hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細胞質分裂におけるダイナミンファミリー分子の機能と分子機作

ダイナミンは,細胞膜動態に関与する重要なタンパク質である。近年,ダイナミンは細胞質分裂にも関与することが示されてきており,その阻害剤は,細胞質分裂を標的とした新しいクラスの抗癌剤として注目されている。本研究では,細胞質分裂におけるダイナミンの役割を明らかにすることを目的にした。ダイナミン遺伝子を欠損する細胞では細胞質分裂が異常になり,ミオシンIIやアクチンが分裂面に正常に集合できなかった。また,これらのダイナミンは分裂面に集まった。さらにダイナミンが収縮環のアクチンの安定化に関与することが分かった。以上から,ダイナミンが細胞質分裂に関与する新たな分子機構を提案した。ダイナミンは,エンドサイトーシスなどの時に細胞膜から小胞を切り離すのに働く重要なタンパク質である。近年,ダイナミンは細胞質分裂にも重要であることが明らかになったきている。また,ダイナミンの阻害剤は,細胞質分裂をターゲットとした新しいクラスの抗癌剤として注目されてきている。しかし,ダイナミンの細胞質分裂における作用機作の詳細は不明であり,膜輸送だけでなく細胞骨格との関連が必要であると考えられる。本研究では,細胞質分裂におけるダイナミンの機能と,その分子機作を明らかにすることを目的とする。細胞性粘菌では5つのダイナミン様遺伝子が存在するので、すべての遺伝子欠損細胞について細胞質分裂との関連を検討した。3つのダイナミン欠損細胞で細胞質分裂の異常が認められ、細胞は多核化した。このうち2つのダイナミン欠損細胞ではミオシンIIが分裂時に正常に集合できず,結果的に多核細胞になることが分かった。アクチンについても、GFP-ABDを形質導入することで調べた結果、分裂面への集合量が減少していた。また,新規のダイナミン阻害剤の効果についても調べ、細胞質分裂を阻害することが分かった。これらの細胞を界面活性剤で処理して細胞骨格だけにしても、ダイナミンは細胞骨格に結合していたことなどから、ダイナミンはアクチンと直接もしくは間接的に結合して細胞質分裂に寄与している可能性が高いことが分かった。ダイナミンは、細胞膜の動態に関与するので、分裂時の脂質の動態を新たに開発された脂溶性の蛍光色素を用いて可視化した。分裂時には、細胞膜脂質が分裂面に向けて流れていることを見いだした。この現象にダイナミンが関与するか今後調べていきたい。近年,ダイナミンは細胞質分裂にも重要であることが明らかになった。細胞性粘菌では5つのダイナミン様遺伝子が存在するので、すべての遺伝子欠損細胞について検討した。2つのダイナミン欠損細胞ではミオシンIIが分裂時に正常に集合できず,結果的に多核細胞になる。ダイナミンがどのようにミオシンIIに関与するのかをライブイメージングによる蛍光観察から詳細に調べた。近年,ダイナミンは細胞質分裂にも重要であることが明らかになってきている。細胞性粘菌では5つのダイナミン様遺伝子が存在し,3つのダイナミン欠損細胞で細胞質分裂の異常が認められ、細胞は多核化した。アクチンについても、分裂面への集合量が減少していた。当初予想していたミオシンとの結合は,ミオシン欠損細胞でもダイナミンが分裂面に局在することから否定された。

分裂時には、細胞膜脂質が分裂面に向けて流れていることを見いだした。現在,3つめのダイナミンの細胞内分布を調べているが,これも分裂面に集合することが最近明らかになった。分子細胞生物学実験計画に従い、GFP-ミオシンIIを発現したダイナミン欠損細胞での分裂時のライブイメージングにより,ミオシンIIの集合異常の素過程を調べた。その結果、ミオシンIIは分裂面に量的には正常に集合するものの、分裂面の数カ所に凝集し、分裂溝が正常にできないで、細胞質が分裂面で突出し、最終的に細胞質分裂ができないことが分かった。また、新規のダイナミン阻害剤の細胞質分裂阻害の効果について調べたところ、同じような細胞質分裂異常が見られた。分裂面にはミオシンIIとともにアクチンも集合するので、ダイナミン欠損細胞でのアクチン繊維の状態についても検討した。その結果、アクチン繊維は分裂面に集合するものの、繊維の長さが短くなっていることが明らかになってきた。ダイナミンの細胞内分布について、蛍光抗体法を用いて調べた。その結果、ダイナミンの2つについて分裂面に局在することが明らかになった。さらにダイナミンのライブイメージングを行なうため、GFP-ダイナミンベクターを作成し、細胞に発現させたところ、分裂面に集合することが分かった。細胞膜の動態についても、観察する方法が確立した。実験計画に従い、GFP-ミオシンIIを発現したダイナミン欠損細胞での分裂時のライブイメージングにより,ミオシンIIの集合異常の素過程を調べた。ミオシンIIの動態をさらに詳細に観察するため、現在全反射蛍光顕微鏡により観察しているが、今後そのダイナミクスを定量的に解析する予定である。ダイナミンは自己集合してらせん構造を形成する。ダイナミン分子の動態を1分子もしくは超分子レベルで追跡することで,分裂面でのダイナミンの自己集合の詳細を明らかにする。これらの観察には,全反射蛍光顕微鏡を用いる。また、ダイナミンが直接もしくは間接的にアクチン繊維に作用する可能性が出てきたので、こちらについても検討する。
鋼管電縫溶接最適化のための三次元数式モデルの開発

(1)誘導溶接型の鋼管電縫溶接において,インピ-ダ-は必要不可欠である。従来この機能に関して理論的および定量的な解析がなされていなかった。本研究でこれを行い,管径10cmの鋼管の場合インピ-ダ-を使用しなければ無効電流(周方向電流)は溶接電流の90%に達し、使用すれば2%以下であることを解明した。(2)溶接周波数が200400KHzであるため,溶接面の肉厚方向(鋼管半径方向)に不均一な温度分布を生ずる。電磁場方程式を作成し,定量的に解析した。溶接電流が大きい程、造管速度が大きい程、またVアペックス角が大きい程,不均一度が増大することを解明した。(3)抵抗溶接型の鋼管電縫溶接プロセスに対して,電磁場方程式と熱伝導方程式を連成した数式モデルを作成し,溶接面の昇温過程のコンピュ-タ・シミュレ-ションを行った。数式モデルは実操業に則して電圧入力型とした。電圧入力型モデルの場合,インピ-ダンスの計算法で結果が大きく変化する。2通りのインピ-ダンス計算法を導出した。いずれもある前提条件を設定しているので,これらの妥当性の検討が今後の課題として残されている。(4)溶触鉄は表面張力が大きく液滴は球状になる。したがって,溶接点の手前で両面から成長した液滴は接触溶着し溶接電流は短絡される。このとき液滴は磁気圧によって溶接点の方へ押しつけられる。すなわち短絡点の振動現象が出現する。この結果,回路のインピ-ダンスが変化し周波数が変化する。周波数の変化を測定すれば溶接電流の過不足を判定でき,フィ-ドバック制御が可能になる。この溶接点の振動現象を解明した。
脊髄単シナプス性反射にみられるフラクタルゆらぎについて

健常者5名のヒラメ筋より刺激頻度1Hzで1050回のH反射を誘発し、その増幅を記録した。刺激強度として1.2MTと0.9MT(MT:Motor Threshold)の2つの強度を用い、各強度につき2回の測定を行った。得られたH波およびM波(1.2MTのみ)振幅の時系列に粗視化スペクトル法(Physica 68D:250-264,1993)を適用し、時系列中に占めるフラクタル成分の割合(%Fractal)、およびスペクトル指数(β)の値を求めた。その結果、H、M波時系列ともに%Franctalは90%以上の値を示した。また、M波時系列のβは0.26±0.14と白色雑音に近い性質を有していた。それに対し、H波時系列のβはおよそ0.8となり(0.75±0.26,1.2MT;0.80±0.39,0.9MT)、非常に強い時間相関を持つ変動であることが明らかとなった。M波時系列にはH波時系列のような強い時間相関がみられなかったことから、それは刺激強度の変動、神経線維の伝導、神経筋接合部の性質などによってつくりだされているのではないことが分かる。また、M波が誘発されない刺激強度0.9MTの実験でも、H波時系列に1.2MT同様の時間相関がみられた。これは、M波による前筋収縮の影響や、電気刺激の逆伝播性の成分がH波時系列の時間相関に関係していないことを意味する。以上から、H波時系列の強い時間相関は脊髄レベルで生じているものと推測できた。
スピン密度波のダイナミクスと相転移

有機錯体Bechgaard塩の代表物質である(TMTSF)_2AsF_6について伝導度の圧力・温度・電場依存性を測定した。低圧力で、スピン密度波のスライディングによる非線形伝導が開始する臨界電場を温度の関数として求め、真木らの理論と比較した。スピン密度波のピン止め機構として不純物ではなく整合性が支配的であると結論した。これは、Bechgaard塩のスピン密度波中で整合波数をもつ可能性の最初の例である。低圧力で、臨界電場および非線形伝導度の温度依存性が3Kで急激に変化することを見いだした。スピン密度波状態内での相転移の存在を指摘した。ヘリウム3を用い、0.6Kまで測定温度を拡張した。低温での測定からスピン密度波のスライディング機構は全温度領域で単一であり、半古典的描像で統一的に理解できることを示した。上記の臨界電場が試料結晶の断面積の減少とともに増加し、細線試料では臨界電場の温度依存性も異なることを見出した。表面による密度波のピン止めとスライディングへの影響を指摘した。臨界電場以上の高電場においてパルス応答中に減衰振動部分を観測した。その振動数は電流の非線形項に比例し、直流バイアス下の定常的電圧振動の振動数に一致する。その比例係数は温度には依存しない。密度波のスライディングに関しての剛体モデルとの比較から、スライディング速度に関する情報を与えるものである。臨界電場に対する結晶中のアニオン配向の乱れの影響を調べた。配向の乱れを不純物ポテンシャルに置き換えることにより、臨界電場の温度依存性を理解できることを指摘した。金属-非金属転移温度と非金属温度領域での活性化エネルギーをスピン密度波の消失する臨界圧力付近まで測定した。真木らの理論との比較から、非金属への転移はスピン密度波転移とは異なることを指摘した。半金属的なスピン密度波状態の存在を初めて実証した。(1)結晶の作成:スピン密度波を示すTMTSF塩の単結晶を作成した。(TMTSF)_2PF_6の他に、あらたに(TMTSF)_2AsF_6を電気分解法で作成した。再結晶した、TMTSFと、テトラブチルアンモニウムのAsF_6塩を原料とし、蒸留精製したジクロロメタンを溶媒に使った。(2)測定上の工夫:常圧で低温まで冷却する過程で試料に微細なワレが発生することがあるため、高圧容器内で測定を行った。圧力の最低値0.5kbは事実上常圧とみなすことができる。(3)伝導度の振動現象:低温非線形領域で、定常電流に対する電圧応答に交流成合(狭帯域雑音)が観測された。その振動数は電流の非線形成分に比例し、その比例系数は温度に依らない。また、非線形領域でのパルス電流の下での電圧波形に減衰振動成分が観測された。その周波数は狭帯域雑音の周波数に一致した。前者は一定の速度で運動するスピン密度波の加減速を表し、後者は、運動状態での空間構造が静止している場合とは違った準安定状態を示すためと解釈される。(4)スピン密度波の圧力一温度相図:金属一非金属転移温度、スピン密度波状態でのオーミック伝導度の活性化エネルギー、非線形伝導の開始する臨界電場を高圧下で測定した。転移温度と活性化エネルギーの比は単純な平均場近似による値からずれ、圧力とともに系統的に変化した。

これは、圧力の増加とともに系がより3次元的になることによる、高圧下では臨界電場がゼロとなる温度が転移温度よりも高温であり、その差が圧力とともに増加する結果を得た。転移温度がスピン密度波の転移温度には対応せず、金属的なスピン密度波状態の存在を示しているものと解釈される。(1)結晶作成と評価スピン密度波状態を示すベチガード塩のなかで、AsF_6塩の良質結晶を作ることに成功した。Br塩は溶媒をかえて作成をくりかえしている。(2)半金属SDW相の存在の確立高圧・低温でオーミック伝尊度の活性化エネルギーを測定した。不純物濃度の高い結晶の場合には、不純物の寄与を補正して系統的値を得た。その結果から高圧で金属的伝尊を示すスピン密度波(SDW)相の存在を確めた。(3)過渡的な電圧振動の観測SDW相非線型領域でパルス電流に対する応答に振動成分を観測した。その振動数は直流応答の狭帯域雑音の振動数に一致した。(4)CeO_4塩でアニオン秩序度をかえて転移温度を制御した。しきい電場の温度変化からアニオン部分秩序のピン止めポテンシャルを論じた有機錯体Bechgaard塩の代表物質である(TMTSF)_2AsF_6について伝導度の圧力・温度・電場依存性を測定した。低圧力で、スピン密度波のスライディングによる非線形伝導が開始する臨界電場を温度の関数として求め、真木らの理論と比較した。スピン密度波のピン止め機構として不純物ではなく整合性が支配的であると結論した。これは、Bechgaard塩のスピン密度波中で整合波数をもつ可能性の最初の例である。低圧力で、臨界電場および非線形伝導度の温度依存性が3Kで急激に変化することを見いだした。スピン密度波状態内での相転移の存在を指摘した。ヘリウム3を用い、0.6Kまで測定温度を拡張した。低温での測定からスピン密度波のスライディング機構は全温度領域で単一であり、半古典的描像で統一的に理解できることを示した。上記の臨界電場が試料結晶の断面積の減少とともに増加し、細線試料では臨界電場の温度依存性も異なることを見出した。表面による密度波のピン止めとスライディングへの影響を指摘した。臨界電場以上の高電場においてパルス応答中に減衰振動部分を観測した。その振動数は電流の非線形項に比例し、直流バイアス下の定常的電圧振動の振動数に一致する。その比例係数は温度には依存しない。密度波のスライディングに関しての剛体モデルとの比較から、スライディング速度に関する情報を与えるものである。臨界電場に対する結晶中のアニオン配向の乱れの影響を調べた。配向の乱れを不純物ポテンシャルに置き換えることにより、臨界電場の温度依存性を理解できることを指摘した。金属-非金属転移温度と非金属温度領域での活性化エネルギーをスピン密度波の消失する臨界圧力付近まで測定した。真木らの理論との比較から、非金属への転移はスピン密度波転移とは異なることを指摘した。半金属的なスピン密度波状態の存在を初めて実証した。
光学非線形性を持つ金ダイマーを用いたナノ光源・光変調器の開発

1.GaAs基板上の金ダイマーにおける電界増強効果を用いた光カー効果についての検討FDTDシミュレーションでギャップ直下のGaAs内の電界増強度を計算した。GaAsの光吸収のために、近赤外波長域における電界増強度は1020倍程度しか無く、スペクトル半値幅も100数100nmと広くなり、波長1μm近辺で電界増強度の変調を行うためには、比誘電率実部だと1程度の変化が必要であることが分かった。2.KTP基板上の金ダイマーにおける電界増強効果を用いた第二高調波発生(SHG)の実験観測昨年度KTP上に配置された金ナノダイマー構造を、拡大し分光することが可能な光学系を構築したが、KTPは複屈折性を持つために焦点が合わず、複数のダイマーで生じるSHGの信号しか観測できなかった。そこで複屈折基板越しでも焦点を合わせられるようにシリンドリカルレンズを用いた補正方法を考案し、金ダイマーで生じるSHG信号を単一構造で得ることができるようになった。入射波長820nmのパルスレーザ光に対し、その金ブロックダイマーで双極子モード及び四重極子モードが励起される金ブロックサイズ(それぞれ100nmと180nm)でSH波強度の極大が見られた。観測されるSH波には、(Case 1)金ダイマーのギャップの増強電界によって生じるSH波(ハイパーレイリー散乱)と、(Case 2)金ダイマーで散乱した基本波から生じるSH波があると考えられる。FDTDシミュレーションで予測される電界増強度と線形散乱光スペクトル実験結果を用いて2種類のSH波の比を計算してみた。その結果、100nmのブロックサイズの金ダイマーを用いると、Case 1によるSH波強度はCase 2に比べ約6倍大きく、単位体積あたりに換算すると10^6倍にもなることが分かった。局所的なSHGには金属ギャップの増強電場が有効であることが示された。金属ダイマーのナノギャップで生じる局在表面プラズモン(LSP)励起による電界増強効果を利用し、その周辺に配置した2次や3次非線形光学材料によって生じる第二高調波(SH波)や光カー効果の低入力パワー動作を実験的に証明するために次のことを行った。1.非線形光学効果を有する金ダイマー構造の作製2次非線形光学材料のKTP基板上にブロック状の金ダイマーを作製した。電子ビームリソグラフィ技術を用いた金ナノ構造の作製は本特定領域研究内の微細加工グループに協力していただいた。通常、金とKTPの密着度を高めるためにその間にクロム層を挟む。有限差分時間領域(FDTD)法による計算機シミュレーションでKTP基板内の光強度を計算すると、クロム層の光吸収のため弱まってしまうことがわかった。そこで、クロム層を挟まずに金ブロックダイマーを作製した。ブロックの1辺が140nmより大きなダイマーの作製に成功した。別の方法として、金ダイマーを作製したガラス基板をKTP基板に貼り合わせてKTPと金ダイマーを接触させる作製方法を検討し、高圧電源とホットプレートからなる陽極接合装置を作製した。2. KTP基板上の金ナノダイマーにおける電界増強効果を用いた第二高調波発生(SHG)の実験観測複屈折性を持つ基板(KTP)越しに配置された金ナノダイマー構造を、拡大し分光することが可能な光学系を構築した。金ナノダイマーのギャップ近傍で増強される電界を利用して、KTPで第二高調波を発生させる実験を行った。フェムト秒パルスレーザ光入射に対する第二高調波強度の入射光強度依存性、入射光波長依存性、金ブロックサイズ依存性等を測定した。線形散乱スペクトル実験結果やFDTDシミュレーションとの比較から、金ナノダイマーのLSP励起で増強されたSHGであることが確かめられた。

その結果、100nmのブロックサイズの金ダイマーを用いると、Case 1によるSH波強度はCase 2に比べ約6倍大きく、単位体積あたりに換算すると10^6倍にもなることが分かった。局所的なSHGには金属ギャップの増強電場が有効であることが示された。
リンパ球の活性化におけるチロシンモチーフの役割

免疫系の抗原受容体を介するシグナル伝達系は、これに会合するCD3分子、Igα/β分子に存在する活性化チロシンモチーフがチロシンリン酸化され、そこにZAP-70/Sykが会合して活性化される。一方、チロシンモチーフYxxφは、蛋白輸送に必要なAP複合体と会合することが判明した。両者のチロシンシグナルは類似しており、オーバーラップすると考えられる。我々は、生体内における、このようなチロシンシグナルの役割を、シグナル伝達と蛋白輸送との両者で解析した。CTLA-4と会合する分子としてAP-2複合体のμ2鎖を同定した。一つのチロシンモチーフがチロシンリン酸化によって、シグナル伝達系とエンドサイトーシスの両システムで働くことが判明した。チロシンモチーフの変異CTLA-4分子の機能を解析し、CTLA-4を介する抑制は、チロシンモチーフ非依存的であり、これまで考えられてきたチロシンモチーフに会合するSHP-2を介していないと考えられる。チロシンモチーフに会合するμ鎖では、エンドサイトーシスを担うAP-2のμ2、TGN/リソソーム輸送を担うAP-1のμ1、が知られていたが、今回、新たに3種類のμ鎖(μ1B,μ3B,μ4)を発見した。μ1Bは上皮組織特異的に発現し、細胞の極性を持った蛋白輸送に関与する。二種のμ3の内のμ3Bは神経系特異的に発現し、神経系独自な蛋白輸送系の存在を示唆する。これらの新規遺伝子の欠損マウスを作製中である。TCR活性化シグナルは、CD3分子のITAMのリン酸化によって開始される。アンタゴニストペプチドによる刺激ではCD3ζ鎖の部分的なリン酸化のみが起こり、活性化制御に重要と考えられてきた。今回、ITAMのチロシンに変異をもつCD3ζ鎖Tgをζ鎖欠損マウスに導入したマウスにおけるT細胞分化と機能の詳細な解析から、ζ鎖のITAMが活性化されなくても、ほとんどのT細胞機能には質的な影響にないことが判明した。T細胞抗原レセプターを介するT細胞の活性化におけるCD3分子の細胞内領域にあるチロシンモチーフ(ITAM)の役割について解析を行った。CD3ζ鎖のITAMを変化させたζ鎖を発現するトランスジェニック(Tg)マウスを作製し、ζ鎖欠損マウスと交配することによってζのITAMのチロシンのみに変異を有するマウスを樹立した。このマウスを更に,TCR-Tgマウスと掛け合わせたマウスのT細胞を解析した結果、活性化の状況、機能発現、細胞分化において殆ど大きな差違はなかった。この結果は、ζ鎖のITAMはredundancyがあり、他のCD3分子のITAMによって担われていると考えられる。一方では、ζ鎖のリン酸化の程度とT細胞のアナジーとの関係が報告されており、その関係を明らかにしなければならない。ζ以外のモジュールを介するシグナルの伝達が重要であり、ζには結合せずCD3εと結合する唯一の分子としてのCASTは重要であると思われた。細胞内輸送シグナルとしてのチロシンシグナルの解析としては、今回新たにAP1複合体中のμlに相同性を有するμ1Bをクローニングし、そのゲノム構造も明らかにした。

μ1Aがubiquitousna発現なのに対して、μ1Bは小腸や膵臓などの極性を有する細胞に高発現しており、極性を持った細胞内輸送に関係するAP複合体を形成すると考えられた。一方、この間存在が明らかになったAP3複合体は、AP1,AP2と同様にクラスリンと会合してクラスリン被膜小胞を形成して蛋白輸送を司ることが明らかになった。免疫系の抗原受容体を介するシグナル伝達系は、これに会合するCD3分子、Iga/b分子に存在する活性化チロシンモチーフがチロシンリン酸化され、そこにZAP-70/Sykが会合して活性化される。一方、チロシンモチーフYxxφは、蛋白輸送に必要なAP複合体と会合することが判明した。両者のチロシンシグナルは類似しており、オーバーラップすると考えられる。我々は、生体内における、このようなチロシンシグナルの役割を、シグナル伝達と蛋白輸送との両者で解析した。CTLA-4と会合する分子としてAP-2複合体のm2鎖を同定した。一つの地ロシンモチーフがチロシンリン酸化によって、シグナル伝達系とエンドサイトーシスの両システムで働くことが判明した。チロシンモチーフの変異CTLA-4分子の機能を解析し、CTLA-4を介する抑制は、チロシンモチーフ非依存性であり、これまで考えられてきたチロシンモチーフに会合するSHP-2を介していないと考えられる。チロシンモチーフに会合するm鎖では、エンドサイトーシスを担うAP-2のm2、TGN/リソソーム輸送を担うAP-1のm1、が知られていたが、今回、新たに3種類のm鎖(m1B,m3B,m4)を発見した。m1Bは上皮組織特異的に発現し、細胞の極性を持った蛋白輸送に関与する。二種のm3の内のm3Bは神経系特異的に発現し、神経系独自な蛋白輸送系の存在を示唆する。これらの新規遺伝子の欠損マウスを作製中である。TCR活性化シグナルは、CD3分子のITAMのリン酸化によって開始される。アンタゴニストペプチドによる刺激ではCD3z鎖の部分的なリン酸化のみが起こり、活性化制御に重要と考えられてきた。今回、ITAMのチロシンに変異をもつCD3z鎖Tgをz鎖欠損マウスに導入したマウスにおけるT細胞分化と機能の詳細な解析から、z鎖のITAMが活性化されなくても、ほとんどのT細胞機能には質的な影響にないことが判明した。
小胞体レドックス・シャペロンネットワークの解析

昨年度の解析に引き続き、小胞体レドックス関連因子20種類を哺乳類培養細胞に強制発現させ、免疫沈降後に相互作用因子(Prey)をマス解析により同定したPreyの集団に対し、統計処理を行うことで、結合因子の有意性・特異性の評価を詳細に行った。さらに、統計モデルとの検証作業などにより、小胞体レドックス関連因子を中心とする小胞体因子群の全貌を有意なモデルとして提示した。変異体利用による相互作用解析から、カスケードの総体が明らかになり、下記のin vitroの実験もあわせて電子伝達系の全体像を提示した。主要な小胞体レドックスタンパク質8種類に関して、リコンビナントタンパク質を調整し、それらの生化学的解析(酸化、還元、異性化酵素活性測定、レドックスポテンシャル測定)を通して、個々の機能的特徴を洗い出した。以上の相互作用結果と生化学的特徴から、小胞体レドックス制御カスケードの全体像が予想され、そのカスケードの検証作業として、酸素電極計測による電子伝達解析、およびレドックス状態に応じた定量的相互作用計測を行った。その結果、小胞体レドックス因子の制御機構、レドックスカスケードの骨子を明らかにした。小胞体レドックス関連タンパク質同士の相互関係を電子伝達という観点から捉え直し、小胞体品質管理機能における分子シャペロンネットワークとの関係を再構築することで、小胞体の生命現象をより高次元のレベルで理解することを目的とし、以下の実験を行った。1.小胞体レドックス関連因子20種類のクローニング、2.1.のクローンの活性中心に変異を導入し、計54種類のクローンを構築、3.2.のクローンのタグつき哺乳類・大腸菌発現ベクターの構築、4.3のクローンの哺乳類培養細胞を用いての発現確認、5.4のクローン(Bait)を哺乳類培養細胞に強制発現させ、免疫沈降後に、相互作用因子(Prey)をマス解析により同定、6.5の操作を計8回繰り返し、再現性の検討、7.6の結果を統計処理により、有意差検定、統計モデルへの適応・検証、8.7の結果えられたprey networkおよびクラスタリング結果の検証。以上の作業により、小胞体レドックス関連因子の全貌が明らかになりつつある。更に個別バイオロジーとして、上記で用いたBaitタンパク質間同士の相互作用に注目し、以下の解析を遂行した。1.Bait間同士の相互作用を、哺乳類細胞を用いた免疫沈降実験により確認、2.主要レドックスタンパク質8種類のリコンビナントタンパク質の精製、3.2のタンパク質を用い、酸化、還元、異性化酵素活性測定、4.3に続いてレドックスポテンシャルの測定、5.酸素電極を用いた小胞体酸化カスケードの検討、6.SPR計測を用い、レドックス状態に応じた相互作用の定量的計測。これらの実験により小胞体レドックス因子の制御機構の骨子が明らかになりつつある。
カルボン酸会合状態を利用した不斉酸素酸化反応の選択性制御

乳酸を導入したナフタレン基質を用いて一重項酸素との反応によって生成する光学活性ヒドロペルオキシドの生成機構を検討するため以下の実験を行った。一重項酸素がナフタレンのジアステレオ面を区別して付加しエンドペルオキシドになった後、カルボン酸によってエンドペルオキシドが開裂してヒドロペルオキシドに変換される。そのエンドペルオキシドの開裂の律速過程を特定するため低温NMR測定を行い、反応速度解析を行った。メトキシナフタレンのエンドペルオキシドを発生させ、そこに低温下でカルボン酸やアルコールを添加して、経時変化を追跡したところ擬一次式にしたがってエンドペルオキシドの減衰とヒドロペルオキシドの生成とが観測できた。そこから算出した擬一次反応速度定数は反応試薬濃度に比例しており、二次速度定数を求めることができた。反応試薬の酸性度を高くすると、反応速度定数が増大する傾向がみられた。したがって、エンドペルオキシドへのプロトン化か開裂反応の律速段階に含まれていることがわかった。次に、カルボン酸付加の段階の立体選択性について検討した。エンドペルオキシドは分子内の乳酸によって置換反応を受け、環状アシラール構造を有するヒドロペルオキシドへと変換される。カルボン酸が会合していない状態で反応を行うと、その置換反応は立体保持で進行している。それに対して乳酸部分と外部から添加したカルボン酸とが会合できる条件にすると、立体反転を伴って環状アシラールが形成された。カルボン酸が立体保持で導入された後、S_N2反転によって立体反転した環状アシラールが形成されている可能性が高い。またその選択性は添加するカルボン酸の構造と相関しており、乳酸部と外部カルボン酸とがアシラール形成の競争していることがわかった。光学活性な乳酸をナフトールに立体特異的に導入し反応基質の合成をおこなった。また乳酸以外にも数種類のヒドロキシカルボン酸を導入した基質を合成した。これらの基質を用いて一重項酸素との反応を行ったところ、ナフタレン面を区別して一重項酸素が付加し、光学活性ヒドロペルオキシドを得ることができた。一重項酸素の付加の面選択性は、反応温度を低くする、酢酸を添加する、もしくは反応基質濃度を高くすると向上した。この選択性の変化は基質のカルボン酸部位が会合状態を形成すると一重項酸素付加の立体障害として有効に機能するためではないかと考えた。カルボン酸基質の^1H NMR測定を行い、会合の平衡定数を求めたところ、1.5x10^2M^<-1>であり、酸素付加の面選択性が変化する様子を合理的に説明できる。また、基質と酢酸との会合の場合も、ほぼ同じ平衡定数をもっていた。低温下での基質の^1H NMR測定を行ったところ、カルボン酸添加時と同じ方向に化学シフトが変化するのが観測できた。これらの結果から、カルボン酸会合状態が一重項酸素付加の面選択性と密接な関係にあることを示すことができた。次に、低温NMRを用いて、反応中間体の検出を行った。通常ナフタレン化合物と一重項酸素との反応ではエンドペルオキシドを与えることが知られている。上記のヒドロペルオキシド生成物を与える反応系においても、エンドペルオキシド中間体を-90°Cにおいて検出でき、その温度で速やかにヒドロペルオキシドに変換する様子を観測できた。したがって、カルボン酸部位は会合状態の形成によって面選択性を向上させるだけでなく、生成するエンドペルオキシドを効率よくヒドロペルオキシドに変換する役割も担っていることがわかった。
グラフェンを用いた高性能リチウム電池電極材料の開発

平成23年度の研究においては、単原子層シート構造のグラフェンが3次元的に再積層化したキャパシタ電極の新規合成法開発を行った。グラフェンの合成時に酸化マンガンシートを導入して単原子層シートグラフェンとの交互再積層体を中間体として、これにアニリンモノマーを加えた後、マンガン酸化物シートの溶解とその場(in-situ)でのアニリンの酸化重合を同時に行った、これにより、グラフェンシート層間にポリアニリンがスペーサーとして挿入された3次元構造を有したナノグラフェン/ポリアニリン再積層体電極の合成に成功した。この3次元電極は水溶液中(1M-H_2SO_4)で641F/gの非常に巨大なキャパシタ容量を示した、このキャパシタ容量はグラフェン材料において現時点では世界最高値である。この巨大容量の発現は、イオン拡散パスを有した3次元再積層体グラフェンで表面積利用効率が向上したことから電気二重層(EDLC)容量の増大が実現したこと、および、スペーサーとして挿入したポリアニリンの電気化学活性なプロトン容量が加算されたためと考えられる。また、さらに高容量型グラフェン電極開発を目的にナノ結晶活物質が表面修飾された高エネルギー密度型電極の合成法開発と充放電特性評価を行った。研究目標値としたリチウム貯蔵容量800mAh/gの負極容量に迫る性能を達成し、さらにこれらのグラフェン修飾電極の充放電サイクル特性の評価も行った。これらのリチウム電池電極材料の性能は電気自動車用高密度二次電池に要求される電極性能を有しており、グラフェンを効果的に利用した新しい高性能リチウム二次電池電極材料を単原子層シートグラフェンをベースに開発することが出来た。本年度の研究においては、単原子層シート構造のグラフェン材料の量産的合成プロセスの開発を行った。グラフェンの合成時に触媒分子を導入して単原子層シートグラフェンの収率の高い新規合成法の開拓を行った。また容量増大を目指して金属含有の前駆体で表面修飾された修飾型グラフェン電極を作製した。次にこれらを還元雰囲気中または反応性ガス中で加熱処理することにより金属酸化物ナノ結晶が表面に高濃度にアセンブリーした単原子層シートグラフェン修飾電極を作製するプロセス開発に成功した。これによりグラファイトよりも高機能性のグラフェン化合物電極が合成出来ると同時にリチウム活性な金属酸化物で表面が修飾されることにより高エネルギー密度貯蔵可能なリチウム電池用のグラフェン電極が設計出来ることを明らかにした。グラフェンのリチウム貯蔵特性は本グループが世界に先駆けて明らかにしてきたが、Sathish Marappan氏の技術を用いて、さらに表面修飾技術を開発することにより高容量型負極材料の設計指針を明らかにした。これらのリチウム電池電極材料の開発によりプラグインハイブリッド車用の高性能リチウム二次電池を開発出きれば温暖化対策やクリーン自動車導入を加速することが出来、再生可能エネルギーを世界に普及させることが可能となる。
校内学習型地学教育プログラムの開発と実践

学校の先生が下見や打合せなど面倒な手続きを伴う『校外学習』とはひと味違う、『学校の敷地』に注目した簡単に授業展開できる『校内学習』型の地学教育を実践するためのプログラム開発を行うべく、全国103校の小中学校の石材調査と地域地質や地域産業との関係を調査し、教材化のためのコンテンツ集めを行った。その結果、より規模の小さい島では地元産の岩石や地形を特徴付けるような岩石や礫を活用した地域が多数を占めた。一方、面積の広い島では地元産の岩石だけでなく他地域から持ち込まれた石材も多数観察できた。これらのことから、島嶼の規模により岩石の多様性の学習や地域に特化した学習が可能であることが明らかとなった。小中学校において校内で実践できる地学教育プログラムを開発するべく、千葉県内および県外の学校で使用されている石材調査およびその周辺の地域地質と密接に関連している産業について調査した。千葉県内では君津市の山間部に位置する小学校で石材調査を行い、駐車場の敷石に同市海岸部に位置する新日鉄君津製鉄所で不純物としてできたスラグが使われていることが明らかになった。そのため、新日鉄君津製鉄所にてスラグ生成の現場を調査し、授業で活かせる資料を収集した。さらに、千葉県南部の房総丘陵に分布する火山ガラス質凝灰岩(房州砂)を研磨剤の原料として採掘していた跡地を調査し、その位置や内部構造など基礎資料を得ることができた。これによって、房総丘陵における地域地質や地域産業がどのように地元の人々の生活に密着しているのかが明らかになり始めた。また、他県の学校で使用する石材の事例調査として、北海道地域を調査した。ここには安山岩などの第四紀火山岩、黒曜石、カンラン岩、変成岩、中生代の堆積物、石炭など、千葉県にはあまり分布しない岩石が数多く露出する。各代表的な岩石が露出する地域に位置する小中学校を調査した結果、校庭の敷石、石碑、アスファルトに混ぜる岩石などで地域の岩石が利用されていることが明らかになった。さらに、石炭分布地域の夕張ではズリ山が自然発火してできた「赤ズリ」が道路などの建造物に、カンラン岩が分布する幌満地域では昆布干し場の敷石に「オリビン」という名でカンラン岩が使われている等、地元の産業と密接に関係していることが明らかになった。また、昆布干し場の敷石には「オリビン」の他に2種類あり、それぞれの特徴などを地元の漁師から聞き取り調査を行い、非常に有意義な情報を得ることができた。この1年間で、地学教育プログラムを開発するための導入に必要な教材を入手できたので、今後の実践に生かしていきたい。学校の石材を活用した校内学習型地学教育プログラムを開発するべく、典型的な岩石が露出する地域の小学校・中学校において、どのような石材が用いられているのか、地域地質や産業と学校の石材との関係を調べるという事例研究を主に行った。平成22年度は九州地方に注目し、火山地帯は雲仙普賢岳地域・阿蘇高千穂地域・桜島地域を、石炭分布地域として福岡県南部熊本県北部地域を、堆積岩分布地域として宮崎県青島地域を、窯業が盛んな地域として伊万里有田地域を選び、その地域の小学校・中学校21校の石材調査を行った。その結果、火山地帯では九州地方は2mを超える石碑が多く使われていたり、溶結凝灰岩分布域ではそれが校名入りの石碑として学校の入口に設置されていたり、伊万里有田地域では校門や校章が焼き物でできているなど、地域地質や産業に関係したものを用いた、地域色豊かな小学校・中学校が九州地方では多いことが明らかになった。また、授業実践は茨城県守谷市の小学校2年生対象に行った。低学年はまだ岩石に興味が持てる生徒が少ないため、生きものから地域の地質を理解させる授業を展開した。その結果、地質学的に制約された環境からでてくる湧き水に産卵する『タゴガエル』を紹介することで、生き物の生息環境として岩石を学ぶプログラムが有効であることが、生徒からの感想をまとめることで分かってきた。平成23年度は小学校中学年高学年、中学校で授業実践を行い、プログラムを開発する必要がある。学校の石材を活用した校内学習型地学教育プログラムを開発するべく、典型的な岩石が露出する地域の小学校・中学校において、どのような石材が用いられているのか、地域地質や地域産業と学校の石材との関係を調べるという事例研究を主に行った。平成23年度は伊豆諸島に注目し、海に囲まれた閉鎖的空間の島嶼において地域地質がどのように学校の石材に使用されているのかを調査するべく、伊豆諸島の全小学校・中学校と閉校になった小中学校33校の石材調査を行った。

その結果、一部の小中学校で校庭の芝生化工事などが施され、調査を行うには困難な状況であったものの、ほとんどの島嶼の小中学校が地域地質や島の地形を反映した岩石を何らかの形で学校の石材として使用していることが明らかになった。地域地質と産業との関係としては、新島で採掘されているコーガ石が新島および式根島の学校の校門やオブジェとして使用されているのが興味深かった。また、授業実践は千葉県九十九里町の幼稚園の年長組を対象に、泥だんご作りのプログラム開発を行った。幼稚園では泥だんご作りが人気なので、関東ローム層(赤土)を使用した泥だんご作りを行うことで、地層に興味を持つ第一歩を踏み出すプログラム開発を行うことをねらいとした。その結果、幼稚園児は握力が弱いため、大人の補助さえあれば30分ほどで光る泥だんごを作ることが明らかとなり、普段生活している大地の砂との違いを理解することができた。平成24年度は後述するように、授業で話題になりそうな小中学校での石材調査を進め、同時に小学校や中学校での授業実践を行い、プログラムの開発・試行を行う必要がある。学校内にある校門、記念碑、駐車場の敷石などの石材を活用した『校内学習』型地学教育プログラムを開発するべく、典型的な岩石が露出する地域の学校において、どのような種類の岩石が石材として用いられているのかを、地域地質や地域産業との観点から調べ、教材開発をするべく事例調査およびこれらをベースにした授業実践を行った。平成25年度は島嶼の学校に着目し、空間的に閉鎖的な環境下において地域地質をどのように石材として活用しているのかを調査した。主な調査地域は小笠原諸島(父島、母島)、八重山諸島(波照間島、小浜島、黒島)、北海道・利尻-礼文-稚内地域(礼文島、稚内地方)で、15校の小中学校の石材調査を行った。その結果、小笠原諸島と八重山諸島の小中学校では、使用頻度に差こそあれ、地元産の岩石を使用していることが明らかになった。特に小笠原諸島の母島小中学校ではロース石とよばれる石灰質砂岩を切り出し、竈や建築材として切り出しているが、校舎建て替えの際にロース石を活用した校門や壁面にアートを施していた。八重山諸島の小浜島では古い時代の石灰岩と新しくできた石灰岩が分布するが、小浜小中学校ではその両者が石材として使用されている興味深い学校であった。北海道礼文島では島内に主として分布するドレライトの変質・風化作用が進み建築材としては弱いため使用せず、利尻島から利尻火山の溶岩を船で輸送して活用していることが明らかとなり、島嶼といえども地元産の岩石を使用しない事例として特異な地域であることが明らかとなった。今年度までの事例調査を生かした授業実践例として、君津市立亀山中学校と連携し、校内学習による岩石の授業を行い今後も実践していくこととなった。また、敷地内に分布する赤土を利用した、光る泥だんご作りから大地の秘密を学ぶプログラムは保育園で実践し、子供達は保護者へ発表できるレベルまで内容を深く理解できた。学校の石材を活用した校内学習型地学教育プログラムを開発するべく、典型的な岩石が露出する地域の小学校・中学校において、校門・石碑・駐車場の砂利などにどのような岩石が使用されているのか、地域地質や地域産業と学校の石材との関係を調べるという事例調査を主に行った。平成24年度は日本最東端に位置する根室半島地域、日本最西端に位置する八重山諸島(与那国島、竹富島)、典型的な岩石が露出する地域として、石灰岩や石炭が分布する山口県秋吉福岡地域、大谷石を産する栃木県大谷町地域における19校の小中学校を調査した。
都市社会学と労働社会学の分野間分業の再検討：調査票原票の再分析を中心に

都市社会学と労働社会学の分野間分業について再検討する本研究の課題について、当該年度は主に現代の視点からの理論枠組み、概念枠組みの整理を行った。具体的には職業的な諸活動によって空間が編成される可能性について、歓楽街における諸職業の活動の編成様態に関する検討を通じて考察した。また、この考察成果を東京大学-ソウル大学ジョイントフォーラムにおいて報告したほか、パリ第七大学においてセミナーとして講演、報告を行った。その結果、各報告における質疑応答も含めて、いくつかの示唆が得られた。そのなかでも特に重要なものは中野卓の商家同族団に関する一連の研究の重要性が浮かび上がってきた点である。中野の商家同族団研究は知名度こそ高いものの、労働社会学、産業社会学において正当な評価が与えられているとは言いがたい。これは、労働社会学、産業社会学が20世紀後半において見せた発展の方向性が置かれている限定性を反映していると考えられるが、より重要なのはこれまでも本研究課題において注目してきた『鋳物の町』における中野執筆パートの評価に関してこの商家同族団研究の読解がキーとなると考えられる点である。商家同族団研究はその性質上ネットワーク論的でありその意味で非空間的な側面があるが、中野は具体的なネットワークについて質的な調査を重ねるなかで一定の空間的含意にも到達しており、この点は『鋳物の町』調査の空間性、という本研究課題にとって重要なインプリケーションとも深く関連する。以上のような研究の脈絡の発見が、当該年度の実績として最も重要なものであったと考えられる。全体としてはおおむね順調に進展している。とりわけ理論枠組み、概念枠組みの整理についての進展が得られたことは評価できる。このことによって、これまであまり注目していなかった(申請者のみならず労働社会学界においても適切な評価がされているとは言いがたい)中野卓の商家同族団に関する一連の研究の重要性に気づくことができた点はよかった。後続の年度においてはより過去の文脈に遡及しながら研究を進展させていくことが望ましい。とりわけ当該年度における理論的枠組みの整理から浮かび上がってきた、中野卓の一連の商家同族団研究について検討していくことが生産的な方向性ではあると考えられる。想定を超える研究の進捗があり、それに関する報告と意見交換を行うために予定外の海外での意見交換やデータ入力を行うため前倒し請求を行い研究を実施したが、当初予定していた資料調査が申請者の他大学への割愛に伴う繁忙の理由で次年度に行うこととなっため次年度使用額が生じたが、次年度使用額については資料調査ならびにその写真撮影作業と入力補助の謝金について使用する予定である。
汚染環境下非球形二酸化炭素気泡の物質輸送メカニズムの考察

二酸化炭素気泡の水中への溶解過程を対象として、初期気泡径・界面活性剤濃度・界面活性剤の種類・液相乱れ強度が物質輸送係数に及ぼす影響を実験的に調べた.この際,物質輸送係数を精度良く評価するため,既存の気泡画像処理手法を二酸化炭素気泡計測用に最適化した.さらに,計測精度を高めるため,解像度の高い気泡画像を長時間取得できるようにトラバース装置による気泡追跡装置も製作した.測定結果の分析から,(1)界面振動を伴う非球形気泡の物質伝達係数には表面張力波が重要な役割を果たしていること,(2)界面活性剤が非球形気泡の物質輸送係数に及ぼす主な効果の一つが,表面張力波減衰による濃度境界層更新効果低減であることを立証した.また,バルク乱れ強度が比較的弱い場合には,液相乱れが物質伝達係数に及ぼす影響は無視できる程度に小さいこと,界面活性剤の種類による物質輸送係数の変化は主に界面活性剤の気液界面への吸着・脱離特性の相違に起因すること,ならびに海水を模擬した塩化ナトリウム水溶液中では塩化ナトリウムの混入に伴う飽和溶解量低下が無視できないことを明らかにした.以上の実験結果に基づき,実用面に配慮した物質輸送係数実験相関式を提示するとともに,One-way気泡追跡法に物質輸送モデルを組み込み,二酸化炭素気泡流数値予測手法のフレームワークを構築するとともに,本手法により鉛直円管内二酸化炭素気泡流の気泡径,ボイド率分布を精度良く予測できることを確認した.本研究は,二酸化炭素気泡の水中への溶解過程を対象として、初期気泡径・界面活性剤濃度・液相乱れ強度が物質輸送係数に及ぼす影響を実験的に調べることを目的としている.本年度は,(1)実験装置の製作と計測手法の確立,及び(2)静止水中気泡溶解実験を実施した.まず,静止水中ならびに流水中二酸化炭素単一気泡および二酸化炭素気泡流の溶解過程を界面活性剤濃度・初期気泡径を実験パラメータとして測定できる実験装置を製作した.また,詳細に気泡形状を分析するため,既存の気泡画像処理手法を二酸化炭素気泡計測用に最適化した.さらに,計測精度を高めるため,解像度の高い気泡画像を長時間取得できるようにトラバース装置による気泡追跡装置も製作した.界面近傍における液流速分布・速度勾配テンソル分布を測定するため、光化学反応の一種であるフォトブリーチング反応に基づく"Molecular Tagging Velocimetry(PMTV)"の測定精度を向上させた.以上の装置・計測法を用いて,静止水中および液流中における単一二酸化炭素気泡の溶解過程を測定し,界面活性剤濃度,気泡径,気泡レイノルズ数,液流速が気泡溶解過程・物質移動係数に及ぼす影響を調べるとともに,物質移動係数の既存モデルと比較検討した.また,数値予測精度検証に不可欠な二酸化炭素気泡流における体積率分布の実験データを取得した.さらに,One-way気泡追跡法に物質輸送モデルを組み込み,二酸化炭素気泡流数値予測手法のフレームワークを構築した.二酸化炭素気泡の水中への溶解過程を対象として、初期気泡径・界面活性剤濃度・界面活性剤の種類・液相乱れ強度が物質輸送係数に及ぼす影響を実験的に調べた.この際,物質輸送係数を精度良く評価するため,既存の気泡画像処理手法を二酸化炭素気泡計測用に最適化した.さらに,計測精度を高めるため,解像度の高い気泡画像を長時間取得できるようにトラバース装置による気泡追跡装置も製作した.測定結果の分析から,(1)界面振動を伴う非球形気泡の物質伝達係数には表面張力波が重要な役割を果たしていること,(2)界面活性剤が非球形気泡の物質輸送係数に及ぼす主な効果の一つが,表面張力波減衰による濃度境界層更新効果低減であることを立証した.また,バルク乱れ強度が比較的弱い場合には,液相乱れが物質伝達係数に及ぼす影響は無視できる程度に小さいこと,界面活性剤の種類による物質輸送係数の変化は主に界面活性剤の気液界面への吸着・脱離特性の相違に起因すること,ならびに海水を模擬した塩化ナトリウム水溶液中では塩化ナトリウムの混入に伴う飽和溶解量低下が無視できないことを明らかにした.以上の実験結果に基づき,実用面に配慮した物質輸送係数実験相関式を提示するとともに,One-way気泡追跡法に物質輸送モデルを組み込み,二酸化炭素気泡流数値予測手法のフレームワークを構築するとともに,本手法により鉛直円管内二酸化炭素気泡流の気泡径,ボイド率分布を精度良く予測できることを確認した.
変動通信遅延を補償する可変長の予測ホライズンを有するモデル予測遠隔制御系の構築

ネットワーク通信においては遅延が変動する場合、パケットの到着順序が前後する場合もあり、変動遅延を含む系へのモデルベース制御の適用には様々な課題を含む挑戦的な課題である。こうした学術的な背景を踏まえ、本研究では遅延が変動する通信路を含む制御系において、制御対象が遅滞なく目標値に追従する制御システムの構築を目指し、理論的な側面と同時に実験による実証的側面の両面から検討を行う。
等価的中性粒子ビーム入射による高ベータコンパクトトーラスの加速・粒子補給法の開発

磁場反転配位(FRC)プラズマを閉じ込め磁場に沿って移動する(移送)際,その経路内に存在する中性粒子や弱電離プラズマの効果を実験的に明らかにした.背景にある粒子は,移送速度に相当する速度で入射する一種のビーム入射の効果(FRCへの粒子やエネルギーの補給の効果)を持つと考えられる.背景粒子種や移送速度の制御により粒子閉じ込め時間,磁束減衰時間の伸長や回転不安定性の発生時間の遅延などFRCプラズマの閉じ込め特性の改善が可能になる.磁場反転配位(FRC)プラズマを閉じ込め磁場に沿って移動する(移送)際,その経路内に存在する中性粒子や弱電離プラズマの効果を実験的に明らかにした.背景にある粒子は,移送速度に相当する速度で入射する一種のビーム入射の効果(FRCへの粒子やエネルギーの補給の効果)を持つと考えられる.背景粒子種や移送速度の制御により粒子閉じ込め時間,磁束減衰時間の伸長や回転不安定性の発生時間の遅延などFRCプラズマの閉じ込め特性の改善が可能になる.高磁束低密度生成および超音速移送法の確立を目指して行なわれた。達成プラズマパラメータは,生成部でプラズマ半径5cm,長さ80cm,電子密度3x10^<21>m^<-3>,プラズマ温度220eV(イオン温度120eV),ポロイダル磁束0.3mWbである。移送速度は、最大150km/sでアルベン速度で規格化すると1前後である。移送後のプラズマパラメータは、プラズマ半径12cm、長さ140cm(体積比で8倍程度),電子密度5x10^<20>m^<-3>、電子温度20eV、プラズマ温度50eV、ポロイダル磁束0.2mWbである。プラズマは、n=2モードの楕円変形によって崩壊するが、成長の様子は移送しない場合の成長と大きく異なる。移送前後のパラメータを比較すると断熱変化でプラズマパラメータを推定できるが、内部エネルギーから変換された移送の運動エネルギーの再熱化がはっきりと観測されない。このプラズマを中性粒子が封入された領域に移送し,プラズマへの背景粒子の効果を調べた。生成部に封入された粒子数の5%程度の封入粒子数中への移送で、配位時間の伸長、粒子数や磁束減衰時間の減少が確認された。また、回転不安定性の発生(イオン回転の発生)原因に磁束減衰に伴うイオン軌道の変化による角運動量の発生や電場による加速機構、電子摩擦による減衰機構等が提案され、イオンドプラー分光計測から得られたイオンの回転速度の空間分布と比較された。回転速度の成長を説明できるが、空間分布の比較にまでには至っていない。ポロイダル磁束の増加による閉じ込め特性とプラズマの巨視的運動(シフト、傾斜、内部傾斜、楕円変形)の関係が調べられた。FRCを磁気双極子の集合と考え運動をモデル化し発生する磁気揺動の3次元構造が計算され、生成/移送時の実験結果と比較された。プラズマパラメータ、回転、電位制御に用いる等の制御用の磁化同軸ガンの最適化が行なわれた。(1)磁場反転配位(FRC)プラズマの背景にある中性粒子中および弱電離プラズマ中への移送実験の検討から背景粒子による等価的な中性粒子ビームの効果が明確にされた。現在の実験パラメータ領域(移送速度が音速程度(100km/s),背景粒子が重水素)では,背景粒子入射による粒子補給や周辺プラズマパラメータの改善により粒子閉じ込め時間や磁束減衰時間の伸長など閉じ込め特性の改善が顕著にみられる。粒子シミュレーションに於いても同様の結果が示された.さらに背景粒子種や移送速度の最適化によりプラズマ加熱の効果(エネルギー供給)を顕著にする可能性も示された.(2)磁場反転配位周辺に存在する中性粒子数を分光的な手法で見積もる方法が確立された.衝突輻射モデルをベースにトカマクなどで用いられる方法を改良した.逆バイアステータピンチ法で生成されるFRCプラズマでは,この手法を用いると周辺に1x10_<19>m_<-3>の中性粒子が存在していると思われる.生成過程における中性粒子の振舞いは,電子密度や磁場分布の時間推移から推測されるもの矛盾してないことがわかった.(3)FRCプラズマのトロイダル流速のシアーの観測が行われた.従来の観測と異なり,配位の生成直後は常磁性方向に流速(10km/s)を持っているが平衡状態に向けて反磁性方向への加速が促進され平衡状態の20μsには反磁性方向の流速となることがわかった.回転不安定性の成長が顕著に観測される35μsには,20km/sに達する.セパラトリックス付近にトロイダル流速のシアーがあることがわかった.これらがFRCプラズマの安定性に関係するものと思われる.