hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
原子状水素ペアイオンプラズマの実現と集団的物性の検証

しかし,イオン性プラズマにおける静電波の励起方法の検討,および波動の測定手法を確立させるために,静電波の伝搬実験を行った.密度変調させる励起電極がメッシュのようにプラズマを横切る場合には,電圧条件に依らず負イオン崩壊することが分かった.ここで,プラズマが内側を通過する円筒電極に正弦波電圧を印加することによって,密度変調により静電波を励起させることに成功した.伝搬波の分散関係を測定したところ,後進波のような周波数帯が存在することを明らかにした.本年度の研究実施計画では,(1)局所空間における負イオン崩壊機構の解明と崩壊させない手法の検討,(2)ラインカスプ磁場付真空容器の増設,(3)イオン性プラズマ中の静電波の伝搬測定,を実施予定としていた.(1)生成された負イオンが,電子や中性ガスとの衝突ではなく,局所空間において崩壊する現象が見出された.より詳しく調べたところ,負イオン全てが崩壊しているのではなく,一部の負イオンが崩壊することを明らかにした.正イオンを金属壁に衝突させ,反射離脱する際にその一部が負イオン化していると考えている.正負イオンの引出加速する電圧を調整して,これらの相対速度を大きくすれば,負イオンの崩壊を抑制できることを見出した.ただ,崩壊する負イオンと崩壊しない負イオンの違いは何か,を明らかにすることはできなかった.(2)水冷能力の高い壁面に設置されたラインカスプ磁場で閉じ込められた,直流アーク放電プラズマ生成装置を設計製作した.前年度に製作した装置の改良型で,より実験し易くなった.併せて,偏向磁場による質量分析器も新規に製作して,平行して実験が実施できる環境が整った.(3)円筒形の電極に正弦波電圧を印加することによって,イオン性プラズマにおいて静電波を励起することに成功した.しかし,正弦波電圧の印加によって,負イオン崩壊が発生して,電子が混在するプラズマになった.不完全なプラズマではあるが,伝搬波の分散関係を測定したところ,後進波のような周波数帯が存在することを明らかにした.以上のように,全て予定通りではないが,おおむね計画通りに実施して,研究実績で述べた事項が明らかになってきたので,おおむね順調に進展していると評価した.厚さ2 cmのアルミニウムプラズマグリッド(Al-PG)へ,ターゲットプラズマと呼んでいる水素プラズマを照射して,引出孔内において水素負イオンを生成した.体積が1/4程度のドライバープラズマを生成して,セパレートメッシュで両プラズマを隔てている.ドライバープラズマ電位を正電位にすることにより,正イオンがセパレートメッシュ近傍のシースで加速されて,ターゲットプラズマへ入射する.数eVと数十eVの二成分のエネルギーを持つ正イオンが,Al-PGへ照射される.正イオンビーム密度は低エネルギー正イオン密度の10%未満にも関わらず,制御グリッド(CG)電極を通過するプラズマは,正イオンビームエネルギーとCG電極電圧に強く依存する.CG電極電圧≧正イオンビーム加速電圧として,負イオンを加速して,正イオンビームの一部を静電反射させる条件の場合に,負イオンの崩壊が抑制され,イオン性プラズマ密度は数十倍程度に増加できることが明らかになった.CG電極を通過したイオン性プラズマは,6極のカスプ磁場が印加された円筒電極の中を通過するようにしている.
ダークエネルギーと重力理論

本研究では、現代宇宙論における最も重要な課題「ダークエネルギー問題」に対して、[(1)物質としてのダークエネルギーの可能性、(2)重力理論の違いが見かけ上のダークエネルギーを示唆する可能性、(3)その他のより自然なモデルの可能性]の3つのアプローチから総合的な解析を行い、特にブラックホールや中性子星など強重力天体とダークエネルギーの共存系の解析が重要であることを指摘した。ビッグバン宇宙論は現代科学の金字塔と言えるほど非常に成功した理論であるが、その成功は宇宙論や基礎科学に新たに大きな課題「ダークエネルギー問題」をもたらした。本研究では、3つのアプローチ[(1)物質としてのダークエネルギーの可能性、(2)重力理論の違いが見かけ上のダークエネルギーを示唆する可能性、(3)その他のより自然なモデルの可能性]からこのダークエネルギー問題の解明に系統的に取り組んでいる。第一のアプローチは主にスカラー場のダイナミクスが対象になるが、これまでのインフレーション研究等の方法を駆使してダークエネルギーであるための条件、可能性、自然さなど総合的な観点から解析を行った。また、宇宙論だけではなく、強重力現象、特にブラックホールとダークエネルギーの共存系についても調べている。具体的には、ダークエネルギーの満ちた宇宙の中のブラックホールがどのような影響を受けるのか、観測的に特異な現象または特徴的な現象が伴うのかを調べている。ダークエネルギーを重力理論の問題としてとらえる第二のアプローチにおいては、申請者はこれまでブランス・ディッケ理論を代表とするスカラーテンソル理論や超ひも理論やM理論などの素粒子統一理論などの一般相対性理論を拡張したいろいろな重力理論の研究を行ってきた。またこれらの研究を通して、多くの理論の統一的解析を可能にする共形変換(及びさらに一般化したルジャンドル変換)を用いた解析法を提案してきた。この手法はインフレーションなど重要な初期宇宙の理論解析に応用されている。本研究ではこれらの手法を提案されている数多くの理論に適用し、ダークエネルギーの説明としての理論の整合性や可能性・自然さの研究など、総合的な解析を行っている。今年度は、これまで行った研究成果を総合的に解析し、最も有望だと考えられるアプローチの選定を試みた。これまでのところ、上記(1)と上記(2)の2つのアプローチは拮抗しており、それらについてより具体的なモデルの解析が必要なことがわかった。そこで、スカラーテンソル理論を基礎にした宇宙モデルの解析やf(R)重力モデルに基づいた中性子星などを解析した。第一のアプローチでは、スカラー場のダイナミクスが対象になるが、これまでのインフレーション研究等の方法を駆使してダークエネルギーであるための条件、可能性、自然さなど総合的な観点から解析を行っている。また、宇宙論だけではなく、強重力現象、特にブラックホールとダークエネルギーの共存系についても調べを進めている。具体的には、超紐理論を基礎にした交差ブレイン解を時間依存した場合に拡張し、膨張宇宙中のブラックホール解を構成した。この解を一般化した「ダークエネルギー中のブラックホール解の構成」については現在、解析が進行中である。これらの研究により、ダークエネルギーの存在がブラックホールなどの強重力系において観測的に特徴的な現象を伴うのかどうかを明らかにするのがこれからの目標である。一方、第二のアプローチにおいては、スタロビンスキー達が提唱しているf(R)重力理論を基礎に中性子星の存在可能性について解析し、これらの理論の問題点を明らかにした。本研究では、3つのアプローチ[(1)物質としてのダークエネルギーの可能性、(2)重力理論の違いが見かけ上のダークエネルギーを示唆する可能性、(3)その他のより自然なモデルの可能性]からこのダークエネルギー問題の解明に取り組んだ。その結果、(1)と(2)の2つのアプローチは拮抗しており、それらについてより具体的なモデルの解析が必要であるとの結論に達し、以下の研究を行った。第一のアプローチは主にスカラー場のダイナミクスが対象になるが、これまでのインフレーション研究等の方法を駆使してダークエネルギーであるための条件、可能性、自然さなど総合的な観点から系統的な解析を行った。さらにこの解を一般化した「ダークエネルギー中のブラックホール解」の構成にも成功し、その時空構造を詳細に解析した。

第二のアプローチにおいては、これまでに行ってきたスカラーテンソル理論や超弦理論・M理論などの素粒子統一理論などの一般相対性理論を拡張したいろいろな重力理論の研究方法、特に、共形変換(及びさらに一般化したルジャンドル変換)を用いた解析法を、提案されている数多くのダークエネルギーモデルに適用し、ダークエネルギーの説明としての理論の整合性や可能性・自然さの研究など、総合的な解析を行った。特に、スタロビンスキー達が提唱しているf(R)重力理論を基礎に中性子星の存在可能性について解析し、これらの理論の問題点を明らかにした。
レーザシート放射法とマスコン法併用の土砂濃度分布3次元瞬間像の計測システムの開発

河川や海岸・港湾での土砂の移動と分布を測定することは,基礎研究としても,実用上においても,重要な項目である.しかし,現状においては,吸引式サンプラーによる平均濃度や高々狭い間隙間を通過する光電管光の変化から1点での土砂濃度変動を求めているにすぎない.そこで本研究では,土砂濃度の2次元的瞬間分布を,相対する二辺上に並びレーザー発光源・受光点間の光度減衰データから,CT型の逆問題として測定する計測器を開発した.1.原理:濃度場を(1)二重フーリエ級数あるいは(2)仮想荷重法(日野が1975年に提案した弾性平板の撓みのグリーン関数で展開する方法)で表現し,流に沿う一直線上に配置した発光源からのレーザー光を相対する直線上の受光点列で受け,その減衰データから逆問題として(1)あるいは(2)の展開係数を解き,二次元濃度場を再構成する.2.計器の特長:(1)機器が流れと濃度場を乱さないよう(医用CTスキャナーと異なり)回転部分を有しないこと.(2)普通の研究者や技術者が購入しうるよう安価であること,(3)コンパクトで実験室や現場での取扱いが簡単であること,(4)水中で使用可能なことを目的に開発した.3.成果:(1)(1)の二重フーリエ級数法にはいくつかの問題点があったが,(2)の仮想荷重法による方法は極めて有効であった.(2)また,軽便で実験室・現場で取扱いができ,安価であるという開発目標を満足する試作機を完成した.(3)今後は市販機の製作・製造に取り組む予定である.河川や海岸・港湾での土砂の移動と分布を測定することは,基礎研究としても,実用上においても,重要な項目である.しかし,現状においては,吸引式サンプラーによる平均濃度や高々狭い間隙間を通過する光電管光の変化から1点での土砂濃度変動を求めているにすぎない.そこで本研究では,土砂濃度の2次元的瞬間分布を,相対する二辺上に並びレーザー発光源・受光点間の光度減衰データから,CT型の逆問題として測定する計測器を開発した.1.原理:濃度場を(1)二重フーリエ級数あるいは(2)仮想荷重法(日野が1975年に提案した弾性平板の撓みのグリーン関数で展開する方法)で表現し,流に沿う一直線上に配置した発光源からのレーザー光を相対する直線上の受光点列で受け,その減衰データから逆問題として(1)あるいは(2)の展開係数を解き,二次元濃度場を再構成する.2.計器の特長:(1)機器が流れと濃度場を乱さないよう(医用CTスキャナーと異なり)回転部分を有しないこと.(2)普通の研究者や技術者が購入しうるよう安価であること,(3)コンパクトで実験室や現場での取扱いが簡単であること,(4)水中で使用可能なことを目的に開発した.3.成果:(1)(1)の二重フーリエ級数法にはいくつかの問題点があったが,(2)の仮想荷重法による方法は極めて有効であった.(2)また,軽便で実験室・現場で取扱いができ,安価であるという開発目標を満足する試作機を完成した.(3)今後は市販機の製作・製造に取り組む予定である.1.目的:河川および海岸・港湾域における底質(土砂)の流掃は,河道や海岸・港湾の設計・維持のために重要な問題であり,従来から様々な理論的・実験的研究が行われてきた。一方,ここ20年ほど前の流れの乱れの大規模構造・秩序構造の発見以来,この方向の研究が開発に行われ,運動量や物質移動に果たす乱れの秩序構造の役割が明らかになって来た。このような観点から,土砂輸送の問題を考えるとき,従来の実験においては土砂濃度の計測は一点ないし数点での測定であり,3次元的瞬間土砂濃度分布が得られないという欠点がある。方法:本研究は,一辺上に並ぶ数個のレーザー光源からのレーザー光を対辺に配置した数ケ点の受光点で受け,レーザー光の減衰から,この両辺に囲まれた空間内の土砂濃度分布を,逆問題として求めようとうするものである。その原理は人体のX線CTと同じであるが,安価で室内および現地で使用可能な計測機の開発を目指す。試作機と予備実験:上記の原理に従って,回路設計・試作機の製作を行い,並行して逆問題解析ソフトを開発し,室内で予備実験を行った。1.目的:河川および海岸・港湾域における底質(土砂)の流掃は,河道や海岸・港湾の設計・維持のために重要な問題であり,従来から様々な理論的・実験的研究が行われてきた.一方,ここ30年ほど前の乱流の大規模構造・秩序構造の発見以来,この方向の研究が活発に行われ,運動量や物質輸送拡散に果たす乱れの秩序構造の役割が明らかになってきた.このような観点から,土砂輸送の問題を考えるとき,従来の実験では土砂濃度の計測は一点ないし数点での計測であり,3次元的瞬間土砂濃度分布が得られないという欠点がある.2.方法:本研究は,一辺上に並ぶ数個のレーザー光源からのレーザー光を対辺に配置した数ケ点の受光点で受け,レーザー光線の減衰からこの両辺に囲まれた空間内の土砂濃度分布を,逆問題として求めようとするものである.その原理は人体のX線CTと同じであるが,本研究では安価で室内および現地で使用可能な計測機の開発を目指す.

3.試作機と予備実験:上記の原理に従って,回路設計・試作機の製作を行い,並行して逆問題解析ソフトを開発し,室内で予備実験を行った.平成7年度は特に逆問題を解く数値解析法の精度の向上を行った.河川や海岸・港湾での土砂の移動と分布を測定することは,基礎研究としても,実用上においても,重要な項目である.しかし,現状においては,吸引式サンプラーによる平均濃度や高々狭い間隙間を通過する光電管光の変化から1点での土砂濃度変動を求めているにすぎない.そこで本研究では,土砂濃度の2次元的瞬間分布を,相対する二辺上に並ぶレーザー発光源・受光点間の光度減衰データから,CT型の逆問題として測定する計測機を開発した.1.原理:濃度場を(1)二重フーリエ級数あるいは(2)仮想荷重法(日野が1975年に提案した弾性平板の撓みのグリーン関数で展開する方法)で表現し,流に沿う一直線上に配置した発光源からのレーザー光を相対する直線上の受光点列で受け,その減衰データから逆問題として(1)あるいは(2)の展開係数を解き,二次元濃度場を再構成する.2.計器の特長:(1)機器が流れと濃度場を乱さないよう(医用CTスキャナーと異なり)回転部分を有しないこと.(2)普通の研究者や技術者が購入しうるよう安価であること,(3)コンパクトで実験室や現場での取扱いが簡単であること,(4)水中で使用可能なことを目的に開発した.3.成果:(1)(1)の二重フーリエ級数法にはいくつかの問題点があったが,(2)の仮想荷重法による方法は極めて有効であった.(2)また,軽便で実験室・現場で取扱いができ,安価であるという開発目標を満足する試作機を完成した.(3)今後は市販機の製作・製造に取り組む予定である.
歯周病発症におけるチオレドキシンの役割と作用メカニズム

歯周病は大多数の成人が罹患する主要な口腔疾患であり,発症主因を口腔細菌とする感染症であるが,その発症や病態進行に伴う免疫応答とその破綻のバランスについての分子メカニズムについての理解は依然混沌とした状態が続いている。近年,単なる感染症として捉えられない歯周病の複雑さの背景には歯周組織における酸化ストレスの関与があることが考えられている。Thioredoxin(Trx)は全ての体細胞に存在する強力な抗酸化分子であり,細胞増殖,癌,アポトーシス等,様々な細胞応答に関与することが示唆されてきた。本研究では歯周病発症初期のステップである,付着歯肉の炎症・破壊・開放化,細菌の侵入と蓄積,結合組織や免疫担当細胞(主に好中球)の炎症応答に焦点を絞り,これらの各ステップにおけるTrxの関与ついて,免疫学的ならびに分子生物学的観点から詳細に解析を行った。本研究により,Trxが微生物の認識とその下流シグナル,細胞の脱穎粒などの感染防御機構において重要な役割を果たすことがあきらかになってきた。特にTrxはグルタチオンとともに,生体内で産生されるフリーラジカルである一酸化窒素が様々なタンパク質を一過性にニトロシル化する現象を制御していた。Trxの作用は抗酸化作用と捉えられているが,このような分子機構を介しても防御作用を発揮しているものと推測される。本研究の遂行により,Trxのもつ生体防御性の分子メカニズムの崩壊が歯周病の発症に関連することが考えられる。Porphyromonas gingivalisが産生するプロテアーゼgingipainは、歯周病の病態形成に大きく関与すると考えられている。Gingipainは凝固因子の活性化とともに抗凝固因子の不活化を引き起こすため、総じて血液凝固の亢進にも関与する。このようなgingipainの血液凝固亢進活性は虚血性心疾患のリスクファクターとしての歯周病の分子機序の一つと考えられる。一方、血管内皮細胞にはWeibel-Palade小体(WPB)と呼ばれる、von Willebrand factor(VWF)、P-selectin、angiopoetin-2(Ang-2)などの分子を含む分泌顆粒が存在する。WPBのエキソサイトーシスは血管内腔に分泌されるVWFあるいはP-selectinを介して血小板の接着と凝集、白血球のローリングを誘導し、炎症のトリガーとなる。本研究では、gingipainによるWPBのエキソサイトーシスの誘導、さらにこのプロセスにおけるチオレドキシンの関与を調べ、P.gingivalisと血管の炎症との関連を検討した。Gingipainはプロテアーゼ活性に依存的にWPBエキソサイトーシスを誘導した。Gingipainによるエキソサイトーシスはprotease-activated receptor(PAR)1、2ならびに3によって仲介されており、さらにPLCγと細胞内Ca^<2+>濃度の上昇が大きく関与していた。また、WPBの成分であるAng-2はP.gingivalis LPSが誘導するIL-8産生を増強した。しかしながら、チオレドキシンはこれらすべての細胞応答を強力に抑制することが分かった。以上の結果から、血管内皮細胞においてP.gingivalisあるいはgingipainが誘導する初期の炎症性応答はチオレドキシンの存在によって抑制性に制御されていることが分かった。
“超薄切"脳標本による脳内移植アミン性細胞の生理学的、薬理学的研究(正常発育過程にある中枢アミン性ニュ-ロンとの対比)

この実験では同定したモノアミン性ニュ-ロンから電気生理学的な反応を記録するのに適切なin vitroの実験手法を開発し、これを応用して植移された幼若アミン性ニュ-ロンの機能変遷経過を正常ニュ-ロンの発育過程と対比して検討することを意図した。薄切した(80100μm)脳切片標本を5,7ーdihydroxytryptamine(5,7ーDHT)で処理することにより、アミン性ニュ-ロンを紫外光照射下の蛍光によって確認し得た。又、ethidium bromideによる細胞内染色を併用して細胞内電位記録を行い、ニュ-ロンの蛍光標識の有無と反応パタ-ンの対応関係を検討し得た。5,7ーDHTによって標識されるニュ-ロンは主として中脳縫線核に分布し、セロトニン性ニュ-ロンと見なされた、記録された反応の特徴(下降相にhumpをもった持続の長い活動電位、大きな膜時定数等)もこの推測を支持するものであった。ド-パミン性ニュ-ロンはこの実験条件の下では標識されないと結論とれた。5,7ーDHTによる標本処理はニュ-ロンの反応に対して若干の修飾効果(スパイク持続時間の軽度延長、transient outward rectificationの抑制)を及ぼしたが、ニュ-ロンの基本的な反応特徴は保たれた。上記の方法を発育途上のラットから得た脳切片標本に応用して、アミン性ニュ-ロンの機能成熟過程を調べたところ、脳幹セロトニン性ニュ-ロンは生後早期(数日)の段階で既にその反応上の弁別特徴を顕していた。知見を補完する為に調べた黒質ド-パミン性ニュ-ロンでも同様の傾向が見られたが、生後2週前後までは尚成熟への経過途上にあるものと考えられた。このような正常発育経過に比べての移植未成熟ニュ-ロンの機能変遷については尚明確な知見を得ず、追加検討が必要である。この研究は、変性脱落した神経細胞を補うべく脳内に移植された細胞の機能の変遷を、アミン性細胞をモデルとし、スライス法を用いて電気生理学的に検討することを企図するものであるが、今年度はアミン性細胞を鏡下に同定する技法の確立と、正常細胞についてのコントロ-ルを得ることを当面の目標とした。実験は種々の生後日齢のラットを用いて行い、中脳領域から"超薄切"標本を作成することを試みた。可及的薄い切片標本を作ることを試みたが、種々の条件からみて厚さは70ー80μmが限界とおもわれた。切片標本はKrebsーRinger液中で約2時間incubationを行った後、5,7ーdihydroxytryptamine(5,7ーDHT)で短時間処理しアミン性細胞を標識した。蛍光顕微鏡下、紫外域の励起光によって、縫線核セロトニン細胞は鮮やかな青色蛍光を発して認められたが、黒質ドーパミン細胞は暗紫色でセロトニン細胞ほど鮮明ではなかった。5,7ーDHT取り込みは生後2週齢を過ぎると逓減する傾向があり、またserotonin uptake blocker(Clomipramineなど)の前処置によって完全に抑制された。細胞の電気生理学的性質は、幼若期黒質ド-パミン細胞については、以前通常スライス標本によって得た知見(論文準備中)が再認された。しかし、上記のごとく、蛍光標識の鮮明度から見て縫線核セロトニン細胞が実験対象としてより好適と思われるので、当初予定から多少外れることになるが、移植実験に移行するに先立ち、この細胞の幼若段階での性質を更に検討してみたいと考えている。

前年度来、中枢モノアミン性ニュ-ロンをin vitroの実験系で同定しその機能様態を電気生理学的な反応を指標として検索するために、極薄(厚さ80ー100μm)のスライス標本を作成しこれを5.7ーdihydroxytryptamine(5,7ーDHT)で処理してアミン性細胞を蛍光標識する試みを行ってきたが、標識される細胞はその脳幹内における分布からセロトニン性ニュ-ロンと推定されてきた。細胞内染色法(Lucifer Yellowまたはethidium bromideによる)を用いてニュ-ロンの確認を行いながら、5,7ーDHTで標識された縫線核ニュ-ロンの細胞内電位記録を行ったところ、脳幹セロトニン性ニュ-ロンのものとされる反応特徴(下降相にhumpをもった経過の緩やかな活動電位、大きな膜時定数など)を認めることができた。又、5,7ーDHTによる標本処理によって、ニュ-ロンの反応はその基本的なパタ-ンに変化はないが若干の修飾を受けることが判明した(スパイク持続時間の軽度延長、transient outward rectificationの抑制)。上記のニュ-ロン同定手法を幼若ラットから得た標本に応用して、脳幹セロトニン性ニュ-ロンの機能成熟経過を調べたところ、これらのニュ-ロンの反応上の弁別特徴は生後極めて早期(数日)の段階で既に認められた。知見を補完するために黒質ド-パミン性ニュ-ロンについても発育過程を調べたが、やはりその反応特徴は出生後早期に認められ、脳幹モノアミン性ニュ-ロンは一般に出生時においてかなりの成熟段階に達しているものと推定された。但しニュ-ロンの反応が完全な成熟型に達するのはほぼ2週齢の時点であった。移植ニュ-ロンの機能変遷については尚明確な知見が得られず追加検討が必要である。
ロールシャッハ・テストのスコアリング支援システムの構築

われわれは,データベースに基づき,ロールシャッハ・テストのスコアリング支援システムを構築した。これは,スコアリングの信頼性を高めるのに効果的なシステムである。この研究期間中,われわれはこのシステムを利用した,新しい精神病理指標を提案した。この研究において,われわれはこの指標がさまざまな精神病理をどの程度鑑別し得るかを検討した。結果は,科学論文に示された各精神疾患の特徴と概ね一致するものだった。したがって,この精神病理指標はさまざまな精神病理の形態をうまく特徴づけていると考えられた。本研究の目的は,ロールシャッハ・テストにおける信頼性の高いスコア化の実現のために,データベースを活用したスコアリング支援システムを構築することである。この目的のため,平成19年度はデータベースに蓄積された18,000件あまりのロールシャッハ反応の整理を行った。具体的には,(1)反応逐語記録を整理し,その言語内容を本研究独自の方法でコード化すること,さらに(2)反応領域(画像データ)を同じく本研究独自の方法でコード化することであった。この作業によって,反応内容および領域の迅速な検索が可能となった。これらは,平成21年度に完成予定の「スコアリング支援システム」の土台となる重要な作業であり,平成20年度も引き続き行うものである。われわれは,このような地道な作業を積み重ねることにより,近い将来,ロールシャッハ・テスト検査者がその経験や力量にほとんど影響を受けることなく,誰もが信頼性の高いスコアリングができるようになることを目指している。本研究の目的はロールシャッハ・テストにおける信頼性の高いスコア化の実現のために,データベースを活用したスコアリング支援システムを構築することである。この目的のため,平成20年度は主に以下の2点の作業を中心に行った。すなわち,(1)多岐にわたるロールシャッハ反応をより迅速により正確に検索すべく,データベースに蓄積された約570名,12,000個以上に亘る反応を一定のルールにしたがって整理を行ったこと,(2)スコアリング支援システムにおいて非常に重要な役割を担う言語検索の仕組みを作り上げること,である。(1)については,反応内容および領域の整理がほぼ完成し,きわめて高い精度で,ロールシャッハ反応の検索が可能となった。(2)については,市販されているデータベース・ソフトや言語解析プログラムなどを用いて言語検索の基礎的な仕組みが完成した。なお,この言語検索の仕組みについては,平成20年10月に開催された日本ロールシャッハ学会第12回大会にて発表を行った。なお,平成20年度におけるこの他の成果発表に関しては,まずわれわれの開発したロールシャッハ・データベース・システム(RODS)のWindows Vista対応版が金子書房から出版されたことが特記される。平成16年に出版されたWindows XP版に引き続き,われわれの研究成果がさらに多くのロールシャソバ実践家と研究者に受け入れられつつある。さらに,研究代表者の高瀬は,このデータベースを用いた研究成果の一部を第19回ロールシャッハおよび投映法の国際会議にて発表した。この目的のため,平成21年度は主に以下の3点の作業を中心に行った。すなわち,(1)多岐にわたるロールシャッハ反応を蓄積するため,データの追加・補充を行なうこと,(2)スコアリング支援システムにおいて非常に重要な役割を担う言語検索の仕組みを充実させること,(3)上記の言語検索の仕組みを応用した反応内容・言語内容に係わる研究を推進することである。結果として,(1)については,非患者群から臨床群に至るまで累積で約600ケース(反応数にして14,000個以上)の信頼に値するロールシャッハ・データを,被検者の人口統計上の情報や診断名などとともにデータベースに蓄積することができた。また,(2)については,市販のデータベース・ソフトや言語解析プログラムなどを応用することによって,かなり精度の高い言語検索の仕組みができあがった。そしてこの仕組みが,複雑なスコアリング作業において補助的な役割を果たすことを確認した。さらに,(3)については,まずその手始めとして人間運動反応(M)における反応内容・言語内容に関する研究を行なった。なお,これらの研究成果は,(2)については「ロールシャッハ逐語検索システムによるスコアリング支援の試み」というタイトルで,(3)については「ロールシャッハ人間運動反応における内容分析の可能性と将来展望」というタイトルで,いずれも大学の紀要に発表した。
水文学的視点からの再生可能エネルギーの限界と脆弱性

2050年の世界の一次エネルギー需要は2010年の約2倍から3倍にまで上るかもしれないと予想されるが、このような中、再生可能エネルギーのプラスとマイナスについて、グローバルな水資源研究の側面から貢献することが本研究の狙いであった。最終的には、将来のエネルギー利用形態に応じたグローバルな水利用量について検討することができた。複数の社会経済および気候シナリオに基づくエネルギー需要量の推計に対して、世界の複数地域に区分した場合のエネルギーに対する水利用量を算定した。その中で、再生可能エネルギーの選択の違いや導入レベルの違いが与える影響、CO2排出削減とのコベネフィットなどについて算定、検討した。本テーマを水文学的視点から評価・モデル化するために、低水および高水についての水文シミュレーション技術の改良を行うこと、これまでのこの手の大規模モデルに含まれていない遠隔導水スキームを数値モデルへと導入すること、統合的な検討の例をメコン川流域を対象として行うことを開始すること、将来の温暖化や社会変化シナリオ下での食料とバイオ燃料の競合のモデル化を行うこと、等のそれぞれが本年度の目標であった。本年度は、これらそれぞれについての研究を進めた。まず、低水に関わる積雪や氷河などの数値モデルについて改良を進め、遠隔導水スキームの導入も可能とした。次に高水・低水およびメコン川流域を対象という点についても、メコン川を対象として最新のCaMa-Flood水文モデルを設定、運用可能とし、低水と発電に関わるダムモジュールを導入し干ばつ時のシミュレーションを成功させるとともに、高水に関わる氾濫およびデルタでの分岐分流、海面上昇および温暖化時の流量および氾濫の変化についてシミュレーションを行った。また、最新の温室効果ガス排出シナリオ下でのバイオ燃料供給制限条件における食料リスクと淡水資源との関係について、数値シミュレーションを行った。ところで、これらの研究の全体的な進行は予定通りであったが、年度内に数ヶ月をかけてキャンパス内の引っ越しをせねばならなかったため、比較的大きめの予算措置を伴う研究作業の実施を少し後回しに、一方で予算を措置せず進められる作業を優先して行った。このため全体としての作業進捗には問題ないものの、多少の金額をH26年度へと繰り越したものである。エネルギー問題と温暖化対策への切り札は、再生可能エネルギーである。しかし、未来社会における再生可能エネルギーの限界と脆弱性は、ほとんど検討されてこなかった。ここでは二つの側面を取り上げる。一つは、将来の90億人の食料確保の上でのバイオ燃料の増産は、水資源の限界によって不可能かもしれないという恐れ。二つ目は、洪水・干ばつ等の極端現象の激化が危惧されているが、自然環境に依存する再生可能エネルギーは、極端現象の変化に対してきわめて脆弱かもしれないこと。この二つについてのアセスメントを全球について行うことが目的である。今年度は、バイオ燃料ポテンシャルだけでなく他の項目においても共通の基礎データとなる気候データ、土地利用データ、陸面水文モデルのための標高データ、それと整合した新たな河川網データの整備等の収集・整備を行った。また過去の気候データについては申請者らがこれまで構築してきたデータセットをベースとし、将来の気候データはIPCCの最新データセットであるCMIP5の出力を適切にバイアス補正・ダウンスケールすることによって作成した。また、極端現象の主要な要素の一つとして、世界全体の洪水が過去から将来についてどのようになるかについて、推定計算を進めた。また、複数の食料必要量シナリオを設定し、それらを全球統合水資源モデルへと導入することによって、それらに対応した全球バイオ燃料ポテンシャルをこれまでも計算してきたが、その手法、内容、結果を再整理し、論文集へと投稿し、レビューコメントを踏まえて論文改訂を行い、受理の形までこぎつけた。2050年の世界の一次エネルギー需要は、2010年の約2倍から3倍にまで上るかもしれないと予想されるが、このような中、再生可能エネルギーのプラスとマイナスについて、グローバルな水資源研究の側面から貢献することが本研究の狙いであった。データの制約などのため、グローバル研究と地域研究とを行ったり来たりするなど紆余曲折はあったが、最終的には、将来のエネルギー利用形態に応じたグローバルな水利用量について検討することができた。結果として、現在から2100年までの発電に必要となるグローバルな取水量の推定を行った。バイオ燃料を天水のみで栽培したと仮定した場合、エネルギーのための水利用のほとんどは冷却水だからである。複数の社会経済および気候シナリオ(複数のRCP、SSP)に基づくエネルギー需要量の推計に対して、世界を複数地域に区分した場合の各発電方式毎の水需要量を算定した。その中で、再生可能エネルギーの選択の違いやその導入レベル違いが取水量に与える影響を定量的に評価した。算定の中にはCCSの水資源への影響も暫定的に取り込んだ。

たとえば今の続きに近いSSP2の将来社会では、GHG排出の程度にかかわらず、現在500km3程度の取水量が、1500程度あるいはそれ以上へと増加する。一方、SSP1のような再生可能エネルギー主体を目指す社会では、21世紀中頃には水利用量が増えるものの、21世紀末には再び約500に戻ってくる。また、SSP1のような社会では、GHG排出削減と水利用量削減とがコベネフィットの関係にあった。一方SSP2の社会では、その両者はコベネフィットではなく、トレードオフ関係となった。これらの関係性には再生可能エネルギーの水利用量、石炭や原子力発電の水利用量が効いている。また、将来採用される冷却方式の違いは、社会経済シナリオやGHG排出シナリオ以上に水需要に効く可能性が示唆された。水文・水資源学H24年度も気候データ、土地利用データ、陸面水文シミュレーションなどについて順調に研究を進め、上記のようにH25年度の目標についても順調に達成した。具体的にはH25年度は、低水および遠隔導水に関わる水文モデルの各種の改良を進め、また特にメコン川流域を対象として最新の水文モデルを設定の上で、ダムおよび氾濫、海面上昇および温暖化による降水量変化時の条件におけるシミュレーションを成功させた。また、温暖化シナリオ下でのバイオ燃料と食料との両立についてグローバルなリスク検討も行えた。また、バイオ燃料広域導入時のリスクについて、包括的なリスク特定研究も実施した。このように、それぞれの各要素については、おおむね順調に進展している。最終年度は、対象とする地域を絞ることによって総合的な形での成果へとつなげたい。まず、共通の基礎データとなる気候データ、土地利用データ、陸面水文モデルのための標高データ、それと整合した新たな河川網データの整備等の収集・整備は順調に進んでいる。次に、全球水資源モデルにおいて、水資源と食料およびバイオ燃料などの再生エネルギーとを結びつける重要な鍵の一つである遠隔導水などのモデル改良についても順調に進んでいる。また、極端現象に注目するということであるが、最新温暖化シナリオ化での洪水の変化についても順調にシミュレーションがされた。また、全球の様々な条件下でのバイオ燃料ポテンシャルについて、専門家のレビューに堪えうる形でまとめ上げ、論文誌に受理されたことは大きな進捗であったといえる。将来の気候データについて、IPCCの最新データセットであるCMIP5の出力を適切にバイアス補正・ダウンスケールすることによって作成したことも順調な進展の一つである。これは再生可能エネルギー研究以外の他の研究にも応用の効くものである。再生可能エネルギーを水文学的視点から評価・モデル化するにあたって、上記のように本研究内でも特に幾つかの側面を強調しながら研究を推進してきたが、国内外においてもこの2ー3年、様々な研究の進展があった。
c-myc遺伝子プロモーターに結合する転写因子ZF-5の細胞増殖抑制効果

1.c-myc遺伝子の転写におけるZF5の機能。c-myc遺伝子プロモーターをCAT(chloramphenicol acetyle transferase)遺伝子の上流に結合したレポーター(c-myc CAT)を用いたCATassayでは、ZF5はCATの発現を抑制した。すなわち、ZF5はc-myc遺伝子の転写抑制因子である。2.その他の遺伝子に対するZF5の作用。Herpes simplex virus thymidine kinase(HSV-tK)遺伝子のプロモーターに対するZF5の作用を、CAT assayで解析したところ、やはり抑制的に働いた。一方、human immunodeficiency virus(HIV)LTRに対しては転写活性化機能を示した。このように、ZF5はプロモーター特異的に全く相反する作用をなすことが明らかになった。3.ZF5自身の構造及び機能解析。HSV-tkのプロモーターを用いて、ZF5の機能に関わる領域の同定を試みたところ、ZF5のN末端に近接した62個のアミノ酸領域に強い転写抑制効果が認められ、ZF5のDNA結合領域(zinc finger)には、その機能は認められなかった。一方、HIV-LTRのプロモーターに対してはzincfingerは転写活性化作用を示した。このように、ZF5の各領域の機能にもプロモーター特異的な相違が認められた。4.ZF5の生物学的作用テラトカルシノーマP19細胞のretinoidによる分化誘導に伴って、alternative splicingに基づくと思われるZF5 mRNAの質的変化が認められた。
インターネットの教育利用に関する研究-地域ネットワークとの連携を中心として-

大学の付属学校等を除いて、従来、小学校が直接インターネットに接続された事例は皆無であった。本研究では、実際に小学校をインターネットに接続し、接続を維持し、さらに教育の場で活用する一連の研究を行った。本研究により、日本で最初の小学校ドメインとして広島市立鈴張小学校がUUCPによってインターネットに直接接続された。本研究により、以下の点が明らかになった。1)UUCPにより、小学校をインターネットドメインとして直接接続することは可能であるが、特に、公の機関がインターネット接続のために回線を利用するという概念がもともと無いため、電話回線等の外部との通信回線の確保が困難であった。また、現段階では、既存のワークステーションを利用したUUCP接続が最も接続が安定した。2)インターネットに公立小学校が直接接続する事例は日本において初めての試みであったが、地域ネットワークプロジェクトを介することにより、教育・研究目的の接続は可能であり、小学校の教諭が直接手続きを行った。3)UUCP接続後、1日の電子メールの出入りは平均20通であった。主な通信先は国内ドメイン40%、海外ドメイン35%、メーリングリスト18%、パソコン通信局7%等であった。4)カナダKingston and District小学校と、電子メールを利用した「クリスマスのすごし方」について大学の付属学校等を除いて、従来、小学校が直接インターネットに接続された事例は皆無であった。4)カナダKingston and District小学校と、電子メールを利用した「クリスマスのすごし方」について
ナノダイヤモンドを用いた高屈折率・高アッベ数ハイブリッド材料の創製

申請者は、水中に分散するZrO2ナノ微粒子に関してX線回折(XRD)、透過型電子顕微鏡(TEM)、動的光散乱(DLS)、SAXS、多角度光散乱サイズ排除クロマトグラフィー(SEC-MALS)、および密度測定による各種物性値の決定法を提案した。申請者は、表面処理剤フリーハイブリッド化手法で調製したZrO2/エポキシハイブリッド材料に関してLorentz-Lorenz理論、Freznel反射、Rayleigh散乱、およびLambert-Beer理論を組み合わせた理論により屈折率および透過率を予測することに成功した。また、屈折率の波長依存性に線形近似式を適応することでアッベ数を予測することに成功した。また、ビスフェノールA型(BADGE)、脂環式(CEL)、およびイソシアヌル型(TEPIC)ベースのエポキシ樹脂とのハイブリッド化を行った。得られた材料の屈折率とアッベ数は有機材料におけるトレードオフの関係を打破し、屈折率が1.8でアッベ数が50程度の高屈折率かつ高アッベ数な光学材料を創製した。申請者は、表面処理剤フリーハイブリッド化手法で調製したZrO2/エポキシハイブリッド材料に関してSAXS測定を用いたZrO2ナノ微粒子のナノ構造解析に取り組んだ。水、エポキシモノマー、および樹脂中における粒子内散乱因子P(q)プロファイルは、ほぼ一致しShoultz分布を考慮した散乱モデル(黒破線)でよく記述できることを証明した。また、粒子間構造因子はPercus-Yevickの積分近似式にサイズ分布を考慮することで実験値をよく記述できることがわかった。これは、統計熱力学から導出された動径分布関数から得られる古典理論がハイブリッド材料中の無機ナノ微粒子に適応できることを証明した初めての例である。29年度が最終年度であるため、記入しない。申請者は、高分子グラフト微粒子のグラフト密度を計算するモデル式から、無機ナノ微粒子のサイズ変化が表面処理剤の体積分率に与える影響を考察し、粒子径が10 nm以下のナノ微粒子では表面修飾後のナノ微粒子全体の屈折率が大きく低下することを予測した。一方で、本研究で調製したZrO2/エポキシハイブリッド材料では修飾剤による屈折率低下は起こらず、充填されたフィラーはバルク材料と同程度の屈折率(n= 2.1)を有していることから、他のハイブリッド化手法に比べて大きな優位性があることを明らかとした。申請者は上記で得られたハイブリッド材料のうち、脂環式エポキシ樹脂であるCELをベースにしたものの屈折率がZrO2を高充填した領域で理論値を上回る結果が得られることに着目した。ドロップキャスト法により試料厚を変化させると、膜厚が減少するにつれてより顕著に屈折率増加を発現することがわかった。この減少について、基材、ベース樹脂、湿度、および重合温度の影響を検討した。その結果、湿度と重合温度が屈折率増加に大きく寄与することが明らかとなり、本現象の発現メカニズムがフィルム調整過程で酸無水物系硬化剤の一部が加水分解し、エポキシ当量性がズレたことで系内の架橋度を低下させること、さらに、重合過程において無機ナノ微粒子が表面へ遊離するのに十分な温度を与えることの2条件で屈折率増加が起こることを明らかとした。さらに得られたハイブリッドフィルムの内部構造評価について、プリズムカップリング法により得られる導波モードピークを解析する子で試料表面から深さ方向に対する屈折率分布を計算した。その結果、ZrO2ナノ微粒子がハイブリッドフィルム表面で濃縮し、樹脂内部にいくにつれて濃度が連続的に低下するといった濃度勾配を有する屈折率勾配特性を有していることが明らかとした。微粒子直接分散法による高屈折率・高アッベ数を有するハイブリッド材料の創製について研究を行い、筆頭著者解説誌1報、筆頭著書4冊の提出および招待講演1件、学会発表3件を行った。第65回高分子年次大会では優秀ポスター賞を受賞するなど大きなインパクトがあった。さらに第65回高分子討論会では、光学材料において重要な特性の一つである屈折率勾配を発現する条件とメカニズムについて詳細に検討を行うなど、新たな知見を得ることに成功している。

また、粒子間構造因子はPercus-Yevickの積分近似式にサイズ分布を考慮することで実験値をよく記述できることがわかった。これは、統計熱力学から導出された動径分布関数から得られる古典理論がハイブリッド材料中の無機ナノ微粒子に適応できることを証明した初めての例である。ナノダイヤモンド含有ハイブリッド材料の創製およびその光学特性評価、また、無機ナノ微粒子を含有したハイブリッド材料の光学特性の予測理論の構築に取り組む。さらに、屈折率勾配材料について得られた事実から、ハイブリッド材料内で、ナノ微粒子の分散分布を制御する方法についても検討する予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。
複製フォークの進行、停止回復におけるＢＲＣＡ１／ＨＥＲＣ２の役割

HERC2はBRCA1依存的に複製フォークの安定化因子Claspinと複合体を形成する。HERC2はS期進行を抑制するが、ClaspinはS期進行を促進する。HERC2はClaspinとともに複製フォークに共局在し、Claspin機能不全で生じる複製フォークの進行停止および休眠複製開始点の異常発火がHERC2の削除によってレスキューされる。HERC2はClaspinとともに複製フォークの進行および安定性を制御する。HERC2はClaspin欠失時や、DNA傷害時にATRIPと複合体を形成し、ATRによるMCM2のリン酸化を促進し、BRCA1を介したS期チェックポイント機構に機能する。HERC2はBRCA1依存的に複製フォークの安定化因子であるClaspinと複合体を形成し、S期の進行を制御する結果が得られたから、BRCA1/HERC2複合体が複製フォーク安定性への影響を検討した。Aphidicolin処理/BrdUラべリングにて停止した複製フォークを可視化し、HERC2は停止した複製フォークと共局在することを確認した上、DNAファイバー伸展技術を用いて、HERC2が複製フォークの進行速度、複製開始点への影響を検討した。HERC2のノックダウンは、単独で複製フォークの進行速度や複製開始点の発火へ影響が少ないが、Claspinのノックダウンによって生じた複製フォークの進行停止および休眠複製開始点の異常発火をレスキューする。HERC2はClaspinとともに複製フォークの進行および安定性を制御することを明らかにした。プロテアソーム阻害剤を添加することでHERC2/Claspin複合体が複製フォーク進行や安定に対する制御への影響は見られないことから、HERC2の蛋白分解活性は複製フォーク複合体の安定性制御に必要がないと考えられた。複製時、Claspin欠失によってDNAポリメラーゼ複合体がMCMヘリカーゼによりほどかれた一本鎖DNA(ssDNA)にローディングできず、複製フォークの不安定が生じる。HERC2はDNAポリメラーゼ複合体と直接的な分子間の相互作用が認められなくて、HERC2のノックダウンでClaspin欠失によるssDNA異常も改善されないことから、HERC2は複製フォーク安定制御への直接的な関与はないと考えられた。一方、HERC2はClaspin欠失時や、DNA傷害時にATRIPと相互作用し、ATRによるMCM2のリン酸化を促進し、BRCA1を介したATR-Chk1キナーゼカスケード細胞周期チェックポイント機構に機能することを示した。本研究ではBRCA1がHERC2を介した複製フォークの進行、回復に機能していることに着目し、BRCA1が細胞周期制御のメカニズムを検討した。BRCA1のE3リガーゼであるHERC2がMCM2リン酸化を促進することにより複製フォークの進行や複製起点発火を制御していることを明らかにした。免疫沈降にて内因性のHERC2はClaspinと複合体を形成していることを明らかにした。BRCA1の発現低下によってHERC2/Claspin複合体形成が阻害され、BRCA1はHERC2/Claspin複合体の維持に機能していることを明らかにした。HERC2はS期においてChk1, PCNA, MCM7, TopBP1など、複製フォーク複合体と共局在し、PCNAとも複合体を形成する。HERC2は複製複合体の構成因子であることを新たに分かった。SチェックポイントメディエーターであるClaspinの欠失に引き起こされるS期進行の停止はHERC2の削除によって解消できるBrdU/IdUで新生DNAをラベルするコーミング解析法から、これは複製フォーク進行の遅延、異常複製起点の発火の解消によるものと明らかにした。その分子メカニズムとしては、HERC2が複製ストレスによりATRと結合し、ATRによるMCM2のリン酸化を促進することによって複製起点発火を誘導する一方、Claspinがこれらの作用を抑制して、HERC2/Claspin複合体が複製起点発火を制御していることを明らかにした。更に上記解析を進めた結果に基づき、BRCA1複合体がDNA損傷部位への集積分子メカニズムも検討し、今後の研究発展につながるような知見が得られた。本年度では、BRCA1/HERC2がDNA複製関連蛋白質との相互作用及び細胞周期進行に与える影響を検討した。BRCA1/HERC2が複製フォークの進行への影響も検討した。BRCA1のE3活性が複製フォーク進行への影響を解析するため、変異体の作成に取り組んだ。本年度の研究結果については、免疫沈降技術にて、クロマチン分画に対して、BRCA1/HERC2または他のメディエーター(TopBP1、53BP1、MDC1、Claspinなど)の免疫沈降複合体解析を行った。HERC2はClaspinと複合体を形成し、BRCA1はHERC2/Claspin複合体の形成には必須であることを示した。siRNAを用いた解析で、HERC2/Claspin複合体はS期の進行に対する影響を検討した。

HERC2はS期進行を抑止するのに対して、ClaspinはS期進行を促進する結果が得られた。HERC2/Claspin複合体はS期進行制御に機能していることを明らかにした。BrdU標識、免疫蛍光染色解析を行った。HERC2は複数の複製因子共局在し、S期では複製フォーク複合体に局在する。HERC2/Claspin複合体の細胞周期制御は複製フォーク進行制御であることが分かった。BRCA1/HERC2複合体は複製フォーク複合体ダイナミクスに関与するが、HERC2の蛋白分解活性は複製フォーク複合体ダイナミクスに必要がないことを明らかにした。BRCA1のE3活性が複製フォークの進行への影響を解析するため、BRCA1のE3活性を持たない変異体を作成し、今後の解析ツールにする。HERC2は多数の複製因子と複合体を形成し、その中にも、Claspinとの結合はBRCA1の発現に依存して、複製フォーク複合体ダイナミクスに関与し、複製進行や複製開始点の発火に機能する。BRCA1が細胞周期制御のメカニズムに新しい知見を得た。本研究の最終目的としては、BRCA1/HERC2が細胞周期チェックポイントとDNA修復機構における分子機能を明らかにすることである。解析方法としては、BRCA1/HERC2が複製フォークの進行、停止した複製の回復に与える影響を評価し、BRCA1/HERC2が複製フォークにおける配置及び他の複製フォーク構成分子との相互作用を含め、BRCA1/HERC2が複製フォークの進行、回復に果たしている分子機能を解析するとしている。現在までの結果から、HERC2の複製フォークの進行や、停止した複製の回復に与える影響は、Claspinと複合体を形成することによって、Claspinとともに複製フォークの進行停止および休眠複製開始点の異常発火を制御し、DNA損傷修復に貢献することを明らかにした。又、他の分子機構との相互作用によって、複製フォークの進行、回復に果たしている分子機能については、HERC2は直接的ではなく、DNA傷害時にATRIPと相互作用し、ATRによるMCM2のリン酸化を促進し、ATR-Chk1キナーゼカスケード細胞周期チェックポイント機構に機能することを示した。以上のことから、研究はおおむね順調に進展していると評価した。研究期間内に明らかにしようとする点からみると、本年度の研究はおおむね順調に進展していると評価した。その理由については、その1、『正常時、BRCA1/HERC2は進行している複製フォークとの相関性、その局在並び機能を明らかにする』について、HERC2は細胞周期S期に複製フォークに局在して、claspinと複合体を形成していることや、HERC2/claspin複合体の形成はBRCA1に依存していることなどの点を明らかにしており、研究目標はほぼ達成した。
気相成長ダイヤモンドの合成および機械的特性の評価

母材に気相合成ダイヤモンドを被覆して硬さや耐摩性を向上させ、工具や金型に適用する基礎研究や実用化研究はこれまで随所で行なわれてきた。しかし、ダイヤモンドのもつ可視光に対して透明であるばかりでなく、マイクロ波に対しても透明である特性を応用して、マイクロ波の窓材への適用を試みた研究はない。本研究は機械的性質に優れ、しかもマイクロ波に対して透明な気相合成ダイヤモンドを窓材に適用することを目的としてフリースタンディングダイヤモンド板の曲げ強化を検討したもので、曲げ強さにつては各種合成法で合成したダイヤモンド板をダイヤモンド砥石で研磨した後、YAGレーザで切断して、10×3×(0.20.6)mmの試験片を作製し、支点間距離を8mmとして三点曲げ試験により測定した。ITER(核融合装置)が国際的にわが国六ヶ所村に設置されることになるのかどうかは未決定だが、わが国への誘致が決定した折りには日本原子力研究所を中心に、ダイヤモンド窓の開発・評価研究が短期間に確立されなければならないので、本研究はこれまでの気相合成ダイヤモンドに関する研究を踏まえて、ITERに対応できるダイヤモンド窓の開発研究を推進することを念頭に行なったものである。ITERに使用するダイヤモンド窓は直径約100mm、厚さ2mmのダイヤモンド板を100枚ほど必要とするもので、それに対応できる設備は保有していないが、筆者の経産省大型プロジェクトで使用してきた60kW級マイクロ波CVDを用いることを前提に、保有している300W級マイクロ波CVD装置で研究することの問題点をも抽出することを行なった。母材の表面処理の工夫、希元素金属の添加、メタン濃度の低濃度化を実施しながら、マイクロ波プラズマ気相合成によりダイヤモンド膜を合成した。基板としては、ダイヤモンド成長時の表面形状、結晶粒界の評価にはシリコン単結晶を、曲げ強さ、摩擦摩耗特性の評価には超硬合金をそれぞれ用いた。それらに対して、ダイヤモンドペーストによる研磨加工、炭素イオン照射による表面仕上げを行ない、仕上げ面の状態と核生成状態とには密接な関係があり、核生成密度を多くするには1μm程度のダイヤモンドペーストになり仕上げを施すことが良いことなどを明らかにした。さらに基板面に白金、イリジウム等の希元素金属でスパッタ処理をすることで、ダイヤモンドの核生成状態にどのような影響があるかを検討し、結晶成長方位の揃う核が生成することなどを明らかにした。ダイヤモンドの合成に用いるメタンと水素の混合ガスについては、合成初期ではメタン濃度を0.01%の低濃度とし、時間の経過とともにメタン濃度を高めていく方法をとるとダイヤモンドの結晶組織が緻密に制御できることを明らかにした。合成されたダイヤモンド膜については、合成条件による表面形状、結晶組織の違いを明らかにし、このときのダイヤモンド膜の曲げ強さ、剥離強度および摩擦摩耗特性を評価し、いずれもが合成条件により著しく異なることを明らかにした。そして、ダイヤモンド膜の使用される用途に応じて合成条件を選定する必要のあることを指摘した。母材に気相合成ダイヤモンドを被覆して硬さや耐摩性を向上させ、工具や金型に適用する基礎研究や実用化研究はこれまで随所で行われてきた。本研究は機械的性質に優れ、しかもマイクロ波に対して透明な気相合成ダイヤモンドを窓材に適用することを目的としたもので、しかもITER(核融合装置)への適用を念頭においている。このITERが国際的にわが国六ヶ所村に設置されることになるのかどうかは未決定だが、わが国への誘致が決定した折りには日本原子力研究所を中心に、ダイヤモンド窓の開発・評価研究が短期間に確立されなければならない。本研究は、これまでの気相合成ダイヤモンドに関する研究を踏まえて、ITERに対応できるダイヤモンド窓の開発研究を推進することを念頭に行なったものである。