hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高レベル変調高周波電磁界の非熱作用研究を目的とした細胞用曝露装置の開発

数値解析では、昨年度までの一次元線路モデルおよび二次元時間領域差分法(FDTD)解析より詳細な、三次元FDTD解析を行い、解析精度を高めた。また、サーモグラフ法により、培地での電力吸収分布を可視化し、TE01モードによるSAR分布が実現されていることを確認した。さらに三次元微小挿入プローブを用いて内部電界分布を実測し解析結果と比較した。その結果、本装置はほぼ設計どおりの仕様を満たすことが確認できた。また、所望の電界強度(またはSAR)を得るために必要な条件が確立された。本装置の仕様と解析結果をトロントで開催された電波科学連合(URSI)総会で発表した。また、昨年度の段階で未解決であった、信号源との整合の問題について、冷却液にエチレングリコールを混合して、冷却水での電力吸収の低減と整合の向上を図る方法を試みた。整合条件の改善に有効な面もあったが十分とはいえず、取り扱い上の問題もあったことから、この方法を断念し、スタブ整合器を導入して整合問題を解決した。さらに、円筒導波管内がインキュベータとして適した環境になっていることを細胞培養試験により確認し、本実験が実施できる条件を確立した。最終年度では、細胞レベルでの実験が中心となる。担当の研究分担者は既にさまざまな細胞実験の準備を終え、生物実験をスタートしており、次年度(最終年度)の成果が期待されている。携帯電話機使用時のように、頭部の一部に電磁界が集中した場合には、その部位の温度が上昇しなくても、組織内の電磁界によって生体機能に影響があるのではないかと懸念されている。特に、携帯電話の時分割多重方式などで用いられるパルス変調波には固有の生体作用があるとの報告があり、早急に影響の有無を明らかにする必要がある。本研究は、この目的を達成するために必要な細胞用高周波曝露装置を開発し、曝露条件を定量的に明らかにすることを目的として行われた。最終年度である12年度は、前年度に製作した円形導波管型の曝露装置を実際に生物実験に応用することを中心とした研究を行った。この装置は、直径15cmのシャーレ内の細胞に十分な強度の高周波(2.45GHz)を曝露することができる。また、閉鎖系であるために、外部への電磁界漏洩は非常に小さい。本装置を用いて細胞増殖速度に関する実験を進めた結果、本装置が必要とされる強度の曝露を実現しうること、温度上昇は20W/kgのSARでも0.5°C程度であり、問題がないことが明らかになった。しかし、一方では、長期間の曝露では温度制御用の循環水系の耐久性に問題があり、保守が必要であるという問題点も明らかになった。この経験に基づき、矩形導波管に設けたスリットから、スリット上に配置したシャーレに曝露する方式の新たな装置を開発した。すなわち、導波管内に定在波を発生させて磁界の大きな部位に適切にスリットを設けることで、高効率の曝露が可能なことを示した.この方式は、導波管壁を一定温度に保つことによって温度制御のための冷却水を要しないこと、既存のインキュベータ装置内で使用できるという利点がある。これらの実験装置を用いた細胞生物学実験を行い、開発した曝露装置の有効性を確認し、また今後改善すべき問題点を明らかにした。
SORを用いる筋収縮と紫膜の光化学サイクルの構造学的研究

1、筋収縮の分子的機構の研究(1)SOR(シンクロトロン放射)を用いる動的構造解析によって、筋収縮の際にミオシン頭部がアクチンに結合する様式が次第に明らかになってきた。例えば結合はミオシンフィラメントの同期をかなり尊重して行われることなどが明確になった。また活動中の筋肉の長さを伸長短縮し、或いは正弦波的に変化させたときにミオシン頭部がどのように動くかについての知見も積み重ねられた。(松原、杉、田中、若林克三、雨宮、三井)(2)ウサギの骨格筋は25°Cと5°Cとで非常に異なる構造をとる。(若林健之)。(3)単頭ミオシンでもフィラメント滑りの力を発生し得る。(柳田)。(4)筋繊維における弾性要素は主にミオシン頭部にある(太和田)。(5)rutinを用いて超沈澱とATPaseの関係が研究された(江橋)。(6)時間分解熱測定システムによる熱力学的研究が進んだ(児玉)。(7)最近の実験データをよく説明するモデルが提案された(三井)。(1)バクテリオロドプシンの重原子置換法による研究が行われた(徳永)。(2)分光学的方法と回折実験のデータを結合し、バクテリオロドプシンのプロトンポンプ機能のモデルが提出された(池上)。(3)光照射に伴って生ずる中間体の構造的研究が行われた(浜中、鬼頭)。3、測定技術の進歩(1)2次元PSPCの高速化をめざして改良等が行われた(橋爪、田中)。(2)輝尽性蛍光フィルムのX線回折への応用が進み筋肉の研究にも使われた(雨宮、若林克三)。(3)紫膜光反応の研究等のため低温光照射用試料槽が作られた(片岡)。(若林健之)。(柳田)。
三次元読み出し高精度飛跡検出器の開発

多重セルドリフトチェンバーにカソード読みだしを併用して、チェンバー円筒軸と垂直方向、平行方向共に高精度を目指した。多重散乱の少ないガスとして、ヘリウム/エタンの混合を用い、各種テストチェンバーを制作し、宇宙線及びテストビームによって以下の結果を得た。1)アノード読みだしによる測定精度は、小さいセルを用い、一気圧のままで目的値100μmより良い結果を達成した。パラメーターを変えた基礎データを収集し、結果はシミュレーションにより再現された。これは測定器の設計に根拠と見通しを与え、運転中のドリフトチェンバーの運転条件の改善にも有用となる。また、磁場の影響は問題なく、ヘリウムベースのガスは、アルゴンと異なるローレンツ角係数をもつことが判った。2)ヘリウム/エタン=50:50の混合ガスに対して、イオン化損失のデータを入射粒子のβγの関数として得た。相対論的上昇は小さい。測定精度は10層のサンプリングで、相対論的粒子に対して10%であった。3)カソードイメージ読みだし位置精度:予想される角度依存性が見られた。90度入射で400μm、50度入射で550μmの精度を得た。カソードイメージの拡がりを抑えるために、アノード、カソードギャップの短縮を試み、入射角30度で20%近い改善がみられた。1次イオン対の生成密度の効果を見るため、ヘリウム/エタンの混合比を変化させ、定性的な効果は見られたが、入射角40度以下ではシミュレーションとのずれがある。基本的理解の問題は残ったが、得られた位置分解能自体は実用に耐えるものである。テストチェンバーによる基礎データの集積と平行し、カーボンファイバーによる円筒の試作、アルミニウムを用いたカソードパッド試作など、実用機チェンバー構造体の素材の試作を行い、実用化のめどがたった。カソード読みだしによるz座標測定法を併用して、チェンバー円筒軸と垂直方向、平行方向共に高精度を目指した。多重散乱による精度の劣化の少ないガスとして、ヘリウム/エタン=50/50の混合を用い、1)アノード及び電場ワイヤーのみの扇型の小型チェンバー、2)カソードパッドプレーンとアノード、電場ワイヤーから成る箱型のチェンバー、の2種類を制作し、以下の基礎データを取りシミュレーションと比較した。*ドリフト距離と時間測定による位置測定精度の相関(チェンバー1、2):アノードワイヤー近傍での一次イオン対の統計の効果、セル境界近くの電場の乱れによる劣化がシミュレーションどうり観測された。全体として、100μm以内の高精度を得た。*高電圧と位置測定精度との関係(チェンバー1、2):ノイズレベルとエレキ系の敷居値との比が、精度に寄与する良いパラメーターであることがわかった。*カソードイメージ読みだしでのクロストークの問題の有無、位置決定精度に及ぼす影響(チェンバー2):カソードパッド上のクロストークは無視できた。むしろ、カソード面(及びサポートのカーボン板)を介してと思われるアノード間のクロストークが、高ゲイン運転の時に問題となる可能性があることがわかった。*カソードイメージ読みだし位置精度の粒子入射角度依存性(チェンバー2):シグナルのS/N比改善の後、シミュレーションどうりの角度依存性が見られた。50度入射で550μmの精度を得たが、これは一応の要求を満たすものである。エタンの割合を増加させ一次イオン対密度を高める試みを行った。精度の改善が見られたが予想ほどではなく、これは精度を決める要因がまだ完全にシミュレートしきれていないためと考えられる。

1)前年度の研究で、ドリフト時間読み出しによるアノードに垂直方向(Rф座標)の精度は、1気圧のスモールセル型で十分に100μmを達成することが解った。実用機の場合には検出立体角の関係で、階段状になったエンドプレートを必要とする。アノードに近接するエンドプレートが検出効率にどのような効果をもたらすかを、テストチェンバーを制作して実験的にテストした結果、エンドプレートが電場を乱す悪影響はほとんど見られず、アノードワイヤーの端部(フィードスルー)から1cm隔たれば十分な検出感度があることがわかった。2)カソード読み出しに関しては、特に粒子がアノードワイヤーに対して小さい角度をなして入った場合の測定精度の向上させる方法を追及するため、色々な基礎データを収集した。具体的には、*ヘリウム/エタンの混合比を10:90,50:50,80:20と変化させ、1次イオン対の生成密度を変化させた。*カソードイメージの分布の拡がりを抑えるため、小さいアノード、カソードギャップを試みた。ガスの条件が等しい場合の小さいギャップの効果は、シミュレーションの予想通り、入射角30度で20%近い改善がみられ、実用機を作る上で貴重なデータとなった。ガスの混合比を変化させた定性的な効果は見られたが、いまだに入射角40度以下ではシミュレーションとのずれが大きい。得られた位置分解能自体は実用に十分使えるものであったが、基本的な理解の問題として残った。3)カーボンファイバーを用いた円筒を試作、表面精度、整形共に満足のゆくものであった。また、50μm厚のポリエチレン上に12μm厚のアルミをエッチングしたかカソードパッドを試作し、機械的、電気的性質は問題なく、これらの素材を用いての実用化のめどがたった。
密度依存拡散による理想自由分布の導出

空間的にすみわけている餌生物を捕食する捕食者の適応的な餌選択性が餌密度及び餌生物の防御力によりどう左右されるかを求める数理模型をラグランジュの未定乗数法を応用して構築し、捕食者の分布の定性的な性質(ニッチ重複の度合、ある餌を専門に食べるスペシャリストと多くの餌を利用するジェネラリストの進化の条件)を求めた。その際、餌密度と捕食者の密度に応じて捕食者の適応的な餌選択性が決まると言う分布の移動を考慮することで、結果的に理想自由分布に一致する分布を導くことに成功した。2種の捕食者と2種の餌生物からなるモデル群集において、天敵に特異的な防御を行なう餌生物の場合には捕食者のニッチ重複が大きくなることなどを導いた(発表論文3)。さらに、捕食者の餌選択性の時間(世代)変化を表わす動態模型を提案し、多種の捕食者と餌生物からなる系に応用した(論文投稿中)。また、単純拡散模型と最尤法を応用して、人工放流個体群の移動率と死亡率を同時に推定する手法を開発し、岩手県のアワビの観測例では調査区域外に移動した個体がほとんどないことを導いた。(発表論文2)さらに、空間分布だけでなく、連続的な形質一般について適応度に密度依存性がある場合の形質値(分布)変化の動態模型を考案し、安定定常分布が実現する場合、絶滅するまで形質値が定常に達しない場合、形質分布が循環する場合があることを導いた(発表論文1、4、5)。
水みちの不安定性と水みちによる河床浸食に関する研究

水みちの形成および変動過程に関して,混合砂の場合に対して実験的に検討するとともに,これらの過程を計算する数値シミュレーション法の開発とその適用を行った.1.混合砂礫の場合の水みちの侵食過程初期に反砂堆が形成され,掃流力の小さい部分に最大粒径のオーダー砂礫が停止し,砂礫の堆積帯が形成される.そのような河床の凹凸が起因となって流水が片寄ることによって水みちが形成された.水みちは横侵食と縦侵食によってより安定な状態へ移行する.その際,粒径の大きな砂礫で構成される浮州の発達により,縦横断に粒径の分級が生じるのが特徴である.水みちが一旦形成され安定したかに見えた水みちでも,細砂の抜け出しによって河床が不安定化し,河床の侵食が間欠的に発生した.2.水みちによる河床侵食のモデルの構築浅水流方程式に基づく2次元河床変動モデルにより,人工的に描かれた不規則な形状の多列砂州からの水みちの発生発達過程を計算する方法を浮州の発生と消滅の条件,河岸侵食等を考慮して提示した.短時間の水みちの変化をシミュレーションした結果,水みちの変化が本手法でほぼ説明でき,この手法の精度が検証された.3.水みちによる河床侵食モデルの適用動的平衡河道の場合について,不規則な多列砂州から水みちの変動過程を長時間計算した結果,計算でも実験と同様に2本の水みちが発生し,波長についてもほぼ再現できたが,実験と違って水みちが変動せず固定化された.これは側岸付近の深堀れの形成やそこに形成される渦による侵食領域の微妙な形状の変化が説明できないためであり,ここで提示したモデルでは水みちの変動が十分再現できないものと思われる.水みちの形成および変動過程に関して,混合砂の場合に対して実験的に検討するとともに,これらの過程を計算する数値シミュレーション法の開発とその適用を行った.1.混合砂礫の場合の水みちの侵食過程初期に反砂堆が形成され,掃流力の小さい部分に最大粒径のオーダー砂礫が停止し,砂礫の堆積帯が形成される.そのような河床の凹凸が起因となって流水が片寄ることによって水みちが形成された.水みちは横侵食と縦侵食によってより安定な状態へ移行する.その際,粒径の大きな砂礫で構成される浮州の発達により,縦横断に粒径の分級が生じるのが特徴である.水みちが一旦形成され安定したかに見えた水みちでも,細砂の抜け出しによって河床が不安定化し,河床の侵食が間欠的に発生した.2.水みちによる河床侵食のモデルの構築浅水流方程式に基づく2次元河床変動モデルにより,人工的に描かれた不規則な形状の多列砂州からの水みちの発生発達過程を計算する方法を浮州の発生と消滅の条件,河岸侵食等を考慮して提示した.短時間の水みちの変化をシミュレーションした結果,水みちの変化が本手法でほぼ説明でき,この手法の精度が検証された.3.水みちによる河床侵食モデルの適用動的平衡河道の場合について,不規則な多列砂州から水みちの変動過程を長時間計算した結果,計算でも実験と同様に2本の水みちが発生し,波長についてもほぼ再現できたが,実験と違って水みちが変動せず固定化された.これは側岸付近の深堀れの形成やそこに形成される渦による侵食領域の微妙な形状の変化が説明できないためであり,ここで提示したモデルでは水みちの変動が十分再現できないものと思われる.本年度の成果は以下のとおりである。(1)水みちの発生機構と形状特性平坦河床からの水みちの発生発達過程について、いくつかの水理条件に対して実験的に検討した結果、初期に形成される砂州が水みちの形成と関連があり、水みちの波長は砂州の波長とほぼ同じ程度になっていることがわかった。また、水みちにの幅は従来のレジーム則にほぼ従うこと、深さは初期に形成される砂州の波高の23倍程度であることがわかった。(2)水みちの不安定性水路上流端から平衡流砂量を与える場合、州の浮き沈みは必ずしも河床の堆積・侵食と関係あるわけではなく、主流の位置が側壁近傍の局所洗掘の移動によって変わるためであることがわかった。したがって、水みちの不安定性も側壁近傍の局所洗掘と関係があるものと思われる。(3)水みちによる河床侵食のモデルの構築について実施した。2次元河床変動計算モデルに水みちの不安定性を考慮して、水みちによる河床侵食モデルを構築した。通常の計算では、水みちは安定化の方向に進み定常化してしまうので、側壁近傍の局所洗掘の位置を実験結果に従って強制的に移動させると水みちの変動が再現できた。今後、局所洗掘の位置の変化も説明できるモデルの構築が必要である。水みちの形成および変動過程に関して,混合砂の場合に対して実験的に検討するとともに,これらの過程を計算する数値シミュレーション法の開発とその適用を行った.1.混合砂礫の場合の水みちの侵食過程初期に反砂堆が形成され,掃流力の小さい部分に最大粒径のオーダー砂礫が停止し,砂礫の堆積帯が形成される.そのような河床の凹凸が起因となって流水が片寄ることによって水みちが形成された.水みちは横侵食と縦侵食によってより安定な状態へ移行する.

その際,粒径の大きな砂礫で構成される浮州の発達により,縦横断に粒径の分級が生じるのが特徴である.水みちが一旦形成され安定したかに見えた水みちでも,細砂の抜け出しによって河床が不安定化し,河床の侵食が間欠的に発生した.2.水みちによる河床侵食のモデルの構築浅水流方程式に基づく2次元河床変動モデルにより,人工的に描かれた不規則な形状の多列砂州からの水みちの発生発達過程を計算する方法を浮州の発生と消滅の条件,河岸侵食等を考慮して提示した.短時間の水みちの変化をシミュレーションした結果,水みちの変化が本手法でほぼ説明でき,この手法の精度が検証された.3.水みちによる河床侵食モデルの適用動的平衡河道の場合について,不規則な多列砂州から水みちの変動過程を長時間計算した結果,計算でも実験と同様に2本の水みちが発生し,波長についてもほぼ再現できたが,実験と違って水みちが変動せず固定化された.これは側岸付近の深掘れの形成やそこに形成される渦による侵食領域の微妙な形状の変化が説明できないためであり,ここで提示したモデルでは水みちの変動が十分再現できないものと思われる.
平安時代漢字字書総合データベースによる研究基盤の確立

計画の3年度(平成30年度)には、初年度に公開した高山寺本『篆隷万象名義』全文テキストデータベースの点検・整備を進めて掲出字画像検索システムを構築・公開し、天治本『新撰字鏡』全文テキストデータベースとその掲出字画像検索システムを構築・公開した。またこれらデータベースの利活用に関する研究成果を公表した。データベース設計・構築・整備を行う「DB構築班」は、『篆隷万象名義』と『新撰字鏡』の本文構造を分析し、テキストデータベースと掲出字画像データベースを連携させてWebで誰もが利用できる検索システムを構築・公開した。公開予定の観智院本『類聚名義抄』と図書寮本『類聚名義抄』については、本文の点検を進めるとともに、本文構造の分析を進めた。また、IIIFをはじめとする国際的に画像を共有するためのシステムの研究を進めた。データベース利用・活用・評価を行う「DB活用班」は、漢字の字体・音韻・訓詁・和訓の研究に関して、研究を深化させた。原本調査に基づく観智院本『類聚名義抄』の複製本解説、高山寺本『篆隷万象名義』の文字訂正報告は今後の研究の基礎となるものである。以上の成果を国内外の学会・研究会で積極的に発表し、論文公刊を行った。2018年8月に国立国語研究所(立川市)において国際シンポジウム「古辞書研究の射程」を開催し、中国の古辞書研究者を交えて議論を深めた。当初予定の漢字字書データベース4種(『篆隷万象名義』『新撰字鏡』『類聚名義抄』(図書寮本・観智院本)の構築は完了し、その半分を公開し、残る半分も公開に目処をつけた。日本古辞書研究の研究基盤を確立するという当初の目的はほぼ達成された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、7万字を超える漢字の処理が可能なUnicodeを用いて、平安時代を代表する部首分類体字書である『篆隷万象名義』『新撰字鏡』『類聚名義抄』を総合した全文テキストデータベースを構築・公開して、日本古辞書の研究基盤を確立することである。このデータベースは「平安時代漢字字書総合データベース」(Integrated Database of Hanzi Dictionaries in Early Japan、略称HDIC)と称する。本研究は、データベース設計・構築・整備を行う「DB構築班」と、データベース利用・活用・評価を行う「DB活用班」とに分かれて活動した。DB構築班は、翻刻本文作成について、原本字形の判読、原本字形のUnicode符号化、原本画像利用を検討した。またデータ・フォーマット設計について、字書の本文の構造化データの設計、Web公開方法、プレーンテキストの設計・評価を検討した。本年度のデータベースの入力・整備は、『新撰字鏡』と『類聚名義抄』を中心に行い、全文入力を完了した。データベース公開は、2016年9月、『篆隷万象名義』全文テキストデータベース(TSV形式)をオープンデータとして公開し、12月の人文科学とコンピュータシンポジウムでその概要を発表した(最優秀論文賞受賞)。DB活用班は、漢字字体・音韻・訓詁・和訓、字書編纂史、文字字形のデジタル記述などの研究を行うことを最終目的とするが、初年度であるため、データベースの公開スケジュール等の事前準備を中心に行った。観智院本『類聚名義抄』のデータベース化と公開に関しては、所蔵者の天理図書館と出版者の八木書店との協議を進め、DB活用班の大槻信教授(研究分担者)、小助川貞次教授(連携協力者)、中井精一教授(富山大学)、石塚晴通教授の協力を得て公開について具体的スケジュールを立てることが可能となった。「平安時代漢字字書総合データベース」に収録する日本の漢字字書は、高山寺本『篆隷万象名義』、天治本『新撰字鏡』、図書寮本『類聚名義抄』、観智院本『類聚名義抄』である。以下、進捗状況を述べる。『篆隷万象名義』全文テキストデータベースを2016年9月にTSV形式で公開した(http://hdic.jp)。その後、原本調査を行って翻刻テキストの精度を高めた。『篆隷万象名義』の文字数は、掲出字約16,000字、注文約120,000字である。『篆隷万象名義』の元になった原本『玉篇』の文字数は、掲出字2,087字、注文約8,800字であり、その一部を公開している。また宋本『玉篇』の文字数は、掲出字22,804字、約184,000字である(全文テキストデータベースは、2015年10月に公開済み)。『新撰字鏡』は全文入力を完了した。原本調査は、困難だが、最新の写真版を入手できたので、それを利用して、点検と校正を進めた。『新撰字鏡』の文字数は、概算で掲出字約24,000字、注文約190,000字である。『類聚名義抄』は入力をほぼ完了した。図書寮本『類聚名義抄』の文字数は、概算で掲出字約7,000字、注文約130,000字である。観智院本『類聚名義抄』の文字数は、概算で掲出字約42,000字、注文約310,000字である。

観智院本『類聚名義抄』の全文入力を4年の研究期間中に完了することを目指していたが、最初の1年間で完了したので、当初の計画以上に進んでいると判断した。研究成果の公表は、第61回国際東方学者会議(5月)、韓國口訣学会國際会議(10月)、人文科学とコンピュータシンポジウム2016(12月)などで研究発表を行い、論文公刊も順調に進めた。また、本プロジェクト主催の公開シンポジウムを8月に開催した。計画の2年度(平成29年度)には、初年度に完成・公開した高山寺本『篆隷万象名義』全文テキストデータベースの点検・整備を進めるとともに、全文入力を完了した天治本『新撰字鏡』と観智院本『類聚名義抄』の点検・整備を進め、公開に向けた準備を行い、これらのデータベースの利活用に関する研究成果を公表した。データベース設計・構築・整備を行う「DB構築班」は、『篆隷万象名義』『新撰字鏡』『類聚名義抄』の本文構造を分析し、構造化データの設計とWeb公開方法の検討を行った。Webで『篆隷万象名義』と『新撰字鏡』の全文テキストを検索して、それらに収録する掲出字の画像を表示するシステムの準備を進めた。『類聚名義抄』は本文構造が複雑であるので、専用のマークアップ・ツールを開発してタグ付けの効率化を図った。また近年、画像を公開し共有するための国際的な枠組みとしてその普及が進んでいるIIIF(International Image Interoperability Framework)に関してその利用と実装に関する研究を行い、人文科学諸分野における利活用の可能性を探った。データベース利用・活用・評価を行う「DB活用班」は、漢字の字体・音韻・訓詁・和訓の研究に関連して、日本古辞書資料を中心に中国資料(敦煌文献等)・訓点資料も視野に入れて研究を進め、それぞれ資料としての有用性と信憑性の検討を行った。また古辞書の編纂のプロセス(出典研究)、編纂の背景事情(人的交流・文化接触)、古辞書の伝承と利用等に関する検討も進め、それぞれに論文公刊と研究発表を行った。データベース構築に関しては、その基礎となる翻刻本文の整備・点検に力を注いだ。一方、データベースの公開と利用方法に関しては、その情報提供のための発表を実施した。本研究で構築・公開する「平安時代漢字字書総合データベース」は、日本語学にとどまらず、中国語学・文学、日中古典学、仏教学、情報学等の諸分野に関連するため、国内外の学会・研究会で積極的に成果公表を行った。このデータベースに関連する成果は、研究代表者に限っても、東亞文獻研究國際學術研討會(4月、中国・揚州)、EAJS2017(9月、ポルトガル・リスボン)、人文科学とコンピュータシンポジウム2017(12月、大阪)、日本漢字学会(3月、京都)で講演・発表しており、研究分担者・連携研究者・研究協力者も国内外の学会等で研究成果を積極的に公表した。また8月には本プロジェクト主催の公開シンポジウムを北海道大学で開催した。昨年度に公開した『篆隷万象名義』全文テキストデータは、今年度も公開を継続しており、これに続く『新撰字鏡』と『類聚名義抄』の公開の準備も順調で、着実に研究を進めている。計画の3年度(平成30年度)には、初年度に公開した高山寺本『篆隷万象名義』全文テキストデータベースの点検・整備を進めて掲出字画像検索システムを構築・公開し、天治本『新撰字鏡』全文テキストデータベースとその掲出字画像検索システムを構築・公開した。またこれらデータベースの利活用に関する研究成果を公表した。データベース設計・構築・整備を行う「DB構築班」は、『篆隷万象名義』と『新撰字鏡』の本文構造を分析し、テキストデータベースと掲出字画像データベースを連携させてWebで誰もが利用できる検索システムを構築・公開した。
サイトカインを標的とした口腔癌の増殖・進展メカニズムの解明

IL-23は口腔癌細胞において構成的に発現していた.p53変異株にIL-23 mRNAの発現亢進を認めたが,p53野生株のSAS細胞ではIL-23 mRNAが減少した.p53ノックダウンしたSAS細胞をTNF-α刺激した時,明らかに時間依存的なIL-23発現量の増大を認めた.口腔癌症例の生検材料を用いてp53とIL-23の局在について免疫組織化学的検索を行った.p53陽性口腔扁平上皮癌22例のうち10例(45.5%)にIL-23陽性所見を認めた.以上の結果から,p53遺伝子変異はIL-23の発現を亢進することで口腔癌の増殖と進展を引き起こすことが示唆された.1.明海大学病院にて治療を受けた20例の口腔扁平上皮癌患者の生検組織のホルマリン固定パラフィン包埋材料を用い, IL-23, p53およびNF-κBに対する免疫組織化学的検索を行い,その発現強度および局在を確認した.その結果,6例(30%)の腫瘍細胞膜にIL-23の弱陽性反応を認めた.また15例(75%)の腫瘍細胞の核にNF-κB発現を認め,IL-23陽性サンプルにおいて特にNF-κB発現の強陽性所見が認められた.さらに,8例(40 %)の腫瘍細胞の核にp53陽性所見を認め,特にp53タンパク質の強陽性所見を示す症例においてIL-23陽性所見が多く認められた.なお現時点でIL-23,NF-κBおよびp53発現と臨床病理学的因子との間に特別な相関関係は認められない.2.ヒト頭頸部扁平上皮癌培養株HSC-3,HSC-4(p53変異株)およびKB(p53野生型, HPV感染株)におけるIL-23の発現状況を確認したところ,KB細胞において最も低い発現量を示した.HSC-3およびHSC-4細胞を用いて,TNF-αまたはIL-23(10 ng/ml)にて経時的に刺激した際のNF-κB発現動態をルシフェラーゼレポーターアッセイにて検索したところ,時間依存的なNF-κB活性増強を確認した.抗IL-23抗体(0.8 mg/ml)による中和またはIL-23 siRNAによるIL-23ノックダウンを行った際のNF-κBの活性動態は,顕著に抑制された.さらにNF-κBの活性阻害剤として知られるシメチジンを作用させた場合,NF-κB活性低下とともにアポトーシスに陥った.また,抗IL-23抗体を作用させた際,NF-κBの活性は低下したがアポトーシスには至らなかった.次にp53野生株であるKB細胞にIL-23を作用させた際,NF-κB活性は刺激後4時間でピークに達したものの,その後減少に転じた.1.ヒト口腔扁平上皮癌培養株HSC-2, HSC-3, HSC-4,Ca9-22およびSASにおけるIL-23 mRNAの発現状況を定量性RT-PCR法により確認したところ,p53野生株のSAS細胞に比べ,p53変異株であるHSC-2, HSC-3, HSC-4およびCa9-22に発現亢進が認められた.p53がIL-23 mRNAの発現量を調節している可能性が示唆されたことから,SAS細胞にp53 siRNAを導入してp53発現抑制した際のIL-23の発現について定量性RT-PCR法にて検索した.その結果,p53 mRNA発現量は明らかに減少したのに対し,IL-23 mRNA発現量は増大傾向を示した.腫瘍細胞自身がTNF-αを産生してNF-κBの活性化を誘導することで,その増殖・進展に重要な役割を担っていることから,p53 knockdownしたSAS細胞のTNF-α刺激を試みた.その結果,コントロールに比べて経時的なIL-23タンパク質の発現量の増大を確認した.2. 55例の口腔扁平上皮癌患者の生検組織材料を用い,IL-23,p53およびNF-κBに対する免疫組織化学的検索を行い,その発現強度および局在を確認した.まず,p53発現を検索したところ,55例中22例の発現陽性症例(40 %)を認めたため,このサンプルを用いてIL-23の発現検索を行った.その結果,10例(45.5 %)の腫瘍細胞膜にIL-23の弱陽性反応を認めた.また16例(73%)の腫瘍細胞の核にNF-κB発現を認め,IL-23陽性サンプルにおいて特にNF-κBの強陽性所見が認められた.特にp53タンパク質の強陽性所見を示す症例においてIL-23陽性所見が多く認められた.以上のことから,p53変異を伴う口腔癌において,IL-23が発現亢進することで腫瘍の増殖・進展に重要な役割を担っていることが示唆された.IL-23は口腔癌細胞において構成的に発現していた.p

53変異株にIL-23 mRNAの発現亢進を認めたが,p53野生株のSAS細胞ではIL-23 mRNAが減少した.p53ノックダウンしたSAS細胞をTNF-α刺激した時,明らかに時間依存的なIL-23発現量の増大を認めた.口腔癌症例の生検材料を用いてp53とIL-23の局在について免疫組織化学的検索を行った.p53陽性口腔扁平上皮癌22例のうち10例(45.5%)にIL-23陽性所見を認めた.以上の結果から,p53遺伝子変異はIL-23の発現を亢進することで口腔癌の増殖と進展を引き起こすことが示唆された.(1)明海大学病院にて治療を受けた10例の口腔扁平上皮癌患者の生検組織のホルマリン固定パラフィン包埋材料について,抗IL-23抗体および抗NF-κB抗体による免疫組織化学的検索を行い,その発現強度および局在を確認した.その結果,4例(40%)の主に炎症性細胞浸潤を起こしている部位にIL-23タンパク質の弱陽性反応を認めた.また8例(80%)の腫瘍細胞の核にNF-κB発現を認め,IL-23陽性サンプルにおいて特にNF-κB発現の強陽性所見が認められた.(2)5種類のヒト頭頸部扁平上皮癌培養株HSC-2,HSC-3,HSC-4,Ca9-22およびKB(HPV感染株)細胞における,IL-23遺伝子ならびにタンパク質の発現状況をRT-PCR法およびWestern blot法にて確認したところ,各細胞株においてIL-23 mRNAおよびIL-23タンパク質の自発的な発現を確認した.さらに各細胞株を用いてReal time RT-PCR (qRT-PCR)法によりIL-23遺伝子の発現量の検索を行ったところ,Ca9-22細胞において最も多いIL-23 mRNA発現量を示したのに対し,HSC-3細胞において最も低い発現量を示した.このことから,HSC-3細胞(p53遺伝子変異株)を用いて,TNF-α(10 ng/ml)にて経時的に刺激した際のIL-23 mRNAの発現量をqRT-PCRにて検索したところ,時間依存的なIL-23 mRNAの発現増強を確認した.次に,各細胞株におけるIL-23タンパク質の培養上清中の分泌量をELISAにて測定したところ,無刺激下ではいずれの細胞株も極微量(1 pg/ml)であったが,HSC-3とKB細胞においてTNF-α刺激(10 ng/ml)により時間依存的なIL-23タンパク質の分泌を観察し,8時間で3 pg/mlであった.昨年度,ルシフェラーゼレポーターアッセイのためのパイロットスタディにおいて,時間を十分にかけて検討することができたため,今年度は考えていた以上に満足の行くデータが出て,順調に経過していると考えている.来年度は最終年度ということもあり,まとめるために更なる研究成果が得られるよう努力したいと考えている.ルシフェラーゼレポーターアッセイのパイロットスタディにおいて条件設定の段階(特に腫瘍細胞へのトランスフェト効率の問題)でなかなかうまくいかず,時間と労力を費やしてしまったが,ようやく安定したデータが出だしたので,次年度からは当初の計画以上の達成度が得られるものと考えている.1.引き続いて,多数の口腔扁平上皮癌の生検組織材料を用いて,免疫組織化学的にIL-23, p53およびNF-κBの発現強度および局在を確認する.これらの結果と個々の症例の臨床病理学的諸因子との相関関係について解析を行う.2.ヒト口腔扁平上皮癌由来細胞株HSC-2,HSC-3(p53遺伝子変異型)およびSAS(p53遺伝子野生型)を用い,in vitroの系で研究を行う.本年度の研究結果から,p53遺伝子によってIL-23の発現が制御されている可能性が示唆されたので,p53遺伝子とIL-23遺伝子について焦点を絞り検索を行う.すなわち,p53遺伝子野生型であるSAS細胞のp53ノックダウンを行った際のIL-23の発現状況について,遺伝子およびタンパク質レベルで検索すると共に,この細胞株を用いてNF-κBの活性動態をルシフェラーゼレポーターアッセイにて解析する.p53遺伝子変異型であるHSC-3,HSC-4細胞を用いて,同様にp53ノックダウンした際のIL-23の発現状況について遺伝子およびタンパク質レベルで検索する.
薬毒物による三種の生理的ガス状物質産生の相互調節に関する研究

ガス状物質である一酸化炭素、硫化水素、一酸化窒素は、生体内において生理的に産生され、様々な細胞機能の調節を担っていると考えられている。本研究では、ガス状物質産生酵素の薬毒物や生体内因子による発現調節および病態における役割について検討を行い、酸化ストレス誘発物質、生体内抗炎症物質、増殖因子により一酸化炭素合成酵素および硫化水素合成酵素が発現誘導されることを見出した。また、これらの酵素が肝傷害および動脈硬化に対して抑制的に機能する可能性を明らかにした。生体内ではガス状物質として一酸化窒素、一酸化炭素および硫化水素が産生されることが明らかとなっており、様々な組織の機能維持において重要な機能を担っていると考えられている。本申請課題は、これらガス状物物質およびその産生酵素の機能を解明することを目的とした。最終年度である平成24年度は、心血管系に焦点をあて、動脈硬化発症と進展に関与する血管傷害後の新生内膜肥厚とその重要なステップである血管平滑筋細胞(VSMC)遊走におけるガス状物質の機能について検討を行った。血管傷害後のVSMC遊走は、血小板由来増殖因子(PDGF)により惹起される。VSMCへのPDGF刺激により、硫化水素産生酵素シスタチオニンγ-リアーゼと一酸化炭素産生酵素ヘムオキシゲナーゼ-1(HO-1)が有意に発現誘導された。そこで、硫化水素ドナーであるNaHSを処置したところPDGF刺激によるVSMC遊走が有意に抑制された。また、HO-1の転写因子Nrf2をsiRNAでノックダウンしたところ、同様にPDGF刺激によるVSMC遊走が抑制された。以上の結果から、硫化水素と一酸化炭素がVSMCの機能調節に関与していることが示唆された。さらにWild-typeおよびNrf2遺伝子欠損マウス大腿動脈にワイヤー傷害を施し、4週間後の新生内膜を測定し比較したところNrf2遺伝子欠損マウスにおいて血管新生内膜の肥厚が有意に増悪した。本申請研究課題を通して、肝組織においては、薬毒物によって誘発される傷害に対してHO-1が防御機能を示すこと、さらに血管組織においては、硫化水素と一酸化炭素がVSMC遊走と血管傷害後の内膜肥厚を抑制することを示唆する結果が得られた。これらの成果は、ガス状物質をターゲットにした治療へと方向づけることができるものと考えられるガス状物質である一酸化炭素、硫化水素、一酸化窒素は、生体内において生理的に産生され、様々な細胞機能の調節を担っていると考えられている。生理的に産生されるガス状物質として、一酸化窒素(NO)、一酸化炭素(CO)および硫化水素(H2S)が明らかとなっており、それぞれ心血管系、肝臓機能、炎症反応等の調節において重要な機能を有していることが期待できる。平成23年度は、薬毒物誘発肝傷害におけるCO産生酵素ヘムオキシゲナーゼ-1(HO-1)の役割および血管平滑筋細胞(VSMC)における薬毒物によるHO-1とH2S産生酵素シスタチオニンγリアーゼ(CSE)、シスタチオニンβ合成酵素(CBS)の発現変動の2点を中心に検討を行った。1.薬毒物誘発肝傷害におけるHO-1の役割マウスへの乱用薬物コカイン(75 mg/kg)処置により、肝中心静脈周囲の壊死と、同時に肝壊死領域周囲におけるHO-1の誘導が認められた。そこで、HO-1誘導作用を持つ金製剤オーラノフィンを前処置したところ、コカイン処置による血清ALTとAST活性上昇が用量依存的に有意に抑制された。以上より、HO-1は薬毒物による肝傷害に対して防御的に作用することが明らかになった。2.血管平滑筋細胞におけるHO-1、CSE、CBSの発現変動血管組織を構成するVSMCを用いてガス状物質の発現変動を検討したところ、生体内で酸化ストレスを引き起こす50μM Butyl-hydroxyanisole処理により、2時後から16時間後までHO-1 mRNAが有意に増加し、並行してCSE、CBSも時間依存的な増加が見られた。しかしながら、CBS遺伝子発現は、CSEと比較すると非常に低レベルであった。また、抗炎症作用を示す生体内物質15d-Prostaglandin J2を処理したところ、2.5μMから10μMまで濃度依存的なHO-1 mRNAとCSE mRNAの増加が見られた。以上のことから、VSMCにおいてHO-およびCSEが誘導されることが明らかになった。初年度の研究において、薬毒物によって誘発される肝傷害部位を取り囲むようにHO-1が肝細胞で高発現することを見出した。さらに、HO-1誘導作用を持つ金製剤オーラノフィンを前処置することで肝傷害が抑制された。以上のことからCOの肝傷害に対する防御機能の一端を掴むことができた。また、VSMCにおいては、抗炎症作用が明らかとなっている15d-Prostaglandin J2によりHO-1とCSEが誘導されることを見出した。これらの事実は、15d-Prostaglandin J2の抗炎症作用機序の一つにCOやH2S産生を介している可能性が示唆された。これらの発見は、今後のガス状物質の機能における研究の発展性に期待を見出せたと考えられる。

一方、初年度の実験を計画したマクロファージにおける各種ガス状物質合成酵素の発現変動の相互関連は明らかに出来ておらず、免疫系の関与についての解析は若干の遅れが認められるものの、おおむね順調に研究は進んでいるものと考える。平成23年度の研究において、血管組織を構成するVSMCにおいて、同時並行的なHO-1とCSEの発現変動が確認できた。この結果から、血管組織においてCOとH2Sが機能的に作用している可能性が示唆された。そこで、今後はVSMCの遊走や増殖に関与する血小板由来増殖因子による各種ガス状物質の発現変動や機能について検討する。また、薬毒物誘発肝傷害に対して、HO-1が防御的に機能する事実を掴むことができたが、肝臓におけるH2S合成酵素の発現変動と機能については明らかとしていないので今後の課題とする。さらに、検討が遅れているHO-1、CSE、iNOSの3種のガス状物質合成酵素の発現が確認されているマクロファージにおける各ガス状物質間の相互作用と免疫機能調節への役割についても行う予定である。遺伝子改変マウスの繁殖維持費および野生型マウス購入費、遺伝子発現を測定するためのリアルタイムPCR用試薬、タンパク質発現を測定するための抗体や各種生化学用実験試薬類の消耗品購入に研究費を当てる予定である。
ソクラテスと「意志の弱さ」-初期プラトン哲学におけるソクラテス的主知主義の再検討-

本研究の目的は、初期対話篇における「意志の弱さ(アクラシア-)」を巡る議論の文脈の再検討を行い、そこにソクラテスの合理主義的な行為理解が含意されているとする従来の解釈を批判することによって、ソクラテス的主知主義に対するこれまでの公式見解に再検討を加え、初期プラトン哲学における道徳的知識と行為の構造に対して新たな光を当てることにあった。この目的の達成のために、『プロタゴラス』篇を主要なテキストとして、この対話篇における「意志の弱さ」を巡る議論を詳細に分析し直し、従来の解釈の批判的な再検討を行った。この作業によって次のことが確認された。(1)この対話篇において、ソクラテスは「意志の弱さ」という現象を否定してはいない。(2)むしろそれを否定しているするのは、ソクラテスの批判対象であるソフィスト・プロタゴラスの背後に存する立場である。(3)それゆえソクラテスは、快楽主義にコミットしてはいない。(4)結局この議論は、ソフィスト的な知識・行為の成立構造(功利主義的な人間理解)に対する批判として企図されていると考えることができる。以上によって、『プロタゴラス』篇は、ソフィストの抱く快楽主義的人間観、および、合理主義的人間観に対する批判の書であり、ソクラテスの行為理解は、その批判のいわば背後に求められるべきことが明らかとなった。この新たな知見は、いわゆるソクラテス的な主知主義における信念・欲求・行為の相互連関がこれまで考えられてきたよりも遙かに複雑なものであることを予想させるが、その詳細な検討は今後の研究に譲らなくてはならない。
癌に発現するテネイシンはredundantか?テネイシン欠失マウスを用いた研究

本プロジェクトでは、テネイシン欠失マウス及びその細胞を用いて癌細胞の増殖転移浸潤に及ぼす影響を野生型マウスとの比較において検討し、癌間質に発現するテネイシンの役割を解明することを目的とし、本年度は以下の成果を得た。1)マウス乳癌細胞の腫瘍形成におけるホスト間質のテネイシンの影響を観察するために、テネイシン欠失GRS/Aコンジェニックマウス系統(N8)を作製し、GRS/A乳癌由来細胞株GLMT1の皮下移植実験を行なった。実験群は、雄のテネイシン欠失マウスおよび野生型マウスの2群で、1匹当たり2X10^6個と5X10^6個GLMT1細胞を背部皮下に移植し1、2、3及び4週目にて腫瘍重量の計測と免疫組織染色を行なった。細胞数が2X10^6個の場合、腫瘍の成長は野生型の方が2週目以後有意な成長をし、3週目までは欠失マウス移植群の方が腫瘍形成の遅延傾向が見られた。5X10^6個移植の場合、やはり2週目以降野生型移植群の腫瘍の成長は欠失群の腫瘍成長より有意な成長を示した。一方、抗テネイシン抗体を用いた免疫組織化学染色を行なった結果、欠失群では腫瘍周囲間質および皮下にテネイシンは観察されず、極く僅かな量のテネイシンが腫瘍内に観察できるだけであった。一方、野生群では腫瘍の成長に連れて大量のテネイシンが腫瘍周囲および真皮内に蓄積し腫瘍内にも強い陽性反応を観察できた。このことより、固形腫瘍形成には腫瘍周囲の間充織由来のテネイシンが必要であると考えられた。2)GRS/Aマウスはホルモン依存性に乳癌を発生する系統であるので、テネイシン欠失コンジェニックマウスを数回妊娠させた後、乳癌の発生を観察した。ヘテロマウスでは乳癌が発生し成長したが、欠失マウスではその成長は遅かった。病理組織学的解析では欠失マウスの物は完全な乳癌ではなく乳腺上皮細胞の過形成によるものであった。現在、欠失マウスにおける乳癌発生について検討中である。
多国語処理技術の研究

本研究は、多くの言語をシームレスに扱える多国語コンピュータの構築とそれに必要な基盤技術の開発が目的であった。これらの目的の実現に関して、我々は3つの小目的を設け、それぞれ以下の研究成果を得ることができた。1.世界にある多くの言語の調査:世界中の言語それぞれにおける文字データの入力、表示、レイアウト等の手法を調査し、明らかにするための調査を行った。それを通して、現在の多国語処理において、最も言語処理に不都合を生じている言語の一つが、漢字文字を持った言語であることがわかった。2.多国語文字データ処理の基盤技術の開発:以上の結果に基づき、今回の研究では、特に漢字の扱いについて研究を行った。膨大な漢字処理を行う際の問題点は、2つあり、一つは、文字セットが大きいこと(10万字以上)、もう一つは、文字が時代と共に変化することである。この問題を解決するためには、異体字情報を利用した文字処理データの圧縮、動的な文字セットを更新するためのネットワーク配送といったシステムが有効であることが判った。3.多国語処理技術の実装を通した実証・評価:実際に、漢字データベースをインターネットを通じて配送するためのシステムの実装を行ない、インターネットのような狭帯域なネットワーク上でも問題なく配送できることを確認した。本研究の究極的な目的は、多くの言語をシームレスに扱える多国語コンピュータの構築とそれに必要な基盤技術の開発である。更に、この目的を実現するために以下の3つの小目的を設け、課題を分割して取り組むことにした:1)世界のある多くの言語の調査を行うこと、2)多国語文字データ処理の基盤技術の開発すること、3)多国語処理技術の実装を通した実証・評価を行うことである。我々はこうした多国語処理技術の応用として、コンピュータ上に構築した博物館、「デジタルミュージアム」に着目した。博物館は世界中の様々なモノを取り扱う場所であり、その収蔵物を電子化したり、また目録データベースを作る時には、必ず多国語処理が必要とされる。本年度、我々は上記の1)の課題である言語の調査を、実際のデジタルミュージアムの構築を題材として行い、外字フォントを使うとか単純な文字入力方式の導入となどのナイーブな形での実現を行った。そして、博物館の展示を説明するガイドシステムを多国語(バイリンガル)化として実装を行った。実際に、昨年開催されたデジタルミュージアム展、バーチャルアーキテクチャ展、東京大学創立120周年記念東京大学展といった展示会で利用し、そのフィージビリティスタディを行った。特にこの作業を行う過程で最も困難であったのは、様々な種類の漢字フォントであった。そこで我々は漢字や古代中国文学の研究者の協力を得て、甲骨文字から始まる様々な段階の文字の情報を入手して、その作成を開始した。
「低速度」天体衝突による炭素化合物の生成

惑星表面への天体衝突によりさまざまな化学種が生成され、惑星の表層環境の進化に寄与したと考えられている。特に、CH4を中心とする還元的な炭素化合物の生成は、初期太陽系における生命の起源や、暗い太陽のパラドックスに影響を与えたと考えられる。本研究では二段式水素ガス銃を用いて衝突実験を行い、10 km/s以下の比較的「低速度」の高速度天体衝突により、CH4やその他の還元的な炭素化合物が効率的に生成することが示された。本研究では,最大で秒速9 kmで弾丸を射出できる二段式軽ガス銃を用いて,隕石模擬物質および隕石への衝突実験を実施し,衝突により生成する気体の組成を測定する.平成26年度は,主に衝突生成ガス測定系の構築を行った.まず,二段式軽ガス銃の下流に,ガス分析用のチャンバーの設置を行った.従来の衝突実験用のチャンバーのさらに下流側に,自動ゲートバルブを挟んでガス分析用のチャンバーを接続し,射出した弾丸が狭いゲートバルブ部を通過するように,アライメントの調整を行った.また,弾丸の射出に合わせて自動的にゲートバルブが閉じて,生成したガスをガス分析用チャンバー内に封じ込めるとともに,二段式軽ガス銃の火薬の残骸や残ガスの混入を防ぐ機構がうまく作動するように調整を行った.銃のテストショットを行い,弾丸がガス分析用チャンバー内に設置した試料に衝突し,タイミング良くゲートバルブが閉じることを確認した.次に,ガス分析用チャンバーに,ガス分析のために新たに四重極質量分析計(QMS)を導入した.このQMSは衝突により生じる少量の生成気体を効率よく測定するために,ガスタイトイオンソースを搭載しており,実験の性質に合わせた改良を行ったものである.QMSを実験系に組み込んだ後,まずQMSを用いてチャンバー内の空気の測定を行い,正常に測定が行えることを確認した.そして,試料を用いたテストショットを行い,試料由来のガス成分がQMSで測定できることを確認した.また,今後の実験に用いる試料の調達を行った.これらの作業により,平成27年度以降に実施予定の実験の準備が整った.本研究では,最大で秒速9kmで弾丸を射出できる二段式軽ガス銃を用いて,隕石模擬物質および隕石への衝突実験を実施し,衝突により生成する気体の組成を測定することで,初期地球や火星において,天体衝突由来の気体が惑星表層環境や生命の起源などに与える影響について議論を行う.平成26年度中に,二段式軽ガス銃の下流系の構築(ガス分析チャンバーの設置と四重極質量分析計(QMS)の導入)や銃のテストショットによるガス分析試験といった,実験装置の準備を終えていた.平成27年度は,前半に衝突実験に用いる試料の作製を行い,後半にその試料を用いて衝突実験を行った.本研究で着目している衝突天体は炭素化合物を多く含む炭素質隕石であるが,まずは単純な系における実験を通して現象の理解を行うために,シリケイトの主要成分である石英(SiO2)と単純な炭素化合物であるポリエチレン((CH2)n)の混合試料を用いることにした.まず,粉体圧縮成形用の金型を作製した.SiO2粉末とポリエチレン粉末の比率を変えながら混合することでC/H/O比を変えながら,マルチプレスで圧縮し,直径50mm,長さ30mm程度の円筒状の試料を作製した.このような大きいサイズの試料の圧縮成形は困難であったが,成形手法を確立した.作製した試料を用いて,二段式軽ガス銃による衝突実験を行った.試料をガス分析チャンバー中に設置して,秒速5-6.5km/sの速度でアルミナ球を衝突させ,生成した気体をQMSで測定した.炭素数が2までの炭化水素および一酸化炭素と二酸化炭素の質量に相当するガス種のデータを取得した.また,組成のわかっている標準ガスを用いてQMSの校正を行った.今後,校正データを用いてガス組成を求め,衝突生成ガスについての議論を行う予定である.前半の実験試料の作製では,プレスを用いて粉体を固める必要があったが,なかなか固めることができず,試行錯誤が必要であったため,予想以上に時間がかかってしまった.しかし,後半では衝突実験を実施するところまでたどり着き,データを取得することができた.本研究では,最大で秒速約9kmで弾丸を射出できる二段式水素ガス銃を用いて,隕石模擬物質および隕石への衝突実験を実施し、衝突により生成する気体の組成を測定することで,初期地球や火星において,天体衝突由来の気体が,表層環境や生命の起源などに与える影響について議論を行う.平成26年度に,二段式水素ガス銃の下流系の構築(ガス分析チャンバーの設置と四重極質量分析計の導入)や銃のテストショットによるガス分析試験といった実験装置の準備を終えた.平成27年度は,衝突実験に用いる試料の作製方法を確立し,後半にその試料を用いた衝突実験を実施し,初期データを取得した.10km/s以上の高速度衝突では,シリケイト由来の酸素により,炭素化合物は酸化されて一酸化炭素や二酸化炭素といった酸化的な形態になることが知られていたが,本研究により10km/s以下の比較的低速度(6.5 km/s)での衝突実験を行ったところ,メタンを基とする炭化水素といった還元的な炭素化合物の生成比率が大幅に上昇することが確認された.

これは,生命の起源や「暗い太陽のパラドックス」といった初期地球/火星の問題に影響を与える可能性がある.平成28年度は,引き続き衝突実験を実施し,データを取得した.しかし,二段式系ガス銃の銃身に不具合が発生し,その改修に時間がかかったため,当初予定していたデータを取得を完了することができなかった.従って,期間延長申請を行い,平成29年度も引き続き衝突実験を行い,成果をまとめる予定である.平成27年度までは予定通りに進捗し,初期成果を得ることができた.しかし,平成28年度中に,本研究を遂行する上で必須の実験装置である二段式系ガス銃の銃身に不具合が発生し,その改修に時間がかかったため,予定していたデータ取得を完了することができなかった.期間延長申請を行い,平成29年度もデータ取得を行い,成果をまとめる予定である.なお,これまでの初期成果は,Goldschmidt 2016,2016年日本惑星科学会秋期講演会,衝突研究会2016,48th Lunar and Planetary Science Conferenceなどで発表した.固体惑星表層への炭素質物質を含む天体の衝突により炭素化合物を含むガスが生成され,特に初期地球や火星においては惑星表層環境や生命の起源などに影響を与えた可能性があると考えられているが,生成ガスの組成によりその影響は異なるため,二段式水素ガス銃を用いた衝突実験により,実験的に衝突生成ガスの組成を調べることが本研究の目的である.特に,岩石成分が完全に蒸発するような10km/s以上の超高速度衝突ではなく,比較的低速度の衝突の場合には,多量の酸素を含む岩石成分は蒸発しない,または部分的にしか蒸発しないため,そのような場合には生成ガスの組成は還元的になるはずであり,炭素化合物としては酸化的なCO2よりも,還元的な炭化水素が主体となるはずである.平成28年度までに,実験用試料の作成法を確立し,二段式水素ガス銃を用いた衝突脱ガス実験を実施し,二段式系ガス銃による6-7km/sの衝突の場合,確かに超高速実験で想定される酸化的なガスに比べて,還元的なガスが生成され,メタン他の炭化水素の生成量が大幅に増加するという初期成果が得られたが,平成28年度中に実験装置(二段式系ガス銃の銃身)に不具合が発生し,その後の実験を続行することができなくなったため,期間を1年間延長することになった.平成29年度は,実験装置改修後もショットの成功率がなかなか向上せず,装置の調整に時間がかかったために,思い通りに実験データを取得する事はできなかったが,終盤に追加データを取得することができ,予備的な解析では,これまでの実験結果と調和的な結果が得られていることが確認できた.研究期間は終了しているが,今後さらに解析を進め,天体衝突由来の生成ガスが惑星環境へ与える影響についての議論を行い,結果をまとめる予定である惑星表面への天体衝突によりさまざまな化学種が生成され、惑星の表層環境の進化に寄与したと考えられている。特に、CH4を中心とする還元的な炭素化合物の生成は、初期太陽系における生命の起源や、暗い太陽のパラドックスに影響を与えたと考えられる。本研究では二段式水素ガス銃を用いて衝突実験を行い、10 km/s以下の比較的「低速度」の高速度天体衝突により、CH4やその他の還元的な炭素化合物が効率的に生成することが示された。平成26年度の最低限の目標は,実験系を構築・完成させ,平成27年度以降に本格的な実験を開始するための準備を整えることであった.実際に,実験系の構築など予定していた実験の準備を終え,目標は達成された.可能であれば樹脂試料を用いた予備的な衝突実験を行いたかったが,実験系の整備にやや時間がかかったために試料の準備を整えるにとどまった.しかし,すぐにでも実験を開始できる状況であり,おおむね順調に進展している.