hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
入院中の病児をもつ家族用家族機能・家族支援質問票の開発と信頼性・妥当性の検討

入院中の病児をもつ家族と地域で生活する子どもをもつ家族では家族機能が異なることが明らかにされているが,入院中の病児をもつ家族を対象とした家族機能尺度は存在せず,このような家族にも,地域で生活する子どもをもつ家族を対象とした家族機能尺度を用いている現状がある.本研究では,過去に蓄積された研究成果を臨地の看護師が活用できる実践方法として,入院中の病児をもつ家族に特化した家族機能・家族支援尺度を開発し,その有効性を検証することを目的とする.そのために,1文献検討と家族機能研究の成果を分析し,尺度化する.その後,2作成した尺度を用いて質問紙調査を実施し当該尺度の信頼性・妥当性を確認する.入院中の病児をもつ家族と地域で生活する子どもをもつ家族では家族機能が異なることが明らかにされているが,入院中の病児をもつ家族を対象とした家族機能尺度は存在せず,このような家族にも,地域で生活する子どもをもつ家族を対象とした家族機能尺度を用いている現状がある.本研究では,過去に蓄積された研究成果を臨地の看護師が活用できる実践方法として,入院中の病児をもつ家族に特化した家族機能・家族支援尺度を開発し,その有効性を検証することを目的とする.そのために,1文献検討と家族機能研究の成果を分析し,尺度化する.その後,2作成した尺度を用いて質問紙調査を実施し当該尺度の信頼性・妥当性を確認する.
微生物から見た東南アジアの環境評価

本課題は,東南アジア諸国における生活環境の健全性,安全性の確保のために,水環境を衛生微生物学的視点から評価することを目的とする.本年度は水圏に生息する細菌の検出,およびその生理状態を知るための新しい方法論について検討した.またメコン川流域における抗生物質耐性遺伝子の分布,さらに遺伝子の伝播に関わる環境因子について研究を行い,以下の成果を得た.1.16S rRNAを標的としたマイクロアレイを作製し,水環境中の複数の細菌種の同時検出を可能にした.2.蛍光活性染色-in situハイブリダイゼーション法およびgyrB遺伝子のmRNA定量により,細菌の生理状態の評価を可能にした.3.テトラサイクリン耐性菌の出現頻度は,トンレサップ湖(カンボジア)やホーチミンエステュアリ(ベトナム)に比べ,メコン川のクラチエ(カンボジア)やカントー(ベトナム)で高く,またメコン川底泥中には多様なテトラサイクリン耐性遺伝子が存在することを明らかにした.4.藻類の代謝物が細菌間の遺伝子伝播頻度を高めることを明らかにした.本課題は,東南アジア諸国における生活環境の健全性,安全性の確保のために,水環境を衛生微生物学的視点から評価することを目的とする.本年度は水圏に生息する細菌の検出,およびその生理状態を知るための新しい方法論について検討した.またメコン川流域における抗生物質耐性遺伝子の分布,さらに遺伝子の伝播に関わる環境因子について研究を行い,以下の成果を得た.1.16S rRNAを標的としたマイクロアレイを作製し,水環境中の複数の細菌種の同時検出を可能にした.2.蛍光活性染色-in situハイブリダイゼーション法およびgyrB遺伝子のmRNA定量により,細菌の生理状態の評価を可能にした.3.テトラサイクリン耐性菌の出現頻度は,トンレサップ湖(カンボジア)やホーチミンエステュアリ(ベトナム)に比べ,メコン川のクラチエ(カンボジア)やカントー(ベトナム)で高く,またメコン川底泥中には多様なテトラサイクリン耐性遺伝子が存在することを明らかにした.4.藻類の代謝物が細菌間の遺伝子伝播頻度を高めることを明らかにした.本課題は,アジア諸国における生活環境の健全性,安全性の確保のために,水環境を衛生微生物学的視点から評価することを目的とする.本年度は,独自に作成したDNAマイクロアレイの特定細菌検出および細菌群集構造解析における有効性を,既存法と比較することで評価し,以下の知見を得た.1.標準菌により構成されるマイクロコズムを作成し,塩濃度の変化に対する細菌群集の応答を,16SrRNAを標的とした細菌検出用DNAマイクロアレイおよび変性剤濃度勾配ゲル電気泳動(DGGE)を用い追跡した.その結果,細菌群集の変化を両方法でとらえることができた.2.異なる河川に生息する細菌の群集構造の類似性を,DNAマイクロアレイのスポットパターンおよびDGGEのバンドパターンをもとにした多次元尺度法により解析した.その結果,両方法により得られた細菌群集構造の差異は,ほぼ同等であった.3.SalmonellaまたはYersinia菌を添加した擬似汚染試料を作成し,DNAマイクロアレイを用い,添加した細菌の検出を試みた.その結果,いずれの細菌も本手法により検出できた.4.以上の結果より,作成したDNAマイクロアレイは細菌群集構造解析および,特定細菌の検出に有効であることを示した.本課題は,アジア諸国における生活環境の健全性,安全性の確保のために,水環境を衛生微生彰学的視点から評価することを目的とする.本年度を水系感染症の起因菌を同時に検出するためのサスペンジョンアレイを作成し,その有効性を評価した.また水系に生息する藻類および抗生物質耐性遺伝子の分布について検討し以下の成果を得た.1.16SリボソームRNA(rRNA)遺伝子の配列に基づいて,46種類のプローブをデザインし,データベース上で特異性を確認したのち,サスペンジョンアレイを作成した.2.標準により構成されるマイクロコズムを作成し,サスペンジョンアレイ法の検出感度を求めたところ,標的とする細菌が,全細菌の0.1%以上を占める場合に検出できた.3.本サスペンジョンアレイ法において,試料調製から結果を得るまでに要した時間は12時間てあり,従来の培養法に比べて短時間で特定細菌を検出することができた.4.富栄養化した水域において,藍藻Microcystis aeruginosaが細菌間の接合による遺伝子水平伝播を促進すること,および本藍藻を殺藻する複数種類のウイルス様粒子が存在することを確認した本課題は,東南アジア諸国における生活環境の健全性,安全性の確保のために,水環境を衛生微生物学的視点から評価することを目的とする.本年度は水圏に生息する細菌の検出,およびその生理状態を知るための新しい方法論について検討した.またメコン川流域における抗生物質耐性遺伝子の分布,さらに遺伝子の伝播に関わる環境因子について研究を行い,以下の成果を得た.1.16S rRNAを標的としたマイクロアレイを作製し,複数の細菌種の同時検出を可能とした.2.蛍光活性染色-in situハイブリダイゼーション法およびgyrB遺伝子のmRNA定量により,細菌の生理状態を知ることを可能とした.3.テトラサイクリン耐性菌の出現頻度は,トンレサップ湖(カンボジア)やホーチミンエステュアリ(ベトナム)に比べ,メコン川のクラチエ(カンボジア)カントー(ベトナム)で高く,メコン川底泥中には多様なテトラサイクリン耐性遺伝子が存在することを明らかにした.4.藻類の代謝物が細菌間の遺伝子伝播頻度を高めることを明らかにした.
フレイルと脳老化の進展に影響する社会環境・生活因子の解明

本研究は地域高齢者と生活習慣病外来に通院する高齢者の2つの集団を対象に、社会環境・生活因子に着目してフレイルおよび脳老化に影響する要因を明らかにするものである。平成28年度から平成29年度においては、死亡や要介護の前段階であるフレイルに至る状況を明らかにする目的で要介護認定を受けていない地域高齢者の4年間のフレイルの推移について認知を中心に検討した。結果、運動は約1割、認知は2割弱の方がフレイルに近づくということ、一方で、同割合の方が4年前にフレイルな状態であっても、4年後に改善と認めることが明らかにした。今後は、予防的介入のための低下および改善要因を検討していく。また、平成30年度から平成31年度にかけて生活習慣病を有する高齢者の脳老化の進展を抑制する因子を社会環境因子および生活因子に着眼して抽出することを目指している。そこで、平成30年度は、一大学病院の糖尿病外来に通院中の患者に対して、主観的および客観的指標を用いたフレイルの実態および療養や生活にかかるアンケート調査を計画した。平成30年11月に倫理委員会の承認を得、12月より対象者の選定および同意取得を開始し、平成31年1月より調査を開始した。対象は、平成25年に同施設で「血糖管理と生活の質(QOL)に関する調査」に参加したものとし、外来受診時に同意取得を行い、同意が得られた調査対象者に対して、生活や療養に関する自記式質問紙を手渡し、次回外来受診日に持参してもらうよう依頼した。回収の際は、不備や欠損項目の有無について調査員が口頭で確認した。また、血圧測定や筋力、バランス、認知機能の測定を合わせて実施した。現在、対象ケース485名中、同意取得者280名、同意拒否者8名、同意撤回者2名、転医などの理由で同意取得不可者167名、同意未取得者28名である。また、アンケート回収および測定は230名まで終了している。本調査は平成30年12月から開始し、約半年を予定している。多くのケースが月1回の頻度で外来に来ているが、中には3ヶ月もしくは6ヶ月に一度の受診ケースがあり、対象者に対してリクルートできる機会が少ないケースを認めることが予測された。そのため、調査期間は長めに設定し、おおむね予定期間で調査が終了できる予定である。また診療録で経過を遡って取得できる点やベースラインデータの活用により縦断的評価も行える予定である。2019年度は昨年からの調査を引き続き6月まで実施する予定である。また、同時に診療録データの抽出を行う予定である。その後、各データを突合して解析可能なデータベースを作成し、認知機能の経年変化の記述や認知機能に影響を与える生活・環境因子を同定する解析を行なっていく。平成28年度は地域高齢者の3年間のフレイル推移を記述し、フレイルの改善・維持・低下に影響する要因を検討することを目的に調査を行った。A町高齢者の4506名に調査票を配布・回収した。回収率は74.3%であった。調査は郵送法で実施し、調査票配布1ヶ月後に督促状を送付し、必要時自治体スタッフによる訪問調査を実施した。その後、地域高齢者の3年間のフレイルの推移を記述し、フレイルの維持・改善に影響する要因を検討するために、平成25年度に行われた第1次調査データと突合しデータベースを構築した。調査フィールドと調整の結果、当初の予定より半年遅れの平成29年2月より調査を開始したため。平成2829年度は地域高齢者の4年間の認知フレイルの推移を記述することを目的にA町在中高齢者へ基本チェックリストを含めた生活実態に関する悉皆調査を郵送もしくは訪問にて行った。その後、平成25年に実施した同対象のベースラインデータを突合し、フレイルの推移が検討可能なデータベースに構築した。ベースライン調査時点でのA町在中高齢者5401名(要介護認定者除く)を対象に調査が行われ、各調査での応諾率はベースライン調査時94.3%、追跡調査時81.5%であった。さらに、両調査ともに回答した者は3829名であった。そして、それらのデータを用いて、ベースライン調査時点で非フレイルかつ追跡調査時点で非フレイル(ロバスト維持群)・ベースライン調査時点で非フレイルかつ追跡調査時点でフレイル(低下群)・ベースライン調査時点でフレイルかつ追跡調査時点で非フレイル(改善群)・ベースライン調査時点でフレイルかつ追跡調査時点でフレイル(フレイル維持群)の4区分に分類し、それぞれの割合を全体および年齢階級別に算出した。認知フレイルの推移は、ロバスト維持群49.9%、低下群18.1%、改善群12.4%、フレイル維持群19.6%を占めた。さらに、年齢階級別では、低下群の割合は年齢階級が上がると高くなり、一方で改善群の割合は年齢階級間で同程度であった。以上のことより、認知に関して、2割弱の方がフレイルに近づくということが明らかとなった。今後はこれらアウトカムに影響する因子を抽出していく。平成28年度の調査が平成29年度に跨って実施することになったが、平成29年度中に終了した。また、平成30年度に新規調査を予定しているが、その準備のためのプロトコール作成等も同時進行させることができている。

平成28年度から平成29年度においては、死亡や要介護の前段階であるフレイルに至る状況を明らかにする目的で要介護認定を受けていない地域高齢者の4年間のフレイルの推移について認知を中心に検討した。結果、運動は約1割、認知は2割弱の方がフレイルに近づくということ、一方で、同割合の方が4年前にフレイルな状態であっても、4年後に改善と認めることが明らかにした。今後は、予防的介入のための低下および改善要因を検討していく。また、平成30年度から平成31年度にかけて生活習慣病を有する高齢者の脳老化の進展を抑制する因子を社会環境因子および生活因子に着眼して抽出することを目指している。そこで、平成30年度は、一大学病院の糖尿病外来に通院中の患者に対して、主観的および客観的指標を用いたフレイルの実態および療養や生活にかかるアンケート調査を計画した。平成30年11月に倫理委員会の承認を得、12月より対象者の選定および同意取得を開始し、平成31年1月より調査を開始した。対象は、平成25年に同施設で「血糖管理と生活の質(QOL)に関する調査」に参加したものとし、外来受診時に同意取得を行い、同意が得られた調査対象者に対して、生活や療養に関する自記式質問紙を手渡し、次回外来受診日に持参してもらうよう依頼した。回収の際は、不備や欠損項目の有無について調査員が口頭で確認した。また、血圧測定や筋力、バランス、認知機能の測定を合わせて実施した。現在、対象ケース485名中、同意取得者280名、同意拒否者8名、同意撤回者2名、転医などの理由で同意取得不可者167名、同意未取得者28名である。また、アンケート回収および測定は230名まで終了している。本調査は平成30年12月から開始し、約半年を予定している。多くのケースが月1回の頻度で外来に来ているが、中には3ヶ月もしくは6ヶ月に一度の受診ケースがあり、対象者に対してリクルートできる機会が少ないケースを認めることが予測された。そのため、調査期間は長めに設定し、おおむね予定期間で調査が終了できる予定である。また診療録で経過を遡って取得できる点やベースラインデータの活用により縦断的評価も行える予定である。平成29年度は、平成28年に作成された平成25年の第1次調査データと平成28年の第2次調査データが突合された基本チェックリスト等のデータベースを用いて、地域高齢者におけるフレイルの推移を記述し、フレイルの改善・維持・低下に影響する要因を検討する。さらに、平成29年度から平成31年度に実施予定であった生活習慣病外来に通院中の患者に対して、脳老化進展に影響する要因を検討するために、フィールド調整及び調査票作成・ベースライン調査を開始していく予定である。両調査は独立しており、今後は同時に進めていくため、これまでの研究の遅れは取り戻せるものと考えている。これまでに得られた地域高齢者データベースを用いて、4年間で認知フレイルにいたる因子を抽出していく。さらに、平成3031年度は、生活習慣病外来に通院中の高齢者を対象に客観的指標を用いて認知機能評価を行い、認知機能の変化に影響を与える生活・環境因子を同定していく。2019年度は昨年からの調査を引き続き6月まで実施する予定である。また、同時に診療録データの抽出を行う予定である。
上流からの許容故障判定に基づくテストコストの削減に関する研究

回路の機能仕様に着目した許容故障判定法を提案し,数値計算など出力がある値(解)に収束する回路,画像処理で用いられるMPEG回路について許容故障を確認することができた.また,許容故障を高速に判定するアルゴリズムを提案し,ベンチマーク回路に対して最大で約2倍の高速化を確認した.さらに,汎用のテスト生成アルゴリズムを利用した許容故障判定法の提案を行い,商用ツールを用いた許容故障の判定を可能にした.回路の機能仕様に着目した許容故障判定法を提案し,数値計算など出力がある値(解)に収束する回路,画像処理で用いられるMPEG回路について許容故障を確認することができた.また,許容故障を高速に判定するアルゴリズムを提案し,ベンチマーク回路に対して最大で約2倍の高速化を確認した.さらに,汎用のテスト生成アルゴリズムを利用した許容故障判定法の提案を行い,商用ツールを用いた許容故障の判定を可能にした.本研究では、製造されたLSIを低コストでテストする、また製造チップの歩留まり向上を目的とし、許容故障に関する研究を進めている.平成19年度の研究計画として、回路用途や回路構造に依存する故障の許容性解析、および許容故障の定義を計画していた.様々な回路について、その特徴や回路構造に基づきながら故障の許容性を解析する中で、1つの成果として、計算結果(出力)がある値に収束する回路において、新たに一時故障の許容性を定義した.従来手法では、正常回路と同じ値に収束する場合に限り、その一時故障を許容としているのに対し、提案する定義では、ある許容誤差内に収束する場合でもその一時故障を許容とする.これにより許容される故障数は増加する.この新たに定義した許容故障が、従来の許容故障に比べてどの程度存在するのか、また回路のどの辺りに多く分布するのかを調査したところ、評価に使った回路では、従来法より多くの許容故障を見つけることができた.また、故障に強い仕組みをどこに入れれば低コストで効率的な設計ができるのかを提案する足がかりになると考える.今後は、この定義した許容故障を効率良く見つけるためのアルゴリズムの提案が課題となる.LSIのテストを低コストで行うにあたって、回路に印可するテストパタン数が少ない、もしくは高品質なテストパタンを高速に生成することが挙げられる.従来の手法として、許容できない故障に対してのみテストパタンを生成するアルゴリズムが提案されている.この手法は、許容故障にはテストパタンを生成しないため、テストパタン数の削減が期待できるが、アルゴリズムが複雑化するためテスト生成に要する時間が長くなっている.本年度は、回路構造から明らかに許容できる故障を予め判定する手法の提案にも着手しており、有効な手法が提案できればテストパタン生成の前処理として高速に許容故障を判定することができる.これらが本年度の研究成果となる.本研究では,LSIのテストについて,故障の許容性を考慮した低コストなテスト手法について研究を進めてきた.19年度では,さまざまなアプリケーションについて,故障の許容性を解析した.20年度は,引き続き故障の許容性の解析として,MPEG回路について故障と圧縮率の関係から許容故障の解析を行った.この解析では,MPEG回路の一部である動き予測回路の故障に着目した,動き予測回路に故障が存在する場合,近似ブロックの推測計算を誤るため,色情報の差分絶対値が最も小さいブロックでないものを選択する可能性がある.しかしその場合でも,差分情報は多くなるために圧縮率は悪化するが,画像の劣化はない.動き予測回路の故障箇所と動画の圧縮率について考察を行い,データパスにおける下位ビットでは,計算の重みが小さいために圧縮率への影響は小さく,上位ビットでは圧縮率の悪化に大きく影響することを確認した.さらに20年度は,許容故障を高速に判定するアルゴリズムの提案,および,汎用のテスト生成アルゴリズムを用いた許容故障判定のための回路モデルの提案にも取り組んだ.アルゴリズムの高速化では,故障の許容性に着目したヒューリスティックを提案し,従来手法より高速に許容故障を判定できることを実験的に評価した.また,汎用のテスト生成アルゴリズムを用いた許容故障判定モデルでは,既存の商用テストツールを利用できるため,新たに許容故障判定に特価したツールを開発するコストを削減することができる.
大変形する波面に対応した画像計測システムの開発

水面反射光法(RLD法)は拡散面光源からの光が水面で鏡面反射することを利用し,水面にパターンを投影し,その反射像の変位から波高分布を再構成する手法である.本研究ではRLD法のダイナミックレンジを拡大することを目的として,反射像が大きく変形する場合に対応した反射像追跡アルゴリズム,および反復型波高分布再構成アルゴリズムの開発を行った.水面反射光法(RLD法)は拡散面光源からの光が水面で鏡面反射することを利用し,水面にパターンを投影し,その反射像の変位から波高分布を再構成する手法である.本研究ではRLD法のダイナミックレンジを拡大することを目的として,反射像が大きく変形する場合に対応した反射像追跡アルゴリズム,および反復型波高分布再構成アルゴリズムの開発を行った.水面反射光(RLD法)の既存の問題点の解決と計測システムの冗長性を高めるため、平成21年度は下記5項目について実施した。1.水面反射像シミュレータの構築光線追跡法を用いた水面反射像シミュレータを構築し、実際に使用するカメラのパラメータに基づき、あらゆる波面に対応した水面反射像の作成が可能となった。本年度はWigley船型の航走波と規則波のデータを用いて水面反射像画像の作成を行い、実験画像と比較することによりシミュレータの有効性を確認した。また、これを用いて変位追跡が容易な反射像を取得可能なカメラ配置について検討した。その結果、カメラを面光源上に配置し、真下の反射像を撮影した場合に反射像の変形が最も小さいことがわかった。2.曳航水槽に対応した光源および画像取得システムの構築無機EL光源を導入し、計測システムの小型化を実現した。また、曳航水槽の電車上でリアルタイムに画像取得、カメラ校正と解析が可能なシステムを構築した。3.反復型波面再構成アルゴリズムの構築反射像の変位から波面勾配と波面を再構成する過程において反復計算を導入し、従来から問題となっていた再構成結果に緩やかな定傾斜の誤差が混入するという問題を解決した。4.曳航水槽での規則波計測による有効性の確認上記1から3で構築したシステムとアルゴリズムの有効性を確認するため、曳航水槽の造波機で発生させた波長、波高の異なる複数の規則波計測を行った。超音波波高計との比較を行い、位相ならびに振幅が良好に一致することを確認した。5.不確かさ要因の検討RLD法を用いた計測の不確かさ要因の検討と感度解析を行った。その結果、波面計測結果の不確かさ全体に占める割合は、変位追跡による不確かさが最も大きく、ついで初期値として与える波高計の不確かさの順であることがわかった。平成22年度は、水面反射像の変位追跡手法の開発を中心として実施した。実施内容を下記にまとめる。1.任意の光源およびカメラ配置に対応した水面反射像シミュレータの構築平成21年度に構築した水面反射像シミュレータを拡張し、任意の光源およびカメラ配置に対応させた。Wigley船型の航走波と規則波データを用いて反射像画像の作成を行い、実験画像と比較することでシミュレータの有効性を確認した。また、計測に最適なカメラ配置、光源からの光が波面で二回以上反射することによる反射像の分裂と消失のプロセスについて検討した。さらに、後述する変位追跡アルゴリズムの開発の検証用データを作成した。2.新しい変位追跡手法の開発従来の特徴点抽出は画像のRGB値を正規化し、閾値処理することで行っていたが、実験画像に混入するノイズの影響を受けることがわかった。改良した新手法は、1.HSV表色系による閾値処理、2.輪郭抽出、3.矩形近似、4.コーナー点抽出の4つのプロセスからなり、より高密度、高精度に特徴点抽出が可能となった。また、特徴点間の対応づけアルゴリズムを改良し、特徴点の分裂や消失に対応させた。さらに、従来法と新手法でシミュレーション画像の解析を行い、精度検証を行った。3.曳航水槽での航走波計測による有効性の確認曳航水槽でWigley船型の航走波計測を実施した。平成21年度に導入した無機EL光源の面積を拡大し、二台のカメラを用いて1回の走行で取得可能な計測領域を拡大した。また、2.の変位追跡手法および平成21年度に開発した反復型再構成法により波面の再構成を行い、有効性を確認した。
iNKT細胞による非アルコール性脂肪性肝炎の免疫治療法の開発

本研究は非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)におけるiNKT細胞の関与と、これを応用した治療法の開発を目標にした。iNKT細胞は脂肪を認識する細胞と考えられており、脂肪細胞の多い組織はiNKT細胞の存在は少なく、逆に、脂肪細胞の少ない組織は存在が多いことが報告されている。このことは脂肪細胞の増殖の抑制にiNKT細胞が関与する可能性が予想される。NASHの発症には肝臓での脂肪の過剰な蓄積が原因の一つと考えられており、蓄積した脂肪を減少させることで発症を抑制することが可能か解析を試みた。NASHモデル動物として、C57BL/6Jマウスの生後1日目の個体にストレプトゾトシンを皮下投与することで発症の誘導することを試みた。三週間の授乳後から高脂肪含有量飼料を給餌し、12週齢までの肝臓の変化を組織学的、血清生化学的に解析を行った。高脂肪含有量飼料を給餌から56週の肝臓組織において血管周辺の細胞に脂肪の存在が確認された。血清での生化学的な解析ではトリグリセリドの上昇と肝臓逸脱酵素の上昇がストレプトゾトシン処理マウスに高脂肪含有量飼料を給餌群で認められた。ストレプトゾトシンによる膵臓のランゲルハンス島細胞を傷害することによるインスリン分泌阻害による糖代謝異常は肝臓への脂肪の蓄積による肝臓細胞への機能障害を誘導する。さらに、ストレプトゾトシン処理後に高脂肪含有量飼料を給餌の期間を20週まで延ばしたところ脂肪内の脂肪量の増加が認められた。しかし、NASHの進行病である肝硬変の組織像や肝臓の繊維化は形態学的には認められない。血管の障害を誘導することが可能と考えられているC57Lマウスを導入し、血管障害による高脂血症を原因とする肝臓への脂肪の蓄積のモデル動物を作成を試みている。非アルコール性肝炎(Non-alcoholic steatohepatitis:NASH)に対する免疫療法を開発するために疾患モデル動物の作成を試みた。モデルマウスを作成するため、高週齢(48週齢)の雄のC57BL/6Jマウスに高脂肪含有飼料を6ヶ月間自由摂取させ、肝臓の組織を病理学的な解析を行った。また、その時の血清を生化学的な手法で解析し脂肪肝及び、線維化の評価を行った。結果から肝臓組織中の脂肪の蓄積を確認することに成功した。一部のマウスでの肝臓組織に炎症像を確認した。しかし、発症率が低いことと発症までに時間を要することが問題となるため、その改善策として、以下の研究計画を行った。NASHモデル動物の作成効率を上げるためにストレプトゾトシンを応用したモデル動物の作成を試みた。生後2日目のマウスの皮下に投与し、3週間後より高脂肪食を12週間給餌した。その後、これらの動物を解析し、ストレプトゾトシンによるこの誘導系がNASHモデルマウスに適するか評価した。病理組織学的、血清生化学的手法を用いた解析結果から、肝臓での脂肪の取り込みと炎症細胞の組織への浸潤、さらに、癌化した細胞が観察された。しかし、NASH組織でみられる肝臓線維化は形体的には低い。また、肝癌への進行過程上にある肝臓の硬変化病変を確認することは出来なかった。ストレプトゾトシン誘導と高脂肪含有飼料を給餌することで、NASHモデルマウスの作成の条件検討を行っており、当初の予定よりやや遅れている。非アルコール性脂肪性肝炎(Non-alcoholic steatohepatitis:NASH)のiNKT細胞による治療法を開発するために、疾患モデル動物の作成を試みた。モデルマウスを作成するため、ストレプトゾトシン(STZ)を生後2日目のマウスの皮下に投与し、3週間後より高脂肪食を12週間給餌した。その後、これらの動物を解析し、STZによるこの誘導系がNASHモデルマウスに適するか評価した。血清生化学的解析結果からSTZ投与群では非投与群と比較して、血液中の中性脂肪の増大を認めた。病理組織学的な解析から、肝臓での脂肪の取り込みによる肝実質細胞の変性が認められてた。一部の組織では炎症細胞の組織への浸潤、さらに、癌化した細胞が観察された。しかし、NASH組織でみられる肝臓線維化は形体的には観察されなかった。また、NASHか肝細胞癌への進行上にある肝臓硬変化を確認することは出来なかった。非アルコール性脂肪性肝炎のモデル動物の作成が病態モデルまでには至っていない。肝臓への脂肪の蓄積による肝機傷害などは認められるが、炎症などの病態モデルは組織学的に認められないため、治療に有用なT細胞を分離することが難しいため、計画から遅れが生じている。

三週間の授乳後から高脂肪含有量飼料を給餌し、12週齢までの肝臓の変化を組織学的、血清生化学的に解析を行った。高脂肪含有量飼料を給餌から56週の肝臓組織において血管周辺の細胞に脂肪の存在が確認された。血清での生化学的な解析ではトリグリセリドの上昇と肝臓逸脱酵素の上昇がストレプトゾトシン処理マウスに高脂肪含有量飼料を給餌群で認められた。ストレプトゾトシンによる膵臓のランゲルハンス島細胞を傷害することによるインスリン分泌阻害による糖代謝異常は肝臓への脂肪の蓄積による肝臓細胞への機能障害を誘導する。さらに、ストレプトゾトシン処理後に高脂肪含有量飼料を給餌の期間を20週まで延ばしたところ脂肪内の脂肪量の増加が認められた。しかし、NASHの進行病である肝硬変の組織像や肝臓の繊維化は形態学的には認められない。血管の障害を誘導することが可能と考えられているC57Lマウスを導入し、血管障害による高脂血症を原因とする肝臓への脂肪の蓄積のモデル動物を作成を試みている。今後この疾患モデル動物の作成を成功させるため、誘導剤であるソトレプトゾトシンの投与量、及び、経過時間を調節するなどの検討を行う。その間に、細胞を用いた研究から解析を行う予定である。現在、モデル動物として使用しているマウスはC57BL/6Jマウスである。NASH患者は肝臓だけでなく、生活習慣病も罹患している割合が高いため、肝臓だけの傷害以外にも、血管を含む循環器系の疾患(例えば、高脂血漿症や高コレステロール)なども併発していことから、このような生体内に近い環境下での個体でモデル動物を作成することを計画している。具体的にはC57L/Jマウスを導入し、高コレステロール食による動脈硬化症の誘導を基にNASHモデルの作成を行うことを予定している。疾患モデル動物の作製の条件検討に時間を要したため、目的の解析までには至らなかったために、次年度に繰り越した。モデル動物作成後の解析結果から、次の研究ステップでの病態解析を行うまでに至っていないため、研究試薬等の購入に計画とのずれが生じた。疾患モデルマウスでは血管に異常を来す系統の個体を導入し、肝臓への負荷に対する評価を組織学的に解析し、組織に存在するリンパ球の解析を特異的抗体を用いて解析する予定である。モデル疾患マウスの作成の条件検討のため、ストレプトゾトシンの投与量の調節と、経過時間を調整を行うため、マウスの購入代金とその解析試薬代に使用する予定である
メゾスコピック超伝導体の渦糸状態:強磁性体や半導体との複合構造を用いた研究

本研究は、大きさ数μm程度の、いわゆるメゾスコピック超伝導体における渦糸状態について調べるものである。特に本年度は微小な正方形試料において発生が予想されている反渦糸の観測に焦点を絞って実験をおこなった。反渦糸の観測のためには局所的な磁場分布の測定が不可欠である。そのための手法として、本研究ではHall magnetometryを採用した。これは、半導体2次元電子系基板より作製したHall cross上に微小超伝導体試料を作製し、試料直下での磁場の変化をHall crossのHall抵抗の変化として観測するというものである。特に本研究では、磁場測定の空間分解能を高めるため、Hall crossの端子を細分化した多端子Hall crossを用いた。また、個々の渦糸をより判別しやすくするため、正方形の四隅に微細孔をあけた試料を用いた。正方形試料直下での磁場分布の変化から試料内部での渦糸分布について調べた。その結果、試料に渦糸が出入りする様子を、その位置まで含めて観測することができた。その結果から試料内部における渦糸分布の同定に成功した。しかし、当初の目的であった反渦糸の観測には成功しなかった。これはおそらく反渦糸が生成していなかったためと考えられる。以上の成果について、海外での学会で2件、国内の学会で1件の発表をおこなった。そして、今年度中にさらにもう1件国内の学会で発表をおこなう。海外での学会での発表のうちの1件については会議録の形で論文として公表されることが決定している。また、昨年度までおこなっていた超伝導ネットワークに関する論文が本年度初めに出版された。現在は新たに論文を執筆中であり、完成し次第投稿予定である。本年度は大学院博士課程の最終年度にあたるため、上記の研究成果も含めて博士論文を作成した。審査の結果、3月23日付で東京大学より博士(理学)の学位が授与されることとなった。
モノクローナル抗体によるマウス巨核球の精製と血小板産生機構の解析

造血機構の研究は極めて早い速度で進行しているにもかかわらず、巨核球/血小板産生系に関する研究は、他の細胞系列に比べ極めて立ち遅れている。血小板産生に直接的、特異的に作用するサイトカイン(トロンポポイエチン)は、臨床上重要であるが未だ同定されていない。巨核球/血小板系の研究が立ち遅れている原因として、1)形態学的には判別が容易であるものの、骨髄に微量しか存在しないために純化が困難なこと、2)成熟に伴う細胞膜表面分子の消長がほとんど解明されていないこと、3)血小板産生をin vitroで再現できる実験系が皆無であること、などか挙げられている。上記の1)および2)の問題点を解決することを目標にして、マウス血小板に対するモノクローナル抗体1C2(アルメニアハムスター由来)の確立に成功した。1C2はマウス血小板および巨核球とのみ反応するとともに、ラットにおいても同様の反応性を示す極めて有用な抗体である。1C2抗体はマウス血小板膜表面の約74Kdの糖蛋白分子(ノイラミニダーゼ処理により約67Kdに減少)と反応するとともに、トロンビンによる血小板活性化にて表面より消失し、上清中に約69Kdの低分子となって放出されることが判明した。このような生化学的特徴は、ヒト血小板GPVに極めて類似している。また巨核球DNA ploidyをパーコール比重遠心と1C2抗体の併用による特異的分離法で検索すると、正常マウスに比しヒトG-CSFトランスジェニックマウス(国立小児医療研究センター病理研究室にて作製)ではmodal DNA量が16Nから8Nに変位していることが判明した。マウス(ラット)血小板、巨核球に特異的に反応する抗体の報告は、世界でも稀であり、1C2抗体はマウス(ラット)巨核球/血小板の研究に極めて有用であると考えられる。
パルス変調誘導熱プラズマを用いたSF_6代替環境調和形消弧媒体の開発

(1)パルス変調誘導熱プラズマの安定維持範囲に与える各種ガス混入の影響パルス変調誘導熱プラズマPMITPの安定維持範囲は,付加するガスの種類に大きく依存する。そこで,各種ガス(N_2,O_2,H_2,CO_2)が混入させてPMITPの安定維持範囲を測定した。その結果,試験ガスの中でCO_2が最も安定維持が困難になることがわかった。安定維持範囲の狭さは,試験ガスの消弧性能と深くかかわっており,このことからCO_2が代替消弧媒体の一候補として考えられる。(2)熱プラズマ過渡応答に与える各種ガス混入の影響各種ガスを混入すると熱プラズマの過渡応答か影響される。これはガスの消弧性能とも関わっていると考えられ重要である。そこで,高速時間分解スペクトル観測装置により,PMITPからのArスペクトル放射強度の時系列測定を行った。その結果,CO_2を混合させた場合に最もその放射強度波形が影響され,プラズマが低温から高温への復帰応答が最も遅くなった。(3)Ar励起温度時間変化に及ぼす各種ガス混入の影響熱プラズマの温度が各種ガスにより影響されるのか確認するために,二線強度比法によりAr励起温度の時間変化を測定した。その結果,CO_2を混合させた場合にAr励起温度は最も低下することが判明した。(4)レーザー誘起プラズマの温度測定レーザにより数千Kの高温プラズマを発生させ,その温度・密度が低下していく過程を測定により明らかにし,高温状態におけるガスの絶縁破壊耐力の測定手法を検討した。以上の結果から,4種の環境適応ガスの中ではCO_2が最も消弧能力が高く,消弧媒体候補ガスの一つとして選定できた。平成13年度は以下のような実験検討を行った。1)パルス変調誘導熱プラズマの生成本年度は,周波数450kHz,出力50kWのパルス変調可能な高周波プラズマ炉を用いて,各種ガス(N2、O2、H2、CO2、Ar, He)プラズマの安定発生実験を行い,プラズマからの放射強度変化のガス種依存性を計測した。2)各種解離性ガスの輸送特性の評価これらガスのアーク遮断性能を基本的に左右しているのは,高温プラズマ時における,導電率,熱伝導率,エンタルピー等のいわゆる輸送特性,熱力学特性である。これを,考えているすべての解離性ガスに対して計算により明らかにした。3)プラズマ高温場の実時間計測まず定常のプラズマを点火維持し,プラズマ温度を診断した。現有設備備品であるマルチチャンネル分光システムによりプラズマからの放射強度の径方向分布を一括測定できる。これによりプラズマ温度の径方向分布を実測し,SF6と各種ガスとの熱プラズマへの影響についての相違を確認した。具体的には,SF6, CO2を混入させると,他のガスを混合させた場合に比較して放射強度および温度が極端に低下することを見出せた。4)レーザー誘起プラズマの生成高圧容器中にSF6を封入し,YAGレーザ照射によりマイクロプラズマを生成、過渡的に進展、減衰する高温部にパルス電圧をかけることにより、ガスの高温(数千度)における絶縁破壊特性を診断した。その結果,プラズマ消滅仮定における過渡的な絶縁破壊電圧の計測ができる目処をつけた。そこで,各種ガス(N_2,O_2,CO_2)が混入させてPMITPの安定維持範囲を測定した。(2)プラズマ過渡応答に与える各種ガス混入の影響

各種ガスを混入するとプラズマの過渡応答が影響される。これはガスの消弧性能とも関わっていると考えられ重用である。そこで,高速時間分解スペクトル観測装置により,PMITP,からのArスペクトル放射強度の時系列測定を行った。その結果,CO_2を混合させた場合に最もその放射強度波形が影響され,プラズマが低温から高温への復帰応答が最も遅くなった。(3)Ar励起温度時間変化に及ぼす各種ガス混入の影響プラズマ温度が各種ガスにより影響されるのか確認するために,二線強度比法によりAr励起温度の時間変化を測定した。その結果,CO_2を混合させた場合にAr励起温度は最も低下することが判明した。(4)レーザ誘起プラズマの温度測定レーザにより数千Kの高温プラズマを発生させ,その温度・密度が低下していく課程を測定により明らかにした。
新規な酸化バナジウムベース高輝度多色発光酸化物蛍光体に関する研究

本研究の目的は、新規な酸化バナジウムベース酸化物蛍光体粉末の蛍光特性の作製条件依存性等を明らかにすることにより作製条件を最適化すると同時に、マグネトロンスパッタ法、レーザーアブレーション法及びアークプラズマ蒸着法等の種々の薄膜作製法を駆使して薄膜化技術を確立し各種発光デバイスへの応用技術を確立することを目的に以下の研究を実施した。1)(Gd_2O_3)-(V_2O_5)、(Y_2O_3)-(V_2O_5)等を母体材料とし、発光中心材料として光の3原色を実現できるTm(青)、Eu(赤)及びEr(緑)、を単体もしくは複数添加したV_2O_5ベース多元系酸化物蛍光体粉末の作製技術及び最適作製条件を確立できた。また、作製したV_2O_5ベース多元系酸化物蛍光体粉末の結晶学的特性、フォトルミネッセンス(PL)特性、及びカソードルミネッセンス(CL)特性の評価等を行い作製条件との関係を明らかにした。2)ターゲットとして上記(1)で作製したV_2O_5ベース多元系酸化物蛍光体粉末を採用し、現有する高周波マグネトロンスパッタ装置を用いて、V_2O_5ベース多元系酸化物蛍光体薄膜の作製技術及び最適作製条件を確立できた。また、作製した蛍光体薄膜を採用するセラミックス絶縁形酸化物薄膜EL素子の作製技術を確立できた。高輝度発光及び高発光効率が実現できる最適素子作製条件を明らかにした。3)新規に開発した蛍光体材料開発手法であるコンビナトリアルスパッタリング法を用いて、蛍光体薄膜母体材料組成、不純物添加量の最適化を実現できた。4)作製したV_2O_5ベース多元系酸化物蛍光体薄膜を薄膜EL素子に封止処理を全く行わずに、室温の大気中および加湿雰囲気中で正弦波交流電圧で素子を駆動した結果、長時間安定に動作することを確認できた。以上のことから、研究計画は十分に達成できたといえる。本研究の目的は、新規な酸化バナジウムベース酸化物蛍光体粉末の蛍光特性の作製条件依存性等を明らかにすることにより作製条件を最適化すると同時に、マグネトロンスパッタ法、レーザーアブレーション法及びアークプラズマ蒸着法等の種々の薄膜作製法を駆使して薄膜化技術を確立し各種発光デバイスへの応用技術を確立するを目的に本年度は以下の研究を実施した。2)ターゲットとして上記(1)で作製したV_2O_5ベース多元系酸化物蛍光体粉末を採用し、現有する高周波マグネトロンスパッタ装置を用いて、V_O_5ベース多元系酸化物蛍光体薄膜の作製技術及び最適作製条件を確立できた。

さらに白色発光(Gd_2O_3)-(V_2O_5): Tm,Er,Eu及びGdVO_4:Tm,Er,Eu蛍光体薄膜等の各種V_2O_5ベースの3元及び多元酸化物蛍光体薄膜についても、作製技術を確立でき、その発光特性を明らかにできた。3)作製したV_2O_5ベース多元系酸化物蛍光体薄膜を薄膜EL素子に封止処理を全く行わずに、室温の大気中および加湿雰囲気中で正弦波交流電圧で素子を駆動した結果、長時間安定に動作することを確認できた。以上のことから、本年度の研究計画は十分に達成できたといえる。本研究の目的は、新規な酸化バナジウムベース酸化物蛍光体粉末の蛍光特性の作製条件依存性等を明らかにすることにより作製条件を最適化すると同時に、マグネトロンスパッタ法、レーザーアブレーション法及びアークプラズマ蒸着法等の種々の薄膜作製法を駆使して薄膜化技術を確立し各種発光デバイスへの応用技術を確立するを目的に本年度は以下の研究を実施した。1)極限の高品質蛍光体薄膜の作製を目的として、ターゲットとしてV_2O_5ベース多元系酸化物蛍光体粉末を採用し、エキシマレーザーアブレーション装置を用いて、膜の組成及び結晶性をコントロールしながら、極限の高品質V_2O_5ベース多元系酸化物蛍光体薄膜の作製技術及び最適作製条件を確立できた。また、該蛍光体を薄膜EL素子の発光層として応用するためにBaTiO_3セラミック上にエキシマレーザーアブレーション法によるV_2O_5ベース多元系酸化物蛍光体薄膜を成長させるための成膜技術を確立できた。2)各種発光中心で得られる発光色において、高輝度発光及び高発光効率が実現できる最適薄膜作製技術を確立した。3)新規に開発した蛍光体材料開発手法であるコンビナトリアルスパッタリング法を用いて、蛍光体薄膜母体材料組成、不純物添加量の最適化を実現できた。4)前年度から継続して、室温の大気中で正弦波交流電圧で駆動して、発光輝度及び発光効率の経時変化を測定し、大気中で特別なプロテクトなしに安定に動作することを確認した。
原爆被爆者コーホートにおける免疫学的指標と遺伝子多型ならびに疾患発症との関連性

本研究は、様々な疾患に対する個人のリスクと関係する可能性のある免疫学的指標と遺伝子多型を同定する目的で、放射線影響研究所の約3,500名の原爆被爆者コーホートにおける免疫関連遺伝子の多型を解析し、末梢血中のT細胞サブセットの割合やサイトカインレベルを中心とした細胞性免疫指標ならびに炎症性疾患との関連性を明らかにする。本研究期間に以下の成果が得られた。1.広島および長崎の被爆者いずれにおいても、末梢血CD4 T細胞、とくにナイーブCD4T細胞の割合が被ばく放射線量に依存して有意に低下していた。また、TREC数の測定結果により、このナイーブCD4T細胞に対する影響は原爆放射線被ばくによる胸腺でのCD4T細胞産生の長期低下によるものである可能性が示唆された。2.CD43の発現レベルで識別可能な3つの機能的に異なるメモリーCD4T細胞サブセットの測定により、機能的に劣弱および不応答なサブセットの割合に被ばく線量依存性の増加が示唆された。3.炎症性サイトカインTNF-α、IFN-γ、IL-6の生体内産生亢進を示す有意な放射線影響が見られた。4.HCV感染者は非感染者に比して、Th1/Th2バランスはTh1優位になっており、血小板数低下などの肝病態の進展とともにTh1優位の免疫応答がさらに増強していた。また、それに伴い炎症性サイトカインの産生が亢進され、肝機能障害を誘導していることが示唆された。5.炎症性サイトカインTNF-α、IFN-γ、IL-6の血漿中レベルとこれらの当該遺伝子多型との関連分析を行った結果、これらの表現型の被ばく線量依存性変化に多型との相互作用は認められなかった。6.CD45エクソン6 SNP(A138G)はCD4T細胞のCD45アイソタイプ発現に有意な影響をおよぼさなかったが、Th1/Th2の割合との関連が示唆された。本研究の対象者は疾患発症の追跡調査が将来も継続される。本研究により、放射線被ばくが免疫学的加齢を促進したという仮説を支持するいくつかの証拠が得られたのみならず、放射線被ばく、細胞性免疫指標、遺伝子多型、疾患リスクの関係についてのコーホート研究をさらに進めて行くための基盤が確立された。生体の免疫防御は多くの遺伝子が関与し、個体の遺伝的背景の影響を強く受けている。しかしながら、その個体差はどのような遺伝子の多型に基づいているのか、さらにはそれらが個体の様々な疾患に対する感受性と関係しているかは充分に分かっていない。本研究は、約4,000名の原爆被爆者集団における免疫関連遺伝子の多型を網羅的に解析し、末梢血中のT細胞サブセットの割合やサイトカインレベルを中心とした細胞性免疫指標との関連性を明らかにする。本年度は以下の成果が得られた。1、癌既往歴のない広島、長崎の被爆者3,478名について、T細胞サブセットに及ぼす原爆放射線の影響を解析した。CD4T細胞の割合は1Gyあたり広島で1.6%、長崎で2.8%有意に低下していた。

また、CD45RA+ナイーブCD4T細胞の割合も同様に1Gyあたり広島で5.6%、長崎で7.5%低下していた。これにより、CD4T細胞サブセットに対する原爆放射線の有意な影響が再確認された。2、広島の被爆者442名について、炎症性サイトカインTNF-α、IFN-γ、IL-10(1Gy当り各々約7%,12%,6%上昇)の有意な放射線影響が見られた。3、ほぼ全ての対象者からの遺伝子研究の同意書取得を完了した。現在、DNA抽出を開始し、TNFA, IFNG, TGFB, IL-10, CD14, CD45などの遺伝子のSNP解析を行っている。本研究の対象者は疾患発症の追跡調査が過去40年以上に渡って行われ、将来も継続される。したがって、細胞性免疫指標と疾患リスク、あるいは免疫関連遺伝子の多型と疾患リスクの関係について断面研究ならびに前向き研究が可能である。本研究は、様々な疾患に対する個体の感受性を規定する可能性のある免疫関連遺伝子の多型を同定する目的で、放射線影響研究所の原爆被爆者コーホートにおける免疫関連遺伝子の多型を網羅的に解析し、末梢血中のT細胞サブセットの割合やサイトカインレベルを中心とした細胞性免疫指標との関連性を明らかにする。本年度は以下の成果が得られた。1、末梢血T細胞集団におけるTREC数を測定するリアルタイムPCR法の確立し、これまでに測定を完了した原爆被爆者445名について、性、年齢、および被ばく線量を変量とした多重回帰解析を行った。CD4 T細胞集団におけるTREC数は女性で有意に多く、男女とも加齢につれ有意に減少し、被爆時の年齢が20歳未満の対象者では、被ばく線量の増加とともに低下する傾向(p=0.09)が示唆された。この結果は、原爆放射線被ばくによる胸腺でのCD4 T細胞産生の長期低下の可能性を支持する。さらに測定数を拡大して胸腺T細胞産性能と被ばく線量関係、ならびにその関係における免疫関連遺伝子の多型の関与を検討する予定である。2、これまで原爆被爆者における炎症バイオマーカーの上昇を数百名規模の調査で観察してきたが、今年度、広島の被爆者約2,300名について、炎症性サイトカインTNF-α、IFN-γ、IL-6の血漿中レベルならびに遺伝子SNP解析を完了した。現在、表現型と遺伝型の関連分析を行っている。3、ナイーブCD4T細胞比率の測定とCD45遺伝子のSNP解析を完了した被爆者で、癌および炎症性疾患の既往のない517名について、表現型と遺伝型の関連分析を行った。CD45遺伝子領域のハプロブロックCD45_hb1の多型はナイーブCD4 T細胞の割合と有意に関係していたが、ナイーブCD4 T細胞の線量依存性低下に多型との相互作用は認められなかった。本研究は、様々な疾患に対する個体の感受性を規定する可能性のある免疫関連遺伝子の多型を同定する目的で、放射線影響研究所の原爆被爆者コーホートにおける免疫関連遺伝子の多型を解析し、末梢血中のT細胞サブセットの割合やサイトカインレベルを中心とした細胞性免疫指標ならびに炎症性疾患との関連性を明らかにする。1、原爆被爆者のT細胞メモリーがいかに維持されているか評価する目的で、CD43の発現レベルで識別可能な3つの機能的に異なるメモリーCD4 T細胞サブセットの測定をフローサイトメトリーを用いて行った。これらのサブセットは、機能的に成熟したメモリー細胞、抗原刺激に対する応答が弱い細胞、および抗原不応答でアポトーシス感受性の細胞から構成されるが、末梢血CD4 T細胞における割合は、いずれにおいても加齢に伴う有意な増加が認められ。
乱流プラズマの構造形成と選択則の総合的研究

高温磁化不均一プラズマの乱流と構造形成の機構を、理論・シミュレーション・実験を統合して研究した。乱流と構造形成の非線形統計理論、大域的非線形シミュレーション、帯状流やストリーマー・帯状磁場などメゾスケール非線形構造の観測、揺動間の非線形相互作用の定量的に観測などにも成功し、プラズマ乱流物理学の新展開をもたらした。核融合研究や自然界のプラズマも含み、乱流プラズマの総合的理解に大きく寄与した。本計画の初年度である平成16年度には、まず大きな3つの柱からなる5年間の研究計画を具体的に策定した。3つの柱としては:(i)遠非平衡プラズマの非線形・統計理論の体系化、(ii)非線形シミュレーションによる素過程検証と輸送シミュレーションによる構造形成研究や普遍化(iii)直線プラズマ実験及びCHSトーラス実験による乱流素過程、構造形成や確率遷移の研究である。基本方針の分析と決定後、つぎに述べたような具体的な成果を得た。(i)理論:構造形成における非線形機構は、揺動の非線形発展、帯状流の励起と非線形飽和、長相関モードの励起、等の機構を解析し、輸送や非線形状態の一般式。統計遷移理論では乱流ノイズを繰り込んだ非線形ポテンシアルを提示し確率統計的性質を議論しているがその一般化を進める。メゾスケールの帯状流と微視的乱流の共存系の研究を総覧しP.H.Diamond, S.-I. Itoh, K.Itoh, T.S.Hahm : Review of zonal flows(Plasma phys.Contr.Fusion)が出版のはこびとなった。(ii)シミュレーション:乱流や帯状流非線形飽和、熱輸送や運動量輸送を定量的に示すコードを用いたシミュレーションを行い、熱輸送による運動量輸送の理論モデルの法則検証を行った。メゾスケール流と微視的揺動のエネルギー配分比の帰納式を提案。輸送シミュレーションはコードの整備を進め、最新の理論成果を取り入れた。(iii)実験:乱流素過程の実験は九州大学の直線プラズマの乱流場の観測機器・データ収集系を整備した。次に揺動解析に進む。トーラス実験は微視的揺動とメゾスケール電磁場構造について世界で初めての同定に成功した。本課題に関わる世界最先端の関連研究者を招聘し、国際作業会をおこない、これらの成果について詳細な分析をおこなった。同時に来年度の研究計画策定も準備した。(i)理論乱流揺動と流れのエネルギー分配比の理論表式が導出され非線形シミュレーションの検証を得た。トカマクプラズマのH-モード遷移と呼ばれる構造相転移において、二次元構造の界面が出来ることを理論的に示し急速に密度勾配が形成されることを示した。従来謎とされていたH-モード遷移における急速な勾配形成に理解を与えた。(ii)非線形シミュレーショントーラスプラズマについて、乱流揺動が時空発展をするダイナミックスが数値実験で明確に観測され、理論式との比較を可能にした。帯状流と微視的乱流の結合問題では、乱流が帯状流を生み出す力がシミュレーションで観測され乱流輸送の理論式を検定した。微視的な乱流揺動が急速に成長することによって巨視的なMHD(磁気流体力学)不安定性を早く成長させることを発見し、多重スケールの非線形機構が共存するプラズマの構造形成過程を見出した。(iii)輸送シミュレーション理論の成果を輸送コードに結合し、トカマク実験の予言力あるコードを発展させた。輸送コードTASK2005は国際的にも高い評価を受け国際熱核融合実験炉の計画を先導しており、その公開・出版の作業を進めた。直線プラズマ実験の設計解析のための「数値直線プラズマ(numerical linear device : NLD)」を開発した。直線プラズマを対象にシミュレーションをおこない、乱流状態を実現する実験条件を探索し、乱流の時空構造に基づいて実験観測の高精度化を可能にした。(iv)実験研究直線プラズマ装置では、持続時間400ms(2秒周期)のブルーモードと呼ばれる比較的高密度のプラズマ生成が達成された。浮遊電位やイオン飽和電流データを含め192チャンネル同時に1μsきざみで収集するデータロガーとサーバーのシステムが完成させた。CHS装置では、重イオンビームプローブによる100-300kHz程度の高周波乱流の位相を含めた精度の高い内部構造の観測が達成された。高周波アルフベンモードの時間発展の様子を極めて明瞭に観測する事に成功した。(i)理論研究帯状流など多重スケールのダイナミックスを繰り込んだ形で、プラズマ乱流の自律状態の理論と状態間遷移理論を進めた。トカマクプラズマのH-モード遷移と呼ばれる構造相転移において、二次元構造の界面が出来ることを理論的に示した。プラズマ乱流統計理論として"dressed test mode"法と呼ぶ伊藤の方法を展開してきたが、その理論基盤を非平衡統計力学における森の射影演算子法によって吟味する研究が進められた。(ii)非線形シミュレーション・輸送シミュレーション多重スケールの物理を研究するための新しいコード開発が進められた。