)^+、(H+C_2H_2)^+、(H+C_2H_4)^+、(H+C_2H_6)^+および(H+CO)^+について既に行っており、(C^<5+>+H_2)、(C^<4+>+H_2)系においても、これらの研究を発展させて行っている。この系は電荷移行の方向角度依存性など、色々な応用分野で重要であり、今までの簡単なイオン-原子や2原子分子に比較して多大の計算量が必要となった。