hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
散乱波の波形の時間変化を用いた地殻流体の挙動の解明

2011年東北地方太平洋沖地震後、秋田県森吉山付近での誘発地震活動が活発になった。誘発地震の波形に見られる後続波はS波の散乱波と考えられ、散乱体が地殻流体の貯留域となっている可能性がある。散乱波の波形の時間変化は、散乱体が流体であることを示す重要な証拠となる可能性があることから、本研究では、波形の時間ゆらぎが確たる観測事実であることを示し、ゆらぎが生じた場所を特定すること、及び各種観測結果を総合し、地殻流体の挙動を解明することを目的としている。平成28年度には、研究実施計画に従って、秋田県森吉山付近での地震観測、高精度な震源決定、震源メカニズム解の決定、S波スプリッティング解析を、計画には挙げていなかったが、過去に収録した地震計アレイ観測データの解析を行った。アレイ観測データの解析では散乱体の位置推定を試み、散乱波の到来方向は過去の研究で推定した散乱体の位置と調和的であることを確認した。S波スプリッティング解析によって求めた速いS波の振動方向は、震源メカニズム解の節面の走向に近い。このことは、誘発地震の断層面が一定方向を向くことによってS波偏向異方性がもたらされていることを示唆する。また、速いS波と遅いS波の時間差は、地震活動度と正の相関をもつことが判明した。S波スプリッティングが生じるためには断層面が開いている必要があり、それが地震活動度とともに変動することは、地震活動とスプリッティングの両方に地殻流体が関与していることを示す重要な結果である。このことはさらに、地殻流体分布の時空間変化の把握にS波スプリッティング解析が有用であることを示すが、期待される時間差の変化はわずかである。これに対しては、1000 Hzの高サンプリング観測と解析を行い、わずかな時間差も十分に検出できることを確認した。これは、今後の地震観測及び解析に示唆を与えるものである。28年度が最終年度であるため、記入しない。散乱波の到達時刻が時間とともに変化しているように見えることは、散乱体が流体であることを示す重要な証拠となる可能性があることから、本研究では、時間ゆらぎが確たる観測事実であることを示すことと、ゆらぎをもたらす要因とそれが生じた場所を特定することを目的としている。平成27年度には、誘発地震震源域の直上付近の2箇所に臨時地震観測点を設置して観測を開始した。既存データの解析においては、地震波形の相互相関係数を基に地震をグループに分け、各グループの地震に対して、定常観測点の波形の時間変化図を作成した。その結果、後続波の出現の有無・形状・振幅は地震グループの位置に依存することが判明した。後続波の波形の時間変化は、緩やかな場合と比較的急激な(10日以内)場合がある。それらと震源位置の時間変化は明瞭に対応しているようには見えないので、変化は散乱源側で生じていると考えられる。また、後続波が2つの波群から構成されている場合があるが、2つの波群の波形相関は良くないので、2つの波群の成因は同じではないことも明らかになった。27年度にはそれに加えて、同じ領域でのS波偏向異方性についても調べた。解析の結果、異方性は震源域を通過する経路において生じていると考えることが妥当であることがわかった。異方性は震源よりも上に存在する媒質の状態を反映するので、振幅ゆらぎの原因が経路のどこで生じているかを考える上での検討材料となる。本研究では、(1)既存データの詳細な解析と、(2)散乱体分布の空間分解能を上げるための臨時地震観測及びそのデータ解析を行うことにしている。このうちの(2)については、臨時地震観測を開始した。冬季間はデータの回収ができないので解析はまだ行っていないが、それは当初の計画通りである。(1)については、波形相関を用いた地震群分類、地震波形の時間変化の検討、及び波形の時間変化が生じた位置の推定を行うこととしていた。このうち、地震群分類と波形の時間変化の検討のための図の作成は、当初の計画通りに行うことができたが、既存データのうちの臨時観測点のデータについては処理が終了していない。そのこともあり、波形の時間変化が生じた位置の推定は、当初の計画通りには進んでいない。一方で、当初の計画には含めていなかったS波偏向異方性の解析を行った。この解析により、誘発地震の震源域に異方性が存在し、誘発地震活動が地殻内の不均質性を形成していると考えられることが判明した。これは、散乱波の波形の時間ゆらぎの原因を考察する上で有用な材料となる成果である。以上を総合して、進捗状況はおおむね順調に進展していると判断した。

散乱波の波形の時間変化は、散乱体が流体であることを示す重要な証拠となる可能性があることから、本研究では、波形の時間ゆらぎが確たる観測事実であることを示し、ゆらぎが生じた場所を特定すること、及び各種観測結果を総合し、地殻流体の挙動を解明することを目的としている。平成28年度には、研究実施計画に従って、秋田県森吉山付近での地震観測、高精度な震源決定、震源メカニズム解の決定、S波スプリッティング解析を、計画には挙げていなかったが、過去に収録した地震計アレイ観測データの解析を行った。アレイ観測データの解析では散乱体の位置推定を試み、散乱波の到来方向は過去の研究で推定した散乱体の位置と調和的であることを確認した。S波スプリッティング解析によって求めた速いS波の振動方向は、震源メカニズム解の節面の走向に近い。このことは、誘発地震の断層面が一定方向を向くことによってS波偏向異方性がもたらされていることを示唆する。また、速いS波と遅いS波の時間差は、地震活動度と正の相関をもつことが判明した。S波スプリッティングが生じるためには断層面が開いている必要があり、それが地震活動度とともに変動することは、地震活動とスプリッティングの両方に地殻流体が関与していることを示す重要な結果である。このことはさらに、地殻流体分布の時空間変化の把握にS波スプリッティング解析が有用であることを示すが、期待される時間差の変化はわずかである。これに対しては、1000 Hzの高サンプリング観測と解析を行い、わずかな時間差も十分に検出できることを確認した。これは、今後の地震観測及び解析に示唆を与えるものである。今後の研究は、(1)既存データの詳細な解析、(2)臨時地震観測及びそのデータ解析、及び(3) S波偏向異方性の解析を通して行う。(2)については観測を継続し、回収したデータを順次(1)と(3)の解析に組み入れていく。(1)については、27年度よりも長期に渡って、また、臨時観測点のデータについても、波形相関を用いた地震群分類と、地震波形の時間変化の検討を行う。波形の時間変化が生じた位置の推定は、変化が生じた場所と変化量をグリッドサーチから推定する。すなわち、速度が変化した位置と速度の変化量を仮定し、散乱波の到達時刻の観測値と計算値の残差二乗和が最小となるような(速度変化位置、速度変化量)をグリッド・サーチによって求める。散乱体の位置の変化についても同様な手法を用い、地震波速度と位置のどちらか、または両方を考える必要があるのかを検討する。それに加えて、既存のアレイ観測データから散乱源の位置の時空間変化を推定し、グリッドサーチの結果の妥当性を評価する。(3)についても臨時地震観測のデータを加えて、S波偏向異方性の時空間変化を求め、異方性の原因が応力場を反映したクラックなのか、地殻流体の配列によるのかを検討する。最終的には、地殻流体の分布量の時間変化のような、地殻の媒質特性の推定につながるような定量的な結果を得ることを目標とする。28年度が最終年度であるため、記入しない。
分子モーター集合体の動作特性-ナノ筋収縮系による研究-

「ナノ筋収縮系」は、ウサギ腸腰筋から直接調製される分子モーター集合体(A帯)と、光ピンセット技術・蛍光観察技術を用いて操作・計測される単一アクチンフィラメントにより構成される。本研究の目的は、アクトミオシン分子モーターの運動特性と筋収縮制御系タンパク質による制御方式とを、生体内の筋肉と同じ条件で、規則的に配列した数数十の分子モーターと相互作用する単一アクチンフィラメントレベルの顕微解析により明らかにすることである。まず、ナノ筋収縮系にトロポニン・トロポミオシン複合体を加えて筋肉の細いフィラメントを再構成し、Ca2+が存在するときのみ張力が発生するという、筋肉で存在するCa2+感受性を回復させた。その結果、Ca2+存在下でのみ大きな張力発生が観察された。次にこの再構成した細いフィラメントを用いたナノ筋収縮系で、筋線維・筋原線維で起こる自励振動現象に類似した振動が起こること、しかし台地状加工カバーガラスを用いたin vitro滑り運動系では起きないことを確かめた。以上の研究の予備的な成果の一部は、2006年にAdv.Exp.Med.Biol.誌へ発表した。また張力発生しているときのビーズの動きをより詳細に検討するため、これまでは秒速30フレームであったナノ筋収縮系に高速カメラを導入し、秒速3000フレームで画像を取得できるようにした。すると、時間分解能を上げても張力揺らぎの幅がほとんど変わらないことが分かった。また溶液中のATP濃度を下げ、力発生するミオシン分子の数を減らしたところ、10μMまでは張力揺らぎが観察されたものの、それ以下では、アクチンフィラメントがA帯に向かって連続的に引き込まれるようになった。さらに滞在しやすい点が周期的に存在することを示唆する結果を得たが、何に由来するものかはまだ明らかでない。本年度は、筋収縮機構の解明のために我々が新しく開発した筋収縮系(ナノ筋収縮系と呼ぶ)を用い、アクトミオシン相互作用について、筋収縮特有の現象の発見とその機構の解明を目指した。ナノ筋収縮系は、モータータンパク質であるミオシンの向きが揃っていること、ミオシン分子はミオシンフィラメント上に規則的に配列していること、そのフィラメントが格子構造を形成しているという点において、精製タンパク質を用いて構築される従来のin vitro系とは異なる。この特徴を生かして、まず、アクチンフィラメントがミオシンフィラメント格子へ引き込まれる際の動きをアクチンフィラメント1本レベルで解析することにした。引き込まれる速さは、筋肉の収縮条件に相当する溶液条件では非常に大きく、CCDカメラでは十分に計測することができない。そこでATP濃度をマイクロモル以下に下げ、収縮速度を遅くしていった。すると、1.低ATP濃度では、高ATP濃度で見られる張力揺らぎが観察されなかった。2.低ATP濃度では引き込む力は強く、光ピンセットで抑え切れなかった。3.ATP濃度を下げるに従い平均の滑り速度は遅くなり、ぎこちなく引き込まれるようになった。この動きは「ステップ」と呼ぶには変位が遅く、「安定点」と呼ぶ方がふさわしい。4.そして、安定点の間隔は、約9nmだった。まだはっきりと現れないが、幅がその半分であることを示唆する場合もあった。また、高速カメラを導入して測定の時間分解能を上げられるよう顕微鏡系を改造しており、近い将来には筋収縮の様相をより詳しく解析できると思われる段階に来た。
3次元メモリによる実時間可視化機構を内蔵した柔構造ス-パコンピュータの構成方式

平成6年度の研究成果を基に、ボリュームレンダリング専用並列計算機ReVolver/C40のプロトタイプの試作を行った。ReVolver/C40は、レイキャスト、ピクセル計算、シューディングの3ステージでマクロパイプラインを構成する。各ステージ内では、それぞれの処理形態に応じ、並列処理あるいは細粒度パイプライン処理を行い、高速描画の要求に答える。ReVolver/C40のグラフィックス機能の特徴としては、リアルタイム処理、遠近法による表示、半透明物体の表示、ボリューム・レイトレーシングなどがあげられるが、これらのグラフィックス性能を左右するのはピクセル計算ステージである。1つの視線と交わる全てのボクセルを競合なしにアクセスできるか否かが特に重要である。そこでReVolver/C40では、3重化されたボリュームメモリを採用し、かつ主軸方向でサンプリングする方式を採用することで、任意方向の視線に対して並列ボクセルアクセスを可能とした。プリント基板設計時点での設計データに基づく見積では、ピクセル計算ステージをDSP(TMS320C40、50MHz)128台で構成した時の描画速度は、毎秒2.5枚となった。ReVolver/C40はスケーラビリティを持たせた構成を採っているので、DSP数に比例した高速描画が可能である。一方、ReVolver/C40の要である3重化メモリは、容量が大き過ぎるという問題がある。そこで、単一メモリ構成でしかも視線上の並列ボクセルアクセスが可能なメモリ構成の研究を行った。これは視点からの視野角を54度以下に制限することで達成できる。科学技術計算や医療画像は広角で見る必要はないので、この方式も有効であると考えられる。本年度は、ボリュームレンダリングを高速に行う専用並列計算機Re Volver/C40のアーキテクチャを提案し、プロトタイプ・マシンの設計を行った。Re Volver/C40では、従来の医療用の画像だけでなく、科学技術計算の結果の可視化をサポートする。このため、半透明ボリュームの表示、遠近法による投影、高速描画を目標としている。また、従来のサーフェスデータでは表現が困難であった霧、雲などのような表面の境界が曖味な対象の可視化を行うため、ボリュームデータを用いたレイトレーシング法をサポートする。これらの目標を達成するために、Re Volver/C40では、視線生成ステージ、ピクセル値計算ステージ、シェ-ディングステージからなる3ステージのマクロパイプライン構成を採用している。また、各ステージについても並列処理やパイプライン処理により画像生成の高速化を図っている。また、各ステージの主要な構成要素として汎用の高性能DSPを使用しており、柔軟性の非常に高い構成となっている。Re Volver/C40の最大の特徴は、ピクセル値計算ステージでのボクセル・パイプライン処理である。ボクセル・パイプライン処理は、ボリュームデータを保持するメモリバンクでのボクセルの読み出しとピクセル値計算の処理を1つのステージをし、視線毎にパイプライン処理を行う方式である。このボクセル・パイプライン処理を効率良く稼働させるために、単純化されたサンプリング方法とこれに合わせたボリュームメモリ構造を採用している。これにより、任意の視線上の全ボクセルのバンクコンフリクトフリーな読み出しが可能となるので、ボクセル・パイプライン処理によるパイプラインが停滞しないことを保証できる。設計したプロトタイプ・マシンの性能は、ボリューム空間が128^3voxelの時で、レンダリングの対象を不透明ボリュームとすると約68.1ms/frame、半透明ボリュームとした場合、94.4ms/frameとなった。平成6年度の研究成果を基に,ボリューム・レンダリング専用並列計算機ReVolver/C40プロトタイプの試作を行った。

ReVolver/C40は,レイキャスト,ピクセル計算,シェ-ディングの3つのステージでマクロパイプラインを構成する.各ステージ内では,それぞれの処理形態に応じ,並列処理あるいは細粒度パイプライン処理を行い,高速描画の要求に答える.ReVolver/C40のグラフィックス機能の特徴としては,リアルタイム処理,遠近法を用いた表示,半透明物体の表示,ボリューム・レイトレーシングなどがあげられるが,これらのグラフィックス性能を左右するのはピクセル計算ステージである.1つの視線と交わる全てのボクセルを競合なしにアクセスできるか否かが特に重要である.そこで,ReVolver/C40では,3重化されたボリュームメモリを採用し,かつ主軸方向でサンプリングする方式を採用することで,任意方向の視線に対して,並列ボクセル・アクセスを可能とした.プリント基板設計時点での設計データに基づく計算では,ピクセル計算ステージをDSP(TMS320C40, 50MHz)128台で構成した場合の描画速度は,毎秒2.5枚となった.ReVolver/C40はスケーラビリティを持たせた構成を採っているので,DSP数に比例した高速描画が可能である.一方,ReVolver/C40の要である3重化メモリは,容量が大き過ぎるという問題がある.そこで単一メモリ構成でしかも視線上の並列ボクセルアクセスが可能なメモリ構成の研究を行なった。これは視点からの視角を54度以下に制限することで達成できる.科学技術計算結果や医療画像は広角で見る必要はないので,この方式も有効と考えられる.
人間中心アプローチによるデータドリブンな介護サービス・マネジメントシステムの創成

超高齢社会に向かう日本の社会的課題である介護サービスの充実をめざし,人間工学・経営工学と医療福祉の協働により,客観的データにもとづき人間中心アプローチを活用し,必要なサービスを必要な時に高い質で提供できる介護サービスをマネジメントできるシステムの創成を目的とする.介護サービスのジャスト・イン・タイムを実現するため,ビッグデータやロボットなど新技術を活用しながら,(A)データ活用による介護業務と送迎サービスのマネジメント,(B)新技術の介護サービスへの導入と活用,(C)従業員・顧客満足度を高めるジョブデザインと技能伝承に取り組む.超高齢社会に向かう日本の社会的課題である介護サービスの充実をめざし,人間工学・経営工学と医療福祉の協働により,客観的データにもとづき人間中心アプローチを活用し,必要なサービスを必要な時に高い質で提供できる介護サービスをマネジメントできるシステムの創成を目的とする.介護サービスのジャスト・イン・タイムを実現するため,ビッグデータやロボットなど新技術を活用しながら,(A)データ活用による介護業務と送迎サービスのマネジメント,(B)新技術の介護サービスへの導入と活用,(C)従業員・顧客満足度を高めるジョブデザインと技能伝承に取り組む.
ストレス脆弱性の形成機序の解明とその分子基盤を標的とした抗ストレス薬の開発

本研究の目的は、精神疾患の発症に深く関わるストレス脆弱性の形成機序における細胞・分子基盤を明らかにすることである。まず、マウス発達段階における神経新生が成体期のストレス脆弱性を調節しているかを検討した。ストレス脆弱性マウスはストレス耐性マウスに比べて海馬歯状回神経新生が減少していることを見出した。また、幼若期のストレス脆弱性マウスに対し、薬理学的手法により神経新生を増加させたところ、成獣期にストレス耐性を獲得した。この分子メカニズムとして、海馬歯状回に特に高発現しているスタスミンを介した海馬神経新生の制御がストレス脆弱性の形成に関与していることを見出した。近年の高ストレス社会を背景に、うつ病などの精神疾患患者数が急増している。うつ病の発症には遺伝的要因のみならず環境的要因(ストレス)が大きく作用することが推測されている。すなわち、うつ病患者はストレスに脆弱な生物学的素因を有し、外的ストレスに対して適応することができずにうつ状態に陥るといった“ストレス脆弱性仮説"が支持されている。しかしながら、いつ・どこで・どのようなメカニズムによってストレス脆弱性が形成されるかについては全く不明である。最近、うつ病などの精神疾患の病態に対して、成体海馬における神経新生の役割が注目されている。慢性ストレスを負荷したマウスは海馬神経新生の低下を認め、逆に抗うつ薬投与によって神経新生が増加することが知られている。しかし、申請者らのこれまでの解析から、ストレス脆弱性の臨界期は脳発達期にあると推測するものの、海馬神経新生と行動制御・細胞機能との関連研究は専ら成獣動物を用いており、脳発達段階における海馬神経新生とストレス脆弱性との関連は不明である。本研究では、申請者らの先行研究結果から、“脳発達段階における神経新生を介した神経機能障害がストレス脆弱性の形成に深く関与している"との仮説を立てた。平成27年度は、マウス発達段階における神経新生が成体期のストレス脆弱性を調節しているかを検討した。その成果として以下の新たな結果が得られた。1.ストレス脆弱性マウスはストレス耐性を有するマウスに比して幼若期の海馬歯状回における神経新生が有意に低下していた。2.幼若期のストレス脆弱性マウスにメマンチンを投与して神経新生を増加させたところ、成獣期にストレス耐性を示した。当該年度の目的は以下の3つであった。1.ストレス脆弱性マウスとストレス耐性マウスにおける海馬神経新生の違いを明らかにする。2.幼若期のストレス脆弱性マウスの神経新生を増加させた場合のストレス反応性の検討。3.幼若期のストレス耐性マウスの神経新生を低下させた場合のストレス反応性の検討。1と2については当初の計画通りに進んだものの、3の実験についてはマウスの体重減少等の問題から結果を得るまでに至らなかった。しかし薬剤の濃度を調整することで体重減少の問題は解決できたため、平成28年度には結果が得られると考えている。平成28年度は、マウス発達段階におけるスタスミンが神経新生ならびにストレス脆弱性に関与しているかを検討した。その成果として以下の結果が得られた。1.幼若期のマウス海馬歯状回に恒常的活性化型スタスミンを過剰発現させたマウスは神経新生の低下を示した。2.幼若期のマウス海馬歯状回に恒常的活性化型スタスミンを過剰発現させたマウスは、その後の(成体期)ストレス負荷に対して脆弱性を示した。当該年度の目的はスタスミンを介した海馬神経新生の制御がストレス脆弱性の形成に関与していることを証明することであったが、上述の通りこの点についてはウイルスベクターを用いて期待していた結果が得られた。また、スタスミンは幼若期マウスの海馬歯状回に特に高発現していること、また、免疫組織化学的解析により、ダブルコルチン陽性細胞に発現していることを確認し、スタスミンが幼若期の神経新生あるいは神経細胞の成熟に関与していることの間接証拠を得ることもできた。

さらに、スタスミンは微小管活性を負に制御することから、微小管活性促進剤でありFDA承認薬でもあるpaclitaxelをストレス脆弱性マウスの脳内に直接投与し、海馬神経新生ならびにストレス脆弱性への効果を解析した結果、paclitaxel投与により海馬神経新生の亢進とストレス耐性が観察されたことを見出した。このように、研究は当初の予定通り順調に推移している。うつ病の発症機序の1つとして、「うつ病患者はストレスに対して脆弱な生物学的素因を有し、環境ストレスに対して適応することができずにうつ状態に陥る」といった“ストレス脆弱性仮説"が支持されている。申請者のこれまでの解析から、ストレス脆弱性の臨界期は脳発達期にあると推測するものの、海馬神経新生と行動制御・細胞機能との関連研究は専ら成獣動物を用いており、脳発達段階における海馬神経新生とストレス脆弱性との関連は不明である。平成28年度までに、養育期における海馬スタスミンの発現・機能異常が成体になってからのストレス反応性に影響を与えることを見出した。すなわち、ストレス脆弱性の臨界期ならびに候補原因分子の同定ができた。平成29年度はこれらの知見をさらに発展させ、以下の点を新たに見出すことができた。1)スタスミンは微小管活性を負に制御する。そこで微小管活性促進剤でありFDA承認薬でもあるpaclitaxelをストレス脆弱性マウスの脳内に直接投与し(10nM, 1ul/side, n=20)、海馬神経新生ならびにストレス脆弱性への効果を解析した。その結果、paclitaxel投与により神経新生(分化)の促進とストレス耐性を確認した。2)ストレス脆弱性マウスにおける神経新生低下の原因を環境要因(養育行動)の面から検討した。具体的には、ストレス脆弱性仔マウス(BALB/c)を高養育行動で知られるB6マウスの母親に養育させた(乳仔入れ替え実験)。3週齢の時点で海馬歯状回におけるスタスミン活性を解析した。その結果、B6マウスに養育されたストレス脆弱性マウスは、神経新生亢進を示し、環境要因によるスタスミン活性がその後のストレス反応性を制御していることが示唆された。本研究の目的は、精神疾患の発症に深く関わるストレス脆弱性の形成機序における細胞・分子基盤を明らかにすることである。まず、マウス発達段階における神経新生が成体期のストレス脆弱性を調節しているかを検討した。ストレス脆弱性マウスはストレス耐性マウスに比べて海馬歯状回神経新生が減少していることを見出した。また、幼若期のストレス脆弱性マウスに対し、薬理学的手法により神経新生を増加させたところ、成獣期にストレス耐性を獲得した。この分子メカニズムとして、海馬歯状回に特に高発現しているスタスミンを介した海馬神経新生の制御がストレス脆弱性の形成に関与していることを見出した。平成28年度は、幼若期のストレス耐性マウスの神経新生を低下させた場合のストレス反応性の検討に加えて、スタスミンを介した海馬神経新生の制御がストレス脆弱性の形成に関与していることを証明する。この目的達成のために以下の解析を行う。1.スタスミンを過剰発現するウイルスベクターを3週齢のマウス歯状回特異的に投与し、成体期におけるストレス脆弱性を検討する。2.スタスミンは微小管活性を負に制御する。そこで微小管活性促進剤でありFDA承認薬でもあるpaclitaxelをストレス脆弱性マウスの脳内に直接投与し、海馬神経新生ならびにストレス脆弱性への効果を解析する。
ヘルペスウイルスによる細胞癌化機構の研究

研究目的:ヘルペスウイルス群は、ヒトを中心に広く潜在・分布し、自然宿主への腫瘍原性を内蔵する特異な存在である。本研究は、未だ明確ではないヘルペスウイルス・宿主細胞間の複雑な相互作用を、試験管内実験解析を通じて把握し、ウイルスを原因とするヒトの癌化機構の本態究明に資することを目的とする。研究成果:ヘルペスウイルス群の主要な構成ウイルスであるEBウイルス(EBV)、サイトメガロウイルス(CMV)、マレック病ウイルス(MDV)、單純ヘルペスウイルス1,2型(HSV)、および水痘帯状疱疹ウイルス(VZV)について、下記の問題を焦点とし、本ウイルス群による細胞癌化の機構解析を、協同して推進した。1.ヘルペス遺伝子の癌化機能と細胞相互作用:從来不明であったCMVについて、ゲノムの全領域がクローニングされ、Hind【III】-C断片左端の癌原性が示された。他方、EBV,MDVについて、ウイルスゲノムがそれぞれ特定の染色体・ヒト第6,11,16染色体およびトリ第2、第4染色体上に局在して発癌性を示すことが知られた。2.潜在ヘルペス活性化因子の構造特性と癌化:腫瘍プロモーターteleocidinの基本骨格(-)-indolactamVの誘導体を多数合成、検討した結果、7位のアルキル基と14位のOH基が盛在EBVの発現に重要な構造であることが明らかとなった。3.ヘルペス発癌における細胞側遺伝子の関与:遺伝性免疫不全症・運動失調毛細血管拡張症患者由来のEBVトランスフォーム細胞で、早期に染色体転座が惹起され、軟寒天内およびヌードマウスに腫瘍性増殖を見た。こうしたトランスフォーム細胞では細胞性癌遺伝子mycおよびrasが著しく活性化されていることが明らかとなった。一方、HSVトランスフォーム細胞DNAの3T3細胞への移入により、トランスフォームフォーカスが形成され、これが細胞性癌遺伝子の発現に基づく可能性が得られた。
軟骨特異的蛍光Ｘ線デュアルプローブを用いた中小動物関節軟骨画像評価システムの確立

中小動物の関節軟骨病変の進行を鮮明に評価できるin vivo用蛍光・X線デュアルプローブの創出を目的として研究を行った。特に、X線プローブの要件としてヨウ素を含む化合物分子量がなるべく小さく、かつ軟骨プロテオグリカン結合性を担保させなければいけない。そのために、軟骨標的化部分をε-リジンオリゴマーとした。同造影剤の軟骨造影能力をラット膝関節を用い、ex vivoマイクロCTにより評価した。その結果、Ke4-TIBがラットOAモデル膝関節軟骨基質の減少を高解像度で画像化し、X線密度低下として数値化することができた。軟骨のX線in vivoイメージングの可能性を示すことができた。まず、デュアルプローブ化の前に軟骨標的化ペプチドであるεーリジンオリゴマー(Ke4, Ke5)のX線造影能力を、ラット膝関節を用いたex vivo高解像度X線マイクロCTにより評価した。その結果、Ke4での関節軟骨部分の造影に成功した。さらに、OAモデル関節では、軟骨基質が減少していることを高解像度で画像化し、X線密度低下として数値化することができた。この結果は、X線造影にはεーリジンテトラマーで十分であることを示す。現在、蛍光・X線デュアルプローブの合成を継続している。また、プロトタイプであるポリアルギニンペプチドによるMRI in vivoイメージングに成功し、Med Chem Commun誌に掲載された。平成25年度に得られた条件をもとに、さらにラット「関節不安定OAモデル」を用い、ex vivo造影条件による関節軟骨プロテオグリカンの質的評価を続けた。OA側の膝の内顆側は外顆側に比べて、軟骨プロテオグリカンの減少が検出された。一方、健常側の膝関節では、そのような傾向は画像上確認されなかった。さらに、使用した関節試料はパラフィンブロック・切片とし、H&E染色・safranineO染色により評価した。CT画像で確認されたOA側の軟骨基質の減少が病理切片でも再確認できた。使用したKe4-TIBプローブはin vivoX線造影プローブとして将来有望な可能性が確認できた。マトリックス生物学ラット膝関節の関節軟骨のX線造影(ex vivo)に成功し、さらに変形性膝関節症モデルの関節軟骨の軟骨基質を高解像度に造影できた。これは、世界的にも類がない成果である。この結果に基づき、蛍光・X線デュアルプローブ化へのある程度の目途がたったことから、概ね順調と判断する。X線造影により関節軟骨基質の減少の定量化・数値化できることを統計的に証明するため、変形性関節症モデル実施例を増やす予定である。さらに、蛍光・X線デュアルプローブin vivoイメージングを達成したい。投稿論文の投稿料(カラー印刷代)と別刷りの納品が年度内に行われなかったこと。蛍光・X線デュアルプローブ合成のスキーム変更等により、合成計画にずれが生じたため。論文投稿・印刷費と合成費、謝金(データ整理)に充当する。
高エネルギー刺激の心筋細胞に及ぼす電気生理学的効果のシミュレーション解析

心筋細胞の脱分極、不応期、再分極という状態推移を時間概念を含むペトリネットを用いることにより表現された福井、三井らによる心筋細胞間の興奮伝播シミュレーションモデルに、各細胞の不応期が直流電気刺激の強度に従って延長するという仮説を導入することにより、旋回性興奮がシミュレーションできること、更には、モルモットの右室乳頭筋への直流電気刺激直後の活動電位波形を実際に計測し、測定結果の解析から、不応期の延長量は、刺激強度のみならず、連結期にも依存することが確認できたという報告がなされている。本研究では新たに心筋の異方性に注目し、モルモット右室乳頭筋への直流電気刺激を心筋細胞の繊維方向(縦方向)とこれに直交する方向(横方向)に加えた直後の活動電位波形を実際に計測し、測定結果の解析から、心筋細胞の縦方向と横方向に同程度の直流通電を行った時、膜活動電位変化による不応憲延長量に違いが生じ、この不応期延長の程度は、連結期と刺激度に依存することが新たに確認された。更にシミュレーションに関して、単一の旋回性興奮に注目するために、前述の細胞間の興奮伝播現象のシミュレーションモデルを応用して、単一の旋回性興奮が発生する心臓心筋の一部についてのシミュレーションモデルを開発した。先に述べた心筋細胞の異方性を数学モデル化し、このシミュレーションモデルに導入することにより、興奮伝播シミュレーションをより現実にちかづけ、単一の旋回性興奮の発生を試みた。シミュレーションの結果、単一の旋回性興奮に関し、従来報告した心室全体のモデルと比較してより詳細に観察することが可能となった。今後、本研究を異常興奮の発生機序の解明へと発展させる端緒が得られた。現在、シミュレーションに関しては、単一の旋回性興奮の発生を様々な条件で行っているところである。
実験室加速器物理の創成～非中性プラズマ制御技術に基づく先進粒子加速器の設計研究

加速器中を運動する荷電粒子ビームと線形場で集束された非中性プラズマの物理的等価性に着目し、小型のプラズマトラップシステムをビームダイナミクスの基礎研究に応用する新奇な実験手法を発展させた。高周波および磁気トラップを用い、大強度ビームの集団共鳴不安定性、共鳴横断効果、ビームハロー形成等に関する系統的実験を実施した。いくつかの典型的なビーム集束パターンに対する共鳴不安定条件を明らかにすると共に、加速器の動作点が整数共鳴領域を横断した際に発生する粒子損失率を実験的に評価した。また、初期不整合に起因するビームハロー形成過程を近似的に再現し、そのパラメータ依存性を調べた。加速器が生み出す荷電粒子ビームは基礎科学から産業・放射線医療まで多種多様な分野で活用されており、現代社会に不可欠な先進的道具となっている。このためビーム性能の更なる向上が各方面で強く求められている。本研究は、質の高い次世代ビームにおいて顕在化し、その安定性に深刻な影響を与える複雑な非線形多体現象(とりわけ、クーロン自己場に起因する"空間電荷効果")の解明を目的とする。この目的のため、小型の非中性プラズマトラップを応用し、大規模かつ高価な加速器に依拠することなく、実験室レベルでビームダイナミクスの基礎研究を幅広く展開する。この独自の実験手法は本研究代表者により10年ほど前に提案され、主として機能分離型"線形ポールトラップ(LPT)"に基づいた準備研究が進められてきた。今年度はビーム物理研究用に最適化された、特殊な"ペニング・マルンバーグ型トラップ(PMT)"を設計・構築した。PMTは一様磁場を用いて断面方向のプラズマ閉じ込めを実現する装置で、高周波電場を用いるLPTとは本質的に異なる。必要な電子回路等は間もなく完成する予定で、平成25年度前半から純電子プラズマの閉じ込め試験を開始したいと考えている。他方、既存のLPTシステムを用いたビーム不安定性の実験観測も並行して実施した。とくに、いわゆる"ダブレットラティス"における集団共鳴不安定性を系統的に調べた。その結果、共鳴条件そのものはダブレットの詳細構造には強く依存しないことが確認されたが、一方で不安定性の成長率等に若干のパラメータ依存性が示唆されている。非スケール型固定磁場強集束加速器における共鳴横断現象の研究も進行中である。整数共鳴領域の横断過程を実験的にシミュレートするため、水平方向に双極摂動電場を付加する回路を製作した。摂動場による整数共鳴の発生は確認済みで、次年度初めからその横断実験を開始する。加速器が生み出す荷電粒子ビームは基礎科学から産業・放射線医療まで多種多様な分野で活用されており,現代社会に不可欠な先進的道具となっている。本研究は,質の高い次世代ビームにおいて顕在化し,その安定性に深刻な影響を与える複雑な非線形多体現象(とりわけ、クーロン自己場に起因する“空間電荷効果")の解明を目的とする。この目的のため,小型の非中性プラズマトラップを応用し,大規模かつ高価な加速器に依拠することなく,実験室レベルでビームダイナミクスの基礎研究を幅広く展開する。昨年度構築した“ペニング・マルンバーグ型トラップ(PMT)"の動作試験を行い,純電子プラズマを安定に閉じ込めることに成功した。並行して,既存のPMTを用いた,ビームハロー形成過程に関する実験的研究を実施した。今年度後半はとくに,電子ビームの入射条件の差が,その後形成されるプラズマの安定性に及ぼす影響について多角度から検討を加えた。その結果,電子ビームの入射エネルギーや電子銃のグリッド電圧に依存する,プラズマ不安定性の成長が確認された。不安定化の基本的メカニズムは今のところ不明で,次年度の課題となっている。実験データに対する理解を深めるため,PICコードによる純電子プラズマ生成過程の多粒子シミュレーションにも着手した。当初の予定通り,“線形ポールトラップ(LPT)"によるビーム不安定化現象の実験観測も行った。非スケール型固定磁場強集束加速器(FFAG)における共鳴横断現象の研究は順調に進捗しており,FFAGの動作点が単一あるいは複数の整数共鳴帯を横切った際に発生するビーム損失の割合について多くの知見を得た。また,“ダブレット・ラティス"に対する共鳴不安定領域を,チューンダイアグラム上でサーベイした。

この目的のため,小型の非中性プラズマトラップを応用し,大規模かつ高価な加速器に依拠することなく,実験室レベルでビームダイナミクスの基礎研究を幅広く展開する。“ペニング・マルンバーグ型トラップ"中の純電子プラズマを用いた、ビームハロー形成過程に関する実験的研究を継続した。入射電子ビームのエネルギー、入射時間、軸方向閉じ込めポテンシャルの形状等を調整しながら、系統的に実験データを取得し解析した。その結果、ハロー成長時に特定の集団振動モードが励起されていることを確認した。軸方向自由度の電子エネルギー分布測定や多粒子シミュレーション計算も並行して実施し、この不安定性を説明する基本的な物理モデルを現在構築中である。ここまでのところ、初期の電子分布が或る種の準平衡状態へ向けて熱的に緩和する過程で生じる集団振動がハロー成長の原因になっている可能性が示唆されているが、さらなる詳細な検討を要する。“線形ポールトラップ"によるビーム不安定化現象の実験も予定通り進めた。共鳴横断現象の実験はラザフォード・アップルトン研究所(英国)のメンバーと共同で実施し、理論的な予想と良く一致する結果を得た。また、昨年度考察したダブレットに加え、トリプレットおよびFFDD型のラティス構造に対する共鳴不安定領域探索実験を行った。いずれの場合も理論解析や多粒子シミュレーションとほぼ矛盾しないデータが得られている。26年度が最終年度であるため、記入しない。数物系科学26年度が最終年度であるため、記入しない。交付申請書に記載した研究実施計画をほぼ達成できている。今のところ、研究内容の詳細に大きな変更を加えることは考えていない。当初の計画通りに本基盤研究を推進する予定である。ほぼ当初の計画通りに本基盤研究を推進する予定である。今年度経費の残高は極めて少額(1千円未満)であり、次年度の使用計画に有意な影響は与えない。最終的な残金が少額となったため,次年度予算と合わせて,より有効に活用するのが得策と判断した。本研究計画を円滑に進めていく上で有効な物品の購入に充てることになる。尚,残金は少額であるため,次年度の研究計画に有意な影響は与えない。
被災高齢者の生活再生促進のための健康回復5段階チャート式介護予防・介護支援の研究

1.研究目的本研究は、被災高齢者が自主的な健康維持・回復の取組みができ、専門職にも明確な被災高齢者支援の指標として活用できる、被災高齢者の状況と支援を段階的に示した被災高齢者・専門職双方に有用なチャート作成を試み、介護予防・介護支援を提言することを目的とした。2.研究方法先行研究および、これまで参加してきた研究の成果を基に健康回復5段階チャートの試作を行った。また、被災高齢者に対する支援経験のある看護と福祉の専門職にインタビュー調査を行った。3.研究成果チャートは、災害過程を被災予防(災害への備え)、被災後の急性期、避難所生活から在宅・施設等への移行までの回復期、在宅・施設等で生活を送る維持期、最期まで人間らしさを保障する終末期までの5段階に区分し、各期における被災高齢者の状態像及び医療・保健、福祉、介護の支援を整理した。災害各期における専門職の支援内容は、それぞれの専門性に特化した支援だけではなく、重複する部分も多いことが改めて確認できた。他方、介護領域の災害時支援の実践報告が十分にあるとはいえず、職能団体での支援マニュアル等も検討されている段階であり、介護領域の支援内容について更なる検討が必要であると考える。また、過去の避難所支援で多職種が連携なく活動していたという研究報告もあるが、本研究の調査結果から、他職種との連携において、医療・保健領域の専門職が福祉に何を求めているか分からないといった意見が抽出されており、連携を阻害する一因が示されたと考える。効果的な介護予防支援には、専門性により単職種で当たる支援であっても、その視点には医療・保健、福祉、介護の一体的提供を前提とする必要がある。被災高齢者の抱える複合的ニーズへの対応には多職種協働による統合的・有機的支援が不可欠であるため、今後本研究で整理したチャートをさらに深化し、効果的な職種間連携への活用及び介護予防につながるよう研究を進め、学会等で報告していく。
テラヘルツ波ナノ分光MEMSデバイス

本研究では、テラヘルツ波を発生検出するデバイスをMEMS技術で作製し、ナノメートルの分解能をもつ顕微鏡に応用する。テラヘルツの発生と検出を半導体技術で小型、集積化することで、余計な光学系が不要で、自由度が高い計測システムが実現できる。熱型センサの最小検出能は、検出する輻射光の揺らぎによるショットノイズ、センサから恒温浴への熱伝導に起因する熱揺らぎ、センサ自身の熱機械ノイズなどによって制限され、原理的に理論的な限界が存在する。このため、高感度な熱型の輻射センサは液体窒素や液体ヘリウムで冷却して利用する。一方、熱量の変化を機械的なそりとして変化として検出するバイメタル式センサが知られている。しかし、この場合も同様に周囲の熱による熱機械ノイズが最小検出感度を制限する。そこで、本研究では、レーザー光を利用した光熱力を利用し、応答を増幅して高感度化を図った。テラヘルツ波の発生と検出のため、スパッタZn0を用いた光導電性アンテナを開発した。Siの上にアンテナ構造を作製するため、Siと相性のいい、Zn0をスパッタにより作製した光導電性アンテ光伝導層として利用した。このZn0膜上に金属のパターンを形成し、光導電性アンテナを形成した。作製したアンテナを評価した結果、Zn0膜がTHz波の検出および発生に使えることを示した。また、THzの近接場を形成するため、THzアンテナ上に金属で覆われたシリコンの探針を形成し、微小な開口を設けた。この近接場プローブにて信号が検出できることを確認した。テラヘルツ波を用いた近接場イメージングの報告は幾つかあるが、MEMS技術を用いて、様々な要素を一体化した例は他に報告されていない。テラヘルツの発生と検出を半導体技術で小型、集積化することで、自由度が高い計測システムが実現できる。そこで、本研究では、レーザー光を利用した光熱力を利用し、擬似的な低温状態を実現し熱機械ノイズを量子限界以下にする。100nm以下の寸法をもつテラヘルツ波の近接場を発生するプローブを設計・試作する。設計には、FDTD法を用いたシミュレーターを利用し、効率よく近接場を発生できる構造を探索した。また、テラヘルツ波を検出するためのバイメタル式熱型センサを開発した。本提案でのテラヘルツ波センサは、単結晶シリコンからなる振動子、およびテラヘルツを吸収する吸収体、および熱を逃がさないための熱絶縁構造からなる。片持ち梁の先端にTHzを吸収する物質を形成しておき、THz波を吸収した際の熱の変化を、梁の機械的な共振周波数変化として検出した。本年度はバイメタル式のセンサを作製した。センサの周囲には、THz波を効率よく捕らえるためのボウタイアンテナを形成した。
対流圏における揮発性有機化合物の変質過程の解明

自然起源および人為起源の揮発性の高い有機化合物のいくつかについて、大気中における分解・消失過程を解明するため、真空紫外レーザー誘起蛍光分光法と、フーリエ変換赤外分光法を用いた室内実験を行った。大気シミュレーションモデルに用いるための反応速度定数や反応生成物の量子収率を高精度に計測した。Cl(^2P_<3/2>)原子を直接検出できる真空紫外レーザー誘起蛍光法を用いて、295±2KにおけるCl(^2P_<3/2>)とAcetone,2-Butanone,2-Pentanone,3-Pentanone,Cyclopentanone,2-Hexanone,3-Hexanoneの反応速度定数をそれぞれ(2.30±0.02)×10^<-12>,(3.99±0.05)×10^<-11>,(1.23±0.34)×10^<-10>,(8.71±0.42)×10^<-11>,(1.19±0.08)×10^<-10>,(2.11±0.08)×10^<-10>,(1.36±0.11)×10^<-10>cm^3molecule^<-1>s^<-1>と決定した。ケトン化合物の大気中における消失過程では、海洋境界層などのCl原子濃度が高い地域の場合、OHラジカルよりもCl原子の方が酸化体としての寄与が大きいことがわかった。2-Butanone(CH_3C(O)CH_2CH_3)の反応では、-CH_2-からの水素原子引き抜きが優勢であり、その分岐比は0.73±0.09であることを、フーリエ変換赤外分光法による生成物の直接検出から明らかにした。さらに、生物体内への残存性・濃縮性を示す化学物質として世界的に問題化しているフッ化カルボン酸の大気化学反応を解明するために、C_xF_<2x+1>CH=CH_2とCl、OHおよびO_3との室温における反応速度定数をそれぞれ、(9.1±1.0)×10^<-11>、(1.4±0.2)×10^<-12>、(2.0±0.2)×10^<-19>と決定することに成功した。対流圏においては、ペルフルオロアルケンの約90%がOH反応により分解され、約10%がO_3との反応により分解されることを初めて明らかにした。これにより、フルオロアルケンの対流圏寿命を7.6日と算定することができた。また、主たる分解生成物はアルデヒド化合物C_xF_<2x+1>CHOであることが判明した。C_xF_<2x+1>CHOは、さらに大気酸化され、その一部はC_xF_<2x+1>COOHを生成すると考えられる。そのため、ペルフルオロアルケンは、ペルフルオロカルボン酸の前駆気体となり得ることが、本研究によって初めて示された。自然起源および人為起源の揮発性の高い有機化合物のいくつかについて、その大気中における分解・消失過程を解明するため、真空紫外レーザー誘起蛍光分光法と、フーリエ変換赤外分光法を用いた室内実験を行った。CH_3OH,C_2H_5OH,n-C_3H_7OH,i-C_3H_7OHと塩素原子の反応速度定数(295K)を、それぞれ(5.35±0.24)×10^<-11>,(9.50±0.85)×10^<-11>,(1.71±0.11)×10^<-10>,(9.11±0.60)×10^<-11>cm^3molecule^<-1>s^<-1>と決定した。また、世界的に冷媒等として汎用されている代替フロンCH_3CHF_2(HFC-152a)と、塩素原子およびOHラジカルとの反応速度定数(295K)を、それぞれ(2.54±0.25)×10^<-13>,(3.08±0.62)×10^<-13>cm^3molecul^<-1>s^<-1>と決定した。NO_xのない極めて清浄な対流圏では、放出されたHFC-152aの酸化反応により、COF_2分子がモル収率97±5%で生成されることが明らかとなった。NO_x共存下では、COF_2の生成モル収率は38%まで低下し、残りの62%はCH_3C(O)FおよびCH_3CF_2ONOであることが分かった。揮発性ハロゲン化炭化水素の193nm紫外光分解反応で生成する塩素原子の量子収率は、CHCl_3,CH_2Cl_2,CF_2Cl_2,CFCl_3,CHFCl_2について、実験における偶然誤差の範囲内ですべて1であることが初めて明らかになった。CCl_4については、1.41±0.14と決定された。CCl_4の紫外光分解では、Cl原子の直接的な生成過程と、CCl_3ラジカルの逐次的な単分子解離によるCl原子の生成過程が混じっていることが示唆された。

自然起源および人為起源の揮発性の高い有機化合物のいくつかについて、大気中における分解・消失過程を解明するため、真空紫外レーザー誘起蛍光分光法と、フーリエ変換赤外分光法を用いた室内実験を行った。大気シミュレーションモデルに用いるための反応速度定数や反応生成物の量子収率を高精度に計測した。Cl(^2P_<3/2>)原子を直接検出できる真空紫外レーザー誘起蛍光法を用いて、295±2KにおけるCl(^2P_<3/2>)とAcetone,2-Butanone,2-Pentanone,3-Pentanone,Cyclopentanone,2-Hexanone,3-Hexanoneの反応速度定数をそれぞれ(2.30±0.02)×10^<-12>,(3.99±0.05)×10^<-11>,(1.23±0.34)×10^<-10>,(8.71±0.42)×10^<-11>,(1.19±0.08)×10^<-10>,(2.11±0.08)×10^<-10>,(1.36±0.11)×10^<-10>cm^3molecule^<-1>s^<-1>と決定した。ケトン化合物の大気中における消失過程では、海洋境界層などのCl原子濃度が高い地域の場合、OHラジカルよりもCl原子の方が酸化体としての寄与が大きいことがわかった。2-Butanone(CH_3C(O)CH_2CH_3)の反応では、-CH_2-からの水素原子引き抜きが優勢であり、その分岐比は0.73±0.09であることを、フーリエ変換赤外分光法による生成物の直接検出から明らかにした。さらに、生物体内への残存性・濃縮性を示す化学物質として世界的に問題化しているフッ化カルボン酸の大気化学反応を解明するために、C_xF_<2x+1>CH=CH_2とCl、OHおよびO_3との室温における反応速度定数をそれぞれ、(9.1±1.0)×10^<-11>、(1.4±0.2)×10^<-12>、(2.0±0.2)×10^<-19>と決定することに成功した。対流圏においては、ペルフルオロアルケンの約90%がOH反応により分解され、約10%がO_3との反応により分解されることを初めて明らかにした。これにより、フルオロアルケンの対流圏寿命を7.6日と算定することができた。また、主たる分解生成物はアルデヒド化合物C_xF_<2x+1>CHOであることが判明した。C_xF_<2x+1>CHOは、さらに大気酸化され、その一部はC_xF_<2x+1>COOHを生成すると考えられる。そのため、ペルフルオロアルケンは、ペルフルオロカルボン酸の前駆気体となり得ることが、本研究によって初めて示された。
核燃焼プラズマ内部・周辺構造の大域的相互作用によるプラズマ境界自己構造形成の研究

本研究課題では、炉心プラズマの周辺部に形成される輸送障壁によって閉じ込めが改善される放電モード(Hモード)であるHモードプラズマの空間分布構造を理解するため、プラズマを乱流的輸送が支配する炉心内部プラズマ及び電磁流体力学的不安定性が構造を決定する周辺プラズマを分離し、両者を繋ぐ大域的な相互作用を理解することを目的としている。今年度は特にHモードプラズマにおける順方向トロイダル回転に伴うエネルギー閉じ込め性能が向上する実験事実に着目し、このメカニズムを理解することに重点を置いた研究を実施した。独立行政法人日本原子力研究開発機構のJT-60Uにおける実験結果からプラズマコア部の熱輸送は、トロイダル回転分布の変化に対して、自己相似的な温度分布を保つように変化することが分かった。一方で、順方向トロイダル回転の増加とともにペデスタル圧力は増加した。これらの結果から、Hモードプラズマにおける順方向トロイダル回転に伴うエネルギー閉じ込め性能の向上は、ペデスタル圧力の上昇にともなうペデスタルエネルギーの増加、並びにペデスタル温度上昇を伴う温度分布の硬直性によってもたらされるコア部の熱輸送低減によって決まることが分かった。また、プラズマコア部におけるトロイダル回転分布の熱輸送に対する局所的な影響は非常に小さいことが分かった。一方で、米国ジェネラルアトミックス社のDIII-D装置では、ペデスタルエネルギーの増加は順方向トロイダル回転に伴うコア部の圧力の増加が原因となっているという実験結果が得られている。両装置とも傾向は異なっているが、炉心内部プラズマと周辺プラズマには大域的な相互作用な存在する結果が明確に得られており、今後、トロイダル運動量入力やトロイダル回転分布等についてより広範囲にわたる実験を行い、ペデスタル構造や温度分布のパラメータ依存性を明らかにする必要がある。本研究では、炉心プラズマ内部のエネルギー閉じ込め性能を決定する境界条件であり、且つプラズマ境界近傍に局在した不安定性ELMの性質を支配する周辺輸送障壁(Hモード)を伴うプラズマ境界構造に着目し、炉心プラズマの空間分布構造とELM特性を支配するプラズマ境界構造の物理機構を明らかにする。さらに、ダイバータ板にとって安全なELMの制御とエネルギー閉じ込めの高性能化との両立を図る制御手法および最適化された運転領域を明らかにすることを目的としている。円環状装置において、有限のトロイダルコイルを配置すると、必ず弱磁場側に「トロイダル磁場リップル」と呼ばれる磁場の強い部分と弱い部分の差が生じる。このトロイダル磁場リップルが周辺プラズマの特性に悪影響を及ぼすことが指摘されている。また、プラズマの回転によって周辺プラズマの特性が変化する傾向が観測され、近年のトカマク研究における重要課題になっている。本研究では、独立行政法人日本原子力研究開発機構のJT-60Uにおいて、強磁性体であるフェライト鋼タイルを用いて、異なるトロイダル磁場リップルの条件下でHモードの周辺輸送障壁の特性を調べた。周辺プラズマ圧力はトロイダル磁場リップルの低減とともに増大した。また同一のトロイダル磁場リップルの条件下で、プラズマの回転を変化させた場合、プラズマ電流と同方向(順方向)の回転が大きいほど、周辺プラズマ圧力が増大し、高エネルギー閉じ込めが得られることが分かった。また、順方向回転の増大とともに、ELMの周波数が減少し、ELM毎に放出されるエネルギーが増大するという性質も分かった。また本研究では、英国カラム研究所のトカマク装置JETとの装置間比較実験を実施し、同一のプラズマ配位でトロイダル磁場リップルの異なる実験を行い、現在解析を進めている。