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オゾン水による感染軟化象牙質,感染歯髄,および感染根管の新しい無菌化療法の開発

研究代表者らは,一般的な口腔内微生物にオゾン水を作用させると,低濃度かつ短時間のうちに優れた殺菌効果が得られることを平成12年度までに明らかにしており,これらの成果から,オゾン水が感染根管等の殺菌に有効ではないかと考えた.そこで,平成13年度は,感染根管等に対するオゾン水の殺菌効果について作用濃度と作用時間の両面から検討を行なった.すなわち,感染根管等から分離される代表的な細菌のEnterococcus faecalisを用い,菌体単独の場合はオゾン水の殺菌効果0.5mg/Lという低濃度で,10秒30秒程度の短時間のうちに,殺菌効果を示すことを明らかにした.また,滅菌ウシ抜去歯を用いたEnterococcus faecalis単独の模擬感染根管モデルにおいて,4mg/Lのオゾン水による120秒間処理によって根管内の細菌数を約1/10に減少させることができ,さらにキャビテーションを併用するとほぼ根管内を無菌化することができることを明らかにした.次いで,平成14年度は,オゾン水処理の安全性をMTT assayによって確認したところ,ボビドンヨードなどの口腔内の含嗽に頻用されている消毒薬と比較して,オゾン水の細胞毒性はほとんど変わらず,安全性には問題がないことが明らかになった.また,複数菌種による模擬感染根管モデルを作成し,より実際の病態および臨床処置に近い形で,オゾン水による根管内無菌化の効率を血液寒天培地での嫌気培養検査と蛍光顕微鏡による観察によって検討したところ,根管内のみならず象牙細管深部まで侵入した細菌についても,良好な殺菌効果が確認された.これらの結果から,オゾン水は従来の消毒剤とほぼ同等の殺菌効果を有し,安全性も高いことが明らかになった.研究代表者らは,一般的な口腔内微生物にオゾン水を作用させると,低濃度かつ短時間のうちに優れた殺菌効果が得られることを平成12年度までに明らかにしており,これらの成果から,オゾン水が感染根管等の殺菌に有効ではないかと考えた.そこで,平成13年度は,感染根管等に対するオゾン水の殺菌効果について作用濃度と作用時間の両面から検討を行なった.すなわち,感染根管等から分離される代表的な細菌のEnterococcus faecalisを用い,菌体単独の場合はオゾン水の殺菌効果0.5mg/Lという低濃度で,10秒30秒程度の短時間のうちに,殺菌効果を示すことを明らかにした.また,滅菌ウシ抜去歯を用いたEnterococcus faecalis単独の模擬感染根管モデルにおいて,4mg/Lのオゾン水による120秒間処理によって根管内の細菌数を約1/10に減少させることができ,さらにキャビテーションを併用するとほぼ根管内を無菌化することができることを明らかにした.次いで,平成14年度は,オゾン水処理の安全性をMTT assayによって確認したところ,ボビドンヨードなどの口腔内の含嗽に頻用されている消毒薬と比較して,オゾン水の細胞毒性はほとんど変わらず,安全性には問題がないことが明らかになった.また,複数菌種による模擬感染根管モデルを作成し,より実際の病態および臨床処置に近い形で,オゾン水による根管内無菌化の効率を血液寒天培地での嫌気培養検査と蛍光顕微鏡による観察によって検討したところ,根管内のみならず象牙細管深部まで侵入した細菌についても,良好な殺菌効果が確認された.これらの結果から,オゾン水は従来の消毒剤とほぼ同等の殺菌効果を有し,安全性も高いことが明らかになった.研究代表者らは,一般的な口腔内微生物にオゾン水を作用させると,低濃度かつ短時間のうちに優れた殺菌効果が得られることを既に明らかにしている.しかし,感染根管等から分離される細菌に対するオゾン水の殺菌効果は明らかでない.本研究では,まず感染根管等から分離される代表的な細菌のEnterococcus faecalisを用い,オゾン水の殺菌効果について作用濃度と作用時間の両面から検討を行なった.その結果,他の一般的な口腔内微生物と同様に,菌体単独の場合はE.faecalisについても0.5mg/Lという低濃度で,10秒30秒程度の短時間のうちに,オゾン水が殺菌効果を示すことを明らかにした.次いで,変性歯髄組織を除去した滅菌ウシ抜去歯を,BHI液体培地を毎日交換しながらE.faecalisと共に6日間培養し,髄腔壁と象牙細管内に同菌を定着させた模擬感染根管モデルを作成した.このモデルに4mg/Lのオゾン水を120秒間連続注水した後,根管を直径3.3mm(ISO 033)まで拡大した.このとき,液体培地に懸濁した根管の削片をBHI寒天平板培地で18時間培養したところ,オゾン水処理によって根管内の細菌数を約1/10に減少させることができた.また,このモデルにおけるオゾン水の連続注水にキャビテーションを併用すると,ほぼ根管内を無菌化することができた.これらの効果は,次亜塩素酸ナトリウムによるそれと同程度であった.さらに,細管深部の菌体までオゾン水の殺菌効果が及ぶことも,組織切片上で確認した.これらの結果については,第44回歯科基礎医学会総会(東京)にて発表の予定である.なお,安全性確認のための細胞毒性試験等については,平成14年度の研究において行ないたい.研究代表者らは,一般的な口腔内微生物にオゾン水を作用させると,低濃度かつ短時間のうちに優れた殺菌効果が得られることを既に明らかにした.

そして,平成13年度科学研究費補助金(基盤研究(C))によって,感染根管等から分離される代表的な細菌を用い,オゾン水の殺菌効果0.5mg/Lという低濃度で,10秒30秒程度の短時間のうちに,殺菌効果を示すことを明らかにした.また,滅菌ウシ抜去歯を用いた模擬感染根管モデルにおいて,オゾン水処理によって根管内の細菌数を約1/10に減少させることができ,さらにキャビテーションを併用するとほぼ根管内を無菌化することができることを明らかにした.平成14年度は,まずオゾン水処理の安全性をMTT assayによって確認したところ,ポビドンヨードなどの口腔内の含嗽に頻用されている消毒薬と比較して,オゾン水の細胞毒性はほとんど変わらず,安全性には問題がないことが明らかになった.次いで,複数菌種による模擬感染根管モデルを作成し,より実際の病態および臨床処置に近い形で,オゾン水による根管内無菌化の効率を血液寒天培地での嫌気培養検査と蛍光顕微鏡による観察によって検討したところ,根管内のみならず象牙細管深部まで侵入した細菌についても,良好な殺菌効果が確認された.これらの結果から,オゾン水は従来の消毒剤とほぼ同等の殺菌効果を有し,安全性も高いことが明らかになった.
白血病治療薬三酸化ヒ素の有害反応軽減法の確立

急性前骨髄性白血病治療薬である亜ヒ酸の心毒性に対する克服薬として、α-リボ酸が有用であるか否かを、動物モデルを用いて検討した。α-リボ酸の併用は、亜ヒ酸単回投与時の心電図の急性変化を軽減し、反復投与時の突然死を抑制した。さらに、その機序として、α-リボ酸が亜ヒ酸と複合体を形成し、亜ヒ酸のI_<Ks>,電流抑制作用を抑止することが判明した。本研究の成果は、直ちに臨床開発にっなげることが可能であり、急性前骨髄性白血病の治療の安全性向上に大きく寄与するものと期待される。急性前骨髄性白血病の標準的治療薬である亜ヒ酸は、QT延長をきたすことが多く、しばしば使用が制限される。これまでに研究代表者らは、亜ヒ酸の正常細胞に対する毒性メカニズムとして酸化ストレスの関与を明らかにし、試験管内では抗酸化物質であるα-リポ酸がその毒性を軽減することを見出した。そこで本研究は、ラットを用いて、α-リポ酸やその他の抗酸化物質が亜ヒ酸によるQT延長および致死性不整脈を予防できるか否かを明らかにすることを目的とした。雄性Wistarラットに亜ヒ酸5mg/kg/dayを反復投与したところ、約4週間投与した時点で4匹中2匹が突然死したが、α-リポ酸35mg/kg/dayを併用した群では8週間の投与終了時点まで死亡例は認められなかった。次に、雄性Wistarラットに亜ヒ酸を単回静脈内投与し、2時間後まで心電図を観察したところ、QT延長は認めなかったが、全例で投与後早期(530分)に一過性のST-T変化を認めた。さらに、このST-T変化は、α-リポ酸を前投与することにより完全に抑制された。なお、α-リポ酸による心電図変化は認められなかった。以上より、α-リポ酸は亜ヒ酸による急性心毒性を軽減し、突然死を防止することが示唆された。ラットでは亜ヒ酸の少なくとも単回投与によるQT延長作用が認められなかったことより、雄性Hartleyモルモットを用いて同様の検討を実施した。その結果、モルモットにおいては亜ヒ酸の用量依存性にQT延長作用を認めることが明らかになったため、現在、α-リポ酸のQT延長抑制効果についても検討中である。本研究の成果は、直ちに亜ヒ酸の有害反応軽減法の臨床開発につなげることが可能であるため、急性前骨髄性白血病の治療の安全性向上に大きく寄与することが期待される。そこで本研究は、動物を用いて、α-リポ酸やその他の抗酸化物質が亜ヒ酸によるQT延長および致死性不整脈を予防できるか否かを明らかにすることを目的とした。平成22年度は、Wistarラットを用い、亜ヒ酸は、単回投与により一過性の心電図変化(ST-T変化)を来たし、反復投与により突然死を惹起すること、さらに、α-リポ酸の併用によりこれらの心電図変化や突然死が完全に抑制されることを見出し、報告した。平成23年度は、Hartleyモルモットを用い、亜ヒ酸の単回投与によりQT延長が惹起されること、α-リポ酸の投与はこの亜ヒ酸によるQT延長を予防(前投与時)あるいは軽減(治療投与時)することを見出した。現在、モルモットの心筋細胞を用いたパッチクランプ法などにより、亜ヒ酸のQT延長機序およびα-リポ酸のQT延長抑制機序について検討中である。また、今後は、QT延長が臨床で問題となっている亜ヒ酸以外の薬物に対するα-リポ酸の効果についても検討を行う予定である。α-リポ酸は健康食品(サプリメント)としても広く使用されている薬物であることから、本研究の成果は直ちにQT延長薬の克服法の臨床開発につなげることが可能であり、薬物療法の安全性向上に大きく寄与することが期待される。

平成22年度は、Wistarラットを用い、亜ヒ酸は、単回投与により一過性の心電図変化(ST-T変化)を来たし、反復投与により突然死を惹起すること、さらに、α-リポ酸の併用によりこれらの心電図変化や突然死が完全に抑制されることを見出し、報告した。平成23年度は、Hartleyモルモットを用い、亜ヒ酸の単回投与によりQT延長が惹起されること、α-リポ酸の投与はこの亜ヒ酸によるQT延長を予防(前投与時)あるいは軽減(治療投与時)することを見出した。平成24年度は、α-リポ酸のQT延長抑制機序を検討し、モルモットの単離心筋細胞を用いたパッチクランプ法によりα-リポ酸が亜ヒ酸によるIKs電流抑制を軽減すること、ESI-TOF MS法によりα-リポ酸が亜ヒ酸と複合体を形成することを明らかにした。本研究の成果は直ちにQT延長薬の克服法の臨床開発につなげることが可能であり、薬物療法の安全性向上に大きく寄与することが期待される。α-リポ酸のQT延長抑制機序が当初の推察とは異なることが示唆されたことから、他の抗酸化物質についての検討は実施しなかったが、α-リポ酸のQT延長抑制を明らかにし、さらにその機序の解明にも迫っており、研究は順調に進展している。24年度が最終年度であるため、記入しない。パッチクランプ法などにより、亜ヒ酸のQT延長機序およびα-リポ酸のQT延長抑制機序について明らかにし、QT延長が臨床で問題となっている亜ヒ酸以外の薬物に対するα-リポ酸の効果についても検討を行う。
アルキルアンモニウムを用いたマンガン酸化物ナノ構造体の電気化学形成

マンガン酸化物は電子とカチオンの注入によって複数の酸化状態をとる。このため,二次電池,クロミック材料,最近ではスーパーキャパシタ材料として盛んに研究されている。固相の電子伝導性はもとより,カチオンや溶媒移動のための空間が巨視的な特性を決定することから,ナノサイズで構造規制されたMn酸化物の合成は様々な分野で重要な研究課題となっている。層状Mn酸化物は負に帯電した連続的なMn酸化物層と電荷補償のためのカチオン層からなり,熱処理過程を含む様々な化学的手法により粉末として合成されてきた。一方,金属酸化物の薄膜化技術としての電気化学析出法は,電気化学パラメーターにより構造や膜厚を調整できる,電気化学的応用において導電剤やバインダーを必要としない,などの特徴がある。本研究では,過剰のアルカリ金属あるいは四級アルキルアンモニウムイオンを含む水溶液中でMn^<2+>イオンを定電位アノード酸化するというきわめて簡単な手法により,バーネサイト型層状Mn酸化物が多結晶白金電極上で薄膜形成することを見いだした。アルキルアンモニウムイオンはそのC_2回転軸がMn酸化物シートに対して垂直になるようにモノレイヤーとして収容されており,層間距離はアルキルアンモニウムのメチレン鎖が長くなるにつれ増大した。アノード生成したMn酸化物は負に帯電しており,この負電荷を中和するために電解液中のアルキルアンモニウムカチオンが自己集合すると考えられる。さらに,この手法はカチオン性の強電解質ポリマー(ポリジアリルジメチルアンモニウム塩化物)にも適用でき,Mn酸化物ベースの層状ナノコンポジットの新しい合成法として提案した。マンガン酸化物は様々な結晶構造を有し,電子・カチオンの注入により複数の酸化状態をとるため,二次電池,キャパシタなど電荷貯蔵材料として活発に研究されている。層状マンガン酸化物は,電子移動のための連続的な固相とイオン移動のための連続的な空間をあわせもっており,その特異なイオン交換特性や電気化学特性が様々な分野で応用されている。従来,層状マンガン酸化物は熱処理過程を含む多くの化学的手法によって合成されてきた。一方,低環境負荷プロセスである電気化学析出法により層状マンガン酸化物を合成した例は無かった。本研究では,アルカリ金属あるいは種々のアルキルアンモニウムイオン共存下でのマンガン(II)水溶液の定電位酸化というきわめて簡単な方法によりバーネサイト型層状マンガン酸化物が電極上で薄膜形成することを見いだした。アルキルアンモニウムイオンはマンガン酸化物の層間にインターカレートしており,層間距離は共存するアルキルアンモニウムのメチレン鎖長が長くなるにつれ増大した。X線光電子分光法より,酸化物層中のマンガンは3価/4価の混合原子価状態で存在する。このため酸化物層は全体として負に帯電しており,アルキルアンモニウムイオンが電荷補償したと考えられる。電析により得られたテトラブチルアンモニウムイオン/マンガン酸化物薄膜を塩化カリウム水溶液中に浸漬すると,層間イオンと液相のカリウムとの間でイオン交換が起こり,層間が収縮した。イオン交換後の膜は良好な電気化学応答を示した。
関節リウマチにおける炎症細胞ダイナミクスの動的解析と新規治療法の最適化

本研究は、これまでノウハウを蓄積してきた生体二光子励起イメージング技術を駆使して、関節炎・関節破壊に関わる炎症細胞の遊走動態を可視化し、関節炎の発症機序を明らかにするとともに、関節リウマチ治療において臨床応用されている分子標的治療薬の生体内動態・薬効発現メカニズムを解明する。
視床下部CRFの遺伝子発現を調節する脳内神経路に関する研究

1.無麻酔ラットPVN内ACh (1-100pmol)投与後血中ACTHは用量反応性に増加し,30分で頂値を示し,120分で前値に復した。2.PVN内ACh投与後120分でAP内POMCmRNAおよびPVN内CRFmRNAはACh (0.1-10pmol)用量反応性に増加した。3.脳室内アトロピン前投与により,PVN内ACh投与による血中ACTH増加は抑制されたが,ヘキサメリニウム前投与により抑制されなかった。以上の結果は,PVNにおいてAChがCRFの合成および分泌を刺激することを強く示唆するものであり,ACh作動性神経路がCRFニューロンに対する刺激性の調節系であるころが明らかとなった。またAChの作用はムスカリン受容体を介することが明らかとなった。平成6年度の研究により得られた結果の概要は以下の通りである。1.無麻酔ラットPVN内NA(10-100nmol)投与後血中ACTHは用量反応性に増加し,30分で頂値を示し,90分で前値に復した。2.PVN内NA(100nmol)投与後AP内POMCmRNAおよびPVN内CRFmRNAは90分で有意に増加し,120分で更に増加を認めた。3.PVN内NA投与後120分でAP内POMCmRNAおよびPVN内CRFmRNAはNA(10-100nmol)用量反応性に増加した。4.脳室内ブラゾシン前投与により,PVN内NA投与による血中ACTH増加は抑制されたが,ブロブラノロール前投与により抑制されなかった。以上の結果,PVNにおいてNAがCRFの合成および分泌を刺激することを強く示唆するものであり,ノルアドレナリン作動性神経路がCRFニューロンに対する刺激性の調節系であることが明らかとなった。またNAの作用はα_1アドレナリン受容体を介することが明らかになった。平成7年度の研究により得られた結果の概要は以下の通りである。1.無麻酔ラットPVN内ACh (1-100 pmol)投与後血中ACTHは用量反応性に増加し,30分で頂値を示し,120分で前値に復した。2. PVN内ACh投与後120分でAP内POMC mRNAおよびPVN内CRF mRNAはACh (0.1-10pmol)用量反応性に増加した。3.脳室内アトロピン前投与により,PVN内NA投与による血中ACTH増加は抑制されたが,ヘキサメソニウム前投与により抑制されなかった。以上の結果は,PVNにおいてAChがCRFの合成および分泌を刺激することを強く示唆するものであり,ACh作動性神経路がCRFニューロンに対する刺激性の調節系であることが明らかとなった。またAChの作用はムスカリン受容体を介することが明らかになった。
精子幹細胞分化におけるｍｉｃｒｏＲＮＡの機能解析

【目的】精巣には精子幹細胞が存在し、造精能の永続性を担保している。停留精巣では精子幹細胞数が減少しており、造精機能障害の原因の1つと考えられている。一方、幹細胞維持にはmicroRNA(miRNA)が必須であるとされているが、そのメカニズムの詳細は未解明である。これらの背景をふまえ本研究では、幹細胞分化障害のモデルとして停留精巣を用い、同細胞の維持に関わるmiRNAを同定してその機能解析を行うことを目的とした。【対象・方法】妊娠S-Dラットに抗アンドロゲン剤を腹腔内投与して得られる停留精巣の雄仔をモデルとして用いた。停留精巣で精子幹細胞数の減少がみられる生後9日目で、正常精巣と停留精巣のmiRNAの発現をマイクロアレイで比較し、発現量が異なるmiRNAを探索した。また、予測プログラムから標的mRNAの候補を検討し、それらの精巣内における局在をIn situ hybridization(ISH)と免疫染色で評価した。さらにGC-1細胞でノックダウン実験を行った。【結果】停留精巣で発現低下する遺伝子としてmiR-135aを同定し、ISHで精子幹細胞への局在を確認した。予測プログラムから、miR-135aの標的として幹細胞維持に必須とされるFOXO1に着目した。FOXO1の発現は免疫染色で精子幹細胞に限局しており、停留精巣ではFOXO1陽性の精子幹細胞が著明に減少していた。さらにノックダウン実験ではFOXO1の発現がmRNA,タンパクレベルともに著明に低下した。【考察】FOXO1は過剰発現すると細胞をapoptosisに誘導することから、今回の実験でmiR-135aがFOXO1の過剰発現を抑制することで精子幹細胞を維持している可能性および停留精巣では精子幹細胞のFOXO1発現維持のためにmiR-135aの発現が低下している可能性が示唆された。
高周期14族元素による特異なπ空間の創出と反応場の形成

ケイ素-ケイ素三重結合化合物ジシリンは特異なπ空間の創出と反応場を形成し、炭素アセチレンに見られない反応性を示すことを明らかにした。本年度は、アルキンの高周期類縁体であるケイ素-ケイ素三重結合化合物ジシリンの合成法を改良し、素反応を行うのに十分なグラムオーダーでの合成法を確立することができた。また、反応性の研究成果として、三重結合ケイ素化合物ジシリンと有機小分子との反応を検討し、新たなπ電子系有機ケイ素化合物への変換反応の開発とこれら新物質の構造、物性の解明を行い、炭素π電子系に見られない反応性を明らかにした。特に、金属触媒を用いないでジシリンのπ結合に種々の有機小分子が付加反応をすることを明らかにした。ジシリンに対してtert-ブチルイソシアニドを作用させることで、低温下では二分子付加体であるビス(シラケテンイミン)が生成することを低温NMR及びX線結晶構造解析から明らかにした。さらに、ビス(シラケテンイミン)の熱分解反応によって、これまでに合成例のなかった強力な電子求引基であるシアノ基が置換した1,2-ジシアノジシレンの合成に成功・構造解析に成功した。また、ジシリンと種々の二級アミン、ヒドロボラン等との反応から、N-H、B-H結合がジシリンの三重結合に付加したアミノ置換及びボリル置換ジシレンの合成に成功した。さらに、各種NMR、X線結晶構造解析によりアミノ基・ボリル基上の置換基の嵩高さに応じて、アミノ基・ボリル基平面とケイ素-ケイ素二重結合角度が変化し、窒素上の孤立電子対またはホウ素上のからの2p軌道との共役の程度が変化することを明らかにした。これらの結果はケイ素-ケイ素三重結合の反応性の化学及びケイ素不飽和多重結合における置換基の影響について新しい知見を与えた。昨年度の研究を継続して、ケイ素-ケイ素三重結合化合物ジシリンとルイス塩基との錯形成反応も検討した。ジシリンとN-ヘテロ環カルベン(NHC)を反応させると、NHCの孤立電子対が三重結合ケイ素に配位し、1:1錯体を形成した。ジシリン-NHC錯体は、ケイ素-ケイ素二重結合を有し片方のケイ素原子上に孤立電子対が局在化したジシレニドと等電子構造であることを明らかにした。ケイ素-ケイ素三重結合化合物ジシリンは特異なπ空間の創出と反応場を形成し、炭素アセチレンに見られない反応をすることを明らかにした。本研究では、三重結合ケイ素化合物ジシリンと有機小分子との反応を検討し、新たなπ電子系有機ケイ素化合物への変換反応の開発とこれら新物質の構造、物性の解明を行い、炭素π電子系に見られない反応性を明らかにした。ケイ素-ケイ素三重結合化合物ジシリンはトランスに折れ曲がったケイ素-ケイ素三重結合を持ち、π及びπ*軌道の縮退が解け、面外対称・面内非対称のπ及びπ*軌道を有し、炭素アセチレンとは異なる反応性を示すことが期待される。本年度は下記の研究成果を得た。N-ヘテロ環カルベン(NHC)は、ジシリンのπ*軌道と相互作用し、NHCの強いσ供与性を利用して高周期元素低配位化学種を安定化できることを見出した。ジシリンとテトラメチルイミダゾール-2-イリデンとの反応は速やかに進行し、対応するジシリン-NHC 1:1錯体を生成した。付加体の中心のSi-Si結合長は2.192(2)Aであり、水素置換ジシレニドのSi=Si二重結合距離と同程度であった。また、DFT計算から、HoMo-1にSi2上の孤立電子対を含む軌道であることが明らかにした。一方、ジシリンとアルキンとの反応はジシリンのLUMO(面内非対称πin*軌道)における一方のspケイ素上の軌道と炭素-炭素π軌道と相互作用し、続く環拡大反応、第二のアルキン分子の環化付加、原子価異性により、1,2-ジシラベンゼンを与えることを明らかにした。また、ジシリンとトリメチルシリルシアニドとの反応を行うとジシリンービス(シリルイソシアニド)錯体ともに1,4-ジアザ-2,3-ジシラベンゼン類縁体が得られた。トリメチルシリルシアニドはトリメチルシリルイソシアニドとの平衡混合物として存在し、イソシアニド体が2つのspケイ素原子に配位することでジシリン-ビス(シリルイソシアニド)錯体が生成し、シリルシアニドとして窒素原子で2つのspケイ素原子に配位した後に環化することでジアザ-2,3-ジシラベンゼン類縁体が生成することを明らかにした。

特に、金属触媒を用いないでジシリンのπ結合に種々の有機小分子が付加反応をすることを明らかにした。ジシリンに対してtert-ブチルイソシアニドを作用させることで、低温下では二分子付加体であるビス(シラケテンイミン)が生成することを低温NMR及びX線結晶構造解析から明らかにした。さらに、ビス(シラケテンイミン)の熱分解反応によって、これまでに合成例のなかった強力な電子求引基であるシアノ基が置換した1,2-ジシアノジシレンの合成に成功・構造解析に成功した。また、ジシリンと種々の二級アミン、ヒドロボラン等との反応から、N-H、B-H結合がジシリンの三重結合に付加したアミノ置換及びボリル置換ジシレンの合成に成功した。さらに、各種NMR、X線結晶構造解析によりアミノ基・ボリル基上の置換基の嵩高さに応じて、アミノ基・ボリル基平面とケイ素-ケイ素二重結合角度が変化し、窒素上の孤立電子対またはホウ素上のからの2p軌道との共役の程度が変化することを明らかにした。これらの結果はケイ素-ケイ素三重結合の反応性の化学及びケイ素不飽和多重結合における置換基の影響について新しい知見を与えた。昨年度の研究を継続して、ケイ素-ケイ素三重結合化合物ジシリンとルイス塩基との錯形成反応も検討した。ジシリンとN-ヘテロ環カルベン(NHC)を反応させると、NHCの孤立電子対が三重結合ケイ素に配位し、1:1錯体を形成した。ジシリン-NHC錯体は、ケイ素-ケイ素二重結合を有し片方のケイ素原子上に孤立電子対が局在化したジシレニドと等電子構造であることを明らかにした。
高親水性化学物質対応の新規パッシブサンプラーの構築とキャリブレーションの簡略化

高親水性であるネオニコチノイド系殺虫剤用に、POCIS(パッシブサンプラー)の受容相としてENVI-carbを、浸透膜としてPESを選定した。これらを組み合わせた新規PSの評価を行うため、Rs算出のためのキャリブレーション実験を行った。実験はバッチ方式で行い、恒温槽内において20°Cの条件下で実験を行った。攪拌はマグネチックスターラーで行い、400および1500 rpmとした。より環境条件に近かった1500 rpmの条件下において、ENVI-carbのニテンピラムを除くネオニコチノイド系殺虫剤についてのRsとして、0.1010.182 L/dが得られた。これは従来の受容相であるHLBを用いた場合のRs(0.1060.257 L/s)の同程度から7割程度の値であったが、受容相への吸着量が直線的に増加する期間はHLBの314 dからENVI-carbでは728 dに増加した。したがって、ENVI-carbを使用することにより、従来のPOCISよりも長期にわたり測定が可能となることが明らかとなった。また、高親水性化合物として、1,4-ジオキサンの受容相の選定を実施した。まず、活性炭系、グラファイト系、樹脂系の吸着剤を検討の対象とし1,4-ジオキサンに対して高い吸着能を持つ吸着剤の探索を行った。ガラス遠沈管に吸着剤10 mgと1 mg/Lのジオキサン水溶液を入れ、24時間振とう後、物質の吸着の強さを表す吸着係数Kdを算出した。次に選定した吸着剤を用いて片面をふさいだPOCISを使用した水槽曝露実験を行った。Kdは活性炭系で比較的高かったが、最高でもSep-pak AC2の1000 L/kg程度であった。POCISの片面をふさぎ、シリコーン膜を貼ることで7日間、概ね直線的な濃度上昇を得ることができた。また、フィールドでの実験を行い、POCISとグラブ法が近いことを確認した。計画では、2年目に1年目に選定した受容相および浸透膜を各々組み合わせた新規PSの評価を行うため、それらを用いて随時Rs算出のためのキャリブレーション実験を行うこととしており、今年度はこの計画を着実に進捗した。また、2年度には、ネオニコチノイド系殺虫剤に加えて、1,4-ジオキサンに適した吸着樹脂の選定を行うことを計画しており、これも計画通りに遂行している。また、フィールドでの実験も予定通りに遂行しているため、本研究は(2)おおむね順調に進展していると考えられる。2年目まで予定通りに進捗しているため、3年目は計画通りの研究を実施する。ネオニコチノイド系殺虫剤および1,4-ジオキサンのRsを求めるキャリブレーション試験について、10°Cおよび30°Cを追加し、環境水中で想定される水温内での水温依存性を解析する。また、新規受容相および浸透膜における化学物質の透過・吸脱着速度を物質輸送モデルに入力し、これまでに算出したRsとの関係を解析する。この結果から、受容相および浸透膜と化学物質の物性からRsを導出する方法の開発を試みる。2年目と同様にフィールドワークにより、新規POCISにより算出される平均濃度とグラブサンプリングによる平均濃度の比較を行い、新規POCISの有用性を評価する。(サブテーマ)高親水性化学物質に対応可能なPSの受容相(吸着剤)の探索、評価パッシブサンプラーとして、本研究では浸透膜の中の受容相が微粒子状の樹脂であり、ターゲット物質に合わせて受容相の変更が可能であるPOCISを使用する。初年度は、高親水性化合物とも親和性が高いと考えられる5種の樹脂を選定して、これまでのPOCISでは測定が困難であったネオニコチノイド系殺虫剤との親和性を明らかにした。特に親和性が高かった吸着材としてグラファイトカーボン系と活性炭系が選定された。特に活性炭系の樹脂が親和性が高く、次年度以降のキャリブレーション実験および当該剤を充填したPOCISのモニタリングへの適用を検討することとした。(サブテーマ)フィールド調査によるPSの精度検証初年度は2年目以降にサブテーマ1および2で選定された受容相および浸透膜を用いた新規パッシブサンプラーの精度検証を行うための予備調査を行った。ネオニコチノイド系殺虫剤を施肥している環農水総研内の水稲圃場の排水路において、POCISを浸漬し、その水路で3回/週程度の頻度で6月にグラブサンプリングを実施した。排水路のネオニコチノイド系殺虫剤の濃度は施用翌日から高濃度で検出され、またPOCISを設置した会所は常に水の流れがあり、新たな樹脂を充填した親水性化合物に対応した新規のパッシブサンプラーを評価するには適した環境であることを確認した。親水性化学物質に適した樹脂を選定することができ、また、野外での検証準備も順調に整っていることから、研究が順調に進捗していると考えられる。

より環境条件に近かった1500 rpmの条件下において、ENVI-carbのニテンピラムを除くネオニコチノイド系殺虫剤についてのRsとして、0.1010.182 L/dが得られた。これは従来の受容相であるHLBを用いた場合のRs(0.1060.257 L/s)の同程度から7割程度の値であったが、受容相への吸着量が直線的に増加する期間はHLBの314 dからENVI-carbでは728 dに増加した。したがって、ENVI-carbを使用することにより、従来のPOCISよりも長期にわたり測定が可能となることが明らかとなった。また、高親水性化合物として、1,4-ジオキサンの受容相の選定を実施した。まず、活性炭系、グラファイト系、樹脂系の吸着剤を検討の対象とし1,4-ジオキサンに対して高い吸着能を持つ吸着剤の探索を行った。ガラス遠沈管に吸着剤10 mgと1 mg/Lのジオキサン水溶液を入れ、24時間振とう後、物質の吸着の強さを表す吸着係数Kdを算出した。次に選定した吸着剤を用いて片面をふさいだPOCISを使用した水槽曝露実験を行った。Kdは活性炭系で比較的高かったが、最高でもSep-pak AC2の1000 L/kg程度であった。POCISの片面をふさぎ、シリコーン膜を貼ることで7日間、概ね直線的な濃度上昇を得ることができた。また、フィールドでの実験を行い、POCISとグラブ法が近いことを確認した。計画では、2年目に1年目に選定した受容相および浸透膜を各々組み合わせた新規PSの評価を行うため、それらを用いて随時Rs算出のためのキャリブレーション実験を行うこととしており、今年度はこの計画を着実に進捗した。また、2年度には、ネオニコチノイド系殺虫剤に加えて、1,4-ジオキサンに適した吸着樹脂の選定を行うことを計画しており、これも計画通りに遂行している。また、フィールドでの実験も予定通りに遂行しているため、本研究は(2)おおむね順調に進展していると考えられる。初年度にサブテーマ1および2で選定した受容相および浸透膜を各々組み合わせた新規パッシブサンプラーの評価を行うため、それらを用いてキャリブレーション実験を行う。実験はバッチ方式で行い、恒温槽内で定温条件でスターラーで攪拌する。2年目は、20°Cの条件で028日までの1連の予備実験により、浸漬時間と吸着量との関係を確認した後、3連での本実験を行い、Rsを算出するとともに、モニタリング可能期間の算定を検討する。また、透過実験装置を用いて1,4-ジオキサンおよびネオニコチノイド系殺虫剤の膜の透過速度を精密に求める。屋外実験として、予備調査を行ったフィールドにおいて、Rsの算出ができた数種類の新規パッシブサンプラーを水路に14日間浸漬し、その間の高頻度(2回/日程度)GSと平均濃度を比較することで、ネオニコチノイド系殺虫剤を野外で正確に捉えられているか検証する。2年目まで予定通りに進捗しているため、3年目は計画通りの研究を実施する。ネオニコチノイド系殺虫剤および1,4-ジオキサンのRsを求めるキャリブレーション試験について、10°Cおよび30°Cを追加し、環境水中で想定される水温内での水温依存性を解析する。また、新規受容相および浸透膜における化学物質の透過・吸脱着速度を物質輸送モデルに入力し、これまでに算出したRsとの関係を解析する。この結果から、受容相および浸透膜と化学物質の物性からRsを導出する方法の開発を試みる。
負荷分散を考慮した知識探索ヒューリスティクスに関する研究

知識共有時の負荷を考慮した知識探索ヒューリスティクス有効性分析モデル構築し,シミュレーション分析を通じて,負荷を考慮したときの効果・影響に関しての仮説を構築した.また,この分析のために必要となったシナリオ分析技法を開発した.この技法はシミュレーション結果が取り得る範囲に着目し,分析の出発点を提供する見取り図の役割を果たす.併せて,社会シミュレーションの全体プロセスにおける位置づけを検討した.知識共有時の負荷を考慮した知識探索ヒューリスティクス有効性分析モデル構築し,シミュレーション分析を通じて,負荷を考慮したときの効果・影響に関しての仮説を構築した.また,この分析のために必要となったシナリオ分析技法を開発した.この技法はシミュレーション結果が取り得る範囲に着目し,分析の出発点を提供する見取り図の役割を果たす.併せて,社会シミュレーションの全体プロセスにおける位置づけを検討した.ナレッジワーカー間の知識共有の重要性が指摘されているが,個人間の対話を通じて専門性の高い知識を共有する際に,「誰に何を尋ねる」ことが高い知識共有の程度を実現するのか明らかでない.知識探索のしかたによっては,特定の人物に負荷が集中した結果,知識共有がうまくいかないという報告もある.本研究課題では以下の3点を目的とした.(1)知識共有時の負荷を考慮した知識探索ヒューリスティクス有効性分析モデル構築.(2)アンケート調査による実際に利用されている知識探索ヒューリスティクスの同定.(3)(1)のモデルを用いて,(2)の結果を利用して知識共有時の負荷を考慮した知識探索ヒューリスティクスの有効性分析を行う.以下に本年度の研究成果を述べる.研究を遂行していく過程で,(i)知識共有時の同期処理の必要性,(ii)知識探索ヒューリスティクスの有効性分析におけるネットワーク分析の観点の重要性について気づき,それぞれモデルの改良,プログラムの実装,関連研究の調査を行った.これらの実行のため当初目標としていたアンケートの実施と有効性分析を行うことができなかった.研究目的の(1)については,モデルを完成させ,シミュレーション実験を通じて,負荷を考慮したときの効果・影響に関しての仮説を構築した.この成果を国際会議で発表した.また,結果の分析のための技法としてシミュレーション結果が取り得る範囲(可能性)に着目した分析技法を開発し,この成果を論文として発表した.知識探索ヒューリスティクスの有効性分析のために必要となる社会シミュレーションの分析技法を昨年度開発した.この技法はシミュレーション結果が取り得る範囲(可能性)に着目したものであり,マクロレベルの事象をミクロレベルの振る舞いから説明する際の分析の出発点を提供する見取り図の役割を果たす.一方で開発した技法は社会シミュレーションの全体プロセスの中での位置づけが不明確であることが課題としてあげられた.このことを受け(以下,この分析技法をシナリオ分析と呼ぶ),本年度はシナリオ分析がシミュレーションのモデリングから分析,プレゼンテーションの全体の過程においてどのような貢献をしうるのかを検討した.研究成果として以下の3つの知見が得られた.(1)シナリオ分析は分析者にとってモデリング・シミュレーションを分析者の恣意性を排除した妥当な形で展開することを保証する.具体的には利用した乱数シードの影響や,分析時に選択した試行が全体帰結の中でどのような位置にあるものなのかを明らかにすることにより貢献する.(2)シミュレーション結果のプレゼンテーションにおいてシナリオ分析を実施することで問題関与者が分析者の提案が妥当であると考えることが期待できる(3)参加型のシナリオ分析を実施することで問題関与者の間で組織学習が行われることが期待できるこれらの成果を2回の国際会議・ワークショップ(AESCS2012,CSIEP2011)と2回の学会発表を通じて発表した.これらの会議を通じたフィードバックをもとに,国際会議ポストプロシーディングへ投稿した.
ニュートリノ・暗黒物質と核スピン共鳴

本年度は以下に述べる項目での研究、および実験装置整備を行った。●大阪大学・核物理研究センターにて、(^3He,t)反応を高分解能スペクトログラフで測定し、太陽ニュートリノ検出原子核^<71>Gaのスピン・アイソスピン応答特性のガンマ線崩壊測定結果をまとめ論文とした。また、^<176>Yb,^<160>Gdについてもニュートリノ吸収断面積を求めるための実験を行なった。●原子核分裂反応によってつくり出された不安定原子核トリチウム(E_t=380 MeV)を入射ビームとし、分散整合のイオン光学的手法を巧みに用いた高分解能(t,^3He)反応測定に成功した。この実験はアメリカ・ミシガン州立大学において成功した。核物理研究センターでの(^3He,t)反応との相補的反応測定が可能となった。●大塔コスモ地下実験施設が完成した。エレガントV号やCaFシンチレーターを用いた二重ベータ-崩壊、暗黒物質探索のための検出器(エレガントVI号)の整備が進んだ。●SPring-8の8GeV電子蓄積リングに貯えられた電子ビームと100200μmの遠赤外線レーザー光との正面衝突によって発生する1020MeVの指向性の極めて優れたガンマ線を発生させることについての研究をおこなった。遠赤外線レーザーは単位ワット当たりにすれば紫外線レーザーに比べて1000倍以上もの光子を含み、このレーザーを用いて、10^9/秒の良質なガンマ線を発生出来る。光吸収反応後の崩壊ガンマ線を高分解能ゲルマニウム検出器によって測定することによって、原子核のスピン励起の研究は飛躍的に進むことがあきらかになった。●(1)大阪大学・核物理研究センターにて、(^3He,t)反応を高分解能スペクトログラフで測定し、太陽ニュートリノ検出原子核^<71>Gaのスピン・アイソスピン応答特性をガンマ線崩壊を測定し研究した●(2)ガモフ・テラー共鳴、スピン・ダイポール共鳴からの陽子崩壊を測定するための40個のシリコン検出器、プリアンプ、等からなるシリコン・ボール検出装置が完成した。現在、全てのシリコン検出器をSSD検査装置に組み込み入念な検査を行っている。データ解析用プログラムも完成した。初期のテストはリング・サイクロトロンからの^3Heビームをもちいて行われた。●(3)CaFシンチレーターを用いた二重ベータ-崩壊、暗黒物質探索のための検出器の整備が進んでいる。これと並行した形で大塔村天辻トンネル新実験施設開設のための準備も大いに進展した。平成8年度には新地下実験施設での実験開始の目処がたった。本研究の実績を以下に示す。1.原子核のスピン・アイソスピン共鳴を450MeV^3Heビームをもちいた(^3He,t)反応で励起し、「Grand Raiden」スペクトロメーターで測定することにより、いくつかの原子核における、ガモフ・テラー共鳴などの核構造が明らかになった。2.陽子崩壊測定のためのシリコン検出器による本格的測定が開始された。^<12>C,^<13>C(^3He,tp)反応実験についても解析がすすみ、博士論文1編、修士論文3編が完成した。中性子、ガンマ線崩壊の実験的研究も並行して進んでいる。巨大共鳴のミクロ構造(波動関数の由来)の総合的研究が行われている。3.宇宙暗黒物質、および2重ベータ崩壊測定のための、基地として奈良県大塔村天辻トンネルに核物理研究センターから文部省に申請されていたCOE予算が認められ地下実験施設を建設することが出来た。4.本研究結果の一部はいくつかの学術論文として出版された。以上本年度は以下に述べる項目での研究、および実験装置整備を行った。

・大阪大学・核物理研究センターにて、(^3He,t)反応を高分解能スペクトルグラフで測定し、太陽ニュートリノ検出原子核^<71>Gaのスピン・アイソスピン応答特性のガンマ線崩壊測定結果をまとめ論文とした。また、^<176>Yb,^<160>Gdについてもニュートリノ吸収断面積を求めるための実験を行なった。・原子核分裂反応によってつくり出された不安定原子核トリチウム(E_t=380MeV)を入射ビームとし、分散整合のイオン光学的手法を巧みに用いた高分解能(t,^3He)反応測定に成功した。この実験はアメリカ・ミシガン州立大学において成功した。核物理研究センターでの(^3He,t)反応との相補的反応測定が可能となった。・大塔コスモ地下実験施設が完成した。エレガントV号やCaFシンチレーターを用いた二重ベータ-崩壊、暗黒物質探索のための検出器(エレガントV1号)の整備が進んだ。・SPring-8の8GeV電子蓄積リングに貯えられた電子ビームと100200μmの遠赤外線レーザー光との正面衝突によって発生する1020MeVの指向性の極めて優れたガンマ線を発生させることについての研究をおこなった。遠赤外線レーザーは単位ワット当たりにすれば紫外線レーザーに比べて1000倍以上もの光子を含み、このレーザーを用いて、10^9/秒の良質なガンマ線を発生出来る。光吸収反応後の崩壊ガンマ線を高分解能ゲルマニウム検出器によって測定することによって、原子核のスピン励起の研究は飛躍的に進むことがあきらかになった。
高齢者の栄養摂取に対する義歯の効果

大阪府老人大学講座受講生323名(男性174名、女性149名、平均年齢66.3±4.3歳)に対し、口腔内調査および栄養摂取状況調査を行い次の結果が得られた。1.一人平均現在歯数および義歯装着状況調査対象者の現在歯数の平均は20.8±8.6本であった。義歯装着状況は、全部床義歯装着者(以下、CDとする。)は上顎9.4%、下顎8.4%、部分床義歯装着者(以下、PDとする。)は上顎26.6%、下顎32.3%、であり、上下顎のいずれかに義歯を装着している者が48.8%と全体の約半数を占めた。2.義歯の状態と栄養摂取状況歯列に欠損のない「天然歯群」と、上下顎のいずれかに有床義歯を装着している「義歯装着群」とを比較したところ、各栄養摂取量は、両群間で有意差はみられなかった。しかし義歯装着者の中では、エネルギーおよび各栄養摂取量は「咬合力大群」の方が「咬合力小群」に比べ大きくなり、男性ではタンパク質と鉄分について有意差が認められた(p<0.05)。義歯に対する「満足群」は「不満群」に比べてエネルギーの充足率は大きく、男性では有意差がみられた(p<0.05)。また女性では「満足群」は「不満群」に比べてタンパク質、鉄分およびビタミンAの摂取量が多く有意差がみられた(p<0.05)。以上の結果から、義歯が高齢者の食生活に有効に働き、健康に寄与するためには、主観的および客観的な評価の高い義歯による咀嚼機能の回復が必要であることが示された。大阪府老人大学講座受講生145名に対し,口腔内調査および栄養摂取状況調査を行い次の結果が得られた.1.一人平均現在歯数調査対象者の現在歯数の平均は20.8±8.6本であった.年齢層が高くなるとともに現在歯数は減少していくが,特に女性の方がより顕著に減少した.現在歯数は,各年齢層とも全国平均よりも68本多かった.また現在歯数は,年齢階層が高くなるに従って標準偏差が大きくなったことより,個人差が拡大して行くことが示唆された.2.義歯装着状況上下顎の義歯装着状況は,全部床義歯装着者(以下,CDとする.)は上顎9.4%,下顎8.1%,部分床義歯装着者(以下,PDとする.)は上顎26.6%,下顎32.7%,歯列に有床義歯を必要とする欠損のない者は,上顎64.0%,下顎59.3%であった.また,今回の調査対象者のうち上下顎のいずれかに義歯を装着している者が48.8%と全体の約半数を占めた.3.エネルギー摂取量の充足率エネルギー摂取量の充足率は,男性が平均95.6%,女性が105.0%と女性の方が高く,0.1%以下の危険率で有意差がみられた.「天然歯群」と「義歯装着群」とを比較したところ,男性では,エネルギーの平均充足率は,「天然歯群」では95.2±21.1%,「義歯装着群」では96.0±26.9%であり,また女性では,「天然歯群」では103.2±22.2%.「義歯装着群」では106.9±23.8%といずれもほとんど差はみられなかった.大阪府老人大学講座受講生323名(男性174名、女性149名、平均年齢66.3±4.3歳)に対し、口腔内調査および栄養摂取状況調査を行い次の結果が得られた。
巨大ブラックホール降着流におけるＸ線放射領域の形成と時間変動機構の解明

輻射磁気流体コードCANS+Rを用いてブラックホール降着流の大局的3次元輻射磁気流体シミュレーションを実施し、降着率が球対称降着流の上限光度に対応する降着率(エディントン降着率)の10%程度の場合、ブラックホール近傍の移流優勢な高温降着流と遠方の光学的に厚い低温降着円盤が共存し、その遷移領域に蓄積された磁気エネルギーが解放されて間歇的にジェットを噴出することを明らかにした。また、セイファート銀河の増光に伴って出現する軟X線超過領域は、高温降着流が低温円盤に遷移する過程で形成されることが示唆された。高温領域と低温領域間の熱伝導を考慮した軸対称2次元磁気流体シミュレーションを実施し、熱伝導が遷移領域の厚さに影響を及ぼすことを示した。熱伝導を効率良くシミュレートするため、陽解法であるSuper Time Stepping (STS)法に基づく熱伝導モジュールを実装し、降着円盤コロナの時間発展計算に適用可能にした。また、イオン温度と電子温度が異なるプラズマを扱うことができる2温度プラズマモジュールをCANS+に追加して宇宙ジェット伝播計算に適用し、衝撃波により2温度プラズマが形成されるという結果を論文として出版した。観測との連携においては、「ひとみ」衛星が捉えた巨大ブラックホール周辺の鉄の蛍光輝線の精密分光から、降着円盤の形状に制限を与えた。また、X線のスペクトル解析に機械学習を導入し、プラズマ診断を高速化することに成功した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。セイファート銀河のX線観測によって見出された時間変動する硬X線・軟X線放射領域の形成と光度上昇に伴う軟X線放射領域の拡大機構を解明することを目的として、硬X線放射が卓越する光学的に薄い高温降着円盤への降着率増大によって形成される低温・高温円盤共存状態の理論・シミュレーション研究及びX線観測との連携研究を実施した。このため、我々が開発してきた高次精度3次元磁気流体コードCANS+に太陽大気の磁気流体計算で使用されている陽的な解法であるSuper Time Stepping法に基づく熱伝導モジュールを実装し、高温領域からの熱伝導による低温領域の加熱、円盤物質の蒸発による高温コロナ形成過程等を扱うことを可能にした。また、イオン温度と電子温度が異なる2温度プラズマを扱うことができるように磁気流体コードを拡張した。シミュレーションによって得られた密度・温度分布をもとにコンプトン散乱を考慮した光子輸送のモンテカルロ計算によって輻射スペクトルを計算するコードへの一般相対論効果の組み込みも進めた。ASTRO-H/ひとみ衛星は運用できなくなったが、初期観測で得られた銀河団および中心の巨大ブラックホールからのX線放射の解析、「すざく」衛星で得られたブラックホール候補天体のデータ解析との連携を進めた。このため、2016年8月と2017年3月に千葉大学で「ブラックホール降着流ミニワークショップ」を開催し、理論シミュレーショングループ、太陽研究グループ、X線観測グループ間の討議と共同作業を実施した。また、一般相対論的輻射磁気流体コードを用いたブラックホール・中性子星降着流のシミュレーション結果、噴出するジェットによる星間ガスへのフィードバック、非熱的粒子を考慮した磁気流体のシミュレーション結果等を論文・国際会議等で発表した。低温円盤と高温円盤が共存する巨大ブラックホール降着流の3次元磁気流体シミュレーションを実施するためのコード開発がおおむね順調に進展している。高次精度3次元磁気流体コードCANS+に、陽的な解法であるSuper Time Stepping法に基づく熱伝導モジュールを実装したことにより、高温領域から低温領域への熱伝導を考慮した3次元磁気流体シミュレーションを高い並列効率で実施することが可能になった。イオン温度と電子温度が異なる領域に適用可能な磁気流体コードについても衝撃波管問題、点源爆発問題等のテスト計算により解析解と一致する結果が得られることが確認でき、降着円盤磁気流体シミュレータに組み込む準備が整った。シミュレーション結果をポストプロセスすることによって輻射スペクトルを計算するモンテカルロ法に基づく光子輸送コードの開発も順調に進んでいる。本研究費により千葉大学にメニーコアのCPUを搭載したワークステーションを設置し、メニーコアCPU用のコードの最適化にも着手した。Astro-H/ひとみ衛星が運用停止になったことにより、ひとみ衛星を用いた新たな観測提案等はできなくなったが、初期観測結果について本共同研究メンバーとの情報交換・議論を行うことができた。また、「すざく」衛星で得られたブラックホール候補のデータ解析や恒星風を含めた降着流研究における観測と理論の連携にも着手した。これまで開発を進めてきた輻射磁気流体コードを用いたブラックホール・中性子星降着流のシミュレーションが順調に進展し、その成果を論文・国際会議等で発表した。太陽プロミネンスの形成モデルを円盤に適用したシミュレーション結果、ジェットと星間ガス相互作用のシミュレーション結果等も論文として発表されている。巨大ブラックホール降着流・噴出流に適用可能な輻射磁気流体コードの実装とシミュレーション実施、X線観測との連携を進め、研究成果を学会、国際会議で報告するとともに雑誌論文として出版した。最大の成果は、高次精度3次元磁気流体コードCANS+に1次モーメント法に基づく輻射モジュールを実装した輻射磁気流体コードを用いたシミュレーションにより、ブラックホール近傍の光学的に薄い高温円盤とそれより遠方の光学的に厚い円盤が共存する状態が維持されることを示した点である。この状態では光学的に薄い高温領域の降着率がエディントン光度に対応する臨界降着率の10%に達し、ブラックホール候補天体の増光過程で観測される明るいハードステートを説明することができた。

電子温度とイオン温度が異なる2温度プラズマを扱うことができる3次元磁気流体コードを適用してジェットの伝播計算を実施し、ジェット先端の衝撃波通過後のバックフローによって形成されるコクーン内部が2温度状態になることを見出した。また、太陽コロナ中での低温フィラメント(プロミネンス)形成の3次元磁気流体計算を回転円盤に適用し、回転円盤においても同様な機構により低温フィラメントが形成されることを示した。2017年8月に「磁気流体プラズマで探る高エネルギー天体現象研究会」を開催して研究成果を報告するとともに、降着流・噴出流に関連する磁気流体研究の到達点と今後の課題を明確にした。また、2018年3月に「ブラックホール降着流ミニワークショップ」を開催し、X線観測グループとの連携を進めた。2017年9月に中国・成都で開催された1st Asia-Pacific Conference on Plasma Physics等の国際会議でも研究成果を発表した。セイファート銀河のX線観測によって見出された時間変動する硬X線・軟X線放射領域の形成と光度上昇に伴う軟X線放射領域の拡大機構を解明することを目的としたシミュレーションコードの開発とブラックホール降着流への適用がおおむね順調に進展している。1次モーメント法に基づく3次元輻射磁気流体コードを適用することにより、ブラックホール近傍の光学的に薄い高温領域と遠方の光学的に厚い領域を同時にシミュレートできるようになった点が顕著な進展である。高温円盤と低温円盤の境界領域は、セイファート銀河で観測される軟X線放射領域に対応している可能性があり、本研究の目的達成に大きく近づいた。シミュレーション結果をポストプロセスして輻射スペクトルを計算するコードの開発も順調に進んでいる。また、電子温度とイオン温度が異なる2温度プラズマを扱う磁気流体コードをジェット伝播に適用することにより、ジェットのコクーン領域が2温度プラズマになることを示すことができた。Spine-sheath状のジェットからの放射強度分布の再現にもつながる重要な成果である。2017年8月に開催した研究会、2018年3月に開催したミニワークショップ等を通して、X線観測との連携が進展した。特に、2017年9月に増光したブラックホール候補天体MAXI J1535-571は減光中にハードステートとソフトステートの中間状態に長く留まるという時間発展を示しており、高温・低温円盤共存状態についての示唆を与えるイベントとして注目している。高次精度3次元磁気流体コードCANS+を用いた銀河系中心ブラックホール降着円盤とガス雲衝突のシミュレーション結果が論文として出版された。その他の研究成果も国際会議等で発表され、論文として出版されつつある。