hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
真空紫外RDS測定装置の開発と新チャネル材料上に形成した絶縁膜界面の秩序状態評価

表面・界面に敏感な光学測定として知られる反射率差分光(RDS)の測定エネルギー域を、従来の可視・紫外域(15 eV)から、真空紫外領域(8.5 eV)へ拡張した装置を開発した。この装置を用いて、電界効果トランジスタの新チャネル材料上のゲート絶縁膜界面の構造を評価した。その結果、Siナノワイヤチャネル側面のモデルである高指数面上の熱酸化膜において、熱負荷とともに界面構造が変化する現象を見出した。また、高移動度チャネルとして有望なGeやIII-V族半導体への絶縁膜形成において、界面光学応答が変化する様子を観測した。本研究の目的は、RDS(反射率差スペクトル)測定のエネルギー域を、真空紫外領域まで拡張した装置を開発した上で、これを用いて絶縁体/半導体界面の秩序状態を反映する異方性が存在するかどうかを明らかにすることである。さらに、応用上重要性を増す新チャネル材料上の絶縁膜界面を光学的に評価する手法を確立し、界面の物性と形成機構についての理解を深化させることを目指す。平成19年度は、交付申請書に記載した(1)真空紫外RDS測定装置の開発、および、(2)真空紫外域の誘電関数データベースの構築に取り組み、さらに(1)が順調に進んだため、(3)真空紫外RDSの熱酸化Sio2/Si界面評価への適用、にも着手した。(1)真空紫外RDS測定装置の開発については、科研費の予算で購入した真空紫外分光器(モノクロメーター)、光弾性変調器、グローブボックス、ロックインアンプ等を用いて、N2パージ環境にてRDS測定を行う光学系と変調信号検出系を構築した。その結果、4.2eVから8.5eVまでのエネルギー領域におけるRDS測定に成功した。従来のRDSは5eV付近までに限られており、8.5eV付近の真空紫外域へ測定範囲を拡げたRDS装置の開発は世界的にみても本研究が初めてである。この装置により、バンドギャップが一般に5eV以上である絶縁体についても、その界面・表面に関する情報を得ることが可能になった。(2)真空紫外RDS域の誘電関数データベースについては、エリプソメトリ測定装置を用いて、Si、Ge、およびGaAsについて、表面パッシベーションに細心の注意を払った試料を作製し、9eVまでのエネルギー域にて誘電関数の測定を行った。現在、測定結果の妥当性を、既知の可視域の誘電関数との整合性などの観点から検証中であり、これが終わり次第、ホームページ上などで公開する予定である。(3)上記RDS装置を熱酸化SiO2/Si界面評価へ適用した結果、酸化由来のブロードな反射率差ピークを68eVの真空紫外領域で観測することに成功した。この信号の強度は、Si結晶の面方位や酸化膜の形成条件に強く依存する興味深い振る舞いを示す。現在、さらに系統的な検討を進めるとともに、論文および学会発表の準備を進めている。本研究は、測定エネルギー域を真空紫外まで拡張したRDS(反射率差分光)装置を用い、絶縁体と半導体の界面構造の秩序状態を反映する異方性が存在するかどうかを明らかにし、その過程を通じて、新チャネル材料上の絶縁膜界面の光学的評価手法を確立するとともに、界面の物性と形成機構の理解を深化させることを目指す。本年度は、昨年度開発した真空紫外RDSによる半導体/絶縁体界面評価に関して以下の成果を得た。従来の可視・紫外域での測定では得られなかった微視的な情報が得られており、絶縁膜界面の光学的評価手法としてユニークなものとなっている。1.真空紫外域における異方性の観測に昨年度成功したSiO2/Si界面について、面方位依存性を詳細に検討した。その結果、この異方性は(n11)面を酸化した際に特徴的に現れ、酸化温度や加熱時間といった熱負荷が大きいほど強くなることが明らかになった。更にスペクトルの形状から、界面における原子層オーダーの凹凸と異方的なSi-O結合の存在が示唆された。また、シングルドメイン処理したSi(001)面上の極薄酸化膜についても測定を試みたが、試料サイズの制限と搬送中の状態変化のため異方性を検出するには至らなかった。2.極微細CMOSの新チャネル材料として期待されるGaAs、InP、Geについて、絶縁膜を形成して真空紫外RDS測定を行った。Al_2O_3を形成したGaAs、InP、熱酸化したGeのいずれにおいても、絶縁膜形成によるスペクトル変化が真空紫外域において観測され、本手法が様々な半導体と絶縁膜との界面構造に対して高い感度を持つことが明らかとなった。3.真空紫外RDS測定が特に有効であると考えられるワイドギャップ半導体の代表として4H-SiCを選び、エリプソメトリーによる誘電関数評価を行った。自然酸化膜付き4H-SiCの場合、酸化膜を初期洗浄後にフッ酸を利用して除去することにより平坦表面が得られることがわかった。この試料に対しエリプソメトリー測定を行い、4H-
吸入麻酔薬MACと脊髄侵害受容体拮抗薬についての研究

吸入麻酔薬がの麻酔作用に関する部位として中脳以下の脊髄神経が麻酔薬MAC決定に重要な役割を担っていることが明らかとなった。脊髄後角のどの受容体が最も重要な役割を果たしているのかについて研究を行い以下のことを明らかにした。1)脊髄におけるNMDA(N-methyl-D-aspartate)受容体が重要な役割を果たしていて、NMDA受容体の競合的拮抗薬(APV)、非競合的拮抗薬(MK801),glycine binding site拮抗薬(7CKA)のくも膜下投与でイソフルランのMACが低下し、この低下は受容体作動薬投与で元に戻る。2)脊髄のNeurokinin-1受容体も重要な役割を果たしていて、Neurokinin-1受容体拮抗薬(CP-96345)をくも膜下投与するとイソフルランのMACが低下し、作動薬であるサブスタンスpの投与で元に戻る。3)metabotropic NMDA受容体、AMPA受容体は麻酔薬MACの決定に関与しない。4)NMDA受容体拮抗薬とNeurokinin-1受容体拮抗薬の同時投与は効果を増強するが、相加的であって相乗的ではない。派生した実験としてはNMDA受容体のチャンネル部分をブロックするMgをくも膜に投与しても脊椎麻酔とはならないことを証明した。Mgをくも膜下に投与すると脊椎麻酔となるという報告がなされた。しかしくも膜下のMg投与により、1)Somatosensory Evoked Potentialは変化しない。2)機械的刺激による疼痛閾値は変化しない。3)hot plate試験の逃避潜時は変化しない。4)ホルマリン試験で急性期の足上げ運動には影響しなかった。これらのことよりMgのくも膜下投与で脊椎麻酔とはならないと結論した。吸入麻酔薬のMACを最も減少させる脊髄後角での受容体を検索するために、くも膜下にカテーテルを留置した。実験1、くも膜下にNMDA受容体(拮抗薬APV,作動薬NMDA)non-NMDA受容体(拮抗薬CNQX、作動薬AMPA),metabotropic NMDA受容体(拮抗薬AP3 AP4,作動薬trans ACPD),NK-1受容体(拮抗薬CP96345,作動薬substance P)を投与しMACを測定した。方法:モデルの作製は体重280-320gの雄のウィスター系ラットを用いる。カテーテルの留置はYakshの方法で作製する。MACの測定は気管切開を14Gのテフロン針の外套を用い行う。非呼吸式呼吸回路より21・min-1酸素とイソフルレンを投与する。呼吸回路の側孔からポリエチレンチカテーテル(PE-50)を挿入し気管分岐部付近に留置し、呼気終末麻酔薬濃度を測定する。動脈圧測定、血液ガス測定の目的でラットの右大腿動脈にポリエチレンチカテーテル(PE-50)を留置し、動脈圧と血液ガス分析を行う。体温を一定に保つ目的で直腸温をモニターし、ヒートパットで体温を自動的に36.5-37.5度に保つ。MACの測定はup-and down法を用いて行う。最初に生食でMACを測定し、各種受容体拮抗薬を投与し再びMACを測定する。最後に受容体agonistを投与し実験を終了する。薬剤は10μlとなるように生理食塩水で溶解する。実験2、くも膜下マグネシウム投与の効果を検討した。結果:9.2%までは運動麻痺は軽度しか見られなかった。熱刺激の潜時、機械刺激の圧閾値、フォルマリンテスト第1相のいずれもMgのくも膜下投与により変化しなかった.6.2%Mgはフォルマリン

テスト第2相は有意(p<0.05)に抑制したが、0,6%では抑制されなかった.吸入麻酔薬がの麻酔作用に関する部位として中脳以下の脊髄神経が麻酔薬MAC決定に重要な役割を担っていることが明らかとなった。脊髄後角のどの受容体が最も重要な役割を果たしているのかについて研究を行い以下のことを明らかにした。1)脊髄におけるNMDA(N-methyl-D-aspartate)受容体が重要な役割を果たしていて、NMDA受容体の競合的拮抗薬(APV)、非競合的拮抗薬(MK801),glycine binding site拮抗薬(7CKA)のくも膜下投与でイソフルランのMACが低下し、この低下は受容体作動薬投与で元に戻る。2)脊髄のNeurokinin-1受容体も重要な役割を果たしていて、Neurokinin-1受容体拮抗薬(CP-96345)をくも膜下投与するとイソフルランのMACが低下し、作動薬であるサブスタンスpの投与で元に戻る。3)metabotropicNMDA受容体、AMPA受容体は麻酔薬MACの決定に関与しない。4)NMDA受容体拮抗薬とNeurokinin-1受容体拮抗薬の同時投与は効果を増強するが、相加的であって相乗的ではない。派生した実験としてはNMDA受容体のチャンネル部分をブロックするMgをくも膜に投与しても脊椎麻酔とはならないことを証明した。Mgをくも膜下に投与すると脊椎麻酔となるという報告がなされた。しかしくも膜下のMg投与により、1)Somatosensory Evoked Potentialは変化しない。2)機械的刺激による疼痛闘値は変化しない。3)hot plate試験の逃避潜時は変化しない。4)ホルマリン試験で急性期の足上げ運動には影響しなかった。これらのことよりMgのくも膜下投与で脊椎麻酔とはならないと結論した。
表皮剥脱素による棘融解発生機序とデスモゾーム分化についての検討

1.実験材料と方法前金沢大学医学部皮膚科谷口助教授より供与されたETA遺伝子を含むプラスミドpUC18を使いE.Coli TBl株を形質転換しET産生クローンを作成した。このクーンより浸透圧ショック法にてETを回収、FPLCにてrecombinant-ET精製を試みたが、回収量は実験に供するに充分でなかった。そこで前慈恵会医科大学細菌学教室近藤教授より供与されたS.aureus ZM株を用い硫安塩析とイオン交換クロマトグラフィーと電気泳動法によりETAを精製しこれを主に使用した。得られたETAをエンザイモビーズ法により〓〓Iで標識した。つぎに培養ヒトケラチノサイトより膜蛋白をCaとbetaメルカプトエタノールの存在下でSDSにより抽出、これを塩質として標識ETAを用いてイムノブロットを施行した。2.結果標識ETAは表皮抽出蛋白の内、多くのケラチン蛋白とは非特異的に反応した。一方分子量160kd付近の蛋白と反応をみとめたが、結果は一定していなかった。この反応蛋白のcharacterizationを行うため、種々のデスモゾーム構成蛋白に対する抗体で検討したがいずれにも反応しなかった。そこでこの反応するバンドを取り出し家兎に免疫し、現在抗体を作成中である。抗体作成後は組織化学的、免疫電顕的に反応部位の局在を検討さらにこの反応物質の特定を施行する予定である。また同時にイムノブロットにおける反応の非特異性の原因を検討するために、表皮膜蛋白質の抽出法を再度検討中である。さらにWisconshin医科大学LA.Diaz教授よりデスモゾーム構成蛋白の内reconbinant-desmoglein1の供与をうけ、ETAとの反応性を検討中であることを追加する。
電子情報環境下において大学の教育研究を革新する大学図書館機能の研究

本研究は、今後の学術情報流通環境における大学図書館の役割を追求し、大学の教育研究の革新という観点から検討を行うとともに、それを実現するための要件を明らかにし、「2020年の大学図書館像」を描き出すことを目的とした。そのために大学図書館における情報サービス(NACSIS-ILL)と情報資源管理(NACSIS-CAT)の定量的、定性的分析を行い、時系列的変化を明らかにするとともにその要因について考察した。これらを踏まえ、さらにシンポジウムなどを通じて実務家からのフィードバックを得て、「2020年の大学図書館像」について考察した。今後の学術情報流通環境における大学図書館の役割を追求し、大学の教育研究の革新という観点から検討を行うとともに,それを実現するための要件を明らかにするために,大学図書館における情報サービスと情報資源管理の研究という観点から研究を行った。大学図書館における情報サービスについては,情報サービスの定量的な分析としてこれまでに実施してきたNACSIS-ILLのマクロな分析に加え,タイトル別に集計,分析を行った。その結果,学術雑誌の電子ジャーナル化とそれによって可能となったビッグディール契約といった学術情報流通の電子化に伴う変化が大学図書館間の相互協力に影響を与えていることを実証的に示すことができた。また,大学図書館での情報サービスの発展を歴史的に俯瞰するために,1960年代前半の東京大学における大学図書館改善について文献調査を行うとともに,当時の関係者に対して聞き取り調査を行い,実態の把握につとめた。情報資源管理については,国立情報学研究所が運営するNACSIS-CATの書誌レコード,所蔵レコード全件を対象にした分析を行い,オンライン共同分担方式による総合目録形成の全体的な状況を明らかにしようとした。その結果,総合目録形成における貢献という点では書誌、所蔵登録を行う館と所蔵登録のみを行う館の2極化が1990年代半ばから顕著になり,その状況はさらに進行しつつあること,また,出版年、書誌登録年の分析からは,1990年頃を境に,出版年と登録年の間隔が短くなりNACSIS-CATにおける書誌形成の方式であるオンライン分担目録の効果が顕著に現れるようになってきたことが明らかになった。昨年度に引き続き、今後の学術情報流通環境における大学図書館の役割を追求し大学の教育研究の革新という観点から検討を行うとともに、それを実現するための要件を明らかにするために、大学図書館における情報サービスと情報資源管理の研究という観点から研究を行った。大学図書館における情報サービスについては、情報サービスの定量的な分析としてこれまでに実施してきたNACSIS-ILLのマクロな分析を踏まえて、雑誌タイトル毎の需給関係を明らかにするための集計、分析を進めた。電子的情報サービスの状況について理解するために二次情報サービス機関や電子的全文提供サービスを実施する機関への聞き取り調査を実施するとともに、一次情報の電子化による文献の入手可能性の変化とILLに現れる文献需要の関係を明らかにするための分析を現在すすめている。情報資源管理については、国立情報学研究所が運営するNACSIS-CATの書誌レコード、所蔵レコード全件を対象にした分析から明らかになった、近年の外国語資料の登録件数の減少現象について、具体的状況を確認し、そこから要因および背景を明らかにするために複数の国立大学附属図書館において基礎的なデータ収集と聞き取り調査を実施した。その結果、競争的資金による資料購入、法人化以降の大学における資料購入手続きの変化、電子ジャーナル経費の増大とも関連した大学図書館における図書購入費の相対的減少等が要因として想定され、今後は私立大学等に対象を拡大して調査しつつ、想定されるそれぞれの要因の影響度について分析を進める予定である。この目的に沿って、大学図書館における情報サービスと情報資源管理の研究という観点から研究を行った。大学図書館における情報サービスについては、情報サービスの定量的な分析としてこれまでに実施してきたNACSIS-ILLのマクロな分析を踏まえて、雑誌タイトル毎の需給関係を明らかにするための集計、分析をさらに進めた。電子的情報サービスの状況について理解するための二次情報サービス機関や電子的全文提供サービスを実施する機関への聞き取り調査の結果を踏まえ、一次情報の電子化による文献の入手可能性の変化とILLに現れる文献需要の関係を明らかにするために、新たに構築した、文献需要に変化をもたらす要因を理解するための理論的枠組みに沿って分析を行った。その結果、一次情報の電子化と二次情報サービスの拡充がILL需要の減少と増大にそれぞれ影響していることが実証的に明らかになった。情報資源管理については、すでに明らかにしていた、近年の外国語資料の登録件数の減少現象にかかる要因について、これまでのデータ収集と聞き取り調査を踏まえて考察を深めた。これらを踏まえ、今後の大学図書館の将来像について、シンポジウムなどを通じて実務家からのフィードバックを得た上で「2020年の大学図書館像」と題した提言をまとめた。
環境イノベーションに向けた協働型研究の推進メカニズムに関する基礎分析

本研究では、1)研究者に対する体系的なアンケート調査、および2)知識構造化(オントロジー工学)を援用した研究者の参加型ワークショップ実験という2つのアプローチを用い、異なる専門領域の研究者間の学際協働の要件等を分析した。本研究では個別技術の開発や先鋭化に注力する研究者を「シーズ側研究者」、技術シーズを社会ビジョンや社会システムとの関係で評価し構造化できる研究者を「メゾレベル側研究者」として類型化し、双方間の協働・共創の可能性を検討した。研究の結果、専門性の共通性や差異を構造的に可視化することが、シーズ側研究者とメゾレベル側研究者の協働を含む学際協働において効果的であることが示唆された。持続可能社会を構築していくためには、将来ビジョンに対して、有望な研究・技術シーズを戦略的に結び付けていくことが鍵となる。ビジョンとシーズの結びつきを具現化する上では、技術の先鋭化・開発に注力する研究者(シーズ側研究者と称する)と、技術シーズを社会文脈の中で位置づけ、ビジョンとの連結や社会に存在する多様なシステム間の関係性・構造化に注目する研究者(メゾレベル側研究者と称する)との間での「協働」が極めて重要となる。本研究では、双方の側の研究者間に存在する、問題認識構造・研究インセンティブ等における「相違」を特定し、その相違を乗り越えて協働を推進するためのメカニズムおよび方法論の提示を目的としている。25年度は、分担者および連携研究者との間で複数回研究会を実施し、26年度に研究者向けに実施するアンケート調査表のデザインを進めた。具体的には、1)研究枠組み・インセンティブ(例:研究方法論や研究上重視する点、など)と、2)問題認識フレーミング(例:問題の定義や認識の仕方、など)の2点を中心にアンケート票に含めるべき事項を整理した。また、大阪大学において環境・サステイナビリティ研究に従事する研究者のデータベースを整理した。このデータベースを基に、26年度は体系的にシーズ側およびメゾレベル側の研究者を抽出し、アンケート調査・ヒアリングを実施する予定である。一方、研究者間の協働再現実験に活用する「オントロジー」についても研究を進め、知見を深めた。例えば、分担者が中心となってサステイナビリティ・サイエンス・オントロジー(SSオントロジー)の構築プロセスをここ数年進めてきており、これを取りまとめ田内容がSustainability Science Journalにて発表された(2014年4月掲載)。持続可能社会の形成を促進していくためには、有望な研究シーズや要素技術を俯瞰したうえで、これらを効果的かつ戦略的に持続可能社会ビジョンに繋げていくことが重要である。そのためには、研究者レベルで言えば、個別技術の開発や先鋭化に注力をする研究者(シーズ側研究者)と、多様な技術シーズをマクロレベルの社会ビジョンや様々な社会システムとの関係で評価し、構造化することのできる研究者(メゾレベル思考を持つ研究者)とが協働を進めていくことが極めて重要な鍵となる。本研究ではまず、シーズ側研究者とメゾレベル思考を持つ研究者との間の様々な差異(例:問題設定のフレーミングや研究手法、研究動機の差異等)を明らかにし、その差異を埋めつつ双方の協働を効果的に促していくための方法論の特定と、これらの協働を支える仕組み(制度)を提示することを目的としている。平成26年度は、上述したような研究者間の様々な差異を把握し、効果的な学際協働の可能性や協働促進の方法論を探ることを目的としてアンケート調査票の設計および研究者に対するアンケート調査の実施を行った。例えば、採用している研究手法、学際協働研究に参加する場合のモチベーションや学際協働における壁など、研究者の「認識」を体系的に捉えるための調査票をデザインした。本調査票を学内外のシーズ側研究者およびメゾレベル思考を持つと考えらえられる研究者に広く配布し、回収された調査票から得られたデータ・情報について現在解析を進めている。同時に、シーズ側研究者とメゾレベル思考を持つ研究者との間での協働を再現するための「オントロジー実験」の実施に向けて準備を進めてきた。この実験については、学内外の研究者の参加を得た上で、平成27年の5,6月中に複数回実施する予定である。また、本研究課題に関連する研究成果等については、学会等で広く発表を行った。本研究では、持続可能社会実現に向けて、個別技術の開発・先鋭化に注力する研究者(技術シーズ側研究者)と、多様な技術シーズを社会システム・ビジョンとの関係で評価・構造化することのできる研究者(メゾレベル側研究者)との間の協働促進を具現化委していくための、方法論やアプローチを体系的に提示することを目的としている。27年度は多様な専門分野の研究者間の視点・フレーミングあるいは研究モチベーションの差異等を体系的に把握することを目的として26年度に設計した「アンケート調査票」に基づき、前年度に引き続いて、様々な専門分野の研究者に対するアンケート調査を実施した。特に、27年度は社会科学系の研究者にも対象を広げ、アンケート票の回収を進めた。これまでに回収されたアンケート票に基づいてデータ解析や解釈を進め、論文や学会発表に向けた準備を行っている。また、研究者を対象に、知識構造化ツールであるオントロジーおよびオントロジー工学に則した構造図を用いた実験を行った。具体的には、環境・サステイナビリティ領域を対象とした分野横断型研究の課題提案を行う連続ワークショップ実験を、2グループ(グループあたり4名の研究者が参加)について実施した。

その結果、研究者間同士の専門が近いグループでは、オントロジーを用いなくとも研究提案が円滑に示されるに至ったのに対し、研究者間の専門が遠いグループでは、議論を整理する段階での知識構造化が求められる場面があった。なお、本実験のプロセスと結果の一部についてまとめた論文は、Journal of Hydrology: Regional Studies誌の特集「Water-Energy-Food Nexus」の特集論文(査読つき)として採択されている。26年度に引き続いて、多様な専門領域の研究者に対するアンケート調査を継続し、更なる情報・データの収集を進めた。また、オントロジーを用いた参加型実験を予定通り実施し、研究推進において有益なデータを得ることができた。この参加型実験を通じて得られたデータとその解析に基づいて執筆した学術論文が国際ジャーナル(Journal of Hydrology: Regional Studies)に受理されるなど、本研究の成果等の情報発信も順調に進めることができた。また、海外の大学(ドイツ・ハンブルグ大学)の研究者に対しても、簡潔ではあるものの、ヒアリングや情報収集を行った。以上のように、27年度も計画に沿った研究活動を推進した。本研究の目的は、持続可能社会へ向けた環境イノベーションを促進していくために、様々な領域・分野の研究者が領域横断的に研究を推進し「協働」を進めていくためのメカニズム・理論を提示することにある。特に、技術シーズの開発等に従事する研究者(シーズ側研究者)と、社会システムの文脈で技術の在り方を議論する研究者(メゾレベル側研究者)の協働を効果的に進めるため、双方の間に存在する、研究インセンティブ、問題認識やフレーミング、などに関する「差異」をまず特定し、これらの差異を克服し協働を進めていくための仕組み・メカニズムを検討した。最終年度は、研究者に対する包括的なアンケート調査の結果を改めて整理・分析するとともに、この分析から得られた知見をもとに論文化の作業を進めてきた。研究期間全体を通じては、シーズ側研究者とメゾレベル側研究者それぞれに対する体系的アンケート調査を実施し、双方の間に存在するフレーミングや研究モチベーション等の差異を特定するとともに、協働メカニズムの分析を進めた。もう一つの柱としては、知識工学(オントロジー工学)を援用した研究者の参加型実験を実践した。具体的には、異なる専門分野の研究者による参画を得て、環境サステイナビリティ領域を対象として分野横断型研究の課題提案を行うワークショップ実験を2グループについて連続的に実施した。実験からは、研究者同士の専門が近いグループでは、オントロジーを用いることなく研究提案が円滑に示される状況であったのに対し、研究者間の専門が遠いグループでは議論の整理段階においても、オントロジーを用いた知識構造化が必要であることが分かった。これらの結果からは、専門性の共通性や差異を構造的に可視化することで、効果的な協働をサポートできる可能性が示唆された。以上の一連の研究活動から得られた結果は、査読付きの国際ジャーナル論文としても複数掲載されている。本研究では、1)研究者に対する体系的なアンケート調査、および2)知識構造化(オントロジー工学)を援用した研究者の参加型ワークショップ実験という2つのアプローチを用い、異なる専門領域の研究者間の学際協働の要件等を分析した。
自律的な微小管輸送によるパッシブ型分子分離システム

研究の目的は,分子修飾により電荷量を局所的に改変した複数種の微小管を製作する技術を確立し,それらの電荷量に応じたキネシンによる輸送を自律的におこなうことで微小管の運動方向を制御して,「パッシブ型分子分離システム」の実現を目指すことである.当該研究期間内に,1)微小管シードの長さ制御と各種荷電粒子の付加技術,2)微小管シードの電気泳動移動度の測定と電界中での運動曲率の算出,3)微小管運動軌跡の評価,4)微小流体デバイスの製作と微小管分離の実証を実現した.微小管のマイナス端の電荷量に応じた分子分離を実証することで,キネシンー微小管系の分子ロボティクスとしての制御性向上を示すことができた.平成25年度は,課題1として掲げた微小管シードの長さ制御と各種荷電粒子の付加技術の確立を実現した.極性ラベル微小管の重合方法を応用し,GMPCPP存在下において短い微小管シードをビオチン化し,さらに重合を進めることでマイナス端が局所的にビオチン化した微小管を製作した.このプロセスにおいて,微小管シードの長さを均一にすることができれば,そこに付与する電荷量を制御することが可能になる.そこで,GMPCPPを用いた重合速度の制御に加え,シリンジを用いて剪断力を与えることでシードの長さ調節をおこなった.これにより,重合直後は長さ3.09 ±1.81 um, PDI = 1.34であったシードを,長さ2.28 ±0.99 um, PDI = 1.19と均一することが可能になった.シードに付加する分子として,本研究では長さ異なる3種類のdsDNA(20, 50. 80 mer)を設計した.いずれも5'端にAlexaFluor 488あるいはビオチンを導入したssDNAを準備し,それらを二本鎖にすることで一端がAlexaFluor 488,もう一端がビオチン修飾されたdsDNAを得た.シードを予めストレプトアビジンで修飾しておき,このビオチン化DNAを結合させることでシードに特異的にDNAを付加することが可能になった.この手法は,微小管シードの伸張後でも有効であり,マイナス端の2 um程度のみにDNAを付加することが可能となった.さらに,得られた微小管はいずれも運動能を有し分子輸送担体としての機能があることを確認した.平成26年度は,課題2として掲げた微小管シードの評価をおこなった.シード長さとビオチン化率が一定であると考えると,シードの電荷量は付加した荷電粒子の種類により決まり,それに応じた電界中での微小管の運動方向の変化が期待される.そこで,平成25年度の課題1で準備したシードの電荷量を電気泳動移動度の違いとして測定した.市販のゼータ電位測定システムを用いて測定する方法を採用し,ビオチン化シード,Alexa488ラベルしたシード,TAMRAラベルしたシード,DNA修飾したシードの電気泳動移動度を測定した.その結果,DNA修飾していないシードについては2.1 ×10-8 m2V-1s-1程度と有意な差は見られなかった。一方,DNA修飾したシードは電気泳動移動度が1.5倍上昇し,DNAにより表面電荷密度が変化したことが明らかになった.計画では,ゼータ電位測定システムによる測定が有効でない場合,電気浸透流を抑えたZero flowキャピラリを用いた計測方法も選択肢として掲げていたが,上記の手法により適切に測定できたと判断して今年度は実施を見送った.次に,実際に簡便なフローセルを用いて,電界中でのキネシンによる微小管運動を画像解析により評価し,それぞれのシードの曲率を導出した.既に我々のグループで有する微小管運動のトラッキングと曲率を導出するアルゴリズムを用いて計測をおこなった.一方,カンチレバーモデルに基づいて上記の電気泳動移動度から曲率を求めて比較した.その結果,両者は非常に良く一致しており,シードの電気泳動移動度を測定することで電界中での微小管の運動を予測できることがわかった.平成27年度前期において,PDMSーガラスの微小流体デバイス内において微小管の表面電荷密度を反映して分離できることを実証した.また,ヌクレオチドの違いにより微小管の剛性を変化させることによっても,デバイス内での分離が可能であることを試行実験において確認した.この際の分離効率は78割程度であった.このため,表面電荷密度と剛性をともに改変することで,より高効率な分子分離が可能になると考え,微小管の剛性改変技術の検討と同時に剛性測定方法のアルゴリズム開発をおこなった.微小管の剛性改変技術では,ヌクレオチドの違いに加え,微小管重合速度の違い,微小管結合タンパク質の違い,およびこれらの複数の組み合わせによって7種類の微小管を準備してその測定をおこなった.これまでにも,微小管の合成に関する報告は多いが,その値は2桁もばらつき一定の見解が得られていない.本研究によって,重合速度が遅いほど,また微小管結合タンパク質が多いほど剛性が高くなることが示された.平成27年度においては,当初予定していた課題3までが順調に推進できその成果が得られている.

微小流体デバイスの開発はプロトタイプであるが,電気泳動移動度および剛性の違いによって微小管を分離できることがデバイス内で実証できた.最終年度である平成28年度には,これら2つの変数を制御することで効率的な分子分離システムを提案する準備が整っておりおおむね順調であると判断した.研究の目的は,分子修飾により電荷量を局所的に改変した複数種の微小管を製作する技術を確立し,それらの電荷量に応じたキネシンによる輸送を自律的におこなうことで微小管の運動方向を制御して,「パッシブ型分子分離システム」の実現を目指すことである.当該研究期間内に,1)微小管シードの長さ制御と各種荷電粒子の付加技術,2)微小管シードの電気泳動移動度の測定と電界中での運動曲率の算出,3)微小管運動軌跡の評価,4)微小流体デバイスの製作と微小管分離の実証を実現した.微小管のマイナス端の電荷量に応じた分子分離を実証することで,キネシンー微小管系の分子ロボティクスとしての制御性向上を示すことができた.平成28年度は,これまで個別に改変していた微小管の表面電荷密度と曲げ剛性を同時に改変することで,分子分離を微小流体デバイス内で実証したことが最大の成果である.曲げ剛性を測定した7種類の微小管から,最も剛性の低いGTP存在下で重合した微小管の先端にさらにDNAを付加することで,電界中での運動時の曲率を大きくした.一方,最も剛性の高い微小管としてGMPCPP存在下で重合した微小管を選択した.この最も曲がりやすい微小管と,最も曲がりにくい微小管の電界中での運動曲率を計測し,それに対応した微小流体デバイスの再設計をおこなった.これによって,表面電荷密度と曲げ剛性を単独で改変した場合に比べ,分子分離システムにおける分離効率を最大で9割まで改善することができた.キネシン修飾基板上における微小管の運動方向を決める要素と考えられている2つのパラメータを改変することによって,自律的な運動方向の制御を実証することができた.また,微小管の曲げ剛性の測定において,微小管の蛍光像からの位置決定精度を1 nm, 10nm, 100 nmと変えて検討をおこなった.すると,曲げ剛性が高い場合,および微小管が短い場合においてその測定誤差が非常に大きくなることを見出した.既報では,位置決定精度が様々であり,このことが微小管の曲げ剛性(持続長)の報告値の違いに現れていると考えられる.今後,高い位置決定精度で様々な微小管の曲げ剛性を測定し,微小管結合タンパク質や伸張速度の違いによる曲げ剛性の影響を再定義したい.平成26年度においては,当初予定していた課題2までが順調に推進できその成果が得られている.電気泳動移動度の測定においては,初案のゼータ電位測定システムを利用した方法で測定することができ,従来のZero flowキャピラリを用いずに簡便に測定できた.当該分野において,新たなかつ簡便な測定法を提案することができた.既にPDMSとガラスを用いた微小流体デバイス内でのアッセイが可能であることを確認しており,今後定量的な測定を進める.このような状況から,平成26年度に予定していた課題に加えて,次年度の課題に取りかかる準備が進んでおりおおむね順調に進んでいる.これらの成果の一部は,マイクロナノシステムに関する国際会議であるMEMSにおいて口頭発表に採択され,さらにScientific Reportsにも論文が掲載された.微小管の剛性についての知見は平成27年度に新たに得られたものであり,今後は剛性の差を最も効果的に得られる条件を検討する.さらに,平成26年度に確立した表面電荷密度の改変技術を併用することで,より曲がりにくい,あるいはより曲がりやすい微小管を準備する.
彗星・惑星物質探査用超小型質量分析装置

[l]マルチターン飛行時間型質量分析計(MULTUM Linear plus)の設計および製作:4個の円筒電場(半径5cm)と8個のQ-レンズからなる,空間および時間的完全収束を満たすイオン光学系を見つけ,この光学系に基づいた装置を製作した.[2]電子衝撃型パルスイオン源の製作:MULTUM Linear plusに最適化された,イオン化領域の空間幅の影響によるエネルギーの広がりによる時間幅を収束させる二段加速型イオン源の設計・製作を行った.大気ならびにキセノンを試料として用いて,同装置でイオンが複数回周回することを実証し,周回数(飛行距離)に比例して分解能が向上することを示した.[4]ガスクロマトグラフィーとのオンライン接続:充填材にユニビーズCを用いたパックドカラムとMULTUM Linear plusをキャピラリーカラムで接続することにより,二酸化炭素の測定を行い,ガスクロマトグラフィーと飛行時間型質量分析計のオンライン接続における問題点を明らかにした.[l]マルチターン飛行時間型質量分析計(MULTUM Linear plus)の設計および製作:4個の円筒電場(半径5cm)と8個のQ-レンズからなる,空間および時間的完全収束を満たすイオン光学系を見つけ,この光学系に基づいた装置を製作した.[2]電子衝撃型パルスイオン源の製作:MULTUM Linear plusに最適化された,イオン化領域の空間幅の影響によるエネルギーの広がりによる時間幅を収束させる二段加速型イオン源の設計・製作を行った.大気ならびにキセノンを試料として用いて,同装置でイオンが複数回周回することを実証し,周回数(飛行距離)に比例して分解能が向上することを示した.[4]ガスクロマトグラフィーとのオンライン接続:充填材にユニビーズCを用いたパックドカラムとMULTUM Linear plusをキャピラリーカラムで接続することにより,二酸化炭素の測定を行い,ガスクロマトグラフィーと飛行時間型質量分析計のオンライン接続における問題点を明らかにした.[1]新規な多重周回タイプの分解能可変の飛行時間型質量分析系イオン光学系の決定:装置の設計をするにあたって、より正確なイオン軌道および飛行時間を求める計算機コードが不可欠であるが、私達は他で開発されたコードを借用するのではなく、Transfermatrix法、およびRay tracing法とも独自に3次近似の精度のものを開発した。[2]新規多重周回タイプ飛行時間型質量分析計の設計および製作:空間および時間的完全収束を満たすイオン光学系をみつけた。このシステムは4個の円筒電場(半径5cm)と8個の電気四重極子からなりたつ。周回数を増やすことにより分解能の向上が期待される。同システムの設計製作を行っている。[3]電子衝撃型パルスイオン源の製作:イオンがバンチされて同時に検出器に到着が可能となるイオン源の設計および試作器の製作を行った。また空気および炭酸ガスをサンプルとして飛行時間質量スペクトルをとり、炭素の同位対比測定法の確立を試みた。[1]マルチターン飛行時間型質量分析計(MULTUM Linear plus)の設計および製作:4個の円筒電場(半径5cm)と8個のQ-レンズからなる,空間および時間的完全収束を満たすイオン光学系を見つけ,この光学系に基づいた装置を製作した.[2]電子衝撃型パルスイオン源の製作:MULTUM Linear plusに最適化された,イオン化領域の空間幅の影響によるエネルギーの広がりによる時間幅を収束させる二段加速型イオン源の設計・製作を行った.大気ならびにキセノンを試料として用いて,同装置でイオンが複数回周回することを実証し,周回数(飛行距離)に比例して分解能が向上することを示した.[4]ガスクロマトグラフィーとのオンライン接続:充填材にユニビーズCを用いたパックドカラムとMULTUM Linear plusをキャピラリーカラムで接続することにより,二酸化炭素の測定を行い,ガスクロマトグラフィーと飛行時間型質量分析計のオンライン接続における問題点を明らかにした.
人工知能を用いて腎疾患を理解する

本研究では人工知能を用いて腎生検画像の自動診断システムを構築する。昨今ブームを引き起こしている人工知能の特徴は、データに含まれる特徴量、すなわち問題解決に必要な本質的変数であったり概念を特徴づける変数を「機械が自律的に抽出」する点にあり、本研究では人工知能を用いた腎生検画像自動診断システムを構築することにより、腎疾患を決定づける組織学上の特徴量を抽出する。また、その妥当性をシングルセルRNAシーケンスを用いて検証する。
放射線による爪痕を契機とするゲノム不安定化機構の染色体移入法による解析

ゲノム不安定化は、発がんの原因、及びその進展の原動力として重要な現象である。本研究では、放射線によるゲノム不安定化誘導メカニズムを探るために世界で初めて染色体移入法を用いた。まず、ヒト染色体(4番、または11番)を1本含むマウスA9細胞にX線(4Gy、6Gy、15Gy)を照射し、被曝したヒト染色体だけを別の被曝していないマウスm5S細胞に移入し、被曝ヒト染色体の安定性を蛍光着色法(FISH法)によって解析した。その結果、被曝していないヒト染色体はマウス細胞中で安定であり、7種の染色体移入細胞を調べて染色体異常を持つ細胞の割合は0%7.5%を示し、異常のタイプも2種類以下であった。これに対して、被曝ヒト染色体は、被曝していないマウス細胞中でも不安定化する頻度が高く、9種の染色体移入細胞のうち2種において、染色体異常を持つ細胞の割合は72%、及び85%の高率を示し、異常のタイプもそれぞれ7種類、及び8種類と多いことが分かった。一方、被曝した(4Gy)染色体受容マウス細胞に、被曝していないヒト染色体を移入した場合についても解析した。その結果、移入されたヒト染色体は、被曝したマウス染色体と相互作用して不安定化し、6種の染色体移入細胞のうち2種において、染色体異常を持つ細胞の割合は43%、及び80%を示し、異常のタイプはそれぞれ6種類、及び4種類であった。本研究の結果は、被曝染色体自身に不安定化の原因が内在すること、さらにその原因は放射線の間接影響として被曝子孫細胞に伝搬される性質のものであることを示唆している。また、異常を示した染色体のテロメアをFISH法で解析した結果、染色体不安定化にはテロメア機能の不全が関与している可能性が示唆された。本研究では以下のような作業仮説を掲げて、その真偽を検証した。すなわち、"放射線被曝染色体には放射線による爪痕が刻印される。この爪痕は、被曝染色体のゲノム組換えポテンシャルを上昇させ、被曝染色体自身を不安定化させると伴に、非被曝染色体との相互作用も亢進させる。"これを検証するために、本研究では、ヒト4番、または11番染色体を1本含むマウス細胞にX線を照射した後に、被曝ヒト染色体をX線を被曝していない別のマウス細胞に移入し、ヒト染色体が移入された単一コロニー由来マウス細胞を単離した。それらのマウス細胞クローンに関して、被曝ヒト染色体に遅延性に生じる異常を蛍光プローブによる染色法(FISH法)により解析した。その結果、X線に被曝していないヒト染色体を移入したマウス細胞では、移入ヒト染色体が変異していた細胞の割合は7個のクローンを調べて、07.5%であり、異常の種類も12種類であった。これに対して、415GyのX線を被曝したヒト染色体を移入したマウス細胞では、移入ヒト染色体が変異していた細胞の割合は8個のクローンのうち、2個で72%、及び85%と高く、しかも異常の種類はどちらも7種類と多いことが分かった。観察された染色体異常は、ヒト染色体自身の変異(cis-acting)だけでなく、X線に被曝していないマウス染色体との相互作用(trans-acting)により形成されたものも見られた。また、融合型染色体異常の染色体融合部について、テロメアシグナルの有無を解析した結果、テロメア配列を残したまま融合していることが明らかになった。本研究の結果は、被曝染色体がそれ自身で不安定な性質を持ち、他の非被曝染色体と相互作用すること、さらに、その際にテロメア不安定化が染色体異常形成の重要な鍵を握っていることを示唆している。

すなわち、本研究の結果は作業仮説を支持するものであると言える。ゲノム不安定化は、発がんの原因、及びその進展の原動力として重要な現象である。本研究では、放射線によるゲノム不安定化誘導メカニズムを探るために世界で初めて染色体移入法を用いた。まず、ヒト染色体(4番、または11番)を1本含むマウスA9細胞にX線(4Gy、6Gy、15Gy)を照射し、被曝したヒト染色体だけを別の被曝していないマウスm5S細胞に移入し、被曝ヒト染色体の安定性を蛍光着色法(FISH法)によって解析した。その結果、被曝していないヒト染色体はマウス細胞中で安定であり、7種の染色体移入細胞を調べて染色体異常を持つ細胞の割合は0%7.5%を示し、異常のタイプも2種類以下であった。これに対して、被曝ヒト染色体は、被曝していないマウス細胞中でも不安定化する頻度が高く、9種の染色体移入細胞のうち2種において、染色体異常を持つ細胞の割合は72%、及び85%の高率を示し、異常のタイプもそれぞれ7種類、及び8種類と多いことが分かった。一方、被曝した(4Gy)染色体受容マウス細胞に、被曝していないヒト染色体を移入した場合についても解析した。その結果、移入されたヒト染色体は、被曝したマウス染色体と相互作用して不安定化し、6種の染色体移入細胞のうち2種において、染色体異常を持つ細胞の割合は43%、及び80%を示し、異常のタイプはそれぞれ6種類、及び4種類であった。本研究の結果は、被曝染色体自身に不安定化の原因が内在すること、さらにその原因は放射線の間接影響として被曝子孫細胞に伝搬される性質のものであることを示唆している。また、異常を示した染色体のテロメアをFISH法で解析した結果、染色体不安定化にはテロメア機能の不全が関与している可能性が示唆された。
避難行動を考慮した洪水・土石流・土砂流等の氾濫による人命の危険度評価モデル

本研究においては、洪水氾濫に関しては前年度の成果を用いて巨椋流域を対象とした避難システムの構築と、種々の避難条件のもとでの人的被害の予測を行った。すなわち、二次元平面流れの解析に基づいて氾濫水の挙動をシミュレ-トし、それと同時に、対象とする流域内に避難経路、交差点および避難地からなる避難ネットワ-ク上での住民の避難行動のシミュレ-ションを実行して、氾濫水の動態を考慮した避難システムについて検討を行った。その結果、本手法により住民の避難行動を考慮した人的被害の予測が可能であることが判明した。ついで、泥流を対象とした避難システムについて検討した。ここでは大正15年の北海道十勝岳の噴火に伴って発生した泥流により、多くの犠牲者を出した上富良野町を対象とした。まず、上富良野町における十勝岳噴火の泥流対策について、ハ-ド及びソフト対策の現状を検討した。ついで、指定避難地資料をもとに上富良野町内に避難ネットワ-クを構築し、住民の避難シミュレ-ションを行った。泥流の中を避難することを想定するのは実際的でないと思われるので、泥流の氾濫計算と避難のシミュレ-ションとをリンクした計算は行わないものとした。したがって、住民の避難行動のシミュレ-ションでは、洪水氾濫の場合と同様、疲労と群集流動による歩行速度の低下を考慮し、避難行動は避難地までの最短経路選択問題に定式化し、Warshall-Floyd法を用いてこれを解いた。その際、上富良野町では冬季路上に積雪があると思われることからラッセル深に応じた初期歩行速度を与えた。泥流の氾濫計算では、泥流のハイドログラフおよび泥流の流入境界位置を種々変化させた計算を行い、土砂堆積厚、流動深および泥流の流体力の値をもとに、避難地自身の安全性について検討された。その結果、本手法にのよって泥流を対象とした避難システムの評価がある程度可能であることが判明した。
ライソゾーム病酵素補充療法後の中和抗体産生B細胞の特異的排除法の開発

ライソゾーム病の治療は、組換えタンパク質を用いた酵素補充療法が現れることによって、大きく前進した1。しかし、酵素が完全欠損に近い病態を有する患者においては、当該タンパク質が自己と認識されず、ERTの実施に伴い中和抗体が出現する2,3。本病態に対しては、現在のところ臨床応用されている抜本的な対策はない。本研究では、ライソゾーム病の代表疾患であるファブリー病をターゲットとして、酵素補充療法の際、男性患者の20ー90%に及ぶ症例の体内に作られる組換えα-Galに対する抗体を産生するB細胞を、T細胞に組換え抗原を発現させる事で、排除するための新規治療法の開発を行う。
耳石微量元素組成を指標とした魚類の集団構造の判別に関する研究

本年度は、レーザーアブレーション高周波誘導結合プラズマ質量分析法や波長分散型X線分析装置を用いて魚類耳石中の微量元素を多元種同時に測定し、水産重要種であるウナギやサケなどの通し回遊魚の解析を行った。これら両種の淡水生活期に相当する部位と海洋生活期に相当する部位のMg,Zn,Sr,Ba濃度は、いずれの元素においても有意に異なっていた。MgとZn濃度は淡水生活期に相当する部位で高く、SrとBa濃度は海洋生活期に相当する部位で高かった。Srと各元素の間には、正か負の相関関係が見られた。以上から耳石中のこれらの微量元素は環境水中の濃度を反映しているものと考えられた。さらに、ヨシノボリ属6種の回遊履歴を耳石のSr/Ca比解析により推定した。香川県で採集した他の4種は、耳石中心部のみでSr/Ca比が高く、外縁では低い値を示したことから両側回遊性の生活史と考えられた。栃木県、宮城県、秋田県で採集したヨシノボリ属3種は、耳石中心から200-360μmの範囲において高いSr/Ca比が見られ、外縁では低い値を示したことから、海での生活期間が香川県産の個体に比べ長い両側回遊性の生活史を持つことが明らかになった。これらのことから、ヨシノボリ属の回遊パターンは同種であっても地域間で変異に富み多様であることが明らかとなった。水産資源量変動の正確な解析には、「1つの集団」を対象としてその成長や生残などを知ることが必要であるため、水産生物の系群判別が大変重要である。これまでの系群判別にはアロザイムや遺伝子DNAマーカーによる解析などが多用されてきたが、種苗放流魚や養殖魚のように、種苗の売買が頻繁に行われ遺伝子が交流する場合には、由来した集団の遺伝子組成に差異がなければ系群判別は出来ない。耳石微量元素濃度は遺伝子には左右されず、環境水中の微量元素濃度に影響を受けることが示唆されている。すなわち、二つの集団が地理的に異なる場所で生活すれば、その環境中の微量元素濃度の違いが耳石微量元素組成に反映されるため、集団の判別が可能になると考えられる。そこで本年度は、レーザーアブレーション高周波誘導結合プラズマ質量分析法を用いて魚類耳石中の微量元素を多元種同時に測定し、水産重要種であるウナギとサケなどの通し回遊魚の解析を行った。これら両種の淡水生活期に相当する部位と海洋生活期に相当する部位のMg, Zn, Sr, Ba濃度は、いずれの元素においても有意に異なっていた。さらに、アユとシロウオの耳石Sr/Ca比解析から回遊履歴を推定した。アユの耳石Sr/Ca比は、耳石中心部分では低く、その後Sr/Ca比の急激な増加がみられた。一方、シロウオの耳石Sr/Ca比は、中心部分から縁辺部分までほぼ一定であった。アユは両側回遊型のパタンを示したが、シロウオは遡河回遊型のパタンを示さなかった。以上から、アユは孵化後淡水環境を経て降海するが、シロウオは生活史を通じて淡水環境を利用しないと考えられた。
ブラックホール及び中性子星降着円盤の活動性と起源の解明

X線で非常に明るく輝く超高光度X線源はコンパクトな天体を起源とし、ガス降着によって重力エネルギーを解放することで明るく輝いていると考えられる。特筆すべきはその光度で、太陽質量程度の天体におけるエディントン光度を超えて明るく輝くいている。このコンパクトな天体の正体は太陽質量程度の恒星質量ブラックホールか、もしくは太陽質量の1000倍程度の質量を持つ中間質量ブラックホールであると考えられてきた。しかし近年になって明るく輝く超高光度X線源の一部は中性子星を起源に持つことが明らかになってきた。ブラックホールと異なり中性子星は強い磁場を持つために中性子星の磁場に沿ってガス降着が起こり、磁軸付近に堆積したガスが光る。さらに磁軸と回転軸が非平行なために周期的なX線光度変動を示す。観測によって中性子星を起源に持つことが明らかになった超高光度X線源はこのような特性を持つが、磁場が弱い場合や見込み角の違いにより、X線パルスが観測されていない超高光度X線源のリストの中にも中性子星を起源とするものが埋もれていると考えられる。従ってX線パルス以外の方法で超高光度X線源がブラックホールを起源とするか中性子星を起源とするかを判別する手法を構築することは急務である。そこで本研究では光度だけでなくX線スペクトルによる中心天体の同定方法を構築すべく、これまでにない新しい数値計算コード(振動数依存型一般相対論的輻射磁気流体コード)を構築した。この方法は一般相対性理論の枠組みで流体や電磁場を扱うのみならず、光も同時に扱う。そしてこの光は振動数の情報を持つため、光度だけでなくX線スペクトル、さらにそれらの時間変動についても情報を得ることができる。このコードは超高光度X線源のみならず、一般の高エネルギー天体現象に適用できる汎用的なコードである。近年のX線観測の発展により、超高光度X線源の一部は中性子星を起源とすることが観測からわかってきた。しかし理論的には、ブラックホールと異なり星表面を持つ中性子星に臨界降着量を超える大量のガス降着が起こる理由は謎であった。そこで我々は一般相対論的輻射磁気流体コードを用いた数値実験を行うことにより、中性子星へのガス降着においても輻射圧によって阻害されることなく超臨界降着が可能であることを示した。また観測される超高光度X線源の起源の候補として挙げられるブラックホールと中性子星を識別することを目標とし、スペクトルやその時間変動の違いに着目して振動数依存型一般相対論的輻射磁気流体コードの開発を行ってきた。本コードは一般相対性理論の枠組みで磁気回転不安定性の成長に伴うガス降着現象を扱うことができるのみならず、吸収や散乱を通した光とガスの相互作用、さらにその透明度の振動数依存性を考慮することができる。また、光は振動数の自由度を持つため、光度のみならずスペクトル情報やその時間変動も直接計算から得ることができる。本コードはほぼ完成し、現在は最終的なコードの正当性を確認している段階である。本コードの詳細についても学会や研究会において報告してきた。詳細な報告については近いうちに論文としてまとめることができる段階に来ている。さらに代表者が開発に関わったコードを用いて中間質量ブラックホールへのガス降着現象の数値実験を行い、観測される位置-速度図におけるY型のガス分布が再現できることを論文として報告した。この研究成果は超高光度X線源のような定常的なガス降着を起こすブラックホールだけでなく、ガス円盤を持たないか、もしくは円盤からのガス降着量が非常に少ない中間質量ブラックホールの同定方法を提唱したという意味で意義のある研究である。これらの研究成果から、本研究は概ね順調に進展していると考えられる。これまでの研究により、中性子星への超臨界降着が理論的に可能であることを示した。これは中心天体が同定されていない超高光度X線源の中のある一定数は中性子星であることを示唆している。今後の研究課題は超高光度X線源として観測されている天体が、ブラックホール起源であるか、中性子星起源であるかを判別する方法を提唱することである。この方法として観測される超高光度X線源のX線スペクトルに着目し、流体計算と無矛盾にスペクトル情報を得ることができる振動数依存型一般相対論的輻射磁気流体コードの開発を行ってきた。本コードは概ね完成しており、現在はコードの正当性を確認すべくいくつかのテスト計算を行っている段階である。コードの詳細についても近いうちに報告できると考えている。そこで今後の研究としてこのコードを用いた中性子星とブラックホールへのガス降着の数値実験を行い、スペクトルにどのような違いが出るかを調べ、観測的に2つの天体を判別する手法を構築することを挙げる。通常ガス降着は角運動量を持つガスが天体を中心として円盤状に広がり、円盤内における磁気回転不安定性の成長に伴って角運動量を失うことで中心天体へとゆっくりと降着すると考えられる。しかしブラックホールと異なり多くの中性子星は強い磁場を持っているため、この磁場を通して中性子星への角運動量輸送によりガス降着が促進され、かつ磁力線に沿ってガスが降着して中性子星表面に降着柱と呼ばれる構造を持つ。さらにブラックホールと異なり中性子星はガスを吸い込む事ができないために大量のアウトフローが作られる。これらの構造の違いは観測されるX線スペクトルに大きく影響を与えると考えている。これらの考察をもとに数値実験を行い、中心天体の判別法を模索する。