hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生体活性型形状記憶合金装置を用いたDynamic GBR法の開発

今後は造成部位毎の周囲軟組織環境を考慮した上で、表面活性処理を付与した最適な伸展力を具備した装置の開発を行うとともに、その装置に適応する吸収性材料の組み合わせを追求する必要があることが示唆された。従来の骨移植法による骨採取による侵襲の回避と、軟組織同時増生を目的として、形状記憶合金による骨膜伸展骨形成法の開発研究を行った。この研究では、形状記憶合金が有する形態回復力を利用して、骨を覆う骨膜を伸展することにより、骨と骨膜の間にスペースを作り、そのスペースに生体が有する骨治癒力を誘導して骨再生をすることを確認した。この方法は再生療法の一つであり、今後の発展が期待されるものであった。表面活性処理の評価として、ラット脛骨への埋入実験を予定しており、コーティング被膜の厚さと低温処理の設定を決定する予定である。また、形状記憶合金デバイスの伸展応力と生体吸収性材料の生体内抗張力の組み合わせを決定した上で、速やかに動物実験を行い、その有用性や安全性について評価を行う予定である。まずラビット頭頂骨で作動システムを検証し、その上で大型動物の顎骨モデルに移行する予定である。今後の研究については、小動物(ラット)での組織形態計測、組織学的検証を行ったうえで大動物での検証実験を開始する予定である。Dynamic GBRでは組織伸展速度が重要となるため、ラットでの研究プロトコールをそのまま大動物へ移行することは問題があり、組織伸展の対象部位を被覆する軟組織のボリューム評価が重要となる。そのため、大動物への応用する上でのプロトコールを検討する際には、軟組織を評価し、その進展速度に到達する至適形態回復力を有した形状記憶合金装置が必要であり、その準備を行い、より円滑な研究を模索する予定である。また、小動物で得られた成果については、国内外での学会で報告し、本法の有用性や課題について広く議論していく予定である。口腔外科学、口腔インプラント材料評価・選定に時間を要しており、動物実験への移行が遅れているため、実験にかかる経費が予想よりも下回ったため。小動物での研究を優先して行い、その骨形成能評価を十分に検証した上で大動物への移行を検討している。そのため、大動物購入の時期が遅れていることから物品費の使用が予定に満たなかったことが原因と考えられる。また、国際学会への参加により旅費の使用が予定よりも多くなっていることから、次年度の旅費を抑えつつ、物品費への使用を増やして実験を円滑に行う予定である。遅れている動物実験を開始することで、薬剤、動物飼育、形状記憶合金デバイスの購入が進み、経費の使用は予定通りになると考えている。小動物の実験が終了した時点で、大動物を購入して実験を遂行する予定である。
回転磁場による磁性流体の熱・磁気対流に関する基礎研究

磁性流体が満たされた二重円筒容器内に回転磁場を印加し,磁性流体の対流現象および,その伝熱特性がどのように磁場によって変化するかを調べた。磁場の印加は,二極および四極の三相電動モータによって行った。対流現象を感温液晶シートによって可視化し,その様子をビデオカメラによって撮影を行った。内部の温度分布を容器後方から挿入した熱伝対によって計測し,ヌッセルト数を求めた。主な研究結果およびその成果は以下の通りである。1.最初高温内円筒上部に生じたプルームは磁場によってその回転方向に傾斜するように発達し,やがて内円筒を覆うようになり,伝熱機構が対流からあたかも伝導へと遷移する傾向が見られた。その傾向は,印加磁場の強度,回転周波数の増加と共に顕著となった。2.上述の伝熱機構遷移はヌッセルト数の変化からも定量的に判断できた。3.内円筒を低温,外円筒を高温にした場合,磁気体積力が対流を不安定にさせる要因となり,流れ場が乱れる事が明らかとなた。4.回転磁場印加による対流熱伝達機構を解明するために,流体の浮力と磁気体積力の釣り合いを考慮した無次元数を新たに提案し,それによって,本実験結果をうまく説明する事が可能となった。
ヒト骨肉腫の成因と増殖に関する基礎的,臨床的研究

(1)ヒト骨肉腫の癌遺伝子の検索をヌ-ドマウス移植株10株で行った。Cーmycの増幅を1株で認めた。mーRNAについては、Cーmyc,4株,CーHーras,4株,Cーfos,1株で検出された。Cーmyc m RNAを検出した移植株は高い腫瘍増殖性を示した。またCーfos m RNAの転写量が増強するとヌドマウスでの肺転移率は上昇した。ウイスタ-系ラットの骨芽細胞由来培養細胞にCーmyc+EJras,EIA+EJrasをトランスフェクションした。いずれも骨芽細胞のトランスフォ-マントを形成し,ヌ-ドマウスに造腫瘍性を獲得した。(2)1例のヒト骨肉腫から4E11,1例のヒト骨肉腫由来培養細胞から2H10,2D3のモノクロ-ナル抗体を作製した。これらの抗体は8例のヒト骨肉腫の全例と反応した。認識抗原としてAlpase恬性が認められたが,肝,腎,小腸との反応性はなかった。(3)ヒト骨皮質から骨Ca結合蛋白(BGP)を精製した。BALB/cマウスに免疫して5種のモノクロ-ナル抗体を得た。いずれの抗体も27例のヒト骨肉腫全例と反応した。この抗体が認識する抗原をアミノ酸分析したが,ヒトBGPと一致していた。(4)ヒト骨肉腫のヌ-ドマウス移植株から4種の培養細胞株を樹立した。これらはYuhasの方法でスフェロイドを構築した。X線照射でスフェロイドの増殖は抑制されるが再増殖した。C ́ーAdo処理を加えることによって再増殖が抑えられるところから,骨肉腫においてもC ́ーAdoの放射線培感作用が示された。(5)肉腫細胞と間質マトリックスとの対応関係を,14例のヒト骨肉腫で観察した。フィブロネクチン受容体(VLA4)は全例で認められたが,ラミニン受容体(VLA1.2.6)の発現はまれであった。一方,VLA3は肉腫細胞の周辺への浸潤部で強く発現していた。このことは,ある種のマトリックス受容体の発現増強は,肉腫細胞の浸潤能と関連性があることを示唆していた。(I).ヒト骨肉腫ヌードマウス移植株10株における細胞性癌遺伝子の存続と転写を検索した.16種類(cーHーras,vーKーras,Nーras,cーmyc,Nーmycvーmyb,vーyes,vーfps,vーabl,vーfms,Cーerb Bー1,cーerb Bー2,vーmos,vーraf,vーsis,sーfos)のクローン化

癌遺伝子をプローベとしたSouthern blot hybridization E Northern blot hybridizationより解析し次の結果を得た. (1)cーmyc遺伝子の増幅を1株において認めた. (2)cーmyc m RNAは4株で, CーHーras m RNAは4株で, dーfos m RNAは1株で検出した. (3)cーmyc m RNAの転写が検出された移植株では,ヌードマウスにおける腫瘍増殖性が高い傾向を示した. (II)ヒト骨肉腫の肺転移における癌遺伝子の関与を検索した.ヌードマウス皮下移植で50%の自然肺転移率を示すヒト骨肉腫TANI株の肺転移巣をヌードマウス皮下に移植して,肺転移率80%のTANIー26ーM2株を樹立した.両株からm RNAを精製し, cーHーras,vーKーras,cーmyc,Nーmyc,vーmyb,cーfos,vーsis,cーerb Bー1,vーfmsの各クローン化癌遺伝子をプローベとして,両株における癌遺伝子の転写をNorthern blot hybridization法で解析した.cーfos m RNAの転写レベルは, TANIー26ーM2株ではTANI株の約5倍であり,転写量の増加と高肺転移率との関連性が示唆された. (III)大腿骨発生ヒト骨肉腫を免疫原として4E11,ヒト大腿骨傍骨性骨肉腫由来の培養細胞株から2H10,2D3のモノクローナル抗体を作製した.4E11はヒト骨肉腫8例中7例と反応すると同時に,悪性線維性組織球腫,骨巨細胞腫とも反応した.一方, 2H10,2D3は骨肉腫8例全例と反応し,他の骨軟部腫瘍・上皮系腫瘍との反応はみられなかった.生化学的検索より, 2H10,2D3は分子量75kdの同一抗原分子上の異なる抗原決定基を認識していた.これらの抗体は骨肉腫関連抗原の血清診断に有用なことを示唆していた.(I)ヌードマウスに継代移植後、二重寒天培地法を用いて3名の患者から4株のヒト骨肉腫細胞株(OST1、OST1ーMは化学療法と放射線治療後の肺転移巣から得た細胞株である。OST1とOST1ーMの染色体数は共に43である。OST1はヒト正常染色体が32本、マーカー染色体が11本であるのに対し、OST1ーMのマーカー染色体は15本に増加していた。OST1ーMのマーカー染色体には異常に長いものが含まれており、遺伝子増幅の可能性を示唆していた。(II)ヒト骨皮質から骨γカルボキシ-グルタミン酸含有蛋白(BGP)を精製した。このBGPをBALB/Cマウスに免疫して5種の抗体(1C3、5E10、7F4、10A4、10E8)を得た。分子量はともに約5,800の単一バンドを示し、同じ蛋白を確認していた。正常ヒト骨芽細胞と骨細胞に反応したが、軟骨細胞、破骨細胞との反応はみられず、またヒト骨肉腫細胞株(OSTI、OST1ーM、OST2、OST3、OST4)に反応した。つまり、この抗体が骨原発腫瘍の血清診断に有用なことを示唆していた。(III)ウイスター系ラットの頭蓋骨よりアルカラホスハターゼ染色強陽性の骨芽細胞のコロニーを分離して、3種類の細胞株(Rob1、5、24)を得た。Rob5にCーmyc+EJrasの組合せで癌遺伝子をトランフフェクトすると、20foci/5μgDNAの効率で、またEIA+EJras導入の場合は1facus/5μgDNAの効率でトランスホーマントが分離された。トランスホーマント細胞の増殖能は増加しており、ヌードマウスに造腫瘍性を示していた。各トランスホーマントには癌遺伝子が存在することをSoutyern analysesで確認した。つまり正常骨芽細胞の悪性化においても、2種以上の癌遺伝子の材能が関与する可能性を示唆していた。1)ヒト骨肉腫の手術材料をヌ-ドマウスに移植し、6株の長期継代移植株を得た。ヌ-ドマウス移植腫瘍を組織培養系に移し、4株の細胞株(OST1、OST1M、OST2、OST3)を得た。OST1、OST1Mでスフエロイドを作り、10Gyの単独照射を行った。
知的なビ-ムサ-チによる音声認識の研究

大語彙・連続音声を対象とする音声認識では、必然的に膨大となる処理量に対して現実的な時間内で実行可能となるように、認識アルゴリズムをより高度化するための研究が本質的・潜在的に重要である.従来のDTW(dynamic time warping)やHMM(hidden Markov model)による音声認識アルゴリズムは、可能なすべての組み合わせを調べ尽くすという方針のもとに認識アルゴリズムが組み立てられている.DPの技法を利用して能率良く計算する工夫がなされているものの、すべての組み合わせを調べることに基本的に変わりはなく、このままでは認識アルゴリズムの高度化に限界がある.DTWやHMMによる音声認識は、本質的にグラフサ-チの問題である.ビ-ムサ-チの技法による経路の展開に関して、多くの場合、サ-チ対象の格子点までのスコアのみに基づいて枝刈の判定が行われており、サ-チ対象の格子点以降の推定スコアが考慮されていない.bestーfirstサ-チの技法による経路の展開に関して、DTWによる音声認識においては、推定コストの設定法等に問題がある.HMMによる音声認識においては、A^*アルゴリズムに基づく研究が最近盛んに行われるようになった.本報告書は、以上のような動機及び研究動向のもとで、DTWやHMMによる音声認識アルゴリズムをグラフサ-チの問題とみなして行った研究成果を取りまとめたものである.第1章では、ビ-ムサ-チの技法を利用するDTWによる音声認識に関する研究成果を述べる.第2章では、bestーfirstサ-チの技法を利用するDTWによる音声認識に関する研究成果を述べる.第3章では、bestーfirstサ-チの技法を利用するHMMのViterbiアルゴリズムによる音声認識に関する研究成果を述べる.大語彙・連続音声を対象とする音声認識では、必然的に膨大となる処理量に対して現実的な時間内で実行可能となるように、認識アルゴリズムをより高度化するための研究が本質的・潜在的に重要である.従来のDTW(dynamic time warping)やHMM(hidden Markov model)による音声認識アルゴリズムは、可能なすべての組み合わせを調べ尽くすという方針のもとに認識アルゴリズムが組み立てられている.DPの技法を利用して能率良く計算する工夫がなされているものの、すべての組み合わせを調べることに基本的に変わりはなく、このままでは認識アルゴリズムの高度化に限界がある.DTWやHMMによる音声認識は、本質的にグラフサ-チの問題である.ビ-ムサ-チの技法による経路の展開に関して、多くの場合、サ-チ対象の格子点までのスコアのみに基づいて枝刈の判定が行われており、サ-チ対象の格子点以降の推定スコアが考慮されていない.bestーfirstサ-チの技法による経路の展開に関して、DTWによる音声認識においては、推定コストの設定法等に問題がある.HMMによる音声認識においては、A^*アルゴリズムに基づく研究が最近盛んに行われるようになった.本報告書は、以上のような動機及び研究動向のもとで、DTWやHMMによる音声認識アルゴリズムをグラフサ-チの問題とみなして行った研究成果を取りまとめたものである.第1章では、ビ-ムサ-チの技法を利用するDTWによる音声認識に関する研究成果を述べる.第2章では、bestーfirstサ-チの技法を利用するDTWによる音声認識に関する研究成果を述べる.第3章では、bestーfirstサ-チの技法を利用するHMMのViterbiアルゴリズムによる音声認識に関する研究成果を述べる.1.研究の目的大語豪・連続音声を対象とした本格的な音声認識を現実的な時間内で実行可能となるように、種々の知識を駆使して処理量をドラスティックに削減するためのStrategyを確立し、認識アルゴリズムをより高度化する。2.研究内容フレ-ム同期DPマッチングにビ-ムサ-チを導入して計算量低減をはかる音声認識をDPビ-ムサ-チという。これまでのDPビ-ムサ-チでは、最小累積距離を求めてそれとの差が一定値以内の累積距離の格子点を一律に残し、かつ、枝刈のための閾値関数のパラメ-タは、入力音声全体にわたって同じ値をとる。今年度は、以下の項目について研究した。(1)入力音声の各フレ-ムにおいて、サ-チ対象の格子点の累積距離の他に、その格子点が属する標準パタ-ン内の最小累積距離も用いて、正解標準パタ-ンに属する格子点の統計的性質を利用した枝刈の、閾値関数設定法。(2)最適DPパス上の格子点を逃がすことなく、入力音声の途中で閾値関数のパラメ-タをより小さい値に変更する、閾値関数の動的設定法。3.研究成果単語音声認識実験により、次のことが明らかになった。(1)入力音声の始端付近におけるマッチングの良し悪しに影響されにくい累積距離を考案し、それを用いることにより、枝刈のための閾値関数のパラメ-タを入力音声の始端から数フレ-ムの時点でより小さい値に変更することができ、従来の簡便な枝刈の方法に比べて、計算量を約1/5に低減できる。(2)ビ-ム内の標準パタ-ンが1種類になった時点で認識結果が確定することから、入力音声のほとんどはかなり早いフレ-ムで処理を打ち切ることができる。(3)今後は、入力音声の途中で生じたマッチングの悪さにより最適DPパス上の格子点を逃す場合の対策が課題である。1.研究の目的大語彙・連続音声を対象とした本格的な音声認識を現実的な時間内で実行可能となるように、種々の知識を駆使して処理量をドラスティックに削減するためのStrategyを確立し、認識アルゴリズムをより高度化する.2.研究内容

今年度は、フレ-ム同期DPマッチングにビ-ムサ-チを導入して計算量低減をはかる音声認識(DPビ-ムサ-チという)の高度化に関して、以下の項目について研究した.(1)前年度に研究した格子点枝刈の閾値関数設定法に加えて,枝刈判定のさい同じ標準パタ-ンに属する格子点の数に制限を設けて、格子点を必要以上に残すことの無駄をさらに少なくする方法.(2)VQ歪に基づく単語予備選択の手法を利用し、DPビ-ムサ-チによる格子点枝刈にもその手法を有機的に組み込んで、計算量低減の効果を高める認識方式.3.研究成果単語音声認識実験により、DPビ-ムサ-チによる音声認識アルゴリズムの高度化に関して、次のことが明らかになった.(1)同じ標準パタ-ンに属する格子点の数に制限を設けるとき、ビ-ム内に残る格子点はその累積距離の値とDP領域における位置の双方をバランスよく考慮して選択することが望ましい.(2)単語予備選択を入力フレ-ムに同期して行うと、従来のように入力の最終フレ-ムでのみ単語予備選択を行うのに比べて、符号帳サイズが大きくなるにつれて、VQ距離計算量低減の効果が顕著になる.(3)格子点枝刈の判定において、「DP累積距離」の他に「VQ累積歪」も考慮することが望ましい.大語彙・連続音声を対象とする音声認識では、必然的に膨大となる処理量に対して現実的な時間内で実行可能となるように、認識アルゴリズムをより高度化するための研究が本質的・潜在的に重要である。従来のDTW(dynamic time warping)やHMM(hidden Markov model)による音声認識アルゴリズムは、可能なすべての組み合わせを調べ尽くすという方針のもとに認識アルゴリズムが組み立てられている。DPの技法を利用して能率良く計算する工夫がなされているものの、このままでは認識アルゴリズムの高度化に限界がある。DTWやHMMによる音声認識は、本質的にグラフサ-チの問題である。ビ-ムサ-チの技法による経路の展開に関して、多くの場合、サ-チ対象の格子点までのスコアのみに基づいて枝刈の判定が行われており、サ-チ対象の格子点以降の推定スコアが考慮されていない。bestーfirstサ-チの技法による経路の展開に関して、A^*アルゴリズムに基づく研究が最近盛んに行われるようになったが、推定スコアの設定法に問題がある。以上のような動機及び研究動向のもとで、本年度は次の研究成果を得た。(1)bestーfirstサ-チの技法を利用するDTWによる単語音声認識・VQ歪、DP、bestーfirstサ-チを利用する推定コスト設定法(2)bestーfirstサ-チの技法を利用するHMMのViterbiアルゴリズムによる単語音声認識・最大経路スコア、単純なHMMを利用する推定スコア設定法(3)bestーfirstサ-チの技法を利用する連続DPによるワ-ドスポッティング・VQと連続DPを利用する推定コスト設定法
低バックグランドPINフォトダイオードを用いた鏡面仕上げ高感度ラドン検出器の開発

PINフォトダイオード(PD)を用いたラドン濃度連続測定器は,平成元年に岐阜大学で考案されたものである。本ラドン検出器は,多くの研究機関のニュートリノ物理学研究分野で利用されている。本研究ではこのPDを用いたラドン検出器のバックグラウンドをさらに一桁減らして,ラドン検出器の検出感度を0.1(mBq/m^3)領域まで向上させることを目的とする。バックグラウンドを減らす第一の方法はPDのパッケージのセラミックに含まれるU,Th,Kの含有量を一桁以上減らすことである。このことにより,セラミックの表層から放出される連続エネルギーを持ったα線,β線のバックグランドを減ずることができる。バックグラウンドを減らす第二の方法はステンレス製の静電捕集容器の表面研摩処理に,浸漬電解研摩法と併せて新しく電解複合研摩法を施工することにより,ステンレス表面平滑性を約一桁改良して,0.05μmの超高品質鏡面に仕上げることである。ラドン検出器はステンレススチール製の静電捕集容器,PD,増幅回路,高電圧分割回路より構成されている.ラドン検出器の溶接部の加工精度を上げるとともに構造を局面状にして,内面を電解複合研磨法で鏡面仕上げ(Rmax=0.4μm)する改良を行なった.使用したPDのセラミック基板材料の放射能をゲルマニウム検出器で測定して、MA960セラミックを使用したラドン測定用PDの開発を行なった.このセラミック基板のPD当たりの放射能はウラニウム系列で0.004Bqであり,従来品の1/40に低減した.また,トリウム系列(0.007Bq)で1/10,^<40>K(0.03Bq)で1/30と低減している.ラドン検出器の内部から発生するラドンのバックグラウンドを測定するために,^<214>Poの1日あたりのカウント数を求めると、4.4±0.7^<214>Po/dayとなった。この値は1997年論文の実験結果23.0±4.3^<214>Po/dayと比較して、1/4以下に減少した。ラドン検出器の捕集電圧特性を調べた.捕集電圧を-500Vから-2,900Vまで変化させて測定を行なった.捕集電圧が-2,000V以上では、校正係数が0.93[(^<214>Po/day)/(mBq/m^3)]で一定になっていることが明らかになった.湿度特性実験を行なっているが,絶対湿度0.095g/m^3,捕集電圧-2,900Vでの校正係数は1.06[(^<214>Po/day)/(mBq/m^3)]である,今までの検出器と比較して湿度特性が顕著ではない.この検出器のラドン濃度検出限界値は6mBq/m^3となった。この値は1997年論文の実験結果13mBq/m^3と比較して、1/2以下に減少した。PINフォトダイオード(PD)を用いた、静電捕集型ラドン検出器は、平成元年に岐阜大学で考案された。本研究ではこの検出器のバックグラウンドをさらに1桁減らして、検出感度を0.1(mBq/m3)領域まで向上させることを目的とする。第1の方法は、PDのセラミックパッケージに含まれるU, Th, Kの自然放射性同位体の含有量を1桁以上減らすことである。セラミックから放出されるα線、β線のバックグラウンドを減ずることができる。第2の方法は、ステンレス製静電捕集容器の内面の複合電解研磨処理を改良して、超高品質鏡面に仕上げることである。このような加工処理でステンレス表面の均質性・非付着性が向上して、捕集容器内面から放出されるラドンを減らすことができる。浜松フォトニクス(株)で、K-freeアルミナ製のセラミックパッケージ(三井マテリアル社製MA960)のPD試作品を5個製作した。難波俊雄氏がスーパーカミオカンデにあるゲルマニウム検出器を使用して放射線量を測定した。U-chain:0.0044,Th-chain:0.0066,K-40:0.029(Bq)であった。従来のPDの測定結果、U-chain:0.2,Th-chain:0.06,K-40:0.9(Bq)と比較すると、U-chainで1/50まで減ずることができた。斉藤商店で70リットルのステンレス製静電捕集容器の内面の表面平滑性0.2μm(今までは0.4μm)の複合電解研磨処理したラドン検出器を2台製作した。この容器に、新開発PD試作品、ポリエチレン製のフィードスルー、1種AニトリルゴムのOリング(大小2個使用)を取り付けて、純エアーで容器内をパージして、2ヶ月間のバックグランド実験を実施した。その結果は(6.3±2.7)(^<214>Po/d)であった。この測定結果と、以前の校正実験で求めた、絶対湿度0.08(g/m^3)の校正係数1.8(^<214>Po/d)/(mBq/m3)からラドン濃度検出限界値を求めると、5(mBq/m3)となった。この実験結果は、当初期待した0.1(mBq/m^3)領域と比較して、5倍以上大きな値となった。この原因として(1)テフロンのOリングに交換する、(2)容器の複合電解研磨処理が考えられる。

現在、検出器のリークテストを行い、Oリングを交換して、2台目のラドン検出器でバックグランド実験を実施しているところである。PINフォトダイオード(PD)を用いたラドン濃度連続測定器は,平成元年に岐阜大学で考案されたものである。本ラドン検出器は,多くの研究機関のニュートリノ物理学研究分野で利用されている。本研究ではこのPDを用いたラドン検出器のバックグラウンドをさらに一桁減らして,ラドン検出器の検出感度を0.1(mBq/m^3)領域まで向上させることを目的とする。バックグラウンドを減らす第一の方法はPDのパッケージのセラミックに含まれるU,Th,Kの含有量を一桁以上減らすことである。このことにより,セラミックの表層から放出される連続エネルギーを持ったα線,β線のバックグランドを減ずることができる。バックグラウンドを減らす第二の方法はステンレス製の静電捕集容器の表面研摩処理に,浸漬電解研摩法と併せて新しく電解複合研摩法を施工することにより,ステンレス表面平滑性を約一桁改良して,0.05μmの超高品質鏡面に仕上げることである。ラドン検出器はステンレススチール製の静電捕集容器,PD,増幅回路,高電圧分割回路より構成されている.ラドン検出器の溶接部の加工精度を上げるとともに構造を局面状にして,内面を電解複合研磨法で鏡面仕上げ(Rmax=0.4μm)する改良を行なった.使用したPDのセラミック基板材料の放射能をゲルマニウム検出器で測定して、MA960セラミックを使用したラドン測定用PDの開発を行なった.このセラミック基板のPD当たりの放射能はウラニウム系列で0.004Bqであり,従来品の1/40に低減した.また,トリウム系列(0.007Bq)で1/10,^<40>K(0.03Bq)で1/30と低減している.ラドン検出器の内部から発生するラドンのバックグラウンドを測定するために,^<214>Poの1日あたりのカウント数を求めると、4.4±0.7^<214>Po/dayとなった。この値は1997年論文の実験結果23.0±4.3^<214>Po/dayと比較して、1/4以下に減少した。ラドン検出器の捕集電圧特性を調べた.捕集電圧を-500Vから-2,900Vまで変化させて測定を行なった.捕集電圧が-2,000V以上では、校正係数が0.93[(^<214>Po/day)/(mBq/m^3)]で一定になっていることが明らかになった.湿度特性実験を行なっているが,絶対湿度0.095g/m^3,捕集電圧-2,900Vでの校正係数は1.06[(^<214>Po/day)/(mBq/m^3)]である,今までの検出器と比較して湿度特性が顕著ではない.この検出器のラドン濃度検出限界値は6mBq/m^3となった。この値は1997年論文の実験結果13mBq/m^3と比較して、1/2以下に減少した。
コリン作動性ニューロン固有遺伝子の解析

「コリン作動性ニューロン固有遺伝子の解析」という課題で3年に亘り、神経系興奮伝達機構の遺伝子解析を行った。初年度に、センチュウC.elegansを用いコリン作動性ニューロン、特にシナプス前終末に働く遺伝子変異体を分離し、遺伝子座も決定した。続いて、その中で中心的役割を果すunc-18遺伝子をクローニングし、塩基配列を決定し、その遺伝子がシナプス小胞の放出に関与していることを明らかにした。続いて、この遺伝子のcDNAを発現ベクターに組み込み大量の遺伝子産物を得、抗体を作製した。抗体を利用して組織化学によって、この遺伝子が運動ニューロンのシナプス前節に局在していることを明らかにした。更に、C.elegansからシナプス分離法を確立し、unc-18遺伝子産物との関連性を検討している。unc-18遺伝子変異と似た表現型を示す、従って類似機能に働くと考えられる、unc-11,unc-13,unc-17,unc-41,unc-63及びunc-64も同定している。現在これら遺伝子相互の関連性を調べている。またunc-41遺伝子のクローニングにも成功し、塩基配列の決定、遺伝子産物の性状を調べている。神経系での興奮転導機構を知ることを目的として,変異するとacetylcholine esterase阻害剤低抗性変異体を多数分離し,遺伝子座を決定した。これらの遺伝子群からコリン作動性ニュ-ロンに働く遺伝子を探索した。当該年度では,同定した遺伝子の解析,クロ-ニングした遺伝子の性状並びに新たな遺伝子をクロ-ニングを行って,次のような成果を得た。1.7遺伝子解析。uncー18,uncー17,uncー41,uncー13,uncー11,uncー63,及びuncー64が変異すると,アセチルコリンが異常に蓄積することを発現した。更に発生や薬剤耐性に類似性が見られることから共通の機能に関与していると推定された。しかし,何れも運動異常であるがその表現型は明らかに異なっていた。これらの成果は,“Additional genes which result in an elevation of acetylcholine levels by mutations in C.elegans"として投稿中である。2.uncー18遺伝子。Tc1 taggingによってuncー18遺伝子及びcDNAをクロ-ニングし,遺伝子,転写産物の構造,コ-ドする推定アミノ酸配列を決定し,これまでに知られていない固有のタンパクをコ-ドしていることが明らかになった。これらの成果は“The gene uncー18 encodesa novel protein affecting the kinetics of acetylcholine metabolism in thenematode C.elegans"として投稿中である。3。uncー18遺伝子クロ-ニング。コリン作動性ニュ-ロンに働くと考えられる7遺伝子の共役機構を知るため,新たにuncー41遺伝子のクロ-ニングを進めている。既にトランスポゾン誘発及びそのrevertantを分離し,Tc1多型から固有のDNA断片を探索している。変異によりacetylcholinesterase阻害剤抵抗性遺伝子を同定し,次のような結果が得られた。1.6遺伝子(uncー13,uncー11,uncー17,uncー41,uncー63,uncー64)はコリン作動性ニュ-ロン固有である可能性が高い。しかし,uncー18はコリン作動性以外のニュ-ロンでも働いている可能性がある。aceー3はacetylcholinesteraseの1つをコ-ドし,この遺伝子が欠如する本酵素阻害剤に対し高感受性となる。このことを利用し,6遺伝子との二重変異を作成し,阻害剤抵抗性を調べた。その結果,uncー18・aceー3は高感受性であったが、多くの二重変異は依然抵抗性であった。このことは,uncー18はaceー3よりacetylcholine局在に関して上流域に働くのに対し,uncー18はaceー3機能とは独立に働くと考えられた。2.uncー18遺伝子産物の同定。uncー18遺伝子の完全なcDNAを得た。その塩基配列からアミノ酸配列を推定し,homology検索を行ったが,類似タンパクを見出すことができなかった。このことから,このタンパクは過去に知られていない新しいタンパクであると結論した。このタンパクは荷電アミノ酸に富む部位期が見られ,この部分とアセチルコリン蓄積との関連性を調べている。3.免疫組織化学的検討。

uncー18遺伝子産物に対する抗体を利用し,遺伝子がコ-ドするタンパクのニュ-ロンにおける局在を調べた。その結果,運動性ニュ-ロンの神経突起に局在していることが明らかになった。C.elegans運動性ニュ-ロンはコリン作動性であり,uncー18はコリン作動性に働いている可能性を示している。次に遺伝子産物合成が運動性ニュ-ロンで行われているか知る目的で,βーgalactosidaseをreporterとするexpression vectorにuncー18遺伝子を挿入しC.elegansにmicroinjectionしてその発現を見た。その結果,この遺伝子は運動ニュ-ロンに発現し,その軸索に分布していることが証明された。シナプス伝達の遺伝子制御機構を解明するため、コリン作動性ニューロン固有遺伝子を同定し、その生化学、遺伝子、並びに分子生物学的解析を行ってきた。そして次の成果を得ることができた。I.unc-18遺伝子をクローニングし、ホモロジー検索から、この遺伝子産物がシナプス小胞の形質膜への融合に働いているタンパクと類似性を示すことを明らかにした。実際組織化学によって神経細胞突起に発現していることを明らかにした。II.シナプス小胞分離法を確立し、同定した遺伝子変異のシナプス小胞での性状を検討した。その結果、シナプス伝達が不能のため終末に小胞の蓄積が見られるが、6遺伝子では伝達物質の蓄積は正常であるが、残り、1遺伝子では蓄積そのものに異常が見られた。III.unc-41遺伝子を解析しシナプス伝達に関し2つの機能群からなる複合遺伝子でる結果を得た。IV.アセチルコリン分解酵素をコードする3遺伝子ace-1.ace-2,ace-3の二重変異株を作成し、各遺伝子がコードする分解酵素の役割を調べた。その結果、ace-2がコードする酵素が神経機能に主要な役割をし残り2遺伝子がコードする酵素が補佐として働いていることを明らかにした。
スマート複合材構造の効率的モード別振動計測・制御法の構築と航空宇宙構造への応用

本研究では,圧電アクチュエータ・センサを用いたスマートストラクチャとしての航空宇宙用複合材構造を対象とし,特定の振動モードの効率的計測・制御を行うための簡易かつ高精度なシステムの構築を行うことを目的とした.数値シミュレーション結果や実験結果を通じて,本研究で提案する計測・制御系設計方法の有効性を示した.本研究では,圧電アクチュエータ・センサを用いたスマートストラクチャとしての航空宇宙用複合材構造を対象とし,特定の振動モードの効率的計測・制御を行うための簡易かつ高精度なシステムの構築を行うことを目的とした.数値シミュレーション結果や実験結果を通じて,本研究で提案する計測・制御系設計方法の有効性を示した.本研究では,圧電アクチュエータ・センサを用いたスマートストラクチャとしての航空宇宙用複合材構造を対象とし,特定の振動モードの効率的計測・制御を行うための簡易かつ高精度なシステムの構築を行うことを目的とした.本研究により得られた主要な成果は以下の通りである.1.研究代表者らが提案したモード別振動計測系の設計方法(雑誌論文1)に関して,計測対象となる構造物の固有振動数が重複,もしくは近接する場合や,異なる二つの計測対象モードの振動を計測する場合を対象とし,構築したモードセンサの計測精度について検討を行い,数値計算例を通じて提案方法の有効性を明らかにした(学会発表1).2.片持平板を対象として,研究代表者らが提案したモード別振動計測系(雑誌論文1)と最適配置された圧電繊維(MFC)アクチュエータによって構成される振動制御系を用いた単一モード振動制御の有効性が明らかとなり,効果的な振動制御系の構築が可能であることを確認した(学会発表2,3).3.片持CFRP積層板を対象として,1組の圧電センサと帯域通過フィルタ,およびPZT圧電アクチュエータを用いた単一モード振動制御の有効性が明らかとなり,1組の加速度センサと帯域通過フィルタによって構成されるモード別振動計測系を用いた場合(雑誌論文1)と同様の制御効果が得られることを確認した.4.片持アルミニウム平板を対象として,加速度センサ最適配置箇所,および加速度応答-最適印加電圧関係式を実験的に決定して構築した単一モード振動計測・制御系の有効性を明らかにした.本研究では,圧電アクチュエータ・センサを用いたスマートストラクチャとしての航空宇宙用複合材構造を対象とし,特定の振動モードの効率的計測・制御を行うための簡易かつ高精度なシステムの構築を行うことを目的とした.本研究により得られた主要な成果は以下の通りである.1.片持CFRP積層板を対象として,1組の最適配置された加速度ピックアップと帯域通過フィルタ,および最適配置された圧電繊維(MFC)アクチュエータを用いた単一モード振動制御の有効性が明らかとなり,効果的な振動制御系の構築が可能であることを確認した(雑誌論文1).2.片持CFRPはりを対象として,定電圧源による同調スイッチダンピング(SSDV)に基づく準能動的制振における定電圧源の代替として圧電素子によるエネルギ回収を導入する方法を提案し,その有効性を確認した(雑誌論文2).3.片持CFRP積層板を対象として,1組の圧電センサと帯域通過フィルタ,およびPZT圧電アクチュエータを用いた単一モード振動制御の有効性が明らかとなり,1組の加速度ピックアップと帯域通過フィルタによって構成されるモード別振動計測系を用いた場合と同様の制御効果が得られることを確認した(学会発表1).4.片持アルミニウム合金平板を対象として,加速度ピックアップ最適配置箇所,および加速度応答-最適印加電圧関係式を実験的に決定して構築した単一モード振動計測・制御系の有効性を明らかにした(学会発表2).また,圧電センサ最適配置箇所,ならびに圧電(繊維)アクチュエータ最適配置箇所の実験的決定方法の有効性,さらに片持CFRP積層板を対象とした場合の本構築方法の有効性を確認した.
溶液中における時計タンパク質KaiCの動態解析

シアノバクテリアの生物時計はKaiA、KaiB、KaiCの3つのタンパク質から構成されている。本研究では中心振動体であるKaiCの構造変化を解析した。KaiCは2つのリングが積み重なった6量体構造を形成し、近年の研究からN末端側リングのATPaseが周期の規定に関与していることが指摘されている。そこで、部位特異的にトリプトファン(Trp)を挿入したKaiCを作成し、時分割蛍光スペクトル測定を行った。挿入Trpからの蛍光強度成分の周期的な変動を観測し、N末端側リングの構造変化を捉えることに成功した。一方、観測された強度変化は微弱であり、振動中の構造変化は非常に繊細であることを示している。シアノバクテリアの概日時計はKaiA、KaiB、KaiCの3つの時計タンパク質から構成されている。本研究では、シアノバクテリア概日時計の中心的な役割を担うKaiCの構造変化を核磁気共鳴分光法をはじめとした分光学測定を用いてより詳細に明らかにすることを目的としている。KaiCは相同性の高い2つのドメインからなるプロトマーが集まって6量体を形成し、あたかも2つのリングが積み重なった構造をとる。我々は以前、KaiCが自身のATPase活性の状態に応じてC末端側のリングを開閉し、その構造変化を信号として他の2つの時計タンパク質であるKaiA、KaiBとの相互作用のタイミングを計っていることを明らかにしている。本年度はこれまでまだ十分にわかっていなかったN末端側リングの構造変化を明らかにした。具体的にはN末端のリングに蛍光プローブを挿入した変異体を構築し、その蛍光強度の時間変化を観測することに成功した。また観測された蛍光強度から見積もられた構造変化は予想されていたよりもずっと小規模な変化であることが示唆された。中でも、KaiCは中心振動体としての役割を担っており、振動中におけるKaiCの動的構造変化を明らかにすることはシアノバクテリア生物時計の分子機構の理解に重要だと言える。KaiCは相同性の高い2つのリングが積み重なった構造をとる6量体のタンパク質である。我々は以前、KaiCが自身のATPase活性/リン酸化の状態に応じてC末端側のリングを開閉し、その構造変化を介してKaiA、KaiBとの相互作用のタイミングを計っていることを見出した。一方、先行研究から時計機能におけるN末端側のリングの重要性が指摘されていたが、どのような構造変化をしているのかはよくわかっていなかった。本研究では、N末端側のリングの構造変化に注目し、その解明を目指した。野生型KaiCでは、N末端側リングの構造変化を観測することができなかったため、N末端リングの特定の位置に蛍光プローブを挿入した変異体を構築した。蛍光プローブの挿入がKaiCの時計としての機能を損なわないように挿入位置を十分に検討し、野生型KaiCと同程度の時計機能を保持した変異体の構築に成功した。この変異体を用いて計測したところ、蛍光強度が周期的に変動することを突き止めた。このことは構築した変異N末端リングの構造変化を追跡する良いプローブであることを示している。またその強度変化は微弱であり、非常に繊細な構造変化であることを明らかにした。タンパク質科学本年度の研究計画では核磁気共鳴分光の測定を見据えて同位体標識タンパク質の調製の確立を計画していたが、現在までのところ測定に十分な収量のタンパク質の取得には至っていないため。今年度も昨年度に引き続き同位体標識タンパク質を高収量で取得できる条件の探索(宿主大腸菌、組み換えタンパク質発現用ベクター、培養条件、無細胞系の適用など)を進める一方、本研究の目的の達成には必ずしも核磁気共鳴分光の測定が必須ではないので、他の測定法(高速AFMなど)の検討も並行して行う。平成25年度分の直接経費を消耗品、旅費およびその他の経費として計上したが、そのうちの1,268,310円は3月末までに会計処理が完了していないため。平成25年度では同位体標識タンパク質を調製するための条件検討を行ったが、十分な量を回収する条件を見いだせていない。平成26年度も引き続き、核磁気共鳴分光の測定に向けて、さまざまな条件の検討(大腸菌の種類、組み換えタンパク質発現用ベクターの種類、培養条件、無細胞系の適用など)を行う。これに必要な消耗品の多くは平成25年度に計上しているが、必要に応じて新たに購入する予定である。また研究計画の達成には必ずしも核磁気共鳴法である必要はないので、別の測定系の検討(蛍光、AFMなど)も視野に入れて研究を行う。そのための必要な消耗品は適宜購入する。
微生物毒素の生体膜侵入と複合体形成

Becillus thuringiensisが生産する細胞毒素(パラスポリン2)は、特定の培養がん細胞に存在する受容体と結合の後、脂質ラフトで毒素オリゴマーを形成し、細胞膜に傷害を与えていると考えられる。我々はこの細胞孔形成毒素に関して次の二つの問題解決に向けて研究を行った。(1)パラスポリン2による特異的な細胞認識の分子・原子機構(2)パラスポリン2の生体膜への挿入とオリゴマー形成の分子・原子機構研究代表者は分担者と共向で、重原子同型置換法と多波長異常分散法を併用することによってパラスポリン2結晶系の位相決定に成功し、電子密度上で分子モデルの構築からパラスポリン2の単量体立体構造を決定した。パラスポリン2はβシートに非常に富んだ構造をしており、多量化の際これらがβバレルを形成し膜に孔を形成している可能性も考えられる。また、結晶中の単位格子内には12分子のパラスポリン2が会合しており、これが約100Åの中空をもつらせん構造を形成していた。一方、生化学的解析から毒素オリゴマーはSDS電気泳動上では約200kDaと推測されたが、SDS電気泳動では非生理的な操作(界面活性剤と熱処理)を加えるため、生体膜上での確かな分子サイズや構造は不明であった。そこで、温和な界面活性剤(オクチルグリコシドやドデシルマルトシド)で可溶化された毒素オリゴマーを未変性ゲル電気泳動解析(Blue-Native PAGE)によって検出したところ、6001000kDaの大きな複合体を形成していることが示唆された。さらにタグを導入した毒素分子を用いて毒素複合体のアフィニティー精製に成功した。現在、原子間力顕微鏡を用いてこの超分子毒素複合体の構造解析を行っている。
がん研究のための実験動物の維持と開発

癌研究者に株分与を行うため19系統のマウス基準系統を指定維持し、40施設に26系統合計371匹のマウスを分譲した。これらの基準系統については定期的に遺伝的モニタリングを行い、基準系統としての維持体制を確立した。また7施設から延46系統のマウスについて遺伝的モニタリングの依頼を受けた。近交系ラットについては委員の確立した近交系ラットを4機関で18系統維持している。これらのラット系統については10施設から8系統315匹の分譲依頼があった。この他にも無アルブミンラットを11施設に875匹供給した。また詳細なラットの遺伝的モニタリングについては生化学的マーカーを中心にパネルを完成し11施設の依頼により11系統について検討を行った。近交系モルモットについては予研の14系統の内13系統177匹を15施設に分与した。これらの違伝的モニタリングのための標識遺伝子の検索を進めほぼ完成に近づき系統別に生物学的特性を明らかにした。癌研究にしばしば用いられるコンジェニック系マウスとしてB10系9系統、A系6系統、C3H系5系統、BALB1C系2系統その他細胞表面抗原に関するもの7系統を定めて維持担当者を決め育成維持を行っている。これらのコンジェニック系統については37施設に53系統595匹の分譲を行った。ヌードマウス系統は遺伝的背景の異る3系を25機関に1707匹を供給した。また、新しく育成した遺伝的背景に特色のあるヌードマウス8系統については20件126匹の株の分与を行った。ヌードラットは遺伝的背景の異る3系を育成中であり6件83匹の試験的な分与も行った。受精卵凍結保存については技術的な改良を続けており、系統差による難易の差異の問題を解決しなければならない。微生物モニタリングについては4種の動物について11種の感染因子の検査を行い、10施設から46件2578検体の依頼を受けた。本委員会の活動を癌特ニュースに掲載し、また実験動物のリストを作成し配布した。
胚性幹細胞から未分化神経幹細胞を経て神経幹細胞へ分化する分子機構の解析

神経幹細胞は全ての神経細胞・グリア細胞の起源であり、哺乳類脳の発生・構築に重要であるにもかかわらず、神経組織発生初期における神経幹細胞自体の生成の分子機構は、不明な点が多い。我々はこれまでに、マウス胚性幹細胞(ES細胞)からleukemia inhibitory factor (LIF)依存性未分化神経幹細胞をin vitroで誘導できること、マウス胎生5.5-7.5日胚にもLIF依存性に増殖し浮遊細胞塊を形成する未分化神経幹細胞が存在することを報告してきた。本研究は、多能性幹細胞からLIF依存性未分化神経幹細胞、未分化神経幹細胞からfibroblast growth factor-2依存性神経幹細胞へと分化していく際に働く因子の同定を目指している。昨年度はvascular endothelial growthfactor (VEGF)-Flk1シグナルについて報告した。すなわち、Flk1^<-/->ES細胞や神経幹細胞特異的Flk1コンディショナルノックアウトマウスなどを用いた解析から、VEGF-Flk1シグナルが未分化神経幹細胞の形成に対して抑制的に働く一方で、神経幹細胞の維持には促進的に働くことを明らかにした。本年度は、未分化神経幹細胞から神経幹細胞への分化に関与する遺伝子としてglialcells missing (gcm)遺伝子を同定した。gcm遺伝子は、Drosophilaでの研究からグリアと神経細胞間の運命決定を担うと考えられているが、神経幹細胞の発生や維持に対する機能はわかっていなかった。gcm遺伝子の哺乳類におけるホモログであるgcm1,gcm2遺伝子のダブルノックアウトマウスを作成し、未分化神経幹細胞から神経幹細胞への分化を解析したところ、神経幹細胞への分化誘導が抑制されていた。一方で、形成された神経幹細胞をin vitroでさらに分化させると、神経細胞とともにアストロサイト,オリゴデンドロサイトが認められることから、gcm1,gcm2遺伝子はグリアの発生に必須ではないと考えられた。我々はこれまでに、マウス胚性幹細胞(ES細胞)からleukemia inhibitory factor (LIF)依存性未分化神経幹細胞をin vitroで誘導できること、マウス胎生5.5-7.5日胚にもLIF依存性に増殖し浮遊細胞塊を形成する細胞が存在することを報告してきた。本研究では、多能性幹細胞からLIF依存性未分化神経幹細胞、未分化神経幹細胞からfibroblast growth factor-2 (FGF2)依存性神経幹細胞へと分化していく際に働く因子として、vascular endothelial growthfactor (VEGF)-Flk1シグナルに注目して研究を行った。VEGFシグナルは血液系や血管系の発生に必須であることが知られているが、神経幹細胞・前駆細胞が存在する脳室下層にもFlk1が発現していることから、神経幹細胞・前駆細胞の維持にも関与している可能性がある。Flk1^<-/->ES細胞およびVEGF添加培養を用いた解析から、VEGF-Flk1シグナルは未分化神経幹細胞の形成に対して抑制的に働くことが示唆された。一方、神経幹細胞特異的Flk1コンディショナルノックアウトマウスの解析より、胎生期および成体脳ではVEGFがneurosphereの形成を増加させることから、VEGF-Flk1シグナルは神経幹細胞の維持に促進的に働くと考えられた。以上の結果より、VEGF-Flk1シグナルは早期胚における中枢神経系の発生にも非常に重要な役割を果たしている可能性が示された。さらに今後、細胞内シグナル伝達の解明が必要と考えられた。
唾液腺水分泌時の蛍光色素calceinからみた低分子アニオン輸送の二方向性調節

本研究ではアニオン性の蛍光色素であるcalceinを唾液腺腺房細胞に取り込ませ,Ca^<2+>依存性の水分泌に関連したアニオン性物質の分泌動態の観察を可能にすることにより,以下の結果を得た。1.ラット顎下腺分離腺房細胞を用いた実験により,腺房細胞内に負荷したcalceinはムスカリン性刺激及びα-アドレナリン性刺激により細胞内Ca^<2+>濃度上昇とCa^<2+>依存性K^+チャネルの活性化を介し細胞内に放出されることが明らかとなった。2.摘出ラット顎下腺の潅流実験において細胞内に負荷したcalceinは腺腔側及び基底膜側の二方向に分泌され,無刺激時に細胞内calceinは一定の割合で基底膜側に放出されており,ムスカリン性刺激は腺腔側へのcalcein分泌を促進した。3.基底膜側への自発的なcalcein放出は細胞を脱分極させると減少し,Cl^-チャネル阻害剤により抑制されることより,calceinはアニオンとしてチャネル通して放出されると考えられたが,水分泌刺激時には若干の増加傾向がみられた。4.腺腔側へのcalcein放出は細胞内のCa^<2+>プールからの遊離による細胞内Ca^<2+>濃度上昇とCa^<2+>依存性K^+チャネルの活性化に伴い,ある種のチャネルの活性化により水分泌の初期相と関連し引き起こされると考えられ,共焦点レーザー顕微鏡を用いた観察により細胞内calceinの細胞外への分泌現象の可視化が可能となった。以上より,唾液腺腺房細胞内に負荷したカルセインにより,Ca^<2+>依存性の水分泌時におけるアニオン分泌が腺腔側及び基底膜側へ二方向性に分泌調節されることが観察され,細胞内Ca^<2+>濃度上昇とCa^<2+>依存性K^+チャネル及びCl^-チャネルの活性化とともに,水分泌調節に関与することが示唆された。
ヘリカル型装置におけるアルフベン固有モードの高エネルギー粒子輸送に対する影響

ヘリカル型装置におけるアルフベン固有モード(AE)と高エネルギー粒子の相互作用を実験的に調べた。AEがバースト状に発生している最中において、高エネルギー粒子のエネルギースペクトルに"孔塊"対が生成され、AE揺動周波数の低周波側への掃引とともに"塊"のエネルギーが下がることを明らかにした。またAE揺動と高エネルギー粒子の相互作用を扱う理論シミュレーションコードを3次元配位へ拡張し、実験データの新たな解釈が得られるようになった。本研究の目的は、ヘリカル型磁場閉じ込め装置におけるアルフヴェン固有(以後AE)モードと高エネルギー粒子との相互作用を明らかにすることにある。本科研費交付期間内においては、対象とする実験装置を大型ヘリカル装置(LHD)に限定し、AEモードに伴う高エネルギー粒子輸送の変化に焦点をあて、AEモードが高エネルギー粒子輸送に及ぼす影響を実験的に明らかにすることを目的とする。具体的には、アルフベン固有モード(AE)発生時における高エネルギー粒子の振る舞いの詳細な時間変化を中性粒子分析器及びプラズマ周辺部に設置した方向性ハイブリッドプローブ(静電プローブ兼カロリーメータ)によって観測し、この観測結果をシミュレーションコードなどによって得られた理論予測と比較検討し、AEと高エネルギー粒子との間の相互作用を明らかにする。平成18年度は、研究計画の初年度ということもあり、方向性ハイブリッドプローブの設計・製作等の設置準備作業に重点をおいた。また、これと平行してE//B-NPAの高速化の為の改造を行った。方向性ハイブリッドプローブとは、カロリーメータチップを熱的かつ電気的に絶縁した形で設置し、静電プローブとして動作が可能な様に設計した物である。このプローブの特徴は、プローブに流入する時間積分された熱量をカロリーメータとして計測するのみならず、静電プローブとして、その時間変化を非常に高い時間分解能で評価することが出来ることにある。このハイブリッドプローブをプラズマの最外郭磁気面近傍のほぼ同一地点の磁力線上流側と下流側に1個ずつ配置し、Co.方向のみ、あるいはCounter方向のみから入射されたNBIによって保持されたプラズマにおいて計測を行い、上下流プローブの信号の比較、得られた電流信号と熱量の比較から信号がビームに由来したものであるかを評価する。平成18年度は、LHD真空容器内での高エネルギー粒子の軌道計算を行って、方向性プローブによる計測に適した場所を求め、この位置に即したプローブの設計をおこなった。プローブの計測点は、前述した2点に加えてプラズマの内側・外側の2点を計測する点を追加し、小半径方向の情報は、プローブを本体の遠隔操作による駆動を行って得ることとした。この設計に基づく、プローブ本体の製作を完了し、H19年度においては、組み立て及び据え付けを行い、LHD実験での初期データを得る予定でいる。E//B-NPAについては、E//B-NPA真空容器から信号を取り出す際のフィードスルーを改造し、高速化に向けた、回路構成の変更を行った。この構成での、初期データを得て、現在、データの解析を行っている。また、MEGAコードをLHDの体系に適応し、これまでLHDにおいて観測されているTAEに対するシミュレーションを開始した。平成19年度は、方向性ハイブリッドプローブを大型ヘリカル装置(LHD)に設置し、その初期的なデータの取得を行った。LHDの弱磁場放電においては、Counter方向に周回する粒子に対してプラズマ周辺部においてロスコーンが存在し、counter粒子の大部分が損失されてしまう。これに対して、この様な領域においてCo方向に周回する粒子の軌道は、プラズマの最外郭磁気面を一時的に大きく逸脱するもののプラズマ中に再突入し大部分が損失を免れることが軌道計算によって予測されている。そこで、弱磁場実験において、このような領域に方向性ハイブリッドプローブを配置し、その信号特性を調べた。その結果、方向性プローブによって、co方向に周回するの高エネルギー粒子に対応する信号が得られることが確認された。しかしながら、得られた信号の特性には、一部不可解な点もみられた。この原因について検討したところ、プローブ計測面保護用のプロテクターが大きすぎた為、計測を阻害していることが、その要因として考えられた。また、計測素子先端の材質としてカーボンを利用していたことも不可解な信号をもたらす原因の一つとして考えられた。平成20年度においては、これらの問題点に対処した改造を施し、AEモードによって径方向輸送を受けた高エネルギー粒子の計測を行う予定である。E//B-NPAでは、計測器設置位置の調整を行って、新しい計測位置においてもTAEバーストに伴う高速イオンのエネルギースペクトル上にみられる突起の観測を行うことが出来るようになった。また、この計測位置において、0.1msの時間分解能の計測を行うことを試みて、バースト時のスペクトルの変化を高時間分解能で計測することに成功した。シミュレーションに関しては、LHDにおけるAEモードの固有関数を計算するためのコードAE3Dの開発が終了し、これまでの実験結果との比較を開始した。平成20年度は、主にE//B-NPAの性能強化、特に計測の高時間分解能化に重点をおいて研究を進めた。