hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高齢化が進む地域住民を対象とした亜鉛栄養状態の評価と食生活改善活動の効果

「1食あたり812食品」をみいだし、この目標値を用いて東御市の住民健康診査参加者に対し、2007年の健診後から2008年に亜鉛摂取量増加のための摂取食品数増加を促すポピュレーションアプローチを行った。2009年度に食品数の再分析を行った対象者は2006年の1277名、2007年1767名、2008年1359名であった。2006年の分析結果はベースラインとし、2009年は健診結果のみ分析に用いた。なおMSについては平成20年国民健康・栄養調査の「MSの疑いの判定」に従った。2007年の調査後に集団指導を実施した結果、2008年では2006、2007年に比べ有意に摂取食品数が増加し、特に野菜類の食品数が増加した。2007年の対象者1767名のうち同意の得られた638名に対して郵送法による食品数増加のための介入を実施し、未介入群との比較を行った。その結果、摂取食品数の変化や野菜類の食品数の増加に差がなかったことから、摂取食品数による指導は集団指導であっても効果を示すことが示唆された。次に、対象者を摂取食品数で5群に分けて比較を行ったところ、食品数が多い群だけでなく、少ない群においてもMSリスク者及び肥満者の割合が有意に高かった。そこで料理区分による分析を行った結果、食品数の少ない群において一品料理のみの食事、副菜が少ない食事を摂取していた。さらに、3年間の1食あたりの摂取食品数の変化を追ったところ、目標摂取食品数を維持した対象者は他より肥満・MSのリスクが低い傾向にあった。この結果は実践栄養学において大変有用な報告である。最後に、血清アンジオテンシン変換酵素活性比による血清亜鉛濃度の測定では安定性の検討の後、ランダムサンプリングにより109名の対象者の測定を行った。これらの測定結果と亜鉛摂取状況や摂取食品数との関連を分析し、摂取食品数を用いた亜鉛栄養の改善活動を評価することで一層客観性の高い報告となる。
HRG遺伝子欠損マウスの妊娠期表現型に基づく妊娠高血圧症候群の病態解析

妊娠HRG遺伝子欠損マウス(HRG KO)、及び、絨毛外栄養膜細胞株を用いて、妊娠高血圧症候群(HDP)の発症に関わる1絨毛外栄養膜細胞の子宮内浸潤・血管リモデリング、2血管新生の制御、3血管内皮細胞障害に注目しながら、胎盤の形成・維持におけるHRGとHMGB1の生理的役割を検討する。また、血中HMGB1による過剰刺激が、胎盤の血管内皮細胞障害を惹起し、HDPの発症や重症化を引き起こす可能性を検討するために、妊娠HRG KOマウスにHMGB1タンパクを投与する。逆に、HRGタンパクを投与することで、妊娠HRG KOマウスの病態表現型(胎盤形成異常、高血圧など)が改善するか検討する。
ジャイロ運動論的シミュレーションに基づく３次元プラズマ乱流輸送の定量的予測

大型ヘリカル装置(以下、LHD)に代表される3次元磁場閉じ込め装置や、磁場の3次元構造を考慮したトカマク装置におけるプラズマの異常輸送現象を定量的に理解し、輸送予測に繋げることを目指し、ジャイロ運動論に基づく大規模シミュレーション研究を実施した。複数粒子種間衝突オペレーターなど多粒子種から構成される現実的なプラズマに対してジャイロ運動論的シミュレーションを実施し、構成粒子種によるプラズマ不安定性の差異が実験結果と無矛盾であることを確認した他、多数のイオン温度勾配パラメータを用いた乱流シミュレーションにより、プラズマ温度勾配分布の定量的な予測も実現した。本研究では、大型ヘリカル装置(LHD)に代表される非軸対称装置や、配位の3次元性の重要性が増しているトカマク装置などの3次元磁場閉じ込めプラズマにおける熱・粒子の異常輸送現象を定量的に理解することを主な目的とする。平成26年度では、上述の目的を達成するために、シミュレーションコードの拡張や多数の乱流解析を実施し、下記のような成果を得た。(1)複数粒子種間の衝突オペレータの実装:これまでの我々の数値解析で用いてきたモデル衝突オペレータでなく、複数のイオン種や電子を含む衝突オペレータをGKV/GKV-Xコードに新たに実装した。これは、運動量やエネルギー、粒子数の各保存則を満たす形式で構築されており、随伴関係も満たすものである。このオペレータを用いることにより、正確な衝突効果の導入が必要となる補足電子モード(TEM)乱流の解析など、より現実的な乱流輸送解析に威力を発揮する。(2)イオン熱輸送の温度勾配依存性の解明:乱流輸送レベルに対するプラズマ周辺部での数値解析と実験結果との差異が近年盛んに議論されており、その原因として、温度分布の実験計測の誤差範囲内における鋭敏な温度勾配依存性が挙げられている。そこで26年度では、LHDプラズマに対して多数のシミュレーションを実施し、温度勾配依存性を定量的に評価した。その結果、上述の実験と数値計算の差異は、これまで実験と一致していたとされていた炉心部分でむしろ大きな不定性を導く結果になることを突き止めた。本研究では、大型ヘリカル装置(以下、LHD)に代表される3次元磁場閉じ込め装置や、3次元磁場配位の効果を考慮したトカマク装置における、熱や粒子の異常輸送現象を定量的に理解することを主目的としている。平成27年度では、この目的を達成するために、数値コードのさらなる拡張と多粒子種プラズマでの乱流シミュレーションを実施し、以下の成果を得ている。(1)多粒子種を含むプラズマ乱流シミュレーション:26年度までに開発していた複数粒子種間の衝突オペレータを実装した乱流シミュレーションコードを利用しながら、複数イオン種(水素・ヘリウム)を含むLHDプラズマの微視的不安定性解析や、不純物イオンを含むプラズマでの乱流シミュレーションを実施した。イオン種の混合比による不安定性成長率の影響を確認し、新古典輸送計算も実施しながら、不純物ホールを伴う実験結果に対する運動論的な観点からの議論を進めた。(2)イオン熱輸送とプラズマ温度分布予測:平成26年度に実施した多数のイオン温度勾配パラメータにおける乱流シミュレーション結果に基づき、イオン温度の実験測定から統計学的に見積もった現実的な温度勾配との関係を解析し、乱流シミュレーションによるプラズマ温度分布の定量予測に成功した。昨年度までに完成した複数粒子種プラズマに対応した乱流シミュレーションコードを利用し、実際のLHD実験での現実的な多粒子種プラズマにおける乱流シミュレーションを実施できた。不純物ホール現象や構成粒子種によるプラズマの閉じ込め性能の影響など、近年の3次元プラズマ実験で活発に議論されているテーマに対して、ジャイロ運動論による第一原理的なシミュレーション研究からの解明として最初の成果が得られ、次年度までに本課題の主目的が達成されるものと期待できるため、上記の達成度とした。本研究課題は、大型ヘリカル装置(以下、LHD)に代表される3次元磁場閉じ込め装置や、3次元磁場配位の効果を考慮したトカマク装置における、プラズマの異常輸送現象を定量的に理解することが主目的である。最終年度である平成28年度では、上記の目的を達成するため、前年度までに開発を進めて来たジャイロ運動論的シミュレーションコードを用いて、実際のLHD配位での複数粒子種プラズマの乱流シミュレーションを実施し、以下の成果を得た。(1)構成粒子種によるイオンスケールの微視的不安定性解析:LHD配位において、ヘリウムイオンが構成粒子種として支配的な複数粒子種プラズマでは水素イオンが支配的な場合と比較して、微視的不安定性が低減されていることが、4粒子種(水素、ヘリウム、炭素、電子)を含むLHDプラズマでのジャイロ運動論的シミュレーションにより確認された。これは、実際のLHD実験においても確認されているヘリウムが支配的なプラズマでの高イオン温度の達成と熱輸送改善に対して無矛盾な結果を与えるものである。(2)不純物輸送に対する運動論的解析:不純物として炭素イオンを含むLHDプラズマにおいて、各粒子種(水素、ヘリウム、炭素、電子)の粒子輸送に対する乱流および新古典からの寄与についてジャイロ運動論およびドリフト運動論に基づくシミュレーション解析を実施した。特に、極端にホローな密度分布を伴う不純物ホール構造が生じるLHD配位において、乱流輸送が不純物イオンについて径方向内向きの粒子輸送を予想する中、新古典輸送から決定される径電場により、乱流輸送と新古典輸送が共に釣り合う可能性を指摘した。

複数粒子種間衝突オペレーターなど多粒子種から構成される現実的なプラズマに対してジャイロ運動論的シミュレーションを実施し、構成粒子種によるプラズマ不安定性の差異が実験結果と無矛盾であることを確認した他、多数のイオン温度勾配パラメータを用いた乱流シミュレーションにより、プラズマ温度勾配分布の定量的な予測も実現した。本研究の最初の課題であった精密な衝突モデルのジャイロ運動論的シミュレーションコードGKVへの導入が完了し、平成27年度以降の研究進展への基礎が完成した上、近年、当該分野で活発に議論されている乱流輸送シミュレーションのショートフォール問題に対する、プラズマプロファイル依存性について新たな知見が得られた。これらの成果を受けて、今後、様々な条件下でのシミュレーション解析を進める必要もあるため、上記の達成度とした。平成26年度および平成27年度に得られた研究成果を受けて、最終年度となる28年度には、下記に挙げた点について研究を推進する予定である。(1)不純物ホールを伴うLHDの多粒子種プラズマにおける運動論的シミュレーション研究:平成27年度に開始したLHDでの不純物ホール現象を伴う多粒子種プラズマにおける乱流シミュレーションをさらに多くのケースについて実施し、新古典シミュレーション結果と合わせて運動論的シミュレーションからのプラズマ輸送現象の説明、特に粒子輸送に関する説明を行う。(2)乱流輸送におけるプラズマ・プロファイルの影響の定量的な解明:これまでに実施したプラズマ温度分布に対する乱流輸送への影響だけでなく、密度分布等も含めたプラズマ・プロファイルの影響について、プロファイルの実験測定データをもとに、統計学的なデータ解析を利用した定量的な解析を実施する。プラズマ物理学平成26年度までの研究成果を受けて、平成27年度では下記の点について研究を推進する。(1)精密な衝突効果を含めた補足電子モード(TEM)の解析:平成26年度に開発完了した高精度の衝突オペレータを用いた運動論的電子を含むTEM不安定性解析と乱流シミュレーションをLHD配位で実行し、3次元配位におけるより定量的な乱流輸送解析を実施する。これらの微視的不安定性による乱流は、帯状流の生成の影響も強く受けるため、衝突効果と帯状流生成における定量的な相関も詳しく調べる。(2)輸送のプラズマ・プロファイル依存性の解析:TEM乱流に極めて重要な密度勾配について、LHD実験結果から許される範囲における勾配依存性を詳しく調べ、輸送フラックスを再現するプラズマ・プロファイルの定量予測を行う。当初予定していた出張に関し、想定していた出張への支出を削減できた上、物品費に予定していたデータ保存用ディスクを最終年度である28年度に多く要することが判明し、購入計画を変更したため。当初予定していた海外出張に関し、想定していた旅費よりも節約することができた上、物品費として予定していたデータ保存用ディスクの型式が更新され、次年度での購入に予定を変更したため。
分裂病ハイリスク児における産科的合併症および神経心理学的・脳形態学的変数との関連

親族内に統合失調症(旧名:分裂病)者を有し、本人は非罹患者である、いわゆるハイリスク群を対象に、まず統合失調症の危険因子として確立されている産科的合併症(obstetric complications, OCs)を有する率を、健常対照群と比較した。その結果、健常群に比較し、ハイリスク群はOCs率が高いことが確認された。とりわけ、統合失調者を父に持つハイリスクにおいても、OCs率が増加しており、これは統合失調症の病態形成に関連する遺伝子が子に伝達され、それが脆弱因子となり、OCsを発現させることを示唆するものであり、注目される所見である。しかしながら、OCs評価のために活用した母子手帳の入手は比較的容易であるが、非罹患者から研究への参加のインフォームドコンセントを得ることに困難を来たし、実際の面接による子細な聴取、及び神経心理学的検査、さらにはMRIを用いた脳形態学的測定などすべてを完了するには、もう数年の継続的な研究期間の必要性が生じている。そこで、まず統合失調症の遺伝要因との関連から、その病態発現に遺伝的要因の関与が高いとみなされている早期(小児期及び思春期)発症の統合失調症例に着目し、脳の形態学的測定、及び神経心理学的測定を実施し、相互に関連する変量の解明にあたった。その結果、健常群に比較し、統計学的有意な脳灰白質及び白質の体積減少が認められた。また、統合失調群内において、実行機能をみるWisconsin Card Sorting Testのスコアー(保続エラー)と関連する脳部位の検証をvoxel-based morphometry法を用いて行ったところ、言語領域である左側側頭葉の体積と負の相関が確認された。すなわち、実行機能の障害が顕著であるほど、側頭葉体積の減少が著しいという結果である。これらの結果は、国際専門誌に投稿予定である。従来から指摘されている統合失調症と産科合併症(OC)との関連において、遺伝的要因の関与の有無およびその程度、また、遺伝的要因以外の環境要因のかかわりを明確にするために、いわゆるhigh-riskグループに着目した。この研究では、まず、父親が統合失調症であるグループ1、母親が統合失調症を発症する前に生まれたグループ2、母親が発症した後に生まれたグループ3、健常比較対照群を対象として、母子手帳の記載からOCの有無を判定しhigh-riskグループの各群と健常群の間でその頻度を比較する。さらにすべての対象に神経心理学検査、MRIスキャンを施行し、神経心理学レベルおよび脳構造レベルでのどのような特徴が遺伝的要因と関連しているかを調べる。現在までにhigh-riskグループ71例(グループ1;21例、グループ2;37例、グループ3;13例)と健常群284例が対象として研究に参加している。OCの発現率に関して、high-riskグループでは17%にOCの既往があり、健常群の9%に比べ多い傾向が認められた(p=0.08)。グループ1では健常群に比較して、OCの頻度が1.6倍高かった(p=.44;OR=1.63)。グループ2では健常群よりも約2倍高く(p=.23;OR=1.95)、さらに、グループ3では約3倍高かった(p=.13;OR=2.93)。しかしこれら3つの解析では有意差は認められなかった。これらの結果に示されるように、グループ2、3と同様にグループ1でも健常群より産科合併症の頻度が高いことから、統合失調症の発症にかかわるOCには遺伝的要因が関与すると考えられる。

さらにグループ3ではよりOCの頻度が高くなることから、母親が疾患に罹患するという環境要因にも影響されることが示唆される。平成15年度はさらに症例数を増やし、神経心理学検査、MRI検査を施行し、結果を解析に移す。親族内に統合失調症(旧名:分裂病)者を有し、本人は非罹患者である、いわゆるハイリスク群を対象に、まず統合失調症の危険因子として確立されている産科的合併症(obstetric complicatios, OCs)を有する率を、健常対照群と比較した。その結果、健常群に比較し、ハイリスク群はOCs率が高いことが確認された。とりわけ、統合失調者を父に持つハイリスクにおいても、OCs率が増加しており、これは統合失調症の病態形成に関連する遺伝子が子に伝達され、それが脆弱因子となり、OCsを発現させることを示唆するものであり、注目される所見である。しかしながら、OCs評価のために活用した母子手帳の入手は比較的容易であるが、非罹患者から研究への参加のインフォームドコンセントを得ることに困難を来たし、実際の面接による子細な聴取、及び神経心理学的検査、さらにはMRIを用いた脳形態学的測定などすべてを完了するには、もう数年の継続的な研究期間の必要性が生じている。そこで、まず統合失調症の遺伝要因との関連から、その病態発現に遺伝的要因の関与が高いとみなされている早期(小児期及び思春期)発症の統合失調症例に着目し、脳の形態学的測定、及び神経心理学的測定を実施し、相互に関連する変量の解明にあたった。その結果、健常群に比較し、統計学的有意な脳灰白質及び白質の体積減少が認められた。また、統合失調群内において、実行機能をみるWisconsin Card Sorting Testのスコアー(保続エラー)と関連する脳部位の検証をvoxel-based morphometry法を用いて行ったところ、言語領域である左側側頭葉の体積と負の相関が確認された。すなわち、実行機能の障害が顕著であるほど、側頭葉体積の減少が著しいという結果である。これらの結果は、国際専門誌に投稿予定である。
次世代POPs候補物質の水圏生態系インパクトおよびリスク評価

水圏環境は様々な環境汚染物質の最終シンクに位置付けられ、地球環境汚染を把握する上で重要な環境媒体である。本研究では、POPs条約対象物質の類縁化合物である塩素化多環芳香族類(ClPAHs)について、1水圏・生物圏における汚染実態と生物濃縮過程の解明、2海洋浮遊物表面における二次的生成能の評価、3組織細胞ならびに水圏生物の毒性発現・作用機序の解明を目的とした。平成30年度は前年度に検討を行った前処理方法でスリランカ汽水湖の4地点から採取した表層水中のClPAHsならびに臭素化PAHs(BrPAHs)の分析を実施した。その結果、全ての環境水においてClPAHsまたはBrPAHsが検出された。今回、汽水湖の中心部では粒子相からハロゲン化PAHsは検出されず、溶存相で56種類のClPAHsが検出された。流入河川に近い地点では、粒子相及び溶存相それぞれで3種、31種のハロゲン化PAHsが検出された。粒子相と溶存相のハロゲン化PAHsの総濃度を比較すると溶存相へ多く存在していることが明らかとなった。また、河川の流入地点に最も近い地点のハロゲン化PAHs総濃度及びPAHs総濃度が他地点よりも高い傾向であったことから、汽水湖におけるハロゲン化PAHs汚染は河川からの流入の影響が示唆された。さらにスリランカで採取された魚体内からも複数のClPAHsが検出された。魚における脂肪重量とClPAHs濃度には有意相関が認められなかったことから、ClPAHsは食物連鎖による生物濃縮の影響が少ないことが予想された。本年度は、昨年導入された高分解能GC/MSの最適分析条件が確立されたことで、環境試料の分析へ着手することができた。とくに、海水中からハロゲン化PAHsを検出したのは初めての例であり、重要な研究成果が得られたと思われる。また、日本とスリランカで採取された魚におけるハロゲン化PAHsの分析も実施できた。両者の蓄積量や濃度プロファイルに違いが見られたことから、水圏環境においてハロゲン化PAHsの暴露経路は多岐にわたることが予想される。さらに、サンプリングを通じてスリランカ海洋大学と共同研究に伴う教員の受け入れを実施し、人物交流に発展することができた。本年度はフィリピンの海域においても海水並びに魚の採取を実施できたため、次年度に向けた準備も着実に行われている。このようにサンプリングが複数地点で実施され、更に人物交流まで発展したことは当初の計画よりも早く、極めて順調に研究が遂行されていると思われる。一方で、マイクロプラスチックの採取はサンプリングの場所によって目標の重量まで採取できず、本年度中にマイクロプラスチック中のハロゲン化PAHsの分析には至らなかった。これまでの研究成果により簡便且つ高感度でClPAHsを分析できる手法を開発し、実際の環境試料へ適応した結果、十分に分析可能であることが確かめられた。次年度は本手法を用いて様々な環境試料の分析を展開する。具体的には、フィリピンで採取された海水並びに海水魚におけるClPAHsを分析し、プロファイル解析により発生源の推定を試みる。さらに、海洋生物の食物連鎖によるClPAHsの生物濃縮の影響をPCBなどのPOPs濃度から評価する。さらに、生物濃縮の過程を裏付けるため、水圏生物種の安定同位体を測定し、生物濃縮係数の算出を試みる。一方、魚体内におけるハロゲン化PAHs分析の結果から、ある特定のClPAHsが高濃度に蓄積していることがわかった。そこで水圏環境の毒性評価として、これら高濃度蓄積するClPAHsの代謝物の同定を行う。具体的には、薬物代謝酵素によるClPAHs分解過程をモニタリングし、生体蓄積性を評価するとともに代謝物の遺伝毒性を検討する。平成29年度は水圏・生物圏における汚染実態解明に向けて、高速溶媒抽出装置(ASE)による最適抽出条件を検討した。ASEに用いる溶媒をアセトン、ジクロロメタン、シクロヘキサンとし、それぞれの混合比を変えて添加回収試験を実施したところ、アセトン/ジクロロメタン:50/50で混合した場合、最も良好な結果を得られた。さらに抽出温度を50°C、100°C、150°Cと変化させて添加回収試験を行ったところ、100°Cが最適であることがわかった。つぎに、水圏環境試料のサンプリングをスリランカで実施した。サンプリングは海岸側の商業都市であるニゴンボと内陸のキャンディーの13地点で実施した。さらに、水圏生物の毒性評価として、底質土壌抽出物中のAhR活性を遺伝子組換え酵母によって検討したところ、底質中のPAHs濃度が高い試料ではAhR活性が高くなる傾向が見られた。そこで各PAH濃度と毒性等価係数に基づいた毒性等量値(TEQ)とAhR活性から算出したTEQを比較したところ、多くの底質試料においてAhR活性によるTEQが高くなることがわかった。この結果から土壌試料にはPAH以外のAhR活性物質が含まれていることが示唆された。本年度は海外での水環境

試料のサンプリング方法の基盤作りとして計画していたが、現地のスリランカ海洋大学から全面的なサポートを得たこともあり、予定以上の水環境試料の採取を実施することができた。今回のサンプリングでは、海外でサンプリングを実施する際の計画や注意点が明確化され、今後実施される他国のサンプリングに対して大きな知見を得ることができた。また今回協力を受けたスリランカ海洋大学とは研究交流の機会へと進展し、平成30年度にはスリランカ海洋大学から1名のスッタフを本学に短期留学で迎えることになった。このような人的ネットワークの構築は、今後グローバルな環境問題の解決に向けて極めて重要な鍵になると思われる。一方、ClPAHsの化学分析に関しては、水試料の採取法、抽出法が確立され、効率的に分析を行う環境を整えることができた。とくに本年度末には高分解能GC/MSが本学に導入されたことから、今後より高精度な分析を進めることが期待できる。水圏環境は様々な環境汚染物質の最終シンクに位置付けられ、地球環境汚染を把握する上で重要な環境媒体である。本研究では、POPs条約対象物質の類縁化合物である塩素化多環芳香族類(ClPAHs)について、1水圏・生物圏における汚染実態と生物濃縮過程の解明、2海洋浮遊物表面における二次的生成能の評価、3組織細胞ならびに水圏生物の毒性発現・作用機序の解明を目的とした。平成30年度は前年度に検討を行った前処理方法でスリランカ汽水湖の4地点から採取した表層水中のClPAHsならびに臭素化PAHs(BrPAHs)の分析を実施した。その結果、全ての環境水においてClPAHsまたはBrPAHsが検出された。今回、汽水湖の中心部では粒子相からハロゲン化PAHsは検出されず、溶存相で56種類のClPAHsが検出された。流入河川に近い地点では、粒子相及び溶存相それぞれで3種、31種のハロゲン化PAHsが検出された。粒子相と溶存相のハロゲン化PAHsの総濃度を比較すると溶存相へ多く存在していることが明らかとなった。また、河川の流入地点に最も近い地点のハロゲン化PAHs総濃度及びPAHs総濃度が他地点よりも高い傾向であったことから、汽水湖におけるハロゲン化PAHs汚染は河川からの流入の影響が示唆された。さらにスリランカで採取された魚体内からも複数のClPAHsが検出された。魚における脂肪重量とClPAHs濃度には有意相関が認められなかったことから、ClPAHsは食物連鎖による生物濃縮の影響が少ないことが予想された。本年度は、昨年導入された高分解能GC/MSの最適分析条件が確立されたことで、環境試料の分析へ着手することができた。とくに、海水中からハロゲン化PAHsを検出したのは初めての例であり、重要な研究成果が得られたと思われる。また、日本とスリランカで採取された魚におけるハロゲン化PAHsの分析も実施できた。両者の蓄積量や濃度プロファイルに違いが見られたことから、水圏環境においてハロゲン化PAHsの暴露経路は多岐にわたることが予想される。さらに、サンプリングを通じてスリランカ海洋大学と共同研究に伴う教員の受け入れを実施し、人物交流に発展することができた。本年度はフィリピンの海域においても海水並びに魚の採取を実施できたため、次年度に向けた準備も着実に行われている。
赤ちゃんにやさしい病院における母乳育児ベンチマークの作成

厚生労働省の「健やか親子21」では、母子の健康増進のために母乳育児を推進し、生後1か月の母乳率を60%に上げたいとしている。そこで、生後1か月時母乳率が80-90%と母乳育児に成功し、WHOとUNICEFから「赤ちゃんにやさしい病院(Baby Friendly Hospital:BFH)」として認証されている施設から母乳育児を成功させる要因を解析し、母乳育児を推進する上での方略を得ることが目的である。研究対象は我が国の「赤ちゃんにやさしい病院:BFH」である。母乳育児の成功を母乳育児の継続とした(WHOは2歳以降までの母乳育児を推奨している)。平成29年度および30年度にBFHから提出されたデータから、1か月時に高い母乳率であれば、その後も母乳で育つ赤ちゃんの率は高いことが分かった。そこで好成績の施設を訪問した(平成28年舞鶴共済病院(京都府舞鶴市)、平成29年津軽健生病院(青森県弘前市)、あわの産婦人科(富山県下新川郡入善町)、平成30年春ウイメンズクリニック(宮城県名取市)、岡山医療センター(岡山県岡山市))。一方で母乳育児の推進に苦労している施設も訪問した(平成29年旭川医大(北海道旭川市))。それらの訪問結果から見えてきたのは、対象となる母子を取り巻く育児環境(母親の健康やサポート体制など)とそこに関わる医療側の介入(継続的な母乳育児支援)が大きな要因だと考えられた。母親の母乳育児に対する思いとそれを支える周囲環境の整備への注力も肝要であろう。それらに加え、2007年から2018年の12年間分のBFHのデータを集め、データブックを作成し、我が国のBFHの母乳育児の状況を周知する計画である。データの収集の進捗BFHから提出される母乳育児に関わるデータの収集は、計画では2011年から2015年までの5年分の予定であったが、2007年から2017年までの11年分のデータを収集することができた。当初の予定よりデータ量を増やすことができた。それを最新の2018年分まで収集する計画とした。成果は以下の通りである。(1)西巻滋:周産期の現場から考える赤ちゃんの育み方、山口県周南小児科産婦人科合同勉強会、周南市2018年7月23日、(2)西巻滋、他:「データ管理委員会報告、第27回母乳育児シンポジウム(長崎)、2018年8月4日、(3)西巻滋:赤ちゃんにやさしい病院が目指すゴールを考える.加古川中央病院母乳育児講演会,2018年11月17日データの収集には、2018年のデータを加えて、BFHの経年的な母乳育児のデータを解析する。成果は、周産期新生児医学会、母乳育児シンポジウム、BFH施設連絡会議等で発表する予定である。また、BFHのデータをまとめて、「我が国における赤ちゃんにやさしい病院BFHのあゆみ」を出版する予定である。研究対象は我が国の「赤ちゃんにやさしい病院」72施設のデータである。まず、母乳育児の成功をどこに求めるか。WHOは2歳以降までの母乳育児を推奨していることから、母乳育児の継続期間が鍵であることが分かった。平成28年度にBFHから提出されたデータの中で、13施設(産科単科施設9、一般病院1、周産期センター3、乳児数1226名)から6か月時の完全母乳率80.3%を得ることができた。そこから得られた結果は、1か月時に高い母乳率であれば、その後も母乳で育つ赤ちゃんの率は高いことが分かった。BFHでは、入院中の1週間、生後1週前後の退院時、生後2週間健診時、生後1か月時の母乳率を出している。その後に6か月時、1歳時と母乳率のデータを出す事、併せて、生後1か月時の母乳率を高く維持することが重要である。成果発表(2016年)1)西巻滋,他:周産期センター、大学病院がBFHになるために.日本成育新生児医学会雑誌.28(2):240-243,2)西巻滋:新生児科医の立場から母乳育児を考える.周産期新生児医学会、3)西巻滋:2015年母乳育児データ.母乳育児シンポジウム、4)西巻滋:BFHにおけるデータの経年変化を読む(2008年2014年).BFH施設連絡会議、5)西巻滋,他:我が国の「赤ちゃんにやさしい病院BFH」におけるデータの経年変化を読む(2008年2014年).新生児成育学会データの収集の進捗BFHから提出される母乳育児に関わるデータの収集は、計画では2011年から2015年までの5年分の予定であったが、2008年から2015年までの8年分のデータを収集することができた。さらに2016年分も収集中であり、当初の予定よりデータ量を増やすことができた。2016年12月に、母乳育児に成功している舞鶴共済病院(京都府舞鶴市)を訪問した。

そこで成功の秘訣を得ることができた。成果は以下の通りである。1)西巻滋,他:周産期センター、大学病院がBFHになるために.日本成育新生児医学会雑誌.28(2):240-243,2)西巻滋:新生児科医の立場から母乳育児を考える.周産期新生児医学会、3)西巻滋:2015年母乳育児データ.母乳育児シンポジウム、4)西巻滋:BFHにおけるデータの経年変化を読む(2008年2014年).BFH施設連絡会議、5)西巻滋,他:我が国の「赤ちゃんにやさしい病院BFH」におけるデータの経年変化を読む(2008年2014年).新生児成育学会厚生労働省の「健やか親子21」では、母子の健康増進のために母乳育児を推進し、生後1か月の母乳率を60%に上げたいとしている。そこで、生後1か月時母乳率が80-90%と母乳育児に成功し、WHOとUNICEFから「赤ちゃんにやさしい病院(Baby Friendly Hospital: BFH)」として認証されている施設から母乳育児を成功させる要因を解析し、母乳育児を推進する上での方略を得ることが目的である。研究対象は我が国の「赤ちゃんにやさしい病院」である。母乳育児の成功を母乳育児の継続とした(WHOは2歳以降までの母乳育児を推奨している)。平成29年度および30年度にBFHから提出されたデータから、1か月時に高い母乳率であれば、その後も母乳で育つ赤ちゃんの率は高いことが分かった。そこで好成績の施設を訪問した(平成28年舞鶴共済病院(京都府舞鶴市)、平成29年津軽健生病院(青森県弘前市)、あわの産婦人科(富山県下新川郡入善町)、平成30年春ウイメンズクリニック(宮城県名取市))。一方で母乳育児の推進に苦労している施設も訪問した(平成29年旭川医大(北海道旭川市))。それらの訪問結果から見えてきたのは、対象となる母子を取り巻く育児環境(母親の健康やサポート体制など)とそこに関わる医療側の介入(継続的な母乳育児支援)が大きな要因だと考えられた。母親の母乳育児に対する思いとそれを支える周囲環境の整備への注力も肝要であろう。成果:(1)西巻滋:小児栄養ー母乳栄養のコンセプトを考えるー.MedPeer.2018年03月05日公開、(2)山田学,西巻滋、他:「赤ちゃんにやさしい病院」における退院時/一か月母乳率と周産期データの関連.第53回日本周産期・新生児医学会,2017年7月17日、(3)西巻滋:私たちが目指すこれからの母乳育児を考える.立川相互病院講演,2017年10月25日データの収集の進捗BFHから提出される母乳育児に関わるデータの収集は、計画では2011年から2015年までの5年分の予定であったが、2007年から2017年までの11年分のデータを収集することができた。当初の予定よりデータ量を増やすことができた。(1)西巻滋:小児栄養ー母乳栄養のコンセプトを考えるー.MedPeer.2018年03月05日公開、(2)山田学,西巻滋、他:「赤ちゃんにやさしい病院」における退院時/一か月母乳率と周産期データの関連.第53回日本周産期・新生児医学会,2017年7月17日、(3)西巻滋:私たちが目指すこれからの母乳育児を考える.立川相互病院講演,2017年10月25日厚生労働省の「健やか親子21」では、母子の健康増進のために母乳育児を推進し、生後1か月の母乳率を60%に上げたいとしている。
ネットワーク同定における確率論的手法と決定論的手法の相補的融合

獲得可能な部分情報から通信ネットワークを可視化して,モデリング,性能評価,もしくは情報処理を行う際に,確率論的手法と決定論的手法を相補的に利用する方法論を具体的な事例に即して確立した.具体的な研究対象は以下の通り:(1)次数対列を再現する単純グラフの存在性と構成法,(2)マルコフネットワークの提案とインターネットトポロジ分析への応用,(3)フレーム送信サイクルの考え方に基づく非飽和IEEE802.11e EDCA無線LANの性能評価手法,(4)バイナリセンサによる対象物形状推定技術.獲得可能な部分情報から通信ネットワークを可視化して,モデリング,性能評価,もしくは情報処理を行う際に,確率論的手法と決定論的手法を相補的に利用する方法論を具体的な事例に即して確立した.具体的な研究対象は以下の通り:(1)次数対列を再現する単純グラフの存在性と構成法,(2)マルコフネットワークの提案とインターネットトポロジ分析への応用,(3)フレーム送信サイクルの考え方に基づく非飽和IEEE802.11e EDCA無線LANの性能評価手法,(4)バイナリセンサによる対象物形状推定技術.1. IEEE802.11ベース無線LANのクロスレイヤ性能評価法無線LANを利用した(VoIP等の)双方向リアルタイムアプリケーションの性能劣化は,無線LANアクセスポイント(Access Point:AP)でのバッファーオーバフローによるパケットロスが原因となることが多く,このバッファーオーバフローは,IEEE802.11MAC層が輻輳し,APからのフレーム読み出し速度が落ちることにより発生する.このため,無線LANを利用した通信の性能評価には,APのバッファーオーバフローとIEEE802.11MAC層の混雑度の両方を考慮できるモデルが必要である.本研究では,連続衝突によるフレーム損失を考慮して802.11MAC層解析モデルの精度を向上しながら,IP層の挙動を待ち行列モデルで評価する性能評価モデルを提案し,その解析法を示した.さらに,シミュレーションにより精度検証を行った.2.次数対列を再現するネットワークの構成法リンクの両端のノードの次数のペアを次数対といい,ネットワークを構成する各リンクの次数対を並べたものを次数対列という.本研究では与えられた次数対列を再現する単純グラフの存在性に関する幾つかの定理を証明するとともに,次数対列がグラフ的であるか(次数対列を再現する単純グラフが存在するか)を判定するアルゴリズム,ならびに次数対列がグラフ的である場合に,次数対列を再現する単純グラフを1つ構成するアルゴリズムを導出した.さらに導出したアルゴリズムにより構成されたネットワークの持つ性質を現実のネットワーク(ルータレベルトポロジ,ASレベルトポロジ)と比較した.1.IEEE802.11ベース無線LANのクロスレイヤ性能評価法:昨年度に引き続き,端末のバッファ内に形成されるフレームの待ち行列とCSMA/CAの挙動の双方を考慮しながら,IEEE802.11ベース無線LANの効率を評価する性能モデルを提案し,電子情報通信学会論文誌において発表した.また,提案モデルを802.11eへ適用できるようにモデルを拡張した.2.複雑ネットワークの確率論的モデル:複雑ネットワークのトポロジを確率論的にモデル化するためにマルコフ性の概念を提唱した.また,マルコフネットワークの性質を解析するとともに,現実に存在するネットワークであるインタネットトポロジのマルコフ性について定量的な分析を試みた.途中結果を国際会議で発表した.3.バイナリセンサによる対象物形状同定:監視領域に多数配置されたバイナリセンサ(対象物の存在の有無のみを検知・通知するセンサ)の反応から監視領域を通過する対象物の形状を推定する2種類の手法について検討を行った.一つは,各バイナリセンサの位置が不明のまま対象物の周囲長と面積を同定するものであり,電子情報通信学会論文誌に発表した.もう一つは,各バイナリセンサの位置を同定した上で,対象物のおよその形状を把握するものであり,電子情報通信学会の研究会において途中結果を発表した.昨年度に引き続き,IEEE802.11を物理層/MAC層に用いる無線LANの性能(スループット,フレームロス率など)を評価する数理モデルについて研究した.特に,MAC層にIEEE802.11e EDCAを用い,非飽和端末が存在する無線LANを対象として,フレーム送信サイクルの概念を用いて各端末のスループットを評価するモデルを2種類考案した.成果は二つの国際会議に投稿し,いずれも採択された(2013年度に発表予定).2.バイナリセンサによる対象物形状認識監視領域に多数配置されたバイナリセンサ(対象物の存在の有無のみを検知・通知するセンサ)の反応から監視領域を通過する対象物の形状を推定・認識する手法について引き続き検討した.対象物が占める領域に端点を持つ任意の線分の距離を「内部距離」と定義し,対象物を同時に検出した二つのセンサの位置情報から,対象物の内部距離に関する統計データ(平均,分散など)を求め,内部距離の統計データに基づいて対象物の形状を認識する手法を考案した.成果を2つの国際会議において発表した.3.センサの位置推定法対象物形状推定に活用する目的で2種類のセンサの位置推定法(レンジフリー推定,アンカーフリー推定)を検討した.一つは,GPSを搭載した位置が既知の物体(Moving Landmark)をセンサが配置された領域に様々な経路に沿って通過させ,センサがMoving Landmarkを検出したときのMoving Landmarkの位置の情報からセンサ位置を推定する手法である.もう一つは,センサが近くのセンサとの距離を測定できることを前提として,センサ間の距離情報からセンサ同士の相対位置を推定する手法である.

前者は成果を2つの国際会議で発表し,後者は成果の一部を国際会議に投稿中である.当初の予定よりはやや無線よりの内容にシフトしているが,これは昨今の技術動向を反映してのことである.いくつかの成果は既に学術論文として掲載されており,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。無線LANの性能評価モデルは現在手掛けているIEEE802.11eの評価モデルを完成させた後,無線マルチホップネットワーク用の性能評価モデルに拡張する.複雑ネットワークの確率論的モデルについては,平成21年度に実施した決定論的モデルとの融合を図るとともに,インターネットトポロジ以外の現実のネットワークへの分析・適用を試みる.バイナリセンサによる対象物の形状同定は,速度センサ・加速度センサの利用,非凸型対象物への適用などの発展を模索する._24年度が最終年度であるため、記入しない。
抗体工学に関する基礎的・応用的研究

マウス抗ダンシル(DNS)抗体のV_H、V_Lからかる可変領域フラグメントF_V(MW:25K)を用い、抗原認識部位の解析を行った。抗体産生細胞を種々の安定同位体標識アミノ酸を含む無血清培地下で培養し、部位特異的に標識した抗体を得た。安定同位体標識FvフラグメントはC_H1ドメイン欠損抗体をクロストリパインで消化して得た。昨年度までの研究の結果、抗原存在下でFvフラグメントの2個のTyr残基が抗原のダンシル環と分子間NOEを示すことが明らかになった。そこで、本年度は安定同位体フィルター法NMRを用いて、Fvフラグメント中に存在する全てのTyr残基側鎖のNMRシグナルを帰属し、その抗原認識機構を解析した。既に完了している主鎖アミド基の帰属をHMQC-HOHAHAを用いて、Cαプロトンまで拡張する。次に、帰属の確定したCαプロトンとTyr残基側鎖の2',6'プロトンをω_1-filtered NOESYにより連結する。さらに、Tyr残基側鎖の2',6'プロトンと3',5'プロトンはHOHAHAスペクトルにより連結する。これらの解析の結果、Fvフラグメント中に存在する全てのTyr残基側鎖の帰属が抗原存在下および抗原非存在下において完了した。確定した帰属に基づいてFvフラグメントと抗原との分子間NOEを解析したところ、ダンシル環の近傍(4A以内)にH鎖CDR3の根元に位置する、Tyr-96HとTyr-104Hが存在することが判明した。この結果は、昨年度までに行ったスピンラベルハプテンを用いた結果とも一致した。
骨肉腫におけるp53発現制御によるシスプラチン耐性の克服

癌抑制遺伝子p53の状態が異なる3種類のヒト骨肉腫細胞株に野生型p53遺伝子をリポフェクション法で導入し、p53蛋白の発現量、細胞増殖能、およびシスプラチンによる殺細胞効果の変化を検討し、さらにDNA修復阻害作用を持つカフェインを併用した時のp53蛋白の発現と殺細胞効果に与える影響についても検討した。正常p53蛋白を発現するOST株では、野生型p53遺伝子の導入前後でp53蛋白の発現量、細胞増殖能、シスプラチンの殺細胞効果、カフェイン併用時のp53蛋白の発現抑制効果ならびに殺細胞効果増強の変化は認められなかった。変異型p53蛋白を発現するHOS株では、遺伝子導入後に細胞増殖速度の低下が認められたが、細胞増殖能、およびシスプラチン単独ならびにカフェイン併用時の殺細胞効果増強に変化は認められなかった。p53遺伝子が欠失し、p53蛋白の発現を全く認めないSaos2株では、遺伝子導入後のSaos2/p53株において、p53蛋白の発現が認められるようになり、細胞増殖速度の低下、およびシスプラチン単独ならびにカフェイン併用時のp53蛋白の発現抑制効果と殺細胞効果増強が認められた。さらにSaos2/p53株ではSaos2株に比べ、シスプラチンのみ、およびカフェイン併用時のいずれもTUNEL法とDNAラダーの観察によりアポトーシス誘導の増強が認められた。以上より正常型p53蛋白は細胞周期の調節およびシスプラチン処理時のアポトーシス誘導を含む多機能な作用を有することと、カフェイン併用時のシスブラチンに対する殺細胞効果増強には、正常p53蛋白の発現が必要であることが明らかとなった。このことから、p53遺伝子の異常のため化学療法に抵抗性を示す骨肉腫症例に対して、野生型p53遺伝子を用いた遺伝子治療とカフェイン併用化学療法により、抗癌剤に対する感受性の増強が期待できると考えられた。我々は、本来シスプラチン感受性のヒト骨肉腫細胞株に対してシスプラチンを持続接触させてシスプラチン耐性株を得た。シスプラチンに対しては約6.7倍、プラチナ製剤であるカルボプラチンにも交叉耐性を示したが、他の抗ガン剤に対する多剤耐性は認めなかった。薬剤耐性機序として細胞内のプラチナ濃度の取り込み減少がシスプラチン耐性骨肉腫に認められ、従来と異なりシスプラチン接触後12時間から24時間にかけて有意に減少するという新たな知見を得た。次いで、DNA修復阻害剤であるカフェインによるシスプラチンの殺細胞作用の増強効化とp53蛋白との関係についてシスプラチン耐性株と感受性株で検討した。カフェインはシスプラチン耐性株ではシスプラチンとの相乗効果を発揮しなかった。感受性株ではシスプラチンにより誘導され発現したp53蛋白をカフェインが抑制していたが、耐性株では、p53蛋白の誘導もカフェインによるDNA合成抑制も呈さなかった。更に、耐性株ではp53蛋白は野生型ながら感受性株の約半分に発現量が減少している知見を得た。以上より、野生型p53蛋白の発現量がシスプラチン感受性に重要な役割をになっていること、シスプラチンに対する初期の感受性の有無がカフェインの効果を予知しうる因子であると我々は考えている。一方、野生型p53蛋白以外に変異型p53およびp53の欠失したヒト骨肉腫細胞株においてもカフェインによるシスプラチンの増強効果の有無を検討した。予想どうりカフェイン添加による殺細胞相乗効果は認められなかった。カフェインはシスプラチンにより誘導され発現したp53蛋白を抑制していたが、元々機能不全の故DNA合成の停止を呈さないと考察している。

したがって、今後の方針として変異型p53およびp53の欠失した骨肉腫細胞株に野生型p53遺伝子を導入することよりカフェイン添加による相乗効果作用を期待し得ると考えている。癌抑制遺伝子p53状態が異なる3種類のヒト骨肉腫細胞株に野生型p53遺伝子をリポフェクション法で導入し、p53蛋白の発現量、細胞増殖能、およびシスプラチンによる殺細胞効果の変化を検討し、さらにDNA修復阻害作用を持つカフェインを併用した時のp53蛋白の発現と殺細胞効果に与える影響についても検討した。正常p53蛋白を発現するOST株では、野生型p53遺伝子の導入前でp53蛋白の発現量、細胞増殖能、シスプラチンの殺細胞効果、カフェイン併用時のp53蛋白の発現抑制効果ならびに殺細胞効果増強の変化は認められなかった。変異型p53蛋白を発現するHOS株では、遺伝子導入後に細胞増殖速度の低下が認められたが、細胞増殖能、およびシスプラチン単独ならびにカフェイン併用時の殺細胞効果増強に変化は認められなかった。p53遺伝子が欠失し、p53蛋白の発現を全く認めないSaos2株では、遺伝子導入後のSaos2/p53株において、p53蛋白の発現が認められるようになり、細胞増殖速度の低下、およびシスプラチン単独ならびにカフェイン併用時のp53蛋白の発現抑制効果と殺細胞効果増強が認められた。さらにSaos2/p53株ではSaos2株に比べ、シスプラチンのみ、およびカフェイン併用時のいずれもTUNEL法とDNAラダーの観察によりアポトーシス誘導の増強が認められた。以上より正常型p53蛋白は細胞周期の調節およびシスプラチン処理時のアポトーシス誘導を含む多機能な作用を有することと、カフェイン併用時のシスプラチンに対する殺細胞効果増強には、正常p53の発現が必要であることが明らかとなった。このことから、p53遺伝子の異常のため化学療法に抵抗性を示す骨肉腫症例に対して、野生型p53遺伝子を用いた遺伝子治療とカフェイン併用化学療法により、抗癌剤に対する感受性の増強が期待できると考えられた。
極低温トンネル分光による単一分子の局所電子状態の解明とガス吸着の影響の考察

今年度は、金属表面上の有機分子に対するガス分子の吸着の影響を調べた。清浄化した銅(111)表面上に、中心にコバルト原子を配位したコバルトフタロシアニン(CoPc)分子を吸着させ、さらに酸素ガスを極微量導入した後、5ケルビンの極低温で走査トンネル顕微鏡(STM)観察を行った。CoPcは分子面を表面に平行に吸着していた。CoPcのコバルト部分の高さが0.18nm(CoPc)と0.35nm(02-CoPc)の2種類のCoPcが観察された。酸素ガスを導入しない場合高さが0.35nmの02-CoPcは全く観察されなかったことから、02-CoPcでは酸素ガスが中心金属コバルトに吸着していると考えられる。フタロシア環部分の高さには変化が確認されなかったことから、酸素ガスはCoPcのコバルト部分にのみ結合することがわかった。金属フタロシアニン分子では、鉄やコバルトといった中心金属部分に酸素ガスが吸着することが知られているが、吸着状態を単一分子レベルで直接観察した研究例は皆無である。本研究では、酸素ガスがコバルト原子上に吸着したフタロシアニン分子を単一分子レベルで実空間観察することに初めて成功した。また、酸素ガスは中心金属部分のみに吸着し、他の部位へは吸着しないことが明らかになった。また、基板の磁気構造が有機分子へ与える影響を調べる際に、磁性表面作製技術が必要となる。そこで金表面上へ磁性材料マンガンを蒸着し、STM観察と走査トンネル分光(STS)を行った。STM像では√3×√3構造が確認されたことから、MnAu_2表面合金が形成されていると考えられる。この表面でSTSを測定したところ、占有準位側にマンガン3d電子の多数準位および金の表面準位が現れ、非占有準位側にはマンガン3d電子の少数スピンの準位が現れることがわかった。また、マンガンの表面準位と考えられるピークがフェルミ準位に見つかった。本研究によってMnAu_2表面合金の構造と電子状態を明らかにすることができた。今年度は、銅表面に吸着したコバルトフタロシアニン(CoPc)を、酸素に曝し,酸素の吸着構造や,電子状態の変化を走査トンネル顕微鏡(STM)およびトンネル分光(STS)を用いて78Kで観察した。銅表面には,分子が分子面を基板に平行にして吸着する。極低温下で,酸素を導入すると,酸素は,銅表面のステップおよび分子周辺とともに,分子上にも吸着した。吸着量により,吸着状況が異なることがわかったため,より精密な流量調整が可能なバルブを接続して,最適条件の検討を行った。一方,金属表面の影響を受けない「孤立した」分子の電子状態を調べるため,銅とフタロシアニン分子との間に絶縁薄膜を挿入することを行った。具体的には,銅(111)表面上に,塩化ナトリウムの超薄膜をエピタキシャル成長し,STMおよびSTSを用いて構造と電子状態を調べた。塩化ナトリウムは,1層目は1単位格子の膜厚で成長した。基板の3回対称性を反映して,3つの方向に沿って矩形の晶癖を持ち,ここの原子はバルクの結晶と同じ格子定数を有する正方格子を形成することがわかった。STS分光では,塩化ナトリウムを成膜するとその膜厚とともに銅の表面準位がシフトすることがわかった。さらに,塩化ナトリウム表面でも,定在波が確認され,銅表面での定在波の波長に比べ,塩化ナトリウム上では,短くなっていることがわかった。その変化量から求めたエネルギーの変化を,表面準位のシフト量とほぼ一致した。このことは,銅と塩化ナトリウムの相互作用が大きく,電子状態に変化が起こっていることを意味し,分子の電子状態を解明する上で重要な知見となった。

この表面でSTSを測定したところ、占有準位側にマンガン3d電子の多数準位および金の表面準位が現れ、非占有準位側にはマンガン3d電子の少数スピンの準位が現れることがわかった。また、マンガンの表面準位と考えられるピークがフェルミ準位に見つかった。本研究によってMnAu_2表面合金の構造と電子状態を明らかにすることができた。
大容量-高密度ヘリコン・プラズマ源を用いる低域混成波ソリトンの実験研究

1.宇宙航空研究開発機構・宇宙科学研究本部(ISAS/JAXA)の高密度磁化プラズマ発生装置(内径74cm,長さ486cm,最大磁場強度2kG)をフラット・スパイラル・アンテナ(直径43cm,4ターン)の使用により世界最大体積のヘリコン・プラズマを生成可能な"大容量-高密度ヘリコン・プラズマ源"に改造した。2.この装置のヘリコン放電効率は著しく高く、Arの場合500W(Heの場合【less than or equal】2kW)の入力rfパワーで10^<12>cm^<-3>を超えるプラズマ密度を持つプラズマを生成可能である。3.ISAS/JAXAの装置では、アンテナ付近の磁場の不均一性や、アンテナからの電磁放射パターンを変えることにより径方向プラズマ密度分布を制御可能である。4.大振幅低域混成波実験に特化したヘリコン・プラズマ装置(低域混成波ソリトン発生装置;内径20cm,長さ100cm,最大磁場強度0.6kG)を東海大学に設置した。特別に設計された分割型フラット多ループ・アンテナを放電、波動励起双方の目的に使用する。5.ISAS/JAXAの装置では、バックグラウンド・プラズマ中に予め用意された密度キャビティ内に、磁力線方向に十分長いグリッド・アンテナを用いて、低域混成波のキャビティモードの励起を試みた。通常の線形波と異なるモードが励起されたが、密度キャビティに対応する固有モードであるかどうかは未確認である。6.東海大学の装置では、外側のループ・アンテナに放電用とは異なる高周波を短いパルスで印加することにより大振幅低域混成波を励起する実験を開始した。大振幅波励起に向けよい感触を得ている。7.今後、大振幅低域混成波が変調不安定性を通して密度キャビティを自発的に生成する過程を明らかにし、低域混成波ソリトンによるイオンのクロス・フィールド加速の検証実験にまで進める計画である。波動実験に適したバックグラウンドのヘリコン・プラズマを準備するためのプラズマ生成実験、基本的な波動特性を知るための線形低域混成波の励起実験を主に実施した。1.宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究本部の共同実験設備である大型磁化プラズマ装置(内径74cm,長さ486cm,最大磁場強度2kG)に直径42cm,4ターンのスパイラル・アンテナを設置した。これを用いることで世界最大の体積を持つヘリコン・プラズマ生成に成功した。新たに購入した最大出力4kWのパルス用高周波増幅器と合わせ用いることで5×10^<12>cm^<-3>を越す高密度プラズマ生成が可能となった。2.励起アンテナからの放射パターン、アンテナ近傍の磁場配位を調節することでプラズマの径方向密度分布を制御する方法を見出した。遮蔽板、バイアス電極を併用することで、低域混成波ソリトンに付随する密度キャビティーを模擬する局在化した低密度部位を予め生成可能となった。3.電離に寄与する高速電子を有効利用するため、永久磁石を円筒状に配置したマグネット・ケージをアンテナ側の真空容器端に設置した。その結果、放電効率がさらに上昇しヘリウム放電も容易になった上、ショットごとの再現性も改善され、より波動実験に適したプラズマ生成が可能となった。4.磁力線方向に長い、細いタングステン線よりなる波動励起用アンテナを設置し線形低域混成波を励起した。フラットな密度プロフィルの場合、通常の分散関係を満たす波動が励起されることを確認した。5.今後密度キャビティーの固有モードの同定実験などに進み、理論の予想と比較検討して行く。