hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒドリド導電体探索

本研究課題では,ヒドリド(H')導電性を示す新規物質の合成を目指した.K2NiF4型酸化物の構造中にヒドリドが規則配列した新規酸水素化物の合成に成功し,ヒドリド導電性を有することを初めて見出した.さらに,カチオンの元素置換によって酸水素化物中のヒドリド含有量と配列を制御できることが明らかとなり,今後の酸水素化物を基にした物質探索の指針となる知見を得た.イオン導電体は燃料電池や蓄電池、センサーのキーマテリアルである。これまで存在しなかったイオン種の高速イオン拡散の発見は、新たなサイエンスを作ると共に、エネルギー貯蔵・変換デバイスへの展開は画期的なエネルギーデバイスの発見へとつながる。本研究ではこれまでに報告例のないヒドリド導電体の物質探索を行った。ヒドリドイオンは水素原子に電子が加わったHーイオン種である。ヒドリドイオンのみが固体内を高速で拡散する現象の報告はなく、初めてのヒドリドイオン導電体の探索・発見を目指した。本研究では、K2NiF4型構造を持つ酸化物のうち、遷移金属を含まないLa2LiO3Hに着目し、構造中にH-イオンが化学量論組成で存在すること、H-含有量の変化する固溶領域が存在することを明らかにした。固溶領域の組成変化によって結晶の対称性が正方晶から斜方晶に変化すること、イオン導電率も組成変化と構造変化に伴って変化することを明らかにした。高温領域でのイオン導電性は10-3Scm-1程度で、初めてヒドリドイオン導電性を検出することができた。また、イオン導電性の向上のために格子間イオンや格子欠陥を系統的に導入し、イオン導電性と結晶構造、組成との間には密接な相関関係があることを見いだした。H-イオン導電性隔膜が得られると、高密度電池、燃料電池、水素貯蔵などへの応用が期待され、これまで考えられなかったシステムが可能になる。Li-H電池、プロトンーヒドリド変換による発電などの応用の世界が広がる。本研究で開発したヒドリドイオン導電体により、今後、エネルギー変換デバイスへのあらたな展開を進める予定である。本研究課題では,ヒドリド(H')導電性を示す新規物質の合成を目指した.K2NiF4型酸化物の構造中にヒドリドが規則配列した新規酸水素化物の合成に成功し,ヒドリド導電性を有することを初めて見出した.さらに,カチオンの元素置換によって酸水素化物中のヒドリド含有量と配列を制御できることが明らかとなり,今後の酸水素化物を基にした物質探索の指針となる知見を得た.K2NiF4型La2LiHO3のLaをアルカリ土類金属や4価のCeで置換することにより、ヒドリド(H-)の欠損したLa2-xMxLiH1-xO3 (M = Mg, Ca, Sr, Ba)と岩塩層-ペロブスカイト層の層間にH-が導入したLa2-xCexLi(HO3)Hxを合成した。このH-含有量の制御により導電率は向上し、組成La1.7Sr0.3Li(H1.45O2.55)H0.15では現段階で最も高い導電率が得られた(σ=3.1 x 10-5 S cm-1, 300°C)。さらに、Laの置換量の増加に伴い、対称性が斜方晶(空間群: Immm)から正方晶(空間群: I4/mmm)に変化することを見出し、ab面上にLiとH-が4配位したLiH4平面を有するLaSrLiH2O2と4eサイト(空間群: I4/mmm)をH-が占有したSr2LiH3Oの合成に成功した。LaSrLiH2O2の導電率については、LiH4平面がH-導電の二次元パスとして機能することで高い導電特性が得られると思われたが、欠損を導入したLa1-xSr1+xLiH2-xO2においても飛躍的な導電率の向上は認められなかった。一方、K2NiF4型構造が層間への酸化物イオンの導入により3次元的な酸化物イオンの拡散が得られる系であることを考慮すると、層間のサイトと相互作用できる4eサイトをH-が占有しているSr2LiH3Oは、H-量を制御することで優れたヒドリド導電特性を発現する可能性があり、今後の展開が期待される。これまで合成してきたK2NiF4型構造のLa2LiHO3を基に、置換により母構造を維持したままH-含有量を制御方法を確立し、H-の規則配列が異なる新規物質を合成した。この結果は、これまで知見が皆無であったH-イオン導電に適した構造を見極めるうえで重要な手がかりとなり、今後の物質探索に資する成果である。ヒドリド含有量と配列を制御する合成方法を確立できたことで、今後の物質探索の効率が飛躍的に向上する。さらに、K2NiF4型構造から他のRuddlesden-Popper型層状化合物やペロブスカイト構造に物質系を拡大した場合においても同様の手法が適応できる可能性が高い。これまでの合成結果を基に、高いヒドリド導電性を有する新規物質の探索を継続する。さらに、物質探索と並行して、水素濃淡電池や遷移金属水素化物を正極とした電池(MHx / SE / Mg (Li-Al合金))を用いて起電力測定やサイクリックボルタンメトリーを行い、観測されたヒドリド導電現象を証明する。今年度の執行額に残額が生じたのは、効率的に使用出来たためである.
変数選択安定性を重視した変数選択を用いたオミックス疾患バイオマーカー探索

主成分分析を用いた教師なし学習による変数選択法をいろいろな問題に適用した。1) PTSD(心的外傷後ストレス障害)由来の心臓病原因遺伝子の解析:miRNAとmRNAの心臓の発現プロファイルの解析からFABP3を原因遺伝子として同定し、インシリコ創薬で治療薬の提案を行った。2)ALS(筋萎縮性側索硬化症)の原因遺伝子の解析:ALSの患者の皮膚の培養細胞の遺伝子発現プロファイルの統合解析から原因遺伝子を同定し、インシリコ創薬で治療薬の提案を行った。3)世代間エピジェネティックスの原因遺伝子の推定:エピジェネティックマーカーの遺伝機構の解明のため、胎児の遺伝子発現プロファイル、プロモーターメチル化の統合解析から、原因遺伝子の推定を行った。4)複数のがんのmRNA-miRNA相互作用の推定:mRNA/miRNA発現プロファイルの統合解析から、複数種のがんに対して。統一的な基準から相互作用しているペアの道程を行った。5)出芽酵母の細胞分裂周期遺伝子の推定:出芽酵母の細胞分裂プロセスの遺伝子発現プロファイルを解析して細胞分裂プロセスに寄与する遺伝子を推定し、従来法よりよい結果を得た。6)心筋細胞の成熟プロセス遺伝子の同定:心筋細胞成熟プロセスにおける遺伝子発現プロファイルをヒトとマウスで比較し、重要遺伝子を推定した。7)非小細胞肺がんのエピジェネティック療法の標的遺伝子の推定:非小細胞肺がんのリプログラミング実験の遺伝子発現ポロファイルとプロモーターメチル化プロファイルを統合解析し、SFRP1をエピジェネティック療法の標的遺伝子として同定した。8)恐怖記憶療法標的遺伝子:ヒストン脱アセチル化阻害剤によつ恐怖記憶消去加速の機構を複数の阻害剤の効果の統合解析から解明した。9)デング熱:デング出血熱の原因遺伝子の推定を複数の患者の血液遺伝子発現プロファイルの解析から行った。27年度が最終年度であるため、記入しない。※循環microRNAを用いた疾患バイオマーカー探索に本研究プロジェクトで開発された「主成分分析を用いた教師なし学習を用いた変数選択法」を適用し、7つの疾患(アルツハイマー、カルシノーマ、冠動脈疾患、鼻咽頭癌、細胞性肝がん、乳がん、および、白血病)を健常者から判別する疾病非特異的な普遍的な疾患バイオマーカーを見出すことに成功した。※3種類の自己免疫疾患(リウマチ、全身性紅斑性狼瘡、皮膚筋炎)に共通のプロモーターメチル化異常を起こしている遺伝子の探索に本研究プロジェクトで開発された「主成分分析を用いた教師なし学習を用いた変数選択法」を適用し、遺伝子を特定することに成功した。※非小細胞肺がんセルラインのリプログラミング実験データで遺伝子発現とプロモーターメチル化の統合解析を行い、非小細胞肺がんの疾患原因遺伝子を推定した。また、ごく順序付け不可能な多クラスサンプルに対する解析手法としても提案手法である主成分分析を用いた教師なし学習に基づく変数選択が有効に働くことを証明した。※同じく、非小細胞肺がんの転移性セルラインにおける遺伝子発現とプロモーターメチル化の統合解析を行い、非小細胞肺がんの疾患原因遺伝子を推定した。本年度の研究計画では、遺伝子発現とプロモーターメチル化の統合解析を試みた。本研究計画の最大の目的は「主成分分析を用いた教師なし学習による変数選択」法をより広い対象に適用することである。

研究実績の概要で述べたように、本年度は「プロモーターメチル化と遺伝子発現という質的に異なったデータの統合解析に提案手法が有効であることの証明」「順序付け不可能な多クラス分類のデータの解析に提案手法が有効であることの証明」「提案手法にはサンプル依存性が少なく、より安定なバイオマーカーが選択可能であること」などを証明することができ、概ね計画通りの成果を得ることができていると判断できる。また、同手法について教科書的な解説文を著書(共著)の一章(英文)として刊行でき同手法を世界に広く宣伝することにも成功した。27年度が最終年度であるため、記入しない。現在までに遺伝子発現とプロモターメチル化の統合解析、順序付け不可能な多クラスデータの解析、安定的な変数選択に提案手法が有効であることの証明に成功している。計画の最終年度である今年度は、同手法を用いて、単純なバイオマーカーや原因遺伝子の特定に留まらず、生物学的な機構の解明にまで踏み込んだ研究を行う予定である。具体的な研究計画として以下のものを上げている。※心的外傷後ストレス障害に伴う心臓疾患:近年、心的外傷後ストレス障害に伴って心臓疾患が発生することが注目されているが、その遺伝子学的、および、分子生物学的な背景はわかっていない。これについて、ストレスを与えたネズミの心臓の遺伝子発現パターン及びマイクロRNA発現パターンの統合解析から発生機構を解明し、治療薬の提案まで行う。※筋萎縮性側索硬化症はまれな疾患ながら近年、治療対象として多くく注目されているが、その遺伝子学的、および、分子生物学的な背景はわかっていない。これについて、筋萎縮性側索硬化症の患者の皮膚から作成した培養細胞の複数の遺伝子発現データを統合解析することで発生機構を解明し、治療薬の提案まで行う。※世代間表現型継承(Transgenerational Epigenetics)は、遺伝子の変化を伴わない遺伝の担い手としていわゆるラマルク進化の文脈からも注目を集めている概念である。ネズミに内分泌かく乱物質(いわゆる環境ホルモン)の暴露を行うことで世代間表現型継承が生じることが知られている。そこでこのようなネズミの脳における遺伝子発現データとプロモーターメチル化データの統合解析を用いて、その遺伝子学的、および、分子生物学的な背景の解明を目指す。
細胞形質を指標とした疾患関連遺伝子単離・同定法の開発

本研究は、増殖・分化・形態といったある特定の細胞形質発現を担う遺伝子群を(1)細胞への効率良いcDNA発現ライブラリーの導入;(2)目的とする細胞形質を獲得した細胞の選択・選別;(3)部位特異的DNAリコンビナーゼによるcDNAの染色体からの切り出し・回収;(4)回収されたcDNAの再導入による細胞の再形質転換;から構成される過程を繰り返し、目的の形質発現に関わる遺伝子群を包括的に単離するシステムを樹立することを目的とする。本研究では既に、酵母由来のKw DNAリコンビナーゼを異所性に誘導発現するIL-3依存性細胞株BaF/Kwを樹立するとともに、3'LTR内にKwリコンビナーゼの認識配列を持つMarXレトロウイルスベクターを用いcDNA発現ライブラリーを作成している。本年度は、MarX-lacZレトロウイルスをBaF/Kwに感染させた後、Kwリコンビナーゼを誘導発現させることにより染色体DNAからのlacZ遺伝子切り出しに成功した。また、レトロウイルスcDNA発現ライブラリーをBaF/Kw細胞に感染後IL-3非存在下に培養し、自律的増殖能を獲得した細胞プールを複数樹立した。Kwリコンビナーゼの誘導発現により、自律増殖能を獲得した細胞プールからのレトロウイルスベクター由来cDNA回収を進めている。一方、本システムをより一般化するため、HIV由来TATトランスダクションドメインを融合したKwリコンビナーゼを作成した。この融合蛋白がTATドメイン依存的に細胞膜ならびに核膜を自由に通過する能力を有することを確認した。組み換えTAT-Kw融合蛋白を,Kwリコンビナーゼ認識配列を有するテスト遺伝子に作用させたところ、TAT-Kwは機能的リコンビナーゼとして機能した。現在、TAT-Kwによる染色体からの遺伝子切り出しのための至適条件を検討している。
巨大地震後の太平洋プレート応力場改変の実体と火山活動

三陸沖太平洋プレート上に存在する新種の火山、プチスポット火山の活動年代分布を詳細に求めるために、採取された溶岩のArAr年代測定およびU-Pb年代測定を行った。既に求められている噴出年代は、08.5 Maである一方、今回新たに求められた年代は3.8, 6.2, 9.2 Maであり、火山が9百万年以上前にもさかのぼる事を示す。定常的なプレートの屈曲によるアセノスフェアのメルトの集積・上昇が原因である可能性が更に高まった。本成果は、2014年日本地球惑星科学連合の大会で発表を行う。また、本研究と同じ手法を用いたチリ海溝沖の火山に関する学術論文Hirano et al. (2013)を発表した。三陸沖日本海溝の海側、太平洋プレート上でのプチスポット火山の活動年代分布を詳細に求めるために、採取された溶岩のArAr年代測定およびU-Pb年代測定を行った。Hirano et al.(2001; 2006; 2008)で既に求められている噴出年代は、08.53 Maの中で様々な噴出年代が報告されている。一方、今回新たに求められたArAr年代(Machida, Hirano et al.,準備中)では、3.8±0.2、6.2±0.2、9.2±0.3 Maが得られた。これは、北西太平洋に無数に散在するプチスポット海底火山が9百万年以上前にもさかのぼり、火山の発生頻度がまばらで、地理的な偏りも見られないという結論に収束する事を示し、定常的なプレートの屈曲による下部リソスフェアアセノスフェアにかけてのメルトの集積・上昇が原因である可能性が更に高まった。ArAr年代測定は東京大学地殻化学実験施設、東京大学アイソトープ総合センター、東北大学金属材料研究所らの協力で進められた。一方、U-Pb年代測定はプチスポット火山が発見されている海域の中でも0.051 Maに活動したと予想されている火山がある最も沖合の東経150度付近の海域の岩石試料を中心に行った。この海域では噴出時の水冷破砕によって形成された火山ガラスが多いため、ArAr年代測定に適さない岩石試料が多い。まだ最終的な年代値の決定には至っていないが、比較的若い年代であると予測される。U-Pb年代測定は、株式会社京都フィッショントラック、京都大学理学部の協力で行った。また、東北地方太平洋沖地震後の海底音響探査データから地震前のプチスポット火山の分布の違いを検索したが、特に大きな変化は今のところ見られていない。引き続き作業を進める。本成果は、2014年4月末に行われる日本地球惑星科学連合の大会で発表を行う。また、本海域の内容ではないが本研究と同じ手法を用いてチリ海溝沖の火山に関する学術論文Hirano et al. (2013)を発表した。本年度は、2012年13月に行われた独立行政法人海洋研究開発機構の調査船「みらい」によるMR11-08航海で取得された海底音響データの整理と解析を行い、東北地方太平洋沖地震後の火山や新しく流出した溶岩や、変動地形の探索を進めた。現在引き続き作業を進めている。さらに火山活動の頻度や分布を明らかにするために、取得済み玄武岩溶岩試料の年代測定も行った。玄武岩試料の年代測定は、一般的にはK-Ar年代測定法やAr-Ar年代測定法が用いられるが、本岩石試料は、噴出時の海水急冷により溶岩中のAr同位体比が海水(=大気)のAr同位体組成と平衡に達しないうちに冷え固まってしまい、測定同位体比が噴出年代を示さない例(過剰Ar:McDougall & Harrison, 1988)や、急冷に伴う非晶質ガラスの形成が試料の中性子照射を行う際にAr-Ar年代測定の妨げになる(Iwata & Kaneoka, 2000; Koppers et al., 2000)例があったからである。Ar-Ar年代測定は東京大学地殻化学実験施設、東京大学アイソトープ総合センター、東北大学金属材料研究所と共同研究として行った。これらの噴出年代を決定するために、株式会社京都フィッショントラックとの共同研究として、岩石試料中のジルコンおよびアパタイトの両鉱物粒子の抽出を試み、U-Pb年代測定法およびフィッショントラック年代測定法の適用を試みた。溶岩試料からは得られたこれら鉱物量は、火山の場所により異なるがある程度得られた。今後は更に京都大学理学部との共同研究により、レーザー導入型ICP-MS分析のよって年代測定分析を試みる。2011年度末の航海で得られた海底音響データは、天候不順のため研究海域重点型のデータが得られなかったものの、北緯10度以北の太平洋プレート上の調査航跡に沿った周囲の海域からのデータを入手できた。

それらデータの解析を進めている。また、東北地方太平洋沖地震前の海底データは、北緯3040度のものしか手元に無いため、それら以南のデータを入手する必要もある。既存の岩石試料の年代測定は既述のとおりAr-Ar年代測定で成果に効果的な結果が残念ながら得られなかったため、溶岩中に含まれるジルコンおよびアパタイト鉱物粒子を用いたU-Pb年代測定法という別の手法による年代測定を進めている。多量の試料の処理によって、目的の鉱物が分離し得られたため、それらの分析を進めている。入手された海底音響データの解析による海底火山の探査を引き続き行い、海底音響調査による反射強度地図および海底地形図を作成する。そのご、Hirano et al. (2008)に基づいた手法により、火山や溶岩流の存在する可能性が高い海底を特定し、東北地方太平洋沖地震前の同海域データと比較する。既述のように同地震前のデータは北緯10度30度の海域のものを新たに入手する必要がある。さらに、同海域で2011年以降得られた他の調査航海による海底音響データの入手を試みる。溶岩試料から分離された鉱物粒子の精密な年代測定分析を行う。京都フィッショントラックとの共同研究によって、プチスポット火山の噴出物(溶岩)およびそれら噴火の際に焼かれた深海泥(ペペライト)試料からジルコン、アパタイト粒子が得られた。これらは三陸沖の試料中に多量に存在し、海底火山の精密な噴火年代測定に寄与できるものと思われる。本分析は、京都大学の理学系研究室で行う。次年度に繰越す費用が少額(186円)発生したが、次年度の消耗費に含める予定である。次年度は、2011年度以降の調査航海による海底音響データの入手、得られたデータの解析と、既存の岩石試料から得られた鉱物粒子の詳細な年代測定を行う。年度前半は、年代測定を行うための京都大学、(株)京都フィッショントラック、東京大学、およびデータを所有している海洋研究開発機構などへの調査旅費を予想している(旅費460千円程度)。また、年度にわたり、データ処理を行うための計算機周りの物品、分析を行うための分析器具などが予想される(物品220千円程度)。データ処理のうち、特に音響反射強度のデータを処理するための人件費も予想される(人件費・謝金450千円程度)。研究成果の成果公表および学会発表に要する費用に170千円(その他費用)を想定している。前年度の繰り越し分(186円)は消耗品費にあてる。
小学校国語科におけるメタ認知を促す話し合い学習指導に関する実証的研究

平成30年度は、小学校国語科における話し合い学習指導に関する実証的研究を推進するため、大きく分けて以下の3つの研究に取り組んだ。1点目は、小学校高学年を対象とした授業研究の実施である。平成29年度に実施した授業研究の結果を踏まえながら、小学校5年生にタイプの違う話題を提示した際にどのような反応が見られるかを調査した。小学校教諭に協力を依頼し、共同研究において授業開発を試みた。授業観察の結果、異なるタイプの話題を意識的に使い分ける指導の有効性が示唆された。2点目は、小学校低学年を対象とした指導方法の検証である。本研究の課題であった低学年の指導方法について検討するため、授業記録の分析を行い、指導方法の有効性を検証した。本研究が着目しているメタ認知を促す話し合いの学習指導方法は、教師の働きかけによって小学校低学年においても機能する可能性があることが示唆された。具体的な教師の働きかけとしては、振り返り活動において「焦点化した観点の提示」を行ったり、「比較の思考が働く発問」を投げかけたりすることが挙げられる。3点目は、小学校の全学年を対象としたカリキュラムに関する検討である。これまでに収集したデータをもとに、小学校におけるカリキュラムのあり方について検討を行った。メタ認知を促す話し合いの学習指導方法は、多様なバリエーションを伴って小学校段階で実践可能なことが明らかとなった。今後は、中等教育段階における調査を併行して行うことで、初等・中等教育段階におけるカリキュラムの構築を目指したい。以上のように、本年度は各学年段階を対象とした調査と検証を進めながら、カリキュラムとしての検討を併行して行うことができた。本研究の目的は、小学校の各学年段階での授業開発を通した「話し合い学習指導論モデル」の修正・再構築である。平成30年度は、課題となっていた低学年の指導方法の検証とカリキュラムに関する検討を実施することができた一方、平成29年度に実施した授業研究に関する分析に遅れが生じている。以上のことから、現在までの進捗状況を区分のように評価した。今後は、これまでに収集したデータの分析を進めることで研究課題の解明を目指す。また、中等教育段階における話し合い学習指導の実態を調査することが小学校段階のカリキュラム開発において重要であることが判明したため、追加の調査を実施することで対応する予定である。平成29年度は、小学校国語科における話し合い学習指導に関する実証的研究を推進するため、大きく分けて以下の2つの研究に取り組んだ。1点目は、小学校における授業研究の実施である。本研究は、小学校の各学年段階を対象とした学習指導論モデルの有効性の検証を目的としている。これに伴い、本年度は小学校5年生を対象とした授業研究を実施した。具体的には、文字化資料を活用した話し合い学習指導が、日常の話し合い活動とどのように連関するのかについて、小学校教諭との共同研究において授業開発を行った。また、小学校2年生を対象に実施した授業研究の分析も併行して行い、学習指導論モデルが低学年の授業においても有効であることが示唆された。特に、小学校2年生の授業における教師の働きかけのあり方について、重要な示唆を得ることができた。2点目は、小学校段階における学習指導論モデルの検証である。各学年段階の授業の分析をもとに、学年段階を越えた学習指導論としての成果と課題の検討や、授業における学習指導のバリエーションについて分析を行った。前者については、小学校低学年・中学年・高学年を担当する小学校教諭を対象にインタビュー調査を実施した。今後は得られたデータを質的に分析し、学習指導論の有効性と課題について検討する予定である。後者については、小学校全学年を対象とした実践事例の収集と分析を行った。小学校全学年の文字化資料を活用した話し合いの授業実践を収集することで、学習内容や指導過程のバリエーションを抽出することができた。以上のように、本年度は各学年段階の課題の解明と、学年段階を越えた学習指導論としての検討とを併行して行うことができた。来年度以降の学習指導論モデルの再構築のための基礎的なデータを収集することができた点に成果がある。平成29年度は実験授業のデザインと実施を行う計画を立て、高学年を対象に授業研究を実施することができた。また、小学校低学年・中学年・高学年を対象としたインタビュー調査の実施や実践事例の収集ができた。

3点目は、小学校の全学年を対象としたカリキュラムに関する検討である。これまでに収集したデータをもとに、小学校におけるカリキュラムのあり方について検討を行った。メタ認知を促す話し合いの学習指導方法は、多様なバリエーションを伴って小学校段階で実践可能なことが明らかとなった。今後は、中等教育段階における調査を併行して行うことで、初等・中等教育段階におけるカリキュラムの構築を目指したい。以上のように、本年度は各学年段階を対象とした調査と検証を進めながら、カリキュラムとしての検討を併行して行うことができた。本研究の目的は、小学校の各学年段階での授業開発を通した「話し合い学習指導論モデル」の修正・再構築である。平成30年度は、課題となっていた低学年の指導方法の検証とカリキュラムに関する検討を実施することができた一方、平成29年度に実施した授業研究に関する分析に遅れが生じている。以上のことから、現在までの進捗状況を区分のように評価した。2年目となる平成30年度は、1年目に収集したデータの分析を行い研究課題を解明する。また、研究成果の公表を進めながら、新たな授業研究についても計画・実施する予定である。今後は、これまでに収集したデータの分析を進めることで研究課題の解明を目指す。また、中等教育段階における話し合い学習指導の実態を調査することが小学校段階のカリキュラム開発において重要であることが判明したため、追加の調査を実施することで対応する予定である。授業研究の打ち合わせを円滑に実施したことにより、調査期間を短縮することができたため次年度使用額が生じた。研究を推進するうえで必要になった文献の購入費用として使用する予定である。新たに必要となった実態調査を実施するための旅費及び物品の購入費用として使用する予定である。
段階多光子吸収法による気相光化学反応の制御・選択に関する研究

励起光源としてXeClエキシマーレーザー励起の二台の色素レーザーを用いた。中間状態の単一振電回転準位に励起するために、一段目の励起光V_1は色素レーザーの共振器内にエタロンを挿入して波長分解能をドップラー幅程度の0.0.4cm^<-1>とした。光一光二重共鳴(OODR)スペクトルは2^2B_2からの紫外発光を検出しながらV_1あるいはV_2を掃引することによって測定した。V_1遷移とV_2遷移、それぞれにおいて決定した中間状態の回転量子数N'ka,kc(V_1)、N'ka,kc(V_2)が一致しない回転状態が多数観測され、これらの異なる回転量子数の間に△N=0.±1、△ka=0、±2の選択則が存在した。これは、X^2A_1からの遷移が許容で2^2B_2への遷移が禁制な2^2B_2振電準位とX^2A_1からの遷移が禁制で2^2B_2への遷移が許容な2B2振電準位とがspin-rotation相互作用、spin-orbit相互作用などによりカップリングしているための減少と考えた。このようなstate-mixingが中間状態で起こっているとすると、(1)ある一つのサブバンド(514nmバンドにおいてはka=1、590nmバンドにおいてはka=2)のみが観測されたこと、(2)一つの回転状態が複数の量子数をもっていること、(3)同じN'ka,kc(V_2)を持つ回転準位が近接して複数観測されたこと、(4)純粋な1^2B_2状態だと言われている593nmバンドにおいてOODRスペクトルが観測されなかったこと、(5)中間状態からX^2A_1(0、1、0)への蛍光をモニターした励起スペクトルとOODRスペクトルとが対応しなかったこと、(6)分光学上の報文の中に、2B2-B_2X^2A_1の遷移において回転量子数N,kaおよびスピンの選択則が大きく乱れているという報告がなされてきたこと、などの実験事実をうまく説明できる。
「ナノ粒子３Ｄプリンタ」を開発し動的で多機能な分子ロボットを実現する

ナノスケールで自律的に動くロボットの実現は,ナノテクノロジーの夢の1つである.本研究課題では,容易に手の入る多様な物理的・化学的性質を持つ粒子をレゴブロックのように自在に組み立てることで,動的な構造変化能と化学的性質を持つ構造体の実現に成功した.本研究成果は,DNA分子を「ブロック」となる粒子表面に修飾するだけで実現できるため,応用範囲が広く,広範囲の波及効果が得られると期待している.ナノスケールで自律的に動くロボットの実現は,ナノテクノロジーの夢の1つである.複雑な構造を作ることはすでに可能である.しかし,自律的な分子ロボットの実現には,動的な構造変形や化学的な機能を持った構造の形成が必要である.多様な機能を持たせるにはタンパク質やDNAなどの生体分子を表面に修飾して利用することが大きな鍵となる.しかし,生体分子を微小構造の任意の場所に自在に修飾するのは難しい.本研究課題では,容易に手の入る多様な物理的・化学的性質を持つ粒子をレゴブロックのように自在に組み立てることで,動的な構造変化能と化学的性質を持つ構造体の実現に成功した.本課題で開発した技術では,ヘアピン状のDNA分子を多様な粒子表面に接着しておく.このヘアピンDNA分子同士は,そのままでは結合しないが,熱を加えるとほどけて,近くのDNA同士が2本鎖を形成する.そこで,顕微鏡下で絞った長波長赤外レーザーを照射することで(i)局所的に加熱し,さらに, (ii)光ピンセット効果で粒子を補足することで,粒子同士を選択的に結合することに成功した.DNA分子はマジックテープとして働く.異なる種類の粒子をチャンバー内に流すことで,多様な粒子を組み合わせた構造体をガラスキャピラリー上に実現した.さらに,この「3Dプリンタ」技術を応用することで,ロボットアーム型構造や,サルモネラ菌を組み合わせたロボット型構造を実現した.ロボットアームは,先端に磁性ビーズを結合することで磁石を近づけることで開閉動作を行うことに成功した.本研究課題で開発する技術には,次の3つの要素技術の開発が柱となる:(1)ヘアピンDNAの設計と最適な加熱温度の決定.(2)赤外レーザーの局所加熱による粒子の結合,(3)溶液交換による複数種類の粒子の結合.我々は,正立顕微鏡と長波長(1450 nm)の赤外レーザーを用い,これら3つの要素技術の開発に成功した.以上のように,平成27年度の研究計画は全て達成した.さらに,平成28年度に予定していた,ロボットアームを前倒して実現した.ロボットアームは,先端に磁性ビーズを結合することで,磁石を近づけて動的に開閉させることに成功した.また,バクテリア(サルモネラ菌)を構造体に組み込むことにも成功している.ナノスケールで自律的に動くロボットの実現は,ナノテクノロジーの夢の1つである.特に,生体内で患部に薬を運ぶドラッグデリバリーシステムなどへの応用が期待されている.現在,リソグラフィー技術などを用いて,複雑な構造を作ることがすでに可能である.また,外部磁場などで水中を泳ぐらせん型ナノ構造などはすでに実現している.次のステップは,このような構造が,生体などのターゲットと化学的・力学的に相互作用をすることである.このためには,従来のリソグラフィー法では困難な,動的な構造変形や化学的な機能を持った構造の形成が必要である.多様な機能を持たせるにはタンパク質やDNAなどの生体分子を表面に修飾して利用することが大きな鍵となる.しかし,生体分子を微小構造の任意の場所に自在に修飾するのは難しい.本研究課題では,容易に手の入る多様な物理的・化学的性質を持つ粒子をレゴブロックのように自在に組み立てることで,動的な構造変化能と化学的性質を持つ構造体の実現に成功した.特に,(i)磁石で開閉するロボットアーム(動的で外から制御できるシステムの実現),(ii)3次元の2重らせん構造(複雑な3次元構造の実現),および,(iii)ヒンジ構造(場所によって硬さを変えた構造)を実現した.本研究成果は,DNA分子を「ブロック」となる粒子表面に修飾するだけで実現できるため,応用範囲が広く,広範囲の波及効果が得られると期待している.特に,細胞表面にDNAを修飾することで,細胞を組み立てて人工的に臓器のような複雑な構造を組み立てることができる可能性がある.本研究成果について論文を執筆し,投稿済みである.ナノスケールで自律的に動くロボットの実現は,ナノテクノロジーの夢の1つである.本研究課題では,容易に手の入る多様な物理的・化学的性質を持つ粒子をレゴブロックのように自在に組み立てることで,動的な構造変化能と化学的性質を持つ構造体の実現に成功した.本研究成果は,DNA分子を「ブロック」となる粒子表面に修飾するだけで実現できるため,応用範囲が広く,広範囲の波及効果が得られると期待している.現在, 2種類の相補的なヘアピンDNAを用い,これらを別々に修飾した粒子を用いて,構造体を造形している.一方,これらの2種類のDNAを単一の粒子に結合させることで,より簡便な構造体形成が実現できる可能性を見出した.実験条件を検討し,この技術をまず完成させる.その後, (i)バクテリア駆動のロボットや(ii)2重らせん構造などナノリソグラフィーでは困難な複雑な構造を実現することで,本技術の有用性を確認する.研究成果は,学会発表や論文の出版などにより広く公開する予定である.生物物理学
東南アジア諸国連合(ASEAN)の協力体制の機能と限界

過去3ヶ年度(199193年度)にわたり,東南アジア諸国連合(ASEAN)諸国に関する資料と収集整理しつつ,組織としてのASENAがおこなった(そしておこなわなかった)協力について1980年代を中心に分析を進めてきた。1992年1月に第4回首脳会議を開き,自由貿易地域を15年かけて形成することに合意した他,93年7月には域外大国を取り込んで安全保障に関するASEAN地域フォーラム設置の合意にもこぎつけた。90年代のこのような新たな活動の背景となる80年代の政治面,経済面でのASEANの機能と限界とをかなりの程度明らかに出来た。まず,政治面ではインドシナ問題に対するASEANの取り組みに関しては、(1)インドシナ難民への対策,(2)カンボジアに侵攻したベトナムへの政策,(3)カンボジア内戦の相手努力,という重要な3側面の各々についてASEAN諸国の内部対立をASEANとしての統一的意思形成への妥協を分析した。その結果,ASEAN対インドシナという対立の構図は東南アジアの理解として不正確であることが明らかになった。経済協力に関しては,(1)特恵貿易協力,(2)工業化協力,(3)産業補完協力,の3点を中心にASEAN諸国政府の立場の相違と協力の停滞の実態を分析した。その結果,久同が開発政策を競合的に進めるASEAN諸国間では「総論賛成・各論反対」の構図が存在したことが明らかになった。本研究により,従来十分に理解されてこなかった80年代のASEANの活動がかなりの程度明らかになり,一見停滞していたASEAN協力の裏で,加盟各国間の相互依存と相互協調の制度化が進展していたことを確かめられたことが大きな成果である。本年度は、ASEAN(東南アジア諸国連合)のインドシナ問題と経済協力問題に関する取り組みの1970年代末から80年代末までのクロノロジ-を作成した。この作業の結果、ASEANにおいて外相(ないし外務省)レベルでの接触と経済閣僚(ないし経済政策担当官庁)レベルでの接触とがリンケ-ジせず、いわゆるASEANの双頭制が確認できた。次年度はクロノロジ-を研究材料とするためのデ-タベ-ス化を検討することになろう。また、従来手薄であったASEAN各国の政治経済研究についての基礎資料を収集した。各国の国内政治情勢・経済開発政策・対外経済政策・安全保障政策の相互関連の分析は今後進めなくてはならない。この作業により、ASEANレベルの活動が各国の国内事情とどのようにリンクしているのかが明らかになるだろう。なお1992年1月末に第4回ASEAN首脳会議が開かれた。これは本年度の研究対象範囲ではなかったが、1980年代のASEANの協力の総括の意味もあり、臨時に首脳会議の分析もおこなった。この会議は、インドシナ問題の決着(少なくともASEAN諸国政府にとって)と欧米における地域主義の進行(ASEAN諸国経済にとってのブロック化の脅威)を受けて、ASEANとしての統一見解と統一行動とを模索するものであった。成果として、拡大外相会議を活用した安全保障協力とASEAN自由貿易地帯化をめざす経済協力とが合意された。これは、本研究課題であるインドシナ問題と経済協力をめぐって80年代をつうじて対立してきたASEAN諸国政府が90年代の新たな国際環境の中で対立に一応の終止符を打ったことになる。この意味で、本研究が1970年代末から10年間をひとまとまりとして分析することの意義が確認されたことになる。東南アジア諸国連合(ASEAN)は昨年第4回首脳会議を開き、地域協力の全面的強化、特に経済統合をうたった。1990年代はASEANにとってきわめて重大な発展の機会であるとともに、経済格差の拡大や環境悪化などの問題を抱えるのみならず、民主化や指導者の世代交代など政治課題にも直面する困難な時期となろう。現在・将来のASEANを分析するためには、本研究の分析対象である1980年代の解明がきわめて重要である。

本年度は、ASEAN各国の国内状況に関する基礎資料の収集・整理を進めた。さらに、組織としてのASEANの文書の収集・整理を試みたが、国内で組織的に所蔵している機関がないため、さらに作業を続ける必要がある。また、東南アジアで発行された新刊書の一部を購入した。研究作業としては、昨年度と今年度にかけて収集した資料にもとづいて、特に経済協力をめぐる加盟国間関係の分析を開始した。1977年に開始した経済協力が80年代を通じて殆ど前進しなかったこと、80年代にヨーロッパや北アメリカにおいて地域主義が高まったこと、そして80年代後半に実質的にASEAN諸国経済がアジア太平洋経済全体の中に統合されていったことが、最近のASEAN地域における地域協力への関心の背景にあることが明らかになった。カンボジア問題をめぐるASEAN内部の関係については、さらに資料などを入手する必要があり、今後の研究課題である。また、データベース化については現在いくつか検討中である。東南アジア諸国連合(ASEAN)は、昨年ついに安全保障の分野でもイニシアチブを発揮し、ASEAN地域フォーラムの設立に成功した。また、懸案の自由貿易地帯化もようやく緒についた。さらにはアジア太平洋経済協力(APEC)の中の重要な核にもなりつつある。このようなASEANをめぐる現実世界の変化により、ASEANに対する関心はますます高まってきた。本研究課題である1980年代を中心とするASEANの分析は、90年代のASEANの積極外交を理解する上で不可欠の作業である。本年度は最終年度であり、昨年度までに収集した資料の整理を中心に、分析作業を進めた。その結果、経済協力の80年代における停滞の解明はほぼ完成し、発表予定の論文にまとめられた。また、インドシナ問題に対するASEANの取り組みに関しては、ベトナムのカンボジア侵攻以前、ASEAN対インドシナという対立の構図は東南アジアの理解として不正確であることが明らかになった。80年代に入ってからのASEAN内部の対立に関しては、まだ解明すべき点が残っている。今後の課題として、80年代末の国際秩序の変動がASEANに及ぼした政治的経済的影響の分析がある。この作業を進めることにより、今日のASEANの全体像が過不足なく描けるであろう。いずれにせよ、本研究により、従来十分に理解されてこなかった80年代のASEANの活動がかなりの程度明らかになり、一見停滞していたASEAN協力の裏で、加盟各国間の相互依存と相互協議の制度化が進展していたことが確かめられたことが大きな成果である。
歯牙発生過程における近遠心頬舌側決定因子:歯胚Ca信号の非対称性分布と制御機構

歯牙の前後軸としての近遠心軸に対する頬舌側非対称性形態形成の決定因子を明らかとするために、歯胚を構成する細胞群における細胞内Ca^<2+>局在の非対称性を検討した.胎生マウス歯胚近心側細胞は,他の部位と比べ,高い細胞内Ca^<2+>濃度を有していた.歯胚を上皮成長因子で刺激すると,近心側細胞において細胞内Ca^<2+>濃度の一過性増加が見られた.従って,歯胚発生過程においてtransient receptor potential(TRP)P2(TRPP2)channelsを介した細胞内Ca^<2+>の空間的集積が歯胚細胞群に生じることによって歯牙近心側が決定するであろうことが示唆された.歯牙の前後軸としての近遠心軸に対する頬舌側非対称性形態形成の決定因子を明らかとするために、歯胚を構成する細胞群における細胞内Ca^<2+>局在の非対称性を検討した.胎生マウス歯胚近心側細胞は,他の部位と比べ,高い細胞内Ca^<2+>濃度を有していた.歯胚を上皮成長因子で刺激すると,近心側細胞において細胞内Ca^<2+>濃度の一過性増加が見られた.従って,歯胚発生過程においてtransient receptor potential(TRP)P2(TRPP2)channelsを介した細胞内Ca^<2+>の空間的集積が歯胚細胞群に生じることによって歯牙近心側が決定するであろうことが示唆された.歯牙の前後軸としての近遠心軸に対する頬舌側非対称性の決定因子・パターン発生を明らかにするために、歯胚形成段階におけるCaイオンの非対称性分布の存在の検討を試みた。本研究では、胎生マウスの歯胚から外胚葉部および間葉部組織を摘出し構造を維持したまま器官培養を行う事を予定していたが、その摘出器官培養は非常に難しく、現在、良好なデータが得られるよう、摘出に関して工夫を行っている。しかしながら、21年度中に明らかにする予定であった歯胚におけるCaイオン濃度空間局在の経時的変化に関して、この変化をもたらす(1)細胞外からのCa^<2+>流入経路、(2)細胞内でのCa^<2+>放出経路の両者を駆動する膜タンパク質の機能特性を明らかとするための細胞膜電流(パッチクランプ法)記録装置、および細胞内Ca^<2+>指示薬を用いたCaイメージング装置の設置と調整が終了した。加えて両者の同時計測も可能となった。平成22年度より、一過性Ca^<2+>濃度変化を指標に、歯胚におけるCaイオン濃度空間-時間局在を生物物理学的(細胞外イオン依存性)、薬理学的(各種チャネルブロッカーの応用)に検討する。生体内各種器官の位置は、体の前後軸に沿ったパターン形成によって制御され、体における「右」と「左」が決定される.歯牙は左右側で対称な形態を有するものの,歯牙前後軸を,近遠心を結ぶ頬舌的中心線とすれば、歯牙は厳密に近心・遠心・頬側・舌側という非対称性を有する。すなわち、歯牙は近遠心軸を前後軸とした非対称性によって形成される。そこで、本研究では、歯牙の近遠心軸に対する頬舌側非対称性の決定因子を明らかとするために、各発生段階歯胚を構成する細胞群の細胞内Caイオン非対称性分布の局在を検討した。胎生マウスから蕾状期、帽状期、鐘状期の各発生段階における歯胚を急性単離し、測定用チャンバーの底部に近・遠心・頬・舌側が明確となるように固定した。歯胚に細胞内Caイオン指示薬(Oregon Green 488 BAPAT-1/AM)を負荷し、細胞内遊離Caイオン濃度を記録した.帽状期歯胚において、近心側と遠心側の細胞群で細胞内Caイオン濃度を反映するOregon Green蛍光強度の違いが見られ、近心側の細胞群でよりOregon Green蛍光強度が高かった。従って、歯牙形態形成における頬舌側的な非対称性が、歯胚近心側に位置する高細胞内Caイオン信号を有する細胞群によって決定される可能性が示唆された。生体内の各種器官の位置は体の前後軸に沿ったパターン形成によって制御される。このようなパターン形成は、必然的に体における「右」と「左」が決定されることでもある。この左右非対称性(Left-Right Asymmetry)は、各臓器器官の原器における細胞内Caイオン信号の違いによって生じることが近年着目されている。歯牙においては、左右側で対称な形態を有する。しかしながら歯牙における前後軸を、近遠心を結ぶ頬舌的中心線とすれば、歯牙は厳密に近心・遠心・頬側・舌側という非対称性を有する。そこで、本研究では、歯牙の前後軸としての近遠心軸に対する頬舌側非対称性の決定因子を明らかとするために、各発生段階の歯胚を構成する細胞群の細胞内外Caイオン局在の非対称性分布の存在を検討した.胎生マウスから蕾状期、帽状期、鐘状期の各発生段階における歯胚を取り出し,初代器官培養を行った.これら歯胚を測定用チャンバーの底部に近・遠心・頬・舌側が明確となるように固定し、細胞内Ca^<2+>指示薬(OregonGreen488 BAPTA-1/AM)を負荷し、共焦点レーザー顕微鏡を用いた蛍光強度で細胞内遊離Ca^<2+>濃度を記録した。

細胞内Ca^<2+>の空間的分布は,各ステージ歯胚において近心側に集積し,上皮成長因子の刺激によって,その細胞内Ca^<2+>濃度は一過性に増加した.従って,歯胚発生過程においてtransient receptor potential(TRP) channels P2(TRPP2)を介した細胞内Ca^<2+>の空間的集積が歯胚細胞に生じることによって歯牙近心側が決定するであろうことが示唆された。
粘膜免疫系のシステム構築における上皮細胞とフローラ動態の役割

粘膜免疫系は、血球系細胞以外にも、粘膜インターフェースを構成する上皮細胞と腸内共生菌を含めた三者が互いに影響しあうことで成り立っている。しかし、その三者間の相互作用の分子メカニズムについては不明な点が数多く残されている。申請者は、上皮細胞による免疫機能の制御メカニズムを調べる目的で、上皮特異的に発現する極性輸送制御因子AP-1B複合体に着目し、この遺伝子を欠損させたマウス(以下、AP-1B欠損マウス)を作成した。AP-1B欠損マウスでは、生後8週齢までに著しいTh17細胞浸潤を伴う大腸炎の自然発症が認められた。本マウスに抗生物質を飲水に混ぜて投与することで、大腸炎の発症は緩和した。さらにAP-1B欠損マウスでは健常対照群に比べ、大腸炎発症前から腸内フローラの顕著な変動が認められることから、AP-1B欠損に伴う腸内フローラの変化が大腸炎の発症に影響していることが示唆された。加えて、腸内細菌の粘膜固有層への移行も顕著に増加しているから上皮バリアの機能異常が予想された。そこで、AP-1B欠損マウスの上皮バリア機能について詳細な解析を行った結果、AP-1Bマウス欠損上皮細胞ではタイトジャンクション形成による物理的バリア機能は正常であるものの、抗菌ペプチド産生に異常が認められた。腸管上皮細胞株においてAP-1Bをノックダウンすると、正常状態では側基底面に局在するサイトカイン受容体の一部が頂端面に誤って輸送されることが明らかとなった。これらの結果から、腸管上皮細胞ではAP-1B依存的な機構によりサイトカイン受容体が側基底面に運ばれ、これらの受容体が粘膜固有層で産生されたサイトカインシグナルを感知することで、生体防御反応に重要な抗菌ペプチド産生が増強されることが明らかとなった。腸内共生菌には粘膜関連リンパ組織の発達を促す作用があり、その代価として免疫寛容によって存在を許容されている。このような腸内共生菌の存在は、外部環境と接した上皮細胞によって感知され、その情報が生体内へ伝わることで粘膜免疫系の恒常性が保たれると予想されるが、その分子メカニズムについては不明な点が数多く残されている。興味深いことに、AP-1B欠損マウスでは、生後8週齢までに著しいTh17細胞浸潤を伴う大腸炎の自然発症が認められた。そこで、現在、AP-1B欠損マウスの上皮バリア機能(タイトジャンクション形成、抗菌ペプチドの産生およびIgAのトランスサイトーシスなど)について詳細な解析を行っている。
Magnetized Fast Ignitionの原理実証

600 Tの外部磁場を印加した状態で,模擬核融合燃料を圧縮し,最大圧縮に達した時刻に,加熱用のペタワットレーザーを照射した.照射によって加熱されたプラズマから放射されるX線スペクトルをX線分光器で観測し,準単色X線画像計測器を用いてX線発光領域を同定した.X線スペクトル計算コードに入力するプラズマの電子温度及び電子密度を変えながら,実験で得られたX線スペクトルを再現する条件を探した.この比較によって,固体密度の10倍に圧縮された領域が,2000万度以上に加熱されていることを明らかにした.加熱された領域のエネルギー密度(圧力)は2 TPaに相当し,米国オメガレーザーで達成されている5 TPaに匹敵するものである.米国オメガレーザーに比べて,1/10のスケールのレーザーで,同程度のエネルギー密度を達成できたという事実は,本研究で原理実証を行っているMagnetized Fast Ignitionの手法が,米国オメガレーザーで研究されている従来方式(中心点火方式)よりも,高い効率でプラズマ加熱が出来ることを証明している.X線スペクトルから,固体密度の10倍以上の領域が加熱されていることが明らかになったが,この事実は準単色X線画像計測器でも確認された.準単色X線検出器の結像系には,フレネルゾーンプレートを用いた.フレネルゾーンプレートは,屈折の代わりに回折を使ってレンズの機能を実現するものであり,観測する光の波長によって焦点距離が変わる.本研究で用いたフレネルゾーンプレートは中心波長4900 eVに対して,+/- 50 eV程度の帯域を持つ設計であり,準単色のX線画像を結像することが可能である.この検出器を用いて,加熱された領域が,圧縮された燃料中に存在することが確認された.Magnetized Fast Ignitionの手法を用いて,2 TPaの高エネルギー密度状態を効率的に生成することに成功した.これまでの研究で,Magnetized Fast Ignitionの原理実証に必要な,高密度プラズマの生成,高密度プラズマの高効率加熱,そしてそららを診断する技術の開発に成功している.加熱効率としても8%を達成し,この成果は2018年10月18日の読売新聞朝刊にも掲載された.Magnetized Fast Ignitionによる加熱過程の,レーザーパラメーターに対するスケーリングを明らかにする.特に,加熱レーザーのパルス幅に対して,加熱温度及び加熱効率がどのように変化するかが重要である.粒子コードによるシミュレーション結果によると,これまで使っていた1 psのパルス幅に対して,10 psのパルス幅を有する加熱レーザーを用いることで,高密度プラズマ中に拡散的に熱が伝わり,高密度領域の温度が2000万度を上回ることが予測されている.この予測の妥当性を実験にて検証することが必要である.加熱レーザーのパルス幅を伸ばすには,レーザーパルスの時間位相制御が必要である.2019年度は,レーザーの発振器に時間位相変調器を導入し,任意のパルス波形の発生を目指して作業を進める.時間位相変調器を導入することで,発振器でのレーザー出力が下がることが危惧されるため,ファイバーアンプの増設を検討している.また,昨年度までの実験では,レーザー駆動キャパシターコイルターゲットを用いて,Magnetized Fast Ignitionの実証に必要な強磁場を発生させた.レーザー核融合によるエネルギー発生を目指す場合,現在の磁場発生方法をエネルギー発生に適用するのは容易ではない.そこで,エネルギー発生に適した手法での強磁場発生法の開発を進める.現在計画しているのは,プラズマ中での抵抗率の空間勾配を使った磁場発生方法である.抵抗率が空間的に勾配を持っていることで,高強度レーザーで加速された電子が駆動する帰還電流の流れ方が変わる.帰還電流の空間分布が磁場を作り,この磁場はレーザー加速電子ビームを抵抗率が高い領域に集める働きを持つ.この手法を用いて,エネルギー発生に適した形態で,Magnetized Fast Ignition法による高効率プラズマ加熱を実現する.トレーサーとして銅を10 w%含む直径200 micronの中実球を,TW出力を有するナノ秒パルスの激光XII号レーザーで圧縮し,中実球が最大圧縮されるタイミングの前後で,PW出力を有するピコ秒パルスのLFEXレーザーを照射し,圧縮された中実球(プラズマ)を加熱した.中実球の中心から250 micron離れた位置に直径が500 micronのコイル置き,コイルをレーザー駆動キャパシターと繋いで,キロテスラの磁場を発生させた.キロテスラ磁場を印加した場合と印加しなかった場合で,トレーサーである銅原子から放射されるX線のスペクトルが大きく変化した.磁場を印加した場合にのみ,プラズマが約2000万度にまで加熱されている結果が得られた.加熱温度のLFEXレーザー入射タイミング依存性を測定し,中実球が最も圧縮される直前のタイミングに,LFEXレーザーを入射した場合で,最も温度が上昇することが確認された.2次元の放射流体シミュレーションコードと,電子輸送コードを組み合わせたシミュレーションを行い,この実験結果を解析した.中実球内部を求心衝撃波が伝播しているタイミングで,LFEXレーザーを入射すると,衝撃波の上流側が加熱され,衝撃波の圧力が上昇する.その結果,求心衝撃波の強度が強くなり,中実球の中心部で衝撃波が衝突した時点で,非常に高温なプラズマが形成されることが観測された.