hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
哺乳類海馬機能の左右差をｉｎ　ｖｉｖｏ生理学で検証する。

当研究では引き続きマウス・ラット海馬の左右の機能差を用い、in vivo電気生理および、電子顕微鏡を含む形態学的手法を併用して、哺乳類脳機能の左右差を電気生理、形態的に解析することを目標としている。特に興味深いのは、海馬依存的な課題に伴う左右海馬の活動変化である。そこで、ホームケージでの1匹飼いラット(ISO)と多頭飼いで頻繁に変わる環境下で飼育したラット(ENR)の2種類を用意した後、記録を行った。すると、A)ENRではISOに比較して両側のガンマ帯域のコヒーレンスが極めて有意に上昇した。つまり、ENRでは左右海馬のCA3からCA1へのシナプス入力が協調して生じる。B)右側のガンマ波のパワースペクトル(振幅の2乗)が左側より高かった。そして、ENR群ではCA3から入力を受ける放射状層でさらに左右差が増強した。一方、より錐体細胞から遠く、大脳皮質から直接投射を受ける分子層では、左右差が減弱した。(Shinohara et al.,投稿準備中)おおむね3年間の研究計画書に掲げた目標どおりに研究は遂行され、学術誌(Nature communications)に結果を発表できることになった。当研究はウレタン麻酔下の動物で行っているため、脳波(周波数)が起きて行動している動物より遅いという欠点はあるが、動物の運動にともなう電極の揺れなどがないため、記録している場所を左右の電極で厳密に合わせることが可能である。このことが幸いしたのか、動物の学習依存的な左右脳の非対称性を証明することが出来た。学習依存的にラットの脳波が左右差が生じるという論文はないため、新規性の高い報告になると考えている。「実績」で述べたように、ラットを「隔離飼育群」と「豊かな環境飼育群」に分けて飼育すると、「豊かな環境飼育群」ではγ波が増強し、特に右側でその増強が大きいことが分かった。γ波はvivoの状態でのシナプス入力を反映すると考えられているので、脳の生理的な非対称性が動物の行動(経験)依存的に生じている。なお、このγ波は海馬に特徴的な脳波であるシータ波に伴って生じ、海馬が盛んに活動しているときに現れる。つまり、海馬が非シータ状態である(熟睡時などの棘波)時でも脳波の左右差が生じているかどうかはまだ解析していない。1.そこで、棘波の状態の脳波についても解析を行うとともに、2.ラットの行動状態と脳波変化をもっと直接的に関連づけて解析できるように、慢性電極をラットに埋め込み、動物の行動をモニタしながら左右脳波の同時測定を行う。電気生理学で得た結果をシナプスレベルで翻訳するために、CA1シナプス形態の差を調べる。電子顕微鏡を用いた予備実験の結果では、放射状層の錐体細胞シナプスの大きさはISOとENRで差がないが(A)、シナプス密度はENRで右が左より多かった(B)。そしてENR左ではISOに比べてシナプス密度が減少していた。この結果をさらに発展させ、海馬のどの部位で環境依存的に差が拡大するのかを網羅的に調べたい。また、学習で放射状層のシナプス数の左右差が生じたことがどのような分子メカニズムに因るのかを明らかにしたい。なお、この左右差の系をさらに検証するためにはfreely movingの状態の動物を使ったシリコンプローブ留置実験が必要だが、形態データによる左右差の検証・確認実験を優先したため、当初より電気生理での実験計画が遅れてしまった。ために、H23年度に研究費に未使用分が生じたが、この研究を平成24年度に行いたい。多数のラットから電気記録を行っているので、消耗品としてラットとシリコンプローブ(電極)を使用する。
積層型液晶パネルを用いた多視点裸眼立体視ディスプレイ

積層型ディスプレイとは、複数の液晶パネルを光源の上に積層して構築されるディスプレイで、3Dシーンに由来する任意の光線空間を表示することができる。本研究では、この新しいタイプの裸眼立体視ディスプレイについて研究した。具体的には、与えられた光線空間を複数層の画像に変換してディスプレイ上で表示可能にする方法を開発した。また、層数やパネル間隔など構成上のパラメータと,表示される立体像の画質との関係を調査した。さらに、プロトタイプシステムを構築して、ディスプレイ上で光線空間が近似的に再現されていることを確認した。本研究では、「複数の液晶パネルを積層し、パネルに厚みを与えておけば、視線方向に依存して表示素子の重なり合い具合が変化する」という現象に着目し、これに基づいた新たな裸眼立体視の方式を考案する。具体的には、積層型液晶パネルを用いる方式の基本的な性質を解明し、理論的な基盤を与えると共に、プロトタイプシステムを構築して実用化に向けての可能性を検証することを目的としている。平成22年度は、本方式の基本アルゴリズムを確立し、その理論的な解析を行なった。基本アルゴリズムの中には、光線空間のサンプリングや重みづけ、さらには積層されたパネルへの光線の"投影"などの具体的な手順が含まれている。光線空間の情報量が、パネルに含まれるピクセルの総数を上回っているため、"投影"の過程では、適当な目的関数を定めて最適化を行う必要がある。ここでは、目的関数として、投影される光線の輝度と、パネルから再生される光線の輝度との間の差を二乗和し、重み付けを行ったものを用いることにした。また、重みづけには、表示面の法線方向と光線との間の角度に依存する関数を用いた。上記の基本アルゴリズムに基づいて、積層型液晶パネルの理論的な解析も行った。具体的にはパネルの配置や積層枚数と、表示画像の解像度や視域との間の関係を、数値シミュレーションを繰り返しながら調べた。この結果、解像度を高く保ちながら広い視域を確保していくためには、パネルの配置が最も重要なファクターになることが分かった。また、表示面の前面に凸レンズを配置することによって、画質の向上を図れることも判明した。一方、現存する液晶パネルの開口率を考慮すると、積層可能なパネルの枚数に上限があることも分かった。これらの知見を踏まえ、平成23年度は、提案方式に基づいたプロトタイプシステムの構築に着手していきたい。平成22年度には、本方式の基本アルゴリズムを確立し、その理論的な解析を行なった。平成23年度は、プロトタイプシステムの構築に着手した。最終的には4層のパネルから成るシステムを構築することを予定しているが、平成23年度は2層パネルまでの積層にとどめ、構築方法についてのノウハウを習得することに注力した。具体的には、構築に使用する液晶パネルの光学的な性質を、1層の場合と2層の場合に分けて計測し、そのモデル化を行なった。このモデルによって、積層された液晶パネル群を斜め方向に横切る光の透過率を、簡易に近似計算できるようになり、平成22年度に開発した基本アルゴリズムに組み込むことが可能となった。また、市販の液晶パネルを分解したり、一定間隔をあけて積層したりする上での種々のノウハウを得ることもできた。以上を踏まえて、プロトタイプシステムの中間バージョンを構築した。プロトタイプシステム(中間バージョン)からは、立体視が可能であることが確認できた。視域は限定的ではあったが、見る角度に依存して表示される画像が変化する模様も確認できた。画質については、工作上の精度が十分ではなかったせいか、予想されていたレベルよりも低かった。これを向上させることが今後の課題として残されている。これらの成果を踏まえ、平成24年度はプロトタイプシステムの最終バージョンを構築し、性能評価や、他の裸眼立体視方式との比較・検討などを行なっていきたい。本研究では、「複数の液晶パネルを積層し、パネルに厚みを与えておけば、視線方向に依存して表示素子の重なり合い具合が変化する」という現象に着目し、これに基づいた新たな裸眼立体視の方式を考案することを目的としていた。このうち、平成22年度には、積層型液晶パネルの基本的な性質を解明し、これを活用して裸眼立体視を行なうための制御アルゴリズムを確立した。また、平成23年度には、プロトタイプシステムの構築に着手し、2層のパネルから成る裸眼立体視ディスプレイを構築した。平成24年度は、プロトタイプシステムを4層にまで拡張した上で、その性能評価を行なった。具体的には、様々な視点位置における表示画像をビデオカメラを用いて撮影し、本来意図していた表示画像との差分を計測した。

表示面の法線方向から15度以内の角度から観察した場合には、シミュレーションで想定されていた結果よりは画質が落ちるものの、概ね良好な表示画像が得られていることを確認できた。ただし、一部の表示例においては、複数ある物体の遮蔽関係が正しく表示されていないというケースも見受けられた。また、15度以上の角度から観察した場合には、表示画像中に歪みが目立つようになることも確認した。これらの欠点を克服するために、積層するパネルを可動式のものとし、周期的にパネルの位置を変えながら立体画像の表示を行なう方式を新たに考案し、その理論的な解析と実装も試みた。改良された方式では、パネルの層数を4層以上に増やした場合とほぼ同等の結果を得ることができ、表示画像の画質もかなり改善された。一方、遮蔽関係が正しく表示されないという問題については、未解決のまま残った。これを解決するには、指向性のあるバックライトを利用する方法や、積層するパネルにマイクロレンズアレイを貼り付ける方法などが考えられるが、それらの実施ならびに評価は今後の課題として残されている。平成23年度の研究実施計画では、積層型裸眼立体視ディスプレイのプロトタイプシステムの中間バージョンを構築すること、および、構築方法についてのノウハウを得ることを目的としていた。いずれも、当初の予定通り達成することができたと考えている。24年度が最終年度であるため、記入しない。これまでに得られた知見を踏まえて、積層型裸眼立体視ディスプレイのプロトタイプシステムの最終バージョンを構築し、その性能評価を行なう。具体的には、様々な視点位置における表示画像の品質を、ビデオカメラ等を用いて測定し、シミュレーションによって得られる結果との間の整合性を確認する。また、実際に目視してみて、両眼視差、運動視差等の効果を確認する。さらに、既に実用化されている裸眼立体視の諸方式の中から、視差バリヤー法とインテグラル・イメージング法を取り上げ、本研究の対象である積層型方式との間で、比較・検討を行う。
原子・分子移行トンネル反応の素過程

従来の研究では、トンネル反応の機構について殆ど検討されていなかった。本研究では、極低温固体水素中のトンネル反応を研究し、その制御因子を解明することに成功した。次に、固体炭化水素中において、トンネル反応を利用して高選択的反応を実現した。さらに、γ線照射細胞中で、ビタミンCと長寿命ラジカルのトンネル反応がガン抑制作用に関連していることを明らかにした。部分重水素化シクロヘキサンカチオンラジカルのESRスペクトルが相異なるゼロ点振動エネルギーをもつC2h構造間でトンネル変位により動的平均化を受けることを見出した。さらに、低温アルゴン中に生成,単離された選択的重水素置換メチルラジカルの核スピン-回転状態結合に関する量子効果を解明できた。超球楕円座標という新しい座標系を導入し、水素原子移行反応の動力学を解明した。ポテンシャルエネルギー超曲面からリッジを抽出し、反応過程をリッジ近傍における振動非断熱遷移として概念化することに成功した。外場特にレーザー場を旨く操作することによって分子過程を制御する新しい理論を提唱し応用研究を進めている。断熱追随法やπ-パルス法を包含する一般的手法でその有効性を示した。最も重い水素の同位体であるトリチウム(T)のトンネル反応を、原子炉からの中性子捕獲反応、^3He(n,p)T、を利用して検討し、水素同位体分子との引抜反応がトンネル過程により進むことを実証した。また反応が液体ヘリウムという代表的な量子媒体中で起こることを利用し、^3He(n,P)Tにより生成するT,p(H)間の再結合反応へのバブル原子の関与を示唆した。これらの研究用、原子炉用低温化学実験装置を製作した。固体水素中のHD+D→H+D_2のトンネル反応が、5-7付近において温度上昇と共に反応速度が著しく増大する現象を見出した。この結果は従来のトンネル反応の理論では説明出来ない。温度効果の見掛けの活性化エネルギーは95Kであり、固体水素中の空孔生成のエネルギーに一致する。即ち、固体中のトンネル反応は反応物の運動に関連しており、Vacancy-assisted tunneling reactionというトンネル反応の新しい機構を提案した。極低温におけるアセチレンアニオンラジカルの光異性化反応の量子力学的トンネル効果およびジメチルエーテルカチオンラジカルのメチル基トンネル回転運動の重水素効果等に関する研究を行った。さらに、4.2Kのコールドチップに試料を吹き付けながら混合保持し、試料温度の制御が可能な極低温ESR用希ガスマトリックス装置の設計と組立を行った。中村等が開発した非断熱遷移理論によって多準位問題が精度よく解析されうることを示した。特に非断熱トンネル型では共鳴構造が見事に再現されうる。また、水素原子移行反応O(^3P)+HCl→OH+Clについて開店励起が反応を促進することを量子動力学計算で示した。新しい超球楕円座標が水素移行反応に有効でポテンシャルリッジにおけるトンネル現象として反応機構を解明出来る見通しが立った。さらに、非断熱トンネルに基づく一次元分子スイッチの解析を進めた。超・常流動^3He-^4He混合溶液中で^3He(n,p)T反応により生成するトリチウム(三重水素)のトンネル引き抜き反応を調べるために、中性子照射用クライオスタットの制作および極低温実験を行った。その結果、1.3Kにおける引き抜き反応に対しk(T+H_2)/k(T+D_2)=150という大きな同位体効果を得た。これはトリチウムのトンネル反応を明確に示した初めての結果である。固体パラ水素中のH_2^-アニオンの減衰挙動について研究した。減衰機構は不純物のHD分子がH_2^-アニオンまで拡散し、H_2^-アニオンは電子バブルとなり減衰する。減衰速度の温度依存性を調べると、5K以上では古典的な拡散機構によるが、5K以下では温度の低下とともに速度は速くなり、HD分子がコ-ヒーレントな拡散をしていることを見出した。

これは、化学において普遍的である水素分子が波動性によって量子拡散するという興味ある結果である。シクロヘキサンおよびそのケイ素誘導体カチオンラジカルを具体例として、構造歪みを有する分子内で原子移動のダイナミックスをESR分光法により研究した。40K以下の低温域で原子移動速度が温度依存性を示さなくなることを見出し、対称二重井戸型ポテンシャル曲面での炭素(又はケイ素)原子トンネル変位のモデルで考察を試みた。水素原子移行反応の量子動力学計算を有効に実行するプログラムを開発するとともに、ポテンシャルリッジの概念を3次元反応で導入することを初めて成功し、反応機構を明確にする事を示した。また、全反応確率に対する新しい理論を構築した。さらに外場をポテンシャル交差点の所で変動させることにより非断熱遷移を制御しうる事を示した。中性子照射用クライオスタットを用いて、^3He-^4He溶液中で^3He(n,p)T反応により生成するトリチウム(T)のトンネル引き抜き反応を1.3Kで観測した。H_2およびD_2との反応の同位体効果の値を定量的に求め、超流動溶液中で158という値を確定した。この結果からトンネル引き抜き反応がTとH_2、D_2との間で形成されるvan der Waals錯体を経由して進行する機構を提案した。固体パラ水素中のH_2アニオンのトンネル反応が、反応物だけでなく周囲の構造変化も伴う多自由度トンネル現象であることを実験結果から示した。これはトンネル反応の新しいモデルである。また、電子・核二重共鳴法により固体水素中のH原子の周囲の微視的構造を初めて明確に出来た。極低温アルゴンマトリックス中に生成・捕捉された部分重水素置換メチルラジカルの量子回転拡散を研究した。高分解能ESRスペクトルの観測に成功し、メチルラジカルの核スピン一回転状態結合の選択性、重水素および温度効果を検討した。水素原子移行化学反応の量子動力学を解明するために、新しい超球楕円座標系を導入し、計算効率の向上と反応機構の解明で大きな成果を上げることが出来た。また、我々の開発した非断熱遷移理論を用いて様々な分子過程を外場によって制御する新手法を提唱した。1.3K超・常流動^3He-^4He混合溶媒中、^3He(n,p)Tで生成するp(H)とTの再結合反応の大きな同位体効果(100-200)は、液体ヘリウム中に特異的に形成される原子バブル同士のトンネル反応によることを明らかにした。再結合反応におけるトンネル効果の初めての観測である。有機ガラス中で放射線化学的に銀原子を生成させると、Ag^0+Ag^+→Ag_2^+で二量体力チオンが生成する。4K照射では77K昇温直後にこの反応が起こる。これはAg^0捕捉サイトの緩和に伴うトンネル反応の寄与によって説明される。30K以下の固体アルゴンマトリックス中で、水素原子・水素分子トンネル反応の反応前駆体であるファンデルワールス錯体(H・・・H_2)をESR法で観測し、その安定化エネルギー(3.5kJmol^<-1>)を評価した。
居住環境が人の心身の健康に及ぼす影響－縁側プロジェクトVer.2－

古来より「対外的な交流の場」や「内と外の緩衝空間」としてその効果が謳われてきた縁側の果たす役割を客観的データとして示す目的で,縁側を個人住宅に試行的に設置して心身機能の変化を測定した.測定したパラメータは,自律神経機能を把握するために心拍変動(Heart Rate Variability=HRV)を,主観的な気分評価のためにPOMS2(Profile of Mood States 2)を用いた.その結果,1縁側設置後,交感神経機能の活動量が増加し,縁側設置前よりも生活全般が活発化する可能性が明らかとなった,2POMS2の結果より,縁側のコミュニケーション機能を支持する結果が確認された.戸建て住宅において日本古来の縁側という居住環境が居住者の心身に及ぼす影響を,1心拍変動測定による自律神経系の活動性,2POMS(Profile of Mood States)短縮版を用いた気分評価,3生活行為(時間と活動内容,活動場所)の聞き取り調査,により明らかにすることを目的とする.そのために,既存住宅に約1坪程度の縁側を新たに設置することが研究条件となる.研究対象者に対して,縁側設置前の連続した7日間程度に前記13を実施し,同じく縁側設置後1年間にわたり3ヶ月ごとに7日間程度連続して13を行い,縁側設置前後の比較を行う.具体的には,心電図R-R間隔データを最大エントロピー法により周波数解析を行い,心拍変動の交感神経系活動(L/F),副交感神経系活動(H/F)のデータから,自律神経系の精神的な安定または緊張の変化を把握する.心拍変動は朝8時から夕方17時まで9時間の連続データを測定し,生活行為の聞き取り調査の結果から,一日の行為時間と行為場所との同期を行うことで,縁側生活の影響を捉える.26年度は,心拍変動解析のための時系列データ解析プログラムMemCalc/Winを購入した.また,研究対象者3名(65歳以上の縁側設置希望者および研究期間内において心拍変動測定等前記13の調査に同意する者)の募集を行った.募集は,市内の老人クラブ等を通じて研究協力者募集のチラシを用いて行ったが,27年3月時点では応募者の獲得には至っていない.本研究の目的は,一般住宅における縁側が居住者の心身の健康に及ぼす影響を明らかにするものです.パラメータとしては,1精神的ストレス負荷の状態を把握するために,持続メモリー心拍計を用いた自律神経系(交感神経,副交感神経)の活動性測定(朝8時17時までの連続9時間),2日常生活行為把握のための質問紙による生活行為聴取(時間,行為内容,行為実施場所),3主観的な気分状態を把握するための気分プロフィール検査第2版(Profile of Mood States Second Edition = POMS 2),の3種類を用います.具体的には,縁側設置前後におけるパラメータの比較を行うために,研究協力者宅に約1坪の縁側を設置しました.あらかじめ,縁側設置前には前記パラメータの測定を行い,縁側設置後約2 3ヵ月後および6か月後の計2回,同じく3種類の測定を実施しました(研究協力者のうち1名の6ヵ月後測定は,28年4月以降に実施).これまで,当初予定していた縁側設置協力者3名のうち,2名から協力を得ることができました.データの解析は,2名のすべての測定が終了次第実施します.本来,住まいは人にとって最も安らげる場である必要がありますが,近年,その住まいが逆に精神的なストレスをもたらす環境になる場合もある,という指摘もあります.特に高齢者にとっては,生理的な心身機能の低下による敷居や階段等の段差での躓き・転倒不安や家族等とのふれあい不足等のストレスが考えられます.住宅の内と外との緩衝空間(あいまい空間)という特殊性を持つ縁側が居住者のストレス軽減の一助となり,健康的な在宅生活を継続させる鍵となることを検証します.当初予定の縁側設置3件のうち,2件は設置済みです.さらにデータの測定はほぼ終了しており,データ解析を残すのみであるため.高齢社会が進行するに従い,自宅で過ごす時間は今後ますます伸びてくることが予想される.そのためには,過ごしやすく安心できる住宅環境が求められる.近年見かけなくなった「縁側」は我が国特有の建築様式であり,従来より「対外的な交流の場」や「内と外の緩衝空間」または「あいまい空間」として過ごしやすい空間という印象が強調されてきた.しかし,縁側が人に与える具体的な効果について科学的なエビデンスは示されていない.そこで,本研究の目的は縁側の果たす役割を客観的データとして示すことにある.研究方法は,約一坪の広さの縁側を個人住宅に試行的に設置して,居住者(65歳以上の高齢者)に通常の生活を送ってもらった.その上で,縁側設置前後の心身の変化を測定した.対象者は,66歳女性,68歳女性,73歳男性の計3名である.測定したパラメータは,自律神経機能を把握するために心拍変動(Heart Rate Variability=HRV)を朝8時夕方17時までの9時間メモリー心拍計を装着して測定した.また,主観的な気分評価のためにPOMS2短縮版(Profile of Mood States)を使用した.さらに,実際の生活状況の変化を把握するために,上記時間内の生活行為の聞き取りも行った.測定は,縁側設置前の1週間,縁側設置後約3ヵ月後および約6ヵ月後の各1週間の計3週間とした.結果は,次の通りである.

1縁側設置後,交感神経機能の活動量が増加し,縁側設置前よりも生活全般が活発化する可能性が明らかとなった.2同じく,縁側設置後にPOMS2のポジティブ因子(友好,活気)が上昇しており,縁側のコミュニケーション機能を支持する結果が確認された.3縁側設置前後での副交感神経機能(癒し,休息等)と生活行為の活動性との関係は明らかでなかった.古来より「対外的な交流の場」や「内と外の緩衝空間」としてその効果が謳われてきた縁側の果たす役割を客観的データとして示す目的で,縁側を個人住宅に試行的に設置して心身機能の変化を測定した.測定したパラメータは,自律神経機能を把握するために心拍変動(Heart Rate Variability=HRV)を,主観的な気分評価のためにPOMS2(Profile of Mood States 2)を用いた.その結果,1縁側設置後,交感神経機能の活動量が増加し,縁側設置前よりも生活全般が活発化する可能性が明らかとなった,2POMS2の結果より,縁側のコミュニケーション機能を支持する結果が確認された.老人クラブ等を通じて研究対象者(65歳以上の戸建て住宅所有者で縁側の設置を希望し,研究期間内において心拍変動測定等の調査に同意する者)の募集を行ったが,応募者の獲得に至らなかったため.縁側を設置する研究協力者残り1件については,本年6月頃まで引き続き募集する.研究協力者が当該期限までに確保されなければ,研究期間が1年を切っているためすでに終了した2名のデータ解析で研究結果をまとめることとする.地域リハビリテーションにおける居住環境研究対象者の獲得を図るため,老人クラブ等に対する募集の呼びかけをさらに広げる.また,対象者一人に対する研究期間が1年間と長期であることが研究協力応募への妨げとなっているとも考えられるため,研究期間の短縮(6ヶ月間など)を検討することも必要と思われる.縁側の設置予定3件のうち,設置できたものは2件であったため.老人クラブ等を通じて研究対象者の募集を行ったが研究協力の応募(1名)がなく,縁側の設置が施工できず設置費用の支出に至らなかったため.次年度助成額400,000円と併せ,残りの縁側を1件設置して,データ測定を行う.研究対象者(27年度分2名と併せて計3名)の応募を得て,縁側の設置を行う.
農村における生物多様性保全：理想を現実にする制度を探る

本研究の目的は、農村における制度と生物多様性保全の関係を理論的に解明するとともに、実証分析により、生物多様性保全に資する制度の特徴を明らかにすることである。生物多様性保全の重要な担い手である農家や農産物の消費者や農業に対する資金提供者が従う誘因構造の下で、生物多様性保全を効果的に行いうる経済環境を特定した。また、制度効果の実証分析においては、中山間地域直接支払制度を事例にこれまで得られることのなかった政策効果に関する知見を得た。2002年に締約国間で合意した生物多様性条約2010年目標は達成されず、生物多様性の損失が続いている。理論的には、市場経済に任せていると生物多様性が最適な水準に保たれないということがわかり、市場以外の制度として、ボランティアやオークションなどを活用する保全制度が政府やNPOにより国内外で試みられている。しかし、保全の重要な担い手である農家に過度の負担が集中する制度も多く、持続可能性に疑問が残る。本研究の目的は、「制度」と「農村における生物多様性保全」の関係を農家や消費者が従う誘因に配慮しつつ、理論的に解明するとともに最新の計量経済学的手法を用いた実証分析によって有用な制度の特徴を明らかにすることである。今年度は、前年度に引き続き、先行研究の丹念な整理はもとより、ヒアリング、インターネットによる情報収集を行うとともに、TEEBの報告書やOECD Environmental Dataなど広くデータ収集を行い、パネルデータを作成し、実証分析を開始した。実証研究においては、初年度に得られた理論研究の知見を基礎に、現実を大胆に線形近似した実証モデルをつくり、パラメータの予備的な推定を行った。これは、理論研究から有用性が示唆される保全制度の特徴について実証的にその有意性を検証するとともに、ある地域で成功をおさめた制度が他の地域でも普及可能かどうかという問いに答えようとするものである。モデル化にあたっては、文献調査で得られた各制度の特徴とその地域での保全水準を体系的に組み込み、各制度に従って関係者が合理的に行動したときの帰結としての現在の保全状態を解釈し、記述しようとするものである。さらにそのモデルを用いて、制度的特徴を変化させた場合の影響を分析した。本研究の目的は、「制度」と「農村における生物多様性保全」の関係を農家や消費者が従う誘因に注意しつつ、理論的に解明するとともに、最新の計量経済学的手法を用いた実証分析により有用な制度の特徴を明らかにすることである。生物多様性は、その概念の社会的なアピール力にもかかわらず、学術的には捕えがたく、認識論的には常に暫定的なものであることは当該分野の研究者はあまねく理解しているところである。この困難な対象に対して、本年度も、昨年度に引き続き、妥当でありかつ操作可能な概念に注目し、実証分析を行った。すなわち、主要な生物多様性保全制度に関する文献調査およびヒアリング調査により明らかにされた生物多様性保全の重要な担い手である農家や資金提供者が従う誘因と利得構造を調査データによって得られたデータに基づき、モデル化し、生物多様性保全制度の現状を合理的な均衡状態として説明、さらに、モデルに基づく比較分析を通じて、最適水準に近い生物多様性保全を現実に実現し得るための経済環境を特定した。また、制度効果の実証分析においては、数度の制度改変を経ている中山間地域直接支払制度を事例に、理論研究の結果をもとに、マッチング推定量などを使って、その耕作放棄地防止効果などの政策効果を適切に定式化し、これまで得られることのなかった政策効果に関するいくつかの興味深い知見を得た。そして、以上の方法で得られた結果を論文の形で取りまとめた。本研究の目的は、「制度」と「農村における生物多様性保全」の関係を農家や消費者が従う誘因に注意しつつ理論的に解明するとともに最新の計量経済学的手法を用いた実証分析によって有用な制度の特徴を明らかにすることである。今年度は文献調査及び理論研究を行うと同時に、次年度以降に用いるデータの収集と整理を行った。文献調査においては生物多様性保全水準に関する調査と制度に関する調査を網羅的に実施した。生物多様性保全水準に関する調査では、保全にかかる費用および生物多様性損失のコストに関する研究結果を地域別に収集し、各農村で生物多様性の保全が最適な水準で行われているかを検討した。制度に関する調査では、市場以外の制度として、ボランティアやオークションなどを活用する生物多様性保全制度が政府やNPOにより国内外で様々試みられているが、保全水準が明らかになった地域を中心にした、生物多様性の保全制度の詳細を調査した。その際、1、どのような制度があるか、2、その制度はどのような仕組みなのか、3、主な利害関係者は誰か、4、各関係者にはどのような行動が許されているのか、そして、5、各関係者の選択がそれぞれの利得にどう影響するかに着目し、情報をとりまとめた。次年度の実証分析のためのデータ収集においては、先行研究にはとどまらず、TEEBの報告書やOECD Environmental Dataなどから利用可能なデータを検索・収集し、地域別年度別のパネルデータを作成しているところである。

本研究の目的は、農村を巡る主要主体が従う誘因体系を踏まえた上で、農村における「制度」と「生物多様性保全」の関係を理論的に解明するとともに、最新の計量経済学的手法を用いた実証分析により、生物多様性保全に資する制度の特徴を明らかにすることである。生物多様性は、その概念の社会的なアピール力にもかかわらず、学術的にはいまだ捕えがたく、認識論的には常に暫定的なものであることは当該分野の研究者にはあまねく理解されているところである。この把握が容易でない対象に対して、相応の妥当性を持ちながらかつ操作可能な概念に注目し、実証分析を行った。すなわち、主要な生物多様性保全制度に関する文献調査およびヒアリング調査により明らかにされた生物多様性保全の重要な担い手である農家や農産物の消費者や農業に対する資金提供者が従う誘因と利得構造の下で、実態調査で得られたデータに基づき、生物多様性保全の現状を合理的な均衡状態として説明、さらに比較分析を通じて、生物多様性保全を効果的に行いうる経済環境を特定した。また、制度効果の実証分析においては、数度の制度改変を経ている中山間地域直接支払制度を事例に、理論研究の成果をもとに、マッチング推定量などを使って、その耕作放棄地防止などの生態系保全に寄与する効果を適切に定式化し、これまで得られることのなかった政策効果に関するいくつかの興味深い知見を得た。そして、以上の方法で得られた結果を論文の形で取りまとめ、研究会などを通じてその成果を社会に還元した。環境経済学研究目的にてらし、必要となる研究は順調に進んでおり、昨年課題となっていた補足事項への対応も今年度中に十分行うことができたので、そう判断した。研究目的にてらし、必要な調査や分析は完了しており、残されたのは成果の公表・普及や社会還元となっているので、そう判断した。研究目的にてらし、必要となる文献調査やデータの整備は順調に進んでいるが、現地における補足のヒアリング調査を実施できなかったので、そう判断した。当初の研究実施計画に沿って着実に研究を進めていく予定であるが、次年度が最終年度であるため、その成果を論文の形や学術講演会で広く社会に還元していくことに重点を置いていきたい。昨年度十分に行うことのできなかった成果の公表・普及や社会還元を積極的に行っていく。当初の研究実施計画に沿って着実に研究を進めていく予定であるが、本年度文献調査に予想以上の時間がかかり、フィールドの絞り込みが遅れ、ヒアリング調査によるデータの補足に十分時間が割けなかったので、来年度のうちにこの遅れを取り戻すよう進めていきたい。引き続き実証分析を行っていくが、主要な保全制度に関する文献調査およびヒアリング調査により明らかにされた保全の重要な担い手である農家や資金提供者が従う誘因と利得構造を一層明確化し、保全制度の現状を合理的な均衡状態として説明し、さらに、モデルを用いた分析により、最適水準に近い保全を現実に実現し得るための経済環境を特定する。制度効果の実証分析においては、理論研究の結果をもとに、制度が保全水準に与える影響を解明する。そして、以上の方法で得られた結果を取りまとめ、成果の発表を順次行っていく。
皮質局所回路におけるFS細胞と錐体細胞の結合特異性

皮質の多様な投射先に対応した情報処理様式を理解するために、本研究ではFS細胞と投射先が異なる錐体細胞サブタイプ間の制御機構を明らかにすることを目的とした。前頭皮質の5層においてFS細胞と錐体細胞間の結合様式についてスライス標本を用いて解析した。その結果、FS細胞は錐体細胞サブタイプと非依存的に双方向性のシナプス結合を形成していることがわかった。また、オプトジェネティクスを用いてFS細胞と錐体細胞サブネットワーク間の活動制御を検討した結果、オシレーション活動が特定の錐体細胞サブタイプとFS細胞間で発生した。FS細胞は錐体細胞間の活動を制御するインターフェイスとしての役割を担っていると考えられる。脳の高次機能を担う大脳皮質の情報処理様式の特徴として、大脳皮質は皮質下領域や他の皮質領野に多様な出力を行っていることが挙げられる。研究代表者は、これまでに様々な投射領域に対応した錐体細胞サブネットワークを同定した。また、fast-spiking (FS)細胞が異なる錐体細胞サブタイプ間の活動を協働させる役割を担っていること示唆した。大脳皮質の多様な投射先に対応した情報処理様式を理解するために、本研究ではFS細胞と投射先が異なる錐体細胞サブタイプ間のシナプス入力様式を明らかにすることを目的とした。本年度は、5層のFS細胞と対側皮質に投射する錐体細胞(COM)と同側橋核に投射する錐体細胞(CPn)間の結合様式について検討した。COM、CPn細胞は、それぞれ逆行性蛍光トレーサーを投射部位に注入して同定した。ラットの前頭皮質スライス標本を用いて、FS / COM / CPn細胞から同時にホールセル記録を行い、細胞間のシナプス結合を検討した。その結果、単一のFS細胞においてもCOM / CPn細胞の両方から興奮性シナプス入力を良く受けていた。また、FS細胞からの抑制性シナプス入力も両方の錐体細胞サブタイプで良く記録された。これらの結果は、FS細胞と錐体細胞は錐体細胞サブタイプに非依存的に相互に活動を強く制御していることを示唆する。現在、錐体細胞からFS細胞へのシナプス入力部位における錐体細胞サブタイプ依存性を検討するために、記録した細胞ペアをBiocytinを用いて形態を可視化し、FS細胞の樹状突起上のシナプス分布を解析している。錐体細胞サブタイプ間で比較する予定である。また、主要な抑制性介在細胞であるfast-spiking (FS)細胞が異なる錐体細胞サブタイプ間の活動を協働させる役割を担っていることも示唆した。昨年度は、5層のFS細胞と対側皮質に投射する錐体細胞(COM)と同側橋核に投射する錐体細胞(CPn)間の結合確率やシナプス伝達の性質などの結合様式について解析した。本年度は、さらに細胞間の結合様式について解析を進めると共に、細胞モデルを用いて結合回路を作成し、シミュレーション解析を行った。その結果、単一のFS細胞はCOM / CPn細胞の両方から非選択的に入力を受けることがわかった。また、FS細胞から錐体細胞へも錐体細胞サブタイプ依存的に結合することがわかった。錐体/FS細胞間の相互的な結合回路における活動制御を検討するために、錐体細胞サブタイプ(COM / CPn細胞)とFS細胞をモデル化し、スライス実験の結果を踏まえた回路モデルを作成した。回路モデルにおいて、CPn/FS細胞間では周期的な膜電位の振動活動が発生したが、COM細胞ではFS細胞からの抑制を受けることがわかった。これらのことは、錐体/FS細胞間の結合回路は錐体細胞サブタイプに依存せず形成されているが、機能的な役割が錐体細胞サブタイプで異なると考えられる。脳の高次機能を担う大脳皮質は皮質下領域や他の皮質領野に多様な出力を行っている。一方、皮質の主要な抑制性介在細胞であるfast-spiking(FS)細胞と錐体細胞はシナプス結合を相互に形成し、活動を強く制御していることが知られている。昨年度までは、前頭皮質の5層においてFS細胞と錐体細胞間の結合様式について脳スライス標本を用いて検討した。5層錐体細胞は、対側皮質に投射する細胞(COM)と同側橋核に投射する(脊髄路)細胞(CPn)を同定し、錐体細胞サブタイプ間で比較した。その結果、FS細胞はCOM細胞とCPn細胞間で同様に双方向性のシナプス結合を非選択的に形成していることがわかった。そこで本年度は、2/3層錐体細胞群や5層錐体細胞サブタイプ選択的に子宮内電気穿孔法を用いてチャネルロドプシンを発現させ、FS細胞と錐体細胞サブネットワーク間の活動制御様式を検討した。光刺激を用いて2/3層錐体細胞の活動を活性化した場合、CPn/FS細胞間でオシレーション活動が発生した。

また、5層錐体細胞の活動を光刺激で直接誘発した場合、CPn系の細胞を光刺激した時にオシレーション活動がCPn/FS細胞間で発生し、細胞サブタイプ依存性がみられた。これらの結果は、昨年度に行った細胞モデルを用いて作成した5層の回路モデルにおいても再現することができた。これらのことは、錐体/FS細胞間の結合回路は錐体細胞サブタイプに依存せず形成されており、FS細胞は錐体細胞サブネットワーク間の活動を相互に制御するインターフェイスとしての役割を担っていると考えられる。皮質の多様な投射先に対応した情報処理様式を理解するために、本研究ではFS細胞と投射先が異なる錐体細胞サブタイプ間の制御機構を明らかにすることを目的とした。前頭皮質の5層においてFS細胞と錐体細胞間の結合様式についてスライス標本を用いて解析した。その結果、FS細胞は錐体細胞サブタイプと非依存的に双方向性のシナプス結合を形成していることがわかった。また、オプトジェネティクスを用いてFS細胞と錐体細胞サブネットワーク間の活動制御を検討した結果、オシレーション活動が特定の錐体細胞サブタイプとFS細胞間で発生した。FS細胞は錐体細胞間の活動を制御するインターフェイスとしての役割を担っていると考えられる。平成26年度は、5層の錐体細胞とFS細胞間のシナプス結合について脳スライス標本を用いて解析を行うと共に、細胞をモデル化し回路モデルにおいて細胞間の活動制御について検討した。当初の計画に従っておおむね研究は進んでいる。従って、今後の研究のさらなる発展が期待できる。神経科学平成27年度は、Biocytinを用いて記録した細胞を可視化し、錐体/FS細胞間のシナプス結合の樹状突起上の分布を定量化する。また、得られた結果をさらにモデルに反映させ、細胞間の活動制御についての解析も進める。平成25年度は、5層の錐体細胞とFS細胞から同時に記録を行い、細胞間のシナプス結合を検討する計画を立てた。異なる脳領域に投射する錐体細胞とFS細胞間のシナプス伝達について解析した。従って、今後の研究のさらなる発展が期待できることから以上のように評価した。本研究では、スライス標本を用いた細胞間の結合回路解析を行うと共に形態解析やモデル解析を行う。平成26年度は、実験動物を用いた実験と並行して、回路モデルにおいて細胞間の活動制御について検討を開始した。そのため、実験での使用額が見込みより少なくなった。平成27年度においてもスライス標本を用いた実験とモデル解析を並行して研究を進めるため、次年度に繰り越した。平成26年度は、錐体細胞サブタイプからFS細胞の樹状突起に入力するシナプス分布を解析する。錐体細胞/FS細胞から同時記録をした細胞について、Biocytinを用いて形態を可視化し、Neurolucidaを用いて形態を再構築し、シナプス分布について錐体細胞サブタイプ間で比較・検討する。平成27年度では、脳スライス標本を用いた実験を進めると共に、記録した細胞の形態解析を行う。そのために必要な実験動物を購入する。また、実験に必要な消耗品等も随時購入する。本研究では、同時に複数の細胞においてホールセル記録を行い、細胞間のシナプス結合を検出することが必要不可欠である。
蛋白質内部の芳香環回転運動速度の核スピン緩和解析法の開発

蛋白質分子内のフェニルアラニン、チロシン残基芳香環の反転運動は蛋白質の稀に生じる大きな構造揺らぎと相関し、同揺らぎに関する唯一の情報源ともなる。本課題では、SAIL-NMR法とCPMG緩和分散法を組み合わせた芳香環反転速度の解析法の開発を行った。これにより、定量解析可能な反転速度の時間領域がミリ秒からマイクロ秒近くまで拡張され、環反転速度に基づいた構造揺らぎの研究が促進されることが期待される。蛋白質の分子内に存在するフェニルアラニン、チロシン残基芳香環の回転運動は蛋白質の比較的遅い構造揺らぎ(large amplitude breathing motion)と相関し、同揺らぎの研究において唯一の情報源である。本課題では、SAILーNMR法とCPMG緩和分散法を組み合わせた芳香環回転速度の解析法の開発研究を実施した。本課題ではBPTI(分子量6.5 kDa)に含まれる芳香環回転速度が既知の残基、Tyr-23に対してCPMG法の適用し、新手法の検証実験を実施した。本解析においては、芳香環の回転軸に関して対照な位置にあり、環反転により交換するデルタ1とデルタ2、あるいはイプシロン1とイプシロン2炭素を対象とした。この場合、両炭素間に存在する2Jスピン結合の存在により、緩和分散がどのような影響を受けるかが問題となる。そこで、環の片側デルタ位のみを1H-13C位置選択的標識を施したチロシンをBPTIに取り込ませて、緩和分散解析を実施した。その結果、既報の線形解析より得られた値に近い反転速度を見積もれることが実証できた。同手法は従来のNMR線形解析法と比較して解析精度が向上し解析可能時間域もミリ秒からマイクロ秒近くまで拡張される。このことは、芳香環回転速度に基づいた構造揺らぎの情報を分子の広範な領域において得ることが実現し、揺らぎの大小と活性との比較等、同構造揺らぎと生物機能の関連を調べる研究の開拓につながることが期待される。本課題ではタンパク質内部に存在するフェニルアラニン、チロシン残基の芳香環反転運動のCベータ、Cガンマ軸上における反転速度を幅広い時間領域において定量的に解析するNMR解析手法の開発を目標としている。フェニルアラニン芳香環の反転速度をCPMG緩和分散法により定量解析するうえで、芳香族炭素間のスピン結合は同実験の障害となる。そこで、本年度はまず芳香環のデルタ位の片側のみが、1H-13Cほかの芳香族炭素、水素はすべて12C,2Hとされたデルタ型SAILチロシン残基をウシ膵臓由来トリプシン阻害剤に取り込ませた試料を調製した。同調製試料を用いてNMRにより1Hー13C HSQCを測定した結果、従来のデルタ型SAILチロシン残基により選択標識した試料と同様のスペクトルを与えた。同試料に対して600 MHzマシンを用いて1H-13C CPMG緩和分散実験を行った結果、BPTI分子において表面に露出しており反転速度がマイクロ秒より明らかに早いフェニルアラニン4番、チロシン10番においてはCPMG周波数に依存しないピーク強度プロファイルが得られた。このことは解析の障害となるスピン結合が除去され同実験が正しく実施できることを保障している。次に50度にて500MHz,600 MHz,800 MHzマシンを用いてBPTI分子のチロシン23番を対象としてCPMG緩和分散プロファイルを取得した。その結果得られた緩和プロファイルに対して線形回帰による解析を実施した結果、反転速度が1000 s-1のオーダーとの結果が得られ、線形解析より見積もられた値とほぼ同じ値となった。この結果は同手法が正しく芳香環の反転運動を見積もれることを示している。初年度はBPTI分子中に含まれる反転速度が既知の芳香環を対象として本考案手法の実証試験を実施することを予定していた。その点において、結果の概要にあるようにBPTI分子のチロシン23番の芳香環反転速度をCPMG解析により実施できたことから、予定通り進んでいると考えている。しかし、当初予想していなかった問題として、高磁場NMRマシンを利用すると、極度の化学交換の影響によりシグナルが広幅化してしまう問題が生じてきてCPMG解析が困難になるということが明らかとなってきた。そこで、本実験を比較的低磁場の複数のマシンについて行うことでこの問題を回避するようにした。次年度は、カルモジュリンタンパク質に含まれる8残基のフェニルアラニン残基を対象として、本開発手法を適用する。特に、本解析はカルモジュリンの単独状態のみならずMLCKペプチドが結合した状態についても実施し、カルモジュリンタンパク質の構造揺らぎがリガンド結合に伴いどのように変化するかを調べる点に焦点を置く。そこで、片側nのデルタ位のみ1H-13CとされたSAIL Pheを購入し、カルモジュリンタンパク質に取り込ませた試料を調製し、複数の磁場でCPMG実験を行う。初年度は芳香環のデルタ位の片側のみが、1H-13Cほかの芳香族炭素、水素はすべて12C,2Hとされたデルタ型SAIL

チロシン残基を試供品として利用したため、初年度計画していた研究費は発生しなかった。次年度は、同タイプのフェニルアラニンを利用するため繰り越した研究費も含めてその大部分はアミノ酸の購入に充てる予定である。
腹腔内組立式ハンド

腹腔内で大型の臓器や組織を操作可能にする組立式ハンドを開発した.開発目標として,単機能ながら有用でシンプルなハンドと,術者の手の様々な操作を実現する高機能なハンドの二つを設定した.単機能ハンドとして,単一のトロカールだけを用いて容易に組立可能な3指3自由度ハンドを開発した.高機能ハンドとして,3指5自由度ハンドを開発し,さらに組立の容易さと多自由度高機能化を追求した3指9自由度ハンドを開発した.腹腔内で大型の臓器や組織を操作可能にする組立式ハンドを開発した.開発目標として,単機能ながら有用でシンプルなハンドと,術者の手の様々な操作を実現する高機能なハンドの二つを設定した.単機能ハンドとして,単一のトロカールだけを用いて容易に組立可能な3指3自由度ハンドを開発した.高機能ハンドとして,3指5自由度ハンドを開発し,さらに組立の容易さと多自由度高機能化を追求した3指9自由度ハンドを開発した.腹腔内組立式ハンドの開発目標として,単機能ハンドと高機能ハンドの二つの方向性を設定した.前者は単機能ながら有用でシンプルなハンドであり,後者は摘む,挟む,押し広げる,などの術者の手の様々な操作を代替する高機能を目指したハンドである.これらについてさまざまな組立方法,動力伝達方法が考えられたが,その中でいくつかの方法について実機を製作した.単機能ハンド:従来の腹腔鏡下手術機器では単に先端が展開したり屈曲する程度で圧排していた.これに対して,臓器形状に合わせて任意の方向へ適切な力で圧排することを可能にするハンド2種を開発した.このハンドために,単一のトラカールから容易に組立可能な方法を考案した.これはまず両側の指となる部分をトラカールから挿入し,それを紐により繋いでおく.つぎに中指となる本体部分を挿入し,紐をたぐり寄せて結合する.腹腔を模した閉空間による実験では,平均で1分以下の組立分解が可能であった.トラカールを一つしか占有せず,本組立式ハンドの実用性を高める画期的な方法であると言える.動力伝達方式については,本体部内の歯車と指内の歯車をかみ合わせて動力を伝達する方式と,水圧によりピストンを駆動して動力を伝達する方式の二方式を採用した.いずれも動力伝達が可能であることを実験的に確認した.高機能ハンド:これまでに3指5自由度ハンドを開発してきたが,その改良を行うとともに,医師らの協力のもとでIn Vivo実験を実施した.組立は200秒程で可能であったが,その短縮にはさらなる改良が必要であることも判った.一方,大型臓器を把持し,押し広げて空間を確保するなど従来の腹腔鏡下手術機器にはない高度な機能が実証された.また,東京医科歯科大学との共同シンポジウムを10月に開催し成果発表を行った.腹腔内組立式ハンドの開発目標として,単機能ハンドと高機能ハンドの二つの方向性を設定した.前者は単機能ながら有用でシンプルなハンドであり,後者は摘む,挟む,押し広げるなどの術者の手の様々な操作を代替する高機能を目指したハンドである.単機能ハンド:単一のトロカールだけを用いて容易に組立可能であり,臓器圧排に機能を特化したハンドを前年度に開発した.臓器形状に合わせて任意の方向へ適切な力で圧排することが可能なハンドである.今年度はその改良を行うとともに,In Vivo実験を実施し,実際に組立可能であること,大型臓器の圧排が可能であることを確認した.高機能ハンド:これまでに3指5自由度ハンドを開発してきたが,さらに多自由度化,高機能化,実用性向上を目指し,新たに3指9自由度ハンドを開発した.これまでの組立方式では,腹腔内で部品の位置姿勢を合わせて組み立てる必要があった.これに対して対向する位置にトロカールを設置し,トロカールを貫通させて組み立てる新たな方式を考案した.この方式では,腹腔内で組み立てるのではなく,貫通して腹腔外部に出てきた部分で組み立てるため,腹腔内での部品落下の危険性がなくなり,容易に安全に組み立てることが可能となった.自由度も9に増加し,手首関節と等価な動作が可能となり機能も向上した.このように単機能と高機能の二つの方向性の腹腔内組立式ハンドを開発した.そのための組立方法,動力伝達方法を考案し.それぞれ実機により有効性を確認することができた.さらに東京医科歯科大学との共同シンポジウムを11月に開催し成果発表を行った.
表面改質層を介した炭素材料の連続はんだろう付

燃料電池のセパレータ等において,軽量・高電気伝導度・高耐食性に優れる炭素材料(等方性高密度黒鉛,樹脂含浸黒鉛,ガラス状カーボン複合材)が適しているが,その実用接合技術の開発が追随していない。これまでに,平成13年度15年度の科研費研究「通電加圧による炭素材料の樹脂焼成接合」を実施し,母材強度に達する高強度継手を得ているが,接合方式がバッチ方式となるため,自動車用燃料電池のセパレータの接合製作を例に取ると多量生産となるため,実用性に劣る(他の少量大型機器の接合に適用予定)。提案接合法は,炭素材料表面にCu-Ag-Tiをメタライジングした後,Cu, Snめっきし,63%Sn-37%Pbはんだで大気中はんだ付する方法である。大気中はんだ付のため,連続接合が可能となり多量生産が可能となる。接合試験は平成17年度に等方性高密度黒鉛,平成18年度に樹脂含浸黒鉛とガラス状カーボン複合材について行ったが,試験結果を要約すると,以下の通りである。(1)等方性高密度黒鉛の接合では,継手部にピット,ボイド等の欠陥は無く,健全な接合状態が得られた。継手強度はJISR1601の4点曲げ強度試験で評価したが,等方性高密度黒鉛中で破断し,該黒鉛の母材強度(86MPa)に達する優れた継手強度が得られた。(2)樹脂含浸黒鉛では,等方性高密度黒鉛の場合と同様に健全な継手が得られると共に該黒鉛の母材強度(64MPa)の約80%に達する優れた継手強度が得られた。(3)ガラス状カーボン複合材については,Cu-Ag-Tiメタライジング時に熱負荷により,複合材が層間剥離し,本法の適用が困難であることを検証した。(4)平成17年度研究結果は,溶接学会平成17年度秋季全国大会で発表しているが,18年度研究は19年に発表予定である。提案接合法は,炭素材料表面にCu-Ag-Tiをメタライジングした後,Cu, Snめっきし,63%Sn-37%Pbはんだで大気中ろう付する方法である。大気中ろう付のため,連続ろう付が可能となり多量生産が可能となる。平成17年度は,先ず等方性高密度黒鉛について接合試験を行った結果,等方性高密度黒鉛,Cu-Ag-Tiメタラジング層,Cuめっき層,Snめっき層,Sn-Pbはんだ層の各界面はピット,ボイド等の欠陥は無く,健全な接合状態が得られた。Sn-Pbはんだ付部はSnとPbの急冷二相組織となり,組織的にも所定のものが得られた。継手強度はJISR1601の4点

曲げ強度試験で評価したが,等方性高密度黒鉛中で破断し,該黒鉛の母材強度(86MPa)に達する優れた継手強度が得られた。具体的数値は,平均強度83MPa,標準偏差12MPa,変動係数0.15,ワイブル係数7.5を示した。引続き,樹脂含浸黒鉛とガラス状カーボン複合材の接合試験に入っている。燃料電池のセパレータ等において,軽量・高電気伝導度・高耐食性に優れる炭素材料(等方性高密度黒鉛,樹脂含浸黒鉛,ガラス状カーボン複合材)が適しているが,その実用接合技術の開発が追随していない。これまでに,平成13年度15年度の科研費研究「通電加圧による炭素材料の樹脂焼成接合」を実施し,母材強度に達する高強度継手を得ているが,接合方式がバッチ方式となるため,自動車用燃料電池のセパレータの接合製作を例に取ると多量生産となるため,実用性に劣る(他の少量大型機器の接合に適用予定)。提案接合法は,炭素材料表面にCu-Ag-Tiをメタライジングした後,Cu,Snめっきし,63%Sn-37%Pbはんだで大気中ろう付する方法である。大気中ろう付のため,連続ろう付が可能となり多量生産が可能となる。平成17年度は等方性高密度黒鉛について接合試験を行ったが,継手部にピット,ボイド等の欠陥は無く,健全な接合状態が得られた。継手強度はJISR1601の4点曲げ強度試験で評価したが,等方性高密度黒鉛中で破断し,該黒鉛の母材強度(86MPa)に達する優れた継手強度が得られた。平成18年度は,樹脂含浸黒鉛とガラス状カーボン複合材の接合試験について接合試験を行った。そ結果,樹脂含浸黒鉛では,等方性高密度黒鉛の場合と同様に健全な継手が得られると共に該黒鉛の母材強度(64MPa)の約80%に達する優れた継手強度が得られた。ガラス状カーボン複合材については,Cu-Ag-Tiメタライジング時に熱負荷により,複合材が層間剥離し,本法の適用が困難であることを検証した。