hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ＯｐｅｎＰＥＴによる「その場」がん治療イメージング手法の研究

(イ)腫瘍トラッキングシステムの開発:腫瘍トラッキングシステムのパラメータ最適化と中型試作機への実装。(ウ)粒子線治療での「その場」がん性状計測法の研究:開発する中型試作機を用いた動物実験。(エ)中型試作機開発・実証試験[放医研]:ガントリ開発、試作機組み立て、評価実験。未だ死亡原因一位のがんに対し、近年、陽電子断層撮影法(PET)や重粒子線がん治療などに代表されるように、がんの診断法および治療法それぞれについて大幅な技術革新が行われてきたが、診断と治療の組み合わせがもつポテンシャルについてはほとんど研究されてこなかった。本研究では、PETでみながらの放射線治療やPETでみながらの外科手術の実現を目指し、世界初の開放型PET「OpenPET」を開発した。ほぼ計画通りに進捗している。試作機の開発において懸念していたいくつかのリスク要因をクリアでき、試作機の開発が予定より早く進行したため。27年度が最終年度であるため、記入しない。医用画像工学平成26年度は以下の課題を推進する予定である。(ア)可変型第二世代OpenPETの要素技術開発(ア-1)画像再構成手法開発:第二世代OpenPETに適した検出器校正法や吸収補正法、散乱補正法の開発。(ア-2)高性能放射線計測回路開発:耐放射線性対策を施したCMOSのASICの設計・試作および試験。(ア-3)放射化影響対策:シンチレータ等の放射化の測定。装置の放射化量を推定する。(イ)腫瘍トラッキングシステムの開発:数値人体ファントムXCATを用いた体動推定精度の検証。(ウ)粒子線治療での「その場」がん性状計測法の研究:画像解析方法の最適化。標的部位などからwashoutなど生理機能の推定。(エ)中型試作機開発・実証試験:データ収集システムの開発(既存の16検出器用を32検出器対応に拡張)。本研究の最終年度となる平成27年度は以下の研究開発を実施し、本研究を総括する予定である。(ア)可変型第二世代OpenPETの要素技術開発(ア-1)画像再構成手法開発:第二世代OpenPETに適した検出器校正法や吸収補正法、散乱補正法を、開発する中型試作機へ実装する。ファントム実験等で性能評価。(ア-2)高性能放射線計測回路開発:耐放射線性能を向上させたCMOSのASICの開発。中型試作機への実装の試行。(ア-3)放射化影響対策:照射中の放射化量の測定。得た知見を中型試作機に反映する。正常組織と腫瘍組織とのwashoutや解析で得られるその他の生理機能からの病態評価の試行。(エ)中型試作機開発・実証試験:ガントリ開発、試作機組み立て、評価実験27年度が最終年度であるため、記入しない。
早朝ランニングは脂質代謝を高めるのか

本研究では、朝の起床後におけるジョギングの問題点と、その実施時間帯による代謝特性を明らかにすることを目的とし、男子長距離選手5名(1926歳)とジョガー6名(3250歳)を対象に、朝・空腹、朝・スナック(バナナ1本とヨーグルト1個を摂取、糖質約40g)、夕方の3条件を設定して60分間のトレッドミルによるジョギングを課し、血中基質と代謝反応を測定した。その結果、本研究に用いた被験者では、規則正しい生活と食事内容、睡眠をとっていれば、朝・空腹状態でのジョギングにおいて、低血糖やFFAの急上昇が起こる例は稀であることが示唆された。血中基質の変動からみた朝の2条件と夕方のジョギングの特徴は、夕方の場合、運動前のインスリンレベルが高く、運動中のグルコースの取込みの増加、脂肪分解能の抑制が見られ、朝の2条件の場合は、インスリン、グリコースの変動が小さく、グリセロールの増加、FFA代謝回転速度の増大であった。また、60分間のジョギングにおける呼吸商(RQ)と酸素摂取量による全消費カロリー量は、スナック、654kcal、空腹、619kcal、夕方、627kcalとなり、糖質40gの運動前摂取が代謝量を高める結果となった。炭水化物と脂肪の燃焼比率は、朝の2条件の場合、約50%:50%であるのに対し、夕方の場合、約70%:30%となり、朝のジョギングの方が約20%脂肪の燃焼が多いことが認められた。以上の結果から、朝のジョギングは、夕方実施する場合に比べて脂質代謝が高いことが示唆された。
造血幹細胞移植に伴う移植細胞のテロメアDNAの変化と造血能に関する研究

造血幹細胞移植は難治性血液疾患や悪性腫瘍の根治療法として広く行われている。しかし、長期的な問題として移植後の造血機能の維持、二次発癌などがある。そこで、我々は以前、染色体の安定化と細胞内分裂時計の働きをする染色体末端のテロメア配列に注目し、造血幹細胞移植後の急激な細胞分裂の結果、テロメアが短縮するか小児患者で検討を行った。その結果、移植細胞のテロメアは、健常人の1015年分の細胞分裂負荷を受けたのに等しいことを明らかにした。小児は比較的長いテロメアを有しているのでこの変化は問題にならないが、成人特に高齢者の移植ではより大きな影響を及ぼすことが考えられる。このため、高齢者を含めた成人での自家・同種移植に伴うテロメアヘの影響を検討した。患者検体を用いるにあたり、研究内容を説明して同意を得た。成人患者69名の移植でのテロメアの変化は約2.0kbで、これは健常人の20年分の細胞分裂負荷を受けたのに等しいと考えられた。テロメアが7.0kb以下の短縮例は3名に認められ、これらは60才以上の患者またはドナーからの移植だった。このような患者では移植後の血液学的回復の著明な遅延がみられた。自家移植では患者、同種移植ではドナーの年齢が60才以上の時、また移植した血液細胞数が2.0×10^8/ml以下の時、テロメアヘの影響が大きいと考えられた。従って、成人とくに高齢者の造血幹細胞移植では、造血の恒常性と二次発癌を防ぐためにも、その年齢と使用する細胞数を十分考慮する必要がある。造血幹細胞移植は、難治性血液疾患や悪性腫瘍の根治療法として行われているが、長期的な問題として造血機能の維持や二次発癌などが問題になっている。そこで、染色体末端に存在するテロメア配列の移植前後の変化から、移植に伴う細胞の老化や染色体の安定性について検討した。研究対象は460才代の自家・同種移植患者69名。移植前後の末梢血単核細胞のテロメアの短縮は平均0.6kbで、これは健常人の1520年分の細胞の老化に相当した。また、テロメアへの影響を小さくするには、より若いドナーと、より多くの移植細胞が必要と考えられた。テロメア長が7.0kb以下の患者については、健常人に比べてかなり細胞の老化や染色体の不安定化が進んでいると考えられ、造血能の恒常性や二次発癌について長期的かつ多面的な検討を行っているところである。
細胞内でのミトコンドリアの動きには酵素活性が必要なのか？

生命機能の根幹に位置するミトコンドリアは、細胞質全体に管状の網様構造を形成・分布し、融合と分裂を絶えず繰り返す動的なオルガネラである。このミトコンドリア形態のバランスが崩れると、高次生命機能に様々な悪影響を及ぼすことが次第に明らかになってきた。本研究では、上記未解明の点が多い「ミトコンドリアの形の謎」を、その関連タンパク質(GTPase及びメタロプロテアーゼ)の構造機能解析を通じて、分子レベルで明らかにした。特に、ミトコンドリア形態維持に重要なOPA1(GTPase)のプロテアーゼによるプロセッシングが、ミトコンドリアの微妙な形のバランス維持に重要であることを明らかにした。ミトコンドリアは、エネルギー産生やカルシウム貯蔵などにおいて重要な役割を担うオルガネラであるが、その形態は特徴的で、一般に細胞質全体に管状の網様構造を形成・分布し、ダイナミックに融合と分裂を繰り返している。ところで、このようなミトコンドリアの形はどのように調節、また保たれており、さらにその生理的な意味は何なのだろうか?これまでミトコンドリア形態の調節に働くタンパク質は十数例報告されており、興味深いことに、その多くがGTPaseである。そのため、ミトコンドリアの形態調節にはGTP加水分解時に獲得されるエネルギー差が駆動力として使われていると考えられてきた。また近年、ユビキチン活性を有するタンパク質も、ミトコンドリアの形態調節に関わっていることが明らかになってきた。このように、ミトコンドリアの形を考える上で酵素活性は一つのキーワードになるが、その作用機序は依然として未解明のまま残されている。本研究は、細胞内におけるミトコンドリアの形態調節に着目し、特にその関連酵素群の機能発現が如何にオルガネラ膜を再構成するのか、分子的に明らかにすることにある。そこで当該年度は、ミトコンドリア内膜の融合に直接関わる酵素群の発現系の構築を中心に研究を進めた。本研究での発現系構築に用いた分子として、GTPaseタンパク質のOPA1、またOPA1の機能発現(ミトコンドリアの内膜融合)を調節する膜結合型メタロプロテアーゼのOMA1をそれぞれレトロウイルス発現用ベクターにクローニングし、恒常レベルでのタンパク質発現条件の検討を試みた。ミトコンドリアは、エネルギー産生やカルシウム貯蔵などにおいて重要な役割を担うオルガネラであるが、その形態は特徴的で、一般的に細胞質全体に管状の綱様構造を形成・分布し、ダイナミックに融合と分裂を繰り返している。ところで、このようなミトコンドリアの形はどのように調節、また保存されており、さらにその生理的な意味は何なのだろうか?これまでミトコンドリア形態の調節に働くタンパク質は十数例報告されているが、興味深いことにその多くがGTPaseであった。そのために、ミトコンドリアの形態調節にはGTP加水分解時に獲得されるエネルギーの差を駆動力として使われているのではないか、と考えられてきた。さらに近年は、ユビキチン活性を有するタンパク質もミトコンドリアの形態調節に関わっていることが明らかになってきた。以上のように、ミトコンドリアの形を考える際には酵素による活性機構が一つのキーワードとなっているにもかかわらず、その作動機構は未解明のままになってきた。本研究では、細胞内におけるミトコンドリアの形態調節に着目して、特にその関連する酵素群の機能発現と、ミトコンドリア膜を再構成する分子機構を知ることを目的とした。このような背景から、該当年度は、特にミトコンドリア内膜の形成維持に関与する酵素群の働きを調べた。本研究で具体的に取り扱った分子としては、OPA1(GTPase)、OMA1(メタロプロテアーゼ)、及びYme1(メタロプロテアーゼ)である。OPA1の活性発現には、OMA1及びYme1によるストレス時のプロセッシングが重要な事を明らかにした。本研究で、着目した酵素群のクローニングはすべて順調に行われ、野生型以外の機能不全変異体の作製も順調に行われた。これら組換えタンパク質の発現は、全て順調に行われていることがそれら特異的な抗体を用いたウエスタンブロット法により確認できた。また、現在はこれら酵素群の詳細な構造機能解析を進める目的で、それぞれの分子サイズの異なる変異体のクローニングも進めており、順調にその進展が確認できている。以上のように、これまでにおいて当初計画していた目的・目標の現在までにおける達成度は十分であったと考える。タンパク質科学今後は、これまでに構築した発現系を用いて各種組換えタンパク質を調製し、それらを用いたin vitro系による酵素群の作用機序の解明を進めていく。また、一方では本研究で取り扱っている酵素群の変異マウスの作製を進めているために、これら研究の知見を基に更なる生理機能的な観点からの点変異などの作製を本研究で行う予定である。
海洋生態系の地球規模変動(GLOBEC)の研究計画の立案

人間活動の増大に伴うグローバルな海洋環境の変化が、多様性に富む海洋の生態系をおびやかし始めている。その影響を予測し解決策を見出すためには、海洋生態系が地球環境変化に対してどのように反応するのか、その応答過程の解明を急ぐ必要がある。こうした観点から国際的にGLOBEC(Global Ocean Ecosystem Dynamics)が組織され、海洋生態系内の食物網の構造と機能、その変動のメカニズムについて総合的な研究が推進されようとしている。本研究では2回にわって会合を開き(1回はシンポジウム形式)、GLOBECに関連する各分野の研究の現状と課題をとりまとめ、それをもとにわが国におけるGLOBEC推進のための具体的な研究構想を呈示した。主要な研究課題は以下の通である。1.動物プランクトン・マイクロネクトンの食物連鎖のダイナミクス(1)微小動物プランクトンの食物連鎖における役割、(2)暖水塊の物理的変質に伴う暖水塊生態系の構造変化、(3)南極海および亜熱帯堆礁海域の生態系の構造と機能、(4)動物プランクトンのパッチネスの構造と機能、(5)動物プランクトン・マイクロネクトンの鉛直移動による外洋表層生態系と中深層生態系の相互作用、2.海洋生物資源の気候変動に対する応答のダイナミクス(1)スケトウダラを鍵種とした亜寒帯生態系の変動機構、(2)気候・海洋変化に対する亜寒帯外洋生態系の応答、(3)多獲性浮魚類の魚種交替の機構、(4)海氷変動に対する南極生態系の応答、3.海洋生態系の計測およびモデリング技術の開発と応用(1)動物プランクトン・仔魚の音響・画像計測と連続採集装置の開発、(2)サンプリングギアと音響による資源評価技術の開発、(3)乱流下での動物プランクトンの行動の観測とそのモデリング、(4)モデリングと計測の統合システムの構築人間活動の増大に伴うグローバルな海洋環境の変化が、多様性に富む海洋の生態系をおびやかし始めている。1.動物プランクトン・マイクロネクトンの食物連鎖のダイナミクス(1)微小動物プランクトンの食物連鎖における役割、(2)暖水塊の物理的変質に伴う暖水塊生態系の構造変化、(3)南極海および亜熱帯堆礁海域の生態系の構造と機能、(4)動物プランクトンのパッチネスの構造と機能、(5)動物プランクトン・マイクロネクトンの鉛直移動による外洋表層生態系と中深層生態系の相互作用、2.海洋生物資源の気候変動に対する応答のダイナミクス(1)スケトウダラを鍵種とした亜寒帯生態系の変動機構、(2)気候・海洋変化に対する亜寒帯外洋生態系の応答、(3)多獲性浮魚類の魚種交替の機構、(4)海氷変動に対する南極生態系の応答、3.海洋生態系の計測およびモデリング技術の開発と応用(1)動物プランクトン・仔魚の音響・画像計測と連続採集装置の開発、(2)サンプリングギアと音響による資源評価技術の開発、(3)乱流下での動物プランクトンの行動の観測とそのモデリング、(4)モデリングと計測の統合システムの構築
古墳時代の鍍金技法に関する基礎研究(3)-金銅製品の復原を通して-

本研究では過去に収集した耳環のデータに基づき復原製作すると共に、配合比を変えた金・銀合金の標準サンプルを製作し(Au:Ag=97:3 W% 15:85 W%迄9種類)、実際の遺物との色調の比較検討を試みた。平成3年度の奨励研究において自然科学的手法を用いた耳環の製作技法の解明を通して古墳時代の鍍金技法の考察を試みたが、今回さらに調査を進めた結果、(1)金、銀以外に錫、鉛、鉄を素材とした耳環の存在が指摘されていたが、銅製や鋳造による青銅製の耳環が存在すること、(2)走査型電子顕微鏡およびX線マイクロアナライザーによる調査の結果、銅芯と表面層の間に中間層を持つものが多く、中間層に銀箔や銀板を使用したものが四国地方中部地方で確認でき、汎日本的に存在する可能性が窺える。(3)色調的には銀製品と思われるものの中に金の含有量の高い鍍金製品が存在すること、等を確認することができた(肉眼観察ではAu:Ag=50:50 W%位でほとんど銀製品に見える)。耳環の製作技法の解明および復原製作を通して鍛接や鑞付け、鍛金あるいは金・水銀アマルガムによる鍍金方法等、古墳時代の金工技術の一端を推定することができたが、中間層の銀板や中空耳環における地板の合わせ目の処理方法(中空耳環の場合、内面では合わせ目が確認できるが外面では全く確認できない)等、多くの疑問も残った。また器形的には単純であるが、その製作に当たっては専門的知識を多く必要とするものと推測され、土器等とは異なった流通経路(専門工人の存在)が考えられる。このことは先述の中間層を持つ耳環が汎日本的に存在かる可能性や住居址からの出土例が少ないことからも推測できる。今後は自然科学的調査と考古学的調査を総合的に行い、統計学的処理により全国的な集成を行うと共に製作技法や素材の差異により耳環に正確な呼称を与え、統一を図りたい。
革新的低速ＲＩビーム生成法による超重元素の直接質量測定

革新的な低速RIビーム生成技術である冷凍型RFカーペットイオンガイド法と多重反射型飛行時間測定式質量分光器を用いて、核融合反応で生成された超ウラン元素や半減期10msのRa同位体を始め80余核種の直接精密質量測定に成功した。最高精度は0.03 ppmに達し、質量が既知の核種では幾つかの例外を除きよく一致し高確度測定が確認できた。幾つかの核種では過去の間接測定の誤りを見出し、網羅的な直接測定の必要性を示唆した。Es, Mdの4個の同位体は初の質量測定であり、それから超重元素Mt同位体まで7核種の間接質量決定が成され、理論モデルとの比較や中性子数152の魔法数の検証を実施した。平成24年度は、まず多重反射型飛行時間測定式質量分光器(MRTOF-MS)を既存の低速RIビーム生成装置(プロトタイプSLOWRI)において、オンラインでの質量測定を初めて実証した。もともとベリリウム同位体イオンのレーザーおよびマイクロ波分光に使用していたガスセル装置と引き出し装置に、捕集用テーパー型イオントラップ、冷却・バンチ化用フラットトラップを接続し、MRTOS-MSで短寿命Li同位体Li-8の質量測定試験を行った。C-13ビームの入射核破砕反応で生成された多種の同位体はRIPS分離器で粗分離され、高周波イオンガイドガスセルによって数eVの低速Riビームに変換され四重極質量フィルタで分離されたLi-8イオンは、バンチ化、MRTOF中の飛行を100 Hzの繰り返しで測定された。MRTOF-MSは8 msの飛行時間で時間分解能330,000が得られ、これによってLi-8の質量を6.6x10-7の精度で決定できた。この解析過程において、質量校正法の重要な発見があった。一般に飛行時間測定式の質量分析器では、最低2種の参照イオンを測定しその内挿外挿によって未知のイオンの質量を決定する。しかし、MRTOF法では、飛行開始時間の不確実性に比べて総飛行時間が長いため、1種の参照イオンでその飛行時間の絶対値の比の平方根によって十分な確度で未知核の質量を決定できる。これは広範のしかも大きな質量を持つ超重元素の測定に大きく寄与する。超重元素の参照用イオン生成のための、分子イオン源を静電スプレーイオン化法で生成する装置を開発した。気体充填型反跳核分離器用のガスセルおよびビーム輸送路の設計とそれに必要な真空排気系の整備も行った。・多重反射型飛行時間測定式質量測定器(MRTOF-MS)を整備開発し、以前Be同位体のレーザー分光実験に使用していた入射核破砕片分離器(RIPS)のガスセル装置に接続して不安定核8Liを用い最初のオンライン質量測定試験に成功した。これによって、実際の高エネルギー短寿命原子核の質量を短時間の飛行( 8ms)で高精度(6.6x10-7)の精度で測定できることを実証した。・上記測定の解析の過程で、単一参照イオンで質量校正が可能なことを示した。一般に飛行時間測定式質量測定では2種類以上の参照イオンを用いて未知核の質量を飛行時間の内挿(もしくは外挿)によって求める。これは時刻の原点を決定するこることが困難なことによる。一方MRTOF法では、絶対飛行時間に対して原点を決める系統誤差を圧倒的に小さく出来るため、一種類の参照イオンで十分である。1種類参照イオン法は、長時間測定の際に不可避な飛行時間のドリフトを参照イオンの飛行時間を使って追跡する上で大きな利益がある。・上記オンライン実験後、MRTOF-MSのイオン光学を再検討し、質量分解能を向上させた。40Ca-40K質量比較において、精度および確度の向上の達成(相対質量精度δm/m&=6x10-8,確度Δm(40Ca)=-0.2(2.4)keV)を得た。・超重元素領域の重い原子核には、質量校正用の安定核同位体が存在しないため、分子イオンを用いることにした。そのイオン生成用の電子スプレーイオン源を製作し、その微弱なクラスターイオンを高効率で捕集するための小型の高周波カーペット装置を開発した。これによって質量数200-300の間の殆ど全ての質量数の参照イオンを提供することができるようになった。さらに、このイオンのMRTOFでの測定から、分子イオンの組成を質量のみから一意に決定できることを確認した。本研究の実現のためには加速器施設の気体充填型反跳核分離器(GARIS-II)からの高速イオンビームを減速捕集しイオントラップで冷却バンチ化する必要がある。1)高速イオンビームを捕集のためにHeガスセルで熱化したイオンを直流電場と不均一高周波電場を組み合わせた高周波カーペット法を用いる。この高周波カーペットの新しい輸送方式として提案されていたイオンサーフィン法を実用的な同心円形状の高周波カーペットに初めて適用した。この方式は、イオンを電極表面から浮かせる従来の不均一高周波電場に重畳して可聴域周波数の進行波を加えたもので、その進行波に載せてイオンを高速に出口ノズルまで輸送するものである。条件が合致すればカーペット表面に降ってくるほぼ全てのイオンを引き出すことができることを確認した。2)ガスセルから引き出された連続低エネルギーイオンビームを傾斜型線型高周波四重極トラップで蓄積・予備冷却し、平板型イオントラップで冷却バンチ化する機構を開発した。

3)上記傾斜型トラップの改良型として、より蓄積効率が高くイオンの操作が容易なシリコン板を使った抵抗式線型高周波四重極トラップを開発した。本研究では四式の予備冷却トラップが必要であり、全系の効率向上に有効な開発成果である。上記開発成果を踏まえて、実際の超重元素の質量測定に使うための冷凍型ガスセル装置を製作し、オンライン試験を実行した。205Frを用いた実験で分離器GARIS-IIから得られた量に対して、引き出された205Fr(半減期4秒)の効率は30%近くまで達していることが確認できた。さらに、213Ac(738ms), 215Ac(170ms), 216Th(26ms), 217Pa(3.6ms)を実際に引き出してαスペクトルの観測に成功している。これは、MRTOF-MSに入射すればすぐに質量測定が可能なことを示したことに相当する。平成27年度は、気体充填型反跳核分離器(GARIS-II)からの短寿命核を高周波イオンガイドガスセルで減速冷却し、イオントラップでバンチ化し、階下に配置した多重反射型飛行時間測定式質量測定器(MRTOF-MS)に輸送して質量を測定する実験を開始した。ArビームでTm, Ho標的を照射し生成したFr同位体、At同位体とその同重核を生成し、0.3 ppmの精度で質量を決定することができた。具体的には、201At, 201Po, 201BiをHo標的で、205Rn,205At, 205Po, 206Fr, 206Rn, 206AtをTm標的で同時に測定できた。MRTOF-MSの「スペクトログラフ」的特性のために、同時に異種粒子の質量測定を実施できる。一方、多重反射型のために周回数の不確実性の問題がある。これを回避するために、周回数を1変えて同じ測定を実行することが必要である。上記測定においては、一部の核種においては統計が足りず異なる周回数での確認がとれなかったものがあり、括弧付きで報告した。統計が足らなかった理由は、ガスセル装置が安定に動作せずにセル内でCsイオン源を炊いて不純物を除去しなければならなかったことによる。原因は実験時には解明できなかったが、次の実験時にヘリウムガス純化装置にリークがあったことが判明している。高精度と高確度の質量測定を実現するための新しい質量校正法を開発した。これは試料イオンと参照イオンを一飛行ごとに交互に飛行させ、たとえ飛行時間のドリフトが生じても高確度と高精度を保つことができる機構である。さらに試料イオンと参照イオンのイオントラップを独立に持つことで、効率の損失も無しに校正ができる。この校正法について特許を申請している。同位体分離機とガスセル装置、質量測定器全てを動作させ、実際に短寿命原子核の質量測定を実施できたことは大きな成果となった。一方、ガスセルの安定動作に問題が発生し、効率と実測定時間に問題が発生したが、この問題は後日原因が明らかになり、改善することができた。さらにこれまで常温動作しか試験できていなかったガスセル装置をクライオ冷凍機で冷凍状態で高効率・高純度の低速RIビーム変換できることが確認できた。これらは、今後計画している超ウラン元素、しいては超重元素の精密質量測定の成功を約束するものである。平成28年度は、GARIS施設での実質3回のマシンタイムにおいて、MRTOF質量分光器を用い、陽子過剰中重核から超ウラン元素まで80核種強の質量測定に成功した。
地域博物館標本と最新地球史研究成果の融合による新たな博物館教育の試み

本研究は、岐阜県加茂郡七宗町の日本最古の石博物館の展示標本と、生命と地球の共進化に関する地球史研究の成果を融合し、新しい地域博物館の教育活動を提案することを目的としている。日本最古の石博物館では、世界各地から集められた先カンブリア時代の地層や岩石が展示されている。これらの岩石標本から導かれた地球と生物の歴史と地球環境の変遷に関するストーリーを展示コンセプトにし、企画展示や講演会、学習教室の展開により、博物館教育の活性化を試みた。スノーボール・アース事件の物証、化石、隕石などを展示すると同時に、それらを学習活動に活用した。本研究は、岐阜県加茂郡七宗町「日本最古の石博物館」の展示標本に、最新地球史研究の知見を融合させて、自然史博物館の展示物開発や講演会を行って、地域の文化拠点としての自然史博物館のあり方を明らかにしようというものである。岐阜大学および日本最古の石博物館は、2008年4月から国連・ユネスコが展開する「持続可能な発展のための教育10年」における「中部ESD拠点」に参加し、博物館における教育活動と持続可能な地域に結びつけ取組みを開始した。これにともない「日本最古の石博物館」の展示解説書を作成した(川上・東條、2008)。また、2008年7月から9月にかけての約2ヶ月間にわたり、「スノーボール・アース仮説の成立と検証の行方」をテーマに企画展示、講演会を開催した。この他にも、一般市民向け講演会、化石発掘体験用展示物の開発、岐阜大学公開講座を行った。一方、ESDに関しては、平成20年度に3回町づくり講演会を行い、地区のリーダーの方々と活性化へ向けて、意見交換を行っており、今後は具体的なアクションプランをつくることが課題である。日本最古の石博物館の化石標本については、中学校での授業での活用の可能性を探り、予察的授業実践を行った(青井ほか、2009)。さらに、2009年度の夏季特別展開催へ向けて情報収集を行い、「金生山化石展」を実施することとした。平成21年度も、前年度と同様に夏季特別展の企画・展示を中核に、展示開発を行い、博物館教育を展開した。(1)夏季特別展としては、岐阜県大垣市金生山の化石を展示した。特別展開催期間中に、本研究の連携研究者である京都大学総合博物館大野照文教授による講演会を開催した。(2)平成22年度の夏季特別展へ向けて、世界各地の地球史研究のフィールド写真を収集し、写真展開催のための準備を行った。岐阜県加茂郡七宗町の飛水峡や、美濃帯チャート層の写真撮影を行った。(3)博物館における体験活動を充実するため、博物館入り口において、「化石探し体験活動」の場を設置し、アンモナイト化石やサメの歯化石を探す活動ができるようにした。化石レプリカ教室開催のための、教材開発を行った。また、アンモナイト化石を用いた学習カリキュラムを開発し、小学校で実証授業を行った。(4)岐阜大学公開講座として、5月に「納古山の自然を調べよう」、8月に「化石レプリカ作り教室」、11月に「親子天文教室」を開催した。(5)12月には、「日本最古の石博物館クリスマスレクチャー」を開催した。地質写真家・白尾元理氏による「かぐやが見た月」という講演を行った。これらの博物館の活動をサポートするなかで、日本最古の石博物館の運営に関する課題が明らかになった。(1)博物館の運営において、各種イベントの企画立案、運営を行う専門家がいないため、長期的な運営体制に課題がある。(2)博物館の運営に町の職員が当たっており、広報活動が町内に向きがちである。来館者数の増加には周辺地域からの参加が必要であり、広く広報活動を展開できるスタッフを確保する必要がある。(3)常設展示については、設立以来の展示物のままとなっている。展示物の更新に対する運営体制を確立する必要がある。平成22年度も、前年度と同様に夏季特別展の企画・展示を中核に、展示コンテンツ等の開発を行い、博物館教育を実践した。具体的取組は以下のようである。(1)夏季特別展としては、『地球史への旅』と題する写真展を行った。平成21年度に南オーストラリア自然史博物館のゲーリング博士の協力が得られることが明らかになったため、本年度連携研究者大野照文京都大学教授とともに、南オーストラリア、西オーストラリアにおいて地層、化石の調査を行い、新たな資料を追加した。また、特別展開催期間中に、本研究の研究協力者である白尾元理氏による講演会を開催した。(2)アンモナイト化石とともに、モロッコ産の隕石を確保し、さまざまな隕石を展示した特設サイトの構築の準備を行った。月隕石、火星隕石、ベスタグループ隕石(ユークライト)、カンポデルシエロ隕石(鉄隕石)、ユレイライトなどが含まれる。これらの岩片の蛍光X線を用いた元素マッピングを行った。

(3)博物館における体験活動を充実するため、博物館入り口において、「隕石探し体験活動」の場を設置する準備を進めた。体験活動用の隕石として、モロッコ産の未記載隕石NWA)を確保した。(4) 12月には、「日本最古の石博物館クリスマスレクチャー」を開催した。気候学者・野元世紀氏(岐阜大学教授)による「雲南の自然に生きる」と題する講演を行った。(5)今年度は最終年度であり、これまでの研究を総括し、本研究で提案した日本最古の石博物館(七宗町)の博物館コンセプトを「宇宙137億年のなかの地球史」(PHPサイエンス・ワールド新書)と題する出版物に取りまとめた。また、開発した教材について、初等中等教育の理科教育における活用事例を学会誌に報告した。
Na伝導性ポリアニオン化物のシナジー設計による革新固体イオニクス・デバイス創製

Naを含む金属ポリアニオン化合物を自在に変換・複合化させ、Na+イオンの高速拡散と吸蔵能を設計・理解するための基盤を確立する。1)固体電解質との組み合わせで、超高電位・低電位での酸化還元を示す物質の発掘、2)易ガラス形成能とガラス-結晶質の変換を利用した新しい構造形成プロセス、3)多孔体等と組み合わせによる人工的な混合伝導、電荷貯蔵界面の形成、4)ガラス系の焼結助剤などによる、良導電性粒界の構築のための検証、5)全ポリアニオン化物固体二次電池の実現と、その性能向上のための鍵となる知見と技術の確立、および、6)全固体電池の形態を活用し、新機軸を持つ空気電池の実現に展開する。NASICONを中心としたNa含有ポリアニオン化合物に着目し、Na+イオン伝導が寄与する高容量、低電位のポリアニオン2次電池、空気電池などの全固体電池の構築に向け、超高電位・低電位での酸化還元を示す物質の探索、ガラス-結晶質の変換を利用した新しい構造形成プロセス、多孔体を用いた人工的な混合伝導、電荷貯蔵界面の形成などの基盤技術確立を目指した研究である。ガラス相を形成する焼結助剤の添加による電解質と電極の密着性の向上、相分離や多孔質物質を利用した緻密な複合体の形成、NASICONにおける金属サイトを用いた酸素還元ならびに酸素発生反応の実現などは独自性があり、代表者、分担者のこれまでの研究成果を活かした提案であり、優れた成果が期待できる。
フィリピンのHIV流行阻止のためのハイリスク集団把握と流行経路予測の試み

日本のHIV流行阻止のために,隣国フィリピンの流行阻止は重要であるが,これらの低流行国で入手可能な少数のHIV解析に依存した流行様式の解析・流行阻止は困難である.そこで,HIVが性行為感染者よりも先に注射薬物使用者(IDU)に流行の端緒が作られることに着目し,血液を媒介にIDUに侵入するHCVを代用マーカーとして「流行の核」を早期に発見する試みを始めた.ルソン,ビサヤ,ミンダナオの主要な都市圏に監視地域を得た.総検査数は,IDU由来1494検体を含む,2645検体に達した.HIV抗体陽性事例は3検体であり,フィリピンのHIVの低流行を裏付けた.しかし,注射薬物使用や透析によるHCV感染の頻度は高く,セブ都市圏の市街地居住のIDUにみられるHIV感染比率がわずかに0.40%であるのに比べ,抗HCV抗体陽性比率は89%である.また,HCV株(ルソン,48株;ビサヤ,366株,ミンダナオ,30株)について検討したところ,株の多様性は,マニラ首都圏を含むルソン地域に高く,特に,Subtype-1b(n=11),4(n=1),6(n=1)はこの地域にしかみられない.また,マニラ首都圏の株には,当地由来・その他の地域由来の何れの株よりも外国株に類似の株が存在する.このように,マニラ首都圏は,最も外国の影響を受けやすいことが示唆された.一方,系統樹解析から,Subtype-1a群には,上記3地域の株が混在しており,HCV株は3地域の間を短期間に移動していることも示唆された.ミンダナオの株(n=30)は全てSubtype-1aであり,多様性は低く,海路による南方からの血液媒介感染経路の存在は確認されていない.HIVがHCVと同様の経路で侵入・伝播すると仮定する場合,血液を媒介に流行するHIVは,マニラ首都圏から侵入し,短期間の内にセブ都市圏やミンダナオ地域に広がることが推測された.日本のHIV流行阻止のために,隣国フィリピンの流行阻止は重要であるが,これらの低流行国で入手可能な少数のHIV解析に依存した流行様式の解析・流行阻止は困難である.そこで,HIVが性行為感染者よりも先に注射薬物使用者(IDU)に流行の端緒が作られることに着目し,血液を媒介にIDUに侵入するHCVを代用マーカーとして「流行の核」を早期に発見する試みを始めた.ルソン,ビサヤ,ミンダナオの主要な都市圏に監視地域を得た.総検査数は,IDU由来1494検体を含む,2645検体に達した.HIV抗体陽性事例は3検体であり,フィリピンのHIVの低流行を裏付けた.しかし,注射薬物使用や透析によるHCV感染の頻度は高く,セブ都市圏の市街地居住のIDUにみられるHIV感染比率がわずかに0.40%であるのに比べ,抗HCV抗体陽性比率は89%である.また,HCV株(ルソン,48株;ビサヤ,366株,ミンダナオ,30株)について検討したところ,株の多様性は,マニラ首都圏を含むルソン地域に高く,特に,Subtype-1b(n=11),4(n=1),6(n=1)はこの地域にしかみられない.また,マニラ首都圏の株には,当地由来・その他の地域由来の何れの株よりも外国株に類似の株が存在する.このように,マニラ首都圏は,最も外国の影響を受けやすいことが示唆された.一方,系統樹解析から,Subtype-1a群には,上記3地域の株が混在しており,HCV株は3地域の間を短期間に移動していることも示唆された.ミンダナオの株(n=30)は全てSubtype-1aであり,多様性は低く,海路による南方からの血液媒介感染経路の存在は確認されていない.HIVがHCVと同様の経路で侵入・伝播すると仮定する場合,血液を媒介に流行するHIVは,マニラ首都圏から侵入し,短期間の内にセブ都市圏やミンダナオ地域に広がることが推測された.南・東南アジアの過去の動向から,HIV感染の流行は血液媒介感染により始まることが通例であり,特に静注薬物常用者が汚染注射針を共用する場合に多発すると想定されている.フィリピンは現在HIV感染の低流行国であるが,薬物乱用者はアジアのエイズが蔓延した国々と同様に存在するため,HIV感染の流行が血液媒介感染により始まる危険は十分あると推測できる.この仮説に基づき,セブ都市圏の薬物常用者を含む560名をリクルートしHIV, HCV, HBVなど血液感染の状況を検討した.HCVは主に血液を媒介して感染する.しかも非常に多くの静注薬物常用者が感染していることが知られている.セブ都市圏の静注薬物常用者もHCV抗体の保有率が高く(70%),吸入薬物常用者との間に有為な差がみられた.街路の静注薬物常用者は検討例全員(28人)が抗体保有者であった.これらのHCVは二つのジェノタイプ,1a,2bに分別され,その各々のグループ内のウイルス株は近縁のクラスターを形成していた.また,9症例の検討からは,いずれの個体にも異なるジェノタイプの重感染例はみられなかった.

一方,HBV表面抗原の保有率には,静注薬物常用者と吸入薬物常用者との間に有為な差はみられず.また,調査したすべての症例にHIV感染者は全くみられなかったこれらの結果は,フィリピンにHIV感染者が少ないことを支持し,一方,侵入したHCVは,限られた感染源から急速に広がっていることを示唆している.HCV感染わ急激な広がりは,血液感染が急速に広がる脆弱さを示し,今は少ないHIVも同様に一気に広がる危険を示唆している.しかし,平成16年度の研究からは,HCVの侵入門戸の特定には至らなかった.さらに観察数を増やし,また異なる時期のHCVを解析し,この地域へHCV株が侵入する経路や早さ,さらにウイルスの特徴について,平成17年度以降検討する予定である、アジアのHIV感染の流行は血液媒介感染により始まるのが通例であり,特に静注薬物濫用者が汚染注射針を共用する場合に流行の端緒が作られると想定されている.この想定に基づき,血液媒介感染マーカーとしてHCVを採用し,その感染動態からエイズ低流行国のフィリピンにおけるHIV感染の流行の初期像を予測する試みを続けている.2年目の本年度は,検討症例数の増加と侵入門戸の推定につながる端緒の発見を目標に研究を開始した.これまでの累積検討症例(検体)数は合計で1038であり,このうち血液媒介感染のマーカーとして採用している抗HCV抗体の保有者は282名に達した.抗HCV抗体保有者の割合は静注薬物濫用者において高く,離脱プログラムに属さない集団では,平成14年,16年,17年の調査でいずれもほぼ100%の陽性率を示した.この間,抗HIV抗体陽性者は皆無であった.HCV-NS5B領域のゲノム配列についてこれまでに119株の系統樹解析が終了している.初年度と同様,セブ都市圏の静注薬物濫用者のHCVの大多数はGenotype-1a,Genotype-2bのいずれかに属した.また,Blastデーターベースから得られる他国の近縁HCV株とは別のクラスターを形成している.初年度に推定したとおり,セブ都市圏のHCV感染は限られた感染源から急速に広がっていると考えてよいと思われる.本年度,セブ都市圏で採取された検体の中から初めてGenotype-2aが1株確認された.この株のセブ都市圏への侵入門戸や,今後この株が新たな流行の核になるのかを含めて,HIVの流行に対するHCV株のモニターの有効性の検討を念頭に更に解析をすすめていく予定である.アジアのHIV流行は拡大を続け,日本,韓国,フィリピンの3カ国のみが低流行国として残された.フィリピンにHIV流行が始まれば,次は日本と想定される.そのため,日本のHIV流行阻止のためにはフィリピンのHIVの動向を知ることが必須と考え,当地にHIVに関する定点観測地の基盤整備を続けている.また,HIV流行の端緒が注射薬物の使用による血液媒介感染と考えられることから,HCVをHIV流行以前の血液媒介感染マーカーと位置づけている.平成18年度終了時点で注射薬物使用者604症例とその他の対照を含め,合計1,548症例のエントリーを終了した.延べ1,593検体について血清検査が終了している.薬物離脱施設に属する注射薬物使用者集団,これに属さない集団ともに年次毎のHCV陽性率は高率かつ一定である.一方,HIV感染者はHCV感染高率集団にもごく稀(0.35%)である.このように,本年度までに血液媒介感染が頻発している定点観測地をセブ都市圏にほぼ確立した.セブ都市圏のHCV株のほとんどは,他国で報告された株と同一の群に属さない.域外から入る株の影響を打ち消す程に,既存の株が早く広がるものと考えている.一方,Genotype-2aには,明らかに複数のクラスターに分かれているものがある.いずれも2005年以降に検出されるようになった株であり,比較的最近この地域に侵入した可能性がある.しかし,国外の株のいずれも同一のクラスターに属さないため,新たに侵入する株と決定できない.
口腔・顎面の交感神経支配に関する研究

平成6年度は咀嚼筋、顎関節および唾液腺などの末梢器官における交感神経の関与の度合および末梢での交感神経の走行経路ならびに交感神経起始細胞についてHRP法を用い組織学的に明らかにした。咀嚼筋においては、咬筋、側頭筋、内側翼突筋などの閉口筋には密な交感神経支配が認められるのに比較し、顎二復筋前復、顎舌骨筋には交感神経の支配は非常に希薄であり(外側翼突筋は中等度)、閉口筋と開口筋では明らかに交感神経の支配に差が認められた。顎関節は交感神経の支配は密で、耳介側頭神経を経由するのが確かめられた。また、唾液腺においては顎下腺、耳下腺には交感神経の支配は密であるが、舌下腺にはほとんどないことが認められた。これらの結果を日本顎関節学会、唾液腺学会等の学術集会において、口頭発表を行なった。また、日本疼痛学会雑誌、日本顎関節学会雑誌、奈良医学雑誌に本研究の成果を発表した。平成7年度は、交感神経細胞の中枢神経系との関係を検索した。交感神経節にHRP溶液を注入し、HRP法による標識を行わせ、交感神経節前細胞の脊髄内局在およびその大きさについて検討した。また、上顎神経節、星状神経節、三叉神経節との投射についても検討し、以下のことが明らかし、報告を行った。1)上顎神経節と連絡する節前細胞は、C8-T5の脊髄に分布し、大部分は、T1,T2領域に存在していた。2)上顎神経節節前細胞の大部分は、脊髄側角のintermediolateral nucleusに存在し、その大きさは、12.3(]ST.+-。[)2.0umと小さかった。3)三叉神経節、対側の上顎神経節、星状神経節からの投射は、いずれも認められなかった。中枢神経系における交感神経節前細胞への投射については、今後引続き探索を行く予定である。今年度は咀嚼筋、顎関節および唾液腺などの末梢器官における交感神経の関与の度合および末梢での交感神経の走行経路ならびに交感神経起始細胞についてHRP法を用い組織学的に明らかにした。顎関節には交感神経の支配は密で、耳介側頭神経を経由するのが確かめられた。これらの結果を日本顎関節学会、唾液腺学会等の学術集会において、口演発表を行なった。今年度は、交感神経細胞の中枢神経系との関係を検索した。また、上頚神経節、星状神経節、三叉神経節との投射についても検討し、以下のことが明らかし、報告を行った。

1)上頚神経節と連絡する節前細胞は、C8-T5の脊髄に分布し、大部分は、T1,T2領域に存在していた。3)三叉神経節、対側の上頚神経節、星状神経節からの投射は、いずれも認められなかった。中枢神経系における交感神経節前細胞への投射については、現在引続き検索を行っている。
肝硬変におけるGut-Liver-Lung axisによる肺血管病変の実験的研究

門脈圧亢進症、特に肝硬変症において肺高血圧症が合併しやすい事が報告されており、その機序として本来は肝臓で代謝されるべき体液性因子が直接肺に作用するためであるとする仮説が報告されている。門脈下大静脈吻合を施行した正常肝モデルにおいて肺高血圧症類似の病変が惹起され、その程度は肝外性の遠肝性側副血行の発達度に相関するという実験的報告はある。一方、臨床的には肝障害を伴った門脈圧亢進症で肺高血圧症が合併しやすい事も周知の事実である。しかるに現在まで肝障害モデルにおいて肺血管病変を検討した報告はない。そこで肝硬変症における肺血管病変を検討する目的で、まず四塩化炭素肝障害ラットを作製し、右室収縮期圧(RVSP)、肺小動脈の組織学的検討、門脈下大静脈シャント率(S率)、肝機能検査について検討した。RVSPは有意に上昇し、組織学的にも中膜および内膜の肥厚を認め肺高血圧症類似の病変が惹起された。門脈下大静脈吻合を施行したラットにおいても同様に肺高血圧症類似の病変が惹起されたが、両群を比較するとRVSPは肝障害ラットの方が有意に高いのに対して、S率は逆に肝障害ラットの方が有意に低く、肝障害モデルにおいては、肺高血圧症類似の病変の進行度は遠肝性側副血行の発達度のみでは説明できなかった。次にdimetyl-nitrosamineにて肝障害ラットを作製し、肝障害の進行度別に肺血管病変の程度を比較した。高度肝障害ラットにおいては、中等度肝障害ラットよりRVSPは有意に高く、又血液学的な肝障害の程度とRVSPは相関関係を認めた事より、肝障害の進行に基づいて肺高血圧症類似の病変は進行すると推察された。以上より肝硬変症における肺高血圧症発症の機序に関しては肝外性の遠肝性側副血行だけでなく、肝食細胞の機能低下や肝内シャント等の肝臓自身の網内系としての機能低下が関与している事が示唆された。四塩化炭素(以下CC14)肝障害ラットに門脈下大脈派シャント術(以下シォント術)を施行した群(A群)、CC14肝障害ラットに単開腹術を施行した群(B群)、正常肝ラットにシャント術を施行した群(C群)、正常肝ラットに単開腹術を施行した群(D群)に分けて検討を行った。右室収縮期圧(以下RVSP)はA、B、C群はD群に比較して有意に高く、CC14肝障害作製およびシャント術によりRVSPは上昇すると考えられた。又A、B群はC群に比較して有意に高く、シャント作製よりもCC14肝障害作製の方が有意にRVSPは上昇すると考えられた。肺の病理学的検討では、A、B、C群とも肺の小動脈の中膜および内膜の肥厚を認めた。又その程度はA群、B群、C群の順に高度であった。以上よりCC14肝障害作製およびシャント術により血行動態的におよび器質的に肺高血圧症類似病変が惹起された。門脈下大静脈シャント率(以下S率)はA、B、C群はD群に比較して有意に高く、CC14肝障害作製およびシャント術によりS率は有意に上昇すると考えられた。又A、C群はB群に比較して有意に高値を示し、CC14肝障害作製よりシャント術の方が有意にS率は上昇すると考えられ、各群間のRVSPおよび肺の病理学的変化の差異とは一致しなかった。

右室血中Endotoxin(以下Et)はA、C群はB、D群に比較して有意な高値を認めた。つまりシャント術施行によりEtは有意に上昇すると考えられたが、S率と同様に各群間のRVSPおよび肺の病理学的変化の差異とは一致しなかった。以上よりシャント術施行群(B群)においてはS率およびEtが肺病変の程度と関連がある可能性があるが、肺障害群においては肺病変はS率およびEtとの関連を認めず、肝備害時における肺高血圧症類似病変はシャント作製時と別の機序が関与している可能性が見いだされた。Dimethylnitrosamine肝障害ラットを腹水貯留を認める高度肝障害群(E1群、n=5)、腹水貯留を認めない中等度肝障害群(E2群、n=17)およびコントロール群(F群、n=11)において検討を行った。1.右室収縮期圧(RVSP):E1群29.5±2.7torr、E2群22.6±1.1、F群13.7±1.7で各群間に有意差を認め、肝障害の進行と共にRVSPは上昇した。2.門脈下大静脈シャント率(S率):E1群47.9±14.1%、E2群4.2±2.6、F群0.04±0.01で、E1群はE2群、F群に比較して有意な高値を認め、肝障害が中等度ではS率は変化しないが、高度になるとS率は上昇した。3.肺の病理学的検討:各々のラットにつき10個の肺小動脈の変化をHeath-Edwards分類に基づいて検討すると、E1群は50個中0度15個、1度19個、2度7個、3度9個であった。E2群は140個中0度73個、1度48個、2度27個、3度12個であった。F群では90個中0度62個、1度20個、2度7個、3度1個であった。各群を比較すると、E1群、E2群はF群に比べて有意な肺小動脈の肥厚を認め、E1群はE2群に比べて有意差はないものの肥厚が高度になる傾向を認めた。4.肝機能検査:E1群のT.Bil、GOT、T.Pは、E2群、F群に比較して有意な高値を認めた。E1群、E2群のHepaplastinは、F群に比較して有意な低値を認めた。RVSPとの相関に関して検討すると、RVSPはT.Bil、GOTと有意な正の相関を、Hepaplastinと有意な負の相関を認め、血液検査的にも肝障害が進行するとRVSPは上昇すると考えられた。以上より、Dimerthylnitrasanmine投与による肝障害モデルにおいても、肺高血圧類似の病変が惹起された。又その程度は肝障害の進行に関連しており、肝障害が肺高血圧症惹起に直接関与していると考えられた。
方位制御複相シリサイド結晶の革新的高靭性化と高クリープ強度化

地球温暖化防止の観点から発電所や輸送機における燃費の改善が求められている。この解決策として現在使用されているNi基超合金やTiAl金属間化合物よりもより高温での使用が可能な次世代耐熱合金の開発が挙げられる。この候補材として2000°Cを超える融点を有する遷移金属ダイシリサイドが注目を集めており、国内外で盛んに研究がなされている。こうした背景の下、本研究は我々の研究グループが見出した室温靭性値4.0mPa1/2を有するB添加高靭性C40/C11b複相シリサイド結晶の高温クリープ特性の支配因子を解明し、複相シリサイド結晶の高靭性化と高クリープ強度の両立に向けた組織制御の方策と設計指針の構築を目的としている。この目的遂行のため、(1)方位制御複相シリサイド結晶中に形成する層状組織のマトリックスC40相と析出C11b相の結晶幾何学関係の解明、(2)層状組織の組織形態と熱的安定性、(3)クリープ特性の温度・方位・応力依存性ならびに支配因子の解明、(4)クリープ変形に寄与する活動転位の同定を行う。これら(1)(4)の結果より本来Brittle相であるC11b相とC40相の遷移金属シリサイドそのものが有するintrinsicな変形異方性に加えて、層状組織における結晶幾何学から生ずるextrinsicな変形異方性を巧みに制御することで、単相では得られない室温靭性値、高温強度、高温クリープ特性を具備した次世代の高温構造材料としての複相シリサイド結晶を開発する。最終実施年度である本年度はB添加高靭性C40/C11b複層シリサイドとこれまでに報告されているシリサイド結晶のクリープ特性とその異方性を比較および議論することで、シリサイド結晶への革新的な高靭性化と高クリープ強度を具備させる指針を提案した。この候補材として2000°Cを超える融点を有する遷移金属ダイシリサイドが注目を集めている。こうした背景の下、本研究は次世代超耐熱合金として期待されている遷移金属シリサイドを用いて、近年我々の研究グループが開発した室温靭性値4.0mPa1/2を有するB添加高靭性C40/C11b複相シリサイド結晶の高温クリープ特性の支配因子を解明し、複相シリサイド結晶の高靭性化と高クリープ強度の両立に向けた組織制御の方策と設計指針の構築を目的とし、以下の4点に注目しつつ研究を遂行する。(1)方位制御複相シリサイド結晶中に形成する層状組織のマトリックスC40相と析出C11b相の結晶幾何学関係の解明、(2)層状組織の組織形態と熱的安定性、(3)クリープ特性の温度・方位・応力依存性ならびに支配因子の解明、(4)クリープ変形に寄与する活動転位の同定。以上の結果より本来Brittle相であるC11b相とC40相の遷移金属シリサイドそのものが有するintrinsicな変形異方性に加えて、層状組織における結晶幾何学から生ずるextrinsicな変形異方性を巧みに制御することで、単相では得られない室温靭性値、高温強度、高温クリープ特性を具備した次世代の高温構造材料としての複相シリサイド結晶を開発する。最終的にはC40/C11b層状組織を有するB添加複相シリサイド結晶を用いて、これまでにない革新的な高靭性化と高クリープ強度を具備させることを目指す。本申請課題の目的である微細層状組織を有するB添加高靭性C40/C11b複相シリサイド結晶の高温クリープ強度向上に向けた設計指針の構築するためには本複相シリサイド結晶のクリープ特性の支配因子を解明することが必須であり、解決すべき課題は明確であり、以下の5点である。(1)組成的過冷による初晶C11b相を回避し(包晶反応の回避)、かつ坩堝からの汚染、酸素混入が皆無である良質なC40単相単結晶の育成、(2) 1400°Cでの熱処理による層状組織の導入と層状組織の形態、安定性、結晶幾何学の解明、(3) C40/C11b層状組織を有するB添加複相シリサイド結晶の高温変形挙動の解明、(4) B添加複相シリサイド結晶における高温クリープ特性の方位、温度依存性の解明、(5) B添加複相シリサイド結晶におけるクリープ特性の支配因子の解明とクリープ特性向上に向けた設計指針の構築。本年度はこの中における研究項目(1)および(2)について主に行った。具体的にはるつばからの汚染が皆無でかつ、結晶育成速度の制御することで包晶反応を回避させたC40単相単結晶を浮遊帯溶融法にて育成、今後の研究に必要な試料作製を行うとともに本研究で必要な試料を背面ラウエ法ならびに放電加工機にて作製した。加えて、C40単相単結晶に各種熱処理を施し、C40/C11b層状組織を導入に成功した。形成される層状組織形態および結晶幾何学についてC11b相の[001]方位(高強度を示す方位)に着目しつつ光学顕微鏡およびSEM-EBSDにて解析し、層状組織の体積率、C11b成長過程および結晶幾何学について詳細に解明した。