hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
災害情報の「情報到達度」向上のための戦略の開発

本研究の第1の仮説は,災害スキーマの形成の程度が高い住民ほど,外界に存在するハザード情報からその意味をくみ取ることがたやすいとともに,災害に対する被害抑止や被害軽減の方策についてより積極的な態度や意図を示すであろうし,また実際の行動もおこしているはず,というものである.この仮説にもとづき,99年に水害を,01年に芸予地震により被害を受けた広島県呉市の行政,支援者,被災住民の方々へのインタビュー調査を実施し,99年水害時の体験が01年地震の対応をより効果的にするものとして機能していたことを明らかにした.本研究の第2の仮説は,災害スキーマの形成の度合いが,被害抑止や被害軽減行動を促進する影響力をもつことは,実証的調査研究でも明らかにできるというものであった.そこで,市内中心部に大きな断層帯が走っているフィリピン・マニラ首都圏マリキナ市の住民を対象とした地震リスクに関する標本調査を実施した.またこの調査と比較する上で,広島県呉市住民にも共通の質問紙調査を行った.調査の結果から,被害抑止・被害軽減に関する行動意図・実際の行動の外生変数として災害スキーマが極めて重要な要素であることが明らかになった.本研究の第3の仮説は,災害スキーマは行政や関係者や住民自身の努力を通じて促進できる,というものであった.この点を実証するために,フィリピン・マニラ首都圏マリキナ市民を対象としたアクション・リサーチを実施した.具体的には,防災博覧会や,住民公開の場での実物大の家屋破壊実験などを通じて,地震ハザードの理解やその対策が充分にみずからの資源や知識を用いて対処可能であると参加後に人びとが考えるようになった.なお,本研究の第2および第3の研究の実施にあたっては,本科学研究費補助金に加えて,EqTAP(アジア・太平洋地域に適した地震・津波災害軽減化技術の開発とその体系化に関する研究)の林春男教授をチームリーダーとする研究班の研究資金の一部も活用させて頂いた.ここに記し感謝申し上げる次第である.本研究の第1の仮説は,災害スキーマの形成の程度が高い住民ほど,外界に存在するハザード情報からその意味をくみ取ることがたやすいとともに,災害に対する被害抑止や被害軽減の方策についてより積極的な態度や意図を示すであろうし,また実際の行動もおこしているはず,というものである.この仮説にもとづき,99年に水害を,01年に芸予地震により被害を受けた広島県呉市の行政,支援者,被災住民の方々へのインタビュー調査を実施し,99年水害時の体験が01年地震の対応をより効果的にするものとして機能していたことを明らかにした.本研究の第2の仮説は,災害スキーマの形成の度合いが,被害抑止や被害軽減行動を促進する影響力をもつことは,実証的調査研究でも明らかにできるというものであった.そこで,市内中心部に大きな断層帯が走っているフィリピン・マニラ首都圏マリキナ市の住民を対象とした地震リスクに関する標本調査を実施した.またこの調査と比較する上で,広島県呉市住民にも共通の質問紙調査を行った.調査の結果から,被害抑止・被害軽減に関する行動意図・実際の行動の外生変数として災害スキーマが極めて重要な要素であることが明らかになった.本研究の第3の仮説は,災害スキーマは行政や関係者や住民自身の努力を通じて促進できる,というものであった.この点を実証するために,フィリピン・マニラ首都圏マリキナ市民を対象としたアクション・リサーチを実施した.具体的には,防災博覧会や,住民公開の場での実物大の家屋破壊実験などを通じて,地震ハザードの理解やその対策が充分にみずからの資源や知識を用いて対処可能であると参加後に人びとが考えるようになった.なお,本研究の第2および第3の研究の実施にあたっては,本科学研究費補助金に加えて,EqTAP(アジア・太平洋地域に適した地震・津波災害軽減化技術の開発とその体系化に関する研究)の林春男教授をチームリーダーとする研究班の研究資金の一部も活用させて頂いた.ここに記し感謝申し上げる次第である.(1)災害スキーマへの切り替えを促進する要因および阻害する要因の特定(担当田中聡・牧紀男)については、2001年3月24日に発生したH13年芸予地震時における災害対応従事者および地域住民に対して、エスノグフィー手法による非構造的なインタビュー調査を実施した。「平時」から「災害時」へと状況認識が変化する際、過去の災害体験(1999年の豪雨災害)が非常に大きな働きをしていることが確認された。さらに、災害過程における共通構造の抽出の観点から、阪神・淡路大震災の災害対応従事者の被害判定基準の探索と、被災者のエスノグラフィーの分析との比較検討も行った。両研究とも、その成果を『地域安全学会論文集』2001年第3号に発表した。(2)災害情報到達度指標の開発(担当林春男)については、災害対応従事者および被災住民へのインタビュー調査の結果をもとに、災害情報の受け手への到達度を概念化し、指標化を行うための基礎的作業として、意味ネットワークによる災害知識表現の可能性について検討した。その成果は『地域安全学会論文集』2001年第3号に発表した。(3)スキーマ切り替え促進要因・阻害要因と災害情報到達との間の因果関係解明のための調査フレームの検討(担当立木茂雄)については、(1)災害スキーマへの切り替え促進・阻害要因と(2)情報到達度の因果的関連性について5回の研究会を組織し、プロジェクト・メンバー全員参加によるモデル化検討作業生行った。

また、災害からの長期的復興について検討を行い、生活再建課題を7要素からなるモデルとしてスキーマ化し、『都市政策』2001年104号に発表した。また、2001年7月にコロラド大学ボールダー校で開催された自然災害ワークショップにて、ポスター発表を併せて行い、米国研究者とモデル構成要素について相互交流を行い貴重な知見を深めることができた。(1)スキーマ切り替え促進要因・阻害要因と災害情報到達との間の因果関係の検討(担当立木茂雄)については、広島県呉市における調査データと強震観測記録や被害報告などの地理的情報をGIS上でマッチングする基礎的作業を行った。また、フィリピン国メトロマニラ圏マリキナ市において、住民のリスク認知・回避行動の促進・阻害要因を同定する比較調査研究を計画した。また、災害からの長期的復興について、生活再建課題を7要素からなるモデルとしてスキーマ化し、2003年3月に米国ハワイ州で開催された日米都市防災会議にて本会議報告を行い、日米の防災研究者と討議を行い貴重な知見を深めることができた。(2)災害スキーマ切り替え促進要因・阻害要因の特定(担当田中聡)については、2001年9月11日に発生したニューヨーク市世界貿易センタービル・テロ事件にいて同ビル内から避難した日系企業従業員に対して、エスノグラフィー調査を実施した。「平時」から「災害時」へと状況認識が変化する際、過去の災害体験(1993年のビル爆破テロ事件)が非常に大きな働きをしていることが確認された。さらに、災害過程における共通構造の抽出の観点から、2003年3月の日米都市防災会議において被災者のエスノグラフィーの理論と方法について日米の防災研究者と討議を行った。(3)災害情報到達度指標の開発(担当林春男・牧紀男)については、外観目視による建物被災度評価手法の検討を通じて、建物被害スキーマの形成を促進する建物被災度判定トレーニングシステムを提案した。また、2001年3月の芸予地震の強震観測記録と消防庁被害報告を用いた広域の地震被害推定と被害の及ぶ範囲の同定の手法を確立することによづて、住民の危機回避行動を決定する際の独立変数の一つとしてのハザード強度や被害程度をGIS上に表現する基礎的な技術開発を行った。(1)災害スキーマが災害リスク認知、災害対応資源、行動意図、行動結果への態度、社会的・個人的規範に与える影響について、フィリピン・マニラ首都圏マリキナ市において実証調査研究を行った(担当立木茂雄)。その結果、災害スキーマは、過去の災害体験・災害知識・公共物への耐震補強の重要性の認識・災害情報を得る場合に地域内の人やメディアへの依存に加えて、災害によって失う可能性のある地域の共有利用物(コモンズ)などから構成されていることが明らかになった。そして、災害スキーマこそが、災害リスク認知・態度・災害に対する社会的および個人的規範・災害への対処行動の意図・実際の対処行動の全てに対して決定要因となっていることを明らかにした。また、広島県呉市内で、マリキナ市で実施した調査紙の日本語版を用いて、住民の災害スキーマ形成が、どの程度具体的なリスク認知・回避行動の促進・阻害要因となっているのかを追試する比較調査研究を実施した。(2)災害スキーマ切り替え促進要因・阻害要因の特定(担当田中聡)については、フィリピン
インフォーマルな集合活動の行なわれる空間の適正密度を求める研究

本年度は、前年度の成果の上に、インフォーマルな集合活動の行われる空間を、人間の動き方・分布等によって整理し、その中から、実験対象空間として、デパート通路スペース、駅コンコース、空港待ち合いスペース、プラザ、美術館展示空間、小学校オープンスペースと体育館をとりあげ、(1)シュミレーション活動による活動者・対象の実験、(2)各種インフォーマル活動空間をVTRで撮影した画像による実験室においての連続評価実験、(3)シュミレーション活動空間のVTR画像による連続評価実験を行った。(1)の実験においては、密度・静止者と歩行者の割合・静止者の姿勢及び分布などを変化させた26種類のシュミレーション活動を設定し、そこで実際に活動している人の密度感に対する心理的評価を得た。その結果、静止者と歩行者の混在の比率が1:111:3で良い評価が得られ、また、歩行者の占める空間がまとまっている程、静止者が拡散分布している程、いずれも密度感が低いなど多くの知見を得ることができた。(2)(3)の実験においては、空間の実際の集合活動の変化に対する心理・意識を動的密度感と定義し、これを計測するためにVTRモニターに写し出される実験サンプルに対する心理評価をキーボードから連続的に入力できるシステムをつくり、評定実験を行った。その結果動的密度感には、密度・分布の他歩行者の速度や方向性も寄与していることが確かめられると共に、活動の状況に応じた好ましい密度感の得られる空間ー活動量を提案した。なお(3)の実験では、実験室での評価と(1)の実験の被験者の評定の比較を行なったが、実験室での評定のほうが物理量の変動に鋭敏に反応していることがわかった。動的密度感を扱うことにまで本研究を発展させることにより、人間の動きを含む空間の物理的状況と心理的評価の関係をかなり明確にとらえるとができたと思う。
記憶を見る-新しいモデル系を用いたシナプス可塑性の解析-

本課題の目標は「薄層培養した海馬切片」標本をシナプス可塑性研究の新しい解析系として確立することである。昨年度の研究で若齢ラットの海馬切片の安定な回転培養(薄層培養)法を確立した。そこで本年度はまず、この標本で新鮮海馬切片標本で見られるのと同様な可塑性現象が惹起可能かについて解析した。培養切片のCA3細胞体層に刺激用、CA1細胞体層に記録用電極をおいて100Hz・1秒の頻回刺激を行うと、集合活動電位の振幅2倍以上、持続1時間以上の伝達効率増大が約70%の標本で観測された。この増大は、EPSPslopeの鋭角化や活動電位潜時の短縮を伴い、新鮮切片の長期増強現象と相同な現象といえる。ただし、次のような特有の現象もみられた。(1)記録電極が細胞体層にあるにもかかわらず陰性のシナプス電位がみられる、(2)一回の刺激に対し、複数回のシナプス活動がみられる。今後、これらの回避あるいは積極的利用を考える必要がある。ついで、シナプス新生などの緩徐な形態変化を解析するため、生細胞染色をクラゲ緑色蛍光蛋白(GFP)のcDNAを導入することで行う技術の確立をめざした。神経細胞に外来遺伝子を導入することは従来法では困難なため、向神経性ウイルスをベクターとして用いることとし、増殖能を限定したアデノウイルスにβアクチンのプロモーターの支配下においたcDNA(試行ではアミロイド前駆体蛋白遺伝子)を組込み、これを培養海馬細胞に導入することに成功した。現在、このベクターを用いて、GFP発現による生体染色を試行中である。「活動によるシナプス新生」と平行して進行すると想定される「不活動によるシナプス廃止」が、培養切片標本で観測可能かについて追求した。培地にテトロドトキシンを添加して約1週間培養すると、CA1錐体細胞は対照群に比較して樹状突起の分枝の少ない形態のものが多くなった。これらの結果を併せ考えて、上述した本標題の目標の過半は達成されたといえよう。2年計画の全体として(1)ラット脳海馬皮質の切片回転培養の安定化・高収率化、(2)培養神経細胞の生細胞染色法の確立、(3)培養海馬切片のシナプス伝達効率変化を誘発する条件の探索と最適化、(4)切片中の神経細胞の連続的な形態観察のためのハードウェアおよびソフトウェアの設定、(5)培養神経細胞への外来遺伝子導入・発現法の確立、という計画を立て平成7年度においては(1)(2)(3)を、平成8年度において(4)(5)を行うこととした。さて、本年度(1)については培養基質であるカバーグラスのポリカチオンコーティング、回転速度の二段階化、培地量の二段階化などによって、既報の方法の収率(2030%)をはるかにしのぐ(培養開始後2週間の時点で70%以上)高安定・高収率の切片培養を実現した。(2)については、当初DiI、DisC3(5)などの脂溶性蛍光色素による細胞膜の物理的染色を行ったが、神経細胞のみならずグリア細胞も強く染色され、次ステップの形態観察を可能にするため染色によってコントラストを上げるという目的に合致しなかったため、方針を外来遺伝子の導入による生体染色法に転換した。アデノウィルスベクター系に着目し、これにクラゲ由来の緑色蛍光蛋白(GFP)遺伝子を組み込んで導入試行を開始した。

その結果、従来困難とされていた神経細胞など非増殖性の細胞への外来遺伝子の導入・発現に成功した。現在,プロモーターを神経特異的な蛋白のそれに組替えたベクターを作成中であり、これに成功すれば、(2)と(5)を同時に達成できることになる。(3)、(4)については現在準備中である。本課題の目標は「薄層培養した海馬切片」標本をシナプス可塑性研究の新しい解析系として確立することである。昨年度の研究で若齢ラットの海馬切片の安定な回転培養(薄層培養)法を確立した。そこで本年度はまず、この標本で新鮮海馬切片標本で見られるのと同様な可塑性現象が惹起可能かについて解析した。培養切片のCA3細胞体層に刺激用、CA1細胞体層に記録用電極をおいて100Hz・1秒の頻回刺激を行うと、集合活動電位の振幅2倍以上、持続1時間以上の伝達効率増大が約70%の標本で観測された。この増大は、EPSPslopeの鋭角化や活動電位潜時の短縮を伴い、新鮮切片の長期増強現象と相同な現象といえる。ただし、次のような特有の現象もみられた。(1)記録電極が細胞体層にあるにもかかわらず陰性のシナプス電位がみられる、(2)一回の刺激に対し、複数回のシナプス活動がみられる。今後、これらの回避あるいは積極的利用を考える必要がある。ついで、シナプス新生などの緩徐な形態変化を解析するため、生細胞染色をクラゲ緑色蛍光蛋白(GFP)のcDNAを導入することで行う技術の確立をめざした。神経細胞に外来遺伝子を導入することは従来法では困難なため、向神経性ウィルスをベクターとして用いることとし、増殖能を限定したアデノウィルスに、βアクチンのプロモーターの支配下においたcDNA(試行ではアミロイド前駆体蛋白遺伝子)を組込み、これを培養海馬細胞に導入することに成功した。現在、このベクターを用いて、GFP発現による生体染色を試行中である。「活動によるシナプス新生」と平行して進行すると想定される「不活動によるシナプス廃止」が、培養切片標本で観測可能かについて追求した。培地にテトロドトキシンを添加して約1週間培養すると、CA1錐体細胞は対照群に比較して樹状突起の分枝の少ない形態のものが多くなった。これらの結果を併せ考えて、上述した本課題の目標の過半は達成されたといえよう。
分子性酸化物の提供する反応場を用いた高活性NO分解触媒の分子・原子レベルデザイン

ロジウム原子の回りの環境がほぼ同一である二つの化合物[{(η^3-C_4H_7)_2Rh}_2(V_4O_<12>)]^<2->と(η^3-C_4H_7)_2Rh(acac)を合成し、それらの求核試試剤に対する反応性を比較した。その結果[{(η^3-C_4H_7)_2Rh}_2(V_4O_<12>)]^<2->ではアリル基のカップリングが選択的に高収率で起こるのに対し、(η^3-C_4H_7)_2Rh(acac)ではその様なカップリング反応は全く起こらない事が明らかになった。V_4O_<12>は単なる酸素をドナー原子として持った配位子として働いているのではなく、有機ロジウム化合物の反応性に対して特有の影響を与えていると考えられる。アリル基のカップリング反応はシリカの表面上に担持された有機ロジウム化合物で見られる反応である事を考えると、V_4O_<12>の様な分子性酸化物は、組成の面のみならず、反応性の面からも通常の酸化物に類似した性質を持つと言える。分子性酸化物上に担持された有機金属化合物の示すこの様な特異な反応性は、その動的挙動に依る所が大きいと考えられる。そこで有機金属がV_4O_<12>上に担持された一連の化合物を合成し、多核ダイナミックNMRの技術を用いてそれらのダイナミクスを調べた。その結果、有機金属部分がV_4O_<12>上をピボットしている事が明らかになった。以上の成果に加え、本研究では、これまで存在が示唆されながら実体が全く明らかになっていなかったポリアンチモン酸イオンの単離に初めて成功し、その構造を明らかにした。この化合物は[Sb_8O_<12>(OH)_<20>]^<4->と言う分子式を持つ。
圧縮センシングと独立成分分析を活用した，脳波計測ヘッドギア用回路の低消費電力化

軽量な無線型脳波計測ヘッドギアを実現するには,搭載するバッテリーの小型化が有効な手段の一つになる.そこで研究代表者は,圧縮センシングを脳波計測に活用し,無線型脳波計測ヘッドギアに搭載するセンシングユニット回路部の消費電力を削減することで,軽量化の実現を目指している.ただし,外乱が混入しやすい環境下での圧縮センシングの利用は,信号のスパース性が低下するため,復元精度が悪化する問題がある.そこで本研究課題では,圧縮センシングと独立成分分析を組み合わせることで,外乱が混入する環境においても復元精度の悪化を抑えつつ,センシングユニットの低消費電力動作が可能になる新しい回路システムの検討を行っている.一年目は,研究代表者が提案している圧縮センシングと独立成分分析を活用した脳波計測のための新しいシステムの検討・設計に関する研究を行った.本システムでは,センシングユニットのランダムアンダーサンプリングにより脳波を圧縮した状態で取得し,圧縮した信号をデータプロセッシングユニットへ転送する.さらに,データプロセッシングユニットにおいて,復元処理を行う前に独立成分分析を用いることで外乱の影響を抑え,復元精度の向上を実現する.MATLABによる検証の結果,復元信号の誤差を示すNMSE値の改善が見られ,本提案手法の有効性を示す事が出来た.得られた研究成果の一部は,IEEE国際会議BioCAS 2018や電気学会電子回路研究会にて公表した.おおむね当初の計画通り,提案する信号処理方法を搭載したシステムの設計・検討を進めることができた.提案システムを設計し,擬似的な瞬目アーチファクト(脳波計測時の代表的な外乱の一種)が加わった脳波信号に対して,圧縮・分離・復元の一連の信号処理をMATLAB上で検証した.その結果,復元前に独立成分分析を実施する本システムにおいて,瞬目アーチファクトの影響抑制に効果がある例を示すことができた.一年目の研究成果として,国際会議1件や国内研究会2件を通して公表できた.一年目は,提案するシステムに適した復元方法の検討やランダムアンダーサンプリングを行うA/D変換器等の回路パラメータの解明を進めた.二年目は,当初の計画通り,一年目に実施したシステム設計や検証結果をもとに,ハードウエア実装に関する検討を進める予定である.軽量な無線型脳波計測ヘッドギアを実現するには,搭載するバッテリーの小型化が有効な手段の一つになる.そこで研究代表者は,圧縮センシングを脳波計測に活用し,無線型脳波計測ヘッドギアに搭載するセンシングユニット回路部の消費電力を削減することで,軽量化の実現を目指している.ただし,外乱が混入しやすい環境下での圧縮センシングの利用は,信号のスパース性が低下するため,復元精度が悪化する問題がある.そこで本研究課題では,圧縮センシングと独立成分分析を組み合わせることで,外乱が混入する環境においても復元精度の悪化を抑えつつ,センシングユニットの低消費電力動作が可能になる新しい回路システムの検討を行っている.一年目は,研究代表者が提案している圧縮センシングと独立成分分析を活用した脳波計測のための新しいシステムの検討・設計に関する研究を行った.本システムでは,センシングユニットのランダムアンダーサンプリングにより脳波を圧縮した状態で取得し,圧縮した信号をデータプロセッシングユニットへ転送する.さらに,データプロセッシングユニットにおいて,復元処理を行う前に独立成分分析を用いることで外乱の影響を抑え,復元精度の向上を実現する.MATLABによる検証の結果,復元信号の誤差を示すNMSE値の改善が見られ,本提案手法の有効性を示す事が出来た.得られた研究成果の一部は,IEEE国際会議BioCAS 2018や電気学会電子回路研究会にて公表した.おおむね当初の計画通り,提案する信号処理方法を搭載したシステムの設計・検討を進めることができた.提案システムを設計し,擬似的な瞬目アーチファクト(脳波計測時の代表的な外乱の一種)が加わった脳波信号に対して,圧縮・分離・復元の一連の信号処理をMATLAB上で検証した.その結果,復元前に独立成分分析を実施する本システムにおいて,瞬目アーチファクトの影響抑制に効果がある例を示すことができた.一年目の研究成果として,国際会議1件や国内研究会2件を通して公表できた.一年目は,提案するシステムに適した復元方法の検討やランダムアンダーサンプリングを行うA/D変換器等の回路パラメータの解明を進めた.二年目は,当初の計画通り,一年目に実施したシステム設計や検証結果をもとに,ハードウエア実装に関する検討を進める予定である.
骨髄由来細胞による肝不全治療〜肝再生に寄与する細胞群の経時的視察

骨髄細胞は肝を含む様々な臓器に対して細胞を供給している可能性があることが報告されている。本研究では骨髄由来細胞による肝不全治療の可能性を探るために、Green fluorescent protein cDNAを導入することにより全身の細胞に蛍光物質であるGreen fluorescent proteinを発現させたグリーンマウス(GM)を骨髄移植のドナーとして用い、レシピエントであるC57BL/6マウスに放射線照射後に骨髄移植を行い、骨髄由莱細胞がいかに胸腹部臓器内に分布するかを検討した。その結果、骨髄移植後の骨髄キメリズムは移植後4から12週間で完成し、骨髄由来細胞は肺、肝、膵、小腸、腎などの臓器に速やかに到達し、その程度は経時的に増加していた。特に、リンパ系組織では骨髄由来細胞への置換が速やかにおこったが。上皮細胞へ分化した細胞は認められず、少数の細胞は血管内皮へと分化していることが明らかとなった。さらに線維化に関与する細胞の一部が骨髄由来である可能性が示唆された。以上より、骨髄由来細胞は迅速に肝を含む胸腹部内臓へ分布し、特にリンパ組織と血管内皮細胞ではより速やかな骨髄由来細胞の分布を認めたことから、骨髄由来細胞の肝不全治療への応用に際しては、肝におけるリンパ網内系組織であるクッパー細胞あるいは血管内皮細胞への分化の裸程を通じて何らかの修飾を加えうる可能性が示唆された。また、線維化に関与する細胞群も骨髄から供給されている可能性を認めたことから、骨髄由来細胞は肝不全に伴う肝線維化の制御にも関与している可能性が示唆された。本研究の目的は骨髄幹細胞の肝増殖への関与の有無を明らかにし,新しい肝不全治療法を確立することにある。平成13年度は,肝不全モデルに対する骨髄移植に先立ち,骨髄移植マウスにおける骨髄からの細胞供給と分化誘導を検討するために,放射線照射マウスに骨髄移植を行い,FACS scanによるキメリズム,蛍光実体顕微鏡・免疫染色による分化誘導状態を観察した。【材料と方法】B6マウスに7.5Gy,9.5Gy,12Gy放射線照射後の生存率を検討した。次に,骨髄移植細胞数を決定するために,B6マウスに12Gy放射線照射後,グリーンマウス由来骨髄細胞を移植し生存率を検討した。さらにB6マウスに12Gy放射線照射後,グリーンマウスの骨髄細胞1x10^6個を移植し,移植後7日,4週間,12週間後における骨髄キメリズム,骨髄,肝,膵,小腸,腎,肺,脾における骨髄からの細胞供給とその分化誘導状態を検討した。【結果】7.5Gy,9.5Gy,12Gy照射後の生存率はそれぞれ100%,100%,9%であった。また,12Gy放射線照射後に骨髄細胞1x10^5個,1x10^6個,1x10^7個移植後の1ヶ月生存率はそれぞれ70%,100%,91%であった。以上の結果から照射線量を12Gy,移植細胞数を1x10^6個とした。この条件において移植後7日,4週,12週における骨髄,脾,末梢血におけるキメラ率はそれぞれ7日;40%,23.5%,6.34%,4週;82.6%,66.2%,83.4%,12週;72%,79.9%,70.3%であった。骨髄キメラ率の上昇に伴い肝,膵,小腸,肺,腎の各臓器にGFP陽性の骨髄由来細胞が出現し,特に肺および小腸で多く認められた。これらの細胞の多くはリンパ球あるいはマクロファージであったが,肝および腎で血管内皮細胞への分化の可能性が示唆された。上皮細胞への分化傾向については現在検討中である。

平成14年度は,12Gyの放射線照射を行ったマウスに骨髄移植を行い,FACS scanによるキメリズム成立を確認後,蛍光実体顕微鏡・免疫染色による分化誘導状態を観察した。さらに70%肝切除モデルにおける骨髄細胞の誘導について検討した。【材料と方法】B6マウスに12Gy放射線照射後,グリーンマウスの骨髄細胞1x10^6個を移植しキメラマウスを作成した。このキメラマウスにおける全身各臓器への骨髄由来細胞の分布を検討するために移植後7日,4週間,12週間後における骨髄キメリズム,骨髄,肝,膵,小腸,腎,肺,脾における骨髄からの細胞供給とその分化誘導状態を検討した。細胞供給は主に免疫染色で検討し上皮,血管内皮,マクロファージ,リンパ球,線維芽細胞などのマーカーとしてサイトケラチン,F8,F4/80,CD3,CD8,FSP-1などを用いた。【結果】移植後7日,4週,12週における骨髄,脾,末梢血におけるキメラ率はそれぞれ7日;40%,23.5%,6.34%,4週;82.6%,66.2%,83.4%,12週;72%,79.9%,70.3%であった。骨髄キメラ率の上昇に伴い肝,膵,小腸,肺,腎の各臓器にGFP陽性の骨髄由来細胞が出現し,特に肺および小腸で多く認められた。これらのGFP陽性細胞のうちサイトケラチン陽性となった細胞は極少数で,多くの細胞はリンパ球,マクロファージ,あるいは線維芽細胞であった。肝および腎では血管内皮細胞への分化の可能性が示唆された。また70%肝切除モデルでは血管内皮細胞が骨髄から供給されておりこれらの細胞群の各臓器への供給におけるマクロファージ系細胞の役割について検討中である。
SOI基板上半導体薄膜DFBレーザに関する研究

光電子集積回路用の小型・低消費電力光源として期待される、強光閉じ込め効果を用いた極低電流動作半導体薄膜DFBレーザをSOI基板上に実現すると共に、他の機能光デバイスを集積化することを目的としている。半導体薄膜レーザに関する研究報告は所属研究機関により以前よりなされてきたが、光励起による動作のみであるという問題が残されていた。この解決方法を探索するために、横注入型レーザ構造を採用し半絶縁性基板上レーザに関する研究より着手した。初年度にレーザ発振、2年目はその特性改善に注力した。その結果、1回成長で作製されるレーザと遜色ない横注入レーザの実現に成功した。最終年度はこの実績をもとに半導体薄膜DFBレーザ構造化、また半絶縁性基板上での更なる高性能化を行った。薄膜構造化については、低屈折率材料であるベンゾシクロブテン(BCB)を用いることでSOI基板にレーザウエハを貼り付け、横注入構造による薄膜レーザを初めて実現した。パルス動作のみで性能はまだ不十分ではあるが、その後の特性改善(未発表)も達成されている。半絶縁性基板上での更なる高性能化については、a-Si表面回折格子を用いたDFBレーザの研究を進めた。室温連続動作条件下でしきい値電流値7.0mA、外部微分量子効率43%の良好な発振特性を得るとともに、動的特性の評価も行い変調効率1.0GHz/mA^<1/2>および30mA注入時に変調帯域4.8GHzを確認した。以上の結果は我々の調査範囲において、1.55μm波長帯の横方向電流注入レーザにおいて最高の性能が達成された。以上の成果を組み合わせることによって、極低電流動作半導体薄膜DFBレーザの実現が期待される.光電子集積回路用の小型・低消費電力光源として期待される、強光閉じ込め効果を用いた極低電流動作DFBレーザをSOI基板上に実現すると共に、他の機能光テバイスを集積化することな目的としている。本年は薄膜レーザの電流注人動作化を中心に研究を進めた。半導体薄膜レーザに関する研究報告は所属研究機関により以前よりなされてさたが、光励起による動作のみであるという問題が残されていた。この解決方法を探索するために、NTTや富士通等の機関より既に報告されているLCIレーザ構造を応用し、電流注入構造の実現にフォーカスを定め絶縁性基板上に横方向電流注人レーザの作製を行った。埋め込み再成長法・イオン注入法などの候補の中から実験を通して、埋め込み再成長法を撰択し窒温パルスレーザ発振を得た。さらに特性の改善を進め室温連続動作を実現し、従来型の縦方向注入レーザに比べて同等のしきい値電流動作を示すとともに、今後の高性能化に向けて内部量子効率の改善が重要なパラメータとなるという結果を得た。またDFB構造の導入を進めレーザ発振を得た。以上の結果より、低消費電力光デバイス作製に有用な薄膜構造においても、電流注入を必要とする能動テバイスが実現可能であることを示した。今後、誘電体クラッドを用いた強光閉じ込め構造を導入することによって低しきい値レーザの実現とともに、薄膜構造を応用したディテクタや高速変調デバイスなどへの応用が期待される結果を得た。光電子集積回路用の小型・低消費電力光源として期待される、強光閉じ込め効果を用いた極低電流動作DFBレーザをSOI基板上に実現すると共に、他の機能光デバイスを集積化することを目的として行った。本年は薄膜レーザの電流注入動作化を中心に研究を進めた。この解決方法を探索するために、横注入型レーザ構造を応用した電流注入構造の実現に焦点を絞り、半絶縁性InP基板を用いた横方向電流注入レーザの作製を行った。昨年度にレーザ動作を得たため、本年度はその特性改善に注力した。特性を劣化させている要因を導波路損失と内部量子効率の2点と定め、これらの改善を行った。その結果として、室温連続動作および光出力特性の改善を実現した。また単一モード動作を得るための初期実験として、分布帰還構造を導入した素子を試作し、レーザ発振を得るとともに単一モード動作を得た。一方で分布帰還構造作製プロセスにおける問題点が生じたため、その修正・改善を進めた。その結果として、本研究課題の目標の1つである薄膜構造を有する半導体レーザの電流注入動作を実現した。今後はこの特性改善を進め、低消費電力動作を目指す。さらに、薄膜光集積回路実現に向けた光検出器として、横注入構造を有するフォトダイオードの試作および特性評価を行った。10Gbpsまでのアイ開口を確認するとともに、今後高速応答を実現するために必要な構造パラメータの指針を得た。

最終年度はこの実績をもとに半導体薄膜DFBレーザ構造化、また半絶縁性基板上での更なる高性能化を行った。薄膜構造化については、低屈折率材料であるベンゾシクロブテン(BCB)を用いることでSOI基板にレーザウエハを貼り付け、横注入構造による薄膜レーザを初めて実現した。パルス動作のみで性能はまだ不十分ではあるが、その後の特性改善(未発表)も達成されている。半絶縁性基板上での更なる高性能化については、a-Si表面回折格子を用いたDFBレーザの研究を進めた。室温連続動作条件下でしきい値電流値7.0mA、外部微分量子効率43%の良好な発振特性を得るとともに、動的特性の評価も行い変調効率1.0GHz/mA^<1/2>および30mA注入時に変調帯域4.8GHzを確認した。以上の結果は我々の調査範囲において、1.55μm波長帯の横方向電流注入レーザにおいて最高の性能が達成された。以上の成果を組み合わせることによって、極低電流動作半導体薄膜DFBレーザの実現が期待される.
成人期の自閉症スペクトラムにおける視覚的認知の特異性に関する神経心理学的検討

本研究は、独自に作成した「臨床研究用絵画完成課題」と埋没図形課題(EFT)遂行中の視線運動パターンを注視部位計測装置により測定し、定型発達者(TD)と比較した時の自閉スペクトラム症(ASD)の視線運動パターンの特異性の解明を目指した。「臨床研究用絵画完成課題」は、視覚情報処理の観点から3つのサブタイプに分類でき、視線運動データとの関連も一部明らかになった。また、PCTサブタイプの課題遂行は、ASDとTDでは異なることが示唆された。本研究の目的は、自閉スペクトラム症(Autism Spectrum Disorder:ASD)の「部分」と「全体」の関係性認知の特異性を解明するために、成人期のASDを対象に「埋没図形課題」(embedded figures test:EFT)、「絵画完成課題」(picture completiontest:PCT)遂行中の視線運動パターンを注視点追跡システム(アイトラッカー)により測定し、定型発達者と比較した時のASDの視線運動パターンの特異性を解明すること、「部分」と「全体」の関係性認知に関連する視覚的認知の特性からみたASDのサブタイプを検討することである。2014年度は、使用する実験課題について検討した。PCTについては、PCT遂行に必要な認知処理方略のタイプも考慮したオリジナルの臨床研究用PCTを作成した。独自に考案した臨床研究用のPCT候補図版37枚を大学生45名に実施した。各図版の通過率および主成分分析の結果から候補図版は、「部分処理」-「全体処理」、「知識依存」ー「推論依存」の軸からとらえることができ、3つのサブタイプにグループ化することができた。各タイプはPCT遂行に関わる認知処理のタイプと関連することが示唆された。主な結果については、日本発達心理学会第26回大会で発表した。EFTについては、EFTを用いた国内外の先行研究を整理し、本研究で用いる実験用EFTについての検討を行った。2015年度は、使用する実験課題の図版を選定し、注視点追跡システムで利用できるように調整、改訂を行った。PCTについては2014年度に作成した臨床研究用PCTから15図版、EFTについてはWitkin, Oltman, Raskin, & Karp (1971)のオリジナル図版から10図版を選定した。大学生20名に臨床研究用PCT、EFTを実施し、課題遂行中の視線計測を行った。各課題の成績とAutism-Spectrum Quotient(AQ)、Adult ADHDself report scale(ASRS)における個人差との関連を検討した。ADHD傾向はEFT成績に正、PCT成績に負の影響を与えていた。ASD傾向がPCT成績に及ぼす影響は、2014年度に本研究において抽出したPCT課題のサブタイプによって異なっていた。PCT遂行は、課題のタイプによって認知処理が異なること、また注意機能の影響を検討する必要性が示唆された。主な結果については、昭和女子大学生活心理研究所紀要の論文としてまとめた。注視点追跡システムの実験用にPCT課題、EFT課題を選定、調整し、実験手続きを確定することができたが、各課題の視線運動パターンを解析するためには、定型発達の成人のデータ数を増やし解析方法を吟味する必要があると判断し、今年度は臨床群での実験が未実施となったため。2014年度には独自に作成した臨床研究用PCTを大学生45名に実施した。各図版の通過率および主成分分析の結果からPCT課題は、3つのサブタイプにグループ化することが示唆された。2015年度には、大学生20名に臨床研究用PCTとEFTを実施し、課題遂行中の視線計測を行い、各課題の成績とAutisim Spectrum2016、日本発達心理学会で発表した。また、ASD、ADHDなど成人の発達障害者を対象に臨床研究用PCTとEFTを実施し、課題遂行中の視線計測を行った。定型発達成人での実験データは一定数集めることができたが、成人の発達障害の研究協力者について、一定人数集めるために想定以上の時間を要しているため。2014年度には、独自に作成した臨床研究用PCTを大学生45名に実施した。各図版の通過率および主成分分析の結果からPCT課題は、3つのサブタイプにグループ化することができた。2017年度は、成人のASD20名に同様の手続きで実験を行い、定型発達者(大学生)との比較検討を行った。PCT、EFTの成績に群間差はなかったが、PCTのサブタイプのうち、知識に基づいて画像全体の情報から判断し解決するようなタイプの課題の成績が、ASD群の方が定型発達群よりも有意に低かった。いくつかのサブタイプを含むオリジナルの臨床研究用PCTを作成できたことは、ASDの認知処理プロセスを検討する上で重要な成果である。

EFTの検討については、先行研究検討の結果、注視点追跡システムに課題を適用するためには、より丁寧な吟味が必要であることが明らかになったため、次年度への継続検討となった。定型発達成人での実験を継続しデータ数を増やし、各課題の視線運動パターンの解析を行う。その後、成人の発達障害を対象に実験を行い、臨床研究用PCT、EFTの成績、視線運動パターンについて定型発達との相違を検討する。補助事業期間を延長し、引き続き成人の発達障害の研究協力者を募り、実験を続ける。臨床研究用PCT、EFTの成績、視線運動パターンについて定型発達との相違を検討する。発達臨床心理学臨床研究用PCTとEFT課題の図版を注視点追跡システムで利用できるように調整、改訂する。定型発達の成人を対象に予備実験を行い、実験手続きの調整を行った後、ASD、定型発達の成人を対象にEFT、臨床研究用PCTの課題遂行中の注視時間、注視部位を測定し、ASDと定型発達の相違を検討する。さらにASDグループ内での臨床研究用PCTの成績、視線運動のパターンについて解析し、視覚的認知の特性からみたASDのサブタイプ分けについて検討する。一般大学生と臨床群(自閉スペクトラム症)に実験を実施する予定であったが、本年度は臨床群の実験を実施することができなかったため、臨床群での実験の際に予定していた実験補助者への人件費が未使用となったため。成人発達障害を対象とした実験のデータ数が十分に集まらなかったため、実験に関わる支出(実験参加者ならびに実験補助者への謝金、物品費)、研究成果の公表に関わる支出(学会参加費、旅費、論文投稿料等)が翌年度に繰り越されたため。注視点追跡システム(アイトラッカー)での予備実験実施を2015年度に変更したため、予備実験参加者への謝金や実験に関わる物品費の支出が翌年度に繰り越されたため。実験参加者、実験補助者への人件費・謝金および7月、8月に開催予定の国際心理学会、ヨーロッパ視覚認知学会において研究成果を発表するための参加費、旅費として使用を計画している。その他、研究遂行に必要な物品費、研究成果発表に必要な翻訳・校閲料、印刷費等に使用予定である。実験を継続する予定であるため、実験参加者、実験補助者への謝金、研究成果発表のための学会参加費、旅費として使用を計画している。実験参加者への謝金および実験に関わる物品費に使用する予定である。
多層ディラック電子系の磁気物性に関する実験的研究

本研究は,バルク結晶でありながら圧力下でグラフェンと同様の線形分散を持つことが知られている有機導体を対象として圧力下磁化率測定を行い,ディラック電子系特有の磁気物性,特に「バンド間磁場効果による巨大軌道反磁性」を実験的に明らかにすることを目的とする.本研究は,グラフェンでは正確な測定が困難な磁気物性を,有機導体のバルク結晶としての利点を活かして初めて実験的に解明しようとするもので,圧力下有機導体の高感度磁化率測定技術を確立するという点においても大きな意義がある.圧力下有機導体の磁化率測定にはSQUID磁束計などが用いられてきたが,この手法は圧力セルからの大きなバックグラウンドが加わるため,試料のシグナルを取り出すためには多量の単結晶試料が必要となる.そのため本研究では,高感度測定が可能な磁場変調法による交流磁化率測定法を採用し,1つの単結晶のみでの測定を行った.磁化率測定用のピックアップコイルは内コイルと外コイルの二重構造になっている.2つのコイルは互いに逆向きに巻き付けて,巻き数を1以下の極限までバランスをとるよう調整することで,高感度の磁化率測定を実現した.これに試料をセットして圧力セルで加圧した後,磁場変調のための補助コイルを併せ持つ超伝導マグネットを内蔵した希釈冷凍機を使用して測定を行った.H29年度に行ったグラファイトの測定からは明瞭な量子振動が観測され,磁化率の高感度測定の確立が確認できた.H30年度は有機ディラック電子系にこの手法を適用した.高圧下のゼロ質量ディラック電子系(13.5kbar)における測定からは0.4K以下,2mT以下の非常に限られた領域において大きな反磁性を観測することに成功した.測定は電荷秩序相(3.5kbar),有限質量ディラック電子相(8.5kbar)でも行ったが,低圧ほど反磁性相が安定化されていることが分かった.交付申請書に記載した平成30年度の研究実施計画の内容をすべて終え,圧力下において磁場変調法による高感度の交流磁化率測定技術を確立することができた.研究の過程で,当初予定していた圧力セルの材質,MP35Nは強度が弱く,磁性も大きいことが分かったため,材質をNiCrAlに変更した.また,バックグラウンドを小さくするため,圧力セルの内部ピストンをタングステンカーバイドからジルコニアに変更したところ,ピストンが数日で割れてしまうことが判明した.そこでジルコニアが圧力に耐えられるよう圧力セルの設計も見直し,改良を行った.また,圧力下の測定の際に,途中で試料がコイルから外れる事例が何度か起こった.試料はコイルボビンにセットした後,綿を丸めたものを詰めることで蓋としていたが,有機導体は強度が弱いため,綿を詰める際に大きな力を加えられないことが原因と考えられる.そこでこの上からさらに薬包紙をワニスで固定することで,試料の落下を確実に防ぐことにした.これらの改良により,当初の計画よりも早い現段階において,対象物質である有機ディラック系物質の圧力下磁化率測定を行うことに成功した.H30年度までに,想定される様々な改良を加えることによって,当初の予定どおり有機ディラック系物質の高圧下磁化率測定技術を確立することができ,理論の予測どおり,本物質において大きな反磁性を観測することに成功した.比較として有機超伝導体の磁化率を測定したところ,超伝導と同じオーダーの巨大な信号が出ていることが分かり,また,ディラック電子系の磁化率の磁場・温度依存性は,超伝導のものと非常によく似ていることが分かった.そこで,H31年度以降は観測された反磁性信号の起源が「バンド間磁場効果による軌道反磁性」によるものなのか,今まで見逃されていた本物質の「超伝導状態」によるものなのかを明らかにする.しかしながら本物質の電気抵抗測定では,低温で絶縁化,もしくは弱い抵抗上昇を起こすことが今までに報告されており,電気抵抗測定からは超伝導の兆候は見られていない.そこで,希釈冷凍機を使用することで今まで報告されていなかった極低温での電気抵抗を測定し,抵抗の減少が見られるかどうかを確認する.また,本物質は圧力変化に伴い,電荷秩序相・有限質量ディラック相・ゼロ質量ディラック相と状態が変化するが,それぞれの相において反磁性信号の振舞いが変化することがわかった.今後はより詳細な圧力依存性を測定し,本物質の磁性実験による温度-圧力相図を決定する.本研究は,バルク結晶でありながら圧力下でグラフェンと同様の線形分散を持つことが知られている有機導体を対象として圧力下磁化率測定を行い,ディラック電子系特有の磁気物性,特にバンド間磁場効果による巨大軌道反磁性を実験的に明らかにすることを目的とする.本研究は,グラフェンでは正確な測定が困難な磁気物性を,有機導体のバルク結晶としての利点を活かして初めて実験的に解明しようとするものであり,圧力下有機導体の高感度磁化率測定技術を確立するという点においても大きな意義がある.圧力下有機導体の磁化率測定にはSQUID磁束計などが用いられてきたが,この手法は試料のシグナルが圧力セルや媒体の大きなバックグラウンドに埋もれるという問題がある.そのため本研究では磁場変調のための補助コイルを併せ持つ超伝導マグネットを内蔵した冷凍機を使用し,磁場変調法による交流磁化率測定法を採用することにした.H29年度は,高圧下での測定に備えて試料は圧力セル中にセットし,まずは常圧下での交流磁化率測定を行った.

測定法の確認のため,試料には文献値のあるグラファイトを選び,有機導体単結晶と同等の体積のものを使用した.まずは圧力セル内部に搭載可能な小型のピックアップコイル用のボビンを作製し,巻腺機を用いてこれに銅線を巻きつけた.この際,測定感度を上げるためにコイルの巻数を増やすため,銅線には14マイクロメートルの極細線を使用した.作製したボビンに,まずは内コイルとして2000回程度銅線を巻き付け,この外側に逆向きの外コイルを巻く.二つのコイルは,印加磁場の変動による誘導起電力を除去するために,巻き数を1以下の極限までバランスをとるよう調整し,高感度の磁化率測定を実現した.本手法によりグラファイトの交流磁化率を測定し,明瞭な量子振動(ドハース・ファンアルフェン効果)が観測され,磁化率の高感度測定を確立することができた.交付申請書に記載した平成29年度の研究実施計画の内容をすべて終え,常圧下において磁場変調法による高感度の交流磁化率測定技術を確立することができた.実験に取り組んだ当初は,コイルに巻いた銅線を「はんだ」で接続しており,極低温の測定で「はんだ」の超伝導による反磁性のシグナルを拾ってしまうという,研究計画時には想定していなかった問題に直面したが,はんだを「銀ペースト」で代用することで,この問題を回避することができた.しかしながら銀ペーストははんだと比較して強度が弱いため,エポキシ樹脂で補強する必要があり,試料のセッティングには予想以上に手間が掛かることが分かった.また,加圧時に圧抜けの事故が何度か起こり,そのたびにコイルや試料のセッティングを初めからやり直す必要があり,加圧実験には細心の注意を払う必要がある.本研究は,バルク結晶でありながら圧力下でグラフェンと同様の線形分散を持つことが知られている有機導体を対象として圧力下磁化率測定を行い,ディラック電子系特有の磁気物性,特に「バンド間磁場効果による巨大軌道反磁性」を実験的に明らかにすることを目的とする.本研究は,グラフェンでは正確な測定が困難な磁気物性を,有機導体のバルク結晶としての利点を活かして初めて実験的に解明しようとするもので,圧力下有機導体の高感度磁化率測定技術を確立するという点においても大きな意義がある.圧力下有機導体の磁化率測定にはSQUID磁束計などが用いられてきたが,この手法は圧力セルからの大きなバックグラウンドが加わるため,試料のシグナルを取り出すためには多量の単結晶試料が必要となる.そのため本研究では,高感度測定が可能な磁場変調法による交流磁化率測定法を採用し,1つの単結晶のみでの測定を行った.磁化率測定用のピックアップコイルは内コイルと外コイルの二重構造になっている.2つのコイルは互いに逆向きに巻き付けて,巻き数を1以下の極限までバランスをとるよう調整することで,高感度の磁化率測定を実現した.これに試料をセットして圧力セルで加圧した後,磁場変調のための補助コイルを併せ持つ超伝導マグネットを内蔵した希釈冷凍機を使用して測定を行った.H29年度に行ったグラファイトの測定からは明瞭な量子振動が観測され,磁化率の高感度測定の確立が確認できた.H30年度は有機ディラック電子系にこの手法を適用した.高圧下のゼロ質量ディラック電子系(13.5kbar)における測定からは0.4K以下,2mT以下の非常に限られた領域において大きな反磁性を観測することに成功した.測定は電荷秩序相(3.5kbar),有限質量ディラック電子相(8.5kbar)でも行ったが,低圧ほど反磁性相が安定化されていることが分かった.
核融合炉プラズマ対向壁における水素同位体交換現象の解明

プラズマ対向壁表面に形成される再堆積層は、多量の水素同位体を蓄積する可能性があり、プラズマー壁間での水素同位体交換現象を把握する上で重要な研究対象である。水素プラズマによるスパッタリングで形成されたタングステン、ステンレス、パラジウム、白金の再堆積層には多量の水素が取り込まれていることが明らかとなった。なおタングステンについては、重水素プラズマを用いた場合は重水素が、ヘリウムプラズマ用いた場合はヘリウムが取り込まれることがわかった。タングステン及びステンレス再堆積層について、微細構造観察を行ったところ、数nmの微細な結晶粒から構成されるアモルファス構造を持ち、多数のバブルも観察された。水素はバブル等の欠陥にトラップされていると考えられる。タングステン再堆積層を800度まで加熱し、一旦水素を放出させたあと再び水素に曝したところ、再堆積層中に水素は捕捉されなかった。加熱により構造が変化し、水素のトラップサイトが減少したためだと考えられる。一方、白金再堆積層は加熱後再び水素ガスに曝すと水素を捕捉した。これは水素トラップサイトが減少していないためだと考えられる。このようにトラップサイトが多数存在する再堆積層では、トラップサイトを介して同位体交換が生じ得ると考えられる。今後さらに研究を進め、再堆積層内での同位体交換反応の定量的把握を行う。JT60U使用済みグラファイトには、トリチウムが打ち込まれている。グラファイトを不活性ガス雰囲気で加熱し、トリチウム放出が見られなくなった後水素ガスに曝すとグラファイト内での同位体交換反応により全捕捉量のおよそ30%が放出される。この現象はプラズマ対向面を含む試料だけでなく、プラズマから数mm以上の深い位置の試料においても観測された。残留しているトリチウム量はごく微量であるため、グラファイト中に元々存在する欠陥にトラップされていたものと考えている。同位体交換反応速度はグラファイト表面での値に比べ1/200程度小さいことから、表面からトリチウムトラップサイトまでの水素の拡散が律速していると考えられる。RFプラズマ発生装置による軽水素プラズマを用いて、SiC材料をスパッタリングし、真空容器内壁に再堆積層を形成させた。その後、真空容器内に重水素プラズマを点火したところ、直ちに重水素濃度が減少し、同時に多量の軽水素の脱離が観測された。分子状水素間の同位体交換反応は、プラズマ放電時の壁温度100°C程度ではほとんど進行しないため、イオン化された重水素と再堆積層表面に存在する軽水素との同位体交換反応が生じたものと考えられる。なお、昇温脱離実験によりSiC再堆積層からの熱的な水素の放出は、300°Cから始まることが明らかとなったため、放電中の再堆積層内部からの水素放出は生じない。重水素放電による軽水素脱離が終了した後、真空容器内を空気に曝し、再び重水素放電を開始したところ、初期放出量の50%程度の軽水素が放出された。このことから、再堆積層表面に吸着した水蒸気が重水素プラズマにより脱離、水素と酸素に解離し、この一連の軽水素脱離過程で同位体交換が生じていると考えられる。なお、同様の実験をステンレス再堆積層で行ったところ、SiCの場合よりも速い速度で軽水素が脱離することがわかった。炭素系材料と金属系材料では、同位体交換速度が異なることが確認された。再堆積層が高エネルギープラズマに曝された場合、再堆積層内部に取り込まれた水素同位体が放出される。従って、同位体交換現象を明らかにする上で、再堆積層内部に取り込まれる水素同位体の定量は重要である。これまで、グラファイト、タングステンでの定量を進めてきたが、新たに、SiC、及びステンレス鋼からの再堆積層中の水素蓄積量を測定した。その結果、いずれの再堆積層も元の材料の水素吸収量よりもはるかに多くの水素を蓄積していることが明らかとなった。このことから、再堆積層が水素プラズマに曝された場合とバルク材料が水素プラズマに曝された場合では、放出される水素量が大きく異なると予測される。

グラファイトを不活性ガス雰囲気で加熱し、トリチウム放出が見られなくなった後水素ガスに曝すとグラファイト内での同位体交換反応により全捕捉量のおよそ30%が放出される。この現象はプラズマ対向面を含む試料だけでなく、プラズマから数mm以上の深い位置の試料においても観測された。残留しているトリチウム量はごく微量であるため、グラファイト中に元々存在する欠陥にトラップされていたものと考えている。同位体交換反応速度はグラファイト表面での値に比べ1/200程度小さいことから、表面からトリチウムトラップサイトまでの水素の拡散が律速していると考えられる。